CN111033403A - 数控装置 - Google Patents

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Abstract

数控装置具有：检测部(4)，其取得在工作机械产生的切削力；控制部(9)，其与加工条件相应地计算控制量，对工作机械的驱动轴进行控制；动态特性信息存储部(5)，其使刀具或者工件的动态特性信息与加工条件对应而进行存储；加工工艺信息存储部(6)，其使表示在刀具和工件之间产生的加工工艺的加工工艺信息与加工条件对应而进行存储；对策决定部(7)，其在根据切削力或者工作机械的驱动轴状态而检测出发生加工不良时，计算与加工不良的要因相对应的乖离度，将计算出的多个乖离度的大小进行比较而决定检测出发生的加工不良的要因；以及校正量计算部(8)，其与由对策决定部决定出的加工不良的要因相应地计算针对控制量的校正量，将校正量输出至控制部。

Description

数控装置
技术领域
本发明涉及对工作机械进行控制的数控装置。
背景技术
工作机械是通过使用刀具对工件赋予力或者能量而进行去除加工的加工装置。特别地，在进行去除加工之一的切削加工的工作机械中，通过使刀具的刃尖以高速度与工件接触，从而在工件表面引起剪切破坏，进行将工件的不需要部分切掉的加工。
在切削加工中可能产生各种加工不良。例如，在加工不良的要因中存在颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦。
颤振被分类为在加工部发生的振动由机械构造和加工工艺而发展的自激型颤振、以及由断续切削引起的振动激发机械构造的振动的强制型颤振，它们都是使加工精度和刀具寿命降低的现象。
刀具挠曲是指刀具前端在加工中受到切削力而从非切削时的状态挠曲，由此加工精度降低的现象。刀具磨损是指刀具刃尖重复与工件接触，由此刀具刃尖损伤，导致加工面品质降低和切削力增加的现象。
驱动轴摩擦是指内在于工作机械的驱动轴的滑动部的摩擦特性随着轴动作或者历时变化而变化，由此刀具和工件的相对位置成为与指令位置不同的位置的现象。
上述现象均作为妨碍工作机械的生产率的加工不良的要因被知晓。针对上述的加工不良的要因，提出了避免加工不良或者减少加工不良的方法。
在专利文献1中记述有下述方法，即，在判断为发生了颤振的情况下判别该颤振是自激型还是强制型，与各振动的种类相应地对不发生颤振的稳定的主轴转速进行计算。
在专利文献2中记述有下述方法，即，与加工状态相应地按照时间序列而计算刀具磨损量，在加工中途刀具磨损量超过极限值而需要进行刀具更换的情况下，变更为不更换刀具而能够完成加工的加工条件。
在专利文献3中记述有下述方法，即，根据在刀具和工件之间产生的切削力激发刀具的振动时的振幅而对减少刀具挠曲的主轴转速进行计算。
在专利文献4中记述有下述方法，即，通过将基于从位置指令至位置偏差为止的传递函数的增益特性所决定出的增益与推定摩擦力相乘而得到的值，对扭矩指令进行校正，由此对由摩擦引起的轨迹误差进行补偿。
专利文献1：日本特开2012－218351号公报
专利文献2：日本特开2012－208921号公报
专利文献3：日本特愿2012－540615号公报
专利文献4：日本特开2015－156194号公报
发明内容
但是，就专利文献1的方法而言，对用于抑制颤振的主轴转速进行计算，因此在使用磨损加深的刀具的情况下、刀具半径方向进刀量大的情况下，存在由于主轴转速的变更而无法抑制颤振这样的问题。
另外，就专利文献2的方法而言，由于将加工条件变更为使得在加工中进展的磨损不会超过极限量，因此存在由于变更后的加工条件而发生颤振、刀具挠曲等加工不良这样的问题。
另外，就专利文献3的方法而言，对用于减少刀具挠曲的主轴转速进行计算，因此在不是由于刀具挠曲，而是由于驱动轴的摩擦在刀具位置产生误差的情况下，存在无法通过主轴转速的变更而减小加工误差这样的问题。
另外，就专利文献4的方法而言，为了对由摩擦产生的轨迹误差进行补偿而对扭矩指令进行校正，因此在主轴转速、进给速度等加工条件不适合的情况下，存在即使减小轨迹误差，颤振、刀具挠曲等加工不良仍会发生这样的问题。
如上所述在切削加工中存在引起加工不良的多个要因，但在现有技术中采取将加工不良的要因固定于特定的种类的基础上寻求对策这样的方法。因此，在现有技术的方法中，在所发生的加工不良是由其他要因引起的情况下，无法有效地减少加工不良。
因此，本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种能够在发生了加工不良时，对加工不良的主要因进行确定，寻求与其要因相对应的对策的数控装置。
本发明所涉及的数控装置具有：检测部，其取得在工作机械产生的切削力；控制部，其与加工条件相应地计算控制量，对工作机械的驱动轴进行控制；动态特性信息存储部，其使刀具或者工件的动态特性信息与加工条件对应而进行存储；加工工艺信息存储部，其使表示在刀具和工件之间产生的加工工艺的加工工艺信息与加工条件对应而进行存储；对策决定部，其在根据切削力或者工作机械的驱动轴状态而检测出发生加工不良时，计算与加工不良的要因相对应的乖离度，将计算出的多个乖离度的大小进行比较而决定检测出发生的加工不良的要因；以及校正量计算部，其与由对策决定部决定出的加工不良的要因相应地计算针对控制量的校正量，将校正量输出至控制部。
发明的效果
本发明所涉及的数控装置，在工作机械中发生了加工不良时，能够从多个种类的加工不良的要因中决定检测出的加工不良的要因。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的数控装置的框图。
图2是本发明的实施方式1所涉及的数控装置的控制部的结构图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的数控装置的处理的流程图。
图4是本发明的实施方式1所涉及的稳定极限线图的一个例子。
图5是将本发明的实施方式1所涉及的稳定极限线图的一部分放大而图示出的线图。
图6是将本发明的实施方式1所涉及的稳定极限线图的一部分放大而图示出的线图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的数控装置的框图。
图8是本发明的实施方式2所涉及的数控装置的校正量计算部的框图。
图9是表示本发明的实施方式2所涉及的刀具磨损控制模型的一个例子的图。
图10是本发明的实施方式3所涉及的数控装置的框图。
图11是本发明的实施方式4所涉及的数控装置的框图。
具体实施方式
实施方式1.
在本发明中，将检测出的加工不良的要因称为加工不良的要因。加工不良的要因具体地说是指以下所述的颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦等。
颤振是指在切削加工中发生的振动。颤振可成为加工精度的降低、对刀具寿命造成不良影响的原因。颤振被分类为在切削过程本身中引起而振动呈指数函数增大的自激型颤振、以及由于切削力对机械构造施振而产生振动的强制型颤振。
刀具挠曲是指刀具前端受到切削力而发生挠曲，加工精度降低的现象。
刀具磨损是指由于刀具刃尖重复与工件接触而刀具刃尖磨损，加工面品质降低，切削力增加的现象。
驱动轴摩擦是指内在于工作机械的驱动轴的滑动部的摩擦特性依赖于轴动作而发生变化的现象，或者由于历时变化，在刀具和工件的相对位置和指令位置之间发生位置偏差的现象。
实施方式1所涉及的数控装置对在工作机械中发生的加工不良的发生进行检测。而且，在检测出加工不良的发生时，针对加工不良的每个要因而计算乖离度。并且，将乖离度的大小进行比较，决定乖离度最大的加工不良的要因，将与决定出的加工不良的要因相对应的校正施加于控制量。
图1是本发明的实施方式1所涉及的数控装置的框图。在图1中，工作机械1具有高速地旋转的刀具10，刀具10的刃尖与工件11接触，对工件11进行切削加工。刀具10例如为立铣刀、钻头。
在工作机械1中，在驱动轴、工作台、或者在其两者设置有传感器3。传感器3向数控装置2输出传感器信号。传感器3可以设置于多个驱动轴。在这里驱动轴表示伺服轴及主轴。
传感器3对在工作机械1中产生的力、加速度、速度或者位置等进行检测。与检测对象相应地，作为传感器3使用力传感器、加速度传感器、速度传感器或者位移传感器。传感器3可以是在工作机械1的驱动轴电动机中具有的编码器、在引导机构中具有的线性标尺。传感器3可以对旋转驱动轴的角加速度、角速度、角度进行检测。
并且，传感器3可以将如上述的传感器组合多个而使用。另外，也可以在多个轴向配置检测单元，关于多个轴向的移动，对位置、速度、加速度进行检测。
数控装置2按照设定于内部的加工条件，关于工作机械1的驱动轴对以位置、速度和电流为代表的驱动轴状态进行控制而加工工件。在这里，加工条件是指刀具形状和刀具材质、及工件形状和工件材质、及加工路径和针对每个加工路径的切削速度、进给速度、刀具轴向进刀量和刀具半径方向进刀量的组合。
数控装置2在内部具有检测部4、动态特性信息存储部5、加工工艺信息存储部6、对策决定部7、校正量计算部8及控制部9。检测部4取得来自传感器3的信号。动态特性信息存储部5存储动态特性信息，向对策决定部7输出动态特性信息。加工工艺信息存储部6存储加工工艺信息，将加工工艺信息输出至对策决定部7。
对策决定部7决定所发生的加工不良的要因。校正量计算部8与加工不良的要因相应地计算校正量。控制部9基于从校正量计算部8输入的校正量而更新控制量。
图2是本发明的实施方式1所涉及的数控装置2的控制部9的结构图。在图2中除了控制部9的结构要素以外，还图示出对策决定部7、检测部4、校正量计算部8及电动机19。校正量取得部13取得通过校正量计算部8计算出的校正量，对指令生成部14及摩擦补偿部17输出校正量。指令生成部14接收来自检测部4的信号，一边对工作机械1的驱动轴状态进行监视，一边生成位置指令。
另外，指令生成部14基于加工条件12而生成位置指令，向位置控制部15输出。位置控制部15基于位置指令对电动机19的位置进行控制，向速度控制部16输出速度指令。速度控制部16基于速度指令而生成对电动机19的速度进行控制的扭矩指令，向电流控制部18输出扭矩指令。
摩擦补偿部17对在驱动轴中发生的摩擦力进行推定，根据推定出的摩擦力而生成校正扭矩指令，将校正扭矩指令输出至电流控制部18。电流控制部18基于扭矩指令及校正扭矩指令而生成电流指令，将生成的电流指令向电动机19输出。电动机19通过电流指令而被驱动。
在这里，加工条件12是指刀具10的形状、刀具10的材质、工件11的形状、工件11的材质、加工路径、针对每个加工路径的切削速度、进给速度、刀具轴向进刀量ap及刀具半径方向进刀量的组合。加工条件12也可以包含上述列举以外的加工条件。另外，也可以是上述列举的内容中的一部分。
对检测部4进行说明。工作机械1向检测部4输出驱动轴状态和传感器信号。检测部4向控制部9及对策决定部7输出工作机械1的驱动轴状态，并且输出包含有在工作机械1中产生的切削力在内的检测信号。
在传感器3为力传感器的情况下，检测部4将传感器信号的时间波形作为检测信号进行输出。在传感器3为加速度传感器、速度传感器或者位移传感器的情况下，检测部4可以在检测部4的内部具有切削力观测器，将通过切削力观测器推定出的切削力作为检测信号进行输出。切削力观测器例如为式(1)。
[式1]
Fcut＝r×K×I-M×a-Ffric···(1)
在式(1)中，Fcut为推定切削力。r为从旋转方向向直动方向的变换系数。K为扭矩常数。I为电流。M为驱动轴质量。a为驱动轴加速度。Ffric为摩擦力。摩擦力Ffric为在机械要素间的滑动部产生的摩擦力。
机械要素例如为轴承。在式(1)中例示出一惯性系的观测器，但在驱动轴所包含的惯性体的数量为多个的情况下，也可以使用多惯性系的观测器。
接下来对动态特性信息存储部5进行说明。动态特性信息存储部5将与加工条件12相对应的动态特性信息存储于内部，向对策决定部7输出动态特性信息。动态特性信息是指在对切削加工中的刀具10和工件11之间的相对位移量进行计算时使用的信息。动态特性信息依赖于动态特性信息取得时的加工条件12及驱动轴状态而变化。
动态特性信息具体地说，是指由刀具10及工件11构成的系统的动态柔量(dynamiccompliance)。或者，动态特性信息是指刀具10和工件11的等效质量、等效衰减系数及等效弹簧常数的组。动态特性信息可以通过实验而事先求出。另外，也可以通过有限元分析等计算而求出。
接下来对加工工艺信息存储部6进行说明。加工工艺信息存储部6将加工工艺信息与加工条件12对应地记录于内部，输出至对策决定部7。在这里，加工工艺信息是指在刀具10对工件11进行了切削加工时，对在两者之间产生的切削力进行计算时所使用的信息。加工工艺信息可以使用实验中的测定值。另外，也可以使用通过有限元分析等计算出的值。
以下对加工工艺信息的一个例子进行说明。加工工艺信息是用于使用式(2)至式(4)计算切削力的比削力(specific cutting force)及边缘力(edge force)的组。此外，边缘力是指刀具进刀量为0时的切削力。
[式2]
Ft＝Kct×Ac+Ket…(2)
[式3]
Fr＝Kcr×Ac+Ker…(3)
[式4]
Fz＝Kcz×Ac+Kez…(4)
在式(2)至式(4)中，Ft、Fr、Fz为刀具旋转方向的切削力、刀具半径方向的切削力、刀具轴向的切削力。Kct、Kcr、Kcz为刀具旋转方向的比削力、刀具半径方向的比削力、刀具轴向的比削力。
Ket、Ker、Kez分别为刀具旋转方向的边缘力、刀具半径方向的边缘力、刀具轴向的边缘力。Ac为切削截面积。切削截面积Ac依赖于刀具旋转角度而时刻地变化。
接下来说明对策决定部7。对策决定部7取得从动态特性信息存储部5输出的动态特性信息、从加工工艺信息存储部6输出的加工工艺信息、从控制部9输出的加工条件12、从检测部4输出的检测信号和驱动轴状态。
对策决定部7根据切削力和驱动轴状态，进行是否发生了加工不良的判定。在对策决定部7中预先设定有用于判定加工不良的发生的振动阈值或者轨迹误差阈值，将阈值和检测信号的大小进行比较，在超过阈值的情况下判定为发生了加工不良。
另外，对策决定部7将检测信号的时间波形变换为频率区域，在频率区域中存在超过阈值的振动成分的情况下也能够判定为加工不良的发生。阈值也能够与加工条件12的种类相应地变化。
举出具体的例子。对策决定部7例如将检测信号的振动振幅与振动阈值进行比较。另外，作为其他例，将从驱动轴状态得到的轨迹误差与轨迹误差阈值进行比较。
另外，对策决定部7可以根据驱动轴状态对实际加工路径进行计算，在通过加工条件指定出的指令加工路径和实际加工路径的轨迹误差超过轨迹误差阈值的情况下，判定为加工不良的发生。在这里实际加工路径是指刀具实际移动的轨迹，指令加工路径是指通过加工条件指定出的刀具的轨迹。
对策决定部7在根据检测信号或者驱动轴状态而判定为发生了加工不良的要因的情况下，针对加工不良的每个要因而计算乖离度。具体地说，对策决定部7针对自激型颤振而计算乖离度D1，针对强制型颤振而计算乖离度D2，针对刀具挠曲而计算乖离度D3，针对刀具磨损而计算乖离度D4，针对驱动轴摩擦而计算乖离度D5。
乖离度表示检测出不良时的加工状态和成为基准的加工状态之间的差异，优选的是表示与成为基准的加工状态的乖离的程度。将乖离度的一个例子通过式(5)示出。
[式5]
Figure BDA0002388717310000091
分度(index)n与各个加工不良的要因相对应。n＝1时表示为自激型颤振，n＝2时表示为强制型颤振，n＝3时表示为刀具挠曲，n＝4时表示为刀具磨损，n＝5时表示为驱动轴摩擦。
加工状态量Xn根据加工不良的要因而不同。加工状态量Xn在自激型颤振的情况下为主轴转速，在强制型颤振的情况下为主轴转速，在刀具挠曲的情况下为刀具半径方向进刀量，在刀具磨损的情况下为进给速度，在驱动轴摩擦的情况下为摩擦校正量。此外，与加工不良的要因相对应的加工状态量并不限定于上述情况。
An为基准加工状态量，是能够不发生加工不良而稳定地进行加工的加工状态量的基准的量。Bn为极限加工状态量，是通过加工条件规定出的加工无法实现时的加工状态量。基准加工状态量An及极限加工状态量Bn根据与分度n相对应的加工不良的要因而不同。基准加工状态量An及极限加工状态量Bn在自激型颤振的情况下为主轴转速，在强制型颤振的情况下为主轴转速，在刀具挠曲的情况下为刀具半径方向进刀量，在刀具磨损的情况下为进给速度，在驱动轴摩擦的情况下为摩擦校正量。此外，与加工不良的要因相对应的加工状态量并不限定于上述情况。
并且，对策决定部7对从自激型颤振的乖离度D1至驱动轴摩擦的乖离度D5中的最大值进行选择，选择与最大的乖离度相对应的加工不良的要因而决定为对策信号。
接下来对校正量计算部8进行说明。校正量计算部8将从对策决定部7输出的对策信号作为输入，与通过对策决定部7决定出的加工不良的要因相应地计算校正量，向控制部9输出。校正量是指用于对由控制部9计算的控制量进行校正的量。控制量是指为了基于加工条件实现加工而由控制部9进行控制的工作机械1的状态量。
例如，在从对策决定部7输出了加工不良的要因为自激型颤振或者强制型颤振这一对策信号的情况下，计算针对主轴转速的校正量。
此外，自激型颤振和强制型颤振是不同的加工不良的要因，因此针对两者的主轴转速的校正量的值并不是必须一致。
作为其他例，在从对策决定部7输出了加工不良的要因为刀具挠曲这一对策信号的情况下，校正量计算部8计算针对刀具半径方向进刀量的校正量。
另外，在从对策决定部7输出了加工不良的要因为刀具磨损这一对策信号的情况下，校正量计算部8生成针对控制量即进给速度的校正量或者刀具更换指令。另外，在从对策决定部7输出了加工不良的要因为驱动轴摩擦这一对策信号的情况下，校正量计算部8计算针对校正扭矩指令的校正量。
接下来对控制部9进行说明。控制部9从检测部4取得驱动轴状态，按照在控制部9的内部预先设定的加工条件对在工作机械1的驱动轴设置的电动机19的运转进行控制。在从校正量计算部8输入了校正量的情况下，控制部9对控制量进行校正。
并且，控制部9将在内部设定的加工条件12输出至对策决定部7。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的数控装置2的处理的流程图。在图3中以流程图形式图示出由数控装置2执行的一系列的处理。下面，基于图3对数控装置2的处理进行说明。
在步骤S11中，对策决定部7基于从检测部4取得的检测信号、驱动轴状态及加工条件12，对有无发生加工不良进行判定。
在判定为发生了加工不良的情况下(在S11中判定为YES)，对策决定部7进入至步骤S12。在判定为没有发生加工不良的要因的情况下(在S11中判定为NO)，对策决定部7再次执行步骤S11。
在步骤S12中，对策决定部7从控制部9取得加工条件12、取得检测信号及驱动轴状态。并且，对策决定部7从动态特性信息存储部5取得动态特性信息。并且，对策决定部7从加工工艺信息存储部6取得加工工艺信息。
在步骤S13及步骤S14中关于全部加工不良的要因而计算乖离度。此外，在这里，将步骤S13－1至步骤S13－5统称为步骤S13，将步骤S14－1至步骤S14－5统称为步骤S14。
在实施方式1所示的数控装置2的处理中，将全部乖离度逐次地计算，但也可以并行地计算全部乖离度。另外，乖离度的计算的顺序并不限定于图3中记载的顺序。
在步骤S13－1中，对策决定部7使用检测信号、驱动轴状态、加工条件12、动态特性信息及加工工艺信息而计算自激型颤振的稳定极限线。以下对下述技术文献中已知的稳定极限线进行说明。图4是本发明的实施方式1所涉及的稳定极限线图的一个例子。(社本英二，“切削加工におけるびびり振動の発生機構と抑制(切削加工中的颤振的发生机构和抑制)”，大同特殊鋼技報電気製鋼，Vol.82No.2，2011年)。
图4的纵轴是刀具轴向进刀量ap。图4的横轴是主轴转速S。图4以刀具轴向极限进刀量aplim为边界而分为稳定区域ASP和不稳定区域AUP。刀具轴向极限进刀量aplim为自激型颤振的稳定极限线。在图4中，如果处于稳定区域ASP的内部，则不发生自激型颤振。
另一方面，如果处于不稳定区域AUP的内部，则会发生自激型颤振。即，如果刀具轴向进刀量ap超过刀具轴向极限进刀量aplim，则会发生自激型颤振。
刀具轴向极限进刀量aplim能够使用在非专利文献1中公开的公知方法进行计算。以下示出刀具轴向极限进刀量aplim的计算方法的一个例子。根据非专利文献1，刀具轴向极限进刀量aplim能够通过使用式(6)、式(7)、式(8)进行计算。
[式6]
Figure BDA0002388717310000121
[式7]
Figure BDA0002388717310000122
[式8]
Figure BDA0002388717310000123
在式(8)中ωc为颤振频率，N为刀具刀刃数。式(6)及式(7)所包含的ΛR及ΛI为Λ的实部和虚部。Λ通过解出式(9)而求得。
[式9]
det[[I]+Λ[A0][G(iωc)]]＝0…(9)
在式(9)中，[I]为单位矩阵，i为虚数单位。[A0]为切削系数矩阵。切削系数矩阵[A0]是通过刀具半径方向进刀量、刀具旋转角度和加工工艺信息而决定的。刀具半径方向进刀量、刀具旋转角度和加工工艺信息能够根据加工条件12进行计算。
[G(iωc)]为颤振频率ωc下的动态特性矩阵，将根据动态特性信息而得到的动态柔量以传递函数的形式表示。另外，也可以使用动态特性信息所包含的等效质量、等效衰减系数、等效弹簧常数将动态特性矩阵[G(iωc)]作为2次振动系统的传递函数进行计算。
在刀具轴向极限进刀量aplim中相对于主轴转速S的变化而存在凹凸，将向上凸起的部分称为稳定腔(Stable pocket)sp。稳定腔sp之中与稳定腔之外相比是稳定的主轴转速S的范围。
图5及图6是将实施方式1所涉及的稳定极限线图的一部分放大而图示出的线图。在图5中图示出稳定腔sp1。在图6中图示出稳定腔sp2及稳定腔sp3。对策决定部7在步骤S14－1对自激型颤振的乖离度进行计算。
使用图5对自激型颤振的乖离度D1的计算方法进行说明。主轴转速S1是与稳定腔sp1的顶点相对应的主轴转速。主轴转速S2是检测出加工不良时的主轴转速。刀具轴向进刀量ap2是与主轴转速S2相对应的刀具轴向进刀量。
极限主轴转速Slim1是纵轴与刀具轴向进刀量ap2相对应的稳定极限线上的主轴转速。极限主轴转速Slim2是纵轴与刀具轴向进刀量ap2相对应的稳定极限线上的主轴转速。
在步骤S12中取得的主轴转速为图5所示的S2的情况下，对策决定部7在式(5)中，能够将基准加工状态量A1作为主轴转速S1、将极限加工状态量B1作为极限主轴转速Slim1而计算自激型颤振的乖离度D1。
接下来对稳定极限线图和检测出加工不良时的主轴转速的关系为图6所示的状况的情况下的乖离度的计算方法进行叙述。主轴转速S3为检测出加工不良时的主轴转速。主轴转速S4为与稳定腔sp2的顶点相对应的主轴转速。主轴转速S5为与稳定腔sp3的顶点相对应的主轴转速。
刀具轴向进刀量ap3为与主轴转速S3相对应的刀具轴向进刀量。刀具轴向进刀量ap4为与主轴转速S4相对应的刀具轴向进刀量。刀具轴向进刀量ap5为与主轴转速S5相对应的刀具轴向进刀量。极限主轴转速Slim3为与刀具轴向进刀量ap3相对应的稳定极限线上的主轴转速。在图6中，刀具轴向进刀量ap4小于刀具轴向进刀量ap3，刀具轴向进刀量ap5大于刀具轴向进刀量ap3。因此，对策决定部7无法通过主轴转速的变更而从刀具轴向进刀量ap3到达稳定腔sp2的内部。
在如上所述的情况下，对策决定部7如图6所示，在刀具轴向进刀量ap5大于刀具轴向进刀量ap3的稳定腔之中，对峰值位置处的主轴转速最接近主轴转速S3的稳定腔进行选择。例如在图6所示的状况下，对策决定部7针对与主轴转速S3最接近的稳定腔sp3，计算自激型颤振的乖离度D1。
即，在图6所示的情况下，对策决定部7在式(5)中，将检测出不良时的自激型颤振的加工状态量X1设为主轴转速S3。而且，将基准加工状态量A1设为主轴转速S5。而且，对策决定部7能够将极限加工状态量B1作为极限主轴转速Slim3而计算自激型颤振的乖离度D1。
在图5的情况下，由于极限加工状态量B1为极限主轴转速Slim1，因此在主轴转速S小于极限主轴转速Slim1的情况下，会发生自激型颤振，自激型颤振的乖离度D1变得大于1。在主轴转速S大于极限主轴转速Slim1的情况下，自激型颤振的乖离度D1变得小于1。即，在自激型颤振的乖离度D1大于1时发生加工不良的要因即自激型颤振。
在步骤S13－2中，对策决定部7使用检测信号和动态特性信息，计算机械构造的力―位移响应。具体地说，对策决定部7根据从检测信号得到的切削力和从动态特性信息得到的动态柔量之积，对频率区域中的机械构造的位移进行计算，在频率区域计算机械构造的位移。
在步骤S14－2中，对策决定部7基于式(5)计算强制型颤振的乖离度D2。对策决定部7在式(5)中，将检测出加工不良时的强制型颤振的加工状态量X2设为检测出加工不良时的机械构造的位移(通过步骤S13－2计算)。在这里，基准加工状态量A2为零，极限加工状态量B2为极限的机械构造的位移。此外，极限的机械构造的位移是指所容许的机械构造的位移的极限值。
在检测出不良时的强制型颤振的加工状态量X2为强制型颤振的基准加工状态量A2时，强制型颤振的乖离度D2成为0。另外，在检测出不良时的强制型颤振的加工状态量X2为极限加工状态量B2时，强制型颤振的乖离度D2成为1。另外，检测出不良时的强制型颤振的加工状态量X2和基准加工状态量A2的差异变得越大，则强制型颤振的乖离度D2变得越大。另外，极限加工状态量B2和基准加工状态量A2的差异变得越大，则强制型颤振的乖离度D2变得越小。强制型颤振的乖离度D2是以基准加工状态量A2和极限加工状态量B2的差异为基准，表示检测出不良时的机械构造的位移的量。
在步骤S13－3中，对策决定部7根据加工条件12、驱动轴状态、动态特性信息及加工工艺信息对刀具半径方向进刀量和刀具挠曲量的关系进行计算。对策决定部7通过式(10)对刀具10旋转1周期间的各时刻的刀具挠曲量进行计算，将刀具10旋转1周中的最大的刀具挠曲量作为与刀具半径方向进刀量相对应的刀具挠曲量δ进行计算。式(10)为刀具挠曲量δ的计算式。
[式10]
Figure BDA0002388717310000151
在式(10)中，δ为刀具挠曲量，Fr为刀具半径方向的切削力，l为刀具凸出量，E为刀具的杨氏模量，It为刀具截面二阶矩。刀具半径方向的切削力Fr能够使用加工工艺信息和加工条件12通过式(3)进行计算。刀具半径方向的切削力Fr在刀具旋转1周的期间与切削截面积Ac相应地变化。
刀具凸出量l和刀具杨氏模量E能够从加工条件12取得。刀具截面二阶矩It能够根据刀具形状进行计算。另外，刀具截面二阶矩It可以将刀具的剖面视作直径d的圆而通过式(11)进行计算。另外，刀具截面二阶矩It也可以针对刀具10的形状实施有限元分析而进行计算。
[式11]
Figure BDA0002388717310000152
此外，对策决定部7在步骤S13－3中，也可以不使用式(11)而是将刀具10视作连续体，使用悬臂梁的运动方程式计算动态挠曲。在该情况下，对策决定部7将根据动态方程式得到的解中的、在刀具10旋转规定次数期间成为最大的值设为刀具挠曲量δ。
在步骤S14－3中，对策决定部7基于式(5)而计算刀具挠曲的乖离度D3。在计算刀具挠曲的乖离度D3时，对策决定部7在式(5)中将检测出不良时的刀具挠曲的加工状态量X3设为检测出不良时的刀具半径方向进刀量中的刀具挠曲量δ。另外，对策决定部7将基准加工状态量A3计算为0(表示没有刀具挠曲的状态)，将极限加工状态量B3作为极限刀具挠曲量δlim进行计算。
在这里极限刀具挠曲量δlim是能够将加工后的工件11的尺寸实现为期望的精度的最大的刀具挠曲量。
当通过如上所述的计算方法计算出刀具挠曲的乖离度D3时，刀具挠曲的乖离度D3具有如下述的性质。即，在检测出不良时的刀具挠曲的加工状态量X3为基准加工状态量A3时，刀具挠曲的乖离度D3成为0。另外，在检测出不良时的刀具挠曲的加工状态量X3为刀具挠曲的极限加工状态量B3时，刀具挠曲的乖离度D3成为1。
另外，检测出不良时的刀具挠曲的加工状态量X3和刀具挠曲的基准加工状态量A3的差异变得越大，则刀具挠曲的乖离度D3变得越大。另外，刀具挠曲的极限加工状态量B3和刀具挠曲的基准加工状态量A3的差异变得越大，则刀具挠曲的乖离度D3变得越小。
即，刀具挠曲的乖离度D3成为以刀具挠曲的极限加工状态量B3和刀具挠曲的基准加工状态量A3的差异为基准而表示检测出不良时的刀具挠曲的加工状态量X3和刀具挠曲的基准加工状态量A3的差异的值。
在步骤S13－4中，对策决定部7从加工工艺信息取得检测出不良时的刀具旋转方向的比削力Kct或者刀具旋转方向的边缘力Ket。作为其他例，也可以是对策决定部7预先存储有没有刀具磨损的状态下的刀具旋转方向的比削力Kct及刀具旋转方向的边缘力Ket，使用式(12)及式(13)对与刀具使用时间相对应的刀具旋转方向的比削力Kct及刀具旋转方向的边缘力Ket的值进行计算。
[式12]
Kct＝α×tn×Kct0…(12)
[式13]
Ket＝β×tn×Ket0…(13)
在式(12)及式(13)中，α、β为加权系数。t为刀具使用时间。n为磨损加深的次数。Kct0为刀具没有磨损的状态下的刀具旋转方向的比削力。Ket0为刀具没有磨损的状态下的刀具旋转方向的边缘力。对策决定部7在刀具半径方向及刀具轴向上也通过与上述相同的方法取得或计算比削力和边缘力。
在步骤S14－4中，对策决定部7基于式(5)而计算刀具磨损的乖离度D4。具体地说，对策决定部7关于刀具旋转方向的比削力Kct、刀具半径方向的比削力Kcr、刀具轴向的比削力Kcz而运算式(5)，将全部方向中的成为最大的值设为刀具磨损的乖离度D4。
或者，对策决定部7也可以关于刀具旋转方向的边缘力Ket、刀具半径方向的边缘力Ker、刀具轴向的边缘力Kez而运算式(5)，将全部方向中的成为最大的值设为刀具磨损的乖离度D4。例如，在刀具旋转方向的比削力Kct全部方向中的最大的比削力值的情况下，对策决定部7在式(5)中，将X4作为刀具旋转方向的比削力Kct、将刀具磨损的基准加工状态量A4作为没有刀具磨损的状态下的刀具旋转方向的比削力Kct0、将刀具磨损的极限加工状态量B4作为极限的刀具旋转方向的比削力Kct而计算刀具磨损的乖离度D4。
作为其他例，在刀具旋转方向的边缘力Ket是全部方向中的最大的边缘力值的情况下，对策决定部7在式(5)中将检测出加工不良时的刀具磨损的加工状态量X4作为刀具旋转方向的边缘力Ket、将刀具磨损的基准加工状态量A4作为没有刀具磨损的状态下的刀具旋转方向的边缘力Ket、将刀具磨损的极限加工状态量B4作为极限的刀具旋转方向的边缘力Ket而计算刀具磨损的乖离度D4。
如上所述，对策决定部7计算刀具磨损的乖离度D4，由此在检测出不良时的刀具磨损的加工状态量X4为刀具磨损的基准加工状态量A4时，刀具磨损的乖离度D4成为0。另外，在检测出不良时的刀具磨损的加工状态量X4为极限加工状态量B4时，刀具磨损的乖离度D4成为1。
另外，检测出不良时的刀具磨损的加工状态量X4和刀具磨损的基准加工状态量A4的差异变得越大，则刀具磨损的乖离度D4变得越大。另外，刀具磨损的极限加工状态量B4和刀具磨损的基准加工状态量A4的差异变得越大，则刀具磨损的乖离度D4变得越大。在步骤S13－5中，对策决定部7根据驱动轴状态对工作机械1的加工位置进行计算。
在步骤S14－5中，对策决定部7基于式(5)而计算驱动轴摩擦的乖离度D5。在式(5)中，对策决定部7将检测出不良时的驱动轴摩擦的加工状态量X5作为检测出不良时的加工位置进行计算(通过步骤S13－5进行计算)，将驱动轴摩擦的基准加工状态量A5作为通过加工条件指定出的加工位置进行计算，将驱动轴摩擦的极限加工状态量B5作为极限加工位置进行计算。在这里极限加工位置是指轨迹误差成为最大时的加工位置。
以上述方式计算驱动轴摩擦的乖离度D5，由此在检测出不良时的驱动轴摩擦的加工状态量X5为驱动轴摩擦的基准加工状态量A5时，驱动轴摩擦的乖离度D5成为0。另外，在检测出不良时的驱动轴摩擦的加工状态量X5为驱动轴摩擦的极限加工状态量B5时，驱动轴摩擦的乖离度D5成为1。
另外，检测出不良时的驱动轴摩擦的加工状态量X5和驱动轴摩擦的基准加工状态量A5的差异变得越大，则驱动轴摩擦的乖离度D5变得越大。另外，驱动轴摩擦的极限加工状态量B5和驱动轴摩擦的基准加工状态量A5的差异变得越大，则驱动轴摩擦的乖离度D5变得越大。
在步骤S15中，对策决定部7将通过步骤S14－1至步骤S14－5计算出的从自激型颤振的乖离度D1至驱动轴摩擦的乖离度D5为止的大小进行比较，选择最大的乖离度。对策决定部7将与最大的乖离度相对应的加工不良的要因作为对策信号而输出至校正量计算部8。
在步骤S16中，校正量计算部8对用于避免加工不良的要因的校正量进行计算。
在步骤S16－1中，在对策决定部7作为加工不良的要因而输出了自激型颤振的情况下，校正量计算部8计算将第1系数与主轴转速S2相乘而得到的值作为校正量。在步骤S18－1中控制部9与通过步骤S16－1计算出的校正量相应地更新主轴转速。
在步骤S16－2中，在来自对策决定部7的输出是强制型颤振的情况下，校正量计算部8计算将第2系数与主轴转速S2相乘而得到的值作为校正量。在步骤S18－2中控制部9与通过步骤S16－2计算出的校正量相应地更新主轴转速。
在步骤S16－3中，在来自对策决定部7的输出为刀具挠曲的情况下，校正量计算部8计算将第3系数与检测出不良时的刀具半径方向进刀量相乘而得到的值作为校正量。在步骤S18－3中控制部9与通过步骤S16－3计算出的校正量相应地更新刀具半径方向进刀量。
在步骤S16－4中，在来自对策决定部7的输出为刀具磨损的情况下，校正量计算部8进行刀具磨损的乖离度D4是否小于1的判断。在刀具磨损的乖离度D4大于或等于1的情况下，即使更新进给速度也无法消除加工不良的要因，因此校正量计算部8在步骤S17－2中，作为校正量而计算刀具更换指令。
在步骤S16－4中如果刀具磨损的乖离度D4小于1，则在步骤S17－1中，计算将第4系数与检测出不良时的进给速度相乘而得到的值作为校正量。在步骤S18－4中，控制部9与通过步骤S17－1计算出的校正量相应地更新进给速度。
在步骤S16－5中对策决定部7的输出为驱动轴摩擦的情况下，校正量计算部8计算将第5系数与检测出不良时的校正扭矩指令相乘而得到的值作为校正量。在步骤S18－5中控制部9与通过步骤S16－5计算出的校正量相应地更新校正扭矩指令。
在校正量计算部计算校正量时，第1系数至第5系数能够使用预先通过加工实验决定出的值。另外，第1系数至第5系数也能够使用根据没有发生加工不良的要因时的加工条件而计算出的值。
将步骤S18－1至步骤S18－5称为步骤S18。如上所述，在步骤S18中，控制部9使用从校正量计算部8输入的校正量而对在控制部9的内部设定的控制量进行变更。在步骤S17－2中，在刀具更换指令作为校正量输出的情况下，也可以是进行使作业者更换刀具的显示。
如以上说明所示，实施方式1所涉及的数控装置2在对策决定部7判定为发生了加工不良的情况下，对策决定部7计算乖离度Dn(其中，n为1至5的整数)。在乖离度的计算时使用加工条件、驱动轴状态、动态特性信息、加工工艺信息、驱动轴状态。并且，基于乖离度而决定所发生的加工不良的要因，针对决定出的加工不良的要因而计算校正量。
此外，乖离度的计算式并不限定于(5)式的形式。例如，也能够使用(14)式或者(15)式。
[式14]
Figure BDA0002388717310000201
[式15]
Figure BDA0002388717310000202
检测出不良时的加工状态量Xn和基准加工状态量An之差的绝对值，是表示检测出不良时的加工状态量Xn相对于作为基准值的基准加工状态量An以何种程度乖离的值。因此，就乖离度的计算式而言，合适的是检测出不良时的加工状态量Xn和基准加工状态量An之差的绝对值变得越大则乖离度变得越大。
另外，就乖离度的计算式的特性而言，合适的是极限加工状态量Bn和基准加工状态量An之差变得越大则乖离度Dn变得越小。
另外，在实施方式1中，构成为选择最大的乖离度而决定加工不良的要因。但是，例如，也可以使用如式(16)所示的乖离度计算式，选择最小的乖离度Dn而决定加工不良的要因。
[式16]
Figure BDA0002388717310000203
实施方式1所涉及的数控装置2在发生了加工不良的情况下，能够通过现有的数控装置准确地决定自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损或者驱动轴摩擦这5种加工不良的要因中的哪个加工不良的要因是主要原因，或者发生了哪个加工不良的要因。
另外，由于能够决定发生了哪个加工不良的要因，因此能够根据加工不良的要因的种类而变更要进行校正的控制量的种类。因此，能够针对多个种类的加工不良的要因，避免或减少加工不良的要因。
并且，实施方式1所涉及的乖离度具有如下述的共通的性质。即，关于n＝1至n＝5的全部乖离度Dn，在检测出不良时的加工状态量Xn为基准加工状态量An时，乖离度Dn成为0，在检测出不良时的加工状态量Xn为极限加工状态量Bn时，乖离度Dn成为1。
因此，乖离度Dn成为以极限加工状态量Bn和基准加工状态量An的差异为基准的单位，将检测出不良时的加工状态量Xn相对于基准加工状态量An的乖离的程度定量地测量出的数值。
通过计算如上所述的乖离度Dn，从而能够在不同的多个加工不良的要因之间，将检测出不良时的加工状态量与能够正常运转的状态即基准加工状态量An之间的差异定量地比较。而且，能够更高精度地决定发生了哪个加工不良的要因。
实施方式1所涉及的数控装置2通过对策决定部7进行选择的加工不良的要因为自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损或者驱动轴摩擦。但是，加工不良的要因并不限定于这5种。另外，加工不良的要因的个数并不固定于5种，也可以小于或等于4种或者大于或等于6种。
在本实施方式1中，基于最大的乖离度而选择了加工不良的要因，但进行选择的加工不良的要因也可以为多个。例如，也可以是对策决定部7不仅选择与最大的乖离度相对应的加工不良的要因，也选择与第二大的乖离度相对应的加工不良的要因，控制部9对多个加工不良的要因进行校正。
实施方式1所涉及的数控装置2构成为，将动态特性信息和加工工艺信息存储于数控装置2的内部，但也可以构成为在数控装置2的外部存储向对策决定部7输入的动态特性信息和加工工艺信息。例如，可以构成为在数控装置2的外部的数据库中保存动态特性信息、加工工艺信息或者加工条件，对策决定部7经由电气通信网等通信手段而取得动态特性信息、加工工艺信息或者加工条件。
在实施方式1中，说明了对进行切削加工的工作机械1进行控制的数控装置2，但本发明的应用并不限定于进行切削加工的工作机械。关于切断、穿孔、磨削、研磨、轧制、锻造或者折弯等其他加工也能够应用本发明。即，在其他加工中也能够针对多个加工不良的要因而分别取得加工状态量、乖离度，将乖离量进行比较而决定不良的要因即加工不良的要因。
实施方式2.
在实施方式1中，说明了在选择加工不良的要因后将与加工不良的要因相对应的控制量与系数相乘而计算校正量的结构。在本实施方式2中，说明与加工不良的要因的判定结果相应地，校正量计算部切换控制量的更新规则的结构。
图7是本发明的实施方式2所涉及的数控装置的框图。此外，在图7中，对与图1所示的实施方式1的结构要素相同或同等的结构要素标注同一标号。在这里，以与本实施方式2相关的部分为中心进行说明。
对策决定部7a与实施方式1中的对策决定部7同样地，被输入驱动轴状态、动态特性信息、加工工艺信息，与实施方式1中的对策决定部7同样地进行内部处理。对策决定部7a将在对策决定部7a的内部选择出的加工不良的要因作为对策信号而输出至后面记述的校正量计算部8a。
在对策决定部7a中，在对策信号的基础上，还将动态特性信息、加工工艺信息、加工条件、驱动轴状态信号和检测信号输出至校正量计算部8a。校正量计算部8a从对策决定部7a被输入对策信号，与通过对策决定部7a选择出的加工不良的要因的种类相应地选择控制规则(control rule)，将根据选择出的控制规则而计算出的校正量向控制部9输出。
在图8示出校正量计算部8a的框图。在图8中除了校正量计算部8a的结构要素以外，还图示出对策决定部7a及控制部9。校正量计算部8a在内部具有信号取得部20、自激型颤振控制部21、强制型颤振控制部22、刀具挠曲控制部23、刀具磨损控制部24、驱动轴摩擦控制部25和校正量输出部26。
信号取得部20取得对策信号，对通过对策决定部7a选择出的加工不良的要因进行判别。在判定为加工不良的要因是自激型颤振的情况下，信号取得部20将对策信号输出至自激型颤振控制部21。
在判定为加工不良的要因是强制型颤振的情况下，信号取得部20将对策信号输出至强制型颤振控制部22。在判定为加工不良的要因是刀具挠曲的情况下，信号取得部20将对策信号输出至刀具挠曲控制部23。
在判定为加工不良的要因是刀具磨损的情况下，信号取得部20将对策信号输出至刀具磨损控制部24。在判定为加工不良的要因是驱动轴摩擦的情况下，信号取得部20将对策信号输出至驱动轴摩擦控制部25。
自激型颤振控制部21使用检测信号、驱动轴状态信号、加工条件、动态特性信息和加工工艺信息，计算用于抑制自激型颤振的主轴转速S和刀具轴向进刀量ap。
具体地说，自激型颤振控制部21通过实施方式1的步骤S13－1所述的方法计算自激型颤振的稳定极限线，选择相对于检测出不良时的主轴转速最接近的稳定腔sp。在选择出的稳定腔sp中，将最大的刀具轴向进刀量ap及与该刀具轴向进刀量ap相对应的主轴转速S作为校正量进行计算。
强制型颤振控制部22使用检测信号、驱动轴状态信号、加工条件、动态特性信息和加工工艺信息，计算用于抑制强制型颤振的主轴转速S。具体地说，根据任意的频率ω下的动态特性矩阵[G(iω)]和切削矢量[F(iω)]而计算机械构造的振动位移|[G(iω)]·[F(iω)]|。
接下来，强制型颤振控制部22对振动位移小于极限位移的频率即ω6进行选择，使用式(17)计算主轴转速S6，将主轴转速S6作为校正量进行输出。
[式17]
Figure BDA0002388717310000231
刀具挠曲控制部23使用加工条件、驱动轴状态信号、动态特性信息和加工工艺信息，计算用于抑制刀具挠曲的主轴转速S和刀具半径方向进刀量ae。具体地说，刀具挠曲控制部23通过实施方式1的步骤S13－3所述的方法而针对各主轴转速S和各刀具半径方向进刀量ae的组合分别计算刀具挠曲。而且，刀具挠曲控制部23将刀具挠曲量小于极限挠曲量的主轴转速S和刀具半径方向进刀量ae的组合作为主轴转速S7和刀具半径方向进刀量ae1进行选择。
刀具挠曲控制部23在选择出的组合中，搜索根据下述式(18)得到的材料去除率MMR成为最大的组合，作为校正量进行计算。
[式18]
MMR＝f×N×S7×ap×ae1…(18)
在上式中，f：每1刃的进给量，N：刀具刃数，S7：主轴转速，ap：刀具轴向进刀量，ae1：刀具半径方向进刀量。此外，材料去除率成为最大的主轴转速S和刀具半径方向进刀量ae的组合搜索也可以使用通过数值模拟而得到的搜索解。
刀具磨损控制部24通过加工工艺信息和在内部预先设定的刀具磨损控制模型，计算用于抑制由刀具磨损造成的加工不良的进给速度。图9是表示本发明的实施方式2所涉及的刀具磨损控制模型的一个例子的图。图9的纵轴为进给速度F。图9的横轴为刀具旋转方向的比削力Kct。在图9中表示刀具旋转方向的比削力Kct与比削力Kct从刀具未使用时的值Kct1向刀具寿命达到时的值Kct6变化的期间设定的进给速度F之间的对应关系。
刀具磨损控制部24使用图9的刀具磨损控制模型对与从加工工艺信息得到的刀具旋转方向的比削力Kct相对应的进给速度F进行计算，作为校正量进行输出。此外，刀具磨损控制模型并不限定于图9，也可以作为刀具旋转方向的比削力Kct的函数而使用计算进给速度的数理模型。也可以取代进给速度而计算主轴转速S、刀具轴向进刀量ap或者刀具半径方向进刀量ae。
驱动轴摩擦控制部25具有与驱动轴的各加减速位置及各轴反转位置相对应的摩擦模型。驱动轴摩擦控制部25使用驱动轴状态信号，对与当前的驱动轴的位置相对应的摩擦模型进行选择，作为校正量进行输出。
校正量输出部26将通过自激型颤振控制部21、强制型颤振控制部22、刀具挠曲控制部23、刀具磨损控制部24或者驱动轴摩擦控制部25的任意者计算出的校正量向控制部输出。
如以上说明所示，本实施方式2构成为与通过对策决定部7a判定出的加工不良的要因相应地，由校正量计算部8a切换控制规则。即，数控装置2a并不是与加工不良的要因相应地直接选择校正量，而是对计算校正量的控制规则进行选择，由此能够与加工状态量的值相应地计算校正量的值。
因此，本实施方式2的数控装置2a在发生了加工不良的情况下通过对与自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦的任意者相对应的控制规则进行选择，从而能够高精度地减少加工不良。
实施方式3.
在实施方式1及2中，说明了基于乖离度而判定加工不良的要因的结构。在本实施方式3中说明在乖离度的基础上，还基于作业者的输入而校正加工不良的要因选择的结构。
图10是表示本发明的实施方式3所涉及的数控装置2b的结构的框图。此外，在图10中，对与图7所示的实施方式1的结构要素相同或同等的结构要素标注同一标号。在这里，以与本实施方式3相关的部分为中心进行说明。
数控装置2b具有检测部4、动态特性信息存储部5、加工工艺信息存储部6、对策决定部7b、校正量计算部8、控制部9及输入部27。另外，工作机械1具有传感器3及刀具10，配置有工件11。
输入部27接收作业者的输入而向后面记述的对策决定部7b输出选择校正系数Q1～Q5。优选向输入部27由作业者分别针对自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦而输入优先级P1～P5。
输入部27与由作业者输入的优先级P1～P5相应地，输出与自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦相对应的选择校正系数Q1～Q5。优先级P1～P5例如能够作为大于或等于1的整数进行输入。选择校正系数Q1～Q5例如能够由式(19)决定。此外，在式(19)中n＝1～5。
[式19]
Figure BDA0002388717310000251
此外，优先级P1～P5并不限定于上述的设定范围。并且，也可以将由作业者直接输入的优先级P1～P5用作选择校正系数Q1～Q5。
对策决定部7b将从动态特性信息存储部5输出的动态特性信息、从加工工艺信息存储部6输出的加工工艺信息和从控制部9输出的加工条件作为输入。并且，将从检测部4输出的检测信号和驱动轴状态信号、从输入部27输出的选择校正系数Q1～Q5作为输入。在根据检测信号或者驱动轴状态而判定出加工不良的发生的情况下，对加工不良的要因进行选择，将选择结果作为对策信号而输出至校正量计算部8。
对策决定部7b在对策信号的基础上，还输出动态特性信息、加工工艺信息、加工条件、驱动轴状态信号和检测信号。对策决定部7b在加工不良的要因选择的过程中，通过与由对策决定部7a计算出乖离度Dn的方法相同的方法针对加工不良的每个要因而计算优先级校正前乖离度L1～L5。然后，选择与对各个优先级校正前乖离度L1～L5乘以选择校正系数Q1～Q5而得到的值即乖离度Dn＝Ln×Qn(n＝1～5)的最大值即乖离度相对应的加工不良的要因。
如以上说明所示，本实施方式3构成为基于作业者的输入而校正对策决定部7b中的乖离度Dn＝Ln×Qn(n＝1～5)。因此，本实施方式3的数控装置2b能够基于作业者的判断而优先地寻求有效的对策。
实施方式4.
在实施方式3中，说明了通过作业者的输入对加工不良的要因选择进行校正的结构。在本实施方式4中，说明基于加工履历而对加工不良的要因选择进行校正的结构。
图11是表示本发明的实施方式4所涉及的数控装置2c的结构的框图。此外，在图11中，对与图7所示的实施方式2的结构要素相同或同等的结构要素标注同一标号。在这里，以与本实施方式4相关的部分为中心进行说明。
数控装置2c具有检测部4、动态特性信息存储部5、加工工艺信息存储部6、对策决定部7c、校正量计算部8、控制部9及加工履历存储部28。另外，工作机械1具有传感器3及刀具10，配置有工件11。
加工履历存储部28对后面记述的对策决定部7c中的加工不良的要因选择的结果进行记录，并且从在内部记录的加工不良的选择履历将选择校正系数输出至对策决定部7c。具体地说，加工履历存储部28将由对策决定部7c过去所选择的自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损、驱动轴摩擦各自的次数存储为H1～H5，根据式(20)对加工履历选择校正系数Rn进行计算。
[式20]
Figure BDA0002388717310000271
对策决定部7c将从动态特性信息存储部5输出的动态特性信息、从加工工艺信息存储部6输出的加工工艺信息、从控制部9输出的加工条件作为输入。并且，将从检测部4输出的检测信号和驱动轴状态信号、从加工履历存储部28输出的加工履历选择校正系数Rn设为输入。而且，在根据检测信号或者驱动轴状态信号而判定为发生了加工不良的情况下，对加工不良的要因进行选择，将选择结果作为对策信号而输出至校正量计算部8。
对策决定部7c在对策信号的基础上，还将动态特性信息、加工工艺信息、加工条件、驱动轴状态信号和检测信号输出至校正量计算部8。并且，对策决定部7c向加工履历存储部28输出对策信号。
对策决定部7c在加工不良的要因选择的过程中，通过与由对策决定部7a计算出乖离度Dn的方法相同的方法针对加工不良的每个要因而计算履历校正前乖离度J1～J5。而且，选择与对各个乖离度乘以加工履历选择校正系数R1～R5而得到的值即乖离度Dn＝Jn×Rn(n＝1～5)的最大值即乖离度相对应的加工不良的要因进行选择。
如以上说明所示，本实施方式4构成为基于加工履历而校正对策决定部7c中的乖离度。因此，本实施方式4的数控装置2c能够基于在工作机械1中发生的加工履历而优先地寻求有效的对策。
以上，对本发明的实施方式1～4进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式的范围。在不脱离本发明的主旨的范围能够适当变更上述实施方式。另外，所说明的实施方式的结构也能够根据需要进行组合而使用。
标号的说明
1工作机械，2、2a、2b、2c数控装置，4检测部，5动态特性信息存储部，6加工工艺信息存储部，7、7a、7b、7c对策决定部，8、8a校正量计算部，9控制部，10刀具，11工件，12加工条件，27输入部，28加工履历存储部，D1自激型颤振的乖离度，D2强制型颤振的乖离度，D3刀具挠曲的乖离度，D4刀具磨损的乖离度，D5驱动轴摩擦的乖离度，Xn加工状态量。

Claims (7)

1.一种数控装置，其具有：
检测部，其取得在工作机械产生的切削力；
控制部，其与加工条件相应地计算控制量，对所述工作机械的驱动轴进行控制；
动态特性信息存储部，其使刀具或者工件的动态特性信息与加工条件对应而进行存储；
加工工艺信息存储部，其使表示在所述刀具和所述工件之间产生的加工工艺的加工工艺信息与所述加工条件对应而进行存储；
对策决定部，其在根据所述切削力或者所述工作机械的驱动轴状态而检测出发生加工不良时，计算与所述加工不良的要因相对应的乖离度，将计算出的多个所述乖离度的大小进行比较而决定检测出发生的所述加工不良的要因；以及
校正量计算部，其与由所述对策决定部决定出的所述加工不良的要因相应地计算针对所述控制量的校正量，将所述校正量输出至所述控制部。
2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，
所述对策决定部在检测出发生所述加工不良时，基于所述动态特性信息、所述加工工艺信息、所述切削力、所述加工条件及所述驱动轴状态中的至少一个，取得与所述加工不良的要因相对应的加工状态量，使用与所述加工不良的要因相对应的加工状态量而针对所述加工不良的每个要因计算所述乖离度。
3.根据权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，
所述对策决定部从多个所述乖离度中按照值从大到小的顺序选择N个所述乖离度，将与选择出的N个所述乖离度相对应的N个所述加工不良的要因，决定为所检测出的所述加工不良的要因，其中，N＜M，N为大于或等于1的整数，M为所述乖离度的数值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的数控装置，其特征在于，
所述校正量计算部具有控制规则，该控制规则针对所述加工不良的要因而计算校正量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的数控装置，其特征在于，
还具有输入部，该输入部能够针对所述加工不良的要因而输入优先级，所述对策决定部基于输入的所述优先级对所述乖离度进行校正。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的数控装置，其特征在于，
具有加工履历存储部，该加工履历存储部存储加工履历，所述对策决定部基于所述加工履历对所述乖离度进行校正。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的数控装置，其特征在于，
多个种类的所述加工不良的要因包含自激型颤振、强制型颤振、刀具挠曲、刀具磨损及驱动轴摩擦中的任一者。
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