用于NC機加工仿真的方法與設備技術

一種ＮＣ機加工仿真方法，其中，為了通過正反饋控制來修改ＮＣ程序或插入數據，根據坯料形狀數據、刀具形狀數據和ＮＣ程序進行機加工仿真因而能獲得最佳切削條件。仿真結果可以用于校正下一步的ＮＣ程序和插入數據。此外，根據該仿真結果還可以產生被用刀具的記錄。（*該技術在2016年保護過期，可自由使用*）

Method and apparatus for NC machining simulation

One of the NC machining simulation method, in order to pass the positive feedback control to modify the NC program or insert data according to the blank shape data, tool shape data and procedures for NC machining simulation and thus can obtain the optimum cutting conditions. Simulation results can be used to correct the next step of the NC program and insert data. In addition, according to the simulation results, a record of the tool being used can also be generated.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術的領域本專利技術涉及用于NC機加工的機加工仿真設備與方法。更具體地說，本專利技術涉及在用表示材料形狀、刀具形狀、機加工形狀的數據進行機加工仿真的基礎上產生數字控制命令和現行刀具操作信息的設備與方法。本專利技術的背景下面將參照方框附圖說明圖1對一般數字控制系統中所用的調節控制命令發生系統作簡要說明。準備用于即將的機加工的NC程序被儲存在NC程序存儲器11中。NC程序譯碼單元12一塊一塊地從NC程序存儲器11中讀取NC程序并對這些程序塊進行譯碼。該NC程序譯碼單元12將在當前程序塊中或在當前程序塊之前被指定為模態命令的插入值類型、目標位置和饋送率傳送給插入處理單元13。插入處理單元13將基于插入值類型、目標位置和饋送率把各軸的單位時間(每個插入周期)每個軸的運動量△x、△y △z傳送給伺服控制單元14。伺服控制單元14根據由插入處理單元13提供的各個軸的單位時間動程△x、△y和△I控制每個電動機的轉動并執行各個軸的操作。切削監視單元15接收由伺服控制單元14實測到的主軸負載信號和饋送軸的負載信號，并將其中至少一個負載信號提供給調節控制單元16。調節控制單元15將切削監視單元15提供的主軸負載和饋送軸負載與預定負載值進行比較。如果主軸負載或饋送軸負載超過預定的過載判別值，調節控制單元16就產生報警信號或其它類似的信號，并向插入處理單元13傳送停止每個軸的命令。如果主軸負載或饋送軸負載不屬于速率控制檢測范圍，調節控制單元16就向插入處理單元13傳送速度修改命令以便增大或減小饋送率。如果主軸負載或饋送軸負載小于預定的空切削判別值，調節控制單元16就向插入處理單元13傳送適合于空切削的饋送率命令。根據這些命令，插入處理單元13重新計算每個軸的單位時間(每個插入周期)動程△x、△y和△z，并將這些動程值傳送給伺服控制單元14。以上處理過程將重復進行，直到機加工過程結束。下面將參照方框圖2對一般的NC程序發生系統加以說明。操作者向機加工數據輸入單元21輸入諸如刀具種類、刀具尺寸、材料成分和刀具軌跡之類的產生NC程序所需要的信息。輸入結果被傳送給NC程序發生單元23。利用刀具種類、刀具尺寸和材料成分之類的信息，切削條件數據表22便具有能提供確定適合于這些信息的饋送率和主軸速度的數據表結構。該切削條件表供NC程序發生單元23參考。NC程序發生單元23根據機加工數據輸入單元21提供的諸如刀具種類、刀具尺寸、材料成分和刀具軌跡之類的機加工數據以及根據從切削條件數據表22中讀出的符合于刀具種類、刀具尺寸和材料成分的主軸速度和饋送率等切削條件產生NC程序。表格數據修改單元24指導對反映刀具種類、刀具尺寸、材料成分等參數與饋送率、主軸速度等參數之間關系的關系表中的內容進行修改。NC程序編輯單元25供操作者直接編輯NC程序。在具有這種結構的NC程序發生系統中，如果操作者想修改NC程序中的饋送率等參數，可以采用下列三種方法中的一種方法。也就是說，可以采用用機加工數據輸入單元21直接給出饋送率，用表格數據修改單元24預先修改反映刀具種類、刀具尺寸、材料成分等參數與饋送率、主軸轉數等參數之間的關系的關系表中的命令，或用NC程序編輯單元25修改F命令這三種方法中的任何一種。下面將參照方框圖3對一般現行刀具操作信息發生系統加以說明。準備用于即將的機加工的NC程序被儲存在NC程序存儲器31中。NC程序譯碼單元32一塊一塊地從NC程序存儲器31中讀取NC程序并對這些程序塊進行譯碼。該NC程序譯碼單元32將在當前程序塊中或在當前程序塊之前被規定的插入值類型、目標位置和饋送率傳給插入處理單元33作為模態命令。同時，根據NC程序，NC程序譯碼單元32將用于產生現行刀具操作信息的信息(如F命令、G01/G02/G03命令及與之同時發生的F命令、S命令、和M02或M03命令等)傳給現行刀具操作信息發生單元36。插入處理單元33基于插入值類型、目標位置和饋送率，把各個軸的單位時間(每個插入周期)動程△X、△Y和△Z傳送給伺服控制單元34。伺服控制單元34根據由插入處理單元33提供的各個軸的單位時間動程△X、△Y和△Z控制每個電動機的軸并執行各個軸操作。切削監視單元35接收由伺服控制單元34實測到的主軸負載信號和饋送軸負載信號，并將其中至少一個負載信號提供給調節控制單元36。現行刀具操作信息發生單元36根據NC程序譯碼單元32提供的信息對現行刀具操作信息進行累加。更準確地說，現行刀具操作信息發生單元36根據T命令確認刀具號，根據G01/G02/G03命令識別是否在執行機械加工，根據M02或M03命令識別被加工的工件數量，根據F命令、S命令和T命令指定的刀具直徑等信息計算機械加工時的饋送率和切削速度。此外，現行刀具操作信息發生單元36根據切削條件監視單元35提供的主軸負載信號或饋送軸負載信號來判斷刀具是否處于空切削狀態。所獲得的現行刀具操作信息然后被儲存在現行刀具操作信息存儲器37中。例如，儲存形式可以是每個刀具的實際切削時間、接通狀態持續時間、刀具饋送過程中的空切削時間和每個刀具將加工的工件數量。本專利技術要解決的問題在一般數字控制系統的調節控制命令發生系統中，象主軸負載或饋送軸負載之類的機加工狀態信息反饋到系統的速度不管有多快都基本上不能避免調節延時，只能根據“過去的信息”控制“當前的狀態”。因此，當機加工處理過程對重機加工負載的機加工改變為對輕機加工負載的機械加工時會不顧實際輕機加工負載而將饋送率控制得很低，這會導致機加工效率變低。相反，當機加工處理過程從對輕機加工負載的機械加工改變為對重機加工負載的機械加工時會不顧實際重機加工負載而將饋送率控制得很快，這會使工具過載或使工件表面過分粗糙。在快速饋送率機加工情況下，這種趨勢尤其明顯。此外，在一般NC程序發生系統中，象饋送率之類的切削條件是通過操作者的判斷得到的，或者是通過刀具種類、刀具尺寸、材料成分等參數硬性確定的。因而，切削條件與實際切削阻力值或切削轉矩沒有關系。結果是很難用最佳饋送率或最佳切削速度進行連續切削，這導致刀具過早磨損、機加工精度變低和工件表面粗糙。此外，當刀具以快速增大的阻力值碰撞被加工材料時，很容易造成刀具和被加工材料的損壞。還有，一般的現行刀具操作信息發生系統只是將每個刀具的實際切削時間、接通狀態持續時間、刀具饋送過程中的空切削時間和每個刀具將加工的工件數量作為現行刀具操作信息儲存起來。而沒有充分獲得那些會影響工具壽命和機加工精度的信息，如刀具的接觸角已經如何變化或刀具上的哪部分已經承受最大的負載。因此，通過分析不斷變化的機加工環境對刀具的影響來改進刀具管理技術、機械加工技術和刀具開發技術是困難的。本專利技術的一個目的是提供一種用于NC機加工的機加工仿真設備與方法，它能解決上述問題，能在實際機加工之前在圖形數據機上作加工仿真，能給實際機加工和具有適合于實際機加工的條件(諸如饋送率和轉矩正向饋送量之類)的機加工程序的產生帶來仿真結果，能提供對刀具管理技術、機加工技術和刀具開發技術有用的現行刀具操作信息。本專利技術的公開以上目的可以通過在NC機加工過程中根據機加工信息進行機加工仿真的設備來實現，該設備包括機加工仿真裝置和數字控制命令發生裝置，其中，機加工仿真單元根據機加工信息模擬對被加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于ＮＣ機加工的機加工仿真設備，它包括：機加工仿真單元，它用于根據機加工信息模擬對被切削材料的切削；和數字控制命令發生單元，它用于根據從機加工仿真單元獲得的切削信息產生數字控制命令。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：山崎和雄，山本京一，森田尚起，松宮貞行，
申請(專利權)人：大隈株式會社，株式會社森精機制作所，三豐株式會社，山崎和雄，
類型：發明
國別省市：JP[日本]