數控裝置及其控制方法
【專利摘要】一種數控裝置和控制方法，能提高機床的加工能力。在重切削模式時，數控裝置在被切削件的加工中檢測主軸實際旋轉速度。在檢測結果大于0且為規定旋轉速度以下時，加工負載較大，因此，是重切削的狀態。數控裝置將X軸馬達和Y軸馬達的速度環積分增益Kvi從基準Kvi變更為重切削Kvi。Kvi是對驅動工作臺的X軸馬達和Y軸馬達進行控制的伺服參數。重切削Kvi的值比基準Kvi的值小。在減小Kvi時，工作臺的振動頻率特性發生變化，重切削時產生的振動變小。因此，數控裝置能在不產生伺服錯誤的情況下使加工繼續，因而能提高加工能力。
【專利說明】
數控裝置及其控制方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及數控裝置及其控制方法。【背景技術】
[0002]機床使安裝工具的主軸旋轉并對被切削件進行加工。鐵等較硬的被切削件的粗加工是重切削加工。在進行重切削加工時，與不是重切削加工時相比，加工負載增大。因此，操作者需要考慮機床的最大切削能力。最大切削能力取決于顫振的產生、馬達的轉矩、主軸旋轉速度較大的變化等。在粗加工時，工具斷續地切削被切削件，因此，在最大切削能力較低時容易產生負載變動，主軸旋轉速度也會發生變動。數控裝置進行控制以使主軸旋轉速度恒定，在主軸旋轉速度相對于指令轉速大幅度超過閾值時，判斷為異常狀態，顯示伺服錯誤等且停止機床。日本特許公開1999年第99433號公報所記載的主軸驅動機構包括高速旋轉用馬達和高轉矩的低速旋轉用馬達，并根據加工內容變更所使用的馬達。因此，該主軸驅動機構使用最適合加工的馬達，因而能防止因伺服錯誤等而導致機床停止。該主軸驅動機構包括切換高速旋轉用馬達、低速旋轉用馬達、馬達的離合器機構，因此，存在零件費用增加、 機械大型化等問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種能提高機床的加工能力的數控裝置及其控制方法。
[0004]技術方案1的數控裝置對機床的動作進行控制，所述機床包括:安裝工具且進行旋轉的主軸；固定被切削件的工作臺；以及驅動使所述主軸或所述工作臺移動的移動機構的伺服馬達，所述機床利用與所述主軸一起旋轉的工具對所述被切削件進行切削，所述數控裝置的特征在于，包括:旋轉速度檢測部，該旋轉速度檢測部對所述主軸的旋轉速度進行檢測；以及變更部，在所述旋轉速度檢測部的檢測結果大于〇且為預先確定的規定旋轉速度以下時，該變更部將確定所述伺服馬達的控制方式的伺服參數的速度環增益變更為比預先確定的基準值小的值。在數控裝置中，在進行例如鐵等較硬的被切削件的粗加工時，加工負載變大，因此，機床會產生較大的振動，且主軸的旋轉速度也會大幅度變動。在主軸的旋轉速度為規定旋轉速度以下時，機床處于重切削的狀態，主軸可能會停止。數控裝置將伺服參數的速度環增益變更為比基準值小的值，改變機床固有的振動頻率特性。因此，數控裝置能減小重切削時產生的振動，能在不停止主軸的情況下使加工繼續。因此，數控裝置能提高加工能力。
[0005]技術方案2的數控裝置的特征在于，所述速度環增益是速度環積分增益，所述變更部使所述速度環積分增益變得比基準值小。數控裝置通過使速度環積分增益變得比基準值小，能減小機床產生的振動。
[0006]技術方案3的數控裝置的特征在于，所述速度環增益是速度環比例增益，所述變更部使所述速度環比例增益變得比基準值小。數控裝置通過使速度環比例增益變得比基準值小，能減小機床產生的振動。
[0007]技術方案4的數控裝置的特征在于，包括:第二判斷部，在所述變更部使所述速度環增益變得比所述基準值小之后，該第二判斷部對所述旋轉速度是否超過所述規定旋轉速度進行判斷；以及恢復部，在所述第二判斷部判斷為所述旋轉速度超過了所述規定旋轉速度時，該恢復部使所述速度環增益恢復至所述基準值。在主軸的旋轉速度不低于規定旋轉速度的、切削負載較小的加工時，數控裝置能使速度環增益恢復至基準值。因此，數控裝置能提尚伺服馬達的剛性和響應性，因而能在不影響加工精度的情況下提尚加工能力。
[0008]技術方案5的控制方法是對機床的動作進行控制的數控裝置的控制方法，所述機床包括:安裝工具且進行旋轉的主軸；固定被切削件的工作臺；以及驅動使所述主軸或所述工作臺移動的移動機構的伺服馬達，所述機床利用與所述主軸一起旋轉的工具對所述被切削件進行切削，所述數控裝置的控制方法的特征在于，包括:旋轉速度檢測工序，在該旋轉速度檢測工序中，對所述主軸的旋轉速度進行檢測；以及變更工序，在該變更工序中，在所述旋轉速度檢測工序中的檢測結果大于〇且為規定旋轉速度以下時，將確定所述伺服馬達的控制方式的伺服參數的速度環增益變更為比預先確定的基準值小的值。數控裝置通過執行上述工序，能獲得技術方案1所述的效果。【附圖說明】
[0009]圖1是機床1的立體圖。
[0010]圖2是表示機床1和數控裝置30的電氣結構的框圖。
[0011]圖3是表示驅動電路53A的結構的框圖。[0〇12 ]圖4是表示Y軸工作臺12加工時的振動頻率特性的圖表。
[0013]圖5是表示Y軸工作臺12固有的振動頻率特性的圖表。[〇〇14]圖6是數控程序P1的圖。[〇〇15]圖7是主處理的流程圖。[〇〇16] 圖8是Kvi控制處理的流程圖。
[0017]圖9是表示通過基準Kvi進行加工時和通過重切削Kvi進行加工時的最大加工能力的圖表。【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖來說明本發明的實施方式。機床1的左右方向、前后方向、上下方向分別是X軸方向、Y軸方向、Z軸方向。圖1所示的機床1使安裝于主軸9的工具4旋轉，對保持于工作臺13上表面的被切削件3實施切削加工。數控裝置30 (參照圖2)對機床1的動作進行控制。
[0019]機床1包括基臺2、立柱5、主軸頭7、主軸9、工作臺裝置10、工具更換裝置20、控制箱 6、操作面板15(參照圖2)等。基臺2是金屬制的大致長方體狀的基座。立柱5豎立設置于基臺 2上部的后方。主軸頭7設置成能沿著立柱5的前表面在Z軸方向上移動。主軸箱7在其內部以能旋轉的方式支承主軸9。主軸9在其下部具有安裝孔(未圖示)。主軸9在該安裝孔內安裝工具4,并通過主軸馬達52(參照圖2)的驅動而旋轉。主軸馬達52設于主軸頭7的上部。主軸頭7 通過設于立柱5前表面的Z軸移動機構(未圖示)而在Z軸方向上移動。數控裝置30控制Z軸馬達51的驅動，從而控制主軸頭7在Z軸方向上移動。
[0020]工作臺裝置10包括Y軸移動機構(未圖示)、Y軸工作臺12、X軸移動機構(未圖示)、 工作臺13等。Y軸移動機構設于基臺2的上表面前側，并包括一對Y軸軌道、Y軸滾珠絲杠、Y軸馬達54(參照圖2)等。一對Y軸軌道和Y軸滾珠絲杠沿Y軸方向延伸。一對Y軸軌道在其上表面沿Y軸方向引導Y軸工作臺123軸工作臺12形成為大致長方體狀，且在其底部外表面包括螺母(未圖示)。該螺母與Y軸滾珠絲杠螺合。在Y軸馬達54使Y軸滾珠絲杠旋轉時，Y軸工作臺12 與螺母一起沿著一對Y軸軌道移動。因此，Y軸移動機構將Y軸工作臺12支承成能沿Y軸方向移動。
[0021]X軸移動機構設于Y軸工作臺12上表面，并包括一對X軸軌道(未圖示)、X軸滾珠絲杠(未圖示)、X軸馬達53(參照圖2)等。X軸軌道和X軸滾珠絲杠沿X軸方向延伸。工作臺13形成為俯視呈矩形板狀，且設于Y軸工作臺12上表面。工作臺13在其底部包括螺母(未圖示)。 該螺母與X軸滾珠絲杠螺合。在X軸馬達53使X軸滾珠絲杠旋轉時，工作臺13與螺母一起沿著一對X軸軌道移動。因此，X軸移動機構將工作臺13支承成能沿X軸方向移動。工作臺13通過Y 軸移動機構、Y軸工作臺12、X軸移動機構能在基臺2上沿X軸方向和Y軸方向移動。[〇〇22]工具更換裝置20設于主軸頭7的前側，并包括圓盤型的工具庫21。工具庫21在其外周呈輻射狀保持多個工具(未圖示)，并將工具更換指令所指示的工具定位于工具更換位置。工具更換指令通過數控程序發出。工具更換位置是工具庫21的最下部位置。工具更換裝置20將安裝于主軸9的工具4與位于工具更換位置的工具互換。[〇〇23]控制箱6收納數控裝置30(參照圖2)。數控裝置30控制Z軸馬達51、主軸馬達52、X軸馬達53、Y軸馬達54,使保持于工作臺13上的被切削件3與安裝于主軸9的工具4相對移動以對被切削件3實施各種加工。各種加工例如是使用鉆頭、絲錐等的開孔加工，使用端銑刀、銑刀等的側面加工等。
[0024]操作面板15例如設于覆蓋機床1的罩(未圖示)的外壁。操作面板15包括輸入部16 和顯示部17(參照圖2)。輸入部16接收各種信息、操作指示等的輸入，并將其輸出至數控裝置30。顯示部17根據來自數控裝置30的指令來顯示各種畫面。[〇〇25] 數控裝置30和機床1包括CPU31、R0M32、RAM33、存儲裝置34、輸入輸出部35、驅動電路51A?55A等(參照圖2)<XPU31綜合控制數控裝置3(LR0M32存儲包含主程序、Kvi控制程序在內的各種程序等。主程序記述主處理(參照圖7)。主處理逐行讀入數控程序，以執行各種動作。數控程序由多行構成包含各種控制指令的一個程序塊，并以行為單位對包含機床1的軸移動、工具更換等在內的各種動作進行控制。Kvi控制程序記述有Kvi控制處理(參照圖 8) JAM33臨時存儲各種信息。存儲裝置34是非易失性的，其存儲數控程序、伺服參數等各種數據。CPU31除了操作者利用操作面板15的輸入部16輸入的數控程序之外，還能將通過外部輸入而讀入的數控程序等存儲于存儲裝置34。
[0026] 驅動電路51A與Z軸馬達51及編碼器51B連接。驅動電路52A與主軸馬達52及編碼器 52B連接。驅動電路53A與X軸馬達53及編碼器53B連接。驅動電路54A與Y軸馬達54及編碼器 54B連接。驅動電路55A與驅動工具庫21的庫馬達55及編碼器55B連接。主軸馬達52、X軸馬達 53、Y軸馬達54、Z軸馬達51、庫馬達55是伺服馬達。驅動電路51A?55A從CPU31接收指令，朝對應的各馬達51?55輸出驅動電流。驅動電路51A?55A從編碼器51B?55B接收反饋信號， 進行位置和速度的反饋控制。輸入輸出部35與操作面板15的輸入部16及顯示部17連接。 [〇〇27]下面參照圖3說明X軸馬達53的驅動電路53A的結構。由于驅動電路51A?54A的結構是相同的，因此省略驅動電路51A、52A、54A的結構的說明。X軸馬達53的編碼器53B將X軸馬達53的當前位置信息作為位置反饋信號Sb輸出至數控裝置30。數控裝置30根據從數控程序獲得的控制指令生成位置指令Sa，并將其輸出至驅動電路53A。驅動電路53A根據位置指令Sa對輸出至X軸馬達53的驅動電流進行控制，以使X軸馬達53動作。具體而言，驅動電路 53A的加法器62計算位置指令Sa與實際的位置信號即位置反饋信號Sb的位置偏差Se，通過將該位置偏差Se乘以位置環增益Kp而計算出速度指令Sf。加法器63計算上述速度指令Sf與實際速度的速度偏差，即計算上述速度指令Sf與通過微分回路64對位置反饋信號Sb進行微分而獲得的速度Sg的速度偏差Sh。加法器66將電流指令(比例)Si與電流指令(積分)Sj相加，計算出電流指令Sk，其中，電流指令(比例)Si是通過將速度偏差Sh乘以速度環比例增益 Kvp而獲得的，電流指令(積分)Sj是通過利用積分電路65對上述速度偏差Sh進行積分并將其積分結果乘以速度環積分增益Kvi而獲得的。電流控制部67根據計算出的電流指令Sk進行X軸馬達53的通電控制。電流控制部67將X軸馬達53的電流信息即X軸馬達53的轉矩信息T (n)輸出至數控裝置30。
[0028]下面說明伺服參數的速度環增益。伺服馬達的控制方式是半閉環控制。半閉環控制是對輸入脈沖與從編碼器反饋來的脈沖的差進行監視的控制方式。為了根據慣性負載的大小進行最佳的半閉環控制，數控裝置30進行增益調整。增益調整是指根據負載轉動慣量的大小對響應性進行調整。伺服馬達的控制是由伺服參數確定的。確定與數控裝置30連接的伺服馬達的控制方式的伺服參數按每個軸進行設定。各參數具有基準值，該基準值根據各軸的控制條件進行變更。伺服參數包含增益調整的參數。增益調整的參數包含速度環的增益。速度環的增益是上述速度環比例增益、速度環積分增益(速度環積分時間常數)等。在變更速度環的增益時，伺服馬達的響應性(頻率特性)會發生變化。速度環比例增益在所有的頻帶范圍內使響應性變化。在增大速度環比例增益時，伺服剛性和響應性提高。伺服剛性是指在伺服馬達停止時產生保持轉矩、防止因外力而移動的性質。在減小速度環比例增益時，伺服剛性和響應性下降。速度環積分增益使較低的頻率下的響應性變化。在增大速度環積分增益時，伺服剛性和響應性提高。在減小速度環積分增益時，伺服剛性和響應性下降。 [〇〇29]針對作為進給軸的X軸馬達53、Y軸馬達54、Z軸馬達51，數控裝置30在要求輪廓精度的通常切削時設定響應性較高的速度環積分增益，在鐵等較硬材料的粗加工這樣的重切削時設定成比通常切削時小的重切削用的速度環積分增益。響應性較高的速度環積分增益相當于預先確定的基準值。要求輪廓精度的加工例如是在切削路徑中的角部進行的加工。 在以下說明中，將速度環積分增益簡稱為Kvi。
[0030]下面參照圖4說明機床1在加工被切削件3時的振動頻率特性。在本實施方式中，為了分析機床1加工時的振動頻率特性而進行了被切削件3的加工試驗。試驗條件如下。如圖1 所示，在工作臺13上表面固定100kg的被切削件3。工具4使用端銑刀。為了分析Y軸工作臺12 的振動頻率特性，將加速度計(未圖示)安裝于Y軸工作臺12側面。加速度計是測定Y軸工作臺12的加速度和振動的傳感器。Y軸工作臺12在其上表面支承較重的工作臺13,因此比工作臺13所受的負載大。因此，加工時Y軸工作臺12的振動頻率的變動比工作臺13大，所以，在本實施方式中分析Y軸工作臺12的振動頻率來確認機床1的振動頻率特性。
[0031]此外，在本實施方式中，關于作為進給軸的X軸馬達53、Y軸馬達54、Z軸馬達51的 Kvi，準備在通常切削時使用的Kvi (下稱基準Kvi )和在重切削時使用的Kvi (下稱重切削Kvi)。基準Kvi的一例是200Hz，重切削Kvi的一例是83Hz。重切削Kvi比基準Kvi小。在加工試驗中，使工作臺13相對于工具4沿Y軸方向移動以進行被切削件3的端銑刀加工。端銑刀加工在設定了基準Kvi時和設定了重切削Kvi時分別進行，共進行兩次。利用加速度計對在各次加工中Y軸工作臺12產生的振動進行測定，并對測定得到的振動數據進行FFT分析。
[0032]圖4所示的圖表表示Y軸工作臺12的振動頻率特性，縱軸表示振動的大小[m/s]，橫軸表示振動頻率[Hz ]。線(1)表示以基準Kvi進行加工時的振動頻率特性。線(2)表示以重切肖ijKvi進行加工時的振動頻率特性。無論是哪個振動頻率特性，在40?50Hz附近都確認了較大的振幅。也就是說，在40?50Hz附近，Y軸工作臺12大幅度振動。更具體而言，在40?50Hz 附近，與設定了基準Kvi時相比，設定了重切削Kvi時振幅變小。線(1)和線(2)中在60Hz附近產生的振幅是在工具的刀刃與被切削件3抵接時產生的。
[0033]下面參照圖5說明機床1固有的振動頻率特性。在本實施方式中，為了確認機床1固有的振動頻率特性，在將加速度計(未圖示)安裝于Y軸工作臺12的狀態下在基準Kvi與重切肖IjKvi之間切換設定以進行錘擊試驗(振動試驗)。在錘擊試驗中，利用錘子(未圖示)對作為對象的Y軸工作臺12施加Y軸方向的擊打，利用加速度計測量Y軸工作臺12產生的振動，并通過FFT分析對Y軸工作臺12固有的振動頻率特性進行分析。
[0034]圖5所示的圖表表示Y軸工作臺12固有的振動頻率特性，縱軸表示振動的大小[m/ s/N]，橫軸表示振動頻率[Hz]。線(3)表示在設定了基準Kvi時Y軸工作臺12固有的振動頻率特性。線(4)表示在設定了重切削Kvi時Y軸工作臺12固有的振動頻率特性。無論是哪個振動頻率特性，在40?50Hz附近都確認了較大的振幅。40?50Hz附近的較大振幅對應于Y軸工作臺12固有的振動頻率，對應于機床1固有的振動頻率。因此，上述加工試驗和錘擊試驗證實了加工被切削件3時的振動頻率特性與機床1固有的振動頻率特性相互一致。與通常切削時相比，重切削時加工負載增大，因此，主軸旋轉速度顯著變動。由上述加工試驗和錘擊試驗的結果可知，在端銑刀加工等斷續切削中，導致主軸旋轉速度變動的成分除了切削頻率(旋轉頻率的整數倍)之外，還包含機床1固有的振動頻率的成分。機床1固有的振動頻率的成分可通過提高機床1的剛性而減小，但這可能會引起零件費用增加和設計工時增加的問題，因此并不理想。在上述加工試驗中，確認了變更進給軸的Kvi會導致加工中產生的40?50Hz附近的振幅大小發生變化。在本實施方式中，執行Kvi控制處理(參照圖8)，通過在通常切削時設定為基準Kvi并在檢測出重切削時將設定變更為重切削Kvi來降低40?50Hz附近的較大振幅，像下面那樣嘗試提高加工能力。[〇〇35]下面參照圖7說明CPU31執行的主處理。操作者使用操作面板15的輸入部16從存儲于存儲裝置34的多個數控程序中選擇一個數控程序，并指示開始所選擇的數控程序的加工。CPU31在從輸入部16接收到加工開始指示時，讀入存儲于R0M32的主程序并執行本處理。 在本實施方式中，以執行圖6所示的數控程序P1時為例進行說明。
[0036]如圖6所示，數控程序P1的第N01行是使主軸9以lOOOrpm旋轉的控制指令。M3是主軸旋轉指令。S是設定主軸旋轉速度(rpm)的指令。第N02行的M141是從通常模式切換至重切削模式進行設定的控制指令。通常模式是始終將進給軸的Kvi設定成基準Kvi的控制方式。 重切削模式是根據當前的主軸旋轉速度(下面稱為主軸實際旋轉速度)的變動將進給軸的 Kvi從基準Kvi變更為重切削Kvi的控制方式。在主軸實際旋轉速度小于主軸指令旋轉速度的50%時，本實施方式的數控裝置30使顯示部17顯示伺服錯誤，并對機床1進行控制以停止主軸9XPU31將當前設定中的模式信息存儲于RAM33。模式信息是控制方式的種類信息。 CPU31默認設定成通常模式。第N03行是通過絕對指令使主軸9以500mm/min的進給速度進行切削進給直至X=100的位置的控制指令。第N04行的M142是解除重切削模式以返回至通常模式的控制指令。第N05行的M30是結束數控程序的結束指令。操作者能通過操作面板15的輸入部16變更基準Kvi和重切削Kvi。在本實施方式中，將進給軸的基準Kvi和重切削Kvi預先存儲于存儲裝置34,并將當前設定中的Kvi存儲于RAM33。基準Kvi是基準值。[〇〇37]如圖7所示，CHJ31讀入通過輸入部16選擇的數控程序P1 (S1)，并解釋NO 1 (S2)。CPU31對已解釋的行中是否存在M30進行判斷(S3)。由于N01是M3S1000(S3:否)，因此CPU31 驅動主軸馬達52,使主軸9以lOOOrpm旋轉(S4)。在執行了控制指令之后，CPU31返回至S2,解釋N02。由于N02是M141(S3:否)，因此CPU31從通常模式切換成重切削模式(S4KCPU31在存儲于RAM33的模式信息中存儲當前設定的是重切削模式這一信息。在設定重切削模式時， CPU31在Kvi控制處理(參照圖8)中根據主軸實際轉速的變動將進給軸的Kvi從基準Kvi變更為重切削Kvi。在執行了N02的控制指令之后，CPU31返回至S2,解釋N03。由于N03是 G90G01X100.F500(S3:否)，因此CPU31使主軸9以500mm/min的進給速度移動至X=100的位置，進行被切削件3的端銑刀加工(S4)。在執行了 N03的控制指令之后，CPU31返回至S2,解釋 N04。由于N04是M142(S3:否)，因此CPU31解除重切削模式而返回至通常模式(S4KCPU31在存儲于RAM33的模式信息中存儲處于通常模式這一信息。在執行了 N04的控制指令之后， CPU31返回至S2，解釋N05。由于N05是M30 (S3:是)，因此CPU31結束本處理。[〇〇38]下面參照圖8說明Kv i控制處理。在通過圖7的主處理執行數控程序P1時，CPU31從R0M32讀入Kvi控制程序，與主處理并行地執行本處理。CPU31參照存儲于RAM33的模式信息， 對當前設定的控制方式是否是重切削模式進行判斷(S11)。在是通常模式時(S11:否)， CHJ31對當前設定的Kvi是否是重切削Kvi進行判斷(S18)。在當前設定的Kvi是基準Kvi時 (S18:否)，CPU31對當前執行的數控程序P1是否結束進行判斷(S20)。在數控程序P1處于執行過程中時(S20:否)，CPU31返回至S11，反復進行處理。在當前設定的控制方式是重切削模式時(S11:是)，CPU31根據從主軸馬達52的編碼器52B(參照圖2)接收的信號檢測出主軸實際旋轉速度(S12)。CPU31對檢測出的主軸實際旋轉速度的絕對值是否為規定旋轉速度以下進行判斷(S13)。規定旋轉速度通過下式進行計算。
[0039]規定旋轉速度=|主軸指令旋轉速度| XKvi切換比率+ 100
[0040]Kvi切換比率優選設定成比產生伺服錯誤的50%高的值，例如優選60?70% Ivi 切換比率能通過操作面板15自由地變更。
[0041]數控程序P1的N01的S1000將主軸指令旋轉速度設定成lOOOrpm。因此，規定旋轉速度為1000\60+100 = 600印111(^?1]31對主軸實際旋轉速度是否處在600印111以下進行判斷。 在主軸實際旋轉速度比600rpm高時(S13:否)，CPU31對當前設定的Kvi是否是重切削Kvi進行判斷(S16)。在當前設定的Kvi是基準Kvi時(S16:否)，CPU31對數控程序P1是否結束進行判斷(S20)。在數控程序P1處于執行過程中時(S20:否)，CPU31返回至S11，反復進行處理。在主軸實際旋轉速度大于〇且為600rpm以下時(S13:是)，加工負載大，機床1產生振動，因此， 切削狀態是重切削。因此，CPU31將Kvi變更為重切削Kvi (S14)。重切削Kvi是比基準Kvi小的值，因此，伺服剛性下降，機床1產生的振動變小。主軸實際旋轉速度逐漸恢復而上升。因此， 數控裝置30能在不產生伺服錯誤的情況下使加工繼續。由于振動變小，因此能使重切削時被切削件3的加工面變得良好。CPU31對是否執行其它主軸旋轉指令進行判斷(S15)。在執行其它主軸旋轉指令時(S15:是)，有可能變更主軸指令旋轉速度，因此，CPU31使Kvi返回至基準Kvi(S17)。例如在通過其它主軸旋轉指令進行切削負載較小的加工時，伺服剛性和響應性提高，因此，加工精度提高。在不執行其它主軸旋轉指令時(S15:否)，CPU31對數控程序P1 是否結束進行判斷(S20)。在數控程序P1處于執行過程中時(S20:否)，CPU31返回至S11，反復進行處理。在以重切削模式設定了重切削Kvi的狀態下，當加工繼續進行時(S11:是)， CPU31再次檢測主軸實際旋轉速度(S12)。在檢測出的主軸實際旋轉速度超過了規定旋轉速度時(S13:否)，切削負載變小，因此，當前的切削狀態不再是重切削。因此，在當前設定的 Kvi是重切削Kvi時(S16:是)，CPU31使Kvi返回至基準Kvi(S17)。因此，伺服剛性和響應性提高，從而加工精度提高。CPU31對數控程序P1是否結束進行判斷(S20)。在數控程序P1處于執行過程中時(S20:否)，CPU31返回至S11，反復進行處理。在通過數控程序P1的N04解除了重切削模式時(S11:否)，CPU31對當前設定的Kvi是否是重切削Kvi進行判斷(S18)。由于當前設定的Kvi是重切削Kvi(S18:是)，因此CPU31使Kvi返回至基準Kvi(S19)，對數控程序P1是否結束進行判斷(S20)。在數控程序P1結束了時(S20:是)，CPU31結束本處理。
[0042]下面參照圖9說明設定為基準Kvi時的最大加工能力和設定為重切削Kvi時的最大加工能力。在圖9中，下側的橫軸表示振動頻率[Hz]，上側的橫軸表示主軸旋轉速度[rpm]， 左側的縱軸表示振動的大小[m/s/N]，右側的縱軸表示最大加工能力[mm]。線(3)及線(4)與圖5所示的相同。線(5)表示設定基準Kvi時的最大加工能力，線(6)表示設定重切削Kvi時的最大加工能力。作為最大加工能力，測定了在對被切削件3進行端銑刀加工時不產生伺服錯誤的最大切削寬度(ae)。圖9中表示最大加工能力的右側的縱軸表示從上往下最大切削寬度變大。事實證明，與設定為基準Kvi時相比，設定為重切削Kvi時最大加工能力較大。在振幅較大的40?50Hz附近，也是設定為重切削Kvi時的最大加工能力比設定為基準Kvi時的最大加工能力大。事實證明，在主軸實際旋轉速度大幅度下降的重切削時，數控裝置通過將 Kvi從基準Kvi變更為重切削Kvi，能減小機床1產生的振動，且能良好地切削較硬的材料等。
[0043]在以上說明中，工作臺裝置10相當于本發明的移動機構，執行圖8的S12處理的 CHJ31相當于本發明的旋轉速度檢測部，執行S14處理的CPU31相當于本發明的變更部。 CPU31執行的S12工序相當于本發明的旋轉速度檢測工序，CPU31執行的S14工序相當于本發明的變更工序。[〇〇44]如以上說明的那樣，本實施方式的數控裝置30對切削被切削件的機床1的動作進行控制。機床1包括主軸9、工作臺裝置10、X軸馬達53、Y軸馬達54。主軸9安裝工具4且進行旋轉。工作臺裝置10包括X軸移動機構和Y軸移動機構，使工作臺13相對于主軸9相對地在X軸方向和Y軸方向上移動。X軸馬達53和Y軸馬達54是驅動Y軸移動機構和X軸移動機構的伺服馬達。數控裝置30檢測主軸9的主軸實際旋轉速度。在檢測結果大于0且為規定旋轉速度以下時，將X軸馬達53和Y軸馬達54的Kvi變更為重切削Kvi。數控裝置30將Kvi變更為重切削 Kvi，改變工作臺13的振動頻率特性。數控裝置30能減輕重切削時產生的振動，因此，能在不產生伺服錯誤的情況下使加工繼續。因此，數控裝置30能提高加工能力，因而能切削更多的體積，能提尚生廣率。
[0045]本發明不限于上述實施方式，能進行各種變形。在上述實施方式中，針對速度環的增益之一的速度環積分增益(Kvi)，設置基準Kvi和比基準Kvi小的重切削Kvi，在通過主軸實際旋轉速度檢測出重切削時，從基準Kvi變更為重切削Kvi，以使機床1產生的振動減小。 除此之外，例如當在加工中檢測出重切削時，也可變更速度環比例增益(Kvp)。如上所述，在增大速度環比例增益時，伺服剛性和響應性提高。在減小速度環比例增益時，伺服剛性和響應性下降。因此，當在加工中檢測出重切削時，數控裝置30只要將速度環比例增益變更為比基準值低的速度環比例增益即可。針對速度環比例增益，數控裝置30只要執行與圖8所示的 Kvi控制處理相同的處理即可。因此，數控裝置30能獲得與上述實施方式一樣的效果。
[0046]速度環積分增益也可通過變更速度環積分時間常數的值來變更速度環積分增益的值。在這種情況下，為了減小速度環積分增益，要增大速度環積分時間常數。
[0047]上述實施方式的重切削Kvi和Kvi切換比率也可設定為操作者能自由進行選擇的參數。例如也可設定成能通過操作面板15進行選擇。[〇〇48] 在上述實施方式中，在通過主處理執行的數控程序中，使用M141和M142進行重切削模式的設定和解除，但也可通過其它方法進行設定。例如也可設定成通過操作面板15的輸入部16進行重切削模式的設定和解除。
[0049]在上述實施方式中，檢測主軸實際旋轉速度以對當前的加工是否是重切削進行判斷，但也可檢測例如主軸轉矩值、進給軸(X軸馬達53、Y軸馬達54、Z軸馬達51)的旋轉速度、 進給軸轉矩值等以對重切削進行判斷。
[0050]在上述實施方式中，將加速度計安裝于Y軸工作臺12的側面并對Y軸工作臺12的振動進行測定，但也可將加速度計安裝于工作臺13的側面并對工作臺13的振動進行測定。
[0051]在上述實施方式中，例如當在加工中檢測出重切削時，將作為進給軸的X軸馬達 53、Y軸馬達54、Z軸馬達51這三根軸的Kvi變更為重切削Kvi，但只要將至少一根以上的進給軸變更為重切削Kvi即可。[〇〇52]上述實施方式的機床1是安裝工具4的主軸能沿Z軸方向移動、工作臺13能沿X軸和 Y軸方向這兩根軸移動的機床。相對于工作臺13在X軸、Y軸、Z軸方向上相對移動的工具4的移動機構的構造不限定于上述實施方式。例如，也可以是主軸能相對于X軸、Y軸、Z軸方向這三根軸移動并將作業臺固定的機床。上述實施方式的機床1是立式的機床，但也可以是臥式的機床。[〇〇53] 在上述實施方式中，通過端銑刀加工進行了說明，但也能應用于銑削加工等其它加工方法。[〇〇54] 上述實施方式的驅動電路51A?55A設于機床1，但驅動電路51A?55A也可設于數控裝置30。
【主權項】
1.一種數控裝置(30)，對機床(1)的動作進行控制，所述機床包括:安裝工具(4)且進行 旋轉的主軸(9);固定被切削件(3)的工作臺(13);以及驅動使所述主軸或所述工作臺移動 的移動機構(10)的伺服馬達(53、54)，所述機床利用與所述主軸一起旋轉的工具對所述被 切削件進行切削，其特征在于，所述數控裝置包括:旋轉速度檢測部，該旋轉速度檢測部對所述主軸的旋轉速度進行檢測；以及變更部(31)，在所述旋轉速度檢測部的檢測結果大于0且為預先確定的規定旋轉速度 以下時，該變更部將確定所述伺服馬達的控制方式的伺服參數的速度環增益變更為比預先 確定的基準值小的值。2.如權利要求1所述的數控裝置，其特征在于，所述速度環增益是速度環積分增益(Kvi)，所述變更部使所述速度環積分增益變得比 所述基準值小。3.如權利要求1所述的數控裝置，其特征在于，所述速度環增益是速度環比例增益(Kvp)，所述變更部使所述速度環比例增益變得比 所述基準值小。4.如權利要求1至3中任一項所述的數控裝置，其特征在于，所述數控裝置包括:第二判斷部，在所述變更部使所述速度環增益變得比所述基準值小之后，該第二判斷 部對所述旋轉速度是否超過所述規定旋轉速度進行判斷；以及恢復部，在所述第二判斷部判斷為所述旋轉速度超過了所述規定旋轉速度時，該恢復 部使所述速度環增益恢復至所述基準值。5.—種控制方法，是對機床(1)的動作進行控制的數控裝置(30)的控制方法，所述機床 包括:安裝工具(4)且進行旋轉的主軸(9);固定被切削件(3)的工作臺(13);以及驅動使所 述主軸或所述工作臺移動的移動機構(10)的伺服馬達(53、54)，所述機床利用與所述主軸 一起旋轉的工具對所述被切削件進行切削，其特征在于，所述控制方法包括:旋轉速度檢測工序，在該旋轉速度檢測工序中，對所述主軸的旋轉速度進行檢測；以及變更工序，在該變更工序中，在所述旋轉速度檢測工序中的檢測結果大于〇且為規定旋 轉速度以下時，將確定所述伺服馬達的控制方式的伺服參數的速度環增益變更為比預先確 定的基準值小的值。
【文檔編號】G05B19/416GK106020129SQ201610014831
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年1月11日
【發明人】本田亮, 野村裕昭
【申請人】兄弟工業株式會社