TWI570531B - 加工異常迴避系統及其加工路徑修正方法 - Google Patents

Description

加工異常迴避系統及其加工路徑修正方法

本發明是有關於一種異常迴避系統及其路徑修正方法，且特別是有關於一種加工異常迴避系統及其加工路徑修正方法。

在當前工具機加工過程中，可能會因為刀具轉速、工件尺寸及加工路徑等因素發生加工異常，例如顫振(chatter)等。顫振的發生將使刀具產生震動，導致工件的表面加工精度下降。

一般而言，工具機可搭載若干感測器以取得加工過程的各種信息，並且事先規劃異常對策。當監測到異常發生時，工具機之控制程式會自動根據對策進行調整，例如在正在加工過程中變更加工參數，即增加刀具轉速或減少切深等來因應。

然而，當刀具在加工進行中，突然地變更加工條件將使工件表面留下明顯痕跡，且因為加工中突然改變切削條件會使得切削力急遽變化而導致刀具破損或斷裂。

因此，亟需提出一種可改善加工異常發生的加工技術。

本發明提出一種加工異常迴避系統及其加工路徑修正方法，可改善因為加工異常所發生的工件表面出現痕跡之問題。

根據本發明之一實施例，提出一種加工異常迴避系統。加工異常迴避系統包括一加工程式分析模組、一加工路徑分析模組、一異常點取得模組及一加工程式修正模組。加工程式分析模組，用以分析一加工程式的一加工路徑。加工路徑分析模組用以分析加工路徑的任一點是否為一可迴避點。異常點取得模組用以取得加工路徑的一異常點。若加工路徑具有該異常點，加工程式修正模組於加工路徑的可迴避點增加一異常迴避路徑。

根據本發明之另一實施例，提出一種加工路徑修正方法。加工路徑修正方法包括以下步驟。分析一加工程式的一加工路徑；分析加工路徑的任一點是否為一可迴避點；取得加工路徑的一異常點；以及，若加工路徑具有該異常點，修正加工程式，以於加工路徑的可迴避點增加一異常迴避路徑。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下，但不以此為限。

100‧‧‧加工異常迴避系統

110‧‧‧加工程式分析模組

120‧‧‧加工路徑分析模組

130‧‧‧異常點取得模組

140‧‧‧加工程式修正模組

D1‧‧‧資料庫

M1‧‧‧被加工件

P‧‧‧加工程式

P1‧‧‧加工路徑

P11‧‧‧異常迴避路徑

P12‧‧‧離開路徑

P13‧‧‧進入路徑

R、R’、R”、R'''‧‧‧轉速

S110至S190、S240‧‧‧步驟

t、t’‧‧‧深度

T1‧‧‧刀具

第1圖繪示依照本發明一實施例之加工異常迴避系統的功能方塊圖。

第2圖繪示使用第1圖之加工異常迴避系統的路徑修正流程圖。

第3圖繪示第1圖之加工程式的加工路徑的示意圖。

第4圖繪示依照本發明實施例之刀具轉速與加工深度的關係圖。

第5圖繪示增加異常迴避路徑於加工路徑的示意圖。

第6圖繪示使用第1圖之加工異常迴避系統的另一種路徑修正流程圖。

第7A至7C圖繪示以第5圖之加工路徑實際進行加工的過程圖。

第1圖繪示依照本發明一實施例之加工異常迴避系統的功能方塊圖。加工異常迴避系統100包括加工程式分析模組110、加工路徑分析模組120、異常點取得模組130及加工程式修正模組140。

本文的”模組”可以是軟體、韌體或由半導體製程所形成的電路。此外，加工程式分析模組110、加工路徑分析模組120、異常點取得模組130與及加工程式修正模組140的至少二者可整合成單一模組，然亦可為個別模組，其間以線路進行溝通。

加工程式分析模組110用以分析加工程式P的加工路徑P1。加工程式P例如是數值控制碼(NC code)。加工路徑分析模組120用以分析加工路徑P1的任一點是否為一可迴避點。 異常點取得模組130用以取得加工路徑P1的異常點。若加工路徑P1具有異常點，加工程式修正模組140於加工路徑P1的可迴避點增加一異常迴避路徑。

以下係以第2圖說明第1圖之加工異常迴避系統100如何修正加工程式P的加工路徑P1，以避免實際加工過程中發生異常。

第2圖繪示使用第1圖之加工異常迴避系統100的路徑修正流程圖。

於步驟S110中，加工程式分析模組110分析加工程式P的加工路徑P1。

於步驟S120中，加工路徑分析模組120分析加工路徑P1的任一點是否為一可迴避點；若是，則進入步驟S130；若否，則進入步驟S140。此處所謂之可迴避點舉例表示為不會發生機件碰撞之位置點。

舉例來說，請同時參照第2圖與第3圖，其繪示第1圖之加工程式P的加工路徑P1的示意圖。加工路徑分析模組120分析加工路徑P1的第n點是否為可迴避點，其中n的初始值為1。若第1點為不可迴避點，則進入步驟S140；若第1點為可迴避點，則進入步驟S130，由加工路徑分析模組120紀錄第1點的位置，然後再接著進入步驟S140。本發明實施例的加工路徑P1的第1點以不可迴避點為例說明。此外加工路徑P1可以是直線、曲線或直線與曲線的組合。

可迴避點的決定可視加工刀具的尺寸、被加工件的形狀及/或加工路徑而定。例如，當加工刀具在脫離被加工件的一位置點的過程中不會與被加工件或機具的其它部位干涉或碰撞時，則該位置點可做為可迴避點。

於步驟S140中，異常點取得模組130取得加工路徑P1的異常點。以本實施例來說，異常點取得模組130分析加工路徑P1的第1點是否為異常點；若是，則進入步驟S150；若否，則進入步驟S180。本實施例係以第1點為非異常點為例說明，因此進入步驟S180，繼續分析加工路徑P1的下一點，即第n+1點。本文中的異常點例如是會影響加工刀具壽命及/或加工品質的位置點，例如是顫振之發生點。

加工路徑P1的第2至第5點的分析方法類似第1點，容此不再贅述。本發明實施例的加工路徑P1以第3點為可迴避點為例說明，因此在步驟S130中加工路徑分析模組120紀錄第3點的位置，而以第5點為異常點為例說明。此外另一實施例中，可迴避點通常可以是在異常點之前方(例如第3點之於第5點)或同一點上。

於步驟S150中，加工程式修正模組140計算可迴避異常點發生的加工參數。請參照第4圖，其繪示依照本發明實施例之刀具轉速R與加工深度t的關係圖。以異常為顫振來說，第4圖所示的斜線區域是不會發生顫振的區域。以加工路徑P1的第5點(如顫振發生點)來說，其加工深度為t’，而對應的刀具轉速為R’，如此的關係將落於會發生顫振的區域。加工程式修正模組140可依據第4圖計算可迴避異常點發生的加工參數，以避開顫振區 域。例如，可在維持加工深度t’的前提下，增加或減少刀具轉速，使刀具轉速調整為R”或R'''(非顫振區域)。另一實施例中，修正的加工參數可依據切深、切寬及/或切除體積而定。只要是可迴避異常，本發明實施例不限定修正加工參數的內容。

於步驟S160及S170中，請參照第5圖，其繪示增加異常迴避路徑P11於加工路徑P1的示意圖。由於加工路徑P1具有異常點(如n=5)，加工程式修正模組140於加工路徑P1的可迴避點(如n=3)增加一異常迴避路徑P11，修正後的加工路徑為P1’。此外，刀具於可迴避點時仍沿用可迴避點時的加工參數，然在進入異常迴避路徑P11後可改變原沿用的加工參數，例如是將刀具轉速修改成R”或R'''，以迴避異常(或說是異常點)發生。如此，在實際加工程序中，刀具以異常迴避路徑P11及修改後的加工參數進行加工，則可迴避異常發生及消除因異常所產生之切削痕跡。本實施例中，步驟S170於步驟S160之後，然另一實施例中，步驟S170可與步驟S160同時進行。

如第5圖所示，加工路徑P1的異常點(如第5點)本身若為非可迴避點，因此加工程式修正模組140於離加工路徑P1的第5點最近的可迴避點(如第3點)增加異常迴避路徑P11並修改上述加工參數。然本發明實施例不受此限，在另一實施例中，若加工路徑P1的異常點本身即為可迴避點時，加工程式修正模組140則可於異常點本身增加異常迴避路徑P11。

異常迴避路徑P11包括一遠離可迴避點的離開路徑P12及一接近可迴避點的進入路徑P13。離開路徑P12可與加工 路徑P1相切或相交於可迴避點，第5圖的離開路徑P12係以相切於加工路徑P1為例說明。進入路徑P13可與加工路徑P11相切於可迴避點，以平順地與被加工件接觸，進而避免傷害其加工面而產生痕跡。本實施例中，異常迴避路徑P11是圓形路徑，然亦可為橢圓路徑、弧線路徑或其它由直線與曲線組成的路徑。只要是在迴避過程中不會與工件本身及工件周遭機具干涉，本發明實施例不限定異常迴避路徑P11的幾何型態及/或尺寸(如曲率半徑或迴避長度)。

步驟S170之後，進入步驟S180，繼續分析加工路徑P1的下一點，即第n+1點。

於步驟S190中，加工程式分析模組110判斷加工路徑P1的第n點(即步驟S180中的第n+1點)是否為第N+1點，其中N為加工路徑P1的最後一點。若第n+1點為第N+1點，表示加工路徑P1的所有加工點已分析完成，因此可結束分析流程；若第n+1點非第N+1點，表示加工路徑P1的所有加工點尚未全數分析完成，因此進入步驟S120，繼續下一點的分析。

第6圖繪示使用第1圖之加工異常迴避系統100的另一種路徑修正流程圖。與前述實施例不同的是，在本實施例的步驟S240中，異常點取得模組130可從資料庫D1(繪示於第1圖)中取得加工路徑P1的異常點；在此設計下，異常點取得模組130可省略分析動作。在一實施例中，可採用中華民國專利公開號201521954所述的技術去分析加工路徑P1的異常點，然後再將異常點先儲存於資料庫D1內。

本實施例之路徑修正流程的其它步驟相似於第2圖之路徑修正流程的對應步驟，容此不再贅述。

第7A至7C圖繪示以第5圖之加工路徑P1’實際進行加工的過程圖。本發明實施例之修正後的加工程式可應用於銑床、磨床或數值控制工具機(CNC)等，但不以此為限。

如第7A圖所示，當刀具T1加工至修正後的加工路徑P1’的可迴避點(如第3點)時，刀具T1以異常迴避路徑P11的離開路徑P12脫離被加工件M1，如第7B圖所示。在刀具T1脫離被加工件M1的過程中，刀具T1變換加工參數，例如是增加或減少轉速，以迴避異常。由於本發明實施例的刀具T1在變更加工參數的過程中並未與被加工件M1接觸，因此可避免因為加工中突然改變切削條件所導致的刀具斷裂(因為切削力急遽變化)或於被加工件M1之表面產生痕跡。然後，如第7C圖所示，刀具T1以異常迴避路徑P11的進入路徑P13返回被加工件M1，直到與被加工件M1接觸，以繼續未完成的加工。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準

S110至S190‧‧‧步驟

Claims (18)

1. 一種加工異常迴避系統，包括：一加工程式分析模組，用以分析一加工程式的一加工路徑；一加工路徑分析模組，用以分析該加工路徑的任一點是否為一可迴避點；一異常點取得模組，用以取得該加工路徑的一異常點；以及一加工程式修正模組，若該加工路徑具有該異常點，該加工程式修正模組於該加工路徑的該可迴避點增加一異常迴避路徑；其中，該異常點係顫振(chatter)發生點。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該加工程式修正模組更用以計算可迴避該異常點發生的一加工參數，並修改該加工參數於該異常迴避路徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該加工路徑分析模組更用以操作在：若該加工路徑具有該可迴避點，紀錄該可迴避點的位置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該異常迴避路徑包括一遠離該可迴避點的離開路徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中 該異常迴避路徑包括一接近該可迴避點的進入路徑，該進入路徑與該加工路徑相切於該可迴避點。
6. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該異常點取得模組更用以操作在：分析該加工路徑的任一點是否為該異常點。
7. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該異常點取得模組更用以操作在：從一資料庫中取得該加工路徑的該異常點。
8. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該異常迴避路徑係一圓形路徑。
9. 如申請專利範圍第1項所述之加工異常迴避系統，其中該異常迴避路徑係一由直線與曲線組成之路徑。
10. 一種加工路徑修正方法，包括：分析一加工程式的一加工路徑；分析該加工路徑的任一點是否為一可迴避點；取得該加工路徑的一異常點；以及 若該加工路徑具有該異常點，修正該加工程式，以於該加工路徑的該可迴避點增加一異常迴避路徑；其中，該異常點係顫振發生點。
11. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，更包括：計算可迴避該異常點發生的一加工參數，並修改該加工參數於該異常迴避路徑。
12. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，更包括：若該加工路徑具有該可迴避點，紀錄該可迴避點的位置。
13. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中該異常迴避路徑包括一遠離該可迴避點的離開路徑。
14. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中該異常迴避路徑包括一接近該可迴避點的進入路徑，該進入路徑與該加工路徑相切於該可迴避點。
15. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中於取得該加工路徑的該異常點之步驟包括： 分析該加工路徑的任一點是否為該異常點。
16. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中於取得該加工路徑的該異常點之步驟包括：從一資料庫中取得該加工路徑的該異常點。
17. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中該異常迴避路徑係一圓形路徑。
18. 如申請專利範圍第10項所述之加工路徑修正方法，其中該異常迴避路徑係一由直線與曲線組成之路徑。