CN114424130A - 数控装置、数控方法及机器学习装置 - Google Patents

Abstract

对控制多个驱动轴而使刀具移动的工作机械进行控制的数控装置(1X)具有：振动波形生成部(385)，其生成表示一边使刀具振动、一边对工件进行加工时的刀具的振动路径的振动波形；以及振动移动量计算部(386)，其基于使刀具振动时的刀具的振动方向与多个驱动轴的任一个驱动轴即基准轴的方向所成的角度和振动波形，生成表示多个驱动轴各自的刀具的移动路径的针对每个驱动轴的指令振动波形。

Description

数控装置、数控方法及机器学习装置

技术领域

本发明涉及控制对工件进行振动切削的工作机械的数控装置、数控方法及机器学习装置。

背景技术

作为现有的数控装置，存在能够实现一边使切削刀具低频振动、一边对工件进行加工的振动切削加工的数控装置。

在专利文献1记载了一种实现对螺纹切削加工应用了振动切削加工的加工的数控装置。专利文献1所记载的数控装置以一边沿与主轴正交的驱动轴中的1个使切削刀具振动、一边对工件进行加工的方式对工作机械进行控制，由此实现了对螺纹切削加工应用振动切削加工的加工。

另外，在数控装置中，存在能够进行假想轴控制的部分。假想轴控制是下述控制，即，通过进行使多个驱动轴的控制同步的同步控制，从而沿与各驱动轴都不同的假想的轴(以下，称为假想轴)使切削刀具等控制对象物移动。

专利文献1：日本专利第5851670号公报

发明内容

在专利文献1中记载的数控装置，是一边沿1个驱动轴使切削刀具振动、一边进行加工的结构，在通过假想轴控制使切削刀具移动的情况下，即，在进行螺纹切削加工时的切削刀具的振动方向是通过对多个驱动轴进行同步控制而实现的假想轴的方向的情况下，存在无法进行振动切削加工这样的问题。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于得到即使在切削刀具的振动方向是与各驱动轴都不同的方向的情况下，也能够应用振动切削加工的数控装置。

为了解决上述的课题，并达到目的，本发明是一种数控装置，其对控制多个驱动轴而使刀具移动的工作机械进行控制，该数控装置具有：振动波形生成部，其生成振动波形，该振动波形表示一边使刀具振动、一边对工件进行加工时的刀具的振动路径；以及振动移动量计算部，其基于使刀具振动时的刀具的振动方向与多个驱动轴的任一个驱动轴即基准轴所成的方向的角度和振动波形，生成表示多个驱动轴各自的刀具的移动路径的针对每个驱动轴的指令振动波形。

发明的效果

本发明所涉及的数控装置具有下述效果，即，即使在切削刀具的振动方向是与各驱动轴都不同的方向的情况下，也能够应用振动切削加工。

附图说明

图1是用于对在各实施方式所涉及的数控装置中使用的假想轴控制进行说明的图。

图2是用于对由各实施方式所涉及的数控装置控制的对象的工作机械的结构例进行说明的图。

图3是表示实施方式1所涉及的数控装置的结构例的图。

图4是表示在螺纹切削加工中进行振动切削的情况下的刀具的振动方向的图。

图5是表示螺纹切削加工中的振动切削的概况的图。

图6是表示实施方式1所涉及的数控装置一边通过假想轴控制使刀具振动、一边进行螺纹切削加工的动作的一个例子的流程图。

图7是表示实施方式1所涉及的数控装置的振动波形生成部生成的指令振动波形的一个例子的图。

图8是表示指令振动波形和反馈振动波形的关系的一个例子的图。

图9是表示在将进行调整前的各轴的指令振动波形合成后的情况下得到的合成振动波形的一个例子的图。

图10是表示在将进行调整后的各轴的指令振动波形合成后的情况下得到的合成振动波形的一个例子的图。

图11是用于对倾斜轴控制进行说明的图。

图12是表示使用倾斜轴控制的工作机械的结构例的图。

图13是用于对进行振动切削加工的工作机械的结构进行说明的图。

图14是表示实施方式1所涉及的数控装置所具有的控制运算部的硬件结构例的图。

图15是表示实施方式2所涉及的数控装置的结构例的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的数控装置、数控方法及机器学习装置详细地进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。

在各实施方式中，对数控装置一边通过假想轴控制使切削刀具振动、一边进行螺纹切削加工的结构进行说明。因此，首先进行假想轴控制的说明和由各实施方式所涉及的数控装置控制的对象的工作机械的说明。

图1是用于对在各实施方式所涉及的数控装置中使用的假想轴控制进行说明的图。在假想轴控制中，使用使被数控装置控制的工作机械所具有的坐标系即实际机械坐标系旋转等而得到的假想机械坐标系对控制对象物进行控制。将假想机械坐标系的各轴分别称为假想轴。在图1所示的例子中，将使由X轴及Y轴构成的实际机械坐标系顺时针地进行45°旋转，进一步使原点(在图1中记载为实际机械坐标原点)在X轴上进行－120mm平移并且在Y轴上进行－60mm平移后的坐标系设为假想机械坐标系。

使用图1所示的假想机械坐标系的假想轴控制，例如是在螺纹切削加工中使用的切削刀具的振动方向从实际机械坐标系的X轴(在图1中记载为实际X轴)以45°倾斜的情况下使用的。在该假想轴控制中切削刀具的振动方向与假想X轴的方向一致。

图2是用于对由各实施方式所涉及的数控装置控制的对象的工作机械的结构例进行说明的图。如图2所示，由各实施方式所涉及的数控装置控制的对象的工作机械构成为具有安装了T1～T5这5种切削刀具的刀架，使用任一个切削刀具进行工件的加工。图2示出了从工件的旋转轴的方向观察时的刀架的剖面。各切削刀具设置为刃物朝向工件的方向。各切削刀具以朝向工件在直线上进行移动的方式被控制。各切削刀具是数控装置对使刀架在实际X轴方向移动的X轴伺服电动机和使刀架在实际Y轴方向移动的Y轴伺服电动机进行控制，由此在穿过工件的中心的直线上移动。此外，切削刀具的数量是一个例子，并不限定于5种。

在使用具有图2所示的结构的工作机械进行振动切削加工的情况下，将与X轴及Y轴各自有关的振动指令写入至加工程序，由此能够在穿过工件的中心的直线上使切削刀具振动。但是，在通过如上所述的方法进行振动切削加工的情况下，加工程序的创建负荷变大。因此，各实施方式所涉及的数控装置设为能够在切削刀具的控制中使用假想轴控制。通过使用假想轴控制，从而能够沿1个假想轴使刀具振动。即，能够通过针对1个轴的振动指令使切削刀具在假想轴上振动。加工程序的创建者在创建进行振动切削的加工程序时，无需考虑假想轴，只要以实际X轴或者实际Y轴为基准轴，使用在基准轴的方向使切削刀具振动的振动指令对振动条件进行指定即可。由此，创建使用具有图2所示的结构的工作机械，即，切削刀具的振动方向与任意的驱动轴的方向都不同的结构的工作机械用于进行振动切削加工的加工程序的作业的负荷减轻。

数控装置在对具有图2所示的结构的工作机械进行控制的情况下，在每次对在工件的加工中使用的切削刀具进行变更时，将假想机械坐标的设定进行变更。在图2中，示出使用切削刀具T2对工件进行加工的情况下的例子，在该情况下，数控装置在以切削刀具T2移动的方向与假想X轴的方向一致的方式对假想机械坐标进行了设定后，使用假想机械坐标对刀架的动作进行控制。对使用切削刀具T2的情况进行了说明，但使用其他切削刀具的情况也是同样的。例如，在使用切削刀具T4的情况下，数控装置以切削刀具T4移动的方向与假想X轴的方向一致的方式对假想机械坐标的设定进行变更。此外，在使用切削刀具T3的情况下，数控装置以切削刀具T3移动的方向与假想X轴的方向一致的方式对临时安装机械坐标的设定进行变更，但该情况下的假想X轴与实际X轴一致。在图2所示的例子中，以切削刀具的振动方向与假想X轴的方向一致的方式进行了设定，但也可以以切削刀具的振动方向与假想Y轴的方向一致的方式进行设定。

如上所述，各实施方式所涉及的数控装置以使用的切削刀具的振动方向与假想机械坐标的X轴即假想X轴的方向一致的方式，或者以使用的切削刀具的振动方向与假想机械坐标的Y轴即假想Y轴的方向一致的方式对假想机械坐标进行设定，使用假想机械坐标进行工作机械所具有的各轴的控制。各实施方式所涉及的数控装置对图2所示的X轴伺服电动机及Y轴伺服电动机进行控制，由此使切削刀具T1～T5在实际X轴方向及实际Y轴方向移动。此外，在各实施方式中，将切削刀具记载为“刀具”。另外，在各实施方式的说明中，有时将实际X轴称为X轴，将实际Y轴称为Y轴。

实施方式1.

图3是表示实施方式1所涉及的数控装置的结构例的图。实施方式1所涉及的数控装置1X具有输入操作部3、显示部4和控制运算部2X。在图3中也一并记载在由数控装置1X控制的工作机械设置的驱动部90。关于工作机械的除了驱动部90以外的结构要素而省略记载。

在工作机械设置的驱动部90是对加工对象物即工件及刀具的任一者或者两者至少在2轴方向进行驱动的机构。在这里，具有：多个伺服电动机91，其在数控装置1X上规定出的各轴的方向使工件及刀具的一者或者两者移动；以及多个检测器92，其对各伺服电动机91的转子的位置及旋转速度进行检测。另外，驱动部90具有基于由检测器92检测出的位置及旋转速度而进行伺服电动机91的控制的X轴伺服控制部93X、Y轴伺服控制部93Y、…。此外，以下在无需区分驱动轴的方向的情况下，将与各轴相对应的伺服控制部(X轴伺服控制部93X、Y轴伺服控制部93Y、…)简记为伺服控制部93。另外，驱动部90具有：主轴电动机94，其使主轴旋转，该主轴用于使工件旋转；检测器95，其对主轴电动机94的转子的位置及转速进行检测；以及主轴控制部96，其基于由检测器95检测出的位置及转速对主轴电动机94进行控制。

返回数控装置1X的说明，输入操作部3是向数控装置1X输入信息的单元。输入操作部3由键盘、操作按钮、鼠标等构成，接收由用户输入的针对数控装置1X的命令、加工程序、参数等的输入，传送至控制运算部2X。

显示部4由液晶显示装置等构成，进行由控制运算部2X处理后的信息的显示等。

控制运算部2X具有输入控制部32、数据设定部33、存储部34、画面处理部31、控制信号处理部35、PLC(Programmable Logic Controller)36、解析处理部37、插补处理部38X、加减速处理部39和轴数据输入输出部40。此外，PLC 36可以配置于控制运算部2X的外部。

输入控制部32接收从输入操作部3输入的信息。数据设定部33将由输入控制部32接收到的信息储存于存储部34。例如，在输入的内容是存储部34所保存的加工程序343的编辑的情况下，数据设定部33使编辑后的内容反映于存储部34所保存的加工程序343。另外，在输入参数的情况下，数据设定部33对存储部34所保存的参数341进行更新。

存储部34对控制运算部2X的处理所使用的参数341、显示部4所显示的显示数据342、所执行的加工程序343等进行存储。

另外，在存储部34设置有对除了参数341、显示数据342及加工程序343以外的数据进行存储的共享区域344。在该共享区域344暂时地储存通过由控制运算部2X对驱动部90进行控制的处理所生成的数据。画面处理部31进行使存储部34所保存的显示数据342在显示部4显示的控制。

解析处理部37具有移动指令解析部371及振动指令解析部372。解析处理部37从存储部34读入包含大于或等于1个程序块的加工程序343，将读入的加工程序343通过移动指令解析部371或者振动指令解析部372进行解析。移动指令解析部371对加工程序343所包含的移动指令进行解析，将解析结果写入至存储部34的共享区域344。振动指令解析部372对加工程序343所包含的振动指令进行解析，将解析结果写入至存储部34的共享区域344。振动指令包含表示振动切削加工中的刀具的振动的内容的自变量。在振动指令包含表示在振动方向，即，在哪个轴的方向使刀具振动的自变量、表示振动的振幅的自变量、表示振动的频率的自变量等。振动的频率例如通过主轴旋转1周期间的振动次数表示。振动指令例如通过G165码表示。

控制信号处理部35在通过解析处理部37读入辅助指令的情况下，将辅助指令被指定的情况通知给PLC 36，该辅助指令是作为使数控轴即驱动轴进行动作的指令以外的使机械进行动作的指令。辅助指令的例子是M码或者T码。

PLC 36如果从控制信号处理部35接收到辅助指令被指定的通知，则执行与该辅助指令相对应的处理。PLC 36对记述有机械动作的梯形图程序进行保存。PLC 36如果接收到辅助指令即T码或者M码，则按照梯形图程序执行与辅助指令相对应的处理。PLC 36在执行与辅助指令相对应的处理后，为了执行加工程序343的下一个程序块，将表示与辅助指令相对应的处理完成的完成信号发送至控制信号处理部35。

在控制运算部2X中，控制信号处理部35、解析处理部37和插补处理部38X经由存储部34连接。解析处理部37、控制信号处理部35及插补处理部38X经由存储部34的共享区域344进行各种信息的传送。下面，在对在控制信号处理部35、解析处理部37及插补处理部38X之间传送信息进行说明时，有时将经由存储部34的记载省略。

插补处理部38X在由解析处理部37对包含与刀具的移动路径相关的自变量的指令进行了解析的情况下，使用解析后的指令所包含的自变量，通过插补处理对刀具的移动路径进行计算。包含与刀具的移动路径相关的自变量的指令是将表示刀具的位置的自变量、表示刀具的移动速度的自变量、表示在插补处理中使用的插补方法的自变量等包含大于或等于1个的指令。振动指令也相当于包含与刀具的移动路径相关的自变量的指令。

插补处理部38X具有分配比决定部381、波形信息取得部382、比较部383、指令振动波形调整部384X、振动波形生成部385及振动移动量计算部386。

振动波形生成部385基于由振动指令解析部372对振动指令进行解析得到的结果，即，基于解析后的振动指令所包含的自变量，生成表示进行使刀具振动的控制时的刀具的移动路径的振动波形。由振动波形生成部385生成的振动波形表示在假想轴的方向使刀具振动的情况下的刀具的振动路径。

分配比决定部381决定将由振动波形生成部385生成的振动波形对在通过假想轴控制使刀具移动时所控制的各驱动轴进行分配的比率。如上所述，假想轴控制对多个驱动轴进行同步控制，由此在假想轴的方向使刀具移动。因此，刀具的假想轴的方向的移动量成为将通过假想轴控制进行同步控制的各驱动轴的方向各自的移动量合成后的移动量。另一方面，由振动波形生成部385生成的振动波形是使用假想轴表现的假想机械坐标系中的波形，即，表示假想轴的方向的振动的波形。因此，分配比决定部381决定如果将由振动波形生成部385生成的振动波形的成分以何种比率分配给各驱动轴，才会得到表示驱动轴各自的方向的振动的波形。

波形信息取得部382从驱动部90取得与表示进行使刀具振动的控制的情况下的刀具的实际的移动路径的波形相关的信息。

比较部383将由振动波形生成部385生成的振动波形和波形信息取得部382所取得的信息所示的波形即反馈波形进行比较。比较部383将由振动波形生成部385生成的振动波形分离为X轴的成分和Y轴的成分而进行比较。具体地说，比较部383将X轴的成分所示的X轴上的振动波形与从对X轴的伺服电动机91的转子的位置及速度进行检测的检测器92所取得的信息所示的X轴的反馈波形相比较。另外，比较部383将Y轴的成分所示的Y轴上的振动波形与从对Y轴的伺服电动机91的转子的位置及速度进行检测的检测器92所取得的信息所示的Y轴的反馈波形相比较。

指令振动波形调整部384X基于通过比较部383得到的比较结果，对后面记述的指令振动波形进行调整。

振动移动量计算部386基于由振动波形生成部385生成的振动波形和由分配比决定部381决定的比率，生成表示X轴上的刀具的移动路径的X轴的指令振动波形及表示Y轴上的刀具的移动路径的Y轴的指令振动波形，基于生成的各轴的指令振动波形，对使刀具振动而进行振动切削加工时的刀具的每单位时间的移动量进行计算。振动移动量计算部386针对每个驱动轴，对刀具的每单位时间的移动量即振动移动量进行计算。即，振动移动量计算部386基于针对每个驱动轴的指令振动波形，对刀具的X轴的振动移动量和刀具的Y轴的振动移动量进行计算。

加减速处理部39基于预先指定出的加减速样式，将从插补处理部38X的振动移动量计算部386接收到的各驱动轴的每单位时间的移动量变换为考虑了加减速的每单位时间的移动指令。

轴数据输入输出部40将从加减速处理部39输出的每单位时间的移动指令输出至对各驱动轴进行控制的伺服控制部93。另外，轴数据输入输出部40从驱动部90取得表示各伺服电动机91的位置及旋转速度的数据。

对由图3所示的数控装置1X在螺纹切削加工中进行振动切削的情况下的动作简单地进行说明。

数控装置1X的解析处理部37从加工程序343读出1个程序块，在读出的程序块为螺纹切削指令的情况下通过移动指令解析部371进行解析，在读出的程序块为振动指令的情况下通过振动指令解析部372进行解析。作为解析处理部37，例如如果读出的程序块是G33码，则判断为是螺纹切削指令，如果读出的程序块是G165码，则判断为是振动指令。

螺纹切削指令包含对1次螺纹切削加工中的刀具的移动路径进行指定的自变量。螺纹切削指令例如包含表示将螺纹切削加工开始的位置的自变量、表示将螺纹切削加工结束的位置的自变量和表示工件每旋转1周的刀具的移动量的自变量(间距)。在螺纹切削加工中使用的刀具设想通过对要使用的刀具进行指定的指令而预先指定，但也可以将对要使用的刀具进行指定的自变量包含于螺纹切削指令。

在螺纹切削加工中进行振动切削的情况与在通常的工件的加工中进行振动切削的情况不同，一边在相对于螺纹切削的加工方向垂直的方向，即，在相对于工件的旋转轴垂直的方向使刀具振动，一边进行螺纹切削加工(参照图4)。图4是表示在螺纹切削加工中进行振动切削的情况下的刀具的振动方向的图。设为X轴和Z正交。如图4所示，在加工方向为Z轴的方向的情况下，通过振动切削使刀具振动的方向设为X轴方向。

作为振动波形生成部385，如果由振动指令解析部372对振动指令进行解析，则经由共享区域344取得振动指令的解析结果，基于所取得的解析结果而生成振动的基本波形即振动波形。振动移动量计算部386使用由振动波形生成部385生成的振动波形和刀具的移动路径，例如求出X轴的振动移动量。具体地说，振动移动量计算部386求出在刀具的移动路径加上振动波形的振幅而得到的振动前进位置、和从刀具的移动路径减去振动波形的振幅而得到的振动后退位置，生成X轴的振动移动量。刀具的移动路径是根据通过移动指令解析部371得到的螺纹切削指令的解析结果而求出的。

通过振动移动量计算部386计算出的振动移动量经由加减速处理部39及轴数据输入输出部40而发送至驱动部90。在驱动部90中，基于从振动移动量计算部386接收到的振动移动量，由X轴伺服控制部93X对X轴的伺服电动机91进行控制。即，进行螺纹切削加工中的振动切削。图5是表示螺纹切削加工中的振动切削的概况的图。在图5中，浓的部分表示伴随刀具的振动而切入量变大，将工件切入得深的部分，浅的部分表示将工件切入得浅的部分。如果将第1次螺纹切削加工的图4所示的X轴方向的振动和第2次螺纹切削加工的X轴方向的振动的相位例如错开180°，则第1次切入得深的部分由于第2次切入得浅，在该部分将切屑断开。即，将切碎的切屑排出。

图6是表示实施方式1所涉及的数控装置1X一边通过假想轴控制使刀具振动、一边进行螺纹切削加工的动作的一个例子的流程图。在这里，在进行假想轴控制的情况下，在加工程序343包含对假想轴控制的开始进行指示的假想轴控制指令。即，在通过假想轴控制使刀具在假想轴上振动的情况下，加工程序343的创建者创建数控装置1X首先执行假想轴控制指令，然后执行振动指令的结构的加工程序343。在假想轴控制指令包含有表示在假想轴控制中使用的假想机械坐标系和实际机械坐标系之间的关系的各种自变量。假想轴控制指令所包含的自变量的例子是表示使实际机械坐标系旋转而对假想机械坐标系进行设定时的旋转角度，即，表示在对假想机械坐标系进行设定时使实际机械坐标系的各实际轴如何旋转的旋转角度的自变量、表示在对假想机械坐标系进行设定时使实际机械坐标系在各实际轴的方向如何平移的自变量等。振动指令包含表示振动方向的自变量，但在开始假想轴控制之后执行的振动指令的自变量表示假想机械坐标系中的振动方向。例如，在假想轴控制开始后执行包含有表示X轴方向上的振动的自变量的振动指令的情况下，振动指令的自变量所示的振动方向成为假想X轴方向。

在图6所示的动作中，首先，解析处理部37从加工程序343所包含的指令之中的假想轴控制指令取得旋转角度(步骤S1)。此外，在这里设为从假想轴控制指令取得旋转角度，但解析处理部37也可以基于对要使用的刀具进行指定的指令而取得旋转角度。在本实施方式中，如图2所示，在螺纹切削加工中使用的各刀具在加工时移动的方向被预先决定。例如，与切削刀具T2的振动方向一致的假想X轴和实际X轴所成的角度为45°。因此，切削刀具T2被指定为所要使用的刀具的情况下的旋转角度成为45°。另外，切削刀具T1被指定为所要使用的刀具的情况下的旋转角度成为90°。因此，如果知晓所要使用的刀具，则知晓假想轴和实际轴所成的角度，即旋转角度。

接下来，插补处理部38X基于旋转角度，将振动波形分配给各个实际轴(步骤S2)。在该步骤S2中，首先，分配比决定部381基于通过步骤S1取得的旋转角度，决定将由振动波形生成部385生成的振动波形分配给实际X轴及实际Y轴的比率(以下，称为分配比)。分配比决定部381将决定出的分配比通知给振动移动量计算部386。振动波形生成部385基于振动指令的解析结果而生成振动波形，传送至振动移动量计算部386。振动移动量计算部386基于由振动波形生成部385生成的振动波形和由分配比决定部381决定的分配比，生成各轴的指令振动波形。即，振动移动量计算部386按照分配比将由振动波形生成部385生成的振动波形的成分分配给各个实际轴而生成各轴的指令振动波形。在本实施方式中，振动移动量计算部386生成实际X轴的指令振动波形和实际Y轴的指令振动波形。而且，振动移动量计算部386使实际X轴的指令振动波形叠加于实际X轴的刀具的移动量，另外，使实际Y轴的指令振动波形叠加于实际Y轴的刀具的移动量，由此生成各轴的振动移动量。由振动移动量计算部386生成的各轴的振动移动量经由加减速处理部39及轴数据输入输出部40而发送至驱动部90的各轴的伺服控制部93(X轴伺服控制部93X、Y轴伺服控制部93Y、…)。各轴的伺服控制部93基于从振动移动量计算部386接收到的振动移动量，对控制对象的伺服电动机91进行控制。

在图2所示的例子中对切削刀具T2进行选择，与切削刀具T2的振动方向相对应的假想X轴的旋转角度为45°。在该情况下，振动波形的分配比是实际X轴成为1/2、实际Y轴成为1/2。将对图2所示的切削刀具T2进行选择而进行伴随振动切削的螺纹切削加工的情况下的实际X轴的指令振动波形及实际Y轴的指令振动波形的一个例子在图7示出。图7是表示由实施方式1所涉及的数控装置1X的振动波形生成部385生成的指令振动波形的一个例子的图。图7的(a)表示实际X轴的指令振动波形，(b)表示实际Y轴的指令振动波形。为了简化说明，在图7中示出了没有考虑各轴的移动量的指令振动波形，即，各轴的移动量为0的情况下的振动波形。振动波形的分配比是实际X轴为1/2、实际Y轴为1/2，因此实际X轴的指令振动波形和实际Y轴的指令振动波形成为振幅及频率相同的波形。如果旋转角度为45°以外，则实际X轴的指令振动波形的振幅和实际Y轴的指令振动波形的振幅成为不同的大小。此外，实际X轴的指令振动波形及实际Y轴的指令振动波形的频率成为与旋转角度为45°以外的情况相同的值。

返回图6的说明，接下来，波形信息取得部382基于从在各伺服电动机91安装的检测器92输出的数据，取得各轴的反馈振动波形(以下，设为FB振动波形)(步骤S3)。FB振动波形是在加工中使用的刀具的实际的振动波形。

接下来，比较部383将由振动移动量计算部386生成的各轴的指令振动波形和通过步骤S3取得的各轴的FB振动波形进行比较(步骤S4)。指令振动波形和FB振动波形的比较是针对每个轴进行的。例如，在由振动移动量计算部386生成的各轴的指令振动波形是图8的实线所示的波形，各轴的FB振动波形是图8的虚线所示的波形的情况下，比较部383判断为在实际X轴的指令振动波形和FB振动波形中振幅不同，在实际Y轴的指令振动波形和FB振动波形中振幅及相位不同。比较部383例如将指令振动波形的振幅的最大值和FB振动波形的振幅的最大值进行比较，由此判断振幅是否一致。另外，比较部383例如将指令振动波形的振幅成为最大的位置和FB振动波形的振幅成为最大的位置进行比较，由此判断相位是否一致。比较部383可以在指令振动波形和FB振动波形的振幅的差小于或等于规定的值的情况下判断为振幅一致，在指令振动波形和FB振动波形的相位的差小于或等于规定的值的情况下判断为相位一致。

在各轴的指令振动波形和FB振动波形的振幅一致的情况下(步骤S5：Yes)，插补处理部38X进入步骤S7的处理。在各轴的指令振动波形和FB振动波形的振幅不一致的情况下，即，在实际X轴及实际Y轴之中的至少一个轴的指令振动波形和FB振动波形的振幅不一致的情况下(步骤S5：No)，指令振动波形调整部384X对指令振动波形进行调整，以使得振幅不一致的轴的指令振动波形和FB振动波形的振幅的差分接近0(步骤S6)。在图8所示的例子的情况下，在实际X轴及实际Y轴两者中振幅不一致，因此指令振动波形调整部384X进行实际X轴的指令振动波形及实际Y轴的指令振动波形的振幅的调整。指令振动波形调整部384X例如在多个部位对指令振动波形的峰值和FB振动波形的峰值的差进行计算，将其平均值与下一次创建的指令振动波形的峰值相加或者相减而对振幅进行调整。下面，将对指令振动波形的振幅进行调整时的调整量称为振动振幅调整量。

在各轴的指令振动波形和FB振动波形的相位一致的情况下(步骤S7：Yes)，插补处理部38X返回至步骤S3的处理。在各轴的指令振动波形和FB振动波形的相位不一致的情况下，即，在实际X轴及实际Y轴之中的至少一个轴的指令振动波形和FB振动波形的相位不一致的情况下(步骤S7：No)，指令振动波形调整部384X对指令振动波形进行调整，以使得相位不一致的轴的指令振动波形和FB振动波形的相位的偏移接近0(步骤S8)。在图8所示的例子的情况下，实际X轴的指令振动波形和FB振动波形的相位一致，实际Y轴的指令振动波形和FB振动波形的相位不一致，因此指令振动波形调整部384X进行实际Y轴的指令振动波形的相位的调整。在指令振动波形和FB振动波形的相位偏移的情况下，通常是FB振动波形的相位从指令振动波形的相位延迟。指令振动波形调整部384X为了提高伺服电动机91的响应性而使相位的偏移接近0，对电流环增益、速度环增益等伺服参数进行调整。这些伺服参数包含于存储部34所保存的参数341。指令振动波形调整部384X将参数341所包含的伺服参数之中的相位的调整所需的各伺服参数的值例如提高“5”而进行调整。调整后的参数经由加减速处理部39及轴数据输入输出部40而发送至X轴伺服控制部93X、Y轴伺服控制部93Y、…，其结果，对伺服电动机91的电流环增益，速度环增益等进行调整。在这里可以将伺服参数的调整量设为“5”，但也可以设为其他调整量。在执行步骤S8后，插补处理部38X返回步骤S3的处理。

通过执行图6所示的动作而对指令振动波形进行调整，从而将实际X轴的指令振动波形和实际Y轴的指令振动波形合成而得到的合成振动波形从图9所示的波形成为图10所示的波形。图9所示的合成振动波形是对各轴的指令振动波形的振幅及相位进行调整前的合成振动波形，图10所示的合成振动波形是对各轴的指令振动波形的振幅及相位进行调整后的合成振动波形。

通过进行图6所示的动作，即，基于使刀具移动的各轴的FB振动波形对各轴的指令振动波形的振幅及相位进行调整的动作，从而即使在各轴的伺服电动机91的响应性不同的情况下，也能够使合成振动波形接近正常的形状。其结果，在使用假想轴控制进行的振动切削加工中能够可靠地进行切屑的断开。

在本实施方式中，对将假想轴控制应用于振动切削加工的情况进行了说明，但也能够应用图11所示的倾斜轴控制。图11所示的倾斜轴控制在对图12所示的结构的工作机械，即，被安装伺服电动机的轴(在图11、图12中为X轴及Y轴)的角度为90°以外的工作机械进行控制的情况下被使用。在图11所示的例子的情况下，实际Y轴和程序上的Y轴(图示的y轴)的倾斜角度为θ。在y轴的方向使刀具振动的情况下，需要对实际X轴及实际Y轴的伺服电动机进行同步控制，但在应用上述的假想轴控制的情况下同样地，只要生成y轴的振动波形，将该振动波形基于倾斜角度θ而分配给实际X轴及实际Y轴，由此生成实际X轴及实际Y轴的指令振动波形即可。

另外，也能够通过图13所示的结构的工作机械进行振动切削加工。图13所示的工作机械是使刀具旋转、进行定位而使用的结构。另外，刀具的移动方向不与工作机械所具有的控制轴(图示的X轴、Z轴)一致。因此，在使刀具振动的情况下，需要对多个轴的伺服电动机进行同步控制，但只要通过与上述的假想轴控制及倾斜轴控制相同的方法而生成多个轴各自的指令振动波形即可。

此外，在使用图2所示的切削刀具T1、T3、T5的情况下，不执行假想轴控制指令，而是执行振动指令。在该情况下，插补处理部38X的分配比决定部381在使用切削刀具T1时将旋转角度设为90°、在使用切削刀具T3时将旋转角度设为0°、在使用切削刀具T5时将旋转角度设为－90°而决定分配比。

接下来，对数控装置1X所具有的控制运算部2X的硬件结构进行说明。图14是表示实施方式1所涉及的数控装置1X所具有的控制运算部2X的硬件结构例的图。

控制运算部2X能够通过图14所示的处理器101及存储器102实现。处理器101的例子是CPU(也称为Central Processing Unit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、DSP(Digital Signal Processor))或者系统LSI(Large ScaleIntegration)。存储器102的例子是RAM(Random Access Memory)或者ROM(Read OnlyMemory)。

控制运算部2X是通过由处理器101将存储器102所存储的用于执行控制运算部2X的动作的程序读出并执行而实现的。另外，该程序可以说使计算机执行控制运算部2X的顺序或者方法。存储器102还用作由处理器101执行各种处理时的暂时存储器。

由处理器101执行的程序可以是具有能够由计算机执行的、包含用于进行数据处理的多个命令在内的计算机可读取且非易失性的(non-transitory)记录介质的计算机程序产品。由处理器101执行的程序使计算机执行由多个命令进行数据处理。

另外，也可以将控制运算部2X通过专用的硬件实现。另外，关于控制运算部2X的功能，可以将一部分通过专用的硬件实现，将一部分通过软件或者固件实现。

如以上所述，本实施方式所涉及的数控装置1X具有：振动波形生成部385，其生成表示使刀具振动时的刀具的移动路径的振动波形；分配比决定部381，其基于使实际机械坐标系旋转而对假想机械坐标系进行设定时的实际机械坐标系的旋转角度，决定对使刀具振动时的控制对象轴各自分配振动波形时的分配比；以及振动移动量计算部386，其基于振动波形和分配比，生成控制对象轴各自的刀具的振动波形，基于生成的振动波形对各控制对象轴的振动移动量进行计算。由此，即使在刀具的振动方向是通过对多个驱动轴进行同步控制而实现的假想轴的方向的情况下，也能够进行振动切削。另外，数控装置1X具有：比较部383，其将控制对象轴各自的刀具的实际的振动波形和由振动移动量计算部386生成的控制对象轴各自的刀具的振动波形进行比较；以及指令振动波形调整部384X，其基于比较部383中的比较结果，对由振动移动量计算部386生成的控制对象轴各自的刀具的振动波形进行调整。由此，即使在各控制对象轴的伺服电动机91的响应性不同的情况下，也能够可靠地进行切屑的断开。

实施方式2.

图15是表示实施方式2所涉及的数控装置的结构例的图。在图15中，对与实施方式1所涉及的数控装置1X相同的结构要素标注相同的标号。

实施方式2所涉及的数控装置1Y是将实施方式1所涉及的数控装置1X的控制运算部2X置换为控制运算部2Y的结构。控制运算部2Y是将实施方式1所涉及的控制运算部2X的插补处理部38X置换为插补处理部38Y，并且追加有机器学习装置50的结构。控制运算部2Y的插补处理部38Y及机器学习装置50以外的结构与实施方式1所涉及的控制运算部2X相同，因此省略说明。

插补处理部38Y是将插补处理部38X的指令振动波形调整部384X置换为指令振动波形调整部384Y的结构。指令振动波形调整部384Y基于由机器学习装置50输出的振动波形校正信息对指令振动波形进行校正。机器学习装置50包含学习部51及状态观测部52。

机器学习装置50使用在共享区域344储存的各轴的惯量信息、由比较部383将各轴的振动波形与FB振动波形进行比较得到的各轴的振动波形偏移量和参数341所包含的各轴的伺服参数的变更信息而进行机器学习，生成在指令振动波形调整部384Y对指令振动波形进行校正时使用的振动波形校正信息。

机器学习装置50在用于对振动波形校正信息进行推测的学习中使用的振动波形偏移量是振动波形和FB振动波形的振幅的差及相位的差。振动波形和FB振动波形的振幅的差是上述的振动振幅调整量。另外，关于各轴的伺服参数的变更信息，各轴的伺服参数是在上述的图6的步骤S8中为了使相位的偏移接近0而变更的电流环增益、速度环增益等。伺服参数的变更信息是表示伺服参数的变更内容的信息。

另外，关于各轴的惯量信息，各轴的伺服电动机91各自经由联接器等连杆机构与机械的滚珠丝杠连接。另外，在滚珠丝杠安装有机械的构造体，该被安装的构造体在各轴通常不同。因此，由于即使各伺服电动机91是相同容量，被安装的构造体也不同的关系，伺服电动机91各自所涉及的惯量不同。实际上在新设置机械时，进行伺服电动机的调整以使得伺服电动机输出适当的扭矩。在进行该调整时，需要伺服电动机所涉及的惯量信息。本实施方式所涉及的数控装置1Y具有对各轴的伺服电动机91所涉及的惯量进行测量的功能，设为将使用该功能预先测量出的惯量信息储存于共享区域344。此外，数控装置1Y具有惯量的测量功能并不是为了实现本发明所必须的功能。在设置机械时作业者对各轴的惯量进行测定而创建惯量信息，将创建的惯量信息预先储存于存储部34的共享区域344或者其他区域，机器学习装置50能够进行学习。

状态观测部52将数据观测的结果即数据集输出至学习部51。学习部51基于从状态观测部52输入的数据集，对振动波形校正信息进行学习。即，状态观测部52对在共享区域344储存的各轴的惯量信息、表示指令振动波形调整部384Y所涉及的各轴的伺服参数的变更内容的变更信息、由比较部383生成的各轴的振动波形偏移量进行观测而作为状态变量，将基于状态变量而创建的数据集输出至学习部51。学习部51基于从状态观测部52输出的数据集，对振动波形校正信息进行学习。在这里，数据集是将振动振幅调整量、各轴的惯量信息、各轴的伺服参数变更信息及各轴的振动波形偏移量彼此相关联的数据。振动波形校正信息表示对指令振动波形进行校正而与FB振动波形接近时的振幅的校正量即振动振幅调整量、以及表示为了将实施方式1所说明的各轴的FB振动波形接近指令振动波形而进行的伺服参数的调整内容。

此外，机器学习装置50例如可以经由网络与实施方式1所涉及的数控装置1X连接，是与数控装置1X分体的装置。在该情况下，机器学习装置50可以存在于云服务器上。另外，机器学习装置50可以如图15中图示那样内置于数控装置1Y。

学习部51例如按照神经网络模型，通过所谓的有教师学习，根据将各轴的惯量信息、各轴的伺服参数变更信息及各轴的振动波形偏移量彼此相关联的数据集进行学习。在这里，有教师学习是指下述模型，即，将某输入和结果的数据的组大量地赋予给学习装置，由此对在这些数据集中存在的特征进行学习，根据输入对结果进行推定。在本实施方式所涉及的数控装置1Y中，各轴的振动波形偏移量成为教师数据。

神经网络由通过多个神经元构成的输入层、通过多个神经元构成的中间层及通过多个神经元构成的输出层构成。中间层也被称为隐藏层。中间层可以为1层或者大于或等于2层。

例如，如果是3层神经网络，则在多个输入输入至输入层后，对其值进行加权而输入至中间层，进一步对其结果进行加权而从输出层输出。该输出结果根据各个加权的值而改变。

在本实施方式所涉及的机器学习装置50中，神经网络按照由状态观测部52生成的数据集，通过所谓的有教师学习对振动波形校正信息进行学习。

即，向神经网络的输入层输入将各轴的惯量信息、各轴的伺服参数变更信息及各轴的振动波形偏移量彼此相关联的数据集。神经网络在数据集每次输入时，对上述的加权各自单独地进行调整，以使得按照从输出层输出的振动波形校正信息由指令振动波形调整部384Y对指令振动波形进行了调整时的各轴的振动波形偏移量接近0，由此进行学习。

另外，神经网络按照所谓的无教师学习，也能够对振动波形校正信息进行学习。无教师学习是对仅将输入数据大量地赋予给机器学习装置50，由此对输入数据进行何种分布进行学习，即使不赋予对应的教师输出数据，也能够相对于输入数据进行压缩、分类、整形等的装置进行学习的方法。无教师学习能够将在输入的数据集以某特征相似者之间进行聚类等。能够使用该结果，进行设置某种基准而使得其最佳这样的输出的分配，由此实现输出的预测。

另外，在机器学习装置50没有内置于数控装置1Y的结构的情况下，学习部51可以按照针对多个数控装置1Y而创建的数据集，将振动波形校正信息作为学习结果而输出。此外，学习部51可以从在同一现场使用的多个数控装置1Y取得数据集，或者，也可以利用从在不同的现场独立地运转的多个工作机械的数控装置1Y收集的数据集。在本结构中，也能够进一步将对数据集进行收集的数控装置1Y在中途追加于对象，或者相反地从对象切离。另外，也可以将使用从某数控装置1Y取得的数据集而进行了学习的机器学习装置50安装于与其不同的其他数控装置1Y，从该其他数控装置1Y取得数据集而进行再学习，对学习结果进行更新。

另外，作为在学习部51中使用的学习算法，也能够使用对特征量本身的提取进行学习的深层学习(Deep Learning)，也可以按照其他公知的方法，例如遗传编程、功能逻辑编程、支持向量机等执行机器学习。

由机器学习装置50输出的振动波形校正信息传送至指令振动波形调整部384Y。指令振动波形调整部384Y按照振动波形校正信息对各轴的指令振动波形进行调整。

如上所述，本实施方式所涉及的数控装置1Y具有机器学习装置50，该机器学习装置50使用各轴的惯量信息、各轴的振动波形偏移量、振动振幅调整量和各轴的伺服参数的变更信息而进行机器学习。指令振动波形调整部384Y按照由机器学习装置50进行机器学习所生成的振动波形校正信息，对各轴的指令振动波形进行调整。由此，即使在各控制对象轴的伺服电动机91的响应性不同的情况下，也能够可靠地进行切屑的断开。

此外，实施方式2所涉及的数控装置1Y所具有的控制运算部2Y及机器学习装置50与实施方式1所涉及的数控装置1X所具有的控制运算部2X同样地，能够通过图14所示的处理器101及存储器102实现。

以上的实施方式所示的结构，表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术进行组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也能够对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1X、1Y数控装置，2X、2Y控制运算部，3输入操作部，4显示部，31画面处理部，32输入控制部，33数据设定部，34存储部，35控制信号处理部，36PLC，37解析处理部，38X、38Y插补处理部，39加减速处理部，40轴数据输入输出部，50机器学习装置，51学习部，52状态观测部，90驱动部，91伺服电动机，92、95检测器，93X X轴伺服控制部，93Y Y轴伺服控制部，94主轴电动机，96主轴控制部，341参数，342显示数据，343加工程序，344共享区域，371移动指令解析部，372振动指令解析部，381分配比决定部，382波形信息取得部，383比较部，384X、384Y指令振动波形调整部，385振动波形生成部，386振动移动量计算部。

Claims (8)

1.一种数控装置，其对控制多个驱动轴而使刀具移动的工作机械进行控制，

该数控装置的特征在于，具有：

振动波形生成部，其生成振动波形，该振动波形表示一边使所述刀具振动、一边对工件进行加工时的所述刀具的振动路径；以及

振动移动量计算部，其基于使所述刀具振动时的所述刀具的振动方向与所述多个驱动轴的任一个驱动轴即基准轴的方向所成的角度和、所述振动波形，生成表示所述多个驱动轴各自的所述刀具的移动路径的针对每个所述驱动轴的指令振动波形。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

具有分配比决定部，该分配比决定部基于使所述刀具振动时的所述刀具的振动方向与所述基准轴的方向所成的角度，决定将所述振动波形的成分分别分配给所述多个驱动轴的分配比，

所述振动移动量计算部将所述振动波形的成分按照所述分配比而分别分配给所述多个驱动轴的驱动轴而生成各所述驱动轴的所述指令振动波形。

3.根据权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，

所述振动移动量计算部针对每个所述驱动轴，将所述指令振动波形叠加于所述刀具的移动量而生成对所述工件进行加工时的所述刀具的每单位时间的移动量。

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，

具有：

比较部，其将表示使所述刀具振动时的所述刀具的实际的移动路径的针对每个所述驱动轴的反馈振动波形和针对每个所述驱动轴的所述指令振动波形进行比较；以及

指令振动波形调整部，其基于通过所述比较部得到的比较结果，对针对每个所述驱动轴的所述指令振动波形进行调整。

5.根据权利要求4所述的数控装置，其特征在于，

所述指令振动波形调整部对各所述驱动轴的伺服参数进行变更而调整所述指令振动波形。

6.根据权利要求5所述的数控装置，其特征在于，

具有：

状态观测部，其对通过所述比较部得到的比较结果、由所述指令振动波形调整部对所述指令振动波形进行调整时的各所述驱动轴的振动振幅调整量及表示各所述驱动轴的伺服参数的变更内容的变更信息、以及所述多个驱动轴各自的惯量信息进行观测而作为状态变量；以及

学习部，其按照基于所述状态变量而创建的数据集，对表示各所述驱动轴的振动振幅的调整内容及各所述驱动轴的所述伺服参数的调整内容的振动波形校正信息进行学习。

7.一种数控方法，其是对控制多个驱动轴而使刀具移动的工作机械进行控制的数控装置所执行的数控方法，

该数控方法的特征在于，具有：

振动波形生成步骤，生成振动波形，该振动波形表示一边使所述刀具振动、一边对工件进行加工时的所述刀具的振动路径；以及

指令振动波形生成步骤，基于使所述刀具振动时的所述刀具的振动方向与所述多个驱动轴的任一个驱动轴即基准轴的方向所成的角度和所述振动波形，生成表示所述多个驱动轴各自的所述刀具的移动路径的针对每个所述驱动轴的指令振动波形。

8.一种机器学习装置，其在对工作机械进行控制的数控装置使刀具移动时所控制的多个驱动轴的任一个驱动轴即基准轴的方向与使所述刀具振动时的所述刀具的振动方向不同的情况下，对调整内容进行学习，该调整内容是对表示一边使所述刀具振动、一边对工件进行加工时的所述多个驱动轴各自的所述刀具的振动路径的针对每个所述驱动轴的指令振动波形进行调整，

该机器学习装置的特征在于，具有：

状态观测部，其对表示使所述刀具振动时的所述刀具的实际的移动路径的针对每个所述驱动轴的反馈振动波形与针对每个所述驱动轴的所述指令振动波形的比较结果、对针对每个所述驱动轴的所述指令振动波形进行调整时的各所述驱动轴的振动振幅调整量及表示各所述驱动轴的伺服参数的变更内容的变更信息、以及所述多个驱动轴各自的惯量信息进行观测而作为状态变量；以及

学习部，其按照基于所述状态变量而创建的数据集，对表示各所述驱动轴的振动振幅的调整内容及各所述驱动轴的所述伺服参数的调整内容的振动波形校正信息进行学习。

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