DE102020118357A1

DE102020118357A1 - Steuerung für werkzeugmaschine und steuersystem

Info

Publication number: DE102020118357A1
Application number: DE102020118357.7A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Tsuchiya
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2021-01-21
Also published as: JP7332375B2; CN112241148A; US11209793B2; JP2021018613A; US20210018891A1

Abstract

In einer Werkzeugmaschine, die Gewindeschneiden durchführt, wird ein geeigneter Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens parallel zu der X-Achse der Maschine basierend auf einem Zeitpunkt, wenn eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, nachdem das Werkzeug Schneidvorschub begonnen hat, eingestellt. Dann wird erst Bewegung des Werkzeugs in einer X-Achsenrichtung begonnen und eine Rotationsposition einer Spindel wird überwacht. Wenn ein Gewindeschneidstartwinkel der Spindel detektiert wird, wird Schneidvorschub in einer Z-Achsenrichtung des Werkzeugs begonnen, falls sich das Werkzeug in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens bewegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung und ein Steuersystem für eine Werkzeugmaschine zum Durchführen von Gewindeschneiden.
Beschreibung der verwandten Technik
Zum Zeitpunkt des Durchführens von Gewindeschneiden unter Verwendung einer Werkzeugmaschine kann ein Fall auftreten, bei dem Gewindeschneiden nicht durch eine Operation vollständig ausgeführt wird, sondern eine Vielzahl von Malen wiederholt wird, während ein Schnitt in einer X-Achsenrichtung graduell vertieft wird, um eine Schraube herzustellen. In dem Fall, dass ein solches Gewindeschneiden durchgeführt wird, ist es notwendig, eine Anpassung vorzunehmen, derart dass die Phase der Schraubenlinie der Schraube nicht während des Gewindeschneidens, das eine Vielzahl von Malen durchgeführt wird, verschoben wird. Bei einer herkömmlichen Werkzeugmaschine wird die Phase der Schraubenlinie einer Schraube durch Warten auf Detektion eines Eine-Rotation-Signals auf einer Spindel und Beginnen des Gewindeschneidens, wenn das Eine-Rotation-Signal detektiert wird, angepasst.
11 ist ein schematisches Diagramm, das ein herkömmliches Verfahren zum Antrieb eines Werkzeugs zeigt. Das Werkzeug wartet erst in einer Antriebsstartposition und bewegt sich zu einer Gewindeschneidtiefe entlang der X-Achse mittels Eilgangs gemäß eines Steuersignals von einem Servosteuerungsabschnitt. Dann wartet das Werkzeug auf ein Eine-Rotation-Signal von einer Spindel, beginnt Gewindeschneidvorschub zu einem Zeitpunkt der Detektion des Eine-Rotation-Signals, bewegt sich in einer Z-Achsen-Minusrichtung und beginnt Gewindeschneiden. Wenn Gewindeschneiden endet, wird das Werkzeug mittels Eilgangs in eine X-Achsen-Plusrichtung bewegt und wird von einem Werkstück entfernt gehalten. Des Weiteren wird das Werkzeug in eine Z-Achsen-Plusrichtung bewegt, um zu der anfänglichen Antriebsstartposition zurückzukehren. Diese Reihenfolge von Operationen wird wiederholt, um Gewindeschneiden durchzuführen.
Ein Gewindeschneidgerät, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-995 offenbart ist, verkürzt eine Länge eines unvollständigen Schraubenabschnitts und erhöht eine Spindeldrehzahl, um die Gesamtbearbeitungszeit des Gewindeschneidens zu verkürzen, indem veranlasst wird, dass die Spindeldrehzahl in dem Fall des Bearbeitens des unvollständigen Schraubenabschnitts mit einer Gewindenut, die flacher als eine vorgeschriebene Spindelnut ist, kleiner als eine Spindeldrehzahl in dem Fall des Bearbeitens eines wirksamen Schraubenabschnitts mit der vorgeschriebenen Gewindenut ist, als auch durch Interpolieren und Steuern mindestens nur einer ersten Achse aus der ersten Achse in einer Axialrichtung einer Spindel und einer zweiten Achse orthogonal zu der ersten Achse.
In dem Fall des Bearbeitens einer Schraube durch Wiederholen von Gewindeschneiden einer Vielzahl von Malen, bewegt sich das Werkzeug wiederholt auf derselben Spur wie in 11 gezeigt. Wenn die Zykluszeit für solches Bearbeiten verkürzt wird, wird die Bearbeitungszeit des Gewindeschneidens verkürzt und Arbeitseffizienz wird verbessert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Deshalb besteht ein Bedarf für eine Technik zum Verbessern der Effizienz von Gewindeschneiden.
Eine Steuerung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine, die mit einer ersten Achse, die veranlasst, dass sich ein Werkzeug in einer Axialrichtung einer Spindel bewegt, und einer zweiten Achse, die veranlasst, dass sich das Werkzeug in einer Richtung unterschiedlich von einer Axialrichtung der ersten Achse bewegt, versehen ist, wobei die Werkzeugmaschine das Werkzeug über die erste Achse und die zweite Achse antreibt, um Gewindeschneiden eines Werkstückes, das an der Spindel angebracht ist, durchzuführen. Die Steuerung ist dazu vorgesehen, einen geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens in einer Richtung der zweiten Achse des Werkzeugs zu entscheiden, basierend auf einem Zeitpunkt, wenn eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, nachdem das Werkzeug Gewindeschneiden in einer Richtung der ersten Achse beginnt; und ist mit einem Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt versehen, der den Schneidvorschub des Werkzeugs beginnt, wenn sich eine Position des Werkzeugs auf der zweiten Achse innerhalb einer Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens befindet.
Der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens kann den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens derart entscheiden, dass das Werkzeug eine Gewindeschneidtiefenposition erreicht, wenn das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht.
Der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens kann eine Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens derart einschränken, dass das Werkzeug die Gewindeschneidtiefenposition erreicht, bevor das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht.
Der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens kann die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens erweitern, falls das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit vor dem Werkstück erreicht.
Die Steuerung kann ferner mit einem Rotationspositionsdetektionsabschnitt versehen sein, der eine Rotationsposition der Spindel detektiert. Wenn der Rotationspositionsdetektionsabschnitt eine vorbestimmte Rotationsposition detektiert, kann der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt Antreiben des Werkzeugs beginnen.
Der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens kann mit Folgendem versehen sein: einem Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt, der eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück berechnet, nachdem der Schneidvorschub beginnt, bis die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht ist; und einen Zeit-zum-Erreichen-der-Gewindeschneidenvorschubgeschwinigkeit-Berechnungsabschnitt, der die Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, die die relative Vorschubgeschwindigkeit benötigt, um die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit zu erreichen, berechnet, basierend auf der relativen Vorschubgeschwindigkeit. Der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens kann die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens basierend auf der Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit berechnen.
Der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt kann in einem Programm, das die Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Operation anweist, vorschauen, und, falls eine Gewindeschneidanweisung in dem Programm existiert, überwacht er eine Position der Spindel bevor das Antreiben des Werkzeugs zu einem Zeitpunkt, wenn sich die Spindel an einer vorbestimmten Position befindet, beginnt.
Die Steuerung kann ferner mit einem Durchlaufmengenanpassungsabschnitt versehen sein, der basierend auf einer Durchlaufmenge, nachdem die Spindel eine vorbestimmte Rotationsposition durchlaufen hat, die relative Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs gemäß der Durchlaufmenge beschleunigt, um die Durchlaufmenge auszugleichen.
Ein Steuersystem gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuersystem, das eine Werkzeugmaschine steuert, die mit einer ersten Achse, die ein Werkzeug veranlasst, sich in eine Axialrichtung einer Spindel zu bewegen, und einer zweiten Achse, die das Werkzeug veranlasst, sich in eine Richtung unterschiedlich von der Axialrichtung der ersten Achse zu bewegen, versehen ist, wobei die Werkzeugmaschine das Werkzeug über die erste Achse und die zweite Achse antreibt, um Gewindeschneiden eines Werkstückes, das an der Spindel angebracht ist, durchzuführen, wobei das Steuersystem Folgendes aufweist: einen Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens, der einen geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens in einer Richtung der zweiten Achse des Werkzeugs basierend auf einem Zeitpunkt, wenn eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, nachdem das Werkzeug Schneidvorschub in einer Richtung der ersten Achse begonnen hat, entscheidet; und einen Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt, der den Schneidvorschub des Werkzeugs beginnt, wenn sich eine Position des Werkzeugs auf der zweiten Achse in einer Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens befindet.
Mit der obigen Auslegung kann die vorliegende Erfindung die Zeit, die für Gewindeschneiden benötigt wird, verkürzen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Hardwareauslegungsdiagramm einer nummerischen Steuerung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Funktionsblockdiagramm der nummerischen Steuerung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Diagramm, das einen geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens veranschaulicht;
4A und 4B sind Diagramme, die eine Geschwindigkeitsanweisung für eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit in dem Fall einer linearen Beschleunigung/Entschleunigung veranschaulichen;
5 ist ein Diagramm, das einen Werkzeugantriebsverlauf zeigt;
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation der numerischen Steuerung veranschaulicht;
7 ist ein Diagramm, das eine Differenz von einer herkömmlichen numerischen Steuerung bezüglich Zykluszeit veranschaulicht;
8 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuerung, die einen Durchlaufmengenanpassungsabschnitt aufweist;
9 ist ein Diagramm, das einen Vorgang des Durchlaufmengenanpassungsabschnitts veranschaulicht;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Operation des Durchlaufmengenanpassungsabschnitts veranschaulicht; und
11 ist ein Diagramm, das einen Bewegungsverlauf eines Werkzeugs bei herkömmlichem Gewindeschneiden veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein schematisches Hardware-Konfigurationsdiagramm, das ein Hauptteil einer numerischen Steuerung 1, zeigt, wobei eine Steuerung gemäß einer Ausführungsform implementiert wird.
Eine CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, ist ein Prozessor, der die numerische Steuerung 1 steuert. Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus aus und steuert die gesamte nummerische Steuerung 1 gemäß dem Systemprogramm. Temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, verschiedene Arten von Daten, die durch eine Benutzerperson über eine Eingabevorrichtung 22 eingegeben werden, und dergleichen werden temporär in einem RAM 13 gespeichert.
Ein nichtflüchtiger Speicher 14 ist zum Beispiel mit einem Speicher, einem FD (Diskettenlaufwerk), einem HDD (Festplattenlaufwerk) oder einem SSD (Halbleiterlaufwerk), gesichert durch eine Batterie (nicht gezeigt) ausgelegt und ein gespeicherter Zustand wird aufrechterhalten, auch wenn die numerische Steuerung 1 ausgeschalten wird. In dem nichtflüchtigen Speicher 14 werden ein Programm, das über eine Schnittstelle 15 von einem externen Gerät 80 eingelesen wird, ein Programm, das über einen Eingabeabschnitt 22 eingegeben wird, und verschiedene Arten von Daten, die von jedem Abschnitt der numerischen Steuerung 1, einer Werkzeugmaschine und dergleichen erhalten werden (zum Beispiel Anpassungsparameter, die von der Werkzeugmaschine erhalten werden, und dergleichen), gespeichert. Die Programme und verschiedenen Arten von Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 14 gespeichert sind, können zum Zeitpunkt der Ausführung/Verwendung auf dem RAM 13 entwickelt werden. Des Weiteren werden verschiedene Arten von Systemprogrammen, wie zum Beispiel ein öffentlich bekanntes Analyseprogramm, im Voraus in das ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle zum Verbinden der nummerischen Steuerung 1 mit dem externen Gerät 80, wie zum Beispiel einem Adapter. Programme, verschiedene Arten von Parametern und dergleichen werden von der externen Gerät 80 Seite eingelesen. Des Weiteren können Programme, verschiedene Arten von Parametern und dergleichen, die in der numerischen Steuerung 1 bearbeitet werden, über das externe Gerät 80 in externe Speichermittel (nicht gezeigt) gespeichert werden. Eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) 16 führt Eingabe/Ausgabe von Signalen zwischen der numerischen Steuerung 1 und Periphärievorrichtungen der Werkzeugmaschine, einem Roboter und Vorrichtungen, wie zum Beispiel Sensoren, die an der Werkzeugmaschine und dem Roboter angebracht sind, durch ein Sequenzprogramm, das in der numerischen Steuerung 1 enthalten ist, über eine E/O-Einheit 17 zum Durchführen von Steuerung durch.
Auf einem Anzeigeabschnitt 21 wird jedes Datum, das auf den Speicher gelesen wird, Daten, die als Ergebnis der Ausführung eines Programms oder dergleichen erhalten werden, oder dergleichen über eine Schnittstelle 18 ausgegeben und angezeigt. Ferner überträgt der Eingabeabschnitt 22, der mit einer MDI, einer Bedientafel, einem Berührungsfeld oder dergleichen ausgelegt ist, einen Befehl, Daten oder dergleichen basierend auf einer Operation durch eine Bedienperson über eine Schnittstelle 19 an die CPU 11.
Eine Achsensteuerungsschaltung 40 zum Steuern einer Achse der Werkzeugmaschine empfängt einen Werkzeugbewegungsbefehl von der CPU 11 und gibt den Werkzeugbewegungsbefehl an einen Hilfsverstärker 41 aus. Bei Empfang dieses Befehls treibt der Hilfsverstärker 41 einen Servomotor 42 an, der ein Werkzeug, das auf der Werkzeugmaschine vorgesehen ist, veranlasst, sich zu bewegen. Der Servomotor 42 weist einen Positions-/Geschwindigkeitsdetektor (nicht gezeigt) auf und führt ein Positions-/Geschwindigkeitsfeedbacksignal von diesem Positions-/Geschwindigkeitsdetektor zu der Achsensteuerungsschaltung 40 zurück, um Positions- /Geschwindigkeitsfeedbacksteuerung durchzuführen. Es ist anzumerken, dass, auch wenn nur eine Achsensteuerschaltung 40, ein Hilfsverstärker 41 und ein Servomotor 42 in dem Hardware-Konfigurationsdiagramm in 1 gezeigt sind, diese in Wirklichkeit in einer Anzahl, die der Anzahl an Achsen, die auf einer Steuerziel-Werkzeugmaschine vorgesehen sind (in der vorliegenden Ausführungsform zwei Achsen einer X-Achse und einer Z-Achse) entspricht, vorgesehen sind, vorbereitet sind.
Eine Spindelsteuerschaltung 30 empfängt Spindeldrehzahlbefehle für eine Spindel der Werkzeugmaschine und gibt Spindeldrehzahlsignale an einen Spindelverstärker 32 aus. Bei Empfang des Spindeldrehzahlsignals veranlasst der Spindelverstärker 32 einen Spindelmotor 31 der Spindel, sich mit der angewiesenen Drehzahl zu drehen. Ein Positionscodierer 33 (der später beschrieben wird) ist mit dem Spindelmotor 31 gekoppelt. Der Positionscodierer 33 gibt einen Feedbackimpuls in Synchronisation mit der Drehung der Spindel aus und der Feedbackimpuls wird von der CPU 11 gelesen.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm der nummerischen Steuerung, in der eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert ist.
Die numerische Steuerung 1 steuert eine Gewindeschneidoperation einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt). Diese Werkzeugmaschine ist zum Beispiel mit einer Spindel S, die veranlasst, dass sich ein Werkstück W dreht, und einem Revolver, an dem ein Werkzeug T angebracht ist, versehen, wobei das Werkzeug T, das ein Gewinde auf der Oberfläche des Werkstücks W bildet, an der Spindel S angebracht ist. Der Revolver, an dem das Werkzeug T angebracht ist, ist relativ bezüglich des Werkstücks W über zwei Achsen bewegbar, eine Achse in Axialrichtung der Spindel S und eine zweite Achse in einer Richtung unterschiedlich von der Axialrichtung der Spindel S. In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Achse und die zweite Achse jeweils als eine Z-Achse und eine X-Achse bezeichnet.
Ein Programmanalyseabschnitt 51 wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU 11 arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt. Der Programmanalyseabschnitt 51 liest ein Programm 52, das in einem vorbestimmten Speicherbereich (nicht gezeigt), der auf dem nichtflüchtigen Speicher 14 vorgesehen ist, gespeichert ist, aus, analysiert den Inhalt des Programms 52 und erstellt einen Bewegungsbefehl, der an den Interpolationsabschnitt 53 gesendet werden soll, und einen Spindeldrehbefehl, der an einen Spindelsteuerabschnitt 56 gesendet werden soll. Der Programmanalyseabschnitt 51 ist mit einem Programmvorausschauabschnitt 54, der in dem Programm 52 vorschaut, versehen. Der Programmvorausschauabschnitt 54 bestimmt, ob eine Gewindeschneidstartanweisung in dem Vorausschauprogramm 52 vorhanden ist oder nicht, und falls die Gewindeschneidstartanweisung vorhanden ist, veranlasst es einen Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 (der später beschrieben wird), Rotationspositionsinformationen über die Spindel S auszugeben.
Ein Interpolationsabschnitt 53 wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU 11 arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt. Der Interpolationsabschnitt 53 erstellt Interpolationsdaten, die durch Durchführen von Interpolationsberechnung eines Anweisungsverlaufs des Werkzeugs T für jeden Interpolationszyklus basierend auf dem Bewegungsbefehl, der von dem Programmanalyseabschnitt 51 erhalten wird, erhalten werden, und gibt die erstellten Interpolationsdaten an einen Servosteuerungsabschnitt 55 aus.
Der Servosteuerungsabschnitt 55 wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU 11 arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt und Verarbeiten des Servomotors 42 durch die Achsensteuerungsschaltung 40 und den Hilfsverstärker 41 steuert. Der Servosteuerungsabschnitt 55 treibt das Werkzeug T gemäß dem Anweisungsverlauf durch Steuern des Servomotors 42 basierend auf den Interpolationsdaten, die durch den Interpolationsabschnitt 53 erstellt werden, an.
Der Spindelsteuerabschnitt 56 wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU 11 arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt und Verarbeiten des Spindelmotors 31 durch die Achsensteuerungsschaltung 30 und dem Spindelverstärker 32 steuert. Der Spindelsteuerabschnitt 56 steuert Drehung des Spindelmotors 31 gemäß einem Spindeldrehbefehl von dem Programmanalyseabschnitt 51, um die Drehung des Werkstücks W anzutreiben. Der Positionscodierer 33 detektiert eine Rotationsposition der Spindel S und übergibt die detektierte Rotationsposition an den Spindelsteuerabschnitt 56. Ein Spindelpositionsverwaltungsabschnitt 71 verwaltet fortlaufend die Position der Spindel S basierend auf einem Signal von dem Spindelsteuerabschnitt 56.
Ein Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU 11 arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt. Der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens berechnet einen geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens.
In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet Gewindeschneidbeginn Beginnen des Schneidvorschubs. Der geeignete Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens bezeichnet einen Bereich auf der X-Achse, der derart berechnet wird, dass, wenn Schneidvorschub in diesem Bereich beginnt, eine Position auf der X-Achse eine Gewindeschneidtiefe an oder vor einem Endpunkt eines unvollständigen Schraubabschnitts erreicht. In dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens ist es möglich, Gewindeschneiden mit einer angemessenen Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit durchzuführen, egal wo das Gewindeschneiden beginnt.
3 zeigt ein Beispiel des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens.
Wie in 3 gezeigt, ist der geeignete Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens eine Spanne zwischen einer Position A um einen ersten Abstand auf der Z-Achse entfernt von einem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts und einer Position B um einen zweiten Abstand in einer X-Achsen-Plusrichtung entfernt von der Position A. Hier bedeutet der erste Abstand einen Abstand, der für eine relative Vorschubgeschwindigkeit in der Z-Achsenrichtung zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W benötigt wird, um die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit zu erreichen, nachdem der Schneidvorschub des Werkzeugs T auf der Z-Achse begonnen hat. In einem Stadium bevor der erste Abstand erreicht wird, hat das Werkzeug T nicht die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht und kann deshalb nicht vollständiges Gewindeschneiden durchführen. Da das Gewindeschneiden innerhalb einer Spanne des ersten Abstands unvollständig ist, wird die Spanne ein unvollständiger Schraubenabschnitt in der vorliegenden Ausführungsform genannt.
Es ist anzumerken, dass in 3 das Bezugszeichen S die Spindel angibt und das Bezugszeichen i eine Drehpunktachse des Werkstücks W angibt. Der zweite Abstand ist ein Abstand, um den sich das Werkzeug T während einer Periode in die X-Achsrichtung bewegt, bis die relative Vorschubgeschwindigkeit in der Z-Achsenrichtung zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht und der Spanne (Breite) des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens entspricht.
Der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens ist mit einem Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 61 und einem Zeit-zum-Erreichen-der-Gewindeschneidenvorschubgeschwinigkeit-Berechnungsabschnitt 62 versehen. Der Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 61 berechnet die relative Vorschubgeschwindigkeit in der Z-Achsenrichtung zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W bis die relative Vorschubgeschwindigkeit die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, nachdem der Schneidvorschub des Werkzeugs T in der Z-Achsenrichtung begonnen hat.
Der Zeit-zum-Erreichen-der-Gewindeschneidenvorschubgeschwinigkeit-Berechnungsabschnitt 62 berechnet die Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, was Zeit ist, die benötigt wird, bis die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, basierend auf der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, die durch den Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 61 berechnet wird. Der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens berechnet einen Abstand, über den sich das Werkzeug T während der Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung bewegt, das heißt, den zweiten Abstand.
Hier ist ein Beispiel der Berechnung des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens in dem Fall von linearer Beschleunigung/Entschleunigung mit Bezug auf 4A und 4B gezeigt.
4A zeigt eine Änderung in einem Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeitsbefehl bei linearer Beschleunigung/Entschleunigung und 4B zeigt eine Übertragungsfunktion zwischen dem Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeitsbefehl und der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit. Unter der Bedingung wird die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit vz(t) [m/sec] zum Zeitpunkt t durch Formel 1 unten ausgedrückt. Der Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 61 löst Formel (1) wie unten, um die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit zu berechnen.
Wenn 0≤t≤T_S erfüllt ist, $v_{Z} (t) = V_{S} [\frac{1}{T_{S}} t - (1 - α_{Z}) \frac{T_{Z}}{T_{S}} {1 - e^{\frac{- t}{T_{z}}}}]$
Wenn T_S≤t erfüllt ist, $v_{Z} (t) = V_{S} [1 - (1 - α_{Z}) \frac{T_{Z}}{T_{S}} e^{\frac{- t}{T_{z}}} {e^{\frac{T_{S}}{T_{z}}} - 1}]$
Hier, Vs steht für die befohlene Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit [m/sec]; T_s steht für eine Beschleunigung/Entschleunigung-Zeitkonstante [sec] nach Gewindeschneidinterpolation; T_z steht für eine Z-Achsen-Hilfssystem-Zeitkonstante [sec]; und α_z steht für einen Z-Achsen-Vorwärtsvorschubkoeffizienten. Solche Parameter sind in einem Speicherabschnitt 50 gespeichert.
Der zweite Ausdruck in den eckigen Klammern in Formel (1) oben (der unterstrichene Teil) gibt eine Geschwindigkeit an, bis das Werkzeug T die befohlene Gewindeschneidvorschubanweisungsgeschwindigkeit erreicht. Wenn der Wert dieses Ausdrucks innerhalb einer Toleranzspanne fällt, kann angenommen werden, dass die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht hat. Wenn eine Gewindesteigung durch L [m] angegeben ist und ein zulässiger Fehler durch Δ L [m] angegeben ist, kann Zeit t_s [sec], zu der die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W als Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht erachtet werden kann, mittels Formel (2) unten berechnet werden. Der Zeit-zum-Erreichen-der-Gewindeschneidenvorschubgeschwinigkeit-Berechnungsabschnitt 62 löst Formel (2) wie unten, um die Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit zu berechnen. $t_{s} = T_{z} ln [(1 - α_{Z}) \frac{T_{Z}}{T_{S}} (e^{\frac{T_{S}}{T_{z}}} - 1) \frac{L}{Δ L}]$
Wenn eine Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens durch δ_x [m] angegeben ist, wird δ_x durch Formel (3) unten basierend auf der Zeit t_s, zu der die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W als die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht angenommen werden kann, berechnet. Der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens löst Formel (3) wie unten, um die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens zu berechnen.
Wenn 0≤t_s≤T_r erfüllt ist, $δ_{x} = V_{r} [\frac{1}{2 T_{r}} - (1 - α_{x}) \frac{T_{x}}{T_{r}} {t_{s} - T_{x} + T_{x} e^{\frac{- t_{s}}{T_{x}}}}]$
Wenn T_r≤t_s erfüllt ist, $δ_{x} = V_{r} [t_{s} - \frac{1}{2} T_{r} - (1 - α_{x}) T_{x} {1 - \frac{T_{x}}{T_{r}} e^{\frac{- t_{s}}{T_{x}}} (e^{\frac{- t_{s}}{T_{x}}} - 1)}]$
Hier, Vs steht für die befohlene X-Achsen-Eilganggeschwindigkeit [m/sec]; T_s steht für eine Beschleunigung/Entschleunigung-Zeitkonstante [sec] nach Eilganginterpolation; T_z steht für eine X-Achsen-Hilfssystem-Zeitkonstante [sec]; und α_z steht für einen X-Achsen-Vorwärtsvorschubkoeffizienten. Solche Parameter sind in dem Speicherabschnitt 50 gespeichert. Hier, δ_x steht für einen Abstand, um den sich das Werkzeug T auf der X-Achse bewegt, bis die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht, nachdem mit dem Gewindeschneiden begonnen wurde. Wenn Gewindeschneiden an Punkt A der Gewindeschneidtiefe begonnen wird, wird der Schneidvorschub parallel zu der Z-Achsen-Richtung ähnlich der herkömmlichen Technik durchgeführt. Wenn Gewindeschneiden an Punkt B, der am weitesten entfernt von der Gewindeschneidtiefe ist, begonnen wird, sind der Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug T einen Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts erreicht, und ein Zeitpunkt, zu dem das Werkzeug T die Gewindeschneidtiefe erreicht, derselbe. Mit anderen Worten, bei dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens handelt es sich um einen Bereich, bei dem Bewegung des Werkzeugs T zu der Gewindeschneidtiefe vollständig ist, bevor das Werkzeug T den Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts durchläuft.
Es ist anzumerken, dass, falls gewünscht ist, einen Zuschlag zu sichern, dass das Werkzeug T die Gewindeschneidtiefe vor dem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts erreicht, die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens nur schmaler als die Spanne, die durch Formel (3) oben berechnet wird, gemacht werden kann. Des Weiteren, falls das Werkzeug T die Schneidvorschubgeschwindigkeit vor dem Werkstück W erreicht (das heißt, falls das Werkstück W entfernt von dem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts in der Z-Achsen-Minusrichtung angebracht ist), kann die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens breiter als die Spanne, die durch Formel (3) oben berechnet wird, gemacht werden. In diesem Fall ist eine Position, an der die X-Achse die Gewindeschneidtiefe erreicht, eine Position, die den Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts überschreitet. Mit Formel (3) kann der geeignete Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens automatisch derart berechnet werden, dass Bewegung zu der Gewindeschneidtiefe vollständig ist, bevor das Werkzeug T den Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts durchläuft. Des Weiteren ist es ebenso möglich, den berechneten geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens gemäß Zwecken anzupassen.
Der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 wird implementiert, indem die CPU 11, die in der numerischen Steuerung 1, die in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, das Systemprogramm, das von dem ROM 12 ausgelesen wird, derart ausführt, dass hauptsächlich die CPU arithmetisches Verarbeiten unter Verwendung des RAM 13 und des nichtflüchtigen Speichers 14 durchführt. Der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 entscheidet einen Zeitpunkt zum Beginnen des Gewindeschneidens, was Schneidvorschub in der Z-Achsenrichtung ist. Der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 bestimmt, ob das Werkzeug T in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens vorhanden ist oder nicht, und falls das Werkzeug T in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist, beginnt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 einen Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsvorgang. Wenn die Entscheidung des Gewindeschneidstartzeitpunkts begonnen hat, gibt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 Positionsinformationen über die Spindel S von dem Spindelpositionsverwaltungsabschnitt 71 ein. Wenn die Spindel S eine vorbestimmte Position (zum Beispiel eine Position, an der ein Eine-Rotation-Signal detektiert wird) erreicht, weist der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 den Interpolationsabschnitt 53 an, Gewindeschneiden zu beginnen.
Dann gibt der Interpolationsabschnitt 53 bei Empfang eines Gewindeschneidstartsignals von dem Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 Interpolationsdaten, die basierend auf einer Gewindeschneidanweisung erstellt werden, an den Servosteuerungsabschnitt 55 aus.
5 zeigt ein Beispiel eines Bewegungsverlaufs eines Werkzeugs.
In dem Beispiel von 5 wartet das Werkzeug T erst an einer Antriebsstartposition O. Dann wird derart Bewegung des Werkzeugs T in eine X-Achsen-Minusrichtung begonnen, dass das Werkzeug T veranlasst wird, sich zu der Gewindeschneidtiefe ([1]) zu bewegen. Es ist anzumerken, dass die Antriebsstartposition O des Werkzeugs T derart berechnet wird, dass die Antriebsstartposition O um einen Abstand, der ausreichend für die relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit ist, entfernt von dem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts in der Z-Achsenrichtung ist. Die Antriebsstartposition O des Werkzeugs T kann in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens, der später beschrieben wird, enthalten sein oder kann eine Position sein, die nicht in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist. In dem Beispiel von 5 ist die Antriebsstartposition O an einer Position, die ein kleines Stück entfernt von dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneiden entfernt ist, gegeben.
Wenn sich das Werkzeug T in der X-Achsen-Minusrichtung bewegt und das Werkzeug T in die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens eintritt, empfängt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 die Rotationsposition der Spindel S von dem Spindelpositionsverwaltungsabschnitt 71. Wenn die Spindel S einen vorbestimmten Gewindeschneidstartwinkel (zum Beispiel eine Position, an der das Eine-Rotation-Signal detektiert wird) erreicht, weist der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 den Interpolationsabschnitt 53 an, Gewindeschneiden zu beginnen. Der Interpolationsabschnitt 53 beginnt Schneidvorschub (Gewindeschneiden) des Werkzeugs T gemäß der Anweisung. Auch wenn das Werkzeug T nur in der X-Achsenrichtung angetrieben wird, bevor der Schneidvorschub beginnt, wird das Werkzeug T in der Z-Achsenrichtung beschleunigt, wenn der Schneidvorschub gestartet wird. Somit bildet der Bewegungsverlauf des Werkzeugs T eine gekrümmte Linie, wie in 5 gezeigt ([2]). Eine Position des Werkzeugs T in der X-Achsenrichtung erreicht die Gewindeschneidtiefe vor dem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts, und die Geschwindigkeit des Werkzeugs in der Z-Achsenrichtung erreicht die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit an dem Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts. Bei Durchlaufen des Endpunkts C des unvollständigen Schraubenabschnitts führt das Werkzeug T Gewindeschneiden auf der Oberfläche des Werkstücks W mit einer vorbestimmten Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit durch ([3]).
Wie oben beschrieben, falls Gewindeschneiden begonnen wird, wenn das Eine-Rotation-Signal der Spindel S an einer arbiträren Position in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens detektiert wird, beginnt das Werkzeug T Gewindeschneiden an derselben Position auf der Oberfläche des Werkstücks W, wenn das Werkzeug T den Endpunkt C des unvollständigen Schraubenabschnitts durchläuft, da die Zeit zum Erreichen des Endpunkts C des unvollständigen Schraubenabschnitts die gleiche ist. Somit ist es möglich, zu veranlassen, dass die Schraubenlinie der Schraube übereinstimmt.
Als nächstes wird eine Operation der numerischen Steuerung 1 mit Bezug auf 6 beschrieben.
Erst liest der Programmanalyseabschnitt 51 das Programm 52 aus einem vorbestimmten Speicherbereich aus (Schritt S1). Der Programmanalyseabschnitt 51 analysiert das ausgelesene Programm und gibt ein Anweisungssignal an den Interpolationsabschnitt 53 und den Spindelsteuerabschnitt 56 aus. Zeitgleich liest der Programmvorausschauabschnitt 54 ein Programm vor dem Analysezielprogramm aus und bestimmt, ob eine Gewindeschneidanweisung in dem ausgelesenen Programm vorhanden ist oder nicht. Falls die Gewindeschneidanweisung nicht in dem Programm vor dem Analysezielprogramm vorhanden ist (Schritt S2: Nein), führt der Interpolationsabschnitt 53 keinen Gewindeschneidstartvorgang durch. Falls die Gewindeschneidanweisung in dem Vorausschauprogramm vorhanden ist (Schritt S2: Ja), berechnet der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens basierend auf der Zeit, die zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs T benötigt wird (Schritt S3).
Als nächstes bestätigt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 eine Position des Werkzeugs T auf der X-Achse (Schritt 4). Hier, falls die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist (Schritt S5: Ja), bestätigt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 die Rotationsposition der Spindel S (Schritt S6). Des Weiteren, falls die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse nicht in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist (Schritt S5: Nein), kehrt der Vorgang zu Schritt S3 zurück und Überwachen der Position des Werkzeugs T wird fortgesetzt, bis die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist.
Des Weiteren, falls die Rotationsposition der Spindel S den Gewindeschneidstartwinkel als Ergebnis der Bestätigung der Rotationsposition der Spindel S bei Schritt S6 erreicht hat (Schritt S7: Ja), gibt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 eine Gewindeschneidstartanweisung an den Interpolationsabschnitt 53 aus.
Wenn die Gewindeschneidstartanweisung eingegeben wurde, gibt der Interpolationsabschnitt 53 ein Steuersignal an den Servosteuerungsabschnitt 55 zum Beginnen einer Gewindeschneidoperation (einer Schneidvorschuboperation in der Z-Achsenrichtung) aus (Schritt S8). Des Weiteren, falls die Rotationsposition der Spindel S bei Schritt S7 nicht den Gewindeschneidstartwinkel erreicht hat (Schritt S7: Nein), kehrt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 zu Schritt S6 zurück und setzt Bestätigung der Rotationsposition der Spindel S fort.
Wie oben beschrieben veranlasst die numerische Steuerung 1 der vorliegenden Ausführungsform, dass das Werkzeug T erst in der X-Achsenrichtung angetrieben wird. Dann, nachdem das Werkzeug T in den geeignete Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens eintritt, überwacht die numerische Steuerung 1 die Drehung der Spindel S und weist zu einem Zeitpunkt, wenn die Spindel S den Gewindeschneidstartwinkel erreicht, den Interpolationsabschnitt 53 an, Gewindeschneiden zu beginnen.
Das Gewindeschneiden der numerischen Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Gewindeschneiden einer herkömmlichen numerischen Steuerung wird mit Bezug auf 7 verglichen.
Wie in (a) in 7 gezeigt, wartet die herkömmliche numerische Steuerung, bis die Rotationsposition der Spindel S die Position erreicht, and der das Eine-Rotation-Signal ausgegeben wird, nachdem das Werkzeug T veranlasst wird, sich zu der Gewindeschneidtiefe in der X-Achsen-Minusrichtung zu bewegen, und beginnt dann Gewindeschneiden in der Z-Achsenrichtung. Im Gegensatz dazu, wie in (b) in 7 gezeigt, beginnt die numerische Steuerung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Gewindeschneiden in der Z-Achsenrichtung zu einem Zeitpunkt, wenn die Rotationsposition der Spindel S das Eine-Rotation-Signal während Antreibens des Werkzeugs T in der Z-Achsenrichtung ausgibt. Somit wird es möglich, Gewindeschneiden in der Z-Achsenrichtung während Eilgangs in der X-Achsenrichtung zu beginnen. Somit wird keine Zeit für Warten auf das Eine-Rotation-Signal benötigt und die Zykluszeit wird verkürzt.
Als nächstes wird eine numerische Steuerung 1a gemäß einer weiteren Ausführungsform, die mit einem Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 versehen ist, in 8 gezeigt.
Der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 in 8 weist den Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 auf. Der Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 gibt Impulse (im Folgenden als „eine Z-Achsenverzögerungsmenge“ bezeichnet) entsprechend einer Durchlaufmenge, um die sich die Z-Achse bewegt, nachdem die Rotationsposition der Spindel S die Position, an der das Eine-Rotation-Signal ausgegeben wird, bereits durchlaufen hat, während Bewegung von einer Rotationsposition der Spindel S, an der Gewindeschneiden ursprünglich begonnen werden sollte, zu einer aktuellen Rotationsposition der Spindel, zu der Z-Achse, als einen Anweisungsimpuls aus, wobei die Z-Achsenverzögerungsmenge ausgeglichen wird und veranlasst wird, dass die Phase des Gewindeschneidens übereinstimmt.
Insbesondere, wenn der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 den Interpolationsabschnitt 53 anweist, eine Gewindeschneidoperation zu beginnen (Bewegung der Z-Achse zu beginnen), weist der Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 Anpassung derart an, dass unter den Interpolationsdaten für die Gewindeschneidoperation, die durch den Interpolationsabschnitt 53 erstellt werden, eine Impulsmenge des ersten Steuerzyklus, die an den Servomotor 42, der die Z-Achse antreibt, ausgegeben wird, eine Impulsmenge entsprechend der „Z-Achsenverzögerungsmenge“ wird. Durch Durchführen solcher Anpassung, ist Beschleunigung zum Zeitpunkt des Beginns des Gewindeschneidens in der Z-Achsenrichtung groß im Vergleich zu der Beschleunigung zum Zeitpunkt des Beginnens normaler Bewegung der Z-Achse. Da die Notwendigkeit des Wartens auf Beginn des Gewindeschneidens, bis die Rotationsposition der Spindel S zu dem Gewindeschneidstartwinkel kommt, eliminiert wird, wird es jedoch möglich, die Zykluszeit des Gewindeschneidens zu verkürzen.
Um dies mit Bezug auf 9 zu erklären, wenn eine Menge an Durchlauf von dem Gewindeschneidstartwinkel (zum Beispiel einer Position, die das Eine-Rotation-Signal durchläuft), die durch den Positionscodierer 33 detektiert wird, durch α angegeben ist, berechnet der Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 einen Anweisungsimpuls (die Z-Achsenverzögerungsmenge) entsprechend einer Menge des Durchlaufs (einer Bewegungsmenge von Beginn der Bewegung der Z-Achse), um die sich die Z-Achse während Zeit, die sich die Spindel S um die Durchlaufmenge α bewegt, bewegt, und weist den Interpolationsabschnitt 53 an, eine Impulsmenge des ersten Steuerzyklus der Interpolationsdaten für die Gewindeschneidoperation, die durch den Interpolationsabschnitt 53 erstellt werden, auf die Menge des berechneten Anweisungsimpuls anzupassen. Wenn der Servosteuerungsabschnitt 55 den Servomotor 42 gemäß der angepassten Interpolationsdaten beschleunigt, wird die Z-Achsenverzögerungsmenge ausgeglichen und Verzögerung in der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit von dem Eine-Rotation-Signal wird beendet. Nachdem die Verzögerung der Geschwindigkeit beendet wird, wird die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit durch eine herkömmliche Steuerung angepasst. Somit ist es möglich, die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit um eine Menge entsprechend Verzögerung zu beschleunigen, ohne auf das Eine-Rotation-Signal zu warten, um zu veranlassen, dass die Schraubenlinie des Gewindeschneidens übereinstimmt.
Eine Operation der numerischen Steuerung 1a gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 10 beschrieben.
Erst liest der Programmanalyseabschnitt 51 das Programm 52 aus einem vorbestimmten Speicherbereich aus (Schritt S11). Der Programmanalyseabschnitt 51 analysiert das ausgelesene Programm und gibt ein Anweisungssignal an den Interpolationsabschnitt 53 und den Spindelsteuerabschnitt 56 aus. Zeitgleich liest der Programmvorausschauabschnitt 54 ein Programm vor dem Analysezielprogramm aus und bestimmt, ob eine Gewindeschneidanweisung darin vorhanden ist oder nicht. Falls die Gewindeschneidanweisung nicht in dem Programm vor dem Analysezielprogramm vorhanden ist (Schritt S12: Nein), führt der Interpolationsabschnitt 53 keinen Gewindeschneidstartvorgang durch. Falls die Gewindeschneidanweisung in dem Vorausschauprogramm vorhanden ist (Schritt S12: Ja), berechnet der Berechnungsabschnitt 60 über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens basierend auf der Zeit, die zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs T benötigt wird (Schritt S13).
Als nächstes bestätigt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse (Schritt S14). Hier, falls die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist (Schritt S15: Ja), bestätigt der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 die Rotationsposition der Spindel S (Schritt S16) und berechnet die Z-Achsenverzögerungsmenge basierend auf der Rotationsposition der Spindel S (Schritt S17). Des Weiteren, falls die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse nicht in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist (Schritt S15: Nein), kehrt der Vorgang zu Schritt S14 zurück und Überwachen der Position des Werkzeugs T wird fortgesetzt, bis die Position des Werkzeugs T auf der X-Achse in dem geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens enthalten ist.
Ferner, falls als ein Ergebnis der Berechnung der Z-Achsenverzögerungsmenge basierend auf der Rotationsposition der Spindel S bei Schritt S17, Beschleunigung in dem Fall von Beschleunigung der Z-Achse durch die berechnete Z-Achsenverzögerungsmenge gleich oder unter der Maximalbeschleunigung, die für die Z-Achse eingestellt ist, ist (Schritt S18: Ja), geben der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt 70 und der Durchlaufmengenanpassungsabschnitt 72 eine Gewindeschneidstartanweisung, bei der die anfängliche Geschwindigkeit um die Z-Achsenverzögerungsmenge angepasst ist, an den Interpolationsabschnitt 53 aus. Falls die Beschleunigung in dem Fall des Beschleunigens der Z-Achse um die Z-Achsenverzögerungsmenge die Maximalbeschleunigung, die für die Z-Achse eingestellt ist, überschreitet (Schritt S18: Nein), kehrt der Vorgang zu Schritt S16 zurück und die Überwachung der Spindelrotationsposition wird fortgesetzt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele der Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, beschränkt, sondern kann durch Durchführen von angemessenen Änderungen in verschiedenen Aspekten umgesetzt werden.
Zum Beispiel, auch wenn ein Beispiel eines Falls, bei dem ein Schraubenabschnitt, der bearbeitet werden soll, parallel zur Z-Achse ist, in den Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, beschrieben ist, wird die Technik der vorliegenden Erfindung auch zum Beispiel in einem Fall, bei dem der Schraubenabschnitt um einen vorbestimmten Winkel relativ zu der Z-Achse geneigt ist, verwendet. In einem solchen Fall wird die Z-Achse ähnlich der Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, angetrieben und Gewindeschneiden wird durch Bewegen der X-Achse gemäß dem Winkel des Schraubenabschnitts durchgeführt. Durch Bestimmen eines Zeitpunkts des Beginnens der Bewegung der Z-Achse in einer Gewindeschneidoperation ähnlich der Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, ist es möglich, während veranlasst wird, dass eine Schraubenlinie einer Schraube übereinstimmt, die Zykluszeit im Vergleich mit einem allgemeinen Gewindeschneidverfahren zu verkürzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006995 [0004]

Claims

Steuerung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die mit einer ersten Achse, die veranlasst, dass sich ein Werkzeug in einer Axialrichtung einer Spindel bewegt, und einer zweiten Achse, die veranlasst, dass sich das Werkzeug in einer Richtung unterschiedlich von einer Axialrichtung der ersten Achse bewegt, versehen ist, wobei die Werkzeugmaschine das Werkzeug über die erste Achse und die zweite Achse antreibt, um Gewindeschneiden eines Werkstückes, das an der Spindel angebracht ist, durchzuführen, wobei die Steuerung Folgendes aufweist: einen Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens, der einen Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens in einer Richtung der zweiten Achse des Werkzeugs basierend auf einem Zeitpunkt, wenn eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, nachdem das Werkzeug Schneidvorschub in einer Richtung der ersten Achse beginnt, erreicht, entscheidet; und einen Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt, der den Schneidvorschub des Werkzeugs beginnt, wenn sich eine Position des Werkzeugs auf der zweiten Achse innerhalb einer Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens befindet.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens derart entscheidet, dass das Werkzeug eine Gewindeschneidtiefenposition erreicht, wenn das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens eine Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens derart einschränkt, dass das Werkzeug die Gewindeschneidtiefenposition erreicht, bevor das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens erweitert, falls das Werkzeug die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit vor dem Werkstück erreicht.
Steuerung nach Anspruch 1, die ferner einen Rotationspositionsdetektionsabschnitt aufweist, der eine Rotationsposition der Spindel detektiert, wobei wenn der Rotationspositionsdetektionsabschnitt eine vorbestimmte Rotationsposition detektiert, der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt Antreiben des Werkzeugs beginnt.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens Folgendes aufweist: einen Vorschubgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt, der eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkstück und dem Werkstück, nachdem der Schneidvorschub begonnen hat, bis die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit erreicht ist, berechnet; und einen Zeit-zum-Erreichen-der-Gewindeschneidenvorschubgeschwinigkeit-Berechnungsabschnitt, der die Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, die die relative Vorschubgeschwindigkeit benötigt, die Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit zu erreichen, basierend auf der relativen Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit berechnet; wobei der Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens die Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens basierend auf der Zeit zum Erreichen der Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit berechnet.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt in einem Programm, das die Werkzeugmaschine zum Durchführen einer Operation anweist, vorschaut, und, falls eine Gewindeschneidanweisung in dem Programm existiert, eine Position der Spindel vor dem Beginn des Antreibens des Werkzeugs zu einem Zeitpunkt, wenn sich die Spindel an einer vorbestimmten Position befindet, überwacht.
Steuerung nach Anspruch 1, die ferner einen Durchlaufmengenanpassungsabschnitt aufweist, der basierend auf einer Durchlaufmenge, nachdem die Spindel eine vorbestimmte Rotationsposition durchlaufen hat, die relative Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs gemäß der Durchlaufmenge beschleunigt, um die Durchlaufmenge auszugleichen.
Steuersystem, das eine Werkzeugmaschine steuert, die mit einer ersten Achse, die veranlasst, dass sich ein Werkzeug in einer Axialrichtung einer Spindel bewegt, und einer zweiten Achse, die veranlasst, dass sich das Werkzeug in einer Richtung unterschiedlich von einer Axialrichtung der ersten Achse bewegt, versehen ist, wobei die Werkzeugmaschine das Werkzeug über die erste Achse und die zweite Achse antreibt, um Gewindeschneiden eines Werkstückes, das an der Spindel angebracht ist, durchzuführen, wobei das Steuersystem Folgendes aufweist: einen Entscheidungsabschnitt über den geeigneten Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens, der einen Bereich zum Beginnen des Gewindeschneidens in einer Richtung der zweiten Achse des Werkzeugs basierend auf einem Zeitpunkt, wenn eine relative Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eine Gewindeschneidvorschubgeschwindigkeit, nachdem das Werkzeug Schneidvorschub in einer Richtung der ersten Achse begonnen hat, erreicht, entscheidet; und einen Gewindeschneidstartzeit-Entscheidungsabschnitt, der den Schneidvorschub des Werkzeugs beginnt, wenn sich eine Position des Werkzeugs auf der zweiten Achse innerhalb einer Spanne des geeigneten Bereichs zum Beginnen des Gewindeschneidens befindet.