DE102015008459B4

DE102015008459B4 - Numerische Steuerung zum Steuern von Bohrvorgängen

Info

Publication number: DE102015008459B4
Application number: DE102015008459.3A
Authority: DE
Inventors: Eiji TANOSAKI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2035-07-02
Also published as: DE102015008459A1; US9740196B2; US20160011581A1; JP5873144B2; CN105259867A; CN105259867B; JP2016018388A

Abstract

Numerische Steuerung, die einen Bohrvorgang zum Bohren eines Werkstücks durch Steuern einer ein Rotationswerkzeug rotierenden Spindel und einer das Rotationswerkzeug bewegenden Zugspindel steuert, wobei die numerische Steuerung umfasst:
einen Verzögerungserhaltungsabschnitt,, der dann, wenn die Zugspindel von einem konstanten Geschwindigkeitszustand auf einen Stoppzustand während des Bohrvorgangs verzögert wird, einen glockenförmigen Verzögerungsmodus, der eine kurvenförmige Wellenform der Geschwindigkeit umfasst, vom konstanten Geschwindigkeitsmodus zu einem linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit, in dem die Zugspindel mit einer konstanten Rate verzögert wird, wählt, und eine lineare Verzögerung in einem Bereich vom linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit zu einem Stoppzustand derart ausführt, dass die Zugspindel mit derselben konstanten Rate wie im linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit verzögert wird.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die einen Bohrvorgang ausführt.
Beschreibung der verwandten Technik
Um einen Bohrvorgang zum Bohren an einem Werkstück auszuführen, gibt es eine bekannte Bohrvorrichtung, die einen Bohrvorgang durch Rotieren und Zuführen eines Werkzeugs bezüglich des Werkstücks ausführt. Als Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus bei dem Bohrvorgang wird ein linearer Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus oder ein glockenförmiger Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus ausgeführt, wenn das Werkzeug aus einer konstanten Geschwindigkeit verzögert wird, wird das Werkzeug aus dem Abbremszustand gestoppt, wird das Werkzeug aus einem Stoppzustand beschleunigt oder wird das Werkzeug aus einem Beschleunigungszustand auf eine konstante Geschwindigkeit geändert. Hierbei wird im linearen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus die Werkzeuggeschwindigkeit abrupt geändert. Im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus wird dann die Werkzeuggeschwindigkeit zu einem frühen oder späten Zeitpunkt der Verzögerung oder Beschleunigung in einen kurvenförmigen Zustand geändert und wird dazwischen in einen linearen Zustand geändert, so dass die Werkzeuggeschwindigkeit insgesamt reibungslos geändert wird. Es wird davon ausgegangen, dass ein Schlag für eine Maschine im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus im Vergleich zum linearen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus reduziert werden kann.
JP H06- 274220 A JP 2001-312309 A und JP 2004-202594 A offenbaren eine Technik zum Ausführen eines reibungslosen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus, wie einem glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus, um einen Schlag für eine beliebige Maschine zu reduzieren.
In der oben beschriebenen verwandten Technik wird der Bohrvorgang mit konstanter Geschwindigkeit ausgeführt. Da jedoch die Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus ausgeführt wird, wird eine reibungslose Beschleunigung ausgeführt, während die Wellenform der Geschwindigkeit nahe des Bohrungsgrunds vom linearen in den kurvenförmigen Zustand geändert wird. Aus diesem Grund kann das Werkzeug am Bohrungsgrund gestoppt werden, so dass die Werkzeuggeschwindigkeit auf ungefähr Null verringert wird, während der Schlag für die Maschine reduziert wird. Da hierbei die nächste Bearbeitung ausgeführt wird, nachdem das Werkzeug gestoppt wird, wird das Werkzeug in einer Position am Grund einer Bohrung im Stoppzustand gehalten. Infolgedessen wird befürchtet, dass sich die Bearbeitungszeit erhöhen kann.
Aus DE 197 00 853 A1 ist zudem ein numerisches Regelgerät zum Steuern eines Spindelmotors bekannt, das eine mehrstufige Verzögerung einer Spindel ermöglicht, wobei für jede Stufe unterschiedliche Verzögerungs-Ausgabebefehle für unterschiedliche Drehzahlzustände ausgegeben werden. Die Verzögerung einer letzten Stufe, bei welcher die Spindel zum Stillstand kommt, ist dabei geringer als die Verzögerung der vorhergehenden Stufen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine numerische Steuerung bereitzustellen, die einen Bohrvorgang steuert und in der Lage ist, eine Bearbeitungszeit zu verkürzen, während die Bearbeitungsgenauigkeit während eines Bohrvorgans erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine numerische Steuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Weiterbildung der Erfindung ist dem Anspruch 2 zu entnehmen.
Eine numerische Steuerung gemäß der Erfindung steuert einen Bohrvorgang zum Bohren eines Werkstücks durch Steuern einer Spindel, die ein Rotationswerkzeug rotiert und einer Zugspindel, die das Rotationswerkzeug bewegt. Die numerische Steuerung umfasst einen Beschleunigungs-/Verzögerungserhaltungsabschnitt, der dann, wenn die Zugspindel von einem konstanten Geschwindigkeitszustand in einen Stoppzustand während des Bohrvorgangs verzögert wird, einen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus vom konstanten Geschwindigkeitsmodus zu einem linearen Teil wählt, in dem die Zugspindel mit einer konstanten Rate verzögert wird, und eine lineare Verzögerung in einem Bereich vom linearen Teil zu einem Stoppzustand derart ausführt, dass die Zugspindel mit derselben konstanten Rate wie im linearen Teil verzögert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die Zugspindel verzögert wird, eine glockenförmige Beschleunigung/Verzögerung von einem konstanten Geschwindigkeitszustand zu einem linearen Teil ausgeführt, in dem die Verzögerung mit einer konstanten Rate ausgeführt wird, wodurch eine reibungslose Verzögerung ausgeführt wird, und dann wird eine lineare Beschleunigung/Verzögerung vom linearen Teil zu einem Stoppzustand mit derselben Rate wie im linearen Teil ausgeführt, wodurch es möglich ist, eine Steuerung durchzuführen, bei der der Stoppzustand entfernt ist und dadurch ermöglicht wird, einen Hochgeschwindigkeitsvorgang um einen Bohrungsgrund mit einer Geschwindigkeit von ungefähr Null auszuführen.
Die numerische Steuerung kann ferner umfassen: einen Berechnungsabschnitt eines fehlenden Bewegungsbetrags, der dann, wenn die Zugspindel vom linearen Teil zum Stoppzustand verzögert wird, einen fehlenden Bewegungsbetrag erhält, der dann, wenn die lineare Verzögerung vom linearen Teil zum Stoppzustand durchgeführt wird, in Bezug auf den Bewegungsbetrag fehlen wird, der dann erreicht wird, wenn der glockenförmige Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus vom linearen Teil zum Stoppzustand angewendet wird; und einen Genauigkeitskompensationsabschnitt, der die Bearbeitungsgenauigkeit kompensiert, indem der durch den Berechnungsabschnitt des fehlenden Bewegungsbetrags erhaltene fehlende Bewegungsbetrag angewiesen wird, bevor die Verzögerung aus dem konstanten Geschwindigkeitszustand durchgeführt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein fehlender Bewegungsbetrag berechnet, der, wenn die lineare Beschleunigung/Verzögerung durchgeführt wird, in Bezug auf den berechneten Bewegungsbetrag fehlen wird, der dann erreicht wird, wenn die glockenförmige Beschleunigung/Verzögerung durchgeführt wird, und dann wird der für das Erreichen des Grunds einer ursprünglich zu bearbeitenden Bohrung fehlende Bewegungsbetrag vorab als Kompensationsbetrag angewiesen, bevor die Verzögerung aus dem konstanten Geschwindigkeitszustand durchgeführt wird. Da die Kompensation auf diese Weise durchgeführt wird, kann die Zugspindel den Grund einer Bohrung genau erreichen.
Da die Erfindung die oben beschriebene Ausgestaltung aufweist, ist es möglich, eine numerische Steuerung bereitzustellen, die einen Bohrvorgang steuert und in der Lage ist, eine Bearbeitungszeit zu verkürzen, während die Bearbeitungsgenauigkeit während eines Bohrvorgangs aufrechterhalten wird.
Figurenliste
Die oben beschriebene Aufgabe, die anderen Aufgaben und die Merkmale der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:

1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Ausführung einer erfindungsgemäßen numerischen Steuerung darstellt;
2 zeigt ein Schaubild, das eine Auswahl eines Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerungsverfahrens während eines Bohrvorgangs mittels der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung darstellt;
3 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einer Zeit in einer Zugspindel während des in 2 dargestellten Bohrvorgangs darstellt.
4 zeigt ein Diagramm, das eine Beziehung der Beschleunigung in der Zugspindel während des in 2 dargestellten Bohrvorgangs darstellt;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf eines Vorgangs darstellt, der durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuerung ausgeführt wird;
6 ist ein Schaubild, das eine Auswahl eines Beschleunigungs- /Verzögerungssteuerungsverfahrens während eines Bohrvorgangs mittels einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung darstellt;
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einer Zeit in einer Zugspindel während des in 6 dargestellten Bohrvorgangs darstellt; und
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge eines Vorgangs darstellt, der durch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung ausgeführt wird.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine erfindungsgemäße numerische Steuerung wird mit Bezug auf die 1 beschrieben.
Ein Programmanalyseabschnitt 2 liest und analysiert ein Bearbeitungsprogramm 1. Ein Bewegungsanweisungsstartabschnitt 4 bewirkt, dass sich eine Zugspindel basierend auf den durch den Programmanalyseabschnitt 2 analysierten Analysedaten bewegt. Ein Interpolationsprozessabschnitt 4 erstellt Interpolationsdaten durch Ausführen einer Interpolation unter Verwendung der Analysedaten. Ein Beschleunigungs-/Verzögerungsprozessabschnitt 6 treibt einen Servomotor jeder Achse durch Beschleunigen und Verzögern der Zugspindel basierend auf den erstellten Interpolationsdaten an.
Ein Berechnungsabschnitt des fehlenden Bewegungsbetrags zum Bohrungsgrund 3 ist zwischen dem Programmanalyseabschnitt 2 und dem Interpolationsprozessabschnitt 5 vorgesehen. Der Berechnungsabschnitt des fehlenden Bewegungsbetrags zum Bohrungsgrund 3 berechnet einen zum Grund einer Bohrung fehlenden Bewegungsbetrag und der Interpolationsprozessabschnitt 5 gibt eine Genauigkeitskompensationsanweisung aus. Ein spezifisches Verfahren zum Berechnen eines Kompensationsbetrags der Genauigkeitskompensationsanweisung wird später beschrieben. Der Programmanalyseabschnitt 2, der Berechnungsabschnitt des fehlenden Bewegungsbetrags zum Bohrungsgrund 3, der Bewegungsanweisungsstartabschnitt 4 und der Interpolationsprozessabschnitt 5 bilden einen Genauigkeitskompensationsabschnitt 30.
Nachfolgend treibt ein Beschleunigungs-/Verzögerungsmodusauswahlabschnitt 7, der in einem Beschleunigungs-/Verzögerungserhaltungsabschnitt 40 vorgesehen ist, den Servomotor jeder Achse durch Ändern und Durchführen des Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus über die Auswahl eines glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus oder eines linearen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus für die Beschleunigung/Verzögerung der Zugspindel an, der durch den Beschleunigungs- /Verzögerungsprozessabschnitt 6 abgearbeitet wird.
Zunächst wird eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen numerischen Steuerung mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben.
2 ist ein Schaubild, das eine Änderung eines Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerungsverfahrens während eines Bohrvorgangs zeigt, wobei (a) einen Zustand vor dem Bohrvorgang darstellt und (b) einen Zustand während des Bohrvorgangs darstellt. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen S eine Bohrvorgangsstartposition, und eine Zugspindel 10 und ein Werkzeug führen einen Bohrvorgang in einem Rotationszustand von der Bohrvorgangsstartposition S aus. Von einer Position vor der Bohrvorgangsstartposition S bewegen sich die Zugspindel und das Werkzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit.
Das Bezugszeichen P1 bezeichnet einen Punkt, an dem eine Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit beginnt, in einen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert zu werden. Das Bezugszeichen P2 bezeichnet einen Punkt (einen linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt), an dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung, die von einer kurvenförmigen Beschleunigung/Verzögerung in den glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert wurde, im Falle des Stands der Technik wieder in eine kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert wird, wohingegen im Fall der vorliegenden Erfindung die lineare Beschleunigung/Verzögerung, die von der kurvenförmigen Beschleunigung/Verzögerung gewechselt wurde, mit derselben Verzögerung aufrechterhalten wird wie bei der linearen Beschleunigung/Verzögerung, ohne wieder in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert zu werden. Im Falle der vorliegenden Erfindung ist die Bewegungsgeschwindigkeit am Punkt P2 gleich Fc.
3 ist ein Schaubild, das eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einer Zeit in der Zugspindel während des in 2 dargestellten Bohrvorgangs darstellt. Da im Fall des Stands der Technik der lineare Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 (Zeitpunkt tl) als ein Startpunkt der kurvenförmigen Wellenform im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus eingestellt ist, ist der Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit Null wird, gleich t3. Da jedoch im Fall der vorliegenden Ausführungsform die lineare Beschleunigung/Verzögerung aufrechterhalten wird, ohne auf die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung gewechselt zu werden, ist der Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit Null wird, gleich t2, der früher auftritt als t3. Folglich kann der Vorgang in der Nähe des Grunds einer Bohrung im Vergleich zum Stand der Technik mit Hochgeschwindigkeit ausgeführt werden.
Diese Beziehung wird auch in 4 als ein Schaubild beschrieben, das eine Beziehung zwischen der Zeit und der Beschleunigung Aa der Zugspindel während des in 2 dargestellten Bohrvorgangs darstellt. In 4 ist eine Wellenform im Falle der glockenförmigen Beschleunigung/Verzögerung gemäß dem Stand der Technik durch punktierte Linien angedeutet, wohingegen eine Wellenform im Falle der linearen Beschleunigung/Verzögerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch durchgezogene Linien angedeutet ist.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge eines Vorgangs darstellt, der durch die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung ausgeführt wird. Nachfolgend wird die Beschreibung entsprechend der Schritte des Ablaufdiagramms angegeben.
(Schritt SA1) Die Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit wird in eine glockenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert.
(Schritt SA2) Es wird bestimmt, ob die Geschwindigkeit die Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus-Wechselgeschwindigkeit Fc erreicht oder nicht. Wenn die Geschwindigkeit Fc erreicht (JA), geht die Routine weiter zu Schritt SA3. Ansonsten (NEIN) wird der Prozess in Schritt SA2 wiederholt, bis die Geschwindigkeit Fc erreicht.
(Schritt SA3) Es wird bestimmt, ob der Hochgeschwindigkeits-Einstellzustand gültig ist oder nicht. Wenn die Hochgeschwindigkeitseinstellung gültig ist (JA), geht die Routine weiter zu Schritt SA4. Ansonsten (NEIN) geht die Routine weiter zu Schritt SA5.
(Schritt SA4) Eine lineare Beschleunigung/Verzögerung mit derselben Verzögerung wie bei der linearen Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus wird durchgeführt.
(Schritt SA5) Die lineare Beschleunigung/Verzögerung wird zur kurvenförmigen Beschleunigung/Verzögerung gewechselt, gemäß dem ursprünglichen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus.
(Schritt SA6) Es wird bestimmt, ob die aktuelle Position den Grund einer Bohrung erreicht oder nicht. Wenn die aktuelle Position den Grund einer Bohrung erreicht (JA), ist dieser Vorgang beendet. Ansonsten (NEIN) wird der Prozess in Schritt SA6 wiederholt, bis die aktuelle Position den Grund einer Bohrung erreicht.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung mit Bezug auf die 6 bis 8 beschrieben.
Im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus ändert sich die ursprüngliche Wellenform von der linearen Beschleunigung/Verzögerung in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung mit der Geschwindigkeit von ungefähr Null. Wenn jedoch die Verzögerung durchgeführt wird, während der lineare Beschleunigungs-/Verzögerungszustand aufrechterhalten wird anstatt in den kurvenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungszustand geändert zu werden, wie in der ersten Ausführungsform, dann kann ein Fall auftreten, bei dem der Bewegungsbetrag nicht ausreicht, um den Grund einer Bohrung zu erreichen. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Bewegungsbetrag, der zum Erreichen des Grunds einer Bohrung fehlt, vorab berechnet, bevor eine Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit in einen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert wird, so dass eine Kompensationsanweisung angegeben wird.
6 ist ein Schaubild, das eine Änderung in einem Beschleunigungs-/Verzögerungssteuerungsverfahren während eines Bohrvorgangs darstellt, wobei (a) einen Zustand vor dem Bohrvorgang darstellt und (b) einen Zustand während des Bohrvorgangs darstellt. In 6 bezeichnet das Bezugszeichen S eine Bohrvorgangsstartposition, und ein Bohrvorgang startet mit der Zugspindel 10 und dem rotierenden Werkzeug von der Vorgangsstartposition S aus. Die Zugspindel 10 und das Werkzeug bewegen sich mit einer konstanten Geschwindigkeit von einer vor der Bohrvorgangsstartposition S liegenden Position.
Das Bezugszeichen PA bezeichnet einen Punkt, an dem die Kompensation der Geschwindigkeit der Zugspindel gestartet wird, und das Bezugszeichen P1 bezeichnet einen Punkt, an dem eine Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit beginnt, sich in einen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus zu ändern. Das Bezugszeichen P2 bezeichnet einen Punkt (einen linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt), an dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung, die von einer kurvenförmigen Beschleunigung/Verzögerung in den glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert wurde, im Falle des Stands der Technik wieder in eine kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert wird, wohingegen im Fall der vorliegenden Erfindung die lineare Beschleunigung/Verzögerung, die von der kurvenförmigen Beschleunigung/Verzögerung aus gewechselt wurde, mit derselben Verzögerung aufrechterhalten wird wie bei der linearen Beschleunigung/Verzögerung, ohne wieder in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert zu werden. Im Falle der vorliegenden Erfindung ist die Bewegungsgeschwindigkeit am Punkt P2 gleich Fc. Hierbei wird der Prozess vom Start der Kompensation am Punkt PA bis zum Start des glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus nach Abschluss der Kompensation als A bezeichnet.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Geschwindigkeit und einer Zeit in einer Zugspindel während des in 6 dargestellten Bohrvorgangs darstellt. Da im Fall des Stands der Technik der lineare Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 (Zeitpunkt t1) als der Startpunkt der kurvenförmigen Wellenform im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus eingestellt ist, ist der Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit Null wird, gleich t3. Da jedoch im Fall der vorliegenden Ausführungsform der lineare Beschleunigungs-/Verzögerungszustand aufrechterhalten wird, anstatt in den kurvenförmige Beschleunigungs-/Verzögerungszustand geändert zu werden, ist der Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit Null wird, gleich t2, der früher auftritt als t3. Folglich kann der Vorgang in der Nähe des Grunds einer Bohrung im Vergleich zum Stand der Technik mit Hochgeschwindigkeit ausgeführt werden.
Wie in 7 dargestellt wird hier die Wellenform des glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus (Stand der Technik), in dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung in eine kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung am linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 geändert wird, zu D, und der Bewegungsabstand vom linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 zu einem Punkt, an dem die Geschwindigkeit Null wird, ist Xd + Xc. Im Gegensatz dazu wird die Wellenform der vorliegenden Ausführungsform, in der eine lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus bei der Verzögerung auch nach dem linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 aufrechterhalten wird, zu C, und der Bewegungsabstand vom linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 zu einem Punkt, an dem die Geschwindigkeit Null wird, ist Xc. Daher ist die Vorwärtsbewegung im Nutgrund durch den Betrag Xd nicht ausreichend. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform ein solcher fehlender Bewegungsbetrag Xd, der zum Erreichen des Grunds einer Bohrung fehlt, vorab berechnet, bevor von einer Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit zum glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus gewechselt wird, so dass eine Kompensation durchgeführt wird, indem der Zeitpunkt des Wechselns von der Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit zum glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus um einen dem berechneten Betrag Xd entsprechenden Betrag verzögert wird.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge eines Vorgangs darstellt, der durch die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen numerischen Steuerung ausgeführt wird. Nachfolgend wird die Beschreibung entsprechend den Schritten des Ablaufdiagramms angegeben.
(Schritt SB1) Das Bearbeitungsprogramm wird gelesen und analysiert.
(Schritt SB2) Es wird bestimmt, ob ein glockenförmiger Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus als ein starrer Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus ausgewählt ist oder nicht. Wenn der glockenförmige Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus gewählt ist (JA), geht die Routine weiter zu Schritt SB4. Ansonsten (NEIN) geht die Routine weiter zu Schritt SB3.
(Schritt SB3) Die Routine wird beendet, indem ein normaler starrer Prozess ausgeführt wird.
(Schritt SB4) Es wird bestimmt, ob die aktuelle Position die Verzögerungsstartposition erreicht oder nicht. Wenn die aktuelle Position die Verzögerungsstartposition erreicht (JA), geht die Routine weiter zu Schritt SB5. Ansonsten (NEIN) wird die Routine in Schritt SB4 wiederholt, bis die aktuelle Position den Verzögerungsstartpunkt erreicht.
(Schritt SB5) Es wird bestimmt, ob der Hochgeschwindigkeits-Einstellzustand gültig ist oder nicht. Wenn die Hochgeschwindigkeitseinstellung gültig ist (JA), geht die Routine weiter zu Schritt SB6. Ansonsten (NEIN) geht die Routine weiter zu Schritt SB9.
(Schritt SB6) Ein Bereich, der zum Erreichen des Grunds einer Bohrung fehlen wird, wird berechnet.
(Schritt SB7) Eine Anweisung für einen Bewegungsbetrag, der zum Erreichen des Grunds einer Bohrung fehlen wird, wird ausgegeben. Insbesondere wird eine Kompensation durchgeführt, indem der Zeitpunkt verzögert wird, zu dem von einer Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit zu einem glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus gewechselt wird.
(Schritt SB8) Eine Beschleunigung/Verzögerung wird durchgeführt, indem der lineare Beschleunigungs-/Verzögerungszustand aufrechterhalten wird, ohne dass die vorangehende lineare Beschleunigung/Verzögerung in einen glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert wird.
(Schritt SB9) Die lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus wird basierend auf der ursprünglichen glockenförmigen Beschleunigung/Verzögerung in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert.
(Schritt SB10) Es wird bestimmt, ob die aktuelle Position den Grund der Bohrung erreicht oder nicht. Wenn die aktuelle Position den Grund der Bohrung erreicht (JA), wird die Routine beendet. Ansonsten (NEIN) wird der Prozess in Schritt SB10 wiederholt, bis die aktuelle Position den Grund der Bohrung erreicht.
Als Nächstes wird ein Verfahren zum Berechnen eines fehlenden Bewegungsbetrags beschrieben, der zum Erreichen des Grunds einer Bohrung in Bezug auf den Teil D fehlt, in dem sich die Geschwindigkeitswellenform während des Bohrvorgangs von der linearen Beschleunigung/Verzögerung in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus ändert, und auf den Teil C fehlt, in dem die lineare Beschleunigung/Verzögerung mit derselben Verzögerung wie die lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus durchgeführt wird, um den Unterschied in den fehlenden Bewegungsbeträgen zwischen den Teilen D und C zu erklären.
Zunächst kann der Bereich (Xd + Xc) des kurvenförmigen Teils des glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in dem Fall (dem Teil D), in dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung in eine kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung in einem glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus geändert wird, wie nachstehend berechnet werden, wobei
t0 einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem der glockenförmige Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus startet;
t1 einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung in einem glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in eine kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung geändert wird;
t2 einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem die aktuelle Position den Grund einer Bohrung in dem Fall erreicht, in dem eine lineare Beschleunigung/Verzögerung durchgeführt wird, ohne die vorhergehende lineare Beschleunigung/Verzögerung in einem glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung zum Zeitpunkt t1 zu ändern, und mit derselben Verzögerung wie die lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus;
t3 bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem die aktuelle Position den Grund der Bohrung in einem Fall erreicht, in dem die lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung zum Zeitpunkt t1 geändert wird;
Fc bezeichnet eine Geschwindigkeit, bei der die aktuelle Position den Grund der Bohrung erreicht, wenn die lineare Beschleunigung/Verzögerung im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in die kurvenförmige Beschleunigung/Verzögerung zum Zeitpunkt t1 geändert wird;
Fa bezeichnet eine Anweisungsgeschwindigkeit (eine Geschwindigkeit während der Bearbeitung mit konstanter Geschwindigkeit); und
Aa bezeichnet eine Beschleunigung im glockenförmigen Beschleunigungs-Verzögerungsmodus.
Die jeweiligen Werte werden wie nachstehend eingestellt.
Die Zeitkonstante t3-t1 des kurvenförmigen Teils wird durch Parameter eingestellt.
Die Zeitkonstante t1-t0 des kurvenförmigen Teils plus des linearen Teils wird durch Parameter eingestellt.
Die Anweisungsgeschwindigkeit Fa wird durch ein Programm angewiesen.
Der Gesamtbewegungsbetrag X wird durch ein Programm angewiesen.
Wenn die Funktion der Beschleunigung im Zeitbereich t3 - t1, beginnend von t1, wo das Wechseln des lineare Teil in den kurvenförmigen Teil des glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus mit einer Beschleunigung Null durchgeführt wird, durch A(T) angegeben wird, dann ist A(T) wie nachfolgend gegeben. $A (t) = (\frac{t}{t 3 - t 1} - 1) A a$
Die Geschwindigkeit Fc, wenn der lineare Teil im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus in den kurvenförmigen Teil geändert wird, ist nachfolgend angegeben. $F c = \frac{1}{2} A a \times (t 3 - t 1)$
Wenn die Funktion im Zeitbereich t3 - t1, beginnend von t1, wo das Wechseln des linearen Teils in den kurvenförmigen Teil des glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus mit einer Beschleunigung Null durchgeführt wird, durch F(T) angegeben wird, dann ist F(T) wie nachfolgend gegeben.
Wenn die Funktion von t1 (die Beschleunigung von Null beim geänderten Teil vom linearen Teil zum kurvenförmigen Teil im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus) bis t3-t1 im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus durch F(t) angegeben wird, dann wird F(t) wie nachfolgend erhalten. $F (t) = F c + \int (A (t)) d t = F c + \int (\frac{t}{(t 3 - t 1)} - 1) A a d t = \frac{1}{2} A a \times (t 3 - t 1) + (\frac{t^{2}}{2 (t 3 - t 1)} - t) A a$
Folglich ist der Bereich (Xc + Xd) des kurvenförmigen Teils im glockenförmigen Beschleunigungs-/Verzögerungsmodus, der erhalten wird, wenn sich die Beschleunigung/Verzögerung vom linearen Teil in den kurvenförmigen Teil ändert, wie nachfolgend gegeben. $\begin{matrix} (X c + X d) & = \int_{0}^{t 3 - t 1} F (t) d t = \int_{0}^{t 3 - t 1} (\frac{1}{2} A a \times (t 3 - t 1) + (\frac{t^{2}}{2 (t 3 - t 1)} - t) A a) d t \\ = \frac{1}{2} A a \times (t 3 - t 1) \times (t 3 - t 1) + (\frac{{(t 3 - t 1)}^{3}}{6 (t 3 - t 1)} - \frac{{(t 3 - t 1)}^{2}}{2}) A a \\ = \frac{{(t 3 - t 1)}^{2}}{6} A a \end{matrix}$
Als Nächstes wird der Bereich (Xc) vom linearen Beschleunigungs-/Verzögerungswechsel-Startpunkt P2 in dem Fall (dem Teil C), in dem die lineare Beschleunigung in einer Beschleunigungssteuerung aufrechterhalten wird, wie nachfolgend angegeben. $\frac{1}{2} \times F c \times (t 2 - t 1) = \frac{1}{4} \times A a \times (t 2 - t 1) (t 3 - t 1)$
Folglich kann Xd, der ein in 3 gezeigter fehlender Bewegungsbereich ist, wie nachstehend durch die obenstehenden Gleichungen (4) und (5) berechnet werden. $\begin{array}{l} (X c + X d) - X c \\ = \frac{{(t 3 - t 1)}^{2}}{6} \times A a - \frac{1}{4} \times A a \times (t 2 - t 1) (t 3 - t 1) \end{array}$
Die Beschleunigung Aa kann wie nachstehend durch Einsetzen der Anweisungsgeschwindigkeit Fa berechnet werden. $\begin{array}{l} F a - 2 F c = A a \times ((t 1 - t 0) - (t 3 - t 1)) \\ F a - A a (t 3 - t 1) = A a \times (2 t 1 - t 0 - t 3) \\ A a = - \frac{F a}{t 1 - t 0} \end{array}$
Fc kann wie nachfolgend durch Einsetzen der Zeit t2 berechnet werden. $F c = A a \times (t 2 - t 1)$
Folglich kann t2 wie nachstehend aus der obenstehenden Gleichung (2) berechnet werden. $\begin{array}{l} \frac{1}{2} A a (t 3 - t 1) = A a \times (t 2 - t 1) \\ t 2 = \frac{t 3 + t 1}{2} \end{array}$
Als Nächstes wird die Zeit, die durch diese Ausführungsformen reduziert wird, beschrieben.
Als das Bearbeitungsprogramm werden

M29 S1000;
G84z-100. r-20. F4000.;
G80;

t1

t0

t3

t1

Aus der obenstehenden Gleichung (9) folgt, wenn t0=0, dann t1 = 200, t3 = 232 und t2 = 216. Ferner gilt bezüglich der Beschleunigung Aa aus der obenstehenden Gleichung (7), dass Aa = Fa/t1 = 4000/(60 × 1000 × 200) = 0,000166 mm/ms².
Dann ergibt sich aus der obenstehenden Gleichung (6) der fehlende Bewegungsbereich Xd wie nachfolgend. $X d = \frac{0.000166 \times {(232 - 200)}^{2}}{6} - \frac{1}{4} \times 0.000166 \times (216 - 200) \times (232 - 200) = 0.00708 (m m^{2})$
Ferner ergibt sich die Zeit (td), die durch die Kompensation durch einen Genauigkeitskompensationsabschnitt zu addieren ist, wie nachfolgend. $td = Xd / Fa = 0.0708 ({mm}^{2}) / 4000 (mm / min) = 0.0000042 (min) = 0.106 (ms)$
Ferner ergibt sich die Zeit (tc), die durch einen Bohrungsgrund-Beschleunigungs-/Verzögerungserhaltungsabschnitt reduziert wird, wie nachfolgend angegeben. $tc = t3 - t2 = 232 - 216 = 16 (ms)$
Folglich ergibt sich eine insgesamt zu reduzierende Zeit (ta) wie nachfolgend angegeben. $ta = tc - td = 16.0 - 0.106 = 15.9 (msec)$

Claims

Numerische Steuerung, die einen Bohrvorgang zum Bohren eines Werkstücks durch Steuern einer ein Rotationswerkzeug rotierenden Spindel und einer das Rotationswerkzeug bewegenden Zugspindel steuert, wobei die numerische Steuerung umfasst: einen Verzögerungserhaltungsabschnitt,, der dann, wenn die Zugspindel von einem konstanten Geschwindigkeitszustand auf einen Stoppzustand während des Bohrvorgangs verzögert wird, einen glockenförmigen Verzögerungsmodus, der eine kurvenförmige Wellenform der Geschwindigkeit umfasst, vom konstanten Geschwindigkeitsmodus zu einem linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit, in dem die Zugspindel mit einer konstanten Rate verzögert wird, wählt, und eine lineare Verzögerung in einem Bereich vom linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit zu einem Stoppzustand derart ausführt, dass die Zugspindel mit derselben konstanten Rate wie im linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit verzögert wird.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Berechnungsabschnitt eines fehlenden Bewegungsbetrags, der dann, wenn die Zugspindel vom linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit zum Stoppzustand verzögert wird, einen fehlenden Bewegungsbetrag erhält, der dann, wenn die lineare Verzögerung vom linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit zum Stoppzustand durchgeführt wird, in Bezug auf den Bewegungsbetrag fehlen wird, der erreicht wird, wenn der glockenförmige Verzögerungsmodus vom linearen Teil der Wellenform der Geschwindigkeit zum Stoppzustand angewendet wird; und einen Genauigkeitskompensationsabschnitt, der die Bearbeitungsgenauigkeit kompensiert, indem der durch den Berechnungsabschnitt des fehlenden Bewegungsbetrags erhaltene fehlende Bewegungsbetrag angewiesen wird, bevor die Verzögerung aus dem konstanten Geschwindigkeitszustand durchgeführt wird.