CN112241148A - 机床的控制装置以及控制系统 - Google Patents

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CN112241148A CN202010684721.4A CN202010684721A CN112241148A CN 112241148 A CN112241148 A CN 112241148A CN 202010684721 A CN202010684721 A CN 202010684721A CN 112241148 A CN112241148 A CN 112241148A
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Abstract

本发明提供机床的控制装置以及控制系统。在进行螺纹切削加工的机床中，在工具开始切削进给后，基于工具与工件之间的相对进给速度达到螺纹切削进给速度的时机，设定与机床的X轴平行的可开始螺纹切削区域。并且，先开始工具在X轴方向上的移动，并且监视主轴的旋转位置，在检测到主轴的螺纹切削开始角度时，在工具在可开始螺纹切削区域内行进的情况下，开始该工具在Z轴方向上的切削进给。

Description

机床的控制装置以及控制系统
技术领域
本发明涉及进行螺纹切削的机床的控制装置以及控制系统。
背景技术
在使用机床进行螺纹切削加工时，有时不是通过一次性动作完成螺纹切削，而是一边逐渐加深X轴方向的切口一边反复多次螺纹切削，由此来加工1个螺丝。在进行这样的螺纹切削加工的情况下，在多次螺纹切削中，需要进行调整以使螺纹的螺旋轨迹的相位不偏移。在现有的机床中，等待主轴的1转信号的检测，若检测出1转信号则开始螺纹切削，由此使螺纹的螺旋轨迹的相位一致。
图11是表示现有的工具的驱动方法的示意图。工具首先在驱动开始位置处待机，根据来自伺服控制部的控制信号，通过快进沿着X轴移动到螺纹切削深度。接着，工具等待主轴的1转信号，在检测到1转信号的时机开始螺纹切削进给，使工具沿Z轴负方向移动并进行螺纹切削。当螺纹切削结束时，通过快进沿X轴正方向移动工具，使工具离开工件进而向Z轴正方向移动，使工具返回到最初的驱动开始位置。重复该一系列的作业，进行螺纹切削加工。
日本特开2006-995号公报所公开的螺纹切削加工装置，使在加工比规定的螺纹槽浅的不完整螺纹部的情况下的主轴转速小于加工作为规定的螺纹槽的有效螺纹部的情况下的主轴转速的同时，仅对主轴的轴向即第一轴和与该第一轴正交的第二轴中的至少第一轴进行插补来进行控制，从而缩短不完整螺纹部的长度，并且提高主轴转速而缩短螺纹切削加工的总加工时间。
在重复多次螺纹切削而加工1个螺丝的情况下，如图11所示，工具在相同的轨道上反复移动，但如果该周期时间变短，则螺纹切削加工的加工时间缩短，作业效率提高。
发明内容
对此，谋求提高螺纹切削加工的效率的技术。
本发明的一个方式的控制装置控制机床，该机床具备使工具沿主轴的轴向移动的第一轴和使所述工具向与所述第一轴的轴向不同的方向移动的第二轴，利用所述第一轴和所述第二轴来驱动所述工具而对安装于所述主轴的工件进行螺纹切削加工。然后，该控制装置具备：可开始螺纹切削区域决定部，其在所述工具向所述第一轴的方向开始切削进给之后，基于所述工具与所述工件的相对进给速度达到螺纹切削进给速度的时机，决定所述工具的所述第二轴的方向的可开始螺纹切削区域；以及螺纹切削开始时机决定部，其在所述工具的所述第二轴上的位置处于所述可开始螺纹切削区域的范围内时，开始所述工具的切削进给。
所述可开始螺纹切削区域决定部能够决定所述可开始螺纹切削区域，以使得在所述工具达到螺纹切削进给速度时，所述工具到达螺纹切削深度位置。
所述可开始螺纹切削区域决定部也可以缩小所述可开始螺纹切削区域的范围，以使得所述工具在达到螺纹切削进给速度之前到达螺纹切削深度位置。
所述可开始螺纹切削区域决定部也可以在所述工具在所述工件的近前达到螺纹切削进给速度的情况下，扩大所述可开始螺纹切削区域的范围。
所述控制装置还可以具备检测所述主轴的旋转位置的旋转位置检测部，所述螺纹切削开始时机决定部在所述旋转位置检测部检测到预定的旋转位置时开始所述工具的驱动。
所述可开始螺纹切削区域决定部也可以具备：进给速度计算部，其对从开始所述切削进给起直到达到所述螺纹切削进给速度为止的所述工具与所述工件之间的相对进给速度进行计算；以及螺纹切削进给速度达到时间计算部，其基于所述相对进给速度，计算所述相对进给速度达到所述螺纹切削进给速度为止的螺纹切削进给速度达到时间，所述可开始螺纹切削区域决定部也可以基于所述螺纹切削进给速度达到时间，计算所述可开始螺纹切削区域的范围。
所述螺纹切削开始时机决定部也可以预读向所述机床指示动作的程序，在所述程序中存在螺纹切削的指示的情况下，预先监视所述主轴的位置，在所述主轴处于预定的位置的时机开始所述工具的驱动。
所述控制装置还可以具备通过量调整部，该通过量调整部基于所述主轴通过预定的旋转位置后的通过量，根据所述通过量对所述工具的相对进给速度进行加速，从而抵消所述通过量。
本发明的一个方式的系统控制机床，该机床具备使工具沿主轴的轴向移动的第一轴和使所述工具向与所述第一轴的轴向不同的方向移动的第二轴，通过所述第一轴及所述第二轴来驱动所述工具而对安装于所述主轴的工件进行螺纹切削加工，其中，所述控制系统具备：可开始螺纹切削区域决定部，其在所述工具向所述第一轴的方向开始切削进给之后，基于所述工具与所述工件之间的相对速度达到螺纹切削进给速度的时机，决定所述工具的所述第二轴的方向的可开始螺纹切削区域；以及螺纹切削开始时机决定部，其在所述工具的所述第二轴上的位置处于所述可开始螺纹切削区域的范围内时，开始所述工具的切削进给。
本发明由于具有所述结构，因此能够缩短螺纹切削加工的所需时间。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的数值控制装置的概要的硬件结构图。
图2是本发明的实施方式中的数值控制装置的功能框图。
图3是说明可开始螺纹切削区域的图。
图4A以及图4B是说明直线加减速的情况下的螺纹切削进给速度的速度指令的图。
图5是表示工具的驱动路径的图。
图6是说明数值控制装置的动作的流程图。
图7是说明与现有的数值控制装置之间的周期时间之差的图。
图8是包含通过量调整部的数值控制装置的功能框图。
图9是说明通过量调整部的处理的图。
图10是说明通过量调整部的动作的流程图。
图11是说明现有的螺纹切削加工中的工具的移动路径的图。
具体实施方式
图1是通过一个实施方式示出安装了控制装置的数值控制装置1的主要部分的概要的硬件结构图。
本实施方式的数值控制装置1所具备的CPU11是整体控制数值控制装置1的处理器。CPU11经由总线读取存储在ROM12中的系统程序，根据该系统程序对数值控制装置1的整体进行控制。在RAM13中临时存储临时的计算数据、显示数据、操作员经由输入部22输入的各种数据等。
非易失性存储器14由例如由电池(未图示)支持的存储器、FD(Floppy DiskDrive：硬盘驱动器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘)等构成，即使数值控制装置1的电源断开也保持存储状态。在非易失性存储器14中存储有经由接口15从外部设备80读入的程序、经由输入部22输入的程序、从数值控制装置1的各部分和机床等获取的各种数据(例如，从机床获取的设定参数等)。存储在非易失性存储器14中的程序、各种数据在执行时/利用时也可以在RAM13中加载。另外，在ROM12中预先写入公知的解析程序等各种系统程序。
接口15是用于连接数值控制装置1和适配器等外部设备80的接口。从外部设备80侧读入程序、各种参数等。另外，在数值控制装置1内编辑的程序、各种参数等能够经由外部设备80存储于外部存储单元(未图示)。可编程逻辑控制器(PLC)16通过内置于数值控制装置1的时序程序，在数值控制装置1与机床的周边装置和机器人、该机床和安装于该机器人的传感器等装置之间经由I/O单元17进行信号的输入输出来进行控制。
在显示部21上，经由接口18输出并显示被读入到存储器上的各数据、作为执行程序等的结果而得到的数据等。另外，由MDI、操作盘、触摸面板等构成的输入部22将基于作业者的操作的指令、数据等经由接口19而传递给CPU11。
用于控制机床的各轴的轴控制电路40接收来自CPU11的工具的移动指令，将工具的移动指令输出到伺服放大器41。伺服放大器41接收该指令，驱动使机床所具备的工具移动的伺服电动机42。伺服电动机42内置有位置/速度检测器(省略图示)，将来自该位置/速度检测器的位置/速度反馈信号反馈给轴控制电路40，并进行位置/速度的反馈控制。此外，在图1的硬件结构图中，轴控制电路40、伺服放大器41、伺服电动机42仅示出了各一个，但实际上准备了成为控制对象的机床所具备的轴的数量(在本实施例中为X轴和Z轴这两个轴)。
主轴控制电路30接收对机床的主轴发出的主轴旋转指令，向主轴放大器32输出主轴速度信号。主轴放大器32接收该主轴速度信号，并使主轴的主轴电动机31以所指令的旋转速度旋转。主轴电动机31与位置编码器33(后述)结合，位置编码器33与主轴的旋转同步地输出反馈脉冲，该反馈脉冲由CPU11读取。
图2是安装有本发明的控制装置的数值控制装置的功能框图。
数值控制装置1控制机床(未图示)的螺纹切削动作。该机床例如具备使工件旋转的主轴S和安装有在安装于主轴的工件W的表面形成螺纹的工具的刀具台。安装有工具T的刀具台能够通过作为主轴的轴向的第一轴和轴向与主轴的轴向不同的第二轴这2轴相对于工件相对地移动。在本实施方式中，将第一轴称为Z轴，将第二轴称为X轴。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此来实现程序解析部51。程序解析部51读出在非易失性存储器14上设置的预定的存储区域(省略图示)所存储的程序52，解析该程序52的内容，并生成向插补部53发送的移动指令以及向主轴控制部56发送的主轴旋转指令。程序解析部51具备预读程序52的程序预读部54。程序预读部54对预读的程序52中是否存在螺纹切削开始指令进行判定，在存在螺纹切削开始指令的情况下，使主轴S的旋转位置信息向螺纹切削开始时机决定部70(后述)输出。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此来实现插补部53。插补部53基于从程序解析部51指令的移动指令，生成按照插补周期而对工具T的指令路径进行插补计算而得到的插补数据，并将所生成的插补数据输出到伺服控制部55。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理和基于轴控制电路40、伺服放大器41的伺服电动机42的控制处理，由此来实现伺服控制部55。伺服控制部55基于插补部53所生成的插补数据来控制伺服电动机42，从而根据指令路径来驱动工具T。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理和基于主轴控制电路30以及主轴放大器32的主轴电动机31的控制处理，由此来实现主轴控制部56。主轴控制部56根据来自程序解析部51的主轴旋转指令，控制主轴电动机31的旋转，对工件W进行旋转驱动。位置编码器33检测主轴S的旋转位置，将检测出的旋转位置传递给主轴控制部56。主轴位置管理部71根据来自主轴控制部56的信号始终管理主轴S的位置。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此来实现可开始螺纹切削区域计算部60。可开始螺纹切削区域计算部60计算可开始螺纹切削区域。
在本实施方式中，螺纹切削开始是指切削进给的开始。可开始螺纹切削区域是指，在该区域内开始切削进给时以在不完整螺纹部的终点或比其靠前且X轴的位置到达螺纹切削深度的方式计算出的X轴上的区域。在可开始螺纹切削区域内，无论在哪里开始螺纹切削，都能够以适当的螺纹切削进给速度进行螺纹切削。
可开始螺纹切削区域的一例如图3所示。
如图3所示，可开始螺纹切削区域是Z轴上的位置从不完整螺纹部的终点C离开第1距离的位置A与从位置A向X轴正方向离开第2距离的位置B之间的范围。在此，第一距离是指，在Z轴上开始工具T的切削进给后，工具T与工件W在Z轴方向上的相对进给速度达到螺纹切削进给速度所需的距离。在到达第一距离之前的阶段，工具T未达到螺纹切削进给速度，因此无法执行完整的螺纹切削。在第一距离的范围内，螺纹切削变得不完整，因此在本实施方式中称为不完整螺纹部。
另外，在图3中，符号S表示主轴，符号i表示工件W的旋转中心轴。第二距离是指，在工具T与工件W在Z轴方向上的相对进给速度达到螺纹切削进给速度为止的期间，工具T在X轴方向上移动的距离，相当于可开始螺纹切削区域的范围(宽度)。
可开始螺纹切削区域计算部60具有进给速度计算部61和螺纹切削进给速度达到时间计算部62。进给速度计算部61对从开始工具T在Z轴方向上的切削进给起至达到螺纹切削进给速度为止的工具T与工件W在Z轴方向上的相对进给速度进行计算。
螺纹切削进给速度达到时间计算部62根据进给速度计算部61计算出的螺纹切削进给速度，对工具T与工件W之间的相对进给速度达到螺纹切削进给速度为止的时间即螺纹切削进给速度达到时间进行计算。可开始螺纹切削区域计算部60对工具T在螺纹切削进给速度达到时间沿X轴方向移动的距离即第2距离进行计算。
在此，参照图4A以及图4B示出直线加减速的情况下的可开始螺纹切削区域的计算例。
图4A示出直线加减速中的螺纹切削进给速度指令的变化，图4B示出螺纹切削进给速度指令与螺纹切削进给速度之间的传递函数。在该条件下，时刻t的螺纹切削进给速度vZ(t)[m/sec]由以下的(1)式表现。进给速度计算部61求解如下的(1)式来计算螺纹切削进给速度。
0≤t＜Ts时
Figure BDA0002587127370000071
Ts≤t时
Figure BDA0002587127370000072
在此，VS是螺纹切削指令速度[m/sec]，TS是螺纹切削插补后的加减速时间常数[sec]，TZ是Z轴的伺服系统的时间常数[sec]，αZ是Z轴的前馈系数。这样的参数被存储在存储部50中。
所述(1)式的大括弧内第二项(下划线部)表示直至工具T达到螺纹切削指令速度为止的比例。当该项落入允许值内时，视为工具T与工件W之间的相对进给速度达到了螺纹切削进给速度。若将螺丝的导程设为L[m]、将允许误差设为ΔL[m]，则视为工具T与工件W之间的相对进给速度达到螺纹切削进给速度的时刻tS[sec]能够根据以下的(2)式来计算。螺纹切削进给速度达到时间计算部62求解如下的式(2)来计算螺纹切削进给速度达到时间。
Figure BDA0002587127370000081
若将可开始螺纹切削区域的范围设为δx[m]，则基于视为工具T与工件W之间的相对进给速度达到螺纹切削进给速度的时刻tS，通过以下的(3)式计算δx。可开始螺纹切削区域计算部60求解如下的式(3)来计算可开始螺纹切削区域的范围。
0≤ts＜Tr时
Figure BDA0002587127370000082
Tr≤ts时
Figure BDA0002587127370000083
在此，Vr是X轴的快进指令速度[m/sec]，Tr是快进的插补后加减速时间常数[sec]，TX是X轴的伺服系统的时间常数[sec]，αX是X轴的前馈系数。这样的参数被存储在存储部50中。δx是从开始螺纹切削后至工具T与工件W之间的相对速度达到螺纹切削进给速度为止的期间，工具T在X轴移动的距离。当从螺纹切削深度的点A开始螺纹切削时，与现有技术同样地，与Z轴方向平行地进行切削进给。当从与螺纹切削深度最远的点B开始螺纹切削时，工具T到达不完整螺纹部的终点C的时机与到达螺纹切削深度的时机相同。即，可开始螺纹切削区域是指在工具T通过不完整螺纹部的终点C之前，工具T向螺纹切削深度的移动完成的区域。
需要说明的是，在想要具有富余以使得在比不完整螺纹部的终点靠前的位置到达螺纹切削深度时，只要使可开始螺纹切削区域的范围比由上面的式(3)计算出的范围窄即可。另外，在工具T在工件W的近前达到切削进给速度(即，工件W比不完整螺纹部的终点C向Z轴的负方向分离地安装)的情况下，也可以使可开始螺纹切削区域的范围比由上面的式(3)计算出的范围宽。在该情况下，X轴到达螺纹切削深度的位置成为超过不完整螺纹部的终点的位置。根据式(3)，在工具T通过不完整螺纹部的终点之前，能够自动计算出可开始螺纹切削区域，以完成向螺纹切削深度的移动。此外，也能够根据用途来调整计算出的可开始螺纹切削区域。
通过图1所示的数值控制装置1所具备的CPU11执行从ROM12读出的系统程序，主要进行基于CPU11的使用了RAM13、非易失性存储器14的运算处理，由此来实现螺纹切削开始时机决定部70。螺纹切削开始时机决定部70决定开始作为Z轴方向的切削进给的螺纹切削的时机。螺纹切削开始时机决定部70判定工具T是否存在于可开始螺纹切削区域，在工具T被包含于可开始螺纹切削区域的情况下，开始螺纹切削开始时机的决定处理。当开始决定螺纹切削开始时机时，螺纹切削开始时机决定部70从主轴位置管理部71输入主轴S的位置信息，当主轴S到达预定的位置(例如，检测出1转信号的位置)时，对插补部53指示螺纹切削的开始。
并且，插补部53在从螺纹切削开始时机决定部70接收螺纹切削开始信号时，向伺服控制部55输出基于螺纹切削指令而生成的插补数据。
图5表示工具的移动路径的一例。
在图5的例子中，工具T首先在驱动开始位置O处待机。然后，为了使工具T移动至螺纹切削深度，开始工具T向X轴负方向的移动([1])。另外，该工具T的驱动开始位置O被计算为，从不完整螺纹部的终点C沿Z轴方向离开使工具T与工件W之间的相对进给速度达到螺纹切削进给速度所需的足够的距离。工具T的驱动开始位置O既可以包含于后述的可开始螺纹切削区域，也可以是不包含于可开始螺纹切削区域的位置。在图5的例子中，将驱动开始位置O设定为与可开始螺纹切削区域稍微分离的位置。
当工具T向X轴的负方向移动、工具T进入可开始螺纹切削区域的范围内时，螺纹切削开始时机决定部70从主轴位置管理部71接收主轴S的旋转位置，当主轴S到达预定的螺纹切削开始角度(例如，检测出1转信号的位置)时，对插补部53指示螺纹切削的开始。插补部53根据指示开始工具的切削进给(螺纹切削)。在开始切削进给之前，工具T仅在X轴方向上被驱动，但若开始切削进给，则在Z轴方向上被加速，因此工具T的移动路径成为图5([2])所示那样的曲线。在不完整螺纹部的终点C的近前，工具T的X轴方向的位置到达螺纹切削深度，在不完整螺纹部的终点，工具T在Z轴方向上的速度达到螺纹切削进给速度。当通过不完整螺纹部的终点C时，工具T以预定的螺纹切削进给速度对工件W的表面进行螺纹切削([3])。
如上所述，如果在可开始螺纹切削区域内的任意位置检测到主轴S的1转信号时开始螺纹切削，则到达不完整螺纹部的终点C为止的时间相同，因此在工具T通过不完整螺纹部的终点C时，能够从工件W表面的相同位置开始螺纹切削，从而使螺纹的螺旋轨迹一致。
接着，参照图6说明数值控制装置1的动作。
首先，程序解析部51从预定的存储区域读出程序52(步骤S1)。程序解析部51对读出的程序进行解析，向插补部53以及主轴控制部56输出指示信号。与此同时，程序预读部54读出比解析对象的程序靠前的程序，并判定螺纹切削指令是否存在于该读出的程序中。在靠前的程序中不存在螺纹切削指令的情况下(步骤S2)；否)，插补部53不进行螺纹切削开始处理。在预读的程序中存在螺纹切削指令的情况下(步骤S2)；是)，可开始螺纹切削区域计算部60基于达到工具T的螺纹切削进给速度为止的所需时间，计算可开始螺纹切削区域(步骤S3)。
接着，螺纹切削开始时机决定部70确认工具T在X轴上的位置(步骤S4)。在此，在工具T的X轴上的位置包含于可开始螺纹切削区域的情况下(步骤S5)；是)，螺纹切削开始时机决定部70确认主轴S的旋转位置(步骤S6)。另外，在工具T的X轴上的位置不包含于可开始螺纹切削区域的情况下(步骤S5)；否)，使处理返回到步骤S3，继续进行工具T的位置的监视，直到工具T的X轴上的位置包含于可开始螺纹切削区域为止。
另外，在步骤S6中，确认主轴S的旋转位置的结果是，在主轴S的旋转位置到达螺纹切削开始角度的情况下(步骤S7)；是)，螺纹切削开始时机决定部70向插补部53输出螺纹切削开始指示。
插补部53在被输入螺纹切削开始指示时，向伺服控制部55输出控制信号，以便开始螺纹切削动作(Z轴方向的切削进给动作)(步骤S8)。另外，在步骤S7中，在主轴S的旋转位置未到达螺纹切削开始角度的情况下(步骤S7)；否)，螺纹切削开始时机决定部70返回至步骤S6，继续主轴S的旋转位置的确认。
如上所述，本实施方式的数值控制装置1最初使工具T沿X轴方向驱动。然后，在工具进入可开始螺纹切削区域后，监视主轴S的旋转，在主轴S到达螺纹切削开始角度的时机，指示插补部53开始螺纹切削。
参照图7，对本实施方式的数值控制装置的螺纹切削处理与现有的数值控制装置的螺纹切削处理进行比较。
在现有的数值控制装置中，如图7的(a)所示，在使工具T向X轴负方向移动至螺纹切削深度后，待机至主轴S的旋转位置到达输出1转信号的输出位置为止，自此开始Z轴方向的螺纹切削。但是，如图7的(b)所示，本实施方式的数值控制装置1，由于一边在X轴方向上驱动工具T，一边在主轴S的旋转位置输出1转信号的时机开始Z轴方向的螺纹切削，因此能够在X轴方向的快进的中途开始Z轴方向的螺纹切削，也不需要1转信号的等待时间，周期时间被缩短。
接着，在图8中示出具备通过量调整部72的另一实施方式的数值控制装置1a。
图8的螺纹切削开始时机决定部70具有通过量调整部72。通过量调整部72在主轴S的旋转位置已经通过了输出1转信号的位置之后，在从原本开始螺纹切削的主轴S的旋转位置移动至当前的主轴S的旋转位置的期间，将Z轴移动的通过量(以下，称为“Z轴延迟量”)的脉冲作为向Z轴的指令脉冲进行输出，由此抵消Z轴延迟量，使螺纹切削的相位一致。
更具体而言，螺纹切削开始时机决定部70对插补部53指令螺纹切削动作的开始(Z轴的移动开始)时，通过量调整部72指令调整，以使得插补部53所生成的用于螺纹切削动作的插补数据中的、对驱动Z轴的伺服电动机42输出的最初的控制周期的脉冲量成为“Z轴延迟量”的脉冲量。通过进行这样的调整，Z轴方向的螺纹切削开始时的加速度比通常的Z轴的移动开始时的加速度大，但无需在主轴S的旋转位置到达螺纹切削开始角度之前等待螺纹切削的开始，因此能够缩短螺纹切削加工的周期时间。
参照图9进行说明，若将由位置编码器33检测出的距螺纹切削开始角度(例如，通过了1转信号的位置)的通过量设为α，则通过量调整部72计算相当于主轴S移动通过量α的时间内的Z轴移动的通过量(Z轴的移动开始后的移动量)的指令脉冲(Z轴延迟量)，指示插补部53将插补部53所生成的用于螺纹切削动作的插补数据的最初的控制周期的脉冲量调整为计算出的指令脉冲的量。伺服控制部55在根据调整后的插补数据对伺服电动机42进行加速时，Z轴延迟量被抵消，从而消除了螺纹切削进给速度自1转信号起的延迟。在消除了速度的延迟后，通过通常的控制来调整螺纹切削进给速度。这样，也可以不等待1转信号，而使螺纹切削进给速度加速延迟量大小，使螺纹切削的螺旋轨迹一致。
参照图10说明本实施方式的数值控制装置1a的动作。
首先，程序解析部51从预定的存储区域读出程序52(步骤S11)。程序解析部51对读出的程序进行解析，并向插补部53以及主轴控制部56输出指示信号。与此同时，程序预读部54读出比解析对象的程序靠前的程序，判定是否存在螺纹切削指令。在靠前的程序中不存在螺纹切削指令的情况下(步骤S12；否)，插补部53不进行螺纹切削开始处理。在预读的程序中存在螺纹切削指令的情况下(步骤S12；是)，可开始螺纹切削区域计算部60基于达到工具T的螺纹切削进给速度为止的所需时间，计算可开始螺纹切削区域(步骤S13)。
接着，螺纹切削开始时机决定部70确认工具T在X轴上的位置(步骤S14)。在此，在工具T的X轴上的位置包含于可开始螺纹切削区域的情况下(步骤S15；是)，螺纹切削开始时机决定部70确认主轴S的旋转位置(步骤S16)，并基于主轴S的旋转位置来计算Z轴延迟量(步骤S17)。另外，在工具T的X轴上的位置不包含于可开始螺纹切削区域的情况下(步骤S15；否)，使处理返回到步骤S14，继续进行工具T的位置的监视，直到工具T的X轴上的位置包含于可开始螺纹切削区域为止。
另外，在步骤S17中，计算出基于主轴S的旋转位置的Z轴延迟量，其结果是，在根据计算出的Z轴延迟量使Z轴加速的情况下的加速度收敛于在Z轴设定的最大加速度以内的情况下(步骤S18；是)，螺纹切削开始时机决定部70以及通过量调整部72向插补部53输出以Z轴延迟量调整了初始速度的螺纹切削开始指示。在步骤S18中，在通过Z轴延迟量使Z轴加速的情况下的加速度超过在Z轴设定的最大加速度的情况下(步骤S18；否)，使处理返回到步骤S16，继续监视主轴旋转位置。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于所述实施方式的例子，通过加以适当的变更能够以各种方式来实施。
例如，在上述的实施方式中，对加工的螺纹部与Z轴平行的情况的例子进行了说明，但例如在螺纹部相对于Z轴以规定的角度倾斜的情况下，也能够利用本发明的技术。在这样的情况下，与上述的实施方式同样地驱动Z轴，并且配合螺纹部的角度而使X轴移动来进行螺纹切削加工。通过与上述的实施方式同样地决定螺纹切削动作中的Z轴的移动开始的时机，能够使螺纹的螺旋轨迹一致，并且与通常的螺纹切削方法相比，能够缩短周期时间。

Claims (9)

1.一种控制装置，其控制机床，该机床具备使工具沿主轴的轴向移动的第一轴和使所述工具向与所述第一轴的轴向不同的方向移动的第二轴，并利用所述第一轴和所述第二轴来驱动所述工具而对安装于所述主轴的工件进行螺纹切削加工，
其特征在于，
所述控制装置具备：
可开始螺纹切削区域决定部，其在所述工具向所述第一轴的方向开始切削进给之后，基于所述工具与所述工件的相对进给速度达到螺纹切削进给速度的时机，决定所述工具的所述第二轴的方向的可开始螺纹切削区域；以及
螺纹切削开始时机决定部，其在所述工具的所述第二轴上的位置处于所述可开始螺纹切削区域的范围内时，开始所述工具的切削进给。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述可开始螺纹切削区域决定部决定所述可开始螺纹切削区域，以使得在所述工具达到螺纹切削进给速度时，所述工具到达螺纹切削深度位置。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述可开始螺纹切削区域决定部缩小所述可开始螺纹切削区域的范围，以使得所述工具在达到螺纹切削进给速度之前到达螺纹切削深度位置。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述可开始螺纹切削区域决定部在所述工具在所述工件的近前达到螺纹切削进给速度的情况下，扩大所述可开始螺纹切削区域的范围。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备检测所述主轴的旋转位置的旋转位置检测部，
所述螺纹切削开始时机决定部在所述旋转位置检测部检测到预定的旋转位置时开始所述工具的驱动。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述可开始螺纹切削区域决定部具备：
进给速度计算部，其对从开始所述切削进给起直到达到所述螺纹切削进给速度为止的所述工具与所述工件之间的相对进给速度进行计算；以及
螺纹切削进给速度达到时间计算部，其基于所述相对进给速度，计算所述相对进给速度达到所述螺纹切削进给速度为止的螺纹切削进给速度达到时间，
所述可开始螺纹切削区域决定部基于所述螺纹切削进给速度达到时间，计算所述可开始螺纹切削区域的范围。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述螺纹切削开始时机决定部预读向所述机床指示动作的程序，在所述程序中存在螺纹切削的指示的情况下，预先监视所述主轴的位置，在所述主轴处于预定的位置的时机开始所述工具的驱动。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具备通过量调整部，该通过量调整部基于所述主轴通过预定的旋转位置后的通过量，根据所述通过量对所述工具的相对进给速度进行加速，从而抵消所述通过量。
9.一种控制系统，其控制机床，该机床具备使工具沿主轴的轴向移动的第一轴和使所述工具向与所述第一轴的轴向不同的方向移动的第二轴，并利用所述第一轴及所述第二轴来驱动所述工具而对安装于所述主轴的工件进行螺纹切削加工，
其特征在于，
所述控制系统具备：
可开始螺纹切削区域决定部，其在所述工具向所述第一轴的方向开始切削进给之后，基于所述工具与所述工件的相对速度达到螺纹切削进给速度的时机，决定所述工具的所述第二轴的方向的可开始螺纹切削区域；以及
螺纹切削开始时机决定部，其在所述工具的所述第二轴上的位置处于所述可开始螺纹切削区域的范围内时，开始所述工具的切削进给。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4173786A (en) * 1977-06-23 1979-11-06 Cincinnati Milacron Inc. Method and apparatus for cutting a thread on a rotating workpiece
JPS58177252A (ja) * 1982-04-06 1983-10-17 Fanuc Ltd 旋削制御方式
JPH09262742A (ja) * 1996-03-28 1997-10-07 Hitachi Seiki Co Ltd 工作機械の送り制御方法および装置
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
JP4639058B2 (ja) 2004-06-21 2011-02-23 ヤマザキマザック株式会社 ねじ切り加工装置
JP2007319971A (ja) 2006-05-31 2007-12-13 Star Micronics Co Ltd ねじ切り加工方法及び工作機械
JP5523875B2 (ja) 2010-03-05 2014-06-18 オークマ株式会社 ねじ切り制御方法
JP5860072B2 (ja) * 2014-02-12 2016-02-16 ファナック株式会社 ねじ切り中のびびりの発生を抑制する機能を備えた数値制御装置
JP6702931B2 (ja) 2017-12-26 2020-06-03 ファナック株式会社 数値制御装置

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