CN104914789A - 数值控制装置以及nc程序制作装置 - Google Patents

Abstract

一种数值控制装置以及NC程序制作装置。本发明提供一种能够对于各种材质的被加工物使工具寿命提高，并且能够进行倍率值的变更的数值控制装置。数值控制装置(10)具备：变化幅度存储部(11)，按照被加工物的材质存储进给速度或者主轴转速的倍率值的变化幅度；设定部(13b)，基于与加工中的被加工物的材质相应的倍率值变化幅度ΔRv来设定倍率值；以及控制部(13c)，基于倍率值来变更进给速度或者主轴转速。

Description

数值控制装置以及NC程序制作装置

本申请要求于2014年3月12日提交的日本专利申请第2014-048536号的优先权，并在此引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及数值控制装置以及NC程序制作装置。

背景技术

已知有在日本特开昭56－129912号公报、日本特开2008－112217号公报中所示出的那样，为了提高加工效率而通过在加工中变更进给速度或者主轴转速的倍率值来变更进给速度或者主轴转速。

近年，对钛等高硬度材质的被加工物进行切削加工的情况增多。但是，在与钢材等一样地进行了倍率值的变更的情况下，存在工具在短时间内损坏的情况。另外，在NC程序中，用于发挥倍率功能的代码是由作业者插入的，未被自动化。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够对于各种材质的被加工物使工具寿命提高，并能够进行倍率值的变更的数值控制装置。另外，本发明的其它的目的之一在于提供一种能够自动地进行用于发挥倍率功能的代码的插入的数值控制装置以及NC程序制作装置。

本发明的一方式的数值控制装置具备：变化幅度存储部，存储按照每个被加工物的材质设定的变化幅度，上述变化幅度是变更数值时的变化量即变化幅度，且是进给速度或者主轴转速的倍率值的变化幅度；倍率值设定部，基于与加工中的被加工物的材质相应的上述倍率值的变化幅度来设定上述倍率值；以及控制部，基于上述倍率值来变更上述进给速度或者主轴转速。

由于基于与被加工物的材质相应的倍率值的变化幅度来设定倍率值，所以对于各种材质的被加工物，使工具寿命提高。

在本发明的其它方式中，也可以在上述方式的数值控制装置中还具备变更判定部，该变更判定部以规定的时间间隔对加工中的主轴的消耗动力和作为预先设定的目标值的主轴规定动力进行比较来判定是否需要上述倍率值的变更，在由上述变更判定部判定为进行上述倍率值的变更的情况下，上述倍率值设定部将上述倍率值变更上述倍率值的变化幅度。

由于以规定的时间间隔进行倍率值的变更，所以一旦变更的倍率值在规定时间的期间内不变更。例如，在加工中的主轴动力与主轴规定动力相比充分小的情况下，在使倍率值增加了上述变化幅度后，在经过了规定时间的时刻进一步使倍率值增加上述变化幅度。由于像这样以规定时间间隔变更倍率值，所以数值控制装置能够与设定的上述变化幅度相应地可靠地使倍率值变化。

在本发明的又一其它方式中，在上述方式的数值控制装置中，越是高硬度的材质越将存储于上述变化幅度存储部的上述倍率值的变化幅度设定得小，越是低硬度的材质越将存储于上述变化幅度存储部的上述倍率值的变化幅度设定得大即可。

在加工高硬度的材质时，由急剧的倍率值的变化引起的负面影响较大。另一方面，在加工低硬度的材质时，与高硬度的材质相比负面影响较小。因此，如上述那样，通过与硬度相应地设定倍率值的变化幅度来可靠地提高工具的寿命。

在本发明的又一其它方式中，也可以在上述方式的数值控制装置中具备：允许信息存储部，按照每个工具存储上述倍率值的变更的允许或者不允许的信息；工序判定部，对现有的NC程序中的各加工工序判定是否是使用允许变更的工具的加工工序；以及NC程序编辑部，在由上述工序判定部判定为是使用允许变更的工具的加工工序的情况下，上述NC程序编辑部在上述加工工序的开始时自动地插入允许上述倍率值的变更的开始代码，并且在上述加工工序的结束时自动地插入使允许上述倍率值的变更结束的结束代码，上述倍率值设定部基于上述开始代码来开始上述倍率值的变更，并基于上述结束代码来结束上述倍率值的变更。

因此，向能够进行倍率值的变更的加工工序自动地插入开始代码以及结束代码。

本发明的又一其它方式是制作机床的NC程序的NC程序制作装置，该NC程序制作装置具备：允许信息存储部，按照每个工具存储倍率值的变更的允许或者不允许的信息；工序判定部，对现有的NC程序中的各加工工序判定是否是使用允许变更的工具的加工工序；以及NC程序编辑部，在由上述工序判定部判定为是使用允许变更的工具的加工工序的情况下，上述NC程序编辑部在上述加工工序的开始时自动地插入允许上述倍率值的变更的开始代码，并且在上述加工工序的结束时自动地插入使允许上述倍率值的变更结束的结束代码。

由此，向能够进行倍率值的变更的加工工序自动地插入开始代码以及结束代码。

(技术方案6)在本发明的又一其它方式中，在上述方式的制作机床的NC程序的NC程序制作装置中，上述NC程序编辑部也可以在通过交互式编程选择了上述开始代码和结束代码的插入的情况下插入上述代码。作业者能够通过交互式编程来选择用于变更倍率值的代码的插入。在选择了代码的插入的情况下自动地插入该代码。因此，考虑作业者的意愿地制作所希望的NC程序。

附图说明

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，本发明的上述以及其它特征和优点得以进一步明确。其中，相同的附图标记表示相同的要素，其中，

图1表示第一实施方式的数值控制装置的框图。

图2表示存储于图1的存储部的工具信息。

图3表示输入至图1的数值控制装置的NC程序。该NC程序与通过第二实施方式的NC程序制作装置制作的NC程序相当，并且与通过第三实施方式的NC程序编辑部制作的NC程序相当。

图4表示由图1的倍率设定部进行的处理的流程图。

图5表示被加工物的材质为JIS FC30(铸铁)的情况下的主轴动力和倍率值的举动。

图6表示被加工物的材质为Ti(钛)合金的情况下的主轴动力与倍率值的举动。

图7表示第二实施方式的NC程序制作装置的框图。

图8表示存储于图7的存储部的工具信息。

图9表示由图7的NC程序编辑部进行的处理的流程图。

图10表示输入至图7的NC程序制作装置的NC程序。

图11表示第三实施方式的数值控制装置的框图。

图12表示存储于图11的存储部的工具信息。

具体实施方式

参照图1～图6对本发明的第一实施方式的数值控制装置10进行说明。如图1所示，数值控制装置10具备存储部11、主轴动力检测部12、以及适应控制部13。本实施方式的数值控制装置和该数值控制装置所包括的存储部、主轴动力检测部、适应控制部是通过由CPU(中央运算处理装置)以及存储器、输入装置、显示器等构成的硬件、和描述了各种运算处理的顺序的软件来实现的。

如图1所示，存储部11按照每个工具存储主轴规定动力Pth以及倍率值变化幅度ΔRv。所谓的主轴规定动力Pth是在加工时能够应用的主轴的动力相对于主轴的额定动力的比例。换句话说，在将主轴的额定动力设为100％的情况下，在加工时能够应用的主轴的动力的百分比是主轴规定动力Pth。对于倍率值变化幅度ΔRv，在下面叙述详细内容。

在图2中示出存储部11的存储内容的详细内容。在存储部11中对机床具备的多个工具的每个工具存储工具信息。各工具信息除了包括工具编号、工具名称以及工具材质以外，还包括与被加工物的材质相应的主轴规定动力Pth以及倍率值变化幅度ΔRv。

例如，在工具信息1中，工具编号是1000号，工具名称是铣刀，工具材质是高速钢(高速度工具钢)。另外，在工具信息1中，在被加工物的材质为S45C的情况下，主轴规定动力Pth为80％，倍率值变化幅度ΔRv为5％。另外，在工具信息1中，在被加工物的材质为JIS FC30(铸铁)的情况下，主轴规定动力Pth为80％，倍率值变化幅度ΔRv为10％。在工具信息1中，在被加工物的材质为Ti合金(钛合金)的情况下，主轴规定动力Pth为80％，倍率值变化幅度ΔRv为2％。像这样，越是高硬度的材质越将倍率值变化幅度ΔRv设定得较小，越是低硬度的材质越将倍率值变化幅度ΔRv设定得较大。

如上述那样，主轴规定动力Pth是在加工时能够应用的主轴的动力相对于主轴的额定动力的比例。因此，使加工时的主轴动力P在主轴规定动力Pth附近这样的加工条件使加工效率最佳化，换句话说使加工效率最大。

通过预先进行试验加工来按照各工具且按照被加工物的材质设定主轴规定动力Pth。应予说明，虽然在图2中即使针对不同的被加工物的材质也设定有相同的主轴规定动力Pth，但并不局限于此，也可以与被加工物的材质相应地设定不同的主轴规定动力Pth。

在倍率值中除了存在进给机构的进给速度的倍率值以外，还存在主轴转速的倍率值。本实施方式的数值控制装置10是将进给速度的倍率值作为运算处理的对象的例子。为了使NC程序20所描述的进给速度指令值变化而使用倍率值。具体而言，控制部13c基于使NC程序20中的进给速度指令值乘以倍率值得到的修正后的进给速度指令值来控制进给机构的驱动马达的驱动器40。例如，在NC程序20中的进给速度指令值为1，000m/min，且倍率值为120％的情况下，修正后的进给速度指令值为1，200m/min。

倍率值变化幅度ΔRv是在适应控制的执行中变更倍率值时的变化比例。稍后说明适应控制的详细内容。以规定时间间隔(例如8msec间隔)与加工中的主轴的动力P和预先设定的主轴规定动力Pth的比较结果相应地进行倍率值的变更。例如，如在图2中的工具信息1中记载的那样，在被加工物的材质为FC30，且利用工具编号1000号的工具进行加工，并判定为使倍率值增加的情况下，使倍率值从当前的进给速度的倍率值增加10％，并维持规定时间。在被加工物的材质为Ti合金，且利用工具编号1000号的工具进行加工，并判定为使倍率值增加的情况下，使倍率值从当前的进给速度的倍率值增加2％，并维持规定时间。

主轴动力检测部12检测主轴当前消耗的主轴动力P。例如，主轴动力检测部12例如通过对供给至用于驱动主轴的马达的电流和电压进行检测来检测主轴动力P。

适应控制部13获取NC程序20以及当前加工中的被加工物的信息30，并且使用存储于存储部11的信息以及通过主轴动力检测部12检测到的主轴动力P来进行在加工中改变进给速度的适应控制。适应控制部13具备变更判定部13a、倍率值设定部13b、以及控制部13c。

变更判定部13a以规定时间间隔(例如8msec间隔)对加工中的主轴动力P和预先设定的主轴规定动力Pth进行比较来判定是否需要变更倍率值。

倍率值设定部13b获取NC程序20以及被加工物的信息30。在由变更判定部13a判定为进行倍率值的变更的情况下，倍率值设定部13b基于倍率值变化幅度ΔRv来设定倍率值。倍率值变化幅度ΔRv是存储于存储部11的值中的与加工中的被加工物的材质相应的值。在由变更判定部13a判定为不进行倍率值的变更的情况下，倍率值设定部13b使倍率值保持100％。

控制部13c将NC程序20中的进给速度指令值变更为乘以由倍率值设定部13b设定的倍率值而得的值，并输出至驱动器40。换句话说，控制部13c变更进给速度地进行控制，以便使主轴动力P在主轴规定动力Pth附近。

输入至数值控制装置10的NC程序20例如是图3所示的程序。在NC程序20中，在切削时的移动代码G01前配置适应控制开始代码M55(参照图3的A部)，在该移动代码G01后配置适应控制结束代码M56(参照图3的B部)。换句话说，控制部13c在从M55至M56的期间变更进给速度的倍率值地控制驱动器。

参照图4对倍率值设定部13b和变更判定部13a的处理进行说明。倍率值设定部13b对NC程序20进行解析并判定是否有M55(S1)。倍率值设定部13b若在NC程序20中未检测到M55，则结束处理。

另一方面，在倍率值设定部13b检测到了M55的情况下，读取NC程序20中的当前的工具编号(S2)。在图3中，在NC程序20的第3行有T1000的记载，所以倍率值设定部13b读取工具编号1000号。接下来，倍率值设定部13b作为被加工物的信息30读取被加工物的材质(S3)。应予说明，作业者可以在加工时将加工对象的被加工物的材质输入至数值控制装置10，也可以在NC程序20中记载被加工物的材质。

接下来，倍率值设定部13b从存储部11获取与读取到的工具编号和被加工物的材质对应的主轴规定动力Pth。同时，倍率值设定部13b从变更判定部13a获取对是否需要变更倍率值进行判定的结果。其判定顺序如下。变更判定部13a从主轴动力检测部12获取当前的主轴动力P，并对主轴规定动力Pth和当前的主轴动力P进行比较来判定主轴动力P是否比主轴规定动力Pth小(S4)。

在主轴动力P比主轴规定动力Pth小的情况下(S4：是)判定为需要倍率值的增加。根据该判定结果，倍率值设定部13b使倍率值增加倍率值变化幅度ΔRv(S5)。

另一方面，在主轴动力P在主轴规定动力Pth以上的情况下(S4：否)判定为需要倍率值的减少。根据该判定结果，倍率值设定部13b使倍率值减少倍率值变化幅度ΔRv(S6)。上述的倍率值变化幅度ΔRv是存储于存储部11的倍率值变化幅度ΔRv中的与读取出的工具编号和被加工物的材质对应的倍率值变化幅度ΔRv。

接下来，倍率值设定部13b对NC程序20进行解析，并判定是否有M56(S7)。倍率值设定部13b在检测到了M56的情况下结束处理。倍率值设定部13b若未检测到M56(S7：否)，则返回至S4，反复进行处理。在S4以下的处理的反复中，倍率值设定部13b从进行倍率值的变更至进行接下来的倍率值的变更延迟规定时间(例如8msec)。

对于利用工具编号1000号的铣刀进行加工且被加工物的材质为FC30和Ti合金的情况，参照图5以及图6对主轴动力P的变化和倍率值的变化进行说明。

如图5所示，在被加工物的材质为FC30的情况下，在时刻T1，进给速度的倍率值为100％，主轴动力P比主轴规定动力Pth小。因此，在时刻T2使倍率值增加10％。如图2所示，10％与存储于存储部11的信息中的与工具编号和被加工物的材质对应的倍率值变化幅度ΔRv相当。在时刻T3，主轴动力P变得比主轴规定动力Pth大。因此，在时刻T4，使倍率值从120％减少10％。像这样成为主轴动力P伴随变动收敛于主轴规定动力Pth这样的举动。因此，在适应控制的执行中主轴规定动力Pth成为主轴动力P的目标值。

如图6所示，在被加工物的材质为Ti合金的情况下，在时刻T1，进给速度的倍率值为100％，主轴动力P比主轴规定动力Pth小。因此，在时刻T2使倍率值增加2％。如图2所示，2％与存储于存储部11的信息中的与工具编号和被加工物的材质对应的倍率值变化幅度ΔRv相当。在时刻T4，主轴动力P变得比主轴规定动力Pth大。因此，在时刻T5，使倍率值从106％减少2％。像这样成为主轴动力P伴随变动收敛于主轴规定动力Pth这样的举动。

如上述那样，由于基于与被加工物的材质相应的倍率值变化幅度ΔRv来设定倍率值，所以对于各种材质的被加工物，工具寿命提高。尤其是在加工高硬度的材质时，由急剧的倍率值的变化引起的对工具寿命的负面影响较大。另一方面，在加工低硬度的材质时，与高硬度的材质相比对工具寿命的负面影响较小。因此，如上述那样，通过与被加工物的材质相应地设定倍率值变化幅度ΔRv来可靠地提高工具的寿命。

另外，由于以规定时间间隔进行倍率值的变更，所以一旦变更的倍率值在规定时间的期间内不变更。例如，在加工中的主轴动力P与主轴规定动力Pth相比充分小的情况下，在使倍率值增加了倍率值变化幅度ΔRv后，在经过了规定时间的时刻再使倍率值增加倍率值变化幅度ΔRv。由于像这样以规定时间间隔变更倍率值，所以能够通过改变倍率值变化幅度ΔRv来可靠地改变倍率值的时间变化率。

接下来，参照图7～图10对本发明的第二实施方式的NC程序制作装置100进行说明。如图7所示，NC程序制作装置100具备存储部110、工序判定部120、以及NC程序编辑部130。

如图7所示，在存储部110对机床所具备的多个工具的每一个工具存储适应控制功能的可否信息。预先决定有应用适应控制的工具。

如图8所示，在各工具信息除了包括工具编号、工具名称以及工具材质以外，还包括适应控制功能的应用的允许/不允许的信息(在图8中记载为可/不可)。

例如，在工具信息1中，工具编号为1000号，工具名称为铣刀，工具材质为高速钢。另外，在工具信息1中，适应控制功能的应用为可。

例如，使粗加工所应用的工具为应用适应控制的工具，使精加工所应用的工具为不应用适应控制的工具。与加工精度相比，粗加工要求以较高的效率进行加工，与此相对，与效率相比，精加工要求以较高的加工精度进行加工。由于应用适应控制的加工使进给速度变化，所以成为使加工精度降低的原因。因此，不对精加工应用适应控制。这里，“有适应控制功能”与“允许进给速度的倍率值的变更”相当，“无适应控制功能”与“不允许进给速度的倍率值的变更”相当。

工序判定部120对现有的NC程序101中的各加工工序判定是否是使用允许适应控制功能的应用的工具的加工工序。在NC程序101中，按照使用的各工具进行粗加工工序以及精加工工序的划分。所谓的粗加工工序是指使用粗加工工序用的工具的加工工序，所谓的精加工工序是指使用精加工工序用的工具的加工工序。应予说明，加工工序除了包括粗加工工序以及精加工工序以外，还包括半精加工工序等。

在由工序判定部120判定为是使用允许适应控制功能的应用的工具的加工工序的情况下，NC程序编辑部130在加工工序的开始时自动地插入允许倍率值的变更的适应控制开始代码M55，并且在加工工序的结束时自动地插入使允许倍率值的变更结束的适应控制结束代码M56。

参照图9对由NC程序编辑部130进行的处理进行说明。向NC程序编辑部130输入预先制作的NC程序101(S11)。输入的NC程序101如图10所示。图10所示的NC程序101是如第三行的命令T1000所示那样使用1000号的铣刀工具的粗加工工序。

接下来，NC程序编辑部130读取NC程序101中的工具编号(S12)。工序判定部120判定是否是使用允许适应控制功能的应用的工具的加工工序(S13)。例如，如图8所示那样，对于工具编号1000号的工具使适应控制功能为允许。

接下来，在判定为允许适应控制功能的情况下(S13：是)，NC程序编辑部130在切削时的移动代码G01之前插入M55(S14)(参照图3的A部)，在切削时的移动代码G01后插入M56(S15)(参照图3的B部)。然后，结束处理。另一方面，在S13判定为不允许适应控制功能的情况下(S13：否)，NC程序编辑部130直接结束处理。

在输入了图10所示的NC程序101的情况下，通过上述处理来制作图3所示的NC程序20。如在第一实施方式中说明的那样，通过制作成的NC程序20进行变更进给速度的倍率值的加工。如在之前说明的那样，向能够进行倍率值的变更的加工工序自动地插入适应控制开始代码M55以及适应控制结束代码M56。

接下来，参照图11以及图12对第三实施方式的数值控制装置200进行说明。第三实施方式的数值控制装置200是对第一实施方式的数值控制装置10附加第二实施方式的NC程序制作装置的功能而构成的。

数值控制装置200具备存储部210、工序判定部120、NC程序编辑部130、主轴动力检测部12、以及适应控制部13。在数值控制装置200中，对于与第一实施方式以及第二实施方式相同的结构标注相同的符号，并省略详细的说明。

如图11所示，在存储部210对机床所具备的多个工具的每一个工具存储工具信息。如图12所示，各工具信息除了包括工具编号、工具名称以及工具材质以外，还包括适应控制功能的应用的允许或不允许的信息(在图12中记载为可、不可)、与被加工物的材质相应的主轴规定动力Pth以及倍率值变化幅度ΔRv。

换句话说，数值控制装置200的工序判定部120以及NC程序编辑部130制作自动地向能够进行倍率值的变更的加工工序插入适应控制开始代码M55以及适应控制结束代码M56的NC程序20。并且，数值控制装置200的适应控制部13基于制作成的NC程序20且与被加工物的材质相应地执行适应控制。

在上述实施方式中，进行变更进给速度的倍率值的适应控制，但在其它的实施方式中，也可以代替变更上述进给速度的倍率值的适应控制，而使用允许主轴转速的倍率值的变更的数值控制装置来进行变更主轴转速的倍率值的适应控制。

在上述实施方式中，自动地插入了允许倍率值的变更的开始代码以及结束变更的允许的结束代码。在其它的实施方式中，也可以通过交互式编程自由选择自动地插入允许倍率值的变更的适应控制的开始代码和结束代码。作业者针对显示于画面的菜单以及项目(参照图2、图8以及图12)进行输入，由此省去作业者从键盘键入上述开始代码以及结束代码的程序编辑，能够容易地制作NC程序。换句话说，考虑作业者的意志地制作所希望的NC程序。

Claims (7)

1.一种机床的数值控制装置，其特征在于，包括：

变化幅度存储部，存储按照每个被加工物的材质设定的变化幅度，所述变化幅度是变更数值时的变化量即变化幅度，且是进给速度或者主轴转速的倍率值的变化幅度；

倍率值设定部，基于与加工中的被加工物的材质相应的所述倍率值的变化幅度来设定所述倍率值；以及

控制部，基于所述倍率值来变更所述进给速度或者主轴转速。

2.根据权利要求1所述的机床的数值控制装置，其特征在于，

还包括变更判定部，该变更判定部以规定的时间间隔对加工中的主轴的消耗动力和作为预先设定的目标值的主轴规定动力进行比较来判定是否需要所述倍率值的变更，

在由所述变更判定部判定为进行所述倍率值的变更的情况下，所述倍率值设定部将所述倍率值变更所述倍率值的变化幅度。

3.根据权利要求1所述的机床的数值控制装置，其特征在于，

越是高硬度的材质越将存储于所述变化幅度存储部的所述倍率值的变化幅度设定得小，越是低硬度的材质越将存储于所述变化幅度存储部的所述倍率值的变化幅度设定得大。

4.根据权利要求2所述的机床的数值控制装置，其特征在于，

越是高硬度的材质越将存储于所述变化幅度存储部的所述倍率值的变化幅度设定得小，越是低硬度的材质越将存储于所述变化幅度存储部的所述倍率值的变化幅度设定得大。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的机床的数值控制装置，其特征在于，还包括：

允许信息存储部，按照每个工具存储所述倍率值的变更的允许或者不允许的信息；

工序判定部，对现有的NC程序中的各加工工序判定是否是使用允许变更所述倍率值的工具的加工工序；以及

NC程序编辑部，在由所述工序判定部判定为是使用允许变更所述倍率值的工具的加工工序的情况下，所述NC程序编辑部在所述加工工序的开始时自动地插入允许所述倍率值的变更的开始代码，并且在所述加工工序的结束时自动地插入使允许所述倍率值的变更结束的结束代码，

所述倍率值设定部基于所述开始代码来开始所述倍率值的变更，并基于所述结束代码来结束所述倍率值的变更。

6.一种NC程序制作装置，该NC程序制作装置制作机床的NC程序，其特征在于，包括:

允许信息存储部，按照每个工具存储倍率值的变更的允许或者不允许的信息；

工序判定部，对现有的NC程序中的各加工工序判定是否是使用允许变更所述倍率值的工具的加工工序；以及

NC程序编辑部，在由所述工序判定部判定为是使用允许变更所述倍率值的工具的加工工序的情况下，所述NC程序编辑部在所述加工工序的开始时自动地插入允许所述倍率值的变更的开始代码，并且在所述加工工序的结束时自动地插入使允许所述倍率值的变更结束的结束代码。

7.根据权利要求6所述的NC程序制作装置，该NC程序制作装置制作机床的NC程序，其特征在于，

所述NC程序编辑部在通过交互式编程选择了所述开始代码和结束代码的插入的情况下插入所述开始代码和结束代码。