DE102020005162A1

DE102020005162A1 - Werkzeugbahn-kompensationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020005162A1
Application number: DE102020005162.6A
Authority: DE
Inventors: Kiwamu SAITOU; Osamu Hanaoka
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2021-03-04
Also published as: JP2021039533A; JP7448322B2; CN112445180A; US11507047B2; US20210063994A1

Abstract

Es wird eine Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung bereitgestellt, die eine Werkzeugbahn, auf der sich ein Werkzeug bewegt, so kompensieren kann, dass ein Werkstück entsprechend der Zielform genau bearbeitet werden kann. Eine Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Werkzeugbahn-Abrufeinheit, die Werkzeugbahninformationen abruft, die mittels mehrerer Befehlspunkte, die das Werkzeug passieren soll, eine Werkzeugbahn festlegen, auf der sich ein Werkzeug bewegt, das ein Werkstück bearbeitet; eine Werkzeugform-Abrufeinheit, die Werkzeugforminformationen abruft, die eine Form des Werkzeugs spezifizieren; eine Zielform-Abrufeinheit, die Zielforminformationen abruft, die eine Zielform nach der Bearbeitung des Werkstücks spezifizieren; und eine Dichte-Einstelleinheit, die eine Dichte der Befehlspunkte so einstellt, dass die Dichte der Befehlspunkte bei einer Verstärkung der Wölbung der Zielform erhöht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung.
Verwandte Technik
Zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine ist es beispielsweise üblich, nach der Bearbeitung des mittels CAD oder dergleichen erstellten Werkstücks (der Produktform) zum Veranlassen einer relativen Bewegung des Werkzeug entlang einer Zielform Befehle für eine numerische Steuervorrichtung zu erstellen. Nachdem das Werkzeug eine dreidimensionale Form aufweist, stimmen das Profil der Bewegungsbahn des Werkzeugs und die Oberflächenform des Werkstücks nach der Bearbeitung nicht vollständig überein. Aus diesem Grund wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Bewegungsbahn des Werkzeugs unter Berücksichtigung der Form des Werkzeugs kompensiert (siehe beispielsweise Patentschrift 1) .
Patentschrift 1: internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO2017/110236
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Normalerweise werden die Informationen zu einer Werkzeugbahn, auf der sich das Werkzeug bewegt, durch einen Satz von Koordinaten mehrerer Befehlspunkte ausgedrückt, die das Werkzeug passieren soll. Anders ausgedrückt bewegt sich das Werkzeug bei einer Werkzeugmaschine auf einer Bahn, die durch Verbinden der mehreren in den Werkzeugbahninformationen enthaltenen Befehlspunkte durch Geraden gebildet wird. Aus diesem Grund kann das Werkzeug in einem Fall, in dem die Zielform des Werkstücks eine gewölbte Oberfläche aufweist, beim Bewegen des Werkzeugs entlang einer durch Verbinden mehrerer Befehlspunkte durch Geraden gebildeten Werkzeugbahn von der Zielform abkommen oder zwischen den Befehlspunkten in die Zielform einschneiden. Wenn darüber hinaus die Position eines Befehlspunkts nicht korrekt ist, kann das Werkzeug von der Zieloberfläche abkommen oder an dem Befehlspunkt in die Zieloberfläche einschneiden. Dadurch tritt bei der Form des Werkstücks nach der Bearbeitung eine Abweichung in Bezug auf die Zielform auf. Daher besteht der Wunsch nach einer Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung, die die Werkzeugbahn, auf der sich das Werkzeug bewegt, zum Ermöglichen einer akkuraten Bearbeitung des Werkstücks entsprechend der Zielform kompensieren kann.
Eine Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: eine Werkzeugbahn-Abrufeinheit, die Werkzeugbahninformationen abruft, die mittels mehrerer Befehlspunkte, die das Werkzeug passieren soll, eine Werkzeugbahn festlegen, auf der sich ein Werkzeug bewegt, das ein Werkstück bearbeitet; eine Werkzeugform-Abrufeinheit, die Werkzeugforminformationen abruft, die eine Form des Werkzeugs spezifizieren; eine Zielform-Abrufeinheit, die Zielforminformationen abruft, die eine Zielform nach der Bearbeitung des Werkstücks spezifizieren; und eine Dichte-Einstelleinheit, die eine Dichte der Befehlspunkte so einstellt, dass die Dichte der Befehlspunkte bei einer Verstärkung der Wölbung der Zielform erhöht wird.
Durch die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Werkzeugbahn, auf der sich das Werkzeug bewegt, zum Ermöglichen einer akkuraten Bearbeitung des Werkstücks entsprechend der Zielform zu kompensieren.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines mit einer Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestatteten Bearbeitungssystems zeigt;
2 ist ein schematisches Diagramm, das beispielhaft eine mittels CAM erstellte Werkzeugbahn zeigt;
3 ist ein schematisches Diagramm, das beispielhaft die Einstellung der Position eines Befehlspunkts auf der Werkzeugbahn gemäß 2 zeigt;
4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Einstellung der Position von Befehlspunkten auf der Werkzeugbahn eines Kugelkopffräsers im Einzelnen zeigt;
5 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Einstellung der Position von Befehlspunkten auf der Werkzeugbahn eines Radiusfräsers im Einzelnen zeigt;
6 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel der Einstellung der Position von Befehlspunkten auf einer Werkzeugbahn eines Kugelkopffräsers im Einzelnen zeigt, das sich von 4 unterscheidet;
7 ist ein schematisches Diagramm, das beispielhaft die Einstellung der Dichte von Befehlspunkten auf der Werkzeugbahn gemäß 3 zeigt;
8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines mit einer Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestatteten Bearbeitungssystems zeigt; und
9 ist ein schematisches Diagramm, das beispielhaft die Einstellung der Position von Befehlspunkten auf einer Werkzeugbahn durch die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß 8 zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
<Erste Ausführungsform>
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines mit einer Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestatteten Bearbeitungssystems zeigt. Das Bearbeitungssystem gemäß 1 umfasst: ein CAD 1, ein CAM 2, die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; einen Postprozessor 4, eine numerische Steuervorrichtung 5 und eine Werkzeugmaschine 6.
Das CAD 1 ist ein bekanntes System, das unter Verwendung eines Computers eine Gestaltung ausführt. Anders ausgedrückt wird das CAD 1 zur Gestaltung einer Zielform (einer Produktform) nach der Bearbeitung eines durch die Werkzeugmaschine 6 zu bearbeitenden Werkstücks verwendet. Als Zielform können eine flache Oberfläche, eine zylindrische Oberfläche, eine kugelförmige Oberfläche, eine Bezier-Fläche, eine gewölbte NURBS-Fläche, etc. festgelegt werden.
Das CAM 2 ist eine bekanntes System, das ein Bearbeitungsprogramm oder dergleichen erstellt, das von der numerischen Steuervorrichtung 5 verwendet wird, die die Werkzeugmaschine 6 zur Verarbeitung des Werkstücks zu der mittels des CAD 1 gestalteten Zielform mittels der Werkzeugmaschine 6 steuert. Das CAM 2 erstellt Werkzeugbahninformationen, die mittels mehrerer Befehlspunkte, die das Werkzeug passieren soll, die Werkzeugbahn spezifizieren, auf der das Werkzeug bewegt wird, das das Werkstück bearbeitet. Aus diesem Grund kann das CAM 2 die Form eines bearbeiteten Bereichs entsprechend der von dem CAD 1 erstellten Zielform erzeugen. Die Werkzeugbahninformationen können im Format von CL-Daten (CL, Cutter Location, Schneidwerkzeugposition) erstellt werden, in dem die Konfiguration und die Einstellung jeder Werkzeugmaschine 6 nicht berücksichtigt werden.
Die Werkzeugbahninformationen können Informationen zu dem Abschnitt des Werkzeugs umfassen, der sich auf der Werkzeugbahn bewegt. Als Abschnitt des Werkzeugs (der nachstehend als Bezugspunkt bezeichnet werden kann), der sich auf der Werkzeugbahn bewegt, können beispielhaft die Werkzeugspitze, die Mitte der Werkzeugform (beispielsweise die Kugelmitte eines Kugelkopffräsers) oder dergleichen genannt werden. Darüber hinaus können die Werkzeugbahninformationen Informationen dazu umfassen, ob es sich bei der Bewegung bei der Bewegung des Werkzeugs auf der Werkzeugbahn um einen Spanungsvorschub oder keinen Spanungsvorschub (den Eilgang) handelt. Darüber hinaus können die Werkzeugbahninformationen Informationen zu der spezifischen Vorschubgeschwindigkeit bei der Bewegung des Werkzeugs auf der Werkzeugbahn umfassen.
2 zeigt die Werkzeugbahn F, die mehrere Befehlspunkte P umfasst. 2 zeigt eine Form M eines Werkzeugs an jedem Befehlspunkt P und die Zielform S. Wie gezeigt, berührt die Form M des Werkzeugs an dem Befehlspunkt P idealerweise die Zielform S; tatsächlich kann sie jedoch in die Zieloberfläche S schneiden oder von der Zielform S abkommen.
Die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 weist auf: eine Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31, eine Werkzeugform-Abrufeinheit 32, eine Zielform-Abrufeinheit 33, eine Befehlspunkt-Einstelleinheit 34, eine Dichte-Einstelleinheit 35 und eine Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit 36. Die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 kann beispielsweise durch Ausführen der geeigneten Steuerprogramme mittels einer mit einer CPU, einer Speicher-E-/A-Schnittstelle, etc. ausgestatteten Computervorrichtung realisiert werden. Die Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31, die Werkzeugform-Abrufeinheit 32, die Zielform-Abrufeinheit 33, die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34, die Dichte-Einstelleinheit 35 und die Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit 36 der Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 unterscheiden sich hinsichtlich der Funktion voneinander und müssen nicht notwendigerweise hinsichtlich der physischen Konfiguration und der Programmkonfiguration voneinander unterscheidbar sein. Darüber hinaus kann die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 integral mit anderen Vorrichtungen wie dem CAM 2 und dem Postprozessor 4 ausgebildet sein. Anders ausgedrückt kann die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 durch Hinzufügen eines Steuerprogramms zu dem CAM 2, dem Postprozessor 4 oder dergleichen realisiert werden.
Die Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31 ruft die von dem CAM 2 erstellten Werkzeugbahninformationen ab. Die Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31 kann die Werkzeugbahninformationen über einen Server, ein Aufzeichnungsmedium oder dergleichen abrufen (die nicht gezeigt sind).
Die Werkzeugform-Abrufeinheit 32 ruft Werkzeugforminformationen ab, die die Form des Werkzeugs spezifizieren. Die Werkzeugform-Abrufeinheit 32 kann so konfiguriert sein, dass sie zur Erstellung der Werkzeugbahninformationen von dem CAM 2 die von dem CAM 2 verwendeten Werkzeugforminformationen abruft. Darüber hinaus kann die Werkzeugform-Abrufeinheit 32 so konfiguriert sein, dass sie die Werkzeugforminformationen von einem Server, einem Aufzeichnungsmedium oder dergleichen abruft (die nicht gezeigt sind).
Die Zielform-Abrufeinheit 33 ruft die Zielforminformationen ab, die die Zielform nach der Bearbeitung des Werkstücks spezifizieren. Die Zielforminformationen können Informationen zu der in dem CAD 1 erstellten Produktform oder Informationen zu der von dem CAM 2 erstellten Form eines bearbeiteten Bereichs (beispielsweise der als Satz aus mehreren Ebenen angenäherten Form der bearbeiteten Oberfläche) sein. Anders ausgedrückt kann die Zielform-Abrufeinheit 33 die Zielforminformationen von dem CAD 1 abrufen, oder sie kann die Zielforminformationen von dem CAM 2 abrufen. Darüber hinaus kann die Zielform-Abrufeinheit 33 die Zielforminformationen von einer anderen Vorrichtung oder von einem Aufzeichnungsmedium abrufen.
Die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 stellt die Position des Befehlspunkts P anhand der Werkzeugforminformationen und der Zielforminformationen so ein, dass die Form M des Werkzeugs die Zielform S berührt, wie in 3 gezeigt. Anders ausgedrückt kompensiert die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 die Position des Befehlspunkts P in den Werkzeugbahninformationen so, dass das Modell des Werkzeugs an dem Befehlspunkt P mit dem Modell des Produkts in Kontakt tritt. Es ist darauf hinzuweisen, dass „die Form des Werkzeugs berührt die Zielform“ eine gewisse Abweichung zulässt und angibt, dass der Abstand bzw. die Überschneidungsgröße der Zielform S und der Form M des Werkzeugs nicht größer als ein bestimmter Wert ist.
Die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 kann den Befehlspunkt P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs bewegen. Durch Bewegen des Befehlspunkts P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs ist es häufig möglich, die Rechenlast bei der Einstellung der Position von Befehlspunkten P zu vermindern. Genauer berechnet die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 den Abstand zwischen der Zielform S und der Form M des Werkzeugs an dem Befehlspunkt P auf der Werkzeugbahn F, und in einem Fall, in dem dieser Abstand einen zulässigen Wert übersteigt, kann sie den Befehlspunkt P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs so bewegen, dass die Form M des Werkzeugs mit der Zielform S in Kontakt tritt.
4 zeigt einen Fall, in dem es sich bei dem Werkzeug um einen Kugelkopffräser handelt. Die Figur zeigt die Form M des Werkzeugs vor der Einstellung durch eine durchgehende Linie und die Form M des Werkzeugs nach der Einstellung durch eine Zwei-Punkt-Strich-Linie, wobei der Befehlspunkt nach der Einstellung als Ps definiert ist. Der Kugelkopffräser weist eine Spitze mit der Form M auf, die eine Kugelform ist, und trägt das Werkstück mit einem Abschnitt dieser Kugelform ab. Bei diesem Beispiel ist der an dem Befehlspunkt P angeordnete Bezugspunkt des Kugelkopffräsers die Mitte der Kugelform des Werkzeugs. Der Abstand zwischen der Form M des Werkzeugs und der Zielform S wird als Differenz zwischen dem Abstand zwischen dem Befehlspunkt P und der Zielform S und dem Radius R der Kugelform der Werkzeugspitze berechnet. Aus diesem Grund definiert die Einstellung des Befehlspunkts P eine Position, an die der Befehlspunkt P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs bewegt wird, als Position des Befehlspunkts Ps nach der Einstellung so, dass der Abstand zwischen dem Befehlspunkt P und der Zielform S dem Radius R des Werkzeugs entspricht.
5 zeigt einen Fall, in dem es sich bei dem Werkzeug um einen Radiusfräser handelt. Der Radiusfräser trägt das Werkstück mit einer Ecke des Radius r ab, die einen ebenen Teil der Spitze oder eine Ebene der Spitze und eine Seitenfläche der zylindrischen Form des Radius R verbindet. Der an dem Befehlspunkt P angeordnete Bezugspunkt des Werkzeugs in Form des Radiusfräsers ist eine Position der Werkzeugspitze auf der Drehachse. Der Abstand zwischen der Form M des Werkzeugs und der Zielform S ist der größere Wert unter: (1) der Differenz zwischen der Höhe des Befehlspunkts P und dem höchsten Punkt der Zielform S in einem Bereich, in dem der Abstand zwischen der Drehachse des Werkzeugs (R - r) oder weniger beträgt; und (2) der Differenz zwischen dem Radius r an der Ecke und dem kürzesten Abstand zwischen der Zielform S und der Mitte der Ecke in einem Querschnitt durch die Drehachse in einem Bereich, in dem der Abstand zwischen der Drehachse des Werkzeugs (R - r) oder mehr und R oder weniger beträgt. Aus diesem Grund definiert die Einstellung eines Befehlspunkts P die Position, an die der Befehlspunkt P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs bewegt wird, so, dass der größere Wert unter (1) und (2) als eingestellter Befehlspunkt Ps 0 wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass in einem Fall, in dem das Werkzeug ein Vierkantfräser ist, angenommen werden kann, dass der Radius r an einer Ecke des Radiusfräsers 0 ist.
Darüber hinaus kann die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 den Befehlspunkt P in der zu der Zielform S normalen Richtung bewegen. Durch Bewegen des Befehlspunkts P in der zu der Zielform S normalen Richtung ist es möglich, die Bewegungsgröße des Befehlspunkts P relativ klein zu halten.
6 zeigt einen Fall, in dem das Werkzeug ein Kugelkopffräser ist. Der eingestellte Befehlspunkt Ps ist als Punkt definiert, bei dem der Befehlspunkt P vor der Einstellung des nächsten Punkts A in der normalen Richtung auf den Befehlspunkt P vor der Einstellung der Zielform S bewegt wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass in einem Fall, in dem der Abstand zwischen dem Befehlspunkt P und dem nächstgelegenen Punkt A der Zielform S größer als der Radius R des Werkzeugs ist, der Befehlspunkt P in der Richtung bewegt wird, die ihn an den nächstgelegenen Punkt A annähert, und dass in einem Fall, in dem der Abstand zwischen dem Befehlspunkt P und dem nächstgelegenen Punkt A kleiner als der Radius R des Werkzeugs ist, der Befehlspunkt P in eine Richtung bewegt wird, in der er sich von dem nächstgelegenen Punkt A entfernt.
Der in Bezug auf den eingestellten Befehlspunkt Ps nächstgelegene Punkt As der Zielform S ist ein Punkt, an dem die Werkzeugform M und die Zielform S in Kontakt treten, und wird ein Abtragpunkt, an dem das Werkstück von dem Werkzeug abgetragen wird. Die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 speichert die Koordinaten dieses Abtragpunkts As und kann ihn an die Dichte-Einstelleinheit 35 senden.
Die Dichte-Einstelleinheit 35 stellt die Dichte der Befehlspunkte P so ein, dass die Dichte der Befehlspunkte P höher wird, wenn sich die Wölbung der Zielform S verstärkt. Anders ausgedrückt fügt die Dichte-Einstelleinheit 35 entsprechend der Wölbung der Zielform S Befehlspunkte P zu den Werkzeugbahninformationen hinzu, wie in 7 gezeigt. Durch Verkleinern des Abstands zwischen den Befehlspunkten P an einem Abschnitt, an dem die Wölbung der Zielform S stark ist, ist es möglich, den Versatz zwischen der Zielform S und dem Abtragpunkt, an dem das Werkzeug zwischen benachbarten Befehlspunkten P auf das Werkstück einwirkt, geringer zu halten. Darüber hinaus kann die Dichte-Einstelleinheit 35 einen Teil der Befehlspunkte P in den Werkzeugbahninformationen je nach Bedarf löschen. Durch Verringern der Anzahl der Befehlspunkte P an Abschnitten der Zielform S mit einer geringen Wölbung ist es möglich, das Datenvolumen der Werkzeugbahninformationen und die Rechenlast des Postprozessors 4 und der numerischen Steuervorrichtung 5 zu reduzieren.
Die Dichte-Einstelleinheit 35 kann als Konfiguration eingerichtet sein, die einen Wölbungsberechnungsabschnitt 351, der die Wölbung der Zielform S berechnet, und einen Befehlspunkt-Änderungsabschnitt 352 aufweist, der Befehlspunkte P hinzufügt oder entfernt.
Obwohl der Wölbungsberechnungsabschnitt 351 die Wölbung sämtlicher Positionen der Zielform S berechnen kann, kann er die Wölbung der Zielform S an dem von der Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 abgerufenen Abtragpunkt A selektiv berechnen. Durch das Berechnen der Wölbung des Abtragpunkts A ist es möglich, die geeignete Dichte der Befehlspunkte mit einer relativ geringen Rechenlast abzuleiten. Genauer ist es möglich, die Abtragpunkte A(i-1), A(i), A(i+1) an drei durchgehenden Befehlspunkten P(i-1), P(i), P(i+1) und den Wölbungsradius (die Umkehrung der Wölbung) der Zielform S an dem Befehlspunkt P(i) als den Radius eines Kreises durch die Abtragpunkte A(i-1), A(i), A(i+1) zu berechnen.
Der Befehlspunkt-Änderungsabschnitt 352 fügt dergestalt einen Befehlspunkt Pc hinzu, dass die Werkzeugform M die Zielform S an einem Abschnitt der Zielform S berührt, an dem die Wölbung stark ist, wie in 7 im Einzelnen gezeigt. Anhand des Wölbungsradius und des Abstands zwischen dem Abtragpunkt A(i) und dem nächsten Abtragpunkt A(i+1) wird in einem Fall, in dem das Werkzeug linear von dem Befehlspunkt P(i) zu dem nächsten Befehlspunkt P(i+1) bewegt wird, der Abweichungsbereich der Bewegungsbahn des Abtragpunkts A und der Zielform S ermittelt. In einem Fall, in dem dieser Abweichungsbereich einen zulässigen Wert übersteigt, werden ein oder mehrere Befehlspunkte Pc so zwischen dem Befehlspunkt P(i) und dem nächsten Befehlspunkt P(i+1) eingefügt, dass der Abweichungsbereich nicht größer als der zulässige Wert wird. Darüber hinaus ist es in einem Fall, in dem der Abweichungsbereich zwischen dem Abtragpunkt A(i) und dem nächsten Abtragpunkt A(i+1) nicht größer als der zulässige Wert ist, möglich, zu bestimmen, das der Befehlspunkt P(i+1) gelöscht werden kann, wenn ein Abtragpunkt A(i+2) an dem nächsten Befehlspunkt P(i+2) ermittelt wird und der Abweichungsbereich beim Verbinden des Abtragpunkts A(i) mit dem Abtragpunkt A(i+2) den zulässigen Wert nicht übersteigt.
Die Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit 36 speichert die von der Befehlspunkt-Einstelleinheit 34 und der Dichte-Einstelleinheit 35 kompensierten Werkzeugbahninformationen und gibt sie den Erfordernissen entsprechend an den Postprozessor 4 aus.
Der Postprozessor 4 wandelt das Datenformat der von der Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 ausgegebenen Werkzeugbahninformationen in ein Datenformat um, das von der numerischen Steuervorrichtung 5 verarbeitet werden kann. Typischerweise wandelt der Postprozessor 4 die Werkzeugbahninformationen aus dem CL-Datenformat in einen G-Code um. Als Postprozessor 4 kann ein allgemein bekannter Prozessor verwendet werden.
Die numerische Steuervorrichtung 5 steuert die Werkzeugmaschine 6 entsprechend den von dem Postprozessor 4 eingegebenen Werkzeugbahninformationen. Als numerische Steuervorrichtung 5 kann eine allgemein bekannte Vorrichtung verwendet werden.
Die Werkzeugmaschine 6 bearbeitet ein Werkstück unter Verwendung von Werkzeugen entsprechend Anweisungen von der numerischen Steuervorrichtung 5. Als Werkzeugmaschine 6 kann eine allgemein bekannte Maschine verwendet werden.
Auf die vorstehende Weise kann das Bearbeitungssystem gemäß 1 das Werkstück durch die Ausstattung mit der Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3 aufgrund der Verminderung des Abweichungsbereichs zwischen dem Abtragpunkt A und der Zielform S entsprechend der Zielform S genau bearbeiten. Darüber hinaus kann dadurch, dass die Verschiebung der Linien, auf denen sich das Werkzeug bewegt, über die Oberfläche des Werkstücks geringer wird, die Ästhetik des durch die Bearbeitung des Werkstücks erhaltenen Produkts verbessert werden, da es möglich ist, die Bildung eines unbeabsichtigten linearen Musters auf der Oberfläche des Werkstücks zu unterbinden.
<Zweite Ausführungsform>
8 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines mit einer Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgestatteten Bearbeitungssystems zeigt. Das Bearbeitungssystem gemäß 8 umfasst den CAD 1, den CAM 2, die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, den Postprozessor 4, die numerische Steuervorrichtung 5 und die Werkzeugmaschine 6. Bei dem Bearbeitungssystem gemäß 8 sind Bestandteilen, die mit denen des Bearbeitungssystems gemäß 1 übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und auf redundante Erläuterungen wird verzichtet. Bei dem Bearbeitungssystem gemäß 8 kompensiert die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3A das beispielsweise in G-Code geschriebene, von dem Postprozessor 4 in die numerische Steuervorrichtung 5 einzugebende Bearbeitungsprogramm.
Die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3A umfasst: eine Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31A, die Werkzeugform-Abrufeinheit 32, die Zielform-Abrufeinheit 33, eine Dichte-Einstelleinheit 35A, die Grenzebenen-Einstelleinheit 37, eine Befehlspunkt-Einstelleinheit 34A, die Kurvenberechnungseinheit 38 und eine Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit 36A. Die Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung 3A kann beispielsweise durch Veranlassen der Ausführung der geeigneten Steuerprogramme durch eine mit einer CPU, einer Speicher-E-/A-Schnittstelle, etc. ausgestattete Computervorrichtung realisiert werden und integral mit dem Postprozessor 4, der numerischen Steuervorrichtung 5 oder dergleichen ausgebildet sein.
Die Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31A ruft die Werkzeugbahninformationen von dem Postprozessor 4 ab. Daher ist die von der Werkzeugbahn-Abrufeinheit 31A abgerufene Werkzeugbahn in einem Format wie beispielsweise G-Code eingestellt.
Die Dichte-Einstelleinheit 35A stellt die Dichte der Befehlspunkte P so ein, dass die Dichte der Befehlspunkte P höher wird, wenn die Wölbung der Zielform S stärker wird. Die Dichte-Einstelleinheit 35A kann als Konfiguration eingerichtet sein, die einen Wölbungsberechnungsabschnitt 351A, der die Wölbung der Zielform S berechnet, und einen Befehlspunkt-Änderungsabschnitt 352A aufweist, der Befehlspunkte P hinzufügt und löscht.
Der Wölbungsberechnungsabschnitt 351A berechnet die Wölbung an einem nächstgelegenen Punkt A, der am nächsten an jedem Befehlspunkt P der Zielform S liegt. Genauer ist es möglich, den Radius eines Kreises, der durch die drei nächstgelegenen Punkte A verläuft, als Wölbungsradius der Zielform S an dem nächstgelegenen Punkt A in der Mitte einzustellen.
Der Befehlspunkt-Änderungsabschnitt 352A fügt an einem Abschnitt der Zielform S, an dem die Wölbung stark ist, einen neuen Befehlspunkt P auf einer Linie ein, die benachbarte Befehlspunkte P verbindet.
Die Grenzebenen-Einstelleinheit 37 stellt eine Grenzebene ein, zu der das Werkzeug (der Befehlspunkt) auf dieser Ebene bewegt werden soll. In einem Fall, in dem die Werkzeugbahn vor der Kompensation auf einer bestimmten Oberfläche verläuft, besteht die Möglichkeit des Auftretens eines unerwünschten Schlingerns des Werkzeugs, wenn die Werkzeugbahn die ursprüngliche Oberfläche aufgrund der Kompensation verlässt. Aus diesem Grund wird die Ebene, auf der die Werkzeugbahn vor der Kompensation verläuft, als (auch als Antriebsebene bezeichnete) Grenzebene definiert. Als Beispiel wird durch eine Abtastlinienbearbeitung, bei der sich das Werkzeug auf der XZ Ebene bewegt und die Bearbeitung ausführt, die XZ-Ebene die Grenzebene. Darüber hinaus kann die Grenzebene eine gewölbte Oberfläche sein. In diesem Fall wird die Grenzebene für jeden Befehlspunkt P eingestellt. Genauer kann als Grenzebene des Befehlspunkts P(i) eine flache Oberfläche eingestellt werden, die drei Punkte, nämlich diesen Befehlspunkt P(i) und die Befehlspunkte P(i-1) und P(i+1) davor und dahinter umfasst.
Die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34A stellt die Position des Befehlspunkts P durch Bewegen der Position des Befehlspunkts P entlang der Grenzebene des ursprünglichen Befehlspunkts P so ein, dass die Form M des Werkzeugs die Zielform S berührt. Dadurch ist es möglich, das Auftreten eines Schlingerns des Werkzeugs, etc. durch Einstellen des Befehlspunkts P zu unterbinden.
Die Befehlspunkt-Einstelleinheit 34A kann den eingestellten Befehlspunkt Ps beispielsweise durch Bewegen des Befehlspunkts P in der Richtung der Drehachse des Werkzeugs, der normalen Richtung am Abtragpunkt A der Zielform S oder dergleichen und anschließendes weiteres Bewegen dieses versetzten Befehlspunkts P in der Tangentialrichtung der Zielform S am Abtragpunkt A auf der Grenzebene C anordnen, wie in 9 gezeigt. Da in diesem Fall die relative Position der Werkzeugform M in Bezug auf die Zielform S beim Bewegen des Befehlspunkts P auf der Grenzebene C verschoben wird, sind eine Neuberechnung des Abstands zwischen der Werkzeugform M und der Zielform S und eine Wiederholung der Bewegung des Befehlspunkts P vorteilhaft, bis dieser Abstand den zulässigen Wert nicht mehr übersteigt.
Die Kurvenberechnungseinheit 38 berechnet die Werkzeugbahn F zwischen benachbarten Befehlspunkten P als durch die Befehlspunkte P, Ps, Pc verlaufende Kurve. In einem Fall, in dem die Zielform S eine gleichmäßig gewölbte Oberfläche ist, ist es dadurch möglich, die Abweichung zwischen der Zielform S und der Bewegungsbahn der Abtragpunkte A zu verringern. Als von der Kurvenberechnungseinheit 38 berechnete Kurve kann beispielsweise ein Kreisbogen, eine Spline-Kurve, eine Bezier-Kurve, NURBS-Kurve oder dergleichen festgelegt werden.
Die Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit 36A speichert die Werkzeugbahninformationen, in denen die Befehlspunkte P eingestellt sind, in der numerischen Steuervorrichtung 5 und gibt sie den Erfordernissen entsprechend an die numerische Steuervorrichtung 5 aus.
Obwohl vorstehend Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutert wurden, darf die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend aufgeführten Ausführungsformen beschränkt werden. Darüber hinaus sind die im Zusammenhang mit den vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschriebenen Ergebnisse lediglich eine Auflistung der vorteilhaftesten Ergebnisse, die durch die vorliegende Offenbarung erzielt werden, und die Ergebnisse der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die im Zusammenhang mit den vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschriebenen beschränkt.
In einem Fall, in dem nur eine geringe Abweichung der Befehlspunkte von gegebenen Werkzeugbahninformationen vorliegt und die Dichte-Einstelleinheit dergestalt Befehlspunkte hinzufügt, dass die Form des Werkzeugs die Zielform berührt, wie bei der ersten Ausführungsform, kann auf die Befehlspunkt-Einstelleinheit verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

1: CAD
2: CAM
3: Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung
4: Postprozessor
5: numerische Steuervorrichtung
6: Werkzeugmaschine
31, 31A: Werkzeugbahn-Abrufeinheit
32: Werkzeugform-Abrufeinheit
33: Zielform-Abrufeinheit
34, 34A: Befehlspunkt-Einstelleinheit
35: Dichte-Einstelleinheit
36, 36A: Werkzeugbahn-Ausgabeeinheit
37: Grenzebenen-Einstelleinheit
38: Kurvenberechnungseinheit
351, 351A: Wölbungsberechnungsabschnitt
352, 352A: Befehlspunkt-Änderungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2017/110236 [0003]

Claims

Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung (3), die umfasst: eine Werkzeugbahn-Abrufeinheit (31), die Werkzeugbahninformationen abruft, die mittels mehrerer Befehlspunkte, die das Werkzeug passieren soll, eine Werkzeugbahn festlegen, auf der sich ein Werkzeug bewegt, das ein Werkstück bearbeitet; eine Werkzeugform-Abrufeinheit (32), die Werkzeugforminformationen abruft, die eine Form des Werkzeugs spezifizieren; eine Zielform-Abrufeinheit (33), die Zielforminformationen abruft, die eine Zielform nach der Bearbeitung des Werkstücks spezifizieren; und eine Dichte-Einstelleinheit (35), die eine Dichte der Befehlspunkte so einstellt, dass die Dichte der Befehlspunkte bei einer Verstärkung der Wölbung der Zielform erhöht wird.
Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung (3) nach Anspruch 1, die ferner eine Befehlspunkt-Einstelleinheit (34) umfasst, die anhand der Werkzeugforminformationen und der Zielforminformationen eine Position des Befehlspunkts so einstellt, dass die Form des Werkzeugs die Zielform berührt.
Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung (3) nach Anspruch 2, die ferner eine Grenzebenen-Einstelleinheit (37) umfasst, die eine Grenzebene einstellt, auf der eine Bewegung des Werkzeugs auf ihrer Ebene veranlasst wird, wobei die Befehlspunkt-Einstelleinheit (34) die Position des Befehlspunkts entlang der Grenzebene bewegt.
Werkzeugbahn-Kompensationsvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner eine Kurvenberechnungseinheit (38) umfasst, die die Werkzeugbahn zwischen den benachbarten Befehlspunkten als durch die Befehlspunkte verlaufende Kurve berechnet.