CN119486834A - 数值控制装置以及数值控制程序 - Google Patents

Abstract

能够与间隙量的校正一起校正加工面上的激光的照射位置。数值控制装置控制机床。机床进行加工喷嘴(72)与工件(82)的相对移动，并且从加工喷嘴(72)朝向工件(82)的加工面(S)照射激光，由此，对加工面(S)进行激光加工。数值控制装置取得作为从加工喷嘴(72)到加工面(S)的最短距离的间隙量(G)。数值控制装置运算加工面(S)的法线方向(sZ)，并且运算用于使加工喷嘴(72)和工件(82)在法线方向(sZ)上相对移动而使间隙量(G)成为期望间隙量(Go)的法线方向移动量(V)。数值控制装置根据运算出的法线方向移动量(V)，使加工喷嘴(72)与工件(82)在法线方向(sZ)上相对移动，由此，将间隙量(G)校正为期望间隙量(Go)。

Description

数值控制装置以及数值控制程序

技术领域

本公开涉及控制机床的数值控制装置。

背景技术

在机床中，存在进行加工喷嘴与工件的相对移动，并且从加工喷嘴朝向工件的加工面照射激光，由此，对加工面进行激光加工的机床。

在控制这样的机床的数值控制装置中，检测作为从加工喷嘴到加工面的最短距离的“间隙量”，通过基于检测出的间隙量的反馈控制等，将间隙量校正为期望间隙量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-111661号公报

发明内容

发明要解决的课题

本公开者们着眼于可能产生以下所示的问题点。以下，将沿着加工面的二维方向称为“加工面方向”，将与加工面正交的方向称为“法线方向”，将基于加工喷嘴的激光的照射方向称为“照射方向”。

在激光加工中，例如，如形成在剖视时为V字形的槽的坡口加工的情况那样，有时使照射方向相对于法线方向倾斜而照射激光。该情况下，有时工件和加工喷嘴从期望的相对位置偏离，导致间隙量偏离期望间隙量。该状态下，若在加工面方向上控制工件与加工喷嘴的相对位置，则加工喷嘴与工件的相对位置从期望的相对位置在法线方向上偏离。并且，照射方向相对于法线方向倾斜，因此，因该法线方向的偏离，导致加工面上的激光的照射位置也偏离期望照射位置。

即使从该状态起使加工喷嘴和工件在照射方向上相对移动来校正间隙量，也通过仅将间隙量校正为期望间隙量，对于加工面上的激光的照射位置，由于该相对移动的方向是照射方向，因此在维持在偏离的位置的状态下不校正为期望照射位置。

本公开是鉴于上述情况而完成的，其目的在于能够与间隙量的校正一起校正加工面上的激光的照射位置。

用于解决课题的手段

本公开的数值控制装置，控制机床，所述机床进行加工喷嘴与工件的相对移动并且从所述加工喷嘴向所述工件的加工面照射激光，由此，对所述加工面进行激光加工，

所述数值控制装置具有：

间隙量取得部，其取得作为从所述加工喷嘴到所述加工面的最短距离的间隙量；

法线运算部，其运算所述加工面的法线方向；

移动量运算部，其运算作为用于使所述加工喷嘴与所述工件在运算出的所述法线方向上相对移动而使所述间隙量成为期望间隙量的移动量的法线方向移动量；以及

间隙校正部，其根据运算出的所述法线方向移动量，使所述加工喷嘴与所述工件在所述法线方向上相对移动，由此，将所述间隙量校正为所述期望间隙量。

根据本公开的数值控制装置，在间隙量的校正时，使加工喷嘴与工件在加工面的法线方向上相对移动，而不是在激光的照射方向上相对移动，由此，能够与间隙量的校正一起校正加工面上的照射位置。

本公开的数值控制程序，使计算机作为数值控制装置发挥功能，所述数值控制装置控制机床，所述机床进行加工喷嘴与工件的相对移动，并且从所述加工喷嘴朝向所述工件的加工面照射激光，由此，对所述加工面进行激光加工，

所述数值控制程序还使所述计算机作为以下部分发挥功能：

间隙量取得部，其取得作为从所述加工喷嘴到所述加工面的最短距离的间隙量；

法线运算部，其运算所述加工面的法线方向；

移动量运算部，其运算作为用于使所述加工喷嘴与所述工件在运算出的所述法线方向上相对移动而使所述间隙量成为期望间隙量的移动量的法线方向移动量；以及

间隙校正部，其根据运算出的所述法线方向移动量，使所述加工喷嘴与所述工件在所述法线方向上相对移动，由此，将所述间隙量校正为所述期望间隙量。

根据本公开的数值控制程序，能够使计算机作为本公开的数值控制装置发挥功能。由此，与本公开的数值控制装置的情况一样，能够与间隙量的校正一起校正加工面上的照射位置。

附图说明

图1是表示第一实施方式的数值控制装置的概要图。

图2是表示对加工面倾斜地照射激光的状况的侧视图。

图3是表示在该状况下工件在法线方向上偏离的情况的侧视图。

图4是表示比较例中的间隙校正的侧视图。

图5是表示本实施方式中的间隙校正的侧视图。

图6是以与图1不同的观点表示数值控制装置的概要图。

图7是表示第二实施方式的数值控制装置的概要图。

图8是表示第一加工面被选择为现加工面的状态的侧视图。

图9是表示第二加工面被选择为现加工面的状态的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。但是，本公开不受以下的实施方式的任何限定，能够在不脱离本公开的主旨的范围内适当变更而实施。

[第一实施方式]

首先，参照图1对本实施方式的数值控制装置50的结构进行说明。数值控制装置50通过基于数值信息的指令来控制机床90。以下，将相互正交的三方向称为“X方向”、“Y方向”、“Z方向”。具体而言，例如X方向及Y方向是在水平面内相互正交的两方向，Z方向是铅垂方向。

机床90具有保持加工喷嘴72的喷嘴保持部71和保持工件82的工件保持部81。机床90通过使喷嘴保持部71和工件保持部81相互相对移动来使加工喷嘴72和工件82相互相对移动。具体而言，该相对移动包含X方向相对移动、Y方向相对移动、Z方向相对移动、绕X方向的相对移动、绕Y方向的相对移动、绕Z方向的相对移动中的全部或一部分。这些各相对移动可以通过使加工喷嘴72移动来进行，也可以通过使工件82移动来进行，还可以通过使加工喷嘴72和工件82双方移动来进行。

机床90通过从加工喷嘴72向工件82照射激光Lb来进行激光加工。以下，将通过加工喷嘴72照射激光Lb的方向称为“照射方向I”。另外，以下，将工件82中的被照射激光Lb的面称为“加工面S”，将沿着加工面S的二维方向称为“加工面方向sX、sY”，将加工面S的法线方向称为“法线方向sZ”。另外，以下，将加工喷嘴72的前端部与加工面S的最短距离，即法线方向sZ的距离称为“间隙量G”。

加工喷嘴72具有用于检知间隙量G的间隙量检知装置78。间隙量检知装置78例如根据加工喷嘴72的前端与工件82之间的静电电容来检知间隙量G。

数值控制装置50构成为能够由用户等输入加工程序，根据输入的加工程序来控制机床90。数值控制装置50具有：解析部21、处理部22以及驱动部27。解析部21解析输入的加工程序。处理部22根据解析部21的解析结果，运算用于使加工喷嘴72以及工件82成为期望的相对位置的喷嘴保持部71以及工件保持部81的移动量。驱动部27根据处理部22的运算结果向机床90输出动作指令。

数值控制装置50还具有间隙量取得部33和间隙校正部36。间隙量取得部33从间隙量检知装置78取得间隙量检知装置78检知到的间隙量G。间隙校正部36根据间隙量取得部33取得的间隙量G进行反馈控制等，由此，将间隙量G校正为期望间隙量Go。

接着，参照图2～图4，对本实施方式中应解决的课题进行说明。

如图2所示，在激光加工中，例如，如形成在剖视时为V字形的槽的坡口加工的情况那样，有时使照射方向I相对于法线方向sZ倾斜来照射激光。该情况下，有时工件82和加工喷嘴72偏离期望的相对位置，间隙量G偏离期望间隙量Go。该状态下，当在加工面方向sX、sY上控制工件82与加工喷嘴72的相对位置时，工件82相对于加工喷嘴72的相对位置从图3中虚线所示的期望位置82o向图3中实线所示的位置(82)偏离。即，加工喷嘴72与工件82的相对位置从期望的相对位置沿法线方向sZ偏离。并且，照射方向I相对于法线方向sZ倾斜，因此，因该法线方向sZ的偏离，加工面S上的激光的照射位置P也从期望照射位置Po偏离。

从该状态起，例如如图4所示的比较例的情况那样，使加工喷嘴72和工件82在照射方向I上相对移动，校正间隙量G。该情况下，通过仅将间隙量G校正为期望间隙量Go，对于加工面S上的照射位置P，由于该相对移动的方向为照射方向I，因此在维持在偏离的位置的状态下不校正为期望照射位置Po。

为了解决以上的课题，如图1所示，数值控制装置50还具有法线运算部44和移动量运算部45。法线运算部44根据加工程序，识别工件82从规定的基准状态起的旋转角度θ，运算法线方向sZ。

具体而言，如图2所示，法线运算部44根据作为工件82为基准状态时的法线方向sZ的基准法线方向sZo和基于加工程序的工件82从基准状态起的旋转角度θ，来运算法线方向sZ。即，使基准法线方向sZo旋转了旋转角度θ的方向成为法线方向sZ。

更具体而言，例如，如该图2所示，Z方向为基准法线方向sZo，使工件82绕X方向旋转。该情况下的法线方向sZ的单位向量(Xu，Yu，Zu)，即绝对值为“1”的向量能够如下述的数学式1那样表示。法线运算部44通过运算该单位向量(Xu，Yu，Zu)来求出法线方向sZ。

[数学式1]

移动量运算部45运算作为用于将图3所示的间隙量G校正为期望间隙量Go的加工喷嘴72与工件82的向法线方向sZ的相对移动量的“法线方向移动量V”。具体而言，法线方向移动量V例如能够根据间隙量G与期望间隙量Go之差和照射方向I相对于法线方向sZ的角度来求出。

如下述的数学式2所示，间隙校正部36将对上述的数学式1所示的单位向量(Xu，Yu，Zu)＝(0，-sinθ，cosθ)乘以法线方向移动量V而得的值计算为法线方向移动向量(Xv，Yv，Zv)。

[数学式2]

间隙校正部36通过作用于驱动部27，使加工喷嘴72和工件82向X方向、Y方向、Z方向的各方向相对移动该法线方向移动向量(Xv，Yv，Zv)中的各分量的量。由此，如图5所示，加工喷嘴72与工件82在法线方向sZ上相对移动法线方向移动量V。由此，间隙量G被校正为期望间隙量Go，并且加工面S上的激光的照射位置P也被校正为期望照射位置Po。

如图6所示，以上所示的数值控制装置50例如以计算机Cp和数值控制程序50p为主体而构成。计算机Cp具有CPU、RAM、ROM等。数值控制程序50p是用于通过与计算机Cp的协作使该计算机Cp作为数值控制装置50发挥功能的程序。数值控制程序50p具有：解析程序21p、处理程序22p、驱动程序27p、法线运算程序44p、移动量运算程序45p、间隙量取得程序33p以及间隙校正程序36p。

解析程序21p使计算机Cp作为解析部21发挥功能。处理程序22p使计算机Cp作为处理部22发挥功能。驱动程序27p使计算机Cp作为驱动部27发挥功能。法线运算程序44p使计算机Cp作为法线运算部44发挥功能。移动量运算程序45p使计算机Cp作为移动量运算部45发挥功能。间隙量取得程序33p使计算机Cp作为间隙量取得部33发挥功能。间隙校正程序36p使计算机Cp作为间隙校正部36发挥功能。

以下，总结本实施方式的结构以及效果。

法线运算部44运算加工面S的法线方向sZ。移动量运算部45运算用于使加工喷嘴72与工件82在运算出的法线方向sZ上相对移动而使间隙量G成为期望间隙量Go的“法线方向移动量V”。间隙校正部36使加工喷嘴72与工件82在法线方向sZ上相对移动运算出的法线方向移动量V，由此，将间隙量G校正为期望间隙量Go。这样，在校正间隙量G时，通过使加工喷嘴72和工件82在法线方向sZ上相对移动而不是在照射方向I上相对移动，除了间隙量G以外，还能够校正加工面S上的照射位置P。

法线运算部44根据作为工件82为规定的基准状态时的法线方向sZ的基准法线方向sZo和基于加工程序的工件82从基准状态起的旋转角度θ，来运算法线方向sZ。因此，能够简单且高效地运算法线方向sZ。

数值控制装置50以计算机Cp和数值控制程序50p为主体而构成，数值控制程序50p使计算机Cp作为数值控制装置50发挥功能。因此，能够利用计算机Cp来实施本实施方式的数值控制装置50。

[第二实施方式]

接着，参照图7～图9对第二实施方式进行说明。对于本实施方式，以第一实施方式为基础，以与其不同的点为中心进行说明，对于与第一实施方式相同或类似的点，适当省略说明。

在本实施方式中，对工件82的多个面进行激光加工。因此，如图7所示，工件82具有多个加工面S。因此，数值控制装置50还具有现加工面变更部43。现加工面变更部43根据预先设定的工件82的形状和工件82从基准状态起的旋转角度θ，将多个加工面S中的一个选择为现加工面Sc。

具体而言，例如工件82呈X方向侧的两端面为长方形状的四棱柱状的形状。即，如图8所示，工件82在X方向上观察呈长方形状。在X方向上观察，工件82具有：作为一个长边侧的加工面S的第一加工面S1、作为一个短边侧的加工面S的第二加工面S2、作为第一加工面S1的相反侧的加工面S的第三加工面S3、以及作为第二加工面S2的相反侧的加工面的第四加工面S4。

更具体而言，例如，在此也与第一实施方式所示的例子一样，假设Z方向为基准法线方向sZo且使工件82绕X方向旋转的情况。并且，在此，将第一加工面S1的法线方向sZ即“第一法线方向sZ1”为基准法线方向sZo的状态设为“基准状态”，将第一法线方向sZ1相对于基准法线方向sZo的角度设为“工件82的旋转角度θ”。

如图8所示，在工件82的旋转角度θ为-45°～45°的情况下，现加工面变更部43将第一加工面S1选择为现加工面Sc。另一方面，如图9所示，在工件82的旋转角度θ为45°～135°的情况下，将第二加工面S2选择为现加工面Sc。另外，在工件82的旋转角度θ为135°～225°的情况下，将第三加工面S3选择为现加工面Sc。另外，在工件82的旋转角度θ为225°～315°的情况下，将第四加工面S4选择为现加工面Sc。

图7所示的法线运算部44运算选择出的现加工面Sc的法线方向sZ。移动量运算部45运算用于使运算出的法线方向sZ的间隙量G成为期望间隙量Go的法线方向移动量V。间隙校正部36使加工喷嘴72和工件82在现加工面Sc的法线方向sZ上相对移动运算出的法线方向移动量V。由此，与第一实施方式的情况一样，间隙量G被校正为期望间隙量Go，并且照射位置P被校正为期望照射位置Po。

根据本实施方式，现加工面变更部43根据工件82的旋转角度θ，将多个加工面S中的一个选择为现加工面Sc。法线运算部44运算现加工面Sc的法线方向sZ。间隙校正部36使加工喷嘴72与工件82在现加工面Sc的法线方向sZ上相对移动。因此，即使在例如工件82为方管的情况等工件82具有多个加工面S的情况下，也能够在不进行加工面S的设定的变更的情况下，进行应对。

[其他实施方式]

以上所示的实施方式例如能够如下变更。数值控制装置50也可以由数值控制专用的装置构成，来代替以计算机Cp和数值控制程序50p为主体构成。

符号说明

44 法线运算部

45 移动量运算部

50 数值控制装置

50p 数值控制程序

72 加工喷嘴

82 工件

90 机床

Cp 计算机

G 间隙量

Go 期望间隙量

S 加工面

sZ 法线方向

sZo 基准法线方向

θ 工件的旋转角度。

Claims (4)

1.一种数值控制装置，控制机床，所述机床进行加工喷嘴与工件的相对移动并且从所述加工喷嘴向所述工件的加工面照射激光，由此，对所述加工面进行激光加工，其特征在于，

所述数值控制装置具有：

间隙量取得部，其取得作为从所述加工喷嘴到所述加工面的最短距离的间隙量；

法线运算部，其运算所述加工面的法线方向；

移动量运算部，其运算作为用于使所述加工喷嘴与所述工件在运算出的所述法线方向上相对移动而使所述间隙量成为期望间隙量的移动量的法线方向移动量；以及

间隙校正部，其根据运算出的所述法线方向移动量，使所述加工喷嘴与所述工件在所述法线方向上相对移动，由此，将所述间隙量校正为所述期望间隙量。

2.根据权利要求1所述的数值控制装置，其特征在于，

所述数值控制装置根据加工程序来控制所述机床，

所述法线运算部根据作为所述工件为规定的基准状态时的所述法线方向的基准法线方向以及基于所述加工程序的所述工件从所述基准状态起的旋转角度，来运算所述法线方向。

3.根据权利要求1或2所述的数值控制装置，其特征在于，

所述工件具有多个所述加工面，

所述数值控制装置具有：现加工面变更部，其根据所述工件的旋转角度，将多个所述加工面中的一个选择为现加工面，

所述法线运算部运算所述现加工面的法线方向，

所述间隙校正部使所述加工喷嘴与所述工件在所述现加工面的法线方向上相对移动。

4.一种数值控制程序，使计算机作为数值控制装置发挥功能，所述数值控制装置控制机床，所述机床进行加工喷嘴与工件的相对移动，并且从所述加工喷嘴朝向所述工件的加工面照射激光，由此，对所述加工面进行激光加工，其特征在于，

所述数值控制程序还使所述计算机作为以下部分发挥功能：

间隙量取得部，其取得作为从所述加工喷嘴到所述加工面的最短距离的间隙量；

法线运算部，其运算所述加工面的法线方向；

移动量运算部，其运算作为用于使所述加工喷嘴与所述工件在运算出的所述法线方向上相对移动而使所述间隙量成为期望间隙量的移动量的法线方向移动量；以及

间隙校正部，其根据运算出的所述法线方向移动量，使所述加工喷嘴与所述工件在所述法线方向上相对移动，由此，将所述间隙量校正为所述期望间隙量。