CN100371837C - 数值控制机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数值控制机械，包括：一载物平台，其上固定有一工件；一旋转刀具，包括有一内部中央轴线、及一外部有效刀径，该旋转刀具沿该中央轴线持续旋转；一内存，储存有一数值控制程序，该数值控制程序包括有一子程序，该子程序定义有一实体外形路径，并且该实体外形路径转换成一补正路径，且输出一累进切削长度；一刀径数据库，储存有数笔刀径记录，其分别对应于不同旋转刀具，每一笔刀径记录包括有多个磨后有效刀径，其分别对应于不同的累进切削长度；以及一数值控制器，能执行该数值控制程序，该数值控制器在执行下一子程序之前，将该实体外形路径转换成下一补正路径，并控制该旋转刀具沿着该补正路径加工该工件。

Description

数值控制机械

技术领域

本发明涉及一种数值控制机械，特别是涉及一种适用于可进行刀具的偏摆磨耗补偿的数值控制机械，例如计算机数值控制成型机、计算机数值控制钻孔机等。

背景技术

在一般的数值控制机械(Numerical Control，NC)中，例如成型机、或是钻孔机等，其以所谓的刀具对于一工件进行切削加工，例如对一电路母板进行切削以得到多个电路板(PCB)。

请参阅图1公知电路母板的加工示意图，其显示有一电路母板91，且在此电路母板91上欲切削出十二个相同大小的电路板(编号1～12)，前述的加工方式为传统所称的翻版。

请参阅图1，因一般刀具92本身即具有一直径D，因此在进行切削时，必须在数值控制程序(NC program)内加入刀具92直径D(或是半径)的数值，并以该数值为切削时的补偿量，这样在切削时方可得出十二个相同大小的电路板(编号1～12)，例如通过下面的数值控制程序(1)：

T1C1.0//设定刀具直径

G42//刀具直径补正

M15G01X10.0Y0.0

……(1)

可在“T1”的指令的后面将刀具92的直径D设定为1.0。

又当前一电路母板91的十二个电路板切削完成之后，即可进行下一电路母板91的切削，例如通过下面的数值控制程序(2)：

T1C0.8//设定刀具直径

G42//刀具直径补正

M15G01X10.0Y0.0

……(2)

此时，由于刀具92在先前进行切削之后，其本身即会产生磨耗，故在进行下一电路母板92的切削之前，使用者必须依照个人的经验而去更改数值控制程序中刀具92的直径D补偿量的数值，通过上面的控制程序(2)将刀具92的直径D设定为0.8(此因刀具92磨耗而使其直径D变小)，并以此数值为其补偿量以进行下一电路母板92的十二个电路板的切削。

请再参照图1，然而，当刀具92在切削前一电路母板92的编号1的电路板之后，刀具92本身即已产生磨耗，同样的，在切削每一电路板之后，刀具92本身的磨耗会逐渐增加，若以上述公知的补偿方式，则必须在十二个电路板皆完成切削之后，方可进行刀具92补偿量的更改设定，如此对于已切削完成的十二个电路板而言，其便会具有不同的大小而发生编号12的电路板的尺寸大于编号11的电路板的尺寸，并依此类推，故因而大大影响产品的精度。

此外，请参阅图2为公知刀具在旋转状态下所产生的偏摆示意图，当使用公知刀具92进行加工时，刀具92本身也会因为旋转而产生微量的偏摆，如此也会造成切削量的误差而导致产品精度受到影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数值控制机械，能通过一刀具补偿法则以随时进行刀具补偿量的设定，并因此提高加工完成后的产品精度。

为达到上述目的，本发明的数值控制机械主要包括有一载物平台、一旋转刀具、一内存、一刀径数据库、以及一数值控制器。其中，在载物平台上固定有一工件，而旋转刀具则包括有一内部的中央轴线、以及一外部的有效刀径，且此旋转刀具沿其中央轴线持续旋转。

此外，在内存内储存有一数值控制程序，此数值控制程序包括有一子程序其被呼叫并执行至少二次，而此子程序则定义有一实体外形路径，且此子程序并使用上述旋转刀具的有效刀径以代入演算，并将前述的实体外形路径转换成一补正路径，同时子程序并计算旋转刀具的中央轴线相对于载物平台上的工件的移行距离、并予以累加而输出一累进切削长度。

另外，刀径数据库内储存有数笔刀径记录其分别对应于不同旋转刀具，每一笔刀径记录包括有多个磨后有效刀径其分别对应于不同的累进切削长度。至于数值控制器则能执行上述内存内的数值控制程序、并控制上述旋转刀具沿着补正路径以加工载物平台上的工件，且数值控制器在执行下一子程序之前，先搜寻刀径数据库以找出一当时的磨后有效刀径其对应于旋转刀具当时的累进切削长度，且下一子程序并使用当时的磨后有效刀径以代入演算而将实体外形路径转换成下一补正路径，同时数值控制器继而控制旋转刀具沿着下一补正路径继续加工工件。

由上述可知，在进行下一子程序(例如切削加工程序)之前，数值控制器可在刀径数据库内以当时的累进切削长度对应找出一当时的磨后有效刀径，并将此当时的磨后有效刀径代入前述的下一子程序，并因此将实体外形路径转换成下一补正路径而使旋转刀具沿此下一补正路径继续加工工件，如此可在进行每一次子程序之前即进行旋转刀具的补正，亦即通过前述的刀具补偿法则可随时进行刀具补偿量的设定，并可因此提高加工完成后的产品精度。

附图说明

图1是公知电路母板的加工示意图；

图2是公知刀具在旋转状态下所产生的偏摆示意图；

图3是本发明较佳实施例的设备示意图；

图4是本发明较佳实施例的工件示意图；

图5是本发明较佳实施例的刀具直径与切削距离的曲线图；

图6是本发明较佳实施例的刀径数据库的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-载物平台；2-旋转刀具；3-内存；4-刀径数据库；

5-数值控制器；6-控制面板；7-机台；8-工件；21-中央轴线；

71-刀具库；80-加工面；81-电路板；82-电路板；83-电路板；

91-电路母板；92-刀具；711-刀具。

具体实施方式

为了进一步了解本发明的技术内容，特举一较佳具体实施例说明如下。

首先，请参阅图3本发明较佳实施例的设备示意图，其中显示有一数值控制机械，且此数值控制机械包括有一机台7，在机台7的一侧还电连接有一控制面板6，在控制面板6上则设置有一内存3、一刀径数据库4、以及一数值控制器5。此外，在机台7上还设置有一载物平台1(platform)、以及一刀具库71，且在刀具库71上组装有数支不同刀具711。

请同时参阅图3、及图4，在本实施例中，使用刀具库71中数支不同刀具711的其中一旋转刀具2(rotating tool)对一工件8进行加工，且前述的工件8夹设固定于机台7的载物平台1上，同时旋转刀具2在本实施例中使用一铣刀，工件8则为一电路母板，且此电路母板经加工切削后可成为多个电路板81，82，83...(PCB)。此外，旋转刀具2包括有一内部的中央轴线21、以及一外部的有效刀径D，在加工时，旋转刀具2的中央轴线21垂直正交于工件8的加工面80，并沿其中央轴线21持续旋转。

请同时参阅图3、图4，并通过下面的控制程序P：

T1C3.0//设定刀具直径

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X-60.0Y20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X-60.0Y20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M02X20.0//再次切削

M08//翻版结束指令

M30//加工程序结束指令

将数值控制程序P储存于上述控制面板6的内存3内，此数值控制程序P即是用以加工切削载物平台1上的工件8，且在此数值控制程序P内包括有一子程序S(subroutine)，此子程序S定义有一实体外形路径F(exact-profilepath)，同时此子程序S可被用以呼叫并执行至少二次，其目的即是用以将前述工件8加工切削成为多个电路板81，82，83...(PCB)，亦即所谓的翻版。

在进行第一个电路板81的切削之前，由于此时旋转刀具2尚未进行切削，因此其有效刀径D并未产生磨耗，此时子程序S使用此尚未产生磨耗的有效刀径D代入演算，而将实体外形路径F转换成一补正路径C(compensation path)，而数值控制器5(NC controller)即执行数值控制程序P、并控制旋转刀具2沿着补正路径C以加工工件8而进行第一次的切削，并因此可切削得到第一个电路板81，而在进行切削的同时，子程序S并同时计算旋转刀具2的中央轴线21相对于工件8的移行距离(moving distance)、并予以累加(accumulate)而输出一累进切削长度d(accumulated cutting length)，即旋转刀具2切削工件8时的切削距离。

请同时参阅图3、图4、图5、及图6，上述控制面板6的刀径数据库4(diameter database)其储存有数笔刀径记录R1，R2，R3...(diameter records)，每一笔刀径记录R1，R2，R3...分别对应于刀具库71内的不同刀具711，即上述铣刀中的旋转刀具2具有所对应的刀径记录R2。此外，每一笔刀径记录R1，R2，R3...还包括有多个磨后有效刀径D11，D12，D13，...(worn diameter)，此等磨后有效刀径D11，D12，D13，...分别对应于不同的累进切削长度d1，d2，d3...，而前述的磨后有效刀径D11，D12，D13，...全经实物实验后加以测量纪录，如图5所示的曲线图、以及图6所示的数据库的示意图，故已同时考虑铣刀的径向磨耗值、以及高速偏摆时所产生的误差值。

此处需注意的是，当第一个电路板81切削完成而欲进行下一电路板82的切削之前，亦即数值控制器5在执行下一子程序S(next subroutine)之前(如数值控制程序P内的“M02”指令)，此时旋转刀具2会先向上拉起，即所谓的拉刀，与此同时，数值控制器5会依照先前旋转刀具2执行上一次切削时所输出的当时的累进切削长度d，对应至刀径数据库4内以找出一当时的磨后有效刀径D(current worn diameter)，且子程序S并依此当时的磨后有效刀径D代入演算，而将下一电路板82的实体外形路径F转换成下一补正路径C(next compensation path)，而数值控制器5则继而控制旋转刀具2沿着此下一补正路径C继续加工工件8，并因此切削得出下一电路板82。

上述数值控制器5依照先前旋转刀具2执行上一次切削时所输出的当时的累进切削长度d、并对应至刀径数据库4内以找出一当时的磨后有效刀径D的方式，数值控制器5其先搜寻刀径数据库4以找出二个邻近的磨后有效刀径D11，D12，此二个邻近的磨后有效刀径D11，D12对应且最邻近于旋转刀具2当时的累进切削长度d，之后，数值控制器5再以此二个邻近磨后有效刀径D11，D12进行插值运算，并因此找出当时的磨后有效刀径D，而插值运算以内插法或是外插法皆可。

如上所述，依照上述步骤即可切削出十二个电路板81，82，83...，其中在进行每一次子程序S的切削之前，亦即在进行每一次的下一电路板82，83，84...的切削之前，在旋转刀具2向上进行拉刀动作时，数值控制器5即会依照当时的累进切削长度d并对应至刀径数据库4内，以插值运算方式找出当时的磨后有效刀径D，并且以此所找出的磨后有效刀径D代入演算而将下一电路板82，83，84...的实体外形路径F转换成下一补正路径C，并再以此补正路径C继续加工工件8。

因此，在进行每一次的下一电路板82，83，84...的切削之前，即可进行旋转刀具2的补正，亦即通过上述的刀具补偿法则可随时进行刀具补偿量的设定，如此所得出的十二个电路板81，82，83...可维持于一定的精度，亦即可提高加工完成后的产品精度。

在上述实施例中，旋转刀具2使用铣刀，但使用钻头或其它刀具也可达到同样功能。此外，上述实施例的铣刀其中央轴线21垂直正交于工件8的加工面80，但可视需要在其它数值控制机械中使刀具的中央轴线平行于工件的加工面亦可。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明的权利范围应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种数值控制机械，其中包括：

一载物平台，其上固定有一工件；

一旋转刀具，包括有一内部的中央轴线、及一外部的有效刀径，该旋转刀具沿该中央轴线持续旋转；

一内存，储存有一数值控制程序，该数值控制程序包括有一子程序其被呼叫并执行至少二次，该子程序定义有一实体外形路径，该子程序使用该旋转刀具的有效刀径以代入演算而将该实体外形路径转换成一补正路径，且该子程序还计算该旋转刀具的中央轴线相对于该工件的移行距离、并予以累加而输出一累进切削长度；

一刀径数据库，储存有数笔刀径记录其分别对应于不同旋转刀具，每一笔刀径记录包括有多个磨后有效刀径其分别对应于不同的累进切削长度；以及

一数值控制器，能执行该数值控制程序、并控制该旋转刀具沿着该补正路径以加工该工件，且该数值控制器在执行下一子程序之前，先搜寻该刀径数据库以找出一当时的磨后有效刀径，其为对应于该旋转刀具当时的累进切削长度，该下一子程序并使用该当时的磨后有效刀径以代入演算而将该实体外形路径转换成下一补正路径，该数值控制器继而控制该旋转刀具沿着该下一补正路径继续加工该工件。

2.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该数值控制器先搜寻该刀径数据库以找出二个邻近的磨后有效刀径，其为对应且最邻近于该旋转刀具当时的累进切削长度，该数值控制器继而以该二邻近磨后有效刀径进行插值运算以找出该当时的磨后有效刀径。

3.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该旋转刀具为一钻头。

4.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该旋转刀具为一铣刀。

5.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该旋转刀具的中央轴线垂直正交于该工件的加工面。

6.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该内存、该刀径数据库、及该数值控制器，设置于一控制面板上。

7.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是该工件为一电路母板。

8.如权利要求1所述的数值控制机械，其特征是还包括有一刀具库，其上组装有数支不同的旋转刀具。

9.如权利要求8所述的数值控制机械，其特征是该刀径数据库中的所述刀径记录分别对应于该刀具库上的所述不同的旋转刀具。

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