專利名稱：進(jìn)行基于指令路徑速度條件的速度控制的數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置，其控制通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)安裝在工作臺(tái)上的工件(加工物)進(jìn)行加工的多軸機(jī)床，并且涉及一種數(shù)值控制裝置，其根據(jù)作為刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑的指令路徑中的容許加速度和容許加加速度進(jìn)行速度控制，根據(jù)各驅(qū)動(dòng)軸中的容許速度、容許加速度和容許加加速度進(jìn)行速度控制，以及根據(jù)后述的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)容許加加速度進(jìn)行速度控制。
背景技術(shù)：
針對(duì)在機(jī)床中實(shí)際動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)軸賦予驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度等驅(qū)動(dòng)軸速度條件。在日本特開2008-225825號(hào)公報(bào)中揭示了以下的技術(shù)，即通過求出滿足這些驅(qū)動(dòng)軸速度條件的指令路徑上的速度來對(duì)指令路徑進(jìn)行插補(bǔ)，使驅(qū)動(dòng)軸不超過容許速度、容許加速度、容許加加速度。另外，在此，加加速度是指加速度的時(shí)間微分，即加速度的變化度，在上述專利文件中，將其稱為急動(dòng)度(jerk)。在上述日本特開2008-225825號(hào)公報(bào)中，求出對(duì)指令路徑上的移動(dòng)距離s的時(shí)間微分即一次微分、二次微分、三次微分，使得不超過驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度(急動(dòng)度)，根據(jù)它們改變移動(dòng)距離S，對(duì)指令路徑進(jìn)行插補(bǔ)，進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)變換來使驅(qū)動(dòng)軸動(dòng)作。但是，在該專利文件中，并沒有提示根據(jù)作為刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑的指令路徑中的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度來進(jìn)行速度控制的內(nèi)容。在美國(guó)公開公報(bào)US2009/0295323A1中揭示了以下技術(shù)，即求出滿足驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度等驅(qū)動(dòng)軸速度條件的最大的指令路徑上的加加速度(path jolt r (s)),對(duì)其進(jìn)行積分來求出指令路徑上的加速度(pathacceleration a (s)),進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行積分來求出指令路徑上的速度(path speed v (s)),根據(jù)該速度對(duì)指令路徑進(jìn)行插補(bǔ)。但是，該專利文件的技術(shù)并沒有設(shè)想對(duì)通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行加工的多軸機(jī)床進(jìn)行控制的情況，因此并沒有驅(qū)動(dòng)軸的速度和指令路徑的速度這樣的區(qū)別。因此，沒有設(shè)想在多軸機(jī)床中驅(qū)動(dòng)軸路徑和指令路徑不同，因此并沒有提示根據(jù)與驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度和驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度不同的刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑上的指令路徑容許加速度、指令路徑容許加加速度控制來進(jìn)行速度控制的內(nèi)容。另外，在國(guó)際公開公報(bào)W02011/064816A1中揭示了以下的技術(shù)，即在指示了驅(qū)動(dòng)軸路徑的情況下求出刀具前端點(diǎn)(the end point of the tool)相對(duì)于工件的速度為容許速度(reference speed)那樣的驅(qū)動(dòng)軸路徑上的進(jìn)給速度來進(jìn)行插補(bǔ)。但是,在該專利文件中并沒有提示根據(jù)刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑上的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制的內(nèi)容。如上述日本特開2008-225825號(hào)公報(bào)、美國(guó)公開公報(bào)US2009/0295323A1所揭示的那樣，作為現(xiàn)有技術(shù)而已知進(jìn)行速度控制使得不超過驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度。一般，這些驅(qū)動(dòng)軸容許速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度，在制造機(jī)床時(shí)測(cè)定各驅(qū)動(dòng)軸的容許速度、容許加速度和容許加加速度并設(shè)定為設(shè)定值。即，一般作為機(jī)床的條件，針對(duì)數(shù)值控制裝置內(nèi)的參數(shù)等被設(shè)定為設(shè)定值。對(duì)此，為了進(jìn)行更高精度、更高質(zhì)量的加工，還需要根據(jù)由加工程序指示的指令路徑上的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度來進(jìn)行速度控制。特別在通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行加工的多軸機(jī)床中的加工中，驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)作路徑和刀具相對(duì)于工件的移動(dòng)路徑即指令路徑大多有很大的不同，因此，為了進(jìn)行更高精度、更高質(zhì)量的加工，根據(jù)由加工程序指示的刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑上的刀具前端點(diǎn)的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制是重要的。這是因?yàn)?如果指令路徑上的加速度、加加速度過大，則加工面上會(huì)出現(xiàn)條紋，或者由于刀具切入過度而出現(xiàn)槽。例如，如圖1所示，說明通過程序坐標(biāo)系上的加工程序來指示設(shè)置在程序坐標(biāo)系中的刀具前端點(diǎn)(tool center point)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑,實(shí)際的工件被設(shè)置在圖2那樣的通過2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸、C軸)旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上并通過刀具被加工的情況。這時(shí)，在加工程序中，以程序坐標(biāo)系上的X、Y、Z位置指示刀具前端點(diǎn)的指令路徑，以速度F指示指令路徑速度，進(jìn)而，以旋轉(zhuǎn)軸位置(A軸、C軸位置)、刀具方向矢量指示刀具方向(圖1)。在此，在加工程序中即使X、Y、Z指令是直線指令，在實(shí)際的加工中，作為驅(qū)動(dòng)軸的X、Y、Z軸也與A軸、C軸的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)一起如圖2的驅(qū)動(dòng)軸路徑那樣在機(jī)械坐標(biāo)系上曲線地移動(dòng)。這時(shí)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，進(jìn)行控制使得各驅(qū)動(dòng)軸在容許速度、容許加速度、容許加加速度以內(nèi)移動(dòng)。但是，并不進(jìn)行刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑上的容許加速度和容許加加速度的控制。因此，特別在加工程序的拐角部、曲率大的曲線部分，有時(shí)產(chǎn)生刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑上的大的加速度、加加速度，在這樣的情況下，特別在通過刀具的側(cè)面對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，在加工面上會(huì)出現(xiàn)刀具長(zhǎng)度方向的條紋，或者會(huì)由于刀具切入過度而出現(xiàn)槽等。另外，在通過刀具前端點(diǎn)進(jìn)行加工時(shí)，也會(huì)由于切入過度而出現(xiàn)凹痕(參照?qǐng)D3)。特別在將各驅(qū)動(dòng)軸的容許速度、容許加速度、容許加加速度設(shè)定得大的具有高剛性和高速性能的機(jī)床中，各驅(qū)動(dòng)軸高速、高加速度、高加加速度地動(dòng)作，因此，在刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑中，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大的加速度、加加速度而產(chǎn)生這種加工面上的條紋、槽或凹痕。另外，在通過刀具的側(cè)面對(duì)工件進(jìn)行加工的情況下，有時(shí)需要根據(jù)刀具前端點(diǎn)的加速度、加加速度進(jìn)行速度控制，并且將與刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的基準(zhǔn)位置(例如與加工上表面對(duì)應(yīng)的刀具位置)設(shè)為刀具基準(zhǔn)點(diǎn)，根據(jù)該刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑上的容許速度、容許加速度和容許加加速度進(jìn)行速度控制(參照?qǐng)D1、圖
2)。在圖2的加工中，通過刀具前端點(diǎn)與刀具基準(zhǔn)點(diǎn)之間的切削刃對(duì)工件進(jìn)行切削，因此如果沒有與刀具前端點(diǎn)的速度控制同樣地進(jìn)行刀具基準(zhǔn)點(diǎn)的速度控制，則還是如圖3那樣在加工面出現(xiàn)條紋，或者由于刀具的切入過度而出現(xiàn)槽等
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)值控制裝置，其能夠防止由于在刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑中產(chǎn)生大的加速度、加加速度或者在刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑中產(chǎn)生大的速度、加速度、加加速度而出現(xiàn)加工面的條紋、或由于刀具的切入過度而出現(xiàn)槽等的情況，其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度、更高質(zhì)量的加工。本發(fā)明的數(shù)值控制裝置，對(duì)通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)安裝在工作臺(tái)上的工件進(jìn)行加工的多軸機(jī)床進(jìn)行控制，該數(shù)值控制裝置中，包括:指令路徑速度條件輸入部，其輸入指令路徑中的指令路徑速度和指令路徑容許加速度作為指令路徑速度條件，其中，該指令路徑是由加工程序指示的刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑；驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部，其輸入與驅(qū)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸容許速度和驅(qū)動(dòng)軸容許加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件；鉗位值計(jì)算部，其針對(duì)將上述指令路徑分割為多個(gè)區(qū)間所得的每個(gè)分割區(qū)間，根據(jù)上述指令路徑速度條件計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度，進(jìn)而根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度，將上述指令路徑區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度中的小的一方作為速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度中的小的一方作為加速度鉗位值；速度曲線計(jì)算部，其求出不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線；以及補(bǔ)插部，其根據(jù)基于上述速度曲線的速度進(jìn)行上述指令路徑的補(bǔ)插，將該進(jìn)行了補(bǔ)插的指令路徑補(bǔ)插位置變換為驅(qū)動(dòng)軸位置，由此計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)量，上述數(shù)值控制裝置根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)量來驅(qū)動(dòng)各軸。上述指令路徑速度條件輸入部除了輸入上述指令路徑速度和上述指令路徑容許加速度以外，還輸入指令路徑容許加加速度作為指令路徑速度條件，上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部除了輸入上述驅(qū)動(dòng)軸容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸容許加速度以外，還輸入驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件，上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間，根據(jù)所輸入的上述指令路徑速度條件，除了計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算指令路徑區(qū)間容許加加速度，另外，根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，除了計(jì)算上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度，除了上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外，還將上述指令路徑區(qū)間容許加加速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度中的小的一方作為加加速度鉗位值，上述速度曲線計(jì)算部，求出除了不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外還不超過上述加加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線。上述數(shù)值控制裝置還具備:刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件輸入部，其輸入刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度作為刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，其中，該刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑是作為與上述刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑，上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間，根據(jù)所輸入的上述指令路徑速度條件，計(jì)算上述指令路徑區(qū)間容許速度和上述指令路徑區(qū)間容許加速度，根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，計(jì)算上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度，進(jìn)而還根據(jù)所輸入的上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，計(jì)算刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度，將上述指令路徑區(qū)間容許速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度或上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度中的最小的值作為速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度中的最小的值作為加速度鉗位值。上述數(shù)值控制裝置還具備:刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件輸入部，其輸入刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加加速度作為刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，其中，該刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑是作為與上述刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑，上述指令路徑速度條件輸入部除了輸入上述指令路徑速度和上述指令路徑容許加速度以外，還輸入指令路徑容許加加速度作為指令路徑速度條件，上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部除了輸入上述驅(qū)動(dòng)軸容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸容許加速度以外，還輸入驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件，上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間，根據(jù)所輸入的上述指令路徑速度條件，除了計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算指令路徑區(qū)間容許加加速度，根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，除了計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度，進(jìn)而，根據(jù)所輸入的上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，計(jì)算刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加加速度，將上述指令路徑區(qū)間容許速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度或上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度中的最小的值作為速度鉗位值，將上述指令路徑區(qū)間容許加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度中的最小的值作為加速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加加速度中的最小的值作為加加速度鉗位值，上述速度曲線計(jì)算部，求出除了不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外還不超過上述加加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線。上述多軸機(jī)床可以是具有3個(gè)直線軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床、具有3個(gè)直線軸和使刀具頭旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的刀具頭旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床、或者具有3個(gè)直線軸、使刀具頭旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的混合型5軸機(jī)床。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種數(shù)值控制裝置，其對(duì)通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)安裝在工作臺(tái)上的工件(加工物)進(jìn)行加工的多軸機(jī)床進(jìn)行控制，并且根據(jù)刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑上的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制，并且能夠提供一種數(shù)值控制裝置，其根據(jù)與刀具前端點(diǎn)不同的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑上的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制。由此，能夠防止由于在刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑上產(chǎn)生大的加速度、加加速度或者在刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑上產(chǎn)生大的速度、加速度、加加速度而產(chǎn)生加工面的條紋、或由于刀具的切入過度造成的槽等，其結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)更高精度、更高質(zhì)量的加工。


參照附圖根據(jù)以下的實(shí)施例的說明能夠了解本發(fā)明的上述以及其他的目的和特征。圖1是說明設(shè)置在程序坐標(biāo)系上的刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即指令路徑的圖。
圖2是說明通過刀具對(duì)設(shè)置在通過2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(A軸、C軸)旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上的工件進(jìn)行加工的圖。圖3是說明在加工面上出現(xiàn)條紋、或者由于刀具的切入過度而出現(xiàn)槽或凹痕等的圖。圖4是說明用于通過具有3個(gè)直線軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工的加工程序的例子的圖。圖5是說明針對(duì)根據(jù)指令路徑累計(jì)長(zhǎng)度s將指令路徑分割為多個(gè)區(qū)間所得的每個(gè)分割區(qū)間求出S的容許速度svp、svr并分別作為指令路徑區(qū)間容許速度、驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度，將它們中的小的一方作為速度鉗位值svc的圖。圖6是說明針對(duì)以區(qū)間對(duì)指令路徑累計(jì)長(zhǎng)度s進(jìn)行分割所得的每個(gè)分割區(qū)間求出容許加速度sap、sar并分別作為指令路徑區(qū)間容許加速度、驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度，將它們中的小的一方作為加速度鉗位值sac的圖。圖7是說明針對(duì)以區(qū)間對(duì)指令路徑累計(jì)長(zhǎng)度s進(jìn)行分割所得的每個(gè)分割區(qū)間求出容許加加速度sjp、sjr并分別作為指令路徑區(qū)間容許加加速度、驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度，將它們中的小的一方作為加加速度鉗位值sjc的圖。圖8是說明根據(jù)求出的各分割區(qū)間的速度鉗位值svc、加速度鉗位值sac作成達(dá)到滿足它們的最大速度的速度曲線svl的圖。圖9是說明在根據(jù)追加條件求出加加速度鉗位值Sjc的情況下，根據(jù)各分割區(qū)間的速度鉗位值SVC、加速度鉗位值sac、加加速度鉗位值sjc而作成達(dá)到滿足它們的最大速度的速度曲線svl的圖。圖10是說明具有3個(gè)直線軸和使刀具頭旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的刀具頭旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床的圖。圖11是說明具有3個(gè)直線軸和使刀具頭旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的混合型5軸機(jī)床的圖。圖12是說明本發(fā)明相關(guān)的基于指令路徑速度條件進(jìn)行速度控制的數(shù)值控制裝置的框圖。圖13是表示本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第一實(shí)施方式中的鉗位值計(jì)算部的處理的流程圖。圖14是表示本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第二實(shí)施方式中的鉗位值計(jì)算部的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方式>將通過本發(fā)明的數(shù)值控制裝置控制的多軸機(jī)床設(shè)為圖2那樣的具有3個(gè)直線軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床。工作臺(tái)通過A軸、C軸旋轉(zhuǎn)，刀具頭通過X、Y、Z軸動(dòng)作。在此，假設(shè)工作臺(tái)通過A軸和C軸旋轉(zhuǎn)，但也有通過其他旋轉(zhuǎn)軸(B軸和C軸、或A軸和B軸)旋轉(zhuǎn)的情況。另外，也有將工作臺(tái)設(shè)置在X、Y或Z軸上動(dòng)作的情況。加工程序例如如圖4那樣被指示。在此，G43.4是開始進(jìn)行指示刀具前端點(diǎn)(toolcenter point)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑的刀具前端點(diǎn)控制的G代碼,G49是取消刀具前端點(diǎn)控制的G代碼。G43.4和G49之間的各模塊的X_、Y_、Ζ_是作為刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑的指令路徑的指令，A_、C_是為了與刀具前端點(diǎn)的移動(dòng)一起變更刀具方向而使旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的指令。也能夠如I_、J_、K_那樣通過矢量來指示刀具方向。在該情況下，通過將所指示的刀具方向矢量變換為A_、C_的旋轉(zhuǎn)軸位置，能夠看作是與圖4 一樣的指令，因此能夠應(yīng)用本發(fā)明。F是指令路徑中的指令路徑速度(F指令)的指令，通過速度變化的模塊進(jìn)行指示。1指示刀具長(zhǎng)度修正量。本發(fā)明適用于刀具前端點(diǎn)控制，即從G43.4到G49指令的程序指令。如圖1所示，將作為程序坐標(biāo)系上的刀具前端點(diǎn)位置而指示的指令路徑設(shè)為P，用將指令路徑累計(jì)長(zhǎng)度S作為中間變量的函數(shù)P (S)來表示。P (S)如下式(I)那樣，為用S的三次式表示程序坐標(biāo)系上的X、Y、Z、A、C要素的矢量。在圖1中，為了簡(jiǎn)化而以直線的方式描繪P (S)，但在此更一般化地成為用公式(I)表示的三次式。根據(jù)圖4中的X_、Y_、Z_、A_、C_的指令群來作成該三次式。由于根據(jù)X_、Y_、Z_、A_、C_的指令群來作成三次式的方法是現(xiàn)有技術(shù)，所以不詳細(xì)說明。ax、bx、cx、dx等是各s3、s2、s等的系數(shù)。當(dāng)然,也能夠用直線、圓弧、NURBS曲線等各種其他函數(shù)形式來表示。另外，為了計(jì)算標(biāo)記的方便，以后在說明書的包含公式在內(nèi)的正文中和附圖中分別將pa (s)、pc (s)表示為A、C。
權(quán)利要求
1.種數(shù)值控制裝置，對(duì)通過至少3個(gè)直線軸和I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)安裝在工作臺(tái)上的工件進(jìn)行加工的多軸機(jī)床進(jìn)行控制，該數(shù)值控制裝置的特征在于， 包括: 指令路徑速度條件輸入部，其輸入指令路徑中的指令路徑速度和指令路徑容許加速度作為指令路徑速度條件，其中，該指令路徑是由加工程序指示的刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑； 驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部，其輸入與驅(qū)動(dòng)軸對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸容許速度和驅(qū)動(dòng)軸容許加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件； 鉗位值計(jì)算部，其針對(duì)將上述指令路徑分割為多個(gè)區(qū)間所得的每個(gè)分割區(qū)間，根據(jù)上述指令路徑速度條件計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度，進(jìn)而根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度，將上述指令路徑區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度中的小的一方作為速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度中的小的一方作為加速度鉗位值； 速度曲線計(jì)算部，其求出不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線；以及 補(bǔ)插部，其根據(jù)基于上述速度曲線的速度進(jìn)行上述指令路徑的補(bǔ)插，將該進(jìn)行了補(bǔ)插的指令路徑補(bǔ)插位置變換為驅(qū)動(dòng)軸位置，由此計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)量， 上述數(shù)值控制裝置根據(jù)上述驅(qū)動(dòng)軸移動(dòng)量來驅(qū)動(dòng)各軸。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述指令路徑速度條件輸入部除了輸入上述指令路徑速度和上述指令路徑容許加速度以外，還輸入指令路徑 容許加加速度作為指令路徑速度條件， 上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部除了輸入上述驅(qū)動(dòng)軸容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸容許加速度以外，還輸入驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件， 上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間， 根據(jù)所輸入的上述指令路徑速度條件，除了計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算指令路徑區(qū)間容許加加速度， 另外，根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，除了計(jì)算上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度， 除了上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外，還將上述指令路徑區(qū)間容許加加速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度中的小的一方作為加加速度鉗位值， 上述速度曲線計(jì)算部，求出除了不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外還不超過上述加加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 還具備:刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件輸入部，其輸入刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度作為刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，其中，該刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑是作為與上述刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑， 上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間， 根據(jù)所輸入的上述指令路徑速度條件，計(jì)算上述指令路徑區(qū)間容許速度和上述指令路徑區(qū)間容許加速度， 根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，計(jì)算上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度， 進(jìn)而還根據(jù)所輸入的上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，計(jì)算刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度， 將上述指令路徑區(qū)間容許速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度或上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度中的最小的值作為速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度中的最小的值作為加速度鉗位值。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 還具備:刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件輸入部，其輸入刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加加速度作為刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，其中，該刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑是作為與上述刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的相對(duì)路徑， 上述指令路徑速度條件輸入部除了輸入上述指令路徑速度和上述指令路徑容許加速度以外，還輸入指令路徑容許加加速度作為指令路徑速度條件， 上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件輸入部除了輸入上述驅(qū)動(dòng)軸容許速度和上述驅(qū)動(dòng)軸容許加速度以外，還輸入驅(qū)動(dòng)軸容許加加速度作為驅(qū)動(dòng)軸速度條件， 上述鉗位值計(jì)算部，針對(duì)每個(gè)上述分割區(qū)間， 根據(jù)所輸入的上述指令路 徑速度條件，除了計(jì)算指令路徑區(qū)間容許速度和指令路徑區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算指令路徑區(qū)間容許加加速度， 根據(jù)所輸入的上述驅(qū)動(dòng)軸速度條件，除了計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度和驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度以外，還計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度， 進(jìn)而，根據(jù)所輸入的上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑速度條件，計(jì)算刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度和刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加加速度， 將上述指令路徑區(qū)間容許速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許速度或上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許速度中的最小的值作為速度鉗位值，將上述指令路徑區(qū)間容許加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加速度中的最小的值作為加速度鉗位值，并且將上述指令路徑區(qū)間容許加加速度、上述驅(qū)動(dòng)軸區(qū)間容許加加速度和上述刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑區(qū)間容許加加速度中的最小的值作為加加速度鉗位值， 上述速度曲線計(jì)算部，求出除了不超過上述速度鉗位值和上述加速度鉗位值以外還不超過上述加加速度鉗位值的最大的上述指令路徑上的速度的速度曲線。
5.據(jù)權(quán)利要求廣4中的任意一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述多軸機(jī)床是具有3個(gè)直線軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床。
6.據(jù)權(quán)利要求廣4中的任意一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 上述多軸機(jī)床是具有3個(gè)直線軸和使刀具頭旋轉(zhuǎn)的2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的刀具頭旋轉(zhuǎn)型5軸機(jī)床。
7.據(jù)權(quán)利要求廣4中的任意一項(xiàng)所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于，上述多軸機(jī)床是具有3個(gè)直線軸、使刀具頭旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的I個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的混合型5軸機(jī) 床。
全文摘要
本發(fā)明提供一種進(jìn)行基于指令路徑速度條件的速度控制的數(shù)值控制裝置，控制多軸機(jī)床，根據(jù)刀具相對(duì)于工件的相對(duì)路徑(指令路徑)中的指令路徑容許加速度和指令路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制，進(jìn)而根據(jù)與刀具前端點(diǎn)不同的刀具上的點(diǎn)(刀具基準(zhǔn)點(diǎn))相對(duì)于工件的相對(duì)路徑即刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑中的刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加速度、刀具基準(zhǔn)點(diǎn)路徑容許加加速度進(jìn)行速度控制。由此，防止在刀具前端點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑上產(chǎn)生大的加速度、加加速度或者在刀具基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于工件的路徑上產(chǎn)生大的速度、加速度、加加速度。
文檔編號(hào)G05B19/19GK103092131SQ201210434220
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者大槻俊明 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社