專利名稱：通過(guò)數(shù)控機(jī)床加工工件的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及以數(shù)控機(jī)床加工工件的方法與系統(tǒng)，詳細(xì)地涉及以計(jì)算機(jī)輔助仿制技術(shù)加工工件的方法與系統(tǒng)。
迄今，當(dāng)需要以機(jī)床實(shí)現(xiàn)仿制工件時(shí)，顯然從待仿制的工件的草圖設(shè)計(jì)開(kāi)始，除了通常完成由其得到生產(chǎn)模具的圖紙等之外，已知有3種不同類型的技術(shù)應(yīng)用于此領(lǐng)域。
這3種技術(shù)是a)通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)獲得“電子”類的圖，這些圖用于通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)產(chǎn)生許多由數(shù)控制機(jī)床以已知方法執(zhí)行的刀具路徑；b)制成待仿制工件的物理模型，對(duì)這種模型應(yīng)用掃描(“數(shù)字化”)技術(shù)，這種技術(shù)類似于上述技術(shù)a)使能自動(dòng)產(chǎn)生數(shù)控機(jī)床的刀具路徑；與c)制成待仿制工件的物理模型，對(duì)此模型應(yīng)用通常所說(shuō)的直接仿制技術(shù)。根據(jù)此技術(shù)，被觸針跟隨的“模型”工件的外形直接連接至對(duì)毛坯工件加工的仿形機(jī)床。仿形機(jī)床的電子控制設(shè)計(jì)成這樣以致具有使保持觸針同模型接觸并使刀具在與觸針相同的路徑上運(yùn)動(dòng)的算法。
上述方法b)與c)是復(fù)雜與昂貴的，因?yàn)樗鼈円笥写轮频哪Ｐ团c備有一個(gè)觸針的機(jī)床；而且它們?nèi)菀桩a(chǎn)生不精確，因?yàn)榭赡艿哪Ｐ腿毕荼粠е磷詈蟮姆轮乒ぜ?。而過(guò)程a)不容易發(fā)生故障，但由于必須應(yīng)用CAM技術(shù)因而有復(fù)雜的方面與高的成本。
本發(fā)明的目的是通過(guò)提供這樣一種方法與系統(tǒng)來(lái)解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，此方法與系統(tǒng)能以自動(dòng)的方式一步一步完美地仿制待加工的工件，同時(shí)為車間操作者提供根據(jù)最佳的可用方案選擇加工刀具運(yùn)動(dòng)方向的可能，保持待完成的“虛擬”工件與“實(shí)際”完成的工件之間完美的一致。通過(guò)本發(fā)明的方法與系統(tǒng)，可在沒(méi)有模型工件與觸針的情況下工作，并在完全沒(méi)有可能存在的誤差與不精確來(lái)源的情況下工作，因?yàn)榇轮乒ぜ哪Ｐ唾A存在控制存貯器中而不易遭受變化。此外，可以此方式工作而不需任何CAM類技術(shù)與支付它的有關(guān)費(fèi)用，從而得到相對(duì)于CAM技術(shù)在生產(chǎn)率與精度方面至少相當(dāng)?shù)?jīng)常超過(guò)對(duì)方的結(jié)果。
如同將從下面的說(shuō)明中所顯示，本發(fā)明的上述及其它目的與優(yōu)點(diǎn)分別被如權(quán)利要求1或2與8或9中所述的方法與系統(tǒng)達(dá)到。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例與重要的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中描述。
下面將通過(guò)作為非限制性的例子給出的一些優(yōu)選實(shí)施例并參考附圖更好地說(shuō)明本發(fā)明，這些附圖中-

圖1是能實(shí)施本發(fā)明的配置的第一優(yōu)選實(shí)施例的示意框圖；以及-圖2是能實(shí)施本發(fā)明的配置的第二優(yōu)選實(shí)施例的示意框圖。
參看圖1，用于實(shí)施本發(fā)明的配置的第一與較普通的實(shí)施例，如同本領(lǐng)域內(nèi)已知的組成，包括一臺(tái)機(jī)床1例如銑床，其上連接一個(gè)控制裝置2，此裝置也可是一個(gè)普通的計(jì)算機(jī)化的數(shù)控裝置。實(shí)施本發(fā)明方法的系統(tǒng)放置在控制裝置2內(nèi)，此裝置同機(jī)床1一起，從而組成一臺(tái)實(shí)際的與適當(dāng)?shù)姆滦螜C(jī)床；或者，如所述，可將上述系統(tǒng)插入一個(gè)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)化的數(shù)控裝置2(它也可由一個(gè)中央方法器(CPU)同顯示器與鍵盤(pán)組成)，因此此裝置除執(zhí)行其它功能外，還執(zhí)行同它連接的機(jī)床1的加工與仿制功能。
參看圖2，代之表示一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的配置的第二優(yōu)選實(shí)施例，在此例中總是有數(shù)控機(jī)床1與控制裝置2，帶有附加的工作站3，它通常由一個(gè)中央方法器(CPU)4、一個(gè)顯示器5與一個(gè)鍵盤(pán)7組成。工作站3通過(guò)線路9或相當(dāng)?shù)难b置與控制裝置2連接。
控制裝置2與/或CPU4中容有通過(guò)合適的裝置適于實(shí)施本發(fā)明方法的軟件，該裝置由任何適于此用途的編程語(yǔ)言寫(xiě)入的組件構(gòu)成。
在下面敘述中，術(shù)語(yǔ)“電子模型”的意思是指通過(guò)已知的CAD技術(shù)獲得的一個(gè)加工對(duì)象的數(shù)學(xué)/數(shù)字模型，因此這些術(shù)語(yǔ)應(yīng)看作是等效的。
根據(jù)本發(fā)明，能實(shí)施本發(fā)明方法的以計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控機(jī)床加工工件的系統(tǒng)，首先包括用于讀取加工對(duì)象的電子模型的裝置。這些裝置產(chǎn)生一個(gè)通常呈現(xiàn)具有一個(gè)用于描述數(shù)學(xué)表面的格式之一例如IGES(基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范)或VDA-FS(Verband der AutomobilindustriFlaechen Schnittstelle)的數(shù)據(jù)文件形式的模型。
此系統(tǒng)還包括提供用于加工對(duì)象的刀具的許多運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置；這些參數(shù)由使用者提供，其可選擇地包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)距離限值與刀具運(yùn)動(dòng)類型。
最后，本發(fā)明系統(tǒng)包括通過(guò)數(shù)控機(jī)床根據(jù)貯存的待加工對(duì)象的電子模型與由操作者選定的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)加工刀具的裝置。
根據(jù)一個(gè)可替代的實(shí)施例，本發(fā)明的系統(tǒng)還可包括用于當(dāng)需要時(shí)根據(jù)從讀取電子模型自身的裝置得到的數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)部數(shù)學(xué)模型的裝置。此計(jì)算內(nèi)部數(shù)學(xué)模型的裝置包括常用的已知類型的算法，其適于提供一個(gè)同合適的電子模型相似近的數(shù)學(xué)表面。
關(guān)于用于實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)刀具的裝置，它們由實(shí)際用戶輸入的指令開(kāi)動(dòng)，并由機(jī)床根據(jù)貯存在其中的電子模型或操作者先前提供的參數(shù)自動(dòng)執(zhí)行。為實(shí)際用戶較廣泛接受的用于輸入與運(yùn)動(dòng)各軸的裝置，是一塊裝在機(jī)床上的普通按鈕板(未表示)，與/或控制裝置2與/或工作站3的鍵盤(pán)與顯示器。以此方法，使實(shí)際用戶(即負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床工作的車間操作者)能選擇最適合于當(dāng)前工作條件的加工方向與類型。事實(shí)上，操作者有選擇關(guān)于何時(shí)與如何運(yùn)動(dòng)刀具以完成工件的最完全的自由；如果實(shí)際用戶不輸入任何指令，用于運(yùn)動(dòng)刀具的裝置根本不會(huì)開(kāi)動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)主要特征是用于根據(jù)貯存在機(jī)床的控制裝置2中的加工對(duì)象的數(shù)學(xué)模型通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)控制運(yùn)動(dòng)的裝置。
實(shí)現(xiàn)加工刀具運(yùn)動(dòng)的程序通常通過(guò)應(yīng)用已知算法檢查工件與刀具之間的沖突完成。
根據(jù)本發(fā)明的方法，由實(shí)際用戶通過(guò)按鈕板與/或鍵盤(pán)輸入的指令指出刀具運(yùn)動(dòng)方向并用于遵循數(shù)學(xué)模型與貯存的參數(shù)。根據(jù)貯存器中確定的工件模型，因而系統(tǒng)能遵循由使用者按照貯存的最佳路徑確定的參數(shù)并通過(guò)機(jī)床實(shí)時(shí)完成加工任務(wù)。
此外，在本發(fā)明的方法中，使刀具運(yùn)動(dòng)(顯然不增加那些機(jī)床固有的不精確度)符合其描述為系統(tǒng)已知的工件表面。
由于這種簡(jiǎn)單而直接的配置，本發(fā)明的系統(tǒng)能在沒(méi)有以前必須通過(guò)CAM技術(shù)計(jì)算的刀具路徑也沒(méi)有待仿制的工件的物理模型的情況下工作。
通過(guò)CAD技術(shù)得到的或?yàn)榇四康挠?jì)算的數(shù)學(xué)模型貯存在系統(tǒng)中，并用作刀具在其上運(yùn)動(dòng)的“想象的表面”，并起同時(shí)遵循由操作者輸入的指令的仿制機(jī)的作用。
權(quán)利要求
1．用于以數(shù)控機(jī)床加工工件的方法，其特征在于它包括下列步驟-讀取待加工對(duì)象的電子模型并貯存所述電子模型；-提供許多加工所述對(duì)象用的刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述參數(shù)可選擇地包括方向、距離限值與刀具運(yùn)動(dòng)類型；以及-根據(jù)讀取的所述電子模型與所述提供的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)所述數(shù)控機(jī)床的加工刀具。
2．用于以數(shù)控機(jī)床加工工件的方法，其特征在于它包括下列步驟-讀取待加工對(duì)象的電子模型并貯存所述電子模型；-根據(jù)從所述讀數(shù)步驟得到的數(shù)據(jù)計(jì)算所述對(duì)象的內(nèi)部數(shù)學(xué)模型；-提供許多加工所述對(duì)象用的刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述參數(shù)可選擇地包括方向、距離限值與刀具運(yùn)動(dòng)類型；以及-根據(jù)所述內(nèi)部計(jì)算的數(shù)學(xué)模型與所述提供的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)所述數(shù)控機(jī)床的加工刀具。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)由實(shí)際用戶輸入指令來(lái)開(kāi)動(dòng)并由所述機(jī)床根據(jù)貯存的加工對(duì)象的電子模型自動(dòng)執(zhí)行。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于如果實(shí)際用戶不輸入任何指令則所述運(yùn)動(dòng)步驟無(wú)效。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)步驟根據(jù)貯存的加工對(duì)象的電子模型實(shí)時(shí)計(jì)算的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)執(zhí)行。
6．根據(jù)上述權(quán)利要求中任一的方法，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)步驟符合其模型為系統(tǒng)已知的工件表面。
7．根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一的方法，其特征在于實(shí)際用戶是負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床工作的車間操作者。
8．用于以數(shù)控機(jī)床加工工件的系統(tǒng)，其特征在于它包括-用于讀取待加工對(duì)象的電子模型并貯存所述電子模型的裝置；-用于提供許多加工所述對(duì)象用的刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置，所述參數(shù)可選擇地包括方向、距離限值與刀具運(yùn)動(dòng)類型；與-用于根據(jù)所述讀取的電子模型與所述提供的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)所述數(shù)控機(jī)床的加工刀具的裝置。
9．用于以數(shù)控機(jī)床加工工件的系統(tǒng)，其特征在于它包括-用于讀取加工對(duì)象的電子模型并貯存所述電子模型的裝置；-用于根據(jù)從所述讀數(shù)裝置得到的數(shù)據(jù)計(jì)算所述對(duì)象的內(nèi)部數(shù)學(xué)模型的裝置；-用于提供許多加工所述對(duì)象用的刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù)的裝置，所述參數(shù)可選擇地包括方向、距離限值與刀具運(yùn)動(dòng)類型；與-用于根據(jù)所述內(nèi)部計(jì)算的數(shù)學(xué)模型與所述提供的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)所述數(shù)控機(jī)床的加工刀具的裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求8或9的系統(tǒng)，其特征在于所述用于實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的裝置由實(shí)際用戶輸入的指令開(kāi)動(dòng)并由所述機(jī)床根據(jù)貯存的加工對(duì)象的電子模型自動(dòng)執(zhí)行。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于如果實(shí)際用戶不輸入任何指令則所述用于運(yùn)動(dòng)的裝置不會(huì)開(kāi)動(dòng)。
12．根據(jù)權(quán)利要求10或11的系統(tǒng)，其特征在于所述指令通過(guò)裝在機(jī)床上的按鈕板輸入。
13．根據(jù)權(quán)利要求10或11的系統(tǒng)，其特征在于所述指令通過(guò)機(jī)床的控制裝置(2)上或工作站(3)上的鍵盤(pán)與顯示器輸入。
14．根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于所述用于運(yùn)動(dòng)的裝置根據(jù)貯存的加工對(duì)象的電子模型實(shí)時(shí)計(jì)算的刀具運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)運(yùn)行。
15．根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一的系統(tǒng)，其特征在于所述用于運(yùn)動(dòng)的裝置符合其電子模型為系統(tǒng)已知的工件表面。
16．根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一的系統(tǒng)，其特征在于實(shí)際用戶是負(fù)責(zé)數(shù)控機(jī)床工作的車間操作者。
全文摘要
描述一種用于以數(shù)控機(jī)床加工工件的方法與系統(tǒng)。此方法包括步驟:讀取待加工對(duì)象的電子模型并貯存此模型;根據(jù)從讀數(shù)步驟得到的數(shù)據(jù)可計(jì)算該對(duì)象的內(nèi)部數(shù)學(xué)模型;提供許多加工該對(duì)象用的刀具運(yùn)動(dòng)參數(shù),這些參數(shù)包括方向、距離限值與運(yùn)動(dòng)類型;及根據(jù)讀取的電子模型或計(jì)算的數(shù)學(xué)模型與提供的參數(shù)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)加工刀具。
文檔編號(hào)G05B19/4099GK1319201SQ99811330
公開(kāi)日2001年10月24日 申請(qǐng)日期1999年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月25日
發(fā)明者吉烏塞佩·莫爾非諾 申請(qǐng)人:菲迪亞公司