CN102667650B - 数控机床 - Google Patents

Abstract

NC控制装置100包括触摸平板显示装置155，通过该触摸平板显示装置输入屏障取消命令，以及加工控制部160，其对铣刀70与卡盘58和爪60之间的干涉进行干涉检查。当加工控制部160判断干涉发生并且停止刀架54的移动时，基于显示装置155的操作，加工控制部160对已判断有干涉的加工程序中的工序写入命令干涉检查取消的屏障取消指令。当执行包括该屏障取消命令的加工程序来对后续的工件进行加工时，加工控制部160对与该屏障取消命令对应的工序省略干涉检查。

Description

数控机床

技术领域

本发明涉及数控机床。

背景技术

通常，在数控机床中进行干涉检查以防止刀架和保持工件的保持装置之间的干涉。保持装置可以是如卡盘爪或虎钳等夹具。通常，在对卡盘爪干涉检查程序中，在每个卡盘爪的X-Z面上确定卡盘屏障，并且当刀架或者刀具的刀在X-Z面上移动时，判断刀架或刀具的刀刃是否进入卡盘屏障(见专利文献1)。在数控机床装运之前提前设定用于设置卡盘屏障的必要参数。因此，仅仅通过设定夹具形状，用户就能进行干涉检查。

在对工件进行铣削的情况下，刀具的刀刃可能必须进入两个夹具爪之间的间隙。在这种情况下，在执行加工程序之前，取消干涉检查。具体地，取消卡盘屏障，以便允许刀具的刀刃进入夹具爪之间的间隙。这使得操作者有必要在整个加工程序的过程中进行可视的干涉检查。因此，由于操作者不注意可能导致刀架和保持装置之间发生干涉。

专利文献2公开了一种可选择性地在刀具和非安全区之间启动和停止干涉检查的方法。根据这种方法，取决于在该加工程序里是否写有特定代码，其判断被执行的加工程序是否为根据正规工序写的正规程序。如果刀具进入非安全区域时，也防止刀具自动停止移动。

但是，该方法需要提前编制程序，并且当在程序编好后，在加工初始产品时需要检查实际机床中的干涉，导致时间变长。

专利文献3是示出申请时技术水平的文献。

现有技术参考

专利文献

专利文献1：

日本专利公开第5-237743号

专利文献2：

日本专利公开第1-321110号

专利文献3：

日本专利公开第58-94958号

发明内容

本发明所要解决的技术问题

因此，本发明的目的在于提供一种数控机床，其能在初始产品加工中进行干涉检查而不增加操作者的负担，并能通过在程序中反映干涉检查的结果，在加工第二和随后的产品时保证安全加工。

解决问题的手段

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种数控机床，包括用于保持工件的保持装置，对该保持装置设置屏障的屏障设定装置，对工件加工的加工装置，使所述加工装置移动的移动装置，根据工件的加工程序控制移动装置的移动的控制装置，以及当判断加工装置进入保持装置的屏障时使所述移动装置的移动停止的干涉检查装置。机床还包括操作装置和写入装置。通过操作装置，输入屏障取消命令用于取消对所述保持装置设置的屏障。当移动装置的移动由于通过干涉检查装置判断干涉发生而被停止时，基于所述操作装置的操作，写入装置在其中干涉检查装置判断干涉发生的加工程序中写入屏障取消命令，从而取消所述干涉检查装置执行的干涉检查。当执行其中写入了屏障取消命令的加工程序时，所述干涉检查装置在其中已经写入屏障取消命令的部分省略干涉检查。

根据该结构，当判断加工装置进入该屏障时，在该屏障之前或屏障的边界线上立即使加工装置的移动停止。但是，如果操作者确判断加工装置实际上并不与保持装置发生干涉，操作者通过操作装置的操作使得该写入装置在加工程序中写入屏障取消命令。因此，在工件的第二和随后加工中，在由于在保持装置和加工装置之间没有干涉已经确保安全的部分，或者，换句话说，在该干涉检查装置已经判断干涉发生但是屏障取消命令已经写入初始产品加工中的部分，取消干涉检查。因此，由于屏障在初始产品加工中有效，允许操作者进行操作而不用注意干涉检查。此外，当加工由于干涉检查被停止时，使加工装置在保持装置附近停止。这允许操作者参考加工装置和夹持装置相互之间的位置容易判断在程序的后续工序内是否发生干涉。允许操作者容易通过教导(teaching)对加工程序反映判断的结果。

在上述数控机床中，加工程序可以包括一个或更多工序，并且当工序完成时，该写入装置可以对判断干涉发生的工序写入该屏障取消命令。

根据该结构，屏障取消命令在工序结束时写入加工程序中。

上述数控机床，如果工序中有刀具更换命令，写入装置可以认为刀具更换命令为工序的结束，写入屏障取消命令。

根据该结构，当通过执行作为工序结束的执行刀具更换命令而结束该工序时时，写入屏障取消命令。

在上述数控机床中，优选的是保持装置是安装在主轴上的卡盘，并且屏障是对卡盘设置的卡盘屏障。

根据该结构，在随后和后续加工中，可以在由于已经在卡盘和加工装置之间没有干涉而确保安全的工序(即，在已经写入屏障取消命令的工序中)，取消通过干涉检查装置对具有卡盘的加工装置进行的干涉检查。

上述数控机床中，保持装置可以是安装在工作台上的夹具，并且屏障可以是对所述夹具设置的夹具屏障。

根据该结构，在随后和后续加工中，可以在由于在夹具和加工装置之间没有干涉而已确保安全的工序中，即在已经写入屏障取消命令的工序中，取消通过干涉检查装置对具有夹具的加工装置进行的干涉检查。

附图说明

图1是根据本发明的数控机床的一个实施例示出数控加工装置的系统框图；

图2(a)，2(b)，和2(c)为表示夹具爪形状数据的图；

图3是示出外爪的卡盘屏障的图；

图4是示出内爪的卡盘屏障的图；

图5是表示工件主轴的形状数据的图；

图6是示出刀具进入爪之间间隙的图；

图7是示出加工程序的流程图；

图8是示出夹具屏障的图；并且

图9是示出该夹具屏障的另一图。

具体实施方式

现在将参考图1到7描述根据本发明的一个实施例的数控机床。图1是表示配有NC加工装置50和NC控制装置100的系统的数控机床的方框图。

NC控制装置100由计算机配置而成。NC控制装置100具有由CPU配置的主控制部110。加工程序存储器112，系统程序存储器115，缓冲存储器120，操作存储器125，存储部130，带键盘的输入操作部150，由液晶显示器等构成的显示装置155，各种控制部160，170，和180，以及屏障设定计算部190通过总线105连接到主控制部110。

加工程序存储器112，缓冲存储器120，以及操作存储器125各自包括可读和可重写的随机存取存储器(RAM)。系统程序存储器115配置为只可读的只读存储器(ROM)。

存储部130包括硬盘及可读和重写的存储器装置。存储部130具有爪形状数据存储部135和卡盘形状数据存储部140。存储部130存储产品形状数据，材料数据，刀具数据，加工条件和机床数据。

产品形状数据是用来确定产品形状的数据。产品形状数据为由三维空间的坐标值表示的数据。材料数据是关于材料的形状和材质的数据。刀具数据是关于由刀架54保持的刀具的数据。刀具数据是关于诸如包括车刀(turning tip)、钻刀(drill)、立铣刀或者平面铣刀等刀具类型，刀具的标称尺寸(nominaldimension)，以及刀具材料的数据。刀架54保持的刀具为加工装置。加工条件代表关于刀具的进给量和切削速度的数据。例如，就车刀而论，刀具进给量是每转的进给量。每件刀具的加工条件对应例如粗加工或者精加工，材质和刀具材料等加工工艺而设置。机床数据是例如关于如加工中心或者车床等机床类型和机床结构的数据。

爪形状数据存储部135储存不同类型的夹具形状数据。参照图2，爪形状数据是表示形成爪60的部件的尺寸的数据。

下文将参考图2(a)和2(b)描述关于外爪和内爪的爪形状数据。图2(a)和2(b)示出外爪和图2(c)示出该内爪。

如图2(a)和2(b)所示，外爪的爪形状数据分别包括尺寸A到E和尺寸A到G。参照图2(c)，内爪的爪形状数据包括尺寸A到E。尺寸A是通过该爪的基部61的高度和从基部61伸出的工件保持部62的高度相加而确定的爪高度。尺寸B是与工件保持部62的工件保持面63相对应的爪高度。尺寸C是在沿着工件主轴的径向测量时，与工件保持部62的工件保持面63和基部61的外表面之间的距离相对应的长度。尺寸D是在沿工件主轴的径向测量时，与基部61的内表面和工件保持部62的工件保持面63之间的距离相对应的长度。尺寸E是该爪60的厚度。尺寸F是沿着与工件保持面63相反的工件保持部62的外表面的长度，其是从基部61伸出的工件保持部62的高度。尺寸G是与工件保持面63相反的工件保持部62的外表面和基部61的外表面之间的距离相对应的长度。爪形状数据与该爪的类型有关并且通过操作者对输入操作部150的操作储存在爪形状数据存储部135内。

卡盘形状数据提前记录在卡盘形状数据存储部140中。卡盘形状数据表示图1示出的工件主轴56的卡盘58的形状的数据。如图5所示，卡盘58的形状数据包括卡盘58的外径α，卡盘的内径γ以及卡盘的宽度β。为说明性目的，图1中仅示出一个工件主轴56。然而，就具有一对相对的工件主轴的数控机床而论，与工件主轴相对应的卡盘形状数据被记录在卡盘形状数据存储部140中。

屏障设定计算部190相当于设定并且计算卡盘屏障CB的屏障设定装置。该卡盘屏障自动设置在卡盘58和爪60周围，以防止当工件W被爪60夹持并且加工时刀具的干涉。卡盘58和爪60相当于保持工件W的保持装置。

一旦操作者为工件加工选择爪，分别从卡盘形状数据存储部140和爪形状数据存储部135中读取与被选择的爪各自相关的卡盘形状数据和爪形状数据，并且用于设定该卡盘屏障。作为操作以选择爪形状的输入装置，可以使用在显示装置155的屏幕上显示的触摸板选择按钮，代替带键盘的输入操作部150。

在操作者选择爪之后，由操作者输入或者自动从加工程序中读取被爪夹持的工件W的工件内径/外径，并用来设定该卡盘屏障。

如图3和4所示，当执行加工程序时，NC控制装置100基于关于该卡盘屏障的数据自动设定该卡盘屏障。图3示出了与外爪相对应的卡盘屏障BR。图4示出与内爪相对应的卡盘屏障。

利用提前记录在爪形状数据存储部135中作为夹具形状数据的数据和工件外径计算出图3示出的爪60(外爪)的最大外径G0和内径G1，G2。利用提前记录在爪形状数据存储部135中作为爪形状数据的数据和工件内径计算出图4示出的爪60(内爪)的最大外径H0和内径H1，H2。

卡盘屏障BR是禁止刀具进入的一个空间区域，并且被这样设定，以整体上盖住爪60和卡盘58。通过设置卡盘屏障BR，防止刀具干涉卡盘或者爪。

触摸平板屏幕形成显示装置155。当执行加工程序时，屏幕显示循环开始触摸区域以及屏障取消触摸区域，通过该循环开始触摸区域指令开始循环，通过该屏障取消触摸区域取消屏障。显示装置155相当于操作装置。

加工控制部160将控制命令输出给主轴控制部170以及刀架控制部180，所述主轴控制部170驱动工件主轴56使其旋转，所述刀架控制部180根据储存在加工程序存储器112里的加工程序控制刀架54。加工程序存储器112相当于加工程序存储器装置。加工控制部160相当于控制装置、写入装置和干涉检查装置。

主轴控制部170根据命令信号控制主轴电动机175的旋转。刀架控制部180控制多个刀架驱动电动机185。图1为说明性的目的只示出了一个刀架驱动电动机185。刀架驱动电动机185允许刀架54沿着Z轴以及与Z轴垂直的X轴移动。通过刀架驱动电动机185，刀架54也可沿着与X轴、Z轴垂直的Y轴以及以Y轴为中心围绕B轴移动。在下文中，该刀架54沿着每个上述轴的移动将被称为轴向移动。轴向移动包括沿着X、Y和Z轴的移动以及绕B轴的旋转。刀架驱动电动机185相当于移动装置。

如图1所示，NC加工装置50具有刀架54以及安装在框架52上的工件主轴56。卡盘58安装于工件主轴56。卡盘58具有能保持工件W的多个爪60。主轴电动机175允许工件主轴56围绕与Z轴平行的主轴中心线CT1旋转。以可替换的方式保持铣刀70的刀具保持部65形成在该刀架54上。

现在将参考图6和7描述NC加工装置50和NC控制装置100的操作。加工程序存储器112储存利用在爪之间移动的铣刀70对爪60(外爪)保持的工件W进行加工的加工程序，如图6所示。

图7是描述加工控制部160执行的加工程序的流程图。当执行加工程序时，屏障设定计算部190设置并计算卡盘屏障BR。

一旦开始执行加工程序，在步骤S10中，加工控制部160首先清除在操作存储器125中的屏碍取消状态。在S12中，加工控制部160按照加工程序的每个模块执行刀架54的轴向移动。

在S14中，加工控制部160根据取消屏碍命令来判断当前状态是否是屏碍取消状态。具体讲，加工控制部160根据屏障取消命令是否已经被写入目前执行的模块中，来判断当前状态是否是该屏障取消状态。如果当前状态是该屏碍取消状态，执行步骤S36。否则，执行步骤S16。具体的，对于工件的初始加工，屏障取消命令还没有写入目前执行的模块中，因此当前状态不是屏碍取消状态。因此，加工控制部160在S14之后执行S16。

当执行S16时，当前状态不是屏碍取消状态。因此，加工控制部160确定刀架54的轴向移动是否导致该刀架或者刀具进入已经由屏障设定计算部190设置并且计算出的卡盘屏障。

具体的，卡盘爪的卡盘屏障BR设置在X-Z面上。因此，如果刀架或者刀具在X-Z面上移动，加工控制部160判断该刀架或刀具的刀刃是否行进到，或者，换句话说，进入卡盘屏障BR。为便于理解，下面的说明将只提及进入卡盘屏碍BR的刀刃。然而，实际上，除刀具的刀刃之外，也判断刀架54是否进入卡盘屏障BR。

当在S16中判断铣刀70还没进入卡盘屏障BR时，加工控制部160执行步骤S32。如果在S16中确定铣刀70已经进入该卡盘屏障，在S18中加工控制部160以这种方式停止刀架54的轴向移动使得铣刀70在卡盘屏障BR之前或边界线上立即停止。然后，在S20中，加工控制部160在显示装置155上显示报警消息，并且启动报警装置。通过在显示装置155显示这样的警报且启动报警装置，提示操作者进行视觉干涉检查。在S22中，在操作者判断如果已经在卡盘屏障BR之前被立即停止的铣刀70继续它的轴向移动将干涉卡盘的情况下，操作者在步骤S30中按压在输入操作部150上形成的复位(reset)按钮。然后加工控制部160在复位信号被输入时结束该加工程序。或者，复位按钮可以形成在安装于显示装置155的触摸平板屏幕上。

如果操作者判断在卡盘屏障BR之前或其边界线上已经立即停止的铣刀70即使继续它的轴向移动也不干涉卡盘，则在S24中操作者进行屏障取消存储操作。具体的说，操作者触摸显示装置155的屏幕上显示的屏障取消存储触摸区域。然后，在S26中，操作者接触显示装置155的屏幕上显示的循环启动触摸区域。在触摸屏障取消存储触摸区域和循环启动触摸区域后，加工控制部160对操作存储器125的屏障取消状态的计数+1，然后重新进行S12。

加工控制部160在步骤S32判断工序是否已经完成。加工程序包括一个或更多工序。每个工序包括一个或更多模块配置的序列。每个序列有一个序列号。如果目前执行的模块为表示该模块是该序列的最后一块的代码或者刀具替换命令代码，加工控制部160判断已经通过刀架54的当前轴向移动完成一个工序。如果在步骤S32中加工控制部160判断工序未完成加工控制部160重新进行S12。如果加工控制部160判断工序完成，加工控制部160执行步骤S34，并且判断操作存储器125的屏障取消状态的计数值是否是0。

如果屏障取消状态的计数值不是0而是大于等于+1，加工控制部160进行步骤S38。在S38中，加工控制部160在与操作存储器125的屏障取消状态的计数值不是0的工序相对应的模块里写入该屏障取消命令。在屏障取消命令写入加工程序并因此修改加工程序之后，加工程序记录在加工程序存储器112中。之后，加工控制部160执行步骤S36。

如果在步骤S34中该屏障取消状态的计数值是0，加工控制部160执行步骤S36。在S36中，加工控制部160判断当执行加工程序时是否有必须执行的随后的序列。具体讲，加工控制部160判断加工程序是否已经完成。如果加工程序未完成，加工控制部160执行步骤S10。如果加工程序完成了，加工控制部160结束该加工程序。

如果待加工的下一个工件与最初加工工件相同，加工控制部160执行步骤S10，S12和S14。然后，在S14中，由于屏障取消命令设置在该加工程序的模块内，加工控制部160执行步骤S36。

因此，在工件W的其次和后续的加工中，尽管已通过初始产品加工中的程序判断铣刀将进入卡盘58和爪60的卡盘屏障，如果操作者已经确定这样的干涉不会发生，加工控制部160取消干涉检查。

这使得没有必要提前编辑加工程序。具体讲，在初始产品加工中，当保持工件和铣刀的卡盘58和爪60实际上不互相干涉时，允许操作者通过教导(teaching)在加工程序里写入屏障取消命令。对于第二及后续的加工，操作者能容易编程，用于取消防止在卡盘58和爪60与铣刀之间干涉的功能。

所述实施例具有如下所述的优势：

在加工控制部160已经判断干涉发生的工序结束时，加工控制部160在与该工序相对应的加工程序的模块中写入屏障取消命令。因此，可获得上述的优势。

如果例如加工程序采用一种交互语言写入，程序不包括各工序之间清楚的结束指示器。通过例如专利文献3公开了一个这样的程序。这种加工程序包括当当前模式切换到不同的加工模式时用于后续加工模式中使用的刀具的刀具更换命令。在这种情况下，刀具更换命令可以被看作工序的结束指示器，然后可以写入屏障取消命令。

工件主轴56的卡盘58和卡盘58的爪60为保持装置。卡盘58和爪60具有各自的屏障。在这种情况下，对于在后续加工的具有与最初加工工件W相同形状的工件W，对操作者已经判断在卡盘58及爪60与铣刀70之间不发生干涉的工序，加工控制部160取消对铣刀70与卡盘58和夹具60的干涉检查并且在相应模块里已经写入屏障取消命令。

所述实施例可以下述形式修改。

尽管在示出的实施例中，具有触摸平板屏幕的显示装置155作为输入屏障取消命令的操作装置，但可以将屏障取消按钮设置在输入操作部150内。或者，显示装置155可以被如此配置，以使得显示屏障取消按钮并且允许通过键操作或指示器取消屏障。

虽然实施例的保持装置是卡盘和爪，然而保持装置不局限于这些部件。例如，如图8和9所示，保持装置可以是作为夹具的安装于工作台200上的虎钳构件210。在这种情况下，工件W被夹持在两个虎钳构件210之间。工作台200和虎钳构件210的卡盘屏障BR设置在工作台200和虎钳构件210与铣刀70和刀架54之间可能发生干涉的区域。对于工件W通过虎钳构件210保持在工作台200的情况来说，凹槽214可以如在图9示出的那样提前形成，以避免在加工过程中干涉虎钳构件210。当铣刀70加工工件W面对如圆圈300示出的凹槽214的侧表面并且进行干涉检查时，尽管实际上干涉不发生，铣刀70由于干涉检查可能必须停止。具体讲，如图8所示，使用X-Y-Z面对为虎钳构件210设置的夹具屏障进行干涉检查。在这种情况下，在进行其中类似于上述实施例的检查的干涉检查的步骤中，如果判断干涉发生，NC控制装置使该刀架54的轴向移动停止。如果判断干涉不发生，操作者按压触摸平板显示装置155上显示的屏障取消存储按钮和循环开始以将该屏障取消状态设置成+1。如果取消状态在这种状态下设置，在工序结束时，将用于与加工程序中相应工序的序列的屏障取消命令写入。此外在这种情况下，保证与所述实施例具有相同的优势。

参考标记的描述

50 NC加工装置，54 刀架，58 卡盘，60 爪，70 铣刀，100 NC控制装置，112 加工程序存储器，125 操作存储器，155 显示装置，160 加工控制部，190屏碍设定计算部

Claims (5)

1.一种数控机床，包括保持工件的保持装置，对所述保持装置设定屏障的屏障设定装置，对工件加工的加工装置，使所述加工装置移动的移动装置，根据加工程序控制所述移动装置的移动的控制装置，所述工件通过所述加工程序进行加工，以及当判断所述加工装置进入所述保持装置的屏障时使所述移动装置的移动停止的干涉检查装置，该机床的特征在于，还包括：

操作装置，通过该操作装置输入屏障取消命令用于取消对所述保持装置设定的屏障；以及

写入装置，其中，当通过所述干涉检查装置判断干涉发生导致所述移动装置的移动停止时，基于所述操作装置的操作，所述写入装置在其中所述干涉检查装置判断干涉发生的加工程序中写入屏障取消命令，以取消所述干涉检查装置执行的干涉检查，

其中，当执行其中写入了屏障取消命令的加工程序时，所述干涉检查装置在其中已经写入屏障取消命令的部分省略干涉检查。

2.根据权利要求1所述的数控机床，其特征在于，所述加工程序包括一个或更多工序，并且当工序结束时，所述写入装置对其中判断干涉发生的工序写入该屏障取消命令。

3.根据权利要求2所述的数控机床，其特征在于，如果所述工序具有刀具更换命令，所述写入装置将所述刀具更换命令作为所述工序的结束、对其中判断干涉发生的工序写入屏障取消命令。

4.根据权利要求1或2所述的数控机床，其特征在于，所述保持装置是安装在工件主轴上的卡盘，并且所述屏障是对卡盘设置的卡盘屏障。

5.根据权利要求1或2所述的数控机床，其特征在于，所述保持装置是安装在工作台上的夹具，并且所述屏障是对所述夹具设置的夹具屏障。

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