CN105527928B - 机床的控制装置以及控制方法 - Google Patents

机床的控制装置以及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种机床的控制装置以及控制方法。主轴控制部具备：初始动作控制部，其以从数值控制部发送的最高转速为目标值，使主轴从加工开始位置向目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转；最大加速度检测部，其在加速旋转中基于旋转位置检测最大加速度；剩余旋转量检测部，其基于从数值控制部发送的总旋转量和旋转位置，检测从当前位置至达到目标螺纹深度为止的主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其基于旋转位置检测主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在加速旋转后，基于最大加速度和剩余旋转量，使主轴以最大能力进行减速旋转而达到目标螺纹深度。

Description

机床的控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制主轴和进给轴的同步运转的机床的控制装置。本发明还涉及一种控制主轴和进给轴的同步运转的机床的控制方法。
背景技术
在通过主轴和进给轴的同步运转进行攻丝加工的机床中，提出了用于提高加工精度或缩短周期时间的各种结构。例如，在日本专利第2629729号公报(JP2629729B)中公开了如下的螺纹加工装置：一种进给轴追随主轴的旋转地进行动作的同时进行攻丝加工的螺纹加工装置，根据主轴的转速以及旋转加速度和螺距来运算针对进给轴的进给指令值，并且按照主轴的实际的旋转位置对进给指令值进行校正，由此提高攻丝加工的精度。此外，在日本专利第3553741号公报(JP3553741B)中公开了如下的主轴电动机加减速控制方法：是一种为了攻丝加工进行主轴和进给轴的同步控制的数值控制装置的主轴电动机加减速控制方法，数值控制装置生成与主轴的输出特性对应的加减速指令，并根据该加减速指令控制主轴，由此提高主轴的应答性，结果能够缩短周期时间。
发明内容
在通过主轴和进给轴的同步运转进行攻丝加工的机床中，一般依赖于主轴所具有的加速能力来决定周期时间。希望不用进行为了数值控制装置生成与主轴的输出特性对应的加减速指令而需要的参数设定或调整等要求高级技术的准备作业，而是以更简单的结构进行最大限度地发挥主轴加速能力的控制来缩短周期时间。
本发明的一方式是一种机床的控制装置，其控制主轴和进给轴的同步运转，其中，所述控制装置具备：数值控制部，其基于攻丝加工程序生成主轴指令和进给轴指令；主轴控制部，其按照所述主轴指令控制所述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照所述进给轴指令，基于所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作，所述数值控制部具备：主轴指令输出部，其从所述攻丝加工程序取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的所述主轴的总旋转量和最高转速，并将该总旋转量和该最高转速作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部，所述主轴控制部具备：初始动作控制部，其以所述最高转速为目标值使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转；最大加速度检测部，其在所述最大能力的加速旋转中基于所述旋转位置检测最大加速度；剩余旋转量检测部，其基于所述总旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置至达到所述目标螺纹深度为止的所述主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其基于所述旋转位置检测所述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在所述最大能力的加速旋转后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量以及所述当前速度，使所述主轴以最大能力进行减速旋转而达到所述目标螺纹深度。
本发明的另一方式是一种机床的控制方法，其控制主轴和进给轴的同步运转，其中，控制装置从攻丝加工程序取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的所述主轴的总旋转量和最高转速；所述控制装置以所述最高转速为目标值使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转；在所述最大能力的加速旋转中，所述控制装置基于所述主轴的旋转位置反馈值检测最大加速度；所述控制装置基于所述总旋转量和所述旋转位置反馈值，检测从当前位置至达到所述目标螺纹深度为止的所述主轴的剩余旋转量；所述控制装置基于所述旋转位置反馈值检测所述主轴的当前速度；在所述最大能力的加速旋转后，所述控制装置基于所述最大加速度、所述剩余旋转量以及所述当前速度，使所述主轴以最大能力进行减速旋转而达到所述目标螺纹深度。
根据一方式的控制装置，使主轴进行从加工开始位置到目标螺纹深度为止的切削动作时，数值控制部对主轴控制部仅通知主轴的总旋转量和最高转速作为主轴指令，主轴控制部按照该主轴指令以最高转速为目标使主轴以最大限度地使用了容许电流而得的最大输出进行加速来执行切削动作，并且基于此期间的最大加速度和逐次检测出的主轴的剩余旋转量和当前速度，使主轴以最大减速度进行减速的同时在最短时间内继续执行到目标螺纹深度的切削动作来达到目标螺纹深度，因此，无需对数值控制部进行用于生成与主轴的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，就能以更简单的结构进行最大限度地发挥主轴的加速能力的加减速控制，来缩短攻丝加工的周期时间。
根据其他方式的控制方法，也能够实现与上述的控制装置的效果相同的效果。
附图说明
通过与附图相关的以下的实施方式的说明，使本发明的目的、特征以及优点变得更加明确。
图1是表示机床控制装置的一实施方式的结构的功能框图。
图2表示作为机床控制方法的一实施方式的攻丝加工的切削动作控制方法的流程图。
图3是表示图2的实施方式中的主轴动作的一例的图。
图4是表示图2的实施方式中的主轴动作的其他例子的图。
图5是表示图2的实施方式中的主轴动作的又一其他例子的图。
图6是表示图2的实施方式中的主轴动作的又一其他例子的图。
图7表示作为机床控制方法的一实施方式的攻丝加工的返回动作控制方法的流程图。
图8是表示图1的控制装置的变形例的结构的功能框图。
图9是表示图1的控制装置的其他变形例的结构的功能框图。
图10表示作为机床控制方法的其他实施方式的攻丝加工的切削和返回动作控制方法的流程图。
图11是表示图10的实施方式中的主轴动作的一例的图。
图12是表示图10的实施方式中的主轴动作的其他例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在所有附图中向对应的构成要素赋予共同的参考符号。
在图1中，通过功能模块表示一实施方式的机床的控制装置10的结构。控制装置10是在通过主轴12和进给轴14的同步运转进行攻丝加工的机床(例如，车床、钻孔机、加工中心等)中，一边考虑进给轴14通过攻丝加工程序P而被指定的螺距，一边控制进给轴14以追随主轴12的旋转动作的方式动作的同步运转的装置。虽未进行图示，但主轴12是被设定在使把持工件或工具的把持部以加工所需要的速度进行旋转运动的主轴电动机等驱动装置上的控制轴。虽未进行图示，但进给轴14是被设定在使把持工件或工具的把持部以加工所需要的速度进行进给运动的伺服电动机等驱动装置上的控制轴。例如，在车床中，相对于通过主轴12旋转的工件使工具通过进给轴14进行直线进给，或使通过主轴12旋转的工件相对于工具通过进给轴14进行直线进给。此外，在钻孔机中，使通过主轴12旋转的工具相对于工件通过进给轴14进行直线进给，或相对于通过主轴12旋转的工具使工件通过进给轴14进行直线进给。不论哪种情况，在动作中的加减速转矩中比较有富余的进给轴14以追随在动作中的加减速转矩中比较没有富余的主轴12的方式动作，由此能够减少同步误差而提高加工精度。另外，在本发明中并不对机床的结构进行特别限定。
控制装置10具备：基于攻丝加工程序P生成主轴指令CS和进给轴指令CF的数值控制部16、按照主轴指令CS控制主轴12的旋转动作的主轴控制部18、检测主轴12的旋转位置的旋转检测部20、按照进给轴指令CF根据由旋转检测部20检测出的旋转位置控制进给轴14的进给动作的进给轴控制部22。数值控制部16具备：解析攻丝加工程序P的程序解析部24、按照程序解析部24的解析生成主轴指令CS并向主轴控制部18发送主轴指令CS的主轴指令输出部26、按照程序解析部24的解析生成进给轴指令CF并向进给轴控制部22发送进给轴指令CF的进给轴指令输出部28。数值控制部16可以具有公知的CNC装置的硬件结构。
主轴指令输出部26在开始攻丝加工前，根据由程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值取得从加工开始位置(旋转位置)达到目标螺纹深度(旋转位置)期间的主轴12的总旋转量S0和最高转速V0，并将这些总旋转量S0和最高转速V0作为主轴指令CS发送给主轴控制部18。例如，在攻丝加工程序P包含以主轴12的最高转速V0为3000/min来加工螺距1.25mm、螺纹深度30mm的母螺纹的指令的情况下，从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的主轴12的总旋转量S0是30÷1.25＝24(rev)，因此主轴指令输出部26向主轴控制部18通知V0＝3000(min﹣1)和S0＝24(rev)。这样，主轴指令CS不包含用于使主轴12旋转运动至目标螺纹深度的位置指令或加减速指令。
主轴控制部18使用由旋转检测部20检测出的主轴12的旋转位置(反馈值。以下称为旋转位置FBS。)，通过一般的反馈控制对主轴12的旋转动作进行控制。进给轴控制部22除了使用进给轴14的进给位置的反馈值外，还使用主轴12的旋转位置FBS，通过反馈控制来控制追随主轴12的动作的进给轴14的进给动作。另外，旋转检测部20可以根据检测主轴12的驱动装置的动作位置的编码器等位置检测器(未图示)的输出，取得旋转位置FBS。
主轴控制部18具备：初始动作控制部30，其以从主轴指令输出部26发送的最高转速V0(min﹣1)为目标值，使主轴12从加工开始位置向目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转；最大加速度检测部32，其在最大能力的加速旋转中基于旋转位置FBS检测出最大加速度A0(min－1/s)；剩余旋转量检测部34，其基于从主轴指令输出部26发送的总旋转量S0(rev)和旋转位置FBS，检测出从当前位置(旋转位置)达到目标螺纹深度为止的主轴12的剩余旋转量Sr(rev)；当前速度检测部36，其基于旋转位置FBS检测出主轴12的当前速度Vc(min－1)；以及定位动作控制部38，其以最大能力的加速旋转后，基于最大加速度A0、剩余旋转量Sr以及当前速度Vc，使主轴12以最大能力进行减速旋转并达到目标螺纹深度。在一实施方式中，定位动作控制部38使主轴12以最大能力进行减速旋转，并且在目标螺纹深度停止。
图2表示作为控制装置10执行的机床控制方法的一实施方式的攻丝加工中的主轴12的切削动作控制方法。以下，对照并参照图2示例的攻丝加工控制流程，来说明控制装置10的结构的细节。首先，在步骤S1，数值控制部16(主轴指令输出部26)向主轴控制部18指示主轴12的总旋转量S0和最高转速V0。在步骤S2，主轴控制部18(初始动作控制部30、最大加速度检测部32、剩余旋转量检测部34)从加工开始位置开始以最高转速V0为目标速度，使主轴12以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速旋转来执行攻丝加工，检测出此期间的最大加速度A0，并且逐次检测出从当前位置开始的剩余旋转量Sr。主轴控制部18将每次检测出的剩余旋转量Sr通知给数值控制部16。
接着，在步骤S3，主轴控制部18(当前速度检测部36)在最大能力的加速旋转中逐次检测出当前速度Vc，并在每次检测时，判断当前速度Vc是否没有达到最高转速V0。在Vc没有达到V0的情况下，在步骤S4，主轴控制部18判断剩余旋转量Sr是否在总旋转量S0的1/2以下。Sr在S0的1/2以下的情况下，在步骤S5，主轴控制部18使主轴12以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行减速旋转并继续执行攻丝加工。Sr不在S0的1/2以下的情况下，返回到步骤S3。
在此参照图3时，用速度－时间曲线表示当前速度Vc达到最高转速V0之前剩余旋转量Sr变为了总旋转量S0的1/2时(步骤S3和S4的判断都为是的情况)的主轴12的动作。在图3中，Vb是预先在主轴12设定的速度作为从启动到速度Vb为止可以进行固定转矩的加速(也就是说，固定加速度)的转速(例如，主轴电动机的基速)，例如存储在控制装置10的存储器(未图示)中作为1个控制用参数。另外，实际上速度Vb在主轴电动机的基速(在主轴电动机与主轴12之间存在减速比的情况下考虑了减速比的速度)以下即可。
步骤S2中的主轴12的最大能力的加速旋转在图3的时间T1和T2执行，在时间T1的固定加速度期间检测出最大加速度A0。当主轴12的转速超过了Vb时，例如根据主轴电动机的特性，主轴12的加速度从最大加速度A0开始递减。在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2(也就是说，来自加工开始的旋转量为总旋转量S0的1/2)的时间点A(步骤S4的判断为是的时间点)，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，在时间T3执行步骤S5中的主轴12的最大能力的减速旋转。在时间T3，从点A开始以速度Vb为目标值使主轴12进行减速旋转，但该期间，例如根据主轴电动机的特性，主轴12的减速度递增。在最大能力的减速旋转中，主轴控制部18(剩余旋转量检测部34、当前速度检测部36)逐次检测出来自主轴12的当前位置的剩余旋转量Sr以及当前速度Vc。这样，在时间T1～T3，主轴控制部18对主轴12进行速度控制(用虚线示例阶梯状的速度指令)。
步骤S5之后，主轴控制部18(定位动作控制部38)监视逐次检测出的剩余旋转量Sr(rev)和当前速度Vc(min－1)，通过下式计算预测从前速度Vc(min－1)开始以与最大加速度A0(min－1/s)对应的最大减速度A0(负值)减速时成为Sr＝0(也就是说，达到目标螺纹深度)的时间点B(图3)的位置，作为从Sr＝0的点观察到的剩余旋转量Sr(负值)的绝对值。
公式：根据(Vc/60)2＝2×|A0|/60×|Sr|，
|Sr|＝Vc2/|A0|/120
在此，在该实施方式中，将从点B开始使轴12以固定的最大减速度A0进行减速设为前提。因此，在点B，设为主轴12的当前速度Vc达到Vb。也就是说，可以用下式来计算出点B的位置|Sr|。
|Sr|＝Vb2/|A0|/120
此外，在该实施方式中，将主轴12的加速所需要的转矩(以下，称为加速转矩)和减速时所需要的转矩(以下，称为减速转矩)设为彼此相等。一般在主轴12的旋转中产生机械结构上的负载(阻力)，且加速转矩大于减速转矩，因此在加速转矩与减速转矩相等的情况下，以相同的速度变化进行比较时，最大能力下的加速时间比最大能力下的减速时间长。因此，实际上主轴12从点A开始进行减速后比时间T2短的时间内达到速度Vb，此时的位置|Sr|为
|Sr|＞Vc2/|A0|/120
之后，以固定速度Vb旋转极少时间，由此达到
|Sr|＝Vb2/|A0|/120
的点B(图3)。
再次参照图2时，在步骤S6，主轴控制部18(定位动作控制部38)判断主轴12的当前位置中的剩余旋转量的绝对值|Sr|是否满足|Sr|＝Vb2/|A0|/120(也就是说，主轴12的旋转位置是否达到点B)。满足|Sr|＝Vb2/|A0|/120的情况下，在步骤S7，主轴控制部18(定位动作控制部38)生成用于使主轴12以最大减速度A0进行减速旋转而达到Sr＝0的点(即，目标螺纹深度)的指令(在一实施方式中，用于在目标螺纹深度停止的指令)，并根据该指令对主轴12进行位置控制。没有满足|Sr|＝Vb2/|A0|/120的情况下，重复进行判断直到满足该等式为止。主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，从点B向目标螺纹深度以最大减速度A0进行减速旋转并执行攻丝加工，在成为Sr＝0的时间点达到目标螺纹深度(在一实施方式中，在目标螺纹深度停止)。这样，在从点B达到目标螺纹深度的时间T4(图3)中，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(用虚线示例等加速度状的速度指令)。
在步骤S3，判断为当前速度Vc达到了最高转速V0的情况下，在步骤S8，主轴控制部18保存达到了最高转速V0时的主轴12的从加工开始位置起的旋转量(即，旋转位置FBS)作为加速时旋转量Sa。然后，在步骤S9，主轴控制部18判断剩余旋转量Sr是否在加速时旋转量Sa以下。在Sr成为Sa以下的情况下，向步骤S5前进，接着执行步骤S6和步骤S7而进行到目标螺纹深度为止的加工。在Sr没有成为Sa以下的情况下，重复进行判断直到Sr成为Sa以下。
在主轴控制部18控制从主轴12的加工开始位置到目标螺纹深度的旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴12的旋转位置FBS对进给轴14进行控制以便追随主轴12的动作来进行进给动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤S1～步骤S9的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余旋转量Sr，在剩余旋转量Sr成为第1预定值(接近零的极小值)以下时，判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度。
在图4中，用速度－时间曲线表示在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2之前当前速度Vc达到了最高转速V0时(步骤S3的判断为否的情况)的主轴12的动作。如图4所示，在时间T1和T2执行步骤S2中的主轴12的最大能力的加速旋转，在主轴12的当前速度Vc达到最高转速V0，之后过渡到时间T5以固定速度V0使主轴12旋转并继续攻丝加工，剩余旋转量Sr与加速时旋转量Sa相等的时间点A(步骤S9的判断为是的时间点)，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，在时间T3执行步骤S5中的主轴12的最大能力的减速旋转，在时间T4执行步骤S7中的主轴12的位置控制。在时间T1、T2、T3以及T4，主轴12与图3所示的动作同样地进行动作。
图3和图4所示的结构以主轴12的最高转速V0大于预先决定的速度Vb(例如，主轴电动机的基速)为前提。与此相对，根据机床的结构，有时主轴12的最高转速V0小于速度Vb。该情况下，图3和图4中的时间T2和T3消失，主轴12在从加工开始位置至达到目标螺纹深度为止的期间，以固定的加速度和减速度进行动作。
在图5中，用速度－时间曲线表示当前速度Vc达到最高转速V0(＜Vb)前剩余旋转量Sr成为了总旋转量S0的1/2时(步骤S3和S4的判断都为是的情况)的主轴12的动作。如图所示，主轴12仅执行图3中的时间T1和T4的动作。即，主轴12在时间T1以最高转速V0为目标值根据最大加速度A0进行加速旋转，在Sr成为了S0的1/2的时间点A从加速转变成减速，在时间T4，从点A开始到成为剩余旋转量Sr＝0的位置为止根据最大减速度A0进行减速旋转。在主轴12进行减速旋转的期间，主轴控制部18(定位动作控制部38)仅执行主轴12的位置控制。
在图6中，用速度－时间曲线表示在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2之前当前速度Vc达到了最高转速V0(＜Vb)时(步骤S3的判断为否的情况)的主轴12的动作。如图所示，主轴12执行图4中的时间T1和T4的动作、与图4中的时间T5对应的动作。即，主轴12在时间T1以最高转速V0为目标值根据最大加速度A0进行加速旋转，在达到了最高转速V0后，在时间T6到剩余旋转量Sr成为与加速时旋转量Sa相等的点A之前以固定速度V0旋转，在时间T4从点A开始到成为剩余旋转量Sr＝0的位置为止根据最大减速度A0进行减速旋转。在主轴12进行等速和减速旋转的期间，主轴控制部18(定位动作控制部38)仅执行主轴12的位置控制。
在使用机床的攻丝加工中，将工件的下孔切削加工至目标螺纹深度后，需要执行用于从工件拔出工具的返回动作。在上述实施方式中，定位动作控制部38使主轴12以最大能力进行减速旋转，并且在目标螺纹深度停止的情况下，控制装置10在进行该返回动作时，可以进行与达到上述的目标螺纹深度的切削动作控制同样的控制。图7表示作为控制装置10执行的机床控制方法的一实施方式的攻丝加工中的主轴12的返回动作控制方法。以下，参照图7说明控制装置10的返回动作的控制流程的一例。
数值控制部16(主轴指令输出部26)在图2的处理流程中判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度后，在步骤S10，根据由程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值取得从目标螺纹深度到达返回完成位置期间的主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′，并将这些总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′作为主轴指令CS发送给主轴控制部18。返回动作的主轴指令CS也不包含用于使主轴12旋转运动至返回完成位置的位置指令或加减速指令。另外，返回完成位置既可以与加工开始位置相同，也可以与加工开始位置不同。在返回完成位置与加工开始位置相同的情况下，总返回旋转量S0′与切削时的总旋转量S0相等，但最高返回转速V0′并不一定与切削时的最高转速V0一致。
在步骤S11，主轴控制部18(初始动作控制部30、最大加速度检测部32、剩余旋转量检测部34)进行以下的处理。初始动作控制部30以最高返回转速V0′为目标速度，使主轴12从目标螺纹深度向返回完成位置以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速逆旋转而执行返回动作。最大加速度检测部32在最大能力的加速逆旋转中基于旋转位置FBS检测出逆旋转的最大加速度A0′。剩余旋转量检测部34基于总返回旋转量S0′和旋转位置FBS，逐次检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的主轴12的剩余返回旋转量Sr′。主轴控制部18将每次检测出的剩余返回旋转量Sr′通知给数值控制部16。
接着，在步骤S12，主轴控制部18(当前速度检测部36)在最大能力的加速逆旋转中基于旋转位置FBS逐次检测出逆旋转的当前速度Vc′，并在每次检测时，判断当前速度Vc′是否没有达到最高返回转速V0′。在Vc′没有达到V0′的情况下，在步骤S13，主轴控制部18判断剩余返回旋转量Sr′是否在总返回旋转量S0′的1/2以下。Sr′在S0′的1/2以下的情况下，在步骤S14，主轴控制部18使主轴12以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行减速逆旋转并继续执行返回动作。Sr′不在S0′的1/2以下的情况下，返回到步骤S12。
接着，在步骤S15，主轴控制部18(定位动作控制部38)判断主轴12的当前位置中的剩余返回旋转量Sr′的绝对值|Sr′|是否满足|Sr′|＝Vb2/|A0′|/120。满足|Sr′|＝Vb2/|A0′|/120的情况下，在步骤S16，主轴控制部18(定位动作控制部38)生成用于使主轴12以最大减速度A0′进行减速逆旋转并在Sr′＝0的点(即，返回完成位置)停止的指令，并根据该指令对主轴12进行位置控制。没有满足|Sr′|＝Vb2/|A0′|/120的情况下，重复进行判断直到满足该等式为止。主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，向返回完成位置以最大减速度A0′进行减速逆旋转并执行返回动作，并在成为Sr′＝0的时间点停止。
在步骤S12，判断为当前速度Vc′达到了最高返回转速V0′的情况下，在步骤S17，主轴控制部18保存达到了最高返回转速V0′时的主轴12的来自目标螺纹深度的旋转量(即，旋转位置FBS)作为返回动作的加速时旋转量Sa′。然后，在步骤S18，主轴控制部18判断剩余返回旋转量Sr′是否在加速时旋转量Sa′以下。在Sr′成为Sa′以下的情况下，向步骤S14前进，接着执行步骤S15和步骤S16而进行返回完成位置为止的返回动作。在Sr′没有成为Sa′以下的情况下，重复进行判断直到Sr′成为Sa′以下。
可以用与图3或图4所示的切削动作相同的速度－时间曲线来表示上述的主轴12的返回动作。在总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′与切削时的总旋转量S0和最高转速V0相同的情况下，切削动作和返回动作可以用实质上相同的速度－时间曲线来表示。另一方面，在总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′与切削时的总旋转量S0和最高转速V0不同的情况下，切削动作和返回动作未必会表示相同的速度－时间曲线。
在主轴控制部18控制从主轴12的目标螺纹深度达到返回完成位置的逆旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴12的旋转位置FBS对进给轴14进行控制以便追随主轴12的动作来进行逆进给动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤S10～步骤S18的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余返回旋转量Sr′，在剩余返回旋转量Sr′成为第2预定值(接近零的极小值)以下时，判断为返回动作完成并从工件拔出了工具。
按如下方式构成上述实施方式的控制装置10，即：在使主轴12进行从加工开始位置到目标螺纹深度的切削动作时，数值控制部16对主轴控制部18通知主轴12的总旋转量S0和最高转速V0作为主轴指令CS，主轴控制部18按照该主轴指令CS以最高转速V0为目标使主轴12以最大限度地使用了容许电流的最大输出进行加速来执行切削动作，并且基于此期间的最大加速度A0和逐次检测出的主轴12的剩余旋转量Sr和当前速度Vc，使主轴12以最大减速度A0进行减速的同时，以最短时间继续执行到目标螺纹深度为止的切削动作而达到目标螺纹深度。因此，根据控制装置10，不需要对数值控制部16进行用于生成与主轴12的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，能够以更简单的结构，进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制而缩短攻丝加工的周期。
此外，按如下方式构成上述实施方式的控制装置10，即：在使主轴12进行从目标螺纹深度到返回完成位置的返回动作时，数值控制部16对主轴控制部18通知主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′作为主轴指令CS，主轴控制部18按照该主轴指令CS以最高返回转速V0′为目标使主轴12以最大限度地使用了容许电流的最大输出进行加速来执行返回动作，并且基于此期间的最大加速度A0′和逐次检测出的主轴12的剩余返回旋转量Sr′和当前速度Vc′，使主轴12以最大减速度A0′进行减速的同时，以最短时间继续执行到返回完成位置为止的返回动作而在返回完成位置停止。因此，根据控制装置10，不需要对数值控制部16进行用于生成与主轴12的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，能够以更简单的结构，进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制而缩短攻丝加工的周期。
也可以将上述实施方式的控制装置10的结构记述为控制主轴12和进给轴14的同步运转的机床的控制方法。在该控制方法中，控制装置10根据攻丝加工程序P取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的主轴12的总旋转量S0和最高转速V0；以最高转速V0为目标值，使主轴12从加工开始位置向目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转，在最大能力的加工旋转中基于主轴12的旋转位置反馈值FBS检测出最大加速度A0；基于总旋转量S0和旋转位置反馈值FBS，检测出从当前位置至达到目标螺纹深度为止的主轴12的剩余旋转量Sr；基于旋转位置反馈值FBS，检测出主轴12的当前速度Vc；在最大能力的加速旋转后，基于最大加速度A0、剩余旋转量Sr以及当前速度Vc，使主轴12以最大能力进行减速旋转而达到目标螺纹深度。此时，能够使主轴12以最大能力进行减速旋转，并且在目标螺纹深度停止。
此外，在上述控制方法中，控制装置10根据攻丝加工程序P取得从目标螺纹深度到达返回完成位置期间的主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′；以最高返回转速V0′为目标值，使主轴12从目标螺纹深度向返回完成位置以最大能力进行加速逆旋转，在最大能力的加速逆旋转中基于主轴12的旋转位置反馈值FBS检测出逆旋转的最大加速度A0′；基于总返回旋转量S0′和旋转位置反馈值FBS，检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的主轴12的剩余返回旋转量Sr′；基于旋转位置反馈值FBS，检测出主轴12的逆旋转的当前速度Vc′；在最大能力的加速逆旋转后，基于逆旋转的最大加速度A0′、剩余返回旋转量Sr′以及逆旋转的当前速度Vc′，使主轴12以最大能力进行减速逆旋转并且在返回完成位置停止。
在使用机床的攻丝加工中，希望控制装置在攻丝加工的期间继续识别主轴的旋转位置或进给轴的进给位置。在图8中，用功能模块表示附加了主轴和进给轴的位置识别功能的变形例的控制装置40的结构。控制装置40除了附加了位置识别功能的点以外，具有与图1的控制装置10相同的结构。向对应的构成要素赋予共同的参照符号，并省略其详细的说明。
控制装置40具备：基于攻丝加工程序P生成主轴指令CS和进给轴指令CF的数值控制部16、按照主轴指令CS控制主轴12的旋转动作的主轴控制部18、检测主轴12的旋转位置的旋转检测部20、按照进给轴指令CF根据由旋转检测部20检测出的旋转位置控制进给轴14的进给动作的进给轴控制部22、检测进给轴14的进给位置的进给检测部42。数值控制部16的进给轴指令输出部28在开始攻丝加工前，根据程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值，取得相当于目标螺纹深度的进给轴14的总进给量D0(mm)和螺距Pt(mm/rev)，并将这些总进给量D0和螺距Pt发送给进给轴控制部22作为进给轴指令CF。这样，进给轴指令CF不包含用于使进给轴14进给运动至目标螺纹深度的位置指令或加减速指令。
进给轴控制部22具备：进给动作控制部44，其基于由旋转检测部20检测出的主轴12的旋转位置FBS、螺距Pt以及由进给检测部42检测出的进给轴14的进给位置(反馈值。以下称为进给位置FBF。)，控制进给轴14的进给动作；以及剩余进给量检测部46，其基于总进给量D0和进给位置FBF，检测出从当前位置至达到目标螺纹深度为止的进给轴14的剩余进给量Dr。另外，进给检测部42可以根据检测进给轴14的驱动装置的动作位置的编码器等位置检测器(未图示)的输出，取得进给位置FBF。
主轴控制部18的剩余旋转量检测部34在使主轴12从加工开始位置到目标螺纹深度为止进行切削动作的期间，逐次检测出来自主轴12的当前位置的剩余旋转量Sr，并在每次进行检测时，将剩余旋转量Sr通知给数值控制部16。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46在使进给轴14从加工开始位置到目标螺纹深度为止进行进给动作的期间，逐次检测出来自进给轴14的当前位置的剩余进给量Dr，并在每次进行检测时，将剩余进给量Dr通知给数值控制部16。并且，进给轴控制部22将加工开始时的进给轴14的初始位置Di(进给位置FBF)通知给数值控制部16。
数值控制部16具备：位置识别部48，其基于剩余旋转量Sr识别主轴12的当前位置，并且基于剩余进给量Dr识别进给轴14的当前位置。位置识别部48使用根据攻丝加工程序P取得的主轴12的总旋转量S0和从主轴控制部18通知的主轴12的剩余旋转量Sr，将主轴12的当前位置识别为(S0－Sr)。此外，位置识别部48使用根据攻丝加工程序P取得的进给轴14的总进给量D0、从进给轴控制部22通知的进给轴14的剩余进给量Dr以及初始位置Di，将进给轴14的当前位置识别为(D0－Dr+Di)。
在具有上述结构的控制装置40中，即使在由数值控制部16生成的主轴指令CS中不包含主轴12的位置指令或加减速指令，且在由数值控制部16生成的进给轴指令CF中不包含进给轴14的位置指令或加减速指令，数值控制部16的位置识别部48也能够识别主轴12和进给轴14的当前位置。因此，根据控制装置40，作为执行反馈控制的主轴控制部18和进给轴控制部22的上位控制器的数值控制部16在攻丝加工的执行中能够始终掌握并管理主轴12和进给轴14的动作状态，从而能够提高攻丝加工控制的可靠性。
在控制装置40中，与控制攻丝加工的返回动作的期间同样地，数值控制部16的位置识别部48能够识别主轴12和进给轴14的当前位置。该情况下，如上所述地数值控制部16在判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度时，进给轴指令输出部28根据程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值，取得相当于目标螺纹深度的进给轴14的总返回进给量D0′(mm)和螺距Pt(mm/rev)，并将这些总返回进给量D0′螺距Pt发送给进给轴控制部22作为进给轴指令CF。通常，总返回进给量D0′与总进给量D0一致。
进给轴控制部22的进给动作控制部44基于主轴12的返回动作的旋转位置FBS、螺距Pt以及进给轴14的返回动作的进给位置FBF，来控制进给轴14返回进给动作。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46基于总返回进给量D0′和进给位置FBF，检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的进给轴14的剩余返回进给量Dr′。主轴控制部18的剩余旋转量检测部34在使主轴12从目标螺纹深度到返回完成位置为止进行返回动作的期间，逐次检测出来自主轴12的当前位置的剩余返回旋转量Sr′，并在每次进行检测时，将剩余返回旋转量Sr′通知给数值控制部16。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46在使进给轴14从目标螺纹深度到返回完成位置为止进行返回进给动作的期间，逐次检测出来自进给轴14的当前位置的剩余返回进给量Dr′，并在每次进行检测时，将剩余返回进给量Dr′通知给数值控制部16。并且，进给轴控制部22将返回动作开始时的进给轴14的初始位置Di′(进给位置FBF)通知给数值控制部16。数值控制部16的位置识别部48使用主轴12的总返回旋转量S0′和剩余返回旋转量Sr′来识别主轴12的当前位置(S0′－Sr′)，并且使用进给轴14的总返回进给量D0′、剩余返回进给量Dr′以及初始位置Di′来识别进给轴14的当前位置(D0′－Dr′+Di′)。
在使用机床的攻丝加工中，希望控制装置在攻丝加工的期间继续识别主轴与进给轴的同步误差。在图9中，用功能模块表示附加了主轴与进给轴的同步误差识别功能的变形例的控制装置50的结构。控制装置50除了附加了同步误差识别功能的点以外，具有与图1的控制装置10相同的结构。向对应的构成要素赋予共同的参照符号，并省略其详细的说明。
控制装置50具备：基于攻丝加工程序P生成主轴指令CS和进给轴指令CF的数值控制部16、按照主轴指令CS控制主轴12的旋转动作的主轴控制部18、检测主轴12的旋转位置的旋转检测部20、按照进给轴指令CF根据由旋转检测部20检测出的旋转位置控制进给轴14的进给动作的进给轴控制部22、检测进给轴14的进给位置的进给检测部42。数值控制部16的进给轴指令输出部28在开始攻丝加工前，根据程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值，取得相当于目标螺纹深度的进给轴14的总进给量D0(mm)和螺距Pt(mm/rev)，并将这些总进给量D0和螺距Pt发送给进给轴控制部22作为进给轴指令CF。这样，进给轴指令CF不包含用于使进给轴14进给运动至目标螺纹深度的位置指令或加减速指令。
进给轴控制部22具备：进给动作控制部44，其基于由旋转检测部20检测出的主轴12的旋转位置FBS、螺距Pt以及由进给检测部42检测出的进给轴14的进给位置(反馈值。以下，称为进给位置FBF。)，控制进给轴14的进给动作；以及剩余进给量检测部46，其基于总进给量D0和进给位置FBF，检测出从当前位置至达到目标螺纹深度为止的进给轴14的剩余进给量Dr。主轴控制部18的剩余旋转量检测部34在使主轴12从加工开始位置到目标螺纹深度为止进行切削动作的期间，逐次检测出来自主轴12的当前位置的剩余旋转量Sr，并在每次进行检测时，将剩余旋转量Sr通知给数值控制部16。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46在使进给轴14从加工开始位置到目标螺纹深度为止进行进给动作的期间，逐次检测出来自进给轴14的当前位置的剩余进给量Dr，并在每次进行检测时，将剩余进给量Dr通知给数值控制部16。
数值控制部16具备：同步误差计算部52，其基于剩余旋转量Sr、剩余进给量Dr以及螺距Pt，来计算主轴12和进给轴14的同步运转的同步误差。同步误差计算部52使用从主轴控制部18通知的主轴12的剩余旋转量Sr(rev)、从进给轴控制部22通知的进给轴14的剩余进给量Dr(mm)以及螺距Pt(mm/rev)，通过下式计算主轴12与进给轴14的同步误差E。
将同步误差E换算成主轴12的旋转量来进行计算的情况：
E(rev)＝Sr－Dr/Pt
将同步误差E换算成进给轴14的进给量来进行计算的情况：
E(mm)＝Sr×Pt－Dr
在具有上述结构的控制装置50中，即使数值控制部16不进行主轴12和进给轴14的反馈控制，数值控制部16的同步误差计算部52也能够计算出主轴12与进给轴14的同步误差E。因此，根据控制装置50，作为执行反馈控制的主轴控制部18和进给轴控制部22的上位控制器的数值控制部16在攻丝加工的执行中能够始终掌握并管理主轴12与进给轴14的同步误差E，从而能够提高攻丝加工控制的可靠性。
控制装置50的数值控制部16可以具备：显示控制部56，其将由同步误差计算部52求出的同步误差E显示在显示装置54上。根据该结构，在机床执行攻丝加工时，操作员能够逐次确认同步误差E，从而能够迅速地执行与同步误差E对应的对策。
在控制装置50中，与控制攻丝加工的返回动作的期间同样地，数值控制部16的同步误差计算部52能够计算主轴12与进给轴14的同步误差E。该情况下，如上所述地数值控制部16在判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度时，进给轴指令输出部28根据程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值，取得相当于目标螺纹深度的进给轴14的总返回进给量D0′(mm)和螺距Pt(mm/rev)，并将这些总返回进给量D0′螺距Pt发送给进给轴控制部22作为进给轴指令CF。通常，总返回进给量D0′与总进给量D0一致。
进给轴控制部22的进给动作控制部44基于主轴12的返回动作的旋转位置FBS、螺距Pt以及进给轴14的返回动作的进给位置FBF，来控制进给轴14返回进给动作。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46基于总返回进给量D0′和进给位置FBF，检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的进给轴14的剩余返回进给量Dr′。主轴控制部18的剩余旋转量检测部34在使主轴12从目标螺纹深度到返回完成位置为止进行返回动作的期间，逐次检测出来自主轴12的当前位置的剩余返回旋转量Sr′，并在每次进行检测时，将剩余返回旋转量Sr′通知给数值控制部16。进给轴控制部22的剩余进给量检测部46在使进给轴14从目标螺纹深度到返回完成位置为止进行返回进给动作的期间，逐次检测出来自进给轴14的当前位置的剩余返回进给量Dr′，并在每次进行检测时，将剩余返回进给量Dr′通知给数值控制部16。数值控制部16的同步误差计算部52使用主轴12的剩余返回旋转量Sr′、进给轴14的剩余返回进给量Dr′以及螺距Pt，来计算主轴12与进给轴14同步误差E(E＝Sr′－Dr′/Pt或E＝Sr′×Pt－Dr′)。
图10表示作为图1的控制装置10能够执行的机床控制方法的其他实施方式的攻丝加工中的主轴12的切削和返回动作控制方法。图11和图12表示图10的实施方式中的主轴12的动作的2个例子。以下，参照图1、图2、图7以及图10～图12，说明其他实施方式的机床控制方法(攻丝加工的切削以及返回动作控制方法)以及执行该方法的其他实施方的控制装置10的结构。另外，基于上述的变形例的控制装置40(图8)和控制装置50(图9)也可以执行以下说明的攻丝加工的切削以及返回动作控制方法。
概括地说，在图10～图12的实施方式中，控制装置10在使主轴12从加工开始位置(旋转位置)达到目标螺纹深度(旋转位置)的期间，执行与图2所示的攻丝加工的切削动作控制方法同样的步骤，来控制主轴12的切削动作。然后，控制装置10的主轴控制部18(定位动作控制部38)在使主轴12达到了目标螺纹深度时，不会使主轴12在目标螺纹深度停止(即，不会使加速度成为零)，而是以与最大能力的减速旋转中的最大减速度A0(负值)相同的逆旋转的最大加速度A0′(负值)使主轴12加速逆旋转至预先决定的旋转位置。使主轴12加速逆旋转至预先决定的旋转位置后，控制装置10执行与图7所示的攻丝加工的返回动作控制方法同样的步骤来控制主轴12的返回动作。以下，详述了该实施方式的结构，但适当省略与图2和图7的构成要素对应的构成要素的说明。
如图10所示，控制装置10首先执行图2所示的步骤S1～S6、S8、S9(步骤U1)。在此，参照图11时，用速度－时间曲线表示在切削动作中当前速度Vc达到最高转速V0之前剩余旋转量Sr成为了总旋转量S0的1/2的情况下(图2的步骤S3和S4的判断都为是的情况)的主轴12的动作。图11的速度－时间曲线中的时间T1、T2、T3以及T4的主轴12的动作对应于上述的图3的速度－时间曲线中的时间T1、T2、T3以及T4的主轴12的动作。即，如图11所示，在时间T1和T2执行主轴12的最大能力的加速旋转，在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2的时间点A，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，在时间T3，执行主轴12的最大能力的减速旋转，在时间T4，执行主轴12的位置控制。
控制装置10执行步骤U1(图2的步骤S1→S2→S3→S4→S5→S6)，由此主轴12在图11所示的时间T1、T2、T3以及T4与图3所示的时间T1、T2、T3以及T4的动作同样地动作。但是，主轴控制部18(定位动作控制部38)在图2的步骤S6判断为在主轴12的当前位置中的剩余旋转量的绝对值|Sr|满足|Sr|＝Vb2/|A0|/120(即，主轴12的旋转位置达到了点B)时，在步骤U2(图10)，使主轴12以最大减速度A0进行减速旋转并在达到了Sr＝0的点(即，目标螺纹深度)后，也继续生成用于使主轴12以与最大减速度A0相同的逆旋转的最大加速度A0′加速逆旋转至预先决定的旋转位置(相当于图11的点C)的指令，并通过该指令对主轴12进行位置控制。
如图11所示，主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，从点B向目标螺纹深度以最大减速度A0进行减速旋转的同时执行切削动作，在成为Sr＝0的时间点达到目标螺纹深度(时间T4)。在达到了目标螺纹深度的瞬间，主轴12的当前速度Vc成为零，但主轴12进一步按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，维持最大减速度A0地生成逆旋转的最大加速度A0′，并通过使当前速度Vc(负值)逐渐增加地加速逆旋转，在时间T7，执行从目标螺纹深度向点C的返回动作。这样，在从点B达到目标螺纹深度的时间T4以及从目标螺纹深度达到点C的时间T7，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(步骤U2)，并使其以固定的加速度A0连续动作(用虚线示例等加速度状的速度指令)。另外，对于主轴12，在目标螺纹深度当前速度Vc成为零，但这些是瞬时的，而并不是在目标螺纹深度停止。
可以任意地设定主轴12的点C。例如图11所示，切削运动中可以将与以最大减速度A0开始了减速旋转的点B相同的位置设为点C。该情况的点C成为从目标螺纹深度开始逆旋转了相当于|Sr|＝Vb2/|A0|/120的旋转量的位置。根据该结构，如图11所示，除了速度的符号相反以外，实质上用相同的速度－时间曲线表示从加工开始后经过点B后达到目标螺纹深度为止的主轴12的切削动作(时间T1～T4)、和从目标螺纹深度经过点C后达到返回完成位置为止的主轴12的返回动作(时间T7～T10)。也就是说，主轴12在时间T7与时间T1的以固定的最大加速度A0进行加速旋转同样地，以固定的加速度A0进行加速逆旋转。但是，严格来讲，作为控制特性，与基于速度控制的最大能力的加速旋转时的最大加速度A0(时间T1)相比，基于位置控制的最大能力的减速旋转时的最大减速度A0(时间T4)多少被抑制得低，结果时间T7中的逆旋转的最大加速度A0′也存在比时间T1的最大加速度A0多少降低的倾向。
在主轴控制部18控制从主轴12的加工开始位置到目标螺纹深度的旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴12的旋转位置FBS对进给轴14进行控制以便追随主轴12的动作并进行进给动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤U1和步骤U2的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余旋转量Sr，在剩余旋转量Sr成为第1预定值(接近零的极小值)以下时，判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度。然后，数值控制部16(主轴指令输出部26)判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度后，与步骤U2并行地，在步骤U3，根据由程序解析部24进行解析而得到的攻丝加工程序P的指令值取得从目标螺纹深度到达返回完成位置期间的主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′，并将这些总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′作为主轴指令CS发送给主轴控制部18。
在主轴12达到了预定的旋转位置(点C)后，在步骤U4，主轴控制部18(初始动作控制部30)以最高返回转速V0′为目标速度，使主轴12从预定的旋转位置(点C)向返回完成位置以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速逆旋转来执行返回动作。此外，主轴控制部18(剩余旋转量检测部34)基于总返回旋转量S0′和旋转位置FBS，逐次检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的主轴12的剩余返回旋转量Sr′。主轴控制部18将每次检测出的剩余返回旋转量Sr′通知给数值控制部16。
接着，控制装置10执行图7所示的步骤S12～S18(步骤U5)。在图11的动作例中，主轴控制部18(当前速度检测部36)在最大能力的加速逆旋转(时间T8)中基于旋转位置FBS逐次检测出逆旋转的当前速度Vc′，并在每次检测时，判断当前速度Vc′是否没有达到最高返回转速V0′(步骤S12)。在Vc′没有达到V0′的情况下，主轴控制部18判断剩余返回旋转量Sr′是否在总返回旋转量S0′的1/2以下(步骤S13)。Sr′在S0′的1/2以下的情况下，主轴控制部18使主轴12以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行减速逆旋转并继续执行返回动作(步骤S14)。
在图11所示的例子中，主轴12达到了预定的旋转位置(点C)后，逆旋转的当前速度超过Vb(负值)，因此在最大能力的加速逆旋转中，例如根据主轴电动机的特性，使主轴12的逆旋转的加速度从A0′开始递减(时间T8)。在剩余返回旋转量Sr′成为总返回旋转量S0′的1/2(也就是说，来自目标螺纹深度的旋转量成为总返回旋转量S0′的1/2)的时间点D，主轴12的动作从加速逆旋转变为减速逆旋转，在时间T9执行主轴12的最大能力的减速逆旋转。这样，在时间T8～T9，主轴控制部18对主轴12进行速度控制(用虚线示例阶梯状的速度指令)。
接着，主轴控制部18(定位动作控制部38)判断主轴12的当前位置中的剩余返回旋转量Sr′的绝对值|Sr′|是否满足|Sr′|＝Vb2/|A0|/120(也就是说，主轴12的旋转位置是否达到点E(图11))(步骤S15)。满足|Sr′|＝Vb2/|A0|/120的情况下，主轴控制部18(定位动作控制部38)生成用于使主轴12以最大减速度A0′(与时间T7中的逆旋转的最大加速度A0′对应的值)进行减速逆旋转并在Sr′＝0的点(即，返回完成位置)停止的指令，并根据该指令对主轴12进行位置控制(步骤S16)。主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，向返回完成位置以最大减速度A0′进行减速逆旋转并执行返回动作，并在成为Sr′＝0的时间点停止。这样，在从点E达到返回完成位置的时间T10(图11)中，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(用虚线示例等加速度状的速度指令)。
在主轴控制部18控制从主轴12的目标螺纹深度到返回完成位置的逆旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴12的旋转位置FBS对进给轴14进行控制以便追随主轴12的动作来进行逆进给动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤U3～步骤U5的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余返回旋转量Sr′，在剩余返回旋转量Sr′成为第2预定值(接近零的极小值)以下时，判断为返回动作完成并从工件拔出了工具。
在图12中，在图10的步骤U1，用速度－时间曲线表示在切削动作中剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2之前当前速度Vc达到了最高转速V0时(图2的步骤S3的判断为否的情况)的主轴12的动作。图12的速度－时间曲线中的时间T1、T2、T3、T4以及T5的主轴12的动作对应于上述的图4的速度－时间曲线中的时间T1、T2、T3、T4以及T5的主轴12的动作。即，如图12所示，在时间T1和T2执行主轴12的最大能力的加速旋转，在主轴12的当前速度Vc达到最高转速V0，之后过渡到时间T5以固定速度V0使主轴12旋转并继续攻丝加工，剩余旋转量Sr与加速时旋转量Sa相等的时间点A，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，在时间T3，执行主轴12的最大能力的减速旋转，在时间T4，执行主轴12的位置控制。
控制装置10执行步骤U1(图2的步骤S1→S2→S3→S8→S9→S5→S6)，由此主轴12在图12所示的时间T1、T2、T3、T4以及T5与图4所示的时间T1、T2、T3、T4以及T5的动作同样地动作。但是，主轴控制部18(定位动作控制部38)在图2的步骤S6判断为在主轴12的当前位置中的剩余旋转量的绝对值|Sr|满足|Sr|＝Vb2/|A0|/120(即，主轴12的旋转位置达到了点B)时，在步骤U2(图10)，使主轴12以最大减速度A0进行减速旋转并在达到了Sr＝0的点(即，目标螺纹深度)后，也继续生成用于使主轴12以与最大减速度A0相同的逆旋转的最大加速度A0′加速逆旋转至预先决定的旋转位置(相当于图12的点C)的指令，并通过该指令对主轴12进行位置控制。
如图12所示，主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，从点B向目标螺纹深度以最大减速度A0进行减速旋转的同时执行切削动作，在成为Sr＝0的时间点达到目标螺纹深度(时间T4)。在达到了目标螺纹深度的瞬间，主轴12的当前速度Vc成为零，但主轴12进一步按照来自主轴控制部18(定位动作控制部38)的指令，维持最大减速度A0地生成逆旋转的最大加速度A0′，并通过使当前速度Vc(负值)逐渐增加地加速逆旋转，在时间T7，执行从目标螺纹深度从点C的返回动作。这样，在从点B达到目标螺纹深度的时间T4以及从目标螺纹深度达到点C的时间T7，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(步骤U2)，并使其以固定的加速度A0连续动作(用虚线示例等加速度状的速度指令)。时间T4以及T7中的主轴12的动作与图11所示的时间T4以及T7中的主轴12的动作相同。
接着，控制装置10执行图10的步骤U3和U4。在步骤U5中，如图12所示，在时间T8执行主轴12的最大能力的加速逆旋转，在主轴12的当前速度Vc′(负值)达到最高返回转速V0′(负值)，之后过渡到时间T11以固定速度V0′使主轴12逆旋转并继续返回动作，剩余返回旋转量Sr′与加速时旋转量Sa′相等的时间点D，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，在时间T9，执行主轴12的最大能力的减速逆旋转，在时间T10，执行主轴12的返回完成位置为止的位置控制。时间T8、T9以及T10中的主轴12的动作与图11所示的时间T8、T9以及T10中的主轴12的动作相同。
在主轴控制部18控制从主轴12的目标螺纹深度到返回完成位置的逆旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴12的旋转位置FBS对进给轴14进行控制以便追随主轴12的动作来进行逆进给动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤U3～步骤U5的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余返回旋转量Sr′，在剩余返回旋转量Sr′成为第2预定值(接近零的极小值)以下时，判断为返回动作完成并从工件拔出了工具。
按如下方式构成图10～图12所述的实施方式的控制装置10，即：与图1～图9的实施方式的控制装置10、40、50同样地，在使主轴12进行从加工开始位置到目标螺纹深度的切削动作时，数值控制部16对主轴控制部18通知主轴12的总旋转量S0和最高转速V0作为主轴指令CS，主轴控制部18按照该主轴指令CS以最高转速V0为目标使主轴12以最大限度地使用了容许电流的最大输出进行加速而执行切削动作，并且基于此期间的最大加速度A0和逐次检测出的主轴12的剩余旋转量Sr和当前速度Vc，使主轴12以最大减速度A0进行减速的同时，以最短时间继续执行到目标螺纹深度为止的切削动作而达到目标螺纹深度。因此，根据控制装置10，不需要对数值控制部16进行用于生成与主轴12的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，能够以更简单的结构，进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制而缩短攻丝加工的周期。
此外，图10～图12所示的实施方式的控制装置10使主轴12进行从目标螺纹深度到返回完成位置的返回动作时，首先，在切削动作结束时不会使主轴12在目标螺纹深度停止(即，不会使加速度成为零)，而是以与最大减速度A0(负值)相同的逆旋转的最大加速度A0′(负值)使主轴12加速逆旋转至预定的旋转位置。根据该结构，消除使主轴12的动作从切削动作切换成返回动作时的加速度的变化，因此能够防范于未然地避免因加速度的变化可能对主轴12产生的机械结构上的冲击或因加速度的变化可能在主轴12与进给轴14之间产生的同步误差的增加。在图7所示的主轴12的返回动作中，切削动作结束时一旦使主轴12在目标螺纹深度停止(即，加速度成为零)后，使主轴12进行从目标螺纹深度开始以最大输出进行加速逆旋转的速度控制，因此在主轴12的动作反转时，因等加速度状的速度指令(位置控制)切换成阶梯状的速度指令(速度控制)或在装置的构成要素之间静摩擦切换成动摩擦等，从而有时产生装置结构上的冲击或同步误差的增加等。
按如下方式构成图10～图12所示的实施方式的控制装置10，即：使主轴12通过位置控制加速逆旋转至预定的旋转位置后，数值控制部16按照对主轴控制部18通知的主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′的主轴指令CS，使主轴12以最大输出进行加速并执行返回动作，并且以与动作反转时的逆旋转的最大加速度A0′对应的最大减速度A0′使主轴12进行减速的同时，以最短时间继续执行到返回完成位置为止的返回动作并在返回完成位置停止。因此，根据控制装置10，不需要对数值控制部16进行用于生成与主轴12的输出特性对应的加减速指令的参数的设定或调整等，能够以更简单的结构，进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制来缩短攻丝加工的周期。
也可以将图10～图12所述的实施方式的控制装置10的结构记述为控制主轴12和进给轴14的同步运转的机床的控制方法。在该控制方法中，控制装置10根据攻丝加工程序P取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的主轴12的总旋转量S0和最高转速V0；以最高转速V0为目标值，使主轴12从加工开始位置向目标螺纹深度以最大能力进行加速旋转，在最大能力的加工旋转中基于主轴12的旋转位置反馈值FBS检测出最大加速度A0；基于总旋转量S0和旋转位置反馈值FBS，检测出从当前位置至达到目标螺纹深度为止的主轴12的剩余旋转量Sr；基于旋转位置反馈值FBS，检测出主轴12的当前速度Vc；在最大能力的加速旋转后，基于最大加速度A0、剩余旋转量Sr以及当前速度Vc，使主轴12以最大能力进行减速旋转而达到目标螺纹深度，不会使主轴12在目标螺纹深度停止，而是使主轴12以与最大能力的减速旋转中的最大减速度A0(负值)相同的逆旋转的最大加速度A0′(负值)加速逆旋转至预先决定的旋转位置。
并且，在该控制方法中，控制装置10根据攻丝加工程序P取得从目标螺纹深度到达返回完成位置期间的主轴12的总返回旋转量S0′和最高返回转速V0′；以最高返回转速V0′为目标值，使主轴12从预先决定的旋转位置向返回完成位置以最大能力进行加速逆旋转；基于总返回旋转量S0′和主轴12的旋转位置反馈值FBS，检测出从当前位置至达到返回完成位置为止的主轴12的剩余返回旋转量Sr′；基于旋转位置反馈值FBS，检测出主轴12的逆旋转的当前速度Vc′；在最大能力的加速逆旋转后，基于逆旋转的最大加速度A0′(负值)、剩余返回旋转量Sr′以及逆旋转的当前速度Vc′，使主轴12以最大能力进行减速逆旋转并且在返回完成位置停止。
以上，说明了本发明的实施方式，但本技术领域的技术人员应当理解不脱离后述的权利要求的公开范围能够得到各种修正以及变更。

Claims (14)

1.一种机床的控制装置，其控制主轴和进给轴的同步运转，其特征在于，所述控制装置具备：
数值控制部，其基于攻丝加工程序生成主轴指令和进给轴指令；
主轴控制部，其按照所述主轴指令控制所述主轴的旋转动作；
旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；以及
进给轴控制部，其按照所述进给轴指令，基于所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作，
所述数值控制部具备：主轴指令输出部，其从所述攻丝加工程序取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的所述主轴的总旋转量和最高转速，并将该总旋转量和该最高转速作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部，
所述主轴控制部具备：
初始动作控制部，其以所述最高转速为目标值使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标螺纹深度以最大限度地使用了驱动源的容许电流而得的最大能力进行加速旋转；
最大加速度检测部，其在所述最大能力的加速旋转中基于所述旋转位置检测最大加速度；
剩余旋转量检测部，其基于所述总旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置至达到所述目标螺纹深度为止的所述主轴的剩余旋转量；
当前速度检测部，其基于所述旋转位置检测所述主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在所述最大能力的加速旋转后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量以及所述当前速度，使所述主轴以与所述最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转而达到所述目标螺纹深度。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置还具备：进给检测部，其检测所述进给轴的进给位置，
所述数值控制部具备：进给轴指令输出部，其从所述攻丝加工程序取得从所述加工开始位置达到所述目标螺纹深度期间的所述进给轴的总进给量和螺距，并将该总进给量和该螺距作为所述进给轴指令发送给所述进给轴控制部，所述进给轴控制部具备：
进给动作控制部，其基于所述螺距和所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作；以及
剩余进给量检测部，其基于所述总进给量和所述进给位置，检测从当前位置至达到所述目标螺纹深度为止的所述进给轴的剩余进给量。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部具备：位置识别部，其基于所述剩余旋转量识别所述主轴的当前位置，并且基于所述剩余进给量识别所述进给轴的当前位置。
4.根据权利要求2或3所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部具备：同步误差计算部，其基于所述剩余旋转量、所述剩余进给量以及所述螺距，计算所述同步运转的同步误差。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述定位动作控制部使所述主轴在所述目标螺纹深度停止。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部监视所述剩余旋转量，在所述剩余旋转量变为第1预定值以下时，所述数值控制部判断为攻丝加工达到了所述目标螺纹深度，
所述主轴指令输出部从所述攻丝加工程序取得从所述目标螺纹深度到达返回完成位置期间的所述主轴的总返回旋转量和最高返回转速，并将该总返回旋转量和该最高返回转速作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部，
所述主轴控制部中，
所述初始动作控制部以所述最高返回转速为目标值使所述主轴从所述目标螺纹深度向所述返回完成位置以最大限度地使用了驱动源的容许电流而得的最大能力进行加速逆旋转，
所述最大加速度检测部在所述最大能力的加速逆旋转中基于所述旋转位置检测逆旋转的最大加速度，
所述剩余旋转量检测部基于所述总返回旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置至到达所述返回完成位置为止的所述主轴的剩余返回旋转量，
所述当前速度检测部基于所述旋转位置检测所述主轴的逆旋转的当前速度，
所述定位动作控制部在所述最大能力的加速逆旋转后，基于所述逆旋转的最大加速度、所述剩余返回旋转量以及所述逆旋转的当前速度，使所述主轴以与所述逆旋转的最大加速度对应的最大减速度进行减速逆旋转并且在所述返回完成位置停止。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述定位动作控制部不使所述主轴在所述目标螺纹深度停止，而是使所述主轴以与所述最大能力的减速旋转中的最大减速度相同的逆旋转的加速度加速逆旋转至预先决定的旋转位置。
8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部监视所述剩余旋转量，在所述剩余旋转量变为第1预定值以下时，所述数值控制部判断为攻丝加工达到了所述目标螺纹深度，
所述主轴指令输出部从所述攻丝加工程序取得从所述目标螺纹深度到达返回完成位置期间的所述主轴的总返回旋转量和最高返回转速，并将该总返回旋转量和该最高返回转速作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部，
所述主轴控制部中，
所述初始动作控制部以所述最高返回转速为目标值，使所述主轴从所述预先决定的旋转位置向所述返回完成位置以最大限度地使用了驱动源的容许电流而得的最大能力进行加速逆旋转，
所述剩余旋转量检测部基于所述总返回旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置至到达所述返回完成位置为止的所述主轴的剩余返回旋转量，
所述当前速度检测部基于所述旋转位置，检测所述主轴的逆旋转的当前速度，
所述定位动作控制部在所述最大能力的加速逆旋转后，基于所述逆旋转的加速度、所述剩余返回旋转量以及所述逆旋转的当前速度，使所述主轴以与所述逆旋转的加速度对应的最大减速度进行减速逆旋转并在所述返回完成位置停止。
9.根据权利要求6或8所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部监视所述剩余返回旋转量，在所述剩余返回旋转量变为第2预定值以下时，所述数值控制部判断为完成了返回动作。
10.根据权利要求6、8或9所述的控制装置，其特征在于，
该控制装置还具备：进给检测部，其检测所述进给轴的进给位置，
所述数值控制部具备：进给轴指令输出部，在判断为攻丝加工达到了所述目标螺纹深度时，所述进给轴指令输出部从所述攻丝加工程序取得从所述目标螺纹深度到达所述返回完成位置期间的所述进给轴的总返回进给量和螺距，并将该总返回进给量和该螺距作为所述进给轴指令发送给所述进给轴控制部，
所述进给轴控制部具备：
进给动作控制部，其基于所述螺距和所述旋转位置控制所述进给轴的返回进给动作；以及
剩余进给量检测部，其基于所述总返回进给量和所述进给位置，检测从当前位置至到达所述返回完成位置为止的所述进给轴的剩余返回进给量。
11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部具备：位置识别部，其基于所述剩余返回旋转量识别所述主轴的当前位置，并且基于所述剩余返回进给量识别所述进给轴的当前位置。
12.根据权利要求10或11所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部具备：同步误差计算部，其基于所述剩余返回旋转量、所述剩余返回进给量以及所述螺距，计算所述同步运转的同步误差。
13.根据权利要求4或12所述的控制装置，其特征在于，
所述数值控制部具备：显示控制部，其使显示装置显示所述同步误差。
14.一种机床的控制方法，其控制主轴和进给轴的同步运转，其特征在于，控制装置从攻丝加工程序取得从加工开始位置达到目标螺纹深度期间的所述主轴的总旋转量和最高转速；
所述控制装置以所述最高转速为目标值使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标螺纹深度以最大限度地使用了驱动源的容许电流而得的最大能力进行加速旋转；
在所述最大能力的加速旋转中，所述控制装置基于所述主轴的旋转位置反馈值检测最大加速度；
所述控制装置基于所述总旋转量和所述旋转位置反馈值，检测从当前位置至达到所述目标螺纹深度为止的所述主轴的剩余旋转量；
所述控制装置基于所述旋转位置反馈值检测所述主轴的当前速度；
在所述最大能力的加速旋转后，所述控制装置基于所述最大加速度、所述剩余旋转量以及所述当前速度，使所述主轴以与所述最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转而达到所述目标螺纹深度。
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