专利名称：具备干扰检查功能的数值控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对机床进行控制的数值控制装置，涉及一种可对刀具和工 件的干扰进行检查的数值控制装置。
背景技术：
在控制机床的数值控制装置中，已知为了预先检测并防止由于加工程序的 错误或误操作导致安装了工件(被加工物)的夹具或工作台等与刀具发生沖突 而具有干扰检测功能的数据控制装置。
此外，在特开平5-181519号公报中记载的、在具有可移动到同一轴上的 两个主轴的机床中进行工件从第一主轴向第二主轴直接交接的技术中，在这两 个主轴之间的距离在干扰距离以内时，当存在使两个主轴向相同方向移动(使 其中一个主轴前进，另一个主轴后退)的手动操作输入时，使这两个主轴同步 移动。另一方面，当只对第一主轴存在前进(朝向第二主轴的方向)的手动操 作输入时，存储该输入信号并且将标志置为ON。然后，当同时存在向两个主 轴各自前进方向的手动操作时，如果所述标志为ON则即^f吏这两个主轴之间的 距离在干扰距离以内也会允许向前进方向移动，作为上述情况单独使第二主轴 向前进方向(朝向第一主轴的方向)移动。
如上所述，具备现有的干扰检查功能的数值控制装置是事先检查刀具与工 作台或夹具等是否干扰，而不是进行刀具与工件干扰的检查。本来刀具用于对 工件进行切削，在该切削状态下刀具与工件处于干扰状态，所以当进行干扰检 查回避干扰时，无法进行切削加工。因此，不实施刀具与工件的干扰;险查。
但是，当由于正在进行切削而不进行刀具和工件的干扰检查时，在不进行 切削的运转状况下，可能在进给动作时刀具和工件发生干扰使刀具或工件损 伤。例如，在使用钻头作为工具的钻孔加工中，在使钻头沿着与该钻头可以切 削的方向(Z轴方向)垂直的X轴和Y轴方向移动、使其向孔加工位置移动 时，即使必须避免钻头与工件发生干扰，也仍然不执行钻头和工件的干扰检查。
因此，无法提前防止该干扰，可能会损坏刀具或工件。
发明内容
本发明具有干扰检查功能的数值控制装置具备干扰检查执行单元，其检 查刀具与工件的干扰；运转状况设定单元，其对允许所述干扰检查执行单元执 行干扰检查的、控制机床的所述数值控制装置的运转状况进行设定；和执行判 断单元，在控制所述机床的所述数值控制装置的实际运转状况与所述运转状况 设定单元中存储的运转状况一致时，使所述干扰检查单元执行干扰检查，另一 方面，在与所述运转状况设定单元中存储的运转状况不一致时，使所述干扰冲企 查单元不执行所述干扰检查。所述运转状况设定单元中存储的、使所述干扰检 查执行单元执行干扰4企查时的运转状况可以如下所述
(1) 由数值控制装置控制的机床的主轴旋转停止时；
(2) 刀具正在以超过了由工件材质预先决定的最大切削进给速度的切 削进给速度移动；以及
(3) 刀具正在沿着预先设定的、与通过刀具进行切削时的移动方向不同 的方向移动。
本发明具有干扰检查功能的数值控制装置还可包括存储刀具数据库的存 储单元，所述刀具数据库针对各个刀具号码，至少存储了与该刀具号码对应的 刀具的可切削方向以及相对于工件材料的最大切削进给速度的数据；以及用于 输入刀具号码以及工件材质的输入单元。而且，所述运转状况设定单元根据通 过所述输入单元输入的刀具号码和工件的材质从所述刀具数据库中读出与该 刀具号码对应的刀具可切削方向以及相对于工件材质的最大切削进给速度，将 其设定为执行干扰检查时的运转状况。
件的干扰检查，以预先防止刀具与工件的错误干扰。
图1是本发明一实施方式的数据控制装置的关键部分的方框图。
图2是表示在图1的数值控制装置中对刀具与工件的干扰;险查进行有效/
无效设定处理算法的流程图。
具体实施方式
图1是本发明一实施方式的数据控制装置的关键部分的方框图。
CPUll是整体控制数值控制装置10的处理器。经由总线18在该CPUll 上分别连接有存储器12、 PMC (可编程机床控制器)13、对各个进给主轴的 伺服电动机M进行控制的轴控制电路14、对主轴电动4几SM进行控制的主轴 控制电路16。存储器12由ROM、 RAM、非易失性RAM等构成。CPUll经 由总线18读出在存储器12中存储的系统程序，按照该读出的系统程序控制整 个数值控制装置。
在存储器12中存储了操作员经由显示器/MDI部件20输入的设定值等各 种数据。在该存储器12中还存储经由接口 (未图示)读入的加工程序、或经 由显示器/MDI部件20输入的加工程序等。该显示器/MDI部件20由CRT或 液晶等构成的显示器和键盘等手动输入单元(Manual Data Input)构成。
此外，在存储器12中存储有进行刀具与刀具以外物品(也包含工件)的 干扰检查的干扰4企查程序。特别是与本发明相关，存储有判断设定是否通过该 干扰检查程序进行干扰检查的软件。
PMC13通过内置的梯形程序等顺序程序对控制对象物机床的辅助装置以 及周边设备输出信号来进行控制。而且，PMC13接收在数值控制装置IO控制 的机床(控制对象物)自身上配备的操作盘的各种开关等的信号，在对这些进 行了必要的信号处理之后转交给CPUll。
各轴的轴控制电路14接收来自CPU11的各轴的移动指令量，将各轴指令 输出给伺服放大器15。伺服放大器15接收该指令来驱动机械(控制对象物) 各轴的伺服电动机M。各轴的伺服电动机M分别内置位置/速度^^测器21，将 来自这些位置/速度检测器21的位置以及速度的反馈信号分别反馈给对应的轴 控制电路14。各轴的控制电路14根据该反馈信号执行位置以及速度的反馈控 制。
此外，主轴控制电路16从CPU11接收主轴旋转指令，将主轴速度信号输 出给主轴放大器17。主轴放大器17接收主轴速度信号，使主轴电动机SM以 指令的旋转速度进行旋转。编码器22与主轴电动机SM (或主轴)的旋转同 步地将反馈脉沖反馈给主轴控制电路16。主轴控制电路16根据来自CPU11 的主轴旋转指令和来自编码器22的反馈信号进行速度控制。
上述的数值控制装置10的结构与现有的数值控制装置结构相同，但在本 实施方式中特征点为在存储器12中存储了使干扰检查功能有效、无效的软 件，根据该软件数值控制装置10控制的机床在工作状态下在需要^r查刀具与 工件的干扰时自动地进行干扰检查。
所谓需要进行刀具与工件的千扰检查的时刻是刀具与工件不能发生干扰 的时刻。在由刀具实际对工件进行切削时，刀具与工件处于干扰状态，在该状 况下不能进行干扰检查。但是，在刀具与工件不应该发生干扰时如果存在产生 干扰的动作则具有危险，所以在该情况下进行干扰检查。因此，预先设定进行 干扰检查时的运转条件，在该设定的条件的运转状况时进行刀具与工件的干扰 检查。
在该实施方式中，把进行刀具与工件的干扰检查时的条件设为以下三个条件。
U)主轴旋转停止时(例如旋转刀具的旋转停止时，转盘上工件的旋转 停止时)
大切削进给速度时
(3)向与刀具的可切削方向不同的方向移动刀具时
在符合上述条件(1)时进行刀具与工件的干扰检查的原因在于，刀具在没 有执行切削加工的状态下进行移动，不会与工件发生冲突。
在符合上述条件(2)时进行刀具与工件的干扰检查的原因在于，避免使刀 具以根据工件材质设定的允许进给速度以上的速度移动。
在符合上述条件(3)时进行刀具与工件的干扰检查的原因在于，禁止刀具 向用于切削的进给方向以外的方向移动。在用于开孔加工的刀具(钻头)或用 于螺紋切削加工的刀具(丝锥等)中一般其可切削的方向已确定，因此当使刀 具向这以外的方向移动时有可能与工件等产生干扰。
上述条件(1)可通过在数值控制装置10中从最初开始预先设定"主轴的
旋转停止"来设定。
上述条件(2 )可通过在加工开始前用显示器/MDI部件20来设定工件材质 与刀具的关系并预先存储在存储器中来设定。这是因为由工件材质以及对该材
质的工件进行加工的刀具的种类来决定该刀具的最大切削进给速度。
上述条件(3 )可以通过使用显示器/MDI部件20输入刀具与其可切削方向 的关系并存储在存储器中来设定。这是因为只要使用的刀具决定了则其可切削 方向也就决定了。例如在钻头加工时，所谓可切削方向是该钻头的轴心方向， 将该钻头的进给轴(Z轴)设定为可切削轴并进行存储。
此外，用于加工的刀具在对加工进行控制的NC程序中通过"T编码，，来 指定其刀具号码。或者，通过PMC13执行的顺序程序(梯形程序)用刀具交 换的定时来指定刀具号码。因此，在上述条件(2)以及条件(3)的设定中， 可以使用由NC程序或顺序程序指令的刀具号码来求出上述条件(2)的"最 大切削进给速度"以及条件(3)的"刀具可切削方向"。为此，把存储了刀具 号码和刀具信息的关系的刀具数据库预先登录在存储器12内，或者将刀具数 据库登录到设置在数值控制装置外的存储装置等中。而且，对数值控制装置 IO给予了以下的功能才艮据输入的刀具号码和工件材质，经由通信线路从数 据库中读出信息，将该读出的信息设定为进行刀具与工件的干扰^r查的条件。
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削方向以及对于工件材料的最大切削进给速度的数据。例如，刀具数据库针对 各个刀具号码存储了刀具的种类、刀具尺寸、刀具材料、刀具的可切削方向(可
切削轴)、以及存储了相对于工件材料的刀具的最大切削进给速度等数据，并 将这样的刀具数据库存储在存储器12或外部存储装置等中。
此外，所使用的工件材料可以通过显示器/MDI部件20用参数来设定或者 可以在显示器上设定用于设定工件材料的画面，使用该画面来进行设定。
而且如上所述，在手动或者自动运转由该数值控制装置IO控制的机床时， 进行刀具与工件的干扰;险查的条件(条件(1)的主轴旋转停止、条件(2)的
最大切削进给速度、条件(3)的刀具可切削方向)使用显示器/MDI部件20 输入并设定。
在使用上述的刀具数据库来设定条件(2 )的最大切削进给速度以及条件(3 ) 的刀具可切削方向时，在手动运转时指定刀具号码和工件材质。于是，CPU11 从刀具数据库中读出最大切削进给速度以及刀具可切削方向(可切削轴)，所 以将这些设定为进行刀具和工件的干扰检查的条件。
另一方面，在自动运转时数值控制装置10的CPU11读出NC程序，根据 由该NC程序指令的刀具号码或由顺序程序指令的刀具号码、以及所设定的工 件材料，从数值控制装置IO或外部的存储装置中存储的刀具数据库读出条件 (2)的最大切削进给速度以及条件(3)的刀具可切削方向(可切削轴)，将 这些设定为进行刀具和工件的干扰检查的条件。另外在此时，将条件(l)的 主轴旋转停止自动设定为干扰检查的条件。
然后，数值控制装置10的CPU11按每个规定的周期执行使图2流程图所 示的刀具和工件的干扰检查有效或者无效的设定处理。数值控制装置10的 CPU11执行NC程序，控制机床来执行加工，并且按每个规定周期实时地执行 该图2的处理。
此外，当数值控制装置的CPU11执行NC程序并通过该NC程序读入主轴 旋转指令、切削进给速度(通过倍率指令来变更的切削进给速度)以及驱动的
进给轴的指令时，在表示当前动作状况的寄存器中存储更新当前指令的主轴旋 转的状态、切削进给速度以及指令进给轴。
开始了图2所示的处理(刀具与工件的干扰检查有效/无效的设定处理)的 CPU11首先读出当前存储的主轴旋转指令(步骤1 )，判断主轴是否已停止(步 骤2)。如果主轴已经停止，使刀具与工件的干扰检查有效(步骤8)。
另一方面，在主轴正在旋转时，读出存储的切削进给速度以及最大切削进 给速度(步骤3),判断该切削进给速度是否超过了该最大切削进给速度(步 骤4)。在该切削进给速度超过了该最大切削进给速度时移动到步骤8使刀具 与工件的干扰检查有效。
另一方面，在该切削进给速度没有超过该最大切削进给速度时，读出存储 的指令进给轴和可切削轴(步骤5),判断指令移动轴(指令进给轴)是否与 该可切削轴一致(步骤6 )，如果一致则使刀具与工件的干扰检查无效(步骤7 )。 另一方面，在不一致时使刀具与工件的干扰检查有效(步骤8)。例如在钻头 加工时，可切削的进^^轴为钻头的轴方向，例如为Z轴方向。由此纟,Z轴作 为可切削轴登录在刀具数据库中，所以在Z轴为指令移动轴时，处于通过该 刀具对工件进行切削加工的状态，因此使刀具与工件的千扰检查无效。另一方 面，如果被指令的移动轴不是钻头的轴心方向(Z轴方向)而是例如与Z轴正
交的X轴或者Y轴，则是定位等进给动作而不是切削动作，所以使刀具与工 件的干扰检查有效。
即，在主轴已停止旋转时，在切削进给速度超过了最大切削进给速度时， 以及在被指令的移动轴不是可切削轴时，使刀具与工件的干扰检查有效，执行 干扰检查。
另一方面，当主轴进行旋转、切削进给速度没有超过最大切削进给速度、 被指令的移动轴为可切削轴时，为用刀具加工工件的状态，刀具与工件理所当 然为干扰状态，但这是正常的状态，所以此时使刀具与工件的干扰^r查无效， 不进行干扰4企查。
在将干扰检查设置为有效的状态下进行与现有技术相同的干扰检查。而且 还进行刀具与工件的干扰检查。
此外，在上述实施方式中，在由NC程序进行了指令的状态下检测出主轴 旋转停止、移动轴(进行移动的进给轴)，但主轴的旋转停止也可以根据来自 编码器22的反々赍信号来判断主轴是否正在旋转。此外，移动轴也可以根据由 各个进给轴上设置的位置/速度检测器21反馈的信号来判断正在移动的进给 轴。
权利要求
1.一种数值控制装置，具备干扰检查功能，其特征在于，具备干扰检查执行单元，其检查刀具与工件的干扰；运转状况设定单元，其对允许所述干扰检查执行单元执行干扰检查的、控制机床的所述数值控制装置的运转状况进行设定；和执行判断单元，在控制所述机床的所述数值控制装置的实际运转状况与所述运转状况设定单元中存储的运转状况一致时，使所述干扰检查单元执行干扰检查，另一方面，在与所述运转状况设定单元中存储的运转状况不一致时，使所述干扰检查单元不执行所述干扰检查。
2. 根据权利要求1所述的具备干扰检查功能的数值控制装置，其特征在于，将所述运转状况设定单元中存储的、使所述干扰检查执行单元执行干扰检 查时的运转状况设为由数值控制装置控制的机床的主轴旋转停止。
3. 根据权利要求1所述的具备干扰检查功能的数值控制装置，其特征在于，将所述运转状况设定单元中存储的、使所述干扰检查执行单元执行干扰检给速度的切削进给速度移动。
4. 根据权利要求1所述的具备干扰检查功能的数值控制装置，其特征在于，将所述运转状况设定单元中存储的、使所述干扰检查执行单元执行干扰检 查时的运转状况设为刀具正在沿着与预先设定的、通过刀具进行切削时的移动 方向不同的方向移动。
5. 根据权利要求1所述的具备干扰检查功能的数值控制装置，其特征在于，还具备:存储刀具数据库的存储单元，所述刀具数据库针对各个刀具号码， 至少存储了与该刀具号码对应的刀具可切削方向以及对于工件材料的最大切 削进给速度的数据；和用于输入刀具的号码和工件的材质的输入单元，所述刀具数据库中读出与该刀具号码对应的刀具可切削方向以及对于工件材 质的最大切削进给速度，作为执行干扰检查时的运转状况来设定。
全文摘要
控制机床的数值控制装置的运转状况在(1)主轴的旋转已停止时，在(2)刀具相对于工件的切削进给速度超过了根据该工件的材质而设定的最大切削进给速度时，以及在(3)使刀具向与其可切削的方向不同的方向移动时，进行刀具与工件是否发生干扰的检查。在为除此之外的运转状态时不进行干扰检查。
文档编号G05B19/4155GK101109947SQ20071010544
公开日2008年1月23日 申请日期2007年5月30日 优先权日2006年7月19日
发明者小川修二, 细川匡彦, 花冈修, 谷召辉 申请人:发那科株式会社