JP7324316B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents
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Description
[数1]
揺動指令=(K×F/2)×cos(2π×I×t)-(K×F/2) ・・・(1)
揺動を含まない通常切削の場合、指令位置は毎分あたりの主軸回転数Sを用いて以下の数式(2)で表され、速度は以下の数式(3)で表される。
[数2]
指令位置=F[mm/主軸1回転]×S[主軸1回転/分]×t[秒]/60 ・・・(2)
指令速度=F×S/60 ・・・(3)
[数3]
指令位置=F×S×t/60+(K×F/2)×cos(2π×I×t)-(K×F/2)
・・・(4)
指令速度=F×S/60-(π×I×K×F)×sin(2π×I×t)・・・(5)
指令加速度=-2π2×I2×K×F×cos(2π×I×t)・・・(6)
指令加加速度=4π3×I3×K×F×sin(2π×I×t)・・・(7)
[数4]
揺動指令=(K×F/2)×cos(2π×S×I´×t/60)-(K×F/2)
・・・(8)
(1) 本実施形態では、所定の揺動条件に基づいて工具TとワークWとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令生成部16を設け、所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、揺動指令の位相の進め方及び揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更するよう構成する。
本実施形態によれば、揺動動作の1周期内において往動と復動とで位相の進め方、即ち周波数や振幅を変化させることができ、これにより、切屑を確実に分断して排出できるとともに、工具TがワークWに切り込む際のショックを低減することで工具の破損を抑制できる。
具体的には、例えば一定速度の切削送り指令に正弦波の揺動指令を重畳し、工具Tが重畳指令により後退してから再度ワークWに接触するまでの区間において、時間当たりの揺動位相変化率に所定の倍率を乗じて位相の進みを遅くすることができる。あるいは、第1周波数情報、第2周波数情報を加工プログラムで指定して、上記区間で切り替えて位相の進みを遅くすることができる。これらにより、切り込む際のショックを確実に低減できる。
また、本実施形態では、揺動の周波数(位相の進め方)のみを変更でき、位置指令の送り速度はそのまま維持できるため、揺動しない場合と同じサイクルタイムで動作できる。また、揺動動作の復動により工具Tをワーク底面から離すことができ、工具先端の摩耗や加工点の温度上昇も抑制できる。
本実施形態によれば、工具Tの交換のタイミング等において、工具Tの刃数や工具径等の工具条数に関する工具情報に合わせて、1周期内というよりは全体の位相に対して、揺動指令の位相の進め方や揺動指令の振幅を変更することができる。そのため、より最適な揺動指令を生成することができ、過度の揺動による工具摩耗を抑制できる。
例えば、工具径に対する加工深さの比率が所定値以上の場合には、揺動位相(周波数)を大きくするころにより切屑の排出性を高めることができる。また、例えば工具Tの刃数が多いほど、各刃の軌跡が重なり易くなって空振り(エアカット)が生じ易くなるため、揺動位相(周波数)を大きくしたり、揺動振幅を小さくしても、切屑を分断することができる。
これにより、切り込みの際のショックが大きい揺動位相の進め方や揺動振幅を変更できるため、過度な切削負荷が生じた際に工具が破損するのをより確実に抑制できる。例えば、負荷が所定の閾値を越えた際に、工具Tが切屑を噛み込んだと判断して、空振り(エアカット)の時間が長くなるように揺動位相や揺動振幅を変更することにより、より確実にショックを低減でき、工具Tの破損をより抑制できる。
これにより、例えば高周波数の揺動でもモータ30が重畳指令に対して正確に追従でき、効率良く切屑を分断できる。また、切削負荷が大きい場合や、揺動する送り軸の反動が大きいために重畳指令に追従できない場合でも、重畳指令に対して正確に追従でき、効率良く切屑を分断できる。
これにより、より効率的に切屑の分断ができるとともに、高速な揺動に対する追従が可能となる。
例えば上記実施形態では、切削工具としてドリルを用いた穴開け加工に対して本発明を適用したが、これに限定されない。例えば旋削加工やねじ切り加工等の他の切削加工にも適用可能である。
11,13 加算器
12 積算器
14 学習制御部
15 位置速度制御部(制御部)
16 揺動指令生成部
17 負荷取得部
21 位置指令作成部
22 記憶部
30 モータ(電動機)
100 工作機械の制御装置
161 揺動振幅算出部
162 揺動指令算出部
163 揺動位相算出部
Claims (4)
- 切削工具とワークとを相対的に回転させる主軸を制御するとともに、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させながら移動させる送り軸を制御することにより、切削加工を実行する工作機械の制御装置であって、
所定の揺動条件に基づいて、前記切削工具と前記ワークとを相対的に送り方向に揺動させる揺動指令を生成する揺動指令生成部と、
前記揺動指令生成部で生成された揺動指令を、位置指令又は前記位置指令と位置フィードバックの差分である位置偏差に重畳して生成される重畳指令に基づいて、前記送り軸を駆動する電動機を制御する制御部と、を備え、
前記揺動指令生成部は、前記所定の揺動条件に基づいて算出される揺動位相、又は時間に基づいて、前記揺動指令の位相の進め方及び前記揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更し、
前記工作機械の制御装置は、前記切削加工中の前記切削工具に生じる負荷を取得する負荷取得部をさらに備え、
前記揺動指令生成部は、
前記所定の揺動条件に基づいて揺動位相を算出する揺動位相算出部と、
前記所定の揺動条件に基づいて揺動振幅を算出する揺動振幅算出部と、
前記揺動位相算出部で算出された揺動位相及び前記揺動振幅算出部で算出された揺動振幅に基づいて、前記揺動指令を算出する揺動指令算出部と、を有し、
前記揺動位相算出部が、前記負荷取得部により取得される負荷が低減されるように、前記所定の揺動条件に基づいて算出された揺動位相の進め方を変更するか、又は、前記揺動振幅算出部が、前記負荷取得部により取得される負荷が低減されるように、前記所定の揺動条件に基づいて算出された揺動振幅を変更する、工作機械の制御装置。 - 前記工作機械の制御装置は、前記切削工具に関する工具情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記揺動指令生成部は、前記工具情報に基づいて前記揺動指令の位相の進め方及び前記揺動指令の振幅のうち少なくとも一方を変更する、請求項1に記載の工作機械の制御装置。 - 前記工作機械の制御装置は、前記位置偏差を0に近づけるための前記重畳指令の補正量を算出し、算出された補正量を前記重畳指令に加算することにより前記重畳指令を補正することで、前記揺動指令に対する追従性を向上させる学習制御部をさらに備える、請求項1又は2に記載の工作機械の制御装置。
- 前記揺動指令生成部は、前記揺動指令の位相を、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる主軸の位相に同期させる、請求項1~3いずれかに記載の工作機械の制御装置。
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