DE112018008006T5

DE112018008006T5 - Numerisches Steuerungsgerät und numerisches Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112018008006T5
Application number: DE112018008006.4T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Sagasaki; Satoru INOKUCHI; Yuki Hirata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-07-15
Also published as: CN112889008B; US20210311460A1; US11163296B2; JP6667724B1; CN112889008A; JPWO2020084770A1; WO2020084770A1

Abstract

Ein numerische Steuerungsgerät (1) für eine Werkzeugmaschine (110), wobei die Werkzeugmaschine (110) umfasst: eine Referenzachse (61A), welche ein Werkzeug (66A) oder ein Werkstück (70) bewegt; und eine Überlagerungsachse (61B), welche ein Werkzeug (66B) oder das Werkstück (70) bewegt, wobei das numerische Steuerungsgerät (1) den Bewegungswert der Referenzachse (61A) auf den Bewegungswert der Überlagerungssachse (61B) überlagert, wobei das numerische Steuerungsgerät (1) eine Steuerungsberechnungseinheit (2) umfasst, welche als Reaktion auf einen Überlagerungssteuerungsbefehl eine erste Vibrationsrate und/oder eine zweite Vibrationsrate und/oder eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit basierend auf einem ersten Vibrationsbefehl, einem zweiten Vibrationsbefehl und einem Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl so ändert, dass die erste Vibrationsrate konstant bleibt und die zweite Vibrationsrate konstant bleibt, wobei die erste Vibrationsrate die Anzahl der Vibrationen der Referenzachse (61A) pro Umdrehung einer Hauptachse (60) ist, wobei die zweite Vibrationsrate die Anzahl der Vibrationen der Überlagerungsachse (61B) pro Umdrehung der Hauptachse (60) ist, wobei der erste Vibrationsbefehl ein Vibrieren der Referenzachse (61A) anweist, wobei der zweite Vibrationsbefehl ein Vibrieren der Überlagerungssachse (61B) anweist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl an die Hauptachse (60) gerichtet ist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ein Befehl über die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit ist.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein numerisches Steuerungsgerät und ein numerisches Steuerungsverfahren zum Steuern von Vibrationsschneiden mit einem vibrierenden Werkzeug.
Hintergrund
Im Bereich des Drehens werden numerische Steuerungsgeräte verwendet, um den Betrieb eines Werkzeugs gemäß einem Maschinenbearbeitungsprogramm zum Maschinenbearbeiten eines Werkstücks zu steuern, wodurch dem Werkzeug ermöglicht wird, das Werkstück zu maschinenbearbeiten. Einige numerische Steuerungsgeräte ermöglichen es, ein Vibrationsschneiden an einem Werkstück mit einem Werkzeug durchzuführen, welches mit einer bestimmten Frequenz entlang des Werkzeugpfades vibriert.
Das numerische Steuerungsgerät, welches in Patentliteratur 1 beschrieben ist, berechnet einen Befehlsbewegungswert pro Zeiteinheit aus einem an ein Werkzeug gerichteten Bewegungsbefehl, berechnet einen Vibrationsbewegungswert pro Zeiteinheit aus einem Vibrationsparameter, berechnet einen kombinierten Bewegungswert durch Kombinieren des Befehlsbewegungswerts und des Vibrationsbewegungswerts und steuert das Vibrationsschneiden basierend auf dem kombinierten Bewegungswert.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: japanisches Patent Nr. 5599523
Zusammenfassung
Technisches Problem
Unglücklicherweise ist die Technik, die in Patentliteratur 1 beschrieben ist, nicht für eine Steuerung geeignet, welche eine Referenzachse und eine Überlagerungsachse verwendet; diese Steuerung wird als Überlagerungssteuerung bezeichnet. D. h., wenn in Patentliteratur 1 eine Überlagerungssteuerung zum Steuern des Bewegungswerts einer als Referenzachse dienenden Antriebsachse derart durchgeführt wird, dass der Bewegungswert der einen Antriebsachse einer anderen, als Überlagerungsachse dienenden Antriebsachse überlagert wird, kann ein Vibrationsschneiden nicht durchgeführt werden, weil es nicht gelingt, eine Koordination zwischen Vibration und Überlagerung zu erreichen, was problematisch ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Obigen gemacht und ihr Ziel ist es, ein numerisches Steuerungsgerät zu erhalten, welches das Ausführen von Vibrationsschneiden selbst dann ermöglicht, wenn eine Überlagerungssteuerung durchgeführt wird.
Lösung des Problems
Um das oben genannte Problem zu lösen und das Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein numerisches Steuerungsgerät für eine Werkzeugmaschine bereit, wobei die Werkzeugmaschine umfasst: eine erste Antriebsachse, welche ein erstes Werkzeug oder ein Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das erste Werkzeug einen ersten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt; und eine zweite Antriebsachse, welche ein zweites Werkzeug oder das Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das zweite Werkzeug einen zweiten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt, wobei das numerische Steuerungsgerät die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse so steuert, dass eine Bewegung der zweiten Antriebsachse einer Bewegung der ersten Antriebsachse überlagert ist, um dem zweiten Maschinenbearbeitungsprozess zu ermöglichen, relativ zu dem ersten Maschinenbearbeitungsprozess ausgeführt zu werden. Das numerische Steuerungsgerät der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuerungsberechnungseinheit, welche als Reaktion auf einen Überlagerungssteuerungsbefehl, die Bewegung der zweiten Antriebsachse der Bewegung der ersten Antriebsachse zu überlagern, eine Steuerung der ersten Antriebsachse, der zweiten Antriebsachse und einer Hauptachse durchführt, indem eine erste Vibrationsrate und/oder eine zweite Vibrationsrate und/oder eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit basierend auf einem ersten Vibrationsbefehl, einem zweiten Vibrationsbefehl und einem Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl so geändert wird bzw. werden, dass die erste Vibrationsrate konstant bleibt und die zweite Vibrationsrate konstant bleibt, wobei die Hauptachse eine Drehachse des Maschinenbearbeitungsobjekts ist, wobei die erste Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der ersten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei die zweite Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der zweiten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei der erste Vibrationsbefehl ein Vibrieren der ersten Antriebsachse anweist, wobei der zweite Vibrationsbefehl ein Vibrieren der zweiten Antriebsachse anweist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl an die Hauptachse gerichtet ist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ein Befehl über die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Das numerische Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass es möglich ist, das Vibrationsschneiden selbst dann auszuführen, wenn die Überlagerungssteuerung durchgeführt wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen dritten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in einem numerischen Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel eines Vibrationsbefehls für eine Überlagerungsachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel eines Vibrationsbefehls für eine Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Diagramm, welches Vibrationswellenformen zeigt, welche aus den Vibrationsbefehlen der 11 und 12 berechnet sind.
14 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, welcher an die Überlagerungsachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist.
15 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, welcher an die Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist.
16 ist ein Diagramm, welches Vibrationswellenformen zeigt, welche aus den Vibrationsbefehlen der 14 und 15 berechnet sind.
17 ist ein Diagramm zum Erläutern eines ersten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
18 ist ein Diagramm, welches den ersten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern eines zweiten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
20 ist ein Diagramm, welches den zweiten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
21 ist ein Diagramm zum Erläutern eines dritten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
22 ist ein Diagramm, welches den dritten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
23 ist ein Diagramm zum Erläutern eines vierten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
24 ist ein Diagramm, welches den vierten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
25 ist ein Diagramm, welches einen sinuswellenförmigen Vibrationsbefehl gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
26 ist ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
27 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen dritten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
28 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Referenzachse gerichteten Vibrationsbefehls entsprechend dem Maschinenbearbeitungsprogramm der 22 zeigt.
29 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Überlagerungsachse gerichteten Vibrationsbefehls entsprechend dem Maschinenbearbeitungsprogramm der 22 zeigt.
30 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Überlagerungsachse gerichteten Vibrationsbefehls zeigt, welche aus den Wellenformen der 24 und 25 berechnet ist.
31 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
32 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in einem numerischen Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
33 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
34 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
35 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Hardwarekonfiguration einer Steuerungsberechnungseinheit gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden ein numerisches Steuerungsgerät und ein numerisches Steuerungsverfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen begrenzt.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Konfiguration eines numerischen Steuerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 2 ist die horizontale Richtung auf dem Blatt der 2 die Z-Achsenrichtung und die vertikale Richtung auf dem Blatt der 2 ist die X-Achsenrichtung. Die X1- und X2-Achsen sind Achsen, die parallel zu der X-Achse sind, und die Z1 - und Z2-Achsen sind Achsen, die parallel zu der Z-Achse sind.
Das numerische Steuerung(NC)-Gerät 1 ist ein Computer, welcher gleichzeitig sowohl eine Steuerung für niederfrequentes Vibrationsschneiden als auch eine Überlagerungssteuerung auf einer Werkzeugmaschine 110 ausführt. Das niederfrequente Vibrationsschneiden ist eine Maschinenbearbeitung mit vibrierenden Werkzeugen. In der folgenden Beschreibung kann eine niederfrequente Vibration einfach als Vibration bezeichnet sein.
Das numerische Steuerungsgerät 1 steuert die Maschinenbearbeitung eines Maschinenbearbeitungsobjekts, d. h. eines Werkstücks 70, und ermöglicht dabei eine relative Bewegung zwischen einem ersten Werkzeug und dem Werkstück 70 und eine relative Bewegung zwischen einem zweiten Werkzeug und dem Werkstück 70. Das numerische Steuerungsgerät 1 ermöglicht die relative Bewegung zwischen dem ersten Werkzeug und dem Werkstück 70 mit einer oder mehr Antriebsachsen, welche eine erste Antriebsachse umfassen. Das numerische Steuerungsgerät 1 ermöglicht die relative Bewegung zwischen dem zweiten Werkzeug und dem Werkstück 70 mit einer oder mehr Antriebsachsen, welche eine zweite Antriebsachse umfassen. D. h., das numerische Steuerungsgerät 1 umfasst eine Referenzachse 61A und eine Überlagerungsachse 61B. Die Referenzachse 61A bewegt ein Werkzeug 66A oder das Werkstück 70. Das Werkzeug 66A führt einen ersten Maschinenbearbeitungsprozess durch. Die Überlagerungsachse 61B bewegt ein Werkzeug 66B oder das Werkstück 70. Das Werkzeug 66B führt einen zweiten Maschinenbearbeitungsprozess durch. Das numerische Steuerungsgerät 1 steuert die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B so, dass der Bewegungswert der Referenzachse 61A auf den Bewegungswert der Überlagerungsachse 61B überlagert ist, um zu ermöglichen, dass der zweite Maschinenbearbeitungsprozess relativ zu dem ersten Maschinenbearbeitungsprozess ausgeführt wird. Dabei veranlasst das numerische Steuerungsgerät 1 ein Vibrieren des ersten Werkzeugs und des zweiten Werkzeugs, um zu ermöglichen, dass das erste und zweite Werkzeug an dem Werkstück 70 Vibrationsschneiden durchführen. Weil das Vibrationsschneiden und die Überlagerungssteuerung mit den zwei Antriebsachsen durchgeführt werden, steuert in der ersten Ausführungsform das numerische Steuerungsgerät 1 die Vibration jeder Antriebsachse oder die Drehung des Werkstücks 70 unter Einhaltung der Rahmenbedingungen zum Implementieren des Vibrationsschneidens und der Überlagerungssteuerung.
Das Werkstück 70 ist ein Werkstück, welches von der Werkzeugmaschine 110 zu maschinenbearbeiten ist. Die Werkzeugmaschine 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, dass während der Ausführung der Überlagerungssteuerung die Referenzachse 61A der 2, welche als die erste Antriebsachse dient, die Z1-Achse ist und dass die Überlagerungsachse 61B der 2, welche als die zweite Antriebsachse dient, die Z2-Achse ist.
Das numerische Steuerungsgerät 1 umfasst eine Steuerungsberechnungseinheit 2, eine Eingabeschnittstelleneinheit 3, eine Anzeigeeinheit 4 und eine Schnittstelleneinheit 5 für eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), wie beispielsweise ein Maschinenkonsolenpanel zum Bedienen einer SPS 36. 1 zeigt eine Antriebseinheit 90, welche eine Komponente der Werkzeugmaschine 110 ist. Das numerische Steuerungsgerät 1 kann auf eine Maschinenbearbeitung mittels Drehmaschine oder eine Maschinenbearbeitung in einem Maschinenbearbeitungszentrum angewendet werden. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf das numerische Steuerungsgerät 1, welches auf eine Maschinenbearbeitung mittels Drehmaschine angewendet wird.
Die Antriebseinheit 90 treibt beispielsweise Werkzeughalter 65A und 65B der Werkzeugmaschine 110 an. Die Antriebseinheit 90 ist ein Antriebsmechanismus, welcher die zwei Werkzeuge 66A und 66B antreibt, während das Werkstück 70 gedreht wird. Die Antriebseinheit 90 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt das Werkzeug 66A entlang der X 1-Achsenrichtung und der Z1-Achsenrichtung. Die Z1-Achsenrichtung ist die Axialrichtung der Referenzachse 61A. Die Antriebseinheit 90 bewegt das Werkzeug 66B entlang der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung. Die Z2-Achsenrichtung ist die Axialrichtung der Überlagerungsachse 61B.
Bei der Überlagerungssteuerung steuert das numerische Steuerungsgerät 1 die tatsächliche Bewegung der Überlagerungsachse 61B durch Überlagern des für die Referenzachse 61A spezifizierten Bewegungswerts und des für die Überlagerungsachse 61B spezifizierten Bewegungswerts. Nach dem herkömmlichen Schema arbeitet die Überlagerungsachse 61B während der Überlagerungssteuerung in Abwesenheit von Befehlen, die an die Überlagerungsachse 61B gerichtet sind, synchron zu der Referenzachse 61A, sodass die Werkzeuge 66A und 66B gemäß der gleichen Vibrationswellenform arbeiten. Es ist zu beachten, dass die Festlegung der Achse, welche als die Referenzachse dient, von dem Typ der Werkzeugmaschine abhängt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, in welchem die Vibrationsrichtung des Werkzeugs 66A die Axialrichtung der Referenzachse 61A ist und die Vibrationsrichtung des Werkzeugs 66B eine kombinierte Richtung aus der Axialrichtung der Überlagerungsachse 61B und der X2-Achsenrichtung ist. Daher bedeutet in der folgenden Beschreibung die Vibration der Überlagerungsachse 61B die Vibration in einer kombinierten Richtung aus der Z2-Achsenrichtung und der X2-Achsenrichtung.
Die Antriebseinheit 90 umfasst Servomotoren 901 bis 904 und Detektoren 97 bis 100. Die Servomotoren 901 bis 904 bewegen die Werkzeuge 66A und 66B in unterschiedlichen Axialrichtungen, die durch das numerische Steuerungsgerät 1 bestimmt werden. Die Detektoren 97 bis 100 detektieren die Positionen und Geschwindigkeiten der Servomotoren 901 bis 904. Die Antriebseinheit 90 umfasst ferner Servosteuerungseinheiten für unterschiedliche Axialrichtungen, welche die Servomotoren 901 bis 904 basierend auf Befehlen von dem numerischen Steuerungsgerät 1 steuern. Die Servosteuerungseinheiten für verschiedene Axialrichtungen führen eine rückgekoppelte Steuerung der Servomotoren 901 bis 904 basierend auf den Positionen und Geschwindigkeiten von den Detektoren 97 bis 100 durch.
Eine X1-Achsenservosteuerungseinheit 91 der Servosteuerungseinheiten steuert den Betrieb des Werkzeugs 66A in der X1-Achsenrichtung durch Steuern des Servomotors 901. Die Z1-Achsenservosteuerungseinheit 92 steuert den Betrieb des Werkzeugs 66A in der Z1-Achsenrichtung durch Steuern des Servomotors 902. Die X2-Achsenservosteuerungseinheit 93 steuert den Betrieb des Werkzeugs 66B in der X2-Achsenrichtung durch Steuern des Servomotors 903. Die Z2-Achsenservosteuerungseinheit 94 steuert den Betrieb des Werkzeugs 66B in der Z2-Achsenrichtung durch Steuern des Servomotors 904.
Die Antriebseinheit 90 umfasst ferner einen Hauptachsenmotor 911, welcher die Hauptachse 60 zum Drehen des Werkstücks 70 dreht, und einen Detektor 211, welcher die Position und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Hauptachsenmotors 911 detektiert. Die Umdrehungsgeschwindigkeit, welche durch den Detektor 211 detektiert wird, ist die Umdrehungsrate des Hauptachsenmotors 911. Für eine Maschine, wie beispielsweise der Werkzeugmaschine 110, welche eine Maschinenbearbeitung mittels einer Drehmaschine durchführt, ist die Hauptachse die Drehachse des Werkstücks 70, wohingegen bei einem Maschinenbearbeitungszentrum die Hauptachse die Drehachse eines Werkzeughalters ist.
Die Antriebseinheit 90 umfasst ferner eine Hauptachsenservosteuerungseinheit 200, welche den Hauptachsenmotor 911 basierend auf einem Befehl von dem numerischen Steuerungsgerät 1 steuert. Die Hauptachsenservosteuerungseinheit 200 führt eine rückgekoppelte Steuerung des Hauptachsenmotors 911 basierend auf der Position und Geschwindigkeit von dem Detektor 211 durch. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Anzahl von Umdrehungen der Hauptachse 60 pro Zeiteinheit als eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bezeichnet. Die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist beispielsweise die Anzahl von Umdrehungen der Hauptachse 60 pro Minute.
In einem Fall, in welchem die Werkzeugmaschine 110 zwei Werkstücke 70 gleichzeitig maschinenbearbeitet, umfasst die Antriebseinheit 90 zwei Sätze des Hauptachsenmotors 911, des Detektors 211 und der Hauptachsenservosteuerungseinheiten 200.
Die Eingabeschnittstelleneinheit 3 ist ein Mittel zum Eingeben von Information in die Steuerungsberechnungseinheit 2. Die Eingabeschnittstelleneinheit 3 umfasst ein Eingabemittel, wie beispielsweise eine Tastatur, eine Taste oder eine Maus, und empfängt eine Eingabe eines Nutzers, wie beispielsweise einen an das numerische Steuerungsgerät 1 gerichteten Befehl, ein Maschinenbearbeitungsprogramm oder einen Parameter, und gibt das Empfangene in die Steuerungsberechnungseinheit 2 ein. Die Anzeigeeinheit 4 umfasst ein Anzeigemittel, beispielsweise ein Flüssigkristallanzeigegerät, und zeigt auf einem Anzeigebildschirm Information an, welche durch die Steuerungsberechnungseinheit 2 verarbeitet wird. Die SPS-Schnittstelleneinheit 5, welche beispielsweise ein Maschinenkonsolenpanel ist, empfängt darauf eine Aktion eines Nutzers und sendet an die SPS 36 die Anweisung, welche der Aktion entspricht.
Die Steuerungsberechnungseinheit 2, welche eine Steuerungseinheit ist, umfasst eine Eingabesteuerungseinheit 32, eine Dateneinstelleinheit 33, eine Speichereinheit 34, eine Bildschirmverarbeitungseinheit 31, eine Analyseverarbeitungseinheit 37, eine Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35, die SPS 36, eine Interpolationsverarbeitungseinheit 38, eine Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 und eine Achsendatenausgabeeinheit 40. Es ist zu beachten, dass die SPS 36 außerhalb der Steuerungsberechnungseinheit 2 platziert sein kann.
Die Speichereinheit 34 umfasst einen Parameterspeicherbereich 341, einen Maschinenbearbeitungsprogrammspeicherbereich 343, einen Anzeigedatenspeicherbereich 344 und einen geteilten Bereich 345. Der Parameterspeicherbereich 341 speichert beispielsweise Parameter zur Verwendung bei der Verarbeitung der Steuerungsberechnungseinheit 2. Insbesondere speichert der Parameterspeicherbereich 341 Steuerungsparameter, Servoparameter und Werkzeugdaten zum Betreiben des numerischen Steuerungsgeräts 1. Der Maschinenbearbeitungsprogrammspeicherbereich 343 speichert Maschinenbearbeitungsprogramme zur Verwendung bei der Maschinenbearbeitung des Werkstücks 70. Ein Maschinenbearbeitungsprogramm gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Vibrationsbefehl und einen Bewegungsbefehl. Der Vibrationsbefehl ist ein Befehl, welcher ein Vibrieren des Werkzeugs 66A oder 66B anweist. Der Bewegungsbefehl ist ein Befehl, welcher eine Bewegung des Werkzeugs 66A oder 66B anweist.
Der Anzeigedatenspeicherbereich 344 speichert Bildschirmanzeigedaten zum Anzeigen auf der Anzeigeeinheit 4. Die Bildschirmanzeigedaten sind Daten zum Anzeigen von Information auf der Anzeigeeinheit 4. Die Speichereinheit 34 umfasst auch den geteilten Bereich 345, welcher Daten zur temporären Verwendung speichert.
Die Bildschirmverarbeitungseinheit 31 führt eine Steuerung durch, welche es der Anzeigeeinheit 4 ermöglicht, die Anzeigebildschirmdaten anzuzeigen, welche in dem Anzeigedatenspeicherbereich 344 gespeichert sind. Die Eingabesteuerungseinheit 32 empfängt Information, welche von der Eingabeschnittstelleneinheit 3 eingegeben wird. Die Dateneinstelleinheit 33 veranlasst die Speichereinheit 34 dazu, die Information zu speichern, die durch die Eingabesteuerungseinheit 32 empfangen wird.
Die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 ist mit der SPS 36 verbunden und empfängt von der SPS 36 eine Signalinformation, wie beispielsweise eine Weiterleitung zum Steuern der Werkzeugmaschine 110, oder eine Signalinformation des Maschinenkonsolenpanels. Die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 schreibt die empfangene Signalinformation in den geteilten Bereich 345 der Speichereinheit 34. Auf die geschriebene Signalinformation wird durch die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 während des Maschinenbearbeitungsbetriebs Bezug genommen. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 gibt einen Hilfsbefehl an den geteilten Bereich 345 aus, woraufhin die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 den Hilfsbefehl aus dem geteilten Bereich 345 liest und den Hilfsbefehl an die SPS 36 sendet. Hilfsbefehle sind Befehle, die von Befehlen zum Betreiben von Antriebsachsen, welche numerisch gesteuerte Achsen sind, verschieden sind. Beispiele von Hilfsbefehlen sind M-Codes oder T-Codes, welche später beschrieben werden.
Als Reaktion auf eine Aktion an der SPS-Schnittstelleneinheit 5, wie beispielsweise dem Maschinenkonsolenpanel, führt die SPS 36 den Betrieb aus, der dieser Aktion entspricht. Die SPS 36 speichert ein Leiterprogramm, in welchem der Maschinenbetrieb beschrieben ist. Als Reaktion auf den Empfang eines T-Codes oder M-Codes, welche Hilfsbefehle sind, führt die SPS 36 auf der Werkzeugmaschine 110 den Prozess, der dem Hilfsbefehl entspricht, gemäß dem Leiterprogramm aus. Nach dem Ausführen des Prozesses, welcher dem Hilfsbefehl entspricht, sendet die SPS 36 an die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 ein Abschlusssignal, welches den Abschluss der Maschinensteuerung angibt, um zu veranlassen, dass der nächste Block des Maschinenbearbeitungsprogramms ausgeführt wird.
In der Steuerungsberechnungseinheit 2 sind die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35, die Analyseverarbeitungseinheit 37 und die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 miteinander über die Speichereinheit 34 verbunden, indem Information über die Speichereinheit 34 geschrieben und gelesen wird. Die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35, die Analyseverarbeitungseinheit 37 und die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 tauschen untereinander Information durch Schreiben in und Lesen aus der Speichereinheit 34 aus, jedoch kann in der Beschreibung das Schreiben und Lesen der Information in bzw. aus der Speichereinheit 34 ausgelassen sein.
Der Nutzer gibt die Maschinenbearbeitungsprogrammnummer in die Eingabeschnittstelleneinheit 3 ein, um ein Maschinenbearbeitungsprogramm auszuwählen. Die eingegebene Information wird über die Eingabesteuerungseinheit 32 und die Dateneinstelleinheit 33 in die Speichereinheit 34 geschrieben. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 liest das ausgewählte Maschinenbearbeitungsprogramm aus dem Maschinenbearbeitungsprogrammspeicherbereich 343 über den geteilten Bereich 345 und führt eine Analyseverarbeitung an jedem Block (jeder Zeile) des Maschinenbearbeitungsprogramms durch. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 analysiert beispielsweise einen G-Code (Befehl betreffend eine Achsenbewegung oder dergleichen), einen T-Code (Werkzeugänderungsbefehl oder dergleichen), einen S-Code (Hauptachsenmotorumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl) und einen M-Code (Maschinenbetriebsbefehl).
Wenn die analysierte Zeile einen bestimmten M-Code oder einen bestimmten T-Code enthält, sendet die Analyseverarbeitungseinheit 37 das Analyseergebnis an die SPS 36 über den geteilten Bereich 345 und die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35. Wenn die analysierte Zeile einen M-Code oder G-Code enthält, sendet die Analyseverarbeitungseinheit 37 das Analyseergebnis an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 über den geteilten Bereich 345. Der M-Code wird an die SPS 36 über die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 gesendet, und die SPS 36 führt die Maschinensteuerung durch, welche dem M-Code entspricht. Nach Abschluss der Ausführung wird das Ergebnis, welches den Abschluss des M-Codes angibt, in den Speicherbereich 34 über die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 geschrieben. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 nimmt auf das Ausführungsergebnis Bezug, welches in die Speichereinheit 34 geschrieben ist. Insbesondere sendet die Analyseverarbeitungseinheit 37 an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch den M-Code spezifiziert ist.
Die Analyseverarbeitungseinheit 37 umfasst Vibrationsbefehlsanalyseeinheiten 11A und 11B, Bewegungsbefehlsanalyseeinheit 12A und 12B und eine Überlagerungsbefehlsanalyseeinheit 13. Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A ist ein Mittel zum Analysieren eines Vibrationsbefehls für die Referenzachse 61A, und die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B ist ein Mittel zum Analysieren eines Vibrationsbefehls für die Überlagerungsachse 61B.
Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A analysiert einen Vibrationsbefehl, welcher in einem Maschinenbearbeitungsprogramm für die Referenzachse 61A (beispielsweise ein später beschriebenes Maschinenbearbeitungsprogramm 810A) enthalten ist, erzeugt Vibrationsparameter für die Referenzachse 61A und sendet die erzeugten Vibrationsparameter über den geteilten Bereich 345 an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B analysiert einen Vibrationsbefehl, welcher in einem Maschinenbearbeitungsprogramm für die Überlagerungsachse 61B (wie beispielsweise ein später beschriebenes Maschinenbearbeitungsprogramm 810B) enthalten ist, erzeugt Vibrationsparameter für die Überlagerungsachse 61B und sendet die erzeugten Vibrationsparameter über den geteilten Bereich 345 an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Ein Vibrationsbefehl für die Referenzachse 61A ist ein Befehl, welcher ein Vibrieren der Referenzachse 61A in der Z1-Achsenrichtung, welche die Axialrichtung der Referenzachse 61A ist, anweist. Ein Vibrationsbefehl für die Überlagerungsachse 61B ist ein Befehl, welcher ein Vibrieren der Überlagerungsachse 61B in einer kombinierten Richtung aus der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung, welche die Axialrichtung der Überlagerungsachse 61B ist, anweist. Ein Vibrationsparameter ist ein Parameter einer Vibration, gemäß welcher ein Vibrationsschneiden ausgeführt wird. Beispiele von Vibrationsparametern sind eine Vibrationsamplitude und eine Vibrationsrate für ein Vibrationsschneiden. Die Vibrationsrate der Referenzachse 61A ist die Anzahl von Vibrationen der Referenzachse 61A pro Umdrehung der Hauptachse 60. Die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist die Anzahl der Vibrationen der Überlagerungsachse 61B pro Umdrehung der Hauptachse 60. Mit anderen Worten entsprechen die Vibrationsrate der Referenzsachse 61A und Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B jeweils der Vibrationshäufigkeit pro Zeitdauer einer Umdrehung der Hauptachse 60. Dies kann bedeuten, dass Beispiele von Vibrationsparametern eine Vibrationsamplitude und eine Vibrationshäufigkeit für das Vibrationsschneiden sind. Weil die Referenzachse 61A vibriert, entspricht in der vorliegenden Ausführungsform die Vibrationsrate der Referenzsachse 61A der Vibrationsrate des Werkzeugs 66A, welches mit der Referenzachse 61A assoziiert ist. Weil die Überlagerungsachse 61B vibriert, entspricht zudem die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B der Vibrationsrate des Werkzeugs 66B, welches mit der Überlagerungssachse 61B assoziiert ist. In der Werkzeugmaschine 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Referenzachse 61A die erste Antriebsachse ist und die Überlagerungsachse 61B die zweite Antriebsachse ist, ist die Vibrationsrate der Referenzachse 61A eine erste Vibrationsrate und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist eine zweite Vibrationsrate. Im Gegensatz dazu, wenn in der Werkzeugmaschine 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Referenzachse 61A die zweite Antriebsachse ist und die Überlagerungsachse 61B der Werkzeugmaschine 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Antriebsachse und die erste Antriebsachse ist, ist die Vibrationsrate der Referenzachse 61A die zweite Vibrationsrate und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist die erste Vibrationsrate.
Die Bewegungsbefehlsanalyseeinheit 12A erzeugt Bewegungsparameter für das Werkzeugs 66A entsprechend einem G-Code und sendet die erzeugten Bewegungsparameter an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38. Die Bewegungsbefehlsanalyseeinheit 12B erzeugt Bewegungsparameter für das Werkzeugs 66B entsprechend einem G-Code und sendet die Bewegungsparameter an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38. Bewegungsparameter, welche Werkzeugvorschubparameter zum Bewegen der Maschinenbearbeitungsposition des Werkzeugs 66A oder 66B sind, werden beispielsweise durch die Geschwindigkeit zum Bewegen des Werkzeughalters 65A oder 65B, die Position, an welche der Werkzeughalter 65A oder 65B bewegt wird, angegeben. Der Werkzeugvorschub für das Werkzeug 66A ist ein Prozess des Fortbewegens des Werkzeugs 66A in der Axialrichtung der Referenzachse 61A, und der Werkzeugvorschub für das Werkzeug 66B ist ein Prozess des Fortbewegens des Werkzeugs 66B in der Axialrichtung der Überlagerungsachse 61B.
Die Überlagerungsbefehlsanalyseeinheit 13 analysiert ein Maschinenbearbeitungsprogramm, um zu bestimmen, ob in dem Maschinenbearbeitungsprogramm ein Überlagerungssteuerungsbefehl enthalten ist. Wenn ein G126-Befehl (später beschrieben) in dem Maschinenbearbeitungsprogramm enthalten ist, bestimmt die Überlagerungsbefehlsanalyseeinheit 13, dass in dem Maschinenbearbeitungsprogramm ein Überlagerungssteuerungsbefehl enthalten ist. Ein Überlagerungssteuerungsbefehl ist ein Steuerungsbefehl zum Überlagern des Bewegungswerts der Referenzachse 61A auf die Überlagerungsachse 61B. Die Überlagerungsbefehlsanalyseeinheit 13 sendet das Ergebnis einer Analyse des Überlagerungssteuerungsbefehls an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 umfasst eine Referenzachseninterpolationseinheit 21A, eine Überlagerungsachseninterpolationseinheit 21B, eine Bewegungswerterzeugungseinheit 26A, eine Bewegungswerterzeugungseinheit 26B, eine Überlagerungskombinierungseinheit 28 und eine Kombinierungseinheit 27. Die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 ändert die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit und/oder die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und/oder die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B so, dass die Vibration der Referenzachse 61A und die Vibration der Überlagerungsachse 61B synchron zu der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit werden.
Zum Beispiel, wenn die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind, ändert die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B auf eine Vibrationsrate, welche von der Vibrationsrate der Referenzachse 61A abhängt. In diesem Fall ändert die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so, dass sich die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit mit der Vibration der Referenzachse 61A synchronisiert, und die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 ändert die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B so, dass sich die Vibration der Überlagerungsachse 61B mit der geänderten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert.
Alternativ, wenn die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind, kann die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Vibrationsrate der Referenzachse 61A auf eine Vibrationsrate ändern, die von der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B abhängt. In diesem Fall ändert die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so, dass sich die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit mit der Vibration der Überlagerungsachse 61B synchronisiert, und die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 ändert die Vibrationsrate der Referenzsachse 61A so, dass sich die Vibration der Referenzsachse 61A mit der neuen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert.
Der Prozess des Synchronisierens der Vibration der Referenzachse 61A mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist ein Prozess des Anpassens der Vibrationsrate der Referenzachse 61A oder der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so, dass die Referenzachse 61A mit einer konstanten Anzahl von Vibrationen pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert. Der Prozess des Synchronisierens der Vibration der Überlagerungsachse 61B mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist ein Prozess des Anpassens der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B oder der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so, dass die Überlagerungsachse 61B mit einer konstanten Anzahl von Vibrationen pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert. Mit anderen Worten ist der Prozess des Synchronisierens der Vibration der Referenzachse 61A mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ein Prozess des Synchronisierens der Vibrationshäufigkeit (Vibrationsrate) der Referenzachse 61A mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, und der Prozess des Synchronisierens der Vibration der Überlagerungsachse 61B mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist ein Prozess des Synchronisierens der Vibrationshäufigkeit der Überlagerungsachse 61B mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit. In der ersten Ausführungsform ist die Vibration der Referenzachse 61A durch die Vibrationsrate definiert und daher kann die Synchronisierung der Vibration der Referenzachse 61A mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit als die Synchronisierung der Vibrationsrate der Referenzachse 61A mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bezeichnet sein. Auf gleiche Weise ist in der ersten Ausführungsform die Vibration der Überlagerungsachse 61B durch die Vibrationsrate definiert und daher kann die Synchronisierung der Vibration der Überlagerungsachse 61B mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit als die Synchronisierung der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bezeichnet sein.
Es ist zu beachten, dass die konstante Anzahl von Vibrationen, mit der die Referenzachse 61A vibriert, variabel ist, und daher kann eine Rate ausgewählt werden, welche von einer Überlagerungssteuerung abhängt. Auf gleiche Weise ist die konstante Anzahl von Vibrationen, mit der die Überlagerungsachse 61B vibriert, variabel, und daher kann eine Rate ausgewählt werden, welche von einer Überlagerungssteuerung abhängt.
Das numerische Steuerungsgerät 1 führt eine Überlagerungssteuerung durch; in diesem Fall kombiniert die Überlagerungskombinierungseinheit 28 den Bewegungswert der Referenzachse 61A mit dem Bewegungswert der Überlagerungsachse 61B, sodass die Bewegung der Überlagerungsachse 61B der Bewegung der Referenzachse 61A überlagert ist. Hierdurch vollzieht der Werkzeughalter 65B die gleiche Vibration wie der Werkzeughalter 65A. Aus diesem Grund bringt die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 den Werkzeughalter 65B zum Vibrieren, nachdem die Amplitude des Vibrationsbefehls, welcher die Vibration des Werkzeughalters 65A anweist, von der Amplitude des Vibrationsbefehls, welcher die Vibration des Werkzeughalters 65B anweist, subtrahiert wurde. Die subtrahierte Amplitude wird durch die Überlagerungssteuerung hinzugefügt. Daher kann der Werkzeughalter 65B mit der Amplitude des ursprünglichen Vibrationsbefehls vibriert werden.
Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A empfängt von der Analyseverarbeitungseinheit 37 das Analyseergebnis für die Referenzachse 61A. Das Analyseergebnis für die Referenzachse 61A umfasst Bewegungsparameter und Vibrationsparameter der Referenzachse 61A. Dann führt die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A eine Interpolationsverarbeitung an den Bewegungsparametern und Vibrationsparametern der Referenzachse 61A durch und sendet an die Überlagerungskombinierungseinheit 28 und die Kombinierungseinheit 27 einen Bewegungswert pro Zeiteinheit, was dem Interpolationsverarbeitungsergebnis entspricht. Insbesondere hat die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A eine Funktion des Berechnens eines Werkzeugvorschubbewegungswerts basierend auf den Bewegungsparametern der Referenzachse 61A, welche die Analyseverarbeitungseinheit 37 als das Analyseergebnis bereitstellt. Der Werkzeugvorschubbewegungswert ist ein Wert, um welchen das Werkzeug 66A in einer Zeiteinheit bewegt wird. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A hat ferner eine Funktion des Berechnens eines Vibrationsbewegungswerts basierend auf den Vibrationsparametern der Referenzachse 61A, welche von der Analyseverarbeitungseinheit 37 als das Analyseergebnis bereitgestellt werden. Der Vibrationsbewegungswert ist ein Wert, gemäß welchem das Werkzeug 66A in einer Zeiteinheit vibriert wird. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A verwendet beispielsweise eine lineare Interpolation oder eine Bogeninterpolation beim Berechnen des Werkzeugvorschubbewegungswerts. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A hat ferner eine Funktion des Kombinierens des Werkzeugvorschubbewegungswerts und des Vibrationsbewegungswerts. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26A sendet den kombinierten Bewegungswert an die Überlagerungskombinierungseinheit 28 und die Kombinierungseinheit 27.
Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B empfängt von der Analyseverarbeitungseinheit 37 das Analyseergebnis für die Überlagerungsachse 61B. Das Analyseergebnis für die Überlagerungsachse 61B umfasst Bewegungsparameter und Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B. Anschließend führt die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B eine Interpolationsverarbeitung an den Bewegungsparametern und Vibrationsparametern der Überlagerungsachse 61B durch und sendet an die Überlagerungskombinierungseinheit 28 den Bewegungswert pro Zeiteinheit, was dem Interpolationsverarbeitungsergebnis entspricht. Insbesondere hat die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B eine Funktion des Berechnens eines Werkzeugvorschubbewegungswerts basierend auf den Bewegungsparametern der Überlagerungsachse 61B, welche von der Analyseverarbeitungseinheit 37 als das Analyseergebnis bereitgestellt werden. Der Werkzeugvorschubbewegungswert ist ein Wert, um welchen das Werkzeug 66B in einer Zeiteinheit bewegt wird. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B hat ferner eine Funktion des Berechnens eines Vibrationsbewegungswerts basierend auf den Vibrationsparametern der Überlagerungsachse 61B, welche von der Analyseverarbeitungseinheit 37 als das Analyseergebnis bereitgestellt werden. Der Vibrationsbewegungswert ist ein Wert, gemäß welchem das Werkzeug 66B in einer Zeiteinheit vibriert wird. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B hat ferner eine Funktion des Kombinierens des Werkzeugvorschubbewegungswerts und des Vibrationsbewegungswerts. Die Bewegungswerterzeugungseinheit 26B sendet den kombinierten Bewegungswert an die Überlagerungskombinierungseinheit 28.
Die Überlagerungskombinierungseinheit 28 überlagert den kombinierten Bewegungswert von der Bewegungswerterzeugungseinheit 26A dem kombinierten Bewegungswert von der Bewegungswerterzeugungseinheit 26B und sendet den überlagerten Bewegungswert an die Kombinierungseinheit 27.
Die Referenzachseninterpolationseinheit 21A umfasst eine Vibrationsberechnungseinheit 22A, eine Vibrationserzeugungseinheit 24A und eine Vibrationsprüfeinheit 25A. Die Überlagerungsachseninterpolationseinheit 21B umfasst eine Vibrationsberechnungseinheit 22B, eine Differenzberechnungseinheit 23B als eine Amplitudenberechnungseinheit, eine Vibrationserzeugungseinheit 24B und eine Vibrationsprüfeinheit 25B. Die Differenzberechnungseinheit 23B ist eine Amplitudenberechnungseinheit.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A liest die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die Vibrationsrate der Referenzachse 61A, die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und die Amplitude der Referenzachse 61A aus dem geteilten Bereich 345. Dann ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22A die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit auf eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A synchronisiert. Mit anderen Worten ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22A die anfängliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit (an die Hauptachse 60 gerichteter Befehl der Umdrehungsgeschwindigkeit) auf eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A synchronisiert. Die anfängliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche in dem Maschinenbearbeitungsprogramm spezifiziert ist. Wenn die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind, berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A ferner aus der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit und durch die Befehle spezifizierten Vibrationsraten eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche auf die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A und der Überlagerungsachse 61B angepasst ist. Die berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit definiert eine geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A sendet die geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Vibrationsberechnungseinheit 22B und die Kombinierungseinheit 27.
Als Reaktion auf den Empfang einer Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B synchronisiert, von der Vibrationsberechnungseinheit 22B ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22A zudem die Vibrationsrate der Referenzachse 61A so, dass sich die Vibrationsrate mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert. Die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche von der Vibrationsberechnungseinheit 22B an die Vibrationsberechnungseinheit 22A gesendet wird, ist die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B geändert wurde. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A sendet die Amplitude der Referenzachse 61A und die geänderte Vibrationsrate der Referenzachse 61A an die Vibrationserzeugungseinheit 24A.
Die Vibrationserzeugungseinheit 24A erzeugt eine Vibrationswellenform für die Referenzachse 61A (nachfolgend als eine Referenzvibrationswellenform bezeichnet) basierend auf der Vibrationsrate und Amplitude der Referenzachse 61A, welche von der Vibrationsberechnungseinheit 22A gesendet werden. Die Referenzvibrationswellenform repräsentiert die Position in jeder Axialrichtung bezüglich der Zeit. Jede Referenzvibrationswellenform kann verwendet werden, wie beispielsweise eine Sinuswelle, jedoch basiert die folgende Beschreibung auf der Annahme, dass die Vibrationswellenform eine dreieckige Welle ist. Die Vibrationserzeugungseinheit 24A sendet die erzeugte Referenzvibrationswellenform an die Kombinierungseinheit 27.
Die Vibrationsprüfeinheit 25A bestimmt, ob ein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Bei Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls informiert die Vibrationsprüfeinheit 25A die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B und die Differenzberechnungseinheit 23B darüber, dass kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Bei Abwesenheit eines Vibrationsbefehls für die Überlagerungsachse 61B kann die Vibrationsprüfeinheit 25A der Kombinierungseinheit 27 mitteilen, dass kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B liest die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B aus dem geteilten Bereich 345. Dann ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit auf eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B synchronisiert. Mit anderen Worten ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22B die anfängliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit auf eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B synchronisiert. Die anfängliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die in dem Maschinenbearbeitungsprogramm spezifiziert ist. Wenn die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind, berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B ferner aus der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit und durch die Befehle spezifizierten Vibrationsraten eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche auf die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A und der Überlagerungsachse 61B angepasst ist. Die berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit definiert eine geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B sendet die geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Vibrationsberechnungseinheit 22A und die Kombinierungseinheit 27.
Als Reaktion auf den Empfang einer Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A synchronisiert, von der Vibrationsberechnungseinheit 22A ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B so, dass sich die Vibrationsrate mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert. Die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A an die Vibrationsberechnungseinheit 22B gesendet wird, ist die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A geändert wurde. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B sendet die geänderte Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B an die Vibrationserzeugungseinheit 24B.
Die Differenzberechnungseinheit 23B liest die Amplitude der Referenzachse 61A (Werkzeughalter 65A) und die Amplitude der Überlagerungsachse 61B (Werkzeughalter 65B) aus dem geteilten Bereich 345. Die Differenzberechnungseinheit 23B berechnet eine Amplitudendifferenz durch Subtrahieren der Amplitude der Referenzachse 61A von der Amplitude der Überlagerungsachse 61B. Die Differenzberechnungseinheit 23B subtrahiert die berechnete Amplitudendifferenz von der Amplitude der Überlagerungsachse 61B, wodurch eine Post-Subtraktionsamplitude der Überlagerungsachse 61B bereitgestellt wird. Die Differenzberechnungseinheit 23B sendet die Post-Subtraktionsamplitude der Überlagerungsachse 61B an die Vibrationserzeugungseinheit 24B. Es ist zu beachten, dass dieses Verfahren zum Berechnen der tatsächlichen Vibrationsamplitude der Überlagerungsachse 61B nur ein Beispiel ist und jedes Berechnungsverfahren akzeptabel ist, bei dem die tatsächliche Vibrationsamplitude der Überlagerungsachse 61B gleich der anfänglichen Vibrationsbefehlsamplitude ist.
Die Vibrationserzeugungseinheit 24B erzeugt eine Vibrationswellenform für die Überlagerungsachse 61B (hierin nachfolgend als eine Überlagerungsvibrationswellenform bezeichnet) basierend auf der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B, welche von der Vibrationsberechnungseinheit 22B gesendet wurde, und der Amplitude der Überlagerungsachse 61B, welche von der Differenzberechnungseinheit 23B gesendet wurde. Die Überlagerungsvibrationswellenform gibt die zeitabhängige Position des Werkzeugs 66B in einer kombinierten Richtung aus der Z2-Achsenrichtung und der X2-Achsenrichtung an. Jede Überlagerungsvibrationswellenform kann verwendet werden, beispielsweise eine Sinuswelle, jedoch basiert die folgende Beschreibung auf der Annahme, dass die Vibrationswellenform eine dreieckige Welle ist. Die Vibrationserzeugungseinheit 24B sendet die erzeugte Überlagerungsvibrationswellenform an die Kombinierungseinheit 27.
Die Vibrationsprüfeinheit 25B bestimmt, ob ein an die Referenzachse 61A gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. Bei Abwesenheit eines an die Referenzachse 61A gerichteten Vibrationsbefehls informiert die Vibrationsprüfeinheit 25B die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B und die Differenzberechnungseinheit 23B darüber, dass kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Referenzachse 61A gerichtet ist. Bei Abwesenheit eines Vibrationsbefehls für die Referenzachse 61A kann die Vibrationsprüfeinheit 25B der Kombinierungseinheit 27 mitteilen, dass kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Referenzachse 61A gerichtet ist.
Wenn die Referenzachse 61A die erste Antriebsachse ist und die Überlagerungsachse 61B die zweite Antriebsachse ist, ist in der vorliegenden Ausführungsform die Vibrationsprüfeinheit 25A eine erste Vibrationsprüfeinheit und die Vibrationsprüfeinheit 25B ist eine zweite Vibrationsprüfeinheit. Wenn die Referenzachse 61A die zweite Antriebsachse ist und die Überlagerungsachse 61B die erste Antriebsachse ist, ist die Vibrationsprüfeinheit 25A die zweite Vibrationsprüfeinheit und die Vibrationsprüfeinheit 25B ist die erste Vibrationsprüfeinheit.
Die Bewegung des Werkzeugs 66A oder 66B ist die Summe der Bewegung zum Vibrationsschneiden und der Bewegung in der Richtung (Vorschubrichtung) zum Fortführen der Maschinenbearbeitung des Werkstücks 70. Die Kombinierungseinheit 27 addiert daher den Bewegungswert für das Vibrationsschneiden und den Bewegungswert für das Fortführen der Maschinenbearbeitung des Werkstücks 70. Der Bewegungswert des Werkzeugs 66A zum Vibrationsschneiden ist durch die Referenzvibrationswellenform angegeben, welche von der Vibrationserzeugungseinheit 24A gesendet wird, und der Bewegungswert des Werkzeugs 66B zum Vibrationsschneiden wird durch die Überlagerungsvibrationswellenform angegeben, welche von der Vibrationserzeugungseinheit 24B gesendet wird.
Die Kombinierungseinheit 27 berechnet einen kombinierten Bewegungswert pro Zeiteinheit für die Referenzachse 61A durch Kombinieren der Referenzvibrationswellenform, welche von der Vibrationserzeugungseinheit 24A gesendet wird, und des Bewegungswerts für die Referenzachse 61A, welcher von der Bewegungswerterzeugungseinheit 26A gesendet wird.
Die Kombinierungseinheit 27 berechnet ferner einen kombinierten Bewegungswert pro Zeiteinheit für die Überlagerungsachse 61B durch Kombinieren der Überlagerungsvibrationswellenform, die von der Vibrationserzeugungseinheit 24B gesendet wird, und den Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B, welcher von der Überlagerungskombinierungseinheit 28B gesendet wird.
Die Kombinierungseinheit 27 sendet das Ergebnis der Interpolationsverarbeitung (Berechnungsergebnis) an die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39. Insbesondere sendet die Kombinierungseinheit 27 den kombinierten Bewegungswert für die Referenzachse 61A und den kombinierten Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B an die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39. Die Kombinierungseinheit 27 sendet ferner die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39.
Basierend auf dem Ergebnis der Interpolationsverarbeitung, welches von der Interpolationsverarbeitungseinheit 38 bereitgestellt wird, führt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 eine Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitung zum sanften Ändern der Beschleunigung durch. Beispielsweise führt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 eine Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitung für den Anfang und das Ende der Bewegung durch. Insbesondere erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 basierend auf dem kombinierten Bewegungswert für die Referenzachse 61A einen Geschwindigkeitsbefehl, der an die Referenzachse 61A gerichtet ist. Basierend auf dem kombinierten Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 zudem einen Geschwindigkeitsbefehl, welcher an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Der von der Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 erzeugte Geschwindigkeitsbefehl ist ein Befehl, welcher eine Geschwindigkeit pro Zeiteinheit spezifiziert. Die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 erzeugt Geschwindigkeitsbefehle für die X1-Achse, die X2-Achse, die ZI-Achse und die Z2-Achse.
Wenn die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Referenzvibrationswellenform von der Vibrationserzeugungseinheit 24A empfängt, erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 Geschwindigkeitsbefehle, welche an die X1-Achse und die Z1-Achse gerichtet sind. Wenn die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 eine Überlagerungsvibrationswellenform von der Vibrationserzeugungseinheit 24B empfängt, erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 Geschwindigkeitsbefehle, welche an die X2-Achse und die Z2-Achse gerichtet sind. Die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 sendet die Geschwindigkeitsbefehle, welche das Verarbeitungsergebnis der Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitung sind, an die Achsendatenausgabeeinheit 40. Die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 sendet an die Achsendatenausgabeeinheit 40 einen Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, welcher der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit entspricht.
Die Achsendatenausgabeeinheit 40 gibt die Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 aus. Insbesondere gibt die Achsendatenausgabeeinheit 40 an die X1-Achsenservosteuerungseinheit 91 den Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher an die X1-Achse gerichtet ist. Die Achsendatenausgabeeinheit 40 gibt an die Z1-Achsenservosteuerungseinheit 92 den Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher an die Z1-Achse gerichtet ist. Die Achsendatenausgabeeinheit 40 gibt zudem an die X2-Achsenservosteuerungseinheit 93 den Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher an die X2-Achse gerichtet ist. Die Achsendatenausgabeeinheit 40 gibt an die Z2-Achsenservosteuerungseinheit 94 den Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher an die Z2-Achse gerichtet ist. Die Achsendatenausgabeeinheit 40 gibt zudem an die Hauptachsenservosteuerungseinheit 200 den Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl aus, welcher an die Hauptachse 60 gerichtet ist. Hierdurch steuern die X1-Achsenservosteuerungseinheit 91, die Z1-Achsenservosteuerungseinheit 92, die X2-Achsenservosteuerungseinheit 93, die Z2-Achsenservosteuerungseinheit 94 und die Hauptachsenservosteuerungseinheit 200 den Betrieb des Werkzeugs 66A in der X1-Achsenrichtung und der Z1-Achsenrichtung, den Betrieb des Werkzeugs 66B in der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung und den Drehbetrieb der Hauptachse 60.
Eine Übersicht der Betriebsprozedur zur Maschinenbearbeitungssteuerung durch das numerische Steuerungsgerät 1 wird beschrieben. Beim Start einer Maschinenbearbeitung durch die Werkzeugmaschine 110 gibt die SPS 36 ein zyklisches Startsignal an die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 aus und die Steuerungssignalverarbeitungseinheit 35 gibt das zyklische Startsignal an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 aus. Hierdurch aktiviert die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 die Analyseverarbeitungseinheit 37.
Danach liest die Analyseverarbeitungseinheit 37 das Maschinenbearbeitungsprogramm und analysiert dieses Block für Block und speichert das Analyseergebnis, nämlich Vibrationsparameter, Bewegungsparameter und eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, in dem geteilten Bereich 345. Dann berechnet die Interpolationsverarbeitungseinheit 38 einen kombinierten Bewegungswert pro Zeiteinheit für die Referenzachse 61A und einen kombinierten Bewegungswert pro Zeiteinheit für die Überlagerungsachse 61B basierend auf dem Analyseergebnis von der Analyseverarbeitungseinheit 37 und sendet die berechneten kombinierten Bewegungsbeträge an die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39.
Basierend auf der Referenzvibrationswellenform und der Überlagerungsvibrationswellenform von der Interpolationsverarbeitungseinheit 38 erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 hierdurch Geschwindigkeitsbefehle, welche an die einzelnen Achsen gerichtet sind. Diese Geschwindigkeitsbefehle werden von der Achsendatenausgabeeinheit 40 an die Antriebseinheit 90 ausgegeben, und die Antriebseinheit 90 steuert den Betrieb jeder Achse gemäß den Geschwindigkeitsbefehlen.
Es ist zu beachten, dass die Werkzeugmaschine 110, welche durch das numerische Steuerungsgerät 1 gesteuert wird, das Werkstück 70 vibrieren kann. D. h., das Werkstück 70 und die Werkzeuge 66A und 66B können relativ zueinander bewegt werden, um das Werkstück 70 zu maschinenbearbeiten, wobei die Werkzeuge 66A und 66B oder das Werkstück 70 vibrieren. Der Prozess in einem solchen Fall wird später in der zweiten Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform basiert auf der Annahme, dass das Werkstück 70 feststehend ist und das Werkzeug 66A und das Werkzeug 66B vibriert werden.
Die Werkzeugmaschine 110 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Drehmaschine mit einer Spindel und zwei Haltern, welche den Werkzeughalter 65A mit der Referenzachse 61A umfasst. Eine Drehmaschine mit einer Spindel und zwei Haltern ist eine Drehmaschine, die mit einer einzigen Hauptachse und zwei Werkzeughaltern ausgestattet ist. Die Werkzeughalter 65A und 65B werden auch als Werkzeugrevolver bezeichnet. Ein Beispiel der Werkzeugmaschine 110 ist eine Revolverdrehmaschine.
Die Werkzeugmaschine 110 umfasst einen Spindelstock mit einer ersten Spindel 75. Die erste Spindel 75 dreht sich mit dem an ihr befestigten Werkstück 70, wodurch das Werkstück 70 gedreht wird. Die Drehachse des Werkstücks 70, die durch die erste Spindel 75 bereitgestellt wird, ist die Hauptachse 60, die an dem Spindelstock bereitgestellt ist.
Die Werkzeugmaschine 110 umfasst den Werkzeughalter 65A und den Werkzeughalter 65B. Der Werkzeughalter 65A ist ein erster Werkzeughalter. Der Werkzeughalter 65B ist ein zweiter Werkzeughalter. Die Referenzachse 61A ist an dem Werkzeughalter 65A bereitgestellt, und die Überlagerungsachse 61B ist an dem Werkzeughalter 65B bereitgestellt. Der Werkzeughalter 65A ist in der X1-Achsenrichtung und der Z1-Achsenrichtung bewegbar, und der Werkzeughalter 65B ist in der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung bewegbar. 2 zeigt ein Beispiel der Werkzeugmaschine 110, gemäß welchem die Z1-Achse die Referenzachse 61A ist und die Z2-Achse die Überlagerungsachse 61B ist. Das numerische Steuerungsgerät 1 kann eine Überlagerungssteuerung nicht nur in der Z-Achsenrichtung durchführen, sondern auch in der X-Achsenrichtung. Beispielsweise kann die Werkzeugmaschine 110 die X1-Achse als eine Referenzachse definiert haben und die X2-Achse als eine Überlagerungsachse definiert haben. Die Werkzeugmaschine 110 kann auch mehrere Kombinationen von Referenzachsen und Überlagerungsachsen ermöglichen. D. h., die Werkzeugmaschine 110 kann eine Kombination aus der Z2-Achse, welche eine Überlagerungsachse definiert, und der ZI-Achse, welche eine Referenzachse definiert, umfassen und eine Kombination aus der X2-Achse, welche eine Überlagerungsachse definiert, und der X1-Achse, welche eine Referenzachse definiert, umfassen. Damit das numerische Steuerungsgerät 1 eine Überlagerungssteuerung in der Z-Achsenrichtung und der X-Achsenrichtung durchführt, wird eine erste Richtung, welche durch eine Kombination aus der Z1-Achsenrichtung und der X1-Achsenrichtung definiert ist, als eine Referenzachse festgelegt und eine zweite Richtung, welche durch eine Kombination aus der Z2-Achsenrichtung und der X2-Achsenrichtung definiert ist, wird als eine Überlagerungsachse festgelegt. Die erste Richtung ist parallel zu der zweiten Richtung.
Der Werkzeughalter 65A ist der Werkzeughalter für die Referenzachse 61A, und der Werkzeughalter 65B ist der Werkzeughalter für die Überlagerungsachse 61B. Die Werkzeughalter 65A und 65B sind schwenkbare Werkzeughalter. Der Werkzeughalter 65A kann mit mehreren Werkzeugen 66A ausgestattet sein, und die Werkzeuge 66A werden zum Wechseln zwischen den Werkzeugen 66 gedreht. Auf gleiche Weise kann der Werkzeughalter 65B mit mehreren Werkzeugen 66B ausgestattet sein, und Werkzeuge 66B werden zum Wechseln zwischen den Werkzeugen 66B gedreht.
Der Werkzeughalter 65A wird in der Z1-Achsenrichtung vibriert, um eine Maschinenbearbeitung des Vibrationsschneidens an dem Werkstück 70 mit dem Werkzeug 66A durchzuführen. Der Werkzeughalter 65B wird in einer kombinierten Richtung aus der Z2-Achsenrichtung und der X2-Achsenrichtung vibriert, um eine Maschinenbearbeitung des Vibrationsschneidens an dem Werkstück 70 mit dem Werkzeug 66B durchzuführen. Die Vibrationskomponente des Werkzeughalters 65B in der Z2-Achsenrichtung umfasst eine überlagerungssteuerungsbasierte Vibrationskomponente in der Z1-Achsenrichtung. In der folgenden Beschreibung kann zur Zweckmäßigkeit der Erläuterung die Vibration des Werkzeughalters 65A als die Vibration des Werkzeugs 66A beschrieben sein. Auf gleiche Weise kann die Vibration des Werkzeughalters 65B als die Vibration des Werkzeugs 66B beschrieben sein.
Vibrationsrahmenbedingungen für die Werkzeugmaschine 110 sind (L1-1) bis (L1-3) unten.

(L1-1) Während des Vibrationsschneidens muss die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B gleich sein.
(L1 -2) Die Vibrationsraten der Werkzeuge 66A und 66B pro Umdrehung der Hauptachse 60 können für die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B unterschiedlich sein. Jedoch müssen sowohl die Referenzachse 61A als auch die Überlagerungsachse 61B während des Vibrationsschneidens mit einer Vibrationsrate arbeiten, die mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert ist.
(L1-3) Die Vibrationsamplituden können für die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B unterschiedlich sein.

Der Grund, weshalb (L1-2) und (L1-3) die unterschiedlichen Vibrationsraten und die unterschiedlichen Amplituden für die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B spezifizieren, ist, dass in der Werkzeugmaschine 110 die Vibration der Referenzachse 61A nicht auf die Überlagerungsachse 61B übertragen wird.
3 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 wird verwendet, wenn das numerische Steuerungsgerät 1 die Werkzeugmaschine 110 steuert. Aus diesem Grund umfasst das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 das Maschinenbearbeitungsprogramm 810A für die Referenzachse 61A und das Maschinenbearbeitungsprogramm 810B für die Überlagerungsachse 61B.
Der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl M3 S1 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81 ist ein Befehl für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist. M3 S1=1200 ist ein Befehl, die Hauptachse 60 mit 1200 Umdrehungen pro Minute zu drehen. G0 ist ein Positionierbefehl, G126 ist ein Überlagerungssteuerungsbefehl, G165 ist ein Befehl zur niederfrequenten Vibration und G1 ist ein Bewegungsbefehl. „A“, definiert in G165, ist die Amplitude einer Vibration und „D“ ist die Vibrationsrate pro Umdrehung der Hauptachse 60.
Gemäß dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81 wird das Werkzeug 66A durch G0 des Maschinenbearbeitungsprogramms 810A positioniert und das Werkzeug 66B wird durch G0 des Maschinenbearbeitungsprogramms 810B positioniert.
In einem Fall, in welchem G126 verwendet wird, wird die Bewegung der durch G126 spezifizierten Achse Gegenstand einer Überlagerungssteuerung. G126 des Maschinenbearbeitungsprogramms 810A ist ein Befehl zum Durchführen einer Steuerung zum Überlagern der Z1-Achse auf die Z2-Achse. Insbesondere ist G126 ein Befehl, um die Bewegung der Überlagerungsachse 61B der Bewegung der Referenzachse 61A zu überlagern. Das Kombinieren des Bewegungswerts der Referenzachse 61A mit dem Bewegungswert der Überlagerungsachse 61B überlagert den Betrieb der Z2-Achse, welche die Überlagerungsachse 61B ist, auf den Betrieb der ZI-Achse, welche die Referenzachse 61A ist.
In einem Fall, in welchem G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 810A für die Referenzachse 61A verwendet wird, wird das Werkzeug 66A in der Z1-Achsenrichtung mit der Amplitude und Vibrationsrate vibriert, die in G165 spezifiziert sind. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass das Werkzeug 66A mit einer Amplitude von 0,2 mm und einer Vibrationsrate von 0,5 pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert wird.
In einem Fall, in welchem G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 810B für die Überlagerungsachse 61B verwendet wird, wird das Werkzeug 66B mit der Amplitude und der Vibrationsrate vibriert, die in G165 spezifiziert sind. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass das Werkzeug 65B mit einer Amplitude von 0,3 mm und einer Vibrationsrate von 4,5 pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert wird.
Wenn die Referenzachse 61A die erste Antriebsachse ist, ist G165 für die Referenzachse 61A ein erster Vibrationsbefehl, und, wenn die Überlagerungsachse 61B die zweite Antriebsachse ist, ist G165 für die Überlagerungsachse 61B ein zweiter Vibrationsbefehl. Wenn die Referenzachse 61A die zweite Antriebsachse ist, ist G165 für die Referenzachse 61A der zweite Vibrationsbefehl, und, wenn die Überlagerungsachse 61B die erste Antriebsachse ist, ist G165 für die Überlagerungsachse 61B der erste Vibrationsbefehl.
In einem Fall, in welchem das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 verwendet wird, verwenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B eines der folgenden Verfahren (M1-1) bis (M1-3), um eine neue Vibrationsrate für die Überlagerungssteuerung und eine neue Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für die Überlagerungssteuerung zu berechnen und einzustellen. Hierdurch wird jede Achse mit der neuen Vibrationsrate und der neuen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert.
(M1-1) Verfahren zum Ändern der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gemäß der Vibrationsrate der Referenzachse 61A
In diesem Fall berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A aus D=0,5 und S1 = 1200 eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A synchronisieren kann. D=0,5 ist die Vibrationsrate der Referenzachse 61A, und S1 = 1200 ist der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, welcher an die Hauptachse 60 gerichtet ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die tatsächliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für das Vibrationsschneiden. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die nahe der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) ist.
Es sei angenommen, dass die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1205 (Umdrehungen/min) ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A sendet die berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Vibrationsberechnungseinheit 22B. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B ändert die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B durch Berechnen einer Vibrationsrate, welche sich mit dem Berechnungsergebnis von 1205 (Umdrehungen/min) synchronisiert. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22B eine, die nahe 4,5 ist, was die anfängliche Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnete Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B 3,5 sein.
(M1-2) Verfahren zum Ändern der Vibrationsrate der Referenzachse 61A gemäß der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B
In diesem Fall berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B aus D=4,5 und S1 = 1200 eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B synchronisieren kann. D=4,5 ist die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B, und S1 = 1200 ist der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, welcher an die Hauptachse 60 gerichtet ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die tatsächliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für das Vibrationsschneiden. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22B eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist.
Es sei angenommen, dass die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1250 (Umdrehungen/min) ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B sendet die berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Vibrationsberechnungseinheit 22A. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A ändert die Vibrationsrate der Referenzachse 61A durch Berechnen einer Vibrationsrate, welche sich mit dem Berechnungsergebnis von 1250 (Umdrehungen/min) synchronisiert. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die Vibrationsrate der Referenzachse 61A unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Vibrationsrate der Referenzachse 61A verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die nahe 0,5 ist, was die anfängliche Vibrationsrate der Referenzachse 61A ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gleich 1,5 sein.
(M1-3) Verfahren zum Bilden des Durchschnitts der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B
Der Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B können entweder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet werden. Die folgende Beschreibung ist ein Beispiel, in welchem der Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet eine Durchschnittsrate, indem der Durchschnitt von D=0,5 und D=4,5 genommen wird. D=0,5 ist die Vibrationsrate der Referenzachse 61A, und D=4,5 ist die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B. Die resultierende Durchschnittsrate ist 2,5. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A stellt das Berechnungsergebnis als die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und als die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ein.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet auch eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der berechneten Durchschnittsrate von 2,5 synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1227 (Umdrehungen/min) sein.
Als Nächstes wird eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 110 beschrieben. 4 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozesses durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 4 repräsentiert eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 110 durch das numerische Steuerungsgerät 1. Der erste Steuerungsprozess der 4 ist ein Steuerungsprozesses zum Ändern der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B auf eine Vibrationsrate, welche von der Vibrationsrate der Referenzachse 61A abhängt.
Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A analysiert einen Vibrationsbefehl, welcher in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 810A für die Referenzachse 61A enthalten ist (Schritt S110), und erzeugt Vibrationsparameter für die Referenzachse 61A. Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B analysiert einen Vibrationsbefehl, welcher in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 810B für die Überlagerungsachse 61B enthalten ist (Schritt S120), und erzeugt Vibrationsparameter für die Überlagerungsachse 61B. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Vibrationsbefehl des Maschinenbearbeitungsprogramms 810A eine erste Amplitude, d. h. die Amplitude der Referenzachse 61A, und der Vibrationsbefehl des Maschinenbearbeitungsprogramms 810B umfasst eine zweite Amplitude, d. h. die Amplitude der Überlagerungsachse 61B.
Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A speichert die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A in dem geteilten Bereich 345, und die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B speichert die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B in dem geteilten Bereich 345. Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B lesen aus dem geteilten Bereich 345 die Vibrationsrate der Referenzachse 61A, die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A bestimmt, ob die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind (Schritt S130). Wenn die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B voneinander verschieden sind (Schritt S130: Ja), führen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B den oben beschriebenen Prozess (M1-1) aus. Insbesondere berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A synchronisiert, und die Vibrationsberechnungseinheit 22B ändert die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B so, dass die Vibrationsrate sich mit dieser berechneten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit synchronisiert. Auf diese Weise ändern die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A (Schritt S140).
Alternativ können in Schritt S140 die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B den oben beschriebenen Prozess (M1-2) zum Ändern der Vibrationsrate der Referenzachse 61A in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ausführen. Weiter alternativ kann in Schritt S140 die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder die Vibrationsberechnungseinheit 22B den oben beschriebenen Prozess (M1-3) des Berechnens der Durchschnittsrate aus der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und des Einstellens der Durchschnittsrate als die Vibrationsrate der Referenzachse 61A und als der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ausführen.
Durch Ausführen einen der obigen Prozesse (M1-1) bis (M1-3) erhalten die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsrate der Referenzachse 61A, die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A sendet die Vibrationsrate der Referenzachse 61A an die Vibrationserzeugungseinheit 24A, und die Vibrationsberechnungseinheit 22B sendet die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B an die Vibrationserzeugungseinheit 24B. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder die Vibrationsberechnungseinheit 22B sendet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit an die Kombinierungseinheit 27.
Die Differenzberechnungseinheit 23B liest die Amplitude der Referenzachse 61A und die Amplitude der Überlagerungsachse 61B aus dem geteilten Bereich 345. Die Differenzberechnungseinheit 23B berechnet eine Amplitudendifferenz. Die Amplitudendifferenz ist die Differenz zwischen der Amplitude der Überlagerungsachse 61B und der Amplitude der Referenzachse 61A (Schritt S150). Die Differenzberechnungseinheit 23B subtrahiert ferner die Amplitudendifferenz von der Amplitude der Überlagerungsachse 61B (Schritt S160). Die Differenzberechnungseinheit 23B sendet das Berechnungsergebnis, nämlich die Amplitude der Überlagerungsachse 61B an die Vibrationserzeugungseinheit 24B.
Wenn die Amplitude der Überlagerungsachse 61B größer als die Amplitude der Referenzachse 61A ist, hat die Differenz einen positiven Wert, was bedeutet, dass der positive Amplitudenwert von der Amplitude der Überlagerungsachse 61B subtrahiert wird. Dies macht die Amplitude der Überlagerungsachse 61B kleiner als die anfängliche.
Im Gegensatz dazu, wenn die Amplitude der Überlagerungsachse 61B kleiner als die Amplitude der Referenzachse 61A ist, hat die Differenz einen negativen Wert, was bedeutet, dass der negative Amplitudenwert von der Amplitude der Überlagerungsachse 61B subtrahiert wird. Dies macht die Amplitude der Überlagerungsachse 61B größer als die anfängliche.
Im Ergebnis berechnet die Differenzberechnungseinheit 23B eine dritte Amplitude, d. h. die Amplitude, mit welcher der Werkzeughalter 65B zu vibrieren ist, basierend auf der Amplitudendifferenz, die durch Subtrahieren der ersten Amplitude von der zweiten Amplitude erhalten wird. Die erste Amplitude ist die Amplitude der Referenzachse 61A und die zweite Amplitude ist die Amplitude der Überlagerungsachse 61B.
Die Vibrationserzeugungseinheit 24B erzeugt eine Überlagerungsvibrationswellenform basierend auf der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B, welche von der Vibrationsberechnungseinheit 22B gesendet wird, und der Amplitude der Überlagerungsachse 61B, welche von der Differenzberechnungseinheit 23B gesendet wird.
Die Vibrationserzeugungseinheit 24A erzeugt eine Referenzvibrationswellenform basierend auf der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und der Amplitude der Referenzachse 61A, welche von der Vibrationsberechnungseinheit 22B gesendet werden.
Die Vibrationserzeugungseinheit 24A sendet die erzeugte Referenzvibrationswellenform an die Kombinierungseinheit 27, und die Vibrationserzeugungseinheit 24B sendet die erzeugte Überlagerungsvibrationswellenform an die Kombinierungseinheit 27. Die Kombinierungseinheit 27 berechnet einen kombinierten Bewegungswert für die Referenzachse 61A durch Kombinieren der Referenzvibrationswellenform und des Bewegungswerts, der als das Ergebnis der Interpolationsverarbeitung an den Bewegungsparametern für die Referenzachse 61A erhalten wird. Die Kombinierungseinheit 27 berechnet ferner einen kombinierten Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B durch Kombinieren der Überlagerungsvibrationswellenform und des Bewegungswerts, welcher als das Ergebnis der Interpolationsverarbeitung an den Bewegungsparametern für die Überlagerungsachse 61B erhalten wird.
Basierend auf dem kombinierten Bewegungswert für die Referenzachse 61A, erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 einen Geschwindigkeitsbefehl, der an die Referenzachse 61A gerichtet ist. Basierend auf dem kombinierten Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B erzeugt die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 einen Geschwindigkeitsbefehl, welcher an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 erzeugt zudem einen Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, welcher der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit entspricht. Die Beschleunigung/Bremsung-Verarbeitungseinheit 39 sendet an die Achsendatenausgabeeinheit 40 den Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist, den Geschwindigkeitsbefehl für die Referenzachse 61A und den Geschwindigkeitsbefehl, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Dementsprechend gibt die Achsendatenausgabeeinheit 40 an die Antriebseinheit 90 Befehle aus, wie beispielsweise den Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl und die Geschwindigkeitsbefehle (Schritt S170).
Im Ergebnis wird der Vibrationsbetrieb der Z2-Achse in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet und eingestellt wurde, wobei das Verfahren (M1-1) verwendet wurde. Die Drehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet und eingestellt wurde.
Insbesondere dreht bei der Werkzeugmaschine 110 die erste Spindel 75 das Werkstück 70 mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wurde, und der Werkzeughalter 65B vibriert das Werkzeug 66B mit der Vibrationsrate, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wurde. In diesem Fall vibriert der Werkzeughalter 65A das Werkzeug 66A ohne Änderung der Vibrationsrate.
Der Vibrationsbetrieb der Z1-Achse wird in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet und eingestellt wurde, wobei das Verfahren (M1-2) verwendet wurde. Die Drehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet und eingestellt wurde.
Insbesondere dreht bei der Werkzeugmaschine 110 die erste Spindel 75 das Werkstück 70 mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wurde, und der Werkzeughalter 65A vibriert das Werkzeug 66A mit der Vibrationsrate, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wurde. In diesem Fall vibriert der Werkzeughalter 65B das Werkzeug 66B ohne Änderung der Vibrationsrate.
Wenn das Verfahren (M1-3) verwendet wird, wird der Betrieb der Z1-Achse in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Referenzachse 61A gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A eingestellt wird, und die Vibrationsoperation der Z2-Achse wird in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B eingestellt wird. Die Umdrehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird.
Insbesondere dreht bei der Werkzeugmaschine 110 die erste Spindel 75 das Werkstück 70 mit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird. Der Werkzeughalter 65A vibriert das Werkzeug 66A mit der Vibrationsrate, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, und der Werkzeughalter 65B vibriert das Werkzeug 66B mit der Vibrationsrate, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird.
Es ist zu beachten, dass die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B alle der Prozesse (M1-1) bis (M1-3) in Schritt S140 ausführen können. In diesem Fall wählen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B aus den Berechnungsergebnissen von (M1-1) bis (M1-3) die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit mit einer geringen Differenz von der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit aus.
Welches der (M1-1) bis (M1-3) verwendet werden soll, kann in dem numerischen Steuerungsgerät 1 voreingestellt sein. Alternativ kann der Nutzer auswählen, welches der (M1-1) bis (M1-3) verwendet werden sollte. Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B können (M1-1) oder (M1-2) in Abhängigkeit der Seite auswählen, welche einen G165-Befehl zuerst ausführt. D. h., in einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Referenzachse 61A ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M1-1) an, und in einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Überlagerungsachse 61B ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M1-2) an.
Im Ergebnis steuert die Steuerungsberechnungseinheit 2 die Referenzachse 61A, die Überlagerungsachse 61B und die Hauptachse 60 durch Ändern der Vibrationsrate der Referenzachse 61A und/oder der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und/oder der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit.
In einigen Fällen kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 nur einen Vibrationsbefehl enthalten, der an die Referenzachse 61A gerichtet ist, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Überlagerungsachse 61B gerichtet sind. Die Prozedur für einen solchen Fall wird beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Der zweite Steuerungsprozess der 5 ist ein Steuerungsprozess zum Einstellen einer Vibrationsrate für die Überlagerungsachse 61B in Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls.
Die folgende Beschreibung betrifft einen Prozess zum Ausgeben des gleichen Befehls von dem numerischen Steuerungsgerät 1 an die Referenzachse 61A, und an die Überlagerungsachse 61B, wenn in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81 kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist.
Weil die Schritte S210 und S220 der 5 die gleichen sind wie die Schritte S110 und S120, wird auf deren Beschreibung verzichtet.
Basierend darauf, ob durch die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B Vibrationsparameter für die Überlagerungsachse 61B erzeugt wurden, bestimmt die Vibrationsprüfeinheit 25A, ob ein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt (Schritt S230). Basierend darauf, ob durch die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A Vibrationsparameter für die Referenzachse 61A erzeugt wurden, bestimmt die Vibrationsprüfeinheit 25B, ob ein an die Referenzachse 61A gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt.
Weil ein an die Referenzachse 61A gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt, teilt die Vibrationsprüfeinheit 25B den Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B mit, dass ein an die Referenzachse 61A gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. Dementsprechend lesen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A aus dem geteilten Bereich 345.
Wenn ein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt (Schritt S230: Ja), teilt die Vibrationsprüfeinheit 25A den Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B mit, dass ein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. Dementsprechend lesen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B aus dem geteilten Bereich 345. Danach führt das numerische Steuerungsgerät 1 Schritt S130 und darauf folgende, in 4 beschriebene Schritte aus.
Im Gegensatz dazu, wenn kein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt (Schritt S230: Nein), teilt die Vibrationsprüfeinheit 25A den Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B und der Differenzberechnungseinheit 23B mit, dass kein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. Dementsprechend lesen beide der Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsinformation über die Referenzachse 61A. Die Vibrationsinformation umfasst die Vibrationsrate und die Amplitude. Dann berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine neue Vibrationsinformation über die Referenzachse 61A und eine neue Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit basierend auf der Vibrationsinformation über die Referenzachse 61A. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet eine neue Vibrationsinformation über die Überlagerungsachse 61B basierend auf der Vibrationsinformation über die Referenzachse 61A. Wie oben beschrieben ist, berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibration der Überlagerungsachse 61B basierend auf der Vibration der Referenzachse 61A in Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls (Schritt S240). Es ist zu beachten, dass die Differenzberechnungseinheit 23B eine Amplitudendifferenz nicht berechnet.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass an die Antriebseinheit 90 gerichtete Befehle erzeugt und an die Antriebseinheit 90 ausgegeben werden (Schritt S250).
Es ist zu beachten, dass die Vibrationsprüfeinheit 25A der Kombinierungseinheit 27 mitteilen kann, dass kein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. In diesem Fall stellt die Kombinierungseinheit 27 als die Überlagerungsvibrationswellenform die gleiche Wellenform ein wie die Referenzvibrationswellenform, die von der Vibrationserzeugungseinheit 24A gesendet wird, und kombiniert dann die Überlagerungsvibrationswellenform und den Bewegungswert für die Überlagerungsachse 61B.
In einigen Fällen kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 nur einen Vibrationsbefehl für die Überlagerungsachse 61B enthalten, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Referenzachse 61A gerichtet sind. In einem solchen Fall wendet das numerische Steuerungsgerät 1 die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B auf die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A durch die Prozedur an, die derjenigen gleich ist, die in dem oben beschriebenen Ablaufdiagramm der 5 gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass das numerische Steuerungsgerät 1 in Schritt S230 der 5 sowohl bestimmen kann, ob ein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt als auch ob ein an die Referenzachse 61A gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt.
In Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81 kann das numerische Steuerungsgerät 1 einen Vibrationsbefehl nur an die Referenzachse 61A ausgeben. Die Prozedur in einem solchen Fall wird beschrieben.
6 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur eines dritten Steuerungsprozesses durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Die folgende Beschreibung betrifft einen Prozess zum Ausgeben eines Vibrationsbefehls von dem numerischen Steuerungsgerät 1 nur an die Referenzachse 61A in Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81. Der dritte Steuerungsprozess der 6 ist ein Steuerungsprozess zum Vibrieren nur der Referenzachse 61A in Abwesenheit eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls.
Weil die Schritte S310 bis S330 in 6 die gleichen sind wie die Schritte S210 bis S230 in 5, wird auf deren Beschreibung verzichtet. Wenn in Schritt S330 kein Vibrationsbefehl vorliegt, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist (Schritt S330: Nein), teilt die Vibrationsprüfeinheit 25A den Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B und der Differenzberechnungseinheit 23B mit, dass kein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl vorliegt. In diesem Fall liest die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A nicht und berechnet die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B nicht. Basierend auf den Vibrationsparametern der Referenzachse 61A berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine neue Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit und eine neue Vibrationsrate für die Referenzachse 61A für die Überlagerungssteuerung.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass an die Antriebseinheit 90 gerichtete Befehle erzeugt und an die Antriebseinheit 90 ausgegeben werden. In diesem Fall gibt die Achsendatenausgabeeinheit 40 nur an die Referenzachse 61A einen Geschwindigkeitsbefehl entsprechend den Vibrationsparametern aus (Schritt S340), ohne an die Überlagerungsachse 61B einen Geschwindigkeitsbefehl entsprechend Vibrationsparametern auszugeben. Mit anderen Worten gibt die Achsendatenausgabeeinheit 40 nur an die Referenzachse 61A einen Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher Bewegungsparametern und Vibrationsparametern entspricht, und gibt an die Überlagerungsachse 61B einen Geschwindigkeitsbefehl aus, welcher Bewegungsparametern entspricht.
In einigen Fällen kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 81 nur einen Vibrationsbefehl enthalten, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Referenzachse 61A gerichtet sind. Das numerische Steuerungsgerät 1 wendet die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B auf die Vibrationsparameter der Referenzachse 61A durch die Prozedur an, die derjenigen gleich ist, die in dem Ablaufdiagramm der oben beschriebenen 6 gezeigt ist.
Das Ausführen des mit Bezug zu 5 beschriebenen Prozesses ermöglicht es der Referenzachse 61A und der Überlagerungsachse 61B, den gleichen Vibrationsbetrieb und Bewegungsbetrieb durchzuführen. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Ausführen des mit Bezug zu 6 beschriebenen Prozesses der Referenzachse 61A und der Überlagerungsachse 61B, den gleichen Bewegungsbetrieb durchzuführen, wobei die Überlagerungsachse 61B nicht vibriert.
Welcher der mit Bezug zu den 5 und 6 beschriebenen Prozesse ausgeführt werden soll, kann in dem numerischen Steuerungsgerät 1 voreingestellt sein. Alternativ kann der Nutzer auswählen, welcher verwendet werden soll. Welcher der mit Bezug zu den 5 und 6 beschriebenen Prozesse ausgeführt werden soll, kann unter Verwendung eines beliebigen Verfahrens bestimmt werden. Der mit Bezug zu 5 beschriebene Prozess und der mit Bezug zu 6 beschriebene Prozess können beispielsweise unter Verwendung von Parametern spezifiziert werden oder können in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 81 spezifiziert sein.
Auf die gleiche Weise wie der Werkzeughalter 65B kann der Werkzeughalter 65A in einer kombinierten Richtung aus zwei Axialrichtungen bewegt und vibriert werden. In diesem Fall bewegt sich und vibriert der Werkzeughalter 65A in einer kombinierten Richtung aus der X1-Achsenrichtung und der Z1-Achsenrichtung, d. h. in einer Interpolationsrichtung, in welcher die X1-Achsenrichtung und die Z1-Achsenrichtung verwendet werden.
Wie oben beschrieben ist, wird gemäß der ersten Ausführungsform die Vibration der Überlagerungsachse 61B in Abhängigkeit der Vibration der Referenzachse 61A geändert oder die Vibration der Referenzachse 61A wird in Abhängigkeit der Vibration der Überlagerungsachse 61B geändert. Selbst wenn unterschiedliche Vibrationsparameter für die Referenzachse 61A und die Überlagerungsachse 61B eingestellt sind, kann hierdurch eine gewünschte Vibration gleichzeitig an der Referenzachse 61A und der Überlagerungsachse 61B durchgeführt werden. Daher kann das numerische Steuerungsgerät 1 die Referenzachse 61A und Überlagerungsachse 61B dazu veranlassen, ein gewünschtes niederfrequentes Vibrationsschneiden selbst dann auszuführen, wenn eine Überlagerungssteuerung durchgeführt wird. Zudem werden unterschiedliche Teile des Werkstücks 70 gleichzeitig maschinenbearbeitet, was zum Reduzieren der Maschinenbearbeitungszeit vorteilhaft ist.
Zweite Ausführungsform.
Als Nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 7 bis 20 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform werden eine Überlagerungssteuerung und eine Steuerung zum niederfrequenten Vibrationsschneiden an einer Drehmaschine mit einer Spindel und zwei Haltern, welche eine Referenzachse an dem Spindelstock aufweist, durchgeführt.
7 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Gleich der 2 ist in 7 die horizontale Richtung auf dem Blatt der 7 die Z-Achsenrichtung und die vertikale Richtung auf dem Blatt der 7 ist die X-Achsenrichtung. In 7 gezeigte Komponenten, welche die gleiche Funktion erreichen wie jene der Werkzeugmaschine 110 der in 2 gezeigten ersten Ausführungsform, werden durch die selben Bezugszeichen bezeichnet und auf eine doppelte Beschreibung wird verzichtet.
Die Werkzeugmaschine 120 gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Drehmaschine mit einer Spindel und zwei Haltern. Ein Beispiel der Werkzeugmaschine 120 ist eine automatische Drehmaschine. Bei der Werkzeugmaschine 120 ist die Drehachse des Werkstücks 70, welche durch die erste Spindel 75 bereitgestellt wird, die Hauptachse 60 und die Z1-Achse zum Bewegen der Hauptachse 60 in der Z-Achsenrichtung ist eine Referenzachse 62A.
Die Werkzeugmaschine 120 umfasst einen Werkzeughalter 65A', welcher der erste Werkzeughalter ist, und den Werkzeughalter 65B, welcher der zweite Werkzeughalter ist. Der Werkzeughalter 65A' ist der erste Werkzeughalter, und der Werkzeughalter 65B ist der zweite Werkzeughalter. Die Überlagerungsachse 61B ist an dem Werkzeughalter 65B bereitgestellt. Der Werkzeughalter 65A' ist in der X1-Achsenrichtung bewegbar, und der Werkzeughalter 65B ist in der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung bewegbar. Das Werkstück 70 ist in der Z1-Achsenrichtung bewegbar. Es ist zu beachten, dass, obwohl die positive Richtung der Z1-Achse der 7 zu der der in 2 gezeigten Z1-Achse entgegengesetzt ist, die Z1-Achse jede beliebige positive Richtung haben kann, die mit der Drehachse ausgerichtet ist. In der Werkzeugmaschine 120 ist daher die Z1-Achse die Referenzachse 62A und die Z2-Achse ist die Überlagerungsachse 61B. Es ist zu beachten, dass in der Werkzeugmaschine 120 die Überlagerungsachse 61B an dem Werkzeughalter 65A' bereitgestellt sein kann.
Der Werkzeughalter 65A' ist ein schwenkbarer Werkzeughalter, der dem Werkzeughalter 65A gleich ist. Der Werkzeughalter 65A' unterscheidet sich von dem Werkzeughalter 65A dadurch, dass der Werkzeughalter 65A' sich nur in der X1-Achsenrichtung bewegt, ohne sich in der Z1-Achsenrichtung zu bewegen.
In der Werkzeugmaschine 120 vibriert die erste Spindel 75 das Werkstück 70 in der Z1-Achsenrichtung, und der Werkzeughalter 65B vibriert das Werkzeug 66B in der Z2-Achsenrichtung, wodurch die Werkzeuge 66A und 66B eine Maschinenbearbeitung des Vibrationsschneidens an dem Werkstück 70 durchführen.
Vibrationsrahmenbedingungen für die Werkzeugmaschine 120 sind (L2-1) bis (L2-3) unten.

(L2-1) Die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit während des Vibrationsschneidens muss für die Referenzachse 62A und die Überlagerungsachse 61B die gleiche sein.
(L2-2) Die Vibrationsraten der Werkzeuge 66A und 66B pro Umdrehung der Hauptachse 60 müssen für die Referenzachse 62A und Überlagerungsachse 61B die gleichen sein.
(L2-3) Die Vibrationsamplituden können für die Referenzachse 62A und Überlagerungsachse 61B verschieden sein. Jedoch muss die Überlagerungsachse 61B unter Berücksichtigung der Vibration der Referenzachse 62A vibriert werden.

Der Grund, weshalb (L2-2) bestimmt, dass die Vibrationsraten für die Referenzachse 62A und Überlagerungsachse 61B gleich sein müssen, ist, dass in der Werkzeugmaschine 120 die Vibration der Referenzachse 62A an die Überlagerungsachse 61B übertragen wird, weil das Werkstück 70 vibriert. Wenn die Vibrationsraten für die Referenzachse 62A und die Überlagerungsachse 61B nicht die gleichen sind, hat in der Werkzeugmaschine 120 die Vibration der Überlagerungsachse 61B keinen Verlauf mit gleichbleibender Gestalt, wie beispielsweise eine Sinuswelle oder eine dreieckige Welle.
Der Grund, weshalb (L2-3) bestimmt, dass die Überlagerungsachse 61B unter Berücksichtigung der Vibration der Referenzsachse 62A vibriert werden muss, ist, dass in der Werkzeugmaschine 120 die Vibration der Referenzachse 62A an die Überlagerungsachse 61B übertragen wird, weil das Werkstück 70 vibriert.
8 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Einige Befehle des Maschinenbearbeitungsprogramms 82P sind die selben wie jene des mit Bezug zu 3 der ersten Ausführungsform beschriebenen Maschinenbearbeitungsprogramms 81, und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Das Maschinenbearbeitungsprogramm 82P wird verwendet, wenn das numerische Steuerungsgerät 1 die Werkzeugmaschine 120 steuert. Daher umfasst das Maschinenbearbeitungsprogramm 82P ein Maschinenbearbeitungsprogramm 820A für die Referenzachse 62A und ein Maschinenbearbeitungsprogramm 820B für die Überlagerungsachse 61B.
G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 820A ist ein an das Werkstück 70 gerichteter Befehl zum niederfrequenten Vibrationsschneiden in der Richtung der Referenzachse 62A. In einem Fall, in welchem G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 820A für die Referenzsachse 62A verwendet wird, wird daher das Werkstück 70 in der Richtung der Referenzachse 62A mit der Amplitude und der Vibrationsrate vibriert, die durch G165 spezifiziert sind. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass das Werkzeug 66A mit einer Amplitude von 0,2 mm und einer Vibrationsrate von 2,5 pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert wird. Das Maschinenbearbeitungsprogramm 820B für die Überlagerungsachse 61B gibt an, dass das Werkzeug 66B mit einer Amplitude von 0,3 mm und einer Vibrationsrate von 4,5 pro Umdrehung der Hauptachse 60 vibriert. In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 820A gibt M3 S1=1200 an, dass der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist, 1200 Umdrehungen ist.
In einem Fall, in welchem das Maschinenbearbeitungsprogramm 82P verwendet wird, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eines der folgenden Verfahren (M2-1) bis (M2-3), um eine Vibrationsrate und eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit zu berechnen, welche eine geänderte Vibrationsrate und eine geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit definieren. Hierdurch wird jede Achse durch die geänderte Vibrationsrate und die geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert.
(M2-1) Verfahren zum Gleichsetzen der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B auf die Vibrationsrate der Referenzachse 62A
In diesem Fall ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B von D=4,5 auf D=2,5, was die Vibrationsrate der Referenzachse 62A ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet ferner aus D=2,5, was die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist, und S1=1200, was der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ist, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist, eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit den Vibrationsraten der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die tatsächliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für das Vibrationsschneiden. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22B eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1227 (Umdrehungen/min) sein.
(M2-2) Verfahren zum Gleichsetzen der Vibrationsrate der Referenzsachse 62A auf die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B
In diesem Fall ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22A die Vibrationsrate der Referenzachse 62A von D=2,5 auf D=4,5, was die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet ferner aus D=4,5, was die Vibrationsrate der Referenzachse 62A ist, und S1=1200, was der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ist, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist, eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit den Vibrationsraten der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist die tatsächliche Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit für das Vibrationsschneiden. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit möglich sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1250 (Umdrehungen/min) sein. Es ist zu beachten, dass die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet werden kann.
(M2-3) Verfahren zum Bilden des Durchschnitts der Vibrationsrate der Referenzachse 62A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B
Der Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Referenzachse 62A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B kann entweder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet werden. Die folgende Beschreibung ist ein Beispiel, in welchem der Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 62A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet eine Durchschnittsrate, indem der Durchschnitt aus D=2,5 und D=4,5 genommen wird. D=2,5 ist die Vibrationsrate der Referenzsachse 62A, und D=4,5 ist die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B. Die resultierende Durchschnittsrate ist 3,5. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A stellt das Berechnungsergebnis als die Vibrationsrate der Referenzachse 62A und als die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B ein. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A sendet die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B an die Vibrationsberechnungseinheit 22B.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet zudem eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der berechneten Durchschnittsrate von 3,5 synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die von der Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnete Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit 1205 (Umdrehungen/min) sein.
Als Nächstes wird eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 120 beschrieben. 9 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 9 repräsentiert eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 120 durch das numerische Steuerungsgerät 1. Der erste Steuerungsprozess der 9 ist ein Steuerungsprozess zum Gleichsetzen der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B auf die Vibrationsrate der Referenzachse 62A.
Weil die Schritte S410 bis S420 in 9 die gleichen sind wie die Schritte S110 bis S120 in 4, wird auf deren Beschreibung verzichtet. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 sendet das Analyseergebnis, wie beispielsweise Vibrationsparameter, an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B führt die Schritte S430 und S440 unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens (M2-1) aus. D. h., die Vibrationsberechnungseinheit 22B setzt die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gleich der Vibrationsrate der Referenzachse 62A (Schritt S430). Basierend auf der in Schritt S430 erhaltenen Vibrationsrate und der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B dann eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit den Vibrationsraten der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B synchronisieren kann (Schritt S440). Es ist zu beachten, dass die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibrationsrate der Referenzachse 62A und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses (M2-2) berechnen kann.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass die Vibrationserzeugungseinheit 24A eine Referenzvibrationswellenform erzeugt und die Vibrationserzeugungseinheit 24B eine Überlagerungsvibrationswellenform erzeugt. Dann wird ein Prozess ausgeführt, der dem Schritt S170 der 4 gleich ist, sodass die Achsendatenausgabeeinheit 40 einen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl und Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 ausgibt (Schritt S450).
Hierdurch wird der Vibrationsbetrieb der Z2-Achse in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet und eingestellt wurde, wobei das Verfahren (M2-1) verwendet wurde. Die Drehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wurde.
Der Vibrationsbetrieb der Z1-Achse wird in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Referenzachse 62A gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet und eingestellt wurde, wobei das Verfahren (M2-2) verwendet wurde. Die Drehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wurde.
Es ist zu beachten, dass der oben beschriebene Prozess (M2-3) in Schritt S430 ausgeführt werden kann, sodass die Vibrationsberechnungseinheit 22B einen Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 62A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B bestimmt. Die Prozedur hierfür wird beschrieben.
10 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Der zweite Steuerungsprozess der 10 ist ein Steuerungsprozess zum Einstellen der Überlagerungsachse 61B und der Referenzachse 62A auf den Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B und der Vibrationsrate der Referenzachse 62A. Weil die Schritte S510 bis S520 in 10 die gleichen sind wie die Schritte S110 bis S120 in 4, wird auf deren Beschreibung verzichtet.
Die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11A speichert die Vibrationsparameter der Referenzachse 62A in dem geteilten Bereich 345, und die Vibrationsbefehlsanalyseeinheit 11B speichert die Vibrationsparameter der Überlagerungsachse 61B in dem geteilten Bereich 345.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B führt die Schritte S530 und S540 unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses (M2-3) aus. D. h., die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet eine Durchschnittsvibrationsrate, indem der Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Referenzachse 62A und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 61B genommen wird (Schritt S530).
Basierend auf der in Schritt S530 erhaltenen Vibrationsrate und der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B dann eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Durchschnittsvibrationsrate synchronisieren kann (Schritt S540). Es ist zu beachten, dass Berechnungen in den Schritten S530 und S540 durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A durchgeführt werden können.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass die Vibrationserzeugungseinheit 24A eine Referenzvibrationswellenform erzeugt und die Vibrationserzeugungseinheit 24B eine Überlagerungsvibrationswellenform erzeugt. Dann wird ein Prozess ausgeführt, welcher dem Schritt S170 der 4 gleich ist, sodass die Achsendatenausgabeeinheit 40 einen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl und Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 ausgibt (Schritt S550).
Die Vibrationsbetriebe der Z1-Achse und der Z2-Achse werden in Abhängigkeit der Durchschnittsvibrationsrate bestimmt, wobei das Verfahren (M2-3) verwendet wurde. Die Drehung der Hauptachse 60 wird in Abhängigkeit der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird.
Es ist zu beachten, dass die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B alle der Prozesse (M2-1) bis (M2-3) in den Schritten S430 und S530 ausführen können. In diesem Fall wählen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B aus den Berechnungsergebnissen von (M2-1) bis (M2-3) die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit mit einer kleinen Differenz von der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit aus.
Welches der (M2-1) bis (M2-3) verwendet werden soll, kann in dem numerischen Steuerungsgerät 1 voreingestellt sein. Alternativ kann der Nutzer auswählen, welches der (M2-1) bis (M2-3) verwendet werden soll. Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B können (M2-1) oder (M2-2) in Abhängigkeit der Seite auswählen, welche einen G165-Befehl zuerst ausführt. D. h., in einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Referenzachse 62A ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M2-1) an. In einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Überlagerungsachse 61B ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M2-2) an.
In einigen Fällen kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 82P nur einen Vibrationsbefehl für die Referenzachse 62A enthalten, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Überlagerungsachse 61B gerichtet sind. Alternativ kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 82P nur einen Vibrationsbefehl enthalten, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Referenzachse 62A gerichtet sind. In diesen Fällen führt das numerische Steuerungsgerät 1 einen Prozess durch, der dem gleich ist, der mit Bezug zu 5 der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.
Ein Verfahren zum Berechnen einer Amplitudendifferenz basierend auf der Amplitude für die Referenzachse 62A und der Amplitude für die Überlagerungsachse 61B wird beschrieben. Eine Amplitudendifferenz ist die Differenz zwischen der Amplitude, die durch einen Vibrationsparameter für die Überlagerungsachse 61B spezifiziert ist (beispielsweise Befehlsamplitude P1b, welche später beschrieben wird), und der Amplitude, die durch einen Vibrationsparameter für die Referenzachse 62A spezifiziert ist (beispielsweise eine Befehlsamplitude P1a, welche später beschrieben wird). Im Folgenden werden zwei Fälle getrennt beschrieben: die Amplitude der Referenzachse 62A ist kleiner als die Amplitude der Überlagerungsachse 61B; und die Amplitude der Überlagerungsachse 61B ist gleich oder kleiner als die Amplitude der Referenzachse 62A.
Erster Fall: (Befehlsamplitude P1a der Referenzachse 62A) < (Befehlsamplitude P1b der Überlagerungsachse 61B)
11 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, der an die Überlagerungsachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist, und 12 ist ein Diagramm, welches ein erstes Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, der an die Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist. Die horizontale Achse der in den 11 und 12 gezeigten Graphen ist der Drehwinkel der Hauptachse 60. Eine Dauer T1 ist die Zeit, die die Hauptachse 60 benötigt, um eine Umdrehung zu machen. Die vertikale Achse des in 11 gezeigten Graphs ist die Position der Überlagerungsachse 61B in der Z2-Achsenrichtung. Die vertikale Achse des in 12 gezeigten Graphs ist die Position der Referenzachse 62A in der Z1-Achsenrichtung. In 11 entspricht die positive Richtung der vertikalen Achse der positiven Richtung der Z2-Achse. In 12 entspricht die positive Richtung der vertikalen Achse in 12 der positiven Richtung der Z1-Achse.
Die Wellenformen 41Tb und 42Tb, welche in 11 gezeigt sind, sind Vibrationswellenformen, welche dem an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehl entsprechen. Die Wellenformen 41Ta und 42Ta, welche in 12 gezeigt sind, sind Vibrationswellenformen, welche dem an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehl entsprechen. Zur Zweckmäßigkeit der Erläuterung werden die Wellenformen 41Tb und 42Tb als die Vibrationswellenform des Werkzeugs 66B beschrieben und die Wellenformen 41Ta und 42Ta werden als die Vibrationswellenform des Werkzeugs 66A beschrieben.
Bei der Werkzeugmaschine 120 müssen die Vibrationsraten der Werkzeuge 66A und 66B pro Umdrehung der Hauptachse 60 für die Referenzachse 62A und Überlagerungsachse 61B gleich sein, wie in den 11 und 12 gezeigt ist. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass die Vibrationsraten der Werkzeuge 66A und 66B 2,5 sind.
In 11 ist der Vorschub des Werkzeugs 66B in der Z2-Achsenrichtung pro Umdrehung der Hauptachse 60 durch den Vorschub F1 bezeichnet. Der Vorschub F1 entspricht der Geschwindigkeit, mit welcher das Werkstück 70 in der Z2-Achsenrichtung durch das Werkzeug 66B maschinenbearbeitet wird.
In 12 ist der Vorschub des Werkzeugs 66A in der Z1-Achsenrichtung pro Umdrehung der Hauptachse 60 durch den Vorschub F2 bezeichnet. Der Vorschub F2 entspricht der Geschwindigkeit, mit welcher das Werkstück 70 in der Z1-Achsenrichtung durch das Werkzeug 66A maschinenbearbeitet wird.
Wie in 11 gezeigt, bewegt sich das Werkzeug 66B während der ersten Umdrehung der Hauptachse 60 gemäß der Wellenform 41Tb und bewegt sich während der zweiten Umdrehung der Hauptachse 60 gemäß der Wellenform 42Tb. In diesem Fall überlappen die Wellenform 41Tb und die Wellenform 42Tb in den Zeitabschnitten t10 und t11. Diese Zeitabschnitte t10 und t11 treten während der zweiten Umdrehung der Hauptachse 60 auf. In diesen Zeitabschnitten t10 und t11 wird die Position, die bereits während der ersten Umdrehung der Hauptachse 60 maschinenbearbeitet wurde, während der zweiten Umdrehung der Hauptachse 60 nicht maschinenbearbeitet. Die Position, die bereits während der ersten Umdrehung der Hauptachse 60 maschinenbearbeitet wurde, ist der Teil des Werkstücks 70, der bereits in einen Span maschinenbearbeitet wurde, und diese Position wird während der zweiten Umdrehung der Hauptachse 60 nicht maschinenbearbeitet. Das bedeutet, dass der Span unterbrochen wird. Auf diese Weise wird an der Position, die bereits während der ersten Umdrehung der Hauptachse 60 maschinenbearbeitet wurde, während der Zeitabschnitte t10 und t11 während der zweiten Umdrehung der Hauptachse 60 in der Luft geschnitten, wodurch der Span von dem Werkstück 70 an jedem der Zeitabschnitte t10 und t11 abgetrennt wird. Hierdurch kommt es zu feinen Abgängen von Spänen von dem Werkstück 70.
Betreffend die Wellenformen 41Ta und 42Ta, gezeigt in 12, überlappen die Wellenformen 41Ta und 42Ta auf gleiche Weise in den Zeitabschnitten t12 und t13. Das Werkzeug 66A kommt in den Zeitabschnitten t12 und t13 mit dem Werkstück 70 nicht in Kontakt, wie in den Zeitabschnitten t10 und t11, was zu einem feinen Abgang von Spänen von dem Werkstück 70 führt.
Weil der Vorschub F1 des Werkzeugs 66B größer als der Vorschub F2 des Werkzeugs 66A ist, ist die Befehlsamplitude P1b der Überlagerungsachse 61B größer als die Befehlsamplitude P1a der Referenzachse 62A. In diesem Fall berechnet eine Subtraktion der Befehlsamplitude P1a der Referenzachse 62A von der Befehlsamplitude P1b der Überlagerungsachse 61B die Amplitudendifferenz (positiver Wert) zwischen der Überlagerungsachse 61B und der Referenzachse 62A.
13 ist ein Diagramm, welches Vibrationswellenformen zeigt, die aus den Vibrationsbefehlen der 11 und 12 berechnet sind. Die Wellenformen 41Tc und 42Tc, welche in 13 gezeigt sind, sind Vibrationswellenformen, die der Differenz entsprechen, die durch Subtrahieren der Wellenformen 41Ta und 42Ta der Referenzachse 62A von den Wellenformen 41Tb und 42Tb der Überlagerungsachse 61B erhalten wird. Daher entspricht die Differenzamplitude P1c, welche in 13 gezeigt ist, der Befehlsamplitude P1b minus der Befehlsamplitude P1a. Der in 13 gezeigte Vorschub F3 ist der Vorschub des Werkzeugs 66B, welches gemäß den Wellenformen 41Tc und 42Tc vibriert wird, und wird basierend auf der Differenzamplitude P1c eingestellt. Wie oben beschrieben ist, hat in dem Fall von (Befehlsamplitude P1a der Referenzachse 62A) < (Befehlsamplitude P1b der Überlagerungsachse 61B) die Amplitudendifferenz zwischen der Überlagerungsachse 61B und der Referenzachse 62A einen positiven Wert.
Wenn die Befehlsamplitude P1b ein gleichbleibender Wert ist und der Vorschub F1 zu schnell wird, überlappen die Wellenform 41Tb und die Wellenform 42Tb nicht, was darin resultiert, dass keine Zeitabschnitte t10 und t11 vorhanden sind. In diesem Fall separieren sich das Werkstück 70 und das Werkzeug 66B voneinander nicht, was eine Unterbrechung des Spans unmöglich macht. Wenn der Vorschub F1 erhöht wird, sollte aus diesem Grund die Befehlsamplitude P1b in Abhängigkeit des Vorschubs F1 erhöht werden. Hierdurch können sich Späne abtrennen, selbst wenn der Vorschub F1 schnell ist.
Zweiter Fall: (Befehlsamplitude P1a der Referenzachse 62A ≥ Befehlsamplitude P1b der Überlagerungsachse 61B)
14 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, welcher an die Überlagerungsachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist, und 15 ist ein Diagramm, welches ein zweites Beispiel eines Vibrationsbefehls zeigt, der an die Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform gerichtet ist. Der in 14 gezeigte Graph ist ein Graph, welcher dem in 11 gezeigten Graphen gleich ist, und er in 15 gezeigte Graph ist ein Graph, der dem in 12 gezeigten Graphen gleich ist.
Die Wellenformen 43Tb und 44Tb, gezeigt in 14, sind Vibrationswellenformen, welche dem Vibrationsbefehl entsprechen, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist, und die Wellenformen 43Ta und 44Ta, gezeigt in 15, sind Vibrationswellenformen, welche dem Vibrationsbefehl entsprechen, der an die Referenzachse 62A gerichtet ist.
In 14 ist der Vorschub des Werkzeugs 66B in der Z2-Achsenrichtung pro Umdrehung der Hauptachse 60 durch den Vorschub F4 bezeichnet. In 15 ist der Vorschub des Werkzeugs 66A in der Z1-Achsenrichtung pro Umdrehung der Hauptachse 60 durch den Vorschub F5 bezeichnet.
Weil der Vorschub F4 des Werkzeugs 66B kleiner als der Vorschub F5 des Werkzeugs 66A ist, ist vorliegend die Befehlsamplitude P2b der Überlagerungsachse 61B kleiner als die Befehlsamplitude P2a der Referenzachse 62A. In diesem Fall berechnet das Subtrahieren der Befehlsamplitude P2a der Referenzachse 62A von der Befehlsamplitude P2b der Überlagerungsachse 61B die Amplitudendifferenz (negativer Wert) zwischen der Überlagerungsachse 61B und der Referenzachse 62A.
16 ist ein Diagramm, welches Vibrationswellenformen zeigt, die aus den Vibrationsbefehlen der 14 und 15 berechnet sind. Die Wellenformen 43Tc und 44Tc, gezeigt in 16, sind Vibrationswellenformen, die der Differenz entsprechen, die durch Subtrahieren der Wellenformen 43Ta und 44Ta der Referenzachse 62A von den Wellenformen 43Tb und 44Tb der Überlagerungsachse 61B erhalten wird. Daher entspricht die in 16 gezeigte Differenzamplitude P2c der Befehlsamplitude P2b minus der Befehlsamplitude P2a. Der in 16 gezeigte Vorschub F6 ist der Vorschub des Werkzeugs 66B, welches gemäß den Wellenformen 43Tc und 44Tc vibriert wird, und wird basierend auf der Differenzamplitude P2c eingestellt. Wie oben beschrieben ist, hat in dem Fall von (Befehlsamplitude P2a der Referenzachse 62A) ≥ (Befehlsamplitude P2b der Überlagerungsachse 61B) die Differenz zwischen der Überlagerungsachse 61B und der Referenzachse 62A einen negativen Wert.
Bei der Überlagerungssteuerung entspricht der tatsächliche Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse 61B dem an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehl zusammen mit dem an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehl. Wie die Überlagerungsachse 61B tatsächlich zu vibrieren ist, wird daher in Abhängigkeit der Amplitude, welche durch einen Vibrationsparameter für die Referenzachse 62A spezifiziert ist (hierin nachfolgend als die Befehlsamplitude Qa bezeichnet), und der Amplitude, welche durch einen Vibrationsparameter für die Überlagerungsachse 61B spezifiziert ist (hierin nachfolgend als die Befehlsamplitude Qb bezeichnet ist), bestimmt. Die Befehlsamplituden Qa und Qb entsprechen den Amplituden, die durch die Vibrationsbefehle (G165) des Maschinenbearbeitungsprogramms 82P spezifiziert sind. Wie die Überlagerungsachse 61B in Abhängigkeit der Befehlsamplituden Qa und Qb zu vibrieren ist, wird mit Bezug zu den 17 bis 24 beschrieben.
Im Folgenden werden vier Fälle mit Bezug zu den 17 bis 24 getrennt beschrieben: die Befehlsamplitude Qb und die Befehlsamplitude Qa sind gleich; die Befehlsamplitude Qb ist null; die Befehlsamplitude Qb ist größer als die Befehlsamplitude Qa und die Befehlsamplitude Qb ist kleiner als die Befehlsamplitude Qa. Es ist zu beachten, dass in den 17 bis 24 die Vibrationsrichtung des Werkzeugs 66B die Axialrichtung der Überlagerungsachse 61B ist. Die horizontale Achse in den Graphen, die in den 18, 20, 22 und 24 gezeigt sind, ist der Drehwinkel der Hauptachse 60, und eine Dauer T2 ist die Dauer, welche die Hauptachse 60 benötigt, um eine Umdrehung zu machen. Ferner gibt die vertikale Achse der Graphen, die in den 18, 20, 22 und 24 gezeigt sind, die Position des Werkzeugs 66B in der Z2-Achsenrichtung an, und die positive Richtung der vertikalen Achse entspricht der Vorschubrichtung des Werkstücks 70. Es ist zu beachten, dass die Vorschubrichtung des Werkstücks 70 die positive Richtung der Z2-Achse ist (positive Richtung der ZI-Achse). Daher führen die Werkzeuge 66A und 66B die Maschinenbearbeitung in der negativen Richtung der Z2-Achse (negative Richtung der Z1-Achse) fort.
17 ist ein Diagramm zum Erläutern eines ersten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform. 18 ist ein Diagramm, welches den ersten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 17 und 18 zeigen den Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse 61B, welcher durchgeführt wird, wenn die Befehlsamplitude Qb für die Überlagerungsachse 61B gleich der Befehlsamplitude Qa für die Referenzachse 62A ist (Qb=Qa).
Um eine Überlagerungssteuerung in einer Situation durchzuführen, wonach kein Bewegungsbefehl an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist und die Befehlsamplitude Qb gleich der Befehlsamplitude Qa ist (Befehlsamplitude Qb=Befehlsamplitude Qa), sollte der Spindelstock, welcher die Hauptachse 60 hält, in der Richtung der Referenzachse 62A vibriert werden, wobei der Werkzeughalter 65B für die Überlagerungsachse 61B feststehend ist. Hierdurch entsprechen die Bewegungspfade 51a bis 51c des Werkzeughalters 65B dem Vibrationsbetrieb der Referenzachse 62A, sodass die Überlagerungsachse 61B ein Vibrationsschneiden mit der gleichen Amplitude wie die Referenzachse 62A durchführen kann.
In 18 ist die Distanz, um welche sich der Werkzeughalter 65B pro Umdrehung der Hauptachse 60 bewegt, durch die Bewegungsdistanz V1 bezeichnet und die tatsächliche Amplitude des Werkzeughalters 65B ist durch die Amplitude Qb' bezeichnet. Die Bewegungsdistanz V1 entspricht der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters 65B. Die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters 65B ist die Bewegungsgeschwindigkeit zum Werkzeugvorschub und umfasst keine Bewegung, die aus einer Vibration resultiert. D. h., die Bewegungsdistanz V1 des Werkzeughalters 65B entspricht der Bewegungsgeschwindigkeit, welche durch den Bewegungsparameter spezifiziert ist. Je schneller die Bewegungsgeschwindigkeit, die durch den Bewegungsparameter spezifiziert ist, umso größer ist daher die Bewegungsdistanz V1. Die tatsächliche Amplitude Qb' entspricht der Befehlsamplitude Qb, welche durch den Vibrationsparameter spezifiziert ist.
19 ist ein Diagramm zum Erläutern eines zweiten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform. 20 ist ein Diagramm, welches den zweiten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 19 und 20 zeigen den Betrieb der Überlagerungsachse 61B, welcher durchgeführt wird, wenn die Befehlsamplitude Qb für die Überlagerungsachse 61B null ist.
Um eine Überlagerungssteuerung in einer Situation durchzuführen, wonach eine Befehlsamplitude Qb null ist (Befehlsamplitude Qb=0), sollte der Werkzeughalter 65B für die Überlagerungsachse 61B synchron mit der Vibration des Spindelstocks für die Referenzachse 62A vibriert werden. Hierdurch kann der Werkzeughalter 65B ein vibrationsfreies Schneiden durchführen. Mit anderen Worten, wenn der Werkzeughalter 65B für die Überlagerungsachse 61B bei der Überlagerungssteuerung auf die gleiche Weise vibriert wird wie der Spindelstock für die Referenzachse 62A, führen der Werkzeughalter 65B und das Werkstück 70 den gleichen Vibrationsbetrieb durch, wodurch das Werkzeug 66B an dem Werkzeughalter 65B ein vibrationsfreies Schneiden durchführen kann. Daher sind die Bewegungspfade 52a bis 52g des Werkzeughalters 65B Schneidpfade für den Werkzeughalter 65B zum Bewegen in der Vorschubrichtung des Werkstücks 70 ohne Vibration. In 20 ist die Distanz, um welche der Werkzeughalter 65B sich pro Umdrehung der Hauptachse 60 bewegt, durch die Bewegungsdistanz V0 bezeichnet. Die Bewegungsdistanz V0 entspricht der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters 65B.
21 ist ein Diagramm zum Erläutern eines dritten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform. 22 ist ein Diagramm, welches den dritten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die 21 und 22 zeigen den Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse 61B, welcher durchgeführt wird, wenn die Befehlsamplitude Qb für die Überlagerungsachse 61B größer als die Befehlsamplitude Qa für die Referenzachse 62A ist.
Um eine Überlagerungssteuerung in einer Situation durchzuführen, wonach die Befehlsamplitude Qb größer als die Befehlsamplitude Qa ist (Befehlsamplitude Qb > Befehlsamplitude Qa), sollte der Werkzeughalter 65B für die Überlagerungsachse 61B in der entgegengesetzten Phase zu der Vibration des Spindelstocks für die Referenzachse 62A vibriert werden. Hierdurch entsprechen die Bewegungspfade 53a und 53b des Werkzeughalters 65B dem Vibrationsbetrieb der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B, sodass die Überlagerungsachse 61B ein Vibrationsschneiden mit einer größeren Amplitude als die Referenzachse 62A durchführen kann. Es ist zu beachten, dass die tatsächliche Amplitude des Werkzeughalters 65B die Amplitude Qb', welche der Befehlsamplitude Qb entspricht, minus der Amplitude Qa', welche der Befehlsamplitude Qa entspricht, ist.
In 22 ist die Distanz, um welche der Werkzeughalter 65B pro Umdrehung der Hauptachse 60 bewegt wird, durch die Bewegungsdistanz V2 bezeichnet, und die tatsächliche Amplitude des Werkzeughalters 65B ist durch die Amplitude Qb' bezeichnet. Die Bewegungsdistanz V2 entspricht der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters 65B. D. h., die Bewegungsdistanz V2 des Werkzeughalters 65B entspricht der Bewegungsgeschwindigkeit, welche durch den Bewegungsparameter spezifiziert ist. Die tatsächliche Amplitude Qb' entspricht den Befehlsamplituden Qa und Qb, welche durch die Vibrationsparameter spezifiziert sind.
23 ist ein Diagramm zum Erläutern eines vierten Vibrationsbetriebs der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform. 24 ist ein Diagramm, welches den vierten Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse relativ zu der Referenzachse der Werkzeugmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 24 zeigt den Vibrationsbetrieb der Überlagerungsachse 61B, welcher durchgeführt wird, wenn die Befehlsamplitude Qb für die Überlagerungsachse 61B kleiner als die Befehlsamplitude Qa für die Referenzachse 62A ist.
Um eine Überlagerungssteuerung in einer Situation durchzuführen, wonach eine Befehlsamplitude Qb kleiner als die Befehlsamplitude Qa ist (Befehlsamplitude Qb < Befehlsamplitude Qa), sollte der Werkzeughalter 65B für die Überlagerungsachse 61B mit der gleichen Phase wie die Vibration des Spindelstocks für die Referenzachse 62A vibriert werden. Hierdurch entsprechen die Bewegungspfade 54a und 54c des Werkzeughalters 65B dem Vibrationsbetrieb der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B, sodass die Überlagerungsachse 61B ein Vibrationsschneiden mit einer kleineren Amplitude als die Referenzachse 62A durchführen kann. Die tatsächliche Amplitude des Werkzeughalters 65B ist die Amplitude Qa', welche der Befehlsamplitude Qa entspricht, minus der Amplitude Qb', welche der Befehlsamplitude Qb entspricht.
In 24 ist die Distanz, um welche der Werkzeughalter 65B pro Umdrehung der Hauptachse 60 bewegt wird, durch die Bewegungsdistanz V3 bezeichnet, und die tatsächliche Amplitude des Werkzeughalters 65B ist durch die Amplitude Qb' bezeichnet. Die Bewegungsdistanz V3 entspricht der tatsächlichen Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeughalters 65B. D. h., die Bewegungsdistanz V3 des Werkzeughalters 65B entspricht der Bewegungsgeschwindigkeit, die durch den Bewegungsparameter spezifiziert ist. Die tatsächliche Amplitude Qb' entspricht den Befehlsamplituden Qa und Qb, welche durch die Vibrationsparameter spezifiziert sind.
In der vorliegenden Ausführungsform berechnet das numerische Steuerungsgerät 1 basierend auf dem Zusammenhang zwischen den Befehlsamplituden Qa und Qb einen Vibrationsbefehl, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist, um die Überlagerungssteuerung durchzuführen. Hierdurch führt der Werkzeughalter 65B eine der in den 17 bis 20 gezeigten Befehlsbetriebe aus.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vibrationswellenform eine dreieckige Welle. Die Vibrationswellenform ist jedoch nicht auf eine dreieckige Welle begrenzt und kann eine Wellenform sein, welche von einer dreieckigen Welle verschieden ist, beispielsweise eine Sinuswelle, eine quadratische Welle, eine trapezförmige Welle oder eine Sägezahnwelle.
25 ist ein Diagramm, welches einen sinuswellenförmigen Vibrationsbefehl gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 25 zeigt ein Beispiel eines Vibrationsbefehls, welcher an die Überlagerungsachse 61B der Werkzeugmaschine 120 gerichtet ist. Sinuswellen, wie beispielsweise die Sinuswellen 41T' und 42T', sind Vibrationswellenformen, welche eine ideale Vibrationsform direkt spezifizieren können. Daher können Sinuswellen eine ideale Vibrationsform erzeugen, wenn Befehlen durch eine Rückkopplung ausreichend gefolgt wird. Die Vibrationswellenform der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform, welche später beschrieben wird, kann auch jede beliebige sein aus einer dreieckigen Welle, einer Sinuswelle, einer quadratischen Welle, einer trapezförmigen Welle oder einer Sägezahnwelle.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Vibrationsrate und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung eines der Verfahren (M2-1) bis (M2-3) berechnet und eingestellt. Ein an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl kann jedoch von einem an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehl subtrahiert werden und das Ergebnis der Subtraktion kann an die Überlagerungsachse 61B ausgegeben werden.
26 ist ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Einige Befehle des Maschinenbearbeitungsprogramms 82Q sind die gleichen wie die des Maschinenbearbeitungsprogramms 82P oder des Maschinenbearbeitungsprogramms 81, welches mit Bezug zu 3 der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Das Maschinenbearbeitungsprogramm 82Q wird verwendet, wenn das numerische Steuerungsgerät 1 die Werkzeugmaschine 120 steuert, ähnlich dem Maschinenbearbeitungsprogramm 82P. Das Maschinenbearbeitungsprogramm 82Q umfasst daher ein Maschinenbearbeitungsprogramm 821A für die Referenzachse 62A und ein Maschinenbearbeitungsprogramm 821B für die Überlagerungsachse 61B.
In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 821A gibt M3 S1 = 1000 an, dass der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, der an die Hauptachse 60 gerichtet ist, 1000 Umdrehungen ist. In einem Fall, in welchem das Maschinenbearbeitungsprogramm 82Q verwendet wird, subtrahiert die Vibrationsberechnungseinheit 22B des numerischen Steuerungsgeräts 1 die Wellenform des an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls von der Wellenform des an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehls und wendet das Ergebnis der Subtraktion auf den Vibrationsbefehl an, der an die Überlagerungsachse 61B gerichtet ist. Das numerische Steuerungsgerät 1 berechnet ferner eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit den Vibrationsraten der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B synchronisiert.
Als Nächstes wird eine Prozedur zum Betreiben der Überlagerungsachse 61B mit einem Befehl beschrieben, welche durch Subtrahieren einer Referenzvibrationswellenform von einer Überlagerungsvibrationswellenform erhalten wird. 27 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen dritten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 27 repräsentiert eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 120 durch das numerische Steuerungsgerät 1. Der dritte Steuerungsprozess der 27 ist ein Steuerungsprozess zum Betreiben der Überlagerungsachse 61B mit einem Befehl, welcher durch Subtrahieren der Wellenform eines an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls von der Wellenform eines an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehls erhalten wird.
Weil die Schritte S561 bis S562 in 27 die gleichen sind wie die Schritte S110 bis S120 in 4, wird auf deren Beschreibung verzichtet. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 sendet das Analyseergebnis, nämlich die Wellenform des an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehls und die Wellenform des an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls, an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet einen Befehl durch Subtrahieren der Wellenform des an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls von der Wellenform des an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehls. D. h., die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet (an die Referenzachse 62 gerichteter Vibrationsbefehl) - (an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl) (Schritt S563). Basierend auf dem Befehl der in Schritt S563 erhaltenen Vibrationswellenform und der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B dann eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit den Vibrationsraten der Referenzachse 62A und der Überlagerungsachse 61B synchronisieren kann (Schritt S564).
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass die Vibrationserzeugungseinheit 24A eine Referenzvibrationswellenform erzeugt und die Vibrationserzeugungseinheit 24B eine Überlagerungsvibrationswellenform erzeugt. Dann wird ein Prozess ausgeführt, der dem Schritt S170 der 4 gleich ist, sodass die Achsendatenausgabeeinheit 40 einen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl und Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 ausgibt (Schritt S565).
28 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Referenzachse gerichteten Vibrationsbefehls zeigt, welcher dem Maschinenbearbeitungsprogramm der 26 entspricht. 29 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Überlagerungsachse gerichteten Vibrationsbefehls zeigt, welcher dem Maschinenbearbeitungsprogramm der 26 entspricht. 30 ist ein Diagramm, welches die Wellenform des an die Überlagerungsachse gerichteten Vibrationsbefehls zeigt, welcher aus den Wellenformen der 28 und 29 berechnet wird. Die horizontale Achse der Graphen, die in den 28 und 29 gezeigt sind, ist der Drehwinkel der Hauptachse 60 und die Dauer T ist die Dauer, welche die Hauptachse 60 benötigt, um eine Umdrehung zu machen. Die vertikale Achse des in 28 gezeigten Graphen ist die Position der Referenzachse 62A in der Z1-Achsenrichtung, und die vertikale Achse der in den 29 und 30 gezeigten Graphen ist die Position der Überlagerungsachse 61B in der Z2-Achsenrichtung.
In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 821A hat die Referenzachse 62A eine Vibrationsrate von 2,5 und eine Amplitude von 0,2 mm. Wie in 28 gezeigt ist, gibt die Wellenform des an die Referenzachse 62A gerichteten Vibrationsbefehls daher an, dass die Vibrationsrate 2,5 ist und die Amplitude 0,2 mm ist.
In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 821B hat die Überlagerungsachse 61B eine Vibrationsrate von 4,5 und eine Amplitude von 0,3 mm. Wie in 29 gezeigt ist, gibt die Wellenform des an die Überlagerungsachse 61B gerichteten Vibrationsbefehls daher an, dass die Vibrationsrate 4,5 ist und die Amplitude 0,3 mm ist.
Die in 30 gezeigte Wellenform ist die Wellenform von (an die Referenzachse 62 gerichteter Vibrationsbefehl) - (an die Überlagerungsachse 61B gerichteter Vibrationsbefehl). D. h., die in 30 gezeigte Wellenform wird erhalten durch Subtrahieren der Wellenform mit einer Vibrationsrate von 4,5 und einer Amplitude von 0,3 mm von der Wellenform mit einer Vibrationsrate von 2,5 und einer Amplitude von 0,2 mm.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Drehmaschine mit einer Spindel und zwei Haltern eine Wirkung erreicht werden, die der der ersten Ausführungsform gleich ist. D. h., das numerische Steuerungsgerät 1 kann die Referenzachse 62A und die Überlagerungsachse 61B dazu veranlassen, ein gewünschtes niederfrequentes Vibrationsschneiden selbst dann auszuführen, wenn eine Überlagerungssteuerung durchgeführt wird.
Dritte Ausführungsform.
Als Nächstes wird mit Bezug zu den 31 bis 34 die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der dritten Ausführungsform werden eine Überlagerungssteuerung und ein niederfrequentes Vibrationsschneiden an einer Drehmaschine mit zwei Spindeln und einem Halter durchgeführt.
31 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration einer Werkzeugmaschine gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Gleich der 2 ist in 31 die horizontale Richtung auf dem Blatt der 31 die Z-Achsenrichtung und die vertikale Richtung auf dem Blatt der 31 ist die X-Achsenrichtung. In 31 gezeigte Komponenten, welche die gleichen Funktionen wie jene der in 2 gezeigten Werkzeugmaschine 110 der ersten Ausführungsform erreichen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf eine doppelte Beschreibung wird verzichtet. Das Maschinenbearbeitungsobjekt in der vorliegenden Ausführungsform sind Werkstücke 71 und 72.
Die Werkzeugmaschine 130 gemäß der dritten Ausführungsform ist eine Drehmaschine mit zwei Spindeln und einem Halter. Eine Drehmaschine mit zwei Spindeln und einem Halter ist eine Drehmaschine, welche mit zwei Hauptachsen und einem einzigen Werkzeughalter ausgestattet ist. Ein Beispiel der Werkzeugmaschine 130 ist eine Revolverdrehmaschine. In der Werkzeugmaschine 130 ist die Drehachse des Werkstücks 71, welche durch eine erste Spindel 76 bereitgestellt wird, eine erste Hauptachse 68, und die Drehachse des Werkstücks 72, welche durch eine zweite Spindel 77 bereitgestellt wird, ist eine zweite Hauptachse 69.
Die Werkzeugmaschine 130 umfasst einen Werkzeughalter 65C, und eine Referenzachse 63C ist an dem Werkzeughalter 65C bereitgestellt. Der Werkzeughalter 65C ist in der X1-Achsenrichtung und der Z1-Achsenrichtung bewegbar.
Das Werkstück 72 ist in der X2-Achsenrichtung und der Z2-Achsenrichtung bewegbar. Es ist zu beachten, dass, obwohl die positive Richtung der Z2-Achse der 31 zu der der in 2 gezeigten Z2-Achse entgegengesetzt ist, die Z2-Achse jede positive Richtung haben kann, die zu der Drehachse ausgerichtet ist. In der Werkzeugmaschine 130 ist die Z1-Achse die Referenzachse 63C und die Z2-Achse ist eine Überlagerungsachse 63D. Es ist zu beachten, dass in der Werkzeugmaschine 130 die erste Hauptachse 68 die Überlagerungsachse 63D sein kann, welche die Z2-Achse ist.
Der Werkzeughalter 65C ist ein schwenkbarer Werkzeughalter, der gleich dem Werkzeughalter 65A ist. Der Werkzeughalter 65C unterscheidet sich von dem Werkzeughalter 65A dadurch, dass der Werkzeughalter 65C zwei Werkzeuge 66C und 66D gleichzeitig verwenden kann. Das Werkzeug 66C schneidet das Werkstück 71, und das Werkzeug 66D schneidet das Werkstück 72.
In der Werkzeugmaschine 130 dreht die erste Spindel 76 das Werkstück 71 an der ersten Hauptachse 68, und die zweite Spindel 77 dreht das Werkstück 72 an der zweiten Hauptachse 69. In der Werkzeugmaschine 130 vibriert der Werkzeughalter 65C dann die Werkzeuge 66C und 66D in der Z1-Achsenrichtung, und das Werkstück 72 wird in der Z2-Achsenrichtung vibriert. Hierdurch führt das Werkzeug 66C an dem Werkstück 71 ein Vibrationsschneiden durch und das Werkzeug 66D führt an dem Werkstück 72 ein Vibrationsschneiden durch.
Vibrationsrahmenbedingungen für die Werkzeugmaschine 130 sind (L3-1) bis (L3-3) unten.

(L3-1) Die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeiten während des Vibrationsschneidens können für die Referenzachse 63C und Überlagerungsachse 63D verschieden sein. Jedoch müssen sowohl die Referenzachse 63C als auch die Überlagerungsachse 63D mit Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeiten arbeiten, welche mit der Vibrationsrate synchronisiert sind.
(L3-2) Die Vibrationsraten der Werkzeuge 66C und 66D pro Umdrehung der ersten Hauptachse 68 müssen für die Referenzachse 63C und Überlagerungsachse 63D gleich sein.
(L3-3) Die Vibrationsamplituden können für die Referenzachse 63C und Überlagerungsachse 63D unterschiedlich sein. Jedoch muss ein Befehl für die Vibration der Überlagerungsachse 63D unter Berücksichtigung der Vibration der Referenzachse 63C gemacht werden.

Der Grund, weshalb (L3-2) bestimmt, dass die Vibrationsraten für die Referenzachse 63C und die Überlagerungsachse 63D gleich sein müssen, ist, dass in der Werkzeugmaschine 130 die Vibration der Referenzachse 63C auf die Überlagerungsachse 63D übertragen wird, weil der Werkzeughalter 65C die zwei Werkzeuge 66C und 66D hält. Bei der Werkzeugmaschine 130 hat, wenn die Vibrationsraten für die Referenzachse 63C und die Überlagerungsachse 63D nicht gleich sind, die Vibration der Überlagerungsachse 63D keinen Verlauf mit gleichbleibender Gestalt, wie beispielsweise eine Sinuswelle oder eine dreieckige Welle.
Der Grund, weshalb (L3-3) bestimmt, dass der Befehl für die Vibration der Überlagerungsachse 63D unter Berücksichtigung der Vibration der Referenzachse 63C gemacht werden muss, ist, dass in der Werkzeugmaschine 130 die Vibration der Referenzachse 63C auf die Überlagerungsachse 63D übertragen wird, weil der Werkzeughalter 65C die zwei Werkzeuge 66C und 66D hält.
32 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Maschinenbearbeitungsprogramms zur Verwendung in dem numerischen Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Einige Befehle des Maschinenbearbeitungsprogramms 83 sind die gleichen wie die des Maschinenbearbeitungsprogramms 81, welches mit Bezug zu 3 der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Das Maschinenbearbeitungsprogramm 83 wird verwendet, wenn das numerische Steuerungsgerät 1 die Werkzeugmaschine 130 steuert. Daher umfasst das Maschinenbearbeitungsprogramm 83 ein Maschinenbearbeitungsprogramm 830C für die Referenzachse 63C und ein Maschinenbearbeitungsprogramm 830D für die Überlagerungsachse 63D.
G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830C ist ein Befehl, den Werkzeughalter 65C in der Z1-Achsenrichtung zu vibrieren, und G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830D ist ein Befehl, das Werkstück 72 in der Z2-Achsenrichtung zu vibrieren. In einem Fall, in welchem G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830C verwendet wird, werden die Werkzeuge 66C und 66D in der Z1-Achsenrichtung mit der Amplitude und Vibrationsrate vibriert, die durch G165 spezifiziert sind. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass die Werkzeuge 66C und 66D mit einer Amplitude von 0,2 mm und einer Vibrationsrate von 2,5 vibriert werden. In einem Fall, in welchem G165 in dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830D verwendet wird, wird das Werkstück 72 in der Z2-Achsenrichtung mit der Amplitude und Vibrationsrate vibriert, welche durch G165 spezifiziert sind. Das gezeigte Beispiel gibt an, dass das Werkstück 72 mit einer Amplitude von 0,3 mm und einer Vibrationsrate von 4,5 vibriert wird.
In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830C gibt M3 S1 =2000 an, dass der erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, der an die erste Hauptachse 68 gerichtet ist, 2000 Umdrehungen ist. In dem Maschinenbearbeitungsprogramm 830D gibt M3 S2= 1200 an, dass der zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl, der an die zweite Hauptachse 69 gerichtet ist, 1200 Umdrehungen ist. In der folgenden Beschreibung wird die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der ersten Hauptachse 68 als eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bezeichnet, und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Hauptachse 69 wird als eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bezeichnet.
In einem Fall, in welchem das Maschinenbearbeitungsprogramm 83 verwendet wird, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eines der folgenden Verfahren (M3-1) bis (M3-3), um eine Vibrationsrate und eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit zu berechnen, welche eine geänderte Vibrationsrate und eine geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit definieren. Hierdurch wird jede Achse durch die geänderte Vibrationsrate und die geänderte Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert.
(M3-1) Gleichsetzen der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D auf die Vibrationsrate der Referenzachse 63C.
In diesem Fall ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22B die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D von D=4,5 auf D=2,5, was die Vibrationsrate der Referenzachse 63C ist. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet aus D=2,5, was die Vibrationsrate der Referenzachse 63C ist, und S1=2000, was der an die erste Hauptachse 68 gerichtete Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ist, eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Überlagerungsachse 63D synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, ist die tatsächliche erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der ersten Hauptachse 68. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 2000 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, 1929 (Umdrehungen/min) sein.
Ferner berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B aus D=2,5, was als die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D eingestellt ist, und S2=1200, was der an die zweite Hauptachse 69 gerichtete Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ist, eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. Die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird, ist die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Hauptachse 69 für das tatsächliche Vibrationsschneiden. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22B eine, die der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird, 1227 (Umdrehungen/min) sein.
(M3-2) Gleichsetzen der Vibrationsrate der Referenzachse 63C auf die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D.
In diesem Fall ändert die Vibrationsberechnungseinheit 22A die Vibrationsrate der Referenzachse 63C von D=2,5 auf D=4,5, was die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D ist. Danach berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Verfahrens, welches (M2-2) gleich ist. Beispielsweise kann die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, 1875 (Umdrehungen/min) sein.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet aus D=2,5, was als die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D eingestellt ist, und S2=1200, was der Umdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ist, der an die zweite Hauptachse 69 gerichtet ist, eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung eines Verfahrens, welches (M2-3) gleich ist. Beispielsweise kann die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird, 1250 (Umdrehungen/min) sein.
(M3-3) Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D.
Der Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D kann entweder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A oder durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet werden. In der folgenden Beschreibung wird der Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet eine Durchschnittsrate, indem der Durchschnitt aus D=2,5 und D=4,5 genommen wird. D=2,5 ist die Vibrationsrate der Referenzachse 63C, und D=4,5 ist die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D. Die resultierende Durchschnittsrate ist 3,5. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A stellt das Berechnungsergebnis als die Vibrationsrate der Referenzachse 63C und als die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D ein.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet ferner eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der berechneten Durchschnittsrate von 3,5 synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22A eine, die der anfänglichen ersten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 2000 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, 1929 (Umdrehungen/min) sein.
Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der berechneten Durchschnittsrate von 3,5 synchronisieren kann. Die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung einer Information in dem numerischen Steuerungsgerät 1. In einem Fall, in welchem mehrere Möglichkeiten für die zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit verfügbar sind, verwendet die Vibrationsberechnungseinheit 22B eine, die der anfänglichen zweiten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit von 1200 (Umdrehungen/min) nahe ist. Beispielsweise kann die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird, 1205 (Umdrehungen/min) sein.
Als Nächstes wird eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 130 beschrieben. 33 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen ersten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. 33 repräsentiert eine Prozedur zum Steuern der Werkzeugmaschine 130 durch das numerische Steuerungsgerät 1. Der erste Steuerungsprozess der 33 ist ein Steuerungsprozess zum Gleichsetzen der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D auf die Vibrationsrate der Referenzachse 63C.
Weil die Schritte S610 bis S620 in 33 die gleichen sind wie die Schritte S110 bis S120 in 4, wird auf deren Beschreibung verzichtet. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 sendet das Analyseergebnis, wie beispielsweise Vibrationsparameter, an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B führen die Schritte S630 bis S640 unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens (M3-1) aus. D. h., die Vibrationsberechnungseinheit 22B setzt die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D gleich der Vibrationsrate der Referenzachse 63C (Schritt S630). Basierend auf der in Schritt S630 erhaltenen Vibrationsrate und der anfänglichen ersten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22A dann eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Überlagerungsachse 63D synchronisieren kann (Schritt S640).
Basierend auf der in Schritt S630 erhaltenen Vibrationsrate und der anfänglichen zweiten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit berechnet die Vibrationsberechnungseinheit 22B dann eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche sich mit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D synchronisieren kann (Schritt S650). Es ist zu beachten, dass die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Vibrationsrate der Referenzachse 63C und die Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses (M3-2) berechnen können.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, welcher dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass die Vibrationserzeugungseinheit 24A eine Referenzvibrationswellenform erzeugt und die Vibrationserzeugungseinheit 24B eine Überlagerungsvibrationswellenform erzeugt. Dann wird ein Prozess ausgeführt, welcher dem Schritt S170 der 4 gleich ist, sodass die Achsendatenausgabeeinheit 40 die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeiten und Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 ausgibt (Schritt S660).
Im Ergebnis wird der Vibrationsbetrieb der Z1-Achse in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Referenzachse 63C gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet und eingestellt wurde, wobei das Verfahren (M3-1) oder (M3-2) verwendet wurde. Die Drehung der ersten Hauptachse 68 wird in Abhängigkeit der ersten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird. Der Vibrationsbetrieb der Z2-Achse wird in Abhängigkeit der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63B gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet und eingestellt wird. Die Drehung der zweiten Hauptachse 69 wird in Abhängigkeit der zweiten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit gesteuert, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird.
Insbesondere dreht die erste Spindel 76 das Werkstück 71 mit der ersten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird, und der Werkzeughalter 65C vibriert die Werkzeuge 66C und 66D mit der Vibrationsrate, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet wird. Zudem dreht die zweite Spindel 77 das Werkstück 72 mit der zweiten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit, welche durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird, und das Werkstück 72 wird mit der Vibrationsrate vibriert, die durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet wird.
Es ist zu beachten, dass in Schritt S630 die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B den Durchschnitt der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses (M3-3) bilden können. Die Prozedur hierfür wird beschrieben.
34 ist ein Ablaufdiagramm, welches eine Prozedur für einen zweiten Steuerungsprozess durch das numerische Steuerungsgerät gemäß der dritten Ausführungsform zeigt. Der zweite Steuerungsprozess der 34 ist ein Steuerungsprozess, um die Überlagerungsachse 63D und die Referenzachse 63C auf den Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D und der Vibrationsrate der Referenzachse 63C einzustellen. Weil die Schritte S710 bis S720 in 43 die gleichen sind wie die Schritte S110 bis S120 in 4, wird auf deren Beschreibung verzichtet. Die Analyseverarbeitungseinheit 37 sendet das Analyseergebnis, wie beispielsweise Vibrationsparameter, an die Interpolationsverarbeitungseinheit 38.
Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B führen die Schritte S730 bis S740 unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses (M3-3) aus. D. h., die Vibrationsberechnungseinheit 22B berechnet eine Durchschnittsvibrationsrate, indem der Durchschnitt aus der Vibrationsrate der Referenzachse 63C und der Vibrationsrate der Überlagerungsachse 63D genommen wird (Schritt S730). Danach führen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B die Schritte S740 und S750 aus.
Schritt S740, welcher durch die Vibrationsberechnungseinheit 22A ausgeführt wird, ist dem Schritt S640 der 33 gleich. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet in Schritt S640 eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung der in Schritt S630 erhaltenen Vibrationsrate, wohingegen die Vibrationsberechnungseinheit 22A in Schritt S740 eine erste Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung der in Schritt S730 erhaltenen Durchschnittsvibrationsrate berechnet.
Schritt S750, welcher durch die Vibrationsberechnungseinheit 22B ausgeführt wird, ist dem Schritt S650 der 33 gleich. Die Vibrationsberechnungseinheit 22A berechnet in Schritt S650 eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung der in Schritt S630 erhaltenen Vibrationsrate, wohingegen die Vibrationsberechnungseinheit 22A in Schritt S750 eine zweite Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit unter Verwendung der in Schritt S730 erhaltenen Durchschnittsvibrationsrate berechnet.
Danach wird ein Prozess ausgeführt, der dem mit Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 4 beschriebenen Prozess gleich ist, sodass die Vibrationserzeugungseinheit 24A eine Referenzvibrationswellenform erzeugt und die Vibrationserzeugungseinheit 24B eine Überlagerungsvibrationswellenform erzeugt. Dann wird ein Prozess ausgeführt, welcher dem Schritt S170 der 4 gleich ist, sodass die Achsendatenausgabeeinheit 40 die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeiten und die Geschwindigkeitsbefehle an die Antriebseinheit 90 ausgibt (Schritt S760).
Unter Verwendung des Verfahrens (M3-3) werden hierdurch die ZI-Achse, die Z2-Achse, die erste Hauptachse 68 und die zweite Hauptachse 69 auf die gleiche Weise gesteuert, wie wenn das Verfahren (M3-1) oder (M3-2) verwendet würde.
In einigen Fällen kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 83 nur einen Vibrationsbefehl für die Referenzachse 63C enthalten, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Überlagerungsachse 63D gerichtet sind. Alternativ kann das Maschinenbearbeitungsprogramm 83 nur einen Vibrationsbefehl enthalten, der an die Überlagerungsachse 63D gerichtet ist, ohne Vibrationsbefehle zu enthalten, die an die Referenzachse 63C gerichtet sind. In diesen Fällen führt das numerische Steuerungsgerät 1 einen Prozess durch, welcher dem gleich ist, der mit Bezug zu 5 oder 6 der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
Es ist zu beachten, dass die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B alle der Prozesse (M3-1) bis (M3-3) in den Schritten S630 und S730 ausführen können. In diesem Fall wählen die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B aus den Berechnungsergebnissen von (M3-1) bis (M3-3) die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit mit einer kleinen Differenz zu der anfänglichen Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit aus.
Welches aus (M3-1) bis (M3-3) verwendet werden soll, kann in dem numerischen Steuerungsgerät 1 voreingestellt sein, oder der Nutzer kann auswählen, welches der (M3-1) bis (M3-3) verwendet werden soll. Die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B können (M3-1) oder (M3-2) in Abhängigkeit der Seite auswählen, welche einen G165-Befehl zuerst ausführt. D. h., in einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Referenzachse 63C ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M3-1) an, und, in einem Fall, in welchem ein G165-Befehl zuerst an der Überlagerungsachse 63D ausgeführt wird, wenden die Vibrationsberechnungseinheiten 22A und 22B (M3-2) an.
Wie oben beschrieben ist, kann gemäß der dritten Ausführungsform in einer Drehmaschine mit zwei Spindeln und einem Halter eine Wirkung erreicht werden, die der der ersten Ausführungsform gleich ist. D. h., das numerische Steuerungsgerät 1 kann die Referenzachse 63C und die Überlagerungsachse 63D dazu veranlassen, ein gewünschtes niederfrequentes Vibrationsschneiden selbst dann ausführen, wenn eine Überlagerungssteuerung durchgeführt wird.
Nun wird die Hardwarekonfiguration der Steuerungsberechnungseinheit 2 beschrieben, die in dem numerischen Steuerungsgerät 1 enthalten ist. 35 ist ein Diagramm, welches eine beispielhafte Hardwarekonfiguration der Steuerungsberechnungseinheit gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform zeigt.
Die Steuerungsberechnungseinheit 2 kann durch eine in 35 gezeigte Steuerungsschaltung 300 implementiert sein, d. h. durch einen Prozessor 301 und einen Speicher 302. Der Prozessor 301 ist beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, auch als zentrales Verarbeitungsgerät, Verarbeitungsgerät, Berechnungsgerät, Mikroprozessor, Mikrocomputer, Prozessor oder DSP bezeichnet) oder ein hochgradig integriertes System. Der Speicher 302 ist beispielsweise ein Direktzugriffsspeicher (RAM) oder ein nur lesbarer Speicher (ROM).
Die Steuerungsberechnungseinheit 2 wird durch den Prozessor 301 implementiert, welcher ein Programm liest und ausführt, welches in dem Speicher 302 gespeichert ist, um den Betrieb der Steuerungsberechnungseinheit 2 auszuführen. Man kann auch sagen, dass dieses Programm den Computer dazu veranlasst, die Prozedur oder das Verfahren für die Steuerungsberechnungseinheit 2 auszuführen. Der Speicher 302 wird auch als ein temporärer Speicher verwendet, wenn der Prozessor 301 diverse Prozesse ausführt.
Das von dem Prozessor 301 ausgeführte Programm kann ein Computerprogrammprodukt mit einem computerlesbaren nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium sein, welches eine Vielzahl von computerlesbaren Anweisungen zum Durchführen einer Datenverarbeitung umfasst. Das von dem Prozessor 301 ausgeführte Programm veranlasst den Computer dazu, die Datenverarbeitung mit der Vielzahl von Anweisungen auszuführen.
Alternativ kann die Steuerungsberechnungseinheit 2 durch dedizierte Hardware implementiert sein. Es ist zu beachten, dass einige der Funktionen der Steuerungsberechnungseinheit 2 durch dedizierte Hardware implementiert sein können und die anderen Funktionen durch Software oder Firmware implementiert sein können.
Der Implementierungsinhalt, der mit Bezug zu den 26 bis 30 der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, kann auf die erste Ausführungsform oder die dritte Ausführungsform angewendet werden.
Die Konfigurationen, die in den oben genannten Ausführungsformen beschrieben sind, geben Beispiele des Inhalts der vorliegenden Erfindung an. Die Konfigurationen können mit einer anderen wohlbekannten Technik kombiniert werden und einige der Konfigurationen können weggelassen oder geändert werden in einem Umfang, der nicht über den Inhalt der vorliegenden Erfindung hinausgeht.
Bezugszeichenliste

1: numerisches Steuerungsgerät;
2: Steuerungsberechnungseinheit;
3: Eingabeschnittstelleneinheit;
4: Anzeigeeinheit;
5: SPS-Schnittstelleneinheit;
11A, 11B: Vibrationsbefehlsanalyseeinheit;
21A: Referenzachseninterpolationseinheit;
21B: Überlagerungsachseninterpolationseinheit;
22A, 22B: Vibrationsberechnungseinheit;
23B: Differenzberechnungseinheit;
24A, 24B: Vibrationserzeugungseinheit;
25A, 25B: Vibrationsprüfeinheit;
26A, 26B: Bewegungswerterzeugungseinheit;
27: Kombinierungseinheit;
28: Überlagerungskombinierungseinheit;
34: Speichereinheit;
37: Analyseverarbeitungseinheit;
38: Interpolationsverarbeitungseinheit;
51a bis 51c, 52a bis 52g, 53a, 53b, 54a bis 54c: Bewegungspfad;
60: Hauptachse;
61A, 62A, 63C: Referenzachse;
61B, 63D: Überlagerungsachse;
65A, 65B, 65C: Werkzeughalter;
66A, 66B, 66C, 66D: Werkzeug;
68: erste Hauptachse;
69: zweite Hauptachse;
70 bis 72: Werkstück;
75, 76: erste Spindel;
77: zweite Spindel;
81, 82P, 82Q, 83: Maschinenbearbeitungsprogramm;
90: Antriebseinheit;
110, 120, 130: Werkzeugmaschine;
P1a, P1b, P2a, P2b: Befehlsamplitude;
P1c, P2c: Differenzamplitude.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5599523 [0004]

Claims

Numerisches Steuerungsgerät für eine Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine umfasst: eine erste Antriebsachse, welche ein erstes Werkzeug oder ein Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das erste Werkzeug einen ersten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt; und eine zweite Antriebsachse, welche ein zweites Werkzeug oder das Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das zweite Werkzeug einen zweiten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt, wobei das numerische Steuerungsgerät die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse so steuert, dass eine Bewegung der zweiten Antriebsachse einer Bewegung der ersten Antriebsachse überlagert ist, um dem zweiten Maschinenbearbeitungsprozess zu ermöglichen, relativ zu dem ersten Maschinenbearbeitungsprozess ausgeführt zu werden, wobei das numerische Steuerungsgerät umfasst: eine Steuerungsberechnungseinheit, welche als Reaktion auf einen Überlagerungssteuerungsbefehl, die Bewegung der zweiten Antriebsachse der Bewegung der ersten Antriebsachse zu überlagern, eine Steuerung der ersten Antriebsachse, der zweiten Antriebsachse und einer Hauptachse durchführt, indem eine erste Vibrationsrate und/oder eine zweite Vibrationsrate und/oder eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit basierend auf einem ersten Vibrationsbefehl, einem zweiten Vibrationsbefehl und einem Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl so geändert wird bzw. werden, dass die erste Vibrationsrate konstant bleibt und die zweite Vibrationsrate konstant bleibt, wobei die Hauptachse eine Drehachse des Maschinenbearbeitungsobjekts ist, wobei die erste Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der ersten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei die zweite Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der zweiten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei der erste Vibrationsbefehl ein Vibrieren der ersten Antriebsachse anweist, wobei der zweite Vibrationsbefehl ein Vibrieren der zweiten Antriebsachse anweist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl an die Hauptachse gerichtet ist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ein Befehl über die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit pro Zeiteinheit ist.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungsberechnungseinheit eine Amplitudenberechnungseinheit umfasst, welche eine dritte Amplitude basierend auf einer Differenz zwischen einer ersten Amplitude und einer zweiten Amplitude berechnet, wobei die dritte Amplitude zum Vibrieren der zweiten Antriebsachse dient, wobei die erste Amplitude in dem ersten Vibrationsbefehl enthalten ist und zum Vibrieren der ersten Antriebsachse dient, wobei die zweite Amplitude in dem zweiten Vibrationsbefehl enthalten ist und zum Vibrieren der zweiten Antriebsachse dient, und wobei die Steuerungsberechnungseinheit die zweite Antriebsachse veranlasst, mit der dritten Amplitude zu vibrieren.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei für den Fall, dass die Werkzeugmaschine, welche die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse umfasst, eine Drehmaschine ist, die mit einer einzigen Hauptachse und zwei Werkzeughaltern ausgestattet ist, wobei einer der zwei Werkzeughalter die erste Antriebsachse aufweist, wobei der andere der zwei Werkzeughalter die zweite Antriebsachse aufweist, die Steuerungsberechnungseinheit die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so ändert, dass entweder die erste Vibrationsrate oder die zweite Vibrationsrate konstant bleibt, und die andere der ersten und zweiten Vibrationsrate so ändert, dass die andere konstant bezüglich der geänderten Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit bleibt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei für den Fall, dass die Werkzeugmaschine, welche die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse umfasst, eine Drehmaschine ist, die mit einer einzigen Hauptachse und zwei Werkzeughaltern ausgestattet ist, wobei einer der zwei Werkzeughalter die erste Antriebsachse aufweist, wobei der andere der zwei Werkzeughalter die zweite Antriebsachse aufweist, die Steuerungsberechnungseinheit die erste Vibrationsrate und die zweite Vibrationsrate auf eine Durchschnittsrate aus der ersten Vibrationsrate und der zweiten Vibrationsrate ändert und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so ändert, dass die Durchschnittsrate pro Umdrehung der Hauptachse konstant bleibt.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei für den Fall, dass die Werkzeugmaschine, welche die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse umfasst, eine Drehmaschine ist, die mit einer einzigen Hauptachse und zwei Werkzeughaltern ausgestattet ist, wobei die Hauptachse die erste Antriebsachse definiert, wobei einer der zwei Werkzeughalter die zweite Antriebsachse aufweist, die Steuerungsberechnungseinheit die erste und zweite Vibrationsrate gleich macht durch Ändern der ersten Vibrationsrate auf die zweite Vibrationsrate oder Ändern der zweiten Vibrationsrate auf die erste Vibrationsrate oder Ändern der ersten und zweiten Vibrationsrate auf eine Durchschnittsrate aus der ersten Vibrationsrate und der zweiten Vibrationsrate und die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit so ändert, dass diese Raten pro Umdrehung der Hauptachse konstant bleiben.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei für den Fall, dass die Werkzeugmaschine, welche die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse umfasst, eine Drehmaschine ist, die mit einer ersten Hauptachse, einer zweiten Hauptachse und einem einzigen Werkzeughalter ausgestattet ist, wobei der Werkzeughalter die erste Antriebsachse aufweist, wobei die zweite Hauptachse die zweite Antriebsachse definiert, die Steuerungsberechnungseinheit die erste und zweite Vibrationsrate gleich macht durch Ändern der ersten Vibrationsrate auf die zweite Vibrationsrate oder Ändern der zweiten Vibrationsrate auf die erste Vibrationsrate oder Ändern der ersten und zweiten Vibrationsrate auf eine Durchschnittsrate aus der ersten Vibrationsrate und der zweiten Vibrationsrate, wobei die Steuerungsberechnungseinheit eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der ersten Hauptachse so ändert, dass diese Raten pro Umdrehung der ersten Hauptachse konstant bleiben, wobei die Steuerungsberechnungseinheit eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit der zweiten Hauptachse so ändert, dass diese Raten pro Umdrehung der zweiten Hauptachse konstant bleiben.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerungsberechnungseinheit die erste Antriebsachse in Abwesenheit des ersten Vibrationsbefehls unter Verwendung des zweiten Vibrationsbefehls steuert, und wobei die Steuerungsberechnungseinheit die zweite Antriebsachse in Abwesenheit des zweiten Vibrationsbefehls unter Verwendung des ersten Vibrationsbefehls steuert.
Numerisches Steuerungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei die Steuerungsberechnungseinheit umfasst: eine erste Vibrationsprüfeinheit, welche prüft, ob der zweite Vibrationsbefehl in dem Maschinenbearbeitungsprogramm vorhanden ist; und eine zweite Vibrationsprüfeinheit, welche prüft, ob der erste Vibrationsbefehl in dem Maschinenbearbeitungsprogramm vorhanden ist, wobei die Steuerungsberechnungseinheit die zweite Antriebsachse unter Verwendung des ersten Vibrationsbefehls steuert, wenn die erste Vibrationsprüfeinheit bestimmt, dass der zweite Vibrationsbefehl nicht vorliegt, und wobei die Steuerungsberechnungseinheit die erste Antriebsachse unter Verwendung des zweiten Vibrationsbefehls steuert, wenn die zweite Vibrationsprüfeinheit bestimmt, dass der erste Vibrationsbefehl nicht vorliegt.
Numerisches Steuerungsverfahren für eine Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine umfasst: eine erste Antriebsachse, welche ein erstes Werkzeug oder ein Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das erste Werkzeug einen ersten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt; und eine zweite Antriebsachse, welche ein zweites Werkzeug oder das Maschinenbearbeitungsobjekt bewegt, wobei das zweite Werkzeug einen zweiten Maschinenbearbeitungsprozess durchführt, wobei das numerische Steuerungsverfahren zum Steuern der ersten Antriebsachse und der zweiten Antriebsachse so dient, dass eine Bewegung der zweiten Antriebsachse einer Bewegung der ersten Antriebsachse überlagert ist, um dem zweiten Maschinenbearbeitungsprozess zu ermöglichen, relativ zu dem ersten Maschinenbearbeitungsprozess ausgeführt zu werden, wobei das numerische Steuerungsverfahren umfasst: als Reaktion auf einen Überlagerungssteuerungsbefehl, die Bewegung der zweiten Antriebsachse der Bewegung der ersten Antriebsachse zu überlagern, einen Steuerungsberechnungsschritt des Durchführens einer Steuerung der ersten Antriebsachse, der zweiten Antriebsachse und einer Hauptachse, indem eine erste Vibrationsrate und/oder eine zweite Vibrationsrate und/oder eine Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit basierend auf einem ersten Vibrationsbefehl, einem zweiten Vibrationsbefehl und einem Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl so geändert wird bzw. werden, dass die erste Vibrationsrate konstant bleibt und die zweite Vibrationsrate konstant bleibt, wobei die Hauptachse eine Drehachse des Maschinenbearbeitungsobjekts ist, wobei die erste Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der ersten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei die zweite Vibrationsrate die Anzahl von Vibrationen der zweiten Antriebsachse pro Umdrehung der Hauptachse ist, wobei der erste Vibrationsbefehl ein Vibrieren der ersten Antriebsachse anweist, wobei der zweite Vibrationsbefehl ein Vibrieren der zweiten Antriebsachse anweist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl an die Hauptachse gerichtet ist, wobei der Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeitsbefehl ein Befehl über die Hauptachsenumdrehungsgeschwindigkeit ist.