CN107771305A - 数控装置 - Google Patents

Abstract

对工作机械(200)进行数控的数控装置(100)的特征在于，具有空转校正部(100‑2)，该空转校正部(100‑2)对构成加工程序(1)的程序块进行预读取，基于预读取到的程序块的指令，对工作机械(200)的进给轴的移动方向的第1反转位置、和在第1反转位置之后的反转位置即第2反转位置进行推定，对第1反转位置与第2反转位置之间的反转位置间距离进行推定，由此判断是否需要进行空转校正。

Description

数控装置

技术领域

本发明涉及对工作机械进行数控的数控装置。

背景技术

作为提高被加工物即工件的加工面精度的功能，具有空转校正功能。所谓空转，是指由在工作机械设置的进给轴的移动方向进行反转时产生的摩擦、扭转、齿隙引起的响应延迟。空转校正功能是如下功能，即，通过在进给轴的移动方向进行反转时沿反转后的轴移动方向赋予预先计算出的空转校正量，由此减少由于空转而产生的切削残留或者切削过量。下面，将所述的“切削残留”称为“象限凸起”。另一方面，在为了对以模具为代表的被加工物加工复杂的形状而通过CAM(Computer Aided Manufacturing)装置自动生成加工程序的情况下，在加工程序中存在多个关于进行1μm左右的微小的反转动作的记述。在现有的数控装置中，无论从进给轴的移动方向前次反转的位置起至本次反转的位置之间的反转位置间距离的大小如何，在轴移动方向发生反转的全部位置处都进行空转校正，因此存在切削残留或者切削过量变得过大而加工面精度降低的问题。

针对这样的问题，在专利文献1中提出了下述方法，即，在从进给轴的移动方向前次反转的位置起至本次反转的位置之间的反转位置间距离比预先设定的值小的情况下，使微小反转连续次数的值增加，与微小反转连续次数相对应地对空转校正量进行自动调整。

专利文献1：日本特开2009-301081号公报

发明内容

然而，在专利文献1中，使用从过去测量的反转位置、即进给轴的移动方向前次反转的位置起至本次反转的位置之间的反转位置间距离，但在该方法中，无法取得从本次反转的位置起至下次反转的位置之间的反转位置间距离，无法防止由于空转校正对于微小反转成为过度校正而引起的加工面精度的降低。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到一种能够提高加工面精度的数控装置。

为了解决上述课题、实现目的，本发明的数控装置对工作机械进行控制，该数控装置的特征在于，具有：空转校正部，其对构成加工程序的程序块进行预读取，基于预读取到的程序块的指令，对工作机械的进给轴的移动方向的第1反转位置、与第1反转位置之后的反转位置即第2反转位置之间的反转位置间距离进行推定，由此判断是否需要进行空转校正，在无需进行空转校正时，对空转校正量进行调整；以及显示部，其能够进行是否使空转校正部执行空转校正的设定。

发明的效果

本发明涉及的数控装置取得能够提高加工面精度的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的数控装置的结构的图。

图2是图1所示的工作机械的外观图。

图3是表示刀具在工件之上的移动路径、进给轴的移动方向进行反转的位置、反转位置间距离、进行空转校正的位置的图。

图4是用于说明由图1所示的反转位置推定部进行的轴移动方向的反转位置推定处理的流程图。

图5是表示图1所示的加工程序的一个例子的图。

图6是用于将从加工程序预读取的程序块与由反转位置推定部进行的反转位置推定动作相关联地进行说明的图。

图7是用于说明由图1所示的校正是否需要判断部进行的空转校正的是否需要判断处理的流程图。

图8是用于说明由校正是否需要判断部推定出的反转位置间距离和由校正是否需要判断部设定的基准值的图。

图9是用于说明图1所示的通信部及驱动单元的动作的流程图。

图10是用于说明由驱动单元实现的模型位置的图。

图11是表示向驱动单元发送校正停止指令的定时的一个例子的图。

图12是表示本发明的实施方式涉及的数控装置的硬件结构的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式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.

图1是表示本发明的实施方式涉及的数控装置的结构的图。在图1示出本发明的实施方式涉及的数控装置100和工作机械200。下面，在对工作机械200的结构的概要进行说明之后，对数控装置100的结构进行说明。

图2是图1所示的工作机械的外观图。图2所示的工作机械200是正交3轴的立式工作机械的一个例子，工作机械200具有：台架21；鞍座22，其设置于台架21之上，被沿y轴方向进行驱动；工作台23，其设置于鞍座22之上；以及支柱24，其固定于台架21，向台架21的上方延伸。在支柱24安装有支柱25，在工作台23之上设置工件300。

另外，图2所示的工作机械200具有：作为致动器的x轴驱动机构26x，其安装于鞍座22，将工作台23沿x轴方向进行驱动；作为致动器的y轴驱动机构26y，其安装于台架21，将鞍座22沿y轴方向进行驱动；以及作为致动器的z轴驱动机构26z，其安装于支柱24，将支柱25沿z轴方向进行驱动。

x轴驱动机构26x具有：x轴电动机27x；进给轴28x，其由x轴电动机27x进行驱动；以及旋转角检测器29x，其对进给轴28x的旋转角度进行检测。y轴驱动机构26y具有：y轴电动机27y；进给轴28y，其由y轴电动机27y进行驱动；以及旋转角检测器29y，其对进给轴28y的旋转角度进行检测。z轴驱动机构26z具有：z轴电动机27z；进给轴28z，其由z轴电动机27z进行驱动；以及旋转角检测器29z，其对进给轴28z的旋转角度进行检测。

通过x轴驱动机构26x对工作台23进行驱动，通过y轴驱动机构26y对鞍座22和在鞍座22的上部设置的x轴驱动机构26x进行驱动。支柱25及主轴30由在支柱24安装的z轴驱动机构26z进行驱动，工件300由在主轴30的前端安装的刀具31进行加工。作为结果，将工件300的xy平面内的2自由度的运动和刀具31的z轴方向的1自由度的运动进行组合，在xyz的3维空间内、即以3自由度，刀具31与工件300发生干涉的部分即工件300的表面的材料被去除。由此创建3维形状。由3个旋转角检测器29x、29y、29z分别检测出的电动机旋转角度被反馈至图1所示的数控装置100。

在工作机械200中，刀具31和工件300的相对位移是重要的。这是因为，在刀具31的加工中，在刀具31和工件300之间发生相对位移的情况下，产生由工件300的材料的切削残留或者切削过量而造成的加工误差。在数控装置100中，为了使得不发生这样的加工误差而进行反馈控制，但在数控装置100中，有时由于所述空转而在刀具31和工件300之间发生相对位移。

使用图3，对由空转校正造成的问题点进行说明。图3是表示刀具在工件之上的移动路径、进给轴的移动方向进行反转的位置、反转位置间距离、进行空转校正的位置的图。在图3中示出将图2所示的工件300沿XZ平面切断后的剖面、刀具31在XZ平面上的移动轨迹即移动路径A、移动路径A中的进给轴的反转位置即第1反转位置P11、第1反转位置P11后的下一个反转位置即第2反转位置P12。在图3中假设工件300相对于刀具31从纸面右侧向纸面左侧进行移动。

第1反转位置P11相当于在Z轴方向上的图2所示的进给轴28z的移动方向前次反转的位置。即，将在Z轴方向上从纸面下方朝向纸面上方进行移动的进给轴28z的移动方向发生反转的位置设为第1反转位置P11。第2反转位置P12相当于图2所示的进给轴28z的移动方向本次反转的位置。即，将在Z轴方向上从纸面上方朝向纸面下方进行移动的进给轴28z的移动方向发生反转的位置设为第2反转位置P12。反转位置P21相当于在X轴方向上进给轴28z的移动方向前次反转的位置。反转位置P22相当于在X轴方向上进给轴28z的移动方向本次反转的位置。

另外，在图3中将Z轴方向上的从第1反转位置P11起至第2反转位置P12之间的距离示出为反转位置间距离L1，还示出了空转校正量L2。反转位置间距离L1相当于从图2所示的进给轴28z的移动方向前次反转的位置起至本次反转的位置之间的反转位置间距离。

由于空转成为工件300的加工精度降低的原因，因此在移动路径A中的全部反转位置处，按照与空转校正量L2相当的移动量进行空转校正，在该情况下，即使反转位置间距离L1比空转校正量L2小，图2所示的进给轴28z也会在反转位置P22处被按照与空转校正量L2相当的移动量而进行驱动。其结果，有时校正变得过大，在工件300的表面之内的、与反转位置P22相比纸面右侧的部分处，切削残留或者切削过量变得过大，加工面精度降低。

本实施方式涉及的数控装置100为了解决这样的问题而如下构成，即，通过在刀具31的移动过程中对构成加工程序1的程序块进行预读取，对第1反转位置4和第1反转位置4之后的反转位置即第2反转位置5进行推定，利用第1反转位置4和第2反转位置5对反转位置间距离进行推定，由此抑制空转校正量变得过大。下面，对数控装置100的结构进行说明。

图1所示的数控装置100具有：控制部100-1，其按照加工程序1输出用于对工作机械200进行驱动控制的指令，另外，取得从工作机械200输出的反馈信息及传感器信息；空转校正部100-2，其对空转校正量进行调整；通信部10；以及驱动单元11。控制部100-1具有对图2所示的主轴30以及进给轴28x、28y、28z的动作进行控制的功能。下面，以本实施方式涉及的数控装置100的特征部分即空转校正部100-2的结构为中心进行说明。

空转校正部100-2具有：反转位置推定部2，其在刀具31的移动过程中依次对构成加工程序1的程序块进行读取，对进给轴的移动方向的反转位置进行推定；校正量运算部3，其对空转的校正量进行运算；以及驱动单元11，其对工作机械200所具有的电动机进行驱动。另外，空转校正部100-2具有校正是否需要判断部9，该校正是否需要判断部9基于预先在数控装置100设定的空转校正量6、由用户任意设定的阈值7、以及反转位置间距离，判断是否需要进行空转校正。

通信部10将从控制部100-1输出的指令发送至驱动单元11，并且在接收到从校正是否需要判断部9输出的校正停止信号9a时，将用于停止空转校正的校正停止指令10a发送至驱动单元11。

驱动单元11即使在基于从控制部100-1输出的指令而进行进给轴的反转动作过程中，在发送来校正停止指令10a的期间也会使空转校正停止。

校正是否需要判断部9判断反转位置间距离是否小于后面叙述的基准值，判断是否需要进行空转校正。在这里，工件300的材质或者工作机械200的机械要素会导致刀具31的动作产生误差，在仅使用空转校正量6的校正的是否需要判断中，有可能发生切削残留或者切削过量。本实施方式涉及的数控装置100构成为，能够使用基准值选择参数8对用于判断是否需要进行空转校正的基准值进行调整，该基准值选择参数8能够选择在数控装置100预先设定的空转校正量6、由用户任意设定的阈值7。

下面，说明反转位置推定部2对进给轴的移动方向反转的位置进行推定的方法。

图4是用于说明由图1所示的反转位置推定部进行的轴移动方向的反转位置推定处理的流程图。反转位置推定部2在S1中对用户创建的加工程序1进行读取，在S2中对当前执行中的程序块及其以后的程序块逐块进行解析，对多个进给轴28x、28y、28z各自的移动路径进行推定。并且，反转位置推定部2在S3中判断在推定出的移动路径上是否存在多个进给轴28x、28y、28z各自的移动方向的反转。

在S3中存在轴移动方向的反转的情况下(S3，Yes)，反转位置推定部2通过在S4中进行反转次数的递增计数，从而对在开始轴方向反转位置推定处理之后发生的反转次数进行计数。

在S5中，反转位置推定部2对当前已发生的反转次数是否大于或等于2进行确认。在反转次数大于或等于2的情况下(S5，Yes)，反转位置推定部2在S6中对第2反转位置5进行推定。

在反转次数未大于或等于2的情况下(S5，No)，反转位置推定部2在S7中对第1反转位置4进行推定，直至从当前执行中的程序块开始算起而发生第2次反转动作为止，即直至反转次数变为大于或等于2为止，重复执行S2及其以后的处理。另外，在S3中不存在轴移动方向的反转的情况下(S3，No)，反转位置推定部2重复执行S2及其以后的处理。

使用图5、6，具体地对由反转位置推定部2进行的反转位置推定动作进行说明。图5是表示图1所示的加工程序的一个例子的图。图6是用于将从加工程序预读取的程序块与由反转位置推定部进行的反转位置推定动作相关联地进行说明的图。

如图5所示，与加工程序1相关联有多个程序块编号和指令，在图5中，程序块编号是由N101至N111表示的。在数控装置100中，按照升序而读出在加工程序1中记述的这些程序块编号，基于与各个程序块编号相对应的指令而生成用于对工作机械200进行驱动的位置指令。在图6的纸面上侧，与图3相同地示出工件300的剖面和刀具31的移动路径A，在图6的纸面下侧，示出由反转位置推定部2读出的加工程序1的程序块编号和与该程序块编号相对应的指令。L1为从由反转位置推定部2推定出的第1反转位置4起至第2反转位置5之间的反转位置间距离。L2为图1所示的空转校正量6或者阈值7。

反转位置推定部2依次对与在加工程序1中记述的程序块编号相对应的指令进行读取，在刀具31到达至反转位置P22之前，对在反转位置P22处使进给轴进行反转动作的指令、即与程序块编号“N2”相对应的“第2反转指令”进行预读取。由此，反转位置推定部2能够在刀具31到达至反转位置P22之前对反转位置P22进行推定。

图7是用于说明由图1所示的校正是否需要判断部进行的空转校正的是否需要判断处理的流程图。图8是用于说明由校正是否需要判断部推定出的反转位置间距离和由校正是否需要判断部设定的基准值的图。图8的纵轴表示进给轴的位置，横轴表示时间。在图8示出移动路径的推定结果，并且示出由校正是否需要判断部9推定出的反转位置间距离L1和由校正是否需要判断部9设定的基准值L3。在图8中L1及L3具有L1＜L3的关系性。

在图7的S11中，校正是否需要判断部9对第1反转位置4及第2反转位置5进行读取，在S 12中，校正是否需要判断部9根据第1反转位置4及第2反转位置5之间的差值而对如图8所示的反转位置间距离L1进行推定。在S 13中，校正是否需要判断部9对空转校正量6、阈值7以及基准值选择参数8进行读取。

在S14中，校正是否需要判断部9对基准值选择参数8的内容进行确认，判断在基准值选择参数8是否选择了空转校正量6。在选择了空转校正量6的情况下(S14，Yes)，在S15中，校正是否需要判断部9将空转校正量6设定为基准值，执行S17的处理。在S14中没有选择空转校正量6的情况下，即选择了阈值7的情况下(S14，No)，在S16中，校正是否需要判断部9将阈值7设定为基准值，执行S17的处理。

在S17中，校正是否需要判断部9判断反转位置间距离L1是否小于通过S15或者S16设定的基准值。在反转位置间距离L1小于基准值的情况下(S17，Yes)，在S18中，由于无需进行空转校正，因此校正是否需要判断部9输出用于停止空转校正的校正停止信号9a。在反转位置间距离L1大于基准值的情况下(S17，No)，校正是否需要判断部9结束空转校正的是否需要判断处理，不进行S18的处理。

图9是用于说明图1所示的通信部及驱动单元的动作的流程图。图10是用于说明由驱动单元实现的模型位置的图。图10的纵轴表示进给轴的位置，横轴表示时间。由标号B、C表示的箭头的位置为空转校正的执行位置，B的位置相当于第1反转位置4，C的位置相当于第2反转位置5。以标号D表示的箭头的宽度相当于在驱动单元11内设定的增益的对应量的响应延迟时间。图11是表示向驱动单元发送校正停止指令的定时的一个例子的图。图11的纵轴表示进给轴的位置，横轴表示时间。在图11中，在由标号B表示的箭头的位置处，空转校正停止。由标号E表示的阴影区域是根据开始进行加工程序的预读取的位置、驱动单元的模型位置进行微小反转的位置而决定的停止空转校正的区域，由标号F表示的阴影区域是由L4表示的用户设定的误差宽度、且为停止空转校正的区域。

在S21中，通信部10对从校正是否需要判断部9发送的校正停止信号9a进行读取，在S22中，通信部10判断是否发送来校正停止信号9a，在发送来校正停止信号9a的情况下(S22，Yes)，在S23中对第1反转位置4进行读取，在S24中开始进行校正停止指令10a的发送。在未发送来校正停止信号9a的情况下(S22，No)，通信部10结束校正停止指令10a的发送处理。

在这里，空转校正是在如图10所示由虚线表示的模型位置、即驱动单元11的内部生成的模型位置处，按照进给轴的行进方向进行反转的定时而执行的。模型位置是指由接受到从控制部100-1发送的位置指令后的驱动单元11依照驱动单元11内的控制方式逐次地生成的理想化的进给轴的位置。与由控制部100-1生成的指令位置相比，模型位置具有在驱动单元11内设定的增益的对应量的响应延迟。因此，需要使对校正停止指令10a进行发送的定时与驱动单元11侧的模型位置取得同步。因此，在本实施方式中，通过在驱动单元11内部对模型位置进行模拟计算而进行应对。

在S25中，数控装置100依照与驱动单元11的控制方式相同的控制方式，通过数控装置100的内部计算而模拟地对模型位置进行更新。

在S26中，通信部10判断更新后的模型位置是否与第1反转位置4一致。具体地说，通信部10判断在模型位置到达至第1反转位置4之后从第1反转位置4减去用户设定的误差宽度所得的值、或者在模型位置到达至第1反转位置4之前从第1反转位置4减去用户设定的误差宽度所得的值是否与更新后的模型位置一致。在更新后的模型位置与第1反转位置4一致的情况下(S26，Yes)，在S27中，通信部10停止校正停止指令10a向驱动单元11的发送。在S28中，通信部10向校正是否需要判断部9请求校正停止信号9a的发送中止，结束校正停止指令10a的发送处理。在更新后的模型位置与第1反转位置4不一致的情况下(S26，No)，通信部10重复执行S24及其以后的处理。此外，默认的是通信部10从开始进行程序块的预读取的位置起，开始进行校正停止指令10a的发送。

在上述的方法中，设想了一种由于硬件及机械环境之类的要因导致机械的反转动作、校正停止指令10a的发送的定时误差变大的情况。因此，通信部10通过对图11所示的标号E的区域、即发送校正停止指令10a的区域，追加用户设定的误差宽度即标号F的区域，由此与硬件及机械环境之类的要因相匹配地对校正停止指令10a的发送定时进行调整。

图12是表示本发明的实施方式涉及的数控装置的硬件结构的图。如图12所示，数控装置100具有：处理器51，其进行运算处理；存储器52，其被处理器51用作工作区域；存储装置53，其对加工程序1进行存储；输入装置54，其是与用户之间的输入接口；显示装置55，其向用户显示信息；以及通信装置56，其具有与工作机械200之间的通信功能。处理器51、存储器52、存储装置53、输入装置54、显示装置55以及通信装置56通过数据总线50进行连接。

如上所述，根据本实施方式涉及的数控装置100，通过预读取加工程序1而对各进给轴的反转位置间距离进行推定，并将反转位置间距离与基准值进行比较，由此判断是否需要进行空转校正。在现有的数控装置中，使用从过去测量的反转位置、即进给轴的移动方向前次反转的位置起至本次反转的位置之间的反转位置间距离，但在该方法中，无法取得从本次反转的位置起至下次反转的位置之间的反转位置间距离，无法防止由于空转校正对于微小反转成为过度校正而引起的加工面精度的降低。根据本实施方式涉及的数控装置100，能够预读取加工程序1而判断是否需要进行空转校正，因此能够对切削残留或者切削过量进行抑制，能够取得如加工面精度提高这样的效果。

并且，根据本实施方式涉及的数控装置100，能够在反转位置间距离比基准值小的情况下自动地执行空转校正的停止，能够进一步地提高加工面精度。

此外，本实施方式涉及的数控装置100也可以具有显示装置55，该显示装置55是能够进行是否使空转校正部100-2执行空转校正的设定的显示部。在显示装置55的画面对显示数控装置100涉及的各种参数进行显示，并且对能够选择是否使空转校正部100-2执行空转校正进行显示。数控装置100设定有使空转校正部100-2执行空转校正的“空转校正调整模式”，通常时“空转校正调整模式”为关闭，但当在显示装置55的画面执行了将“空转校正调整模式”开启的操作时，“空转校正调整模式”成为有效，由空转校正部100-2执行上述的空转校正。此外，假设在显示装置55的画面能够选择表示“空转校正调整模式”为关闭的参数“0”、表示“空转校正调整模式”为开启的参数“1”而进行显示。用户通过执行将这样显示的参数“0”变更为“1”的操作，将“空转校正调整模式”变为开启。

以上的实施方式示出的结构表示本发明的内容的一个例子，既能够与其他公知的技术进行组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1加工程序，2反转位置推定部，3校正量运算部，4第1反转位置，5第2反转位置，6空转校正量，7阈值，8基准值选择参数，9校正是否需要判断部，9a校正停止信号，10通信部，10a校正停止指令，11驱动单元，21台架，22鞍座，23工件台，24、25支柱，26x x轴驱动机构，26y y轴驱动机构，26z z轴驱动机构，27x x轴电动机，27y y轴电动机，27z z轴电动机，28x、28y、28z进给轴，29x、29y、29z旋转角检测器，30主轴，31刀具，50数据总线，51处理器，52存储器，53存储装置，54输入装置，55显示装置，56通信装置，100数控装置，100-1控制部，100-2空转校正部，200工作机械，300工件。

Claims (2)

1.一种数控装置，其对工作机械进行数控，该数控装置的特征在于，具有：

空转校正部，其对构成加工程序的程序块进行预读取，基于预读取到的所述程序块的指令，对所述工作机械的进给轴的移动方向的第1反转位置、与所述第1反转位置之后的反转位置即第2反转位置之间的反转位置间距离进行推定，由此判断是否需要进行空转校正，在无需进行所述空转校正时，对空转校正量进行调整；以及

显示部，其能够进行是否使所述空转校正部执行空转校正的设定。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述空转校正部将所述空转校正量和由用户设定的阈值中的某一者选择作为基准值，在所述反转位置间距离小于所述基准值时，对所述第2反转位置处的所述空转校正量进行调整。