CN103707128A - 螺纹切削机 - Google Patents

螺纹切削机 Download PDF

Info

Publication number
CN103707128A
CN103707128A CN201310453631.4A CN201310453631A CN103707128A CN 103707128 A CN103707128 A CN 103707128A CN 201310453631 A CN201310453631 A CN 201310453631A CN 103707128 A CN103707128 A CN 103707128A
Authority
CN
China
Prior art keywords
acceleration
deceleration
screw chasing
main shaft
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310453631.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103707128B (zh
Inventor
上野茂树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp filed Critical Okuma Corp
Publication of CN103707128A publication Critical patent/CN103707128A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103707128B publication Critical patent/CN103707128B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163—Adaptive control of feed or cutting velocity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43129—Speed as function of curvature, in curves, corners smaller than in straight line

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

通过转动主轴和移动进给轴切削螺纹的螺纹切削机，包括：主轴速度计算部分，所述主轴速度计算部分根据每个螺纹切削过程的主轴旋转速度指令计算并输出所述主轴的旋转速度；和加速/减速时间计算部分，所述加速/减速时间计算部分计算并输出每个螺纹切削过程的所述进给轴的加速/减速延迟时间，从而使得对于所有螺纹切削过程，进给轴的加速/减速延迟时间与主轴的旋转速度的乘积是相同的。

Description

螺纹切削机
优先权信息
本申请要求2012年10月1日提交的，申请号为2012-219460的日本专利申请的优先权，其全部内容通过参考引入此处。
技术领域
本发明涉及螺纹切削机，用于通过转动主轴，并相对于用于切削的轴向供给该主轴，来切削螺纹。
背景技术
在以下专利文件1和2中公开了在螺纹切削过程中，抑制震颤的已知方法。这些方法通过在螺纹切削过程中改变主轴的旋转速度，抑制震颤。
在专利文件1公开的技术中，在主轴位置计算主轴位置和进给轴位置之间的相对相位误差，且补偿该相对于主轴位置的相对相位误差，以提供伪主轴位置，基于该伪主轴位置，计算所述进给轴的运动。
在专利文件2公开的技术中，主轴和进给轴的时间常数、加速/减速类型、位置环路增益(positional loop gain)是相同的，以消除相对于该主轴的旋转速度的改变，该主轴和该进给轴之间的相位误差。
专利文件
专利文件1：JP 2004-209558 A
专利文件2：JP 2012-56066 A
专利文件1和2中公开的方法都是用于改变该主轴的旋转速度的技术。在这种情况下，也需要改变改进给轴的速度，以提供恒定的螺距。
但是在专利文件1公开的方法中，该进给轴的加速/减速时间不改变，从而根据该进给轴的速度，该进给轴的加速/减速延迟量发生改变。
在专利文件2中公开的方法中，根据该主轴的旋转速度，可应用多级加速/减速，加速/减速时间在更高的速度范围会更长。因此，如专利文件1中公开的方法，该进给轴的加速/减速延迟量还是会根据该进给轴的速度改变，该延迟量的变化比专利文件1中的更大。
如果该进给轴的加速/减速延迟的量根据如上所述的进给轴的速度改变，那么螺纹切削方向改变部分，例如螺纹切削的连接部分的切削量将增加。因此，由于不可预料的大的切削负荷，存在损坏工具的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供螺纹切削机，即使主轴的旋转速度发生改变时，该螺纹切削机仍能够保持恒定的切削量。
根据本发明，通过转动主轴和移动进给轴来切削螺纹的螺纹切削机包括主轴速度计算部分，该主轴速度计算部分根据用于每一螺纹切削过程（thread cutting pass）的主轴旋转速度指令，计算和输出该主轴的旋转速度；加速/减速时间计算部分，该加速/减速时间计算部分计算和输出用于每个螺纹切削过程的该进给轴的加速/减速延迟时间，从而使得对于所有螺纹切削过程，进给轴的加速/减速延迟时间与主轴的旋转速度的乘积是相同的。
根据本发明，所有的螺纹切削过程可以设置相同的加速/减速延迟量，d，即使主轴的旋转速度发生改变，从而可保持恒定的切削量。
附图说明
基于以下附图，将详细描述本发明的优选实施例，其中：
图1为本发明实施例的螺纹切削机的结构的框图；
图2中的上图为螺纹切削过程的示意图，图2中的下图为每一切削过程的主轴旋转速度的例子的示意图；
图3为直螺纹和锥螺纹之间的连接部分处的路径的示意图；
图4为加速/减速延迟量的示意图；
图5为当设置相同的加速/减速延迟量时，路径的示意图；
图6为当设置不同的加速/减速延迟量时，路径的示意图；
图7为展示螺纹切削机的传统结构的框图。
具体实施方式
首先，描述传统技术。图7为传统的螺纹切削机的框图。在这种螺纹切削机中，加工程序分析器1分析加工程序（未显示）。当在加工程序时，接收螺纹切削指令，螺纹切削控制器2将用于主轴旋转速度的当前有效的指令S输出至主轴速度计算部分11。基于用于该主轴的旋转速度的指令S的输入，该主轴速度计算部分11计算每个螺纹切削过程的主轴的旋转速度，并将其输出至主轴速度控制器12。该主轴速度控制器12控制主轴13，以使其在该输入的主轴的旋转速度下转动。例如，该主轴速度计算部分11基于以下等式1和2计算高旋转速度SH和低旋转速度SL，并为每个螺纹切削过程改变该主轴的旋转速度至高旋转速度或低旋转速度，以抑制震颤。
SH=S+0.5xS 等式1
SL=S-0.5xS 等式2
图2为螺纹切削过程以及每个过程中主轴的旋转速度的示意图。为了切削螺纹，工具相对于加工件移动，如图2的上部所示，而加工件转动。一个周期的螺纹切削操作以从操作a进行至操作b、c和d的顺序进行，其中由实线表示的部分b展示了根据螺纹切削指令的操作，并变成螺纹切削过程。图2展示了通过进行六次螺纹切削而切削螺纹的例子。如图2的下部展示的，该主轴速度计算部分11假定奇数螺纹切削过程中的该主轴的旋转速度为低旋转速度SL，偶数螺纹切削过程中的该主轴的旋转速度为高旋转速度SH。
随后，该螺纹切削控制器2根据螺纹切削指令、螺纹螺距指令等中包含的螺纹模式，和从主轴速度检测器14中获得的当前的主轴旋转速度，计算进给轴速度。Z轴位置控制器3通过创建Z轴位置指令来控制Z轴，以便根据螺纹模式、螺纹螺距、进给轴速度等，与主轴转动同步地、以预定螺纹螺距切削螺纹。X轴位置控制器8创造X轴的位置指令，该X轴为螺纹切削轴。该位置受控的X和Z轴的位置指令通过X轴加速/减速控制器9和Z轴加速/减速控制器4用于加速/减速控制，以控制X轴10和Z轴5。已设置好、并存储于加速/减速时间存储器6中的加速/减速时间输送至X轴加速/减速控制器9和Z轴加速/减速控制器4。
如上所述，在螺纹切削过程中，通过改变该主轴的旋转速度抑制震颤。
接下来，将描述本发明的实施例。图1为展示本发明的实施例的螺纹切削机的结构的框图。该螺纹切削机的特征在于包括加速/减速计算部分7。
在该螺纹切削机中，与传统技术类似地进行该主轴的转动控制。具体地，该加工程序分析器1分析加工程序（未示出）。当接收螺纹切削指令时，该螺纹切削控制器2将该主轴的旋转速度的当前的有效指令S输出至主轴速度计算部分11。基于该主轴的旋转速度的指令S的输入，该主轴速度计算部分11为每个螺纹切削过程计算该主轴的旋转速度，并将其输出至该主轴速度控制器12。该主轴速度控制器12控制该主轴13，以使其在该输入的主轴的旋转速度下转动。例如，该主轴速度计算部分11根据以上等式1和2计算高旋转速度SH和低旋转速度SL，并为每个螺纹切削过程将主轴的旋转速度改变为高旋转速度或低旋转速度，以抑制震颤。
在该实施例中，该主轴速度计算部分11计算的该主轴的旋转速度还被输送至加速/减速时间计算部分7。当给定每个螺纹切削过程的进给轴的加速/减速延迟恒定量时，该加速/减速时间计算部分7根据该主轴的输入旋转速度和已经设定并存储于该加速/减速存储器6内的加速/减速时间T0计算加速/减速时间T，并将该时间T输送至该X轴加速/减速控制器9和Z轴加速/减速控制器4。
随后的操作与传统技术类似。具体地，该螺纹切削控制器2根据该螺纹切削指令、螺纹螺距指令等中包含的螺纹模式，以及从主轴速度检测器14所获得的当前的主轴旋转速度计算进给轴的速度。Z轴位置控制器3通过创建Z轴位置指令来控制Z轴，用于根据螺纹模式、螺纹螺距、进给轴速度等，与主轴转动同步地、以预定螺纹螺距切削螺纹。该X轴位置控制器8创建X轴的位置指令，该X轴为螺纹切削轴。该位置控制X和Z轴的位置指令通过X轴加速/减速控制器9和Z轴加速/减速控制器4用于加速/减速控制，以控制X轴10和Z轴5。
为了解释该加速/减速时间计算部分7中的计算处理，下面描述进给轴路径所在部分，例如螺纹切削的连接部分，在该部分螺纹切削方向发生改变。
图3为位于直螺纹和锥螺纹连接部分的螺纹切削路径的示意图。图3为该连接部分的放大视图，展示了直螺纹切削在Z轴方向开始，并在点A改变至锥螺纹切削的情况下的指令路径和实际路径。在图3中，该指令路径由实线表示，该实际路径由虚线表示。
如图3所示，该指示路径由实线指示，但是实际路径由虚线表示，因为从指令的发出至该进给轴的实际操作的开始，存在加速/减速，从而发生加速/减速延迟。
在如图所示的例子中，d表示加速/减速的延迟量，在点A前距离d处，在X轴的操作开始，以得到如图虚线所示的实际路径。因此，通常已知方向改变部分为部分圆形的。
接下来，将解释加速/减速延迟量。图4为加速/减速延迟量的示意图。当在某个时间发出进给轴速度V指令时，该进给轴实际上在经过加速/减速时间T的时候到达进给轴速度V。在这种情况下，加速/减速延迟量d等于图中阴影线所表示的区域，可通过以下等式3表示：
d=VxT/2 等式 3
接下来，将解释由于加速/减速延迟量的不同导致的方向改变部分的不同路径。图5为当设置相同的加速/减速延迟量时，路径的示意图。如图5所示，如果每个螺纹切削过程的加速/减速延迟量d相同，那么在方向改变部分的切削量也相同。
图6为当设置不同的加速/减速延迟量时，路径的示意图。在如图6所示的例子中，奇数次加速/减速延迟量用dL表示，偶数次加速/减速延迟量用dH表示，dL < dH。在这种情况下，在方向改变部分的切削量不同，如图6所示。
因此，为了在该方向改变部分提供相同的切削量，所有螺纹过程的加速/减速延迟量需要相同。
因为，通过上面等式3设定加速/减速延迟量，以下等式4足以使得全部螺纹切削过程的加速/减速延迟量相同：
V1xT1=V2xT2=・・・ =Vn-1xTn-1=VnxTn 等式 4
其中V n代表第n个螺纹切削过程的进给轴速度，Tn代表第n个螺纹切削过程的加速/减速时间。
当将上述等式应用至螺纹切削时，S和V之间呈比例关系，这是因为在螺纹切削过程中恒定的螺距是必要的，其中该主轴在第n个螺纹切削时的旋转速度为Sn。这通过以下等式5表示：
Vn=cxSn 等式 5
其中c代表螺纹螺距确定的常数。当将上述等式5应用至上述等式4中时，得到等式6：
S1xT1=S2xT2=・・・=Sn-1xTn-1=SnxTn 等式 6
具体地，计算该加速/减速时间，以满足加速/减速时间计算部分7中的上述等式6，以保持恒定的加速/减速延迟量。换句话说，通过控制加速/减速时间保持恒定的加速/减速延迟量，从而使得对于所有的螺纹切削过程而言，主轴的旋转速度与所述加速/减速时间的乘积是相同的。
在该实施例中，足以满足以下等式7，因为通过交替改变该高旋转速度SH和该低旋转速度SL进行螺纹切削：
SHxTH=SLxTL 等式 7
例如，如果将加速/减速时间T0应用至高旋转速度SH和低旋转速度SL的螺纹切削，并通过以下等式8和9计算该加速/减速时间TH和加速/减速时间TL：
TH=T0 等式 8
TL=(SH/SL)xT0 等式 9
如上所述，该主轴的旋转速度在螺纹切削过程中改变，以抑制震颤。此时，计算并根据上述等式6改变该进给轴的加速/减速时间，以保持该进给轴的加速/减速延迟量恒定，从而可以在螺纹切削方向改变部分，例如螺纹切削的连接部分保持恒定的切削量，克服未预期的切削负载的增加的问题。
在本实施例中，在该高旋转速度SH和低旋转速度SL之间交替地选择该主轴的旋转速度，但是可以采用任何模式，例如高速/指令速度/低速模式，在螺纹切削前借助倍率（override）改变主轴的旋转速度，等等，只要该主轴的旋转速度在该螺纹切削过程没有改变。

Claims (1)

1. 通过转动主轴和移动进给轴来切削螺纹的螺纹切削机，包括：
主轴速度计算部分，该主轴速度计算部分基于针对每个螺纹切削过程的主轴旋转速度指令来计算并输出所述主轴的旋转速度；和
加速/减速时间计算部分，该加速/减速时间计算部分计算并输出用于每个螺纹切削过程的、所述进给轴的加速/减速延迟时间，从而使得对于所有的螺纹切削过程而言，进给轴的加速/减速延迟时间与主轴的旋转速度的乘积是相同的。
CN201310453631.4A 2012-10-01 2013-09-29 螺纹切削机 Active CN103707128B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012219460A JP5969346B2 (ja) 2012-10-01 2012-10-01 ねじ切り加工装置
JP2012-219460 2012-10-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103707128A true CN103707128A (zh) 2014-04-09
CN103707128B CN103707128B (zh) 2017-04-12

Family

ID=50383336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310453631.4A Active CN103707128B (zh) 2012-10-01 2013-09-29 螺纹切削机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9122257B2 (zh)
JP (1) JP5969346B2 (zh)
CN (1) CN103707128B (zh)
DE (1) DE102013110824B4 (zh)
IT (1) ITRM20130527A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105867313A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 湖北工业大学 一种数控冲压送料智能实时速度预测方法
WO2019183777A1 (zh) * 2018-03-26 2019-10-03 西门子公司 车削螺纹自动诊断方法、系统、数据处理系统和存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102470584B1 (ko) * 2017-07-13 2022-11-24 시티즌 도케이 가부시키가이샤 나사 절삭 가공장치 및 나사 절삭 가공방법
DE112019003996B4 (de) 2018-08-09 2024-04-18 Murata Machinery, Ltd. Bearbeitungsvorrichtung und Schneideverfahren
JP7403282B2 (ja) * 2019-11-01 2023-12-22 オークマ株式会社 工作機械における主軸回転速度のモニタ装置及びモニタ方法、工作機械

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1063832A (zh) * 1991-01-29 1992-08-26 郭勇智 双边切削加工工艺及其装置
US20050246053A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Fanuc Ltd Numerical control apparatus
CN102380810A (zh) * 2011-11-18 2012-03-21 南京航空航天大学 一种钻削装置
CN102596497A (zh) * 2009-09-24 2012-07-18 格里森刀具股份有限公司 刀具磨削机
CN102672477A (zh) * 2012-04-12 2012-09-19 北京工业大学 刀具工作角度调整装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4096770A (en) * 1977-06-06 1978-06-27 Cincinnati Milacron Inc. Method and apparatus for modifying the position of a machine slide to compensate for different following errors
JP2510980B2 (ja) * 1985-10-21 1996-06-26 株式会社安川電機 ネジ切削制御方法
KR930001093B1 (ko) * 1987-03-31 1993-02-15 부라더 고교 가부시키가이샤 나사 가공장치
JPH0777691B2 (ja) * 1989-04-28 1995-08-23 オ−クマ株式会社 数値制御方法及びその装置
JPH0569275A (ja) * 1991-09-12 1993-03-23 Fanuc Ltd 数値制御装置
JP3313643B2 (ja) * 1998-04-30 2002-08-12 東芝機械株式会社 バイト工具によるオービット加工におけるサーボ制御方法およびオービット加工用のサーボ制御装置
JP2000176789A (ja) * 1998-12-18 2000-06-27 Okuma Corp 数値制御装置
JP3926739B2 (ja) * 2002-12-27 2007-06-06 オークマ株式会社 ねじ切り加工制御方法及びその装置
CN100496837C (zh) 2003-03-28 2009-06-10 三菱电机株式会社 螺纹切削控制方法及其装置
US7633255B2 (en) * 2004-06-09 2009-12-15 Citizen Holdings Co., Ltd. Movement controller for controlling movement of mobile body of machine tool, machine tool provided with movement controller, and mobile body moving method
JP5523875B2 (ja) * 2010-03-05 2014-06-18 オークマ株式会社 ねじ切り制御方法
JP5494378B2 (ja) 2010-09-13 2014-05-14 三菱電機株式会社 ねじ切り制御方法及びその装置
JP5923246B2 (ja) 2011-04-05 2016-05-24 新明和工業株式会社 塵芥収集車

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1063832A (zh) * 1991-01-29 1992-08-26 郭勇智 双边切削加工工艺及其装置
US20050246053A1 (en) * 2004-04-28 2005-11-03 Fanuc Ltd Numerical control apparatus
CN102596497A (zh) * 2009-09-24 2012-07-18 格里森刀具股份有限公司 刀具磨削机
CN102380810A (zh) * 2011-11-18 2012-03-21 南京航空航天大学 一种钻削装置
CN102672477A (zh) * 2012-04-12 2012-09-19 北京工业大学 刀具工作角度调整装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105867313A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 湖北工业大学 一种数控冲压送料智能实时速度预测方法
WO2019183777A1 (zh) * 2018-03-26 2019-10-03 西门子公司 车削螺纹自动诊断方法、系统、数据处理系统和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
ITRM20130527A1 (it) 2014-04-02
CN103707128B (zh) 2017-04-12
DE102013110824B4 (de) 2020-07-30
US20140094953A1 (en) 2014-04-03
JP2014069300A (ja) 2014-04-21
JP5969346B2 (ja) 2016-08-17
US9122257B2 (en) 2015-09-01
DE102013110824A1 (de) 2014-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103707128A (zh) 螺纹切削机
CN1892523B (zh) 伺服控制装置
CN102385343B (zh) 使加工高精度化的伺服控制系统
CN102722140B (zh) 基于s曲线加减速控制的多周期拐角小直线段插补方法
US6823235B2 (en) Controller for machining gears
CN104204977B (zh) 轨迹控制装置
CN107850887A (zh) S型曲线规划方法、装置及数控机床
CN106094737B (zh) 一种指定加工误差条件下的数控加工速度优化控制方法
CN104380218A (zh) 数控装置
CN102298359B (zh) 一种数控系统中加减速过渡平滑控制方法
CN102360198B (zh) 数控系统中操作设备的速度规划方法、装置及数控机床
CN109643102B (zh) 指令值生成装置
JPS61156309A (ja) 速度段差平滑機能を備えた数値制御装置
Dong et al. An accurate NURBS curve interpolation algorithm with short spline interpolation capacity
CN1102890A (zh) 可对曲面轮廓直接插补的cnc系统
CN116300698A (zh) 一种基于动态规划的螺纹切削加工方法
CN105549543B (zh) 数值控制装置
CN103576610A (zh) 机床、加工方法、程序和nc数据生成装置
JP2007000941A (ja) ネジ切削加工制御方法及びその装置
JP5494378B2 (ja) ねじ切り制御方法及びその装置
Chang et al. Design and implementation of look-ahead linear jerk filter for a computerized numerical controlled machine
JP6490520B2 (ja) モータ駆動制御装置およびこれを備えた工作機械
Guo et al. A rapid and accurate positioning method with linear deceleration in servo system
CN113031525B (zh) 一种应用于数控加工的多项式加减速运动控制方法及设备
EP0497903A4 (en) Motion control

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant