JP4059411B2

JP4059411B2 - NC machine tool controller

Info

Publication number: JP4059411B2
Application number: JP31992298A
Authority: JP
Inventors: 昌美浅石; 保則瀬川
Original assignee: 森精機興産株式会社
Priority date: 1998-10-24
Filing date: 1998-10-24
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: JP2000126991A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ（数値制御）工作機械を制御して、加工中に発生するびびり振動を抑制するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ旋盤，マシニングセンタ（以下、ＭＣと記載）などＮＣ工作機械は、コンピュータを内蔵したＮＣ装置により制御されている。ＮＣ装置は、各種加工を行うためのＮＣ加工プログラム（以下、ＮＣプログラムと記載）を、ＮＣ加工プログラムメモリに記憶している。
加工作業を行う場合には、必要なＮＣプログラムをＮＣ加工プログラムメモリから呼び出して、工作物と工具の相対位置等を制御することにより、工作物が加工される。
【０００３】
この加工中に、工作物や工具の剛性，工具の形状，切削加工条件などに影響されて、工具等が振動する「びびり振動」が発生する場合がある。たとえば、荒加工時に発生するびびり振動の多くは、多重再生効果による自励びびり振動（いわゆる、再生びびり）であるといわれている。
この再生びびりは、初めのうちは微小な振動が、主軸の１回転の度に以前の切削面の軌跡の影響で次第に増幅，拡大され、切削不可能なほどの大きさになってしまうような振動である。
【０００４】
この再生びびり振動を抑制する対策として、主軸の回転速度を変動させる技術が、特開昭４９−１０５２７７号公報等に既に提案されている。
また、実公昭６１−３５２２号公報には、補助機能コードで主軸の回転数（すなわち、回転速度）を変動させるか否かの指令を行い、工具毎に変動周期および変動幅を設定器で設定し、仕上げ加工時にびびり振動が生じた場合には、主軸を変速回転させて鏡面加工を行う汎用数値制御旋盤を用いた鏡面仕上げ装置に関する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この実公昭６１−３５２２号公報に記載の技術では、びびり振動の抑制のために各工具に対応して各種設定器を別途設ける必要がある。また、加工中にびびり振動が発生した場合には、加工状況に応じて主軸の回転速度の変動幅を調整したり、主軸回転速度の変動の有効・無効の切替え等を行う必要があり、そのための操作が面倒である。
たとえば、びびり振動が発生すると、オペレータは、プログラムの実行を中断し、びびり振動が生じたＮＣプログラムの実行箇所を探し、ＮＣプログラムの編集を行って必要な補助機能コードを挿入するという煩雑な操作を行う必要があった。
また、この編集操作はＮＣ装置の操作に熟練したオペレータでないと行うことが困難であるので、あまり熟練していないオペレータでも簡単に操作できる方法が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、加工中のびびり振動の抑制を簡単な操作で行うことができるＮＣ工作機械の制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかるＮＣ工作機械の制御装置は、ＮＣ工作機械の主軸を主軸用駆動体によって所定の回転速度に制御可能な主軸回転速度制御部と、前記主軸の回転速度を、指令された回転速度に対して所定の変動幅で変動させる主軸回転速度変動制御を有効または無効とするための主軸変動制御用補助機能指令の有無を判断する第１の判断部と、前記ＮＣ工作機械で使用する工具毎に前記主軸回転速度変動制御を有効指定または無効指定とする工具毎指令の有無を判断する第２の判断部と、前記第１の判断部および前記第２の判断部の少なくとも一方が、前記主軸回転速度変動制御が有効であると判断したとき、前記主軸回転速度制御部によって前記主軸の回転速度の変動制御を行う制御装置であって、前記ＮＣ工作機械で使用する前記工具の工具番号に対応させて前記主軸回転速度変動制御が有効か否かを表示する主軸回転速度変動制御画面を表示可能な表示手段と、少なくとも前記工具毎指令の入力が可能な入力手段とを備え、実際に加工を始めてみるとびびり振動が発生した場合、前記主軸回転速度変動制御画面を表示している状態でオペレータが前記工具毎指令を入力するようにしている。
【０００８】
前記主軸変動制御用補助機能指令は、前記主軸の回転速度の変動率を付加させることができるものであるのが好ましい。
前記主軸回転速度変動制御画面を表示している状態で入力する前記工具毎指令には、前記主軸の回転速度の変動率を付加させることができるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を図１から図５を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるＮＣ工作機械の制御装置（ＮＣ装置）のブロック図、図２は工具番号に対応して所定の主軸回転速度変動制御の有効・無効を付与した状態を示す表示画面の説明図、図３はＮＣ加工プログラムの一部を示す説明図、図４は入力手段を示す正面図、図６は時間と主軸回転速度との関係を示すグラフである。
図１から図４に示すように、ＮＣ装置（数値制御装置）１は、ＮＣ旋盤，ＭＣ（マシニングセンタ），ターニングセンタ，研削盤などＮＣ工作機械を制御して加工を行う。
本実施形態では、ＮＣ旋盤で工作物を旋削加工する場合を例にとって説明するが、他のＮＣ工作機械であってもよい。
【００１０】
ＮＣ装置１により制御されるＮＣ旋盤は、主軸を直接にまたは歯車列など回転駆動力伝達手段を介して回転駆動する主軸用駆動体としての主軸モータ２と、Ｚ軸およびＸ軸用の各サーボモータ４，３等とを有する。
Ｚ軸およびＸ軸用の各サーボモータ４，３は、ＮＣ旋盤で使用する工具が割出し可能にタレットに取付けられた刃物台を、主軸軸線と平行な方向であるＺ方向およびこのＺ軸方向と直交するＸ軸方向にそれぞれ移動させる。
そして、主軸の先端に取付けられたチャックで把持されて回転する工作物に対して、刃物台の工具をＺ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ移動させることにより、工作物を旋削加工する。
【００１１】
ＮＣ装置１は、ＮＣ旋盤の主軸の回転速度を変動制御して旋削加工中のびびり振動を抑制する機能を有している。ＮＣ装置１は、ＣＰＵ（中央処理装置）５により統括制御されており、ＣＰＵ５にはバスライン６が接続されている。
オペレータがＮＣ装置１を操作してデータや指令等を入力するための入力手段７と、文字，図形，表等を表示するための表示手段としてのディスプレイ８が、それぞれインターフェース９，１０を介してバスライン６に接続されている。
表示手段としては、たとえば、液晶ディスプレイ，ＥＬパネル，ブラウン管（ＣＲＴ）等が使用され、入力手段７にはキーボード３０，タッチパネル等が使用される。
【００１２】
バスライン６には、ＮＣ旋盤の各移動部位を数値制御等するためのシステムプログラム等を記憶しているＲＯＭ１１と、パラメータなど各種データを一時的に記憶するとともに、各種プログラム，データがロードされるＲＡＭ１２と、一つまたは複数のＮＣプログラム（ＮＣ加工プログラム）１３を記憶しているＮＣ加工プログラムメモリ１４とが接続されている。
ＣＰＵ５は、ＲＡＭ１２にロードされたシステムプログラム，各種プログラムおよびデータに従って動作する。
ＮＣ旋盤によって工作物の各種加工を行うためのＮＣプログラム１３は、所望の仕上げ形状を得るための工具軌跡である移動・位置決めデータ，主軸の回転速度や送り速度等のデータ，切削油剤の使用の有無等の指令を組み合わせたプログラムになっている。
【００１３】
主軸モータ２は、バスライン６に接続された主軸モータ制御部２０に、アンプ２１を介して接続されており、主軸回転速度指令（Ｓ＊＊＊＊），主軸時計方向回転指令（Ｍ０３）等に従って主軸を回転駆動する。
主軸モータ２の回転速度（回転数）は、主軸モータ用の検出器２２により常時検出され、検出器２２からの出力信号はアンプ２１にフィードバックされるので、主軸モータ２は指令された所定の回転速度になるように制御される。
【００１４】
Ｘ軸用サーボモータ３は、バスライン６に接続されたＸ軸用の移動軸制御部２３にアンプ２４を介して接続されており、移動指令に従って刃物台を主軸に対して相対的にＸ軸方向に移動・位置決め制御する。
Ｘ軸用の検出器２５から出力される速度データ，位置データは、フィードバック信号として移動軸制御部２３とアンプ２４にフィードバックされて、刃物台の相対移動のＸ軸方向の位置および移動速度が所定値になるように制御される。
Ｚ軸用サーボモータ４は、Ｘ軸用サーボモータ３と同様に、バスライン６に接続されたＺ軸用の移動軸制御部２６にアンプ２７を介して接続されている。Ｚ軸用サーボモータ４は、刃物台を主軸に対して相対的にＺ軸方向に移動・位置決め制御する。Ｚ軸用の検出器２８から出力される速度データ，位置データは、移動軸制御部２６とアンプ２７にフィードバックされる。
【００１５】
入力手段７は、ＮＣ装置１のデータ，指令等の入力に使用されるものであり、入力手段７の上部にはディスプレイ８が配設されている。入力手段７は、多数のキーが配列されたキーボード３０と、キーボード３０の上部に配設されたファンクションキー部３１とを有している。ファンクションキー部３１には、機能を選択するための複数のファンクションキーＦ_１〜Ｆ_９が配列されている。
キーボード３０には、カーソルキー３２，ページキー３３，表示画面（以下、画面と記載）３４に表示されるデータを入力する場合等に使用される入力キー３５等が配列されている。
【００１６】
カーソルキー３２は、ディスプレイ８に表示された画面３４上のカーソル３６を上下，左右方向に移動させるためのキーである。ページキー３３は、補正データなどを複数のページにわたって表示する場合、そのページを正方向または逆方向にめくるためのキーである。さらに、キーボード３０には、数字キー４１，英字キー４２などが配列されている。
画面３４内の下部には、ファンクション表示部４３が表示されている。ファンクション表示部４３に表示された機能に対応する位置にあるいずれかのファンクションキーをオン（押圧）すれば、その機能が実行され、また、必要に応じて画面３４の表示が切り換わる。
【００１７】
ディスプレイ８は、図２に示すように、工具の工具番号Ｔに対応させて主軸回転速度変動制御（以下、主軸変動制御と記載）が有効か否かを表示する主軸回転速度変動制御画面（以下、主軸変動制御画面と記載）３８を表示可能になっている。主軸変動制御画面３８では、主軸回転速度変動制御一覧表（以下、主軸変動制御一覧表と記載）３７が表示されている。
ファンクションキーＦ_８に対応するファンクション表示部４３が「機能戻り」の表示になっている時にファンクションキーＦ_８をオンすると、主軸変動制御画面３８を表示する以前の機能の表示（たとえば、総合画面（図示せず））に戻る。
【００１８】
主軸変動制御画面３８中の主軸変動制御一覧表３７は、工具番号Ｔに対応して、その工具の種別，工具名，主軸変動制御の変動率を指定するための指令値Ｂなどのデータを表示している。
主軸変動制御一覧表３７の下部には、現在使用している工具の番号Ｔ_１，指令されている回転速度（指令回転数〔ｍｉｎ^−１〕Ｓ_１），実際の回転速度（実回転数〔ｍｉｎ^−１〕Ｓ_２）等がリアルタイムで表示されている。
なお、画面３４が総合画面の時にも、指令回転数Ｓ_１，実回転数Ｓ_２は総合画面中に表示されている。
画面３４の下部にはキー入力表示エリア４４が設けられており、このエリア４４には、キーボード３０から入力された英数字等が表示される。
主軸変動制御一覧表３７の工具を選択する場合には、カーソルキー３２およびページキー３３などを操作して、カーソル３６を所望の工具の番号のところに移動させる。
【００１９】
本実施形態では、加工中のびびり振動を抑制するために所定の変動率で主軸の回転速度を変動させる制御を、プログラムの指令で指定するプログラム指令と、指定工具による加工時に主軸の回転速度を変動させる工具毎指令の、いずれか一方または両方の指令で行えるようにしている。
プログラム指令は、加工時にびびり振動が発生することが前もって分かっている工具の場合に、回転速度に対して所定の変動幅で変動させる主軸変動制御を行う指令をプログラムに挿入しておいて指令することになる。プログラム指令と工具毎指令の両方がある時にはプログラム指令が優先される。
【００２０】
プログラム指令の場合に、ＮＣプログラム１３に挿入される主軸変動制御用補助機能指令には、主軸変動制御を有効にする指令（たとえば、Ｍ２８５）と、主軸変動制御を無効にする指令（たとえば、Ｍ２８６）とがある。
主軸変動制御用補助機能指令は、主軸の回転速度の変動率を付加させることができるようになっている。主軸変動制御有効指令の場合には、主軸の回転速度の変動率（すなわち、指令値Ｂに対応する値）の指令を行うことができる。なお、指令値Ｂの指令を行わない場合には、所定の変動率が自動設定される。
この有効指令から主軸変動制御無効指令の間は、プログラム指令の指令値Ｂで主軸の変動制御が自動的に実行されて、主軸の回転速度が所定の変動率で変動する。
【００２１】
一方、びびり振動が予測できず、実際に加工を始めてみるとびびり振動が発生したような場合には、オペレータは、画面３４を主軸変動制御画面３８に切換えて工具指定を行う。
すなわち、ＮＣプログラム１３に主軸変動制御有効指令が挿入されていない場合でも、所望の工具に主軸変動制御を行えるように工具毎指定を指令することができる。この主軸変動制御画面３８を表示している状態で入力する工具毎の指令でも、主軸の回転速度の変動率を設定して付加させることもできる。
この工具毎指定を行うと、加工時には、指定された工具のＴコードが実行され、主軸の回転指令が実行されたとき主軸の回転速度の変動制御が実行されて、主軸の回転速度が所定の変動率で変動する。
【００２２】
ＮＣ装置１は、主軸回転速度制御部５０と第１，第２の判断部５１，５２とを備え、主軸回転速度制御部５０は、主軸の回転速度を変動制御可能な主軸変動制御データ演算部５９ａと、ＰＬＣ（プログラマブル・ロジックコントローラ）６０内の主軸変動制御指令演算部５９ｂとからなっている。主軸変動制御データ演算部５９ａとＰＬＣ６０は、それぞれバスライン６に接続されている。
主軸回転速度制御部５０は、主軸を主軸モータ２によって所定の回転速度に制御することができるようになっている。主軸変動制御データ演算部５９ａは、主軸回転速度指令，変動率等から、主軸を変動制御させるためのデータである一周期波形分割数ｎ，変動時間ｄｔ，変動回転速度ｄｎ（図６参照）を演算し、そのデータをＰＬＣ６０の主軸変動制御指令演算部５９ｂに送出する。なお、図６に示すグラフの横軸は時間ｔ，縦軸は主軸回転速度Ｎである。
主軸変動制御指令演算部５９ｂは、前記データに従って主軸変動させるための主軸回転速度指令値を演算して主軸モータ制御部２０に出力し、主軸モータ２を所定の変動率で変動させる主軸変動制御を行う。
【００２３】
第１，第２の判断部５１，５２は、それぞれバスライン６に接続されている。第１の判断部５１は、指令された回転速度に対して所定の変動幅で変動させる主軸変動制御を有効または無効にするための主軸変動制御用補助機能指令（すなわち、ＮＣプログラム１３に挿入される主軸変動制御有効指令または主軸変動制御無効指令）の有無を判断する。
第２の判断部５２は、主軸変動制御画面３８から入力手段７の操作で工具毎に設定された主軸変動制御の有効指定または無効指定を指令するための工具毎指令の有無を判断する。
【００２４】
第１，第２の判断部５１，５２の少なくとも一方の判断部が、主軸変動制御を有効と判断した場合には、主軸回転速度制御部５０により主軸の回転速度を変動制御して、加工中のびびり振動を抑制している。
主軸回転速度制御部５０は、第１の判断部５１および第２の判断部５２の両方が、主軸変動制御が有効であると判断したとき、第１の判断部５１の判断を優先する制御を行っている。
したがって、プログラム指令と工具毎指令の両方がある場合には、ＮＣプログラム１３に挿入された主軸変動制御用補助機能指令が優先するので、オペレータの指示どおりに主軸の回転速度を所定の変動率で変動制御することができる。すなわち、同一工具でも変動制御を行う加工箇所と、変動制御を行わない加工箇所の指令を行うことができる。
【００２５】
さらに、ＮＣ装置１は主軸変動制御データ制御部５４を備えている。この主軸変動制御データ制御部５４は、工具の番号Ｔに対応した主軸変動制御データを一覧表形式で表示している主軸変動制御一覧表３７を主軸変動制御画面３８に表示させるとともに、主軸変動制御データを主軸変動制御データメモリ５３に記憶する制御を行う。主軸変動制御データ制御部５４および主軸変動制御データメモリ５３は、それぞれバスライン６に接続されている。
このように、加工中のびびり振動を抑制することができるＮＣ装置１は、主軸回転速度制御部５０，第１，第２の判断部５１，５２，主軸変動制御データ制御部５４および主軸変動制御データメモリ５３を備えている。
【００２６】
次に、工具指定の方法について説明する。
カーソルキー３２およびページキー３３等を操作して、主軸変動制御一覧表３７内でカーソル３６を所望の工具番号Ｔの位置に移動させ工具の選択を行う。
主軸変動制御データ制御部５４は、工具毎の有効指定または無効指定の選択の表示として、主軸変動制御一覧表３７の工具番号Ｔの欄に表示された工具番号のうち、有効指定の工具の番号の近傍に、所定のマーク（たとえば、アスタリスク「＊」）５８を付与して表示している。
すなわち、主軸変動制御一覧表３７を表示した主軸変動制御画面３８で、特定された工具番号のところにマーク５８を表示することにより、この工具の主軸変動制御を有効指定としたことが確認できる。
また、主軸変動制御データ制御部５４は、主軸変動制御データメモリ５３に有効指定の選択があった旨を、この工具番号に対応させて記憶させる。
なお、有効指定を示すその他の表示方法としては、たとえば、有効指定された工具番号の色を変える方法、工具番号を示す数字，文字等の反転表示を行う方法等であってもよい。
【００２７】
マーク５８を付与する場合には、所望の工具の番号のところにカーソル３６を位置させた後、ファンクション表示部４３の「設定」に対応する位置にあるファンクションキーＦ_１をオンする。すると、所望の工具番号のところにマーク５８が表示される。また、主軸変動制御データメモリ５３に、設定されたことが記憶される。
一方、所望の工具のマーク５８，指令値Ｂなどデータを消去する場合には、ファンクション表示部４３の「データ消去」の位置に対応するファンクションキーＦ_７をオンすると、画面３４上の主軸変動制御一覧表３７のマーク５８が消去される。
また、主軸変動制御データメモリ５３に、この工具が無効指定となった旨をこの工具番号に対応させて記憶させる。すなわち、工具番号に対応させた有効指定のデータを消去する。また、データ（所望の工具のマーク５８と指令値Ｂなど）は一括消去や個別消去ができるようにしてもよい。
なお、この「設定」，「データ消去」の操作を有効とするか否かを確認させる操作を行うと、操作ミスをする恐れがなくなる。
【００２８】
工具毎指定で主軸の回転速度の変動率を指定するためには、たとえば、主軸変動制御画面３８上でカーソル３６を主軸変動制御一覧表３７の所望の工具の番号Ｔにおける指令値Ｂの位置に移動させた後、キーボード３０で数値を入力する。この数値も、主軸変動制御データメモリ５３の工具番号に対応した所定の記憶領域に記憶される。
これにより、所望の変動率を設定することができる。指令値Ｂに対応する変動率の一例を下記に示す。
（指令値Ｂ）（変動率）
５０．０ → ±７．５％
１００．０ → ±１５％
１１０．０ → ±１６．５％
２００．０ → ±３０％
【００２９】
また、主軸変動制御有効指令で主軸の回転速度の変動率を指定する場合には、変動率指定値を主軸変動制御有効指令に続けてプログラムすればよい。たとえば、「Ｍ２８５Ａ１００．０；」とプログラムすれば、変動率が±１５％で主軸変動制御を有効指令したことになる。主軸変動制御有効指令等は、この指令が実行されたときに、主軸変動制御データメモリ５３に変動率が記憶される。
なお、変動率の指令値Ｂが指定されていない場合には、指令値Ｂを「１００．０」に自動設定する。
さらに、この実施形態では、指令値を計算して変動率を求めているが、変動率の数値を直接指定してもよい。たとえば、指令値Ｂの値１５．０が変動率±１５％となるようにしてもよい。
【００３０】
たとえば、工具番号４の工具に関して指令値Ｂを１００．０に設定し、この工具の所定の回転速度（指令回転数Ｓ_１）が８００ｍｉｎ^−１の場合には、この工具で加工する時に、主軸の回転速度を、８００ｍｉｎ^−１に対して±１５％の変動率すなわち６８０〜９２０ｍｉｎ^−１の範囲で変動させることになる。
図２に示す例では、工具番号３，６の工具についてはＮＣプログラムに主軸変動制御有効指令を挿入して行っている。すなわち、工具番号３の工具で加工を行うＮＣプログラムには、「Ｍ２８５Ａ１１０．０；」の指令が挿入され、工具番号６の工具で加工を行うＮＣプログラムには、「Ｍ２８５Ａ１００．０；」の指令が挿入されている。
また、工具番号４，９の工具は、工具毎指定で主軸変動制御を指令された工具である。
【００３１】
次に、主軸の回転速度を変動制御する手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。
図１から図５に示すように、工作物を工具で加工する場合には、ＮＣ加工プログラムメモリ１４に記憶されているＮＣプログラム１３を１ブロック読み取る（ステップ１０１）。
読み取ったブロックがＴコード（たとえば、ＮＣ旋盤の場合には刃物台割出し指令など）か否かが第２の判断部５２で判断される（ステップ１０２）。Ｔコードの場合には、工具毎指定（マーク「＊」５８で表示）が付与された指定工具か否かが判断される（ステップ１０３）。
【００３２】
指定工具の場合には、主軸の回転速度を変動制御する主軸変動制御モードを有効に設定し（ステップ１０４）、刃物台割出し指令が実行されたのち（ステップ１０５）、ステップ１０１に戻って次のブロックを読み取る。指定工具でない場合には、ステップ１０５に移行し刃物台割出しを実行した後、ステップ１０１に戻る。
ステップ１０２でＴコードでない場合には、第１の判断部５１は、読み取ったブロックに主軸変動制御有効指令（すなわち、Ｍ２８５）があるか否かを判断する（ステップ１０６）。有効指令がある場合には、主軸変動制御モードを有効に設定した後（ステップ１０７）、ステップ１０１に戻って次のブロックを読み取る。
ステップ１０６で有効指令がない場合には、第１の判断部５１は、読み取ったブロックに主軸変動制御無効指令（すなわち、Ｍ２８６）があるか否かを判断する（ステップ１０８）。無効指令がある場合には、主軸変動制御モードを無効に設定した後（ステップ１０９）、ステップ１０１に戻って次のブロックを読み取る。
【００３３】
ステップ１０８で無効指令（Ｍ２８６）がない場合には、主軸回転指令（たとえば、Ｍ０３，Ｍ０４）の有無が判断され（ステップ１１０）、主軸回転指令である場合には、ねじ切り加工の指令か否かが判断される（ステップ１１１）。ねじ切り加工の場合に、主軸変動制御で加工するのは不適切であるからである。
ねじ切り加工でない場合には、主軸変動制御モードが有効に設定されているか否かが判断される（ステップ１１２）。主軸変動制御モードが有効に設定されている場合には、ＮＣ加工プログラムメモリ１４から主軸変動制御データ演算のプログラムデータを読み出す（ステップ１１３）。
主軸回転速度制御部５０がこの主軸変動制御データ演算用プログラムを主軸変動制御データ演算部５９ａで実行することにより、図６に示すような一周期波形分割数ｎ，変動時間ｄｔ，変動回転速度ｄｎを求める。そして、ＰＬＣ６０にこのデータｎ，ｄｔ，ｄｎを出力する。
ＰＬＣ６０は、主軸変動制御指令演算部５９ｂで変速時間毎の主軸回転速度指令値を計算し、この主軸回転速度指令値を主軸モータ制御部２０に指令する。この指令により、主軸モータ制御部２０が主軸モータ２の回転速度を変動制御する主軸変動制御が実行される。
これにより、主軸は、指令値Ｂで指定された変動率で回転速度を変動させながら回転する（ステップ１１４）。
【００３４】
ねじ切り加工の場合と（ステップ１１１）、主軸変動制御モードが有効に設定されていない場合には（ステップ１１２）、主軸回転速度指令に従って主軸は通常の所定回転速度の回転が実行される。これにより、主軸は一定の回転速度で回転する（ステップ１１５）。
ステップ１１０で主軸回転指令でない場合には、プログラムエンドの指令（すなわち、Ｍ３０，Ｍ０２等）であるか否かが判断される（ステップ１１６）。このプログラムエンド指令である場合には処理を終了し、プログラムエンド指令でない場合には、読み取ったブロックの指令を実行してステップ１０１に戻る（ステップ１１７）。すなわち、工作物を工具で旋削するための軸移動指令であれば移動を行う。
ステップ１１４，１１５が終了した後も、同様にステップ１０１に戻って次のブロックを読み取る処理が続行される。
【００３５】
なお、この主軸変動制御は、周速一定制御状態および周速一定解除状態のどちらでも有効とすることができる。
図３のＮＣプログラム１３に従ってさらに説明を行う。
図３（ａ）に示すように、「Ｔ０３００」を読み取ると、ステップ１０２，１０３の処理によって、工具番号３の工具が工具毎指定されていないことが判断されるので、ステップ１１７の読取りブロックの実行で、工具番号３の工具を加工位置に割出す（図３中の手順２００）。
「Ｍ２８５Ａ１１０．０」を読み取ると（図３中の２０１）、ステップ１０６，１０７の処理によって主軸変動制御を±１６．５％の変動率として有効状態とする。
「Ｓ１０００Ｍ０３」を読み取ると、ステップ１１０，１１２，１１３，１１４の処理により、主軸を８３５〜１１６５ｍｉｎ^−１（１０００ｍｉｎ^−１±１６．５％）の幅で変動回転させる（図３中の２０２）。
【００３６】
「Ｇ０１…」を読み取ると、切削送りによる移動指令であるのでステップ１１７の処理で切削送りにより移動し、主軸変動制御による加工が行われる（図３中の２０３）。
「Ｍ２８６」を読み取ると、主軸変動制御を無効状態とする（図３中の２０４）。「Ｔ０４００」を読み取ると、工具毎指定された工具であることがステップ１０２，１０３の処理によって判断されるので、主軸変動制御を±１５％の変動率として有効状態とする（図３中の２１０）。
「Ｓ１５００…」を読み取ると、１３５０〜１６５０ｍｉｎ^−１（１５００ｍｉｎ^−１±１０％）の幅で変動回転させる（図３中の２１１）。
【００３７】
「Ｇ０１…」を読み取ると切削送り速度で軸移動させて、主軸変動制御による加工が行われる（図３中の２１２）。「Ｔ０５００」を読み取ると、工具毎指定された工具でないことが判断される（図３中の２２０）。
「Ｇ０１…」を読み取ると、主軸変動制御モードになっていないため、主軸回転速度指令で指令された回転速度で一定回転している状態で軸移動し、旋削加工が行われる（図３中の２２１）。
「Ｔ０６００」を読み取った場合も、「Ｔ０３００」を読み取った場合の２００から２０４までの手順と同様にして、±１５％の変動率として制御される。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示すように、「Ｔ０９００」を読み取ると、工具毎指定された工具であることが判断されるので、主軸変動制御有効状態とし（図３中の２４０）、「Ｇ０１…」で主軸変動制御による加工が行われる（図３中の２４１）。
「Ｍ２８６」を読み取ると、主軸変動制御無効指令であるとともにプログラム指令を優先することになっているため、主軸変動制御を無効状態とする（図３中の２４２）。「Ｇ０１…」で主軸変動制御を無効にした一定回転している状態で加工が行われる（図３中の２４３）。
【００３９】
主軸を一定の回転速度で回転して加工している時にびびり振動が発生した場合には、そのまま加工し続けることはできないので、オペレータはＮＣプログラムを一旦休止する。
ディスプレイ８の画面３４で主軸変動制御画面３８を選択すると、この選択により、ディスプレイ８は図２に示す主軸変動制御画面３８を表示する。そして、キーボード３０を操作して、びびり振動が発生した工具の番号のところにマーク５８を付与するとともに、所望の変動率になるような指令値Ｂの数値をキーボード３０から入力する。これにより、びびり振動が発生した工具に関して、主軸変動制御を有効にするための工具毎指定を入力することができる。
その後、ＮＣプログラムをプログラム休止したブロックから再開すると、図５に示す手順に従って、この工具での旋削加工の時には、主軸変動制御が実行されてびびり振動が抑制される。
【００４０】
このように、本発明によれば、びびり振動の発生が前もって分かっている工具の場合には、ＮＣプログラムに主軸変動制御有効指令を挿入して、主軸の回転速度の変動制御を行うことができる。
また、びびり振動の発生を予測していなかったが実際に加工してみるとびびり振動が発生した工具の場合には、オペレータが工具毎指定を簡単な操作で短時間のうちに行うことができる。
したがって、従来必要としていた各種設定器などを設けなくとも、実際の加工状況に応じて臨機応変にびびり振動を抑制することができ、使い勝手も良好である。
また、工具毎指定の操作が簡単であるので、熟練したオペレータでなくても操作することができる。すなわち、オペレータがＮＣプログラムの各指令を読めなくても操作することができる。
さらに、この加工の結果をフィードバックして、熟練したオペレータがＮＣプログラムに主軸変動制御有効指令および無効指令を挿入すれば、工作物とＮＣプログラムとの対応がとれる。
【００４１】
図２に示す主軸変動制御画面３８を表示すれば、オペレータは、マーク５８の有無，指令値Ｂの数値により、プログラム指令および工具毎指定に関する内容を容易に確認することができる。
なお、総合画面中にも工具番号Ｔ，指令回転数Ｓ_１，実回転数Ｓ_２が表示されているので、総合画面の表示中も、オペレータは、主軸変動制御が現在実行されているか否かを容易に確認することができる。
【００４２】
この実施形態では、ＮＣ装置１側で、一周期波形分割数ｎ，変動時間ｄｔ，変動回転速度ｄｎを計算してＰＬＣ６０に出力し、ＰＬＣ６０側で変動する主軸回転速度指令値を作成して、主軸モータ制御部２０を制御している説明を行っているが、ＮＣ装置側で主軸変動制御に必要なデータの計算と、変動主軸回転速度指令の作成を行い、主軸モータ制御部を制御してもよい。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、実際に加工を始めてみるとびびり振動が発生した場合、主軸回転速度変動制御画面を表示している状態でオペレータが工具毎指令を入力するようにしたので、オペレータが工具毎指定を簡単な操作で短時間のうちに行うことができることになり、従来必要としていた各種設定器などを設けなくとも、実際の加工状況に応じて臨機応変にびびり振動を抑制することができる。また、工具毎指定の操作が簡単であるので、熟練したオペレータでなくても操作することができる。さらに、ＮＣプログラムに主軸変動制御有効指令が挿入されていない場合でも、所望の工具に主軸変動制御を行えるように工具毎指定を指令することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１から図５は本発明の一実施形態を示す図で、図１はＮＣ工作機械の制御装置（ＮＣ装置）のブロック図である。
【図２】表示画面の説明図である。
【図３】ＮＣ加工プログラムの一部を示す説明図である。
【図４】入力手段を示す正面図である。
【図５】主軸の回転速度を変動制御する手順を示すフローチャートである。
【図６】時間と主軸回転速度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ＮＣ装置（ＮＣ工作機械の制御装置）
２主軸モータ（主軸用駆動体）
７入力手段
８ディスプレイ（表示手段）
３８主軸回転速度変動制御画面
５０主軸回転速度制御部
５１第１の判断部
５２第２の判断部
Ｔ工具番号
Ｍ２８５主軸変動制御有効指令（主軸変動制御用補助機能指令）
Ｍ２８６主軸変動制御無効指令（主軸変動制御用補助機能指令）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a control device for controlling an NC (numerical control) machine tool to suppress chatter vibration generated during machining.
[0002]
[Prior art]
  NC machine tools such as an NC lathe and a machining center (hereinafter referred to as MC) are controlled by an NC device incorporating a computer. The NC device stores an NC machining program (hereinafter referred to as an NC program) for performing various machinings in an NC machining program memory.
  When performing a machining operation, a necessary NC program is called from the NC machining program memory, and the workpiece is machined by controlling the relative position between the workpiece and the tool.
[0003]
  During this processing, there is a case where “chatter vibration” in which the tool or the like vibrates is affected by the rigidity of the workpiece or the tool, the shape of the tool, the cutting processing conditions, or the like. For example, it is said that most of chatter vibration generated during rough machining is self-excited chatter vibration (so-called regenerative chatter) due to a multiple regenerative effect.
  In this regenerative chatter, a minute vibration is initially amplified and enlarged by the influence of the trajectory of the previous cutting surface every time the main shaft makes one rotation, and becomes so large that cutting is impossible. It is vibration.
[0004]
  As a countermeasure for suppressing the regenerative chatter vibration, a technique for changing the rotational speed of the main shaft has already been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 49-105277.
  In Japanese Utility Model Publication No. 61-3522, an auxiliary function code is used to instruct whether or not to change the rotation speed (ie, rotation speed) of the main spindle, and the fluctuation cycle and fluctuation width are set with a setting device for each tool. However, a technique related to a mirror finishing apparatus using a general-purpose numerically controlled lathe that performs mirror surface machining by rotating a main shaft at a variable speed when chatter vibration occurs during finishing machining is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
  However, according to the technique described in Japanese Utility Model Publication No. 61-3522, various setting devices must be provided for each tool in order to suppress chatter vibration. In addition, if chatter vibration occurs during machining, it is necessary to adjust the fluctuation range of the spindle rotation speed according to the machining status, or to switch between valid and invalid fluctuations in the spindle rotation speed. Is troublesome.
  For example, when chatter vibration occurs, the operator interrupts the execution of the program, searches for the execution location of the NC program in which chatter vibration has occurred, edits the NC program, and inserts a necessary auxiliary function code. Had to do.
  Further, since this editing operation is difficult to perform unless an operator who is skilled in the operation of the NC apparatus, there has been a demand for a method that can be easily operated even by an unskilled operator.
[0006]
  The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an NC machine tool control device capable of suppressing chatter vibration during machining with a simple operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-described object, a control apparatus for an NC machine tool according to the present invention includes a spindle rotation speed control unit capable of controlling a spindle of an NC machine tool to a predetermined rotation speed by a spindle driving body, and rotation of the spindle. A first determination unit that determines whether or not there is a spindle fluctuation control auxiliary function command for validating or invalidating the spindle rotation speed fluctuation control for changing the speed within a predetermined fluctuation range with respect to the commanded rotation speed; A second determination unit that determines whether or not there is a command for each tool that designates the spindle rotational speed fluctuation control as valid or invalid for each tool used in the NC machine tool; the first determination unit; and the second determination unit When at least one of the determination units determines that the spindle rotational speed fluctuation control is effective, the spindle rotational speed control section performs fluctuation control of the spindle rotational speed.A display device capable of displaying a spindle rotational speed fluctuation control screen that displays whether or not the spindle rotational speed fluctuation control is valid corresponding to a tool number of the tool used in the NC machine tool; An input means capable of inputting at least the tool-by-tool command, and when chatter vibrations occur when machining is actually started, the operator can input the command-by-tool command while the spindle rotational speed fluctuation control screen is displayed. To enter.
0008]
  It is preferable that the auxiliary function command for spindle fluctuation control can add a fluctuation rate of the rotational speed of the spindle.
  It is preferable that a fluctuation rate of the rotation speed of the spindle can be added to the command for each tool input in a state where the spindle rotation speed fluctuation control screen is displayed.
0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  FIG. 1 is a block diagram of a control device (NC device) for an NC machine tool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a state in which validity / invalidity of predetermined spindle rotational speed fluctuation control is given corresponding to a tool number. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a part of the NC machining program, FIG. 4 is a front view showing the input means, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between time and spindle rotational speed.
  As shown in FIGS. 1 to 4, an NC apparatus (numerical control apparatus) 1 performs machining by controlling NC machine tools such as an NC lathe, MC (machining center), turning center, and grinding machine.
  In the present embodiment, a case where a workpiece is turned by an NC lathe will be described as an example, but another NC machine tool may be used.
0010]
  The NC lathe controlled by the NC apparatus 1 includes a main shaft motor 2 as a main shaft driving body that rotates the main shaft directly or via a rotational driving force transmission means such as a gear train, and servos for the Z axis and the X axis. Motors 4, 3 and the like.
  The servo motors 4 and 3 for the Z-axis and the X-axis each have a turret attached to the turret so that the tool used in the NC lathe can be indexed, and the Z direction parallel to the spindle axis and the Z axis direction. Are moved in the X-axis direction perpendicular to the axis.
  Then, the workpiece is turned by moving the tool on the tool post in the Z-axis direction and the X-axis direction with respect to the workpiece gripped and rotated by the chuck attached to the tip of the spindle.
0011]
  The NC device 1 has a function of suppressing chatter vibration during turning by varying the rotational speed of the main spindle of the NC lathe. The NC device 1 is centrally controlled by a CPU (Central Processing Unit) 5, and a bus line 6 is connected to the CPU 5.
  An input unit 7 for an operator to operate the NC device 1 to input data, commands, and the like, and a display 8 as a display unit for displaying characters, figures, tables, etc. are connected via interfaces 9 and 10, respectively. It is connected to the bus line 6.
  As the display means, for example, a liquid crystal display, an EL panel, a cathode ray tube (CRT) or the like is used, and a keyboard 30, a touch panel or the like is used as the input means 7.
0012]
  The bus line 6 temporarily stores various data such as parameters and a ROM 11 storing a system program for numerically controlling each moving part of the NC lathe, and loaded with various programs and data. A RAM 12 and an NC machining program memory 14 storing one or a plurality of NC programs (NC machining programs) 13 are connected.
  The CPU 5 operates according to a system program, various programs, and data loaded in the RAM 12.
  The NC program 13 for performing various types of machining of workpieces with an NC lathe is used for moving / positioning data, which is a tool trajectory for obtaining a desired finished shape, data such as spindle rotation speed and feed speed, and the use of cutting fluid. It is a program that combines commands such as presence / absence.
0013]
  The spindle motor 2 is connected to a spindle motor control unit 20 connected to the bus line 6 via an amplifier 21, and a spindle rotation speed command (S ***), a spindle clockwise rotation command (M03), and the like. The spindle is driven to rotate according to
  The rotation speed (rotation speed) of the spindle motor 2 is always detected by the spindle motor detector 22, and the output signal from the detector 22 is fed back to the amplifier 21, so that the spindle motor 2 is instructed to the prescribed rotation. Controlled to be speed.
0014]
  The X-axis servo motor 3 is connected to an X-axis moving axis control unit 23 connected to the bus line 6 via an amplifier 24, and the tool post is moved relative to the main axis in accordance with the movement command. Move / position control in the direction.
  The velocity data and position data output from the X-axis detector 25 are fed back as feedback signals to the movement axis control unit 23 and the amplifier 24, and the relative movement of the tool post in the X-axis direction and the movement speed are predetermined. It is controlled to become a value.
  Similarly to the X-axis servomotor 3, the Z-axis servomotor 4 is connected to a Z-axis moving axis control unit 26 connected to the bus line 6 via an amplifier 27. The Z-axis servomotor 4 controls the movement / positioning of the tool post relative to the main axis in the Z-axis direction. Speed data and position data output from the Z-axis detector 28 are fed back to the moving axis control unit 26 and the amplifier 27.
0015]
  The input means 7 is used for inputting data, commands, and the like of the NC device 1, and a display 8 is disposed on the input means 7. The input means 7 includes a keyboard 30 on which a large number of keys are arranged, and a function key section 31 disposed on the upper portion of the keyboard 30. The function key section 31 includes a plurality of function keys F for selecting a function.₁ ~ F₉ Are arranged.
  On the keyboard 30, there are arranged cursor keys 32, page keys 33, input keys 35 used for inputting data to be displayed on a display screen (hereinafter referred to as a screen) 34, and the like.
0016]
  The cursor key 32 is a key for moving the cursor 36 on the screen 34 displayed on the display 8 in the vertical and horizontal directions. The page key 33 is a key for turning the page forward or backward when displaying correction data over a plurality of pages. Further, the keyboard 30 is arranged with numeric keys 41, alphabetic keys 42, and the like.
  A function display unit 43 is displayed at the bottom of the screen 34. If any function key at a position corresponding to the function displayed on the function display unit 43 is turned on (pressed), the function is executed, and the display on the screen 34 is switched as necessary.
0017]
  As shown in FIG. 2, the display 8 displays a spindle rotation speed fluctuation control screen (hereinafter referred to as “main spindle fluctuation control”) indicating whether or not the spindle rotation speed fluctuation control (hereinafter referred to as “main spindle fluctuation control”) is effective in correspondence with the tool number T of the tool. , Described as a spindle fluctuation control screen) 38 can be displayed. On the spindle fluctuation control screen 38, a spindle rotational speed fluctuation control list (hereinafter referred to as a spindle fluctuation control list) 37 is displayed.
  Function key F₈ When the function display section 43 corresponding to is displayed as “function return”, the function key F₈ When is turned on, the display returns to the function display (for example, the general screen (not shown)) before displaying the spindle fluctuation control screen 38.
0018]
  The spindle fluctuation control list 37 in the spindle fluctuation control screen 38 displays data such as a command value B for designating a tool type, a tool name, and a fluctuation rate of the spindle fluctuation control corresponding to the tool number T. is doing.
  The lower part of the spindle fluctuation control list 37 shows the tool number T currently used.₁, Commanded speed (command speed [min^-1] S₁ ), Actual rotational speed (actual rotational speed [min^-1] S₂ ) Etc. are displayed in real time.
  Even when the screen 34 is a general screen, the command rotational speed S₁ , Actual rotation speed S₂ Is displayed in the general screen.
  A key input display area 44 is provided at the bottom of the screen 34, and alphanumeric characters or the like input from the keyboard 30 are displayed in this area 44.
  When selecting a tool in the spindle fluctuation control list 37, the cursor key 32 and the page key 33 are operated to move the cursor 36 to the desired tool number.
0019]
  In this embodiment, in order to suppress chatter vibration during machining, control for varying the rotation speed of the spindle at a predetermined fluctuation rate is performed by specifying a program command specified by a program command and a rotation speed of the spindle during machining by a specified tool. It can be performed with either one or both of the commands for each tool to be changed.
  The program command is issued by inserting into the program a command to perform spindle fluctuation control that fluctuates with a predetermined fluctuation range with respect to the rotation speed in the case of a tool whose chatter vibration is known in advance during machining. It will be. When there is both a program command and a tool-by-tool command, the program command has priority.
0020]
  In the case of a program command, the spindle fluctuation control auxiliary function command inserted into the NC program 13 includes a command for enabling spindle fluctuation control (for example, M285) and a command for invalidating spindle fluctuation control (for example, M286). )
  The auxiliary function command for spindle fluctuation control can add a fluctuation rate of the rotational speed of the spindle. In the case of the spindle fluctuation control valid command, a command for the fluctuation rate of the rotational speed of the spindle (that is, a value corresponding to the command value B) can be issued. When the command value B is not commanded, a predetermined variation rate is automatically set.
  Between this valid command and the spindle fluctuation control invalidation command, the spindle fluctuation control is automatically executed with the command value B of the program command, and the rotation speed of the spindle fluctuates at a predetermined fluctuation rate.
0021]
  On the other hand, when chatter vibration cannot be predicted and chatter vibration occurs when machining is actually started, the operator switches the screen 34 to the spindle fluctuation control screen 38 and specifies a tool.
  That is, even when the spindle fluctuation control valid command is not inserted in the NC program 13, designation of each tool can be commanded so that spindle fluctuation control can be performed on a desired tool. Even a command for each tool input in a state where the spindle fluctuation control screen 38 is displayed can be added by setting the fluctuation rate of the rotation speed of the spindle.
  When each tool is designated, the T code of the designated tool is executed during machining, and when the spindle rotation command is executed, fluctuation control of the spindle rotation speed is executed, and the spindle rotation speed is set to a predetermined value. It fluctuates at the rate of change.
0022]
  The NC device 1 includes a main shaft rotation speed control unit 50 and first and second determination units 51 and 52. The main shaft rotation speed control unit 50 is a main shaft fluctuation control data calculation unit capable of performing fluctuation control on the rotation speed of the main shaft. 59a and a spindle fluctuation control command calculation unit 59b in a PLC (programmable logic controller) 60. The spindle fluctuation control data calculation unit 59a and the PLC 60 are connected to the bus line 6, respectively.
  The main shaft rotational speed control unit 50 can control the main shaft to a predetermined rotational speed by the main shaft motor 2. The spindle fluctuation control data calculation unit 59a obtains the one-cycle waveform division number n, the fluctuation time dt, and the fluctuation rotation speed dn (see FIG. 6), which are data for fluctuation control of the spindle from the spindle rotation speed command, fluctuation rate, and the like. The calculation is performed and the data is sent to the spindle fluctuation control command calculation unit 59b of the PLC 60. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 6 is time t, and the vertical axis is the spindle rotational speed N.
  The spindle fluctuation control command calculation unit 59b calculates a spindle rotation speed command value for changing the spindle according to the data and outputs the spindle rotation speed command value to the spindle motor control unit 20 to perform spindle fluctuation control for changing the spindle motor 2 at a predetermined fluctuation rate. Do.
0023]
  The first and second determination units 51 and 52 are each connected to the bus line 6. The first determination unit 51 is inserted into the spindle fluctuation control auxiliary function command (that is, inserted into the NC program 13) for validating or invalidating the spindle fluctuation control for changing the commanded rotational speed with a predetermined fluctuation range. Whether there is a spindle fluctuation control valid command or spindle fluctuation control invalid command).
  The second determination unit 52 determines whether or not there is a tool-by-tool command for instructing valid designation or invalid designation of the spindle fluctuation control set for each tool by operating the input means 7 from the spindle fluctuation control screen 38.
0024]
  When at least one of the first and second determination units 51 and 52 determines that the main shaft fluctuation control is valid, the main shaft rotation speed control unit 50 controls the main shaft rotation speed to control the main shaft fluctuation control. The chatter vibration is suppressed.
  The spindle rotational speed control unit 50 performs control to give priority to the determination of the first determination unit 51 when both the first determination unit 51 and the second determination unit 52 determine that the spindle fluctuation control is effective. Is going.
  Therefore, when there is both a program command and a tool-by-tool command, the spindle fluctuation control auxiliary function command inserted in the NC program 13 has priority, so that the spindle rotation speed is set at a predetermined fluctuation rate as instructed by the operator. Variable control is possible. That is, it is possible to issue a command for a machining location where variation control is performed and a machining location where variation control is not performed even with the same tool.
0025]
  Furthermore, the NC device 1 includes a spindle fluctuation control data control unit 54. The spindle fluctuation control data control unit 54 displays the spindle fluctuation control list 37 displaying the spindle fluctuation control data corresponding to the tool number T in the form of a list on the spindle fluctuation control screen 38 and the spindle fluctuation control. Control to store data in the spindle fluctuation control data memory 53 is performed. The spindle fluctuation control data control unit 54 and the spindle fluctuation control data memory 53 are each connected to the bus line 6.
  As described above, the NC device 1 capable of suppressing chatter vibration during machining includes the spindle rotation speed control unit 50, the first and second determination units 51 and 52, the spindle fluctuation control data control unit 54, and the spindle fluctuation control. A data memory 53 is provided.
0026]
  Next, a method for specifying a tool will be described.
  By operating the cursor key 32, the page key 33, etc., the cursor 36 is moved to the position of the desired tool number T in the spindle fluctuation control list 37 to select a tool.
  The spindle fluctuation control data control unit 54 displays the number of validly designated tools among the tool numbers displayed in the tool number T column of the spindle fluctuation control list 37 as an indication of valid designation or invalid designation for each tool. A predetermined mark (for example, an asterisk “*”) 58 is given and displayed in the vicinity of.
  That is, by displaying the mark 58 at the specified tool number on the spindle fluctuation control screen 38 displaying the spindle fluctuation control list 37, it can be confirmed that the spindle fluctuation control of this tool has been effectively designated.
  In addition, the spindle fluctuation control data control unit 54 stores the fact that the effective designation has been selected in the spindle fluctuation control data memory 53 in association with this tool number.
  Note that other display methods indicating valid designation may be, for example, a method of changing the color of a tool number designated as valid, a method of performing reverse display of numbers, characters, etc. indicating tool numbers.
0027]
  When the mark 58 is added, after the cursor 36 is positioned at the desired tool number, the function key F at the position corresponding to “setting” on the function display unit 43 is displayed.₁ Turn on. Then, a mark 58 is displayed at the desired tool number. The setting is stored in the spindle fluctuation control data memory 53.
  On the other hand, when erasing data such as the desired tool mark 58 and the command value B, the function key F corresponding to the position of “data erasure” on the function display unit 43 is used.₇ When is turned on, the mark 58 in the spindle fluctuation control list 37 on the screen 34 is deleted.
  Further, the spindle fluctuation control data memory 53 stores the fact that this tool is invalidated in correspondence with this tool number. That is, the valid designation data corresponding to the tool number is deleted. Further, the data (the desired tool mark 58 and the command value B, etc.) may be erased collectively or individually.
  If an operation for confirming whether or not the “setting” and “data erasing” operations are valid is performed, there is no risk of an operation error.
0028]
  In order to designate the fluctuation rate of the rotation speed of the spindle by specifying each tool, for example, the cursor 36 is moved to the position of the command value B at the desired tool number T in the spindle fluctuation control list 37 on the spindle fluctuation control screen 38. After the movement, a numerical value is input with the keyboard 30. This numerical value is also stored in a predetermined storage area corresponding to the tool number in the spindle fluctuation control data memory 53.
  Thereby, a desired variation rate can be set. An example of the variation rate corresponding to the command value B is shown below.
  (Command value B) (Variation rate)
      50.0 → ± 7.5%
    100.0 → ± 15%
    110.0 → ± 16.5%
    200.0 → ± 30%
0029]
  In addition, when the fluctuation rate of the rotation speed of the spindle is designated by the spindle fluctuation control valid command, the fluctuation rate designation value may be programmed following the spindle fluctuation control valid command. For example, if “M285 A100.0;” is programmed, the spindle fluctuation control is effectively commanded with a fluctuation rate of ± 15%. For the spindle fluctuation control valid command and the like, the fluctuation rate is stored in the spindle fluctuation control data memory 53 when this command is executed.
  If the command value B for the fluctuation rate is not designated, the command value B is automatically set to “100.0”.
  Furthermore, in this embodiment, the change rate is obtained by calculating the command value, but the change rate value may be directly specified. For example, the value 15.0 of the command value B may be a variation rate ± 15%.
0030]
  For example, the command value B is set to 100.0 for the tool with the tool number 4, and a predetermined rotational speed (command rotational speed S) of this tool is set.₁) Is 800min^-1In this case, when machining with this tool, the rotational speed of the spindle is set to 800 min.^-1± 15% variation rate, that is, 680 to 920 min^-1It will fluctuate within the range.
  In the example shown in FIG. 2, the tool numbers 3 and 6 are executed by inserting a spindle fluctuation control valid command into the NC program. That is, the command “M285 A110.0;” is inserted into the NC program that performs machining with the tool of tool number 3, and “M285 A100.0;” is entered into the NC program that performs machining with the tool of tool number 6. Is inserted.
  In addition, the tools of the tool numbers 4 and 9 are tools for which spindle fluctuation control is commanded by designation for each tool.
0031]
  Next, a procedure for performing fluctuation control on the rotation speed of the spindle will be described with reference to the flowchart of FIG.
  As shown in FIGS. 1 to 5, when machining a workpiece with a tool, one block of the NC program 13 stored in the NC machining program memory 14 is read (step 101).
  Whether or not the read block is a T code (for example, a tool post index command in the case of an NC lathe) is determined by the second determination unit 52 (step 102). In the case of the T code, it is determined whether or not it is a designated tool assigned with designation for each tool (indicated by a mark “*” 58) (step 103).
0032]
  In the case of a designated tool, the spindle fluctuation control mode for fluctuating and controlling the rotation speed of the spindle is set to be effective (step 104), the tool post indexing command is executed (step 105), and the process returns to step 101 to continue. Read the block. If the tool is not a designated tool, the process proceeds to step 105 to execute the tool post indexing, and then returns to step 101.
  If it is not the T code in step 102, the first determination unit 51 determines whether or not the spindle fluctuation control valid command (that is, M285) is in the read block (step 106). If there is a valid command, after the spindle fluctuation control mode is set to valid (step 107), the process returns to step 101 to read the next block.
  If there is no valid command in step 106, the first determination unit 51 determines whether or not there is a spindle fluctuation control invalid command (that is, M286) in the read block (step 108). If there is an invalid command, after setting the spindle fluctuation control mode to invalid (step 109), the process returns to step 101 to read the next block.
0033]
  If there is no invalid command (M286) in step 108, it is determined whether or not there is a spindle rotation command (for example, M03, M04) (step 110). If it is a spindle rotation command, whether or not it is a threading command? Is determined (step 111). This is because in the case of threading, it is inappropriate to perform machining with spindle fluctuation control.
  If it is not thread cutting, it is determined whether or not the spindle fluctuation control mode is set to be effective (step 112). When the spindle fluctuation control mode is set to be effective, program data for spindle fluctuation control data calculation is read from the NC machining program memory 14 (step 113).
  The spindle rotation speed control unit 50 executes this spindle fluctuation control data calculation program in the spindle fluctuation control data calculation unit 59a, whereby the one-cycle waveform division number n, the fluctuation time dt, and the fluctuation rotation speed dn as shown in FIG. Ask for. The data n, dt, and dn are output to the PLC 60.
  The PLC 60 calculates a spindle rotation speed command value for each shift time by the spindle fluctuation control command calculation unit 59b, and commands the spindle rotation speed command value to the spindle motor control unit 20. By this command, the spindle motor control unit 20 performs spindle fluctuation control in which the rotational speed of the spindle motor 2 is fluctuated.
  As a result, the spindle rotates while changing the rotation speed at the change rate specified by the command value B (step 114).
0034]
  In the case of threading (step 111) and when the spindle fluctuation control mode is not set to be effective (step 112), the spindle is rotated at a normal predetermined rotation speed in accordance with the spindle rotation speed command. As a result, the main shaft rotates at a constant rotational speed (step 115).
  If it is not a spindle rotation command in step 110, it is determined whether it is a program end command (ie, M30, M02, etc.) (step 116). If it is a program end command, the process is terminated. If it is not a program end command, the command of the read block is executed and the process returns to step 101 (step 117). That is, if an axis movement command for turning a workpiece with a tool is used, the workpiece is moved.
  Even after steps 114 and 115 are completed, the process returns to step 101 and the process of reading the next block is continued.
0035]
  This spindle fluctuation control can be effective in either the constant peripheral speed control state or the constant peripheral speed release state.
  Further description will be given according to the NC program 13 of FIG.
  As shown in FIG. 3A, when “T0300” is read, it is determined by the processing in steps 102 and 103 that the tool of tool number 3 is not designated for each tool. In execution, the tool of tool number 3 is indexed to the machining position (procedure 200 in FIG. 3).
  When "M285 A110.0" is read (201 in FIG. 3), the spindle fluctuation control is enabled with a fluctuation rate of ± 16.5% by the processing of steps 106 and 107.
  When “S1000 M03” is read, the spindle is moved from 835 to 1165 min by the processing of steps 110, 112, 113, and 114.^-1(1000min^-1The rotation is fluctuated with a width of ± 16.5% (202 in FIG. 3).
0036]
  When “G01...” Is read, it is a movement command by cutting feed, so that it moves by cutting feed in the process of step 117, and machining by spindle fluctuation control is performed (203 in FIG. 3).
  When “M286” is read, the spindle fluctuation control is disabled (204 in FIG. 3). When “T0400” is read, it is determined by the processing in steps 102 and 103 that the tool is designated for each tool, so that the spindle fluctuation control is enabled with a fluctuation rate of ± 15% (210 in FIG. 3). ).
  Reading "S1500 ..." 1350-1650min^-1(1500min^-1The rotation is fluctuated by a width of ± 10% (211 in FIG. 3).
0037]
  When “G01...” Is read, the shaft is moved at the cutting feed speed, and machining by the spindle fluctuation control is performed (212 in FIG. 3). When “T0500” is read, it is determined that the tool is not the designated tool (220 in FIG. 3).
  When “G01...” Is read, since the spindle fluctuation control mode is not set, the axis is moved in a state of constant rotation at the rotation speed commanded by the spindle rotation speed command, and turning is performed (in FIG. 3). 221).
  Even when “T0600” is read, the variation rate is controlled to be ± 15% in the same manner as the procedure from 200 to 204 when “T0300” is read.
0038]
  Also, as shown in FIG. 3B, when “T0900” is read, it is determined that the tool is designated for each tool, so that the spindle fluctuation control is enabled (240 in FIG. 3), and “G01” ... "is performed by spindle fluctuation control (241 in FIG. 3).
  When “M286” is read, since it is a spindle fluctuation control invalidation command and the program command is given priority, the spindle fluctuation control is invalidated (242 in FIG. 3). Machining is performed in a state of constant rotation with “G01...” Invalidating the spindle fluctuation control (243 in FIG. 3).
0039]
  If chatter vibration occurs when machining is performed while rotating the spindle at a constant rotational speed, machining cannot be continued as it is, so the operator temporarily stops the NC program.
  When the spindle fluctuation control screen 38 is selected on the screen 34 of the display 8, the display 8 displays the spindle fluctuation control screen 38 shown in FIG. Then, by operating the keyboard 30, a mark 58 is given to the number of the tool where chatter vibration has occurred, and a numerical value of the command value B that gives a desired variation rate is input from the keyboard 30. Thereby, for each tool in which chatter vibration has occurred, designation for each tool for enabling spindle fluctuation control can be input.
  After that, when the NC program is resumed from the block where the program has been suspended, according to the procedure shown in FIG. 5, at the time of turning with this tool, spindle fluctuation control is executed to suppress chatter vibration.
0040]
  As described above, according to the present invention, in the case of a tool in which the occurrence of chatter vibration is known in advance, it is possible to perform fluctuation control of the rotational speed of the spindle by inserting the spindle fluctuation control valid command into the NC program. .
  In addition, in the case of a tool that did not predict the occurrence of chatter vibration but chatter vibration occurred when actually processed, the operator can specify each tool in a short time with a simple operation. .
  Therefore, chatter vibration can be suppressed flexibly according to the actual machining situation without providing various setting devices that have been conventionally required, and the usability is also good.
  Further, since the operation for designating each tool is simple, the operation can be performed even by an unskilled operator. That is, the operation can be performed even if the operator cannot read each command of the NC program.
  Furthermore, if the result of this machining is fed back and a skilled operator inserts the spindle fluctuation control valid command and invalid command into the NC program, the workpiece can be matched with the NC program.
0041]
  If the spindle fluctuation control screen 38 shown in FIG. 2 is displayed, the operator can easily confirm the contents related to the program command and the designation for each tool by the presence / absence of the mark 58 and the numerical value of the command value B.
  Note that the tool number T and the command speed S are also displayed on the general screen.₁ , Actual rotation speed S₂ Is displayed, the operator can easily confirm whether or not the spindle fluctuation control is currently being executed even during the display of the general screen.
0042]
  In this embodiment, the NC device 1 side calculates the number of one-cycle waveform divisions n, the fluctuation time dt, and the fluctuation rotation speed dn, outputs them to the PLC 60, creates a spindle rotation speed command value that fluctuates on the PLC 60 side, Although the explanation of controlling the spindle motor control unit 20 has been given, the NC device side calculates the data necessary for spindle fluctuation control and creates a fluctuation spindle rotation speed command, and controls the spindle motor control part. Also good.
  In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
0043]
【The invention's effect】
  The present inventionWhen chatter vibration occurs when machining is actually started, the operator inputs the command for each tool while the main spindle rotation speed fluctuation control screen is displayed. Therefore, chatter vibration can be suppressed flexibly according to the actual machining situation without providing various setting devices that have been required in the past. Further, since the operation for designating each tool is simple, the operation can be performed even by an unskilled operator. Furthermore, even when the spindle fluctuation control valid command is not inserted in the NC program, it is possible to command designation of each tool so that spindle fluctuation control can be performed on a desired tool.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 to FIG. 5 are diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram of a control device (NC device) of an NC machine tool.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a display screen.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a part of an NC machining program.
FIG. 4 is a front view showing input means.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for fluctuating and controlling the rotation speed of the main shaft.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between time and spindle rotation speed.
[Explanation of symbols]
    1 NC device (NC machine tool control device)
    2 Spindle motor (spindle drive)
    7 Input means
    8 Display (display means)
    38 Spindle speed fluctuation control screen
    50 Spindle speed controller
    51 First determination unit
    52 Second determination unit
    T Tool number
    M285 Spindle fluctuation control valid command (auxiliary function command for spindle fluctuation control)
    M286 Spindle fluctuation control invalid command (auxiliary function command for spindle fluctuation control)

Claims

A spindle rotational speed control unit capable of controlling the spindle of the NC machine tool to a predetermined rotational speed by a spindle driving body;
Determining whether or not there is a spindle fluctuation control auxiliary function command for validating or invalidating the spindle rotation speed fluctuation control for changing the rotation speed of the spindle with a predetermined fluctuation width with respect to the commanded rotation speed; A determination unit;
A second determination unit for determining whether or not there is a tool-by-tool command for validly specifying or invalidating the spindle rotational speed fluctuation control for each tool used in the NC machine tool,
When at least one of the first determination unit and the second determination unit determines that the spindle rotation speed fluctuation control is effective, the spindle rotation speed control section performs fluctuation control of the rotation speed of the spindle. A control device,
Display means capable of displaying a spindle rotation speed fluctuation control screen for displaying whether or not the spindle rotation speed fluctuation control is valid corresponding to the tool number of the tool used in the NC machine tool, and at least the command for each tool. Input means capable of input,
An NC machine tool control wherein an operator inputs the command for each tool while the main spindle rotational speed fluctuation control screen is displayed when chatter vibration occurs when machining is actually started. apparatus.

2. The NC machine tool control device according to claim 1, wherein the spindle fluctuation control auxiliary function command can add a fluctuation rate of a rotation speed of the spindle. 3.

Wherein the spindle speed variation control screen each of the tool command be entered in the condition of displaying the claim 1, characterized in that as it can be added to change rate of the rotational speed of the spindle NC machine tool controller.