CN102467112B - 工具机的加工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于工具机的加工法，其用以加工一工件，该工具机的控制器提供人机接口并载有加工程序，且该加工程序具有预定加工条件，该加工法包括：(1)通过该人机接口设定该工件的一个或多个特例加工区域，并分别设定该些特例加工区域的特例加工条件；(2)由该控制器判断该工具机对该工件的加工是否进行至该些特例加工区域的其中一者；(3)若该工具机对该工件的加工进行至该些特例加工区域的其中一者，则由该控制器令该工具机依据与其所进行的特例加工区域相对应的特例加工条件对该工件进行加工，并持续监视该工具机的加工状态；以及(4)若该工具机对该工件的加工脱离该特例加工区域，则由该控制器令该工具机依据该预定加工条件控制该工具机对该工件进行加工。据此，可简化调整加工条件的程序，更提升工件质量。

Description

工具机的加工法

技术领域

本发明涉及一种用于工具机的加工法，尤其是涉及用于对工件设定特例加工区域并使用特例加工条件所进行的加工法。

背景技术

计算机数值控制(computer numerical control，CNC)工具机具有可程序化和精密加工等优点，使用者可根据工件所需的加工程序、路径或精度撰写CNC加工程序。CNC程序是以单节输入指令的方式来设计工件的加工形状，然而，当工件的形状趋于复杂时，单节输入CNC程序的方式势必花费较多的时间。因此，业界通常利用计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)软件产生CNC加工程序，以供CNC工具机对工件进行加工。

图1A是显示现有以CAD/CAM软件产生CNC加工程序的流程图。在步骤S11中，先以CAD软件设计欲加工的工件形状，再令CAM软件根据此工件形状产生CNC加工程序，接着在步骤S12中，令工具机根据CNC加工程序进行工件的加工，进至于步骤S13，使用者检视、量测加工后的工件公差、精密度是否符合标准，并视其误差的结果而回到步骤S12，以调整CNC加工的进给速度、主轴转速等加工条件，或回到步骤S11，再由通过CAD/CAM软件重新调整背景设计的加工形状、精密度以及加工程序等，反复上述的方法直到工件符合公差及精密度等设计要求为止。

如图1B所示，使用CAD/CAM软件产生的CNC加工程序所加工的工件1，其加工条件为加工速率F1500(mm/min)，即每分钟可切削1500mm，粗加工时间17分钟56秒，精加工时间31分钟5秒，合计49分钟1秒，以该些加工条件加工后的工件1于其棱边具有毛边11。因此，可利用图1A的方法对工件1再加工，但CAD/CAM软件价格昂贵，若加工厂为了能调整加工形状或精度数值而购置CAD/CAM软件并雇用操作人员，势必增加成本。

在没有CAD/CAM软件的情况下，工程师需从上百、上千行的加工程序中寻找出需改变的加工条件程序代码以修正工件1的瑕疵，然而如此相当花费时间且容易出错。另一方面，现今的工具机设有控制进给与主轴转速的旋钮，使用者可利用该旋钮调整进给与主轴转速以提高精度来消除工件1的毛边，惟，此为全面性的影响，无法仅针对瑕疵处进行调整，造成精度最差的地方达到标准规格而其它地方超越标准规格的现象。

综上所述，如何在不由通过CAD/CAM软件并仅针对工件的瑕疵处进行精密加工修正，以节省修改加工条件的时间及成本，已成为目前业界亟待解决的课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的种种缺失，本发明揭露一种工具机的加工法，其用以加工一工件，该工具机的控制器提供一人机接口，并载有具预定加工条件的加工程序，以根据该加工程序的预定加工条件控制该工具机对该工件进行加工，同时监视该工具机的加工状态，该加工法包括以下步骤：(1)通过该人机接口设定该工件的一个或多个特例加工区域，并分别设定该些特例加工区域的特例加工条件；(2)由该控制器判断该工具机对该工件的加工是否进行至该些特例加工区域的其中一者；(3)若该工具机对该工件的加工进行至该些特例加工区域的其中一者，则由该控制器令该工具机依据与其所进行至的特例加工区域相对应的特例加工条件对该工件进行加工，并持续监视该工具机的加工状态；以及(4)若该工具机对该工件的加工脱离该特例加工区域，则由该控制器令该工具机依据该预定加工条件对该工件进行加工。

此外，本发明的用于工具机的加工法，还包括步骤(5)由该控制器判断该工具机是否执行完该加工程序，若是，则结束该加工法；若否，则进至步骤(2)。

在上述步骤(1)中，该控制器可通过该人机接口预显示该工具机依据该加工程序对该工件加工后的工件形状，或通过该人机接口显示该工具机依据该加工程序对该工件加工后的实际工件形状，以供使用者对该人机接口所预显示的加工形状或所显示的实际加工形状，设定该些特例加工区域。

在上述步骤(1)中，可通过于该人机接口输入坐标来设定该特例加工区域，或通过该人机接口利用光标标示出该些特例加工区域，再令该控制器计算出该些特例加工区域的坐标。

由上述可知，本发明的用于工具机的加工法，可通过人机接口设定一个或多个特例加工区域及对应该些特例加工区域的特例加工条件，并在加工时针对所设定的特例加工区域套用该区域的特例加工条件，以简化现有技术中须重新由CAD/CAM软件调整工件的形状和精度或由通过工具机的旋钮调整其进给、主轴转速或修改加工程序的程序，进而提升工件质量并降低工件生产成本。

附图说明

图1A是现有技术的CNC工具机加工法流程图；

图1B是以现有技术CNC工具机加工法的工件立体图；

图2是本发明的工具机加工法流程图；

图3是本发明的人机接口显示工件的加工形状及其特例加工区域的示意图；以及

图4为本发明用以存储特例加工区域及特例加工条件的存储装置的示意图。

主要组件符号说明

1                   工件

11                  毛边

20                  人机界面

3                   模拟工件形状

31                  特例加工区域

4                   存储装置

AE、BE、CE、DE      曲线

ABE、BCE、CDE、ADE  曲面

S11～S13、S20～S27  步骤

具体实施方式

以下由通过特定的具体实施型态说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可由通过其它不同的具体实施型态加以施行或应用。

请参阅图2，说明本发明用于工具机的加工法流程图。需说明的是，工具机具有控制器来控制装载有加工刀具的主轴移动或转动，由用于操控刀具的移动路径。

在步骤S20中，控制器加载用以加工工件的加工程序，其中，该加工程序包括预定加工条件，而控制器根据该加工程序命令工具机的各轴移动以对工件进行加工。详言之，工具机的控制器所加载的加工程序代码中撰写有工具机的加工路径及如主轴转速、进给速度等预定加工条件，而该些预定加工条件对工件有全域性的影响。接着进至步骤S21。

在步骤S21中，使用者通过该人机接口对工件设定一个或多个特例加工区域，并分别设定该些特例加工区域的特例加工条件。具体来说，控制器可通过人机接口预显示工具机依据该加工程序对该工件加工后的工件形状，或显示工具机依据该加工程序对该工件加工后的实际工件形状，因而使用者可从人机接口上看到2D/3D的模拟图，并通过该人机接口直接输入所欲特别加工的特例加工区域的坐标，或利用光标标示出特例加工区域，以供控制器计算出该些特例加工区域的坐标。另外，控制器可将特例加工区域的坐标及该些特例加工条件存储至该控制器的存储装置中。

接着进至步骤S22，由该控制器令该工具机依据该加工程序对该工件开始加工。

在步骤S23中，判断该工具机对该工件的加工是否进行至该些特例加工区域的其中一者，亦即判断主轴的刀具对该工件的加工是否进入至该些特例加工区域。若是，则进至步骤S24；若否，则进至步骤S25。

在步骤S24中，若该工具机对该工件的加工进行至该些特例加工区域的其中一者，则由该控制器令该工具机根据与其所进行至的特例加工区域相对应的特例加工条件，对该工件进行加工。详言之，工具机的刀具仍然依据原有加工程序中的加工路径指令行走，然，为因应特例加工区域需要不同于其它区域的加工条件，因此，控制器套用该特例加工条件，以对该工件的该特例加工区域进行加工。

在步骤S25中，若该工具机对该工件的加工脱离该些特例加工区域，则由该控制器令该工具机依据该预定加工条件对该工件进行加工。

接着在步骤S26中，由该控制器判断该工具机是否执行完该加工程序，即该加工程序是否被逐列读取完毕且该工具机也执行完毕，若是，则进至步骤S27，结束该加工法；若否，则进至步骤S23。

通过步骤S20至S27对工件初步加工完毕后，也可对该工件进行包括外观、轮廓误差、切销痕、锐利度、平滑度、换象点、加工时间...等评量，以决定是否返回步骤S21进一步对工件再设定特例加工区域及特例加工条件。

需说明的是，该特例加工条件包含加工进给速度、主轴转速、精度等级、平滑化机能、正确定位、系统增益值、曲线拟合机能、加减速形式、切削深度与前馈补偿机制，而特例加工条件的数值可设定为加工程序的加工条件的数值成比例，例如，可设定进给量的特例加工条件为原进给量的40％，或是指定特例加工条件为一指定值，例如，指定切削进给为F1200(mm/min)，即每分钟可切削1200mm。

再者，特例加工区域可设定的特例加工条件可包含加工进给率、进给速度、主轴转速、精度等级或平滑化机能等，使用者可根据上述特例加工区域的变化，变更上述特例加工条件以获得更佳的加工精度或其它设计标准。

请参阅图3，其为应用本发明工具机的加工法的具体实施例，控制器通过人机接口20预显示该工具机依据该加工程序对该工件加工后的模拟工件形状3，如图所示，若根据该加工程序进行加工，则工件的棱边(曲线AE、BE、CE和DE)为毛边状。而通过本发明的加工法，使用者可对人机接口20所预显示的仿真工件形状3设定特例加工区域，例如利用光标表示出特例加工区域31，此特例加工区域31是将工件的棱边(曲线AE、BE、CE和DE)框选起来，接着再设定该些特例加工区域的特例加工条件。在图3所示的实施例中，是以加工速率F1500(mm/min)，粗加工时间22分钟0秒，精加工时间41分钟3秒的加工条件进行加工，合计63分钟3秒。由于本发明加工至特例加工区域时，是套用不同于加工程序中的预定加工条件的特例加工条件，因而整体加工时间可能较现有技术稍微增加，但工件的质量可大幅提升。此外，加工至容易产生毛边的地方，例如曲线AE、BE、CE和DE时，控制器套用特例加工条件以较缓慢的加工进给速度来加工，尤其是顶点E附近以更缓慢的速度，以使工件获得较好的精度及公差，而在曲面ABE、BCE、CDE和ADE的中央部分则可以较快速的速度进行加工。

因此，相比较于图1B的工件1，以图2所示的加工法所模拟出的加工形状，如图3所示，可针对易产生毛边的地方套用特例加工条件，且节省了重新调整CAD/CAM软件的时间和成本，更可仅针对单一区域进行精密加工。

再者，使用者另可通过图3所示的人机接口20根据所显示的工件形状，直接输入欲套用特例加工条件的特例加工区域的坐标。

接着请参阅图4，为本发明用以存储特例加工区域的坐标以及特例加工条件的存储装置4。存储装置4设于工具机的控制器内，或可设于控制器外部而与控制器连接，其可存储图3中特例加工区域的坐标，以及存储用以加工该些特例加工区域的加工条件，例如加工进给速度等的加工条件，而可存储n笔以上的坐标数据。如图4所示，特例加工区域的坐标及加工条件以数据方式存储于存储装置4中。此外，使用者可建立n个特例加工区域，如附图中特例加工区域的坐标(1)、特例加工区域的坐标(2)及特例加工区域的坐标(n)。且各个特例加工区域可设有多个加工条件，如图所示，特例加工区域的坐标(1)中可建立加工条件(1)-1、加工条件(1)-2、加工条件(1)-3，可分别代表不同的加工条件，如加工进给速度、主轴转速、精度等级、加减速形式、切削深度等。当工具机加工至某个特例加工区域时，就会套用该特例加工区域中所建立的加工条件。

综上所述，本发明的用于工具机加工法，通过该人机接口对工件设定一个或多个特例加工区域及该些特例加工区域的特例加工条件，以令工具机针对该特例加工区域套用不同于预定加工条件的特例加工条件，以简化设定加工条件的时间及成本，进一步使得工件可获得更好的精度及公差。

上述实施型态仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施型态进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如所述的权利要求所列。

Claims (11)

1.一种用于工具机的加工法，该工具机的控制器提供一人机接口，并载有具预定加工条件的加工程序，以根据该加工程序的预定加工条件控制该工具机对一工件进行加工，同时监视该工具机的加工状态，该加工法包括以下步骤：

(1)通过该人机接口设定该工件的一个或多个特例加工区域，并分别设定该些特例加工区域的特例加工条件；

(2)由该控制器判断该工具机对该工件的加工是否进行至该些特例加工区域的其中一者，其中，是由该控制器实时监视该工具机的刀具的坐标来监视该工具机的加工状态，其中，该刀具的坐标落入该特例加工区域时，则判断该工具机对该工件的加工已进行至该特例加工区域，而该刀具的坐标没有落入该特例加工区域时，则判断该工具机对该工件的加工尚未进行至该特例加工区域；

(3)若该工具机对该工件的加工进行至该些特例加工区域的其中一者，则由该控制器令该工具机依据与其所进行至的特例加工区域相对应的特例加工条件对该工件进行加工，并持续监视该工具机的加工状态；以及

(4)若该工具机对该工件的加工脱离该些特例加工区域，则由该控制器令该工具机依据该预定加工条件对该工件进行加工。

2.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，还包括步骤(5)由该控制器判断该工具机是否执行完该加工程序，若是，则结束该加工法；若否，则进至步骤(2)。

3.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，在步骤(1)中，该控制器通过该人机接口预显示该工具机依据该加工程序对该工件加工后的工件形状，以供使用者对该人机接口所预显示的加工形状设定该些特例加工区域。

4.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，在步骤(1)中，该控制器通过该人机接口显示该工具机依据该加工程序对该工件加工后的实际工件形状，以供使用者对该人机接口所显示的实际加工形状设定该些特例加工区域。

5.如权利要求3或4所述的加工法，其特征在于，步骤(1)是通过该人机接口输入坐标来设定该些特例加工区域。

6.如权利要求3或4所述的加工法，其特征在于，步骤(1)是通过该人机接口利用光标标示出该些特例加工区域，再令该控制器计算出该些特例加工区域的坐标。

7.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，步骤(1)还包括将特例加工区域的坐标及该些特例加工条件存储至该控制器的存储装置中。

8.如权利要求7所述的加工法，其特征在于，步骤(1)还包括将多个不同的特例加工区域的坐标存储至该控制器的存储装置中，且对应个别的该特例加工区域的坐标建立多个特例加工条件，以当该工具机进行至该些特例加工区域的坐标其中一者时，由该存储装置中撷取相对应的多个该特例加工条件以对该工件进行加工。

9.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，该特例加工条件的数值与该加工程序的预定加工条件的数值成比例。

10.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，该特例加工条件的数值为指定值。

11.如权利要求1所述的加工法，其特征在于，该特例加工条件包含加工进给速度、主轴转速、精度等级、平滑化机能、正确定位、系统增益值、曲线拟合机能、加减速形式、切削深度与前馈补偿机制。