WO2022210302A1

WO2022210302A1 - 数値制御装置

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Publication number: WO2022210302A1
Application number: PCT/JP2022/014163
Authority: WO
Inventors: 浩志松村
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2022-10-06
Also published as: JPWO2022210302A1; CN117120948A; DE112022000754T5; WO2022210302A9; US20240069529A1

Abstract

数値制御装置が、固定サイクル指令に含まれる切込量を指定するコードに基づいて、固定サイクル実行時の複数の切込位置を算出する切込位置算出部と、切込位置算出部によって算出された複数の切込位置にそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する制御情報算出部と、制御情報算出部によって算出された複数の制御情報に基づいて、複数の切込位置から、一の切込位置を選択する選択部と、を備える。

Description

数値制御装置

　本開示は、工作機械を制御する数値制御装置に関する。

　従来、数値制御装置では、固定サイクルを用いて工具の移動経路を自動生成することが行われている（特許文献１参照）。例えば、旋削荒加工用の固定サイクルでは、固定サイクルの開始点の座標値、ワークの仕上げ形状を示す座標値、および切込量を指定することにより、荒加工時の複数の工具経路が自動的に生成される。そのため、加工プログラムの簡素化が図られ、かつ、加工プログラム作成の負荷を軽減することができる。

特開２０１６－１７７４９３号公報

　一般に、加工プログラムで指定される工具経路は、ワークの加工時間を短縮することを考慮して決定される。しかし、固定サイクルでは工具経路が自動生成されるため、固定サイクル実行時の加工時間を短縮することができない。したがって、固定サイクル実行時の加工時間を短縮することが望まれる。

　本開示は、固定サイクルを含む加工プログラムの実行時間を短縮することが可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

　本開示により、固定サイクルを含む加工プログラムの実行時間を短縮することが可能になる。

工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。数値制御装置の機能の一例を示すブロック図である。旋削用の加工プログラムの一例を示す図である。切込位置算出部が算出する切込位置の候補の一例について説明する図である。切込位置算出部が算出する切込位置の候補の一例について説明する図である。指令生成部によって生成される制御指令を説明する図である。指令生成部によって生成される制御指令を説明する図である。指令生成部によって生成される制御指令を説明する図である。切込位置算出部が算出する切込位置の候補の一例について説明する図である。切込位置算出部が算出する切込位置の候補の一例について説明する図である。数値制御装置が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。内径旋削に用いられる加工プログラムの一例を示す図である。固定サイクルにおける１回目の切り込み動作を説明する図である。固定サイクルにおけるＮ回目の切り込み動作を説明する図である。

　以下、本開示の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴のすべての組み合わせが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態の説明、および図面は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、請求の範囲を限定することを意図していない。

　図１は、工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。工作機械１は、例えば、旋盤、および複合加工機である。

　工作機械１は、例えば、数値制御装置２と、入出力装置３と、サーボアンプ４およびサーボモータ５と、スピンドルアンプ６およびスピンドルモータ７と、補助機器８とを備える。

　数値制御装置２は、工作機械１全体を制御する装置である。数値制御装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２０１と、バス２０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０４と、不揮発性メモリ２０５とを備えている。

　ＣＰＵ２０１は、システムプログラムに従って数値制御装置２全体を制御するプロセッサである。ＣＰＵ２０１は、バス２０２を介してＲＯＭ２０３に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。また、ＣＰＵ２０１は、加工プログラムに基づいて、サーボモータ５およびスピンドルモータ７を制御する。

　ＣＰＵ２０１は、制御周期ごとに、例えば、加工プログラムの解読、およびサーボモータ５に対する制御指令の出力を行う。

　バス２０２は、数値制御装置２内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。数値制御装置２内の各ハードウェアはバス２０２を介してデータをやり取りする。

　ＲＯＭ２０３は、数値制御装置２全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。ＲＯＭ２０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

　ＲＡＭ２０４は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ２０４は、ＣＰＵ２０１が各種データを処理するための作業領域として機能する。

　不揮発性メモリ２０５は、工作機械１の電源が切られ、数値制御装置２に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、加工プログラム、および入出力装置３から入力される各種パラメータを記憶する。不揮発性メモリ２０５は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）で構成される。

　数値制御装置２は、さらに、インタフェース２０６と、軸制御回路２０７と、スピンドル制御回路２０８と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０９と、Ｉ／Ｏユニット２１０とを備えている。

　インタフェース２０６は、バス２０２と入出力装置３とを接続する。インタフェース２０６は、例えば、ＣＰＵ２０１が処理した各種データを入出力装置３に送る。

　入出力装置３は、インタフェース２０６を介して各種データを受け、各種データを表示する装置である。また、入出力装置３は、各種データの入力を受け付けてインタフェース２０６を介して各種データをＣＰＵ２０１に送る。入出力装置３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などのディスプレイ、キーボード、およびマウスなどを含む。入出力装置３は、タッチパネルであってもよい。

　軸制御回路２０７は、サーボモータ５を制御する回路である。軸制御回路２０７は、ＣＰＵ２０１からの制御指令を受けてサーボモータ５を駆動させるための指令をサーボアンプ４に出力する。軸制御回路２０７は、例えば、サーボモータ５のトルクを制御するトルクコマンドをサーボアンプ４に送る。

　サーボアンプ４は、軸制御回路２０７からの指令を受けて、サーボモータ５に電流を供給する。

　サーボモータ５は、サーボアンプ４から電流の供給を受けて駆動する。サーボモータ５は、例えば、刃物台を駆動させるボールねじに連結される。サーボモータ５が駆動することにより、刃物台などの工作機械１の構造物は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、またはＺ軸方向に移動する。なお、サーボモータ５は、各軸の送り速度を検出する速度検出器（不図示）を内蔵していてもよい。

　スピンドル制御回路２０８は、スピンドルモータ７を制御するための回路である。スピンドル制御回路２０８は、ＣＰＵ２０１からの制御指令を受けてスピンドルモータ７を駆動させるための指令をスピンドルアンプ６に出力する。スピンドル制御回路２０８は、例えば、スピンドルモータ７のトルクを制御するトルクコマンドをスピンドルアンプ６に送る。

　スピンドルアンプ６は、スピンドル制御回路２０８からの指令を受けて、スピンドルモータ７に電流を供給する。スピンドルアンプ６はスピンドルモータ７に供給される電流の電流値を測定する電流計６１を内蔵している。

　電流計６１は、スピンドルモータ７に供給される電流の電流値を検出する。電流計６１は、検出した電流値を示すデータをＣＰＵ２０１に送る。

　スピンドルモータ７は、スピンドルアンプ６から電流の供給を受けて駆動する。スピンドルモータ７は、主軸に連結され、主軸を回転させる。

　ＰＬＣ２０９は、ラダープログラムを実行して補助機器８を制御する装置である。ＰＬＣ２０９は、Ｉ／Ｏユニット２１０を介して補助機器８に対して指令を送る。

　Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９と補助機器８とを接続するインタフェースである。Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９から受けた指令を補助機器８に送る。

　補助機器８は、工作機械１に設置され、工作機械１において補助的な動作を行う機器である。補助機器８は、工作機械１の周辺に設置される機器であってもよい。補助機器８は、Ｉ／Ｏユニット２１０から受けた指令に基づいて動作する。補助機器８は、例えば、工具交換装置、切削液噴射装置、または開閉ドア駆動装置である。

　次に、数値制御装置２の機能の一例について説明する。数値制御装置２は、加工プログラムに基づいて、工作機械１の各部を制御する。これにより、ワークの加工が行われる。数値制御装置２は、加工プログラムで固定サイクル指令が指定されている場合、固定サイクルの実行時間が短くなるように、固定サイクル実行時の工具経路を決定する。言い換えれば、数値制御装置２は、固定サイクルの実行時間が短くなるように、固定サイクル実行時の切込位置を決定する。

　図２は、数値制御装置２の機能の一例を示すブロック図である。数値制御装置２は、プログラム記憶部２１１と、プログラム解読部２１２と、切込位置算出部２１３と、制御情報算出部２１４と、選択部２１５と、指令生成部２１６と、制御部２１７とを備える。

　プログラム記憶部２１１は、入出力装置３などから入力された加工プログラムが、ＲＡＭ２０４、または不揮発性メモリ２０５に記憶されることにより実現される。

　プログラム解読部２１２、切込位置算出部２１３、制御情報算出部２１４、選択部２１５、指令生成部２１６、および制御部２１７は、例えば、ＣＰＵ２０１が、ＲＯＭ２０３に記憶されているシステムプログラムならびに不揮発性メモリ２０５に記憶されている各種データを用いて演算処理することにより実現される。

　プログラム記憶部２１１は、加工プログラムを記憶する。加工プログラムは、工作機械１の各部を動作させてワークの加工を行うためのプログラムである。加工プログラムでは、工具の移動経路、主軸の回転速度、送り速度、および切込量などがＧコード、ＳコードおよびＦコードなどを用いて指定される。

　プログラム解読部２１２は、プログラム記憶部２１１に記憶された加工プログラムを読み込んで、加工プログラムを解読する。プログラム解読部２１２は、加工プログラムに含まれるＧコード、ＳコードおよびＦコード、ならびに、ワークの仕上げ形状を指定する座標値などを解読する。

　図３は、旋削用の加工プログラムの一例を示す図である。シーケンス番号Ｎ１の行には、「Ｇ９９Ｇ９６Ｓ５０」が記載されている。「Ｇ９９」は、毎回転送り制御を指定するコードである。「Ｇ９６」は周速一定制御を指定するコードである。「Ｓ５０」は、周速を指定するコードである。

　シーケンス番号Ｎ２の行には、「Ｇ００Ｘ１００．０Ｚ０．０」が記載されている。「Ｇ００」は位置決めを指令するコードである。「Ｘ１００．０」および「Ｚ０．０」は、例えば、ワーク座標系における座標値である。また、この座標値は、固定サイクルの開始点の座標値である。

　シーケンス番号Ｎ３の行には、「Ｇ７１Ｕ２０．０Ｒ５．０」が記載されている。「Ｇ７１」は、荒加工用の固定サイクルを指定するコードである。「Ｕ」は、切込量を半径値で指定するコードである。「Ｒ」は逃げ量を指定するコードである。

　シーケンス番号Ｎ４の行には、「Ｇ７１Ｐ１００Ｑ２００」が記載されている。「Ｐ」は固定サイクルにおいて仕上げ形状が規定される最初のシーケンス番号を指定するコードである。「Ｑ」は、仕上げ形状が規定される最後のシーケンス番号を指定するコードである。つまり、シーケンス番号Ｎ１００からシーケンス番号Ｎ２００までの行においてワークの仕上げ形状が指定される。

　シーケンス番号Ｎ１００の行には、「Ｇ００Ｘ５０．０Ｚ０．０」が記載されている。シーケンス番号Ｎ１０１の行には、「Ｇ０１Ｚ－８０．１Ｆ０．２」が記載されている。また、シーケンス番号Ｎ２００の行には、「Ｘ１００．０」が記載されている。つまり、これらの行において、ワークの仕上げ形状が、座標（５０．０，０．０）、（５０．０,－８０．０）、および（１００．０，－８０．０）を順に連結することによって形成される形状であることが指定されている。「Ｆ」は、毎回転送り制御における送り量を指定するコードである。

　切込位置算出部２１３は、固定サイクル指令に含まれる切込量を指定するコードに基づいて、固定サイクル実行時の複数の切込位置を算出する。切込位置算出部２１３は、例えば、固定サイクルにおける最初の切り込み動作における切込位置の候補を複数算出する。後述するように、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置の候補から１つの切込位置が選択部２１５によって選択される。

　切込位置算出部２１３は、まず、固定サイクル指令で指定される切込量ｄ［ｍｍ］を固定サイクルにおける最初の切り込み動作の切込量の候補として算出する。また、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける総切込量を固定サイクル指令で指定される切込量ｄで除した剰余ｄｍ＝ＭＯＤ（ｈ／ｄ）［ｍｍ］を、固定サイクルにおける最初の切り込み動作の切込量の候補として算出する。ここで、ｈは固定サイクルの切り込み動作において切り込まれる総切込量である。また、ＭＯＤ（ｈ／ｄ）は（ｈ／ｄ）の剰余である。つまり、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける最初の切込動作の切込量の候補としてｄおよびｄｍを算出する。

　次に、切込位置算出部２１３は、算出した２つの切込量の候補のそれぞれに対応する２つの切込位置を算出する。

　図４Ａ、および図４Ｂは、荒加工用の固定サイクルを用いて外径旋削が行われる際に切込位置算出部２１３が算出する切込位置の一例について説明する図である。上述したように、固定サイクル指令において切込量ｄが指定されている場合、固定サイクルの最初の切り込み動作における切込量の候補は、ｄおよびｄｍである。したがって、切込位置算出部２１３は、算出した切込量の候補ｄ、およびｄｍのそれぞれに対応する２つの切込位置を算出する。

　切込位置算出部２１３は、切込量ｄに対応する切込位置Ｐｓ１（Ｘｓ１，Ｚｓ１）を算出する（図４Ａ）。ここで、Ｘｓ１＝Ｘｓ０－ｄ、Ｚｓ１＝Ｚｓ０であり、Ｘｓ０およびＺｓ０はそれぞれ、固定サイクルの開始点ＳｔのＸ座標、およびＺ座標の座標値である。また、切込位置算出部２１３は、切込量ｄｍに対応する切込位置Ｐｔ１（Ｘｔ１，Ｚｔ１）を算出する（図４Ｂ）。ここで、Ｘｔ１＝Ｘｔ０－ｄｍ、Ｚｔ１＝Ｚｔ０である。

　また、切込位置算出部２１３は、２回目以降の切り込み動作を行うための切込位置を算出する。

　切込位置算出部２１３は、切込位置Ｐｓ１に対応する２回目以降のＮ回目の切り込み動作における切込位置としてＰｓＮ（ＸｓＮ，ＺｓＮ）を算出する。ここで、ＸｓＮ＝Ｘｓ１－ｄ×（Ｎ－１）（ただし、Ｎは２以上の整数）、ＺｓＮ＝Ｚｓ０である。また、切込位置算出部２１３は、最後の切り込み動作における切込位置としてＰｓＨ（ＸｓＨ，ＺｓＨ）を算出する。ここで、ＸｓＨは、最後の切り込み動作の切込位置を示すＸ軸座標の座標値、ＺｓＨ＝Ｚｓ０である。また、最後の切り込み動作における切込量はｄｍである。

　切込位置算出部２１３は、切込位置Ｐｔ１に対応する２回目以降のＮ回目の切り込み動作における切込位置としてＰｔＮ（ＸｔＮ，ＺｔＮ）を算出する。ここで、ＸｔＮ＝Ｘｔ１－ｄ×（Ｎ－１）、Ｚｔ２＝Ｚｔ０である。また、切込位置算出部２１３は、最後の切り込み動作における切込位置としてＰｔＨ（ＸｔＨ，ＺｔＨ）を算出する。ここで、ＸｔＨは、最後の切り込み動作の切込位置を示すＸ軸座標の座標値、ＺｔＨ＝Ｚｔ０である。

　制御情報算出部２１４は、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置にそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する。切込位置算出部２１３が最初の切り込み動作における切り込み位置の候補として２つの切込位置Ｐｓ１、Ｐｔ１を算出した場合、これらの切込位置の候補のそれぞれに対応する制御情報を算出する。制御情報は、例えば、送り速度情報を含む。

　制御情報算出部２１４は、例えば、毎回転送り制御、および周速一定制御が実行される際の各切込位置Ｐｓ１、およびＰｔ１における送り速度情報を算出する。

　周速一定制御とは、ワークの切削速度を一定にする制御である。例えば、周速がＶ＝５０［ｍ／ｍｉｎ］に指定されており、半径８０［ｍｍ］の位置を切削する場合の主軸の回転数は、およそ１００［ｒｐｍ］に制御される。また、周速がＶ＝５０［ｍ／ｍｉｎ］に指定されており、半径９０［ｍｍ］の位置を切削する場合の主軸の回転数は、およそ８８［ｒｐｍ］に制御される。つまり、周速一定制御のもとでは、主軸の回転中心から切削箇所までの距離が短いほど主軸の回転速度が大きくなる。

　毎回転送り制御とは、主軸が１回転する間に進む距離によって送り速度を制御することである。例えば、毎回転送り速度ｆ＝０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］である場合、主軸が１回転する間に工具は０．２［ｍｍ］進む。

　毎回転送り制御および周速一定制御のもとでは、主軸の回転中心から切削箇所までの距離に応じて送り速度Ｆ［ｍｍ／ｍｉｎ］が異なる。例えば、周速Ｖ＝５０［ｍ／ｍｉｎ］、毎回転送り速度ｆ＝０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］で半径が８０［ｍｍ］の位置をＺ軸に沿って加工する場合の送り速度は、Ｆ＝２０［ｍｍ／ｍｉｎ］である。一方、周速Ｖ＝５０［ｍ／ｍｉｎ］、毎回転送り速度ｆ＝０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］で半径が９０［ｍｍ］の位置をＺ軸に沿って加工する場合の送り速度は、Ｆ＝１８［ｍｍ／ｍｉｎ］である。なお、毎回転送り制御および周速一定制御が行われている場合の送り速度は、Ｆ＝ｆＶ／（２πＰ）［ｍｍ／ｍｉｎ］によって求められる。ここで、Ｐは、切込位置のＸ座標の座標値である。

　選択部２１５は、制御情報算出部２１４によって算出された複数の制御情報に基づいて、複数の切込位置から、一の切込位置を選択する。例えば、制御情報が送り速度情報である場合、選択部２１５は、複数の送り速度情報のうち、より速い送り速度を示す一の送り速度情報に対応する一の切込位置を選択する。つまり、選択部２１５は、固定サイクルが実行される際の最初の切込位置として、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置のうち、送り速度が速くなる切込位置を選択する。毎回転送り制御および周速一定制御のもとで、送り速度がより速くなる切込位置は、主軸の回転中心により近い切込位置である。したがって、図４Ａおよび図４Ｂに示す例では、選択部２１５は、最初の切り込み動作の切込位置としてＰｓ１を選択する。

　指令生成部２１６は、選択部２１５によって選択された切込位置において切り込み動作を行うための制御指令を生成する。また、指令生成部２１６は、選択部２１５によって選択された切り込み位置における切り込み動作に続く切り込み動作を行うための制御指令を生成する。指令生成部２１６は、例えば、図４Ａに示すＰｓ１が最初の切込動作の切込位置として選択された場合、切込位置ＰｓＮおよびＰｓＨにおいて切り込みを行うための制御指令を生成する。また、指令生成部２１６は、プログラム解読部２１２によって解読された加工プログラムに含まれる固定サイクル指令以外の指令に対応する制御指令を生成する。

　図５Ａ～図５Ｃはそれぞれ、図３に示す加工プログラムが実行された場合に指令生成部２１６によって生成される制御指令を説明する図である。

　指令生成部２１６は、まず、１回目の切り込み動作を指定するための制御指令を生成する（図５Ａ）。すなわち、指令生成部２１６は、まず、工具が、Ｐｓ１（８０．０，０．０）に位置決めされ、続いて、Ｚ軸のマイナス方向に向かって切削し、続いて、Ｘ軸のプラス方向、Ｚ軸のプラス方向に逃げ動作を行い、続いて、Ｚ軸のプラス方向に移動し、最後に、切り込み動作の開始位置に戻る制御指令を生成する。

　指令生成部２１６は、次に、２回目の切り込み動作を指定するための制御指令を生成する（図５Ｂ）。すなわち、指令生成部２１６は、工具が、Ｐｓ２（６０．０，０．０）に位置決めされ、続いて、Ｚ軸のマイナス方向に向かって切削し、続いて、Ｘ軸のプラス方向、Ｚ軸のプラス方向に逃げ動作を行い、続いて、Ｚ軸のプラス方向に移動し、最後に、切り込み動作の開始位置に戻る制御指令を生成する。

　最後に、指令生成部２１６は、最後の切り込み動作を指定するための制御指令を生成する（図５Ｃ）。すなわち、指令生成部２１６は、工具が、ＰｓＨ（５０．０，０．０）に位置決めされ、続いて、Ｚ軸のマイナス方向に向かって切削し、続いて、Ｘ軸のプラス方向、Ｚ軸のプラス方向に逃げ動作を行い、続いて、Ｘ軸のプラス方向に開始点の高さ（Ｘｓ０）まで移動し、最後に、Ｚ軸のプラス方向に開始点Ｓｔへ戻る制御指令を生成する。

　制御部２１７は、指令生成部２１６によって生成された制御指令に基づいて、工作機械１の主軸および各軸の動作を制御する。これにより、工作機械１においてワークの加工が行われる。

　図６Ａおよび図６Ｂは、荒加工用の固定サイクルを用いて内径旋削が行われる際に切込位置算出部２１３が算出する２つの切込位置の候補の一例について説明する図である。固定サイクル指令において切込量ｄが指定されている場合、固定サイクルの最初の切り込み動作における切込量の候補は、ｄ［ｍｍ］およびｄｍ＝ＭＯＤ（ｈ／ｄ）［ｍｍ］である。したがって、切込位置算出部２１３は、算出した切込量の候補ｄ、およびｄｍのそれぞれに対応する複数の切込位置を算出する。

　切込位置算出部２１３は、切込量ｄに対応する切込位置Ｐｕ１（Ｘｕ１，Ｚｕ１）を算出する（図６Ａ）。ここで、Ｘｕ１＝Ｘｕ０＋ｄ、Ｚｕ１＝Ｚｕ０であり、Ｘｕ０およびＺｕ０はそれぞれ、固定サイクルの開始点ＳｔのＸ座標、およびＺ座標の座標値である。また、切込位置算出部２１３は、切込量ｄｍに対応する切込位置Ｐｖ１（Ｘｖ１，Ｚｖ１）を算出する（図６Ｂ）。ここで、Ｘｖ１＝Ｘｖ０＋ｄｍ、Ｚｖ１＝Ｚｖ０である。

　切込位置算出部２１３は、切込位置Ｐｕ１に対応する２回目以降のＮ回目の切り込み動作における切込位置としてＰｕＮ（ＸｕＮ，ＺｕＮ）を算出する。ここで、ＸｕＮ＝Ｘｕ１＋ｄ×（Ｎ－１）、ＺｕＮ＝Ｚｕ０である。また、切込位置算出部２１３は、最後の切り込み動作における切込位置としてＰｕＨ（ＸｕＨ，ＺｕＨ）を算出する。ここで、ＸｕＨは、最後の切り込み動作の切込位置を示すＸ軸座標の座標値、ＺｕＨ＝Ｚｕ０である。また、最後の切り込み動作における切込量はｄｍである。

　切込位置算出部２１３は、切込位置Ｐｖ１に対応する２回目以降のＮ回目の切り込み動作における切込位置としてＰｖＮ（ＸｖＮ，ＺｖＮ）を算出する。ここで、ＸｖＮ＝Ｘｖ１＋ｄ×（Ｎ－１）、ＺｖＮ＝Ｚｖ０である。また、切込位置算出部２１３は、最後の切り込み動作における切込位置としてＰｖＨ（ＸｖＨ，ＺｖＨ）を算出する。ここで、ＸｖＨは、最後の切り込み動作の切込位置を示すＸ軸座標の座標値、ＺｖＨ＝Ｚｖ０である。

　制御情報算出部２１４は、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置にそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する。切込位置算出部２１３が最初の切り込み動作における切り込み位置の候補として２つの切込位置Ｐｕ１、Ｐｖ１を算出した場合、これらの切込位置の候補のそれぞれ対応する制御情報を算出する。制御情報は、例えば、送り速度情報を含む。

　制御情報算出部２１４は、例えば、毎回転送り制御、および周速一定制御が実行される際の各切込位置Ｐｕ１、およびＰｖ１における送り速度情報を算出する。

　選択部２１５は、制御情報算出部２１４によって算出された複数の制御情報に基づいて、複数の切込位置から、一の切込位置を選択する。例えば、制御情報が送り速度情報である場合、選択部２１５は、２つの送り速度情報のうち、より速い送り速度を示す一の送り速度情報に対応する一の切込位置を選択する。つまり、選択部２１５は、固定サイクルが実行される際の最初の切込位置として、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置のうち、より送り速度が速くなる切込位置を選択する。

　毎回転送り制御および周速一定制御のもとで、送り速度がより速くなる切込位置は、主軸の回転中心により近い切込位置である。したがって、図６Ａおよび図６Ｂに示す例では、選択部２１５は、最初の切り込み動作の切込位置としてＰｖ１を選択する。

　指令生成部２１６は、選択部２１５によって選択された切込位置において切り込み動作を行うための制御指令を生成する。また、指令生成部２１６は、選択部２１５によって選択された切り込み位置における切り込み動作に続く切り込み動作を行うための制御指令を生成する。すなわち、指令生成部２１６は、図６Ｂに示すＰｖ１が最初の切り込み動作の切込位置として選択された場合、切込位置ＰｖＮおよびＰｖＨにおいて切り込みを行うための制御指令を生成する。さらに、指令生成部２１６は、プログラム解読部２１２によって解読された加工プログラムに含まれる固定サイクル指令以外の指令に対応する制御指令を生成する。

　制御部２１７は、最初の切り込み動作における切込量がｄである場合、切込量をｄｍとする切り込み動作を固定サイクルの最後に実行する。また、制御部２１７は、最初の切り込み動作における切込量がｄｍである場合、切込量をｄとする切り込み動作は固定サイクルの最後に実行する。つまり、選択部２１５は切込量ｄｍの切り込み動作を最初に実行するか最後に実行するかを選択し、制御部２１７がこれに基づいて切り込み動作の制御を行っている。

　次に、数値制御装置２が実行する処理の流れについて説明する。

　図７は、数値制御装置２が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

　数値制御装置２では、まず、プログラム解読部２１２がプログラム記憶部２１１に記憶されている加工プログラムを読み込み、読み込んだ加工プログラムを解読する（ステップＳ１）。

　次に、切込位置算出部２１３が、プログラム解読部２１２によって解読された加工プログラムの解読結果に基づいて固定サイクルにおける切込位置の候補を算出する（ステップＳ２）。

　次に、制御情報算出部２１４が、切込位置算出部２１３によって算出された切込位置の候補に対応する制御情報を算出する（ステップＳ３）。制御情報算出部２１４が算出する制御情報は、例えば、送り速度情報である。

　次に、選択部２１５が、制御情報算出部２１４によって算出された制御情報に基づいて、複数の切込位置の候補から１つの切込位置を選択する（ステップＳ４）。

　次に、指令生成部２１６が、選択部２１５によって選択された切り込み位置において切り込み動作を行うための制御指令を生成する（ステップＳ５）。

　最後に、制御部２１７が、指令生成部２１６によって生成された制御指令に基づいて工作機械１の主軸、および各軸の制御を行い（ステップＳ６）、処理を終了する。

　以上説明したように、数値制御装置２は、固定サイクル指令に含まれる切込量を指定するコードに基づいて、固定サイクル実行時の複数の切込位置を算出する切込位置算出部２１３と、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置にそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する制御情報算出部２１４と、制御情報算出部２１４によって算出された複数の制御情報に基づいて、複数の切込位置から、一の切込位置を選択する選択部２１５と、を備える。したがって、数値制御装置２は、固定サイクルを含む加工プログラムの実行時間を短縮することができる。

　また、複数の制御情報は、複数の送り速度情報を含む。この場合、選択部２１５は、複数の送り速度情報のうち最も速い送り速度を示す一の送り速度情報に対応する一の切込位置を選択する。したがって、数値制御装置２は、固定サイクルの実行時に、送り速度がより速い切込位置で切削を行うことができる。

　また、制御情報算出部２１４は、毎回転送り制御、および周速一定制御が実行される際の複数の送り速度情報を算出する。これにより、毎回転送り制御、および周速一定制御のもとで最も送り速度が速い切込位置で切削を行うことができる。

　また、上述した実施形態において、切込位置ＰｓＮは切込位置ＰｔＮよりも主軸の回転中心に近くなる（図４Ａおよび図４Ｂ参照。）。したがって、数値制御装置２は、各切り込み動作においてより送り速度が速い切込位置に工具を位置決めすることができる。

　上述した実施形態では、複数の制御情報として複数の送り速度情報を例示した。しかし、複数の制御情報は、複数の送り速度情報に限られるものではない。複数の制御情報は、例えば、複数の切込位置と主軸の中心との間のそれぞれの距離を示す複数の距離情報であってもよい。

　例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示す例において、制御情報算出部２１４は、制御情報として、Ｐｓ１と主軸の回転中心との間の距離、すなわち、Ｐｓ１のＸ座標の座標値を算出する。また、制御情報算出部２１４は、制御情報として、Ｐｔ１と主軸の回転中心との間の距離、すなわち、Ｐｔ１のＸ座標の座標値を算出する。この場合、選択部２１５は、制御情報として算出された複数の距離情報のうち、最も短い距離を示す一の距離情報に対応する一の切込位置を選択する。つまり、選択部２１５は、Ｐｓ１を選択する。したがって、数値制御装置２は、固定サイクルの実行時に、送り速度がより速い切込位置で切削を行うことができる。

　また、複数の制御情報は、例えば、複数の主軸の回転速度情報であってもよい。例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示す例において、制御情報算出部２１４は、制御情報として、Ｐｓ１における主軸の回転速度と、Ｐｔ１における主軸の回転速度とを算出する。この場合、選択部２１５は、制御情報として算出された複数の回転速度情報のうち、最も大きい速度を示す一の主軸の回転速度情報に対応する一の切込位置を選択する。つまり、選択部２１５は、Ｐｓ１を選択する。したがって、数値制御装置２は、固定サイクルの実行時に、送り速度がより速い切込位置で切削を行うことができる。

　上述した実施形態では、切込位置算出部２１３が最初の切り込み動作における２つの切込位置の候補を算出する構成について説明した。しかし、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける１回の切り込みが行われるたびに切込位置を算出するようにしてもよい。

　以下では、切込位置算出部２１３が固定サイクルにおいて１回切り込まれるたびに切込位置を算出する実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同じ構成については説明を省略する。

　図８は、内径旋削に用いられる加工プログラムの一例を示す図である。図８に示す加工プログラムの固定サイクルが実行される場合、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける切り込み動作が１回実行されるたびに、切込位置を算出する。

　図９は、内径旋削に用いられる固定サイクル実行時の１回目の切り込み動作を説明する図である。図１０は、内径旋削に用いられる固定サイクル実行時の２回目以降のＮ回目の切り込み動作を説明する図である。

　切込位置算出部２１３は、１回目の切り込み動作においてｄｍｉｎ以上、ｄｍａｘ以下の範囲において複数の切込位置を算出する。

　ｄｍｉｎは、１回の切り込み動作における最小の切込量である。ｄｍｉｎは、例えば、固定サイクルにおける総切込量ｈを固定サイクル指令で指定される切込量ｄで除した剰余ｄｍ＝ＭＯＤ（ｈ／ｄ）である。図８に示す加工プログラムが実行される場合、ｄｍｉｎは、１０［ｍｍ］である。

　ｄｍａｘは、１回の切り込み動作における最大の切込量である。ｄｍａｘは、例えば、固定サイクル指令で指定される切込量ｄである。図８に示す加工プログラムが実行される場合、ｄｍａｘは、２０［ｍｍ］である。

　切込位置算出部２１３は、例えば、ｄｍｉｎの位置と、ｄｍａｘの位置と、ｄｍｉｎの位置とｄｍａｘの位置との間を等間隔に分割した位置とを切込位置として算出する。図９は、切込位置算出部２１３が、１回目の切り込み動作において、ｄｍｉｎの位置Ｐ_１１と、ｄｍａｘの位置Ｐ_１３と、ｄｍｉｎとｄｍａｘとの間を等間隔に２分割する位置Ｐ_１２とを切込位置として算出した例を示している。

　なお、固定サイクルにおける総切込回数Ｓが設定される場合、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける切込回数が設定された総切込回数Ｓを超えないように、ｄｍｉｎの値を調整するようにしてもよい。総切込回数Ｓは、例えば、Ｓ＝１＋ＱＵＯＴＩＥＮＴ（ｈ／ｄ）に設定される。ここで、ＱＵＯＴＩＥＮＴ（ｈ／ｄ）は、（ｈ／ｄ）の商である。

　固定サイクルにおける切込回数が設定された総切込回数Ｓを超えるか否かは、例えば、１回目の切り込み動作においては、条件式：Ｐ_０（ｘ）＋ｄｍｉｎ＋残りの切込回数×ｄｍａｘ≧Ｈ（Ｘ）が満たされるか否かによって判断される。ここで、Ｐ_０（Ｘ）は固定サイクルの開始点のＸ座標を示す座標値、残りの切込回数は２回目の切り込み動作から最後の切り込み動作までの切込回数、Ｈ（Ｘ）は最後の切り込み動作における切込位置のＸ座標を示す座標値である。１回目の切り込み動作において、この条件式が満たされる場合、ｄｍｉｎは調整されない。

　例えば、図８に示す加工プログラムが実行される場合、Ｐ_０（Ｘ）＝２０．０、ｄｍｉｎ＝１０.０、残りの切込回数＝２、ｄｍａｘ＝２０．０、Ｈ（Ｘ）＝７０．０である。したがって、Ｐ_０（Ｘ）＋ｄｍｉｎ＋残りの切込回数×ｄｍａｘ＝２０．０＋１０．０＋２×２０．０＝７０≧Ｈ（Ｘ）＝７０．０が満たされる。したがって、ｄｍｉｎは調整されない。

　制御情報算出部２１４は、切込位置算出部２１３によって算出された複数の切込位置Ｐ_１１、Ｐ_１２およびＰ_１３のそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する。切込位置算出部２１３が１回目の切り込み動作における切り込み位置の候補として３つの切込位置Ｐ_１１、Ｐ_１２およびＰ_１３の候補を算出した場合、制御情報算出部２１４は、これらの切込位置の候補のそれぞれ対応する制御情報を算出する。制御情報は、例えば、送り速度情報を含む。

　制御情報算出部２１４は、例えば、毎回転送り制御、および周速一定制御が実行される際の切込位置Ｐ_１１、Ｐ_１２およびＰ_１３における送り速度情報を算出する。なお、毎回転送り制御、および周速一定制御のもとで加工が行われる場合、切込位置Ｐ_１１における送り速度Ｆ１が最も早く、切込位置Ｐ_１２における送り速度Ｆ２、切込位置Ｐ_１３における送り速度の順で遅くなる。

　選択部２１５は、制御情報算出部２１４によって算出された複数の制御情報に基づいて、複数の切込位置から、一の切込位置を選択する。制御情報算出部２１４が複数の送り速度情報Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を算出した場合、選択部２１５は、複数の送り速度情報Ｆ１、Ｆ２およびＦ３のうち最も速い送り速度を示す一の送り速度情報に対応する一の切込位置を選択する。

　毎回転送り制御および周速一定制御のもとで、送り速度がより速くなる切込位置は、主軸の回転中心に最も近い切込位置である。したがって、図９に示す例において、選択部２１５は、１回目の切り込み動作の切込位置としてＰ_１１を選択する。

　また、切込位置算出部２１３は、２回目以降のＮ回目の切り込み動作における切込位置を算出する。切込位置算出部２１３は、ｄｍｉｎ以上、ｄｍａｘ以下の範囲において複数の切込位置を算出する。固定サイクルにおける総切込回数Ｓが設定される場合、切込位置算出部２１３は、固定サイクルにおける切込回数が設定された総切込回数Ｓを超えないように、ｄｍｉｎの調整の要否を判断する。

　固定サイクルにおける切込回数が総切込回数を超えるか否かは、Ｎ回目の切り込み動作においては、Ｐ_Ｎ－１（ｘ）＋ｄｍｉｎ＋残りの切込回数×ｄｍａｘ≧Ｈ（Ｘ）が満たされるか否かによって判断される。ここで、Ｐ_Ｎ－1（Ｘ）は固定サイクルのＮ－１回目の切込位置のＸ座標を示す座標値である。

　図８に示す加工プログラムの固定サイクルにおいて、例えば、２回目の切り込み動作が実行される場合、Ｐ_１（Ｘ）＝３０．０、ｄｍｉｎ＝１０.０、残りの切込回数＝１、ｄｍａｘ＝２０．０、Ｈ（Ｘ）＝７０．０である。したがって、Ｐ_１（Ｘ）＋ｄｍｉｎ＋残りの切込回数×ｄｍａｘ＝３０．０＋１０．０＋１×２０．０＝６０＜Ｈ（Ｘ）＝７０．０となり、上記条件式が満たされない。したがって、ｄｍｉｎが調整される。つまり、Ｎ回目の切り込み動作において切込量ｄｍｉｎで切り込みを行うと、残りの切り込み動作においてｄｍａｘで切り込みを行ったとしても設定された総切込回数を超えてしまう場合、Ｎ回目の切り込み動作におけるｄｍｉｎが調整される。

　ｄｍｉｎは、Ｈ（Ｘ）－（Ｐ_１（Ｘ）＋（残りの切込回数）×ｄｍａｘ）に調整される。つまり、ｄｍｉｎ＝１００－（６０＋１×２０）＝２０に変更される。したがって、ｄｍｉｎ＝ｄｍａｘとなり、切込位置算出部２１３は、Ｐ_１から２０［ｍｍ］切り込む位置Ｐ_２を切込位置として算出する。

　切込位置算出部２１３によって算出された切込位置は１つであるため、制御情報算出部２１４は切込位置Ｐ_２における送り速度情報を算出する。また、選択部２１５は、切込位置Ｐ_２を選択する。これにより、固定サイクルにおける２回目以降のＮ回目の切り込み動作が実行される。また、固定サイクルにおける最後の切り込み動作では、ｄｍｉｎの調整は行われない。したがって、図８に示す加工プログラムが実行される場合、固定サイクルにおける３回目の切り込み動作ではｄｍｉｎの調整は行われない。

　なお、上述した実施形態では、ｄｍｉｎはｄｍ＝ＭＯＤ（ｈ／ｄ）としたが、ｄｍｉｎはこれに限られない。例えば、あらかじめパラメータによって設定された値でもよい。また、上述した実施形態では、ｄｍｉｎとｄｍａｘとの間を等間隔に２分割した位置を切込位置として算出する例について説明したが、３つ以上に等分割する位置をそれぞれ切込位置として算出するようにしてもよい。あるいは、ｄｍｉｎとｄｍａｘとの間において、所定の間隔Ｉごとに切込位置が算出されるようにしてもよい。

　　１　　　　　工作機械
　　２　　　　　数値制御装置
　　２０１　　　ＣＰＵ
　　２０２　　　バス
　　２０３　　　ＲＯＭ
　　２０４　　　ＲＡＭ
　　２０５　　　不揮発性メモリ
　　２０６　　　インタフェース
　　２０７　　　軸制御回路
　　２０８　　　スピンドル制御回路
　　２０９　　　ＰＬＣ
　　２１０　　　Ｉ／Ｏユニット
　　２１１　　　プログラム記憶部
　　２１２　　　プログラム解読部
　　２１３　　　切込位置算出部
　　２１４　　　制御情報算出部
　　２１５　　　選択部
　　２１６　　　指令生成部
　　２１７　　　制御部
　　３　　　　　入出力装置
　　４　　　　　サーボアンプ
　　５　　　　　サーボモータ
　　６　　　　　スピンドルアンプ
　　６１　　　　電流計
　　７　　　　　スピンドルモータ
　　８　　　　　補助機器

Claims

　固定サイクル指令に含まれる切込量を指定するコードに基づいて、固定サイクル実行時の複数の切込位置を算出する切込位置算出部と、
　前記切込位置算出部によって算出された前記複数の切込位置にそれぞれ対応する複数の制御情報を算出する制御情報算出部と、
　前記制御情報算出部によって算出された前記複数の制御情報に基づいて、前記複数の切込位置から、一の切込位置を選択する選択部と、
を備える数値制御装置。
　前記複数の制御情報は、複数の送り速度情報を含む請求項１に記載の数値制御装置。
　前記選択部は、前記複数の送り速度情報のうち最も速い送り速度を示す一の送り速度情報に対応する前記一の切込位置を選択する請求項２に記載の数値制御装置。
　前記制御情報算出部は、毎回転送り制御、および周速一定制御が実行される際の前記複数の送り速度情報を算出する請求項２または３に記載の数値制御装置。
　前記複数の制御情報は、前記複数の切込位置と主軸の回転中心との間のそれぞれの距離を示す複数の距離情報を含む請求項１に記載の数値制御装置。
　前記選択部は、前記複数の距離情報のうち最も短い距離を示す一の距離情報に対応する前記一の切込位置を選択する請求項５に記載の数値制御装置。
　前記複数の制御情報は、複数の主軸の回転速度情報を含む請求項１に記載の数値制御装置。
　前記選択部は、前記複数の主軸の回転速度情報のうち最も大きい速度を示す一の主軸の回転速度情報に対応する前記一の切込位置を選択する請求項７に記載の数値制御装置。