CN115884847B - 数控装置及数控方法 - Google Patents

Abstract

一种数控装置，其进行使刀具和加工对象相对地振动的控制，该数控装置的特征在于，具有：主轴处理部，其对主轴旋转速度的变化进行检测；相位差计算部，其对振动后退位置相对于振动前进位置的时间延迟即相位差进行计算；以及振动振幅计算部，其对振动前进位置和振动后退位置的差分即振动振幅进行计算，在主轴处理部在指令块执行中检测到主轴旋转速度的变化的情况下，相位差计算部对抑制由主轴旋转速度的变化引起的振动振幅的变动的相位差进行再计算，振动振幅计算部基于再计算出的相位差对振动振幅进行变更。

Description

数控装置及数控方法

技术领域

本发明涉及数控装置及数控方法。

背景技术

在通过工作机械对工件进行加工时，存在下述方法，即，在加工进给方向使切削刀具和工件相对地振动而将切屑分断。在专利文献1公开了一种数控装置，其具有下述单元，即，根据在移动时指定的振动的振幅和刀具相对于工件的进给速度的比率，对基于加工程序中的指令块而生成的振动后退位置相对于振动前进位置的时间延迟进行计算而作为相位差，基于相位差而针对每个驱动轴生成振动前进位置和振动后退位置作为移动路径。

专利文献1：日本专利第5745710号公报

发明内容

但是，在专利文献1所记载的技术事项中，振动后退位置相对于振动前进位置的相位差是以指令块单位创建的，因此在指令块执行中振动切削的主轴旋转速度发生变动的情况下(例如，在通过周速恒定控制或者主轴倍率(override)对相对于指令值的比例进行了变更的情况下)，无法对由其变化产生的相位差的误差进行校正。由此，振动条件没有被适当地设定，存在切屑的分断变得不充分、对工作机械的部件(滚珠丝杠等)、伺服电动机及切削刀具赋予过度的负载这一课题。

本发明的目的在于，提供一种在主轴旋转速度发生变化的情况下，也能够使振动切削的振动条件动态地追随，防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工的数控装置及数控方法。

为了解决上述的课题，本发明所涉及的数控装置进行使刀具和加工对象相对地振动的控制，其特征在于，具有：主轴处理部，其对主轴旋转速度的变化进行检测；相位差计算部，其对振动后退位置相对于振动前进位置的时间延迟即相位差进行计算；振动振幅计算部，其对振动前进位置和振动后退位置的差分即振动振幅进行计算；以及

振动频率计算部，其在指令块执行中，根据主轴旋转速度和主轴每旋转1周的振动次数对振动频率进行计算，在主轴处理部在指令块执行中检测到主轴旋转速度的变化的情况下，相位差计算部对抑制由主轴旋转速度的变化引起的振动振幅的变动的相位差进行再计算，所述振动频率计算部基于所述振动频率对振幅衰减进行计算，振动振幅计算部在基于再计算出的相位差对振动振幅进行变更时，以抑制所述振幅衰减的方式对振动振幅进行变更。

发明的效果

本发明所涉及的数控装置在主轴旋转速度发生变化的情况下，也能够使振动切削的振动条件动态地追随，防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。

图2是示意地表示实施方式1所涉及的工作机械的轴的结构的图。

图3是表示实施方式1所涉及的加工程序的一个例子的图。

图4是表示由实施方式1所涉及的插补处理部进行计算的振动波形的例子的图。

图5是示意地表示实施方式1所涉及的振动前进位置R1和振动后退位置R2之间的关系的图。

图6是表示由现有技术中的插补处理部进行计算的振动波形的例子的图。

图7是表示对实施方式1所涉及的振动条件进行再设定的顺序的流程图。

图8是表示实施方式2所涉及的数控装置的结构的一个例子的框图。

图9是示意地表示实施方式2所涉及的工作机械的轴的结构的图。

图10是示意地表示实施方式2所涉及的振动次数的变更的图。

图11是表示对实施方式2所涉及的振动条件进行再设定的顺序的流程图。

图12是表示实施方式3所涉及的进给轴的移动量和振动波形之间的关系的图。

图13是对实施方式3中的振动条件的再设定的顺序进行说明的流程图。

图14是实施方式1至3所涉及的控制运算部的硬件结构例。

图15是实施方式1至3所涉及的控制运算部的硬件结构例。

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的实施方式进行说明。在各图中，对相同或相当的部分标注同一标号。重复的说明被适当简化或者省略。此外，本发明并不由以下说明的实施方式限定。另外，在以下所示的附图中，有时各结构要素的比例尺与现实不同，本发明的内容并不由它们限定。

实施方式1.

图1是表示本发明的数控装置1的结构的一个例子的框图。数控装置1具有驱动部10、输入操作部20、显示部30和控制运算部40。

驱动部10是对加工对象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。具有在数控装置1上规定出的X轴、Z轴方向分别使加工对象和/或刀具移动的X轴伺服电动机12、Z轴伺服电动机13。另外，具有基于X轴伺服电动机12和Z轴伺服电动机13的位置·速度，进行各个轴向的加工对象和/或刀具的位置、速度的控制的X轴伺服控制部15、Z轴伺服控制部16。另外，具有使对加工对象进行固定的主轴旋转的主轴电动机11，和对主轴电动机11的位置、固定加工对象的主轴的旋转进行控制的主轴伺服控制部14。此外，在本发明中为了简化说明，仅例示出X轴、Z轴这2轴，但并不限定于此，也可以是在大于或等于3轴或在各轴对多个系统(例如，X1、X2···)进行控制的数控装置。

图2是示意地表示实施方式1所涉及的工作机械110的轴的结构的图。工作机械110由数控装置1进行控制。工作机械110的安装有切削刀具50的刀架51由数控装置1的X轴伺服电动机12、Z轴伺服电动机13分别对X轴、Z轴方向的移动进行控制。加工对象60固定于主轴台70，主轴台70由主轴电动机11对位置及旋转进行控制。加工对象60以主轴台70的旋转轴71为中心在主轴台70上旋转。

在图2中，在主轴台70以旋转轴71为中心正在旋转的状态下，切削刀具50沿移动路径52移动，对加工对象60的侧面进行切削。但是，在图中的移动路径52没有表现出进给轴侧(X轴或者Z轴)的振动。此外，将此后的说明中的振动切削设为使进给轴侧(刀具侧)振动而进行说明。但是，并不限定于此，只要刀具和加工对象60相对地振动即可，也可以使主轴侧振动。

输入操作部20由键盘、按钮、鼠标等输入单元构成，进行由用户实施的针对数控装置1的命令等的输入，或者加工程序或者参数等的输入。显示部30由液晶显示装置等显示单元构成，对由控制运算部40处理后的信息进行显示。

控制运算部40具有输入控制部41、数据设定部42、存储部43、画面处理部44、解析处理部45、插补处理部46、主轴处理部47、加减速处理部48和轴数据输出部49。

输入控制部41对从输入操作部20输入的信息进行接收。数据设定部42将由输入控制部41接收到的信息存储于存储部43。例如，在输入的内容是加工程序432的编辑的情况下，使编辑后的内容反映于在存储部43中存储的加工程序432，在输入了参数的情况下存储于存储部43的参数431的存储区域。

存储部43对在控制运算部40的处理中使用的参数431、被执行的加工程序432、在显示部30显示的画面显示数据433等信息进行存储。另外，在存储部43设置有对除了参数431、加工程序432以外的暂时使用的数据进行存储的共享区域434。画面处理部44进行使存储部43的画面显示数据在显示部30显示的控制。

解析处理部45具有移动指令解析部451和振动指令解析部452。移动指令解析部451读入包含有在存储部43中储存的大于或等于1个指令块(或者，简称为块)的加工程序432，针对每1块对读入的加工程序432进行解析，生成指令块所包含的轴的移动、旋转、速度等移动指令。振动指令解析部452对在加工程序432中是否包含振动指令进行解析，在包含有振动指令的情况下，生成振动指令所包含的振动频率和振动振幅等振动条件。插补处理部46和主轴处理部47取得由解析处理部45解析后的移动指令、振动指令。

图3是表示加工程序432的一个例子的图。加工程序432针对每行(指令块)被读入，在解析处理部45中对移动指令及振动指令进行解析，在后面记述的插补处理部46中执行基于各指令的各轴的驱动和振动。例示的加工程序中的各块是指主轴旋转速度指令、定位、振动切削、车削加工的执行。在各块包含有被执行的指令，例如“G1Z－10.F0.1”所包含的F指令表示与主轴旋转1周对应的进给轴(X轴或者Z轴)的移动量，在F0.1的情况下以0.1mm/rev的速度使进给轴移动。基于如上所述的指令块所包含的移动指令和振动指令进行振动切削。

插补处理部46具有相位差计算部462、振动振幅计算部463、振动频率计算部464、振动移动量计算部465、移动量合成部466。

参照图4对插补处理部46的功能进行说明。图4是表示由插补处理部46计算的振动波形的例子的图。图4(a)是表示主轴旋转速度的时间变化的图。示出了在某时刻t0通过执行指令块而开始振动切削，在时刻t2主轴旋转速度增加。如上所述的主轴旋转速度的变化在后面记述的主轴处理部47中被检测，提供给插补处理部46。

图4(b)是表示振动前进位置R1和振动后退位置R2之间的关系的图。纵轴表示进给轴(X轴或者Z轴)的移动量。相对于振动前进位置R1，振动后退位置R2以t1－t0产生时间延迟后开始移动。相位差计算部462对振动后退位置R2相对于振动前进位置R1的t1－t0的时间延迟即相位差(图中的W和W’)进行计算。相位差计算部462如后面所述，在指令块执行中与主轴旋转速度的变化相应地对相位差W进行再计算。基于振动条件、加工条件，使用计算出的相位差而创建振动前进位置R1和振动后退位置R2的2种路径。

振动振幅计算部463对从指令块的开始至完成为止的各时间中的振动前进位置R1和振动后退位置R2的移动量的差分即振动振幅进行计算。图4(c)示出在时刻t0开始的处理在时刻t4结束为止的振动振幅的时间变化。

振动频率计算部464根据主轴每旋转1周的振动次数和主轴旋转速度对振动频率进行计算。图5是示意地表示振动前进位置R1和振动后退位置R2之间的关系的图。图5中的R3示出了进给轴的1个轴(X轴或者Z轴)的移动路径，将该移动路径R3的顶点的位置连结的直线是振动前进位置R1，将谷底的位置连结的直线是振动后退位置R2。振动前进位置R1和振动后退位置R2的差分即振动振幅A、主轴每旋转1周的进给轴的进给量F、主轴每旋转1周的所需时间T通过图示所述的关系表示。如图5中例示那样，如果设为主轴每旋转1周的振动次数为3.5次，主轴旋转速度为6000r/min，则振动频率被计算为350Hz。

振动移动量计算部465针对各时间中的振动前进位置R1和振动后退位置R2的差分，对乘以振动波形后的振动移动量进行计算(图4(d))。移动量合成部466对将针对每1块解析后的指令移动量和振动移动量合成后的合成移动量进行计算(图4(e))。

主轴处理部47具有主轴旋转指令创建部471、主轴旋转速度计算部472。主轴旋转指令创建部471基于加工程序432对应该指定给主轴电动机11的旋转速度进行运算，将旋转速度指令向轴数据输出部49输出。主轴旋转速度计算部472从安装于主轴电动机11的未图示的例如编码器等检测器取得主轴电动机11的相位，对主轴旋转速度进行计算。或者，也可以基于从主轴伺服控制部14反馈的信号，对主轴旋转速度进行计算。主轴处理部47对指令块执行中的主轴旋转速度进行监视，对主轴旋转速度的变化进行检测。例如，主轴旋转速度计算部472持续地对指令块执行中的主轴旋转速度进行计算，由此主轴处理部47对主轴旋转速度的变化进行检测。另外，主轴处理部47将持续地计算的主轴旋转速度逐次发送至插补处理部46侧。

加减速处理部48将从插补处理部46输出的各驱动轴的合成移动量，变换为按照预先指定出的加减速模式而考虑加减速后的每单位时间的移动指令。轴数据输出部49将主轴旋转指令及由加减速处理部48处理后的进给轴的移动指令及振动指令输出至驱动部10的各轴。

在这里，说明对相位差W进行再计算的理由。在加工程序432中定义的振动振幅进给比率Q是振动振幅A和主轴的每旋转1周进给量F的比率，因此处于下式(1)的关系。

Q＝A/F· · · (1)

如果将主轴每旋转1周的所需时间设为T，则相位差W、振动振幅A、主轴的每旋转1周进给量F存在下式(2)的关系，根据(1)和(2)式，关于相位差W而示出(3)式。

A/W＝F/T· · · (2)

W＝AT/F＝QT· · · (3)

(3)式示出了伴随块执行中的主轴旋转速度的变化，在主轴每旋转1周的所需时间T变化的情况下，相位差W依赖于主轴每旋转1周的所需时间T而增减。

图6是表示由现有技术中的插补处理部进行计算的振动波形的例子的图。在图4中相对于主轴旋转速度的增加对相位差W进行再计算，但在图6中如图6(b)那样将相位差W固定。通过周速恒定控制或者主轴倍率的指令值对比例进行变更，由此在主轴旋转速度在指令块执行中增加的情况下，如果保持由指令块指定出的振动条件而将相位差W设为恒定，则如图6(c)至图6(e)所示，在主轴旋转速度的变化前后振动前进位置R1和振动后退位置R2的差分即振动振幅增加。如上所述的变动有可能成为向工作机械的部件等的过量的振幅。相反地，在主轴旋转速度变慢的情况下，如果将相位差W固定，则振动振幅不足而切屑的分断变得不充分，有可能发生加工不良。

与此相对，在图4中，在指令块执行中相对于主轴旋转速度的变化，为了抑制振动振幅的变动而对主轴旋转速度变化后的相位差W’进行再计算。基于再计算出的相位差W’，对振动后退位置R2的路径进行调整以使得抑制振动振幅的变动，由此能够消除由振动振幅的过量或者过少引起的问题。

另外，振动振幅成分在实际上对伺服电动机进行驱动前经过位置环增益。位置环增益具有低通滤波器的作用，如果进给轴的振动频率提高，则发生振幅衰减。因此，作为优选的附加结构，振动频率计算部464基于振动频率对振幅衰减进行计算。振动振幅计算部463在基于再计算出的相位差对振动振幅进行变更时，对振动振幅进行变更以使得抑制振幅衰减。如上所述，针对与主轴旋转速度的变动相伴的振动频率的增减，能够缓和振动振幅的衰减，能够消除由振动振幅的过量或过少引起的问题。如上所述的振动衰减的抑制在此后进行说明的实施方式中也能够组合。

接下来，使用图7的流程图说明对实施方式1中的振动条件进行再设定的顺序。通过该流程图的顺序，示出本发明中的数控装置1的数控方法。

在步骤S101中，执行加工程序432所包含的指令块，对振动条件进行设定。在步骤S102中，开始主轴旋转及加工。在步骤S103中，主轴处理部47对有无主轴旋转速度的变化进行检测。在检测到主轴旋转速度的变化的情况下，进入至步骤S105。另一方面，在没有主轴旋转速度的变化的情况下，在步骤S104中，维持通过指令块定义出的振动条件。另一方面，在步骤S105中，相位差计算部462对抑制主轴旋转速度变化后的振动振幅A的变动的相位差W进行再计算。在这里，关于振动振幅A的变动抑制，指令块执行中的主轴旋转速度变化前后的振动振幅A成为恒定是理想情况，但不要求完全地成为恒定值，由控制运算部40的运算能力、加工程序432等的实际的加工中的各种要因引起的变动被容许。在步骤S106中，振动振幅计算部463基于再计算出的相位差W对振动后退位置R2的移动路径进行调整，由此对振动振幅A进行变更。

在步骤S107中，判断指令块是否结束，在指令块没有结束的情况下，返回至步骤S103之前，重复主轴旋转速度的监视。在指令块结束的情况下处理结束。

以上，实施方式1所涉及的数控装置1进行使刀具和加工对象60相对地振动的控制，该数控装置1具有：主轴处理部47，其对主轴旋转速度的变化进行检测；相位差计算部462，其对振动后退位置相对于振动前进位置的时间延迟即相位差进行计算；以及振动振幅计算部463，其根据振动前进位置和振动后退位置的移动量的差分对振动振幅进行计算，在主轴处理部47在加工程序的指令块执行中检测到主轴旋转速度的变化的情况下，相位差计算部462对抑制由主轴旋转速度的变化引起的振动振幅的变动的相位差进行再计算，振动振幅计算部463构成为基于再计算出的相位差对振动振幅进行变更。通过如上所述的结构，在主轴旋转速度变化的情况下，也使振动切削的振动条件动态地追随，能够防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。

实施方式2.

实施方式2所涉及的数控装置1构成为还具有振动次数变更部461。在实施方式2所涉及的数控装置1的说明中使用图8，但关于各部的结构而省略与实施方式1重复的说明。

如实施方式1中所述那样，振动切削的振动频率是通过主轴旋转速度和主轴每旋转1周的振动次数进行计算的。在指令块执行中如果主轴旋转速度变快，则振动频率也变得过高，有可能对工作机械的部件(滚珠丝杠等)、伺服电动机及切削刀具赋予过度的负载。因此，振动次数变更部461与指令块执行中的主轴旋转速度的变化相对应，使主轴每旋转1周的振动次数动态地变化。

图9是示意地表示实施方式2所涉及的工作机械110的轴的结构的图。在图中，示出了针对加工对象60通过周速恒定控制进行了端面加工的例子。在主轴台70以旋转轴71为中心正在旋转的状态下，切削刀具50沿移动路径53移动，对加工对象60的端面进行切削。在周速恒定控制的情况下，相对于X轴的变化以成为恒定的周速度的方式对主轴旋转速度进行控制。在指令块执行中加工直径变得越小(即，X坐标越接近中心)，则主轴旋转速度变得越快，振动频率与主轴旋转速度成正比而变得越高。此外，通过周速恒定控制进行的端面加工示出了在指令块执行中振动频率变动的一个例子，但本发明不受该控制限定。

振动次数变更部461对由振动频率计算部464计算的振动频率和设定的振动频率的阈值进行比较。振动频率计算部464在指令块执行中持续地对振动频率进行计算，振动次数变更部461对其变动进行监视。在计算出的振动频率处于由阈值规定的振动频率区域的范围外的情况下，振动次数变更部461对当前设定的主轴每旋转1周的振动次数进行变更，进行控制以使得在振动频率区域的范围内工作机械110能够运转。

图10是示意地表示振动次数的变更的图。图10(a)示出了进给轴即X轴的坐标随着时间经过而从50朝向0减小，切削刀具50沿移动路径53朝向旋转轴71进行加工对象60的加工的状况。图10(b)示出了主轴旋转速度的变化，示出了相对于X轴位置的减小，主轴旋转速度增加，达到4500r/min而成为恒定。图10(c)示出了由振动次数变更部461设定的主轴每旋转1周的振动次数，图10(d)示出了由振动频率计算部464计算的振动频率。

在振动切削中，为了将切屑高效地分断，主轴每旋转1周的振动次数需要不是自然数，理想的振动次数使用n而通过n+0.5(n＝0、1、2···)表示。即，n是0或者自然数。此外，将切屑高效地分断是指不是在切屑的长度存在波动的分断，而是将切屑平均分断得短。另外，在从n+0.5存在偏移的情况下，在切屑的长度产生一定量的波动，但如果不是向加工的实质性的影响，则该偏移是被容许的。向加工的实质性的影响是指发生切屑的分断不良，或在切屑的长度产生例如大于或等于±50％左右的波动。

在图10(c)中，作为由加工程序432确定的振动次数的初始值的例子而设定了3.5次。在图10(d)中，作为所设定的振动频率的阈值的例子而设定100Hz。所设定的振动频率的阈值作为参数431而储存于存储部43。作为参数431所设定的振动频率的阈值可以与工作机械、切削刀具的负载的反馈相应地能够动态地变更。

在振动频率的上限的阈值为100Hz的情况下，在主轴每旋转1周的进给轴的振动次数为3.5次、2.5次、1.5次、0.5次时被容许的主轴旋转速度分别成为

100(Hz)×60(s)/3.5(次/r)＝1714(r/min)

100(Hz)×60(s)/2.5(次/r)＝2400(r/min)

100(Hz)×60(s)/1.5(次/r)＝4000(r/min)

100(Hz)×60(s)/0.5(次/r)＝12000(r/min)。

通过周速恒定控制，切削刀具50的X轴的坐标从50移动至0，在主轴旋转速度不断增加的情况下，如果主轴旋转速度超过1714r/min，则在振动次数的初始值即3.5次时超过阈值的100Hz，因此振动次数变更部461在指令块执行中将主轴每旋转1周的振动次数从3.5次变更为2.5次。由此，计算出的振动频率在由阈值规定的振动频率区域(小于或等于100Hz)受到控制。此外，仅设定了振动频率的上限的阈值，但下限的阈值例如也能够设置10Hz，在由阈值规定的振动频率区域的范围内(在该情况下，大于或等于下限的阈值10Hz且上限的阈值100Hz以内)对计算出的振动频率进行控制。

振动次数的变更是从初始值起使自然数增减，但收敛于由阈值规定的频率区域的范围内，且对变更前后的差变得最小的振动次数进行选择。例如，在初始值的振动次数为3.5次的情况下，在2.5次时不收敛于由阈值规定的振动频率区域的范围的情况下，作为下一个振动次数的候选而对1.5次进行选择。

接下来，使用图11的流程图对实施方式2中的振动条件的再设定的顺序进行说明。通过该流程图的顺序，示出本发明中的数控装置1的数控方法。在图11中，对与图7相同的步骤而省略重复的说明。步骤S201至步骤S206与步骤S101至步骤S106相同，另外，步骤S209和步骤S107相同，因此分别省略说明。

在步骤S207中，振动次数变更部461对由振动频率计算部464计算的振动频率和所设定的振动频率的阈值进行比较，判断计算出的振动频率是否处于由阈值规定的振动频率区域的范围内。在计算出的振动频率处于振动频率区域的范围内的情况下，不对振动次数进行变更，进入至步骤S209。另一方面，在计算出的振动频率处于范围外的情况下，进入至步骤S208，在指令块执行中变更为计算出的振动频率处于振动频率区域的范围内的振动次数。以变更后的振动条件进入至步骤S209。

另外，在由阈值规定的振动频率区域的一部分的频带，有时由于工作机械的机械构造等的关系而发生共振。在如上所述的情况下，作为优选的附加性的结构，希望以避开振动频率区域中的共振频带的方式进行设定。振动次数变更部461在步骤S207中，判断计算出的振动频率是否处于由阈值规定的振动频率区域的范围内，并且判断是否包含于共振频带。在计算出的振动频率处于振动频率区域的范围内，并包含于共振频带的情况下，为了设为收敛于振动频率区域内且不包含于共振频带的振动频率，对变更前后的差变得最小的振动次数进行选择。

此外，在步骤S207中基于振动频率的阈值而判断是否对振动次数进行变更，但也可以将切屑的长度作为振动次数变更的判断基准。如果将主轴每旋转1周的振动次数设为K，将加工对象60的加工直径设为r，则切屑的长度L通过

L＝2πr/K· · · (4)

进行概算。在通过上述的周速恒定控制进行加工对象60的端面加工的情况下，如果切削刀具50的X轴的坐标从50移动至0，则由于加工直径r的减小而切屑的长度变小。如果切屑变得过小，则有时发生在排屑输送机等切屑堵塞等问题。

因此，能够取代所设定的振动频率的阈值，而是将切屑的长度设为步骤S207的判断基准。在该情况下，在指令块执行中，设置取得通过切削加工而产生的切屑的长度的照相机等识别单元，振动次数变更部461从识别单元取得与切屑的长度相关的信息，与作为在存储部43中存储的参数431所设定的切屑的长度的阈值相比较。在通过切削加工而产生的切屑的长度处于由阈值规定的切屑的长度的区域的范围外的情况下，进入至步骤S208，振动次数变更部461在指令块执行中对振动次数进行变更。如果通过切削加工而产生的切屑的长度处于由阈值规定的切屑的长度的区域的范围内，则不对振动次数进行变更而进入至步骤S209。由此，进行控制以使得切屑的长度处于由阈值规定的区域的范围内，防止切屑向排屑输送机等的堵塞，并且能够使振动切削的振动条件动态地追随，防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。

另外，也能够取代对振动频率、切屑的长度的阈值进行设定，而是对负载扭矩的阈值进行设定。在该情况下，振动次数变更部461基于从指令块执行中的驱动部10的主轴伺服控制部14、X轴伺服控制部15、Z轴伺服控制部16得到的电动机驱动电流值对当前的负载扭矩进行计算。在步骤S207中，振动次数变更部461对计算出的负载扭矩和在存储部43中作为参数431所设定的负载扭矩的阈值进行比较。在计算出的负载扭矩处于由阈值规定的负载扭矩的区域的范围外的情况下，进入至步骤S208，振动次数变更部461以在指令块执行中计算出的负载扭矩处于由阈值规定的负载扭矩的区域的范围内的方式对振动次数进行变更。如果计算出的负载扭矩处于由阈值规定的负载扭矩的区域的范围内，则不对振动次数进行变更，进入至步骤S209。由此，使振动切削的振动条件动态地追随，能够防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。此外，也可以取代对负载扭矩进行计算，而是对电动机驱动电流值设定阈值，与上述振动频率、切屑的长度、负载扭矩同样地作为在步骤S207中振动次数变更的必要性的判断对象。

在图11中，通过振动次数变更部461进行的振动次数的变更(即，步骤S207和S208)是在步骤S205、S206之后执行的，但也可以同时并行地执行。另外，也可以在通过步骤S207和步骤S208进行的振动次数变更被执行后，执行通过步骤S204、S205进行的相位差的再计算和振动振幅A的变更。步骤S207中的振动次数变更部461作为被设为指令块执行中的监视对象的参数431而提高了振动频率、切屑的长度、负载扭矩、电动机驱动电流值，但在它们之内，只要将至少1个设为监视对象即可，如果将多个参数431组合，任一个参数处于被阈值容许的范围外，则可以对振动次数进行变更。例如，如果将振动频率和切屑的长度这2个参数作为监视对象，振动频率处于由阈值规定的区域的范围内，但切屑的长度处于由阈值规定的区域的范围外，则对振动次数进行变更。

以上，实施方式2所涉及的数控装置1还具有振动次数变更部461，构成为在指令块执行中，振动次数变更部461对由振动频率计算部464计算的振动频率和所设定的振动频率区域的阈值进行比较，在计算出的振动频率处于由阈值规定的振动频率区域的范围外的情况下，在指令块执行中以收敛于由阈值规定的范围内的方式对振动次数进行变更。通过如上所述的结构，在主轴旋转速度变化的情况下，使振动切削的振动条件动态地追随，能够防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。

实施方式3.

实施方式3所涉及的数控装置1具有在对振动次数进行变更的情况下，以设置切屑的空摆区间的方式对振动振幅进行校正的结构。

在实施方式2中，说明了振动次数变更部461作为变更后的振动次数而使用n(n＝0、1、2、···)以满足n+0.5的条件进行选择。但是，为了降低振动频率，将0.5次作为振动次数的候选，但在即使变更也无法收敛于由阈值规定的振动频率区域的范围内的情况下，无法对满足n+0.5的条件的振动次数进行选择。在如上所述的情况下，还容许对从理想的条件即n+0.5偏移的例如n+0.3等振动次数进行选择。

图12是表示进给轴的移动量和振动波形之间的关系的图。将纵轴设为进给轴(X轴或者Z轴)的移动量，将横轴设为主轴的相位。实线示出进给轴的振动波形，虚线示出主轴旋转1周前的进给轴的振动波形。

为了通过振动切削而高效地进行切屑的分断，作为振动次数而对n+0.5进行选择，由此将主轴旋转第N周(N为自然数)的振动切削路径和下一个主轴旋转第N+1周的振动切削路径的相位错开，下一个主轴旋转第N+1周的振动切削路径局部地经过主轴旋转第N周而切削完成的路径。由此，产生在主轴旋转第N+1周的振动切削路径不产生切屑的空摆区间，能够一边将切屑依次分断、一边进行加工。此外，在实际的加工中，关于主轴旋转第N周，有时不仅下一个旋转第N+1周，其此后的旋转例如旋转第N+2周的移动路径也重叠，并不限于图12中例示出的情况。

图12(a)示出了设定有满足n+0.5的理想的振动次数的振动波形，主轴旋转第N周的移动路径和主轴旋转第N+1周的移动路径的一部分重叠，设置有空摆区间。与此相对，图12(b)示出了设定有从n+0.5偏移的振动次数的振动波形，得不到主轴旋转第N周的移动路径和主轴旋转第N+1周的移动路径重叠的空摆区间，切屑的分断无法被充分地执行。

因此，如图12(c)所示，在设定有从n+0.5偏移的振动次数的情况下，以产生空摆区间的方式对振动振幅进行校正。在振动次数变更部461变更为将0.5加上0或者自然数后的数以外的振动次数的情况下，振动振幅计算部463根据主轴相位和各轴的移动路径，以产生空摆区间的方式对振动振幅进行校正。

图13是对实施方式3中的振动条件的再设定的顺序进行说明的流程图。通过该流程图的顺序示出本发明中的数控装置1的数控方法。在图13中，关于与图11相同的步骤而省略重复说明。步骤S301至步骤S306与步骤S201至步骤S206相同，另外，步骤S311和步骤S209相同，因此分别省略说明。

在图13的步骤S307中，判断由振动频率计算部464计算中的振动频率是否处于由阈值规定的振动频率区域的范围内。此外，如实施方式2中说明那样，在振动频率以外，也能够将切屑的长度、负载扭矩、电动机驱动电流设为振动次数变更的判断基准的参数。

在步骤S307中，在计算出的振动频率处于由阈值规定的振动频率区域的范围外的情况下，进入至步骤S308，判断是否能够通过理想的振动次数n+0.5进行变更。在这里，在能够变更的情况下，在步骤S309中，设定满足振动次数n+0.5的条件的振动次数。在无法变更的情况下，在步骤S310，通过不满足n+0.5的条件对振动次数进行变更，并且以产生空摆区间的方式对振动振幅A进行校正。此外，在即使从理想的振动次数偏移(例如，n+0.3)，也会得到切屑分断所需的空摆区间的情况下，在步骤S310中可以仅执行振动次数的变更。

以上，实施方式3所涉及的数控装置1在振动次数变更部461变更为将0.5加上0或者自然数后的数以外的振动次数的情况下，振动振幅计算部463构成为基于主轴相位和各轴的移动路径，以产生空摆区间的方式对振动振幅进行校正。通过如上所述的结构，在主轴旋转速度变化的情况下，使振动切削的振动条件动态地追随，能够防止切屑的分断不良，在工作机械及切削刀具可承受的负载内进行宽泛的条件下的加工。另外，即使振动次数从理想的条件偏移，也会高效地执行切屑的切断。

接下来，对数控装置1所具有的控制运算部40的硬件结构进行说明。图14是表示实施方式1至3所涉及的控制运算部40的硬件结构例的图。控制运算部40能够由图14所示的处理器401及存储器402实现。处理器401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、处理器(Digital SignalProcessor))或者系统LSI(Large Scale Integration)。存储器402的例子是RAM(RandomAccess Memory)或者ROM(Read Only Memory)等。

控制运算部40是由处理器401将存储器402所存储的用于执行控制运算部40的动作的程序读出并执行而实现的。另外，该程序可以说是使计算机执行控制运算部40的顺序或者方法。存储器402还被用作由处理器401执行各种处理时的暂时存储器。

处理器401执行的程序可以是计算机程序产品，该计算机程序产品具有包含计算机可执行的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。处理器401执行的程序使计算机通过多个命令进行数据处理。

可以如图15所示，将控制运算部40由专用的硬件(处理电路403)实现。例如是单一电路、复合电路、被程序化的处理器、被并行程序化的处理器、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)或它们的组合。另外，关于控制运算部40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。

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

1数控装置，10驱动部，20输入操作部，30显示部，40控制运算部，11主轴电动机，12X轴伺服电动机，13Z轴伺服电动机，14主轴伺服控制部，15X轴伺服控制部，16Z轴伺服控制部，41输入控制部，42数据设定部，43存储部，44画面处理部，45解析处理部，46插补处理部，47主轴处理部，48加减速处理部，49轴数据输出部，50切削刀具，51刀架，60加工对象，70主轴台，71旋转轴，401处理器，402存储器，403处理电路，431参数，432加工程序，433画面显示数据，434共享区域，451移动指令解析部，452振动指令解析部，461振动次数变更部，462相位差计算部，463振动振幅计算部，464振动频率计算部，465振动移动量计算部，466移动量合成部，471主轴旋转指令创建部，472主轴旋转速度计算部

Claims (5)

1.一种数控装置，其进行使刀具和加工对象相对地振动的控制，

该数控装置的特征在于，具有：

主轴处理部，其对主轴旋转速度的变化进行检测；

相位差计算部，其对振动后退位置相对于振动前进位置的时间延迟即相位差进行计算；

振动振幅计算部，其对振动前进位置和振动后退位置的差分即振动振幅进行计算；以及

振动频率计算部，其在指令块执行中，根据主轴旋转速度和主轴每旋转1周的振动次数对振动频率进行计算，

在所述主轴处理部在所述指令块执行中检测到主轴旋转速度的变化的情况下，所述相位差计算部对抑制由主轴旋转速度的变化引起的振动振幅的变动的相位差进行再计算，所述振动频率计算部基于所述振动频率对振幅衰减进行计算，所述振动振幅计算部在基于再计算出的所述相位差对振动振幅进行变更时，以抑制所述振幅衰减的方式对振动振幅进行变更。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述振动振幅计算部基于再计算出的所述相位差对振动后退位置的路径进行调整，由此对振动振幅进行变更。

3.一种权利要求1所述的数控装置的数控方法，其进行使刀具和加工对象相对地振动的控制，

该数控方法的特征在于，包含下述步骤：

对指令块执行中的主轴旋转速度的变化进行检测；

对抑制由所述主轴旋转速度的变化引起的振动振幅的变动的相位差进行再计算；

在所述指令块执行中，根据主轴旋转速度和主轴每旋转1周的振动次数对振动频率进行计算；

基于所述振动频率对振幅衰减进行计算；以及

在基于再计算出的所述相位差对振动振幅进行变更时，以抑制所述振幅衰减的方式对振动振幅进行变更。

4.一种权利要求1所述的数控装置的数控方法，其特征在于，包含下述步骤：

关于在指令块执行中取得的振动频率、负载扭矩、电动机驱动电流值、通过加工产生的切屑的长度的参数内，对至少任一个参数进行监视；

对作为监视对象的所述参数和所设定的所述参数的阈值进行比较；以及

在作为监视对象的所述参数处于由阈值规定的参数所容许的区域的范围外的情况下，在所述指令块执行中以收敛于由阈值规定的范围内的方式对振动次数进行变更。

5.根据权利要求4所述的数控方法，其特征在于，包含下述步骤：

在所述指令块执行中对振动次数进行变更时，根据主轴相位和各轴的移动路径，判断是否产生切屑分断所需的空摆区间；以及

在没有得到切屑分断所需的空摆区间的情况下，对振动振幅进行校正以使得产生空摆区间。