[发明专利]可显示及输入相对于工件的刀具方向的数值控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及控制至少具有三个直线轴和两个旋转轴的五轴加工机的数值控制装置，该数值控制装置能够显示以及输入相对于工件的相对的刀具方向。尤其，该数值控制装置对在指定程序坐标系上根据指令直线轴位置指示刀具前端点位置，并且指示刀具方向指令来进行加工的加工机进行控制。并且，能够对被插补的刀具前端点位置、刀具长度修正向量、或旋转轴位置相加基于手动(手动手柄进给、点动进给)指令的直线轴移动量或旋转轴移动量。

背景技术

在日本特开2003-195917号公报中公开了在工作台上定义的坐标系中具备插补直线移动轴的第一插补部和插补旋转移动轴的第二插补部，根据旋转移动轴的插补位置修正直线移动轴的插补位置的技术。该技术在五轴加工机中一般被称为刀具前端点控制。刀具前端点控制等的五轴加工中，刀具方向的指令通过旋转轴指令或向量指令等进行，通过旋转轴的终点位置表示刀具方向。

在日本特开昭57-75309号公报中公开了对基于手动指令的两个旋转轴的动作以维持刀具前端点和工件的相对位置关系的方式使X、Y、Z轴动作的技术。该技术在五轴加工机中一般被称为三维手动进给。在三维手动进给中，手动地输入实际的旋转轴位置，通过旋转轴的终点位置表示刀具方向。

在所述的日本特开2003-195917号公报以及日本特开昭57-75309号公报中公开的技术中，需要根据旋转轴位置和各种机械的旋转轴结构来计算相对于工件(工作台)的刀具方向(旋转轴的终点位置)。即，仅根据旋转轴位置信息无法获得相对于工件(工作台)的刀具方向(旋转轴的终点位置)。

例如，考虑如图1所示的工作台旋转型五轴加工机(A轴为主轴、C轴为从动轴)。在A轴工作台4上安装C轴工作台5，在C轴工作台5上放置工件3。使用刀具2加工工件3。将XYZ坐标系固定在工件3上。当两个旋转轴(A轴、C轴)的角度都为0度时，从工作台上观察到的刀具方向的向量为(0、0、1)。

然而，当如图2所示A轴角度为-30度、C轴角度为20度时，从C轴工作台5观察到的刀具方向的向量为(-0.171、0.470、0.866)，仅根据旋转轴(A轴、C轴)的角度信息很难直观地明白(图3)，为了了解从C轴工作台5观测到的刀具方向的向量，需要根据旋转轴位置和机械结构计算刀具方向的向量。此外，当如图4A以及图4B所示在旋转轴倾斜的机械中计算刀具方向(旋转轴的终点位置)时，需要考虑该旋转轴的倾斜。

此外，在所述的日本特开昭57-75309号公报中公开的三维手动进给中，能够移动保持工件(工作台)和刀具前端点的相对位置关系的旋转轴。但是，关于旋转轴的移动，能够仅指示那些旋转轴中的一个，因此需要切换动作的旋转轴来使用。此外，如图4A以及图4B所示在旋转轴倾斜的机械中，有时很难预想基于旋转动作的工件(工作台)的动作。

发明内容

因此，鉴于上述现有技术的问题点，本发明的目的是提供一种数值控制装置，其对通过用至少三个直线轴和两个旋转轴旋转工作台或刀具头的结构来加工在工作台上安装的工件的五轴加工机进行控制，使用向量或滚动/俯仰/偏航角或欧拉角显示相对于工件的刀具方向的相对位置。

此外，鉴于上述现有技术的问题点，本发明的其他目的是提供一种数值控制装置，其对通过用至少三个直线轴和两个旋转轴旋转工作台或刀具头的结构来加工在工作台上安装的工件的五轴加工机进行控制，在基于手动移动指令的旋转轴移动中，能够通过滚动/俯仰/偏航角指示该手动移动指令。

本发明的数值控制装置对由至少三个直线轴和两个旋转轴来加工安装在工作台上的工件的五轴加工机进行控制。

该数值控制装置的第一方式，具有：根据所述两个旋转轴的旋转轴位置，运算相对于所述工件的刀具方向来作为刀具方向向量、滚动/俯仰/偏航角或欧拉角的刀具方向运算部；和根据所述刀具方向向量、所述滚动/俯仰/偏航角或所述欧拉角在显示器上显示相对于工件的所述刀具方向的刀具方向显示部。

该数值控制装置的第二方式，具备：输入相对于所述工件的基于手动的刀具方向移动量来作为滚动/俯仰/偏航角移动量的手动刀具方向移动量输入部；和将所述滚动/俯仰/偏航角移动量变换成所述两个旋转轴的旋转轴移动量的旋转轴移动量变换部，根据所述变换的旋转轴移动量来驱动所述两个旋转轴。

所述两个旋转轴是工作台旋转用的两个旋转轴，所述五轴加工机是工作台旋转型五轴加工机。

所述两个旋转轴是刀具头旋转用的两个旋转轴，所述五轴加工机是刀具头旋转型五轴加工机。