CN105378570B - 车削加工控制装置 - Google Patents

车削加工控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105378570B
CN105378570B CN201480040279.4A CN201480040279A CN105378570B CN 105378570 B CN105378570 B CN 105378570B CN 201480040279 A CN201480040279 A CN 201480040279A CN 105378570 B CN105378570 B CN 105378570B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cutting edge
edge angle
tool cutting
processing unit
command value
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.)
Active
Application number
CN201480040279.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105378570A (zh
Inventor
浅野孝平
角田康晴
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.)
Yamazaki Mazak Corp
Original Assignee
Yamazaki Mazak 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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=53888035&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN105378570(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Yamazaki Mazak Corp filed Critical Yamazaki Mazak Corp
Publication of CN105378570A publication Critical patent/CN105378570A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105378570B publication Critical patent/CN105378570B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/14Control or regulation of the orientation of the tool with respect to the work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B1/00Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/20Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work before or after the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/22Control or regulation of position of tool or workpiece
    • B23Q15/26Control or regulation of position of tool or workpiece of angular position
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/404Numerical 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 arrangements for compensation, e.g. for backlash, overshoot, tool offset, tool wear, temperature, machine construction errors, load, inertia
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/4093Numerical 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 part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40937Numerical 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 part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/36Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36204Lathe, turning
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37344Torque, thrust, twist, machining force measurement
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50282Tool offset as function of cutting depth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

本发明提供车削加工控制装置和车削加工支援程序。在借助输入部(74)指定了进刀量时,车削加工控制装置(50)基于吃刀抗力数据计算使吃刀抗力为零的主偏角。如此算出主偏角时,车削加工控制装置(50)向B轴驱动部(46)输出对车刀(36)以点(P1)为旋转中心进行旋转定位的指令量。此外,车削加工控制装置(50)基于进刀量和主偏角,向用于使车刀(36)沿X轴方向直线位移的X轴驱动部(42)输出用于控制进刀量的指令量。而且,在利用主轴驱动部(40)使工件(10)旋转的同时,根据切削速度利用Z轴驱动部(44)使车刀(36)沿Z轴方向位移,来进行车削加工。

Description

车削加工控制装置
技术领域
本发明涉及车削加工控制装置和车削加工支援程序。
背景技术
在将工件夹持于车床的主轴使其旋转,并使刀具的刀刃以规定的进刀量沿工件的径向(X轴方向)切入的状态下,使刀具沿工件的长边方向(Z轴方向)进给以进行车削加工的技术已被公众所知。进行车削加工时,刀具作用有主切削力、进给抗力和吃刀抗力。吃刀抗力是工件的切削阻力的径向(X轴方向)的成分,为使工件沿其径向(X轴方向)弯曲的力。因此,加工纵横尺寸比大的纤细的轴等情况下,吃刀抗力对加工精度的影响不能忽视。
因此,以往例如专利文献1所示,提出了设计能使吃刀抗力为零的刀具。具体而言,基于与进刀量对应地确定一个使吃刀抗力为零的主偏角的发现,设计一种在处于某进刀量时具备使吃刀抗力为零的主偏角的刀具。
专利文献1:日本专利公开公报特开2009-113143号
按照上述专利文献1记载的技术,每次改变进刀量时,都需要重新设计刀具,因此存在刀具难以通用的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的,主要目的是提供一种车削加工控制装置和车削加工支援程序,在较高地维持工件的车削加工精度的同时,使车削加工所采用的刀具具备通用性。
以下,说明用于解决上述问题的方式及其作用效果。
技术构思1:一种车削加工控制装置,使用车削加工装置,所述车削加工装置包括:主轴,夹持工件并旋转;刀具保持部,夹持对所述工件进行车削加工的刀具;Z轴驱动部,在作为与所述主轴的旋转轴线平行的方向的Z轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;X轴驱动部,在垂直于所述Z轴的X轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;以及B轴驱动部,使所述刀具保持部围绕垂直于所述Z轴和所述X轴双方的Y轴旋转定位,所述车削加工控制装置使夹持于所述主轴的工件旋转,并且使所述刀具在相对于所述工件沿X轴方向以规定的进刀量进刀的状态下,至少沿Z轴方向相对进给以进行车削加工,其中,所述车削加工控制装置包括:存储部,存储有规定所述车削加工的加工程序和表示所述刀具的形状的刀具形状数据;加工程序处理部,解析所述加工程序,计算并输出针对所述Z轴驱动部、所述X轴驱动部和所述B轴驱动部的指令量;指令值设定处理部,设定用于决定主偏角的主偏角指令值,所述主偏角是与进行所述车削加工时所述刀具相对于所述工件的相对进给方向垂直的方向和所述刀具的刃部所呈的角度;主偏角设定指令量计算处理部,基于所述刀具形状数据计算B轴指令量作为主偏角设定指令量,所述B轴指令量用于进行控制以使所述主偏角成为所述主偏角指令值;以及指令处理部,将所述主偏角设定指令量向所述B轴驱动部输出,所述加工程序包含决定进刀量的进刀量数据和决定所述主偏角的主偏角数据,所述车削加工控制装置包括主偏角计算处理部,所述主偏角计算处理部根据所述加工程序的进刀量数据,计算使所述车削加工中由所述刀具施加于所述工件的吃刀抗力的绝对值处于规定值以下的主偏角,所述主偏角计算处理部将计算出的主偏角作为主偏角数据登录于所述加工程序,所述指令值设定处理部将所述主偏角数据设定为所述主偏角指令值。
在上述装置中,通过设定主偏角指令值,计算用于进行控制以使加工时的主偏角成为主偏角指令值的B轴指令量,并向B轴驱动部输出B轴指令量,可以适当变更加工时的主偏角。通过变更主偏角,可以改变刀具施加于工件的吃刀抗力,其结果,通过调整车削加工时的主偏角,可以使吃刀抗力为零或是极小的值。因此,即使不采用特殊的刀具,通过将通用的刀具设定成适当的主偏角指令值而使用,也可以使车削加工精度极高。
技术构思2:在技术构思1所述的车削加工控制装置的基础上,所述存储部还存储有刀具数据,所述刀具数据表示所述刀具被夹持于所述刀具保持部时的所述刀具的刀尖位置,所述车削加工控制装置包括补偿量计算处理部,所述补偿量计算处理部基于所述刀具数据计算主偏角补偿量,所述主偏角补偿量用于补偿以所述主偏角设定指令量进行B轴旋转定位时的刀尖位置从所述主偏角指令值设定前的刀尖位置在XZ平面上的位移,所述指令处理部用主偏角补偿量修正从所述加工程序处理部输出的X轴指令量和Z轴指令量,并向所述X轴驱动部和所述Z轴驱动部输出。
为了控制主偏角以使其成为主偏角指令值而对B轴进行旋转定位时,刀尖位置在XZ平面上位移。通过计算并存储能消除所述位移的主偏角补偿量,从而仅仅用主偏角补偿量修正加工动作时的X轴指令量和Z轴指令量,不必实施用于控制主偏角的新的复杂处理,就可以进行加工。
技术构思3:在技术构思1所述的车削加工控制装置的基础上,所述车削加工控制装置包括角度调整接受处理部,所述角度调整接受处理部在所述车削加工开始之后且结束之前,接受用于变更由所述指令值设定处理部设定的所述主偏角指令值的指示,并基于该接受的指示变更所述主偏角指令值,所述指令处理部向所述B轴驱动部输出由所述主偏角设定指令量计算处理部计算出的与所述变更后的主偏角指令值对应的所述主偏角设定指令量。
在上述装置中,由于车削加工开始之后且结束之前可以变更车削加工时的主偏角,所以在车削加工中检测出振动等时,当场能够通过变更主偏角指令值来抑制振动,可以容易地进行提高车削加工精度的变更。
技术构思4:在技术构思3所述的车削加工控制装置的基础上,所述角度调整接受处理部具有在车削加工中接受到变更主偏角指令值的指示时临时停止所述车削加工的功能,在由所述角度调整接受处理部使所述车削加工停止过程中,所述指令处理部向所述B轴驱动部输出由所述主偏角设定指令量计算处理部计算出的与所述变更后的所述主偏角指令值对应的所述主偏角设定指令量。
为了变更车削加工时的主偏角而改变B轴位置时,根据刀具的刀尖位置和B轴旋转中心的距离,使刀具的刀尖位置在X轴方向和Z轴方向变化。因此,车削加工中变更主偏角存在困难。在此,上述装置中由于接受变更主偏角的指示时中断车削加工,所以能够在中断过程中用手动操作使刀尖远离工件。由于刀具的刀尖远离工件,所以刀具的刀尖即使在X轴方向、Z轴方向变化也不会与工件发生干扰,其结果,可以简单地进行主偏角指令值的变更。
技术构思5:在技术构思3所述的车削加工控制装置的基础上,所述加工程序包含决定加工时的主偏角的主偏角数据,所述指令值设定处理部将所述加工程序的主偏角数据设定为所述主偏角指令值,所述车削加工控制装置包括主偏角指令值存储处理部,所述主偏角指令值存储处理部接受将由所述角度调整接受处理部变更后的所述主偏角指令值登录于所述加工程序的指令,所述主偏角指令值存储处理部接受到朝向加工程序的存储指示时,将变更后的所述主偏角指令值作为主偏角数据登录于所述加工程序。
在上述装置中,通过具备主偏角指令值存储处理部,当由角度调整接受处理部接受的主偏角指令值是适当的值时,可以将其登录于加工程序。
技术构思6:在技术构思4所述的车削加工控制装置的基础上,所述存储部还存储有刀具数据,所述刀具数据表示所述刀具被夹持于所述刀具保持部时的所述刀具的刀尖位置,所述车削加工控制装置包括补偿量计算处理部,所述补偿量计算处理部在所述角度调整接受处理部变更主偏角指令值时基于所述刀具数据计算动作补偿量,所述动作补偿量用于补偿以所述主偏角设定指令量进行B轴旋转定位时的刀尖位置从刚才的B轴位置的刀尖位置在XZ平面上的位移,所述指令处理部向B轴驱动部、X轴驱动部和Z轴驱动部同时输出主偏角设定指令量和动作补偿量。
为了变更主偏角指令值而将B轴旋转定位时,因B轴旋转中心和刀尖在XZ平面上的位置关系,刀尖位置发生变化而使进刀量变动。因此,上述装置中通过计算用于消除从刚才的刀尖位置的位移的X轴动作补偿量和Z轴动作补偿量,并与主偏角设定指令量同时输出,即使在加工中断过程中对主偏角指令值进行各种变更,不改变刀尖位置就可以变更主偏角。
技术构思7:在技术构思1所述的车削加工控制装置的基础上,所述加工程序包含决定进刀量的进刀量数据和决定所述主偏角的主偏角数据,所述车削加工控制装置包括主偏角计算处理部,所述主偏角计算处理部计算使所述车削加工时由所述刀具施加于所述工件的吃刀抗力的绝对值处于规定值以下的主偏角,所述主偏角计算处理部将计算出的主偏角作为主偏角数据登录于所述加工程序,所述指令值设定处理部将所述主偏角数据设定为所述主偏角指令值。
在上述装置中,由于主偏角计算处理部计算使车削加工时产生的吃刀抗力处于规定值以下的主偏角,所以即使是未掌握能降低吃刀抗力的主偏角的信息的操作人员,也可以进行能降低吃刀抗力的车削加工。
技术构思8:在技术构思1所述的车削加工控制装置的基础上,所述车削加工控制装置包括:判断处理部,根据由所述指令值设定处理部设定的主偏角指令值和所述刀具形状数据,判断是否能进行所述车削加工;以及通知处理部,当由所述判断处理部判断不能进行所述车削加工时,通知该内容。
如果知道主偏角和刀具形状,就可以知道刀具和工件是否发生干扰。因此在上述装置中,可以基于主偏角指令值和刀具形状判断出刀具和工件的干扰,判断不能进行车削加工,并通知该内容。
技术构思9:一种车削加工支援程序,使计算机执行技术构思1~8中任意一项所述的车削加工控制装置中的所述各处理部。
技术构思10:一种车削加工控制方法,使用车削加工装置,所述车削加工装置包括:主轴,夹持工件并旋转;刀具保持部,夹持对所述工件进行车削加工的刀具;Z轴驱动部,在作为与所述主轴的旋转轴线平行的方向的Z轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;X轴驱动部,在垂直于所述Z轴的X轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;以及B轴驱动部,使所述刀具保持部围绕垂直于所述Z轴和所述X轴双方的Y轴旋转定位,所述车削加工控制方法使夹持于所述主轴的工件旋转,并且使所述刀具在相对于所述工件沿X轴方向以规定的进刀量进刀的状态下,至少沿Z轴方向相对进给以进行车削加工,其中,所述车削加工控制方法包括:加工程序处理工序,解析用于规定所述车削加工的加工程序,计算并输出针对所述Z轴驱动部、所述X轴驱动部和所述B轴驱动部的指令量;指令值设定处理工序,设定用于决定主偏角的主偏角指令值,所述主偏角是与进行所述车削加工时所述刀具相对于所述工件的相对进给方向垂直的方向和所述刀具的刃部所呈的角度;主偏角设定指令量计算处理工序,基于表示所述刀具的形状的刀具形状数据计算B轴指令量作为主偏角设定指令量,所述B轴指令量用于进行控制以使所述主偏角成为所述主偏角指令值;以及指令处理工序,将所述主偏角设定指令量向B轴驱动部输出。
按照上述方法,能发挥与技术构思1记载的装置同样的作用效果。
附图说明
图1是一个实施方式的系统结构图。
图2是表示同一实施方式的车削加工装置的局部结构的立体图。
图3的(a)是表示同一实施方式的刀具形状数据的图,图3的(b)是表示刀具形状数据的定义的图,图3的(c)是表示刀尖半径的定义的图。
图4是表示主偏角的图。
图5的(a)和(b)是表示同一实施方式的吃刀抗力数据的图。
图6是表示同一实施方式的刀具数据的图,并且是表示伴随主偏角设定指令量的B轴旋转定位而产生的刀尖位置的变化量的图。
图7是表示上述实施方式的吃刀抗力数据的图。
图8是车削加工支援程序的功能框图。
图9是与以往技术的车削加工执行时的控制处理相关的功能框图。
图10是表示同一实施方式的主偏角数据的设定处理的步骤的流程图。
图11是表示主偏角计算处理部M16的处理步骤的流程图。
图12是表示判断处理部M18的处理步骤的流程图。
图13的(a)和(b)是表示同一实施方式的用于判断是否由于主偏角而产生干扰的判断方法的图。
图14是表示同一实施方式的车削加工处理的步骤的流程图。
图15是表示补偿量计算处理部M30的处理步骤的流程图。
图16是表示指令处理部M34的处理步骤的流程图。
图17是表示加工程序处理部M22的处理步骤的流程图。
图18是表示同一实施方式的主偏角的角度调整的处理步骤的流程图。
图19是表示角度调整接受处理部M28的处理步骤的流程图。
图20是表示主偏角指令值存储处理部M32的处理步骤的流程图。
图21的(a)和(b)是表示上述实施方式的变形例的车削加工的侧视图。
附图标记说明
M16 主偏角计算处理部
M18 判断处理部
M20 通知处理部
M22 加工程序处理部
M24 指令值设定处理部
M26 主偏角设定指令量计算处理部
M28 角度调整接受处理部
M30 补偿量计算处理部
M32 主偏角指令值存储处理部
M34 指令处理部
rt1、rt2、rt3、rt4 加工路线
10 工件
12 主轴
14 刀具保持部
16 刀架
20 车削加工系统
30 车削加工装置
32 镶装刀片
32a 顶端部
32b 主切削刃部
34 刀柄
36 车刀
40 主轴驱动部
42 X轴驱动部
44 Z轴驱动部
46 B轴驱动部
50 车削加工控制装置
52 中央处理装置(CPU)
54 存储器
58 主偏角指令值
60 刀具形状数据
62 刀具数据
64 加工程序
66 车削加工支援程序
68 吃刀抗力数据
70 接口
72 显示部
74 输入部
具体实施方式
以下,参照附图说明车削加工控制装置、车削加工方法和车削加工支援程序的一个实施方式。
图1所示的车削加工系统20是用于车削加工工件10的复合加工车床系统。车削加工系统20具备车削加工装置30、车削加工控制装置50和接口70。
在本实施方式中,假设工件10为圆柱形状的工件。
车削加工装置30具备夹持工件10的主轴12、作为刀具的车刀36、以及夹持车刀36的刀具保持部14。主轴12能围绕旋转轴线ax1旋转。车刀36具备作为车削工件10的刃部发挥功能的镶装刀片32和支承镶装刀片32的刀柄34。
图2表示了夹持上述工件10的车削加工装置30的局部结构。
如图所示,车削加工装置30还具有刀架16,所述刀架16具备能旋转的刀具保持部14。刀架16能沿平行于旋转轴线ax1的Z轴方向和垂直于Z轴的X轴方向直线位移。另一方面,刀具保持部14设置成能围绕旋转轴线ax2旋转,所述旋转轴线ax2与垂直于Z轴和X轴双方的Y轴平行,且通过刀架16上的B轴旋转中心P1。主轴12、刀具保持部14和刀架16由图1所示的各驱动部驱动。
即,图1所示的车削加工装置30具备使主轴12围绕旋转轴线ax1旋转的主轴驱动部40。此外,车削加工装置30具备使刀架16沿X轴方向位移的X轴驱动部42,以及使刀架16沿Z轴方向位移的Z轴驱动部44。通过使刀架16沿X轴方向位移,车刀36也沿X轴方向位移,通过使刀架16沿Z轴方向位移,车刀36也沿Z轴方向位移。而且,车削加工装置30具备B轴驱动部46,所述B轴驱动部46对刀具保持部14以所述旋转轴线ax2为旋转中心进行旋转定位。B轴驱动部46用于驱动刀具保持部14的B轴,图1和图2中将B轴表示为“B”。
车削加工控制装置50是控制车削加工装置30以进行车削加工的控制装置。具体而言,车削加工控制装置50计算车削加工装置30的主轴驱动部40、X轴驱动部42、Z轴驱动部44和B轴驱动部46的各指令量,并分别向主轴驱动部40、X轴驱动部42、Z轴驱动部44和B轴驱动部46输出。在此,主轴驱动部40的指令量是主轴12的旋转速度。此外,X轴驱动部42的指令量是刀架16的X轴方向位移量。此外,Z轴驱动部44的指令量是刀架16的Z轴方向位移量。此外,B轴驱动部46的指令量是以旋转轴线ax2为旋转中心的刀具保持部14的旋转角度。
车削加工控制装置50具备进行各种运算处理的中央处理装置(CPU)52和存储器54。存储器54存储有刀具形状数据60、刀具数据62、加工程序64、车削加工支援程序66和吃刀抗力数据68。此外,具有决定车削加工时的主偏角的主偏角指令值58作为内部变量。
如图3的(a)所示,刀具形状数据60是如下的数据:针对指定各刀具的每个识别信息(刀具编号)分别具有刀尖角β、基准刃口角γ、刀尖半径R的信息。图3的(b)表示了刀尖角β和基准刃口角γ。刀尖角β是镶装刀片32的刀尖P2的角度。基准刃口角γ是用于确定镶装刀片32中的位于行进方向侧的刃部(主切削刃部32b)的形状的参数。在本实施方式中,基准刃口角γ是车刀36的刀柄34相对于工件轴心以垂直的姿势对置时,镶装刀片32的主切削刃部32b与工件的轴心所呈的角度(图中直线L表示平行于工件轴心的直线)。车刀36的所述姿势是将刀具保持部14定位在B轴原点时的姿势。在此,B轴原点是刀具保持部14上安装的车刀36平行于X轴方向且与工件对置时的B轴位置,设车刀36安装在与刀具保持部14的朝向相同的方向上。
图3的(c)表示了刀尖半径R。刀尖半径R是决定镶装刀片32的刀尖P2的形状的曲率半径。另外,在图3的(b)中还表示了后角δ。后角δ是镶装刀片32的后隙面(相对于行进方向的背面)与工件的加工面所呈的角度。顺便说一下,对于车刀36,假设原本在B轴原点使用刀具保持部14。
图4表示了主偏角α和进刀量ap。图4中图示了车刀36,并且图示了将车刀36的镶装刀片32的一部分放大的结构。如图所示,主偏角α是垂直于车刀36的进给方向M(例如Z轴方向)的方向N(例如X轴方向)与主切削刃部32b所呈的角度。在本实施方式中,主偏角α的正方向设为从方向N逆时针旋转的一侧。另外,图4中还图示了工件10的进刀量ap。本实施方式中,把进刀量ap设定为大于刀尖半径R的值。如图4所示,在主偏角α为正的情况下,镶装刀片32的顶端部32a施加于工件10的吃刀抗力F1,与主切削刃部32b施加于工件10的吃刀抗力F2彼此呈相反方向。而且,吃刀抗力F2可以由主偏角α调整,还可以使吃刀抗力F2和吃刀抗力F1相等。
图5的(a)和图5的(b)例示了利用特定的刀具以规定的进刀量进行车削加工时,通过试验方式求出主偏角和吃刀抗力的关系得到的数据。从所述两个示例可知,如果被赋予了刀具和进刀量,则通过适当决定主偏角,可以使车削加工时的吃刀抗力为零。换句话说,通过对夹持刀具的刀具保持部14进行B轴旋转定位,能变更车削加工时的主偏角,通过将刀具保持部14的B轴角度设定成适当的角度来进行车削加工,可以使吃刀抗力为零。
加工程序64是决定工件10的车削加工方法的数据组。本实施方式中,加工程序64包含表示加工形状的数据,以及表示前述的主偏角α和进刀量ap等加工条件的数据,是加工所必要的数据组。
另外,本实施方式中进行如下的车削加工:使刀具沿X轴方向即工件的径向以规定的进刀量进刀,并使刀具向至少包含Z轴方向的方向进给。进给方向除了仅沿Z轴移动以外,还包含沿Z轴方向进给的同时也沿X轴方向略微进给的所谓锥加工。
刀具数据62是表示刀具的刀尖位置的数据。如图6所示,在此是表示如下的数据:将夹持车刀36的刀具保持部14定位在B轴原点时,镶装刀片32的刀尖P2的以B轴旋转中心P1为基准的坐标值。关于采用刀具数据的处理详见后述。
图1所示的接口70具备显示部72和输入部74。在此,显示部72用于通过视觉向操作人员通知各种信息。此外,输入部74是操作人员进行输入操作的对象,由此,操作人员可以将请求传达给车削加工控制装置50。另外,利用输入部74的输入操作,能输入刀具形状数据60、刀具数据62、加工程序64和吃刀抗力数据68。但是,也可以由车削加工控制装置50自动生成加工程序64所具备的数据的一部分。此外,也可以使用检测刀尖位置的传感器自动地测量刀具数据62。
图1所示的吃刀抗力数据68是车削加工控制装置50为了计算车削加工时使施加于工件10的吃刀抗力为零的主偏角α所使用的数据。
图7表示了吃刀抗力数据68。如图所示,吃刀抗力数据68是针对每个进刀量ap通过试验方式求出主偏角α和施加于工件10的吃刀抗力的关系的数据。但是,由于上述每个进刀量ap的吃刀抗力数据分别因工件10的材质、切削速度、进给速度、镶装刀片32有无断屑槽和车削加工时是否使用了冷却介质而不同,因此严格来讲,需要针对上述的各要素通过试验方式求出图5所示的主偏角和吃刀抗力的关系。由此,能准确计算出使吃刀抗力为零的主偏角α。可是,即便将简化后的数据,例如由使用某刀具时的代表性切削速度和进给速度的值而得到的吃刀抗力数据,应用到切削速度和进给速度不同的加工中,如后所述也足够地经受实用。
图8表示了通过由CPU52执行图1所示的车削加工支援程序66而实现的功能模块。通过对图9所示的以往一般的切削加工控制装置中的加工程序执行时的功能模块进行变形而实现上述功能模块。如图9所示,在现有功能模块中,加工程序处理部M22参照并解析加工程序64和刀具数据62,向车削加工装置30依次输出每一加工动作的各轴的指令量,以执行加工动作。本实施方式中的加工程序处理部M22具有与以往相同的功能,计算并输出用于执行加工程序的各轴的指令量,但是输出目的地与以往技术不同。
指令值设定处理部M24设定主偏角指令值58。
主偏角计算处理部M16基于吃刀抗力数据68计算使吃刀抗力为零的主偏角α,并作为主偏角数据登录于加工程序64。
判断处理部M18判断主偏角数据或由指令值设定处理部M24设定的主偏角指令值58,是否为可以使工件和刀具不产生干扰地进行车削加工的值。利用判断处理部M18判断不能进行车削加工时,通知处理部M20向显示部72输出该内容。
此外,如果角度调整接受处理部M28在加工程序64执行中从操作人员接受到主偏角的变更请求,则向车削加工装置30输出进给停止指令,使车削加工中断,随后通过变更由指令值设定处理部M24设定的主偏角指令值58来改变B轴定位角度。
主偏角指令值存储处理部M32将变更后的主偏角指令值58作为主偏角数据登录于加工程序64。
主偏角设定指令量计算处理部M26计算用于实现设定的或者变更的主偏角指令值58的B轴指令量作为主偏角设定指令量,补偿量计算处理部M30计算主偏角补偿量和动作补偿量,所述主偏角补偿量用于抵消通过对刀具保持部14以主偏角设定指令量进行B轴旋转定位而产生的刀尖位置的位移,所述动作补偿量用于抵消与由角度调整接受处理部M28变更后的主偏角指令值58对应地使B轴略微旋转而产生的刀尖位置的位移。
指令处理部M34向车削加工装置30输出主偏角设定指令量和动作补偿量,或者利用主偏角补偿量来修正作为加工程序处理部M22的输出的、用于进行车削加工的X轴驱动部42的指令量和Z轴驱动部44的指令量,并向车削加工装置30输出。
接着,利用图10~图20具体说明各模块的处理。
图10表示了主偏角计算处理部M16、判断处理部M18和通知处理部M20主要进行的车削加工程序的主偏角数据的设定处理的步骤。通过由CPU52执行车削加工支援程序66来实现所述处理。
在产生主偏角数据的设定请求时,CPU52开始上述处理。本实施方式中,可以选择利用上述吃刀抗力数据68对主偏角数据的自动设定和通过操作人员对主偏角数据的输入操作中的任意一方,来进行主偏角数据的输入。因此,CPU52最初判断是否为主偏角数据的自动设定的请求(S12)。而后,CPU52在判断是自动设定的请求时(S12:是),开始主偏角计算处理部M16的处理(S14)。
图11具体表示了主偏角计算处理部M16的处理。CPU52取得加工程序64,并从加工程序64取得进刀量数据和使用的刀具的刀具编号(S142)。接着CPU52取得通过试验方式求出主偏角α和吃刀抗力的关系得到的多个数据组成的吃刀抗力数据68,并基于上述加工程序64的进刀量数据和使用刀具的刀具编号,从多个数据中选择一个数据(S144)。而后,在所述数据中,决定使吃刀抗力为零的主偏角α(S146),作为主偏角数据登录于加工程序64(S148)。
另一方面,CPU52在图10的步骤S12中判断不是自动设定时(S12:否),借助输入部74接受主偏角α的输入,并将输入的主偏角α登录于加工程序64(S28)。
CPU52如此在实际控制中应用手动或自动登录的主偏角数据时,由判断处理部M18判断车刀36和工件10是否不发生干扰(S18)。
图12具体表示了判断处理部M18的处理。CPU52调取判断处理部M18时以引数交付主偏角α和刀具编号,并取得指定的刀具编号的刀尖角β和后角阈值δth(S182),来计算后角δ(S184)。在此,可以基于刀尖角β和主偏角α计算后角δ。具体而言,可以由“δ=180-β-α-90”(算式1)计算后角δ。在此,阈值δth用于限定车刀36与工件的间隙,优选设定为零以上的接近零的正值。
图13表示了所述判断处理的示例。具体而言,图13的(a)表示了刀尖角β为80°、基准刃口角γ为95°、主偏角α为“24.23°”的情况。此时,图中如虚线所示,将主偏角α设定为“24.23°”时,利用算式1,后角δ成为小于零的值“-14.23°”,车刀36和工件10发生干扰。因此,此时判断不能进行车削加工。另一方面,图13的(b)中,表示了刀尖角β为55°、基准刃口角γ为95°、主偏角α为“24.23°”的情况。此时,图中如虚线所示,即使将主偏角α设定为“24.23°”,利用算式1,后角δ成为大于零的值“10.77°”,车刀36和工件10不会发生干扰。因此,此时判断可以进行车削加工。
返回处理步骤的说明。CPU52在图12的步骤S186中为了判断车刀36和工件10的干扰,而判断计算结果的后角δ是否在后角阈值δth以上。当判断后角δ小于阈值δth时(S186:否),判断车刀36和工件10之间存在干扰,设置干扰标志并结束判断处理部M18的处理(S189)。对此,当CPU52判断后角δ在阈值δth以上时(S186:是),判断不发生干扰,不设置干扰标志并结束判断处理部M18的处理(S188)。
CPU52接受上述结果,判断图10的步骤S19中有无干扰,在存在干扰的情况下,即设置有干扰标志时(S19:是),由通知处理部M20向显示部72输出该内容,将工件和刀具发生干扰的情况通知操作人员(S22)。
另外,当CPU52判断干扰标志复位时(S19:否)以及步骤S22的处理结束时,结束所述一系列处理。
图14表示了指令值设定处理部M24、主偏角设定指令量计算处理部M26、补偿量计算处理部M30、判断处理部M18、通知处理部M20、加工程序处理部M22、指令处理部M34和主偏角指令值存储处理部M32主要进行的本实施方式的车削加工的处理步骤。通过CPU52执行车削加工支援程序66来实现上述处理。
CPU52最初取得加工程序64(S30),并由指令值设定处理部M24将加工程序中的主偏角数据设定为主偏角指令值58(S31)。接着,调取主偏角设定指令量计算处理部M26,并计算用于将主偏角α控制成为主偏角指令值58的B轴指令量(步骤S32)。以后,将所述B轴指令量称为主偏角设定指令量(参照图13中的)。在此,基于主偏角指令值58(以下的算式中采用“αd”)和基准刃口角γ来计算主偏角设定指令量例如,车刀36的进给方向和工件10的轴心一致且B轴处于原点时,由于主偏角α为“α=γ-90”(算式2),所以通过对B轴从原点以(算式3)进行旋转定位,可以将主偏角α控制成为主偏角指令值58(αd)。利用所述算式3求出的是主偏角设定指令量
以下,利用图13具体说明。刀具保持部14处于B轴原点时的主偏角α,利用算式2在图13的(a)、(b)中都是“5°”。用于将其设为主偏角指令值58(αd)的“24.23°”的主偏角设定指令量利用算式3成为“19.23°”。即,通过对B轴以“19.23°”旋转定位,能实现指令的主偏角“24.23°”。从图13和算式3可知,主偏角设定指令量由刀具形状数据60的基准刃口角γ和主偏角指令值58(αd)决定。
如果为了将主偏角α控制成为主偏角指令值58(αd),而对刀具保持部14围绕B轴以主偏角设定指令量进行旋转定位时,根据刀具保持部14的B轴旋转中心P1与刀具保持部14所夹持的车刀36的刀尖P2之间的距离,使车刀36的刀尖P2沿X轴方向和Z轴方向位移。将补偿所述位移的数据称为主偏角补偿量,该数据由补偿X轴方向的位移的主偏角X轴补偿量和补偿Z轴方向的位移的主偏角Z轴补偿量构成。CPU52在步骤S33中调取补偿量计算处理部M30,并基于刀具数据62计算所述主偏角补偿量。以下,具体说明主偏角补偿量的计算方法。
图6表示了刀尖P2和B轴旋转中心P1的位置关系。在刀具数据中,例如在加工前登录有以B轴旋转中心P1为基准的刀具的刀尖P2的坐标值。图中[P1]是B轴旋转中心P1的位置,[P2]是刀具保持部14处于B轴原点时的刀具的刀尖P2的位置,表示对刀具保持部14以主偏角设定指令量进行B轴旋转定位时的刀具的刀尖P2的位置。如果利用以B轴旋转中心P1为基准的坐标系分别表现上述位置,并设[P1]=(0,0)、[P2]=(X2,Z2)、),则采用以下的计算式可以求出从主偏角指令值58(αd)设定前的刀尖位置[P2]朝向设定后的刀尖位置的X轴方向的位移量Z轴方向的位移量主偏角X轴补偿量和主偏角Z轴补偿量另外,在以下的算式中,无论从哪个算式都可以得知,L1是刀尖P2与B轴旋转中心P1之间的长度,θ是将刀具保持部14定位在B轴原点时的刀尖P2的B轴角度位置。
L1=√(X22+Z22) (算式4),
θ=tan-1(Z2/X2) (算式5),
(算式6),
(算式7),
(算式8),
(算式9),
(算式10),
(算式11)。
利用以上的计算式,可以由刀具数据(X2,Z2)和主偏角设定指令量求出另外,图15表示了补偿量计算处理部M30的处理步骤,还记载了后述图18所示的主偏角手动微调整功能的说明中具体记载的X轴动作补偿量νX、Z轴动作补偿量νZ的计算式。在此,由于不进行主偏角手动微调整,因此
在此求出的主偏角X轴补偿量和主偏角Z轴补偿量用于抵消通过设定主偏角指令值58(αd)而产生的刀尖P2的位置的位移。由此,通过在不考虑主偏角而处理后的加工指令量上加上所述主偏角补偿量并输出,可以修正以主偏角设定指令量进行B轴旋转定位而产生的位移。
接着CPU52确认取得的加工程序64是否能够正常动作,本实施例中,在步骤S34中调取判断处理部M18,确认车刀36和工件10是否发生干扰。上述处理与图12中说明的内容相比,由于不同点仅为交付的引数为主偏角指令值αd,故省略说明。
CPU52利用判断处理部M18的处理,判断是否已经判明了车削加工中车刀36与工件10发生干扰(S35),当判断发生干扰时(S35:是),向显示部72输出表示该内容的数据(S36),将工件和刀具发生干扰的情况通知操作人员。
对此,当CPU52判断不干扰时(S35:否),调取指令处理部M34(S37)。由此,CPU52利用图16所示的处理,向车削加工装置30的B轴驱动部46输出由主偏角设定指令量计算处理部M26计算出的主偏角设定指令量随后,CPU52直到加工程序64的数据结束为止,重复图14的步骤S40和S41的处理。
加工程序64中程序化有一系列步骤:使夹持工件的主轴以指定的旋转速度旋转,或者推断出使用的刀具并快速进给到加工开始位置而定位后,进行目标车削加工,在车削加工后也使刀架返回设备原点,停止主轴旋转从而结束。CPU52在步骤S40中调取加工程序处理部M22,并根据所述加工程序64,按照每个加工动作分别计算用于执行车削加工的指令量并输出(图17:S402)。接着,调取指令处理部M34(S41)。由此,CPU52利用图16所示的处理,在从加工程序处理部M22输出的X轴、Z轴的指令量上,加上步骤S33中由补偿量计算处理部M30预先计算出的主偏角X轴补偿量和主偏角Z轴补偿量并输出(S806)。
当CPU52判断加工程序的全部工序的处理结束时(S39:是),进行主偏角指令值存储处理部M32的处理(S42),但是在此首先说明主偏角手动微调整功能。
上述车削加工中由于吃刀抗力有时会产生振动,为了使觉察到振动的操作人员可以容易地进行主偏角指令值58(αd)的变更,以及与此相伴的刀具保持部14的B轴旋转定位,准备了手动微调整主偏角的功能。
图18表示了角度调整接受处理部M28、主偏角设定指令量计算处理部M26、补偿量计算处理部M30和指令处理部M34主要进行的主偏角手动微调整功能中的主偏角变更处理的步骤。由CPU52通过执行车削加工支援程序66来实现所述处理。
在车削加工中检测到振动的操作人员通过手动方式接通请求改变主偏角指令值58(αd)的开关,CPU52开始图18的处理。
最初,调取角度调整接受处理部M28(S60)。图19中具体表示了角度调整接受处理部M28。角度调整接受处理部M28首先向车削加工装置30输出进给停止指令以停止车刀36沿Z轴方向的进给,从而暂时中断加工(S604)。而后,CPU52判断是否存在通过对输入部74的输入操作而改变主偏角指令值58(αd)的指示(S606),或者是否存在再次开始加工的指示(S608)。可以通过在输入部74具备手柄脉冲器来实现主偏角指令值58(αd)的变更指示。手柄脉冲器是操作人员手动旋转操作的接口,输出与旋转操作量对应的脉冲数的脉冲,并对应于输出脉冲数而改变主偏角指令值58(αd)。当然,输入部74也并不是必须具备手柄脉冲器,例如可以实际将修正角度的指示值作为数值输入到输入部74。此外,可以将通常的自动运转启动开关兼用于再次开始加工的指示。
当CPU52判断存在主偏角指令值58(αd)的变更指示时(S606:是),接受输入到输入部74的变更指示,更新主偏角指令值58(αd→αd′)(S612)。以下将更新前的值记载为“αd”,将更新后的值记载为“αd′”。随后设置“已接受”的标志并结束M28的处理(S614)。此外,判断存在再次开始加工的指示时(S608:是),将“已接受”的标志复位并结束M28的处理(S610)。
另外,主偏角手动微调整功能具有如下的步骤S602:在接通了请求改变主偏角指令值58(αd)的开关并进行了加工停止处理之后,直到加工再次开始为止,为了能任意次地进行主偏角指令值58(αd)的变更,判断是否是初次的处理。
接着,CPU52在图18的步骤S62中,判断在角度调整接受处理中是否已接受变更指示,当判断已接受时,即设置有“已接受”的标志时(S62:是),利用接受的变更后的主偏角指令值58(αd′)计算主偏角设定指令量利用上述算式3,
接着,CPU52调取补偿量计算处理部M30(S68)。
补偿量计算处理部M30在已说明的主偏角补偿量的计算以外,还基于由主偏角手动微调整功能而变更后的主偏角指令值的变更量,计算用于补偿刀具保持部14的B轴旋转带来的刀尖P2在XZ平面上的位移的动作补偿量。另外,将动作补偿量的X轴方向成分和Z轴方向成分各自称作X轴动作补偿量、Z轴动作补偿量。
设定主偏角指令值58(αd),设对刀具保持部14以主偏角设定指令量进行B轴旋转定位时,刀具的刀尖P2的位置为与前述相同的 设通过主偏角手动微调整功能将主偏角设定指令量从变更为时,刀具的刀尖P2的位置为则可以利用以下的计算式求出主偏角手动微调整所产生的X轴方向的位移量τX、Z轴方向的位移量τZ、X轴动作补偿量νX和Z轴动作补偿量νZ。另外,为了明示主偏角设定指令量中的主偏角补偿量与主偏角设定指令量中的主偏角补偿量不同,将主偏角X轴补偿量表示为将主偏角Z轴补偿量表示为
(算式12),
(算式13),
(算式14),
(算式15),
νX=-τX (算式16),
νZ=-τZ (算式17),
(算式18),
(算式19),
(算式20),
(算式21)。
图15中简略记载了算式,但是以及可以利用算式4~算式21,由刀具数据(X2,Z2)和刚才的主偏角设定指令量手动操作后的主偏角设定指令量求出。
在此求出的X轴动作补偿量νX和Z轴动作补偿量νZ抵消了主偏角手动微调整功能带来的主偏角指令值的变更所产生的刀尖位置的位移。
而后,CPU52调取图16所示的指令处理部M34(S72)。由此,将在步骤S64中计算出的主偏角设定指令量(作为B轴位移量),以及在步骤S68中计算出的X轴动作补偿量νX和Z轴动作补偿量νZ,同时向车削加工装置30的B轴驱动部46、X轴驱动部42和Z轴驱动部44输出(S808)。由此,在不改变刀尖P2的X轴坐标值和Z轴坐标值的情况下,就可以改变主偏角α。此时,通过使B轴旋转,虽然刀具的主切削刃部32b会切入工件中,但是由于主轴的旋转不停止,所以只是进行微量的切削而不会出现问题。
在此,补充说明指令处理部M34。指令处理部M34具有向车削加工装置30的各驱动部40、42、44、46输出指令量的功能。通过在调取指令处理部M34(S37、S41、S72)时将指令码作为引数交付,从而切换指令处理部M34的处理(S802)。图16中为了便于理解,将指令码记载为“B轴输出”、“修正输出”和“手动输出”。
而后,在图18的步骤S62中判断未接受时,即“已接受”的标志被复位时(S62:否),由角度调整接受处理部M28停止的加工程序再次开始执行(S74),结束主偏角手动微调整功能的处理。
由此,在主偏角指令值58(αd′)、主偏角设定指令量主偏角X轴补偿量和主偏角Z轴补偿量通过图18的处理分别修正后再次开始图14的步骤S40、S41的处理。即,利用手动微调整后的主偏角指令值58(αd′)进行随后的车削加工。
而后,如果车削加工结束(图14的S39:是),则CPU52调取主偏角指令值存储处理部M32(S42)。即,使图20的处理动作来判断主偏角是否已变更(S422)。而后,CPU52判断主偏角已变更时(S422:是),判断是否利用针对输入部74的输入操作而进行了更新加工程序64中的主偏角数据的操作(S424)。
具体而言,CPU52判断主偏角已变更时,在显示部72上显示“是否要将变更后的主偏角登录于加工程序”的信息。而后,在由操作人员根据该信息而操作了输入部74的情况下,CPU52判断发出了更新加工程序64中的主偏角数据的指令(S424:是),将加工程序64中的主偏角数据更新为当前设定的主偏角指令值58(αd′)(S426)。即,把本次的车削加工中最终采用的主偏角指令值58(αd′)作为加工程序64中的主偏角数据进行登录。
按照上述一系列处理,当发生振动时,操作人员中断车削加工,指示主偏角指令值58(αd)的变更。而后,如果进行了对应于变更的车削加工而使振动得到改善,则通过进行将加工程序64中的主偏角数据更新为主偏角指令值58(αd′)的操作,在此后的工件10的加工中继续采用更新后的主偏角指令值58(αd′)。因此,加工多个同一规格的工件10时,一旦不再发生振动,则此后的加工中也不会发生振动。此外,通过有效使用上述功能,即使吃刀抗力数据68中不存在完全适合本次加工条件的数据的情况下,也可以较早地发现不产生振动的主偏角α,能迅速实现无振动的车削加工。
(其他实施方式)
另外,上述实施方式也可以进行如下变更。
·“加工程序中不存在主偏角数据的情况下的应对”
由于现有加工程序中没有主偏角数据的概念,所以加工程序中不存在所述数据。可是,即使是这种加工程序,只要操作人员在能输入的参数区域中设置用于设定主偏角数据的区域,且在此区域存在数据时将所述数据作为主偏角数据进行处理即可。
此时,指令值设定处理部M24采用作为主偏角数据定义的参数数据,来设定主偏角指令值58(αd)。此外,主偏角计算处理部M16将使求出的吃刀抗力为零的主偏角数据设定为所述参数数据。
·“关于主偏角计算处理部”
不限于采用决定了吃刀抗力相对于主偏角的关系的吃刀抗力数据,例如,也可以是通过物理计算方式计算出的使图4所示的吃刀抗力F1和吃刀抗力F2相等的主偏角。
另外,并非必须使吃刀抗力为零,只要计算出使吃刀抗力在满足加工精度的条件下要求的上限值以下的主偏角即可。
·“关于判断处理部”
不限于仅仅根据后角δ判断干扰的有无。图21表示了应考虑后角δ以外的要素的车削加工示例。图21的(a)表示了使车刀36按照四个加工路线rt1、rt2、rt3、rt4依次移动来进行车削加工的示例。所述示例中用加工路线rt4表示的最终形状具有锥形部TP。因此,在锥形部TP的加工中,进刀量ap的变动不可避免。因此本示例中,在车削加工的初期阶段(加工路线rt1、rt2)改变锥形部TP中的进刀量。由此,在车削加工的后期(加工路线rt3、rt4),可以在锥形部TP中使进刀量ap恒定。
图21的(b)表示了加工路线rt3中特别是来到锥形部TP的时点。在此,进刀量ap被定义为与车刀36相对于工件10的相对进给方向垂直的方向的长度。另一方面,主偏角α是主切削刃部32b相对于与上述相对进给方向垂直的方向所呈的角度。在此,如果采用锥形部TP的角度(锥角λ),则后角δ为“90-α-β”,但是在锥形部TP的端部处,即使所述后角δ大于零,车刀36也可能会与工件10中的锥形部TP以外的部分发生干扰。因此,优选根据从后角δ减去锥角λ后的值“(90-α-β)-λ”是否在后角阈值δth以上,来判断有无干扰。
另外,在图21的示例中,在吃刀抗力容易成为问题的加工直径变细的车削加工的后期(加工路线rt3、rt4)中,可以使锥形部TP中的进刀量ap恒定。因此,即使在吃刀抗力容易造成问题的车削加工的后期,也能够设定与进刀量ap对应的主偏角α,进而可以适当地抑制工件10的车削加工后的形状对吃刀抗力的影响。
·“关于补偿量计算处理部”
上述实施方式中,在停止加工中的进给并使刀具的刀尖接触工件的状态下,改变主偏角α。即,除了计算主偏角设定指令量以外,还计算X轴动作补偿量和Z轴动作补偿量,通过将它们同时输出,能在不改变刀尖位置的情况下改变主偏角,但是不限于此。例如,当停止加工时,能够以使车刀36暂时离开工件10的方式,使车刀36沿X轴方向大幅位移。此时,在使车刀36离开工件10的状态下,在B轴方向对车刀36进行旋转定位,并且在进行了使车刀36沿X轴方向和Z轴方向朝向与起因于所述旋转定位的X轴方向和Z轴方向的位移相反方向的位移的处理后,再次开始车削加工即可。此时,例如只要预先存储中断加工的位置,从再次开始车削加工时的位置自动插入朝向已存储的加工中断位置的路径即可。
作为主偏角α的变更处理,不限于在刀架16停止的状态下进行的处理。例如,也可以在刀架16沿Z轴方向动作的状态下改变主偏角α。此时,只要在Z轴方向的进给处理内进行抵消Z轴动作补偿量的处理即可。
·“关于中断的指示、变更的指示”
上述指示不限于操作人员借助输入部74输入操作的指示。例如,可以具备检测振动的装置,并从所述装置输出中断的指示和改变主偏角的指示。在此,作为检测振动的装置,例如可以是如下装置:将声音和振动作为输入,利用规定的频率噪声超过阈值来判断发生了振动。当然不限于此,还可以是拍摄车削加工中的工件并通过其图像解析的结果来检测振动的装置。而且,例如可以是具备检测施加于刀具的负荷的传感器并基于传感器的输出值来检测振动的装置。另外,此时由于能利用实际的加工重新取得适当的主偏角α的信息,因此可以依次更新吃刀抗力数据68。
另外,作为在检测到振动后发出变更指示的装置,例如可以是如下的装置:发出使主偏角向正(负)方向变更规定量ω的指示,结果是未能抑制振动时,发出向负(正)方向变更规定量ω的指示。另外,此时尽管振动被抑制但是并没有被充分地抑制时,可以发出进一步向同一方向变更规定量ω的指示。
·“关于主偏角指令值存储处理部”
例如加工一个工件时,以在第一车削工序中设定第一进刀量、在第二车削工序中设定第二进刀量的方式,对一个工件改变进刀量进行多次车削加工时,优选在加工程序64中分别登录针对各进刀量的主偏角指令值58(αd)。
·“关于车削加工支援程序”
代替使图10、图14和图18的全部处理为软件处理(通过由CPU52执行车削加工支援程序66而实现的处理),也可以使图10、图14和图18的一部分或全部处理为由专用的硬件装置实现的硬件处理。
此外,作为车削加工支援程序,不限于实现图10、图14和图18的全部处理的车削加工控制装置中安装的程序。例如可以是仅实现图10和图14的处理的程序作为用于对车削加工装置的操作进行支援的程序,所述车削加工装置能够使车刀36沿X轴方向和Z轴方向位移且能以旋转轴线ax2为旋转中心旋转定位。此时,换言之在没有角度调整接受处理部M28进行的主偏角手动微调整功能的情况下,当利用设定的主偏角指令值58(αd)的车削加工中产生振动时,通过在图10的步骤S28的处理中输入主偏角α,也可以直接重写加工程序中的主偏角数据,对主偏角指令值58(αd)进行微调整。
·“关于车削加工装置”
例如,取代具备使刀架16沿Z轴方向位移的Z轴驱动部44,可以具备使主轴12沿Z轴方向位移的驱动部。此外,例如取代具备使刀具保持部14沿X轴方向位移的X轴驱动部42,可以具备使主轴12沿X轴方向位移的驱动部。
·“关于刀具”
作为车刀,不限于镶装刀片和刀柄单独形成的车刀,也可以是镶装刀片和刀柄一体形成的车刀。
·“关于通知处理部”
不限于利用视觉信息进行通知,例如可以利用声音进行通知。
·“关于指令处理部”
指令处理部不限于通过用主偏角补偿量修正从加工程序处理部输出的X轴指令量、Z轴指令量并输出,来执行车削加工程序。还可以用主偏角补偿量来修正表示刀尖位置的刀具数据。此时,由于图17所示的加工程序处理基于用主偏角补偿量修正的刀具数据来计算X轴指令量和Z轴指令量,所以能从指令处理部删除用主偏角补偿量对它们进行修正的处理。

Claims (6)

1.一种车削加工控制装置,使用车削加工装置,所述车削加工装置包括:
主轴,夹持工件并旋转;
刀具保持部,夹持对所述工件进行车削加工的刀具;
Z轴驱动部,在作为与所述主轴的旋转轴线平行的方向的Z轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;
X轴驱动部,在垂直于所述Z轴的X轴方向上,使所述主轴和所述刀具保持部中的至少一方位移;以及
B轴驱动部,使所述刀具保持部围绕垂直于所述Z轴和所述X轴双方的Y轴旋转定位,
所述车削加工控制装置使夹持于所述主轴的工件旋转,并且使所述刀具在相对于所述工件沿X轴方向以规定的进刀量进刀的状态下,至少沿Z轴方向相对进给以进行车削加工,
所述车削加工控制装置的特征在于,包括:
存储部,存储有规定所述车削加工的加工程序和表示所述刀具的形状的刀具形状数据;
加工程序处理部,解析所述加工程序,计算并输出针对所述Z轴驱动部、所述X轴驱动部和所述B轴驱动部的指令量;
指令值设定处理部,设定用于决定主偏角的主偏角指令值,所述主偏角是与进行所述车削加工时所述刀具相对于所述工件的相对进给方向垂直的方向和所述刀具的刃部所呈的角度;
主偏角设定指令量计算处理部,基于所述刀具形状数据计算B轴指令量作为主偏角设定指令量,所述B轴指令量用于进行控制以使所述主偏角成为所述主偏角指令值;以及
指令处理部,将所述主偏角设定指令量向所述B轴驱动部输出,
所述加工程序包含决定进刀量的进刀量数据和决定所述主偏角的主偏角数据,
所述车削加工控制装置包括主偏角计算处理部,所述主偏角计算处理部根据所述加工程序的进刀量数据,计算使车削加工时由所述刀具施加于所述工件的吃刀抗力的绝对值处于规定值以下的主偏角,
所述主偏角计算处理部将计算出的主偏角作为主偏角数据登录于所述加工程序,
所述指令值设定处理部将所述主偏角数据设定为所述主偏角指令值。
2.根据权利要求1所述的车削加工控制装置,其特征在于,
所述车削加工控制装置包括角度调整接受处理部,所述角度调整接受处理部在所述车削加工开始之后且结束之前,接受用于变更由所述指令值设定处理部设定的所述主偏角指令值的指示,并基于该接受的指示变更所述主偏角指令值,
所述指令处理部向所述B轴驱动部输出由所述主偏角设定指令量计算处理部计算出的与所述变更后的主偏角指令值对应的所述主偏角设定指令量。
3.根据权利要求2所述的车削加工控制装置,其特征在于,
所述角度调整接受处理部具有在车削加工中接受到变更主偏角指令值的指示时临时停止所述车削加工的功能,
在由所述角度调整接受处理部使所述车削加工停止过程中,所述指令处理部向所述B轴驱动部输出由所述主偏角设定指令量计算处理部计算出的与所述变更后的所述主偏角指令值对应的所述主偏角设定指令量。
4.根据权利要求2所述的车削加工控制装置,其特征在于,
所述加工程序包含决定加工中的主偏角的主偏角数据,
所述指令值设定处理部将所述加工程序的主偏角数据设定为所述主偏角指令值,
所述车削加工控制装置包括主偏角指令值存储处理部,所述主偏角指令值存储处理部接受将由所述角度调整接受处理部变更后的所述主偏角指令值登录于所述加工程序的指令,
所述主偏角指令值存储处理部接受到朝向加工程序的存储指示时,将变更后的所述主偏角指令值作为主偏角数据登录于所述加工程序。
5.根据权利要求3所述的车削加工控制装置,其特征在于,
所述存储部还存储有刀具数据,所述刀具数据表示所述刀具被夹持于所述刀具保持部时的所述刀具的刀尖位置,
所述车削加工控制装置包括补偿量计算处理部,所述补偿量计算处理部在所述角度调整接受处理部变更主偏角指令值时基于所述刀具数据计算动作补偿量,所述动作补偿量用于补偿以所述主偏角设定指令量进行B轴旋转定位时的刀尖位置从刚才的B轴位置的刀尖位置在XZ平面上的位移,
所述指令处理部向B轴驱动部、X轴驱动部和Z轴驱动部同时输出主偏角设定指令量和动作补偿量。
6.根据权利要求1所述的车削加工控制装置,其特征在于,
所述车削加工控制装置包括:
判断处理部,根据由所述指令值设定处理部设定的主偏角指令值和所述刀具形状数据,判断是否能进行所述车削加工;以及
通知处理部,当由所述判断处理部判断不能进行所述车削加工时,通知不能进行所述车削加工。
CN201480040279.4A 2014-07-16 2014-07-16 车削加工控制装置 Active CN105378570B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2014/068863 WO2016009502A1 (ja) 2014-07-16 2014-07-16 旋削加工制御装置、および旋削加工支援プログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105378570A CN105378570A (zh) 2016-03-02
CN105378570B true CN105378570B (zh) 2017-02-22

Family

ID=53888035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480040279.4A Active CN105378570B (zh) 2014-07-16 2014-07-16 车削加工控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9873174B2 (zh)
EP (1) EP3001264B1 (zh)
JP (1) JP5766895B1 (zh)
CN (1) CN105378570B (zh)
WO (1) WO2016009502A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6576758B2 (ja) * 2015-09-18 2019-09-18 シチズン時計株式会社 切削装置及びその制御方法
JP6881725B2 (ja) * 2016-05-27 2021-06-02 中村留精密工業株式会社 ワーク加工方法、主軸角度補正装置及び複合旋盤
EP3486032B1 (en) * 2016-07-15 2022-03-16 Makino Milling Machine Co., Ltd. Machining program generation device and machining method
CN107436586A (zh) * 2017-09-20 2017-12-05 张家港沙工科技服务有限公司 一种切削机床用控制软件
EP3778079A4 (en) * 2018-03-30 2021-12-22 Citizen Watch Co., Ltd. MACHINE TOOL
EP3702853A1 (en) 2019-03-01 2020-09-02 AB Sandvik Coromant Method for generating control command data for controlling a cnc-lathe
EP3702854A1 (en) 2019-03-01 2020-09-02 AB Sandvik Coromant Method for generating control command data for controlling a cnc-lathe
CN111890123B (zh) * 2019-05-06 2022-02-08 四川大学 一种刀具前刀面轴向倾角在机检测计算方法
JP7436678B2 (ja) 2020-07-30 2024-02-22 ファナック株式会社 数値制御装置、及び制御方法
WO2023127539A1 (ja) * 2021-12-27 2023-07-06 中村留精密工業株式会社 工作機械における刃先位置の自動補正装置
CN114871846B (zh) * 2022-06-16 2024-01-23 广东今科机床有限公司 一种智能车削加工控制方法及控制系统
EP4371684A1 (de) * 2022-11-18 2024-05-22 CERATIZIT Austria Gesellschaft m.b.H. Verfahren zur drehbearbeitung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07214416A (ja) * 1994-02-02 1995-08-15 Toyota Motor Corp ターンブローチ加工方法及び装置
CN1324707A (zh) * 2000-05-22 2001-12-05 山崎马扎克株式会社 机床
JP2002154034A (ja) * 2000-11-17 2002-05-28 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd 工作機械における工具刃先位置の設定方法
JP2003039201A (ja) * 2001-07-30 2003-02-12 Nissan Motor Co Ltd 切削加工装置および切削加工方法
JP2009113143A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Univ Nihon 切削工具の形状設計方法及び形状設計システム
JP2009538744A (ja) * 2006-05-29 2009-11-12 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 旋削加工を制御する方法、および旋削加工に適したnc機械
CN103522348A (zh) * 2013-10-18 2014-01-22 清华大学 对刀方法及其真圆加工方法与菲涅尔透镜加工方法
JP2014087878A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Nihon Univ 放電加工機

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19846426A1 (de) * 1998-10-08 2000-04-13 Open Mind Software Technologie Verfahren zum Steuern der Arbeitsbewegung eines Werkzeugs zur materialabtragenden Bearbeitung eines Materialblocks
JP2002187003A (ja) * 2000-12-21 2002-07-02 Mori Seiki Co Ltd 切削工機の制御装置及びその表示方法
US7853351B2 (en) * 2002-02-21 2010-12-14 Gary John Corey CNC machine tool and integrated machine tool controller incorporating 3D and up to 8-axes real time interactive tool compensation
JP5024846B2 (ja) 2005-05-16 2012-09-12 学校法人日本大学 切削工具
JP4622873B2 (ja) * 2006-01-27 2011-02-02 株式会社日立プラントテクノロジー Ncプログラムの作成方法及びプログラム
JP2012091277A (ja) 2010-10-27 2012-05-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 切削品質維持方法
CA2875699A1 (en) 2011-06-07 2012-12-13 Grant Leonard Parker Self-propelled rotary tool
EP2915614B1 (en) * 2012-10-31 2020-09-02 Makino Milling Machine Co., Ltd. Machine tool control device and machine tool

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07214416A (ja) * 1994-02-02 1995-08-15 Toyota Motor Corp ターンブローチ加工方法及び装置
CN1324707A (zh) * 2000-05-22 2001-12-05 山崎马扎克株式会社 机床
JP2002154034A (ja) * 2000-11-17 2002-05-28 Nakamura Tome Precision Ind Co Ltd 工作機械における工具刃先位置の設定方法
JP2003039201A (ja) * 2001-07-30 2003-02-12 Nissan Motor Co Ltd 切削加工装置および切削加工方法
JP2009538744A (ja) * 2006-05-29 2009-11-12 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 旋削加工を制御する方法、および旋削加工に適したnc機械
JP2009113143A (ja) * 2007-11-05 2009-05-28 Univ Nihon 切削工具の形状設計方法及び形状設計システム
JP2014087878A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Nihon Univ 放電加工機
CN103522348A (zh) * 2013-10-18 2014-01-22 清华大学 对刀方法及其真圆加工方法与菲涅尔透镜加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3001264A1 (en) 2016-03-30
EP3001264A4 (en) 2016-11-09
EP3001264B1 (en) 2018-01-10
US20160089760A1 (en) 2016-03-31
US9873174B2 (en) 2018-01-23
WO2016009502A1 (ja) 2016-01-21
JP5766895B1 (ja) 2015-08-19
JPWO2016009502A1 (ja) 2017-04-27
CN105378570A (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105378570B (zh) 车削加工控制装置
CN104007695B (zh) 具备与设定条件对应的检索功能的波形显示装置
CN103329055B (zh) 加工误差计算装置、加工误差计算方法、加工控制装置以及加工控制方法
CN105817712A (zh) 刮研加工装置和刮研加工方法
CN107111296A (zh) 用于补偿工作点的偏差的方法
CN110405532A (zh) 工具选定装置以及机器学习装置
CN103392156A (zh) 加工控制装置以及加工控制方法
JP2008049407A (ja) クランクシャフトの加工方法、クランクシャフトの加工装置、制御装置およびプログラム
JP5836511B1 (ja) 旋削加工制御装置
CN107073714A (zh) 用于修正机器人引导工具的加工轨迹的方法和系统
JPH0565886B2 (zh)
Cheng et al. Machining contour errors as ensembles of cutting, feeding and machine structure effects
KR20070068797A (ko) 프로펠러의 자동화 가공방법
JP2021072012A (ja) 表示装置
CN106141810A (zh) 机器人操作下筒状工件内腔加工壁厚的保证方法
JP2020140448A (ja) 情報処理装置および情報処理方法
JP6243430B2 (ja) エアカット調整装置
CN108693831A (zh) 模拟装置、程序生成装置、控制装置及计算机的显示方法
JPH01502500A (ja) 研削盤芯合せの方法および装置
EP0625739A1 (en) Apparatus for movement of an object
CN105592978B (zh) 机床
JP2673810B2 (ja) スピニングマシンによる絞り加工方法
JPS60180749A (ja) 数値制御旋盤における加工基準点の補正制御方法
JP2000322116A (ja) サーボ制御装置及び位置決め装置
JP2020008979A (ja) 数値制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant