CN102265228A - Nc工作机械的模拟方法及其装置 - Google Patents

Abstract

为了在主轴的实际旋转方向与刀具实际可切削的主轴旋转方向不一致的情况等不能切削的情况下，也实施工件和刀具的干涉检查，而在模拟执行中，将所选择的刀具的上述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，基于该比较结果，判断是否需要刀具刃尖和工件的干涉检查，在上述的步骤中判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具刃尖和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具刃尖和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

Description

NC工作机械的模拟方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种利用数控(Numerical Control；以下称为NC)装置进行控制的NC工作机械的模拟方法及其装置，特别地，涉及干涉检查准确性的提高。

背景技术

近年，由于随着NC工作机械的多轴·多***化，运转难度加大，所以使NC装置具有防止碰撞的功能(例如，参照专利文献1)。

另外，由于原本NC工作机械的目的在于使刀具与工件接触而切削出期望的形状，所以通常在NC工作机械的碰撞防止功能以及NC工作机械的模拟中，将刀具和工件的组合从干涉检查的对象中除外。

但是，在作为刀具使用钻头等旋转刀具的NC工作机械的实际使用状况中，下述(1)～(3)所记载的场景的情况是不允许工件和刀具接触的情况，对此提出了进行刀具和工件之间的干涉检查的技术(参照专利文献2)。

(1)主轴的旋转停止的情况(旋转刀具的旋转停止时)；

(2)刀具相对于工件的相对进给速度即切削进给速度超过与工件的材质对应的设定最大切削进给速度的情况；以及

(3)使钻头(或者丝锥)沿与钻头(或者丝锥)的可切削的轴向、即Z轴正交的X轴、Y轴方向移动，使该钻头(或者丝锥)向孔加工位置定位移动的情况。

专利文献1：日本特开2004-227047号公报

专利文献2：日本特开2008-27045号公报

发明内容

如上述所示，在现有的NC工作机械的碰撞防止功能以及NC工作机械的模拟中，实施以NC工作机械的进给轴的移动为对象的干涉及加工异常检查。

但是，在现有的技术中，无法检测出由于加工时的主轴旋转方向和刀具实际可切削的主轴旋转方向不一致，所以使刀具及工件损伤的异常。

例如，如图13所示，在车削车刀中，大多仅在车刀的1个面上有刃，仅有刃的面可以切削。在这种刀具的情况下，如果不使刀具的可切削的面位于与车削主轴的旋转方向相对的位置，则无法正常切削(在刀具的前倾面如图13所示朝向图中左侧方向，且主轴进行如图13所示的逆时针旋转的情况下，无法正常切削工件)。特别地，在具有车削功能和铣削功能这两者的复合加工机中存在下述技术，即，构成为，可以在铣刀主轴上安装车削刀具，而且围绕该铣刀主轴使车削刀具以规定角度旋转，例如在相向主轴的情况下旋转180度，可以对在第2车削主轴侧处于换产调整状态的工件进行加工。这种NC工作机械的运转需要特别注意。

另一方面，在如图14所示的旋转刀具的情况下，大多数刀具采用的是主轴正转用，但例如存在如反丝锥刀具那样需要与通常相反的主轴旋转的刀具。因此，在旋转刀具中，作为刀具如果可切削的进给轴方向和加工时的机械的主轴旋转方向不一致，则有时无法进行正常的加工。

因此，可能产生下述情况，即，仅通过进给轴方向是否正确的判定，或者主轴是否正在旋转(接通还是断开)的判断，无法检测出在刀具不能切削的状态下与工件接触，而使刀具及工件损伤的异常状态。

本发明就是为了解决上述现有的各种课题而提出的，其提供一种NC工作机械的模拟方法及其装置，其即使在加工时的机械主轴旋转方向和刀具实际可切削的主轴旋转方向不一致的情况下等无法切削的情况下，也可以实施工件和刀具的干涉检查。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，提供一种NC工作机械的模拟方法，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，在该模拟方法中，具有下述步骤：在模拟执行前，针对每种刀具预先确定可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向；在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及在所述步骤中判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

另外，本发明的NC工作机械的模拟方法使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，在该模拟方法中，具有下述步骤：在模拟执行前，针对每种刀具预先确定可切削的主轴旋转方向以及可切削的进给轴方向，或者针对每种刀具预先确定不能切削的主轴旋转方向以及不能切削的进给轴方向；在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及在所述各步骤中判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

另外，本发明的NC工作机械的模拟方法的特征在于，所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，是根据刀具数据中预先设定的刀具可用性数据而确定的。

另外，本发明的NC工作机械的模拟方法的特征在于，所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量或者不能切削的主轴旋转方向矢量表现。

另外，本发明的NC工作机械的模拟方法的特征在于，所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量和可切削的进给轴方向矢量、或者不能切削的主轴旋转方向矢量和不能切削的进给轴方向矢量表现。

另外，本发明的NC工作机械的模拟方法的特征在于，在刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由刀具形状数据中附加的矢量表现，并且可以在一定范围内容许相对于这些矢量的偏差的刀具的情况下，附加有所可以容许的角度。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，其中，该模拟装置具有：存储部，其针对每种刀具存储可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向；干涉检查条件判定·更新部，其在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，其中，该模拟装置具有：存储部，其针对每种刀具，存储可切削的主轴旋转方向以及可切削的进给轴方向，或者不能切削的主轴旋转方向以及不能切削的进给轴方向；干涉检查条件判定·更新部，其在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，并且将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于它们的比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，其中，该模拟装置具有：存储部，其针对每种刀具存储刀具的可用性数据；干涉检查条件判定·更新部，其基于所述刀具的可用性数据，确定可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、和可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向，在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，并且将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于它们的比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置的特征在于，所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量或者不能切削的主轴旋转方向矢量表现。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置的特征在于，所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量和可切削的进给轴方向矢量、或者不能切削的主轴旋转方向矢量和不能切削的进给轴方向矢量表现。

另外，本发明的NC工作机械的模拟装置的特征在于，在刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由刀具形状数据中附加的矢量表现，并且可以在一定范围内容许相对于这些矢量的偏差的刀具的情况下，附加有所可以容许的角度。

发明的效果

根据本发明，即使在加工时的机械的主轴旋转方向与刀具实际可切削的主轴旋转方向不一致的情况等不能切削的情况下，也可以实施工件和刀具的干涉检查，由此具有下述效果，即，将工件和刀具的干涉检查除外的情况变少，可以更多地检测出异常状态。

另外，根据本发明，由于根据刀具数据中预先设定的刀具可用性数据，确定车削车刀的刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，所以具有节省干涉检查用的刀具数据设定时间的效果。

另外，根据本发明，由于将刀具数据所保存的可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向、或者不能切削的进给轴方向和不能切削的主轴旋转方向，以刀具数据中预先设定的刀具形状数据所保存的矢量表现，在由多个部件构成的刀具的情况下，利用最终组装时的矢量的最终朝向，与假想的NC工作机械的进给轴方向及主轴旋转方向的矢量进行比较，实施干涉检查条件的判定和更新，所以具有可以始终正确地进行是否需要干涉检查的判定的效果。

另外，根据本发明，由于在刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，以刀具形状数据中附加的矢量表现，并且可以在一定范围内容许相对于这些矢量的偏差的刀具的情况下，附加所可以容许的角度，根据容许的角度实施干涉检查条件的判定和更新，所以具有下述效果，即，得到使干涉检查条件的判定和更新更符合实际应用的结果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的要部的框图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的刀具数据的图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的整体动作的流程图。

图4是表示本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的干涉检查条件判定·更新部的动作的流程图。

图5是表示用于对本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的动作进行说明的刀具数据的图。

图6是表示用于对本发明的实施方式1所涉及的模拟装置的动作进行说明的其他刀具数据的图。

图7是表示本发明的实施方式1所涉及的刀具数据的其他例子的图。

图8是表示本发明的实施方式2所涉及的刀具形状例的图。

图9是表示本发明的实施方式2所涉及的模拟装置的干涉检查条件判定·更新部的动作的流程图。

图10是表示用于对本发明的实施方式2所涉及的模拟装置的动作进行说明的矢量的图。

图11是表示用于对本发明的实施方式2所涉及的模拟装置的效果进行说明的车削刀具和刀架的图。

图12是表示用于对本发明的实施方式2所涉及的模拟装置的效果进行说明的具有相向主轴的工作机械的图。

图13是用于说明现有课题的表示车削刀具和工件旋转方向之间的关系的图。

图14是用于说明现有课题的表示旋转刀具的旋转方向·进给轴方向和工件之间的关系的图。

符号的说明

1 NC程序

2 输入装置

3 刀具数据存储部

4 NC装置仿真部

5 干涉检查条件判定·更新部

6 工作机械模拟部

7 形状数据存储部

8 显示装置

具体实施方式

实施方式1.

下面，使用图1～图7，说明本发明的实施方式1。

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的搭载在个人计算机等计算机上的NC工作机械模拟装置的框图，1是NC程序，其记载用于进行期望的加工的移动指令、进给速度、主轴旋转指令等，2是输入装置，其用于进行刀具数据的设定、通过显示装置8显示的画面的操作、模拟的开始·结束、工作机械模拟部6的设定、以及直接供给移动指令等，3是针对每种刀具存储如图2所示的与刀具相关的信息(刀具数据)的刀具数据存储部，该刀具数据针对每种刀具，由刀具类型、刀具直径、切入角、刃尖角、可用性、用于与形状数据关联的形状数据编号、可切削的进给轴方向(刀具可切削的进给轴方向)、可切削的主轴旋转方向等数据构成。

4是NC装置仿真部，其读取NC程序1，向工作机械模拟部6以及干涉检查条件判定·更新部5供给移动指令、刀具更换指令、主轴旋转指令等各种指令、当前安装的刀具编号、当前的主轴旋转方向等当前状态，5是干涉检查条件判定·更新部，其接收由NC装置仿真部4供给的各种指令和当前的各种状态，另外，从刀具数据存储部3中读取与当前模拟装置内部安装的刀具对应的刀具数据，将该读取的刀具数据中保存的可切削的主轴旋转方向、可切削的进给轴方向与NC装置仿真部4所供给的每一时刻的移动指令(进给轴方向指令)、每一时刻的主轴旋转方向进行比较，确定使工件和刀具刃尖的干涉检查有效还是无效，6是工作机械模拟部，其使用NC装置仿真部4所供给的各种指令以及形状数据存储部7的形状数据，使工件、刀具、夹具、机械等的形状数据移动或对其进行变更等，模拟NC工作机械的动作及工件的切削情况，7是存储工件、刀具、夹具、机械等的形状数据的形状数据存储部，8是显示装置，其显示执行中的坐标值、执行中的程序线、模态等与NC相关的数据、以及由工作机械模拟部6执行的机械动作及工件的切削情况。

此外，NC装置仿真部4、干涉检查条件判定·更新部5、工作机械模拟部6由软件构成。

下面，主要使用图3，说明利用图1的结构而构成的NC工作机械的模拟装置的动作。

首先，在模拟开始前，从输入装置2输入作为模拟对象的工件、刀具、夹具、机械等的形状数据，保存在形状数据存储部7中，NC程序1也保存在计算机内。

另外，如图2所示，在刀具数据存储部3中，利用输入装置2进行下述设定，即，在存在与刀具可切削的进给轴方向及可切削的主轴旋转方向相关的限制的情况下，针对刀具数据，作为可切削的进给轴方向而设定“Z-”、“Z+”、“Z停止”等轴名称或轴编号及其方向，作为可切削的主轴旋转方向则是按照一定的规则，例如在车削主轴的情况下，在从卡盘端面沿车削主轴观察时，将顺时针旋转设为“CW”，将逆时针旋转设为“CCW”，在停止时设定为“停止”。在旋转刀具的情况下，设定从刀具前端向刀具的根部侧沿刀具轴观察时的“CW”、“CCW”、“停止”。在对于它们中的任意一个没有限制的情况下，将没有限制的位置设为空。

此外，在这里，所谓Z方向是指在车削加工中与旋转的工件的轴线方向相同的方向。

另外，在车削车刀刀具(图2的NO.6、7)中存在可切削的进给轴方向实质上已确定下来的形状的刀具，该形状的不同被称为“可用性”而进行区别。可用性的区别是，在使有前倾面的一侧朝向自己，刀具的刃位于下方，刀柄位于上方而观察时，将主切削刃位于右侧的称为右可用性，将位于左侧的称为左可用性而进行区别。在车削车刀的情况下，有时如图2所示，可用性被设定在刀具数据存储部3中，但没有将可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向设定在刀具数据存储部3中，在此情况下，根据该可用性的信息确定其可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向。例如如果在某个车削车刀的刀具数据中，没有指定刀具数据的可切削的进给轴方向以及可切削的主轴旋转方向，而作为可用性数据设定有右可用性，则作为可切削的进给轴方向设为“Z-”，作为可切削的主轴旋转方向设为“CCW”，另外，在设定有左可用性的情况下，作为可切削的进给轴方向设为“Z-”，作为可切削的主轴旋转方向设为“CW”。

此外，在图2中，可切削的进给轴方向的栏以及可切削的主轴旋转方向的栏中记载的圆括弧内的数据(Z-、CW、CCW)，示出了下述情况，即，起初没有设定可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向，但由于已设定有(设定了)可用性，所以基于该可用性而进行了设定。

如果模拟开始(ST1)，则NC装置仿真部4在对利用NC程序1进行的自动运转进行模拟时读出NC程序4，在有来自输入装置2的直接指令的情况下，读出该指令。

在有指令时(ST2)，更新自身管理的当前刀具编号、当前位置、进给速度、主轴旋转速度、主轴旋转方向、控制模式等内部状态(ST3)，并且，向工作机械模拟部6以及干涉检查条件判定·更新部5输出移动指令、刀具更换指令、主轴旋转指令等各种指令、当前安装的刀具编号、当前的主轴旋转方向等当前状态(ST4)。

在ST2中没有指令的情况下，模拟结束(ST8)。

干涉检查条件判定·更新部5根据后述的处理流程(参照图4)，进行当前安装的刀具所具有的可切削的进给轴方向和当前的移动指令的进给轴方向的比较，以及可切削的主轴旋转方向和当前的主轴旋转方向的比较，确定是将工件和刀具刃尖的干涉检查设定为有效(设定为进行工件和刀具刃尖的干涉检查)，或是设定为无效(设定为不进行工件和刀具刃尖的干涉检查)(ST5)。

此外，由于在刀具的各部位中，刀具刃尖以外的部位原本就是无法切削工件的部位，所以始终作为干涉检查的对象。

另外，也可以将例如日本特开2008-27045号公报所公开的干涉检查作为干涉检查对象。

工作机械模拟部6使用从NC装置仿真部4供给的移动指令、从形状数据存储部7读取的形状数据等，对例如刀具切削工件的情况进行模拟，或对工作机械的刀具更换动作进行模拟，或对通过各轴的移动而使工作机械的各部位动作的情况进行模拟，从而对工作机械的各种动作进行模拟，按照由干涉检查条件判定·更新部5确定的干涉检查条件，实施干涉检查(ST6)。

此外，关于干涉检查的具体方法，存在大量的公知技术，使用其中的哪种技术都可以，另外，对于根据什么判断为“干涉”，例如，工作机械内的各部位小于或等于一定距离时视为干涉、或者视为异常接近等，可以自由设定，干涉检查的方法(检测干涉的算法)及视为干涉的范围对本发明的特征不造成任何影响。

在由工作机械模拟部6检测到干涉的情况下，例如将模拟暂时停止，进行下述通知处理，即，在显示装置8上对干涉部位进行强调显示，或将警报内容以文字列的方式显示(ST7)。

在这里，基于图4，说明干涉检查条件判定·更新部5的详细处理流程。

首先，从刀具数据存储部3读取刀具数据，确定与从NC装置仿真部4供给的当前安装的刀具编号相当的刀具数据，并确认刀具是否具有可切削的进给轴方向数据(ST5-1)。

在ST5-1的结果为是的情况下，确认刀具的可切削的进给轴方向是否与从NC装置模拟器部4供给的当前进给轴方向一致(ST5-2)。

在ST5-1的结果为否的情况下，跳转至以下说明的ST5-4。

在ST5-2的结果为是的情况下，从刀具数据存储部3读取刀具数据，确定与从NC装置仿真部4供给的当前安装的刀具的编号相当的刀具数据，并确认刀具是否具有可切削的主轴旋转方向(ST5-4)。

在ST5-2的结果为否的情况下，使工件和刀具刃尖的干涉检查有效化(ST5-3)，并结束。

在ST5-4的结果为是的情况下，确认刀具的可切削的主轴旋转方向是否与从NC装置仿真部4供给的当前的主轴旋转方向一致(ST5-5)。

在ST5-4的结果为否的情况下，使工件和刀具刃尖的干涉检查无效化(ST5-6)，并结束。

在ST5-5的结果为是的情况下，跳转至ST5-6，使工件和刀具刃尖的干涉检查无效化，并结束处理。

在ST5-5的结果为否的情况下，跳转至ST5-3，使工件和刀具刃尖的干涉检查有效化，并结束处理。

根据该流程，例如在安装有与图5的“刀具数据”对应的刀具时，与NC工作机械的状态相对应，如图5的“刃尖的干涉检查”栏所示设定刀具刃尖和工件的干涉检查的有效·无效。

在这里，在图5的“刃尖的干涉检查”的栏中，标记○的情况是进行刀具刃尖和工件的干涉检查的设定，标记×的情况是不进行刀具刃尖和工件的干涉检查的设定。

此外，作为刀具数据，例如如图6的“刀具数据”列所示，可以作为刀具数据的可切削的进给轴方向而设定多个方向(Z-/Z停止)，或者作为可切削的主轴旋转方向而设定多个，在此情况下也相同地，与NC工作机械的状态相对应，如图6的“刃尖的干涉检查”栏所示设定刀具刃尖和工件的干涉检查的有效·无效。

另外，作为刀具数据，如图7所示，也可以将可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向作为一对，而设定多对。

另外，根据本实施方式1，在刀具数据存储部3中存储可切削的进给轴方向和可切削的主轴旋转方向，但也可以存储不能切削的进给轴方向和不能切削的主轴旋转方向。

在此情况下，干涉检查条件判定·更新部5在不能切削的进给轴方向和当前的进给方向一致时，将干涉检查设为有效，另外，在不一致时将干涉检查设为无效。另外，在不能切削的主轴旋转方向和当前的主轴旋转方向一致时，将干涉检查设为有效，另外，在不一致时将干涉检查设为无效。

如以上说明所示，根据本实施方式1，由于使每种刀具具有可切削的进给轴方向(或者不能切削的进给轴方向)、可切削的主轴旋转方向(或者不能切削的主轴旋转方向)，并在模拟执行中将其与假想的NC工作机械的进给轴方向、主轴旋转方向进行比较，从而判定是否可以切削，在判定为不能切削的情况下，实施工件和刀具的干涉检查，所以将工件和刀具的干涉检查除外的情况变少，与现有方法相比可以更多地检测出异常状态。

此外，在本实施方式1中，作为对NC的动作进行模拟的装置，说明了搭载在计算机上的NC工作机械的模拟装置，但也可以在搭载于NC工作机械上的NC装置内搭载模拟装置，将对实际的工作机械进行控制的NC装置置换为NC装置仿真部4。

另外，也可以在下述NC装置中搭载本模拟装置，即，该NC装置具有在实际的机械运转过程中对干涉进行检查而事先防止存在于工作机械的可动区域内的各部位碰撞的功能。例如也可以作为日本特开2008-129994号公报所示的数控***的“碰撞检测部”而搭载干涉检查条件判定·更新部5和工作机械模拟部6，将对实际的工作机械进行控制的NC装置置换为NC装置仿真部4。上述结构的不同对本发明的特征不造成任何影响。

实施方式2.

在本实施方式2中，基本动作与实施方式1相同，但相对于表示实施方式1的NC工作机械的模拟动作的图3，该图3中的干涉检查条件判定·更新的处理ST5不同，另外，将可切削的进给轴方向及可切削的主轴旋转方向，作为矢量而附加到保存于形状数据存储部7中的刀具形状数据中，由此进行判断。

下面，仅说明与实施方式1不同的处理。

图8是表示本实施方式2中的刀具形状数据的例子的图，针对同一个车削车刀，图8(A)是将前倾面设置于上方而观察的图，图8(B)是将图8(A)向纸面左侧旋转90度从横向观察的图。

在本实施方式2的刀具形状数据中，分别以矢量的形式具有图8(A)所示的可切削的进给轴方向和图8(B)所示的可切削的主轴旋转方向。并且，向可切削的主轴旋转方向矢量附加有容许角度。

说明使用这种刀具形状数据判定是否进行工件和刀具刃尖的干涉检查的处理。图9是表示干涉检查条件判定·更新处理的其他方式的处理流程的图。

首先，从刀具数据存储部3中读取刀具数据，确定与从NC装置仿真部4供给的当前安装的刀具的编号相当的刀具数据，然后从形状数据存储部7读取形状数据，确定刀具形状数据，确认是否具有可切削的进给轴方向矢量(ST5-A)。

在ST5-A的结果为是的情况下，将从NC装置仿真部4供给的当前的进给轴方向以矢量表现，并与刀具可切削的进给轴方向矢量进行比较，确认两者是否一致(ST5-B)。

在ST5-A的结果为否的情况下，跳转至下面说明的ST5-D。

在ST5-B的结果为是的情况下，从形状数据存储部7读取形状数据，确认是否具有刀具可切削的主轴旋转方向矢量(ST5-D)。

在ST5-B的结果为否的情况下，使工件和刀具刃尖的干涉检查有效化(ST5-C)，并结束。

在ST5-D的结果为是的情况下，求出以从主轴旋转中心至刀具刃尖点为止的距离作为半径的圆上的、刀具刃尖点处的从NC装置仿真部4供给的当前主轴旋转方向的切线矢量，并将其作为当前的主轴旋转方向矢量(ST5-E)，在接下来的ST5-F中，确认刀具可切削的主轴旋转方向矢量和ST5-E中求出的刀具可切削的主轴旋转方向矢量所成的角度，是否落在刀具所具有的相对于主轴旋转方向矢量的容许角度内(ST5-F)。

在ST5-D的结果为否的情况下，使工件和刀具刃尖的干涉检查无效化(ST5-G)，并结束。

在ST5-F的结果为是的情况下，跳转至ST5-G，使工件和刀具刃尖的干涉检查无效化，并结束处理。

在ST5-F的结果为否的情况下，跳转至ST5-C，使工件和刀具刃尖的干涉检查有效化，并结束处理。

根据该流程，在例如模拟执行中途的某个时刻安装有图8(A)、(B)所示的刀具，在刀具可切削的进给轴方向与NC工作机械的当前的进给轴方向一致的状态下，如图10(A)所示，如果NC工作机械的车削主轴的旋转方向矢量和刀具可切削的主轴旋转方向矢量所成的角度落在容许角度内，则可以进行正确的切削，因此，使工件和刀具刃尖的干涉检查无效化，相反地，如图10(B)所示，在NC工作机械的车削主轴的旋转方向矢量和刀具可切削的主轴旋转方向矢量所成的角度落在容许角度外的情况下，无法进行正确的切削，因此，使工件和刀具刃尖的干涉检查有效化。

此外，在实施方式2中，在形状数据存储部7中，存储可切削的进给轴方向矢量和可切削的主轴旋转方向矢量，但也可以存储不能切削的进给轴方向矢量和不能切削的主轴旋转方向矢量。

在此情况下，干涉检查条件判定·更新部5在不能切削的进给轴方向矢量和当前的进给方向矢量一致时，使干涉检查有效，另外，在不一致时使干涉检查无效。另外，在不能切削的主轴旋转方向矢量和当前的主轴旋转方向矢量一致时，使干涉检查有效，另外，在不一致时使干涉检查无效。

如以上说明所示，根据本实施方式2，得到下述效果。

通常，1根刀具由多个部件构成。例如，图11是表示复合加工机中经常使用的铣刀主轴上所安装的类型的车削刀具的图，由刀架、刀柄、刀头(刃尖)构成。在这种刀具的情况下，最终的刀具的前倾面的朝向，根据铣刀主轴的旋转角度、刀架的对应可用性、刀柄的可用性而确定。此外，图11(A)是将前倾面设置于上方而观察的图，图11(B)是将图11(A)向纸面左侧旋转90度而从横向观察的图。

在使用该刀具进行模拟时，将上述3个部件分别利用CAD数据或建模语言等进行定义，通过将它们在3维空间中进行组合而得到1根刀具。如果将可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向相对于刀柄形状数据而设定为固定的矢量，则即使安装在刀架上，最终可切削的方向也是确定的，因此，不需要作业人员特意手工向刀具数据中输入上述信息。

另外，如图12所示，由于在使该刀具绕刀具轴旋转180度，以对位于与第1车削主轴相向的第2车削主轴上的工件进行加工时，形状所具有的可切削的主轴旋转方向矢量和可切削的进给轴方向矢量追随刀具的旋转而旋转，所以刀具可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向始终表示正确的朝向，可以进行正确的判定。

另外，通过在对应于每种刀具以矢量的形式具有可切削的进给轴方向、可切削的主轴旋转方向的基础上，在模拟执行中针对假想NC工作机械的进给轴方向、主轴旋转方向，基于容许角度进行比较，判定是否可以切削，从而可以更准确地进行干涉检查条件的判定。

工业实用性

本发明所涉及的NC工作机械的模拟方法及其装置适用于在利用NC控制工作机械而对工件进行加工时，事先进行刀具刃尖和工件的干涉检查。

Claims (12)

1.一种NC工作机械的模拟方法，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，

其特征在于，具有下述步骤：

在模拟执行前，针对每种刀具预先确定可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向；

在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及

在所述步骤中判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

2.一种NC工作机械的模拟方法，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，

其特征在于，具有下述步骤：

在模拟执行前，针对每种刀具预先确定可切削的主轴旋转方向以及可切削的进给轴方向，或者针对每种刀具预先确定不能切削的主轴旋转方向以及不能切削的进给轴方向；

在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；

在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及

在所述各步骤中判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

3.根据权利要求2所述的NC工作机械的模拟方法，其特征在于，

所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，是根据刀具数据中预先设定的刀具可用性数据而确定的。

4.根据权利要求1所述的NC工作机械的模拟方法，其特征在于，

所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量或者不能切削的主轴旋转方向矢量表现。

5.根据权利要求2或3所述的NC工作机械的模拟方法，其特征在于，

所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量和可切削的进给轴方向矢量、或者不能切削的主轴旋转方向矢量和不能切削的进给轴方向矢量表现。

6.根据权利要求2或3所述的NC工作机械的模拟方法，其特征在于，

在刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由刀具形状数据中附加的矢量表现，并且可以在一定范围内容许相对于这些矢量的偏差的刀具的情况下，附加有所可以容许的角度。

7.一种NC工作机械的模拟装置，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，

其特征在于，具有：

存储部，其针对每种刀具存储可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向；

干涉检查条件判定·更新部，其在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，基于其比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及

工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

8.一种NC工作机械的模拟装置，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，

其特征在于，具有：

存储部，其针对每种刀具，存储可切削的主轴旋转方向以及可切削的进给轴方向，或者不能切削的主轴旋转方向以及不能切削的进给轴方向；

干涉检查条件判定·更新部，其在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，并且将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于它们的比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及

工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

9.一种NC工作机械的模拟装置，其使用刀具及工件的形状而对工件的加工状况及机械的动作进行模拟，

其特征在于，具有：

存储部，其针对每种刀具存储刀具的可用性数据；

干涉检查条件判定·更新部，其基于所述刀具的可用性数据，确定可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、和可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向，在模拟执行中，将所选择的刀具的所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向、与工作机械的每一时刻的主轴旋转方向进行比较，并且将所选择的刀具的所述可切削的进给轴方向或者不能切削的进给轴方向、与工作机械的每一时刻的进给轴方向进行比较，基于它们的比较结果，判断是否需要刀具和工件的干涉检查；以及

工作机械模拟部，其在所述干涉检查条件判定·更新部判断为不需要干涉检查的情况下，不进行刀具和工件的干涉检查，在判断为需要干涉检查的情况下，进行刀具和工件的干涉检查，如果有干涉则视为异常。

10.根据权利要求7所述的NC工作机械的模拟装置，其特征在于，

所述可切削的主轴旋转方向或者不能切削的主轴旋转方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量或者不能切削的主轴旋转方向矢量表现。

11.根据权利要求8或9所述的NC工作机械的模拟装置，其特征在于，

所述可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由与刀具数据中存储的每种刀具的数据分别关联的刀具形状数据中附加的可切削的主轴旋转方向矢量和可切削的进给轴方向矢量、或者不能切削的主轴旋转方向矢量和不能切削的进给轴方向矢量表现。

12.根据权利要求8或9所述的NC工作机械的模拟装置，其特征在于，

在刀具数据所保存的可切削的主轴旋转方向和可切削的进给轴方向、或者不能切削的主轴旋转方向和不能切削的进给轴方向，由刀具形状数据中附加的矢量表现，并且可以在一定范围内容许相对于这些矢量的偏差的刀具的情况下，附加有所可以容许的角度。

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