数值控制装置和移动路径修正方法
数值控制装置和移动路径修正方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数值控制装置和移动路径修正方法。
【背景技术】
[000引数值控制装置在生成描绘曲线的NC程序时使用CAM(计算机辅助制造）。CAM将 曲线分割成多条线段（segment)。有时CAM会因计算误差等而生成前后线段成较大角度的 微小线段。数值控制装置W短周期向伺服放大器发送与指令速度对应的量的移动量来驱动 马达。在微小线段小于与指令速度相应的移动量时，刀具的速度骤减，因此，有时会在加工 面上留下刀具痕迹。
[0003] 在日本特许公开2012年78891号公报所公开的数值控制装置中，在移动路径中连 续的S条线段Si、S,、S3中的线段S2的长度为第一基准值W下时，用线段S1C连接线段S1的 起点和线段S,的中点，用线段S2C连接线段S2的中点和线段S3的终点。在线段S2的长度大 于第一基准值时或线段Sic的长度大于第二基准值时，将线段S1C确定下来。因此，消除了微 小线段。
[0004] 在加工圆柱状的工件时，数值控制装置通过NC程序来控制旋转轴的移动。旋转轴 的移动指令指定旋转轴的旋转角度。上述的数值控制装置是根据直线轴的移动距离来计算 加工面上的移动距离的，因此，无法根据旋转轴的旋转角度计算出加工面上的移动距离。因 此，有时移动路径中会留下微小线段，因此在加工面上会留下刀具痕迹。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种数值控制装置和移动路径修正方法，即使是包括只 有旋转轴的移动的移动路径，也能获得良好的加工面。
[0006] 技术方案1的数值控制装置W基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的 移动路径或刀具的移动路径，并修正该移动路径，其特征在于，该数值控制装置包括；计算 部，其用于计算上述多条线段中的一条关注线段的长度；第一判断部，其判断上述计算部所 计算出的上述关注线段的长度是否为第一基准值W下；W及再连接部，在上述第一判断部 判断为上述计算部所计算出的上述关注线段的长度为上述第一基准值W下时，该再连接部 将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算部包括；移动轴判断部，其基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移 动是否只是使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直 线移动的直线轴的移动；第一计算部，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上 述旋转轴的移动时，该第一计算部根据自该旋转轴的旋转中屯、到上述工件的表面的长度也 就是上述工件的半径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注 线段的长度；W及第二计算部，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述直线 轴的移动时，该第二计算部基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。例如在 加工圆柱形状的工件时，沿关注线段的移动除了仅靠直线轴移动之外，有时仅靠旋转轴移 动。数值控制装置判断加工时的移动轴，根据移动轴是直线轴还是旋转轴而使用不同的关 注线段的长度的计算方法。因此，即使只是旋转轴的移动，数值控制装置也能计算出关注线 段的长度。在关注线段的长度为第一基准值W下时，数值控制装置将关注线段的上一线段 的起点和关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来，因此，能够消除移动路径中的微 小线段。因此，对于数值控制装置，即使是包括只有旋转轴的移动的移动路径，也能在用修 正后的移动路径加工工件时获得良好的加工面。
[0007] 技术方案2的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括选择部，其选择上 述多条线段中的连续的=条线段作为移动开始侧的开始线段、移动结束侧的结束线段W及 连接上述开始线段和上述结束线段的中间线段；上述计算部计算上述选择部所选择的上述 =条线段中的作为上述关注线段的上述中间线段的长度；在上述第一判断部判断为上述中 间线段的长度为上述第一基准值W下时，上述再连接部用连接上述中间线段的中点与上述 开始线段的起点的起点线段和连接上述中间线段的中点与上述结束线段的终点的终点线 段该两条线段，在上述中间线段的中点处，将上述开始线段的起点和上述结束线段的终点 之间重新连接起来。数值控制装置选择=条线段，计算作为关注线段的中间线段的长度。在 该长度为第一基准值W下时，数值控制装置用两条线段在中间线段的中点处将开始线段的 起点和结束线段的终点重新连接起来。因此，数值控制装置能够不在移动路径中留下微小 线段地将开始线段的起点和结束线段的终点圆滑地连接起来。
[000引技术方案3的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括第一确定部，在上 述第一判断部判断为上述中间线段的长度大于上述第一基准值时，该第一确定部将上述开 始线段确定下来；上述选择部在上述第一确定部将上述开始线段确定下来后，自上述第一 确定部所确定下来的上述开始线段的下一线段起重新选择上述=条线段；上述选择部在上 述再连接部用上述两条线段将上述开始线段的起点和上述结束线段的终点之间重新连接 起来后，将上述两条线段中的靠上述移动路径前侧的线段也就是上述起点线段作为新的开 始线段，将上述两条线段中的靠上述移动路径后侧的线段也就是上述终点线段作为新的中 间线段，将上述结束线段的下一线段作为新的结束线段，来重新选择上述=条线段。数值 控制装置在将开始线段确定下来后或用两条线段重新进行了连接时，继续依次选择=条线 段，因此，能够依次消除微小线段。因此，移动路径中不会留下微小线段。
[0009] 技术方案4的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括；第二判断部，在上 述再连接部用上述两条线段重新进行了连接时，上述第二判断部判断上述两条线段中的移 动开始侧的线段也就是上述起点线段的长度是否大于第二基准值；W及第二确定部，在上 述第二判断部判断为上述移动开始侧的线段的长度大于上述第二基准值时，上述第二确定 部将上述移动开始侧的线段确定下来；上述选择部在上述第二确定部将上述移动开始侧的 线段确定下来后，自上述第二确定部所确定下来的上述移动开始侧的线段的下一线段也就 是上述终点线段起重新选择上述=条线段。数值控制装置在用两条线段重新进行了连接且 移动开始侧的线段的长度大于第二基准值时，将该移动开始侧的线段下来。因此，数值控制 装置能够依次消除微小线段。
[0010] 技术方案5的移动路径修正方法是由数值控制装置进行移动路径修正，该数值控 制装置W基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的移动路径或刀具的移动路径， 并修正该移动路径，该移动路径修正方法的特征在于，包括：计算工序，计算上述多条线段 中的一条关注线段的长度；第一判断工序，判断在上述计算工序中计算出的上述关注线段 的长度是否为第一基准值W下；W及再连接工序，当在上述第一判断工序中判断为在上述 计算工序中计算出的上述关注线段的长度为上述第一基准值W下时，将上述关注线段的上 一线段的起点和上述关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来；上述计算工序包括： 移动轴判断工序，基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移动是否只是使上 述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直线移动的直线轴 的移动；第一计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述旋转 轴的移动时，根据自该旋转轴的旋转中屯、到上述工件的表面的长度，也就是上述工件的半 径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长度；W及 第二计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述直线轴的移动 时，基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。因此，数值控制装置能够通过采 取上述移动路径修正方法获得技术方案1的效果。
【附图说明】
[0011 ] 图1是机床1的立体图。
[0012] 图2是表示机床1和数值控制装置20的电气结构的框图。
[0013] 图3是线段缓存231的示意图。
[0014] 图4是表示NC程序10的一部分的图。
[0015] 图5是表示工件5中的修正前的移动路径30的图。
[0016] 图6是表示工件5中的修正后的移动路径31的图。
[0017] 图7是移动路径修正处理的流程图。
[001引图8是表示与图7相连的流程图。
[0019] 图9是线段长度计算处理的流程图。
[0020] 图10是表示线段缓存231内的线段Si的修正状态的图。
【具体实施方式】
[0021] 参照【附图说明】本发明的实施方式。W下说明使用图中箭头所示的上下、左右、前 后。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图2所 示的数值控制装置20控制机床1。机床1是使安装于主轴（省略图示）的刀具4高速旋转 而对工件5实施切削加工的机械。
[0022] 参照图1说明机床1的构造。机床1包括基座2、立柱3、主轴头7、主轴（省略图 示）、工作台15、治具（jig)装置16、换刀装置56W及操作盘（省略图示）等。在基座2上 部后方竖立设置立柱3。立柱3为棱柱状。主轴头7W能够升降的方式设于立柱3的前表 面。主轴头7在Z轴马达51的驱动下沿Z轴方向移动。Z轴马达51设于立柱3的上部。 主轴设于主轴头7的内部。主轴在主轴头7的下部具有用于安装刀具4的安装孔（省略图 示），且在主轴马达52的驱动下旋转。主轴马达52设于主轴头7的上部。工作台15设于 主轴头7的下方。工作台15能够在移动机构（省略图示）的作用下沿X轴方向和Y轴方 向该两个方向移动。移动机构的构造没有限定，例如可W采用使用滑轨和滚珠丝杠的通常 的滚珠丝杠机构。X轴马达53 (参照图2)驱动移动机构使工作台15沿X轴方向移动，Y轴 马达54(参照图2)驱动移动机构使工作台15沿Y轴方向移动。治具装置16设于工作台 15的上表面。治具装置16包括固定台17、右侧支承部18、左侧支承部19和俯仰马达55。 固定台17固定于工作台15的上表面。右侧支承部18和左侧支承部19在X轴方向上彼此 分开地分别竖立设置于固定台17的上表面。右侧支承部18和左侧支承部19W工件5能 够旋转的方式自该工件5的两侧支承该工件5。俯仰马达55设于右侧支承部18,驱动右侧 支承部18的保持部（省略图示）使其旋转。保持部保持工件5。俯仰马达55的旋转轴平 行于X轴方向。操作盘（省略图示）设于包围机床1的罩体（省略图示）的壁面。操作盘 包括显示部11和输入部12 (参照图2)等。显示部11显示例如操作画面、设定画面、NC程 序等各种画面。输入部12是供操作者进行例如各种输入、指示、设定等的操作设备。换刀 装置56具有刀库57。刀库57保持有多把刀具，将换刀指令所指示的刀具定位于换刀位置。 换刀指令是通过NC程序发出的。换刀位置是刀库57的最下部的位置。换刀装置56将安 装于主轴的刀具4和处于换刀位置的刀具对换。
[0023] 参照图2说明数值控制装置20和机床1的电气结构。数值控制装置20包括CPU21、 ROM22、RAM23、非易失性存储装置24、输入输出部35和驱动电路51A~驱动电路56A等。 CPU21统一控制数值控制装置20的动作。ROM22存储主要程序、移动路径修正程序和线段 长度计算程序等。主要程序用于控制数值控制装置20的主要动作。移动路径修正程序用 于执行后述的移动路径修正处理（参照图7、图8)。线段长度计算程序用于执行后述的线 段长度计算处理（参照图9)。
[0024] RAM23除了包括临时存储各种处理执行过程中的数据的存储区域，还包括线段缓 存231等。线段缓存231存储线段数据。线段数据是由NC程序生成的内部处理形式的数 据，构成刀具4的移动路径。线段数据的详细情况将在后面进行说明。非易失性存储装置 24存储NC程序、各种参数等。NC程序由包含各种控制指令的多个程序块构成，W程序块单 位控制机床1的包括轴移动、换刀等在内的各种动作。CPU21能将操作者通过输入部12输 入的NC程序存储于非易失性存储装置24中。各种参数包括例如后述的工件5的半径r、第 一基准值和第二基准值等。移动路径修正程序、线段长度计算程序等各种程序也可W存储 于非易失性存储装置24中。也可W预先将各种程序存储于存储卡等中，数值控制装置20 自与数值控制装置20连接的卡插槽（省略图示）读取存储于存储卡中的各种程序。NC程 序和各种参数也可W存储于ROM22或存储卡等中。
[0025] 驱动电路51A与Z轴马达51及编码器51B相连接。驱动电路52A与主轴马达52 及编码器52B相连接。驱动电路53A与X轴马达53及编码器53B相连接。驱动电路54A与 Y轴马达54及编码器54B相连接。驱动电路55A与俯仰马达55及编码器55B相连接。驱 动电路56A与驱动换刀装置56的马达（省略图示）及编码器56B相连接。驱动电路51A~ 驱动电路56A自CPU21接收指令，分别向所对应的各马达51~马达55、换刀装置56的马达 输出驱动电流。驱动电路51A~驱动电路56A自编码器51B~编码器5她接收反馈信号， 对位置和速度进行反馈控制。反馈信号为脉冲信号。输入输出部35分别与输入部12及显 示部11相连接。
[0026] 参照图3~图5说明刀具4的移动路径和线段数据之间的关系。图4所例示的NC 程序10指示对图5所示的圆柱状的工件5进行加工时的刀具4的移动路径30。如图4所 示，N1、N2、N3 ? ??为程序块编号。G1为切削指令。X是作为直线轴的X轴的移动指令。 A是旋转轴的移动指令，数值单位为"° "。N1程序块的"N1G1X20. 000"是"使刀具自当前 位置沿X轴方向移动20. 000mm。"的控制指令。N2程序块的"N2G1A4. 000"是"使刀具自当 前位置移动4.000°。"的控制指令。N3程序块的"N3G1X20. 000"是"使刀具自当前位置沿 X轴方向移动20. 000mm。"的控制指令。
[0027] 如图5所示，修正前的移动路径30为大致Z形状，由点P1 -点P2间的线段Si、 点P2 -点P3间的线段S2、点P3 -点P4间的线段S3构成。线段S拥应NC程序的N1程序 块。线段S2对应NC程序的N2程序块。线段S3对应NC程序的N3程序块。线段S2为微小 线段。所谓微小线段，是指线段长度为后述的第一基准值W下的线段。另外，线段是数值控 制装置20内部运算时所用的程序块的另一名称。
[002引当操作者通过输入部12进行了规定的操作时，CPU21逐个程序块地读取NC程序 而生成线段数据。线段数据包括各线段Si的轴移动量AX、AY、AZ、A0、线段长度和指 令速度等。该数据对应数值控制装置20的内部处理形式。下标i表示自路径开始起的线 段编号。AX是X轴的移动量，AY是Y轴的移动量，AZ是Z轴的移动量，A0是治具装 置16的旋转轴的移动量（移动角度）。CPU21基于各线段Si的线段数据制作刀具4相对 于工件5的速度模式。CPU21根据制作出的速度模式计算出各轴的插值指令（每单位时间 的移动量）。CPU21将计算出的各轴的插值指令分别输出到机床1的Z轴马达51的驱动电 路51A、X轴马达53的驱动电路53A、Y轴马达54的驱动电路54A和俯仰马达55的驱动电 路 55A。
[0029] 如图3所示，CPU21按照指令顺序将生成的线段数据存储于RAM23的线段缓存 231。在线段缓存231中，指针A表示自NC程序读取到的新的线段Si的位置。指针B表示 路径未被确定下来的 最初的线段Si的位置。CPU21使指针A加1，且将下一线段数据依次存 储在指针A的位置，直到在线段缓存231中积存了 =条线段的线段数据。图3所例示的线段 缓存231按照线段Si、S,、S3的指令顺序存储线段数据。在本实施方式中，将存储于线段缓 存231中的=条线段Si自移动开始侧起依次称为第一线段、第二线段和第=线段。CPU21 通过后述的移动路径修正处理（参照图7、图8)自移动开始侧起依次修正存储于线段缓存 231中的线段Si的线段数据。
[0030] 参照图4~图11说明CPU21所执行的移动路径修正处理。在本实施方式中，作为 一个例子，说明将图5所示的移动路径30修正为图6所示的移动路径31的情形。当操作 者使用输入部12选择图4所示的NC程序10(参照图4)时，CPU21自ROM22读取移动路径 修正程序执行本处理。W下，为了便于说明，有时将存储于线段缓存231中的线段Si的线 段数据仅称为线段Si。
[0031] 如图7所示，CPU21逐个程序块地读取NC程序，判断是否有下一线段Si(Sl)。由 于N1程序块中有线段Si(S1 ;是），因此，CPU21将线段Si设定于指针A的位置（S2)。CPU21 计算线段Si的线段长度（S3)。CPU21在计算线段长度时，自ROM22读取线段长度计算程序 执行线段长度计算处理（参照图9)。
[0032] 参照图9说明线段长度计算处理。CPU21判断线段Si是否为只有直线轴的移 动（S31)。CPU21参照NC程序的N1程序块。N1程序块是指示只有X轴的移动的控制 指令（S31:是），因此，〔?肥1用<
【主权项】
1. 一种数值控制装置，其以基于NC程序（10)的多条线段（Si)构成机床（1)所加工的 工件（5)的移动路径（30)或刀具（4)的移动路径（30)，并修正该移动路径，其特征在于， 该数值控制装置（20)包括： 计算部（21 ;S3)，其用于计算上述多条线段中的一条关注线段的长度； 第一判断部（21 ;S7)，其判断上述计算部所计算出的上述关注线段的长度是否为第一 基准值以下；以及 再连接部（21 ;S8)，在上述第一判断部判断为上述计算部所计算出的上述关注线段的 长度为上述第一基准值以下时，该再连接部将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注 线段的下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算部包括： 移动轴判断部（21 ;S31、S32)，其基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的 移动是否只是使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件 直线移动的直线轴的移动； 第一计算部（21 ;S34)，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述旋转轴 的移动时，该第一计算部根据自该旋转轴的旋转中心到上述工件的表面的长度也就是上述 工件的半径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长 度；以及 第二计算部（21 ;S33)，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述直线轴 的移动时，该第二计算部基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。
2. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括选择部（21 ;S1、S2、S5)，其选择上述多条线段中的连续的三条线 段作为移动开始侧的开始线段、移动结束侧的结束线段以及连接上述开始线段和上述结束 线段的中间线段； 上述计算部计算上述选择部所选择的上述三条线段中的作为上述关注线段的上述中 间线段的长度； 在上述第一判断部判断为上述中间线段的长度为上述第一基准值以下时，上述再连接 部用连接上述中间线段的中点与上述开始线段的起点的起点线段和连接上述中间线段的 中点与上述结束线段的终点的终点线段这两条线段，在上述中间线段的中点处，将上述开 始线段的起点和上述结束线段的终点之间重新连接起来。
3. 根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括第一确定部（21 ;S24)，在上述第一判断部判断为上述中间线段 的长度大于上述第一基准值时，该第一确定部将上述开始线段确定下来； 上述选择部在上述第一确定部将上述开始线段确定下来后，自上述第一确定部所确定 下来的上述开始线段的下一线段起重新选择上述三条线段； 上述选择部在上述再连接部用上述两条线段将上述开始线段的起点和上述结束线段 的终点之间重新连接起来后，将上述两条线段中的靠上述移动路径前侧的线段也就是上述 起点线段作为新的开始线段，将上述两条线段中的靠上述移动路径后侧的线段也就是上述 终点线段作为新的中间线段，将上述结束线段的下一线段作为新的结束线段，来重新选择 上述三条线段。
4. 根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括： 第二判断部（21 ;S12)，在上述再连接部用上述两条线段重新进行了连接时，上述第二 判断部判断上述两条线段中的靠移动开始侧的线段也就是上述起点线段的长度是否大于 第二基准值；以及 第二确定部（21 ;S13)，在上述第二判断部判断为上述移动开始侧的线段的长度大于 上述第二基准值时，上述第二确定部将上述移动开始侧的线段确定下来； 上述选择部在上述第二确定部将上述移动开始侧的线段确定下来后，自上述第二确定 部所确定下来的上述移动开始侧的线段的下一线段也就是上述终点线段起重新选择上述 二条线段。
5. -种移动路径修正方法，其是由数值控制装置进行移动路径修正，该数值控制装置 以基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的移动路径或刀具的移动路径，并修正 该移动路径，其特征在于， 该移动路径修正方法包括： 计算工序，计算上述多条线段中的一条关注线段的长度； 第一判断工序，判断在上述计算工序中计算出的上述关注线段的长度是否为第一基准 值以下；以及 再连接工序，当在上述第一判断工序中判断为在上述计算工序中计算出的上述关注线 段的长度为上述第一基准值以下时，将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注线段的 下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算工序包括： 移动轴判断工序，基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移动是否只是 使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直线移动的直 线轴的移动； 第一计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述旋转轴的 移动时，根据自该旋转轴的旋转中心到上述工件的表面的长度也就是上述工件的半径，和 基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长度；以及 第二计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述直线轴的 移动时，基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。
【专利摘要】本发明涉及数值控制装置和移动路径修正方法。移动路径的线段S1～S3中的第二条线段S2为只有旋转轴的移动的移动路径。CPU确定线段S2中的旋转轴的移动角度。CPU根据移动角度和工件半径计算线段S2的线段长度。在线段长度为第一基准值以下时，用线段S1R连接线段S1的起点和线段S2的中点，用线段S2R连接线段S2的中点和线段S3的终点。在线段S2的线段长度大于第一基准值时，CPU将线段S1确定下来。数值控制装置对每三条线段重复进行上述处理。由于第一基准值以下的微小线段消失，因此，对于数值控制装置，即使是包括只有旋转轴的移动的移动路径，也能获得良好的加工面。
【IPC分类】G05B19-19
【公开号】CN104865891
【申请号】CN201510085189
【发明人】大高崇
【申请人】兄弟工业株式会社
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月16日
【技术领域】
[0001] 本发明设及数值控制装置和移动路径修正方法。
【背景技术】
[000引数值控制装置在生成描绘曲线的NC程序时使用CAM(计算机辅助制造）。CAM将 曲线分割成多条线段（segment)。有时CAM会因计算误差等而生成前后线段成较大角度的 微小线段。数值控制装置W短周期向伺服放大器发送与指令速度对应的量的移动量来驱动 马达。在微小线段小于与指令速度相应的移动量时，刀具的速度骤减，因此，有时会在加工 面上留下刀具痕迹。
[0003] 在日本特许公开2012年78891号公报所公开的数值控制装置中，在移动路径中连 续的S条线段Si、S,、S3中的线段S2的长度为第一基准值W下时，用线段S1C连接线段S1的 起点和线段S,的中点，用线段S2C连接线段S2的中点和线段S3的终点。在线段S2的长度大 于第一基准值时或线段Sic的长度大于第二基准值时，将线段S1C确定下来。因此，消除了微 小线段。
[0004] 在加工圆柱状的工件时，数值控制装置通过NC程序来控制旋转轴的移动。旋转轴 的移动指令指定旋转轴的旋转角度。上述的数值控制装置是根据直线轴的移动距离来计算 加工面上的移动距离的，因此，无法根据旋转轴的旋转角度计算出加工面上的移动距离。因 此，有时移动路径中会留下微小线段，因此在加工面上会留下刀具痕迹。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，提供一种数值控制装置和移动路径修正方法，即使是包括只 有旋转轴的移动的移动路径，也能获得良好的加工面。
[0006] 技术方案1的数值控制装置W基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的 移动路径或刀具的移动路径，并修正该移动路径，其特征在于，该数值控制装置包括；计算 部，其用于计算上述多条线段中的一条关注线段的长度；第一判断部，其判断上述计算部所 计算出的上述关注线段的长度是否为第一基准值W下；W及再连接部，在上述第一判断部 判断为上述计算部所计算出的上述关注线段的长度为上述第一基准值W下时，该再连接部 将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算部包括；移动轴判断部，其基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移 动是否只是使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直 线移动的直线轴的移动；第一计算部，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上 述旋转轴的移动时，该第一计算部根据自该旋转轴的旋转中屯、到上述工件的表面的长度也 就是上述工件的半径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注 线段的长度；W及第二计算部，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述直线 轴的移动时，该第二计算部基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。例如在 加工圆柱形状的工件时，沿关注线段的移动除了仅靠直线轴移动之外，有时仅靠旋转轴移 动。数值控制装置判断加工时的移动轴，根据移动轴是直线轴还是旋转轴而使用不同的关 注线段的长度的计算方法。因此，即使只是旋转轴的移动，数值控制装置也能计算出关注线 段的长度。在关注线段的长度为第一基准值W下时，数值控制装置将关注线段的上一线段 的起点和关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来，因此，能够消除移动路径中的微 小线段。因此，对于数值控制装置，即使是包括只有旋转轴的移动的移动路径，也能在用修 正后的移动路径加工工件时获得良好的加工面。
[0007] 技术方案2的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括选择部，其选择上 述多条线段中的连续的=条线段作为移动开始侧的开始线段、移动结束侧的结束线段W及 连接上述开始线段和上述结束线段的中间线段；上述计算部计算上述选择部所选择的上述 =条线段中的作为上述关注线段的上述中间线段的长度；在上述第一判断部判断为上述中 间线段的长度为上述第一基准值W下时，上述再连接部用连接上述中间线段的中点与上述 开始线段的起点的起点线段和连接上述中间线段的中点与上述结束线段的终点的终点线 段该两条线段，在上述中间线段的中点处，将上述开始线段的起点和上述结束线段的终点 之间重新连接起来。数值控制装置选择=条线段，计算作为关注线段的中间线段的长度。在 该长度为第一基准值W下时，数值控制装置用两条线段在中间线段的中点处将开始线段的 起点和结束线段的终点重新连接起来。因此，数值控制装置能够不在移动路径中留下微小 线段地将开始线段的起点和结束线段的终点圆滑地连接起来。
[000引技术方案3的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括第一确定部，在上 述第一判断部判断为上述中间线段的长度大于上述第一基准值时，该第一确定部将上述开 始线段确定下来；上述选择部在上述第一确定部将上述开始线段确定下来后，自上述第一 确定部所确定下来的上述开始线段的下一线段起重新选择上述=条线段；上述选择部在上 述再连接部用上述两条线段将上述开始线段的起点和上述结束线段的终点之间重新连接 起来后，将上述两条线段中的靠上述移动路径前侧的线段也就是上述起点线段作为新的开 始线段，将上述两条线段中的靠上述移动路径后侧的线段也就是上述终点线段作为新的中 间线段，将上述结束线段的下一线段作为新的结束线段，来重新选择上述=条线段。数值 控制装置在将开始线段确定下来后或用两条线段重新进行了连接时，继续依次选择=条线 段，因此，能够依次消除微小线段。因此，移动路径中不会留下微小线段。
[0009] 技术方案4的数值控制装置其特征在于，该数值控制装置包括；第二判断部，在上 述再连接部用上述两条线段重新进行了连接时，上述第二判断部判断上述两条线段中的移 动开始侧的线段也就是上述起点线段的长度是否大于第二基准值；W及第二确定部，在上 述第二判断部判断为上述移动开始侧的线段的长度大于上述第二基准值时，上述第二确定 部将上述移动开始侧的线段确定下来；上述选择部在上述第二确定部将上述移动开始侧的 线段确定下来后，自上述第二确定部所确定下来的上述移动开始侧的线段的下一线段也就 是上述终点线段起重新选择上述=条线段。数值控制装置在用两条线段重新进行了连接且 移动开始侧的线段的长度大于第二基准值时，将该移动开始侧的线段下来。因此，数值控制 装置能够依次消除微小线段。
[0010] 技术方案5的移动路径修正方法是由数值控制装置进行移动路径修正，该数值控 制装置W基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的移动路径或刀具的移动路径， 并修正该移动路径，该移动路径修正方法的特征在于，包括：计算工序，计算上述多条线段 中的一条关注线段的长度；第一判断工序，判断在上述计算工序中计算出的上述关注线段 的长度是否为第一基准值W下；W及再连接工序，当在上述第一判断工序中判断为在上述 计算工序中计算出的上述关注线段的长度为上述第一基准值W下时，将上述关注线段的上 一线段的起点和上述关注线段的下一线段的终点之间重新连接起来；上述计算工序包括： 移动轴判断工序，基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移动是否只是使上 述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直线移动的直线轴 的移动；第一计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述旋转 轴的移动时，根据自该旋转轴的旋转中屯、到上述工件的表面的长度，也就是上述工件的半 径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长度；W及 第二计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述直线轴的移动 时，基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。因此，数值控制装置能够通过采 取上述移动路径修正方法获得技术方案1的效果。
【附图说明】
[0011 ] 图1是机床1的立体图。
[0012] 图2是表示机床1和数值控制装置20的电气结构的框图。
[0013] 图3是线段缓存231的示意图。
[0014] 图4是表示NC程序10的一部分的图。
[0015] 图5是表示工件5中的修正前的移动路径30的图。
[0016] 图6是表示工件5中的修正后的移动路径31的图。
[0017] 图7是移动路径修正处理的流程图。
[001引图8是表示与图7相连的流程图。
[0019] 图9是线段长度计算处理的流程图。
[0020] 图10是表示线段缓存231内的线段Si的修正状态的图。
【具体实施方式】
[0021] 参照【附图说明】本发明的实施方式。W下说明使用图中箭头所示的上下、左右、前 后。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图2所 示的数值控制装置20控制机床1。机床1是使安装于主轴（省略图示）的刀具4高速旋转 而对工件5实施切削加工的机械。
[0022] 参照图1说明机床1的构造。机床1包括基座2、立柱3、主轴头7、主轴（省略图 示）、工作台15、治具（jig)装置16、换刀装置56W及操作盘（省略图示）等。在基座2上 部后方竖立设置立柱3。立柱3为棱柱状。主轴头7W能够升降的方式设于立柱3的前表 面。主轴头7在Z轴马达51的驱动下沿Z轴方向移动。Z轴马达51设于立柱3的上部。 主轴设于主轴头7的内部。主轴在主轴头7的下部具有用于安装刀具4的安装孔（省略图 示），且在主轴马达52的驱动下旋转。主轴马达52设于主轴头7的上部。工作台15设于 主轴头7的下方。工作台15能够在移动机构（省略图示）的作用下沿X轴方向和Y轴方 向该两个方向移动。移动机构的构造没有限定，例如可W采用使用滑轨和滚珠丝杠的通常 的滚珠丝杠机构。X轴马达53 (参照图2)驱动移动机构使工作台15沿X轴方向移动，Y轴 马达54(参照图2)驱动移动机构使工作台15沿Y轴方向移动。治具装置16设于工作台 15的上表面。治具装置16包括固定台17、右侧支承部18、左侧支承部19和俯仰马达55。 固定台17固定于工作台15的上表面。右侧支承部18和左侧支承部19在X轴方向上彼此 分开地分别竖立设置于固定台17的上表面。右侧支承部18和左侧支承部19W工件5能 够旋转的方式自该工件5的两侧支承该工件5。俯仰马达55设于右侧支承部18,驱动右侧 支承部18的保持部（省略图示）使其旋转。保持部保持工件5。俯仰马达55的旋转轴平 行于X轴方向。操作盘（省略图示）设于包围机床1的罩体（省略图示）的壁面。操作盘 包括显示部11和输入部12 (参照图2)等。显示部11显示例如操作画面、设定画面、NC程 序等各种画面。输入部12是供操作者进行例如各种输入、指示、设定等的操作设备。换刀 装置56具有刀库57。刀库57保持有多把刀具，将换刀指令所指示的刀具定位于换刀位置。 换刀指令是通过NC程序发出的。换刀位置是刀库57的最下部的位置。换刀装置56将安 装于主轴的刀具4和处于换刀位置的刀具对换。
[0023] 参照图2说明数值控制装置20和机床1的电气结构。数值控制装置20包括CPU21、 ROM22、RAM23、非易失性存储装置24、输入输出部35和驱动电路51A~驱动电路56A等。 CPU21统一控制数值控制装置20的动作。ROM22存储主要程序、移动路径修正程序和线段 长度计算程序等。主要程序用于控制数值控制装置20的主要动作。移动路径修正程序用 于执行后述的移动路径修正处理（参照图7、图8)。线段长度计算程序用于执行后述的线 段长度计算处理（参照图9)。
[0024] RAM23除了包括临时存储各种处理执行过程中的数据的存储区域，还包括线段缓 存231等。线段缓存231存储线段数据。线段数据是由NC程序生成的内部处理形式的数 据，构成刀具4的移动路径。线段数据的详细情况将在后面进行说明。非易失性存储装置 24存储NC程序、各种参数等。NC程序由包含各种控制指令的多个程序块构成，W程序块单 位控制机床1的包括轴移动、换刀等在内的各种动作。CPU21能将操作者通过输入部12输 入的NC程序存储于非易失性存储装置24中。各种参数包括例如后述的工件5的半径r、第 一基准值和第二基准值等。移动路径修正程序、线段长度计算程序等各种程序也可W存储 于非易失性存储装置24中。也可W预先将各种程序存储于存储卡等中，数值控制装置20 自与数值控制装置20连接的卡插槽（省略图示）读取存储于存储卡中的各种程序。NC程 序和各种参数也可W存储于ROM22或存储卡等中。
[0025] 驱动电路51A与Z轴马达51及编码器51B相连接。驱动电路52A与主轴马达52 及编码器52B相连接。驱动电路53A与X轴马达53及编码器53B相连接。驱动电路54A与 Y轴马达54及编码器54B相连接。驱动电路55A与俯仰马达55及编码器55B相连接。驱 动电路56A与驱动换刀装置56的马达（省略图示）及编码器56B相连接。驱动电路51A~ 驱动电路56A自CPU21接收指令，分别向所对应的各马达51~马达55、换刀装置56的马达 输出驱动电流。驱动电路51A~驱动电路56A自编码器51B~编码器5她接收反馈信号， 对位置和速度进行反馈控制。反馈信号为脉冲信号。输入输出部35分别与输入部12及显 示部11相连接。
[0026] 参照图3~图5说明刀具4的移动路径和线段数据之间的关系。图4所例示的NC 程序10指示对图5所示的圆柱状的工件5进行加工时的刀具4的移动路径30。如图4所 示，N1、N2、N3 ? ??为程序块编号。G1为切削指令。X是作为直线轴的X轴的移动指令。 A是旋转轴的移动指令，数值单位为"° "。N1程序块的"N1G1X20. 000"是"使刀具自当前 位置沿X轴方向移动20. 000mm。"的控制指令。N2程序块的"N2G1A4. 000"是"使刀具自当 前位置移动4.000°。"的控制指令。N3程序块的"N3G1X20. 000"是"使刀具自当前位置沿 X轴方向移动20. 000mm。"的控制指令。
[0027] 如图5所示，修正前的移动路径30为大致Z形状，由点P1 -点P2间的线段Si、 点P2 -点P3间的线段S2、点P3 -点P4间的线段S3构成。线段S拥应NC程序的N1程序 块。线段S2对应NC程序的N2程序块。线段S3对应NC程序的N3程序块。线段S2为微小 线段。所谓微小线段，是指线段长度为后述的第一基准值W下的线段。另外，线段是数值控 制装置20内部运算时所用的程序块的另一名称。
[002引当操作者通过输入部12进行了规定的操作时，CPU21逐个程序块地读取NC程序 而生成线段数据。线段数据包括各线段Si的轴移动量AX、AY、AZ、A0、线段长度和指 令速度等。该数据对应数值控制装置20的内部处理形式。下标i表示自路径开始起的线 段编号。AX是X轴的移动量，AY是Y轴的移动量，AZ是Z轴的移动量，A0是治具装 置16的旋转轴的移动量（移动角度）。CPU21基于各线段Si的线段数据制作刀具4相对 于工件5的速度模式。CPU21根据制作出的速度模式计算出各轴的插值指令（每单位时间 的移动量）。CPU21将计算出的各轴的插值指令分别输出到机床1的Z轴马达51的驱动电 路51A、X轴马达53的驱动电路53A、Y轴马达54的驱动电路54A和俯仰马达55的驱动电 路 55A。
[0029] 如图3所示，CPU21按照指令顺序将生成的线段数据存储于RAM23的线段缓存 231。在线段缓存231中，指针A表示自NC程序读取到的新的线段Si的位置。指针B表示 路径未被确定下来的 最初的线段Si的位置。CPU21使指针A加1，且将下一线段数据依次存 储在指针A的位置，直到在线段缓存231中积存了 =条线段的线段数据。图3所例示的线段 缓存231按照线段Si、S,、S3的指令顺序存储线段数据。在本实施方式中，将存储于线段缓 存231中的=条线段Si自移动开始侧起依次称为第一线段、第二线段和第=线段。CPU21 通过后述的移动路径修正处理（参照图7、图8)自移动开始侧起依次修正存储于线段缓存 231中的线段Si的线段数据。
[0030] 参照图4~图11说明CPU21所执行的移动路径修正处理。在本实施方式中，作为 一个例子，说明将图5所示的移动路径30修正为图6所示的移动路径31的情形。当操作 者使用输入部12选择图4所示的NC程序10(参照图4)时，CPU21自ROM22读取移动路径 修正程序执行本处理。W下，为了便于说明，有时将存储于线段缓存231中的线段Si的线 段数据仅称为线段Si。
[0031] 如图7所示，CPU21逐个程序块地读取NC程序，判断是否有下一线段Si(Sl)。由 于N1程序块中有线段Si(S1 ;是），因此，CPU21将线段Si设定于指针A的位置（S2)。CPU21 计算线段Si的线段长度（S3)。CPU21在计算线段长度时，自ROM22读取线段长度计算程序 执行线段长度计算处理（参照图9)。
[0032] 参照图9说明线段长度计算处理。CPU21判断线段Si是否为只有直线轴的移 动（S31)。CPU21参照NC程序的N1程序块。N1程序块是指示只有X轴的移动的控制 指令（S31:是），因此，〔?肥1用<
【主权项】
1. 一种数值控制装置，其以基于NC程序（10)的多条线段（Si)构成机床（1)所加工的 工件（5)的移动路径（30)或刀具（4)的移动路径（30)，并修正该移动路径，其特征在于， 该数值控制装置（20)包括： 计算部（21 ;S3)，其用于计算上述多条线段中的一条关注线段的长度； 第一判断部（21 ;S7)，其判断上述计算部所计算出的上述关注线段的长度是否为第一 基准值以下；以及 再连接部（21 ;S8)，在上述第一判断部判断为上述计算部所计算出的上述关注线段的 长度为上述第一基准值以下时，该再连接部将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注 线段的下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算部包括： 移动轴判断部（21 ;S31、S32)，其基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的 移动是否只是使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件 直线移动的直线轴的移动； 第一计算部（21 ;S34)，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述旋转轴 的移动时，该第一计算部根据自该旋转轴的旋转中心到上述工件的表面的长度也就是上述 工件的半径，和基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长 度；以及 第二计算部（21 ;S33)，在上述移动轴判断部判断为上述刀具的移动只是上述直线轴 的移动时，该第二计算部基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。
2. 根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括选择部（21 ;S1、S2、S5)，其选择上述多条线段中的连续的三条线 段作为移动开始侧的开始线段、移动结束侧的结束线段以及连接上述开始线段和上述结束 线段的中间线段； 上述计算部计算上述选择部所选择的上述三条线段中的作为上述关注线段的上述中 间线段的长度； 在上述第一判断部判断为上述中间线段的长度为上述第一基准值以下时，上述再连接 部用连接上述中间线段的中点与上述开始线段的起点的起点线段和连接上述中间线段的 中点与上述结束线段的终点的终点线段这两条线段，在上述中间线段的中点处，将上述开 始线段的起点和上述结束线段的终点之间重新连接起来。
3. 根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括第一确定部（21 ;S24)，在上述第一判断部判断为上述中间线段 的长度大于上述第一基准值时，该第一确定部将上述开始线段确定下来； 上述选择部在上述第一确定部将上述开始线段确定下来后，自上述第一确定部所确定 下来的上述开始线段的下一线段起重新选择上述三条线段； 上述选择部在上述再连接部用上述两条线段将上述开始线段的起点和上述结束线段 的终点之间重新连接起来后，将上述两条线段中的靠上述移动路径前侧的线段也就是上述 起点线段作为新的开始线段，将上述两条线段中的靠上述移动路径后侧的线段也就是上述 终点线段作为新的中间线段，将上述结束线段的下一线段作为新的结束线段，来重新选择 上述三条线段。
4. 根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于， 该数值控制装置包括： 第二判断部（21 ;S12)，在上述再连接部用上述两条线段重新进行了连接时，上述第二 判断部判断上述两条线段中的靠移动开始侧的线段也就是上述起点线段的长度是否大于 第二基准值；以及 第二确定部（21 ;S13)，在上述第二判断部判断为上述移动开始侧的线段的长度大于 上述第二基准值时，上述第二确定部将上述移动开始侧的线段确定下来； 上述选择部在上述第二确定部将上述移动开始侧的线段确定下来后，自上述第二确定 部所确定下来的上述移动开始侧的线段的下一线段也就是上述终点线段起重新选择上述 二条线段。
5. -种移动路径修正方法，其是由数值控制装置进行移动路径修正，该数值控制装置 以基于NC程序的多条线段构成机床所加工的工件的移动路径或刀具的移动路径，并修正 该移动路径，其特征在于， 该移动路径修正方法包括： 计算工序，计算上述多条线段中的一条关注线段的长度； 第一判断工序，判断在上述计算工序中计算出的上述关注线段的长度是否为第一基准 值以下；以及 再连接工序，当在上述第一判断工序中判断为在上述计算工序中计算出的上述关注线 段的长度为上述第一基准值以下时，将上述关注线段的上一线段的起点和上述关注线段的 下一线段的终点之间重新连接起来； 上述计算工序包括： 移动轴判断工序，基于上述NC程序判断上述刀具沿着上述关注线段的移动是否只是 使上述工件旋转的旋转轴的移动，或者是否只是使上述刀具相对于上述工件直线移动的直 线轴的移动； 第一计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述旋转轴的 移动时，根据自该旋转轴的旋转中心到上述工件的表面的长度也就是上述工件的半径，和 基于上述NC程序确定的上述旋转轴的移动角度，来计算上述关注线段的长度；以及 第二计算工序，当在上述移动轴判断工序中判断为上述刀具的移动只是上述直线轴的 移动时，基于该直线轴的移动距离来计算上述关注线段的长度。
【专利摘要】本发明涉及数值控制装置和移动路径修正方法。移动路径的线段S1～S3中的第二条线段S2为只有旋转轴的移动的移动路径。CPU确定线段S2中的旋转轴的移动角度。CPU根据移动角度和工件半径计算线段S2的线段长度。在线段长度为第一基准值以下时，用线段S1R连接线段S1的起点和线段S2的中点，用线段S2R连接线段S2的中点和线段S3的终点。在线段S2的线段长度大于第一基准值时，CPU将线段S1确定下来。数值控制装置对每三条线段重复进行上述处理。由于第一基准值以下的微小线段消失，因此，对于数值控制装置，即使是包括只有旋转轴的移动的移动路径，也能获得良好的加工面。
【IPC分类】G05B19-19
【公开号】CN104865891
【申请号】CN201510085189
【发明人】大高崇
【申请人】兄弟工业株式会社
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年2月16日
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