本發(fā)明涉及機床的控制方法以及機床的控制裝置。

背景技術：

在以往的技術中，已知使刀具針對工件相對移動來進行切削等加工的機床。另外，在這樣的機床中，已知通過預定的進給軸的坐標等指定刀具的路徑，在使刀具相對工件移動的同時進行加工的數(shù)控機床。機床通過依照控制裝置的指令使工件以及刀具中的至少一方移動，能夠在變更刀具相對工件的相對位置的同時自動地加工。

在用機床加工工件的期間，為了去除工件的一部分，刀具相對工件相對移動。另外，立銑刀那樣的刀具在繞軸線旋轉的同時進行加工。在工件的加工中針對刀具施加力。例如，對刀具，向與刀具相對工件行進的方向相反的朝向施加力。另外，對進行旋轉的刀具，按照與刀具所旋轉的方向相反的朝向施加力。當在工件的加工中對刀具施加過大的力時，存在刀具破損或者主軸裝置發(fā)生故障之虞。例如，存在刀具折彎或者刀具的刃產生缺口之虞。

在日本特開2005-205517號公報中，公開有監(jiān)視工件在切削中的主軸負荷是否處于目標負荷范圍內的機床的切削控制方法。在該切削控制方法中，公開有在主軸負荷超過目標負荷范圍時，降低針對主軸的旋轉速度和切削進給速度的各速度設定值的各覆寫值，控制主軸的旋轉速度和切削進給速度。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻1：日本特開2005-205517號公報

技術實現(xiàn)要素：

通過在加工工件的期間監(jiān)視主軸的旋轉轉矩，能夠降低刀具、主軸裝置損傷的可能性。在上述日本特開平2005-205517號公報中的切削控制裝置中，使用主軸馬達的電流值來運算旋轉轉矩，監(jiān)視旋轉轉矩是否超過目標范圍。即，將主軸馬達輸出的旋轉轉矩判定為對刀具施加的力。但是，刀具具有各種刀具直徑。即使主軸馬達輸出的旋轉轉矩是預定的值，刀具從工件受到的切削力隨著刀具直徑而變化。例如，即使旋轉轉矩恒定，如果刀具直徑大，則在刀具和工件的接觸部分刀具受到的力小。

作為容許在刀具中對加工工件的部分施加的力，存在刀具的容許切削力。但是，存在作業(yè)者難以將主軸馬達輸出的旋轉轉矩和容許切削力關聯(lián)起來這樣的問題。在以往的技術中，采用作業(yè)者使用旋轉轉矩通過手動計算來計算實際的切削力，確認刀具的健全性的方法。

另外，作為確認刀具的健全性的方法，有預先進行與期望的加工相同的試驗加工，確認在刀具等中是否未產生損傷的方法。在刀具等中未產生損傷的情況下，能夠將進行了試驗加工時的旋轉轉矩用作容許轉矩。于是，能夠在實際的加工期間進行監(jiān)視以使旋轉轉矩不超過容許轉矩。但是，在該方法中需要預先實施與期望的加工相同的加工，存在生產性變低這樣的問題。

本發(fā)明的目的在于提供一種簡單地高精度地監(jiān)視刀具、主軸裝置的健全性的機床的控制方法以及機床的控制裝置。

本發(fā)明的機床的控制方法是在使通過主軸馬達旋轉的刀具和固定于平臺的工件相對移動的同時加工工件的機床的控制方法。在控制方法中，根據主軸馬達的轉矩指令值、電流指令值、或者實際的電流值，計算在工件的加工中刀具的預先設定的位置的從工件受到的實際的切削力，將所計算出的實際的切削力顯示于顯示部。

在上述發(fā)明中，根據容許對刀具的預先設定的位置施加的容許切削力，預先設定判定值，在實際的切削力超過判定值的情況下，使刀具相對工件的相對速度降低。

在上述發(fā)明中，針對多個刀具，預先決定使刀具從主軸的突出長度以及刀具直徑成為函數(shù)的容許切削力，根據在加工中使用的刀具的突出長度以及刀具直徑，計算與刀具的損傷有關的刀具的容許切削力。

在上述發(fā)明中，計算與刀具的損傷有關的刀具的容許切削力、與主軸裝置的軸承的損傷有關的軸承的容許切削力、以及與主軸馬達的損傷有關的主軸馬達的容許切削力，根據刀具的容許切削力、軸承的容許切削力以及主軸馬達的容許切削力中的、最小的容許切削力，設定判定值。

本發(fā)明的機床的控制裝置是在使通過主軸馬達旋轉的刀具和固定于平臺的工件相對移動的同時加工工件的機床的控制裝置?？刂蒲b置具備：切削力運算部，根據主軸馬達的轉矩指令值、電流指令值、或者實際的電流值，計算在工件的加工中刀具的預先設定的位置的從工件接受的實際的切削力；以及顯示部，顯示所計算出的實際的切削力。

根據本發(fā)明，能夠提供簡單地高精度地監(jiān)視刀具、主軸裝置的健全性的機床的控制方法以及機床的控制裝置。

附圖說明

圖1是機床的框圖。

圖2是機床的主軸頭和工件的部分的放大概略剖面圖。

圖3是說明切削力的刀具以及工件的概略圖。

圖4是機床的操作盤的概略正面圖。

圖5是實施方式中的刀具信息畫面。

圖6是用于計算刀具的容許切削力的數(shù)據表格的說明圖。

圖7是說明數(shù)據表格的內插的圖。

圖8是實施方式中的機床的第1控制的流程圖。

圖9是實施方式中的機床的第2控制的流程圖。

圖10是實施方式中的監(jiān)視信息畫面。

(符號說明)

1：機床；4：主軸；6：刀具；7：前軸承；8：后軸承；9：主軸馬達；15：工件；25：運算處理部；28：顯示部；30：操作部；37：運轉狀態(tài)傳感器；38：切削力控制部；39：切削力運算部；31：操作盤；56：刀具信息畫面；61：監(jiān)視信息畫面；62b：圖形；70：控制裝置。

具體實施方式

參照圖1至圖10，說明實施方式中的機床的控制方法以及機床的控制裝置。本實施方式的機床是根據加工程序自動地使刀具相對工件相對地移動來進行加工的數(shù)控機床。

圖1表示本實施方式中的機床的框圖。機床1具備控制各進給軸的移動裝置的控制裝置70。控制裝置70具備例如經由總線相互連接的cpu(centralprocessingunit(中央處理器))、ram(randomaccessmemory(隨機存取存儲器))、以及rom(readonlymemory(只讀存儲器))等。

控制裝置70包括輸入部71、讀取解釋部72、插值運算部73以及伺服控制部74。在通過數(shù)控機床加工的情況下，預先準備加工程序76。加工程序76能夠根據工件的目標形狀通過cam(computeraidedmanufacturing(計算機輔助制造))裝置等制作。工件的目標形狀能夠通過例如cad(computeraideddesign(計算機輔助設計))裝置制作。

在輸入部71輸入加工程序76。在加工程序76中包括刀具針對工件的相對移動的信息、主軸的旋轉速度的信息以及刀具的信息。此外，也可以將在控制裝置70的信息控制部20中將作業(yè)者新制作或者編輯而得到的加工程序輸入到輸入部71。

讀取解釋部72從輸入部71讀入加工程序76。讀取解釋部72將移動指令送出到插值運算部73。插值運算部73運算每個插值周期的各進給軸的位置指令值。例如，插值運算部73計算根據移動指令設定的每一時間間隔的各進給軸的移動量。插值運算部73將各進給軸的位置指令值送出到伺服控制部74。伺服控制部74根據位置指令值，驅動x軸、y軸、以及z軸等各進給軸的各軸伺服馬達75。另外，伺服控制部74驅動使刀具6旋轉的主軸馬達9。伺服控制部74從讀取解釋部72經由插值運算部73取得通過加工程序76指定的主軸馬達9的旋轉速度。伺服控制部74計算主軸馬達9的轉矩指令并將其變換為電流指令值而送出到主軸馬達9。

本實施方式的控制裝置70包括：信息控制部20，控制與工件的加工關聯(lián)的加工信息；操作部30，作業(yè)者輸入加工信息的輸入值等；以及顯示部28，顯示加工信息。作為加工信息，能夠例示與程序有關的信息、與刀具有關的信息、與坐標有關的信息、以及與加工中的機床、工件有關的信息。信息控制部20從輸入部71取得用于進行本次的加工的加工程序76。信息控制部20包括進行加工信息的運算、處理的運算處理部25。例如，運算處理部25能夠編輯從輸入部71輸入的加工程序76來制作本次加工的加工程序并將其送出到輸入部71。進而，運算處理部25能夠根據由作業(yè)者輸入的加工信息，進行預定的判斷、預定的計算。

操作部30包括具有鍵盤等通過作業(yè)者的手動操作輸入加工信息的手動輸入部29。本實施方式的操作部30包括顯示部28。在本實施方式中，顯示部28采用能夠通過接觸畫面選擇期望的部分的觸摸面板方式。通過作業(yè)者操作顯示部28的畫面，能夠輸入加工信息。作為操作部30并不限于該方式，能夠采用作業(yè)者能夠輸入加工信息的任意的裝置。

控制裝置70包括存儲加工信息的存儲部26。存儲部26除了上述rom、ram以外，也可以是經由通信接口連接的存儲卡、硬盤等存儲裝置。

信息控制部20包括控制在顯示部28中顯示的圖像的顯示控制部22。顯示控制部22從運算處理部25取得加工信息或者向運算處理部25提供加工信息。另外，顯示控制部22具有根據加工信息制作圖像，將該圖像顯示于顯示部28的功能。

控制裝置70包括檢測機床1的運轉狀態(tài)的運轉狀態(tài)傳感器37。信息控制部20能夠取得運轉狀態(tài)傳感器37的信號。作為運轉狀態(tài)傳感器37，能夠例示檢測各個進給軸的移動量的傳感器、安裝于各軸伺服馬達75、主軸馬達9的檢測旋轉速度的旋轉速度傳感器、以及檢測在主軸馬達9中實際上流過的電流值的電流傳感器等。檢測進給軸的移動量的傳感器和旋轉速度傳感器的輸出被反饋給伺服控制部74。檢測主軸馬達9的旋轉速度的旋轉速度傳感器的輸出還被送出到信息控制部20。另外，電流傳感器的輸出被送出到信息控制部20。

圖2是本實施方式中的主軸裝置的概略剖面圖。工件15固定于機床1的平臺。主軸裝置2包括支撐刀具6的主軸4和在內部有配置主軸4的殼體3。刀具6經由刀具保持架5被支撐于主軸4。

主軸裝置2包括使刀具6旋轉的主軸馬達9。本實施方式的主軸馬達9是配置于殼體3的內部的內置型旋轉機械。在殼體3的內表面，配置有定子9b。在主軸4的外表面配置有轉子9a。由定子9b以及轉子9a構成主軸馬達9。主軸4按照圓筒狀形成。在主軸4的內部內置有用于更換刀具6的裝置。本實施方式的主軸馬達9是內置型，但不限于這種方式，只要能夠使主軸4旋轉主軸馬達，能夠采用任意的機構。例如，也可以在殼體的外側配置主軸馬達。

在本實施方式中，將主軸4的旋轉軸線延伸的方向中的固定刀具6的一側稱為前側，將與固定刀具6的一側相反的一側稱為后側。主軸4的前側的端部支撐于作為一方的軸承的前軸承7。另外，主軸4的后側的端部支撐于作為另一方的軸承的后軸承8。作為軸承的前軸承7以及后軸承8支撐于殼體3。通過前軸承7以及后軸承8可旋轉地支撐主軸4。

圖3表示加工工件時的工件以及刀具的前端部的放大概略圖。在本實施方式中，作為刀具6以5刃的平頭立銑刀為例子進行說明。作為刀具6不限于平頭立銑刀，能夠采用任意的刀具。例如，能夠采用在通過主軸馬達9旋轉的同時加工工件的刀具。

參照圖1，控制裝置70根據與主軸馬達9的負荷有關的變量以及主軸4的旋轉速度，計算加工時的實際的切削力。另外，控制裝置70根據在存儲部26中預先存儲的機械參數(shù)，計算容許切削力，根據所計算出的容許切削力設定切削力的判定值。然后，控制裝置70通過將實際的切削力與判定值進行比較，判別刀具6以及主軸裝置2的健全性。

參照圖2以及圖3，說明對刀具6施加的實際的切削力。在圖3所示的例子中，通過由刀具6對工件15的表面的一部分進行切削加工。刀具6通過主軸馬達9繞箭頭91所示的朝向旋轉。然后，如箭頭92所示，使刀具6相對工件15相對地移動。在該例子中，使工件15停止而使刀具6在水平方向上移動。

切削力是在切削加工中對刀具6施加的力。切削力是在刀具6和工件15接觸的區(qū)域中產生的力，還被稱為切削阻力。一般在銑刀加工時的切削力有：向與刀具6的外周的旋轉方向相反的朝向的切線方向上作用的力、向與刀具6的進給方向相反的朝向作用的進給分力、以及向與刀具6的軸線方向的切入相反的朝向作用的背分力。這些分力中的主分力最大，其他2個分力小，所以不妨礙將主分力視為切削力。因此，在本實施方式中，在以下的說明中，將主分力稱為切削力。

在圖3中，表示刀具6的5個刃6a、6b、6c、6d、6e中的3個刃6a、6b、6c切削工件15的狀態(tài)。在該情況下，在刃6a、6b、6c的各個中，切削力在箭頭93a、93b、93c所示的切線方向上發(fā)揮作用。刀具6在箭頭92的方向上被搬送，所以接近刀具6的中心tc通過的刀具路徑tp且半徑方向的切入量大的刃6b的切削力(箭頭93b)變大。接下來，稍微離開刀具路徑tp的箭頭93a的刃6a的切削力(箭頭93a)變大，從刀具路徑tp離開了刀具半徑的距離的刃6c的切削力(箭頭93c)變小。其結果，從刀具中心tc在半徑方向上作用的切削力(箭頭95)成為實際上對切削作出貢獻的3個刃6a、6b、6c各自的切削力(箭頭93a、93b、93c)的合力。在圖3中，3個刃對切削作出貢獻，但還有在預定的瞬間僅2個刃對切削作出貢獻的情況。此時的箭頭95所示的切削力是這些2個刃的切削力的合力。

箭頭95所示的切削力是x方向的分量(箭頭95x)以及y方向的分量(箭頭95y)的合力。箭頭95所示的切削力的x分量(箭頭95x)是箭頭93a的切削力的x分量(箭頭93ax)、箭頭93b的切削力的x分量(箭頭93bx)以及箭頭93c的切削力的x分量(在圖3中零)的合計。箭頭95所示的切削力的y分量(箭頭95y)是箭頭93a的切削力的y分量(箭頭93ay)、箭頭93b的切削力的y分量(箭頭93by)以及箭頭93c的切削力的y分量(在圖3中箭頭93c)的合計。在本實施方式中，刀具6的預先設定的位置的從工件15受到的實際的切削力成為從刀具6的前端的中心tp在半徑方向上作用的箭頭95所示的切削力。作為刀具6的預先設定的位置，不限于刀具6的前端的中心tp，能夠設定于任意的位置。例如，在球頭立銑刀的情況下，能夠使刀具的前端的球狀部的中心成為預先設定的位置。另外，在僅用立銑刀的側面加工工件的邊緣的情況下，能夠將刀具和工件接觸的軸線方向的區(qū)間的中點決定為預先設定的位置。

接下來，說明判定實際的切削力的切削力的判定值。參照圖2，在對刀具6施加過大的切削力時，有刀具6破損的情況。例如，在切削力變大時，有刀具6折彎或者刀具6的刃產生缺口的情況。因此，在本實施方式中，考慮與刀具的損傷有關的刀具的容許切削力。

另外，作為過大的切削力所引起的主軸裝置2的故障，能夠例示支撐主軸4的軸承的破損。例如，在切削力變大時，有前軸承7或者后軸承8機械性地或者熱性地損傷的情況。因此，在本實施方式中，考慮與軸承的損傷有關的軸承的容許切削力。

進而，作為主軸裝置2的故障，能夠例示主軸馬達9的破損。例如，在切削力變大時，有在主軸馬達9中流過大的電流，主軸馬達9燒焦的情況。因此，在本實施方式中，考慮與主軸馬達的損傷有關的主軸馬達的容許切削力。

相比于刀具的容許切削力，一般軸承的容許切削力的一方更大。另外，相比于軸承的容許切削力，主軸馬達的容許切削力的一方更大。但是，有這些容許切削力的大小的順序逆轉的情況。例如，在刀具6的刀具直徑非常大的情況下，有刀具的容許切削力比軸承的容許切削力更大的情況。或者在軸承的機械強度非常大的情況下，有軸承的容許切削力比主軸馬達的容許切削力更大的情況。

本實施方式的控制裝置70計算并比較刀具的容許切削力、軸承的容許切削力以及主軸馬達的容許切削力。然后，控制裝置70將最小的容許切削力設定為切削力的判定值。即，控制裝置70比較3個容許切削力，將最小的容許切削力設定為實際的切削力的判定值。然后控制裝置70將實際的切削力與判定值進行比較。

參照圖1，運算處理部25包括切削力運算部39。切削力運算部39取得在加工程序76中記載的刀具的種類以及刀具直徑。或者切削力運算部39取得在存儲部26中所存儲的刀具的種類以及刀具直徑。切削力運算部39從伺服控制部74或者運轉狀態(tài)傳感器37取得與主軸馬達9的負荷有關的變量。在本實施方式中，作為與負荷有關的變量，取得用于驅動主軸馬達9的電流指令值。

作為切削力運算部39所取得的與負荷有關的變量，除了電流指令值以外，還能夠采用針對主軸馬達9的轉矩指令值、在主軸馬達9中流過的實際的電流值等。切削力運算部39從運轉狀態(tài)傳感器37取得主軸馬達9的旋轉速度、即主軸4的旋轉速度。然后，切削力運算部39計算對刀具施加的實際的切削力。顯示控制部22將所計算出的實際的切削力顯示于顯示部28。

運算處理部25包括切削力控制部38。切削力控制部38取得刀具的種類、刀具長度以及刀具直徑。另外，在存儲部26中，存儲有用于計算容許切削力的信息。切削力控制部38計算容許切削力，設定切削力的判定值。顯示控制部22將所設定的切削力的判定值顯示于顯示部28。本實施方式的切削力控制部38計算軸承的容許切削力以及刀具的容許切削力。主軸馬達的容許切削力預先存儲于存儲部26。切削力控制部38比較3個容許切削力，根據最小的容許切削力設定判定值。

進而，切削力控制部38將實際的切削力與切削力的判定值進行比較。然后，切削力控制部38在實際的切削力超過判定值的情況下，降低主軸的進給速度。即，切削力控制部38使刀具6相對工件15的相對速度降低。在降低相對速度中，包括使刀具6相對工件15的相對速度成為零的情況。切削力控制部38降低進給速度的覆寫值，并將其送出到讀取解釋部72。顯示控制部22將在繼續(xù)相對移動的同時使進給速度降低的警告顯示于顯示部28?；蛘咔邢髁刂撇?8將使刀具6針對工件15的相對速度成為零的指令，送出到讀取解釋部72。顯示控制部22將使進給速度成為零的報警顯示于顯示部28。

圖4表示在機床的控制裝置中所配置的操作盤的正面圖。參照圖1以及圖4，控制裝置70的操作部30包括操作盤31。操作盤31包括鍵輸入部32。在鍵輸入部32中，配置有多個鍵開關。通過按壓鍵輸入部32的鍵開關，能夠輸入預定的數(shù)字、文字。另外，操作盤31包括選擇預定的操作的操作開關部34以及設定覆寫值的覆寫設定部33。覆寫設定部33能夠例如通過手動設定主軸的旋轉速度的覆寫值、加工的進給速度的覆寫值等。鍵輸入部32、操作開關部34以及覆寫設定部33等作為手動輸入部29而發(fā)揮功能。另外，操作盤31包括在機床1的異常時即刻使機床1停止的緊急停止按鈕36、用于開始機床1的驅動的執(zhí)行按鈕35等按鈕。另外，在操作盤31中，包括由顯示面板構成的顯示部28。

圖5表示在操作盤31的顯示部28中顯示的刀具信息畫面。刀具信息畫面56是用于輸入、顯示以及編輯與刀具有關的信息的畫面。在畫面的左側，配置有切換所顯示的信息的選擇部51a～51f。在圖5的例子中，通過作業(yè)者按壓刀具信息的選擇部51b，顯示刀具信息畫面56。

作業(yè)者通過按壓選擇部51a～51d，能夠顯示在實際的加工時頻繁地使用的主畫面。通過按壓程序編輯的選擇部51a，能夠顯示程序編輯畫面。程序編輯畫面是用于顯示以及編輯加工程序的畫面。通過按壓坐標信息的選擇部51c，能夠顯示坐標信息畫面。坐標信息畫面是用于輸入、顯示以及編輯坐標信息的畫面。通過按壓程序執(zhí)行信息的選擇部51d，能夠顯示執(zhí)行信息畫面。執(zhí)行信息畫面是在執(zhí)行加工程序的期間顯示機床的狀態(tài)、加工狀態(tài)的畫面。通過按壓加工結果的選擇部51e，能夠顯示加工結果畫面。加工結果畫面是在加工后進行工件的檢查或者顯示工件的檢查結果的畫面。通過按壓監(jiān)視信息畫面的選擇部51f，能夠顯示監(jiān)視信息畫面。監(jiān)視信息畫面是在加工工件的期間監(jiān)視切削力等加工的狀態(tài)的畫面。

在各個主畫面的下部配置有按鈕區(qū)域54。在按鈕區(qū)域54配置有用于進行預先決定的操作的按鈕。

在刀具信息畫面56中，具有選擇顯示在加工中使用的刀具的畫面的選擇部56a和選擇顯示以及編輯在存儲部26中所存儲的所有刀具的信息的畫面的選擇部56b。在此，選擇刀具數(shù)據的選擇部56b。各個刀具的信息以表形式顯示。刀具編號是用于確定各個刀具的編號。在刀座編號的欄中，表示刀具盒的工具刀座的編號。

在刀具信息畫面56中，形成為能夠針對各個刀具顯示多個信息。通過移動滾動條56d能夠顯示在畫面中未顯示的刀具的信息。另外，通過移動滾動條56c能夠顯示關于各個刀具的各種信息。在顯示欄57a中顯示刀具的種類。在顯示欄57b中顯示各個刀具的刀具長度。在顯示欄57c中顯示各個刀具的刀具直徑。在顯示欄57d中，顯示根據刀具種類、刀具長度以及刀具直徑計算出的刀具的容許切削力。針對各個顯示欄57a、57b、57c、57d作業(yè)者能夠輸入或者編輯期望的信息?；蛘哌\算處理部25能夠從加工程序讀入刀具的種類、刀具長度以及刀具直徑。

接下來，說明用于設定切削力的判定值的容許切削力的計算方法。能夠根據刀具的種類、刀具長度以及刀具直徑，計算容許切削力。參照圖2，刀具直徑td是刀具6的直徑，刀具長度tl是從主軸4的前側的端面至刀具6的前端的長度。換言之，刀具長度tl是刀具6從主軸4的突出長度。

首先，說明軸承的容許切削力的計算方法。參照圖2，主軸4支撐于前軸承7和后軸承8。切削力控制部38根據各個軸承的耐荷重，計算能夠如箭頭95所示對刀具6的前端施加的荷重、即徑向的容許切削力。

距離l1是在主軸4的軸向上主軸4的前側的端面與前軸承7的位置之間的長度。在軸向上配置有多個前軸承7的情況下，將配置有多個前軸承7的區(qū)域中的軸向的中點的位置選定為前軸承7的位置。距離l2是在主軸4的軸向上前軸承7與后軸承8之間的長度。在配置有多個后軸承8的情況下，將配置有多個后軸承8的區(qū)域中的軸向的中點的位置選定為后軸承8的位置。然后，使用這些距離l1、l2來計算容許切削力。

在此，研究前軸承7破損的情況?？紤]在對刀具6的前端施加大的切削力時，后軸承8的位置成為支點而對前軸承7施加荷重，前軸承7破損。前軸承7的耐荷重ff預先決定。能夠使用前軸承7的耐荷重ff，用下式(1)表示與前軸承7有關的容許切削力ff-limit。

[式1]

ff-limit：與前軸承相關的容許切削力

tl：刀具長度[mm]

l1：主軸的前端與前軸承之間的距離[mm]

l2：軸承彼此的距離[mm]

ff：前軸承的耐荷重[n]

接下來，研究后軸承8破損的情況?？紤]在對刀具6的前端施加大的切削力時，前軸承7的位置成為支點而對后軸承8施加荷重，后軸承8破損。后軸承8的耐荷重fr預先決定。能夠使用后軸承8的耐荷重fr，用下式(2)表示與后軸承8有關的容許切削力fr-limit。

[式2]

ff-limit：與后軸承相關的容許切削力[n]

fr：后軸承的耐荷重[n]

在對刀具6施加了大的切削力的情況下，上述式(1)以及式(2)中的小的容許切削力的軸承首先破損。因此，將容許切削力ff-limit以及容許切削力fr-limit中的小的一方的值選定為軸承的容許切削力。

這樣，能夠根據刀具長度tl，計算軸承的容許切削力。軸承的容許切削力不限于上述計算方法，能夠通過任意的方法計算能夠避免軸承破損之虞的容許切削力。

關于與刀具的損傷有關的刀具的容許切削力，研究如箭頭95所示，在對刀具6的前端施加了徑向的切削力時刀具破損的情況。刀具的容許切削力依賴于刀具直徑以及刀具長度。刀具6的刀具直徑td越大，越難以破損，刀具的容許切削力也越大。另外，刀具6的刀具長度tl越大，越易于破損，刀具的容許切削力越小。在本實施方式中，將刀具假設為圓柱狀的棒，根據該圓柱狀的棒的剪切界限，計算刀具的容許切削力。

圖6表示基于刀具長度以及刀具直徑的刀具的容許切削力的數(shù)據表格的說明圖。在本實施方式中，根據使刀具長度以及刀具直徑成為函數(shù)的數(shù)據表格，計算刀具的容許切削力。將這樣的數(shù)據表格，針對刀具的每個種類，預先存儲于存儲部26。此外，關于刀具的容許切削力的數(shù)據表格，除了刀具的種類以外，也可以針對刀具的每個材質，預先存儲于存儲部26。

切削力控制部38根據所使用的刀具6的刀具長度以及刀具直徑，計算刀具的容許切削力。在圖6所示的例子中，關于刀具長度tl，設定刀具長度tl1至刀具長度tl6。另外，關于刀具直徑td，設定刀具直徑d1至刀具直徑d4。關于各個刀具長度以及刀具直徑，設定刀具的容許切削力fmn。例如，刀具長度tl1以及刀具直徑d1的刀具成為容許切削力f11。根據該數(shù)據表格，通過內插計算所使用的刀具直徑dx以及刀具長度tly的刀具的容許切削力fxy。

圖7表示說明計算刀具的容許切削力時的內插的圖。在該例子中，使用刀具長度tl1、tl2以及刀具直徑d1、d2各自的容許切削力f11、f12、f21、f22，來計算容許切削力fxy。各個內分比a、b、c、d如下式(3)至式(6)所示。

[式3]

b＝1-a…(4)

d＝1-c…(6)

dm：刀具直徑[mm]

dln：刀具長度[mm]

a,b,c,d：內分比

然后，能夠如下式(7)所示，通過內分點的公式，計算刀具長度tly以及刀具直徑dx的容許切削力fxy。

[式4]

fα＝f11×b×d+f12×a×d+f21×b×c+f22×a×c…(7)

fxy,f11,f12,f21,f22：容許切削力

這樣，在本實施方式中，將使刀具長度以及刀具直徑成為函數(shù)的多個刀具的容許切削力預先決定為數(shù)據表格。然后，根據在加工中使用的刀具的刀具長度以及刀具直徑，計算刀具的容許切削力。通過該方法，能夠容易地計算刀具的容許切削力。

參照圖1以及圖5，在本實施方式中，通過顯示刀具信息畫面56，自動地計算刀具的容許切削力。切削力控制部38能夠從加工程序76讀入刀具長度、刀具直徑、以及刀具種類?；蛘咦鳂I(yè)者能夠操作操作部30，預先輸入到信息控制部20，存儲于存儲部26。在該情況下，切削力控制部38從存儲部26取得刀具長度、刀具直徑、以及刀具種類。接下來，切削力控制部38計算刀具的容許切削力。顯示控制部22在顯示欄57d中顯示所計算出的刀具的容許切削力。

在作業(yè)者在顯示欄57d中通過手動輸入輸入了刀具的容許切削力的情況下，在顯示欄57e中顯示表示作業(yè)者輸入的標志。例如，關于刀具編號是第4的平頭立銑刀，由作業(yè)者輸入刀具的容許切削力，在顯示欄57e中顯示標志。

圖8表示設定判定對刀具施加的實際的切削力的判定值的控制的流程圖。該控制能夠每當變更刀具時實施?；蛘?，能夠每當主軸的旋轉速度變化時實施。在本實施方式中，在運算處理部25的切削力控制部38中實施該控制。

在步驟111中，判別是否設定了刀具直徑。在未設定刀具直徑的情況下，轉移到步驟112。在未設定刀具直徑的情況下，不能計算刀具的容許切削力。另外，不能計算后述的式(9)的主軸馬達的負荷率的判定值。因此，作為容許切削力，設定主軸馬達的容許切削力。在步驟112中，從存儲部26讀入主軸馬達的容許切削力。然后，在步驟113中，將主軸馬達的容許切削力設定為判定值。

在步驟111中，當設定了刀具直徑的情況下，轉移到步驟114。在步驟114中，判別是否設定了刀具長度。在步驟114中，當未設定刀具長度的情況下，轉移到步驟118。在該情況下，不計算刀具的容許切削力，而計算軸承的容許切削力。例如，能夠使刀具長度成為零而計算軸承的容許切削力。因此，不進行步驟115至步驟117中的刀具的容許切削力的計算而轉移到步驟118。

在步驟114中，當設定了刀具長度的情況下，轉移到步驟115。在步驟115中，判別是否設定了刀具種類。在步驟115中，當未設定刀具種類的情況下，轉移到步驟116。在本實施方式中，在未設定刀具種類的情況下，將刀具種類設定為平頭立銑刀。即，將刀具假設為平頭立銑刀而計算容許切削力。

在步驟115中，當設定了刀具種類的情況下，轉移到步驟117。在步驟117中，使用上述式(3)至式(7)，計算刀具的容許切削力。在步驟118中，使用上述式(1)以及式(2)來計算軸承的容許切削力。在步驟119中，從存儲部26讀入主軸馬達的容許切削力。

在步驟120中，設定根據容許切削力判定實際的切削力的判定值。各個容許切削力的單位是力的單位。將刀具的容許切削力、軸承的容許切削力、以及主軸馬達的容許切削力中的最小的容許切削力設定為切削力的判定值。

在本實施方式中，計算與刀具的損傷有關的刀具的容許切削力、與主軸裝置的軸承的損傷有關的軸承的容許切削力、以及與主軸馬達的損傷有關的主軸馬達的容許切削力。然后，根據這些容許切削力中的最小的容許切削力，設定判定值。通過實施該控制，能夠在安全側設定切削力的判定值，監(jiān)視刀具、主軸裝置。此外，在本實施方式中，將最小的容許切削力設定為判定值，但不限于該方式，能夠根據容許切削力設定判定值。例如，也可以對所選定的容許切削力減去預先決定的余量來決定判定值。

接下來，說明根據所設定的判定值，在加工期間中監(jiān)視實際的切削力的控制。參照圖1，能夠通過切削力運算部39，計算實際的切削力。另外，能夠通過切削力控制部38，判定實際的切削力。

圖9表示在加工工件的期間中進行的控制的流程圖。例如，能夠針對預先決定的每一時間間隔進行圖9所示的控制。在步驟131中，讀入所設定的切削力的判定值。

接下來，計算對刀具施加的實際的切削力。在步驟132中，從運轉狀態(tài)傳感器37取得主軸4的旋轉速度。在步驟133中，從運轉狀態(tài)傳感器37取得主軸馬達的負荷率。主軸馬達的負荷率是主軸馬達的加工中的輸出相對主軸馬達的最大輸出的比。在本實施方式中，作為主軸馬達的輸出，檢測電流值。即，作為主軸馬達的負荷率，計算加工中的電流值相對主軸馬達的額定電流的比。

接下來，在步驟134中，計算實際的切削力。切削力運算部39根據下式(8)，計算實際的切削力。

[式5]

f：實際的切削力[n]

pmax：主軸最大輸出[kw]

n：主軸的旋轉速度[min^-1]

lmax：主軸馬達的最大輸出時的負荷率[％]

r：刀具半徑[mm]

cl：主軸馬達的負荷率[％]

實際的切削力f依賴于主軸的旋轉速度以及刀具半徑。在本實施方式中，即使主軸的旋轉速度變化或者更換刀具，也能夠計算實際的切削力。接下來，在步驟135中，將實際的切削力以及判定值顯示于顯示部28。

圖10表示加工工件的期間中的監(jiān)視信息畫面。按壓選擇部51f而顯示監(jiān)視信息畫面。進而，按壓按鈕區(qū)域54的按鈕54a而從所顯示的選擇菜單選定切削力。與切削力有關的監(jiān)視信息畫面61具有顯示區(qū)域61a、61b、61c、61d。

在顯示區(qū)域61a中，顯示出工件的加工時的主軸裝置的信息以及與刀具相對工件的移動有關的信息。在顯示區(qū)域61b中，顯示出主軸馬達的負荷率。進而，顯示出主軸馬達的負荷率的直至當前為止的最大值、最小值以及平均值。另外，在顯示區(qū)域61c中，顯示出當前的切削力(實際的切削力)以及切削力的判定值。另外，在顯示區(qū)域61c中，顯示出實際的切削力超過判定值時的運轉模式。

本實施方式的控制裝置70在實際的切削力超過判定值時，能夠實施在繼續(xù)相對移動的同時降低進給速度的控制?；蛘呖刂蒲b置70能夠在實際的切削力超過判定值時，實施使進給速度成為零的控制。通過按壓按鈕54b，能夠選擇使進給速度成為零的控制、即停止加工的sl運轉模式。通過按壓按鈕54c，能夠選擇在繼續(xù)刀具針對工件的相對移動的同時降低進給速度的ac運轉模式。在圖10所示的例子中，選定了ac運轉模式。在顯示區(qū)域61c顯示出選擇了ac運轉模式。

在顯示區(qū)域61d顯示出主軸馬達的負荷率的圖形62a、和切削力的圖形62b。各個圖形的橫軸是時間。主軸馬達的負荷率的圖形的縱軸的單位是“％”。切削力的圖形的縱軸的單位是“n”。在各個圖形中，顯示出sl運轉模式的判定值和ac運轉模式的判定值。在本實施方式中，將所選定的容許切削力設為sl運轉模式的判定值。能夠對sl運轉模式的判定值乘以預先決定的比例來計算ac運轉模式的判定值。各個運轉模式的判定值不限于該方式，能夠根據容許切削力任意地設定。

在各個圖形62a、62b中，顯示出判定值的線。另外，用條形圖表示在實際的加工期間中所檢測出的主軸馬達的負荷率和切削力。這樣，在本實施方式中，能夠計算在工件的加工中刀具從工件受到的切削力，將所計算出的切削力顯示于顯示部。因此，作業(yè)者能夠確認隨著時間變化的實際的切削力。作業(yè)者能夠掌握對刀具施加的實際的切削力，能夠簡單地高精度地監(jiān)視刀具、主軸裝置的健全性。

參照圖9，接下來，在步驟136中，切削力控制部38比較實際的切削力和判定值。在本實施方式中，為了將實際的切削力與切削力的判定值進行比較，將切削力的判定值換算為與主軸馬達的負荷率對應的變量。然后，將所換算出的判定值與主軸馬達的負荷率進行比較。為了將切削力的判定值換算為與主軸馬達的負荷率對應的判定值，使用下式(9)。

[式6]

sllim：主軸馬達的負荷率的判定值[％]

n：主軸的旋轉速度[min^-1]

lmax：主軸馬達的最大輸出時的負荷率[％]

r：刀具半徑[mm]

pmax：主軸最大輸出[kw]

δ：切削力換算系數(shù)

flim：切削力的判定值[n]

在此，主軸最大輸出pmax是依賴于主軸的旋轉速度的主軸馬達的最大輸出。將主軸最大輸出pmax預先存儲于存儲部。比較這樣計算出的主軸馬達的負荷率的判定值sllim和實際的主軸馬達的負荷率。如果主軸馬達的負荷率超過主軸馬達的負荷率的判定值sllim，則能夠判別為實際的切削力超過切削力的判定值。此外，能夠通過實驗預先求出切削力換算系數(shù)δ。

在本實施方式中，將切削力的判定值變換為與主軸馬達的負荷率相同的單位來比較切削力，但不限于該方式，也可以按照切削力的單位，比較判定值和實際的切削力。此外，在圖8的步驟120中的判定值的設定中，也可以將多個容許切削力換算為與主軸馬達的負荷率相同的單位，比較多個容許切削力。在該情況下，關于主軸馬達的容許切削力，能夠預先將換算為與主軸馬達的負荷率相同的單位而得到的值存儲于存儲部。

在步驟136中，在實際的切削力小于等于切削力的判定值的情況下，能夠判別為未對刀具以及主軸裝置施加過大的力。能夠判別為確保了刀具以及主軸裝置的健全性。在這種情況下，能夠結束該控制。

在步驟136中，在實際的切削力大于切削力的判定值的情況下，轉移到步驟137。在步驟137中，判別是否選擇了在繼續(xù)刀具相對工件的相對移動的同時使進給速度降低的控制。即，判別是否選擇了上述ac運轉模式。在步驟137中，在選擇了使進給速度降低的控制的情況下，轉移到步驟138。

在步驟138中，在繼續(xù)刀具相對工件的相對移動的同時降低進給速度。切削力控制部38進行減小進給速度的覆寫值的控制。覆寫值的降低幅度可預先決定?；蛘吣軌蜻M行實際的切削力和判定值的差越大，越增大覆寫值的降低幅度的控制。

接下來，在步驟139中，在顯示部28中顯示通知實際的切削力超過判定值而降低了進給速度的警告的圖像。例如，在顯示部28中在主畫面上重疊顯示比主畫面小的輔助畫面，在輔助畫面中顯示警告的圖像。

在步驟137中未選擇使進給速度降低的控制的情況下，轉移到步驟140。在該情況下，選定使刀具相對工件的相對速度成為零的控制。即，選擇上述sl運轉模式。在步驟140中，停止工件的加工。切削力控制部38將使進給速度成為零的指令送出到讀取解釋部72。然后，使刀具針對工件的進給速度成為零。

接下來，在步驟141中，在顯示部28中顯示通知實際的切削力超過判定值而停止了加工的報警的圖像。例如，在顯示部28中在主畫面上重疊顯示比主畫面小的輔助畫面，在輔助畫面中顯示報警的圖像。

作業(yè)者通過觀察警告的圖像、報警的圖像，能夠掌握實際的切削力超過預定的判定值而進給速度被降低或者加工被停止。在實際的切削力超過判定值的情況下，通過采用使刀具相對工件的相對速度降低的方法，能夠抑制主軸裝置、刀具的破損。此外，在實施了進給速度的降低控制的情況下，在比預先決定的時間長的期間內實際的切削力未超過判定值的情況下，也可以實施增大進給速度的控制。例如，也可以實施使進給速度返回至減速前的原來的速度的控制。

這樣，根據主軸馬達的轉矩指令值、電流指令值、或者實際的電流值，運算并顯示每時每刻的實際的切削力，所以作業(yè)者易于理解在機床的操作說明書中以“kgf”或者“n”(牛頓)的單位記載的容許切削力和使用刀具的關聯(lián)性。另外，在用刀具加工的情況下，能夠容易且大致正確地判斷能夠對刀具施加的切削力的大小。進而，能夠自動地設定判定值，所以作業(yè)者的負擔被減輕。

在上述各個控制中，能夠在功能以及作用未被變更的范圍內適宜地變更步驟的順序。上述實施方式可適宜地組合。

在上述各個圖中，對同一或者相等的部分附加了同一符號。此外，上述實施方式僅為例示而未限定發(fā)明。另外，在實施方式中，包括權利要求所述的方式的變更。