CN105074595A

CN105074595A - 数控装置以及加工方法

Info

Publication number: CN105074595A
Application number: CN201380073481.2A
Authority: CN
Inventors: 酒井雄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: WO2014128916A1; JPWO2014128916A1; US20150378349A1; DE112013006637T5; JP5889475B2; US9639079B2; DE112013006637B4; CN105074595B

Abstract

为了对隔着主轴而相对的2个刀架的进刀轴的移动方向不在同一直线上的工作机械进行数控而实现均衡切削，数控装置(100)具备：存储器(110)，其预先存储构成上刀架的第1进刀轴各自与下刀架所具备的第2进刀轴之间的角度差信息、以及包含沿虚拟轴移动的针对上刀架的移动指令的加工程序(112)，该虚拟轴是与第2进刀轴在同一直线上移动的虚拟轴，并且相对于主轴从与第2进刀轴相反的方向进刀；轴指令分配处理部(123)，其基于角度差信息，将沿虚拟轴移动的移动指令分配给第1进刀轴成分；以及轴同步处理部(122)、(130)，其基于分配给第1进刀轴成分的各个移动指令，对第1进刀轴分别进行驱动，并且以与虚拟轴的方向的移动量相同的移动量驱动第2进刀轴。

Description

数控装置以及加工方法

技术领域

本发明涉及一种对使用隔着主轴而相对的2个刀架进行车削加工的工作机械进行数控的数控(NumericalControl:NC)装置以及通过该NC装置实现的加工方法。

背景技术

所谓车削加工，是指使安装在主轴上的加工对象进行旋转，将安装在刀架上的刀具进行按压而进行的加工。在此，在加工对象较长的情况下，通过将刀具进行按压，由于加工负载而有可能在加工对象中产生微小的变形，使圆柱度降低。针对该问题，当前存在下述技术，即，在使用具有上下刀架的工作机械进行加工的情况下，通过进行从上下将刀具进行按压的均衡切削，从而将由刀具的按压产生的加工负载相互抵消，提高圆柱度(例如参照专利文献1)。

另外，根据该技术，利用均衡切削，能够将上下刀架的加工负载进行等分，因此通过将切削进给速度设为2倍，从而能够缩短加工时间。

专利文献1：日本特开平09－150348号公报

发明内容

但是，为了利用上下刀架对加工负载进行等分，进行上下刀架的进刀的轴的移动方向需要位于同一直线上。因此，在具有上下刀架的进刀轴的移动方向不在同一直线上的机械结构的工作机械中，无法对加工负载进行等分，因此存在无法满足均衡切削的要求的问题。

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以及使用该数控装置的加工方法，其对隔着主轴而相对的2个刀架的进刀轴的移动方向不在同一直线上的工作机械进行数控而实现均衡切削。

为了解决上述课题并实现目的，本发明是一种数控装置，其对工作机械进行控制，在该工作机械中，具备隔着主轴而相对的2个刀架，所述2个刀架中的一个刀架具备多个与所述主轴垂直的方向的第1进刀轴，所述2个刀架中的另一个刀架具备1个与所述主轴垂直的方向的第2进刀轴，所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴具有角度差而进行配置，所述数控装置的特征在于，具备：存储器，其预先存储角度差信息和加工程序，所述角度差信息是所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴之间的角度差信息，所述加工程序包含沿虚拟轴移动的针对所述一个刀架的移动指令，该虚拟轴是与所述第2进刀轴在同一直线上移动的虚拟轴，并且相对于所述主轴从与所述第2进刀轴相反的方向进刀；轴指令分配处理部，其基于所述角度差信息，将沿所述虚拟轴移动的移动指令分配给所述第1进刀轴成分；以及轴同步处理部，其基于分配给所述第1进刀轴成分的各个移动指令，对所述第1进刀轴分别进行驱动而使所述一个刀架向所述虚拟轴的方向进刀，并且以与所述虚拟轴的方向的移动量相同的移动量对所述第2进刀轴进行驱动，使所述另一个刀架与所述虚拟轴的方向反向地进刀。

发明的效果

本发明所涉及的数控装置，能够使构成与构成虚拟轴的刀架相对的刀架的进刀轴中的、与虚拟轴在同一直线上移动的进刀轴与虚拟轴同步地，与虚拟轴反向地以与该虚拟轴相同的移动量进刀，因而，本发明所涉及的数控装置能够对隔着主轴而相对的2个刀架的进刀轴的移动方向不在同一直线上的工作机械进行数控而实现均衡切削。

附图说明

图1是说明上下刀架的进刀轴的方向不在同一直线上的工作机械的机械结构的图。

图2是说明上下刀架的进刀轴的方向不在同一直线上的工作机械的机械结构的图。

图3是说明在使用上下刀架同时进行加工的情况下加工对象所承受的加工负载的图。

图4是表示在使用本发明的实施方式的数控装置进行均衡切削的情况下的工作机械的结构的图。

图5是概略地说明本发明的实施方式的NC装置进行均衡切削的情形的图。

图6是说明本发明的实施方式的NC装置的结构的图。

图7是表示加工程序的一个例子的图。

图8是说明本发明的实施方式的NC装置的动作的流程图。

具体实施方式

下面，基于附图，对本发明所涉及的数控装置以及加工方法的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式

图1及图2是说明上下刀架的进刀轴的方向不在同一直线上的工作机械的机械结构的图。如图1所示，该工作机械具备：上刀架驱动部10，其用于从以垂直于纸面的方向为轴线而使加工对象旋转的主轴30的上侧，对该加工对象进行加工；以及下刀架驱动部20，其用于从主轴30的下侧对加工对象进行加工。上刀架驱动部10能够将对刀具12进行固定的上刀架11在X1轴方向和Y1轴方向上进行定位。下刀架驱动部20能够将对刀具22进行固定的下刀架21在X2轴方向和Y2轴方向上进行定位。即，上刀架11和下刀架21配置为隔着主轴30相对。并且，如图2所示，上刀架11的进刀轴X1的方向以及进刀轴Y1的方向均不位于与下刀架21的进刀轴X2的方向相同的直线上。

图3是说明在上述这种工作机械中使用上下刀架11、21同时进行加工的情况下加工对象所承受的加工负载的图。如图3所示，由刀具12产生的加工负载的矢量13与由刀具22产生的加工负载的矢量23不在同一直线上，因此加工负载不会相互抵消，各个矢量13、23进行合成而产生矢量40的加工负载。因此，如果使用具有图1所示结构的工作机械，使上下刀架11、21在进刀轴方向上进刀，则由于矢量40的加工负载而使加工对象产生挠曲，车削加工时的圆柱度降低。

图4是表示在使用本发明的实施方式的数控装置(下面称为NC装置)进行均衡切削的情况下的工作机械的结构的图。另外，图5是概略地说明本发明的实施方式的NC装置控制图4所示的工作机械进行均衡切削的情形的图。

如图4所示，在本发明的实施方式的NC装置进行均衡切削的情况下，在上刀架11上安装有具有斜度的角度刀具14，该斜度将上刀架11的进刀轴X1与下刀架21的进刀轴X2之间的角度差消除。该角度刀具14具有下述斜度，该斜度能够在与下刀架21的进刀轴X2相同的直线上进行与下刀架21进刀的方向反向的进刀加工。并且，如图5所示，本发明的实施方式的NC装置能够同时驱动X1轴和Y1轴而构成在与X2轴相同的直线上进行移动的虚拟轴X3，将X3轴作为进刀轴对上刀架11进行驱动。具体地说，本发明的实施方式的NC装置为了能够沿虚拟轴X3以移动量15进行移动，将虚拟轴X3的移动量15分解为X1轴成分的移动量16和Y1轴成分的移动量17，以移动量16、移动量17对X1轴、Y1轴分别进行驱动。另外，本发明的实施方式的NC装置使上刀架11在X3轴方向上进刀，并且一边与上刀架11同步一边使下刀架21在X2轴方向上进刀。即，以与移动量15相同的量的移动量24，使X2轴向与上刀架11相对的方向移动。由此，即使在工作机械具有上刀架11与下刀架21的进刀轴不在同一直线上的结构的情况下，本发明的实施方式的NC装置也能够将上下刀架11、21的进刀方向在同一直线上对齐，能够实现均衡切削。

此外，在本说明书中，为了方便，将2个刀架的配置关系表示为“上下”，但2个刀架的位置关系只要是隔着主轴而相对即可，2个刀架的位置关系并不仅限定于“上下”的关系。例如，2个刀架也可以隔着主轴配置在水平方向上。

图6是说明本发明的实施方式的NC装置的结构的图。如图所示，NC装置100连接有输入操作部210和显示部220，输入操作部210由鼠标、键盘等构成，接受操作人员的输入，显示部220显示对操作人员的输出信息，例如是液晶显示器。另外，NC装置100连接有针对每个轴的轴放大器230，该轴放大器230向对工作机械中具备的各轴进行驱动的、针对每个轴的伺服电动机240供给驱动电流。

NC装置100具备存储器110、解析处理部120、插补处理部130、输入控制部140、输出控制部150、以及轴数据输入输出部160。

输入控制部140是获取来自输入操作部210的输入信号的接口，输出控制部150是将输出信息向显示部220输出的接口。

存储器110预先存储参数111和加工程序112，该参数111是包含加工条件、上下刀架的角度差在内的机械结构信息，该加工程序112对工作机械进行数控而对加工对象进行加工。

此外，所谓上下刀架的角度差是指，上刀架11的进刀轴(X1、Y1)、与在执行虚拟轴控制的过程中作为下刀架21的进刀轴使用的轴(X2)之间的角度差。此外，在虚拟轴控制过程中作为下刀架21的进刀轴使用Y2的情况下，也可以作为参数111存储X1、Y1各自与Y2之间的角度差。另外，在有时由下刀架21构成虚拟轴的情况下，也可以作为参数111而存储下刀架21的进刀轴(X2、Y2)、与在执行虚拟轴控制的过程中作为上刀架11的进刀轴使用的轴(X1、Y1中的任一者或两者)之间的角度差。

另外，在存储器110中，作为用于数控的中间数据而保持有：针对每个系统的程序块解析数据113，其是针对每个程序块对加工程序112进行解析而生成的；以及轴数据表114，其是针对每个轴的每单位时间的移动量(轴移动量)的一览。构成轴数据表114的轴移动量经由作为轴放大器230的连接接口的轴数据输入输出部160向轴放大器230输出。

此外，在存储器110中还储存有状态共通数据115，该状态共通数据115是在执行加工程序112的过程中生成的状态信息。状态共通数据115具备：虚拟轴判定比特位116，其在加工程序112中设定了虚拟轴时表示构成该虚拟轴的轴；主系统判定比特位117，其表示哪个系统是主系统；以及从系统判定比特位118，其表示哪个系统是从系统。在此，针对每个轴都具有虚拟轴判定比特位116，在设定了虚拟轴时，将与构成该虚拟轴的轴相对应的比特位设为成立。另外，针对每个系统都分别具备主系统判定比特位117，将与设定为主系统的系统有关的比特位设为成立。另外，从系统判定比特位118也具有与主系统判定比特位117相同的结构。

解析处理部120对加工程序112进行解析并输出程序块解析数据113。另外，解析处理部120针对每个系统，具备虚拟轴判定处理部121、轴同步判定处理部122、以及轴指令分配处理部123。

虚拟轴判定处理部121判定在由本处理部121设为处理对象的系统中是否设定有虚拟轴。轴指令分配处理部123在由本处理部123设为处理对象的系统中设定有虚拟轴的情况下，将使该虚拟轴移动的移动指令，分配给由本处理部123设为处理对象的系统所具备的构成该虚拟轴的进刀轴。

轴同步判定处理部122为了使主系统和从系统同步地移动，将主系统的移动指令复制为从系统的移动指令。此外，在此作为一个例子，假设在设定为主系统的系统中构成虚拟轴。因此，轴同步判定处理部122在虚拟轴控制有效的情况下，将针对虚拟轴的移动指令复制为从系统的移动指令。

插补处理部130生成每单位时间的轴移动量，将生成的轴移动量登记至轴数据表114中。

此外，轴同步判定处理部122与插补处理部130协同动作而作为轴同步处理部起作用。轴同步处理部基于向实际轴成分分配的各个移动指令对实际轴分别进行驱动，从而使构成该虚拟轴的刀架向虚拟轴的方向进刀。另外，使构成所述虚拟轴的刀架进刀，并且使作为从系统的进刀轴、且与所述虚拟轴在相同直线上移动的进刀轴，以与该虚拟轴的方向的移动量相同的移动量，与构成所述虚拟轴的刀架同步地进刀。由此，实现使用了虚拟轴的均衡切削。

在此，对加工程序112的一个例子进行说明。图7是表示加工程序112的一个例子的图。如图所示，加工程序112包含上刀架11用的加工程序112a、和设定为第2系统的下刀架21用的加工程序112b。在该例子中，假设将上刀架11设定为第1系统，将下刀架21设定为第2系统。

加工程序112利用针对每个系统所具备的解析处理部120，逐个程序块地依次同时并行地执行加工程序112a、112b。加工程序112a包含对虚拟轴进行定位的程序(均衡切削主体300)而构成。在均衡切削主体300中记述有使X1轴移动的内容，该X1轴作为构成上刀架11的进刀轴的代表轴。解析处理部120将针对X1轴的移动指令解释作为针对虚拟轴X3的移动指令。

N100/N500是进行均衡切削执行前的定位的指令。N101/N501是在上刀架11的加工程序112a与下刀架21的加工程序112b之间进行执行位置的等待的指令。由此，上刀架11以及下刀架21变为能够开始均衡切削的状态。

N102是将针对虚拟轴的移动指令设为有效的指令(虚拟轴有效指令)。如果解析处理部120读取该指令，则轴指令分配处理部123将在此之后的均衡切削主体300中包含的针对代表轴(X1轴)的移动指令解释成是针对虚拟轴X3的移动指令，将针对虚拟轴X3的移动指令分配为针对X1轴的移动指令成分和针对Y1轴的移动指令成分。

N103是转换为同步控制模式的指令(同步指令)。如果解析处理部120读取同步指令，则轴同步判定处理部122将均衡切削主体300中包含的针对X1轴的移动指令进行复制，将复制后的移动指令解释为针对下刀架21的进刀轴X2的移动指令。即，轴同步判定处理部122能够使用针对X1轴的移动指令使X2轴移动，其结果，能够使X2轴以与虚拟轴的移动量相同的移动量进行移动。

此外，N201是将同步控制设为无效的指令，N202是将针对虚拟轴的移动指令设为无效的指令。在执行了均衡切削主体300之后，利用N201以及N202，将同步控制、虚拟轴控制分别设为无效。N203/N503是在加工程序112a与加工程序112b之间进行均衡切削结束时的等待的指令，在利用该指令进行了等待之后，基于加工程序112a、加工程序112b，对上刀架11、下刀架21执行各自独立的控制。

此外，解析处理部120以及插补处理部130中的一者或两者，例如通过由CPU执行规定的程序而实现。另外，也可以使用ASIC等硬件电路构成。

图8是说明NC装置100的动作的流程图。该流程图是针对构成加工程序112的每个程序块而执行的。另外，步骤S1～步骤S10的处理针对每个系统独立地执行。

首先，解析处理部120判定读入的程序块是否包含轴移动指令(步骤S1)。通过在1个程序块内对与移动指令相伴的轴地址的有无进行解析，从而能够判别轴移动指令的有无。

在读入的程序块不包含轴移动指令的情况下(步骤S1，No)，解析处理部120判定程序块是否包含虚拟轴有效指令(步骤S2)，在该程序块包含虚拟轴有效指令的情况下(步骤S2，Yes)，将构成虚拟轴的轴的虚拟轴判定比特位116设为有效(步骤S3)。解析处理部120在程序块不包含虚拟轴有效指令的情况下(步骤S2，No)，跳过步骤S3的处理。

然后，解析处理部120判定读入的程序块是否包含同步指令(步骤S4)，在该程序块包含同步指令的情况下(步骤S4，Yes)，将主系统判定比特位117以及从系统判定比特位118设为有效(步骤S5)。具体地说，解析处理部120在包含同步指令的程序块记述在对上刀架11进行控制的加工程序112a中的情况下，将上刀架11设定为主系统，将下刀架21设定为从系统。在包含同步指令的程序块记述在对下刀架21进行控制的加工程序112b中的情况下，将上刀架11设定为从系统，将下刀架21设定为主系统。解析处理部120在读入的程序块不包含同步指令的情况下(步骤S4，No)，跳过步骤S5的处理。

另一方面，在读入的程序块包含轴移动指令的情况下(步骤S1，Yes)，轴同步判定处理部122参照主系统判定比特位117以及从系统判定比特位118，分别判定是否具有有效比特位(步骤S6)。在主系统判定比特位117以及从系统判定比特位118中具有有效比特位的情况下(步骤S6，Yes)，轴同步判定处理部122将所读入的程序块中包含的与主系统的移动指令(即平衡主体300中包含的移动指令)相对应的程序块解析数据113，复制为从系统的程序块解析数据113(步骤S7)。在主系统判定比特位117以及从系统判定比特位118中不具有有效比特位的情况下(步骤S6，No)，轴同步判定处理部122跳过步骤S7的处理。

然后，虚拟轴判定处理部121参照虚拟轴判定比特位116，判定设定为虚拟轴的轴的有无(步骤S8)。在具有设定为虚拟轴的轴的情况下(步骤S8，Yes)，轴指令分配处理部123按照参数111中包含的上下刀架的角度差信息，将程序块解析数据113中的针对虚拟轴的移动指令分配给实际轴(步骤S9)。在不具有设定为虚拟轴的轴的情况下(步骤S8，No)，跳过步骤S9的处理。

然后，解析处理部120在程序块解析数据113中设置移动量(步骤S10)。

在读入的程序块中不包含同步指令的情况下(步骤S4，No)，在步骤S5的处理之后，或者步骤S10的处理之后，插补处理部130基于程序块解析数据113执行插补处理(步骤S11)。具体地说，插补处理部130计算每单位时间的各轴的轴移动量，将求出的轴移动量登记至轴数据表114中。随后，利用轴数据输入输出部160将每单位时间的轴移动量提供给轴放大器230，利用轴放大器230驱动伺服电动机240。

如上所述，根据本发明的实施方式，NC装置100具备下述部件而构成：存储器110，其预先存储参数111和加工程序112，其中，参数111包含角度差信息，加工程序112包含记述有针对虚拟轴的移动指令的均衡切削主体300；轴指令分配处理部123，其基于参数111中包含的角度差信息，将沿虚拟轴移动的移动指令分配给实际轴成分；以及作为轴同步处理部的轴同步判定处理部122及插补处理部130，其基于分配给实际轴成分的各个移动指令，对各个实际轴进行驱动，从而使构成虚拟轴的刀架向虚拟轴的方向进刀，并且使构成与构成该虚拟轴的刀架相对的刀架的进刀轴中的、与虚拟轴在同一直线上移动的进刀轴，与虚拟轴反向地以与该虚拟轴相同的移动量进刀。NC装置100能够使构成与构成该虚拟轴的刀架相对的刀架的进刀轴中的、与虚拟轴在同一直线上移动的进刀轴与虚拟轴同步地，与虚拟轴反向地以与该虚拟轴相同的移动量进刀，因而，NC装置100能够对隔着主轴而相对的2个刀架的进刀轴的移动方向不在同一直线上的工作机械进行数控而实现均衡切削。

另外，轴同步处理部通过将沿虚拟轴移动的移动指令，解释为与该虚拟轴在同一直线上的、与该虚拟轴反向地进刀的进刀轴的移动指令，从而对该进刀轴进行驱动，因而在NC装置100中，用户不需要为了实现均衡切削而在加工程序112b中预先记述用于该进刀轴的移动指令。即，能够减轻用户生成加工程序112的负担。

另外，虚拟轴的移动指令利用使构成虚拟轴的刀架所具备的进刀轴中的代表轴移动的移动指令进行表示，轴同步处理部构成为能够将针对该代表轴的移动指令，解释为针对虚拟轴的移动指令。由此，在NC装置100中，用户不需要将针对虚拟轴的移动指令分配给实际轴成分而生成加工程序112。即，能够减轻用户生成加工程序112的负担。

工业实用性

如上述所示，本发明所涉及的数控装置以及加工方法优选适用于对使用隔着主轴而相对的2个刀架进行车削加工的工作机械进行数控的数控装置以及通过该数控装置实现的加工方法。

标号的说明

10上刀架驱动部，11上刀架，12刀具，13、23、40矢量，14角度刀具，15～17、24移动量，20下刀架驱动部，21下刀架，22刀具，30主轴，100数控装置，110存储器，111参数，112、112a、112b加工程序，113程序块解析数据，114轴数据表，115状态共通数据，116虚拟轴判定比特位，117主系统判定比特位，118从系统判定比特位，120解析处理部，121虚拟轴判定处理部，122轴同步判定处理部，123轴指令分配处理部，130插补处理部，140输入控制部，150输出控制部，160轴数据输入输出部，210输入操作部，220显示部，230轴放大器，240伺服电动机，300均衡切削主体。

Claims

1.一种数控装置，其对工作机械进行控制，在该工作机械中，具备隔着主轴而相对的2个刀架，所述2个刀架中的一个刀架具备多个与所述主轴垂直的方向的第1进刀轴，所述2个刀架中的另一个刀架具备1个与所述主轴垂直的方向的第2进刀轴，所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴具有角度差而进行配置，

所述数控装置的特征在于，具备：

存储器，其预先存储角度差信息和加工程序，所述角度差信息是所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴之间的角度差信息，所述加工程序包含沿虚拟轴移动的针对所述一个刀架的移动指令，该虚拟轴是与所述第2进刀轴在同一直线上移动的虚拟轴，并且是相对于所述主轴从与所述第2进刀轴相反的方向进刀的虚拟轴；

轴指令分配处理部，其基于所述角度差信息，将沿所述虚拟轴移动的移动指令分配给所述第1进刀轴成分；以及

轴同步处理部，其基于分配给所述第1进刀轴成分的各个移动指令，对所述第1进刀轴分别进行驱动而使所述一个刀架向所述虚拟轴的方向进刀，并且以与所述虚拟轴的方向的移动量相同的移动量对所述第2进刀轴进行驱动，使所述另一个刀架与所述虚拟轴的方向反向地进刀。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述轴同步处理部通过将沿所述虚拟轴移动的移动指令解释为使所述第2进刀轴移动的移动指令，从而对所述第2进刀轴进行驱动。

3.一种加工方法，其对工作机械进行数控而对加工对象进行加工，在该工作机械中，具备隔着主轴而相对的2个刀架，所述2个刀架中的一个刀架具备多个与所述主轴垂直的方向的第1进刀轴，所述2个刀架中的另一个刀架具备1个与所述主轴垂直的方向的第2进刀轴，所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴具有角度差而进行配置，

所述加工方法的特征在于，具备：

指令读入步骤，在该步骤中，读入沿虚拟轴移动的针对所述一个刀架的移动指令，该虚拟轴是与所述第2进刀轴在同一直线上移动的虚拟轴，并且是相对于所述主轴从与所述第2进刀轴相反的方向进刀的虚拟轴；

轴指令分配步骤，在该步骤中，基于所述第1进刀轴中的每个进刀轴与所述第2进刀轴之间的角度差，将所述读入沿虚拟轴移动的移动指令分配给所述第1进刀轴成分；以及

轴同步步骤，在该步骤中，基于分配给所述第1进刀轴成分的各个移动指令，对所述第1进刀轴分别进行驱动而使所述一个刀架向所述虚拟轴的方向进刀，并且以与所述虚拟轴的方向的移动量相同的移动量对所述第2进刀轴进行驱动，使所述另一个刀架与所述虚拟轴的方向反向地进刀。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，

具备复制步骤，在该步骤中，将沿所述虚拟轴移动的移动指令复制为针对所述第2进刀轴的移动指令，

在所述轴同步步骤中，基于所述复制后的移动指令对所述第2进刀轴进行驱动。