[发明专利]控制一刀具进给的方法和装置

说明书

本发明涉及一种方法和一种装置，该方法和装置用于控制一数控机床、一机器人或类似装置的刀具进给，其中通过各控制语句来预定刀具进给。

在已有的数控技术中，例如在机床所使用的数控技术中，对于每个子程序语句来说，对在该语句上恒定的刀具进给值作编程。这样一种恒定的刀具进给然而却仅仅当它反映加工条件特征以及当加工条件在该语句之上是恒定时才是有意义的。

而当子程序直接地预先规定一非笛卡尔坐标机的机器轴转动时，一恒定的刀具进给则是无意义的。刀具进给在这样一种场合则不代表刀具上的切削条件。若要将这些切削条件保持为恒定(这一点是比较有利的)，则该预定的刀具进给必须改变。

当刀具上的切削条件由于一变化的轮廓曲率以及与此相关联的比如一铣刀的一变化的啮合区域而改变时(比如通过圆渐开线形成的螺旋线)，一个恒定的刀具进给预定量更加不利。

按普通方式将由此来产生刀具进给轮廓线：将一子程序划分为许多短的语句，且对每一个这样的控制语句分别预定一独自的且恒定的进给值。由此所产生的刀具进给轮廓线则以普通的方式表现为阶梯形进给轮廓线，就象图2的图例所表示的那样。在横坐标上表示出走刀路程B，该路程B被划分成多个控制语句(图中以垂直走向的虚线表示)。在纵坐标上标出刀具进给F。

为将这样一种刚性的阶梯形进给轮廓线设计得更柔性，则推荐预先规定一种可编程的进给超限轮廓线(Vorschub-Overrideprofile)(此处请尤其参照FANUC公司的名称为FS15/MA渐开线内插法的实施方式)。一种通过进给超限轮廓线来影响速度的已知可能性在于：通过一进给超限轮廓可在0到例如200％的范围内成比例地改变被编程的绝对进给量，以便能适应比如在加工一工件时已改变了的技术情况。在熟知的方法中则在进给整个长度上预定超限支点且在支点间进行对超限值的线性内插。

在第一种已知的预定一阶梯形进给轮廓线的场合，该轮廓根据速度控制的参数化以及根据所采用的伺服器和驱动器的动态特征来加以修磨。除了需要大量子程序语句以及由此产生的不实用的大的子程序这一缺点外，人们还得到这样的奇怪结论：现代化的动力驱动设备却降低了加工质量。

通过经一超限值来适配刀具进给量，则因对速度控制的平滑处理使得这种适配过程始终在时间上而且因此也在空间上被延迟。由此使得对预定值的满足性(比如最精确的轮廓准确性)明显地受到损坏。

因此，本发明的目的是提供一种用于控制刀具进给的方法及装置，该方法在有关刀具进给的速度控制方面提供最大可能的柔性并确保使速度的极限保持为不依赖于机器的动态特性，这种柔性能克服需要许多的子程序语句的缺点并尽可能地保证最好的进给准确度。

本发明的目的是通过创造一种用于控制一数控机床、一机器人或类似机器的刀具进给的方法来实现的。在该方法中，在每一控制语句上均预定了刀具的进给，并且可直接地对刀具进给的进给速度轮廓线进行编程，其中在超出一允许的轴动力学特性的情况下，通过预定的进给速度轮廓线在刀具进给过程中控制语句搭接地且预报性地起动最小值。

在本发明方法的第一项有利的改进设计中，刀具进给的进给速度轮廓线被预定为在一控制语句上的线性进给轮廓线。

在本发明方法的另一具有优点的改进设计中，刀具进给的进给速度轮廓线被预定为在一控制语句上的或一系列的控制语句上的多项式进给轮廓线。

在本发明方法的又一具有优点的改进设计中，刀具进给的进给速度轮廓线被预定为在一系列控制语句上的进给仿样函数。

通过上述对本发明方法进一步有利的改进设计，可柔性地预定刀具进给曲线，其中这种预定可扩展出线性的和三次的过程曲线。三次曲线可直接地或作为内插的或逼近的仿样函数加以编程。由此根据待加工工件的曲率可以连续地编制刀具进给的平滑速度曲线程序。这样的速度曲线能得到一无冲击的加速度改变且由此也比如可得到对工件表面均匀的加工。

在具有将进给速度轮廓线预定为进给仿样函数或多项式的本发明方法的另一具有优点的改进设计中，则采用一预报器算法分别在控制语句过渡处预定进给额定值作为进给仿样函数和进给多项式的支点，这些刀具进给额定值经一内插仿样函数或一内插多项式被相互连接在一起。

在本发明的又一具有优点的改进设计中，刀具进给速度轮廓线的预定是经一系列的控制语句作为多项式进给轮廓线或者是经一系列的控制语句作为进给仿样函数通过如下措施来进一步形成的：采用一预报器算法分别在控制语句过渡处预定刀具进给额定值作为支点，在这些值之间经一逼近的仿样函数或一近似多项式来预定刀具进给。