CN106249693A - 数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置，具备：加速度设定数据存储部，其存储将成为控制对象的机械的轴的加减速设定和至少包括工具编号的适用条件关联起来的加速度设定数据；执行时加减速设定存储部，其存储在执行轴的控制时所使用的加减速设定；加减速控制部，其根据上述执行时加减速设定存储部中设定的加减速设定来进行轴的加减速控制处理；以及加减速设定部，其在上述执行时加减速设定存储部中设定工具编号满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定，该工具编号为通过从上述加工程序读入的程序块的工具选择指令进行指令的工具编号。

Description

数值控制装置

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置，特别涉及一种具备根据加工内容和加工状况来自动切换加减速设定的功能的数值控制装置。

背景技术

在机床的加工中，作为为了缩短周期时间等而自动设定适合各加工的加工条件的技术，公知有在日本特开2004-237441号公报、日本特开平06-155233号公报等的现有技术。

日本特开2004-237441号公报中公开的技术是关于自动生成加工程序的装置的技术，在加工程序生成的过程中，根据最优化的工具路径、包括预先设定的每个工具的成本和寿命特性信息的工具设计信息，来求出“总切削时间×每一次的工具消耗费用”为最小的加工条件。在该文献中作为加工条件进行处理的是主轴旋转速度和进给速度，没有提及加减速，因此没有实现基于加减速设定的变更而缩短周期时间。

在日本特开平06-155233号公报中公开的技术中，针对通过自动编程装置输出的加工程序，求出考虑与工件的材质对应的各工具的加工能力和用于加工的机床的能力的限制后加工时间变短的加工条件。参照记载了工具的加工能力的加工数据和记载了机械的加工能力的机械文件，通过计算机自动计算该加工条件。在该文献中作为加工条件进行处理的是主轴旋转速度和进给速度，没有提及加减速，因此没有实现基于加减速设定的变更而缩短周期时间。

加速度的大小和加速度变化时间等加减速的设定成为决定加工速度和加工精度的重要原因。例如，在钻头系统的加工中即使加速度大影响也小，但是当加工立铣刀底面时由于加速度增加造成的影响大，因此需要减小加速度。关于加速度的设定，在即使设定大的加速度影响也少的加工中，为了缩短周期时间而设定大的加速度(速度优先设定)，并且在如果不设定小的加速度则精度就不好的情况下，优选设定小的加速度(精度优先设定)。

但是，在日本特开2004-237441号公报、日本特开平06-155233号公报所公开的技术中，作为加工条件的设定方法，在不考虑加减速设定的自动切换而无法适当设定加工速度和加工精度这点上不充分。另外，在不能够自动进行加减速设定的切换的情况下，作为进行加速度切换的方法，有在加工程序中包括切换加减速设定的指令的方法，但是该方法中操作员的负担较大。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具备根据加工内容和加工状况来自动切换加减速设定的功能的数值控制装置。

本发明中，作为上述问题的解决方法，对数值控制装置设置自动切换加减速设定的功能，适用适合各加工的加减速设定。

另外，本发明的数值控制装置根据从加工程序读入的程序块的指令控制进行工件的加工的机床所具备的轴，该数值控制装置具备：加速度设定数据存储部，其存储将上述轴的加减速设定和至少包括工具编号的适用条件关联起来的加速度设定数据；执行时加减速设定存储部，其存储执行上述轴的控制时所使用的加减速设定；加减速控制部，其根据在上述执行时加减速设定存储部中设定的加减速设定来进行上述轴的加减速控制处理；以及加减速设定部，其在上述执行时加减速设定存储部中设定工具编号满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定，该工具编号为通过从上述加工程序读入的程序块的工具选择指令进行指令的工具编号。

上述适用条件除了工具编号还包括指令值的条件，上述加减速设定部在上述执行时加减速设定存储部中设定从上述加工程序读入的程序块的指令满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定。

另外，上述适用条件还包括加工数据的条件，上述加减速设定部在上述执行时加减速设定存储部中设定从上述加工程序读入的程序块的指令和通过针对上述加工程序的仿真而得到的每个程序块的加工数据满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定。

另外，在上述执行时加减速设定存储部中设定的加减速设定由上述加减速设定部预先针对上述加工程序的每个程序块来进行设定，上述加减速控制部使用与成为进行上述加减速控制处理的对象的程序块对应的加减速设定来进行上述加减速控制处理。

根据本发明，能够适用适合各加工的加速度。在即使设定大的加速度影响也少的加工中，为了缩短加工时间而设定大的加速度，在如果不设定小的加速度则精度会不好的加工的情况下，设定小的加速度，因此能够在确保必要的精度的状态下缩短加工时间。另外，加工程序中不需要包括加减速的设定切换指令，因此操作员的负担变小。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。在这些附图中：

图1是本发明第一实施方式的数值控制装置的功能框图。

图2是本发明第一实施方式的加速度设定数据的例子。

图3是本发明第一实施方式的加减速设定处理的流程图。

图4是本发明第一实施方式的加工程序的例子。

图5是本发明第二实施方式的加速度设定数据的例子。

图6是本发明第二实施方式中在数值控制装置上执行的处理的流程图。

图7是本发明第二实施方式的加工程序的例子。

图8是本发明第三实施方式的数值控制装置的功能框图。

图9是本发明第三实施方式的加速度设定数据的例子。

图10是本发明第三实施方式仿真处理的流程图。

图11是本发明第三实施方式的加工程序的例子。

图12是说明通过仿真得到的进刀量的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

本发明中，作为上述问题的解决方法，通过以下的任意一个方法自动切换加减速的设定，适用适合各加工的加减速的设定。

方法1：与工具的变更同时地自动切换加减速的设定。

方法2：根据在加工程序执行中读入的各个程序块的信息(选择工具、进给速度、移动量等)来自动切换加减速的设定。

方法3：在加工程序执行前，包括工件信息地进行一次仿真从而取得进刀量等，根据取得的进刀量等信息和各个程序块的信息来自动切换加减速的设定。

<第一实施方式>

图1是本发明一个实施方式的数值控制装置的功能框图。本实施方式的数值控制装置1具备指令分析部10、插补部11、加减速控制部12、伺服控制部13、加减速设定部14，另外，在未图示的存储器等区域中预先设置存储加速度设定数据的加速度设定数据存储部21、执行时加减速设定存储部22。

指令分析部10逐次读出存储在未图示的存储器等中的加工程序20的程序块，分析该程序块的指令并生成移动数据而输出。

插补部11根据从指令分析部10输出的移动数据进行按照每个插补周期分配移动量的插补处理，并将插补数据输出给加减速控制部。

加减速控制部12根据存储在执行时加减速设定存储部22中的加减速设定来进行对从插补部11输出的插补数据实施加减速的加减速处理，将作为结果的数据输出给伺服控制部13。

伺服控制部13通过根据从加减速控制部12输出的数据，控制伺服电动机等来驱动控制机械的各个驱动轴。

另外，上述的指令分析部10、插补部11、加减速控制部12、伺服控制部13所执行的处理与基于一般的数值控制装置的基本结构的处理大致相同。

加减速设定部14在加工程序执行时，根据存储在加速度设定数据存储部21中的加速度设定数据来取得适合基于执行中的加工程序的加工动作的加速度和加速度变化时间(达到一定加速度的时间)等加减速设定，对执行时加减速设定存储部22进行逐次设定。在本实施方式中，加减速设定部14根据用于加工的工具来设定加速度和加速度变化时间。

图2表示本实施方式的加速度设定数据的例子。本实施方式的加速度设定数据中存储有与成为适用设定的条件的各个工具的工具编号关联并且适用于通过该工具进行的动作的加速度和加速度变化时间(达到一定加速度的时间)等加减速设定。图2中，设定项目为“X轴加速度”、“X轴加速度变化时间”，但是对于X轴以外的轴也设定考虑了各轴特性的加速度和加速度变化时间等。另外，除了加速度和加速度变化时间以外，也可以追加设定所需要的加减速关联的设定项目。

如果指令分析部10从加工程序20读入了工具更换指令，则本实施方式的加减速设定部14确定适合于动作的加速度和加速度变化时间等的加减速设定的值，该动作是通过基于更换目标工具的工具编号并参照加速度设定数据存储部从而通过该工具来进行的动作。然后，将确定的加减速设定的值设定到执行时加减速设定存储部22。

通过上述结构，在加工程序执行时每次更换工具时对执行时加减速设定存储部22存储适合更换后的工具的加减速设定，加减速控制部12根据在执行时加减速设定存储部22中设定的加减速设定来执行加减速处理，这样，工具更换后的加工程序根据变更后的加速度和加速度变化时间来进行各轴的加减速控制。

图3是本实施方式的加减速设定部14执行的处理的概略流程图。

[步骤SA01]加减速设定部14从存储在加速设定数据存储部21中的加速度设定数据，取得根据更换后的工具的工具编号而适用于该工具的加速度和加速度变化时间等加减速设定。

[步骤SA02]加减速设定部14将在步骤SA01取得的加减速设定写入到加减速控制部12实际执行加减速控制时所参照的执行时加减速设定存储部22中。

图4是表示在本实施方式的数值控制装置中执行了加工程序时的加减速设定切换的具体例子的图。例如，如图2那样将针对加减速设定项目分别设定了值的加速度设定数据预先存储到加速度设定数据存储部21中，在执行图4所示的加工程序时，在程序块N1～N9中选择了工具1，所以对执行时加减速设定存储部22设定加速度10000[mm/sec²]、加速度变化时间100[msec]。另外，在程序块N11～N19中，选择了工具2，所以设定5000[mm/sec²]、加速度变化时间50[msec]。

<第二实施方式>

在第一实施方式中，只依存所选择的工具编号来切换加减速的设定，但是在本实施方式中，表示根据通过加工程序的各个程序块进行指令的移动种类、移动量、进给速度等来切换加速度和加速度变化时间的例子。

本实施方式的数值控制装置1的结构和第一实施方式的结构相同。

图5是表示本实施方式的加速度设定数据的例子。本实施方式的加速度设定数据中存储在满足怎样的适用条件时适用怎样的加速度。作为适用条件，如图所示，除了工具编号还设置移动种类、移动量、进给速度等指令值的条件，并与此关联地存储有加速度和加速度变化时间等加速度设定。在图示的例子中，在选择了工具1，通过加工程序的指令进行指令的移动种类为直线、在X轴方向移动0～10mm的情况下，当进给速度F为1000[mm/min]以上时适用编号1的加减速设定，另外当进给速度F为500≤F<1000[mm/min]时适用编号2的加减速设定。

另外，在图5中作为适用条件而表示了选择工具和移动种类、移动量、进给速度等指令值的条件，但是除此之外也可以适当采用读入了加工程序时得到的信息(例如选择平面、主轴旋转速度、各种动作模式等)作为指令值条件。

另外，一般在数值控制装置中能够预读加工程序，不仅读入执行中的程序块也读入包括了今后执行预定的程序块的多个程序块的信息，因此能够设定例如观察多个程序块的移动量来切换加速度的适用条件。

根据上述的加速度设定数据，加减速设定部14在加工程序执行时按照加工程序的每个程序块将适于加工指令的加减速设定存储到执行时加减速设定存储部22中，由此即使是相同的工具也能够根据指令切换加减速，从而能够进行更精细的加减速的切换。

图6是本实施方式的数值控制装置上执行的处理的概要流程图。

[步骤SB01]指令分析部10读入加工程序的程序块并进行分析，将分析结果输出给插补部11和加减速设定部14。

[步骤SB02]加减速设定部14根据在步骤SB01由指令分析部10读入并分析的程序块的指令内容和当前选择出的工具等信息，参照存储在加速度设定数据存储部21中的加速度设定数据，取得符合适用条件的加速度和加速度变化时间等加减速设定。

[步骤SB03]加减速设定部14将在步骤SB02取得的加减速设定写入到加减速控制部12在实际执行加减速控制时所参照的执行时加减速设定存储部22中。

[步骤SB04]进行程序块的执行。在该执行时，加减速控制部12使用作为各程序块的信息而保存的加速度和加速度变化时间来进行。

[步骤SB05]判定是否已执行完加工程序的所有程序块。完成的情况下，结束加工程序的执行，没有完成的情况下，返回步骤SB01。

图7是表示在本实施方式的数值控制装置中执行了加工程序时的加减速设定切换的具体例子的图。例如，如图5所示将分别对加减速设定项目设定了值的加速度设定数据预先存储在加速度设定数据存储部21中，在执行图7所示的加工程序时，在程序块N1～N2中，选择工具1，X轴方向的直线移动并且进给速度F为1000[mm/min]以上，因此设定编号1的加速度10000[mm/sec²]、加速度变化时间100[msec]，在程序块N3～N4中，进给速度F为500≤F<1000[mm/min]，因此设定编号2的加速度5000[mm/sec²]、加速度变化时间50[msec]。

<第三实施方式>

在第一、第二实施方式中，在执行加工程序过程中，执行了要适用的加速度的判定处理，但是在第三实施方式中，在实际执行加工程序之前，进行曾经使用了工件的尺寸和材质等信息的仿真并生成进刀量和切削量、轴负荷等加工数据，将这些数据用于决定加减速设定，由此能够比第一、第二实施方式更加精细地切换加速度。

图8是本实施方式的数值控制装置的功能框图。本实施方式的数值控制装置1除了设置第一实施方式的数值控制装置1所具备的各功能程序块，还设置仿真部15以及加工数据存储部23。

仿真部15根据加工程序以及工件的尺寸和材质等信息来执行加工仿真，作为执行的结果，将根据加工程序的各个程序块的指令执行的加工控制中对工件的进刀量和切削量、轴负荷等的加工数据与程序块编号等关联地存储到加工数据存储部23中。

另外，在本实施方式的加速度设定数据存储部21中预先准备图9所示的每个条件的加速度设定数据。在本实施方式的加速度设定数据中对第二实施方式的每个条件的加速度设定数据的适用条件还追加了进刀量等加工数据的条件。

并且，本实施方式的加减速设定部14在执行加工程序时按照加工程序的每个程序块，根据该程序块的指令、存储在加工数据存储部23中的与该程序块对应的加工数据，参照加速度设定数据存储部21来存储适合基于该程序块指令的加工动作的加减速设定，由此能够根据指令以及基于该指令的针对工件的进刀量等信息来切换加减速，能够进行更精细的加减速切换。

图10是本实施方式的仿真部15执行的处理的概略流程图。

[步骤SC01]读入加工程序的程序块并分析，推进仿真的执行。

[步骤SC02]取得作为对各程序块执行了仿真的结果而得到的进刀量等加工数据。

[步骤SC03]将在步骤SC02得到的加工数据与各程序块关联起来存储在加工数据存储部23中。

[步骤SC04]判定是否执行完加工程序的所有程序块。在完成的情况下，结束加工程序的执行，在没有完成的情况下，返回步骤SC01。

图11是表示在本实施方式的数值控制装置中执行了加工程序时的加减速设定切换的具体例子的图。如图9那样，将分别针对加减速设定项目设定了值的加速度设定数据预先存储在加速度设定数据存储部21中，另外，如图12所示，在输入工件的尺寸后进行了仿真的结果，在N1中为3[mm]的进刀，在N101中为1[mm]的进刀。此时，在执行图11所示的加工程序时，在程序块N1中，选择工具1，直线移动并且进给速度F为1000[mm/min]以上且进刀量为2[mm]以上的范围，因此设定编号1的加速度10000[mm/sec²]、加速度变化时间100[msec]，在N101中，进刀量未满2[mm]，所以设定编号2的加速度5000[mm/sec²]、加速度变化时间50[msec]。

以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述的实施方式的例子，可以通过增加适当的变更以各种方式来实施。

例如，在上述实施方式中，说明了以下情况，即在执行时加减速设定存储部22中设置存储1组加减速设定的区域，加减速设定部14与加工程序的程序块的执行同步地将加减速设定存储在执行时加减速设定存储部22中，但是，也可以将存储在执行时加减速设定存储部22中的加减速设定与各个程序块的程序块编号等对应起来存储，加减速控制部12根据成为当前进行加减速设定的对象的程序块编号，从执行时加减速设定存储部22读出与该程序块对应的加减速设定，并根据该读出的加减速设定进行加减速处理。

在采用本结构时，能够将加减速设定部14进行的对执行时加减速设定存储部22的加减速设定的记录先于加工程序中各程序块的执行，将多个程序块的加减速设定进行缓冲，而且也能够在开始加工程序20的执行之前对所有的程序块预先记录加减速设定。另外，在第三实施方式中，在仿真部15执行仿真时，能够同时进行由加减速设定部14对执行时加减速设定存储部22记录加减速设定。

由此，应该存储在执行时加减速设定存储部22中的数据量增加，但是在加工程序的执行过程中不需要进行加减速设定部14的处理，因此会有以下优点，即在如执行由微小程序块等构成的加工程序时等那样，加减速设定发生细微变化的情况下，数值控制装置1整体的负荷变轻。

另外，也能够代替在执行时加减速设定存储部22中存储加减速设定，而以包括改写加速度参数的指令的方式事先改写加工程序。

另外，在上述第三实施方式中表示了在数值控制装置1内设置了仿真部15的结构，但是，仿真部15也可以通过与数值控制装置1不同的计算机等装置来进行安装。

进一步，在上述第二、第三实施方式中说明了根据通过加工程序进行指令的进给速度F等指令值来判定是否符合加速度设定数据的适用条件，但是若是本领域技术人员则能够容易理解，在是否符合适用条件的判定中，应该考虑对过调等各种信号、数值控制装置中设定的参数等对指令值产生影响的各要素。

以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以其他的方式来实施。

Claims (4)

1.一种数值控制装置，根据从加工程序读入的程序块的指令，控制进行工件加工的机床所具备的轴，其特征在于，

该数值控制装置具备：

加速度设定数据存储部，其存储将上述轴的加减速设定和至少包括工具编号的适用条件关联起来的加速度设定数据；

执行时加减速设定存储部，其存储在执行上述轴的控制时所使用的加减速设定；

加减速控制部，其根据在上述执行时加减速设定存储部中设定的加减速设定来进行上述轴的加减速控制处理；以及

加减速设定部，其在上述执行时加减速设定存储部中设定工具编号满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定，该工具编号为通过从上述加工程序读入的程序块的工具选择指令进行指令的工具编号。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

上述适用条件除了工具编号还包括指令值的条件，

上述加减速设定部在上述执行时加减速设定存储部中设定从上述加工程序读入的程序块的指令满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定。

3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，

上述适用条件还包括加工数据的条件，

上述加减速设定部在上述执行时加减速设定存储部中设定从上述加工程序读入的程序块的指令和通过针对上述加工程序的仿真而得到的每个程序块的加工数据满足适用条件的加速度设定数据的加减速设定。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的数值控制装置，其特征在于，

在上述执行时加减速设定存储部中设定的加减速设定由上述加减速设定部预先对上述加工程序的每个程序块进行设定，

上述加减速控制部使用与成为进行上述加减速控制处理的对象的程序块对应的加减速设定来进行上述加减速控制处理。