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CN108356371B - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制装置。数值控制装置对加工程序的程序块进行解析，并生成使线电极移动的加工路径，生成表示在该加工路径上通过的每个插补周期的移动量的插补数据。进而，数值控制装置按插补周期对用于加工的线电极的长度(加工面长)进行计算，按插补周期对线电极的消耗量进行计算，根据该计算出的消耗量，来计算用于对基于插补数据的移动量进行校正的校正量，根据该计算出的校正量，来对由插补数据所表示的移动量进行校正。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，特别是涉及进行考虑了加工面长的线电极校正的数值控制装置。
背景技术
线放电加工是对工件与线电极之间施加电压而产生放电，利用该放电现象，将工件加工成任意的形状。如图7所示，在线放电加工中，一边由上引导件3a和下引导件3b支承线电极2，一边以恒定的速度从工件4的上表面向下表面方向输送，在工件4与线电极2相对的位置产生放电来去除工件4的一部分并进行加工。
在线放电加工中，随着进行工件的加工，线电极也将由于与工件之间的放电而被消耗。例如，在图7所示那样的状况下，在从工件4的上表面朝向下表面输送的期间内，每次在工件4与线电极2之间产生放电时，线电极2就被消耗而变细，从而使其直径变小。
另一方面，由于线电极2的中心相对于要加工的形状的程序路径的补偿量(线电极的半径加上线电极2与工件4之间的间隙量后得到的值)恒定，因此，与线电极2变细相应地，随着行进至工件4下侧而间隙量增大，变得加工不足，从而加工槽宽、加工量变小。
例如，如图7所示，假设在线电极2仅输送工件厚度h的量的期间内仅消耗了线电极消耗量d的情况下，工件4下表面附近的线电极直径b成为由本来的线电极直径a减去线电极消耗量d后得到的值(d＝a-b)，在工件4下表面，在产品侧产生宽度d/2的切削碎屑。
在现有技术中，为了不在线电极2的消耗成为原因的工件产品侧产生切削碎屑，如图8所示，对补偿量进行调整并对上引导件3a和下引导件3b的路径进行校正(参照例如日本特开2004-142027号公报)。由于在此所使用的补偿量根据工件厚度、工件材质、线电极的种类、线电极的直径、加工条件等的组合来唯一地确定，因此，将针对这多个组合事先进行加工而测定出的值预先存储于控制装置的非易失性存储器，并在随后的加工中，将工件厚度h、工件材质、线电极的种类、线电极的直径、加工条件等一致的组合从非易失性存储器中读出，由此能够决定补偿量。
然而，上述的日本特开2004-142027号公报所公开的技术在正在进行线放电加工时无法对应线电极消耗量d变化的状况。例如，如图9所示，在成为加工的对象的工件4的上表面与下表面之间的距离根据进行加工的位置而变化的情况下，由于与基于1个移动指令的移动路径的中途的线电极2的位置(加工位置)相对应地线电极消耗量d也会变化，因此在直接使用设定好的补偿值的日本特开2004-142027号公报所记载的通过补偿对路径进行校正的方法中，由于不能进行按照时刻变化的线电极消耗量d的校正，因此存在产生切削碎屑的问题。
另外，在想到进行图10A所例示的锥形加工来进行观察时，如图10B所示工件4的加工面长(h1～h5)时刻变化，并且依然与基于1个移动指令的移动路径的中途的线电极2的位置(加工位置)相对应地线电极消耗量d也变化。因此，在如上述的日本特开2004-142027号公报的技术那样的通过补偿对路径进行校正的方法中，如图11所示，不能进行按照时刻变化的线电极消耗量的校正，因此，存在产生切削碎屑的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种进行考虑了加工面长的线电极校正的数值控制装置。
在本发明中，如图1所示，以将与工件厚度、工件材质、线电极的种类、线电极的直径、加工条件等的组合相对应的线电极消耗量作为加工条件数据并通过表格等形式预先登记于存储器为前提，根据线放电加工的时刻变化的上引导件位置和下引导件位置求出线电极的加工面长hi，根据临时的工件厚度hv与加工面长hi之比、以及从加工条件数据中取得的线电极消耗量d来对加工面长hi上的线电极消耗量di进行计算，基于该计算出来的线电极消耗量di按插补周期对上引导件位置和下引导件位置进行校正，从而解决上述问题。
本发明的数值控制装置基于加工程序对线放电加工机进行控制而使线电极相对于工件相对地移动，由此通过该线电极对工件进行加工。该数值控制装置具备：加工路径生成部，其对所述加工程序的程序块进行解析，并生成使所述线电极移动的加工路径；插补部，其基于所述加工路径生成部所生成的加工路径，生成表示在该加工路径上通过的每个插补周期的移动量的插补数据；加工面长计算部，其按插补周期计算用于所述加工的所述线电极的长度即加工面长；电极消耗量计算部，其基于每个插补周期的所述加工面长与临时的工件厚度之比、以及预先获得的基于该工件厚度的线电极消耗量，按插补周期对在所述加工面长上的所述线电极的消耗量进行计算；以及校正量计算部，其基于所述电极消耗量计算部所计算出的每个插补周期的在所述加工面长上的所述线电极的所述消耗量，来计算用于对基于所述插补数据的移动量进行校正的校正量。并且，数值控制装置根据由所述校正量计算部计算出的所述校正量校正后的、基于所述插补数据的移动量，来使所述线电极移动。
也可以是，所述线放电加工机具备支承所述线电极的上引导件和下引导件，所述校正量计算部所计算的校正量是所述上引导件和下引导件的每个插补周期的移动量的校正量。
根据本发明，即使在加工面长时刻变化的加工中，也能够实现没有切削碎屑的高精度的加工。
附图说明
图1是说明本发明的线电极校正方法的概要的图。
图2是本发明的一实施方式的数值控制装置的概略的硬件结构图。
图3是本发明的一实施方式的数值控制装置的概略的功能框图。
图4是对本发明的一实施方式的数值控制装置的加工面长hi的计算方法进行说明的图。
图5是对本发明的一实施方式的数值控制装置的校正量D的计算方法进行说明的图。
图6是对本发明的一实施方式的数值控制装置的上引导件校正量和下引导件校正量的计算方法进行说明的图。
图7是对由于线电极消耗而产生切削碎屑的问题进行说明的图。
图8是对解决现有技术的由线电极消耗所导致的切削碎屑问题的方法进行说明的图。
图9是对在现有技术中无法解决的由线电极消耗所导致的切削碎屑问题进行说明的图(1)。
图10A和图10B是对在现有技术中无法解决的由线电极消耗所导致的切削碎屑问题进行说明的图(2)。
图11是对在现有技术中无法解决的由线电极消耗所导致的切削碎屑问题进行说明的图(3)。
具体实施方式
图2是表示本发明的一实施方式的数值控制装置的主要部分的硬件结构图。
数值控制装置1所具备的CPU11是对数值控制装置1进行整体控制的处理器。CPU11经由总线20读出储存在ROM12中的系统/程序，按照该系统/程序对数值控制装置1整体进行控制。在RAM13储存有临时的计算数据、显示数据和操作者经由后述的显示器/MDI单元70所输入的各种数据等。
非易失性存储器14构成为例如通过未图示的电池进行备份等，即使数值控制装置1的电源被断开仍保持存储状态的存储器。在非易失性存储器14中存储有经由接口15读入的加工程序、经由后述的显示器/MDI单元70输入的加工程序。虽然在非易失性存储器14中还存储有用于使加工程序运转的加工程序运转处理用程序等，但这些程序将在执行时在RAM13中被展开。另外，在ROM12中预先写入了为了线放电加工机的控制所需要的各种的系统/程序(包括线电极校正的系统/程序)。
接口15是用于将数值控制装置1和适配器等外部设备72相连接的接口。从外部设备72侧读入加工程序、各种参数等。另外，能够使在数值控制装置1内编辑过的加工程序经由外部设备72存储于外部存储部件。可编程机床控制器(PMC)16通过内置于数值控制装置1的序列/程序经由I/O单元17向加工机的周边装置(例如，用于刀具更换的机器手这样的致动器)输出信号并进行控制。另外，PMC16接受配备于加工机主体上的操作盘的各种开关等的信号，在进行所需要的信号处理之后，传送给CPU11。
显示器/MDI单元70是具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口18接受来自显示器/MDI单元70的键盘的指令、数据并传送给CPU11。接口19与具备在以手动驱动各轴时所使用的手动脉冲发生器等的操作盘71连接。
用于对加工机所具备的轴进行控制的轴控制电路30接受来自CPU11的轴的移动指令量，并向伺服放大器40输出轴的指令。伺服放大器40接受该指令，并对使加工机所具备的轴移动的伺服电动机50进行驱动。轴的伺服电动机50内置位置/速度检测器，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈至轴控制电路30，进行位置/速度的反馈控制。此外，虽然仅在图2的硬件结构图中一个接一个地表示了轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50，但是实际上，仅准备了加工机所具备的轴的数量。例如，在对本实施方式的线放电加工机进行控制的数值控制装置的情况下，为了对X轴、Y轴、Z轴、U轴、V轴等进行控制，准备了轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50。
图3是在将用于实现已考虑到加工面长的线电极校正功能的系统/程序实际安装到图2所示的数值控制装置1中的情况下的、本发明的一实施方式的数值控制装置的概略的功能框图。
通过图2所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行为了控制线放电加工机所需要的系统/程序，对数值控制装置1的各部的动作进行控制，由此实现图3所示的各功能程序块。本实施方式的数值控制装置1具备：加工路径生成部100、插补部110、加工面长计算部120、电极消耗量计算部130、校正量计算部140、移动脉冲相加部150、坐标更新部160、伺服控制部170。
加工路径生成部100从存储于未图示的存储器中的加工程序200中依次读出对作为控制对象的线放电加工机的动作进行指令的程序块并进行解析，基于该解析结果生成对工件进行加工时的加工路径。由于由加工程序200的各程序块所指令的程序路径表示要加工的工件的形状，因此加工路径生成部100针对程序路径生成已考虑到线电极的直径或线电极与工件之间的间隙量的加工路径。此外，虽然在图3中省略了记载，但在加工路径生成部100生成加工路径时将利用被存储于加工信息存储部210的信息。
插补部110基于加工路径生成部100所生成的加工路径，生成表示在该加工路径上通过的每个插补周期的移动量的插补数据(每个插补周期的各轴的移动量)。
加工面长计算部120针对插补部110所生成的插补数据，按插补周期来计算线电极进行加工的加工面长hi。也可以是，该加工面长计算部120从预先存储于加工信息存储部210的CAD数据中取得当前加工中的工件的形状数据，并基于所取得的该工件的形状数据和该插补周期中的线电极的位置取得加工面长hi。另外，也可以是，加工面长计算部120在进行锥形加工时使用上引导件位置处的工件的高度h、以及将上引导件3a和下引导件3b连结起来的线与铅垂方向所成的角度φ，并通过以下的数学式(1)对图4所示锥形加工时的加工面长hi进行计算。在图4和数学式(1)中，还可以是，加工面长计算部120使用基于CAD数据的加工面长计算方法以及锥形加工时的加工面长的计算方法这两者来取得加工面长hi。
Figure GDA0002528638990000061
电极消耗量计算部130基于如下要素对每个插补周期的线电极消耗量di进行计算：预先存储于加工信息存储部210中的工件厚度、工件材质、线电极的种类、线电极的直径、加工条件等加工所涉及的信息；使线电极消耗量对于预先存储于消耗量存储部220中的工件厚度、工件材质、线电极的种类、线电极的直径、加工条件等加工所涉及的信息的组合相关联而成的线电极消耗量表格；以及加工面长计算部120计算出的每个插补周期的加工面长hi。一般而言，线电极与加工面长成比例地消耗，因此若在将临时的工件厚度设为hv的情况下的线电极消耗量设为d，则加工面长hi上的线电极消耗量di能够以如下的数学式(2)来进行表示。
Figure GDA0002528638990000062
电极消耗量计算部130从预先存储于消耗量存储部220的线电极消耗量表格取得在将临时的工件厚度设为hv的情况下的线电极消耗量d。电极消耗量计算部130也可以将临时的工件厚度hv作为存储于加工信息存储部210中的CAD数据所含有的工件的高度h(在工件的高度由于位置而有所不同的情况下，只要使用上引导件的位置处的工件的高度即可)，另外，在与工件的高度h一致的加工所涉及的信息的组合相对应的线电极消耗量d没有被存储于线电极消耗量表格中的情况下，只要在线电极消耗量表格中所登记的工件厚度内，将最接近工件的高度h的值作为临时的工件厚度hv即可。以下，对临时的工件厚度hv为上引导件的位置处的工件的高度h的情况进行说明。
校正量计算部140基于电极消耗量计算部130计算出的每个插补周期的线电极消耗量di，对每个插补周期的上引导件校正量和下引导件校正量进行计算。如图5所示，由于线电极2在线电极中心线的法线方向上被消耗，因此可以使用(线电极中心线的法线方向上的消耗量)线电极消耗量di，并通过以下的数学式(3)来求出线电极校正量D(在没有进行锥形加工的情况下，设为φ＝0)。
Figure GDA0002528638990000071
图6对校正量计算部140所计算的上引导件校正量和下引导件校正量进行了图示。
校正量计算部140对图6所示的工件下平面方向上的电极消耗率进行计算。校正量计算部140使用以下所示数学式(4)来对图5所示的上引导件校正量和下引导件校正量进行计算(在没有进行锥形加工的情况下，设为φ＝0)。
Figure GDA0002528638990000072
Figure GDA0002528638990000073
移动脉冲相加部150基于校正量计算部140计算出的上引导件校正量和下引导件校正量，使与该校正量相应的移动脉冲与插补数据进行加法计算。
坐标更新部160基于利用移动脉冲相加部150对移动脉冲进行加法计算后得到的移动量，来进行线放电加工机的各轴的机械坐标值的更新，该移动脉冲基于考虑了加工面长的校正量。
并且，伺服控制部170基于坐标更新部160所更新的机械坐标值，对驱动成为控制对象的线放电加工机的轴的伺服电动机50进行控制。
以上，至此对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不只限定于上述的实施方式的例子，通过施加适当的变更，能够以各种形态实施。
例如，在上述实施方式中，虽然将考虑了加工面长的线电极的校正量作为上引导件和下引导件的校正量来进行计算，但也可以作为针对任一个引导件的校正量以及相对于X轴、Y轴、Z轴的校正量来进行计算。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，其对线放电加工机进行控制，该线放电加工机具有线电极并通过该线电极对工件进行加工，该数值控制装置根据加工程序控制所述工件和所述线电极进行相对移动，其特征在于，
该数值控制装置具备：
加工路径生成部，其对所述加工程序的程序块进行解析，生成使所述线电极移动的加工路径；
插补部，其基于所述加工路径生成部所生成的加工路径，生成表示在该加工路径上通过的每个插补周期的移动量的插补数据；
加工面长计算部，其按插补周期计算用于所述加工的所述线电极的长度即加工面长；
电极消耗量计算部，其基于每个插补周期的所述加工面长与临时的工件厚度之比、以及预先获得的基于该工件厚度的线电极消耗量，按插补周期对在所述加工面长上的所述线电极的消耗量进行计算；以及
校正量计算部，其基于所述电极消耗量计算部计算出的每个插补周期的在所述加工面长上的所述线电极的所述消耗量，来计算用于对基于所述插补数据的移动量进行校正的校正量，
该数值控制装置根据由所述校正量计算部计算出的所述校正量校正后的、基于所述插补数据的移动量，来使所述线电极移动。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
所述线放电加工机具备支承所述线电极的上引导件和下引导件，所述校正量计算部所计算的校正量是所述上引导件和下引导件的每个插补周期的移动量的校正量。
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