JP6984790B1 - Numerical control device and numerical control method - Google Patents

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Abstract

工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、主軸回転速度の変化を検出する主軸処理部と、振動前進位置に対する振動後退位置の時間的な遅れである位相差を算出する位相差算出部と、振動前進位置と振動後退位置の差分である振動振幅を算出する振動振幅算出部と、を備え、主軸処理部が指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化を検出した場合、位相差算出部は主軸回転速度の変化による振動振幅の変動を抑制する位相差を再計算し、振動振幅算出部は、再計算された位相差に基づいて振動振幅を変更する、ことを特徴とする。A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined. The phase difference between the spindle processing unit that detects changes in the spindle rotation speed and the vibration receding position with respect to the vibration advancing position is It is equipped with a phase difference calculation unit for calculating and a vibration amplitude calculation unit for calculating the vibration amplitude which is the difference between the vibration forward position and the vibration backward position, and the spindle processing unit detects a change in the spindle rotation speed during execution of the command block. In this case, the phase difference calculation unit recalculates the phase difference that suppresses the fluctuation of the vibration amplitude due to the change in the spindle rotation speed, and the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude based on the recalculated phase difference. It is a feature.

Description

本開示は、数値制御装置及び数値制御方法に関する。 The present disclosure relates to a numerical control device and a numerical control method.

工作機械でワークを加工する際に、加工送り方向に切削工具とワークとを相対的に振動させ切屑を分断する方法がある。特許文献1には、移動に際して指定される振動の振幅とワークに対する工具の送り速度の比率から、加工プログラム中の指令ブロックに基づいて生成される振動前進位置に対する振動後退位置の時間的な遅れを位相差として算出し、位相差に基づき振動前進位置と振動後退位置とを移動経路として駆動軸ごとに生成する手段を有する数値制御装置が開示されている。 When machining a workpiece with a machine tool, there is a method of dividing chips by relatively vibrating the cutting tool and the workpiece in the machining feed direction. Patent Document 1 describes the time delay of the vibration retreat position with respect to the vibration advance position generated based on the command block in the machining program from the ratio of the vibration amplitude specified at the time of movement and the feed rate of the tool to the work. A numerical control device having a means for calculating as a phase difference and generating a vibration forward position and a vibration backward position as a movement path for each drive axis based on the phase difference is disclosed.

特許第5745710号公報Japanese Patent No. 5745710

しかしながら、特許文献1に記載の技術事項では、振動前進位置に対する振動後退位置の位相差は、指令ブロック単位に作成されるため、指令ブロック実行中に振動切削の主軸回転速度が変動する場合(例えば、周速一定制御または主軸オーバーライドで指令値に対する割合を変更した場合)、その変化による位相差の誤差を補正することができない。それにより、振動条件が適切に設定されず、切屑の分断が不十分になることや、工作機械の部品(ボールねじ等)、サーボモータ及び切削工具に過度な負荷を与えるという課題があった。 However, in the technical matter described in Patent Document 1, since the phase difference of the vibration retreat position with respect to the vibration advance position is created in the command block unit, when the spindle rotation speed of the vibration cutting fluctuates during the execution of the command block (for example). , When the ratio to the command value is changed by constant peripheral speed control or spindle override), the phase difference error due to the change cannot be corrected. As a result, there are problems that the vibration conditions are not set appropriately, the chips are insufficiently divided, and an excessive load is applied to machine tool parts (ball screws, etc.), servomotors, and cutting tools.

本開示は、主軸回転速度が変化する場合においても、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる数値制御装置及び数値制御方法を提供することを目的とする。 The present disclosure dynamically follows the vibration conditions of vibration cutting even when the spindle rotation speed changes, prevents chip fragmentation defects, and processes under a wide range of conditions within the load that machine tools and cutting tools can withstand. It is an object of the present invention to provide a numerical control device and a numerical control method that enable the above.

上述した課題を解決するために、本開示にかかる数値制御装置は、工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、主軸回転速度の変化を検出する主軸処理部と、振動前進位置に対する振動後退位置の時間的な遅れである位相差を算出する位相差算出部と、振動前進位置と振動後退位置の差分である振動振幅を算出する振動振幅算出部と、指令ブロック実行中に、主軸回転速度と主軸1回転当たりの振動回数より振動周波数を算出する振動周波数算出部と、を備え、主軸処理部が指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化を検出した場合、位相差算出部は主軸回転速度の変化による振動振幅の変動を抑制する位相差を再計算し、前記振動周波数算出部は前記振動周波数に基づいて振幅減衰を算出し、振動振幅算出部は、再計算された位相差に基づいて振動振幅を変更する時に、前記振幅減衰を抑制するように振動振幅を変更することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the numerical control device according to the present disclosure is a numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the machining target, and includes a spindle processing unit that detects a change in the spindle rotation speed. , A phase difference calculation unit that calculates the phase difference that is the time delay of the vibration retreat position with respect to the vibration advance position, a vibration amplitude calculation unit that calculates the vibration amplitude that is the difference between the vibration advance position and the vibration retreat position, and a command block. It is equipped with a vibration frequency calculation unit that calculates the vibration frequency from the spindle rotation speed and the number of vibrations per rotation of the spindle during execution. The phase difference calculation unit recalculates the phase difference that suppresses the fluctuation of the vibration amplitude due to the change in the spindle rotation speed, the vibration frequency calculation unit calculates the vibration attenuation based on the vibration frequency, and the vibration amplitude calculation unit recalculates. When the vibration amplitude is changed based on the phase difference, the vibration amplitude is changed so as to suppress the amplitude attenuation .

本開示にかかる数値制御装置は、主軸回転速度が変化する場合においても、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。 The numerical control device according to the present disclosure dynamically follows the vibration conditions of vibration cutting even when the spindle rotation speed changes, prevents chip cutting defects, and within a load that a machine tool and a cutting tool can withstand. Processing under a wide range of conditions is possible.

実施の形態1に係る数値制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the numerical control apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る工作機械の軸の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the shaft of the machine tool which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る加工プログラムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the machining program which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る補間処理部で算出される振動波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the vibration waveform calculated by the interpolation processing part which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る振動前進位置R1と振動後退位置R2の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2 which concerns on Embodiment 1. FIG. 従来技術における補間処理部で算出される振動波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the vibration waveform calculated by the interpolation processing part in the prior art. 実施の形態1に係る振動条件を再設定する手順を示すフローチャートであるIt is a flowchart which shows the procedure of resetting the vibration condition which concerns on Embodiment 1. 実施の形態2に係る数値制御装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the numerical control apparatus which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る工作機械の軸の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the shaft of the machine tool which concerns on Embodiment 2. 実施の形態2に係る振動回数の変更を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the change of the vibration frequency which concerns on Embodiment 2. 実施の形態2に係る振動条件を再設定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of resetting the vibration condition which concerns on Embodiment 2. 実施の形態3に係る送り軸の移動量と振動波形の関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the movement amount of the feed shaft and the vibration waveform which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における振動条件の再設定の手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure of resetting the vibration condition in Embodiment 3. 実施の形態1から3に係る制御演算部のハードウェア構成例である。It is a hardware configuration example of the control calculation unit which concerns on Embodiments 1 to 3. 実施の形態1から3に係る制御演算部のハードウェア構成例である。It is a hardware configuration example of the control calculation unit which concerns on Embodiments 1 to 3.

以下に、本開示の実施の形態について添付の図面を用いて説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化あるいは省略する。なお、以下に説明される実施の形態により本開示が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、現実とは縮尺が異なる場合があるが、それによって本開示の内容は限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. Duplicate descriptions will be simplified or omitted as appropriate. The present disclosure is not limited to the embodiments described below. Further, in the drawings shown below, the scale may differ from the actual scale, but the content of the present disclosure is not limited accordingly.

実施の形態1.
図1は、本開示の数値制御装置1の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置1は、駆動部10と、入力操作部20と、表示部30と、制御演算部40と、を有する。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the numerical control device 1 of the present disclosure. The numerical control device 1 includes a drive unit 10, an input operation unit 20, a display unit 30, and a control calculation unit 40.

駆動部10は、加工対象及び工具のいずれか一方または両方を少なくとも2軸方向に駆動する機構である。数値制御装置1上で規定されたX軸、Z軸方向にそれぞれ加工対象及び/または工具を移動させるX軸サーボモータ12、Z軸サーボモータ13を有する。また、X軸サーボモータ12とZ軸サーボモータ13の位置・速度に基づいて、それぞれの軸方向の加工対象及び/または工具の位置や速度の制御を行うX軸サーボ制御部15、Z軸サーボ制御部16を有する。また、加工対象を固定する主軸を回転させる主軸モータ11と、主軸モータ11の位置、加工対象を固定する主軸の回転を制御する主軸サーボ制御部14と、を有する。なお、本開示においては説明を簡単にするためX軸、Z軸の2軸のみを例示しているが、これに限定されず3軸以上また各軸に複数の系統(例えば、X1、X2・・・)を制御する数値制御装置であってもよい。 The drive unit 10 is a mechanism for driving one or both of the machining target and the tool in at least two axial directions. It has an X-axis servomotor 12 and a Z-axis servomotor 13 for moving a machining target and / or a tool in the X-axis and Z-axis directions defined on the numerical control device 1, respectively. Further, the X-axis servo control unit 15 and the Z-axis servo that control the position and speed of the machining target and / or the tool in the respective axial directions based on the positions and speeds of the X-axis servomotor 12 and the Z-axis servomotor 13. It has a control unit 16. Further, it has a spindle motor 11 for rotating the spindle for fixing the machining target, and a spindle servo control unit 14 for controlling the position of the spindle motor 11 and the rotation of the spindle for fixing the machining target. In this disclosure, only two axes, X-axis and Z-axis, are illustrated for the sake of simplicity, but the present invention is not limited to this, and three or more axes and a plurality of systems (for example, X1, X2, etc.) for each axis are shown. It may be a numerical control device that controls (・ ・).

図2は、実施の形態1に係る工作機械110の軸の構成を模式的に示す図である。工作機械110は数値制御装置1によって制御される。工作機械110の切削工具50が取り付けられた刃物台51は数値制御装置1のX軸サーボモータ12、Z軸サーボモータ13によってそれぞれX軸、Z軸方向の移動が制御される。加工対象60は主軸台70に固定されており、主軸台70は主軸モータ11によって位置及び回転が制御される。加工対象60は、主軸台70の回転軸71を中心に主軸台70上で回転する。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the shaft of the machine tool 110 according to the first embodiment. The machine tool 110 is controlled by the numerical control device 1. The tool post 51 to which the cutting tool 50 of the machine tool 110 is attached is controlled to move in the X-axis and Z-axis directions by the X-axis servomotor 12 and the Z-axis servomotor 13 of the numerical control device 1, respectively. The machining target 60 is fixed to the headstock 70, and the position and rotation of the headstock 70 are controlled by the spindle motor 11. The processing target 60 rotates on the headstock 70 around the rotation shaft 71 of the headstock 70.

図2では、主軸台70が回転軸71を中心に回転している状態で、切削工具50は移動経路52に沿って移動し、加工対象60の側面を切削する。但し、図中の移動経路52には送り軸側(X軸またはZ軸)の振動は表現されていない。なお、以降の説明における振動切削は、送り軸側(工具側)を振動させるものとして説明する。しかしながら、これに限定されず、工具と加工対象60が相対的に振動していればよく、主軸側を振動させてもよい。 In FIG. 2, with the headstock 70 rotating around the rotation shaft 71, the cutting tool 50 moves along the movement path 52 and cuts the side surface of the machining target 60. However, the vibration on the feed axis side (X-axis or Z-axis) is not expressed in the movement path 52 in the figure. In the following description, vibration cutting will be described assuming that the feed shaft side (tool side) is vibrated. However, the present invention is not limited to this, as long as the tool and the machining target 60 vibrate relatively, the spindle side may be vibrated.

入力操作部20は、キーボードやボタン、マウスなどの入力手段によって構成され、ユーザによる数値制御装置1に対するコマンドなどの入力、または加工プログラムもしくはパラメータなどの入力が行われる。表示部30は、液晶表示装置などの表示手段によって構成され、制御演算部40によって処理された情報が表示される。 The input operation unit 20 is composed of input means such as a keyboard, buttons, and a mouse, and a user inputs commands to the numerical control device 1 or inputs a machining program or parameters. The display unit 30 is configured by a display means such as a liquid crystal display device, and displays information processed by the control calculation unit 40.

制御演算部40は、入力制御部41と、データ設定部42と、記憶部43と、画面処理部44と、解析処理部45と、補間処理部46と、主軸処理部47と、加減速処理部48と、軸データ出力部49と、を有する。 The control calculation unit 40 includes an input control unit 41, a data setting unit 42, a storage unit 43, a screen processing unit 44, an analysis processing unit 45, an interpolation processing unit 46, a spindle processing unit 47, and acceleration / deceleration processing. It has a unit 48 and an axis data output unit 49.

入力制御部41は、入力操作部20から入力される情報を受け付ける。データ設定部42は、入力制御部41で受け付けられた情報を記憶部43に記憶する。例えば、入力された内容が加工プログラム432の編集の場合には、記憶部43に記憶されている加工プログラム432に編集された内容を反映させ、パラメータが入力された場合には記憶部43のパラメータ431の記憶領域に記憶する。 The input control unit 41 receives information input from the input operation unit 20. The data setting unit 42 stores the information received by the input control unit 41 in the storage unit 43. For example, when the input content is an edit of the machining program 432, the edited content is reflected in the machining program 432 stored in the storage unit 43, and when a parameter is input, the parameter of the storage unit 43 is reflected. It is stored in the storage area of 431.

記憶部43は、制御演算部40の処理で使用されるパラメータ431、実行される加工プログラム432、表示部30に表示させる画面表示データ433などの情報を記憶する。また、記憶部43には、パラメータ431、加工プログラム432以外の一時的に使用されるデータを記憶する共有エリア434が設けられている。画面処理部44は、記憶部43の画面表示データを表示部30に表示させる制御を行う。 The storage unit 43 stores information such as parameters 431 used in the processing of the control calculation unit 40, the machining program 432 to be executed, and screen display data 433 to be displayed on the display unit 30. Further, the storage unit 43 is provided with a shared area 434 for storing temporarily used data other than the parameter 431 and the machining program 432. The screen processing unit 44 controls the display unit 30 to display the screen display data of the storage unit 43.

解析処理部45は、移動指令解析部451と振動指令解析部452とを有する。移動指令解析部451は、記憶部43に格納されている1以上の指令ブロック(或いは、単にブロックと称する)を含む加工プログラム432を読み込み、読み込んだ加工プログラム432を1ブロック毎に解析し、指令ブロックに含まれる軸の移動、回転、速度等の移動指令を生成する。振動指令解析部452は、加工プログラム432に振動指令が含まれているかを解析し、振動指令が含まれている場合に、振動指令に含まれる振動周波数と振動振幅などの振動条件を生成する。補間処理部46と主軸処理部47は、解析処理部45が解析した移動指令、振動指令を取得する。 The analysis processing unit 45 includes a movement command analysis unit 451 and a vibration command analysis unit 452. The movement command analysis unit 451 reads a machining program 432 including one or more command blocks (or simply referred to as blocks) stored in the storage unit 43, analyzes the read machining program 432 for each block, and commands. Generates movement commands such as movement, rotation, and speed of the axes included in the block. The vibration command analysis unit 452 analyzes whether the machining program 432 includes a vibration command, and if the vibration command is included, generates vibration conditions such as the vibration frequency and the vibration amplitude included in the vibration command. The interpolation processing unit 46 and the spindle processing unit 47 acquire the movement command and the vibration command analyzed by the analysis processing unit 45.

図3は加工プログラム432の一例を示す図である。加工プログラム432は、行(指令ブロック)ごとに読み込まれ、解析処理部45において移動指令及び振動指令が解析され、後述する補間処理部46において各指令に基づく各軸の駆動と振動が実行される。例示する加工プログラム中の各ブロックは、主軸回転速度指令、位置決め、振動切削、旋削加工の実行を意味している。各ブロックには実行される指令が含まれており、例えば、「G1Z−10.F0.1」に含まれるF指令は主軸1回転に対する送り軸(X軸またはZ軸)の移動量を示し、F0.1の場合は0.1mm/revの速度で送り軸を移動させる。このような指令ブロックに含まれる移動指令と振動指令に基づいて振動切削を行う。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a machining program 432. The machining program 432 is read line by line (command block), the movement command and vibration command are analyzed by the analysis processing unit 45, and the driving and vibration of each axis based on each command is executed by the interpolation processing unit 46 described later. .. Each block in the illustrated machining program means performing spindle speed command, positioning, oscillating cutting, and turning. Each block contains a command to be executed. For example, the F command included in "G1Z-10.F0.1" indicates the amount of movement of the feed axis (X-axis or Z-axis) with respect to one rotation of the spindle. In the case of F0.1, the feed shaft is moved at a speed of 0.1 mm / rev. Vibration cutting is performed based on the movement command and vibration command included in such a command block.

補間処理部46は、位相差算出部462、振動振幅算出部463、振動周波数算出部464、振動移動量算出部465、移動量合成部466を有する。 The interpolation processing unit 46 includes a phase difference calculation unit 462, a vibration amplitude calculation unit 463, a vibration frequency calculation unit 464, a vibration movement amount calculation unit 465, and a movement amount synthesis unit 466.

図4を参照して補間処理部46の機能を説明する。図4は補間処理部46で算出される振動波形の例を示す図である。図4(a)は、主軸回転速度の時間的変化を示す図である。ある時刻t0において指令ブロックの実行により振動切削が開始され、時刻t2において主軸回転速度が増加することを示している。このような主軸回転速度の変化は後述する主軸処理部47において検出され、補間処理部46に提供される。 The function of the interpolation processing unit 46 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated by the interpolation processing unit 46. FIG. 4A is a diagram showing a change over time in the spindle rotation speed. It is shown that the vibration cutting is started by the execution of the command block at a certain time t0, and the spindle rotation speed increases at the time t2. Such a change in the spindle rotation speed is detected by the spindle processing unit 47, which will be described later, and is provided to the interpolation processing unit 46.

図4(b)は振動前進位置R1と振動後退位置R2の関係を示す図である。縦軸は送り軸(X軸またはZ軸)の移動量を示す。振動前進位置R1に対して、振動後退位置R2はt1−t0だけ時間的に遅れて移動を開始する。位相差算出部462は、振動前進位置R1に対する振動後退位置R2のt1−t0の時間的な遅れである位相差(図中のWとW’)を算出する。位相差算出部462は、後述するように指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化に応じて位相差Wを再計算する。振動条件や加工条件に基づいて、算出された位相差を用いて振動前進位置R1と振動後退位置R2の2種類の経路が作成される。 FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2. The vertical axis indicates the amount of movement of the feed axis (X-axis or Z-axis). The vibration receding position R2 starts moving with a time delay of t1-t0 with respect to the vibration forward position R1. The phase difference calculation unit 462 calculates the phase difference (W and W'in the figure) which is a time delay of t1-t0 of the vibration receding position R2 with respect to the vibration advancing position R1. As will be described later, the phase difference calculation unit 462 recalculates the phase difference W according to the change in the spindle rotation speed during the execution of the command block. Two types of paths, the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2, are created using the calculated phase difference based on the vibration conditions and the processing conditions.

振動振幅算出部463は、指令ブロックの開始から完了までの各時間における振動前進位置R1と振動後退位置R2の移動量の差分である振動振幅を算出する。図4(c)は時刻t0で開始された処理が時刻t4で終了するまでの振動振幅の時間的変化を示したものである。 The vibration amplitude calculation unit 463 calculates the vibration amplitude, which is the difference between the movement amounts of the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2 in each time from the start to the completion of the command block. FIG. 4C shows the temporal change of the vibration amplitude until the process started at time t0 ends at time t4.

振動周波数算出部464は、主軸1回転当たりの振動回数と主軸回転速度から振動周波数を算出する。図5は、振動前進位置R1と振動後退位置R2の関係を模式的に表した図である。図5中のR3は送り軸の1つの軸(X軸またはZ軸)の移動経路を示しており、この移動経路R3の山の位置を結んだ直線が振動前進位置R1、谷の位置を結んだ直線が振動後退位置R2である。振動前進位置R1と振動後退位置R2の差分である振動振幅A、主軸1回転当たりの送り軸の送り量F、主軸1回転当たりの所要時間Tは図示するような関係で表される。図5で例示するように主軸1回転当たりの振動回数が3.5回、主軸回転速度が6000r/minであるとすると、振動周波数は350Hzとして算出される。 The vibration frequency calculation unit 464 calculates the vibration frequency from the number of vibrations per rotation of the spindle and the rotation speed of the spindle. FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2. R3 in FIG. 5 shows the movement path of one axis (X-axis or Z-axis) of the feed axis, and the straight line connecting the peak positions of this movement path R3 connects the vibration forward position R1 and the valley position. The straight line is the vibration retreat position R2. The vibration amplitude A, which is the difference between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2, the feed amount F of the feed shaft per rotation of the spindle, and the required time T per rotation of the spindle are represented by the relationships shown in the figure. Assuming that the number of vibrations per rotation of the spindle is 3.5 times and the rotation speed of the spindle is 6000 r / min as illustrated in FIG. 5, the vibration frequency is calculated as 350 Hz.

振動移動量算出部465は、各時間における振動前進位置R1と振動後退位置R2との差分に対して、振動波形を掛け合わせた振動移動量を算出する(図4(d))。移動量合成部466は、1ブロック毎に解析された指令移動量と振動移動量とを合成した合成移動量を算出する(図4(e))。 The vibration movement amount calculation unit 465 calculates the vibration movement amount by multiplying the difference between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2 at each time by the vibration waveform (FIG. 4 (d)). The movement amount synthesis unit 466 calculates the combined movement amount by combining the command movement amount and the vibration movement amount analyzed for each block (FIG. 4 (e)).

主軸処理部47は、主軸回転指令作成部471、主軸回転速度算出部472を有する。主軸回転指令作成部471は、加工プログラム432に基づいて主軸モータ11に指令すべき回転速度を演算し、回転速度指令を軸データ出力部49へ出力する。主軸回転速度算出部472は、主軸モータ11に取り付けられた図示していない、例えばエンコーダ等の検出器から主軸モータ11の位相を取得し、主軸回転速度を算出する。或いは、主軸サーボ制御部14からフィードバックされる信号に基づいて、主軸回転速度が算出されてもよい。主軸処理部47は、指令ブロック実行中における主軸回転速度を監視し、主軸回転速度の変化を検出する。例えば、主軸回転速度算出部472が指令ブロック実行中の主軸回転速度を継続的に算出することにより、主軸処理部47は主軸回転速度の変化を検出する。また、主軸処理部47は継続的に算出される主軸回転速度を逐次補間処理部46側に送信する。 The spindle processing unit 47 has a spindle rotation command creation unit 471 and a spindle rotation speed calculation unit 472. The spindle rotation command creation unit 471 calculates the rotation speed to be commanded to the spindle motor 11 based on the machining program 432, and outputs the rotation speed command to the shaft data output unit 49. The spindle rotation speed calculation unit 472 acquires the phase of the spindle motor 11 from a detector (for example, an encoder) attached to the spindle motor 11 (not shown), and calculates the spindle rotation speed. Alternatively, the spindle rotation speed may be calculated based on the signal fed back from the spindle servo control unit 14. The spindle processing unit 47 monitors the spindle rotation speed while the command block is being executed, and detects a change in the spindle rotation speed. For example, the spindle rotation speed calculation unit 472 continuously calculates the spindle rotation speed while the command block is being executed, so that the spindle processing unit 47 detects a change in the spindle rotation speed. Further, the spindle processing unit 47 transmits the continuously calculated spindle rotation speed to the sequential interpolation processing unit 46 side.

加減速処理部48は、補間処理部46から出力された各駆動軸の合成移動量を、予め指定された加減速パターンに従って加減速を考慮した単位時間当たりの移動指令に変換する。軸データ出力部49は、主軸回転指令、及び、加減速処理部48で処理された送り軸の移動指令及び振動指令を駆動部10の各軸に出力する。 The acceleration / deceleration processing unit 48 converts the combined movement amount of each drive shaft output from the interpolation processing unit 46 into a movement command per unit time considering acceleration / deceleration according to a predetermined acceleration / deceleration pattern. The axis data output unit 49 outputs the spindle rotation command, the movement command of the feed shaft processed by the acceleration / deceleration processing unit 48, and the vibration command to each axis of the drive unit 10.

ここで、位相差Wを再計算する理由について説明する。加工プログラム432中に定義されている振動振幅送り比率Qは、振動振幅Aと、主軸の回転毎送り量Fの比率であるため、次式(1)の関係にある。
Q=A/F ・・・(1)
Here, the reason for recalculating the phase difference W will be described. Since the vibration amplitude feed ratio Q defined in the machining program 432 is the ratio between the vibration amplitude A and the feed amount F for each rotation of the spindle, it has the relationship of the following equation (1).
Q = A / F ... (1)

主軸1回転当たりの所要時間をTとすると、位相差W、振動振幅A、主軸の回転毎送り量Fは、次式(2)の関係があり、(1)と(2)式から位相差Wについて(3)式が示される。
A/W=F/T ・・・(2)
W=AT/F=QT ・・・(3)
Assuming that the time required for one rotation of the spindle is T, the phase difference W, the vibration amplitude A, and the feed amount F for each rotation of the spindle are related to the following equation (2), and the phase difference from the equations (1) and (2). Equation (3) is shown for W.
A / W = F / T ... (2)
W = AT / F = QT ... (3)

(3)式は、ブロック実行中の主軸回転速度の変化に伴って、主軸1回転当たりの所要時間Tが変化した場合、位相差Wは主軸1回転当たり所要時間Tに依存して増減することを示している。 In equation (3), when the required time T per spindle rotation changes with the change in the spindle rotation speed during block execution, the phase difference W increases or decreases depending on the required time T per spindle rotation. Is shown.

図6は、従来技術における補間処理部で算出される振動波形の例を示す図である。図4では主軸回転速度の増加に対して位相差Wが再計算されるが、図6においては図6(b)のように位相差Wを固定している。周速一定制御または主軸オーバーライドでの指令値から割合を変更することにより、主軸回転速度が指令ブロック実行中に増加した場合、指令ブロックで指定された振動条件のまま位相差Wを一定とすると、図6(c)から6(e)に示されるように、主軸回転速度の変化前後で振動前進位置R1と振動後退位置R2の差分である振動振幅が増加する。このような変動は工作機械の部品等への過剰な振幅となる可能性がある。逆に、主軸回転速度が遅くなった場合に位相差Wを固定していると、振動振幅が不足して切屑の分断が不十分となり、加工不良が発生する可能性が生じる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a vibration waveform calculated by an interpolation processing unit in the prior art. In FIG. 4, the phase difference W is recalculated with respect to the increase in the spindle rotation speed, but in FIG. 6, the phase difference W is fixed as shown in FIG. 6 (b). When the spindle rotation speed increases during the execution of the command block by changing the ratio from the command value in constant peripheral speed control or spindle override, if the phase difference W is constant under the vibration conditions specified in the command block, As shown in FIGS. 6 (c) to 6 (e), the vibration amplitude, which is the difference between the vibration forward position R1 and the vibration backward position R2, increases before and after the change in the spindle rotation speed. Such fluctuations may result in excessive amplitude on machine tool parts and the like. On the contrary, if the phase difference W is fixed when the rotation speed of the spindle becomes slow, the vibration amplitude is insufficient and the chip division becomes insufficient, which may cause machining defects.

これに対して、図4では指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化に対して、振動振幅の変動を抑制するために主軸回転速度変化後の位相差W’を再計算する。再計算された位相差W’に基づいて振動振幅の変動を抑制するように振動後退位置R2の経路を調整することによって、振動振幅の過剰または過少による不具合を解消することができる。 On the other hand, in FIG. 4, the phase difference W'after the change of the spindle rotation speed is recalculated in order to suppress the fluctuation of the vibration amplitude with respect to the change of the spindle rotation speed during the execution of the command block. By adjusting the path of the vibration retreat position R2 so as to suppress the fluctuation of the vibration amplitude based on the recalculated phase difference W', it is possible to solve the problem due to the excessive or too small vibration amplitude.

また振動振幅成分は実際にサーボモータを駆動する前に位置ループゲインを通すこととなる。位置ループゲインはローパスフィルタの役割があり、送り軸の振動周波数が高くなると振幅減衰が発生する。そこで、好ましい付加的な構成として、振動周波数算出部464は振動周波数に基づいて振幅減衰を算出する。振動振幅算出部463は、再計算された位相差に基づいて振動振幅を変更する時に、振幅減衰を抑制するように振動振幅を変更する。このようにすれば、主軸回転速度の変動に伴う振動周波数の増減に対して、振動振幅の減衰を緩和することが可能となり、振動振幅の過剰又は過少による不具合を解消することができる。このような振動減衰の抑制は、以降に説明する実施の形態においても組み合わせ可能である。 Further, the vibration amplitude component is passed through the position loop gain before actually driving the servomotor. The position loop gain plays the role of a low-pass filter, and amplitude attenuation occurs when the vibration frequency of the feed axis increases. Therefore, as a preferable additional configuration, the vibration frequency calculation unit 464 calculates the amplitude attenuation based on the vibration frequency. The vibration amplitude calculation unit 463 changes the vibration amplitude so as to suppress the amplitude attenuation when the vibration amplitude is changed based on the recalculated phase difference. By doing so, it is possible to alleviate the attenuation of the vibration amplitude with respect to the increase / decrease of the vibration frequency due to the fluctuation of the spindle rotation speed, and it is possible to solve the problem due to the excess or the excess of the vibration amplitude. Such suppression of vibration damping can also be combined in the embodiments described below.

次に、実施の形態1における振動条件を再設定する手順を図7のフローチャートを用いて説明する。当該フローチャートの手順により本開示における数値制御装置1の数値制御方法が示される。 Next, the procedure for resetting the vibration conditions in the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The numerical control method of the numerical control device 1 in the present disclosure is shown by the procedure of the flowchart.

ステップS101において加工プログラム432に含まれる指令ブロックが実行され、振動条件が設定される。ステップS102において、主軸回転及び加工が開始される。ステップS103において、主軸処理部47は主軸回転速度の変化の有無を検出する。主軸回転速度の変化が検出された場合、ステップS105に進む。一方、主軸回転速度の変化がない場合、ステップS104において、指令ブロックで定義された振動条件は維持される。一方、ステップS105では、位相差算出部462は主軸回転速度変化後での振動振幅Aの変動を抑制する位相差Wを再計算する。ここで、振動振幅Aの変動抑制は、指令ブロック実行中の主軸回転速度変化前後の振動振幅Aが一定となることが理想的ではあるが、完全に一定値となることが要求されるものではなく、制御演算部40の演算能力、加工プログラム432等の実際の加工における種々の要因による変動は許容される。ステップS106において、振動振幅算出部463が、再計算された位相差Wに基づいて振動後退位置R2の移動経路を調整することにより、振動振幅Aが変更される。 In step S101, the command block included in the machining program 432 is executed, and the vibration condition is set. In step S102, spindle rotation and machining are started. In step S103, the spindle processing unit 47 detects whether or not there is a change in the spindle rotation speed. If a change in the spindle rotation speed is detected, the process proceeds to step S105. On the other hand, when there is no change in the spindle rotation speed, the vibration condition defined by the command block is maintained in step S104. On the other hand, in step S105, the phase difference calculation unit 462 recalculates the phase difference W that suppresses the fluctuation of the vibration amplitude A after the change in the spindle rotation speed. Here, in order to suppress the fluctuation of the vibration amplitude A, it is ideal that the vibration amplitude A before and after the change of the spindle rotation speed during the execution of the command block is constant, but it is not required to be a completely constant value. However, fluctuations due to various factors in actual machining such as the computing power of the control computing unit 40 and the machining program 432 are allowed. In step S106, the vibration amplitude A is changed by adjusting the movement path of the vibration retreat position R2 based on the recalculated phase difference W by the vibration amplitude calculation unit 463.

ステップS107において、指令ブロックが終了したかの判断がされ、指令ブロックが終了していない場合、ステップS103の前に戻り、主軸回転速度の監視が繰り返される。指令ブロックが終了している場合には処理が終了する。 In step S107, it is determined whether or not the command block has ended, and if the command block has not ended, the process returns to the front of step S103, and the monitoring of the spindle rotation speed is repeated. If the command block is finished, the process is finished.

以上、実施の形態1に係る数値制御装置1は、工具と加工対象60を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置1であって、主軸回転速度の変化を検出する主軸処理部47と、振動前進位置に対する振動後退位置の時間的な遅れである位相差を算出する位相差算出部462と、振動前進位置と振動後退位置の移動量の差分から振動振幅を算出する振動振幅算出部463と、を備え、主軸処理部47が加工プログラムの指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化を検出した場合、位相差算出部462は主軸回転速度の変化による振動振幅の変動を抑制する位相差を再計算し、振動振幅算出部463は、再計算された位相差に基づいて振動振幅を変更する、構成としている。このような構成によって、主軸回転速度が変化する場合においても、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。 As described above, the numerical control device 1 according to the first embodiment is a numerical control device 1 that controls the relative vibration of the tool and the machining target 60, and includes a spindle processing unit 47 that detects a change in the spindle rotation speed. The phase difference calculation unit 462 that calculates the phase difference that is the time delay of the vibration retreat position with respect to the vibration advance position, and the vibration amplitude calculation unit 463 that calculates the vibration amplitude from the difference in the amount of movement between the vibration advance position and the vibration retreat position. When the spindle processing unit 47 detects a change in the spindle rotation speed during execution of the command block of the machining program, the phase difference calculation unit 462 re-resumes the phase difference that suppresses the fluctuation of the vibration amplitude due to the change in the spindle rotation speed. The vibration amplitude calculation unit 463 is configured to change the vibration amplitude based on the recalculated phase difference. With such a configuration, even when the spindle rotation speed changes, the vibration conditions of vibration cutting are dynamically followed, chip fragmentation defects are prevented, and machine tools and cutting tools can withstand a wide range of conditions. Can be processed.

実施の形態2.
実施の形態2に係る数値制御装置1は、振動回数変更部461を更に備える構成としている。実施の形態2に係る数値制御装置1の説明に図8を用いるが、各部の構成について実施の形態1と重複する説明は省略する。
Embodiment 2.
The numerical control device 1 according to the second embodiment is further provided with a vibration frequency changing unit 461. Although FIG. 8 is used for the description of the numerical control device 1 according to the second embodiment, the description of the configuration of each part that overlaps with the first embodiment will be omitted.

実施の形態1で述べたように、振動切削の振動周波数は主軸回転速度と主軸1回転当たりの振動回数により算出される。指令ブロック実行中に主軸回転速度が速くなると振動周波数も高くなりすぎ、工作機械の部品(ボールねじ等)、サーボモータ及び切削工具に過度な負荷を与えてしまう可能性がある。このため、振動回数変更部461は、指令ブロック実行中の主軸回転速度の変化に対応して、主軸1回転当たりの振動回数を動的に変化させる。 As described in the first embodiment, the vibration frequency of the vibration cutting is calculated from the spindle rotation speed and the number of vibrations per one rotation of the spindle. If the spindle rotation speed becomes high while the command block is being executed, the vibration frequency also becomes too high, which may give an excessive load to machine tool parts (ball screws, etc.), servomotors, and cutting tools. Therefore, the vibration frequency changing unit 461 dynamically changes the vibration frequency per spindle rotation in response to the change in the spindle rotation speed during the execution of the command block.

図9は実施の形態2に係る工作機械110の軸の構成を模式的に示す図である。図では加工対象60に対して周速一定制御で端面加工を行った例を示している。主軸台70が回転軸71を中心に回転している状態で、切削工具50は移動経路53に沿って移動し、加工対象60の端面を切削する。周速一定制御の場合、X軸の変化に対して一定の周速度になるように主軸回転速度が制御される。指令ブロック実行中に加工径が小さくなるほど(すなわち、X座標が中心に近づくほど)主軸回転速度は速くなり、振動周波数は主軸回転速度に比例して高くなる。なお、周速一定制御による端面加工は指令ブロック実行中に振動周波数が変動する一例として示したものであり、かかる制御に本開示は限定されない。 FIG. 9 is a diagram schematically showing the configuration of the shaft of the machine tool 110 according to the second embodiment. The figure shows an example in which end face machining is performed on the machining target 60 under constant peripheral speed control. With the headstock 70 rotating around the rotating shaft 71, the cutting tool 50 moves along the moving path 53 and cuts the end face of the machining target 60. In the case of constant peripheral speed control, the spindle rotation speed is controlled so that the peripheral speed becomes constant with respect to changes in the X-axis. The smaller the machining diameter (that is, the closer the X coordinate is to the center) during execution of the command block, the faster the spindle rotation speed, and the vibration frequency increases in proportion to the spindle rotation speed. It should be noted that the end face machining by constant peripheral speed control is shown as an example in which the vibration frequency fluctuates during the execution of the command block, and the present disclosure is not limited to such control.

振動回数変更部461は振動周波数算出部464により算出される振動周波数と、設定される振動周波数の閾値と比較する。振動周波数算出部464は指令ブロック実行中に継続的に振動周波数を算出しており、振動回数変更部461はその変動を監視する。算出された振動周波数が閾値により定められる振動周波数領域の範囲外となる場合、振動回数変更部461は、現在設定されている主軸1回転当たりの振動回数を変更し、振動周波数領域の範囲内において、工作機械110が運転できるように制御する。 The vibration frequency changing unit 461 compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 with the threshold value of the set vibration frequency. The vibration frequency calculation unit 464 continuously calculates the vibration frequency during the execution of the command block, and the vibration frequency changing unit 461 monitors the fluctuation. When the calculated vibration frequency is outside the range of the vibration frequency range defined by the threshold value, the vibration frequency changing unit 461 changes the vibration frequency per spindle rotation currently set, and within the range of the vibration frequency range. , The machine tool 110 is controlled so that it can be operated.

図10は、振動回数の変更を模式的に示す図である。図10(a)は送り軸であるX軸の座標が時間経過とともに50から0に向かって減少し、切削工具50が移動経路53に沿って回転軸71向かって加工対象60の加工が進む状況を示す。図10(b)は主軸回転速度の変化を示しており、X軸位置の減少に対して、主軸回転速度は増加して4500r/minに達して一定となることを示している。図10(c)は振動回数変更部461により設定される主軸1回転当たりの振動回数を示し、図10(d)は振動周波数算出部464により算出される振動周波数を示す。 FIG. 10 is a diagram schematically showing a change in the number of vibrations. FIG. 10A shows a situation in which the coordinates of the X-axis, which is the feed axis, decrease from 50 to 0 with the passage of time, and the cutting tool 50 advances the machining of the machining target 60 toward the rotary shaft 71 along the movement path 53. Is shown. FIG. 10B shows a change in the spindle rotation speed, and shows that the spindle rotation speed increases and reaches 4500 r / min and becomes constant as the X-axis position decreases. FIG. 10C shows the number of vibrations per rotation of the spindle set by the vibration frequency changing unit 461, and FIG. 10D shows the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464.

振動切削において、切屑を効率よく分断するには主軸1回転当たりの振動回数は自然数でないことが必要であり、理想的な振動回数はnを用いてn+0.5(n=0,1,2・・・)で表される。すなわち、nは0または自然数である。なお、切屑を効率よく分断するとは、切屑の長さにばらつきのある分断ではなく、切屑を平均的に短く分断することをいう。また、n+0.5からずれがある場合、切屑の長さに多少のばらつきが生じることになるが、加工への実質的な影響がでなければそのずれは許容される。加工への実質的な影響とは、切屑の分断不良が発生したり、切屑の長さに、例えば±50%程度以上のばらつきが生じたりすることを意味する。 In vibration cutting, it is necessary that the number of vibrations per rotation of the spindle is not a natural number in order to efficiently divide chips, and the ideal number of vibrations is n + 0.5 (n = 0, 1, 2, ·) using n.・ ・). That is, n is 0 or a natural number. Efficiently dividing the chips does not mean that the chips have varying lengths, but that the chips are divided into short pieces on average. Further, if there is a deviation from n + 0.5, the length of the chips will vary slightly, but the deviation is allowed unless there is a substantial effect on processing. The substantial effect on the processing means that the chip is poorly divided and the length of the chip varies by, for example, about ± 50% or more.

図10(c)では、加工プログラム432によって定まる振動回数の初期値の例として3.5回が設定されている。図10(d)では、設定された振動周波数の閾値の例として100Hzが設定される。設定された振動周波数の閾値はパラメータ431として記憶部43に格納されている。パラメータ431として設定された振動周波数の閾値は工作機械や切削工具の負荷のフィードバックに応じて動的に変更可能であってもよい。 In FIG. 10C, 3.5 times is set as an example of the initial value of the number of vibrations determined by the machining program 432. In FIG. 10D, 100 Hz is set as an example of the threshold value of the set vibration frequency. The set vibration frequency threshold value is stored in the storage unit 43 as a parameter 431. The threshold value of the vibration frequency set as the parameter 431 may be dynamically changed according to the feedback of the load of the machine tool or the cutting tool.

振動周波数の上限の閾値が100Hzの場合、主軸1回転当たりの送り軸の振動回数3.5回、2.5回、1.5回、0.5回において許容される主軸回転速度はそれぞれ、
100(Hz)×60(s)/3.5(回/r)=1714(r/min)
100(Hz)×60(s)/2.5(回/r)=2400(r/min)
100(Hz)×60(s)/1.5(回/r)=4000(r/min)
100(Hz)×60(s)/0.5(回/r)=12000(r/min)
となる。周速一定制御で切削工具50のX軸の座標が50から0に移動して、主軸回転速度が増加していく場合、主軸回転速度が1714r/minを超えると、振動回数の初期値である3.5回では閾値の100Hzを超えることになるため、振動回数変更部461は指令ブロック実行中に主軸1回転当たりの振動回数を3.5回から2.5回に変更する。これにより、算出された振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域(100Hz以下)において制御される。なお、振動周波数の上限の閾値のみを設定していたが、下限の閾値、例えば10Hzを設け、算出された振動周波数を閾値により定まる振動周波数領域の範囲内(この場合は、下限の閾値10Hz以上から上限の閾値100Hz以内)で制御することも可能である。
When the upper limit of the vibration frequency is 100 Hz, the allowable spindle rotation speeds at 3.5, 2.5, 1.5, and 0.5 vibrations of the feed shaft per rotation of the spindle are, respectively.
100 (Hz) x 60 (s) /3.5 (times / r) = 1714 (r / min)
100 (Hz) x 60 (s) /2.5 (times / r) = 2400 (r / min)
100 (Hz) x 60 (s) /1.5 (times / r) = 4000 (r / min)
100 (Hz) x 60 (s) /0.5 (times / r) = 12000 (r / min)
Will be. When the X-axis coordinate of the cutting tool 50 moves from 50 to 0 and the spindle rotation speed increases under constant peripheral speed control, when the spindle rotation speed exceeds 1714 r / min, it is the initial value of the vibration frequency. Since the threshold value of 100 Hz is exceeded at 3.5 times, the vibration frequency changing unit 461 changes the vibration frequency per spindle rotation from 3.5 times to 2.5 times during execution of the command block. As a result, the calculated vibration frequency is controlled in the vibration frequency region (100 Hz or less) determined by the threshold value. Although only the upper limit threshold value of the vibration frequency was set, a lower limit threshold value, for example, 10 Hz is set, and the calculated vibration frequency is within the range of the vibration frequency range determined by the threshold value (in this case, the lower limit threshold value is 10 Hz or more). It is also possible to control within the upper limit threshold value of 100 Hz).

振動回数の変更は初期値から自然数を増減させるものであるが、閾値により定まる周波数領域の範囲内に収まり、かつ、変更前後の差が最小となる振動回数が選択される。例えば、初期値の振動回数が3.5回である場合に、2.5回では閾値により定まる振動周波数領域の範囲に収まらない場合、次の振動回数の候補としては1.5回が選択される。 The change in the number of vibrations increases or decreases the natural number from the initial value, but the number of vibrations that falls within the frequency range determined by the threshold value and minimizes the difference before and after the change is selected. For example, if the initial value of the number of vibrations is 3.5, and 2.5 times does not fall within the vibration frequency range determined by the threshold value, 1.5 times is selected as a candidate for the next number of vibrations. To.

次に、実施の形態2における振動条件の再設定の手順を図11のフローチャートを用いて説明する。当該フローチャートの手順により本開示における数値制御装置1の数値制御方法が示される。図11において、図7と同様のステップについては重複する説明を省略する。ステップS201からステップS206はステップS101からステップS106と同様、またステップS209とステップS107は同様であるのでそれぞれ説明を省略する。 Next, the procedure for resetting the vibration conditions in the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The numerical control method of the numerical control device 1 in the present disclosure is shown by the procedure of the flowchart. In FIG. 11, duplicate description will be omitted for the same steps as in FIG. Since steps S201 to S206 are the same as steps S101 to S106, and steps S209 and S107 are the same, the description thereof will be omitted.

ステップS207において、振動回数変更部461は、振動周波数算出部464により算出される振動周波数と、設定された振動周波数の閾値とを比較し、算出された振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域の範囲内であるかを判断する。算出された振動周波数が振動周波数領域の範囲内である場合、振動回数は変更されずステップS209に進む。一方、算出された振動周波数が範囲外である場合、ステップS208に進み、算出された振動周波数が振動周波数領域の範囲内となる振動回数に指令ブロック実行中に変更される。変更された振動条件でステップS209に進む。 In step S207, the vibration frequency changing unit 461 compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 with the set vibration frequency threshold, and the calculated vibration frequency is in the range of the vibration frequency region determined by the threshold. Determine if it is within. When the calculated vibration frequency is within the vibration frequency region, the number of vibrations is not changed and the process proceeds to step S209. On the other hand, when the calculated vibration frequency is out of the range, the process proceeds to step S208, and the calculated vibration frequency is changed to the number of vibrations within the range of the vibration frequency region during execution of the command block. The process proceeds to step S209 under the changed vibration conditions.

また、閾値により定まる振動周波数領域の一部の周波数帯で工作機械の機械的構造等の関係で共振が発生する場合がある。このような場合、好ましい付加的な構成として、振動周波数領域における共振周波数帯を避けるよう設定することが望ましい。振動回数変更部461は、ステップS207において、算出された振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域の範囲内であるのかを判断すると共に、共振周波数帯に含まれるかを判断する。算出された振動周波数が振動周波数領域の範囲内であっても、共振周波数帯に含まれている場合、振動周波数領域内に収まり、かつ、共振周波数帯に含まれない振動周波数とするために、変更前後の差が最小となる振動回数を選択する。 In addition, resonance may occur in a part of the frequency band of the vibration frequency region determined by the threshold value due to the mechanical structure of the machine tool or the like. In such a case, it is desirable to set to avoid the resonance frequency band in the vibration frequency region as a preferable additional configuration. In step S207, the vibration frequency changing unit 461 determines whether the calculated vibration frequency is within the range of the vibration frequency region determined by the threshold value, and also determines whether the calculated vibration frequency is included in the resonance frequency band. Even if the calculated vibration frequency is within the vibration frequency range, if it is included in the resonance frequency band, the vibration frequency is within the vibration frequency range and is not included in the resonance frequency band. Select the number of vibrations that minimizes the difference before and after the change.

なお、ステップS207では振動周波数の閾値に基づいて振動回数を変更するかの判断がされるが、切屑の長さを振動回数変更の判断基準としてもよい。切屑の長さLは主軸1回転当たりの振動回数K、加工対象60の加工径をrとすると、
L=2πr/K・・・(4)
で概算される。上述の周速一定制御で加工対象60の端面加工を行う場合、切削工具50がX軸の座標が50から0に移動すると、加工径rの減少により切屑の長さが小さくなる。切屑が小さくなりすぎるとチップコンベアなどに切屑が詰まるなどの問題が生じる場合がある。
In step S207, it is determined whether to change the vibration frequency based on the threshold value of the vibration frequency, but the length of the chips may be used as a criterion for changing the vibration frequency. The chip length L is the number of vibrations per rotation of the spindle K, and the machining diameter of the machining target 60 is r.
L = 2πr / K ... (4)
It is estimated by. When the end face of the machining target 60 is machined under the above-mentioned constant peripheral speed control, when the X-axis coordinate of the cutting tool 50 moves from 50 to 0, the chip length becomes smaller due to the decrease in the machining diameter r. If the chips become too small, problems such as clogging of the chips may occur in the chip conveyor or the like.

そこで、設定された振動周波数の閾値の代わりに切屑の長さをステップS207の判断基準とすることが可能である。この場合、指令ブロック実行中に、切削加工により生じた切屑の長さを取得するカメラ等の認識手段を設け、振動回数変更部461は認識手段から切屑の長さに関する情報を取得し、記憶部43に記憶されているパラメータ431として設定された切屑の長さの閾値と比較する。切削加工により生じた切屑の長さが、閾値により定まる切屑の長さの領域の範囲外である場合、ステップS208に進んで、振動回数変更部461は指令ブロック実行中に振動回数を変更する。切削加工により生じた切屑の長さが、閾値により定まる切屑の長さの領域の範囲内であれば、振動回数は変更されずステップS209に進む。これにより、切屑の長さが閾値により定まる領域の範囲内となるように制御され、チップコンベアなどへの切屑の詰まりを防止すると共に、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。 Therefore, instead of the set threshold value of the vibration frequency, the length of the chip can be used as the determination criterion in step S207. In this case, while the command block is being executed, a recognition means such as a camera for acquiring the length of chips generated by cutting is provided, and the vibration frequency changing unit 461 acquires information on the chip length from the recognition means and stores it. Compare with the chip length threshold set as parameter 431 stored in 43. If the length of the chips generated by the cutting is outside the range of the chip length determined by the threshold value, the process proceeds to step S208, and the vibration frequency changing unit 461 changes the vibration frequency during the execution of the command block. If the length of the chips generated by the cutting process is within the range of the chip length region determined by the threshold value, the number of vibrations is not changed and the process proceeds to step S209. As a result, the length of the chips is controlled to be within the range determined by the threshold value, the clogging of the chips in the chip conveyor, etc. is prevented, and the vibration conditions of the vibration cutting are dynamically followed, and the chips are divided. It prevents defects and enables machining under a wide range of conditions within the load that machine tools and cutting tools can withstand.

また、振動周波数、切屑の長さの閾値を設定する代わりに、負荷トルクの閾値を設定することも可能である。この場合、振動回数変更部461は、指令ブロック実行中の駆動部10の主軸サーボ制御部14、X軸サーボ制御部15、Z軸サーボ制御部16から得られたモータ駆動電流値に基づいて現在の負荷トルクを算出する。ステップS207において、振動回数変更部461は、算出された負荷トルクと記憶部43にパラメータ431として設定された負荷トルクの閾値とを比較する。算出された負荷トルクが閾値により定まる負荷トルクの領域の範囲外となっている場合、ステップS208に進んで、振動回数変更部461は指令ブロック実行中に算出された負荷トルクが閾値により定まる負荷トルクの領域の範囲内となるように振動回数を変更する。算出された負荷トルクが閾値により定まる負荷トルクの領域の範囲内であれば、振動回数は変更されず、ステップS209に進む。これにより、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。なお、負荷トルクを算出に代わって、モータ駆動電流値に閾値を設定し、上記振動周波数、切屑の長さ、負荷トルクと同様にステップS207において振動回数変更の必要性の判断対象としてもよい。 Further, instead of setting the threshold values of the vibration frequency and the chip length, it is also possible to set the threshold value of the load torque. In this case, the vibration frequency changing unit 461 is currently based on the motor drive current values obtained from the spindle servo control unit 14, the X-axis servo control unit 15, and the Z-axis servo control unit 16 of the drive unit 10 during command block execution. Calculate the load torque of. In step S207, the vibration frequency changing unit 461 compares the calculated load torque with the threshold value of the load torque set as the parameter 431 in the storage unit 43. When the calculated load torque is out of the range of the load torque determined by the threshold value, the process proceeds to step S208, and the vibration frequency changing unit 461 is the load torque whose load torque calculated during the execution of the command block is determined by the threshold value. Change the number of vibrations so that it is within the range of. If the calculated load torque is within the range of the load torque region determined by the threshold value, the number of vibrations is not changed and the process proceeds to step S209. This dynamically follows the vibration conditions of vibration cutting, prevents chip fragmentation defects, and enables machining under a wide range of conditions within the load that machine tools and cutting tools can withstand. Instead of calculating the load torque, a threshold value may be set for the motor drive current value, and the vibration frequency, the length of chips, and the load torque may be determined in step S207 as to the necessity of changing the number of vibrations.

図11では、振動回数変更部461による振動回数の変更(すなわち、ステップS207とS208)はステップS205、S206の後に実行されるとしているが、同時並行で実行されてもよい。また、ステップS207とステップS208による振動回数変更が実行された後、ステップS204、S205による位相差の再計算と振動振幅Aの変更が実行されてもよい。ステップS207における振動回数変更部461が指令ブロック実行中の監視対象としているパラメータ431として振動周波数、切屑の長さ、負荷トルク、モータ駆動電流値を上げたが、これらの内、少なくとも1つを監視対象とすればよく、複数のパラメータ431を組み合わせ、いずれか1つのパラメータが閾値により許容される範囲外となれば、振動回数が変更されてもよい。例えば、振動周波数と切屑の長さの2つのパラメータを監視対象として、振動周波数は閾値で定められる領域の範囲内であるが、切屑の長さが閾値で定められる領域の範囲外となれば、振動回数が変更される。 In FIG. 11, the vibration frequency change unit 461 changes the vibration frequency (that is, steps S207 and S208) is executed after steps S205 and S206, but they may be executed in parallel. Further, after the vibration frequency change is executed in steps S207 and S208, the phase difference may be recalculated and the vibration amplitude A may be changed in steps S204 and S205. The vibration frequency, chip length, load torque, and motor drive current value were increased as the parameters 431 to be monitored while the command block was being executed by the vibration frequency changing unit 461 in step S207. At least one of these was monitored. It may be a target, and if a plurality of parameters 431 are combined and any one of the parameters is out of the range allowed by the threshold value, the vibration frequency may be changed. For example, if two parameters, the vibration frequency and the chip length, are monitored, the vibration frequency is within the range defined by the threshold value, but the chip length is outside the range defined by the threshold value. The number of vibrations is changed.

以上、実施の形態2に係る数値制御装置1は、振動回数変更部461を更に備え、指令ブロック実行中に、振動回数変更部461は、振動周波数算出部464が算出する振動周波数と、設定された振動周波数領域の閾値とを比較し、算出された振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域の範囲外である場合、指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更する、構成としている。このような構成によって、主軸回転速度が変化する場合において、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。 As described above, the numerical control device 1 according to the second embodiment further includes the vibration frequency changing unit 461, and the vibration frequency changing unit 461 is set to the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculating unit 464 while the command block is being executed. If the calculated vibration frequency is outside the range determined by the threshold, the number of vibrations is changed so that it falls within the range determined by the threshold during command block execution. It is composed. With such a configuration, when the spindle rotation speed changes, the vibration conditions of vibration cutting are dynamically followed, chip fragmentation defects are prevented, and machine tools and cutting tools can withstand a wide range of conditions. Processing becomes possible.

実施の形態3.
実施の形態3に係る数値制御装置1は、振動回数を変更する場合、切屑の空振り区間を設けるように振動振幅を補正する構成を有する。
Embodiment 3.
The numerical control device 1 according to the third embodiment has a configuration in which when the number of vibrations is changed, the vibration amplitude is corrected so as to provide a missed swing section of chips.

実施の形態2において、振動回数変更部461は、変更後の振動回数としてn(n=0,1,2,・・・)を用いてn+0.5を満たす条件で選択することを説明した。しかしながら、振動周波数を下げるために0.5回を振動回数の候補としたが、変更しても閾値により定まる振動周波数領域の範囲内に収めることができない場合、n+0.5の条件を満たす振動回数を選択することができない。このような場合には、理想的な条件であるn+0.5からずらした、例えばn+0.3などの振動回数を選択することも許容される。 In the second embodiment, it has been described that the vibration frequency changing unit 461 is selected under the condition that n + 0.5 is satisfied by using n (n = 0, 1, 2, ...) As the vibration frequency after the change. However, 0.5 times was selected as a candidate for the number of vibrations in order to lower the vibration frequency, but if it cannot be kept within the range of the vibration frequency range determined by the threshold value even if it is changed, the number of vibrations satisfying the condition of n + 0.5. Cannot be selected. In such a case, it is permissible to select the number of vibrations, for example, n + 0.3, which is deviated from the ideal condition of n + 0.5.

図12は送り軸の移動量と振動波形の関係を示した図である。縦軸を送り軸(X軸またはZ軸)の移動量、横軸を主軸の位相としている。実線は送り軸の振動波形であり、破線は主軸1回転前の送り軸の振動波形を示したものである。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the movement amount of the feed shaft and the vibration waveform. The vertical axis is the amount of movement of the feed axis (X-axis or Z-axis), and the horizontal axis is the phase of the main axis. The solid line shows the vibration waveform of the feed shaft, and the broken line shows the vibration waveform of the feed shaft one rotation before the main shaft.

振動切削で切屑の分断を効率的に行うには、振動回数としてn+0.5を選択することで、主軸N回転目(Nは自然数)の振動切削経路と次の主軸N+1回転目の振動切削経路の位相をずらし、主軸N回転目で切削済みの経路を部分的に次の主軸N+1回転目の振動切削経路が通過するようにする。これにより、主軸N+1回転目の振動切削経路で切屑が発生しない空振り区間が生じ、切屑を順次分断しながら加工することが可能となる。なお、実際の加工においては、主軸N回転目は、次のN+1回転目だけではなく、それ以降の回転、例えばN+2回転目とも移動経路が重なる場合があり、図12で例示した場合には限られない。 In order to efficiently divide chips by vibration cutting, by selecting n + 0.5 as the number of vibrations, the vibration cutting path of the Nth spindle (N is a natural number) and the vibration cutting path of the next N + 1th spindle The phase is shifted so that the vibration cutting path of the next spindle N + 1th rotation partially passes through the path cut at the Nth rotation of the spindle. As a result, a missed swing section in which chips are not generated is generated in the vibration cutting path of the N + 1th rotation of the spindle, and it becomes possible to process the chips while sequentially dividing them. In actual machining, the Nth rotation of the spindle may overlap not only with the next N + 1th rotation but also with subsequent rotations, for example, the N + 2nd rotation, which is limited to the case illustrated in FIG. I can't.

図12(a)はn+0.5を満たす理想的な振動回数が設定された振動波形を示しており、主軸N回転目の移動経路と主軸N+1回転目の移動経路が一部重なり、空振り区間が設けられている。これに対して図12(b)はn+0.5からずれた振動回数が設定された振動波形を示しており、主軸N回転目の移動経路と主軸N+1回転目の移動経路が重なる空振り区間が得られず、切屑の分断が十分に実行されない。 FIG. 12A shows a vibration waveform in which an ideal number of vibrations satisfying n + 0.5 is set. The movement path of the Nth rotation of the spindle and the movement path of the N + 1th rotation of the spindle partially overlap, and the missed swing section is formed. It is provided. On the other hand, FIG. 12B shows a vibration waveform in which the number of vibrations deviated from n + 0.5 is set, and a missed swing section in which the movement path of the Nth rotation of the spindle and the movement path of the N + 1th rotation of the spindle overlap is obtained. It is not possible to divide the chips sufficiently.

そこで、図12(c)に示すように、n+0.5からずれた振動回数が設定された場合、空振り区間が生じるように振動振幅を補正する。振動回数変更部461が0.5に0または自然数を足し合わせた数以外の振動回数に変更した場合、振動振幅算出部463は、主軸位相と各軸の移動経路から、空振り区間が生じるように振動振幅を補正する。 Therefore, as shown in FIG. 12 (c), when the number of vibrations deviated from n + 0.5 is set, the vibration amplitude is corrected so that a missed swing section occurs. When the vibration frequency changing unit 461 changes to a vibration frequency other than 0.5 plus 0 or a natural number, the vibration amplitude calculating unit 463 causes a missed swing section from the spindle phase and the movement path of each axis. Correct the vibration amplitude.

図13は、実施の形態3における振動条件の再設定の手順を説明するフローチャートである。当該フローチャートの手順により本開示における数値制御装置1の数値制御方法が示される。図13において、図11と同様のステップについては重複する説明を省略する。ステップS301からステップS306はステップS201からステップS206と同様、またステップS311とステップS209は同様であるのでそれぞれ説明を省略する。 FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure for resetting the vibration condition in the third embodiment. The numerical control method of the numerical control device 1 in the present disclosure is shown by the procedure of the flowchart. In FIG. 13, duplicate description will be omitted for the same steps as in FIG. Since steps S301 to S306 are the same as steps S201 to S206, and steps S311 and S209 are the same, the description thereof will be omitted.

図13のステップS307において振動周波数算出部464により算出される振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域の範囲内であるかが判断される。なお、実施の形態2で説明した通り、振動周波数以外に、切屑の長さ、負荷トルク、モータ駆動電流を振動回数変更の判断基準のパラメータとすることが可能である。 In step S307 of FIG. 13, it is determined whether the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit 464 is within the vibration frequency region determined by the threshold value. As described in the second embodiment, in addition to the vibration frequency, the chip length, the load torque, and the motor drive current can be used as parameters for determining the number of vibrations.

ステップS307で、算出された振動周波数が閾値により定まる振動周波数領域の範囲外である場合、ステップS308に進み、理想的な振動回数n+0.5で変更可能かが判断される。ここで、変更可能である場合、ステップS309において、振動回数n+0.5の条件を満たす振動回数が設定される。変更ができない場合、ステップS310により、振動回数をn+0.5を満たさない条件で変更すると共に、空振り区間が生じるよう振動振幅Aを補正する。なお、理想的な振動回数からずれがあっても(例えば、n+0.3)、切屑分断に必要な空振り区間が得られる場合、ステップS310において振動回数の変更だけが実行されてもよい。 If the calculated vibration frequency is out of the range of the vibration frequency region determined by the threshold value in step S307, the process proceeds to step S308, and it is determined whether the change is possible with the ideal vibration frequency n + 0.5. Here, if it can be changed, in step S309, the number of vibrations satisfying the condition of the number of vibrations n + 0.5 is set. If the change cannot be made, the number of vibrations is changed under the condition that does not satisfy n + 0.5 in step S310, and the vibration amplitude A is corrected so that a missed swing section occurs. Even if there is a deviation from the ideal number of vibrations (for example, n + 0.3), only the change in the number of vibrations may be executed in step S310 if the missed swing section required for chip fragmentation can be obtained.

以上、実施の形態3に係る数値制御装置1は、振動回数変更部461が0.5に0または自然数を足し合わせた数以外の振動回数に変更する場合、振動振幅算出部463は、主軸位相と各軸の移動経路に基づいて、空振り区間が生じるように振動振幅を補正する、構成にしている。このような構成によって、主軸回転速度が変化する場合において、振動切削の振動条件を動的に追従させ、切屑の分断不良を防止し、工作機械及び切削工具が耐えられる負荷内で幅広い条件での加工が可能となる。また振動回数が理想的な条件からずれがあっても切屑の切断が効率的に実行される。 As described above, in the numerical control device 1 according to the third embodiment, when the vibration frequency changing unit 461 changes to a vibration frequency other than the number obtained by adding 0 or a natural number to 0.5, the vibration amplitude calculating unit 463 has a spindle phase. Based on the movement path of each axis, the vibration amplitude is corrected so that a missed swing section occurs. With such a configuration, when the spindle rotation speed changes, the vibration conditions of vibration cutting are dynamically followed, chip fragmentation defects are prevented, and machine tools and cutting tools can withstand a wide range of conditions. Processing becomes possible. Moreover, even if the number of vibrations deviates from the ideal condition, cutting of chips is efficiently executed.

次に、数値制御装置1が備える制御演算部40のハードウェア構成について説明する。図14は、実施の形態1から3にかかる制御演算部40のハードウェア構成例を示す図である。制御演算部40は、図14に示した、すなわちプロセッサ401及びメモリ402により実現することができる。プロセッサ401の例は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ(Digital Signal Processor)ともいう)またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ402の例は、RAM(Random Access Memory)またはROM(Read Only Memory)などである。 Next, the hardware configuration of the control calculation unit 40 included in the numerical control device 1 will be described. FIG. 14 is a diagram showing a hardware configuration example of the control calculation unit 40 according to the first to third embodiments. The control calculation unit 40 can be realized by the processor 401 and the memory 402 shown in FIG. An example of the processor 401 is a CPU (Central Processing Unit, a central processing unit, a processing unit, a computing device, a microprocessor, a microcomputer, a processor (also referred to as a Digital Signal Processor)) or a system LSI (Large Scale Integration). An example of the memory 402 is a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory).

制御演算部40は、プロセッサ401が、メモリ402で記憶されている、制御演算部40の動作を実行するためのプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、このプログラムは、制御演算部40の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ402は、プロセッサ401が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。 The control calculation unit 40 is realized by the processor 401 reading and executing a program stored in the memory 402 for executing the operation of the control calculation unit 40. It can also be said that this program causes a computer to execute the procedure or method of the control calculation unit 40. The memory 402 is also used as a temporary memory when the processor 401 executes various processes.

プロセッサ401が実行するプログラムは、コンピュータで実行可能な、データ処理を行うための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な(non-transitory)記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトであってもよい。プロセッサ401が実行するプログラムは、複数の命令がデータ処理を行うことをコンピュータに実行させる。 The program executed by the processor 401 may be a computer program product having a computer-readable and non-transitory recording medium containing a plurality of instructions for performing data processing, which can be executed by a computer. .. The program executed by the processor 401 causes the computer to execute data processing by a plurality of instructions.

図15で示すように制御演算部40を専用のハードウェア(処理回路403)で実現してもよい。例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものである。また、制御演算部40の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。 As shown in FIG. 15, the control calculation unit 40 may be realized by dedicated hardware (processing circuit 403). For example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. Further, the functions of the control calculation unit 40 may be partially realized by dedicated hardware and partially realized by software or firmware.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。 The configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations as long as it does not deviate from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

1 数値制御装置、10 駆動部、20 入力操作部、30 表示部、40 制御演算部、11 主軸モータ、12 X軸サーボモータ、13 Z軸サーボモータ、14 主軸サーボ制御部、15 X軸サーボ制御部、16 Z軸サーボ制御部、41 入力制御部、42 データ設定部、43 記憶部、44 画面処理部、45 解析処理部、46 補間処理部、47 主軸処理部、48 加減速処理部、49 軸データ出力部、50 切削工具、51 刃物台、60 加工対象、70 主軸台、71 回転軸、401 プロセッサ、402 メモリ、403 処理回路、431 パラメータ、432 加工プログラム、433 画面表示データ、434 共有エリア、451 移動指令解析部、452 振動指令解析部、461 振動回数変更部、462 位相差算出部、463 振動振幅算出部、464 振動周波数算出部、465 振動移動量算出部、466 移動量合成部、471 主軸回転指令作成部、472 主軸回転速度算出部 1 Numerical control device, 10 Drive unit, 20 Input operation unit, 30 Display unit, 40 Control calculation unit, 11 Spindle motor, 12 X-axis servo motor, 13 Z-axis servo motor, 14 Spindle servo control unit, 15 X-axis servo control Unit, 16 Z-axis servo control unit, 41 input control unit, 42 data setting unit, 43 storage unit, 44 screen processing unit, 45 analysis processing unit, 46 interpolation processing unit, 47 spindle processing unit, 48 acceleration / deceleration processing unit, 49 Axis data output unit, 50 cutting tool, 51 turret, 60 machining target, 70 spindle, 71 rotary shaft, 401 processor, 402 memory, 403 processing circuit, 431 parameters, 432 machining programs, 433 screen display data, 434 shared area , 451 movement command analysis unit, 452 vibration command analysis unit, 461 vibration frequency change unit, 462 phase difference calculation unit, 463 vibration amplitude calculation unit, 464 vibration frequency calculation unit, 465 vibration movement amount calculation unit, 466 movement amount synthesis unit, 471 Spindle rotation command creation unit, 472 Spindle rotation speed calculation unit

Claims (13)

工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、
主軸回転速度の変化を検出する主軸処理部と、
振動前進位置に対する振動後退位置の時間的な遅れである位相差を算出する位相差算出部と、
振動前進位置と振動後退位置の差分である振動振幅を算出する振動振幅算出部と、
指令ブロック実行中に、主軸回転速度と主軸1回転当たりの振動回数より振動周波数を算出する振動周波数算出部と、
を備え、
前記主軸処理部が前記指令ブロック実行中に主軸回転速度の変化を検出した場合、前記位相差算出部は主軸回転速度の変化による振動振幅の変動を抑制する位相差を再計算し、
前記振動周波数算出部は前記振動周波数に基づいて振幅減衰を算出し、
前記振動振幅算出部は、再計算された前記位相差に基づいて振動振幅を変更する時に、前記振幅減衰を抑制するように振動振幅を変更することを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
A spindle processing unit that detects changes in the spindle rotation speed,
A phase difference calculation unit that calculates the phase difference, which is the time delay of the vibration receding position with respect to the vibration advancing position,
A vibration amplitude calculation unit that calculates the vibration amplitude, which is the difference between the vibration forward position and the vibration backward position,
A vibration frequency calculation unit that calculates the vibration frequency from the spindle rotation speed and the number of vibrations per rotation of the spindle during execution of the command block.
Equipped with
If the spindle processing unit detects a change of spindle speed during the instruction block execution, the phase difference calculation unit recalculates the phase difference to suppress the variation of the vibration amplitude due to changes in the spindle rotation speed,
The vibration frequency calculation unit calculates the amplitude damping based on the vibration frequency, and calculates the amplitude damping.
The vibration amplitude calculation unit is a numerical control device characterized in that when the vibration amplitude is changed based on the recalculated phase difference, the vibration amplitude is changed so as to suppress the amplitude attenuation.
前記振動振幅算出部は、再計算された前記位相差に基づいて振動後退位置の経路を調整することにより、振動振幅を変更することを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to claim 1, wherein the vibration amplitude calculation unit changes the vibration amplitude by adjusting the path of the vibration retreat position based on the recalculated phase difference. 工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、
主軸1回転当たりの振動回数を変更する振動回数変更部と、
指令ブロック実行中に、主軸回転速度と主軸1回転当たりの振動回数より振動周波数を継続的に算出する振動周波数算出部とを備え、
前記振動回数変更部は、前記振動周波数算出部により算出される振動周波数と、設定された振動周波数の閾値とを比較し、算出された前記振動周波数が、閾値により定まる振動周波数領域の範囲外である場合、前記指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更することを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
A vibration frequency changing unit that changes the vibration frequency per rotation of the spindle,
It is equipped with a vibration frequency calculation unit that continuously calculates the vibration frequency from the spindle rotation speed and the number of vibrations per rotation of the spindle during execution of the command block.
The vibration frequency changing unit compares the vibration frequency calculated by the vibration frequency calculation unit with the set vibration frequency threshold, and the calculated vibration frequency is outside the range of the vibration frequency range determined by the threshold. In some cases, a numerical control device characterized in that the number of vibrations is changed so as to be within a range determined by a threshold value during execution of the command block.
前記振動回数変更部は、閾値により定まる振動周波数領域の範囲内に収まり、かつ、変更前後の差が最小となる振動回数に変更することを特徴とする請求項3に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to claim 3, wherein the vibration frequency changing unit is changed to a vibration frequency within a range of a vibration frequency region determined by a threshold value and the difference before and after the change is minimized. 前記振動回数変更部は、算出された前記振動周波数が、振動周波数領域内であるが共振周波数帯に含まれる場合、振動周波数領域内で、かつ、共振周波数帯に含まれない振動周波数となる振動回数に変更することを特徴とする請求項3または4に記載の数値制御装置。 When the calculated vibration frequency is within the vibration frequency region but is included in the resonance frequency band, the vibration frequency changing unit is a vibration frequency within the vibration frequency region and not included in the resonance frequency band. The numerical control device according to claim 3 or 4, wherein the number of times is changed. 工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、
主軸1回転当たりの振動回数を変更する振動回数変更部を備え、
前記振動回数変更部は、指令ブロック実行中の加工により生じた切屑の長さと設定された切屑の長さの閾値との比較に基づいて、加工により生じた切屑の長さが、閾値により定められる切屑の長さの領域の範囲外である場合、前記指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更することを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
Equipped with a vibration frequency changing unit that changes the vibration frequency per rotation of the spindle.
In the vibration frequency changing unit, the length of the chips generated by the processing is determined by the threshold value based on the comparison between the length of the chips generated by the processing during the execution of the command block and the threshold value of the set chip length. A numerical control device comprising changing the number of vibrations so as to fall within a range determined by a threshold value during execution of the command block when the length is outside the range of the chip length.
工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、
主軸1回転当たりの振動回数を変更する振動回数変更部と、
前記加工対象と前記工具のいずれか一方または両方を少なくとも2軸方向に駆動する駆動部と、を備え、
前記振動回数変更部は、指令ブロック実行中の前記駆動部から得られた負荷トルクと設定された負荷トルクの閾値とを比較に基づいて、前記駆動部から得られた負荷トルクが、閾値により定められる負荷トルクの領域の範囲外である場合、前記指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更することを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
A vibration frequency changing unit that changes the vibration frequency per rotation of the spindle,
A drive unit that drives one or both of the machined object and the tool in at least two axial directions is provided.
The vibration frequency changing unit determines the load torque obtained from the drive unit by the threshold value based on the comparison between the load torque obtained from the drive unit during execution of the command block and the set load torque threshold value. A numerical control device comprising changing the number of vibrations so as to be within a range determined by a threshold value during execution of the command block when the load torque is outside the range to be applied.
工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置であって、
主軸1回転当たりの振動回数を変更する振動回数変更部と、
前記加工対象と前記工具のいずれか一方または両方を少なくとも2軸方向に駆動する駆動部と、を備え、
前記振動回数変更部は、指令ブロック実行中に前記駆動部から得られたモータ駆動電流値と設定されたモータ駆動電流値の閾値との比較に基づいて、前記駆動部から得られたモータ駆動電流値が、閾値により定められるモータ駆動電流値の領域の範囲外である場合、前記指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更することを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
A vibration frequency changing unit that changes the vibration frequency per rotation of the spindle,
A drive unit that drives one or both of the machined object and the tool in at least two axial directions is provided.
The vibration frequency changing unit is the motor drive current obtained from the drive unit based on the comparison between the motor drive current value obtained from the drive unit and the threshold value of the set motor drive current value during execution of the command block. When the value is outside the range of the motor drive current value determined by the threshold value, the numerical control device is characterized in that the vibration frequency is changed so as to be within the range determined by the threshold value during the execution of the command block.
前記振動回数変更部は、0.5に0または自然数を足し合わせた数に振動回数を変更することを特徴とする請求項3から8のいずれか1項に記載の数値制御装置。 The numerical control device according to any one of claims 3 to 8, wherein the vibration frequency changing unit changes the vibration frequency to a number obtained by adding 0 or a natural number to 0.5. 前記振動回数変更部が0.5に0または自然数を足し合わせた数以外の振動回数に変更した場合主軸位相と各軸の移動経路に基づいて、切屑分断に必要な空振り区間が生じるように振動振幅が補正されることを特徴とする請求項3から9のいずれか1項に記載の数値制御装置。 When the vibration frequency changing unit is changed to a vibration frequency other than 0.5 plus 0 or a natural number, a missed swing section required for chip division is generated based on the spindle phase and the movement path of each axis. The numerical control device according to any one of claims 3 to 9, wherein the vibration amplitude is corrected. 工具と加工対象を相対的に振動させる制御を行う数値制御装置方法であって、
指令ブロック実行中の主軸回転速度の変化を検出するステップと、
前記主軸回転速度の変化による振動振幅の変動を抑制する位相差を再計算するステップと、
前記指令ブロック実行中に、主軸回転速度と主軸1回転当たりの振動回数より振動周波数を算出するステップと、
前記振動周波数に基づいて振幅減衰を算出するステップと、
再計算された前記位相差に基づいて振動振幅を変更する時に、前記振幅減衰を抑制するように振動振幅を変更するステップと、を含む数値制御方法。
This is a numerical control device method that controls the relative vibration of the tool and the object to be machined.
Steps to detect changes in spindle speed during command block execution, and
The step of recalculating the phase difference that suppresses the fluctuation of the vibration amplitude due to the change of the spindle rotation speed, and
During the execution of the command block, a step of calculating the vibration frequency from the spindle rotation speed and the number of vibrations per spindle rotation, and
The step of calculating the amplitude damping based on the vibration frequency and
A numerical control method comprising a step of changing the vibration amplitude so as to suppress the amplitude attenuation when the vibration amplitude is changed based on the recalculated phase difference.
指令ブロック実行中に取得される振動周波数、負荷トルク、モータ駆動電流値、加工により生じた切屑の長さ、のパラメータの内、少なくともいずれか1つのパラメータを監視するステップと、
監視対象である前記パラメータと設定された前記パラメータの閾値とを比較するステップと、
監視対象である前記パラメータが、閾値により定まるパラメータの許容される領域の範囲外である場合、前記指令ブロック実行中に閾値により定まる範囲内に収まるように振動回数を変更するステップと、を含む数値制御方法。
A step of monitoring at least one of the parameters of vibration frequency, load torque, motor drive current value, and chip length generated by machining, which is acquired during command block execution.
A step of comparing the parameter to be monitored with the set threshold value of the parameter, and
Numerical value including, when the parameter to be monitored is outside the allowable range of the parameter determined by the threshold value, the step of changing the vibration frequency so as to be within the range determined by the threshold value during the execution of the command block. Control method.
前記指令ブロック実行中に振動回数を変更する際、主軸位相と各軸の移動経路から、切屑分断に必要な空振り区間が生じるかを判断するステップと、
切屑分断に必要な空振り区間が得られない場合、振動振幅を空振り区間が生じるように補正するステップと、を含むことを特徴とする請求項12に記載の数値制御方法。
When changing the number of vibrations during the execution of the command block, a step of determining whether or not a missed swing section required for chip division occurs from the spindle phase and the movement path of each axis, and
The numerical control method according to claim 12 , further comprising a step of correcting the vibration amplitude so that the missed swing section occurs when the missed swing section required for chip fragmentation cannot be obtained.
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