CN102789194A - 具备加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置。关于用于在通过数值控制装置控制的机床对工件进行加工的加工程序，指定赋予加工速度的速度数据和赋予加工精度的精度数据，通过仿真来求出在各处理周期内的插补数据、指令位置点列以及伺服位置点列。之后，根据该求出的插补数据求出加工工件的预测加工时间，进一步根据该求出的指令位置点列以及伺服位置点列求出加工工件时的预测加工误差。

Description

具备加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置

技术领域

本发明涉及具备加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置。

背景技术

在通过机床对工件进行加工的情况下，一般来讲，如果缩短加工时间、换言之提高加工速度，则加工精度变低，相反，如果延长加工时间、换言之降低加工速度，则加工精度良好。如果比较加工精度和加工时间，则在工件的加工中加工精度显得更加重要。因此，通过机床加工工件的用户期望以预先设定的容许加工误差内的加工精度，以尽可能短的加工时间对工件进行加工。但是，不能简单地知道以怎样程度的加工时间进行加工能够以怎样程度的加工误差对工件进行加工。

从而，通常稍微增加加工时间执行几次试加工，以加工精度成为充分容许精度内的加工速度进行加工。因此，用户期望在加工工件之前不进行试加工而通过仿真来知道只要以怎样程度的加工速度、加工条件，就能够加工怎样程度的加工精度的工件。此外，强烈期望不进行试加工而通过仿真来知道以容许加工误差内的加工精度、以尽可能短的时间加工工件需要怎样程度的加工速度、加工条件较好。

在下述的专利文献中公开了关于预测加工时间的主要的现有技术。

（a）在日本特开2004-227028号公报中公开了如下的技术：通过仿真来将加工程序分割为加工工序，对于分割后的每个加工工序计算循环时间，在终端装置的显示部显示仿真结果的信息。此外，在日本特开2005-301440号公报（对应于美国公开公报US2005/0228533A1）中公开了如下的加工时间计算装置：即使在使用了具有恰当地调整进给速度或加减速的功能的数值控制装置的加工中，也能够迅速地计算出正确的轴移动时间。

在所述两个专利文献中公开的技术，预测加工时间，但不预测加工误差。因此，不能满足在加工工件之前不进行试加工而通过仿真来知道只要是怎样程度的加工速度，就能够加工怎样程度的加工精度的工件的用户的期望，或者不进行试加工而通过仿真来知道以容许加工误差内的精度、以尽可能短的时间加工工件需要怎样程度的加工速度较好的用户的强烈期望。

（b）在日本特开昭58-35607号公报（对应于美国专利4、543、625号）中，公开了使转角（corner）部的切削中的加工误差以及圆弧切削中的半径方向误差能够收纳在容许范围内的数值控制装置。

在所述专利文献中公开的技术，将以指数函数形状的加减速特性进行加减速作为加工误差的计算的前提。但是，近年的数值控制装置，进行不仅是指数函数状的加减速特性，还有直线状的加减速或被称为贝尔形加减速的平滑的加减速等复杂的速度控制，不能以在该专利文献中公开的简单的计算式来预测加工误差。

（c）日本在特开2011－60016号公报（对应于美国公开公报US2011/0057599A1）中公开了如下的轨迹显示装置：具备对机床的三维轨迹的误差正确地进行定量化，并能够显示或输出该误差的功能。

在所述专利文献中公开的轨迹显示装置，具备：指令线段定义部，其对指令位置的各点，定义分别连接相邻的两点的指令线段；以及误差计算部，其在从各时刻的实际位置到各个所述指令线段为止的垂线中的最小的垂线的长度、和连接该实际位置和与该实际位置最近的指令位置的线段的长度中，将长度更短的线段的长度作为针对指令路径的实际位置的误差来计算，但不是通过仿真来得到该“实际位置”的数据，而是使驱动轴（伺服）实际动作来得到。

参照图1说明在所述专利文献中公开的技术，在该技术中将从实际位置Q_m”（m＝1，2，...）到指令位置P_n（n＝1，2，…）的长度作为误差，但相反也有应该将从指令位置P_n到实际位置Q_m”的长度作为误差的情形。例如，如图1所示，在加工90度的转角时，在该专利文献中公开的技术中，将用虚线表示的、从实际位置到指令位置的长度作为误差。但是，用点划线表示的、在转角处从指令位置P₄向连接实际位置Q₄”和Q₅”的线段引的垂线的长度的一方大，所以应该将该垂线的长度作为误差。这样，有应该将从指令位置到实际位置的长度作为误差的情形，所以以在该专利文献中公开的评价误差的方法不充分。

此外，在该专利文献中公开的技术中，只是计算误差并显示或者输出，在该技术中，不能满足在加工工件之前不进行试加工而通过仿真来知道只要是怎样程度的加工速度、加工条件，就能够加工怎样程度的加工精度的工件这样的期望，或者不进行试加工而通过仿真来知道用尽可能短的时间来加工具有容许加工误差内的加工精度的工件需要怎样程度的加工速度、加工条件较好这样的期望。

数值控制装置具备加工条件选择功能属于现有技术。该加工条件选择功能是预先通过参数来设定如图2中所示的容许加速度或容许转角速度差的加工条件速度，之后在图3中所示的程序的模块G05.1中，将应该在加工中使用的精度数据指定为Rr（r＝1～10）。

在图2中表示如下的情形：设定了重视速度（精度数据1）以及重视精度（精度数据10）的情况下的各个容许加速度和容许转角速度差的加工条件数据，对于这些数据之间的精度数据（精度数据2～精度数据9），根据这些设定值进行按比例分配而得到加工条件数据。在此，只记载了代表性的两个加工条件数据，但此外能够同样地设定加加速度（加速度变化量）、插补后的加减速时间常数等各种加工条件数据。

图3表示从这些精度数据中指定哪个精度数据的指令。

最初的模块“G05.1Q1”是加工条件选择指令的模块，用“Rr”的“r”指令选择图2中的1～10的精度数据中的哪个精度数据。例如，在粗加工中将“r”指定为较小，在精加工中，将“r”指定为较大。当然，可以不用这样用如1～10这样的数值来指令精度数据，而是直接指定容许加速度或容许转角速度差等加工条件数据，或设定容许加速度或容许转角速度差等参数设定值。

该第二模块的F指令是加工指令中的速度指令，但能够通过倍率（override）（1％～200％）将实际的指令速度变更为（F指令）×（倍率值）的值。此外，可以忽略F指令而作为被设定在参数中的参数设定速度。此外，也可以将程序的F指令变更为变更速度指令，并作为其变更后的速度。

例如，在图2的参数设定中，当指定为“G05.1Q1R4”时，将容许加速度1533mm/sec²（＝（6×2000+3+600）/9）的值，容许转角速度差800mm/min（＝（6×1000+3×400）/9）的值分别作为加工条件数据来设定在容许加速度、容许转角速度差的参数中并进行加工。或者，如上所述地直接指定这些数据，或者可以设定与这些数据对应的参数设定值。但是，在该加工条件选择功能中能够简便地指令精度数据，而不知道在各精度数据时成为怎样程度的加工误差、能够以怎样程度的加工时间进行加工。

发明内容

因此，本发明的目的在于，鉴于上述现有技术的问题点，提供一种具备通过仿真来求出预测加工时间的加工时间预测部和通过仿真来求出预测加工误差的加工误差预测部，并且精度数据和速度数据被指定为加工时间/加工误差预测时间、并被指定了加工程序的数值控制装置。而且，本发明的另一目的在于，提供一种根据多个所述精度数据和多个所述速度数据求出多个预测加工时间以及多个预测加工误差，根据这些多个预测加工时间以及多个预测加工误差求出在预先设定的容许加工误差内最短的预测加工时间的数值控制装置。

本发明的数值控制装置对基于加工程序来加工工件的机床进行驱动控制。该数值控制装置具备：指定单元，其指定在进行加工时赋予加工速度的速度数据和赋予加工精度的精度数据；仿真部，其对于所述加工程序使用通过所述指定单元指定的速度数据和精度数据通过仿真求出在各处理周期内的指令位置点列以及伺服位置点列；加工时间预测部，其求出在所述仿真部内加工所述工件的预测加工时间；以及加工误差预测部，其使用通过所述仿真部求出的指令位置点列以及伺服位置点列，求出加工所述工件时的预测加工误差。

所述加工误差预测部能够取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，将从所述指令位置点列中的特定指令位置到所述伺服位置点列的距离、和从所述特定指令位置向连接各伺服位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定指令位置的误差，将在各指令位置处的所述各误差中的最大的误差作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

所述加工误差预测部能够取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，将从所述伺服位置点列中的特定伺服位置到所述指令位置点列的距离、和从所述特定伺服位置向连接各指令位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定伺服位置的误差，将在各伺服位置处的所述各误差中的最大的误差作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

所述加工误差预测部能够取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，将从所述指令位置点列中的特定指令位置到所述伺服位置点列的距离、和从所述特定指令位置向连接各伺服位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定指令位置的误差，将在各指令位置处的所述各误差中的最大的误差作为从所述指令位置点列到所述伺服位置点列的误差，将从所述伺服位置点列中的特定伺服位置到各指令位置点列的距离、和从所述特定伺服位置向连接各指令位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定伺服位置的误差，将在各伺服位置处的所述各误差中的最大的误差作为从所述伺服位置点列到所述指令位置点列的误差，将从所述指令位置点列到所述伺服位置点列的误差、和从所述伺服位置点列到所述指令位置点列的误差中的更大的一方作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列的误差。

可以是所述加工时间预测部根据所指定的多个精度数据求出多个预测加工时间、所述加工误差预测部根据所指定的多个速度数据求出多个预测加工误差，根据如此求出的多个预测加工时间以及多个预测加工误差，求出在预先设定的容许加工误差内、与最短的预测加工时间相对应的所述精度数据和所述速度数据。

所述数值控制装置是对包含旋转轴的多轴加工机进行控制的数值控制装置，所述加工误差预测部能够根据所述指令位置点列以及所述伺服位置点列求出刀具前端点位置的三维指令位置点列以及三维伺服位置点列，将所述三维指令位置点列作为所述指令位置点列，将所述三维伺服位置点列作为所述伺服位置点列，求出所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

能够通过容许加速度或容许转角速度差的加工条件数据来赋予所述精度数据。

根据本发明，能够提供具备通过仿真来求出预测加工时间的加工时间预测部和通过仿真来求出预测加工误差的加工误差预测部，并且精度数据和速度数据被指定为加工时间/加工误差预测时间、并且被指定了加工程序的数值控制装置。在该数值控制装置中，能够根据这些所指定的精度数据以及速度数据求出多个预测加工时间以及多个预测加工误差，此外根据多个预测加工时间以及多个预测加工误差求出在预先设定的容许加工误差内最短的预测加工时间。

附图说明

本发明所述的以及其他的目的以及特征可以通过参照附图的以下的实施例的说明来明了。

图1是用于说明在在先技术文献中公开的、涉及针对指令路径的实际位置的误差的技术的图。

图2是说明现有技术中的加工条件选择功能的图。

图3是说明包含用于指定精度数据中的哪个精度数据的指令的程序指令的图。

图4是说明本发明的特征的图。

图5是本发明的具备加工程序的仿真部、加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置的功能框图。

图6是说明对伺服动作进行仿真的伺服仿真部的图。

图7是说明该模块的加工时间的图。

图8是说明每一处理周期的插补数据的图。

图9是说明加工误差预测部中的处理的流程图。

图10是说明图9的流程图的步骤SA06的处理的图。

图11是更详细地说明图9的流程图的步骤SA03的处理的流程图。

图12是说明求出点列Pn的误差的求法的图。

图13是预测加工时间和预测加工误差的一例。

图14是根据精度数据和速度数据求出预测加工时间和预测加工误差的表。

图15是刀具头旋转型5轴加工机的概要图。

图16是刀具头旋转型5轴加工机中的Pn、Qm以及Pn’、Qm’的关系的图。

图17是概略地表示本发明的具有加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置的一实施方式的结构的框图。

具体实施方式

首先，使用图4说明本发明的特征。

本发明对速度数据以及精度数据的一组或多组中能够预测怎样程度的加工误差以及加工时间进行仿真，推定如果是怎样程度的速度数据以及精度数据，则能够以怎样程度的加工时间加工怎样程度的加工精度（加工误差）的工件（参照图4的（1））此外，推定以尽可能短的加工时间加工具有容许加工误差内的精度的工件需要怎样程度的加工误差（速度数据）、加工条件（精度数据）（参照图4的（2））。

在本发明中，在误差的评价中，作为基于仿真的从伺服位置到指令位置的误差、和基于仿真的从指令位置到伺服位置的误差来进行评价。由此能够更高精度地预测误差。

通过这些，通过图4（1）的速度数据以及精度数据的推定，在实际加工之前能够通过仿真来得到预测加工误差以及预测加工时间，所以得到容易建立生产计划的效果。此外，通过图4（2）的加工速度（速度数据）以及加工条件（精度数据）的推定，得到能够通过尽可能缩短加工时间来使机床更高效地工作的效果。此外，结果得到能够进行节省能量的加工的效果。

以下说明本发明的实施方式1～3。

<实施方式1>

图5是本发明的具备加工程序的加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置1的功能框图。

程序解析部3对读取加工程序2进行解析并生成插补用数据的程序解析处理进行仿真。插补部4基于通过插补前加减速部5针对模块以及模块间的转角而生成的速度，对按照插补用数据进行插补来生成插补数据△P_n的插补处理进行仿真。插补后加减速部7对如下处理进行仿真，该处理是对插补数据△P_n进行插补后加减速，存储该数据来生成伺服位置指令数据VC_n的插补后加减速处理。伺服位置指令数据VC_n从插补后加减速部7被送到伺服仿真部8，伺服仿真部8根据该伺服位置指令数据VC_n生产仿真了实际的伺服动作的伺服位置数据Q_n（以下简单称为伺服位置Q_n）。仿真部由这些程序解析部、插补部、插补后加减速部以及伺服仿真部以及后述的加工时间预测部构成。

在此，使用图6说明对伺服动作进行仿真的伺服仿真部8。

在每一处理周期，将伺服位置指令数据VC_n从插补后加减速部7输入到伺服仿真部8。输入到伺服仿真部8的伺服位置指令数据VC_n被输入到前馈仿真部80。该前馈仿真部80进行伺服位置指令数据VC_n的微分处理，乘以前馈系数之后作为△U_n输出。

将伺服位置指令数据VC_n和上一次的处理周期的伺服位置（反馈数据）Q_n-1之间的差分输入到位置环增益仿真部81。在该位置环增益仿真部81中输出对所述差分乘以位置环增益而得的△R_n。之后，△U_n和△R_n之和被输入到位置仿真部82，并存储这些后作为伺服位置Q_n。

另外，具有下标“n”或后述的“m”的数据是具有合计进给轴的数量而得的数据的矢量。

这些处理参照参数、宏变量以及DI信号等各种加工时间/加工误差预测用数据。此外，在这些处理中，不进行实际的伺服动作，全部仿真。

在此，加工时间/加工误差预测用数据关于参数、宏变量以及DI信号等与同种类的加工用数据分开准备。从而，这里的DI信号是加工时间预测以及加工误差预测用的虚拟的信号数据。

如上所述，伺服仿真部8是执行因位置环增益而引起的延迟或因前馈而引起的伺服动作的仿真的部分。从而，与加工用的伺服处理部分开准备伺服仿真部8。关于程序解析部3、插补部4、插补前加减速部5以及插补后加减速部7，可以与加工用的同种处理部分开准备，也可以在后台使用加工用（前台）的同种处理部。另外，图6的伺服仿真部8的结构为一例，可以通过其他结构的伺服仿真部8来进行伺服仿真。

由于程序解析部3、插补部4、插补前加减速部5以及插补后加减速部7的各仿真的处理方法是现有技术，所以不详细说明。但是，仿真用的插补部4、插补前加减速部5以及插补后加减速部7的处理周期可以比加工用的这些的处理周期长。例如，即使加工用的插补部、插补前加减速部以及插补后加减速部的处理周期为1msec，仿真用的加工时间预测以及加工误差预测用的插补部4、插补前加减速部5以及插补后加减速部7的处理周期也可以是假设了8msec左右的粗的周期的处理。由此，能够高速地进行加工时间预测以及加工误差预测。

加工时间预测部6根据由插补部生成的插补数据求出预测加工时间Te。例如，可以根据插补数据形状进行加工时间预测的计算，也可以对插补次数进行计数来预测加工时间。基于插补数据形状的计算，例如，如果是直线型加减速，则如图7所示，各模块的插补数据的形状为将该模块的指令速度作为上限、将斜边作为在插补前加减速部5生成的该模块的加速度、将谷部的速度作为在插补前加减速部生成的该模块的转角速度、将面积作为该模块的指令模块长度，因此能够计算预测的该模块的加工时间。

详细地说，各插补数据△P_n是如图8所示的每一处理周期的矩形形状，但一般与处理周期相比该模块的加工时间充分长，所以在图7中表示连接各矩形形状的整体的形状。通过对插补次数进行计数来进行的预测是通过对由插补部4制作插补数据△P_n的次数（插补数据△P_n的个数）进行计数，并对次数乘以处理周期来得到加工时间的方法。或者，可以对通过插补后加减速部生成的伺服位置指令数据VC_n或通过伺服仿真部生成的伺服位置Q_n等在仿真部内生成的其他数据的个数进行计数、并对通过计数得到的次数乘以处理周期来得到加工时间。这些加工时间预测方法是现有技术，所以不详细说明。

加工误差预测部9将基于插补数据△P_n的插补路径与基于插补后加减速部以及伺服动作仿真部的延迟路径之间的差预测为误差。加工误差预测部9如上所述从伺服仿真部8接收伺服位置Q_n，且作为输出数据来从插补部4接收插补数据△P_n。加工误差预测部9存储为P_n＝P_n-1+△P_n来得到指令位置P_n。由此，生成指令位置点列P_n和伺服位置点列Q_n。但是，针对P_n的点列，Q_n的点列仅多出与由插补后加减速以及伺服动作仿真引起的延迟对应的处理周期次数。因此，以后对于P_n（n＝0，1，2，…，ne），标注与Q_m（m＝0，1，2，...，me）不同的下标。ne、me分别是点列的最终点的序号，一般是ne<me。

通过图9的流程图说明加工误差预测部9的处理。

[步骤SA01]假设n=0，m=0，Maxep=0，Maxeq=0。

[步骤SA02]为了对点列Pn规定其范围而按照预先设定的数dn，准备n-dn≦n≦n+dn的点列P_n。在n-dn≦n≦n+dn不超过0≦n≦ne的范围的情况下，只准备0≦n≦ne的范围内的点列。对于点列Q_m也同样地为了规定其范围而按照预先设定的数dm，准备m-dm≦m≦m+dm的点列Q_m。在m-dm≦m≦m+dm超过0≦m≦me的情况下只准备0≦m≦me的范围内的点列。

[步骤SA03]进行从指令位置点列P_n中的特定指令位置P_n到点列Q_m的误差计算，得到从特定指令位置P_n到点列Q_m的误差Ep。此外，更新误差Ep的最大值Maxep，更新m。通过图11中所示的流程图详细说明该处理。

[步骤SA04]进行从伺服位置点列Q_m中的特定伺服位置Q_m到点列P_n的误差计算，得到从Q_m到点列P_n的误差Eq。此外，更新误差Ep的最大值Maxeq。更新n。

[步骤SA05]判断是否是n=ne且m=me，如果判断结果为否，则回到步骤SA02。如果判断结果为是，则转移到步骤SA06。

[步骤SA06]将Maxep和Maxeq中的大的一方作为指令位置点列P_n和伺服位置点列Q_m之间的预测加工误差Ee，结束该处理。

即、关于指令位置点列P_n和伺服位置点列Q_m，对于n-dn≦n≦n+dn以及m-dm≦m≦m+dm的范围，计算从特定位置指令P_n到点列Q_m的误差Ep、和从特定伺服位置Q_m到点列P_n的误差Eq。更新n、m的同时进行这些计算。求出误差Ep中的最大值Maxep（＝Max（Ep））、误差Eq中的最大值Maxeq（＝Max（Eq）），并且将这两者中的大的一方作为指令位置点列P_n和伺服位置点列Q_m之间的预测加工误差Ee（＝Max（Maxep，Maxeq））。即、如图10所示，Max（Ep）表示多个Ep中的最大的值，Max（Eq）表示多个Eq中的最大的值，Max（Maxep，Maxeq）表示Maxep，Maxeq中的大的一方

相对于在步骤SA03进行从特定指令位置P_n到点列Q_m的误差计算并生成其误差Ep的最大值Maxep，在步骤SA04同样地进行从特定伺服位置Q_m到点列P_n的误差计算并生成其误差Eq的最大值Maxeq。可以只进行步骤SA03和步骤SA04中的某一方。

在前述的日本特开2011－60016号公报中公开的技术中只进行相当于上述步骤SA04的计算。但是，应该留意如已经说明那样，相对于在该专利文献中是针对实际地使驱动轴（伺服）动作来得到的实际位置的计算，在本发明中是针对通过仿真得到的位置的计算。

另外，在此说明了在生成从最初到最后的指令位置点列P_n（n＝0，1，2，…，ne），伺服位置点列Q_m（m=n＝0，1，2，…，me）之后计算误差，但也可以对于加工程序逐次读入必要的模块求出必要的指令位置P_n（n-dn≦n≦n+dn）和伺服位置Q_m（m-dm≦m≦m+dm），进行同样的计算。如果是这样，则不需要生成全部的点列P_n以及点列Q_m，所以能够节约存储器。

此外，针对记号P_n，如指令位置P_n、特定指令位置P_n、指令位置点列P_n、点列P_n那样用在前面出现的词语使得意思稍微不同。指令位置P_n表示一个指令位置。特定指令位置P_n表示特定的、即着眼的一个指令位置。指令位置点列P_n以及点列P_n表示基于多个指令位置的指令点列_n。关于Q_m也同样。

通过图11的流程图进一步对上述的图9的流程图的步骤SA03进行说明。

[步骤SB01]将i、im、Ep的初始值设为i=m-dm，im=I，,Ep=︱Pn-Qm︱。在此，i的初始值一般设为i=m－dm，但是如在上述图9的流程图的说明的步骤SA02中说明那样，对于Q_m，在m-dm≦m≦m+dm不超过0≦m≦me的情况下，i作为m-dm≦m≦m+dm和0≦m≦me重叠的范围内的最小的值。

[步骤SB02]计算P_n和Q_i+1之间的长度︱P_n-Q_i+1︱，如果︱P_n-Q_i+1︱<Ep，则Ep＝︱P_n-Q_i+1︱且im=i+1，存储此时的i+1。

[步骤SB03]生成连接Qi和Q_i+1的线段Lq。

[步骤SB04]判断是否从P_n向线段Lq引垂线。如果没有引垂线，则转移到步骤SB07，如果引垂线，则转移到步骤SB05。

[步骤SB05]计算从P_n到线段Lq引的垂线的长度Lper。

[步骤SB06]如果Lper<Ep，则设Ep＝Lper、且im=i+1，存储此时的i+1。

[步骤SB07]判断是否是i=m+dm-1。如果判断结果为是，则转移到步骤SB09。如果判断结果为否，则转移到步骤SB08。在此，一般判断是否假设i=m+dm-1，但如上述图9的流程图的说明的步骤SA02中所述那样，对于Q_m，在m-dm≦m≦m+dm超过0≦m≦me的范围的情况下，判断i是否与比m-dm≦m≦m+dm和0≦m≦me重叠的范围内的最大的值仅小于1的值相等。结果，将从P_n向连接点列Q_m（m-dm≦m≦m+dm）相邻的点之间的线段引的垂线中的比其长度短的一方作为Ep来求出。即，如图12所示，将该Ep作为P_n和点列Q_m（m-dm≦m≦m+dm）之间的误差。

[步骤SB08]对i加1来更新i，回到步骤SB02继续进行处理。

[步骤SB09]如果Ep>Maxep，则设Maxep＝Ep，更新Ep的最大值Maxep。

[步骤SB10]如果im>m，则设m＝im。如果im≦m，则设m=m+1，更新m。但是，如果m超过最大值me，则设m为me，结束处理。

这样，对于具备加工时间预测部6和加工误差预测部9的图5中所示的数值控制装置1，赋予在加工条件选择功能（参照图2）中说明的精度数据和速度数据，指定加工程序使其动作，则能够求出加工工件的预测加工时间Te和加工工件时的预测加工误差Ee。在此，赋予速度数据的方法有赋予倍率来作为DI信号，通过参数赋予参数设定速度，或者将程序上的F指令变更为变更速度指令等各种方法。

当然，可以只将加工程序的一部分作为加工时间预测和加工误差预测的对象。例如，可以只将切削指令（G01、G02、G03等）模式部分作为对象。此外，也可以只将加工程序中的通过某个刀具切削的模块或者某个工序部分作为对象。

图13表示通过精度数据9、速度数据（倍率）50％来得到预测加工时间Te和预测加工误差Ee的一例。上段是预测加工误差Te（单位为分），下段是预测加工误差Ee（单位mm）。这样，指定精度数据或速度数据（倍率），通过仿真来同时得到预测加工时间和预测加工误差。

<实施方式2>

在实施方式2中得到容许加工误差内加工时间最短的条件。

变更精度数据和速度数据，通过几个精度数据和速度数据求出预测加工时间Te和预测加工误差Ee，生成如图14所示的表。

在此，速度数据被赋予参数设定速度。图14是得到五个粗框内（精度数据1、速度数据1000mm/min）、（精度数据10、速度数据1000mm/min）、（精度数据5、速度数据2000mm/min）、（精度数据1、速度数据3000mm/min）、（精度数据10、速度数据3000mm/min）中所示的部分的预测加工时间和预测加工误差，上段的数值是预测加工时间Te（单位分），下段的数值是预测加工误差Ee（单位mm），其他框内的数据是根据这些按比例分配而内插的数据。当然，在五个粗框以外，或者也可以在全部框进行仿真。

之后，在将预先设定的容许加工误差设为0.05mm的情况下，引入斜线的框的数据超过容许误差，所以被排除。结果，容易得到在容许加工误差内预测加工时间最短的数据是精度数据9、速度数据3000mm/min。从而，针对加工的推荐条件是（精度数据9、速度数据3000mm/min）。

<实施方式3>

在刀具头或基台上具有旋转轴（X、Y、Z、B、C轴）的多轴加工机的情况下，根据加工误差预测部9求出指令位置点列P_n（PX_n、P_Yn、P_Zn、P_Bn、P_Cn）以及伺服位置点列Q_m（Q_Xm、Q_Ym、Q_Zm、Q_Bm、Q_Cm）以及刀具长度，求出刀具前端点位置的三维指令位置点列P_n’（P_Xn’、P_Yn’、P_Zn’）以及刀具前端点位置的三维伺服位置点列Q_m’（Q_Xm’、Q_Ym’、Q_Zmn’），能够将这些与实施方式1或实施方式2的指令位置点列以及伺服位置点列相同地进行处理来预测加工误差。

在此，关于下标（B、C），假定为具有B轴和C轴的旋转轴的多轴加工机而标注为这些的位置，但也有具有其他轴（A、B）或（A、C）轴的旋转轴的情形。此外，多轴加工机有刀具头部旋转型5轴加工机、基台旋转型多轴加工机、混合型（刀具头和基台都旋转）多轴加工机。在各种多轴加工机中，上述刀具前端点位置是装载进行加工的工件的基台上的坐标系的刀具前端点位置的三维指令位置点列P_n’（P_Xn’、P_Yn’、P_Zn’）以及三维伺服位置点列Q_m’（Q_Xm’、Q_Ym’、Q_Zm’）。在此，基台旋转的多轴加工机的情况下，装载进行加工的工件的基台上的坐标系是在进行旋转的基台上与该基台一起旋转的坐标系。

图15是刀具头旋转型5轴加工机的刀具头部分的概要图，图16图示刀具头旋转型5轴加工机中的P_n、Q_m以及P_n’、Q_m’的关系。

图17是概略地表示本发明的具有加工时间预测部以及加工误差预测部的数值控制装置的一实施方式的结构的框图。

数值控制装置1具备使用图2说明的加工条件选择功能。作为处理器的CPU11按照存储在ROM112中的系统程序控制整个数值控制装置1。RAM113存储了各种数据或输入输出信号。在非易失性存储器114中存储的各种数据在电源切断后也按原样保存。图形控制电路115将数字信号变换为显示用的信号，并赋予给显示装置116。键盘117是具有数值键、文字键等输入各种设定数据的单元。

轴控制电路118从CPU111接收各轴的移动指令并将轴的指令输出给伺服放大器119。该伺服放大器119接收该移动指令驱动机床20的伺服电动机（未图示）。这些构成要素通过总线121互相结合。PMC（可编程计算机控制器）122在执行加工程序时，经由总线121接收T功能信号（刀具选择指令）等。之后，通过时序程序来对该信号进行处理，并输出该信号来作为动作指令，控制机床20。此外，从机床20接收状态信号，向CPU111转发必要的输入信号。而且，在总线121上连接有通过系统程序等功能变化的软键盘123、将NC数据送到存储装置等外部设备的接口124。该软键盘123与显示装置116、键盘117一起被设在显示装置/MD1面板125上。

Claims (7)

1.一种数值控制装置，其对基于加工程序来加工工件的机床进行驱动控制，该数值控制装置的特征在于，

具备：

指定单元，其指定在进行加工时赋予加工速度的速度数据和赋予加工精度的精度数据；

仿真部，其使用通过所述指定单元指定的速度数据和精度数据对所述加工程序进行程序解析处理、插补处理、插补后加减速处理以及伺服动作的仿真，由此求出在各处理周期内的指令位置点列以及伺服位置点列；

加工时间预测部，其求出在所述仿真部内加工所述工件的预测加工时间；以及

加工误差预测部，其使用通过所述仿真部求出的指令位置点列以及伺服位置点列，求出加工所述工件时的预测加工误差。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述加工误差预测部取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，

将从所述指令位置点列中的特定指令位置到所述伺服位置点列的距离、和从所述特定指令位置向连接各伺服位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定指令位置的误差，

将在各指令位置处的所述各误差中的最大的误差作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

3.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述加工误差预测部取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，

将从所述伺服位置点列中的特定伺服位置到所述指令位置点列的距离、和从所述特定伺服位置向连接各指令位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定伺服位置的误差，

将在各伺服位置处的所述各误差中的最大的误差作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

4.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述加工误差预测部取得通过所述仿真部进行的仿真的各处理周期内的所述指令位置点列以及所述伺服位置点列，

将从所述指令位置点列中的特定指令位置到所述伺服位置点列的距离、和从所述特定指令位置向连接各伺服位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定指令位置的误差，

将在各指令位置处的所述各误差中的最大的误差作为从所述指令位置点列到所述伺服位置点列的误差，

将从所述伺服位置点列中的特定伺服位置到各指令位置点列的距离、和从所述特定伺服位置向连接各指令位置的相邻的点之间的线段引的垂线中的长度短的一方作为所述特定伺服位置的误差，

将在各伺服位置处的所述各误差中的最大的误差作为从所述伺服位置点列到所述指令位置点列的误差，

将从所述指令位置点列到所述伺服位置点列的误差、和从所述伺服位置点列到所述指令位置点列的误差中的更大的一方作为所述指令位置点列和所述伺服位置点列的误差。

5.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述加工时间预测部以及所述加工误差预测部根据所指定的多个精度数据以及所指定的多个速度数据，求出多个预测加工时间以及多个预测加工误差，

根据如此求出的多个预测加工时间以及多个预测加工误差，求出在预先设定的容许加工误差内、与最短的预测加工时间相对应的所述精度数据和所述速度数据。

6.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述数值控制装置是对包含旋转轴的多轴加工机进行控制的数值控制装置，

所述加工误差预测部根据所述指令位置点列以及所述伺服位置点列求出刀具前端点位置的三维指令位置点列以及三维伺服位置点列，

将所述三维指令位置点列作为所述指令位置点列，将所述三维伺服位置点列作为所述伺服位置点列，求出所述指令位置点列和所述伺服位置点列之间的误差。

7.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

通过容许加速度或容许转角速度差的加工条件数据来赋予所述精度数据。

Images