刀具路径的形成方法和装置的制作方法.docx

刀具路径的形成方法和装置的制作方法专利名称：刀具路径的形成方法和装置的制作方法技术领域：本发明涉及用于通过机床对工件进行加工的刀具路径的形成方法和装置背景技术：在加工程序中包含有相对机床的进给轴的移动指令在移动指令中包含有位置的信息，刀具相对工件，按照规定的速度，相对地移动到规定位置，由此，按照规定的形状对工件进行加工刀具的移动路径，即，刀具路径通过将作为工件图的信息的CAD数据通过CAM装置变换为线的信息的方式来制作在通过CAM装置制作的加工程序中，针对每个块(block)而包含移动目的地的坐标值在本说明书中，将该加工程序的移动指令的坐标值称为块端点近年，因机床的动作性能的提高，忠实地按照加工程序而动作的机床成为普通的机床，如果采用这样的机床而进行加工，存在呈折线状移动的刀具的移动路径原封不动地转印到工件的加工面上，而无法获得所希望的平滑的加工面的情况另外，还存在如果刀具高速地在包含用折线来近似的圆弧、曲线的刀具路径上移动，则在块端点使进给轴产生急剧的加速度的变化，从而妨碍加工的高速化的情况作为解决这些问题的方法，已知有下述的平滑加工技术在CAM装置、数控机床的控制装置中，将加工程序的刀具路径置换为可通过数学公式表达的NURBS等的近似曲线，来进行加工。

图5示出通过平滑加工技术而进行了曲线近似的刀具路径的一个例子在曲线近似中，具有因刀具路径的折曲程度、块端点的坐标值、邻接的块端点之间的线段距离的微小差异而使得近似曲线的路径大大地改变的特性由此，在进行曲面的加工时，存在邻接的前后的刀具路径不一致，在.邻接的刀具路径之间产生阶差，无法获得平滑的加工面的情况在这里，邻接的刀具路径是指在往复加工、等高线加工中，空开周期进给量的间距的刀具路径在专利文献I中公开有作为在邻接的刀具路径之间不产生阶差而能够获得平滑的加工面的平滑加工技术所涉及的现有的一个例子该专利文献I涉及下述的数控器，该数控器抑制刀具路径之间的阶差的发生，还能够在周期进给方向加工平滑的曲面在说明该文献I的第0019段、第0005段中所记载的课题解决技术方案的具体的结构的记载中有“即，在本实施方式中，通过检测位于最接近连接该路线(Path)Pi的邻接的点Pm、点Pi,j+1的线段的距离的、连接前后的路线Pi-Jw的邻接的点的线段，检测接近通过该路线？1的邻接的点Ρυ、Ρυ+1的曲线的前后的路线的曲线部，借助通过邻接的点Pu、点Pu+1的平滑的曲线f(t)的中间点位置f (1/2)，与和通过前后的路线的检测到的最接近的线段的两端的点的平滑的曲线g(t)、h (t)中的垂线的垂足的位置相对应的该曲线上的位置g(tq)、h (tr)，对相应的位置，进行加权，在点Pi,」、点Pi, J+1之间插入辅助点PjH。

然后，通过将该已插入的辅助点还视为指令点列求出路线Pi的平滑的曲线，考虑该路线Pi的前后的路线Pi-PPw的曲线，使路线之间也平滑地连续”现有技术文献专利 文献专利文献I JP特开2000-353006号文献发明内容在专利文献I所公开的方法中，具有即使原始的刀具路径相同，也因相邻的路线使刀具路径改变的问题本发明的目的在于提供一种刀具路径的形成方法和装置，该刀具路径的形成方法和装置如果原始的刀具路径相同则已形成的刀具路径也相同，并且在邻接的刀具路径之间不产生阶差而能够获得平滑的加工面为了实现上述目的，本发明提供一种用于通过机床对工件进行加工的刀具路径的形成方法，其特征在于从加工程序读取对工件进行加工的刀具路径；在上述读取的刀具路径上以等间距设定多个目标点；基于上述多个目标点，对近似曲线进行运算；形成沿上述近似曲线的刀具路径另外，本发明提供一种用于通过机床对工件进行加工的刀具路径的形成方法，其特征在于从加工程序读取对工件进行加工的刀具路径；在上述读取的刀具路径上以等间距设定多个目标点；对邻接的目标点的平均坐标进行运算；形成将上述平均坐标连接的刀具路径此外，本发明提供一种刀具路径的形成方法，其特征在于以使邻接的上述目标点之间的直线距离或上述刀具路径上的距离相等的方式设定上述目标点。

还有，本发明提供一种用于通过机床对工件进行加工的刀具路径的形成装置，其特征在于包括程序读取解释部，从加工程序读取刀具路径；目标坐标值运算部，在上述刀具路径上以等间距设定多个目标点；以及运算部，根据上述多个目标点，形成刀具路径此外，本发明提供一种刀具路径的形成装置，其特征在于上述运算部为曲线近似运算部或平均坐标运算部，该曲线近似运算部对于上述多个目标点运算近似曲线从而形成刀具路径，该平均坐标运算部对邻接的多个目标点的平均坐标进行运算从而形成刀具路径如上所述，按照本发明的刀具路径的形成方法和装置，在刀具路径上，以等间距设定多个目标点，通过根据多个目标点对近似曲线或平均坐标进行运算来形成刀具路径，如果原始的刀具路径相同则形成相同的刀具路径，在原始的刀具路径类似的刀具路径之间不产生阶差而能够获得平滑的加工面图I为表示本发明的刀具路径的形成装置的主要部分的结构的方框图图2为表示刀具路径的形成方法的一个例子的图图3为表示刀具路径的形成方法的其他例子的图图4为表示在邻接的刀具路径上不产生阶差的状态的说明图图5为表示在邻接的刀具路径上产生阶差的一个例子的说明图标号的说明10 :数控机床；15 :控制装置；30 :平滑加工运行部；32 :程序读取解释部；34 目标坐标值运算部；36 :曲线近似运算部；38 :平均坐标运算部；TP :刀具路径；ΑΤΡ1、ΑΤΡ2 :平滑加工后的刀具路径。

具体实施例方式本发明的刀具路径的形成装置并不限于与在本说明书中所示的数值控制机床10一起使用的控制装置15的方式，还可以作为基于工件的CAD数据制作加工程序的CAM装置、内置有控制装置的数控机床、个人计算机的方式来使用控制装置15可在读入通过CAM装置所制作的加工程序后，进行平滑处理，形成刀具路径，基于形成的刀具路径，改写加工程序20被改写的加工程序25A、25B存储于装置内的存储器中，可读出以便由其它的机床使用，或部分地对加工程序的内容进行编辑另外，还可将装置构成为不具有加工程序的改写功能、加工程序的存储功能的方式本控制装置可适用于具有垂直的主轴的立式加工中心，具有水平的主轴的卧式加工中心以及其它的机床如图I所示的那样，本实施方式的控制装置15包括平滑加工运行部30，其对加工程序20的移动指令的块端点进行平滑处理平滑加工运行部30包括从加工程序20读取 出刀具路径的程序的读取解释部32 ；目标坐标值运算部34，在读取出的刀具路径上，以相等的间距设定多个目标点；曲线近似运算部36，通过曲线近似处理，对多个目标点实施平滑处理；以及平均坐标运算部38，与曲线近似运算部36并列设置，根据邻接的多个目标点求出平均坐标后实施平滑处理。

曲线近似运算部36和平均坐标运算部38可通过运算方式切换部35、37来选择一个运算部36、38平滑加工运行部30可对数控机床10输出基于形成的刀具路径而改写的加工程序25A、或加工程序25B程序读取解释部32具有根据由CAM制作的加工程序20，分离切削进给指令与切削进给指令以外的加工指令的功能，将切削进给指令以外的加工指令发送给曲线近似运算部36的下游侧或平均坐标运算部38的下游侧基于加工指令和形成的刀具路径的信息，进行加工程序20的改写程序读取解释部32将加工程序20的进给轴的移动指令中的、切削进给的移动指令即直线内插指令或曲线内插指令输出给目标坐标值运算部34后，进行平滑处理S卩，程序读取解释部32构成为具有识别切削进给和快速进给的功能，仅对实施切削加工的切削进给的移动指令，实施平滑处理在本实施方式中，对于快速进给的进给轴的移动指令不进行平滑处理，但可根据需要对快速进给的指令也进行平滑处理图2表示通过本实施方式的控制装置15而形成的刀具路径ATPl的一个例子图2(C)所示的刀具路径ATPl的形成方法包括从由CAM装置制作的加工程序20读取进给轴的移动指令的步骤；在将移动指令的块端点h连接的折线(刀具路线)TP上以等间距设定多个目标点Pi的步骤；运算对多个目标点Pi的近似曲线，形成沿该近似曲线的刀具路径ATPl的步骤。

图2(b)表示通过目标坐标值运算部34，在刀具路径上以等间隔设定的多个目标点Pi如图2(a)所示的那样，通过5个块端点匕，折线TP具有5个线段区域邻接的块端点匕之间的线段的距离分别不同在图2(b)中，可通过目标坐标值运算部34所设定的多个目标点Pi,将邻接的目标Api之间的刀具路径上的距离(路程)分割为相等，但是也可以将邻接的目标点Pi之间的直线距离分割为相等目标点Pi的数量优选多于块端点h的数量，目标点Pi的数量越多，越能形成接近原始的刀具路径的刀具路径ATP1图2(c)表示通过曲线近似运算部36，由多个目标点Pi形成的刀具路径ATPl在曲线近似中可采用NURBS曲线近似、贝塞尔(bezier)曲线近似、B-SPLINE曲线近似等在本发明的曲线近似中，不参照移动指令的块端点bi;而使用将邻接的目标点Pi之间的刀具路径上的距离或邻接的目标点Pi之间的直线距离设定为一定的目标点Pi的坐标值，进行平滑处理如图4所示的那样，在邻接的刀具路径EifEpEw之间不具有阶差地形成曲线近似的刀具路径ATP1由此，在工件的加工面上形成不具有阶差的平滑的曲面图3表示通过本实施方式的控制装置15所形成的刀具路径的其他例子的图。

图3 (c)所示的刀具路径ATP2的形成方法包括从由CAM装置制作的加工程序20读取进给轴的移动指令的步骤；在将移动指令的块端点匕连接的折线(刀具路径)TP上以等间距设定 多个目标点Pi的步骤；对邻接的多个目标点Pi的平均坐标进行运算，形成将该平均坐标连接的刀具路径ATP2的步骤图3 (C)表示通过平均坐标运算部38而进行平滑处理的刀具路径ATP2图3 (a)与图2 (a)相同，图3 (b)与图2 (b)相同在平均坐标运算部38中，通过单纯平均或加权平均，根据多个目标点Pi的坐标值，对平均坐标％进行运算在单纯平均的处理中，比如，对目标点Pi和其前后的目标点的3个点(ΡΗ，Ρ ，ρ +1)的坐标值(x，y，z)进行平均处理，求出I个点的平均坐标的坐标值(X，1，z)通过反复对全部的目标点Pi的坐标值(X，y，z),进行单纯平均处理，求出全部的平均坐标1的坐标值(X，y, z)加权平均为下述的方法即，如“数学公式I”那样，对成为平均化的对象的目标点Pi的坐标值(X，I, z)加权后进行计算，越是距成为对象的目标点Pi的距离近的点，越将大的系数与目标点的坐标值相乘而进行计算数学公式Iq = iP,-2) + 2(凡-〗)+ 3(凡)+ 2(Pm ) + (P丨+2 )另外，可通过调整平均化的目标点的数量，调整平滑处理的程度。

在目标点的数量多的情况下，平滑的程度增加，可获得平滑的刀具路径，在目标点的数量少的情况下，平滑的程度减少，可获得接近目标点Pi的较尖锐的刀具路径考虑刀具路径的形成误差的程度、装置的运算速度等来决定是实施单纯平均还是实施加权平均如图3(C)所示的那样，进行平滑加工的刀具路径ATP2也与刀具路径ATPl相同，在邻接的刀具路径之间不具有阶差，平滑地形成由此，可在工件的加工面上，形成不具有阶差的平滑的曲面如上述那样，如果采用本实施方式的控制装置15，在通过CAM装置制作的加工程序的刀具路径TP上，以等间距设定多个目标点Pi,根据多个目标点Pi,对近似曲线或平均坐标进行运算，形成刀具路径ATP1、ATP2，由此，在邻接的刀具路径之间不产生阶差而能够获得平滑的加工面另外，所获得的刀具路径ATP1、ATP2的曲率的变化均是平滑的，可抑制急剧的加速变化由此，由于缓和加工时的冲击，故可减小切削阻力的变化，可提高加工面质量此外，本发明并不限于上述实施方式，可在不脱离本发明的实质的范围内进行各种变形而实施权利要求1。