專利名稱：具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計算出刀具中心點的坐標(biāo)值，根據(jù)該計算出的刀具中心點的軌跡判斷加工面的形狀。在日本特開平9-69003號公報中公開有用于避免因刀具半徑補償而導(dǎo)致的干擾的補償矢量的計算方法的技術(shù)。此外，在日本特開昭63-257003號公報中公開有涉及刀具半徑補償矢量的計算方法的技術(shù)。在5軸加工機中，能夠根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計算刀具中心點的坐標(biāo)值，根據(jù)該計算出的刀具中心點的坐標(biāo)值計算刀具軌跡。但是，由于在實際的加工中存在刀具半徑的影響， 所以如圖6所示，球頭立銑刀這樣的刀具22的刀具中心點220的軌跡的形狀和實際加工點的軌跡的形狀不一致，刀具中心點220的軌跡的形狀和被加工物的加工面的形狀未必一致。在使用了數(shù)值控制裝置的加工中，一般是進行考慮了刀具半徑的影響的補償，通過同時取得刀具半徑補償矢量和各軸的坐標(biāo)值，能夠計算出與加工面的形狀更相近的軌跡。在實際加工中，由于刀具半徑的影響，刀具中心點的軌跡的形狀與加工面的形狀不一致。雖然能夠根據(jù)各軸的坐標(biāo)值計算出刀具中心點的軌跡，但是存在難于計算出加工面的形狀的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是鑒于所述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種數(shù)值控制裝置，該數(shù)值控制裝置具有通過使用由數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補償矢量來顯示實際加工點的軌跡的功能。本發(fā)明的數(shù)值控制裝置，為了達成所述目的，具有顯示通過多個驅(qū)動軸控制刀具以及被加工物的位置和姿態(tài)并且進行加工的機床的刀具軌跡的刀具軌跡顯示功能。并且， 該數(shù)值控制裝置具備指令部，其輸出與所述各驅(qū)動軸對應(yīng)的位置指令；驅(qū)動軸控制部，其按照從所述指令部輸出的位置指令來控制驅(qū)動軸的運動；坐標(biāo)值取得部，其取得所述各驅(qū)動軸在各時刻的坐標(biāo)值；刀具中心坐標(biāo)值計算部，其根據(jù)通過所述坐標(biāo)值取得部所取得的各軸的坐標(biāo)值來計算刀具中心點的坐標(biāo)值；刀具半徑補償矢量取得部，其取得連接各時刻的刀具中心點和實際加工點的刀具半徑補償矢量；實際加工點計算部，其根據(jù)通過所述刀具中心坐標(biāo)值計算部計算出的刀具中心點的坐標(biāo)值、和通過所述刀具半徑補償矢量取得部所取得的刀具半徑補償矢量，來計算實際加工點的坐標(biāo)值；以及實際加工點顯示部，其顯示通過所述實際加工點計算部計算出的實際加工點的軌跡。本發(fā)明通過具備以上的結(jié)構(gòu)，就能提供一種數(shù)值控制裝置，該數(shù)值控制裝置具有通過使用由數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補償矢量來顯示實際加工點的軌跡的功能。


圖1是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個實施方式的功能框圖。圖2是作為由圖1的數(shù)值控制裝置控制的機床的一個例子的、刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5 軸加工機的外觀立體圖。圖3是將圖2的5軸加工機的刀具作為球頭立銑刀，說明刀具半徑補償矢量的圖。圖4是說明本發(fā)明的具備刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的一個實施方式的概要圖。圖5是表示圖4的數(shù)值控制裝置執(zhí)行的顯示處理的算法的流程圖。圖6是說明刀具中心點軌跡和實際加工點軌跡的圖。
具體實施例方式圖1是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的一個實施方式的功能框圖。數(shù)值控制裝置10按照加工程序(未圖示)控制機床20，對被加工物(在圖1中未表示)進行加工。指令部11讀取該加工程序，對該讀取的加工程序中記載的模塊進行解析來生成移動指令，將生成的移動指令發(fā)送到驅(qū)動軸控制部12。當(dāng)在加工程序中記載有刀具半徑補償指令時，在指令部11中計算刀具半徑補償矢量。然后，將補償了刀具半徑補償矢量的量后的移動指令從指令部11發(fā)送到驅(qū)動軸控制部12。驅(qū)動軸控制部12根據(jù)從指令部11發(fā)送來的移動指令、和來自機床20的機構(gòu)部中具備的各軸(機床的X、Y、Z、A、B這5軸)的電動機21x、21y、21z、21A、21B的位置反饋信息(未圖示)，沿著加工程序的加工路徑移動機床的刀具。刀具半徑補償矢量取得部13取得在指令部11中計算出的刀具半徑補償矢量的數(shù)據(jù)，將該取得的刀具半徑補償矢量的數(shù)據(jù)發(fā)送到實際加工點計算部16。驅(qū)動軸控制部12如前所述，根據(jù)移動指令和來自各軸的電動機21x、21y、21z、 21A、21B的位置反饋信息(省略圖示)，運算各軸的當(dāng)前位置，存儲在當(dāng)前位置寄存器(未圖示)中。坐標(biāo)值取得部14取得在驅(qū)動軸控制部12的當(dāng)前位置寄存器中存儲的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)，將取得的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)發(fā)送到刀具中心點坐標(biāo)值計算部15。刀具中心點坐標(biāo)值計算部15根據(jù)從坐標(biāo)值取得部14發(fā)送來的各軸的當(dāng)前位置的數(shù)據(jù)來計算刀具中心點坐標(biāo)值，將計算出的刀具中心點坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)發(fā)送到實際加工點計算部16。實際加工點計算部16根據(jù)從刀具半徑補償矢量取得部13發(fā)送來的刀具半徑補償矢量的數(shù)據(jù)和從刀具中心點坐標(biāo)值計算部15發(fā)送來的刀具中心坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)，計算通過在機床20上安裝的刀具22 (參照圖2、圖3)實際加工被加工物的實際加工點的位置的數(shù)據(jù)，將該計算出的實際加工點的數(shù)據(jù)發(fā)送到實際加工點顯示部17。實際加工點顯示部17根據(jù)實際加工點的數(shù)據(jù)，在實際加工點顯示部17中具備的液晶顯示裝置等顯示裝置中顯示實際加工點軌跡。然后，使用圖2說明刀具中心點的坐標(biāo)計算。圖2是刀具頭旋轉(zhuǎn)型的5軸加工機的一例的外觀立體圖。圖2的5軸加工機具有直線軸X軸、Y軸以及Z軸，和旋轉(zhuǎn)軸A軸以及B軸。將在時刻t的這5軸的坐標(biāo)分別設(shè)為χ (t)、y (t)、ζ (t)、a (t)、b (t)。將應(yīng)該通過刀具22加工的被加工物安裝在工作臺23上。通過驅(qū)動直線軸X軸、Y軸以及Z軸、和旋轉(zhuǎn)軸A軸以及B 軸，刀具22的中心點220(參照圖3)相對于在工作臺23上載置的被加工物24(參照圖3) 相對地移動。如果將具有刀具頭旋轉(zhuǎn)型機械結(jié)構(gòu)的5軸加工機的2個旋轉(zhuǎn)軸(A軸、B軸)的旋轉(zhuǎn)中心的軸的交點設(shè)為M(參照圖3)，考慮固定在被加工物對上的坐標(biāo)系并適當(dāng)?shù)厝≡c， 則能夠以(x(t)、y(t)、z(t))來表示點M的坐標(biāo)。并且，如果將從點M到刀具中心點220的長度設(shè)為L，將刀具22朝正下方的位置設(shè)為A軸以及B軸的基準(zhǔn)位置(原點)，那么刀具中心點220的坐標(biāo)值(PosX (t)、PosY (t)、PosZ (t))通過以下的式子來進行計算。PosX(t) = χ (t)+LX cos (a(t)) Xsin(b(t))PosY(t) = y(t)+LXsin(a(t))PosZ (t) = ζ (t) -LXcos (a (t)) X cos (b (t))然后，使用圖3說明刀具半徑補償矢量。圖3表示將圖2的5軸加工機的刀具22 作為球頭立銑刀的例子。在刀具22和被加工物M的切削面的位置關(guān)系中，如圖3所示，刀具中心點220和實際的切削點的實際加工點2M僅離開刀具半徑的量，連接這兩點220、224的矢量成為刀具半徑補償矢量222。刀具半徑補償矢量222 —般是切削面的法線方向的矢量，在通過加工程序進行加工時，在計算各軸的位置指令時考慮刀具22的刀具半徑來計算刀具半徑補償矢量222，以使切削點成為加工程序中的那樣。另外，刀具半徑補償矢量的計算方法如所述的日本特開昭63-257003號公報中記載的一樣，是現(xiàn)有的公知的技術(shù)事項，所以省略詳細的說明。圖4是說明本發(fā)明的具備刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置的一個實施方式的概要圖。 處理器CPUl 11按照存儲在ROMl 12中的系統(tǒng)程序來控制整個數(shù)值控制裝置10。在 RAMI 13中存儲各種數(shù)據(jù)或輸入輸出信號。在非易失性存儲器114中存儲的各種數(shù)據(jù)即使在切斷電源之后仍然原樣保存。圖形控制電路115將數(shù)字信號變換為顯示用的信號，提供給顯示裝置116。鍵盤 117是具有數(shù)值鍵、字符鍵等的用于輸入各種設(shè)定數(shù)據(jù)的單元。軸控制電路118從CPUlll 接收各軸的移動指令，分別輸出到對應(yīng)的軸的伺服放大器119。這些伺服放大器119接收該移動指令，驅(qū)動機床20中具備的對應(yīng)的伺服電動機(未圖示)。這些構(gòu)成要素經(jīng)由總線 121相互連接。PMC(可編程機床控制器 Programmable Machine Controller) 122 在執(zhí)行加工程序時，經(jīng)由總線121接收T功能信號(刀具選擇指令)等。然后，用順序程序處理該接收到的信號作為動作指令而輸出，控制機床20。此外，從機床20接收狀態(tài)信號，將必要的輸入信號轉(zhuǎn)發(fā)到CPUlll。進一步，在總線121上連接有功能根據(jù)系統(tǒng)程序等而變化的軟件鍵123、將NC數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲裝置等外部設(shè)備的接口 124。該軟件鍵123與顯示裝置116以及鍵盤117 — 起設(shè)在顯示裝置/MDI (手動數(shù)據(jù)輸入Manual Data Input)面板125上。該顯示裝置116 相當(dāng)于圖1中說明的實際加工點顯示部17，通過使用數(shù)值控制裝置管理的刀具半徑補償矢量，來顯示實際加工點的軌跡。圖5是表示通過圖4所示的數(shù)值控制裝置10執(zhí)行的本發(fā)明的顯示處理的算法的流程圖。以下，按照各步驟進行說明。步驟Si取得時刻信息t以及與該時刻信息t相對應(yīng)的各軸的坐標(biāo)值。步驟S2計算時刻信息t時的刀具中心點的坐標(biāo)值。步驟S3取得時刻信息t時的刀具半徑補償矢量的數(shù)據(jù)。步驟S4根據(jù)時刻信息t時的刀具中心點的坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)和刀具半徑補償矢量的數(shù)據(jù)，計算實際加工點的數(shù)據(jù)。步驟S5顯示實際加工點的軌跡。步驟S6判斷加工是否結(jié)束或顯示是否結(jié)束，在判斷為“是”時結(jié)束該顯示處理， 在判斷為“否”時轉(zhuǎn)移到步驟S7。步驟S7等待取得實際加工點的軌跡的數(shù)據(jù)的采樣時間經(jīng)過后返回步驟Si，繼續(xù)該顯示處理。
權(quán)利要求
1. 一種具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置，所述刀具軌跡顯示功能用于顯示通過多個驅(qū)動軸控制刀具以及被加工物的位置和姿態(tài)并且進行加工的機床的刀具軌跡，所述數(shù)值控制裝置的特征在于，具備指令部，其輸出與所述各驅(qū)動軸對應(yīng)的位置指令；驅(qū)動軸控制部，其按照從所述指令部輸出的位置指令來控制驅(qū)動軸的運動；坐標(biāo)值取得部，其取得所述各驅(qū)動軸在各時刻的坐標(biāo)值；刀具中心坐標(biāo)值計算部，其根據(jù)通過所述坐標(biāo)值取得部所取得的各軸的坐標(biāo)值來計算刀具中心點的坐標(biāo)值；刀具半徑補償矢量取得部，其取得連接各時刻的刀具中心點和實際加工點的刀具半徑補償矢量；實際加工點計算部，其根據(jù)通過所述刀具中心坐標(biāo)值計算部計算出的刀具中心點的坐標(biāo)值、和通過所述刀具半徑補償矢量取得部所取得的刀具半徑補償矢量，來計算實際加工點的坐標(biāo)值；以及實際加工點顯示部，其顯示通過所述實際加工點計算部計算出的實際加工點的軌跡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有刀具軌跡顯示功能的數(shù)值控制裝置。通過取得被數(shù)值控制裝置驅(qū)動的各驅(qū)動軸在各時刻的坐標(biāo)值來計算刀具中心點的坐標(biāo)值。取得連接該計算出的各時刻的刀具中心點和實際加工點的刀具半徑補償矢量。然后，根據(jù)計算出的刀具中心點的坐標(biāo)值和所取得的刀具半徑補償矢量，來計算實際加工點的坐標(biāo)值并在顯示裝置上顯示實際加工點的軌跡。
文檔編號G05B19/4103GK102163049SQ20111004012
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月18日
發(fā)明者巖下平輔, 手塚淳一, 置田肇 申請人:發(fā)那科株式會社