DE112021004080T5

DE112021004080T5 - Numerische steuerungsvorrichtung zur kontrolle der relativen positionsbeziehung zwischen bearbeitungswerkzeug und werkstück

Info

Publication number: DE112021004080T5
Application number: DE112021004080.4T
Authority: DE
Inventors: Masashi Yasuda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-05-17
Also published as: CN116323048A; JPWO2022075178A1; WO2022075178A9; US20230359171A1; WO2022075178A1

Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung 100, die für eine Werkzeugmaschine verwendet wird und so konfiguriert ist, dass sie ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück in der gleichen Richtung auf jeweils parallelen Antriebswellen basierend auf einem Bearbeitungsprogramm bewegt und eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück während der Bewegung in der gleichen Richtung steuert, wobei mindestens einer der Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück ein Befehl ist, dessen Befehlswert sich willkürlich mit der verstrichenen Zeit ändert, umfasst: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110, die die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück aus dem Bearbeitungsprogramm erfasst; eine Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120, die basierend auf den Verfahrbefehlen Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten auf dem Bearbeitungswerkzeug und Werkstück-Verfahrbefehlsdaten auf dem Werkstück erzeugt; und eine Interpolationseinheit 130, die basierend auf den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten erzeugt und basierend auf den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten Werkstück-Interpolationsdaten erzeugt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung zur Steuerung einer relativen Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück.
[Hintergrund]
Da bei typischen Zerspanungsarbeiten ein Werkstück in Relativbewegung eines Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks geschnitten wird, entstehen Späne am Werkstück. Ein längerer Span kann ein zu bearbeitendes Werkstück beschädigen und die Bearbeitungsqualität des Werkstücks verschlechtern. Daher können Zerspanungsarbeiten durch Vibrationsschneiden erfolgen, das heißt Vibration eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks relativ zueinander, um einen Luftschnitt anzuwenden und dadurch einen Span fein zu schneiden, so dass der Span das Werkstück nicht beschädigt.
Beim Vibrationsschneiden verursacht die Vibration eines Bearbeitungswerkzeugs oder eines Werkstücks jedoch die Wiederholung einer leichten Hin- und Herbewegung, was aufgrund von Ölfilmmangel zu Reibung in einer Laufrille oder einem Wälzkörper führt, was zu einer kürzeren Lebensdauer einer Führung einer Werkzeugmaschine führen kann.
Daher wurden einige Werkzeugmaschinen und Kontrollmethoden vorgeschlagen, die Späne abtrennen und gleichzeitig Fressen vermeiden.
Als Beispiel für derartige Werkzeugmaschinen offenbart die Patentliteratur 1 eine Drehmaschine, die einen Spindelstock mit einer Spindel, die zum Greifen eines Werkstücks konfiguriert ist, eine Werkzeugauflage, die zum Halten eines Werkzeugs, das ein Werkstück schneidet, konfiguriert ist, eine erste Antriebseinheit, die zum Bewegen des Spindelstocks in Antriebsrichtungen einer vorbestimmten Orientierung konfiguriert ist, eine zweite Antriebseinheit, die zum Bewegen der Werkzeugauflage in den Antriebsrichtungen konfiguriert ist, und eine Steuereinheit umfasst, die konfiguriert ist, um zu bewirken, dass die relative Positionsbeziehung zwischen dem Spindelstock und der Werkzeugauflage in den Antriebsrichtungen während des relativen Schneidvorschubs des Spindelstocks und der Werkzeugauflage in den Antriebsrichtungen oszilliert, und die Steuereinheit abwechselnd eine erste Steuerung zum Bewegen des Spindelstocks und des Werkzeugträgers in der positiven Richtung der Antriebsrichtungen und eine zweite Steuerung zum Bewegen des Spindelstocks und des Werkzeugträgers in der negativen Richtung der Antriebsrichtungen während des oben genannten Schnittvorschubs durchführt und bewirkt, dass die relative Positionsbeziehung zwischen dem Spindelstock und dem Werkzeugträger in den Antriebsrichtungen oszilliert.
Mit dieser Drehmaschine kann ein Span geteilt werden, wenn die Bewegung durch die zweite Steuerung gestartet wird, nachdem die Bewegung durch die erste Steuerung endet.
Da der Spindelstock und die Werkzeugauflage gemeinsam in die positive Richtung der Antriebsrichtungen bewegt werden, breitet sich während der ersten Steuerung außerdem ein Schmieröl zwischen einer Laufbahnnut und einem Wälzkörper in einer im Spindelstock und in der Werkzeugauflage verwendeten Führung aus. Während der zweiten Steuerung, da der Spindelstock und die Werkzeugauflage zusammen in der negativen Richtung der Antriebsrichtungen bewegt werden, breitet sich das Schmieröl zwischen der Laufbahnnut und dem Wälzkörper in der Führung aus, die im Spindelstock und der Werkzeugauflage verwendet wird. Da bei beiden Steuerungen der Ölfilmmangel unterdrückt und die relative Positionsbeziehung zwischen Spindelstock und Werkzeugauflage in Antriebsrichtung oszilliert wird, ist zu erwarten, dass die Lebensdauer der Führung beim Zerspanen von Werkstücken verlängert werden kann.
[Zitierliste]
[Patentliteratur]
PTL 1: Japanische Patentanmeldung Laid-Open Nr. 2019-136852
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Bei der oben beschriebenen konventionellen Werkzeugmaschine wird das Abschneiden eines Spans, der beim Schneiden entsteht, nur dann durchgeführt, wenn ein Umkehrvorgang zur Umkehrung der Verfahrrichtung eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks durchgeführt wird. Wenn also eine Bearbeitung mit konstantem Vorschub durchgeführt wird, wird eine konstante Belastung auf einen Werkstückhalter, der zum Fixieren und Bewegen eines Werkstücks verwendet wird, und einen Bearbeitungswerkzeughalter, der zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs verwendet wird, bis zum Abschluss der Bearbeitung ausgeübt. Infolgedessen kommt es zu einer kontinuierlichen Akkumulation mechanischer Schäden im Werkstückhalter und im Halter des Bearbeitungswerkzeugs, was zu einer verminderten Bearbeitungspräzision oder einer verkürzten Lebensdauer der Werkzeugmaschine aufgrund von Verschleiß, Beschädigung oder Ähnlichem der Komponenten führen kann.
Aufgrund solcher Umstände besteht ein Bedarf an einer numerischen Steuervorrichtung, die eine auf einen Werkstückhalter und einen Halter eines Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung ausgeübte Belastung reduzieren kann.
[Lösung des Problems]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine numerische Steuervorrichtung bereitgestellt, die für eine Werkzeugmaschine verwendet wird und so konfiguriert ist, dass sie ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück basierend auf einem Bearbeitungsprogramm in der gleichen Richtung auf jeweils parallelen Antriebswellen bewegt und eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück während der Bewegung in der gleichen Richtung steuert, wobei mindestens einer der Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück ein Befehl ist, dessen Befehlswert sich willkürlich mit der verstrichenen Zeit ändert, und die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit, die die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück aus dem Bearbeitungsprogramm erfasst; eine Verfahrbefehlserzeugungseinheit, die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug und Werkstück-Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück basierend auf den Verfahrbefehlen erzeugt; und eine Interpolationseinheit, die Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten basierend auf den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten erzeugt und Werkstück-Interpolationsdaten basierend auf den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten erzeugt.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück auf jeweils parallelen Antriebswellen in die gleiche Richtung bewegt, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück wird während der Bewegung in die gleiche Richtung verändert, und dadurch kann eine Belastung, die auf einen Werkstückhalter und einen Bearbeitungswerkzeughalter während der Bearbeitung ausgeübt wird, reduziert werden.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen einer numerischen Steuervorrichtung und deren Peripheriegeräten gemäß einer ersten Ausführungsform, die ein repräsentatives Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, veranschaulicht.
[2] 2 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Verfahrrichtungen auf den jeweiligen Antriebswellen eines Bearbeitungswerkzeugs, das an einer Bearbeitungswerkzeugbühne befestigt ist, und eines Werkstücks, das an einer Werkstückbühne in der Werkzeugmaschine der ersten Ausführungsform befestigt ist.
[3] 3 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel des Vorgangs vom Beginn der Bearbeitung bis zum Ende der Bearbeitung zeigt, der durch die Steuerung in der numerischen Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform verursacht wird.
[4] 4 ist ein schematisches Schaubild, das ein Beispiel für den Vorgang vom Beginn der Bearbeitung bis zum Ende der Bearbeitung zeigt, der durch die Steuerung in einer numerischen Steuervorrichtung einer zweiten Ausführungsform verursacht wird.
[5] 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels von zeitlichen Änderungen der Verfahrgeschwindigkeiten, die Befehlswerte in jeweiligen konstanten Befehlskomponenten und variablen Befehlskomponenten sind, die von einer numerischen Steuervorrichtung einer dritten Ausführungsform erzeugt und für die Bewegung eines Werkstücks und eines Bearbeitungswerkzeugs verwendet werden.
[6] 6 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für zeitliche Änderungen der Verfahrgeschwindigkeiten, die Befehlswerte in entsprechenden Verfahrbefehlsdaten sind, die von der numerischen Steuervorrichtung der dritten Ausführungsform erzeugt und für die Bewegung des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs verwendet werden.
[7] 7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels von zeitlichen Änderungen in Verfahrbefehlsdaten, die für die Bewegung des Werkstücks und des Bearbeitungswerkzeugs gemäß einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform verwendet werden.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Ausführungsformen von numerischen Steuervorrichtungen, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß einem repräsentativen Beispiel der vorliegenden Erfindung steuern, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Beschreibung ein Vorgang zum Bewegen eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks „in die gleiche Richtung“ nicht nur den Fall einschließt, in dem sich sowohl das Bearbeitungswerkzeug als auch das Werkstück gleichzeitig bewegen, sondern auch den Fall, in dem entweder das Bearbeitungswerkzeug oder das Werkstück relativ zum anderen „anhält“. Das heißt, es ist definiert, dass „der Vorgang ein beliebiger Vorgang sein kann, solange sich die Verfahrrichtung entweder des Bearbeitungswerkzeugs oder des Werkstücks nicht umkehrt“.
<Erste Ausführungsform>
Zunächst wird die Zusammenfassung einer numerischen Steuervorrichtung, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß einer ersten Ausführungsform steuert, die ein repräsentatives Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Beziehung zwischen der numerischen Steuervorrichtung und ihren Peripheriegeräten gemäß der ersten Ausführungsform, die ein repräsentatives Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, umfasst eine numerische Steuervorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform beispielsweise eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110, die ein Bearbeitungsprogramm analysiert, eine Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120, die Verfahrbefehlsdaten erzeugt, und eine Interpolationseinheit 130, die mit einer ersten Interpolationseinheit 132 und einer zweiten Interpolationseinheit 134 versehen ist, die Interpolationsdaten erzeugen.
2 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels von Verfahrrichtungen auf entsprechenden Antriebswellen eines Bearbeitungswerkzeugs, das an einer Bearbeitungswerkzeugbühne befestigt ist, und eines Werkstücks, das an einer Werkstückbühne in der Werkzeugmaschine der ersten Ausführungsform befestigt ist. Wie in 2 dargestellt, umfasst eine Werkzeugmaschine 10 beispielsweise eine Bearbeitungswerkzeugbühne 12 und eine Werkstückbühne 14.
In der ersten Ausführungsform, die ein repräsentatives Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, bewegt die numerische Steuervorrichtung 100 basierend auf einem Bearbeitungsprogramm ein Bearbeitungswerkzeug P und ein Werkstück W in der gleichen Richtung auf jeweils parallelen Antriebswellen und ändert auch die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug P und dem Werkstück W während der Bewegung in der gleichen Richtung. Ferner ist die numerische Steuervorrichtung 100 mit der Werkzeugmaschine 10 oder einer externen Speichervorrichtung 20 verbunden, um über eine Kabel- oder Kommunikationsleitung oder dergleichen miteinander kommunizieren zu können.
Die numerische Steuervorrichtung 100 gibt über die Interpolationseinheit 130 verschiedene Steuerbefehle an die Werkzeugmaschine 10 aus. Ferner lädt die numerische Steuervorrichtung 100 ein Bearbeitungsprogramm, das den Steuerbetrieb der Werkzeugmaschine 10 beschreibt, von der externen Speichervorrichtung 20 herunter und aktualisiert das Bearbeitungsprogramm bei Bedarf.
In der ersten Ausführungsform kann die Werkzeugmaschine 10 eine beliebige Werkzeugmaschine sein, solange sie eine Struktur aufweist, die in der Lage ist, ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück parallel zu bewegen, und kann beispielsweise eine Drehmaschine oder dergleichen sein. Die Werkzeugmaschine 10 ist mit einer Bearbeitungswerkzeugbühne 12, an der ein Bearbeitungswerkzeug (siehe Bezugszeichen P in 2) befestigt ist, einer Werkstückbühne 14, an der ein Werkstück (siehe Bezugszeichen W in 2) befestigt ist, einer Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt), die die Bearbeitungswerkzeugbühne 12 antreibt, einer Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt), einer Werkstückbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt), die die Werkstückbühne 14 antreibt, und einer Werkstückbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt) bereitgestellt.
Wie in 2 dargestellt, ist das Bearbeitungswerkzeug P an der Bearbeitungswerkzeugbühne 12 befestigt und wird durch den Antrieb der Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) in einer Bearbeitungswerkzeug-Verfahrrichtung D1 parallel zur +Z-Achse entlang der Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt) bewegt. Ferner wird das Werkstück W an der Werkstückbühne 14 befestigt und in einer Werkstück-Verfahrrichtung D₂ parallel zur +Z-Achse entlang der Werkstückbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt) durch Antrieb der Werkstückbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) bewegt.
Dabei haben die Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt) der Bearbeitungswerkzeugbühne 12 und die Werkstückbühnen-Antriebswelle (nicht dargestellt) des Werkstücks W eine parallele Bewegungsbeziehung, und die Verfahrrichtung D1 des Bearbeitungswerkzeugs und die Verfahrrichtung D2 des Werkstücks sind dieselbe Richtung. Ferner umfasst ein Bearbeitungswerkzeug-Halter (nicht dargestellt) zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P die Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebseinheit 12 und die Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebswelle. Des Weiteren umfasst ein Werkstückhalter (nicht dargestellt) zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W die Werkstückbühne 14, die Werkstückbühnen-Antriebseinheit und die Werkstückbühnen-Antriebswelle.
Die Analyseeinheit 110 des Bearbeitungsprogramms erfasst Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W aus dem Bearbeitungsprogramm. Dabei sind die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W als Befehle definiert, von denen mindestens einer ein Befehl ist, dessen Befehlswert sich mit der verstrichenen Zeit beliebig ändert. Zu beachten ist, dass in der ersten Ausführungsform ein Fall, wobei ein konstanter Befehl, dessen Befehlswert für die verstrichene Zeit konstant ist, und ein variabler Befehl, dessen Befehlswert mit der verstrichenen Zeit variiert, einander überlagert werden, als ein Beispiel für den oben beschriebenen Verfahrbefehl beschrieben wird.
Ferner umfasst die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 eine Funktion zum Laden eines Blocks eines Bearbeitungsprogramms von der externen Speichervorrichtung 20 und zum Analysieren des Blocks, um zu bestimmen, welcher Steuerbefehl in dem Bearbeitungsprogramm eingeschlossen ist, sowie eine Funktion zum vorübergehenden Speichern und Abspeichern des geladenen Blocks des Bearbeitungsprogramms. Ferner erfasst die Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 Verfahrbefehle des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W (d.h. stetige Befehle und variable Befehle) aus einem Steuerbefehl des bestimmten Bearbeitungsprogramms.
Dabei kann das Bearbeitungsprogramm ein Programm sein, das einen relativen stetigen Befehl und einen relativen variablen Befehl für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W zusätzlich zu dem Fall der direkten Angabe von stetigen Befehlen und variablen Befehlen für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W angibt. In ähnlicher Weise wird eine Beziehung hergestellt, dass „ein relativer variabler Befehl des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W“ gleich einer Differenz zwischen „einem variablen Befehl für ein Bearbeitungswerkzeug“ und „einem variablen Befehl für ein Werkstück“ ist.
Die Verfahrbefehl-Erzeugungseinheit 120 erzeugt Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug P und Werkstück-Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück W basierend auf den stetigen Befehlen und den variablen Befehlen für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W, die von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 erfasst wurden.
Die Interpolationseinheit 130 erzeugt Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten basierend auf den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 erzeugt werden, und erzeugt Werkstück-Interpolationsdaten basierend auf den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten, die von der Verfahrbefehl-Erzeugungseinheit 120 erzeugt werden. Als ein Beispiel dafür werden in der ersten Interpolationseinheit 132 Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten, die durch Anwendung einer Interpolationsberechnung bei Interpolationszyklen (Steuerzyklen) auf Punkte auf einem angewiesenen Pfad des Bearbeitungswerkzeugs P, das an der Bearbeitungswerkzeugbühne 12 angebracht ist, die von den Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs vorgegeben werden, basierend auf den Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs, die von der Verfahrbefehl-Erzeugungseinheit 120 erzeugt werden, erhalten werden, erzeugt. Ferner werden in der zweiten Interpolationseinheit 134 Werkstückinterpolationsdaten, die durch Anwendung einer Interpolationsberechnung bei Interpolationszyklen (Steuerzyklen) auf Punkte auf einer angewiesenen Bahn des Werkstücks W, das an der Werkstückbühne 14 angebracht ist, die von den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten angewiesen wird, basierend auf den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten erzeugt, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 erzeugt werden.
3 ist eine schematische Seitenansicht, die ein Beispiel für die Steuerung einer relativen Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß der numerischen Steuervorrichtung der ersten Ausführungsform in Form einer Zeitserie zeigt. Hierin wird ein Fall, wobei eine Durchmesserreduzierungsbearbeitung, die die scheinbare Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs P während der Bearbeitung um eine Länge von L relativ zum Werkstück W ändert, vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t3, die gleichmäßig in gleiche Intervalle unterteilt ist, als ein Beispiel für eine repräsentative Schneidarbeit zur Steuerung einer relativen Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück dargestellt. In diesem Fall ist das Werkstück W um eine zur Z-Achse parallele Achse als Rotationsachse drehbar auf der Werkstückbühne 14 (nicht dargestellt) befestigt.
Bei dem in 3 dargestellten Vorgang wird in der numerischen Steuervorrichtung 100 ein Bearbeitungsprogramm, das den Steuerungsvorgang der Werkzeugmaschine 10 beschreibt und ein Befehl zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit während der Bearbeitung umfasst, von der externen Speichervorrichtung 20 heruntergeladen. In der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 werden dann aus dem oben genannten, von der numerischen Steuervorrichtung 100 heruntergeladenen Bearbeitungsprogramm stetige Befehle und variable Befehle bestimmt.
Anschließend werden in der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug P und Werkstück-Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück W basierend auf den konstanten Befehlen und den variablen Befehlen, die von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 erfasst wurden, erzeugt. Die obigen Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug und die obigen Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück schließen Befehle ein, die Bearbeitungswerkzeugbühne 12, an der das Bearbeitungswerkzeug P befestigt ist, und die Werkstückbühne 14, an der das Werkstück W befestigt ist, in der gleichen Richtung auf parallelen jeweiligen Antriebswellen zu bewegen und die scheinbare Vorschubgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W während der Bewegung in der gleichen Richtung zu ändern.
In der ersten Interpolationseinheit 132 der Interpolationseinheit 130 werden Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten basierend auf den Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug P erzeugt, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 erzeugt werden. Ferner werden in der zweiten Interpolationseinheit 134 der Interpolationseinheit 130 Werkstück-Interpolationsdaten basierend auf den Werkstück-Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück W erzeugt, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 erzeugt werden.
Die von der ersten Interpolationseinheit 132 erzeugten Interpolationsdaten für das Bearbeitungswerkzeug werden von der ersten Interpolationseinheit 132 an die Werkzeugmaschine 10 übertragen. Die an die Werkzeugmaschine 10 übertragenen Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten werden zur Antriebssteuerung der Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) verwendet. In der Bearbeitungswerkzeugbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) wird dann die Bearbeitungswerkzeugbühne 12 (nicht dargestellt), an der das Bearbeitungswerkzeug P befestigt ist, angetrieben.
Zum anderen werden die von der zweiten Interpolationseinheit 134 erzeugten Werkstück-Interpolationsdaten von der zweiten Interpolationseinheit 134 an die Werkzeugmaschine 10 übertragen. Die an die Werkzeugmaschine 10 übertragenen Werkstück-Interpolationsdaten werden zur Antriebssteuerung der Werkstückbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) verwendet. In der Werkstückbühnen-Antriebseinheit (nicht dargestellt) wird dann die Werkstückbühne 14 (nicht dargestellt), an der das Werkstück W befestigt ist, angetrieben.
Im Folgenden wird der Zustand des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W zu jedem Zeitpunkt von t0 bis t3 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Jede der Bearbeitungswerkzeugpositionen S_P0 bis S_P3 stellt die Bearbeitungswerkzeugposition P zu jedem Zeitpunkt dar. Jede der Werkstückpositionen S_W0 bis S_W3 stellt die Werkstückposition W zu jedem Zeitpunkt dar. Jeder der Verfahrwege des Bearbeitungswerkzeugs D_P1 bis D_P3 stellt eine Strecke dar, die das Bearbeitungswerkzeug P seit dem vorherigen Zeitpunkt zum oder nach dem Zeitpunkt t1 zurückgelegt hat. Jeder der Werkstück-Verfahrwege D_W1 bis D_W3 stellt eine Strecke dar, die das Werkstück W seit dem vorherigen Zeitpunkt zum oder nach dem Zeitpunkt t1 zurückgelegt hat.
Jede der Projektionsflächen F_P0 bis F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs P stellt eine Fläche dar, auf der die Spitze der (nicht abgebildeten) Bearbeitungskante des Bearbeitungswerkzeugs P zu jedem Zeitpunkt positioniert ist und die senkrecht zur Drehachse des Werkstücks W liegt. Jede der Projektionsflächen F_W0 bis F_W3 des Werkstücks stellt eine Fläche dar, die der (nicht abgebildeten) Bearbeitungskante des Bearbeitungswerkzeugs P zu jedem Zeitpunkt gegenüberliegt und die senkrecht zur Drehachse des Werkstücks W liegt.
Da alle Projektionsflächen F_P0 bis F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs und die Projektionsflächen F_W0 bis F_W3 des Werkstücks W Flächen sind, die senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks W stehen, sind alle Projektionsflächen F_P0 bis F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs und die Projektionsflächen F_W0 bis F_W3 des Werkstücks W Flächen, die parallel zueinander stehen. Ferner wird durch das Bearbeitungswerkzeug P ein scheinbarer Schnittvorschub auf das Werkstück W ausgeübt, wodurch jede der Reaktionskräfte E₁ bis E₃ von den Werkstückprojektionsflächen F_W0 bis F_W3 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeugprojektionsflächen F_P1 bis F_W3 des Bearbeitungswerkzeugs P wirkt.
Im Zustand zum Zeitpunkt t0 in 3 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P in der Bearbeitungswerkzeugposition S_P0. Andererseits befindet sich das Werkstück W an der Werkstückposition S_W0. Ferner stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P0 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W0 des Werkstücks W überein, und der Abstand zwischen ihnen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in Kontakt miteinander.
In einem Zustand zum Zeitpunkt t1 in 3 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Bearbeitungswerkzeugposition S_P1, nachdem es um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 bewegt wurde. Andererseits befindet sich das Werkstück W in der Werkstückposition S_W1, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W1 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt haben der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 und der Werkstück-Verfahrweg D_W1 ein Verhältnis von D_W1 > D_P1. Außerdem stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P1 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W1 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in einem eingeschnittenen Zustand in Kontakt miteinander.
Dabei befindet sich das Werkstück W zum Zeitpunkt t1 in einem Zustand, in dem das Bearbeitungswerkzeug P einen scheinbaren Schnittvorschub der Länge L₁ ausgeführt hat. Ferner ist die Länge L₁ die Differenz zwischen dem Verfahrweg D_P1 des Bearbeitungswerkzeugs und dem Verfahrweg D_W1 des Werkstücks, und die Beziehung L₁ = D_W1 - D_P1 ist erfüllt.
In einem Zustand zum Zeitpunkt t2 in 3 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Position S_P2, nachdem es um den Verfahrweg D_P2 bewegt wurde. Andererseits ist das Werkstück W an der Werkstückposition S_W2 positioniert, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W2 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P2 und der Werkstück-Verfahrweg D_W2 in einem Verhältnis von D_W2 > D_P2. Außerdem stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W2 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in einem eingeschnittenen Zustand in Kontakt miteinander.
Dabei befindet sich das Werkstück W zum Zeitpunkt t2 in einem Zustand, in dem ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₂ durch das Bearbeitungswerkzeug P ausgeführt wurde. Ferner ist die Länge L₂ die Differenz zwischen dem Verfahrweg D_P2 des Bearbeitungswerkzeugs und dem Verfahrweg D_W2 des Werkstücks, und die Beziehung L₂ = D_W2 - D_P2 ist erfüllt. Außerdem stehen die Länge L₂ und die Länge L1 des scheinbaren Schnittvorschubs, der zum Zeitpunkt t1 ausgeführt wird, in der Beziehung L₁ > L₂.
In einem Zustand zum Zeitpunkt t3 in 3 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Bearbeitungswerkzeugposition S_P3, nachdem es um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 bewegt wurde. Andererseits ist das Werkstück W an der Werkstückposition S_W3 positioniert, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W3 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 und der Werkstück-Verfahrweg D_W3 in einem Verhältnis von D_W3 > D_P3. Außerdem stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W3 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in einem eingeschnittenen Zustand in Kontakt miteinander.
Dabei befindet sich das Werkstück W zum Zeitpunkt t3 in einem Zustand, in dem ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₃ durch das Bearbeitungswerkzeug P ausgeführt wurde. Ferner ist die Länge L₃ die Differenz zwischen dem Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 und dem Werkstück-Verfahrweg D_W3, und die Beziehung L₃ = D_W3 - D_P3 ist erfüllt.
Andererseits stehen die Länge L, die Länge L₁, die Länge L2 und die Länge L₃ in der Beziehung L = L₁ + L₂ + L₃. Außerdem stehen die Länge L₃ und die Länge L₂ des scheinbaren Schnittvorschubs zum Zeitpunkt t2 in der Beziehung L₃ > L₂.
Im Folgenden wird der Betrieb des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W zum Zeitpunkt t0 und in jeder Periode zwischen t0 und t3, die von der numerischen Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Zum Zeitpunkt t0 wird das Bearbeitungswerkzeug P durch die von der numerischen Steuervorrichtung 100 vorgegebenen Verfahrdaten des Bearbeitungswerkzeugs in die Bearbeitungswerkzeugposition S_P0 bewegt. Ferner wird das Werkstück W durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 in die Werkstückposition S_W0 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt kann sich das Werkstück W bereits vor dem Zeitpunkt t0 in einem drehenden Zustand befinden, oder die Drehung kann ab dem Zeitpunkt t0 gestartet werden, wenn die Projektionsfläche F_P0 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstückprojektionsfläche F_W0 des Werkstücks W übereinstimmen.
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Bearbeitungswerkzeugposition S_P0 zur Bearbeitungswerkzeugposition S_P1 um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W0 zur Werkstückposition S_W1 um den Werkstück-Verfahrweg D_W1 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 und der Werkstück-Verfahrweg D_W1 die Beziehung D_W1 > D_P1 haben, ist eine relative Verfahrrichtung R₁ des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse. Dementsprechend wird durch das Bearbeitungswerkzeug P ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L1 auf das Werkstück W ausgeführt.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Position S_P1 des Bearbeitungswerkzeugs zur Position S_P2 des Bearbeitungswerkzeugs um den Verfahrweg D_P2 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W1 zur Werkstückposition S_W2 um den Werkstück-Verfahrweg D_W2 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P2 und der Werkstück-Verfahrweg D_W2 die Beziehung D_W2 > D_P2 haben, ist eine relative Verfahrrichtung R₂ des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse. Dementsprechend wird durch das Bearbeitungswerkzeug P ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L2 an dem Werkstück W ausgeführt.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Position S_P2 des Bearbeitungswerkzeugs zur Position S_P3 des Bearbeitungswerkzeugs um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W2 zur Werkstückposition S_W3 um den Werkstück-Verfahrweg D_W3 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Verfahrweg D_P4 des Bearbeitungswerkzeugs und der Verfahrweg D_W4 des Werkstücks die Beziehung D_W4 > D_P4 haben, ist eine relative Verfahrrichtung R₄ des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse. Dementsprechend wird durch das Bearbeitungswerkzeug P ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₃ an dem Werkstück W ausgeführt. Ferner wird der scheinbare Schnittvorschub der Länge L₃ zusätzlich zu der Länge L₁ und der Länge L₂ ausgeführt, und dadurch wird die Durchmesserreduzierungsbearbeitung der Länge L relativ zu dem Werkstück W abgeschlossen.
Als nächstes wird die Reaktionskraft E1 bis E3, die zu jedem Zeitpunkt von t0 bis t3 aufgrund des Betriebs des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W, das durch die numerische Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, auftritt, mit Bezug auf 3 beschrieben.
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Schnittvorschub der Länge L¹ durch das Bearbeitungswerkzeug P wird am Werkstück W ausgeführt. So wirkt während des scheinbaren Schnittvorschubs der Länge L₁ die Reaktionskraft E₁ von der Werkstückprojektionsfläche F_W1 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P1 des Bearbeitungswerkzeugs P.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Schnittvorschub der Länge L₂ durch das Bearbeitungswerkzeug P wird an dem Werkstück W ausgeführt. Somit wirkt während des scheinbaren Schnittvorschubs der Länge L2 die Reaktionskraft E₂ von der Werkstückprojektionsfläche F_W2 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeugprojektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Schnittvorschub der Länge L₃ durch das Bearbeitungswerkzeug P wird am Werkstück W ausgeführt. Somit wirkt während des scheinbaren Schnittvorschubs der Länge L₃ die Reaktionskraft E₃ von der Werkstückprojektionsfläche F_W3 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeugprojektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs P.
Bei der Zerspanungsarbeit gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt eine Vergrößerung der Schnittvorschublänge eines Bearbeitungswerkzeugs relativ zu einem Werkstück für eine vorbestimmte Zeitspanne zu einer Vergrößerung einer Belastung, die während der Bearbeitung von dem Bearbeitungswerkzeug auf das Werkstück ausgeübt wird, und daher stehen diese Schnittvorschublänge und diese Belastung in einem proportionalen Verhältnis. Außerdem wirkt die Reaktionskraft eines Werkstücks auf ein Bearbeitungswerkzeug entsprechend dem Gewicht der oben beschriebenen Last. Somit stehen die oben beschriebene Schnittvorschublänge eines Bearbeitungswerkzeugs relativ zu einem Werkstück für einen vorbestimmten Zeitraum und die oben beschriebene Reaktionskraft, die während der Bearbeitung vom Werkstück auf das Bearbeitungswerkzeug wirkt, in einem proportionalen Verhältnis.
Dementsprechend stehen die Länge L1 für den scheinbaren Schnittvorschub, den das Bearbeitungswerkzeug P vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 auf das Werkstück W ausübt, und die Länge L2 für den scheinbaren Schnittvorschub, den das Bearbeitungswerkzeug P vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 auf das Werkstück W ausübt, in einem Verhältnis von L₁ > L₂, und somit, die Reaktionskraft E1 von der Werkstückprojektionsfläche F_W1, die vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 auf die Projektionsfläche F_P1 des Bearbeitungswerkzeugs einwirkt, und die Reaktionskraft E₂ von der Werkstückprojektionsfläche F_W2, die vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 auf die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs einwirkt, in einem Verhältnis von E₁ > E₂ stehen.
Ferner stehen die Länge L₂ für den scheinbaren Schnittvorschub, den das Bearbeitungswerkzeug P vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 auf das Werkstück W ausübt, und die Länge L₃ für den scheinbaren Schnittvorschub, den das Bearbeitungswerkzeug P vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 auf das Werkstück W ausübt, in einem Verhältnis von L₃ > L₂, und daher, die Reaktionskraft E2 von der Werkstückprojektionsfläche F_W2, die vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 auf die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs einwirkt, und die Reaktionskraft E₃ von der Werkstückprojektionsfläche F_W3, die vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 auf die Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs einwirkt, in einem Verhältnis von E₃ > E₂ stehen.
Das heißt, die Reaktionskraft E₂ von der Werkstückprojektionsfläche F_W2, die von Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2 auf die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs wirkt, ist kleiner als die Reaktionskraft E₁ von der Werkstückprojektionsfläche F_W1, die von Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1 auf die Projektionsfläche FP1 des Bearbeitungswerkzeugs wirkt, und ist kleiner als die Reaktionskraft E₃ von der Werkstückprojektionsfläche F_W3, die von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3 auf die Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs wirkt. Somit kann bei dem scheinbaren Schnittvorschub der Länge L₂, der durch das Bearbeitungswerkzeug P an dem Werkstück W ausgeführt wird, die auf den Werkstückhalter, der zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W verwendet wird, und den Halter des Bearbeitungswerkzeugs, der zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P verwendet wird, ausgeübte Belastung in dem Zeitraum vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 stärker reduziert werden als in dem vorhergehenden Zeitraum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 und dem nachfolgenden Zeitraum vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3.
Wie oben beschrieben, ist es in der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück während der Bewegung in derselben Richtung zu ändern, indem ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück in derselben Richtung auf jeweils parallelen Antriebswellen bewegt werden und Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück als überlagerter stetiger Befehl und variabler Befehl erstellt werden. Dadurch kann die Belastung des Werkstückhalters und des Halters des Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung vorübergehend reduziert werden.
Da bei der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verfahrrichtung eines Bearbeitungswerkzeugs und die Verfahrrichtung eines Werkstücks während der Bearbeitung immer gleich sind, ist es ferner möglich, Schneidarbeiten durchzuführen, während sich ein Schmieröl in der Laufbahnnut oder dem Wälzkörper ausbreitet. Auf diese Weise lässt sich Reibung aufgrund von Ölmangel vermeiden.
Da eine Bearbeitungsserie keinen Umkehrvorgang, wie z. B. simulierte Vibration, umfasst, können häufige, auf die Antriebseinheit wirkende Stoßkräfte vermieden werden. Da kein Umkehrbetrieb eingeschlossen ist und somit die Verfahrmechanismen für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück nicht durch ein Umkehrspiel beeinträchtigt werden, kann eine Verringerung der Positioniergenauigkeit verhindert werden. Es ist zu beachten, dass die Steuerung der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug P und dem Werkstück W in der ersten Ausführungsform zwar über die jeweiligen Verfahrwege des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W erfolgt, dass aber auch die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W zur Durchführung der Steuerung verwendet werden kann.
Es ist zu beachten, dass die Kontrolle der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug P und dem Werkstück W in der ersten Ausführungsform zwar nur einmal durchgeführt wird, die Kontrolle aber auch mehrfach durchgeführt werden kann. Dadurch kann die Belastung des Werkstückhalters und des Halters des Bearbeitungswerkzeugs während der Bearbeitung reduziert werden, auch wenn die Länge des Schnittvorschubs oder dergleichen lang ist.
Ferner ist die Erzeugung der Interpolationsdaten für das Bearbeitungswerkzeug und der Interpolationsdaten für das Werkstück nicht auf die Durchführung durch die erste Interpolationseinheit 132 bzw. die zweite Interpolationseinheit 134 beschränkt, sondern kann zusammen durch die Interpolationseinheit 130 durchgeführt werden. Darüber hinaus kann, obwohl der Fall, wobei sowohl die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug P als auch für das Werkstück W variable Befehle haben, in der obigen ersten Ausführungsform als Beispiel dargestellt wurde, jeder der Verfahrbefehle nur den stetigen Befehl haben (das heißt, der variable Befehl kann Null sein).
<Zweite Ausführungsform>
Als nächstes wird die Zusammenfassung einer numerischen Steuervorrichtung, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der numerischen Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform jedes Element, das ein Merkmal aufweisen kann, das mit dem der ersten Ausführungsform identisch ist oder mit diesem übereinstimmt, mit demselben Verweis gekennzeichnet ist, und die doppelte Beschreibung desselben wird weggelassen.
In der numerischen Steuervorrichtung, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß der zweiten Ausführungsform steuert, wird die Steuerung zur Durchführung eines Vorgangs, so dass das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück voneinander getrennt werden, mindestens einmal während der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks in der gleichen Richtung durchgeführt.
4 ist eine schematische Seitenansicht, die in zeitlicher Abfolge ein Beispiel für das Abschneiden eines Spans in Übereinstimmung mit der Steuerung zur Durchführung eines Vorgangs derart, dass das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück einmal während der Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und des Werkstücks in der gleichen Richtung voneinander getrennt werden, gemäß der numerischen Steuervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Hierin wird ein Fall, wobei eine Durchmesserreduktionsbearbeitung der Länge L an dem Werkstück W vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t4 als repräsentative Schneidarbeit der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird, als Beispiel dargestellt. Ferner wird der Vorgang, bei dem das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W voneinander getrennt werden, durchgeführt, nachdem ein scheinbarer Schneidevorschub der Länge L₁ an dem Werkstück W durchgeführt wurde.
Bei dem in 4 dargestellten Vorgang wird in der numerischen Steuervorrichtung 100 ein Bearbeitungsprogramm, das einen Steuerungsvorgang der Werkzeugmaschine 10 beschreibt, der einen Befehl zur einmaligen Durchführung einer Spanabtrennung während der Bearbeitung umfasst, aus der externen Speichervorrichtung 20 heruntergeladen. In der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit 110 werden dann aus dem Bearbeitungsprogramm, das einen Befehl zur einmaligen Durchführung eines Vibrationsschneidens umfasst, stetige Befehle und variable Befehle erfasst.
Anschließend werden in der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug P und Werkstück-Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück W basierend auf den stetigen Befehlen und den variablen Befehlen, die von der Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit 110 erfasst wurden, erzeugt. Diese Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und die Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks schließen den Befehl ein, die Bühne des Bearbeitungswerkzeugs 12, an der das Bearbeitungswerkzeug P befestigt ist, und die Bühne des Werkstücks 14, an der das Werkstück W befestigt ist, in der gleichen Richtung jeweils auf parallelen Antriebswellen zu bewegen und einmal einen Vorgang durchzuführen, so dass das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W während der Bewegung in der gleichen Richtung voneinander getrennt werden.
Als nächstes wird der Zustand des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W zu jedem Zeitpunkt von t0 bis t4 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Jede der Bearbeitungswerkzeugpositionen S_P0 bis S_P4 stellt die Bearbeitungswerkzeugposition P zu jedem Zeitpunkt dar. Jede der Werkstückpositionen S_W0 bis S_W4 stellt die Werkstückposition W zu jedem Zeitpunkt dar. Jeder der Verfahrwege des Bearbeitungswerkzeugs D_P1 bis D_P4 stellt einen Weg dar, den das Bearbeitungswerkzeug P seit dem vorherigen Zeitpunkt zum oder nach dem Zeitpunkt t1 zurückgelegt hat. Jeder der Werkstück-Verfahrwege D_W1 bis D_W4 stellt einen Abstand dar, um den sich das Werkstück W seit dem vorherigen Zeitpunkt zum oder nach dem Zeitpunkt t1 bewegt hat.
Jede der Bearbeitungswerkzeug-Projektionsflächen F_P0 bis F_P4 stellt eine Fläche dar, auf der jeweils die Spitze der Bearbeitungskante (nicht abgebildet) des Bearbeitungswerkzeugs P positioniert ist und die senkrecht zur Drehachse des Werkstücks W steht. Jede der Werkstück-Projektionsflächen F_W0 bis F_W4 stellt eine Fläche dar, die jeweils der Bearbeitungskante (nicht abgebildet) des Bearbeitungswerkzeugs P gegenüberliegt und die senkrecht zur Drehachse des Werkstücks W steht. Da alle Projektionsflächen des Bearbeitungswerkzeugs F_P0 bis F_P4 und die Projektionsflächen des Werkstücks F_W0 bis F_W4 Flächen sind, die senkrecht zur Drehachse des Werkstücks W stehen, sind außerdem alle Projektionsflächen des Bearbeitungswerkzeugs F_P0 bis F_P4 und die Projektionsflächen des Werkstücks F_W0 bis F_W4 parallel zueinander.
Im Zustand zum Zeitpunkt t0 in 4 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P in der Bearbeitungswerkzeugposition S_P0. Andererseits befindet sich das Werkstück W an der Werkstückposition S_W0. Ferner stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P0 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W0 des Werkstücks W überein, und der Abstand zwischen ihnen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in Kontakt miteinander.
In einem Zustand zum Zeitpunkt t1 in 4 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Bearbeitungswerkzeugposition S_P1, nachdem es um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 bewegt wurde. Auf der anderen Seite ist das Werkstück W an der Werkstückposition S_W1 positioniert, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W1 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P1 und der Werkstück-Verfahrweg D_W1 in einem Verhältnis von D_W1 > D_P1. Außerdem stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P1 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W1 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in einem eingeschnittenen Zustand in Kontakt miteinander.
Dabei befindet sich das Werkstück W zum Zeitpunkt t1 in einem Zustand, in dem ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₁ durch das Bearbeitungswerkzeug P ausgeführt wurde. Ferner ist die Länge L₁ die Differenz zwischen dem Verfahrweg DP1 des Bearbeitungswerkzeugs und dem Verfahrweg D_W1 des Werkstücks, und die Beziehung L₁ = D_W1 - D_P1 ist erfüllt.
Zum Zeitpunkt t2 in 4 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Position S_P2, nachdem es um den Verfahrweg D_P2 bewegt wurde. Andererseits befindet sich das Werkstück W in der Werkstückposition S_W2, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W2 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P2 und der Werkstück-Verfahrweg D_W2 in einem Verhältnis von D_W2 < D_P2. Dementsprechend hat sich das Bearbeitungswerkzeug P vor das Werkstück W bewegt, und die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Projektionsfläche F_W2 des Werkstücks W haben eine Positionsbeziehung, die einen relativen Abstand R_d betrifft. Ferner ist der relative Abstand R_d eine Differenz zwischen dem Verfahrweg D_P2 des Bearbeitungswerkzeugs und dem Verfahrweg D_W2 des Werkstücks, und die Beziehung R_d = D_P2 - D_W2 ist erfüllt.
In einem Zustand zum Zeitpunkt t3 in 4 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P an der Bearbeitungswerkzeugposition S_P3, nachdem es um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 bewegt wurde. Andererseits ist das Werkstück W an der Werkstückposition S_W3 positioniert, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W3 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 und der Werkstück-Verfahrweg D_W3 in einem Verhältnis von D_W3 > D_P3 und D_P3 - D_W3 = R_d. Dementsprechend stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W3 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in Kontakt miteinander, ohne dass das Bearbeitungswerkzeug P in das Werkstück W schneidet.
Zum Zeitpunkt t4 in 4 befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P in der Position S_P4, nachdem es um den Verfahrweg D_P4 bewegt wurde. Andererseits ist das Werkstück W an der Werkstückposition S_W4 positioniert, nachdem es um den Werkstück-Verfahrweg D_W4 bewegt wurde.
Zu diesem Zeitpunkt sind der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P4 und der Werkstück-Verfahrweg D_W4 in einem Verhältnis von D_W4 > D_P4. Außerdem stimmen die Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche F_P4 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstück-Projektionsfläche F_W4 des Werkstücks W überein, und der Abstand dazwischen ist Null. Folglich sind das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in einem eingeschnittenen Zustand in Kontakt miteinander.
Dabei befindet sich das Werkstück W zum Zeitpunkt t4 in einem Zustand, in dem das Bearbeitungswerkzeug P einen scheinbaren Schnittvorschub der Länge L2 ausgeführt hat. Ferner ist die Länge L₂ die Differenz zwischen der Verfahrweg D_P4 des Bearbeitungswerkzeugs und der Verfahrweg D_W4 des Werkstücks, und die Beziehung L₂ = D_W4 - D_P4 ist erfüllt. Außerdem haben die Länge L, die Länge L₁ und die Länge L₂ die Beziehung L = L₁ + L₂.
Im Folgenden wird der Betrieb des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W zum Zeitpunkt t0 und in jeder Periode zwischen t0 und t4, die von der numerischen Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Zum Zeitpunkt t0 wird das Bearbeitungswerkzeug P durch die von der numerischen Steuervorrichtung 100 vorgegebenen Verfahrdaten des Bearbeitungswerkzeugs in die Bearbeitungswerkzeugposition S_P0 bewegt. Ferner wird das Werkstück W durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 in die Werkstückposition S_W0 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt kann sich das Werkstück W bereits vor dem Zeitpunkt t0 in einem drehenden Zustand befinden, oder die Drehung kann ab dem Zeitpunkt t0 gestartet werden, wenn die Projektionsfläche F_P0 des Bearbeitungswerkzeugs P und die Werkstückprojektionsfläche F_W0 des Werkstücks W übereinstimmen.
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Bearbeitungswerkzeugposition S_P0 zur Bearbeitungswerkzeugposition S_P1 um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg DP1 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W0 zur Werkstückposition S_W1 um den Werkstück-Verfahrweg D_W1 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Verfahrweg D_P1 des Bearbeitungswerkzeugs und der Verfahrweg D_W1 des Werkstücks die Beziehung D_W1 > D_P1 haben, ist die relative Verfahrrichtung R₁ des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₁ wird durch das Bearbeitungswerkzeug P an dem Werkstück W ausgeführt. Da der scheinbare Schnittvorschub ausgeführt wird, entsteht außerdem ein geschnittener Span C₁ von der Werkstückprojektionsfläche F_W1 des Werkstücks W.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Bearbeitungswerkzeugposition SP1 zur Bearbeitungswerkzeugposition S_P2 um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P2 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W1 zur Werkstückposition S_W2 um den Werkstück-Verfahrweg D_W2 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P2 und der Werkstück-Verfahrweg D_W2 sich auf D_W2 < D_P2 beziehen, ist die relative Verfahrrichtung R₂ des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der +Z-Achse, und der Vorschub in einer scheinbar trennenden Richtung um den relativen Abstand R_d vom Werkstück W wird am Bearbeitungswerkzeug P ausgeführt. Da der Vorschub in der scheinbar trennenden Richtung durchgeführt wird und das Bearbeitungswerkzeug P dadurch nicht in Kontakt mit dem Werkstück W ist, befinden sich der Werkstückhalter zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W und der Bearbeitungswerkzeughalter zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P in einem unbelasteten Zustand, und der Span C1 wird von der Werkstückprojektionsfläche F_W2 des Werkstücks W abgeschnitten.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Bearbeitungswerkzeugposition S_P2 um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W2 zur Werkstückposition S_W3 um den Werkstück-Verfahrweg D_W3 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P3 und der Werkstück-Verfahrweg D_W3 die Beziehung D_W3 > D_P3 haben, ist eine relative Verfahrrichtung R₃ des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Annäherungsvorschub um den relativen Abstand R_d wird am Werkstück W durch das Bearbeitungswerkzeug P bis zu einer Position ausgeführt, an der die Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs und die Projektionsfläche F_W3 des Werkstücks übereinstimmen. Da der scheinbare Annäherungsvorschub ausgeführt wird, ist das Bearbeitungswerkzeug P in Kontakt mit dem Werkstück W, ohne es zu schneiden.
Vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 wird das Bearbeitungswerkzeug P von der Bearbeitungswerkzeugposition S_P3 zur Bearbeitungswerkzeugposition S_P4 um den Bearbeitungswerkzeug-Verfahrweg D_P4 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt. Ferner wird das Werkstück W von der Werkstückposition S_W3 zur Werkstückposition S_W4 um den Werkstück-Verfahrweg D_W4 in einer Richtung entlang der +Z-Achse durch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten von der numerischen Steuervorrichtung 100 bewegt.
Da der Verfahrweg D_P4 des Bearbeitungswerkzeugs und der Verfahrweg D_W4 des Werkstücks sich auf D_W4 > D_P4 beziehen, ist eine relative Verfahrrichtung R₄ des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der - Z-Achse, und ein scheinbarer Schnittvorschub der Länge L₂ wird durch das Bearbeitungswerkzeug P am Werkstück W ausgeführt.
Nach Abschluss der Durchmesserreduzierungsbearbeitung der Länge L am Werkstück W wird das Bearbeitungswerkzeug P in Richtung der +Z-Achse bewegt, und das Bearbeitungswerkzeug P wird vom Werkstück W getrennt. Dementsprechend wird ein Span C₂, der an der Werkstückprojektion F_W4 des Werkstücks W entsteht, durch den scheinbaren Schnittvorschub der Länge L₂ abgeschnitten.
Als nächstes wird die Reaktionskraft E1, die vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 auftritt, und die Reaktionskraft E₄, die vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 auftritt, aufgrund des Betriebs des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W, das von der numerischen Steuervorrichtung 100 gesteuert wird, unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Schnittvorschub der Länge L₁ durch das Bearbeitungswerkzeug P wird an dem Werkstück W ausgeführt. Somit wirkt während des scheinbaren Schnittvorschubs der Länge L₁ die Reaktionskraft E1 von der Werkstückprojektionsfläche F_W1 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeugprojektionsfläche FP1 des Bearbeitungswerkzeugs P.
Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P relativ zum Werkstück W eine Richtung entlang der +Z-Achse, und am Werkstück W wird durch das Bearbeitungswerkzeug P ein scheinbarer Trennvorschub ausgeführt. Somit wird eine Relativbewegung des Bearbeitungswerkzeugs P zum Werkstück W von einer Position, in der die Werkstückprojektionsfläche F_W1 des Werkstücks W mit der Projektionsfläche F_P1 des Bearbeitungswerkzeugs P übereinstimmt, zu einer Position durchgeführt, in der die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P um den scheinbaren relativen Abstand R_d von der Werkstückprojektionsfläche F_W2 des Werkstücks W entfernt ist. Daher tritt in der Zeit von t1 bis t2 keine Reaktionskraft auf, die von der Werkstückprojektionsfläche F_W2 des Werkstücks W auf die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P wirkt.
Vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P in Bezug auf das Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse. Während dieser Zeitspanne erfolgt eine scheinbare Annäherung an das Werkstück W durch das Bearbeitungswerkzeug P von einer Position, in der die Projektionsfläche F_P2 des Bearbeitungswerkzeugs P um den relativen Abstand R_d von der Werkstückprojektionsfläche F_W2 des Werkstücks W entfernt ist, was durch den Zeitpunkt t2 angegeben wird, bis zu einer Position, in der die Projektionsfläche F_P3 des Bearbeitungswerkzeugs P mit der Werkstückprojektionsfläche F_W3 des Werkstücks W übereinstimmt, was durch den Zeitpunkt t3 angegeben wird. Da in diesem Abschnitt keine Zerspanung des Werkstücks W durch das Bearbeitungswerkzeug P erfolgt, wird daher keine Last (Reaktionskraft) vom Bearbeitungswerkzeug P auf das Werkstück W ausgeübt.
Vom Zeitpunkt t3 bis zum Zeitpunkt t4 ist die relative Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs P zum Werkstück W eine Richtung entlang der -Z-Achse, und der scheinbare Schnittvorschub der Länge L₂ wird durch das Bearbeitungswerkzeug P am Werkstück W ausgeführt. Während des scheinbaren Schnittvorschubs der Länge L₂ wirkt also die Reaktionskraft E4 von der Werkstückprojektionsfläche F_W4 des Werkstücks W auf die Bearbeitungswerkzeugprojektionsfläche F_P4 des Bearbeitungswerkzeugs P.
Da die Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs P (D_P1 bis D_P4) und die Bewegung des Werkstücks W (D_W1 bis D_W4) im Zeitraum vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t4 immer in dieselbe Richtung gehen, können sich der Werkstückhalter zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W und der Bearbeitungswerkzeughalter zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P im Zeitraum vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t3 jeweils in einem unbelasteten Zustand befinden und der Span C₁ abgetrennt werden, ohne dass ein Vibrationsschneiden durchgeführt werden muss.
Auf diese Weise wird basierend auf einem Bearbeitungsprogramm durch die numerische Steuervorrichtung 100 eine Bearbeitungssteuerung durchgeführt, bei der das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W in der gleichen Richtung auf parallelen jeweiligen Antriebswellen bewegt werden und einmal eine Operation durchgeführt wird, so dass das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W während der Bewegung in der gleichen Richtung voneinander getrennt werden.
Wie oben beschrieben, werden in der numerischen Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Befehlswerte der Verfahrbefehle für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück in geeigneter Weise angepasst, um einen Vorgang so durchzuführen, dass das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück vorübergehend voneinander getrennt werden, und dadurch können die auf den Werkstückhalter und den Bearbeitungswerkzeughalter während der Bearbeitung ausgeübten Belastungen vorübergehend auf Null gesetzt werden, was zusätzlich zu den in der ersten Ausführungsform erzielten vorteilhaften Effekten erreicht wird. Ferner kann ein Span abgeschnitten werden, während das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück auf parallelen Antriebswellen in die gleiche Richtung bewegt werden.
Es ist zu beachten, dass die Steuerung der relativen Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück in der zweiten Ausführungsform zwar einmal durchgeführt wird, die Steuerung aber auch mehrfach erfolgen kann. Dementsprechend ist es selbst bei Bearbeitungen, die bei einem Hub eine größere Spanlänge verursachen würden, möglich, den Span mehrfach abzuschneiden und so zuverlässiger zu verhindern, dass der Span das Werkstück beschädigt.
Obwohl der Fall, in dem sowohl die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug P als auch für das Werkstück W variable Befehle haben, auch in der zweiten Ausführungsform in der gleichen Weise wie im Fall der ersten Ausführungsform als Beispiel dargestellt wurde, kann jeder der Verfahrbefehle nur die stetigen Befehle haben (d.h. der variable Befehl kann Null sein).
< Dritte Ausführungsform>
Als nächstes wird die Zusammenfassung einer numerischen Steuervorrichtung, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert, unter Bezugnahme auf 5 bis 7 beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der numerischen Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform jedes Element, das ein Merkmal aufweisen kann, das mit dem der ersten und zweiten Ausführungsform identisch ist oder mit diesem übereinstimmt, mit demselben Verweis gekennzeichnet ist, und die doppelte Beschreibung desselben wird weggelassen.
In der numerischen Steuervorrichtung, die die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück gemäß der dritten Ausführungsform steuert, sind die variablen Befehle in den Verfahrbefehlsdaten für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück während der Zerspanungsarbeit von einer Art, die durch eine konstante periodische Oszillationswellenform ausgedrückt werden kann, und die jeweiligen Oszillationszyklen der Oszillationswellenformen für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück sind gleich, als ein Beispiel davon. Obwohl die Befehlswerte für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück in der ersten und zweiten Ausführungsform die jeweiligen Verfahrwege eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks darstellen, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Fall, wobei die Befehlswerte Geschwindigkeiten darstellen, als Beispiel dargestellt. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Befehlswerte beispielsweise Verfahrgeschwindigkeiten eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks darstellen, ist es möglich, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück zu steuern, indem eine Verfahrgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück verwendet wird.
In diesem Fall sind die Verfahrbefehle für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück, wie oben beschrieben, der überlagerte Dauerbefehl und der variable Befehl. Wenn also das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück in die gleiche Richtung bewegt werden, ist die relative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück auch dann kleiner, wenn die Phasen der beiden Verfahrbefehle gleich sind (d. h. die Phasendifferenz ist Null). Um die relative Positionsbeziehung zwischen einem Bearbeitungswerkzeug und einem Werkstück weitgehend zu ändern, ist es daher vorzuziehen, eine Phasendifferenz zwischen den jeweiligen variablen Befehlen in den Verfahrbefehlen für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück bereitzustellen. Dementsprechend ist in den spezifischen Beispielen in 5 und 6 ein Fall dargestellt, in dem die Phasendifferenz von Oszillationswellenformen, die variable Befehle für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück darstellen, 180 Grad beträgt.
5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels für die zeitlichen Veränderungen der jeweiligen Komponenten der stetigen Befehle und der Komponenten der variablen Befehle, die für die Bewegung eines Werkstücks und eines Bearbeitungswerkzeugs verwendet werden und von der numerischen Steuervorrichtung der dritten Ausführungsform erzeugt werden. In 5 stellt die horizontale Achse die Zeit (t) dar, und die vertikale Achse die Geschwindigkeit (V). 5 zeigt eine stetige Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs P und eine variable Befehlskomponente B_P des Bearbeitungswerkzeugs und eine stetige Befehlskomponente Aw des Werkstücks und eine variable Befehlskomponente Bw des Werkstücks W.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für zeitliche Änderungen der jeweiligen Verfahrbefehle für die Bewegung eines Werkstücks und eines Bearbeitungswerkzeugs zeigt, die von der numerischen Steuervorrichtung der dritten Ausführungsform erzeugt werden. In 6 stellt die horizontale Achse die Zeit (t) dar, und die vertikale Achse die Geschwindigkeit (V). Außerdem zeigt 6 die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs und die Verfahrbefehlsdaten CW des Werkstücks.
In der dritten Ausführungsform werden in der Bearbeitungsprogrammanalyseeinheit 110 die stetigen Befehle des Bearbeitungswerkzeugs A_P, die variablen Befehle für das Bearbeitungswerkzeug B_P, die stetigen Befehle A_W des Werkstücks und die variablen Befehle Bw des Werkstücks aus einem von der numerischen Steuervorrichtung 100 heruntergeladenen Bearbeitungsprogramm erfasst.
In der Einheit 120 zur Erzeugung von Verfahrbefehlen werden die stetige Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs und die variable Befehlskomponente B_P des Bearbeitungswerkzeugs, die von der Einheit 110 zur Analyse des Bearbeitungsprogramms erfasst wurden, einander überlagert, und dadurch werden die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs erzeugt. Ferner werden die stetige Werkstück-Befehlskomponente Aw und die variable Werkstück-Befehlskomponente Bw einander überlagert, wodurch die Werkstück-Verfahrbefehlsdaten Cw erzeugt werden.
Wie in 5 dargestellt, wird die stetige Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs als eine halbe Linie ausgedrückt, die sich bei einem vorbestimmten Wert auf der positiven Seite in Bezug auf die Geschwindigkeit (V) der vertikalen Achse in Bezug auf die Zeit (t) der horizontalen Achse fortsetzt, als Beispiel dafür. Ferner wird die variable Befehlskomponente B_P des Bearbeitungswerkzeugs als eine konstant periodische Schwingungswellenform mit einer Amplitude eines vorbestimmten Wertes in Bezug auf die Geschwindigkeit (V) der vertikalen Achse ausgedrückt, als ein Beispiel dafür.
Ferner werden die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs durch die stetige Befehlskomponente A_P und die variable Befehlskomponente B_P des Bearbeitungswerkzeugs erzeugt, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 überlagert werden, und werden als eine Oszillationswellenform ausgedrückt, wie in 6 dargestellt. Da in diesem Fall der Amplitudenwert der variablen Befehlskomponente B_P des Bearbeitungswerkzeugs kleiner ist als der Amplitudenwert der stetigen Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs, haben die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs, die sich aus der Überlagerung dieser Komponenten ergeben, zu jeder Zeit positive Befehle für die Verfahrgeschwindigkeit.
In ähnlicher Weise wird die stetige Befehlskomponente Aw des Werkstücks als eine Halblinie ausgedrückt, die sich bei einem vorbestimmten Wert auf der positiven Seite in Bezug auf die Geschwindigkeit (V) der vertikalen Achse in Bezug auf die Zeit (t) der horizontalen Achse fortsetzt, um ein Beispiel dafür zu nennen. Ferner wird die variable Befehlskomponente Bw des Werkstücks als eine konstant periodische Schwingungsform mit einer Amplitude eines vorbestimmten Wertes in Bezug auf die Geschwindigkeit (V) der vertikalen Achse ausgedrückt, als ein Beispiel dafür.
Ferner werden die Verfahrbefehlsdaten Cw durch die stetige Befehlskomponente Aw und die variable Befehlskomponente Bw erzeugt, die von der Verfahrbefehlserzeugungseinheit 120 überlagert werden, und werden als eine Oszillationswellenform ausgedrückt, wie in 6 dargestellt. In diesem Fall, da der Amplitudenwert der variablen Werkstückbefehlskomponente Bw kleiner als der Amplitudenwert der stetigen Befehlskomponente Aw des Werkstücks ist, haben die durch die Überlagerung dieser Komponenten erzeugten Verfahrbefehlsdaten Cw auch jederzeit positive Befehle für die Verfahrgeschwindigkeiten.
In der vorliegenden Ausführungsform haben die Befehle für die Geschwindigkeiten der stetigen Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs und der stetigen Befehlskomponente A_W des Werkstücks ein Verhältnis von A_W > A_P. Dementsprechend ist, wie in 5 dargestellt, die stetige Befehlskomponente Aw des Werkstücks in positiver Geschwindigkeitsrichtung (V) höher angeordnet und dargestellt als die stetige Befehlskomponente A_P des Bearbeitungswerkzeugs. Ohne die Überlagerung entsprechender variabler Befehle wird das Werkstück W also stetig mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt als das Bearbeitungswerkzeug P, d. h. das Bearbeitungswerkzeug P wird in einem Zustand bewegt, in dem immer ein scheinbarer Schnittvorschub auf das Werkstück W angewendet wird.
Als nächstes wird ein Beispiel für einen Steuerungsvorgang der relativen Positionsbeziehung eines Bearbeitungswerkzeugs und eines Werkstücks in Übereinstimmung mit Verfahrbefehlen für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück in der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Wie in 6 dargestellt, schließen in der vorliegenden Ausführungsform die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs und die Verfahrbefehlsdaten C_W des Werkstücks die variablen Befehlskomponenten ein, die eine Phasendifferenz zwischen ihnen aufweisen und somit in einer sich abwechselnd überschneidenden Weise ausgedrückt sind.
In 6 stehen zu dem Zeitpunkt, an dem sich die Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks mit den Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs schneiden (z. B. zu den Zeitpunkten t10, t12, t14), die Befehlswerte für die Geschwindigkeiten in den Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs und den Verfahrbefehlsdaten C_W des Werkstücks in der Beziehung C_W = C_P. Da die Verfahrbefehlsdaten C_W und die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs zu jedem Zeitpunkt gleich sind, ändern sich die relativen Positionen des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W nicht.
Andererseits haben in 6 während einer Periode T1, in der die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs C_P in der positiven Richtung der Geschwindigkeit (V) höher liegt (d.h. die obere Seite in 6) als die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks Cw, die Befehlswerte für die Geschwindigkeiten in den Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs C_P und den Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks C_W ein Verhältnis von C_P > C_W. Da das Bearbeitungswerkzeug P eine höhere Verfahrgeschwindigkeit als das Werkstück W hat, kann man davon ausgehen, dass sich das Bearbeitungswerkzeug P so bewegt, dass es sich während des Zeitraums T1 offenbar allmählich vom Werkstück W trennt.
Ferner ist in 6 während einer Periode T2, in der die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks in der positiven Richtung der Geschwindigkeit (V) höher liegt (d.h. auf der oberen Seite in 6) als die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten CP des Bearbeitungswerkzeugs, die Befehlswerte für Geschwindigkeiten in den Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs und den Verfahrbefehlsdaten C_W des Werkstücks in einem Verhältnis von C_W > C_P. Da das Werkstück W eine höhere Verfahrgeschwindigkeit als das Bearbeitungswerkzeug P hat, kann davon ausgegangen werden, dass sich das Bearbeitungswerkzeug P während des Zeitraums T2 scheinbar allmählich an das Werkstück W annähert (oder dass ein Schnittvorschub durchgeführt wird).
Nachfolgend wird der Zustand der Belastungen des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W während eines Zeitraums von t10 bis t14 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Zum Zeitpunkt t10 überschneiden sich die Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs mit den Verfahrbefehlsdaten C_W des Werkstücks, und die Befehlswerte beider Daten sind gleich. Somit ist der relative Unterschied in der Verfahrgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W gleich Null, und der Werkstückhalter zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W und der Bearbeitungswerkzeughalter zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P befinden sich in einem unbelasteten Zustand.
Von Zeitpunkt t10 bis t12 liegt die Schwingungsform der Verfahrbefehle C_P des Bearbeitungswerkzeugs in der positiven Richtung der Geschwindigkeit (V) höher als die Schwingungsform der Verfahrbefehle C_W des Werkstücks, und das Bearbeitungswerkzeug P bewegt sich mit einer höheren Befehlsgeschwindigkeit als das Werkstück W. Dementsprechend befindet sich das Bearbeitungswerkzeug P in einer vom Werkstück W entfernten Positionsbeziehung, und die vom Werkstück W auf das Bearbeitungswerkzeug P ausgeübte Reaktionskraft (Last) ist gleich Null (unbelasteter Zustand).
Zum Zeitpunkt t12 überschneiden sich die Verfahrbefehle des Bearbeitungswerkzeugs C_P mit den Verfahrbefehlen des Werkstücks C_W, und die Befehle der beiden Daten sind gleich. Somit ist der relative Unterschied in der Verfahrgeschwindigkeit für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück W gleich Null. Ferner stellt der Zeitpunkt t12 einen Zustand dar, in dem sich das Bearbeitungswerkzeug P in einer Positionsbeziehung befindet, die offensichtlich am weitesten vom Werkstück W entfernt ist, und der Werkstückhalter zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W und der Halter des Bearbeitungswerkzeugs zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P befinden sich noch in einem unbelasteten Zustand.
Vom Zeitpunkt t12 bis t14 liegt die Schwingungsform der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks Cw in der positiven Richtung der Geschwindigkeit (V) höher als die Schwingungsform der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs C_P, und das Werkstück W bewegt sich mit einer höheren Befehlsgeschwindigkeit als das Bearbeitungswerkzeug P. Dementsprechend bewegt sich das Bearbeitungswerkzeug P so, dass es sich scheinbar allmählich dem Werkstück W nähert, und zum in 6 dargestellten Übergangszeitpunkt tT kommt das Bearbeitungswerkzeug P mit dem Werkstück W in Kontakt. Dabei wird der Zeitpunkt tT als ein Zeitpunkt festgelegt, zu dem die Fläche eines Bereichs M₁ und die Fläche eines Bereichs M2 übereinstimmen, wobei die Fläche des Bereichs M₁ das Integral des Differenzwerts zwischen der Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs C_P und der Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks C_W für einen Zeitraum vom Zeitpunkt t10 bis t12 ist, wie in 6 dargestellt, und die Fläche des Bereichs M² das Integral desselben für einen Zeitraum vom Zeitpunkt t12 bis zum Übergangszeitpunkt tT ist. Das Bearbeitungswerkzeug P bewegt sich dann so, dass es zum und nach dem Übergangszeitpunkt tT offensichtlich in das Werkstück W schneidet, und die Reaktionskraft (Last) des Werkstücks W wirkt auf das Bearbeitungswerkzeug P.
Ferner ist zum Zeitpunkt t13 die Differenz U₁ zwischen dem Befehlswert in den Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks und dem Befehlswert in den Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs P am größten, und daher bewegt sich das Bearbeitungswerkzeug P mit dem langsamsten Befehlswert relativ zum Werkstück W, was bedeutet, dass der Befehlswert für den scheinbaren Schnittvorschub (d.h. die scheinbare Schnitttiefe) am größten ist. Somit ist auch die Reaktionskraft (Last) des Werkstücks W auf das Bearbeitungswerkzeug P am größten.
Zum Zeitpunkt t14 schneiden die Verfahrbefehle C_P des Bearbeitungswerkzeugs wie zum Zeitpunkt t10 die Verfahrbefehle Cw des Werkstücks, und die relative Differenz der Verfahrgeschwindigkeit des Bearbeitungswerkzeugs P und des Werkstücks W ist Null. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich der Werkstückhalter zum Fixieren und Bewegen des Werkstücks W und der Bearbeitungswerkzeughalter zum Fixieren und Bewegen des Bearbeitungswerkzeugs P in einem unbelasteten Zustand.
Auf diese Weise werden die Verfahrbefehlsdaten für das Bearbeitungswerkzeug C_P und die Verfahrbefehlsdaten für das Werkstück C_W als konstant periodische Schwingungswellenformen bereitgestellt, und dadurch wird der in 6 dargestellte Vorgang zur Steuerung der Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug P und dem Werkstück W vom Zeitpunkt t10 bis t14 periodisch und wiederholt durchgeführt.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für zeitliche Änderungen von Verfahrbefehlen für die Bewegung eines Werkstücks und eines Bearbeitungswerkzeugs gemäß einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 dargestellt, liegt in diesem modifizierten Beispiel die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks zu jedem Zeitpunkt höher in der positiven Richtung der Geschwindigkeit (V) (d. h. auf der oberen Seite in 7) als die Oszillationswellenform der Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs.
In einem solchen Fall gibt es keine Periode, in der die Oszillationswellenform der Werkstück-Verfahrbefehlsdaten C_W mit der Oszillationswellenform der Bearbeitungswerkzeug-Verfahrbefehlsdaten C_P, wie in 6 dargestellt, übereinstimmt oder diese schneidet, was bedeutet, dass sich das Werkstück W immer basierend auf einem größeren Befehlswert (d.h. einer höheren Befehlsgeschwindigkeit) als das Bearbeitungswerkzeug P bewegt.
In diesem Zustand ist zum Zeitpunkt t20 die Differenz zwischen dem Befehlswert der Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks und dem Befehlswert der Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs am kleinsten, und dies ist ein Zustand, in dem die Relativgeschwindigkeitsdifferenz zwischen ihnen am kleinsten ist, d.h. ein Zustand, in dem die vom Werkstück W auf das Bearbeitungswerkzeug P ausgeübte Last am kleinsten ist. Im Gegensatz dazu ist zum Zeitpunkt t21 die Differenz zwischen dem Befehlswert der Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks und dem Befehlswert der Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs am größten, und dies ist ein Zustand, in dem die Relativgeschwindigkeitsdifferenz dazwischen am größten ist, d.h. ein Zustand, in dem die vom Werkstück W auf das Bearbeitungswerkzeug P ausgeübte Belastung am größten ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch Anpassen der Positionsbeziehung zwischen der Schwingungswellenform der Verfahrbefehlsdaten Cw des Werkstücks und der Schwingungswellenform der Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs die auf das Bearbeitungswerkzeug P des Werkstücks W ausgeübte Belastung anzupassen.
Wie oben beschrieben, ist es in der numerischen Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung möglich, durch Einstellen der variablen Befehle in den Verfahrbefehlen für ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück auf Befehle, die durch periodische Schwingungswellenformen mit demselben Zyklus ausgedrückt werden, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück in Übereinstimmung mit der Positionsbeziehung, die die Wellenformen der Verfahrbefehle sowohl für das Bearbeitungswerkzeug als auch für das Werkstück haben, leicht zu steuern, was zusätzlich zu den vorteilhaften Effekten erreicht wird, die in der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten wurden. Durch die Steuerung der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück ist es außerdem möglich, die vom Werkstück W auf das Bearbeitungswerkzeug P ausgeübte Last zu steuern.
Es ist zu beachten, dass, obwohl der Fall, in dem die Phasendifferenz zwischen den jeweiligen variablen Befehlen für das Bearbeitungswerkzeug P und das Werkstück P 180 Grad beträgt, in den in 5 bis 7 dargestellten spezifischen Beispielen als Beispiel dargestellt wurde, diese Phasendifferenz im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf jeden Grad eingestellt werden kann. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die oben beschriebene Phasendifferenz 120 Grad bis 240 Grad beträgt, und der Fall von 180 Grad, wie dargestellt, ist die effektivste und bevorzugt.
Obwohl der Fall, in dem die Amplitudenwerte der oben beschriebenen variablen Befehle konstant sind, in den in 5 bis 7 dargestellten spezifischen Beispielen als Beispiel dargestellt wurde, können die Amplitudenwerte der variablen Befehle in beiden Verfahrbefehlen während der Steuerung, d. h. während der Bearbeitung, geändert werden, solange diese variablen Befehle denselben Zyklus haben. Dementsprechend ist es möglich, die scheinbare Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug P und dem Werkstück W in einer bestimmten Periode in beliebiger Weise einzustellen.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und im Rahmen des Anwendungsbereichs in geeigneter Weise geändert werden kann, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, jedes Merkmal der Ausführungsformen zu modifizieren oder jedes Merkmal der Ausführungsformen wegzulassen.
Bezugszeichenliste

10: Bearbeitungswerkzeug
12: Bearbeitungswerkzeugbühne
14: Werkstückbühne
20: externe Speichervorrichtung
100: numerische Steuervorrichtung
110: Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit
120: Verfahrbefehlserzeugungseinheit
130: Interpolationseinheit
132: erste Interpolationseinheit
134: zweite Interpolationseinheit
AP: stetige Befehlskomponente des Bearbeitungswerkzeugs
AW: stetige Befehlskomponente des Werkstücks
BP: variable Befehlskomponente des Bearbeitungswerkzeugs
BW: variable Befehlskomponente des Werkstücks
C1, C2: Span
CP: Verfahrbefehlsdaten C_P des Bearbeitungswerkzeugs
CW: Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks
D1: Verfahrrichtung des Bearbeitungswerkzeugs
D2: Verfahrrichtung des Werkstücks
DP1 bis DP4: Verfahrweg des Bearbeitungswerkzeugs
DW1 bis DW4: Verfahrweg des Werkstücks
E1 bis E4: Reaktionskraft
FP0 bis FP4: Bearbeitungswerkzeug-Projektionsfläche
FW0 bis FW4: Werkstück-Projektionsfläche
L, L1, L2: Länge
P: Bearbeitungswerkzeug
R1 bis R4: relative Verfahrrichtung
Rd: relativer Abstand
SP0 bis SP4: Bearbeitungswerkzeugposition
SW0 bis SW4: Werkstückposition
T1, T2: Abstand
U1, U2: relative Geschwindigkeitsdifferenz
W: Werkstück

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 2019136852 [0008]

Claims

Numerische Steuervorrichtung, die für eine Werkzeugmaschine verwendet wird und so konfiguriert ist, dass sie ein Bearbeitungswerkzeug und ein Werkstück basierend auf einem Bearbeitungsprogramm in derselben Richtung auf jeweils parallelen Antriebswellen bewegt und eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück während der Bewegung in derselben Richtung steuert, wobei mindestens einer der Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück ein Befehl ist, dessen Befehlswert sich willkürlich mit der verstrichenen Zeit ändert, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Bearbeitungsprogramm-Analyseeinheit, die die Verfahrbefehle für das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück aus dem Bearbeitungsprogramm erfasst; eine Verfahrbefehl-Erzeugungseinheit, die basierend auf den Verfahrbefehlen Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks erzeugt; und eine Interpolationseinheit, die Bearbeitungswerkzeug-Interpolationsdaten basierend auf den Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs erzeugt und Werkstück-Interpolationsdaten basierend auf den Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks erzeugt.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens einer der Verfahrbefehle des Bearbeitungswerkzeugs und der Verfahrbefehle des Werkstücks einen Vorgang umfasst, derart, dass das Bearbeitungswerkzeug und das Werkstück mindestens einmal während der Bewegung in derselben Richtung voneinander getrennt werden.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Verfahrbefehl für das Bearbeitungswerkzeug ein Verfahrbefehl ist, bei dem ein stetiger Befehl und ein aus dem Bearbeitungsprogramm gewonnener variabler Befehl für das Bearbeitungswerkzeug überlagert sind, und ein Verfahrbefehl für das Werkstück ein Verfahrbefehl ist, bei dem ein stetiger Befehl und ein aus dem Bearbeitungsprogramm gewonnener variabler Befehl für das Werkstück überlagert sind.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der variable Befehl in dem Bearbeitungsprogramm eine konstant periodische Schwingungsform aufweist, wobei in den Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs ein Amplitudenwert des variablen Befehls stets kleiner ist als der des stetigen Befehls in Bezug auf die Zeitänderung, wobei in den Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks ein Amplitudenwert des variablen Befehls immer kleiner ist als der des stetigen Befehls in Bezug auf die Zeitänderung, und wobei der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs oder der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks eine Phasendifferenz zu dem anderen aufweist.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und/oder der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks so eingestellt ist, dass die Phasendifferenz zwischen dem variablen Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und dem variablen Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks 120 Grad bis 240 Grad beträgt.
Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und/oder der variable Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks so eingestellt ist, dass die Phasendifferenz zwischen dem variablen Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und dem variablen Befehl der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks 180 Grad beträgt.
Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die jeweiligen Amplitudenwerte des variablen Befehls der Verfahrbefehlsdaten des Bearbeitungswerkzeugs und des variablen Befehls der Verfahrbefehlsdaten des Werkstücks während der Bearbeitung geändert werden.