工具機的加工法的製作方法
2023-05-08 20:21:21 1
專利名稱：工具機的加工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於工具機的加工法，尤其是涉及用於對工件設定特例加工區域並使用特例加工條件所進行的加工法。
背景技術：
計算機數值控制(computer numerical control, CNC)工具機具有可程序化和精密加工等優點，使用者可根據工件所需的加工程序、路徑或精度撰寫CNC加工程序。CNC程序是以單節輸入指令的方式來設計工件的加工形狀，然而，當工件的形狀趨於複雜時，單節輸入CNC程序的方式勢必花費較多的時間。因此，業界通常利用計算機輔助設計/計算機輔助製造(CAD/CAM)軟體產生CNC加工程序，以供CNC工具機對工件進行加工。圖IA是顯示現有以CAD/CAM軟體產生CNC加工程序的流程圖。在步驟Sl 1中，先以CAD軟體設計欲加工的工件形狀，再令CAM軟體根據此工件形狀產生CNC加工程序，接著在步驟S12中，令工具機根據CNC加工程序進行工件的加工，進至於步驟S13，使用者檢視、 量測加工後的工件公差、精密度是否符合標準，並視其誤差的結果而回到步驟S12，以調整 CNC加工的進給速度、主軸轉速等加工條件，或回到步驟S11，再由通過CAD/CAM軟體重新調整背景設計的加工形狀、精密度以及加工程序等，反覆上述的方法直到工件符合公差及精密度等設計要求為止。如圖IB所示，使用CAD/CAM軟體產生的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49分鐘1秒，以該些加工條件加工後的工件1於其稜邊具有毛邊11。 因此，可利用圖IA的方法對工件1再加工，但CAD/CAM軟體價格昂貴，若加工廠為了能調整加工形狀或精度數值而購置CAD/CAM軟體並僱用操作人員，勢必增加成本。在沒有CAD/CAM軟體的情況下，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，然而如此相當花費時間且容易出錯。另一方面，現今的工具機設有控制進給與主軸轉速的旋鈕，使用者可利用該旋鈕調整進給與主軸轉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行調整，造成精度最差的地方達到標準規格而其它地方超越標準規格的現象。綜上所述，如何在不由通過CAD/CAM軟體並僅針對工件的瑕疵處進行精密加工修正，以節省修改加工條件的時間及成本，已成為目前業界亟待解決的課題。
發明內容
鑑於上述現有技術的種種缺失，本發明揭露一種工具機的加工法，其用以加工一工件，該工具機的控制器提供一人機接口，並載有具預定加工條件的加工程序，以根據該加工程序的預定加工條件控制該工具機對該工件進行加工，同時監視該工具機的加工狀態， 該加工法包括以下步驟(1)通過該人機接口設定該工件的一個或多個特例加工區域，並分別設定該些特例加工區域的特例加工條件；( 由該控制器判斷該工具機對該工件的加
4工是否進行至該些特例加工區域的其中一者；C3)若該工具機對該工件的加工進行至該些特例加工區域的其中一者，則由該控制器令該工具機依據與其所進行至的特例加工區域相對應的特例加工條件對該工件進行加工，並持續監視該工具機的加工狀態；以及(4)若該工具機對該工件的加工脫離該特例加工區域，則由該控制器令該工具機依據該預定加工條件對該工件進行加工。此外，本發明的用於工具機的加工法，還包括步驟(5)由該控制器判斷該工具機是否執行完該加工程序，若是，則結束該加工法；若否，則進至步驟(2)。在上述步驟(1)中，該控制器可通過該人機接口預顯示該工具機依據該加工程序對該工件加工後的工件形狀，或通過該人機接口顯示該工具機依據該加工程序對該工件加工後的實際工件形狀，以供使用者對該人機接口所預顯示的加工形狀或所顯示的實際加工形狀，設定該些特例加工區域。在上述步驟(1)中，可通過於該人機接口輸入坐標來設定該特例加工區域，或通過該人機接口利用光標標示出該些特例加工區域，再令該控制器計算出該些特例加工區域的坐標。由上述可知，本發明的用於工具機的加工法，可通過人機接口設定一個或多個特例加工區域及對應該些特例加工區域的特例加工條件，並在加工時針對所設定的特例加工區域套用該區域的特例加工條件，以簡化現有技術中須重新由CAD/CAM軟體調整工件的形狀和精度或由通過工具機的旋鈕調整其進給、主軸轉速或修改加工程序的程序，進而提升工件質量並降低工件生產成本。
圖IA是現有技術的CNC工具機加工法流程圖；圖IB是以現有技術CNC工具機加工法的工件立體圖；圖2是本發明的工具機加工法流程圖；圖3是本發明的人機接口顯示工件的加工形狀及其特例加工區域的示意圖；以及圖4為本發明用以存儲特例加工區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人機界面3模擬工件形狀31特例加工區域4存儲裝置AE、BE、CE、DE曲線ABE、BCE、CDE、ADE 曲面Sll S13、S20 S27 步驟
具體實施例方式以下由通過特定的具體實施型態說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的其它優點與功效。本發明也可由通過其它不同的具體實施型態加以施行或應用。請參閱圖2，說明本發明用於工具機的加工法流程圖。需說明的是，工具機具有控制器來控制裝載有加工刀具的主軸移動或轉動，由用於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，該加工程序包括預定加工條件，而控制器根據該加工程序命令工具機的各軸移動以對工件進行加工。詳言之，工具機的控制器所加載的加工程序代碼中撰寫有工具機的加工路徑及如主軸轉速、進給速度等預定加工條件，而該些預定加工條件對工件有全域性的影響。接著進至步驟S21。在步驟S21中，使用者通過該人機接口對工件設定一個或多個特例加工區域，並分別設定該些特例加工區域的特例加工條件。具體來說，控制器可通過人機接口預顯示工具機依據該加工程序對該工件加工後的工件形狀，或顯示工具機依據該加工程序對該工件加工後的實際工件形狀，因而使用者可從人機接口上看到2D/3D的模擬圖，並通過該人機接口直接輸入所欲特別加工的特例加工區域的坐標，或利用光標標示出特例加工區域，以供控制器計算出該些特例加工區域的坐標。另外，控制器可將特例加工區域的坐標及該些特例加工條件存儲至該控制器的存儲裝置中。接著進至步驟S22，由該控制器令該工具機依據該加工程序對該工件開始加工。在步驟S23中，判斷該工具機對該工件的加工是否進行至該些特例加工區域的其中一者，亦即判斷主軸的刀具對該工件的加工是否進入至該些特例加工區域。若是，則進至步驟S24 ；若否，則進至步驟S25。在步驟S24中，若該工具機對該工件的加工進行至該些特例加工區域的其中一者，則由該控制器令該工具機根據與其所進行至的特例加工區域相對應的特例加工條件， 對該工件進行加工。詳言之，工具機的刀具仍然依據原有加工程序中的加工路徑指令行走， 然，為因應特例加工區域需要不同於其它區域的加工條件，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域進行加工。在步驟S25中，若該工具機對該工件的加工脫離該些特例加工區域，則由該控制器令該工具機依據該預定加工條件對該工件進行加工。接著在步驟S26中，由該控制器判斷該工具機是否執行完該加工程序，即該加工程序是否被逐列讀取完畢且該工具機也執行完畢，若是，則進至步驟S27,結束該加工法； 若否，則進至步驟S23。通過步驟S20至S27對工件初步加工完畢後，也可對該工件進行包括外觀、輪廓誤差、切銷痕、銳利度、平滑度、換象點、加工時間...等評量，以決定是否返回步驟S21進一步對工件再設定特例加工區域及特例加工條件。需說明的是，該特例加工條件包含加工進給速度、主軸轉速、精度等級、平滑化機能、正確定位、系統增益值、曲線擬合機能、加減速形式、切削深度與前饋補償機制，而特例加工條件的數值可設定為加工程序的加工條件的數值成比例，例如，可設定進給量的特例加工條件為原進給量的40%，或是指定特例加工條件為一指定值，例如，指定切削進給為 F1200 (mm/min)，即每分鐘可切削1200mm。再者，特例加工區域可設定的特例加工條件可包含加工進給率、進給速度、主軸轉速、精度等級或平滑化機能等，使用者可根據上述特例加工區域的變化，變更上述特例加工條件以獲得更佳的加工精度或其它設計標準。請參閱圖3，其為應用本發明工具機的加工法的具體實施例，控制器通過人機接口 20預顯示該工具機依據該加工程序對該工件加工後的模擬工件形狀3，如圖所示，若根據該加工程序進行加工，則工件的稜邊(曲線AE、BE、CE和DE)為毛邊狀。而通過本發明的加工法，使用者可對人機接口 20所預顯示的仿真工件形狀3設定特例加工區域，例如利用光標表示出特例加工區域31，此特例加工區域31是將工件的稜邊(曲線AE、BE、CE和DE)框選起來，接著再設定該些特例加工區域的特例加工條件。在圖3所示的實施例中，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秒的加工條件進行加工，合計63分鐘3秒。由於本發明加工至特例加工區域時，是套用不同於加工程序中的預定加工條件的特例加工條件，因而整體加工時間可能較現有技術稍微增加，但工件的質量可大幅提升。此外，加工至容易產生毛邊的地方，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給速度來加工，尤其是頂點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行加工。因此，相比較於圖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，可針對易產生毛邊的地方套用特例加工條件，且節省了重新調整CAD/CAM軟體的時間和成本，更可僅針對單一區域進行精密加工。再者，使用者另可通過圖3所示的人機接口 20根據所顯示的工件形狀，直接輸入欲套用特例加工條件的特例加工區域的坐標。接著請參閱圖4，為本發明用以存儲特例加工區域的坐標以及特例加工條件的存儲裝置4。存儲裝置4設於工具機的控制器內，或可設於控制器外部而與控制器連接，其可存儲圖3中特例加工區域的坐標，以及存儲用以加工該些特例加工區域的加工條件，例如加工進給速度等的加工條件，而可存儲η筆以上的坐標數據。如圖4所示，特例加工區域的坐標及加工條件以數據方式存儲於存儲裝置4中。此外，使用者可建立η個特例加工區域， 如附圖中特例加工區域的坐標(1)、特例加工區域的坐標⑵及特例加工區域的坐標(η)。 且各個特例加工區域可設有多個加工條件，如圖所示，特例加工區域的坐標(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，如加工進給速度、主軸轉速、精度等級、加減速形式、切削深度等。當工具機加工至某個特例加工區域時，就會套用該特例加工區域中所建立的加工條件。綜上所述，本發明的用於工具機加工法，通過該人機接口對工件設定一個或多個特例加工區域及該些特例加工區域的特例加工條件，以令工具機針對該特例加工區域套用不同於預定加工條件的特例加工條件，以簡化設定加工條件的時間及成本，進一步使得工件可獲得更好的精度及公差。上述實施型態僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此項技術的人士均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施型態進行修飾與改變。因此，本發明的權利保護範圍，應如所述的權利要求所列。
權利要求
1.一種用於工具機的加工法，該工具機的控制器提供一人機接口，並載有具預定加工條件的加工程序，以根據該加工程序的預定加工條件控制該工具機對一工件進行加工，同時監視該工具機的加工狀態，該加工法包括以下步驟(1)通過該人機接口設定該工件的一個或多個特例加工區域，並分別設定該些特例加工區域的特例加工條件；(2)由該控制器判斷該工具機對該工件的加工是否進行至該些特例加工區域的其中一者；(3)若該工具機對該工件的加工進行至該些特例加工區域的其中一者，則由該控制器令該工具機依據與其所進行至的特例加工區域相對應的特例加工條件對該工件進行加工， 並持續監視該工具機的加工狀態；以及(4)若該工具機對該工件的加工脫離該些特例加工區域，則由該控制器令該工具機依據該預定加工條件對該工件進行加工。
2.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，還包括步驟(5)由該控制器判斷該工具機是否執行完該加工程序，若是，則結束該加工法；若否，則進至步驟O)。
3.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，在步驟(1)中，該控制器通過該人機接口預顯示該工具機依據該加工程序對該工件加工後的工件形狀，以供使用者對該人機接口所預顯示的加工形狀設定該些特例加工區域。
4.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，在步驟(1)中，該控制器通過該人機接口顯示該工具機依據該加工程序對該工件加工後的實際工件形狀，以供使用者對該人機接口所顯示的實際加工形狀設定該些特例加工區域。
5.如權利要求3或4所述的加工法，其特徵在於，步驟(1)是通過該人機接口輸入坐標來設定該些特例加工區域。
6.如權利要求3或4所述的加工法，其特徵在於，步驟(1)是通過該人機接口利用光標標示出該些特例加工區域，再令該控制器計算出該些特例加工區域的坐標。
7.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，步驟⑴還包括將特例加工區域的坐標及該些特例加工條件存儲至該控制器的存儲裝置中。
8.如權利要求7所述的加工法，其特徵在於，步驟(1)還包括將多個不同的特例加工區域的坐標存儲至該控制器的存儲裝置中，且對應個別的該特例加工區域的坐標建立多個特例加工條件，以當該工具機進行至該些特例加工區域的坐標其中一者時，由該存儲裝置中擷取相對應的多個該特例加工條件以對該工件進行加工。
9.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，步驟(2)是由該控制器實時監視該工具機的刀具的坐標來監視該工具機的加工狀態，其中，該刀具的坐標落入該特例加工區域時，則判斷該工具機對該工件的加工已進行至該特例加工區域，而該刀具的坐標沒有落入該特例加工區域時，則判斷該工具機對該工件的加工尚未進行至該特例加工區域。
10.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，該特例加工條件的數值與該加工程序的預定加工條件的數值成比例。
11.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，該特例加工條件的數值為指定值。
12.如權利要求1所述的加工法，其特徵在於，該特例加工條件包含加工進給速度、主軸轉速、精度等級、平滑化機能、正確定位、系統增益值、曲線擬合機能、加減速形式、切削深度與前饋補償機制。
全文摘要
本發明公開一種用於工具機的加工法，其用以加工一工件，該工具機的控制器提供人機接口並載有加工程序，且該加工程序具有預定加工條件，該加工法包括(1)通過該人機接口設定該工件的一個或多個特例加工區域，並分別設定該些特例加工區域的特例加工條件；(2)由該控制器判斷該工具機對該工件的加工是否進行至該些特例加工區域的其中一者；(3)若該工具機對該工件的加工進行至該些特例加工區域的其中一者，則由該控制器令該工具機依據與其所進行的特例加工區域相對應的特例加工條件對該工件進行加工，並持續監視該工具機的加工狀態；以及(4)若該工具機對該工件的加工脫離該特例加工區域，則由該控制器令該工具機依據該預定加工條件控制該工具機對該工件進行加工。據此，可簡化調整加工條件的程序，更提升工件質量。
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 優先權日2010年11月12日
發明者孫金柱, 張萬坤, 梁世璋, 陳正裕, 高永銘 申請人:財團法人工業技術研究院