CN117321519A - 机床的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在追随性不好的状态下适当地切碎切屑的机床的控制装置。一边使工具与工件相对地摆动一边进行加工的机床的控制装置具备：摆动振幅计算部，其基于用于使所述工件以及所述工具相对地摆动的摆动条件以及所述工具的进给速度来计算摆动振幅；最小值设定部，其设定所述摆动振幅的最小值；比较部，其将由所述摆动振幅计算部计算出的所述摆动振幅的计算值与由所述最小值设定部设定的所述摆动振幅的最小值进行比较；摆动指令生成部，其基于由所述比较部的比较结果得到的所述摆动振幅的值以及所述摆动条件来生成摆动指令；以及位置速度控制部，其基于将所述摆动指令重叠于位置指令的重叠指令，使所述工件与所述工具相对地摆动。

Description

机床的控制装置
技术领域
本发明涉及机床的控制装置。
背景技术
以往，作为开孔加工、车削加工等的切屑对策，有时会应用摆动切削。以往的数值控制装置通过对位置指令重叠摆动指令来实现摆动切削。
在刚施加摆动指令之后或进给速度刚变化之后等，暂时存在无法追随指令的变化的状态。在该状态下，有时在工具的实际位置无法得到为了切碎切屑所需的摆动振幅。在该情况下，存在无法适当地切碎切屑的课题。为了继续切碎切屑，提出了即使产生追随误差也以产生工具路径的重复的方式修正频率或振幅的技术(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-40252号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，摆动振幅通过根据进给速度将摆动振幅倍率与指令相乘来决定。因此，若考虑对指令的追随延迟而预先增大摆动振幅倍率，则在稳定状态下成为过剩的摆动振幅，对工具的影响和加工面粗糙度等也有影响。因此，期望在加工刚开始后或即将结束之前等那样的追随性不好的状态下适当地切碎切屑。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式所涉及的一边使工具与工件相对地摆动一边进行加工的机床的控制装置具备：摆动振幅计算部，其基于用于使所述工件和所述工具相对地摆动的摆动条件以及所述工具的进给速度来计算摆动振幅；最小值设定部，其设定所述摆动振幅的最小值；比较部，其将由所述摆动振幅计算部计算出的所述摆动振幅的计算值与由所述最小值设定部设定的所述摆动振幅的最小值进行比较；摆动指令生成部，其基于由所述比较部的比较结果得到的所述摆动振幅的值以及所述摆动条件来生成摆动指令；以及位置速度控制部，其基于将所述摆动指令重叠于位置指令的重叠指令，使所述工件与所述工具相对地摆动。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在追随性不好的状态下能够适当地切碎切屑的机床的控制装置。
附图说明
图1是表示本实施方式的控制装置的结构的框图。
图2是表示本实施方式的控制装置的处理的流程图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式的一例进行说明。
图1是表示本实施方式的机床的控制装置1的结构的框图。
控制装置1控制一边使工具和工件相对地摆动一边进行加工的机床2。控制装置1为了抑制因切削加工而产生的切屑缠绕于工件或工具，使工具相对于工件摆动以产生细分化的切屑。
控制装置1例如也可以与CNC(Computer Numerical Controller：计算机数字控制器)、PLC(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)等上位计算机(未图示)连接。
如图1所示，控制装置1具备位置指令生成部11、第一加法器12、累计器13、摆动指令生成部14、第二加法器15、学习控制器16、位置速度控制部17、摆动条件设定部18、摆动振幅计算部19、最小值设定部20、比较部21、加工条件输入部22、下限值输入部23、推荐值计算部24、存储部25、显示控制部26以及显示部27。
位置指令生成部11基于用于通过工具对工件进行加工的加工条件，生成针对机床2的电动机201的位置指令。在此，加工条件例如也可以从CNC、PLC等上位计算机输出到位置指令生成部11。如图1所示，所生成的位置指令被输入到第一加法器12。
第一加法器12计算位置偏差。具体而言，第一加法器12计算基于进给轴的电动机201的编码器的位置检测的位置反馈与位置指令的差分即位置偏差。
累计器13计算位置偏差的累计值。具体而言，累计器13通过对由第一加法器12计算出的位置偏差进行累计来计算位置偏差的累计值。
摆动指令生成部14生成摆动指令。具体而言，摆动指令生成部14基于从比较部21的比较结果得到的摆动振幅的值和摆动条件生成摆动指令。另外，摆动指令生成部14可以根据包含摆动振幅倍率和摆动频率倍率的摆动条件和加工条件求出摆动指令，也可以根据包含摆动振幅和摆动频率的摆动条件求出摆动指令。
学习控制器16基于重叠指令计算重叠指令的修正量，通过加法器将计算出的修正量与重叠指令相加，由此修正重叠指令。该学习控制器16具有存储器，在摆动的一个周期或多个周期内将摆动相位和叠加指令相关联地存储于存储器。学习控制器16在能够补偿与电动机201的响应性相应的摆动动作的相位延迟的定时读出存储器中存储的叠加指令并作为修正量输出到加法器。
位置速度控制部17基于加上修正量后的重叠指令，生成对于驱动进给轴的电动机201的转矩指令，根据生成的转矩指令控制电动机201。由此，机床2能够一边使工具和工件相对地摆动一边进行加工。
摆动条件设定部18设定用于使工件及工具相对摆动的摆动条件。具体而言，摆动条件设定部18设定摆动振幅或摆动振幅倍率、摆动频率或摆动频率倍率。包含这些摆动振幅或摆动振幅倍率和摆动频率或摆动频率倍率的摆动条件被输入到摆动振幅计算部19。
摆动振幅计算部19基于由摆动条件设定部18设定的摆动条件和工具的进给速度来计算摆动振幅。
最小值设定部20设定摆动振幅的最小值。具体而言，最小值设定部20基于CNC的参数、加工程序中的指定等，设定摆动振幅的最小值。
另外，最小值设定部20也可以根据加工条件变更摆动振幅的最小值。在此，加工条件包含工件的旋转速度、工具的进给速度、指令加速度、惯量、切削负荷、机械刚性等，但加工条件特别优选为指令加速度、惯量、切削负荷或机械刚性。
例如，最小值设定部20在指令加速度、惯量、切削负荷或机械刚性发生了变化的情况下，通过对变化前的状态下的摆动振幅的最小值乘以倍率(重写值)来变更摆动振幅的最小值。另外，最小值设定部20在从摆动开始到加工点的时间或距离发生变化的情况下，也同样地对变化前的状态下的摆动振幅的最小值乘以倍率(重写值)。由此，控制装置1从摆动开始到加工点的时间变长，因此能够降低追随延迟。另外，切削负荷变动的主要原因是例如工件和工具规格的变化等。
另外，最小值设定部20也可以根据加工条件来选择存储部25中存储的摆动振幅的最小值。例如，在将多个加工条件存储于存储部25的情况下，加工条件也可以分别设置预设值。另外，例如在加工条件为切削负荷且切削负荷的推定困难的情况下，加工条件也可以是存储于存储部25的实际加工、空切的结果。
比较部21将由摆动振幅计算部19计算出的摆动振幅的计算值与由最小值设定部20设定的摆动振幅的最小值进行比较。具体而言，比较部21判定由摆动振幅计算部19计算出的摆动振幅的计算值是否小于由最小值设定部20设定的摆动振幅的最小值。
在摆动振幅的计算值小于摆动振幅的最小值的情况下，比较部21将摆动振幅的最小值决定为摆动振幅的值。在摆动振幅的计算值为摆动振幅的最小值以上的情况下，比较部21将摆动振幅的计算值决定为摆动振幅的值。
加工条件输入部22例如通过用户的输入操作来受理加工条件的输入。加工条件输入部22将所输入的加工条件向推荐值计算部24及存储部25输出。
下限值输入部23例如通过用户的输入操作来受理摆动振幅的最小值的输入。下限值输入部23将所输入的摆动振幅向推荐值计算部24及存储部25输出。
推荐值计算部24基于存储于存储部25的多个加工条件，推定与由加工条件输入部22或下限值输入部23新输入的输入加工条件对应的摆动振幅的最小值。在该情况下，存储部25将摆动振幅的最小值与加工条件对应地存储多个。由此，推荐值计算部24能够基于存储于存储部25的多个数据(即，摆动振幅的最小值以及加工条件)，计算出精度更高的推定值。
显示控制部26使包含摆动振幅的最小值以及加工条件的设定信息显示于显示部27。显示部27由LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、CRT(Cathode Ray Tube：阴极射线管)等构成，按照显示控制部26的控制，显示各种图像。
另外，在显示部27显示设定信息的情况下，最小值设定部20也可以使用显示于显示部27的设定信息来选择并设定期望的设定值。例如，最小值设定部20也可以受理来自用户的对显示于显示部27的设定信息的输入或选择，根据来自用户的输入或选择来设定期望的设定值。
图2是表示本实施方式的控制装置1的处理的流程图。
在步骤S1中，摆动振幅计算部19基于用于使工件和工具相对地摆动的摆动条件来计算摆动振幅。
在步骤S2中，最小值设定部20设定摆动振幅的最小值。
在步骤S3中，比较部21将由摆动振幅计算部19计算出的摆动振幅的计算值与由最小值设定部20设定的摆动振幅的最小值进行比较。具体而言，比较部21判定由摆动振幅计算部19计算出的摆动振幅的计算值是否小于由最小值设定部20设定的摆动振幅的最小值。
在摆动振幅的计算值小于摆动振幅的最小值的情况下(是)，处理转移到步骤S4。在摆动振幅的计算值为摆动振幅的最小值以上的情况下(否)，处理转移到步骤S5。
在步骤S4中，比较部21将摆动振幅的最小值决定为摆动振幅的值。
在步骤S5中，比较部21将摆动振幅的计算值决定为摆动振幅的值。
在步骤S6中，摆动指令生成部14基于由比较部21的比较结果得到的摆动振幅的值和摆动条件来生成摆动指令。具体而言，摆动指令生成部14基于在步骤S4或步骤S5中决定的摆动振幅的值和摆动条件来生成摆动指令。
在步骤S7中，学习控制器16基于重叠指令计算重叠指令的修正量，通过加法器将计算出的修正量与重叠指令相加，由此修正重叠指令。之后，位置速度控制部17基于加上修正量后的重叠指令，生成针对驱动进给轴的电动机201的转矩指令，根据生成的转矩指令控制电动机201。
根据本实施方式，控制装置1具备：摆动振幅计算部19，其基于用于使工件以及工具相对地摆动的摆动条件以及工具的进给速度来计算摆动振幅；最小值设定部20，其设定摆动振幅的最小值；比较部21，其将由摆动振幅计算部19计算出的摆动振幅的计算值与由最小值设定部20设定的所述摆动振幅的最小值进行比较；摆动指令生成部14，其基于由比较部21的比较结果得到的摆动振幅的值以及摆动条件来生成摆动指令；以及位置速度控制部17，其基于将摆动指令重叠于位置指令的重叠指令，使工件与工具相对地摆动。
由此，控制装置1能够设置摆动振幅的下限值，因此能够在加工刚开始后或即将结束之前等那样的追随性不好的状态下适当地切碎切屑。
另外，最小值设定部20根据用于通过工具对工件进行加工的加工条件来变更摆动振幅的最小值。由此，控制装置1能够使用与加工条件相应的适当的动态振幅的最小值。
另外，控制装置1还具备将摆动振幅的最小值与加工条件对应地存储多个的存储部25，最小值设定部20根据加工条件选择存储部25中存储的摆动振幅的最小值。由此，控制装置1能够选择与多个加工条件相应的适当的摆动振幅的最小值。
另外，控制装置1还具备推荐值计算部24，该推荐值计算部24基于存储于存储部25的加工条件，推定与新输入的输入加工条件对应的摆动振幅的最小值。由此，控制装置1能够基于存储于存储部25的多个数据(即，摆动振幅的最小值和加工条件)，计算出精度更高的推定值。
另外，控制装置1还具备使包含摆动振幅的最小值以及加工条件的设定信息显示于显示部27的显示控制部26。由此，例如，操作控制装置1的操作员能够阅览以及确认设定信息。
另外，最小值设定部20使用显示于显示部27的设定信息来选择并设定期望的设定值。由此，例如，操作控制装置1的操作员通过阅览及确认设定信息，能够设定适当的摆动振幅的最小值。
另外，控制装置1还具备学习控制器16，该学习控制器16基于重叠指令来计算重叠指令的修正量，并将计算出的修正量与重叠指令相加来修正重叠指令。一般而言，摆动频率越高，相对于摆动指令的偏差(重叠指令)越大，因此通过该学习控制器16的修正，能够提高针对周期性的摆动指令的追随性。因此，作为结果，控制装置1能够提高对重叠指令的追随性，抑制加工精度的恶化并且容易实现期望的切屑的长度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述的控制装置1能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。另外，由上述的控制装置1进行的控制方法也能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读入并执行程序来实现。
程序可以使用各种类型的非暂时性计算机可读介质(non-transitory computerreadable medium)保存，并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包含各种类型的实体记录介质(tangible storage medium)。非暂时性计算机可读介质的例子包含磁记录介质(例如硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如光磁盘)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半导体存储器(例如掩模ROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、闪存ROM、RAM(random access memory))。
另外，上述的各实施方式是本发明的优选的实施方式，但并非仅对上述各实施方式限定本发明的范围，能够在不脱离本发明的主旨的范围内以实施了各种变更的方式实施。
附图标记说明
1控制装置
2机床
11位置指令生成部
12第一加法器
13累计器
14摆动指令生成部
15第二加法器
16学习控制器
17位置速度控制部
18摆动条件设定部
19摆动振幅计算部
20最小值设定部
21比较部
22加工条件输入部
23下限值输入部
24推荐值计算部
25存储部
26显示控制部
27显示部。

Claims (7)

1.一种控制装置，一边使工具与工件相对地摆动一边进行加工，其特征在于，
所述控制装置具备：
摆动振幅计算部，其基于用于使所述工件以及所述工具相对地摆动的摆动条件以及所述工具的进给速度来计算摆动振幅；
最小值设定部，其设定所述摆动振幅的最小值；
比较部，其将由所述摆动振幅计算部计算出的所述摆动振幅的计算值与由所述最小值设定部设定的所述摆动振幅的最小值进行比较；
摆动指令生成部，其基于由所述比较部的比较结果得到的所述摆动振幅的值以及所述摆动条件来生成摆动指令；以及
位置速度控制部，其基于将所述摆动指令重叠于位置指令的重叠指令，使所述工件与所述工具相对地摆动。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述最小值设定部根据用于通过所述工具对所述工件进行加工的加工条件来变更所述摆动振幅的最小值。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备存储部，该存储部将所述摆动振幅的最小值与所述加工条件对应地存储多个，
所述最小值设定部根据所述加工条件，选择存储于所述存储部的所述摆动振幅的最小值。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备推荐值计算部，该推荐值计算部基于存储于所述存储部的所述加工条件，推定与新输入的输入加工条件对应的所述摆动振幅的最小值。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备显示控制部，该显示控制部使显示部显示包含所述摆动振幅的最小值及所述加工条件的设定信息。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述最小值设定部使用所述设定信息来选择和设定期望的设定值。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备学习控制部，所述学习控制部基于所述重叠指令来计算所述重叠指令的修正量，并将计算出的所述修正量与所述重叠指令相加，由此修正所述重叠指令。
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