DE112021003632T5

DE112021003632T5 - Numerische Steuervorrichtung und Steuerverfahren

Info

Publication number: DE112021003632T5
Application number: DE112021003632.7T
Authority: DE
Inventors: Daisuke UENISHI; Tomohiro Oyamada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-05-11
Also published as: CN115812182A; JPWO2022009797A1; WO2022009797A1; US20230256554A1

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren vorzusehen, mit denen eine Lochausbildung mit einer hohen Geschwindigkeit und einer geringen Vibration durchgeführt werden kann. Die numerische Steuervorrichtung für das kontinuierliche Durchführen der Lochausbildung an vorbestimmten Intervallen in einem Werkstück unter Verwendung einer Werkzeugmaschine umfasst: eine Positionierungseinheit zum Bewegen eines Lochausbildungswerkzeugs der Werkzeugmaschine zu einer Lochausbildungsposition des Werkstücks und zum Positionieren des Lochausbildungswerkzeugs; eine Schneideinheit zum Schneiden des Werkstücks mittels des Lochausbildungswerkzeugs für das Ausbilden eines Lochs in dem Werkstück; eine Rückzugseinheit zum Zurückziehen des Lochausbildungswerkzeugs von dem Werkstück; und eine Programmausführeinheit zum Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks durch das sequentielle Ausführen einer Bewegungsachsenoperation unter Verwendung des gleichen Steuerschemas für die durch die Positionierungseinheit, die Schneideinheit und die Rückzugseinheit durchgeführte Verarbeitung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren.
STAND DER TECHNIK
Eine numerische Steuervorrichtung aus dem Stand der Technik für das Steuern einer Werkzeugmaschine oder von ähnlichem führt eine Bearbeitung usw. an einem Werkstück gemäß einem Bearbeitungsprogram durch (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1). Gemäß dem Patentdokument 1 weist ein Bearbeitungsprogramm eine Befehlsposition für eine Werkzeugspitze und einen Befehlswinkel für eine Werkzeughaltung an, und eine Bearbeitungsprogramm-Verarbeitungseinrichtung berechnet einen Korrekturreferenzpunkt basierend auf der Befehlsposition und dem Befehlswinkel, um die Befehlsposition der Werkzeugspitze zu der Position des Korrekturreferenzpunkts umzuschreiben.
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2019-70953
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Problemstellung der Erfindung
Eine derartige numerische Steuervorrichtung führt auch einen Bohrprozess an einem Werkstück gemäß einem Bearbeitungsprogramm durch. In vielen Fällen verwenden derartige Bearbeitungsprogramme für einen Bohrprozess eine Bearbeitungsmethode mit einem Festzyklus für das Bohren. Zum Beispiel werden in dem Festzyklus für ein Bohren ein G-Code wie etwa G81, eine Lochtiefe Z, eine Vorschubgeschwindigkeit F, ein Positionsrückzugshöhenpunkt R und ähnliches zuvor angewiesen, wobei eine Bohroperation an angewiesenen Positionen nur mittels eines Befehls in Bezug auf Positionierungsachsen wie etwa die X-Achse und die Y-Achse wiederholt werden kann. Ein derartiger Festzyklus wird jedoch angepasst, um eine Schnellvorschubsteuerung während des Positionierens und des Zurückziehens vom dem Boden des Lochs und eine Schneidvorschubsteuerung während des Schneidens eines Lochs während eines Bohrprozesses durchzuführen. Die Schnellvorschubsteuerung ist eine Funktion zum Beispiel für das Bewegen eines Werkzeugs mit einer maximalen Vorschubgeschwindigkeit, die in Abhängigkeit von der Werkzeugmaschine bestimmt wird, für das Überwachen der Ankunft des Werkzeugs an einer Befehlsposition, für das Bestätigen der Positionierung des Werkzeugs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs und dann für das Durchführen einer nächsten Operation.
Die Schneidvorschubsteuerung ist eine Funktion für das Bewegen des Werkzeugs zu einer Befehlsposition mit einer Befehlsvorschubgeschwindigkeit und zum Steuern einer Beschleunigung/Verlangsamung für eine folgende Operation. Der Festzyklus mit diesen Funktionen sorgt für eine Verbesserung der Effizienz des Bohrprozesses, kann jedoch die Bearbeitungseffizienz vermindern, wenn Löcher an kleinen Abständen zu schneiden sind und eine von einem Positionierungspunkt zu einem folgenden Positionierungspunkt zurückzulegende Positionierungsdistanz kurz ist. Obwohl in diesem Fall die Schnellvorschubsteuerung derart durchgeführt wird, dass die Positionierung durch das Bewegen eines Werkzeugs mit einer niedrigen Geschwindigkeit, die der kurzen Bewegungsdistanz entspricht und die Erzeugung von Fehlern unterdrückt, durchgeführt wird, kann sich die Bearbeitungszeit verlängern, weil die Ankunft des Werkzeugs an der Befehlsposition überwacht wird.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, kann eine Technik zum überlappenden Durchführen der Schnellvorschubsteuerung und der Schneidvorschubsteuerung verwendet werden. Die Schnellvorschubsteuerung und die Schneidvorschubsteuerung unterscheiden sich jedoch voneinander hinsichtlich der Servosteuerung an einem Servomotor und den Beschleunigungs-/Verlangsamungseinstellungen, wobei ein Wechseln zwischen diesen Einstellungen mit einer hohen Geschwindigkeit während der Operation vorgenommen wird. Deshalb wird eine Bewegung einer Bewegungswelle gestoppt, um sie in einen Standbyzustand zu versetzen und den Betrieb zu sichern oder die Ankunft an der Befehlsposition zu überwachen, wodurch eine glatte Bewegung verhindert wird und eine Vibration erzeugt wird. Außerdem weist die Schnellvorschubsteuerung, die für das Verbessern der Effizienz dient, eine größere Beschleunigung/Verlangsamung auf als die Schneidvorschubsteuerung und verursacht eine stärkere Vibration während der Positionierung insbesondere aufgrund eines Stopps der Bewegungswelle. Deshalb tritt eine Vibration in einer Schneide eines Werkzeugs, in einem Tisch und in einem Werkstück auf, wenn das Werkzeug vorgeschoben wird, und verursacht nachteilige Effekte wie etwa Bearbeitungsfehler und eine Verkürzung der Lebenszeit des Werkzeugs. Angesichts der oben beschriebenen Umstände besteht ein Bedarf für eine Technik, mit der ein Bohrprozess mit einer hohen Geschwindigkeit und einer geringen Vibration durchgeführt werden kann.
Problemlösung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine zum Durchführen eines Bohrprozesses für das kontinuierliche Schneiden von Löchern an vorbestimmten Abständen in einem Werkzeug veranlasst. Die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Positionierungseinheit, die konfiguriert ist zum Bewegen eines Bohrwerkzeugs der Werkzeugmaschine zu einer Bohrposition über einem Werkstück und zum Positionieren des Bohrwerkzeugs; eine Schneideinheit, die konfiguriert ist für das Veranlassen des Bohrwerkzeugs zum Schneiden eines Lochs in dem Werkstück; eine Rückzugseinheit, die konfiguriert ist zum Zurückziehen des Bohrwerkzeugs von dem Werkstück; und eine Programausführeinheit, die konfiguriert ist zum Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks, während eine Bewegungswelle in einem einzelnen Steuermodus sequentiell in durch die Positionierungseinheit, die Schneideinheit und die Rückzugseinheit durchführbaren Prozessen betrieben wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer numerischen Steuervorrichtung für das Veranlassen einer Werkzeugmaschine zum Durchführen eines Bohrprozesses für das kontinuierliche Schneiden von Löchern an vorbestimmten Abständen in einem Werkstück. Das Verfahren umfasst: Bewegen eines Bohrwerkzeugs der Werkzeugmaschine zu einer Bohrposition, und Positionieren des Bohrwerkzeugs; Veranlassen des Bohrwerkzeugs zum Schneiden eines Lochs in dem Werkstück; Zurückziehen des Bohrwerkzeugs von dem Werkstück; und Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks, während eine Bewegungswelle in einem einzelnen Steuermodus sequentiell in beim Positionieren, Schneiden und Zurückziehen durchführbaren Prozessen betrieben wird.
Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Durchführung eines Bohrprozesses mit einer hohen Geschwindigkeit und einer geringen Vibration.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Bearbeitungssystems zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Betriebsbeispiel eines Bohrprozesses zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Geschwindigkeit entlang einer X-Achse und eine Geschwindigkeit entlang einer Z-Achse in einem normalen Bohrprozess zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Geschwindigkeit entlang einer X-Achse und eine Geschwindigkeit entlang einer Z-Achse in einem Bohrprozess mit einem einzelnen Steuermodus zeigt.
5 zeigt ein Beispiel für eine Parametertabelle.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Wechseln von Steuermodi während des Bohrens zeigt, der gemäß einem durch eine numerische Steuervorrichtung 2 gelesenen Bearbeitungsprogramm durchgeführt wird.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird ein Beispiel für Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Bearbeitungssystems 1 zeigt. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Bearbeitungssystem 1 eine numerische Steuervorrichtung 2 und eine Werkzeugmaschine 3.
Die numerische Steuervorrichtung 2 steuert und veranlasst die Werkzeugmaschine 3 zum Durchführen einer vorbestimmten Bearbeitung usw. Die numerische Steuervorrichtung 2 enthält eine Steuereinheit 21. Die Steuereinheit 21 ist ein Prozessor wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und funktioniert als eine Positionierungseinheit 211, eine Schneideinheit 212, eine Rückzugseinheit 213, eine Programmausführeinheit 214 und eine Steuerschalteinheit 215 durch das Ausführen eines in einer Speichereinheit (nicht gezeigt) gespeicherten Programms.
Die Werkzeugmaschine 3 ist eine Einrichtung, die zum Beispiel eine vorbestimmte Bearbeitung wie etwa ein Schneiden und eine Werkzeugmessung unter der Steuerung der numerischen Steuervorrichtung 2 durchführt. 2 ist eine schematische Ansicht der Werkzeugmaschine 3.
Die Werkzeugmaschine 3 umfasst zum Beispiel einen Motor, der für das Bearbeiten eines Werkstücks W betrieben wird, eine Hauptwelle und eine Vorschubwelle, die an dem Motor angebracht sind, Hilfsmittel und Werkzeuge, die mit den Wellen assoziiert sind, und einen Tisch T, an dem das Werkstück W befestigt wird. Die Werkzeugmaschine 3 betreibt den Motor basierend auf einem von der numerischen Steuervorrichtung 2 ausgegebenen Betriebsbefehl, um die vorbestimmte Bearbeitung durchzuführen. Insbesondere führt die Werkzeugmaschine 3 einen Bohrprozess für ein kontinuierliches Schneiden von Löchern an vorbestimmten Abständen in dem Werkstück durch. Die Werkzeugmaschine 3 umfasst Bohrwerkzeuge 31 für den Bohrprozess.
Im Folgenden wird ein Betrieb des Bearbeitungssystems 1 beschrieben. Die Bohrwerkzeuge 31 sind von verschiedenen Typen und sind in Entsprechung zu verschiedenen Bearbeitungszwecken vorgesehen. Eine Bearbeitung der Bohrwerkzeuge 31 wird durchgeführt, während die Bohrwerkzeuge 31 an dedizierten Werkzeughaltern angebracht sind. Jedem Bohrwerkzeug 31 ist eine einzigartige Werkzeugnummer zugewiesen.
Die Positionierungseinheit 211 bewegt das Bohrwerkzeug 31 der Werkzeugmaschine 3 zu einer Bohrposition über dem Werkstück W und positioniert dadurch das Bohrwerkzeug 31. Die Schneideinheit 212 veranlasst das Schneidwerkzeug 31 zu einem Schneiden des Werkstücks W für das Ausbilden von Löchern in dem Werkstück W. Auf das Ausbilden des Lochs in dem Werkstück W folgend zieht die Rückzugseinheit 213 das Bohrwerkzeug 31 aus dem Loch in dem Werkstück W zurück.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Betriebsbeispiel des Bohrprozesses zeigt. Wie in 2 gezeigt, führt die Werkzeugmaschine 3 eine kontinuierliche Bearbeitung an dem Werkstück W durch das kontinuierliche Durchführen der folgenden Operation durch: Positionieren des Bohrwerkzeugs 31 in Bezug auf das Werkstück W; Schneiden des Werkstücks W mit dem Bohrwerkzeug 31; und Zurückziehen des Bohrwerkzeugs 31 von dem Werkstück W. Mit anderen Worten veranlasst die numerische Steuervorrichtung 2, dass die Werkzeugmaschine 3 das Werkstück W kontinuierlich mittels durch die Positionierungseinheit 211, die Schneideinheit 212 und die Rückzugseinheit 213 durchgeführter Prozesse bearbeitet.
Wie in 1 gezeigt, führt die Programmausführeinheit 214 ein Bearbeitungsprogramm für das Veranlassen der Werkzeugmaschine 3 zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks W mittels der durch die Positionierungseinheit 211, die Schneideinheit 212 und die Rückzugseinheit 213 durchgeführten Prozesse aus.
Herkömmlicherweise führt eine derartige numerische Steuervorrichtung 2 die Schnellvorschubsteuerung für das Positionieren eines Bohrwerkzeugs 31 in Bezug auf das Werkstück W und das Zurückziehen des Bohrwerkzeugs 31 von dem Werkstück W durch und weiterhin die Schneidvorschubsteuerung für das Schneiden des Werkstücks W durch. In der herkömmlichen repetitiven Operation (z.B. einem Festzyklus) für das Durchführen der Schnellvorschubsteuerung und der Schneidvorschubsteuerung machen die nachteiligen Effekte der hohen Beschleunigung/Verlangsamung der Schnellvorschubsteuerung und des Stoppens der Bewegungswelle für das Überwachen der Ankunft an der Befehlsposition das Auftreten einer starken Vibration während der Positionierung wahrscheinlich, wodurch die Qualität des Bohrprozesses beeinträchtigt wird.
Weiterhin unterscheiden sich die Schnellvorschubsteuerung und die Schneidvorschubsteuerung, die jeweils für verschiedene Zwecke durchgeführt werden, voneinander hinsichtlich der maximalen Vorschubgeschwindigkeit, des Geschwindigkeitssteuermodus und der Einstellungen für das Steuern des Servomotors und dadurch, ob die Ankunft an der Befehlsposition überwacht werden soll. Aus diesem Grund benötigt eine herkömmliche Werkzeugmaschine 3 Zeit für das Wechseln der Geschwindigkeitssteuermodi und der Einstellungen für das Steuern des Servomotors und muss die Wellenbewegung in einen Standbyzustand versetzen, um den Betrieb zu sichern. Die herkömmliche Werkzeugmaschine 3 kann also eine lange Zeit für das Abschließen eines Bohrprozesses benötigen.
Die numerische Steuervorrichtung 2 kann den Bohrprozess gemäß einem Makroprogramm durchführen, um das Positionieren, Schneiden und Zurückziehen mittels der Schneidvorschubsteuerung durchzuführen, anstatt die repetitive Operation (z.B. den Festzyklus) zu verwenden. Die Erstellung eines derartigen Makroprogramms erfordert eine Person mit Programmierungskenntnissen. Wenn die maximale Vorschubgeschwindigkeit der Schneidvorschubsteuerung niedrig ist, ist das Makroprogramm beschränkt auf die Verwendung in einer Bearbeitung, in der die Abstände zwischen Löchern ausreichend kurz sind, um ein Erreichen der maximalen Vorschubgeschwindigkeit zu verhindern.
Die numerische Steuervorrichtung 2 dieser Ausführungsform veranlasst, dass die Werkzeugmaschine 3 das Werkstück W kontinuierlich mittels der durch die Positionierungseinheit 211, die Schneideinheit 212, die Rückzugseinheit 213 und die Programmausführeinheit 214 durchgeführten Prozesse bearbeitet, und beseitigt die oben beschriebenen Nachteile aus dem Stand der Technik.
Das Bearbeitungsprogramm umfasst einen Festzyklus für das Steuern des Positionierens in Bezug auf das Werkstück W, das Schneiden des Werkstücks W und das Zurückziehen von dem Werkstück W mittels eines einzelnen Steuermodus für an der Werkzeugmaschine 3 vorgesehene Steuermodi. Die Steuermodi umfassen für die Schnellvorschubsteuerung und die Schneidvorschubsteuerung maximale Vorschubgeschwindigkeiten, Steuermodi und Einstellungen für eine Beschleunigung/Verlangsamung, Einstellungen für das Steuern eines Servomotors usw. Das Bearbeitungsprogramm wird durch die Schneidvorschubsteuerung gesteuert, in der eine Bewegungswelle nicht für das Überwachen der Ankunft an einer Befehlsposition gestoppt wird.
Für den Festzyklus setzt die Programmausführeinheit 214 eine Vorschubgeschwindigkeit für eine Positionierung in Bezug auf das Werkstück W und eine Vorschubgeschwindigkeit für ein Zurückziehen von dem Werkstück W auf einen vorbestimmten Einstellungswert. Der Einstellungswert kann ein fixer Wert, die maximale Vorschubgeschwindigkeit der Schneidvorschubsteuerung oder die maximale Vorschubgeschwindigkeit der Schnellvorschubsteuerung sein.
Wenn die zurückzulegende Positionierungsdistanz lang ist und ein Vergleich zwischen den Vorschubsteuermodi angibt, dass die maximale Vorschubgeschwindigkeit der Schneidvorschubsteuerung niedriger als diejenige der Schnellvorschubsteuerung ist, kann die Steuerschalteinheit 215 den Steuermodus für das Positionieren in Bezug auf das Werkstück W und das Zurückziehen von dem Werkstück W basierend auf der Positionierungsdistanz über dem Werkstück W zu der Schnellvorschubsteuerung schalten.
Insbesondere wird das Schalten der Steuermodi wie folgt durchgeführt. Die Gesamtpositionierungszeit wird aus einer für das Schalten von Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariablen, Vorschubgeschwindigkeiten, Servomotor-Steuermodi usw. der Schnellvorschubsteuerung und der Schneidvorschubsteuerung benötigten Schaltzeit und einer für das Positionieren benötigten Zeit berechnet. Wenn die über dem Werkstück W zurückzulegende Positionierungsdistanz gleich oder größer als eine vorbestimmte Distanz ist, wobei in diesem Fall die Gesamtpositionierungszeit unter der Schnellvorschubsteuerung kürzer als die Gesamtpositionierungszeit unter der Schneidvorschubsteuerung ist, schaltet die Steuerschalteinheit 215 die Vorschubsteuerung für die Positionierung in Bezug auf das Werkstück W zu der Schnellvorschubsteuerung. Die Steuerschalteinheit 215 schaltet dann die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable, die Vorschubgeschwindigkeit, den Servomotor-Steuermodus usw. für das Schneiden des Werkstücks W zu denjenigen der Schneidvorschubsteuerung. Es kann auch nur ein Teil davon geschaltet werden, wie etwa die maximale Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigungs-/Verlangsamungseinstellungen.
Wenn die über dem Werkstück W zurückzulegende Positionierungsdistanz kleiner als die vorbestimmte Distanz ist, schaltet die Steuerschalteinheit 215 die Vorschubsteuerung für die Positionierung in Bezug auf das Werkstück W zu der Schneidvorschubsteuerung.
Zum Beispiel kann die vorbestimmte Distanz derart sein, dass die für den gesamten Bohrprozess erforderliche Zeit, bei einem Durchführen der Positionierung in Bezug auf das Werkstück W durch die Schnellvorschubsteuerung im Vergleich zu einem Durchführen der Positionierung durch die Schneidvorschubsteuerung verkürzt werden kann.
Die Steuerschalteinheit 215 überwacht einen in dem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bewegungsbefehl für das Bohrwerkzeug 31 und schaltet die Schneidvorschubsteuerung zu der Schnellvorschubsteuerung, wenn die durch das Bohrwerkzeug 31 zurückzulegende Positionierungsdistanz größer als die vorbestimmte Distanz ist. Die Steuerschalteinheit 215 hält die Schneidvorschubsteuerung aufrecht, wenn die durch das Bohrwerkzeug 31 zurückzulegende Positionierungsdistanz gleich oder kleiner als die vorbestimmte Distanz ist.
Wenn also die über dem Werkstück W zurückzulegende Positionierungsdistanz gleich oder größer als die vorbestimmte Distanz ist, schaltet das Bearbeitungssystem 1 die maximale Vorschubgeschwindigkeit und die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable für die Positionierung in Bezug auf das Werkstück W zu einem Wert nahe der Beschleunigung/Verlangsamung der Schnellvorschubsteuerung, die die höchste Beschleunigung/Verlangsamung der Werkzeugmaschine 3 ist, um ein schnelleres Durchführen der Positionierung in Bezug auf das Werkstück W als in dem Fall, in dem die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable zu derjenigen der Schneidvorschubsteuerung gesetzt ist, zu ermöglichen.
Und weil keine Kontursteuerung für den Bohrprozess erforderlich ist, können die Einstellungswerte wie die anfängliche Einstellung der Beschleunigung/Verlangsamung, der maximalen Vorschubgeschwindigkeit usw. für die Verwendung bei der Schneidvorschubsteuerung gleich denjenigen der Schnellvorschubsteuerung sein. Im Gegensatz zu der Schnellvorschubsteuerung umfasst die Schneidvorschubsteuerung kein Überwachen der Ankunft an der Befehlsposition und stoppt dementsprechend die Bewegungswelle nicht, wodurch ein kontinuierlicher Betrieb mit der höchsten Beschleunigung/Verlangsamung der Werkzeugmaschine 3 ermöglicht wird.
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Geschwindigkeit entlang einer X-Achse und eine Geschwindigkeit entlang einer Z-Achse in einem normalen Bohrprozess zeigt. 4 ist eine schematische Ansicht, die eine Geschwindigkeit entlang einer X-Achse und eine Geschwindigkeit entlang einer Z-Achse in einem Bohrprozess durch einen einzelnen Steuermodus zeigt. In dem Beispiel von 3 wird eine Schnellvorschubsteuerung für eine Bewegung in der X-Achsenrichtung durchgeführt und wird eine Schneidvorschubsteuerung für eine Bewegung in der Z-Achsenrichtung durchgeführt. In dem Beispiel von 4 wird die Schneidvorschubsteuerung als der einzelne Steuermodus für die Bewegung in der X-Achsenrichtung und die Bewegung in der Z-Achsenrichtung durchgeführt. In dem Beispiel von 3 finden das Wechseln der Steuermodi und das Überwachen der Ankunft an der Befehlsposition auf die Positionierung in der X-Achsenrichtung folgend statt und verursachen eine Verzögerung des Starts der Bewegung in der Z-Achsenrichtung. Im Gegensatz dazu startet in der Schneidvorschubsteuerung von 4 die Bewegung in der Z-Achsenrichtung unmittelbar auf die Positionierung in der X-Achsenrichtung folgend, d.h. ohne eine Verzögerung.
Die numerische Steuervorrichtung 2 kann in der Form einer Parametertabelle wenigstens einen Vorschubsteuermodus, der eine vorgegebene maximale Vorschubgeschwindigkeit, eine vorgegebene Beschleunigung und eine vorgegebene Servosteuerung umfasst, in einer Speichereinheit (nicht gezeigt) der numerischen Steuervorrichtung 2 speichern. Die Steuerschalteinheit 215 kann die Steuerung für die Bewegungswelle unter Bezugnahme auf die Parametertabelle vor einem Start des Bohrprozesses schalten. Der oben beschriebene einzelne Steuermodus kann also mittels der Parametertabelle geschaltet werden, die wenigstens einen Vorschubsteuermodus speichert.
5 zeigt ein Beispiel der Parametertabelle. In der Parametertabelle von 5 umfasst der Vorschubsteuermodus eine Schnellvorschubsteuerung, eine Schneidvorschubsteuerung, eine Bohrsteuerung und eine Niedrigvibration-Bohrsteuerung. Die Parametertabelle spezifiziert Einstellungen der maximalen Vorschubgeschwindigkeit, der Beschleunigung und der Servosteuerung für jeden der Vorschubsteuermodi.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Schalten von Steuermodi während des Bohrens zeigt, der gemäß einem durch die numerische Steuervorrichtung 2 gelesenen Bearbeitungsprogramm durchgeführt wird.
In Schritt S1 startet die numerische Steuervorrichtung 2 das Lesen des Bearbeitungsprogramms. Die numerische Steuervorrichtung 2 bestimmt dann, ob ein Steuermodus in dem Bearbeitungsprogramm designiert wird oder nicht. Wenn der Steuermodus designiert wird (JA), schreitet der Prozess zu Schritt S2 fort. Wenn der Steuermodus nicht designiert wird (NEIN), schreitet der Prozess zu Schritt S3 fort.
In Schritt S2 nimmt die numerische Steuervorrichtung 2 auf eine Parametertabelle Bezug, wählt den in dem Bearbeitungsprogramm designierten Vorschubsteuermodus aus und schaltet einen aktuellen Steuermodus zu dem ausgewählten Vorschubsteuermodus.
In Schritt S3 schaltet die numerische Steuervorrichtung 2 einen aktuellen Steuermodus zu der Schneidvorschubsteuerung. In Schritt S4 liest die numerische Steuervorrichtung 2 eine Lochposition Pn (siehe zum Beispiel 2) aus dem Bearbeitungsprogramm.
In Schritt S5 bestimmt die numerische Steuervorrichtung 2, ob eine Bewegungszeit, während welcher sich das Bohrwerkzeug 31 bewegt, in der Schnellvorschubsteuerung kürzer als in dem aktuell gesetzten Steuermodus ist oder nicht. Wenn die Bewegungszeit kürzer als in der Schnellvorschubsteuerung ist (JA), schreitet der Prozess zu Schritt S6 fort. Wenn die Bewegungszeit in der Schnellvorschubsteuerung länger ist (NEIN), schreitet der Prozess zu Schritt S7 fort.
In Schritt S6 schaltet die numerische Steuervorrichtung 2 den aktuellen Steuermodus zu der Schnellvorschubsteuerung. In Schritt S7 führt die numerische Steuervorrichtung 2 eine Positionierung an der in Schritt S4 gelesenen Lochposition Pn durch.
In Schritt S8 bestimmt die numerische Steuervorrichtung 2, ob das Schalten des Steuermodus in Schritt S6 stattgefunden hat oder nicht. Wenn das Schalten der Steuermodi stattgefunden hat (JA), schreitet der Prozess zu Schritt S9 fort. Wenn das Schalten der Steuermodi nicht stattgefunden hat (NEIN), schreitet der Prozess zu Schritt S10 fort.
In Schritt S9 schaltet die numerische Steuervorrichtung 2 den aktuellen Steuermodus zu dem Steuermodus vor dem Schalten in Schritt S6 (zu dem ursprünglichen Steuermodus). In Schritt S10 positioniert die numerische Steuervorrichtung 2 das Bohrwerkzeug 31 an einem Positionierungsrückzugshöhenpunkt R.
In Schritt S11 veranlasst die numerische Steuervorrichtung 2, dass das Bohrwerkzeug 31 ein Schneiden bis zu einem Zielschneidtiefenpunkt Z durchführt. In Schritt S12 zieht die numerische Steuervorrichtung 2 das Bohrwerkzeug 31 zu dem Positionierungsrückzugshöhenpunkt R zurück.
In Schritt S13 bestimmt die numerische Steuervorrichtung 2, ob G80 (Endbefehl) in dem Bearbeitungsprogramm designiert wird oder nicht. Wenn der Endbefehl designiert wird (JA), wird der Prozess beendet. Wenn der Endbefehl nicht designiert wird (NEIN), schreitet der Prozess zu Schritt S14 fort.
In Schritt S14 liest die numerische Steuervorrichtung 2 eine Lochposition Pn+1 (siehe zum Beispiel 2) aus dem Bearbeitungsprogramm, wobei der Prozess dann zu Schritt S5 fortschreitet.
Wie weiter oben beschrieben, umfasst gemäß dieser Ausführungsform die numerische Steuervorrichtung 2: die Positionierungseinheit 211, die konfiguriert ist zum Bewegen des Bohrwerkzeugs 31 der Werkzeugmaschine 3 zu einer Bohrposition über dem Werkstück W und zum Positionieren des Bohrwerkzeugs 31; die Schneideinheit 212, die konfiguriert ist zum Veranlassen des Bohrwerkzeugs 31 zum Schneiden eines Lochs in dem Werkstück; die Rückzugseinheit 213, die konfiguriert ist zum Zurückziehen des Bohrwerkzeugs 31 von dem Werkstück W; und die Programmausführeinheit 214, die konfiguriert ist zum Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine 3 zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks W, während eine Bewegungswelle in einem einzelnen Steuermodus sequentiell in den durch die Positionierungseinheit 211, die Schneideinheit 212 und die Rückzugseinheit 213 durchführbaren Prozessen betrieben wird. Auf diese Weise kann die numerische Steuervorrichtung 2 den Bohrprozess mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einer geringen Vibration mittels des Bearbeitungsprogramms für eine kontinuierliche Bearbeitung des Werkstücks W durchführen.
Das Bearbeitungsprogramm enthält einen Festzyklus, der das Positionieren in Bezug auf das Werkstück W, das Schneiden des Werkstücks W und das Zurückziehen von dem Werkstück W durch die Schneidvorschubsteuerung der Werkzeugmaschine 3 steuert. Dank dieses Merkmals kann die numerische Steuervorrichtung 2 den Bohrprozess mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einer niedrigen Vibration unter Verwendung des Festzyklus durchführen, der das Positionieren in Bezug auf das Werkstück W, das Schneiden des Werkstücks W und das Zurückziehen von dem Werkstück W durch die Schneidzuführsteuerung der Werkzeugmaschine 3 durchführt.
Der einzelne Steuermodus umfasst die Schneidvorschubsteuerung oder die Schnellvorschubsteuerung. Auf diese Weise kann die numerische Steuervorrichtung 2 den Bohrprozess mit einer hohen Geschwindigkeit und mit einer niedrigen Vibration durch die Schneidvorschubsteuerung oder die Schnellvorschubsteuerung durchführen. Der einzelne Steuermodus kann mittels einer Parametertabelle, die wenigstens einen Vorschubsteuermodus speichert, geschaltet werden. Der einzelne Steuermodus umfasst einen Steuermodus, der verschieden von einem Steuermodus eines Betriebs ist, der die Werkzeugänderung in der Werkzeugmaschine 3 betrifft. Auf diese Weise kann die numerische Steuervorrichtung die Steuermodi entsprechend schalten.
Während des Festzyklus setzt die Programmausführeinheit 214 die Schneidvorschubsteuerung für das Positionieren in Bezug auf das Werkstück W und das Zurückziehen von dem Werkstück W auf einen vorbestimmten Einstellungswert. Auf diese Weise kann die numerische Steuervorrichtung 2 den Bohrprozess mit einer weiter erhöhten Geschwindigkeit durchführen, indem sie die Schneidvorschubsteuerung auf einen Wert in Entsprechung zu einer hohen Geschwindigkeit setzt, und kann die durch den Bohrprozess verursachte Vibration reduzieren, indem sie die Schneidvorschubsteuerung auf einen Wert in Entsprechung zu einer niedrigen Geschwindigkeit setzt.
Die Programmausführeinheit 214 kann eine Vielzahl von Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariablen für eine Verwendung in der Schneidvorschubsteuerung setzen. Die Steuerschalteinheit 215 kann ein Schalten zwischen der Vielzahl von Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariablen für das Positionieren in Bezug auf das Werkstück W und das Schneiden des Werkstücks W basierend auf einer Bearbeitungsdistanz für das Werkstück W durchführen. Wenn dabei die Bearbeitungsdistanz für das Werkstück W gleich oder größer als eine vorbestimmte Distanz ist, schaltet die numerische Steuervorrichtung 2 die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable für die Positionierung in Bezug auf das Werkstück W auf einen Wert nahe einer Beschleunigung/Verlangsamung des Schnellvorschubs, die die höchste Beschleunigung/Verlangsamung der Werkzeugmaschine 3 ist. Daraus resultiert, dass das Bearbeitungssystem 1 die Positionierung in Bezug auf das Werkstück W schneller durchführen kann als in einem Fall, in dem die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable zu derjenigen des Schneidvorschubs gesetzt ist.
Die Steuerschalteinheit 215 überwacht einen in dem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bewegungsbefehl für das Bohrwerkzeug 31 und schaltet die Schneidvorschubgeschwindigkeit zu der schnellen Vorschubgeschwindigkeit, wenn eine durch das Bohrwerkzeug 31 zurückzulegende Distanz eine vorbestimmte Distanz überschreitet. Dabei kann die numerische Steuervorrichtung 2 in geeigneter Weise ein Schalten zwischen dem Schneidvorschub und dem Schnellvorschub in Entsprechung zu der durch das Bohrwerkzeug 31 zurückzulegenden Distanz durchführen.
Weil keine Kontursteuerung für den Bohrprozess erforderlich ist, ermöglicht das Setzen der Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable für die Verwendung beim Steuern der Schneidvorschubgeschwindigkeit auf den gleichen Wert wie bei der Schnellvorschubsteuerung eine Bearbeitung in Hochgeschwindigkeit.
Bei einer Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugwechsler des Turmtyps ändert sich in einem Bewegungsbereich, in dem die Bewegung der Bewegungswelle für das Werkzeug den Turm betrifft, die Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable oder der Steuermodus in Abhängigkeit von dem Gewicht des an dem Turm angebrachten Werkzeugs oder dem Gesamtgewicht aller Werkzeuge. In diesem Fall wird ein Bohrprozess in einem Bewegungsbereich, der die Bewegung des Turms nicht betrifft, mit einer Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariable, die verschieden von derjenigen des Betriebs des Turms ist, oder durch einen anderen Steuermodus als demjenigen des Betriebs des Turms ist, durchgeführt, sodass eine Bearbeitung in Hochgeschwindigkeit auch mit einem Werkzeug mit einem schweren Werkzeuggewicht erzielt werden kann.
Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Dier für die Ausführungsformen beschriebenen Effekte sind einige der vorteilhaftesten Effekte der vorliegenden Erfindung, wobei die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht auf die hier beschriebenen Effekte beschränkt sind.
Bezugszeichenliste

1: Bearbeitungssystem
2: numerische Steuervorrichtung
3: Werkzeugmaschine
21: Steuereinheit
211: Positionierungseinheit
212: Schneideinheit
213: Rückzugseinheit
214: Programmausführeinheit
215: Steuerschalteinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 201970953 [0003]

Claims

Numerische Steuervorrichtung für das Veranlassen einer Werkzeugmaschine zum Durchführen eines Bohrprozesses für das kontinuierliche Schneiden von Löchern an vorbestimmten Abständen in einem Werkstück, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Positionierungseinheit, die konfiguriert ist zum Bewegen eines Bohrwerkzeugs der Werkzeugmaschine zu einer Bohrposition über einem Werkstück und zum Positionieren des Bohrwerkzeugs, eine Schneideinheit, die konfiguriert ist zum Veranlassen des Bohrwerkzeugs zu einem Schneiden eines Lochs in dem Werkstück, eine Rückzugseinheit, die konfiguriert ist zum Zurückziehen des Bohrwerkzeugs von dem Werkstück, und eine Programmausführeinheit, die konfiguriert ist zum Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine für ein kontinuierliches Bearbeiten des Werkstücks, während eine Bewegungswelle in einem einzelnen Steuermodus sequentiell in durch die Positionierungseinheit, die Schneideinheit und die Rückzugseinheit durchführbaren Prozessen betrieben wird.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bearbeitungsprogramm einen Festzyklus enthält, der das Positionieren in Bezug auf das Werkstück, das Schneiden des Werkstücks und das Zurückziehen von dem Werkstück durch den einzelnen Steuermodus der Werkzeugmaschine steuert.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der einzelne Steuermodus eine Schneidvorschubsteuerung oder eine Schnellvorschubsteuerung umfasst.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der einzelne Steuermodus mittels einer Parametertabelle, die wenigstens einen Vorschubsteuermodus speichert, geschaltet werden kann.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der einzelne Steuermodus einen anderen Steuermodus als den Steuermodus eines Betriebs, der einen Werkzeugwechsel in der Werkzeugmaschine betrifft, umfasst.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei während des Festzyklus die Programmausführeinheit eine Schneidvorschubgeschwindigkeit für das Positionieren in Bezug auf das Werkstück und das Zurückziehen von dem Werkstück auf einen vorbestimmten Einstellungswert setzt.
Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Programmausführeinheit eine Vielzahl von Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariablen für die Verwendung in dem einzelnen Steuermodus setzen kann, und wobei die Programmausführeinheit eine Vorschubsteuerung einschließlich der Vielzahl von Beschleunigungs-/Verlangsamungsvariablen für das Positionieren in Bezug auf das Werkstück zu einer Schnellvorschubsteuerung basierend auf einer über dem Werkstück zurückzulegenden Positionierungsdistanz schalten kann.
Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die weiterhin eine Steuerschalteinheit umfasst, die einen in dem Bearbeitungsprogramm enthaltenen Bewegungsbefehl für das Bohrwerkzeug überwacht und ein Schalten von einer Schneidvorschubsteuerung zu einer Schnellvorschubsteuerung durchführt, wenn die durch das Bohrwerkzeug zurückzulegende Positionierungsdistanz eine vorbestimmte Distanz überschreitet.
Verfahren zum Steuern einer numerischen Steuervorrichtung für das Veranlassen einer Werkzeugmaschine zum Durchführen eines Bohrprozesses für das kontinuierlichen Schneiden von Löchern an vorbestimmten Abständen in einem Werkstück, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen eines Bohrwerkzeugs der Werkzeugmaschine zu einer Bohrposition, und Positionieren des Bohrwerkzeugs, Veranlassen des Bohrwerkzeugs zum Schneiden eines Lochs in dem Werkstück, Zurückziehen des Bohrwerkzeugs von dem Werkstück, und Ausführen eines Bearbeitungsprogramms für das Veranlassen der Werkzeugmaschine zum kontinuierlichen Bearbeiten des Werkstücks, während eine Bewegungswelle in einem einzelnen Steuermodus sequentiell in für das Positionieren, Schneiden und Zurückziehen durchführbaren Prozessen betrieben wird.