CN110687869B - 数值控制装置、数值控制方法以及计算机可读介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序，能够在提高加工效率的同时抑制加工面质量的降低。数值控制装置(1)具备：程序分析部(11)，其分析用于控制机床的加工程序，根据指定的坐标计算每个指令块的累计的移动距离；控制点生成部(12)，其根据每个指令块的移动距离以及指定的速度，生成指令块的起点和终点的移动距离和速度的组即控制点；指令速度生成部(13)，其根据控制点，生成定义了与移动距离对应的指令速度的参数曲线；指令速度输出部(14)，其按照插补单位输出所生成的指令速度。

Description

数值控制装置、数值控制方法以及计算机可读介质
技术领域
本发明涉及在加工中使指令速度变化的数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序。
背景技术
以前，在用于控制机床的加工程序中，大多对进给速度进行初始设定，以恒定的速度进行加工。
另外，在加工程序中，能够以指令块为单位指示速度(例如参照专利文献1)，因此有时与对应于形状或加工位置而变化的加工负荷对应地，在每个指令块中变更速度指令来缩短加工时间，谋求加工效率的提高。
但是，高速地进行加减速的机械能够尽快地跟随速度的指令，因此在加工中指令值变化的情况下，不是平滑的速度变化。因此，由于因加减速的冲击造成的加工负荷的急剧增大，产生切削振动等，由此产生的工具寿命和加工面质量的降低成为问题。
另外，虽然也可以控制加减速来抑制冲击，但由此加工时间会延长，因此设定短时间的加减速。于是，有时即使是同一加工面，在速度变化的位置也会不连续地产生不同的加工面质量，被判断为加工面质量不良。
专利文献1：日本特开2017-204072号公报
发明内容
本发明的目的在于：提供能够在提高加工效率的同时抑制加工面质量的降低的数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序。
(1)本发明的数值控制装置(例如后述的数值控制装置1)具备：程序分析部(例如后述的程序分析部11)，其分析用于控制机床的加工程序，根据指定的坐标计算每个指令块的累计的移动距离；控制点生成部(例如后述的控制点生成部12)，其根据每个上述指令块的上述移动距离以及指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述移动距离和上述速度的组即控制点；指令速度生成部(例如后述的指令速度生成部13)，其根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的指令速度的参数曲线；指令速度输出部(例如后述的指令速度输出部14)，其按照插补单位输出所生成的上述指令速度。
(2)也可以在(1)记载的数值控制装置中，上述指令速度生成部通过预定的系数调整上述指令速度。
(3)也可以在(1)或(2)记载的数值控制装置中，上述参数曲线是B-样条曲线、贝塞尔曲线或NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline：非均匀有理B样条)曲线的任意一个。
(4)也可以在(1)～(3)的任意一个记载的数值控制装置中，上述控制点生成部省略速度与前后的控制点分别相等的控制点。
(5)也可以在(4)记载的数值控制装置中，上述控制点生成部省略分别与前后的控制点的速度的差为指定的速度范围的控制点。
(6)在本发明的数值控制方法中，由计算机(例如后述的数值控制装置1)执行以下的步骤：分析用于控制机床的加工程序，根据指定的坐标计算每个指令块的累计的移动距离的程序分析步骤；根据每个上述指令块的上述移动距离以及指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述移动距离和上述速度的组即控制点的控制点生成步骤；根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的指令速度的参数曲线的指令速度生成步骤；按照插补单位输出所生成的上述指令速度的指令速度输出步骤。
(7)本发明的数值控制程序用于使计算机(例如后述的数值控制装置1)执行以下的步骤：分析用于控制机床的加工程序，根据指定的坐标计算每个指令块的累计的移动距离的程序分析步骤；根据每个上述指令块的上述移动距离、以及指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述移动距离和上述速度的组即控制点的控制点生成步骤；根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的指令速度的参数曲线的指令速度生成步骤；按照插补单位输出所生成的上述指令速度的指令速度输出步骤。
根据本发明，数值控制装置能够在提高加工效率的同时抑制加工面质量的降低。
附图说明
图1是例示第一实施方式的加工程序的图。
图2是例示第一实施方式的加工程序的每个指令块中指定的速度的推移的图。
图3是例示基于第一实施方式的加工程序，通过现有技术控制向指定的速度的加减速的情况下的速度的推移的图。
图4是例示第一实施方式的数值控制装置按照根据加工程序生成的参数曲线控制对机床的指令速度的情况下的速度的推移的图。
图5是表示第一实施方式的数值控制装置的功能结构的图。
图6是表示第一实施方式的指令块与累计的移动距离以及指定速度的对应的图。
图7是表示第一实施方式的控制点的生成方法的流程图。
图8是表示第一实施方式的控制点的生成例子的图。
图9是表示第一实施方式的控制点和B-样条曲线的生成例子的图。
图10是表示第二实施方式的参数曲线的因次数产生的变化的图。
图11是例示第二实施方式的加工程序中的系数的指定方法的图。
图12是例示第二实施方式的指令速度的调整结果的图。
图13是例示第三实施方式的加工程序中的模态速度信息的图。
图14是例示第三实施方式的使用在加工程序的指令块中记载的速度和模态速度信息生成的控制点、基于这些控制点的参数曲线的图。
图15是例示第三实施方式的从加工程序中省略而生成的控制点、基于这些控制点的参数曲线的图。
图16是表示第三实施方式的控制点的生成方法的流程图。
图17是表示第三实施方式的没有省略能够根据加工程序生成的控制点中的任意一个的情况下的控制点的生成例子的图。
图18是表示第三实施方式的省略了能够根据加工程序生成的控制点中的一部分的情况下的控制点的生成例子的图。
图19是例示第三实施方式的加工程序中的控制点的省略功能的指定方法的图。
附图标记说明
1：数值控制装置；10：控制部；11：程序分析部；12：控制点生成部；13：指令速度生成部；14：指令速度输出部；20：存储部。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下，说明本发明的第一实施方式。
本实施方式的数值控制装置1执行按照指令块单位指定了表示各轴的位置的坐标和进给速度的加工程序，控制机床。
数值控制装置1在执行加工程序时分析各指令块，根据指定的速度进行实际的进给速度的控制，直到指定的坐标。这时，数值控制装置1针对使根据在每个指令块中指定的坐标计算出的累计的移动距离和指定的速度对应起来所得的多个控制点，生成使速度变化缓慢的参数曲线，依照该参数曲线输出与移动距离对应的指令速度。
图1是例示本实施方式的加工程序的图。
在本例子中，在块编号2中指定了从在块编号1中指定的原点到坐标(10.0，10.0)为止，以进给速度F1000进行加工。同样，在块编号3中指定了到坐标(15.0，13.0)为止，以进给速度F2000进行加工，在块编号4中指定了到坐标(18.0，11.0)为止，以进给速度F2500进行加工，在块编号5中指定了到坐标(20.0，5.0)为止，以进给速度F1100进行加工。
图2是例示本实施方式的在加工程序的每个指令块中指定的速度的推移的图。
在本例子中，针对从图1所示的加工程序读取的从原点起的累计的移动距离，描绘出在每个指令块中指定的速度。
如果如指定的速度那样控制机床，则在切换指令块的位置(例如从块编号2切换到块编号3的位置A、以及从块编号3切换到块编号4的位置B等)，速度不连续地变化。因此，加工负荷在这些位置急剧地上升，有可能造成工具寿命和加工面质量的降低。
图3是例示本实施方式的基于加工程序通过现有技术控制向指定的速度的加减速的情况下的速度的推移的图。
在该情况下，指令速度的变化比图2的情况缓慢，加工负荷的急剧上升被抑制，但与加减速所花费的时间对应地，加工所需要的时间变长。因此，如果缩短加减速所花费的时间，则与速度变化相伴随的指令块之间的加工面质量的变化也变快，因此在要求连续的面质量的情况下，容易判断为加工面质量不良。
图4是例示本实施方式的按照数值控制装置1根据加工程序生成的参数曲线控制对机床的指令速度的情况下的速度的推移的图。
在本例子中，设置有与指令块的起点和终点对应的控制点，根据这些控制点描绘参数曲线。
在该情况下，指令速度的变化变得缓慢，并且与基于在加工程序中指定的速度的加工时间相比，产生速度高的部分和低的部分，维持了同等的加工时间。
图5是表示本实施方式的数值控制装置1的功能结构的图。
数值控制装置1是具备控制部10和存储部20的信息处理装置。
为了根据在加工程序的指定块中指定的坐标和速度生成参数曲线，并按照该参数曲线输出实际的指令速度，控制部10具备程序分析部11、控制点生成部12、指令速度生成部13、指令速度输出部14。通过由控制部10读入并执行存储在存储部20中的数值控制程序来实现这些各功能部。
程序分析部11从存储部20或外部设备读入用于控制机床的加工程序并进行分析。具体地说，在本实施方式中，程序分析部11从构成加工程序的各个指令块提取终点坐标和速度的指令值。
进而，程序分析部11根据提取出的坐标，计算从加工开始点到各指令块的终点为止的累计的移动量Bp，对每个指令块取得累计的移动距离Bp和指定速度Fp。
图6是表示本实施方式的指令块与累计的移动距离以及指定速度的对应的图。
从各指令块提取坐标和速度的指定值，将累计的移动距离和指定速度与块编号对应起来。
在此，使用各轴的移动量ΔAi将每个指令块的移动距离ΔBp定义如下。
[公式1]
例如，在XY的2个轴的指令的情况下，是
[公式2]
因此，根据在每个指令块中指定的坐标，能够计算出
[公式3]
，累计的移动距离如下。
B0＝ΔB0＝0
B1＝ΔB0+ΔB1＝14.142
B2＝ΔB0+ΔB1+ΔB2＝19.973
控制点生成部12根据到每个指令块的终点为止的累计的移动距离Bp和速度Fp，生成这些指令块的起点和终点处的累计的移动距离和速度的组即控制点Pi＝(Pbi，Pfi)。
图7是表示本实施方式的控制点的生成方法的流程图。
在步骤S1中，程序分析部11根据加工程序的各个指令块的指定内容，计算每个指令块的累计的移动距离Bp和速度Fp。
在步骤S2中，控制点生成部12将控制点的索引i以及指令块的索引p初始化为0。
在步骤S3中，控制点生成部12按照Pfi＝Fp、Pbi＝Bp计算第i(≥0)个控制点。
在步骤S4中，控制点生成部12判定是否存在第p+1个指令块即Bp+1和Fp+1。在该判定为是的情况下，处理转移到步骤S5，在判定为否的情况下，控制点的生成完成，因此处理结束。
在步骤S5中，控制点生成部12判定在当前(第p个)指令块和下一个(第p+1个)指令块中指定速度是否相等。在该判定为是的情况下，处理转移到步骤S8，在判定为否的情况下，处理转移到步骤S6。
在步骤S6中，控制点生成部12为了生成相当于下一个(第p+1个)指令块的起点并且速度与当前(第p个)不同的控制点，将索引i递增。
在步骤S7中，控制点生成部12按照Pfi＝Fp+1、Pbi＝Bp计算第i个控制点。
在步骤S8中，为了生成相当于下一个(第p+1个)指令块的终点的控制点，将索引i和p递增。然后，处理返回到步骤S3。
图8是表示本实施方式的控制点的生成例子的图。
在本例子中，表示各指令块的指定速度分别不同的情况。
在该情况下，首先，从块编号1(索引p＝0)开始，生成与加工开始点对应的控制点P0＝(B0，F0)。
从块编号2以后(索引p>0)，生成与起点对应的控制点P2p-1＝(Bp-1，Fp)、与终点对应的控制点P2p＝(Bp，Fp)。
指令速度生成部13根据所生成的控制点，生成定义与移动距离对应的指令速度的参数曲线。
参数曲线例如可以是B-样条曲线、贝塞尔曲线或NURBS(Non-Uniform RationalB-Spline：非均匀有理B-样条)曲线的任意一个。以下，假设参数曲线是B-样条曲线进行说明。
通过基底函数(混合函数)Ni n(t)、控制点Pi、节点(节点向量)t、次数n、控制点的个数m+1定义B-样条曲线C(t)。另外，分别根据Pbi和Pfi如下这样求出移动距离B(t)和指令速度F(t)。
[公式4]
在此，为了得到穿过最初的控制点P0和最后的控制点Pm的开放均匀B-样条，如下这样在最初和最后设置n+1个多重节点。此外，节点向量的个数p是p＝m+n+1。
t0＝t1＝……＝tn＝0
tp-n＝tp-n+1＝……＝tp＝1
图9是表示本实施方式的控制点和B-样条曲线的生成例子的图。
在本例子中，在将移动距离B和速度F作为轴的坐标系中，设置有图8的控制点P0～P8。例如，将相当于块编号3的指令块中的起点的控制点P3设置在坐标(Pb3～Pf3)。
根据这些控制点，制作指定的次数、例如2次的B-样条曲线C(t)。
指令速度输出部14以每个插补单位即预定的移动量，输出所生成的指令速度，控制机床。
具体地说，指令速度输出部14如果对每个插补单位测定了移动距离B(t)，则如下这样计算t作为节点t的二次方程式的解，根据t计算指令速度F(t)并输出。此外，α、β、γ是根据控制点的移动距离Pbi和给定的B(t)确定的系数。
[公式5]
0＝αt2+βt+γ
接着，表示B-样条曲线的计算例子。
(计算例子1：分段数L＝1、次数n＝2、控制点数m+1＝3的情况)
用以下的公式表示将P0、P1、P2作为控制点，穿过两端的P0和P2并由一个分段构成的二次的B-样条曲线C(t)。此外，控制点数m+1、次数n以及分段数L的关系是m＝n+L-1。
[公式6]
在此，节点向量{t0，……，tp}的个数p是p＝m+n+1＝5。
如果为了得到开放均匀B-样条曲线，在起点和终点设置n+1＝3个多重节点，则节点向量{t0，……，t5}＝{0，0，0，1，1，1}。
另外，由于定义域是t2≤t<t3，所以0次的基底函数仅在t2≤t<t3为1，分别如下这样计算从0次到2次的基底函数。
[公式7]
因此，如果按照插补单位给出移动距离B(t)，则如下这样通过节点t计算指令速度F(t)。
[公式8]
(计算例子2：分段数L＝2、次数n＝2、控制点数m+1＝4的情况)
用以下的公式表示将P0、P1、P2、P3作为控制点，穿过两端的P0和P4并由2个分段构成的二次的B-样条曲线C(t)。
[公式9]
在此，节点向量{t0，……，tp}的个数p是p＝m+n+1＝6。
如果为了得到开放均匀B-样条曲线，在起点和终点设置n+1＝3个多重节点，则节点向量{t0，……，t6}＝{0，0，0，1，2，2，2}。此外，通过在多重节点区间以外使其均匀地变化，得到开放均匀B-样条曲线，通过使其非均匀地变化或使其多重，得到改变了各控制点的加权的非均匀B-样条曲线。
另外，由于定义域是t2≤t<t4，所以0次的基底函数如下这样只在t2≤t<t4为1。
[公式10]
另外，在第一分段的节点t的范围0≤t<1中，分别如下这样计算一次和二次的基底函数。
[公式11]
另外，在第二分段的节点t的范围1≤t<2中，分别如下这样计算一次和二次的基底函数。
[公式12]
因此，如果按照插补单位给出移动距离B(t)，则按照分段地通过节点t计算指令速度F(t)。
即，在第一分段的0≤t<1中，针对移动距离B0(t)，如下这样计算指令速度F(t)。
[公式13]
另外，在第二分段的1≤t<2中，针对移动距离B1(t)，如下这样计算指令速度F(t)。
[公式14]
根据本实施方式，数值控制装置1根据在加工程序的每个指令块中指定的移动距离和速度，生成与该指令块的起点位置和终点位置对应的累计的移动距离和速度的组即控制点。另外，数值控制装置1根据这些控制点生成定义了与移动距离对应的指令速度的参数曲线，按照参数曲线输出每个插补单位的与移动距离对应的指令速度。
因此，数值控制装置1在为了谋求加工效率而使用了以指令块单位改变指令速度的加工程序的情况下，能够降低因加减速造成的冲击，并且在指定速度的变更位置使加工面质量具有连续性。其结果是，数值控制装置1能够在提高加工效率的同时，抑制加工面质量的降低。
数值控制装置1可以使用B-样条曲线、贝塞尔曲线或NURBS曲线作为参数曲线，计算适当的指令速度。
[第二实施方式]
以下，说明本发明的第二实施方式。
在第一实施方式中，数值控制装置1使用参数曲线，将速度变化控制得缓慢。
这时，根据参数曲线的特性，通过增加次数n，速度变化变得更平滑，即变化率接近恒定。另一方面，参数曲线所示的指令速度从由加工程序指定的速度偏离。
图10是表示本实施方式的参数曲线的因次数造成的变化的图。
与2次的B-样条曲线相比，在5次的B-样条曲线中，会很大地超过或低于指定速度。例如，在虚线的圆所示的极大部分中，5次的B-样条曲线低于指定速度。
因此，在本实施方式中，指令速度生成部13通过乘以预定的系数来调整指令速度。
具体地说，指令速度生成部13使用在加工程序中指定的系数a，如下这样增减指令速度F(t)。
[公式15]
图11是例示本实施方式的加工程序中的系数的指定方法的图。
在将基于参数曲线的速度控制功能设为开时(M400)，例如通过参数C指定次数n，通过参数A指定系数a。
在本例子中，根据“C5”生成5次的参数曲线，根据“A110”，指令速度增加为110％。
图12是例示本实施方式的指令速度的调整结果的图。
实线所示的图表是指定了不使用系数(A0)或等倍(A100)的情况下的参数曲线。
虚线所示的图表是通过“A110”等指定了倍率的情况下的参数曲线，与调整前相比，在加工中的全部区域中将指令速度调整得高。
根据本实施方式，数值控制装置1使用系数调整指令速度，由此在使用了高次的参数曲线的情况下，能够抑制指令速度的过度降低或上升。其结果是数值控制装置1能够提高加工的效率性，并且实现高质量的加工。
[第三实施方式]
以下，说明本发明的第三实施方式。
在第一实施方式和第二实施方式中，在各个指令块中，明确地指定了速度，但加工程序中的速度的指定方法并不限于此。在多个连续的指令块中要求相同的速度的情况下，也可以只在连续的最初的指令块中记载速度的指定值。在该情况下，通过程序分析部11提取出省略了的指定速度作为模态速度信息。
图13是例示本实施方式的加工程序中的模态速度信息的图。
例如，在块编号3中也继续使用在块编号2中指定的“F1000”作为模态速度信息。同样，在块编号5中继续使用在块编号4中指定的“F1005”作为模态速度信息，在块编号7中继续使用在块编号6中指定的“F2000”作为模态速度信息，在块编号9中继续使用在块编号8中指定的“F2500”作为模态速度信息，在块编号11中继续使用在块编号10中指定的“F1000”作为模态速度信息。
图14是例示本实施方式的使用在加工程序的指令块中记载的速度和模态速度信息生成的控制点、基于这些控制点的参数曲线的图。
如果根据图13的加工程序生成了控制点P0～P14，则具有模态速度信息、或如块编号4的“F1005”那样相对于上一个块的变化小的速度信息，因此控制点被大量(3个以上)配置在大致直线上。
基于这样的配置的控制点的参数曲线在其特性上，局部具有向横轴方向的直进性。因此，如图那样，即使是5次的B-样条曲线，也被认为是急剧的速度变化，即使是更高次，也出现同样的特征，加工面质量有可能降低。
因此，在本实施方式中，控制点生成部12在生成控制点时，省略速度与前后的控制点的双方相等的控制点。另外，指令速度生成部13根据省略了一部分后的控制点，生成参数曲线。
这时，控制点生成部12也可以省略速度与前后的控制点的差为指定的速度范围内的控制点。
图15是例示本实施方式的从加工程序省略而生成的控制点、基于这些控制点的参数曲线的图。
在本例子中，省略了图14所示的控制点P0～P14中的速度与前后的控制点相等或近似的控制点。其结果是只剩下排列在大致直线上的控制点中的两端的控制点。
在基于省略后的控制点P0～P8的参数曲线中，没有在图14中看到的向横轴方向的直进性，速度变化变得缓慢。
图16是表示本实施方式的控制点的生成方法的流程图。
步骤S1～S8与第一实施方式的流程图(图7)相同，但步骤S5a被变更，并追加了步骤S9和S10。
在步骤S5a中，控制点生成部12与指定速度相等的情况同样地处理预定范围D以内的速度变化。即，控制点生成部12判定在当前(第p个)指令块和下一个(第p+1个)指令块中指定速度的差是否为D以内。
另外，在步骤S8中将索引i和p递增后，在步骤S9中，控制点生成部12判定是否存在指定速度与当前(第p个)指令块的差为D以内的下一个(第p+1个)指令块。在该判定为是的情况下，处理转移到步骤S10，在判定为否的情况下，处理转移到步骤S3。
在步骤S10中，控制点生成部12省略相当于当前(第p个)指令块的终点的控制点的生成，将索引p递增。然后，处理返回到步骤S9。
图17是表示本实施方式的不省略能够根据加工程序生成的控制点中的任意一个的情况下的控制点的生成例子的图。
在该情况下，根据图13的加工程序连续地生成指定速度相等或近似的控制点。具体地说，分别在横轴方向的大致直线上生成控制点P1～P5、控制点P6～P8、控制点P9～P11、控制点P12～P14。
图18是表示本实施方式的省略了能够根据加工程序生成的控制点中的一部分的情况下的控制点的生成例子的图。
在该情况下，在图17中生成的控制点P0～P14中的P2～P4、P7、P10、P13被省略，生成了新的控制点P0～P8。
图19是例示本实施方式的加工程序中的控制点的省略功能的指定方法的图。
在将基于参数曲线的速度控制功能设为开时(M400)，例如通过参数B指定控制点的省略功能的开(B1)或关(B0)，通过参数D指定省略的速度范围。
在本例子中，根据“D10”，忽略±10mm/min的速度变化。
根据本实施方式，数值控制装置1通过省略速度相等的连续的控制点的一部分，能够降低根据这些控制点生成的参数曲线的向横轴(移动距离)方向的直进性，使速度变化缓慢。
因此，数值控制装置1在从连续的多个指令块提取相同的速度(记载的速度或模态速度信息)的情况下，也能够生成适当的参数曲线，因此能够在提高加工效率的同时，抑制加工面质量的降低。
另外，数值控制装置1除了省略速度与前后的控制点相同的控制点以外，还省略速度的差为指定的范围内的控制点，由此能够进一步降低参数曲线的向横轴方向的直进性，使速度变化缓慢。
以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式。另外，本实施方式记载的效果只不过列举了能够从本发明产生的最适合的效果，本发明的效果并不限于本实施方式所记载的效果。
通过软件实现数值控制装置1的数值控制方法。在通过软件实现的情况下，将构成该软件的程序安装在计算机中。另外，既可以将这些程序记录到可移动介质中向用户发布，也可以通过经由网络下载到用户的计算机而发布。

Claims (7)

1.一种数值控制装置，其特征在于，具备：
程序分析部，其分析用于控制机床的加工程序，根据在每个指令块中指定的坐标计算每个该指令块的累计的移动距离；
控制点生成部，其根据每个上述指令块的上述累计的移动距离以及该指令块指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述累计的移动距离和上述指定的速度的组即控制点；
指令速度生成部，其根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的上述机床的实际的指令速度的参数曲线；以及
指令速度输出部，其基于所生成的上述参数曲线按照插补单位输出上述指令速度。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述指令速度生成部通过预定的系数调整上述指令速度。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述参数曲线是B-样条曲线、贝塞尔曲线或NURBS曲线的任意一个。
4.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述控制点生成部省略速度与前后的控制点分别相等的控制点。
5.根据权利要求4所述的数值控制装置，其特征在于，
上述控制点生成部省略分别与前后的控制点的速度的差为指定的速度范围的控制点。
6.一种数值控制方法，其特征在于，
由计算机执行以下步骤：
分析用于控制机床的加工程序，根据在每个指令块中指定的坐标计算每个该指令块的累计的移动距离的程序分析步骤；
根据每个上述指令块的上述累计的移动距离以及该指令块指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述累计的移动距离和上述指定的速度的组即控制点的控制点生成步骤；
根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的上述机床的实际的指令速度的参数曲线的指令速度生成步骤；以及
基于所生成的上述参数曲线按照插补单位输出上述指令速度的指令速度输出步骤。
7.一种计算机可读介质，其特征在于，
记录了用于使计算机执行以下步骤的数值控制程序：
分析用于控制机床的加工程序，根据在每个指令块中指定的坐标计算每个该指令块的累计的移动距离的程序分析步骤；
根据每个上述指令块的上述累计的移动距离以及该指令块指定的速度，生成该指令块的起点和终点的上述累计的移动距离和上述指定的速度的组即控制点的控制点生成步骤；
根据上述控制点，生成定义了与上述移动距离对应的上述机床的实际的指令速度的参数曲线的指令速度生成步骤；以及
基于所生成的上述参数曲线按照插补单位输出上述指令速度的指令速度输出步骤。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240034603A (ko) 2022-09-07 2024-03-14 조대래 와이어컷 방전가공기를 이용하여 변형밀핀 형상을 가공하기 위한 nc 프로그램 생성 방법
CN116795044B (zh) * 2023-08-16 2023-11-14 通用技术集团机床工程研究院有限公司 速度规划方法、装置、机床控制系统和存储介质

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514814A (en) * 1982-09-07 1985-04-30 General Electric Company Multi-processor axis control
JPH06179581A (ja) * 1992-12-11 1994-06-28 Mitsubishi Electric Corp エレベーターの運転装置
JPH0764620A (ja) * 1993-08-31 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置
US5815401A (en) * 1995-05-09 1998-09-29 Fanuc Ltd. Free-form curve interpolation method and apparatus
JP2003015714A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd 数値制御工作機械
JP2006011808A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Mori Seiki Co Ltd Ｎｃプログラム生成装置
CN103257614A (zh) * 2012-02-20 2013-08-21 发那科株式会社 具有加工曲线生成功能的数值控制装置
CN103797430A (zh) * 2011-09-15 2014-05-14 三菱电机株式会社 加工程序生成装置、数控装置、加工系统、加工程序生成方法、数控方法以及加工程序
CN106662860A (zh) * 2014-08-12 2017-05-10 三菱电机株式会社 数控装置
CN106919143A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 发那科株式会社 数值控制装置
CN108227631A (zh) * 2016-12-12 2018-06-29 发那科株式会社 数值控制装置以及数据结构

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07146704A (ja) * 1993-11-25 1995-06-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 速度教示方法
KR100363814B1 (ko) * 1998-05-28 2002-12-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 수치제어장치를위한가공프로그램의파일컨버터장치및파일컨버터의순서를컴퓨터에실행시키는프로그램을저장한컴퓨터판독가능한기록매체
JP2005352876A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Toyoda Mach Works Ltd Ｎｃデータ作成装置、５軸ｎｃ工作機械の制御装置及びｃｌデータ作成装置
JP4467625B2 (ja) * 2008-03-31 2010-05-26 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法
TWI554856B (zh) * 2015-10-30 2016-10-21 財團法人工業技術研究院 加工程式轉換裝置及方法
JP6644630B2 (ja) 2016-05-10 2020-02-12 Dmg森精機株式会社 加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514814A (en) * 1982-09-07 1985-04-30 General Electric Company Multi-processor axis control
JPH06179581A (ja) * 1992-12-11 1994-06-28 Mitsubishi Electric Corp エレベーターの運転装置
JPH0764620A (ja) * 1993-08-31 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 数値制御装置
US5815401A (en) * 1995-05-09 1998-09-29 Fanuc Ltd. Free-form curve interpolation method and apparatus
JP2003015714A (ja) * 2001-06-29 2003-01-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd 数値制御工作機械
JP2006011808A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Mori Seiki Co Ltd Ｎｃプログラム生成装置
CN103797430A (zh) * 2011-09-15 2014-05-14 三菱电机株式会社 加工程序生成装置、数控装置、加工系统、加工程序生成方法、数控方法以及加工程序
CN103257614A (zh) * 2012-02-20 2013-08-21 发那科株式会社 具有加工曲线生成功能的数值控制装置
CN106662860A (zh) * 2014-08-12 2017-05-10 三菱电机株式会社 数控装置
CN106919143A (zh) * 2015-12-25 2017-07-04 发那科株式会社 数值控制装置
CN108227631A (zh) * 2016-12-12 2018-06-29 发那科株式会社 数值控制装置以及数据结构

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