用于NC机加工仿真的方法与设备技术

一种ＮＣ机加工仿真方法，其中，为了通过正反馈控制来修改ＮＣ程序或插入数据，根据坯料形状数据、刀具形状数据和ＮＣ程序进行机加工仿真因而能获得最佳切削条件。仿真结果可以用于校正下一步的ＮＣ程序和插入数据。此外，根据该仿真结果还可以产生被用刀具的记录。（*该技术在2016年保护过期，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.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域本专利技术涉及用于NC机加工的机加工仿真设备与方法。更具体地说，本专利技术涉及在用表示材料形状、刀具形状、机加工形状的数据进行机加工仿真的基础上产生数字控制命令和现行刀具操作信息的设备与方法。本专利技术的背景下面将参照方框附图说明图1对一般数字控制系统中所用的调节控制命令发生系统作简要说明。准备用于即将的机加工的NC程序被储存在NC程序存储器11中。NC程序译码单元12一块一块地从NC程序存储器11中读取NC程序并对这些程序块进行译码。该NC程序译码单元12将在当前程序块中或在当前程序块之前被指定为模态命令的插入值类型、目标位置和馈送率传送给插入处理单元13。插入处理单元13将基于插入值类型、目标位置和馈送率把各轴的单位时间(每个插入周期)每个轴的运动量△x、△y △z传送给伺服控制单元14。伺服控制单元14根据由插入处理单元13提供的各个轴的单位时间动程△x、△y和△I控制每个电动机的转动并执行各个轴的操作。切削监视单元15接收由伺服控制单元14实测到的主轴负载信号和馈送轴的负载信号，并将其中至少一个负载信号提供给调节控制单元16。调节控制单元15将切削监视单元15提供的主轴负载和馈送轴负载与预定负载值进行比较。如果主轴负载或馈送轴负载超过预定的过载判别值，调节控制单元16就产生报警信号或其它类似的信号，并向插入处理单元13传送停止每个轴的命令。如果主轴负载或馈送轴负载不属于速率控制检测范围，调节控制单元16就向插入处理单元13传送速度修改命令以便增大或减小馈送率。如果主轴负载或馈送轴负载小于预定的空切削判别值，调节控制单元16就向插入处理单元13传送适合于空切削的馈送率命令。根据这些命令，插入处理单元13重新计算每个轴的单位时间(每个插入周期)动程△x、△y和△z，并将这些动程值传送给伺服控制单元14。以上处理过程将重复进行，直到机加工过程结束。下面将参照方框图2对一般的NC程序发生系统加以说明。操作者向机加工数据输入单元21输入诸如刀具种类、刀具尺寸、材料成分和刀具轨迹之类的产生NC程序所需要的信息。输入结果被传送给NC程序发生单元23。利用刀具种类、刀具尺寸和材料成分之类的信息，切削条件数据表22便具有能提供确定适合于这些信息的馈送率和主轴速度的数据表结构。该切削条件表供NC程序发生单元23参考。NC程序发生单元23根据机加工数据输入单元21提供的诸如刀具种类、刀具尺寸、材料成分和刀具轨迹之类的机加工数据以及根据从切削条件数据表22中读出的符合于刀具种类、刀具尺寸和材料成分的主轴速度和馈送率等切削条件产生NC程序。表格数据修改单元24指导对反映刀具种类、刀具尺寸、材料成分等参数与馈送率、主轴速度等参数之间关系的关系表中的内容进行修改。NC程序编辑单元25供操作者直接编辑NC程序。在具有这种结构的NC程序发生系统中，如果操作者想修改NC程序中的馈送率等参数，可以采用下列三种方法中的一种方法。也就是说，可以采用用机加工数据输入单元21直接给出馈送率，用表格数据修改单元24预先修改反映刀具种类、刀具尺寸、材料成分等参数与馈送率、主轴转数等参数之间的关系的关系表中的命令，或用NC程序编辑单元25修改F命令这三种方法中的任何一种。下面将参照方框图3对一般现行刀具操作信息发生系统加以说明。准备用于即将的机加工的NC程序被储存在NC程序存储器31中。NC程序译码单元32一块一块地从NC程序存储器31中读取NC程序并对这些程序块进行译码。该NC程序译码单元32将在当前程序块中或在当前程序块之前被规定的插入值类型、目标位置和馈送率传给插入处理单元33作为模态命令。同时，根据NC程序，NC程序译码单元32将用于产生现行刀具操作信息的信息(如F命令、G01/G02/G03命令及与之同时发生的F命令、S命令、和M02或M03命令等)传给现行刀具操作信息发生单元36。插入处理单元33基于插入值类型、目标位置和馈送率，把各个轴的单位时间(每个插入周期)动程△X、△Y和△Z传送给伺服控制单元34。伺服控制单元34根据由插入处理单元33提供的各个轴的单位时间动程△X、△Y和△Z控制每个电动机的轴并执行各个轴操作。切削监视单元35接收由伺服控制单元34实测到的主轴负载信号和馈送轴负载信号，并将其中至少一个负载信号提供给调节控制单元36。现行刀具操作信息发生单元36根据NC程序译码单元32提供的信息对现行刀具操作信息进行累加。更准确地说，现行刀具操作信息发生单元36根据T命令确认刀具号，根据G01/G02/G03命令识别是否在执行机械加工，根据M02或M03命令识别被加工的工件数量，根据F命令、S命令和T命令指定的刀具直径等信息计算机械加工时的馈送率和切削速度。此外，现行刀具操作信息发生单元36根据切削条件监视单元35提供的主轴负载信号或馈送轴负载信号来判断刀具是否处于空切削状态。所获得的现行刀具操作信息然后被储存在现行刀具操作信息存储器37中。例如，储存形式可以是每个刀具的实际切削时间、接通状态持续时间、刀具馈送过程中的空切削时间和每个刀具将加工的工件数量。本专利技术要解决的问题在一般数字控制系统的调节控制命令发生系统中，象主轴负载或馈送轴负载之类的机加工状态信息反馈到系统的速度不管有多快都基本上不能避免调节延时，只能根据“过去的信息”控制“当前的状态”。因此，当机加工处理过程对重机加工负载的机加工改变为对轻机加工负载的机械加工时会不顾实际轻机加工负载而将馈送率控制得很低，这会导致机加工效率变低。相反，当机加工处理过程从对轻机加工负载的机械加工改变为对重机加工负载的机械加工时会不顾实际重机加工负载而将馈送率控制得很快，这会使工具过载或使工件表面过分粗糙。在快速馈送率机加工情况下，这种趋势尤其明显。此外，在一般NC程序发生系统中，象馈送率之类的切削条件是通过操作者的判断得到的，或者是通过刀具种类、刀具尺寸、材料成分等参数硬性确定的。因而，切削条件与实际切削阻力值或切削转矩没有关系。结果是很难用最佳馈送率或最佳切削速度进行连续切削，这导致刀具过早磨损、机加工精度变低和工件表面粗糙。此外，当刀具以快速增大的阻力值碰撞被加工材料时，很容易造成刀具和被加工材料的损坏。还有，一般的现行刀具操作信息发生系统只是将每个刀具的实际切削时间、接通状态持续时间、刀具馈送过程中的空切削时间和每个刀具将加工的工件数量作为现行刀具操作信息储存起来。而没有充分获得那些会影响工具寿命和机加工精度的信息，如刀具的接触角已经如何变化或刀具上的哪部分已经承受最大的负载。因此，通过分析不断变化的机加工环境对刀具的影响来改进刀具管理技术、机械加工技术和刀具开发技术是困难的。本专利技术的一个目的是提供一种用于NC机加工的机加工仿真设备与方法，它能解决上述问题，能在实际机加工之前在图形数据机上作加工仿真，能给实际机加工和具有适合于实际机加工的条件(诸如馈送率和转矩正向馈送量之类)的机加工程序的产生带来仿真结果，能提供对刀具管理技术、机加工技术和刀具开发技术有用的现行刀具操作信息。本专利技术的公开以上目的可以通过在NC机加工过程中根据机加工信息进行机加工仿真的设备来实现，该设备包括机加工仿真装置和数字控制命令发生装置，其中，机加工仿真单元根据机加工信息模拟对被加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于ＮＣ机加工的机加工仿真设备，它包括：机加工仿真单元，它用于根据机加工信息模拟对被切削材料的切削；和数字控制命令发生单元，它用于根据从机加工仿真单元获得的切削信息产生数字控制命令。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎和雄，山本京一，森田尚起，松宫贞行，
申请(专利权)人：大隈株式会社，株式会社森精机制作所，三丰株式会社，山崎和雄，
类型：发明
国别省市：JP[日本]