CN103348295B - 数控装置 - Google Patents

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Abstract

设有：同时同步攻螺纹指令处理单元（16），其对同时同步攻螺纹指令进行解析；攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元（21），其对主机构组和副机构组的S1轴、S2轴的加减速时间常数进行比较，选择较长一方的时间常数；开孔轴（X1）加减速处理单元（22），其基于通过攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元（21）选择的主轴时间常数、所指示的主轴转速，计算X轴的加减速移动量，并使X轴移动至所指示的位置；同步攻螺纹插补处理单元（23），其根据开孔轴（X1）加减速处理单元的输出即开孔轴的移动量和螺距进行计算，使攻螺纹主轴与开孔轴同步；以及攻螺纹主轴同步处理单元（55），其将攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元的输出即攻螺纹主轴旋转量，作为同步数据转记在同步侧。

Description

数控装置
技术领域
本发明涉及一种由数控（Numerical Control，以下简称为NC）装置控制的数控车床进行工件加工的技术。更详细地说，涉及偏心加工，即，在车床加工中，在垂直于XZ平面且与X轴方向垂直相交的平面上，在从X坐标轴向Y轴方向偏离的位置进行开孔等的加工。
背景技术
当前，作为复合加工车床的类型之一，存在如下机械，其具有与X（工件半径方向）Z（工件轴向）平面正交的作为附加轴的Y轴，能够在从X坐标轴向Y轴方向偏离的位置进行开孔等加工。
另外，作为与其不同的形式之一，存在如下机械，其具有：C轴，其把持工件，并进行旋转位置控制；X轴，其以与该C轴中心方向接近/分离的方式受到位置控制；Z轴，其同样地在C轴的轴线方向上移动；以及转塔轴（H轴），其由所述X轴和Z轴驱动，可以与所述C轴轴线垂直地旋转至任意角度。在这种车床中，除了通常的对工件圆柱表面的切削加工之外，还可以通过实际不存在的虚拟Y轴在工件的圆周方向上进行平面加工。该加工将圆形剖面的一部分沿直线切掉而形成类似D字的剖面，因此被称作D切削。
此外，如果在工件的正反两面进行所述D切削的加工，则加工成将圆形剖面的两侧切掉的形状，成为双D切削（由于加工而成的工件的剖面像扳手的开口部，因此有时也称为扳手切削）。该加工可以使用现有机械对同一工件实施2次所述D切削而实现。
为了利用所述后一种形式的机械实现所述D切削加工，假想出沿把持在C轴上的工件的半径方向而从中心远离任意距离的平面，使H轴旋转，相对于C轴中心方向，使H轴上的旋转刀具朝向C轴中心方向，相对于从C轴中心远离后的位置，使刀具朝向该方向，并且，使C轴旋转以与该刀具垂直。这时，由于从连结C轴中心和H轴中心的线向Y轴方向偏移后的位置成为加工点，因此加工面与刀具前端远离。因此，需要计算此距离，并使H轴中心向C轴中心方向（X轴方向）移动。通过在C轴的工件圆周上，从假想出的面的一端至另一端为止连续地以使得虚拟Y轴上的速度达到指令速度的方式执行这一连串控制，从而实现希望的加工。如前所述，按照刀具前端（=加工面）与工件中心的距离对X轴进行位置控制。
在专利文献1中，公开了为了实现所述加工而对C轴转动和刀具（转塔轴）摆动在机械中进行同步控制的技术，在专利文献2中，公开了一种机械的结构及动作方法，该机械进行与前述技术类似的动作，以全伺服控制的结构为一组，共设有6组。在这些文献中对机械构造或各部分的动作进行了说明，可以通过这些控制进行所谓的D切削加工或在D切削面的平面上进行开孔等。
另外，在专利文献3中图示出与所述D切削相似的加工内容，但由于是由X、Z、主轴/C轴、固定角度分度转塔构成的机械，所以不能进行Y轴控制。因此，在对工件外径部进行开孔的情况下，孔的方向全部朝向工件的中心，无法开设与D切削面或扳手切削面的平面垂直的孔。
专利文献1：日本特公平3－033441号公报（相关说明：第8页第16节第32行至第9页第17节第28行、第9页第18节第18行至第10页第19节第29行、图3、图4）
专利文献2：日本特开2000－218422号公报（相关说明：第5页第7节第25行至该节第34行、第10页第18节第25行至第11页第19节第32行、图7至图11）
专利文献3：日本特开昭60－044239号公报（相关说明：第5页第4节至第6页第2节第17行、图10的外径点加工的线形状（1e））
发明内容
在图7所示的由一组XZHC轴及同步攻螺纹主轴S轴构成的现有机械结构中，按照能够以把持工件的C轴为中心而沿X轴方向移动的方式配置有转塔轴（H轴），该H轴可以沿X轴方向的圆周方向（工件的半径方向）进行摆动，H轴可以旋转控制为任意角度。该机械即使没有Y轴作为实际的轴，也可以像有Y轴一样进行控制，即，能够进行虚拟Y轴控制。
根据该结构，通过使H轴和C轴同步地等角度旋转，并使H轴沿X轴方向与所述旋转同步地使旋转刀具接近/分离，从而可以进行D切削加工，或在从工件中心远离后的位置假想出平面，向与该平面垂直的方向进行切削或开孔等加工动作。
要在所述结构的机械中对加工后的D切削面进行例如同步攻螺纹加工，需要进行：由C轴、H轴、X轴协作进行的X轴方向进给；以使刀具行进方向与Y轴垂直的方式维持角度的C轴与H轴的同步旋转；以及使旋转刀具用主轴即S轴的攻螺纹刀具与螺距和进给速度相配合而旋转的同步旋转控制。
目前，在由XZHC轴及同步攻螺纹主轴S轴组成的单机构组结构的机械中，能够通过与通常的同步攻螺纹相同的控制，进行同步攻螺纹加工，但要对扳手切削后的两个面同时进行两个同步攻螺纹加工，如图1所示，需要将具有H2、X2、S2轴的刀具台，相对于已有的所述刀具台（具有H1、X1、S1轴的刀具台）追加在隔着工件而点对称的位置。而且，由于Z轴在刀具与工件之间为相对关系，因此Z轴可以设置在刀具台侧或工件保持侧的任一侧，但通常设置在刀具台侧。
但是，即使如上所述单纯是追加刀具台，如果没有使两个刀具台的动作同步、并使两个刀具台上的两个旋转刀具用主轴同步，仍无法进行适当的同步攻螺纹加工。
另外，为了将两个攻螺纹刀具以相同速度模式向刀具轴方向驱动，使其在圆周方向旋转驱动，有可能针对相同名称的轴，使用不同规格的电动机，从而使加减速模式或加减速时间常数不同，因此必须使它们一致。此外，如果不对同步攻螺纹主轴特别注意，螺纹牙有时会被压坏。
本发明就是为了解决所述课题而提出的，其目的在于提供一种数控装置，其通过对机械进行控制，从而能够高精度地同时对工件直径方向的两个面进行同步攻螺纹加工，其中，该机械构成为相对于使工件旋转的一个C1轴将主机构组和副机构组点对称配置，主机构组由X1轴、H1轴、及S1轴构成，副机构组由X2轴、H2轴及S2轴构成。
本发明的数控装置对机械进行控制，该机械构成为相对于一个C1轴将主机构组和副机构组点对称配置，主机构组由X1轴、H1轴及S1轴构成，副机构组由X2轴、H2轴及S2轴构成，在该数控装置中，设有：攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元，其对所述主机构组和副机构组各自的S1轴、S2轴的加减速时间常数进行比较，选择较长一方的时间常数；开孔轴（X1）加减速处理单元，其基于通过所述攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元选择的主轴时间常数、所指示的主轴转速，进行X1轴的加减速移动量计算及加减速处理；攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元，其根据从所述开孔轴（X1）加减速处理单元输出的X1轴移动量计算攻螺纹主轴的旋转量；以及攻螺纹主轴（S2）同步处理单元，其将由所述攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元计算得到的攻螺纹主轴旋转量作为同步数据而转记在同步侧，该数控装置通过使用主机构组侧的X1轴、H1轴、S1轴的驱动数据对副机构组侧的X2轴、H2轴、S2轴进行驱动，从而对所述机械进行控制，以同时对把持在C1轴上的工件的直径方向两个表面进行同步攻螺纹加工。
另外，本发明的数控装置对机械进行控制，该机械构成为相对于一个C1轴将主机构组和副机构组相对配置，主机构组由X1轴、H1轴及S1轴构成，副机构组由X2轴、H2轴及S2轴构成，在该数控装置中，设有：同时同步攻螺纹指令处理单元，其用于新设定对多个刀具主轴同时进行驱动而进行同步攻螺纹加工的同时同步攻螺纹指令，并且对所述同时同步攻螺纹指令进行解析处理；攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元，其对所述主机构组和副机构组各自的S1轴、S2轴的加减速时间常数进行比较，选择较长一方的时间常数；开孔轴（X1）加减速处理单元，其基于通过所述攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元选择的主轴时间常数、所指示的主轴转速，进行X轴的加减速移动量计算及加减速处理；攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元，其根据从所述开孔轴（X1）加减速处理单元输出的X轴移动量计算攻螺纹主轴的旋转量；以及攻螺纹主轴（S2）同步处理单元，其将由所述攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元计算得到的攻螺纹主轴旋转量作为同步数据而转记在同步侧，该数控装置通过使用主机构组侧的X1轴、H1轴的驱动数据对副机构组侧的X2轴、H2轴进行驱动，并且，对于S1轴、S2轴，通过使用由同时同步攻螺纹指令中指定的基准/同步指定而指定为基准的S轴驱动数据，对同步侧S轴进行驱动，从而对所述机械进行控制，以同时对把持在C1轴上的工件的直径方向两个表面进行同步攻螺纹加工。
发明的效果
根据本发明，能够以两个机构组各自的旋转刀具驱动部的伺服电动机不发生振动的最大扭矩，进行适当且可靠的同时同步攻螺纹加工控制。从而以大约现有的一半时间在工件两个表面同时完成同步攻螺纹加工，因此，具有生产率达到大约两倍的显著工业效果。
另外，根据本发明，能够选择以两个机构组的哪一个的主轴为基准，而且，能够以各自的旋转刀具驱动部的伺服电动机不发生振动的最大扭矩，进行适当且可靠的同时同步攻螺纹加工控制。从而以大约现有的一半时间在工件两个表面同时完成同步攻螺纹加工，因此，具有生产率达到大约两倍的显著工业效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的虚拟Y轴控制所实现的同时同步攻螺纹加工的动作例和加工程序例的图。
图2是本发明的实施例1所涉及的虚拟Y轴控制所实现的同时同步攻螺纹动作的详细说明图。
图3是本发明的实施例1所涉及的虚拟Y轴控制所实现的同时同步攻螺纹控制的流程图。
图4是表示本发明的实施例1所涉及的数控装置的一个结构例的框图。
图5是表示本发明的实施例1所涉及的同步攻螺纹主轴用加减速参数的一个例子的图。
图6是表示通常的固定斜率分段加减速模式的一个例子的图。
图7是表示进行虚拟Y轴控制的机械的基本轴结构例的图。
具体实施方式
实施例1.
下面，使用图1至图7，对本发明的实施例1进行说明。
图1是表示对本发明的实施例1所涉及的对机械进行控制，在对工件实施了扳手切削的两个表面（正反面）同时进行同步攻螺纹加工的动作例和其程序例的图，其中，该机械构成为，相对于对工件进行位置控制而使之旋转的一个C1轴将主机构组和副机构组点对称配置，主机构组由X1轴、Z1轴、第一转塔轴（H1轴）及S1轴构成，副机构组由X2轴、Z2轴、第二转塔轴（H2轴）及S2轴构成。这里，首先两面同时钻开攻螺纹的预孔，接着两面同时进行攻螺纹加工，但加工程序仅示出与攻螺纹加工相关的部分。而且，攻螺纹加工并不是使用浮动攻螺纹实现的方法，而是由同步攻螺纹主轴夹具把持丝锥钻头（攻螺纹刀具），使丝锥的旋转和进给同步并由NC装置进行切入控制的同步攻螺纹或刚性攻螺纹，其中，浮动攻螺纹是指单纯使主轴旋转而利用丝锥的推进力自动切入。
另外，Z轴的动作方向是与XY平面及H轴、C轴的动作面垂直的方向，由于对本发明实施例1的基本动作无影响，因此虽然提到了轴名，但省略对于动作等的说明。
由于是这种相对于一个C轴，将由X1轴、Z1轴、第一转塔轴（H1轴）及S1轴所构成的主机构组和由X2轴、Z2轴、第二转塔轴（H2轴）及S2轴所构成的副机构组点对称配置的机械，因此在设置相同数量的驱动部的情况下，如果对两组XZHS轴发出相同的指令，例如，将主机构组的移动量直接施加给相对配置的其他组，则只要刀具及刀具安装方式完全相同且刀具校正量等也相等时（在两个转塔轴上等同地安装各尺寸要素相同的两个刀具时），对于动作来说，能够对扳手切削后的两个表面的点对称位置进行同时开孔或攻螺纹加工。对于实际的同时同步攻螺纹而言，在同步攻螺纹主轴用电动机的规格不同或负载不同的情况下，虽然设定有适合于各自的加减速参数等，但在同时进行同步攻螺纹加工时，这些参数仍需要统一为最佳值。
因此，必须计算两组XHZS轴各自的移动量，重新选择并设定加减速等参数，并包含开始移动的定时（timing）在内，使这两组完全地同步动作。
本发明的实施例1能够通过按照上述方式对所述新型结构的机械进行控制而实现同时同步攻螺纹加工，即，使用例如虚拟Y轴控制，由作为基准的C1轴、X1轴、Z1轴、作为转塔轴的H1轴及同步攻螺纹主轴S1轴这一机构组（设为主机构组）对正面（工件的一个规定表面）进行同步攻螺纹加工，并且与所述主机构组同步地驱动H2轴，同时由X2轴、Z2轴、H2轴、S2轴这一机构组（设为副机构组）对背面（相对于所述正面为工件直径方向上的相反一侧的表面）进行同步攻螺纹加工。
另外，在图1中，列举出各系统的程序例，基于其中标记有顺序号N101至N103的程序块的内容，使基准轴和同步轴进行相同的动作而同时进行同步攻螺纹加工，能够正反面同时地进行同步攻螺纹加工。在这里，以把持有工件的C1轴为中心，将主机构组和副机构组的转塔轴相对配置。
另外，要在该机械中进行同时同步攻螺纹加工，则需要虚拟Y轴加工（控制），而作为虚拟Y轴加工的事先准备，需要事先将刀具更换为攻螺纹刀具，并将使工件旋转的轴切换为C轴控制模式。
要在图1所示的机械中同时进行同步攻螺纹加工，则如图1所示，首先使刀具方向与虚拟平面X轴方向平行（分别向每个系统发出指令G0Xx1H0C0；）。通过该指令，将刀具前端（中心）定位在从C1轴中心向X轴方向远离x1的位置，并将H轴和C轴定位在0度（图1的（1）状态）。
对于主、副两个机构组，在执行所述定位后，通过主机构组（系统1$1）的加工程序发出虚拟Y轴插补模式指令（在这里例如设为M121），建立虚拟Y轴插补模式。接下来，为了在两个系统中同时同步地进行虚拟Y轴加工加工而发出虚拟Y轴同步指令（在这里例如设为M131）。另外，发出使主机构组和副机构组（系统2$2）同步等待的指令（例如如果使用[！]指令，向主机构组发出[！2]指令，向副机构组发出[！1]指令，则主机构组和副机构组进行同步等待）（图1的（2）状态）。
接下来，如果向加工开始位置（虚拟Y轴的坐标值）发出定位指令，则计算C轴的角度，以使得刀具刃尖中心位于设定在工件端面的坐标系上的虚拟Y轴位置，使C轴和H轴旋转，并且使H轴中心在X轴上移动。此外，如果指示相对于D切削面上的C轴中心的偏心量，则如图2（a）所示，使刀具中心移动，以使得刀具前端与虚拟Y轴上的Xp1的位置一致（图1中（3）的状态）。此外，在图1的程序例中，G00X50Y50的指令与所述各指令相当。接下来，读取同时同步攻螺纹指令（G84X10.F1.S1=S2S100.,R2）的X坐标值，使丝锥钻头前进至终点（攻螺纹孔底部）位置即Xu1（在图1的程序例中为X10），同时，一边使主轴旋转与X轴的单位控制时间的移动量相对应的角度，一边执行攻螺纹加工。如图2（b）所示，如果到达孔底部p2（=Xu1），则接下来一边使刀具主轴反转而使丝锥钻头反转一边将其拔出，在返回p1位置时，同步攻螺纹加工完成（图1的（4）状态）。接下来（在图1的程序例中，发出G00X50Y0的指令），使刀具退避至工件与刀具不干涉的位置，并且使刀具方向与虚拟平面X轴方向一致（图1的（5）状态）。并且，发出虚拟Y轴同步取消指令（同样地，在这里例如为M130），并指示取消虚拟Y轴插补模式（例如M120），结束虚拟Y轴控制模式（图1的（6）状态）。最后（在图1的程序例中发出G00X100的指令），使搭载丝锥钻头的转塔返回初始位置（图1的（7）状态）。
如上所述，使用针对主机构组（系统1）的1个同步攻螺纹加工工序的加工程序，能够在正反两面同时进行同步攻螺纹加工，但仅限于上述这种在主机构组和副机构组各自的转塔轴上以相同方式安装有各尺寸要素相同的刀具的情况才能够进行该控制。在同时同步攻螺纹加工中，副机构组使用在主机构组中计算得到的控制、驱动数据。另外，对这些数据进行从虚拟轴向实轴的坐标变换，通过将在主机构组侧计算得到的X1轴数据向X2轴输入、将H1轴数据向H2轴及C1轴输入、将S1轴数据在与Z1轴进行同步化处理后输入至S2轴，从而主机构组、副机构组及C1轴能够进行同时同步攻螺纹加工的动作。
如果在加工程序中指定了加工终点位置（孔底部位置），则同样地求出p2，在虚拟XY平面上对连结p1和p2的线进行直线插补。此外，最终将该移动量变换为X轴、H轴（旋转轴）和C轴（旋转轴）的实轴位置，输出至各轴的伺服控制部，对伺服电动机进行驱动。由此，能够协调进行转塔轴的实轴X轴方向的上下移动和把持在C轴上的工件的旋转、及转塔轴向C轴方向的位置控制。其结果，能够在与工件中心相距指定距离的位置，垂直于与半径方向成直角的面进行开孔或攻螺纹进给等的移动控制。
并且，图2所示的虚拟Y轴的偏心孔中的孔起点和底部位置位于连结H轴中心和刀具前端中心的直线上，如果在图2（a）状态下仅使H轴向C轴中心方向平行移动，则不会变为图2（b）的状态，在到达底部位置的过程中会发生偏移，使剖面形成为长孔，无法实现正确的加工。因此，为了向虚拟Y轴上的偏心位置处的深度方向切入，则不仅是H轴向C轴方向的位置控制，还需要根据H轴、C轴间的距离而使H轴及C轴的旋转角度变化。
图3是用于实施例1的NC装置进行同时同步攻螺纹加工的流程图的一个例子。
在步骤1中，读入加工程序，在步骤2中，解读关于虚拟Y轴的程序命令，执行规定的处理程序。作为关于虚拟Y轴的命令，是指虚拟Y轴插补模式开启/关闭，在该实施例中用M121/M120充当。通过该M121将虚拟XY轴平面上的插补运算设为开启，并使切换处理部动作，其中，切换处理部用于在通常车床的XZ平面的加工和能够实现使用虚拟Y轴的控制的加工之间进行选择。另外，使用的是将M121/M120输出至外部并通过PLC(Programmable LogicController)作为外部输入信号而重新输入至NC装置的方法，但也可以在NC装置内部进行切换。
另外，作为其他命令，有用于通过虚拟Y轴进行两个转塔轴的同步控制的M131（虚拟Y轴同步开启/关闭）。通过指定该M131，解释为H2轴通过H1轴数据驱动，并使用M130取消，从而能够分别独立地进行驱动。
此外，在步骤1中读入的加工程序中的同步攻螺纹指令G84是带有定向指令的同步攻螺纹，以G84XxFpSs,R2；的格式发出指令，Fp表示螺距，Ss表示主轴转速，“，R2”表示定向后开始同步攻螺纹，是标准的命令，而通过追加不存在于标准命令中的S2=S1或S1=S2的指定，从而能够指定以S1、S2这两个同步攻螺纹主轴中的哪一个作为基准进行同步攻螺纹。
在步骤3中，对两个同步攻螺纹主轴S1、S2的例如图5所例示的分段加减速的各段的同步攻螺纹切换主轴旋转速度和同步攻螺纹加减速时间常数进行比较，选定加速度较小的最佳同时同步攻螺纹加减速时间常数、同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度，并存储在同时同步攻螺纹最佳分段加减速选定存储器的各段。为了使加减速时间最短而提高加工效率，则大多对同步攻螺纹主轴使用图6所示的分段加减速控制，但这是以最大扭矩进行驱动控制的方法，要针对各个轴进行参数设定。
在步骤4中，从在步骤3中设定在同时同步攻螺纹最佳分段加减速选定存储器中的各段的同时同步攻螺纹时间常数、同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度中，检索加减速中的主轴旋转速度小于或等于同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度且大于或等于同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度的段，根据该段所设定的同时同步攻螺纹时间常数和该段的主轴旋转范围计算加减速移动量（旋转角度）。求出由上述计算出的加减速移动量（旋转角度）和螺距确定的X1轴的加速度移动量，按照停止在指令位置（孔底部位置）的方式进行加减速处理。
在步骤5中，将在步骤4中加减速处理后的X1轴移动量（FdT）变换为同一单位控制时间的S1轴旋转角度（FdT）。
在步骤6中，将虚拟坐标系的X1轴坐标值坐标变换为X1、H1、C1的实轴坐标值，根据上一个控制单位时间的实轴坐标值的差计算实轴X1、H1、C1的移动量（FdT）。
在步骤7中，复制在所述步骤5中变换得到的同步攻螺纹实轴用的S1轴旋转角度（FdT），设为S2轴的同步移动量。
另外，复制在所述步骤6中变换得到的X1、H1的实轴移动量（FdT），设为同步侧转塔的X2轴、H2轴的同步移动量。
在本实施例中，进行将主机构组指定为基准侧、将副机构组指定为同步侧的控制，但在使两个同步攻螺纹主轴S1、S2的基准、同步掉换的情况下，如果在同时同步攻螺纹指令中指示“S2=S1”，则S2轴被设定为基准侧，S1轴被设定为同步侧，将为了S2轴而计算出的S2轴旋转角度（FdT）复制给S1轴使用，设为S1轴的同步移动量。
在步骤8中，在上述处理后将同步攻螺纹主轴S1、S2、同步攻螺纹开孔轴的坐标变换后的实轴X1、H1、C1和同步侧同步攻螺纹开孔轴的实轴X2、H2用实轴移动量（FdT）输出至伺服控制部。
通过以上的处理，能够实现虚拟Y轴控制的复合车床的同时同步攻螺纹加工，对于更为详细的内容，使用图4如后所述。
此外，在正反同时同步攻螺纹加工的加工程序中，由于各侧的动作相同，因此指令程序仅向第一系统发出指令，第二系统的轴使用第一系统的指令。实际的同时同步攻螺纹加工中的与其他动作的开始或结束等的时间关系，通过使用同步等待指令（在图1加工程序例中示出的[！○]指令）等而进行控制。
图4是表示实施例1所涉及的NC装置的结构的一个例子的框图。
1是NC装置，2是输入操作部，3是输入控制部，4是存储器，5是参数存储部，6是加工程序存储部，7是共享区域，8是画面表示数据存储部，9是画面处理部，10是显示部。11是解析处理部，12是机械控制信号处理部，13是PLC，14是虚拟Y轴插补模式信号处理单元，15是虚拟Y轴同步信号处理单元，16是同时同步攻螺纹指令处理单元，17是插补处理部，18是X1/Y1/C1轴插补单元，19是X2/Y2轴插补处理单元，20是同时同步攻螺纹插补处理单元，21是攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元，22是开孔轴（X1）加减速处理单元，23是攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元，24是轴数据输出部。31至37分别是X1、X2、H1、H2、C1、S1、S2轴的伺服控制部，41至47分别是X1、X2、H1、H2、C1、S1、S2轴的伺服电动机。另外，51是虚拟Y轴控制处理部，52是虚拟Y轴控制切换处理部，53是基准转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元，54是同步侧转塔同步处理单元（X2、H2），55是转塔主轴（S2）同步处理单元。
下面对于动作进行说明。NC装置1使得输入控制部3检测操作者操作的输入操作部2的开关信号的变化等，发出访问存储器4内的参数存储部5、加工程序存储部6、共享区域7、画面显示数据区8等各处，对存储内容进行变更的写入或读取等信号。画面显示数据区8的规定地址中存储的各种显示数据通过画面处理部9读出，在显示部10上的规定位置进行数据显示。
存储在参数存储部5中的参数包含图5所示的同步攻螺纹主轴用加减速时间常数参数和确定NC装置规格或进行机械控制所需的条件数据等。加工程序以NC装置能够解读的格式记录、存储至少对一个工件进行加工所需的机械动作内容和刀具的移动路径等。共享区域7存储有加工程序解析或对机械动作进行控制时的系统控制所需的临时数据等。另外，在画面显示数据区8中存储由输入操作部2指定的各种数据，即，操作者需要的当前位置信息、主轴旋转信息、NC装置控制模式、各种选择信号的输出状态等。
解析处理部11从头依次读出存储在所述加工程序存储部6中的加工程序内的指定程序，按照由各种NC指令分别指定的处理步骤，参照参数5，一边将处理中的数据等暂时存储在共享区域7中，一边解析并执行程序。
机械控制信号处理部12读取从解析处理部11输出至存储器4的关于机械外围装置的控制的信息，输出至PLC13并向梯形电路赋予控制信息，将各种开/关等的控制信号从未图示的外部输入输出信号1/F输出至机械侧。另外，将从PLC13为了对NC的各种处理部的控制而输入的信号和从机械侧输入的外部信号写入存储器4内的共享区域7，用于NC装置的控制，按照正确地进行NC装置及机械的控制的方式动作。
虚拟Y轴插补模式信号处理单元14例如在通过从NC装置的外部输入的选择信号而切换虚拟Y轴插补模式的开/关的情况下，接受输入至机械控制信号处理部12的外部信号，设置规定的参数或对其进行重置。这种切换控制也能够利用加工程序中的命令而在NC装置内部处理。在本发明中，使用通过辅助指令（M121及M120）变换为开/关信号并输入至NC装置的方法。
虚拟Y轴同步信号处理单元15例如为了在虚拟Y轴插补模式下在两个系统（转塔1、转塔2）中同时同步进行虚拟Y轴加工，在利用从NC装置的外部输入的选择信号对虚拟Y轴同步开/关进行切换的情况下，接受输入至机械控制信号处理部12的外部信号，设置规定的参数或对其进行重置。为了在两个系统中同时同步进行虚拟Y轴加工，发出虚拟Y轴同步指令，但在这里，与虚拟Y轴插补模式同样地，使用辅助指令（M131及M130）变换为开/关信号并输入至NC装置的方法。
解析处理部11内的同时同步攻螺纹指令处理单元16解读同时同步攻螺纹命令，该同时同步攻螺纹命令用于使用两个系统的转塔轴对工件的直径方向的两个表面同时进行现有的同步攻螺纹加工。为了最简单地进行同时同步攻螺纹加工，至少如图2a所示，在以C轴为中心而相对配置的两个转塔轴的同步攻螺纹主轴上以同样方式安装同样的丝锥钻头，并通过基准侧系统的插补求出两个转塔轴相对于工件中心的位置（X轴）及转塔轴的旋转，使用基准侧的X、H轴的驱动数据，对同步侧X、H轴进行同步驱动即可。使工件旋转的C轴也使用作为基准轴的H轴的驱动数据进行同步驱动，从而能够实现同时同步控制的动作。
插补处理部17由X1/Y1/C1轴插补处理单元18、X2/Y2轴插补处理单元19、同时同步攻螺纹插补处理单元20构成。同时同步攻螺纹插补处理单元20由攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元21、开孔轴（X1）加减速处理单元22、攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元23构成。
在这里，在本发明实施例1的说明中，对于工件的长度方向即Z轴而言，因与虚拟Y轴控制加工没有直接关系，因此省略关于Z轴的附图记载和动作说明。另外，需要在执行同时同步攻螺纹加工之前使刀具移动至加工起点的程序，在这里，如图2a所示，对针对指令位置进行刀具校正后的刀具中心定位在p1的情况进行了说明。
在通常的车床的加工控制中，使用插补处理部17内未图示的X1、Z1、C1轴和X2、Z2轴的插补处理单元，对从加工程序求出的相对移动量进行直线或圆弧等插补处理，并向轴数据输出部24输出这些输出数据，输入至各轴的伺服控制部31至37，通过该伺服控制部31至37输出的驱动电力，对伺服电动机41至47进行旋转驱动。由此，对作为控制对象机械的车床的XZ轴、主轴、C轴、同步攻螺纹主轴等进行驱动，进行希望的加工。
在虚拟Y轴控制时，利用从外部输入的虚拟Y轴插补模式信号使虚拟Y轴控制切换处理部52动作，将所述插补处理部17的插补计算结果切换为虚拟Y轴控制处理部51能够使用。虚拟Y轴控制处理部51由基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元53、同步侧转塔同步处理手段（X2、H2）54、攻螺纹主轴（S2）同步处理单元55构成。
攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元21根据两个同步攻螺纹主轴S1、S2的、例如图5所示的主轴旋转速度和加减速时间常数参数，对S1、S2的相同主轴旋转速度时的加减速时间常数进行比较，将较长一方（较慢一方）的值存储在例如同时同步攻螺纹最佳分段加减速选定存储器（参数存储部5）的规定位置。为了使加减速时间最短而提高加工效率，大多对同步攻螺纹主轴使用分段加减速控制。例如图6所示，通过多次分成各个逐渐变得平缓的斜率固定的直线加减速，从而能够以最大扭矩进行驱动控制。与之相对应地，如图5所示，能够针对各同步攻螺纹轴，出于同步攻螺纹的用途而将同步攻螺纹加减速时间常数及同步攻螺纹切换主轴旋转速度以规定段数进行设定，以用于分段加减速控制。在图5的例子中，是3段的分段加减速设定，但并不是限定分段加减速的段数。在本处理中，在分段加减速的情况下，对S1、S2轴的相同的主轴旋转速度下的加减速时间常数进行比较，将较长一方的值和对加减速时间常数进行切换的主轴旋转速度存储在所述同时同步攻螺纹最佳分段加减速选定存储器（参数存储部5）的对应段中。另外，在图5和图6中，例如，图5的同时同步攻螺纹加减速常数1与图6的t1相对应，另外，图5的同时同步攻螺纹加减速时间常数2与图6的t2相对应，例如，图5的同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度1与图6的s1相对应，图5的同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度2与图6的s2相对应。
开孔轴（X1）加减速单元22根据由所述攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元21设定在最佳分段加减速选定存储器中的各段的同时同步攻螺纹时间常数、同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度，针对各控制单位时间检索加减速中的主轴旋转速度小于或等于同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度且大于或等于同时同步攻螺纹切换主轴旋转速度的段，根据该段所设定的同时同步攻螺纹时间常数和该段的主轴旋转范围，计算加减速移动量（旋转角度）。例如，在图6的情况下，计算0至s1的主轴旋转速度领域中的加减速移动量=s1/t1，s1至s2的主轴旋转速度领域中的加减速移动量=（s2－s1）/t2。求出由上述计算出的加减速移动量（旋转角度）和螺距确定的X1轴的加速度移动量，按照停止在指令位置（孔底部位置）的方式进行加减速处理。
攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元23基于从所述开孔轴（X1）加减速单元22输出的、X1轴的进行了加减速处理后的每个控制单位时间的移动量（FdT），通过下述（式1）计算在该移动量（FdT）的移动中应旋选的同步攻螺纹主轴的移动量（旋转角度）。
旋转角度（r/dT）=X1移动量（mm/dT）÷螺距（mm/r）…（式1）
基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元53将从所述开孔轴（X1）加减速处理单元22输出的、虚拟坐标系的X1轴的移动量（FdT），与上一次的X1轴的X1轴的虚拟坐标系的坐标值相加，计算本次X1轴的虚拟坐标系的坐标值。接着，对虚拟坐标系的X1轴的坐标值进行坐标变换，变换为X1轴、H1轴（旋转轴）和C1轴（旋转轴）的实轴位置。通过根据所述计算得到的实轴位置计算与上一个控制单位时间的实轴位置的差，从而将X1轴、H1轴、C1轴的实轴移动量（FdT）输出至轴数据输出部24。
同步侧转塔同步处理单元（X2、H2）55将从所述基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元53输出的X1轴的实轴移动量（FdT）复制给副机构组侧的X2轴，并输出至轴数据输出部24。另外，同样地，将H1轴的实轴移动量（FdT）复制给副机构组侧的H2轴，并输出至轴数据输出部24。
由此，与主机构组同步地，副机构组侧也在图2的虚拟坐标系上的连结同步攻螺纹开始位置Xp1和孔底部位置Xp2的线上直线移动。
攻螺纹主轴（S2）同步处理单元55将由所述攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元23作为基准侧变换出的S1轴旋转角度（FdT）复制给S2轴，并输出至轴数据输出部24。
对虚拟坐标系的X1轴和攻螺纹主轴S1轴进行同步控制，将虚拟坐标系的X1轴变换为实轴的X1、H1、C1，能够在主机构组侧没有Y轴的机械中，在沿Y轴方向偏心的位置处进行同步攻螺纹加工。此外，通过相对于主机构组对副机构组侧的X2轴、H2轴、S2轴进行同步控制，从而能够使用具有两个系统的转塔的虚拟Y轴控制机，同时对扳手切削后的两个表面进行同步攻螺纹加工，但上述结构只是一个例子，可以进行各种变形。
在上述说明中，对使用分段加减速的情况进行了说明，但对于不分段直线加减速或指数加减速也相同。但是，对于任意一种情况，X轴、H轴、C轴全部需要将时间常数或伺服响应增益预先设定为相同的值。
工业实用性
本发明涉及的数控装置适用于对以下机械进行数值控制，以进行同步攻螺纹加工，该机械构成为相对于一个C1轴，将主机构组和副机构组点对称配置，主机构组由X1轴、Z1轴、第一转塔轴（H1轴）及S1轴构成，副机构组由X2轴、Z2轴、第二转塔轴（H2轴）及S2轴构成。
标号的说明
6  加工程序，7  共享区域，11  解析处理部，12  机械控制信号处理部，13  PLC，14  虚拟Y轴插补模式信号处理单元，15  虚拟Y轴同步信号处理单元，16  同时同步攻螺纹指令处理单元，20  同时同步攻螺纹插补单元，21  攻螺纹主轴（S1、S2）时间常数选择单元，22  开孔轴（X1）加减速处理单元，23  攻螺纹主轴（S1）～开孔轴（X1）同步处理单元，51  虚拟Y轴控制处理部，52  虚拟Y轴控制切换处理部，53  基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元，54  同步转塔同步处理单元（X2、H2），55  攻螺纹主轴（S2）同步处理单元。

Claims (1)

1.一种数控装置，其对机械进行控制，该机械构成为相对于一个C1轴将主机构组和副机构组相对配置，主机构组由X1轴、H1轴及S1轴构成，副机构组由X2轴、H2轴及S2轴构成，
该数控装置的特征在于，具有：
攻螺纹主轴(S1、S2)时间常数选择单元(21)，其对所述主机构组和副机构组各自的S1轴、S2轴的加减速时间常数进行比较，选择较长一方的加减速时间常数；
开孔轴(X1)加减速处理单元(22)，其基于通过所述攻螺纹主轴(S1、S2)时间常数选择单元(21)选择的所述加减速时间常数、和所指示的主轴旋转速度，对虚拟坐标系的X1轴的每个控制单位时间的移动量进行计算，进行在孔底位置处停止的加减速处理；
攻螺纹主轴(S1)～开孔轴(X1)同步处理单元(23)，其根据所述开孔轴(X1)加减速处理单元(22)的输出即所述X1轴的每个控制单位时间的移动量，计算S1轴的每个控制单位时间的旋转量；以及
攻螺纹主轴(S2)同步处理单元(55)，其将由所述攻螺纹主轴(S1)～开孔轴(X1)同步处理单元(23)计算得到的所述S1轴的每个控制单位时间的旋转量作为同步数据而转记在同步侧；
基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元(53)，其对所述虚拟坐标系的X1轴的坐标值进行坐标变换，变换为主机构组侧的X1轴及H1轴、C1轴的实轴位置，并且，根据该实轴位置计算与上一个控制单位时间的实轴位置的差，从而获得X1轴及H1轴、C1轴的实轴移动量；以及
同步侧转塔同步处理单元(54)，其将由该基准侧转塔虚拟Y轴坐标变换处理单元(53)获得的X1轴、H1轴的实轴移动量，设为副机构组侧的X2轴、H2轴的实轴移动量，
该数控装置对所述机械进行控制，以同时对把持在C1轴上的工件的两个表面进行同步攻螺纹加工，
所述虚拟坐标系是在虚拟Y轴控制中使用的坐标系。
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