CN115666847A - 数控装置、控制系统及数控方法 - Google Patents

数控装置、控制系统及数控方法 Download PDF

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CN115666847A CN202080101447.1A CN202080101447A CN115666847A CN 115666847 A CN115666847 A CN 115666847A CN 202080101447 A CN202080101447 A CN 202080101447A CN 115666847 A CN115666847 A CN 115666847A
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佐藤刚
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Abstract

数控装置(1)对一边使刀具(25)相对于工件(24)相对地移动、一边进行切削加工的工作机械(2)进行控制。数控装置(1)具有:振动条件输入部(10),其被输入沿刀具(25)相对于工件(24)的移动路径,用于使刀具(25)相对于工件(24)振动的振动条件;以及断续切削判定部(12),其基于振动条件而判定伴有按照振动条件的振动的切削是否是工件(24)的断续的切削且使细分的切屑从工件(24)产生的断续切削。

Description

数控装置、控制系统及数控方法
技术领域
本发明涉及对进行切削加工的工作机械进行控制的数控装置、控制系统及数控方法。
背景技术
已知通过使刀具相对于工件相对地移动,从而进行工件的切削加工的工作机械。在该工作机械中,为了抑制由切削加工产生的切屑缠绕于工件或者刀具,有时使用下述方法,即,使刀具相对于工件振动,以使得产生细分的切屑。通过抑制切屑向工件或者刀具的缠绕,从而能够减少从工件或者刀具将切屑去除的作业。另外,由于抑制由缠绕的切屑对工件造成的损伤,因此加工品质提高。
在专利文献1公开了下述内容,即,关于一边通过主轴的旋转使工件旋转,一边使刀具相对于工件在至少2轴方向移动的控制装置,沿刀具相对于工件的移动路径使刀具振动。专利文献1所涉及的控制装置基于用于使刀具相对于工件移动的位置指令和主轴的旋转角度,生成用于使刀具振动的摆动指令。另外,专利文献1所涉及的控制装置基于根据位置指令和表示刀具或者工件的位置的反馈值而得到的位置偏差,对摆动指令进行校正。
在专利文献1所涉及的控制装置中,不需要登记有如刀具的前进量和后退量、前进速度及后退速度这样的用于使刀具振动的具体数据的表格。专利文献1所涉及的控制装置能够消除创建与切削加工中的各种各样的加工条件相对应的表格的工作量。专利文献1所涉及的控制装置在工作机械的加工条件变更后的情况下,能够将用于使刀具振动的指令以与变更后的加工条件相对应的方式容易地变更。
专利文献1:日本特开2017-182336号公报
发明内容
根据上述专利文献1所涉及的现有技术,没有通过生成的摆动指令而判定是否产生细分的切屑。在现有技术所涉及的控制装置的情况下,在摆动指令的校正中需要反馈值,因此如果不进行试加工,则关于生成的摆动指令,无法判定是否能够使细分的切屑可靠地产生。因此,根据现有技术,存在下述课题,即,控制装置为了能够进行使细分的切屑产生的控制,需要花费工作量。
本发明就是鉴于上述情况而提出的,其目的在于得到在切削加工中,能够容易地实现使细分的切屑产生的控制的数控装置。
为了解决上述的课题,并达到目的,本发明所涉及的数控装置对一边使刀具相对于工件相对地移动、一边进行切削加工的工作机械进行控制。本发明所涉及的数控装置具有:振动条件输入部,其被输入沿刀具相对于工件的移动路径,用于使刀具相对于工件振动的振动条件;以及断续切削判定部,其基于振动条件而判定伴有按照振动条件的振动的切削是否是工件的断续的切削且使细分的切屑从工件产生的断续切削。
发明的效果
本发明所涉及的数控装置具有下述效果,即,在切削加工中能够容易地实现使细分的切屑产生的控制。
附图说明
图1是表示包含实施方式1所涉及的数控装置的控制系统的图。
图2是用于对通过图1所示的控制系统所包含的工作机械实施的切削加工进行说明的图。
图3是用于对图1所示的控制系统所包含的工作机械中的刀具的振动进行说明的图。
图4是表示实施方式1所涉及的数控装置的动作顺序的流程图。
图5是用于对实施方式1所涉及的数控装置所具有的断续切削判定部中的判定进行说明的图。
图6是表示通过实施方式1所涉及的数控装置所具有的振动条件校正部实施的处理的顺序的流程图。
图7是表示包含实施方式2所涉及的数控装置的控制系统的图。
图8是表示在实施方式2所涉及的数控装置中保存的动态刚性信息的例子的图。
图9是表示通过实施方式2所涉及的数控装置所具有的振动条件校正部实施的处理的顺序的流程图。
图10是表示包含实施方式3所涉及的数控装置的控制系统的图。
图11是表示图10所示的控制系统所具有的显示装置中的显示例的图。
图12是表示包含实施方式4所涉及的数控装置的控制系统的图。
图13是表示实施方式1至4所涉及的数控装置所具有的硬件结构的例子的图。
具体实施方式
下面,基于附图对实施方式所涉及的数控装置、控制系统及数控方法详细地进行说明。
实施方式1
图1是表示包含实施方式1所涉及的数控装置的控制系统的图。控制系统具有实施方式1所涉及的数控装置1、进行切削加工的工作机械2和对工作机械2进行驱动的驱动部3。数控装置1通过执行加工程序50而对工作机械2进行控制。工作机械2一边使得用于切削加工的刀具25相对于工件24相对地移动,一边对工件24进行切削。
数控装置1具有:振动条件输入部10,其被输入振动条件;加工程序输入部11,其被输入加工程序50;断续切削判定部12,其判定是否进行断续切削;振动条件校正部13,其对向振动条件输入部10输入的振动条件进行校正;以及指令值生成部14,其生成指令值。
对断续切削在后面记述。
向振动条件输入部10输入沿刀具25相对于工件24的移动路径而用于使刀具25相对于工件24振动的振动条件。振动条件输入部10将表示输入的振动条件的振动条件信息51向断续切削判定部12和振动条件校正部13输出。加工程序输入部11将输入的加工程序50向断续切削判定部12和指令值生成部14输出。
断续切削判定部12基于振动条件而判定伴有按照振动条件的振动的切削是否是断续切削。断续切削是工件24的断续的切削,且是使细分的切屑从工件24产生的切削。断续切削判定部12将表示判定结果的判定信息52向振动条件校正部13输出。
在表示伴有振动的切削不是断续切削的判定信息52输入至振动条件校正部13的情况下,振动条件校正部13求出使得伴有振动的切削成为断续切削的振动条件。振动条件校正部13基于求出振动条件而得到的结果对振动条件信息51进行校正。在由振动条件校正部13对振动条件信息51进行了校正的情况下,振动条件校正部13将校正后的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。
另一方面,在表示伴有振动的切削是断续切削的判定信息52输入至振动条件校正部13的情况下,振动条件校正部13跳过振动条件信息51的校正。振动条件校正部13在跳过了振动条件信息51的校正的情况下,将没有校正的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。
指令值生成部14基于加工程序50和振动条件信息53而生成轴指令值54。轴指令值54是用于对主轴电动机22和伺服电动机23进行控制的指令。指令值生成部14将生成的轴指令值54向驱动部3输出。
工作机械2具有主轴20、驱动轴21、主轴电动机22和伺服电动机23。主轴20接受由主轴电动机22产生的驱动力而进行旋转。工件24与主轴20一起旋转。驱动轴21接受由伺服电动机23产生的驱动力而对刀具25进行直进驱动。
驱动部3具有:主轴伺服控制部30,其是对主轴电动机22进行控制的伺服放大器;以及驱动轴伺服控制部31,其是对伺服电动机23进行控制的伺服放大器。主轴伺服控制部30基于轴指令值54,向主轴电动机22输出主轴电动机电流55。主轴电动机22按照主轴电动机电流55对主轴20进行驱动。驱动轴伺服控制部31基于轴指令值54,向伺服电动机23输出伺服电动机电流56。伺服电动机23按照伺服电动机电流56对驱动轴21进行驱动。
工作机械2通过由主轴电动机22产生的驱动力使工件24旋转,并且通过由伺服电动机23产生的驱动力使刀具25移动。工作机械2按照加工程序50使工件24旋转,并且使刀具25移动,由此对工件24进行切削。
在实施方式1中,刀具25相对于工件24的移动是指刀具25相对于工件24的相对性的移动。工作机械2使工件24和刀具25之中的至少一者移动,由此使刀具25相对于工件24相对地移动。即,工作机械2可以不使工件24移动,而是使刀具25移动,也可以不使刀具25移动,而是使工件24移动。工作机械2也可以使工件24和刀具25这两者移动。工作机械2可以具有用于对工件24进行直进驱动的驱动轴21。工作机械2可以通过使刀具25旋转,从而对工件24进行切削。工作机械2可以进行如钻孔加工或者碾磨加工这样的通过使用旋转刀具而实施的切削加工。
图2是用于对通过图1所示的控制系统所包含的工作机械实施的切削加工进行说明的图。X轴和Z轴是彼此垂直的轴。工件24的中心线26与主轴20的旋转中心一致。Z轴的方向与中心线26的方向相同。刀具25一边在ZX面内相对于工件24进行移动,一边对旋转的工件24的表面进行切削。图2所示的虚线箭头表示刀具25相对于工件24的移动路径。
工作机械2沿刀具25的移动路径使刀具25振动。沿移动路径进行振动是指在移动路径内的区间进行往复的动作。在移动路径之中的直线的区间中,刀具25沿该直线进行往复。在移动路径之中的曲线的区间中,刀具25沿该曲线进行往复。工作机械2通过由伺服电动机23产生的驱动力使刀具25振动。工作机械2一边使刀具25振动,一边沿移动路径使刀具25移动。图2所示的双向箭头表示使刀具25振动的方向。
在实施方式1中,刀具25相对于工件24的振动是指刀具25相对于工件24的相对性的振动。工作机械2使工件24和刀具25之中的至少一者振动,由此使刀具25相对于工件24相对地振动。即,工作机械2可以不使工件24振动,而是使刀具25振动,也可以不使刀具25振动,而是使工件24振动。工作机械2也可以使工件24和刀具25两者振动。
图3是用于对图1所示的控制系统所包含的工作机械中的刀具的振动进行说明的图。在图3所示的曲线图中,横轴表示主轴20的旋转角度。纵轴表示工件24中的刀具25的位置且Z轴方向上的位置。图3所示的白色箭头表示刀具25的进给方向。进给方向是刀具25相对于工件24移动的方向且为Z轴方向。
刀具25一边向进给方向移动,沿一边移动路径振动。刀具25沿移动路径振动,并且工件24旋转,由此刀具25在工件24的表面描绘出正弦曲线状的轨迹而移动。在下面的说明中,将该轨迹称为振动轨迹。振动轨迹能够通过图3所示的曲线图表示。在图3示出了主轴20旋转1周的期间中的刀具25的振动频率为1.5次的情况下的振动轨迹。
振动轨迹由主轴20的旋转速度“S”、刀具25的进给速度“F”、振动的振幅“A”和振动的角频率“ω”决定。旋转速度“S”是每单位时间主轴20旋转的次数。旋转速度“S”的单位例如为“r/min”。进给速度“F”是主轴20旋转1周的期间中的刀具25相对于工件24的进给量。进给速度“F”的单位例如为“mm/r”。在下面的说明中,有时将进给速度“F”称为进给量“F”。振幅“A”表示刀具25相对于工件24振动的振幅。振幅“A”的单位例如为“mm”。角频率“ω”是刀具25相对于工件24的振动中的角频率。角频率“ω”的单位例如为“rad/s”。
如图3所示,时刻“t(n)”的主轴20的旋转角度设为0度。时刻“t(n)”是从基准时刻起经过一定长度的时间“n”时的时刻。基准时刻是任意的时刻,例如是开始工件24的切削加工的时刻。主轴20在从时刻“t(n)”至时刻“t(n+1)”旋转1周。振动轨迹60是表示从时刻“t(n)”至时刻“t(n+1)”中的刀具25的移动的振动轨迹。
主轴20的旋转角度在时刻“t(n+1)”返回0度。主轴20在从时刻“t(n+1)”至时刻“t(n+2)”旋转1周。振动轨迹61是表示从时刻“t(n+1)”至时刻“t(n+2)”中的刀具25的移动的振动轨迹。
在刀具25在振动轨迹61进行移动的期间,在振动轨迹61上的位置是比振动轨迹60上的位置向进给方向前进的位置时,刀具25对工件24进行切削。在这里,将基准时刻的刀具25的位置设为基准位置,将基准位置和振动轨迹61上的位置之间的距离设为距离“d(n+1)”,将基准位置和振动轨迹60上的位置之间的距离设为距离“d(n)”。振动轨迹61上的位置是比振动轨迹60上的位置向进给方向前进的位置是表示距离“d(n+1)”和距离“d(n)”之差即“d(n+1)-d(n)”为正值。工作机械2在“d(n+1)-d(n)”为正值时,对工件24进行切削。
“d(n+1)-d(n)”相当于通过切削产生的切屑的厚度。在下面的说明中,切屑厚度“D”表示通过切削加工从工件24产生的切屑的厚度且进给方向上的厚度。
在“d(n+1)-d(n)”为负值时,刀具25经过在刀具25经过振动轨迹60时进行了切削的区域。在“d(n+1)-d(n)”为负值时,工件24的切削被中断。在图3中带阴影的区域表示“d(n+1)-d(n)”成为负值的区域。工作机械2通过重复进行“d(n+1)-d(n)”成为正值时的切削和“d(n+1)-d(n)”成为负值时的切削中断,从而进行断续切削。工作机械2在“d(n+1)-d(n)”成为负值时使切屑分断,由此使细分的切屑产生。
数控装置1在振动轨迹60和振动轨迹61产生相位差,由此实现断续切削。此外,在振动轨迹60的相位和振动轨迹61的相位彼此一致的情况下,“d(n+1)-d(n)”始终成为恒定。在该情况下,切屑不被分断,工件24被连续地切削。
工作机械2使细分的切屑产生,由此抑制切屑向工件24或者刀具25的缠绕。工作机械2抑制切屑的缠绕,由此能够减少从工件24或者刀具25将切屑去除的作业。另外,由于抑制由缠绕的切屑对工件24造成的损伤,因此工作机械2所涉及的加工品质提高。
接下来,通过数控装置1的动作进行说明。图4是表示实施方式1所涉及的数控装置的动作顺序的流程图。
使用工作机械2的作业者向振动条件输入部10输入振动条件。向振动条件输入部10输入振动条件即振幅“A”、角频率“ω”、旋转速度“S”及进给量“F”的各值。由此,在步骤S1中,数控装置1取得振动条件的数据。振动条件的数据是振幅”A”、角频率“ω”、旋转速度“S”及进给量“F”的各值。振动条件输入部10将包含输入的振动条件的数据在内的振动条件信息51输出至断续切削判定部12和振动条件校正部13。此外,在实施方式1中,在由数控装置1取得的振动条件的数据中包含振幅”A”、角频率“ω”、旋转速度“S”及进给量“F”的各值之中的至少1个即可。在振动条件的数据中也可以包含除此以外的值。
在步骤S2中,数控装置1判定伴有按照振动条件的振动的切削是否是断续切削。断续切削判定部12基于振动条件信息51而判定是否进行断续切削。
在这里,对通过断续切削判定部12实施的处理的详细内容进行说明。切屑厚度“D”通过下式(1)表示。
【式1】
D=F+Asin(ωt)-Asin(ωt-ω1) ...(1)
F+Asin(ωt)表示上述振动轨迹61。Asin(ωt-ω1)表示上述振动轨迹60。Asin(ωt)和Asin(ωt-ω1)是以一定的振幅及一定的周期重复增减的函数。根据上述式(1),切屑厚度“D”是通过从振动轨迹61减去振动轨迹60而计算的。“t”表示任意的时刻。“ω1”表示振动轨迹60和振动轨迹61的相位差。如上所述,断续切削判定部12使用包含表示刀具25的振动轨迹60、61的函数在内的上述式(1)对切屑厚度“D”进行计算。
相位差“ω1”通过下式(2)表示。
【式2】
Figure BDA0003967315900000081
断续切削判定部12基于振动条件信息51对切屑厚度“D”进行计算。断续切削判定部12在切屑厚度“D”的计算结果之中的最小值小于零的情况下,判定为存在切屑的分断即进行断续切削。断续切削判定部12在切屑厚度“D”的计算结果之中的最小值大于或等于零的情况下,判定为没有切屑的分断即不进行断续切削。如上所述,断续切削判定部12在厚度的计算结果小于零的情况下,判定为伴有振动的切削是断续切削。
在这里,对求出切屑厚度“D”的最小值的方法进行说明。基于上述式(1)和三角函数之和的公式而得到下式(3)。
【式3】
Figure BDA0003967315900000091
在上述式(3)中,在切屑厚度“D”为最小值的情况下,cos{(2ωt-ω1)/2}的值为“1”或者“-1”。由此,断续切削判定部12通过是否存在满足下式(4)或者(5)的相位差“ω1”,能够判定是否进行断续切削。式(4)表示cos{(2ωt-ω1)/2}=1成立的情况。式(5)表示cos{(2ωt-ω1)/2}=-1成立的情况。
【式4】
Figure BDA0003967315900000092
【式5】
Figure BDA0003967315900000093
向上述式(4)代入上述式(2),由此得到下式(6)。向上述式(5)代入上述式(2),由此得到下式(7)。
【式6】
Figure BDA0003967315900000094
【式7】
Figure BDA0003967315900000095
例如,能够使用接下来进行说明的几何的解法而判定是否满足上述式(6)或者是否满足上述式(7)。图5是用于对实施方式1所涉及的数控装置所具有的断续切削判定部中的判定进行说明的图。
图5所示的圆是是点(cos(30ω/S),sin(30ω/S))的集合的单位圆。如果将满足上述式(7)的角度“30ω/S”设为第1解,则范围“R1”是第1解所存在的角度范围。如果将满足上述式(6)的角度“30ω/S”设为第2解,则范围“R2”是第2解所存在的角度范围。此外,振幅“A”和进给量“F”一般来说大于或等于零,因此可以不考虑振幅“A”或者进给量“F”为负值的情况。
断续切削判定部12基于上述式(6)及(7)而判定伴有按照振动条件信息51的振动的切削是否是断续切削。断续切削判定部12将表示判定结果的判定信息52向振动条件校正部13输出。
根据上述式(1),断续切削判定部12通过包含函数和常数的相加或者相减在内的运算对切屑厚度“D”进行计算。函数是以一定的振幅及一定的周期重复增减的函数。在决定一定的振幅的条件中包含振动的振幅“A”。在决定一定的周期的条件中包含振动的角频率“ω”。在决定常数的条件中包含进给量“F”。
根据上述式(1),在切屑厚度“D”的计算中,振动表示为正弦波。断续切削判定部12可以将振动表示为余弦波而对切屑厚度“D”进行计算。断续切削判定部12可以利用欧拉公式将三角函数向复数变换,通过使用复数的运算对切屑厚度“D”进行计算。
在伴有振动的切削不是断续切削的情况下(步骤S2,No),数控装置1使顺序向步骤S3进入。在步骤S3中,数控装置1对振动条件进行校正。如果将表示伴有振动的切削不是断续切削的判定信息52向振动条件校正部13输入,则振动条件校正部13对振动条件信息51进行校正。在该情况下,振动条件校正部13将校正后的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。然后,数控装置1使顺序向后面记述的步骤S4进入。
另一方面,在伴有振动的切削是断续切削的情况下(步骤S2,Yes),数控装置1使顺序向步骤S4进入。如果将表示伴有振动的切削是断续切削的判定信息52向振动条件校正部13输入,则振动条件校正部13跳过振动条件信息51的校正。在该情况下,振动条件校正部13将没有校正的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。
在这里,对振动条件校正部13实施的处理的详细内容进行说明。图6是表示通过实施方式1所涉及的数控装置所具有的振动条件校正部实施的处理的顺序的流程图。
在步骤S11中,振动条件校正部13判定振动条件信息51所包含的值即振幅“A”的值和进给量“F”的值是否满足F/2A>1。在满足F/2A>1的情况下,上述式(6)及(7)不具有实数解,因此振动条件校正部13进行校正振动条件时所涉及的判定。
在满足F/2A>1的情况下(步骤S11,Yes),振动条件校正部13使顺序向步骤S12进入。另一方面,在不满足F/2A>1的情况下(步骤S11,No),振动条件校正部13使顺序向后面记述的步骤S13进入。
在步骤S12中,振动条件校正部13对振动条件进行变更以使得满足F/2A<1。振动条件校正部13直至成为能够满足F/2A<1的值为止而增大振幅“A”的值。或者,振动条件校正部13直至成为能够满足F/2A<1的值为止而减小进给量“F”的值。在步骤S12中,振动条件的变更是增大振幅“A”的值的变更或者减小进给量“F”的值的变更。振动条件校正部13可以对振幅“A”和进给量“F”进行变更。振动条件校正部13在对振幅“A”和进给量“F”的至少一者进行变更后,使顺序向步骤S13进入。
在步骤S13中,振动条件校正部13判定振幅“A”的值、角频率“ω”的值、旋转速度“S”的值及进给量“F”的值是否满足上述式(6)或者上述式(7)。在上述式(6)和上述式(7)的任意者都不满足的情况下(步骤S13,No),振动条件校正部13使顺序向步骤S14进入。另一方面,在满足上述式(6)和上述式(7)中的至少一者的情况下(步骤S13,Yes),振动条件校正部13使顺序向后面记述的步骤S17进入。
在步骤S14中,振动条件校正部13判定角频率“ω”的值和旋转速度“S”的值是否满足30ω/S≥0。在满足30ω/S≥0的情况下(步骤S14,Yes),振动条件校正部13在步骤S15中,对振动条件进行变更以使得满足下式(8)。振动条件校正部13对角频率“ω”及旋转速度“S”中的至少一者进行变更以使得满足式(8)。
【式8】
Figure BDA0003967315900000121
另一方面,在不满足30ω/S≥0的情况下(步骤S14,No),振动条件校正部13在步骤S16中,对振动条件进行变更以使得满足下式(9)。振动条件校正部13对角频率“ω”及旋转速度“S”中的至少一者进行变更以使得满足式(9)。
【式9】
Figure BDA0003967315900000122
在步骤S15和步骤S16中,振动条件的变更是角频率“ω”及旋转速度“S”中的至少一者的变更。在步骤S15或者步骤S16中,在对角频率“ω”及旋转速度“S”中的至少一者进行变更后,振动条件校正部13使顺序向步骤S17进入。
振动条件校正部13如上述那样在步骤S11至步骤S16为止对振动条件进行变更,由此对振动条件信息51进行校正以使得切屑厚度“D”的计算结果小于零。在步骤S17中,振动条件校正部13将校正后的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。由此,振动条件校正部13结束图6所示的顺序所涉及的处理。
在图4所示的步骤S4中,数控装置1生成轴指令值54。向指令值生成部14输入加工程序50和振动条件信息53。指令值生成部14基于加工程序50和振动条件信息53而生成轴指令值54。
轴指令值54包含用于对主轴电动机22进行控制的指令和用于对伺服电动机23进行控制的指令。用于对主轴电动机22进行控制的指令是角度指令或者速度指令。用于对伺服电动机23进行控制的指令是位置指令或者速度指令。指令值生成部14将生成的轴指令值54向驱动部3输出。基于振动条件信息53而输出的轴指令值54只要包含用于对主轴电动机22进行控制的指令和用于对伺服电动机23进行控制的指令之中的至少一者即可。数控装置1输出轴指令值54,由此结束图4所示的顺序所涉及的动作。
此外,在数控装置1中,旋转速度“S”和进给量“F”并不限于通过向振动条件输入部10的输入而被取得。旋转速度“S”和进给量“F”有时包含于在加工程序50中记述的加工条件。在该情况下,断续切削判定部12可以从加工程序50将旋转速度“S”和进给量“F”的至少一者读出。即,断续切削判定部12基于旋转速度“S”和进给量“F”之中的至少1个加工条件和输入的振动条件,判定是否进行断续切削。
根据实施方式1,数控装置1被输入振动条件,基于振动条件而判定伴有按照振动条件的振动的切削是否是断续切削。数控装置1可以不预先对登记有用于使刀具25振动的具体数据的表格进行保存。数控装置1能够消除创建与各种各样的加工条件相对应的表格的工作量。数控装置1在加工条件变更后的情况下,能够以与变更后的加工条件相对应的方式容易地对轴指令值54进行变更。另外,数控装置1能够不使用在加工中取得的反馈值而判定是否能够断续切削。不需要用于判定是否能够断续切削的试加工。以上,数控装置1具有下述效果,即,在切削加工中能够容易地实现使细分的切屑产生的控制。
在实施方式1中,在将由伺服电动机23产生的驱动力向刀具25传递的机构中,设为在使刀具25振动时没有增益的降低。即,在实施方式1中,数控装置1将从伺服电动机23至刀具25为止的机构视作刚体,判定是否进行断续切削。在接下来进行说明的实施方式2中,对考虑从伺服电动机23至刀具25为止的机构中的增益的降低,判定是否进行断续切削的情况进行说明。
实施方式2
图7是表示包含实施方式2所涉及的数控装置的控制系统的图。在实施方式2中,对与上述的实施方式1相同的结构要素标注同一标号,主要对与实施方式1不同的结构进行说明。控制系统具有实施方式2所涉及的数控装置1A、进行切削加工的工作机械2和对工作机械2进行驱动的驱动部3。
数控装置1A具有对动态刚性信息57进行保存的动态刚性保存部15。另外,数控装置1A具有振动条件输入部10、加工程序输入部11、指令值生成部14、断续切削判定部16和振动条件校正部17。通过断续切削判定部16实施的处理与通过实施方式1的断续切削判定部12实施的处理不同。通过振动条件校正部17实施的处理与通过实施方式1的振动条件校正部13实施的处理不同。
动态刚性信息57是表示包含对刀具25进行驱动的电动机即伺服电动机23和刀具25在内的机构的动态刚性的信息。预先对包含伺服电动机23和刀具25在内的机构的动态刚性进行测定,由此在动态刚性保存部15中保存动态刚性信息57。
动态刚性保存部15对表示驱动轴动态刚性的传递函数进行存储。传递函数“FRF1(s)”通过FRF1(s)=Xt(s)/Xs(s)的关系式而得到。“Xs(s)”表示伺服电动机23的位置。“Xt(s)”表示刀具25的位置。“s”是拉普拉斯运算符。驱动轴动态刚性能够通过离散的频率传递函数表示。例如,在伺服电动机23中流动使伺服电动机23扫描施振的伺服电动机电流56,对此时的位置“Xs(s)”和位置“Xt(s)”进行采样。在频率区域中将位置“Xs(s)”和位置“Xt(s)”进行比较,由此得到离散性的频率传递函数。
在动态刚性信息57中至少包含针对每个频率的传递函数“FRF1(s)”中的增益“G(f)”。“f”表示通过轴指令值54表示的振动的频率。动态刚性信息57向断续切削判定部16和振动条件校正部17被读出。增益“G(f)”是刀具25的实际的振动中的振幅和通过轴指令值54表示的振动中的振幅之比。增益“G(f)”的值是根据频率“f”而不同的值。
图8是表示在实施方式2所涉及的数控装置中保存的动态刚性信息的例子的图。动态刚性信息57是储存有频率“f”的数据和增益“G(f)”的数据的表格。在表格的第1列对1Hz至100Hz为止,针对每1Hz的频率“f”的值进行储存。在表格的第2列对与频率“f”各自相对应的增益“G(f)”的值进行储存。从动态刚性保存部15通过如上所述的表格的形式而读出增益“G(f)”。
接下来,对通过断续切削判定部16实施的处理的详细内容进行说明。断续切削判定部16基于振动条件信息51和动态刚性信息57而判定是否进行断续切削。
切屑厚度“D”通过下式(10)表示。
【式10】
D=F+G(f)Asin(ωt)-G(f)Asin(ωt-ω) ...(10)
F+G(f)Asin(ωt)表示上述振动轨迹61。G(f)Asin(ωt-ω1)表示上述振动轨迹60。根据上述式(10),切屑厚度“D”是通过从振动轨迹61减去振动轨迹60而计算的。在上述式(10)中,对振动轨迹61和振动轨迹60各自乘以增益“G(f)”。由此,断续切削判定部16能够准确地计算基于轴指令值54由伺服电动机23进行驱动而发生的刀具25的振动。
振动轨迹60和振动轨迹61的相位差即相位差“ω1”通过下式(11)表示。
【式11】
Figure BDA0003967315900000151
断续切削判定部16基于振动条件信息51和动态刚性信息57对切屑厚度“D”进行计算。断续切削判定部16在切屑厚度“D”的最小值小于零的情况下,判定为存在切屑的分断即进行断续切削。断续切削判定部16在切屑厚度“D”的最小值大于或等于零的情况下,判定为没有切屑的分断即不进行断续切削。
在这里,对求出切屑厚度“D”的最小值的方法进行说明。基于上述式(10)和三角函数之和的公式而得到下式(12)。
【式12】
Figure BDA0003967315900000152
在上述式(12)中,在切屑厚度“D”为最小值的情况下,cos{(2ωt-ω1)/2}的值为“1”或者“-1”。由此,断续切削判定部16通过是否存在满足下式(13)或者(14)的相位差“ω1”,能够判定是否进行断续切削。式(13)表示cos{(2ωt-ω1)/2}=1成立的情况。式(14)表示cos{(2ωt-ω1)/2}=-1成立的情况。
【式13】
Figure BDA0003967315900000153
【式14】
Figure BDA0003967315900000161
在实施方式2中,断续切削判定部16关于以角频率“ω”振动的刀具25,从动态刚性信息57取得与角频率“ω”相对应的增益“G(f)”的值。对于频率“f”和角频率“ω”,下式(15)的关系成立。
【式15】
Figure BDA0003967315900000162
将上述式(11)和上述式(15)向上述式(13)代入,由此得到下式(16)。将上述式(11)和上述式(15)向上述式(14)代入,由此得到下式(17)。此外,断续切削判定部16通过参照图8所示的表格,从而能够对与频率“f”相对应的增益“G(f)”进行计算。
【式16】
Figure BDA0003967315900000163
【式17】
Figure BDA0003967315900000164
断续切削判定部16判定伴有按照振动条件信息51的振动的切削是否是断续切削。断续切削判定部16将表示判定结果的判定信息52向振动条件校正部17输出。
根据上述式(10),断续切削判定部16通过包含函数和常数的相加或者相减在内的运算对切屑厚度“D”进行计算。函数是以一定的振幅及一定的周期重复增减的函数。在决定一定的振幅的条件中包含振动的振幅“A”和增益“G(f)”。在决定一定的周期的条件中包含振动的角频率“ω”。在决定常数的条件中包含进给量“F”。
接下来,对通过振动条件校正部17实施的处理的详细内容进行说明。如果表示伴有振动的切削不是断续切削的判定信息52向振动条件校正部17输入,则振动条件校正部17对振动条件信息51进行校正。在该情况下,振动条件校正部17将校正后的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。
另一方面,如果表示伴有振动的切削是断续切削的判定信息52向振动条件校正部17输入,则振动条件校正部17跳过振动条件信息51的校正。在该情况下,振动条件校正部17将没有校正的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。
图9是表示通过实施方式2所涉及的数控装置所具有的振动条件校正部实施的处理的顺序的流程图。在步骤S21中,振动条件校正部17判定振动条件信息51所包含的值即振幅“A”的值和进给量“F”的值是否满足F/2A>1。在满足F/2A>1的情况下上述式(16)及(17)不具有实数解,因此振动条件校正部17进行校正振动条件时所涉及的判定。
在满足F/2A>1的情况下(步骤S21,Yes),振动条件校正部17使顺序向步骤S22进入。另一方面,在不满足F/2A>1的情况下(步骤S21,No),振动条件校正部17使顺序向后面记述的步骤S23进入。
在步骤S22中,振动条件校正部17对振动条件进行变更以使得满足F/2A<1。振动条件校正部17直至成为能够满足F/2A<1的值为止而增大振幅“A”的值。或者,振动条件校正部17直至成为能够满足F/2A<1的值为止而减小进给量“F”的值。在步骤S22中,振动条件的变更是增大振幅“A”的值或者减小进给量“F”的值。振动条件校正部17可以对振幅“A”和进给量“F”进行变更。振动条件校正部17在对振幅“A”和进给量“F”中的至少一者进行变更后,使顺序向步骤S23进入。
在步骤S23中,振动条件校正部17判定振幅“A”的值、角频率“ω”的值、旋转速度“S”的值及进给量“F”的值是否满足上述式(16)或者上述式(17)。在上述式(16)和上述式(17)的任意者都不满足的情况下(步骤S23,No),振动条件校正部13使顺序向步骤S24进入。另一方面,在满足上述式(16)和上述式(17)中的至少一者的情况下(步骤S23,Yes),振动条件校正部13使顺序向后面记述的步骤S25进入。
在步骤S24中,振动条件校正部17对振动条件进行变更以使得满足下式(18)。振动条件校正部17对满足式(18)的角频率“ω”的值和旋转速度“S”的值进行检索。由此,振动条件校正部17对角频率“ω”及旋转速度“S”的至少一者进行变更以使得满足式(18)。在步骤S24中,振动条件的变更是角频率“ω”及旋转速度“S”的至少一者的变更。
【式18】
Figure BDA0003967315900000181
在实施方式2中,增益“G(ω/2π)”的值是通过参照图8所示的表格而得到的值,因此增益“G(ω/2π)”是非线性且不连续的要素。因此,无法进行利用了微分的角频率“ω”及旋转速度“S”的求解。因此,振动条件校正部17例如使用如单纯形法这样的探索性的方法,对频率“ω”和旋转速度“S”的至少一者进行变更。在对角频率“ω”及旋转速度“S”的至少一者进行变更后,振动条件校正部17使顺序向步骤S25进入。
振动条件校正部17如上述那样在步骤S21至步骤S24为止对振动条件进行变更,由此对振动条件信息51进行校正以使得切屑厚度“D”的计算结果小于零。在步骤S25中,振动条件校正部17将校正后的振动条件信息51即振动条件信息53向指令值生成部14输出。由此,振动条件校正部17结束图9所示的顺序所涉及的处理。
振动条件校正部17考虑从伺服电动机23至刀具25为止的机构中的由动态刚性的影响引起的增益“G(f)”的降低,对振动条件信息51进行校正以使得切屑厚度“D”的计算结果小于零。振动条件校正部17考虑增益“G(f)”的降低,能够对振动条件进行校正以使得能够进行断续切削。
根据实施方式2,数控装置1A具有对动态刚性信息57进行保存的动态刚性保存部15。断续切削判定部16考虑从伺服电动机23至刀具25为止的机构中的由动态刚性的影响引起的增益“G(f)”的降低,能够判断是否进行断续切削。数控装置1A即使在从伺服电动机23至刀具25为止的机构不是刚体而增益“G(f)”降低的情况下,也能够准确地判定是否进行断续切削。
实施方式3
在上述的实施方式1中,数控装置1在振动条件校正部13中,基于判定信息52对振动条件进行校正。在实施方式3中,对将能够进行断续切削的振动条件的范围在显示装置进行显示,由作业者对振动条件进行选择,由此对振动条件进行校正的情况进行说明。
图10是表示包含实施方式3所涉及的数控装置的控制系统的图。在实施方式3中,对与上述的实施方式1或者2相同的结构要素标注同一标号,主要对与实施方式1或者2不同的结构进行说明。控制系统具有实施方式3所涉及的数控装置1B、进行切削加工的工作机械2、对工作机械2进行驱动的驱动部3和显示装置4。
数控装置1B具有振动条件输入部10、加工程序输入部11、断续切削判定部18和指令值生成部19。通过断续切削判定部18实施的处理与通过实施方式1的断续切削判定部12实施的处理和通过实施方式2的断续切削判定部16实施的处理都不同。通过指令值生成部19实施的处理与通过实施方式1或者2的指令值生成部14实施的处理不同。
显示装置4具有:断续切削条件计算部40,其对能够变更条件之中的能够断续切削的范围进行计算;判定信息显示部41,其对通过断续切削判定部18得到的判定结果进行显示;断续切削条件显示部42,其对表示由断续切削条件计算部40计算出的范围的信息进行显示;变更输入部43,其被输入能够变更条件;以及校正条件输入部44,其被输入校正条件。关于能够变更条件在后面记述。
断续切削判定部18在判定为伴有振动的切削不是断续切削的情况下,将表示不是断续切削的判定信息52向判定信息显示部41输出。断续切削判定部18将振动条件信息51向指令值生成部19输出。判定信息显示部41对无法通过向振动条件输入部10输入的振动条件进行断续切削的情况进行显示。
作业者如果对判定信息显示部41的显示进行了确认,则将输入的振动条件之中的能够变更的条件向变更输入部43输入。作业者从振幅”A”、角频率“ω”、旋转速度“S”及进给量“F”的各条件中通过向变更输入部43的输入对判断为可以变更的条件进行指定。在实施方式3中,能够变更条件是振动条件之中的作为能够变更的条件由作业者指定出的条件。
在这里,设为向变更输入部43输入的能够变更条件是振幅“A”,对通过显示装置4实施的处理进行说明。变更输入部43将表示由作业者输入的能够变更条件的变更条件信息70向断续切削条件计算部40输出。断续切削条件计算部40对满足上述式(6)及(7)的振幅“A”的解的范围进行计算。在该例中,能够变更条件为振幅“A”,因此基于上述式(6),得到表示振幅“A”的解的范围的下式(19)。另外,基于上述式(7),得到表示振幅“A”的解的范围的下式(20)。此外,振动“A”不成为负值,因此在解的范围赋予A>0的限制。
【式19】
Figure BDA0003967315900000201
【式20】
Figure BDA0003967315900000202
断续切削条件计算部40将表示满足上述式(19)或者(20)的振幅“A”的范围的切削条件信息71向断续切削条件显示部42输出。断续切削条件显示部42基于切削条件信息71,对能够断续切削的振动“A”的解的范围进行显示。在该例中,显示的解的范围是与1个变量有关的范围,因此断续切削条件显示部42使用具体的数值对解的范围进行显示。
作业者如果对断续切削条件显示部42的显示进行了确认,则从显示出的解的范围中决定振幅“A”的值,将决定出的值向校正条件输入部44输入。如上所述,向校正条件输入部44输入校正后的振幅“A”的值。校正条件输入部44将包含校正后的振幅“A”的值的振动条件信息72向指令值生成部19输出。振动条件信息72表示校正后的振动条件。指令值生成部19基于加工程序50、振动条件信息51和振动条件信息72而生成轴指令值54。
上述的说明是向变更输入部43输入的能够变更条件为1个的情况下的例子。向变更输入部43输入的能够变更条件也可以为2个。在这里,对向变更输入部43输入的能够变更条件为旋转速度“S”和振幅“A”的情况进行说明。
断续切削条件计算部40对满足上述式(19)或者(20)的旋转速度“S”的范围和振幅“A”的范围进行计算。断续切削条件计算部40将表示旋转速度“S”的该范围和振幅“A”的该范围的切削条件信息71向断续切削条件显示部42输出。
断续切削条件显示部42基于切削条件信息71对能够断续切削的旋转速度“S”的解的范围和振动“A”的解的范围进行显示。在该例中,进行显示的解的范围是与2个变量有关的范围,因此断续切削条件显示部42通过2维平面对解的范围进行表现。
图11是表示图10所示的控制系统所具有的显示装置中的显示例的图。在图11中示出了在断续切削条件显示部42显示的画面的例子且与2个能够变更条件有关的范围的显示例。在画面中设置对与2个变量有关的解的范围进行显示的显示区域80。显示区域80中的横轴表示第1变量即旋转速度“S”。显示区域80中的纵轴表示第2变量即振幅“A”。显示区域80之中的带阴影的区域表示能够断续切削的旋转速度“S”及振幅“A”的范围。显示区域80之中的白色的区域表示无法断续切削的旋转速度“S”及振幅“A”的范围。
另外,在画面中,设置对校正前的振动条件的内容进行显示的栏81和对校正后的振动条件的内容进行显示的栏82。在栏81中对向振动条件输入部10输入的振动条件信息51的内容进行显示。关于栏82之中的校正后的振动条件即振幅“A”及旋转速度“A”,对向校正条件输入部44输入的振动条件信息72的内容进行显示。关于栏82之中的没有校正的振动条件即角频率“ω”及进给量“F”,对振动条件信息51的内容进行显示。
首先,断续切削条件显示部42将表示振动条件信息51所包含的旋转速度“S”及振幅“A”的各值的标记83在显示区域80进行显示。作业者如果对显示区域80进行了确认,则从能够断续切削的旋转速度“S”及振幅“A”的范围中,将旋转速度“S”及振幅“A”的任意的各值向校正条件输入部44输入。
例如,通过指点设备的操作在显示区域80内使指针移动,且对指点设备进行点击,由此向校正条件输入部44输入旋转速度“S”及振幅“A”的各值。断续切削条件显示部42将表示向校正条件输入部44输入的旋转速度“S”及振幅“A”的各值的标记84在显示区域80进行显示。此外,也可以向校正条件输入部44手动地输入旋转速度“S”及振幅“A”的各值。图11所示的例子中的振动条件的校正是振幅“A”从“0.15”向“0.1”减小且旋转速度“S”从“650”向“900”增加的校正。
校正条件输入部44将包含校正后的旋转速度“S”的值和校正后的振幅“A”的值在内的振动条件信息72向指令值生成部19输出。如上所述,显示装置4在向变更输入部43输入的能够变更条件为2的情况下,能够将与2个能够变更条件有关的范围容易理解地显示。
根据实施方式3,控制系统在显示装置4中对判定信息52进行显示,由此能够将是否能够断续切削提示给作业者。显示装置4对能够变更条件之中的能够断续切削的范围进行计算,对表示计算出的范围的信息进行显示。控制系统在通过向振动条件输入部10输入的振动条件无法断续切削的情况下,可以将能够断续切削的振动条件提示给作业者。作业者即使不通过试误对振动条件进行探索,也能够使工作机械2进行断续切削。作业者能够高效地进行加工前的准备。
实施方式4
图12是表示包含实施方式4所涉及的数控装置的控制系统的图。在实施方式4中,控制系统具有与实施方式3相同的结构和实施方式2的动态刚性保存部15。在实施方式4中,对与上述实施方式1至3相同的结构要素标注同一标号,主要对与实施方式1至3不同的结构进行说明。
实施方式4所涉及的数控装置1C具有振动条件输入部10、加工程序输入部11、动态刚性保存部15、断续切削判定部18和指令值生成部19。通过断续切削判定部18实施的处理与通过实施方式3的断续切削判定部18实施的处理不同。通过断续切削条件计算部40实施的处理与通过实施方式3的断续切削条件计算部40实施的处理不同。
断续切削判定部18基于振动条件信息51和动态刚性信息57而判定是否进行断续切削。通过断续切削判定部18实施的处理与通过实施方式2的断续切削判定部16实施的处理相同。断续切削判定部18在满足上述式(16)或者(17)的情况下,判定为伴有振动的切削是断续切削。
断续切削判定部18在判定为伴有振动的切削不是断续切削的情况下,将表示不是断续切削的判定信息52向判定信息显示部41输出。断续切削判定部18将振动条件信息51向指令值生成部19输出。判定信息显示部41对通过向振动条件输入部10输入的振动条件无法进行断续切削的情况进行显示。
与实施方式3同样地,作业者如果对判定信息显示部41的显示进行了确认,则将输入的振动条件之中的能够变更的条件向变更输入部43输入。作业者从振幅”A”、角频率“ω”、旋转速度“S”及进给量“F”的各条件中,通过向变更输入部43的输入对判断为可以变更的条件进行指定。
在这里,设为向变更输入部43输入的能够变更条件为振幅“A”,对通过显示装置4实施的处理进行说明。变更输入部43将表示由作业者输入的能够变更条件的变更条件信息70向断续切削条件计算部40输出。
断续切削条件计算部40对基于振动条件信息51和动态刚性信息57而得到的满足上述式(16)或者(17)的振幅“A”的解的范围进行计算。在该例中,能够变更条件为振幅“A”,因此基于上述式(16),得到表示振幅“A”的解的范围的下式(21)。另外,基于上述式(17),得到表示振幅“A”的解的范围的下式(22)。此外,振动“A”无法成为负值,因此对解的范围赋予A>0的限制。
【式21】
Figure BDA0003967315900000231
【式22】
Figure BDA0003967315900000241
断续切削条件计算部40将表示满足上述式(21)或者(22)的振幅“A”的范围的切削条件信息71向断续切削条件显示部42输出。断续切削条件显示部42基于切削条件信息71,对能够断续切削的振动“A”的解的范围进行显示。断续切削条件显示部42与实施方式3同样地,关于2个能够变更条件,能够对能够断续切削的解的范围进行显示。
根据实施方式4,数控装置1C能够得到与实施方式3的情况相同的效果。另外,数控装置1C与实施方式2的情况同样地,即使在从伺服电动机23至刀具25为止的机构不是刚体而增益降低的情况下,也能够准确地判定是否进行断续切削。控制系统在无法通过向振动条件输入部10输入的振动条件而进行断续切削的情况下,可以将能够进行断续切削的振动条件提示给作业者。
接下来,对实施方式1至4所涉及的数控装置1、1A、1B、1C所具有的硬件结构进行说明。图13是表示实施方式1至4所涉及的数控装置所具有的硬件结构的例子的图。在图13中示出了通过使用执行程序的硬件,从而实现数控装置1、1A、1B、1C的功能的情况下的硬件结构。
数控装置1、1A、1B、1C是安装有按照加工程序50用于对工作机械2进行控制的程序即控制程序的计算机系统。数控装置1、1A、1B、1C具有执行各种处理的处理器91、内置存储器即存储器92、用于信息向数控装置1、1A、1B、1C的输入和信息从数控装置1、1A、1B、1C输出的接口电路93、对信息进行存储的存储装置94和被输入信息的输入装置95。
处理器91是CPU(Central Processing Unit)。处理器91可以是处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机或DSP(Digital Signal Processor)。存储器92是RAM(RandomAccess Memory)、ROM(Read Only Memory)、闪存、EPROM(Erasable Programmable ReadOnly Memory)或者EEPROM(注册商标)(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory)。
存储装置94是HDD(Hard Disk Drive)或者SSD(Solid State Drive)。使计算机作为数控装置1、1A、1B、1C起作用的控制程序储存于存储装置94。处理器91将在存储装置94中储存的程序读出至存储器92而执行。输入装置95是如键盘或者指点设备这样的设备。接口电路93进行与驱动部3及显示装置4的通信。
控制程序可以存储于可由计算机系统进行读取的存储介质。数控装置1、1A、1B、1C可以将在存储介质中记录的控制程序向存储器92储存。存储介质可以是软盘即移动型存储介质或者半导体存储器即闪存。控制程序也可以从其他计算机或者服务器装置经由通信网络向计算机系统安装。
数控装置1、1A、1B、1C中的断续切削判定部12、16、18、振动条件校正部13、17及指令值生成部14、19的各功能通过处理器91和软件的组合而实现。该各功能可以通过处理器91及固件的组合而实现,也可以通过处理器91、软件及固件的组合而实现。软件或者固件作为程序被记述,储存于存储装置94。
数控装置1A、1C中的动态刚性保存部15的功能是通过使用存储装置94而实现的。数控装置1、1A、1B、1C中的振动条件输入部10及加工程序输入部11的各功能是通过使用输入装置95而实现的。
显示装置4的功能是通过使用与图13所示的硬件结构相同的硬件结构而实现的。显示装置4具有图13所示的结构要素和对信息进行显示的显示器。断续切削条件计算部40的功能是通过处理器91和软件的组合而实现的。断续切削条件计算部40的功能可以通过处理器91及固件的组合而实现,也可以通过处理器91、软件及固件的组合而实现。变更输入部43及校正条件输入部44的各功能通过使用输入装置95而实现。判定信息显示部41及断续切削条件显示部42的各功能通过使用显示器而实现。
以上的各实施方式所示的结构示出本发明的内容的一个例子。各实施方式的结构能够与其他的公知技术进行组合。也可以将各实施方式的结构彼此适当组合。在不脱离本发明的主旨的范围能够将各实施方式的结构的一部分省略或者变更。
标号的说明
1、1A、1B、1C数控装置,2工作机械,3驱动部,4显示装置,10振动条件输入部,11加工程序输入部,12、16、18断续切削判定部,13、17振动条件校正部,14、19指令值生成部,15动态刚性保存部,20主轴,21驱动轴,22主轴电动机,23伺服电动机,24工件,25刀具,26中心线,30主轴伺服控制部,31驱动轴伺服控制部,40断续切削条件计算部,41判定信息显示部,42断续切削条件显示部,43变更输入部,44校正条件输入部,50加工程序,51、53、72振动条件信息,52判定信息,54轴指令值,55主轴电动机电流,56伺服电动机电流,57动态刚性信息,60、61振动轨迹,70变更条件信息,71切削条件信息,80显示区域,81、82栏,83、84标记,91处理器,92存储器,93接口电路,94存储装置,95输入装置。

Claims (17)

1.一种数控装置,其对一边使刀具相对于工件相对地移动、一边进行切削加工的工作机械进行控制,
该数控装置的特征在于,具有:
振动条件输入部,其被输入沿所述刀具相对于所述工件的移动路径而用于使所述刀具相对于所述工件振动的振动条件;以及
断续切削判定部,其基于所述振动条件而判定伴有按照所述振动条件的振动的切削是否是所述工件的断续的切削中的、使细分的切屑从所述工件产生的断续切削。
2.根据权利要求1所述的数控装置,其特征在于,
所述振动条件包含所述振动的振幅、使所述工件旋转的主轴的旋转速度、所述刀具的进给速度和所述振动的角频率之中的至少1个。
3.根据权利要求1所述的数控装置,其特征在于,
所述断续切削判定部基于所述振动条件和在用于对所述工作机械进行控制的加工程序中记载的加工条件,判定是否进行所述断续切削。
4.根据权利要求3所述的数控装置,其特征在于,
所述加工条件包含使所述工件旋转的主轴的旋转速度和所述刀具的进给速度的至少1个。
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,
所述断续切削判定部基于所述振动条件对通过所述切削加工从所述工件产生的切屑的厚度且所述刀具的进给方向上的厚度进行计算,在所述厚度的计算结果小于零的情况下,判定为伴有所述振动的切削是所述断续切削。
6.根据权利要求5所述的数控装置,其特征在于,
所述断续切削判定部通过使用以一定的振幅及一定的周期重复增减的函数进行的运算对所述厚度进行计算,
在决定所述一定的振幅的条件中包含所述振动的振幅,
在决定所述一定的周期的条件中包含所述振动的角频率。
7.根据权利要求6所述的数控装置,其特征在于,
所述断续切削判定部通过包含所述函数和常数的相加或者相减的运算对所述厚度进行计算,
在决定所述常数的条件中包含所述刀具的进给速度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的数控装置,其特征在于,
具有动态刚性保存部,该动态刚性保存部对表示包含对所述刀具进行驱动的电动机和所述刀具在内的机构的动态刚性的动态刚性信息进行保存,
所述断续切削判定部基于所述振动条件和所述动态刚性信息,判定是否进行所述断续切削。
9.根据权利要求8所述的数控装置,其特征在于,
所述动态刚性信息包含所述刀具的实际的振动中的振幅和通过用于对所述电动机进行控制的指令所表示的振动中的振幅之比即增益,
所述增益的值是根据通过所述指令表示的振动的频率而为不同的值。
10.根据权利要求9所述的数控装置,其特征在于,
所述断续切削判定部基于所述振动条件及所述增益对通过所述切削加工从所述工件产生的切屑的厚度且所述刀具的进给方向上的厚度进行计算,在所述厚度的计算结果小于零的情况下,判定为伴有所述振动的切削是所述断续切削。
11.根据权利要求10所述的数控装置,其特征在于,
所述断续切削判定部使用以一定的振幅及一定的周期重复增减的函数对所述厚度进行计算,
在决定所述一定的振幅的条件中,包含所述振动的振幅和所述增益,
在决定所述一定的周期的条件中包含所述振动的角频率。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的数控装置,其特征在于,
具有振动条件校正部,该振动条件校正部对向所述振动条件输入部输入的所述振动条件进行校正,
所述振动条件校正部基于表示伴有所述振动的切削不是所述断续切削的判定结果,对所述振动条件之中的所述振动的振幅、使所述工件旋转的主轴的旋转速度、所述刀具的进给速度和所述振动的角频率之中的至少1个进行校正。
13.根据权利要求12所述的数控装置,其特征在于,
所述振动条件校正部对所述振动条件进行校正,以使得与通过所述切削加工从所述工件产生的切屑的厚度且所述刀具的进给方向上的厚度有关的计算结果小于零。
14.一种控制系统,其具有:
工作机械,其一边使刀具相对于工件相对地移动、一边进行切削加工;以及
数控装置,其对所述工作机械进行控制,
该控制系统的特征在于,
所述数控装置具有:
振动条件输入部,其被输入沿所述刀具相对于所述工件的移动路径而用于使所述刀具相对于所述工件振动的振动条件;以及
断续切削判定部,其基于所述振动条件而判定伴有按照所述振动条件的振动的切削是否是所述工件的断续的切削中的、使细分的切屑从所述工件产生的断续切削。
15.根据权利要求14所述的控制系统,其特征在于,
具有显示装置,该显示装置具有对所述断续切削判定部的判定结果进行显示的判定信息显示部。
16.根据权利要求15所述的控制系统,其特征在于,
所述显示装置具有:
变更输入部,其被输入所述振动条件之中的作为能够变更的条件而被指定的能够变更条件;
断续切削条件计算部,其对所述能够变更条件之中的能够进行所述断续切削的范围进行计算;以及
断续切削条件显示部,其对表示通过所述断续切削条件计算部计算出的范围的信息进行显示。
17.一种数控方法,其由数控装置对一边使刀具相对于工件相对地移动、一边进行切削加工的工作机械进行控制,
该数控方法的特征在于,包含下述工序:
取得沿所述刀具相对于所述工件的移动路径,用于使所述刀具相对于所述工件振动的振动条件的数据;以及
判定伴有按照所述振动条件的振动的所述工件的切削是否是一边将从所述工件产生的切屑分断,一边将所述工件断续地切削的断续切削。
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