專利名稱：數(shù)控加工程序的生成方法及數(shù)控加工程序的生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工程序(NC加工程序)的生成方法及數(shù)控加工程序的生成裝置。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，對(duì)由耐熱合金等的難切削材料構(gòu)成的工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的數(shù)控加工裝置已被公知。對(duì)例如使用數(shù)控機(jī)床裝置作為數(shù)控加工裝置來(lái)加工由耐熱合金構(gòu)成的工件的情況進(jìn)行說(shuō)明。在說(shuō)明工件的加工時(shí)，如圖6～圖8所示那樣分別定義X軸、Y軸、Z軸方向。
如圖6所示，當(dāng)使用通常的車刀50對(duì)工件W進(jìn)行車削加工時(shí)，由于車刀50的熱傳導(dǎo)率低，因此不從車刀50向工件W傳熱，該熱量容易積蓄在車刀50中。因此，要降低工件W的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)切削工件W(以下，稱為現(xiàn)有技術(shù)1)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)1，隨著車刀50變熱，車刀50的切入部容易受到邊界損傷。因此，加工效率變低，并且車刀50的壽命也短。此外，由于在工件W旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)力的一部分施加在車刀50上，所以車刀50撓曲，車削不穩(wěn)定。
此外，如圖7所示，還有使用立銑刀60對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的方法(以下，稱為現(xiàn)有技術(shù)2)。通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)2能夠抑制切削時(shí)產(chǎn)生的熱。但是，工件W的加工面的表面精度差，并且，加工效率也低。
此外，在日本專利文獻(xiàn)特開平10-118803號(hào)公報(bào)中提出了使用旋轉(zhuǎn)車刀對(duì)工件W進(jìn)行車削加工的方法。在該情況下，由于旋轉(zhuǎn)車刀的刀頭受到切削載荷，所以旋轉(zhuǎn)車刀的位置連續(xù)變化。因此，根據(jù)切削載荷來(lái)確定旋轉(zhuǎn)車刀的轉(zhuǎn)數(shù)(以下，稱為現(xiàn)有技術(shù)3)。通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)3能夠抑制邊界損傷的發(fā)生。但是，由于旋轉(zhuǎn)車刀的轉(zhuǎn)數(shù)是根據(jù)切削載荷來(lái)確定，因此不能得到高加工效率。
近年來(lái)，提出有如下技術(shù)如圖8(A)、(B)所示，在旋轉(zhuǎn)工具120的前端固定圓形刀頭140，然后通過(guò)圓形刀頭140對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工。在該情況下，在未圖示的刀架上設(shè)有工具保持部150，在該工具保持部150上安裝有旋轉(zhuǎn)工具120。刀架能以平行于Y軸的B軸為中心旋轉(zhuǎn)，并可沿X軸方向、Y軸方向和Z軸方向往復(fù)移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)工具120由工具主體130和圓形刀頭140構(gòu)成。工具主體130安裝在工具保持部150上，刀頭140通過(guò)螺栓132而被緊固在工具主體130的前端中央。
(導(dǎo)程間隙α)如圖8(A)所示，圓形刀頭140從直線L1所示的基準(zhǔn)位置向Z軸方向、具體說(shuō)是向圓形刀頭140的進(jìn)給方向傾斜。導(dǎo)程間隙(leadclearance)α被表示為由直線L1和圓形刀頭140的軸線所成的角度。
參照?qǐng)D10對(duì)設(shè)置導(dǎo)程間隙α的理由進(jìn)行說(shuō)明。在圖10中，C表示工件W的旋轉(zhuǎn)方向。在導(dǎo)程間隙α為0°的情況下，切削工件W時(shí)旋轉(zhuǎn)工具120易撓曲。因此，工件的切削變得不穩(wěn)定，加工面的表面精度也降低。
因此，旋轉(zhuǎn)切削工件W時(shí)，使圓形刀頭140傾斜導(dǎo)程間隙α(參照?qǐng)D8)并沿Z軸移動(dòng)。在該情況下，在圓形刀頭140上，沿圓形刀頭140的進(jìn)給方向作用有副分力Fa，沿與進(jìn)給方向正交的方向作用有主分力Fb。然后，使各分力Fa、Fb的合力F作用在與圓形刀頭140的軸線相同的方向上，從而旋轉(zhuǎn)工具120變得難以撓曲。由此，能夠抑制旋轉(zhuǎn)工具120的振動(dòng)，延長(zhǎng)工具的壽命，還提高加工面的表面精度。
此外，在導(dǎo)程間隙α為0°并且對(duì)大直徑的工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的情況下，需要使工具從刀架的突出量增大，以避免與工具和刀架的干涉。但是，在該情況下，工具的剛性降低。因此，若將導(dǎo)程間隙α設(shè)定為0°以外的角度，則能減小工具的突出量，能提高工具的剛性。
(徑向間隙β)如圖8(B)所示，圓形刀頭140配置得比工件W的中心線O靠上方。徑向間隙β被表示為含有工件W的中心線O和圓形刀頭140的切削部位140a的切削面M與Y軸所成的角度(切入角)。
參照?qǐng)D9對(duì)設(shè)置徑向間隙β的理由進(jìn)行說(shuō)明。在徑向間隙β為0°的情況下，由于圓形刀頭140的后刀面142與工件W接觸而磨損，因此不是優(yōu)選的。
因此，在旋轉(zhuǎn)切削工件W時(shí)，通過(guò)設(shè)定徑向間隙β來(lái)確保圓形刀頭140的后刀面142與工件W之間的間隙。由此，圓形刀頭140的后刀面142的磨損量變少，工具的壽命延長(zhǎng)。
此外，通過(guò)改變徑向間隙β來(lái)調(diào)節(jié)圓形刀頭140和工件W之間的間隙的量，從而，即使在刀尖的后角為0°的負(fù)型刀頭中，后刀面的磨損量也變少。此外，在對(duì)大直徑的工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)，在圓形刀頭140可沿Y軸方向移動(dòng)的距離小的情況下，徑向間隙β越大越好。
這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工，從而圓形刀頭140的磨損量變少，并且加工面的表面精度也提高。
另外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)1～3，生成數(shù)控加工程序，使得旋轉(zhuǎn)工具沿X軸方向和Z軸方向移動(dòng)。在該情況下，由于旋轉(zhuǎn)工具的坐標(biāo)位置用X-Z二維坐標(biāo)表示，因此能夠容易地生成數(shù)控加工程序。
但是，如圖8(A)、(B)所示，在使用圓形刀頭140對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的情況下，工具的坐標(biāo)位置需用X-Y-Z三維坐標(biāo)表示。在該情況下，程序的構(gòu)成變得復(fù)雜，不能容易地生成數(shù)控加工程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠容易地生成在用旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)所使用的數(shù)控加工程序的方法以及數(shù)控加工程序的生成裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方式中，提供一種數(shù)控加工程序的生成方法，該數(shù)控加工程序用于數(shù)控加工裝置，該數(shù)控加工裝置具備安裝有工件的工作主軸，和設(shè)置成沿著與作為工作主軸的軸心的第一軸正交的第二軸移動(dòng)自如的刀架，工作主軸或者刀架被設(shè)置成繞著平行于與第一軸和第二軸正交的第三軸的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如，數(shù)控加工裝置在使工作主軸以第一軸為中心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置在刀架上的旋轉(zhuǎn)工具對(duì)安裝在該工作主軸上的工件的周面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工。數(shù)控加工程序的生成方法包括如下工序第一工序，在該工序中，基于具有第一軸和第二軸作為坐標(biāo)軸的二維工件坐標(biāo)系，生成包括旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置指令的數(shù)控加工程序；第二工序，在該工序中，針對(duì)旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)的工作主軸或者刀架，將第一角度和第二角度輸入到數(shù)控加工裝置中，第一角度為繞旋轉(zhuǎn)軸的角度，第二角度為含有第一軸和切削部位的切削面與第三軸所形成的角度；以及第三工序，在該工序中，根據(jù)第一角度和第二角度將在第一工序中生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有第一軸、第二軸和第三軸作為坐標(biāo)軸。
在本發(fā)明的其它方式中，提供一種生成數(shù)控加工裝置用的數(shù)控程序的裝置，該數(shù)控加工裝置具備安裝有工件的工作主軸，和設(shè)置成沿著與作為工作主軸的軸心的第一軸正交的第二軸移動(dòng)自如的刀架，工作主軸或者刀架被設(shè)置成繞著平行于與第一軸和第二軸正交的第三軸的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如，數(shù)控加工裝置在使工作主軸以第一軸為中心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置在刀架上的旋轉(zhuǎn)工具對(duì)安裝在該工作主軸上的工件的周面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工。數(shù)控程序的生成裝置包括生成單元，該生成單元基于具有第一軸和第二軸作為坐標(biāo)軸的二維工件坐標(biāo)系來(lái)生成包括旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置指令的數(shù)控加工程序；輸入單元，該輸入單元針對(duì)旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)的工作主軸或者刀架，將第一角度和第二角度輸入到數(shù)控加工裝置中，第一角度為繞旋轉(zhuǎn)軸的角度，第二角度為含有第一軸和切削部位的切削面與第三軸所形成的角度；以及轉(zhuǎn)換單元，該轉(zhuǎn)換單元根據(jù)第一角度和第二角度將由生成單元生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有第一軸、第二軸和第三軸作為坐標(biāo)軸。


圖1是表示本實(shí)施方式的數(shù)控加工程序的生成裝置的方框圖；
圖2(A)是表示數(shù)控加工程序的生成步驟的流程圖；圖2(B)是表示數(shù)控加工程序的生成步驟的流程圖；圖3(A)是表示轉(zhuǎn)換前的數(shù)控加工程序的說(shuō)明圖；圖3(B)是表示轉(zhuǎn)換后的數(shù)控加工程序的說(shuō)明圖；圖3(C)是表示二維工件坐標(biāo)系的位置指令的說(shuō)明圖；圖4是表示繞B軸的角度的說(shuō)明圖；圖5是表示徑向間隙的說(shuō)明圖；圖6是表示使用車刀車削工件的方法的說(shuō)明圖；圖7是表示使用立銑刀旋轉(zhuǎn)切削工件的方法的說(shuō)明圖；圖8(A)是表示使用圓形刀頭旋轉(zhuǎn)切削工件的方法的說(shuō)明圖；圖8(B)是表示使用圓形刀頭旋轉(zhuǎn)切削工件的方法的說(shuō)明圖；圖9是表示使用圓形刀頭旋轉(zhuǎn)切削工件的方法的說(shuō)明圖；圖10是表示使用圓形刀頭旋轉(zhuǎn)切削工件的方法的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明參照?qǐng)D1～5對(duì)具體化為數(shù)控加工裝置用的數(shù)控加工程序的生成裝置的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，生成裝置200具備由CPU(中央處理器)構(gòu)成的主控制部210。主控制部210通過(guò)總線300與各種存儲(chǔ)器220、230、235、290、350、存儲(chǔ)單元240、輸入操作部250、顯示裝置260、處理部270、280、各種控制部310、330、工具測(cè)量單元360等連接。此外，主控制部210通過(guò)總線300與由RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)構(gòu)成的作業(yè)用存儲(chǔ)器370連接。
程序存儲(chǔ)器220、230、235都是由ROM(只讀存儲(chǔ)器)構(gòu)成的。程序存儲(chǔ)器220中存儲(chǔ)有用于執(zhí)行生成裝置200的各種控制的系統(tǒng)程序。程序存儲(chǔ)器230中存儲(chǔ)有用于生成數(shù)控加工程序的程序。程序存儲(chǔ)器235中存儲(chǔ)有用于將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器290中的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換而生成新的數(shù)控加工程序的程序。工具長(zhǎng)度存儲(chǔ)器350由RAM構(gòu)成，是用于存儲(chǔ)工具長(zhǎng)度TL的存儲(chǔ)器。
存儲(chǔ)單元240是由在硬盤中寫入數(shù)據(jù)、或者從硬盤讀出數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置構(gòu)成。存儲(chǔ)單元240具有各種存儲(chǔ)部241、242、243、244、245、246。存儲(chǔ)部241中存儲(chǔ)有產(chǎn)品的形狀數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部242中存儲(chǔ)有工件W的坯料數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部243中存儲(chǔ)有工具的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部244中存儲(chǔ)有工件W的加工條件。存儲(chǔ)部245中存儲(chǔ)有工作機(jī)械的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部246中存儲(chǔ)有CL(Cutter Location刀位)數(shù)據(jù)。CL數(shù)據(jù)至少包括工具的移動(dòng)位置、工具的進(jìn)給速度和旋轉(zhuǎn)速度等數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)部241中存儲(chǔ)有從未圖示的CAD(計(jì)算機(jī)輔助制圖)裝置或輸入操作部250輸入的產(chǎn)品的形狀數(shù)據(jù)。該形狀數(shù)據(jù)由三維坐標(biāo)值表示。此外，存儲(chǔ)部242中存儲(chǔ)有從CAD裝置或輸入操作部250輸入的坯料數(shù)據(jù)。該坯料數(shù)據(jù)是與坯料的形狀和材質(zhì)等有關(guān)的數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)部243中所存儲(chǔ)的工具數(shù)據(jù)是與作為旋轉(zhuǎn)工具的圓形刀頭、鉆頭、立銑刀、平面銑刀等工具的種類、工具的名義尺寸和工具的材質(zhì)等有關(guān)的數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方式中，存儲(chǔ)部243中存儲(chǔ)有表示圓柱形狀的圓形刀頭140的半徑R的數(shù)據(jù)。
存儲(chǔ)部244中所存儲(chǔ)的工作機(jī)械的加工數(shù)據(jù)是與工具的進(jìn)給量(例如是圓形刀頭140旋轉(zhuǎn)一周時(shí)的工具的進(jìn)給量)和切削速度等有關(guān)的數(shù)據(jù)。加工數(shù)據(jù)是根據(jù)粗加工、精加工等的加工種類、坯料的材質(zhì)或者工具的材質(zhì)而針對(duì)每個(gè)工具來(lái)設(shè)定的。
存儲(chǔ)部245中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是與例如加工中心、機(jī)床等的工作機(jī)械的種類和工作機(jī)械的結(jié)構(gòu)等有關(guān)的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)部245中至少存儲(chǔ)有從作為刀架100的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，即旋轉(zhuǎn)軸的B軸到安裝有旋轉(zhuǎn)工具120的刀架100的安裝面100a的長(zhǎng)度ML。
存儲(chǔ)部246中存儲(chǔ)有由處理部270生成的CL數(shù)據(jù)。輸入操作部250由鍵盤或鼠標(biāo)構(gòu)成。顯示裝置260由液晶顯示裝置構(gòu)成。處理部270根據(jù)存儲(chǔ)在各種存儲(chǔ)部241、242、243、244中的數(shù)據(jù)來(lái)生成CL數(shù)據(jù)。
處理部280按照存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器230中的程序?qū)⒋鎯?chǔ)在存儲(chǔ)部246中的CL數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序。具體而言，處理部280根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部245中的數(shù)據(jù)，將CL數(shù)據(jù)從工件坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成絕對(duì)坐標(biāo)系，以生成數(shù)控加工程序。所謂絕對(duì)坐標(biāo)系是指相對(duì)于工作機(jī)械而設(shè)定的固有坐標(biāo)系，所謂工件坐標(biāo)系是指相對(duì)于固定在工作機(jī)械上的工件(坯料)而設(shè)定的坐標(biāo)系。
數(shù)控加工程序由處理部280生成后，存儲(chǔ)在由RAM構(gòu)成的程序存儲(chǔ)器290中。處理部285按照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器235中的程序，將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器290中的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成新的數(shù)控加工程序，并存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器290中。
接著，對(duì)于與生成裝置200連接的數(shù)控機(jī)床裝置70進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于數(shù)控機(jī)床裝置70，對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控機(jī)床裝置相同的部件標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)。
數(shù)控機(jī)床裝置70具備機(jī)架80、刀架100和工作主軸110。工作主軸110上設(shè)有具有爪114的卡盤112。通過(guò)使爪114沿箭頭S方向或箭頭R方向移動(dòng)，可將工件W保持在卡盤112上，或者從卡盤112上釋放。
主軸控制部310與用于對(duì)工作主軸110進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)320連接。工作主軸110能以軸線CT1為中心旋轉(zhuǎn)，該軸線CT1在與Z軸相同的方向上延伸。一旦通過(guò)來(lái)自主軸控制部310的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)320，工作主軸110就以軸線CT1為中心旋轉(zhuǎn)。
刀架控制部330與用于驅(qū)動(dòng)刀架的電動(dòng)機(jī)340連接。刀架100可沿Z軸方向和與Z軸正交的X軸方向(箭頭T方向和箭頭U方向)移動(dòng)。另外，刀架100可沿Y軸方向移動(dòng)，并且，能以Y軸為中心沿箭頭J方向和箭頭K方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
刀架100上設(shè)有工具保持部150。工具保持部150中安裝有旋轉(zhuǎn)工具120。旋轉(zhuǎn)工具120的前端與圖8(B)所示的結(jié)構(gòu)相同。工作主軸110的軸心CT1與工件W的中心線O一致。
工具測(cè)量單元360配置在比刀架100位于下方的機(jī)架80的基體80a上。通過(guò)工具測(cè)量單元360測(cè)量安裝在刀架100上的旋轉(zhuǎn)工具120的工具長(zhǎng)度TL。在本實(shí)施方式中，Z軸相當(dāng)于第一軸，X軸相當(dāng)于第二軸，Y軸相當(dāng)于第三軸。
接著，參照?qǐng)D2(A)、(B)對(duì)使用圓形刀頭140對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工用的數(shù)控加工程序的生成方法進(jìn)行說(shuō)明。這里，存儲(chǔ)部241中存儲(chǔ)有產(chǎn)品的形狀數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)部242中存儲(chǔ)有表示“圓柱”的數(shù)據(jù)作為坯料形狀數(shù)據(jù)。此外，在存儲(chǔ)部242中存儲(chǔ)有表示“耐熱合金”的數(shù)據(jù)作為坯料材質(zhì)數(shù)據(jù)。
如圖2(A)所示，在S10中，首先，處理部270按照預(yù)定的程序，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部241、242中的形狀數(shù)據(jù)，提取加工部位的形狀，然后確定加工所提取的部位的順序。
接下來(lái)，處理部270根據(jù)加工部位的形狀和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部242中的坯料的材質(zhì)數(shù)據(jù)，并參照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部243中的工具數(shù)據(jù)，來(lái)確定在各加工部位要使用的工具。在本實(shí)施方式中，當(dāng)提取耐熱合金作為坯料數(shù)據(jù)時(shí)，選擇圓形刀頭作為要使用的工具。
接著，處理部270參照存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部244中的數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定適于旋轉(zhuǎn)工具120的加工條件。然后，處理部270根據(jù)所設(shè)定的加工條件生成與旋轉(zhuǎn)工具120的旋轉(zhuǎn)速度及進(jìn)給速度相關(guān)的數(shù)據(jù)。此外，處理部270生成工件坐標(biāo)系中的工具的移動(dòng)位置數(shù)據(jù)來(lái)作為CL數(shù)據(jù)。該移動(dòng)位置指含有X軸和Z軸為坐標(biāo)軸的二維坐標(biāo)系的位置。這樣生成的CL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部246中。
如上所述，在S10中，利用處理部270，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部241～244中的各種數(shù)據(jù)來(lái)生成CL數(shù)據(jù)。然后，利用處理部280，根據(jù)CL數(shù)據(jù)生成數(shù)控加工程序(參照?qǐng)D3(A))。這樣生成的數(shù)控加工程序通過(guò)主控制部210而被存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器290中。在S10中生成的數(shù)控加工程序與通常的采用車刀50對(duì)工件進(jìn)行車削加工時(shí)的數(shù)控加工程序相同。
圖3(A)所示的位置指令“X x1 Z z1；”表示使刀架100以X坐標(biāo)值移動(dòng)到x1，且以Z坐標(biāo)值移動(dòng)到z1。通過(guò)該位置指令，工具的刀尖配置在圖3(C)所示的P1(x1，z1)。
下一個(gè)位置指令“X x2；”表示使刀架100以X坐標(biāo)值移動(dòng)到x2，且在Z軸方向不移動(dòng)。通過(guò)該位置指令，工具的刀尖配置在圖3(C)所示的P2(x2，z1)。下一個(gè)位置指令“Z z2；”表示使刀架100在X軸方向不移動(dòng)，而以Z坐標(biāo)值移動(dòng)到z2。通過(guò)該位置指令，工具的刀尖配置在圖3(C)所示的P3(x2，z2)。
進(jìn)而，下一個(gè)位置指令“X x3 Z z3；”表示使刀架100以X坐標(biāo)值移動(dòng)到x3，且以Z坐標(biāo)值移動(dòng)到z3。通過(guò)該位置指令，工具的刀尖配置在圖3(C)所示的P4(x3，z3)。S10相當(dāng)于第一工序。
在S20中，通過(guò)操作者操作輸入操作部250，作業(yè)模式被設(shè)定為工具長(zhǎng)度測(cè)量模式。設(shè)定為工具長(zhǎng)度測(cè)量模式后，由主軸控制部310控制工具測(cè)量單元360，從而來(lái)測(cè)量安裝在刀架100上的旋轉(zhuǎn)工具120的工具長(zhǎng)度TL。測(cè)量工具長(zhǎng)度TL時(shí)，旋轉(zhuǎn)工具120被配置成其前端朝下并與X軸平行。在該狀態(tài)下，工具測(cè)量單元360向上方延伸，通過(guò)將工具測(cè)量單元360的上表面與圓形刀頭140的前端相接觸，來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)工具120的工具長(zhǎng)度TL。所謂工具長(zhǎng)度TL是指旋轉(zhuǎn)刀具120從刀架100的突出量。即，從圖1所示的圓形刀頭140的前端到安裝有旋轉(zhuǎn)工具120的刀架100的安裝面100a的距離。通過(guò)主軸控制部310將工具長(zhǎng)度TL存儲(chǔ)在工具長(zhǎng)度存儲(chǔ)器350中。
在S30中，通過(guò)操作者操作輸入操作部250，導(dǎo)程間隙α(0＜α＜90°)和徑向間隙β(0＜β＜90°)被輸入到生成裝置200中。這些數(shù)據(jù)通過(guò)主控制部210而被存儲(chǔ)在作業(yè)用存儲(chǔ)器370中。S30相當(dāng)于第二工序。
在S40中，操作者操作設(shè)于輸入操作部250上的程序轉(zhuǎn)換鍵(未圖示)后，處理部285按照預(yù)定程序執(zhí)行如下所示的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換處理。S40相當(dāng)于第三程序。
如圖2(B)所示，在S50中，處理部285計(jì)算出表示圓形刀頭的新的移動(dòng)位置(位置指令)的X軸坐標(biāo)值。這里，所謂新的移動(dòng)位置是指基于導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β重新設(shè)定的圓形刀頭140的位置。
如圖4所示，根據(jù)導(dǎo)程間隙α的設(shè)定值，刀架100繞B軸旋轉(zhuǎn)，從而圓形刀頭140的切削位置從雙點(diǎn)劃線所示的位置起沿X軸移動(dòng)“L×(1-cosα)”的距離。這里，L是固定值，并且滿足L＝ML+TL的關(guān)系式。L是指從B軸到旋轉(zhuǎn)工具120的前端的距離。α相當(dāng)于第一角度。
此外，如圖5所示，根據(jù)徑向間隙β的設(shè)定值，圓形刀頭140的切削位置從雙點(diǎn)劃線所示的位置起沿X軸移動(dòng)“Wr×sinβ”的距離。β相當(dāng)于第二角度。Wr是指旋轉(zhuǎn)切削時(shí)的圓形刀頭140的切削部位140a和工件W的中心線O之間的距離。Wr與基于位置指令的圓形刀頭140的X軸坐標(biāo)值Xn相等。每當(dāng)圓形刀頭140的X軸坐標(biāo)值隨著圓形刀頭140在旋轉(zhuǎn)切削工件W時(shí)的磨損而改變，Wr變更。
因此，在S50中，處理部285使用下式(1)，并根據(jù)二維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值xn(n＝1、2、3、…)而計(jì)算出表示新的移動(dòng)位置的X軸坐標(biāo)值。n表示與X軸坐標(biāo)值相關(guān)的位置指令的輸出序號(hào)。此外，“*”表示相乘。
X＝(-L)*(1-cosα)+xn*sinβ …(1)這里，“L*(1-cosα)”為根據(jù)導(dǎo)程間隙α設(shè)定的二維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)的偏移量。此外，“xn*sinβ”為根據(jù)徑向間隙β設(shè)定的二維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)的偏移量。
根據(jù)上式(1)，計(jì)算新的三維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值，以便分別對(duì)應(yīng)變更前的二維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值xn。這里計(jì)算出的值存儲(chǔ)在作業(yè)用存儲(chǔ)器370中。
在S60中，處理部285計(jì)算出表示新的移動(dòng)位置的Y軸坐標(biāo)值。如圖5所示，根據(jù)徑向間隙β的設(shè)定值，圓形刀頭140的切削位置從雙點(diǎn)劃線所示的位置起沿Y軸移動(dòng)“Wr×(1-cosβ)”的距離。具體而言，處理部285使用下式(2)計(jì)算新的移動(dòng)位置的Y軸坐標(biāo)值。
Y＝xn*cosβ …(2)圖5所示的“Wr*(1-cosβ)”為根據(jù)徑向間隙β設(shè)定的二維工件坐標(biāo)系的Y軸坐標(biāo)的偏移量。根據(jù)上式(2)計(jì)算出三維工件坐標(biāo)系的Y軸坐標(biāo)值。然后，所計(jì)算出的Y軸坐標(biāo)值與在S50計(jì)算出的三維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在作業(yè)用存儲(chǔ)器370中。
在S70中，處理部285計(jì)算出表示新的移動(dòng)位置的Z軸坐標(biāo)值。如上所述，通過(guò)設(shè)定導(dǎo)程間隙α，刀架100繞B軸旋轉(zhuǎn)，因此圓形刀頭140在Z軸坐標(biāo)中的切削位置沿Z軸方向改變“L×sinα”和“R×cosα”的距離。即，處理部285用下式(3)計(jì)算出表示新的移動(dòng)位置的Z軸坐標(biāo)值。n(n＝1、2、3、…)表示與Z軸坐標(biāo)值相關(guān)的位置指令的輸出序號(hào)。
Z＝zn+L*sinα-R*cosα …(3)
“L*sinα”為根據(jù)導(dǎo)程間隙α設(shè)定的二維工件坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)的偏移量。“R*cosα”為基于圓形刀頭140的有效半徑的變化的修正量。
根據(jù)上式(3)計(jì)算出三維工件坐標(biāo)系的Z軸坐標(biāo)值。然后，計(jì)算出的Z軸坐標(biāo)值與在S50、S60中計(jì)算出的三維工件坐標(biāo)系的X軸坐標(biāo)值和Y軸坐標(biāo)值相關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在作業(yè)用存儲(chǔ)器370中。
在S80中，處理部285將在S50～S70中計(jì)算出的關(guān)于各軸的坐標(biāo)值作為三維工件坐標(biāo)系的位置指令保存于數(shù)控加工程序存儲(chǔ)器290中后，結(jié)束本處理。
這樣，二維工件坐標(biāo)系的位置指令根據(jù)與導(dǎo)程間隙α、徑向間隙β以及旋轉(zhuǎn)工具120的尺寸相關(guān)的數(shù)據(jù)(從B軸到旋轉(zhuǎn)工具120的前端的長(zhǎng)度L和圓形刀頭140的半徑R等)被轉(zhuǎn)換成三維工件坐標(biāo)系的位置指令(參照?qǐng)D3(B))。
根據(jù)本實(shí)施方式能夠得到以下所述的效果。
針對(duì)旋轉(zhuǎn)工具120的切削部位140a，在第一工序中生成包括二維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該二維工件坐標(biāo)系具有Z軸和X軸作為坐標(biāo)軸。并且，在第二工序中，將導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β輸入生成裝置200。并且，在第三工序中，根據(jù)導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β將在第一工序中生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有X軸、Y軸和Z軸作為坐標(biāo)軸。
這樣，能夠容易地生成用于在保持以導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β所表示的旋轉(zhuǎn)工具120的姿態(tài)的同時(shí)，對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的數(shù)控加工程序。
此外，通過(guò)設(shè)定導(dǎo)程間隙α，能夠使切削載荷的合力F沿旋轉(zhuǎn)工具120的軸向作用。由此，旋轉(zhuǎn)工具120不產(chǎn)生撓曲，能夠抑制旋轉(zhuǎn)工具120的振動(dòng)。從而，工具的壽命延長(zhǎng)，并且工件W的加工面的表面精度也提高。此外，在對(duì)大直徑的工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)，能夠?qū)⑿D(zhuǎn)工具120從刀架100的突出量抑制到最小限度。從而，能夠提高工具的剛性。
此外，通過(guò)設(shè)定徑向間隙β，圓形刀頭140的后刀面142的磨損量變少，工具的壽命延長(zhǎng)。進(jìn)而，通過(guò)調(diào)節(jié)徑向間隙β的值，能夠改變圓形刀頭140的后刀面142與工件W的間隙，從而能夠更有效地抑制圓形刀具140的后刀面142的磨損。此外，由于根據(jù)徑向間隙β來(lái)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)工具120在Y軸方向的位置，所以即使是工件W的直徑變大而旋轉(zhuǎn)工具120沿Y軸方向可移動(dòng)的距離較小的情況，也能夠應(yīng)對(duì)。
此外，通過(guò)作為生成單元的處理部280，針對(duì)旋轉(zhuǎn)工具120的切削部位140a，生成包括二維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該二維工件坐標(biāo)系具有Z軸和X軸作為坐標(biāo)軸。并且，通過(guò)作為輸入單元的輸入操作部250，將導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β輸入生成裝置200。并且，由作為轉(zhuǎn)換單元的處理部285根據(jù)導(dǎo)程間隙α和徑向間隙β將處理部280所生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有X軸、Y軸和Z軸作為坐標(biāo)軸。其結(jié)果是，能夠容易地生成用于通過(guò)圓形刀頭140等的旋轉(zhuǎn)工具對(duì)工件W進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工的數(shù)控加工程序，進(jìn)一步能夠提供用于生成數(shù)控加工程序的裝置。
本實(shí)施方式還可以如以下那樣變更。
在本實(shí)施方式中是使刀架100繞B軸旋轉(zhuǎn)，但還可以固定刀架100而使工作主軸110繞B軸旋轉(zhuǎn)。
在本實(shí)施方式中，還可以用圓臺(tái)形的刀頭來(lái)取代圓形刀頭140。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控加工程序的生成方法，該數(shù)控加工程序用于數(shù)控加工裝置，該數(shù)控加工裝置具備安裝有工件的工作主軸，和設(shè)置成沿著與作為所述工作主軸的軸心的第一軸正交的第二軸移動(dòng)自如的刀架，所述工作主軸或者所述刀架被設(shè)置成繞著平行于與第一軸和第二軸正交的第三軸的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如，所述數(shù)控加工裝置在使所述工作主軸以第一軸為中心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置在所述刀架上的旋轉(zhuǎn)工具對(duì)安裝在該工作主軸上的工件的周面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工，所述數(shù)控加工程序的生成方法的特征在于，該生成方法包括如下工序第一工序，在該工序中，基于具有第一軸和第二軸作為坐標(biāo)軸的二維工件坐標(biāo)系，生成包括旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)所述旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置指令的數(shù)控加工程序；第二工序，在該工序中，針對(duì)旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)的所述工作主軸或者所述刀架，將第一角度和第二角度輸入到所述數(shù)控加工裝置中，所述第一角度為繞所述旋轉(zhuǎn)軸的角度，所述第二角度為含有第一軸和所述切削部位的切削面與第三軸所形成的角度；以及第三工序，在該工序中，根據(jù)第一角度和第二角度將在第一工序中生成的所述數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有第一軸、第二軸和第三軸作為坐標(biāo)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控加工程序的生成方法，其特征在于，在第三工序中，根據(jù)第一角度、第二角度和所述旋轉(zhuǎn)工具的尺寸將所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令轉(zhuǎn)換成所述三維工件坐標(biāo)系的位置指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控加工程序的生成方法，其特征在于，運(yùn)算出所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令與基于第一角度和第二角度設(shè)定的旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置之間的偏移量，并根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果將所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令轉(zhuǎn)換成所述三維工件坐標(biāo)系的位置指令。
4.一種數(shù)控加工程序的生成裝置，該裝置生成數(shù)控加工裝置用的數(shù)控程序，該數(shù)控加工裝置具備安裝有工件的工作主軸，和設(shè)置成沿著與作為所述工作主軸的軸心的第一軸正交的第二軸移動(dòng)自如的刀架，所述工作主軸或者所述刀架被設(shè)置成繞著平行于與第一軸和第二軸正交的第三軸的旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)自如，所述數(shù)控加工裝置在使所述工作主軸以第一軸為中心旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，通過(guò)設(shè)置在所述刀架上的旋轉(zhuǎn)工具對(duì)安裝在所述工作主軸上的工件的周面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工，所述數(shù)控加工程序的生成裝置的特征在于，該生成裝置包括生成單元，所述生成單元基于具有第一軸和第二軸作為坐標(biāo)軸的二維工件坐標(biāo)系來(lái)生成包括旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)所述旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置指令的數(shù)控加工程序；輸入單元，所述輸入單元針對(duì)旋轉(zhuǎn)切削加工時(shí)的所述工作主軸或者所述刀架，將第一角度和第二角度輸入到數(shù)控加工裝置中，所述第一角度為繞所述旋轉(zhuǎn)軸的角度，所述第二角度為含有第一軸和所述切削部位的切削面與第三軸所形成的角度；以及轉(zhuǎn)換單元，所述轉(zhuǎn)換單元根據(jù)第一角度和第二角度將由所述生成單元生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有第一軸、第二軸和第三軸作為坐標(biāo)軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)控加工程序的生成裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換單元根據(jù)第一角度、第二角度和所述旋轉(zhuǎn)工具的尺寸將所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令轉(zhuǎn)換成所述三維工件坐標(biāo)系的位置指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控加工程序的生成裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換單元運(yùn)算出所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令與基于第一角度和第二角度設(shè)定的切削部位的位置之間的偏移量，并根據(jù)該運(yùn)算結(jié)果將所述二維工件坐標(biāo)系的位置指令轉(zhuǎn)換成所述三維工件坐標(biāo)系的位置指令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種數(shù)控加工程序的生成裝置，該數(shù)控加工程序的生成裝置基于具有Z軸和X軸作為坐標(biāo)軸的二維工件坐標(biāo)系，生成包括旋轉(zhuǎn)工具的切削部位的位置指令的數(shù)控加工程序。操作者通過(guò)輸入操作部將導(dǎo)程間隙(α)和徑向間隙(β)輸入到生成裝置中。處理部根據(jù)導(dǎo)程間隙(α)和徑向間隙(β)將基于二維工件坐標(biāo)系生成的數(shù)控加工程序轉(zhuǎn)換成包括三維工件坐標(biāo)系的位置指令的數(shù)控加工程序，該三維工件坐標(biāo)系具有X軸、Y軸和Z軸作為坐標(biāo)軸。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1975615SQ20061016333
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者村木俊之, 山本博雅 申請(qǐng)人:山崎馬扎克公司