-
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 als Ratterschwingungen bekannte starke Schwingungen während eines Bearbeitens erzeugt. Solche Ratterschwingungen verursachen Probleme, wie eine sog. Rattermarkierung auf der Schneidoberfläche, Ausbrechen des Werkzeugs, etc. Als eine Lösung solcher Probleme wurde eine Technik entwickelt, durch Ändern der Hauptspindeldrehzahl während eines Gewindeschneidzyklus', wie z. B. in der Veröffentlichung der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-209558 (
JP 2004-209558 A ) offenbart, die Ratterschwingungen zu unterdrücken.
-
Die obigen konventionellen Techniken zeigen als Beispiele für Verfahren eines Änderns der Hauptspindeldrehzahl ein Verfahren eines Änderns der Hauptspindeldrehzahl, ein Verfahren eines Änderns der Hauptspindeldrehzahl für einen Endbearbeitungsprozess und ein Verfahren eines Änderns der Hauptspindeldrehzahl in jedem Durchgang. Die konventionellen Techniken zeigen jedoch kein geeignetes Verfahren eines Änderns der Hauptspindeldrehzahl. Wenn ein Schneidverfahren der Werkzeugdurchgänge (nachstehend wird sich darauf als ”Schneid-Betriebsart” bezogen) eine sogenannte Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist, ist der Faktor, der das momentane Schneiden wesentlich beeinflusst, die Schneidoberfläche von zwei Durchgängen zuvor. Dementsprechend kann eine wirksame Unterdrückung der Ratterschwingungen nicht immer unter Verwendung der entsprechend dem Schneiden von einem Durchgang zuvor geänderten Hauptspindeldrehzahl erwartet werden. Somit muss der Bediener jedes Mal entsprechend der Schneid-Betriebsart, etc., eine Einstellung einer Anzahl von Durchgängen, in denen Schneiden durchgängig bei derselben Hauptspindeldrehzahl ausgeführt wird (nachstehend wird sich darauf als die ”Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge” bezogen) entscheiden, wenn die Hauptspindeldrehzahl geändert wird. Es ist daher für den ungeübten Bediener nicht einfach, solche Bearbeitungswerkzeuge zu verwenden. Vor der vorliegenden Anmeldung hat die Anmelderin eine Technik entwickelt, die in der Lage ist, ein Ansteigen einer Schneidlast zu unterdrücken. In der Technik wird derselbe Auslaufwinkel in all den Durchgängen verwendet, wenn die Hauptspindeldrehzahl auf einer Basis eines Durchgangs während eines Gewindeschneidzyklus' geändert wird (
japanische Patentanmeldung Nr. 2012-121107 ). Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung von dieser Technik getätigt.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, bei der es für den Bediener nicht erforderlich ist, die Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge jedes Mal entsprechend der Schneid-Betriebsart, etc. zu entscheiden.
-
Um die obige Aufgabe zu lösen, enthält eine Werkzeugmaschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Halteeinrichtung, ein Werkzeug, eine Bearbeitungssteuerungseinheit, eine Drehzahlsteuerungseinheit und einen Drehzahlberechnungsabschnitt (nachstehend wird sich hierauf als ”ein erster Berechnungsabschnitt” bezogen). Auf der Halteeinrichtung ist ein schaftförmiges Werkstück montiert. Das Werkzeug ist in der Lage, sich bezüglich des Werkstücks in einer radialen und axialen Richtung 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 und das Werkzeug relativ um die Achse des Werkstücks rotiert werden. Die Drehzahlsteuerungseinheit ist in der Lage, eine Drehzahl auf Basis eines Werkzeugdurchgangs zu ändern. Der erste Berechnungsabschnitt berechnet in jedem Werkzeugdurchgang eine relative Drehzahl zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug. Die Bearbeitungssteuerungseinheit ist in der Lage, den Gewindeschneidprozess in einer Mehrzahl von Typen von Schneid-Betriebsarten auszuführen, die verschiedene Schneidverfahren des Werkzeugs haben. Die Werkzeugmaschine enthält ferner einen Anzahl-von-selben-Drehzahl-Schneiddurchgänge-Berechnungsabschnitt (nachstehend wird sich darauf als ”ein zweiter Berechnungsabschnitt” bezogen), der die Schneid-Betriebsart bestimmt und die Anzahl von Werkzeugdurchgängen bevor die Drehzahl zu verändern ist entsprechend der Schneid-Betriebsart entscheidet.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Werkzeugmaschine in dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner eine Schwingungserfassungseinheit, einen Schwingungsrichtungs-Bestimmungsabschnitt und einen Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt. Die Schwingungserfassungseinheit erfasst Schwingungen, die in einer Rotationsachsenrichtung und einer Zustellrichtung erzeugt werden. Der Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt bestimmt basierend auf den erfassten Schwingungen eine Richtung, in der die Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt entscheidet aus der Mehrzahl von Typen von Schneid-Betriebsarten eine Schneid-Betriebsart. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt entscheidet eine Schneid-Betriebsart entsprechend der Richtung, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, und die Bearbeitungssteuerungseinheit führt eine Bearbeitung in der durch den Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt entschiedenen Schneid-Betriebsart aus.
-
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind in dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Radiale-Zustellung-Betriebsart, eine Flankenzustellung-Betriebsart und eine Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart als die Schneid-Betriebsarten festgelegt.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Werkzeugmaschine den zweiten Berechnungsabschnitt, der die Schneid-Betriebsart bestimmt und gemäß der Schneid-Betriebsart die Anzahl von Werkzeugdurchgängen entscheidet, bevor die Drehzahl zu verändern ist. Dementsprechend bestimmt der zweite Berechnungsabschnitt die Schneid-Betriebsart des Gewindeschneidprozesses basierend auf dem eingestellten Bearbeitungsprogramm, etc., und entscheidet automatisch eine optimale Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgängen entsprechend der Schneid-Betriebsart. Beispielsweise entscheidet der zweite Berechnungsabschnitt, die Drehzahl in jedem Durchgang zu verändern, wenn die Schneid-Betriebsart die Radiale-Zustellung-Betriebsart ist, oder entscheidet, die Drehzahl alle zwei Durchgänge zu ändern, wenn die Schneid-Betriebsart die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist. Somit kann selbst ein ungeübter Bediener Ratterschwingungen einfach unterdrücken und die Werkzeugmaschine einfach verwenden.
-
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Schneid-Betriebsart, in der Ratterschwingungen weniger wahrscheinlich erzeugt werden, entsprechend den Schwingungen entschieden, und ein Bearbeiten wird in dieser Schneid-Betriebsart ausgeführt. Daher können Ratterschwingungen weiter unterdrückt werden.
-
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 Hauptspindelrotation während eines Gewindeschneidzyklus geändert wird.
-
4A sind Darstellungen, die Pfade des Werkzeugs und die bis 4C Breite, die in den drei Arten von Schneid-Betriebsarten, nämlich einer Radiale-Zustellung-Betriebsart, einer Flankenzustellung-Betriebsart und einer Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart, jeweils durch die vorangehende Schneidoberfläche beeinflusst werden, zeigen.
-
5 ist eine Darstellung, die eine Art und Weise zeigt, in der die Hauptspindeldrehzahl so geändert wird, dass ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird.
-
6 ist eine Darstellung, die eine 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 Werkzeugmaschine 1 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Drehmaschine 1 enthält eine Spannvorrichtung 3, die an dem entfernten Ende einer 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 so lagert, dass die Hauptspindel 2 rotiert, enthalten.
-
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 13 (einem ersten Berechnungsabschnitt), einer Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge-Berechnungsabschnitt 14 (einem zweiten Berechnungsabschnitt) und einem Erster-Durchgang-Drehzahl-Berechnungsabschnitt 15 (nachstehend wird sich hierauf als ”ein dritter Berechnungsabschnitt” bezogen) verbunden. Die Eingabeeinheit 11 stellt die Schneid-Betriebsart ein und sendet ein Kommando, um die Hauptspindeldrehzahl zu ändern. Der Speicherabschnitt 12 speichert ein Bearbeitungsprogramm, etc. Der erste Berechnungsabschnitt 13 berechnet die Hauptspindeldrehzahl. Der zweite Berechnungsabschnitt 14 entscheidet die Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge (d. h. die Anzahl von Durchgängen, in denen Schneiden durchgängig bei derselben Hauptspindeldrehzahl ausgeführt wird). Der dritte Berechnungsabschnitt 15 berechnet die Hauptspindeldrehzahl in dem Anfangsdurchgang (erster Durchgang) so, dass ein 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 Umfangsoberfläche 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' aus, der entsprechend dem in dem Speicherabschnitt 12 gespeicherten Bearbeitungsprogramm aus den folgenden mehrmals ausgeführten Werkzeugdurchgängen (in 2 durch Pfeile gezeigt) besteht. In dem Werkzeugdurchgang wird der Motor 7, gesteuert durch den Hauptspindelsteuerungsabschnitts 9, mit elektrischer Leistung versorgt, um die Hauptspindel 2 bei einer vorbestimmten Hauptspindeldrehzahl zu rotieren, und dabei rotiert das Werkstück 5 um die Achse. Darüber hinaus schneidet, gesteuert durch den Drehmaschinensteuerungsabschnitt 10, das auf einem Werkzeughalter 20 befestigte Werkzeug 19 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 des Gewindeschneidzyklus-Bearbeitens mit der Drehmaschine 1 wird die Hauptspindeldrehzahl mit einer vorbestimmten Periode auf eine niedrige Geschwindigkeit oder eine hohe Geschwindigkeit geändert. Eine Art und Weise, in der die Hauptspindeldrehzahl während der Gewindeschneidzyklus-Bearbeitung geändert wird, wird nachstehend kurz beschrieben.
-
S0 stellt eine Referenzdrehzahl dar, und W stellt eine Änderung der Hauptspindeldrehzahl 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 ein Schneiden in allen diesen Durchgängen bei einer konstanten Hauptspindeldrehzahl ausgeführt wird, ein Ansteigen von Ratterschwingungen unterdrücken. SH = (1 + W / 200)S0
SL = (1 – W / 200)S0 (1)
- SH:
- Hochgeschwindigkeitsseitige Hauptspindeldrehzahl [min–1]
- SL:
- niedrige-Geschwindigkeit-seitige-Hauptspindeldrehzahl [min–1]
- S0:
- Referenzdrehzahl [min–1]
- W:
- Änderung der Hauptspindeldrehzahl [%]
-
Eine Entscheidung der Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge durch den zweiten Berechnungsabschnitt 14 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. ein Schneidverfahren des Werkzeugdurchgangs) in der Drehmaschine 1 festgelegt sein. 4A bis 4C sind Darstellungen, die Pfade des Werkzeugs und die Breite, die durch die vorangehende Schneid-Oberfläche beeinflusst ist (hierauf wird sich später als ”regenerative Breite” bezogen), jeweils in den drei Typen 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) des Klingenschneidplättchens des Werkzeugs 19 ausgeführt wird. Die kleinste V-förmige Oberfläche in 4A entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn die Bearbeitung fortschreitet, wechselt der Pfad des Werkzeugs allmählich zu einer größeren V-förmigen Oberfläche und die größte V-förmige Oberfläche entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird in 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 ein Schneiden mit der Schneidkante auf der linken Seite des Klingenschneidplättchens des Werkzeugs 19 ausgeführt wird. Die kleine V-förmige Oberfläche in 4B ganz rechts entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn die Bearbeitung fortschreitet, wechselt der Pfad des Werkzeugs allmählich zu einer V-förmigen Oberfläche, die eine geneigte Oberfläche zu der linken Seite hin enthält, und die große V-förmige Oberfläche, die die geneigte Oberfläche ganz links enthält, entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird auch in der Flankenzustellung-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 4B die regenerative Breite von einem Durchgang zuvor bd1b.
-
Die in 4C gezeigte Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist eine Schneid-Betriebsart, in der ein Schneiden durch Abwechselndes Verwenden der linken und rechten Schneidkante des Werkzeugs 19 in jedem Durchgang ausgeführt wird. Die kleinste V-förmige Oberfläche in 4C entspricht dem Pfad des Werkzeugs des ersten Durchgangs. Wenn die Bearbeitung fortschreitet, wechselt der Pfad des Werkzeugs abwechselnd zu einer V-förmigen Oberfläche, die eine rechte oder linke geneigte Oberfläche enthält. Die V-förmige Oberfläche, die die größte rechte und linke geneigte Oberfläche enthält, entspricht dem Pfad des Werkzeugs des zehnten Durchgangs. Dementsprechend wird in der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ein Schneiden des n-ten Durchgangs durch die Schneidoberfläche des (n – 1)-ten Durchgangs und die Schneidoberfläche 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 wahrscheinlich mehr Ratterschwingungen aufgrund des Einflusses der vorangehenden Schneidoberfläche erzeugt, je größer die regenerative Breite ist. In der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart werden Ratterschwingungen wahrscheinlicher aufgrund des Einflusses der Schneidoberfläche von zwei Durchgängen zuvor beeinflusst, 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 die Schneid-Betriebsart des Gewindeschneidprozesses basierend auf dem eingestellten Bearbeitungsprogramm, etc., und stellt die Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge auf ”2” ein, wenn die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart als die Schneid-Betriebsart eingestellt ist, und stellt die Anzahl von Selbe-Drehzahl-Schneid-Durchgänge auf ”1” ein, wenn die Radiale-Zustellung-Betriebsart oder die Flankenzustellung-Betriebsart (nämlich irgendeine Betriebsart, die eine andere als die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist) als die Schneid-Betriebsart eingestellt ist.
-
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 geändert wird, so dass ein Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird.
-
In 5 stellt C die Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge dar und N stellt die Gesamtzahl von Schneidoperationen dar. In dem in 5 gezeigten Bearbeiten ist C = 2 und N = 6. In 5 stellt P die Periode dar, mit der die Hauptspindeldrehzahl geändert wird, (n) stellt die Abfolge 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) bei der hohen Drehzahl SH rotiert, während die Hauptspindel in s(C + 1) bis s(P) bei der niedrigen Drehzahl SL rotiert wird. In diesem Fall berechnet der dritte Berechnungsabschnitt die Hauptspindeldrehzahl ss in dem ersten Durchgang unter Verwendung der folgenden Gleichungen (2) bis (4). Das heißt, dass der dritte Berechnungsabschnitt 15 entscheidet, ob die hohe Drehzahl SH in s(1) bis s(C) oder die niedrige Drehzahl SL in s(C + 1) bis s(P) in dem ersten Durchgang die Hauptspindeldrehzahl ss sein sollte. P = 2 × C (2) nm = (N – 1)mod P (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-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge bestimmt. Der zweite Berechnungsabschnitt 14 bestimmt die Schneid-Betriebsart des Gewindeschneidprozesses basierend auf dem eingestellten Bearbeitungsprogramm, etc., und bestimmt automatisch eine optimale Anzahl-von-selbe-Drehzahl-Schneiddurchgänge entsprechend der Schneid-Betriebsart. Somit kann selbst ein ungeübter Bediener Ratterschwingungen einfach unterdrücken und kann 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 ein Schneiden des letzten Durchgangs bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Daher kann zuverlässig ein Schneiden des letzten Werkzeugdurchgangs bei der niedrigen Drehzahl 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, in der die Hauptspindeldrehzahl geändert wird, etc., kann, sofern notwendig, in geeigneter Weise modifiziert werden, ohne sich von dem Geist und dem Umfang der Erfindung zu entfernen.
-
Beispielsweise kann, obwohl die Schneid-Betriebsart in der Drehmaschine 1 der obigen Ausführungsform manuell eingestellt 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 die 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 nahe der Hauptspindel 2 in dem Spindelkasten 8 enthalten. Ein Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16 und ein Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 sind mit einem Drehmaschinensteuerungsabschnitt 22 verbunden, der das gesamte Verhalten der Drehmaschine 21 steuert. Der Schwingungsrichtung-Bestimmungsabschnitt 16 bestimmt die Richtung, in der die Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, gemäß der Ausgabe des Schwingungssensors 18. Der Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 entscheidet basierend auf dieser Richtung die Schneid-Betriebsart.
-
In der Drehmaschine 21 erfasst, nachdem die Radiale-Zustellung-Betriebsart automatisch ausgewählt wurde, um das Bearbeiten zu beginnen, der Schwingungssensor 18 Schwingungen, die auf der Hauptspindel 2 erzeugt werden, 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 zu erzeugen sind. 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 und der Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart ist die Schneidbreite in der Zustellrichtung gesehen kleiner und daher ändert sich der Schneidquerschnittsbereich weniger wahrscheinlich, und der Anteil der Zustellrichtung-Komponente (Schubkraft) von der kombinierten Schneidkraft ist kleiner als verglichen mit der Radiale-Zustellung-Betriebsart. 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 fortzuführen. Wenn Schwingungen wahrscheinlicher 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 Schneidquerschnittsbereich weniger wahrscheinlich, und der Anteil der axialen Komponente (Zustellkraft) von 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 ist, setzt der dritte Berechnungsabschnitt 15 für N eher die Anzahl von verbleibenden Schneidoperationen als die Gesamtzahl von Schneidoperationen. Dann berechnet der dritte Berechnungsabschnitt 15 nach dem Ändern der Schneid-Betriebsart unter Verwendung der Gleichungen (2) bis (4) die Hauptspindeldrehzahl ss in dem ersten Durchgang. Ob die Flankenzustellung-Betriebsart oder die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart gewählt wird, wenn die Schneid-Betriebsart gewechselt wird, kann durch den Bediener voreingestellt werden oder kann basierend auf dem Bearbeitungsprogramm, etc., automatisch entschieden werden.
-
Gleiche Vorteile wie die der Drehmaschine 1 können von dieser Drehmaschine 21 erwartet werden. Beispielsweise können selbst ungeübte Bediener einfach Ratterschwingungen unterdrücken und ein Schneiden bei der niedrigen Drehzahl in dem letzten Werkzeugdurchgang 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 in der die Schwingungen am wahrscheinlichsten erzeugt werden bestimmt, und dem Schneid-Betriebsart-Entscheidungsabschnitt 17 versehen, der die Schneid-Betriebsart basierend auf der Richtung entscheidet, in der Schwingungen am wahrscheinlichsten erzeugt werden. Somit wird die Schneid-Betriebsart, in der am wenigsten wahrscheinlich Ratterschwingungen verursacht werden, entsprechend der Richtung, in der Schwingungen wahrscheinlicher erzeugt werden, bestimmt, und ein Bearbeiten wird in dieser Schneid-Betriebsart ausgeführt. Daher können Ratterschwingungen weiter unterdrückt werden.
-
Die obige Ausführungsform und die modifizierte Ausführungsform sind z. B. so konfiguriert, dass Schneiden in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird. Jedoch kann eine andere Modifikation so konfiguriert sein, dass ein Schneiden eher in einem speziellen Werkzeugdurchgang als in dem letzten Werkzeugdurchgang bei der hohen Drehzahl ausgeführt wird, weil Ratterschwingungen dazu neigen, verursacht zu werden, etc. In diesem Fall stellt N den Durchgang dar, in dem gewünscht wird, 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.
-
Eine Steuerung des Gewindeschneid-Prozesses in der obigen Ausführungsform und der modifizierten Ausführungsform ist auf einen Innengewindeschneidprozess eines zylindrischen Abschnitts, etc., wie 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 die Schneid-Betriebsart eingestellt sein. Jedoch können auch andere Schneid-Betriebsarten in der vorliegenden Erfindung eingestellt sein. Alternativ können in der vorliegenden Erfindung nur zwei Typen von Schneid-Betriebsarten, die die Abwechselnde-Flankenzustellung-Betriebsart enthalten, 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 eher durch ein relatives Rotieren eines Werkzeugs und eines Werkstücks durch eine Zustellwelle als durch Rotieren der Hauptspindel ausführt.
-
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 gemeint sind, zum Zweck einer ursprünglichen Offenbarung sowie zum Zweck eines Beschränkens der beanspruchten Erfindung separat und unabhängig voneinander zu sein. Es ist 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
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2004-209558 [0002]
- JP 2004-209558 A [0002]
- JP 2012-121107 [0003]
