CN104995571A - 数控装置 - Google Patents

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Abstract

具有：解析处理部(45)，其获取使在加工程序的移动路径上移动的移动指令、和沿移动路径振动的振动条件；指令移动量计算部(481)，其计算单位时间的指令移动量；振动移动量计算部(482)，其利用振动条件，计算与移动指令相对应的时刻下的单位时间的振动移动量；以及移动量合成部(483)，其以下述方式求出单位时间内的移动量，即，对指令移动量和振动移动量进行合成而计算合成移动量，使从成为合成移动量的计算基准的位置移动了合成移动量后的位置位于移动路径上。

Description

数控装置
技术领域
本发明涉及一种数控装置。
背景技术
目前，在车削加工中，提出了下述数控装置，其具有：切削刀具进给机构，其使切削刀具相对于工件在至少2个轴向上进行进给动作；以及控制机构，其使切削刀具在上述至少2个轴向上低频振动而对切削刀具进给驱动电动机进行控制(例如，参照专利文献1)。在该数控装置中，控制机构具有：操作单元，其进行各种设定；振动切削信息储存单元，其与通过操作单元所设定的工件的转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的进给量相对应地，作为使切削刀具在至少2个轴向上同步而进行进给动作、并能够以大于或等于25Hz的低频进行动作的数据，而将与进给轴的惯性及电动机特性等机械特性相对应的至少切削刀具进给机构的前进量、后退量、前进速度、后退速度预先制成表格而进行储存；以及电动机控制单元，其基于储存在振动切削信息储存单元中的该数据，对切削刀具进给驱动电动机进行控制。
由此，在从操作单元设定的工件的转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的进给量存在于表中的情况下，以与这些设定相对应的切削刀具进给机构的前进量、后退量、前进速度、后退速度进行切削加工。另外，在从操作单元设定的工件的转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的进给量在表中不存在的情况下，对表示未编程设定出适当值的警告进行显示，使处理结束。
另外，提出了下述数控装置，其对用于进行轮廓控制的大于或等于2个轴的控制轴进行控制，进行轮廓控制，在该数控装置中，对大于或等于2个轴的控制轴同时进行控制，使其进行切削(chopping)动作，与此同时，生成进行轮廓控制的移动数据(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本专利第5033929号公报
专利文献2：日本专利第4293132号公报
发明内容
但是，根据上述专利文献1，存在下述问题，即，难以生成在表中进行设定的、使切削刀具在至少2个轴向上同步而进行进给动作并能够以大于或等于25Hz的低频进行动作的数据。例如，由于在生成表时，必须针对工件的各种转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的各种进给量，确定切削刀具进给机构的前进量、后退量、前进速度、后退速度，因此必须涵盖数控装置所能够使用的工件的转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的进给量。因此，表的生成比较费事。
另外，由于在输入了未在表中设定的工件的转速或切削刀具每旋转1周的切削刀具的进给量的情况下，不进行加工，使处理结束，因此存在下述问题，即，直至实际开始处理为止，不知道从操作单元输入的条件是否能够进行加工。
另外，专利文献2涉及用于一边进行切削、一边进行轮廓控制的数控装置。切削动作与专利文献1同样地，是一边伴随振动、一边用于进行轮廓控制的动作，但是以振动方向相对于轮廓控制的方向按照规定的角度相交为前提，未考虑使刀具沿加工方向振动。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种数控装置，该数控装置一边沿加工路径振动、一边进行加工，在该数控装置中，如果通过加工程序赋予加工路径，则刀具能够一边在加工路径上以规定的频率进行振动、一边进行加工，而不需要储存有刀具的振动条件的表。
为了实现上述目的，本发明所涉及的数控装置通过在刀具和/或加工对象上设置的大于或等于2个驱动轴，一边使所述刀具和所述加工对象相对地移动、一边进行所述加工对象的加工，该数控装置的特征在于，具有：解析处理单元，其获取使在加工程序的移动路径上移动的移动指令、以及沿所述移动路径振动的振动条件；指令移动量计算单元，其计算单位时间的通过所述移动指令而实现的移动量即指令移动量；振动移动量计算单元，其利用所述振动条件，计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述单位时间的通过振动而实现的移动量即振动移动量；以及移动量合成单元，其以下述方式求出所述单位时间内的移动量，即，对所述指令移动量和所述振动移动量进行合成而计算合成移动量，使从成为所述合成移动量的计算基准的位置移动了所述合成移动量后的位置位于所述移动路径上。
发明的效果
根据本发明，由于数控装置能够基于所赋予的振动条件、例如频率和振幅而施加沿加工路径的振动，因此具有下述效果，即，能够以各种条件进行加工，而不需要储存有刀具的振动条件的表。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。
图2是示意性地表示实施方式1所涉及的数控装置的轴的结构的图。
图3是示意性地表示实施方式1所涉及的加工方法的图。
图4是表示实施方式1所涉及的加工程序的一个例子的图。
图5是表示实施方式1所涉及的伴随振动的插补处理的一个例子的流程图。
图6是表示实施方式1所涉及的伴随振动的插补处理的具体的处理步骤的一个例子的图。
图7是表示在图6中求出的合成移动量的每单位时间的方向和大小的图。
图8是表示移动路径为圆弧状的情况下的X轴和Z轴的指令位置的图。
图9是示意性地表示实施方式1所涉及的利用钻头的加工方法的图。
图10是表示实施方式2所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。
图11是表示实施方式2所涉及的伴随振动的插补处理的步骤的一个例子的流程图。
图12是示意性地表示实施方式2所涉及的加工方法的图。
图13是概念性地表示实施方式2所涉及的向移动路径附加振动的图。
图14是表示实施方式2所涉及的加工处理时的Z轴和X轴的位置指令值随时间的变化的一个例子的图。
图15是表示实施方式3所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。
图16是表示实施方式3所涉及的控制运算部侧的伴随振动的插补处理的步骤的一个例子的流程图。
图17是表示实施方式3所涉及的在驱动部侧使振动发生的处理的步骤的一个例子的流程图。
具体的实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式所涉及的数控装置进行详细说明。此外，本发明并不限定于这些实施方式。
实施方式1
图1是表示实施方式1所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。数控装置1具有驱动部10、输入操作部20、显示部30以及控制运算部40。
驱动部10是对加工对象及刀具中的某一者或两者在至少2个轴向上进行驱动的机构。在这里，具有：伺服电动机11，其使加工对象和/或刀具在数控装置1上所规定的各轴向上移动；检测器12，其对伺服电动机11的位置、速度进行检测；以及各轴向的伺服控制部13(X轴伺服控制部13X、Z轴伺服控制部13Z、…。此外，下面，在不需要区分驱动轴的方向的情况下，仅标记为伺服控制部13)，其基于来自检测器12的位置、速度，进行加工对象和/或刀具的位置、速度的控制。另外，具有：主轴电动机14，其使设置在加工对象上的主轴旋转；检测器15，其对主轴电动机14的位置、转速进行检测；以及主轴伺服控制部16，其基于来自检测器15的位置、转速，对设置在加工对象上的主轴的旋转进行控制。
输入操作部20由键盘及按钮、鼠标等输入单元构成，由用户进行针对数控装置1的指令等的输入、或者加工程序或参数等的输入。显示部30由液晶显示器等显示单元构成，显示通过控制运算部40处理得到的信息。
控制运算部40具有输入控制部41、数据设定部42、存储部43、画面处理部44、解析处理部45、机械控制信号处理部46、PLC(Programmable Logic Controller)电路部47、插补处理部48、加减速处理部49、以及轴数据输出部50。
输入控制部41接受从输入操作部20输入的信息。数据设定部42将由输入控制部41接受的信息存储至存储部43中。例如，在输入的内容是加工程序432的编辑的情况下，使所编辑的内容反映至存储在存储部43中的加工程序432中，在输入参数的情况下，将参数存储至存储部43的参数的存储区域431中。
存储部43对在控制运算部40的处理中使用的参数431、执行的加工程序432、在显示部30中显示的画面显示数据433等信息进行存储。另外，在存储部43中设置有共享区域434，该共享区域434对除了参数431、加工程序432以外的临时使用的数据进行存储。画面处理部44进行使存储部43的画面显示数据在显示部30中显示的控制。
解析处理部45具有：移动指令生成部451，其读入包含大于或等于1个程序块的加工程序，针对每1个程序块对读入的加工程序进行解析，生成以1个程序块为单位的移动指令；以及振动指令解析部452，其对加工程序是否包含振动指令进行解析，在包含振动指令的情况下，生成在振动指令中包含的频率和振幅等振动信息。
机械控制信号处理部46，在由解析处理部45读入辅助指令的情况下，将辅助指令已被指令的情况向PLC电路部47通知，其中，辅助指令作为除了使数控轴(驱动轴)动作的指令以外的使机械动作的指令。PLC电路部47如果从机械控制信号处理部46接收到受到辅助指令已被指令的情况的通知，则执行与该辅助指令相对应的处理。
插补处理部48具有：指令移动量计算部481，其利用解析处理部45解析得到的移动指令，计算以单位时间(插补周期)移动的移动量即指令移动量；振动移动量计算部482，其计算用于使刀具或加工对象振动的单位时间的移动量即振动移动量；移动量合成部483，其计算对每单位时间的指令移动量和振动移动量进行合成得到的合成移动量；以及合成移动量分解部484，其根据每单位时间的合成移动量而计算各驱动轴的移动量，以使得经过移动路径内。
加减速处理部49将从插补处理部48输出的各驱动轴的合成移动量按照预先指定的加减速模式变换为考虑到加减速后的每单位时间的移动指令。轴数据输出部50将利用加减速处理部49处理得到的每单位时间的移动指令输出至对各驱动轴进行控制的伺服控制部13X、13Z、…。
为了一边使刀具或加工对象振动一边进行加工，如上所述，在进行加工时，使加工对象和刀具相对地移动即可。图2是示意性地表示进行车削加工的实施方式1所涉及的数控装置的轴的结构的图。在该图中设置有在纸面内正交的Z轴和X轴。图2(a)是将加工对象61固定，例如仅使进行车削加工的车削加工用刀具即刀具62在Z轴和X轴方向上移动的情况，图2(b)是使加工对象61在Z轴方向上移动，使刀具62在X轴方向上移动的情况。在上述任意情况下，通过在进行移动的对象(加工对象61和/或刀具62)上设置伺服电动机11，从而均能够进行在下面所说明的处理。
图3是示意性地表示实施方式1所涉及的加工方法的图。在这里，示出下述情况，即，在纸面内设置有正交的Z轴和X轴，一边沿该ZX面内的移动路径101使刀具62和加工对象相对地移动一边进行加工。在实施方式1中，在沿移动路径101使刀具62相对于加工对象相对地移动时，使刀具62以追踪移动路径101的方式振动。即，在直线区间中，使刀具62以沿直线往返的方式振动，在曲线区间中，使刀具62以沿曲线往返的方式振动。此外，所谓使刀具62振动的记载，是指刀具62相对于加工对象61的相对运动，实际上也可以如图2所示，使刀具62和加工对象61中的某一个运动。下面的说明也是同样的。
图4是表示实施方式1所涉及的加工程序的一个例子的图。加工程序不断地以行(程序块)为单位进行读入并执行。该加工程序中的行401的“M3S1000；”是主轴的旋转指令，行403的“G01X10.0Z20.0F0.01；”是直线插补的指令，行404的“G02X14.0Z23.5R4.0；”是顺时针方向的圆弧插补的指令，是在通常的数控装置中使用的指令。
另一方面，行402的“G200F50A0.03；”和行405的“G201；”是对该实施方式1的振动切削进行指示的指令，是新设置的指令。在这里，指令“G200”表示振动切削的开始，指令“G201”表示振动切削的结束。另外，“F”和其后的数值表示振动的频率(Hz)，“A”和其后的数值表示振动的振幅(例如mm)。此外，这是一个例子，表示振动切削的开始和结束、振动的频率和振幅的标号也可以是其他的形式，关于频率和振幅的指令值，也可以是任意的数值，但为了在曲线路径上高精度地振动，另外，为了通过振动将由于切削而产生的切屑截断得较细，一般指示微小的振动(振幅小于或等于几十微米且频率小于或等于几百Hz)。
下面，对实施方式1的数控装置所涉及的加工方法进行说明。图5是表示实施方式1所涉及的伴随振动的插补处理的一个例子的流程图。
首先，通过解析处理部45的移动指令生成部451，根据加工程序将具有包含刀具和/或加工对象的位置和速度在内的移动路径的移动指令向插补处理部48输出。另外，通过振动指令解析部452，将包含频率和振幅在内的振动条件向插补处理部48输出。插补处理部48获取从解析处理部45输出的移动指令和振动条件(步骤S11)。
然后，插补处理部48的指令移动量计算部481根据移动指令，计算每单位时间(插补周期)的指令移动量(通过移动指令而实现的移动量)(步骤S12)。这根据直线插补、圆弧插补等种类的不同，通过预定的方法求出。
然后，振动移动量计算部482计算每单位时间的通过振动而实现的移动量即振动移动量(步骤S13)。振动移动量是通过以下方式求出的，即，假定获取到的振动条件(频率、振幅)的正弦波，求出与本次的插补时刻相对应的正弦波上的位置，作为与前次插补时刻时的位置之间的差而求出与本次插补时刻相对应的振动移动量(即，如果在图6(e)中将本次插补时刻设为t2，则求出时刻t2处的Δa2)。
然后，移动量合成部483计算对指令移动量和振动移动量进行合成而得到的合成移动量(步骤S14)。在这里，设为将指令移动量与振动移动量相加。
然后，合成移动量分解部484计算将每单位时间的合成移动量分解为各驱动轴的成分的轴移动量，以使得经过移动路径内(步骤S15)。并且，计算得到的轴移动量经由轴数据输出部50向各驱动轴的伺服控制部13输出(步骤S16)。
此外，在步骤S14中，在合成移动量的终点的位置从加工开始位置起位于加工方向的相反侧的情况下，或者在合成移动量的终点从加工结束位置起经过至加工方向侧的情况下，会加工至不期望的区域为止。因此，也可以以下述方式对合成移动量进行校正，即，在合成移动量的终点的位置从加工开始位置起位于加工方向的相反侧的情况下，使合成移动量的终点的位置到达至加工开始点为止，或者在合成移动量的终点从加工结束位置起经过至加工方向侧的情况下，使合成移动量的终点达到至加工结束点为止。
然后，指令移动量计算部481对已指示完成的指令移动量的到此为止的合计值是否小于目标移动量进行判定(步骤S17)。在指令移动量的合计值小于目标移动量的情况(步骤S17为Yes的情况)下，处理返回至步骤S12，重复执行上述的处理。另一方面，在指令移动量的合计值达到了目标移动量的情况(步骤S17为No的情况)下，由于加工进行至目标位置为止，因此结束处理。
图6是表示实施方式1所涉及的伴随振动的插补处理的具体的处理步骤的一个例子的图，图7是表示在图6中求出的合成移动量的每单位时间的方向和大小的图。首先，如图6(a)所示，对在ZX平面内使刀具和加工对象沿圆弧状的移动路径相对地移动的情况进行说明。在加工程序中规定有加工开始点、加工结束点、刀具相对于加工对象的相对的移动速度F、插补方式(直线插补、圆弧插补等)、振动条件，插补处理部48在步骤S11中获取这些条件。
指令移动量计算部481利用加工开始点、加工结束点、移动速度及插补方式，求出从加工开始点至加工结束点为止的移动距离L和所需时间T。与此时的时间相对应的移动距离如图6(b)所示。
然后，根据移动距离L和插补周期(单位时间)Δt，求出各时刻的每单位时间的移动量即指令移动量ΔL(步骤S12)。其结果如图6(d)所示。该图6(d)将图6(b)的时刻t1～t7之间放大表示。在这里，假设指令移动量ΔL在哪个时刻都是恒定的。
首先，指令移动量计算部481求出时刻t1的指令移动量ΔL。另外，振动移动量计算部482利用根据加工程序而得到的振动条件，生成表示如图6(c)所示的振动随时间变化的函数，求出时刻t1的每单位时间(插补周期)Δt的通过振动而实现的移动量即振动移动量Δa1(步骤S13)。其结果如图6(e)所示。该图6(e)也将图6(b)的时刻t1～t7之间放大表示。
移动量合成部483对指令移动量ΔL和振动移动量Δa1进行合计，求出时刻t1的每单位时间的合成移动量s1(步骤S14)。这通过将根据图6(e)求出的振动移动量Δa1与图6(d)相加而求出，其结果如图6(f)所示。在这里，时刻t1的每单位时间Δt的合成移动量s1(＝ΔL+Δa1)与时刻t1的位置P1相加。以从该位置P1起在移动路径上经过合成移动量s1的方式相加而得到的位置成为移动目标的位置P2。在这里，如果知道插补方式和移动量，则能够计算移动目标的位置。
然后，合成移动量分解部484按照移动路径上的当前的位置P1和插补方式，如图7的时刻t1所示，将每单位时间的合成移动量s1分配为驱动轴Z、X的成分的移动量s1Z、s1X(步骤S15)。然后，轴数据输出部50向X轴伺服控制部13X指示移动量s1X，向Z轴伺服控制部13Z指示移动量s1Z(步骤S16)。此外，此时指示的移动量s1Z、s1X是利用加减速处理部49进行了加减速处理而得到的移动量。
然后，对已指示完成的移动量的合计值是否小于目标移动量进行判定(步骤S17)。在该情况下，由于已指示完成的移动量的合计值小于目标移动量，因此进行下一个时刻t2的处理。
在时刻t2，由于每单位时间的指令移动量为ΔL，振动移动量为Δa2，因此根据它们求出每单位时间的合成移动量s2(＝ΔL+Δa2)。另外，由此，单位时间后的移动目标的位置P3确定。该位置P3是将位置P2沿移动路径与合成移动量s2相加而得到的位置。并且，如图7的时刻t2所示，根据该合成移动量s2求出各驱动轴方向的各轴移动量s2Z、s2X。
在时刻t3，由于每单位时间的指令移动量为ΔL，振动移动量为Δa3，因此根据它们求出每单位时间的合成移动量s3(＝ΔL+Δa3)。另外，由此，单位时间后的移动目标的位置P4确定。该位置P4是将位置P3沿移动路径与合成移动量s3(＝ΔL+Δa3)相加而得到的位置。该合成移动量s3如图6(f)所示，与时刻t1、t2的合成移动量s1、s2方向相反。如图7的时刻t3所示，根据该合成移动量s3求出各驱动轴方向的各轴移动量s3Z、s3X。对此后的位置也进行同样的处理。
然后，在时刻t6，由于每单位时间的指令移动量为ΔL，振动移动量为Δa6，因此根据它们求出每单位时间的合成移动量s6(＝ΔL+Δa6)。另外，由此，单位时间后的移动目标的位置P7确定。该位置P7是将位置P6沿移动路径与合成移动量S6相加而得到的位置。然后，如图7的时刻t6所示，根据该合成移动量S6求出各驱动轴方向的各轴移动量s6Z、s6X。在该例子中，位置P7与不施加振动的情况下的移动路径上的时刻t7的位置一致。按照上述方式，进行沿移动路径施加振动、使刀具相对于被加工物移动的处理。
图8是表示移动路径为圆弧状的情况下的X轴和Z轴的指令位置的图。如图8(a)所示，以在纸面内设置Z轴和X轴、在ZX平面内使刀具62相对于加工对象描绘出圆弧状的移动路径的方式，使刀具62或加工对象的位置不断地移动。在进行该加工的过程中，以振动的位置相对于时间描绘出正弦波的方式施加振动。加工开始点P0处的刀具62相对于加工对象的移动方向为Z轴方向，加工结束点P1处的刀具62相对于加工对象的移动方向为X轴方向。因此，在加工开始时，振动仅有Z轴方向的成分，而没有X轴方向的成分。随着刀具62在移动路径上行进，振动的各驱动轴方向的成分以下述方式变化，即，在Z轴方向上逐渐减小，在X轴方向上逐渐增大。并且，在加工结束时，振动仅发生在X轴方向上，而没有Z轴方向的成分。如上所述，振动角度与刀具62的移动方向相应地变化的情况在图8(b)和(c)中示出。
在该实施方式1中，在加工程序中设置有进行振动切削的指令，该指令规定出在加工中沿移动路径施加的振动的频率和振幅，利用插补处理部48计算将每单位时间的指令移动量与每单位时间的振动移动量相加而得到的合成移动量，为了在移动路径上经过该合成移动量，计算将该合成移动量分解为驱动轴方向的成分的轴移动量。由此，控制运算部40能够施加沿加工路径的振动。另外，由于施加沿加工路径的振动，因此能够防止切削除了加工路径以外的位置，或者过度地切削加工对象。
另外，在合成移动量从加工开始位置起位于加工方向的相反侧的情况下，以合成移动量的终点止于加工开始点的方式对合成移动量进行校正，另外，在合成校正量从加工结束位置起经过至加工方向侧的情况下，以合成移动量的终点止于加工结束点的方式，对合成移动量进行校正。由此，具有不会将加工开始位置和加工结束位置加工得伸出的效果。
并且，由于在加工程序中记述进行振动切削的指令，因此控制运算部40不需要保存与在加工时施加的振动有关的表格，另外具有能够节省向表格中输入与振动有关的加工条件的工作量的效果。另外，由于在插补处理时附加振动，因此与在指定了比插补处理大的区间的加工程序中对振动条件直接进行指示(进行前进、后退的重复指令)的情况相比，具有能够产生更高频率的振动而进行加工的效果。
另外，在实施方式1中，即使在钻孔加工中，也能够进行同样的振动加工。图9是示意性地表示实施方式1所涉及的利用钻头的加工方法的图。在利用钻头63的钻孔加工的情况下，必定是直线的轮廓控制，但在该直线形状的加工路径上同样地进行振动控制。另外，该直线形状上的加工路径也可以以斜方向101进行振动控制。在钻孔加工中，不发生如前述所示切削除了加工路径101以外的位置的情况，与前述同样地，具有不会将加工开始位置和加工结束位置加工得伸出的效果、以及能够发生更高的振动的效果。
实施方式2
图10是表示实施方式2所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。在该数控装置1中，插补处理部48的结构与实施方式1不同。即，插补处理部48具有：指令移动量计算部481，其利用解析处理部45进行解析得到的移动指令，计算以单位时间(插补周期)移动的移动量即指令移动量；振动移动量计算部482，其计算通过使刀具或加工对象振动而实现的单位时间的移动量即振动移动量；指令移动量分解部485，其计算指令移动量的各驱动轴方向的移动量即轴指令移动量；振动移动量分解部486，其按照各驱动轴的轴指令移动量的比值，计算将振动移动量沿各驱动轴方向的移动量即轴振动移动量；以及轴移动量合成部487，其将各驱动轴方向的轴指令移动量和轴振动移动量相加，计算各驱动轴的轴合成移动量。此外，对与实施方式1相同的结构要素标注相同的标号，省略其说明。
下面，对实施方式2的数控装置所涉及的加工方法进行说明。图11是表示实施方式2所涉及的伴随振动的插补处理的步骤的一个例子的流程图。
首先，与实施方式1的图2的步骤S11～13同样地，获取从解析处理部45输出的移动指令和振动条件，指令移动量计算部481根据移动指令计算每单位时间的指令移动量，振动移动量计算部482根据振动条件计算每单位时间的振动移动量(步骤S31～S33)。
然后，指令移动量分解部485将指令移动量分解为各驱动轴方向的成分，计算轴指令移动量(步骤S34)。由此，能够得到各驱动轴方向的轴指令移动量的比值。
然后，振动移动量分解部486利用各驱动轴方向的分解指令移动量的比值，计算将振动移动量分解为各驱动轴方向的成分的轴振动移动量(步骤S35)。
然后，轴移动量合成部487将在步骤S34中求出的轴指令移动量和在步骤S35中求出的轴振动移动量以驱动轴为单位相加，计算各驱动轴的轴合成移动量(步骤S36)。然后，轴数据输出部50将计算得到的轴合成移动量向各驱动轴的伺服控制部13输出(步骤S37)。
此外，在步骤S36中，在各驱动轴的轴合成移动量的终点从加工开始位置起位于加工方向的相反侧的情况下，或者在各驱动轴的轴合成移动量的终点从加工结束位置起经过至加工方向侧的情况下，会加工至不期望的区域为止。因此，也可以按照下述方式对轴合成移动量进行校正，即，在各驱动轴的轴合成移动量的终点从加工开始位置起位于加工方向的相反侧的情况下，使轴合成移动量的终点止于加工开始点，或者在各驱动轴的合成移动量的终点从加工结束位置起经过至加工方向侧的情况下，使轴合成移动量的终点止于加工结束点。
然后，指令移动量计算部481对已指示完成的指令移动量的到此为止的合计值是否小于目标移动量进行判定(步骤S38)。在指令移动量的合计值小于目标移动量的情况(步骤S38为Yes的情况)下，使处理返回至步骤S32，重复执行上述的处理。另一方面，在指令移动量的合计值达到了目标移动量的情况(步骤S38为No的情况)下，由于加工进行至目标位置为止，因此结束处理。
图12是示意性地表示实施方式2所涉及的加工方法的图。在这里，示出下述情况，即，在纸面内设置有正交的Z轴和X轴，一边沿该ZX面内的移动路径101使刀具62和加工对象相对地移动一边进行加工。在实施方式2中，在沿移动路径101使刀具62相对于加工对象相对地移动时，使刀具62向移动路径101上的与插补周期相对应的位置处的切线方向振动。即，在直线区间中，以沿直线往返的方式使刀具62振动，在曲线区间中，以沿与插补周期相对应的位置处的切线方向往返的方式使刀具62振动。
图13是概念性地表示实施方式2所涉及的向移动路径附加振动的图。图13(a)表示指令移动量随时间的变化。在该图中，横轴是时间，纵轴是进给轴的位置指令值。随着时间的经过，进给轴位置指令值直线地增加。
图13(b)表示振动移动量随时间的变化，横轴是时间，纵轴是进给轴的位置指令值。随着时间的经过，进给轴位置指令值周期性地增加或减少。在该例子中，进给轴位置指令值表示为与时间相对应的正弦波。根据该图，能够得到施加的振动的振幅和频率(＝1/波长)。相反地，通过任意地设定振幅和频率，能够得到任意的振动移动量。
图13(c)是对(a)和(b)进行合成而得到的图。在该图中，横轴也是时间，纵轴也是进给轴的位置指令值。另外，合成前的通过移动指令而实现的移动量和通过振动而实现的移动量用虚线示出，对它们二者进行合成而得到的合成移动量用实线示出。如上所述，在实施方式2中，相对于通过移动指令而实现的移动量，一边使移动量增加或减少，一边进行加工。
图14是表示实施方式2所涉及的加工处理时的Z轴和X轴的位置指令值随时间的变化的一个例子的图。图14(a)表示刀具的加工路径的一个例子。在这里，示出将在ZX平面内相交的、角度不同的2个连续线段作为移动路径的加工的例子。指令I是X轴方向的移动量比Z轴方向的移动量少的情况，指令II是X轴方向的移动量和Z轴方向的移动量相同的情况。
图14(b)是表示Z轴位置指令值随时间的变化的图，图14(c)是表示X轴位置指令值随时间的变化的图。在图14(b)中，直线AZ表示通过移动指令而实现的Z轴方向的位置相对于移动路径的开始点的变化，曲线BZ表示通过振动而实现的Z轴方向的位置相对于移动路径的开始点的变化。并且，曲线CZ是对直线AZ和曲线BZ进行合成而得到的曲线。另外，在图14(c)中，直线AX表示通过移动指令而实现的X轴方向的位置相对于移动路径的开始点的变化，曲线BX表示通过振动而实现的X轴方向的位置相对于移动路径的开始点的变化。并且，曲线CX是对直线AX和曲线BX进行合成而得到的曲线。在指令I中，与X轴方向相比，Z轴方向的移动量较大，在指令II中，X轴方向和Z轴方向的移动量相同。
在各指令执行的期间内，按照将具有在各指令中规定的方向的移动指令量沿Z轴和X轴方向进行分解而得到的轴指令移动量的比值，将每单位时间的振动移动量分解为Z轴和X轴方向。其结果，在指令I执行的期间内，Z轴方向的振动成分变得更大，在指令II执行的期间内，Z轴方向和X轴方向的振动成分变为相同的大小。
在该实施方式2中，也能够得到与实施方式1同样的效果。另外，与实施方式1相比，还具有运算处理负荷减轻的效果。
实施方式3
图15是表示实施方式3所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。该数控装置1是以下述方式构成的装置，即，在伺服控制部13X、13Z、…侧进行向实施方式2中通过移动指令而实现的移动路径附加的振动，该数控装置1与实施方式2的数控装置相比，插补处理部48和各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…的结构不同。
插补处理部48具有：指令移动量计算部481，其利用解析处理部45进行解析得到的移动指令，计算以单位时间(插补周期)移动的移动量即指令移动量；指令移动量分解部485，其计算指令移动量的各驱动轴方向的移动量即轴指令移动量；振动条件计算部488，其根据获取到的振动条件，计算每单位时间的各驱动轴的振动条件；以及振动模式指令部489，其将振动模式下的加工的ON(执行)/OFF(结束)的指令向各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…通知。振动条件计算部488按照利用指令移动量分解部485计算得到的各驱动轴的轴指令移动量间的比值，对振动条件的振幅进行分配。利用指令移动量分解部485生成的各驱动轴的指令移动量，经由加减速处理部49及轴数据输出部50向对各驱动轴进行控制的伺服控制部13X、13Z、…输出。
另外，各驱动轴的伺服控制部13(X轴伺服控制部13X、Z轴伺服控制部13Z)具有：振动条件接收部131，其对来自控制运算部40的振动模式下的加工的执行的ON/OFF的指令、以及来自控制运算部40的轴指令移动量和每单位时间的各驱动轴的振动条件进行接收；轴振动移动量计算部132，其利用接收到的振动条件，计算每单位时间的通过振动而实现的移动量即轴振动移动量；以及移动量合成部133，其对从轴数据输出部50接收到的轴指令移动量和利用轴振动移动量计算部132计算得到的轴振动移动量进行合成而计算移动量，将与合成移动量相应的电流指令向伺服电动机11施加。
下面，对实施方式3的数控装置所涉及的加工方法进行说明。图16是表示实施方式3所涉及的控制运算部侧的伴随振动的插补处理的步骤的一个例子的流程图，图17表示实施方式3所涉及的在驱动部侧使振动发生的处理的步骤的一个例子的流程图。
首先，一边参照图16，一边对控制运算部40侧的处理进行说明。通过解析处理部45的移动指令生成部451，根据加工程序，使包含刀具和/或加工对象的目标位置、速度和移动路径在内的移动指令向插补处理部48输出。另外，通过振动指令解析部452，使包含频率和振幅在内的振动条件向插补处理部48输出。插补处理部48获取从解析处理部45输出的移动指令和振动条件(步骤S51)。
然后，如果振动模式指令部489从解析处理部45接收到振动条件，则向各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…发送将振动模式设置为有效的指令(步骤S52)。然后，指令移动量计算部481根据移动指令，计算每单位时间(插补周期)的通过移动指令而实现的移动量即指令移动量(步骤S53)。这根据直线插补、圆弧插补等种类的不同，通过预定的方法求出。
然后，指令移动量分解部485将指令移动量分解为各驱动轴方向的成分，计算轴指令移动量(步骤S54)。由此，能够得到各驱动轴方向的轴指令移动量的比值。
然后，振动条件计算部488按照在步骤S54中获取到的各驱动轴方向的轴指令移动量的比值，对获取到的振动条件的振幅进行分配，计算各驱动轴方向的振动条件(步骤S55)。
然后，轴数据输出部50将计算得到的每单位时间的各驱动轴的轴指令移动量和各驱动轴的振动条件向相对应的驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…输出(步骤S56)。
然后，指令移动量计算部481对已指示完成的指令移动量的到此为止的合计值是否小于目标移动量进行判定(步骤S57)。在指令移动量的合计值小于目标移动量的情况(步骤S57为Yes的情况)下，使处理返回至步骤S53，重复执行上述的处理。另一方面，在指令移动量的合计值达到了目标移动量的情况(步骤S57为No的情况)下，由于加工进行至目标位置为止，因此振动模式指令部489向各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…输出将振动模式设置为无效(停止)的指令(步骤S58)，结束处理。
下面，一边参照图17，一边对驱动部10侧的处理进行说明。首先，如果各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…的振动条件接收部131从控制运算部40接收到振动模式(步骤S71)，则判定振动模式是否有效(步骤S72)。
在振动模式是有效的情况(步骤S72为Yes的情况)下，振动条件接收部131接收从控制运算部40发送的每单位时间的轴指令移动量和每单位时间的振动条件(步骤S73)。
然后，轴振动移动量计算部132利用获取到的每单位时间的振动条件，计算每单位时间的通过振动而实现的振动移动量(步骤S74)。然后，移动量合成部133将获取到的每单位时间的轴指令移动量和计算得到的振动移动量相加，计算合成移动量(步骤S75)。然后，向伺服电动机11施加与合成移动量相应的电流指令(步骤S76)，结束处理。
另一方面，在步骤S72中振动模式不是有效的情况(步骤S72为No的情况)下，振动条件接收部131向伺服电动机11施加与每单位时间的轴指令移动量相应的电流指令(步骤S77)，结束处理。
通过如上所述的结构及步骤，也能够进行与实施方式2相同的加工。
在实施方式3中，利用各驱动轴的伺服控制部13X、13Z、…，生成与在加工程序中所指示的振动指令相应的振动。由于伺服控制部13X、13Z、…中的控制能够以与插补周期相比更短的周期进行，因此在实施方式2的效果的基础上，能够得到下述效果，即，能够生成更高频率的振动。
此外，在上述的说明中，示出了使加工对象和/或刀具在2个轴方向上移动的情况，但使加工对象和/或刀具在大于或等于3个轴方向上移动而进行加工的情况也是同样的。
在这里，对上述的实施方式1～3和专利文献2的不同之处进行说明。专利文献2涉及用于一边进行切削、一边进行轮廓控制的数控装置。在专利文献2中叙述的切削动作是以研磨加工为目的的动作，一边利用研磨用刀具，沿进行研磨的形状进行轮廓控制、一边使刀具在基本上与轮廓控制的方向正交的方向(或者以规定的角度相交的方向)上振动而进行加工。因此与一边使用车刀(车削加工用刀具)进行车削加工、即对车削形状进行轮廓控制、一边使车刀在轮廓控制的方向上振动的本申请的加工相比，振动控制在本质上不同，在专利文献2中记述的振动控制的技术无法适用于本申请的振动控制技术。对于实际使用的振动的振幅及周期，如果将切削振动的情况和本申请的振动进行比较，则切削分别是毫米、几Hz的数量级，与此相对，在本申请的振动中分别是小于或等于几十微米、从几十至几百Hz的数量级。
工业实用性
如上所述，本发明所涉及的数控装置适用于使用加工程序进行的工作机械的数控。
标号的说明
1数控装置，10驱动部，11伺服电动机，12检测器，13伺服控制部，13X X轴伺服控制部，13Z Z轴伺服控制部，14主轴电动机，15检测器，16主轴伺服控制部，20输入操作部，30显示部，40控制运算部，41输入控制部，42数据设定部，43存储部，44画面处理部，45解析处理部，46机械控制信号处理部，47PLC电路部，48插补处理部，49加减速处理部，50轴数据输出部，61加工对象，62刀具，131振动条件接收部，132轴振动移动量计算部，133移动量合成部，451移动指令生成部，452振动指令解析部，481指令移动量计算部，482振动移动量计算部，483移动量合成部，484合成移动量分解部，485指令移动量分解部，486振动移动量分解部，487轴移动量合成部，488振动条件计算部，489振动模式指令部。

Claims (6)

1.一种数控装置，其通过在刀具和/或加工对象上设置的大于或等于2个驱动轴，一边使所述刀具和所述加工对象相对地移动、一边进行所述加工对象的加工，
该数控装置的特征在于，具有：
解析处理单元，其获取使在加工程序的移动路径上移动的移动指令、以及沿所述移动路径振动的振动条件；
指令移动量计算单元，其计算单位时间的通过所述移动指令而实现的移动量即指令移动量；
振动移动量计算单元，其利用所述振动条件，计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述单位时间的通过振动而实现的移动量即振动移动量；以及
移动量合成单元，其以下述方式求出所述单位时间内的移动量，即，对所述指令移动量和所述振动移动量进行合成而计算合成移动量，使从成为所述合成移动量的计算基准的位置移动了所述合成移动量后的位置位于所述移动路径上。
2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，
所述振动条件包含频率和振幅，
所述振动移动量计算单元根据所述振动条件生成正弦波，利用所述正弦波计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述振动移动量。
3.一种数控装置，其通过在刀具和/或加工对象上设置的大于或等于2个驱动轴，一边使所述刀具和所述加工对象相对地移动、一边进行所述加工对象的加工，
该数控装置的特征在于，具有：
解析处理单元，其获取使在加工程序的移动路径上移动的移动指令、以及沿所述移动路径振动的振动条件；
指令移动量计算单元，其计算单位时间的通过所述移动指令而实现的移动量即指令移动量；
振动移动量计算单元，其利用所述振动条件，计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述单位时间的通过振动而实现的移动量即振动移动量；
振动移动量分解单元，其计算与将所述指令移动量在所述大于或等于2个所述驱动轴方向上进行分解而得到的轴指令移动量的比值相应的轴振动移动量；以及
移动量合成单元，其计算将所述轴指令移动量和所述轴振动移动量针对每个所述驱动轴方向进行合成而得到的合成移动量。
4.根据权利要求3所述的数控装置，其特征在于，
所述振动条件包含频率和振幅，
所述振动移动量计算单元根据所述振动条件生成正弦波，利用所述正弦波计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述振动移动量。
5.一种数控装置，其具有：
驱动轴控制部，其对与在刀具和/或加工对象上设置的大于或等于2个驱动轴连接的电动机进行控制，针对每个所述电动机而设置；以及
控制运算部，其针对所述驱动轴控制部进行指示，以使得一边使所述刀具和所述加工对象相对地移动、一边进行所述加工对象的加工，
该数控装置的特征在于，
所述控制运算部具有：
解析处理单元，其获取使在加工程序的移动路径上移动的移动指令、以及沿所述移动路径振动的振动条件；
指令移动量计算单元，其计算单位时间的通过所述移动指令而实现的移动量即指令移动量；以及
振动条件计算单元，其根据将所述指令移动量在所述大于或等于2个所述驱动轴方向上进行分解而得到的轴指令移动量的比值，计算针对每个所述驱动轴的振动条件，
所述驱动轴控制部具有：
轴振动移动量计算单元，其根据从所述控制运算部接收到的针对每个所述驱动轴的振动条件，计算每所述单位时间的通过振动而实现的移动量即轴振动移动量；以及
移动量合成单元，其计算将所述轴指令移动量和所述轴振动移动量进行合成而得到的合成移动量。
6.根据权利要求5所述的数控装置，其特征在于，
所述振动条件包含频率和振幅，
所述控制运算部的所述振动条件计算单元根据所述振动条件生成正弦波，利用所述正弦波计算与所述移动指令相对应的时刻下的所述振动移动量。
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