CN106054812B - 能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置 - Google Patents

能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置。该数值控制装置根据加工程序来检测包括工具和被加工物的机床的干扰检查对象物的异常干扰，根据工具的姿势变更工具能够以可加工的方式与被加工物接触的方向即可接触方向，当该变更后的工具的可接触方向不包括半径修正的修正方向时，判断为上述工具以及上述被加工物在进行异常干扰。

Description

能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种能够检测工具和被加工物之间的异常干扰的数值控制装置。
背景技术
在检测机床的构造物和工具、被加工物的干扰的现有技术中，一般将干扰检查对象物的三维形状与长方体或圆柱等立体模型组合地表现，并检查这些立体模型之间是否相互干扰。
作为检测干扰的现有技术，例如日本特开2000-284819号公报中公开的技术中，在放大观察工具2的情况下，如图8A(车削工具)以及图8B(铣削工具)所示，如果着眼于为了加工被加工物(未图示)而由与被加工物接触的刃部3、该刃部以外的部分4两个部分组成，并将工具2的刃部3设为干扰的检查对象，则不能够加工，因此将刃部3从干扰的检查对象排除，并将工具2的刃部以外的部分4设为干扰的检查对象。
另外，也提出了检测被加工物和刃部之间的异常干扰的技术。例如在日本特开2008-027045号公报、日本特开平09-150347号公报以及国际公开第2010/073296号公报中公开的技术中，针对每个工具定义可加工的移动方向，当工具向可加工的移动方向移动并且该工具的刃部和被加工物进行干扰时判断为正常，当工具向可加工的移动方向以外移动并且该工具的刃部和被加工物进行干扰时判断为异常。
但是，即使在工具向可加工的移动方向移动并且该工具的刃部和被加工物进行干扰的情况下，也会有以下问题，即根据工具和被加工物之间的位置关系会引起异常的干扰，在上述现有技术中不能够检测出这样的异常干扰。
例如，如图9A所示，当在车床加工中工具2向可加工的移动方向M移动并且只有该工具2的刃部3前端的可加工部分干扰被加工物5时，能够将此称为正常干扰。但是，如图9B所示，当工具2向可加工的移动方向M移动，但该工具2的刃部3的可加工部分以外的部分干扰被加工物5时，可以称为刃部3和被加工物5进行异常干扰。但是上述的现有技术的任意一个都不能够检测出这样的情况。另外，在图9A、图9B中标记6是把持被加工物5的卡盘。
另外，在使用图10所示的铣削工具那样的旋转工具2的情况下，该旋转工具2的刃部3中的旋转外围部伴随旋转工具2的旋转以预定的速度移动，因此如图11A所示那样能够通过使旋转工具2的旋转外围部干扰被加工物5来加工被加工物5，但是在旋转中心部附近圆周速度成为0，因此即使如图11B所示那样使旋转工具2的旋转中心部干扰被加工物5也不能够加工被加工物5。因此，在刃部3的旋转中心部和被加工物5之间进行干扰的情况下，不能够对被加工物5进行加工，所以可以称为刃部3和被加工物5进行异常干扰。但是，上述现有技术中的任意一个都不能检测出这样的情况。
另外，工具的刃部具有圆角。通常在加工程序中指令刃部圆角的中心位置，因此数值控制装置具有修正刃部圆角的中心位置和工具与被加工物接触的位置之间的差(圆角的半径)的功能。针对铣削工具有工具半径修正(tool radius compensation)，针对车削工具有刀刃R修正(tool nose radius compensation)。以下统称上述2个修正功能为半径修正(radius compensation)。
发明内容
因此，本发明的目的为提供一种能够检测工具和被加工物的异常干扰的数值控制装置。
本发明的数值控制装置具备以下功能，即根据加工程序检测包括工具以及被加工物的机床的干扰检查对象物的异常干扰的功能，该数值控制装置具备：可接触方向设定单元，其设定可接触方向，该可接触方向是上述工具能够以可加工的方式接触上述被加工物的方向；修正方向分析单元，其分析上述加工程序并求出半径修正的修正方向；可接触方向变更单元，其根据上述工具的姿势来变更上述工具的可接触方向；以及干扰检查单元，其根据上述修正方向分析单元所求出的上述半径修正的修正方向、通过上述可接触方向变更单元进行变更后的上述可接触方向，执行检测上述工具和上述被加工物的异常干扰的干扰检查处理。并且，上述干扰检查单元在上述变更后的上述工具的可接触方向中没有包括上述半径修正的修正方向的情况下，判断为上述工具和上述被加工物在进行异常的干扰。
可以按照上述工具的每个种类来设定上述可接触方向。
针对现有技术的数值控制装置追加本发明的干扰检查方法，从而能够更加正确地判断刃部和被加工物的异常干扰，并能够防止异常干扰。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的和特征。
图1A和图1B是说明车削工具针对被加工物的可接触方向的图。
图2A和图2B是说明铣削工具针对被加工物的可接触方向的图。
图3是说明根据工具中心路径和加工程序路径的半径修正的修正方向的图。
图4A和图4B是说明检测车削工具的刃部和被加工物之间的异常干扰的方法的图。
图5A和图5B是说明检测铣削工具的刃部和被加工物之间的异常干扰的方法的图。
图6是本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能框图。
图7是表示在图6的数值控制装置上执行的工具的刃部和被加工物之间的异常干扰的检测处理流程的流程图。
图8A和图8B是说明工具(车削工具、铣削工具)的结构的图。
图9A和图9B是说明车削加工中的工具和被加工物之间的异常干扰的图。
图10是表示铣削工具的刃部的圆周速度为0的部分的图。
图11是说明铣削工具和被加工物之间的异常干扰的图。
具体实施方式
本发明中提供一种数值控制装置，其具备以下干扰检查功能，即根据加工所使用的工具针对被加工物的可接触方向和分析加工程序后求出的半径修正的修正方向，在可接触方向中包括半径修正的修正方向的情况下判断为正常干扰，在不包括的情况下判断为异常干扰。
可接触方向是指刃部的可加工部分能够以可加工的方式与被加工物接触的方向，在从工具(刃部)观察的方向对每个工具进行预先定义。在控制机床的轴而使工具(刃部)的姿势改变的情况下，跟踪该工具(刃部)的姿势并使可接触方向发生改变。
例如，对于机床的坐标轴如图1A所示那样安装的车削工具2的针对被加工物5的可接触方向被设定为以工具2(刃部3)作为基准的X≤0、Y＝0、Z≤0的范围。另外，当控制机床的轴而使车削工具向图1B所示的方向改变时，可接触方向跟踪工具2的姿势，成为X≤0、Y＝0、Z≥0的范围。
另外，对于机床的坐标轴如图2A所示那样安装的铣削工具2的可接触方向被设定为以工具2(刃部3)作为基准X＝任意、Y＝任意、Z≤0的范围，即将该方向和工具前端方向的向量(0，0，-1)所成的角度例如5度以下的区域除外的范围。
另外，控制机床的轴，在如图2B所示那样铣削工具在X-Z平面倾斜了角度θ的情况下，该工具2针对被加工物5的可接触方向跟踪工具2的姿势，成为Z≤X×tanθ，Y＝任意的范围，其中将该方向和工具前端方向的向量(sinθ，0，-cosθ)组成的角度为5度以下的方向的区域除外。
工具2针对被加工物5的可接触方向如上面所例示那样由于工具2的形状和加工方法而不同，在上述以外，也能够如钻孔工具(一般可接触方向为-Z轴方向)或平铣刀工具(一般可接触方向在相对于X-Y平面的预定角度以内)等那样根据工具2的形状和加工方法等针对各种工具2进行定义。
接着说明半径修正的修正方向。通常，通过加工程序进行指令的路径(加工程序路径)是被加工物5的最终形状。另外，通常数值控制装置控制工具2的工具半径中心位置。因此，如果使工具中心沿着加工程序路径移动，则被加工物5缩小工具半径的量，所以考虑工具半径来修正工具的位置。这是半径修正，一般在数值控制装置中进行该半径修正。
图3是表示半径修正的修正方向的示意图。
本发明中，半径修正的修正方向定义为如图3所示那样从修正后的位置(工具中心路径)连接修正前的位置(加工程序路径)的方向。并且，当上述可接触方向中包括半径修正的修正方向时判断为正常的干扰，当不包括时判断为异常的干扰。
图4A和图4B是表示车削工具2的刃部3和被加工物5的异常干扰的示意图。在针对图4A的工具2设定图1A所表示的可接触方向的情况下，如图4B所示，可接触方向中没有包括半径的修正方向，所以能够判断为异常干扰。
另外，图5A和图5B是表示铣削工具2的刃部3和被加工物5的异常干扰(圆周速度为0的刃部3和被加工物5之间的干扰)的示意图。在针对图5A的工具设定图2A所示的可接触方向的情况下，如图5B所示，可接触方向中没有包括半径修正的修正方向，所以能够判断为异常干扰。
图6是具备了以上所说明的干扰检查功能的本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能框图。
数值控制装置1具备可接触方向设定单元10、修正方向分析单元11、可接触方向变更单元12以及干扰检查单元13。
可接触方向设定单元10是定义成为分析对象的加工程序所使用的工具刃部能够与被加工物接触的方向即可接触方向的功能单元。该可接触方向设定单元10可以是接受加工程序所使用的针对各个工具从用户输入可接触方向的定义并存储的功能单元，也可以是从存储器或外部装置、网络上的其他装置读出分别对工具预先定义的可接触方向的功能单元。另外，也可以是具备这两个功能的功能单元。可接触方向设定单元10通过来自可接触方向变更单元12的指令输出与工具对应的可接触方向的信息。
修正方向分析单元11依次读出加工程序，首先求出加工程序路径，接着修正加工程序路径后求出考虑了工具半径的工具中心路径。并且，求出从修正后的位置(工具中心路径)连接修正前的位置(加工程序路径)的方向即路径修正的修正方向，移交给干扰检查单元13。另外，关于求出考虑了工具半径的工具中心路径的方法通过现有技术成为公知，是一般数值控制装置所具备的功能所以在本说明书中省略说明。
可接触方向变更单元12以跟踪基于加工程序进行控制的机床上所安装的工具的姿势的方式变更从可接触方向设定单元10取得的可接触方向，并移交给干扰检查单元13。根据机床各轴的坐标值(直线轴的位置和旋转轴的旋转角)来求出工具的姿势，根据这样求出的工具的姿势，将从可接触方向设定单元10取得的工具的可接触方向在三维空间上进行方向的变更和旋转等，从而求出变更为跟踪工具的姿势的可接触方向。
干扰检查单元13在从可接触方向变更单元12取得的可接触方向中不包括从修正方向分析单元11取得的半径修正的修正方向的情况下，判断为产生了工具和被加工物的异常干扰。在判断为产生异常干扰的情况下，停止轴的移动而结束加工，或将干扰的判断结果显示在数值控制装置1所具备的未图示的显示部等上。另外，基于本发明所提案的可接触方向和半径修正的修正方向的异常干扰的检测可以与根据机床各轴的坐标值、未图示的存储器中所存储的被加工物和工具、夹具等的形状数据而进行的现有干扰检查同时地进行。
图7是表示在图6的数值控制装置1上执行的基于可接触方向和半径修正的修正方向的异常干扰的检测处理流程的流程图。
[步骤SA01]修正方向分析单元11根据加工程序来求出半径修正的修正方向。
[步骤SA02]可接触方向变更单元12根据机床各轴的坐标值来求出工具的当前姿势，根据求出的工具的当前姿势、从可接触方向设定单元10取得的工具的可接触方向求出变更为跟踪工具的姿势的可接触方向。
[步骤SA03]干扰检查单元13判定在步骤SA02求出的变更为跟踪工具姿势的可接触方向是否包括在步骤SA01求出的半径修正的修正方向。如果包括则前进到步骤SA04，如果不包括则前进到步骤SA05。
[步骤SA04]干扰检查单元13检测工具和被加工物之间的干扰为正常干扰。
[步骤SA05]干扰检查单元13检测工具和被加工物之间的干扰为异常干扰。
这样，在本实施方式的数值控制装置1中，除了现有技术的干扰检查功能，还能够通过执行基于可接触方向和修正方向的异常干扰的检测处理，来检测出在现有技术中不能够检测出的工具和被加工物之间的异常干扰。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明不只限定于上述实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，根据加工程序来检测包括工具和被加工物的机床的干扰检查对象物的异常干扰，其特征在于，
该数值控制装置具备：
可接触方向设定单元，其设定可接触方向，该可接触方向是上述工具能够以可加工的方式接触上述被加工物的方向；
修正方向分析单元，其分析上述加工程序并求出从修正后的位置即工具中心路径连接修正前的位置即加工程序路径的方向，作为半径修正的修正方向；
可接触方向变更单元，其根据上述工具的姿势来变更上述工具的可接触方向；以及
干扰检查单元，其根据上述修正方向分析单元所求出的上述半径修正的修正方向、通过上述可接触方向变更单元进行变更后的上述可接触方向，执行检测上述工具和上述被加工物的异常干扰的干扰检查处理，
上述干扰检查单元在上述变更后的上述工具的可接触方向中没有包括上述半径修正的修正方向的情况下，检测为上述工具和上述被加工物在进行异常的干扰。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
按照上述工具的每个种类来设定上述可接触方向。
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