TWI570532B - 數値控制裝置 - Google Patents

數値控制裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI570532B
TWI570532B TW104106209A TW104106209A TWI570532B TW I570532 B TWI570532 B TW I570532B TW 104106209 A TW104106209 A TW 104106209A TW 104106209 A TW104106209 A TW 104106209A TW I570532 B TWI570532 B TW I570532B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
vibration
frequency region
frequency
axis
unit
Prior art date
Application number
TW104106209A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201619726A (zh
Inventor
渡邊光雄
嵯峨崎正一
松本仁
篠原孝哲
三宮一彦
平田悠貴
Original Assignee
三菱電機股份有限公司
西鐵城時計股份有限公司
西鐵城精機股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機股份有限公司, 西鐵城時計股份有限公司, 西鐵城精機股份有限公司 filed Critical 三菱電機股份有限公司
Publication of TW201619726A publication Critical patent/TW201619726A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI570532B publication Critical patent/TWI570532B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/404—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/013—Control or regulation of feed movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B1/00—Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/12—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/34—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission
    • B23Q5/50—Feeding other members supporting tools or work, e.g. saddles, tool-slides, through mechanical transmission feeding step-by-step
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37077—Relative movement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37435—Vibration of machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45136—Turning, lathe

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Turning (AREA)

Description

數值控制裝置
本發明係關於進行工件(workpiece)與對工件進行加工之刀具相對地移動控制之數值控制裝置。
過去，曾經提出一種用於旋削加工之數值控制裝置(參照專利文獻1至3)，此數值控制裝置具有：使切削刀具相對於工件進給動作之切削刀具進給機構；以及使上述切削刀具低頻振動並控制切削刀具進給驅動馬達(motor)之控制機構。此數值控制裝置中的控制機構具有：進行各種設定之操作手段；依據由操作手段設定的工件的轉速或切削刀具每轉一圈之切削刀具的進給量，至少預先將依進給軸的慣性(inertia)或馬達特性等之機械特性而定之切削刀具進給機構的前進量、後退量、前進速度、後退速度做成表，作為使切削刀具同步而進給動作之能以25Hz以上的低頻動作之資料而儲存起來之振動切削資訊儲存手段；以及根據儲存於振動切削資訊儲存手段之該資料而控制切削刀具進給驅動馬達之馬達控制手段。藉此，沿著插值路徑而重複進行前進、後退動作來產生低頻振動。
[先前技術文獻] (專利文獻)
專利文獻1：日本特許第5033929號公報
專利文獻2：日本特許第5139591號公報
專利文獻3：日本特許第5139592號公報
在上述專利文獻1至3中，揭示了：將移動方向的振動疊加到由程式(program)所指定的移動指令而產生移動指令而驅動馬達之方法。然而，若對於程式中所指定的移動指令使會發生機械共振的頻率之低頻振動產生，則會有機械振盪之可能性。因此，必須避免疊加會發生機械共振的頻率帶之低頻振動。
本發明係有鑑於上述的課題而完成者，其目的在得到可自動選擇低頻振動切削中之最合適的振動條件之數值控制裝置。
為了解決上述的課題，達成上述的目的，本發明係一種利用設於刀具或加工對象之驅動軸，使前述刀具及前述加工對象相對地在伴隨振動之情況下沿著移動路徑移動而進行前述加工對象的加工之數值控制裝置，具備有：記憶有無效頻率區域之記憶部；以及根據使前述加工對象旋轉之主軸的轉速、前述主軸轉一圈期間的前述振動的振動次數、及前述無效頻率區域而決定前述振動的頻 率之振動條件決定部。
本發明之數值控制裝置係可產生可自動選擇低頻振動切削中之最合適的振動條件之效果。
1、2、3、4‧‧‧數值控制裝置
10‧‧‧驅動部
11‧‧‧伺服馬達
12、15‧‧‧檢測器
13X‧‧‧X軸伺服控制部
13X1‧‧‧X1軸伺服控制部
13X2‧‧‧X2軸伺服控制部
13Y1‧‧‧Y1軸伺服控制部
13Z‧‧‧Z軸伺服控制部
13Z1‧‧‧Z1軸伺服控制部
13Z2‧‧‧Z2軸伺服控制部
14‧‧‧主軸馬達
16‧‧‧主軸控制部
20‧‧‧輸入操作部
30‧‧‧顯示部
40‧‧‧控制演算部
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‧‧‧機械控制訊號處理部
47‧‧‧PLC電路部
48‧‧‧插值處理部
49‧‧‧加減速處理部
50‧‧‧軸資料輸出部
61‧‧‧加工對象
62‧‧‧刀具
431‧‧‧參數
432‧‧‧加工程式
433‧‧‧畫面顯示資料
434‧‧‧共用區域
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‧‧‧移動量疊加部
484‧‧‧振動條件決定部
485‧‧‧合成無效頻率區域作成部
486‧‧‧振動切削軸檢出部
4311‧‧‧無效頻率區域
第1圖係顯示基本形態之數值控制裝置的構成的一例之方塊(block)圖。
第2圖係示意顯示基本形態之數值控制裝置的軸的構成之圖，第2圖(a)係只使刀具沿Z軸及X軸方向移動的情況之圖，第2圖(b)係使加工對象沿Z軸方向移動而使刀具沿X軸方向移動的情況之圖。
第3圖係用來說明基本形態中之振動疊加後路徑之因處理週期數造成之移動量的變化之圖。
第4圖係將第3圖的縱軸所示的移動量對齊於橫軸方向而示意顯示處理週期單位之移動量的變化之圖。
第5圖係顯示基本形態中之每圈振動次數=1.5(次/r)之振動條件的一例之圖。
第6圖係顯示基本形態中之每圈振動次數=0.5(次/r)之振動條件的一例之圖。
第7圖係顯示基本形態中之每圈振動次數=2.5(次/r)之振動條件的一例之圖。
第8圖係顯示基本形態中之每圈振動次數=0.5、1.5、2.5(次/r)之振動條件的一例之圖。
第9圖係顯示實施形態1之數值控制裝置的構成的一例之方塊圖。
第10圖係顯示實施形態1中的無效頻率區域的具體例之圖。
第11圖係顯示在第5圖的例子中將實施形態1中的無效頻率區域標示網點(hatching)之圖。
第12圖係顯示實施形態2之數值控制裝置的構成的一例之方塊圖。
第13圖係顯示實施形態2中的各軸的無效頻率區域的具體例之圖。
第14圖係將實施形態2中的各軸的無效頻率區域合併顯示之圖。
第15圖係顯示在第5圖的例子中將實施形態2中的無效頻率區域標示網點之圖。
第16圖係顯示在第8圖的例子中將實施形態2中的無效頻率區域標示網點之圖。
第17圖係顯示實施形態3之數值控制裝置的構成的一例之方塊圖。
以下，根據圖式詳細說明本發明的實施形態之數值控制裝置。但本發明並不受此等實施形態所限定。
在說明本發明的實施形態之前，先於以下說明前提技術之基本形態。第1圖係顯示本發明的基本形態之數值控制裝置1的構成的一例之方塊圖。數值控制裝 置1具有：驅動部10、輸入操作部20、顯示部30、及控制演算部40。
驅動部10係至少沿二軸方向驅動加工對象及刀具之任一者或兩者之機構。驅動部10具有：使加工對象或刀具沿數值控制裝置1上所規定的各軸方向移動之伺服馬達(servo motor)11、檢測出伺服馬達11的位置及速度之檢測器12、以及根據檢測器12所檢測出的位置及速度而進行加工對象或刀具的位置及速度的控制之各軸方向的X軸伺服(servo)控制部13X及Z軸伺服控制部13Z)。基本形態之數值控制裝置1係藉由設於刀具或加工對象之該等驅動軸，使刀具及加工對象相對地在伴隨振動的情況下沿著移動路徑移動而進行加工對象的加工。
此外，驅動部10還具有：使保持加工對象之主軸旋轉之主軸馬達14、檢測出主軸馬達14的位置及轉速之檢測器15、以及根據檢測器15所檢測出的位置及轉速而控制主軸的旋轉之主軸控制部16。
輸入操作部20係由鍵盤(keyboard)、按鈕(button)或滑鼠(mouse)等之輸入手段所構成，供使用者(user)進行對於數值控制裝置1之命令(command)的輸入或加工程式或參數(parameter)等的輸入。顯示部30係由液晶顯示裝置等之顯示手段所構成，用來顯示經控制演算部40處理過的資訊。
控制演算部40係具有：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、 機械控制訊號處理部46、可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller；PLC)電路部47、插值(interpolation)處理部48、加減速處理部49、及軸資料輸出部50。
輸入控制部41係接收從操作輸入部20輸入的資訊。資料設定部42係使輸入控制部41所接收的資訊記憶至記憶部43。舉一個例子來說，輸入控制部41在輸入的內容為加工程式432的編輯時，使編輯的內容反映至記憶部43中記憶的加工程式432，在輸入的內容為參數時，使參數記憶至記憶部43的參數431的記憶區域。
記憶部43係記憶：在控制演算部40的處理中使用的參數431、要執行的加工程式432、以及顯示在顯示部30之畫面顯示資料433等資訊。另外，記憶部43中設有記憶參數431及加工程式432以外的暫時性地使用的資料之共用區域(area)434。畫面處理部44係進行使記憶部43的畫面顯示資料433顯示於顯示部30之控制。
解析處理部45係具有：移動指令產生部451，係讀取包含有一個以上的程式區塊(block)之加工程式432，並將讀取的加工程式就每個程式區塊逐一解析，而產生用來指示在一個程式區塊中的移動路徑上的移動之移動指令；以及振動指令解析部452，解析加工程式432中是否含有振動切削加工的振動指令，在含有振動指令時，產生包含於振動指令中的振動條件。振動指令解析部452所產生的振動條件中包含有振幅。
機械控制訊號處理部46係在解析處理部45 讀入輔助指令時，通知PLC電路部47輔助指令已下達，其中，該輔助指令為使做為數值控制軸之驅動軸動作之指令以外之使機械動作之指令。PLC電路部47係於從機械控制訊號處理部46接收到輔助指令已下達之通知時，就進行與所下達的輔助指令對應之處理。
插值處理部48係具有：指令移動量算出部481，利用解析處理部45所解析得出的移動指令，算出在數值控制裝置1的控制的週期之處理週期之期間中移動的移動量(亦即指令移動量)；振動移動量算出部482，根據振動條件，算出用以使刀具或加工對象振動之處理週期之期間的移動量之振動移動量；移動量疊加部483，算出每一處理週期之指令移動量與振動移動量疊加的疊加移動量；以及振動條件決定部484，決定出屬於振動條件之一之振動的頻率。振動移動量算出部482係根據振動指令解析部452及振動條件決定部484所產生的振動條件來算出振動移動量。又，處理週期也稱為插值週期。
加減速處理部49係按照預先指定的加減速模式(pattern)，將插值處理部48所輸出的各驅動軸的疊加移動量，轉換為已考慮了加減速之對應各處理週期的移動指令。軸資料輸出部50係將加減速處理部49所處理得到的對應各處理週期的移動指令，輸出至控制各驅動軸之X軸伺服控制部13X、Z軸伺服控制部13Z、及主軸控制部16。
為了使刀具或加工對象一邊振動一邊進行 加工，可如上述，在進行加工之際使加工對象與刀具相對地移動。第2圖係示意顯示進行旋削加工之基本形態的數值控制裝置1的軸的構成之圖。此圖中，設有在紙面內垂直之Z軸及X軸。第2圖(a)係將加工對象61固定，例如只使進行旋削加工之旋削加工用刀具之刀具62沿Z軸方向與X軸方向移動之情況。另外，第2圖(b)係使加工對象61沿Z軸方向移動，並使刀具62沿X軸方向移動之情況。不管是哪一種情況，都可藉由在要使之移動的對象之加工對象61及刀具62雙方或任一方設置伺服馬達11及主軸馬達14兩者或任一者而進行以下說明之處理。
第3圖係用來說明振動疊加後路徑之因處理週期數造成之移動量的變化之圖。第3圖係以橫軸為處理週期數，且分為(1)「程式指令路徑」、(2)「振動路徑」、及(3)「振動疊加後路徑」而在縱軸顯示移動量。(3)「振動疊加後路徑」係將(1)「程式指令路徑」及(2)「振動路徑」疊加後的圖。(1)「程式指令路徑」的移動量係由指令移動量算出部481算出，(2)「振動路徑」的移動量係由振動移動量算出部482算出，(3)「振動疊加後路徑」的移動量係由移動量疊加部483算出。第4圖係將第3圖的(1)「程式指令路徑」、(2)「振動路徑」、及(3)「振動疊加後路徑」的縱軸所示的移動量對齊於橫軸方向而示意顯示處理週期單位之移動量的變化之圖。
如第3圖所示，在插值處理部48中係就每一處理週期將振動移動指令疊加到移動指令而作成合成移 動指令。在第3圖之(2)「振動路徑」的例子中，因為在振動切削之振動的前進及後退分別使用兩個處理週期，所以振動的一個週期需要四個處理週期。若考慮振動切削之振動的前進及後退分別需要至少一個處理週期，則振動切削的振動的一個週期的最小值為兩個處理週期。另外，振動切削之振動的前進及後退所花的時間並不一定要相同，在前進花兩個處理週期，後退花一個處理週期之情況，一個週期即為三個處理週期。亦即，振動的一個週期亦可為處理週期的奇數倍。
第5圖係顯示數值控制裝置1的內部之上述的處理週期為1.0(ms)時取得的振動條件的一例之圖。第5圖係將每一次振動所需的處理週期數從如上述之最小值之2起逐次加1，而顯示振動切削的每一次振動所需的處理週期數、每一次振動所需的時間(ms)、振動的頻率(Hz)、表示主軸每轉一圈的振動次數之每圈振動次數(次/r)、及主軸轉速(r/min)。主軸轉速的單位(r/min)係表示一分鐘中的主軸的旋轉圈數(r)。第5圖中係顯示主軸每轉一圈的振動次數所示之每圈振動次數皆為1.5(次/r)之情況。
在處理週期非常短之情況，振動的頻率實質上係由主軸轉速及表示主軸每轉一圈的振動次數之每圈振動次數所決定。例如，就振動切削時的條件而言，如第5圖的No.9的例子，賦予所賦予的條件為每圈振動次數=1.5(次/r)、主軸轉速=4000(r/min)之情況下，振動條件決定部484係利用以下的計算而決定出振動的頻率100(Hz)。
4000(r/min)×1.5(次/r)/60(s)=100(Hz)
在此，主軸轉速通常係記載於加工程式432中，由解析處理部45讀取後寫入共用區域434。振動條件決定部484係從共用區域434讀取主軸轉速。另外，每圈振動次數通常係保持於記憶部43的參數431中，但亦可記載於加工程式432中，與主軸轉速一樣地由振動條件決定部484經由共用區域434讀取。
如上述，振動條件決定部484係在處理週期非常小而可不予考慮之情況，可從任意賦予的主軸轉速(r/min)及每圈振動次數(次/r)而無歧異地決定出振動切削的振動頻率。
實際上，如第5圖所示，數值控制裝置1內部的處理週期並不是非常小的情況，會因為每一次振動所需的處理週期數只能為處理週期的2以上的整數倍之值的緣故，而使得振動頻率只能得到離散的值。因此，振動條件決定部484即使在如第5圖所示之定為每圈振動次數=1.5(次/r)的狀況下被賦予主軸轉速(r/min)，也必須滿足每一次振動所需的處理週期數只能為處理週期的2以上的整數倍之值之限制條件。換言之，振動條件決定部484必須對於所被賦予的主軸轉速(r/min)，在第5圖中選擇最接近的主軸轉速(r/min)。
例如，在每圈振動次數=1.5(次/r)的狀況下，由加工程式432所指示的主軸轉速=3000(r/min)之情況，振動條件決定部484會自動選擇與主軸轉速3000(r/min) 最接近之主軸轉速=3076(r/min)之No.12的條件之頻率76.9(Hz)來進行振動切削。又，在此情況，振動條件決定部484會配合每圈振動次數而自動變更主軸轉速，但在每圈振動次數容許產生偏差的情況，亦可直接以加工程式432所指示的主軸轉速進行動作。亦即，亦可維持主軸轉速=3000(r/min)，而使每圈振動次數(次/r)為略微偏離1.5之值。不管是哪種情況，都必須滿足振動切削的每一次振動所需的處理週期數只能為處理週期的2以上的整數倍之值這樣的條件。
以上係以每圈振動次數=1.5(次/r)為例進行了說明，但第6圖係顯示每圈振動次數=0.5(次/r)的情況的振動條件之圖，第7圖係顯示每圈振動次數=2.5(次/r)的情況的振動條件之圖。因此，在每圈振動次數=0.5(次/r)的情況，第6圖所示的例子也與上述一樣，振動頻率只能得到離散的值。在每圈振動次數=2.5(次/r)的情況，第7圖所示的例子也與上述一樣，振動頻率只能得到離散的值。
再者，第8圖係顯示將容許0.5、1.5及2.5這三個值作為每圈振動次數(次/r)的狀況下之振動條件，在主軸轉速=4000(r/min)以下，按主軸轉速的值的大小加以排序(sort)之圖。在如第8圖之容許0.5、1.5及2.5這三個值作為每圈振動次數(次/r)的狀況下，在由加工程式432所指示的主軸轉速=3000(r/min)之情況，第8圖中係選擇最接近3000(r/min)之No.17與No.18之中的任一個振動條件。至於要選擇哪一個條件，可預定例如「選擇每圈振動次數較多 者」之規則(rule)。
第8圖中列舉的主軸轉速以外的主軸轉速值為由加工程式432指示的情況，係選擇與所指示的主軸轉速最接近的主軸轉速(r/min)。或者，亦可維持所指示的主軸轉速，而使每圈振動次數(次/r)為略微偏離0.5、1.5及2.5這三個值之值。如此，數值控制裝置1就可設定低頻振動切削中的適切的頻率。
實施形態1.
第9圖係顯示實施形態1之數值控制裝置2的構成的一例之方塊圖。數值控制裝置2中，記憶部43的參數431具有：表示不能設定作為振動的頻率之頻率的區域之無效頻率區域4311。除此之外標註相同符號之方塊的機能都與第1圖一樣，故省略說明。
作為低頻振動切削之振動的頻率之數值控制裝置所指示的頻率，若為與機械的共振頻率或反共振頻率一致之頻率或接近之頻率，就會對於指示的振動而發生機械共振、回饋(feedback)的振幅比所指示的還大之過衝(overshoot)、或回饋的振幅比所指示的還小之振動衰減等情形。亦即，振動的頻率之選擇必須避開機械共振頻率帶及機械反共振頻率帶之頻率。在實施形態1中，以應迴避的振動的頻率帶作為無效頻率區域4311而使之記憶於記憶部43中。第10圖係顯示作為系統共通的無效頻率區域之無效頻率區域4311的具體例之圖。
例如，考慮在每圈振動次數=1.5(次/r)的狀況下，由加工程式432所指示的主軸轉速=3000(r/min)之情況。此時，作為用來設定系統共通的無效頻率區域之參數，如第10圖所示，已設定有無效頻率區域4311時，對於處理週期為1.0(ms)之第5圖的例子，就無法選擇如第11圖所示之標示有網點的No.11至13號的條件。
亦即，在基本形態中原本可選擇之No.12的條件因為包含於無效頻率區域4311中，所以振動條件決定部484不能選擇此條件。振動條件決定部484係根據由加工程式432所指示之主軸轉速及無效頻率區域4311，選擇在無效頻率區域4311之外且最接近指示的主軸轉速=3000(r/min)之主軸轉速為2666(r/min)之No.14的條件之頻率66.7(Hz)。另外，因為一個驅動軸亦可能存在有複數個共振頻率或反共振頻率，所以記憶作為無效頻率區域4311之頻率帶也可為複數個。如此，數值控制裝置2就可在低頻振動切削中，設定已迴避掉機械的共振頻率或反共振頻率之最合適的頻率。
實施形態2.
第12圖係顯示實施形態2之數值控制裝置3的構成的一例之方塊圖。在數值控制裝置3中，插值處理部48更具備將各驅動軸的無效頻率區域合成之合成無效頻率區域作成部485。除此之外標註相同符號之方塊的機能都與實施形態1之第9圖一樣，故省略說明。
數值控制裝置3的記憶部43也與實施形態1一樣具有：表示不能設定作為振動的頻率之頻率的區域之無效頻率區域4311。但是，對於指示作為低頻振動切削的振動的頻率之頻率之共振頻率或反共振頻率，一般而言係每個驅動軸都不同。因此，無效頻率區域4311係保持有各驅動軸的無效頻率區域。對此，合成無效頻率區域作成部485係將與低頻振動切削有關之所有驅動軸的無效頻率區域予以合成。
例如，在用於低頻振動切削之驅動軸為X軸及Z軸，且插值處理部48在X軸方向及Z軸方向進行插值之情況，記憶部43的參數431具有無效頻率區域4311。無效頻率區域係不能設定作為振動的頻率之頻率的區域。第13圖所示之無效頻率區域4311係表示按X軸、Z軸而區分之無效頻率區域。第14圖係以橫軸為頻率而將第13圖之無效頻率區域4311合併顯示成(1)X軸的無效頻率區域、(2)Z軸的無效頻率區域及(3)X軸、Z軸的無效頻率區域之圖。
合成無效頻率區域作成部485係根據按X軸、Z軸而區分之無效頻率區域4311而作成如第14圖之(3)所示的將X軸的無效頻率區域與Z軸的無效頻率區域合成之合成無效頻率區域。
設定有如第14圖之(3)所示的合成無效頻率區域時，對於第5圖的例子，就無法選擇如第15圖所示之標示有網點的No.7至9、No.11至13及No.18至19的條件。 舉一個例子來說，在每圈振動次數=1.5(次/r)的狀況下，由加工程式432所指示的主軸轉速=3000(r/min)之情況，不能選擇No.11至13的條件。
振動條件決定部484根據由加工程式432所指示之主軸轉速及合成無效頻率區域，而選擇在合成無效頻率區域之外且最接近指示的主軸轉速=3000(r/min)之主軸轉速為2666(r/min)之No.14的條件之頻率66.7(Hz)。另外，記憶作為合成無效頻率區域之頻率帶亦可為複數個。
在處理週期非常小之情況，可不考慮如第15圖之每一次振動所需的處理週期數只能為處理週期的2以上的整數倍這樣的條件。因此，在處理週期非常小之情況，若被賦予主軸轉速=3000(r/min)、每圈振動次數=1.5(次/r)之條件，則為3000(r/min)×1.5(次/r)/60(s)=75(Hz)。
但是，既可迴避合成無效頻率區域且儘可能接近之頻率，在主軸轉速的調整刻度為1(r/min)的條件下，成為主軸轉速=2799(r/min)，振動條件決定部484選擇69.98(Hz)。
另外，第16圖係在顯示將容許0.5、1.5及2.5這三個值作為每圈振動次數(次/r)的狀況下之振動條件，在主軸轉速=4000(r/min)以下，按主軸轉速的值的大小加以排序之第8圖中，將振動條件的頻率包含於合成無效頻率區域中之條件標示網點而成的圖。在容許0.5、1.5及2.5這三個值作為每圈振動次數(次/r)的狀況下，振動條件決定部484係在迴避合成無效頻率區域之後，將儘可能接 近加工程式432所指示的主軸轉速的值之主軸轉速的條件之頻率，決定作為振動切削的頻率。例如，在指示為主軸轉速=3000(r/min)之情況，因No.18的條件在合成無效頻率區域內，所以選擇No.17的條件之頻率。根據如此之數值控制裝置3，就可設定完全迴避掉低頻振動切削加工中之各個作為進給軸之驅動軸的共振頻率或反共振頻率之最合適的頻率。
實施形態3.
第17圖係顯示實施形態3之數值控制裝置4的構成的一例之方塊圖。在數值控制裝置4中，插值處理部48更具備有檢測出在振動切削中使用作為進給軸之驅動軸之振動切削軸檢出部486。另外，驅動部10係具有：使加工對象或刀具在數值控制裝置4上規定的各軸方向移動之伺服馬達11、檢測出伺服馬達11的位置及速度之檢測器12、根據檢測器12所檢測出的位置及速度而進行加工對象或刀具的位置及速度的控制之各軸方向的X1軸伺服控制部13X1、X2軸伺服控制部13X2、Y1軸伺服控制部13Y1、Z1軸伺服控制部13Z1及Z2軸伺服控制部13Z2。除此之外標註相同符號之方塊的機能都與實施形態2之第12圖一樣，故將其說明予以省略。
在切削加工中，對於各個以複數個驅動軸作為一個控制對象之系統存在有個別的加工程式，各系統的動作可並行進行。舉一個例子來說，假設由屬於系統1 之驅動軸為X1軸、Z1軸及Y1軸，屬於系統2之驅動軸為X2軸及Z2軸之兩個系統5個軸所構成之情況。並且，可使用於振動切削之驅動軸設為X1軸、Z1軸、X2軸及Z2軸。
在系統1開始進行振動切削加工之時點，即使只對X1軸及Z1軸之中的一個軸下達移動指令，振動切削軸檢出部486也會將屬於系統1之驅動軸中之可使用於振動切削之X1軸及Z1軸之兩者都檢測出來。可使用於振動切削之驅動軸係設定於例如參數431中。無效頻率區域4311係與實施形態2一樣保持有各驅動軸的無效頻率區域，合成無效頻率區域作成部485係將檢測出的所有的驅動軸的無效頻率區域予以合成。振動條件決定部484係選擇合成的無效頻率區域以外的頻率。
在連續的振動切削進給指令程式區塊中移動的軸切換之情況，若程式區塊間有振動條件之切換發生時，就會因為減速檢查(check)待機造成之振動的收斂、主軸轉速之變更等之待機時間而造成加工時間變長。為了防止這種情形，即使只對X1軸及Z1軸之中的一個軸下達移動指令，合成無效頻率區域作成部485也將無效頻率區域予以合成。如此，在振動切削加工最初是使用X1軸但途中變為使用Z1軸之情況，就可免除為了迴避無效頻率區域而切換頻率之作業。
在實施了由屬於系統1之驅動軸為X1軸、Z1軸及Y1軸，屬於系統2之驅動軸為X2軸及Z2軸之兩 個系統五個軸構成之狀態下之加工之後，藉由Z1軸與Z2軸之軸交換，而使構成各系統之軸變更為屬於系統1之驅動軸為X1軸、Z2軸及Y1軸，屬於系統2之驅動軸為X2軸及Z1軸之情況也一樣。與上述一樣，在軸交換後的系統1開始進行振動切削加工之時點，即使只對X1軸及Z1軸之中的一個軸下達移動指令，振動切削軸檢出部486也會將屬於系統1之驅動軸中之可使用於振動切削之X1軸及Z2軸都檢測出來。然後，合成無效頻率區域作成部485係將檢測出的所有的驅動軸的無效頻率區域予以合成。合成無效頻率區域作成部485係作成在軸交換後的系統1中可使用於振動切削之驅動軸的合成無效頻率區域。然後，振動條件決定部484係選擇合成的無效頻率區域以外的頻率。實施形態3中係以系統1為例進行說明，但在系統2亦與系統1一樣地，只要選擇頻率即可。如此，數值控制裝置4即使在更換了低頻振動切削加工中之作為進給軸的驅動軸之情況，也可設定迴避掉全部的各驅動軸的共振頻率或反共振頻率之最合適的頻率。
以上的實施形態中揭示的構成，表示的是本發明的內容之一例，除此之外還可與其他的公知的技術組合、或是在不脫離本發明的主旨的範圍內省略或變更構成的一部份。
2‧‧‧數值控制裝置
10‧‧‧驅動部
11‧‧‧伺服馬達
12、15‧‧‧檢測器
13X‧‧‧X軸伺服控制部
13Z‧‧‧Z軸伺服控制部
14‧‧‧主軸馬達
16‧‧‧主軸控制部
20‧‧‧輸入操作部
30‧‧‧顯示部
40‧‧‧控制演算部
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‧‧‧機械控制訊號處理部
47‧‧‧PLC電路部
48‧‧‧插值處理部
49‧‧‧加減速處理部
50‧‧‧軸資料輸出部
431‧‧‧參數
432‧‧‧加工程式
433‧‧‧畫面顯示資料
434‧‧‧共用區域
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‧‧‧移動量疊加部
484‧‧‧振動條件決定部
4311‧‧‧無效頻率區域

Claims (4)

  1. 一種數值控制裝置，係藉由設於刀具或加工對象之驅動軸，使前述刀具及前述加工對象相對地在伴隨振動的情況下沿著移動路徑移動而進行前述加工對象的加工，該數值控制裝置係具備：記憶部，記憶無效頻率區域；以及振動條件決定部，根據使前述加工對象旋轉之主軸所被賦予的轉速、前述主軸轉一圈之期間的前述振動所被賦予的振動次數、及被作成對前述驅動軸之移動指令的處理週期，並以前述振動的頻率避開前述無效頻率區域的方式來設定前述轉速及前述振動次數。
  2. 一種數值控制裝置，係藉由設於刀具或加工對象之驅動軸，使前述刀具及前述加工對象相對地在伴隨振動的情況下沿著移動路徑移動而進行前述加工對象的加工，該數值控制裝置係具備：記憶部，記憶關於前述振動之複數個前述驅動軸的每一個的無效頻率區域；合成無效頻率區域作成部，將各個前述驅動軸的前述無效頻率區域合成而作成合成無效頻率區域；以及振動條件決定部，根據使前述加工對象旋轉之主軸所被賦予的轉速、前述主軸轉一圈之期間的前述振動所被賦予的振動次數、及被作成對前述驅動軸之移動指令的處理週期，並以前述振動的頻率避開前述合成無效頻率區域的方式來設定前述轉速及前述振動次數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之數值控制裝置，更具備：振動切削軸檢出部，檢測出可使用作為用以產生前述振動的進給軸之驅動軸，前述合成無效頻率區域作成部係將前述振動切削軸檢出部所檢測出的各個前述驅動軸的前述無效頻率區域予以合成而作成前述合成無效頻率區域。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之數值控制裝置，其中，前述振動條件決定部係在前述振動的一週期為前述處理週期的整數倍之條件下，決定出前述振動的頻率。
TW104106209A 2014-11-26 2015-02-26 數値控制裝置 TWI570532B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/081271 WO2016084171A1 (ja) 2014-11-26 2014-11-26 数値制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201619726A TW201619726A (zh) 2016-06-01
TWI570532B true TWI570532B (zh) 2017-02-11

Family

ID=55747721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104106209A TWI570532B (zh) 2014-11-26 2015-02-26 數値控制裝置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10671046B2 (zh)
EP (1) EP3225355B1 (zh)
JP (1) JP5901871B1 (zh)
KR (1) KR101863019B1 (zh)
CN (1) CN107000152B (zh)
ES (1) ES2749856T3 (zh)
TW (1) TWI570532B (zh)
WO (1) WO2016084171A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6353884B2 (ja) * 2016-10-04 2018-07-04 Dmg森精機株式会社 加工条件決定装置及び切削工具選択装置
KR102088672B1 (ko) 2016-12-22 2020-03-13 시티즌 도케이 가부시키가이샤 공작 기계 및 그의 제어 장치
JP6503000B2 (ja) * 2017-04-18 2019-04-17 ファナック株式会社 揺動切削を行う工作機械の制御装置
JP6991774B2 (ja) * 2017-08-01 2022-01-13 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置および工作機械
JP6629816B2 (ja) * 2017-10-31 2020-01-15 ファナック株式会社 診断装置および診断方法
KR102602751B1 (ko) * 2018-03-30 2023-11-15 시티즌 도케이 가부시키가이샤 공작 기계
DE112019003996B4 (de) * 2018-08-09 2024-04-18 Murata Machinery, Ltd. Bearbeitungsvorrichtung und Schneideverfahren
WO2020084772A1 (ja) * 2018-10-26 2020-04-30 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法
JP7195110B2 (ja) * 2018-10-26 2022-12-23 シチズン時計株式会社 工作機械及び制御装置
DE112018008087B4 (de) * 2018-11-29 2022-09-08 Mitsubishi Electric Corporation Numerisches Steuerungsgerät und numerisches Steuerungsverfahren
DE112021000740T5 (de) * 2020-01-27 2022-12-01 Fanuc Corporation Steuereinrichtung für Werkzeugmaschine
JPWO2023007602A1 (zh) * 2021-07-28 2023-02-02
JP7433572B1 (ja) 2023-07-31 2024-02-19 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102145469A (zh) * 2011-04-29 2011-08-10 深圳市平进股份有限公司 在数控机床工作时检测切削刀具磨损的方法及装置
TW201131325A (en) * 2010-03-12 2011-09-16 Ind Tech Res Inst Module for on-line vibration detection and adjustment and tool machine using the same
US20120221139A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Okuma Corporation Numerical control apparatus having vibration suppression capabilities
TW201332708A (zh) * 2012-02-10 2013-08-16 中原大學 刀具顫振監控方法
US20130309034A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Okuma Corporation Machining vibration suppressing method and machining vibration suppressing apparatus for machine tool
CN103785906A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 大隈株式会社 机床
TW201432402A (zh) * 2013-02-12 2014-08-16 Mitsubishi Electric Corp 數値控制裝置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143901A (ja) 1982-02-18 1983-08-26 Junichiro Kumabe 精密高速振動旋削方法
JPH06285701A (ja) * 1993-04-05 1994-10-11 Fanuc Ltd Ｎｃ旋削加工装置
JPH1043901A (ja) 1996-08-06 1998-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 切屑分断化旋削方法とその旋削装置
US5778745A (en) 1996-02-21 1998-07-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Chip-broken turning method and apparatus
JPH1043906A (ja) 1996-08-07 1998-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 凹溝の旋削方法および旋削装置
JP2001150201A (ja) * 1999-11-22 2001-06-05 Mitsubishi Materials Corp 振動工具による切削方法及び切削装置
JP2002301601A (ja) 2001-04-05 2002-10-15 Canon Inc 加工装置および加工方法
JP3887197B2 (ja) * 2001-10-02 2007-02-28 株式会社森精機製作所 Ｎｃ工作機械の補正装置
US7508116B2 (en) 2005-09-07 2009-03-24 Panasonic Corporation Method and apparatus for vibration machining with two independent axes
JP2008228526A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Yaskawa Electric Corp モータ制御装置
KR101011092B1 (ko) 2007-07-19 2011-01-25 도시바 기카이 가부시키가이샤 미세 형상 절삭 가공 장치 및 미세 형상 절삭 가공 방법
JP5255905B2 (ja) * 2008-05-23 2013-08-07 東芝機械株式会社 微細形状切削加工方法および微細形状切削加工装置
JP5494063B2 (ja) * 2010-03-17 2014-05-14 コニカミノルタ株式会社 制御装置及び画像形成装置
JP5615681B2 (ja) * 2010-12-02 2014-10-29 オークマ株式会社 工作機械の振動抑制装置及び方法
US9381608B2 (en) * 2011-03-28 2016-07-05 Okuma Corporation Vibration determination method and vibration determination device
JP5033929B1 (ja) * 2011-11-10 2012-09-26 ハリキ精工株式会社 工作機械
JP5927904B2 (ja) 2011-12-26 2016-06-01 株式会社ジェイテクト 工作機械の動特性算出装置
JP5852467B2 (ja) * 2012-02-23 2016-02-03 オークマ株式会社 数値制御装置
JP5139591B1 (ja) 2012-09-12 2013-02-06 ハリキ精工株式会社 工作機械
JP5139592B1 (ja) 2012-09-12 2013-02-06 ハリキ精工株式会社 工作機械
DE102012219254B4 (de) * 2012-10-22 2015-01-29 Sauer Ultrasonic Gmbh Versorgungsschaltung, Versorgungssystem, Werkzeugaktor, Werkzeug

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201131325A (en) * 2010-03-12 2011-09-16 Ind Tech Res Inst Module for on-line vibration detection and adjustment and tool machine using the same
US20120221139A1 (en) * 2011-02-24 2012-08-30 Okuma Corporation Numerical control apparatus having vibration suppression capabilities
CN102145469A (zh) * 2011-04-29 2011-08-10 深圳市平进股份有限公司 在数控机床工作时检测切削刀具磨损的方法及装置
TW201332708A (zh) * 2012-02-10 2013-08-16 中原大學 刀具顫振監控方法
US20130309034A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 Okuma Corporation Machining vibration suppressing method and machining vibration suppressing apparatus for machine tool
CN103785906A (zh) * 2012-10-30 2014-05-14 大隈株式会社 机床
TW201432402A (zh) * 2013-02-12 2014-08-16 Mitsubishi Electric Corp 數値控制裝置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107000152B (zh) 2019-10-15
US10671046B2 (en) 2020-06-02
ES2749856T3 (es) 2020-03-24
CN107000152A (zh) 2017-08-01
WO2016084171A1 (ja) 2016-06-02
JP5901871B1 (ja) 2016-04-13
EP3225355A1 (en) 2017-10-04
US20170322538A1 (en) 2017-11-09
KR101863019B1 (ko) 2018-05-30
EP3225355A4 (en) 2018-09-12
TW201619726A (zh) 2016-06-01
JPWO2016084171A1 (ja) 2017-04-27
EP3225355B1 (en) 2019-09-11
KR20170072939A (ko) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI570532B (zh) 數値控制裝置
KR101583202B1 (ko) 수치 제어 장치
CN105122161B (zh) 数控装置
JP5745710B1 (ja) 数値制御装置
JP5826444B1 (ja) 数値制御装置
CN107430393B (zh) 数控装置
CN106687874B (zh) 数控装置
JP4802170B2 (ja) 加工時間算出装置およびそのプログラム
JP5289601B1 (ja) 多軸加工機用切削距離演算装置
JP2008117032A (ja) 加工制御装置およびそのプログラム
KR101560529B1 (ko) 수치 제어 장치
JP2011150648A (ja) 工作機械の制御装置
JPWO2020084771A1 (ja) 数値制御装置および数値制御方法
JP6742943B2 (ja) 工作機械送り系の制御装置