TWI506386B - 數値控制裝置 - Google Patents

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TWI506386B
TWI506386B TW102120485A TW102120485A TWI506386B TW I506386 B TWI506386 B TW I506386B TW 102120485 A TW102120485 A TW 102120485A TW 102120485 A TW102120485 A TW 102120485A TW I506386 B TWI506386 B TW I506386B
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Mitsuo Watanabe
Masakazu Sagasaki
Junichi Kamata
Hiroshi Shinohara
Hajime Matsumaru
Hitoshi Matsumoto
Takanori Shinohara
Akihiko Shinohara
Shigeo Yanagidaira
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Mitsubishi Electric Corp
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Machinery Co Ltd
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Description

數值控制裝置
本發明有關於數值控制裝置。
在先前技術中，提案有一種數值控制裝置(例如，參照專利文獻1)，具有：切削工具傳送機構，在旋轉切削加工時，使切削工具相對於工件(work)至少在2軸方向進行傳送動作；和控制機構，在上述至少2軸方向使切削工具以低頻率振動而控制切削工具傳送驅動馬達(motor)。在該數值控制裝置中，控制機構具有：操作手段，用來進行各種設定；振動切削資訊儲存手段，對應於操作手段所設定之工件之轉速或切削工具每旋轉1次之切削工具之傳送量將因應於傳送軸之慣量(inertia)或馬達特性等機械特性之至少切削工具傳送機構之前進量、後退量、前進速度、後退速度預先儲存在列表，作為使切削工具可在至少2軸方向同步傳送地動作之25Hz以上之低頻率動作之資料(data)；和馬達控制手段，根據被儲存在振動切削資訊儲存手段之該資料，控制切削工具傳送驅動馬達。
利用此種方式，當在列表存在有從操作手段設定之工件之轉速或切削工具每旋轉1次之切削工具之 傳送量之情況時，係利用與其對應之切削工具傳送機構之前進量，後退量，前進速度，後退速度進行切削加工。另外，當在列表未存在有從操作手段設定之工件之轉速或切削工具每旋轉1次之切削工具之傳送量之情況時，就顯示未被程式(program)設定在適當值之主旨的警告，使處理結束。
另外，在控制用以進行輪廓控制之2軸以上 之控制軸，以進行輪廓控制之數值控制裝置中，已提案有一種數值控制裝置(例如，參照專利文獻2)，可產生同時控制2軸以上之控制軸而進行劈削(chopping)動作之時，並且進行輪廓控制之移動資料。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5033929號公報
[專利文獻2]日本專利第4293132號公報
但是，上述專利文獻1係有下述問題點：要作成使設定在列表之切削工具在至少2軸方向同步地傳送動作之25Hz以上之低頻率動作的資料係非常困難。例如，在作成該列表時，必須依工件之轉速或切削工具每旋轉1次之切削工具之每個傳送量，決定切削工具傳送機構之前進量、後退量、前進速度、後退速度，所以必需網羅數值 控制裝置所使用之工件之各種轉速或切削工具每旋轉1次之切削工具之各種傳送量。因此，列表之作成需要大量之勞力。
另外，在輸入未被設定在列表之工件之轉 速或切削工具每旋轉1次之切削工具之傳送量之情況時，因為會不進行加工就使處理結束，所以會有：至實際開始處理為止，不清楚從操作手段輸入之條件是否能進行加工之問題點。
另外，專利文獻2係有關於一面進行劈削一 面進行輪廓控制用之數值控制裝置。劈削動作係與專利文獻1同樣為一面伴隨著振動一面進行輪廓控制者，但係以振動之方向相對於輪廓控制之方向以既定之角度相交為前提，並未考慮到在加工方向使工具振動之情形。
本發明針對上述之問題研創者，其目的是 獲得一種數值控制裝置，在一面沿著加工路徑振動一面進行加工之數值控制裝置中，不需要用以儲存工具之振動條件之列表，而在利用加工程式給予加工路徑時，就可在加工路徑上使工具一面以既定之頻率振動一面進行加工。
為著達成上述之目的，本發明之數值控制裝置，係利用設在工具及/或加工對象之2個以上之驅動軸，使上述工具和上述加工對象一面相對移動一面進行上述加工對象之加工，其特徵在於具備有：解析處理手段，係取得在加工程式之移動路徑上移動之移動指令，和沿著 上述移動路徑振動之振動條件；指令移動量算出手段，係算出指令移動量，該指令移動量係單位時間之由上述移動指令造成之移動量；振動移動量算出手段，係使用上述振動條件，算出振動移動量，該振動移動量係在與上述移動指令對應之時刻之上述單位時間之由振動造成之移動量；和移動量合成手段，合成上述指令移動量和上述振動移動量而算出合成移動量，以從成為上述合成移動量之算出基準之位置移動達上述合成移動量之位置位於上述移動路徑上之方式，求得上述單位時間內之移動量。
依照本發明時，因為可以根據所具有之振動條件，例如頻率和振幅，使數值控制裝置具有沿著加工路徑之振動，所以不需要用來儲存工具之振動條件之列表，具有可以以各種條件進行加工之效果。
1‧‧‧數值控制裝置
10‧‧‧驅動部
11‧‧‧伺服馬達
12‧‧‧檢測器
13‧‧‧伺服控制部
13X‧‧‧X軸伺服控制部
13Z‧‧‧Z軸伺服控制部
14‧‧‧主軸馬達
15‧‧‧檢測器
16‧‧‧主軸伺服控制部
20‧‧‧輸入操作部
30‧‧‧顯示部
40‧‧‧控制運算部
41‧‧‧輸入控制部
42‧‧‧資料設定部
43‧‧‧記憶部
44‧‧‧畫面處理部
45‧‧‧解析處理部
46‧‧‧機械控制信號處理部
47‧‧‧PLC電路部
48‧‧‧內插處理部
49‧‧‧加減速處理部
50‧‧‧軸資料輸出部
61‧‧‧加工對象
62‧‧‧工具
101‧‧‧移動路徑
131‧‧‧振動條件收信部
132‧‧‧軸振動移動量算出部
133‧‧‧移動量合成部
431‧‧‧記憶區域
432‧‧‧加工程式
433‧‧‧畫面顯示資料
434‧‧‧共有區域
451‧‧‧移動指令產生部
452‧‧‧振動指令解析部
481‧‧‧指令移動量算出部
482‧‧‧振動移動量算出部
483‧‧‧移動量合成部
484‧‧‧合成移動量分解部
485‧‧‧指令移動量分解部
486‧‧‧振動移動量分解部
487‧‧‧軸移動量合成部
488‧‧‧振動條件算出部
489‧‧‧振動模式指令部
L‧‧‧移動距離
T‧‧‧所需時間
△L‧‧‧指令移動量
△t‧‧‧內插週期(單位時間)
t1至t7‧‧‧時刻
第1圖是方塊(block)圖，用來顯示實施形態1之數值控制裝置之構造之一實例。
第2圖(a)及(b)係示意顯示實施形態1之數值控制裝置之軸之構造的圖。
第3圖示意顯示實施形態1之加工方法的圖。
第4圖係顯示實施形態1之加工程式之一例的圖。
第5圖是流程圖(flowchart)，用來顯示實施形態1之伴隨振動之內插處理之一例。
第6圖(a)至(f)係顯示實施形態1之伴隨振動之內插處理之具體之處理順序之一例。
第7圖係顯示以第6圖求得之合成移動量之每單位時間之方向和大小的圖。
第8圖(a)至(c)係顯示移動路徑為圓弧狀之情況時之X軸和Z軸之指令位置的圖。
第9圖係示意顯示實施形態1之利用鑽孔(drill)之加工方法的圖。
第10圖是方塊圖，用來顯示實施形態2之數值控制裝置之構造之一例。
第11圖是流程圖，用來顯示實施形態2之伴隨振動之內插處理之順序之一例。
第12圖係示意顯示實施形態2之加工方法的圖。
第13圖(a)至(c)係概念性顯示實施形態2之對移動路徑之振動附加的圖。
第14圖(a)至(c)係顯示實施形態2之加工處理時，Z軸和X軸之位置指令值隨著時間變化之一實例。
第15圖是方塊圖，用來顯示實施形態3之數值控制裝置之構造之一例。
第16圖是流程圖，用來顯示實施形態3之在控制運算部側之伴隨振動之內插處理之步驟之一例。
第17圖是流程圖，用來顯示實施形態3之在驅動部側產生振動之處理順序之一例。
以下參照附圖用來詳細地說明本發明之實施形態之數值控制裝置。另外，並不利用該等之實施形態來限定本發明。
實施形態1.
第1圖是方塊圖，用來表示實施形態1之數值控制裝置之構造之一例。數值控制裝置1具有驅動部10，輸入操作部20，顯示部30，和控制運算部40。
驅動部10是驅動機構，至少在2軸方向驅動加工對象和工具之任一方或雙方。在此處具有：伺服(servo)馬達11，用來使加工對象及/或工具朝在數值控制裝置1上規定之各個軸方向移動；檢測器12，用來檢測伺服馬達11之位置/速度；及各個軸方向之伺服控制部13(X軸伺服控制部13X、Z軸伺服控制部13Z、…。另外，在以下之說明中，當不需要區別驅動軸之方向之情況時，就單記載為伺服控制部13)，根據來自檢測器12之位置/速度，進行加工對象及/或工具之位置或速度之控制。另外，具有：主軸馬達14，用來使被設在加工對象之主軸旋轉；檢測器15，用來檢測主軸馬達14之位置/轉速；及主軸伺服控制部16，根據來自檢測器15之位置/轉速，控制被設在加工對象之主軸之旋轉。
輸入操作部20由鍵盤(keyboard)或按鈕(button)、滑鼠(mouse)等之輸入手段構成，進行由使用者(user)所為之對數值控制裝置1之命令(command)等之輸入，或進行加工程式或參數(parameter)等之輸入。顯示部 30由液晶顯示裝置等顯示手段構成，用來顯示藉由控制運算部40處理過之資訊。
控制運算部40具有輸入控制部41，資料設 定部42，記憶部43，畫面處理部44，解析處理部45，機械控制信號處理部46，PLC(Programmable Logic Controller,可程式邏輯控制器)電路部47，內插處理部48，加減速處理部49，和軸資料輸出部50。
輸入控制部41接受從輸入操作部20輸入之 資訊。資料設定部42將在輸入控制部41接受到之資訊記憶在記憶部43。例如，在被輸入之內容為加工程式432之編輯之情況時，係反映被記憶在記憶部43之加工程式432所編輯之內容，在輸入參數之情況時，係記憶在記憶部43之參數之記憶區域431。
記憶部43係記憶在控制運算部40之處理所 使用之參數431、所執行之加工程式432、被顯示在顯示部30之畫面顯示資料433等資訊。另外，在記憶部43設有共有區域(area)434，用來記憶參數431、加工程式432以外之暫時使用之資料。畫面處理部44係進行將記憶部43之畫面顯示資料顯示在顯示部30之控制。
解析處理部45具有：移動指令產生部451， 係讀入包含有1個以上之區塊(block)之加工程式，就每1個區塊解析所讀入之加工程式，並產生以1個區塊移動之移動指令；和振動指令解析部452，係解析在加工程式是否包含有振動指令，而在包含振動指令之情況時，產生被 包含在振動指令之頻率和振幅等之振動資訊。
機械控制信號處理部46係在利用解析處理 部45讀入輔助指令以作為使數值控制軸(驅動軸)動作之指令以外之使機械動作之指令之情況時，將係為輔助指令已被下達之信息通知PLC電路部47。PLC電路部47在從機械控制信號處理部46接受到輔助指令已被下達之通知時，就執行與該輔助指令對應之處理。
內插處理部48具有：指令移動量算出部 481，係使用解析處理部45解析過之移動指令，算出屬於在單位時間(內插週期)移動之移動量的指令移動量；振動移動量算出部482，係算出振動移動量，該振動移動量係使工具或加工對象振動之在單位時間之移動量；移動量合成部483，用來算出將每單位時間之指令移動量和振動移動量合成之合成移動量；和合成移動量分解部484，以在移動路徑內通過之方式，從每單位時間之合成移動量算出各個驅動軸之移動量。
加減速處理部49係依照預先指定之加減速 型態(pattern)，將從內插處理部48輸出之各個驅動軸之合成移動量，變換成為考慮到加減速之每單位時間之移動指令。軸資料輸出部50將在加減速處理部49處理過之每單位時間之移動指令，輸出到用以控制各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…。
為了使工具或加工對象一面振動一面進行加工，亦可如上述之方式，在進行加工時，使加工對象和 工具相對地移動。第2圖係示意性顯示進行旋轉切削加工之實施形態1之數值控制裝置之軸之構造的圖。在該圖中設有與圖紙內垂直之Z軸和X軸。第2圖(a)是將加工對象61固定，例如僅使進行旋轉切削加工之屬於旋轉切削加工用工具之工具62朝Z軸和X軸方向移動之情況，第2圖(b)是使加工對象61朝Z軸方向移動，並使工具62朝X軸方向移動之情況。即使在該等任一情況下，藉由在移動之對象(加工對象61及/或工具62)設置伺服馬達11，仍然可以進行以下所說明之處理。
第3圖係示意性顯示實施形態1之加工方法 的圖。在此處所示之情況，係設有與圖紙內垂直之Z軸和X軸，並沿著該ZX面內之移動路徑101，使工具62和加工對象一面相對移動一面進行加工。在實施形態1中，當沿著移動路徑101使工具62相對於加工對象相對移動時，以描繪移動路徑101之方式使工具62振動。亦即，在直線之區間以沿著直線往復之方式使工具62振動，在曲線之區間以沿著曲線往復之方式使工具62振動。另外，使工具62振動之記載係使工具62相對於加工對象61相對運動，實際上，亦可如第2圖所示使工具62和加工對象61之任一方移動。以下之說明亦同。
第4圖顯示實施形態1之加工程式之一例的圖。加工程式係依每一列(區塊)被讀入並加以執行。該加工程式中之列401之「M3 S1000；」是主軸之旋轉指令，列403之「G01 X10.0 Z20.0 F0.01；」是直線內插之指令， 列404之「G02 X14.0 Z23.5 R4.0；」是順時鐘旋轉之圓弧內插之指令，是在一般之數值控制裝置使用之指令。
另一方面，列402之「G200 F50 A0.03；」 和列405之「G201；」係用來下達本實施形態1之振動切削之指令者，且為新設的指令。在此處，指令「G200」係表示振動切削之開始之意，指令「G201」係表示振動切削之結束之意。另外，「F」和與其連接之數值表示振動之頻率(Hz)之意，「A」和與其連接之數值表示振動之振幅(例如mm)之意。另外，此係為一例，表示振動切削之開始和結束、振動之頻率和振幅之記號亦可以使用其他記號，對於頻率和振幅之指令值雖然可以使用任意之數值，但是為了在曲線路徑上以良好之精確度振動，或利用振動將切削所產生之切屑更細地分斷時，一般是以微小之振動(振幅為數十微米(micrometer)以下而且頻率為數百Hz以下)下達指令。
其次，說明實施形態1之數值控制裝置之加 工方法。第5圖是流程圖，用來顯示實施形態1之伴隨振動之內插處理之一例。
首先，利用解析處理部45之移動指令產生 部451，從加工加工程式將移動指令輸出到內插處理部48，該移動指令具有包含工具及/或加工對象之位置和速度之移動路徑。另外，利用振動指令解析部452將包含頻率和振幅之振動條件輸出到內插處理部48。內插處理部48取得由解析處理部45輸出之移動指令和振動條件(步驟 (step)S11)。
接著，內插處理部48之指令移動量算出部 481從移動指令算出每單位時間(內插週期)之指令移動量(係移動指令造成之移動量)(步驟S12)。亦即，依照直線內插、圓弧內插等種類，利用預定之手法求得。
然後，振動移動量算出部482算出屬於每單 位時間之振動造成之移動量的振動移動量(步驟S13)。振動移動量係假定所取得之振動條件(頻率、振幅)之正弦波，求得與這次之內插時刻對應之正弦波上之位置，且求得與這次之內插時刻對應之振動移動量作為與前次內插時刻之位置之差(亦即，當在第6圖(e)中將這次之內插時刻設為t2時，即求得時刻t2之△a2)。
其次，移動量合成部483算出將指令移動量 和振動移動量合成之合成移動量(步驟S14)。在此處是將振動移動量加算在指令移動量者。
然後，合成移動量分解部484以在移動路徑 內通過之方式，算出將每單位時間之合成移動量分解成為各個驅動軸之成分之軸移動量(步驟S15)。然後，算出之軸移動量經由軸資料輸出部50輸出到各個驅動軸之伺服控制部13(步驟S16)。
另外，在步驟S14，當合成移動量之終點之 位置相對加工開始位置位在加工方向之相反側之情況時，或當合成移動量之終點相對加工結束位置超過加工方向側之情況時，會加工到未預期之區域。因此，亦可在合成移 動量之終點之位置相對加工開始位置位於加工方向之相反側之情況時，以合成移動量之終點之位置不超過加工開始點之方式，修正合成移動量，或在合成移動量之終點相對加工結束位置超過加工方向側之情況時，以合成移動量之終點不超過加工結束點之方式，修正合成移動量。
然後，指令移動量算出部481判定下達指令 過之指令移動量之目前為止的合計值是否未達目標移動量(步驟S17)。在指令移動量之合計值未達目標移動量之情況時(在步驟S17為Yes之情況時)，使處理回到步驟S12，重複執行上述之處理。另一方面，在指令移動量之合計值達到目標移動量之情況時(步驟S17為No之情況時)，因為加工已進行到目標位置，所以使處理結束。
第6圖係顯示實施形態1之伴隨振動之內插 處理之具體處理順序之一實例。第7圖係顯示在第6圖求得之合成移動量之每單位時間之方向和大小的圖。首先，如第6圖(a)所示，說明在ZX平面內沿著圓弧狀之移動路徑，使工具和加工對象相對移動之情況。在加工程式規定有加工開始點、加工結束點、工具相對於加工對象之相對移動速度F、內插方式(直線內插，圓弧內插等)、和振動條件，內插處理部48在步驟S11取得該等之條件。
指令移動量算出部481使用加工開始點，加 工結束點，移動速度和內插方式，求得從加工開始點到加工結束點之移動距離L和所需時間T。此時之移動距離相對於時間之關係如第6圖(b)所示。
然後，從移動距離L和內插週期(單位時間) △t，求得屬於在各個時刻之每單位時間之移動量的指令移動量△L(步驟S12)。其結果如第6圖(d)所示。該第6圖(d)係使第6圖(b)之時刻t1至t7之間擴大顯示者。在此處，指令移動量△L係設為在任何時刻均為固定者。
首先，指令移動量算出部481係求得在時刻 t1之指令移動量△L。另外，振動移動量算出部482係使用從加工程式獲得之振動條件，作成第6圖(c)所示之顯示振動之時間上的變化之函數，求得屬於在時刻t1之每單位時間(內插週期)△t之振動造成之移動量的振動移動量△a1(步驟S13)。其結果如第6圖(e)所示。該第6圖(e)亦使第6圖(b)之時刻t1至t7之間擴大地顯示。
移動量合成部483係將指令移動量△L和振 動移動量△a1予以合計，以求得在時刻t1之每單位時間之合成移動量s1(步驟S14)。其係藉由將從第6圖(e)求得之振動移動量△a1加算在第6圖(d)而求得者，其結果成為如第6圖(f)所示。在此處，將時刻t1之每單位時間△t之合成移動量s1(=△L+△a1)，予以加算至在時刻t1之位置P1。從該位置P1以通過移動路徑達合成移動量s1之方式加算後之位置係成為移動目的地之位置P2。在此處，假如知道內插方式和移動量，就可以算出移動目的地之位置。
其次，如第7圖之時刻t1所示，合成移動 量分解部484依照移動路徑上之現在之位置P1和內插方式，將每單位時間之合成移動量s1分配至驅動軸Z、X之 成分之移動量s1Z、s1X(步驟S15)。然後，軸資料輸出部50對X軸伺服控制部13X下達移動量s1X的指令，對Z軸伺服控制部13Z下達移動量s1Z的指令(步驟S16)。另外，此時被下達指令之移動量s1Z、s1X，係在加減速處理部49進行加減速處理者。
然後，判定下達指令過移動量之合計值是 否未達目標移動量(步驟S17)。在此處之情況，因為下達指令過移動量之合計值未達目標移動量，所以進行下一個時刻t2之處理。
在時刻t2，因為每單位時間之指令移動量 為△L，振動移動量為△a2，所以從該等移動量求得每單位時間之合成移動量s2(=△L+△a2)。另外，利用此種方式，決定單位時間後之移動目的地之位置P3。該位置P3是沿著移動路徑，在位置P2加算了合成移動量s2者。另外，如第7圖之時刻t2所示，從該合成移動量s2求得各個驅動軸方向之各個軸移動量s2Z、s2X。
在時刻t3，因為每單位時間之指令移動量 為△L，振動移動量為△a3，所以從該等移動量求得每單位時間之合成移動量s3(=△L+△a3)。另外，利用此種方式，決定單位時間後之移動目的地之位置P4。該位置P4是沿著移動路徑，在位置P3加算了合成移動量s3(=△L+△a3)者。如第6圖(f)所示，該合成移動量s3係與在時刻t1、t2之合成移動量s1、s2成為相反方向。如第7圖之時刻t3所示，從該合成移動量s3求得各個驅動軸方向之 各個軸移動量s3Z、s3X。對於其後之點亦進行同樣之處理。
然後，在時刻t6，因為每單位時間之指令移動量為△L，振動移動量為△a6，所以從該等移動量求得每單位時間之合成移動量s6(=△L+△a6)。另外，利用此種方式，決定單位時間後之移動目的地之位置P7。該位置P7是沿著移動路徑，在位置P6加算了合成移動量s6者。另外，如第7圖之時刻t6所示，從該合成移動量S6求得各個驅動軸方向之各個軸移動量s6Z、s6X。在此例中，位置P7與未施加振動時之移動路徑上之時刻t7之位置一致。依照上述之方式，進行沿著移動路徑施加振動而使工具相對於被加工物移動之處理。
第8圖係顯示移動路徑為圓弧狀之情況時之X軸和Z軸之指令位置的圖。如第8圖(a)所示，在圖紙內取Z軸和X軸，以工具62在ZX平面內相對於加工對象描繪圓弧狀之移動路徑的方式，使工具62或加工對象之位置移動。在該加工中，施加振動之位置相對於時間描繪正弦波之振動。在加工開始點P0，工具62相對於加工對象之移動方向成為Z軸方向，在加工結束點P1，工具62相對於加工對象之移動方向成為X軸方向。因此，在加工開始時，振動僅有Z軸方向之成分，沒有X軸方向之成分。隨著工具62在移動路徑上之行進，振動之各個驅動軸方向之成分成為在Z軸方向逐漸減少，且在X軸方向逐漸增大。另外，在加工結束時，振動僅有X軸方向之成分，沒有Z軸方向之成分。依照此種方式，依照工具62之移動 方向變化振動角度的樣子係如第8圖(b)和(c)所示。
在本實施形態1中，在加工程式設有指令， 該指令用來進行規定有在加工中沿著移動路徑施加之振動之頻率和振幅的振動切削，並在內插處理部48將每單位時間之振動移動量加在每單位時間之指令移動量而算出合成移動量，以使該合成移動量通過移動路徑上之方式，算出分解成為驅動軸方向之成分之軸移動量。利用此種方式，控制運算部40可以沿著加工路徑施加振動。另外，因為沿著加工路徑施加振動，所以可以防止切削到加工路徑以外之位置或過度切削加工對象的情形。
另外，在合成移動量相對加工開始位置變 為加工方向之相反側之情況時，以合成移動量之終點不超過加工開始點之方式，修正合成移動量，或在合成移動量相對加工結束位置超過加工方向側之情況時，以合成移動量之終點不超過加工結束點之方式，修正合成移動量。利用此種方式，具有不會進行從加工開始位置和加工結束位置突出之加工的效果。
另外，因為在加工程式記述有進行振動切 削之指令，所以控制運算部40不需要保持與在加工時施加之振動之有關之列表，另外，亦具有可以節省將與振動有關之加工條件輸入到列表之勞力的效果。另外，因為在內插處理時附加振動，所以與當將振動條件以指定有比內插處理大之區間之加工程式直接下達指令(進行前進/後退之重複指令)之情況比較時，具有可以產生更高頻率之振動 而進行加工之效果。
另外，在實施形態1中，在鑽孔加工時亦可 以進行同樣之振動加工。第9圖係示意顯示實施形態1之鑽孔之加工方法的圖。在使用鑽頭63進行鑽孔加工之情況時，雖然必需進行直線之輪廓控制，但是亦可以在其直線形狀之加工路徑上同樣地進行振動控制。另外，該直線形狀上之加工路徑亦可以在傾斜方向101進行振動控制。在鑽孔加工時，不會發生如同上述之切削到加工路徑101以外之位置的情形，但仍然具有與上述同樣之不會從加工開始位置和加工結束位置突出之效果，和可以產生更高之振動之效果。
實施形態2.
第10圖是方塊圖，用來顯示實施形態2之數值控制裝置之構造之一例。該數值控制裝置1與實施形態1之不同在於內插處理部48之構造。亦即，內插處理部48具有：指令移動量算出部481，使用解析處理部45所解析之移動指令，算出屬於在單位時間(內插週期)移動之移動量之指令移動量；振動移動量算出部482，算出振動移動量，該振動移動量係因使工具或加工對象振動而造成之在單位時間之移動量；指令移動量分解部485，算出屬於指令移動量在各個驅動軸方向之移動量的軸指令移動量；振動移動量分解部486，依照各個驅動軸之軸指令移動量之比，算出軸振動移動量，該軸振動移動量係振動移動量在各個驅動軸方向之移動量；和軸移動量合成部487，使 各個驅動軸方向之軸指令移動量和軸振動移動量相加，算出各個驅動軸之軸合成移動量。另外，在與實施形態1相同之構成元件附加相同之符號而省略其說明。
其次，說明利用實施形態2之數值控制裝置 進行之加工方法。第11圖是流程圖，用來顯示實施形態2之伴隨振動之內插處理之順序之一例。
首先，與實施形態1之第2圖之步驟S11 至步驟S13同樣地，取得從解析處理部45輸出之移動指令和振動條件，指令移動量算出部481從移動指令算出每單位時間之指令移動量，振動移動量算出部482從振動條件算出每單位時間之振動移動量(步驟S31至S33)。
其次，指令移動量分解部485將指令移動量 分解成為各個驅動軸方向之成分，算出軸指令移動量(步驟S34)。利用此種方式，獲得各個驅動軸方向之軸指令移動量之比。
然後，振動移動量分解部486使用各個驅動 軸方向之分解指令移動量之比，算出將振動移動量分解成為各個驅動軸方向之成分之軸振動移動量(步驟S35)。
其次，軸移動量合成部487將在步驟S34 求得之軸指令移動量和在步驟S35求得之軸振動移動量加算到每一個驅動軸，算出各個驅動軸之軸合成移動量(步驟S36)。然後，軸資料輸出部50將所算出之軸合成移動量輸出到各個驅動軸之伺服控制部13(步驟S37)。
另外，在步驟S36，當各個驅動軸之軸合成 移動量之終點相對加工開始位置成為加工方向之相反側之情況時，或各個驅動軸之軸合成移動量之終點相對加工結束位置超過加工方向側之情況時，會加工到未預期之區域。因此，亦可以在各個驅動軸之軸合成移動量之終點相對加工開始位置成為加工方向之相反側之情況時，以軸合成移動量之終點不超過加工開始點之方式，修正軸合成移動量，或在各個驅動軸之軸合成移動量之終點相對加工結束位置超過加工方向側之情況時，以軸合成移動量之終點不超過加工結束點之方式，修正軸合成移動量。
然後，指令移動量算出部481判定下達指令 過之指令移動量至目前為止之合計值是否未達目標移動量(步驟S38)。在指令移動量之合計值未達目標移動量之情況時(步驟S38為Yes之情況時)，使處理回到步驟S32，重複執行上述之處理。另一方面，在指令移動量之合計值達到目標移動量之情況時(步驟S38為No之情況時)，因為加工已進行到目標位置，所以使處理結束。
第12圖係示意顯示實施形態2之加工方法 的圖。在此處顯示設有與圖紙內垂直之Z軸和X軸，沿著該ZX面內之移動路徑101使工具62和加工對象一面相對移動一面進行加工之情況。在實施形態2中，當沿著移動路徑101使工具62相對於加工對象相對移動時，使工具62朝在與移動路徑101上之內插週期對應之位置之切線方向振動。亦即，在直線之區間以沿著直線往復之方式使工具62振動，在曲線之區間，以沿著在與內插週期對應之位 置的切線方向往復之方式使工具62振動。
第13圖係概念性顯示實施形態2之對移動 路徑之振動之附加的圖。第13圖(a)顯示指令移動量隨著時間之變化。在該圖中，橫軸為時間，縱軸為傳送軸之位置指令值。隨著時間之經過，傳送軸位置指令值係直線地增加。
第13圖(b)顯示振動移動量隨著時間之變 化，橫軸為時間，縱軸為傳送軸之位置指令值。隨著時間之經過，傳送軸之位置指令值係週期性地增減。在此例中，傳送軸位置指令值係顯示為相對於時間之正弦波。利用該圖獲得所施加之振動的振幅和頻率(=1/波長)。相反地，藉由任意地設定振幅和頻率可以獲得任意之振動移動量。
第13圖(c)是將(a)和(b)合成者。在該圖中 亦是橫軸為時間，縱軸為傳送軸之位置指令值。另外，合成前之移動指令造成之移動量和振動造成之移動量以虛線表示，將該等二者合成之合成移動量係以實線表示。依照此種方式，在實施形態2中，係相對於移動指令造成之移動量，一面使移動量增減一面進行加工。
第14圖係顯示實施形態2之加工處理時的 Z軸和X軸之位置指令值之隨著時間變化之一例的圖。第14圖(a)顯示工具之加工路徑之一例。在此處，顯示以在ZX平面內相交之角度不同之2個連續線段作為移動路徑之加工之例子。指令I是X軸方向之移動量比Z軸方向之移動量少之情況，指令II是X軸方向之移動量和Z軸方向 之移動量相同之情況。
第14圖(b)係顯示Z軸位置指令值之隨著時 間變化的圖，第14圖(c)係顯示X軸位置指令值之隨著時間變化的圖。在第14圖(b)，直線AZ顯示由於從移動路徑之開始點開始的移動指令造成之Z軸方向之位置之變化，曲線BZ顯示由振動造成之Z軸方向之位置之變化。另外，曲線CZ是將直線AZ和曲線BZ合成者。另外，在第14圖(c)，直線AX顯示由於從移動路徑之開始點開始的移動指令造成之X軸方向之位置之變化，曲線BX顯示由於振動造成之X軸方向之位置之變化。另外，曲線CX是將直線AX和曲線BX合成者。在指令I中，Z軸方向之移動量比X軸方向大，在指令II中，X軸方向和Z軸方向之移動量相同。
在執行各個指令之期間，依照將具有以各 個指令所規定之方向之移動指令量分解成Z軸和X軸方向之軸指令移動量之比，將每單位時間之振動移動量分解成Z軸和X軸方向。結果，在執行指令I之期間，Z軸方向之振動成分變大，在執行指令II之期間，Z軸方向和X軸方向之振動成分變成相同大小。
在本實施形態2亦可以獲得與實施形態1 同樣之效果。另外，亦具有運算處理負載比實施形態1變輕之效果。
實施形態3.
第15圖是方塊圖，用來顯示實施形態3之 數值控制裝置之構造之一例。該數值控制裝置1構建成在伺服控制部13X、13Z、…側附加在實施形態2中由移動指令形成之移動路徑的振動，其與實施形態2之數值控制裝置之不同在於內插處理部48和各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…之構造。
內插處理部48具有：指令移動量算出部 481，使用解析處理部45所解析之移動指令，算出屬於在單位時間(內插週期)移動之移動量的指令移動量；指令移動量分解部485，算出屬於指令移動量在各個驅動軸方向之移動量的軸指令移動量；振動條件算出部488，從所取得之振動條件，算出每單位時間之各個驅動軸之振動條件；和振動模式指令部489，將在振動模式(mode)之加工之ON(執行)/OFF(結束)之指令，通知各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…。振動條件算出部488依照在指令移動量分解部485算出之各個驅動軸之軸指令移動量間之比，分配振動條件之振幅。在指令移動量分解部485作成之各個驅動軸之軸指令移動量，係經由加減速處理部49和軸資料輸出部50，輸出到用以控制各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…。
另外，各個驅動軸之伺服控制部13(X軸伺 服控制部13X、Z軸伺服控制部13Z)具有：振動條件收信部131，用來接收來自控制運算部40之在振動模式執行加工之ON/OFF之指令，和來自控制運算部40之軸指令移動量和每單位時間之各個驅動軸之振動條件；軸振動移動 量算出部132，使用接收到之振動條件，算出屬於每單位時間之由振動造成之移動量的軸振動移動量；和移動量合成部133，將接收自軸資料輸出部50之軸指令移動量和在軸振動移動量算出部132所算出之軸振動移動量予以合成而算出移動量，將與合成移動量對應之電流指令施加到伺服馬達11。
其次，說明實施形態3之數值控制裝置之加 工方法。第16圖是流程圖，用來顯示實施形態3之在控制運算部側之伴隨振動之內插處理之順序之一例，第17圖是流程圖，用來顯示實施形態3之在驅動部側使振動產生之處理順序之一例。
首先，一面參照第16圖一面說明在控制運 算部40側之處理。利用解析處理部45之移動指令產生部451，從加工程式將包含工具及/或加工對象之目標位置和速度和移動路徑之移動指令，輸出到內插處理部48。另外，利用振動指令解析部452將包含頻率和振幅之振動條件，輸出到內插處理部48。內插處理部48取得利用解析處理部45輸出之移動指令和振動條件(步驟S51)。
其次，振動模式指令部489在接收到來自解 析處理部45之振動條件時，將使振動模式有效之指令發送到各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…(步驟S52)。然後，指令移動量算出部481從移動指令算出屬於每單位時間(內插週期)之由移動指令造成之移動量的指令移動量(步驟S53)。此係依照直線內插，圓弧內插等之種類，利用 預定之手法求得。
然後，指令移動量分解部485將指令移動量 分解成為各個驅動軸方向之成分，並算出軸指令移動量(步驟S54)。利用此種方式，獲得各個驅動軸方向之軸指令移動量之比。
其次，振動條件算出部488以在步驟S54 所取得之各個驅動軸方向之軸指令移動量之比，分配所取得之振動條件之振幅，算出各個驅動軸方向之振動條件(步驟S55)。
然後，軸資料輸出部50將算出之每單位時 間之各個驅動軸之軸指令移動量和各個驅動軸之振動條件，輸出到對應之驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…(步驟S56)。
然後，指令移動量算出部481判定下達指令 過之指令移動量之目前為止之合計值是否未達目標移動量(步驟S57)。在指令移動量之合計值未達目標移動量之情況時(在步驟S57為Yes之情況時)，就使處理回到步驟S53，重複執行上述之處理。另一方面，在指令移動量之合計值達到目標移動量之情況時(在步驟S57為No之情況時)，因為加工已進行到目標位置，所以振動模式指令部489對各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…輸出使振動模式無效(停止)之指令(步驟S58)，使處理結束。
其次，一面參照第17圖一面說明在驅動部 10側之處理。首先，各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、… 之振動條件收信部131，係在接收到來自控制運算部40之振動模式時(步驟S71)，判定振動模式是否有效(步驟S72)。
在振動模式為有效之情況時(在步驟S72為 Yes之情況時)，振動條件收信部131係接收來自控制運算部40所發送之每單位時間之軸指令移動量和每單位時間之振動條件(步驟S73)。
其次，軸振動移動量算出部132使用所取得 之每單位時間之振動條件，算出每單位時間之由振動造成之振動移動量(步驟S74)。然後，移動量合成部133將取得之每單位時間之軸指令移動量和算出之振動移動量相加，算出合成移動量(步驟S75)。然後，將與合成移動量對應之電流指令施加在伺服馬達11(步驟S76)，使處理結束。
另一方面，在步驟S72當振動模態非為有效 之情況時(在步驟S72為No之情況時)，振動條件收信部131對伺服馬達11施加與每單位時間之軸指令移動量對應之電流指令(步驟S77)，使處理結束。
利用此種構造和順序亦可以進行與實施形態2同樣之加工。
在實施形態3中，利用各個驅動軸之伺服控制部13X、13Z、…產生與被加工程式下達指令之振動指令對應之振動。在伺服控制部13X、13Z、…之控制可以利用比內插週期短之週期進行，所以除了可以獲得實施形態2之效果外，還可以獲得能夠產生更高頻率之振動之效果。
另外，在上述之說明中，所示之情況是使 加工對象及/或工具朝2軸方向移動，但是亦可同樣適用在於3軸方向以上移動，進行加工之情況。
在此處說明上述之實施形態1至3與專利文 獻2之不同。專利文獻2係有關於一面進行劈削一面進行輪廓控制之數值控制裝置者。專利文獻2所述之劈削動作是以研磨加工為目的者，使用研磨用工具，一面沿著進行研磨之形狀進行輪廓控制，一面使工具朝與輪廓控制之方向基本上正交之方向(或具有既定角度之交叉方向)振動來進行加工。因此，與使用刀尖塊(tool bit)(旋轉切削加工用工具)進行旋轉切削加工，亦即，與一面進行輪廓控制旋轉切削形狀，一面在輪廓控制之方向使刀尖塊振動之本案的加工相比，就本質上而言，振動控制係為不同者，專利文獻2所記載之振動控制之技術不能適用在本案之振動控制技術。在將劈削之振動和本案之振動比較時，其實際上使用之振動之振幅或週期，在劈削分別為毫米(millimeter)、數Hz之等級(order)，與此相對地，在本案之振動中，分別位於數十微米(millimeter)以下，數十至數百Hz之等級。
(產業上之可利用性)
依照上述之方式，本發明之數值控制裝置適用在使用有加工程式之工作機械之數值控制。
1‧‧‧數值控制裝置
10‧‧‧驅動部
11‧‧‧伺服馬達
12‧‧‧檢測器
13X‧‧‧X軸伺服控制部
13Z‧‧‧Z軸伺服控制部
14‧‧‧主軸馬達
15‧‧‧檢測器
16‧‧‧主軸伺服控制部
20‧‧‧輸入操作部
30‧‧‧顯示部
40‧‧‧控制運算部
41‧‧‧輸入控制部
42‧‧‧資料設定部
43‧‧‧記憶部
44‧‧‧畫面處理部
45‧‧‧解析處理部
46‧‧‧機械控制信號處理部
47‧‧‧PLC電路部
48‧‧‧內插處理部
49‧‧‧加減速處理部
50‧‧‧軸資料輸出部
431‧‧‧記憶區域
432‧‧‧加工程式
433‧‧‧畫面顯示資料
434‧‧‧共有區域
451‧‧‧移動指令產生部
452‧‧‧振動指令解析部
481‧‧‧指令移動量算出部
482‧‧‧振動移動量算出部
483‧‧‧移動量合成部
484‧‧‧合成移動量分解部

Claims (4)

  1. 一種數值控制裝置，係利用設在工具及加工對象之至少其中任一方之2個以上之驅動軸，使上述工具和上述加工對象一面相對移動一面進行上述加工對象之加工，該數值控制裝置具備有：解析處理手段，係取得在加工程式之曲線移動路徑上移動之移動指令，和沿著上述曲線移動路徑振動之振動條件；指令移動量算出手段，係算出指令移動量，該指令移動量係單位時間之由上述移動指令造成之移動量；振動移動量算出手段，係使用上述振動條件，算出振動移動量，該振動移動量係在與上述移動指令對應之時刻之上述單位時間之由振動造成之移動量；及移動量合成手段，係合成上述指令移動量和上述振動移動量而算出合成移動量，以從成為上述合成移動量之算出基準之位置移動達上述合成移動量之位置係位於上述曲線移動路徑上之方式，求得上述單位時間內之移動量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之數值控制裝置，其中上述振動條件包含頻率和振幅；上述振動移動量算出手段，係從上述振動條件產生正弦波，並使用上述正弦波，算出在與上述移動指令對應之時刻之上述振動移動量。
  3. 一種數值控制裝置，具備有：驅動軸控制部，用來控制連接到設於工具及加工對象之至少其中任一方之2個以上之驅動軸之馬達，且依每一個馬達設置；及控制運算部，以一面使上述工具和上述加工對象相對移動一面進行上述加工對象之加工之方式，對上述驅動軸控制部進行指示；上述控制運算部具有：解析處理手段，係取得在加工程式之移動路徑上移動之移動指令，和沿著上述移動路徑振動之振動條件；指令移動量算出手段，係算出指令移動量，該指令移動量係單位時間之由上述移動指令造成之移動量；及振動條件算出手段，係從將上述指令移動量分解成為上述2個以上之上述驅動軸方向之軸指令移動量之比和上述振動條件，算出每一個上述驅動軸之振動條件；上述驅動軸控制部具有：軸振動移動量算出手段，從接收自上述控制運算部之每一個上述驅動軸之振動條件，算出軸振動移動量，該軸振動移動量係上述每單位時間之由振動造成之移動量；及移動量合成手段，係算出將上述軸指令移動量和 上述軸振動移動量合成後之合成移動量。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之數值控制裝置，其中上述振動條件包含頻率和振幅；上述控制運算部之上述振動條件算出手段，係從上述振動條件產生正弦波，並使用上述正弦波，算出在與上述移動指令對應之時刻之每一個上述驅動軸之振動條件。
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