数控装置及其控制方法
【专利摘要】一种数控装置和控制方法，能提高机床的加工能力。在重切削模式时，数控装置在被切削件的加工中检测主轴实际旋转速度。在检测结果大于0且为规定旋转速度以下时，加工负载较大，因此，是重切削的状态。数控装置将X轴马达和Y轴马达的速度环积分增益Kvi从基准Kvi变更为重切削Kvi。Kvi是对驱动工作台的X轴马达和Y轴马达进行控制的伺服参数。重切削Kvi的值比基准Kvi的值小。在减小Kvi时，工作台的振动频率特性发生变化，重切削时产生的振动变小。因此，数控装置能在不产生伺服错误的情况下使加工继续，因而能提高加工能力。
【专利说明】
数控装置及其控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及数控装置及其控制方法。【背景技术】
[0002]机床使安装工具的主轴旋转并对被切削件进行加工。铁等较硬的被切削件的粗加工是重切削加工。在进行重切削加工时，与不是重切削加工时相比，加工负载增大。因此，操作者需要考虑机床的最大切削能力。最大切削能力取决于颤振的产生、马达的转矩、主轴旋转速度较大的变化等。在粗加工时，工具断续地切削被切削件，因此，在最大切削能力较低时容易产生负载变动，主轴旋转速度也会发生变动。数控装置进行控制以使主轴旋转速度恒定，在主轴旋转速度相对于指令转速大幅度超过阈值时，判断为异常状态，显示伺服错误等且停止机床。日本特许公开1999年第99433号公报所记载的主轴驱动机构包括高速旋转用马达和高转矩的低速旋转用马达，并根据加工内容变更所使用的马达。因此，该主轴驱动机构使用最适合加工的马达，因而能防止因伺服错误等而导致机床停止。该主轴驱动机构包括切换高速旋转用马达、低速旋转用马达、马达的离合器机构，因此，存在零件费用增加、 机械大型化等问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能提高机床的加工能力的数控装置及其控制方法。
[0004]技术方案1的数控装置对机床的动作进行控制，所述机床包括:安装工具且进行旋转的主轴；固定被切削件的工作台；以及驱动使所述主轴或所述工作台移动的移动机构的伺服马达，所述机床利用与所述主轴一起旋转的工具对所述被切削件进行切削，所述数控装置的特征在于，包括:旋转速度检测部，该旋转速度检测部对所述主轴的旋转速度进行检测；以及变更部，在所述旋转速度检测部的检测结果大于〇且为预先确定的规定旋转速度以下时，该变更部将确定所述伺服马达的控制方式的伺服参数的速度环增益变更为比预先确定的基准值小的值。在数控装置中，在进行例如铁等较硬的被切削件的粗加工时，加工负载变大，因此，机床会产生较大的振动，且主轴的旋转速度也会大幅度变动。在主轴的旋转速度为规定旋转速度以下时，机床处于重切削的状态，主轴可能会停止。数控装置将伺服参数的速度环增益变更为比基准值小的值，改变机床固有的振动频率特性。因此，数控装置能减小重切削时产生的振动，能在不停止主轴的情况下使加工继续。因此，数控装置能提高加工能力。
[0005]技术方案2的数控装置的特征在于，所述速度环增益是速度环积分增益，所述变更部使所述速度环积分增益变得比基准值小。数控装置通过使速度环积分增益变得比基准值小，能减小机床产生的振动。
[0006]技术方案3的数控装置的特征在于，所述速度环增益是速度环比例增益，所述变更部使所述速度环比例增益变得比基准值小。数控装置通过使速度环比例增益变得比基准值小，能减小机床产生的振动。
[0007]技术方案4的数控装置的特征在于，包括:第二判断部，在所述变更部使所述速度环增益变得比所述基准值小之后，该第二判断部对所述旋转速度是否超过所述规定旋转速度进行判断；以及恢复部，在所述第二判断部判断为所述旋转速度超过了所述规定旋转速度时，该恢复部使所述速度环增益恢复至所述基准值。在主轴的旋转速度不低于规定旋转速度的、切削负载较小的加工时，数控装置能使速度环增益恢复至基准值。因此，数控装置能提尚伺服马达的刚性和响应性，因而能在不影响加工精度的情况下提尚加工能力。
[0008]技术方案5的控制方法是对机床的动作进行控制的数控装置的控制方法，所述机床包括:安装工具且进行旋转的主轴；固定被切削件的工作台；以及驱动使所述主轴或所述工作台移动的移动机构的伺服马达，所述机床利用与所述主轴一起旋转的工具对所述被切削件进行切削，所述数控装置的控制方法的特征在于，包括:旋转速度检测工序，在该旋转速度检测工序中，对所述主轴的旋转速度进行检测；以及变更工序，在该变更工序中，在所述旋转速度检测工序中的检测结果大于〇且为规定旋转速度以下时，将确定所述伺服马达的控制方式的伺服参数的速度环增益变更为比预先确定的基准值小的值。数控装置通过执行上述工序，能获得技术方案1所述的效果。【附图说明】
[0009]图1是机床1的立体图。
[0010]图2是表示机床1和数控装置30的电气结构的框图。
[0011]图3是表示驱动电路53A的结构的框图。[0〇12 ]图4是表示Y轴工作台12加工时的振动频率特性的图表。
[0013]图5是表示Y轴工作台12固有的振动频率特性的图表。[〇〇14]图6是数控程序P1的图。[〇〇15]图7是主处理的流程图。[〇〇16] 图8是Kvi控制处理的流程图。
[0017]图9是表示通过基准Kvi进行加工时和通过重切削Kvi进行加工时的最大加工能力的图表。【具体实施方式】
[0018]下面参照附图来说明本发明的实施方式。机床1的左右方向、前后方向、上下方向分别是X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。图1所示的机床1使安装于主轴9的工具4旋转，对保持于工作台13上表面的被切削件3实施切削加工。数控装置30 (参照图2)对机床1的动作进行控制。
[0019]机床1包括基台2、立柱5、主轴头7、主轴9、工作台装置10、工具更换装置20、控制箱 6、操作面板15(参照图2)等。基台2是金属制的大致长方体状的基座。立柱5竖立设置于基台 2上部的后方。主轴头7设置成能沿着立柱5的前表面在Z轴方向上移动。主轴箱7在其内部以能旋转的方式支承主轴9。主轴9在其下部具有安装孔(未图示)。主轴9在该安装孔内安装工具4,并通过主轴马达52(参照图2)的驱动而旋转。主轴马达52设于主轴头7的上部。主轴头7 通过设于立柱5前表面的Z轴移动机构(未图示)而在Z轴方向上移动。数控装置30控制Z轴马达51的驱动，从而控制主轴头7在Z轴方向上移动。
[0020]工作台装置10包括Y轴移动机构(未图示)、Y轴工作台12、X轴移动机构(未图示)、 工作台13等。Y轴移动机构设于基台2的上表面前侧，并包括一对Y轴轨道、Y轴滚珠丝杠、Y轴马达54(参照图2)等。一对Y轴轨道和Y轴滚珠丝杠沿Y轴方向延伸。一对Y轴轨道在其上表面沿Y轴方向引导Y轴工作台123轴工作台12形成为大致长方体状，且在其底部外表面包括螺母(未图示)。该螺母与Y轴滚珠丝杠螺合。在Y轴马达54使Y轴滚珠丝杠旋转时，Y轴工作台12 与螺母一起沿着一对Y轴轨道移动。因此，Y轴移动机构将Y轴工作台12支承成能沿Y轴方向移动。
[0021]X轴移动机构设于Y轴工作台12上表面，并包括一对X轴轨道(未图示)、X轴滚珠丝杠(未图示)、X轴马达53(参照图2)等。X轴轨道和X轴滚珠丝杠沿X轴方向延伸。工作台13形成为俯视呈矩形板状，且设于Y轴工作台12上表面。工作台13在其底部包括螺母(未图示)。 该螺母与X轴滚珠丝杠螺合。在X轴马达53使X轴滚珠丝杠旋转时，工作台13与螺母一起沿着一对X轴轨道移动。因此，X轴移动机构将工作台13支承成能沿X轴方向移动。工作台13通过Y 轴移动机构、Y轴工作台12、X轴移动机构能在基台2上沿X轴方向和Y轴方向移动。[〇〇22]工具更换装置20设于主轴头7的前侧，并包括圆盘型的工具库21。工具库21在其外周呈辐射状保持多个工具(未图示)，并将工具更换指令所指示的工具定位于工具更换位置。工具更换指令通过数控程序发出。工具更换位置是工具库21的最下部位置。工具更换装置20将安装于主轴9的工具4与位于工具更换位置的工具互换。[〇〇23]控制箱6收纳数控装置30(参照图2)。数控装置30控制Z轴马达51、主轴马达52、X轴马达53、Y轴马达54,使保持于工作台13上的被切削件3与安装于主轴9的工具4相对移动以对被切削件3实施各种加工。各种加工例如是使用钻头、丝锥等的开孔加工，使用端铣刀、铣刀等的侧面加工等。
[0024]操作面板15例如设于覆盖机床1的罩(未图示)的外壁。操作面板15包括输入部16 和显示部17(参照图2)。输入部16接收各种信息、操作指示等的输入，并将其输出至数控装置30。显示部17根据来自数控装置30的指令来显示各种画面。[〇〇25] 数控装置30和机床1包括CPU31、R0M32、RAM33、存储装置34、输入输出部35、驱动电路51A?55A等(参照图2)<XPU31综合控制数控装置3(LR0M32存储包含主程序、Kvi控制程序在内的各种程序等。主程序记述主处理(参照图7)。主处理逐行读入数控程序，以执行各种动作。数控程序由多行构成包含各种控制指令的一个程序块，并以行为单位对包含机床1的轴移动、工具更换等在内的各种动作进行控制。Kvi控制程序记述有Kvi控制处理(参照图 8) JAM33临时存储各种信息。存储装置34是非易失性的，其存储数控程序、伺服参数等各种数据。CPU31除了操作者利用操作面板15的输入部16输入的数控程序之外，还能将通过外部输入而读入的数控程序等存储于存储装置34。
[0026] 驱动电路51A与Z轴马达51及编码器51B连接。驱动电路52A与主轴马达52及编码器 52B连接。驱动电路53A与X轴马达53及编码器53B连接。驱动电路54A与Y轴马达54及编码器 54B连接。驱动电路55A与驱动工具库21的库马达55及编码器55B连接。主轴马达52、X轴马达 53、Y轴马达54、Z轴马达51、库马达55是伺服马达。驱动电路51A?55A从CPU31接收指令，朝对应的各马达51?55输出驱动电流。驱动电路51A?55A从编码器51B?55B接收反馈信号， 进行位置和速度的反馈控制。输入输出部35与操作面板15的输入部16及显示部17连接。 [〇〇27]下面参照图3说明X轴马达53的驱动电路53A的结构。由于驱动电路51A?54A的结构是相同的，因此省略驱动电路51A、52A、54A的结构的说明。X轴马达53的编码器53B将X轴马达53的当前位置信息作为位置反馈信号Sb输出至数控装置30。数控装置30根据从数控程序获得的控制指令生成位置指令Sa，并将其输出至驱动电路53A。驱动电路53A根据位置指令Sa对输出至X轴马达53的驱动电流进行控制，以使X轴马达53动作。具体而言，驱动电路 53A的加法器62计算位置指令Sa与实际的位置信号即位置反馈信号Sb的位置偏差Se，通过将该位置偏差Se乘以位置环增益Kp而计算出速度指令Sf。加法器63计算上述速度指令Sf与实际速度的速度偏差，即计算上述速度指令Sf与通过微分回路64对位置反馈信号Sb进行微分而获得的速度Sg的速度偏差Sh。加法器66将电流指令(比例)Si与电流指令(积分)Sj相加，计算出电流指令Sk，其中，电流指令(比例)Si是通过将速度偏差Sh乘以速度环比例增益 Kvp而获得的，电流指令(积分)Sj是通过利用积分电路65对上述速度偏差Sh进行积分并将其积分结果乘以速度环积分增益Kvi而获得的。电流控制部67根据计算出的电流指令Sk进行X轴马达53的通电控制。电流控制部67将X轴马达53的电流信息即X轴马达53的转矩信息T (n)输出至数控装置30。
[0028]下面说明伺服参数的速度环增益。伺服马达的控制方式是半闭环控制。半闭环控制是对输入脉冲与从编码器反馈来的脉冲的差进行监视的控制方式。为了根据惯性负载的大小进行最佳的半闭环控制，数控装置30进行增益调整。增益调整是指根据负载转动惯量的大小对响应性进行调整。伺服马达的控制是由伺服参数确定的。确定与数控装置30连接的伺服马达的控制方式的伺服参数按每个轴进行设定。各参数具有基准值，该基准值根据各轴的控制条件进行变更。伺服参数包含增益调整的参数。增益调整的参数包含速度环的增益。速度环的增益是上述速度环比例增益、速度环积分增益(速度环积分时间常数)等。在变更速度环的增益时，伺服马达的响应性(频率特性)会发生变化。速度环比例增益在所有的频带范围内使响应性变化。在增大速度环比例增益时，伺服刚性和响应性提高。伺服刚性是指在伺服马达停止时产生保持转矩、防止因外力而移动的性质。在减小速度环比例增益时，伺服刚性和响应性下降。速度环积分增益使较低的频率下的响应性变化。在增大速度环积分增益时，伺服刚性和响应性提高。在减小速度环积分增益时，伺服刚性和响应性下降。 [〇〇29]针对作为进给轴的X轴马达53、Y轴马达54、Z轴马达51，数控装置30在要求轮廓精度的通常切削时设定响应性较高的速度环积分增益，在铁等较硬材料的粗加工这样的重切削时设定成比通常切削时小的重切削用的速度环积分增益。响应性较高的速度环积分增益相当于预先确定的基准值。要求轮廓精度的加工例如是在切削路径中的角部进行的加工。 在以下说明中，将速度环积分增益简称为Kvi。
[0030]下面参照图4说明机床1在加工被切削件3时的振动频率特性。在本实施方式中，为了分析机床1加工时的振动频率特性而进行了被切削件3的加工试验。试验条件如下。如图1 所示，在工作台13上表面固定100kg的被切削件3。工具4使用端铣刀。为了分析Y轴工作台12 的振动频率特性，将加速度计(未图示)安装于Y轴工作台12侧面。加速度计是测定Y轴工作台12的加速度和振动的传感器。Y轴工作台12在其上表面支承较重的工作台13,因此比工作台13所受的负载大。因此，加工时Y轴工作台12的振动频率的变动比工作台13大，所以，在本实施方式中分析Y轴工作台12的振动频率来确认机床1的振动频率特性。
[0031]此外，在本实施方式中，关于作为进给轴的X轴马达53、Y轴马达54、Z轴马达51的 Kvi，准备在通常切削时使用的Kvi (下称基准Kvi )和在重切削时使用的Kvi (下称重切削Kvi)。基准Kvi的一例是200Hz，重切削Kvi的一例是83Hz。重切削Kvi比基准Kvi小。在加工试验中，使工作台13相对于工具4沿Y轴方向移动以进行被切削件3的端铣刀加工。端铣刀加工在设定了基准Kvi时和设定了重切削Kvi时分别进行，共进行两次。利用加速度计对在各次加工中Y轴工作台12产生的振动进行测定，并对测定得到的振动数据进行FFT分析。
[0032]图4所示的图表表示Y轴工作台12的振动频率特性，纵轴表示振动的大小[m/s]，横轴表示振动频率[Hz ]。线(1)表示以基准Kvi进行加工时的振动频率特性。线(2)表示以重切肖ijKvi进行加工时的振动频率特性。无论是哪个振动频率特性，在40?50Hz附近都确认了较大的振幅。也就是说，在40?50Hz附近，Y轴工作台12大幅度振动。更具体而言，在40?50Hz 附近，与设定了基准Kvi时相比，设定了重切削Kvi时振幅变小。线(1)和线(2)中在60Hz附近产生的振幅是在工具的刀刃与被切削件3抵接时产生的。
[0033]下面参照图5说明机床1固有的振动频率特性。在本实施方式中，为了确认机床1固有的振动频率特性，在将加速度计(未图示)安装于Y轴工作台12的状态下在基准Kvi与重切肖IjKvi之间切换设定以进行锤击试验(振动试验)。在锤击试验中，利用锤子(未图示)对作为对象的Y轴工作台12施加Y轴方向的击打，利用加速度计测量Y轴工作台12产生的振动，并通过FFT分析对Y轴工作台12固有的振动频率特性进行分析。
[0034]图5所示的图表表示Y轴工作台12固有的振动频率特性，纵轴表示振动的大小[m/ s/N]，横轴表示振动频率[Hz]。线(3)表示在设定了基准Kvi时Y轴工作台12固有的振动频率特性。线(4)表示在设定了重切削Kvi时Y轴工作台12固有的振动频率特性。无论是哪个振动频率特性，在40?50Hz附近都确认了较大的振幅。40?50Hz附近的较大振幅对应于Y轴工作台12固有的振动频率，对应于机床1固有的振动频率。因此，上述加工试验和锤击试验证实了加工被切削件3时的振动频率特性与机床1固有的振动频率特性相互一致。与通常切削时相比，重切削时加工负载增大，因此，主轴旋转速度显著变动。由上述加工试验和锤击试验的结果可知，在端铣刀加工等断续切削中，导致主轴旋转速度变动的成分除了切削频率(旋转频率的整数倍)之外，还包含机床1固有的振动频率的成分。机床1固有的振动频率的成分可通过提高机床1的刚性而减小，但这可能会引起零件费用增加和设计工时增加的问题，因此并不理想。在上述加工试验中，确认了变更进给轴的Kvi会导致加工中产生的40?50Hz附近的振幅大小发生变化。在本实施方式中，执行Kvi控制处理(参照图8)，通过在通常切削时设定为基准Kvi并在检测出重切削时将设定变更为重切削Kvi来降低40?50Hz附近的较大振幅，像下面那样尝试提高加工能力。[〇〇35]下面参照图7说明CPU31执行的主处理。操作者使用操作面板15的输入部16从存储于存储装置34的多个数控程序中选择一个数控程序，并指示开始所选择的数控程序的加工。CPU31在从输入部16接收到加工开始指示时，读入存储于R0M32的主程序并执行本处理。 在本实施方式中，以执行图6所示的数控程序P1时为例进行说明。
[0036]如图6所示，数控程序P1的第N01行是使主轴9以lOOOrpm旋转的控制指令。M3是主轴旋转指令。S是设定主轴旋转速度(rpm)的指令。第N02行的M141是从通常模式切换至重切削模式进行设定的控制指令。通常模式是始终将进给轴的Kvi设定成基准Kvi的控制方式。 重切削模式是根据当前的主轴旋转速度(下面称为主轴实际旋转速度)的变动将进给轴的 Kvi从基准Kvi变更为重切削Kvi的控制方式。在主轴实际旋转速度小于主轴指令旋转速度的50%时，本实施方式的数控装置30使显示部17显示伺服错误，并对机床1进行控制以停止主轴9XPU31将当前设定中的模式信息存储于RAM33。模式信息是控制方式的种类信息。 CPU31默认设定成通常模式。第N03行是通过绝对指令使主轴9以500mm/min的进给速度进行切削进给直至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是结束数控程序的结束指令。操作者能通过操作面板15的输入部16变更基准Kvi和重切削Kvi。在本实施方式中，将进给轴的基准Kvi和重切削Kvi预先存储于存储装置34,并将当前设定中的Kvi存储于RAM33。基准Kvi是基准值。[〇〇37]如图7所示，CHJ31读入通过输入部16选择的数控程序P1 (S1)，并解释NO 1 (S2)。CPU31对已解释的行中是否存在M30进行判断(S3)。由于N01是M3S1000(S3:否)，因此CPU31 驱动主轴马达52,使主轴9以lOOOrpm旋转(S4)。在执行了控制指令之后，CPU31返回至S2,解释N02。由于N02是M141(S3:否)，因此CPU31从通常模式切换成重切削模式(S4KCPU31在存储于RAM33的模式信息中存储当前设定的是重切削模式这一信息。在设定重切削模式时， CPU31在Kvi控制处理(参照图8)中根据主轴实际转速的变动将进给轴的Kvi从基准Kvi变更为重切削Kvi。在执行了N02的控制指令之后，CPU31返回至S2,解释N03。由于N03是 G90G01X100.F500(S3:否)，因此CPU31使主轴9以500mm/min的进给速度移动至X=100的位置，进行被切削件3的端铣刀加工(S4)。在执行了 N03的控制指令之后，CPU31返回至S2,解释 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在存储于RAM33的模式信息中存储处于通常模式这一信息。在执行了 N04的控制指令之后， CPU31返回至S2，解释N05。由于N05是M30 (S3:是)，因此CPU31结束本处理。[〇〇38]下面参照图8说明Kv i控制处理。在通过图7的主处理执行数控程序P1时，CPU31从R0M32读入Kvi控制程序，与主处理并行地执行本处理。CPU31参照存储于RAM33的模式信息， 对当前设定的控制方式是否是重切削模式进行判断(S11)。在是通常模式时(S11:否)， CHJ31对当前设定的Kvi是否是重切削Kvi进行判断(S18)。在当前设定的Kvi是基准Kvi时 (S18:否)，CPU31对当前执行的数控程序P1是否结束进行判断(S20)。在数控程序P1处于执行过程中时(S20:否)，CPU31返回至S11，反复进行处理。在当前设定的控制方式是重切削模式时(S11:是)，CPU31根据从主轴马达52的编码器52B(参照图2)接收的信号检测出主轴实际旋转速度(S12)。CPU31对检测出的主轴实际旋转速度的绝对值是否为规定旋转速度以下进行判断(S13)。规定旋转速度通过下式进行计算。
[0039]规定旋转速度=|主轴指令旋转速度| XKvi切换比率+ 100
[0040]Kvi切换比率优选设定成比产生伺服错误的50%高的值，例如优选60?70% Ivi 切换比率能通过操作面板15自由地变更。
[0041]数控程序P1的N01的S1000将主轴指令旋转速度设定成lOOOrpm。因此，规定旋转速度为1000\60+100 = 600印111(^?1]31对主轴实际旋转速度是否处在600印111以下进行判断。 在主轴实际旋转速度比600rpm高时(S13:否)，CPU31对当前设定的Kvi是否是重切削Kvi进行判断(S16)。在当前设定的Kvi是基准Kvi时(S16:否)，CPU31对数控程序P1是否结束进行判断(S20)。在数控程序P1处于执行过程中时(S20:否)，CPU31返回至S11，反复进行处理。在主轴实际旋转速度大于〇且为600rpm以下时(S13:是)，加工负载大，机床1产生振动，因此， 切削状态是重切削。因此，CPU31将Kvi变更为重切削Kvi (S14)。重切削Kvi是比基准Kvi小的值，因此，伺服刚性下降，机床1产生的振动变小。主轴实际旋转速度逐渐恢复而上升。因此， 数控装置30能在不产生伺服错误的情况下使加工继续。由于振动变小，因此能使重切削时被切削件3的加工面变得良好。CPU31对是否执行其它主轴旋转指令进行判断(S15)。在执行其它主轴旋转指令时(S15:是)，有可能变更主轴指令旋转速度，因此，CPU31使Kvi返回至基准Kvi(S17)。例如在通过其它主轴旋转指令进行切削负载较小的加工时，伺服刚性和响应性提高，因此，加工精度提高。在不执行其它主轴旋转指令时(S15:否)，CPU31对数控程序P1 是否结束进行判断(S20)。在数控程序P1处于执行过程中时(S20:否)，CPU31返回至S11，反复进行处理。在以重切削模式设定了重切削Kvi的状态下，当加工继续进行时(S11:是)， CPU31再次检测主轴实际旋转速度(S12)。在检测出的主轴实际旋转速度超过了规定旋转速度时(S13:否)，切削负载变小，因此，当前的切削状态不再是重切削。因此，在当前设定的 Kvi是重切削Kvi时(S16:是)，CPU31使Kvi返回至基准Kvi(S17)。因此，伺服刚性和响应性提高，从而加工精度提高。CPU31对数控程序P1是否结束进行判断(S20)。在数控程序P1处于执行过程中时(S20:否)，CPU31返回至S11，反复进行处理。在通过数控程序P1的N04解除了重切削模式时(S11:否)，CPU31对当前设定的Kvi是否是重切削Kvi进行判断(S18)。由于当前设定的Kvi是重切削Kvi(S18:是)，因此CPU31使Kvi返回至基准Kvi(S19)，对数控程序P1是否结束进行判断(S20)。在数控程序P1结束了时(S20:是)，CPU31结束本处理。
[0042]下面参照图9说明设定为基准Kvi时的最大加工能力和设定为重切削Kvi时的最大加工能力。在图9中，下侧的横轴表示振动频率[Hz]，上侧的横轴表示主轴旋转速度[rpm]， 左侧的纵轴表示振动的大小[m/s/N]，右侧的纵轴表示最大加工能力[mm]。线(3)及线(4)与图5所示的相同。线(5)表示设定基准Kvi时的最大加工能力，线(6)表示设定重切削Kvi时的最大加工能力。作为最大加工能力，测定了在对被切削件3进行端铣刀加工时不产生伺服错误的最大切削宽度(ae)。图9中表示最大加工能力的右侧的纵轴表示从上往下最大切削宽度变大。事实证明，与设定为基准Kvi时相比，设定为重切削Kvi时最大加工能力较大。在振幅较大的40?50Hz附近，也是设定为重切削Kvi时的最大加工能力比设定为基准Kvi时的最大加工能力大。事实证明，在主轴实际旋转速度大幅度下降的重切削时，数控装置通过将 Kvi从基准Kvi变更为重切削Kvi，能减小机床1产生的振动，且能良好地切削较硬的材料等。
[0043]在以上说明中，工作台装置10相当于本发明的移动机构，执行图8的S12处理的 CHJ31相当于本发明的旋转速度检测部，执行S14处理的CPU31相当于本发明的变更部。 CPU31执行的S12工序相当于本发明的旋转速度检测工序，CPU31执行的S14工序相当于本发明的变更工序。[〇〇44]如以上说明的那样，本实施方式的数控装置30对切削被切削件的机床1的动作进行控制。机床1包括主轴9、工作台装置10、X轴马达53、Y轴马达54。主轴9安装工具4且进行旋转。工作台装置10包括X轴移动机构和Y轴移动机构，使工作台13相对于主轴9相对地在X轴方向和Y轴方向上移动。X轴马达53和Y轴马达54是驱动Y轴移动机构和X轴移动机构的伺服马达。数控装置30检测主轴9的主轴实际旋转速度。在检测结果大于0且为规定旋转速度以下时，将X轴马达53和Y轴马达54的Kvi变更为重切削Kvi。数控装置30将Kvi变更为重切削 Kvi，改变工作台13的振动频率特性。数控装置30能减轻重切削时产生的振动，因此，能在不产生伺服错误的情况下使加工继续。因此，数控装置30能提高加工能力，因而能切削更多的体积，能提尚生广率。
[0045]本发明不限于上述实施方式，能进行各种变形。在上述实施方式中，针对速度环的增益之一的速度环积分增益(Kvi)，设置基准Kvi和比基准Kvi小的重切削Kvi，在通过主轴实际旋转速度检测出重切削时，从基准Kvi变更为重切削Kvi，以使机床1产生的振动减小。 除此之外，例如当在加工中检测出重切削时，也可变更速度环比例增益(Kvp)。如上所述，在增大速度环比例增益时，伺服刚性和响应性提高。在减小速度环比例增益时，伺服刚性和响应性下降。因此，当在加工中检测出重切削时，数控装置30只要将速度环比例增益变更为比基准值低的速度环比例增益即可。针对速度环比例增益，数控装置30只要执行与图8所示的 Kvi控制处理相同的处理即可。因此，数控装置30能获得与上述实施方式一样的效果。
[0046]速度环积分增益也可通过变更速度环积分时间常数的值来变更速度环积分增益的值。在这种情况下，为了减小速度环积分增益，要增大速度环积分时间常数。
[0047]上述实施方式的重切削Kvi和Kvi切换比率也可设定为操作者能自由进行选择的参数。例如也可设定成能通过操作面板15进行选择。[〇〇48] 在上述实施方式中，在通过主处理执行的数控程序中，使用M141和M142进行重切削模式的设定和解除，但也可通过其它方法进行设定。例如也可设定成通过操作面板15的输入部16进行重切削模式的设定和解除。
[0049]在上述实施方式中，检测主轴实际旋转速度以对当前的加工是否是重切削进行判断，但也可检测例如主轴转矩值、进给轴(X轴马达53、Y轴马达54、Z轴马达51)的旋转速度、 进给轴转矩值等以对重切削进行判断。
[0050]在上述实施方式中，将加速度计安装于Y轴工作台12的侧面并对Y轴工作台12的振动进行测定，但也可将加速度计安装于工作台13的侧面并对工作台13的振动进行测定。
[0051]在上述实施方式中，例如当在加工中检测出重切削时，将作为进给轴的X轴马达 53、Y轴马达54、Z轴马达51这三根轴的Kvi变更为重切削Kvi，但只要将至少一根以上的进给轴变更为重切削Kvi即可。[〇〇52]上述实施方式的机床1是安装工具4的主轴能沿Z轴方向移动、工作台13能沿X轴和 Y轴方向这两根轴移动的机床。相对于工作台13在X轴、Y轴、Z轴方向上相对移动的工具4的移动机构的构造不限定于上述实施方式。例如，也可以是主轴能相对于X轴、Y轴、Z轴方向这三根轴移动并将作业台固定的机床。上述实施方式的机床1是立式的机床，但也可以是卧式的机床。[〇〇53] 在上述实施方式中，通过端铣刀加工进行了说明，但也能应用于铣削加工等其它加工方法。[〇〇54] 上述实施方式的驱动电路51A?55A设于机床1，但驱动电路51A?55A也可设于数控装置30。
【主权项】
1.一种数控装置(30)，对机床(1)的动作进行控制，所述机床包括:安装工具(4)且进行 旋转的主轴(9);固定被切削件(3)的工作台(13);以及驱动使所述主轴或所述工作台移动 的移动机构(10)的伺服马达(53、54)，所述机床利用与所述主轴一起旋转的工具对所述被 切削件进行切削，其特征在于，所述数控装置包括:旋转速度检测部，该旋转速度检测部对所述主轴的旋转速度进行检测；以及变更部(31)，在所述旋转速度检测部的检测结果大于0且为预先确定的规定旋转速度 以下时，该变更部将确定所述伺服马达的控制方式的伺服参数的速度环增益变更为比预先 确定的基准值小的值。2.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，所述速度环增益是速度环积分增益(Kvi)，所述变更部使所述速度环积分增益变得比 所述基准值小。3.如权利要求1所述的数控装置，其特征在于，所述速度环增益是速度环比例增益(Kvp)，所述变更部使所述速度环比例增益变得比 所述基准值小。4.如权利要求1至3中任一项所述的数控装置，其特征在于，所述数控装置包括:第二判断部，在所述变更部使所述速度环增益变得比所述基准值小之后，该第二判断 部对所述旋转速度是否超过所述规定旋转速度进行判断；以及恢复部，在所述第二判断部判断为所述旋转速度超过了所述规定旋转速度时，该恢复 部使所述速度环增益恢复至所述基准值。5.—种控制方法，是对机床(1)的动作进行控制的数控装置(30)的控制方法，所述机床 包括:安装工具(4)且进行旋转的主轴(9);固定被切削件(3)的工作台(13);以及驱动使所 述主轴或所述工作台移动的移动机构(10)的伺服马达(53、54)，所述机床利用与所述主轴 一起旋转的工具对所述被切削件进行切削，其特征在于，所述控制方法包括:旋转速度检测工序，在该旋转速度检测工序中，对所述主轴的旋转速度进行检测；以及变更工序，在该变更工序中，在所述旋转速度检测工序中的检测结果大于〇且为规定旋 转速度以下时，将确定所述伺服马达的控制方式的伺服参数的速度环增益变更为比预先确 定的基准值小的值。
【文档编号】G05B19/416GK106020129SQ201610014831
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】本田亮, 野村裕昭
【申请人】兄弟工业株式会社