[发明专利]四轴加工机用数值控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及四轴加工机用的数值控制装置，特别涉及设定虚拟的一个轴，即使是四轴加工机械也能进行以五轴控制加工为基准的加工的四轴加工机用的数值控制装置。

背景技术

使用具有三个直线轴和两个旋转轴的五轴加工机对于在工作台上安装的工件(被加工物)同时进行五轴加工是公知的技术。

图1是通过三个直线轴(X轴、Y轴以及Z轴)和两个旋转轴(B轴以及C轴)加工在工作台上安装的工件的工作台旋转型的五轴加工机的概略结构图。X轴、Y轴以及Z轴移动加工头51以及刀具52。B轴围绕Y轴转动旋转工作台53使之倾斜，C轴围绕Z轴旋转该旋转工作台53。即，旋转工作台53通过B轴以及C轴转动倾斜。

图2是通过三个直线轴(X轴、Y轴以及Z轴)和两个旋转轴(A轴以及C轴)加工工件(未图示)的加工头旋转型的五轴加工机的概略结构图。X轴、Y轴以及Z轴移动加工头61以及刀具62。A轴使刀具62围绕X轴倾斜，C轴围绕Z轴旋转加工头61和刀具62。在图2中，符号66是工作台。

图3是通过三个直线轴(X轴、Y轴以及Z轴)和两个旋转轴(A轴以及C轴)加工在旋转工作台上安装的工件(未图示)的混合型的五轴加工机的概略结构图。X轴、Y轴以及Z轴移动加工头71以及刀具72。A轴使刀具72围绕X轴倾斜，C轴使旋转工作台73围绕Z轴旋转。

作为刀具尖端点控制，已知通过控制参照图1、图2以及图3所说明的五轴加工机的数值控制装置，在工作台上固定的直角坐标系(工作台坐标系)上指示刀具的位置、速度、以及刀具的方向，把这些指令值变换为机械的控制点的各轴的坐标值来进行控制的方法(特开2003-195917号公报)。在该刀具尖端点控制中，控制刀具尖端点的位置以及速度，通过插补各旋转轴的位置决定刀具的方向。在一般的五轴加工机中，例如通过图4所示那样的程序指令进行刀具尖端点控制中的加工。

在图4表示的程序指令中，“G43.4”是开始刀具尖端点控制的G代码，表示是通过作为旋转轴的B轴以及C轴的指令来指示刀具方向的刀具尖端点控制的指令方式。下面把这样的基于旋转轴的指令的指令方法称为“类型1”。“H”指示刀具长度修正量号码。“X”、“Y”、“Z”指示程序坐标系上的刀具尖端点位置。该“程序坐标系”是在工作台上固定的直角坐标系(由Xt、Yt、Zt轴组成的工作台坐标系)，因此与工作台的倾斜、旋转一起倾斜、旋转。“B”以及“C”指示旋转轴位置。“G49”是取消刀具尖端点控制的G代码。

另外，在刀具尖端点控制中，在如上所述通过旋转轴的指令指示刀具方向的方法(类型1)之外，还有使用刀具方向矢量指示刀具方向的方法。以下把这种使用刀具方向矢量指示刀具方向的方法称为“类型2”。在该类型2的情况下，将图4中举例表示的程序指令改写为图5表示的程序指令(参照上述的特开2003-195917号公报、以及特开2005-182437号公报)。

在图5表示的程序指令中，“G43.5”是开始刀具尖端点控制的G代码，表示是用刀具方向矢量(I、J、K)指示刀具方向的刀具尖端点控制的指令方式。“H”指示刀具长度修正量号码。“X”、“Y”、“Z”指示程序坐标系上的刀具尖端点位置。该“程序坐标系”是在工作台上固定的直角坐标系(由Xt、Yt、Zt轴组成的工作台坐标系)，因此与工作台的倾斜、旋转一起倾斜、旋转。“I”、“J”、“K”指示指示刀具方向的刀具方向矢量(I、J、K)的各分量。“G49”是取消刀具尖端点控制的G代码。本发明与该“类型2”的指令方法相关。

另外，图5中例示的程序指令的右侧的“解A”以及“解B”中的“B”、以及“C”，表示从刀具方向矢量(I、J、K)的各分量(I、J、K指令)导出的B轴位置以及C轴位置。关于所述“解A”以及“解B”在后面进行描述。

通过该图5(以及图4)表示的程序指令进行的图1的五轴加工机的加工，从其Y轴的负方向看去是图6。在该图6中表示的“刀具方向矢量(I、J、K)”由图5的程序指令中的I、J、K组成。即，数值控制装置，使基于图5的程序指令的刀具方向成为工作台坐标系上的矢量(I、J、K)那样，从I、J、K指令生成B轴指令以及C轴指令，遵照所述生成的B轴指令以及C轴指令旋转B轴以及C轴。下面，通过图1表示的工作台旋转型的五轴加工机说明本发明的实施方式，但是该说明也可以应用于使刀具方向成为工作台坐标系上的矢量(I、J、K)那样控制旋转轴的图2那样的加工头旋转型的五轴加工机或者图3那样的混合型的五轴加工机。