本发明涉及根据加工程序来控制机床从而对加工对象物进行钻孔加工的控制装置以及控制方法。
背景技术
由于在钻孔加工时产生的长切屑，会使工具损坏或者损伤加工面。因此，日本特开平02-036009号公报公开了为了切断在钻孔加工时产生的长切屑，使工具(钻头)在轴向上进行往复运动(前进以及后退)来进行钻孔加工的分级进给加工(啄钻加工)。
然而，在日本特开平02-036009号公报中，由于在每次进行一定深度的加工时使工具向与加工方向相反的方向后退，将连续切削区间分为数次，因此存在加工时间变长，工具寿命缩短的问题。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于，提供一种控制装置以及控制方法，其切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且谋求缩短加工时间，抑制工具寿命变短。
本发明的第1方式是根据加工程序来控制机床以便对加工对象物进行钻孔加工的控制装置，所述机床具备：旋转工具，其用于对所述加工对象物进行钻孔加工；以及轴进给电动机，其使所述旋转工具在轴向上移动，所述控制装置具备电动机控制部，在进行钻孔加工时，该电动机控制部以满足以下所示的关系式的方式控制所述轴进给电动机，使得通过第1进给速度与比所述第1进给速度慢的第2进给速度交替地切换的间歇减速进给对所述旋转工具进行轴进给。
数1
f1t1+f2t2＝fs(t1+t2)
其中，s：所述旋转工具的转速、fs：由所述加工程序指定的进给速度、f1：所述第1进给速度、f2：所述第2进给速度、t1：以所述第1进给速度每1次移动的第1速度移动时间、t2：以所述第2进给速度每1次移动的第2速度移动时间、c：常数、f1＞fs＞f2＞0、c≥0。
本发明的第2方式是根据加工程序来控制机床以便对加工对象物进行钻孔加工的控制方法，所述机床具备：旋转工具，其用于对所述加工对象物进行钻孔加工；以及轴进给电动机，其使所述旋转工具在轴向上移动，所述控制方法具备电动机控制步骤，在该电动机控制步骤，在进行钻孔加工时，以满足以下所示的关系式的方式控制所述轴进给电动机，使得通过第1进给速度与比所述第1进给速度慢的第2进给速度交替地切换的间歇减速进给对所述旋转工具进行轴进给。
数2
f1t1+f2t2＝fs(t1+t2)
其中，s：所述旋转工具的转速、fs：由所述加工程序指定的进给速度、f1：所述第1进给速度、f2：所述第2进给速度、t1：以所述第1进给速度每1次移动的第1速度移动时间、t2：以所述第2进给速度每1次移动的第2速度移动时间、c：常数、f1＞fs＞f2＞0、c≥0。
根据本发明，能够切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且能够缩短钻孔加工的加工时间。另外，不使旋转工具后退地连续进行加工，因此能够抑制旋转工具的寿命变短。
附图说明
通过参照附图所说明的以下实施方式的说明，上述目的、特征以及优点会变得更清楚。
图1是本实施方式的控制装置的控制对象的机床的概要结构图。
图2是用于说明本实施方式的基于间歇减速进给的轴进给的曲线图，其中，实线为基于间歇减速进给的轴进给，单点划线为通常的轴进给。
图3是表示通过本实施方式的基于间歇减速进给的轴进给，与通常的轴进给相比加工时间变短的例子的曲线图，其中，实线为基于间歇减速进给的轴进给，单点划线为通常的轴进给。
图4用于说明通过基于间歇减速进给的轴进给，为了切断长切屑所需的工具的旋转角度。
图5是图1所示的控制装置的功能框图。
具体实施方式
针对本发明的控制装置以及控制方法，提出优选的实施方式，以下，一边参照附图一边进行详细说明。
图1是本实施方式的控制装置(例如，数值控制装置)10的控制对象的机床12的概要结构图。机床12通过安装在主轴20的工具(例如，钻头等切削工具)22来加工未图示的加工对象物(工件)。机床12具备主轴20、以与z方向(上下方向)平行的z轴为中心旋转驱动主轴20的主轴头24、使主轴头24在z方向移动的立柱26、配置在主轴20的下方(－z方向)侧支撑加工对象物的工件台28、以及使工件台28在x方向以及y方向移动的工件台驱动部30。x方向、y方向、z方向理想上相互正交。
通过主轴20向z方向的移动以及工件台28向x方向以及y方向的移动，机床12能够在加工对象物的任意的位置进行钻孔加工，或者能够针对加工对象物进行3维加工。此外，－z方向是重力作用的方向。
工具22由工具保持器32保持。在主轴20可自由装卸工具保持器32，将工具22经由工具保持器32安装在主轴20。通过将工具保持器32插入在主轴20的前端部设置的安装孔(未图示)中，将工具22安装在主轴20。工具22与主轴20一起围绕与z方向平行的z轴旋转。
将机床12构成为通过自动工具更换装置34能够更换在主轴20安装的工具22的加工中心。自动工具更换装置34具有转动式的工具库36。工具库36具有沿圆周方向设置的多个装夹部36a。多个装夹部36a分别经由工具保持器32可装卸地保持工具22。在装夹部36a可自由装卸工具保持器32，将工具22经由工具保持器32安装在装夹部36a中。作为工具22，例如，列举了弹性工具、钻头、立铣刀、铣刀等。
将z轴驱动机构与主轴头24相连接，该z轴驱动机构用于使主轴头24相对于立柱26在与z方向平行的z轴方向上移动。z轴驱动机构具有z轴伺服电动机60(参照图5)、将z轴伺服电动机(轴进给电动机)60的旋转运动转换为直线运动来传递给主轴头24的未图示的动力传递机构(滚珠丝杠以及螺母等)。另外，主轴20通过设置在主轴头24内的主轴电动机62(参照图5)的驱动，围绕与z方向平行的z轴旋转。另外，工具库36通过未图示的转动用电动机进行旋转(转动)。通过控制装置10来控制该z轴伺服电动机60以及主轴电动机62的驱动。
由台座40支撑立柱26以及工件台驱动部30。工件台驱动部30具有y轴滑动部42、滑鞍44以及x轴滑动部46。以经由y轴滑动部42相对于台座40能够在y方向上移动的方式支撑滑鞍44。以经由x轴滑动部46相对于滑鞍44能够在x方向上移动的方式支撑工件台28。
将未图示的y轴驱动机构与滑鞍44相连接，该y轴驱动机构用于使滑鞍44相对于台座40在与y方向平行的y轴方向上移动。同样地对工件台28连接了未图示的x轴驱动机构，该x轴驱动机构用于使工件台28相对于滑鞍44在与x方向平行的x轴方向上移动。该y轴驱动机构具有y轴伺服电动机、将y轴伺服电动机的旋转运动转换为直线运动来传递给滑鞍44的动力传递机构(滚珠丝杠以及螺母等)。x轴驱动机构具有x轴伺服电动机、将x轴伺服电动机的旋转运动转换为直线运动来传递给工件台28的动力传递机构(滚珠丝杠以及螺母等)。通过控制装置10来控制y轴伺服电动机以及x轴伺服电动机的驱动。
在机床12设置有覆盖机床12的加工区域12a，并防止由于加工而产生的切屑(加工屑、切粉)向周围飞散的防溅罩48。此外，在机床12可以设置在加工时向工具22喷射切削液的喷嘴(未图示)。
控制装置10在控制机床12从而对加工对象物进行钻孔加工时，控制z轴伺服电动机60，使得通过间歇减速轴进给对工具(钻头)22进行轴进给。
图2是用于说明基于间歇减速轴进给的工具(钻头)22的轴进给的曲线图。在以下的说明中，将工具22作为在钻孔加工中使用的钻头(旋转工具)进行说明。图2的横轴表示时间，纵轴表示钻头22在z方向的位置。另外，在图2中，用实线表示基于间歇减速轴进给的钻头22的移动状态，用单点划线表示通过通常的轴进给来使钻头22进行轴进给时(以一定的进给速度fs使钻头22进行轴进给时)的钻头22的移动状态。此外，一定的进给速度fs是由加工程序指定的进给速度。
如图2所示，通过间歇减速轴进给，以通过第1进给速度f1和第2进给速度f2交替地切换进给速度(移动速度)的方式使钻头22进行轴进给。此时，将以第1进给速度f1每1次移动(加工)的移动时间(加工时间)设为t1，将以第2进给速度f2每1次移动(加工)的移动时间(加工时间)设为t2。此外，在以下的说明中，将移动时间t1称为第1速度移动时间t1，将移动时间t2称为第2速度移动时间t2。
因此，钻头22重复进行以下的动作：如果以第1进给速度f1移动第1速度移动时间t1，则以第2进给速度f2移动第2速度移动时间t2，之后，再次以第1进给速度f1移动第1速度移动时间t1。
第1进给速度f1、第2进给速度f2以及进给速度fs具有f1＞fs＞f2＞0的关系。如此，因为不使钻头22后退地连续进行加工，能够防止钻头22的寿命变短。此外，以钻头22朝向加工对象物朝向下方(－z方向)的方向为正。
将通过基于间歇减速轴进给的钻头22的轴进给，钻头22从加工开始位置z0移动到加工结束位置z1的时间设为t′。另外，在只是以一定的进给速度fs使钻头22进行轴进给时，将钻头22从加工开始位置z0移动到加工结束位置z1的时间设为t。为了使时间t′成为时间t以下，需要满足以下所示的关系式(1)。
数3
f1t1+f2t2＝fs(t1+t2)…(1)
如此，如图3所示，根据从加工开始位置z0到加工结束位置z1的距离，与时间t相比时间t′缩短δt。也就是说，与时间t相比加工时间缩短δt。
为了通过基于间歇减速轴进给的钻头22的轴进给，切断在钻孔加工时产生的长切屑，需要满足以下的关系式(2)。此外，如图4所示，θ是在钻头22以钻头22的转速s以及第1进给速度f1进行了钻孔加工时，直到在进给速度切换为第2进给速度f2时的切屑的生成面g2相对于由钻头22的刀尖产生的切屑的生成面g1相交叉为止所需要的钻头22的旋转角度。此外，通过生成面g1与生成面g2交叉，长切屑被切断。此外，设f1＝f1/s、f2＝f2/s。
数4
能够通过以下的关系式(3)来表示钻头22旋转旋转角度θ所需要的时间t2。
数5
因此，根据关系式(2)、(3)能够导出以下的关系式(4)。其中，设f1＝f1/s，f2＝f2/s。
数6
此外，实际上，由于切屑的弹塑性变形，存在直到切断切屑为止所需要的旋转角度比关系式(2)所示的θ更大的情况。如果考虑这点，则能够通过以下的关系式(5)来表示t2。此外，c为0以上(c≥0)。当c大于0时(c＞0)，c为预先决定的常数，作为参数来赋予c。
数7
根据以上所述，决定满足关系式(1)、(5)那样的第1进给速度f1、第2进给速度f2、第1速度移动时间t1以及第2速度移动时间t2即可。关于使用关系式(1)、(5)为了决定f1、f2、t1、t2所需要的信息(预先决定的多个预定的信息)，在加工程序中作为自变量来赋予，或者作为参数来赋予，或者作为自变量和参数双方来赋予。在本实施方式中，通过自变量以及参数赋予了用于决定f1、f2、t1、t2所需要的信息(预先决定的多个预定的信息)。具体而言，作为所需的信息，以自变量赋予t1，以参数赋予α(＝f2/f1)。此外，转速s以及进给速度fs如以往那样，由加工程序来指定。
图5是控制机床12从而对加工对象物进行钻孔加工时的控制装置10的功能框图。控制装置10具备程序存储部50、程序分析部52、参数存储部54、信息决定部56以及电动机控制部58。控制装置10由具有cpu等处理器以及存储数据的存储介质等的计算机构成。
在程序存储部50中存储有加工程序。程序分析部52读出在程序存储部50中存储的加工程序对其进行分析，转换为计算机能够识别的指令值。将该指令值输出至电动机控制部58，但是还向信息决定部56输出指令主轴电动机62(钻头22)的转速s的指令值以及指令钻头22的进给速度fs的指令值。此外，程序分析部52可以不向电动机控制部58输出指令钻头22的进给速度fs的指令值。另外，程序分析部52还将作为自变量赋予的表示第1速度移动时间t1的信息(指令值)输出至信息决定部56。
例如，加工程序中包含的用于指令钻孔加工的钻头循环指令的块通过以下来表示
g81.1z－20.0r2.0f800○○□□。
该块的“g81.1”是指令用g代码，其表示是钻头循环指令的块。“z－20.0”表示钻孔加工的加工结束位置z1。“z－20.0”表示从加工对象物的加工面开始的深度，因此表示从加工面开始－z方向的深度为20.0mm。“r2.0”表示钻孔加工的加工开始位置z0。“r2.0表示从加工面开始+z方向的高度，因此表示从加工面开始的高度为2.0mm。如果设加工开始位置z0为加工面，则在钻头22开始旋转前，加工对象物与钻头22有可能发生干扰，因此使加工开始位置z0从加工面的位置偏离。
“f800”表示进给速度fs。“○○□□”是自变量。在本实施方式中，作为自变量，赋予了第1速度移动时间t1。第1速度移动时间t1也通过程序分析部52转换为计算机能够识别的信息。
此外，加工程序具有用于指令主轴电动机62(钻头22)的转速s的旋转指令的块，并通过程序分析部52还对旋转指令的块进行分析。
参数存储部54存储了参数。在本实施方式中，作为参数赋予了α(＝f2/f1)，因此参数存储部54存储了表示α的信息。通过信息决定部56来读取在参数存储部54中存储的表示α的信息。
信息决定部56取得所需要的信息(α、t1)，使用取得的所需要的信息(α、t1)以及关系式(1)、(5)，来决定表示第1进给速度f1的信息、表示第2进给速度f2的信息、表示第1速度移动时间t1的信息以及表示第2速度移动时间t2的信息这4个信息。该信息决定部56将取得的t1直接决定为第1速度移动时间，并且计算第1速度移动时间t1以外的信息(f1、f2、t2)，由此来决定第1进给速度f1、第2进给速度f2以及第2速度移动时间t2。
例如，通过以下的关系式来表示在使用了所需要的信息(α、t1)以及关系式(1)、(5)时计算的f1、f2、t2。信息决定部56将已决定的4个信息(f1、f2、t1、t2)输出至电动机控制部58。
数8
此外，关于表示c(常数)的信息，可以由信息决定部56预先持有，也可以存储在参数存储部54中。当在参数存储部54中存储了表示c的信息时，信息决定部56从参数存储部54还取得表示c的信息。
在这里，考虑第1进给速度f1超过钻头22的使用条件的情况，因此优选针对“f1/fs”的值设置上限等限制。当把f1/fs的值限制为上限时，需要相应地重新计算f2、t2。
电动机控制部58在进行钻孔加工时，以满足关系式(1)、(5)的方式控制z轴伺服电动机60，使得通过第1进给速度f1与第2进给速度f2交替地切换的间歇减速进给来对钻头22进行轴进给。此时，电动机控制部58不使用上述钻头循环指令的块中的基于“f800”的指令值，而是根据信息决定部56决定的4个信息(f1、f2、t1、t2)来控制z轴伺服电动机60。
此外，电动机控制部58根据程序分析部52分析得到的转速s的指令值，来控制主轴电动机62。
[变形例]
在上述实施方式中，将用于决定f1、f2、t1、t2所需要的信息(预先决定的多个预定的信息)设为α(＝f2/f1)、t1，但是并非限于此。例如，可以设所需要的信息为α(＝f2/f1)、t2。在这种情况下，可以作为参数赋予α，在程序中作为自变量赋予t2。
另外，可以将α(＝f2/f1)、q1(＝f1t1)作为所需的信息。在这种情况下，可以作为参数赋予α，在加工程序中作为自变量赋予q1。此外，q1是钻头22以第1进给速度f1每1次移动的加工距离。在这种情况下，信息决定部56通过计算t1、t2、f1、f2，来决定第1速度移动时间t1、第2速度移动时间t2、第1进给速度f1以及第2进给速度f2。此外，通过以下的关系式来表示计算出的t1、t2、f1、f2。
数9
另外，可以将α(＝f2/f1)、q2(＝f2t2)作为所需要的信息。在这种情况下，可以作为参数赋予α，在加工程序中作为自变量赋予q2。此外，q2是钻头22以第2进给速度f2每1次移动的加工距离。还可以作为需要的信息来赋予f1、f2、t1、t2的信息中的至少2个。简而言之，只要是使用关系式(1)、(5)为了计算f1、f2、t1、t2所需要的信息即可。
〔从实施方式获得的技术思想〕
关于根据上述实施方式以及变形例1、2可掌握的技术思想，记载如下。
＜第1技术思想＞
根据加工程序来控制机床(12)从而对加工对象物进行钻孔加工的控制装置(10)具备电动机控制部(58)，在进行钻孔加工时，该电动机控制部(58)以满足关系式(1)、(5)的方式控制机床(12)的轴进给电动机(60)，使得通过第1进给速度(f1)和比第1进给速度(f1)慢的第2进给速度(f2)交替地切换的间歇减速进给对机床(12)的旋转工具(22)进行轴进给。
由此，能够切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且能够缩短钻孔加工的加工时间。另外，不使旋转工具(22)后退地连续进行加工，因此能够抑制旋转工具(22)的寿命的缩短。
还可以具备信息决定部(56)，其使用预先决定的多个预定的信息以及关系式(1)、(5)，来决定表示第1进给速度(f1)的信息、表示第2进给速度(f2)的信息、表示第1速度移动时间(t1)的信息以及表示第2速度移动时间(t2)的信息这4个信息(f1、f2、t1、t2)。电动机控制部(58)可以使用该4个信息(f1、f2、t1、t2)，在进行钻孔加工时，控制轴进给电动机(60)，使得通过间歇减速进给对旋转工具(22)进行轴进给。
由此，能够使用多个预定的信息以及关系式(1)、(5)，来决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。因此，能够通过第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)交替地切换的间歇减速进给来对旋转工具(22)进行轴进给，使得满足关系式(1)、(5)。结果，能够切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且能够缩短钻孔加工的加工时间。另外，不使旋转工具(22)后退地连续进行加工，因此能够抑制旋转工具(22)的寿命变短。
多个预定的信息可以包含表示第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)之比的信息以及表示第1速度移动时间(t1)或第2速度移动时间(t2)的信息。由此，信息决定部(56)能够决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。
多个预定的信息可以包含表示第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)之比的信息以及表示以第1进给速度(f1)每1次移动的加工距离(q1)或者以第2进给速度(f2)每1次移动的加工距离(q2)的信息。由此，信息决定部(56)能够决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。
可以与加工程序不同地，作为参数来赋予多个预定的信息中的至少1个信息。另外，可以在加工程序中作为自变量来赋予多个预定的信息中的至少1个信息。
＜第2技术思想＞
根据加工程序来控制机床(12)从而对加工对象物进行钻孔加工的控制方法包含电动机控制步骤，在该电动机控制步骤，在进行钻孔加工时，以满足关系式(1)、(5)的方式控制机床(12)的轴进给电动机(60)，使得通过第1进给速度(f1)与比第1进给速度(f1)慢的第2进给速度(f2)交替地切换的间歇减速来对机床(12)的旋转工具(22)进行轴进给。
由此，能够切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且能够缩短钻孔加工的加工时间。另外，不使旋转工具(22)后退地连续进行加工，因此能够抑制旋转工具(22)的寿命变短。
还可以包含信息决定步骤，使用预先决定的多个预定的信息以及关系式(1)、(5)来决定表示第1进给速度(f1)的信息、表示第2进给速度(f2)的信息、表示第1速度移动时间(t1)的信息以及表示第2速度移动时间(t2)的信息这4个信息(f1、f2、t1、t2)。在电动机控制步骤，可以使用4个信息(f1、f2、t1、t2)，在进行钻孔加工时，控制轴进给电动机(60)使得通过间歇减速进给对旋转工具(22)进行轴进给。
由此，能够使用多个预定的信息以及关系式(1)、(5)，来决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。因此，能够通过第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)交替地切换的间歇减速进给来对旋转工具(22)进行轴进给，使得满足关系式(1)、(5)。结果，能够切断在钻孔加工时产生的长切屑，并且能够缩短钻孔加工的加工时间。另外，不使旋转工具(22)后退地连续进行加工，因此能够抑制旋转工具(22)的寿命变短。
多个预定的信息可以包含表示第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)之比的信息以及表示第1速度移动时间(t1)或第2速度移动时间(t2)的信息。由此，在信息决定步骤能够决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。
多个预定的信息可以包含表示第1进给速度(f1)与第2进给速度(f2)之比的信息以及表示以第1进给速度(f1)每1次移动的加工距离(q1)或者以第2进给速度(f2)每1次移动的加工距离(q2)的信息。由此，在信息决定步骤能够决定4个信息(f1、f2、t1、t2)。
可以与加工程序不同地，作为参数来赋予多个预定的信息中的至少1个信息。另外，可以在加工程序中作为自变量来赋予多个预定的信息中的至少1个信息。