CN105549543A - 数值控制装置 - Google Patents

Abstract

一种数值控制装置，使用周期动作对工件或工具进行移动并加工时，接收与加工中断有关的指令，进行作为控制对象的工作机械的轴的停止控制，该数值控制装置包括：取得倍率的倍率输入单元；基于上述倍率输入单元取得的倍率，计算按照每个插补周期阶段性地减少的实际倍率的减速停止倍率变更单元；以及进行上述轴的减速停止控制的速度运算单元。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及在高速循环加工运转停止时平稳地改变进给速度的数值控制装置。

背景技术

在数值控制装置(CNC)中，有用于重复执行周期动作的高速循环加工的技术。为了进行高速循环加工，把加工形状变换成高速循环加工数据，保存在数值控制装置内的变量区域，通过NC程序指令调用高速循环加工数据，从高速循环加工数据读出每个执行周期的指令数据即移动量，执行高速循环加工。

图8是现有技术中的高速循环加工数据的例子。如图8所示，高速循环加工数据由标题和移动量构成，在标题中定义循环的重复次数、移动量的数据数、移动量的开始编号，对每个轴准备由标题指定的数量的移动量。

另外，图9使用加工机的控制轴的移动量和时间的图表表示移动量和把多个移动量汇集生成的1个循环大小的循环数据之间的关系。

作为与这样的高速循环加工有关的现有技术，提出了以下技术，即重复执行相同的动作，把进行周期动作的高速循环加工的移动量与NC程序指令重叠(例如，日本特开2010-009094号公报)。

如果在高速循环加工中进行复位/进给保持/联锁中的任一个，则高速循环加工的执行被中断，但是高速循环加工为了按指令实现忠实的动作而不进行插补后加减速，所以执行中断时驱动轴立即停止。因此，在高速循环加工中进行加工的中断时，为了抑制机械的冲击、加工误差，需要以下两个方法中的任意一个。

方法1：准备减速停止的高速循环加工数据，在执行该循环并减速停止后设为复位/进给保持/联锁的状态。

方法2：用梯形程序以微小量逐步减小倍率，在减速停止后设为复位/进给保持/联锁的状态。

图10表示执行了上述方法1的减速停止的高速循环加工数据时的速度和时间的图表。

上述方法2的倍率是通过输入信号来指定程序的指令速度的倍率(％)，从而改变进给速度的功能。通过从由输入信号指定的倍率对指令速度进行乘法运算，由此计算用于得到实际的进给速度的实际倍率，在指令速度上乘以实际倍率后计算进给速度。通过倍率使实际倍率发生变化的周期是信号的输入周期(例如4msec)，比插补周期(例如1msec)要长。

在执行上述方法1的减速停止的高速循环加工数据时，为了从各加工的速度、加减速时的速度进行减速停止，需要准备较多的高速循环加工数据，而且需要在通过各轴保持同步的状态下减速停止。因此，存在高速循环加工数据的容量增大，而且高速循环加工数据生成的负担也增加的问题。

在上述方法2的通过梯形程序以微小量逐渐减小倍率时，由于不需要减速停止的高速循环加工数据，所以能够削减高速循环加工数据的容量，而且也能够减轻高速循环加工数据生成的负担。但是，通过倍率使实际倍率发生变化的周期是信号的输入周期(例如4msec)，比插补周期(例如1msec)长，所以存在减速停止花费的时间和距离延长，或者倍率的1次的变化量变大的问题、增加梯形程序生成的负担的问题。

图11A、B表示在执行减速停止的高速循环加工数据时和使倍率发生变化时每次以相同的变化量使进给速度发生变化的例子。

另外，在齿轮磨床、曲轴销磨床的情况下，如果在周期动作的中途中断高速循环加工，则需要在以砂轮与工件不干渉的方式保持同步的状态下恢复到加工开始位置，所以存在到再次开始运转需要较多的时间的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，在高速循环加工中的减速停止时不需要梯形程序的生成、不需要增加高速循环加工数据的容量，就能够在周期动作的特定的位置在短时间内平稳地减速停止。

根据本发明的数值控制装置，接收高速循环加工中与加工中断有关的指令，进行成为控制对象的工作机械的轴的停止控制，包括：倍率输入单元，其取得倍率；倍率变更单元，其根据上述倍率输入单元取得的倍率，计算按照每个插补周期阶段性地减少的实际倍率的减速停止；以及速度运算单元，其根据上述减速停止倍率变更单元计算出的实际倍率，进行上述轴的减速停止控制。

上述减速停止倍率变更单元能够通过上述轴在高速循环加工的周期动作的特定的位置减速停止的方式算出实际倍率。

本发明通过具有以上的构成，在高速循环加工中进行了复位/进给保持/联锁中的任一个操作时的减速停止中，没有生成减速停止的高速循环加工数据的负担，没有生成以微小量逐渐减小倍率的梯形程序的负担，而且不会增加高速循环加工数据的容量，就能够在短时间内平稳地减速停止。而且，根据需要在周期动作的特定的位置停止，从而能够缩短减速停止后的再次开始运转所需的时间。

附图说明

本发明的上述和其它的目的和特征能够通过参照附图进行的以下实施例的说明更清楚地看到。这些图中，

图1是说明本发明的一个实施方式的高速循环加工中的减速停止的概念的图。

图2是本发明的一个实施方式中的以最后的移动量数据停止时的移动量和时间的图表。

图3是本发明的一个实施方式中的数值控制装置的概略框图。

图4A、B是说明本发明的一个实施方式和现有技术的高速循环加工中的减速停止时的速度控制不同的图。

图5是说明本发明的一个实施方式中的减速停止时的实际倍率的算出方法的图。

图6是说明本发明的一个实施方式中的控制减速停止位置的方法的图表。

图7是本发明的一个实施方式中的减速停止处理的流程图。

图8是表示高速循环加工数据的例子的图。

图9是使用高速循环加工中的加工机的控制轴的移动量和时间的图表进行表示的图表。

图10是说明现有技术中的使用了减速停止用的高速循环加工数据的减速停止控制的图。

图11A、B是说明现有技术中的使用了倍率的减速停止控制的图。

具体实施方式

首先，说明本发明的一个实施方式中的高速循环加工中的减速停止功能的概要。

安装了本实施方式的高速循环加工中的减速停止功能的数值控制装置，在高速循环加工中进行了复位/进给保持/联锁中的任意一个操作时，如图1所示，按预先指定的减速时间使实际倍率在每个插补周期阶段性地发生变化，直到成为0％为止。通过不是以信号的输入周期而是以插补周期来变更实际倍率，在短时间内平稳地减速停止。

另外，安装了本实施方式的高速循环加工中的减速停止功能的数值控制装置，在高速循环加工中进行了复位/进给保持/联锁中的任一个操作时，数值控制装置执行减速停止，使得不是立即减速停止，而是根据需要在周期动作的特定的位置停止。图2表示在安装了本发明的高速循环加工中的减速停止功能的数值控制装置中，以最后的移动量数据停止时的移动量和时间的图表。

图3是本发明的一个实施方式中的数值控制装置的概略框图。数值控制装置100包括：指令程序解析单元110、速度运算单元120、插补单元130、插补后加减速单元140、伺服电机控制部150、高速循环加工数据取得单元160、倍率输入单元170、减速停止倍率变更单元180。

数值控制装置100，在利用NC程序指令进行加工时，由指令程序解析单元110解析NC程序取得指令速度，由速度运算单元120对每个插补周期运算进给速度，根据进给速度由插补单元130进行插补，由插补后加减速单元140进行加减速，经由伺服电机控制部150驱动伺服电机200，使工件和工具相对地移动。

另一方面，在高速循环加工时，像图3的空心箭头那样，在指令程序解析单元110中从高速循环加工数据取得单元160取得高速循环加工数据，由速度运算单元120运算进给速度，在高速循环加工数据上乘以进给速度，不经由插补单元130和插补后加减速单元140，直接向驱动控制伺服电机200的伺服电机控制部150输出，使工件和工具相对地移动。

在现有的进给速度的计算中，由指令程序解析单元110取得指令速度，由倍率输入单元170取得倍率，在速度运算单元120中，通过信号的输入周期将倍率直接设定为实际倍率，而在插补周期把指令速度与实际倍率相乘后，计算进给速度。

对此，本实施方式的进给速度的计算为，由指令程序解析单元110取得指令速度，由倍率输入单元170取得倍率，如果有复位/进给保持/联锁中的任一个则由减速停止倍率变更单元180按预先指定的时间从现在的倍率到0％阶段性地发生变化后，作为实际倍率输出，在速度运算单元120中，在插补周期取得减速停止倍率变更单元180的实际倍率，在插补周期将指令速度与实际倍率相乘后，计算进给速度。本实施方式的减速停止倍率变更单元180属于速度运算单元120。

在具有这样的构成的本实施方式的数值控制装置100中，对在高速循环加工中进行了复位/进给保持/联锁中的任意一个操作时的速度控制进行说明。

图4A、B是信号的输入周期(CYCs)为4msec、插补周期(CYCp)为1msec，在复位后以减速时间(Ts)减速停止时，用图表表示现有技术和本实施方式的数值控制装置中的、倍率(被输入的倍率值)/实际倍率(实际的速度控制中使用的倍率值)随时间的变化的图。

在图4A所示的、现有技术中的通过梯形程序以微小量逐渐减小倍率并减速的情况下，实际倍率按信号的输入周期(CYCs)发生变化，因此由梯形程序设定的倍率直接成为实际倍率。

对此，能够看出，在图4B所示的本实施方式的数值控制装置的情况下，减速停止倍率变更单元180以插补周期计算实际倍率，由此实际倍率(OVRp)按插补周期(CYCp)轻微地发生变化，因此与现有技术相比，更平稳地减速停止。

本实施方式的数值控制装置100所具备的减速停止倍率变更单元180，如图5所示那样，通过参数、加工程序等在预先指定的减速时间Ts，使实际倍率在每个插补周期阶段性地发生变化，从开始实际倍率(OVR0)变化为0％。由此，不需要减速停止的高速循环加工数据的生成、以微小量逐渐减小倍率的梯形程序的生成。

用式(1)表示在预先设定的减速时间Ts的时间内，在某插补周期的时刻Tp的实际倍率OVRp。另外，OVRp的最小值为0。

${\mathrm{OVR}}_p={\mathrm{OVR}}_0-\frac{T_p-T_0}{T_s}\left({\mathrm{OVR}}_0\right)...\left(1\right)$

另外，即使在由于进给保持、联锁而减速停止后的再次开始运转中，通过在减速时间Ts使实际倍率在每个插补周期阶段性地发生变化，从0％变化成开始实际倍率(OVR0)，从而能够平稳地加速。

另外，本实施方式的数值控制装置100所具备的减速停止倍率变更单元180，根据需要调整减速开始的时刻，使得在周期动作的特定的位置例如周期动作的1周期大小的动作结束的定时等处准时减速停止。

如果实际倍率为100％，则通过1次执行周期执行1个高速循环加工数据。如果实际倍率为50％，则通过2次执行周期执行1个高速循环加工数据。因此，从实际倍率计算每一次执行周期的执行数据数。例如，如果实际倍率为50％，则每一次执行周期的执行数据数为0.5。1个高速循环加工数据的执行周期(CYCh)能够通过参数进行变更，因此用式(2)表示某个插补周期(CYCp)中的1次执行数据数(Dp)。

$D_p=\frac{{\mathrm{OVR}}_p}{100}\×\frac{{\mathrm{CYC}}_p}{{\mathrm{CYC}}_h}...\left(2\right)$

减速时间T_S的时间内的执行数据数(Dp)的总和成为高速循环加工数据的减速停止数据数(Dn)。减速停止数据数(Dn)的小数点以下的数据进个位。实际倍率在每个插补周期(CYCp)按75％→50％→25％→0％变化时，执行数据数(Dp)为0.75→0.5→0.25→0.0。执行数据数(Dp)的总和为1.5，所以减速停止数据数(Dn)为2。

本实施方式的减速停止倍率变更单元180，如图6所示，通过在有复位的时刻不立即开始减速运转，而是在周期动作的剩余数据数变成减速停止数据数(Dn)时开始减速，从而通过周期动作的最后的移动量数据减速停止。

图7是在高速循环加工中进行了复位/进给保持/联锁中的任意一个操作时，使实际倍率在预先指定的时间内阶段性地发生变化直到变成0％的减速停止倍率变更单元180的流程图。在每个插补周期从速度运算单元120调用本处理。

执行本处理的条件如下所述。

条件1：将减速停止结束标签设为Fc。(在初始状态和复位状态下Fc＝0)

条件2：将减速停止中标签设为Fe。(在初始状态和复位状态下Fe＝0)

条件3：将调用本处理时的插补周期的时刻设为Tp。

条件4：在时刻T0进行了复位/进给保持/联锁中的任意一个操作时，实际倍率在预先指定的时间内阶段性地发生变化，直到变成0％为止。

[步骤SA01]判断是否设置减速停止结束标签Fc(设定1)。在设置减速停止结束标签Fc时结束这个周期的本处理，在没有设置时进到步骤SA02。

[步骤SA02]判断是否设置减速停止中标签Fe(设定1)。在设置减速停止中标签Fe时进到步骤SA05，在没有设置时进到步骤SA03。

[步骤SA03]判断是否进行了指令复位、进给保持或联锁的操作。进行了操作时进到步骤SA04，没有进行时结束这个周期的本处理。

[步骤SA04]把用于减速停止的各个变量的值初始化。把开始减速时刻T0设为插补周期的时刻Tp，从倍率输入单元170取得当前的倍率设定为实际倍率OVR0设定。另外，设置减速停止中标签Fe。

[步骤SA05]用式(1)计算Tp的实际倍率OVRp。

[步骤SA06]判断OVRp是否为0以下。为0以下时进到步骤SA07，不是0以下时结束这个周期的本处理。

[步骤SA07]进行减速停止的结束处理。把实际倍率OVRp设定为0，使减速停止中标签Fe复位，设置减速停止结束标签Fc，结束这个周期的本处理。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式的例子，通过进行适当的改变，能够以其它的方式实施。例如，在上述实施方式中表示了调整减速开始的时刻，使得在周期动作的1个周期大小的动作结束的定时中准时减速停止的例子，但也可以通过加工程序、操作员的操作预先设定周期动作的特定的位置，使得在该设定的周期动作的特定的位置停止。

另外，在上述实施方式中描述了减速时间Ts为预先设定的值的情况，但也能够取代减速时间Ts而通过减速时的倍率变化率Rs进行设定。此时，由于从加工中断时的倍率OVR0和预先设定的倍率变化率Rs，按照OVR0/Rs计算减速时间Ts，所以能够从该Ts与上述实施方式同样地进行计算。

Claims (2)

1.一种数值控制装置，使用重复执行相同动作的周期动作使工件或工具移动并进行加工时，接收与加工中断有关的指令，进行成为控制对象的机床的轴的停止控制，其特征在于，该数值控制装置包括：

倍率输入单元，其取得倍率；

减速停止倍率变更单元，其根据上述倍率输入单元取得的倍率，计算按照每个插补周期阶段性地减少的实际倍率；以及

速度运算单元，其根据上述实际倍率，进行上述轴的减速停止控制。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于：

上述减速停止倍率变更单元计算上述实际倍率，使得上述轴在周期动作的特定的位置减速停止倍率。