CN111103844A - 程序修正装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种程序修正装置，其构成为生成将切削路径分别进行了平滑后的多个加工路径，从多个加工路径中选择成为基准的基准路径，在基准路径上设定平面基准点，求出通过平面基准点且在该平面基准点垂直于基准路径的平面和多个加工路径之间的交点，根据求出的交点和平面基准点来执行平滑处理，计算所得到的曲线上的点作为多个加工路径的修正指令点，生成将修正指令点插入加工程序后的修正后加工程序。

Description

程序修正装置
技术领域
本公开涉及一种程序修正装置，特别涉及编辑用于加工自由曲面的加工路径的程序修正装置。
背景技术
在通过数值控制装置控制机床并进行自由曲面的加工时，如图7例示那样，沿着近似了自由曲面的面上的往返路径进行加工。在生成图7所例示的往返路径时，首先通过CAM(Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造)装置生成沿着自由曲面的微小路径。微小路径由微小线段组成，各个微小线段是连续的。然后，对该微小线段的集合执行平滑处理。其结果，生成往返路径。
有时会在通过上述步骤生成的微小路径中产生阶梯差(段差)。即，会在某个微小路径和相对于前进方向而左右相邻的其他微小路径即相邻路线之间产生阶梯差。产生该阶梯差的原因是运算时的误差等。在通过CAM生成的加工程序中，将一个指令路径的长度即线段的长度设定得较短。这是因为要尽量准确地表现自由曲面。在CAM中，会生成由于运算误差而使指令路径产生微小阶梯差的加工程序。这种相邻路径间的阶梯差在加工后的工件加工面上表现为斜纹。即，该阶梯差成为加工质量下降的原因。
作为用于改善由于这种相邻路线间的阶梯差造成的加工面质量下降的技术，例如在日特特开2011-096077号公报中公开一种为了使相邻的工具路径变得平滑，插入作为新的指令点的目标点的技术。
但是，在日特特开2011-096077号公报公开的技术中均匀地插入目标点，因此例如在自由曲面的起伏大的部分等中，会有不能消除相邻路线间的阶梯差的情况。
因此，本公开的目的为提供一种能够减少在加工自由曲面时产生的相邻路线间的阶梯差对加工面的影响的程序修正装置。
发明内容
本公开的程序修正装置针对用于加工自由曲面的通过微小路径构成的往返路径，在构成该往返路径的各个加工路径间进行平滑处理。在该平滑处理中，计算修正指令点。然后，通过使用了修正指令点的加工来减轻相邻路线间的阶梯差。作为结果了解决上述课题。
并且，本公开的一个方式为一种程序修正装置，修正加工程序，该加工程序通过在由多个指令点指令的多个切削路径进行往返的往返路径来加工自由曲面，具备：平滑处理部，其生成将上述切削路径分别进行了平滑后的多个加工路径；基准路径选择部，其从上述多个加工路径中选择成为基准的基准路径；平面基准点设定部，其在上述基准路径上设定平面基准点；修正指令点计算部，其求出通过上述平面基准点且在该平面基准点垂直于上述基准路径的平面与上述多个加工路径之间的交点，根据求出的该交点和上述平面基准点在上述平面上执行平滑处理，计算作为执行了该平滑处理的结果而得到的曲线上的点来作为上述多个加工路径的修正指令点；以及修正后加工程序生成部，其生成将上述修正指令点插入上述加工程序后的修正后加工程序。
根据本公开，即使在往返路径的相邻路线间有阶梯差的情况下，由于设定适当的修正指令而减轻相邻路线间的阶梯差，防止加工面的质量的下降。
附图说明
参照附图根据以下实施例的说明来明确本公开的上述以及其他目的和特征。这些附图中：
图1是一个实施方式的程序修正装置的概略硬件结构图。
图2是一个实施方式的程序修正装置的概略功能框图。
图3是表示通过多个指令点构成的往返路径的例子的图。
图4是表示被平滑后的加工路径的例子。
图5表示求出通过平面基准点的平面与加工路径之间的交点的处理例。
图6表示计算修正指令点的处理例。
图7表示用于加工自由曲面的往返路径的例子。
具体实施方式
以下，参照附图说明本公开的实施方式。
图1是表示本公开的一个实施方式的程序修正装置的概略硬件结构图。程序修正装置1例如被安装到根据加工程序来控制机床的数值控制装置中。程序修正装置1也可以被安装在与数值控制装置并列设置的个人电脑、经由有线/无线的网络与数值控制装置连接的边缘(edge)计算机、单元(cell)计算机、主计算机、云服务器等中。在本实施方式中，表示被安装在控制机床数值控制装置中的程序修正装置1的例子。
本实施方式的程序修正装置1所具备的CPU11(Central Processing Unit)是整体控制程序修正装置1的处理器。CPU11经由总线20读出存储在ROM(Read Only Memory)12中的系统程序。CPU11按照该系统程序控制程序修正装置1整体。RAM(Random Access Memory)13中暂时存储暂时的计算数据和显示数据以及从外部输入的各种数据等。
非易失性存储器14由例如通过未图示的电池进行备份的存储器、SSD(SolidState Drive固态驱动器)等构成。即使程序修正装置1的电源被切断，非易失性存储器14也保持存储状态。非易失性存储器14中存储有经由接口15从外部设备72读入的加工程序。另外，非易失性存储器14中存储有经由接口12从CAM装置5等其他装置取得的加工程序。另外，非易失性存储器14中存储有经由显示器/MDI单元70输入的加工程序等。非易失性存储器14中存储的加工程序和各种数据等可以在执行时/使用时展开于RAM13。另外，ROM12中被预先写入公知的分析程序等各种系统程序。
接口15是用于连接程序修正装置1和USB装置等外部设备72的接口。从外部设备72侧读入控制用程序和各种参数等。另外，在程序修正装置1内被编辑的控制用程序和各种参数等也可以经由外部设备72被存储在外部存储单元中。PMC(Programmable MachineController，可编程机器控制器)16通过内置在程序修正装置1中的时序程序经由I/O单元17将信号输出给机床以及该机床的周围装置(例如工具更换装置、机器人等的执行器、安装在机床上的传感器等)并进行控制。另外，PMC16在接收配备在机床本体上的操作盘的各种开关和周围装置等的信号，进行了必要的信号处理后，将该信号传递给CPU11。
显示器/MDI单元70是具备了显示器、键盘等的手动数据输入装置。接口18接受来自显示器/MDI单元70的键盘的指令或数据并传递给CPU11。接口19与操作盘71连接，该操作盘71具备在手动驱动各轴时所使用的手动脉冲发生器等。
接口21是用于将有线/无线网络71与程序修正装置1连接的接口。提供加工程序的CAM装置5与网路7连接。另外，控制设置在工厂内的机床的其他控制装置与网络7连接。另外，单元计算机、边缘计算机、主机等计算机等与网络7连接。与网络7连接的这些设备相互进行信息的交换。
用于控制机床所具备的轴的轴控制电路30接受来自CPU11的轴移动指令量，并将轴的指令输出给伺服放大器40。伺服放大器40接受该指令，并驱动使机床所具备的轴移动的伺服电动机50。伺服电动机50内置位置/速度检测器。伺服电动机50将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈给轴控制电路30，并进行位置/速度的反馈控制。另外，在图1的硬件结构图中只分别表示了轴控制电路30、伺服放大器40以及伺服电动机50各一个，但是实际上准备了成为控制对象的机床所具备的轴的数量。
主轴控制电路60接受主轴旋转指令，将主轴速度信号输出给主轴放大器61。主轴放大器61接收该主轴速度信号，使机床的主轴电动机62以所指令的转速旋转。这样，主轴控制电路60使工具旋转。主轴电动机62与位置编码器63连接。位置编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲。通过CPU11读取该反馈脉冲。
图2是本公开一个实施方式的程序修正装置1的概略功能框图。图1所示的程序修正装置1所具备的CPU11执行系统程序，控制程序修正装置1各部的动作，从而实现图2所示的功能块的各个功能。
本实施方式的程序修正装置1具备平滑处理部100、基准路径选择部110、平面基准点设定部120、修正指令点计算部130、修正后加工程序生成部140、输出部150。由CAM装置5等生成的自由曲面的加工所使用的加工程序200被预先存储在非易失性存储器14中。
如图3所例示那样，加工程序200指令由使工具移动到工件的加工位置的快进路径和切削路径组成的往返路径。切削路径由被用于在工件上加工自由曲面的连续的指令点隔开的连续的微小线段组成。
平滑处理部100是生成将通过加工程序200进行指令的连续微小线段的切削路径进行了平滑后得到的加工路径的功能单元。平滑处理部100所生成的被平滑后的加工路径，一般是通过指令点或指令点附近而平稳地进行位移的曲线的路径。被平滑后的加工路径例如使用在日本特开2003-337607号公报等已经公知的现有技术而生成的。图4例示通过平滑处理部100平滑后的加工路径的一部分。图4中，虚线表示通过加工程序200进行指令的微小线段的切削路径。实线表示通过平滑处理部100平滑后的加工路径。如图4所例示那样，平滑处理部100将通过加工程序200进行指令的连续微小线段的切削路径(一般是被夹在快进的路径中的一系列连续的微小线段的切削路径)进行平滑处理。通过平滑处理部100的平滑处理，通过加工程序200进行指令的往返路径被转换为由多个快进路径和多个被平滑后的加工路径组成的路径。
基准路径选择部110是从被平滑处理后的多个加工路径(分别将一系列连续的微小线段的切削路径进行平滑后的多个加工路径)中选择成为修正指令点计算部130进行的平滑处理的基准的加工路径即基准路径的功能单元。基准路径选择部110例如可以从通过平滑处理部110进行了平滑处理的多个加工路径中选择路径长度最长的加工路径作为基准路径。另外，基准路径选择部110例如可以从通过平滑处理部110进行了平滑处理后的多个加工路径中选择包括最多指令点的加工路径作为基准路径。
平面基准点设定部120是在通过基准路径选择部110选择出的基准路径上设定(多个)平面基准点的功能单元。平面基准点是通过修正指令点计算部130进行平滑的基准路径上的点。平面基准点设定部120例如可以将基准路径上的指令点设定为平面基准点。另外，平面基准点设定部120例如可以在基准路径上以预先决定的预定间隔来设定平面基准点。
修正指令点计算部130是进行在各个加工路径间的平滑处理，由此分别计算加工路径的修正指令点的功能单元。如图5所例示那样，修正指令点计算部130求出通过由平面基准点设定部120设定的平面基准点且在该平面基准点的位置垂直于基准路径的平面与各个加工路径之间的交点。然后，如图6所例示那样，修正指令点计算部130根据所求出的交点和平面基准点在通过平面基准点的平面上执行平滑处理。修正指令点计算部130计算作为执行了平滑处理的结果而得到的曲线上的点作为加工路径的修正指令点。关于将进行平滑而得到的曲线上的哪个位置设为加工路径的修正指令点，例如如以下那样决定即可。将从分别加工路径上的位置时的工具前端(先端)到根部(根元)为止的长度以及从工具的前端观察的根部的位置的方向定义为向量T。将与通过平面基准点的平面平行的向量T的分量设为Tp。将从加工路径与平面的交点沿着Tp对进行平滑而得到的曲线而引出的直线与该曲线的交点作为该加工路径的修正指令点来计算。修正指令点计算部130分别根据平面基准点来执行上述处理。
如果产生与相邻面的加工路径交点群之间的差，则产生加工方向的阶梯差。因此作为由修正指令点计算部130执行的平滑处理优选使用一般被认为难以产生阶梯差的滤波器进行的平滑处理。
修正后加工程序生成部140是生成将修正指令点计算部130计算出的修正指令点插入加工程序200后的修正后加工程序210并存储在非易失性存储器14中的功能单元。修正后加工程序210直接被用于机床的控制。修正后加工程序210通过输出部150被显示在显示器/MDI单元70中。这样，修正后加工程序210被用于作业人员进行修正后的加工路径的确认。另外，修正后加工程序210也可以经由网络、外部存储装置输出给其他控制装置和计算机等而被使用。根据通过修正后加工程序生成部140生成的修正后加工程序210来控制机床时，可以根据通常的控制处理进一步进行包括了修正指令点的平滑处理。
作为本实施方式的一个变形例，修正指令点计算部130在有不需要进行修正(不允许修正)的指令点时(例如该指令点是凸边和凹面这样的面与面的边界时等)，可以进行调整周围的点的修正量的平滑处理使得在不需要进行该修正的指令点的位置不会产生变化。关于不需要进行修正的指令点，例如可以由作业人员预先决定，也可以分析加工程序200，将在指令点前后路径的曲率发生一定以上变化的位置自动决定为不需要进行修正的指令点。
以上，说明了本公开的一个实施方式，但是本公开不限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

Claims (4)

1.一种程序修正装置，修正，该加工程序通过在由多个指令点指令的多个切削路径进行往返的往返路径来加工自由曲面，其特征在于，
该程序修正装置具备：
平滑处理部，其生成将上述切削路径分别进行了平滑后的多个加工路径；
基准路径选择部，其从上述多个加工路径中选择成为基准的基准路径；
平面基准点设定部，其在上述基准路径上设定平面基准点；
修正指令点计算部，其求出通过上述平面基准点且在该平面基准点垂直于上述基准路径的平面与上述多个加工路径之间的交点，根据求出的该交点和上述平面基准点在上述平面上执行平滑处理，计算作为执行了该平滑处理的结果而得到的曲线上的点来作为上述多个加工路径的修正指令点；以及
修正后加工程序生成部，其生成将上述修正指令点插入上述加工程序后的修正后加工程序。
2.根据权利要求1所述的程序修正装置，其特征在于，
上述平面基准点设定部在上述基准路径上设定多个平面基准点，上述修正指令点计算部根据上述多个平面基准点分别计算上述修正指令点。
3.根据权利要求1或2所述的程序修正装置，其特征在于，
上述平面基准点设定部将上述基准路径上的指令点设定为上述平面基准点。
4.根据权利要求1或2所述的程序修正装置，其特征在于，
上述平面基准点设定部在上述基准路径上以一定间隔设定上述平面基准点。
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