DE112014006864T5

DE112014006864T5 - Numerische Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE112014006864T5
Application number: DE112014006864.0T
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Watanabe; Masakazu Sagasaki; Yuki Hirata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-09-09
Filing date: 2014-09-09
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN106687874B; DE112014006864B4; JP5823082B1; WO2016038687A1; CN106687874A; JPWO2016038687A1

Abstract

Numerische Steuervorrichtung, die ein Werkzeug und ein zu bearbeitendes Objekt entlang eines Verfahrweges unter Verwendung einer Antriebswelle, die dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt zugeordnet ist, relativ zueinander verfährt und das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt gleichzeitig so in Oszillationen versetzt, dass das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird, wobei die numerische Steuervorrichtung aufweist: eine Analyseverarbeitungseinheit zum Lesen einer Vorschubgeschwindigkeit und einer Klemmgeschwindigkeit beim Verfahren auf dem Verfahrweg aus einem Bearbeitungsprogramm, eine Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit, die durch Überlagern der Oszillation auf eine Bewegung mit der Vorschubgeschwindigkeit auf Basis einer gegebenen Oszillationsschneidbedingung erhalten wird, und eine Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit zum Verringern der Vorschubgeschwindigkeit so, dass diese kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit ist, wenn die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit die Klemmgeschwindigkeit überschreitet.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die ein Verfahren eines Werkstücks und eines Werkzeugs zum Bearbeiten des Werkstücks relativ zueinander steuert.
Hintergrund
Es wurden herkömmliche numerische Steuervorrichtungen zum Drehen vorgeschlagen, die einen Schneidwerkzeugvorschubmechanismus, der einen Vorschub des Schneidwerkzeugs relativ zu einem Werkstück bewirkt, und einen Steuermechanismus aufweisen, der den Schneidwerkzeugvorschubmotor so steuert, dass das Schneidwerkzeug mit einer geringen Frequenz oszilliert (siehe Patentdokumente 1 bis 3). Der Steuermechanismus solcher numerischen Steuervorrichtungen weist eine Bedienungseinheit zum Festlegen diverser Einstellungen, eine Oszillationsschneidinformationsspeichereinheit, die zumindest die vorwärts gerichtete Strecke, die rückwärts gerichtete Strecke, die Vorwärtsgeschwindigkeit und die Rückwärtsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugvorschubmechanismus, die zur Trägheit der Vorschubwelle oder den Charakteristiken der Maschine, beispielsweise der Charakteristik eines Motors, die der Anzahl der Drehungen des Werkstücks oder der über die Bedieneinheit eingestellten Vorschubstrecke des Schneidwerkzeugs pro Umdrehung des Schneidwerkzeugs entspricht, im Voraus in Form einer Tabelle als Daten speichert, mit denen das Schneidwerkzeug bei einer niedrigen Frequenz von 25 Hz oder höher, mit der der synchrone Vortrieb des Schneidwerkzeugs erfolgt, betrieben werden kann, und eine Motorsteuereinheit auf, die den Antriebsmotor des Schneidwerkzeugvortriebs auf Basis der Daten steuert, die in der Oszillationsschneidinformationsspeichereinheit gespeichert sind. Vorwärtsbewegung und Rückwärtsbewegung werden daher entlang eines interpolierten Weges wiederholt, wodurch niederfrequente Oszillationen erzeugt werden.
Liste der Zitate
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentschrift Nr. 5033929
Patentdokument 2: Japanische Patentschrift Nr. 5139591
Patentdokument 3: Japanische Patentschrift Nr. 5139592

Kurzbeschreibung
Technische Problemstellung
In den oben angegebenen Patentdokumenten 1 bis 3 wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Verfahranweisung für ein Ansteuern eines Motors beschrieben, bei dem einer von einem Programm spezifizierten Verfahranweisung Oszillationen in Verfahrrichtung überlagert werden. Wenn einer von einem Programm spezifizierten Verfahranweisung Oszillationen überlagert werden, kann die Verfahranweisungsgeschwindigkeit nach der Überlagerung der Oszillationen jedoch größer sein, als die von dem Programm spezifizierte Verfahrgeschwindigkeit; daher kann eine Geschwindigkeit auftreten, die höher ist als von der Person, die die Maschine bedient, erwartet, wodurch die Maschine belastet wird.
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts des oben Dargelegten, wobei eine Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer numerischen Steuervorrichtung besteht, die eine Steuerung so ausführen kann, dass eine Verfahrgeschwindigkeit, der Oszillationen überlagert sind, die Maschine beim Schneiden mit einer niederfrequenten Oszillation nicht belastet.
Lösung der Problemstellung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Lösung der oben dargelegten Probleme und zur Erfüllung der Aufgabe betrifft eine numerische Steuerungsvorrichtung, die ein Werkzeug und ein zu bearbeitendes Objekt relativ zueinander entlang eines Verfahrweges unter Verwendung einer Antriebswelle verfährt, die dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt zugeordnet ist, wobei das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt so in Oszillationen versetzt wird, dass das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird, und wobei die numerische Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Analyseverarbeitungseinheit zum Lesen einer Vorschubgeschwindigkeit und einer Klemmgeschwindigkeit beim Verfahren auf dem Verfahrweg aus einem Bearbeitungsprogramm, eine Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit, die durch Überlagern der Oszillation auf eine Bewegung mit der Vorschubgeschwindigkeit auf Basis einer gegebenen Oszillationsschneidbedingung erhalten wird, und eine Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit zum Reduzieren der Vorschubgeschwindigkeit so, dass diese kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit wird, wenn die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit die Klemmgeschwindigkeit überschreitet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Ausführung der Steuerung, bei der die Verfahrgeschwindigkeit dieser überlagerte Oszillationen aufweist, die die Maschine während eines Schneidens mit einer niederfrequenten Oszillation nicht belasten.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Aufbau einer numerischen Steuervorrichtung der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine graphische Darstellung zur schematischen Veranschaulichung der Achsenkonfiguration der numerischen Steuervorrichtung bei den Ausführungsformen, wobei in der graphischen Darstellung von 2(a) der Fall dargestellt ist, bei dem ausschließlich ein Werkzeug in Richtung der Z- und X-Achse verfahren wird, und in der graphischen Darstellung von 2(b) der Fall dargestellt ist, bei dem ein zu bearbeitendes Objekt in Richtung der Z-Achse verfahren wird während das Werkzeug in Richtung der X-Achse verfahren wird.
3 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für Oszillationsschneidbedingungen.
4 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung welcher Wert der Änderung der Verfahrstrecke über der Zeit welcher der in 3 dargestellten Oszillationsschneidbedingungen entspricht.
5 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für Oszillationsbedingung.
6 zeigt einen Kurvenverlauf der Änderung der Verfahrstrecke über der Zeit für den Fall, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute] = 50 mm/min beträgt.
7 zeigt einen Kurvenverlauf der Änderung der Verfahrstrecke über der Zeit für den Fall, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute] = 20 mm/min beträgt.
8 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Teils eines Bearbeitungsprogramms gemäß der ersten Ausführungsform.
9 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung eines in dem Bearbeitungsprogramm von 8 spezifizierten Verfahrweges in Richtung der X- und Z-Achse.
10 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung von Oszillationsschneidbedingungen gemäß der ersten Ausführungsform.
11 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmter Ist-Geschwindigkeit.
12 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs zum Klemmen der Ist-Geschwindigkeit bei der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit, gemäß der ersten Ausführungsform.
14 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung von Oszillationsschneidbedingungen gemäß der zweiten Ausführungsform.
15 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmter Ist-Geschwindigkeit.
16 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit, gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Beispiels für einen Aufbau einer numerischen Steuervorrichtung bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Teils eines Bearbeitungsprogramms gemäß der dritten Ausführungsform.
19 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels gemäß der dritten Ausführungsform, bei dem Klemmgeschwindigkeiten als Parameter für jeweilige Antriebswellen gesetzt sind.
20 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmten Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen.
21 zeigt Kurvenverläufe zur Veranschaulichung der nach Antriebswellen aufgelösten Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmten Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen.
22 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der X-Achsen-Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmten Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen.
23 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Z-Achsen-Oszillationsschneidbewegung bei nicht geklemmten Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen.
24 zeigt ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Ablaufs zum Klemmen der Ist-Geschwindigkeit bei der dritten Ausführungsform.
25 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Änderung einer Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit, bei der dritten Ausführungsform.
26 zeigt Kurvenverläufe zur Veranschaulichung der nach der X- und Z-Achse aufgelösten Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit, bei der dritten Ausführungsform.
27 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der X-Achsen-Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit, bei der dritten Ausführungsform.
28 zeigt einen Kurvenverlauf zur Veranschaulichung der Z-Achsen-Oszillationsschneidbewegung bei geklemmter Ist-Geschwindigkeit bei der dritten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine numerische Steuervorrichtung, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entspricht, unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Ausführungsformen die vorliegende Erfindung nicht beschränken sollen.
Erste Ausführungsform
Das Blockschaltbild von 1 veranschaulicht ein Beispiel für einen Aufbau einer numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die numerische Steuervorrichtung 1 weist eine Antriebseinheit 10, eine Eingabefunktionseinheit 20, eine Anzeigeeinheit 30 und eine arithmetische Steuereinheit 40 auf.
Bei der Antriebseinheit 10 handelt es sich um einen Mechanismus der ein zu bearbeitendes Objekt und/oder ein Werkzeug entlang von zumindest zwei Achsenrichtungen antreibt. Die Antriebseinheit 10 umfasst Servomotoren 11, die das zu bearbeitende Objekt bzw. das Werkzeug entlang den von der numerischen Steuervorrichtung 1 bestimmten Achsenrichtungen verfahren, Detektoren 12, die Position und Drehzahl der Servomotoren 11 erfassen, und eine X-Achsen-Servosteuereinheit 13X sowie eine Z-Achsen-Servosteuereinheit 13Z für die jeweiligen Achsenrichtungen, die Position und Geschwindigkeit des zu bearbeitenden Objekts oder des Werkzeugs auf Basis von Position und Geschwindigkeit, die von den Detektoren 12 erfasst wurden, steuern. Es wird darauf hingewiesen, dass die X-Achsen-Servosteuereinheit 13X und die Z-Achsen-Servosteuereinheit 13Z nachfolgend, wenn es nicht erforderlich ist zwischen den Richtungen der Antriebswellen zu unterscheiden, einfach als Servosteuereinheit 13 bezeichnet werden. Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform verfährt das Werkzeug und das zu bearbeitende Objekt unter Verwendung der dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt zugeordneten Antriebswellen relativ zueinander entlang eines Verfahrweges, während diese zum Bearbeiten des zu bearbeitenden Objekts in Oszillation versetzt werden.
Die Antriebseinheit 10 weist ferner einen Hauptwellenmotor 14, der eine das zu bearbeitende Objekt haltende Hauptwelle dreht, einen Detektor 15, der die Position und die Anzahl der Umdrehungen des Hauptwellenmotors 14 erfasst, und eine Hauptwellensteuereinheit 16 auf, die die Rotation der Hauptwelle auf Basis der Position und der Anzahl der Umdrehungen, die von dem Detektor 15 erfasst wurden, steuert.
Die Eingabefunktionseinheit 20 wird von einer Eingabeeinheit wie beispielsweise einer Tastatur, Schaltern oder einer Maus gebildet, wobei eine Bedienperson Anweisungen, ein Bearbeitungsprogramm, Parameter oder dergleichen in die numerische Steuervorrichtung 1 eingibt. Die Anzeigeeinheit 30 wird von einer Anzeigeeinheit wie beispielsweise einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gebildet und zeigt Informationen an, die von der arithmetischen Steuereinheit 40 verarbeitet werden.
Die arithmetische Steuereinheit 40 weist eine Eingabesteuereinheit 41, eine Datenfestlegungseinheit 42, eine Speichereinheit 43, eine Darstellungsverarbeitungseinheit 44, eine Analyseverarbeitungseinheit 45, eine Maschinensteuersignalverarbeitungseinheit 46, einen SPS-(speicherprogrammierbare Steuerung)Schaltkreis 47, eine Interpolationsverarbeitungseinheit 48, eine Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 49 und eine Achsendatenausgabeeinheit 50 auf.
Die Eingabesteuereinheit 41 erhält Informationen, die von der Eingabefunktionseinheit 20 eingegeben werden. Die Datenfestlegungseinheit 42 speichert von der Eingabesteuereinheit 41 erhaltene Informationen in der Speichereinheit 43. Beispielsweise sorgt die Eingabesteuereinheit 41, wenn sich der eingegebene Inhalt auf das Editieren eines Bearbeitungsprogramms 432 bezieht, dafür, dass sich der editierte Inhalt in dem Bearbeitungsprogramm 432 wiederfindet, das in der Speichereinheit 43 gespeichert ist, und, wenn Parameter eingegeben werden, speichert die Eingabesteuereinheit 41 diese im Speicherbereich für Parameter 431 der Speichereinheit 43.
Die Speichereinheit 43 speichert Informationen wie die Parameter 431, die bei einer Verarbeitung durch die arithmetische Steuereinheit 40 verwendet werden, das auszuführende Bearbeitungsprogramm 432 und an der Anzeigeeinheit 30 anzuzeigende Anzeigedarstellungsdaten 433. Ferner weist die Speichereinheit 43 einen gemeinsam genutzten Bereich 434 zum Speichern von vorübergehend genutzten, von Parametern 431 und dem Bearbeitungsprogramm 432 verschiedenen, Daten auf. Die Darstellungsverarbeitungseinheit 44 führt eine Steuerung zum Anzeigen der Anzeigedarstellungsdaten 433 der Speichereinheit 43 an der Anzeigeeinheit 30 aus.
Die Analyseverarbeitungseinheit 45 weist eine Verfahranweisungserzeugungseinheit 451, die das Bearbeitungsprogramm 432 ausliest, das einen oder mehrere Blöcke umfasst, und die das ausgelesene Bearbeitungsprogramm Block für Block analysiert, um die Vorschubgeschwindigkeit in Richtung des Verfahrweges auszulesen und eine Verfahranweisung für das Verfahren bei einem Block zu erzeugen, und eine Oszillationsanweisungsanalyseeinheit 452 auf, die analysiert, ob in dem Bearbeitungsprogramm 432 eine Oszillationsanweisung enthalten ist, und, falls eine enthalten ist, die Oszillationsbedingungen erzeugt, die in der Oszillationsanweisung enthalten sind. Die von der Oszillationsanweisungsanalyseeinheit 452 erzeugten Oszillationsbedingungen umfassen Frequenz und Amplitude. Die Analyseverarbeitungseinheit 45 umfasst ferner eine Ist-Geschwindigkeitsklemmanweisungsanalyseeinheit 453, die eine Klemmgeschwindigkeit nach einer Oszillationsüberlagerung, die durch eine Programmanweisung des Bearbeitungsprogramms 432 spezifiziert wurde, ausliest und diese in den gemeinsam genutzten Bereich 434 der Speichereinheit 43 schreibt.
Wenn die Analyseverarbeitungseinheit 45 eine Zusatzanweisung liest, die eine Anweisung für den Betrieb der Maschine jedoch keine Anweisung für die Antriebswellen, die numerisch gesteuerte Wellen sind, darstellt, benachrichtigt die Maschinensteuersignalverarbeitungseinheit 46 den SPS-Schaltkreis 47 über die Ausgabe der Zusatzanweisung. Wenn der SPS-Schaltkreis 47 die Benachrichtigung über die Ausgabe der Zusatzanweisung von der Maschinensteuersignalverarbeitungseinheit 46 erhält, führt der SPS-Schaltkreis 47 eine Verarbeitung aus, die der ausgegebenen Zusatzanweisung entspricht.
Die Interpolationsverarbeitungseinheit 48 weist eine Anweisungsverfahrstreckenberechnungseinheit 481, die eine Anweisungsverfahrstrecke unter Verwendung der von der Analyseverarbeitungseinheit 45 analysierten Verfahranweisung berechnet, wobei die Anweisungsverfahrstrecke eine Strecke darstellt, um die das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt mit einer spezifizierten Vorschubgeschwindigkeit während eines Verarbeitungsintervalls, das ein Steuerintervall der numerische Steuervorrichtung 1 darstellt, verfahren wird, eine Oszillationsverfahrstreckenberechnungseinheit 482, die eine Oszillationsverfahrstrecke berechnet, die eine Strecke darstellt, um die das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt während eines, Verarbeitungsintervalls zum Oszillieren zu verfahren ist, eine Verfahrstreckenüberlagerungseinheit 483, die eine überlagerte Verfahrstrecke berechnet, die durch Überlagern der Anweisungsverfahrstrecke pro Verarbeitungsintervall mit der Oszillationsverfahrstrecke pro Verarbeitungsintervall erhalten wird, eine Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484, die die Geschwindigkeit nach der Oszillationsüberlagerung berechnet, und eine Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 auf, die die Vorschubgeschwindigkeit so beschränkt, dass der obere Grenzwert der Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit, bei der es sich um die Geschwindigkeit nach der Überlagerung der Oszillation handelt, die Klemmgeschwindigkeit nicht überschreitet. Dieses Verarbeitungsintervall wird auch Interpolationsintervall genannt.
Die Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 49 wandelt die von der Interpolationsverarbeitungseinheit 48 ausgegebene überlagerte Verfahrstrecke für jede Antriebswelle in eine Verfahranweisung pro Verarbeitungsintervall um, wobei eine Beschleunigung-/Verzögerung entsprechend einem im Voraus spezifizierten Beschleunigungs-/Verzögerungsmuster berücksichtigt wird. Die Achsendatenausgabeeinheit 50 gibt die Verfahranweisung pro Verarbeitungsintervall, die von der Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit 49 verarbeitet wurde, an die X-Achsenservosteuereinheit 13X und die Z-Achsenservosteuereinheit 13Z, die die jeweiligen Antriebswellen steuern, und an die Hauptwellensteuereinheit 16 aus.
Für eine Bearbeitung, bei der das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt oszilliert, sollten das zu bearbeitende Objekt und das Werkzeug wie vorher beschrieben relativ zueinander bewegt werden. Die graphische Darstellung von 2 zeigt eine schematische Veranschaulichung der Achsenkonfiguration der numerische Steuervorrichtung 1, die ein Drehen gemäß der ersten Ausführungsform ausführt. In 2 sind die Z- und die X-Achse, die orthogonal zueinander angeordnet sind, in der Ebene der Papieroberfläche angeordnet. 2(a) veranschaulicht den Fall, bei dem lediglich ein Werkzeug 62, bei dem es sich zum Beispiel um ein Drehwerkzeug handelt, mit dem das Drehen erfolgt, in Richtung der Z- und X-Achse verfahren wird, während ein zu bearbeitendes Objekt 61 stationär ist. 2(b) veranschaulicht den Fall, bei dem das zu bearbeitende Objekt 61 in Richtung der Z-Achse verfahren wird, während das Werkzeug 62 in Richtung der X-Achse verfahren wird. In beiden Fällen kann, indem einer der Servomotoren 11 oder beide und der Hauptwellenmotor 14 für das zu bearbeitende Objekt 61 und/oder das Werkzeug 62, die die zu bewegenden Objekte darstellen, eingesetzt werden, der unten beschriebene Ablauf durchgeführt werden.
Die Darstellung von 3 veranschaulicht ein Beispiel für Oszillationsschneidbedingungen. In einer Zeile sind eine Bedingungsnummer ”Nr.”, eine Bedingungsbezeichnung ”Oszillationsbedingungsobjekt”, die bei der Bedingung zu verwendenden Einheiten ”Einheit”, ein Verfahren zur Berechnung der Bedingung unter Verwendung anderer Bedingungen ”Berechnungsverfahren”, und Einzelheiten der Bedingung ”Beschreibung” aufgeführt.
Nachstehend werden Bedingung erläutert, bei denen unter ”Beschreibung” in 3 nichts enthalten ist. Die ”Hauptwellendrehgeschwindigkeit” unter (1) stellt beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle dar, die eine Werkstück dreht, bei dem es sich um das zu bearbeitende Objekt handelt, d. h. die Anzahl der Umdrehungen U pro Minute, wobei die Einheit U/min ist. Die ”Frequenz” unter (3) stellt die Oszillationsfrequenz des Oszillationsschneidvorgangs dar. Die ”Amplitude” unter (5) stellt die Oszillationsamplitude des Oszillationsschneidvorgangs dar. Die ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute]” unter (7) stellt die Vorschubstrecke [mm] pro Minute dar, wobei die Einheit mm/min ist. Die ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Umdrehung]” unter (8) stellt die Vorschubstrecke [mm] pro Umdrehung der Hauptwelle dar, wobei die Einheit mm/U ist.
Der in 4 dargestellte Kurvenverlauf veranschaulicht die Änderungen der Verfahrstrecke über der Zeit, wobei die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse die Verfahrstrecke darstellt, wobei auch dargestellt ist, welcher Wert der Änderung der Verfahrstrecke über der Zeit welcher der in 3 veranschaulichten Oszillationsbedingungen zuzuordnen ist.
Unter Verwendung eines Beispiels wird nun beschrieben, wie sich Änderungen der Verfahrstrecke über der Zeit verändern, wenn sich ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute]” und ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Umdrehung]” unter gegebenen Oszillationsbedingungen verändern.
Die Darstellung von 5 veranschaulicht ein Beispiel für Oszillationsbedingungen. 6 veranschaulicht Änderungen der Verfahrstrecke über der Zeit für den Fall, bei dem unter den Oszillationsbedingungen von 5, ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute]” = 50 mm/min, d. h. ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Umdrehung]” = 0,0125 mm/U. 7 veranschaulicht Änderungen der Verfahrstrecke über der Zeit in dem Fall, bei dem unter den Oszillationsbedingungen von 5 ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute]” = 20 mm/min, d. h. ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Umdrehung]” = 0,005 mm/U.
Aus einem Vergleich der 6 und 7 ist ersichtlich, dass sowohl die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (16), bei der es sich um die Geschwindigkeit handelt, bei der die mit der Oszillation überlagerte Bewegung, die in den 3 und 4 veranschaulicht ist, nach vorne gerichtet ist, als auch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (17), bei der es sich um die Geschwindigkeit handelt, bei der die mit der Oszillation überlagerte Bewegung rückwärts gerichtet ist, in 7 geringer sind, wobei die Vorschubgeschwindigkeit kleiner ist als in 6. Das heißt, dass bei geringer werdender Vorschubgeschwindigkeit, sofern sich die Oszillationsbedingungen nicht ändern, die ”Amplitude” von (5), die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (16) und die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (17) proportional zur Vorschubgeschwindigkeit ebenfalls kleiner werden. Diese Tatsache wird bei der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform genutzt.
Die Darstellung von 8 veranschaulicht einen Teil des Bearbeitungsprogramms 432 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Anweisung ”G0 X0.0 Z0.0” an der Ablaufnummer N1 des Bearbeitungsprogramms 432 von 8 ist eine Positionieranweisung, die die Anfangspositionskoordinaten ”X0,0 Z0,0” an der X- und Z-Achse festlegt. Bei der Anweisung ”G165 P1 F200” an der nächsten Ablaufnummer N2 gibt ”G165 P1” den Beginn eines Oszillationsschneidsteuerungsmodus an und ”F200” gibt ein Klemmen der Ist-Geschwindigkeit auf eine Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min an. Die Klemmgeschwindigkeit stellt eine Grenzgeschwindigkeit für eine aus den Geschwindigkeiten in Richtung der X- und der Z-Achse kombinierte Geschwindigkeit dar.
Die Anweisung ”G1 X10.0 Z20.0 F50” an der nächsten Ablaufnummer N3 spezifiziert die Ausführung des Oszillationsschneidens bei einem Verfahren zu ”X10.0 Z20.0” mit einer linearen Interpolation. ”F” und der nachfolgende numerische Wert spezifizieren eine Anweisungsvorschubgeschwindigkeit, bei der es sich um einen Schneidvorschubwert pro Minute handelt, wobei ”F50” im vorliegenden Beispiel eine Anweisungsvorschubgeschwindigkeit von 50 mm/min spezifiziert. Die Anweisungsvorschubgeschwindigkeit stellt eine kombinierte Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubgeschwindigkeiten in Richtung der X- und der Z-Achse dar. Die Anweisung ”G165 P0” an der letzten Ablaufnummer N4 spezifiziert die Beendigung des Oszillationsschneidesteuerungsmodus.
In 9 ist der von dem Bearbeitungsprogramm 432 von 8 spezifizierte Verfahrweg in Richtung der X- und Z-Achse dargestellt. Auf der rechten Seite von 9 sind für diesen Fall auch die Verfahrstrecke, Verfahrzeit sowie die X-Achsen- und Z-Achsenvorschubgeschwindigkeiten, die durch Zerlegen der Anweisungsvorschubgeschwindigkeit von 50 mm/min auf die X- und Z-Achsenrichtungskomponenten erhalten werden, gezeigt.
Die Darstellung von 10 veranschaulicht Oszillationsschneidbedingungen. Auch wenn ”Hauptwellendrehgeschwindigkeit” nicht in 8 dargestellt ist, wird ”Hauptwellendrehgeschwindigkeit” zum Beispiel in dem Teil vor der Beschreibung des Bearbeitungsprogramms 432 von 8 angegeben. ”Vorschubgeschwindigkeit” ist in der Anweisung an der Ablaufnummer N3 von 8 wie oben erwähnt angegeben. Auch wenn ”Anzahl der Oszillationen pro Umdrehung” beispielsweise als Parameter 431 in der Speichereinheit 43 vorliegt, kann diese auch in dem Bearbeitungsprogramm 432 angegeben sein. Außerdem sind Bedingungen wie ”Frequenz” der Oszillation, ”Amplitudenvorschubverhältnis” der Oszillation und ”Kurvenform” der Oszillation dargestellt. Bei der ersten Ausführungsform ist die ”Kurvenform” der Oszillation eine Dreieckskurve deren Vorwärtsbewegung und Rückwärtsbewegung über einen gleich langen Zeitraum erfolgen. Wie oben beschrieben handelt es sich bei den Oszillationsschneidbedingungen in 10 um Informationen die von dem Bearbeitungsprogramm 432 oder den Parametern 431 erhalten werden.
11 veranschaulicht die Änderungen der Oszillationsschneidbewegung, wenn die Ist-Geschwindigkeit unter den Oszillationsschneidbedingungen, die in den 8 bis 10 veranschaulicht sind, nicht geklemmt ist, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch eine Kombination der Verfahrstrecke in Richtung der X-Achse und der Verfahrstrecke in Richtung der Z-Achse erhalten wird. Wie aus 11 ersichtlich beträgt die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (16) in 3 350 mm/min und die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (17) in 3 250 mm/min, sodass beide die Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min überschreiten. 11 zeigt den Wert, der durch Dividieren der Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min durch die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von 350 mm/min, deren Wert der Größere der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” ist, erhalten wird, als Klemmverhältnis 0,5714 an.
Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform nimmt ein Klemmen der Ist-Geschwindigkeit vor, d. h. ein dem Flussdiagramm von 12 gemäßes Niedrighalten der Ist-Geschwindigkeit. Zunächst liest die Ist-Geschwindigkeitsklemmanweisungsanalyseeinheit 453 eine Postoszillationsüberlagerungsklemmgeschwindigkeit von 200 mm/min, die über ”F200” an der Ablaufnummer N2 in 8 spezifiziert ist, aus dem Bearbeitungsprogramm 432 aus und schreibt diese in den gemeinsam genutzten Bereich 434 (Schritt S101). Anschließend berechnet die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484 die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit auf Basis des Bearbeitungsprogramms 432 von 8 und die in 10 dargestellten Oszillationsschneidbedingungen (Schritt S102). Die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484 berechnet zum Beispiel sowohl die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (16) als auch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (17) der 3 als Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit. Die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” werden zum Beispiel unter Verwendung von ”Vorschubgeschwindigkeit [pro Minute]” von (7), ”Amplitude” von (5), ”Vorwärtsvorschubstrecke” von (12) und ”Rückwärtsvorschubstrecke” von (13) erhalten, die die in 3 dargestellten Oszillationsschneidbedingungen darstellen. Konkret überlagert die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484 eine vorwärts und eine rückwärts gerichtete Bewegung aufgrund der Oszillationen bei der Bewegung mit Vorschubgeschwindigkeit, wodurch Geschwindigkeiten wie die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” bzw. ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” erhalten werden.
Anschließend bestimmt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 im nächsten Schritt S103, ob die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit die in den gemeinsamen Bereich 434 geschriebene Klemmgeschwindigkeit überschreitet. Konkret bestimmt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 ob von der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” die Größere die Klemmgeschwindigkeit überschreitet.
Das Verfahren, mit dem bestimmt wird, ob von der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” die Größere über der Klemmgeschwindigkeit liegt, muss dazu in der Lage sein, die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit mit der Klemmgeschwindigkeit im Wesentlichen zu vergleichen. Statt Geschwindigkeiten kann das Verfahren daher innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zurückgelegte Verfahrstrecken vergleichen.
Wenn weder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” noch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” die Klemmgeschwindigkeit überschreiten (Nein in Schritt S103), nimmt die Interpolationsverarbeitungseinheit 48 kein Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit vor, sondern führt übliche Arbeitsgänge aus (Schritt S105).
Wenn von der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” die Größere die Klemmgeschwindigkeit überschreitet (Ja in Schritt S103), wird die Vorschubgeschwindigkeit von der Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 geklemmt (Schritt S104). Das bedeutet, dass die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 den durch Dividieren der Klemmgeschwindigkeit durch die Größere der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” erhaltenen Wert als Klemmverhältnis festlegt und den Wert, der durch Multiplizieren der Vorschubgeschwindigkeit mit dem Klemmverhältnis erhalten wird, als neue Vorschubgeschwindigkeit festlegt. Konkret führt die Interpolationsverarbeitungseinheit 48, wenn angenommen wird, dass die durch ”F50” an der Ablaufnummer N3 von 8 spezifizierte Vorschubgeschwindigkeit durch den Wert ersetzt wird, der durch Multiplizieren dieser Vorschubgeschwindigkeit mit dem in 11 dargestellten Klemmverhältnis von 0,5714 erhalten wird, die nachfolgenden Berechnungen aus. Es wird darauf hingewiesen, dass das Klemmverhältnis kleiner oder gleich dem Wert ist, der durch Dividieren der Klemmgeschwindigkeit durch die Größere der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” erhalten wird.
In 13 ist dargestellt, wie sich die Oszillationsschneidbewegung ändert, wenn die Vorschubgeschwindigkeit in Schritt S104 wie oben beschrieben geklemmt wird, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch Kombinieren der Verfahrstrecke in X-Achsenrichtung und der Verfahrstrecke in Z-Achsenrichtung erhalten wird. Wie aus 13 ersichtlich wird die kombinierte Geschwindigkeit, die durch Kombinieren der Geschwindigkeit in Richtung der X-Achse und der Geschwindigkeit in Richtung der Z-Achse erhalten wird, durch das Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit so niedrig gehalten, dass sie kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit ist. In dem in 13 dargestellten Fall stimmt die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” durch das Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit mit der Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min überein.
Zweite Ausführungsform
Ein Blockschaltbild, das ein Beispiel eines Aufbaus der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht, entspricht dem der in 1 veranschaulichten ersten Ausführungsform. Der Kurvenlauf der Oszillation besitzt eine symmetrische dreieckige Kurvenform, deren Vorwärtsbewegung unter den in 10 veranschaulichten Oszillationsschneidbedingungen der ersten Ausführungsform über einen gleich langen Zeitraum erfolgt wie deren Rückwärtsbewegung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich davon nur darin, dass der Kurvenverlauf eine asymmetrische dreieckige Form besitzt, wobei, wie den Oszillationsschneidbedingungen von 14 zu entnehmen ist, der relative Anteil der Vorwärtsbewegungszeit von (10) von 3 0,75 und der relative Anteil der Rückwärtsbewegungszeit (11) von 3 0,25 beträgt. Die anderen Bedingungen entsprechen denen der ersten Ausführungsform. Das heißt, das Bearbeitungsprogramm von 8 und der Verfahrweg von 9 sind in gleicher Weise auch auf die zweite Ausführungsform anwendbar.
In 15 ist dargestellt, wie sich die Oszillationsschneidbewegung ändert, wenn die Ist-Geschwindigkeit unter solchen Oszillationsschneidprozessbedingungen nicht geklemmt ist, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch Kombinieren der Verfahrstrecke in X-Achsenrichtung und der Verfahrstrecke in Z-Achsenrichtung erhalten wird. Wie aus 15 ersichtlich, beträgt die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (16) in 3 250 mm/min und die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von (17) in 3 550 mm/min, sodass beide die Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min überschreiten. In 15 ist der Wert, der mittels Dividieren der Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min durch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” von 550 mm/min, die von der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” den größeren Wert darstellt, erhalten wird, als Klemmverhältnis von 0,3636 dargestellt.
Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform nimmt das Klemmen der Ist-Geschwindigkeit, d. h. das Niedrighalten der Ist-Geschwindigkeit wie bei der ersten Ausführungsform entsprechend dem Flussdiagramm von 12 vor. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform lediglich darin, dass das Klemmverhältnis dem Wert entspricht, der mittels Dividieren der Klemmgeschwindigkeit durch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” erhalten wird, da die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” vor dem Klemmen größer als die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” ist. Die anderen Punkte sind dieselben wie bei der ersten Ausführungsform, sodass deren Beschreibung unterlassen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass das Klemmverhältnis kleiner oder gleich dem Wert ist, der mittels Dividieren der Klemmgeschwindigkeit durch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” erhalten wird.
In 16 ist dargestellt, wie sich die Oszillationsschneidbewegung ändert, wenn die Vorschubgeschwindigkeit wie in Schritt S104 geklemmt wurde, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch Kombinieren der Verfahrstrecke in X-Achsenrichtung und der Verfahrstrecke in Z-Achsenrichtung erhalten wird. Wie aus 16 ersichtlich wird durch das Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit die kombinierte Geschwindigkeit, die durch Kombinieren der Geschwindigkeit in Richtung der X-Achse und der Geschwindigkeit in Richtung der Z-Achse erhalten wird, so niedrig gehalten, dass sie kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit ist. In dem Fall von 16 stimmt die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” durch das Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit mit der Klemmgeschwindigkeit von 200 mm/min überein.
Dritte Ausführungsform
Das Blockschaltbild von 17 veranschaulicht ein Beispiel für einen Aufbau einer numerischen Steuervorrichtung 2 gemäß einer dritten Ausführungsform. Während die Klemmgeschwindigkeit bei der ersten und zweiten Ausführungsform in dem Bearbeitungsprogramm 432 spezifiziert ist, ist die Klemmgeschwindigkeit bei der dritten Ausführungsform als Parameter 431 spezifiziert. Die numerische Steuervorrichtung 2 weist die Antriebseinheit 10, die Eingabefunktionseinheit 20, die Anzeigeeinheit 30 und die arithmetische Steuereinheit 40 auf.
17 unterscheidet sich von 1 darin, dass die in der Speichereinheit 43 befindlichen Parameter 431 eine Ist-Geschwindigkeitsklemme 4311 umfassen, bei der es sich um den oberen Grenzwert der Geschwindigkeit einer jeweiligen Achse handelt, und die Ist-Geschwindigkeitsklemmanweisungsanalyseeinheit 453 in der Analyseverarbeitungseinheit 45 nicht erforderlich ist. Es wird darauf hingewiesen, dass wenn sowohl ein Spezifizieren einer Klemmgeschwindigkeit durch das Bearbeitungsprogramm 432 als auch ein Spezifizieren einer Klemmgeschwindigkeit durch den Parameter 431 verwendet werden, die Ist-Geschwindigkeitsklemmanweisungsanalyseeinheit 453 in der Analyseverarbeitungseinheit 45 angeordnet sein kann. Die Funktionen der anderen Komponenten, die mit denselben Bezugszeichen versehen sind, sind mit denen von 1 identisch.
Die nachfolgende Beschreibung der dritten Ausführungsform konzentriert sich auf die zur ersten und zweiten Ausführung unterschiedliche Betriebsweise.
Die Darstellung von 18 veranschaulicht einen Teil des Bearbeitungsprogramms 432 gemäß der dritten Ausführungsform. Die Anweisung ”G165 P1” mit der Ablaufnummer N2 des Bearbeitungsprogramms 432 von 18 spezifiziert keine Klemmgeschwindigkeit und ist daher anders als die Anweisung ”G165 P1 F200” mit der Ablaufnummer N2 des Bearbeitungsprogramms 432 von 8. Die anderen Angaben von 18 entsprechen denen von 8.
Bei der dritten Ausführungsform werden die Klemmgeschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen, die Vorschubwellen darstellen, dagegen als Ist-Geschwindigkeitsklemmen 4311 in den sich in der Speichereinheit 43 befindenden Parametern 431 wie in 19 dargestellt gesetzt. Konkret beträgt die Klemmgeschwindigkeit für die X-Achse 150 mm/min und die Klemmgeschwindigkeit für die Z-Achse 250 mm/min. Das heißt, dass, wenn die Ist-Anweisungsgeschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen, die die Ergebnisse der Verteilung der Geschwindigkeit, die durch Überlagern von Oszillationen auf die von dem Programm spezifizierte Vorschubgeschwindigkeit erhalten wird, auf die Antriebswellen darstellen, die in den Parametern 431 festgelegten Werte überschreiten, die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 die Vorschubgeschwindigkeit so klemmt, dass die Ist-Anweisungsgeschwindigkeiten der jeweiligen Antriebswellen kleiner oder gleich den in den Parametern 431 für die jeweiligen Antriebswellen festgelegten Geschwindigkeiten wird. Es wird darauf hingewiesen, dass auch bei der dritten Ausführungsform das Oszillationsschneiden mit den in 10 dargestellten Oszillationsschneidbedingungen erfolgt.
20 veranschaulicht die Änderungen der Oszillationsschneidbewegung, wenn die Geschwindigkeiten der einzelnen Antriebswellen bei den Oszillationsschneidprozessbedingungen nicht geklemmt sind, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch Kombinieren der Verfahrstrecke in X-Achsenrichtung und der Verfahrstrecke in Z-Achsenrichtung erhalten wird. 21 veranschaulicht die nach der X-Achse und der Z-Achse aufgelöste Oszillationsschneidbewegung von 20, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine nach der X-, Z-Achse aufgelöste Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um die in Richtung der X- und der Z-Achse aufgelöste Verfahrstrecke handelt. Zum Vergleich sind in 21 sowohl die X-Achsenklemmgeschwindigkeit und die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit als auch die X-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit und die Z-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit dargestellt. Die 22 und 23 zeigen die in 21 zusammen dargestellten X-Achsen- und Z-Achsenoszillationsschneidvorgänge getrennt in gesonderten Darstellungen, wobei die vertikalen Achsen jeweils die Verfahrstrecken entlang der X-Achse und der Z-Achse wiedergeben.
22 veranschaulicht die X-Achsenklemmgeschwindigkeit und zum Vergleich auch die X-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer Vorwärtsoszillation, wobei die X-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer Vorwärtsoszillation größer ist als die X-Achsenklemmgeschwindigkeit. Ebenfalls angegeben ist das X-Achsenklemmverhältnis von 0,9583, bei dem es sich um den Wert handelt, der mittels Dividieren der X-Achsenklemmgeschwindigkeit durch die X-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer vorwärts gerichteten Phase erhalten wird.
23 veranschaulicht die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit und zum Vergleich auch die Z-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer Vorwärtsoszillation, wobei die Z-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer Vorwärtsoszillation größer ist als die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit. Ebenfalls angegeben ist das Z-Achsenklemmverhältnis von 0,7986, bei dem es sich um den Wert handelt, der mittels Dividieren der Z-Achsenklemmgeschwindigkeit durch die Z-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit während einer vorwärts gerichteten Phase erhalten wird.
Die numerische Steuervorrichtung 2 gemäß der dritten Ausführungsform nimmt das Klemmen der Ist-Geschwindigkeit, d. h. das Niedrighalten der Ist-Geschwindigkeit, entsprechend dem Flussdiagramm von 24 vor. Zunächst liest die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 die als Ist-Geschwindigkeitsklemmen 4311 gespeicherten Klemmgeschwindigkeiten für die X-Achse und die Z-Achse aus der Speichereinheit 43 aus (Schritt S201). Anschließend berechnet die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484 die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit für die X-Achse und die Z-Achse auf Basis des Bearbeitungsprogramms 432 von 18 und der in 10 dargestellten Oszillationsschneidbedingungen (Schritt S202). Konkret berechnet die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit 484 sowohl die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” als auch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die X-Achse wie für die Z-Achse. Das Verfahren zum Berechnen der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für jede der Achsen ist mit dem der ersten Ausführungsform identisch.
Danach bestimmt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 in Schritt S203, ob die jeweiligen Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeiten für die X-Achse und die Z-Achse über der X-Achsen- bzw. der Z-Achsenklemmgeschwindigkeit liegen.
Bei Schritt S203 bestimmt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485, ob die Größere der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die X-Achse die Klemmgeschwindigkeit überschreitet, oder ob die Größere der ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” und der ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die Z-Achse die Klemmgeschwindigkeit überschreitet. Dieser Vergleich muss lediglich die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit und die Klemmgeschwindigkeit für jede der Achsen vergleichen können, sodass zwar innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne zurückgelegte Verfahrstrecken verglichen werden können, Geschwindigkeiten jedoch nicht verglichen werden.
Falls weder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” noch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die X-Achse die X-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreiten und weder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” noch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die Z-Achse die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreiten (Nein in Schritt S203), nimmt die Interpolationsverarbeitungseinheit 48 kein Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit vor, sondern führt übliche Arbeitsgänge aus (Schritt S205).
Falls die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” oder die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die X-Achse die X-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreitet oder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” oder die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die Z-Achse die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreitet (Ja in Schritt S203), nimmt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 ein Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit vor (Schritt S204). Konkret wird ein Klemmverhältnis verwendet, das von dem in 22 erhaltenen X-Achsenklemmverhältnis von 0,9583 und dem in 23 erhaltenen Z-Achsenklemmverhältnis von 0,7986 dem Kleineren Wert entspricht, sodass weder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” noch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die X-Achse die X-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreitet und weder die ”Vorwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” noch die ”Rückwärtsoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit” für die Z-Achse die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit überschreitet. Somit legt die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit 485 den mittels Multiplizieren der Vorschubgeschwindigkeit mit dem Klemmverhältnis 0,7986 erhaltenen Wert als neue Vorschubgeschwindigkeit fest. Konkret führt die Interpolationsverarbeitungseinheit 48, wenn angenommen wird, dass die durch ”F50” an der Ablaufnummer N3 von 18 spezifizierte Vorschubgeschwindigkeit durch den Wert ersetzt wird, der durch Multiplizieren dieser Vorschubgeschwindigkeit mit dem in 23 dargestellten Klemmverhältnis von 0,7986 erhalten wird, die nachfolgenden Berechnungen aus. Es wird darauf hingewiesen, dass das Klemmverhältnis kleiner oder gleich dem oben bestimmten Wert sein kann.
25 veranschaulicht die Änderung der Oszillationsschneidbewegung, wenn die Vorschubgeschwindigkeit mit dem Klemmverhältnis von 0,7986, welches das Kleinere ist, im oben beschriebenen Schritt S204 geklemmt wird, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine kombinierte XZ-Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um eine Verfahrstrecke handelt, die durch Kombinieren der Verfahrstrecke in X-Achsenrichtung und der Verfahrstrecke in Z-Achsenrichtung erhalten wird. 26 veranschaulicht die nach der X-Achse und der Z-Achse aufgelöste Oszillationsschneidbewegung von 25, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse eine nach der X-, Z-Achse aufgelöste Verfahrstrecke wiedergibt, bei der es sich um die in Richtung der X- und der Z-Achse aufgelöste Verfahrstrecke handelt. Zum Vergleich sind in 26 die X-Achsenklemmgeschwindigkeit und die Z-Achsenklemmgeschwindigkeit sowie die X-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit und die Z-Achsenoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit dargestellt. Die 27 und 28 zeigen die in 26 zusammen dargestellten X-Achsen- und Z-Achsenvorgänge getrennt in gesonderten Darstellungen, wobei die vertikalen Achsen jeweils die Verfahrstrecken entlang der X-Achse und der Z-Achse wiedergeben.
Durch Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit mit dem Klemmverhältnis von 0,7986, bei dem es sich um das kleinere Klemmverhältnis handelt, das für die Z-Achse in 23 erhalten wurde, werden die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeiten für die Richtungen der X- und der Z-Achse so niedrig gehalten, dass sie, wie in 26 dargestellt ist, jeweils kleiner oder gleich der X-Achsen bzw. Z-Achsenklemmgeschwindigkeit sind. Wie aus den 26 und 28 ersichtlich stimmt die Z-Achsenpostoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit mit der Z-Achsenklemmgeschwindigkeit überein.
Als Klemmgeschwindigkeit zum Klemmen der Vorschubgeschwindigkeit gibt es anders als jene bei der ersten bis dritten Ausführungsform beschriebenen zum Beispiel eine Schneidvorschubklemmgeschwindigkeit, die eine Klemmgeschwindigkeit darstellt, die auf den Schneidvorschub insgesamt angewandt wird, eine Schneidvorschubklemmgeschwindigkeit während des Oszillationsschneidmodus, die eine Klemmgeschwindigkeit darstellt, die ausschließlich im Oszillationsschneidmodus Gültigkeit besitzt, und eine durch eine maximale Schneidvorschubgeschwindigkeitsklemmanweisung der SPS (speicherprogrammierbaren Steuerung) spezifizierte Klemmgeschwindigkeit. Während der tatsächlichen Bearbeitung muss die Vorschubgeschwindigkeit unter Berücksichtigung dieser Klemmgeschwindigkeiten die kleinste sein. Somit können die Geschwindigkeitsklemmtechniken der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform auch auf Fälle angewandt werden, bei denen diese Klemmgeschwindigkeiten berücksichtigt werden.
Die bei den oben angegebenen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen veranschaulichen Beispiele für die Gegenstände der vorliegenden Erfindung und können mit anderen allgemein bekannten Techniken kombiniert werden, wobei ein Teil der Konfigurationen entfallen oder modifiziert werden kann, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1 numerische Steuervorrichtung, 10 Antriebseinheit, 11 Servomotor, 12 Detektor, 13 Servosteuereinheit, 13X X-Achsenservosteuereinheit, 13Z Z-Achsenservosteuereinheit, 14 Hauptwellenmotor, 15 Detektor, 16 Hauptwellensteuereinheit, 20 Eingabefunktionseinheit, 30 Anzeigeeinheit, 40 arithmetische Steuereinheit, 41 Eingabesteuereinheit, 42 Datenfestlegungseinheit, 43 Speichereinheit, 44 Darstellungsverarbeitungseinheit, 45 Analyseverarbeitungseinheit, 46 Maschinensteuersignalverarbeitungseinheit, 47 SPS-Schaltkreis, 48 Interpolationsverarbeitungseinheit, 49 Beschleunigungs-/Verzögerungsverarbeitungseinheit, 50 Achsendatenausgabeeinheit, 61 zu bearbeitendes Objekt, 62 Werkzeug, 431 Parameter, 432 Bearbeitungsprogramm, 433 Anzeigedarstellungsdaten, 434 gemeinsam genutzter Bereich, 451 Verfahranweisungserzeugungseinheit, 452 Oszillationsanweisungsanalyseeinheit, 453 Ist-Geschwindigkeitsklemmanweisungsanalyseeinheit, 481 Anweisungsverfahrstreckenberechnungseinheit, 482 Oszillationsverfahrstreckenberechnungseinheit, 483 Verfahrstreckenüberlagerungseinheit, 484 Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit, 485 Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit, 4311 Ist-Geschwindigkeitsklemme.

Claims

Numerische Steuervorrichtung, die ein Werkzeug und ein zu bearbeitendes Objekt entlang eines Verfahrweges unter Verwendung einer Antriebswelle, die dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt zugeordnet ist, relativ zueinander verfährt und das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt gleichzeitig so in Oszillationen versetzt, dass das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird, wobei die numerische Steuervorrichtung aufweist: eine Analyseverarbeitungseinheit zum Lesen einer Vorschubgeschwindigkeit und einer Klemmgeschwindigkeit für den Verfahrweg aus einem Bearbeitungsprogramm, eine Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit, die durch Überlagern der Oszillation auf eine Bewegung mit der Vorschubgeschwindigkeit auf Basis einer gegebenen Oszillationsschneidbedingung erhalten wird, und eine Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit zum Verringern der Vorschubgeschwindigkeit so, dass diese kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit ist, wenn die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit die Klemmgeschwindigkeit überschreitet.
Numerische Steuervorrichtung, die ein Werkzeug und ein zu bearbeitendes Objekt entlang eines Verfahrweges unter Verwendung einer Antriebswelle, die dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt zugeordnet ist, relativ zueinander verfährt und das Werkzeug oder das zu bearbeitende Objekt gleichzeitig so in Oszillationen versetzt, dass das zu bearbeitende Objekt bearbeitet wird, wobei die numerische Steuervorrichtung aufweist: eine Analyseverarbeitungseinheit zum Lesen einer Vorschubgeschwindigkeit für den Verfahrweg aus einem Bearbeitungsprogramm, eine Speichereinheit zum Speichern einer Klemmgeschwindigkeit, eine Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit zum Berechnen einer Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit, die durch Überlagern der Oszillation auf eine Bewegung mit der Vorschubgeschwindigkeit auf Basis einer gegebenen Oszillationsschneidbedingung erhalten wird, und eine Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit zum Verringern der Vorschubgeschwindigkeit so, dass diese kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit ist, wenn die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit die Klemmgeschwindigkeit überschreitet.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei dem Werkzeug oder dem zu bearbeitenden Objekt mehrere Antriebswellen zugeordnet sind, die Speichereinheit mehrere der Klemmgeschwindigkeiten für die jeweiligen Antriebswellen speichert, die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeitsberechnungseinheit die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit für jede der Antriebswellen speichert, und, wenn eine der Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeiten für die jeweiligen Antriebswellen die Klemmgeschwindigkeit für eine entsprechende der Antriebswellen überschreitet, die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit die Vorschubgeschwindigkeit so verringert, dass jede der Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeiten für die jeweiligen Antriebswellen kleiner oder gleich der Klemmgeschwindigkeit für eine entsprechende der Antriebswellen ist.
Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oszillationsgeschwindigkeitsklemmeinheit die Vorschubgeschwindigkeit durch Multiplizieren der Vorschubgeschwindigkeit mit einem Klemmverhältnis verringert, bei dem es sich um einen Wert handelt, der mittels Dividieren der Klemmgeschwindigkeit durch die Postoszillationsüberlagerungsgeschwindigkeit erhalten wird.