CN109753015B - 数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序 - Google Patents

数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够提高激光加工的速度的数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序。用于将激光加工范围分割为多个区间，以个别的激光输出来加工各个区间的数值控制装置(1)具备：非易失性存储器(14)，其将多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来进行存储；以及CPU(11)，其在加工程序中，将轴的移动指令和上述加工条件的识别符一起指定为指令值，由此将所存储的激光输出条件按照顺序分别应用于多个区间。

Description

数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序
技术领域
本发明涉及用于控制激光加工机的数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序。
背景技术
近年来，在激光加工机中，使用光纤激光振荡器来代替现有的CO2激光振荡器。就光纤激光振荡器而言，针对指令的激光输出的响应性高，即使以更高的速度使轴移动仍会跟踪激光束，因此提高了加工速度。
另外，例如在对图4所示的由格子状的多条线段的部分组成的一定间隔的矩形(实线)进行激光加工时，不是一个一个地加工矩形，而是交替重复输出激光的指令和不输出激光的指令，从A到B以及从C到D，呈直线状连续地移动加工头，由此实现高速的加工。
这样，当在加工头的移动中切换激光输出时，数值控制装置进行指令值不同的多个移动指令。
例如，在专利文献1中提出一种激光加工机，将加工区间分割为多个，以交替配置非加工区间和加工区间的方式输出指令，并生成被称为微接头(Micro joint)的加工剩余部分。
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-126685号公报
发明内容
在现有的方法中，如图5所示，针对被分割为多个区间的原来的区间(X：0.0～X：100.0)，能够通过一个程序块的指令来记述轴的运动，但是为了切换作为加工条件的激光输出的接通和切断，需要通过多个程序块的指令来记述加工程序。交替地记述多个例如对将峰值功率设为“S100”的激光输出为接通的加工条件进行指令的程序块、以及对将峰值功率设为“S0”的激光输出为切断的加工条件进行指令的程序块。
此时，切换加工条件的次数增加，从而以一个程序块的指令使加工头移动的长度以及时间变短。于是，要求读取一个程序块的指令，且用于生成执行数据的时间即程序块处理时间(BPT)也将缩短。例如，在以60000mm/min的速度实施加工时，如果基于1个程序块的指令的加工长度为1mm，则可以是1msec以下的BPT，但是如果基于1个程序块的指令的加工长度为0.1mm，则要求0.1msec以下的BPT。
然而，有时根据数值控制装置的处理速度无法达到所求出的BPT。于是，如图6所示，在执行所生成的执行形式的数据后，即由于加工头移动一个程序块所对应的量后，来不及准备下一个指令，因此会产生等待时间，其结果是造成加工速度下降。
本发明的目的在于，提供能够提高激光加工时的加工速度的数值控制装置、数值控制方法以及数值控制程序。
技术方案(1)：本发明所涉及的数值控制装置(例如后述的数值控制装置1)用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间，其中，该数值控制装置具备：存储部(例如后述的非易失性存储器14)，其将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来进行存储；以及指令部(例如后述的CPU11)，其在加工程序中，通过将上述加工条件的识别符与轴的移动指令一起指定为指令值，从而将存储在上述存储部中的上述激光输出条件按照顺序分别应用于上述多个区间。
技术方案(2)：在技术方案(1)所述的数值控制装置中，也可以是，上述激光输出条件包括峰值功率、占空比、频率中的至少任意一个。
技术方案(3)：在技术方案(1)或技术方案(2)所述的数值控制装置中，也可以是，上述分割条件通过针对上述激光加工范围的比例、时间、距离中的任意一个来进行指定。
技术方案(4)：本发明的数值控制方法是用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间的计算机(例如后述的数值控制装置1)的数值控制方法，其中，将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来存储在存储部(例如后述的非易失性存储器14)中，在加工程序中，通过将轴的移动指令和上述加工条件的识别符指定为指令值，从而将存储在上述存储部中的上述激光输出条件按照顺序分别应用于上述多个区间。
技术方案(5)：本发明所涉及的数值控制程序用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间，其中，使计算机(例如后述的数值控制装置1)将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来存储在存储部(例如后述的非易失性存储器14)中，在加工程序中，通过将上述加工条件的识别符与轴的移动指令一起指定为指令值，从而将存储在上述存储部中的上述激光输出条件按照顺序分别应用于上述多个区间。
根据本发明，能够提高激光加工时的加工速度。
附图说明
图1是表示数值控制装置的主要部件的硬件结构的框图。
图2是例示加工条件以及加工程序的参照方法的图。
图3是表示生成执行形式的数据的时间与执行执行形式的数据的时间之间的关系的图。
图4是表示激光加工的轨迹例的图。
图5是表示切换加工条件时的现有的指令方式的图。
图6是表示现有的指令方式的等待时间的图。
附图标记的说明
1：数值控制装置、11：CPU(指令部)、12：ROM、13：RAM(存储部)、14：非易失性存储器(存储部)、80：激光控制部、81：激光加工部。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式的一例。
本实施方式的数值控制装置是控制具备了激光加工功能的机床的动作的装置。数值控制装置1通过对机床依次发送与轴的移动以及激光输出相关的控制信号来实施激光加工。
图1是表示数值控制装置1的主要部件的硬件结构的框图。
在数值控制装置1中，CPU11是控制数值控制装置1的整体的处理器。CPU11经由总线20读出存储在ROM12中的系统程序，并按照该系统程序来控制数值控制装置1的整体。
RAM13中存储有暂时的计算数据、显示数据以及操作员经由显示器/MDI单元70输入的各种数据。另外，一般来说，相比于对ROM的访问，对RAM的访问的速度更快，因此CPU11可以将存储在ROM12中的系统程序预先展开于RAM13上，从RAM13读入系统程序并执行。
非易失性存储器14是磁存储装置、闪存、MRAM、FRAM(注册商标)、EEPROM或者通过电池备份的SRAM或DRAM等，构成为即使切断数值控制装置1的电源也能够保持存储状态的非易失性存储器。非易失性存储器14中存储经由接口115、显示器/MDI单元70或通信部27而输入的加工程序等。
ROM12中被预先写入用于实施为了加工程序的生成以及编辑所需要的编辑模式的处理或用于自动运行的处理的各种系统程序。
经由接口15、显示器/MDI单元70或通信部27输入各种加工程序，并存储在非易失性存储器14中。
接口15将数值控制装置1和外部设备72连接起来。从外部设备72向数值控制装置1读入加工程序以及各种参数等。另外，能够使在数值控制装置1内编辑的加工程序经由外部设备72存储在外部存储单元中。作为接口15的具体例，列举有RS232C、USB、SATA、PC卡插槽、CF卡插槽、SD卡插槽、以太网(注册商标)、Wi-Fi等。接口15可以存在于显示器/MDI单元70上。作为外部设备72的例子列举有计算机、USB存储器、CFast、CF卡、SD卡等。
PMC(Programmable Machine Controller，可编程机器控制器)16通过内置在数值控制装置1内的时序程序经由I/O单元117将信号输出给机床的辅助装置(例如自动工具更换装置)并进行控制。另外，PMC16在接收配备在机床本体上的操作盘71的各种开关等的信号，在进行了必要的信号处理后，传给CPU11。另外，PMC16一般也被称为PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)。
操作盘71与PMC16连接。操作盘71可以具备手动脉冲发生器等。
显示器/MDI单元70是具备了显示器701(显示部)以及键盘或触摸面板702等操作部的手动数据输入装置。接口18除了向显示器/MDI单元70的显示器701发送用于显示的画面数据之外，还接收来自显示器/MDI单元70的操作部的指令和数据并传给CPU11。
各轴的轴控制电路30～34接收来自CPU11的各轴的移动指令量，并将各轴的指令输出给伺服放大器40～44。
伺服放大器40～44接收该指令，驱动各轴的伺服电动机50～54。各轴的伺服电动机50～54内置位置以及速度的检测器，将位置以及速度反馈信号反馈给轴控制电路30～34，并进行位置以及速度的反馈控制。
主轴控制电路60接收对机床的主轴旋转指令，将主轴速度信号输出给主轴放大器61。主轴放大器61接收该主轴速度信号，使机床的主轴电动机62以所指令的转速旋转，驱动刀具。
主轴电动机62通过齿轮或皮带等与脉冲编码器63结合，脉冲编码器63与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，通过CPU11经由总线20读取该反馈脉冲。
激光控制部80从CPU11接收基于加工程序的用于激光加工的激光输出指令。这里，激光输出指令中包括例如用于照射预定输出的激光的峰值功率、频率以及占空比等的指示。激光控制部80将基于该激光输出指令的控制信号输出给激光加工部81。
激光加工部81具备振荡激光并射出的激光振荡器、通过光学系统对从激光振荡器输出的激光进行聚光并照射工件的加工头以及喷嘴。激光加工部81根据来自激光控制部80的控制信号，对工件照射预定输出的激光。
接着，说明与数值控制装置1的激光加工相关的数值控制方法。
数值控制装置1按照所输入的加工程序以及加工条件，将激光加工范围分割为多个区间，以个别的激光输出来加工各个区间。
作为指令部的CPU11如果将存储在非易失性存储器14中的加工程序读出并展开于RAM13中，则将在该加工程序中记述的各个程序块更换为执行形式的数据并提供给激光控制部80。
此时，CPU11基于表示被设定为各个程序块的指令值的加工条件的识别符，读出预先设定的加工条件并生成执行形式的数据。
加工条件例如作为将多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符相关联的数据库被存储在非易失性存储器14(存储部)中。
另外，切换的加工条件可以被预先展开于RAM13(存储部)中。进一步地，也可以是指定加工条件被展开后的RAM13上的地址作为识别符的方式。由此，能够进一步期待BPT的缩短。
图2例示本实施方式所涉及的加工条件以及加工程序的参照方法。
在各个加工条件中，针对来自加工程序的参照编号即识别符来设定分割激光加工范围的区间数和每个区间的分割条件以及激光输出条件。
分割条件例如通过针对激光加工范围的比例、时间、距离中的任意一个来指定。
另外，各个区间也可以不对激光加工范围进行均分。例如在编号1的加工条件中，区间1、2、3分别成为整体的10％、70％、20％的比例。
激光输出条件包括峰值功率(S)、占空比(P)、频率(Q)中的至少任意一个。
另外，激光加工范围的激光输出条件的切换方法不限于接通和切断的切换。也可以在各个区间中独立设定S、P、Q的各个参数，例如设定功率逐渐上升或逐渐下降等。
在加工程序中，将轴的移动指令和加工条件的识别符一起指定为指令值，由此CPU11将存储在存储部中的激光输出条件按照顺序分别应用于多个区间。此时，CPU11以预定的控制周期单位来累积计算移动距离、时间等，判断基于所设定的分割条件的激光加工条件的切换时刻。
例如在对从“X：0.0”到“X：100.0”的激光加工进行指令的程序块“G01X100.L3”中，通过指令值“L3”而参照编号3的加工条件。由此，通过一个程序块的指令来实施从区间1到区间5每20mm切换峰值功率的激光加工。
图3表示生成执行本实施方式所涉及的执行形式的数据的时间与执行执行数据的时间之间的关系。
在该图中，通过本实施方式的上述加工条件的指定方式，将通过加工程序的一个程序块(例如N1)指令了由多个区间组成的激光加工范围的情况与现有方式的分割为多个程序块(例如N1～N14)并切换加工条件的情况进行比较并进行例示。
通过本实施方式所涉及的加工条件的指定方式以一个程序块切换多个加工条件的情况与针对该程序块的BPT以一个程序块指定单一的加工条件的情况是相同的。因此，以一个程序块(例如N1)切换多个加工条件的情况与分割为多个程序块(例如N1～N14)的情况相比，BPT的合计缩短。因此，在一个程序块内的加工条件的切换次数越多，加工头的移动距离越长，则能够期待相比于针对各个程序块(N1～N3)的指令的BPT，对执行形式的数据进行执行的时间即加工头的移动时间要更长。于是，例如在执行程序块N1的指令期间结束针对下一个程序块N2的执行形式的数据的生成。另一方面，在通过程序块N11～N14切换加工条件时，各个程序块的执行时间较短，因此例如在执行程序快N11的指令的期间不结束生成针对程序块N12的执行形式的数据，从而产生等待时间。这样，通过将多个程序块(N11～N14)记述的指令整合于1个程序块(N1)，由此没有激光加工部81的等待时间，与通过多个程序块切换加工条件的情况相比，加工速度有所提高。
根据本实施方式，数值控制装置1将激光加工范围分割为多个区间，在以个别的激光输出来加工各个区间时，将多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来并预先进行存储。然后，数值控制装置1在加工程序中将轴的移动指令和加工条件的识别符一起指定为指令值，由此将存储在存储部中的激光输出条件按照顺序分别应用于多个区间。
因此，数值控制装置1目前通过1个程序块的指令实现了通过多个程序块进行指令的多个区间的激光加工。由此，将削减加工程序的程序块数量，对每个程序块的执行时间以及移动距离变短的情况有所抑制。因此，数值控制装置1与为了切换加工条件而分割指令的现有方法相比，降低BPT的等待时间，从而能够进行更高速的激光加工。
数值控制装置1能够只通过加工程序内的一个程序块的指令，按照所分割的每个区间来独立设定峰值功率、占空比、频率中的至少任意一个，来作为激光输出条件。
数值控制装置1能够仅以加工程序内的一个程序块的指令，通过比例、时间、距离的任意一个将激光加工范围分割为多个区间，并将独立的激光输出条件应用于各个区间。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。另外，本发明记载的效果只不过例举了从本发明产生的最优的效果，而本发明的效果不限于本实施方式所记载的内容。
数值控制装置1的数值控制方法通过软件来实现。通过软件实现时，构成该软件的程序被安装到计算机中。另外，这些程序可以被登记到可移动介质中并由用户发布，也可以经由网络被下载到用户的计算机中进行发布。

Claims (5)

1.一种数值控制装置，其用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间，其特征在于，
该数值控制装置具备：
存储部，其将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来进行存储；以及
指令部，其在加工程序中，通过将存储在上述存储部中的多个上述加工条件的识别符中的一个与轴的移动指令一起指定为指令值，从而将存储在上述存储部中的与所指定的加工条件的识别符相关联的上述激光输出条件按照顺序分别应用于与所指定的加工条件的标识符相关联的上述多个区间。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，
上述激光输出条件包括峰值功率、占空比、频率中的至少任意一个。
3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，
上述分割条件通过针对上述激光加工范围的比例、时间、距离中的任意一个来进行指定。
4.一种数值控制方法，其是用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间的计算机的数值控制方法，其特征在于，
将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来存储在存储部中，
在加工程序中，将轴的移动指令和存储在上述存储部中的多个上述加工条件的识别符中的一个一起指定为指令值，由此将存储在上述存储部中的与所指定的加工条件的识别符相关联的上述激光输出条件按照顺序分别应用于与所指定的加工条件的标识符相关联的上述多个区间。
5.一种记录了数值控制程序的计算机可读介质，该数值控制程序用于将激光加工范围分割为多个区间，并以个别的激光输出来加工各个区间，其特征在于，
该数值控制程序使计算机将上述多个区间各自的分割条件以及激光输出条件与加工条件的识别符关联起来存储在存储部中，
在加工程序中，通过将存储在上述存储部中的多个上述加工条件的识别符中的一个与轴的移动指令一起指定为指令值，从而将存储在上述存储部中的与所指定的加工条件的识别符相关联的上述激光输出条件按照顺序分别应用于与所指定的加工条件的标识符相关联的上述多个区间。
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