專利名稱：工具機(jī)的加工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于工具機(jī)的加工法，尤其是涉及用于對工件設(shè)定特例加工區(qū)域并使用特例加工條件所進(jìn)行的加工法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(computer numerical control, CNC)工具機(jī)具有可程序化和精密加工等優(yōu)點(diǎn)，使用者可根據(jù)工件所需的加工程序、路徑或精度撰寫CNC加工程序。CNC程序是以單節(jié)輸入指令的方式來設(shè)計(jì)工件的加工形狀，然而，當(dāng)工件的形狀趨于復(fù)雜時，單節(jié)輸入CNC程序的方式勢必花費(fèi)較多的時間。因此，業(yè)界通常利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)軟件產(chǎn)生CNC加工程序，以供CNC工具機(jī)對工件進(jìn)行加工。圖IA是顯示現(xiàn)有以CAD/CAM軟件產(chǎn)生CNC加工程序的流程圖。在步驟Sl 1中，先以CAD軟件設(shè)計(jì)欲加工的工件形狀，再令CAM軟件根據(jù)此工件形狀產(chǎn)生CNC加工程序，接著在步驟S12中，令工具機(jī)根據(jù)CNC加工程序進(jìn)行工件的加工，進(jìn)至于步驟S13，使用者檢視、 量測加工后的工件公差、精密度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并視其誤差的結(jié)果而回到步驟S12，以調(diào)整 CNC加工的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速等加工條件，或回到步驟S11，再由通過CAD/CAM軟件重新調(diào)整背景設(shè)計(jì)的加工形狀、精密度以及加工程序等，反復(fù)上述的方法直到工件符合公差及精密度等設(shè)計(jì)要求為止。如圖IB所示，使用CAD/CAM軟件產(chǎn)生的CNC加工程序所加工的工件1，其加工條件為加工速率F1500 (mm/min)，即每分鐘可切削1500mm，粗加工時間17分鐘56秒，精加工時間31分鐘5秒，合計(jì)49分鐘1秒，以該些加工條件加工后的工件1于其棱邊具有毛邊11。 因此，可利用圖IA的方法對工件1再加工，但CAD/CAM軟件價(jià)格昂貴，若加工廠為了能調(diào)整加工形狀或精度數(shù)值而購置CAD/CAM軟件并雇用操作人員，勢必增加成本。在沒有CAD/CAM軟件的情況下，工程師需從上百、上千行的加工程序中尋找出需改變的加工條件程序代碼以修正工件1的瑕疵，然而如此相當(dāng)花費(fèi)時間且容易出錯。另一方面，現(xiàn)今的工具機(jī)設(shè)有控制進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)速的旋鈕，使用者可利用該旋鈕調(diào)整進(jìn)給與主軸轉(zhuǎn)速以提高精度來消除工件1的毛邊，惟，此為全面性的影響，無法僅針對瑕疵處進(jìn)行調(diào)整，造成精度最差的地方達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格而其它地方超越標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的現(xiàn)象。綜上所述，如何在不由通過CAD/CAM軟件并僅針對工件的瑕疵處進(jìn)行精密加工修正，以節(jié)省修改加工條件的時間及成本，已成為目前業(yè)界亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的種種缺失，本發(fā)明揭露一種工具機(jī)的加工法，其用以加工一工件，該工具機(jī)的控制器提供一人機(jī)接口，并載有具預(yù)定加工條件的加工程序，以根據(jù)該加工程序的預(yù)定加工條件控制該工具機(jī)對該工件進(jìn)行加工，同時監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)， 該加工法包括以下步驟(1)通過該人機(jī)接口設(shè)定該工件的一個或多個特例加工區(qū)域，并分別設(shè)定該些特例加工區(qū)域的特例加工條件；( 由該控制器判斷該工具機(jī)對該工件的加
4工是否進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者；C3)若該工具機(jī)對該工件的加工進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)與其所進(jìn)行至的特例加工區(qū)域相對應(yīng)的特例加工條件對該工件進(jìn)行加工，并持續(xù)監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)；以及(4)若該工具機(jī)對該工件的加工脫離該特例加工區(qū)域，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)該預(yù)定加工條件對該工件進(jìn)行加工。此外，本發(fā)明的用于工具機(jī)的加工法，還包括步驟(5)由該控制器判斷該工具機(jī)是否執(zhí)行完該加工程序，若是，則結(jié)束該加工法；若否，則進(jìn)至步驟(2)。在上述步驟(1)中，該控制器可通過該人機(jī)接口預(yù)顯示該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮墓ぜ螤?，或通過該人機(jī)接口顯示該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮膶?shí)際工件形狀，以供使用者對該人機(jī)接口所預(yù)顯示的加工形狀或所顯示的實(shí)際加工形狀，設(shè)定該些特例加工區(qū)域。在上述步驟(1)中，可通過于該人機(jī)接口輸入坐標(biāo)來設(shè)定該特例加工區(qū)域，或通過該人機(jī)接口利用光標(biāo)標(biāo)示出該些特例加工區(qū)域，再令該控制器計(jì)算出該些特例加工區(qū)域的坐標(biāo)。由上述可知，本發(fā)明的用于工具機(jī)的加工法，可通過人機(jī)接口設(shè)定一個或多個特例加工區(qū)域及對應(yīng)該些特例加工區(qū)域的特例加工條件，并在加工時針對所設(shè)定的特例加工區(qū)域套用該區(qū)域的特例加工條件，以簡化現(xiàn)有技術(shù)中須重新由CAD/CAM軟件調(diào)整工件的形狀和精度或由通過工具機(jī)的旋鈕調(diào)整其進(jìn)給、主軸轉(zhuǎn)速或修改加工程序的程序，進(jìn)而提升工件質(zhì)量并降低工件生產(chǎn)成本。


圖IA是現(xiàn)有技術(shù)的CNC工具機(jī)加工法流程圖；圖IB是以現(xiàn)有技術(shù)CNC工具機(jī)加工法的工件立體圖；圖2是本發(fā)明的工具機(jī)加工法流程圖；圖3是本發(fā)明的人機(jī)接口顯示工件的加工形狀及其特例加工區(qū)域的示意圖；以及圖4為本發(fā)明用以存儲特例加工區(qū)域及特例加工條件的存儲裝置的示意圖。主要組件符號說明1工件11毛邊20人機(jī)界面3模擬工件形狀31特例加工區(qū)域4存儲裝置AE、BE、CE、DE曲線ABE、BCE、CDE、ADE 曲面Sll S13、S20 S27 步驟
具體實(shí)施例方式以下由通過特定的具體實(shí)施型態(tài)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明也可由通過其它不同的具體實(shí)施型態(tài)加以施行或應(yīng)用。請參閱圖2，說明本發(fā)明用于工具機(jī)的加工法流程圖。需說明的是，工具機(jī)具有控制器來控制裝載有加工刀具的主軸移動或轉(zhuǎn)動，由用于操控刀具的移動路徑。在步驟S20中，控制器加載用以加工工件的加工程序，其中，該加工程序包括預(yù)定加工條件，而控制器根據(jù)該加工程序命令工具機(jī)的各軸移動以對工件進(jìn)行加工。詳言之，工具機(jī)的控制器所加載的加工程序代碼中撰寫有工具機(jī)的加工路徑及如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等預(yù)定加工條件，而該些預(yù)定加工條件對工件有全域性的影響。接著進(jìn)至步驟S21。在步驟S21中，使用者通過該人機(jī)接口對工件設(shè)定一個或多個特例加工區(qū)域，并分別設(shè)定該些特例加工區(qū)域的特例加工條件。具體來說，控制器可通過人機(jī)接口預(yù)顯示工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮墓ぜ螤睿蝻@示工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮膶?shí)際工件形狀，因而使用者可從人機(jī)接口上看到2D/3D的模擬圖，并通過該人機(jī)接口直接輸入所欲特別加工的特例加工區(qū)域的坐標(biāo)，或利用光標(biāo)標(biāo)示出特例加工區(qū)域，以供控制器計(jì)算出該些特例加工區(qū)域的坐標(biāo)。另外，控制器可將特例加工區(qū)域的坐標(biāo)及該些特例加工條件存儲至該控制器的存儲裝置中。接著進(jìn)至步驟S22，由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ_始加工。在步驟S23中，判斷該工具機(jī)對該工件的加工是否進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者，亦即判斷主軸的刀具對該工件的加工是否進(jìn)入至該些特例加工區(qū)域。若是，則進(jìn)至步驟S24 ；若否，則進(jìn)至步驟S25。在步驟S24中，若該工具機(jī)對該工件的加工進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者，則由該控制器令該工具機(jī)根據(jù)與其所進(jìn)行至的特例加工區(qū)域相對應(yīng)的特例加工條件， 對該工件進(jìn)行加工。詳言之，工具機(jī)的刀具仍然依據(jù)原有加工程序中的加工路徑指令行走， 然，為因應(yīng)特例加工區(qū)域需要不同于其它區(qū)域的加工條件，因此，控制器套用該特例加工條件，以對該工件的該特例加工區(qū)域進(jìn)行加工。在步驟S25中，若該工具機(jī)對該工件的加工脫離該些特例加工區(qū)域，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)該預(yù)定加工條件對該工件進(jìn)行加工。接著在步驟S26中，由該控制器判斷該工具機(jī)是否執(zhí)行完該加工程序，即該加工程序是否被逐列讀取完畢且該工具機(jī)也執(zhí)行完畢，若是，則進(jìn)至步驟S27,結(jié)束該加工法； 若否，則進(jìn)至步驟S23。通過步驟S20至S27對工件初步加工完畢后，也可對該工件進(jìn)行包括外觀、輪廓誤差、切銷痕、銳利度、平滑度、換象點(diǎn)、加工時間...等評量，以決定是否返回步驟S21進(jìn)一步對工件再設(shè)定特例加工區(qū)域及特例加工條件。需說明的是，該特例加工條件包含加工進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、精度等級、平滑化機(jī)能、正確定位、系統(tǒng)增益值、曲線擬合機(jī)能、加減速形式、切削深度與前饋補(bǔ)償機(jī)制，而特例加工條件的數(shù)值可設(shè)定為加工程序的加工條件的數(shù)值成比例，例如，可設(shè)定進(jìn)給量的特例加工條件為原進(jìn)給量的40%，或是指定特例加工條件為一指定值，例如，指定切削進(jìn)給為 F1200 (mm/min)，即每分鐘可切削1200mm。再者，特例加工區(qū)域可設(shè)定的特例加工條件可包含加工進(jìn)給率、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、精度等級或平滑化機(jī)能等，使用者可根據(jù)上述特例加工區(qū)域的變化，變更上述特例加工條件以獲得更佳的加工精度或其它設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。請參閱圖3，其為應(yīng)用本發(fā)明工具機(jī)的加工法的具體實(shí)施例，控制器通過人機(jī)接口 20預(yù)顯示該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮哪M工件形狀3，如圖所示，若根據(jù)該加工程序進(jìn)行加工，則工件的棱邊(曲線AE、BE、CE和DE)為毛邊狀。而通過本發(fā)明的加工法，使用者可對人機(jī)接口 20所預(yù)顯示的仿真工件形狀3設(shè)定特例加工區(qū)域，例如利用光標(biāo)表示出特例加工區(qū)域31，此特例加工區(qū)域31是將工件的棱邊(曲線AE、BE、CE和DE)框選起來，接著再設(shè)定該些特例加工區(qū)域的特例加工條件。在圖3所示的實(shí)施例中，是以加工速率F1500 (mm/min)，粗加工時間22分鐘0秒，精加工時間41分鐘3秒的加工條件進(jìn)行加工，合計(jì)63分鐘3秒。由于本發(fā)明加工至特例加工區(qū)域時，是套用不同于加工程序中的預(yù)定加工條件的特例加工條件，因而整體加工時間可能較現(xiàn)有技術(shù)稍微增加，但工件的質(zhì)量可大幅提升。此外，加工至容易產(chǎn)生毛邊的地方，例如曲線AE、BE、CE和DE時，控制器套用特例加工條件以較緩慢的加工進(jìn)給速度來加工，尤其是頂點(diǎn)E附近以更緩慢的速度，以使工件獲得較好的精度及公差，而在曲面ABE、BCE、CDE和ADE的中央部分則可以較快速的速度進(jìn)行加工。因此，相比較于圖IB的工件1，以圖2所示的加工法所模擬出的加工形狀，如圖3 所示，可針對易產(chǎn)生毛邊的地方套用特例加工條件，且節(jié)省了重新調(diào)整CAD/CAM軟件的時間和成本，更可僅針對單一區(qū)域進(jìn)行精密加工。再者，使用者另可通過圖3所示的人機(jī)接口 20根據(jù)所顯示的工件形狀，直接輸入欲套用特例加工條件的特例加工區(qū)域的坐標(biāo)。接著請參閱圖4，為本發(fā)明用以存儲特例加工區(qū)域的坐標(biāo)以及特例加工條件的存儲裝置4。存儲裝置4設(shè)于工具機(jī)的控制器內(nèi)，或可設(shè)于控制器外部而與控制器連接，其可存儲圖3中特例加工區(qū)域的坐標(biāo)，以及存儲用以加工該些特例加工區(qū)域的加工條件，例如加工進(jìn)給速度等的加工條件，而可存儲η筆以上的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。如圖4所示，特例加工區(qū)域的坐標(biāo)及加工條件以數(shù)據(jù)方式存儲于存儲裝置4中。此外，使用者可建立η個特例加工區(qū)域， 如附圖中特例加工區(qū)域的坐標(biāo)(1)、特例加工區(qū)域的坐標(biāo)⑵及特例加工區(qū)域的坐標(biāo)(η)。 且各個特例加工區(qū)域可設(shè)有多個加工條件，如圖所示，特例加工區(qū)域的坐標(biāo)(1)中可建立加工條件(1)_1、加工條件(1)_2、加工條件(1)_3，可分別代表不同的加工條件，如加工進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、精度等級、加減速形式、切削深度等。當(dāng)工具機(jī)加工至某個特例加工區(qū)域時，就會套用該特例加工區(qū)域中所建立的加工條件。綜上所述，本發(fā)明的用于工具機(jī)加工法，通過該人機(jī)接口對工件設(shè)定一個或多個特例加工區(qū)域及該些特例加工區(qū)域的特例加工條件，以令工具機(jī)針對該特例加工區(qū)域套用不同于預(yù)定加工條件的特例加工條件，以簡化設(shè)定加工條件的時間及成本，進(jìn)一步使得工件可獲得更好的精度及公差。上述實(shí)施型態(tài)僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施型態(tài)進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如所述的權(quán)利要求所列。
權(quán)利要求
1.一種用于工具機(jī)的加工法，該工具機(jī)的控制器提供一人機(jī)接口，并載有具預(yù)定加工條件的加工程序，以根據(jù)該加工程序的預(yù)定加工條件控制該工具機(jī)對一工件進(jìn)行加工，同時監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)，該加工法包括以下步驟(1)通過該人機(jī)接口設(shè)定該工件的一個或多個特例加工區(qū)域，并分別設(shè)定該些特例加工區(qū)域的特例加工條件；(2)由該控制器判斷該工具機(jī)對該工件的加工是否進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者；(3)若該工具機(jī)對該工件的加工進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)與其所進(jìn)行至的特例加工區(qū)域相對應(yīng)的特例加工條件對該工件進(jìn)行加工， 并持續(xù)監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)；以及(4)若該工具機(jī)對該工件的加工脫離該些特例加工區(qū)域，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)該預(yù)定加工條件對該工件進(jìn)行加工。
2.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，還包括步驟(5)由該控制器判斷該工具機(jī)是否執(zhí)行完該加工程序，若是，則結(jié)束該加工法；若否，則進(jìn)至步驟O)。
3.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，在步驟(1)中，該控制器通過該人機(jī)接口預(yù)顯示該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮墓ぜ螤?，以供使用者對該人機(jī)接口所預(yù)顯示的加工形狀設(shè)定該些特例加工區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，在步驟(1)中，該控制器通過該人機(jī)接口顯示該工具機(jī)依據(jù)該加工程序?qū)υ摴ぜ庸ず蟮膶?shí)際工件形狀，以供使用者對該人機(jī)接口所顯示的實(shí)際加工形狀設(shè)定該些特例加工區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3或4所述的加工法，其特征在于，步驟(1)是通過該人機(jī)接口輸入坐標(biāo)來設(shè)定該些特例加工區(qū)域。
6.如權(quán)利要求3或4所述的加工法，其特征在于，步驟(1)是通過該人機(jī)接口利用光標(biāo)標(biāo)示出該些特例加工區(qū)域，再令該控制器計(jì)算出該些特例加工區(qū)域的坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，步驟⑴還包括將特例加工區(qū)域的坐標(biāo)及該些特例加工條件存儲至該控制器的存儲裝置中。
8.如權(quán)利要求7所述的加工法，其特征在于，步驟(1)還包括將多個不同的特例加工區(qū)域的坐標(biāo)存儲至該控制器的存儲裝置中，且對應(yīng)個別的該特例加工區(qū)域的坐標(biāo)建立多個特例加工條件，以當(dāng)該工具機(jī)進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的坐標(biāo)其中一者時，由該存儲裝置中擷取相對應(yīng)的多個該特例加工條件以對該工件進(jìn)行加工。
9.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，步驟(2)是由該控制器實(shí)時監(jiān)視該工具機(jī)的刀具的坐標(biāo)來監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)，其中，該刀具的坐標(biāo)落入該特例加工區(qū)域時，則判斷該工具機(jī)對該工件的加工已進(jìn)行至該特例加工區(qū)域，而該刀具的坐標(biāo)沒有落入該特例加工區(qū)域時，則判斷該工具機(jī)對該工件的加工尚未進(jìn)行至該特例加工區(qū)域。
10.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，該特例加工條件的數(shù)值與該加工程序的預(yù)定加工條件的數(shù)值成比例。
11.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，該特例加工條件的數(shù)值為指定值。
12.如權(quán)利要求1所述的加工法，其特征在于，該特例加工條件包含加工進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、精度等級、平滑化機(jī)能、正確定位、系統(tǒng)增益值、曲線擬合機(jī)能、加減速形式、切削深度與前饋補(bǔ)償機(jī)制。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于工具機(jī)的加工法，其用以加工一工件，該工具機(jī)的控制器提供人機(jī)接口并載有加工程序，且該加工程序具有預(yù)定加工條件，該加工法包括(1)通過該人機(jī)接口設(shè)定該工件的一個或多個特例加工區(qū)域，并分別設(shè)定該些特例加工區(qū)域的特例加工條件；(2)由該控制器判斷該工具機(jī)對該工件的加工是否進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者；(3)若該工具機(jī)對該工件的加工進(jìn)行至該些特例加工區(qū)域的其中一者，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)與其所進(jìn)行的特例加工區(qū)域相對應(yīng)的特例加工條件對該工件進(jìn)行加工，并持續(xù)監(jiān)視該工具機(jī)的加工狀態(tài)；以及(4)若該工具機(jī)對該工件的加工脫離該特例加工區(qū)域，則由該控制器令該工具機(jī)依據(jù)該預(yù)定加工條件控制該工具機(jī)對該工件進(jìn)行加工。據(jù)此，可簡化調(diào)整加工條件的程序，更提升工件質(zhì)量。
文檔編號G05B19/4097GK102467112SQ20101059174
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者孫金柱, 張萬坤, 梁世璋, 陳正裕, 高永銘 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院