專利名稱：數(shù)值控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置(NC)，更具體地講，涉及一種針對被指令的加工脈沖、以任意方向、周期以及振幅進行伴隨著往復(fù)運動的控制，即所謂的切削控制(chopping control)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置分別進行X-Y軸方向等的輪廓控制、以及以任意周期和振幅進行往復(fù)運動的切削控制。
因此，采用如上述的數(shù)值控制裝置，在希望針對被指令的加工脈沖、以任意周期和振幅進行伴隨著往復(fù)運動的切削控制加工時，由該數(shù)值控制裝置控制的工作機械(例如磨床)采用如下結(jié)構(gòu)，即除了通常的控制軸(X軸、Y軸等)以外，還附加了專用的軸(切削軸)。
另外，在采用數(shù)值控制裝置對這樣的工作機械進行切削控制時，對數(shù)值控制裝置預(yù)先設(shè)定進行切削控制所需的振幅(上止點和下止點的位置)和往復(fù)動作周期等切削動作所需的信息的參數(shù)，如圖10所示，將切削軸(例如使磨石工作的軸)相對X-Y平面(水平面)的輪廓軌跡，在Z軸即垂直方向定位之后，使其在Z軸方向往復(fù)運動，在進行該往復(fù)運動時，通過控制軸在X-Y軸方向上對放置有工件的工作臺進行輪廓控制，由此可以對由加工程序指示的輪廓進行切削控制加工。
另外，采用如上述的數(shù)值控制裝置，如圖11所示，希望在工件的加工面傾斜的狀態(tài)下進行切削控制加工時，采用如下的結(jié)構(gòu)，即該工作機械設(shè)置在使工件傾斜規(guī)定角度的狀態(tài)下進行切削動作的可旋轉(zhuǎn)的切削軸，并且在沿著使磨石移動的X-Y軸方向的控制軸移動的機構(gòu)上，設(shè)置使磨石垂直于加工面旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(C軸)。
另外，圖11所示的工作機械在使工件傾斜的狀態(tài)下，使該工件(切削軸)在箭頭方向上進行往復(fù)動作、旋轉(zhuǎn)動作，同時使旋轉(zhuǎn)軸(C軸)旋轉(zhuǎn)，通過控制X-Y軸方向的控制軸，將保持為相對加工面垂直的磨石向箭頭方向移動，由此進行切削控制加工。
但是，如上所述，現(xiàn)有的數(shù)值控制裝置分別進行X-Y軸方向等的輪廓控制、和以任意方向、周期以及振幅進行往復(fù)運動的切削控制，所以安裝有可進行切削控制加工的現(xiàn)有數(shù)值控制裝置的工作機械除了輪廓控制用的控制軸之外，還需要用于實現(xiàn)往復(fù)運動的切削動作的專用切削軸。
另外，在安裝有用于實現(xiàn)圖11所示的任意傾斜方向的切削動作的數(shù)值控制裝置的工作機械中，除了專用的切削軸以外，還需要用于使工具相對加工面垂直而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(C軸)。
由此，安裝有可進行切削控制加工的現(xiàn)有數(shù)值控制裝置的工作機械由于需要在用于輪廓控制的軸群中搭載切削軸的機械結(jié)構(gòu)，所以機械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化導(dǎo)致調(diào)整和維護等方面存在問題。
另外，用于實現(xiàn)圖11所示的任意傾斜方向的切削動作的工作機械中，除了切削軸以外，還需要旋轉(zhuǎn)軸(C軸)，因此，相比圖10所示的機械，在機械方面還存在制造成本、重量等各種問題。
另外，由于只能對切削軸進行切削動作誤差(例如若周期變短，則因伺服控制的延遲，相對規(guī)定振幅，實際振幅變小)的校正，所以在控制上存在問題，即難以進行考慮了包含定位軸和旋轉(zhuǎn)軸等輪廓控制的移動誤差的校正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種即使是進行切削控制加工的工作機械，也不需要另外設(shè)置專用切削軸的數(shù)值控制裝置。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種可以進行考慮了包含定位軸和旋轉(zhuǎn)軸等輪廓控制的移動誤差的校正，作為切削動作的校正的數(shù)值控制裝置。
本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，具有切削移動數(shù)據(jù)生成單元，生成移動數(shù)據(jù)，該移動數(shù)據(jù)用于同時控制兩個或兩個以上的控制軸，使其進行切削動作。
因此，即使是進行切削控制加工的工作機械，也不需要另外設(shè)置專用的切削軸。
另外，本發(fā)明具有切削移動數(shù)據(jù)生成單元，生成移動數(shù)據(jù)，該移動數(shù)據(jù)用于同時控制兩個或兩個以上的控制軸，使其進行切削動作，同時進行輪廓控制。
另外，本發(fā)明中，上述切削移動數(shù)據(jù)生成單元通過疊加進行切削動作的移動數(shù)據(jù)和進行輪廓控制的移動數(shù)據(jù)，并將疊加后的數(shù)據(jù)分配給各控制軸，以生成使上述控制軸在進行輪廓控制的同時進行切削動作的移動數(shù)據(jù)。
因此，即使是切削控制加工的工作機械，也不需要專用的切削軸，而且可以使切削控制容易對應(yīng)工件形狀和加工條件。
另外，本發(fā)明具有校正單元，對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的各控制軸的伺服延遲進行校正。
另外，本發(fā)明中，上述校正單元通過對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的各控制軸的實際位置反饋信息和指令值進行比較，取得各控制軸的伺服延遲量，并對該取得的各控制軸的伺服延遲量進行合成，同時通過將該合成的伺服延遲量分配給切削內(nèi)插矢量和輪廓控制內(nèi)插矢量，對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的兩個或兩個以上的各控制軸的伺服延遲進行校正。
因此，作為切削動作的校正，可以進行考慮了包含定位軸和旋轉(zhuǎn)軸等的輪廓控制的移動誤差的校正，進而可以高精度進行切削控制。
另外，本發(fā)明中，從加工程序以及梯形圖處理部分任一方發(fā)出切削動作啟動指令以及切削動作停止指令。因此，從加工程序以及梯形圖處理部分任一方都可以發(fā)出切削動作啟動指令以及切削動作停止指令，從而可以容易進行切削控制的啟動、停止控制。
另外，本發(fā)明在存儲器中對切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)進行參數(shù)設(shè)定，在切削動作啟動指令發(fā)出時，利用進行了上述參數(shù)設(shè)定的切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)，進行切削控制。
因此，在由加工程序提供切削動作指令時，只要記載切削啟動指令代碼就足以，從而可以簡化加工程序。另外，可以將切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)沿用于其他加工，并且可以容易修正切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)，從而可以縮短加工前的準備時間。


圖1是本發(fā)明的實施方式1的數(shù)值控制裝置的框圖。
圖2是本發(fā)明的實施方式1的圖1的主要部分的詳細框圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式1的傾斜切削動作實例的圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施方式1的內(nèi)插處理部分的傾斜切削的內(nèi)插處理的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實施方式1的加減速處理部件的傾斜切削的加減速處理的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式1的傾斜切削的內(nèi)插數(shù)據(jù)疊加和軸控制的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式1的傾斜切削的誤差量計算的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的將傾斜切削的誤差量分為切削誤差成分和輪廓控制誤差成分的方法的圖。
圖9是說明本發(fā)明的實施方式1的傾斜切削的誤差校正的圖。
圖10是表示現(xiàn)有的切削控制加工的圖。
圖11是表示另一現(xiàn)有的切削控制加工(傾斜方向的切削控制加工)的圖。
具體實施例方式
實施方式1以下，采用圖1～圖9說明本發(fā)明的實施方式1。
該實施方式1是如圖11所示的、在工件的加工面傾斜的狀態(tài)下進行切削控制加工的情況下的實施方式。
圖1是數(shù)值控制裝置的框圖，圖2是圖1的主要部分的詳細框圖，圖中，從顯示裝置、鍵盤等人機接口(MMI)2和外部輸入輸出設(shè)備23輸入的加工程序24和參數(shù)等設(shè)定數(shù)據(jù)經(jīng)由輸入輸出數(shù)據(jù)處理部分3和通信處理部分7而存儲到程序用存儲器4或設(shè)定數(shù)據(jù)保持存儲器18中。另外，在參數(shù)中還包含有與本發(fā)明的實施方式1的傾斜切削動作控制相關(guān)的信息。
存儲在存儲器4中的、或從外部輸入輸出設(shè)備23直接輸入的加工程序24由加工程序解析處理部件5解析。
此時，當(dāng)有移動指令時，由內(nèi)插(interpolation)處理部分12進行內(nèi)插處理，將所生成的軸控制數(shù)據(jù)發(fā)送給軸控制處理部分13。
軸控制處理部分13將軸控制數(shù)據(jù)傳遞給伺服放大器19和主軸放大器20。
另外，如圖2所示，內(nèi)插處理部分12具有切削動作內(nèi)插前處理部分121、輪廓控制內(nèi)插控制部分122、切削專用緩沖器123以及輪廓控制專用緩沖器124，另外，軸控制處理部分13具有加減速控制部分130、誤差校正控制部分131以及軸控制部分132，對于這些內(nèi)插處理部分12以及軸控制處理部分13的詳細動作，以后采用圖2～圖9進行說明。另外，內(nèi)插處理部分12以及軸控制處理部分13構(gòu)成本發(fā)明中所述的切削移動數(shù)據(jù)生成單元以及校正單元。
伺服放大器19和主軸放大器20根據(jù)接收的軸控制數(shù)據(jù)內(nèi)容，對連接的伺服電動機21、主軸電動機22進行控制。
另外，在由加工程序解析處理部分5處理的數(shù)據(jù)為輔助指令(M指令)時，將該數(shù)據(jù)傳遞給機械控制處理部分10，通過梯形圖處理部分9、PLC接口8以及DI/DO控制部分(數(shù)字輸入輸出控制部分)11的作用，進行機械控制(ATC的控制、冷卻劑ON/OFF等)。
另外，本數(shù)值控制裝置除了如上述那樣利用從通常的顯示裝置、鍵盤等人機接口(MMI)2和外部輸入輸出設(shè)備23輸入的加工程序24進行NC控制之外，還可以利用預(yù)先與由輸入/輸出控制部分11輸入的外部信號進行組合的梯形圖程序31進行NC控制。在該情況下，根據(jù)經(jīng)由PLC接口8而由梯形圖處理部分9處理的結(jié)果，通過機械控制處理部分10調(diào)用存儲器4中保存的加工程序，或直接由發(fā)送到內(nèi)插處理部分12的指令來進行NC控制。
如圖3所示，傾斜切削控制可以將其動作分解為單純的輪廓控制和切削。另外，該動作具有以下要素在切削動作中疊加有輪廓控制；以及相對于輪廓控制的矢量以一定角度往復(fù)運動的切削動作隨輪廓控制的矢量的變化而變化，所以結(jié)果對于正交坐標系統(tǒng)，可以以任意角度傾斜地進行往復(fù)動作。
因此，對分解的輪廓控制提供軌跡和速度，同時還對切削至少提供角度A(與輪廓控制的矢量間的角度)、振幅R以及頻率F，另外，將輪廓控制的矢量與正交坐標之間的角度設(shè)為角度B時，合成這些數(shù)據(jù)并進行運算、輸出，則相對X-Y的正交坐標，能以A+B的角度進行傾斜切削動作。
因此，不用對工作機械追加切削專用的軸，只用原有的X軸、Y軸等控制軸，就可以進行切削控制。
下面，采用圖2～圖9說明用于實現(xiàn)該傾斜方向的切削動作的結(jié)構(gòu)、動作。
另外，圖2的數(shù)值控制裝置1是從圖1的數(shù)值控制裝置的框圖選出與本實施方式1相關(guān)的部分的詳細框圖。
即，如圖2所示，加工程序解析處理部分5在從加工程序讀取、解析了G01、G02等輪廓控制指令的情況下，將該輪廓控制指令所涉及的各值(程序塊的移動開始坐標、結(jié)束坐標、速度、加減速模式、以及移動軌跡形狀等)傳遞給內(nèi)插處理部分12的輪廓控制內(nèi)插處理部分122。另外，加工程序解析處理部分5在從加工程序讀取、解析了與切削動作相關(guān)的切削啟動指令或停止指令的情況下，將該指令所涉及的各值(振幅、頻率、對往復(fù)動作的伺服延遲的校正量等)傳遞給內(nèi)插處理部分12的切削動作內(nèi)插前處理部分121。
另外，上述切削啟動指令在加工程序中，例如以G○○ R○○A○○ F○○ P○○ Q○○(○○任意數(shù)值)的格式表示。
其中，上述G○○是切削啟動指令代碼，R是振幅，A是相對于進行輪廓控制時的運動矢量的切削動作的角度，F(xiàn)是作為切削動作的快慢的頻率，P是校正量測定方式，Q是校正量保存場所。另外，上述振幅R、角度A以及頻率F指示圖3的上述振幅R、角度A、以及頻率F。
另外，上述切削停止指令例如以G△△(△△任意數(shù)值)的格式表示。
另外，輪廓控制指令與現(xiàn)有技術(shù)同樣地指示。
如圖4(a)所示，切削動作內(nèi)插前處理部分121根據(jù)傳過來的與切削動作相關(guān)的各值，生成以往復(fù)運動的中心點(輪廓控制點)為基準的切削內(nèi)插分割點，并將該生成的數(shù)據(jù)暫時保存到切削專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器123。
另外，如圖4(b)所示，輪廓控制內(nèi)插控制部分122根據(jù)輪廓控制的各值，生成輪廓控制的內(nèi)插分割點，并將該生成的數(shù)據(jù)暫時保存在輪廓專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器124。
存儲在切削專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器123以及輪廓專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器124的數(shù)據(jù)依次被接下來的軸控制處理部分13調(diào)用。另外，數(shù)據(jù)已被使用的緩沖區(qū)被用作接下來生成的新數(shù)據(jù)保存區(qū)。
作為內(nèi)部處理，軸控制處理部分13分為3個部分，即加減速控制部分130、誤差校正控制部分131、以及軸控制部分132。
加減速控制部分130在切削控制的場合下，利用切削專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器123中保存的數(shù)據(jù)，如圖5(a)所示，進行用于切換作往復(fù)運動的切削動作的方向的加減速處理。另一方面，在輪廓控制的場合下，利用輪廓控制專用的內(nèi)插數(shù)據(jù)緩沖器124中保存的數(shù)據(jù)，如圖5(b)所示，根據(jù)該輪廓控制移動開始、結(jié)束以及移動中途的形狀，進行加減速處理。
另外，在如切削動作這樣的高速往復(fù)運動的場合下，誤差校正控制部分131是對伺服控制的相對于指令位置而顯著出現(xiàn)的延遲進行校正的部分，它以控制傾斜切削動作的多個軸為對象，如圖7所示，對每個軸計算誤差量。另外，如圖8(a)所示，對計算的各軸的誤差量進行合成，然后如圖8(b)所示，利用切削內(nèi)插矢量以及輪廓內(nèi)插矢量，將該合成誤差量分解計算為切削誤差成分量和輪廓控制誤差成分量，通過將該分解計算的切削誤差成分量和輪廓控制誤差成分量疊加到接下來的傾斜切削指令中，由此進行誤差校正(利用切削誤差成分量和輪廓控制誤差成分量來校正接下來的傾斜切削指令，由此進行誤差校正)。其結(jié)果如圖9所示，可以進行誤差校正。
另外，該誤差校正如圖9所示的例子，利用NC內(nèi)部存儲器中暫時存儲的多次誤差量進行誤差校正。
軸控制部分132針對由加減速控制部分130處理的切削內(nèi)插數(shù)據(jù)、輪廓內(nèi)插數(shù)據(jù)、以及由誤差校正控制部分131計算出的切削誤差校正量，如圖6(a)所示，疊加切削動作和輪廓控制的內(nèi)插數(shù)據(jù)。接著如圖6(b)所示，進一步對每個控制軸生成軸的內(nèi)插數(shù)據(jù)，將該各內(nèi)插數(shù)據(jù)輸出到各伺服放大器19，由此對工作機械進行切削控制動作。
另外，在加工程序解析處理部分5讀入了上述切削停止指令(G△△)時，使切削控制停止，變?yōu)橹皇沁M行輪廓控制的控制形態(tài)。
因此，根據(jù)該實施方式1，不必對工作機械追加切削專用的軸，只用原有的X軸、Y軸等控制軸，就可以進行切削控制。
另外，在進行輪廓控制的同時，可以進行切削控制。
另外，在該實施方式1中，為了有助于理解本發(fā)明，說明了用兩個控制軸來實現(xiàn)切削動作的情況，但也可以用3個或3個以上的控制軸來實現(xiàn)切削動作。
實施方式2上述實施方式1中，如G○○ R○○ A○○ F○○ P○○Q○○所示，說明了從加工程序指示用于控制傾斜切削動作的各數(shù)據(jù)的情況，但也可以不從加工程序指示上述R○○ A○○ F○○ P○○ Q○○的各數(shù)據(jù)，而在設(shè)置于數(shù)值控制裝置中的設(shè)定數(shù)據(jù)保持存儲器18中設(shè)定并保存這些參數(shù)。
另外，在此情況下，若對加工程序只指示作為切削動作啟動指令的G○○，則在加工程序解析處理部分5讀入并解析了該G○○時，利用設(shè)定數(shù)據(jù)保持存儲器18中保存的上述各數(shù)據(jù)，進行切削控制。
實施方式3另外，在上述各實施方式中，由加工程序提供切削控制啟動指令和停止指令，但也可以由輸入/輸出控制部分11輸入的外部信號或由梯形圖電路來使特定的外部比特信號導(dǎo)通或斷開，由此經(jīng)由梯形圖處理部分9、PLC接口8以及機械處理控制部分10，對內(nèi)插處理部分12直接指示傾斜切削的開始以及停止。
在此情況下，將控制傾斜切削動作的各數(shù)據(jù)作為參數(shù)，在設(shè)置于數(shù)值控制裝置中的設(shè)定數(shù)據(jù)保持存儲器18中設(shè)定并保存，當(dāng)對內(nèi)插處理部分12輸入了切削的啟動指令時，利用設(shè)定數(shù)據(jù)保持存儲器18中保存的上述各數(shù)據(jù)，進行切削控制。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性如上所述，本發(fā)明的數(shù)值控制裝置適于用作在進行切削控制加工的工作機械的控制中使用的數(shù)值控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)值控制裝置，控制兩個或兩個以上的控制軸來進行輪廓控制，其特征在于，具有切削移動數(shù)據(jù)生成單元，生成移動數(shù)據(jù)，該移動數(shù)據(jù)用于同時控制上述兩個或兩個以上的控制軸，使其進行切削動作。
2.一種數(shù)值控制裝置，控制兩個或兩個以上的控制軸來進行輪廓控制的，其特征在于，具有切削移動數(shù)據(jù)生成單元，生成移動數(shù)據(jù)，該移動數(shù)據(jù)用于同時控制上述兩個或兩個以上的控制軸，使其進行切削動作，同時進行輪廓控制。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于上述切削移動數(shù)據(jù)生成單元通過疊加進行切削動作的移動數(shù)據(jù)和進行輪廓控制的移動數(shù)據(jù)，并將疊加后的數(shù)據(jù)分配給各控制軸，以生成使上述控制軸在進行輪廓控制的同時進行切削動作的移動數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于具有校正單元，該校正單元對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的各控制軸的伺服延遲進行校正。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于上述校正單元通過對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的各控制軸的實際位置反饋信息和指令值進行比較，取得各控制軸的伺服延遲量，并對該取得的各控制軸的伺服延遲量進行合成，同時通過將該合成的伺服延遲量分配給切削內(nèi)插矢量和輪廓控制內(nèi)插矢量，對在進行輪廓控制的同時進行切削動作的兩個或兩個以上的各控制軸的伺服延遲進行校正。
6.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于從加工程序以及梯形圖處理部分任一方發(fā)出切削動作啟動指令以及切削動作停止指令。
7.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)值控制裝置，其特征在于在存儲器中對切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)進行參數(shù)設(shè)定，在切削動作啟動指令發(fā)出時，利用進行了上述參數(shù)設(shè)定的切削動作指令所涉及的各數(shù)據(jù)，進行切削控制。
全文摘要
在內(nèi)插處理部分12和軸控制處理部分13設(shè)置同時控制兩個或兩個以上的控制軸而進行切削動作的移動數(shù)據(jù)的生成功能以及切削動作的校正功能，使得不用附加專用的切削軸，就可以進行切削控制加工，并且作為切削動作的校正，可以進行考慮了包含定位軸和旋轉(zhuǎn)軸等的輪廓控制的移動誤差的校正。
文檔編號B23Q15/00GK1675601SQ0381906
公開日2005年9月28日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者坂上信, 竜正城 申請人:三菱電機株式會社