專利名稱：數(shù)值控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于加工設(shè)備的數(shù)值控制器，該加工設(shè)備具有用于執(zhí)行五軸加工的三個(gè)線性軸和至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。
背景技術(shù)：
美國專利6,735,495號(hào)中描述了一種用于五軸加工的已知配置，其中通過對(duì)用于刀具末端點(diǎn)的移動(dòng)路徑進(jìn)行編程以及在該移動(dòng)路徑的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)指定刀具的姿態(tài)來加工圓錐體表面等。
圖11a和11b是說明美國專利6,735,495號(hào)中描述的圓錐體表面加工的視圖。圖11a是立體圖，而圖11b是自圖11a取得的平面圖。在此加工中，由圓弧指定刀具末端的路徑，并且將該路徑的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量分別編程為起始點(diǎn)矢量和結(jié)束點(diǎn)矢量。在連接起始點(diǎn)矢量和結(jié)束點(diǎn)矢量的平面上的第一角度PHI(起始點(diǎn)矢量與作為在該矢量連接平面上刀具姿態(tài)矢量的投影線之間的角度)和垂直于該連接平面的刀具姿態(tài)矢量的第二角度PSI被插入。通過這樣做，可以以這樣的方式加工該圓錐體表面刀具末端沿著編程的圓弧移動(dòng)，并且該圓錐體表面上的刀具姿態(tài)從起始點(diǎn)矢量的方向改變?yōu)榻Y(jié)束點(diǎn)矢量的方向。
此外，如圖12所示，還描述了一種方法，其中通過在刀具姿態(tài)矢量的中心軸的周圍插入圓錐體旋轉(zhuǎn)角度和圓錐體末端角度來加工圓錐體表面，該圓錐體旋轉(zhuǎn)角度作為第一角度PHI給出，而該圓錐體末端角度作為第二角度PSI。另外，如圖13所示，描述了一種情況，其中對(duì)非圓形底面執(zhí)行加工，刀具末端點(diǎn)通過多項(xiàng)式插值沿該非圓形底面以相對(duì)圓錐體表面變化的角度移動(dòng)。
美國專利6,735,495號(hào)中描述的配置是基于這樣的假設(shè)加工是在該圓錐體表面上或者相對(duì)于該圓錐體表面變化的表面上執(zhí)行，并且起始點(diǎn)矢量、結(jié)束點(diǎn)矢量和在圓錐體表面上的刀具姿態(tài)矢量被插入，或者它們的延長線在一個(gè)點(diǎn)上彼此相交。
然而，所給出的起始和結(jié)束矢量以及通過計(jì)算獲得的刀具姿態(tài)矢量并非總是出現(xiàn)在同一圓錐體表面上。例如，在加工具有在圖14a和14b所示的形狀的表面過程中，上述專利文獻(xiàn)中描述的方法不能確保插值。
圖14a是立體圖，而圖14b是自圖14a取得的平面圖。在圖14a和14b所示的例子中，起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)矢量的延長線彼此永不相交。這是因?yàn)槠鹗键c(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)矢量不是在具有圓形底面的圓錐體表面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種數(shù)值控制器，該數(shù)值控制器能進(jìn)行即便是圖14所示的加工表面的加工，也就是，能進(jìn)行任何圓錐體表面的五軸加工，其中起始點(diǎn)矢量、結(jié)束點(diǎn)矢量和圓錐體表面上的刀具姿態(tài)矢量被插入，或者它們的延長線永不彼此相交。
本發(fā)明的數(shù)值控制器控制加工設(shè)備，所述加工設(shè)備具有加工工件的刀具以及驅(qū)動(dòng)包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的多個(gè)軸的伺服馬達(dá)，其中插值處理是執(zhí)行由加工程序所命令的刀具運(yùn)動(dòng)路徑，并且基于所述插值處理對(duì)所述多個(gè)軸分別輸出運(yùn)動(dòng)指令。所述數(shù)值控制器包括分析裝置，用于分析加工程序的指令，并且分別獲得圓弧形狀、所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置以及與在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的工件相關(guān)的刀具姿態(tài)的數(shù)據(jù)；插值裝置，基于所述分析裝置獲得的所述數(shù)據(jù)，在每個(gè)取樣周期獲得所述圓弧的插值位置以及在所述圓弧的所述插值位置的刀具姿態(tài)的數(shù)據(jù)；位置計(jì)算裝置，基于所述插值裝置獲得的數(shù)據(jù)獲得所述多個(gè)軸的目標(biāo)位置；以及移動(dòng)裝置，用于將所述多個(gè)軸移動(dòng)到由所述位置計(jì)算裝置獲得的所述目標(biāo)位置。
所述分析裝置可以獲得所述圓弧的長度，分別在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)上所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的切線方向之間的角度以及分別在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)上所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧所在的平面上的所述圓弧的法線方向之間的角度的數(shù)據(jù)；以及所述插值裝置可獲得從所述圓弧的起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度，并且使用所述圓弧的長度和從所述圓弧的起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度通過插入由所述分析裝置獲得的在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)的角度，獲得在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的切線方向之間的角度和在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的法線方向之間的角度。
所述位置計(jì)算裝置基于所述插值裝置獲得可獲得在所述圓弧的插值位置處的所述刀具的姿態(tài)的刀具姿態(tài)矢量的數(shù)據(jù)，以及通過使用所述刀具姿態(tài)矢量獲得在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置以及在所述圓弧的插值點(diǎn)的除了所述旋轉(zhuǎn)軸之外的軸的位置。
所述加工程序的指令可包括所述圓弧的中心點(diǎn)、起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置的指定以及在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的指定。
所述加工程序的指令可包括所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置以及所述圓弧的中點(diǎn)的位置的指定，以及在所述圓弧的起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和中點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的指定。
所述加工設(shè)備可具有配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的刀具頭，配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)或配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的刀具頭和工作臺(tái)。
可以執(zhí)行任何圓錐體表面的加工，其中在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量、在結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量以及在圓錐體表面上的姿態(tài)位置矢量被插入，或者它們的延長線永不彼此相交，以及矢量彼此相交的其他加工表面。編程的圓弧不限于二維的圓弧，并且也可以執(zhí)行三維編程的圓弧的加工。


圖1是說明本發(fā)明的原理的視圖；圖2是說明在插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)、行進(jìn)方向矢量、法線方向矢量和刀具姿態(tài)矢量之間的關(guān)系的圖；圖3是說明依據(jù)本發(fā)明第一和第二實(shí)施例的執(zhí)行加工的五軸機(jī)床的配置的視圖；圖4是說明依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在初始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和中點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量、法線方向矢量和刀具姿態(tài)矢量的圖；圖5是說明依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例在初始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和中點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量、法線方向矢量和刀具姿態(tài)矢量的圖；圖6是表示依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例執(zhí)行加工的五軸機(jī)床的配置的視圖；圖7是表示依據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例執(zhí)行加工的五軸機(jī)床的配置的視圖；
圖8是表示執(zhí)行本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施例的數(shù)值控制器的基本部件的功能方框圖；圖9是表示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在分析部中圓錐體表面的加工處理的算法的流程圖；圖10是表示依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例在圓錐體表面的加工處理中的插值處理的算法的流程圖；圖11a和11b是說明加工第一圓錐體表面的現(xiàn)有技術(shù)的視圖；圖12是說明加工第二圓錐體表面的現(xiàn)有技術(shù)的視圖；圖13是說明加工第三圓錐體表面的現(xiàn)有技術(shù)的視圖；圖14a和14b是說明現(xiàn)有技術(shù)不能加工的圓錐體表面的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是說明本發(fā)明的原理的視圖。
在圖1中，數(shù)值1表示刀具，2表示圓弧平面，編程的圓形4位于該圓弧平面上，3表示線性軸的XYZ軸控制點(diǎn)。假設(shè)從起始點(diǎn)(xs，ys，zs)到結(jié)束點(diǎn)(xe，ye，ze)的圓形被編程。這里所提到的行進(jìn)方向是圓弧的行進(jìn)方向，而法線方向是在圓弧平面上垂直于圓弧行進(jìn)方向的方向，并且角度和長度定義如下as在起始點(diǎn)的行進(jìn)方向的角度；bs法線方向在起始點(diǎn)的角度；ae在結(jié)束點(diǎn)的行進(jìn)方向的角度；be在結(jié)束點(diǎn)的法線方向的角度；ai在插值點(diǎn)的行進(jìn)方向的角度；bi在插值點(diǎn)的法線方向的角度；cl編程的弧形的長度；以及ci從起始點(diǎn)到圓形插值點(diǎn)的弧形長度。
并且，矢量定義如下Vt(i，j，k)表示刀具姿態(tài)的刀具姿態(tài)矢量；Vts(is，js，ks)在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量；Vte(ie，je，ke)在結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)數(shù)量；
Vtans(tanis，tanjs，tanks)表示在起始點(diǎn)的行進(jìn)方向的行進(jìn)方向矢量；Vnors(noris，norjs，norks)表示在起始點(diǎn)的法線方向的法線方向矢量；Vtane(tanie，tanje，tanke)表示在結(jié)束點(diǎn)的行進(jìn)方向的行進(jìn)方向矢量；Vnore(norie，norje，norke)表示在結(jié)束點(diǎn)的法線方向的法線方向矢量；Vtani(tanii，tanji，tanki)表示在插值點(diǎn)的行進(jìn)方向的行進(jìn)方向矢量；Vnori(norii，norji，norki)表示在插值點(diǎn)的法線方向的法線方向矢量；以及Vti(ii，ji，ki)在插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量。
從編程的起始點(diǎn)(xs，ys，zs)和結(jié)束點(diǎn)(xe，ye，ze)以及圓形指令獲得編程的弧形的長度cl。而且，從起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)以及弧形中心獲得在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)上的法線方向矢量Vnors、Vnore以及行進(jìn)方向矢量Vtans、Vtane。此外，從表示在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)的指令獲得在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vts、Vte。而且，基于這些矢量獲得在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)和行進(jìn)方向之間的角度as、ae以及在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)和法線方向之間的角度bs、be。通常，通過眾所周知的技術(shù)圓形插值處理獲得圓弧上的插值位置(cxi，cyi，czi)，以及獲得從起始點(diǎn)到插值位置的圓弧ci。而且，獲得在插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)如下ai＝ci/cl*(ae-as)+as(1)bi＝ci/cl*(be-bs)+bs(2)此外，通過常規(guī)的圓形插值處理獲得在插值點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量Vtani和法線方向矢量Vnori。
圖2表示在獲得的插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)、行進(jìn)方向矢量Vtani(tanii，tanji，tanki)、法線方向矢量Vnori(norii，norji，norki)以及刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)之間的關(guān)系?；诘毒咦藨B(tài)矢量Vti和行進(jìn)方向矢量Vtani的內(nèi)積以及刀具姿態(tài)矢量Vti和法線方向矢量Vnori的內(nèi)積，下列等式(3)和(4)成立Vti·Vtani＝cos(ai)(-(ii，ji，ki)·(tanii，tanji，tanki))＝cos(ai)-(ii*tanii+ji*tanji+ki*tanki)＝cos(ai) (3)
Vti·Vnori＝os(bi)(-(ii，ji，ki)·(norii，norji，norki))＝cos(bi)-(ii*norii+ji*norji+ki*norki)＝cos(bi) (4)由于刀具姿態(tài)矢量Vti是單位矢量，而且下列等式(5)成立ii2+ji2+ki2＝1 (5)從這些等式(3)-(5)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。
旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置是從獲得的刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)確定的。而且，可以從由圓形插值和刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)或旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置獲得的插值位置(cxi，cyi，czi)獲得線性軸的位置，即XYZ軸控制點(diǎn)3的位置(Xai，Yai，Zai)。旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置和XYZ軸控制點(diǎn)位置(Xai，Yai，Zai)是取決于機(jī)床刀具的旋轉(zhuǎn)軸的配置以不同方式獲得的，這將在下面描述。
作為線性軸的X、Y和Z軸移動(dòng)到作為插值位置獲得的XYZ軸控制點(diǎn)位置(Xai，Yai，Zai)，并且旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)到插入的旋轉(zhuǎn)位置。通過這樣，可以驅(qū)動(dòng)這些軸，使得刀具末端點(diǎn)位于弧形位置中并且刀具姿態(tài)處于插入角度(ai，bi)。
依據(jù)這個(gè)系統(tǒng)，可以插入起始點(diǎn)矢量和結(jié)束點(diǎn)矢量，而不考慮他們各自延長線的相交，因此，可以加工圓錐體表面。
前述的刀具姿態(tài)是相對(duì)于工件的刀具方向。因此，這個(gè)系統(tǒng)同樣可以應(yīng)用于具有旋轉(zhuǎn)刀具頭的機(jī)床、具有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床以及具有可旋轉(zhuǎn)的刀具頭和可旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)的機(jī)床。
第一實(shí)施例依據(jù)第一實(shí)施例，本發(fā)明應(yīng)用于控制五軸機(jī)床的數(shù)值控制器。如圖3所示，五軸機(jī)床具有為線性軸的X、Y和Z軸，在Y軸周圍的刀具1的頭部旋轉(zhuǎn)的B軸以及在Z軸周圍旋轉(zhuǎn)的C軸。在此機(jī)床中，刀具1相對(duì)于安裝在工作臺(tái)5上的工件6線性移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)。
圖3表示加工工件6以形成由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的圓錐體表面的情況。線PA-PB是圓弧。圓弧平面2不必基于X-Y、Y-Z或Z-X平面上的二維圓形。在圖3所示的例子中，圓弧PA-PB表示在傾斜于X-Y平面的表面上。然而，基于刀具直徑的考慮，將圓弧PA’-PB’編程為PA-PB的實(shí)際圓形指令。
在第一實(shí)施例的情況下，圓弧平面2由X-Y平面表示。例如，在這種情況中使用的程序如下G43.4 H01刀具末端點(diǎn)控制指令；G90 G01 X100.0 Y200.0 Z50.0 B-10.0 F1000移動(dòng)到點(diǎn)PA’和刀具傾斜的指令；G03 G17 X160.555 Y400.0 I-300.0 J200.0 B-20.0 C20.0點(diǎn)PB’的圓形指令和刀具傾斜的指令；…………G49取消刀具末端點(diǎn)控制。
在這個(gè)程序中，“G43.4”是表示刀具末端點(diǎn)控制指令的代碼，“H”是指定偏移數(shù)的代碼，而“H01”是指定偏移數(shù)01的指令。而且，“G90”是絕對(duì)指令的代碼，“G01”是線性插值(切割饋送)指令的代碼，以及X、Y、Z、B和C分別是X、Y、Z、B和C軸的位置指令。F是速度指令。而且，“G03”是圓形插值指令(逆時(shí)針)，I是從弧形起始點(diǎn)到弧形中心的X軸分量的指令，以及J是從弧形起始點(diǎn)到弧形中心的Y軸分量的指令。
由于法線不會(huì)指向圓弧中心，基于I＝從弧形起始點(diǎn)到弧形中心的X軸分量＝300.0和J＝從弧形起始點(diǎn)到弧形中心的Y軸分量＝200.0，可以獲得以此方式編程的、在起始點(diǎn)的法線方向矢量Vnors(noris，norjs，norks)為vnors=(-3/(13),2/(13),0)=(-0.832,0.555,0.0).]]>而且，可以獲得垂直于法線方向矢量Vnors的、在起始點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量Vtans為Vtans(0.555，0.832，0.0)。
由于在起始點(diǎn)的B和C軸的編程的位置分別是B＝-10.0和C＝10.0，而且可以獲得在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vts(is，js，ks)為Vts(-sinBcosC，-sinBsinC，-cosB)＝(-sin(-10.0)cos(10.0)，-sin(-10.0)sin(-10.0)，-cos(10.0))＝(0.171，0.030，-0.985)。
同樣地，可以分別獲得在起始點(diǎn)的法線方向矢量Vnore、行進(jìn)方向矢量Vtane和刀具姿態(tài)矢量Vte為Vnore＝(-1.0，0.0，0.0)、Vtane＝(0.0，1.0，0.0)以及Vte＝(-sin(-20.0)cos(20.0)，-sin(-20.0)sin(20.0)，-cos(-20.0))＝(0.321，0.117，-0.940)。
通過計(jì)算在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vts和行進(jìn)方向矢量Vtans的內(nèi)積，可以獲得在起始點(diǎn)的到行進(jìn)方向的角度為as＝94.001度。通過計(jì)算在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vts和法線方向矢量Vnors的內(nèi)積，可以獲得在起始點(diǎn)的到法線方向的角度為bs＝84.85度。通過計(jì)算在結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vte和行進(jìn)方向矢量Vtane的內(nèi)積，可以獲得在結(jié)束點(diǎn)的到行進(jìn)方向的角度為ae＝83.282度。通過計(jì)算在結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vte和法線方向矢量Vnore的內(nèi)積，可以獲得在結(jié)束點(diǎn)的到法線方向的角度為be＝71.253度。
圖4表示在該程序中在起始點(diǎn)PA’和結(jié)束點(diǎn)PB’的行進(jìn)、法線和刀具姿態(tài)矢量。每個(gè)矢量均是單位矢量。
而且，從編程值I和J獲得圓弧的半徑，從起始點(diǎn)的法線方向矢量Vnors到結(jié)束點(diǎn)的法線方向矢量Vnore的變化獲得圓弧的旋轉(zhuǎn)角度，并且基于該半徑和旋轉(zhuǎn)角度獲得編程的弧形長度cl。在這個(gè)程序的情況下，弧形長度cl為cl＝212.007。
因此，在獲得圓形插值點(diǎn)(cxi，xyi，czi)時(shí)執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)的圓形插值，并根據(jù)前述等式(1)和(2)計(jì)算刀具姿態(tài)(ai，bi)。而且，通過常規(guī)的圓形插值獲得在插值點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量Vtani和法線方向矢量Vnori。
基于以這種方式獲得的插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)、行進(jìn)方向矢量Vtani和法線方向矢量Vnori，通過執(zhí)行前述等式(3)和(5)的計(jì)算獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。
由于分別以B和C軸位置Bai和Cai旋轉(zhuǎn)B和C軸位置為0度的刀具姿態(tài)(0，0，-1)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)，因此，以下的等式(6)成立。通過解等式(6)可以獲得移動(dòng)距離的B和C軸位置Bai和Cai。雖然可以獲得Bai和Cai的多個(gè)解，仍選擇接近于最近的B和C軸位置的位置。
iijiki=cos(Cai)-sin(Cai)0sin(Cai)cos(Cai)0001cos(Bai)0sin(Bai)010-sin(Bai)0cos(Bai)001---(6)]]>如果由程序代碼“H01”指定的刀具長度為tl，則根據(jù)下列等式(7)-(9)，通過以刀具長度tl補(bǔ)償圓形插值點(diǎn)(cxi，cyi，czi)可以獲得移動(dòng)的X軸位置Xai、Y軸位置Yai和Z軸位置Zai，或者XYZ軸控制點(diǎn)3(B和C軸、旋轉(zhuǎn)軸在此點(diǎn)上彼此相交)的位置
Xai＝cxi-ii*tl (7)Yai＝cyi-ji*tl (8)Zai＝czi-ki*tl (9)因此，根據(jù)等式(6)，通過分別移動(dòng)X、Y和Z軸到位置Xai、Yai和Zai，以及分別移動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸或B和C軸到位置Bai和Cai，可以加工工件6以形成由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的圓錐體表面，如圖3所示的。
第二實(shí)施例由依據(jù)第二實(shí)施例的數(shù)值控制器控制的機(jī)床刀具的配置與圖3所示的第一實(shí)施例相同。而且在第二實(shí)施例中，通過加工形成由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的圓錐體表面，并且線PA-PB是圓弧。然而，這個(gè)圓弧不是在X-Y、Y-Z或Z-X平面上的二維弧形。其上表示該圓弧的圓弧平面2是傾斜的并且不是二維弧形，因此，中點(diǎn)PM被編程。
如在第一實(shí)施例的情況下，基于刀具直徑的考慮，圓弧PA’-PB’和中點(diǎn)PM’被編程為實(shí)際的圓形指令。
例如，如果以起始點(diǎn)PA’(100.0，200.0，50.0)、結(jié)束點(diǎn)PB’(174.166，400.0，150.0)和弧形中心(-200，400，150)編程圓弧，則可以編程中間點(diǎn)PM’的(157.071，300.0，100.0)。在此情況下，程序可以給出如下G43.4 H01刀具末端點(diǎn)控制指令；G90 G01 X100.0 Y200.0 Z50.0 B-10.0 F1000移動(dòng)到到點(diǎn)PA’和刀具傾斜的指令；G03.4 X157.071 Y300.0 Z100.0 B-15.0 C15.0三維圓弧、PM’(中點(diǎn))、在中點(diǎn)的刀具傾斜的指令；X174.166 Y400.0 Z15.0 B-20.0 C20.0移動(dòng)到點(diǎn)PB’和刀具傾斜的指令；…………G49取消刀具末端點(diǎn)控制。
基于這些程序指令和圓弧，以與第一實(shí)施例相同的方式獲得在起始點(diǎn)PA’、結(jié)束點(diǎn)PB’和中點(diǎn)PM’的行進(jìn)方向矢量Vtans、Vtane、Vtanm，法線方向矢量Vnors、Vnore、Vnorm以及刀具姿態(tài)矢量Vts、Vte、Vtm。圖5表示這些矢量。每個(gè)矢量均為單位矢量。
如在第一實(shí)施例中，基于以這種方式獲得的在各個(gè)點(diǎn)的行進(jìn)、法線和刀具姿態(tài)矢量，通過計(jì)算刀具和行進(jìn)方向矢量的內(nèi)積，可以獲得到在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的到行進(jìn)方向的角度as和ae以及在中點(diǎn)的在行進(jìn)和刀具姿態(tài)之間的角度am，分別為as＝76.744度，ae＝71.602度和am＝73.718度，并且通過計(jì)算刀具和法線方向矢量的內(nèi)積，可以獲得到在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的法線方向的角度bs和be，以及在中間點(diǎn)的法線和刀具姿態(tài)之間的角度bm，分別為bs＝67.406度，be＝71.253度和bm＝69.528度。
而且，如在第一實(shí)施例中，獲得從起始點(diǎn)PA’到中點(diǎn)PM’的編程弧形長度為clm＝126.124，以及從中點(diǎn)PM’到結(jié)束點(diǎn)PB’的編程弧形長度為clb＝113.538。
然后，在獲得從起始點(diǎn)到圓形插值位置的弧形長度ci時(shí)，執(zhí)行三維空間中的圓形插值，一種常規(guī)技術(shù)，并且獲得在插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)如下(1)從起始點(diǎn)PA’到中點(diǎn)PM’的插值點(diǎn)的情況ai＝ci/clm*(am-as)+am (10)bi＝bi/clm*(bm-bs)+bs (11)(2)從中點(diǎn)PM’到結(jié)束點(diǎn)PB’的插值點(diǎn)的情況ai＝(ci-clm)/clb*(ae-am)+am(12)bi＝(ci-clm)/clb*(be-bm)+bm(13)第二實(shí)施例不同于第一實(shí)施例之處在于獲得在中點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)的方法。更具體地講，區(qū)別在于以等式(10)-(13)代替依據(jù)第一實(shí)施例的計(jì)算刀具姿態(tài)(ai，bi)的等式(1)-(2)。
而且，同第一實(shí)施例一樣，通過常規(guī)的三維空間中的圓形插值可以獲得在中點(diǎn)的行進(jìn)方向矢量Vtani和法線方向矢量Vnori。
同第一實(shí)施例一樣，基于以這種方式獲得的插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)、行進(jìn)方向矢量Vtani和法線方向矢量Vnori，通過執(zhí)行前述等式(3)和(5)的計(jì)算來獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)，并且通過進(jìn)一步執(zhí)行等式(6)的計(jì)算獲得B和C軸的Bai和Cai。
進(jìn)一步，同第一實(shí)施例一樣，通過執(zhí)行等式(7)-(9)的計(jì)算，獲得該移動(dòng)的X軸位置Xai、Y軸位置Yai和Z軸位置Zai。
通過分別將X、Y和Z軸移動(dòng)到獲得的位置Xai、Yai和Zai，以及將旋轉(zhuǎn)軸或B和C軸分別移動(dòng)到獲得的位置Bai和Cai，可以加工工件6以形成圖3所示的、由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的圓錐體表面。
第三實(shí)施例第三實(shí)施例是一個(gè)例子，其中使用五軸加工的機(jī)床刀具加工而形成圓錐體表面，設(shè)計(jì)該機(jī)床刀具使得安裝工件的工作臺(tái)而不是刀具頭被旋轉(zhuǎn)。圖6表示這種機(jī)床刀具的略圖。它具有相互垂直的線性軸X、Y和Z軸，平行于X軸的用于旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)A軸，以及平行于Z軸的用于旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)C軸。刀具1相對(duì)于工作臺(tái)5和工件6線性移動(dòng)，并且通過旋轉(zhuǎn)A和C軸來旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5。
在加工工作臺(tái)5上的工件6來形成由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的表面時(shí)，也在以這種方式構(gòu)造的機(jī)床中，與第一和第二實(shí)施例一樣，考慮到刀具的直徑，將PA’-PB’編程為圓弧。可以以與第一和第二實(shí)施例相同的方式執(zhí)行這樣的加工。
在這種情況下，圖6的工作臺(tái)5上的Xp-Yp-Zp被用作程序坐標(biāo)系統(tǒng)，該程序坐標(biāo)系統(tǒng)用于在其上編程。在編程刀具末端點(diǎn)控制模式時(shí)，程序坐標(biāo)系統(tǒng)用作工件坐標(biāo)系統(tǒng)。該工件坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)以(w0x，w0y，w0z)給出。假設(shè)A和C軸各自的旋轉(zhuǎn)中心彼此相交，并且以(rcx，rcy，rcz)給出它們的位置。該程序坐標(biāo)系統(tǒng)隨工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
在第三實(shí)施例中，與第一和第二實(shí)施例一樣，獲得圓弧上的插值點(diǎn)(cxi，cyi，czi)，獲得在每個(gè)插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)(ai，bi)，并且獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。這樣，如果將圓弧PA-PB編程為在程序坐標(biāo)系統(tǒng)中的X-Y、Y-Z或Z-X平面上的二維圓弧，則依據(jù)等式(1)和(2)獲得刀具姿態(tài)(ai，bi)，并依據(jù)等式(3)、(4)和(5)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。另一方面，如果圓弧PA-PB不是二維圓弧，將中點(diǎn)PM編程，則依據(jù)等式(10)-(13)獲得刀具姿態(tài)(ai，bi)，然后依據(jù)等式(3)、(4)和(5)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。
接著，依據(jù)代替等式(6)-(9)的以下等式(14)和(15)，獲得用于移動(dòng)的A軸位置Aai、C軸位置Cai、X軸位置Xai、Y軸位置Yai和Z軸位置Zai。
由于機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)上的刀具姿態(tài)為(0，0，-1)，刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)應(yīng)旋轉(zhuǎn)該C和A軸位置Cai和Aai來獲得(0，0，-1)，因此，等式(14)成立?？梢酝ㄟ^解等式(14)獲得用于移動(dòng)的該C和A軸位置Cai和Aai。由于工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的正方向與該坐標(biāo)系統(tǒng)的方向相反，因此，Aai和Cai具有負(fù)號(hào)。
00-1=1000cos(-Aai)-sin(-Aai)0sin(-Aai)cos(-Aai)cos(-Cai)-sin(-Cai)0sin(-Cai)cos(-Cai)0001iijiki---(14)]]>而且，如果程序坐標(biāo)系統(tǒng)上的圓形插值點(diǎn)為(cxi，cyi，czi)，則可以通過執(zhí)行以下等式(15)的計(jì)算來獲得用于移動(dòng)的X、Y和Z軸位置Xai、Yai和Zai。位置Xai、Yai和Zai對(duì)應(yīng)于圖6所示的XYZ軸控制點(diǎn)(刀具的源位置(rootposition))3。
XaiYaiZai1=100rcx0cos(-Aai)-sin(-Aai)rcy0sin(-Aai)cos(-Aai)rcz0001cos(-Cai)-sin(-Cai)00sin(-Cai)cos(-Cai)0000100001w0x+cxi-rcxw0y+cyi-rcyw0z+czi-rcz1+00tl0]]>....(15)第四實(shí)施例如圖7所示，在第四實(shí)施例中，工作臺(tái)5的旋轉(zhuǎn)軸為單軸(C軸)，并且利用刀具具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸(B軸)的五軸機(jī)床來執(zhí)行加工。這個(gè)機(jī)床具有X、Y和Z軸，它們是彼此垂直的線性軸，平行于Y軸的用于刀具旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)B軸和平行于Z軸的用于工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)C軸。
同樣在以這種方式構(gòu)造的機(jī)床中，可以加工安裝在工作臺(tái)5上的工件6以形成由點(diǎn)PA、PB、PC和PD圍繞的圓錐體表面。與第一和第二實(shí)施例一樣，考慮到刀具直徑，將PA’-PB’編程為圓弧。可以以與第一和第二實(shí)施例相同的方式進(jìn)行這樣的加工。
在這種情況下，圖7的工作臺(tái)5上的Xp-Yp-Zp用作程序坐標(biāo)系統(tǒng)，用于在其上編程。在編程刀具末端點(diǎn)控制模式時(shí)，該程序坐標(biāo)系統(tǒng)用作工件坐標(biāo)系統(tǒng)。該工件坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)以(w0x，w0y，w0z)給出，并且C軸的旋轉(zhuǎn)中心的位置以(rcx，rcy，rcz)給出。該程序坐標(biāo)系統(tǒng)隨工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
在第四實(shí)施例中，與第三實(shí)施例一樣，如果將圓弧PA-PB編程為在程序坐標(biāo)系統(tǒng)中的X-Y、Y-Z或Z-X平面上的二維圓弧，則依據(jù)等式(1)和(2)獲得刀具姿態(tài)(ai，bi)，并依據(jù)等式(3)、(4)和(5)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。另一方面，與第三實(shí)施例(或者第一和第二實(shí)施例)一樣，如果圓弧PA-PB不是二維圓弧，將中點(diǎn)PM編程，則依據(jù)等式(10)-(13)獲得刀具姿態(tài)(ai，bi)，然后依據(jù)等式(3)、(4)和(5)獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)。
基于以這種方式獲得的刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)，依據(jù)以下等式(16)和(17)獲得用于移動(dòng)的B軸位置Bai、C軸位置Cai、X軸位置Xai、Y軸位置Yai和Z軸位置Zai。
由于通過將B軸位置為0度的刀具姿態(tài)(0，0，-1)旋轉(zhuǎn)了B軸位置Bai而獲得的矢量是與通過將刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)旋轉(zhuǎn)了C軸位置Cai獲得的矢量相同，因此，以下等式(16)成立。通過解等式(16)可以獲得移動(dòng)距離的C和B軸位置Cai、Bai。
cos(Bai)0sin(Bai)010-sin(Bai)0cos(Bai)00-1=cos(-Cai)-sin(-Cai)0sin(-Cai)cos(-Cai)0001iijiki---(16)]]>而且，如果程序坐標(biāo)系統(tǒng)上的圓形插值點(diǎn)為(cxi，cyi，czi)，則通過執(zhí)行以下等式(17)的計(jì)算可以獲得用于移動(dòng)的X、Y和Z軸位置Xai、Yai和Zai。位置Xai、Yai和Zai對(duì)應(yīng)于圖7所示的XYZ軸控制點(diǎn)(B軸的旋轉(zhuǎn)中心的位置)3。
XaiYaiZai1=cos(-Cai)-sin(-Cai)0rcxsin(-Cai)cos(-Cai)0rcy001rcz0001w0x+cxi-rcxw0y+cyi-rcyw0z+czi-rcz1+cos(Bai)0sin(Bai)00100-sin(Bai)0cos(Bai)0000100tl0]]>....(17)圖8是表示用于執(zhí)行上述描述的每個(gè)實(shí)施例的數(shù)值控制器的基本部件的功能方框圖。由于該數(shù)值控制器的配置類似于用于控制常規(guī)的五軸機(jī)床的數(shù)值控制器，因此，它以功能方框圖簡要地表示。
指令分析部10分析編程指令并生成執(zhí)行指令數(shù)據(jù)。插值裝置11基于該執(zhí)行數(shù)據(jù)獲得每個(gè)插值周期的用于各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)指令，執(zhí)行X、Y、Z、B(或A)和C軸的加速/減速處理12x-12c，并將該運(yùn)動(dòng)指令分別輸出給X、Y、Z、B(或A)和C軸的伺服控制部13x-13c。伺服控制部13x-13c執(zhí)行位置、矢量和電流反饋控制，并驅(qū)動(dòng)各個(gè)軸的伺服馬達(dá)。
圖9和10是表示依據(jù)第一實(shí)施例的圓錐體表面的加工處理的算法的流程圖，由數(shù)值控制器的處理器執(zhí)行。圖9是表示在指令分析部10中的、與本發(fā)明相關(guān)的處理的流程圖。圖10是表示每個(gè)插值周期由插值裝置11執(zhí)行的、與本發(fā)明相關(guān)的處理的流程圖。
如果從該程序讀出圓形指令“G03”，則處理器開始圖9的處理，這些處理與在指令分析部10中、與本發(fā)明相關(guān)的那些處理相同，并首先獲得起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的弧形長度cl(步驟101)。
然后，從起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置和由該程序指定的弧形中心獲得在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的法線方向矢量Vnors、Vnore，切線方向矢量Vtans、Vtane以及刀具姿態(tài)矢量Vts、Vte(步驟102)。
如之前所提到的，通過計(jì)算刀具和切線方向矢量的內(nèi)積以及刀具與法線方向矢量的內(nèi)積獲得在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的到行進(jìn)方向的角度as、ae和到法線方向的角度bs、be，至此，完成指令分析部10中的處理(步驟103)。
另一方面，在插值裝置11的處理中，處理器以與常規(guī)情況相同的處理方式在該編程圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間執(zhí)行圓形插值，并獲得圓形插值點(diǎn)(cxi，cyi，czi)以及從起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度ci(步驟201)。
基于步驟101中獲得的弧形長度cl，步驟103中獲得的、在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)到切線方向的角度as和ae以及在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)到法線方向的角度bs和be，以及步驟201中獲得的從起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度ci，通過執(zhí)行等式(1)和(2)的計(jì)算，獲得到切線方向和法線方向的刀具姿態(tài)的角度ai、bi。而且，通過現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)圓形插值獲得在插值點(diǎn)的法線方向矢量Vnori和切線方向矢量Vtani(步驟202)。
基于在插值點(diǎn)的角度ai和bi、法線方向矢量Vnori和切線方向矢量Vtani，通過執(zhí)行等式(3)-(5)的計(jì)算獲得刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)(步驟203)。
基于刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)，通過執(zhí)行等式(6)的計(jì)算獲得旋轉(zhuǎn)B軸位置Bai和C軸位置Cai(步驟204)。
基于在步驟201獲得的圓形插值點(diǎn)(cxi，cyi，czi)、在步驟203獲得的刀具姿態(tài)矢量Vti(ii，ji，ki)以及刀具長度tl，通過執(zhí)行等式(7)-(9)的計(jì)算獲得X軸位置Xai、Y軸位置Yai和Z軸位置Zai(步驟205)。
獲得的X軸位置Xai、Y軸位置Yai、Z軸位置Zai、B軸位置Bai和C軸位置Cai與通過在先的插值周期獲得的X軸位置Xai、Y軸位置Yai、Z軸位置Zai、B軸位置Bai和C軸位置Cai之差作為各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)指令值輸出到加速/減速處理部(步驟206)，至此，這個(gè)插值處理終止。此后，執(zhí)行這個(gè)處理以控制五軸機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，從而在每一插值周期加工圓錐體表面。
圖9和10表示依據(jù)第一實(shí)施例的處理，其中編程的圓弧是二維的。然而，如果圓弧與第二實(shí)施例的情況相同，是三維的，則中點(diǎn)被編程，并且在步驟101中也獲得從起始點(diǎn)到中點(diǎn)的編程弧形長度clm和從中點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)的弧形長度clb。在步驟102獲得在中點(diǎn)的法線方向矢量Vnorm和切線防線矢量Vtanm，而在步驟103獲得在中點(diǎn)的到切線防線和法線方向的刀具姿態(tài)的角度am和bm。在步驟204，依據(jù)等式(10)-(13)獲得在插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)ai和bi。其他的處理類似于圖10中所示的處理。
依據(jù)第三實(shí)施例的處理的不同在于在步驟204中通過執(zhí)行等式(14)的計(jì)算獲得A和C軸位置Aai、Cai，在步驟205中通過執(zhí)行等式(15)的計(jì)算獲得X、Y和Z軸位置Xai、Yai和Cai，以及在步驟206中基于代替B軸位置Bai的A軸位置Aai獲得并輸出X、Y、Z、A和C軸的運(yùn)動(dòng)指令。其他的細(xì)節(jié)相同。
進(jìn)一步，第四實(shí)施例的不同在于在步驟204中通過執(zhí)行等式(16)的計(jì)算獲得B和C軸位置Bai、Cai，在步驟205通過執(zhí)行等式(17)的計(jì)算獲得X、Y、Z軸位置Xai、Yai和Zai，而其他的細(xì)節(jié)相同。
基于如上所述的這些實(shí)施例的每一個(gè)實(shí)施例，可以執(zhí)行任何圓錐體表面的加工，其中起始點(diǎn)矢量(在起始點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量)、結(jié)束點(diǎn)矢量(在結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量)以及在圓錐體表面的姿態(tài)位置矢量被插入，或者它們的延長線永不彼此相交，以及加工其他的、矢量彼此相交的加工表面。編程圓弧不限于二維的圓弧，并且也可以執(zhí)行三維編程圓弧的加工。
權(quán)利要求
1.一種用于控制加工設(shè)備的數(shù)值控制器，所述加工設(shè)備具有用于加工工件的刀具以及用于驅(qū)動(dòng)包括至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的多個(gè)軸的伺服馬達(dá)，其中插值處理是執(zhí)行由加工程序所命令的刀具運(yùn)動(dòng)路徑，并且基于所述插值處理分別對(duì)所述多個(gè)軸輸出運(yùn)動(dòng)指令，所述數(shù)值控制器包括分析裝置，用于分析所述加工程序的指令，并且分別獲得圓弧形狀、所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置以及與在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述工件相關(guān)的刀具姿態(tài)的數(shù)據(jù)；插值裝置，基于所述分析裝置獲得的所述數(shù)據(jù)獲得每個(gè)取樣周期的所述圓弧的插值位置以及所述圓弧的所述插值位置的刀具姿態(tài)的數(shù)據(jù)；位置計(jì)算裝置，基于所述插值裝置獲得的數(shù)據(jù)獲得所述多個(gè)軸的目標(biāo)位置；以及移動(dòng)裝置，用于將所述多個(gè)軸移動(dòng)到由所述位置計(jì)算裝置獲得的所述目標(biāo)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述分析裝置獲得所述圓弧長度，分別在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)上的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的切線方向之間的角度以及分別在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)上的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧所在的平面上的所述圓弧的法線方向之間的角度的數(shù)據(jù)；以及所述插值裝置獲得從所述圓弧的起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度，以及通過使用所述圓弧的長度和從所述圓弧的起始點(diǎn)到插值點(diǎn)的弧形長度插入由所述分析裝置獲得的在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)的角度，獲得在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的切線方向之間的角度和在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述刀具的姿態(tài)與所述圓弧的法線方向之間的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述位置計(jì)算裝置基于所述插值裝置獲得的數(shù)據(jù)獲得表示所述圓弧的插值位置處的刀具姿態(tài)的刀具姿態(tài)矢量，并且使用所述刀具姿態(tài)矢量獲得在所述圓弧的插值點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置以及在所述圓弧的插值點(diǎn)的除了所述旋轉(zhuǎn)軸之外的軸的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述加工程序的指令包括所述圓弧的中心點(diǎn)、起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置的指定以及在所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的指定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述加工程序的指令包括所述圓弧的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的位置以及所述圓弧的中點(diǎn)的位置的指定，以及在所述圓弧的起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)和中點(diǎn)的所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的指定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述加工設(shè)備具有刀具頭，所述刀具頭配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述加工設(shè)備具有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制器，其特征在于所述加工設(shè)備具有刀具頭和工作臺(tái)，所述刀具頭和工作臺(tái)配置成可由所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種數(shù)值控制器配置成可加工圓錐體表面，在圓弧的起始點(diǎn)、結(jié)束點(diǎn)及中間點(diǎn)的矢量和它們的延長線永不彼此相交?；谄鹗键c(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的編程位置PA’和PB’、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的圓心位置和旋轉(zhuǎn)位置獲得起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的法線方向矢量Vnors和Vnore、切線方向矢量Vtans和Vtane以及刀具姿態(tài)矢量Vts和Vte?；谶@些矢量獲得相對(duì)于起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的刀具姿態(tài)的切線方向角度as和ae及法線方向角度bs和be。通過插入在起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的法線與切線方向矢量和角度獲得插值點(diǎn)的法線和切線方向矢量Vnori、Vtani以及角度ai、bi，由此獲得插值點(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vti?；诓逯迭c(diǎn)的刀具姿態(tài)矢量Vti獲得旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置和線性軸的位置。也可以對(duì)三維編程的圓弧執(zhí)行圓形加工。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK101063881SQ20071010447
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者大槻俊明, 井出聰一郎 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社