專利名稱：車削加工用的程序生成裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在車床等中使用的車削加工用的程序生成裝置。
技術背景已知通過輸入要車削加工的材料形狀或加工形狀(加工的最終形狀)等 而自動生成加工程序的數值控制裝置或自動編程裝置。在該加工程序的自動生成中，遵照畫面上顯示的指南(guide)以對話形式通過圓弧或直線來定義材 料的形狀或加工形狀并進行輸入，由此自動選擇刀具并決定加工條件，生成加 工程序。在該對話形式的自動加工程序生成中，在車削加工的精加工(也包含中 精加工)的程序生成中，通常設定沿著加工形狀的切削方向。但是根據切削刀具的形狀其切削能力在切削方向上不同、精加工精度不 同，或者切屑的處理，有時不是沿著加工形狀的仿形方向、而是部分地從工件 的外周朝向中心的方向進行切削。例如，在特開平2—145237號公報中公開了吻合刀具的形狀、使對于每 一加工形狀的要素指定切削方向的輪廓形狀加工方式。為了在精加工(也包含中精加工)中選擇并設定最適合的切削方向，如 上述專利文獻所示，需要對每一加工形狀的要素設定切削方向。因此，考慮切 削效率或切削精度、選擇設定最適合的切削方向，如果不是熟練的操作員則很 困難。另外，對于每一加工要素逐個設定切削方向，在加工程序生成中需要時 間，是麻煩的作業。 發明內容因此，本發明的目的是提供一種車削加工用的程序生成裝置，其能夠在 精加工(也包含中精加工)的加工程序生成時自動決定切削方向，生成加工精 度高的精加工用程序。根據本發明的、生成精加工用的程序的車削加工用的程序生成裝置，具 有從加工形狀數據判別加工要素的加工要素判別單元；從用所述加工要素判別 單元判別的加工要素的加工條件自動決定對工件進行車削加工的方向的車削程序的程序生成單元。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是直線要素 時，所述車削方向決定單元，對該直線要素相對于所述工件的旋轉中心線所成 的角度與預先設定的角度進行比較，在該直線要素的角度比所述設定角度大 時，能夠將切削方向從仿形方向變更為由工件的外周朝向中心的方向。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是直線要素 時，所述車削方向決定單元，求該直線要素的始點和終點間的、與所述工件的 旋轉中心線垂直的方向的距離，并對該求得的距離和預先設定的值進行比較，在所述距離比所述i殳定值大時，能夠將切削方向從仿形方向變更為從工件外側 朝向中心的方向。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是圓弧要素 時，所述車削方向決定單元，對連結該圓弧要素的始點和終點的直線相對于所 述工件的旋轉中心線所成的角度和預先設定的角度進行比較，在所述圓弧要素 的角度比所述設定角度大時，能夠將切削方向從仿形方向變更為從工件外側朝 向中心的方向。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是圓弧要素 時，所述車削方向決定單元，對該圓弧要素的半徑大小和預先設定的值進行比 較，在所述半徑的大小比所述設定值大時，能夠將切削方向從仿形方向變更為 從工件外側朝向中心的方向。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是直線要素 時，所述車削方向決定單元，在該直線要素相對于所述工件的旋轉中心線所成 的角度比預先設定的角度大、且該直線要素的始點和終點間的與工件的旋轉中 心線垂直的方向的距離比預先設定的距離大時，能夠將切削方向乂人仿形方向變 更為從工件外周朝向中心的方向。在用所述加工要素判別單元從加工形狀數據判別的加工要素是圓弧要素 時，所述車削方向決定單元，在連結該圓弧要素的始點和終點的直線相對于所
述工件的旋轉中心線的角度比預先設定的角度大、且該圓弧要素的半徑大小比 預先設定的值大時，能夠將切削方向從仿形方向變更為從工件外側朝向中心的 方向。根據本發明，在生成精加工用的加工程序中，當對于刀具牽引力的應力(stress)作用、使加工精度降低的情況下，自動地將切削方向作為與仿形方 向相反的剪斷方向。因此，遵照這樣生成的加工程序能夠進行防止加工精度降 低的精車削加工。
參照附圖的以下實施例的說明能夠明了本發明的上述以及其他的目的以 及特征。附圖中圖1A是說明在加工要素是直線時根據該直線的傾斜角度A的大小將切 削方向作為仿形方向或者其逆方向的圖，圖IB是說明在加工要素是直線時根據該直線的高低差D的大小將切削 方向作為仿形方向或者其逆方向的圖，圖1C是說明在加工要素是圓弧時根據該圓弧的弦的角度A的大小將切 削方向作為仿形方向或者其逆方向的圖，圖ID是說明在加工要素是圓弧時根據該圓弧的半徑R的大小將切削方 向作為仿形方向或者其逆方向的圖，圖2是表示本發明的車削加工用程序生成裝置的一個實施形態執行的車 削方向自動決定處理的算法的流程圖，圖3是用數值控制裝置構成本發明的車削加工用的程序生成裝置時的、 該數值控制裝置的重要部分的框圖，圖4是用對話型自動編程裝置構成本發明的車削加工用的程序生成裝置 時的、該對話型自動編程裝置的重要部分的框圖，圖5是用個人計算機構成本發明的車削加工用的程序生成裝置時的、該 個人計算機的重要部分的框圖。
具體實施方式
首先使用圖1A—圖ID說明本發明的原理。在對于刀具存在牽引力作用那樣的切削方向的、所謂拉切(dwawcut)方
向上刀具承受應力，加工精度有時降低。為了避免該現象，需要把切削方向反 轉，即，取所謂剪斷方向的切削方向，這樣使加工精度不降低。因此，在本發明中生成如下的加工程序，通過在切削加工中的精加工時 根據加工形狀自動地選擇切削方向，使加工精度不降低。因此如下所示決定切削方向。圖1A—圖ID,表示在機床的主軸上安裝 的工件1,把工件1的旋轉中心線的方向(在圖1A—圖ID中為水平方向)作 為Z軸方向，把與其正交的方向(在圖IA—圖ID中為垂直方向)作為X軸 方向。(1 )在加工形狀的要素是直線、根據該直線相對于Z軸所成的角度的大 小來決定切削方向的情況(參照圖1A),在圖1A中要進行切削的加工形狀的要素L2是直線，該要素L2相對于 工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度是A。在此情況下，當該角度A(即，直線要素L2的傾斜角度)大時，對刀具 施加拉斷方向的應力有時使加工精度降低。因此，在該傾凍牛角度A的大小在 預定以上時，使切削方向反轉，防止由于對刀具施加的拉斷方向的應力而引起 的加工精度降低。即，如以下那樣，預先求加工精度降低的最小角度Aa，在 直線要素L2的傾斜角度A比上述最小角度Aa (即，設定角度Aa)小時，把 切削方向作為預先設定的模仿加工形狀的方向a。另一方面，在直線要素L2 的傾斜角度A為設定角度Aa以上使加工精度有時降低時，把切削方向設為與 預先設定的通常方向a相反，即，刀具在從工件外周朝向中心軸的方向b (刀 具在剪斷方向上)移動地進行切削，來保持加工精度。即，切削方向設為直線要素的傾斜角度A〈設定角度Aa-〉模仿加工形狀的方向a直線要素的傾斜角度A ^設定角度Aa->從工件的外周朝向中心的方向b。(2 )在加工形狀的要素是直線、根據該直線始點與終點的X軸方向距離 D的大小來決定切削方向的情況(參照圖1B)，把該直線要素L2的始點以及終點設為SP以及EP， 4巴從始點SP到終點 EP的線段的X軸方向成分的長度(即高低差)設為D。在直線要素L2的高低差D比設定值Ds小時，換言之，在傾斜的直線要素L2的高度低時，因為刀具不怎么受到拉斷方向的應力，所以把切削方向設 為模仿加工形狀的方向a。另一方面，在該高低差D比設定值Ds長時，把切 削方向設為與通常方向相反，即，使刀具在從工件外周朝向中心軸的方向b 上移地進行切削。即，切削方向設為直線要素的高低差D〈設定值Ds》模仿加工形狀的方向a 直線要素的高低差D ^設定值Ds-〉從工件的外周朝向中心的方向b。 (3)在加工形狀的要素是圓弧、根據連結該圓弧的始點與終點的直線相 對亍Z軸所成的角度決定切削方向時(參照圖1C),在把該圓弧要素L2的始點設為SP、終點設為EP、連結該始點SP和終 點EP的直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A (即，圓弧 要素L2的弦的傾斜角度)比設定角度Ab小時，把切削方向設為模仿預先設 定的加工形狀的方向a。另一方面，在該角度A是設定值Ab以上加工精度有 時降低的情況下，把切削方向設為與通常的方向相反，即，使刀具在從工件外 周朝向中心軸的方向b (刀具在剪斷方向)上移動地進行切削。即，切削方向 設為圓弧要素的弦的傾斜角度A〈設定角度Ab々模仿加工形狀的方向a 圓弧要素的弦的傾斜角度A ^設定角度Ab =>從工件的外周朝向中心的 方向b。(4)在加工形狀的要素是圓弧要素、根據該圓弧的半徑R的大小決定切削 方向時(參照圖1D),在圓弧要素的半徑R的大小比設定值Rs小時，因為刀具不怎么受到拉斷 方向的應力，所以4巴切削方向i殳為沖莫仿加工形狀的方向a。另一方面，在該半 徑R是設定值Rs以上的情況下，把切削方向設為與通常方向相反，在從工件 外周朝向中心軸的方向b上進行切削。即，切削方向設為圓弧要素的半徑R〈設定值Rs-〉模仿加工形狀的方向a 圓弧要素的半徑R ^設定值Rs》從工件的外周朝向中心的方向b。 圖2是表示本發明一實施方式的車削加工用的程序生成裝置執行的、加 工程序生成處理中的切削方向自動決定處理的算法的流程圖。此外，可以由編 入用于生成包含該切削方向自動決定處理的加工程序的軟件的數值控制裝置
來構成本發明的程序生成裝置，也可以由自動編程裝置來構成本發明的程序生 程序的軟件的個人計算機來構成本發明的程序生成裝置。圖3表示利用凝:值控制裝置構成了該車削加工用的程序生成裝置時的、該數值控制裝置的重要部分的框圖。數值控制裝置10的結構，與現有技術的數值控制裝置相同，由處理器11、 通過總線17分別與該處理器11連接的ROM 12、 RAM 13、顯示器14、非易 失存儲器15、操作盤16等構成。該數值控制裝置10與作為控制對象的機床 18連接。加工程序生成用的軟件存儲在非易失存儲器15中。為了讓操作員使 用該數值控制裝置10以對話形式生成加工程序，把在非易失存儲器15中存儲 的加工程序生成用的軟件讀入RAM 13,并對顯示器14以及操作盤16進行操 作。這點與現有技術相同。圖4表示由對話型自動編程裝置構成該車削加工用的程序生成裝置時的、 該對話型自動編程裝置的重要部分的框圖。該對話型自動編程裝置20的結構也和現有技術的對話型自動編程裝置的 結構沒什么不同，由處理器21、通過總線27分別與該處理器21連"I妄的ROM 22、 RAM 23、非易失存儲器24、顯示器25、操作盤26等構成。為了讓操作 員使用該對話型自動編程裝置20以對話形式生成加工程序，把在非易失存儲 器24中存儲的加工程序生成用的軟件讀入RAM 23，并對顯示器25以及操作 盤26進行操作。這點與現有技術相同。此外，圖5是由個人計算機構成車削加工用的程序生成裝置時的、該個 人計算機的重要部分的框圖。該個人計算機30的結構與現有技術的個人計算機的結構沒有什么不同， 由處理器31、通過總線36分別與該處理器31連接的顯示器32、 RAM33、硬 盤34、鍵盤/鼠標35等構成。操作員遵照在該個人計算機30的硬盤34中存儲 的加工程序生成用的軟件，使用顯示器32以及鍵盤/鼠標35以對話形式生成 加工程序。這點與現有技術相同。圖2是表示上述的構成車削加工用的程序生成裝置的數值控制裝置10的 處理器11、對話型自動編程裝置20的處理器21、或者個人計算機30的處理
器31執行的加工程序生成處理中的切削方向自動決定處理的流程圖。首先，通過輸入的加工形狀數據取得一個要素(步驟S1),判別該要素是直線要素還是圓弧要素(步驟S2)。該判別的結果，如果是直線要素則求在該 直線要素的始點SP和終點EP之間的X軸方向的距離(即，高低差)D,判 斷該距離D是否在預先設定的規定值Ds以上(步驟S3 )。這相當于上述(2 ) 的基于直線要素中的X軸方向的距離D的判斷處理。在用該判斷處理求得的距離(高低差)D比設定值Ds小時(步驟S3的 判斷為No),將切削方向設為已經設定的仿形方向a (步驟S6),在該切削方 向上與現有技術同樣地生成加工程序(步驟S7 )。另一方面，在距離(高低差)D是規定值Ds以上時(步驟S3的判斷為 Yes),則求該直線要素相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度(直線要素 的傾斜角度)A,判斷所求得的角度A是否在設定角度Aa以上(步驟S4 )。 這相當于上述(1)的通過直線要素相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角 度A來決定切削方向的判斷處理。在用該判斷處理求得的角度A比預先設定的設定角度Aa小時轉移到步 驟S6，將切削方向設為仿形方向a。另夕卜，在直線要素相對于工件旋轉中心線 (Z軸)所成的角度A是設定角度Aa以上時，將切削方向設為與仿形方向a 相反方向的、從工件的外周朝向中心的方向b (步驟S5)，轉移到步驟S7生 成加工程序。接著，判斷是否到達加工形狀的最終要素(步驟S8)，如果未到達，則返 回步驟S1。另一方面，在步驟S2，當判別為取得的加工形狀數據的要素是圓弧要素 時，從步驟S2轉移到步驟S9，判斷該圓弧要素的半徑R的大小是否在設定值 Rs以上。這相當于上述(4)的通過圓弧要素的半徑R的大小來決定切削方向 時的判斷處理。在該判斷處理中求得的半徑R的大小比設定值Rs小時(步驟S9的判斷 是No)，則將切削方向設為已經設定的仿形方向a(步驟S12)，并轉移到步驟 S7，在該切削方向生成加工程序。另一方面，在求得的半徑R的大小在設定 值Rs以上時(步驟S9的判斷是Yes),則求連結該圓弧的始點SP與終點ER
的直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A，判斷該角度(弦的傾斜角度)A是否為預先設定的設定角度Ab以上(步驟SIO)。這相當于上 述(3)的通過連結圓弧要素的始點與終點的直線相對于Z軸所成的角度來決 定切削方向的判斷處理。在用該判斷處理求得的角度(弦的傾斜角度)A比設定角度Ab小時，將 切削方向設為仿形方向a (步驟S12)，在該切削方向a生成加工程序(步驟 S7)。另一方面，在求得的角度A在設定角度Ab以上時，將切削方向設為與 仿形方向相反方向的、從工件的外周朝向中心的方向b(步驟Sll)，在該切削 方向b生成加工程序(步驟S7 )。然后，判斷是否到達加工形狀的最終要素(步驟S8)，如果未到達則返回 步驟S1。以下重復執行上述的處理，對于輸入的加工形狀自動決定切削方向， 自動生成加工程序。然后，在步驟S8，當判斷為到達力口工形狀的最終要素時， 結束該加工程序的生成處理。此外，在圖2所示的加工程序的生成處理中，在加工要素是直線的情況 下，僅在直線要素的X軸方向的距離(直線要素的高低差)D在設定值Ds以 上、且該直線要素相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度(直線要素的傾 斜角度)A在設定角度Aa以上時，即僅在D^Ds且A^Aa的條件成立時， 將切削方向設為與通常的仿形方向a相反的方向b。這是因為在直線要素的X 軸方向的距離D長、且直線要素相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度大 時，對刀具長時間施加拉斷方向的應力，使加工精度P爭低。另一方面，即使直 線要素的X軸方向的距離(高低差)D長，但在直線要素相對于工件^走轉中 心線(Z軸)所成的角度(傾斜角度)A比設定角度Aa小時，因為施加在刀 具上的拉斷方向的應力小，幾乎不會使力。工精度降低，所以如圖2的流程圖(步 驟S3—步驟S4—步驟S6)所示，不進行切削方向的變更，采用通常的方向(仿 形方向)。同樣，即使在加工要素是圓弧的情況下，也僅在圓弧半徑R的大小比設 定值Rs大、且連結圓弧的始點與終點的直線相對于工件旋轉中心線(Z軸) 所成的角度(傾斜角度)A成為設定角度Ab以上時，即僅在R^Rs且 Ab的條件成立時，將切削方向設為與通常的仿形方向a相反的方向b。另一
方面，即使圓弧半徑R的大小比設定值RS大，但在連結圓弧的始點與終點的直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A比設定角度Ab小時， 因為在刀具上施加的拉斷方向的應力小，不損傷加工精度，所以如圖2的流程 圖(步驟S9—步驟S10—步驟S12)所示，不進行切削方向的變更，采用通常 的方向(仿形方向a)。但是，根據上述的(1) ~ (4)的判斷結果，可以分別獨立地決定切削 方向。即，在加工要素是直線的情況下，判斷X軸方向的距離D是否在設定 值Ds以上，以及直線要素相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A是否 在設定角度Aa以上，只要D^Ds和A^Aa中任何一方成立就將切削方向設 為與仿形方向相反的方向b,另一方面，僅在D〈Ds且A〈Aa的條件成立時， 可將切削條件設為仿形方向a。此時的圖2所示的處理變為在步驟3是"Yes" 的情況下轉移到步驟S5，在"No"的情況下轉移到步驟S4的處理。在加工要素是圓弧的情況下，判斷圓弧半徑R的大小是否在設定值Rs 以上，以及連結圓弧的始點與終點的直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸) 所成的角度A是否在設定角度Ab以上，只要R^Rs和A^Ab中任何一方 成立就將切削方向設為與仿形方向相反的方向b,另一方面，僅在R〈Rs且A 〈Ab的條件成立時，將切削條件設為仿形方向a。此時的圖2所示的處理變為 在步驟S9是"Yes"的情況下轉移到步驟Sll,在"No"的情況下轉移到步驟 S10的處理。此外，在加工要素是直線的情況下，只判斷該直線的X軸方向的距離D 是否在設定值Ds以上就可決定切削方向。或者，只判斷該直線相對于工件旋 轉中心線(Z軸)所成的角度A是否在設定角度Aa以上就可決定切削方向。同樣，在加工要素是圓弧的情況下，只判斷該圓弧半徑R的大小是否在 設定值Rs以上就可決定切削方向。或者，僅判斷連接該圓弧的始點與終點的 直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A是否在設定角度Ab 以上就可決定切削方向。即，在加工要素是直線的情況下，如果該直線的X軸方向的距離D在設 定值Ds以上，則將切削方向設為與仿形方向相反的方向b,相反，在比設定 值Ds小的情況下，將切削方向設為仿形方向a。或者代替這個，如果該直線
相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A在設定角度Aa以上，則將切削 方向設為與仿形方向相反的方向b,相反，在比設定角度Aa小的情況下，可 以將切削方向設為仿形方向a。同樣，在加工要素是圓弧的情況下，如果該圓弧的半徑R在設定值Rs 以上，則將切削方向設為與仿形方向相反的方向b,相反，在比設定值Rs小 的情況下，可以將切削方向設為仿形方向a。或者代替這個，如果連結該圓孤 的始點與終點的直線(弦)相對于工件旋轉中心線(Z軸)所成的角度A在設 定角度Ab以上，則將切削方向設為與仿形方向相反的方向b，相反，在比設 定角度Ab小的情況下，可以將切削方向設為仿形方向a。 可通過作為目標的加工精度、工件的材質或者刀具的特性等來決定將該切削方 向自動決定的類型設為哪種。
權利要求
1.一種車削加工用的程序生成裝置，用于生成精加工用的程序，其中，具有加工要素判別單元，其根據加工形狀數據判別加工要素； 車削方向決定單元，其根據用所述加工要素判別單元判別的加工要素的加工條件來自動決定對工件進行車削加工的方向；和程序生成單元，其在用所述車削方向決定單元決定的方向生成車削加工用的加工程序。
2. 根據權利要求1所述的車削加工用的程序生成裝置，其中，在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是直 線要素時，所述車削方向決定單元，對該直線要素相對于所述工件的旋轉中心 線所成的角度和預先設定的角度進行比較，在該直線要素的角度比所述設定角 度大時，將切削方向從仿形方向變更為從工件的外周朝向中心的方向。
3. 根據權利要求1所述的車削加工用的程序生成裝置，其中，在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是直 線要素時，所述車削方向決定單元，求該直線要素的始點和終點間的、與所述 工件的旋轉中心線垂直的方向的距離，并對該求得的距離與預先設定的值進行 比較，在所述距離比所述設定值大時，將切削方向從仿形方向變更為從工件外 側朝向中心的方向。
4. 根據權利要求1所述的車削加工用的程序生成裝置，其中，在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是圓 弧要素時，所述車削方向決定單元，對連結該圓弧要素的始點和終點的直線相 對于所述工件的旋轉中心線的角度和預先設定的角度進行比較，在所述圓弧要 素的角度比所述設定角度大時，將切削方向從仿形方向變更為從工件外側朝向 中心的方向。
5. 根據權利要求l所述的車削加工用的程序生成裝置，其中，在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是圓 弧要素時，所述車削方向決定單元，對該圓弧要素半徑的大小和預先"i殳定的值進行比較，在所述半徑的大小比所述設定值大時，將切削方向從仿形方向變更 為從工件外側朝向中心的方向。
6. 根據權利要求1所述的車削加工用的程序生成裝置，其中， 在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是直線要素時，所述車削方向決定單元，在該直線要素相對于所述工件的旋轉中心 線所成的角度比預先設定的角度大、且該直線要素的始點和終點間的與工件旋 轉中心線垂直的方向的if巨離比預先設定的距離大時，將切削方向從仿形方向變 更為從工件外周朝向中心的方向。
7. 根據權利要求1所述的車削加工用的程序生成裝置，其中，在用所述加工要素判別單元根據加工形狀數據進行判別的加工要素是圓 弧要素時，所述車削方向決定單元，在連結該圓弧要素的始點和終點的直線相 對于所述工件的旋轉中心線的角度比預先設定的角度大、且該圓弧要素半徑的 大小比預先設定的值大時，將切削方向從仿形方向變更為從工件外側朝向中心 的方向。
全文摘要
本發明提供一種車削加工用的程序生成裝置，該車削加工用的程序生成裝置從加工形狀取得一個要素。在它是直線要素時，判斷其始點與終點間的、與工件的旋轉中心線垂直的方向上的距離D是否在設定值Ds以上。進而判斷直線要素與Z軸所成的角度A是否在設定角度Aa以上。在距離D在設定值Ds以上且角度A在設定角度Aa以上時，將切削方向設為與仿形方向相反，生成程序。
文檔編號G05B19/4093GK101158862SQ200710154439
公開日2008年4月9日 申請日期2007年9月12日 優先權日2006年10月5日
發明者中村真也, 前田英朗, 堀內丹 申請人:發那科株式會社