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CN107102616A - 具有旋刮加工中锥形加工的锥角修正功能的数值控制装置 - Google Patents

具有旋刮加工中锥形加工的锥角修正功能的数值控制装置 Download PDF

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CN107102616A CN201710096798.8A CN201710096798A CN107102616A CN 107102616 A CN107102616 A CN 107102616A CN 201710096798 A CN201710096798 A CN 201710096798A CN 107102616 A CN107102616 A CN 107102616A
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Abstract

本发明涉及一种具有在旋刮加工中锥形加工的锥角修正功能的数值控制装置。数值控制装置存储工具数据，该工具数据包括工具所具备的直线刀刃的倾角信息以及直线刀刃的长度信息，另外，从程序读出指令程序块并进行解析，生成由指令程序块进行指令的表示工具各轴的移动量的指令数据。并且，在进行锥形加工时，根据该存储的工具数据来计算用于修正指令路径的修正量，使得实际加工的锥角与通过指令程序块进行指令的锥角一致，根据该计算出的修正量来修正上述生成的指令数据，并输出该修正后的指令数据。

Description

具有旋刮加工中锥形加工的锥角修正功能的数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种具有在旋刮加工中锥形加工的锥角修正功能的数值控制装置。
背景技术
旋刮加工是指在使用车刀切削工件时通过将车刀送到工件的切线方向来切削工件的方法(JIS标准B0106 0.209)。在车床的旋刮加工中，使用具备在YZ平面中相对工件的旋转轴线倾斜配置的直线刀刃的工具，一边移动Z轴和Y轴一边进行加工(例如，参照日本特表2003-516868号公报(与WO01/043902号对应))。
在车床的旋刮加工中，在进行了锥形加工时，如图7A及图7B所示，如果设为随着Z轴以及Y轴的移动同时进给X轴而倾斜的指令，则能够进行锥形形状的加工。
但是，在车床的旋刮加工中，在切削开始时和结束时与工件3接触的直线刀刃41的位置(切削点5)发生变化，因此如图8所示，切削路径中的Z轴移动量变得比通过程序指令进行指令的工具4的Z轴移动量要大(另外，图8为了容易观察，将X轴方向的比例尺放大描绘)。因此，在根据由程序指令进行指令的Z轴移动量简单地决定由程序指令进行指令的X轴移动量时，会有实际切削路径的锥角θr与由程序指令进行指令的X轴移动量和Z轴的移动量而决定的锥角θcmd不一致的问题。
另外，如图9A以及图9B所示，当工具4由于安装误差等而倾斜时，在切削开始时和切削结束时切削点5的X轴坐标上的位置发生变化。因此，会有以下问题，即除了基于由上述程序指令进行指令的Z轴移动量和切削路径的Z轴移动量之间的差异的锥角的变化，加工后的锥角角度也会由于在切削开始时和切削结束时的切削点5的X轴坐标上的位置变化而发生变化。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种数值控制装置，进行控制使得在使用了车床的旋刮加工中的锥形加工进行指令的锥角角度与实际加工的锥角角度一致。
本发明的数值控制装置具备以下功能，即在使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工时，即使在切削开始时和切削结束时直线刀刃与工件接触的切削点的位置发生变化，也修正工具路径使得成为所指令的锥角角度，并且修正由于工具的倾斜造成的X轴方向的偏离。
本发明的数值控制装置构成为，按照程序控制进行使工件和工具在第一轴的轴方向、第二轴的轴方向、与上述第一轴以及上述第二轴这两个轴正交的第三轴的轴方向相对移动而进行切削加工的旋刮加工的机械，上述工件以上述第一轴为中心进行旋转、上述工具具备与包括上述第一轴和与上述第一轴正交的第二轴的平面大致平行且相对于上述第一轴具有倾角的直线刀刃。该数值控制装置具备：工具数据存储部，其存储工具数据，该工具数据至少包括上述直线刀刃相对于上述第一轴的上述倾角的信息以及上述直线刀刃的长度信息；指令程序块解析部，其从上述程序中读出指令程序块并进行解析，生成表示由上述指令程序块所指令的上述工具的各轴的移动量的指令数据后进行输出；工具移动量修正部，其在上述指令程序块是指令以上述工件的加工面相对于上述第一轴在包括上述第一轴和上述第三轴的平面上取两者所成的角度即锥角的方式进行加工的锥形加工的指令程序块的情况下，至少根据存储在上述工具数据存储部中的工具数据，计算出用于修正上述移动量的修正量使得实际加工的锥角与由上述指令程序块进行指令的锥角一致，并且输出根据上述修正量对上述指令程序块解析部所输出的上述指令数据进行修正后的修正后指令数据；以及插补部，其根据上述指令数据或上述修正后指令数据来执行插补处理，生成每个插补周期的插补数据后进行输出。
上述修正量也可以根据指令上述锥形加工的程序块中的上述工具的上述第一轴的轴方向的移动量、上述工具的上述第三轴的轴方向移动量以及上述工具数据来计算。
上述工具数据也可以包括与上述直线刀刃相对于包括上述第一轴和上述第二轴的平面的倾角相关的信息。
根据本发明，在使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工时，即使在切削开始时和结束时直线刀刃与工件进行接触的位置发生变化，也能够按照所指令的锥角角度进行加工。另外，也能够消除由于工具的倾斜造成的X轴方向的偏离。根据上述在车床的旋刮加工中能够准确地加工锥形。
附图说明
图1A以及图1B是说明本发明的程序指令的工具路径的修正方法的图。
图2是说明检测工具的倾角的方法的图。
图3A以及图3B是说明修正量Xofs1的计算方法的图。
图4A以及图4B是说明修正量Xofs2的计算方法的图。
图5是在本发明的数值控制装置上所执行的使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工时的1个指令程序块的执行处理的流程图。
图6是本发明一个实施方式的数值控制装置的概略功能框图。
图7A以及图7B是说明使用了车床的旋刮加工中的锥形加工的图。
图8是说明在旋刮加工的锥形加工中的锥角变化的图。
图9A以及图9B是说明基于工具的倾斜误差的锥角变化的图。
具体实施方式
本发明的数值控制装置，在使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工时，计算修正量，该修正量用于修正由于通过程序指令进行指令的指令距离与实际通过工具进行加工的切削距离之间的偏离而产生的锥角的偏离。
图1A以及图1B是说明关于修正本发明数值控制装置的程序指令的工具路径的图。另外，图1A以及图1B为了容易观察，放大描绘X轴方向的比例尺。
如图8所示，在使用了车床的旋刮加工中的锥形加工中，实际的切削路径的Z轴移动量比程序指令所指令的Z轴移动量要长，由通过程序指令进行指令的X轴移动量和Z轴移动量决定的锥角θcmd与实际的切削路径的锥角θr变得不一致，因此如图1B所示，求出用于修正程序指令进行指令的X轴移动量的修正量Xofs1使得实际切削路径的锥角θr与锥角θcmd一致(θr＝θcmd＝θrofs1)。
另外，如图2所示，在开始使用了车床的旋刮加工中的锥形加工之前，使用接触式探针等传感器6来测量工具4的倾角，根据测量到的工具4的倾角来求出X方向的偏离的修正量Xofs2。
然后，通过加上修正量Xofs1并减去修正量Xofs2来修正工具4的移动路径。
〈修正量Xofs1的计算方法〉
图3A以及图3B是说明修正量Xofs1的计算方法的图。另外，图3A以及图3B为了容易观察而放大描绘X轴方向的比例尺。
在本发明的数值控制装置中，在使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工之前，预先测量Y轴方向的工具4的倾角α和工具的刀尖长度L。并且，为了成为所指令的锥形量，使用以下的公式(1)根据程序指令的X轴移动量Xcmd和Z轴移动量Zcmd来计算X轴的修正移动量Xofs1。
Xofs1＝Zofs×tanθcmd
＝Zofs×(Xcmd/Zcmd)
＝(L×cosα)×(Xcmd/Zcmd)
Xofs1：为了成为所指令的锥形量的X轴修正移动量
Zofs：伴随Y轴移动的Z轴分量的移动量
θcmd：X轴方向的程序指令的工具路径的倾角
Xcmd：程序指令的X轴移动量
Z cmd：程序指令的Z轴移动量
L：工具的刀尖长度
α：Y轴方向的工具倾角……(1)
另外，在选择了旋刮工具的切削进给的加工程序块中，根据由程序指令求出的X轴的修正移动量Xofs1来生成X轴的修正脉冲，将X轴的修正脉冲与切削进给的加工程序块的X轴指令脉冲相加后输出。通过与指令脉冲相加的该X轴修正脉冲，能够准确地加工锥形。
〈修正量Xofs2的计算方法〉
图4A以及图4B是说明修正量Xofs2的计算方法的图。另外，图4A以及图4B为了容易观察而放大描绘X轴方向的比例尺。
在本发明的数值控制装置中，在使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工之前，使用接触式探针等传感器6(参照图2)来预先测量工具4的切削结束点相对于开始点向X轴方向的倾斜误差Err(＝Xofs2)。并且，将通过该测量得到的向X轴方向的倾斜误差Err(＝Xofs2)存储在数值控制装置的存储器中。
另外，在选择了旋刮工具的切削进给的加工程序中，计算从由程序指令求出的X轴的修正移动量Xofs1减去根据存储在数值控制装置的存储器中的倾斜误差Err而计算出的修正量Xofs2而得到的合成修正量，根据该计算出的合成修正量来生成X轴的修正脉冲，将该生成的修正脉冲与切削进给的加工程序块的X轴指令脉冲相加后输出。通过与该指令脉冲相加的该X轴的修正脉冲，在旋刮加工中，即使是有工具4的直线刀刃41向X轴方向倾斜的情况下，也能够准确地加工锥形。
图5是在本发明的数值控制装置上所执行的使用了车床的旋刮加工中进行锥形加工时的1个指令程序块的执行处理的流程图。
[步骤SA01]数值控制装置读出指令程序块。
[步骤SA02]数值控制装置开始在步骤SA01读出的指令程序块的执行。
[步骤SA03]数值控制装置判定开始该执行的指令程序块是否是旋刮加工指令的程序块。当是旋刮加工指令的程序块时，处理转到步骤SA05，否则，处理转到步骤SA04。
[步骤SA04]数值控制装置根据工具的移动将根据在步骤SA02开始了执行的指令程序块计算出的指令脉冲输出给电动机。
[步骤SA05]数值控制装置判定工具的当前位置是否位于从切削开始点到切削结束点之间。当工具的当前位置位于从切削开始点到切削结束点之间时将处理转到步骤SA06，否则将处理转到步骤SA04。
[步骤SA06]数值控制装置通过上述计算方法计算修正量Xofs1和修正量Xofs2，并根据计算出的修正量来计算合成修正脉冲。
[步骤SA07]数值控制装置根据工具的移动将根据在步骤SA02开始了执行的指令程序块计算出的指令脉冲与在步骤SA06计算出的修正脉冲输出给电动机。
[步骤SA08]数值控制装置判定指令程序块的执行是否结束。当指令程序块的执行结束时结束本处理，当指令程序块的执行还没有结束时将处理转到步骤SA05。
图6是本发明一个实施方式的数值控制装置的概略功能框图。
本实施方式的数值控制装置1具备指令程序块解析部10、工具移动量修正部11、插补部12、伺服控制部13以及工具数据存储部14。
指令程序块解析部10从程序依次读出指令程序块并进行解析。解析的结果，当该指令程序块是旋刮加工指令的程序块时，指令工具移动量修正部11修正通过该指令程序块进行指令的工具移动量，另一方面，当该指令程序块是旋刮加工指令以外的指令程序块时，指令插补部12进行基于通过该指令程序块进行指令的工具移动量的插补处理。
工具移动量修正部11接收来自指令程序块解析部10的指令，通过上述的计算方法计算修正量Xofs1。工具移动量修正部11在计算修正量Xofs1时，使用预先存储在工具数据存储部14中的Y轴方向的工具倾角α和工具的刀尖长度L的数据。在工具数据存储部14中存储的数据可以使用未图示的输入单元等输入操作员测量到的值并进行存储，也可以输入使用传感器等测量到的值并进行存储。
当在工具数据存储部14中存储有切削结束点相对于工具的切削开始点向X轴方向的倾斜误差Err时，工具移动量修正部11还根据该倾斜误差E计算修正量Xofs2，并通过从修正量Xofs1减去该计算出的修正量Xofs2来计算合成修正量。
然后，工具移动量修正部11针对通过指令程序块解析部10所解析的指令程序块进行指令的工具移动量进行基于上述修正量的修正，指示插补部12进行基于修正后的工具移动量的插补处理。
插补部12根据来自指令程序块解析部10或工具移动量修正部11的指令，生成在插补周期对通过指令程序块进行指令的指令路径上的点进行插补计算而得的插补数据，将该生成的插补数据输出给伺服控制部13。
伺服控制部13根据从插补部12输入的插补数据来驱动机械所具备的各个伺服电动机2，使工件与工具相对地移动。
目前，在进行旋刮加工时，为了实现旋刮加工而进行NC程序指令。对此，当是本发明的旋刮加工指令时，如图6的粗线箭头的指示所示，在指令程序块解析部10中判定旋刮指令的执行，在工具移动修正部11根据事先测量到的工具的直线刀刃的X轴方向和Y轴方向的倾角、刀尖长度和所指令的移动量来运算修正脉冲，将运算出的修正脉冲输出给插补部12。另外，本发明的工具移动量修正部11也可以作为指令程序块解析部的辅助功能单元进行安装。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式的例子，而能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，按照程序控制进行使工件和工具在第一轴的轴方向、第二轴的轴方向、与上述第一轴以及上述第二轴这两个轴正交的第三轴的轴方向相对移动而进行切削加工的旋刮加工的机械，上述工件以上述第一轴为中心进行旋转、上述工具具备与包括上述第一轴和与上述第一轴正交的第二轴的平面大致平行且相对于上述第一轴具有倾角的直线刀刃，该数值控制装置的特征在于，
具备：
工具数据存储部，其存储工具数据，该工具数据至少包括上述直线刀刃相对于上述第一轴的上述倾角的信息以及上述直线刀刃的长度信息；
指令程序块解析部，其从上述程序中读出指令程序块并进行解析，生成表示由上述指令程序块所指令的上述工具的各轴的移动量的指令数据后进行输出；
工具移动量修正部，其在上述指令程序块是指令以上述工件的加工面相对于上述第一轴在包括上述第一轴和上述第三轴的平面上取两者所成的角度即锥角的方式进行加工的锥形加工的指令程序块的情况下，至少根据存储在上述工具数据存储部中的工具数据，计算出用于修正上述移动量的修正量使得实际加工的锥角与由上述指令程序块进行指令的锥角一致，并且输出根据上述修正量对上述指令程序块解析部所输出的上述指令数据进行修正后的修正后指令数据；以及
插补部，其根据上述指令数据或上述修正后指令数据来执行插补处理，生成每个插补周期的插补数据后进行输出。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
根据指令上述锥形加工的程序块中的上述工具的上述第一轴的轴方向移动量、上述工具的上述第三轴的轴方向移动量以及上述工具数据来计算上述修正量。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述工具数据包含与上述直线刀刃相对于包括上述第一轴和上述第二轴的平面的倾角相关的信息。
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