JP7444697B2 - Numerical control device, control program and control method - Google Patents
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Description
本発明は、数値制御装置、制御プログラム及び制御方法に関する。 The present invention relates to a numerical control device, a control program, and a control method.
従来より、切削工具又は加工対象であるワークを回転させる主軸、及び切削工具をワークに対して相対移動させる送り軸を有し、主軸及び送り軸を協調動作させて切削工具によりワークを切削加工する例えば旋盤のような工作機械が用いられている。このような工作機械は、主軸及び送り軸並びに他の駆動軸が数値制御装置によって制御されることが少なくない。 Conventionally, a cutting tool has a main shaft that rotates a cutting tool or a workpiece to be machined, and a feed shaft that moves the cutting tool relative to the workpiece, and the main shaft and feed shaft operate in coordination to cut the workpiece with the cutting tool. For example, a machine tool such as a lathe is used. In such machine tools, the main spindle, feed axis, and other drive axes are often controlled by numerical control devices.
また、旋盤等の工作機械では、通常、切削工具の刃先が連続してワークの表面の材料を削り取るため、ワークの材質によっては削り取られた材料が細長い削り屑(切粉)となり、切削工具に纏わりついてワークの加工を阻害する可能性がある。これに対して、例えば特許文献1に記載されるように、数値制御装置を用いて、所定の振動回数でワークに対して切削工具を往復移動させる揺動切削を行う技術が知られている。揺動切削では、切削工具を往復移動させることにより定期的に切削工具がワークから離れるので、削り屑が一定の長さで切断される。
In addition, with machine tools such as lathes, the cutting edge of the cutting tool usually scrapes off material on the surface of the workpiece continuously, so depending on the material of the workpiece, the scraped material becomes elongated shavings (chips) that can be removed by the cutting tool. There is a possibility that it will stick and interfere with the machining of the workpiece. On the other hand, as described in
上述のように、切削工具を往復移動させる揺動切削を行う場合、切削工具の揺動周期は主軸の回転周期に応じて定められ、かつ切削工具の揺動振幅は切削工具の送り速度に応じて定められる。揺動切削における切削速度は、主軸の回転による周速と、工具の送り速度と、揺動切削のための往復移動の速度とが重畳された速度となる。具体的には、切削速度の最大値V[mm/s]は、工具の送り速度v1[mm/s]、ワークWの直径L[mm]、主軸速度f1[rev/s]、毎回転送り量F[mm/rev]、揺動周波数f2[Hz]並びに適宜設定される定数である揺動振幅倍率k1を用いて、V=v1+π・L・f1+(k1・F)/2・2π・f2として表される。
即ち、揺動周波数f2により切削速度Vが変化することが分かる。
As mentioned above, when performing swing cutting in which the cutting tool is moved back and forth, the swing period of the cutting tool is determined according to the rotation period of the spindle, and the swing amplitude of the cutting tool is determined according to the feed rate of the cutting tool. It is determined by The cutting speed in oscillating cutting is a speed in which the circumferential speed due to rotation of the spindle, the feed rate of the tool, and the speed of reciprocating movement for oscillating cutting are superimposed. Specifically, the maximum value V [mm/s] of the cutting speed is the feed rate v1 [mm/s] of the tool, the diameter L [mm] of the workpiece W, the spindle speed f1 [rev/s], and the amount transferred each time. Using the amount F [mm/rev], the swing frequency f2 [Hz], and the swing amplitude magnification k1, which is a constant that is appropriately set, V=v1+π・L・f1+(k1・F)/2・2π・f2 It is expressed as
That is, it can be seen that the cutting speed V changes depending on the swing frequency f2.
一般に、切削工具及びワークの材質等の諸条件に応じて、適切な切削が可能となる切削速度の範囲が限られる。切削速度が過度に大きくなると、びびり振動の発生によるワーク加工面の荒れ、工作機械の駆動機構の過負荷や疲労、切削工具の異常な損耗等の様々な不都合が生じるおそれがある。そのため、揺動周波数を抑制することで、切削速度が過大となることを防止できる技術が望まれる。 Generally, the range of cutting speeds that allow appropriate cutting is limited depending on various conditions such as the material of the cutting tool and the workpiece. If the cutting speed becomes too high, various problems may occur, such as roughening of the machined surface of the workpiece due to occurrence of chatter vibration, overload and fatigue of the drive mechanism of the machine tool, and abnormal wear and tear of the cutting tool. Therefore, a technique is desired that can prevent the cutting speed from becoming excessive by suppressing the oscillation frequency.
本開示の一態様に係る数値制御装置は、切削工具又は加工対象であるワークを回転させる主軸、及び前記切削工具を前記ワークに対して相対移動させる送り軸を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する数値制御装置であって、加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する基準速度算出部と、前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する揺動指令算出部と、前記揺動指令の周波数の上限値を取得する設定取得部と、前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記揺動指令の周波数を調整、または、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率の少なくともいずれかを調整する調整部と、を備える。 A numerical control device according to an aspect of the present disclosure includes a main shaft that rotates a cutting tool or a workpiece to be processed, and a feed axis that moves the cutting tool relative to the workpiece, the main shaft and the feed axis. A numerical control device that controls a machine tool that cuts the workpiece with the cutting tool by cooperatively operating the machine tools, the spindle speed being the rotational speed of the spindle according to a machining program, and the movement of the feed axis according to the machining program. a reference speed calculation unit that calculates a feed rate that is a speed; and a periodic fluctuation component that is superimposed on the feed axis command based on the spindle speed, the feed rate, and a preset swing frequency multiplier. a swing command calculation unit that calculates a swing command that is a swing command; a setting acquisition unit that obtains an upper limit value of the frequency of the swing command; An adjustment unit that adjusts the frequency of the command, or adjusts at least one of the spindle speed and the swing frequency multiplier.
本開示の別の態様に係る制御プログラムは、切削工具又は加工対象であるワークを回転させる主軸、及び前記切削工具を前記ワークに対して相対移動させる送り軸を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する制御プログラムであって、加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する基準速度算出制御部と、前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する揺動指令算出制御部と、前記揺動指令の周波数の上限値を取得する設定取得制御部と、前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記揺動指令の周波数を調整、または、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率の少なくともいずれかを調整する調整制御部と、を備える。 A control program according to another aspect of the present disclosure includes a main shaft that rotates a cutting tool or a workpiece to be processed, and a feed axis that moves the cutting tool relatively to the workpiece, the main shaft and the feed axis. A control program for controlling a machine tool that cuts the workpiece with the cutting tool by operating in a coordinated manner, the main spindle speed being the rotational speed of the main spindle according to the machining program, and the movement speed of the feed axis according to the machining program. a reference speed calculation control unit that calculates a feed speed that is, and a periodic fluctuation component that is superimposed on the feed axis command based on the spindle speed, the feed speed, and a preset swing frequency multiplier. a swing command calculation control unit that calculates a swing command that is a swing command; a setting acquisition control unit that obtains an upper limit value of the frequency of the swing command; An adjustment control section that adjusts the frequency of the rocking command, or adjusts at least one of the spindle speed and the rocking frequency multiplier.
本開示のさらに別の態様に係る制御方法は、切削工具又は加工対象であるワークを回転させる主軸、及び前記切削工具を前記ワークに対して相対移動させる送り軸を有し、前記主軸及び前記送り軸を協調動作させて前記切削工具により前記ワークを切削加工する工作機械を制御する制御方法であって、加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する工程と、前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する工程と、前記揺動指令の周波数の上限値を取得する工程と、前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記揺動指令の周波数を調整、または、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率の少なくともいずれかを調整する工程と、を備える。 A control method according to yet another aspect of the present disclosure includes a main shaft that rotates a cutting tool or a workpiece to be processed, and a feed axis that moves the cutting tool relative to the workpiece, the main shaft and the feed shaft. A control method for controlling a machine tool that cuts the workpiece using the cutting tool by cooperating axes, the method comprising: a spindle speed, which is the rotational speed of the spindle according to a machining program; and movement of the feed axis according to the machining program. A step of calculating a feed rate, which is a speed, and a process of calculating a oscillation, which is a periodic fluctuation component, superimposed on the command of the feed axis, based on the spindle speed, the feed rate, and a preset oscillation frequency multiplier. a step of calculating a motion command; a step of obtaining an upper limit value of the frequency of the rocking command; and a step of adjusting the frequency of the rocking command so that the frequency of the rocking command does not exceed the upper limit value; and adjusting at least one of the spindle speed and the oscillation frequency magnification.
本開示に係る数値制御装置、制御プログラム及び制御方法によれば、切削速度が過大となることを防止することができる。 According to the numerical control device, control program, and control method according to the present disclosure, it is possible to prevent the cutting speed from becoming excessive.
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る数値制御装置1を備える工作機械100の構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a
工作機械100は、切削工具Tを用いて加工対象であるワークWを切削加工するNC旋盤である。工作機械100は、切削工具T又はワークWを回転(本実施形態ではワークWを回転)させる主軸Ac、切削工具TをワークWに対して主軸Acの回転軸と平行な方向に相対移動(本実施形態では切削工具Tを移動)させる送り軸Az、及び切削工具TをワークWに対して主軸Acの径方向に相対移動(本実施形態では切削工具Tを移動)させる切り込み軸Axの3つの制御軸を有する。このため、工作機械100は、これらの制御軸Ac,Az,Axを駆動する駆動モータ(主軸モータMc、送り軸モータMz及び切り込み軸モータMx)と、各駆動モータMc,Mz、Mxに駆動電流を印加するサーボアンプ(主軸アンプSc、送り軸アンプSz及び切り込み軸アンプSx)とを有する。
The
数値制御装置1は、主軸Ac、送り軸Az及び切り込み軸Axを協調動作させて切削工具TによりワークWを切削加工するよう工作機械100を制御する。数値制御装置1は、プログラム記憶部11と、データ記憶部12と、設定取得部13と、基準速度算出部14と、揺動指令算出部15と、調整部16と、駆動出力部17と、入力装置18とを備える。
The
数値制御装置1は、本開示に係る制御方法を実施する装置である。また、数値制御装置1は、例えばCPU、メモリ等を有するコンピュータ装置に本開示に係る制御プログラムを読み込ませることによって実現することができる。本開示に係る制御プログラムは、非一時的な記録媒体に記録して提供され得る。数値制御装置1の各構成部は、機能的に区別されるものであって、物理的構成及び数値制御装置1を実現するための制御プログラムの構造において明確に区分できるものでなくてもよい。
The
プログラム記憶部11は、外部から入力される加工プログラムを記憶する。加工プログラムは、例えばGコード等によって記述される。数値制御装置1は、加工プログラムに従って工作機械100の制御軸Ac,Az,Axを制御することにより、ワークWを所望の形状に加工する。
The
データ記憶部12は、ワークWの加工に必要な一般的な情報を記憶する。データ記憶部12に記憶される情報としては、例えば、複数のワークWの材質と複数の切削工具Tの種類とのそれぞれの組み合わせにおける揺動周波数f2[Hz]の上限値(f2limit[Hz])を定義したテーブル等を含むことができる。
The
設定取得部13は、プログラム記憶部11及びデータ記憶部12の情報を参照して、使用する切削工具T及びワークWの組み合わせにおける揺動周波数の上限値f2limitを取得する。また、設定取得部13は、プログラム記憶部11及びデータ記憶部12の情報を参照して、後述する揺動指令算出部15において使用されるパラメータの初期値、調整部16により調整するパラメータの優先順位等を取得する。
The
基準速度算出部14は、加工プログラムに従う主軸Acの回転数である主軸速度(f1[rev/s])、及び加工プログラムに従う送り軸Azの移動速度である送り速度(v1[mm/s])を算出する。より詳しくは、基準速度算出部14は、加工プログラムに記述されるワークWの加工形状に応じて揺動制御を行わない場合に最適となる主軸速度f1及び送り速度v1を算出する。
The reference
揺動指令算出部15は、基準速度算出部14が算出した主軸速度f1及び送り速度v1、並びに設定取得部13が取得したパラメータに基づいて、送り速度v1に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令(vo(t)[mm])を算出する。具体的には、揺動指令算出部15は、揺動指令vo(t)を、振幅が揺動振幅r[mm]であり、周波数が揺動周波数f2である正弦波状の指令として算出する。
The swing
揺動振幅rは、送り速度v1を主軸速度f1で除した値に予め設定される揺動振幅倍率k1を乗じることにより算出される。即ち、r=(k1・v1/f1)/2として表される。また、揺動周波数f2は、主軸速度f1に予め設定される揺動周波数倍率k2を乗じることにより算出される。即ち、揺動周波数f2は、f2=k2・f1と表される。 The swing amplitude r is calculated by multiplying the value obtained by dividing the feed speed v1 by the spindle speed f1 by a preset swing amplitude magnification k1. That is, it is expressed as r=(k1·v1/f1)/2. Further, the swing frequency f2 is calculated by multiplying the spindle speed f1 by a swing frequency multiplier k2 set in advance. That is, the swing frequency f2 is expressed as f2=k2·f1.
また、切削速度は、工具の送り速度(v1)、ワークWの周速(π×L×f1)、及び工具の揺動速度(r×2π×f2)の和になる(Lはワークの直径[mm])。即ち、切削速度の最大値V[mm/s]は、V=v1+π・L・f1+r・2π・f2として表される。または、主軸速度f1と揺動周波数倍率k2を用いて、V=v1+π・L・f1+r・2π・k2・f1と表してもよい。 In addition, the cutting speed is the sum of the tool feed rate (v1), the circumferential speed of the workpiece W (π×L×f1), and the tool swing speed (r×2π×f2) (L is the diameter of the workpiece [mm]). That is, the maximum value V [mm/s] of the cutting speed is expressed as V=v1+π·L·f1+r·2π·f2. Alternatively, it may be expressed as V=v1+π·L·f1+r·2π·k2·f1 using the main shaft speed f1 and the swing frequency magnification k2.
切削工具Tの送り軸Az方向の位置は、送り速度v1の積分値及び揺動指令vo(t)の合計として表される。これを、主軸Acの回転角度に対する変化として示すと、図2に示すように、主軸Acの第n回目の回転時の切削工具Tの軌跡と主軸Acの第n+1回目の回転時の切削工具Tの軌跡とは、揺動周波数倍率k2が0.5の奇数倍である場合は位相が180°異なる。このため、第n回目の回転時に切削工具Tの送り方向位置が極大となるワークWの周方向位置と、第n+1回目の回転時に切削工具Tの送り方向位置が極小となるワークWの周方向位置とが一致する。 The position of the cutting tool T in the feed axis Az direction is expressed as the sum of the integral value of the feed speed v1 and the swing command vo(t). If this is shown as a change with respect to the rotation angle of the spindle Ac, as shown in FIG. The phase differs from the trajectory by 180° when the swing frequency multiplier k2 is an odd multiple of 0.5. Therefore, the circumferential position of the workpiece W at which the position of the cutting tool T in the feed direction becomes the maximum during the n-th rotation, and the circumferential position of the workpiece W at which the position of the cutting tool T in the feed direction becomes the minimum during the n+1st rotation. The position matches.
主軸Acの第n回目の回転時の切削工具Tの軌跡と主軸Acの第n+1回目の回転時の切削工具Tの軌跡とが重なり合う区間では、切削工具TがワークWから送り軸Az方向に離間した状態となる。切削工具TがワークWを削り取った材料から形成される切り屑の生成は、切削工具TがワークWから離間した瞬間に終了する。つまり、切り屑は、切削工具Tの軌跡が前回の軌跡と重なり合うたびに切断される。 In the section where the trajectory of the cutting tool T during the nth rotation of the spindle Ac overlaps the trajectory of the cutting tool T during the n+1st rotation of the spindle Ac, the cutting tool T separates from the workpiece W in the direction of the feed axis Az. The state will be as follows. The generation of chips formed from the material scraped off the workpiece W by the cutting tool T ends at the moment the cutting tool T separates from the workpiece W. That is, chips are cut every time the locus of the cutting tool T overlaps with the previous locus.
調整部16は、揺動指令算出部15により算出される揺動周波数f2が、設定取得部13により取得された上限値f2limitを超えない値となるように調整を行う。調整は、揺動周波数f2を調整してもよいし、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の少なくともいずれかを調整してもよい。つまり、調整部16は、揺動指令算出部15が算出した揺動周波数f2が上限値f2limitを超える場合、揺動周波数f2を変更、もしくは、主軸速度f1及び送り速度v1の少なくとも一方を変更して、基準速度算出部14及び揺動指令算出部15に再計算させる。
The
調整部16は、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2のいずれか一方だけを調整してもよく、両方を調整してもよい。主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の両方を調整する場合、調整部16は、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率、又は揺動周波数f2の変化量に対する主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の寄与度が一定なるよう主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2を調整するよう構成されてもよく、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の一方で大まかな調整を行い、他方で微調整を行うよう構成されてもよく、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の一方の調整量が所定の上限に達した場合にのみ他方を調整するよう構成されてもよい。
The
主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2のいずれを調整するかの選択、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率、優先順位等は、加工プログラムにおいて指定され、設定取得部13によって取得されるよう構成されてもよく、入力装置18を介してオペレータが入力できるよう構成されてもよい。このように、揺動周波数f2の調整において主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率を変化させることによって、それぞれの加工(ワークWの材質及び加工形状、切削工具の種類等の条件)に応じて、例えば加工精度、加工時間等に対する影響を極小化することができる。特に、加工プログラムに従って主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率を変化させることで、個々の加工を確実に最適化することができる。また、オペレータの入力に従って、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の一方を選択したり、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率を変化させることで、そのようなパラメータを記述していない加工プログラムを使用する場合にも、加工を最適化することができる。
The selection of which of the spindle speed f1 and the swing frequency multiplier k2 to adjust, the ratio of the amount of adjustment of the spindle speed f1 and the swing frequency multiplier k2, the priority order, etc. are specified in the machining program and acquired by the setting
主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率変化は、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の比率を直接指定するだけでなく、例えば主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の調整量の上限を設定(一方を調整不可とする場合を含む)したり、揺動周波数f2の変化量に対する主軸速度f1及び送り速度v1の調整量の寄与度合を指定したりすることによってももたらされ得る。 The change in the ratio of the adjustment amount of the spindle speed f1 and the swing frequency multiplier k2 can be done not only by directly specifying the ratio of the adjustment amount of the spindle speed f1 and the swing frequency multiplier k2, but also by, for example, changing the ratio of the adjustment amount of the spindle speed f1 and the swing frequency multiplier k2. It is also possible to set the upper limit of the adjustment amount (including the case where one is not adjustable), or to specify the degree of contribution of the adjustment amount of the spindle speed f1 and feed speed v1 to the amount of change in the oscillation frequency f2. may be caused.
駆動出力部17は、調整された主軸速度f1及び揺動指令vo(t)並びに送り速度v1でワークW及び切削工具Tを相対移動させるよう、主軸アンプSc、送り軸アンプSz、切り込み軸アンプSxに指令信号を入力する。
The
入力装置18は、ユーザが入力可能なものであればよく、例えばキーボード、タッチパネル、スイッチ等を有する構成とすることができ、ユーザが使用する端末又は上位の制御装置と通信するためのインターフェイス等であってもよい。
The
以上の説明から明らかなように、数値制御装置1を実現する本開示に係る一実施形態の制御プログラムは、加工プログラムに従う主軸Acの回転数である主軸速度f1、及び加工プログラムに従う送り軸の移動速度である送り速度v1を算出する基準速度算出部14を実現する基準速度算出制御部と、主軸速度f1及び送り速度v1並びに予め設定される揺動周波数倍率k2に基づいて、送り速度v1に対して重畳される周期的な速度変動成分である揺動指令vo(t)を算出する揺動指令算出部15を実現する揺動指令算出制御部と、揺動周波数f2の上限値f2limitを取得する設定取得部13を実現する設定取得制御部と、揺動周波数f2が上限値f2limitを超えないよう、揺動周波数f2を調整、もしくは、主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の少なくともいずれかを調整する調整部16を実現する調整制御部と、を備えるものとすることができる。
As is clear from the above description, the control program of the embodiment of the present disclosure that realizes the
また、数値制御装置1が実施する本開示に係る一実施形態の制御方法は、図3に示すように、揺動周波数f2の上限値f2limitを取得する工程(ステップS1:上限値取得工程)と、加工プログラムに従う主軸速度f1及び送り速度v1を算出する工程(ステップS2:基準速度算出工程)と、主軸速度f1及び送り速度v1並びに予め設定される揺動周波数倍率k2に基づいて揺動指令vo(t)を算出する工程(ステップS3:揺動指令算出工程)と、揺動周波数f2が上限値f2limitを超えないよう主軸速度f1及び揺動周波数倍率k2の少なくともいずれかを調整する工程(ステップS4:調整工程)と、主軸速度f1及び揺動指令vo(t)を記憶する工程(ステップS5:記憶工程)とを備えるものとすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the control method according to an embodiment of the present disclosure performed by the
ステップS4の調整工程は、揺動周波数f2が上限値f2limitを超えるか否かを確認する工程(ステップS41:揺動周波数確認工程)と、ステップS41の確認工程で揺動周波数f2が上限値f2limitを超えると判断された場合に、揺動周波数倍率k2が予め設定される下限値k2limitを超えるか否かを確認する工程(ステップS42:揺動周波数倍率確認工程)と、揺動周波数倍率k2が下限値k2limitを超えると判断された場合に揺動周波数倍率k2を小さい値に変更する工程(ステップS43:揺動倍率変更工程)と、揺動周波数倍率k2が下限値k2limitを超えないと判断された場合に、主軸速度f1を小さい値に変更する工程(ステップS44:主軸速度変更工程)とを有する構成とすることができる。 The adjustment step of step S4 includes a step of checking whether the swing frequency f2 exceeds the upper limit value f2 limit (step S41: swing frequency confirmation step), and a step of checking whether the swing frequency f2 exceeds the upper limit value f2 limit in the confirmation step of step S41. If it is determined that the oscillation frequency multiplier k2 exceeds the f2 limit , a step of confirming whether the oscillation frequency multiplier k2 exceeds a preset lower limit k2 limit (step S42: oscillation frequency multiplier confirmation step); A step of changing the rocking frequency magnification k2 to a smaller value when it is determined that the magnification k2 exceeds the lower limit value k2 limit (step S43: rocking magnification changing step); If it is determined that the spindle speed f1 is not exceeded, the spindle speed f1 may be changed to a smaller value (step S44: spindle speed changing step).
図3の制御方法では、揺動周波数確認工程で揺動周波数f2が上限値f2limit以下であった場合には、ステップS5の記憶工程に進んで、主軸速度f1及び揺動指令vo(t)を記憶する。一方、揺動周波数確認工程で揺動周波数f2が上限値f2limitを超えており、揺動倍率変更工程で揺動周波数f2を調整又は主軸速度変更工程で主軸速度f1を変更した場合にはステップS3の揺動指令算出工程に戻って再計算を行う。 In the control method of FIG. 3, if the swing frequency f2 is equal to or lower than the upper limit value f2 limit in the swing frequency confirmation step, the process proceeds to the storage step of step S5, and the spindle speed f1 and the swing command vo(t) are Remember. On the other hand, if the swing frequency f2 exceeds the upper limit value f2 limit in the swing frequency confirmation process and the swing frequency f2 is adjusted in the swing magnification change process or the spindle speed f1 is changed in the spindle speed change process, step Returning to the swing command calculation step of S3, recalculation is performed.
図3の制御方法では、調整工程において、最終的に工作機械100が加工を行う際の揺動周波数f2が上限値f2limitを超えないようにするために、優先的に揺動周波数倍率k2を調節し、揺動周波数倍率k2が下限値k2limitに達した後に主軸速度f1を調節する。優先的に揺動周波数倍率k2を調節することで、主軸速度f1の低下を抑制して、加工効率の低下を抑制する。
In the control method of FIG. 3, in the adjustment process, the oscillation frequency multiplier k2 is preferentially set in order to prevent the oscillation frequency f2 when the
数値制御装置1、数値制御装置1を実現する制御プログラム、数値制御装置1が実施する制御方法は、工作機械100において揺動切削を行う際に、揺動周波数f2を上限値f2limit以下に抑制することで、周期的な変動成分を抑制して切削速度が過大となることを防止できる。
The
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本開示から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the embodiments described above. Further, the effects described in this embodiment are only a list of the most preferable effects resulting from the present disclosure, and the effects due to the present disclosure are not limited to those described in this embodiment.
例として、本開示に係る数値制御装置、制御プログラム及び制御方法は、主軸速度及び揺動周波数倍率の一方だけを調整してもよく、主軸速度及び揺動周波数倍率を同時に調整してもよく、優先して主軸速度を調整し、主軸速度の調整が限度に達した場合に揺動周波数倍率を調整してもよい。 For example, the numerical control device, control program, and control method according to the present disclosure may adjust only one of the spindle speed and the swing frequency multiplier, or may adjust the spindle speed and the swing frequency multiplier simultaneously, The spindle speed may be adjusted with priority, and the swing frequency magnification may be adjusted when the spindle speed adjustment reaches a limit.
本開示に係る数値制御装置、制御プログラム及び制御方法において、調整部は、直接揺動指令の周波数を調整してもよい。例として、調整部は、揺動指令算出部から入力される揺動指令の周波数が上限値を超える場合には、揺動指令の周波数を上限値に修正して出力するよう構成されてもよい。 In the numerical control device, control program, and control method according to the present disclosure, the adjustment unit may directly adjust the frequency of the rocking command. For example, if the frequency of the rocking command input from the rocking command calculation unit exceeds the upper limit value, the adjustment unit may be configured to correct the frequency of the rocking command to the upper limit value and output it. .
本開示に係る数値制御装置、制御プログラム及び制御方法において、揺動指令の波形は、正弦波状のものに限られず、例えば鋸波、三角波、台形波、矩形波等、周期的に変動するものであればよい。 In the numerical control device, control program, and control method according to the present disclosure, the waveform of the swing command is not limited to a sine wave, but may be a waveform that fluctuates periodically, such as a sawtooth wave, a triangular wave, a trapezoidal wave, or a rectangular wave. Good to have.
本開示に係る数値制御装置、制御プログラム及び制御方法は、旋盤に限られず、例えばボール盤等の制御に適用することもできる。 The numerical control device, control program, and control method according to the present disclosure are not limited to lathes, but can also be applied to, for example, controlling a drilling machine.
1 数値制御装置
13 設定取得部
14 基準速度算出部
15 揺動指令算出部
16 調整部
17 駆動出力部
100 工作機械
Ac 主軸
Az 送り軸、
T 切削工具
W ワーク
1
T Cutting tool W Workpiece
Claims (4)
加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する基準速度算出部と、
前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する揺動指令算出部と、
前記揺動指令の周波数について設定される上限値を取得する設定取得部と、
前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率を前記主軸速度と前記揺動周波数倍率の調整量の比率が一定となるように調整する調整部と、
を備える数値制御装置。 It has a main shaft for rotating a cutting tool or a workpiece to be machined, and a feed shaft for moving the cutting tool relative to the workpiece, and the main shaft and the feed shaft are operated cooperatively to move the workpiece by the cutting tool. A numerical control device that controls a machine tool that performs cutting,
a reference speed calculation unit that calculates a spindle speed that is a rotational speed of the spindle according to a machining program, and a feed rate that is a movement speed of the feed axis according to the machining program;
a swing command calculation unit that calculates a swing command, which is a periodic fluctuation component superimposed on the feed axis command, based on the spindle speed, the feed speed, and a preset swing frequency multiplier; ,
a setting acquisition unit that acquires an upper limit value set for the frequency of the rocking command;
an adjustment unit that adjusts the spindle speed and the swing frequency multiplier so that the ratio of the adjustment amount of the spindle speed and the swing frequency multiplier is constant so that the frequency of the swing command does not exceed the upper limit value; ,
A numerical control device equipped with.
加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する基準速度算出制御部と、
前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する揺動指令算出制御部と、
前記揺動指令の周波数について設定される上限値を取得する設定取得制御部と、
前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率を前記主軸速度と前記揺動周波数倍率の調整量の比率が一定となるように調整する調整制御部と、
を備える制御プログラム。 It has a main shaft for rotating a cutting tool or a workpiece to be machined, and a feed shaft for moving the cutting tool relative to the workpiece, and the main shaft and the feed shaft are operated cooperatively to move the workpiece by the cutting tool. A control program that controls a machine tool that performs cutting,
a reference speed calculation control unit that calculates a spindle speed that is a rotational speed of the spindle according to a machining program, and a feed rate that is a movement speed of the feed axis according to the machining program;
A swing command calculation control unit that calculates a swing command that is a periodic fluctuation component superimposed on the feed axis command based on the spindle speed, the feed speed, and a preset swing frequency multiplier. and,
a setting acquisition control unit that acquires an upper limit value set for the frequency of the rocking command;
an adjustment control unit that adjusts the spindle speed and the swing frequency multiplier so that the ratio of the adjustment amount of the spindle speed and the swing frequency multiplier is constant so that the frequency of the swing command does not exceed the upper limit value; and,
A control program with
加工プログラムに従う前記主軸の回転数である主軸速度、及び前記加工プログラムに従う前記送り軸の移動速度である送り速度を算出する工程と、
前記主軸速度及び前記送り速度並びに予め設定される揺動周波数倍率に基づいて、前記送り軸の指令に対して重畳される周期的な変動成分である揺動指令を算出する工程と、
前記揺動指令の周波数について設定される上限値を取得する工程と、
前記揺動指令の周波数が前記上限値を超えないよう、前記主軸速度及び前記揺動周波数倍率を前記主軸速度と前記揺動周波数倍率の調整量の比率が一定となるように調整する工程と、
を備える制御方法。 It has a main shaft for rotating a cutting tool or a workpiece to be machined, and a feed shaft for moving the cutting tool relative to the workpiece, and the main shaft and the feed shaft are operated cooperatively to move the workpiece by the cutting tool. A control method for controlling a machine tool that performs cutting,
calculating a spindle speed, which is the rotational speed of the spindle according to the machining program, and a feed rate, which is the movement speed of the feed axis according to the machining program;
Calculating a swing command that is a periodic fluctuation component superimposed on the feed axis command based on the spindle speed, the feed speed, and a preset swing frequency multiplier;
obtaining an upper limit value set for the frequency of the rocking command;
adjusting the spindle speed and the swing frequency multiplier so that the ratio of the adjustment amount of the spindle speed and the swing frequency multiplier is constant so that the frequency of the swing command does not exceed the upper limit;
A control method comprising:
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