DE102019204862A1

DE102019204862A1 - Steuerung für eine werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102019204862A1
Application number: DE102019204862.5A
Authority: DE
Inventors: Kenta Yamamoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US11086284B2; CN110347113A; JP6864025B2; JP2019185780A; US20190310600A1

Abstract

Es wird eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine bereitgestellt, die in der Lage ist, Späne zu zerkleinern und die Bearbeitung durch Schneiden korrekt durchzuführen, ohne einen sogenannten Nachbearbeitungsprozess zu verwenden. Eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine umfasst: eine Oszillationsbefehlserzeugungseinheit, die einen Oszillationsbefehl erzeugt, um ein Werkstück und ein Werkzeug zu veranlassen, relativ zueinander in einer radialen Richtung des Werkstücks auf der Grundlage einer Oszillationsbedingung zu oszillieren; eine Bewegungsbefehlserzeugungseinheit, die einen Bewegungsbefehl erzeugt, um das Werkstück und das Werkzeug zu veranlassen, sich relativ zueinander zum Gewindeschneiden des Werkstücks zu bewegen; einen Addierer, der den Oszillationsbefehl und den Bewegungsbefehl hinzufügt; und eine Bestimmungseinheit, die vorausbestimmt, ob der Oszillationsbefehl dem Bewegungsbefehl hinzugefügt werden soll, wobei der Addierer gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit einen überlagerten Befehl ausgibt, der so konfiguriert ist, dass er eine oder mehrere Arten von Maschinenbearbeitungsmustern umfasst, die eine beliebige Anzahl von einem Gesamtbewegungsbefehl mit dem hinzugefügten Oszillationsbefehl und eine beliebige Anzahl von einem Gesamtbewegungsbefehl ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl kombinieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die zum Gewindeschneiden verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die in der Lage ist, Späne, die während des Gewindeschneidens anfallen, effizient zu zerkleinern.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wird das Gewindeschneiden mit verschiedenen Verfahren durchgeführt. In vielen Fällen wird eine Werkzeugmaschine mit mehreren Achsen zum Gewindeschneiden mittels koordinierter Bewegung der mehreren Achsen eingesetzt. Ein solches Gewindeschneiden wird durch maschinelles Bearbeiten einer Oberfläche eines kreiszylindrischen Werkstücks mittels Drehen in einem spiralförmigen Muster realisiert. Diese Drehbearbeitung wird auf der Oberfläche des kreiszylindrischen Werkstücks wiederholt durchgeführt. Auf diese Weise wird schließlich eine Gewindenut 10 mit ausreichender Tiefe gebildet, wie in 6 gezeigt, um die Bearbeitung einer ganzen Schraube 12 fertigzustellen.
7 zeigt einen Zustand, in dem die Drehbearbeitung durchgeführt wird. Wie durch P in 7 gezeigt, wird die Gewindenut 10 durch mehrfaches Schneiden mit einem Schneidwerkzeug 16 entlang einem vorgegebenen Pfad 10a (Position der Gewindenut 10) auf dem Werkstück 14 in ein Werkstück 14 geschnitten. 9 zeigt einen Zustand unmittelbar nach Beginn des Schneidens, in dem die Gewindenut 10 flach ist. Durch mehrfaches Wiederholen des Schneidens wird die Gewindenut 10 so ausgebildet, dass sie eine große Tiefe aufweist (siehe 6), um die Bildung der Schraube 12 als fertiges Teil abzuschließen. Wie in 9 gezeigt, ist der Pfad 10a auch auf der Rückseite des Werkstücks 14 vorhanden. Der Pfad 10a auf der Rückseite wird der Einfachheit halber durch gestrichelte Linien dargestellt. In 7 ist zur Darstellung der Natur des Pfades 10a der Pfad 10a der Einfachheit halber mit der gleichen Linie wie die Gewindenut 10 gezeichnet.
In 7 wird das Werkstück 14 an einer Spindelachse 18 befestigt und dreht sich. Das Werkstück 14 dreht sich in einer Weise, wie durch den kreisförmigen Pfeil C dargestellt, der als Pfeil um die Spindelachse 18 gezeichnet ist. Eine sich drehende Koordinatenachse, die durch den Pfeil C angezeigt wird, wird als eine C-Achse bezeichnet. Mit anderen Worten entspricht die C-Achse den Winkelkoordinaten, die einen Winkel um die Spindelachse angeben.
Das Schneidwerkzeug 16 bewegt sich entlang des Pfades 10a auf der Oberfläche des sich drehenden Werkstücks 14 zur maschinellen Bearbeitung der Gewindenut 10 durch Schneiden. Um dies zu erreichen, muss sich das Schneidwerkzeug 16 entlang einer Z-Achse (siehe 7) als Koordinatenachse bewegen, die sich in Längsrichtung des Werkstücks 14 synchron zur Drehung des Werkstücks 14 in der C-Achsenrichtung erstreckt. Ein Pfeil Z zeigt die Richtung einer Z-Koordinatenachse (im Nachfolgenden als Z-Achse bezeichnet) an.
Durch eine solche Bewegung des Schneidwerkzeugs 16 in Richtung der Z-Achse wird die Gewindenut 10 mit einem sogenannten Spiralmuster zur Schraube 12 geschnitten. Wenn sich das Schneidwerkzeug 16 schnell in die Z-Achsenrichtung bewegt, folgt die Gewindenut 10 einem steileren Spiralmuster. Wenn sich das Schneidwerkzeug 16 langsam in der Z-Achsenrichtung bewegt, folgt die Gewindenut 10 einem flacheren Spiralmuster.
Wie zuvor beschrieben, wird das Schneiden mehrmals durchgeführt. Zunächst wird die Gewindenut 10 mit einer geringen Tiefe ausgebildet. Nach mehrmaligem Wiederholen des Schneidens wird die Gewindenut 10 derart geformt, dass sie eine größere Tiefe aufweist. Genauer gesagt, wird das Schneidwerkzeug 16 so gesteuert, dass sich das Schneidwerkzeug 16 durch jeden Schneidvorgang allmählich in Richtung einer X-Koordinatenachse (siehe 7) senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks 14 bewegt, um das Werkstück 14 an einer nach und nach tieferen Position zu schneiden. Ein Pfeil X gibt die X-Koordinatenachsenrichtung an (im Nachfolgenden als eine X-Achse bezeichnet). Mit einer solchen Steuerung wird folglich die Bildung der Schraube 12, wie in 7 gezeigt, endgültig abgeschlossen.
Beim zuvor erwähnten Gewindeschneiden müssen die Späne auch ordnungsgemäß zerkleinert werden. Um dies zu erreichen, wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen. So offenbart beispielsweise das Patentdokument 1 ein Verfahren, das eine Vorrichtung zum Gewindeschneiden mittels eines mehrfach durchgeführten Schneidvorgangs betrifft. Gemäß diesem Verfahren wird die Bewegung einer Antriebsachse mit Schwingungen überlagert, um verschiedene Schwingungsphasenverschiebungswerte zwischen den Schneidvorgängen festzulegen. Das Patentdokument 1 besagt, dass diese Vorrichtung durch die Vibrationen eine Zerkleinerung der Späne ermöglicht, indem eine Vibrationsphase bei jedem Schneidvorgang in geeigneter Weise eingestellt wird.
Patentdokument 2 offenbart eine Vorrichtung, die Mittel umfasst, die in radialer Richtung eines Werkstücks hin und her bewegende Vibrationen verursachen, und Vibrationseinstellmittel, die ein Vibrationsmuster für jeden Schneidvorgang mit den hin und her bewegenden Vibrationen so einstellen, dass ein bereits durch einen anderen Schneidvorgang bearbeiteter Teil teilweise in einem durch einen vorbestimmten Schneidvorgang zu bearbeitenden Teil miteinbezogen wird. Das Patentdokument 2 besagt, dass bei dieser Konfiguration die beim Schneiden anfallenden Späne zerkleinert werden.

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5851670
Patentdokument 2: Internationale PCT-Veröffentlichungs-Nr. WO 2016/056526

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
8 zeigt das im zuvor erwähnten Patentdokument 2 beschriebene Gewindeschneiden. 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A an einem Spitzenabschnitt des Schneidwerkzeugs 16 der 7. In 8, die den Bereich zeigt, ist die C-Achse eine Koordinatenachse, die sich in einer Richtung erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht zur Zeichnung verläuft. Die X-Achse und die Z-Achse erstrecken sich in die in 7 gezeigten Richtungen. Wie in 8 gezeigt, führt auch das Schneidwerkzeug 16 eine hin und her bewegende Bewegung entlang der X-Achse in Erwiderung auf einen Geschwindigkeitsbefehl für die X-Achse durch. Diese Bewegung entspricht einer Oszillation 19 (siehe 8). In 8 geben P1, P2 und P3 entsprechende Positionen auf der X-Achse an. Die Bezugszeichen P1, P2 und P3 geben die Positionen auf dem Werkstück 14 in einer radialen Richtung an. Wie in 7 gezeigt, dreht sich das Werkstück 14 um die Spindelachse 18 als eine Drehachse, und P1, P2 und P3 zeigen auch die Positionen in der radialen Richtung aus Sicht der Spindelachse 18 als Mittelpunkt an. Die Bezugszeichen P1, P2 und P3 entsprechen jenen in 9 und dienen dazu, die Übereinstimmung zwischen den radialen Positionen in 9 leichter zu verstehen.
Durch Aufbringen der Oszillation 19 der 8 bewegt sich das Werkstück 16 zwischen der Position P1 und der Position P2 vor und zurück. Somit wird an einigen Stellen das Werkstück 14 bis zur Position P2 geschnitten. Eine ursprünglich vorgesehene Position der Gewindenut 10 zur Realisierung der Schraube 12 ist mit B gekennzeichnet. Die Oszillation 19 in der X-Achsenrichtung wird durch Ein- und Ausschneiden erzeugt. Beim Einschneiden wird eine Oszillation in einer Richtung erzeugt, in der das Schneidwerkzeug 16 näher an das Werkstück 14 gelangt. Beim Heraus- oder Ausschneiden wird eine Oszillation in einer Richtung aufgebracht, in der sich das Schneidwerkstück 16 weiter von dem Werkstück 14 wegbewegt. Insbesondere wird die Gewindenut 10 durch das Einschneiden auf eine vorgegebene Tiefe geschnitten.
9 zeigt eine Ansicht entlang der Richtung eines Pfeils D der 8. Da diese Ansicht entlang des Pfeils D erfolgt, ist die Z-Achse eine Achse, die sich statt der C-Achse in einer Richtung senkrecht zu der Zeichnung erstreckt. Die C-Achse ist eine Drehkoordinatenachse, sodass sie eigentlich eine Koordinatenachse sein sollte, die sich bogenförmig erstreckt. Jedoch kann die C-Achse in einem engen Bereich, wie in 8 gezeigt, im Wesentlichen linearen Koordinaten angenähert werden, wie in 9 gezeigt.
Wenn sich das Schneidwerkzeug 16, wie in 9 gezeigt, gemäß Patentdokument 2 in einer Maschinenbearbeitungsrichtung bewegt (Z-Achsenrichtung), wird eine Oszillationsbewegung in der Z-Achsenrichtung (radialen Richtung des Werkstücks 14), wie zuvor beschrieben, durchgeführt. Wie mit Bezug auf 8 beschrieben, ist diese Oszillation 19 eine Oszillation zwischen der Position P1 und der Position P2. Die Oszillation 19 bewegt sich am Werkstück 14 allmählich zu einer tieferen Position. Insbesondere bewegt sich die Oszillation 19 nach und nach auf eine niedrigere Position in radialer Richtung des Werkstücks 14. Eine solche Bewegung ist auch in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, ist die Oszillation 19, die zum ersten Mal bei der maschinellen Bearbeitung durch Schneiden angewandt wird (als erster Pfad bezeichnet), eine Oszillation zwischen der Position P1 und der Position P2. Wie aus der 9 ersichtlich ist, bewegt sich die Oszillation 19, die zum zweiten Mal bei der maschinellen Bearbeitung durch Schneiden verwendet wird (als zweiter Pfad bezeichnet), zu einer tieferen Position. Dabei wird hinsichtlich der Oszillation 19 entlang des zweiten Pfades die Phase dieser Oszillation 19 derart eingestellt, dass ein Teil, der bereits durch einen anderen Schneidevorgang (erster Pfad) bearbeitet wurde, teilweise in einem Teil, der durch einen Schneidvorgang bearbeitet werden soll (zweiter Pfad), miteinbezogen ist. Diese Teile sind durch J in 9 gekennzeichnet.
Patentdokument 2 besagt, dass als Ergebnis des Vorstehenden, die Späne zerkleinert werden können, indem das Schneidwerkzeug durch den Raum geführt wird, in dem das Schneiden beendet wurde. Wie zuvor beschrieben, offenbart das Patentdokument 2 die Durchführung einer Hin- und Her-Bewegung in der der radialen Richtung des Werkstücks 14 (eine später beschriebene Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 ist zur Erzeugung für einen Oszillationsbefehl für eine solche Bewegung verantwortlich). Das Patentdokument 2 offenbart die Einstellung eines Schwingungsmusters für jeden Schneidprozess der die Hin- und Her-Bewegung umfasst, sodass ein Teil, der bereits durch einen anderen Schneidprozess bearbeitet wurde, teilweise in einem Teil vorhanden ist, der durch einen vorgegebenen Schneidprozess bearbeitet werden soll (die später beschriebene Oszillationsbewegungserzeugungseinheit 104 ist für die Erzeugung eines Oszillationsbefehls für eine solche Bewegung verantwortlich). Wie zuvor beschrieben, können gemäß der Erfindung des Patentdokuments 2 die Späne bei der Bearbeitung durch Schneiden entlang des zweiten Pfads und der nachfolgenden Pfade zerkleinert werden.
Bei dem herkömmlichen Verfahren, in dem eine solche Schwingung beim Gewindeschneiden verwendet wird, kann diese Schwingung jedoch einen Einfluss auf die Form eines durch die maschinelle Bearbeitung gebildeten Produkts haben. Dadurch war es erforderlich, eine Bearbeitung durch Schneiden ohne Oszillation als Endbearbeitung stets entlang eines Endpfades durchzuführen, sodass sehr wahrscheinlich die Bearbeitung durch Schneiden sehr komplex wird. Daher wurde tendenziell ein längerer Zeitaufwand für die maschinelle Bearbeitung beobachtet.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehenden Problems konzipiert, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, Späne zu zerkleinern, und die in der Lage ist, eine maschinelle Bearbeitung durch korrektes Schneiden ohne die Verwendung eines sogenannten Endbearbeitungsverfahrens durchzuführen.
Als Ergebnis weitreichender Studien zu diesem Problem haben die vorliegenden Erfinder eine Idee konzipiert, dass durch einen im Voraus durchgeführten Einschnitt vor der Implementierung einer normalen maschinellen Bearbeitung durch Schneiden (gewindeschneiden) die Späne beim anschließenden Gewindeschneiden automatisch beim Durchführen eines Schneidwerkzeugs durch den Schnitt zerkleinert werden. Auf der Grundlage dieser Idee haben die Erfinder die vorliegende Erfindung wie folgt verwirklicht.
(1) Die vorliegende Erfindung stellt eine Steuerung (beispielsweise die später beschriebene Steuerung 100) für eine Werkzeugmaschine bereit, die zum Gewindeschneiden von einem Werkstück (zum Beispiel dem später beschriebenen Werkstück 214) verwendet wird, indem ein Werkzeug (beispielsweise das später beschriebene Werkzeug 216) in einer Drehachsenrichtung synchron zur Drehung des Werkstücks mehrmals bewegt wird und gleichzeitig in einer radialen Richtung geschnitten wird, wobei die Steuerung umfasst: eine Oszillationsbefehlserzeugungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104), die einen Oszillationsbefehl erzeugt, um zu bewirken, dass das Werkstück und das Werkzeug relativ zueinander in der radialen Richtung des Werkstücks auf der Grundlage einer Oszillationsbedingung schwingen; eine Bewegungsbefehlserzeugungseinheit, die einen Bewegungsbefehl erzeugt, um zu bewirken, dass sich das Werkstück und das Werkzeug zum Gewindeschneiden des Werkstücks relativ zueinander bewegen; einen Addierer (beispielsweise die später beschriebene Steuereinheit 108), die den Oszillationsbefehl und den Bewegungsbefehl hinzufügt; und eine Bestimmungseinheit (beispielsweise die später beschriebene Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102), die vorausbestimmt, ob der Oszillationsbefehl zu dem Bewegungsbefehl hinzugefügt werden soll, wobei der Addierer gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit einen überlagerten Befehl ausgibt, der konfiguriert ist, um eine oder mehrere Arten von Maschinenbearbeitungsmustern zu umfassen, die eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls mit dem hinzugefügten Oszillationsbefehl und eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl kombinieren.
Folglich weist der Oszillationsbefehl die gleiche Phase für jedes Schneiden in der radialen Richtung auf, wodurch es möglich ist, die Späne wirksam zu zerkleinern. Die Späne können in einem Prozess, der keine Schwingung verwendet, sowie in einem Prozess, der eine Schwingung verwendet, zerkleinert werden.
(2) In der unter Punkt (1) beschriebenen Steuerung kann die Bestimmungseinheit ein Maschinenbearbeitungsprogramm für das Gewindeschneiden an dem Werkstück prüfen und bestimmen, ob der Oszillationsbefehl dem Bewegungsbefehl hinzugefügt werden soll.
(3) In der unter Punkt (1) oder (2) beschriebenen Steuerung kann die Bestimmungseinheit einen Befehl ausgeben, der sich aus dem Gesamtbewegungsbefehl und dem hinzugefügten Oszillationsbefehl zusammensetzt, bis ein Einschnitt, der durch die relative Schwingung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks erfolgt, den Boden einer Gewindenut als Ziel des Gewindeschneidens erreicht, und einen Befehl ausgeben, der sich aus dem Gesamtbewegungsbefehl ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl zusammensetzt, nachdem der Schnitt durch die relative Schwingung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks den Boden der Gewindenut als Ziel des Gewindeschneidens erreicht hat.
(4) In der gemäß einem der Punkte (1) bis (3) beschriebenen Steuerung kann die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit den Oszillationsbefehl derart erzeugen, dass ein bereits durch einen Schneidprozess maschinell bearbeiteter Teil in jedem Schneidprozess mit Oszillation fehlt, und das Werkstück und das Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks relativ zueinander schwingen.
(5) In der gemäß einem der Punkte (1) bis (4) beschriebenen Steuerung kann die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit den Oszillationsbefehl zum Aufbringen einer Schwingung mit einer Oszillationsfrequenz erzeugen, die durch Multiplizieren der Drehzahl der Spindelachse mit einer vorgegebenen Konstante erhalten wird, um das Werkstück zu drehen.
(6) In der gemäß einem der Punkte (1) bis (5) beschriebenen Steuerung kann die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit den Oszillationsbefehl derart erzeugen, dass mit fortschreitendem Gewindeschneiden am Werkstück die Amplitude der relativen Schwingung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks für jeden Pfad größer wird.
(7) In der gemäß einem der Punkte (1) bis (6) beschriebenen Steuerung kann die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit den Oszillationsbefehl derart erzeugen, dass mit fortschreitendem Gewindeschneiden am Werkstück ein Versatz der Startposition der relativen Schwingung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks für jeden Pfad größer wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch einen Einschnitt im Voraus möglich, die Späne während der maschinellen Bearbeitung durch Schneiden zu zerkleinern. Die Späne können ohne oszillierende Bewegung zerkleinert werden, sodass die Qualität einer Bearbeitungsfläche nicht durch die Oszillation beeinträchtigt wird.
Figurenliste

1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerung für eine Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 zeigt eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer normalen Gewindeschneidbewegung nach dem Einschneiden darstellt, die eine relative Oszillation zwischen einem Werkstück und einem Schneidwerkzeug gemäß einer Oszillation in radialer Richtung des Werkstücks gemäß der ersten Ausführungsform verwendet;
3 zeigt eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel einer Schneidebewegung darstellt, die keine Oszillation entlang einem vierten bis sechsten Pfad verwendet, gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform;
4 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels einer Gewindeschneidbewegung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
5 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels einer Gewindeschneidbewegung gemäß einer dritten Ausführungsform;
6 zeigt die Ansicht eines Gewindes, das durch Gewindeschneiden gebildet wird;
7 zeigt eine erläuternde Ansicht, wie das Gewindeschneiden zur Bildung des Gewindes durchgeführt wird;
8 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereiches A in 4 und ist eine erläuternde Ansicht, die das Gewindeschneiden mit einer Oszillation in der X-Achsenrichtung darstellt, d.h. eine relative Oszillation zwischen einem Werkstück und einem Schneidwerkzeug und eine Oszillation in radialer Richtung des Werkstücks; und
9 zeigt eine erläuternde Ansicht des Gewindeschneidens entlang der Richtung eines Pfeils D in 5, das die Oszillation in der X-Achsenrichtung verwendet, d.h., die relative Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug und die Oszillation in radialer Richtung des Werkstücks.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei der Beschreibung der zweiten und nachfolgenden Ausführungsform werden die Beschreibungen der Konfigurationen, die der ersten Ausführungsform entsprechen, weggelassen.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerung 100 für eine Werkzeugmaschine gemäß der Ausführungsform darstellt. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Steuerung 100 eine Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten eines Oszillationsbefehls 102, eine Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104, einen Addierer 106, eine Steuereinheit 108 und eine Bewegungsbefehlserzeugungseinheit (nicht dargestellt). Die Steuerung 100 ist eine Steuerung für eine Werkzeugmaschine, die zum Gewindeschneiden an einem Werkstück verwendet wird, in dem ein Werkstück in einer Drehachsenrichtung synchron zur Drehung des Werkstücks mehrmals bewegt wird, während in radialer Richtung ein Einschnitt erfolgt. Diese Steuerung 100 kann ein sogenannter Servoregler sein. Diese Strukturen der Steuerung 100 können gebildet werden, indem Programme, die die jeweiligen Bewegungen durch diese Strukturen beschreiben, und eine CPU zur Ausführung dieser Programme verwendet werden. Die Steuerung 100 kann als Computer ausgebildet sein. Eine CPU in diesem Computer kann Programme ausführen, die die jeweiligen Funktionen dieser Strukturen der Steuerung 100 beschreiben, um die Strukturen zu realisieren.
Die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102 empfängt ein Bearbeitungsprogramm von außerhalb, und bestimmt, ob ein Oszillationsbefehl auf einen Bewegungsbefehl angewendet werden soll. In der Ausführungsform wird das Bearbeitungsprogramm überprüft, um zu bestimmen, ob das Anwenden der Oszillation auf die maschinelle Bearbeitung durch Schneiden in diesem Bearbeitungsprogramm einen nachteiligen Einfluss auf die Qualität einer Endbearbeitungsfläche hat. Wenn also davon ausgegangen wird, dass diese maschinelle Bearbeitung beendet ist und die Anwendung der Oszillation einen Einfluss auf die Bearbeitungsfläche mit der Oszillation verursacht, die einen negativen Einfluss auf eine Maschinenbearbeitungsqualität hat, wird bestimmt, dass die Oszillation nicht angewendet werden soll. Dann gibt eine später beschriebene Steuereinheit mit einem Addierer den überlagerten Befehl aus, der angibt, dass der Oszillationsbefehl nicht angewendet werden soll. Wird davon ausgegangen, dass das Anwenden der Oszillation auf die maschinelle Bearbeitung durch Schneiden keinen negativen Einfluss auf die Endbearbeitung (die Qualität der Bearbeitungsfläche) eines Werkszeugs 214 hat, wird bestimmt, dass die Oszillation auf den Bewegungsbefehl angewendet werden soll. Anschließend gibt die später überschriebene Steuereinheit mit dem Addierer den überlagernden Befehl aus, der angibt, dass der Oszillationsbefehl angewendet werden soll.
Das Bearbeitungsprogramm ist ein Programm, dass die Bewegung bei der Bearbeitung durch Drehen am Werkstück 214 beschreibt. Somit ist es durch Überprüfung des Bearbeitungsprogramms möglich, zu bestimmen, ob die Anwendung eines Oszillationsbefehls auf einen Bewegungsbefehl für die Bewegung bei der Bearbeitung durch Schneiden einen Einfluss auf die Endbearbeitungsfläche hat. Das Maschinenprogramm kann der Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102 über verschiedene Schnittstellen zugeführt werden. In der Darstellung der 1 wird das Maschinenprogramm der Steuerung 100 extern zugeführt. Alternativ kann das Bearbeitungsprogramm in der Steuerung 100 gespeichert werden.
Die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102 kann durch Verwenden eines Programmes, das die vorstehende Bewegung beschreibt, einer CPU zum Ausführen des Programms und einer Eingabeschnittstelle zum Eingeben des Bearbeitungs-Programms gebildet werden. Wie zuvor beschrieben, ist das Bereitstellen dieser Eingabeschnittstelle nicht immer erforderlich, wenn das Bearbeitungsprogramm in der Steuerung 100 gespeichert wird.
Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer anderen Bearbeitungsbewegung als der Endbearbeitung diese Bearbeitungsbewegung so festgelegt wird, dass sie keinen Einfluss auf die Endbearbeitungsfläche hat, und der überlagerte Befehl zur Anwendung einer Oszillation ausgegeben wird. Folglich kann entlang eines Gewindeschneidpfads, während dem Aufbringen der Oszillation, ein Schnitt durchgeführt werden. Wenn es wahrscheinlich ist, dass die Endbearbeitungsfläche, wie bei der Endbearbeitung, negativ beeinflusst wird, wird der überlagerte Befehl ausgegeben, um keine Oszillation anzuwenden. Dadurch ist es möglich, die Bearbeitung entlang des Gewindeschneidpfads ohne Oszillation durchzuführen.
Die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 erzeugt einen Oszillationsbefehl, der einen Bewegungsbefehl für jede Achse des Gewindeschneidens des Werkstücks 114 überlagert. Die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 empfängt eine Oszillationsbedingung von außerhalb und erzeugt einen Oszillationsbefehl gemäß der Oszillationsbedingung. Die Oszillationsbedingung kann den Zyklus (Frequenz), die Amplitude, die Phase usw. der Schwingung umfassen. Die Oszillation kann beispielsweise in Form einer Sinuswelle aufgebracht werden. Indes ist auch ein beliebiges zyklisches Signal, wie beispielsweise ein dreieckiges Wellensignal anwendbar. Die Oszillationsbedingung kann über eine vorbestimmte Eingabeschnittstelle eingegeben werden. So kann beispielsweise ein Anwender die Oszillationsbedingung über eine Tastatur oder eine Maus eingeben. Alternativ kann die Oszillationsbedingung von einem anderen Computer über eine vorbestimmte Kommunikationsschnittstelle eingegeben werden.
Die Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabe eines Oszillationsbefehls gesteuert wird. Das Nichtausgeben des Oszillationsbefehls kann das Ausgeben eines Signals mit einem Wert „0“ als Oszillationsbefehl, das Ausgeben eines Signals, das angibt, dass keine Oszillation angewendet wird, usw. umfassen. Die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 kann auch durch Verwenden eines Programms, das die Bewegung durch die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 beschreibt, und eine CPU zur Ausführung des Programms gebildet werden. Die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 kann auch eine vorbestimmte Schnittstelle für die Eingabe einer Oszillationsbedingung umfassen.
Der Addierer 106 empfängt den vorstehenden Bewegungsbefehl (zugeteilten Befehl), der von einer Oszillationsbefehlserzeugungseinheit (nicht dargestellt) oder einer Steuerung höherer Ordnung zugeführt wird. Dieser Bewegungsbefehl ist ein Bewegungsbefehl, der einer Vorrichtung (Steuerung 100) zugeteilt wird, zu der der Addierer 106 gehört, und somit wird er als zugeteilter Befehl bezeichnet. Beispielsweise kann die Steuerung höherer Ordnung einen Bewegungsbefehl nur für einen Motor 120 aus dem Bearbeitungsprogramm extrahieren, dass von einer gesamten Fertigungsanlage ausgeführt werden soll, und den extrahierten Bewegungsbefehl zuteilen. Der Addierer 106 subtrahiert einen Positionsrückkopplungswert, der von dem Motor 120 übertragen wird, von diesem Bewegungsbefehl (zugeteilt Befehl) und gibt eine Positionsabweichung aus, die aus der Subtraktion der Steuereinheit 108 resultiert. Auf diese Weise ist es möglich, eine sogenannte Positionsrückkopplungssteuerung durchzuführen.
Die Steuereinheit 108 erzeugt einen Befehl zum Ansteuern des Motors 120 in Erwiderung auf die eingegebene Positionsabweichung und gibt den erzeugten Befehl an den Motor 120 aus. Auf der Grundlage dieses Befehls wird der Motor 120 für ein Schneidwerkzeug angetrieben, um das Schneidwerkzeug relativ zum Werkstück zu bewegen.
Genauer gesagt ist die Steuereinheit 108 der vorliegenden Ausführungsform derart ausgebildet, dass sie einen Addierer umfasst, und gibt gemäß einem Bestimmungsergebnis durch die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102 einen überlagerten Befehl aus, der konfiguriert ist, um eine oder mehrere Arten von Maschinenbearbeitungsmustern zu umfassen, die eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls mit dem hinzugefügten Oszillationsbefehl und eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl kombinieren.
Eine der Eigenschaften der Steuerung 100 gemäß dieser Ausführungsform ist, dass zum Zerkleinern von Spänen, die beim Gewindeschneiden anfallen, das Werkstück 214 und ein Schneidwerkzeug 216 in radialer Richtung des Werkstücks 214 zum Schneiden relativ zueinander schwingen, wodurch somit ein normales Gewindeschneiden durchgeführt werden kann.
2 zeigt, wie das Gewindeschneiden in der Ausführungsform durchgeführt wird. 2 zeigt eine Ansicht des Werkstücks 214 aus einer ähnlichen Richtung wie der Richtung der 6, die das herkömmliche Verfahren zeigt. Wie in 9, erstreckt sich die Z-Achse in einer Richtung senkrecht zur Zeichnung. Wie in 9, wird die Oszillation in der X-Achsenrichtung aufgebracht und das Schneidwerkzeug 216 bewegt sich in die Z-Achsenrichtung. Insbesondere verläuft eine Maschinenbearbeitungsrichtung, wie in 9 gezeigt, parallel zur C-Achse. Die in der Z-Achsenrichtung aufgebrachte Oszillation ist eine Oszillation, in der radialen Richtung des Werkstücks 214 und eine relative Oszillation zwischen dem Werkstück 214 und dem Schneidwerkzeug 216.
Wie in 9 gezeigt, erfolgt die Bearbeitung in 2 in wiederum auf das wiederholte Schneiden am Werkstück 214 mit dem Schneidwerkzeug 216. Im Gegensatz zur 9 wird jedoch ein bearbeiteter Teil, der aus einem anderen Schneidprozess (erster Pfad 220) resultiert, in einem Teil, der durch einen Schneidprozess (zweiter Pfad 222) bearbeitet werden soll, nicht miteinbezogen (siehe 2).
Wie in 2 gezeigt, wird die maschinelle Bearbeitung mit der vorgenannten Schwingung in X-Achsenrichtung beispielweise entlang des ersten Pfades 220, des zweiten Pfades 222 und des dritten Pfades 224 mehrmals durchgeführt. Nach jeder maschinellen Bearbeitung wird die Schnitttiefe größer. Bei der Bearbeitung durch Schneiden entlang des ersten Pfades 220 erreicht die Schneidbewegung beispielsweise eine Tiefe 226. Bei der Bearbeitung durch Schneiden entlang des zweiten Pfades 222 erreicht die Schneidbewegung eine Tiefe 228. Bei der Bearbeitung durch Schneiden entlang des dritten Pfades 224 erreicht die Schneidbewegung eine Tiefe 230. Die Oszillationsbedingungen, wie beispielsweise die Amplitude werden für jeden Einschnitt, der eine Oszillation verwendet, derart festgelegt, dass jeder Schneidpfad von der Oberfläche des Werkstücks 214 in radialer Richtung weiter nach außen positioniert wird. Dadurch ist es möglich, die Späne in jedem Schneidschritt, der die Oszillation verwendet, zu zerkleinern. Wie zuvor beschrieben, wird in der Ausführungsform die Schneidbewegung fortgesetzt, während die Oszillation auf die maschinelle Bearbeitung angewendet wird, bei der die Verwendung der Oszillation keinen Einfluss auf eine Endbearbeitungsfläche hat. Diese Bewegung wird bis unmittelbar vor dem Auftreten eines negativen Einflusses auf die Endbearbeitungsfläche fortgesetzt. Im Falle der 2 bestimmt die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102, dass die Anwendung der Oszillation bei der Schneidbewegung entlang eines vierten Pfades, der tiefer als der dritte Pfad 224 ist, einen negativen Einfluss auf die Endbearbeitungsfläche hat. In 2 ist die Endbearbeitungsfläche mit dem Bezugszeichen 232 gekennzeichnet.
Somit bestimmt, wie in der Darstellung der 2 gezeigt, die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102, keine Oszillation entlang des vierten Pfades anzuwenden. Genauer gesagt gibt die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102 den überlagerten Befehl aus, der angibt, dass ein Oszillationsbefehl bei der Bearbeitung durch Schneiden entlang des vierten Pfades nicht überlagert werden soll. Folglich gibt die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 keinen Oszillationsbefehl aus (oder gibt einen Oszillationsbefehl mit einem Wert „0“ aus). In diesem Fall wird ein Bewegungsbefehl (zugeteilter Befehl) an den Motor 120 ohne die Verwendung einer Oszillation ausgegeben.
Folglich wird die Bearbeitung durch Schneiden entlang des vierten Pfades (nicht dargestellt) am Werkstück 214 durchgeführt, um die Endbearbeitungsfläche 232 zu bilden. Durch die Bearbeitung durch Schneiden entlang der Pfade von dem ersten Pfad 220 bis zum dritten Pfad 224 wurde bereits ein Schnitt durchgeführt. Obwohl die Oszillation nicht auf den vierten Pfad selbst angewendet wird, können Späne dennoch zerkleinert werden. In der Ausführungsform kann als Folge des Fehlens einer Oszillation im letzten vierten Pfad als Pfad für die Endbearbeitung die resultierende Bearbeitungsfläche mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Gemäß dem Stand der Technik wird immer eine Oszillation aufgebracht. Dies erfordert eine präzise Bearbeitung durch Schneiden zur Endbearbeitung. Im Gegensatz dazu ist es gemäß der Ausführungsform nicht erforderlich, dass diese Nachbearbeitung separat durchgeführt wird, um eine schnellere Bearbeitung durch Schneiden zu erzielen.
Gemäß der Ausführungsform umfasst die maschinelle Bearbeitung „einen ersten Schritt zur Durchführung eines Schnitts mit Oszillation“ und „einen nachfolgenden Schritt, der nach dem Durchführen des Schnitts zur Bearbeitung einer Gewindenut ohne Oszillation durchgeführt wird“, die getrennt durchgeführt werden. Somit können durch das Vorhandensein des bereits erfolgten Schnitts, selbst bei einer Endbearbeitung durch Schneiden einer Gewindenut (ohne Oszillation) die Späne noch immer zerkleinert werden und eine Bearbeitungsfläche mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Wenn gemäß der Ausführungsform die Endbearbeitungsfläche negativ beeinflusst wird, wird die Bearbeitung durch Schneiden ohne die Verwendung einer Oszillation durchgeführt. Dadurch ist es möglich, die Steuerung 100 zu realisieren, die eine Bearbeitung durch Schneiden ohne Einfluss durch eine Maschinenbearbeitungsbedingung oder ein Bearbeitungsverfahren zum Schneiden erzielt.
3 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels der Schneidbewegung, die keine Oszillation verwendet, entlang des vierten bis sechsten Pfads gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 gezeigt, erfolgt das Schneiden ohne Oszillation entlang des vierten Pfads derart, dass ein Teil enthalten ist, der bereits in einem Schneidschritt mit Oszillation entlang des ersten Pfades bearbeitet wurde. (Obwohl es nur notwendig ist, einen Teil miteinzubeziehen, wird in Wirklichkeit, wie in 3 gezeigt, der bereits bearbeitete Teil mit einer vorgegebenen Größe oder größer miteinbezogen, und dies gilt auch für den fünften und den sechsten Pfad). In ähnlicher Weise wird das Schneiden ohne Oszillation entlang des fünften Pfads durchgeführt, um einen Teil miteinzubeziehen, der bereits in dem Schneidschritt mit Oszillation entlang des zweiten Pfades bearbeitet wurde; und das Schneiden ohne Oszillation entlang des sechsten Pfades wird durchgeführt, um einen Teil miteinzubeziehen, der bereits beim Schneiden mit Oszillation entlang des dritten Pfades bearbeitet wurde. Dadurch ist es möglich, die Späne bei einem beliebigen Schneidschritt ohne Oszillation entlang des vierten bis sechsten Pfades zu zerkleinern.
[Zweite Ausführungsform]
4 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels der Gewindeschleifbewegung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich hinsichtlich der Kombination des Schneidens mit Oszillation und des Schneidens ohne Oszillation. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden eine Schneidbewegung mit relativer Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks und eine Schneidbewegung ohne Oszillation abwechselnd durchgeführt. Genauer gesagt, wird das Schneiden mit Oszillation, wie in 4 gezeigt, entlang ungeradzahliger Pfade, d. h. des ersten Pfades 320, des dritten Pfades 324 und des fünften Pfades 328, durchgeführt; und das Schneiden ohne Oszillation wird entlang geradzahliger Pfade (d. h. des zweiten Pfades 322, des vierten Pfades 326 und des sechsten Pfades 330) durchgeführt. Somit bestimmt die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ob ein Oszillationsbefehl einem Bewegungsbefehl überlagert werden soll, sodass ein Schneiden mit Oszillation und ein Schneiden ohne Oszillation abwechselnd in dieser Reihenfolge beim Gewindeschneiden wiederholt werden, und gibt einen überlagerten Befehl aus.
Wie in 4 gezeigt, wird das Schneiden ohne Oszillation entlang des zweiten Pfades 322 durchgeführt, um einen Teil miteinzubeziehen, der bereits in dem Schneidschnitt mit Oszillation entlang des ersten Pfades 320 maschinell bearbeitet wurde. (Obwohl es nur erforderlich ist, einen Teil miteinzubeziehen, ist in Wirklichkeit, wie in 4 gezeigt, der bereits bearbeitete Teil mit einer vorbestimmten Größe oder Größe miteinbezogen, und dies gilt auch für den vierten Pfad 326 und den sechsten Pfad 330.) In ähnlicher Weise wird das Schneiden ohne Oszillation entlang des vierten Pfades 326 durchgeführt, um einen Teil miteinzubeziehen, der bereits in dem Schneidschritt mit Oszillation entlang des dritten Pfades 324 bearbeitet wurde; und das Schneiden ohne Oszillation entlang des sechsten Pfades 330 wird durchgeführt, indem ein Teil miteinbezogen wird, der bereits in dem Schneidschritt mit Oszillation entlang des fünften Pfades 328 maschinell bearbeitet wurde. Dadurch ist es möglich, die Späne in einem beliebigen Schneidschritt ohne Oszillation entlang des zweiten Pfades 322, des vierten Pfades 326 und des sechsten Pfades 330 zu zerkleinern.
Wie in der ersten Ausführungsform umfasst jeder Schneidschritt mit Oszillation keinen Abschnitt, der bereits durch einen anderen Schneidschritt mit Oszillation bearbeitet wurde. Für jeden Schneidschritt mit Oszillation werden die Oszillationsbedingungen, wie die Amplitude, derart festgelegt, dass jeder Schneidpfad von der Oberfläche des Werkstücks 214 in radialer Richtung weiter außen positioniert ist. Auch dadurch ist es möglich, die Späne bei jedem Schneidschritt mit Oszillation zu zerkleinern.
[Dritte Ausführungsform]
5 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Beispiels der Gewindeschneidbewegung gemäß einer dritten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform lediglich hinsichtlich der Kombination des Schneidens mit Oszillation und des Schneidens ohne Oszillation. In der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Schneidbewegungen mit relativer Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks und zwei Schneidbewegungen ohne Oszillation durchgeführt, und anschließend wird eine Schneidbewegung mit Oszillation und eine Schneidbewegung ohne Oszillation durchgeführt. Somit bestimmt die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ob ein Oszillationsbefehl einem Bewegungsbefehl überlagert werden soll, um das Gewindeschneiden so durchzuführen, und gibt einen überlagerten Befehl aus.
Wie in 5 gezeigt wird das Schneiden ohne Oszillation entlang des dritten Pfades 424 durchgeführt, um einen Teil miteinzubeziehen, der bereits in dem Schneidschritt mit Oszillation entlang des ersten Pfades 420 maschinell bearbeitet wurde. (Obwohl es nur erforderlich ist, einen Teil miteinzubeziehen, wird in Wirklichkeit, wie in 5 gezeigt, der bereits bearbeitete Teil mit einer vorbestimmten Größe oder größer miteinbezogen, und dies gilt auch für den vierten Pfad 426 und den sechsten Pfad 430.) In ähnlicher Weise wird das Schneiden ohne Oszillation entlang des vierten Pfades 426 durchgeführt, um einen Abschnitt miteinzubeziehen, der bereits beim Schneiden mit Oszillation entlang des zweiten Pfades 422 maschinell bearbeitet wurde; und das Schneiden ohne Oszillation entlang des sechsten Pfades 430 wird durchgeführt, um einen Abschnitt miteinzubeziehen, der bereits beim Schneiden mit Oszillation entlang des fünften Pfades 428 maschinell bearbeitet wurde. Dadurch ist es möglich, die Späne beim Schneiden ohne Oszillation entlang des dritten Pfades 424 oder des vierten Pfades 426 oder des sechsten Pfades 430 zu zerkleinern.
Wie in der ersten Ausführungsform umfasst das Schneiden ohne Oszillation keinen Abschnitt, der bereits durch einen anderen Schneidprozess mit Oszillation bearbeitet wurde. Für jedes Schneiden mit Oszillation werden die Oszillationsbedingungen, wie beispielsweise die Amplitude, derart festgelegt, dass jeder Schneidpfad von der Oberfläche des Werkstücks 214 in radialer Richtung weiter außen positioniert ist. Dadurch ist es möglich, die Späne in jedem Schneidschritt mit Oszillation zu zerkleinern.
Während zuvor die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurde, zeigt die vorstehende Ausführungsform lediglich konkrete Beispiele für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung sollte sich nicht auf die vorgenannte Ausführungsform beschränken. Verschiedene Änderungen an der vorliegenden Erfindung sind innerhalb eines Bereichs, der nicht vom Gegenstand der Erfindung abweicht, möglich. Alle diese Änderungen sind auch im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
So kann beispielsweise ohne Einschränkung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Kompensation der Schneidbewegung mit relativer Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks (Oszillationsbewegung) und der Schneidbewegung ohne Oszillation (Nicht-Oszillationsbewegung) konzeptionell durch die folgende Formel (1) ausgedrückt werden.
[Formel] $\begin{array}{l} ((O s z i l l a t i o n s b e w e g u n g) \times m 1 + (N i c h t - O s z i l l a t i o n s b e w e g u n g) \times n 1) + ((O s z i l l a t i - \\ o n s b e w e g u n g)) \times m 2 + (N i c h t - O s z i l l a t i o n s b e w e g u n g) \times n 2) + \dots \dots + ((O s z i l l a t i o n s - \\ b e w e g u n g)) \times m L + (N i c h t - O s z i l l a t i o n s b e w e g u n g) \times n L) \end{array}$
[In der obigen Formel (1) stellen m1 bis mL und n1 bis nL jeweils die Anzahl der Wiederholungen und eine ganze Zahl von 1 bis L dar.]
Mit anderen Worten, wie in der obigen Formel (1) gezeigt, wird ein überlagerter Befehl so ausgegeben, dass das Gewindeschneiden konfiguriert ist, um ein oder mehrere Arten von Bearbeitungsmustern zu umfassen, die eine beliebige Anzahl des Schneidens mit relativer Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks (Gesamtbewegungsbefehl mit hinzugefügtem Oszillationsbefehl, und eine beliebige Anzahl des Schneidens ohne Oszillation (Gesamtbewegungsbefehl ohne hinzugefügten Oszillationsbefehl) kombinieren (beispielsweise (Oszillationsbewegung x m1 + (Nicht-Oszillationsbewegung) x n1, usw. in der obigen Formel (1)), wodurch verschiedene Kombinationen von Bearbeitungsmustern möglich sind. Es sind auch andere Kombinationen für das Gewindeschneiden möglich, bei denen mindestens ein Schneidvorgang mit relativer Oszillation zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug in radialer Richtung des Werkstücks und mindestens ein Schneidvorgang ohne Oszillation abwechselnd in dieser Reihenfolge wiederholt werden.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Oszillation beispielsweise in der Form einer Sinuswelle aufgebracht. Indes kann jede zyklische Wellenform, wie beispielsweise eine rechteckige Welle oder dreieckige Welle, verwendet werden. In der vorstehenden Konfiguration, die als ein Beispiel beschrieben wird, wird während der Bearbeitung durch Schneiden mit Oszillation ein Startpunkt in der X-Achsenrichtung derart verschoben (d. h., ein Versatz erhöht), dass das Schneiden in der Reihenfolge von dem ersten Pfad 220, dem zweiten Pfad 222 bis zum dritten Pfad 224 allmählich tiefer verläuft. Das Erhöhen eines Versatzes für jeden Pfad bedeutet, dass ein Startpunkt näher am Mittelpunkt des Werkstücks 214 positioniert wird, um eine größere Tiefe von der Oberfläche des Werkstücks 214 zu erzielen.
Indes kann die Steuerung so erfolgen, dass für jeden Pfad eine Amplitude in der X-Achsenrichtung allmählich erhöht wird, ohne einen Startpunkt zu verschieben. Diese Steuerung wird aus dem Grund durchgeführt, weil es durch Erhöhen der Amplitude für jeden Pfad möglich ist, dass die Bearbeitung durch Schneiden schrittweise bis zu einer größeren Tiefe erfolgt. Die hierin erwähnte „größere Tiefe“ bedeutet eine tiefere Position in radialer Richtung des Werkstücks 214, weiter weg von der Oberfläche des Werkstücks 214 und näher an der Spindelachse 218.
In dem Beispiel, das in der vorstehenden Ausführungsform beschrieben wurde, wird eine Oszillation der Bewegung des Schneidwerkzeugs 216 hinzugefügt. Indes umfasst die Ausführungsform auch einen Fall, in dem die Oszillation auf das Werkstück 214 aufgebracht wird. Die Oszillation kann auch auf eine andere Achse aufgebracht werden. Die in der Ausführungsform beschriebene Oszillation ist eine Oszillation zwischen dem Werkstück 214 und dem Schneidwerkzeug 216. Solange diese Oszillation in radialer Richtung des Werkstücks 214 aufgebracht wird, kann die Oszillation durch jede Achse realisiert werden.
Die vorstehende Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass die Oszillation eine Sinuswellenform annimmt. Indes ist jede Wellenform anwendbar, solange sie eine zyklische Wellenform ist und eine Frequenz (Zyklus) in der Wellenform definiert werden kann.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde eine Oszillationsfrequenz als eine optionale Frequenz beschrieben. Alternativ kann die Oszillationsfrequenz durch Multiplizieren der Drehzahl (Drehzyklus) einer Spindelachse mit einer vorbestimmten Konstante erhalten werden (oder Dividieren dieser Drehzahl (Drehzyklus) durch die Konstante). Wenn die Drehfrequenz der Spindelachse eines Werkstücks MHz ist (Drehzyklus ist 1/ms), kann beispielsweise die Oszillationsfrequenz (Zyklus) eine Frequenz von 1/(n x m) Hertz sein (oder sie kann ein Zyklus von 1/(n x m) Sekunden sein). Hier sind n und m positive ganze Zahlen. Durch Einstellen der Oszillationsfrequenz durch Multiplizieren der Frequenz (Anzahl der Umdrehungen) der Spindelachse mit einer vorbestimmten Konstante (ganze Zahl) auf diese Weise, ist es möglich, die Späne auf eine konstante Länge zu zerkleinern. Die Oszillationsfrequenz kann bei der Multiplikation der Frequenz (Anzahl der Umdrehungen) der Spindelachse mit einer Konstanten eingestellt werden, indem ein Anwender veranlasst wird, einen optionalen Wert als Oszillationsbedingung einzustellen (siehe 1) und den Sollwert an die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 auszugeben. Das Einstellen der Oszillationsfrequenz bei der Multiplikation der Drehzahl der Spindelachse mit der vorgegebenen Konstante, um das Werkstück 214 zu drehen, wird als „Synchronisieren der Schwingungsfrequenz mit der Spindelachse“ bezeichnet.
In der vorstehenden Ausführungsform wechselt die Oszillationsbefehlserzeugungseinheit 104 zwischen zwei Arten der maschinellen Bearbeitung wie folgt: zuerst erfolgt die Bearbeitung durch Schneiden zur Bildung eines Schnitts mit Oszillation; und anschließend erfolgt die Bearbeitung durch Schneiden ohne das Aufbringen einer Oszillation. Für diesen Wechsel bestimmt die Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls 102, ob die Anwendung einer Oszillation Einfluss auf die Endbearbeitungsfläche hat. Für die Bestimmung kann jedoch auch ein anderes Kriterium verwendet werden.
Bezugszeichenliste

10, 10a, 10b: Gewindenut
12: Schraube
14,214: Werkstück
16,216: Schneidwerkzeug
18: Wellenachse
100: Steuerung
102: Bestimmungseinheit zum Ein- und Ausschalten des Oszillationsbefehls
104: Oszillationsbefehlserzeugungseinheit
106: Addierer
108: Steuereinheit
120: Motor
220: Erster Pfad
222: Zweiter Pfad
224: Dritter Pfad
20, 226: Schnitttiefe durch maschinelle Bearbeitung durch Schneiden entlang des ersten Pfades
22, 228: Schnitttiefe durch maschinelle Bearbeitung durch Schneiden entlang des zweiten Pfades
230: Schnitttiefe durch maschinelle Bearbeitung durch Schneiden entlang des dritten Pfades
232: Endbearbeitungsfläche
A: Fläche
B: Gewindenut (im fertigen Zustand)
C: C-Achse
D: Pfeil
X: X-Achse
Z: Z-Achse

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 5851670 [0009]
WO 2016/056526 [0009]

Claims

Steuerung (100) für eine Werkzeugmaschine, die zum Gewindeschneiden an einem Werkstück (214) verwendet wird, durch mehrmaliges Bewegen eines Werkzeugs (216) in einer Drehachsenrichtung synchron zur Drehung des Werkstücks (214) und gleichzeitiges Einschneiden in einer radialen Richtung, wobei die Steuerung (100) umfasst: eine Oszillationsbefehlserzeugungseinheit (104), die einen Oszillationsbefehl erzeugt, um zu bewirken, dass das Werkstück (214) und das Werkzeug (216) relativ zueinander in der radialen Richtung des Werkstücks (214) auf der Grundlage einer Oszillationsbedingung schwingen; eine Bewegungsbefehlserzeugungseinheit, die einen Bewegungsbefehl erzeugt, um zu bewirken, dass sich das Werkstück (214) und das Werkzeug (216) zum Gewindeschneiden des Werkstücks (214) relativ zueinander bewegen; einen Addierer (108), der den Oszillationsbefehl und den Bewegungsbefehl hinzufügt; und eine Bestimmungseinheit (102), die vorherbestimmt, ob der Oszillationsbefehl zu dem Bewegungsbefehl hinzugefügt werden soll, wobei der Addierer (108) gemäß einem Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit (102) einen überlagerten Befehl ausgibt, der konfiguriert ist, um eine oder mehrere Arten von Maschinenbearbeitungsmustern zu umfassen, die eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls mit dem hinzugefügten Oszillationsbefehl und eine beliebige Anzahl eines Gesamtbewegungsbefehls ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl kombinieren.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach Anspruch 1, wobei die Bestimmungseinheit (102) ein Maschinenbearbeitungsprogramm für das Gewindeschneiden an dem Werkstück (214) prüft und bestimmt, ob der Oszillationsbefehl dem Bewegungsbefehl hinzugefügt werden soll.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinheit (102) einen Befehl ausgibt, der sich aus dem Gesamtbewegungsbefehl und dem hinzugefügten Oszillationsbefehl zusammensetzt, bis ein Schnitt, der durch die relative Schwingung zwischen dem Werkstück (214) und dem Werkzeug (216) in radialer Richtung des Werkstücks (214) erfolgt, den Boden einer Gewindenut als Ziel des Gewindeschneidens erreicht, und einen Befehl ausgibt, der sich aus dem Gesamtbewegungsbefehl ohne den hinzugefügten Oszillationsbefehl zusammensetzt, nachdem der Schnitt durch die relative Schwingung zwischen dem Werkstück (214) und dem Werkzeug (216) in radialer Richtung des Werkstücks (214) den Boden der Gewindenut als Ziel des Gewindeschneidens erreicht hat.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schwingungsbefehlserzeugungseinheit (104) den Oszillationsbefehl so erzeugt, dass ein bereits durch einen anderen Schneidprozess maschinell bearbeitetes Teil in jedem Schneidprozess mit Oszillation fehlt, wodurch das Werkstück (214) und das Werkzeug (216) in radialer Richtung des Werkstücks (214) relativ zueinander schwingen.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schwingungsbefehlserzeugungseinheit (104) den Oszillationsbefehl zum Anwenden einer Schwingung mit einer Schwingungsfrequenz erzeugt, die durch Multiplikation der Drehzahl einer Wellenachse mit einer vorgegebenen Konstante erhalten wird, um das Werkstück (214) zu drehen.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schwingungsbefehlserzeugungseinheit (104) den Oszillationsbefehl so erzeugt, dass mit fortschreitendem Gewindeschneiden am Werkstück (214) die Amplitude der relativen Schwingung zwischen dem Werkstück (214) und dem Werkzeug (216) in radialer Richtung des Werkstücks (214) für jeden Pfad größer wird.
Steuerung (100) für die Werkzeugmaschine (216) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schwingungsbefehlserzeugungseinheit (104) den Oszillationsbefehl so erzeugt, dass mit fortschreitendem Gewindeschneiden am Werkstück (214) ein Versatz der Startposition der relativen Schwingung zwischen dem Werkstück (214) und dem Werkzeug (216) in radialer Richtung des Werkstücks (214) für jeden Pfad größer wird.