專利名稱:加工模擬設備的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種加工模擬設備,該加工模擬設備模擬利用工具模
型對材料模型進行切削,并通過根據(jù)NC程序和/或手動操作的軸線運動指令控制工具模型和材料模型的相對位置來檢査工具模型和材料模型之間的干涉。
背景技術:
典型的傳統(tǒng)加工模擬設備采用單一工具模型來切除材料模型的一部分,并檢查工具模型與材料模型的干涉。換言之,這類設備根據(jù)軸線運動指令來控制工具模型和材料模型的相對位置,從而,如果軸線運動指令為切削進給指令,則工具模型和材料模型相互交疊的區(qū)域被作為切削區(qū)域從材料模型移除,并且如果軸線運行指令為快速橫動指令時,則工具模型和材料模型相互交疊的區(qū)域被識別為干涉區(qū)域。
具體而言,如圖5A所示,作為此操作的第一步驟,這樣一種傳統(tǒng)的模擬設備使顯示單元50在其屏幕上示出機器模型51,該機器模型51表示工件安放于其上的工作臺;夾具模型52,該夾具模型52表示夾住工件的夾具;材料模型53,該材料模型53表示待加工的工件;以及工具模型54,該工具模型54表示用于加工的工具。其次,根據(jù)用于切削進給的軸線運動指令,使該工具模型54相對于機器模型51、夾具模型52和材料模型53運動,從而計算出作為切削區(qū)域55的工具模型54和材料模型53彼此交疊的區(qū)域,從材料模型53去除切削區(qū)域55,然后更新材料模型53的形狀。 —
在該過程中,如果在如圖6A所示的實際加工中使用直徑為d的工具540,則在此過程中將工具模型54限定為圓柱,該圓柱的圓形橫截面的直徑與工具540的直徑相同,就會導致切削區(qū)域55被計算為具有與工具模型54的橫截面面積相同的橫截面面積的圓柱。或者,如圖6B所示,如果工具模型54被大致限定為多邊形柱,該多邊形柱的橫截面為內(nèi)接于直徑與工具540的直徑相同的多邊形,則切削區(qū)域55將被計算為橫截面面積與工具模型54的橫截面面積相同的多邊形柱。
隨后,如圖5B所示,如果根據(jù)用于快速橫動的軸線運動指令從材料模型53收回工具模型54,則該加工模擬設備對工具模型54與材料模型53、夾具模型52和機器模型51的任何干涉進行檢查。在該處理中,限定為具有圖6所示的圓柱或多邊形柱的形狀的模型被用作工具模型54,以檢查所述工具模型和材料模型53的更新形式之間是否存在任何干涉,該更新形式為形狀為圓柱或多邊形柱的切削區(qū)域55已經(jīng)從材料模型53去除之后的形式。
然而,根據(jù)這種類型干擾檢査,由于在從材料模型53去除切削區(qū)域55中的計算誤差,從而其中已經(jīng)去除了切削區(qū)域55的更新后材料模型53中的被加工部分(即,圖5B中所示的凹部)不與工具模型54完全匹配。在這樣的情況下,干涉檢査可能檢測到工具模型54與材料模型53之間的微小干涉,從而引起發(fā)出警報。因此, 一種傳統(tǒng)的方法是將更新后的材料模型53的被加工部分與工具模型54相互交疊的區(qū)域限定為干涉區(qū)域,計算該干涉區(qū)域的體積,并在所計算的值不超過預定許可值的情況下確定不存在干涉。
日本專利No. 2,628,914以及日本未審專利公報No. 2000-284819
公開了具有干涉檢査性能的加工模擬設備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
根據(jù)傳統(tǒng)的加工模擬設備,因為要計算干涉區(qū)域的體積來確定工具模型54是否與材料模型53干涉,而干涉區(qū)域的體積會隨著實際采用的工具的尺寸、加工深度和其他因素而變化,從而會導致檢測不到
工具模型54和材料模型53之間的應該被識別為干涉的接觸。
此外,如果在不同于上一次的相位再次將工具引入到已經(jīng)被加工的位置,那么在圖6B的加工模擬(其中工具模型54被限定為具有多邊形橫截面)中,相位變化或改變會使工具模型54的頂點偏移。這又會使干涉區(qū)域(工具模型54在相位改變后與材料模型53干涉的區(qū)域的體積減去在相位改變前由所述工具模型切除的區(qū)域)超過許可值,即使在切削區(qū)域55的體積沒有任何變化的情況下也是如此,從而錯誤地將可接受的接觸識別為干涉。而且,為了消除這類錯誤檢測或識別,需要設置許多許可值來應對不同的狀態(tài),從而導致系統(tǒng)更加復雜。
有鑒于此,本發(fā)明的一重要目的在于解決上述問題,并提供這樣一種加工模擬設備,其無需為了隨后的確定而計算干涉區(qū)域的體積,并能精確地檢查工具模型和材料模型之間的干涉。
解決問題的手段
為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種加工模擬設備,其用于通過工具模型切削材料模型,并通過根據(jù)軸線運動指令控制工具模型和材料模型的相對位置而檢查工具模型至少與材料模型的干涉。
具體而言,所述加工模擬設備包括模型存儲器,該模型存儲器用于儲存材料模型和工具模型;以及模擬控制單元,該模擬控制單元用于當工具模型按照軸線運動指令運動時基于工具模型的軌跡來更新材料模型的形狀。在該設備中,儲存在模型存儲器中的工具模型包括加工工具模型和用于干涉檢査的至少一個干涉檢查工具模型,該加工工具模型用于基于所述軌跡進行切削并更新材料模型的形狀。
在一個方面中,至少一個干涉檢查工具模型被限定為形狀小于加工工具模型的形狀。例如,加工工具模型可被限定為具有圓形橫截面,同時至少一個干涉檢查工具模型被限定為具有圓形橫截面,其直徑小于加工工具模型的圓形橫截面的直徑。在另一方面中,為了簡化計算,加工工具模型可被大致限定為具有多邊形橫截面,且至少一個干涉檢查工具模型被限定為具有內(nèi)接于加工工具模型的多邊形的圓形橫截面。
在又一方面中,加工工具模型包括切削工具模型和桿柄模型,且切削工具模型用作根據(jù)用于切削進給的軸線運動指令來更新材料模型的形狀的加工工具模型,而桿柄模型用作根據(jù)用于快速橫動的軸線運動指令來檢査桿柄模型和材料模型之間的任何干涉的干涉檢查工具模型。
在一個實施例中,多個不同尺寸的干涉檢測工具模型與用于干涉檢査的加工工具模型相結合地使用。
而且,模型存儲器還可儲存至少一個機器模型和至少一個夾具模型,而且本發(fā)明的設備對工具模型與材料模型、至少一個機器模型和至少一個夾具之間的任何干涉進行檢查。
本發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明的加工模擬設備,因為加工工具模型和至少一個干涉檢查工具模型用于不同的目的,所以無需確定干涉區(qū)域的體積。這消除或降低了這樣的可能性,即,檢測不到應該被識別的干涉,或者將可接受的接觸錯誤識別為干涉的可能性。這樣,本發(fā)明提供了通過利用兩種不同種類的工具模型而精確檢查干涉的有利效果。
而且,通過將至少一個干涉檢查工具模型限定為具有比加工工具模型的形狀小的形狀,至少一個干涉檢查工具模型可被構造為吸收或容許在更新材料模型時可能發(fā)生的計算誤差,從而降低了系統(tǒng)上的處
理負荷。
為了更加完全地理解本發(fā)明的性質(zhì)和目標,將參照以下詳細描述 和附圖,在附圖中
圖1為示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的加工模擬設備的
構造;
圖2為示出了圖1所示的加工模擬設備的工具模型的分類的示意
圖3為示出了圖1所示的加工模擬設備的加工工具模型和干涉檢 查工具模型的橫截面的示意圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的加工模擬方法的步驟的工藝流程圖。
圖5為示出了傳統(tǒng)加工模擬設備的示意圖;而且
圖6為示出了圖5的傳統(tǒng)加工模擬設備的工具模型的構造的示意圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1示意性示出了用于機 床的加工模擬設備1的整體構造。該加工模擬設備1包括模擬控制 單元2,其用于控制設備1的全部操作;顯示單元3,其用于示出模擬 屏幕;模型存儲器4,其用于儲存各種模型;加工數(shù)據(jù)存儲器5,其用 于儲存加工數(shù)據(jù),包括NC程序和手動操作的軸線運動指令;模擬數(shù)據(jù) 存儲器6,其用于儲存用于模擬的程序和參數(shù);警報單元7,其用于在 檢測到模型之間的干涉時發(fā)出警報;以及由操作人員操縱從而輸入各 種輸入的輸入單元8。
模型存儲器4儲存有機器模型11,該機器模型11限定諸如軸頭 和工作臺的機械元件;夾具模型12,該夾具模型12限定諸如卡盤和保 持器的夾具;材料模型13,該材料模型13限定各種工件的形狀;以及
工具模型14,該工具模型14限定對工件進行加工的實際工具的形狀。根據(jù)切削進給的軸線運動指令,模擬控制單元2控制工具模型14中的
一個與選自模型存儲器4的至少一個機器模型11、至少一個夾具模型 12和至少一個材料模型13的相對位置,以進行加工模擬,并在顯示單 元3的屏幕上示出工具模型14是如何切除材料模型13的一部分的。 而且,該設備適于根據(jù)快速橫動的軸線運動指令來檢查工具模型14與 材料模型13、夾具模型12和機器模型11之間的任何干涉,并將這種 干涉的狀況顯示在顯示單元3的屏幕上。
圖2示出了加工模擬設備1的工具模型14的分類。在該加工模擬 設備1中,工具模型14包括用于每個可用于加工的實際工具(例如, 圖2所示的工具#1和工具#2)的加工工具模型14A和干涉檢查工具 模型14B。加工工具模型14A用于切除材料模型13的一部分,而干涉 檢査工具模型14B用于檢查與材料模型13、夾具模型12和機器模型 11的干涉。在加工工具模型14A按照儲存在加工數(shù)據(jù)存儲器5內(nèi)的軸 線運動指令而運動時,模擬控制單元2基于該加工工具模型14A的軌 跡而更新材料模型13的形狀,同時檢查干涉檢查工具模型14B與其他 模型11一13中任何一個之間是否存在任何干涉,并在檢測到干涉的情 況下使警報單元7發(fā)出警報。
圖3示出了實際工具140、加工工具模型14A、干涉檢查工具模型 14B和切削區(qū)域15的橫截面。加工工具模型14A和干涉檢查工具模型 14B被限定為具有與實際工具140的形狀基本類似的圓柱或多邊形柱。 例如,如圖3A所示,在選用直徑為d的工具140時,加工工具模型 14A限定為具有圓形橫截面(其取向為垂直于工具軸線),該橫截面的 直徑與工具140的直徑相同。干涉檢查工具模型14B被限定為具有圓 形橫截面,該圓形橫截面的直徑小于加工工具模型14A的直徑。用于 更新材料模型的切削區(qū)域15計算為成圓柱的形狀,該圓柱的直徑與加 工工具模型14A的直徑相同,并在加工模擬中從材料模型13去除該切 削區(qū)域15??蛇x的,如圖3B所示,加工工具模型14A可被大致地限定為具 有多邊形橫截面,該多邊形橫截面內(nèi)接于直徑與工具140的直徑相同 的圓。另一方面,干涉檢查工具模型14B被限定為具有圓形橫截面, 該圓形橫截面或者內(nèi)接于加工工具模型14A的多邊形,或者半徑比加 工工具模型14A小。用于更新材料模型的切削區(qū)域15限定為具有多邊 形柱的形狀,其尺寸與加工工具模型14A的尺寸相同。如圖3C所示, 如果加工工具模型14A限定為具有八邊形橫截面,則內(nèi)接于該八邊形 的圓的直徑為外接圓直徑(即,工具直徑)的0.924倍。因此,將干涉 檢查工具模型14B的直徑設置為dX0.924或更小能夠提供一種可避免 與圖3B所示的切削區(qū)域相干涉的干涉檢查工具模型14B。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的方法,其用于利用加工工具模型14A和 干涉檢查工具模型14B進行加工模擬。如圖4A所示,在切削材料模型 13的過程中,根據(jù)儲存在加工數(shù)據(jù)存儲器5中的軸線運動指令對形狀 為圓柱或多邊形柱的加工工具模型14A進行定位,然后根據(jù)用于切削 進給的軸線運動指令使加工工具模型14A相對于機器模型11、夾具模 型12和材料模型13運動,從而使加工工具模型14A切除材料模型13 的一部分。在該處理的過程中,材料模型13和加工工具模型14A之間 的交疊區(qū)域被計算為切削區(qū)域15,且通過從材料模型13切除切削區(qū)域 15而對材料模型13的形狀加以更新。
如果儲存在加工數(shù)據(jù)存儲器5中的下一個軸線運動指令是用于快 速橫動的,則模擬控制單元2從模型存儲器4讀取干涉檢查工具模型 14B,并用如圖4B所示的工具模型14B替代加工工具模型14A,以檢 查該工具模型與機器模型、夾具模型和材料模型之間的可能干涉。將 形狀為比加工工具模型14A小的圓柱或多邊形柱的模型用作干涉檢查 工具模型14B。如圖4C所示,接下來進行檢查,以査明在干涉檢查工 具模型14B根據(jù)用于快速橫動的軸線運行指令從材料模型13撤回的過 程中,在材料模型13和干涉檢查工具模型14B之間是否發(fā)生干涉。隨 后,在該工具模型14B根據(jù)儲存在加工數(shù)據(jù)存儲器5內(nèi)的用于快速橫動的軸線運動指令運動時,檢査干涉檢查工具模型14B與夾具模型12 和機器模型11之間的干涉。如果發(fā)生了干涉,則警報單元7發(fā)出警報。
根據(jù)該實施例的加工模擬設備1,因為加工工具模型14A和干涉 檢查工具模型14B用于不同的目的,所以消除了傳統(tǒng)上要進行的比較 干涉區(qū)域的體積與容許值的中間處理,從而可直接確定是否發(fā)生了干 涉。因此,即使干涉檢查工具模型14B與模型11-13之間由于工具軌 跡的偏移而存在的非常小的接觸,也不會被忽略,這樣降低了將干涉 錯誤地識別為例如由于工具相位改變而產(chǎn)生的可接受接觸的可能性。 而且,通過將干涉檢查工具模型14B限定為比加工工具模型14A小的 形狀,干涉檢查工具模型14B被構造為吸收或容許在更新材料模型13 時可能發(fā)生的計算誤差,從而降低了系統(tǒng)上的處理負荷。
本發(fā)明不限于上述實施例,而是能在根據(jù)需要改變各部件和處理 的設置的情況下實施本發(fā)明,而這仍落入以下所闡述的本發(fā)明的精神 內(nèi)。
例如,多個不同尺寸的干涉檢查工具模型14B可與單個加工工具 模型14A組合使用。
而且,圖2所示的加工工具模型14A中的每一個都可被限定為包 括切削工具模型14A-1和桿柄模型14A-2,從而可將所述切削工具模型 14A-1作為加工工具模型14A使用,而將所述桿柄模型14A-2作為干 涉檢查工具模型14B使用。換言之,所述切削工具模型14A-1用于根 據(jù)切削進給的軸線運動指令更新材料模型13,而所述桿柄模型14A-2 用于檢査與加工模型、夾具模型和材料模型的任何干涉。可選的是, 切削工具模型14A-l和桿柄模型14A-2二者都可用于這樣的干涉檢查, 即,其中如果僅是切削工具模型14A-1與材料模型13交疊,則識別不 出干涉。以上已經(jīng)描述了本發(fā)明,所認為是新穎的并期望由專利證書加以 保護的技術方案如所附權利要求所述。
權利要求
1. 一種加工模擬設備,該加工模擬設備用于利用工具模型切削材料模型,并且通過根據(jù)軸線運動指令控制所述工具模型和所述材料模型的相對位置來對所述工具模型至少與所述材料模型的干涉進行檢查,所述設備包括模型存儲器,該模型存儲器用于儲存所述材料模型和所述工具模型,以及模擬控制單元,該模擬控制單元用于當所述工具模型根據(jù)所述軸線運動指令運動時基于所述工具模型的軌跡來更新所述材料模型的形狀,其中,儲存在所述模型存儲器中的所述工具模型包括加工工具模型和至少一個干涉檢查工具模型,所述加工工具模型用于基于所述軌跡來切削和更新所述材料模型的形狀,所述至少一個干涉檢查工具模型用于干涉檢查。
2. 根據(jù)權利要求1所述的加工模擬設備,其中,所述至少一個干涉檢查工具模型被限定為具有的形狀小于所述加工工具模型的形狀。
3. 根據(jù)權利要求2所述的加工模擬設備,其中,所述加工工具模型被限定為具有圓形橫截面,并且所述至少一個干涉檢査工具模型被限定為具有圓形橫截面,所述至少一個干涉檢査工具模型的圓形橫截面的直徑小于所述加工工具模型的圓形橫截面的直徑。
4. 根據(jù)權利要求2所述的加工模擬設備,其中,所述加工工具模型被大致限定為具有多邊形橫截面,并且所述至少一個干涉檢查工具模型被限定為具有內(nèi)接于所述加工工具模型的所述多邊形橫截面的圓形橫截面。
5. 根據(jù)權利要求1所述的加工模擬設備,其中,所述加工工具模型包括切削工具模型和桿柄模型,其中所述切削工具模型用作所述加工工具模型,用于根據(jù)用于切削進給的軸線運動指令來更新所述材料模型的形狀,并且,所述桿柄模型用作所述干涉檢査工具模型,用于根據(jù)用于快速橫動的軸線運動指令來對所述桿柄模型和所述材料模型之間的任何干涉進行檢查。
6. 根據(jù)權利要求l所述的加工模擬設備,其中,多個不同尺寸的干涉檢查工具模型與用于干涉檢查的所述加工工具模型相結合地使用。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的加工模擬設備,其中,所述模型存儲器還儲存至少一個機器模型和至少一個夾具模型,并且,進一步其中所述設備對所述工具模型與所述材料模型、所述至少一個機器模型和所述至少一個夾具模型之間的任何干涉進行檢査。
全文摘要
一種加工模擬設備(1),包括模型存儲器(4),該模型存儲器用于儲存與限定諸如軸頭和工作臺的加工模型(11)、限定諸如卡盤和保持器的夾具的夾具模型(12)、限定工件形狀的材料模型(13)、以及限定用于加工所述工件的工具的形狀的工具模型(14)相關的信息。每個工具模型包括加工工具模型(14A)和干涉檢查工具模型(14B)。根據(jù)用于切削進給的軸線運動指令利用加工工具模型(14A)對材料模型進行加工,以更新材料模型的形狀。隨后,根據(jù)用于快速橫動的軸線運動指令來檢查干涉檢查工具模型與材料模型、夾具模型和機器模型的干涉。
文檔編號B23Q15/00GK101546184SQ20091012869
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權日2008年3月24日
發(fā)明者永繩裕二 申請人:大隈株式會社