具有车齿加工的工具修正功能的数值控制装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种数值控制装置。基于工具数据来生成表示工具的指令路径的指令数据，生成每个插补周期的插补数据并输出，其中工具数据基于工具的斜度、形状而生成。在指令模块是指令车齿加工的模块的情况下，基于存储于工具数据存储部的工具数据而生成修正指令路径的修正数据，插补部将与输出的插补数据对应的修正数据输出。
【专利说明】
具有车齿加工的工具修正功能的数值控制装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数值控制装置。尤其涉及具有车齿加工的工具修正功能的数值控制装 置。
【背景技术】
[0002] 车床的车齿加工中，使用具备在YZ平面上相对于工件的旋转轴线倾斜地配置的直 线刀刃的工具，一边使Z轴以及Y轴移动一边进行加工(参照日本专利第3984052号公报）。
[0003] 在图10A所示的工具的情况下，为了按本加工中需要的形状进行加工，需要在ZX平 面上相对于旋转轴线(Z轴线）如图10B那样平行地安装工具的直线刀刃。在如图10C那样未 平行地安装工具的情况下，加工品的直径在切削开始位置和切削结束位置不固定。在这种 情况下，一旦切削后对加工品进行测量，则需要基于其结果对加工程序进行修正，成为操作 者的负担。
[0004] 如图11所示，在ZX平面上，工具的直线刀刃相对于旋转轴线（Z轴线）平行的情况 下，即使一边使Z轴以及Y轴移动一边进行车削也与工具的位置无关地使切削量固定。
[0005] 对此，如图12所示，考虑在ZX平面上，工具的直线刀刃相对于旋转轴线（Z轴线）不 平行的情况。若工具的直线刀刃相对于行进方向向旋转轴线侧倾斜，则随着工具移动，切削 量增加而使切削负载变大，加工面精度产生波动。另外，加工品的直径在切削开始位置和结 束位置变得不同。
【发明内容】
[0006] 因此本发明的目的在于，提供一种数值控制装置，即使在存在相对于工件的旋转 轴向垂直方向(X轴方向）的工具的斜度的情况下，也能够控制切削路径而使切入量固定。
[0007] 本发明的数值控制装置基于包含指令模块的加工程序，对进行车齿加工的机床进 行控制，该车齿加工为通过工具来对旋转的工件的旋转对称面进行切削加工，上述数值控 制装置具备：工具数据存储部，该工具数据存储部存储基于上述工具的斜度或上述工具的 形状中的至少一个而生成的工具数据;加工程序解析部，该加工程序解析部从上述加工程 序读取指令模块并解析，进而生成表示由上述指令模块所指令的上述工具的指令路径的指 令数据并输出；插补部，该插补部基于上述指令数据而实行插补处理，并且生成每个上述插 补处理的插补周期的插补数据并输出；以及修正部，该修正部在上述指令模块为指令车齿 加工的模块的情况下，基于存储于上述工具数据存储部的工具数据来生成对上述指令路径 进行修正的修正数据，并输出与上述插补部输出的各个插补数据对应的上述修正数据。
[0008] 还可以具备工具数据生成部，该工具数据生成部基于对上述工具的斜度或上述工 具的形状进行测量的传感器的输出而生成工具数据，并将上述工具数据存储于上述工具数 据存储部。
[0009] 也可以为，上述工具数据包含上述工具的刀尖的切削开始点的坐标值和至少一个 以上的与上述切削开始点不同的刀尖的点的坐标值，上述修正部基于上述工具的刀尖的切 削开始点的坐标值和与上述切削开始点不同的刀尖的点的坐标值之差来生成上述修正数 据。
[0010] 也可以为，上述修正部根据基于上述工具数据而计算出的工具的刀尖的斜度来计 算出对上述工件与上述工具的刀尖垂直地相接的切削点的位置进行修正的修正量，并使基 于上述修正量而生成的修正数据配合上述插补部输出的插补数据而输出。
[0011] 根据本发明，即使在工具存在斜度的情况下，数值控制装置也基于工具的安装角 度进行X轴的移动以使切削量成为固定。不需要操作者的加工程序的修正。其结果，操作者 不注意工具的安装角度就能够生成加工程序。另外，也不需要对工具的安装角度的影响进 行确认的测试加工，能够缩短用于从加工开始位置到结束位置使切削量固定的作业缩短。
[0012] 本发明的上述的以及其他的目的以及特征通过参照附图对以下的实施例的说明 将变得明确。这些图中：
【附图说明】
[0013] 图1是对本发明的车齿加工的工具指令路径的修正的概念进行说明的图。
[0014] 图2A是对基于本发明的车齿加工的工具的刀尖的斜度而进行的工具指令路径的 修正的概念进行说明的图，表示在X轴方向上工具的切削刀刃的两端产生偏移的情况。
[0015] 图2B是对基于本发明的车齿加工的工具的刀尖的斜度而进行的工具指令路径的 修正的概念进行说明的图，与加工时的工具的移动一同表示相对于本来的指令路径使工具 向X轴方向移动的修正。
[0016] 图3A是对基于本发明的车齿加工的工具的刀尖形状而进行的工具指令路径的修 正的概念进行说明的图，表示工具的切削刀刃因磨耗而成为非线形状的情况。
[0017] 图3B是对基于本发明的车齿加工的工具的刀尖形状而进行的工具指令路径的修 正的概念进行说明的图，表示设置有多个触摸传感器的测量点的例子。
[0018] 图3C是对基于本发明的车齿加工的工具的刀尖形状而进行的工具指令路径的修 正的概念进行说明的图，表示沿对照切削刀刃的形状进行修正的工具指令路径使工具在X 轴方向上移动的例子。
[0019] 图4是本发明的实施方式1的数值控制装置的功能模块图。
[0020] 图5A是对基于本发明的工具的刀尖的斜度的工具数据的生成方法进行说明的图， 表示仅对工具的斜度进行测量的情况。
[0021] 图5B是对基于本发明的工具的刀尖的斜度的工具数据的生成方法进行说明的图， 表示由触摸传感器的测量结果的差分来计算出A X的情况。
[0022] 图6A是对基于本发明的工具的刀尖形状的工具数据的生成方法进行说明的图，表 示使用多个触摸传感器来测量工具的直线刀刃的形状的情况。
[0023]图6B是对基于本发明的工具的刀尖形状的工具数据的生成方法进行说明的图，表 示触摸传感器的测量结果的差分和距触摸传感器的距离的关系。
[0024] 图7A是表示基于本发明的工具的刀尖形状而进行的工具指令路径的修正的具体 例的图。
[0025] 图7B是表示基于本发明的工具的刀尖形状而进行的工具指令路径的修正的具体 例的图。
[0026]图8是在本发明的实施方式1的数值控制装置上实行的处理的流程图。
[0027]图9A是对基于本发明的实施方式2的工具的刀尖的斜度的切削点的修正方法进行 说明的图。
[0028]图9B是对基于本发明的实施方式2的工具的刀尖的斜度的切削点的修正方法进行 说明的图。
[0029] 图9C是对基于本发明的实施方式2的工具的刀尖的斜度的切削点的修正方法进行 说明的图。
[0030] 图10A是对车齿加工中的工具的斜度进行说明的图。
[0031] 图10B是对车齿加工中的工具的斜度进行说明的图。
[0032] 图10C是对车齿加工中的工具的斜度进行说明的图。
[0033]图11是表示车齿加工中的工具没有倾斜的情况的切削结果的图。
[0034]图12是表示车齿加工中的工具倾斜的情况的切削结果的图。
【具体实施方式】
[0035]以下，与附图一起说明对本发明的实施方式。
[0036] 在本实施方式中，提供一种数值控制装置，在车床的车齿加工中，在切入量因工具 相对于工件的旋转轴而向垂直方向(X轴方向）的斜度而变化的情况下，如图1所示，在X轴方 向上对工具的指令路径进行修正以使切入量固定。
[0037] 更具体而言，本发明的数值控制装置基于加工前由触摸传感器等的测量而得的工 具切削刀刃的安装角度(切削刀刃两端的X轴方向的偏移），随着加工时的工具的移动，使工 具向X轴方向移动。由此，控制工具的移动路径以使切削量成为固定。即，如图2A所示，在X轴 方向上工具切削刀刃的两端产生的偏移的情况下，如图2B所示，基于该偏移，生成随着加工 时的工具的移动而相对于本来的指令路径使工具向X轴方向移动的修正过的工具的指令路 径。
[0038] 另外，即使在如图3A-样工具的切削刀刃因磨耗而成为非线形状的情况下，也通 过如图3B所示地设置多个触摸传感器等的测量点来测定切削刀刃的形状。而且，也能够基 于测定的结果如图3C所示地沿对照切削刀刃的形状而修正的工具指令路径使工具向X轴方 向移动。
[0039] <实施方式1>
[0040]图4是本发明的一个实施方式的数值控制装置的功能模块图。本发明的数值控制 装置1具备:加工程序解析部10、插补部11、伺服控制部12、修正部13、工具数据生成部14、以 及工具数据存储部15。
[0041 ]加工程序解析部10依次读取存储于未图示的存储器的加工程序的指令模块，并对 读取的指令模块进行解析。解析后的结果，在读取的模块为通常的指令的情况下，基于按通 常进行解析的结果来生成指令数据并向插补部11输出。在读取的模块为选择车齿工具的切 削进给的加工模块的情况下，向修正部13指令，以便修正该指令模块的指令路径。
[0042]插补部11基于加工程序解析部10输出的指令数据，生成对指令路径上的点以插补 周期进行插补计算的插补数据(指令脉冲），并向伺服控制部12输出。
[0043] 伺服控制部12基于从插补部11输入的插补数据而驱动伺服马达2,从而使工件和 工具相对移动。
[0044] 修正部13从工具数据存储部15取得工具数据，并基于该工具数据和来自加工程序 解析部10的指令实行后述的修正处理来产生修正脉冲。而且，将该修正脉冲与插补部11输 出的插补数据对照并向伺服控制部12输出。
[0045] 工具数据生成部14根据加工程序所记载的工具更换指令、来自操作者的操作盘的 操作指令而动作，并从传感器3取得安装于车床的工具的斜度、形状，从而生成工具数据。生 成的工具数据存储于工具数据存储部15。
[0046] 以下对具备这种结构的数值控制装置1的、从工具的解析到车齿加工的流程进行 说明。
[0047] 在根据加工程序的工具更换指令等，以手动或自动向车床安装车齿工具时，数值 控制装置1中，手动或自动地使用触摸传感器等传感器3来测量安装的车齿工具的向X轴方 向的斜度、形状。基于测量结果，工具数据生成部14生成工具数据，并存储于工具数据存储 部15。
[0048] 在工具数据生成时，在仅测量工具的斜度的情况下，如图5A那样，使用位于工具的 两端部的一个以上的触摸传感器。而且，根据位于切削开始点的触摸传感器的测量结果和 另一方的触摸传感器的测量结果的差分，来计算出AX。AX与根据传感器的配置(预先设定 或者由驱动传感器的伺服马达的位置决定)而求得的传感器间的距离AY-起作为工具数 据存储于工具数据存储部15(图5B)。
[0049] 这样，在工具的直线刀刃的测量点为两点且两点间的X轴分量的偏移为A X的情况 下，修正部13从切削模块的切削开始点（工件和工具接触的位置(Y轴分量））开始X轴的移 动，在通过切削结束点（工件和工具分离的位置(Y轴分量））后结束X轴的移动。而且，对照插 补数据输出修正脉冲，以便维持移动结束时的位置。此时X轴最大移动A X。在加工模块结束 后，修正部13使工具退避后或与工具的退避动作并行地取消修正脉冲，使X轴返回原来的位 置。
[0050] 另一方面，在工具数据生成时，在对因磨耗而成为非线形状的工具的直线刀刃的 形状进行测量的情况下，如图6A所示，使用多个触摸传感器。而且，根据位于切削开始点的 触摸传感器的测量结果与其他的触摸传感器的差分，分别计算出A心、A X2、A X3、…。A心、 A X2、A X3与距离A Y1、A Y2、A Y3、…一起作为工具数据而存储于工具数据存储部15，该距 离A Yl、A Y2、A Y3、…是根据传感器的配置(预先设定的或根据驱动传感器的伺服马达的 位置决定)而求得的距离位于切削开始点侧的触摸传感器的位置(图6B)。
[0051] 这样，工具的直线刀刃的测量点存在多个，工具的直线刀刃的X轴分量的偏移在如 图6那样从切削开始点起距离A Yi处为A X:、距离A Y2处为A X2、距离A Y3处为A X3的情况 下，若将切削进给的模块的移动量的Y轴分量设为Ly，则修正部13随着Y轴的移动而如图7那 样，对照插补数据输出使X轴移动的修正脉冲。即，以如下方式输出修正脉冲:在从切削开始 点使Y轴移动A Yi其间使X轴移动A Xi，在接下来的Y轴的（A Y2- A Yi)的移动中，使X轴移动 (A X2 - A Xi)，在接下来的Y轴的（A Y3 - A Y2)的移动中，使X轴移动（A X3 - A X2)。
[0052] 此外，在切削进给的模块的移动量的Y轴分量Ly比测量点的两端的Y轴分量长(图5 的A Y、图6的A Y3)小的情况下，如图7(B)所示，X轴的移动量成为AXe。另外，在模块开始点 和切削开始点相同的情况下，与模块开始同时地生成开始X轴的移动的路径。
[0053]图8是本实施方式的数值控制装置1上实行的处理的流程图。本处理按加工程序的 模块实行。
[0054] ?[步骤S101]加工程序解析部10从加工程序读取指令模块。
[0055] ?[步骤S102]加工程序解析部10对在步骤S101读取的指令模块进行解析并生成 指令数据，根据该指令数据来开始该指令模块的实行。
[0056] ?[步骤S103]加工程序解析部10判定当前正在实行的指令模块是否为车齿加工 指令模块。在是车齿加工指令模块的情况(是）下进入步骤S104,在不是的情况(否）下进入 步骤S201。
[0057] ?[步骤S104]修正部13判定工具的当前位置是否位于从切削开始点到切削结束 点之间。在位于从切削开始点到切削结束点之间的情况(是)进入步骤S105,在不是的情况 (否）下进入步骤S201。
[0058] ?[步骤S105]修正部13基于存储于工具数据存储部15的工具数据，来计算出对照 工具的Y轴的移动的X轴的修正脉冲(移动量）。
[0059] ?[步骤S106]插补部11输出程序的指令脉冲。修正部13为了配合插补部11输出指 令脉冲而输出在步骤S105计算出的修正脉冲。
[0060] ?[步骤S107]判断指令模块的实行是否结束。在结束了的情况（是）下进入步骤 S108,而在未结束的情况(否）下返回步骤S103。
[00611 ?[步骤S108]修正部13将在步骤S105计算出的修正脉冲取消，使X轴返回原始位 置。
[0062] ?[步骤S201]插补部11输出程序的指令脉冲。
[0063] <实施方式2>
[0064] 在车齿加工中，在如图9A那样存在工具的直线刀刃的向X轴方向的斜度的情况下， 如图9B所示，切削点（工件和工具垂直地相接的点）成为Cr的位置，因此不能成为由程序指 令的工件半径。因此，在本实施方式中，表示这种情况下以切削点成为图9C的修正后的切削 点Crc的方式对工具的指令路径进行修正的顺序。
[0065]如图9A所示，将工具的直线刀刃的斜度的X轴分量设为Xt、将Y轴分量设为Tt、将角 度设为9。若将由加工程序指令的切削点的工件半径设为R，则通过根据以下的式1使X轴移 动修正量Qx，从而加工后的工件的半径成为由加工程序指令的半径R。
[0066] (式1)
[0067] 到切削点Cr为止的半径ra:ra = RX cos9
[0068] 修正量：
[0069]本实施方式的数值控制装置具备与实施方式1的数值控制装置1相同的结构，若安 装有车齿加工用的工具，则与实施方式1相同地使用传感器3来测量工具的斜度，并存储工 具数据。而且，在选择车齿工具的切削进给的加工模块中，在通过自动或手动操作来指令工 件半径的修正的情况下，修正部13基于存储于工具数据存储部15的工具数据而使用式1来 计算出修正量Qx。通过以该计算出的修正量Qx来输出修正脉冲，从而以使切削点的位置成 为修正后的切削点Crc的方式进行修正。
[0070] 以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方 式的例子，通过加以适当的变更而能够以多种方式实施。
[0071] 例如，作为上述实施方式中对工具进行测量的传感器以触摸传感器为例，但并不 限定于此，只要是利用了光、超声波的距离传感器等能够测定工具的形状的传感器就可以 使用任意的传感器。
【主权项】
1. 一种数值控制装置，基于包含指令模块的加工程序，对进行车齿加工的机床进行控 制，该车齿加工利用工具来对旋转的工件的旋转对称面进行切削加工，上述数值控制装置 的特征在于，具备： 工具数据存储部，其存储基于上述工具的斜度或上述工具的形状的至少一个而生成的 工具数据； 加工程序解析部，其从上述加工程序读取指令模块并解析，生成指令数据并输出，该指 令数据表示由上述指令模块指令的上述工具的指令路径； 插补部，其基于上述指令数据而实行插补处理，生成上述插补处理的每个插补周期的 插补数据并输出；以及 修正部，其在上述指令模块为指令车齿加工的模块的情况下，基于存储于上述工具数 据存储部的工具数据来生成对上述指令路径进行修正的修正数据，并输出与上述插补部输 出的各个插补数据对应的上述修正数据。2. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 还具备工具数据生成部，该工具数据生成部基于对上述工具的斜度或上述工具的形状 进行测量的传感器的输出而生成工具数据，并将上述工具数据存储于上述工具数据存储 部。3. 根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于， 上述工具数据包含上述工具的刀尖的切削开始点的坐标值和至少一个以上的与上述 切削开始点不同的刀尖的点的坐标值， 上述修正部基于上述工具的刀尖的切削开始点的坐标值和与上述切削开始点不同的 刀尖的点的坐标值的差分来生成上述修正数据。4. 根据权利要求1~3任一项中所述的数值控制装置，其特征在于， 上述修正部根据基于上述工具数据而计算出的工具的刀尖的斜度来计算出对上述工 件与上述工具的刀尖垂直地相接的切削点的位置进行修正的修正量，并使基于上述修正量 而生成的修正数据与上述插补部输出的插补数据对照地输出。
【文档编号】G05B19/404GK105911959SQ201610099034
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】小川修二, 伊藤元彦, 黑岩大
【申请人】发那科株式会社