DE102018009369A1

DE102018009369A1 - Numerisches steuergerät

Info

Publication number: DE102018009369A1
Application number: DE102018009369.8A
Authority: DE
Inventors: Kouji Sekimoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-06-06
Also published as: CN109884982A; CN109884982B; JP2019101926A; US20190171180A1; US10802464B2; JP6640822B2

Abstract

Das numerische Steuergerät steuert eine Werkzeugmaschine und führt ein Synchron-Gewindeschneiden auf einer Schneidefläche eines Werkstücks durch. Das numerische Steuergerät ermittelt auf der Basis eines ersten zulässigen Synchronisationsfehlers zwischen einer Drehung einer Spindel und Bewegung von jeder Achse eines Werkstückkoordinatensystems und einem Neigungswinkel einer Schneidefläche einen zweiten zulässigen Synchronisationsfehler zwischen einer Spindel und einer Vorschubachse und überwacht einen Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und der Vorschubachse auf der Basis eines zweiten zulässigen Synchronisationsfehlers, der ermittelt wurde.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein numerisches Steuergerät und insbesondere ein numerisches Steuergerät, das eine Funktion zum Ändern einer Schwelle eines zulässigen Synchronisationsfehlers in Bezug auf eine Spindel entsprechend einer Neigung einer Schneidefläche aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
Synchron-Gewindeschneiden („rigid tapping“) kann durchgeführt werden, wenn eine Gewindebohrung anzufertigen ist. Beim Synchron-Gewindeschneiden werden die Bewegung eines Werkzeugs durch eine Vorschubachse (Gewindeschneidachse) und die Drehung des Werkzeugs durch eine Spindel zum Durchführen des Schneidens miteinander synchronisiert (siehe beispielsweise japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2015-201968). Eine beliebige der drei Achsen der linearen Vorschubachse (das heißt Achse X, Y und Z) wird üblicherweise als Gewindeschneidachse beim Synchron-Gewindeschneiden verwendet. In diesem Fall ist, wenn das Synchron-Gewindeschneiden auf einer geneigten Schneidefläche durchgeführt wird, das Werkstück-Koordinatensystem geneigt, und somit wird das Gewindeschneiden in einer axialen Richtung orthogonal zur Schneidefläche durchgeführt. Beispielsweise wird, wie beispielhaft in 4 dargestellt, wenn das Synchron-Gewindeschneiden auf einer Fläche A eines Werkstücks 2 parallel zu einer XY-Ebene des Maschinenkoordinatensystems von den entsprechenden Flächen des Werkstücks durchgeführt wird, das Werkzeug 3 zum Durchführen der Bearbeitung entlang der Z-Achse bewegt.
Hingegen ist, wie beispielhaft in 5 dargestellt, wenn das Synchron-Gewindeschneiden auf einer Fläche B des Werkstücks 2 von den Flächen des Werkstücks 2 durchgeführt wird, die nicht parallel zu den Achsen des Maschinenkoordinatensystems ist, das Werkstück-Koordinatensystem X' Y' Z' geneigt in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystem, das Werkzeug 3 wird entlang der Z'-Achse bewegt (im Maschinenkoordinatensystem wird das Werkzeug entlang der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse bewegt) und somit wird die Bearbeitung durchgeführt.
Beim Synchron-Gewindeschneiden können, wenn ein Fehler in der Synchronisation zwischen den Achsen auftritt, ein Schaden am Werkzeug und ein Bruch des Schraubengewindes erfolgen. Somit wird zum Zeitpunkt des Gewindeschneidvorgang beim Synchron-Gewindeschneiden ein zulässiger Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und jeder der Gewindeschneidachsen vorab entlang des zulässigen Bewegungsfehlerbetrags zwischen den Gewindeschneidachsen definiert, und wenn der Fehler in der Synchronisation zwischen den Achsen den zulässigen Fehlerbetrag überschreitet, wird ein Alarm o. Ä. zum Anweisen des Stoppens der Bearbeitung erzeugt.
Wenn Synchron-Gewindeschneiden auf der in Bezug auf die Achse des Maschinenkoordinatensystems geneigte Werkstückfläche durchgeführt wird, wie in Bezug auf 5 dargestellt, erfolgt die Bewegung des Werkzeugs im Gewindeschneidvorgang durch synthetisierten Betrieb der drei Basisachsen im Maschinenkoordinatensystem. In Verfahren nach dem Stand der Technik ist jedoch der zuvor beschriebene zulässige Synchronisationsbetrag als ein Fehler definiert, der im Maschinenkoordinatensystem zulässig ist. Somit werden, wenn die Schneidefläche eines Werkstücks nicht in Bezug auf die Achse des Maschinenkoordinatensystems geneigt ist, Fehler von X-, Y- und Z-Achse in Bezug auf die Spindel und spezifizierte zulässige Synchronisationsfehlerschwellen (X_err, Y_err, Z_err) miteinander verglichen und es wird ein Ermitteln hiervon mit einem vordefinierten zulässigen Synchronisationsfehlerbetrag durchgeführt und es wird dadurch das Ermitteln ermöglicht, ob die zu erzeugende Gewindebohrung mit der gewünschten Genauigkeit ausgebildet ist oder nicht. Wenn die Schneidefläche eines Werkstücks in Bezug auf die Achse des Maschinenkoordinatensystems wiederum geneigt ist und wenn die zulässigen Synchronisationsfehlerschwellen zwischen der Spindel und jeder Achse gleich eingestellt sind, so dass sie miteinander übereinstimmen und somit diese Schwellen zum Ermitteln im Maschinenkoordinatensystem verwendet werden, kann nicht genau ermittelt werden, ob die gewünschte Genauigkeit beim Bearbeiten der geneigten Fläche gewährleistet ist oder nicht.
Es sei beispielsweise das Durchführen eines Synchron-Gewindeschneidens auf der Fläche B angenommen, die eine geneigte Fläche ist wie in 5 dargestellt. In 5 ist das Werkstück-Koordinatensystem X'Y'Z' in Bezug auf das Maschinenkoordinaten so geneigt, dass dieses mit der geneigten Fläche des Werkstücks (Fläche B) übereinstimmt, wobei die X'-Achse und die Y-Achse parallel zueinander sind und der Winkel zwischen der Z'-Achse und der Z-Achse 60° beträgt. In diesem Fall wird der Betrieb in der Richtung der Z'-Achse, die eine Gewindeschneidachse ist, ausschließlich entsprechend der Synthese der Betriebe der Z-Achse und der Z-Achse ermittelt. Hier dient, wenn die Einstellung (X_err, Y_err, Z_err) = (300, 300, 500) erfordert und die Fläche A wie in 4 dargestellt bearbeitet wird, die Z-Achse als Gewindeschneidachse, und wenn der Synchronisationsfehler 500 zwischen der Spindel und der Z-Achse nicht überschreitet, ist die entsprechende Bearbeitung zulässig und es kann bestätigt werden, dass eine gewünschte Genauigkeit gewährleistet ist. Wenn aber die Fläche B wie in 5 dargestellt bearbeitet wird, dient die Z'-Achse als Gewindeschneidachse und das Komponentenverhältnis der Z-Achse zum Bewegungsabstand in der Z'-Achse ist gleich im Vergleich zum Fall, in dem die Z-Achse die Gewindeschneidachse ist, so dass es, wenn der für die Z-Achse spezifizierte Synchronisationsfehler auf einer Istbasis angewendet wird, nicht möglich ist zu bestätigen, ob die Bearbeitung erfolgreich mit einer gewünschten Genauigkeit durchgeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen eines numerischen Steuergeräts, das ein Synchron-Gewindeschneiden mit Halten der gewünschten Genauigkeit, wenn eine Schneidefläche geneigt ist, durchführen kann.
Gemäß dem numerischen Steuergerät der vorliegenden Erfindung wird das zuvor beschriebene Probleme durch Bereitstellen einer Funktion zum automatischen Ändern der Schwelle eines zulässigen Synchronisationsfehlers in Bezug auf eine Spindel um ein Komponentenverhältnis von einzelnen Bewegungsachsen in Bezug auf einen Bewegungsabstand in einer Gewindeschneidrichtung, wenn das Synchron-Gewindeschneiden auf einer geneigten Fläche durchgeführt wird, gelöst.
Das numerische Steuergerät gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine, die eine zum Drehen eines Werkzeugs angepasste Spindel und wenigstens zwei zum Bewegen des Werkzeugs in Bezug auf ein Werkstück angepasste lineare Vorschubachsen umfasst. Das numerische Steuergerät ist zum Durchführen von Synchron-Gewindeschneiden auf einer Schneidefläche durch Bewegen des Werkzeugs in einer Gewindeschneiderichtung eingerichtet ist, so dass das Werkzeug vertikal zur Schneidefläche zeigt, die in Bezug auf wenigstens eine beliebige von Achsen eines Maschinenkoordinatensystems der Werkzeugmaschine geneigt ist, eingerichtet. Das numerische Steuergerät umfasst: eine zum Speichern eines vordefinierten ersten zulässigen Synchronisationsfehlers eingerichtete Parameterspeichereinheit, wobei der erste zulässige Synchronisationsfehler ein zulässiger Synchronisationsfehler zwischen einer Drehung der Spindel und einer Bewegung von jeder Achse eines Werkstückkoordinatensystems ist, wobei die Gewindeschneiderichtung auf eine beliebige der Achsen des Werkstück-Koordinatensystems eingestellt ist; eine zum Erfassen eines Neigungswinkels der Schneidefläche eingerichtete Vorverarbeitungseinheit; eine Einheit zum Ermitteln eines zulässigen Synchronisationsfehlers, eingerichtet zum Ermitteln eines zweiten zulässigen Synchronisationsfehlers auf der Basis des ersten zulässigen Synchronisationsfehlers und des Neigungswinkels, wobei der zweite zulässige Synchronisationsfehler ein zulässiger Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und der Vorschubachse ist; und eine zum Überwachen eines Synchronisationsfehlers zwischen der Spindel und der Vorschubachse auf der Basis des zweiten zulässigen Synchronisationsfehlers eingerichtete Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn das Synchron-Gewindeschneiden auf der geneigten Fläche durchgeführt wird, es möglich zu bestätigen, ob die gewünschte Genauigkeit während der Bearbeitung durch automatisches Ändern der Schwelle für den zulässigen Synchronisationsfehler in Bezug auf die Spindel um die Komponentenverhältnisse der einzelnen Bewegungsachsen in Bezug auf den Bewegungsabstand in der Gewindeschneidrichtung erzielt wird oder nicht.
Figurenliste

1 zeigt ein schematisches Hardwarekonfigurationsdiagramm zur Darstellung von Hauptabschnitten eines numerischen Steuergeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einer vom numerischen Steuergerät angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine.
2 zeigt ein schematisches Funktionsblockdiagramm des in 1 dargestellten numerischen Steuergeräts.
3 zeigt ein Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Berechnen eines zulässigen Synchronisationsfehlers.
4 zeigt ein Diagramm zum Erläutern von Gewindeschneiden ohne Ausgleichsfutter nach dem Stand der Technik.
5 zeigt ein Diagramm zum Erläutern von Synchron-Gewindeschneiden auf einer in Bezug auf ein Maschinenkoordinatensystem geneigte Schneidefläche.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein schematisches Hardwarekonfigurationsdiagramm, das Hauptabschnitte des numerischen Steuergeräts gemäß einer Ausführungsform und einer vom numerischen Steuergerät angetriebenen und gesteuerten Werkzeugmaschine darstellt.
Das numerische Steuergerät 1 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine Central Processing Unit (CPU) 11. Die CPU 11 ist ein zum Steuern des numerischen Steuergeräts 1 insgesamt ausgebildeter Prozessor. Die CPU 11 ist zum Lesen eines in einem ROM 12 gespeicherten Systemprogramms über einen Bus 20 und Steuern des numerischen Steuergeräts 1 insgesamt entsprechend dem Systemprogramm ausgebildet. Das numerische Steuergerät 1 umfasst ebenfalls eine zum Speichern von Informationen wie vorübergehende Berechnungsdaten und Teile von Daten zur Anzeige sowie verschiedenen von einem Bediener über eine Anzeige/MDI-Einheit 70, die später beschrieben ist, eingegebenen Teilen von Daten ausgebildete RAM-Einheit 13.
Das numerische Steuergerät 1 umfasst ferner einen nichtflüchtigen Speicher 14, der als Speichereinheit ausgebildet ist, dessen Speicherzustand erhalten bleibt, selbst wenn eine Stromquelle des numerischen Steuergeräts 1 ausgeschaltet wird, indem beispielsweise eine Reserveversorgung durch eine Batterie (nicht dargestellt) erfolgt. Der nichtflüchtige Speicher 14 kann zum Speichern eines über eine Schnittstelle 15 gelesenen NC-Programms und von über die Anzeige/MDI-Einheit 70, die später beschrieben ist, eingegebenen NC-Programmen und ferner Speichern von Teilen von Daten umfassend Bearbeitungsbedingungen wie einen zulässigen Synchronisationsfehler ausgebildet sein. Das im nichtflüchtigen Speicher 14 in Verwendung gespeicherte Programm u. Ä. kann in der RAM-Einheit 13 bereitgestellt werden. Das ROM 12 kann ebenfalls zum Speichern verschiedener Systemprogramme zum Ausführen von Prozessen in Bezug auf einen zum Erzeugen und Bearbeiten des NC-Programms erforderlichen Bearbeitungsmodus und anderen erforderlichen Prozessen (umfassend ein Systemprogramm eine Funktion zum Ändern des zulässigen Synchronisationsfehlers) ausgebildet sein.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden des numerischen Steuergeräts 1 und einer externen Vorrichtung 72 wie ein Adapter. Das NC-Programm und verschiedene Parameter können aus der externen Vorrichtung 72 gelesen werden. Ebenfalls kann das im numerischen Steuergerät 1 bearbeitete NC-Programm in einer externen Speichereinheit (nicht dargestellt) über die externe Vorrichtung 72 gespeichert werden. Das numerische Steuergerät 1 umfasst ferner ein programmierbares Maschinensteuergerät (Programmable Machine Controller, PMC) 16. Das PMC 16 ist zum Ausgeben eines Signals auf der Basis eines im numerischen Steuergerät 1 enthaltenen Sequenzprogramms an ein Peripheriegerät (beispielsweise ein Stellglied wie eine Roboterhand zum Werkzeugwechsel) der Werkzeugmaschine über eine Ein-/Ausgabe-(E/A-)Einheit 17 zum Steuern des Peripheriegeräts. Das PMC 16 ist ferner zum Empfangen von Signalen von verschiedenen Schaltern o. Ä. eines an einem Gehäuse der Werkzeugmaschine angeordneten Bedienfelds, Durchführen der erforderlichen Signalverarbeitung als Reaktion auf die empfangenden Signale und anschließend Senden der Signale an die CPU 11 ausgebildet.
Die Anzeige/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabevorrichtung, die eine Anzeige, eine Tastatur u. Ä. umfasst. Eine Schnittstelle 18 empfängt Befehle und Daten von der Tastatur der Anzeige/MDI-Einheit 70 und sendet die Befehle und Daten an die CPU 11. Eine Schnittstelle 19 ist mit dem Bedienfeld 71 verbunden, das einen zum manuellen Antreiben der einzelnen Achsen verwendeten manuellen Impulsgeber o. Ä. umfasst.
Der Achssteuerkreis 30 zum Steuern von Achsen der Werkzeugmaschine ist zum Empfangen eines Achsbewegungsbefehlbetrags von der CPU 11 und Ausgeben eines Achsbefehls an einen Servoverstärker 40 ausgebildet. Der Servoverstärker 40 ist zum Empfangen des Achsbefehls und Antreiben eines zum Bewegen der Achsen der Werkzeugmaschine ausgebildeten Servomotors 50 ausgebildet. Ein Positions-/Geschwindigkeitssensor ist im Servomotor 50 für die Achsen integriert und Positions-/Geschwindigkeitsrückmeldesignale vom Positions-/Geschwindigkeitssensor werden an einen Achssteuerkreis 30 rückgemeldet, so dass eine Regelung der Position und Geschwindigkeit erfolgt. Das Hardwarekonfigurationsdiagramm von 1 beschreibt lediglich einen Achssteuerkreis 30, einen Servoverstärker 40 und einen Servomotor 50; die Zahl von diesen entspricht jedoch tatsächlich der der in den zu einzelnen zu steuernden Systemen gehörenden Werkzeugmaschinen angeordneten Vorschubachsen. Beispielsweise umfasst bei einer Maschine zum Synchron-Gewindeschneiden, die eine geneigte Fläche eines Werkstücks bearbeiten kann, die Maschine zum Synchron-Gewindeschneiden eine Drehzahl zum Veranlassen eines Werkzeugs zum vertikalen Zeigen zur geneigten Fläche des dem Synchron-Gewindeschneiden unterzogenen Werkstücks zusätzlich zu linearen Achsen (wenigstens zwei Achsen) zum Bewegen des Werkstücks und des Werkstücks in Bezug zueinander, so dass die Achssteuerkreise 30, die Servoverstärker 40 und die Servomotoren 50 in so großer Zahl wie die Gesamtzahl dieser Achsen bereitgestellt werden.
Der Spindelsteuerkreis 60 ist zum Empfangen eines an eine Fertigungsmaschine gerichteten Spindeldrehbefehls und Ausgeben eines Spindelgeschwindigkeitssignals an einen Spindelverstärker 61 ausgebildet. Der Spindelverstärker 61 ist zum Empfangen dieses Spindelgeschwindigkeitssignals und Veranlassen des Spindelmotors 62 der Fertigungsmaschine zum Drehen mit einer befohlenen Drehzahl und Antreiben des Werkzeugs ausgebildet. Ein Positionscodierer 63 ist mit dem Spindelmotor 62 gekoppelt, der Positionscodierer 63 ist zum Ausgeben eines Rückmeldeimpulses in Synchronisation mit der Drehung der Spindel ausgebildet und der Rückmeldeimpuls wird von der CPU 11 gelesen.
2 zeigt ein schematisches Funktionsblockdiagramm zur Darstellung von Hauptabschnitten des numerischen Steuergeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn ein Systemprogramm zum Erzielen einer Störungsvermeidungsfunktion der vorliegenden Erfindung im in 1 dargestellten numerischen Steuergerät 1 ausgeführt ist.
Die in 2 dargestellten Funktionsblöcke werden von der CPU 11 des in 1 dargestellten numerischen Steuergeräts 1 zum Ausführen der Steuerfunktion der Werkzeugmaschine und des Systemprogramms für die Funktion zum Ändern des zulässigen Synchronisationsfehlers und Steuern der Vorgänge der einzelnen Einheiten des numerischen Steuergeräts 1 ausgeführt. Das numerische Steuergerät 1 dieser Ausführungsform umfasst eine Befehlsanalyseeinheit 100, eine Vorverarbeitungseinheit 110, eine Servosteuereinheit 120, eine Spindelsteuereinheit 130, eine Einheit zum Ermitteln des zulässigen Synchronisationsfehlers 140 und eine Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150. Es ist ebenfalls eine Parameterspeichereinheit 210 im nichtflüchtigen Speicher 14 angeordnet, wobei die Parameterspeichereinheit 210 zum Speichern eines von einem Bediener spezifizierten zulässigen Synchronisationsfehlers zwischen der Spindel und der Vorschubachse ausgebildet ist. Der in der Parameterspeichereinheit 210 gespeicherte zulässige Synchronisationsfehler der einzelnen Vorschubachsen ist als ein zulässiger Synchronisationsfehler in einem Werkstück-Koordinatensystem spezifiziert. Die in der Parameterspeichereinheit 210 gespeicherten zulässigen Synchronisationsfehler der einzelnen Vorschubachsen können vorab vom Bediener über die Anzeige/MDI-Einheit 70 o. Ä. spezifiziert werden.
Die Befehlsanalyseeinheit 100 liest im im nichtflüchtigen Speicher 14 gespeicherten NC-Programm 200 enthaltene Befehlsblöcke, analysiert die Befehlsblöcke, die gelesen wurden, und erzeugt Befehlsdaten zum Antreiben der zu steuernden (vom Servomotor 50 angetriebenen) Vorschubachse und der zu steuernden (vom Spindelmotor 62 angetriebenen) Spindel.
Die Vorverarbeitungseinheit 110 ist zum Ausführen bekannter Interpolationsverarbeitung und Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitung auf der Basis der Befehlsdaten, die von der Befehlsanalyseeinheit 100 erzeugt wurden, ausgebildet und gibt die Daten, an denen die Verarbeitung durchgeführt wurde, an die Servosteuereinheit 120 und die Spindelsteuereinheit 130 aus. Ebenfalls ermittelt, wenn die Steuerung der Vorschubachse und der Spindel, die zum Durchführen vorgesehen ist, für das Synchron-Gewindeschneiden auf der geneigten Fläche durchgeführt wird, die Vorverarbeitungseinheit 110 einen Neigungswinkel des Werkstück-Koordinatensystems X' Y' Z' in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystem XYZ auf der Basis der Neigung o. Ä. der Drehachse und und gibt den Neigungswinkel, der ermittelt wurde, an die Einheit zum Ermitteln des zulässigen Synchronisationsfehlers 140 aus. Es können verschiedene Schemata als Verfahren für die Vorverarbeitungseinheit 110 zum Ermitteln des Neigungswinkels zusätzlich zu dem auf der Basis der Neigung der Drehachse betrachtet werden, beispielsweise ein Schema, bei dem eine Bezugsebene definiert wird und eine Neigung in Bezug auf die Bezugsebene als Neigungswinkel definiert wird, und es kann ein beliebiges geeignetes Schema verwendet werden, sofern es sich um ein Verfahren zum Definieren des Neigungswinkels handelt, das eindeutig den Neigungswinkel der Neigungsfläche des Werkstücks ermitteln kann.
Die Servosteuereinheit 120 und die Spindelsteuereinheit 130 steuern jeweils den Servomotor 50 und den Spindelmotor 62, welche die zu steuernden Achsen antreiben, auf der Basis der von der Vorverarbeitungseinheit 110 empfangenen Daten. Die Servosteuereinheit 120 und die Spindelsteuereinheit 130 sind ebenfalls zum Ausgeben der Positionen der einzelnen Motoren ausgebildet, die vom Servomotor 50 und Spindelmotor 62 an die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 rückgemeldet werden. Obgleich in 2 weggelassen sind die Servosteuereinheit 120 und der Servomotor 50 in der Anzahl der zu steuernden Vorschubachsen vorhanden.
Die Einheit zum Ermitteln des zulässigen Synchronisationsfehlers 140 ist zum Ermitteln des tatsächlich im Maschinenkoordinatensystem verwendeten zulässigen Synchronisationsfehlers auf der Basis des zulässigen Synchronisationsfehlers zwischen der Spindel und den Vorschubachsen (die Achsen von X-, Y- und Z-Achse in dieser Ausführungsform), der vorab in der Parameterspeichereinheit 210 spezifiziert wird, und eines Neigungswinkels des Werkstück-Koordinatensystems X' Y' Z' in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystem XYZ, der von der Vorverarbeitungseinheit 110 empfangen wurde, und Ausgeben des ermittelten zulässigen Synchronisationsfehlers zur Verwendung im Maschinenkoordinatensystem an die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 ausgebildet.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Berechnen des im Maschinenkoordinatensystem von der Einheit zum Ermitteln des zulässigen Synchronisationsfehlers 140 verwendeten zulässigen Synchronisationsfehlers ist nachfolgend in Bezug auf 3 beschrieben.
3 zeigt beispielhaft das Maschinenkoordinatensystem XYZ und ein in Bezug auf das Maschinenkoordinatensystem geneigtes Werkstück-Koordinatensystem X'Y'Z'. In Bezug auf 3 wird das Werkstück-Koordinatensystem durch Drehen des Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel α um die Z-Achse und ferner Drehen des gedrehten Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel β um die gedrehte Y-Achse (Y'-Achse) ermittelt. Ferner ist die Z'-Achse als Gewindeschneidachse definiert. Zu diesem Zeitpunkt kann, wenn der Bewegungsvektor der Gewindeschneidachse als Vektor p gegeben ist, der Betrag der Änderung von jeder Achse zum Zeitpunkt des Gewindeschneidvorgangs in Bezug auf die geneigte Fläche durch den folgenden Ausdruck (1) ausgedrückt werden: $(| \vec{X} |, | \vec{Y} |, | \vec{Z} |) = | \vec{p} | (sin β cos α, sin β sin α, cos β)$
Hier kann das Komponentenverhältnis von jeder Vorschubachse in Bezug auf den Bewegungsabstand in der Gewindeschneidrichtung zum Zeitpunkt des auf der geneigten Fläche durchgeführten Gewindeschneidprozesses vom Ausdruck (1) erfasst werden. Dementsprechend kann, wenn der Synchronisationsfehler in Bezug auf die Spindel in der Gewindeschneidrichtung als E_t gegeben ist und der zulässige Synchronisationsfehler zwischen den einzelnen Achsen des Maschinenkoordinatensystems gemäß den Komponentenverhältnissen der entsprechenden Vorschubachsen in Bezug auf E_t verteilt ist, der zulässige Synchronisationsfehler zwischen jeder Spindel und jeder Vorschubachse (X_err, Y_err, Z_err) durch den folgenden Ausdruck (2) ausgedrückt werden: $(X_{e r r}, Y_{e r r}, Z_{e r r}) = E_{t} (sin β cos α, sin β sin α, cos β)$
Ferner kann, falls die zulässigen Synchronisationsfehler zwischen einer Spindel und jeder Vorschubachse, wenn das Komponentenverhältnis von jeder Vorschubachse in Bezug auf den Bewegungsabstand in der Gewindeschneidrichtung 100 % ist (Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur X-Achse, Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur Y-Achse und Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur Z-Achse), jeweils als E_x, E_y und E_z gegeben sind, der zulässige Synchronisationsfehler unter Berücksichtigung der Komponentenverhältnisse von einzelnen Vorschubachsen durch den folgenden Ausdruck (3) ausgedrückt werden: $(X_{e r r}, Y_{e r r}, Z_{e r r}) = (E_{x} sin β cos α, E_{y} sin β sin α, cos β)$
Die Ausdrücke (2) und (3) variieren entsprechend der Achse der Drehmitte und somit weist jeder dieser Ausdrücke sechs Variationen auf. Falls beispielsweise zulässige Synchronisationsfehler zwischen einer Spindel und jeder der Vorschubachsen, wenn das Werkstück-Koordinatensystem durch Drehen des Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel α um die Z-Achse und ferner Drehen des gedrehten Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel β um die gedrehte Z-Achse (X'-Achse) (Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur X-Achse, Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur Y-Achse und Gewindeschneiden in einer Richtung parallel zur Z-Achse) ermittelt wird, jeweils als E_x, E_y, E_z sind, kann der zulässige Synchronisationsfehler unter Berücksichtigung der Komponentenverhältnisse von einzelnen Vorschubachsen durch den folgenden Ausdruck (4) ausgedrückt werden: $(X_{e r r}, Y_{e r r}, Z_{e r r}) = (E_{x} sin β sin α, E_{y} sin β cos α, E_{z} cos β)$
Wenn beispielsweise Synchron-Gewindeschneiden auf der in 5 dargestellten geneigten Fläche B durchgeführt wird und wenn der zulässige Synchronisationsfehler (E_x, E_y, E_z) vorab auf (300, 300, 500) eingestellt wird und das Werkstück-Koordinatensystem durch Drehen des Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel α = 90° um die Z-Achse und ferner Drehen des gedrehten Maschinenkoordinatensystems um den Werkstück-Koordinatensystem-Drehwinkel β = 60° um die gedrehte X-Achse (X'-Achse) ermittelt wird, ist der zulässige Synchronisationsfehler (X_err, Y_err, Z_err) unter Berücksichtigung der Komponentenverhältnisse von einzelnen Achsen (260, 0, 250) gemäß dem Ausdruck (4).
Die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 überwacht die jeweils von der Servosteuereinheit 120 und der Spindelsteuereinheit 130 erfassten Positionen der Spindel und von jeder der Vorschubachsen und prüft, ob der Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und jeder der Vorschubachsen im Bereich des von der Einheit zum Ermitteln des zulässigen Synchronisationsfehlers 140 ermittelten zulässigen Synchronisationsfehlers liegt. Die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 erzeugt einen Alarm o. Ä., wenn der Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und jeder Vorschubachse den zulässigen Synchronisationsfehler überschreitet. Das numerische Steuergerät 1 zeigt, wenn die Erzeugung des Alarms erfasst wurde, den Alarm an der Anzeige/MDI-Einheit 70 an und kann die Ausführung des NC-Programms 200 (Synchron-Gewindeschneiden) stoppen. Die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 kann die Vorschubachse, deren zulässiger Synchronisationsfehler gleich Null ist, vom Synchronisationsfehler-Überwachungsobjekt ausschließen. Alternativ kann durch Einstellen eines kleinsten zulässigen Synchronisationsfehlers vorab für jede Vorschubachse die Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit 150 die Vorschubachse überwachen, um zu prüfen, ob der Synchronisationsfehler im vom kleinsten zulässigen Synchronisationsfehler definierten Bereich liegt.
Es wurde zwar zuvor die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben; die vorliegende Erfindung ist aber nicht auf die zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann in verschiedenen Modi mit gegebenenfalls daran durchgeführten Änderungen ausgeführt werden.

Claims

Numerisches Steuergerät zum Steuern einer Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine eine zum Drehen eines Werkzeugs angepasste Spindel und wenigstens zwei zum Bewegen des Werkzeugs in Bezug auf ein Werkstück angepasste lineare Vorschubachsen umfasst, wobei das numerische Steuergerät zum Durchführen von Synchron-Gewindeschneiden auf einer Schneidefläche durch Bewegen des Werkzeugs in einer Gewindeschneiderichtung eingerichtet ist, so dass das Werkzeug vertikal zur Schneidefläche zeigt, wobei die Schneidefläche in Bezug auf wenigstens eine beliebige von Achsen eines Maschinenkoordinatensystems der Werkzeugmaschine geneigt ist, und wobei das numerische Steuergerät umfasst: eine zum Speichern eines vordefinierten ersten zulässigen Synchronisationsfehlers eingerichtete Parameterspeichereinheit, wobei der erste zulässige Synchronisationsfehler ein zulässiger Synchronisationsfehler zwischen einer Drehung der Spindel und einer Bewegung von jeder Achse eines Werkstückkoordinatensystems ist, wobei die Gewindeschneiderichtung auf eine beliebige der Achsen des Werkstück-Koordinatensystems eingestellt ist; eine zum Erfassen eines Neigungswinkels der Schneidefläche eingerichtete Vorverarbeitungseinheit; eine Einheit zum Ermitteln eines zulässigen Synchronisationsfehlers, eingerichtet zum Ermitteln eines zweiten zulässigen Synchronisationsfehlers auf der Basis des ersten zulässigen Synchronisationsfehlers und des Neigungswinkels, wobei der zweite zulässige Synchronisationsfehler ein zulässiger Synchronisationsfehler zwischen der Spindel und der Vorschubachse ist; und eine zum Überwachen eines Synchronisationsfehlers zwischen der Spindel und der Vorschubachse auf der Basis des zweiten zulässigen Synchronisationsfehlers eingerichtete Synchronisationsfehler-Überwachungseinheit.