專利名稱：數(shù)控加工中測(cè)量程序的生成及根據(jù)該測(cè)量程序的加工管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在數(shù)控(NC)加工中所用的測(cè)量程序的生成及使用該測(cè)量程序所進(jìn)行的加工管理。具體地，在使用數(shù)字控制信息實(shí)現(xiàn)多種加工控制的NC加工中，本發(fā)明涉及一種用于生成在實(shí)際加工所用的一NC程序的測(cè)量程序及用于根據(jù)通過執(zhí)行所生成的測(cè)量程序所獲得的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行加工管理的改進(jìn)的方法和裝置。
在本發(fā)明中，不管一NC程序是否被運(yùn)行而可在任何時(shí)間生成上述的一測(cè)量程序。該測(cè)量程序具有通用性以使它能在任何時(shí)間被使用，不僅可用于正被進(jìn)行的加工而且可用于使用另一機(jī)床的加工。當(dāng)一NC程序被修改時(shí)，該測(cè)量程序也可根據(jù)該修改后的程序而被修改。
一數(shù)控機(jī)床可通過輸入一NC程序而自動(dòng)地控制一機(jī)床的操作。近來，作為組合了例如微處理器技術(shù)、電力電子技術(shù)和軟件技術(shù)等技術(shù)的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床(CNC機(jī)床)的數(shù)控機(jī)床已在各個(gè)機(jī)械領(lǐng)域域得到廣泛地使用。
通常，例如一工具索引命令、一主軸轉(zhuǎn)動(dòng)命令、一進(jìn)給速率命令、軸移動(dòng)/插入命令、和一輔助功能命令，連同加工歷程一起被結(jié)合入例如一NC程序等的數(shù)字控制信息中。適用于待被控制的一機(jī)床的數(shù)字控制信息就這樣被形成為一NC程序。
如上所述生成的一NC程序被用于各種加工。但是，對(duì)于高質(zhì)量的加工，加工所需的測(cè)量在一最終的加工產(chǎn)品上或在各加工處理期間進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，在接著待被使用的對(duì)一工件的一后續(xù)加工處理或在所測(cè)量的該工件上進(jìn)行加工控制補(bǔ)償。在常規(guī)及早期的測(cè)量中，根據(jù)一處理檢查表，使用例如千分尺或游標(biāo)卡尺的一簡(jiǎn)單的測(cè)量?jī)x器部分地測(cè)量部件的尺寸。在最后的檢查階段，對(duì)部件的所有重要的部分進(jìn)行測(cè)量。如果測(cè)量結(jié)果中有一問題，它被反饋給NC加工。將測(cè)量結(jié)果反映在加工控制上通常是通過具有大量經(jīng)驗(yàn)的熟練的技術(shù)人員通過操作者之間的口述告知或筆記而實(shí)現(xiàn)的。實(shí)時(shí)且自動(dòng)地反映測(cè)量結(jié)果是不可能的。
而且，使用一常規(guī)的簡(jiǎn)單的檢查處理只能進(jìn)行有限的測(cè)量。因此，精確的測(cè)量依靠于最后的檢查，導(dǎo)致了延誤認(rèn)識(shí)到存在的問題并降低了NC加工的產(chǎn)量。
為解決上述問題，還提出了一種用于測(cè)量的自動(dòng)編程方法，用于在NC加工期間用預(yù)先生成的測(cè)量程序，在使用一三維坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行順序的自動(dòng)的測(cè)量之后，在各加工處理或在最后的加工處理中，將一測(cè)量結(jié)果反映在NC加工上。根據(jù)該常規(guī)的技術(shù)，考慮到它自身進(jìn)行的測(cè)量，它已能夠不需熟練的操作者而快速且精確地執(zhí)行預(yù)定的測(cè)量。
然而，該常規(guī)的自動(dòng)編程是由CAD或CAM，通過使用材料數(shù)據(jù)、最終工件形成數(shù)據(jù)、工具數(shù)據(jù)等的復(fù)雜的處理而被實(shí)現(xiàn)。因此，該常規(guī)的自動(dòng)編程不能被用在所有的NC加工中，且它需要一大規(guī)模的機(jī)器。而且，除了可用于使用一個(gè)且相同的NC程序?qū)Υ罅康漠a(chǎn)品進(jìn)行加工的情況外，它很少可被使用。
還有，通過該自動(dòng)編程的一測(cè)量程序是根據(jù)最終產(chǎn)品形成數(shù)據(jù)，特別根據(jù)于一加工圖而生成的。因此，不能提供對(duì)于在實(shí)際執(zhí)行NC程序期間一隨意步驟中的一作業(yè)要素中、一加工要素中或一加工處理期間的一工件形狀是最佳的測(cè)量程序。
這里的加工要素是指在一工件的一加工位置進(jìn)行的一組作業(yè)要素。換言之，一作業(yè)要素是指通過一工具進(jìn)行的一單一加工。一加工要素意指通過組合在一工件的一加工位置上進(jìn)行的若干作業(yè)要素而完成加工。例如，在螺紋孔鉆孔中，一加工要素被定義為鉆中心孔、制備孔(prepared hole)、和攻絲的組合。在本說明書中，一加工處理是指不改變固定在一機(jī)床上的一工件的姿態(tài)而進(jìn)行的一系列全部加工操作。
在近來的NC加工趨勢(shì)中。待被使用的NC程序盡可能地為開放且靈活的。在實(shí)際加工中，為了獲得最佳的加工方法而經(jīng)常對(duì)程序進(jìn)行修改。各程序被做成為一模塊或具有更多的通用性以使不受限制地改變程序成為可能。結(jié)果通過一加工圖而被嚴(yán)格地確定的一常規(guī)的加工程序不能適用于一加工處理中的各步驟、實(shí)際作業(yè)要素或加工要素，且因此不能被適用于近來現(xiàn)有的NC機(jī)床。
還有，近來現(xiàn)有的NC加工使用不僅單一機(jī)床而且使用其它機(jī)床的組合來實(shí)現(xiàn)CIM(計(jì)算機(jī)集成生產(chǎn))。在這樣的情況下，一常規(guī)的固定的測(cè)量程序既不能被應(yīng)用于其它的機(jī)床也不能有條理進(jìn)行學(xué)習(xí)以適用于其它的機(jī)床。
本發(fā)明是考慮到上述常規(guī)的問題而提出的。目的在于通過分析一實(shí)際加工程序而非依靠于加工圖來生成一測(cè)量程序。目的還在于提供一種新的方法，用于將通過該測(cè)量程序獲得的一測(cè)量結(jié)果反映在NC加工上的加工處理控制。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明分析一NC程序，抽取在該NC程序中所設(shè)置的一實(shí)際加工處理的各步驟的一工件形狀作為一幾何模型，并根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序。
當(dāng)運(yùn)行這樣一測(cè)量程序時(shí)，可在加工期間獲得一實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果以使該結(jié)果可被迅速地反映在后續(xù)的加工處理上。因此可迅速地使用一修改后的加工程序。
而且，根據(jù)本發(fā)明，如果一加工程序被修改，則一測(cè)量程序根據(jù)該新的加工程序也被修改。有利之處在于一NC程序和一測(cè)量程序可總是被相互關(guān)聯(lián)且在實(shí)際加工期間或在后續(xù)加工步驟之前運(yùn)行。在其中通過一NC程序而進(jìn)行加工控制的NC加工中，本發(fā)明的一個(gè)方面包括一工件形狀信息抽取單元，用于通過分析該NC程序，抽取有關(guān)各作業(yè)要素加工、加工要素加工、或加工處理加工的一任意步驟中的一工件形狀的信息，一幾何模型生成單元，用于根據(jù)該工件形狀信息，生成一任意步驟的一幾何模型，和一測(cè)量程序生成單元，用于根據(jù)該幾何模式生成一測(cè)量程序。
在其中通過一NC程序而進(jìn)行加工控制的一NC加工處理中，本發(fā)明的另一方面包括一劃分單元，用于通過分析該NC程序而劃分各作業(yè)要素加工或加工要素加工中的該NC程序；一加工要素抽取及坐標(biāo)系移動(dòng)單元，用于抽取由該劃分單元?jiǎng)澐值母髯鳂I(yè)要素加工或加工要素加工的工件形狀信息；一幾何模型生成單元，一測(cè)量路徑生成單元，用于根據(jù)該幾何模型確定一測(cè)量路徑；和一測(cè)量程序生成單元，用于根據(jù)該測(cè)量路徑生成一測(cè)量程序。
根據(jù)本發(fā)明的再另一方面，權(quán)利要求1中所述的一用于執(zhí)行該測(cè)量程序的加工控制器包括一測(cè)量結(jié)果分析裝置，用于使用一測(cè)量結(jié)果作為加工控制信息，該測(cè)量結(jié)果是通過在該NC程序中確定的若干處理中的至少一處理的結(jié)束處執(zhí)行該測(cè)量程序而獲得的。
在其中通過一NC程序而執(zhí)行加工控制的NC加工中，本發(fā)明的再另一個(gè)方面包括有步驟工件形狀信息抽取步驟，用于通過分析該NC程序，抽取有關(guān)各作業(yè)要素加工、加工要素加工，或加工處理加工的一任意步驟的工件形狀的信息；幾何模型生成步驟，用于根據(jù)該工件形狀信息生成一任意步驟中一工件的幾何模型；和一測(cè)量程序生成步驟，用于根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序。
在其中通過一NC程序而執(zhí)行加工控制的NC加工中，本發(fā)明的再另一個(gè)方面包括有步驟劃分步驟，用于通過分析該NC程序，劃分各作業(yè)要素加工或加工要素加工中的該NC程序；加工要素抽取和坐標(biāo)系移動(dòng)步驟，用于抽取在以上步驟中被劃分的各作業(yè)要素加工或加工要素加工的工件形狀信息；幾何模型生成步驟，用于根據(jù)該工件形狀信息生成一三維坐標(biāo)系中的幾何模型；測(cè)量路徑生成步驟，用于根據(jù)該幾何模型確定一測(cè)量路徑；和測(cè)量程序生成步驟，用于根據(jù)該測(cè)量路徑生成一測(cè)量程序。
根據(jù)本發(fā)明的再一另一方面，權(quán)利要求4中所述的一種用于執(zhí)行該測(cè)量程序的加工控制方法使用一測(cè)量結(jié)果作為加工控制信息，該測(cè)量結(jié)果是通過在NC程序中確定的若干處理中的至少一處理的結(jié)束處執(zhí)行該測(cè)量程序而獲得的。
在權(quán)利要求6中所述的加工控制方法中，本發(fā)明根據(jù)一測(cè)量結(jié)果生成一形狀模型并將該模型作為加工控制信息提供用于一后續(xù)的加工處理在權(quán)利要求6或7中所述的方法中，本發(fā)明提供公差數(shù)據(jù)給該測(cè)量程序。
本發(fā)明還是一用于存儲(chǔ)一程序的介質(zhì)，該程序存儲(chǔ)有工件形狀信息抽取程序，用于通過分析該NC程序而抽取有關(guān)在作業(yè)要素加工、加工要素加工，或加工處理加工的一任意步驟中一工件形狀的信息；幾何模型生成程序，用于根據(jù)該工件形狀信息生成一任意步驟中一工件的幾何模型，和測(cè)量程序生成程序，用于根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序。
而且，本發(fā)明還是一用于存儲(chǔ)一程序的介質(zhì)，該程序使用由權(quán)利要求4中所述的測(cè)量程序所獲得的測(cè)量結(jié)果作為一加工控制方法來執(zhí)行若干過程。
圖1為結(jié)合有與本發(fā)明有關(guān)的測(cè)量程序生成和加工控制的一數(shù)控系統(tǒng)的整個(gè)構(gòu)成的方框圖。
圖2為與本發(fā)明相關(guān)的測(cè)量程序生成裝置的方框圖。
圖3為圖2中所示的系統(tǒng)中的與本發(fā)明的相關(guān)的工件形狀信息抽取單元的方框圖。
圖4A、4B和4C為表示本發(fā)明的實(shí)施例中所用的實(shí)際加工程序的示例性目錄。
圖5為本發(fā)明的實(shí)施例中所用的示例性材料形狀的示意圖。
圖6為本實(shí)施例中所用的一最終工件形狀的示意圖。
圖7為本實(shí)施例中所用的工具的目錄。
圖8A至8C為自本實(shí)施例中的實(shí)際加工NC程序?qū)С龅囊籊碼展開目錄。
圖9為與本發(fā)明相關(guān)的一程序分析方法、待被使用的工具和加工要素中的作業(yè)要素的說明性示意圖。
圖10為說明性的作業(yè)要素的目錄。
圖11為本實(shí)施例中的一加工圖形定義的一個(gè)例子的說明性示意圖。
圖12A為將一工件安裝在一機(jī)床后在兩坐標(biāo)系之間的關(guān)系的說明性視圖。
圖12B為與實(shí)際工件形狀相關(guān)的圖12A中的一坐標(biāo)系的說明性視圖。
圖13為機(jī)床上另兩坐標(biāo)系之間的關(guān)系的說明性視圖。
圖14為一坐標(biāo)系目錄。
圖15為一說明性的幾何元素參數(shù)目錄的示意圖。
圖16為一幾何元素目錄的示意圖。
圖17為一CSG圖元程序庫的說明性視圖。
圖18為這些CSG圖元之間的關(guān)系的說明性視圖。
圖19為一幾何元素CSG程序庫的說明性視圖。
圖20為一元素測(cè)量路徑程序庫的說明性視圖。
圖21為一干擾核查的說明性視圖。
圖22為圖21中所示的干擾核查的目錄。
圖23為一確定一測(cè)量路徑的安全區(qū)的說明性視圖。
圖24為形成一測(cè)量程序所用的公差表的示意圖。
圖25A至25F為由本發(fā)明生成的一測(cè)量程序的一個(gè)例子的示意圖。
圖26為與本發(fā)明相關(guān)的測(cè)量程序執(zhí)行和測(cè)量結(jié)果分析的說明性示意圖。
圖27圖26中所示的測(cè)量數(shù)據(jù)流的示意圖。
圖28為一示例性的測(cè)量結(jié)果的示意圖。
以下將參照


本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例。
圖1示出了使用與本發(fā)明相關(guān)的測(cè)量程序生成和處理管理方法的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的整體構(gòu)成。
以與生成使用材料數(shù)據(jù)和最終部件形狀信息的常規(guī)NC程序相同的方式生成一NC程序。在圖1中，材料數(shù)據(jù)包含該材料的形狀及其材質(zhì)。NC程序生成裝置20使用輸入的材料數(shù)據(jù)和最終部件形狀，以及以前存儲(chǔ)的且由多個(gè)數(shù)據(jù)庫提供的技術(shù)訣竅數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，這些數(shù)據(jù)庫包括一操作展開數(shù)據(jù)庫21、一切削條件數(shù)據(jù)庫22、一工具數(shù)據(jù)庫23和一加工歷程數(shù)據(jù)庫24。該NC程序生成裝置通過這些數(shù)據(jù)庫被提供以用于NC程序生成的參考數(shù)據(jù)，例如工位上的技術(shù)訣竅、工位說明、實(shí)際加工所需的條件和待被使用的一機(jī)床的特定條件。
如上所述生成的NC程序和一工具目錄被發(fā)送給一數(shù)字控制器25，數(shù)據(jù)字控制器25執(zhí)行所需的演習(xí)、試驗(yàn)切削或模仿。在對(duì)該NC程序進(jìn)行修改和編輯(圖1中未示出)之后，在數(shù)字控制器25中完成一待被在工位最終使用的實(shí)際加工NC程序。
數(shù)字控制器25包括NC程序執(zhí)行裝置27、伺服控制裝置28、和誤差補(bǔ)償裝置29，它們都用于驅(qū)動(dòng)一機(jī)床26。該NC程序、工具目錄和材料數(shù)據(jù)被輸入給NC程序執(zhí)行裝置27。NC程序執(zhí)行裝置27參照后面將予描述的測(cè)量結(jié)果，根據(jù)由輸入數(shù)據(jù)所決定的一適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給運(yùn)行來執(zhí)行插入處理。該NC程序執(zhí)行裝置提供一伺服控制信號(hào)給伺服控制裝置28。該NC程序執(zhí)行裝置可根據(jù)該NC程序，通過自該伺服控制裝置28提供的一輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，執(zhí)行機(jī)床26的進(jìn)給控制。誤差補(bǔ)償裝置29被用來對(duì)工件尺寸誤差和由機(jī)床26的熱膨脹所引起的位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償，該誤差補(bǔ)償裝置可使用機(jī)床26上所設(shè)的一測(cè)量裝置的輸出信號(hào)對(duì)由機(jī)床的熱膨脹引起的誤差等進(jìn)行補(bǔ)償。
如上所述，根據(jù)該NC程序，機(jī)床26對(duì)置于一工作臺(tái)上的工件30執(zhí)行期望的作業(yè)要素加工、加工要素加工和加工處理加工，并完成對(duì)處于第一姿態(tài)的工件30進(jìn)行的加工。
在完成了對(duì)處于第一姿態(tài)的工件30的加工處理加工之后，一測(cè)量?jī)x器31根據(jù)一測(cè)量控制器32中的一測(cè)量程序測(cè)量工件30的坐標(biāo)系。測(cè)量結(jié)果通過測(cè)量結(jié)果分析裝置33被反饋給數(shù)字控制器25中的NC程序執(zhí)行裝置27用于后續(xù)的處理。如果需要，測(cè)量結(jié)果還被提供供各數(shù)據(jù)庫21、22、23和24。如上所述，根據(jù)圖1中所示的實(shí)施例，可根據(jù)生成的NC程序?qū)ぜ?0執(zhí)行期望的數(shù)字控制加工。在對(duì)處于第一姿態(tài)的工件30執(zhí)行加工處理加工后，工件30的姿態(tài)被改變至第二姿態(tài)，并根據(jù)該NC程序?qū)μ幱诘诙藨B(tài)中的該工件進(jìn)行加工。
本發(fā)明的特征在于使用提供給數(shù)字控制器25的實(shí)際加工NC程序生成提供給測(cè)量控制器32的測(cè)量程序。因此，為此目的設(shè)置有一工件形狀信息抽取單元23、一幾何模型生成單元35和一測(cè)量程序生成單元36。
工件形狀信息抽取單元34被提供以工具目錄和自NC程序生成裝置20輸出的實(shí)際加工NC程序。根據(jù)這些輸入數(shù)據(jù)，通過分析該NC程序，各作業(yè)要素加工、加工要素加工和加工處理加工的一任意步驟的工件形狀信息被抽取。所抽取的工件形狀信息通過幾何模型生成單元被轉(zhuǎn)換成該任意步驟中的一三維幾何元素或一幾何模型。對(duì)于該幾何元素或幾何模型，測(cè)量程序生成單元36可通過從預(yù)定的測(cè)量路徑中選擇一測(cè)量路徑而生成一最佳的測(cè)量程序。如從圖1中顯見的，如上所述生成的測(cè)量程序被提供給測(cè)量控制器32同時(shí)由幾何模型生成單元35生成的幾何模型被提供給測(cè)量結(jié)果分析裝置33。由測(cè)量程序生成單元36所生成的測(cè)量目錄也被提供給測(cè)量結(jié)果分析裝置33。在本發(fā)明中，不僅上述的加工目錄和NC程序而且材料數(shù)據(jù)和最終部件形狀也被提供給工件形狀信息抽取單元34。在此情況下，能實(shí)現(xiàn)一測(cè)量探頭的更安全且更簡(jiǎn)單的移動(dòng)路徑的確定。
因此，根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量程序總是與實(shí)際加工NC程序相關(guān)。使能響應(yīng)于待在實(shí)際加工中使用的NC程序得到一最佳測(cè)量程序。通過使用這樣一測(cè)量程序所獲得的測(cè)量結(jié)果總被提供給數(shù)字控制器25，使能響應(yīng)于該結(jié)果進(jìn)行加工控制。
圖2示出了數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)(圖1中所示)的測(cè)量程序生成單元的詳細(xì)構(gòu)成。在本實(shí)施例中，通過將正執(zhí)行NC加工的一加工要素定義為一測(cè)量單位而執(zhí)行測(cè)量。一測(cè)量定時(shí)被確定為在完成一作業(yè)要素的一系列加工步驟后獲得一加工要素的時(shí)間。自然能在當(dāng)多個(gè)加工要素已被進(jìn)行的加工處理完成的時(shí)間進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)際測(cè)量程序中，測(cè)量定時(shí)是在完成若干加工要素時(shí)或在完成一加工處理時(shí)。
在圖2中，NC程序40被提供給工件形狀信息抽取單元34中的NC程序分析單元41。該NC程序分析單元41首先將該NC程序劃分成由使用該NC程序40的若干作業(yè)要素和分別提供的工具數(shù)據(jù)所分類的若干部分。NC程序分析單元41將作業(yè)要素信息提供給一加工要素抽取單元42。在該加工要素抽取單元42中，在該NC程序中所用的若干加工要素被抽取并與作業(yè)要素相組合地被輸出。NC程序分析單元41還將NC程序中所用的坐標(biāo)數(shù)據(jù)提供給一坐標(biāo)系移動(dòng)單元43，從而用于NC加工生成的坐標(biāo)系被移動(dòng)成一用于測(cè)量的三維坐標(biāo)系。所抽取的加工要素目錄或被移動(dòng)的坐標(biāo)系被提供給幾何模型生成單元35中的幾何元素生成單元44，從而由該NC程序確定的加工元素被移動(dòng)并作為一普通三維坐標(biāo)系中的幾何元素被輸出。在本實(shí)施例中，該幾何元素還進(jìn)一步通過幾何模型生成處理單元45被組合成一幾何模型。該組合成的模型被提供給測(cè)量程序生成單元36。在本發(fā)明中，變換成一幾何模型不是必需的，自幾何元素生成單元44輸出的幾何元素也可被直接提供給測(cè)量程序生成單元36。而且，由幾何模型生成處理單元45生成的幾何模型46被提供給測(cè)量結(jié)果分析裝置33，如圖1所示。
測(cè)量程序生成單元36被提供以幾何模型或幾何元素目錄以及來自測(cè)量?jī)x器31的探頭信息47，公差信息48和其它所需的信息49。根據(jù)這些輸入的信息，生成一測(cè)量程序50且該測(cè)量程序被提供給圖1中所示的測(cè)量控制器32。
圖2說明了自NC程序40生成測(cè)量程序50的概要過程。在以下描述中，將詳細(xì)說明這些過程的細(xì)節(jié)。
作業(yè)要素和加工要素的抽取首先參照?qǐng)D3至11說明進(jìn)行抽取作業(yè)要素的NC程序分析單元41的細(xì)節(jié)。
圖3示出了工件形狀信息抽取單元34(圖2)中的與本發(fā)明相關(guān)的NC程序分析單元41的細(xì)節(jié)。NC程序分析單元41被提供以實(shí)際加工NC程序和一如上所述的工具目錄。如果需要，材料數(shù)據(jù)和最終工件形狀也被提供。
在NC程序分析單元41中，輸入數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一存儲(chǔ)裝置60中。該實(shí)際NC程序被逐塊地分析，且數(shù)據(jù)通過一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元61而被轉(zhuǎn)換。這些數(shù)據(jù)通過G碼展開目錄生成單元62被輸入作為一G碼展開目錄。在此時(shí)，一塊中包括多個(gè)操作，例如一宏程序或若干子程序的情況。它們根據(jù)RS-274-D格式被展開成基本命令且然后被輸入G碼展開表。展開成G碼不是本發(fā)明所必需的。然而，它們被展開成G碼更易于解釋，以通過計(jì)算機(jī)處理該實(shí)際加工NC程序。
在程序分析單元41中，整個(gè)實(shí)際加工程序通過劃分單元63被劃分成涉及G碼展開目錄的若干作業(yè)要素。
通過劃分單元63將NC程序劃分成作業(yè)要素加工最好集中在一序列號(hào)(N號(hào))、工具索引(T碼)、工具更換(M6)和隨意停止(M01)上執(zhí)行。在實(shí)際操作中，可通過首先將注意力放在工具更換上執(zhí)行將該程序劃分成作業(yè)要素加工。在工具更換的期間，一工具被使用。其被利用作為一作業(yè)要素間隔。但是，最好通過讀取一工具的路徑圖形以及工具更換來可靠地執(zhí)行劃分成作業(yè)要素加工，因?yàn)槎鄠€(gè)作業(yè)要素加工步驟可使用一個(gè)或相同的工具執(zhí)行，例如使用一個(gè)鉆頭鉆多個(gè)制備孔的情況。
圖4A至4C示出了在本實(shí)施例中所用的加有一程序號(hào)O0001的一實(shí)際加工NC程序的一個(gè)例子。
圖5示出了待通過實(shí)際加工NC程序被加工的一材料形狀，而圖6示出待通過實(shí)際加工NC程序從圖5所示的材料加工成的一最終工件的形狀。這些材料數(shù)據(jù)(包括材料的材質(zhì))及最終工件形狀被提供給NC程序分析單元41。如從圖6中顯見的，在該加工中，需要執(zhí)行上平面銑、側(cè)銑、在前面加工兩個(gè)螺孔、在上面鉆四個(gè)被倒角的孔和槽加工。
對(duì)于這樣的加工，NC程序生成單元20確定加工過程，將過程展開成作業(yè)要素、決定待在各作業(yè)要素中使用的工具，并確定各工具的切削條件。
圖7示出在程序O0001中使用的一工具目錄。各刀號(hào)被以T碼的形式示出，且有關(guān)各工具的數(shù)據(jù)被列出如圖7中所示。該工具目錄被提供給NC程序分析單元41。
在程序分析單元41中，實(shí)際加工NC程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置60，并經(jīng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元61通過G碼展開目錄生成單元62被轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)更易于分析的G碼展開目錄。在圖8A至8E中，示出了被展開成G碼的實(shí)際加工NC程序O0001的一目錄。該實(shí)際加工NC程序和G碼目錄通過行號(hào)被列出，且它們的內(nèi)容基本相同。
本實(shí)施例中的實(shí)際加工NC程序被劃分成附加有序列號(hào)1至9的9個(gè)序列。該9個(gè)序列被分類為使用不同工具的操作。在本實(shí)施例中，即使使用一個(gè)且相同的工具，如果使用該工具對(duì)材料的不同位置進(jìn)行加工。它也被識(shí)別為不同的作業(yè)要素。在此情況下，根據(jù)該工具的加工路徑，該程序被劃分成若干作業(yè)要素。不過為簡(jiǎn)化說明，為該9個(gè)序列中的每個(gè)中的各操作的要素加工示出了一加工條件抽取例子。
N1中的作業(yè)要素的分析選擇行4中的T1，且執(zhí)行行5中的M6(工具更換)。因此，可以理解直至行7,M6(工具更換)被指令，工具T1被使用以進(jìn)行加工。在本實(shí)施例中，該程序中的一組這樣的行被表達(dá)為序列N1。不過，顯然在實(shí)際加工NC程序中，這種序列對(duì)于工具是無意義的。
從圖7中所示的工具目錄的T碼1可以理解到工具T1為一直徑為100mm的平面銑刀。行7規(guī)定了一加工坐標(biāo)系G54。在本實(shí)施例中，坐標(biāo)系G54顯示圖6中所示的最終工件形狀的上面。以上過程被定義為第一處理中的加工。
在行10中，被工件被送出以用于第一次的切削進(jìn)給，且待被切削的面為Z=0.1(行9)。平面銑刀應(yīng)落下的點(diǎn)具有由行7規(guī)定的Z、X、Y坐標(biāo)值(160,50)。從行10至13顯示工具的移動(dòng)軸交替地移動(dòng)，例如X、Y、X、Y，同時(shí)Z坐標(biāo)值保持不變。通過將這樣一工具路徑圖形與圖形定義存儲(chǔ)單元64中存儲(chǔ)的定義數(shù)據(jù)相比較，該作業(yè)要素可被判定為在一平面上的加工。在圖9中，示出了一作業(yè)要素、待被使用的一工具和一程序分析方法(它們都用于該加工要素)的一圖形定義例子。使用這樣一圖形定義、執(zhí)行作業(yè)要素加工的識(shí)別。
在圖10中，示出了一作業(yè)要素目錄的例子。在本實(shí)施例中，這些作業(yè)要素被提供給加工要素抽取單元42和坐標(biāo)系移動(dòng)單元43。
自然，圖10所示的作業(yè)要素只是個(gè)例子，不僅比較大的作業(yè)要素而且被劃分分成更小要素的作業(yè)要素的定義在本發(fā)明中是較好的?？身憫?yīng)于一機(jī)床的精度或整個(gè)加工系統(tǒng)的分辨力而任意地設(shè)定作業(yè)要素定義的水平。
對(duì)序列N1的程序的進(jìn)一步分析導(dǎo)致行10、11和12顯示出與行15、16和17中同樣的路徑，除了Z坐標(biāo)值不同外。因此，可以理解行15、16和17表示精加工，由于以后沒有使用相同工具的作業(yè)要素。
行19至30被判定是表示第二加工處理，因?yàn)樗鼈兪褂靡蛔鴺?biāo)系G55，該坐標(biāo)系G55是用于在圖6所示的本實(shí)施例中最終工件形狀的前面上的加工的坐標(biāo)系。行22、23和24表示與行27、28和29中相同的路徑，除了Z坐標(biāo)值不同外，且該Z坐標(biāo)值的差值為0.1。因此，行22、23和24被判定為表示粗加工，而行27、28和29被判定是表示精加工。而且，由于切削區(qū)域覆蓋整個(gè)工件，它被判定是一平面加工要素。
下面，將乘潔地說明對(duì)序列N2至N9中的作業(yè)要素的分析。
N2中的作業(yè)要素的分析在行31中，主工具被改變?yōu)門2，且過程進(jìn)至N2中的作業(yè)要素。從圖7中的工具目錄可見，T2被識(shí)別為一直徑為3mm的中心鉆頭。結(jié)果，N2中的作業(yè)要素被判定為鉆孔，且下面的第一加工處理中的5個(gè)作業(yè)要素和第二加工處理中的2個(gè)作業(yè)要素被抽取。
第一加工處理(G54)位置1(70.000,50.000)，位置2(-70.000,50.000)位置3(-70.000,50.000)，位置4(70.000,-50.000)
位置5(30.000,0.000)第二加工處理(G55)位置1(40.000,0.000)，位置2(-40.000,0.000)N3中的作業(yè)要素的分析在行47中，主工具被改變?yōu)門3，且過程進(jìn)至N3中的作業(yè)要素。從圖7中的工具目錄可見，T3被識(shí)別為一直徑為20mm的鉆頭。結(jié)果N3中的作業(yè)要素被判定為鉆孔，且下面的5個(gè)作業(yè)要素被抽取。
第一加工處理(G54)位置1(70.000,50.000)，位置2(-70.000,50.000)位置3(-70.000,50.000)，位置4(70.000,-50.000)N4中的作業(yè)要素的分析在行57中，主工具被變?yōu)門4，是一直徑為30mm的鉆頭。結(jié)果，N4中的作業(yè)要素被判定為鉆孔，且下面的4個(gè)作業(yè)要素被抽取。
第一加工處理(G54)位置1(30.000,0.000,-19.9)，位置2(-70.000,50.000)位置3(-70.000,-50.000)，位置4(70.000,-50.000)N5中的作業(yè)要素的分析在行68中，主工具被變?yōu)門5，是一直徑為25mm的立銑刀。
立銑刀和平面銑刀通常具有它們可處理的多種加工圖形。因此，不易于從待被使用的工具簡(jiǎn)單地判定抽取什么作業(yè)要素。然而，在本實(shí)施例中，通過劃分單元63和加工要素抽取單元42經(jīng)比較一工具加工路徑和加工圖形定義來執(zhí)行該判定。在此已對(duì)于平面銑刀和鉆頭的情況示出了一些例子。而且，圖11示出了這些加工圖形定義和加工要素之間的相關(guān)性的一個(gè)例子。
現(xiàn)在，返回到序列N5中的作業(yè)要素。行71至74表示工具落到加工處理1(G54)中位置(30.0,0)處的待被加工的一面上。行75至81表示在一面上的移動(dòng)。由于行75(-50.0,0)中的位置與行80(-50.0,0)中的位置相同，可以判定該移動(dòng)具有一封閉的路徑。而且，行75到80表示該路徑的內(nèi)部，因?yàn)樵谛?5規(guī)定了G41的向左補(bǔ)償。被從上述路徑向內(nèi)移過該工具的半徑的G41中的路徑被設(shè)定，自其求出被再移過該工具的半徑的路徑。在此情況下，該路徑已被消除。自這些工具路徑，當(dāng)工具如行75至80指示地那樣移動(dòng)時(shí)，內(nèi)部不會(huì)剩余有殘余的切削量。因此，它被判定為一坑加工要素。這是一個(gè)在如圖11中的加工圖形定義所示的坑加工要素中使用一立銑刀的圖形。如上所述，使用圖11中的圖形定義，必然在例如以上的一復(fù)合程序上執(zhí)行程序分析。
行75中的工具的移動(dòng)被判定接近該工件，而行81中的移動(dòng)被判定為退離該工件。接近和退出的量被存儲(chǔ)在圖12中所示的坑加工要素的一圖形目錄中。
行82示出了從該工件面向上的移動(dòng)，而行83示出了在第二加工處理中定位到位置(40,0)。行86至88示出了在一面上的移動(dòng)。行87示出了沿一圓形路徑的移動(dòng)。行86示出了G41對(duì)該圓形路徑一向左的補(bǔ)償。如上所述，且它被判定顯示該路徑的內(nèi)部。示出從該圓形路徑移過該工具的半徑的G41中的路徑，然后自其求出被再移過該工具的半徑的路徑。但是，如由判定1所示的，該路徑已被消除。因此，判定出內(nèi)部沒有剩余殘存的切削量且它被判定為一坑加工要素。由于在序列N2和N4中的坑加工要素的中心位置該工件已被進(jìn)行加工且該坑的形狀為一圓形，它最終被判定為一鉆孔要素。如上所述，可使用對(duì)序列5的加工圖形定義來執(zhí)行作業(yè)要素的識(shí)別。
N6中的作業(yè)要素的分析行97示出主工具被改變?yōu)門6，是一直徑為25mm的立銑刀。
在一面上進(jìn)行行105至018的移動(dòng)，且行105至108中的位置是相同的。因此，該移動(dòng)被判定具有一封閉的路徑。該路徑和若干工具通過判定1被比較。結(jié)果，如果內(nèi)部沒有殘存的切削量，它被判定是一坑加工要素。其路徑與序列N5中的路徑相同。因此，它被判定為一精加工，而序列N5中的作業(yè)要素1的加工被判定為一粗加工。還可判定出行105和108中的點(diǎn)表示一最終形狀。
N7中的作業(yè)要素的分析行111表示主工具被改變?yōu)門7，是一直徑為8.2mm的鉆頭。因此，序列N7被判定為一鉆孔要素，且以下的作業(yè)要素被抽取。
第一加工處理(G55)位置1(40.000,0.000)位置2(-40.000,0.000)N8中作業(yè)要素的分析行119表示主工具被改變?yōu)門8，是一直徑為25mm的倒角工具。該倒角工具通過G81中的一固定的鉆孔循環(huán)而被固定同時(shí)Z坐標(biāo)值如行124至128所示地增大。因此，N8中的作業(yè)要素被判定為一鉆孔要素。
第一加工處理(G54)位置1(70.000,50.000)，位置2(-70.000,50.000)位置3(-70.000,-50.000)位置4(70.000,-50.000)第二加工處理(G55)位置1(40.000,0.000)位置2(-40.000,0.000)N9中的作業(yè)要素的分析行134表示主工具被改變?yōu)門9，是一M10的螺絲攻。因此，序列9中的作業(yè)要素被判定為一鉆孔要素。
第一加工處理(G55)位置1(40.000,0.000)位置2(-40.000,0.000)如上所述，該實(shí)際加工程序被順序地進(jìn)行分析、劃分成若干作業(yè)要素且作業(yè)要素被抽取。
如上所述，該NC程序被劃分成若干作業(yè)要素。針對(duì)某些作業(yè)要素，圖4A到4C中所示的實(shí)際加工NC程序的分析結(jié)果在這里被進(jìn)行了簡(jiǎn)潔的概括。在序列N1之前，圖6中G54面上的一槽具有一Z=0的上面。該面在Z=0.5和Z=0上被切削兩次。由于它在Z=0上更深，該面被抽取作為作業(yè)要素。在序列N2的中間，在X=30和Y=0的面上鉆一中心孔。因此，可以理解在這里生成一中心鉆孔要素。
在以上面上的作業(yè)要素也可以相同的方式適用于以下的作業(yè)要素。
在序列N4的前半部分，可以認(rèn)識(shí)到上面形成的作業(yè)要素的中心鉆一制備孔且在其中正形成一孔作業(yè)要素。
在序列N5的前半部分，加工一槽且可以認(rèn)識(shí)到已完成槽作業(yè)要素。
而且，在序列N6中，執(zhí)行一精加工的槽加工，且可以認(rèn)識(shí)到已形成一槽作業(yè)要素。
如上所述，在NC程序分析單元41中，通過將NC程序40劃分成若干作業(yè)要素而對(duì)其進(jìn)行分析。
如上所述被劃分且分析的這些作業(yè)要素通過加工要素抽取單元42被轉(zhuǎn)換成一加工要素目錄。實(shí)際上，最好在NC機(jī)加工期間根據(jù)加工要素而非作業(yè)要素來執(zhí)行測(cè)量。這是因?yàn)槭峭ㄟ^完成一加工要素來完成在材料的一位置上生成一形狀的加工的。
根據(jù)上述的多個(gè)作業(yè)要素，通過根據(jù)待被加工的一位置和工具的一種類進(jìn)行分類而將操作集中在一加工要素上?？蓮脑摮绦蛑屑庸さ拇涡蚶斫庾鳂I(yè)要素之間的關(guān)系。如果在該多個(gè)作業(yè)要素中取一中心作業(yè)要素和一孔作業(yè)要素作為一例子?？蓮乃鼈兊拇患庸さ奈恢谜J(rèn)識(shí)到不需為該作業(yè)要素考慮中心作業(yè)要素且只有該孔作業(yè)要素被抽取。同樣，可以認(rèn)識(shí)到到對(duì)于多個(gè)槽作業(yè)要素，如果在一位置上執(zhí)行這些槽操作，只有一最后的槽操作被抽取作為該加工要素。
如上所述，通過加工要素抽取單元42抽取測(cè)量所需的一加工要素目錄且該加工要素目錄被提供給幾何模型生成單元35。
坐標(biāo)移動(dòng)即使如上所述地得到該加工要素目錄，它自身不能被用于一測(cè)量程序。換言之，在一NC程序中，加工坐標(biāo)系與被固定在一托板上的工件的姿態(tài)相關(guān)。例如，如果它不在機(jī)床的托板上，圖6中所示的工件形狀被實(shí)際地示作為圖12A中那樣。而且，在其上表面上進(jìn)行的加工通過坐標(biāo)系G54而被示出。而在其前表面上進(jìn)行的加工則通過坐標(biāo)系G55被示出。在該加工程序中，通過改變?cè)摴ぜ谕邪迳系淖藨B(tài)或改變?cè)摴ぞ叩膮⒖急砻娑鴪?zhí)行G54和G55中的加工。結(jié)果，該加工的坐標(biāo)系處理的表面不同于圖12B中所示的實(shí)際工件形狀的坐標(biāo)系表面。在通過本實(shí)施例的NC程序進(jìn)行的加工中，圖6中所示的形狀的上和前表面是在同一托架上并在相同的加工處理中被進(jìn)行加工。不過，這是為了加工便利，并且它與圖12B中所示的實(shí)際形狀的上和前表面的幾何位置之間的關(guān)系不同。如圖12A所示，在該加工程序中，該上表面的坐標(biāo)值是基于坐標(biāo)系G54，而該前表面的坐標(biāo)值是基于坐標(biāo)系G55。換言之，坐標(biāo)系G55是通過沿XYZ方向簡(jiǎn)單地并行地移動(dòng)坐標(biāo)系G54而得到。然而，實(shí)際工件形狀的坐標(biāo)系G54是通過沿XYZ方向并行地移動(dòng)加上轉(zhuǎn)動(dòng)G54而得到的，如圖12B所示。該移動(dòng)的矩陣表達(dá)式被描述如下公式1轉(zhuǎn)動(dòng)并行移動(dòng) 因此，在坐標(biāo)系變換單元43中，如由以上坐標(biāo)系變換所示地執(zhí)行NC程序坐標(biāo)系和實(shí)際形狀坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)系變換，該變換后的坐標(biāo)系被提供給幾何模型生成單元35的幾何元素生成單元44。
在圖2中，機(jī)床的坐標(biāo)系51被輸入給坐標(biāo)系變換單元43。當(dāng)托架上的工件的位置因加工處理的變化(根據(jù)使用的加工程序而偶然發(fā)生的)而變得任意時(shí)，它是有效的。在這樣的情況下，該機(jī)床的坐標(biāo)系被輸入且可有效地進(jìn)行響應(yīng)于工件形狀的坐標(biāo)系變換。
例如，當(dāng)如圖13所示(不同于圖6中的工件形狀)地在一單一工件上設(shè)定坐標(biāo)系G56和G57時(shí)，該兩坐標(biāo)系通過簡(jiǎn)單地相互并行移動(dòng)而得到。因此，通過計(jì)算兩者的相對(duì)位置，坐標(biāo)系的變換被容易地實(shí)現(xiàn)，下面示出了較好的坐標(biāo)系變換公式。
公式2X56Y56Z561=100500104000100001X57Y57Z571]]>加工期間的測(cè)量通常是在一加工處理結(jié)束時(shí)進(jìn)行的。在某些情況下，工件被從機(jī)床移至一測(cè)量?jī)x器。在這些情況下，工件可沿任意方向被固定在測(cè)量?jī)x器的一臺(tái)子上。因此，該測(cè)量?jī)x器不知道如何安放圖12A中所示的坐標(biāo)系G54和G55內(nèi)任意一個(gè)中的參考坐標(biāo)系，例如，G54。因此，測(cè)量?jī)x器使用一程序測(cè)量獲得作為參考坐標(biāo)系的G54所需的幾何元素以生成一常規(guī)的測(cè)量程序。以此方式，該測(cè)量?jī)x器得知坐標(biāo)系G54的位置，并存儲(chǔ)它自己的坐標(biāo)系(儀器坐標(biāo)系)和坐標(biāo)系G54之間的關(guān)系。結(jié)果，可根據(jù)坐標(biāo)系G54移動(dòng)一探頭，因?yàn)椴考螤畛叽绲淖鴺?biāo)值是基于坐標(biāo)系G54的。在實(shí)際測(cè)量操作期間該測(cè)量?jī)x器可將這樣的數(shù)據(jù)提供給一測(cè)量程序。在這樣的測(cè)量?jī)x器中所用的坐標(biāo)系移動(dòng)公式被示出在下公式3G54 加工CS1 儀器坐標(biāo)系X54Y54Z541=U11U12U13O1U21U22U23O2U31U32U33O30001XMYMZM1]]>一旦一參考坐標(biāo)系，例如G54，被得知，可容易地通過該參考坐標(biāo)系G54示出坐標(biāo)G55。圖14示出了該兩坐標(biāo)系之間的關(guān)系。坐標(biāo)系G55存儲(chǔ)參考坐標(biāo)系G54的相對(duì)位置作為參數(shù)。參考坐標(biāo)系G54也可通過將通過公式被預(yù)先求出的參數(shù)輸入公式3而被求出。公式3表示坐標(biāo)系G54和固定在測(cè)量?jī)x器上的儀器坐標(biāo)系之間的一計(jì)算。
在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量裝置使用一夾具將部件放置在一固定位置，測(cè)量一次參考坐標(biāo)系G54且然后存儲(chǔ)G54。在各形狀中的G54的單獨(dú)測(cè)量被省略。
幾何模型或幾何元素目錄的生成如上所述，該加工要素目錄和坐標(biāo)系移動(dòng)數(shù)據(jù)被提供給幾何元素生成單元44，且根據(jù)該輸入信息生成一幾何元素目錄。
圖15示出了幾何元素參數(shù)目錄的一個(gè)例子。通過如圖15中部分所示的尺寸的坐標(biāo)值及中心P示出一倒角工具加工孔、一階梯孔、一階梯螺紋孔、一槽和一圓形槽。該工件形狀的幾何元素參數(shù)目錄被這樣生成。
這些幾何元素與坐標(biāo)系(在本實(shí)施例中為G54和G55)共同地被存儲(chǔ)作為圖16中所示的一幾何元素目錄。使用該目錄，坐標(biāo)系中的一幾何元素的位置可被精確地示出。
因此，使用如上所述的幾何元素目錄，可生成使用一預(yù)定測(cè)量路徑的測(cè)量程序。在圖2所示的實(shí)施例中，該幾何元素目錄通過幾何模型生成處理單元45被轉(zhuǎn)換成一幾何模型。換言之，該幾何元素目錄可通過使用一CSG(構(gòu)造立體幾何)圖元庫或類似而被表達(dá)，該CSG更易于使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。在圖17中示出了這樣一CSG圖元庫的例子。圖元之間的關(guān)系可通過圖18中所示的運(yùn)算符表達(dá)，這些運(yùn)算符是“或”、“與”、“減”和“非”。在圖19中，示出了由CSG庫表達(dá)的幾何元素的例子。例如，一倒角工具加工孔可使用兩個(gè)圓錐和一個(gè)圓柱表達(dá)。如圖17所示，形成該幾何模型的圖元由例如方塊、球、圓柱、圓錐和棱錐的簡(jiǎn)單的三維物體組成。由通常的機(jī)床所建立的形狀可通過這些簡(jiǎn)單的圖元被充分地表達(dá)。換言之，多個(gè)圖元使用圖18中所示的運(yùn)算符形成一接合部分并生成測(cè)量所需的一幾何模型。這些運(yùn)算符被定義為1．或兩個(gè)圖元的整體或一接合部分2．與兩個(gè)圖元的共同部分或一接合部分3．或從另一個(gè)圖元中減去一圖元或一接合部分所生成的部分，及4．非除去一圖元或一接合部分以外的部分。
測(cè)量路徑的確定自幾何元素生成單元44輸出的幾何元素目錄或自幾何模型生成處理單元45輸出的幾何模型順序地包含有關(guān)各加工要素的形狀或待在各處理中生成的形狀，及待被處理的幾何元素的數(shù)據(jù)。如前所述，還根據(jù)有關(guān)這些幾何元素屬于的坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)抽取各幾何元素的參數(shù)。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，測(cè)量程序生成單元36首先確定一測(cè)量路徑。參照?qǐng)D20中所示的一測(cè)量路徑庫判定各幾何元素附近的一測(cè)量路徑。
當(dāng)確定該測(cè)量的路徑時(shí)，需要進(jìn)行一干擾檢測(cè)。例如，在圖21所示的形狀的情況下，兩個(gè)圓柱形孔相交。在相交的位置，如圖21中的陰影區(qū)所示地生成一干擾部分。在該干擾部分中，測(cè)量是不可如果干擾實(shí)際地出現(xiàn)，圖22示出了這些干擾部分的一目錄。當(dāng)確定該測(cè)量路徑時(shí)，如果干擾實(shí)際地出現(xiàn)，圖22中的干擾目錄被參照，且最好在除該干擾部分中的測(cè)量點(diǎn)以外的測(cè)量點(diǎn)之間加上一測(cè)量點(diǎn)。
一旦如上所述地確定各幾何元素的一測(cè)量路徑，這些測(cè)量路徑被連接為用于整個(gè)工件的一測(cè)量路徑。為連接這些測(cè)量路徑，通常使用下面兩種方法之一。
第一種方法是由幾何元素表示一探頭移動(dòng)路徑并檢查該路徑和工件形狀之間的干擾。然后選擇一沒有干擾的測(cè)量路徑。
如果可用材料數(shù)據(jù)，第二種方法是在工件形狀周圍設(shè)定一安全區(qū)，如圖23所示，并在各幾何元素的測(cè)量完成之后將一探頭移回到該安全區(qū)。在圖23中，如果探頭從上面上的一孔4CR移至一側(cè)上的一孔51CR，如果它沿一直線移動(dòng)，該探頭將與該工件相撞。因此，該探頭總是移回到該安全區(qū)，并通過該安全區(qū)移至該幾何元素的一后續(xù)測(cè)量點(diǎn)。
一旦如上所述地確定該測(cè)量路徑，測(cè)量程序生成單元36參照探頭信息47、公差信息48和其它需要的信息49，生成一測(cè)量程序50，如圖2所示。在圖24中示出了公差信息48的一例子?？坠詈统叽绻羁杀环从车皆摐y(cè)量程序上。例如，當(dāng)確定了一參考命令(比較一標(biāo)稱值和一測(cè)量值的命令)時(shí)，通過一通用公差而自動(dòng)地確定該幾何元素的一公差。使用如上所述確定的公差。該參考命令可被確定。
除了公差信息之外的其它所需的信息被列出在下面1．起因于一測(cè)量程序的信息a、程序名b、程序文件名c、測(cè)量結(jié)果輸出文件名d、測(cè)量結(jié)果輸出裝置e、測(cè)量結(jié)果輸出格式f、其它(處理控制信息等)2、起因于一測(cè)量裝置的信息a、基準(zhǔn)面的設(shè)定b、單位(mm/英寸)c、移動(dòng)及測(cè)量速度d、測(cè)量操作參數(shù)e、探頭(測(cè)量值)信息f、參考信息g、其它(探頭補(bǔ)償主球等)3、起因于一初始坐標(biāo)系設(shè)定的信息a、在自動(dòng)和手動(dòng)測(cè)量之間轉(zhuǎn)換b、要求一坐標(biāo)系以上信息未包括在本發(fā)明中所用的NC程序中。因此，操作者通常提前輸入這些信息。由于它們被預(yù)設(shè)定，不需要輸入有關(guān)一測(cè)量裝置的初始值。如果期望值不同于這些初始值，可通過在提前準(zhǔn)備且具有初始值的模板中選擇一模板而容易地輸入這些初始值。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，可通過分析NC程序40容易地生成測(cè)量程序50。圖22A至25F示出了通過本發(fā)明的測(cè)量程序生成方法所生成的一測(cè)量程序的一個(gè)例子。
圖1中的工件形狀信息抽取單元34、幾何模型生成單元35和測(cè)量程序生成單元36由存儲(chǔ)它們的過程的一介質(zhì)中的若干程序所組成。這樣的介質(zhì)被以軟盤、CD-ROM、硬盤或ROM的形式提供。
加工管理本發(fā)明的特征在于如上所述地通過一NC程序生成一測(cè)量程序以使可得到與實(shí)際加工緊密相關(guān)的測(cè)量程序。而且，當(dāng)測(cè)量一被進(jìn)行加工的工件形狀時(shí)，測(cè)量結(jié)果被反饋給機(jī)床的加工管理以使與NC加工程序的關(guān)系可被加強(qiáng)。
圖26示出了其中測(cè)量控制器32使用測(cè)量程序50控制測(cè)量?jī)x器31的狀態(tài)。測(cè)量控制器32提供由預(yù)定測(cè)量程序確定的一測(cè)量路徑給測(cè)量?jī)x器31的探頭。在一任意步驟中，該探頭自動(dòng)地測(cè)量該工件形狀。測(cè)量值作為測(cè)量數(shù)據(jù)被從測(cè)量控制器32發(fā)送給一測(cè)量數(shù)據(jù)收集單元70。在測(cè)量數(shù)據(jù)收集單元70中，期望的首部信息被加至該測(cè)量結(jié)果，并且該數(shù)據(jù)連同該首部信息一起被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫71中。測(cè)量結(jié)果分析裝置33包括測(cè)量數(shù)據(jù)收集單元70、數(shù)據(jù)庫71和處理分析器72。分析結(jié)果被反饋回給機(jī)床26以使測(cè)量結(jié)果可被反映在后面的加工處理上。
圖27示出了各處理中的測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)流。在本實(shí)施例中，對(duì)任意被選擇的加工處理執(zhí)行測(cè)量操作。所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)馬上由處理分析器72進(jìn)行診斷，且然后將診斷結(jié)果反饋給下一加工處理中或如果需要反饋給全部加工處理中的加工管理。
現(xiàn)在，返回到圖26，將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
如果來自測(cè)量?jī)x器31的測(cè)量結(jié)果表明一結(jié)果超出了公差或處于危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，測(cè)量控制器32馬上將一測(cè)量數(shù)據(jù)誤差通知給機(jī)床26。測(cè)量控制器32命令暫停進(jìn)行加工或改變下一加工步驟中的殘存切削量。
測(cè)量控制器32將正常的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送測(cè)量數(shù)據(jù)收集單元70，后者將下面的首部信息加至該測(cè)量數(shù)據(jù)1．起因于一首部的信息a、首部名b、首部文件名c、日期(首部生成日期)d、部件名e、單位f、測(cè)量項(xiàng)目數(shù)2、起因于一測(cè)量項(xiàng)目的信息a、測(cè)量項(xiàng)目名
b、一特征名c、值d、上公差e、下公差f、UCL(上控制限度)g、LCL(下控制限制)3、起因于一加工處理的信息a、誤差因數(shù)b、誤差限度c、誤差之間的關(guān)系d、環(huán)境溫度處理分析器72使用數(shù)據(jù)庫71中累積的測(cè)量數(shù)據(jù)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)、分析和診斷。處理分析器72生成例如X-R程序、X-S程序，即一趨向程序的若干管理程序，并將結(jié)果通知給機(jī)床26。
圖28是一表示測(cè)量值和公稱值之間的關(guān)系的圓形。如果測(cè)量值大于公稱值的上限或小于公稱值的下限，它作為在公差范圍之外的一危險(xiǎn)區(qū)中的值馬上被通知給機(jī)床26。接近該公差限度的一范圍中的值也作為危險(xiǎn)區(qū)的一值被通知給一后續(xù)加工處理或一緊接前面的加工處理檢查。
根據(jù)本發(fā)明，可在加工期間實(shí)時(shí)地獲得一測(cè)量結(jié)果。因此，該結(jié)果被馬上發(fā)送給一后續(xù)的加工處理并例如在后面處理中的機(jī)床進(jìn)給中得到反映。
由處理分析器62獲得的管理數(shù)據(jù)通過一已知的診斷程序，例如FEMA(故障種類及效果分析)或FTA(故障樹分析)而被分析。在本發(fā)明，這些診斷程序通過序列地獲悉加工程序和測(cè)量程序的修改而能提高準(zhǔn)確度。而且，如從圖32中顯見的，可從機(jī)床26的運(yùn)動(dòng)態(tài)收集有關(guān)電源的時(shí)間系列中的數(shù)據(jù)，并使用FFT(快速傅里葉變換)或其它的硬件對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜分析以獲得一波形的高頻分量的數(shù)字值并計(jì)算它們的方差。還能判定測(cè)量表面的粗糙度和測(cè)量結(jié)果的大小，以及刀具鋒利性的降低、刀具磨損、工件附件中的不足和加工誤差。最好將該判定結(jié)合入處理分析器中的例如FTA的診斷程序中。
而且，如從圖32顯見的，有關(guān)機(jī)床26的狀態(tài)的信息被提供給數(shù)據(jù)庫71。來自誤差數(shù)據(jù)庫73的各種誤差數(shù)據(jù)或來自誤差因數(shù)數(shù)據(jù)庫74的誤差因數(shù)診斷程序也被提供給數(shù)據(jù)庫71。使用這樣的信息，處理分析器72不僅能將上述的分析信息而且可將形狀元素，例如大小、輪廓、姿態(tài)、位置和粗糙度提供機(jī)床26。因此，機(jī)床26提供這些管理數(shù)據(jù)可在下一步驟中執(zhí)行最佳的加工控制。
在本發(fā)明中，圖26中所示的測(cè)量數(shù)據(jù)收集單元70、數(shù)據(jù)庫71和處理分析器72中的程序可在一存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)以上過程，如果需要，誤差數(shù)據(jù)庫73、誤差因數(shù)數(shù)據(jù)庫74和測(cè)量控制器32也是這樣。該存儲(chǔ)介質(zhì)可以軟盤、CD-ROM、硬盤和ROM的形式被提供。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以上所述的本發(fā)明。在NC加工中，可直接從一實(shí)際加工NC程序中生成一測(cè)量程序。因此，能在任意加工步驟中容易地獲得最佳的、詳細(xì)的測(cè)量結(jié)果。
而且，可不管NC程序的大小且不需要常規(guī)的、復(fù)雜的自動(dòng)編程而生成本發(fā)明的測(cè)量程序。該測(cè)量程序總是與一實(shí)際NC程序相關(guān)，且如果其中一程序被修改，該修改能被反映在另一程序上。因此，使用加工程序和測(cè)量程序之間的一連接來支持加工管理變?yōu)榭赡堋?br> 還有，本發(fā)明中的測(cè)量程序不僅對(duì)采用一NC程序的機(jī)床起作用而且對(duì)于其它的機(jī)床也能以相同的方式起作用。而且，可生成具有非常高的概括性的測(cè)量程序，由于各測(cè)量程序被生成為一作業(yè)要素、加工要素、加工處理的一任意步驟中的測(cè)量程序的一模塊組件。測(cè)量程序總能獲得測(cè)量所需的最新的技術(shù)訣竅。通過保留以此方式獲得的測(cè)量，該測(cè)量程序可被適用于其它的機(jī)床，導(dǎo)致了優(yōu)越的概括性和較寬的延伸性的優(yōu)點(diǎn)。
通過執(zhí)行與本發(fā)明有關(guān)的測(cè)量程序所獲得的測(cè)量結(jié)果可總被反映在一加工處理中的后續(xù)或居前的步驟中，且能提供非常優(yōu)越的測(cè)量值作為加工管理數(shù)據(jù)。
盡管對(duì)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但可以認(rèn)識(shí)到能對(duì)其作出各種修改，期望所附權(quán)利要求覆蓋落入本發(fā)明的精神及范圍之內(nèi)的所有修改。
權(quán)利要求
1.一種在NC加工中使用的測(cè)量程序生成裝置，在該NC加工中通過一NC程序執(zhí)行加工控制，該裝置包括一工件形狀信息抽取單元，用于分析該NC程序從而抽取各作業(yè)要素加工、加工要素加工、或一加工處理加工的任意步驟中的工件形狀信息；一幾何模型生成單元，用于根據(jù)該工件形狀信息，生成任意步驟中的一幾何模型；及一測(cè)量程序生成單元，用于根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序。
2.一種在NC加工中使用的測(cè)量程序生成裝置，在該NC加工中通過一NC程序執(zhí)行加工控制，該裝置包括一劃分單元，用于通過分析該NC程序而將一程序劃分成作業(yè)要素加工或加工要素加工；一加工要素抽取及坐標(biāo)系變換單元，用于抽取所劃分的作業(yè)要素加工或加工要素加工中的一工件形狀信息；一幾何模型生成單元，用于根據(jù)該工件形狀信息，生成一三維坐標(biāo)系中的幾何模型；一測(cè)量路徑生成單元，用于根據(jù)該幾何模型，確定一測(cè)量路徑；及一測(cè)量程序生成單元，用于根據(jù)該測(cè)量路徑，生成一測(cè)量程序。
3.一種在NC加工中使用的且執(zhí)行權(quán)利要求1中所述的測(cè)量程序的加工管理裝置，還包括測(cè)量結(jié)果分析裝置，用于使用該測(cè)量結(jié)果作為加工控制信息，該結(jié)果是通過在該NC程序中的若干加工處理中的至少一個(gè)加工處理的結(jié)束處執(zhí)行該測(cè)量程序而獲得的。
4.一種在NC加工中使用的測(cè)量程序生成方法，在該NC加工中通過一NC程序執(zhí)行加工控制，該方法包括有步驟通過分析該NC程序，抽取各作業(yè)要素加工、加工要素加工、或一加工處理加工的任意步驟中的工件形狀信息；根據(jù)該工件形狀信息，生成任意步驟中的一幾何模型；及根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序
5.一種在NC加工中使用的測(cè)量程序生成方法，在該NC加工中通過一NC程序執(zhí)行加工控制，該方法包括有步驟通過分析該NC程序，將該程序劃分成作業(yè)要素加工或加工要素加工；抽取所劃分的作業(yè)要素加工或加工要素加工中的工件形狀信息；根據(jù)該工件形狀信息，生成一三維坐標(biāo)系中的幾何模型；根據(jù)該幾何模型，確定一測(cè)量路徑；及根據(jù)該測(cè)量路徑，生成一測(cè)量程序。
6.一種在NC加工中使用的且執(zhí)行權(quán)利要求4中所述的測(cè)量程序的加工管理方法，其中在該NC程序中的若干加工處理中的至少一個(gè)加工處理的結(jié)束處執(zhí)行該測(cè)量程序且該測(cè)量結(jié)果被用作為加工控制信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求的6的加工管理方法，其中根據(jù)該測(cè)量結(jié)果生成該加工處理中的一形狀模型且該形狀模型作為加工控制信息被提供給一后續(xù)的加工處理。
8.一種測(cè)量程序生成方法，其中公差數(shù)據(jù)被加至權(quán)利要求6或7中所用的測(cè)量程序。
9.一種存儲(chǔ)一程序的介質(zhì)，該程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行通過分析一NC程序，抽取各作業(yè)要素加工、加工要素加工、或一加工處理加工的任意步驟中的工件形狀信息的一過程；根據(jù)該工件形狀信息，生成任意步驟中的一幾何模型的一過程；及根據(jù)該幾何模型，生成一測(cè)量程序的一過程。
10.一種存儲(chǔ)一程序的介質(zhì)，該程序使計(jì)算機(jī)使用通過根據(jù)權(quán)利要求4的測(cè)量程序所獲得的測(cè)量結(jié)果作為加工控制方法執(zhí)行若干過程。
全文摘要
一種根據(jù)一測(cè)量程序進(jìn)行NC加工管理的方法和裝置,其中通過一NC程序確定在一任意加工階段的加工形狀,生成一幾何元素或一幾何模型,并根據(jù)該幾何模型生成一測(cè)量程序。當(dāng)在完成該NC程序的若干步驟中的至少一步驟時(shí)執(zhí)行該測(cè)量程序,且測(cè)量結(jié)果被用作為加工管理的控制信息。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK1214000SQ96180188
公開日1999年4月14日 申請(qǐng)日期1996年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月7日
發(fā)明者山崎和雄, 松宮貞行, 森田尚紀(jì), 深谷安司 申請(qǐng)人:三豐株式會(huì)社, 株式會(huì)社森精機(jī)制作所, 大隈株式會(huì)社, 山崎和雄