CN107664980A - 数值控制装置以及刀具的移动控制方法 - Google Patents

数值控制装置以及刀具的移动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数值控制装置以及刀具的移动控制方法。数值控制装置(10)具备：程序解析部(14)，其取得刀具(TO)的第1移动终点位置(E1)；方向计算部(30)，其根据刀具(TO)的上限移动速度，计算合成速度为最大的合成移动方向(A)；终点位置计算部(32)，其计算以从工作台的旋转中心位置(O)到第1移动终点位置(E1)的距离为半径(R)而描绘的圆(C)与合成移动方向(A)相交的位置，并将该位置设为第2终点位置(E2)；旋转角度计算部(34)，其根据第1移动终点位置(E1)和第2移动终点位置(E2)，计算工作台的旋转角度(θ)；以及伺服电动机控制部(18T)，其根据旋转角度(θ)来控制工作台的旋转。

Description

数值控制装置以及刀具的移动控制方法
技术领域
本发明涉及控制刀具的轴进给的数值控制装置以及刀具的移动控制方法。
背景技术
如日本特开2015-079286号公报所示，一般可知在控制机床的数值控制装置中，控制伺服电动机来进行可动轴的轴进给。
发明内容
然而，例如在通过单轴使刀具直线移动来进行轴进给时，只能以该轴的最大移动速度来进行轴进给，无法进一步缩短轴进给的时间。
因此，本发明以提供实现轴进给的时间的缩短的数值控制装置以及刀具的移动控制方法为目的。
本第1发明是一种数值控制装置，其根据程序使能够沿着相互正交的至少2个轴方向移动的刀具移动，所述刀具用于加工由工作台支持的工件，该数值控制装置具备：程序解析部，其通过解析所述程序，取得使所述刀具直线移动时的所述刀具的第1移动终点位置；方向计算部，其根据至少所述2个轴方向的各方向的预先决定的所述刀具的上限移动速度，计算合成速度为最大的合成移动方向；终点位置计算部，其计算以从所述工作台的旋转中心位置到所述第1移动终点位置的距离为半径而描绘的圆与所述合成移动方向相交的位置，并将该位置设为第2移动终点位置；旋转角度计算部，其根据所述第1移动终点位置和所述第2移动终点位置，计算所述工作台的旋转角度；以及旋转控制部，其根据所述旋转角度，以所述旋转中心位置为中心控制所述工作台的旋转。
如此，最大限地使用合成速度，因此可以实现轴进给的时间的缩短。
本第1发明作为所述数值控制装置，所述方向计算部可以计算所述合成移动方向的倾斜角度，所述终点位置计算部可以根据当前的所述刀具的位置、所述第1移动终点位置以及所述合成移动方向的倾斜角度，计算所述第2移动终点位置。由此，可以计算在合成速度为最大的合成移动方向上的第2移动终点位置，并可以使刀具沿着合成速度为最大的合成移动方向进行移动。
本第1发明作为所述数值控制装置，所述方向计算部可以在将所述2个轴方向中的一个轴方向的所述上限移动速度设为Vx、另一个轴方向的所述上限移动速度设为Vy时，通过以下所示的式(1)求出所述合成移动方向的倾斜角度α，所述终点位置计算部可以在将已知的当前的所述刀具的位置设为(Xs，Ys)、所述第1移动终点位置设为(Xe1，Ye1)、所述第2移动终点位置设为(Xe2，Ye2)时，根据以下所示的式(2)、式(3)，通过联立方程式来计算所述第2移动终点位置。由此，可以可靠且简单地计算在合成速度为最大的合成移动方向上的第2移动终点位置。
Ye2＝α·Xe2+Ys-α·Xs···(2)
本第1发明作为所述数值控制装置，所述终点位置计算部可以将通过所述联立方程式所获得的2个解中距离所述第1移动终点位置近的解设为所述第2移动终点位置。由此，可以计算在刀具今后要移动的一侧的终点位置。
本第1发明作为所述数值控制装置，所述旋转角度计算部可以求出连接所述旋转中心位置与所述第1移动终点位置的线段的第1倾斜角度和连接所述旋转中心位置与所述第2移动终点位置的线段的第2倾斜角度，通过求出所述第1倾斜角度与所述第2倾斜角度的差来计算所述旋转角度。由此，即使在使刀具沿着合成速度为最大的合成移动方向移动至第2移动终点位置时，也可以保持刀具与工件(工作台)的相对位置关系。
本第1发明作为所述数值控制装置，具备：第1移动控制部，其沿着所述2个轴方向中的一个轴方向控制所述刀具的移动；以及第2移动控制部，其沿着另一个轴方向控制所述刀具的移动，所述第1移动控制部以及所述第2移动控制部可以控制所述刀具的移动，以使所述刀具在所述第2移动终点位置进行直线移动。由此，可以短时间地对刀具进行轴进给。
本第2发明是刀具的移动控制方法，由数值控制装置根据程序使能够沿着相互正交的至少2个轴方向移动的刀具移动，所述刀具用于加工由工作台支持的工件，该刀具的移动控制方法包括：通过解析所述程序，取得使所述刀具进行直线移动时的所述刀具的第1移动终点位置的程序解析步骤；根据至少所述2个轴方向的各方向的预先决定的所述刀具的上限移动速度，来计算合成速度为最大的合成移动方向的方向计算步骤；计算以从所述工作台的旋转中心位置到所述第1移动终点位置的距离为半径而描绘的圆与所述合成移动方向相交的位置，并将该位置设为第2移动终点位置的终点位置计算步骤；根据所述第1移动终点位置和所述第2移动终点位置，计算所述工作台的旋转角度的旋转角度计算步骤；以及根据所述旋转角度，使所述工作台以所述旋转中心位置为中心进行旋转的旋转控制步骤。
如此，最大限地使用合成速度，因此可以实现轴进给的时间的缩短。
本第2发明作为所述刀具的移动控制方法，所述方向计算步骤可以计算所述合成移动方向的倾斜角度，所述终点位置计算步骤可以根据当前的所述刀具的位置、所述第1移动终点位置以及所述合成移动方向的倾斜角度，计算所述第2移动终点位置。由此，可以计算在合成速度为最大的合成移动方向上的第2移动终点位置，并可以使刀具沿着合成速度为最大的合成移动方向进行移动。
本第2发明作为所述刀具的移动控制方法，所述方向计算步骤可以在将所述2个轴方向中的一个轴方向的所述上限移动速度设为Vx、另一个轴方向的所述上限移动速度设为Vy时，通过以下所示的式(1)，求出所述合成移动方向的倾斜角度α，所述终点位置计算步骤可以在将已知的当前的所述刀具的位置设为(Xs，Ys)、所述第1移动终点位置设为(Xe1，Ye1)、所述第2移动终点位置设为(Xe2，Ye2)时，根据以下所示的式(2)、式(3)，通过联立方程式计算所述第2移动终点位置。由此，可以可靠且简单地计算在合成速度为最大的合成移动方向上的第2移动终点位置。
Ye2＝α·Xe2+Ys-α·Xs···(2)
本第2发明作为所述刀具的移动控制方法，所述终点位置计算步骤可以将通过所述联立方程式所获得2个解中距离所述第1移动终点位置近的解设为所述第2移动终点位置。由此，可以计算在刀具今后要移动的一侧的终点位置。
本第2发明作为所述刀具的移动控制方法，所述旋转角度计算步骤可以求出连接所述旋转中心位置与所述第1移动终点位置的线段的第1倾斜角度和连接所述旋转中心位置与所述第2移动终点位置的线段的第2倾斜角度，通过求出所述第1倾斜角度与所述第2倾斜角度的差来计算所述旋转角度。由此，即使在使刀具沿着合成速度为最大的合成移动方向移动至第2移动终点位置时，也可以保持刀具与工件(工作台)的相对位置关系。由此，可以短时间地对刀具进行轴进给。
本第2发明作为所述刀具的移动控制方法，也可以包括控制所述刀具的移动以使所述刀具在所述第2移动终点位置进行直线移动的移动控制步骤。
根据本发明，最大限地使用合成速度，因此可以实现轴进给时间的缩短。
附图说明
根据参照附图所说明的以下实施方式的说明，更容易理解上述目的、特征以及优点。
图1A是用于说明以往的轴进给的缺点的图，图1B是说明本实施方式的轴进给的概要的图。
图2是本实施方式的数值控制装置的结构图。
图3是用于说明图2示出的预处理部的各部的结构的图。
图4是表示数值控制装置的动作的流程图。
具体实施方式
针对本发明所涉及的数值控制装置以及刀具的移动控制方法，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。
本实施方式的数值控制装置根据程序使用于加工由工作台支持的工件的刀具移动。该刀具可以沿着互相正交的3个轴方向移动。设该3个轴方向为X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。此外，在本实施方式中，为了易于说明，列举使刀具在XY平面上移动的情况为例进行说明。
首先，在描述了以往的轴进给的缺点后，针对本实施方式的轴进给的概要进行简单说明，之后，针对本实施方式的数值控制装置进行详细说明。
＜以往的轴进给的缺点以及本实施方式的轴进给的概要＞
如图1A所示，设使位于始点位置S(坐标(x、y)＝(-100、250))的刀具TO沿着+X轴方向直线移动至终点位置E1(坐标(x、y)＝(300、250))。此时，无法以X轴方向的刀具TO的上限移动速度Vx以上的进给速度使刀具TO进行移动，无法进一步缩短进给时间。
在此，由于刀具TO在Y轴方向也是可移动的，因此，通过一边使刀具TO在X轴方向以上限移动速度Vx进行移动，一边在Y轴方向以上限移动速度Vy进行移动，可以使刀具TO以上限移动速度Vx以上的进给速度进行移动。将以该上限移动速度Vx、Vy使刀具TO移动时的合成速度称为最大合成速度Vc，将以最大合成速度Vc进行移动的直线方向称为合成移动方向A(参照图1B)。
如果使刀具TO沿着合成移动方向A进行移动，不言而喻，刀具TO无法到达终点位置E1。然而，由与工作台(工件W)的相对位置关系决定该终点位置E1，因此通过使工作台(工件W)以旋转中心位置(在图1A、图1B中是Z轴)为中心在XY平面上进行旋转，可以保持刀具TO与工作台(工件W)的相对位置关系。
也就是说，如图1B所示，使终点位置E1以及工作台(工件W)以工作台的旋转中心位置(Z轴)为中心旋转预定的角度，以使终点位置E1位于合成移动方向A上。由此，在从始点位置S向+X轴方向移动至终点位置E1时的刀具TO与工作台(工件W)的相对位置关系和从始点位置S沿着合成移动方向A移动至终点位置E2(对应于终点位置E1的位置)时的刀具TO与工作台(工件W)的相对位置关系一致。此外，终点位置E2在合成移动方向A上，并是为使终点位置E1位于合成移动方向A上，而使终点位置E1以工作台的旋转中心位置为中心进行旋转时的位置。
如此，通过使终点位置E1以及工作台(工件W)以预定的角度进行旋转，可以实际地缩短刀具TO的进给时间。
此外，在图1A、图1B所示的例子中，列举了在单轴方向(X轴方向)使刀具TO直线移动时的例子，但是通过使刀具TO在多个轴方向(X轴方向以及Y轴方向)进行移动，也可以应用于使刀具TO直线移动的情况。也就是说，即使使刀具TO向X轴方向以及Y轴方向移动，其合成速度也不局限于与最大合成速度Vc一致。
＜本实施方式的数值控制装置10的说明＞
图2是本实施方式的数值控制装置10的结构图。针对图2以后的说明，对于与在图1A、图1B中赋予了参照符号的内容同样的内容使用相同的参照符号。数值控制装置10具有未图示的CPU等处理器和存储有基本程序的存储介质，处理器通过执行基本程序，作为本实施方式的数值控制装置10起作用。虽未图示，但数值控制装置10还具备为了操作者输入信息以及指令等而可以由操作者操作的输入部以及用于显示信息的显示部等。
数值控制装置10具备程序12、程序解析部14、预处理部16以及伺服电动机控制部18X、18Y、18T。此外，伺服电动机20X是用于使刀具TO向X轴方向移动的电动机，伺服电动机20Y是用于使刀具TO向Y轴方向移动的电动机。另外，伺服电动机20T是用于使支持工件W的工作台TA以工作台TA的旋转中心位置O为中心在XY平面上旋转的伺服电动机。此外，X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向是互相正交的。
此外，数值控制装置10具有预先设定的XYZ坐标系，在该XYZ坐标系中识别刀具TO的位置以及工作台TA的位置。XYZ坐标系使用坐标系来表示实际的机械(刀具TO、工作台TA)的位置。因此，XYZ坐标系的X轴方向、Y轴方向与刀具TO实际移动的X轴方向、Y轴方向一致。设XYZ坐标系的Z轴方向穿过工作台TA的旋转中心位置O。因此，XYZ坐标系的XY平面中的原点的位置为旋转中心位置O。
程序12被存储在数值控制装置10的所述存储介质中，至少记载有用于进行刀具TO的轴进给的程序。程序解析部14通过解析程序12，取得作为指令值的刀具TO的终点位置E1(第1移动终点位置)。该终点位置E1是基于XYZ坐标系的位置。程序解析部14所取得的终点位置E1被输出至预处理部16。
此外，使用(Xe1，Ye1)来表示终点位置E1的坐标位置。另外，使用(Xs，Ys)来表示始点位置(当前的刀具TO的位置)S的坐标位置。该始点位置S(Xs，Ys)是已知的。位置Xe1、位置Xs是XYZ坐标系的X轴中的位置，位置Ye1、位置Ys是XYZ坐标系的Y轴中的位置。
预处理部16根据X轴方向的上限移动速度Vx和Y轴方向的上限移动速度Vy，计算合成速度为最大的合成移动方向A。然后，即使在使刀具TO从始点位置S(Xs，Ys)沿着合成移动方向A直线移动的情况下，预处理部16也会计算保持直线移动后的刀具TO与工作台TA的相对位置关系的、刀具TO的终点位置E2(第2移动终点位置)以及工作台TA的旋转角度θ。
如上所述，旋转角度θ是以终点位置E1(Xe1，Ye1)来到合成移动方向A上的方式使终点位置E1(Xe1，Ye1)以及工作台TA以旋转中心位置O为中心围绕Z轴旋转后的角度。另外，刀具TO的终点位置E2是使刀具TO的终点位置E1以工作台的旋转中心位置O为中心围绕Z轴旋转时的合成移动方向A上的位置。使用(Xe2，Ye2)表示该终点位置E2的坐标位置。位置Xe2是XYZ坐标系的X轴中的位置，位置Ye2是XYZ坐标系的Y轴中的位置。之后针对预处理部16进行详细说明。
预处理部16将终点位置E2(Xe2，Ye2)的X轴中的位置Xe2输出至伺服电动机控制部(第1移动控制部)18X，将Y轴中的位置Ye2输出至伺服电动机控制部(第2移动控制部)18Y。另外，预处理部16将计算出的旋转角度θ输出至伺服电动机控制部(旋转控制部)18T。
伺服电动机控制部18X控制伺服电动机20X，以使刀具TO以上限移动速度Vx从位置Xs移动至位置Xe2。另外，伺服电动机控制部18Y控制伺服电动机20Y，以使刀具TO以上限移动速度Vy从位置Ys移动至位置Ye2。由此，刀具TO沿着合成移动方向A以最大合成速度Vc从始点位置S(Xs，Ys)直线移动至终点位置E2(Xe2，Ye2)。伺服电动机控制部18T控制伺服电动机20T，以使工作台TA以旋转中心位置O为中心围绕Z轴旋转。
接下来，还参照图3针对预处理部16进行详细说明。预处理部16具备方向计算部30、终点位置计算部32以及旋转角度计算部34。方向计算部30根据X轴方向以及Y轴方向的各方向的预先决定的刀具TO的上限移动速度(矢量)Vx、Vy，计算合成速度为最大的合成移动方向A。
如图3所示，将上限移动速度(矢量)Vx与上限移动速度(矢量)Vy相加而得的合成矢量所延伸的方向作为合成移动方向A。方向计算部30计算合成移动方向A的倾斜角度α(相对于与X轴方向平行的方向的倾斜角度)。方向计算部30根据以下所示的式(4)计算倾斜角度α。
此外，上限移动速度Vx、Vy可以是刀具TO通过伺服电动机20X、20Y可以移动的最大的移动速度，也可以是由操作者预先决定的移动速度。
终点位置计算部32计算对应于刀具TO沿着合成移动方向A移动时的终点位置E1(Xe1，Ye1)的终点位置E2(Xe2，Ye2)。终点位置计算部32计算以从工作台TA的旋转中心位置O到终点位置E1(Xe1，Ye1)的距离为半径R描绘的圆C与合成移动方向A相交的位置，并将该位置设为终点位置E2(Xe2，Ye2)。
以下，针对由终点位置计算部32所进行的终点位置E2(Xe2，Ye2)的计算进行具体说明。沿着合成移动方向A移动的刀具TO的XY坐标系中的位置(X，Y)可以通过以下所示的式(5)来表示。该式(5)是表示合成移动方向A的函数。此外，b是预先决定的常数。在不应用本发明时，刀具TO沿着移动方向B从始点位置S(Xs，Ys)移动至终点位置E1(Xe1，Ye1)。
Y＝α·X+b···(5)
沿着合成移动方向A移动的刀具TO穿过XY坐标系中的刀具TO的始点位置S(Xs，Ys)，因此，通过将始点位置S(Xs，Ys)代入式(5)，获得以下所示的式(6)。此外，始点位置S(Xs，Ys)是已知的。
b＝Ys-α·Xs···(6)
根据式(5)以及式(6)，可以导出以下所示的式(7)。
Y＝α·X+Ys-α·Xs···(7)
沿着合成移动方向A移动的刀具TO穿过终点位置E2(Xe2，Ye2)，因此，通过将终点位置E2(Xe2，Ye2)代入式(7)，可以获得以下所示的式(8)。
Ye2＝α·Xe2+Ys-α·Xs···(8)
另外，圆C的半径R可以使用终点位置E1(Xe1，Ye1)，通过以下所示的式(9)来进行表示。
另外，终点位置E2(Xe2，Ye2)是从以工作台TA的旋转中心位置O(XY平面中的原点)到终点位置E1(Xe1，Ye1)的距离为半径R描绘的圆C与合成移动方向A相交的位置，因此终点位置E1(Xe1，Ye1)与终点位置E2(Xe2，Ye2)具有以下所示的式(10)的关系。
通过解出式(8)以及式(10)的联立方程式，可以求出终点位置E2(Xe2，Ye2)。因此，终点位置计算部32使用式(8)以及式(10)，可以根据程序解析部14所取得的终点位置E1(Xe1，Ye1)、方向计算部30计算出的倾斜角度α以及已知的始点位置S(Xs，Ys)计算终点位置E2(Xe2，Ye2)。
此外，通过解出式(8)以及式(10)的联立方程式，求出如图3所示的2个合成移动方向A与圆C的交点。将该2个解(交点的位置)分别设为解1(XA1，YA1)、解2(XA2，YA2)。终点位置计算部32将距离终点位置E1(Xe1，Ye1)最近的位置的解用作终点位置E2(Xe2，Ye2)。
具体而言，终点位置计算部32根据以下所示的式(11)，求出终点位置E1(Xe1，Ye1)与解1(XA1，YA1)的距离S1。另外，终点位置计算部32根据以下所示的式(12)，求出终点位置E1(Xe1，Ye1)与解2(XA2，YA2)的距离S2。然后，比较距离S1和距离S2，并将距离较短的解设为终点位置E2(Xe2，Ye2)。
旋转角度计算部34根据终点位置E1(Xe1，Ye1)和终点位置E2(Xe2，Ye2)，计算工作台TA(工件W)的旋转角度θ。首先，旋转角度计算部34求出连接工作台TA的旋转中心位置O与终点位置E1(Xe1，Ye1)的线段的倾斜角度(第1倾斜角度)β1和连接工作台TA的旋转中心位置O与终点位置E2(Xe2，Ye2)的线段的倾斜角度(第2倾斜角度)β2。旋转角度计算部34使用以下所示的式(13)、(14)来计算倾斜角度β1、β2。此外，倾斜角度β1、β2是相对于与X轴方向平行的方向的倾斜角度。
然后，旋转角度计算部34通过求出倾斜角度β1与倾斜角度β2的差来计算旋转角度θ。如图3所示，在将以旋转中心位置O为中心向左旋转(逆时针方向)设为正的情况下，旋转角度计算部34通过从倾斜角度β2中减去倾斜角度β1来计算旋转角度θ。在这种情况下，旋转角度θ具有θ＝β2-β1的关系。相反地，在将以旋转中心位置O为中心向右旋转(顺时针方向)设为正的情况下，旋转角度计算部34通过从倾斜角度β1中减去倾斜角度β2来计算旋转角度θ。在这种情况下，旋转角度θ具有θ＝β1-β2的关系。
接下来，按照图4所示的流程图来说明数值控制装置10的动作。在步骤S1中，程序解析部14通过解析程序12来取得刀具TO的终点位置E1(Xe1，Ye1)。
接着，在步骤S2中，程序解析部14通过解析程序12，来判断该移动是否为直线移动。在步骤S2中，如果判断为不是直线移动，则结束本动作，如果在步骤S2中判断为是直线移动，则前进至步骤S3。
如果前进至步骤S3，则方向计算部30计算合成速度为最大的合成移动方向A的倾斜角度α。方向计算部30使用式(4)，根据X轴方向中的上限移动速度Vx和Y轴方向中的上限移动速度Vy来计算倾斜角度α。该上限移动速度Vx、Vy是预先决定的速度。
接着，在步骤S4中，终点位置计算部32使用式(8)以及式(10)的联立方程式，根据刀具TO的始点位置S(Xs，Ys)、在步骤S1中所取得的终点位置E1(Xe1，Ye1)以及在步骤S3中计算出的倾斜角度α来计算终点位置E2(Xe2，Ye2)。此时，由联立方程式得到2个解、也就是解1(XA1，YA1)以及解2(XA2，YA2)，因此，使用式(11)以及式(12)和终点位置E1(Xe1，Ye1)，将距离终点位置E1(Xe1，Ye1)最近的解作为终点位置E2(Xe2，Ye2)。
接着，在步骤S5中，旋转角度计算部34计算连接旋转中心位置O与终点位置E1(Xe1，Ye1)的线段的倾斜角度β1。旋转角度计算部34使用式(13)根据终点位置E1(Xe1，Ye1)来计算倾斜角度β1。
接着，在步骤S6中，旋转角度计算部34计算连接旋转中心位置O与终点位置E2(Xe2，Ye2)的线段的倾斜角度β2。旋转角度计算部34使用式(14)根据终点位置E2(Xe2，Ye2)来计算倾斜角度β2。
接着，在步骤S7中，旋转角度计算部34根据在步骤S5中计算出的倾斜角度β1和在步骤S6中计算出的倾斜角度β2来计算旋转角度θ。旋转角度计算部34通过取得倾斜角度β1与倾斜角度β2的差来计算旋转角度θ。
接着，在步骤S8中，伺服电动机控制部18X、18Y通过控制伺服电动机20X、20Y，使刀具TO沿着合成移动方向A以最大合成速度Vc进行移动。与此并行地，伺服电动机控制部18T通过控制伺服电动机20T，使工作台TA以旋转中心位置O为中心围绕Z轴旋转在步骤S7中计算出的旋转角度θ。由此，可以一边以最大合成速度Vc使刀具TO直线移动至终点位置E2(Xe2，Ye2)，一边使工作台TA旋转旋转角度θ。因此，可以缩短刀具的轴进给时间。
此外，在上述实施方式中，为了便于说明，针对在X轴与Y轴的2维的XY平面上使工作台TA旋转进行了说明，但是根据同样的原理，也可以在3维中使工作台TA旋转。也就是说，可以分别在XY平面上、XZ平面上以及YZ平面上使工作台TA旋转。
在这种情况下，根据X轴方向的上限移动速度Vx、Y轴方向的上限移动速度Vy以及Z轴方向的上限移动速度Vz计算合成速度为最大的合成移动方向A。然后，如上所述，根据上限移动速度Vx、Vy求出XY平面上的合成移动方向A的倾斜角度α(以下，设为αxy)。根据上限移动速度Vx、Vz求出XZ平面上的合成移动方向A的倾斜角度α(以下，设为αxz)，根据上限移动速度Vy、Vz求出YZ平面上中的合成移动方向A的倾斜角度α(以下，设为αyz)。
另外，计算以从工作台TA的旋转中心位置O到终点位置E1(Xe1，Ye1，Ze1)的距离为半径R描绘的圆(球)C与合成移动方向A相交的位置，该位置成为终点位置E2(Xe2，Ye2，Ze2)。然后，根据终点位置E1(Xe1，Ye1，Ze1)和终点位置E2(Xe2，Ye2，Ze2)，计算各平面(XY平面、XZ平面以及YZ平面)中的工作台TA的旋转角度θ(θxy、θxz、θyz)。
以上的实施方式的数值控制装置10根据程序12使能够沿着互相正交的至少2个轴方向移动的刀具TO移动，该刀具TO用于加工由工作台TA支持的工件W。数值控制装置10具备：程序解析部14，其通过解析程序12，取得使刀具TO直线移动时的刀具TO的终点位置E1；方向计算部30，其根据至少2个轴方向的各方向的预先决定的刀具TO的上限移动速度，计算合成速度为最大的合成移动方向A；终点位置计算部32，其计算以从工作台TA的旋转中心位置O到终点位置E1的距离为半径R描绘的圆C与合成移动方向A相交的位置，并将该位置设为终点位置E2；旋转角度计算部34，其根据终点位置E1和终点位置E2，计算工作台TA的旋转角度θ；以及伺服电动机控制部18T，其根据旋转角度θ，以旋转中心位置O为中心控制工作台TA的旋转。如此，最大限地使用合成速度，因此可以实现轴进给的时间的缩短。
方向计算部30计算合成移动方向A的倾斜角度α，终点位置计算部32可以根据当前的刀具TO的位置(始点位置)S、终点位置E1以及合成移动方向A的倾斜角度α来计算终点位置E2。由此，可以计算位于合成速度为最大的合成移动方向A上的终点位置E2，并可以使刀具TO沿着合成速度为最大的合成移动方向A移动。
方向计算部30在将2个轴方向中的一个轴方向的上限移动速度设为Vx，另一个轴方向的上限移动速度设为Vy时，根据上述的式(4)求出合成移动方向A的倾斜角度α。终点位置计算部32可以在将已知的当前的刀具TO的位置设为(Xs，Ys)、终点位置E1设为(Xe1，Ye1)、终点位置E2设为(Xe2，Ye2)时，根据上述的式(8)以及(10)，通过联立方程式来计算终点位置E2。由此，可以可靠且简单地计算位于合成速度为最大的合成移动方向A上的终点位置E2。
终点位置计算部32将由联立方程式所得到的2个解中距离终点位置E1更近的解设为终点位置E2。由此，刀具TO可以计算位于今后要移动的一侧的终点位置E2。
旋转角度计算部34求出连接旋转中心位置O与终点位置E1的线段的倾斜角度β1和连接旋转中心位置O与终点位置E2的线段的倾斜角度β2，并通过求出倾斜角度β1与倾斜角度β2的差来计算旋转角度θ。由此，即使在使刀具TO沿着合成速度为最大的合成移动方向A移动至终点位置E2的情况下，也可以保持刀具TO与工件W(工作台TA)的相对位置关系。
具备在2个轴方向中沿着一个轴方向控制刀具TO的移动的伺服电动机控制部18X和沿着另一个轴方向控制刀具TO的移动的伺服电动机控制部18Y，伺服电动机控制部18X以及伺服电动机控制部18Y控制刀具TO的移动，以使刀具TO直线移动到终点位置E2。由此，可以在短时间对刀具TO进行轴进给。

Claims (12)

1.一种数值控制装置(10)，其根据程序(12)使能够沿着相互正交的至少2个轴方向移动的刀具(TO)移动，所述刀具(TO)用于加工由工作台支持的工件，其特征在于，
该数值控制装置(10)具备：
程序解析部(14)，其通过解析所述程序(12)，取得使所述刀具(TO)直线移动时的所述刀具(TO)的第1移动终点位置(E1)；
方向计算部(30)，其根据至少所述2个轴方向的各方向的预先决定的所述刀具(TO)的上限移动速度，计算合成速度为最大的合成移动方向(A)；
终点位置计算部(32)，其计算以从所述工作台的旋转中心位置(O)到所述第1移动终点位置(E1)的距离为半径(R)而描绘的圆(C)与所述合成移动方向(A)相交的位置，并将该位置设为第2移动终点位置(E2)；
旋转角度计算部(34)，其根据所述第1移动终点位置(E1)和所述第2移动终点位置(E2)，计算所述工作台的旋转角度(θ)；以及
旋转控制部(18T)，其根据所述旋转角度(θ)，以所述旋转中心位置(O)为中心控制所述工作台的旋转。
2.根据权利要求1所述的数值控制装置(10)，其特征在于，
所述方向计算部(30)计算所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，
所述终点位置计算部(32)根据当前的所述刀具(TO)的位置、所述第1移动终点位置(E1)以及所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，计算所述第2移动终点位置(E2)。
3.根据权利要求2所述的数值控制装置(10)，其特征在于，
所述方向计算部(30)在将所述2个轴方向中的一个轴方向的所述上限移动速度设为Vx、另一个轴方向的所述上限移动速度设为Vy时，通过以下所示的式(1)求出所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，
所述终点位置计算部(32)在将已知的当前的所述刀具(TO)的位置设为(Xs，Ys)、所述第1移动终点位置(E1)设为(Xe1，Ye1)、所述第2移动终点位置(E2)设为(Xe2，Ye2)时，根据以下所示的式(2)、式(3)，通过联立方程式来计算所述第2移动终点位置(E2)，
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Ye2＝α·Xe2+Ys-α·Xs…(2)
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4.根据权利要求3所述的数值控制装置(10)，其特征在于，
所述终点位置计算部(32)将通过所述联立方程式所获得的2个解中距离所述第1移动终点位置(E1)近的解设为所述第2移动终点位置(E2)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的数值控制装置(10)，其特征在于，
所述旋转角度计算部(34)求出连接所述旋转中心位置(O)与所述第1移动终点位置(E1)的线段的第1倾斜角度(β1)和连接所述旋转中心位置(O)与所述第2移动终点位置(E2)的线段的第2倾斜角度(β2)，通过求出所述第1倾斜角度(β1)与所述第2倾斜角度(β2)的差来计算所述旋转角度(θ)。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的数值控制装置(10)，其特征在于，
该数值控制装置(10)具备：
第1移动控制部(18X)，其沿着所述2个轴方向中的一个轴方向控制所述刀具(TO)的移动；以及第2移动控制部(18Y)，其沿着另一个轴方向控制所述刀具(TO)的移动，
所述第1移动控制部(18X)以及所述第2移动控制部(18Y)控制所述刀具(TO)的移动，以使所述刀具(TO)在所述第2移动终点位置(E2)进行直线移动。
7.一种刀具(TO)的移动控制方法，由数值控制装置(10)根据程序(12)使能够沿着相互正交的至少2个轴方向移动的刀具(TO)移动，所述刀具(TO)用于加工由工作台支持的工件，其特征在于，
该刀具的移动控制方法包括：
通过解析所述程序(12)，取得使所述刀具(TO)进行直线移动时的所述刀具(TO)的第1移动终点位置(E1)的程序解析步骤；
根据至少所述2个轴方向的各方向的预先决定的所述刀具(TO)的上限移动速度来计算合成速度为最大的合成移动方向(A)的方向计算步骤；
计算以从所述工作台的旋转中心位置(O)到所述第1移动终点位置(E1)的距离为半径(R)而描绘的圆(C)与所述合成移动方向(A)相交的位置，并将该位置设为第2移动终点位置(E2)的终点位置计算步骤；
根据所述第1移动终点位置(E1)和所述第2移动终点位置(E2)，计算所述工作台的旋转角度(θ)的旋转角度计算步骤；以及
根据所述旋转角度(θ)，使所述工作台以所述旋转中心位置(O)为中心进行旋转的旋转控制步骤。
8.根据权利要求7所述的刀具(TO)的移动控制方法，其特征在于，
所述方向计算步骤计算所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，
所述终点位置计算步骤根据当前的所述刀具(TO)的位置、所述第1移动终点位置(E1)以及所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，计算所述第2移动终点位置(E2)。
9.根据权利要求8所述的刀具(TO)的移动控制方法，其特征在于，
所述方向计算步骤在将所述2个轴方向中的一个轴方向的所述上限移动速度设为Vx、另一个轴方向的所述上限移动速度设为Vy时，通过以下所示的式(1)，求出所述合成移动方向(A)的倾斜角度(α)，
所述终点位置计算步骤在将已知的当前的所述刀具(TO)的位置设为(Xs，Ys)、所述第1移动终点位置(E1)设为(Xe1，Ye1)、所述第2移动终点位置(E2)设为(Xe2，Ye2)时，根据以下所示的式(2)、式(3)，通过联立方程式计算所述第2移动终点位置(E2)，
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10.根据权利要求9所述的刀具(TO)的移动控制方法，其特征在于，
所述终点位置计算步骤将通过所述联立方程式所获得2个解中距离所述第1移动终点位置(E1)近的解设为所述第2移动终点位置(E2)。
11.根据权利要求7～10中任一项所述的刀具(TO)的移动控制方法，其特征在于，
所述旋转角度计算步骤求出连接所述旋转中心位置(O)与所述第1移动终点位置(E1)的线段的第1倾斜角度(β1)和连接所述旋转中心位置(O)与所述第2移动终点位置(E2)的线段的第2倾斜角度(β2)，通过求出所述第1倾斜角度(β1)与所述第2倾斜角度(β2)的差来计算所述旋转角度(θ)。
12.根据权利要求7～11中任一项所述的刀具(TO)的移动控制方法，其特征在于，
包括控制所述刀具(TO)的移动以使所述刀具(TO)在所述第2移动终点位置(E2)进行直线移动的移动控制步骤。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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