加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法、控制系統(tǒng)及控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種切削速度的控制方法，特別是加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法、控制系統(tǒng)和控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)床加工制造產(chǎn)業(yè)中，為達(dá)成提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的目的，高效率的生產(chǎn)制造技術(shù)為關(guān)鍵的指針，其中對(duì)于制造加工的速度控制更是極為重要的一環(huán)。然而，在此環(huán)節(jié)中，為了配合機(jī)床機(jī)構(gòu)可承受的負(fù)載范圍，因此對(duì)于加工制造速度必存在理想上限值，以防止過大的機(jī)構(gòu)抖動(dòng)，影響機(jī)床的使用年限與加工生產(chǎn)的質(zhì)量。但擬定此加工速度的上限具有一定的困難度，通常必須依照經(jīng)驗(yàn)法則以設(shè)定適當(dāng)數(shù)值，但若采用過低的加工制造速度限制，又會(huì)造成生產(chǎn)效率不佳，于是如何在能夠權(quán)衡機(jī)床使用年限與加工生產(chǎn)效率的情況下，調(diào)整適當(dāng)?shù)募庸ぶ圃焖俣?，便成為一?xiàng)重要的課題。
[0003]通常此加工制造速度，是由用戶透過描述工件外型的加工程序指定于其中，例如:附圖1為加工過程控制程序示意圖，其中的F1000代表加工制造速度的上限值為1000 mm/min，控制裝置便按照此設(shè)定速度做運(yùn)動(dòng)上的規(guī)劃，若控制裝置未做額外的速度限制，加工制造速度會(huì)直接以加工程序輸入的速度為其上限值。除了加工制造速度限制的外，加工路徑上的規(guī)劃亦為一重要影響加工的因素，并且路徑上的規(guī)劃也有可能影響加工制造的速度限制。通常加工過程控制程序所描述的加工路徑都為單純的工件外型，但由于實(shí)際工件的加工必須仰賴切削工具(例如:刀具、砂輪、刀片等)方以完成加工，如附圖2所示，切削工具本體中心21多半與加工程序所直接描述的工件外型加工路徑22，存在半徑的差量，此差量一般稱為刀具半徑23。因此，在進(jìn)行加工時(shí)，控制裝置必須在針對(duì)刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償后，重新規(guī)劃切削工具的實(shí)際加工路徑，使其可完成所描述的工件外型。
[0004]然而，復(fù)雜的工件外型，基本上是以若干小段的加工路徑所組成，而依照加工路徑的輪廓分類，大致上可簡(jiǎn)易分成直線與圓弧兩大類。如附圖3所示的直線加工路徑，加工程序的原始路徑31與刀具半徑補(bǔ)償后的路徑32皆為直線，因此加工制造速度會(huì)直接以加工程序輸入的速度為上限值，控制裝置不會(huì)做額外的速度調(diào)整；若附圖4所示的圓弧加工路徑，加工程序的原始路徑41與刀具半徑補(bǔ)償后的路徑42皆為圓弧，兩者的輪廓雖相同，但其對(duì)應(yīng)的加工程序原始的圓弧半徑43與實(shí)際刀具的圓弧半徑44卻存在一刀具半徑的差距45，因此對(duì)應(yīng)的加工程序原始的圓弧路徑長(zhǎng)與實(shí)際刀具的圓弧徑長(zhǎng)也會(huì)有所差異。于是一般來說，皆會(huì)讓刀具與工件表面接觸的合成切線速度保持在用戶所指定的加工制造速度，來進(jìn)行等速率圓弧切削運(yùn)動(dòng)，以維持工件的加工質(zhì)量。
[0005]然而，影響工件加工質(zhì)量的因素，除了切削工具與工件表面的切削速度的外，工件的材料性質(zhì)、機(jī)床工作環(huán)境溫度與濕度、機(jī)床組裝的機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性、主軸轉(zhuǎn)速所造成的離心力引起的加工偏移等種種因素，皆可能影響工件成品的加工質(zhì)量?jī)?yōu)劣。換句話說，切削工具與工件表面間的切削速度并不是決定加工成品好壞的唯一因素，因此在某些產(chǎn)業(yè)(例如:磨床)的需求上，希望能夠適當(dāng)加快角速度并維持線速度最大進(jìn)給限制，過往僅能夠透過修改加工程序提高其最大進(jìn)給速率限制來達(dá)成。但依照此方式，針對(duì)不同的加工成品所對(duì)應(yīng)的加工程序或是使用不同刀具使得刀具半徑變化時(shí)，則必須一一調(diào)整其加工程序的進(jìn)給速率限制，在講求高速生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)特性下，此舉將增加人事成本并且嚴(yán)重拖垮生產(chǎn)效率，導(dǎo)致可能帶來企業(yè)收益的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種操作方便，程序簡(jiǎn)便的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制系統(tǒng)及控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明所述的一種加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法，包括如下步驟:
SI，加工程序控制程式預(yù)讀步驟:接收并讀取用戶通過電腦數(shù)值控制裝置輸入的加工程序控制程式；
S2，加工路徑判別步驟，判斷接收到的加工信息中哪些信息是加工路線信息，并識(shí)別出待重新規(guī)劃加工速度的圓弧路徑；
S3，圓弧路徑速度生成步驟:接收用戶輸入的圓弧限速比及加工速度上限值，并根據(jù)所述信息將待重新規(guī)劃加工速度的圓弧路徑的最低加工速度進(jìn)行重新規(guī)劃，生成實(shí)際加工速度；
S4，加工時(shí)間估測(cè)比較步驟:估算根據(jù)所述實(shí)際加工速度執(zhí)行所述加工程序控制程式所需的總加工時(shí)間，并將其與按照加工速度上限值所需的總加工時(shí)間進(jìn)行比較，生成耗時(shí)改善信息供用戶參酌；同時(shí)發(fā)出一信號(hào)至加工機(jī)臺(tái)，控制加工機(jī)臺(tái)上的刀具按照所述實(shí)際加工速度工作。
[0008]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法，其中:所述加工程序控制程式的信息包括機(jī)械坐標(biāo)、進(jìn)給速率、主軸轉(zhuǎn)速、加工路徑及刀具的半徑。
[0009]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法，其中:還包括如下步驟:
S5，最佳圓弧限速比獲取步驟:接收用戶多次輸入的圓弧線速比，重復(fù)SI至S4，生成加工效率最佳的圓弧限速比和對(duì)應(yīng)的總加工時(shí)間；
S6，最佳圓弧限速比執(zhí)行步驟:接收用戶輸入的最佳圓弧限速比，并根據(jù)其將待重新規(guī)劃加工速度的圓弧路徑的最低加工速度進(jìn)行重新規(guī)劃，生成執(zhí)行所述加工程序控制程式的最優(yōu)加工速度，并通過電腦數(shù)值控制裝置將速度信號(hào)傳輸至加工機(jī)臺(tái)，進(jìn)而控制所述加工機(jī)臺(tái)上的刀具按照所述最優(yōu)加工速度進(jìn)行加工。
[0010]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法，其中:還包括如下步驟:
S7，速度比例保存步驟:將用戶輸入的圓弧限速比進(jìn)行自動(dòng)分類并存儲(chǔ)；
S8，加工時(shí)間記錄步驟:將計(jì)算出的總加工時(shí)間進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0011]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制方法，其中:還包括如下步驟:
S9，自動(dòng)搜索和再執(zhí)行步驟:接收用戶重復(fù)輸入的加工程序控制程式，并自動(dòng)搜尋所述加工程序控制程式先前已設(shè)定的圓弧限速比及相應(yīng)的總加工時(shí)間，讓系統(tǒng)重復(fù)執(zhí)行相應(yīng)的加工過程。
[0012]一種加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制系統(tǒng)，包括
加工程序控制程式預(yù)讀單元，用于接收用戶通過電腦數(shù)值控制裝置輸入的加工程序控制程式，并讀取其中的加工信息；
加工路徑判別單元，用于判別加工信息中哪些是加工路徑信息，并尋找出待重新規(guī)劃加工速度的加工路徑；
圓弧速度生成單元，用于接收所述圓弧限速比，并將待重新規(guī)劃加工速度的加工路徑按照所述圓弧限速比重新規(guī)劃加工速度，生成實(shí)際加工速度；
加工時(shí)間估測(cè)比較單元，用于估算按照所述實(shí)際加工速度執(zhí)行所述加工程序控制程式所需的總加工時(shí)間，同時(shí)將重新規(guī)劃加工速度的總加工時(shí)間與初始預(yù)定所需的總加工時(shí)間進(jìn)行比較，提供速度改善信息及耗時(shí)改善信息供用戶參酌，以讓其調(diào)整輸入的圓弧限速比，同時(shí)，傳送一控制訊號(hào)至電腦數(shù)值控制裝置，控制所述加工機(jī)臺(tái)上的刀具按照重新規(guī)劃的加工速來執(zhí)行所述加工程序控制程式。
[0013]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制系統(tǒng)，其中:所述加工程序控制程式的信息包括機(jī)械坐標(biāo)、進(jìn)給速率、主軸轉(zhuǎn)速、加工路徑及刀具的半徑。
[0014]優(yōu)選的，所述的加工機(jī)臺(tái)切削速度的控制系統(tǒng)，其中:還包括
最佳圓弧限速比獲取單元，用于根據(jù)用戶多次輸入的圓弧限速比，重復(fù)SI至S4，生成加工效率最佳的圓弧限速比和對(duì)應(yīng)的總加工時(shí)間。
[0015]最佳圓弧限速比