加工程序轉換裝置及方法與流程

本發明涉及一種加工程序轉換裝置及方法。

背景技術：

隨著工業技術不斷進步，現今經常藉由工具機對各種工件進行加工，以讓產品滿足高效率加工的需求。一般來說，通過配設三個線性軸上移動的機構可以形成三軸工具機。另外，通過三個線性軸機構與兩個旋轉軸機構可以形成五軸工具機，以應付日趨復雜的曲面加工或是結構更復雜的零件，如扇葉及引擎汽缸等。由于工具機能大幅縮短加工時間而增加生產效率，故工具機正受到業界的重用。

在實務上，雖然工具機可受加工程序控制而對工件進行復雜的切削作業，但是在過去在加工程序的設計上通過工程師的經驗來規劃加工路徑，并沒有刀具路徑的切削力信息可以供工程師參考。使得刀具路徑未臻完美，而令刀具切削力過大，刀具有可能因此斷刀毀損，或者造成工件的毀損浪費。

因此，使用者會需要再額外編寫一個解譯器，并藉由這個解譯器來解讀加工程序所形成的刀具路徑，以診斷出刀具與工件接觸面的切削應力來對工具機進行補償校正。但是，不同品牌的工具機就需要不同的解譯器，因此提高了加工的成本。此外，要讓解譯器有足夠的解譯能力來解譯使用者編寫的各種巨集指令更會是個不容易達成的目標。而且，目前的解譯器大多只能掌握概略的刀具路徑，而無法就加工程序獲得夠精確的刀具路徑。

技術實現要素：

本發明在于提供一種加工程序轉換裝置及方法，以解決過往用解譯器取得刀具路徑的種種困難。

本發明所公開的加工程序轉換裝置，電性連接控制器，控制器用以執行加工程序，且控制器依據加工程序指示機臺驅動刀具對工件進行加工。加工程序轉換裝置包括觸發模塊、坐標處理模塊與存儲模塊。觸發模塊電性連接 控制器。坐標處理模塊電性連接控制器與觸發模塊。存儲模塊電性連接坐標處理模塊。觸發模塊用以觸發控制器以單行程序模式執行加工程序。加工程序的每一行程序用以指示移動該刀具依序到至少一組坐標所對應的位置。坐標處理模塊受觸發模塊觸發而自控制器提取至少一坐標。存儲模塊用以存儲至少一坐標。其中，觸發模塊同步觸發控制器與坐標處理模塊。

本發明所公開的一種加工程序轉換方法，適用于加工程序轉換裝置。加工程序轉換裝置電性連接控制器。控制器用以執行加工程序，且控制器依據加工程序指示機臺驅動刀具對工件進行加工。加工程序轉換方法觸發控制器以單行程序模式執行加工程序，加工程序的每一行程序用以指示移動刀具依序到至少一組坐標所對應的位置。并自控制器提取至少一坐標。然后，存儲至少一坐標。其中，同步地觸發該控制器與自控制器提取至少一坐標。

以上的關于本發明內容的說明及以下的實施方式的說明用以示范與解釋本發明的精神與原理，并且提供本發明的專利申請范圍更進一步的解釋。

附圖說明

圖1A為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置的功能方塊圖。

圖1B為根據本發明另一實施例所繪示的加工程序轉換裝置的功能方塊圖。

圖2為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置操作的步驟流程圖。

圖3A為根據本發明圖2所繪示的加工程序轉換裝置所提取得的工件坐標信息示意圖。

圖3B為根據已知技術所提取得的工件坐標信息示意圖。

圖4為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷運動軌跡是否為直線的步驟流程圖。

圖5為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷運動軌跡是否為直線的細節流程圖。

圖6為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷是否有局部運動軌跡為直線的操作流程圖。

圖7為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷刀具是否停滯的操作流程圖。

圖8A為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置取得的工件坐標及其形成的軌跡的操作流程圖。

圖8B為根據本發明另一實施例所繪示的加工程序轉換裝置取得的工件坐標及其形成的軌跡的操作流程圖。

【符號說明】

1 加工程序轉換裝置

12 觸發模塊

14 坐標處理模塊

16 存儲模塊

18 判斷模塊

2 控制器

具體實施方式

以下在實施方式中詳細敘述本發明的詳細特征以及優點，其內容足以使本領域技術人員了解本發明的技術內容并據以實施，且根據本說明書所公開的內容、權利要求書及附圖，本領域技術人員可輕易地理解本發明相關的目的及優點。以下的實施例進一步詳細說明本發明的觀點，但非以任何觀點限制本發明的范圍。

請參照圖1A，圖1A為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置的功能方塊圖。加工程序轉換裝置1電性連接控制器2，控制器2用以執行加工程序，且控制器2依據加工程序指示機臺驅動刀具對工件進行加工。其中，控制器2例如為工具機的中控裝置，機臺則例如為具有任意軸數的工具機，加工程序例如為數值控制碼(numerical control code，NC code)，上述僅為舉例示范但不以此為限，且不限制刀具的樣式。加工程序轉換裝置1包括觸發模塊12、坐標處理模塊14與存儲模塊16。觸發模塊12電性連接控制器2與坐標處理模塊14，而坐標處理模塊14還電性連接控制器2與存儲模塊16。

觸發模塊12用以觸發控制器2以單行程序模式執行加工程序。此時，控制器2會依據指示逐行執行加工程序，亦即，一次執行一行加工程序中的單行程序，而非將加工程序從頭至尾執行完畢。依據對應機臺的不同，加工程序的每一行單行程序除了用以指示驅動刀具移動到至少一組坐標所對應的位 置以切削工件之外，在不同的實施例中還用以驅動刀具以不同轉速轉動、驅動刀具轉動一角度或用以驅動刀具以不同的進給率移動。而當控制器2以單行程序模式執行加工程序的時候，控制器2會產生對應于每一行程序代碼的刀具轉速、進給率信息、旋轉角度信息或做為刀具移動目的地的至少一坐標。所述的每一行程序代碼是指用以指示工具機驅動刀具或驅動工件的程序代碼，而不包含其余贅行。所述的坐標可以是工件坐標或刀具坐標，本領域技術人員當可從刀具坐標直接獲得刀具路徑，或是從工件坐標間接地反推刀具路徑，在此并不予以贅述。以下以坐標處理模塊14自控制器2取得工件坐標為例進行說明，然實際上，坐標處理模塊14還可取得如前述的其他信息，而不僅以工件坐標為限。

坐標處理模塊14受觸發模塊12觸發而自控制器2提取所述的至少一工件坐標。更詳細地來說，當觸發模塊12觸發控制器2以單行模式執行加工程序的時候，觸發模塊12還同步觸發坐標處理模塊14，以使坐標處理模塊14同步于控制器2執行加工程序的時序，且令坐標處理模塊14自控制器2提取控制器2執行加工程序時所產生的至少一工件坐標。此外，在另一實施例中，坐標處理模塊14還可同步地提取控制器2執行加工程序時所產生的進給率信息、旋轉角度信息或者是加工程序當前被執行的程序代碼的對應行號。存儲模塊16則用以存儲前述提取得的至少一工件坐標、進給率信息、程序代碼的對應行號或轉動角度信息。

請參照圖1B以說明本發明所揭示的加工程序轉換裝置的另一個實施例，圖1B為根據本發明另一實施例所繪示的加工程序轉換裝置的功能方塊圖。在圖1B所對應的實施例中，加工程序轉換裝置1還包含判斷模塊18。判斷模塊18電性連接控制器2與坐標處理模塊14。判斷模塊18依據控制器2的狀態指示坐標處理模塊14選擇性地自控制器2提取至少一工件坐標。更詳細地來說，控制器2如前述地逐行執行加工程序中的單行程序，而當控制器2執行完一行程序代碼或執行完一段落的程序代碼后，控制器2的狀態會有所改變，控制器2例如會進入暫時的閑置，但不以此為限。判斷模塊18用以依據控制器2的狀態的改變來判斷控制器2是否正執行加工程序，并據以指示坐標處理模塊14同步于控制器2的執行時序，并指示坐標處理模塊14自控制器2提取前述的至少一坐標、進給率信息、單行程序的對應行號或轉動角度信息。

請參照圖2以對本發明所揭示的加工程序轉換裝置的操作進行更詳細的解釋，圖2為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置操作的步驟流程圖。如圖2所示，在加工流程一開始，控制器2先載入加工程序。接著在步驟S201中，觸發模塊12觸發控制器2以單行程序模式執行加工程序。而在步驟S203中，坐標處理模塊14接收控制器2的坐標，并將提取得的第一個工件坐標設定為加工程序的起始點的坐標。在步驟S205中，坐標處理模塊14先建立一個空的工件坐標集合，并在步驟S207中將第一個工件坐標設定為此工件坐標集合的第一筆數據。接著在步驟S209，坐標處理模塊14再將接收到的坐標相關信息存儲至此工件坐標集合。然后在步驟S211中，判斷模塊18判斷控制器2是否執行完單行程序。當控制器2未執行完單行程序時，坐標處理模塊14持續地自控制器2提取工件坐標以及相應的信息。當控制器2執行完單行程序時，進行步驟S213，坐標處理模塊14將最后一個工件坐標存儲為此工件坐標集合的終點的坐標點。此時進行步驟S215，判斷模塊18判斷控制器2是否執行完加工程序，當控制器2未執行完加工程序時，坐標處理模塊14再建立另一個空的工件坐標集合，并再重復一次上述的流程操作。在一實施例中，第一個工件坐標集合的終點被設定為第二個工件坐標集合的起始點，后續以此進行說明，但實際上并不以此為限。

請參照圖3A、3B，圖3A為根據本發明圖2所繪示的加工程序轉換裝置所提取得的工件坐標信息示意圖，圖3B為根據已知技術所提取得的工件坐標信息示意圖。圖3A中繪示有工件坐標信息31，工件坐標信息31為如前述的加工程序轉換裝置1自控制器2提取得的工件坐標信息。圖3B中繪示有工件坐標信息33，工件坐標信息33為自控制器2提取得的工件坐標信息。工件坐標信息31、33中的N1、N2、N3…用以對應加工程序中的某一行程序代碼的行號。因此，工件坐標信息31、33中的每一行數據代表某一行程序代碼所對應的工件坐標信息。以工件坐標信息31第三行的N3 0 0 0 F0及第四行的N4-3.306 4.8 0 F0來說，N3 0 0 0 F0用以記錄加工程序中的第三行單行程序曾經以進給率F0移動工件至位置0 0 0，N4-3.306 4.8 0 F0用以記錄加工程序中的第四行單行程序曾經以進給率F0移動工件至位置-3.306 4.80。其中，第三行的0 0 0與第四行的-3.306 4.8 0用以分別記錄x、y、z軸的坐標值，F0用以代表進給率。然而上述僅為舉例示范，本領域技術人員經詳閱本說明書后當可自由設計工件坐標信息的格式以及工件坐標信息所包含的參數。

更仔細地來說，控制器2執行每一行加工程序時有可能對于刀具或工件進行不只一次的調整，進而產生不只一筆的工件坐標信息。如圖3A、3B所示，將工件坐標信息31、33兩相對照，對于同一行程序代碼來說，本發明所揭示的加工程序轉換裝置1會較已知技術取得更多筆的工件坐標信息。換句話說，由本發明所揭示的加工程序轉換裝置1取得的工件坐標信息所產生的加工路徑會較以已知技術所產生的加工路徑更為精確。

除了上述的操作方式之外，加工程序轉換裝置1更可進行其他更細微的微調處理，請先參照圖4以進行相關說明，圖4為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷運動軌跡是否為直線的步驟流程圖。如圖4所示，當加工程序轉換裝置1判斷控制器2已執行完單行程序之后，此時，被執行完的此單行程序所對應的工件坐標信息都被存儲在工件坐標集合中，坐標處理模塊14還判斷此工件坐標集合所形成的運動軌跡是否為直線。在步驟S301中，當坐標處理模塊14判斷此工件坐標集合所形成的運動軌跡為一直線時，執行步驟S303，坐標處理模塊14只保留最后一筆信息，并刪除其余信息。而當在步驟S301中，處理模塊14判斷此工件坐標集合所形成的運動軌跡為非直線時，執行步驟S305，坐標處理模塊14則保留所有的信息并存儲在存儲模塊18中。藉此，坐標處理模塊14得以減少存儲在存儲模塊16的數據量。

請再參照圖5以揭示加工程序轉換裝置在一實施例中如何判斷運動軌跡是否為直線，圖5為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷運動軌跡是否為直線的細節流程圖。如前述地，當加工程序轉換裝置1判斷控制器2已執行完單行程序之后，坐標處理模塊14還判斷此坐標集合所形成的運動軌跡是否為直線。此時在步驟S401中，坐標處理模塊14依據工件坐標集合中的第一個工件坐標與第二個工件坐標形成基準單位向量。接著在步驟S403中，坐標處理模塊14依據工件坐標集合中的第i-1個工件坐標與第i個工件坐標形成比對單位向量。而在步驟S405中，坐標處理模塊14判斷比對單位向量是否等于基準單位向量。當坐標處理模塊14判斷比對單位向量不相同于基準單位向量時，進入步驟S407，坐標處理模塊14判斷工件坐標集合所形成的運動軌跡為非直線。當坐標處理模塊14判斷比對單位向量相同于基準單位向量時，執行步驟S409，坐標處理模塊14再判斷i是否等于M。若是，進入步驟S413，坐標處理模塊14判斷工件坐標集合所形成的運動軌跡為直線。若否，執行步驟S411，坐標處理模塊14以i+1取代i，并再回到圖 中的步驟S403。

事實上，本發明所揭示的加工程序轉換裝置1除了在執行完加工程序的其中一單行程序后，可以依據完整的工件坐標集合判斷一個工件坐標集合內的所有坐標信息所形成的運動軌跡是否為一直線，更可在提取坐標信息的過程中或在提取坐標信息的過程后，判斷是否有部分的坐標信息所形成的運動軌跡是否為一直線。請再參照圖6，圖6為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷是否有局部運動軌跡為直線的操作流程圖。如圖所示，在步驟S501中，坐標處理模塊1依據工件坐標集合中的第一個工件坐標與第二個工件坐標形成基準單位向量。接著在步驟S503中，坐標處理模塊14依據工件坐標集合中的第i-1個工件坐標與第i個工件坐標形成比對單位向量。在步驟S505中，坐標處理模塊14判斷比對單位向量是否等于基準單位向量。當坐標處理模塊14判斷比對單位向量不相同于基準單位向量時，接續步驟S509。而當坐標處理模塊14判斷比對單位向量相同于基準單位向量時，執行步驟S507，坐標處理模塊14刪除第i-1個工件坐標的相關信息，并以目前的比對單位向量取代目前的基準單位向量，然后接續步驟S509。在步驟S509中，坐標處理模塊14接著判斷i是否等于M。若是，坐標處理模塊14結束此判斷流程。若否，執行步驟S511，坐標處理模塊14以i+1取代i，并再回到圖中的步驟S503。

在實務上，坐標處理模塊14可再進一步對坐標集合內的信息進行檢錯，以檢測出刀具是否停滯而未對工件進行加工，并進行相應的措施。請再參照圖7，圖7為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置判斷刀具是否停滯的操作流程圖。在步驟S601中，坐標處理模塊14比較工件坐標集合中的第i-1筆信息與第i筆信息是否相同。若是，執行步驟S603，坐標處理模塊14刪除第i-1筆信息，然后進到步驟S605。若否，則直接進到步驟S605。在步驟S605中，坐標處理模塊14判斷i是否等于M。若否，執行步驟S607，坐標處理模塊14以i+1取代i并回到步驟S601。若是，則結束判斷流程。圖7所示的判斷流程可例如銜接于如圖2的步驟S211，或者也可經過適當修改后銜接于圖2中的步驟S209，但均不以此為限。

請參照圖8A與圖8B，圖8A為根據本發明一實施例所繪示的加工程序轉換裝置取得的工件坐標及其形成的軌跡的操作流程圖，圖8B為根據本發明另一實施例所繪示的加工程序轉換裝置取得的工件坐標及其形成的軌跡的操 作流程圖。如圖8A所示，工件移動軌跡或刀具移動軌跡為軌跡T，軌跡T大致上為一J字形。坐標處理模塊14自控制器2依序提取得坐標點P1～P9，其中坐標點P1～P5形成的局部軌跡為一直線，坐標點P5～P9形成的局部軌跡為一曲線。在此實施例中，坐標點P1～P9之間并非等距，但實際上并不以此為限。在一實施例中，坐標點P1～P9對應于加工程序的第X行單行程序。此時，若應用圖5所示的步驟流程，則坐標點P1～P9的相關信息皆會被存儲于存儲模塊18當中，若應用圖5所示的步驟流程，則坐標點P1、P5～P9的相關信息會被存儲于存儲模塊18當中，坐標點P2～P4的相關信息則被刪除。在另一實施例中，坐標點P1～P5對應于加工程序的第X行單行程序，坐標點P6～P9對應于加工程序的第X+1行單行程序。此時，不管是應用圖5或圖6所示的步驟流程，坐標點P1、P5～P9的相關信息會被存儲于存儲模塊18當中，而坐標點P2～P4的相關信息則被刪除。

綜合以上所述，本發明藉由觸發控制器以單行程序模式執行加工程序，且同步提取控制器執行加工程序時所產生的多個坐標信息，而獲得貼近于實際狀況的刀具路徑。藉此，本發明所提供的加工程序轉換裝置可以適用于任意廠牌的控制器，而讓使用者不需針對不同廠牌的控制器一一編寫不同的解譯器。此外，藉由本發明所提供的加工程序轉換裝置也不需擔心加工程序中包含有難以辨識的自定義宏指令或自定義函數。因此，解決了過往自加工程序獲得刀具路徑的種種不便，讓使用者能較容易獲得刀具路徑以及相關參數來診斷、優化刀具切削。