《用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床的制作方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床的制作方法（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床的制作方法专利名称：用于显示真实机床加工单元动作的虚拟机床的制作方法技术领域：本发明涉及一种用于显示机床加工单元动作的虚拟机床，特别是用于显示在根据数控机床(CNC)加工程序包加工工件时的动作的虚拟机床，其中借助至少一个第一可视化 单元以呈虚拟加工单元动作的形式进行显示，所述虚拟机床包括具有至少一个第一数据 处理单元的动作控制装置，其利用对CNC加工程序包的CNC数据组进行处理的控制程序来 获知虚拟加工单元动作的控制指令；具有至少一个第二数据处理单元的可视化控制装置， 其利用可视化程序结合所储存的机床模型几何形状的配置数据和由动作控制装置所获知 的控制指令
2、在第一可视化单元上显示虚拟加工单元的动作；以及具有第三数据处理单元的 操作控制装置，其利用操作程序使动作控制装置运行。背景技术：这种虚拟机床由现有技术例如DE 10 2005 045 028 Al有所公开。该虚拟机床中存在的问题是，对虚拟工件在这种虚拟机床上的加工进行的模拟与 真实情况有所偏差。发明内容因此，本发明的任务在于，对这种虚拟机床以如下方式进行改进，使虚拟工件加工 的模拟尽可能接近真实。该任务在一种开头所述类型的虚拟机床中依据本发明以如下方式得以实现，即， 虚拟机床包括刀具建模系统，利用该系统可以为至少一个刀具由刀具数据和刀具模型生成 刀具配置数据并输送到可视化程序。依据本发明的解决
3、方案的优点在于，实现如下可能性，S卩，以简单的方式生成刀具 配置数据，这些刀具配置数据一方面基于刀具数据和另一方面基于几何形状数据并且与以 往公开的解决方案相比，一方面以简单的方式和另一方面尽可能接近真实情况地生成。特别有益的是，刀具建模系统所需的刀具数据具有相应于CNC加工程序包刀具数 据结构的结构，真实机床动作控制装置的控制程序利用所述刀具数据来工作。这种解决方案的主要优点在于，因此真实机床的本来存在的和CNC加工程序包中 至少直接在加工真实工件之前存在的刀具数据可以被接收。在此，特别适用的是，操作程序具有包括刀具数据接收模块的刀具功能，利用该收 据接收模块可以将配属于CNC加工程序包的刀
4、具数据传送到刀具建模系统，以生成刀具配置数据。这种解决方案的优点在于，因此存在如下可能性，即，真实机床的真实刀具数据在 真实工件的加工之前转送到虚拟机床内并在虚拟机床上再次模拟虚拟工件的加工，以便再 次利用真实刀具的刀具数据例如对整个CNC加工程序包在发生碰撞的危险方面进行检验。为可以简单方式将刀具数据传送到刀具建模系统，优选设置为刀具数据接收模 块读出与CNC加工程序包共同储存在操作控制装置内的刀具数据并传送到刀具建模系统。在此，依据本发明的刀具建模系统能够以不同的方式构成。特别是在刀具建模系统内部的刀具配置数据的生成方面，到目前尚未作出详细说 明。因此设置如下的具有优点的解决方案，S卩，刀
5、具建模系统由刀具的零件储存在刀 具模型内的几何形状数据以及刀具数据而生成刀具配置数据。在此，几何形状数据以不同的类型和方式构成。非常接近真实情况的解决方案设置为，刀具零件的几何形状数据为例如由零件的 结构图导出的三维几何形状数据。另一种具有优点的解决方案设置为，刀具建模系统由 刀具的近似体积模型储存在 刀具模型内的几何形状数据和刀具数据而生成刀具配置数据。这种方式生成的刀具配置数据不太精确，但优点是为此无需刀具分量的三维几何 形状数据，而是可以从操作者方面以简单方式通过确定近似的体积模型而生成刀具的几何 形状数据。特别是在这种情况下体积模型的几何形状数据是通过刀具数据形状可变的单块 体的几何形
6、状数据，从而单块体在其形状上与刀具数据相应地配合。因此，虽然刀具配置数据不是基于与真实尺寸相应的物体，但刀具配置数据至少 在对加工重要的刀具数据方面进行精确确定。此外，开头所称的任务依据本发明通过一种用于显示真实机床加工单元动作的方 法，特别是用于显示在根据CNC加工程序包加工工件时的动作的方法，其中借助至少一个 第一可视化单元以呈虚拟机床的虚拟加工单元动作的形式进行显示，其中，动作控制装置 利用对CNC加工程序包的CNC数据组进行处理的控制程序来获知对于虚拟加工单元动作的 控制指令，其中，操作控制装置利用操作程序使动作控制装置运行以及其中，可视化控制装 置利用可视化程序借助所储存的机床模型的
7、配置数据和由动作控制装置获知的控制指令 在第一可视化单元上显示虚拟加工单元的动作，依据本发明以如下方式来解决，即，设置有 刀具建模系统，该刀具建模系统为至少一个刀具由刀具数据和几何形状数据而生成用于可 视化程序的刀具配置数据。在此，特别具有优点的是，由刀具建模系统处理的刀具数据具有相应于真实机床 CNC加工程序包刀具数据结构的结构，从而因此存在的可能性是刀具数据在真实机床与 虚拟机床之间进行交换。在这种情况下特别有益的是，虚拟刀具数据相应于真实机床的真实刀具装备时所 获知的至少一个刀具的刀具数据。在此，至少一个刀具优选是处于担心最有可能出现碰撞的工作位置上的刀具。在对真实刀具装备时的刀具数据获
8、知方面，到目前尚未详细说明。因此，具有优点的解决方案设置为，真实刀具装备的刀具数据在真实刀具预调整 时获知。此外，在刀具数据方面始终需要考虑的是，刀具的尺寸例如由于磨损而改变。出于这一原因优选设置为，刀具数据与刀具的磨损相应地进行修正。依据本发明的方法的其他特征已经结合依据本发明的虚拟机床进行了说明，从而 为此可以对这些实施方案的全部内容进行参弓I。此外，本发明的其他特征和优点是下列说明以及对一些实施例图示表达的主题。在图中图1示出依据本发明的真实机床实施例的配置方案的示意图；图2示出依据本发明的真实机床实施例的程序配置方案的示意图；图3示出用于依照图2的依据本发明的真实机床的实施例的程序配置
9、方案的配置 参数分配的示意图；图4示出依据本发明的虚拟机床的实施例的配置方案的示意图；图5示出依据本发明的虚拟机床的实施例的程序配置方案的示意图；图6示出用于对依照图2的依据本发明的虚拟机床的实施例进行程序配置的参数 配置分配方案的示意图；图7示出依据本发明的刀具建模系统在依据本发明的虚拟机床程序配置内部的 第一实施例的示意图；图8示出依据本发明的虚拟机床中虚拟刀具的结构示意图；图9示出图8虚拟刀具生成的示意图；图10示出依据本发明的刀具建模系统的第一实施例中刀具数据生成的示意图；图11示出依据本发明的刀具建模系统在虚拟机床的程序配置内部的第二实施例 类似于图7的示意图；以及图12示出依据本发
10、明的刀具建模系统第二实施例的虚拟刀具生成的类似于图9 的示意图。具体实施例方式在图1至3中所示的、整体采用附图符号10标注的真实机床包括床身12，上面设 置用于加工工件WS的大量加工单元HHyH3和144。例如加工单元H1为工件主轴，加工单元142为刀架，加工单元143为另一刀架以 及加工单元144为用于支撑工件WS的尾座。在此，工件主轴H1容纳工件WS并能够环绕主轴轴线S旋转式地驱动工件WS。刀架142例如构成为多重刀架并携带大量的刀具WZ，其中，各一个刀具都可以用在 工件WS上。在此，刀架142例如相对于床身12并也相对于工件主轴H1可以通过三条彼此正 交分布的NC轴，例如X轴X2、Y轴Y
11、2和Z轴Z2利用相应的驱动装置运动，也就是利用X轴 驱动装置、Y轴驱动装置和Z轴驱动装置运动，以便利用处于工作位置上的刀具WZ加工工 件WS。刀架143也携带刀具WZ和例如沿X轴并且可以沿Z轴利用相应的轴驱动装置运 动，也就是可以利用X轴驱动装置和轴驱动装置相对于工件主轴H1运动。尾座144以相同的方式相对于床身12沿Z轴利用Z轴驱动装置运动，以便使用于支撑工件WS的尾座144为在工件WS的方向上移动。此外，机床10例如具有冷却剂输送装置16和工件操作装置18。为通过使NC轴X2、Y2、Z2、X3、Z3和Z4运动来加工工件，机床10具有整体采用20标 注的机床控制装置，该机床控制装置具有带第一
12、数据处理单元32的动作控制装置30，该第 一数据处理单元32在它那方面通过处理器34和存储器36形成，其中，存储器36作为快速 存取的存储器构成，也就是例如作为RAM存储器构成。 如图2所示，数据处理单元32上运行整体采用38标注的核心控制程序，其能够处 理一个或者多个子程序40 (例如子程序40i至404)的CNC数据组，其中，子程序40i至404 分配给核心控制程序38的各个信道42i至424，这些信道42i至424可以要么彼此独立进行， 要么通过同步指令进行同步化。在每个信道42i至424内获知用于安排和控制加工单元14动作的控制指令44工至 444。例如将一个或者多个加工单元14功能的
13、各自一个信道42分配给例如加工单元 142的运动轴X2、Y2、Z2和加工单元H1环绕主轴线S的转速或者转动位置。为控制图1所示的轴驱动装置48，为每个信道42设置有驱动放大器45i至454和 调节电路46i、462、463和464，调节电路46i、462、463和464调节运行各自的轴驱动装置48， 例如轴驱动装置48482、483和484，其中，驱动放大器45、调节电路46和轴驱动装置48形 成机床10的驱动系统50。在此，调节电路46例如可以是位置调节电路和/或者速度调节电路。为可以控制机床10的附加功能，动作控制装置30内还设置有附加用来给第一数 据处理单元32的可存储器编程的控制装置5
14、2，可存储器编程的控制装置52从它那方面可 以具有处理器54以及作为快速存取存储器的存储器56。在此，利用可存储器编程的控制装置52可以控制例如像冷却剂输送装置16或者 工件操作装置18等附加功能。对此如图2所示，设置有附加功能控制程序58，附加功能控制程序58同样具有用 于生成附加功能控制指令61和642的各个子功能GO1和602，控制指令传送相应的动作要 求66i和662，以便控制相应的动作68i和682。动作控制装置30可以通过整体采用70标注的操作控制装置来控制，操作控制装 置70具有数据处理单元72，该数据处理单元72从它那方面例如包括用于一个或者多个 CNC加工程序包的处理器74和
15、存储器76。因此，在存储器76内储存有用于加工工件WS的全部CNC加工程序包78。此外，数据处理单元72上还运行整体采用80标注并在图2中示意示出的操作程 序，该操作程序具有操作界面82，操作界面82与整体采用90标注的、也称为机床控制面板 的机床控制单元共同作用，机床控制单元90例如包括常用的键盘92以及功能键98i至98n 的行94和96。无论是通过键盘92还是通过功能键98，均存在如下可能性，即，通过操作界面82 调用和/或者激活操作程序80的单个功能运行或者模块。此外，为机床控制单元90优选还分配一个显示区100，其可以显示由操作程序80 所获知的信息。在此，例如显示区100可以由操作
16、界面82控制。操作程序80与核心控制程序38通过配合程序84进行通信。 此外，操作程序80例如包括图2中整体采用102标注的程序管理功能，程序管理功能102能够与工件相关地管理储存在存储器76内的CNC加工程序包，也就是说，程序管 理功能102以如下方式管理CNC加工程序包78的单个子程序40，即，程序管理功能102与 其功能整体属性相应地处理属于工件WS的子程序40。这样例如具有程序管理功能102的传输模块104，为加工该工件WS，同一工件WS 所属的子程序40以其功能关系从操作控制装置70传输到动作控制装置30，并在此与工件 相关地传送给核心控制程序38，也就是例如适配于功能地分配给核心控制程序38的单个 信道42并相应进行激活。程序管理功能102内还有其他模块，例如像启动-停止模块106。操作程序80的其他功能是程序处理功能112和/或者分析功能114以及配置功 能116和刀具功能118。为可以控制机床10，核心控制程序38的程序环境132内具有参数区130，参数区 130如图3所示包括图3中举例示出的核心控制参数134。这种
