CN100399340C - 用于生成加工程序的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
用于生成加工程序的方法和装置。一种用于生成加工程序的方法,包括输入待加工部分相对于坐标轴Z的坐标值和加工尺寸,以形成一对限制表面。该方法包括根据所输入的坐标值和加工尺寸来确定单元加工形状,并根据所确定的单元加工形状来确定刀具。该方法包括:输入与待加工部分和切削成形部分的横截面形状相关的数据;以及根据所生成的加工路径和所确定的刀具来生成加工程序。因此,以交互式的方式来生成用于形成偏心突出的切削成形部分的加工程序。
Description
技术领域
本发明涉及用于生成加工程序的方法和装置。
背景技术
传统地,被称为交互式NC装置的控制装置是公知的,如日本已审专利公报No.3-13023中所述。该控制装置参照与加工程序所指定的加工工艺相对应的数据库,并由此生成用于机床的控制指令。更具体地,该控制装置通过控制程序获取工艺顺序、目标位置、最终产品形状等。然后,该控制装置参照预先记录在该数据库中的与刀具、刀具模式(toolpattern)、以及切削条件相关的信息。通过这种方式,该控制装置自动地生成与构成机床的坐标轴X、Y和Z以及主轴、自动换刀装置(ATC)、以及冷却液相关的控制指令。因此,该控制装置使得可以通过简化该加工程序的内容来容易地生成该加工程序,该控制装置还简化了程序生成人员(操作者)的工作。
然而,传统的交互式NC装置不能生成用于形成例如曲轴的偏心销(该偏心销是在一对相对表面之间偏心突出的切削成形部分(cutresulting portion),并且其横截面积比各个相对表面的横截面积小)的加工程序。
如果使用EIA/ISO码来生成用于形成曲轴偏心销的加工程序,则这样生成该程序需要相对长的时间。此外,需要有经验的操作者来生成走刀路径(tool path),以提高加工效率和精度。此外,如果使用CAM来生成EIA程序,则需要有经验的操作者花费相对长的时间来进行该操作。另外,需要适合于多任务车床的CAM,这增加了成本。
发明内容
因此,本发明的一个目的是提供一种用于以交互式的方式并参照由图形表示的形状来生成下述加工程序的方法和装置,该加工程序用于形成下述切削成形部分,该切削成形部分在加工对象的一对相对表面之间偏心突出,并且其横截面积小于各个相对表面的横截面积。
为了实现上述目的,本发明提供了一种用于生成加工程序的方法,该加工程序用于使加工对象经过(subject)加工,以使该加工对象获得最终产品形状。将该加工分类为与该最终产品形状相对应的加工模式。将每一个加工模式分为多个加工单元。与各个加工单元相对应地形成单元加工形状。通过形成多个单元加工形状来获得该最终产品形状。在该加工对象中定义坐标轴Z。该方法包括:相对于坐标轴Z输入坐标值以及该加工对象的待加工部分的加工尺寸,以在待加工部分中形成与坐标轴Z相交的限制表面。该方法包括:根据所输入的坐标值和加工尺寸确定单元加工形状,以及根据与所确定的单元加工形状相关联的加工单元来确定刀具。该方法包括:输入与坐标轴Z相交的待加工部分的横截面形状相关的数据,以及与对待加工部分进行切削而获得的部分的形状的横截面形状相关的数据;生成与和这些横截面形状相关的数据以及所确定的刀具相对应的加工路径;以及根据所生成的加工路径和所确定的刀具来生成加工程序。
此外,本发明提供了一种用于生成加工程序的装置。该装置包括:数字输入部分,用于相对于与限制表面相交的坐标轴Z输入坐标值以及加工对象的待加工部分的加工尺寸,以在待加工部分中形成一对限制表面。刀具确定部分根据所输入的坐标值和加工尺寸确定单元加工形状,并根据与所确定的单元加工形状相关的加工单元来确定刀具。该装置包括:形状输入部分,用于输入与待加工部分的横截面形状相关的数据,以及与对待加工部分进行切削而获得的部分的横截面形状相关的数据。该装置包括:生成部分,用于生成与和这些横截面形状相关的数据以及所确定的刀具相对应的加工路径,其中根据所生成的加工路径和所确定的刀具来生成加工程序。
根据以下结合附图的说明,本发明的其它方面的优点将变得明了,其中通过示例的方式说明了本发明的原理。
附图说明
参照以下结合附图对优选实施例的说明,可以最好的理解本发明及其目的和优点,附图中:
图1是表示根据本发明第一实施例的加工程序生成装置10的示例的系统方框图;
图2是表示应用了图1的装置的机床S的整个系统的方框图;
图3是表示由图1的装置执行的程序生成过程的流程图;
图4表示显示在图1的显示器上的表示公共单元的单元数据行的显示区域;
图5表示显示在图1的显示器上的表示立铣轴(end mill shaft)加工单元的单元数据行的显示区域;
图6是用于对由图2的机床对加工对象进行的加工进行分类的图表;
图7表示图2的机床的加工路径;
图8示意性地表示了图7的工件;
图9是表示由图3的程序生成的加工程序(对于面加工,包括限制表面的加工)的流程图;
图10是表示根据图9的流程图的立铣端面粗加工过程的流程图;
图11表示图7的工件的重心P的角位置;
图12表示图7的工件的重心P的角位置;
图13表示图7的工件的重心P的角位置;
图14表示图7的工件的重心P的角位置;
图15表示根据本发明第二实施例的显示在图1的显示器上的形状顺序Ka的数据行;
图16是表示根据第二实施例的立铣端面粗加工过程的流程图;
图17表示图2的机床的加工路径;
图18表示图17的工件W的加工;
图19表示图17的工件W的加工;
图20表示图17的工件W的加工;
具体实施方式
图1是表示根据本发明第一实施例的加工程序生成装置的示例的系统方框图。
装置10包括主控制器20,该主控制器20由CPU构成。分别作为存储元件的ROM 40和RAM 50通过总线30与主控制器20相连。此外由键盘构成的输入部分60、通信控制器70、以及用作为显示部分的显示器80通过总线30与主控制器20相连。图2所示机床S的控制器140通过通信电缆75与通信控制器70相连。ROM 40存储用于生成加工程序的程序。
输入部分60用作为数字输入部分、形状输入部分、切削条件基本信息输入部分、以及切削条件输入部分。主控制器20用作为生成部分、刀具确定部分、程序生成部分、以及切削条件生成部分。
为了使得图2的机床S能够对作为加工对象的工件进行加工,将所需的程序数据输入到如上所述构造的装置10的输入部分60中。由此,使得装置10能够生成加工程序。主控制器20与该加工程序相对应地对图2的机床S进行控制。更具体地,主控制器20对机床S的各种动力电路(motor circuit)进行控制,该机床S是主控制器20的控制对象。
先将参照图3对通过装置10生成程序进行说明。图3是表示程序生成过程的流程图。更具体地,以下内容与生成用于形成曲轴的偏心销的加工程序相关。
首先,通过操作者对输入部分60的操纵,主控制器20从ROM 40中读出功能信息(下文中,称为“菜单”),并使得显示器80能够显示该信息。该输入部分60包括多个菜单按键(未示出)。然后根据操作目的按下与所显示的菜单相对应的菜单按键(在步骤S10中)。在该第一实施例中,按下与程序生成画面相对应的菜单按键,由此使得主控制器20能够在显示器80上显示程序生成画面。该程序生成画面具有显示包括公共单元和加工单元在内的各种项目(item)的显示区域。
(公共单元)
参照图4,该公共单元的单元数据行显示了包括“UNO.(单元编号)”、“材料”、“外径”、“内径”、“材料长度”、“材料端面”、以及“转速”在内的输入项目。该公共单元是该程序的起始单元(leading unit),并且在所示实施例中,单元编号为“0”。在步骤S20中,使用设置在输入部分60中的对应输入或数字按键,与所显示的包括“材料”、“外径”、“内径”、“材料长度”、以及“转速”在内的项目相对应地输入所需的信息或数字。通过已知方法来实现数据输入,在此省略对其的说明。在所示实施例中,由于工件与棒料相对应,所以输入与该棒料的“材料”、“外径”、“材料长度”相关的信息。当要自动确定(计算)某些切削条件(稍后将描述)时,将所输入的信息和数字称为切削条件基本信息。该自动确定还需要使用根据材料类型定义的映射表。该映射表与切削条件生成信息相对应并且存储在ROM 40中。
(加工单元)
将简要地说明该加工单元。例如,根据表示最终产品形状的对应图形对加工类型进行分类。参照图6,将加工类型(或最终产品形状)分类为特定数量的加工形状(加工模式)。通常将各个加工形状(加工模式)分类为使用钻头等的点加工模式、使用立铣刀等的线加工模式或者使用平面铣刀等的面加工模式。根据对应的加工模式,将加工形状(加工模式)分类为多个加工单元。这些加工单元与使用诸如钻头、立铣刀、平面铣刀的刀具加工的工件部分的单元加工形状相对应。换句话说,如图6所示,以从最终产品形状到加工模式,然后到加工单元的分级方式,对加工类型进行分类。对于这些加工单元,根据前述专利公报,除了“立铣轴加工单元”(其显示在图6的与“(3)面加工模式”相对应的最下方位置)以外的这些加工单元是已知的,并且在以下的描述中没有包括这些加工单元的详细说明。将与图6的加工单元相对应的数据预存储在ROM 40中。
参照图3的流程图,在完成公共单元的输入(步骤S20)后,通过操作对应的菜单按键,由显示器80显示加工单元的单元数据线(在步骤S30中),如图3的流程图所示。
在所示实施例中,选择与“立铣轴加工单元”相对应的菜单按键(或者使用立铣刀加工棒料)。这使得主控制器20能够显示立铣轴加工单元的单元数据行(图5的最上面部分)、与立铣轴加工单元相关联的走刀顺序(tool sequence)K的数据行(图5的中间部分)、以及与立铣轴加工单元相关联的形状顺序的数据行(图5的最下面部分)。
在步骤S40中,输入诸如与立铣轴加工单元相关的数据的信息,如以下将详细说明的。
(立铣轴加工单元的数据行)
如图5的最上面部分所示,所显示的立铣轴加工单元的数据行包括诸如“UNO.(单元编号)”、“单元(名称)”、“深度”、“余量R”、“底(bottom)”、“壁(wall)”以及“精加工余量”的输入项目。
与“UNO.”相对应,通过操作对应地数字按键来输入与公共单元的“UNO.”连续的数字。为了输入信息,显示器80显示一光标。通过对设置在输入部分60中的光标按键进行操作,使该光标移动到特定的输入项目。通过操作与光标所在的输入项目相对应的一个或多个按键,来通过输入部分60输入所需的信息。
与“单元(名称)”相对应,输入单元名称。通过设置在输入部分60中的菜单按键来输入该单元名称。在所示的示例中,选择“立铣轴”作为该“单元(名称)”。使用数字按键来输入与包括“深度”、“余量R”、“底”、“壁”以及“精加工余量”在内的项目相对应的数字数据。
工件W包括一对相对的限制表面Wa、Wb。每一个限制表面Wa、Wb都与工件W的加工表面相对应。参照图2、7和8,机床S在急攻对象(或者工件W)中定义坐标轴X-Y-Z。限制表面Wa、Wb与平面XY平行地延伸,并与坐标轴Z垂直。
图5中所示的“深度”为工件W的原点WO与限制表面Wa之间的间隔。换句话说,“深度”与对象(工件W)要加工的部分沿坐标轴Z方向的坐标值相对应。该要加工的部分与工件W的形成限制表面Wa、Wb的部分相对应。
在所示实施例中,工件原点WO与下述位置相对应,在该位置处,工件W(其与图2的主轴C同轴)的中心线与工件W沿坐标轴Z的端面相交,如图8所示。工件W的包含原点WO的端面与工件W的由卡盘111夹持的端面相对,如图2所示。当通过立铣刀沿平面XY对工件W进行切削时,形成一对限制表面Wa、Wb。限制表面Wa与工件原点WO更接近。
图5的“余量R”与根据工件W的限制表面Wa沿坐标轴Z的方向限定的切削尺寸L相对应(参见图8)。在图5中,与“底”和“壁”相对应的数字表示工件W的加工表面的粗糙度。由厘米表示作为“深度”和“精加工余量”输入的数字。“底”表示通过立铣刀的纵向远端面切削的工件W的加工表面。“壁”与通过立铣刀的纵向侧面切削的工件W的加工表面相对应。
(走刀顺序K的数据行)
在图5的中间部分,可以根据使用刀具进行的加工类型,以多个编号显示“走刀顺序K的数据行”。每一个“走刀顺序K的数据行”都与立铣轴加工单元相关。在所示的实施例中,工件W的加工包括两种类型的工序,它们是粗加工和精加工。两个数据行被显示为一个数据行在另一个数据行的上方。即,走刀顺序K的数据行与在加工单元中使用的刀具类型相关。图5的走刀顺序K与立铣轴加工单元相关,并且存储在ROM40中。因此,当操作与立铣轴加工单元相对应的菜单按键时,从ROM 40中读出走刀顺序,并自动推导出(确定)要使用的刀具。根据该立铣加工单元,使用立铣刀对棒料进行加工。
如图5的中间部分所示,走刀顺序K的多个数据行中的每一个都包括诸如“SNO.(走刀顺序编号)”、“刀具(名称)”、“标称直径”、“接近X”、“接近Y”、“方法”、“切削深度Z”、“圆周速度”以及“进给量”的多个输入项目。与项目“SNO.”相对应,通过对设置在输入部分60中的代码或数字按键进行操作来输入与加工单元的代码和数字连续的代码和数字。
在所示实施例中,“R1”表示用于粗加工的走刀顺序K。与项目“刀具(名称)”相对应,通过选择性地操作对应的菜单按键来输入刀具的名称。与项目“公称直径”相对应,通过选择性地操作对应的菜单按键来输入代码。
“接近X”和“接近Y”分别与平面XY上的接近点的坐标X和坐标Y相对应。该接近点与未示出的换刀位置和刀具的加工起始位置(加工起始点)之间的中间点相对应。在操作中,刀具从换刀位置开始移动,并经过接近位置,以接近工件W,最终到达加工起始点。在所示实施例中,如果通过操作对应的按键选择了自动设定,则自动设定与“接近X”和“接近Y”相关的数据。换句话说,通过参照其它数据输入(与图4的“材料”、“外径”以及“材料长度”相对应)的计算程序,来自动计算这些数据。标记“?”表示已自动设定了与对应项目相关的数据。
与图5的中间部分中的“方法”相对应,通过选择性地操作对应的菜单按键,来输入刀具相对于工件W的切削方向。在图5中,“CW”表示刀具的切削方向是顺时针的。与“切削深度Z”相对应,通过数字按键输入刀具每次切削的切削量。与“圆周速度”相对应,通过数字按键作为数字数据输入刀具的圆周速度。与“进给量”相对应,通过数字按键作为数字数据输入刀具的进给量。在所示实施例中,与用于粗加工的数据行(R1)的“切削深度R”以及用于精加工的数据行(F1)的“切削深度R”相对应地显示代码◆。该代码◆表示与自动计算的对应项目相关的数据。换句话说,由该代码表示的项目是参照通过输入部分60输入的其它数据,使用预定的公式或映射表自动设定的。
更具体地,“方法”、“切削深度Z”、“切削深度R”、“圆周速度”以及“进给量”为切削条件。基于与公共单元(包括棒料(工件W)的“材料”、“外径”以及“材料长度”)相对应地输入的数据计算(自动计算)用于粗加工的数据行的“切削深度R”,基于与该公共单元相对应地输入的上述数据计算(自动计算)用于精加工的数据行的“切削深度Z”和“切削深度R”。
(形状顺序Ka的数据行)
形状顺序Ka的数据行(显示在图5的最下面部分)的数量可以根据需要进行改变。更具体地,通过操作设置在菜单按键中的插入按键来插入另外的数据行。相反地,通过操作删除按键,来删除对应的数据行。
在所示实施例中,所显示的用于形状顺序Ka的数据行包括加工对象数据行和切削对象数据行,该切削对象数据行显示在该加工对象数据行的下面。加工对象数据行与工件W的要加工的部分沿平面XY的横截面形状相关。该切削对象数据行与对要加工的部分进行切削而形成的部分(成形部分)(或者是切削成形部分)沿平面XY的横截面形状相关。
Ka的多个数据行(显示在图5的最下面部分中)中的每一个都包括诸如“FIG”、“PTN”、“P1X/CX”、“P1Y/CY”、“P3X/R”、以及“P3Y”的多个输入项。该“FIG”与表示形状数据的输入顺序的数据相对应。
在所示的实施例中,由为“1”的“FIG”表示的数据行与加工对象数据行相对应。由为“2”的“FIG”表示的数据行与切削对象数据行相对应。
(1.加工对象数据行)
在加工对象数据行中,“PTN”对应于与工件W的要加工部分沿平面XY的横截面形状相关的数据。“P1X/CX”和“P1Y/CY”分别对应于与工件W的要加工的部分沿平面XY横截面形状相关的坐标数据。“P3X/R”和“P3Y”分别对应于与工件W的要加工的部分沿平面XY横截面尺寸相关的数字数据。
更具体地,与“FIG”相对应,通过操作对应的数字按键来输入数字。与第一行的“PTN”相对应,通过选择性地操作菜单按键中的对应的一个,来输入工件W的要加工部分沿平面XY的横截面形状。虽然在图5中选择了“圆形”,但是也可以选择诸如“方形”的不同横截面形状。
当与“PTN”相对应地输入“圆形”时,“P1X/CX”与该圆形的中心的坐标X相对应,而“P1Y/CY”与该圆形的中心的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
如果“PTN”与“方形”相对应,则将其四个角之一定义为加工起始点。在这种情况下,“P1X/CX”与加工起始点的坐标X相对应,而“P1Y/CY”与加工起始点的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
此外,在这种情况下,需要输入该加工起始点的对角(对角点)的坐标值,以计算该方形的尺寸。由此,“P3X/R”与该对角点的坐标X相对应,而“P3Y”与该对角点的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
如上所述,只要“PTN”与“圆形”或“方形”相对应,则在所述实施例中显示加工对象的单个数据行。但是数据行的数量并不限于该实施例,而是在需要时可以增加为两个。
(2.切削对象数据行)
在切削对象数据行中,“PTN”对应于与通过对工件W的待加工部分进行切削而形成的部分沿平面XY的横截面形状相关的数据。“P1X/CX”和“P1Y/CY”分别对应于与该切削成形部分沿平面XY的横截面形状相关的坐标数据。“P3X/R”和“P3Y”分别对应于与该切削成形部分沿平面XY的横截面尺寸相关的数字数据。
更具体地,与“FIG”相对应,通过操作对应的数字按键来输入数字。与“PTN”相对应,通过选择性地操作菜单按键中的对应的一个来输入通过对工件W的待加工部分进行切削而形成的部分沿平面XY的横截面形状。虽然在图5中选择了“圆形”,但是也可以选择诸如“方形”的不同横截面形状。
当与“PTN”相对应地输入了“圆形”时,“P1X/CX”与该圆形的中心的坐标X相对应,而“P1X/CY”与该圆形的中心的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
如果“PTN”与“圆形”相对应,则通过操作数字按键作为数字数据输入该圆形的半径。在这种情况下,如图5所示,与“P3Y”相对应地显示代码◆,并且不进行输入。
如果“PTN”与“方形”相对应,则将四个角之一定义为基准点。此外,为了确定该方形在平面XY中的位置,需要输入该基准点的坐标值。因此,在这种情况下,“P1X/CX”与该基准点的坐标X相对应,而“P1Y/CY”与该基准点的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
此外,在这种情况下,需要输入该基准点的对角(对角点)的坐标值,以确定该方形的尺寸。
因此,在这种情况下,“P3X/R”与该对角点的坐标X相对应,而“P3Y”与该对角点的坐标Y相对应。通过操作数字按键作为数字数据输入该数据。
参照图3的流程图,在步骤S40中完成与图5相对应的数据输入后,通过按键操作由输入部分60指示结束该程序数据输入。响应于该指示,主控制器20在步骤S50中根据在步骤S20到S40中输入的数据来生成加工程序。
ROM 40预先存储有加工路径数据(加工路径生成基准),该加工路径数据对应于与工件W的待加工部分沿平面XY的横截面形状相关的数据,以及与对该待加工部分进行切削而形成的部分沿平面XY的横截面形状相关的数据。与该待加工部分相关联地定义该加工路径数据,并且操作中的刀具沿该加工路径移动。为了生成加工程序,主控制器20从ROM 40中读出对应的加工路径。然后通过根据与工件的横截面尺寸、粗加工刀具的“深度”(沿坐标轴Z方向的坐标值)、“余量R”(加工尺寸)以及公称直径相关的数字数据进行的计算,对该路径进行校正。通过这种方式,生成粗加工路径。类似地,主控制器20从ROM 40中读出对应的加工路径,并通过根据与横截面尺寸、精加工刀具的“深度”(沿坐标轴Z方向的坐标值)、“余量R”(加工尺寸)以及公称直径相关的数字数据进行的计算,对该路径进行校正。由此生成精加工路径。该ROM 40与用于加工路径的存储器相对应。
然后,主控制器20将所生成的粗加工路径和精加工路径存储在RAM50中。此外,主控制器20将如图4或5所示的输入的或者自动生成的数据(包括与切削条件相关的数据;下文中成为“模式数据”)存储在RAM50中。主控制器20使用所存储的模式数据以及粗加工和精加工路径,来生成用于控制机床S的各种动力电路(控制对象)的加工程序。由于通过将机床S进行的加工的类型分类为多个加工单元来生成加工程序的方法是公知的,所以将省略对该方法的描述。
(机床S)
将对所生成的加工程序的应用的示例进行说明。通过示意性的描述机床S来开始该说明,根据加工程序来控制该机床S。图2是表示机床S的示意图。
机床S包括床身100,其中具有用作为主轴箱的工件夹持装置110以及刀台(tool blade table)120。尽管未示出,但是在机床S中还设置了换刀装置。机床S允许相对于设置在刀台120中的刀架122更换刀具。工件夹持装置110具有卡盘111和主轴C驱动单元112。卡盘110以可移动的方式夹持要加工的工件W。卡盘111绕卡盘111的围绕预定的坐标轴Z定义的主轴旋转。主轴C驱动单元112能够使卡盘111绕与坐标轴Z相对应的主轴C旋转。驱动电机113使卡盘111绕坐标轴Z旋转。坐标轴Z与主轴相对应。
刀台120相对于床身100限定坐标轴X、坐标轴Y以及坐标轴Z。坐标轴X、Y和Z相互垂直地延伸。该刀台120包括主体121,其能够在平面XY、平面XZ以及平面YZ内移动。刀台120还具有坐标轴X-Y-Z驱动单元123,其能够在平面XY、XZ和YZ内移动并定位主体121。
主体121具有刀架122和驱动电机125。刀架122以可移动的方式夹持用作为刀具的粗加工立铣刀124以及精加工立铣刀。驱动电机125通过刀架122使立铣刀124旋转。在主体121中定义坐标轴Y,以使坐标轴Y与坐标轴X相交,并垂直于平面X-Z延伸。坐标轴Y垂直于图2的图面延伸。
主轴C驱动单元112、坐标轴X-Y-Z驱动单元123、驱动电机113以及驱动电机125与控制器140电连接。控制器140由计算机构成,并执行由主控制器20生成的加工程序。控制器140与通过通信控制器170,从主控制器20接收到的各种类型的控制信号相对应地来控制主轴C驱动单元112、坐标轴X-Y-Z驱动单元123、驱动电机113以及驱动电机125。
图9是与以上述方式生成的加工程序相对应的流程图。该加工程序用于包括加工该限制表面的表面加工。在所示实施例中,如图7所示,粗加工路径和精加工路径包括编号为1到12的多个路径。在图7中,由Wc表示的部分与通过对工件W进行切削而形成的部分相对应。
在执行该加工程序时,主控制器20首先在步骤S100中通过立铣刀对工件W的端面进行粗加工(立铣端面粗加工)。图10是立铣端面粗加工的流程图。在图10的步骤S110中,主控制器20获得重心P的坐标。重心P与通过对工件W进行切削而形成的部分的横截面(内部部分)的重心相对应。作为在平面XY上的下述坐标系中定义的极坐标(γ,θ)获得重心P的坐标,该坐标系的原点与主轴C和平面XY之间的交点相对应。在所示实施例中,假设切削成形部分具有圆形横截面形状。由此,根据该圆形中心的坐标X、Y来计算重心P的坐标,该圆形中心的坐标X、Y是与切削对象的形状顺序Ka的数据行的“P1X/CX”和“P1Y/CY”相对应地输入的,如图5的最下面部分所示。在初始阶段,重心P的坐标X、Y(x,y)以及极坐标(γ,θ)与(20,0)相对应。
在步骤120中,主控制器20使得主轴C驱动单元112能够使主轴C旋转,以使重心P定位在与+180度相对应的点处(参见图11)。主轴C的旋转角度是从图11中的坐标轴X逆时针测量的角度。在图11的状态下,主控制器20在步骤S130中,使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够使立铣刀124沿坐标轴Y(或者更具体地,沿图11的加工路径(1-5))往复移动。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面对工件W进行粗加工。在将立铣刀124沿特定的加工路径移动到坐标轴Z上的特定位置后,主控制器20使立铣刀124沿坐标轴Z移动预先计算的量。然后,使得立铣刀124能够沿相同的加工路径移动。当通过重复该操作覆盖了相对于坐标轴Z的所需切削尺寸L时,主控制器20切换到后续加工路径。例如,在沿加工路径(1)进行粗加工后,主控制器20使立铣刀124沿坐标轴Z移动,并且使得立铣刀124能够沿路径(1)进行加工。通过这种方式,可以沿加工路径(1)进行粗加工,以覆盖切削尺寸L。然后,主控制器20切换到后续路径(2),并继续进行粗加工。在图11到14中,阴影部分表示还未加工的部分。
随后,在步骤S140中,主控制器20驱动主轴C驱动单元112,以将重心P定位在与+90度相对应的位置处(参见图12)。在图12的状态下,主控制器20在步骤S150中,使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够使立铣刀124沿坐标轴Y(图12的加工路径(6-8))往复移动。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面对工件W进行粗加工。如在步骤S130中,主控制器20在沿坐标轴Z的一个位置处,沿特定的加工路径连续进行操作,直到覆盖切削尺寸L为止。当沿加工路径覆盖了切削尺寸L时,加工切换到后续加工路径。
在步骤S160中,主控制器20驱动主轴C驱动单元112,以将重心P定位在与0度相对应的位置处(参见图13)。在图13的状态下,主控制器20在步骤S170中,使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够使立铣刀124沿坐标轴Y往复移动(图13的加工路径(9))。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面对工件W进行粗加工。如在步骤S130中,主控制器20沿特定的加工路径连续进行操作,直到覆盖切削尺寸L为止。在第一实施例中,由于与步骤S170相对应地设置了单个加工路径(9),如图13所示,所以主控制器20在切削尺寸L由加工路径(9)覆盖时终止步骤S170。
在步骤S180中,主控制器20驱动主轴C驱动单元112,以将重心P定位在与+270度相对应的位置处(参见图14)。在图14的状态下,主控制器20在步骤S190中,使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够使立铣刀124沿坐标轴Y(图14的加工路径(10-12))往复移动。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面对工件W进行粗加工。
如在步骤S130中,主控制器20沿特定的加工路径连续进行操作,直到覆盖切削尺寸L为止。当沿切削路径覆盖了切削尺寸时,加工切换到后续加工路径。当在步骤S190中,最终加工路径(12)覆盖切削尺寸L时,主控制器20终止该例程。
随后,在步骤S200中,主控制器20通过立铣刀124的端面来进行粗加工(立铣刀端面粗加工)。如图14所示,通过对工件W进行切削而形成的具有方形横截面形状的部分(在下文中,称为“轴400”)包括4个侧面。在立铣刀端面粗加工中,使用立铣刀124的端面对4个侧面中的每一个进行粗加工。在该步骤中,主控制器20对主轴C驱动单元112进行操作,以使重心P的角度位置以例如22.5度的角度间隔逐个位置进行转换。在各个位置,主控制器20使立铣刀124相对于轴400的对应侧面旋转。由此使用立铣刀124的端面对该侧面进行粗加工。尽管通过示例的方式将该角度间隔限定为22.5度,但是轴400还可以以更小的角度间隔旋转。
在步骤S300中,在未示出的换刀位置,通过精加工立铣刀来替换由刀架122夹持的立铣刀124。然后,该精加工立铣刀使得能够执行立铣侧面精加工。更具体地,如图11到14所述,主控制器20将重心P定位在与+180、+90、0和+270度相对应的各个位置处。在各个位置,沿图7的加工路径对限制表面进行精加工。
在步骤S400中,主控制器20执行立铣刀端面精加工。在立铣刀端面精加工中,主控制器20对主轴C驱动单元112进行操作,以使重心P的(角度)位置以22.5度的角度间隔逐个位置进行转换。在每一个位置处,主控制器20相对于轴400的对应侧面转动立铣刀。由此通过立铣刀的端面对该侧面进行精加工。虽然通过示例的方式将该角度间隔限定为22.5度,但是轴400可以以更小的角度间隔转动。
如上所述构造的加工程序生成装置10具有以下优点。
(1)为了在工件W的待加工部分中形成垂直于坐标轴Z延伸的一对限制表面Wa、Wb,在第一实施例的装置10中数字地输入待加工部分的“深度(沿坐标轴Z的坐标值)”和“余量R(加工尺寸)”。装置10根据该数字数据输入来确定单元加工形状,并对应于与所确定的单元加工形状相关的加工单元,自动地推导出(确定)要使用的刀具。此外,将工件W的待加工部分的横截面形状以及通过对该待加工部分进行切削而形成的部分Wc的横截面形状输入装置10中。根据预先存储在ROM 40
(加工路径存储器)中的加工路径数据(加工路径生成基准),装置10生成与这些横截面形状和所采用的刀具相关的加工路径。此外,装置10与所生成的加工路径和该自动确定的刀具相对应地生成加工程序。
为了实现该方法,装置10具有输入部分60(数字输入部分和形状输入部分)以及主控制器20(生成部分和刀具确定部分)。装置10用作为加工程序生长装置,用于与所生成的加工路径和所确定的刀具相对应地生成加工程序。
因此,在通过对工件W进行切削,来形成位于一对相对的限制表面Wa、Wb之间并且横截面面积小于各个限制表面Wa、Wb的面积的部分时,如在曲轴的情况下,装置10使得能够根据操作者和装置10之间的交互来生成加工程序。该交互与工件W的待加工部分的横截面形状和轴400的横截面形状相关。
(2)在第一实施例中,为了在诸如“深度”和“余量R”的数字数据输入之前,生成用于工件W的粗加工的切削条件(“切削深度R”),装置10使用与公共单元相对应地输入的数据,例如棒料的“材料”、“外径”以及“材料长度”(切削条件基本信息)。为了生成用于工件W的精加工的切削条件(“切削深度Z”和“切削深度R”),装置10使用与该棒料的公共单元相对应地输入的前述数据(切削条件基本信息)。此外,根据该数据,装置10参照映射表(切削条件生成信息)生成切削条件。
装置10根据所生成的切削条件和加工路径以及所确定的刀具来生成加工程序。
为了实现前述的加工程序生成方法,除了(1)中所述的装置10的功能以外,输入部分60用作为切削条件基本信息输入部分,主控制器20用作为切削条件生成部分。这使得装置10能够用作为加工程序生成装置,用于根据所生成的切削条件和加工路径以及所确定的刀具来生成加工程序。
结果,同样在将切削条件输入到装置10中的情况下,可以通过操作者和装置10之间与工件W的横截面形状相关的交互来生成加工程序。
(3)在第一实施例中,在“深度”和“余量R”的数字数据输入后,将工件W的切削条件(粗加工走刀顺序K的数据行中的“切削深度Z”)输入到装置10中。装置10根据所输入的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成加工程序。
为了实现前述加工程序生成方法,除了(1)的加工程序生成装置10以外,输入部分60用作为切削条件输入部分。由此,装置10用作为加工程序生成装置,用于根据所输入的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成加工程序。
结果,还通过直接输入某些加工条件来生成加工程序。
接下来,将参照图3、9和15到20说明本发明的第二实施例。第二实施例的硬件构造与第一实施例的相同。因此,对第二实施例中与第一实施例的对应部分相同或相似的部分赋予相同或相似的标号。以下说明将针对第二实施例与第一实施例的差异。
在第二实施例中,加工程序生成程序10根据图3的流程图来生成加工程序,如在第一实施例中一样。然而,与步骤S40中的加工单元相对应,以与第一实施例不同的方式执行形状顺序Ka的数据输入。
图15表示由显示器80显示的走刀顺序K的数据行和形状顺序Ka的数据行。在图15所示的情况下,工件(加工对象)W的横截面形状为圆形,而通过对工件W进行切削而形成的部分的横截面形状为三角形,如图17所示。
在第二实施例中,与第一实施例不同,主控制器20对显示器80进行操作,以显示“FIG1”和“FIG2”,而不是“FIG”,如图15所示。编号为“1”并且显示在“FIG1”下面的数据行与加工对象的数据行相对应。编号为“1”到“3”并显示在“FIG2”下面的多个数据行与切削对象的数据行相对应。
在所示实施例中,对于加工对象的数据行,执行与第一实施例相同的数据输入。对于“FIG2”的项目(1)到(3)中的每一个,与“PTN”相对应地输入“直线”,并且与“P1X/CX”和“P1Y/CY”相对应地输入图17中所示三角形的三个顶点N、M和T中的每一个相对于平面XY的坐标值X和Y。当“PTN”与直线相对应时,在与“P3X/R”和“P3Y”相对应的空格中显示代码◆,如图15所示。
如由图3的流程图所示,主控制器20在步骤S50中根据在步骤S20到S40中输入的数据来生成加工程序。步骤S50与第一实施例的相同,并且将省略对其的说明。
在第二实施例中,根据图9的包括步骤S100A到S400A在内的流程图来执行由装置10生成的加工程序。由于执行该加工程序的机床S的构造与第一实施例的相同,所以在以下的描述中没有包括对其的说明。
在第二实施例中,如图17所示,将编号为“21”到“30”的路径定义为粗加工路径和精加工路径。在图17中,由“Wc”表示的部分与通过对工件W进行切削而形成的部分相对应。
根据由主控制器20执行的加工程序,在步骤S100A中执行立铣刀侧面粗加工。图16是用于执行立铣刀侧面粗加工的流程图。在步骤S210中,主控制器20获得部分Wc(通过对工件W的待加工部分(要通过切削形成限制表面Wa、Wc的部分:参见图8)进行切削而形成)的横截面形状的顶点M、N和T中的每一个的坐标,作为平面XY的坐标系中的极坐标(γ,θ),该坐标系具有与主轴C和平面XY之间交点相对应的原点。
在第二实施例中,该切削成形部分的横截面形状为三角形。各个顶点M、N、T的前述坐标对应于与切削对象的形状顺序Ka的数据行的“P1X/CX”和“P1Y/CY”相对应地输入的坐标X、Y。
在步骤S220中,主控制器20使得主轴C驱动单元112能够使主轴C转动,以对工件W进行定位,以使得顶点M、N之间的边平行于坐标轴Y延伸(参见图18)。在步骤S230中,在图18的状态下,主控制器20使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够沿坐标轴Y(沿图18的加工路径21到24)往复移动立铣刀124。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面进行粗加工。更具体地,主控制器20连续使用加工路径中的特定的一个,直到通过沿坐标轴Z将立铣刀124移动预先计算的量,从而覆盖了所需的切削尺寸L(参见图8)为止。在覆盖切削尺寸L之后,将该操作转换到后续加工路径。例如,主控制器20沿加工路径(21)执行粗加工,然后沿坐标轴Z移动立铣刀124。然后立铣刀124沿加工路径(21)进行操作,以执行粗加工。通过这种方式,连续进行沿加工路径(21)的粗加工,直到覆盖切削尺寸L为止。然后主控制器20转换到后续加工路径(22),并继续进行粗加工。
随后,在步骤S240中,主控制器20通过主轴C驱动单元112使主轴C转动,以对工件W进行定位,以使顶点N、T之间的边平行于坐标轴Y延伸(参见图19)。在步骤S250中,在图19的状态下,主控制器20使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够沿坐标轴Y(沿图19的加工路径25到28)往复移动立铣刀124。通过这种方式,立铣刀124通过立铣刀124的侧面进行粗加工。此外,在这种情况下,主控制器20以与步骤S230相同的方式,持续使用加工路径25到28中的特定的一个,直到覆盖切削尺寸L为止。当覆盖了切削尺寸L时,该操作转换到后续的加工路径。
在步骤S260中,主控制器20通过主轴C驱动单元112使主轴C转动,以对工件W进行定位,以使顶点T、M之间的边平行于坐标轴Y延伸(参见图20)。在步骤S270中,在图20的状态下,主控制器20使得坐标轴X-Y-Z驱动单元123能够沿坐标轴Y(沿图20的加工路径29、30)往复移动立铣刀124。通过这种方式,使用立铣刀124的侧面执行粗加工。此外,在这种情况下,主控制器20以与步骤S230相同的方式,持续使用这些加工路径中的特定的一个,直到覆盖切削尺寸L为止。当覆盖了切削尺寸L时,主控制器20结束步骤S270,并暂停例程。
接下来,在步骤200A中,主控制器20执行立铣刀端面粗加工。如图20所示,在通过对工件W进行切削而形成的具有三角形横截面形状的部分(下文中称为“轴600”)中形成了三个侧面。由此通过立铣刀124对轴600的三个侧面进行粗加工。在操作过程中,主控制器20使得主轴C驱动单元112能够以转换的方式对轴600进行定位,以使顶点M、N之间的边、顶点N、T之间的边,以及顶点T、M之间的边中的每一个按照该顺序与坐标轴Y平行。
每一次对轴600进行定位时,主控制器20都使立铣刀124相对于轴600的对应侧面旋转,以通过立铣刀124的侧面对轴600的侧面进行粗加工。
在步骤S300A中,在未示出的换刀位置,由精加工刀具替换由刀架夹持的立铣刀124。然后该精加工刀具使得能够执行立铣刀侧面精加工。更具体地,主控制器20对主轴C驱动单元112进行操作,以使顶点M、N之间的边、顶点N、T之间的边,以及顶点T、M之间的边中的每一个按照该顺序并以转换的方式与坐标轴Y平行,如图18到20所示。在各个位置处,沿图17的加工路径执行立铣刀侧面精加工。
随后,在步骤S400A中,主控制器20执行立铣刀端面精加工。如图20所示,在轴600中形成了三个侧面。由此通过立铣刀124的端面对轴600的三个侧面进行精加工。更具体地,主控制器20对主轴C驱动单元112进行操作,以转换的方式对轴600进行定位,以使顶点M、N之间的边、顶点N、T之间的边,以及顶点T、M之间的边中的每一个按照该顺序与坐标轴Y平行。
在各个位置处,主控制器20使立铣刀124旋转,以通过立铣刀124的端面对轴600的对应侧面进行精加工。
可以按照以下形式来实施本发明。
加工对象的横截面形状并不限于圆形,而是可以限定为不同的形状,例如方形或三角形,或者其它多边形形状,或者多边形以外类型的形状。
通过对工件W进行切削而形成的部分的横截面形状并不限于圆形,而是可以限定为不同的形状,例如具有四个角或更多个角的多边形形状,或者圆形和多边形形状以外的形状。
所采用的刀具可以是立铣刀以外的不同刀具。
可以在输入工件W的待加工部分的“深度”(沿坐标轴Z的坐标值)和“余量R”(加工尺寸)时或者之后,输入用于生成工件W的切削条件的切削条件基本信息。
本文中的示例和实施例被认为是示例性和非限制性的,并且本发明并不限于在此给出的细节,而是可以在所附权利要求及其等同物的范围内进行修改。
Claims (12)
1.一种用于生成加工程序的方法,该加工程序用于使加工对象经过加工,以使所述加工对象获得最终产品形状,其中所述加工被分类为与所述最终产品形状相对应的多个加工模式,每一个加工模式被分为多个加工单元,与各个加工单元相对应地形成单元加工形状,通过形成多个单元加工形状来获得最终产品形状,在所述加工对象中定义坐标轴Z,所述方法的特征在于:
输入所述加工对象的待加工部分相对于所述坐标轴Z的坐标值和加工尺寸,用于在所述待加工部分中形成与所述坐标轴Z相交的一对限制表面;
根据所输入的坐标值和加工尺寸确定所述单元加工形状;
根据与所确定的单元加工形状相关的加工单元来确定刀具;
输入与所述待加工部分的与所述坐标轴Z相交的横截面形状相关的数据,以及与通过对所述待加工部分进行切削而形成的部分的横截面形状相关的数据;
生成加工路径,该加工路径与关于所述横截面形状的数据以及所确定的刀具相对应;以及
根据所生成的加工路径和所确定的刀具来生成所述加工程序,
其中所述一对限制表面将所述待加工部分夹在它们之间,并且所述加工尺寸与所述一对限制表面之间的空间相对应,
其中切削成形部分的与所述坐标轴Z相交的横截面面积小于各个限制表面的面积,其中所述切削成形部分相对于所述限制表面偏心,
其中所述加工路径沿垂直于所述坐标轴Z的方向延伸,其中所述待加工部分每次绕所述坐标轴Z旋转预定角度,针对各个旋转角度定义所述加工路径。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
存储所述加工路径的数据库,其中所述数据库是根据与所述待加工部分的横截面形状相关的数据、与所述切削成形部分的横截面形状相关的数据,以及所确定的刀具预先定义的;以及
从所述数据库中选择所述加工路径。
3.根据权利要求1到2中的任何一个所述的方法,其特征在于:
预先存储切削条件生成信息;
输入切削条件基本信息;以及
参照所述切削条件生成信息,根据所述切削条件基本信息生成所述加工对象的切削条件,其中根据所生成的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成所述加工程序。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:
在输入所述坐标值和所述加工尺寸之前,输入所述切削条件基本信息。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述切削条件基本信息包括与所述加工对象的材料和尺寸相关的信息,并且其中所述切削条件生成信息是一映射表,该映射表被规定用于将所述加工对象的材料和尺寸与所述切削条件相关联。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于:
所述切削条件包括刀具相对于所述加工对象的切削方向、刀具每次切削的切削量、刀具的圆周速度以及刀具的进给量中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
在输入所述坐标值和所述加工尺寸之后,输入所述加工对象的切削条件,其中根据所输入的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成所述加工程序。
8.一种用于生成加工程序的装置,该加工程序用于使加工对象经过加工,以使所述加工对象获得最终产品形状,其中所述加工被分类为与所述最终产品形状相对应的多个加工模式,每一个加工模式被分为多个加工单元,通过刀具与各个加工单元相对应地形成单元加工形状,通过形成多个单元加工形状来获得最终产品形状,所述装置的特征在于:
数字输入部分,用于输入所述加工对象的待加工部分相对于坐标轴Z的坐标值和加工尺寸,用于在所述待加工部分中形成一对限制表面,所述坐标轴Z与限制表面相交;
刀具确定部分,用于根据所输入的坐标值和加工尺寸确定所述单元加工形状,并根据与所确定的单元加工形状相关的加工单元来确定所述刀具;
形状输入部分,用于输入与所述待加工部分的横截面形状相关的数据,以及与通过对所述待加工部分进行切削而形成的部分的横截面形状相关的数据;以及
生成部分,用于生成加工路径,该加工路径与关于所述横截面形状的数据以及所确定的刀具相对应,其中根据所生成的加工路径和所确定的刀具来生成所述加工程序,
其中所述一对限制表面将所述待加工部分夹在它们之间,并且所述加工尺寸与所述一对限制表面之间的空间相对应,
其中切削成形部分的与所述坐标轴Z相交的横截面面积小于各个限制表面的面积,其中所述切削成形部分相对于所述限制表面偏心,
其中所述加工路径沿垂直于所述坐标轴Z的方向延伸,其中所述待加工部分每次绕所述坐标轴Z旋转预定角度,针对各个旋转角度定义所述加工路径。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于:
存储器,用于存储所述加工路径的数据库,其中所述数据库是根据与所述待加工部分的横截面形状相关的数据、与所述切削成形部分的横截面形状相关的数据,以及所确定的刀具预先定义的,其中从所述数据库中选择所述加工路径。
10.根据权利要求8到9中的任何一个所述的装置,其特征在于:
基本信息输入部分,用于输入切削条件基本信息;以及
切削条件生成部分,用于参照预先存储的切削条件生成信息,根据所述切削条件基本信息生成所述加工对象的切削条件,其中根据所生成的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成所述加工程序。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于:
所述基本信息输入部分被设置为在输入所述坐标值和所述加工尺寸之前,输入所述切削条件基本信息。
12.根据权利要求8所述的装置,其特征在于:
切削条件输入部分,用于在输入所述坐标值和所述加工尺寸之后,输入所述加工对象的切削条件,其中根据所输入的切削条件、所生成的加工路径以及所确定的刀具来生成所述加工程序。
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