具備用于修正工件引起的位移誤差的功能的數(shù)值控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種對具有三個(gè)直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的五軸加工機(jī)進(jìn)行控制的數(shù)值 控制裝置。特別是涉及一種設(shè)定基于工件的種類而變化的誤差量，來作為與在工件內(nèi)規(guī)定 的坐標(biāo)位置相對應(yīng)的平移誤差修正量，由此進(jìn)行控制使刀具前端點(diǎn)位置移動(dòng)到?jīng)]有誤差的 位置，從而進(jìn)行高精度的加工的數(shù)值控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在日本特開2009-151756號公報(bào)中公開了如下的數(shù)值控制裝置，即將直線軸坐標(biāo) 系和旋轉(zhuǎn)軸坐標(biāo)系分別劃分成格狀區(qū)域，在格點(diǎn)中存儲格點(diǎn)修正向量，從直線軸位置和旋 轉(zhuǎn)軸位置基于格點(diǎn)修正向量計(jì)算軸依存平移修正量和軸依存旋轉(zhuǎn)修正量，來修正直線軸位 置。
[0003] 在日本特開2009-151756號公報(bào)公開的數(shù)值控制裝置中，能夠根據(jù)預(yù)先測定出的 機(jī)械系統(tǒng)引起的誤差，修正可能產(chǎn)生的刀具前端點(diǎn)的誤差。然而，沒有考慮通過改變工件對 機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)生影響而新產(chǎn)生的誤差，或由于工件的形狀變化而產(chǎn)生的誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，本發(fā)明通過設(shè)定覆蓋工件的工件近旁區(qū)域內(nèi)的格點(diǎn)的可測定點(diǎn)的修正量， 根據(jù)這些修正量來求出刀具前端點(diǎn)的平移修正量并將其與指令直線軸位置相加。由此，本 發(fā)明的目的在于提供一種對將刀具前端點(diǎn)位置移動(dòng)至沒有誤差的位置，實(shí)現(xiàn)高精度加工的 五軸加工機(jī)進(jìn)行控制的數(shù)值控制裝置。即，本發(fā)明的目的是提供一種在五軸加工機(jī)中，即使 在更換工件后也能夠在指令的刀具前端位置進(jìn)行加工的數(shù)值控制裝置。
[0005] 本發(fā)明是一種數(shù)值控制裝置，在對通過三個(gè)直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對安裝在工作臺 上的工件即加工物進(jìn)行加工的五軸加工機(jī)進(jìn)行控制的數(shù)值控制裝置中，設(shè)定由于工件而進(jìn) 行位移的誤差量來作為與工件內(nèi)規(guī)定的坐標(biāo)位置對應(yīng)的平移修正量，由此驅(qū)動(dòng)三個(gè)直線軸 使刀具前端位置在工件上成為沒有誤差的位置。
[0006] 并且，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置控制通過三個(gè)直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對安裝在工作臺 上的工件進(jìn)行加工的五軸加工機(jī)，其具有：工件格狀區(qū)域設(shè)定單元，其在固定在工作臺上的 三維坐標(biāo)系中，在覆蓋工件的工件近旁區(qū)域內(nèi)設(shè)定通過預(yù)定間隔的格點(diǎn)劃分的工件格狀區(qū) 域；旋轉(zhuǎn)軸工件格狀區(qū)域設(shè)定單元，其設(shè)定該工件格狀區(qū)域的、兩個(gè)工作臺旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位 置；工件起因平移修正量設(shè)定單元，其針對該旋轉(zhuǎn)軸工件格狀區(qū)域中的格點(diǎn)，設(shè)定由工件引 起的平移誤差的修正量；以及工件起因平移修正量計(jì)算單元，其根據(jù)該修正量，計(jì)算工件上 的刀具前端點(diǎn)位置的修正量，在修正部中，將該工件起因平移修正量與三個(gè)指令直線軸的 位置相加進(jìn)行誤差修正。
[0007] 所述五軸加工機(jī)可以是通過所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使工作臺旋轉(zhuǎn)的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸 加工機(jī)。
[0008] 或者，所述五軸加工機(jī)還可以是通過所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使刀具頭、工作臺雙方旋轉(zhuǎn) 的混合型五軸加工機(jī)。
[0009] 通過具備以上的結(jié)構(gòu)，除了考慮機(jī)械引起的誤差外還考慮工件引起的誤差，因此 本發(fā)明能夠提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)可期待提高工件形狀的質(zhì)量的加工的、具有修正工件導(dǎo)致的 位移誤差的功能的數(shù)值控制裝置。
【附圖說明】
[0010] 通過參照附圖對以下的實(shí)施例進(jìn)行說明，本發(fā)明的上述以及其他目的以及特征更 加明確。在這些附圖中：
[0011] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置控制的五軸加工機(jī)的工作臺旋轉(zhuǎn)型的 實(shí)施例。
[0012] 圖2表示沒有誤差時(shí)的刀具與工作臺的關(guān)系、包含機(jī)械起因誤差的刀具與工作臺 的關(guān)系以及包含由于在工作臺上設(shè)置了工件而產(chǎn)生的工件起因平移誤差的工件與工作臺 的關(guān)系圖。
[0013] 圖3是表示在將工件上表面包圍的范圍內(nèi)，在可設(shè)置測定基準(zhǔn)球的位置劃分成格 狀的圖。
[0014] 圖4是表示在將工件底面近旁包圍的范圍內(nèi)，在可設(shè)置測定基準(zhǔn)球的位置劃分成 格狀，通過工件上表面的格點(diǎn)以及在線上連接的三維坐標(biāo)系構(gòu)成的工件格狀區(qū)域的圖。
[0015] 圖5是表示圖4的工件格狀區(qū)域的圖。
[0016] 圖6是表示伴隨控制工作臺的旋轉(zhuǎn)軸位置的變化，工件格狀區(qū)域也進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)的 狀態(tài)的圖。
[0017] 圖7是說明設(shè)定工件格狀區(qū)域的格編號的圖。
[0018] 圖8是表示針對安裝工件前的工件格狀區(qū)域的格點(diǎn)P12的基準(zhǔn)球，通過測量用探 針測定并計(jì)算出的基準(zhǔn)球中心的位置數(shù)據(jù)MO12的圖。
[0019] 圖9是表示格點(diǎn)P6的位置數(shù)據(jù)MO6的圖。
[0020] 圖10是表示針對安裝工件后的工件格狀區(qū)域的格點(diǎn)P12的基準(zhǔn)球，通過測量用探 針測定并計(jì)算出的基準(zhǔn)球中心的位置數(shù)據(jù)Mw 12的圖。
[0021] 圖11是表示格點(diǎn)P6的位置數(shù)據(jù)Mw6的圖。
[0022] 圖12是說明將測定出的工件起因平移修正量ACw的數(shù)據(jù)作為修正量表存儲在內(nèi) 置于數(shù)值控制裝置中的非易失性存儲器等中的圖。
[0023] 圖13是表示刀具前端點(diǎn)位于由格點(diǎn)P14~P24構(gòu)成的工件格狀區(qū)域內(nèi)的圖。
[0024] 圖14是說明具備誤差修正部的數(shù)值控制裝置的圖。
[0025] 圖15是表示在實(shí)施方式1中執(zhí)行的修正的算法的流程圖。
[0026] 圖16是數(shù)值控制裝置控制的五軸加工機(jī)的混合型的實(shí)施方式。
[0027] 圖17是表示沒有誤差時(shí)的刀具與工作臺的關(guān)系、包含機(jī)械起因平移誤差的刀具 與工作臺的關(guān)系以及包含由于在工作臺上設(shè)置了工件而產(chǎn)生的工件起因平移誤差的工件 與工作臺的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] (實(shí)施方式1)
[0029] 〈1>對象機(jī)械和誤差修正向量
[0030] 圖1是數(shù)值控制裝置控制的五軸加工機(jī)的工作臺旋轉(zhuǎn)型的一實(shí)施方式。在圖1所 示的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，將通過C軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)且通過B軸旋轉(zhuǎn)傾斜的工作臺30搭載在Y軸 上，Y軸搭載在X軸上來進(jìn)行直線移動(dòng)，刀具頭20在Z軸上進(jìn)行上下直線移動(dòng)。將工件40 搭載在工作臺30上。
[0031] 對工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)的機(jī)械引起的平移誤差、工件引起的平移誤差以及這 些誤差的修正進(jìn)行說明。在此，將機(jī)械引起的平移誤差作為機(jī)械起因平移誤差，將工件引起 的平移誤差作為工件起因平移誤差。
[0032] 圖2表示沒有誤差時(shí)的刀具21與工作臺30的關(guān)系、包含機(jī)械起因平移誤差的刀 具21與工作臺30的關(guān)系以及包含由于在工作臺30上設(shè)置了工件40而產(chǎn)生的工件起因平 移誤差的工件40與工作臺30的關(guān)系圖。在此，表示了在通過以工作臺旋轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)的 (Xa，Ya，Za)坐標(biāo)來表示工作臺坐標(biāo)系時(shí)，由于從機(jī)械發(fā)生的誤差即機(jī)械起因平移誤差，工 作臺坐標(biāo)系成為（Xa'，Ya'，Za'）坐標(biāo)，并且由于在工作臺上搭載了工件而發(fā)生的誤差即工 件起因平移誤差，工作臺坐標(biāo)系成為（Xa"，Ya"，Za"）。
[0033] 在此，機(jī)械起因平移誤差是通過直線軸以及旋轉(zhuǎn)軸的位置即機(jī)械位置關(guān)系而產(chǎn)生 的平移方向的誤差。圖2中的機(jī)械起因平移誤差即（AXm，AYm，AZm)表示（Xa，Ya，Za) 坐標(biāo)與（Xa'，Ya'，Za'）坐標(biāo)之間的X軸方向/Y軸方向/Z軸方向的平移誤差。這些誤差 是微量的誤差，但為了便于理解將這些誤差夸大來描述。針對機(jī)械起因平移誤差的誤差修 正是在日本特開2009-151756號公報(bào)等中記載的現(xiàn)有技術(shù)，因此不進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0034] 工件起因平移誤差是由于在工作臺30上設(shè)置工件40而產(chǎn)生的由工件40引起的 平移方向的誤差。在工件40與刀具前端點(diǎn)接觸的點(diǎn)上，成為與本來位置的誤差量的圖2中 的工件起因平移誤差（AXw，AYw，AZw)表示（Xa'，Ya'，Za'）坐標(biāo)與（Xa"，Ya"，Za"）坐 標(biāo)之間的X軸方向/Y軸方向/Z軸方向的平移誤差。這些誤差是微量的誤差，但為了便于 理解將這些誤差夸大來描述。
[0035] 將基于指令直線軸位置Pml (Pmx，Pmy，Pmz)以及指令旋轉(zhuǎn)軸位置Pmr (Pmb，Pmc)的 機(jī)械起因平移誤差的修正量設(shè)為Δ〇?( Λ Xm，Λ Ym，AZm)，將工件起因平移誤差的修正量設(shè) 為ACw(AXw，AYw，ΛΖ?)。工作臺30以及工件40側(cè)的誤差量是以追隨該誤差量（修正 目標(biāo)）的方式進(jìn)行修正，因此也是修正量。在針對機(jī)械起因平移誤差將平移修正后的刀具 前端點(diǎn)向量設(shè)成Tiv tap (Tnvtc;pX，Tnvtc;py，Tnvtc;pZ)，針對工件起因平移誤差將平移修正后的 刀具前端點(diǎn)向量設(shè)成TWy tap 〇1￥。_^，1￥。，7，1￥。_^)時(shí)，通過式1表示八〇￥(八父￥，八￥￥， Δ Zw) 〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種數(shù)值控制裝置，其控制通過三個(gè)直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸對安裝在工作臺上的工件 進(jìn)行加工的五軸加工機(jī)，其特征在于，具有： 工件格狀區(qū)域設(shè)定單元，其在固定在工作臺上的三維坐標(biāo)系中，在覆蓋工件的工件近 旁區(qū)域內(nèi)設(shè)定通過預(yù)定間隔的格點(diǎn)劃分的工件格狀區(qū)域； 旋轉(zhuǎn)軸工件格狀區(qū)域設(shè)定單元，其設(shè)定該工件格狀區(qū)域的、兩個(gè)工作臺旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn) 位置； 工件起因平移修正量設(shè)定單元，其針對該旋轉(zhuǎn)軸工件格狀區(qū)域中的格點(diǎn)，設(shè)定由工件 引起的平移誤差的修正量；以及 工件起因平移修正量計(jì)算單元，其根據(jù)該修正量，計(jì)算工件上的刀具前端點(diǎn)位置的修 正量， 在修正部中，將該工件起因平移修正量與三個(gè)指令直線軸的位置相加來進(jìn)行誤差修 正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 所述五軸加工機(jī)是通過所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使工作臺旋轉(zhuǎn)的工作臺旋轉(zhuǎn)型五軸加工機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于， 所述五軸加工機(jī)是通過所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸使刀具頭、工作臺雙方旋轉(zhuǎn)的混合型五軸加工 機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具備用于修正工件引起的位移誤差的功能的數(shù)值控制裝置。數(shù)值控制裝置使用工件格狀區(qū)域設(shè)定單元、旋轉(zhuǎn)軸工件格狀區(qū)域設(shè)定單元構(gòu)成誤差修正用的格點(diǎn)，并通過工件起因平移修正量設(shè)定單元來設(shè)定由工件引起的平移誤差的修正量。工件起因平移修正量計(jì)算單元計(jì)算刀具前端點(diǎn)位置的修正量，在修正部中將其與三個(gè)指令直線軸的位置相加來進(jìn)行修正。
【IPC分類】G05B19-19
【公開號】CN104731012
【申請?zhí)枴緾N201410798754
【發(fā)明人】清水露規(guī)
【申請人】發(fā)那科株式會(huì)社
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年12月19日
【公告號】DE102014018518A1, US20150177727