CN101158862A - 车削加工用的程序生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车削加工用的程序生成装置，该车削加工用的程序生成装置从加工形状取得一个要素。在它是直线要素时，判断其始点与终点间的、与工件的旋转中心线垂直的方向上的距离D是否在设定值Ds以上。进而判断直线要素与Z轴所成的角度A是否在设定角度Aa以上。在距离D在设定值Ds以上且角度A在设定角度Aa以上时，将切削方向设为与仿形方向相反，生成程序。

Description

车削加工用的程序生成装置

技术领域

本发明涉及在车床等中使用的车削加工用的程序生成装置。

背景技术

已知通过输入要车削加工的材料形状或加工形状(加工的最终形状)等而自动生成加工程序的数值控制装置或自动编程装置。在该加工程序的自动生成中，遵照画面上显示的指南(guide)以对话形式通过圆弧或直线来定义材料的形状或加工形状并进行输入，由此自动选择刀具并决定加工条件，生成加工程序。

在该对话形式的自动加工程序生成中，在车削加工的精加工(也包含中精加工)的程序生成中，通常设定沿着加工形状的切削方向。

但是根据切削刀具的形状其切削能力在切削方向上不同、精加工精度不同，或者切屑的处理，有时不是沿着加工形状的仿形方向、而是部分地从工件的外周朝向中心的方向进行切削。

例如，在特开平2-145237号公报中公开了吻合刀具的形状、使对于每一加工形状的要素指定切削方向的轮廓形状加工方式。

为了在精加工(也包含中精加工)中选择并设定最适合的切削方向，如上述专利文献所示，需要对每一加工形状的要素设定切削方向。因此，考虑切削效率或切削精度、选择设定最适合的切削方向，如果不是熟练的操作员则很困难。另外，对于每一加工要素逐个设定切削方向，在加工程序生成中需要时间，是麻烦的作业。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种车削加工用的程序生成装置，其能够在精加工(也包含中精加工)的加工程序生成时自动决定切削方向，生成加工精度高的精加工用程序。

根据本发明的、生成精加工用的程序的车削加工用的程序生成装置，具有从加工形状数据判别加工要素的加工要素判别单元；从用所述加工要素判别单元判别的加工要素的加工条件自动决定对工件进行车削加工的方向的车削方向决定单元；在用所述车削方向决定单元决定的方向生成车削加工用的加工程序的程序生成单元。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，对该直线要素相对于所述工件的旋转中心线所成的角度与预先设定的角度进行比较，在该直线要素的角度比所述设定角度大时，能够将切削方向从仿形方向变更为由工件的外周朝向中心的方向。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，求该直线要素的始点和终点间的、与所述工件的旋转中心线垂直的方向的距离，并对该求得的距离和预先设定的值进行比较，在所述距离比所述设定值大时，能够将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，对连结该圆弧要素的始点和终点的直线相对于所述工件的旋转中心线所成的角度和预先设定的角度进行比较，在所述圆弧要素的角度比所述设定角度大时，能够将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，对该圆弧要素的半径大小和预先设定的值进行比较，在所述半径的大小比所述设定值大时，能够将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，在该直线要素相对于所述工件的旋转中心线所成的角度比预先设定的角度大、且该直线要素的始点和终点间的与工件的旋转中心线垂直的方向的距离比预先设定的距离大时，能够将切削方向从仿形方向变更为从工件外周朝向中心的方向。

在用所述加工要素判别单元从加工形状数据判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，在连结该圆弧要素的始点和终点的直线相对于所述工件的旋转中心线的角度比预先设定的角度大、且该圆弧要素的半径大小比预先设定的值大时，能够将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

根据本发明，在生成精加工用的加工程序中，当对于刀具牵引力的应力(stress)作用、使加工精度降低的情况下，自动地将切削方向作为与仿形方向相反的剪断方向。因此，遵照这样生成的加工程序能够进行防止加工精度降低的精车削加工。

附图说明

参照附图的以下实施例的说明能够明了本发明的上述以及其他的目的以及特征。附图中：

图1A是说明在加工要素是直线时根据该直线的倾斜角度A的大小将切削方向作为仿形方向或者其逆方向的图，

图1B是说明在加工要素是直线时根据该直线的高低差D的大小将切削方向作为仿形方向或者其逆方向的图，

图1C是说明在加工要素是圆弧时根据该圆弧的弦的角度A的大小将切削方向作为仿形方向或者其逆方向的图，

图1D是说明在加工要素是圆弧时根据该圆弧的半径R的大小将切削方向作为仿形方向或者其逆方向的图，

图2是表示本发明的车削加工用程序生成装置的一个实施形态执行的车削方向自动决定处理的算法的流程图，

图3是用数值控制装置构成本发明的车削加工用的程序生成装置时的、该数值控制装置的重要部分的框图，

图4是用对话型自动编程装置构成本发明的车削加工用的程序生成装置时的、该对话型自动编程装置的重要部分的框图，

图5是用个人计算机构成本发明的车削加工用的程序生成装置时的、该个人计算机的重要部分的框图。

具体实施方式

首先使用图1A-图1D说明本发明的原理。

在对于刀具存在牵引力作用那样的切削方向的、所谓拉切(dwaw cut)方向上刀具承受应力，加工精度有时降低。为了避免该现象，需要把切削方向反转，即，取所谓剪断方向的切削方向，这样使加工精度不降低。

因此，在本发明中生成如下的加工程序，通过在切削加工中的精加工时根据加工形状自动地选择切削方向，使加工精度不降低。

因此如下所示决定切削方向。图1A-图1D，表示在机床的主轴上安装的工件1，把工件1的旋转中心线的方向(在图1A-图1D中为水平方向)作为Z轴方向，把与其正交的方向(在图1A-图1D中为垂直方向)作为X轴方向。

(1)在加工形状的要素是直线、根据该直线相对于Z轴所成的角度的大小来决定切削方向的情况(参照图1A)，

在图1A中要进行切削的加工形状的要素L2是直线，该要素L2相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度是A。

在此情况下，当该角度A(即，直线要素L2的倾斜角度)大时，对刀具施加拉断方向的应力有时使加工精度降低。因此，在该倾斜角度A的大小在预定以上时，使切削方向反转，防止由于对刀具施加的拉断方向的应力而引起的加工精度降低。即，如以下那样，预先求加工精度降低的最小角度Aa，在直线要素L2的倾斜角度A比上述最小角度Aa(即，设定角度Aa)小时，把切削方向作为预先设定的模仿加工形状的方向a。另一方面，在直线要素L2的倾斜角度A为设定角度Aa以上使加工精度有时降低时，把切削方向设为与预先设定的通常方向a相反，即，刀具在从工件外周朝向中心轴的方向b(刀具在剪断方向上)移动地进行切削，来保持加工精度。即，切削方向设为：

直线要素的倾斜角度A＜设定角度Aa＝>模仿加工形状的方向a

直线要素的倾斜角度A≥设定角度Aa＝>从工件的外周朝向中心的方向b。

(2)在加工形状的要素是直线、根据该直线始点与终点的X轴方向距离D的大小来决定切削方向的情况(参照图1B)，

把该直线要素L2的始点以及终点设为SP以及EP，把从始点SP到终点EP的线段的X轴方向成分的长度(即高低差)设为D。

在直线要素L2的高低差D比设定值Ds小时，换言之，在倾斜的直线要素L2的高度低时，因为刀具不怎么受到拉断方向的应力，所以把切削方向设为模仿加工形状的方向a。另一方面，在该高低差D比设定值Ds长时，把切削方向设为与通常方向相反，即，使刀具在从工件外周朝向中心轴的方向b上移地进行切削。即，切削方向设为：

直线要素的高低差D＜设定值Ds＝>模仿加工形状的方向a

直线要素的高低差D≥设定值Ds＝>从工件的外周朝向中心的方向b。

(3)在加工形状的要素是圆弧、根据连结该圆弧的始点与终点的直线相对于Z轴所成的角度决定切削方向时(参照图1C)，

在把该圆弧要素L2的始点设为SP、终点设为EP、连结该始点SP和终点EP的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A(即，圆弧要素L2的弦的倾斜角度)比设定角度Ab小时，把切削方向设为模仿预先设定的加工形状的方向a。另一方面，在该角度A是设定值Ab以上加工精度有时降低的情况下，把切削方向设为与通常的方向相反，即，使刀具在从工件外周朝向中心轴的方向b(刀具在剪断方向)上移动地进行切削。即，切削方向设为：

圆弧要素的弦的倾斜角度A＜设定角度Ab＝>模仿加工形状的方向a

圆弧要素的弦的倾斜角度A≥设定角度Ab＝>从工件的外周朝向中心的方向b。

(4)在加工形状的要素是圆弧要素、根据该圆弧的半径R的大小决定切削方向时(参照图1D)，

在圆弧要素的半径R的大小比设定值Rs小时，因为刀具不怎么受到拉断方向的应力，所以把切削方向设为模仿加工形状的方向a。另一方面，在该半径R是设定值Rs以上的情况下，把切削方向设为与通常方向相反，在从工件外周朝向中心轴的方向b上进行切削。即，切削方向设为：

圆弧要素的半径R＜设定值Rs＝>模仿加工形状的方向a

圆弧要素的半径R≥设定值Rs＝>从工件的外周朝向中心的方向b。

图2是表示本发明一实施方式的车削加工用的程序生成装置执行的、加工程序生成处理中的切削方向自动决定处理的算法的流程图。此外，可以由编入用于生成包含该切削方向自动决定处理的加工程序的软件的数值控制装置来构成本发明的程序生成装置，也可以由自动编程装置来构成本发明的程序生成装置，此外，还可以由安装有用于生成包含该切削方向自动决定处理的加工程序的软件的个人计算机来构成本发明的程序生成装置。

图3表示利用数值控制装置构成了该车削加工用的程序生成装置时的、该数值控制装置的重要部分的框图。

数值控制装置10的结构，与现有技术的数值控制装置相同，由处理器11、通过总线17分别与该处理器11连接的ROM12、RAM13、显示器14、非易失存储器15、操作盘16等构成。该数值控制装置10与作为控制对象的机床18连接。加工程序生成用的软件存储在非易失存储器15中。为了让操作员使用该数值控制装置10以对话形式生成加工程序，把在非易失存储器15中存储的加工程序生成用的软件读入RAM13，并对显示器14以及操作盘16进行操作。这点与现有技术相同。

图4表示由对话型自动编程装置构成该车削加工用的程序生成装置时的、该对话型自动编程装置的重要部分的框图。

该对话型自动编程装置20的结构也和现有技术的对话型自动编程装置的结构没什么不同，由处理器21、通过总线27分别与该处理器21连接的ROM22、RAM23、非易失存储器24、显示器25、操作盘26等构成。为了让操作员使用该对话型自动编程装置20以对话形式生成加工程序，把在非易失存储器24中存储的加工程序生成用的软件读入RAM23，并对显示器25以及操作盘26进行操作。这点与现有技术相同。

此外，图5是由个人计算机构成车削加工用的程序生成装置时的、该个人计算机的重要部分的框图。

该个人计算机30的结构与现有技术的个人计算机的结构没有什么不同，由处理器31、通过总线36分别与该处理器31连接的显示器32、RAM33、硬盘34、键盘/鼠标35等构成。操作员遵照在该个人计算机30的硬盘34中存储的加工程序生成用的软件，使用显示器32以及键盘/鼠标35以对话形式生成加工程序。这点与现有技术相同。

图2是表示上述的构成车削加工用的程序生成装置的数值控制装置10的处理器11、对话型自动编程装置20的处理器21、或者个人计算机30的处理器31执行的加工程序生成处理中的切削方向自动决定处理的流程图。

首先，通过输入的加工形状数据取得一个要素(步骤S1)，判别该要素是直线要素还是圆弧要素(步骤S2)。该判别的结果，如果是直线要素则求在该直线要素的始点SP和终点EP之间的X轴方向的距离(即，高低差)D，判断该距离D是否在预先设定的规定值Ds以上(步骤S3)。这相当于上述(2)的基于直线要素中的X轴方向的距离D的判断处理。

在用该判断处理求得的距离(高低差)D比设定值Ds小时(步骤S3的判断为No)，将切削方向设为已经设定的仿形方向a(步骤S6)，在该切削方向上与现有技术同样地生成加工程序(步骤S7)。

另一方面，在距离(高低差)D是规定值Ds以上时(步骤S3的判断为Yes)，则求该直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度(直线要素的倾斜角度)A，判断所求得的角度A是否在设定角度Aa以上(步骤S4)。这相当于上述(1)的通过直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A来决定切削方向的判断处理。

在用该判断处理求得的角度A比预先设定的设定角度Aa小时转移到步骤S6，将切削方向设为仿形方向a。另外，在直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A是设定角度Aa以上时，将切削方向设为与仿形方向a相反方向的、从工件的外周朝向中心的方向b(步骤S5)，转移到步骤S7生成加工程序。

接着，判断是否到达加工形状的最终要素(步骤S8)，如果未到达，则返回步骤S1。

另一方面，在步骤S2，当判别为取得的加工形状数据的要素是圆弧要素时，从步骤S2转移到步骤S9，判断该圆弧要素的半径R的大小是否在设定值Rs以上。这相当于上述(4)的通过圆弧要素的半径R的大小来决定切削方向时的判断处理。

在该判断处理中求得的半径R的大小比设定值Rs小时(步骤S9的判断是No)，则将切削方向设为已经设定的仿形方向a(步骤S12)，并转移到步骤S7，在该切削方向生成加工程序。另一方面，在求得的半径R的大小在设定值Rs以上时(步骤S9的判断是Yes)，则求连结该圆弧的始点SP与终点ER的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A，判断该角度(弦的倾斜角度)A是否为预先设定的设定角度Ab以上(步骤S10)。这相当于上述(3)的通过连结圆弧要素的始点与终点的直线相对于Z轴所成的角度来决定切削方向的判断处理。

在用该判断处理求得的角度(弦的倾斜角度)A比设定角度Ab小时，将切削方向设为仿形方向a(步骤S12)，在该切削方向a生成加工程序(步骤S7)。另一方面，在求得的角度A在设定角度Ab以上时，将切削方向设为与仿形方向相反方向的、从工件的外周朝向中心的方向b(步骤S11)，在该切削方向b生成加工程序(步骤S7)。

然后，判断是否到达加工形状的最终要素(步骤S8)，如果未到达则返回步骤S1。以下重复执行上述的处理，对于输入的加工形状自动决定切削方向，自动生成加工程序。然后，在步骤S8，当判断为到达加工形状的最终要素时，结束该加工程序的生成处理。

此外，在图2所示的加工程序的生成处理中，在加工要素是直线的情况下，仅在直线要素的X轴方向的距离(直线要素的高低差)D在设定值Ds以上、且该直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度(直线要素的倾斜角度)A在设定角度Aa以上时，即仅在D≥Ds且A≥Aa的条件成立时，将切削方向设为与通常的仿形方向a相反的方向b。这是因为在直线要素的X轴方向的距离D长、且直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度大时，对刀具长时间施加拉断方向的应力，使加工精度降低。另一方面，即使直线要素的X轴方向的距离(高低差)D长，但在直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度(倾斜角度)A比设定角度Aa小时，因为施加在刀具上的拉断方向的应力小，几乎不会使加工精度降低，所以如图2的流程图(步骤S3-步骤S4-步骤S6)所示，不进行切削方向的变更，采用通常的方向(仿形方向)。

同样，即使在加工要素是圆弧的情况下，也仅在圆弧半径R的大小比设定值Rs大、且连结圆弧的始点与终点的直线相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度(倾斜角度)A成为设定角度Ab以上时，即仅在R≥Rs且A≥Ab的条件成立时，将切削方向设为与通常的仿形方向a相反的方向b。另一方面，即使圆弧半径R的大小比设定值Rs大，但在连结圆弧的始点与终点的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A比设定角度Ab小时，因为在刀具上施加的拉断方向的应力小，不损伤加工精度，所以如图2的流程图(步骤S9-步骤S10-步骤S12)所示，不进行切削方向的变更，采用通常的方向(仿形方向a)。

但是，根据上述的(1)～(4)的判断结果，可以分别独立地决定切削方向。即，在加工要素是直线的情况下，判断X轴方向的距离D是否在设定值Ds以上，以及直线要素相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A是否在设定角度Aa以上，只要D≥Ds和A≥Aa中任何一方成立就将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，另一方面，仅在D＜Ds且A＜Aa的条件成立时，可将切削条件设为仿形方向a。此时的图2所示的处理变为在步骤3是“Yes”的情况下转移到步骤S5，在“No”的情况下转移到步骤S4的处理。

在加工要素是圆弧的情况下，判断圆弧半径R的大小是否在设定值Rs以上，以及连结圆弧的始点与终点的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A是否在设定角度Ab以上，只要R≥Rs和A≥Ab中任何一方成立就将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，另一方面，仅在R＜Rs且A＜Ab的条件成立时，将切削条件设为仿形方向a。此时的图2所示的处理变为在步骤S9是“Yes”的情况下转移到步骤S11，在“No”的情况下转移到步骤S10的处理。

此外，在加工要素是直线的情况下，只判断该直线的X轴方向的距离D是否在设定值Ds以上就可决定切削方向。或者，只判断该直线相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A是否在设定角度Aa以上就可决定切削方向。

同样，在加工要素是圆弧的情况下，只判断该圆弧半径R的大小是否在设定值Rs以上就可决定切削方向。或者，仅判断连接该圆弧的始点与终点的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A是否在设定角度Ab以上就可决定切削方向。

即，在加工要素是直线的情况下，如果该直线的X轴方向的距离D在设定值Ds以上，则将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，相反，在比设定值Ds小的情况下，将切削方向设为仿形方向a。或者代替这个，如果该直线相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A在设定角度Aa以上，则将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，相反，在比设定角度Aa小的情况下，可以将切削方向设为仿形方向a。

同样，在加工要素是圆弧的情况下，如果该圆弧的半径R在设定值Rs以上，则将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，相反，在比设定值Rs小的情况下，可以将切削方向设为仿形方向a。或者代替这个，如果连结该圆弧的始点与终点的直线(弦)相对于工件旋转中心线(Z轴)所成的角度A在设定角度Ab以上，则将切削方向设为与仿形方向相反的方向b，相反，在比设定角度Ab小的情况下，可以将切削方向设为仿形方向a。

可通过作为目标的加工精度、工件的材质或者刀具的特性等来决定将该切削方向自动决定的类型设为哪种。

Claims (7)

1.一种车削加工用的程序生成装置，用于生成精加工用的程序，其中，具有：

加工要素判别单元，其根据加工形状数据判别加工要素；

车削方向决定单元，其根据用所述加工要素判别单元判别的加工要素的加工条件来自动决定对工件进行车削加工的方向；和

程序生成单元，其在用所述车削方向决定单元决定的方向生成车削加工用的加工程序。

2.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，对该直线要素相对于所述工件的旋转中心线所成的角度和预先设定的角度进行比较，在该直线要素的角度比所述设定角度大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件的外周朝向中心的方向。

3.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，求该直线要素的始点和终点间的、与所述工件的旋转中心线垂直的方向的距离，并对该求得的距离与预先设定的值进行比较，在所述距离比所述设定值大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

4.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，对连结该圆弧要素的始点和终点的直线相对于所述工件的旋转中心线的角度和预先设定的角度进行比较，在所述圆弧要素的角度比所述设定角度大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

5.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，对该圆弧要素半径的大小和预先设定的值进行比较，在所述半径的大小比所述设定值大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

6.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是直线要素时，所述车削方向决定单元，在该直线要素相对于所述工件的旋转中心线所成的角度比预先设定的角度大、且该直线要素的始点和终点间的与工件旋转中心线垂直的方向的距离比预先设定的距离大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件外周朝向中心的方向。

7.根据权利要求1所述的车削加工用的程序生成装置，其中，

在用所述加工要素判别单元根据加工形状数据进行判别的加工要素是圆弧要素时，所述车削方向决定单元，在连结该圆弧要素的始点和终点的直线相对于所述工件的旋转中心线的角度比预先设定的角度大、且该圆弧要素半径的大小比预先设定的值大时，将切削方向从仿形方向变更为从工件外侧朝向中心的方向。

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