CN111716148B - 数值控制装置和数值控制装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数值控制装置和数值控制装置的控制方法。数值控制装置在攻丝加工期间判断在加速区间与减速区间之间是否具有恒速区间。在具有恒速区间的情况下，数值控制装置计算恒速区间内的主轴电动机的负荷电流值的峰值作为加工负荷。因此，数值控制装置能够检测出在恒速区间中产生的加工负荷的瞬间的变化以及加工负荷的平缓的变化中的任一种变化。在加速区间与减速区间之间不具有恒速区间的情况下，计算驱动期间内的负荷电流值的平均值作为加工负荷。负荷电流值相当于主轴电动机的扭矩。因加速产生的扭矩与因减速产生的扭矩相互抵消，因此数值控制装置高精度地监视因加工产生的扭矩。

Description

数值控制装置和数值控制装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种数值控制装置和数值控制装置的控制方法。

背景技术

日本专利公开1995年24694号公报公开一种基于切削机床的进给轴的伺服电动机或主轴电动机的负荷电流值来监视切削负荷的方法。在该方法中，为了消除因加减速产生的扭矩的影响，对从电动机电流的检测值减去电动机的加减速所需要的电流值所得到的值进行校正运算，将该校正后电流值设为切削负荷的监视对象。

电动机的加减速所需要的负荷电流值由于机床的经年变化、温度、负荷重量等各种各样的原因发生变化。因此，专利文献1所记载的方法难以将加减速所需要的电流值完全地从电动机电流的检测值中去除，有可能产生误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够高精度地监视主轴电动机的加工负荷的数值控制装置和数值控制装置的控制方法。

技术方案1的数值控制装置能够基于机床的主轴电动机的负荷电流值来监视对被削件进行的切削加工中的加工负荷，所述数值控制装置的特征在于，具备：测定部，其测定所述切削加工中的从所述主轴电动机开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间的所述负荷电流值；加工负荷计算部，其基于所述测定部测定出的所述负荷电流值，来计算所述加工负荷；判断部，其判断所述加工负荷计算部计算出的所述加工负荷是否为阈值以上；以及输出部，在所述判断部判断为所述加工负荷为所述阈值以上的情况下，所述输出部输出警报，其中，所述驱动期间至少具备：将所述主轴电动机加速至恒定速度的加速区间；以及使所述主轴电动机从所述恒定速度起进行减速之后停止的减速区间，所述加工负荷计算部具备：恒速区间判断部，其判断在所述加速区间与所述减速区间之间是否具有所述恒定速度的区间即恒速区间；第一计算部，在所述恒速区间判断部判断为在所述加速区间与所述减速区间之间具有所述恒速区间的情况下，所述第一计算部计算所述恒速区间内的所述负荷电流值的峰值作为所述加工负荷；以及第二计算部，在所述恒速区间判断部判断为在所述加速区间与所述减速区间之间不具有所述恒速区间的情况下，所述第二计算部计算所述驱动期间内的所述负荷电流值的平均值作为所述加工负荷。在加速区间与减速区间之间具有恒速区间的情况下，数值控制装置计算恒速区间内的负荷电流值的峰值作为加工负荷。因此，数值控制装置能够不受因加减速产生的扭矩的影响地监视加工负荷。数值控制装置能够检测出在恒速区间中产生的加工负荷的瞬间的变化以及加工负荷的平缓的变化中的任一种变化。例如，在如短的攻丝加工这种在加速区间与减速区间之间不具有恒速区间时，数值控制装置计算驱动期间内的负荷电流值的平均值作为加工负荷。负荷电流值相当于主轴电动机的扭矩。通过计算驱动期间内的负荷电流值的平均值，因加速产生的扭矩与因减速产生的扭矩相互抵消，因此数值控制装置能够监视因加工产生的扭矩。因此，无论在切削加工的驱动期间中是否具有恒速区间，数值控制装置都能够高精度地监视加工负荷。“不具有恒速区间”不仅包括在加速区间与减速区间之间完全不具有恒速区间的状态，还包括恒速区间在驱动期间中所占的比例小且恒速区间短的状态。

关于技术方案2的数值控制装置，也可以是，所述恒速区间判断部具备：加减速区间计算部，其计算所述加速区间和所述减速区间所需要的加减速距离或加减速时间；以及比例判断部，其判断所述加减速区间计算部计算出的所述加减速距离或所述加减速时间在所述驱动期间所需要的距离或时间中所占的比例是否为规定值以下，在所述比例判断部判断为所述比例为所述规定值以下的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，在所述比例判断部判断为所述比例超过所述规定值的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。数值控制装置根据加减速距离或加减速时间在驱动期间所需要的距离或时间中所占的比例是否为规定值以下，来判断是否具有恒速区间。数值控制装置能够根据恒速区间的长度来判断是否具有恒速区间，因此能够恰当地选择加工负荷的计算方法。

关于技术方案3的数值控制装置，也可以是，所述切削加工为攻丝加工，所述数值控制装置具备扭矩监视部，所述扭矩监视部监视3个进给电动机中的用于在所述攻丝加工时使所述机床的主轴向所述被削件移动的移动电动机的扭矩，其中，所述3个进给电动机能够使所述主轴相对于所述被削件沿着彼此正交的3个轴向相对地移动，所述恒速区间判断部具备加速完成判断部，在所述移动电动机开始驱动且所述扭矩监视部监视的所述扭矩超过固定值的情况下，所述加速完成判断部判断所述加速区间是否已经完成，在所述加速完成判断部判断为所述加速区间已经完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，在所述加速完成判断部判断为所述加速区间未完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。切削加工为攻丝加工。数值控制装置监视攻丝加工时的移动电动机的扭矩。在移动电动机的扭矩超过固定值时，数值控制装置能够判断为工具接触到被削件并且开始加工。在加工开始时，在加速区间已经完成的情况下，数值控制装置判断为具有恒速区间。在加工开始时，在加速区间未完成的情况下，数值控制装置判断为不具有恒速区间。因此，数值控制装置能够根据是否具有恒速区间来恰当地选择加工负荷的计算方法。

关于技术方案4的数值控制装置，也可以是，所述切削加工为攻丝加工，所述数值控制装置具备扭矩监视部，所述扭矩监视部监视3个进给电动机中的在所述攻丝加工时静止的静止电动机的扭矩，其中，所述3个进给电动机能够使所述机床的主轴相对于所述被削件沿着彼此正交的3个轴向相对地移动，所述恒速区间判断部具备加速完成判断部，在所述扭矩监视部监视的所述扭矩超过固定值的情况下，所述加速完成判断部判断所述加速区间是否已经完成，在所述加速完成判断部判断为所述加速区间已经完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，在所述加速完成判断部判断为所述加速区间未完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。切削加工为攻丝加工。数值控制装置监视攻丝加工时的静止电动机的扭矩。在静止电动机的扭矩超过固定值时，数值控制装置能够判定为工具接触到被削件并且开始加工。在加工开始时，在加速区间已经完成的情况下，数值控制装置判断为具有恒速区间。在加工开始时，在加速区间未完成的情况下，数值控制装置判定为不具有恒速区间。因此，数值控制装置能够根据是否具有恒速区间来恰当地选择加工负荷的计算方法。

关于技术方案5的数值控制装置，也可以是，还具备：下限判断部，其判断所述加工负荷计算部计算出的所述加工负荷是否为低于所述阈值的下限阈值以下；以及通知部，在所述下限判断部判断为所述加工负荷为所述下限阈值以下的情况下，所述通知部通知所述切削加工为第2次或第2次以后的加工。第2次或第2次以后的加工是指加工已经结束但是操作者忘记更换被削件并再次进行了加工时的加工。在第2次或第2次以后的加工时，为几乎不存在加工负荷的状态。在加工负荷为下限阈值以下时，数值控制装置通知切削加工为第2次或第2次以后的加工，因此操作者能够迅速地做出更换被削件等应对。

技术方案6的控制方法是能够基于机床的主轴电动机的负荷电流值来监视对被削件进行的切削加工中的加工负荷的数值控制装置的控制方法，所述控制方法的特征在于，具备：测定工序，测定所述切削加工中的从所述主轴电动机开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间的所述负荷电流值；加工负荷计算工序，基于所述测定工序中测定出的所述负荷电流值，来计算所述加工负荷；判断工序，判断所述加工负荷计算工序中计算出的所述加工负荷是否为阈值以上；以及输出工序，在所述判断工序中判断为所述加工负荷为所述阈值以上的情况下，输出警报，其中，所述驱动期间至少具备：将所述主轴电动机加速至恒定速度的加速区间；以及使所述主轴电动机从所述恒定速度起进行减速之后停止的减速区间，所述加工负荷计算工序具备：恒速区间判断工序，判断在所述加速区间与所述减速区间之间是否具有所述恒定速度的区间即恒速区间；第一计算工序，在所述恒速区间判断工序中判断为在所述加速区间与所述减速区间之间具有所述恒速区间的情况下，计算所述恒速区间内的所述负荷电流值的峰值作为所述加工负荷；以及第二计算工序，在所述恒速区间判断工序中判断为在所述加速区间与所述减速区间之间不具有所述恒速区间的情况下，计算所述驱动期间内的所述负荷电流值的平均值作为所述加工负荷。因此，数值控制装置能够得到上述技术方案1所记载的效果。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是示出数值控制装置30及机床1的电气结构的框图。

图3是示出攻丝加工的方法的图。

图4是攻丝加工的电动机电流值(扭矩)的波形图。

图5是示出短攻丝加工的方法的图。

图6是短攻丝加工的电动机电流值(扭矩)的波形图。

图7是加工控制处理的流程图。

图8是加工控制处理(第一变形例)的流程图。

图9是加工控制处理(第二变形例)的流程图。

图10是加工控制处理(第三变形例)的流程图。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。在下面的说明在，使用在图中用箭头表示的左右、前后、上下。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别为机床1的X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图1所示的机床1使安装于主轴9的工具4旋转，来对保持于工作台13上表面的被削件3实施切削加工。数值控制装置30(参照图2)控制机床1的动作。

参照图1来说明机床1的构造。机床1具备基台2、立柱5、主轴头7、主轴9、工作台装置10、工具更换装置20、控制箱6以及操作面板15(参照图2)等。基台2为金属制的大致长方体形状的基座。立柱5固定于基台2上部后方。主轴头7在内部将主轴9以能够旋转的方式进行支承。主轴9在主轴头7下部具有安装孔(省略图示)。主轴9在该安装孔中安装工具4，通过主轴电动机52(参照图2)的驱动来进行旋转。主轴电动机52设置于主轴头7。主轴头7通过设置于立柱5前表面的Z轴移动机构(省略图示)来沿着Z轴方向移动。数值控制装置30控制Z轴电动机51(参照图2)的驱动，控制主轴头7沿着Z轴方向移动。

工作台装置10具备Y轴移动机构(省略图示)、Y轴工作台12、X轴移动机构(省略图示)以及工作台13等。Y轴移动机构设置于基台2上表面前侧，具备一对Y轴轨道、Y轴滚珠丝杠以及Y轴电动机54(参照图2)等。Y轴轨道和Y轴滚珠丝杠沿Y轴方向延伸。Y轴轨道在上表面沿Y轴方向引导Y轴工作台12。Y轴工作台12形成为大致长方体形状，在底部外表面具备螺母(省略图示)。该螺母被螺合在Y轴滚珠丝杠上。当Y轴电动机54使Y轴滚珠丝杠旋转时，Y轴工作台12与螺母一起沿着Y轴轨道移动。因此，Y轴移动机构将Y轴工作台12以能够沿着Y轴方向移动的方式进行支承。

X轴移动机构设置于Y轴工作台12上表面，具备一对X轴轨道(省略图示)、X轴滚珠丝杠(省略图示)以及X轴电动机53(参照图2)等。X轴轨道和X轴滚珠丝杠沿X轴方向延伸。工作台13形成为在俯视时呈矩形板状，设置于Y轴工作台12上表面。工作台13在底部具备螺母(省略图示)。该螺母被螺合在X轴滚珠丝杠上。当X轴电动机53使X轴滚珠丝杠旋转时，工作台13与螺母一起沿着X轴轨道移动。因此，X轴移动机构将工作台13以能够沿着X轴方向移动的方式进行支承。因此，工作台13通过Y轴移动机构、Y轴工作台12以及X轴移动机构来在基台2上沿X轴方向和Y轴方向移动。

工具更换装置20设置于主轴头7的前侧，具备圆盘型的工具库21。工具库21在外周呈放射状地保持多个工具(在图1中省略图示)，将由工具更换指令指示的工具定位在工具更换位置。工具更换指令是在NC程序中指示的。工具更换位置为工具库21的最下部位置。工具更换装置20将向主轴9安装的工具4与处于工具更换位置的工具进行更换。

控制箱6收纳数值控制装置30(参照图2)。数值控制装置30对设置于机床1的Z轴电动机51、主轴电动机52、X轴电动机53、Y轴电动机54(参照图2)分别进行控制。数值控制装置30使保持于工作台13上的被削件3和安装于主轴9的工具4相对移动，并对被削件3实施各种加工。各种加工为利用钻头进行的钻孔加工、利用丝锥进行的攻丝加工、利用端铣刀、铣削等进行的侧面加工等。

操作面板15设置于覆盖机床1的外罩(省略图示)的外壁。操作面板15具备输入部16和显示部17(参照图2)。输入部16受理各种信息、操作指示等的输入，并将各种信息、操作指示等输出到后述的数值控制装置30。显示部17基于来自后述的数值控制装置30的指令来显示各种画面。

参照图2来说明数值控制装置30及机床1的电气结构。数值控制装置30和机床1具备CPU 31、ROM 32、RAM 33、存储装置34、输入输出部35以及驱动电路51A～55A等。CPU 31对数值控制装置30进行统一控制。ROM 32存储包括加工控制程序在内的各种程序等。加工控制程序用于执行加工控制处理(参照图7)。在加工控制处理中，逐行地解释NC程序来执行各种动作，并且高精度地测量切削加工时的加工负荷。NC程序由包括各种控制指令的多行程序构成，数值控制装置30基于NC程序来以行为单位控制包括机床1的轴移动、工具更换等在内的各种动作。RAM 33临时地存储各种信息。存储装置34为非易失性存储装置，用于存储NC程序、各种信息。CPU 31能够将操作者利用操作面板15的输入部16输入的NC程序存储到存储装置34中，除此以外，还能够将通过外部输入所读入的NC程序等存储到存储装置34中。

驱动电路51A与Z轴电动机51及编码器51B连接。驱动电路52A与主轴电动机52及编码器52B连接。驱动电路53A与X轴电动机53及编码器53B连接。驱动电路54A与Y轴电动机54及编码器54B连接。驱动电路55A与用于驱动工具库21的工具库电动机55及编码器55B连接。Z轴电动机51、主轴电动机52、X轴电动机53、Y轴电动机54以及工具库电动机55均为伺服电动机(以下在进行统称时称作电动机)。驱动电路51A～55A从CPU 31接受指令，并且向对应的各电动机51～55分别输出驱动电流。驱动电流为电动机的负荷电流，相当于施加于电动机的扭矩。驱动电路51A～55A从编码器51B～55B接受反馈信号，来进行位置及速度的反馈控制。输入输出部35与操作面板15连接。

参照图3来说明一般的攻丝加工。攻丝加工是指在被削件3形成攻丝孔H1的加工。在攻丝加工中，数值控制装置30使安装有工具T的主轴9一边旋转一边沿Z轴方向下降，来将被削件3切削至孔底。工具T为丝锥。攻丝加工中的主轴电动机52的驱动期间具备加速区间、恒速区间以及减速区间。驱动期间为从主轴电动机52开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间。加速区间为从主轴电动机52开始旋转起加速至恒定速度的区间。恒速区间为使主轴电动机52的旋转速度维持恒定速度的区间。减速区间为使主轴电动机52的旋转速度从恒定速度起进行减速之后停止为止的区间。加速区间和减速区间的各区间所需要的主轴9在Z轴方向上的移动距离为加减速距离，并且彼此相同。加减速距离根据攻丝加工时的进给速度和时间常数来计算即可。

参照图4来说明攻丝加工时的电动机电流值的时间变化和加工负荷的测定方法。电动机电流值为驱动电路52A向主轴电动机52输出的驱动电流值。电动机电流值在t1从固定值M1起向正侧增加，在达到正侧的峰值之后减少并且在t2恢复为固定值M1。t1～t2为加速区间，电动机电流值的波形呈倒V字型变化。在加速区间之后，电动机电流值在t2至t3期间维持固定值M1。t2～t3为恒速区间。在恒速区间之后，电动机电流值在t3从固定值M1起向负侧增加，在达到负侧的峰值之后减少并且在t4恢复为固定值M1。t3～t4为减速区间，电动机电流值的波形呈V字型变化。

加速区间内的电动机电流值的波形与减速区间内的电动机电流值的波形为以固定值M1为边界彼此之间正负反转的大致同一形状。加速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的三角形的面积A1。减速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的倒三角形的面积A2。A1与A2的面积比为1：1。当因加减速产生的扭矩大于因加工产生的扭矩时，难以直接测定出加工负荷。当将驱动期间内的电动机电流值平均化时，因加速区间内的加速产生的扭矩与因减速区间内的减速产生的扭矩相互抵消。因此，数值控制装置30通过将驱动期间内的电动机电流值平均化，能够大幅度地减少因加减速产生的扭矩的影响。因此，数值控制装置30能够高精度地测定出因驱动期间内的加工产生的扭矩。

在驱动期间中的恒速区间长时，数值控制装置30检测恒速区间内的电动机电流值的峰值，来代替计算电动机电流值的平均值。数值控制装置30检测并监视恒速区间内的峰值，能够检测出在恒速区间中产生的加工负荷的平缓的变化以及瞬间的变化。作为瞬间的变化的一例，因工具T的刃的缺损等引起的扭矩的瞬间的变化符合。作为加工负荷的平缓的变化的一例，工具的磨损等符合。在后文叙述恒定速度区间的长度的判断。

参照图5来说明短攻丝加工。短攻丝加工是指在上述攻丝加工中不具有恒速区间或者恒速区间短的攻丝加工，是在被削件3形成底浅的攻丝孔H2的加工。短攻丝加工中的主轴电动机52的驱动期间具备加速区间和减速区间，在加速区间与减速区间之间不具有恒速区间或者具备短的恒速区间。

参照图6来说明短攻丝加工时的电动机电流的时间变化和加工负荷的测定方法。图6的(1)的图表为短攻丝加工中的空运转时的电动机电流值的波形图。空运转是指在不对被削件3进行加工的情况下执行短攻丝加工的动作的运转。在空运转期间，电动机电流值在t11从固定值M1起向正侧增加，在达到正侧的峰值之后减少并且在t12恢复为固定值M1。t11～t12为加速区间，电动机电流值的波形呈倒V字型变化。在加速区间之后，电动机电流值在t12从固定值M1起向负侧增加，在达到负侧的峰值之后减少并且在t13恢复为固定值M1。t12～t13为减速区间。电动机电流值的波形呈V字型变化。

加速区间内的电动机电流值的波形和减速区间内的电动机电流值的波形为以固定值M1为边界彼此之间正负反转的大致同一形状。加速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的三角形的面积B1。减速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的倒三角形的面积B2。在空运转时，在驱动期间中不施加因加工产生的扭矩，只施加因加减速产生的扭矩。因此，B1与B2的面积比为1：1。

图6的(2)的图表为短攻丝加工中的加工期间的电动机电流的波形图。加工期间是指存在工具T接触到被削件3并对被削件3进行着加工的状态。在加工期间，电动机电流与空运转时同样地在t14从固定值M1起向正侧增加，在达到正侧的峰值之后减少并且在t15恢复为固定值M1。t14～t15为加速区间，电动机电流值的波形呈倒V字型变化。在加速区间之后，电动机电流值在t15从固定值M1起向负侧增加，在达到负侧的峰值之后减少并且在t16恢复为固定值M1。t15～t16为减速区间，电动机电流值的波形呈V字型变化。在短攻丝加工中，因加减速产生的扭矩大于因加工产生的扭矩。因此，空运转时的电动机电流的波形与加工期间的电动机电流的波形为大致同一形状。

空运转时的电动机电流值的峰值与加工期间的电动机电流值的峰值之间有可能出现差。例如，加工期间中的加速区间的正侧的峰值稍微高于空运转时的加速区间的正侧的峰值。加工期间中的减速区间的负侧的峰值稍微低于空运转时的减速区间的负侧的峰值。短攻丝加工中的峰值部分容易受到噪声的影响。在不对被削件进行切削时也可能具有峰值部分。因此，难以通过电动机波形的峰值稳定地测定出加工负荷。

在加工期间，加速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的三角形的面积C1。减速区间内的电动机电流值的累积值相当于扭矩波形的倒三角形的面积C2。C1与C2的面积比不为1：1，C2的面积稍微小于C1的面积。因此，C1与C2的面积之差以电动机电流值的平均值出现。峰值以外的部分的差也以电动机电流值的平均值出现。如上述的那样，数值控制装置30通过将驱动期间内的电动机电流值平均化，不易受到噪声的影响。因此，数值控制装置30能够稳定地测定出加工负荷。

参照图7来说明加工控制处理。在利用机床1对被削件3实施攻丝加工时，操作者利用操作面板15的输入部16输入攻丝加工的NC程序的识别编号。在由操作面板15受理了NC程序的识别编号之后，CPU 31从存储装置34读出所输入的识别编号的NC程序，并将该NC程序显示于显示部17。操作者确认显示部17中显示的NC程序，并利用输入部16输入执行操作。在受理了执行操作的输入时，CPU 31从ROM 32读出加工控制程序来执行本处理。

CPU 31对NC程序中的1行进行解释(S11)。判断所解释的1行的控制指令是否为攻丝指令(S12)。在为攻丝指令以外的控制指令时(S12：“否”)，CPU 31执行该控制指令(S13)。攻丝指令以外的控制指令为定位指令、钻孔指令、工具更换指令等。CPU 31判断程序是否结束(S14)。在下1行为结束指令时，NC程序结束(S14：“是”)，因此CPU 31结束本处理。在下1行不为结束指令时，继续进行NC程序(S14：“否”)，因此CPU 31返回到S11，针对下1行重复进行处理。

在所解释的1行的控制指令为攻丝指令时(S12：“是”)，CPU 31基于时间常数和主轴9的进给速度来计算加减速距离(S15)。时间常数是预先设定的。主轴9的进给速度是在NC程序中设定的。CPU 31将所计算出的加减速距离临时存储到RAM 33中。CPU 31基于攻丝加工的开始位置和结束位置，来计算攻丝加工所需要的驱动距离(S16)。开始位置和结束位置是在NC程序中设定的。CPU 31将所计算出的驱动距离临时存储到RAM 33中。CPU 31基于RAM33中存储的驱动距离和加减速距离，来计算加减速比例(S17)。CPU 31判断加减速比例是否为规定值以下(S18)。加减速比例为加减速距离在驱动距离中所占的比例。

在加减速比例超过规定值时(S18：“否”)，恒速区间在驱动期间中所占的比例小。因此，CPU 31判断为不具有恒速区间，将驱动期间内的电动机电流值的平均值设定为监视对象(S19)。在工具T开始对被削件3进行磨削之后也继续加速这样的短攻丝加工(参照图5)符合这种情况。在加减速比例为规定值以下时(S18：“是”)，恒速区间在驱动期间中所占的比例大。因此，CPU 31判断为具有恒速区间，将恒速区间的峰值设定为监视对象(S20)。在工具T开始对被削件3进行磨削之前加速区间就已经结束这样的加工(参照图4)符合这种情况。

CPU 31一边测量驱动电路52A向主轴电动机52输出的电动机电流值，一边执行攻丝指令(S21)。测量出的电动机电流值被存储到RAM 33中。CPU 31判断攻丝加工是否已完成(S22)。在正在进行攻丝加工的情况下(S22：“否”)，CPU 31返回到S22，继续一边测量电动机电流值一边执行攻丝加工。在攻丝加工已完成的情况下(S22：“是”)，CPU 31基于RAM 33中存储的电动机电流值，来判断监视对象的峰值或平均值是否为阈值以上(S23)。

在将监视对象设定为恒速区间的峰值时，CPU 31根据恒速区间内的电动机电流值的时间变化来检测峰值。峰值为电动机电流值的最大值或最小值。CPU 31判断所检测出的峰值是否为阈值以上(S23)。阈值为用于判定峰值的阈值，是用于判定是否产生了大的加工负荷的判定值。在检测出的峰值小于阈值时(S23：“否”)，没有对主轴电动机52产生大的加工负荷。因此，CPU 31返回到S11，针对下1行重复进行处理。

在检测出的峰值为阈值以上时(S23：“是”)，对主轴电动机52产生了大的加工负荷。CPU 31输出警报(S24)，强制地结束NC程序的执行。因此，数值控制装置30防止在对主轴电动机52产生了大的加工负荷的状态下继续对被削件进行加工。作为警报的一例，可以在操作面板15的显示部17显示用于通知异常的消息、图形等，或者通过蜂鸣器、声音等进行通知，也可以向外部设备等输出警报的信息。通过输出警报，操作者能够识别出对主轴电动机52产生了大的加工负荷，能够针对机床1的异常迅速地做出应对。

将监视对象设定为恒速区间的峰值，因此CPU 31易于在恒速区间内检测出工具T的刃的缺损。该缺损为瞬间的变化，通过在恒速区间内进行监视，能够容易地检测到该缺损。CPU 31不仅能够检测到在恒速区间产生的加工负荷的瞬间的变化，还能够检测到加工负荷的平缓的变化。

在将监视对象设定为驱动期间中的平均值时，CPU 31计算驱动期间中的电动机电流值的平均值。CPU 31判断所计算出的平均值是否为阈值以上(S23)。阈值为用于判定平均值的阈值，是与峰值的阈值不同的阈值。阈值为用于判定是否对主轴电动机52产生了大的加工负荷的判定值。在检测出的平均值小于阈值时(S23：“否”)，没有对主轴电动机52产生大的加工负荷，因此CPU 31返回到S11，针对下1行重复进行处理。

在检测出的峰值为阈值以上时(S23：“是”)，对主轴电动机52产生了大的加工负荷。与上述同样地，CPU 31输出警报(S24)，强制地结束NC程序的执行。因此，数值控制装置30能够在短攻丝加工中也防止在对主轴电动机52产生了大的加工负荷的状态下继续对被削件进行加工。将监视对象设定为驱动期间中的电动机电流值的平均值，因此即使在驱动期间中不具有恒速区间或者恒速区间短，CPU 31也能够高精度地测定出加工负荷。

如以上说明的那样，本实施方式的数值控制装置30基于机床1的主轴电动机52的负荷电流值，来监视对被削件3进行的切削加工中的加工负荷。数值控制装置30的CPU 31测定攻丝加工中的从主轴电动机52开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间的负荷电流值。CPU 31基于测定出的负荷电流值来计算加工负荷，判断所计算出的加工负荷是否为阈值以上。在判断为加工负荷为阈值以上时，CPU 31输出警报。驱动期间至少具备加速区间和减速区间。加速区间为将主轴电动机52加速至恒定速度的区间。减速区间为使主轴电动机52从恒定速度起进行减速之后停止的区间。CPU 31判断在加速区间与减速区间之间是否具有恒速区间。恒速区间是主轴电动机52为恒定速度的区间。在判断为在加速区间与减速区间之间具有恒速区间时，CPU 31计算恒速区间内的负荷电流值的峰值作为加工负荷。因此，数值控制装置30能够检测到在恒速区间中产生的加工负荷的瞬间的变化以及加工负荷的平缓的变化中的任一种变化。在判断为在加速区间与减速区间之间不具有恒速区间时，CPU31计算驱动期间内的负荷电流值的平均值作为加工负荷。负荷电流值相当于主轴电动机52的扭矩。因加速产生的扭矩与因减速产生的扭矩相互抵消，因此数值控制装置30能够高精度地监视因加工产生的扭矩。因此，无论在攻丝加工时的驱动期间是否具有恒速区间，数值控制装置30都能够高精度地监视加工负荷。

CPU 31在判断是否具有恒速区间时计算加速区间和减速区间所需要的加减速距离。CPU 31判断加减速距离在驱动期间所需要的驱动距离中所占的比例是否为规定值以下。在CPU 31判断为比例为规定值以下时，恒速区间在驱动期间中的比例大。因此，CPU 31判断为在加速区间与减速区间之间具有恒速区间，计算恒速区间内的负荷电流值的峰值作为加工负荷。在CPU 31判断为比例超过规定值时，恒速区间在驱动期间中的比例小。因此，CPU 31判断为在加速区间与减速区间之间不具有恒速区间，计算驱动期间内的负荷电流值的平均值作为加工负荷。因此，数值控制装置30能够恰当地判断出驱动期间中的恒速区间的长度，根据恒速区间的长度来恰当地选择加工负荷的计算方法。

在上述说明中，执行S21的处理的CPU 31为本发明的测定部的一例。执行S23的处理的CPU 31为本发明的判断部的一例。执行S24的处理的CPU 31为本发明的输出部的一例。执行S15～S18的处理的CPU 31为本发明的恒速区间判断部的一例。执行S20的处理的CPU31为本发明的第一计算部的一例。执行S19的处理的CPU 31为本发明的第二计算部的一例。执行S15的处理的CPU 31为本发明的加减速区间计算部的一例。执行S18的处理的CPU 31为本发明的比例判断部的一例。

本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。在图7所示的加工控制处理的S17中，CPU 31根据加减速距离在攻丝加工时的主轴电动机52的驱动期间所需要的Z轴方向上的驱动距离中所占的比例是否为规定值以下，来判断恒速区间的长度。CPU 31也可以通过该方法以外的方法判断恒速区间的长度。第一变形例的CPU 31在攻丝加工时监视用于使主轴9向被削件3移动的Z轴电动机51的扭矩。在监视的扭矩超过固定值时，机床1开始磨削被削件3。因此，CPU 31此时根据加速区间是否已经完成，来判断驱动期间中的恒速区间的长度。第二变形例的CPU 31监视在攻丝加工时静止的X轴电动机53或Y轴电动机54的扭矩。在监视的扭矩超过固定值时，机床1开始磨削被削件3。CPU 31此时根据加速区间是否已经完成，来判断驱动期间中的恒速区间的长度。

参照图8来说明第一变形例。第一变形例的加工控制处理是对上述实施方式的加工控制处理(参照图7)的一部分进行了变形的处理。在第一变形例的加工控制处理中，执行新的S31～S35并删除了S21，来代替上述实施方式的加工控制处理中的S15～S18。对与上述实施方式的加工控制处理共同的处理标注同一工序编号，省略或简化说明。

CPU 31对NC程序中的1行进行解释(S11)，在所解释的1行的控制指令为攻丝指令时(S12：“是”)，执行攻丝指令(S31)，开始测定主轴电动机52的电动机电流值(S32)。CPU 31开始测定Z轴电动机51的扭矩(S33)。Z轴电动机51的扭矩是去除了加减速、自重保持、摩擦等的影响之后的干扰扭矩(干扰力)，是相当于从驱动电路51A向Z轴电动机51输出的干扰扭矩的电动机电流值。测定出的主轴电动机52的电动机电流值和Z轴电动机51的扭矩被临时存储到RAM 33中。CPU 31判断Z轴电动机51的扭矩是否超过固定值(S34)。在Z轴电动机51的扭矩为固定值以下时(S34：“否”)，工具T没有接触到被削件3，因此CPU 31返回到S33，使主轴9继续下降。

在Z轴电动机51的扭矩超过固定值时(S34：“是”)，工具T接触到被削件3，因此CPU31判断加速区间是否已经完成(S35)。在加速区间未完成时(S35：“否”)，CPU 31判断为在驱动期间中不具有恒速区间或者恒速区间短。CPU 31将驱动期间内的电动机电流的平均值设定为监视对象(S19)。在加速区间已经完成时(S35：“是”)，CPU 31判断为驱动期间中的恒速区间长，将驱动期间中的恒速区间的峰值设定为监视对象(S20)。因此，第一变形例能够在攻丝加工中在工具T接触到被削件3的情况下根据加速区间是否已经完成来判断恒速区间的长度。加速区间是否已经完成是CPU 31根据工具4是否到达预先存储在存储装置34中的Z轴坐标值来判断的。此外，CPU 31也可以是，在从使工具4开始移动起经过规定时间之后判断为加速区间已经完成。

在上述说明中，执行S33的处理的CPU 31为本发明的扭矩监视部的一例。执行S34、S35的处理的CPU 31为本发明的加速完成判断部的一例。

参照图9来说明第二变形例。第二变形例的加工控制处理是对上述第一变形例的加工控制处理(参照图8)的一部分进行了变形的处理。因此，关于第二变形例，以与上述第一变形例不同的部分为中心来进行说明，省略或简化其它说明。在第二变形例的加工控制处理中，执行新的S43、S44来代替上述第一变形例的加工控制处理中的S33、S34。第二变形例的CPU 31开始测定在攻丝加工时静止的X轴电动机53(或Y轴电动机54)的扭矩(S43)。X轴电动机53的扭矩是去除了加减速、摩擦等的影响之后的干扰扭矩(干扰力)，是相当于从驱动电路53A向X轴电动机53输出的干扰扭矩的电动机电流值。CPU 31判断X轴电动机53的扭矩是否超过固定值(S44)。

在X轴电动机53的扭矩为固定值以下时(S44：“否”)，工具T没有接触到被削件3。因此，CPU 31返回到S44，使主轴9继续下降。在X轴电动机53的扭矩超过固定值时(S44：“是”)，与第一变形例同样，CPU 31能够判断为工具T接触到被削件3，因此判断驱动期间中的加速区间是否已经完成(S35)。因此，第二变形例能够通过监视在攻丝加工时静止的X轴电动机53(或Y轴电动机54)的扭矩，来与第一变形例同样地判断工具T是否接触到被削件3。S35及S35之后的处理与第一变形例相同。

在上述说明中，执行S43的处理的CPU 31为本发明的扭矩监视部的一例。执行S44、S35的处理的CPU 31为本发明的加速完成判断部的一例。

参照图10来说明第三变形例。在第三变形例的加工控制处理中，判定攻丝加工的二次加工，在判定为二次加工时，加工控制处理向操作者进行通知。二次加工是指加工已经完成但操作者忘记更换工作台13上的被削件3并且再次进行了加工时的第2次或第2次以后的加工。在第三变形例的加工控制处理中，在上述实施方式的加工控制处理(参照图7)的S23中判断为“否”之后，执行新的S51和S52。其它处理是共同的。因此，关于第三变形例，以与上述实施方式不同的部分为中心来进行说明，省略或简化共同部分的说明。

在攻丝加工完成后(S22：“是”)，CPU 31判断监视对象的加工负荷是否为阈值以上(S23)。在监视对象为驱动期间内的电动机电流值的平均值且该平均值小于阈值时(S23：“否”)，CPU 31判断作为加工负荷的平均值是否为下限阈值以下(S51)。下限阈值为低于在S23中进行判断时的阈值的值，例如设定为接近零的值即可。在平均值超过下限阈值时(S51：“否”)，对主轴电动机52施加着适当的加工负荷。因此，CPU 31返回到S11，重复进行处理。

在平均值为下限阈值以下时(S51：“是”)，为几乎没有加工负荷的状态，因此有可能为二次加工。因此，CPU 31利用操作面板15的显示部17进行二次加工的通知(S52)。CPU31也可以在显示部17中显示是二次加工的意思的消息、图形等。操作者能够根据显示部17中的通知来确认工作台13上的被削件3，并且迅速地做出更换为新的被削件3等应对。二次加工的通知的方式除了由显示部17进行显示以外，还可以通过声音、蜂鸣器等进行，也可以向外部设备等输出二次加工的通知。

在上述说明中，执行S51的处理的CPU 31为本发明的下限判断部的一例。执行S52的处理的CPU 31为本发明的通知部的一例。

本发明除了上述第一、第二、第三变形例以外，还能够进行各种变形。在上述实施方式的加工控制处理(图7参照)中，CPU 31判断加减速距离在驱动期间所需要的驱动距离中所占的比例是否为规定值以下(参照S15～S17)，但也可以根据加减速时间在驱动期间所需要的时间中所占的比例是否为规定值以下来进行判断。

在上述实施方式的加工控制处理(参照图7)中，作为切削加工的一例，监视攻丝加工的驱动期间中的加工负荷，但还能够应用于其它的加工、钻头加工、铣削加工等。

在上述实施方式的机床1中，主轴9能够沿着Z轴方向移动，工作台13能够沿着X轴方向和Y轴方向移动，但相对于工作台13上的被削件3沿着X轴方向、Y轴方向、Z轴方向相对地移动的主轴的移动机构的结构不限定于上述实施方式。例如，也可以是，主轴沿着X、Y、Z轴方向的3个轴驱动，工作台是固定的或者能够旋转。

上述实施方式的工作台装置10为能够将工作台13以能够沿着X轴方向和Y轴方向平移的方式进行支承的机械装置，但也可以将工作台13以能够旋转的方式进行支承。

上述实施方式的机床1为主轴与Z轴方向平行的立式机床，但可以为主轴沿水平方向延伸的卧式机床。

上述实施方式的驱动电路51A～55A设置于机床1，但也可以设置于数值控制装置30。

Claims (6)

1.一种数值控制装置(30)，能够基于机床(1)的主轴电动机(52)的负荷电流值来监视对被削件进行的切削加工中的加工负荷，所述数值控制装置的特征在于，具备：

测定部(31)，其测定所述切削加工中的从所述主轴电动机开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间的所述负荷电流值；

加工负荷计算部，其基于所述测定部测定出的所述负荷电流值，来计算所述加工负荷；

判断部，其判断所述加工负荷计算部计算出的所述加工负荷是否为阈值以上；以及

输出部，在所述判断部判断为所述加工负荷为所述阈值以上时，所述输出部输出警报，

其中，所述驱动期间至少具备：

将所述主轴电动机加速至恒定速度的加速区间；以及

使所述主轴电动机从所述恒定速度起进行减速之后停止的减速区间，

所述加工负荷计算部具备：

恒速区间判断部，其判断在所述加速区间与所述减速区间之间是否具有所述恒定速度的区间即恒速区间；

第一计算部，在所述恒速区间判断部判断为在所述加速区间与所述减速区间之间具有所述恒速区间的情况下，所述第一计算部计算所述恒速区间内的所述负荷电流值的峰值作为所述加工负荷；以及

第二计算部，在所述恒速区间判断部判断为在所述加速区间与所述减速区间之间不具有所述恒速区间的情况下，所述第二计算部计算所述驱动期间内的所述负荷电流值的平均值作为所述加工负荷。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述恒速区间判断部具备：

加减速区间计算部，其计算所述加速区间和所述减速区间所需要的加减速距离或加减速时间；以及

比例判断部，其判断所述加减速区间计算部计算出的所述加减速距离或所述加减速时间在所述驱动期间所需要的距离或时间中所占的比例是否为规定值以下，

在所述比例判断部判断为所述比例为所述规定值以下的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，

在所述比例判断部判断为所述比例超过所述规定值的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述切削加工为攻丝加工，

所述数值控制装置具备扭矩监视部，所述扭矩监视部监视3个进给电动机中的用于在所述攻丝加工时使所述机床的主轴向所述被削件移动的移动电动机的扭矩，其中，所述3个进给电动机能够使所述主轴相对于所述被削件沿着彼此正交的3个轴向相对地移动，

所述恒速区间判断部具备加速完成判断部，在所述移动电动机开始驱动且所述扭矩监视部监视的所述扭矩超过固定值的情况下，所述加速完成判断部判断所述加速区间是否已经完成，

在所述加速完成判断部判断为所述加速区间已经完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，

在所述加速完成判断部判断为所述加速区间未完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。

4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述切削加工为攻丝加工，

所述数值控制装置具备扭矩监视部，所述扭矩监视部监视3个进给电动机中的在所述攻丝加工时静止的静止电动机的扭矩，其中，所述3个进给电动机能够使所述机床的主轴相对于所述被削件沿着彼此正交的3个轴向相对地移动，

所述恒速区间判断部具备加速完成判断部，在所述扭矩监视部监视的所述扭矩超过固定值的情况下，所述加速完成判断部判断所述加速区间是否已经完成，

在所述加速完成判断部判断为所述加速区间已经完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为具有所述恒速区间，

在所述加速完成判断部判断为所述加速区间未完成的情况下，所述恒速区间判断部判断为不具有所述恒速区间。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的数值控制装置，其特征在于，还具备：

下限判断部，其判断所述加工负荷计算部计算出的所述加工负荷是否为低于所述阈值的下限阈值以下；以及

通知部，在所述下限判断部判断为所述加工负荷为所述下限阈值以下的情况下，所述通知部通知所述切削加工为第2次或第2次以后的加工。

6.一种数值控制装置的控制方法，能够基于机床的主轴电动机的负荷电流值来监视对被削件进行的切削加工中的加工负荷，所述数值控制装置的控制方法的特征在于，具备：

测定工序，测定所述切削加工中的从所述主轴电动机开始旋转起至旋转停止为止的驱动期间的所述负荷电流值；

加工负荷计算工序，基于所述测定工序中测定出的所述负荷电流值，来计算所述加工负荷；

判断工序，判断所述加工负荷计算工序中计算出的所述加工负荷是否为阈值以上；以及

输出工序，在所述判断工序中判断为所述加工负荷为所述阈值以上的情况下，输出警报，

其中，所述驱动期间至少具备：

将所述主轴电动机加速至恒定速度的加速区间；以及

使所述主轴电动机从所述恒定速度起进行减速之后停止的减速区间，

所述加工负荷计算工序具备：

恒速区间判断工序，判断在所述加速区间与所述减速区间之间是否具有所述恒定速度的区间即恒速区间；

第一计算工序，在所述恒速区间判断工序中判断为在所述加速区间与所述减速区间之间具有所述恒速区间的情况下，计算所述恒速区间内的所述负荷电流值的峰值作为所述加工负荷；以及

第二计算工序，在所述恒速区间判断工序中判断为在所述加速区间与所述减速区间之间不具有所述恒速区间的情况下，计算所述驱动期间内的所述负荷电流值的平均值作为所述加工负荷。

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