DE102013221823A1

DE102013221823A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102013221823A1
Application number: DE102013221823.0A
Authority: DE
Inventors: Kohei Nishimura
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-04-30
Also published as: JP5908386B2; US20140121816A1; JP2014087888A; CN103785906A; US9662727B2; CN103785906B; ITMI20131784A1

Abstract

Eine Werkzeugmaschine (1, 21) enthält einen Erster-Durchgang-Drehzahl-Berechnungsabschnitt (15). Der Erster-Durchgang-Drehzahl-Berechnungsabschnitt (15) entscheidet automatisch, ob die Hauptspindeldrehzahl in dem ersten Durchgang eine hohe Drehzahl oder eine niedrige Drehzahl sein sollte, so dass ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Dann kann zuverlässig ein Schneiden des letzten Werkzeugdurchgangs bei der niedrigen Drehzahl verhindert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkzeugmaschinen, wie etwa Drehmaschinen, die in der Lage sind, z. B. einen Gewindeschneidprozess auszuführen.
Wenn ein Bearbeiten mit einer Werkzeugmaschine (insbesondere ein Bearbeiten eines Werkstücks mit einer geringen Steifigkeit oder ein Bearbeiten unter Verwendung eines Werkzeugs mit einer geringen Steifigkeit) ausgeführt wird, werden oft starke Schwingungen, die als Ratterschwingungen bekannt sind, während eines Bearbeitens erzeugt. Solche Ratterschwingungen verursachen Probleme wie eine sogenannte Rattermarke auf der Schneidoberfläche, ein Ausbrechen des Werkzeugs, etc. Als Lösung solcher Probleme wurde eine Technik entwickelt, die Ratterschwingungen durch Verändern der Hauptspindeldrehzahl während eines Gewindeschneidzyklus', wie z. B. in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-209558 ( JP 2004-209558 A ) offenbart, unterdrückt.
Jedoch ist es aus Erfahrung bekannt, dass, wie in dem obigen Stand der Technik, in dem Fall eines abwechselnden Ausführens eines Schneidens bei einer niedrigen Drehzahl und eines Schneides bei einer hohen Drehzahl, es bei einem Schneiden bei der hohen Drehzahl weniger wahrscheinlich ist, dass Ratterschwingungen verursacht werden. Dementsprechend ist es wünschenswert, dass, wenn ein spezieller Werkzeugdurchgang bekannt ist, der dazu neigt, Ratterschwingungen zu erzeugen, ein Schneiden bei diesem speziellen Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Insbesondere ist es hinsichtlich der Schneidoberflächengenauigkeit wünschenswert, ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl auszuführen. Jedoch ist es in dem Fall eines Veränderns der Hauptspindeldrehzahl in jedem von mehreren Durchgängen schwierig zu wissen, ob die Hauptspindeldrehzahl des ersten Schneidens zu Beginn des Bearbeitens die niedrige Drehzahl oder die hohe Drehzahl sein sollte. Entsprechend kann ein Schneiden in dem speziellen Werkzeugdurchgang oder dem letzten Werkzeugdurchgang bei der niedrigen Drehzahl ausgeführt werden, was eine wirksame Unterdrückung von Ratterschwingungen verhindern kann oder eine Schneidoberflächengenauigkeit herabsetzen kann. Vor der vorliegenden Anmeldung hat die Anmelderin eine Technik erfunden, die in der Lage ist, ein Ansteigen einer Schneidlast zu unterdrücken. In dieser Technik wird der derselbe Auslaufwinkel in all den Durchgängen verwendet, wenn die Hauptspindeldrehzahl auf Basis eines Durchgangs während eines Gewindeschneidzyklus' geändert wird ( japanische Patentanmeldung Nr. 2012-121107 ). Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich dieser Technik entwickelt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Schneiden in einem speziellen Werkzeugdurchgang zuverlässig bei einer hohen Drehzahl auszuführen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält eine Werkzeugmaschine entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halteeinrichtung, ein Werkzeug, eine Maschinensteuerungseinheit, eine Drehzahlsteuerungseinheit und einen Drehzahlberechnungsabschnitt. Auf der Halteeinrichtung ist ein schaftförmiges Werkstück montiert. Das Werkzeug ist in der Lage, sich in radialer und axialer Richtung des Werkstücks bezüglich des Werkstücks zu bewegen. Die Bearbeitungssteuerungseinheit führt einen Gewindeschneidprozess durch Wiederholen eines Werkzeugdurchgangs aus, in dem das Werkzeug das Werkstück in der radialen Richtung schneidet, sich in einer Richtung parallel zu einer Achse des Werkstücks bewegt und sich dann in der radialen Richtung von dem Werkstück wegbewegt, während das Werkstück relativ zu dem Werkzeug um eine Achse des Werkstücks rotiert. Die Drehzahlsteuerungseinheit ist in der Lage, eine Drehzahl basierend auf dem Werkzeugdurchgang zu verändern. Der Drehzahlberechnungsabschnitt berechnet eine relative Drehzahl zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in jedem Werkzeugdurchgang. Die Drehzahlsteuerungseinheit wechselt die Drehzahl zwischen einer vorbestimmten hohen Drehzahl und einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl. Die Werkzeugmaschine enthält ferner einen Spezifische-Drehzahl-Berechnungsabschnitt, der entscheidet, ob die Drehzahl in einem ersten Werkzeugdurchgang in dem Gewindeschneidprozess die hohe Drehzahl oder die niedrige Drehzahl sein sollte, so dass das Schneiden in einem speziellen Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der spezielle Werkzeugdurchgang ein letzter Werkzeugdurchgang in dem Gewindeschneidprozess.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Maschinensteuerungseinheit in dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der Lage, den Gewindeschneidprozess in einer Mehrzahl von Typen von Schneid-Betriebsarten, die verschiedene Schneidverfahren des Werkzeugs aufweisen, auszuführen, und eine Radiale-Zustellung-Betriebsart, eine Flankenzustellung-Betriebsart und eine Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart werden als die Schneid-Betriebsarten festgelegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Werkzeugmaschine den Spezifische-Drehzahl-Berechnungsabschnitt, der entscheidet, ob die Drehzahl in dem Gewindeschneidprozess in einem ersten Werkzeugdurchgang die hohe Drehzahl oder die niedrige Drehzahl sein sollte, so dass ein Schneiden in einem speziellen Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Dementsprechend kann ein Schneiden in dem speziellen Werkzeugdurchgang einfach bei der hohen Drehzahl durchgeführt werden, was ein Unterdrücken von Ratterschwingungen weiterhin vereinfacht, wenn z. B. solch ein spezieller Werkzeugdurchgang, der dazu neigt, Ratterschwingungen zu verursachen, bekannt ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang einfach und zuverlässig bei der hohen Drehzahl ausgeführt werden. Dies kann zuverlässig Probleme aufgrund des Schneidens bei der niedrigen Drehzahl in dem letzten Werkzeugdurchgang, wie etwa eine Verschlechterung einer Schneidoberflächengenauigkeit verhindern.
1 ist eine Darstellung, die eine Gesamtkonfiguration einer Drehmaschine zeigt.
2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines Werkzeugdurchgangs in einem Gewindeschneidzyklus unter Verwendung der Drehmaschine zeigt.
3 ist eine Darstellung, die eine Art und Weise zeigt, in der die Hauptspindeldrehzahl während eines Gewindeschneidzyklus' verändert wird.
4A bis 4C sind Darstellungen, die Pfade des Werkzeugs und die Breite zeigen, die jeweils durch die vorangehende Schneidoberfläche in drei Typen von Schneid-Betriebsarten, nämlich einer Radiale-Zustellung-Betriebsart, einer Flankenzustellung-Betriebsart und einer Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart beeinflusst sind.
5 ist eine Darstellung, die eine Art und Weise zeigt, in der die Hauptspindeldrehzahl geändert wird, so dass Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei einer hohen Drehzahl ausgeführt wird.
6 ist eine Darstellung, die die Gesamtkonfiguration einer Drehmaschine gemäß einer modifizierten Ausführungsform zeigt.
Eine Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
Zuerst wird die Gesamtkonfiguration einer Drehmaschine 1 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Drehmaschine 1 enthält eine Spannvorrichtung 3, die an dem entfernten Ende der Hauptspindel 2 eine Klaue 4 hat, und die in der Lage ist, ein schaftförmiges Werkstück 5 durch die Spannvorrichtung 3 zu halten. Ein Motor 7, der die Hauptspindel 2 rotiert, und ein Encoder 6, der die Drehzahl der Hauptspindel 2 erfasst, sind in dem Spindelkasten 8, der die Hauptspindel 2 lagert, enthalten, so dass die Hauptspindel 2 rotiert.
Ein Hauptspindelsteuerungsabschnitt 9 überwacht durch den Encoder 6 die Drehzahl der Hauptspindel 2 und steuert die Drehzahl der Hauptspindel 2. Ein Drehmaschinensteuerungsabschnitt 10 steuert das gesamte Verhalten der Drehmaschine 1 und ist mit dem Hauptspindelsteuerungsabschnitt 9, einer Eingabeeinheit 11, einem Speicherabschnitt 12, einem Drehzahlberechnungsabschnitt 2 (hierzu wird sich nachstehend als „ein erster Berechnungsabschnitt” bezogen), ein Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge-Berechnungsabschnitt 14 (hierauf wird sich nachstehend als „ein zweiter Berechnungsabschnitt” bezogen), und ein Erster-Durchgang-Drehzahl-Berechnungsabschnitt (der „der Spezifische-Drehzahl-Berechnungsabschnitt” 15 ist, und auf den sich nachstehend als „ein dritter Berechnungsabschnitt” bezogen wird). Die Eingabeeinheit 11 stellt die Schneid-Betriebsart ein und sendet eine Anweisung, die Hauptspindeldrehzahl zu ändern. Der Speicherabschnitt 12 speichert ein Bearbeitungsprogramm, usw. Der erste Berechnungsabschnitt 13 berechnet die Hauptspindeldrehzahl. Der zweite Berechnungsabschnitt 14 entscheidet die Anzahl der Selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge (d. h. die Anzahl von Durchgängen, in denen Schneiden durchgehend bei derselben Hauptspindeldrehzahl ausgeführt wird). Der dritte Berechnungsabschnitt 15 berechnet die Hauptspindeldrehzahl in dem Anfangsdurchgang (erster Durchgang), so dass Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei einer hohen Drehzahl ausgeführt wird. Die Drehmaschine 1 steuert die Drehzahl des Werkstücks 5 (d. h. die Hauptspindeldrehzahl) über den Hauptspindelsteuerungsabschnitt 9. Ferner steuert die Drehmaschine 1 die Bearbeitungsoperation so, dass ein Werkzeug 19 die Umfangsfläche des rotierenden Werkstücks 5 schneidet und das Werkstück 5 oder das Werkzeug 19 in der Rotationsachsenrichtung und der radialen Richtung unter Verwendung einer gut bekannten Konfiguration zugestellt wird.
Ein Beispiel eines Werkzeugdurchgangs in einem Gewindeschneidzyklus als eine Bearbeitungsform der Drehmaschine 1 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die Drehmaschine 1 führt einen Gewindeschneidprozess durch Wiederholen eines Zyklus', der entsprechend dem in dem Speicherabschnitt 12 gespeicherten Bearbeitungsprogramm aus mehrfachen folgenden Werkzeugdurchgängen besteht (in 2 durch Pfeile gezeigt). In dem Werkzeugdurchgang wird der Motor 7 unter der Kontrolle des Hauptspindelsteuerungsabschnitts 9 mit elektrischer Energie versorgt, um die Hauptspindel 2 bei einer vorbestimmten Hauptspindeldrehzahl zu rotieren, und dabei rotiert das Werkstück 5 um die Achse. Darüber hinaus schneidet das an dem Werkzeughalter 20 befestigte Werkzeug 19 unter der Kontrolle des Drehmaschinensteuerungsabschnitts 10 das Werkstück 5 in der radialen Richtung und wird in der Längsrichtung (der Rotationsachsenrichtung) zugestellt, um einen Gewindeabschnitt A zu bearbeiten, und bewegt sich dann in der radialen Richtung von dem Werkstück 5 weg.
Während der Gewindeschneidzyklusbearbeitung mit der Drehmaschine 1 wird die Hauptspindeldrehzahl mit einer vorbestimmten Zeitdauer auf eine niedrige Geschwindigkeit oder eine hohe Geschwindigkeit geändert. Eine Art und Weise, in der die Hauptspindeldrehzahl während der Gewindeschneidzyklusbearbeitung geändert wird, wird nachstehend kurz beschrieben.
S0 stellt eine Referenzdrehzahl dar, und W stellt eine Hauptspindeldrehzahlveränderung dar. Diese Werte S0, W werden im Voraus über die Eingabeeinheit 11 durch den Bediener eingegeben. Der erste Berechnungsabschnitt 13 berechnet basierend auf diesen Parametern unter Verwendung der folgenden Gleichungen (1) eine hohe Drehzahl SH und eine niedrige Drehzahl SL, und die Hauptspindeldrehzahl wird in jedem Durchgang entweder auf die hohe Drehzahl SH oder die niedrige Drehzahl SL geändert (3). Dies kann, verglichen mit dem Fall, in dem Schneiden bei einer konstanten Hauptspindeldrehzahl in allen Durchgängen durchgeführt wird, eine Ratterschwingungszunahme unterdrücken. SH = (1 + W / 200)S0 SL = (1 – W / 200)S0 (1)

SH:: Hochgeschwindigkeitsseitige Hauptspindeldrehzahl [min^–1]
SL:: Niedrige-Geschwindigkeitsseitige Hauptspindeldrehzahl [min^–1]
S0:: Referenzdrehzahl [min^–1]
W:: Hauptspindeldrehzahlveränderung [%]

Eine Entscheidung durch den zweiten Berechnungsabschnitt 14 über die Anzahl der Schneiddurchgänge bei derselben Drehzahl wird beschrieben. Die drei Typen von Schneid-Betriebsarten, nämlich eine Radiale-Zustellung-Betriebsart, eine Flankenzustellung-Betriebsart und eine Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart können als eine Ausführungsform der Schneid-Betriebsart (d. h. einer Schneidmethode des Werkzeugdurchgangs) in der Drehmaschine 1 eingestellt werden. 4A bis 4C sind Darstellungen, die jeweils Pfade des Werkzeugs und die Breite, die durch die vorherige Schneidoberfläche beeinflusst ist (nachstehend wird sich darauf als „regenerative Breite” bezogen), in den drei Typen von Schneid-Betriebsarten zeigen.
Die in 4A gezeigte Radiale-Zustellung-Betriebsart ist eine Schneid-Betriebsart, in der ein Schneiden mit Schneidkanten sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite (rechte und linke Seite in 2) der Klingenspitze des Werkzeugs 19 ausgeführt wird. Die kleinste V-förmige Fläche in 4A entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn das Bearbeiten fortgesetzt wird, ändert sich der Pfad des Werkzeugs allmählich auf eine größere V-förmige Fläche, und die größte V-förmige Fläche entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird bei der Radiale-Zustellung-Betriebsart ein Schneiden des n-ten Durchgangs nur durch die Schneidoberfläche des (n – 1)-ten Durchgangs beeinflusst. Bei dem Schneiden des zehnten Durchgangs ist in 4A die regenerative Breite von einem Durchgang zuvor bd1a.
Die in 4B gezeigte Flankenzustellung-Betriebsart ist eine Schneid-Betriebsart, in der Schneiden mit der Schneidkante auf der linken Seite der Klingenspitze des Werkzeugs 19 ausgeführt wird. Die kleine V-förmige Fläche in 4B ganz rechts entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn das Bearbeiten fortschreitet, ändert sich der Pfad des Werkzeugs allmählich auf eine V-förmige Fläche, die eine geneigte Oberfläche zu der linken Seite hin enthält, und die große V-förmige Fläche, die die geneigte Fläche ganz links enthält, entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird in der Flankenzustellung-Betriebsart ein Schneiden des n-ten Durchgangs auch nur durch die Schneidfläche des (n – 1)-ten Durchgangs beeinflusst. Bei dem Schneiden des zehnten Durchgangs ist die regenerative Breite von einem Durchgang zuvor bd1b in 4B.
Die in 4C gezeigte Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist eine Schneid-Betriebsart, in der ein Schneiden durch ein in jedem Durchgang abwechselndes Verwenden der linken und rechten Schneidkante des Werkzeugs 19 ausgeführt wird. Die kleinste V-förmige Fläche in 4C entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn das Bearbeiten fortschreitet, ändert sich der Pfad des Werkzeugs abwechselnd zu einer V-förmigen Fläche, die eine rechte oder linke geneigte Fläche enthält. Die V-förmige Fläche, die die größte rechte und linke geneigte Fläche enthält, entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird in der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ein Schneiden des n-ten Durchgangs durch die Schneidfläche des (n – 1)-ten Durchgangs und die Schneidfläche des (n – 2)-ten Durchgangs beeinflusst. Bei dem Schneiden des zehnten Durchgangs ist in 4C die regenerative Breite von einem Durchgang zuvor bd1c, und die regenerative Breite von zwei Durchgängen zuvor ist in 4C bd2c. Hinsichtlich des Verhältnisses zwischen der regenerativen Breite und den Ratterschwingungen werden, je größer die regenerative Breite ist, wahrscheinlich umso mehr Ratterschwingungen aufgrund des Einflusses der vorangehenden Schneidfläche erzeugt. In der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart werden Ratterschwingungen wahrscheinlicher aufgrund des Einflusses der Schneidfläche von zwei Durchgängen zuvor erzeugt, da die regenerative Breite von zwei Durchgängen zuvor größer als die von einem Durchgang zuvor ist.
Hinsichtlich des Obigen bestimmt der zweite Berechnungsabschnitt 14 in der Drehmaschine 1 basierend auf dem eingestellten Bearbeitungsprogramm, etc., die Schneid-Betriebsart des Gewindeschneidprozesses und stellt die Anzahl der Schneiddurchgänge bei derselben Drehzahl auf „2”, wenn die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart als die Schneid-Betriebsart eingestellt ist, und stellt die Anzahl der Schneiddurchgänge bei derselben Drehzahl auf „1”, wenn die Radiale-Zustellung-Betriebsart oder die Flankenzustellung-Betriebsart (nämlich jegliche Schneid-Betriebsart, die eine andere als die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist) als die Schneid-Betriebsart eingestellt sind.
Eine Berechnung der Hauptspindeldrehzahl des ersten Durchgangs durch den dritten Berechnungsabschnitt 15 wird beschrieben. 5 ist eine Darstellung, die eine Art und Weise zeigt, in der die Hauptspindeldrehzahl verändert wird, so dass Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird.
In 5 stellt C die Anzahl der Schneiddurchgänge bei derselben Drehzahl dar, und N stellt die Gesamtzahl von Schneidoperationen dar. C = 2 und N = 6 in der in 5 gezeigten Bearbeitung. In 5 stellt P die Periode dar, mit der die Hauptspindeldrehzahl verändert wird, (n) stellt die Reihenfolge von Schneiddurchgängen in der Periode P dar, und s(n) (n = 1, 2, ..., P) stellt die Hauptspindeldrehzahl in dem Schneiddurchgang in der Periode P dar. In diesem Beispiel wird die Hauptspindel 2 in s(1) bis s(C) mit der hohen Drehzahl SH rotiert, während die Hauptspindel 2 in s(C + 1) bis s(P) mit der niedrigen Drehzahl SL rotiert wird. In diesem Fall berechnet der dritte Berechnungsabschnitt 15 die Hauptspindeldrehzahl ss in dem ersten Durchgang unter Verwendung der folgenden Gleichungen (2) bis (4). Das heißt, dass der dritte Berechnungsabschnitt 15 entscheidet, ob in s(1) bis s(C) die hohe Drehzahl SH oder in s(C + 1) bis s(P) die niedrige Drehzahl SL in dem ersten Durchgang die Hauptspindeldrehzahl ss sein sollte. P = 2 × C (2) nm = (N – 1)modP (3) ss = s(P – nm + 1) (4)
Die Gesamtzahl von Schneidoperationen N kann durch Dividieren des gesamten Schneidausmaßes durch das Schneidausmaß pro Durchgang berechnet werden.
Die Drehmaschine 1 enthält den zweiten Berechnungsabschnitt 14, der die Anzahl von Schneiddurchgängen bei derselben Drehzahl entscheidet. Der zweite Berechnungsabschnitt 14 bestimmt die Schneid-Betriebsart des Gewindeschneidprozesses basierend auf dem eingestellten Bearbeitungsprogramm, etc., und entscheidet entsprechend der Schneid-Betriebsart automatisch eine optimale Anzahl von Schneiddurchgängen bei derselben Drehzahl. Somit können selbst unerfahrene Bediener Ratterschwingungen einfach unterdrücken und die Werkzeugmaschine einfach verwenden.
Die Drehmaschine 1 enthält den dritten Berechnungsabschnitt 15. Der dritte Berechnungsabschnitt 15 entscheidet automatisch, ob die Hauptspindeldrehzahl in dem ersten Durchgang die hohe Drehzahl SH oder die niedrige Drehzahl SL sein sollte, so dass das Schneiden des letzten Durchgangs bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Daher kann ein Schneiden des letzten Werkzeugdurchgangs bei der niedrigen Drehzahl zuverlässig verhindert werden.
Die Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist in jeglicher Hinsicht nicht auf die Form der obigen Ausführungsform beschränkt und nicht nur die Gesamtkonfiguration der Werkzeugmaschine, sondern auch die Art und Weise, mit der die Hauptspindeldrehzahl verändert wird, etc., kann, sofern notwendig, in geeigneter Art und Weise modifiziert werden, ohne sich von dem Sinn und dem Umfang der Erfindung zu entfernen.
Beispielsweise kann, obwohl die Schneid-Betriebsart in der Drehmaschine 1 der obigen Ausführungsform manuell festgelegt wird, eine Schneid-Betriebsart, bei der es wahrscheinlicher ist, dass Schwingungen unterdrückt werden, als Reaktion auf eine Erfassung von auf der Hauptspindel erzeugten Schwingungen automatisch eingestellt werden. Eine Drehmaschine 21 gemäß einer solchen modifizierten Ausführungsform wird basierend auf 6 beschrieben. In 6 sind dieselben Komponenten wie diese der in 1 gezeigten Drehmaschine 1 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Die Drehmaschine 21 hat eine Konfiguration, die gleich der der Drehmaschine 1 ist, aber ein Schwingungssensor 18, der auf der Hauptspindel 2 erzeugte Schwingungen erfasst, ist in dem Spindelkasten 8 nahe der Hauptspindel 2 enthalten. Ein Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16 und ein Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 sind mit dem Drehmaschinensteuerungsabschnitt 22, der das gesamte Verhalten der Drehmaschine 21 steuert, verbunden. Der Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16 bestimmt die Richtung, in der Schwingungen am wahrscheinlichsten erzeugt werden, entsprechend der Ausgabe des Schwingungssensors 18. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 entscheidet die Schneid-Betriebsart basierend auf dieser Richtung.
In der Drehmaschine 21 erfasst der Schwingungssensor 18 auf der Hauptspindel 2 erzeugte Schwingungen sowohl in der Zustellrichtung als auch in der axialen Richtung. Der Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16 bestimmt, dass die Richtung von größeren Schwingungen die Richtung ist, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden. Wenn Schwingungen wahrscheinlicher in der Zustellrichtung erzeugt werden, wählt der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 die Flankenzustellung-Betriebsart oder die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart. In jeder von der Flankenzustellung-Betriebsart oder der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist die Schneidbreite in der Zustellrichtung gesehen kleiner und daher ist es weniger wahrscheinlich, dass sich der Schneid-Querschnittsbereich ändert, und der Anteil der Zustellrichtung-Komponente (Schubkraft) zu der kombinierten Schneidkraft ist verglichen mit der Radiale-Zustellung-Betriebsart kleiner. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 ändert dann die Schneid-Betriebsart von der Radiale-Zustellung-Betriebsart zu der Flankenzustellung-Betriebsart oder der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart, um die Bearbeitung fortzusetzen. Wenn es wahrscheinlicher ist, dass Schwingungen in der axialen Richtung erzeugt werden, wählt der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 die Radiale-Zustellung-Betriebsart. In der Radiale-Zustellung-Betriebsart ist die Schneidbreite in der axialen Richtung gesehen kleiner und daher ändert sich der Schneid-Querschnittsbereich weniger wahrscheinlich, und der Anteil der axialen Komponente (Zustellkraft) zu der kombinierten Schneidkraft ist kleiner als verglichen mit der Flankenzustellung-Betriebsart und der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 führt dann die Bearbeitung ohne Ändern der Schneid-Betriebsart fort. Wenn die Schneid-Betriebsart geändert wird, ersetzt der dritte Berechnungsabschnitt 15 eher die Anzahl von verbleibenden Schneidoperationen für N als die Gesamtzahl von Schneidoperationen. Dann berechnet nach der Änderung der Schneid-Betriebsart der dritte Berechnungsabschnitt 15 die Hauptspindeldrehzahl ss in dem ersten Durchgang unter Verwendung der Gleichungen (2) bis (4). Ob, wenn die Schneid-Betriebsart gewechselt wird, die Flankenzustellung-Betriebsart oder die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart gewählt wird, kann durch den Bediener voreingestellt werden, oder kann basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, etc., automatisch entschieden werden.
Vorteile, die gleich denen der Drehmaschine 1 sind, können von dieser Drehmaschine 21 erwartet werden. Beispielsweise kann selbst ein unerfahrener Bediener Ratterschwingungen einfach unterdrücken und ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der niedrigen Drehzahl kann zuverlässig verhindert werden.
Die Drehmaschine 21 ist mit dem Schwingungssensor 18, der auf der Hauptspindel 2 erzeugte Schwingungen erfasst, dem Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16, der die Richtung bestimmt, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, und dem Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17, der die Schneid-Betriebsart basierend auf der Richtung, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, entscheidet, versehen. Somit wird entsprechend der Richtung, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, die Schneid-Betriebsart entschieden, bei der es weniger wahrscheinlich ist, dass Ratterschwingungen verursacht werden, und ein Bearbeiten wird in dieser Schneid-Betriebsart ausgeführt.
Die obige Ausführungsform und die modifizierte Ausführungsform sind z. B. so konfiguriert, dass Schneiden bei der hohen Drehzahl in dem letzten Werkzeugdurchgang ausgeführt wird. Jedoch kann eine andere Modifikation so konfiguriert sein, dass eher ein Schneiden in einem speziellen Werkzeugdurchgang als in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird, da Ratterschwingungen dazu neigen, verursacht zu werden, etc. In diesem Fall stellt N den Durchgang dar, in dem gewünscht ist, dass Schneiden bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird (oder die Anzahl von verbleibenden Schneidoperationen bis zu diesem Durchgang), und die Hauptspindeldrehzahl ss in dem ersten Durchgang (oder dem ersten Durchgang nach der Änderung der Schneid-Betriebsart) wird unter Verwendung der Gleichungen (2) bis (4) berechnet.
Die Hauptspindeldrehzahl kann nach anderen Mustern, die sich von den Mustern in der Ausführungsform und der modifizierten Ausführungsform unterscheiden, basierend auf der Schneid-Betriebsart oder anderen Bearbeitungsbedingungen geändert werden. Beispielsweise kann die Hauptspindeldrehzahl alle drei Durchgänge geändert werden, oder ein Schneiden kann in zwei Durchgängen bei der hohen Drehzahl SH und in einem Durchgang bei der niedrigen Drehzahl SL ausgeführt werden.
Ein Steuern des Gewindeschneidprozesses in der obigen Ausführungsform und der modifizierten Ausführungsform ist sowohl auf einen Innengewindeschneidprozess eines zylindrischen Abschnitts, etc., als auch auf einen Außengewindeschneidprozess anwendbar.
In der obigen Ausführungsform und der modifizierten Ausführungsform können die drei Typen von Schneid-Betriebsarten, nämlich die Radiale-Zustellung-Betriebsart, die Flankenzustellung-Betriebsart und die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart als eine Schneid-Betriebsart eingestellt werden. Jedoch können auch andere Schneid-Betriebsarten in der vorliegenden Erfindung eingestellt werden. Alternativ können nur zwei Typen von Schneid-Betriebsarten, die die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart enthalten, in der vorliegenden Erfindung eingestellt werden.
In dem Fall, in dem die Schneid-Betriebsart manuell eingegeben werden kann, und in der modifizierten Ausführungsform manuell eingegeben wurde, kann ein Bearbeiten eher durch die eingegebene Schneid-Betriebsart als durch die Radiale-Zustellung-Betriebsart gestartet werden, oder die Schneid-Betriebsart könnte nicht zu ändern sein.
Obwohl der Schwingungssensor 18 in der modifizierten Ausführungsform in dem Spindelkasten 8 enthalten ist, kann der Schwingungssensor 18 auf dem Werkzeughalter 20 platziert sein, um auf dem Werkstück 5 erzeugte Schwingungen zu erfassen.
Die Ausführungsform und die modifizierte Ausführungsform sind bezüglich der Drehmaschine, die ein Werkstück rotiert, als eine Ausführungsform der Werkzeugmaschine beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung eine andere Werkzeugmaschine, wie etwa ein Bearbeitungszentrum, sein, das eine gleiche Bearbeitung durch relatives Rotieren eines Werkzeugs und eines Werkstücks eher durch eine Zustellwelle als durch Rotation der Hauptspindel bearbeitet. Es ist explizit festgestellt, dass, unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen, alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale beabsichtigt sind, separat und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck eines Beschränkens der beanspruchten Erfindung offenbart zu sein. Es wird explizit festgestellt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Instanzen jeden möglichen Zwischenwert oder Zwischeninstanz zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck eines Einschränkens der beanspruchten Erfindung, insbesondere als Grenzen von Wertebereichen, offenbaren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-209558 A [0002]
JP 2012-121107 [0003]

Claims

Werkzeugmaschine (1, 21), aufweisend: eine Halteeinrichtung (3), an der ein schaftförmiges Werkstück (5) montiert ist; ein Werkzeug (19), das in der Lage ist, sich bezüglich des Werkstücks (5) in einer radialen und axialen Richtung des Werkstücks (5) zu bewegen; eine Bearbeitungssteuerungseinheit (10, 22), die einen Gewindeschneidprozess durch Wiederholen eines Werkzeugdurchgangs ausführt, in dem das Werkzeug (19) das Werkstück (5) in der radialen Richtung schneidet, sich in einer Richtung parallel zu einer Achse des Werkstücks (5) bewegt, und sich dann in der radialen Richtung von dem Werkstück (5) wegbewegt während das Werkstück (5) und das Werkzeug (19) relativ um die Achse des Werkstücks (5) rotiert werden; eine Drehzahlsteuerungseinheit, die in der Lage ist, die Drehzahl auf Basis eines Werkzeugdurchgangs zu ändern; und ein Drehzahlberechnungsabschnitt, der eine relative Drehzahl zwischen dem Werkstück (5) und dem Werkzeug (19) in jedem Werkzeugdurchgang berechnet, wobei die Werkzeugmaschine dadurch gekennzeichnet, ist, dass die Drehzahlsteuerungseinheit die Drehzahl zwischen einer vorbestimmten hohen Drehzahl und einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl ändert, wobei die Werkzeugmaschine (1, 21) ferner aufweist: einen Spezifische-Drehzahl-Berechnungsabschnitt (15), der entscheidet, ob die Drehzahl in einem ersten Werkzeugdurchgang in dem Gewindeschneidprozess die hohe Drehzahl oder die niedrige Drehzahl sein sollte, so dass ein Schneiden in einem speziellen Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird.
Werkzeugmaschine (1, 21) gemäß Anspruch 1, wobei der spezielle Werkzeugdurchgang ein letzter Werkzeugdurchgang in dem Gewindeschneidprozess ist.
Werkzeugmaschine (1, 21) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bearbeitungssteuerungseinheit (10, 22) in der Lage ist, den Gewindeschneidprozess in einer Mehrzahl von Typen von Schneid-Betriebsarten, die verschiedene Schneidverfahren des Werkzeugs (19) aufweisen, auszuführen, und eine Radiale-Zustellung-Betriebsart, eine Flankenzustellung-Betriebsart und eine Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart als die Schneid-Betriebsarten festgelegt sind.