[发明专利]数控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作机械的数控装置，特别地，涉及一种设置有旋转驱动轴而可以对刀具相对于工件的相对位置和姿势进行控制的多轴工作机械、典型地为5轴加工机的数控装置。

背景技术

通常，在工作机械的数控装置中以如下的方式进行控制，即，按照加工程序，使工作机械所具有的平移驱动轴（X轴、Y轴、Z轴等直线驱动轴）、旋转驱动轴（A轴、B轴、C轴等刀具旋转驱动轴或工作台旋转驱动轴）、或者这两者进行动作，以使刀具相对于工件进行相对移动，由此，加工为期望的加工形状。此时，在加工程序中，具有直接指示各驱动轴的移动的情况、和对刀具相对于工件的相对移动进行指示而在数控装置内转换为各驱动轴的移动的情况。

在对5轴加工机这种具有还可以使刀具姿势相对于工件进行变更的旋转驱动轴的机械进行控制时，在使用上述后一个方法，即，使加工程序对刀具相对于工件的相对移动进行指示而在数控装置内转换为各驱动轴的移动的方法的情况下，存在下述问题点。

此外，在此所说的使加工程序对刀具相对于工件的相对移动进行指示是指，作为对工件实际进行加工的刀具前端点的移动，在加工程序中对刀具前端点相对于工件的相对位置和姿势、以及刀具前端点相对于工件的相对进给速度进行指示的情况（通常称为刀具前端点控制）。

即，例如在加工程序中发出了在刀具前端点的位置移动很小的期间进行较大的刀具姿势变化这一移动指令的情况下，如果要保持刀具前端点相对于工件的进给速度恒定，则在短时间内发生较大的刀具姿势变化，由此旋转驱动轴的速度急剧增加，并且平移驱动轴的速度也急剧增加。或者，如果用其他例子说明，则即使加工程序所指示的刀具姿势变化很小，也会在刀具姿势接近5轴加工机中的特异点的情况下，发生较大的刀具姿势变化，同样地，旋转驱动轴以及平移驱动轴的速度急剧增加。如上所述，如果各驱动轴的速度急剧变化，则导致下述问题，即，存在机械碰撞或与操作员接触等的危险性，此外导致机械振动或过度能量消耗。

另外，上述特异点通常是指失去特定方向上的自由度这一机能的状态，在包含有旋转轴的工作机械的情况下，是指即使某旋转驱动轴动作，相对于工件的刀具姿势也不会变化的位置（角度）。

因此，存在一种技术，其进行控制，在数控装置内部自动地降低进给速度，以使进给速度不会超过机械的各驱动轴的允许最大速度（通常称为快速进给速度或者切削夹具速度）（参照专利文献1）。

此外，具有一种技术，其在刀具前端点相对于工件的相对进给速度之外，还对刀具姿势速度进行指示（参照专利文献2）。

专利文献1：日本特开2002-366208号公报

专利文献2：日本特开2004-185364号公报

发明内容

然而，在专利文献1所公开的方法中，对机械的各驱动轴驱动至所谓快速进给速度或者切削夹具速度这种相当高的速度，会产生问题。此时，如果将快速进给速度或者切削夹具速度充分降低，则当然机械的各驱动轴的速度也降低至充分低的速度，但是在这种情况下，在没有伴随刀具姿势变化的加工（例如只利用3个平移轴进行的加工）中，速度被制约，加工效率极度降低，还是存在问题。

此外，在专利文献2所公开的方法中，虽然可以限制用于变更刀具姿势的旋转驱动轴的速度，但是在从刀具前端点到刀具侧旋转驱动轴的旋转中心为止的距离较长、或者从工件侧旋转驱动轴的旋转中心至工件为止的距离较长的情况下，由于机械的平移速度由该距离和旋转驱动轴的速度之积决定，因此有可能产生机械的各驱动轴的平移速度变得相当高的情况，或者相反地，产生速度过低的情况。

此外，专利文献2所公开的方法在程序员必须在加工程序中逐一地对旋转驱动轴的速度进行指示这一方面，对实用性来说非常繁琐。

此外，在加工程序并不对刀具相对于工件的相对移动进行指示，而是在加工程序中直接指示各驱动轴的移动的情况下，有时刀具相对于工件的平移移动量为0或者变小。在该情况下，还产生下述问题点，即，刀具相对于工件的进给速度为0或者较低的速度，加工时间不必要地增加。

本发明就是为了解决上述问题点而提出的，其目的在于，得到一种数控装置，其通过对与较大的刀具姿势变化相伴的旋转驱动轴的速度以及平移速度的急剧变化进行抑制，从而可以抑制机械碰撞和与操作员接触等的危险性，另外不会发生机械振动或过度能量消耗。

此外，本发明的目的在于得到一种数控装置，其在相反地刀具相对于工件的平移移动量降低的情况下，通过控制以使平移移动量变得更高，从而可以缩短加工时间。