[发明专利]具有多轴加工机用速度控制功能的数值控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制多轴加工机的数值控制装置，所述多轴加工机通过至少三个直线轴和至少一个旋转轴使刀具方向相对于安装在工作台上的工件相对地变化，来加工上述工件。

背景技术

在日本特开2003-195917号公报(与美国专利第6,775,586号公报对应)中公开了下面的技术：(1)在具有旋转工作台的设备中，在与工作台一起旋转的坐标系(这里称为工作台坐标系)中指令直线轴的刀具前端点路径，(2)根据速度指令插补该指令的刀具前端点路径，得到“刀具前端点路径的插补位置信息”，同时插补旋转轴的移动指令，得到“旋转轴的插补位置信息”，由此(3)根据该得到的“旋转轴的插补位置信息”修正上述“直线轴的插补位置信息”，(4)根据该修正的“直线轴的插补位置信息”和上述“旋转轴的插补位置信息”驱动对应的各轴的伺服机构。

这里，图1表示用两个旋转轴(A轴以及B轴)旋转工作台、用三个直线轴(X轴、Y轴、Z轴)移动刀具头的设备的例子。

指令速度指令，另外在工作台坐标系中指示刀具前端点路径，进而指示相对于旋转轴的移动指令。在图1中，用X1、Y1表示刀具前端点路径始点处的工作台坐标系，用X2、Y2表示刀具前端点路径终点处的工作台坐标系。表示旋转轴中仅A轴移动的状态。设工作台坐标系原点为A轴的旋转中心和B轴的旋转中心的交叉的点。

图2是说明工作台坐标系中的刀具前端点路径的图。

在该图2中，用(Xs，Ys，Zs)表示刀具前端点路径始点位置，用(Xe，Ye，Ze)表示刀具前端点路径终点位置。在工作台坐标系上根据速度指令插补刀具前端点路径，得到“刀具前端点路径的插补位置信息”。其为工作台坐标系上的刀具前端点的位置。另外，关于旋转轴的移动指令，以与上述的刀具前端点路径的插补开始一起开始其插补并且与刀具前端点路径的插补结束一起结束其插补的方式进行插补，得到“旋转轴的插补位置信息”。

另外，上述“刀具前端点路径的插补位置信息”通过上述“旋转轴的插补位置信息”修正而成为刀具控制点位置。该刀具控制点位置从刀具前端点位置离开刀具长度修正矢量的距离。另外，根据刀具控制点位置(即根据直线轴的修正后的插补位置信息和旋转轴的插补位置信息)驱动各轴的伺服机构。该技术称为“工作台旋转型刀具前端点控制”。

另外，在日本特开平6-332524号公报(与美国专利第5,545,956号公报对应)中公开了下面的技术。(1)求出仅在直线移动轴上进行了直线插补的情况下的各直线移动轴的每一预定周期的分配移动量ΔU，进而(2)与上述插补次数对应，计算使刀具的角度变化的各旋转轴的每一预定周期的分配移动量，由此(3)在使刀具相对于工件的角度变化，通过该刀具进行加工时，以被赋予的指令移动速度使刀具的前端移动。这是这样的技术：(1)在具有旋转刀具头的设备中，在不旋转的坐标系(这里是设备坐标系)上指令直线轴的刀具前端点路径，(2)根据速度指令插补该指令的刀具前端点路径，得到“刀具前端点路径的插补位置信息”，同时插补旋转轴的移动指令，得到“旋转轴的插补位置信息”，由此(3)根据该得到的“旋转轴的插补位置信息”修正“直线轴的插补位置信息”，(4)根据该修正后的“直线轴的插补位置信息”和上述“旋转轴的插补位置信息”驱动对应的各轴的伺服机构。

图3是说明用两个旋转轴(A轴以及C轴)旋转刀具头的设备的一例的图。

在该图3中，与指令速度一起指示刀具前端点路径，另外指示相对于旋转轴的移动。另外用(Xs，Ys，Zs)表示刀具前端点路径始点位置，用(Xe，Ye，Ze)表示刀具前端点路径终点位置。

根据速度指令插补刀具前端点路径，得到刀具前端点路径的插补位置信息。其是刀具前端点的位置。关于旋转轴的移动指令，以与上述的刀具前端点路径的插补开始一起开始其插补，并且与刀具前端点路径的插补结束一起结束其插补的方式进行插补，得到“旋转轴的插补位置信息”。通过旋转轴的插补位置信息修正刀具前端点路径的插补位置信息而成为刀具控制点位置。这里，刀具控制点位置是A轴的旋转中心和C轴的旋转中心的交叉的点。刀具控制点位置从刀具前端点位置离开刀具长度修正矢量的距离。另外，根据刀具控制点位置即直线轴的修正后的插补位置信息和旋转轴的插补位置信息来驱动各轴的伺服机构。该技术称为“刀具头旋转型刀具前端点控制”。

将这些“工作台旋转型刀具前端点控制”、“刀具头旋转型刀具前端点控制”以及后面的“混合型加工机(一起旋转工作台、刀具头的加工机)中的刀具前端点控制”的技术统称为“刀具前端点控制”。