TW201924847A

TW201924847A - 隨刀具自動更換的加工系統與方法

Info

Publication number: TW201924847A
Application number: TW106142733A
Authority: TW
Inventors: 葉治樟
Original assignee: 新代科技股份有限公司
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-07-01
Also published as: TWI647058B; CN109366095A; CN109366095B

Abstract

一種隨刀具自動更換的加工系統，其中加工系統包含：參數設定單元用於設定工作指令；內部控制單元用於設定內部資訊；刀庫具有車床刀具及/或銑床刀具的模式，其中車床刀具及/或銑床刀具的模式之內部分別配置有多把刀具，且每一把刀具分別具有刀號；以及控制器根據內部資訊、工作指令與每一把刀具所對應的刀號則分別進行比對進而獲得比對結果，控制器根據比對結果將車床刀具或銑床刀具的模式進行切換；以及監視畫面單元，用以監控刀具的切換狀況，監視畫面單元同時根據所切換的車床刀具或銑床刀具的模式，將切換狀況於監視畫面單元上顯示。

Description

隨刀具自動更換的加工系統與方法

本發明提供一種加工系統，特別指一種隨著刀具自動更換的加工系統其及加工方法。

現有的車床之操作及加工方式與銑床差異甚大，例如:車床是Z-X平面來加工，銑床則是X-Y平面來加工，另外車床的編程習慣是以軸向的軸向的直徑軸編程方式而銑床則是用軸向的半徑軸編程方式進行編程等這些差異，因此當車床與銑床兩者要並存在同一種操作環境底下時，勢必要作一些的切換才能合宜的使用。目前的複合加工機會根據刀具的樣式及加工工藝，在加工程式中進行車床與銑床的環境切換，使用者除須選擇刀具外，還需重新選擇座標平面的狀態，且適時的切換軸向的直徑軸與軸向的半徑軸的狀態，以及車床與銑床的標準機能碼(G-CODE)與輔助機能碼(M-CODE)的狀態也必須進行切換，因此使用者在編程時要很小心的檢查每把刀具的狀態，少了一種狀態就很有可能造成尺寸上的偏差或是加工不良，更有可能會造成撞機。

目前在車床與銑床的環境切換的作法編程的友善性和確保加工的正確性，是利用額外增加M-CODE參數來相對應車床與銑床的座標平面或是軸向的直徑軸與軸向的半徑軸進行轉換，這個作法雖然減少了切換時錯誤發生性，不過在檢查時還是依然要小心翼翼的確保指令格式有沒有問題或是指令設定錯誤等情況。另外，又或者是將車床與銑床有重疊且功能不一樣的G-CODE參數，則分別在G-CODE參數的機碼前多加一組數字將其錯開避免混淆，車床與銑床的G73指令的兩者G-CODE參數的功能差距甚大，例如:銑床的G-CODE參數中其機碼G73指令是高速啄式鑽孔循環，而車床的G-CODE參數中其機碼G73指令則是橫向(外徑)粗車削循環，因此兩者的G73是完全不一樣的定義，也就意謂著兩者所要動作的方式是不一樣，所以將車床的G73指令功能變成G173指令這樣的做法以此類推，然而，對使用者來說，確實能避免錯誤使用G-CODE參數的疑慮，但是在編程上卻是改變原本所熟悉的指令位置，在檢查程式的時候依然要多加小心，若是使用電腦輔助設計及製造(CAD/CAM)編程，還要根據所改變的指令位置進行相關的調整，若終端客戶不熟悉後處理的建構方式，那又會是一筆不小的花費。

為了解決上述需求，本發明主要的目的是利用補償表的方式判斷刀具在加工系統中是屬於車床刀具模式或是銑床刀具模式，可有效提升車床刀具模式或是銑床刀具模式的切換速度與精確度，並確保系統切換結果的可靠度。

本發明的另一目的在於利用隨著刀具可自動更換的加工系統可以減少客戶原本的編程習慣，進而減少程式錯誤的機率，對加工的結果影響也會減少。

本發明的再一目的是在加工時只需下工作指令後就能夠進行車床刀具模式或是銑床刀具模式的切換，因此使用者只需要指定刀具之刀號，則加工系統會自動切換加工環境，讓使用者可以輕易地進行操作及加工。

根據上述目的，本發明提供一種隨刀具自動更換的加工系統，其中加工系統包含：參數設定單元用於設定工作指令；內部控制單元用於設定內部資訊；刀庫具有車床刀具及/或銑床刀具的模式，其中車床刀具及/或銑床刀具的模式之內部分別配置有多把刀具，且每一把刀具分別具有刀號；以及控制器根據內部資訊、工作指令與每一把刀具所對應的刀號則分別進行比對進而獲得比對結果，控制器根據比對結果將車床刀具或銑床刀具的模式進行切換；以及監視畫面單元，用以監控刀具的切換狀況，監視畫面單元同時根據所切換的車床刀具或銑床刀具的模式，將切換狀況於監視畫面單元上顯示。

根據上述目的及加工系統，本發明還揭露一種隨刀具自動更換的加工方法，其中加工方法包括:設定工作指令；設定內部資訊，其中內部資訊是根據刀庫內具有車床刀具或銑床刀具的模式中車床刀具或銑床刀具分別配置多把刀具，而每一把刀具分別具有刀號進行設定；以及內部資訊、工作指令與刀號則分別進行比對，比對之後進行車床刀具或銑床刀具的模式切換；根據所切換的車床刀具或銑床刀具的模式顯示切換狀況的畫面。

綜合上述，本發明提供了一種刀具自動更換加工環境設定的系統與方法，透過補償表的方式判斷刀具是屬於車床或是銑床系統，進而更換G-CODE參數、M-CODE參數、座標平面參數、軸向的直徑軸與軸向的半徑軸有關於操作及加工方面的環境，方便使用者使用且減少問題發生，以及期望能夠減少使用者原本的編程習慣，進而減少程式錯誤的機率，對加工的結果引響也會變少很多，並有效提升車床或是銑床系統的切換速度與精度，並確保系統切換結果的可靠度。

本發明之優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細的描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇。

請參考圖1所示，為本發明一較佳實施例之刀具自動更換的加工系統示意圖，其中加工系統主要包含控制器1、內部控制單元2、參數設定單元3、監視畫面單元4與刀庫5所組成；刀庫5又包含了車床刀具6與銑床刀具7的模式，其中車床刀具6內具有多把刀具61~6m，且每一把刀具61~6m有對應的刀號為611~61m的固定刀號，其中m為正整數，同樣的，銑床刀具7內配置多把刀具71~7n，而每一把刀具71~7n具有對應的刀號711~71n的固定刀號，其中n為正整數；另外，在另一較佳實施例中，車床刀具6與銑床刀具7的模式中其車床刀具6的每一把刀具61~6m與銑床刀具7的每一把刀具71~7m所對應的刀號也可為非固定刀號。

請參數設定單元3是針對車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的每一把刀具61~6m或71~7n所對應的刀號611~61m或711~71n來設定工作指令，舉例來說，當刀庫5中的車床刀具6與銑床刀具7分別具有八把刀具時，則車床刀具6中的刀具61對應的刀號為611，刀具62對應的刀號為612依此類推八把刀具分別為61、62、63、64、65、66、67及68，則對應的刀號為611、612、613至618；銑床刀具7中的刀具71對應的刀號為711依此類推八把刀具分別為71、72、73、74、75、76、77及78，則對應的刀號為711、712、713至718。因此當使用者利用參數設定單元3對車床刀具6與銑床刀具7設定工作指令時，例如使用者要對加工系統中的車床刀具6或銑床刀具7進行模式切換時，可以將車床刀具6中的刀號為611至618的刀具61至68或銑床刀具7中的刀號為711至718的刀具71至78的其中一把刀具之刀號設定為工作指令；在另一較佳實施例中，在參數設定單元3是針對各刀號設定車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的每一把刀具61~6m或71~7n所對應的非固定刀號來設定工作指令，舉例來說，當刀庫5中的車床刀具6與銑床刀具7分別具有八把刀具時，則車床刀具6中的刀具61對應的刀號為612，刀具62對應的刀號為614，依此類推八把刀具分別對應的刀號為非固定會依據刀具數目呈遞增數，而銑床刀具7中的刀具71對應的刀號為712，刀具72對應的刀號為715，依此類推八把刀具分別對應的刀號為非固定會依據刀具數目呈遞增數，因此當使用者利用參數設定單元3對車床刀具6與銑床刀具7設定工作指令時，例如使用者要對加工系統中的車床刀具6或銑床刀具7進行模式切換時，可以將車床刀具6中刀具61至68的所對應的非固定刀號或銑床刀具7中刀具71至78所對應的非固定刀號其中一把刀具之刀號設定為工作指令。

刀具自動更換的加工系統的內部控制單元2是用於設定車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的多把刀具中每把刀具的刀長補償、刀徑補償與刀徑補償方向等參數設定的補償表之內部資訊，其中參數設定的補償表之內部資訊的設定是在車床刀具6與銑床刀具7的模式設置於刀庫5時才透過內部控制單元2進行刀長補償、刀徑補償與刀徑補償方向等參數設定；刀長補償的設定是根據車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的多把刀具中每一把刀具之刀的長度，因為每一把刀具之刀的長度不同，因此會依照車床刀具6與銑床刀具7的模式所設定刀長的方式不同而進行分別設定，在車床刀具6之刀長的設定方式是依照每一把刀具的長度在機台上的某一基準點所對應的各軸向長度不同，故會依據機台的各軸向進行長度設定，例如:一般的三軸車床為例，會對刀的X軸刀長、Y軸刀長與Z軸刀長分別進行設定，另外，銑床刀具7之刀長的設定方式是依照每一把刀具的長度不同根據量測的結果將數值設定於各刀號上；刀徑補償的設定是根據車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的多把刀具中每一把刀具的刀尖半徑進行設定，因每一把刀具的刀尖半徑並不相同，其中刀尖半徑的刀尖處存在圓角，當進行端面、外徑、內徑等與軸線平行或垂直的表面加工時較不會產生誤差，但在進行倒角、錐面及圓弧切削時，則會產生少切或過切現象，因此刀徑補償的設定方面要進行每一把刀具的刀尖半徑進行設定。

而在刀徑補償方向的設定方面，刀具之刀尖通常為圓弧狀，因刀尖是承受切削力以及切削力之部分，刀具通常作成小而圓之鼻端可增加刀尖之強度，改善加工表面之粗糙度，並可延長刀具之壽命，但在刀徑補償方向的設定方面時，為了實際作業之方便，通常將刀具假想為一尖點，所以此尖點稱為假想刀尖，以及在刀徑補償方向的設定是根據G-CODE參數中其機碼有G41指令與G42指令的刀徑方向的補正，而G41指令為將刀具偏移到要切削工件輪廓起點的左邊，以及G42指令為將刀具偏移到要切削工件輪廓起點的右邊，因此刀徑補償方向的設定根據G41與G42的指令來設定每一把刀具在加工時刀具的方向，因此每一把刀具在加工時刀具的方向所對應的刀號之假想刀尖的編號設定為0號~9號。

在一較佳實施例中，當某一把刀具的刀號為假想刀尖的編號為0號時，是在車床刀具6與銑床刀具7的模式中因為銑床刀具7的模式在加工時不需要特別指定刀具方向所以在設定上編號為0號時是為銑床刀具7的模式；而某一把刀具的刀號為假想刀尖的編號為9號時，因編號9號與0號是相同方向，但是車床刀具6與銑床刀具7的模式中因為車床刀具6的模式有時候還是會使用到不需要特別指定刀具方向的刀具進行加工，例如，使用刀具加工時要用車床模式的G-CODE參數時，但是會與銑床刀具7的模式的G-CODE參數互相衝突，所以在這時的刀徑補償方向的設定會將設為編號9號與在銑床刀具7的模式所設定的0號有所差別，這樣可以作判別選擇車床刀具的模式；而某一把刀具的刀號為假想刀尖的編號為1~8號中其中任一編號時，在車床刀具6與銑床刀具7的模式中因為車床刀具6的模式在加工時需要特別指定刀具方向所以在設定上其編號為1~8號時是為車床刀具6的模式，其中假想刀尖的編號為1~8號中其中任一編號時，每個編號的方向設定是根據車床刀具6的模式設置於刀庫5時，每一把刀具對於切削工件的位置所進行設定的方向。

請繼續參考圖1，其控制器1是根據參數設定單元3設定車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的某一把刀具對應的刀號的工作指令、刀庫5中某一把刀具對應的刀號以及內部控制單元2設定車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部的多把刀具中的每一把刀具的刀長補償、刀徑補償與刀徑補償方向等參數設定的補償表之內部資訊中所設定的參數，進而對某一把刀具對應的刀號、工作指令與內部資訊進行比對來獲得比對結果，其比對方式是根據補償表之內部資訊中的刀徑補償方向進行判斷，例如:使用者在參數設定單元3中設定其工作指令，且工作指令設定為刀號為611，而刀號為611則為車床刀具6的模式中的刀具61，而控制器1根據刀具61的刀號為611與假想刀尖的編號為1~9進行比對進而產生比對結果，其控制器1根據比對結果若為假想刀尖的編號為1時，則加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式進而切換為車床刀具6模式；又或者使用者在參數設定單元3中設定其工作指令，且工作指令設定為刀號為711，而刀號為711則為銑床刀具7的模式中的刀具71，而控制器1根據刀具71的刀號為711與假想刀尖的編號為1~9進行比對進而產生比對結果，其控制器1根據比對結果若為假想刀尖的編號為0時，則加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式進而切換為銑床刀具7模式；因此控制器1是根據每一把刀具所對應的刀號的工作指令與假想刀尖的編號進行比對進而獲得比對結果，而控制器1根據比對結果在加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式進行模式切換。

在另一較佳實施例中，控制器1根據比對結果在加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式切換進行切換，並透過監視畫面單元4用以監控車床刀具6與銑床刀具7的模式之切換狀況，以及監視畫面單元4根據所切換的車床刀具6或銑床刀具7的模式，進而將切換狀況於監視畫面單元4上顯示；監視畫面單元4顯示的切換狀況包含了G-CODE參數、M-CODE參數、軸向的直徑軸與軸向的半徑軸之參數與座標平面參數，而切換狀況的參數會根據控制器1所選擇的車床刀具6與銑床刀具7的其中一模式進行參數切換並將切換後的參數利用監視畫面單元4進行顯示；在車床刀具6與銑床刀具7的模式所使用的G-CODE參數與M-CODE參數並不相同，因此控制器1會根據車床刀具6與銑床刀具7的其中一模式進行切換，並且分別對G-CODE參數與M-CODE參數進行分類，例如: 在車床刀具6的模式中其G-CODE參數中其機碼G73指令是橫向(外徑)粗車切削循環，主要是用在切削工件外徑用的，而在銑床刀具7的模式中其G-CODE參數中其機碼G73指令是高速啄式鑽孔循環，用來鑽孔工件用的，因此控制器1會根據車床刀具6與銑床刀具7的模式中所使用的G-CODE參數進行分類，另外在車床刀具6的模式中其M-CODE參數中其機碼M03指令、M04指令與M05指令，而M03指令為主軸正轉、M04指令為主軸反轉與M05指令為主軸停止，此時車床刀具6的模式中所轉動的主軸是夾持工件主軸，而此時銑床刀具7的模式中所轉動的主軸是刀具主軸，因此車床刀具6與銑床刀具7的模式所要轉動的主軸是不同的，因此控制器1會根據車床刀具6與銑床刀具7的模式中所使用的M-CODE參數進行分類。

在一較佳實施例中，在車床刀具6與銑床刀具7的模式所使用的軸向的直徑軸與軸向的半徑軸之參數並不相同，其中在車床刀具6與銑床刀具7的模式中，其兩者的軸向編輯方式也是不相同的，在車床刀具6的模式是工件迴轉進行切削，所以加工後的成品大多是圓形且對稱的工件，因此在工程圖上是直接標註為軸向的直徑軸，且為了在編輯的方便也會使用軸向的直徑軸的方式進行編輯，而座標系也是顯示軸向的直徑軸，而銑床刀具7的模式在加工後的成品大多都是不規則形體，所以不管是在編輯或是座標系的顯示皆為軸向的半徑軸；所以在車床刀具6與銑床刀具7的模式且換過程中，對於車床刀具6的模式會將座標系切換成軸向的直徑軸顯示，其中車床刀具6的模式下會將X軸、Y軸自動調整為軸向的直徑軸模式，Z軸則維持軸向的半徑軸模式，而銑床刀具7的模式時將座標系則全部軸向改為軸向的半徑軸模式。

在另一較佳實施例中，在車床刀具6與銑床刀具7的模式所使用的座標平面參數並不相同，其中車床刀具6與銑床刀具7的模式上其結構以及加工方式也並不相同，在使用G-CODE參數中其機碼當使用到圓弧指令(G02/G03)、極座標命令(G15/G16)或是加工循環指令(G81~G84)時，必須先用G17指令或者是G18指令來設定其切削平面，告知控制器1加工平面來確認加工的深度進給軸向，而在車床刀具6的模式中是使用G18指令為主，銑床刀具7的模式則是G17指令為主，因此在車床刀具6與銑床刀具7的模式做切換時其切削平面所使用的G-CODE參數也會跟著不一樣。

接著，請參考圖2所示，為本發明另一較佳實施例之刀具自動更換的加工方法示意圖，圖2是根據圖1刀具的刀具自動更換的加工系統示意圖進一步說明刀具自動更換的加工方法之流程。首先步驟S01，使用者透過參數設定單元3設定工作指令，例如:其工作指令的設定為車床刀具6與銑床刀具7的模式之內部中的某一把刀具的刀號。接著步驟S02 ~ S05，控制器1會根據所設定的某一把刀具的刀號與假想刀尖的編號是否為編號9進行比對，若比對結果為某一把刀具的刀號為編號9時則直接進入步驟S05，並進行車床刀具6與銑床刀具7的模式進行模式切換，若比對結果為某一把刀具的刀號不是編號9時，則進入步驟S03，並接著，控制器1會繼續判斷所設定的某一把刀具的刀號與假想刀尖的編號是否為編號1~8進行比對，若比對結果某一把刀具的刀號為編號1~8時則直接進入步驟S05，進行車床刀具6與銑床刀具7的模式進行模式切換，若比對結果某一把刀具的刀號不是編號1~8時，則進入步驟S04，進行車床刀具6與銑床刀具7的模式進行模式切換。

在接著步驟S06~S09，控制器1根據比對結果在加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式進行切換，並透過監視畫面單元4用來監控車床刀具6與銑床刀具7的模式之切換狀況，以及監視畫面單元4根據所切換的車床刀具6或銑床刀具7的模式，進而將切換狀況於監視畫面單元4上顯示其G-CODE參數、M-CODE參數、軸向的直徑軸與軸向的半徑軸之參數與座標平面參數等切換參數；在步驟S08中，此時控制器1會根據切換狀況進行G-CODE參數、M-CODE參數、軸向的直徑軸與軸向的半徑軸之參數與座標平面參數等參數進行判斷是否切換成功，其判斷方式是將每個參數的切換過程進行紀錄並最後在確認每一個參數的切換是否都成功，例如:控制器1根據比對結果在加工系統中的車床刀具6與銑床刀具7的模式切換為車床刀具6的模式時，其監控畫面單元會分別將G-CODE參數、M-CODE參數、軸向的直徑軸與軸向的半徑軸之參數與座標平面參數進行切換，而每一個參數切換若為成功則控制器1會紀錄為成功，當其中一個參數切換失敗則控制器1會紀錄為失敗，因此當所有參數切換完成之後，控制器1會根據所記錄的成功或失敗進行判斷，若是其中有一個參數切換的紀錄為失敗，其控制器1直接會重新進入步驟S06再次進行刀庫5內的車床刀具6與銑床刀具7的模式進行切換，若所有參數切換的紀錄都成功，則代表刀庫5內的車床刀具6與銑床刀具7的模式切換為其中一個模式已完成，其接著進行後續的加工。

上述所述者僅為本專利之較佳實施例，舉凡依本專利精神所作之等效修飾或變化，依照相同概念所提出之裝置的結構與功效，皆應仍屬本專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧控制器

2‧‧‧內部控制單元

3‧‧‧參數設定單元

4‧‧‧監視畫面單元

5‧‧‧刀庫

6‧‧‧車床刀具

7‧‧‧銑床刀具

S01~S09‧‧‧刀具自動更換的加工方法流程

圖1為根據本發明的刀具自動更換的加工系統示意圖。圖2為根據本發明的刀具自動更換的加工方法示意圖。

Claims

一種隨刀具自動更換的加工系統，其中加工系統包含：一參數設定單元，該參數設定單元用於設定一工作指令；一內部控制單元，該內部控制單元用於設定一內部資訊；一刀庫，該刀庫具有一車床刀具及/或一銑床刀具的模式，其中該車床刀具及/或該銑床刀具的模式之內部分別配置有多把刀具，且每一該刀具分別具有一刀號；以及一控制器，根據該內部資訊、該工作指令與每一該刀具所對應的該刀號則分別進行比對進而獲得一比對結果，該控制器根據該比對結果將該車床刀具或該銑床刀具的模式進行切換；以及一監視畫面單元，用以監控該刀具的一切換狀況，該監視畫面單元同時根據所切換的該車床刀具或該銑床刀具的模式，將該切換狀況於該監視畫面單元上顯示。
如請求項1所述的隨刀具自動更換的加工系統，其中該內部資訊包含一刀長補償設定、刀徑補償設定與刀尖方向補償設定。
如請求項1所述的隨刀具自動更換的加工系統，其中該切換狀況包含一G-CODE參數、一M-CODE參數、一軸向的直徑軸與軸向的半徑軸參數與一座標平面參數。
如請求項3所述的隨刀具自動更換的加工系統，其中該控制器根據該車床刀具或該銑床刀具之模式切換，進而分別對該G-CODE參數與該M-CODE參數進行分類。
一種隨刀具自動更換的加工方法，其包含: 設定一工作指令；設定一內部資訊，其中該內部資訊是根據一刀庫內具有一車床刀具或一銑床刀具的模式中該車床刀具或該銑床刀具分別配置多把刀具，而每一該刀具分別具有一刀號進行設定；以及該內部資訊、該工作指令與該刀號則分別進行比對，比對之後進行該車床刀具或該銑床刀具的模式切換；根據所切換的該車床刀具或該銑床刀具的模式顯示一切換狀況的畫面。
如請求項5所述的隨刀具自動更換的加工方法，其中該內部資訊包含一刀長補償設定、刀徑補償設定與刀尖方向補償設定。
如請求項5所述的隨刀具自動更換的加工方法，其中該切換狀況包含一G-CODE參數、一M-CODE參數、一軸向的直徑軸與軸向的半徑軸參數與一座標平面參數。
如請求項5所述的隨刀具自動更換的加工方法，其中該控制器根據該車床刀具或該銑床刀具之模式切換，進而分別對該G-CODE參數與該M-CODE參數進行分類。