DE102020123109A1 - Steuervorrichtung und steuersystem für eine werkzeugmaschine - Google Patents

Abstract

Bearbeitungsdaten während einer Polygon-Bearbeitung werden in einer Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 gespeichert. Eine Positionsdetektionseinheit 18 detektiert aus der Veränderung der Bearbeitungsdaten eine Schneidebeginnposition A und eine Schneideendposition B eines Werkstücks. Die Positionsdetektionseinheit 18 berechnet aus der Schneidebeginnposition A und der Schneideendposition B eine Bearbeitungsfläche.

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuersystem für eine Werkzeugmaschine.
• Allgemeiner Stand der Technik
• Die Polygon-Bearbeitung ist eine Technik, um ein Werkstück durch Drehen eines Werkzeugs und des Werkstücks mit einem bestimmten Verhältnis zu einer vieleckigen Form (einer Polygon-Form) zu bearbeiten. Bei der Polygon-Bearbeitung kann das Werkstück durch Ändern des Drehverhältnisses des Werkstücks und des Werkzeugs und der Anzahl der angebrachten Klingen des Polygon-Bearbeitungswerkzeugs zu einer vieleckigen Form wie etwa einer viereckigen Form oder einer sechseckigen Form oder dergleichen bearbeitet werden.
• Bei der Polygon-Bearbeitung kommt es vor, dass nach der Bildung einer vieleckigen Form an der Werkstückoberfläche eine zusätzliche Bearbeitung wie etwa ein Bohren vorgenommen wird. In diesem Fall muss die Mitte der Bearbeitungsfläche des Werkstücks berechnet werden und eine genaue Positionierung des Werkstücks und des Werkzeugs vorgenommen werden.
• Für das Berechnen der Bearbeitungsfläche nach der Polygon-Bearbeitung wird vor der Polygon-Bearbeitung vorab die Position der Werkzeugachse (die Position der Klingenspitze) erlangt. Wenn die Position der Klingenspitze nicht bekannt ist, ist vor dem Beginn der Polygon-Bearbeitung eine Vorbereitungstätigkeit wie etwa das Einrichten der Position der Klingenspitze auf die Mitte der Bearbeitungsfläche erforderlich.
• Als Verfahren, um die Position der Ecken eines Vielecks einzurichten, ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift JP H4-164557 beschrieben, dass „bei der Bearbeitung einer vieleckigen Form eines Werkstücks die Bearbeitung ab einer Einstellposition des Werkstücks begonnen wird, indem die Werkzeugposition um einen Unterschied von Positionsabweichungen, die durch Dividieren der Befehlsgeschwindigkeiten für zwei Hauptachsen durch jeweilige Positionsschleifenverstärkungen erhalten werden, von der Bearbeitungsanfangsposition des Werkstücks verschoben wird, der Betrieb der beiden Hauptachsen begonnen wird, und die Bearbeitung begonnen wird, nachdem die beiden Hauptachsen die Befehlsgeschwindigkeit erreicht haben, wodurch die Ecken der vieleckigen Form an die Einstellposition der Umfangsfläche des Werkstücks gelangen“.
• Doch diese Technik dient zum Einrichten der Position der Ecken eines Vielecks, das durch eine Polygon-Bearbeitung gebildet wird, und ist nicht für die Positionierung eines Werkzeugs und eines Werkstücks bei einer zusätzlichen Bearbeitung nach der Polygon-Bearbeitung geeignet.
• KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
• Auf dem Gebiet der Werkzeugmaschinen wird eine Technik zum Detektieren der Position einer Bearbeitungsfläche, die durch eine Polygon-Bearbeitung an einem Werkstück gebildet wurde, gewünscht.
• Eine Steuervorrichtung nach einer Form der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die eine erste Achse, welche ein Werkzeug dreht, und eine zweite Achse, welche ein Werkstück dreht, aufweist, die erste Achse und die zweite Achse dreht und das Werkstück zu einem Vieleck bearbeitet, wobei die Steuervorrichtung eine Bearbeitungsdatenerlangungseinheit, die Bearbeitungsdaten, welche sich in Verbindung mit der Bearbeitung des Werkstücks verändern, erlangt, und eine Positionsdetektionseinheit, die auf Basis der Veränderung der Bearbeitungsdaten die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert, aufweist.
• Ein Steuersystem nach einer Form der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuersystem zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die eine erste Achse, welche ein Werkzeug dreht, und eine zweite Achse, welche ein Werkstück dreht, aufweist, die erste Achse und die zweite Achse dreht und das Werkstück zu einem Vieleck bearbeitet, wobei das Steuersystem eine Bearbeitungsdatenerlangungseinheit, die Bearbeitungsdaten, welche sich in Verbindung mit der Bearbeitung des Werkstücks verändern, erlangt, und eine Positionsdetektionseinheit, die auf Basis der Veränderung der Bearbeitungsdaten die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert, aufweist.
• Figurenliste
• 1 ist ein Hardwareaufbaudiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 2 ist ein Blockdiagramm der numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Veränderung des Lastmoments zeigt.
• 4 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 5 ist eine Ansicht, die ein Detektionsverfahren einer Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit zeigt.
• 6 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 7 ist eine Ansicht, die ein Detektionsverfahren einer Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit zeigt.
• 8 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 9 ist eine Ansicht, die ein mehrmaliges Schneiden einer Bearbeitungsfläche und die Veränderung des Lastmoments zeigt.
• 10 ist eine Ansicht, die Programmbeispiele, bei denen Variable verwendet werden, zeigt.
• 11 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 12 ist eine Ansicht, die eine Achsenumwandlungsverarbeitung zeigt.
• 13 ist ein Blockdiagramm einer numerischen Steuervorrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform.
• 14 ist eine Ansicht, die eine Verarbeitung zur Verhinderung einer Fehldetektion zeigt.
• 15 ist ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb einer numerischen Steuervorrichtung zeigt.
• 16 ist eine Ansicht, die die Verarbeitung einer Einheit zur Berechnung repräsentativer Werte zeigt.
• 17 ist ein Programmbeispiel der vorliegenden Ausführungsform.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Nachstehend wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der eine Steuervorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung in einer numerischen Steuervorrichtung 100 ausgeführt ist.
• 1 ist ein Hardwareaufbaudiagramm der numerischen Steuervorrichtung 100 nach einer Ausführungsform.
• Eine CPU 111, mit der die numerische Steuervorrichtung 100 nach der vorliegenden Ausführungsform versehen ist, ist ein Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 100 als Ganzes steuert. Die CPU 111 liest Systemprogramme, die in einem ROM 112 gespeichert wurden, über einen Bus 120 und steuert die gesamte numerische Steuervorrichtung 100 gemäß diesem Systemprogramm. Temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten, verschiedene Daten, die von einem Betreiber über eine nicht dargestellte Eingabeeinheit eingegeben wurden, und dergleichen werden vorübergehend in einem RAM 113 gespeichert.
• Ein nichtflüchtiger Speicher 114 ist zum Bespiel durch eine Speichervorrichtung, ein Solid-State-Laufwerk (SSD) oder dergleichen, die oder das durch eine nicht dargestellte Batterie gestützt wird, gebildet. Der nichtflüchtige Speicher 114 behält seinen Speicherzustand auch dann bei, wenn die Stromversorgung der numerischen Steuervorrichtung 100 ausgeschaltet ist. In dem nichtflüchtigen Speicher 114 werden Programme, die über eine Schnittstelle 115 von einem externen Gerät 72 gelesen wurden, Programme, die über eine Eingabeeinheit 30 eingegeben wurden, und verschiedene Daten, die von verschiedenen Einheiten der numerischen Steuervorrichtung 100 oder von einer Werkzeugmaschine oder dergleichen erlangt wurden (zum Beispiel Einstellparameter, die von der Werkzeugmaschine erlangt wurden, und dergleichen), gespeichert. Die Programme und die verschiedenen Daten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 114 gespeichert wurden, können bei der Ausführung/Verwendung in den RAM 113 entwickelt werden. Außerdem sind verschiedene Systemprogramme wie etwa allgemein bekannte Analyseprogramme oder dergleichen im Voraus in den ROM 112 geschrieben.
• Die Schnittstelle 115 ist eine Schnittstelle, um die numerische Steuervorrichtung 100 und das externe Gerät 72 zu verbinden. Von Seiten des externen Geräts 72 werden Programme und verschiedene Parameter und dergleichen eingelesen. In der numerischen Steuervorrichtung 100 gesammelte Programme und verschiedene Parameter und dergleichen können über das externe Gerät 72 in einem externen Speichermittel gespeichert werden. Eine PMC (programmierbare Maschinensteuerung) 116 nimmt durch ein in die numerische Steuervorrichtung 100 aufgenommenes Ablaufprogramm über eine E/A-Einheit 117 eine Ein- und Ausgabe von Signalen in Bezug auf eine Werkzeugmaschine, einen Roboter oder eine Vorrichtung wie etwa einen an der Werkzeugmaschine oder dem Roboter angebrachten Sensor und dergleichen vor und steuert diese(n).
• Verschiedene in die Speichervorrichtung gelesene Daten, Daten, die als Ergebnis einer Ausführung von Programmen und dergleichen erhalten wurden, usw. werden über eine Schnittstelle 118 an eine Anzeigeeinheit 70 ausgegeben. Die Eingabeeinheit 30, die durch eine MDI, ein Bedienpanel, ein Touchpanel oder dergleichen gebildet ist, gibt Befehle, Daten und dergleichen, die auf einer Betätigung durch einen Betreiber beruhen, über eine Schnittstelle 119 an die CPU 111 weiter.
• Achsensteuerschaltungen 130 zur Steuerung der einzelnen Achsen der Werkzeugmaschine erhalten von der CPU 111 Bewegungsbefehlsgrößen und geben die Befehle für die Achsen an Servoverstärker 140 aus. Die Servoverstärker 140 erhalten die Befehle und treiben Servomotoren 150 zum Antrieb der Achsen, mit denen die Werkzeugmaschine versehen ist, an. In die Servomotoren 150 der Achsen sind Positions/Geschwindigkeitsdetektoren eingebaut; und Positions/Geschwindigkeitsrückmeldesignale von diesen Positions/Geschwindigkeitsdetektoren werden an die Achsensteuerschaltung 130 rückgemeldet, wodurch eine Rückmeldesteuerung der Position/Geschwindigkeit erfolgt. In dem Hardwareaufbaudiagramm von 1 sind nur jeweils eine Achsensteuerschaltung 130, ein Servoverstärker 140 und ein Servomotor gezeigt, doch sind diese tatsächlich in einer Anzahl, die der Anzahl der Achsen, mit denen die Werkzeugmaschine als Steuerobjekt versehen ist, entspricht, vorbereitet. In dem anschließend beschriebenen Funktionsblockdiagramm (2) ist bei der Steuervorrichtung der vorliegenden Ausführungsform eine durch einen Servomotor angetriebene Werkzeugachse gezeigt.
• Eine Spindelsteuerschaltung 160 erhält einen Hauptachsenumdrehungsbefehl an eine Hauptachse der Werkzeugmaschine und gibt ein Spindelgeschwindigkeitssignal an einen Spindelverstärker 161 aus. Der Spindelverstärker 161 erhält dieses Spindelgeschwindigkeitssignal und dreht einen Spindelmotor 162 für die Hauptachse mit der befohlenen Umdrehungsgeschwindigkeit, wodurch die Werkstückachse angetrieben wird. Mit dem Spindelmotor 162 ist ein Positionscodierer 163 gekoppelt, der Positionscodierer 163 gibt in Synchronisation mit den Umdrehungen der Hauptachse Rückmeldeimpulse aus, und diese Rückmeldeimpulse werden durch die CPU 11 gelesen.
• 2 ist ein Blockdiagramm des Hauptabschnitts der numerischen Steuervorrichtung 100, die eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die numerische Steuervorrichtung 100 weist ein Programm 11, das ein Koordinatensystem und Bearbeitungsbefehle für die Werkzeugmaschine, einen Endbefehl und dergleichen beschreibt, eine Programmanalyseeinheit 12, die das Programm 11 analysiert und Bewegungsbefehle für eine Interpolationseinheit 13 und Achsenumdrehungsbefehle für eine Spindelsteuereinheit 14 erzeugt, die Interpolationseinheit 13, die Interpolationsdaten erzeugt, wofür auf Basis der Bewegungsbefehle von der Programmanalyseeinheit 12 eine Interpolationsberechnung eines Befehlspfads für das Werkzeug vorgenommen wurde, und an eine Servosteuereinheit 15 ausgibt, die Spindelsteuereinheit 14, die das Werkstück gemäß den Achsenumdrehungsbefehlen von der Programmanalyseeinheit 12 dreht, die Servosteuereinheit 15, die das Werkzeug gemäß den Interpolationsdaten dreht, eine Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16, die Bearbeitungsdaten während einer Polygon-Bearbeitung erlangt, eine Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17, die die von der Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangten Bearbeitungsdaten speichert, und eine Positionsdetektionseinheit 18, die auf Basis der in der Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 gespeicherten Bearbeitungsdaten die Position einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert, auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Werkzeug durch den Servomotor 150 und die Werkstückachse durch den Spindelmotor 161 angetrieben, doch ist auch ein Aufbau möglich, bei dem beide Achsen durch Servomotoren angetrieben werden.
• Die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangt Bearbeitungsdaten während einer Polygon-Bearbeitung. Die Bearbeitungsdaten können das Lastmoment, das Bearbeitungsgeräusch, Schwingungen, die Wärme und dergleichen umfassen. Wenn das Werkzeug mit dem Werkstück in Kontakt gelangt, kommt es zum Beispiel zu Erscheinungen wie einem Anstieg des Lastmoments, der Entstehung eines bestimmten Geräuschs, Schwingungen des Werkzeugs oder des Werkstücks oder einer Erwärmung der Kontaktstelle oder dergleichen. Die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangt derartige Bearbeitungsdaten, die sich während der Abwicklung der Polygon-Bearbeitung verändern.
• Die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangt auch die Position (den Winkel) der Drehachse des Werkzeugs (einer ersten Achse) und der Drehachse des Werkstücks (einer zweiten Achse). Die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangt von dem Positionscodierer 163 Positionsinformationen der Drehachse des Werkstücks und von der Servosteuereinheit 15 Positionsinformationen der Drehachse des Werkzeugs. Die Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 speichert die Bearbeitungsdaten, die die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 während der Polygon-Bearbeitung erlangt hat, und die Positionsinformationen der Werkzeugachse und der Werkstückachse in einem Zusammenhang miteinander.
• Unter Bezugnahme auf 3 wird die Veränderung der Bearbeitungsdaten während der Polygon-Bearbeitung erklärt. In der nachstehenden Erklärung wird das Lastmoment als eine Art der Bearbeitungsdaten als Beispiel herangezogen, doch sind auch andere Bearbeitungsdaten möglich.
• Bei der Polygon-Bearbeitung werden das Werkzeug und das Werkstück gleichzeitig gedreht. Dabei steht das Werkzeug nicht unbedingt stets mit dem Werkstück in Kontakt und nimmt ein Schneiden vor, sondern gibt es einen Zustand, in dem das Werkzeug und das Werkstück nicht in Kontakt stehen (als „Nichtschneidezustand“ bezeichnet). Da sich das Werkzeug im Nichtschneidezustand leer dreht, verändert sich das Lastmoment bei einem niedrigen Wert. Wenn das Werkzeug das Werkstück zu schneiden beginnt, das heißt, wenn das Werkzeug und das Werkstück in Kontakt gelangt sind, wird das Lastmoment hoch (kommt es zu einem Ansteigen des Lastmoments). Dann ist das Lastmoment hoch, während das Werkzeug das Werkstück schneidet, und wird das Lastmoment klein (kommt es zu einem Abfallen des Lastmoments), wenn das Werkzeug und das Werkstück voneinander gelöst werden, das heißt, wenn das Schneiden des Werkstücks endet.
• Die Positionsdetektionseinheit 18 detektiert auf Basis der Veränderung des Werts der Bearbeitungsdaten die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks. Das Detektionsverfahren unterscheidet sich je nach den Bearbeitungsdaten. Wenn das Bearbeitungsgeräusch als Bearbeitungsdaten dient, wird die Position der Bearbeitungsfläche auf Basis des Geräuschs, wenn das Werkzeug und das Werkstück miteinander in Kontakt gelangt sind, des Geräuschs, wenn das Werkzeug das Werkstück schneidet, des Geräuschs, wenn sich das Werkzeug leer dreht, oder dergleichen detektiert. Wenn die Schwingungen als Bearbeitungsdaten verwendet werden, wird die Position der Bearbeitungsfläche auf Basis der Schwingungen, wenn das Werkzeug und das Werkstück in Kontakt gelangt sind, der Schwingungen, wenn das Werkzeug das Werkstück schneidet, der Schwingungen, wenn sich das Werkzeug leer dreht, oder dergleichen detektiert. Wenn die Wärme als Bearbeitungsdaten herangezogen wird, wird die Position der Bearbeitungsfläche auf Basis der Wärme, wenn das Werkzeug und das Werkstück in Kontakt gelangt sind, der Wärme, wenn das Werkzeug das Werkstück schneidet, oder dergleichen detektiert.
• Die Position der Bearbeitungsfläche, die durch die Positionsdetektionseinheit 18 detektiert wurde, wird als detektierte Position 19 gespeichert. Die als detektierte Position 19 gespeicherte Positionsinformation der Bearbeitungsfläche stellt das Analyseobjekt der Programmanalyseeinheit 12 dar. Da die Positionsdetektionseinheit 18 die Position der Bearbeitungsfläche bei der numerischen Steuervorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform automatisch detektiert, kann die numerische Steuervorrichtung 100 die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks automatisch erfassen und wird eine Vorbereitung, bei der die Werkzeugposition vor der Polygon-Bearbeitung oder der zusätzlichen Bearbeitung auf die Werkstückmitte eingerichtet wird, unnötig.
• Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 4 eine numerische Steuervorrichtung 100a, die eine andere Form der vorliegenden Offenbarung darstellt, erklärt. Eine Positionsdetektionseinheit 18a dieser numerischen Steuervorrichtung 100 weist eine Schneidebeginndetektionseinheit 21, die aus den Bearbeitungsdaten den Beginn des Schneidens der Bearbeitungsfläche detektiert, und eine Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit 22, die auf Basis der Position der Werkstückachse zum Zeitpunkt der Detektion des Schneidebeginns die Mitte der Bearbeitungsfläche des Werkstücks ermittelt, auf.
• Die Schneidebeginndetektionseinheit 21 detektiert auf Basis der Veränderung der Bearbeitungsdaten den Beginn des Schneidens des Werkstücks, doch das Verfahren zur Detektion des Schneidebeginns unterscheidet sich je nach den oben beschriebenen Bearbeitungsdaten (Lastmoment, Bearbeitungsgeräusch, Schwingungen, Wärme und dergleichen). Was die Position des Schneidebeginns betrifft, wird die Position (der Winkel) der Drehachse des Werkstücks zum Zeitpunkt des Beginns des Schneidens als A angesetzt.
• 5 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Berechnen eines Winkels α von einer Position A der Drehachse des Werkzeugs zum Beginn des Schneidens eines Werkstücks bis zu der Mitte der Bearbeitungsfläche zeigt. Wenn die Außenform des Werkzeugs (ein Werkzeugkompensationsausmaß) als R, die Außenform des Werkstücks (der Werkstückdurchmesser vor der Polygon-Bearbeitung) als D, und das Schneideausmaß des Werkzeugs als X angesetzt wird, bildet eine Dreieckform, die das Zentrum der Drehachse des Werkstücks, das Zentrum der Drehachse des Werkzeugs und den Anfangspunkt des Schneidens verbindet, ein Dreieck mit Seitenlängen R, D und R + D - X. Da die Seite, die das Zentrum der Drehachse des Werkstücks und das Zentrum der Drehachse des Werkzeugs verbindet, durch die Mitte der Bearbeitungsfläche des Werkstücks verläuft, bildet der Winkel α, den diese Seite und die Seite mit der Länge D bilden, die Differenz von der Position des Schneidebeginns bis zu der Bearbeitungsflächenmitte.
• Dieser Winkel α kann unter Verwendung des Kosinussatzes wie folgt berechnet werden: $${\text{R}}^{\text{2}}={\text{D}}^{\text{2}}+{\left(\text{R+D-X}\right)}^2-\text{2D}\left(\text{R+D-X}\right)\text{cos}\mathrm{\alpha }*\text{Kosinussatz}$$

  

  $$\text{cos}\mathrm{\alpha =}\left({\left(\text{R+D-X}\right)}^2-{\text{R}}^{\text{2}}+{\text{D}}^{\text{2}}\right)/\left(\text{2D}\left(\text{R+D-X}\right)\right)$$

  

  $$\mathrm{\alpha =}\text{arccos}\left(\left({\left(\text{R+D-X}\right)}^2-{\text{R}}^{\text{2}}+{\text{D}}^{\text{2}}\right)/\left(\text{2D}\left(\text{R+D-X}\right)\right)\right)$$

  
• Die Positionsdetektionseinheit 18a addiert α zu einen Winkel A bei der Detektion des Schneidebeginns und ermittelt die Bearbeitungsflächenmitte (A + α).
• Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 eine numerische Steuervorrichtung 100b, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt, erklärt. Eine Positionsdetektionseinheit 18b dieser numerischen Steuervorrichtung 100b weist die Schneidebeginndetektionseinheit 21, die den Kontakt des Werkzeugs und des Werkstücks detektiert, eine Schneideenddetektionseinheit 23, die das Lösen des Werkzeugs und des Werkstücks voneinander detektiert, und die Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit 22, die auf Basis der Schneidebeginnposition und der Schneideendposition die Mitte der Bearbeitungsfläche detektiert, auf.
• 7 zeigt das Verfahren, wodurch die Positionsdetektionseinheit 18b die Mitte der Bearbeitungsfläche detektiert. Hier wird das Lastmoment als Bearbeitungsdaten verwendet und die Bearbeitungsfläche des Werkstücks auf Basis der Drehachse des Werkstücks (nachstehend als Werkstückachse bezeichnet) detektiert. Da die auf die Drehachse des Werkstücks wirkende Last in dem Nichtschneidezustand, in dem das Werkzeug und das Werkstück nicht in Kontakt stehen, gering ist, verändert sich das Lastmoment bei einem niedrigen Wert. Wenn das Werkstück und das Werkzeug in Kontakt gelangt sind, steigt das Lastmoment an, wobei die Position A der Werkstückachse zu diesem Zeitpunkt als Schneidebeginnposition bezeichnet wird. Wenn das Werkstück und das Werkzeug gleichzeitig gedreht werden und das Werkstück von dem Werkzeug entfernt wird (gelöst wird), fällt das Lastmoment ab. Eine Position B der Werkzeugachse zu diesem Zeitpunkt wird als Schneideendposition bezeichnet. Da die Bearbeitungsflächenmitte in der Mitte zwischen der Schneidebeginnposition und der Schneideendposition liegt, ermittelt die Positionsdetektionseinheit 18b die Mitte P der Bearbeitungsfläche unter Verwendung der nachstehenden Formel. $$\text{P=A+}\left(\text{B-A}\right)/2$$

  
• Eine in 8 gezeigte numerische Steuervorrichtung 100c verfügt über die Funktion zur Erhöhung der Genauigkeit der Bearbeitungsflächenmitte P durch Ermitteln von repräsentativen Werten. Eine Positionsdetektionseinheit 18c dieser numerischen Steuervorrichtung 100c weist eine Bearbeitungsflächenanzahldetektionseinheit 24, die die Anzahl der an einem Werkstück gebildeten Bearbeitungsflächen detektiert, und eine Repräsentativwertberechnungseinheit 25, die repräsentative Werte der detektierten mehreren Bearbeitungsflächenmitten berechnet, auf. Die numerische Steuervorrichtung 100c ermittelt die Bearbeitungsflächenmitte mehrmals und setzt ihren Durchschnittswert als repräsentativen Wert an.
• Die Schneidebeginndetektionseinheit 21, die Schneideenddetektionseinheit 23 und die Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit 22 weisen die gleichen Funktionen wie bei der oben erwähnten numerischen Steuervorrichtung 100b auf. Daher sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen und wird auf ihre Erklärung verzichtet.
• 9 zeigt eine Ansicht des Zustands, wenn ein Werkzeug mehrmals schneidet. In 9(a) bewegt sich das Werkzeug entlang einer langen Achse (der Z-Achse) eines Werkstücks, während es sich dreht, und nimmt eine Polygon-Bearbeitung vor. 9(c) zeigt die Veränderung des Lastmoments während der Polygon-Bearbeitung. Bei der Polygon-Bearbeitung kommt es bei jeder Bildung einer Bearbeitungsfläche zu einem Ansteigen und Abfallen des Lastmoments. Die Flächenanzahl des Vielecks ist der Anzahl der Anstiege (oder Abfälle) des Lastmoments, während sich die Werkstückachse um 360 Grad dreht (eine Umdrehung ausführt), gleich. Wenn das Lastmoment während einer Umdrehung der Werkstückachse m Mal ansteigt, beträgt die Anzahl der Flächen des an der Werkstückachse gebildeten Vielecks m.
• Wenn die Anzahl der Flächen des Vielecks bekannt ist, können die Bearbeitungsdaten und die Bearbeitungsflächen miteinander in Zusammenhang gebracht werden. Wenn die Anzahl der Flächen des Vielecks zum Beispiel m beträgt, wird die Bearbeitung der m Flächen ab der ersten Fläche wiederholt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schneidebeginnposition als A_ij, die Schneideendposition als B_ij und die Bearbeitungsflächenmitte als P_ij bezeichnet. Der Index ij bezeichnet die Anzahl der Umdrehungen und die Anzahl der Flächen. Zum Beispiel ist A₁₁ die Schneidebeginnposition der ersten Fläche bei der ersten Umdrehung, A₁₂ jene der zweiten Fläche bei der ersten Umdrehung, ..., und A_nm, jene der m-ten Fläche bei der n-ten Umdrehung. B₁₁ ist die Schneideendposition der ersten Fläche bei der ersten Umdrehung, B₁₂ jene der zweiten Fläche bei der ersten Umdrehung, ..., und B_nm jene der m-ten Fläche bei der n-ten Umdrehung.
• P₁₁ zeigt die Position der Bearbeitungsflächenmitte der ersten Fläche bei der ersten Umdrehung, B₁₂ jene der zweiten Fläche bei der ersten Umdrehung, ..., und P_nm jene der m-ten Fläche bei der n-ten Umdrehung.
• Die Repräsentativwertberechnungseinheit 25 ermittelt unter Verwendung der Werte P₁₁, ..., Pnm der Mitten der Bearbeitungsflächen, die durch die Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit detektiert wurden, repräsentative Werte (hier, Durchschnittswerte) der einzelnen Bearbeitungsflächenmitten. Die Formel zur Ermittlung der Durchschnittswerte lautet wie folgt:
• Bearbeitungsflächenmitte P₁ (Durchschnitt der ersten Fläche) = (P₁₁ + P₂₁ + ... + P_n1)/n
• Bearbeitungsflächenmitte P₂ (Durchschnitt der zweiten Fläche) = (P₁₂ + P₂₂ + ... + P_n2)/n ....
• Bearbeitungsflächenmitte P_m (Durchschnitt der m-ten Fläche) = (P_1m + P_2m + ... + P_nm)/n
• * n = Anzahl der Umdrehungen
• Auf diese Weise wird der Durchschnittswert, wenn sich die Werkstückachse n Mal gedreht hat (oder wenn Bearbeitungsdaten für n Umdrehungen verwendet werden), durch Teilen der Summe der Mittenpositionen der jeweiligen Bearbeitungsflächen durch die Anzahl n der Umdrehungen ermittelt.
• Als repräsentativer Wert kann außer dem Durchschnittswert auch eine statistische Größe wie etwa ein Medianwert oder ein häufigster Wert verwendet werden. Da die Genauigkeit umso höher wird, je tiefer der Schnitt wird, ist es auch möglich, die zuerst detektierten Bearbeitungsdaten nicht zu verwenden, sondern Bearbeitungsdaten nach einer bestimmten Anzahl von Malen zu verwenden. Es ist auch möglich, die Bearbeitungsdaten mit einer Gewichtung zu versehen.
• Wie in 9(b) gezeigt ist, gibt es auch eine Bearbeitung, bei der die Schneidetiefe in der X-Achsen-Richtung in einem Zustand, in dem die Z-Achse fixiert ist, mehrere Male geschnitten wird und die Schneidetiefe allmählich tiefer wird. Auch bei einer solchen Bearbeitung kann die Bearbeitungsflächenmitte mehrere Male detektiert werden und ein repräsentativer Wert der detektieren Bearbeitungsflächenmitte berechnet werden.
• Die numerische Steuervorrichtung 100c von 8 speichert die Werte der Bearbeitungsflächenmitten als Detektionswerte. Bei diesem Beispiel sind die Positionen der Bearbeitungsflächenmitten P1 bis P6 der ersten Fläche bis sechsten Fläche des an der Werkstückoberfläche gebildeten Sechsecks in Variablen #3301 bis #3306 gespeichert. Durch das Speichern in Variablen kommt es dazu, dass durch ein Programm auf die automatisch detektierten Positionen der Bearbeitungsflächen Bezug genommen werden kann und eine Verwendung bei einer zusätzlichen Bearbeitung nach der Polygon-Bearbeitung möglich ist.
• 10 ist ein Beispiel für Programme, bei denen Variable verwendet werden. Bei dem Programmbeispiel 1 wird die C-Achse durch „G00 C#3301“ zu #3301 (der Mitte der Fläche P1) bewegt und eine Positionierung der Fläche P1 vorgenommen, durch „G00 C#3304“ wird die C-Achse zu #3304 (der Mitte der Fläche P4) bewegt und eine Positionierung der Fläche P4 vorgenommen, und durch „G00 C#3305 + 30,0) wird die C-Achse an eine Position, für die 30 Grad zu #3305 (der Mitte der Fläche P5) hinzugefügt wurden, bewegt und eine Positionierung der Fläche P5 + 30 Grad vorgenommen.
• Das Programmbeispiel 2 von 10 erzeugt positionierungsspezifische Befehle P1, P2, ..., Pm. Die Befehle P1, P2, ... Pm entsprechen den Mittenpositionen P1, P2, ..., Pm der Bearbeitungsflächen. Durch „G00 C00 P1“ wird die C-Achse in die Mitte der Fläche P1 bewegt und eine Positionierung an der Fläche P1 vorgenommen, durch „G00 C00 P4“ wird die C-Achse in die Mitte der Fläche P4 bewegt und eine Positionierung der Fläche P4 vorgenommen, und durch „G00 C00 P5 Q30,0“ wird die C-Achse an eine Position, für die 30 Grad zu der Mitte der Fläche P5 hinzugefügt wurden, bewegt und eine Positionierung der Fläche P5 + 30 Grad vorgenommen.
• Anschließend wird unter Bezugnahme auf 11 eine numerische Steuervorrichtung 100d nach einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erklärt. Eine Positionssteuereinheit 18d dieser numerischen Steuervorrichtung 100d weist eine Achsenumwandlungseinheit 26 auf, die die Position der Werkzeugachse in die Position der Werkstückachse umwandelt. Bei diesem Beispiel nimmt die Achsenumwandlungseinheit 26 eine Achsenumwandlungsverarbeitung von einer Schneideflächenmitte P' der Werkzeugachse zu einer Bearbeitungsflächenmitte P" der Werkstückachse vor. Die Schneideflächenmitte P' der Werkzeugachse ist die Position (der Winkel) der Mitte zwischen der Position (dem Winkel), an der (an dem) das Werkzeug das Schneiden begonnen hat, und der Position (dem Winkel), an der (an dem) es das Schneiden beendet hat. Eine Schneideflächenmittendetektionseinheit 27 detektiert unter Verwendung der Bearbeitungsdaten die Schneidebeginnposition und die Schneideendposition. Das Detektionsverfahren ist das gleiche wie bei der Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit 22 von 6.
• Nachstehend werden die Formeln zur Ermittlung der Schneidemitten P'₁₁ bis P'₂₂ für zwei Umdrehungen des Werkzeugs gezeigt. Hier wird die Schneidebeginnposition des Werkzeugs durch A'_1k, die Schneideendposition durch B'_1k und die Schneideflächenmitte durch P''_1k ausgedrückt. Der Index 1_k gibt die Umdrehungszahl 1 und die bearbeitete Schneidefläche k an. Die Schneidemitten können auch bei zwei oder mehr Umdrehungen auf die gleiche Weise ermittelt werden. $${\text{P}}_{\text{11}}\text{'}={\text{A}}_{\text{11}}\text{'}+\left({\text{B}}_{\text{11}}\text{'}-{\text{A}}_{\text{11}}\text{'}\right)/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{12}}\text{'}={\text{A}}_{\text{12}}\text{'}+\left({\text{B}}_{\text{12}}\text{'}-{\text{A}}_{\text{12}}\text{'}\right)/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{13}}\text{'}={\text{A}}_{\text{13}}\text{'}+\left({\text{B}}_{\text{13}}\text{'}-{\text{A}}_{\text{13}}\text{'}\right)/2$$

  

  $${\text{P}}_{21}\text{'}={\text{A}}_{\text{21}}\text{'}+\left({\text{B}}_{\text{21}}\text{'}-{\text{A}}_{\text{21}}\text{'}\right)/2$$

  

  $${\text{P}}_{22}\text{'}={\text{A}}_{22}\text{'}+\left({\text{B}}_{22}\text{'}-{\text{A}}_{22}\text{'}\right)/2$$

  

  $${\text{P}}_{23}\text{'}={\text{A}}_{23}\text{'}+\left({\text{B}}_{23}\text{'}-{\text{A}}_{23}\text{'}\right)/2$$

  
• Die Achsenumwandlungseinheit 26 nimmt (1) eine Umwandlung der Anzahl der Umdrehungen und der Schneidefläche (der Bearbeitungsfläche) und (2) eine Umwandlung der Position (des Winkels) vor.
• (1) Bei der Umwandlung der Anzahl der Umdrehungen und der Schneidefläche (der Bearbeitungsfläche) wird die Anzahl 1 der Umdrehungen der Werkzeugachse in eine Anzahl j der Umdrehungen der Werkstückachse umgewandelt und die Schneidefläche k der Werkzeugachse in eine Bearbeitungsfläche i der Werkstückachse umgewandelt. Bei der Polygon-Bearbeitung besteht zwischen der Werkzeugachse und der Werkstückachse eine Beziehung von (Anzahl 1 der Umdrehungen der Werkzeugachse) × (Anzahl h der Schnitte pro Umdrehung) + (Schneidefläche k der Werkzeugachse) = (Anzahl m der Bearbeitungsflächen) × (Anzahl j der Umdrehungen der Werkstückachse) + (Bearbeitungsfläche i der Werkstückachse). Und da das Umdrehungsverhältnis der Werkzeugachse und der Werkstückachse konstant ist und die Anzahl h der Schnitte pro Umdrehung der Werkzeugachse der Anzahl der Klingen des Werkzeugs gleich ist, ist dann, wenn die Anzahl 1 der Umdrehungen der Werkzeugachse und die Schneidefläche k des Werkzeugs bestimmt sind, eine Umwandlung in die Anzahl j der Umdrehungen der Werkstückachse und die Schneidefläche i des Werkstücks möglich.
• (2) Bei der Umwandlung der Position (des Winkels) wird unter Verwendung des Umdrehungsverhältnisses der Werkzeugachse und der Werkstückachse die Position der Werkstückachse in Bezug auf die Position der Werkzeugachse berechnet. Wenn das Umdrehungsverhältnis der Werkzeugachse und der Werkstückachse zum Beispiel R : S lautet, wird durch Multiplizieren der Position (des Winkels) der Werkzeugachse mit S/R das Umdrehungsausmaß der Werkstückachse ermittelt. Wenn der anfängliche Phasenunterschied 0 zwischen der Werkzeugachse und der Werkstückachse zu diesem Wert addiert wird, ist eine Umwandlung von der Position der Werkzeugachse in die Position der Werkstückachse möglich.
• Da das Umdrehungsverhältnis der Werkzeugachse und der Werkstückachse bei dem Beispiel von 12 2 : 1 beträgt, wird S/R 1/2 und lautet die Umwandlungsformel wie folgt. Bei diesem Beispiel werden die Bearbeitungsdaten für zwei Umdrehungen der Werkzeugachse in Bearbeitungsdaten für eine Umdrehung der Werkstückachse umgewandelt. Bei diesem Beispiel wurde die Bearbeitungsmittenposition der Werkzeugachse in die Bearbeitungsmittenposition der Werkstückachse umgewandelt, doch können auch die Schneidebeginnposition A' und die Schneideendposition B' der Werkzeugachse in die Schneidebeginnposition und die Schneideendposition der Werkstückachse umgewandelt werden. $${\text{P}}_{\text{11}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{\text{11}}\text{'}/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{12}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{\text{12}}\text{'}/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{13}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{\text{13}}\text{'}/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{14}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{21}\text{'}/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{15}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{\text{22}}\text{'}/2$$

  

  $${\text{P}}_{\text{16}}\text{'}\text{'}=\mathrm{\theta }+{\text{P}}_{23}\text{'}/2$$

  
• Bei der Formel von 12(c) wird die Bearbeitungsflächenmitte Pi nach n Umdrehungen des Werkstücks ermittelt. Die Bearbeitungsflächenmitte Pi ist der Durchschnitt der aus den Bearbeitungsdaten der Werkstückachse detektierten Bearbeitungsflächenmitte P_ij und der Bearbeitungsflächenmitte P''_ij, für die die Schneideflächenmitte P'_ij der Werkzeugachse in die Werkstückachse umgewandelt wurde. Die Formel für die Berechnung des Durchschnitts lautet wie folgt (n ist die Anzahl der Umdrehungen der Werkstückachse). $$\text{Bearbeitungsfläche P1 }\left(\text{erste Fläche}\right)=\left({\text{P}}_{\text{11}}+\mathrm{...}+{\text{P}}_{\text{n1}}+{\text{P}}_{\text{11}}\text{'}\text{'}+\mathrm{...}+{\text{P}}_{\text{n1}}\text{'}\text{'}\right)/\text{2n}$$

  

  $$\text{Bearbeitungsfläche P2 }\left(\text{zweite Fläche}\right)=\left({\text{P}}_{\text{12}}+\mathrm{...}+{\text{P}}_{\text{n2}}+{\text{P}}_{\text{12}}\text{'}\text{'}+\mathrm{...}+{\text{P}}_{\text{n2}}\text{'}\text{'}\right)/\text{2n}$$

  
• Hier wird der Durchschnitt aus der Summe der aus den Bearbeitungsdaten der Werkstückachse detektierten Bearbeitungsflächenmitte P_ij und der Bearbeitungsflächenmitte P''_ij, für die die Schneideflächenmitte P'_ij der Werkzeugachse in die Werkstückachse umgewandelt wurde, berechnet, doch kann auch der Durchschnitt einer davon berechnet werden.
• Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 13 eine numerische Steuervorrichtung 100e, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist, erklärt. Eine Schneidebeginndetektionseinheit 21e und eine Schneideenddetektionseinheit 23e dieser numerischen Steuervorrichtung 100e nehmen Verarbeitungen zur Verhinderung einer Fehldetektion vor.
• 14 zeigt die Verarbeitung zur Verhinderung einer Fehldetektion bei Verwendung des Lastmoments als Bearbeitungsdaten. Die numerische Steuervorrichtung 100e legt zwei Werte, einen Nichtkontaktzustandspegel (L1) und einen Kontaktzustandsdetektionspegel (L2), fest.
• Der Nichtkontaktzustandspegel (L1) ist zum Beispiel der Durchschnittswert des Lastmoments im Nichtkontaktzustand (das durchschnittliche Lastmoment ab dem Erreichen einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen bis zum Beginn des Schneidens).
• Der Schneidepegel (L2) ist ein Schwellenwert des Lastmoments zur Bestimmung, ob sich das Werkzeug im Schneidezustand befindet oder nicht. Der Schneidezustandspegel (L2) ist zum Beispiel ein Wert, für den ein bestimmter Wert a zu dem Nichtkontaktzustandspegel (L1) addiert wurde, ein Lastpegel von b % des Nichtschneidezustandspegels (L1). Der Schneidezustandspegel (L2) kann ein aus tatsächlichen Bearbeitungsdaten ermittelter tatsächlicher Wert sein. Der Schneidezustandspegel (L2) kann ein passender Wert zur Verhinderung einer Fehldetektion sein.
• Die Schneidebeginndetektionseinheit 21e detektiert einen Winkel Aa der Werkstückachse, wenn das Lastmoment den Schneidezustandspegel (L2) erreicht hat, und einen Winkel Ab der Werkstückachse, wenn das Lastmoment vor Aa den Nichtschneidezustand (L1) erreicht hat. Die Schneidebeginndetektionseinheit 21e klassifiziert die Verschiebung des Lastmoments zwischen Aa und Ab in zwei Muster, ein Muster 1-1 und ein Muster 1-2. Bei dem Muster 1-1 nimmt das Lastmoment zwischen den Winkeln Aa und Ab zu und ab. In diesem Fall wird der Winkel, bei dem sich das Lastmoment von negativ zu positiv verändert, als Schneidebeginnwinkel A gewählt. Bei dem Muster 1-2 nimmt das Lastmoment zwischen den Winkeln Aa und Ab monoton zu. In diesem Fall wird der Winkel Ab, bei dem das Lastmoment den Nichtschneidepegel (L1) erreicht hat, als Schneidebeginnwinkel A gewählt.
• Die Schneideenddetektionseinheit 23e beobachtet das Lastmoment und detektiert einen Winkel Ba, wenn das Lastmoment auf den Schneidezustandspegel (L2) abgenommen hat, und einen Winkel Bb, wenn es nach Ba zu dem Nichtschneidepegel (L1) gekommen ist. Die Schneideenddetektionseinheit 23e klassifiziert die Verschiebung des Lastmoments zwischen Ba und Bb in zwei Muster, ein Muster 2-1 und ein Muster 2-2. Bei dem Muster 2-1 nimmt das Lastmoment zwischen den Winkeln Ba und Bb zu und ab. In diesem Fall wird der Winkel, bei dem sich das Lastmoment von positiv zu negativ verändert, als Schneideendwinkel B gewählt. Bei dem Muster 2-2 nimmt das Lastmoment zwischen den Winkeln Ba und Bb monoton ab. In diesem Fall wird der Winkel Bb, bei dem das Lastmoment den Nichtschneidepegel (L1) erreicht hat, als Schneideendwinkel B gewählt.
• Die Schwankung, die auftritt, wenn das Werkzeug und das Werkstück miteinander in Kontakt gelangen und sich voneinander lösen, kann zu einer Ursache für das Auftreten einer Fehldetektion werden. Da die Schneidebeginndetektionseinheit 21e und die Schneideenddetektionseinheit 23e die Muster der Veränderung der Bearbeitungsdaten, die beim Kontakt und beim Lösen auftreten können, klassifizieren und die Werte, die detektiert werden, gemäß diesen Mustern wählen, kann eine Fehldetektion verhindert werden.
• Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 15 der Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 100c erklärt.
• Die numerische Steuervorrichtung 100e nimmt eine Polygon-Bearbeitung vor. Die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit 16 erlangt die Bearbeitungsdaten (hier, das Lastmoment) der Werkzeugmaschine, die das Steuerobjekt darstellt, und die Position der Werkstückachse (oder der Werkzeugachse) zu dieser Zeit. Die Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 speichert die Bearbeitungsdaten in einem Zustand, in dem sie mit der Position der Werkstückachse in einen Zusammenhang gebracht wurden (Schritt S1).
• Die Schneidebeginndetektionseinheit 21 der Positionsdetektionseinheit 18c detektiert aus den Bearbeitungsdaten, die in der Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 gespeichert wurden, einen Winkel At des Schneidebeginns. Die Schneideenddetektionseinheit 23 detektiert aus den Bearbeitungsdaten, die in der Bearbeitungsdatenspeichereinheit 17 gespeichert wurden, einen Winkel Bt des Schneideendes (Schritt S2). Hier ist t die Anzahl der Detektionen des Winkels A oder des Winkels B.
• Die Bearbeitungsflächenmittendetektionseinheit 22 detektiert auf Basis des Winkels At des Schneidebeginns und des Winkels Bt des Schneideendes einen Mittenwinkel Dt der Bearbeitungsfläche. Die Formel für die Detektion der Bearbeitungsflächenmitte lautet Dt = At + (Bt - At)/2 (Schritt S3).
• Die Bearbeitungsflächenanzahldetektionseinheit 24 berechnet die Anzahl der Bearbeitungsflächenmitten, die innerhalb des Bereichs einer ersten Umdrehung (0 bis 360 Grad) der Werkstückachse detektiert wurden. Die Anzahl der Bearbeitungsflächenmitten Dt, die während einer Umdrehung detektiert wurden, entspricht der Flächenanzahl m der Bearbeitungsflächen (Schritt S4).
• Die Repräsentativwertberechnungseinheit 25 wandelt den Wert der Bearbeitungsflächenmitten Dt in Pij um. Der Index i von Pij gibt die Anzahl der Umdrehungen an, und der Index j gibt die Bearbeitungsfläche an. 16(b) zeigt den Zustand der Umwandlung von Dt in Pij.
• Da D1 bis Dm die erste Umdrehung betreffen, werden sie in P11 bis P1m umgewandelt, da Dm+1 bis Dm+m die zweite Umdrehung betreffen, werden sie in P21 bis P2m umgewandelt, und da D(n-1)*m bis Dn*m die n-te Umdrehung betreffen, werden sie in Pn1 bis Pnm umgewandelt (Schritt S5).
• Die Repräsentativwertberechnungseinheit 25 klassifiziert die Bearbeitungsflächenmitten Dt nach der Anzahl der Umdrehungen und den Bearbeitungsflächen und berechnet danach die Durchschnittswerte der Bearbeitungsflächenmitten. 16(c) ist die Berechnungsformel zur Berechnung der Durchschnittswerte der Bearbeitungsflächenmitten. Die Durchschnittswerte Pj der Bearbeitungsflächen werden durch Ermitteln der Summe von P_ij mit dem gleichen Index j und Teilen durch die Anzahl n der Umdrehungen ermittelt.
• Die berechneten Werte P1, ..., Pm werden als Detektionswerte gespeichert (Schritt S6).
• 17 zeigt ein Programmbeispiel, wodurch der durch das Ablaufprogramm von 15 gezeigte Betrieb bei einer Werkzeugmaschine ausgeführt wird. Bei diesem Programm wird nach einer Positionierung der Werkzeugachse durch „G00X100.0Z20.0S1000M03“ mittels „G51.2 P1 Q2“ befohlen, die Polygon-Bearbeitung zu beginnen. Durch „G01X80.0F10.0“ wird die X-Achse geschnitten, durch „G04X2.0“ zwei Sekunden gewartet, durch „G00S100.0“ die X-Achse zurückgezogen, durch „G50.2“ die Polygon-Bearbeitung beendet und danach durch „S0M05“ die Werkstückachse angehalten. Diese Verarbeitung entspricht Schritt S1 des Ablaufdiagramms. Die numerische Steuervorrichtung 100 detektiert auf Basis der hier gesammelten Bearbeitungsdaten die Bearbeitungsflächenmitten und speichert die Detektionsergebnisse in den Variablen (hier, #3301 bis #330m).
• Danach befiehlt dieses Programm eine zusätzliche Bearbeitung nach dem Abschluss der Polygon-Bearbeitung. Die Werkzeugmaschine wählt bei „T2“ das Werkzeug (einen Bohrer) für die zusätzliche Bearbeitung. Durch „G00X50.0 wird eine Positionierung der Werkzeugachse vorgenommen. Durch „G83C#3301X-40.0F5.0“ wird die C-Achse (die Werkstückachse) bei '#3301", das heißt, an der Bearbeitungsflächenmitte der Fläche P1 positioniert und von der X-Achse her ein Bohren an der Bearbeitungsflächenmitte vorgenommen. Ebenso wird durch „C#3302“ ein Bohren bei der Variablen '#3302", das heißt, an der Bearbeitungsflächenmitte der Fläche P2 vorgenommen. Durch „C[#3305 + 30.0]“ erfolgt das Bohren bei der Variablen '#3305", das heißt, in einer um 30 Grad von der Bearbeitungsflächenmitte der Fläche P5, geneigten Fläche. Bei „G80M5“ wird der festgelegte Zyklus angehalten und die Hauptachse angehalten. Zuletzt endet das Programm bei „M30“. Wenn die Position der Bearbeitungsflächenmitte auf diese Weise in Variablen gespeichert wird, können die Verarbeitungen der Polygon-Bearbeitung und der zusätzlichen Bearbeitung in einem einzelnen Programm beschrieben werden.
• Da die numerischen Steuervorrichtungen 100 bis 100e bei der vorliegenden Ausführungsform auf diese Weise die Daten während der Polygon-Bearbeitung erlangen und auf Basis dieser Daten die Positionen der an dem Werkstück gebildeten Bearbeitungsflächen detektieren, ist eine Positionierung des Werkstücks unter Verwendung der detektierten Positionsinformationen möglich. Daher wird eine Vorbereitungstätigkeit wie etwa das Einrichten der Position der Klingenspitze des Werkzeugs auf die Werkstückmitte unnötig.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP H4164557 [0005]

Claims (11)

1. Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die eine erste Achse, welche ein Werkzeug dreht, und eine zweite Achse, welche ein Werkstück dreht, aufweist, und dazu ausgebildet ist die erste Achse und die zweite Achse zu drehen und das Werkstück zu einem Vieleck zu bearbeiten, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Bearbeitungsdatenerlangungseinheit, die Bearbeitungsdaten, welche sich gemäß der Bearbeitung des Werkstücks verändern, erlangt; und eine Positionsdetektionseinheit, die auf Basis der Veränderung der Bearbeitungsdaten die Position einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionsdetektionseinheit eine Mitte der Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Positionsdetektionseinheit durch eine Veränderung der Bearbeitungsdaten einen Kontakt zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug detektiert und auf Basis wenigstens eines aus der Position der ersten Achse und der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkt der Detektion des Kontakts die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Positionsdetektionseinheit durch eine Veränderung der Bearbeitungsdaten ein Lösen des Werkstücks und des Werkzeugs voneinander detektiert und auf Basis wenigstens eines aus der Position der ersten Achse und der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkt des Kontakts des Werkstücks und des Werkstücks und wenigstens eines aus der Position der ersten Achse und der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkts des Lösens des Werkstücks und des Werkstücks voneinander die Position der Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Positionsdetektionseinheit die Mitte zwischen der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkt des Kontakts des Werkstücks und des Werkzeugs und der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkt des Lösens des Werkstücks und des Werkzeugs voneinander als Mitte der Bearbeitungsfläche detektiert.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Positionsdetektionseinheit die Mitte der Bearbeitungsfläche auf Basis wenigstens eines aus der Position der ersten Achse und der Position der zweiten Achse zum Zeitpunkt der Detektion des Kontakts des Werkzeugs mit dem Werkstück und eines Schneideausmaßes des Werkzeugs in Bezug auf das Werkstück detektiert.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit Daten eines mehrmaligen Kontakts des Werkstücks und des Werkzeugs erlangt und die Positionsdetektionseinheit die Position des Werkstücks unter Verwendung aller Positionen oder eines Teils der Positionen wenigstens eines aus den Positionen der ersten Achse und den Positionen der zweiten Achse zu den Zeitpunkten der mehreren Kontakte detektiert.
8. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungsdatenerlangungseinheit Daten des Lösens des Werkstücks und des Werkzeugs voneinander mehrere Male detektiert und die Positionsdetektionseinheit die Position des Werkstücks unter Verwendung aller Positionen oder eines Teils der Positionen wenigstens einer aus der ersten Achse und der zweiten Achse zum Zeitpunkt der Detektion des Lösens detektiert.
9. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, aufweisend eine Bearbeitungsflächenanzahldetektionseinheit, die die Anzahl der Male, für die sich die Bearbeitungsdaten während einer Umdrehung der zweiten Achse verändern, berechnet und die Flächenanzahl der an dem Werkstück gebildeten Bearbeitungsflächen detektiert.
10. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Achsenpositionsumwandlungseinheit, die auf Basis eines Umdrehungsverhältnisses der ersten Achse und der zweiten Achse eine Position der ersten Achse in eine Position der zweiten Achse umwandelt oder eine Position der zweiten Achse in eine Position der ersten Achse umwandelt.
11. Steuersystem zum Steuern einer Werkzeugmaschine, die eine erste Achse, welche ein Werkzeug dreht, und eine zweite Achse, welche ein Werkstück dreht, aufweist, die erste Achse und die zweite Achse dreht und das Werkstück zu einem Vieleck bearbeitet, wobei das Steuersystem eine Bearbeitungsdatenerlangungseinheit, die Bearbeitungsdaten, welche sich in Verbindung mit der Bearbeitung des Werkstücks verändern, erlangt, und eine Positionsdetektionseinheit, die auf Basis der Veränderung der Bearbeitungsdaten die Position einer Bearbeitungsfläche des Werkstücks detektiert, aufweist.

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