本發(fā)明涉及一種數(shù)值控制裝置，特別涉及一種具有根據(jù)加工條件管理工具壽命的功能的數(shù)值控制裝置。

背景技術(shù)：

一般，在機(jī)床中使用的工具隨著加工所使用的時間經(jīng)過刀尖會磨損而切削阻力增加，如果磨損加劇則加工精度惡化，不能夠維持工件所要求的預(yù)定加工精度，從而達(dá)到該工具的壽命。

作為與工具壽命相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，在日本特開2003-308106號公報(bào)以及國際公開2000/012260號公報(bào)中公開一種技術(shù)，即根據(jù)加工條件等在加工前預(yù)測在執(zhí)行了加工程序時所消耗的工具壽命。進(jìn)行加工的作業(yè)者使用上述現(xiàn)有技術(shù)，在刀庫內(nèi)準(zhǔn)備具有比因加工而消耗的工具壽命長的壽命的工具，從而能夠避免在加工過程中工具壽命耗盡的情況。

工具壽命的消耗速度根據(jù)冷卻劑濃度、pH、溫度、機(jī)內(nèi)溫度等加工條件而變化。因此當(dāng)預(yù)測工具壽命時(即加工開始前)所設(shè)想的加工條件與實(shí)際運(yùn)行時的加工條件不同時，或者在運(yùn)行的過程中加工條件發(fā)生了變化時，會有工具壽命比預(yù)測更快地被消耗，在加工過程中工具的壽命耗盡的情況，即使使用了上述日本特開2003-308106號公報(bào)以及國際公開2000/012260號公報(bào)中公開的技術(shù)也不能夠解決該問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的在于提供一種能夠進(jìn)行根據(jù)加工條件考慮了工具壽命的加工控制的數(shù)值控制裝置。

本發(fā)明的數(shù)值控制裝置根據(jù)從加工程序讀入的程序塊的指令，控制具備工具的機(jī)床來加工工件。該數(shù)值控制裝置具備：工具數(shù)據(jù)存儲部，其存儲將上述工具和上述工具的壽命關(guān)聯(lián)起來的工具數(shù)據(jù)；加工條件數(shù)據(jù)存儲部，其存儲將加工時的加工條件和消耗系數(shù)關(guān)聯(lián)起來的加工條件數(shù)據(jù)，該消耗系數(shù)表示該加工條件下的工具的消耗工具壽命的程度；程序運(yùn)行部，其根據(jù)上述加工程序來控制上述機(jī)床；工具使用量計(jì)算部，其計(jì)算上述加工程序的各個程序塊中的上述工具的使用量；消耗系數(shù)確定部，其根據(jù)通過上述加工程序進(jìn)行加工時的加工條件，參照上述加工條件數(shù)據(jù)存儲部來確定消耗系數(shù)；以及壽命消耗量計(jì)算部，其根據(jù)上述工具使用量計(jì)算部計(jì)算出的各個程序塊中的上述工具的使用量、上述消耗系數(shù)確定部確定出的消耗系數(shù)，計(jì)算到各個程序塊為止所消耗的工具壽命即累積消耗壽命。并且，將上述程序運(yùn)行部構(gòu)成為，在從上述加工程序讀入的程序塊的指令是工具更換指令的情況下，根據(jù)上述累積消耗壽命，從上述工具數(shù)據(jù)存儲部中存儲的工具中選擇到下一次工具更換指令之前工具壽命沒有耗盡的工具。

上述消耗系數(shù)確定部在基于上述加工程序的運(yùn)行過程中加工條件變化的情況下，確定基于該變化后的加工條件的最新的消耗系數(shù)，另外，上述壽命消耗量計(jì)算部根據(jù)上述最新的消耗系數(shù)重新計(jì)算到各個程序塊為止所消耗的工具壽命即累積消耗壽命，上述數(shù)值控制裝置還具備：壽命枯竭程序塊確定部，其在能夠根據(jù)重新計(jì)算出的上述累積消耗壽命預(yù)測出正在使用的工具的工具壽命到下一次工具更換指令之前耗盡的情況下，確定正在使用的上述工具的工具壽命耗盡的上述加工程序的程序塊；以及運(yùn)行停止程序塊確定部，其確定從上述程序運(yùn)行部正在執(zhí)行的上述加工程序的程序塊到上述壽命枯竭程序塊確定部所確定的正在使用的上述工具的工具壽命耗盡的上述加工程序的程序塊為止的區(qū)間內(nèi)的、能夠安全地停止加工運(yùn)行的程序塊。

根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)實(shí)時變化的加工條件而更換為具有必要的工具壽命的工具，從而能夠避免加工過程中工具壽命耗盡的問題。

另外，即使在加工條件大幅變化且工具的壽命耗盡的情況下，也能夠在將運(yùn)行時間為最長的程序塊的位置安全地停止加工運(yùn)行。

附圖說明

通過參照附圖說明以下的實(shí)施例，能夠明確本發(fā)明的上述以及其他目的、特征。在這些附圖中：

圖1A是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置所具備的最佳壽命工具選擇功能的概要的圖。

圖1B是說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置所具備的停止程序塊檢測功能的概要的圖。

圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的功能框圖。

圖3是說明本發(fā)明的立銑刀工具的工具使用量的圖。

圖4是說明本發(fā)明的絲錐工具的工具使用量的圖。

圖5是表示圖2的數(shù)值控制裝置的加工條件數(shù)據(jù)存儲部的例子的圖。

圖6是說明本發(fā)明的累積消耗壽命的圖。

圖7是表示圖2的數(shù)值控制裝置的工具數(shù)據(jù)存儲部的例子的圖。

圖8是本發(fā)明第二實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的功能框圖。

圖9是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的動作的圖。

具體實(shí)施方式

首先，使用圖1A說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置所具備的1個功能(最佳壽命工具選擇功能)。

將冷卻劑濃度/pH/溫度、機(jī)內(nèi)溫度等各種加工條件和表示該加工條件的工具壽命的消耗速度的消耗系數(shù)作為加工條件數(shù)據(jù)庫預(yù)先保持在內(nèi)部存儲器中，當(dāng)在基于加工程序的加工運(yùn)行中指令了工具更換(T編碼)時，在后臺對到下一次工具更換之前的程序塊計(jì)算工具的使用量(切削時間、切削長度、鉆孔/功絲的次數(shù)等)，同時測量加工條件(冷卻劑濃度/pH/溫度、機(jī)內(nèi)溫度等)并參照上述加工條件數(shù)據(jù)庫來計(jì)算消耗系數(shù)。然后，根據(jù)計(jì)算出的工具的使用量和消耗系數(shù)來計(jì)算工具壽命的消耗量。然后，檢索具有比計(jì)算出的工具壽命的消耗量高的工具壽命的工具，并將當(dāng)前的工具更換為該檢索出的工具。

另外，使用圖1B說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置所具備的其他功能(停止程序塊檢測功能)。

測量在加工運(yùn)行中根據(jù)程序塊的指令和信號等發(fā)生變化的加工條件，將根據(jù)變化后的加工條件計(jì)算出的消耗系數(shù)與上次的工具更換時計(jì)算出的消耗系數(shù)進(jìn)行比較(參照圖1B的<1>)。當(dāng)最新測量到的加工條件的消耗系數(shù)變得比上次的工具更換時計(jì)算出的消耗系數(shù)大時，使用最新測量到的加工條件的消耗系數(shù)來計(jì)算到下一次工具更換之前的剩余程序塊所消耗的工具壽命(消耗壽命)。并且，當(dāng)判定到下一次工具更換之前在中途壽命耗盡時(參照圖1B的<2>)，繼續(xù)加工運(yùn)行直到在非切削程序塊(快進(jìn)程序塊和輔助功能等)內(nèi)位于最后的非切削程序塊的位置為止，并且在該非切削程序塊的位置暫時停止加工運(yùn)行(參照圖1B的<3>)，上述非切削程序塊位于從當(dāng)前執(zhí)行中的程序塊到壽命耗盡的程序塊的位置之間。

首先，使用圖2～圖7說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第一實(shí)施方式。該數(shù)值控制裝置具有基于工具壽命的消耗量的最佳壽命工具選擇功能。

圖2是該實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的功能框圖。該數(shù)值控制裝置1具備程序運(yùn)行部10、工具使用量計(jì)算部11、消耗系數(shù)確定部12、壽命消耗量計(jì)算部13、工具數(shù)據(jù)存儲部20以及加工條件數(shù)據(jù)存儲部21。

程序運(yùn)行部10讀入存儲在存儲器(未圖示)中的加工程序，按照該讀入的加工程序的程序塊的指令來進(jìn)行機(jī)床的控制。該程序運(yùn)行部10如果讀入包括工具更換指令(T編碼指令)的程序塊，則預(yù)讀從該讀入的程序塊到指令下一次工具更換的程序塊之間的程序塊，指令工具使用量計(jì)算部11(后述)計(jì)算出在基于該預(yù)讀出的程序塊的指令的工件加工中所消耗的工具壽命。

工具使用量計(jì)算部11如果從程序運(yùn)行部10接受指令，則計(jì)算在基于程序運(yùn)行部10預(yù)讀出的各程序塊的指令的工具加工中使用的“工具使用量”。根據(jù)工具的種類以切削時間、切削長度、鉆孔/功絲的次數(shù)等計(jì)量值來表示“工具使用量”。

例如，當(dāng)工具是立銑刀工具的情況下，通過切削時間和切削長度等來計(jì)量工具的使用量。

圖3是通過切削時間計(jì)量立銑刀工具的使用量的例子。

當(dāng)通過切削時間進(jìn)行計(jì)量時，對于各切削指令(G01等)根據(jù)工具進(jìn)行移動的坐標(biāo)位置和進(jìn)給速度來計(jì)算切削時間。

另一方面，當(dāng)工具是絲錐工具時，根據(jù)功絲次數(shù)來計(jì)量工具的使用量。

圖4是通過功絲次數(shù)來計(jì)量絲錐工具的使用量的例子。

當(dāng)通過功絲次數(shù)進(jìn)行計(jì)量時，按照執(zhí)行功絲指令(G84等)的次數(shù)來計(jì)數(shù)功絲次數(shù)。

消耗系數(shù)確定部12從數(shù)值控制裝置或機(jī)械所具備的周邊設(shè)備或傳感器等取得當(dāng)前的冷卻劑濃度/pH/溫度、機(jī)內(nèi)溫度等加工條件，并根據(jù)該取得的加工條件、通過工具更換指令而選擇出的工具種類以及存儲在加工條件數(shù)據(jù)存儲部21中的加工條件數(shù)據(jù)來確定工具的消耗系數(shù)。

圖5是表示數(shù)值控制裝置1的加工條件數(shù)據(jù)存儲部21中存儲的加工條件數(shù)據(jù)的例子。

在該加工條件數(shù)據(jù)存儲部21中存儲多個將冷卻劑濃度/pH/溫度、機(jī)內(nèi)溫度等加工條件和表示在各加工條件中使用工具時的工具壽命的消耗速度的“消耗系數(shù)”關(guān)聯(lián)起來的加工條件數(shù)據(jù)。

“消耗系數(shù)”在作為基準(zhǔn)的加工條件中為1.0，加工條件越嚴(yán)酷(冷卻劑濃度高、高溫等)值變得越大。各加工條件的消耗系數(shù)能夠作為該加工條件的工具壽命的消耗速度和基準(zhǔn)加工條件的消耗速度之間的比?？梢酝ㄟ^實(shí)驗(yàn)等來預(yù)先求出該消耗系數(shù)，也可以收集與過去使用的工具的使用實(shí)際成績相關(guān)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)各個加工時的加工條件、材質(zhì)和形狀等信息通過統(tǒng)計(jì)處理來計(jì)算該消耗系數(shù)。將這樣求出的消耗系數(shù)作為與加工條件關(guān)聯(lián)起來的工具的每個種類的加工數(shù)據(jù)保存到加工條件數(shù)據(jù)存儲部21中。

壽命消耗量計(jì)算部13根據(jù)工具使用量計(jì)算部11所計(jì)量的各程序塊的每個指令的工具使用量、消耗系數(shù)確定部12所確定的消耗系數(shù)，來計(jì)算在從這次的工具更換到下一次的工具更換的區(qū)間內(nèi)的各個程序塊所消耗的工具壽命(消耗壽命)，并且通過不斷累積該計(jì)算出的消耗壽命來計(jì)算到各程序塊為止所消耗的累積消耗壽命。該壽命消耗量計(jì)算部13按照下述公式(1)預(yù)測在執(zhí)行該區(qū)間內(nèi)的程序塊時所消耗的工具壽命。另外，在設(shè)置在未圖示的內(nèi)部存儲器(RAM等)中的區(qū)域內(nèi)存儲計(jì)算出的各程序塊的消耗壽命。

消耗的工具壽命(消耗壽命)＝工具的使用量×消耗系數(shù)……(1)

圖6是表示在使用絲錐工具時的工具更換區(qū)間內(nèi)的工具消耗壽命的例子的圖。

如圖6所示，壽命消耗量計(jì)算部13根據(jù)工具使用量計(jì)算部11計(jì)量出的每個指令的工具使用量，來計(jì)算各程序塊的累積工具使用量。這里，當(dāng)消耗系數(shù)確定部12所確定的消耗系數(shù)為1.5時，對壽命消耗量計(jì)算部13計(jì)算出的累積工具使用量乘以1.5，從而能夠最終預(yù)測到下一次工具更換時間點(diǎn)之前工具的壽命消耗9.0次的情況。

壽命消耗量計(jì)算部13將預(yù)測到的、到下一次工具更換之前所消耗的工具壽命通知給程序運(yùn)行部10。接收到下一次工具更換之前所消耗的工具壽命的通知的程序運(yùn)行部10在從基于工具更換指令(T編碼指令)的相同種類的工具中選擇工具時，從存儲在工具數(shù)據(jù)存儲部20中的工具中選擇具有比從壽命消耗量計(jì)算部13接收到通知的到下一次工具更換之前所消耗的工具壽命長的工具壽命的工具。其結(jié)果為，通過數(shù)值控制裝置所控制的機(jī)床能夠到下一次工具更換之前壽命沒有耗盡地進(jìn)行加工。另外，在該階段中，當(dāng)在工具數(shù)據(jù)存儲部20中沒有登錄具有比到下一次工具更換之前所消耗的工具壽命長的工具壽命的工具時，將沒有適當(dāng)?shù)墓ぞ叩那闆r作為警告通知給用戶即可。

圖7是存儲在工具數(shù)據(jù)存儲部20中的工具數(shù)據(jù)的例子。

關(guān)于工具數(shù)據(jù)，如圖7所示，針對各個工具，與工具編號關(guān)聯(lián)地存儲工具的種類、工具尺寸等數(shù)據(jù)、與工具種類對應(yīng)的剩余工具壽命、工具的位置(自動工具更換裝置的情況)等。

程序運(yùn)行部10如圖6說明的那樣，如果在更換到絲錐工具時區(qū)間內(nèi)的消耗壽命(剩余工具壽命)是9次以上，則在收到壽命消耗量計(jì)算部13的通知時，參照工具數(shù)據(jù)存儲部20，并選擇絲錐工具即消耗壽命為9次以上的工具(工具位置4的工具)。另外，在工具的選擇中，也可以具有預(yù)先決定的比例或壽命值這樣的余量而選擇工具。

這樣，在該實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置中，不在加工開始前而是在每次進(jìn)行工具更換時預(yù)測工具的消耗壽命，并選擇具有比預(yù)測的消耗壽命長的工具壽命的工具，因此能夠避免在加工過程中工具的壽命耗盡的問題。

接著，使用圖8以及圖9說明本發(fā)明的數(shù)值控制裝置的第二實(shí)施方式。

上述第一實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置具有以下功能，即根據(jù)工具更換時的加工條件來預(yù)測到下一次工具更換時所消耗的工具壽命，選擇具有比該預(yù)測到的消耗壽命長的工具壽命的工具。另一方面，該第二實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置具有以下功能，即使在由于加工過程中加工條件大幅變化而工具壽命耗盡的情況下，也能夠在將運(yùn)行時間設(shè)為最長的程序塊的位置安全地停止。

圖8是該實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置的功能框圖。

數(shù)值控制裝置1除了具備與上述第一實(shí)施方式(參照圖2的功能框圖)相同的結(jié)構(gòu)即程序運(yùn)行部10、工具使用量計(jì)算部11、消耗系數(shù)確定部12、壽命消耗量計(jì)算部13、工具數(shù)據(jù)存儲部20以及加工條件數(shù)據(jù)存儲部21，還具備壽命枯竭程序塊確定部14、運(yùn)行停止程序塊確定部15以及顯示裝置16。

消耗系數(shù)確定部12在程序運(yùn)行部10進(jìn)行的加工運(yùn)行中，從數(shù)值控制裝置或機(jī)械所具備的周邊設(shè)備、傳感器等取得冷卻劑濃度/pH/溫度、機(jī)內(nèi)溫度等加工條件，并監(jiān)視該取得的加工條件的變化。當(dāng)所取得的加工條件在超過預(yù)先確定的閾值的范圍內(nèi)發(fā)生變化時，根據(jù)該變化后的當(dāng)前加工條件、通過工具更換指令進(jìn)行選擇的工具的種類以及存儲在加工條件數(shù)據(jù)存儲部21中的加工條件數(shù)據(jù)，來確定工具的消耗系數(shù)，并將該確定的消耗系數(shù)和上次工具更換時所取得的消耗系數(shù)進(jìn)行比較。

并且，當(dāng)基于當(dāng)前的加工條件的消耗系數(shù)變得比在上次工具更換時所取得的消耗系數(shù)大時，消耗系數(shù)確定部12指令壽命消耗量計(jì)算部13根據(jù)基于當(dāng)前的加工條件的最新的消耗系數(shù)來計(jì)算各程序塊的消耗壽命。

壽命消耗量計(jì)算部13根據(jù)消耗系數(shù)確定部12所確定的最新的消耗系數(shù)，對于從當(dāng)前執(zhí)行中的程序塊到下一次工具更換的程序塊的區(qū)間內(nèi)的各個程序塊，在工具更換時由工具使用量計(jì)算部11讀出記錄在內(nèi)部存儲器中的每個程序塊的消耗壽命，并按照下述公式(2)來重新計(jì)算基于各個程序塊的指令的消耗壽命。

剩余的各個程序塊的消耗壽命＝工具更換時的各個程序塊的消耗壽命×

(最新的消耗系數(shù)÷工具更換時的消耗系數(shù))……(2)

然后，壽命消耗量計(jì)算部13將通過上述公式(2)重新計(jì)算的各個程序塊的消耗壽命與當(dāng)前執(zhí)行中的程序塊的前一個程序塊的累積消耗壽命相乘，由此在重新計(jì)算了到當(dāng)前執(zhí)行中的程序塊以后的各個程序塊為止所消耗的累積消耗壽命之后，指令壽命枯竭程序塊確定部14預(yù)測當(dāng)前使用中的工具壽命枯竭的程序塊。

壽命枯竭程序塊確定部14根據(jù)壽命消耗量計(jì)算部13重新計(jì)算的累積消耗壽命，判定到下一次工具更換的程序塊為止的累積消耗壽命是否在當(dāng)前正在使用工具的工具壽命以下。當(dāng)?shù)较乱淮喂ぞ吒鼡Q的程序塊為止的累積消耗壽命為當(dāng)前正在使用工具的剩余工具壽命以下時，到下一次工具更換之前當(dāng)前正在使用工具的工具壽命沒有耗盡，所以什么也不做而直接繼續(xù)加工。

這里，當(dāng)?shù)较乱淮喂ぞ吒鼡Q的程序塊為止的累積消耗壽命比當(dāng)前正在使用的工具壽命長時，即在當(dāng)前正在使用的工具的工具壽命到下一次工具更換之前耗盡時，如圖9所示，壽命枯竭程序塊確定部14從當(dāng)前執(zhí)行中的程序塊按順序比較累積消耗壽命和當(dāng)前正在使用的工具的工具壽命，由此確定正在使用的工具的工具壽命耗盡的程序塊，并指令運(yùn)行停止程序塊確定部15根據(jù)該確定的程序塊來確定運(yùn)行停止的程序塊。

運(yùn)行停止程序塊確定部15從壽命枯竭程序塊確定部14所確定的正在使用的工具的工具壽命耗盡的程序塊追溯程序塊的執(zhí)行順序，將快進(jìn)程序塊等非切削程序塊確定為運(yùn)行停止程序塊，并指令程序運(yùn)行部10在該確定的運(yùn)行停止程序塊的位置停止加工運(yùn)行，并且通過在顯示裝置16突出顯示警告消息、壽命耗盡的程序塊以及運(yùn)行停止程序塊，由此將該情況通知給用戶。

圖9是說明消耗系數(shù)從1.5變化為3.0時的數(shù)值控制裝置1的動作的圖。

圖9中，根據(jù)工具更換時的加工條件確定消耗系數(shù)為1.5，到下一次工具更換之前所消耗的工具壽命為20.0秒，因此選擇工具壽命為25.0秒的工具(參照圖9的<1>)。之后，消耗系數(shù)確定部12檢測加工條件的變化，并根據(jù)變化后的加工條件來確定最新的消耗系數(shù)為3.0(參照圖9的<2>)。該確定的最新的消耗系數(shù)比在上次工具更換時所確定的消耗系數(shù)要大，因此通過壽命消耗量計(jì)算部13進(jìn)行所消耗的工具壽命的重新計(jì)算。

另外，壽命枯竭程序塊確定部14預(yù)測當(dāng)前正在使用的工具的工具壽命(25秒)到下一次工具更換之前耗盡，并確定正在使用的工具的壽命耗盡的程序塊(參照圖9的<3>)。之后，運(yùn)行停止程序塊確定部15確定能夠安全地停止加工運(yùn)行的運(yùn)行停止程序塊(參照圖9的<4>)，對程序運(yùn)行部10進(jìn)行指令，由此能夠使加工運(yùn)行在運(yùn)行停止程序塊的位置安全停止。

這樣，在該實(shí)施方式的數(shù)值控制裝置中，即使當(dāng)加工過程中加工條件大幅變化而工具的壽命耗盡時，也能夠在將運(yùn)行時間設(shè)為最長的程序塊的位置使加工運(yùn)行安全停止。

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式的例子，也能夠通過增加適當(dāng)?shù)淖兏愿鞣N方式來實(shí)施。

例如，在上述實(shí)施方式中，表示了立銑刀工具和絲錐工具的例子，但是關(guān)于其他的工具，也能夠通過管理適合該工具的工具使用量和工具壽命來適用本發(fā)明。