[發明專利]可顯示及輸入相對于工件的刀具方向的數值控制裝置

有效

• 申請號: 201410165713.3
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN104122838A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 阿部喜三男
• 申請（專利權）人: 發那科株式會社
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;李家浩

技術領域

本發明涉及控制至少具有三個直線軸和兩個旋轉軸的五軸加工機的數值控制裝置，該數值控制裝置能夠顯示以及輸入相對于工件的相對的刀具方向。尤其，該數值控制裝置對在指定程序坐標系上根據指令直線軸位置指示刀具前端點位置，并且指示刀具方向指令來進行加工的加工機進行控制。并且，能夠對被插補的刀具前端點位置、刀具長度修正向量、或旋轉軸位置相加基于手動(手動手柄進給、點動進給)指令的直線軸移動量或旋轉軸移動量。

背景技術

在日本特開2003-195917號公報中公開了在工作臺上定義的坐標系中具備插補直線移動軸的第一插補部和插補旋轉移動軸的第二插補部，根據旋轉移動軸的插補位置修正直線移動軸的插補位置的技術。該技術在五軸加工機中一般被稱為刀具前端點控制。刀具前端點控制等的五軸加工中，刀具方向的指令通過旋轉軸指令或向量指令等進行，通過旋轉軸的終點位置表示刀具方向。

在日本特開昭57-75309號公報中公開了對基于手動指令的兩個旋轉軸的動作以維持刀具前端點和工件的相對位置關系的方式使X、Y、Z軸動作的技術。該技術在五軸加工機中一般被稱為三維手動進給。在三維手動進給中，手動地輸入實際的旋轉軸位置，通過旋轉軸的終點位置表示刀具方向。

在所述的日本特開2003-195917號公報以及日本特開昭57-75309號公報中公開的技術中，需要根據旋轉軸位置和各種機械的旋轉軸結構來計算相對于工件(工作臺)的刀具方向(旋轉軸的終點位置)。即，僅根據旋轉軸位置信息無法獲得相對于工件(工作臺)的刀具方向(旋轉軸的終點位置)。

例如，考慮如圖1所示的工作臺旋轉型五軸加工機(A軸為主軸、C軸為從動軸)。在A軸工作臺4上安裝C軸工作臺5，在C軸工作臺5上放置工件3。使用刀具2加工工件3。將XYZ坐標系固定在工件3上。當兩個旋轉軸(A軸、C軸)的角度都為0度時，從工作臺上觀察到的刀具方向的向量為(0、0、1)。

然而，當如圖2所示A軸角度為-30度、C軸角度為20度時，從C軸工作臺5觀察到的刀具方向的向量為(-0.171、0.470、0.866)，僅根據旋轉軸(A軸、C軸)的角度信息很難直觀地明白(圖3)，為了了解從C軸工作臺5觀測到的刀具方向的向量，需要根據旋轉軸位置和機械結構計算刀具方向的向量。此外，當如圖4A以及圖4B所示在旋轉軸傾斜的機械中計算刀具方向(旋轉軸的終點位置)時，需要考慮該旋轉軸的傾斜。

此外，在所述的日本特開昭57-75309號公報中公開的三維手動進給中，能夠移動保持工件(工作臺)和刀具前端點的相對位置關系的旋轉軸。但是，關于旋轉軸的移動，能夠僅指示那些旋轉軸中的一個，因此需要切換動作的旋轉軸來使用。此外，如圖4A以及圖4B所示在旋轉軸傾斜的機械中，有時很難預想基于旋轉動作的工件(工作臺)的動作。

發明內容

因此，鑒于上述現有技術的問題點，本發明的目的是提供一種數值控制裝置，其對通過用至少三個直線軸和兩個旋轉軸旋轉工作臺或刀具頭的結構來加工在工作臺上安裝的工件的五軸加工機進行控制，使用向量或滾動/俯仰/偏航角或歐拉角顯示相對于工件的刀具方向的相對位置。

此外，鑒于上述現有技術的問題點，本發明的其他目的是提供一種數值控制裝置，其對通過用至少三個直線軸和兩個旋轉軸旋轉工作臺或刀具頭的結構來加工在工作臺上安裝的工件的五軸加工機進行控制，在基于手動移動指令的旋轉軸移動中，能夠通過滾動/俯仰/偏航角指示該手動移動指令。

本發明的數值控制裝置對由至少三個直線軸和兩個旋轉軸來加工安裝在工作臺上的工件的五軸加工機進行控制。

該數值控制裝置的第一方式，具有：根據所述兩個旋轉軸的旋轉軸位置，運算相對于所述工件的刀具方向來作為刀具方向向量、滾動/俯仰/偏航角或歐拉角的刀具方向運算部；和根據所述刀具方向向量、所述滾動/俯仰/偏航角或所述歐拉角在顯示器上顯示相對于工件的所述刀具方向的刀具方向顯示部。

該數值控制裝置的第二方式，具備：輸入相對于所述工件的基于手動的刀具方向移動量來作為滾動/俯仰/偏航角移動量的手動刀具方向移動量輸入部；和將所述滾動/俯仰/偏航角移動量變換成所述兩個旋轉軸的旋轉軸移動量的旋轉軸移動量變換部，根據所述變換的旋轉軸移動量來驅動所述兩個旋轉軸。

所述兩個旋轉軸是工作臺旋轉用的兩個旋轉軸，所述五軸加工機是工作臺旋轉型五軸加工機。

所述兩個旋轉軸是刀具頭旋轉用的兩個旋轉軸，所述五軸加工機是刀具頭旋轉型五軸加工機。