具有車齒加工的工具修正功能的數(shù)值控制裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種數(shù)值控制裝置?；诠ぞ邤?shù)據(jù)來生成表示工具的指令路徑的指令數(shù)據(jù)，生成每個插補周期的插補數(shù)據(jù)并輸出，其中工具數(shù)據(jù)基于工具的斜度、形狀而生成。在指令模塊是指令車齒加工的模塊的情況下，基于存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部的工具數(shù)據(jù)而生成修正指令路徑的修正數(shù)據(jù)，插補部將與輸出的插補數(shù)據(jù)對應(yīng)的修正數(shù)據(jù)輸出。
【專利說明】
具有車齒加工的工具修正功能的數(shù)值控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)值控制裝置。尤其涉及具有車齒加工的工具修正功能的數(shù)值控制裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 車床的車齒加工中，使用具備在YZ平面上相對于工件的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜地配置的直 線刀刃的工具，一邊使Z軸以及Y軸移動一邊進行加工(參照日本專利第3984052號公報）。
[0003] 在圖10A所示的工具的情況下，為了按本加工中需要的形狀進行加工，需要在ZX平 面上相對于旋轉(zhuǎn)軸線(Z軸線）如圖10B那樣平行地安裝工具的直線刀刃。在如圖10C那樣未 平行地安裝工具的情況下，加工品的直徑在切削開始位置和切削結(jié)束位置不固定。在這種 情況下，一旦切削后對加工品進行測量，則需要基于其結(jié)果對加工程序進行修正，成為操作 者的負擔。
[0004] 如圖11所示，在ZX平面上，工具的直線刀刃相對于旋轉(zhuǎn)軸線（Z軸線）平行的情況 下，即使一邊使Z軸以及Y軸移動一邊進行車削也與工具的位置無關(guān)地使切削量固定。
[0005] 對此，如圖12所示，考慮在ZX平面上，工具的直線刀刃相對于旋轉(zhuǎn)軸線（Z軸線）不 平行的情況。若工具的直線刀刃相對于行進方向向旋轉(zhuǎn)軸線側(cè)傾斜，則隨著工具移動，切削 量增加而使切削負載變大，加工面精度產(chǎn)生波動。另外，加工品的直徑在切削開始位置和結(jié) 束位置變得不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此本發(fā)明的目的在于，提供一種數(shù)值控制裝置，即使在存在相對于工件的旋轉(zhuǎn) 軸向垂直方向(X軸方向）的工具的斜度的情況下，也能夠控制切削路徑而使切入量固定。
[0007] 本發(fā)明的數(shù)值控制裝置基于包含指令模塊的加工程序，對進行車齒加工的機床進 行控制，該車齒加工為通過工具來對旋轉(zhuǎn)的工件的旋轉(zhuǎn)對稱面進行切削加工，上述數(shù)值控 制裝置具備：工具數(shù)據(jù)存儲部，該工具數(shù)據(jù)存儲部存儲基于上述工具的斜度或上述工具的 形狀中的至少一個而生成的工具數(shù)據(jù);加工程序解析部，該加工程序解析部從上述加工程 序讀取指令模塊并解析，進而生成表示由上述指令模塊所指令的上述工具的指令路徑的指 令數(shù)據(jù)并輸出；插補部，該插補部基于上述指令數(shù)據(jù)而實行插補處理，并且生成每個上述插 補處理的插補周期的插補數(shù)據(jù)并輸出；以及修正部，該修正部在上述指令模塊為指令車齒 加工的模塊的情況下，基于存儲于上述工具數(shù)據(jù)存儲部的工具數(shù)據(jù)來生成對上述指令路徑 進行修正的修正數(shù)據(jù)，并輸出與上述插補部輸出的各個插補數(shù)據(jù)對應(yīng)的上述修正數(shù)據(jù)。
[0008] 還可以具備工具數(shù)據(jù)生成部，該工具數(shù)據(jù)生成部基于對上述工具的斜度或上述工 具的形狀進行測量的傳感器的輸出而生成工具數(shù)據(jù)，并將上述工具數(shù)據(jù)存儲于上述工具數(shù) 據(jù)存儲部。
[0009] 也可以為，上述工具數(shù)據(jù)包含上述工具的刀尖的切削開始點的坐標值和至少一個 以上的與上述切削開始點不同的刀尖的點的坐標值，上述修正部基于上述工具的刀尖的切 削開始點的坐標值和與上述切削開始點不同的刀尖的點的坐標值之差來生成上述修正數(shù) 據(jù)。
[0010] 也可以為，上述修正部根據(jù)基于上述工具數(shù)據(jù)而計算出的工具的刀尖的斜度來計 算出對上述工件與上述工具的刀尖垂直地相接的切削點的位置進行修正的修正量，并使基 于上述修正量而生成的修正數(shù)據(jù)配合上述插補部輸出的插補數(shù)據(jù)而輸出。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，即使在工具存在斜度的情況下，數(shù)值控制裝置也基于工具的安裝角 度進行X軸的移動以使切削量成為固定。不需要操作者的加工程序的修正。其結(jié)果，操作者 不注意工具的安裝角度就能夠生成加工程序。另外，也不需要對工具的安裝角度的影響進 行確認的測試加工，能夠縮短用于從加工開始位置到結(jié)束位置使切削量固定的作業(yè)縮短。
[0012] 本發(fā)明的上述的以及其他的目的以及特征通過參照附圖對以下的實施例的說明 將變得明確。這些圖中：
【附圖說明】
[0013] 圖1是對本發(fā)明的車齒加工的工具指令路徑的修正的概念進行說明的圖。
[0014] 圖2A是對基于本發(fā)明的車齒加工的工具的刀尖的斜度而進行的工具指令路徑的 修正的概念進行說明的圖，表示在X軸方向上工具的切削刀刃的兩端產(chǎn)生偏移的情況。
[0015] 圖2B是對基于本發(fā)明的車齒加工的工具的刀尖的斜度而進行的工具指令路徑的 修正的概念進行說明的圖，與加工時的工具的移動一同表示相對于本來的指令路徑使工具 向X軸方向移動的修正。
[0016] 圖3A是對基于本發(fā)明的車齒加工的工具的刀尖形狀而進行的工具指令路徑的修 正的概念進行說明的圖，表示工具的切削刀刃因磨耗而成為非線形狀的情況。
[0017] 圖3B是對基于本發(fā)明的車齒加工的工具的刀尖形狀而進行的工具指令路徑的修 正的概念進行說明的圖，表示設(shè)置有多個觸摸傳感器的測量點的例子。
[0018] 圖3C是對基于本發(fā)明的車齒加工的工具的刀尖形狀而進行的工具指令路徑的修 正的概念進行說明的圖，表示沿對照切削刀刃的形狀進行修正的工具指令路徑使工具在X 軸方向上移動的例子。
[0019] 圖4是本發(fā)明的實施方式1的數(shù)值控制裝置的功能模塊圖。
[0020] 圖5A是對基于本發(fā)明的工具的刀尖的斜度的工具數(shù)據(jù)的生成方法進行說明的圖， 表示僅對工具的斜度進行測量的情況。
[0021] 圖5B是對基于本發(fā)明的工具的刀尖的斜度的工具數(shù)據(jù)的生成方法進行說明的圖， 表示由觸摸傳感器的測量結(jié)果的差分來計算出A X的情況。
[0022] 圖6A是對基于本發(fā)明的工具的刀尖形狀的工具數(shù)據(jù)的生成方法進行說明的圖，表 示使用多個觸摸傳感器來測量工具的直線刀刃的形狀的情況。
[0023]圖6B是對基于本發(fā)明的工具的刀尖形狀的工具數(shù)據(jù)的生成方法進行說明的圖，表 示觸摸傳感器的測量結(jié)果的差分和距觸摸傳感器的距離的關(guān)系。
[0024] 圖7A是表示基于本發(fā)明的工具的刀尖形狀而進行的工具指令路徑的修正的具體 例的圖。
[0025] 圖7B是表示基于本發(fā)明的工具的刀尖形狀而進行的工具指令路徑的修正的具體 例的圖。
[0026]圖8是在本發(fā)明的實施方式1的數(shù)值控制裝置上實行的處理的流程圖。
[0027]圖9A是對基于本發(fā)明的實施方式2的工具的刀尖的斜度的切削點的修正方法進行 說明的圖。
[0028]圖9B是對基于本發(fā)明的實施方式2的工具的刀尖的斜度的切削點的修正方法進行 說明的圖。
[0029] 圖9C是對基于本發(fā)明的實施方式2的工具的刀尖的斜度的切削點的修正方法進行 說明的圖。
[0030] 圖10A是對車齒加工中的工具的斜度進行說明的圖。
[0031] 圖10B是對車齒加工中的工具的斜度進行說明的圖。
[0032] 圖10C是對車齒加工中的工具的斜度進行說明的圖。
[0033]圖11是表示車齒加工中的工具沒有傾斜的情況的切削結(jié)果的圖。
[0034]圖12是表示車齒加工中的工具傾斜的情況的切削結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0035]以下，與附圖一起說明對本發(fā)明的實施方式。
[0036] 在本實施方式中，提供一種數(shù)值控制裝置，在車床的車齒加工中，在切入量因工具 相對于工件的旋轉(zhuǎn)軸而向垂直方向(X軸方向）的斜度而變化的情況下，如圖1所示，在X軸方 向上對工具的指令路徑進行修正以使切入量固定。
[0037] 更具體而言，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置基于加工前由觸摸傳感器等的測量而得的工 具切削刀刃的安裝角度(切削刀刃兩端的X軸方向的偏移），隨著加工時的工具的移動，使工 具向X軸方向移動。由此，控制工具的移動路徑以使切削量成為固定。即，如圖2A所示，在X軸 方向上工具切削刀刃的兩端產(chǎn)生的偏移的情況下，如圖2B所示，基于該偏移，生成隨著加工 時的工具的移動而相對于本來的指令路徑使工具向X軸方向移動的修正過的工具的指令路 徑。
[0038] 另外，即使在如圖3A-樣工具的切削刀刃因磨耗而成為非線形狀的情況下，也通 過如圖3B所示地設(shè)置多個觸摸傳感器等的測量點來測定切削刀刃的形狀。而且，也能夠基 于測定的結(jié)果如圖3C所示地沿對照切削刀刃的形狀而修正的工具指令路徑使工具向X軸方 向移動。
[0039] <實施方式1>
[0040]圖4是本發(fā)明的一個實施方式的數(shù)值控制裝置的功能模塊圖。本發(fā)明的數(shù)值控制 裝置1具備:加工程序解析部10、插補部11、伺服控制部12、修正部13、工具數(shù)據(jù)生成部14、以 及工具數(shù)據(jù)存儲部15。
[0041 ]加工程序解析部10依次讀取存儲于未圖示的存儲器的加工程序的指令模塊，并對 讀取的指令模塊進行解析。解析后的結(jié)果，在讀取的模塊為通常的指令的情況下，基于按通 常進行解析的結(jié)果來生成指令數(shù)據(jù)并向插補部11輸出。在讀取的模塊為選擇車齒工具的切 削進給的加工模塊的情況下，向修正部13指令，以便修正該指令模塊的指令路徑。
[0042]插補部11基于加工程序解析部10輸出的指令數(shù)據(jù)，生成對指令路徑上的點以插補 周期進行插補計算的插補數(shù)據(jù)(指令脈沖），并向伺服控制部12輸出。
[0043] 伺服控制部12基于從插補部11輸入的插補數(shù)據(jù)而驅(qū)動伺服馬達2,從而使工件和 工具相對移動。
[0044] 修正部13從工具數(shù)據(jù)存儲部15取得工具數(shù)據(jù)，并基于該工具數(shù)據(jù)和來自加工程序 解析部10的指令實行后述的修正處理來產(chǎn)生修正脈沖。而且，將該修正脈沖與插補部11輸 出的插補數(shù)據(jù)對照并向伺服控制部12輸出。
[0045] 工具數(shù)據(jù)生成部14根據(jù)加工程序所記載的工具更換指令、來自操作者的操作盤的 操作指令而動作，并從傳感器3取得安裝于車床的工具的斜度、形狀，從而生成工具數(shù)據(jù)。生 成的工具數(shù)據(jù)存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部15。
[0046] 以下對具備這種結(jié)構(gòu)的數(shù)值控制裝置1的、從工具的解析到車齒加工的流程進行 說明。
[0047] 在根據(jù)加工程序的工具更換指令等，以手動或自動向車床安裝車齒工具時，數(shù)值 控制裝置1中，手動或自動地使用觸摸傳感器等傳感器3來測量安裝的車齒工具的向X軸方 向的斜度、形狀。基于測量結(jié)果，工具數(shù)據(jù)生成部14生成工具數(shù)據(jù)，并存儲于工具數(shù)據(jù)存儲 部15。
[0048] 在工具數(shù)據(jù)生成時，在僅測量工具的斜度的情況下，如圖5A那樣，使用位于工具的 兩端部的一個以上的觸摸傳感器。而且，根據(jù)位于切削開始點的觸摸傳感器的測量結(jié)果和 另一方的觸摸傳感器的測量結(jié)果的差分，來計算出AX。AX與根據(jù)傳感器的配置(預(yù)先設(shè)定 或者由驅(qū)動傳感器的伺服馬達的位置決定)而求得的傳感器間的距離AY-起作為工具數(shù) 據(jù)存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部15(圖5B)。
[0049] 這樣，在工具的直線刀刃的測量點為兩點且兩點間的X軸分量的偏移為A X的情況 下，修正部13從切削模塊的切削開始點（工件和工具接觸的位置(Y軸分量））開始X軸的移 動，在通過切削結(jié)束點（工件和工具分離的位置(Y軸分量））后結(jié)束X軸的移動。而且，對照插 補數(shù)據(jù)輸出修正脈沖，以便維持移動結(jié)束時的位置。此時X軸最大移動A X。在加工模塊結(jié)束 后，修正部13使工具退避后或與工具的退避動作并行地取消修正脈沖，使X軸返回原來的位 置。
[0050] 另一方面，在工具數(shù)據(jù)生成時，在對因磨耗而成為非線形狀的工具的直線刀刃的 形狀進行測量的情況下，如圖6A所示，使用多個觸摸傳感器。而且，根據(jù)位于切削開始點的 觸摸傳感器的測量結(jié)果與其他的觸摸傳感器的差分，分別計算出A心、A X2、A X3、…。A心、 A X2、A X3與距離A Y1、A Y2、A Y3、…一起作為工具數(shù)據(jù)而存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部15，該距 離A Yl、A Y2、A Y3、…是根據(jù)傳感器的配置(預(yù)先設(shè)定的或根據(jù)驅(qū)動傳感器的伺服馬達的 位置決定)而求得的距離位于切削開始點側(cè)的觸摸傳感器的位置(圖6B)。
[0051] 這樣，工具的直線刀刃的測量點存在多個，工具的直線刀刃的X軸分量的偏移在如 圖6那樣從切削開始點起距離A Yi處為A X:、距離A Y2處為A X2、距離A Y3處為A X3的情況 下，若將切削進給的模塊的移動量的Y軸分量設(shè)為Ly，則修正部13隨著Y軸的移動而如圖7那 樣，對照插補數(shù)據(jù)輸出使X軸移動的修正脈沖。即，以如下方式輸出修正脈沖:在從切削開始 點使Y軸移動A Yi其間使X軸移動A Xi，在接下來的Y軸的（A Y2- A Yi)的移動中，使X軸移動 (A X2 - A Xi)，在接下來的Y軸的（A Y3 - A Y2)的移動中，使X軸移動（A X3 - A X2)。
[0052] 此外，在切削進給的模塊的移動量的Y軸分量Ly比測量點的兩端的Y軸分量長(圖5 的A Y、圖6的A Y3)小的情況下，如圖7(B)所示，X軸的移動量成為AXe。另外，在模塊開始點 和切削開始點相同的情況下，與模塊開始同時地生成開始X軸的移動的路徑。
[0053]圖8是本實施方式的數(shù)值控制裝置1上實行的處理的流程圖。本處理按加工程序的 模塊實行。
[0054] ?[步驟S101]加工程序解析部10從加工程序讀取指令模塊。
[0055] ?[步驟S102]加工程序解析部10對在步驟S101讀取的指令模塊進行解析并生成 指令數(shù)據(jù)，根據(jù)該指令數(shù)據(jù)來開始該指令模塊的實行。
[0056] ?[步驟S103]加工程序解析部10判定當前正在實行的指令模塊是否為車齒加工 指令模塊。在是車齒加工指令模塊的情況(是）下進入步驟S104,在不是的情況(否）下進入 步驟S201。
[0057] ?[步驟S104]修正部13判定工具的當前位置是否位于從切削開始點到切削結(jié)束 點之間。在位于從切削開始點到切削結(jié)束點之間的情況(是)進入步驟S105,在不是的情況 (否）下進入步驟S201。
[0058] ?[步驟S105]修正部13基于存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部15的工具數(shù)據(jù)，來計算出對照 工具的Y軸的移動的X軸的修正脈沖(移動量）。
[0059] ?[步驟S106]插補部11輸出程序的指令脈沖。修正部13為了配合插補部11輸出指 令脈沖而輸出在步驟S105計算出的修正脈沖。
[0060] ?[步驟S107]判斷指令模塊的實行是否結(jié)束。在結(jié)束了的情況（是）下進入步驟 S108,而在未結(jié)束的情況(否）下返回步驟S103。
[00611 ?[步驟S108]修正部13將在步驟S105計算出的修正脈沖取消，使X軸返回原始位 置。
[0062] ?[步驟S201]插補部11輸出程序的指令脈沖。
[0063] <實施方式2>
[0064] 在車齒加工中，在如圖9A那樣存在工具的直線刀刃的向X軸方向的斜度的情況下， 如圖9B所示，切削點（工件和工具垂直地相接的點）成為Cr的位置，因此不能成為由程序指 令的工件半徑。因此，在本實施方式中，表示這種情況下以切削點成為圖9C的修正后的切削 點Crc的方式對工具的指令路徑進行修正的順序。
[0065]如圖9A所示，將工具的直線刀刃的斜度的X軸分量設(shè)為Xt、將Y軸分量設(shè)為Tt、將角 度設(shè)為9。若將由加工程序指令的切削點的工件半徑設(shè)為R，則通過根據(jù)以下的式1使X軸移 動修正量Qx，從而加工后的工件的半徑成為由加工程序指令的半徑R。
[0066] (式1)
[0067] 到切削點Cr為止的半徑ra:ra = RX cos9
[0068] 修正量：
[0069]本實施方式的數(shù)值控制裝置具備與實施方式1的數(shù)值控制裝置1相同的結(jié)構(gòu)，若安 裝有車齒加工用的工具，則與實施方式1相同地使用傳感器3來測量工具的斜度，并存儲工 具數(shù)據(jù)。而且，在選擇車齒工具的切削進給的加工模塊中，在通過自動或手動操作來指令工 件半徑的修正的情況下，修正部13基于存儲于工具數(shù)據(jù)存儲部15的工具數(shù)據(jù)而使用式1來 計算出修正量Qx。通過以該計算出的修正量Qx來輸出修正脈沖，從而以使切削點的位置成 為修正后的切削點Crc的方式進行修正。
[0070] 以上，雖然對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述的實施方 式的例子，通過加以適當?shù)淖兏軌蛞远喾N方式實施。
[0071] 例如，作為上述實施方式中對工具進行測量的傳感器以觸摸傳感器為例，但并不 限定于此，只要是利用了光、超聲波的距離傳感器等能夠測定工具的形狀的傳感器就可以 使用任意的傳感器。
【主權(quán)項】
1. 一種數(shù)值控制裝置，基于包含指令模塊的加工程序，對進行車齒加工的機床進行控 制，該車齒加工利用工具來對旋轉(zhuǎn)的工件的旋轉(zhuǎn)對稱面進行切削加工，上述數(shù)值控制裝置 的特征在于，具備： 工具數(shù)據(jù)存儲部，其存儲基于上述工具的斜度或上述工具的形狀的至少一個而生成的 工具數(shù)據(jù)； 加工程序解析部，其從上述加工程序讀取指令模塊并解析，生成指令數(shù)據(jù)并輸出，該指 令數(shù)據(jù)表示由上述指令模塊指令的上述工具的指令路徑； 插補部，其基于上述指令數(shù)據(jù)而實行插補處理，生成上述插補處理的每個插補周期的 插補數(shù)據(jù)并輸出；以及 修正部，其在上述指令模塊為指令車齒加工的模塊的情況下，基于存儲于上述工具數(shù) 據(jù)存儲部的工具數(shù)據(jù)來生成對上述指令路徑進行修正的修正數(shù)據(jù)，并輸出與上述插補部輸 出的各個插補數(shù)據(jù)對應(yīng)的上述修正數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 還具備工具數(shù)據(jù)生成部，該工具數(shù)據(jù)生成部基于對上述工具的斜度或上述工具的形狀 進行測量的傳感器的輸出而生成工具數(shù)據(jù)，并將上述工具數(shù)據(jù)存儲于上述工具數(shù)據(jù)存儲 部。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述工具數(shù)據(jù)包含上述工具的刀尖的切削開始點的坐標值和至少一個以上的與上述 切削開始點不同的刀尖的點的坐標值， 上述修正部基于上述工具的刀尖的切削開始點的坐標值和與上述切削開始點不同的 刀尖的點的坐標值的差分來生成上述修正數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項中所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述修正部根據(jù)基于上述工具數(shù)據(jù)而計算出的工具的刀尖的斜度來計算出對上述工 件與上述工具的刀尖垂直地相接的切削點的位置進行修正的修正量，并使基于上述修正量 而生成的修正數(shù)據(jù)與上述插補部輸出的插補數(shù)據(jù)對照地輸出。
【文檔編號】G05B19/404GK105911959SQ201610099034
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月23日
【發(fā)明人】小川修二, 伊藤元彥, 黑巖大
【申請人】發(fā)那科株式會社