CN109143964B - 数值控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制装置，其具有使刀具退避以便在中断加工机加工工件时该工件的加工面不会损伤的功能。数值控制装置在检测出中断加工的指令的情况下，确定要中断的加工的加工方法，根据该确定的加工方法以及要中断的加工的主轴的进给方向和主轴的旋转方向，决定刀具的退避方向，并制作向所决定的退避方向的刀具的移动路径。

Description

数值控制装置
技术领域
本发明涉及一种数值控制装置，尤其涉及一种具有刀具的退避功能的数值控制装置。
背景技术
在加工机正在加工工件的过程中，由于停电、换刀等原因，有时中断加工。在需要中断加工的情况下，当手动或者自动地接通请求停止的信号时，控制该加工机的数值控制装置感知该信号并使伺服电动机停止。
在加工过程中刀具与工件相接触，因此当仅停止用于驱动加工机的电动机的驱动时，在刀具与工件相接触的状态下停止加工机，从而有时在之后的作业中出现故障。因此，通常在加工中断时需要进行以下控制：以使刀具与工件分离的方式使主轴等进行动作的控制、即退避刀具的控制。
作为与刀具的退避控制有关的以往技术，例如在日本特开昭62-88546号公报中公开了以下技术：在刀具产生破损时，使自动退避选择程序进行动作而选择Z轴动作退避、固定路径动作退避以及反路径动作退避来进行处理。另外，在日本特开2016-099824号公报中公开以下技术：当感知到加工的停止信号时，沿着将沿移动路径减速停止的路径与远离该移动路径的退刀路径进行合成而得到的停止退刀路径，使刀具从工件退避。并且，在日本特开2007-249484号公报中公开了以下技术：使刀具向刀具的偏置矢量方向退避。
然而，即使是例如使用在日本特开昭62-88546号公报中公开的技术使刀具从工件向Z轴方向退避或者使用在日本特开2016-099824号公报中公开的技术使刀具从工件沿着停止退刀路径退避，也有可能对工件与刀具的接触面产生损伤。例如图5所示，在使用利用设置于旋转的刀具外周面的刀刃进行加工的铣削刀具来加工工件的情况下，在接受停止信号时使刀具向图5所示的退避方向(Z轴方向)退避时，在作为刀具与工件的接触面之一的加工面A上有可能残留纵向(刀具的退避方向)的损伤。而且，仅应用日本特开昭62-88546号公报、日本特开2016-099824号公报所公开的技术，难以克服不残留这种损伤。
另外，通过使用日本特开2007-249484号公报的技术能够使刀具朝向从工件分离的方向退避，但是该技术以使用刀具偏置功能为前提，因此存在无法与指令刀具偏置方向的G码指令并未记载于加工程序的情况(例如首先制作结合考虑了刀具直径的偏置量的加工程序的情况等)对应的问题。
通常，在使用设置于图5所示那样旋转的刀具外周面的刀刃来进行加工的情况下，期望如图6所示以在中断加工时刀具的刀刃从工件分离的方式，向刀具直径方向退避之后向轴方向进行退刀。然而，在加工程序中并不包含表示刀具与工件的位置关系的信息，因此难以根据刀具与工件的位置关系来判断刀具的退避方向。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种具备在中断加工机对工件的加工时以该工件的加工面不会损伤的方式使刀具退避的刀具退避功能的数值控制装置。
在本发明的数值控制装置中，中断加工机的加工时确定工件的加工方法为下切还是上切，根据所确定的该加工方法以及切削进给方向(刀具的前进方向)和主轴的旋转方向来判断刀具的退避方向，由此解决上述问题。
本发明的数值控制装置，其按照加工程序对加工机进行控制，该加工机具有主轴以及使上述主轴和工件相对地移动的至少两个进给轴，且使安装于上述主轴的刀具旋转来对上述工件进行加工，上述数值控制装置具备如下功能：根据对上述工件进行加工时中断该加工的指令，中断当前正在进行的上述加工并使上述刀具从上述工件退避。该数值控制装置具备：停止指令检测部，其检测出中断上述加工的指令；加工方法确定部，其在上述停止指令检测部检测出中断上述加工的指令的情况下，确定要中断的上述加工的加工方法；以及退避路径制作部，其根据由上述加工方法确定部确定的上述加工方法以及要中断的上述加工中的上述主轴的进给方向和上述主轴的旋转方向，决定上述刀具的退避方向，并制作向所决定的退避方向的上述刀具的移动路径。
上述加工方法为下切和上切的某一种。
在上述加工方法为下切的情况下，从上述主轴的根部观察时，上述主轴的旋转方向为顺时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的左方向，上述主轴的旋转方向为逆时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的右方向，另一方面，在上述加工方法为上切的情况下，从上述主轴的根部观察时，上述主轴的旋转方向为顺时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的右方向，上述主轴的旋转方向为逆时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的左方向。
根据本发明，在中断加工机对工件的加工时，即使在使用未进行刀具偏置等设定的加工程序的情况下，也能够以工件与刀具的接触面(加工面)不残留损伤的方式使刀具从工件退避。
附图说明
图1是表示一个实施方式的数值控制装置以及通过该数值控制装置控制的加工机的主要部分的概要硬件结构图。
图2是一个实施方式的数值控制装置的概要功能框图。
图3是说明基于本发明的加工方法的刀具的退避方向的判定的图。
图4是表示刀具退避处理流程的概要流程图。
图5是表示使用设置于刀具外周面的刀刃来进行加工的示例的图。
图6是说明刀具从工件的退避回方向的图。
具体实施方式
以下，示出用于实现本发明的数值控制装置的结构例。其中，本发明的数值控制装置的结构并不限定于以下示例，只要能够实现本发明的目的，则可以采用任意的结构。
图1是表示一个实施方式的数值控制装置以及通过该数值控制装置控制的加工机的主要部分的概要硬件结构图。
本实施方式的数值控制装置1所具备的CPU 11为对数值控制装置1进行整体控制的处理器。CPU 11经由总线20读取存储于ROM 12的系统程序，并按照该读取的系统程序来控制数值控制装置1整体。在RAM 13中存储有临时计算数据、显示数据以及后述的由操作员经由显示器/MDI单元70输入的各种数据等。
非易失性存储器14构成为例如使用未图示的电池进行备份等，而即使数值控制装置1的电源被断开也保持存储状态的存储器。在非易失性存储器14中存储有经由接口15读取的加工程序、后述的经由显示器/MDI单元70输入的加工程序等。在非易失性存储器14中还存储有用于运行加工程序的加工程序运行处理用程序等，但是这些程序在执行时在RAM13展开。另外，在ROM12中预先写入了制作和编辑加工程序所需的用于执行编辑模式的处理等的各种系统程序(包括刀具退避功能的系统程序)。
接口15为用于连接数值控制装置1与适配器等外围设备72的接口。从外围设备72侧读取加工程序、各种参数等。另外，能够将在数值控制装置1内编辑的加工程序经由外围设备72存储到外部存储单元。可编程机床控制器(PMC)16根据内置于数值控制装置1的序列程序向加工机的周边装置(例如，刀具更换用的机械手这种执行器)经由I/O单元17输出信号并进行控制。另外，在接受配备于加工机主体的操作盘的各种开关等的信号并进行必要的信号处理之后，过渡给CPU 11。
显示器/MDI单元70为具备显示器、键盘等的手动数据输入装置，接口18接受来自显示器/MDI单元70的键盘的指令、数据并过渡给CPU 11。接口19与操作盘71相连接，该操作盘71具备以手动方式驱动各轴时所使用的手动脉冲产生器等。
用于控制加工机所具备的轴的轴控制电路30接受来自CPU 11的轴的移动指令量，并将轴的指令输出到伺服放大器40。伺服放大器40接受该指令，驱动使加工机所具备的轴移动的伺服电动机50。轴的伺服电动机50内置有位置/速度检测器，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈至轴控制电路30，对位置和速度进行反馈控制。此外，在图1的硬件结构图中轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50仅示出了一个，但是，实际上准备与成为控制对象的机床所具备的轴的数量对应的数量。例如，在具备直线三轴的加工中心的情况下，对作为直线轴的X轴、Y轴、Z轴这三轴分别准备轴控制电路30、伺服放大器40、伺服电动机50。
主轴控制电路60接受向加工机的主轴旋转指令，向主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接受该主轴速度信号，使加工机的主轴电动机62以指令的旋转速度进行旋转，并驱动刀具。
在主轴电动机62上连接有位置编码器63，位置编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，该反馈脉冲被CPU 11读取。
图2是将用于实现刀具退避功能的系统程序安装于在图1所示的数值控制装置1的情况下的、本发明的一个实施方式的数值控制装置的概要功能框图。
图1示出的数值控制装置1所具备的CPU 11执行刀具退避功能的系统程序，对数值控制装置1的各部的动作进行控制，由此实现图2示出的各功能模块。本实施方式的数值控制装置1具备指令解析部100、插补部110、伺服控制部120、主轴控制部130、停止指令检测部140、加工方法确定部150以及退避路径制作部160。
指令解析部100从非易失性存储器14中依次读取加工程序200所包含的指令块，对该读取的指令块进行解析，计算出包含主轴的进给速度的指令值F的移动指令数据、包含主轴转速的指令值S的主轴旋转指令数据。另外，指令解析部100在接受到来自停止指令检测部140的指令的情况下，停止加工程序200的解析(中断加工)。
插补部110根据由指令解析部100计算出的主轴的进给速度的指令值F，生成以插补周期(控制周期)对由移动指令数据指令的指令路径上的点进行插补计算而得到的插补数据。在每个插补周期(控制周期)执行基于插补部110的插补处理。
伺服控制部120根据由插补部110生成的插补数据，控制驱动成为控制对象的机床的各轴的伺服电动机50。
另外，主轴控制部130根据主轴旋转指令数据来控制使成为控制对象的机床的主轴旋转的主轴电动机62。
停止指令检测部140检测用于请求加工的中断和刀具的退避动作的指令(例如，操作员对操作盘71进行操作而输出的停止信号等)，对指令解析部100输出当前正在进行的加工的中断指令，并且向加工方法确定部150和退避路径制作部160输出开始进行刀具退避控制的指令。
加工方法确定部150接受来自停止指令检测部140的指令，确定当前正在进行的加工、即要中断的加工是通过哪一种加工方法进行的加工。加工方法确定部150例如参照设置于数值控制装置的非易失性存储器14等的、存储与控制有关的设定信息的设定区域，参照预先根据操作员的操作、来自工序管理上的上位装置(主计算机、单元计算机等)的指令来设定的与加工方法有关的设定，确定要中断的加工是通过下切(down cut)进行还是通过上切(up cut)进行。在设为这种结构的情况下，与加工方法有关的设定，既可以对加工程序整体设定统一的一个加工方法，也可以对加工程序的各块的范围、每个块进行不同的与加工方法有关的设定。另外，在加工程序内能够包含与加工方法有关的设定的情况下，加工方法确定部150也可以从加工程序读取与加工有关的设定。
退避路径制作部160接受来自停止指令检测部140的指令，根据由加工方法确定部150确定的要中断的加工的加工方法(上切/下切)以及由指令解析部100解析的要中断的加工的移动指令中的刀具的进给方向和主轴的旋转方向，制作向使刀具从工件退避的退避方向的移动指令，并输出到插补部110。
图3是说明基于本发明的加工方法和刀具的进给方向的刀具的退避方向的判断方法的图。
如图3所示，退避路径制作部160在加工方法为下切的情况下，在从上方(从主轴的根部方向)观察刀具而刀具向顺时针方向旋转时相对于刀具的进给方向将左方向设为刀具的退避方向，另一方面，在刀具向逆时针方向旋转时相对于刀具的进给方向将右方向设为刀具的退避方向。另外，退避路径制作部160在加工方法为上切的情况下，在从上方(从主轴的根部方向)观察刀具而刀具向顺时针方向旋转时相对于刀具的进给方向将右方向设为刀具的退避方向，另一方面，在刀具向逆时针方向旋转时相对于刀具的进给方向将左方向设为刀具的退避方向。
操作员、上位装置也能够对预先设置于数值控制装置1的非易失性存储器14等的设定区域设定由退避路径制作部160制作的、使刀具从工件向退避方向退避的移动指令的移动量。另外，退避路径制作部160也能够对使刀具从工件退避的移动指令适当地追加/合成例如通过日本特开昭62-88546号公报、日本特开2016-099824号公报等所公开的现有技术制作的退避路径。
图4是图2示出的停止指令检测部140、加工方法确定部150、退避路径制作部160所执行的处理的概要流程图。
·[步骤SA01]停止指令检测部140检测出请求加工中断和刀具的退避动作的停止信号。
·[步骤SA02]加工方法确定部150确定要中断的加工的加工方法。
·[步骤SA03]退避路径制作部160对在步骤SA02中确定的加工方法进行基于其种类的判定。在加工方法为下切的情况下，使处理转移到步骤SA04，在加工方法为上切的情况下，使处理转移到步骤SA05。
·[步骤SA04]退避路径制作部160从上方(从主轴的根部方向)观察刀具来判定刀具向哪一个方向进行旋转。在主轴向顺时针方向进行旋转的情况下，使处理转移到步骤SA06，在主轴并不向顺时针方向进行旋转(向逆时针方向进行旋转)情况下，使处理转移到步骤SA07。
·[步骤SA05]退避路径制作部160从上方(从主轴的根部方向)观察刀具来判定刀具向哪一个方向进行旋转。在主轴向顺时针方向进行旋转的情况下，使处理转移到步骤SA07，在主轴并不向顺时针方向进行旋转(向逆时针方向进行旋转)情况下，使处理转移到步骤SA06。
·[步骤SA06]退避路径制作部160将刀具的退避方向设为相对于刀具的进给方向左侧，制作使刀具从工件退避的退避路径。
·[步骤SA07]退避路径制作部160将刀具的退避方向设为相对于刀具的进给方向右侧，制作使刀具从工件退避的退避路径。
根据上述结构，在中断加工时，即使在使用并未进行刀具偏置等的设定的加工程序的情况下也能够使刀具从工件退避以便在工件与刀具的接触面(加工面)不留下损伤。尤其，在加工程序的制作人员制作出不利用对刀具偏置方向进行指令的G码指令的加工程序的情况下、根据CAD/CAM的设定、规格输出不利用对刀具偏置方向进行指令的G码指令的加工程序的情况下，即使用结合刀具直径的指令来制作加工程序的情况下，也能够适当地进行刀具的退避。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明并不仅限于上述实施方式的示例，通过适当地进行变更能够以各种方式实施。

Claims (3)

1.一种数值控制装置，其按照加工程序对加工机进行控制，该加工机具有主轴以及使上述主轴和工件相对地移动的至少两个进给轴，且使安装于上述主轴的刀具旋转来对上述工件进行加工，
上述数值控制装置具备如下功能：根据对上述工件进行加工时中断该加工的指令，中断当前正在进行的上述加工并使上述刀具从上述工件退避，
上述数值控制装置具备：停止指令检测部，其检测出中断上述加工的指令，
其特征在于，
上述数值控制装置还具备：
加工方法确定部，其在上述停止指令检测部检测出中断上述加工的指令的情况下，确定要中断的上述加工的加工方法；以及
退避路径制作部，其根据由上述加工方法确定部确定的上述加工方法以及要中断的上述加工中的上述主轴的进给方向和上述主轴的旋转方向，决定上述刀具的退避方向，并制作向所决定的退避方向的上述刀具的移动路径。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述加工方法为下切和上切的某一种。
3.根据权利要求2所述的数值控制装置，其特征在于，
在上述加工方法为下切的情况下，
从上述主轴的根部观察时，上述主轴的旋转方向为顺时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的左方向，上述主轴的旋转方向为逆时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的右方向，
在上述加工方法为上切的情况下，
从上述主轴的根部观察时，上述主轴的旋转方向为顺时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的右方向，上述主轴的旋转方向为逆时针旋转的情况下，上述退避路径制作部将上述刀具的退避方向设为相对于上述主轴的进给方向的左方向。
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