CN102554668B

CN102554668B - 数值控制装置以及数值控制装置的控制方法

Info

Publication number: CN102554668B
Application number: CN201110420746.4A
Authority: CN
Inventors: 阿久泽智规
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-12-13
Also published as: CN102554668A; JP5482639B2; JP2012125845A

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置以及数值控制装置的控制方法。数值控制装置的CPU计算定向所需时间(Ts)与Z轴原点上升所需时间(Tz)之差。CPU在Ts比Tz长时在t6开始进行Z轴上升快速进给D。t6是从t4起经过了Ts-Tz的时间。t4是开始进行主轴定向动作的时间。Z轴上升快速进给D在t7开始减慢Z轴进给速度。Z轴上升快速进给E在t7开始。t7是比t8提前时间常数的1/2的时间。t8是主轴定向动作完成的时间。主轴头在t8不减速而能够以最高速度通过Z轴原点。

Description

数值控制装置以及数值控制装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置以及数值控制装置的控制方法。

背景技术

数值控制装置在要进行自动换刀(自動工具交換)时，预先执行主轴定向动作。数值控制装置需要将主轴停止在能够进行换刀的旋转角度位置处。

数值控制装置在换刀时将向Z轴原点的上升动作以及主轴定向动作同时进行。Z轴原点是Z轴的机械原点。数值控制装置在主轴定向动作完成之后，开始减慢向Z轴原点的上升动作的速度。之后，数值控制装置开始进行向ATC(换刀)位置的上升动作。向ATC位置的上升动作只有在主轴定向动作完成时才可以开始。因此，在主轴转速较快时或者上升至Z轴原点的上升距离较小时，有时即使在向Z轴原点的上升动作已结束的状态下主轴定向动作也尚未完成。向ATC位置的上升动作等到主轴定向动作完成后才开始进行。因此换刀所需的时间变长。例如，日本专利公开2010年69545号公报公开了一种在比向Z轴原点的上升动作早的阶段开始进行主轴定向动作的机床。

主轴转速越快，主轴定向动作所需的时间越长。机床要等到主轴定向动作完成后才开始进行向ATC位置的上升动作。因此无法缩短换刀周期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够可靠地缩短换刀所需的时间的数值控制装置以及数值控制装置的控制方法。

第一发明的数值控制装置具备主轴电动机、主轴头移动电动机以及控制部。主轴电动机对具有刀具的主轴进行旋转驱动。主轴头移动电动机对主轴头进行移动驱动。主轴头以主轴能够旋转的方式支承主轴。控制部根据加工程序来控制主轴电动机和主轴头移动电动机。控制部具备换刀指令判断部、主轴定向动作部以及主轴头移动控制部。换刀指令判断部根据加工程序判断接下来的指令是否为换刀指令。在换刀指令判断部判断为接下来的指令是换刀指令时，主轴定向动作部开始进行主轴定向动作。主轴定向动作是主轴电动机使主轴停止在规定的停止位置的动作。由主轴定向动作部进行的主轴定向动作在主轴头通过机床的机械原点之前完成。主轴头移动控制部对主轴头移动电动机进行控制，使得在主轴定向动作完成的时刻，主轴头以预先设定的速度通过机械原点。因此，数值控制装置能够可靠地缩短换刀时间。

在第二发明的数值控制装置中，主轴头移动控制部具备到达原点所需时间计算部、定向所需时间估计部、以及移动开始时刻决定部。到达原点所需时间计算部根据主轴头从当前的位置至机械原点的移动量、主轴头的移动速度达到上述预先设定的速度所需的时间以及上述预先设定的速度，来计算到达原点所需时间。到达原点所需时间是主轴头以上述预先设定的速度到达机械原点所需的时间。定向所需时间估计部根据主轴的转速来估计定向所需时间。定向所需时间是主轴定向动作部完成主轴定向动作所需的时间。移动开始时刻决定部根据到达原点所需时间和定向所需时间，来决定主轴头开始向机械原点移动的时刻。因此，主轴头在主轴定向动作完成的时刻能够以预先设定的速度通过原点。

第三发明是由数值控制装置进行的数值控制装置的控制方法。数值控制装置具备主轴电动机、主轴头移动电动机以及控制部。主轴电动机对具有刀具的主轴进行旋转驱动。主轴头移动电动机对主轴头进行移动驱动。主轴头以主轴能够旋转的方式支承主轴。控制部根据加工程序来控制主轴电动机和主轴头移动电动机。控制方法包括换刀指令判断步骤、主轴定向动作步骤以及主轴头移动控制步骤。换刀指令判断步骤根据加工程序判断接下来的指令是否为换刀指令。在换刀指令判断步骤判断为接下来的指令是换刀指令时，主轴定向动作步骤开始进行主轴定向动作。主轴定向动作是通过主轴电动机使主轴停止在规定的停止位置的动作。主轴定向动作步骤中的主轴定向动作在主轴头通过机床的机械原点之前完成。主轴头移动控制步骤对主轴头移动机构进行控制，使得在主轴定向动作完成的时刻，主轴头以预先设定的速度通过机械原点。因此，数值控制装置能够通过进行上述控制方法来可靠地缩短换刀时间。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是表示机床1和数值控制装置30的电性结构的框图。

图3是具体的切削加工的切削动作和快速进给动作的说明图。

图4是图3的主轴转速和Z轴进给速度的时间图。

图5是主处理的流程图。

图6是换刀处理的流程图。

图7是Z轴上升处理的流程图。

图8是Z轴上升处理的变形例的流程图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施方式。图2的数值控制装置30是本发明的实施方式。数值控制装置30根据加工程序来控制机床1(参照图1)的轴移动、切削动作、换刀动作等。机床1利用被加工件与刀具之间的相对移动来对被加工件进行切削。

对机床1的构造进行说明。如图1所示，机床1具备基座2、机械主体3、换刀装置20、以及保护罩(省略图示)。基座2是铁制的。机械主体3位于基座2上部，用于对被加工件进行切削。换刀装置20位于机械主体3上部。换刀装置20用于对安装在机械主体3的主轴9上的刀具T进行更换。保护罩用于将机械主体3和换刀装置20的周围围住。后述的控制箱6所在的一侧为机床1的背面。

保护罩在正面具备操作部(省略图示)。操作部具备输入部24(参照图2)和显示器25(参照图2)。显示器25是液晶装置。作业员对显示器25的显示信息进行确认。作业员通过输入部24输入加工程序、刀具的种类、刀具信息、各种参数等。

对机械主体3的结构进行说明。如图1所示，机械主体3具备立柱5、主轴头(省略图示)、主轴9、作业台10等。立柱5为棱柱状。立柱5固定于基座2上部后方。主轴头沿立柱5的正面进行升降。主轴头在Z轴电动机53(参照图2)的驱动下沿Z轴方向(上下方向)移动。主轴9设置于主轴头下部。主轴9具有用于安装刀具T的安装孔(省略图示)。主轴9在主轴电动机54(参照图2)的驱动下进行旋转。作业台10设置于基座2上部中央。作业台10利用X轴电动机51(参照图2)、Y轴电动机52(参照图2)、导向机构(省略图示)沿X轴、Y轴方向移动。数值控制装置30收纳在控制箱6中。控制箱6位于立柱5的背面侧。

对作业台10的移动机构进行说明。如图1所示，作业台10在下部设置支承台12。支承台12为长方体状。支承台12在其上表面具备一对X轴进给导向件(省略图示)。X轴进给导向件沿X轴方向延伸。X轴方向是机械主体3的左右方向。一对X轴进给导向件以作业台10能够移动的方式支承该作业台10。

基座2在上部具备一对Y轴进给导向件(省略图示)。一对Y轴进给导向件沿Y轴方向延伸。Y轴方向是机械主体3的前后方向。一对Y轴进给导向件沿基座2的前后方向进行配置。一对Y轴进给导向件以支承台12能够移动的方式支承该支承台12。

基座2在上部具备Y轴电动机52。Y轴电动机52对作业台10进行移动驱动以使该作业台10沿Y轴进给导向件在Y轴方向上移动。支承台12在上部具备X轴电动机51。X轴电动机51对作业台10进行移动驱动以使该作业台10沿X轴进给导向件在X轴方向上移动。X轴电动机51和Y轴电动机52是伺服电动机。

罩13、14的各自的一端固定在作业台10上，各自的另一端固定在支承台12的左右各端部上。罩13、14是伸缩式(telescopic)的，进行伸缩。罩15的一端固定在支承台12的前端，另一端固定在基座2上。后罩(省略图示)的一端固定在支承台12的后端。罩13、14、15和后罩始终覆盖X轴进给导向件和Y轴进给导向件。因此，机床1能够防止从加工区域飞散的切屑和切削液等落到各轴进给导向件上。

对主轴头的升降机构进行说明。如图1所示，在导向轨道(省略图示)上通过直线导轨(linear guide)升降自如地支承主轴头。导向轨道沿上下方向固定于立柱5的正面侧。主轴头通过螺母(省略图示)被连结在进给螺杆上(省略图示)。进给螺杆沿上下方向配置在立柱5的正面侧。Z轴电动机53(参照图2)沿正反方向对进给螺杆进行旋转驱动。因此，主轴头沿上下方向进行升降。

对主轴9进行说明。如图1所示，主轴头在上部具备主轴电动机54。主轴电动机54对主轴9进行旋转驱动。主轴9的顶端侧部分具备刀夹安装孔(ホルダ取付穴)(省略图示)。刀夹安装孔向顶端(下方)扩大。

对换刀装置20的结构进行说明。如图1所示，换刀装置20具备圆盘状的刀库(工具マガジン)21。刀库21在刀库电动机55(参照图2)的驱动下绕轴回旋。刀库21在外周具备二十一个容纳部P。作业员预先将刀具T安装在容纳部P中或从容纳部P拆下。

在进行换刀时，主轴头在移动到作为机械原点的Z轴原点之后移动到换刀位置。换刀位置是刀库21能够旋转的位置。在主轴头从Z轴原点向换刀位置移动时，主轴9必须已结束定向动作。定向动作是指主轴9定位于规定的位置。主轴9在下方端部具有凸部(省略图示)。刀具T具有能够与该凸部卡合的凹部。在将刀具T安装在主轴9上时，主轴9的凸部与刀具T的凹部卡合。容纳部P具有与刀具T的凹部卡合的凸部。在将已安装在主轴9上的刀具T容纳到容纳部P中时，容纳部P的凸部的位置与刀具T的凹部的位置需要一致。因此，在进行换刀时需要将主轴9定位于特定的位置。上述动作即为定向动作。容纳部P的凸部的位置与刀具T的凹部的位置相一致的主轴9的位置即为主轴9的停止位置。

对机床1和数值控制装置30的电性结构进行说明。如图2所示，机床1具备数值控制装置30。数值控制装置30具备CPU 31、ROM 32、RAM 33、非易失性存储装置35、输入输出部34、轴控制电路41a～45a、伺服放大器41～44、微分器51b～54b等。伺服放大器41～44与X轴电动机51、Y轴电动机52、Z轴电动机53、主轴电动机54相连接。轴控制电路45a与刀库电动机55相连接。

ROM 32存储控制程序等。控制程序对加工程序进行解析来执行该加工程序。RAM 33暂时存储后述的执行控制程序的过程中计算出的值等。非易失性存储装置35存储加工程序、主轴头的加速度等。作业员使用输入部24将加工程序登记在非易失性存储装置35中。

X轴电动机51、Y轴电动机52对作业台10进行移动驱动以使该作业台10分别沿X轴方向、Y轴方向移动。Z轴电动机53对主轴头进行移动驱动以使该主轴头沿Z轴方向移动。刀库电动机55对刀库21进行旋转驱动。主轴电动机54对主轴9进行旋转驱动。X轴电动机51、Y轴电动机52、Z轴电动机53、主轴电动机54具备编码器51a～54a。

轴控制电路41a～44a从CPU 31接收移动指令量。轴控制电路41a～44a向伺服放大器41～44输出电流指令量。电流指令量是转矩指令值。伺服放大器41～44接收转矩指令值。伺服放大器41～44向电动机51～54输出驱动电流。编码器51a～54a向轴控制电路41a～44a输出位置反馈信号。轴控制电路41a～44a进行位置的反馈控制。微分器51b～54b对由编码器51a～54a输出的位置反馈信号进行微分来转换为速度反馈信号。微分器51b～54b向轴控制电路41a～44a输出速度反馈信号。轴控制电路41a～44a进行速度反馈的控制。

伺服放大器41～44对X轴电动机51、Y轴电动机52、Z轴电动机53、主轴电动机54输出驱动电流。电流检测器41b～44b检测驱动电流。电流检测器41b～44b所检测出的驱动电流被反馈到轴控制电路41a～44a。轴控制电路41a～44a根据反馈的驱动电流来进行电流(转矩)控制。

轴控制电路45a从CPU 31接收移动指令量。轴控制电路45a对刀库电动机55进行驱动。输入部24、显示器25与输入输出部34相连接。

对图3所示的加工例进行说明。在加工例中，对多个竖孔进行加工。竖孔是与Z轴平行的方向的孔。图3表示从前一次换刀后到下一次换刀之前执行在被加工件上形成多个竖孔的加工程序时的主轴头的切削动作(孔加工)和快速进给动作(Z轴的快速进给)。图3中的实线箭头表示快速进给。图3中的虚线箭头表示孔加工。

CPU 31按照下面的顺序进行主轴头的移动控制：主轴头向Z轴原点快速进给(P0)、向初始点快速进给(P1)、向R点快速进给(P2)、竖孔的切削进给(P3)、Z轴上升快速进给(P4)、恢复至加工恢复高度位置后的X轴和/或Y轴快速进给(P5)、Z轴下降快速进给(P6)、孔的切削进给(P7)。初始点是加工恢复高度位置。R点是加工开始高度位置。切削进给是以由加工程序的切削指令设定的速度对主轴头进行驱动的动作。快速进给是以作为机械所固有的速度的、快于切削进给的速度对主轴头进行驱动的动作。

说明对最后的竖孔进行切削加工后主轴头向换刀位置移动时的轴移动(Z轴移动)。CPU 31执行Z轴下降快速进给A。Z轴下降快速进给A是利用Z轴电动机53使主轴头从初始点下降到R点的动作。R点是根据切削加工指令开始切削进给的位置。CPU 31根据加工程序的控制指令来执行切削进给B。切削进给B是利用Z轴电动机53以规定的切削进给速度从R点切削到孔底的动作。

CPU 31在切削加工结束之后，以仍维持规定的主轴转速的状态执行Z轴上升快速进给C。Z轴上升快速进给C是主轴头从孔底、即切削完成位置上升到初始点的动作。

之后，CPU 31执行Z轴上升快速进给D，并且将主轴9定位于换刀用停止位置。Z轴上升快速进给D是主轴头从初始点上升到Z轴原点的动作。之后，CPU 31执行Z轴上升快速进给E。Z轴上升快速进给E是主轴头从Z轴原点上升到换刀位置的动作。当主轴头到达换刀位置时，CPU 31向换刀装置20输出指令，因此换刀装置20执行换刀。

在本实施方式中，对主轴头的上升动作时刻进行控制。主轴头在主轴定向动作完成的时刻以最高速度通过Z轴原点并移动到换刀位置。最高速度是预先设定的。因此，本实施方式能够缩短从开始换刀至移动到换刀位置所需的时间，从而能够缩短换刀时间。

参照图3、图4来说明主轴头的上升动作时刻。CPU 31根据主轴头的加减速时间常数来控制Z轴上升快速进给D、E的开始时刻。加减速时间常数是主轴头的Z轴进给速度从零达到最高速度(或者从最高速度到零)所需的时间。图4中以如下的方式进行表示：以主轴头下降时的Z轴进给速度为负，以主轴头上升时的Z轴进给速度为正。t0～t10表示时间。

如图4所示，CPU 31在t0～t1之间执行Z轴下降快速进给A。CPU 31在t1～t2之间执行切削进给B。CPU 31将主轴转速维持为固定速度。

CPU 31在t2开始执行Z轴上升快速进给C。Z轴进给速度从零以规定的加速度上升，在t3达到最高速度。

CPU 31在t4使Z轴上升快速进给C开始减速，与此同时开始主轴定向动作。主轴转速开始减慢。

如状况1那样，CPU 31在t4开始进行主轴定向动作，与此同时开始进行Z轴上升快速进给D。在时间Ts小于等于时间Tz时，不存在等待主轴定向动作完成这一问题。时间Ts是定向所需时间。定向所需时间是主轴定向动作所需的时间。时间Tz是Z轴原点上升所需时间。Z轴原点上升所需时间是Z轴上升快速进给D所需的时间。主轴定向动作在Z轴上升快速进给D结束而主轴头到达Z轴原点之前已经完成。因此，CPU 31能够迅速执行Z轴上升快速进给E。

在Ts比Tz长时，会产生上述的要等待主轴定向动作完成的不便。如状况1那样，CPU 31在t4开始进行主轴定向动作，与此同时开始进行Z轴上升快速进给D。主轴定向动作在Z轴上升快速进给D完成的时刻尚未完成。CPU 31在主轴定向动作完成之前无法开始Z轴上升快速进给E，从而变为待机状态。CPU 31能够在t8开始进行Z轴上升快速进给E。t8是主轴定向动作完成的时间。从Z轴上升快速进给D结束后至主轴定向动作完成的待机时间被浪费了。

如状况2那样，CPU 31在t6开始进行Z轴上升快速进给D。t6是从t4起经过Ts-Tz后的时间。Z轴上升快速进给D延迟了Ts-Tz。Z轴上升快速进给D在t7开始减慢Z轴进给速度。在Z轴上升快速进给D开始减速后起经过了时间常数的1/2的时刻为t8。t8是主轴定向动作完成的时间。

CPU 31在t7开始进行Z轴上升快速进给E。t7比t8提前了时间常数的1/2。CPU 31在t7开始使Z轴上升快速进给D减速，与此同时开始使Z轴上升快速进给E加速。CPU 31能够用Z轴上升快速进给E的时间常数的加速量来补偿Z轴上升快速进给D的时间常数的减速量。t7～t9为Z轴上升快速进给D的时间常数的减速量。因此，主轴头在t8不减速而能够以最高速度通过Z轴原点。t8是主轴定向动作完成的时间。Z轴上升快速进给E在t10完成。

状况2与状况1相比，使开始进行Z轴上升快速进给E的时刻提前了相当于时间常数的1/2的时间。因此，与状况1相比，在状况2下，能够将开始换刀至主轴头上升到换刀位置所需的时间缩短相当于时间常数的1/2的时间。

参照图5～图7的流程图来说明CPU 31的控制处理。作业员使用操作面板的输入部24(参照图2)来输入执行加工程序的指示。CPU 31读取存储在非易失性存储装置35(参照图2)中的加工程序并执行该加工程序。

如图5所示，CPU 31对加工程序的一个程序块进行解释(S11)。CPU 31判断解释出的一个程序块的控制指令是否为结束指令(M30)(S12)。CPU 31在判断为控制指令是M30时(S12：“是”)结束处理。CPU 31在判断为控制指令不是M30时(S12：“否”)，判断控制指令是否为换刀指令(S13)。CPU 31在判断为控制指令是换刀指令时(S13：“是”)进行换刀处理。CPU 31在判断为控制指令不是换刀指令时(S13：“否”)，控制指令是轴移动指令或切削指令等。CPU 31按照控制指令执行处理(S14)。CPU 31将要解释的程序块移动到下一个程序块(S16)，返回到S11并重复处理。

对换刀处理进行说明。如图6所示，CPU 31执行Z轴上升处理(S21)。Z轴上升处理是主轴头从初始点上升到换刀位置的处理。CPU 31在Z轴上升处理结束时执行刀库定位处理(S22)。刀库定位处理是在主轴头移动到换刀位置之后将换刀指令所指定的刀具定位到刀库的最下端的处理。CPU 31在刀库定位处理结束时执行Z轴下降处理(S23)。Z轴下降处理是使主轴头从换刀位置下降到初始点的处理。CPU 31在Z轴下降处理结束时结束换刀处理并返回到主处理。

对Z轴上升处理进行说明。如图7所示，CPU 31将定时计数器初始化(S31)。定时计数器利用定时器36(参照图2)的输出来测量Ts-Tz。

CPU 31检测主轴9的转速(S32)。CPU 31根据存储在非易失性存储装置35中的主轴加速度来决定与检测出的转速对应的Ts(S33)。转速越快，Ts越长。

CPU 31计算Tz(S34)。CPU 31根据初始点至Z轴原点的距离、时间常数、预先设定的Z轴进给速度(最高速度)来计算Tz。CPU 31根据S33中决定的Ts和S34中计算出的Tz来判断Ts是否小于等于Tz(S35)。

CPU 31在判断为Ts小于等于Tz时(S35：“是”)，将Z轴原点上升动作和主轴定向动作同时开始(S36)。

CPU 31判断是否正在向Z轴原点上升并且Z轴进给速度开始减慢(S42)。CPU 31在开始向Z轴原点上升起经过了(Tz-时间常数的1/2)的时间时识别为Z轴进给速度开始减慢。CPU 31在判断为Z轴进给速度尚未开始减慢时(S42：“否”)返回到S42并成为待机状态。CPU 31在判断为Z轴进给速度开始减慢时(S42：“是”)开始进行Z轴ATC原点上升动作(S43)。Z轴ATC原点是换刀位置。在向Z轴原点上升的过程中Z轴进给速度减慢，与此同时，在Z轴ATC原点上升动作中Z轴进给速度加快。因此，主轴头以最高速度通过Z轴原点。之后，主轴头开始进行减速动作并在换刀位置处停止。CPU 31结束Z轴ATC原点上升动作(S44)，转移到图6的S22。

CPU 31在判断为Ts比Tz长的情况下(S35：“否”)计算Ts-Tz(S37)。CPU 31将计算出的Ts-Tz存储在RAM 33(参照图2)中。CPU 31开始进行主轴定向动作(S38)。CPU 31开始测量主轴定向动作的经过时间(S39)。

CPU 31判断是否经过了Ts-Tz(S40)。在经过Ts-Tz之前(S40：“否”)，CPU 31返回到S40并成为待机状态。CPU 31在判断为经过了Ts-Tz时(S40：“是”)开始进行Z轴原点上升动作(S41)。之后CPU 31使处理转移到S42。

在向Z轴原点上升的过程中Z轴进给速度减慢，与此同时，在Z轴ATC原点上升动作中Z轴进给速度加快。因此，主轴头以最高速度通过Z轴原点。之后，主轴头开始进行减速动作并在换刀位置处停止。CPU 31结束Z轴ATC原点上升动作(S44)，返回到图6的S22。

执行图5所示的S13的处理的CPU 31是本发明的换刀指令判断部的一例。执行S33的处理的CPU 31是本发明的定向所需时间估计部的一例。执行S34的处理的CPU 31是本发明的到达原点所需时间计算部的一例。执行S35～S41的处理的CPU 31是本发明的移动开始时刻决定部的一例。

本实施方式的数值控制装置30控制主轴头的上升动作的时刻。主轴头在主轴定向动作完成的时刻以最高速度通过Z轴原点并移动到换刀位置。因此，本实施方式能够缩短从开始换刀至移动到换刀位置所需的时间，从而能够缩短换刀所需的时间。

本发明的数值控制装置以及数值控制装置的控制方法并不限于上述实施方式，能够进行各种变形。在上述实施方式中根据Ts与Tz的比较来决定开始进行Z轴原点上升动作的时刻。

在变形例中例如根据剩余距离Ls与移动距离Lz的比较来决定开始进行Z轴原点上升动作的时刻。剩余距离Ls是正在旋转的主轴9移动至定向完成位置的移动距离。移动距离Lz是主轴9在时间Tz内能够移动的距离。

在本变形例中，将定向剩余距离表(省略图示)存储在非易失性存储装置35(参照图2)中。定向剩余距离表将主轴定向动作过程中的主轴转速与直到主轴定向动作完成为止的剩余距离Ls相对应地进行存储。

参照图8的流程图来说明由CPU 31进行的Z轴上升处理的变形例。CPU 31检测主轴9的转速(S51)。CPU 31根据定向剩余距离表来决定与检测到的转速对应的剩余距离(以下称为Ls)(S52)。

CPU 31计算Tz(S53)。Tz的计算方法与上述实施方式的方法相同。CPU 31根据计算出的Tz来计算主轴9在Tz内能够移动的距离Lz(以下称为Lz)(S54)。CPU 31将计算出的Lz存储在RAM33(参照图2)中。CPU 31根据S52中决定的Ls和S54中计算出的Lz来判断Ls是否小于等于Lz(S55)。

CPU 31在判断为Ls小于等于Lz时(S55：“是”)，将Z轴原点上升动作和主轴定向动作同时开始(S56)。

CPU 31判断是否正在向Z轴原点上升、并且Z轴进给速度开始减慢(S62)。CPU 31在判断为Z轴进给速度尚未开始减慢时(S62：“否”)返回到S62并成为待机状态。CPU 31在判断为Z轴进给速度开始减慢时(S62：“是”)开始进行Z轴ATC原点上升动作(S63)。在向Z轴原点上升的过程中Z轴进给速度减慢，与此同时，在Z轴ATC原点上升动作中Z轴进给速度加快。因此，主轴头以最高速度通过Z轴原点。之后，主轴头开始进行减速动作并在换刀位置处停止。CPU 31结束Z轴ATC原点上升动作(S64)，转移到图6的S22。

CPU 31在判断为Ls比Lz长时(S55：“否”)只开始进行主轴定向动作(S57)。CPU 31检测当前的主轴9的转速(S58)。CPU 31根据定向剩余距离表来决定与检测出的转速对应的距离Ls(S59)。CPU 31判断Ls是否小于等于Lz(S60)。CPU 31在判断为Ls大于Lz时(S60：“否”)返回到S58。CPU 31在判断为Ls小于等于Lz时(S60：“是”)开始进行Z轴原点上升动作(S61)。

CPU 31判断是否正在向Z轴原点上升、并且Z轴进给速度开始减慢(S62)。CPU 31在判断为Z轴进给速度尚未开始减慢时(S62：“否”)返回到S62并成为待机状态。CPU 31在判断为开始减速动作时(S62：“是”)开始进行Z轴ATC原点上升动作(S63)。CPU31在向Z轴原点上升的过程中使Z轴进给速度减慢，与此同时，在Z轴ATC原点上升动作中使Z轴进给速度加快。主轴头以最高速度通过Z轴原点。之后，主轴头开始进行减速动作并在换刀位置处停止。CPU 31结束Z轴ATC原点上升动作(S64)，返回到图6的S22。

上述实施方式的数值控制装置30用于控制立式的机床1。本发明也能够应用于卧式的机床。

Claims

1.一种数值控制装置，具备：主轴电动机(54)，其对具有刀具的主轴进行旋转驱动；主轴头移动电动机(53)，其对主轴头进行移动驱动，该主轴头以上述主轴能够旋转的方式支承上述主轴；以及控制部(31)，其根据加工程序来控制上述主轴电动机(54)和上述主轴头移动电动机(53)，其中，该控制部在进行换刀时控制上述主轴电动机来执行将上述主轴定位于规定的停止位置的主轴定向动作，并且控制上述主轴头移动电动机来将上述主轴头定位于能够进行换刀的换刀位置，

上述控制部具备：

换刀指令判断部，其根据上述加工程序，判断接下来的指令是否为换刀指令；

主轴定向动作部，其在上述换刀指令判断部判断为接下来的指令是换刀指令时，使上述主轴电动机开始进行上述主轴定向动作；以及

主轴头移动控制部，其在上述换刀指令判断部判断为接下来的指令是换刀指令时，对上述主轴头移动电动机进行控制，使得在通过上述主轴头移动电动机使上述主轴头通过机床的机械原点并移动到上述换刀位置的期间，在由上述主轴定向动作部进行的上述主轴定向动作完成的时刻，上述主轴头以预先设定的速度通过上述机械原点。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

上述主轴头移动控制部具备：

到达原点所需时间计算部，其根据上述主轴头从当前的位置至上述机械原点的移动量、上述主轴头的移动速度达到上述预先设定的速度所需的时间以及上述预先设定的速度，来计算上述主轴头以上述预先设定的速度到达上述机械原点所需的时间即到达原点所需时间；

定向所需时间估计部，其根据上述主轴的转速来估计上述主轴定向动作部完成上述主轴定向动作所需的时间即定向所需时间；以及

移动开始时刻决定部，其根据上述到达原点所需时间计算部计算出的上述到达原点所需时间以及上述定向所需时间估计部估计出的上述定向所需时间，来决定通过上述主轴头移动电动机使上述主轴头开始向上述机械原点移动的时刻。

3.一种数值控制装置的控制方法，该数值控制装置具备：主轴电动机，其对具有刀具的主轴进行旋转驱动；主轴头移动电动机，其对主轴头进行移动驱动，该主轴头以上述主轴能够旋转的方式支承上述主轴；以及控制部，其根据加工程序来控制上述主轴电动机和上述主轴头移动电动机，其中，该控制部在进行换刀时控制上述主轴电动机来执行将上述主轴定位于规定的停止位置的主轴定向动作，并且控制上述主轴头移动电动机来将上述主轴头定位于能够进行换刀的换刀位置，

该方法包括以下步骤：

换刀指令判断步骤，根据上述加工程序，判断接下来的指令是否为换刀指令；

主轴定向动作步骤，在上述换刀指令判断步骤判断为接下来的指令是换刀指令时，通过上述主轴电动机开始进行上述主轴定向动作；以及

主轴头移动控制步骤，在上述换刀指令判断步骤判断为接下来的指令是换刀指令时，对上述主轴头的移动进行控制，使得在通过上述主轴头移动电动机使上述主轴头通过机床的机械原点并移动到换刀位置的期间，在上述主轴定向动作步骤完成上述主轴定向动作的时刻，上述主轴头以预先设定的速度通过上述机械原点。