DE10394200B4

DE10394200B4 - Gewindeschneid-Steuerverfahren und System dafür

Info

Publication number: DE10394200B4
Application number: DE10394200T
Authority: DE
Inventors: Yuji Mizukami; Hiroshi Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2023-03-29
Also published as: CN100496837C; DE10394200T5; US7613541B2; US20060210370A1; JP4193799B2; CN1758981A; WO2004087359A1; JPWO2004087359A1

Abstract

Gewindeschneid-Steuerverfahren zum Durchführen eines Gewindeschneid-Betriebs, indem entweder eine Schneideeinrichtung oder ein Werkstück in einer Zuführungs-Spindelrichtung synchronisiert zu der Drehung einer Hauptspindel bewegt werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Ausgeben eines Gewindesteigungs-Befehlswerts und einer programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz mittels eines Bearbeitungsprogramms, einen Schritt zum Berechnen einer ersten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz, einen Schritt zum Berechnen einer zweiten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts, der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz und einer Hauptspindel-Übersteuerung, die von außerhalb eingegeben wird, einen Schritt zum Berechnen einer Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung auf der Grundlage der ersten Servo-Zufuhrrate, der zweiten Servo-Zufuhrrate und einer Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante für die Zuführungsspindel in einer Situation, in welcher das identische Werkstück entweder bei einer Zufuhrrate unterschiedlich von einer vorherigen Zufuhrrate oder auf einer Maschine unterschiedlich von einer vorher verwendeten Maschine mit einem Gewinde versehen wird einen Schritt zum Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung um die Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Gewindeschneid-Steuerverfahren und Systeme dafür, und insbesondere eine Gewindeschneid-Steuerung in einem Maschinenwerkzeug, das durch ein numerisches Steuer-(nachstehend bezeichnet als ein NC-)System oder dergleichen gesteuert wird.
STAND DER TECHNIK
Bei einem Gewindeschneid-Betrieb unter Verwendung eines NC-Systems wird, wie es altbekannt ist, ein Gewindeschneid-Werkstück durch ein Spannfutter gehalten, das in der Hauptspindel bereitgestellt ist, das Gewindeschneid-Werkstück wird durch die Hauptspindel, die gedreht wird, gedreht, und eine Schneideeinrichtung (Drehwerkzeug), das von einer Servospindel bewegt wird, die von einem Zufuhr-Servomotor angetrieben wird, wird axial (Z-Achsenrichtung) bewegt, um so mit der Drehung der Hauptspindel synchronisiert zu sein. Jedoch wird, wenn die Drehung der Hauptspindel und die Z-Achsenrichtung-Bewegung des Schneiders nicht synchronisiert sind, die dimensionale Genauigkeit des Gewindes verschlechtert, oder ein doppeltes Gewinde wird gebildet oder der Grad wird bei der Endbearbeitung beschädigt.
Deswegen ist es bei dem Gewindeschneid-Betrieb beispielsweise erforderlich, ein Bewegen der Schneideeinrichtung in der Z-Achsenrichtung auf der Grundlage eines einzigen Drehsignals zu starten, das bei jeder Drehung der Hauptspindel erzeugt wird, und die Drehung (Spindel) mit der Zuführung der Schneideeinrichtung zu synchronisieren.
Zusätzlich wird bei einer Überleitung von einer groben Bearbeitung zu einer Endbearbeitung beispielsweise dann, wenn die Drehgeschwindigkeit der Hauptspindel eine vorbestimmte Anzahl von Malen erhöht wird, die Zufuhrrate der Schneideeinrichtung die vorbestimmte Anzahl von Malen auch erhöht, um die Drehung der Hauptspindel und die Zuführung der Schneideeinrichtung zu synchronisieren. Jedoch tritt zu dieser Zeit zwischen der Servoverzögerung in der Zufuhrrate (niedrige Geschwindigkeit) der Schneideeinrichtung bei der groben Bearbeitung und der Servoverzögerung in der Zufuhrrate (hohe Geschwindigkeit) der Schneideeinrichtung bei der Endbearbeitung eine Diskrepanz auf, so dass ein Gewindephasen-Versatz entsteht.
Aus diesem Grund ist ein Verfahren in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 177252/1983 ( JP 58-177252 A ) offenbart worden, bei welchem, da ein Betrag einer Servoverzögerung, damit die tatsächliche Geschwindigkeit des Zuführungsmotors bei der Endbearbeitung fL erreicht (Zufuhrrate bei der Endbearbeitung) dL ist (= fl/k, wobei k eine Verstärkung in dem Servosystem ist) und die Hauptspindel-Drehgeschwindigkeit θL ist, indem die Schneideeinrichtung-Stoppposition vor der Endbearbeitung entfernt von dem Werkstück um ungefähr dL positioniert wird, die tatsächliche Geschwindigkeit die konstante Geschwindigkeit fL bei dem Drehwinkel θL nach einer Erzeugung des Einzeldrehsignals erreicht und das Gewindeschneiden von dem Drehwinkel θL bei der konstanten Geschwindigkeit fL gestartet wird; unterdessen erreicht, da ein Betrag der Servoverzögerung, damit die tatsächliche Geschwindigkeit des Zuführungsmotors bei der groben Bearbeitung fs (Zufuhrrate bei der groben Bearbeitung, fs < fL) erreicht, ds ist (= fs/k, wobei k eine Verstärkung in dem Servosystem ist) und die Hauptspindel-Drehgeschwindigkeit θs ist, indem die Schneideeinrichtung-Stoppposition vor der groben Bearbeitung um mehr als ds entfernt von dem Werkstück positioniert ist, die tatsächliche Geschwindigkeit die konstante Geschwindigkeit fs bei dem Drehwinkel θL nach einer Erzeugung eines Einzeldrehsignals, und das Gewindeschneiden wird von dem Drehwinkel θL bei der konstanten Geschwindigkeit fs gestartet.
Außerdem ist ein Verfahren offenbart worden, bei welchem, indem die oben beschriebene Idee eingeführt wird, auch dann, wenn die Schneideeinrichtung-Stoppposition vor einem Starten des Gewindeschneidens bei der Endbearbeitung identisch zu jener bei der groben Bearbeitung ist, indem der Erzeugungspunkt des Einzeldrehsignals der Hauptspindel gesteuert wird, wenn die Endbearbeitung durchgeführt wird, das Gewindeschneiden von dem Drehwinkel θL bei einer konstanten Geschwindigkeit fL gestartet wird, unterdessen wird, wenn die grobe Endbearbeitung durchgeführt wird, das Gewindeschneiden von dem Drehwinkel θL bei einer konstanten Geschwindigkeit fs gestartet.
In Kürze ist in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 177252/1983 ( JP 58-177252 A ) eine Technologie offenbart, bei welcher ein Gewinde-Pasenversatz verhindert wird, indem der Betrag der Servoverzögerung berücksichtigt wird, auch wenn die Drehgeschwindigkeit des Zuführungsmotors variabel ist.
Außerdem ist als eine herkömmliche Technologie, die ein Nachbearbeiten eines Gewindes betrifft, eine Technologie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 99020/1987 ( JP 62-099020 A ) offenbart.
In der Technologie zum Nachbearbeiten eines Gewindes wird ein Betrag eines Phasenversatzes der Gewindenut in dem Gewindeabschnitt, der bei einem Anbringen des Gewindeschneid-Werkstücks erzeugt wird, gemessen; der Betrag einer Verzögerung in dem Servosystem für das Maschinenwerkzeug mit numerischer Steuerung und die Berechnungsverzögerungszeit in dem numerischen Steuersystem (Verzögerungsbetrag von der Erfassung der Pulsdaten der Hauptspindel-Drehfrequenz zu der Beendigung der Berechnung) werden berechnet; auf der Grundlage des oben beschriebenen Phasenversatzes und der oben berechneten Berechnungsverzögerungszeit wird der Phasenversatzbetrag berechnet und die Phase des oben beschriebenen Gewindeabschnitts wird auf der Grundlage des Phasenversatzbetrags ausgerichtet, um den Gewindeabschnitt nachzubearbeiten.
Hinsichtlich des Phasenversatzbetrags wird der tatsächliche Phasenversatzbetrag δt gemäß der folgenden Gleichung aus dem Phasenversatzbetrag des Gewindeabschnitts δi (mm), der durch ein erneutes Anbringen des Werkstücks erzeugt wird, dem Verzögerungsbetrag des Servosystems S_D (mm), dem Verzögerungsbetrag Sl aus der Erfassung der Pulsdaten der Hauptspindel-Drehgeschwindigkeit bis zu der Beendigung der Berechnung und der Servo-Zufuhrrate F berechnet. δt = Rest von (δi + Sl + S_D)/F
Hier wird F wie untenstehend berechnet. F = (Gewindesteigungsbefehl) × (Hauptspindel-Drehfrequenz).
In dem offengelegten japanischen Patent Nr. 99020/1987 ( JP 62-099020 A ) ist obige Technologie offenbart.
Unterdessen ist bei der herkömmlichen Technologie (der Technologie, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 177252/1983 ( JP 58-177252 A ) offenbart ist), wie oben beschrieben, nur die Servosystemverzögerung betrachtet worden, um einen Gewinde-Pasenversatz zu verhindern, so dass ein Problem vorhanden ist, das ein Gewinde-Pasenversatz immer noch entsteht.
Im Übrigen entsteht in der oben beschriebenen Technologie (der Technologie, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 177252/1983 ( JP 58-177252 A ) offenbart ist), weil nur die Servosystemverzögerung betrachtet worden ist, wenn die Beschleunigungszeitkonstante, wenn die Servo-Zufuhrrate (Servo-Zufuhrrate)_A ist (bei einer Endbearbeitung des Gewindes) identisch zu jener ist, wenn die Servo-Zufuhrrate (Servo-Zufuhrrate)_B ist (bei einer groben Bearbeitung des Gewindes), dann ein Gewinde-Pasenversatz aufgrund der Beschleunigungs/Verlangsamungs-Zeitkonstante zwischen Zeitpunkten, wenn die Servo-Zufuhrrate (Servo-Zufuhrrate)_A ist (bei einer Endbearbeitung des Gewindes) und wenn die Servo-Zufuhrrate (Servo-Zufuhrrate)_B ist (bei einer groben Bearbeitung des Gewindes), wie in 6 veranschaulicht.
Außerdem sind auch bei der Gewinde-Nachbearbeitungstechnologie, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 99020/1987 ( JP 62-099020 A ) offenbart ist, lediglich der Betrag des Phasenversatzes des Gewindeabschnitts, der durch ein Wiederanbringen des Werkstücks erzeugt wird, der Servosystem-Verzögerungsbetrag und der Verzögerungsbetrag von der Erfassung der Pulsdaten der Hauptspindel-Drehfrequenz bis zu der Beendigung der Berechnung betrachtet worden, so dass der Gewinde-Pasenversatz 44 aufgrund der Beschleunigungs/Verlangsamungs-Zeitkonstante wie in 7 veranschaulicht entsteht.
Zusätzlich veranschaulicht 7 ein Beispiel eines linearen Beschleunigungs/Verlangsamungsprofils, bei welchem ein Bezugszeichen 41 ein gestuftes Befehlszufuhrraten-Profil bezeichnet, das von einem Programm vorgegeben wird; ein Bezugszeichen 42 bezeichnet ein Ausgangsgeschwindigkeitsprofil zu dem Servo, beschleunigt/verlangsamt durch eine Zeitkonstante Tc auf der Grundlage des Befehls; ein Bezugszeichen 43 bezeichnet ein Servobetriebsgeschwindigkeitsprofil, das durch die Servoansprechverzögerung verzögert ist; ein Bezugszeichen 45 bezeichnet einen Betrag des Datenversatzes aufgrund der Servoansprechverzögerung; und ein Bezugszeichen 44 bezeichnet den Gewindephasen-Versatzbetrag aufgrund der Beschleunigungs/Verlangsamungs-Zeitkonstante.
JP 57-079507 A beschreibt eine numerische Steuerung zum Eliminieren einer mangelhaften Länge eines Schraubteils durch die Beschleunigungskonstante einer Werkstückauflage. Das Dokument beschreibt einen Prozess, welcher das Generieren eines Programms, das Eingeben des Programms, das Berechnen einer mangelhaften Länge eines Schraubteils durch die numerische Steuerung und das korrigieren des initial eingegebenen Programms basierend auf dem Berechnungsschritt beinhaltet.
Das Dokument ”Machine Tool Design, Seite 140–145, 1998”, beschreibt die Modellierung des NC-Vorschubantriebs, zum Beispiel bei Verwendung eines gewöhnlichen Elektromotorantriebs, sowie den Prozess des Analysierens des Systems.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung dient dem Lösen der Probleme, wie sie oben beschrieben sind und zielt darauf ab, ein Gewindeschneid-Steuerverfahren und ein System dafür zu erhalten, bei welchem die Gewindeschneid-Genauigkeit verbessert werden kann, auch wenn die Zufuhrrate der Zuführungsspindel variiert (bei einer groben Bearbeitung, bei einer Endbearbeitung und dergleichen), oder auch dann, wenn ein Gewindeschneid-Werkstück, das einmal von der Maschine entfernt worden ist, wieder an der Maschine angebracht wird, um mit einem Gewinde versehen zu werden, oder das Gewinde in einer anderen Maschine nachbearbeitet wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Gewindeschneid-Steuerverfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Gewindeschneid-Steuersystem nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Gewindeschneid-Steuerverfahren zum Durchführen eines Gewindeschneid-Betriebs, indem entweder eine Schneideeinrichtung oder ein Werkstück in einer Zuführungs-Spindelrichtung synchronisiert zu der Drehung einer Hauptspindel bewegt werden, umfasst einen Schritt zum Ausgeben eines Gewindesteigungs-Befehlswerts und einer programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz mittels eines Bearbeitungsprogramms; einen Schritt zum Berechnen einer ersten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz; einen Schritt zum Berechnen einer zweiten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts, der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz und einer Hauptspindel-Übersteuerung, die von außerhalb eingegeben wird; einen Schritt zum Berechnen einer Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung auf der Grundlage der ersten Servo-Zufuhrrate, der zweiten Servo-Zufuhrrate und einer Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante für die Zuführungsspindel in einer Situation, in welcher das identische Werkstück entweder bei einer Zufuhrrate unterschiedlich von einer vorherigen Zufuhrrate oder auf einer Maschine unterschiedlich von einer vorher verwendeten Maschine mit einem Gewinde versehen wird; und einen Schritt zum Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung um die Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung.
Dementsprechend kann, auch wenn die Zufuhrrate der Zuführungsspindel variiert, oder auch dann, wenn ein Gewindeschneid-Werkstück, das einmal von der Maschine entfernt worden ist, wieder an der Maschine angebracht, um mit einem Gewinde versehen zu werden, oder das Gewinde einer anderen Maschine nachbearbeitet wird (in einem Fall, bei welchem mechanische Eigenschaften wie etwa eine Verstärkung und eine Zeitkonstante unterschiedlich von jenen der vorher verwendeten Maschine sind), ein Fehler aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante korrigiert werden, so dass die Gewindeschneid-Genauigkeit verbessert werden kann.
Bevorzugt wird die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage eines mechanischen Fehlers aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen geändert.
Dementsprechend kann, auch wenn die Zufuhrrate der Zuführungsspindel variiert, oder auch dann, wenn Gewindeschneid-Werkstück, das einmal von der Maschine entfernt worden ist, wieder an der Maschine angebracht wird, um mit einem Gewinde versehen zu werden, oder das Gewinde an einer anderen Maschine überarbeitet wird, der Fehler aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante korrigiert werden, so dass die Gewindeschneid-Genauigkeit verbessert werden kann. Zusätzlich können der mechanische Fehler, der der Unterschied zwischen der Befehlsposition und der tatsächlichen Position der Vorderkante der Schneideeinrichtung ist, der bei dem Start der Schneideeinrichtung-Bewegung zu der Zeit, zu der die Schneideeinrichtung zu arbeiten beginnt, aufgrund einer statischen Reibungskraft erzeugt wird, eine Trägheitskraft oder dergleichen korrigiert werden, so dass die Gewindeschneid-Genauigkeit weiter verbessert werden kann.
Bevorzugt schließt der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate ein.
Bevorzugt schließt der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate ein.
Bevorzugt werden eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate und eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate als Parameter eingegeben, und die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage der eingegebenen Parameter geändert.
Ein erfindungsgemäßes Gewindeschneid-Steuersystem zum Durchführen eines Gewindeschneid-Betriebs, indem entweder eine Schneideeinrichtung oder ein Werkstück in einer Zuführungs-Spindelrichtung synchronisiert zu der Drehung einer Hauptspindel bewegt werden, umfasst einen Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt, der einen Gewindesteigungs-Befehlswert und eine programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz auf der Grundlage eines Bearbeitungsprogramms ausgibt; einen Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt, der eine erste Servozufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz berechnet; und eine zweite Servozufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz und einer Übersteuerungs-Eingabe von außerhalb berechnet; und einen Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt, der eine erste Servozufuhrrate und eine zweite Servozufuhrrate gemäß einem Gewindesteigungs-Befehlswert und einer programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz berechnet, und eine Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung auf der Grundlage der ersten Servozufuhrrate, der zweiten Servozufuhrrate und einer Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante für die Zuführungsspindel in einer Situation, in welcher das identische Werkstück entweder bei einer Zufuhrrate unterschiedlich von einer vorherigen Zufuhrrate oder auf einer Maschine unterschiedlich von einer vorher verwendeten Maschine mit einem Gewinde versehen wird, berechnet und die Gewindeschneid-Startzeitgebung um die Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung ändert.
Bevorzugt ändert der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage eines mechanischen Fehlers aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen.
Bevorzugt schließt der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate ein.
Bevorzugt schließt der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate ein.
Bevorzugt ändert der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage einer Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate und einer konstanten Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate, die als Parameter eingegeben worden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration veranschaulicht, die relevant für die Ausführungsform 1 und die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein Flussdiagramm zum Erläutern von Betriebsschritten, die relevant für die Ausführungsform 1 und die Ausführungsform 2 der Erfindung sind;
3 ein charakteristisches Diagramm des Gewinde-Phasenversatzes über der Hauptspindelgeschwindigkeit zum Erläutern der Ausführungsform 2 der Erfindung;
4 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration veranschaulicht, die relevant für die Ausführungsform 4 der Erfindung ist;
5 ein Diagramm, das die Gewindeschneid-Startzeitgebung veranschaulicht, wenn die Phase des Gewindeschneidens korrigiert ist, relevant für die Ausführungsform 4 der Erfindung;
6 ein Diagramm zum Erläutern des Gewindeschneid-Phasenversatzes, wenn die Gewindeschneid-Geschwindigkeit geändert wird; und
7 ein Diagramm, das die Verzögerung aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante und der Servoansprechverzögerung veranschaulicht.
BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1.
Nachstehend wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben werden.
In der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird bei der Steuerung eines NC-Systems, das eine Gewindeschneid-Funktion und eine Hauptspindel-Übersteuerungsfunktion aufweist, bezüglich einer Variation in der Zufuhrrate der Servospindel, die aus dem Unterschied zwischen einem Hauptspindel-Drehfrequenzbefehlswert, der in einem Gewindeschneidprogramm zum mehrfachen Bearbeiten vorgegeben wird, und eines Hauptspindel-Drehfrequenzwerts, der tatsächlich beim Bearbeiten verwendet wird, der durch die Hauptspindel-Übersteuerung modifiziert ist, indem der Unterschied in dem Servofolge-Verzögerungsbetrag und der Unterschied in einem Bewegungsbetrag aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante in Hauptspindelwinkel konvertiert wird, und indem die Gewindeschneid-Startzeitgebung verschoben wird, die Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung niemals geändert, auch wenn die Hauptspindel-Drehfrequenz durch die Hauptspindelübersteuerung vor einem Starten eines Gewindeschneidens geändert wird. Spezifischer wird in einem Bearbeitungsprogrammspeicher 1, der in 1 veranschaulicht ist, ein Bearbeitungsprogramm (ein Bearbeitungsprogramm einschließlich Gewindeschneid-Befehle für eine mehrfache Bearbeitung) im Voraus gespeichert, und wenn das Bearbeitungsprogramm 1 ausgeführt wird, wird das Bearbeitungsprogramm sequentiell von dem Bearbeitungsprogrammspeicher 1 ausgelesen und von einem Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt 2 analysiert. Wenn ein Gewindeschneid-Befehl analysiert ist, wird die Zufuhrrate der Gewindeschneid-Servospindel für die Hauptspindel-Befehlsdrehfrequenz in einem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 berechnet.
Die Hauptspindel-Übersteuerung, die von einer Bedientafel 7 eingegeben wird, wird von dem Hauptspindel-Übersteuerungs-Berechnungsabschnitt 8 in ein Drehverhältnis der Hauptspindel-Drehfrequenz konvertiert, von welcher zusammen mit dem Ergebnis, das in dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 berechnet ist, ein Betrag eines Versatzes in der Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung aufgrund einer Variation in der Hauptspindel-Drehfrequenz in einem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 berechnet wird, und die Gewindeschneid-Startzeitgebung wird geändert. Dann wird ein Bewegungsstartbefehl für eine Servospindel (Zufuhrspindel zum Bewegen der Schneideeinrichtung in der Z-Achsenrichtung) zu einem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 ausgegeben, der einen Servomotor 10 antreibt, um die Servospindel zu bewegen. Außerdem wird ein Hauptspindel-Geschwindigkeitsbefehl zu einem Hauptspindelmotor 11 ausgegeben, um die Hauptspindel (Spindel zum Drehen eines Werkstücks) anzutreiben. Überdies wird die Drehfrequenz der Hauptspindel von einem Hauptspindel-Geber 9 erfasst und zu dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 rückgekoppelt.
2 beschreibt einen Steuerbetrieb, der in dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 und in dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 durchgeführt wird, mit einem Flussdiagramm.
In 2 beschreibt ein Schritt S1 einen Betrieb zum Berechnen der Servo-Zufuhrrate, der in dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 durchgeführt wird, und Schritt SS2 bis Schritt S10 beschreiben einen Betrieb, der in dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 durchgeführt wird, zum Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung bezüglich der Übersteuerungsänderung.
Hinsichtlich des NC-Systems, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird zunächst der Betrieb, wenn die Hauptspindel-Übersteuerung 100% ist, die von der Bedientafel 7 zugewiesen ist, mit anderen Worten, wenn der gleiche Wert wie die programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz zugewiesen ist, beschrieben werden.
Der Hauptspindel-Drehfrequenz-Befehlswert und ein Gewindesteigungs-Befehlswert werden von dem Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt 2 ausgegeben. Der Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 bestimmt die Zufuhrrate der Servospindel. Zunächst wird die Zufuhrrate gemäß einem Programmbefehlswert in dem Schritt S1 unter Verwendung der folgenden Berechnungsgleichung berechnet. (Servo-Zufuhrrate)A (mm/sec) = (Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U) × (programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups))
Als nächstes berechnet der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 den Betrag einer Zeit für die Gewindeschneid-Startzeitgebung, um den zu verzögern ist. Zunächst wird eine Servo-Zufuhrrate, wenn die Hauptspindelübersteuerung n% ist, die von dem Hauptspindel-Übersteuerungs-Berechnungsabschnitt 8 übertragen ist, in dem Schritt S2 berechnet. Die folgende Berechnungsgleichung ist von dem Drehverhältnis der Hauptspindel-Drehfrequenz abgeleitet. (Servo-Zufuhrrate)_A (mm/sec) = (Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U)) × (programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups)) × n/100
Diesmal wird, weil ein Fall, in welchem die Hauptspindelübersteuerung n 100% gleicht, beschrieben ist, in dem Schritt S3 bestimmt, dass (Servo-Zufuhrrate)_A gleich ist (Servo-Zufuhrrate)_B. Folglich wird in dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 der Hauptspindel-Drehwinkel zum Einstellen der Gewindeschneid-Starzeitgebung Null, so dass ein Bewegungsstartbefehl für die Servospindel ohne ein Ändern der Zeitgebung zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 ausgegeben wird.
Als Nächstes wird der Betrieb, wenn die Hauptspindel-Übersteuerung n% ist, die von der Bedientafel 7 zugewiesen ist, mit anderen Worten, wenn n/100 der Programmhauptspindel-Drehfrequenz vorgegeben wird, beschrieben werden.
Der Hauptspindel-Drehfrequenz-Befehlswert und ein Gewindesteigungs-Befehlswert werden von dem Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt 2 zu dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 ausgegeben. Der Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 bestimmt eine Zufuhrrate für die Servospindel. Zunächst wird die Zufuhrrate gemäß einem Programmbefehlswert in dem Schritt S1 gemäß der folgenden Gleichung berechnet. (Servo-Zufuhrrate)_A (mm/sec) = (Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U)) × programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups))
Als Nächstes berechnet der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 den Betrag einer Verschiebung der Gewindeschneid-Startzeitgebung. Zunächst wird eine Servo-Zufuhrrate, wenn die Hauptspindelübersteuerung n% ist, die von dem Hauptspindel-Übersteuerungs-Berechnungsabschnitt 8 übertragen wird, in dem Schritt S2 berechnet. Die folgende Berechnungsgleichung wird von dem Drehverhältnis der Hauptspindel-Drehfrequenz abgeleitet. (Servo-Zufuhrrate)_B (mm/sec) = (Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U)) × (programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups)) × n/100
Weil das Drehverhältnis der Hauptspindel-Drehfrequenz zu dieser Zeit n% ist, trifft die Beziehung ”(Servo-Zufuhrrate)_A = (Servo-Zufuhrrate)_B × 100/n” zu. Es wird in dem Schritt S3 bestimmt, dass (Servo-Zufuhrrate)_A nicht gleich (Servo-Zufuhrrate)_B ist, so dass Prozesse in den Schritten S4 bis S9 durchgeführt werden. Zunächst sind Servofolge-Verzögerungsbeträge vorhanden, die in dem Schritt S4 gemäß den folgenden Berechnungsgleichungen berechnet werden. (Servofolge-Verzögerungsbetrag)_A (mm) = (Servo-Zufuhrrate)_A/(Servopositions-Schleifenverstärkung) (Servofolge-Verzögerungsbetrag)_B (mm) = (Servo-Zufuhrrate)_B/(Servopositions-Schleifenverstärkung)
Dementsprechend wird der Unterschied in dem Servofolge-Verzögerungsbetrag durch die folgende Berechnungsgleichung ausgedrückt. Unterschied in Servofolge-Verzögerungsbetrag (mm) = (Servofolge-Verzögerungsbetrag)_A – (Servofolge-Verzögerungsbetrag)_B = (1 – n/100) × (Servo-Zufuhrrate)_A/(Servopositions-Schleifenverstärkung)
Zusätzlich wird das Berechnungsergebnis in dem Schritt S6 verwendet, der später beschrieben ist. Außerdem wird die Servopositions-Schleifenverstärkung, die in einem in der Figur nicht gezeigten Speicher gespeichert ist, ausgelesen, um als die Servopositions-Schleifenverstärkung verwendet zu werden, die beim Berechnen des Unterschieds in der Servofolgeverzögerung verwendet wird.
Überdies berechnet der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 eine Berechnung aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante. Im Allgemeinen wird, wie in 6 veranschaulicht, eine Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante zugewiesen, die Zeit zu sein, (Servo-Zufuhrrate)_A zu erreichen, die eine Befehlsgeschwindigkeit ist. Außerdem wird eine Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante, die in einem in der Figur nicht gezeigten Speicher gespeichert ist, ausgelesen, um als die Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante verwendet zu werden. Überdies ist die Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante eine Maschinen-spezifische Dateneinheit, die durch die mechanische Eigenschaft bestimmt wird, und nicht ein Wert, der bei jedem Bearbeitungsbetrieb variiert, so dass der Bewegungsbetrag bezüglich der Zeit gemäß der Servo-Zufuhrrate variiert. Der Variationsbetrag wird in dem Schritt S5 gemäß der folgenden Berechnungsgleichung berechnet. Die Bewegungsdistanz für die Servo-Zufuhrrate, (Servo-Zufuhrrate)_A zu erreichen, wird in der untenstehenden Gleichung ausgedrückt. (Bewegungsdistanz)_A (mm) = (Servo-Zufuhrrate)_A × (Beschleunigungszeitkonstante)/2
Unterdessen wird, wenn ein Befehl, die Hauptspindel-Übersteuerung zuzuweisen, n% zu sein, von der Bedientafel 7 eingegeben wird, eine (Bewegungsdistanz)_B, damit die Servo-Zufuhrrate (Servo-Zufuhrrate)_B erreicht, in der untenstehenden Gleichung ausgedrückt. (Bewegungsdistan)_B (mm) = (Servo-Zufuhrrate)_B × (Beschleunigungszeitkonstante)/2
Spezischer ist, wenn die Servo-Zufuhrrate variiert, die Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung um die Distanz fehlausgerichtet, wobei (Unterschied in der Bewegungsdistanz aufgrund der Servobeschleunigungs-Zeitkonstante) = (Bewegungsdistanz)_A (Bewegungsdistanz)_B (Gewindephasen-Versatzbetrag in dem schraffierten Bereich in 6). Dementsprechend kann, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeschneid-Werkstück von der Vorderkante der Schneideeinrichtung bei der Bearbeitung die gleiche sein muss, die gleiche Trajektorie nicht durchlaufen werden, außer wenn der Betrag korrigiert wird, weil sich der Bewegungsbetrag pro Einheitszeit unterscheidet. Das Berechnungsergebnis wird in dem später beschriebenen Schritt S6 verwendet.
Die Gewindeschneid-Startzeitgebung wird aus dem Unterschied in der Servofolgeverzögerung (Schritt S4) und dem Unterschied in der Bewegungsdistanz aufgrund der Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante (Schritt S5) berechnet, die von dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 berechnet worden sind.
Zunächst wird der Betrag eines Versatzes in der Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung in dem Schritt S6 gemäß der untenstehenden Gleichung berechnet. Versatzbetrag (mm) = (Servofolge-Verzögerungsunterschied) + (Bewegungsdistanzunterschied aufgrund der Servobeschleunigungs-Zeitkonstanten)
Wenn die Gewindeschneid-Startposition um diesen Versatzbetrag bewegt wird, kann die Bearbeitung ohne einen Versatz in der Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Schneideeinrichtung durchgeführt werden; in der Ausführungsform 1 der Erfindung wird jedoch, indem die Gewindeschneid-Startzeitgebung ohne ein Bewegen der Maschinenstartposition geändert wird, die Bearbeitung ohne einen Positionsbeziehungs-Versatz zwischen dem Gewindeabschnitt und der Schneideeinrichtung durchgeführt. Ein Verfahren dafür wird untenstehend beschrieben werden.
Zunächst wird der Versatzbetrag in den Hauptspindelwinkel in dem Schritt S7 konvertiert. Hauptspindelwinkel (U) = (Versatzbetrag)/(Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U))
Als Nächstes wird der Hauptspindelwinkel in dem Schritt S8 in die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung gemäß der folgenden Berechnungsgleichung konvertiert. Die Hauptspindel-Drehfrequenz beim Bearbeiten des Gewindes ist ”(programmierter Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups)) × 100/n”, so dass die folgende Gleichung abgeleitet wird. Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) = (Hauptspindelwinkel)/(programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups) × 100/n
In dem Schritt S9 gibt deren Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 den Bewegungsstartbefehl für die Servospindel, verzögert um die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) aus.
Zusätzlich ist es, um die Zeit um die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) zu verzögern, wenn beispielsweise die Servospindel so konfiguriert ist, zu beginnen, sich in der Z-Achsenrichtung synchron zu einem Einzeldrehsignal (Z-Phasensignal) zu bewegen, das bei jeder Drehung der Hauptspindel erzeugt wird, nur notwendig, dass die Drehung der Hauptspindel von dem Geber 9 zu dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 rückgekoppelt wird, und der Bewegungsstartbefehl für die Servospindel wird zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 ausgegeben, verzögert um die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) nach dem Empfang des Einzeldrehsignals (Z-Phasensignals).
Wie oben beschrieben, wird durch ein Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung die Bearbeitung ohne einen Versatz in der Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Schneideeinrichtung durchgeführt.
Ausführungsform 2.
Als Nächstes wird die Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben werden.
Hinsichtlich der Ausführungsform 1 muss, wenn ein mechanischer Fehler vorhanden ist, der mechanische Fehler weiter korrigiert werden. Die Ausführungsform 2 offenbart hier eine Ausführungsform, die den mechanischen Fehler korrigiert. Der mechanische Fehler ist hier ein Betrag des Unterschieds zwischen der Befehlsposition und der tatsächlichen Position der Vorderkante der Schneideeinrichtung, der erzeugt ist, bis die Schneideeinrichtung bei dem Start einer Bewegung der Schneideeinrichtung aufgrund einer statischen Reibungskraft, einer Trägheitskraft oder dergleichen zu arbeiten beginnt.
Als der mechanische Fehler tritt ein Gewindeschneid-Phasenversatz auf, der proportional zu dem Servo-Zufuhrraten-Unterschied aufgrund einer Variation in der Hauptspindel-Drehfrequenz zunimmt oder abnimmt, die in 3 veranschaulicht ist, wobei (Servo-Zufuhrraten-Unterschied) (Servo-Zufuhrrate)_A – (Servo-Zufuhrrate)_B.
Ein Verfahren zum Korrigieren des Phasenversatzes wird beschrieben werden.
Zunächst wird der Gewindeschneid-Betrieb durch das in der Ausführungsform 1 beschriebene Verfahren durchgeführt. Aus diesem Anlass wird der Betrieb durchgeführt, während die Hauptspindel-Übersteuerung durch die Bedientafel 7 beispielsweise von 50% auf 150% variiert wird. In diesem Fall entsteht manchmal in Abhängigkeit von einzelnen Unterschieden bei Gewindeschneidmaschinen, in denen die Hauptspindel-Übersteuerung beispielsweise von 50% auf 150% variiert wird, ein Positionsbeziehungsversatz (Gewinde-Pasenversatz), der wie in 3 veranschaulicht variiert, und proportional zu der Servospindel-Zufuhrrate ist, zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung. Der Versatzbetrag wird durch ein Messgerät oder dergleichen getrennt gemessen. Ihr Positionsbeziehungsversatz zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung wird bezüglich jeder Geschwindigkeit aufgetragen, während er gemessen ist. Durch ein Verbinden der aufgetragenen Punkte mit einer geraden Linie kann der Versatz proportional zu der Servo-Zufuhrrate, wie in 3 veranschaulicht, erhalten werden. Der Gradient einer linearen Funktion in einem derartigen Fall wird von der Bedientafel 7 als ein Parameter eingegeben. Der eingegebene Gradientenparameterwert wird in einem Parameterspeicher 5 gespeichert. Der Gradientenparameterwert wird zu dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 übertragen.
Außerdem entsteht manchmal in Abhängigkeit von den einzelnen Unterschieden bei Gewindeschneidmaschinen, indem die Hauptspindel-Übersteuerung beispielsweise von 50% auf 150% variiert wird, ein konstanter Positionsbeziehungsversatz unabhängig von der Servospindel-Zufuhrrate, die wie in 3 veranschaulicht variiert, zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung. Der Versatzbetrag in einem derartigen Fall wird von der Bedientafel 7 als ein Parameter eingegeben. Der eingegebene Gradientenparameterwert wird in dem Parameterspeicher 5 gespeichert. Der Gradientenparameterwert wird zu dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 übertragen. Der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 korrigiert die Gewindeschneid-Startposition durch ein weiteres Addieren des Berechnungsergebnisses gemäß der folgenden Gleichung zu dem Versatz, der in der Ausführungsform 1 berechnet ist (Schritt S6). Versatz proportional zu der Geschwindigkeit = (Servo-Zufuhrraten-Unterschied) × (Gradientenparameter) + (Offset-Parameter)
Wenn die Gewindeschneid-Startposition durch diesen Versatz proportional zu der Geschwindigkeit verschoben wird, kann die Bearbeitung ohne einen Positionsbeziehungsversatz zwischen dem Gewindeabschnitt und der Schneideeinrichtung durchgeführt werden; jedoch wird in der Ausführungsform 2 der Erfindung, indem die Gewindeschneid-Startzeitgebung ohne ein Verschieben der Bearbeitungsstartposition geändert wird, die Bearbeitung ohne einen Positionsbeziehungsversatz zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung durchgeführt. Ein Verfahren dafür wird beschrieben werden.
Zunächst wird der Versatz in den Hauptspindelwinkel von dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 in dem Schritt S7 konvertiert. Hauptspindelwinkel (U) = Versatz/(Gewindesteigungs-Befehlswert (mm/U))
Als Nächstes wird der Hauptspindelwinkel in die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung konvertiert. Die Hauptspindel-Drehfrequenz beim Bearbeiten eines Gewindes ist ”(programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups)) × 100/n”, so dass die folgende Gleichung abgeleitet wird. Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) = (Hauptspindelwinkel)/(programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz (Ups) × 100/n)
Der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 gibt zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 den Bewegungsstartbefehl für die Servospindel, verzögert um die Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung (sec) aus.
Wie oben beschrieben, kann durch ein Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung die Bearbeitung ohne einen Positionsbeziehungsversatz zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung durchgeführt werden, und die Bearbeitungsgenauigkeit kann weiter verbessert werden.
Ausführungsform 3.
In der Ausführungsform 1 und der Ausführungsform 2, die oben beschrieben sind, sind die Verfahren unter Verwendung der Servofolgeverzögerung, der Servobeschleunigungs-Zeitkonstante und des mechanischen Fehlers als Berechnungselemente zum Eliminieren des Positionsbeziehungsversatzes zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung beschrieben worden. Weil Elemente, die den Versatz in der Positionsbeziehung zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung erzeugen, Fehler aufgrund einer Berechnungsverzögerung innerhalb der NC-Vorrichtung einschließen, ist es offensichtlich, dass dann, wenn das Element als ein Berechnungselement zum Eliminieren des Positionsbeziehungsversatzes zwischen dem Gewindeabschnitt und der Vorderkante der Schneideeinrichtung betrachtet wird, die Genauigkeit weiter verbessert werden.
Ausführungsform 4.
Schließlich wird die Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben werden.
Die Ausführungsform 4 ist hier eine Ausführungsform zum Korrigieren eines Betrags eines Phasenversatzes zwischen der Hauptspindel, einem Werkzeug und einem Werkstück, der erzeugt wird, wenn ein Gewindeschneid-Werkstück, das einmal von einer Maschine entfernt worden ist, wieder an die Maschine angebracht wird, um mit einem Gewinde versehen zu werden, oder wenn eine Nachbearbeitung auf einer anderen Maschine durchgeführt wird.
Spezifischer wird in dem Bearbeitungsprogrammspeicher 1, der in 4 veranschaulicht ist, ein Bearbeitungsprogramm (ein Bearbeitungsprogramm einschließlich Gewindeschneid-Befehlen für eine mehrfache Bearbeitung) im Voraus gespeichert, und wenn das Bearbeitungsprogramm ausgeführt wird, wird das Bearbeitungsprogramm sequentiell von dem Bearbeitungsprogrammspeicher ausgelesen und von dem Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt 2 analysiert. Wenn ein Gewindeschneid-Befehl analysiert ist, wird die Zufuhrrate der Gewindeschneid-Servospindel für die Hauptspindel-Befehlsdrehfrequenz in dem Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt 3 berechnet.
Weil die Servo-Zufuhrrate F (mm/sec) synchronisiert zu der Hauptspindel-Drehfrequenz, die von dem Hauptspindel-Geber 9 übertragen wird, gesteuert wird, wird unter der Voraussetzung, dass der Gewindesteigungs-Befehlswert PIT (mm/U) ist und Hauptspindel-Drehfrequenz S (Ups) ist, die folgende Berechnungsgleichung ableitet. F = PIT × S
Die Gewindeschneid-Startzeitgebung wird von dem Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 gesteuert. Der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 überwacht die Position der Hauptspindel, die von dem Hauptspindelgeber 9 erhalten wird. Wenn die Hauptspindelposition eine vorbestimmte Position erreicht, gibt der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 den Bewegungsstartbefehl für die Servospindel zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 aus, um den Servomotor 10 anzutreiben.
In der vorliegenden Ausführungsform 4 wird die Startzeitgebung gemäß des später beschriebenen Fehlerbetrags verschoben, der durch ein erneutes Befestigen zum Nachbearbeiten des Gewindes des Werkstücks hervorgehoben wird, das einmal entfernt worden ist. Hinsichtlich des Versatzbetrags der Startzeitgebung berechnet der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 den tatsächlichen Phasenversatzbetrag δt von einem Rest, wenn die Summe eines Phasenversatzbetrags des Gewindeabschnitts δi (mm), der durch ein erneutes Anbringen des Werkstücks erzeugt wird, eines Verzögerungsbetrags des Servosystems S_D (mm), eines Verzögerungsbetrags von der Erfassung der Pulsdaten der Hauptspindel-Drehfrequenz zu der Beendigung der Berechnungs Sl und einer Verzögerung Sacc aufgrund einer Beschleunigung/Verlangsamung der Maschine durch die Servo-Zufuhrrate F geteilt wird. In Kürze wird der Rest von (δi + Sl + S_D + Sacc)/F als eine Distanz δt (mm) des wahren Phasenversatzes berechnet. Hier wird Sacc in dem Fall einer linearen Beschleunigung/Verlangsamung wie untenstehend ausgedrückt. Sacc = F × Tc/2
Hier ist Tc eine Beschleunigungs/Verlangsamungs-Zeitkonstante (Beschleunigungszeitkonsante)
Zusätzlich ist der Phasenversatzbetrag δi (mm) des Gewindeabschnitts, der durch ein Wiederanbringen des Werkstücks herbeigeführt ist, tatsächlich gemessen und in einem Speicher, der nicht in der Figur gezeigt ist, gespeichert worden und wird von dem Speicher während der oben beschriebenen Berechnung ausgelesen. Außerdem werden der Verzögerungsbetrag des Servosystems S_D (mm) und der Verzögerungsbetrag von der Erfassung der Pulsdaten der Hauptspindel-Drehfrequenz zu der Beendigung der Berechnung Sl berechnet, beispielsweise wie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 99020/1987 ( JP 62-099020 A ) offenbart. Außerdem ist die Beschleunigungs/Verlangsamungs-Zeitkonstante Tc in einem nicht in der Figur gezeigten Speicher gespeichert worden, und wird aus dem Speicher während der oben beschriebenen Berechnung ausgelesen.
Dann berechnet der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt 4 auf der Grundlage des tatsächlichen Phasenversatzbetrags δt die Startzeitgebung aus dem Phasenversatzbetrag und stellt die Startzeitgebung ein.
Außerdem kann die Einstellzeit ts der Startzeitgebung, wie untenstehend berechnet werden. ts = δt/F
Als Nächstes wird die Gewindeschneid-Startzeitgebung, wie in 5 veranschaulicht, unter Verwendung der obigen ts eingestellt.
Spezifischer ist 5 ein Diagramm, das die Gewindeschneid-Startzeitgebung veranschaulicht, wenn die Gewindeschneid-Phase korrigiert ist. Da der Zählwert des Zählers in dem Geber 9 für eine einzelne Umdrehung ENCmax ist, ist die Zeit, damit die Hauptspindel eine einzelne Umdrehung ausführt, die Zeit, die durch ein Bezugszeichen 53 angezeigt ist. Da eine Phasenausrichtung bei einem Gewindeschneiden erforderlich ist, kann hier beispielsweise, wenn der Gewindeschneid-Beginn auf die Zeit gesetzt wird, wenn der Rückkopplungszählwert des Gebers 90 ist, mit anderen Worten, wenn das Gewindeschneiden (wenn der Servomotor aktiviert wird) zu der Zeit wie etwa 50, 51 oder 52 gestartet wird, die Phasenausrichtung erreicht werden.
Es ist für eine Nachbearbeitung erforderlich, dass die Gewindeschneid-Startzeitgebung um den Betrag unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Phasenversatzbetrags verschoben wird. Die Inkrement-Größe des Rückkopplungszählers in dem Geber ENCts für die Zeit ts wird wie untenstehend ausgedrückt. ENCts = Rest von (S × ts/ENCMax)
Dementsprechend kann, wenn die Gewindeschneid-Startzeitgebung nach vorne um ENCts verschoben wird, spezifischer wird, wenn das Gewindeschneiden gestartet wird, wenn der Zählwert (ENCmax – ENCts) ist, ein Phasenversatz aufgrund eines Wiederanbringens des Werkstücks beseitigt werden.
Folglich kann, wie in 5 veranschaulicht, indem das Gewindeschneiden (durch ein Ausgeben eines Bewegungsbefehls zu dem Steuerwellen-Antriebsabschnitt 6 und ein Antreiben des Servomotors 10, um ein Bewegen der Schneideeinrichtung zu starten) zu Zeiten 20, 21 oder 22, früher um den Verschiebungsbetrag ts gestartet wird, spezifischer, wenn der Zählwert (ENCmax – ENCts) ist, der Phasenversatz aufgrund eines Nachbearbeitens des Gewindes korrigiert werden, ohne die Gewindeschneid-Startposition zu verschieben.
Zusätzlich wird, indem auch in der Ausführungsform 4 der mechanische Fehler berücksichtigt wird, der in der Ausführungsform 2 beschrieben worden ist, die Gewindebearbeitungsgenauigkeit weiter verbessert.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, sind das Gewindeschneid-Steuerverfahren und das System dafür, die relevant für die vorliegende Erfindung sind, geeignet, als ein Gewindeschneid-Steuerverfahren und ein System dafür verwendet zu werden, die in Fällen verwendet werden, in welchen ein Gewinde grob bearbeitet und fein bearbeitet wird, in welchen ein Gewindeschneid-Werkstück, das einmal von der Maschine entfernt worden ist, wieder an der Maschine angebracht wird, um mit einem Gewinde versehen zu werden, oder in welchem eine Nachbearbeitung des Gewindes an einer anderen Maschine durchgeführt wird.

Claims

Gewindeschneid-Steuerverfahren zum Durchführen eines Gewindeschneid-Betriebs, indem entweder eine Schneideeinrichtung oder ein Werkstück in einer Zuführungs-Spindelrichtung synchronisiert zu der Drehung einer Hauptspindel bewegt werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Ausgeben eines Gewindesteigungs-Befehlswerts und einer programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz mittels eines Bearbeitungsprogramms, einen Schritt zum Berechnen einer ersten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz, einen Schritt zum Berechnen einer zweiten Servo-Zufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts, der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz und einer Hauptspindel-Übersteuerung, die von außerhalb eingegeben wird, einen Schritt zum Berechnen einer Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung auf der Grundlage der ersten Servo-Zufuhrrate, der zweiten Servo-Zufuhrrate und einer Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante für die Zuführungsspindel in einer Situation, in welcher das identische Werkstück entweder bei einer Zufuhrrate unterschiedlich von einer vorherigen Zufuhrrate oder auf einer Maschine unterschiedlich von einer vorher verwendeten Maschine mit einem Gewinde versehen wird einen Schritt zum Ändern der Gewindeschneid-Startzeitgebung um die Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung.
Gewindeschneid-Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage eines mechanischen Fehlers aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen geändert wird.
Gewindeschneid-Steuerverfahren nach Anspruch 2, wobei der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate einschließt.
Gewindeschneid-Steuerverfahren nach Anspruch 2, wobei der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate einschließt.
Gewindeschneid-Steuerverfahren nach Anspruch 1, wobei eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate und eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate als Parameter eingegeben werden, und die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage der eingegebenen Parameter geändert wird.
Gewindeschneid-Steuersystem zum Durchführen eines Gewindeschneid-Betriebs, indem entweder eine Schneideeinrichtung oder ein Werkstück in einer Zuführungs-Spindelrichtung synchronisiert zu der Drehung einer Hauptspindel bewegt werden, wobei das System umfasst: einen Bearbeitungsprogramm-Analysierabschnitt (2), der einen Gewindesteigungs-Befehlswert und eine programmierte Hauptspindel-Drehfrequenz auf der Grundlage eines Bearbeitungsprogramms ausgibt, einen Gewindeschneid-Berechnungsabschnitt (3), der eine erste Servozufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz berechnet, und eine zweite Servozufuhrrate auf der Grundlage des Gewindesteigungs-Befehlswerts und der programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz und einer Übersteuerungs-Eingabe von außerhalb berechnet, einen Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt (4), der eine erste Servozufuhrrate und eine zweite Servozufuhrrate gemäß einem Gewindesteigungs-Befehlswert und einer programmierten Hauptspindel-Drehfrequenz berechnet, und eine Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung auf der Grundlage der ersten Servozufuhrrate, der zweiten Servozufuhrrate und einer Servospindel-Beschleunigungszeitkonstante für die Zuführungsspindel in einer Situation, in welcher das identische Werkstück entweder bei einer Zufuhrrate unterschiedlich von einer vorherigen Zufuhrrate oder auf einer Maschine unterschiedlich von einer vorher verwendeten Maschine mit einem Gewinde versehen wird, berechnet und die Gewindeschneid-Startzeitgebung um die Hauptspindel-Gewindeschneid-Startzeitgebungsverschiebung ändert.
Gewindeschneid-Steuersystem nach Anspruch 6, wobei der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt (4) die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage eines mechanischen Fehlers aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen ändert.
Gewindeschneid-Steuersystem nach Anspruch 7, wobei der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate einschließt.
Gewindeschneid-Steuersystem nach Anspruch 7, wobei der mechanische Fehler aufgrund einzelner Unterschiede in Gewindeschneidmaschinen eine konstante Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate einschließt.
Gewindeschneid-Steuersystem nach Anspruch 6, wobei der Hauptspindel-Winkelberechnungsabschnitt (4) die Gewindeschneid-Startzeitgebung auf der Grundlage einer Komponente des Gewinde-Phasenversatzes in Übereinstimmung mit der Zuführungsspindel-Zufuhrrate und einer konstanten Komponente des Gewinde-Phasenversatzes unabhängig von der Zuführungsspindel-Zufuhrrate ändert, die als Parameter eingegeben worden sind.