CN110682160A - 机床的数控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床的数控装置，其当振动检测装置故障时，能够以较短时间发现故障，将对使用了振动检测装置的功能的损害遏制在最低限。由程序解释部解释了自动工具替换动作后，指示由存储部存储来自振动检测装置的振动信息V(x)，在自动工具替换动作完成后，指示停止存储。当存储部所存储的全部振动信息V(x)中任何一个都没有超过预先设定的规定的振动水平的情况下，由振动信息解析部判定为振动检测装置异常。

Description

机床的数控装置
技术领域
本申请涉及机床的数控装置，特别涉及在安装有切削工具的主轴具备振动检测装置而对加工时切削工具的震颤进行判定、以及对主轴轴承进行诊断等的机床的数控装置。
背景技术
在现有的机床中，当使安装有切削工具的主轴旋转而对被加工物进行切削加工时，有时由于切入深度和切削量发生切削工具刚性不足等原因而发生震颤，在被加工物的加工表面也会存在与震颤相应的不均匀纹样。已知有用于解决这一问题的机床，其以避免切削工具的固有振动频率、与由于切削工具的转速及刀片数量而发生的加工时的振动频率一致的方式进行加工。然而，要寻找使切削工具的固有振动频率与加工时的振动频率不一致的转速，即使是具有足够经验和直觉的熟练技术人员也需要反复试验，是一种耗时的作业。因此，当发生震颤时，即使是熟练技术人员，减少切入量而加工的人也不在少数。
近年的机床出现了一种技术，其具备下述功能等，即，将每个切削工具的与临界切入量对应的稳定临界线图预先存储在控制装置中，以来自主轴所具备的振动检测装置的加工振动信息为基础，如果判定为加工时的振动频率与切削工具的震颤一致，并且判定为振动水平超过某个阈值，则将主轴的转速向稳定区域变更。作为现有技术文献，可以举出日本特开2012-213830公报和日本特开2012-56072公报等。
另外，还出现了一种机床的数控装置，其通过利用振动检测装置对当主轴轴承存在异常、或者存在异常的征兆时产生的特殊振动进行检测，从而对主轴轴承进行诊断。
另外，作为上述振动检测装置通常使用内置有加速度传感器的装置，从检测灵敏度和坚固性的观点出发，大多使用压电元件作为传感器元件。图3是振动检测装置的概略构成图。在压电元件302的两端形成有电极304a和电极304b，电极304b侧与振动检测装置301的框架接地侧连接。另一侧的电极304a与放大器303连接。上述压电元件302和放大器303封入振动检测装置301的框体中，通过螺栓及粘合剂等被固定在主轴上，但并未图示。如果由于震颤等而主轴振动，则也传递至振动检测装置301，压电元件302振动。由于伴随着振动的压电效果而压电元件302产生电压，被放大器303放大到规定的电平后，作为振动信息OUT被输出到外部的数控装置。数控装置将振动信息OUT进行模拟/数字变换而形成数字信息，用于震颤和主轴轴承的诊断。
在此，与压电元件302的振动相伴的电压输出以0V为中心而正负摆动。不存在振动时，当然输出保持为0V。因此，当压电元件302故障而即使施加振动也完全没有电压输出、或者压电元件302与放大器303之间的连接线断线等情况下，来自放大器303的振动信息OUT会保持在0V不变。在振动信息OUT为0V时，数控装置处于无法知道在主轴是否施加有振动、压电元件302是否故障、压电元件302与放大器303之间的连接线是否断线的状态。也就是说，即使伴随震颤或主轴轴承损伤发生异常的振动，但在由于压电元件302的故障等而没有电压输出的情况下，数控装置也无法发现异常振动。因此，作为确认固定于主轴的振动检测装置301是否正常起作用的方法，存在下述方法，即，用软锤等轻击主轴而使其振动，肉眼观察数控装置所显示的振动信息是否变化。
发明内容
在主轴具备振动检测装置的机床的数控装置中，在内置于振动检测装置中的传感器元件的振动-电压输出特性以0V为中心被输出时，例如由于传感器元件的故障而电压输出停止、振动检测装置内的传感器元件与放大器之间的连接线断线而输出停止的情况下，即使实际上在主轴发生了振动，也不会被察觉。如果上述情况发生，则即使发生震颤或主轴轴承的异常等也无法知道，即，无法实现震颤抑制功能和主轴轴承诊断功能等原本具有的功能，有可能导致加工缺陷、工具破损、以及轴承损坏这类严重事态。为了避免上述情况，例如，对于使用震颤抑制功能或主轴轴承诊断功能的作业开始前检查及定期检查，由使用者用软锤等进行确认则会耗费工时。考虑到因为上述由使用者进行的确认行为耗费工时，所以仅以例如1次/天的频率进行，则如果当天内置于振动检测装置中的传感器元件发生损坏等时，结果只能在第二天作业开始前检查的时候被发现。
本申请的目的在于，提供一种数控装置，其当机床的振动检测装置发生异常时能够以较短的时间发现该异常。
本申请所涉及的数控装置进行机床的控制，上述机床具备：主轴，其安装有切削工具，通过旋转而对被加工物进行切削加工；自动工具替换装置，其对安装于所述主轴上的所述切削工具进行替换；以及，振动检测装置，其安装于所述主轴或者所述主轴的壳体上，所述数控装置的特征在于，具备：获取电路，其获取来自所述振动检测装置的振动信息；以及判定电路，其在所述自动工具替换装置进行自动工具替换动作时的振动信息中不存在超过规定水平的振动信息的情况下，判定为所述振动检测装置发生异常。
本申请所涉及的数控装置的一个方式的特征在于，具备开关，其进行诊断的开启以及关闭，当所述开关被开启的情况下，所述判定电路对所述振动检测装置是否发生异常进行判定。
根据本申请的机床的数控装置，能够在自动工具替换时自动判定振动检测装置是否发生异常。
附图说明
图1是示出本申请的机床的数控装置的内部处理的概略框图的一个示例。
图2是安装了振动检测装置的主轴的前端纵剖面图。
图3是振动检测装置的概略构成图。
具体实施方式
下面参照附图对本申请的实施方式进行说明。
实施例
图1是示出本申请的机床的数控装置的内部处理的概略框图的一个示例。数控装置是通过用程序控制计算机硬件而构造的，该计算机硬件包括CPU(中央处理器)等运算电路以及半导体存储器等存储电路。用于由机床进行加工或工具替换等的程序是由程序输入部101向数控装置100输入的。程序输入部101存在利用操作盘的键盘的输入、以及来自USB存储器等介质的转发输入等，并且通常内置存储有加工程序本身的存储部104。程序被发送到程序解释部102，由程序解释部102根据程序生成主轴及进给轴等的旋转方向等的数据。此外，在程序解释部102中还进行自动工具替换指令的解释及固定循环的解释等。由程序解释部102生成的数据被发送到函数生成部103。在函数生成部103中，如果输入了数据，则基于各个主轴和送给轴的控制周期计算函数生成位置(指令位置P)，以对主轴及送给轴等进行轴移动控制。计算出的指令位置P基于各个轴的各个控制周期向未图示的位置控制装置发送。
另一方面，在程序解释部102中，解释完自动工具替换指令后，向存储部104发送存储数据的信号Hold。存储部104是获取振动信息的获取电路的一个示例，是通过对存储电路进行程序控制而构造的。虽然未图示，但是存储部104将振动信息V(x)作为输入数据，在被指示了来自程序解释部102的信号Hold后，持续存储振动信息V(x)，其中，该振动信息V(x)来自固定于主轴或者主轴的壳体上的振动检测装置。在程序解释部102已解释完自动工具替换的下一个程序上的程序块的定时、即解释为自动工具替换已完成的定时，向存储部104发送停止数据存储的信号Stop。存储部104在被指示了来自程序解释部102的信号Stop后，停止振动信息V(x)的存储，并且向振动信息解析部105发送在自动工具替换中存储的全部振动信息V(x)。振动信息解析部105是判定电路的一个示例，是通过对运算电路进行程序控制而构造的。振动信息解析部105对在从存储部104输入的自动工具替换中的全部振动信息V(x)中、是否至少一个超过预先设定的振动水平V进行判定。当自动工具替换中的全部振动信息V(x)中任何一个都没有超过振动水平V的情况下，振动信息解析部105输出警告信号，该警告信号表示内置于振动检测装置中的压电元件故障、或者振动检测装置内部断线等异常。
图2是示出实施方式所涉及的机床的一部分的图。机床包括主轴、自动工具替换装置、以及振动检测装置。图2是安装有振动检测装置的主轴的前端纵剖面图。主轴是包括作为主要部分的旋转轴206在内的部位的名称。握持切削工具202的工具保持件203在通过自动工具替换而进行安装动作的情况下，通过牵引杆204的夹头205的提升动作而与旋转轴206的凹锥部(female taper)锥形接合。该提升动作和锥形接合动作而产生至旋转轴206的冲击力，该冲击力向壳体207传递，也传输至固定于壳体207上的振动检测装置201。另外，在通过自动工具替换而进行拆卸动作的情况下，使用牵引杆204锤击工具保持件203而解除锥形接合的机制，由该锤击而产生至旋转轴206的冲击力，与安装动作相同地，冲击力引起的振动传递至振动检测装置201。如此一来，在自动工具替换动作中，一定会有振动传递至振动检测装置，只要利用本发明的技术人员参考该振动水平而自由设定所述振动水平V即可。如此一来，本申请的机床的数控装置能够对振动检测装置的异常进行判定。此外，自动工具替换装置配置在能够将安装于主轴上的切削工具进行替换的位置处。
在机床的数控装置中，在功能上需要振动检测装置的振动信息的状态、即震颤抑制功能或主轴轴承诊断功能等需要输入振动检测装置的振动信息的功能为开启状态的情况下，实施振动检测装置的异常判定。参照图1说明具体实施例，当在各种功能设定部106(此为开关的一个示例)中将震颤抑制功能及主轴轴承诊断功能设为关闭的情况下，指示振动信息解析部105无视警告即可，该警告是由振动信息解析部105输出的、表示振动检测装置异常的警告。
以上对本申请的实施例进行了说明，但本申请的实现方法不仅限定于上述实施例。基本上，只要是构筑为利用自动工具替换时在主轴产生的振动而进行振动检测装置的异常判定的系统，就应该视为本申请的机床的数控装置。例如，在振动信息解析部105中，也可以并非在存储部104存储振动信息V(x)后进行解析，而是同步进行解析。关于本申请的权利要求2，例如说明了下述例子：即，在各种功能设定部106将震颤抑制功能及主轴轴承诊断功能关闭的情况下，指示振动信息解析部105无视由振动信息解析部105输出的、表示振动检测装置异常的警告，但也可以设定为不向程序解释部102发送信号Hold。即，也可以设置使振动信息解析部105不进行诊断的开关。
标号的说明
201，振动检测装置；202，切削工具；203，工具保持件；204，牵引杆；205，夹头；206，旋转轴；207，壳体；208a、208b、208c、208d，轴承；209，电动机的转子；210，电动机的定子；211a、211b，螺栓。

Claims (2)

1.一种数控装置，其进行机床的控制，所述机床具备：主轴，其安装有切削工具，通过旋转而对被加工物进行切削加工；自动工具替换装置，其对安装于所述主轴上的所述切削工具进行替换；以及振动检测装置，其安装于所述主轴或者所述主轴的壳体上，
所述数控装置的特征在于，具备：
获取电路，其获取来自所述振动检测装置的振动信息；以及
判定电路，其在所述自动工具替换装置进行自动工具替换动作时的振动信息中不存在超过规定水平的振动信息的情况下，判定为所述振动检测装置发生异常。
2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，
具备开关，其进行诊断的开启以及关闭，
当所述开关被开启的情况下，所述判定电路对所述振动检测装置是否发生异常进行判定。
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