[发明专利]具有工件设置误差修正部的多轴机床用数值控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制通过利用至少三个直线轴及三个旋转轴使工作台或工具头旋转的机构对安装在工作台上的工件（加工物）进行加工的多轴机床（多轴加工机）的数值控制装置，尤其涉及具备修正设置工件时的设置误差的工件设置误差修正部的数值控制装置。

背景技术

在三个直线轴（X、Y、Z轴）外具有两个旋转轴的五轴加工机比较普遍。在这种五轴加工机中，在例如下述三个专利文献1中公开了具备修正设置工件时的设置误差的工件设置误差修正部的数值控制装置。

在日本特开2009-15464号公报中，公开了在五轴加工机中将在机械坐标系中插入的位置转换为中间坐标系并相对于工件设置时的误差进行误差修正，并将该中间坐标系的位置变换为机械坐标系的位置的技术。但是，在该专利文献中没有记载在旋转轴的位置具有多个解的场合选择哪个解，因此无法将该技术用于数值控制装置。

在美国专利8041447号公报中记载了下述技术：在五轴加工机中计算工具的指令坐标系上的位置与方向，在计算相对于工件设置时的误差进行误差修正后的旋转轴位置时，在该解存在多个的场合选择近似于指令位置的解。

在日本特开2011-133968号公报中论述了作为与上述美国专利8041447号公报的问题点产生在特殊点附近的旋转轴的较大的动作的场合。当产生在特殊点附近的旋转轴的较大的动作时，产生加工时间变长，在加工面上产生台阶或偏离并使加工面品质下降等不良状况。因此，在该日本特开2011-133968号公报中，公开了在旋转轴超过特殊点并指令为相反侧的场合，使该旋转轴的路径为特殊点通过的技术。但是，在该技术中，由于改变路径，产生加工误差。另外，这些技术如上所述，全部以五轴加工机为对象。

最近，使用了如图1及图2所示的、具有三个旋转轴的头旋转式多轴加工机用的工具头。另外，也使用具有工作台旋转用的两个旋转轴与头旋转用的一个旋转轴的混合式多轴加工机（参照图3）或具有工作台旋转用的一个旋转轴与头旋转用的两个旋转轴的混合式多轴加工机（参照图4）。另外，考虑将具有工作台旋转用的三个旋转轴的工作台旋转式多轴加工机（参照图5）也作为机械结构。如上所述，现有技术涉及在三个直线轴（X、Y、Z轴）之外具有两个旋转轴的五轴加工机，没有利用数值控制装置修正在具有三个旋转轴的多轴结构的机床（多轴加工机）上设置工件时的其设置误差的技术。

另外，在上述美国专利8041447号公报中，即使选择多个解中的任一个，也只选择两组解中的任意一个。然而，后述所述，就具有三个旋转轴的多轴加工机而言，计算这些旋转轴的位置时的解存在无数个。因此，无法简单地将u上述五轴加工机相关的现有技术应用于具有三个旋转轴的多轴加工机。

另外，在五轴加工机中，在特殊点附近存在具有产生上述那样的旋转轴的较大的动作或加工误差的场合之类的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，其控制通过利用至少三个直线轴及三个旋转轴使工作台或工具头旋转的机构对安装在工作台上的工件进行控制，具备修正设置工件时的位置误差的工件设置误差修正部。另外，在具有至少三个直线轴及三个旋转轴的多轴机床修正工件设置时的设置误差时，不产生在五轴加工机中产生的特殊点附近的较大的动作。由此，能以更短的时间且更高的品质进行更高精度的加工。

本发明的数值控制装置对利用至少三个直线轴与三个旋转轴加工安装在工作台上的工件的多轴机床进行控制，该数值控制装置具备对设置工件时的设置误差进行修正的工件设置误差修正部。并且，该工件设置误差修正部具有：根据上述三个直线轴和上述三个旋转轴的指令位置计算作为设置工件时的坐标系的工件设置坐标系上的工具位置与工具方向的工具位置／方向计算部；以在具有上述设置误差的工件上保持由上述工具位置／方向计算部计算的上述工件设置坐标系上的工具位置与工具方向的方式，根据与上述设置误差对应地预先设定的设置误差量进行修正工具位置与修正工具方向的计算的修正工具位置／方向计算部；以及根据由上述修正工具位置／方向计算部计算的修正工具位置与修正工具方向计算上述三个直线轴的修正直线轴位置与上述三个旋转轴的修正旋转轴位置的修正直线轴／旋转轴位置计算部。并且，根据由上述修正直线轴／旋转轴位置计算部计算的上述三个直线轴的修正直线轴位置与上述三个旋转轴的修正旋转位置驱动这些各轴。

上述修正直线轴／旋转轴位置计算部通过下述方式求出上述修正旋转轴位置：根据由上述修正工具位置／方向计算部计算的修正工具方向计算上述三个旋转轴的多个解，并合成这些计算的多个解。