[發明專利]數控裝置

有效

• 申請號: 200980162630.6
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102656529A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 佐藤智典;中村直樹;津田剛志;小野俊郎
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416;B23Q15/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

技術領域

本發明涉及一種工作機械的數控裝置，特別地，涉及一種設置有旋轉驅動軸而可以對刀具相對于工件的相對位置和姿勢進行控制的多軸工作機械、典型地為5軸加工機的數控裝置。

背景技術

通常，在工作機械的數控裝置中以如下的方式進行控制，即，按照加工程序，使工作機械所具有的平移驅動軸（X軸、Y軸、Z軸等直線驅動軸）、旋轉驅動軸（A軸、B軸、C軸等刀具旋轉驅動軸或工作臺旋轉驅動軸）、或者這兩者進行動作，以使刀具相對于工件進行相對移動，由此，加工為期望的加工形狀。此時，在加工程序中，具有直接指示各驅動軸的移動的情況、和對刀具相對于工件的相對移動進行指示而在數控裝置內轉換為各驅動軸的移動的情況。

在對5軸加工機這種具有還可以使刀具姿勢相對于工件進行變更的旋轉驅動軸的機械進行控制時，在使用上述后一個方法，即，使加工程序對刀具相對于工件的相對移動進行指示而在數控裝置內轉換為各驅動軸的移動的方法的情況下，存在下述問題點。

此外，在此所說的使加工程序對刀具相對于工件的相對移動進行指示是指，作為對工件實際進行加工的刀具前端點的移動，在加工程序中對刀具前端點相對于工件的相對位置和姿勢、以及刀具前端點相對于工件的相對進給速度進行指示的情況（通常稱為刀具前端點控制）。

即，例如在加工程序中發出了在刀具前端點的位置移動很小的期間進行較大的刀具姿勢變化這一移動指令的情況下，如果要保持刀具前端點相對于工件的進給速度恒定，則在短時間內發生較大的刀具姿勢變化，由此旋轉驅動軸的速度急劇增加，并且平移驅動軸的速度也急劇增加。或者，如果用其他例子說明，則即使加工程序所指示的刀具姿勢變化很小，也會在刀具姿勢接近5軸加工機中的特異點的情況下，發生較大的刀具姿勢變化，同樣地，旋轉驅動軸以及平移驅動軸的速度急劇增加。如上所述，如果各驅動軸的速度急劇變化，則導致下述問題，即，存在機械碰撞或與操作員接觸等的危險性，此外導致機械振動或過度能量消耗。

另外，上述特異點通常是指失去特定方向上的自由度這一機能的狀態，在包含有旋轉軸的工作機械的情況下，是指即使某旋轉驅動軸動作，相對于工件的刀具姿勢也不會變化的位置（角度）。

因此，存在一種技術，其進行控制，在數控裝置內部自動地降低進給速度，以使進給速度不會超過機械的各驅動軸的允許最大速度（通常稱為快速進給速度或者切削夾具速度）（參照專利文獻1）。

此外，具有一種技術，其在刀具前端點相對于工件的相對進給速度之外，還對刀具姿勢速度進行指示（參照專利文獻2）。

專利文獻1：日本特開2002-366208號公報

專利文獻2：日本特開2004-185364號公報

發明內容

然而，在專利文獻1所公開的方法中，對機械的各驅動軸驅動至所謂快速進給速度或者切削夾具速度這種相當高的速度，會產生問題。此時，如果將快速進給速度或者切削夾具速度充分降低，則當然機械的各驅動軸的速度也降低至充分低的速度，但是在這種情況下，在沒有伴隨刀具姿勢變化的加工（例如只利用3個平移軸進行的加工）中，速度被制約，加工效率極度降低，還是存在問題。

此外，在專利文獻2所公開的方法中，雖然可以限制用于變更刀具姿勢的旋轉驅動軸的速度，但是在從刀具前端點到刀具側旋轉驅動軸的旋轉中心為止的距離較長、或者從工件側旋轉驅動軸的旋轉中心至工件為止的距離較長的情況下，由于機械的平移速度由該距離和旋轉驅動軸的速度之積決定，因此有可能產生機械的各驅動軸的平移速度變得相當高的情況，或者相反地，產生速度過低的情況。

此外，專利文獻2所公開的方法在程序員必須在加工程序中逐一地對旋轉驅動軸的速度進行指示這一方面，對實用性來說非常繁瑣。

此外，在加工程序并不對刀具相對于工件的相對移動進行指示，而是在加工程序中直接指示各驅動軸的移動的情況下，有時刀具相對于工件的平移移動量為0或者變小。在該情況下，還產生下述問題點，即，刀具相對于工件的進給速度為0或者較低的速度，加工時間不必要地增加。

本發明就是為了解決上述問題點而提出的，其目的在于，得到一種數控裝置，其通過對與較大的刀具姿勢變化相伴的旋轉驅動軸的速度以及平移速度的急劇變化進行抑制，從而可以抑制機械碰撞和與操作員接觸等的危險性，另外不會發生機械振動或過度能量消耗。

此外，本發明的目的在于得到一種數控裝置，其在相反地刀具相對于工件的平移移動量降低的情況下，通過控制以使平移移動量變得更高，從而可以縮短加工時間。