[发明专利]控制五轴加工机的数值控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制通过三个直线轴和两个旋转轴对安装在工作台上的加工物进行加工的五轴加工机的数值控制装置。

背景技术

当使用五轴加工机对加工物进行加工时，一般使用以下加工技术，即根据所指令的加工物与刀具之间的相对移动速度，对刀具前端点的移动路径和刀具方向的移动指令插补刀具前端点的移动路径的同时也插补刀具方向，刀具方向变化的同时，刀具前端点以所指令的速度在所指令的移动路径上进行移动。这样的指令和加工技术被称为刀具前端点控制，程序指令通常通过CAM而生成。

在日本特开2003-195917号公报中公开了如下技术，即根据加工物与刀具之间的相对移动速度，分别对刀具前端点的移动路径和刀具方向的移动指令进行插补的同时对移动路径的插补点进行校正，从而驱动伺服电动机使得刀具前端点以所指令的速度在所指令的移动路径上移动。

在日本特开2005-182437号公报中公开了如下技术，即进行通过指令刀具前端点的移动路径的点列和指令刀具方向的向量列，加工点变化从指令点列生成的曲线，表示刀具方向的向量前端点变化从指令向量列生成的曲线的插补。在日本特开2009-146152号公报中公开了一种关于刀具方向指令单元的技术，即进行校正使得两个旋转轴移动量与直线轴移动量之间的比成为恒定。此外，在日本特开2009-146152号公报中表示出了针对生成CAM的程序的刀具前端点的移动路径即直线轴指令的长度刀具方向的变化不成比例地进行较大变化的情况。

将从刀具前端点向刀具方向偏离了刀具长度部分的位置称为控制点。当控制为刀具前端点沿着所指令的移动路径时，将放大刀具长度的每个程序块的刀具方向的变化加算到控制点上。因此，当刀具方向向量有较大变化时，例如即使刀具前端点的指令路径平滑，控制点的移动并不一定限于是平滑的动作。当控制点的移动路径不平滑时，伺服电动机为了跟踪其路径需要进行急剧的加减速，从而产生加工时间的延长或加工物的表面精度下降等不好影响。

在日本特开2009-146152号公报中记载的刀具方向指令校正单元中，直接校正旋转轴指令。因此，无法控制向哪个方向校正刀具方向向量。例如，在利用刀具侧面的加工中，加工面法线方向的校正量变大，则产生向加工物的需要以上的切削，产生加工物的表面精度下降。此外，当有机械等障碍物的方向的校正量变大，则有可能产生如图1所示的刀具与机械的干扰。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种控制五轴加工机的数值控制装置，其在刀具前端点控制中，校正刀具方向向量使得所指定的方向的校正量变小，抑制加工时不需要的机械的加减速，能够缩短加工时间和提高加工物的加工面的表面精度。

根据本发明的数值控制装置，在控制针对安装在工作台上的加工物进行加工的由三个直线轴和两个旋转轴构成的五轴加工机的数值控制装置中，具有：指令读取单元，其读取所述直线轴的移动路径指令、所述加工物和刀具之间的相对移动速度指令以及针对作为所述工作台的刀具方向指令和刀具长度；刀具方向校正公差设定单元，其设定校正刀具方向的阈值即刀具方向校正公差；刀具方向指令校正单元，其进行校正使得所述刀具方向指令成为在所述刀具方向校正公差以内；插补单元，其根据通过所述刀具方向指令校正单元而校正的所述刀具方向指令、所述移动路径指令以及所述相对移动速度指令，求出每个插补周期的各轴位置以便使刀具前端点以所指令的相对移动速度在所指令的移动路径上移动；以及驱动各轴电动机的单元，其驱动各轴电动机使得向通过所述插补单元求出的各轴位置进行移动。

指令所述刀具方向指令作为刀具方向向量，所述刀具方向指令校正单元可以校正所指令的所述刀具方向向量。

或者，通过两个旋转轴的位置指令所述刀具方向指令，所述刀具方向指令校正单元可以校正所指令的所述两个旋转轴的位置。并且，所述刀具方向指令校正单元将所指令的两个旋转轴的位置转换成刀具方向向量，校正转换后的所述刀具方向向量，将校正后的所述刀具方向向量逆转换成两个旋转轴的位置。

赋予所述刀具方向校正公差作为I、J、K(X、Y、Z轴方向)，所述刀具方向指令校正单元进行校正使得成为所指令的所述刀具方向校正公差以内。

或者，赋予所述刀具方向校正公差作为刀具前进方向公差以及加工面法线方向公差，所述刀具方向指令校正单元进行校正使得成为所述刀具前进方向公差以及所述加工面法线方向公差以内。

或者，赋予所述刀具方向校正公差作为任意方向的公差，所述刀具方向指令校正单元进行校正使得成为所述任意方向的公差以内。