CN106814691B - 数控装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控装置和控制方法。数控装置能执行插补型快速进给。CPU对数控程序解释一行，当解释的控制指令是快速进给指令时，对该快速进给指令是否是规定顺序动作的快速进给进行判断。规定顺序动作为例如工具更换指令。工具更换指令是在使主轴头返回至Z轴原点之后通过使主轴头在工具更换区域内升降来进行工具更换的指令。在快速进给指令是规定顺序动作的快速进给指令时，工具不与被切削件或夹具发生碰撞，因此，CPU执行通常的快速进给。因此，数控装置不进行不必要的插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

Description

数控装置和控制方法

技术领域

本发明涉及数控装置和控制方法。

背景技术

机床的现有快速进给移动使同时进行快速进给的轴分别以最高速移动。因此，很难事先预测移动路径，工具与被切削件可能会发生碰撞。日本专利特许公开1996年第76287号公报所记载的加减速控制方式提出了进行插补型快速进给的技术。插补型快速进给是使工具高速地沿直线移动至任意位置的快速进给移动。为了沿直线移动，移动的轴必须在同一时刻到达目的地。因此，当各轴的移动距离不同时，各轴的移动速度有时会设定得比指令速度慢。

因此，当使用插补型快速进给时，根据情况，有时会增加加工周期。此外，在同时对具有将轴的位置固定的夹持机构的轴和不具有夹持机构的轴进行插补型快速进给时，夹持机构松开后，机床需要开始所有轴的插补移动，因此，会增加加工周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种不进行不必要的插补型快速进给从而能缩短加工周期的数控装置和控制方法。

技术方案1的数控装置对具有使工具或被切削件移动的多个可动轴的机床进行控制，且能执行插补型快速进给，该插补型快速进给在两个以上的可动轴的快速进给中对移动开始位置至结束位置的范围进行直线插补以实施所述快速进给，其特征在于，包括：解释部，该解释部对数控程序进行解释；判断部，当所述解释部解释的控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该判断部针对多个所述可动轴中的所有轴或一部分轴，对所述工具是否可能会与所述被切削件或将所述被切削件固定在台上的夹具发生干涉进行判断；插补型快速进给执行部，当所述判断部判断为所述工具可能会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该插补型快速进给执行部执行所述插补型快速进给；以及快速进给执行部，当所述判断部判断为所述工具不会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该快速进给执行部不进行所述插补型快速进给而执行所述快速进给。当工具与被切削件或夹具不会发生干涉时，数控装置不进行插补型快速进给，而是进行通常的快速进给。因此，与执行插补型快速进给时相比，数控装置能缩短加工周期。数控装置能用插补型快速进给实现工具不会与被切削件或夹具发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。

技术方案2的数控装置的特征在于，所述判断部具有第一判断部，该第一判断部对假想直线是否与加工区域重叠进行判断，所述假想直线是指连接所述解释部解释的所述控制指令所指示的所述快速进给的所述移动开始位置与所述结束位置的直线，所述加工区域是指所述工具与所述被切削件或所述夹具可能会发生干涉的区域。加工区域是指工具与被切削件或夹具可能会发生干涉的区域。当假想直线与加工区域重叠时，可能会发生干涉，因此，数控装置进行插补型快速进给。当假想直线不与加工区域重叠时，不会发生干涉，因此，数控装置进行通常的快速进给。数控装置不进行不必要的插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

技术方案3的数控装置的特征在于，所述加工区域按多个所述可动轴中的每一个进行设定，所述第一判断部按多个所述可动轴中的每一个对所述假想直线是否与所述加工区域重叠进行判断，所述插补型快速进给执行部和所述快速进给执行部根据所述第一判断部按多个所述可动轴中的每一个进行判断的判断结果，按多个所述可动轴中的每一个执行所述插补型快速进给或所述快速进给。数控装置按各可动轴设定加工区域。数控装置按各轴判断干涉的可能性，因此，能按各可动轴执行插补型快速进给和快速进给。数控装置对不会发生干涉的可动轴不进行插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

技术方案4的数控装置的特征在于，所述判断部具有第二判断部，该第二判断部对所述解释部解释的所述控制指令是否是顺序动作指令进行判断，所述顺序动作指令包含如下的动作：在对规定方向的所述可动轴进行了使所述工具从所述被切削件或所述夹具退避规定距离的退避动作之后，进行其它所述可动轴的所述快速进给。顺序动作是在对规定方向的可动轴进行了使工具从被切削件退避的退避动作之后进行其它可动轴的快速进给的动作，因此，工具与被切削件或夹具不会发生干涉。当所解释的控制指令是顺序动作指令时，数控装置能判断为不存在工具与被切削件或夹具发生干涉的可能性。

技术方案5的数控装置的特征在于，所述顺序动作指令是指示工具进行更换的工具更换指令或指示所述被切削件进行更换的托盘转位指令或返回原点指令或返回参考点指令。工具更换指令、托板转位指令、返回原点指令、返回参考点指令是在对规定方向的可动轴进行了使工具从被切削件退避的退避动作之后进行其它可动轴的快速进给的指令，因此，在进行工具的退避之后，工具与被切削件或夹具不会发生干涉。数控装置不进行不必要的插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

技术方案6至10的数控装置的特征在于，所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构的所述可动轴进行判断，所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。具有夹持机构的可动轴通常是转轴。在三维形状的加工以外的快速进给中，使工具退避后移动，因此，在具有夹持机构的可动轴中，工具与被切削件或夹具不会发生干涉。数控装置对具有夹持机构的可动轴不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给。没有夹持机构的可动轴能不等待具有夹持机构的可动轴的动作而同时并行地进行动作。因此，能缩短数控装置的加工周期。

技术方案11的控制方法是数控机床的控制方法，所述数控装置对具有使工具或被切削件移动的多个可动轴的机床进行控制，且能执行插补型快速进给，该插补型快速进给在两个以上的可动轴的快速进给中对移动开始位置至结束位置的范围进行直线插补以实施所述快速进给，其特征在于，包括：解释工序，该解释工序对数控程序进行解释；判断工序，当所述解释工序解释的控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该判断工序针对多个所述可动轴中的所有轴或一部分轴，对所述工具是否可能会与所述被切削件或将所述被切削件固定在台上的夹具发生干涉进行判断；插补型快速进给执行工序，当所述判断工序判断为所述工具可能会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该插补型快速进给执行工序执行插补型快速进给；以及快速进给执行工序，当所述判断工序判断为所述工具不会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该快速进给执行工序不进行所述插补型快速进给而执行所述快速进给。数控装置通过进行上述工序，能获得技术方案1所述的效果。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是被切削件支承装置8的立体图。

图3是表示数控装置40和机床1的电气结构的框图。

图4是表示通常的快速进给的路径L1和插补型快速进给的路径L2的图。

图5是表示在X轴、Y轴、C轴这所有的轴上进行插补型快速进给时和仅在C轴上进行通常的快速进给时的加工周期的差异的图。

图6是加减速时间常数t1、t2的说明图。

图7是程序运转处理(第一实施例)的流程图。

图8是程序运转处理(第二实施例)的流程图。

图9是程序运转处理(第三实施例)的流程图。

图10是程序运转处理(第四实施例)的流程图。

具体实施方式

对本发明的实施方式进行说明。在以下说明中，使用图中用箭头表示的左右、前后、上下。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别是机床1的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图1所示的机床1是能对被切削件进行切削加工和车削加工的复合机床。

参照图1，对机床1的结构进行说明。机床1包括基台2、Y轴移动机构(未图示)、X轴移动机构(未图示)、Z轴移动机构(未图示)、移动体15、立柱5、主轴头6、主轴(未图示)、被切削件支承装置8、工具更换装置9、控制箱(未图示)、数控装置40(参照图3)等。基台2包括台架11、主轴基台12、右侧基台13、左侧基台14等。台架11是呈前后方向长的大致长方体状的结构体。主轴基台12形成为前后方向长的大致长方体，且设于台架11的上表面后方。右侧基台13设于台架11的上表面右前方，左侧基台14设于台架11的上表面左前方。右侧基台13包括支承台13A和支承台13B，左侧基台14包括支承台14A和支承台14B。支承台13A、13B、14A、14B形成为沿上下方向延伸的柱状，且在其上表面支承被切削件支承装置8。

Y轴移动机构设于主轴基台12的上表面，且包括一对Y轴轨道16(图1仅图示右侧的Y轴轨道16)、Y轴滚珠丝杠(未图示)、Y轴马达62(参照图3)等。一对Y轴轨道16和Y轴滚珠丝杠沿Y轴方向延伸。一对Y轴轨道16在其上表面沿Y轴方向引导移动体15。移动体15形成为大致平板状，在其底部的外表面具有螺母(未图示)。该螺母与Y轴滚珠丝杠螺合。若Y轴马达62使Y轴滚珠丝杠旋转，则移动体15与螺母一起沿一对Y轴轨道16移动。因此，Y轴移动机构将移动体15支承成能沿Y轴方向移动。

X轴移动机构设于移动体15的上表面，且包括一对X轨道(未图示)、X轴滚珠丝杠(未图示)、X轴马达61(参照图3)等。X轴轨道和X轴滚珠丝杠沿X轴方向延伸。立柱5沿上下方向延伸，且设于移动体15的上表面。立柱5在其底部具有螺母(未图示)。该螺母与X轴滚珠丝杠螺合。若X轴马达61使X轴滚珠丝杠旋转，则立柱5与螺母一起沿一对X轴轨道移动。因此，X轴移动机构将立柱5支承成能沿X轴方向移动。立柱5因Y轴移动机构、移动体15和X轴移动机构而能在基台2上沿X轴方向和Y轴方向移动。

Z轴移动机构设于立柱5的前表面，且包括一对Z轴轨道(未图示)、Z轴滚珠丝杠(未图示)、Z轴马达63(参照图3)等。Z轴轨道和Z轴滚珠丝杠沿Z轴方向延伸。主轴头6在其背面具有螺母(未图示)。该螺母与Z轴滚珠丝杠螺合。Z轴马达63固定于Z轴滚珠丝杠上端部的轴承(未图示)。若Z轴马达63使Z轴滚珠丝杠旋转，则主轴头6沿一对Z轴轨道移动。因此，Z轴移动机构将主轴头6支承成能沿Z轴方向移动。主轴(未图示)设于主轴头6内部，在主轴头6的下部具有工具安装孔(未图示)。工具安装孔用于安装工具。主轴因设于主轴头6上部的主轴马达64而旋转。

被切削件支承装置8固定于右侧基台13和左侧基台14的上表面。被切削件支承装置8将被切削件(未图示)保持成能旋转。被切削件支承装置8包括A轴台20和C轴台45。A轴台20能以与X轴方向平行的轴(图2所示的支轴31)为中心旋转。使A轴台20旋转的轴是A轴。C轴台45形成为圆盘状，且设于A轴台20上表面的大致中央处。在图2中，C轴台45能以与Z轴方向平行的轴为中心旋转，在其上表面使用夹具200(参照图2)来固定被切削件。使C轴台45旋转的轴是C轴。被切削件支承装置8通过使A轴台20绕A轴倾斜任意角度，能使被切削件相对于安装在主轴上的工具向任意方向倾斜。被切削件支承装置8的结构会在后面说明。

工具更换装置9包括工具库(未图示)和保护罩9A等。保护罩9A覆盖工具库。工具库呈围住立柱5和主轴头6的大致圆环状。工具库包括多个座(未图示)、链条(未图示)、库马达65(参照图3)等。座能拆装地安装工具。链条沿工具库设成环状。多个座沿着链条安装。因库马达65的驱动，座与链条一起沿工具库的形状移动。工具更换位置是位于工具库最下部的座的位置。工具更换装置9通过Z轴马达63的驱动使主轴头6从加工区域上升至Z轴原点。在工具更换区域内使主轴头6升降的期间，工具更换装置9对工具更换位置的座所保持的工具与安装于主轴的工具进行更换。Z轴原点是Z轴的机床原点。机床原点是X轴、Y轴的机床坐标为0且Z轴的机床坐标为能对被切削件进行加工的上限位置的位置。加工区域是比Z轴原点靠C轴台45侧的区域。工具更换区域是相对于Z轴原点位于与加工区域相反的一侧的区域，且是Z轴原点与ATC(自动工具更换)原点之间的区域。ATC原点是驱动库马达65后座能经过的位置。

控制箱固定于将机床1覆盖的罩(未图示)的外壁。数控装置40收纳于控制箱内侧。数控装置40根据数控程序对机床1的动作进行控制。数控程序由多行构成，各行包含控制指令。控制指令是例如G代码、M代码等。覆盖机床1的罩在其外壁面上具有操作面板10。操作面板10具有输入部18和显示部19。输入部18进行数控装置40的各种设定、输入等。显示部19显示各种画面、消息、警报等。

参照图2，对被切削件支承装置8的结构进行说明。被切削件支承装置8包括A轴台20、左侧支承台27、右侧驱动机构部28、C轴台45、C轴驱动部50等。A轴台20包括台部21、右连接部22、左连接部23。台部21是A轴台20的倾斜角度为0°时上表面为水平面且俯视呈大致长方形的板状部。右连接部22从台部21的右端部向右斜上方延伸，且能旋转地与右侧驱动机构部28连接。左连接部23从台部21的左端部向左斜上方延伸，且能旋转地与左侧支承台27连接。C轴台45能旋转地设置在台部21上表面的大致中央处。

C轴驱动部50设于台部21的下表面，且经由设于台部21的大致中央处的孔(未图示)与C轴台45连接。C轴驱动部50在其内部具有转轴(未图示)、C轴马达66(参照图3)、夹持机构68(参照图3)等。转轴沿与C轴台45正交的方向延伸，且固定于C轴台45。C轴马达66固定于转轴。因此，若C轴马达66使转轴旋转，则C轴台45旋转。夹持机构68例如利用从压缩机(未图示)供给来的压缩空气进行转轴的夹持、松开。C轴台45能在其上表面安装夹具200。夹具200是对被切削件(未图示)进行保持的机构。

左侧支承台27位于A轴台20的左侧。左连接部23具有从其左端面向左方突出的大致圆柱状的支轴31。左侧支承台27利用其向上方突出的顶点部将支轴31支承成能旋转。左侧支承台27的底部固定于左侧基台14的支承台14A、14B(参照图1)上表面。

右侧驱动机构部28位于A轴台20的右侧。右侧驱动机构部28在其内侧收纳有右侧支承台(未图示)、减速机(未图示)、A轴马达67(参照图3)等。右连接部22具有支轴(未图示)。支轴呈从右连接部22的右端面向右方突出的大致圆柱状。右侧支承台将右连接部22的支轴支承成能旋转，且将减速机与A轴马达67一体化地予以保持。右连接部22的支轴与A轴马达67的输出轴经由减速机相互连接。减速机是用齿轮等将动力的旋转速度减小后输出的机械装置，作为输出能得到与减速比成比例的转矩。因此，若A轴马达67的输出轴旋转，则经由减速机，A轴台20与右连接部22一体地旋转，并绕A轴向任意方向倾斜。被切削件支承装置8能使被切削件相对于安装在主轴上的工具向任意方向倾斜。右侧支承台的底部固定于右侧基台13的支承台13A、13B(参照图1)上表面。

参照图1、图2，对利用机床1加工被切削件的方法进行说明。当对被切削件进行车削时，机床1例如使C轴台45旋转，使主轴(未图示)不旋转。被切削件经由夹具200而与C轴台45一体地旋转。机床1使主轴头6移动，通过使工具与旋转的被切削件接触来进行被切削件的车削加工。当对被切削件进行切削时，机床1例如使C轴台45不旋转，使主轴旋转。机床1通过使与主轴一起旋转的工具接触静止的被切削件来进行被切削件的加工。机床1例如通过使主轴和C轴台45旋转并使被切削件与工具接触，也能对被切削件进行切削。

参照图3，对数控装置40和机床1的电气结构进行说明。数控装置40包括CPU41、ROM42、RAM43、存储装置44、I/O基板46等。CPU41对机床1的动作进行控制。ROM42对用于执行后述程序运转处理(参照图7至图10)的控制程序等进行存储。RAM43对执行各种处理的过程中产生的各种数据进行存储。存储装置44是非易失性的，且对数控程序等进行存储。I/O基板46是进行机床1和各种信号的输入输出的电路基板。机床1具有驱动电路51至59。驱动电路51至59与数控装置40的I/O基板46连接。驱动电路51根据CPU41的指令信号向X轴马达61输出驱动电流(脉冲)。编码器71与X轴马达61及I/O基板46连接。编码器71检测出X轴马达61的位置信息(马达的绝对位置信息)，且将该检测信号输入I/O基板46。

驱动电路52根据CPU41的指令信号向Y轴马达62输出驱动电流。编码器72与Y轴马达62及I/O基板46连接。编码器72检测出Y轴马达62的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。驱动电路53根据CPU41的指令信号向Z轴马达63输出驱动电流。编码器73与Z轴马达63及I/O基板46连接。编码器73检测出Z轴马达63的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。驱动电路54根据CPU41的指令信号向主轴马达64输出驱动电流。编码器74与主轴马达64及I/O基板46连接。编码器74检测出主轴马达64的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。

驱动电路55根据CPU41的指令信号向库马达65输出驱动电流。编码器75与库马达65及I/O基板46连接。编码器75检测出库马达65的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。驱动电路56根据CPU41的指令信号向C轴马达66输出驱动电流。编码器76与C轴马达66及I/O基板46连接。编码器76检测出C轴马达66的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。驱动电路57根据CPU41的指令信号向A轴马达67输出驱动电流。编码器77与A轴马达67及I/O基板46连接。编码器77检测出A轴马达67的位置信息，且将该检测信号输入I/O基板46。

驱动电路58根据CPU41的指令信号向夹持机构68输出驱动电流。驱动电路59根据CPU41的指令信号向显示部19输出驱动电流。输入部18与I/O基板46连接。X轴马达61、Y轴马达62、Z轴马达63、主轴马达64、库马达65、C轴马达66、A轴马达67全都是伺服马达。编码器71至77是绝对值编码器，是一种对旋转位置的绝对位置进行检测后输出的位置传感器。驱动电路51至57从编码器71至77接收反馈信号，对位置和速度进行反馈控制。驱动电路51至59也可以是例如FPGA电路。

参照图4，对插补型快速进给进行说明。数控装置40根据数控程序的控制指令对安装于主轴的工具的各种动作进行控制。控制指令包含使工具移动至目标位置的移动指令。移动指令包含快速进给指令和切削进给指令。快速进给指令有通常的快速进给指令和插补型快速进给指令。通常的快速进给指令与工具的移动路径无关，是按各轴以最高速度使工具移动至目标位置的指令。插补型快速进给指令是指示使工具高速地沿直线移动至目标位置的插补型快速进给的控制指令。切削进给指令是使工具一边沿准确的切削路径一边进行移动的指令。数控装置40在不伴随切削地使工具移动时，为了缩短加工周期而采用快速进给指令。通常的快速进给指令不考虑移动路径，因此，工具可能会接触障碍物(例如被切削件或夹具200)等。因此，本实施方式采用插补型快速进给指令。

如图4所示，在以通常的快速进给从P1(X0，Y0)移动至P2(X300，Y200)时，工具沿路径L1移动。在通常的快速进给中，在X轴和Y轴上以最高速度使工具移动至目标位置(X300，Y200)。由于Y轴的移动距离比X轴的移动距离短，因此工具在到达X300之前先到达Y200。因此，工具从P1经由P3移动至P2，路径L1在P3处折曲。在以插补型快速进给进行移动时，工具沿路径L2移动。路径L2呈直线状。在插补型快速进给中，在X轴和Y轴上能使工具沿直线从P1移动至P2。在插补型快速进给中，只要P1与P2之间没有障碍物，工具就不会接触障碍物，因此，能实施安全的快速进给。

对插补型快速进给的缺点进行说明。在以下三种情形下，若采用插补型快速进给，则存在加工周期相对于通常的快速进给变长的缺点。

第一种情形是在具有夹持机构68的轴和没有夹持机构68的轴上同时进行插补型快速进给的时候。例如假定在X轴、Y轴、C轴这所有的轴上同时进行插补型快速进给的情况。C轴具有夹持机构68，X轴和Y轴没有夹持机构68。如图5(1)所示，t0时开始C轴的夹持机构68的松开动作。C轴、X轴、Y轴需要在夹持机构68的松开动作结束的t1之后进行插补型快速进给。若松开动作在t1时结束，则X轴、Y轴、C轴同时进行插补型快速进给。若X轴、Y轴、C轴的插补型快速进给在t3时结束，则夹持机构68开始C轴的夹持动作且在t4时结束。X轴、Y轴、C轴的插补型快速进给在t4时结束。

例如在三维形状的加工以外的快速进给中，通常，数控装置40在使工具退避之后进行转轴即C轴的快速进给。此时，在具有夹持机构68的C轴中，工具与被切削件或夹具200不会干涉。因此，对于具有夹持机构68的轴，数控装置40也可不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给。例如，假定仅在具有夹持机构68的C轴上进行通常的快速进给而在X轴和Y轴上进行插补型快速进给的情况。如图5(2)所示，X轴和Y轴在C轴的夹持机构68的松开结束之前在t0时就开始移动。在夹持机构68的松开结束的t1时，C轴进行通常的快速进给。C轴的通常的快速进给结束之后，夹持机构68开始夹持动作。X轴和Y轴的插补型快速进给结束之后，夹持机构68在t2时结束夹持动作。因此，在本实施方式中，在第一种情形下，通过对具有夹持机构68的C轴进行通常的快速进给，能缩短加工周期。

第二种情形是移动所需时间最长的轴与加减速时间常数最大的轴不同的时候。参照图6对加减速时间常数进行说明。数控装置40根据数控程序中的插补指令，按X轴、Y轴、Z轴、C轴、A轴中的每个轴运算目标位置、移动距离、移动速度、移动时间等。插补指令是以地址指定的移动速度对轴进行驱动时使用的控制指令。数控装置40进行插补后加减速。插补后加减速是通过移动平均滤波器(以下称之为FIR滤波器)对运算出的各轴的移动速度处理至少两次以上而使速度变化变得平滑的处理。

图6是表示使用FIR滤波器对在X轴方向上移动的工具的移动速度处理两次而得到的结果的图表。FIR滤波器的加减速时间常数(以下称之为时间常数)相当于由FIR滤波器进行平均的取样数。例如，当取样时间是1msec且FIR滤波器的时间常数为10msec时，FIR滤波器将包括此次插补指令在内的前十个指令的平均作为此次的输出。将第一级FIR滤波器(FIR1)的时间常数设为t1，将第二级FIR滤波器(FIR2)的时间常数设为t2。

使用两级FIR滤波器(FIR1、FIR2)对移动速度进行处理的结果是，加速度的变化成为一定值以下，因此，工具经t1+t2缓慢地加速至最高速度，之后，经t1+t2缓慢地减速后停止。因此，数控装置40通过使用多个FIR滤波器对移动速度进行处理，能使移动速度不发生剧烈变化，且能对机床1的振动和动作所需的最大转矩进行抑制。当t1＞t2时，t1确定加速度的大小，t2确定急动度的大小。速度指令变长t1+t2(加工周期延长)。进行插补型快速进给的所有轴将时间常数设成相同。这是因为，若在时间常数不同的轴上进行插补型快速进给，则加减速时插补误差会变大。

如图4所示，当从P1以快速进给的方式移动至P2时，X轴和Y轴的快速进给速度F和时间常数t1、t2按以下条件进行设定。

X轴：F50000，t1＝80ms，t2＝20ms。

Y轴：F50000，t1＝105ms，t2＝26ms。

在上述条件中，Y轴的时间常数比X轴的时间常数大。如上所述，在插补型快速进给中，将所有轴的时间常数设为相同。t1确定加速度的大小。Y轴的加速度比X轴的加速度小。若使Y轴以X轴的加速度进行动作，则可能会超过Y轴的最大转矩。因此，在进行X轴和Y轴的插补型快速进给时，使X轴的t1与Y轴的t1一致。t2确定急动度的大小。Y轴的急动度比X轴的急动度小。在驱动Y轴的机构中产生的振动可能会变大，因此，在进行X轴和Y轴的插补型快速进给时，使X轴的t2与Y轴的t2一致。因此，t1＝105ms，t2＝26ms。

在按上述条件对X轴和Y轴进行通常的快速进给时，X轴的加工周期为0.46s，Y轴的加工周期为0.371s。在按上述条件进行X轴和Y轴的插补型快速进给时，X轴和Y轴的加工周期为0.491s。在上述条件中，由移动距离长的X轴确定移动时间。若使X轴的时间常数与Y轴的时间常数一致，则定位时间会延长31msec。因此，在本实施方式中，在第二种情形下，若工具不与障碍物等发生干涉，则通过不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给，能缩短加工周期。

第三种情形是限制加速度最小的轴与限制急动度最小的轴不同的时候。限制加速度是按各轴预先设定且对使各轴移动的机构的振动等作了考虑的加速度限制值。限制急动度是按各轴预先设定且对使各轴移动的机构的振动等作了考虑的急动度限制值。在t1＞t2时，t1确定限制加速度的大小，t2确定限制急动度的大小。例如，X轴和Y轴的时间常数t1、t2按以下条件进行设定。

X轴：t1＝100ms，t2＝50ms。

Y轴：t1＝90ms，t2＝60ms。

为了按上述条件进行X轴和Y轴的插补型快速进给，数控装置40需要使X轴和Y轴的时间常数一致。t1是X轴较大，t2则是Y轴较大。使时间常数与X轴一致时，t1＝100ms，t2＝50ms，因此，t1+t2＝150ms。Y轴的t2缩短10ms，因此，急动度变大。若急动度变大，则在驱动Y轴的机构中产生的振动可能会变大，因此不理想。使时间常数与Y轴一致时，t1＝90ms，t2＝60ms，因此，t1+t2＝150ms。X轴的t1缩短10ms，因此，加速度变大。此时，用于驱动X轴的转矩可能会不足，因此不理想。

在使t1与X轴的时间常数一致且使t2与Y轴的时间常数一致时，t1＝100ms，t2＝60ms，因此，t1+t2＝160ms。此时，加速度和急动度分别比限制加速度和限制急动度小。因此，即使进行插补型快速进给也不成问题。但是，加工周期会比进行通常的快速进给时延长10ms。因此，在本实施方式中，在第三种情形下，若工具不与障碍物等发生干涉，则通过不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给，能缩短加工周期。

对考虑了上述第一种至第三种情形的程序运转处理进行说明。操作者使用操作面板10的输入部18从存储于存储装置44的多个数控程序中选择一个数控程序，并指示所选择的数控程序的加工开始。若CPU41从输入部18接收到加工开始指示，则读出ROM42所存储的控制程序，执行程序运转处理。在本实施方式中，程序运转处理有四个实施例。像在上述第一种至第三种情形中说明的那样，若工具不与被切削件或夹具200碰撞，则数控装置40能通过不执行插补型快速进给而执行通常的快速进给来缩短加工周期。在以下第一至第四实施例中，在工具执行通常的快速进给时，对与被切削件或夹具200碰撞的可能性进行判断，若没有碰撞的可能性，则执行通常的快速进给。

在本实施方式中，能设定插补型快速进给模式。插补型快速进给模式是对X轴、Y轴、Z轴、C轴和A轴执行插补型快速进给的模式。在执行数控程序之前，操作者能使用操作面板10的输入部18设定插补型快速进给模式。RAM43存储模式标志。在设定插补型快速进给模式时，CPU41开启模式标志。在解除插补型快速进给模式时，CPU41关闭模式标志。CPU41通过确认模式标志的开关，能判断有无插补型进给模式的设定。

参照图7对第一实施例进行说明。在执行规定顺序动作时，第一实施例不执行插补型快速进给而执行通常的快速进给。规定顺序动作是例如与工具更换动作相同地在使工具沿Z轴方向进行退避动作之后进行其它轴的快速进给的复合动作。CPU41从存储装置44读入操作者所选择的数控程序(S1)，并解释一行(S2)。CPU41对所解释的控制指令是否是结束指令进行判断(S3)。当不是结束指令时(S3：否)，CPU41对所解释的控制指令是否是快速进给指令进行判断(S4)。当不是快速进给指令时(S4：否)，CPU41执行所解释的控制指令(S9)。在执行控制指令之后，CPU41回到S2对下一行进行解释。

当所解释的一行是快速进给指令时(S4：是)，CPU41对是否设定了插补型快速进给进行判断(S5)。当RAM43所存储的模式标志关闭时，没有设定插补型快速进给(S5：否)，因此，CPU41根据快速进给指令执行通常的快速进给(S8)。

当RAM43所存储的模式标志开启时，设定了插补型快速进给(S5：是)，因此，CPU41对所解释的快速进给指令是否是用规定顺序动作指令执行的快速进给进行判断(S6)。规定顺序动作是例如工具更换指令、返回原点指令、返回参考点指令。工具更换指令是与工具库之间进行工具更换的控制指令。工具更换指令在使主轴头6返回至Z轴原点而向安全的地方退避之后，在主轴头6在Z轴原点与ATC原点之间的工具更换区域内进行升降的期间对工具进行更换。返回原点指令是如下的控制指令：在使主轴头6返回至Z轴原点而使工具退避至安全的地方之后，使其它轴返回至机床原点。返回参考点指令是如下的指令：通过操作面板10的设定，在例如使主轴头6返回至参考点(例如Z轴原点)而退避至安全的地方之后，能使其它轴(X轴、Y轴、A轴、C轴)返回至机床原点。当所解释的快速进给指令是规定顺序动作的快速进给指令时(S6：是)，CPU41在使工具沿特定轴方向退避之后使工具沿除此之外的轴进行移动，因此，工具不与被切削件或夹具200发生碰撞。因此，不必执行插补型快速进给，因而CPU41执行通常的快速进给(S8)。因此，与执行插补型快速进给时相比，CPU41能缩短加工周期。

当所解释的快速进给指令不是规定顺序动作的快速进给动作时(S6：否)，CPU41执行插补型快速进给(S7)。工具从移动开始位置沿直线移动至移动结束位置，因此，能实现不会与被切削件或夹具200发生碰撞的安全的快速进给。CPU41回到S2对下一行进行解释。当是结束指令时(S3：是)，CPU41结束本处理。因此，数控装置40能用插补型快速进给实现工具与被切削件或夹具200不会发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。

参照图8对第二实施例进行说明。在第二实施例中，对具有夹持机构68的可动轴不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给。本实施方式的C轴具有夹持机构68。第二实施例的程序运转处理中的S1至S5、S8、S9处理与第一实施例相同，因此，省略或简化说明。

CPU41对数控程序解释一行(S1、S2)。在所解释的控制指令是快速进给指令(S4：是)且设定了插补型快速进给模式时(S5：是)，CPU41从快速进给指令的对象轴中选择一个轴(S11)。例如，在从快速进给指令的对象轴即X轴、Y轴、C轴中选择X轴时，CPU41对X轴是否具有夹持机构68进行判断(S12)。由于X轴没有夹持机构68(S12：否)，因此CPU41开启所选择的X轴的插补型快速进给(S13)。插补型快速进给标志例如存储于RAM43，在执行插补型快速进给时开启，在不执行插补型快速进给时关闭。CPU41对快速进给指令的对象轴是否都已选择进行判断(S15)。当存在还没有选择的轴时(S15：否)，CPU41回到S11选择其它轴。

当所选择的轴为C轴时，由于C轴具有夹持机构68(S12：是)，因此CPU41关闭所选择的C轴的插补型快速进给标志(S14)。当所有的轴都已选择时(S15：是)，CPU41仅对开启插补型快速进给标志的轴执行插补型快速进给，对关闭插补型快速进给标志的轴则执行通常的快速进给(S16)。因此，像在上述第一种情形(参照图5(2))中说明的那样，数控装置40在开始松开C轴的同时对X轴和Y轴进行插补型快速进给，仅对C轴进行通常的快速进给，籍此，与对作为快速进给指令的对象的所有轴进行插补型快速进给时相比，能大幅缩短加工周期。因此，数控装置40能用插补型快速进给实现工具与被切削件或夹具200不会发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。

参照图9对第三实施例进行说明。在第三实施例中，仅当工具在干涉区域内移动时才进行所有轴的插补型快速进给。干涉区域是如下的空间：工具与被切削件或夹具200可能会发生干涉，但若执行插补型快速进给，则不会发生上述干涉。干涉区域是本发明的加工区域的一例。第三实施例的干涉区域例如按各轴如下所述地设定干涉区域。X轴是-50至-100为干涉区域，Y轴是-100至-200为干涉区域，Z轴是200至400为干涉区域，A轴是-60至60为干涉区域。

第三实施例的程序运转处理中的S1至S5、S7至S9处理与第一实施例相同，因此，省略或简化说明。CPU41对数控程序解释一行(S1、S2)。在所解释的控制指令是快速进给指令(S4：是)且设定了插补型快速进给模式时(S5：是)，CPU41对连接快速进给指令的移动开始点与移动结束点的假想直线是否通过干涉区域内进行判断(S20)。假想直线根据移动开始点和移动结束点的各坐标值计算出。当假想直线不通过干涉区域内时(S20：否)，工具不与被切削件或夹具200发生碰撞，因此，不必进行插补型快速进给。CPU41对作为快速进给指令的对象的所有轴都不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给(S8)。因此，与执行插补型快速进给时相比，CPU41能缩短加工周期。

当假想直线通过干涉区域内时(S20：是)，CPU41执行插补型快速进给(S7)。工具从移动开始位置沿直线移动至移动结束位置，因此，能实现不会与被切削件或夹具200发生碰撞的安全的快速进给。因此，数控装置40能用插补型快速进给实现工具与被切削件或夹具200不会发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。

参照图10对第四实施例进行说明。第四实施例是第三实施例的变形例。在第三实施例中，仅当工具在干涉区域内移动时才进行所有轴的插补型快速进给。在第四实施例中，对工具在干涉区域的外侧移动的轴不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给。第四实施例的干涉区域与第三实施例相同。

第四实施例的程序运转处理中的S1至S5、S8、S9处理与第一实施例相同，因此，省略或简化说明。

CPU41对数控程序解释一行(S1、S2)。在所解释的控制指令是快速进给指令(S4：是)且设定了插补型快速进给模式时(S5：是)，CPU41从快速进给指令的对象轴中选择一个轴(S31)。例如，在从快速进给指令的对象轴即X轴、Y轴、C轴中选择X轴时，CPU41对连接快速进给指令的移动开始点与移动结束点的假想直线是否通过X轴的干涉区域内进行判断(S32)。当假想直线不通过X轴的干涉区域内时(S32：否)，CPU41关闭所选择的X轴的插补型快速进给标志(S34)。插补型快速进给标志与第二实施例相同。当假想直线通过X轴的干涉区域内时(S32：是)，CPU41开启所选择的X轴的插补型快速进给标志(S33)。CPU41对快速进给指令的对象轴是否都已选择进行判断(S35)。当存在还没有选择的轴时(S35：否)，CPU41回到S31，对其它的Y轴、Z轴、C轴、A轴也进行与X轴相同的处理(S32～S34)。

当所有的轴都已选择时(S35：是)，CPU41仅对开启插补型快速进给标志的轴执行插补型快速进给，对关闭插补型快速进给标志的轴则执行通常的快速进给(S36)。因此，由于在工具通过干涉区域外侧的轴上工具不会与被切削件或夹具200发生碰撞，因此能通过不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给来缩短加工周期。因此，数控装置40能用插补型快速进给实现工具与被切削件或夹具200不会发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。

在第四实施例中，数控装置40通过按各轴指定干涉区域，能仅对参与加工的轴进行插补型快速进给。第四实施例是例如在基台3上设有台的机床。第四实施例也能应用于具有在台上载置多个旋转台且在各个旋转台上安装有被切削件的结构的机床。干涉区域因旋转台不同而不同，因此，在不参与加工的旋转台中，能不进行插补而用通常的快速进给来使轴移动，从而能缩短加工周期。

在以上说明中，图2所示的C轴台45是本发明的台的一例。执行图7和图9的S7的CPU41、执行图8的S13和S16的CPU41、执行图10的S33和S36的CPU41是本发明的插补型快速进给执行部的一例。执行图7和图9的S8的CPU41、执行图8的S14和S16的CPU41、执行图10的S34和S36的CPU41是本发明的快速进给执行部的一例。执行图9的S20和图10的S32的CPU41是本发明的第一判断部的一例。执行图7的S6的CPU41是本发明的第二判断部的一例。执行图8的S12的CPU41是本发明的第三判断部的一例。执行图8的S14和S16的CPU41是本发明的夹持快速进给执行部的一例。

图7和图9的S7、图8的S13和S16、图10的S33和S36是本发明的插补型快速进给执行工序的一例。图7和图9的S8、图8的S14和S16、图10的S34和S36是本发明的快速进给执行工序的一例。图9的S20和图10的S32是本发明的第一判断工序的一例。图7的S6是本发明的第二判断工序的一例。图8的S12是本发明的第三判断工序的一例。图8的S14和S16是本发明的夹持快速进给执行工序的一例。

如上述说明，本实施方式的数控装置40对机床1的动作进行控制。机床1具有用于使工具或被切削件移动的X轴、Y轴、Z轴、C轴、A轴。数控装置40能执行插补型快速进给。插补型快速进给在两个以上的轴的快速进给中对移动开始位置与移动结束位置之间进行直线插补以实施快速进给。数控装置40的CPU41对数控程序进行逐行解释。当所解释的控制指令是包含快速进给的控制指令时，CPU41针对多个轴中的所有轴或一部分轴，对工具是否会与被切削件或夹具200发生干涉进行判断。当判断为工具与被切削件或夹具200发生干涉时，CPU41执行插补型快速进给。当判断为工具不会与被切削件或夹具200发生干涉时，CPU41不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给。因此，数控装置40能用插补型快速进给实现工具与被切削件或夹具200不会发生碰撞的安全的快速进给，且能将加工周期因插补型快速进给而增加的量控制在最小限度。在本实施方式中，在执行插补型快速进给时，能通过根据情况执行通常的快速进给来缩短加工周期，因此，能提供不降低生产率的数控装置40和机床1。

在上述实施方式的第一实施例中，通过对所解释的控制指令是否是指示规定顺序动作的顺序动作指令进行判断，来对工具是否会与被切削件或夹具200发生干涉进行判断。规定顺序动作是如下的动作：在对规定方向的轴进行了使工具从被切削件或夹具200退避规定距离的退避动作之后，进行其它轴的快速进给。在规定顺序动作中，工具与被切削件或夹具200不发生干涉。因此，当所解释的控制指令是顺序动作指令时，CPU41能判断为工具与被切削件或夹具200不会发生干涉。当所解释的控制指令是顺序动作指令时，数控装置40能通过进行通常的快速进给来缩短加工周期。规定顺序动作是例如工具更换指令、返回原点指令、返回参考点指令等。

在上述实施方式的第二实施例中，通过对是否存在具有将位置固定的夹持机构68的轴进行判断，来对工具是否会与被切削件或夹具200发生干涉进行判断。在具有夹持机构68的C轴上，工具与被切削件或夹具200不发生干涉。CPU41对具有夹持机构68的C轴不进行插补型快速进给而执行通常的快速进给。CPU41使没有夹持机构68的轴在具有夹持机构68的C轴动作之前以同时并行的方式进行动作。因此，能缩短数控装置40的加工周期。

在上述实施方式的第三实施例中，通过对连接所解释的控制指令指示的快速进给的移动开始位置与结束位置的假想直线是否通过干涉区域进行判断，来对工具是否会与被切削件或夹具200发生干涉进行判断。干涉区域是工具可能会与被切削件或夹具200发生干涉的空间。在假想直线不通过干涉区域时，工具不会与被切削件或夹具200发生碰撞，因此，CPU41进行通常的快速进给。因此，数控装置不进行不必要的插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

在上述实施方式的第四实施例中，按各轴设定干涉区域。CPU41按各轴对假想直线是否通过干涉区域进行判断。CPU41对假想直线不通过干涉区域的轴不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给。数控装置40通过按各轴指定干涉区域，能仅对参与加工的轴进行插补型快速进给。

本发明不限于上述实施方式，能进行各种变形。上述实施方式的机床1是能进行切削加工和车削加工的复合机床，但也可以是仅能进行切削加工的机床。例如，也可以是如下的机床：安装工具的主轴能沿Z轴方向移动，在图1所示的基台2上设置有能沿X轴和Y轴方向这两个轴移动的台(未图示)。相对于台在X轴、Y轴、Z轴方向上相对移动的工具的移动机构的构造不限于上述实施方式。例如也可以是如下的机床：主轴在X、Y、Z轴方向这三个轴上驱动，且台固定或能旋转。上述实施方式的机床1是主轴与Z轴方向平行的立式机床，但也可以是主轴沿水平方向延伸的卧式机床。

上述实施方式的第一实施例也能应用于例如在基台2上设有旋转台(未图示)且在该旋转台上安装有多个托盘的机床。多个托盘分别对被切削件进行支承。通过使用多个托盘，能与被切削件的加工并行地准备下一个被切削件。加工结束之后，数控装置的CPU根据托盘旋转指令，通过使旋转台旋转来更换托盘。托盘旋转指令在使工具向远离被切削件或夹具200的安全的地方退避之后，使旋转台旋转。因此，托盘旋转指令属于第一实施例中的规定顺序动作。当解释数控程序而获得的控制指令是托盘旋转指令时，CPU不进行插补型快速进给而进行通常的快速进给。因此，机床不进行不必要的插补型快速进给，从而能缩短加工周期。

上述实施方式的驱动电路51至59设于机床1，但驱动电路51至59也可设于数控装置40。

Claims (11)

1.一种数控装置(40)，对具有使工具或被切削件移动的多个可动轴的机床(1)进行控制，且能执行插补型快速进给，该插补型快速进给在两个以上的所述可动轴的快速进给中对移动开始位置至结束位置的范围进行直线插补以实施所述快速进给，其特征在于，包括：

解释部(41)，该解释部(41)对数控程序进行解释；

判断部，当所述解释部解释的控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该判断部针对多个所述可动轴中的所有轴或一部分轴，对所述工具是否可能会与所述被切削件或将所述被切削件固定在台(45)上的夹具(200)发生干涉进行判断；

插补型快速进给执行部，当所述判断部判断为所述工具可能会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该插补型快速进给执行部执行所述插补型快速进给；以及

快速进给执行部，当所述判断部判断为所述工具不会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该快速进给执行部不进行所述插补型快速进给而执行所述快速进给。

2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第一判断部，该第一判断部对假想直线是否与加工区域重叠进行判断，所述假想直线是指连接所述解释部解释的所述控制指令所指示的所述快速进给的所述移动开始位置与所述结束位置的直线，所述加工区域是指所述工具与所述被切削件或所述夹具有可能发生干涉的区域。

3.如权利要求2所述的数控装置，其特征在于，

所述加工区域按多个所述可动轴中的每一个进行设定，

所述第一判断部按多个所述可动轴中的每一个对所述假想直线是否与所述加工区域重叠进行判断，

所述插补型快速进给执行部和所述快速进给执行部根据所述第一判断部按多个所述可动轴中的每一个进行判断的判断结果，按多个所述可动轴中的每一个执行所述插补型快速进给或所述快速进给。

4.如权利要求1至3中任一项所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第二判断部，该第二判断部对所述解释部解释的所述控制指令是否是顺序动作指令进行判断，所述顺序动作指令包含如下的动作：在对规定方向的所述可动轴进行了使所述工具从所述被切削件或所述夹具退避规定距离的退避动作之后，进行其它所述可动轴的所述快速进给。

5.如权利要求4所述的数控装置，其特征在于，

所述顺序动作指令是指示工具进行更换的工具更换指令或指示所述被切削件进行更换的托盘转位指令或返回原点指令或返回参考点指令。

6.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构(68)的所述可动轴进行判断，所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，

当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。

7.如权利要求2所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构的所述可动轴进行判断，

所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。

8.如权利要求3所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构的所述可动轴进行判断，

所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。

9.如权利要求4所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构的所述可动轴进行判断，

所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。

10.如权利要求5所述的数控装置，其特征在于，

所述判断部具有第三判断部，当所述解释部解释的所述控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该第三判断部对是否存在具有将位置固定的夹持机构的所述可动轴进行判断，

所述快速进给执行部具有夹持快速进给执行部，当所述第三判断部判断为存在具有所述夹持机构的所述可动轴时，该夹持快速进给执行部对具有所述夹持机构的所述可动轴执行所述快速进给。

11.一种控制方法，是数控装置的控制方法，所述控制装置对具有使工具或被切削件移动的多个可动轴的机床进行控制，且能执行插补型快速进给，该插补型快速进给在两个以上的可动轴的快速进给中对移动开始位置至结束位置的范围进行直线插补以实施所述快速进给，其特征在于，包括：

解释工序，该解释工序对数控程序进行解释；

判断工序，当所述解释工序解释的控制指令是包含所述快速进给的控制指令时，该判断工序针对多个所述可动轴中的所有轴或一部分轴，对所述工具是否可能会与所述被切削件或将所述被切削件固定在台上的夹具发生干涉进行判断；

插补型快速进给执行工序，当所述判断工序判断为所述工具可能会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该插补型快速进给执行工序执行所述插补型快速进给；以及

快速进给执行工序，当所述判断工序判断为所述工具不会与所述被切削件或所述夹具发生干涉时，该快速进给执行工序不进行所述插补型快速进给而执行所述快速进给。