CN117794685A - 数值控制装置以及存储介质 - Google Patents

Abstract

一种数值控制装置，控制至少具备第一轴和第二轴的机床，该数值控制装置控制机床的第一轴和第二轴的同步，取得机床的工具的切削开始位置，存储与工具有关的信息即工具信息，根据工具信息中包含的工具形状，计算修正切削开始位置而得的监视开始位置，在机床的工具到达或接近监视开始位置时，开始第一轴以及第二轴的同步误差的监视。

Description

数值控制装置以及存储介质

技术领域

本发明涉及数值控制装置以及存储介质。

背景技术

以往，存在取得第一轴与第二轴的同步的加工方式。例如，在攻丝加工中，一边以主轴与进给轴的速度比恒定的方式取得同步一边形成螺纹孔。

在专利文献1中记载了“检测进给轴偏差以及主轴偏差的偏差误差量，在该值为预定值以上的情况下判断为异常而停止补充信号的输出，因此能够可靠地防止由主轴与进给轴之间的同步偏差引起的工具的破损或螺纹牙的压扁等”。

在利用专利文献1所示的方法形成螺纹孔的情况下，(1)首先，用钻头开孔，(2)将钻头更换为丝锥，(3)通过快速进给使丝锥移动至R点，(4)在孔的内表面形成螺纹，(5)一边使丝锥反转一边拔出。

如上所述，在螺纹孔的形成中，为了使螺纹牙的螺距恒定，需要使主轴的旋转速度与进给速度同步。在以往的攻丝加工中，有使主轴的移动在R点暂时停止来取得同步的方法、不实施R点的轴停止而取得同步的方法。在暂时停止来取得同步的情况下，能够确保同步精度，但主轴的停止和重新开始需要时间。若不在R点实施轴停止而开始同步控制，则能够缩短循环时间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-304814号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在不在R点实施轴停止的情况下，由于存在由即将到达R点之前的动作引起的误差量，所以若在R点开始同步误差的监视，则有时将由即将到达R点之前的动作引起的误差量误识别为同步误差。若为了应对该情况而增大容许误差，则螺纹孔形成中的误差检测精度降低。

在机械加工的领域，期望在确保多轴控制的精度的同时缩短周期时间的技术。

用于解决课题的手段

作为本公开的一个方式的数值控制装置对至少具备第一轴和第二轴的机床进行控制，该数值控制装置具备：同步控制部，其对第一轴和第二轴的同步进行控制；切削开始位置取得部，其取得机床的工具的切削开始位置；工具信息存储部，其存储与机床的工具有关的信息即工具信息；监视开始位置修正部，其根据工具信息中包含的工具形状来计算对切削开始位置进行修正而得的监视开始位置；以及同步误差监视部，其在机床的工具为监视开始位置或附近开始同步误差的监视。

作为本公开的一个方式的计算机可读取的存储介质存储计算机能够读取的命令，通过由一个或多个处理器执行该计算机能够读取的命令，进行以下处理：控制机床的第一轴和第二轴的同步，取得机床的工具的切削开始位置，存储与工具有关的信息即工具信息，根据工具信息中包含的工具形状来计算对切削开始位置进行修正而得的监视开始位置，在机床的工具到达或接近监视开始位置时，开始第一轴和第二轴的同步误差的监视。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够在确保多轴控制的精度的同时缩短周期时间。

附图说明

图1是数值控制装置的硬件结构图。

图2是第一公开的数值控制装置的框图。

图3是说明第一公开的同步控制的流程图。

图4是说明刚性攻丝加工的图。

图5是第二公开的数值控制装置的框图。

图6是加工程序的一例。

图7是表示利用钻头形成底孔时的负荷转矩的变化的图。

图8是工具信息的一例。

图9是表示R点、切削开始位置、同步误差的监视开始位置的关系的图。

图10是表示现有的数值控制装置中的同步误差的变化的图。

图11是表示现有的数值控制装置中的同步误差与阈值的关系的图。

图12是表示本公开的数值控制装置中的同步误差的变化的图。

图13是表示本公开的数值控制装置中的同步误差与阈值的关系的图。

图14是钻孔攻丝复合工具的一例。

图15是说明钻孔攻丝复合工具的动作的图。

图16是加工程序的一例。

具体实施方式

参照图1，说明控制机床200的数值控制装置100的硬件结构。数值控制装置100所具备的CPU111是整体地控制数值控制装置100的处理器。CPU111经由总线读出在ROM112中加工的系统程序，按照该系统程序控制数值控制装置100的整体。在RAM113中临时存储临时的计算数据、显示数据、用户经由输入部71输入的各种数据等。

显示部70是附属于数值控制装置100的监视器等。显示部70显示数值控制装置100的操作画面、设定画面等。

输入部71是与显示部70一体或者与显示部70不同的键盘、触摸面板等。用户操作输入部71，进行向显示于显示部70的画面的输入等。另外，显示部70和输入部71也可以是便携终端。

非易失性存储器114例如是通过未图示的电池进行备份等，即使数值控制装置100的电源断开也保持存储状态的存储器。在非易失性存储器114中存储经由未图示的接口从外部设备读入的程序、经由输入部71输入的程序、从数值控制装置100的各部、机床200等取得的各种数据(例如从机床200取得的设定参数等)。存储于非易失性存储器114的程序、各种数据也可以在执行时/利用时在RAM113中展开。另外，在ROM112中预先写入有各种系统程序。

控制机床200的控制器40将来自CPU111的轴的移动指令转换为脉冲信号并输出到驱动器41。驱动器41将脉冲信号转换为电流来驱动机床200的伺服电动机。伺服电动机按照数值控制装置100的控制使工具移动。在本公开中，机床200至少具有旋转和进给这两个轴。

[第一公开]

图2是第一公开的数值控制装置100的框图。数值控制装置100进行多个轴的同步控制。在该机床200中，一边维持第一轴和第二轴的同步一边进行切削。

数值控制装置100具备进行轴的同步控制的同步控制部11、监视轴的同步误差的同步误差监视部12、取得工具和工件的切削开始位置的切削开始位置取得部13、存储工具形状等工具信息的工具信息存储部14、根据工具信息修正切削开始位置的监视开始位置修正部15。

同步控制部11按照同步条件来控制机床200的轴的同步。同步控制部11对每个控制周期的第一轴的移动量乘以由同步条件定义的同步比，由此计算第二轴的移动量。然后，根据第一轴的移动量和计算出的第二轴的移动量，控制驱动第一轴和第二轴的伺服电动机。

同步误差监视部12存储预先设定的阈值。同步误差监视部12被输入第一轴的位置偏差和第二轴的位置偏差。位置偏差是指实际的位置相对于指令的差分。同步误差监视部12根据该位置偏差计算同步误差。同步误差监视部12将同步误差与阈值进行比较，若同步误差超过阈值，则判定为产生了同步误差。在本公开中，在后述的监视开始位置或其附近开始同步误差的监视。

切削开始位置取得部13取得开始工件的切削时的工具的位置。位置包含距离位置和时间位置。

取得切削开始位置的方法有根据负荷转矩进行检测的方法和根据附图等进行推定的方法。

在根据负荷转矩检测切削开始位置的方法中，监视负荷转矩的变化，将负荷转矩上升的位置判断为工具和工件的切削开始的位置。在对同一面进行多次切削的情况下，将近前的负荷转矩的上升沿判断为切削开始位置。

在根据附图等推定切削开始位置的方法中，例如操作员将推定结果作为参数输入到数值控制装置100，或者记述在加工程序中。

监视开始位置修正部15根据工具信息和切削开始位置，求出同步误差的监视开始位置。在工具信息中包含工具的形状信息。监视开始位置修正部15修正由工具形状引起的切削开始位置的偏移。将基于工具信息修正后的位置称为监视开始位置。

当工具到达R点时，同步控制部11开始同步控制。同步误差监视部12在工具到达监视开始位置或其附近时开始同步误差的监视。通过从R点到监视开始位置进行同步控制，同步误差变得足够小。由于在同步误差变得足够小的时刻开始同步误差的监视，因此能够将阈值设定得小。通过将阈值设定得小，同步的精度提高。

参照图3的流程图说明第一公开的同步控制。

数值控制装置100取得切削开始位置(步骤S1)。切削开始位置能够从工具的负荷转矩、附图等信息取得。

数值控制装置100基于切削开始位置和工具信息，计算修正了由工具的形状引起的切削开始位置的偏移的监视开始位置(步骤S2)。

数值控制装置100读出加工程序，使机床200的工具移动到加工程序中记述的位置。数值控制装置100使工具快速进给移动到R点(步骤S3)，当通过R点时通过切削进给使工具移动。当工具通过R点时，数值控制装置100开始第一轴和第二轴的同步控制(步骤S4)。

当工具到达监视开始位置或其附近时(步骤S5)，数值控制装置100开始监视同步误差(步骤S6)。数值控制装置100一边监视同步误差，一边进行切削加工(步骤S7)。

如以上说明的那样，第一公开的数值控制装置100是至少维持第一轴和第二轴这2个轴的同步并进行切削加工的数值控制装置100，根据工具形状计算修正了切削开始位置的监视开始位置，从监视开始位置开始同步误差的监视。

同步误差在从快速进给向切削进给切换的R点较大，在通过R点后逐渐收敛。从R点到开始切削的同步偏差不影响切削精度，因此不需要监视。

本公开的数值控制装置100在切削开始的监视开始位置开始同步误差的监视。由此，能够不检测不必要的同步偏差地将同步误差的阈值设定为适当的值，能够确保必要的同步控制。另外，由于不在R点停止工具而转移到切削进给，因此能够缩短周期时间。

[第二公开]

以刚性攻丝加工为例对第二公开的数值控制装置100进行说明。

作为前提，对刚性攻丝加工进行说明。刚性攻丝加工利用钻头形成底孔，在底孔的内表面形成螺纹。

在图4的例子中，刚性攻丝(1)从I点(起点)通过快速进给移动到R点，(2)在R点切换为切削进给。在切削进给中，进行Z轴方向的进给轴和主轴的旋转的同步控制。在维持同步的状态下在底孔的内表面形成螺纹。当切削结束时，(3)刚性攻丝一边反转一边返回到R点，(4)在通过R点后通过快速进给进行移动。

图5是第二公开的数值控制装置100的框图。

第二公开的数值控制装置100具备：同步控制部11，其进行轴的同步控制；同步误差监视部12，其监视轴的同步误差；切削开始位置取得部13，其取得工具和工件的切削开始位置；工具信息存储部14，其存储工具形状等工具信息；监视开始位置修正部15，其根据工具信息来修正切削开始位置；以及工具判定部16，其判定用于切削的工具。

同步控制部11按照加工程序来控制机床的第一轴与第二轴的同步。在第二公开中，第一轴和第二轴是主轴和Z轴。图6是加工程序的例子。“G84 Zxx Rxx；”是攻丝加工的指令。“Zxx”是从R点到孔底的距离，“Rxx”是从初始水平到R点的距离。同步控制部11在到达R点时开始同步控制。

切削开始位置取得部13根据底孔形成时的钻头的负荷转矩来检测工件的表面的位置。图7表示底孔形成时的负荷转矩的变化。当钻头向工件移动而钻头的前端与工件接触时，负荷转矩上升。切削开始位置取得部13监视主轴的负荷转矩，检测工具的切削开始位置。

工具信息存储部14存储关于多种工具的工具形状。在图8中，存储了两个刚性攻丝的形状。在工具信息中例如记述有刚性攻丝的切入部的长度。在图8的刚性攻丝中，切入部的长度不同。

工具判定部16解析加工程序，判定在加工中使用的工具。在图6的加工程序中，工具判定部16根据进行工具选择的代码“T1”判定使用哪个工具。在第二公开中，“T1”表示刚性攻丝的种类。

监视开始位置修正部15根据工具判定部16的判定结果，读出工具信息，修正由工具形状引起的切削开始位置的偏移。在工具信息中记载有每个工具的切削开始位置的修正方法。监视开始位置修正部15按照工具信息，计算从切削开始位置前进了切入部的长度的位置作为监视开始位置。

图9表示R点、切削开始位置、同步误差的监视开始位置的关系。切削开始位置是利用钻头形成底孔时的切削开始位置。在刚性攻丝的前端形成有切入部。同步误差的监视开始位置处于前进了刚性攻丝的切入部的长度的位置。修正后的切削开始位置成为同步误差的监视开始位置。

参照图10和图11，说明现有的数值控制装置中的同步误差的变化与阈值的关系。

图10是现有的数值控制装置中的同步误差的变化。同步误差在R点大幅变化为负，在开始切削之前收敛于零附近。

在现有的数值控制装置中，由于从R点监视同步误差，所以为了不将该大的同步误差判定为误差，将误差检测的阈值(允许误差)设定得足够大(参照图11)。然而，若将阈值设定得较大，则有时无法检测出切削时影响精度的误差。

图12是本公开的数值控制装置100中的同步误差的变化。数值控制装置100从R点到监视开始位置不监视同步误差，因此图表上的同步误差为零。在监视开始位置，同步误差充分收敛。

在本公开的数值控制装置100中，从同步误差充分收敛的监视开始位置开始同步误差的监视(参照图13)，因此不需要将阈值设定得较大，能够设定适当的阈值来提高同步误差的判定精度。

在本公开的数值控制装置100中，通过在切削开始的位置或其附近开始同步误差的监视，能够适当地设定判定同步误差的阈值。另外，由于不在R点停止工具而转移到切削进给，因此能够缩短周期时间。

在第二公开的数值控制装置100中，具备工具判定部16。数值控制装置100基于加工程序等判定要使用的工具，读出工具信息。工具信息记载有每个工具的监视开始位置的修正程序等。数值控制装置100即使在使用的工具有多个的情况下，也能够自动地判定在切削中使用的工具，与该工具的形状相匹配地修正监视开始位置。

[第三公开]

以钻孔攻丝复合工具为例对第三公开的数值控制装置100进行说明。

作为前提，对钻孔攻丝复合工具加工进行说明。

钻孔攻丝复合工具是能够同时进行开孔和螺纹切削的工具。图14是钻孔攻丝复合工具的一例。钻孔攻丝复合工具的前端设置有开孔部，接着开孔部设置有螺纹切削部。

第三公开的钻孔攻丝复合工具的开孔部的长度相当于第二公开的刚性攻丝的切入部的长度。钻孔攻丝复合工具在R点开始同步控制，如图15所示，在开孔部的前端与工件接触的时刻开始切削。数值控制装置100能够根据负荷转矩检测出开孔部的前端与工件接触。将该位置作为切削开始位置。

若使主轴一边旋转一边沿Z轴向下方移动，则开孔部形成底孔。之后，螺纹切削部在底孔的内表面形成螺纹。开始螺纹切削时的工具的前端位置是监视开始位置。若将螺纹形成至预定的位置，则钻孔攻丝复合工具一边反转一边向上方移动。

第三公开的数值控制装置100是与第二公开的数值控制装置100相同的结构。以下，说明与第二公开的数值控制装置100不同的部分。

同步控制部11控制机床200的第一轴与第二轴的同步。在第三公开中，第一轴和第二轴是主轴和Z轴。图16的“G84 Zxx Rxx；”是攻丝加工的指令。“Zxx”是从R点到孔底的距离，“Rxx”是从初始水平到R点的距离。同步控制部11在到达R点时开始同步控制。

工具判定部16解析加工程序，判定在加工中使用的工具的种类。图16是加工程序的例子。工具判定部16基于进行工具选择的代码“T1”来判定工具的种类。在第三公开中，“T1”表示钻孔攻丝复合工具。

工具信息存储部14存储每个工具的切削开始位置的取得方法、监视开始位置的计算方法等。

切削开始位置取得部13按照工具信息，通过与工具的形状、种类对应的方法取得切削开始位置。在钻孔攻丝复合工具中，前端与工件接触的位置是切削开始位置。

监视开始位置修正部15根据工具形状修正切削开始位置，作为同步误差的监视开始位置。监视开始位置是从切削开始位置前进了开孔部的长度的位置。监视开始位置修正部15对切削开始位置加上开孔部的长度，计算同步误差的监视开始位置。

第三公开的数值控制装置100读出钻孔攻丝复合工具的工具信息，判定同步误差的监视开始位置。根据第二公开和第三公开，能够判定加工中使用的工具，按照工具信息求出切削开始位置和监视开始位置。

附图标记说明

100数值控制装置、

11同步控制部、

12同步误差监视部、

13切削开始位置取得部、

14工具信息存储部、

15监视开始位置修正部、

16工具判定部、

111CPU、

112ROM、

113RAM、

114非易失性存储器。

Claims (5)

1.一种数值控制装置，控制至少具备第一轴和第二轴的机床，其特征在于，

该数值控制装置具备：

同步控制部，其控制所述第一轴和第二轴的同步；

切削开始位置取得部，其取得所述机床的工具的切削开始位置；

工具信息存储部，其存储与所述机床的所述工具有关的信息即工具信息；

监视开始位置修正部，其根据所述工具信息中包含的工具形状，计算对所述切削开始位置进行修正而得的监视开始位置；以及

同步误差监视部，其在所述机床的工具的所述监视开始位置或附近开始同步误差的监视。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

该数值控制装置具备判定用于切削的工具的工具判定部，

所述工具信息存储部存储至少两个工具的工具信息，

所述监视开始位置修正部从所述工具信息存储部读出所述工具判定部判定出的工具信息，计算所述监视开始位置。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述工具信息包含切削开始位置的取得方法，

所述切削开始位置取得部按照所述取得方法取得切削开始位置。

4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述第一轴为主轴，所述第二轴为所述主轴的轴向的进给轴，

所述同步控制部控制所述主轴的旋转与所述进给轴的速度的同步，

所述工具为丝锥，

所述监视开始位置修正部根据所述丝锥的前端与所述丝锥形成螺纹的部分之间的长度，计算对所述切削开始位置进行修正而得的所述监视开始位置。

5.一种存储有计算机能够读取的命令的存储介质，其特征在于，

通过一个或多个处理器执行所述计算机能够读取的命令，进行以下处理：

控制机床的第一轴和第二轴的同步，

取得所述机床的工具的切削起始位置，

存储与所述工具相关的信息即工具信息，

根据所述工具信息中包含的工具形状，计算对所述切削开始位置进行修正而得的监视开始位置，

在所述机床的工具到达或接近所述监视开始位置时，开始所述第一轴和所述第二轴的同步误差的监视。