DE112021007507T5

DE112021007507T5 - Informationsverarbeitungsvorrichtung, Vorrichtung zur Steuerung von Werkzeugmaschinen und Computerprogramm

Info

Publication number: DE112021007507T5
Application number: DE112021007507.1T
Authority: DE
Inventors: Masashi Yasuda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2024-02-29
Also published as: CN117461002A; JP7007531B1; JPWO2022264260A1; WO2022264260A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verringerung der Arbeitsbelastung des Benutzers einer Werkzeugmaschine bereit, der eine bestimmte Welle zum Schwenken auswählt. Es wird eine Vorrichtung 1 zum Steuern einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, die eine schwingende Bearbeitung durchführt, indem nur eine bestimmte Welle zum Schwingen gebracht wird, wobei die Vorrichtung 1 zum Steuern einer Werkzeugmaschine umfasst: eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, um auf der Grundlage von Werkzeugdaten, mit denen eine Werkzeugform erkannt werden kann, oder von relativen Positionsbeziehungsdaten, die ein Werkstück und das Werkzeug betreffen, und von Bewegungsdaten, die das Werkstück und das Werkzeug dazu bringen, sich relativ zueinander zu bewegen, zu bestimmen, ob es möglich ist, Abrieb zu zerkleinern, wenn ein schwenkendes Schneiden durchgeführt wird, indem nur eine bestimmte Welle unter einer Vielzahl von Vorschubwellen geschwenkt wird; eine Schwenkwellen-Auswahleinheit 15 zum Auswählen, auf der Basis des Bestimmungsergebnisses durch die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, einer bestimmten Welle als eine Schwenkwelle; und eine Schwenkbewegungs-Steuereinheit 16 zum Steuern, auf der Basis von Verarbeitungsbedingungen, der einen bestimmten Welle, die durch die Schwenkwellen-Auswahleinheit 15 ausgewählt wurde, um die eine bestimmte Welle zum Schwenken zu veranlassen.

Description

TECHNISCHES FELD
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Informationsverarbeitungsvorrichtung, eine Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine und ein Computerprogramm.
HINTERGRUND
Herkömmlich ist bekannt, dass sich beim Schneiden eines Werkstücks mit einem Schneidwerkzeug ständig Späne im Schneidwerkzeug verfangen und beispielsweise Bearbeitungsfehler oder einen Ausfall der Werkzeugmaschine verursachen. In diesem Zusammenhang wurde das Oszillationsschneiden vorgeschlagen, bei dem die Späne durch Schneiden während der relativen Oszillation des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks zerkleinert werden. Normalerweise schwingen beim Oszillationsschneiden das Schneidwerkzeug und das Werkstück relativ zueinander in einer Richtung entlang einer maschinellen Bearbeitung.
In einem Fall, in dem das Werkstück beispielsweise eine konische Form oder eine Bogenform hat, gibt es eine Vielzahl von Förderachsen (beispielsweise Z-Achse und X-Achse), um das Schneidwerkzeug oder das Werkstück in der Richtung entlang der maschinellen Bearbeitung zuzuführen. In diesem Fall erfolgt die Oszillation gleichzeitig entlang der Vielzahl von Achsen, was eine große Belastung für die Werkzeugmaschine darstellt. Aus diesem Grund wurde ein Verfahren zur Verringerung der Belastung der Werkzeugmaschine bei der Zerkleinerung der Späne vorgeschlagen, indem die Oszillationsrichtung von der Richtung entlang der Bearbeitungsbahn in eine andere Richtung, beispielsweise an einem verjüngten Abschnitt des Werkstücks, geändert wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
31 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für herkömmliches Oszillationsschneiden zeigt. In diesem Beispiel erfolgt das Schneiden in einer Vorschubrichtung entlang der Mantellinie der äußeren Umfangsfläche eines Werkstücks W, das sich um eine Hauptachse S dreht, während sich ein Werkzeug T entlang einer Förderachse bewegt. Beim Schneiden eines verjüngten Abschnitts des Werkstücks W mit dem Werkzeug T, wie in 31 dargestellt, wird die Oszillationsrichtung zwischen einem aktuellen Durchgang und einem vorherigen Durchgang von der Richtung entlang der maschinellen Bearbeitung in eine andere Richtung geändert. Zum Beispiel wird die Oszillationsrichtung entlang der maschinellen Bearbeitung, wie durch einen schwarzen Pfeil in 31 angezeigt, in die Oszillationsrichtung geändert, die die andere Richtung ist, in der eine Oszillationskomponente in Richtung der Z-Achse zunimmt, während eine Oszillationskomponente in Richtung der X-Achse abnimmt, wie durch einen weißen Pfeil angezeigt.
In dem in 31 gezeigten Beispiel nimmt jedoch durch die Änderung der Oszillationsrichtung die Oszillationskomponente in der Z-Achsenrichtung zu, während die Oszillationskomponente in der X-Achsenrichtung abnimmt. Dadurch kann die Belastung der Werkzeugmaschine in einem Fall, in dem die Trägheit der Werkzeugmaschine in X-Achsen-Richtung extrem größer ist als die Trägheit in Z-Achsen-Richtung, ausreichend reduziert werden. Das heißt, bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Oszillationsschneiden hängt ein Effekt zur Verringerung der Belastung der Werkzeugmaschine von der Konfiguration der Werkzeugmaschine ab.
Andererseits wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der die Oszillation nicht entlang einer Vielzahl von Förderachsen erfolgt, sondern nur entlang einer bestimmten Achse. Wenn die Oszillation nur entlang der bestimmten Achse erfolgt, wird die Steuerung erleichtert, und daher können die Kosten für die Steuerung reduziert werden, während die Belastung der Werkzeugmaschine verringert wird.
Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 6763917
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Im Falle einer Oszillation nur entlang einer bestimmten Achse variiert die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung gemäß der Achse, entlang der die Oszillation erfolgt. Bei der herkömmlichen Technik kann jedoch nicht bestimmt werden, entlang welcher der Achsen die Oszillation erfolgt, und die Achse, entlang der die Oszillation erfolgt, wird von einem Benutzer der Werkzeugmaschine auf empirischer Basis bestimmt. Dies führt zu einer großen Arbeitsbelastung für den Benutzer.
Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einem Verfahren zur Verringerung der Belastung des Benutzers einer Werkzeugmaschine durch die Auswahl der bestimmten Achse, entlang derer die Oszillation erfolgt.
Mittel zur Lösung der Probleme
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Informationsverarbeitungsvorrichtung, umfassend eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit, die basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder auf relativen Positionsbeziehungsdaten eines Werkstücks und eines Werkzeugs und Bewegungsdaten über die Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt, ob Späne durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden können oder nicht, und eine Ausgabeeinheit, die ein Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit ausgibt.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine zur Durchführung von Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse, wobei die Steuervorrichtung eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit umfasst, die basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder relativen Positionsbeziehungsdaten eines Werkstücks und eines Werkzeugs und Bewegungsdaten über die relative Bewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt, eine Oszillationssteuereinheit, die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit die bestimmte Achse als eine Oszillationsachse auswählt, und eine Oszillationssteuereinheit, die eine Steuerung des Ausführens der Oszillation entlang der bestimmten Achse, die durch die Oszillationssteuereinheit ausgewählt wurde, durchführt, bestimmt, ob Späne durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden können oder nicht.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogramm, das einen Computer veranlasst, einen Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschritt auszuführen, bei dem basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder auf relativen Positionsbeziehungsdaten eines Werkstücks und eines Werkzeugs und Bewegungsdaten über die Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt wird, ob Späne durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden können oder nicht, und einen Ausgabeschritt, bei dem ein Bestimmungsergebnis des Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschritts ausgegeben wird.
Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Belastung des Benutzers der Werkzeugmaschine durch den Prozess der Auswahl der bestimmten Achse, entlang derer die Oszillation erfolgt, reduziert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das eine Steuervorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist eine Ansicht, die die Bewegungsrichtungen 1 bis 8 eines Werkzeugs zeigt;
3 ist eine Ansicht, die die Schneidkantenrichtung A bis H des Werkzeugs zeigt;
4 ist eine Ansicht, die das Werkzeug in Schneidkantenrichtung C zeigt;
5 ist eine Ansicht, die das Werkzeug in Schneidkantenrichtung H zeigt;
6 ist eine Ansicht, die relative Positionsbeziehungsdaten auf einem Werkstück und dem Werkzeug betrifft;
7 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Außendurchmessers des Werkstücks zeigt;
8 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Innendurchmessers des Werkstücks zeigt;
9 ist eine Ansicht, die das Schneiden im Falle der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs zeigt;
10 ist eine Ansicht, die die Zerspanung im Falle der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs zeigt;
11 ist eine Ansicht, die das Schneiden im Falle der Schneidkantenrichtung C und der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs zeigt;
12 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation beim Schneiden von 11 zeigt;
13 ist eine Ansicht, die das Schneiden im Falle der Schneidkantenrichtung H und der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs zeigt;
14 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation beim Schneiden von 13 zeigt;
15 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Auswahl einer Oszillationsrichtung für die Zerkleinerung von Spänen basierend auf der Schneidkantenrichtung und der Bewegungsrichtung des Werkzeugs zeigt;
16 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem basierend auf der Schneidkantenrichtung und der Bewegungsrichtung des Werkzeugs die Oszillation in einem Fall gestoppt wird, in dem es keine Oszillationsrichtung gibt, die Späne zerkleinern kann;
17 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Außendurchmessers in einem Fall zeigt, in dem die Form des Werkzeugs unbekannt ist;
18 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Innendurchmessers für den Fall zeigt, dass die Werkzeugform unbekannt ist;
19 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Außendurchmessers für den Fall zeigt, dass die Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs bekannt ist;
20 ist eine Ansicht, die die maschinelle Bearbeitung des Innendurchmessers in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs zeigt;
21 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs D ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs unbekannt ist;
22 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs H ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs unbekannt ist;
23 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs B ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs unbekannt ist;
24 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs G ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs unbekannt ist;
25 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs C ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs unbekannt ist;
26 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs C ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs unbekannt ist;
27 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs G ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) in der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs unbekannt ist;
28 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs B ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) in der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs unbekannt ist;
29 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs F ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) in der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs unbekannt ist;
30 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs A ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) in der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs unbekannt ist; und
31 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für herkömmliches Oszillationsschneiden zeigt.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 1 für eine Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert ein Schneidwerkzeug (im Folgenden Werkzeug) zum Schneiden eines Werkstücks durch Betätigung mindestens einer Hauptachse zum Drehen des Werkzeugs und des Werkstücks relativ zueinander und mindestens einer Förderachse zum Bewegen des Werkzeugs relativ zum Werkstück. Zu beachten ist, dass in 1 der Einfachheit halber nur ein Motor 3 dargestellt ist, der eine Förderachse antreibt.
Die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform betätigt die Hauptachse und die Förderachse, wodurch ein Oszillationsschneiden durchgeführt wird. Das heißt, dass die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander oszillieren lässt, während das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander rotieren, wodurch ein Oszillationsschneiden durchgeführt wird. Ein Werkzeugpfad, d. h. ein Werkzeugpfad, wird so eingestellt, dass sich ein aktueller Pfad teilweise mit einem vorherigen Pfad überschneidet und ein auf dem vorherigen Pfad bearbeiteter Teil in den aktuellen Pfad umfasst wird. So werden durch Luftschneiden, bei dem eine Klinge des Werkzeugs von einer Oberfläche des Werkstücks beabstandet ist, kontinuierlich durch das Schneiden verursachte Späne zuverlässig zerkleinert.
Zu beachten ist, dass beim Oszillationsschneiden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Form des Werkstücks nicht begrenzt ist. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf einen Fall anwendbar, in dem eine Vielzahl von Förderachsen (Z-Achse und X-Achse) erforderlich ist, weil das Werkstück einen konischen Abschnitt oder einen bogenförmigen Abschnitt an einer maschinellen Bearbeitung aufweist, sondern auch auf einen Fall, in dem eine bestimmte Achse (Z-Achse) ausreicht, weil das Werkstück eine kreisförmige Säulenform oder eine zylindrische Form aufweist.
Die Konfiguration der Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine erfolgt beispielsweise mittels eines Rechners, der einen Speicher, wie einen Festwertspeicher (ROM) oder einen Arbeitsspeicher (RAM), eine Steuereinheit (CPU) und eine Kommunikationssteuereinheit umfasst, wobei diese Komponenten des Rechners über einen Bus miteinander verbunden sind. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Steuereinheit 1 für die Werkzeugmaschine eine Bewegungsdatenerfassungseinheit 11, eine Werkzeugdatenerfassungseinheit 12, eine Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13, eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, eine Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15, eine Oszillations-Bestimmungseinheit 16 und eine Speichereinheit 17, und die Funktion und Operation jeder Einheit kann durch das Zusammenwirken der CPU und des Speichers, die in dem oben beschriebenen Computer installiert sind, und eines im Speicher gespeicherten Steuerprogramms implementiert werden.
An die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine ist ein übergeordneter Rechner (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine Numerik-Computersteuerung (CNC) oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), angeschlossen. Von einem solchen übergeordneten Rechner werden nicht nur ein Bearbeitungsprogramm, sondern auch Maschinenbearbeitungsbedingungen wie eine Drehzahl und eine Vorschubgeschwindigkeit und Oszillationsbedingungen wie eine Oszillationsamplitude und eine Oszillationsfrequenz in die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine eingegeben.
Die Bewegungsdatenerfassungseinheit 11 erhält Bewegungsdaten über die Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs. Konkret erhält die Bewegungsdatenerfassungseinheit 11 die Bewegungsdaten aus der Eingabe des Bearbeitungsprogramms von dem oben beschriebenen übergeordneten Rechner. Zu beachten ist, dass eine Bewegungsdatenerfassungsquelle nicht auf das Bearbeitungsprogramm beschränkt ist, solange die in die Steuervorrichtung 1 für Werkzeugmaschinen einzugebenden Bewegungsdaten, wie beispielsweise die Bearbeitungsbedingungen, erfasst werden können. Aus den Bewegungsdaten kann eine Werkzeugbewegungsrichtung erhalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform erfolgt die Zerspanung, während ein Werkzeug T entlang der Förderachse relativ zu einem um eine Hauptachse S rotierenden Werkstück W bewegt wird, wie in 7 und den darauf folgenden (später beschriebenen) Figuren jeweils dargestellt. Die Mittelachse des Werkstücks W ist eine Z-Achse, und eine Richtung senkrecht zur Z-Achse ist eine X-Achse. Zu beachten ist, dass die vorliegende Ausführungsform nicht auf das Vorstehende beschränkt ist und so konfiguriert werden kann, dass das Schneiden durchgeführt wird, während sich das Werkzeug T um die Mittelachse des Werkstücks W dreht und das Werkstück W in einer Vorschubrichtung relativ zum Werkzeug T bewegt wird.
2 ist eine Ansicht, die die Bewegungsrichtungen 1 bis 8 des Werkzeugs T zeigt. Wie in 2 gezeigt, gibt es acht Bewegungsrichtungen des Werkzeugs T. Konkret wird die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T gemäß einer Kombination aus einer Zunahme/Abnahme eines Koordinatenwerts der X-Achse und einer Zunahme/Abnahme eines Koordinatenwerts der Z-Achse in die acht Bewegungsrichtungen 1 bis 8 eingeteilt. Die Bewegungsrichtung 1 ist eine Richtung, in der sowohl der X-Achsenkoordinatenwert als auch der Z-Achsenkoordinatenwert zunimmt, die Bewegungsrichtung 2 ist eine Richtung, in der der X-Achsenkoordinatenwert zunimmt und der Z-Achsenkoordinatenwert abnimmt, die Bewegungsrichtung 3 ist eine Richtung, in der sowohl der X-Achsenkoordinatenwert als auch der Z-Achsenkoordinatenwert abnimmt, und die Bewegungsrichtung 4 ist eine Richtung, in der der X-Achsenkoordinatenwert abnimmt und der Z-Achsenkoordinatenwert zunimmt. Außerdem ist die Bewegungsrichtung 5 eine Richtung, in der der X-Achsen-Koordinatenwert konstant ist (Stopp) und der Z-Achsen-Koordinatenwert zunimmt, die Bewegungsrichtung 6 ist eine Richtung, in der der X-Achsen-Koordinatenwert zunimmt und der Z-Achsen-Koordinatenwert konstant ist (Stopp), die Bewegungsrichtung 7 ist eine Richtung, in der der Koordinatenwert der X-Achse konstant ist (Anschlag) und der Koordinatenwert der Z-Achse abnimmt, und die Bewegungsrichtung 8 ist eine Richtung, in der der Koordinatenwert der X-Achse abnimmt und der Koordinatenwert der Z-Achse konstant ist (Anschlag). Wie oben beschrieben, bewegt sich das Werkzeug T in jede der Bewegungsrichtungen 1 bis 8.
Zurückkommend auf 1 erhält die Werkzeugdatenerfassungseinheit 12 Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist. Konkret erhält die Werkzeugdatenerfassungseinheit 12 die Werkzeugdaten aus dem Bearbeitungsprogramm, das beispielsweise vom oben beschriebenen übergeordneten Rechner eingegeben wird. Die Werkzeugdaten umfassen zumindest Informationen über die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T und umfassen beispielsweise den Schneidkantenwinkel des Werkzeugs T. Zu beachten ist, dass der Schneidkantenwinkel des Werkzeugs T ein Winkel zwischen der Z-Achsenrichtung, die die Mittelachsenrichtung des Werkstücks W ist, und der Flankenfläche des Werkzeugs T ist, und die Flankenfläche eine werkstück-W-seitige Fläche der Schneidkante des Werkzeugs T in einer Bearbeitungsrichtung bedeutet. Der Schneidenwinkel wird im Voraus für jedes der Vielzahl von Werkzeugen T auf einen gewünschten Winkel eingestellt.
3 ist eine Ansicht, die die Schneidkantenrichtungen A bis H des Werkzeugs T zeigt. Wie in 3 gezeigt, gibt es acht Schneidkantenrichtungen des Werkzeugs T. Insbesondere entsprechen die Schneidkantenrichtungen A bis H des Werkzeugs T jeweils den Bewegungsrichtungen 1 bis 8 des Werkzeugs T. Das heißt, die Schneidkantenrichtung A des Werkzeugs T entspricht der Bewegungsrichtung 1, die Schneidkantenrichtung B entspricht der Bewegungsrichtung 2, die Schneidkantenrichtung C entspricht der Bewegungsrichtung 3, und die Schneidkantenrichtung D entspricht der Bewegungsrichtung 4. Außerdem entspricht die Schneidkantenrichtung E des Werkzeugs T der Bewegungsrichtung 5, die Schneidkantenrichtung F der Bewegungsrichtung 6, die Schneidkantenrichtung G der Bewegungsrichtung 7 und die Schneidkantenrichtung H der Bewegungsrichtung 8. Wie oben beschrieben, zeigt die Klinge des Werkzeugs T in eine der Schneidkantenrichtungen A bis H.
4 ist eine Ansicht, die das Werkzeug T in Schneidkantenrichtung C zeigt. 5 zeigt das Werkzeug T in Schneidkantenrichtung H. Wie in diesen Figuren gezeigt, sind die acht Schneidkantenrichtungen für das Werkzeug T einstellbar, und die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T hat großen Einfluss auf die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung beim Oszillationsschneiden. Daher wird die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T von der später beschriebenen Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 zur Bestimmung der Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung verwendet.
Zurückkommend auf 1 erhält die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 relative Positionsbeziehungsdaten des Werkstücks W und des Werkzeugs T. Konkret erhält die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 die Positionsbeziehungsdaten aus dem Bearbeitungsprogramm, das beispielsweise von dem oben beschriebenen übergeordneten Rechner eingegeben wird. Aus den Positionsbeziehungsdaten können Informationen darüber erhalten werden, ob es sich bei der maschinellen Bearbeitung um eine Außendurchmesser- oder Innendurchmesser-Bearbeitung handelt.
6 ist eine Tabelle, die die Positionsbeziehungsdaten des Werkstücks W und des Werkzeugs T zeigt. G40, G41 und G42, die in 6 gezeigt werden, sind G-Codes bezüglich der Werkzeugdurchmesserkompensation, und aus diesen G-Codes kann die relative Positionsbeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T erhalten werden. G40 ist ein G-Code für die Aufhebung der Werkzeugdurchmesserkompensation, und in diesem Fall bewegt sich das Werkzeug T auf einem Programmpfad. Andererseits ist G41 ein G-Code für die Kompensation des Werkzeugdurchmessers nach links, und in diesem Fall wird das Werkzeug T durch einen Befehlswert gemäß 6 vom Programmverlauf auf eine Seite versetzt, auf der sich das Werkstück W nicht befindet, und dementsprechend bewegt sich das Werkzeug T auf der linken Seite in einer Fahrtrichtung und das Werkstück W wird auf der rechten Seite in der Fahrtrichtung positioniert. G42 ist ein G-Code für die Kompensation des Werkzeugdurchmessers nach rechts, und in diesem Fall wird dem Werkzeug T durch einen Befehlswert ein Versatz vom Programmverlauf zu einer Seite, auf der das Werkstück W nicht vorhanden ist, ausgeglichen, und dementsprechend fährt das Werkzeug T in Fahrtrichtung nach rechts und das Werkstück W wird in Fahrtrichtung nach links positioniert.
Die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 der vorliegenden Ausführungsform erfasst die relativen Positionsbeziehungsdaten des Werkstücks W und des Werkzeugs T aus dem G-Code im Bearbeitungsprogramm, das in die Steuereinheit 1 für die Werkzeugmaschine eingegeben wird, zum Beispiel. Konkret erhält die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 in einem Fall, in dem der G-Code G41 ist, als die relative Positionsbeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T Positionsbeziehungsdaten über die maschinelle Bearbeitung des Innendurchmessers, wie in 8 gezeigt. In einem Fall, in dem der G-Code G42 ist, erhält die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 als die relative Positionsbeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T Positionsbeziehungsdaten über die maschinelle Bearbeitung des Außendurchmessers, wie in 9 dargestellt.
Zurückgehend auf 1 bestimmt die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 basierend auf den oben beschriebenen Werkzeugdaten und den oben beschriebenen Bewegungsdaten, ob die kontinuierlich erzeugten Späne beim Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur der bestimmten Achse der Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden können oder nicht. Alternativ bestimmt die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 basierend auf den oben beschriebenen Positionsbeziehungsdaten und den oben beschriebenen Bewegungsdaten, ob die kontinuierlich verursachten Späne beim Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur der bestimmten Achse der Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden können oder nicht.
Dabei wird die Bestimmung der Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch die Oszillationsbedingungen, wie die Oszillationsamplitude und die Oszillationsfrequenz, beeinflusst. So wird bei der Bestimmung der Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 bestimmt, ob die Späne zerkleinert werden können oder nicht, wenn die Oszillationsamplitude in einem Fall, in dem die Oszillation beispielsweise entlang der bestimmten Achse erfolgt, einen beliebigen Wert hat. Das heißt, dass zum Beispiel in einem Fall, in dem die Späne mit der beliebigen Oszillationsamplitude zerkleinert werden können, bestimmt wird, dass die Späne zerkleinert werden können. In einem Fall, in dem auch durch Veränderung der Oszillationsamplitude keine Oszillationsamplitude gefunden werden kann, mit der die Späne zerkleinert werden können, wird festgestellt, dass die Späne nicht zerkleinert werden können. Eine solche Bestimmung der Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 wird später noch ausführlich beschrieben.
Die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 wählt, basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, die bestimmte Achse als Oszillationsachse aus. Die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 kann das Bestimmungsergebnis über die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch Oszillationsschneiden erhalten, und basierend auf einem solchen Bestimmungsergebnis kann die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 automatisch die bestimmte Achse auswählen, entlang der die Oszillation durchgeführt werden muss.
Konkret wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 beispielsweise als Oszillationsachse eine bestimmte Achse mit der höchsten Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung aus. Die höchste Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung ist nicht auf eine Spänezerkleinerungswahrscheinlichkeit von 100% beschränkt, sondern umfasst auch eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 100%. Alternativ kann die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 so konfiguriert werden, dass sie keine Achse als Oszillationsachse auswählt, wenn es keine Achse gibt, entlang der die Späne zerkleinert werden können, oder wenn die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung nicht 100% beträgt. Eine solche Auswahl der Oszillationsachse durch die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 wird später ausführlich beschrieben.
In der Speichereinheit 17 sind die Maschinenbearbeitungsbedingungen für das Werkstück W etc. gespeichert. Die Bearbeitungsbedingungen für das Werkstück W umfassen beispielsweise die relativen Drehzahlen des Werkstücks W und des Werkzeugs T um die Mittelachse des Werkstücks W, die relativen Vorschubgeschwindigkeiten des Werkzeugs T und des Werkstücks W sowie einen Positionierbefehl für die Förderachse. Die Speichereinheit 17 kann das von der Werkzeugmaschine auszuführende Bearbeitungsprogramm speichern, und die CPU in der Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine kann als Oszillationsbedingungen die Drehzahlen und die Vorschubgeschwindigkeiten aus dem Bearbeitungsprogramm lesen und die Bearbeitungsbedingungen an die Oszillationssteuereinheit 16 ausgeben. Beispielsweise kann die Speichereinheit 17 oder eine Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit in der später beschriebenen Oszillationssteuereinheit 16 in dem oben beschriebenen übergeordneten Rechner vorgesehen sein.
Die Oszillationssteuereinheit 16 führt basierend auf den Maschinenbearbeitungsbedingungen eine Steuerung des Ausführens einer Oszillation entlang der bestimmten Achse durch, die durch die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 ausgewählt wurde. Um die Oszillation zu steuern, umfasst die Oszillationssteuereinheit 16 verschiedene Funktionseinheiten (nicht dargestellt), wie die Positionsbefehl-Erzeugungseinheit, eine Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit, eine Überlagerungsbefehl-Erzeugungseinheit, eine Lernsteuereinheit und eine Positions-Geschwindigkeits-Steuereinheit.
Die Positionsbefehlserzeugungseinheit liest die in der Speichereinheit 17 gespeicherten Maschinenbearbeitungsbedingungen und erzeugt basierend auf den Bearbeitungsbedingungen einen Positionsbefehl als Bewegungsbefehl für den Motor 3. Insbesondere erzeugt die Positionsbefehl-Erzeugungseinheit einen Positionsbefehl (Bewegungsbefehl) für jede Förderachse basierend auf den relativen Drehzahlen des Werkstücks W und des Werkzeugs T um die Mittelachse des Werkstücks W und den relativen Vorschubgeschwindigkeiten des Werkzeugs T und des Werkstücks W.
Die Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugt einen Oszillationsbefehl. Die Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit kann den Oszillationsbefehl aus den Maschinenbearbeitungsbedingungen und den Oszillationsbedingungen umfassend einen Amplitudenmultiplikationsfaktor und einen Frequenzmultiplikationsfaktor für die Oszillationsfrequenz erzeugen, oder sie kann den Oszillationsbefehl aus den Oszillationsbedingungen umfassend die Oszillationsamplitude und die Oszillationsfrequenz erzeugen. Insbesondere erzeugt die Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit den Oszillationsbefehl basierend auf den Oszillationsbedingungen, wie beispielsweise der Oszillationsamplitude und der Oszillationsfrequenz, die von dem übergeordneten Computer eingegeben und beispielsweise in der Speichereinheit 17 gespeichert werden.
Die Überlagerungsbefehl-Erzeugungseinheit berechnet eine Positionsabweichung, die eine Differenz zwischen dem Positionsbefehl und einer Positionsrückmeldung basierend auf einer Positionserfassung an der Förderachse durch einen Encoder des Motors 3 ist, und erzeugt einen Überlagerungsbefehl durch Überlagerung des von der Oszillationsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugten Oszillationsbefehls mit der berechneten Positionsabweichung. Alternativ kann der Oszillationsbefehl dem Positionsbefehl anstelle der Positionsabweichung überlagert werden.
Die lernende Steuereinheit berechnet basierend auf dem Überlagerungsbefehl einen Kompensationsbetrag für den Überlagerungsbefehl und kompensiert den Überlagerungsbefehl durch Addieren des berechneten Kompensationsbetrags zu dem Überlagerungsbefehl. Die lernende Steuereinheit weist einen Speicher auf, speichert in dem Speicher eine Oszillationsphase und den Kompensationsbetrag in Zuordnung zueinander in einem oder mehreren Oszillationszyklen, liest den in dem Speicher gespeicherten Überlagerungsbefehl zu einem Zeitpunkt, zu dem sie in der Lage ist, eine Phasenverzögerung in der Oszillation gemäß der Reaktionsfähigkeit des Motors 3 zu kompensieren, und gibt den Überlagerungsbefehl als den Kompensationsbetrag aus. Wenn die dem auszugebenden Kompensationsbetrag zugeordnete Oszillationsphase nicht im Speicher gespeichert ist, kann der auszugebende Kompensationsbetrag aus einem Kompensationsbetrag berechnet werden, der einer Oszillationsphase zugeordnet ist, die nahe der oben beschriebenen Oszillationsphase liegt. Im Allgemeinen nimmt die Positionsabweichung für den Oszillationsbefehl mit zunehmender Oszillationsfrequenz zu. Daher führt die lernende Steuereinheit eine Kompensation durch, so dass die Befolgbarkeit des zyklischen Oszillationsbefehls verbessert werden kann.
Die Positions-Geschwindigkeits-Steuereinheit erzeugt basierend auf dem Überlagerungsbefehl nach Addition des Kompensationsbetrages einen Drehmomentbefehl für den Motor 3, der die Förderachse antreibt, und steuert den Motor 3 gemäß dem erzeugten Drehmomentbefehl. Dementsprechend wird die maschinelle Bearbeitung durchgeführt, während das Werkzeug T und das Werkstück W relativ zueinander oszillieren.
Im Folgenden werden die Bestimmung der Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 und die Auswahl der Oszillationsachse durch die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 ausführlich beschrieben.
Zunächst wird ein Fall, bei dem basierend auf den Werkzeugdaten und den Bewegungsdaten die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung ermittelt und basierend auf dem Bestimmungsergebnis die Oszillationsachse ausgewählt wird, unter Bezugnahme auf die 9 bis 16 detailliert beschrieben. Als konkrete Beispiele werden die Zerspanung bei der in 9 dargestellten Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T und bei der in 10 dargestellten Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T beschrieben. Zu beachten ist, dass in den 9 und 10 neben der Bewegungsrichtung des Werkzeugs T auch das jeweilige maschinelle Bearbeitungsprogramm dargestellt ist (das Gleiche gilt auch für die später beschriebenen 19 und 20).
11 ist eine Ansicht, die das Schneiden im Fall der Schneidkantenrichtung C und der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T zeigt. Das heißt, 11 zeigt einen Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T beim Schneiden in der in 9 gezeigten Bewegungsrichtung 2 C ist. Eine vergrößerte Ansicht in 11 zeigt den vorherigen Durchgang und den aktuellen Durchgang des Werkzeugs T, wenn keine Oszillation durchgeführt wird.
12 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation beim Schneiden von 11 zeigt. Wie in 12 gezeigt, wird im Falle einer Oszillation in der Z-Achsenrichtung beim Schneiden in Schneidkantenrichtung C und in Bewegungsrichtung 2 der aktuelle Durchgang der Klinge des Werkzeugs T vom vorherigen Durchgang umfasst, und die Klinge des Werkzeugs T kann in eine Position abseits der Oberfläche des Werkstücks W bewegt werden. Bei der Oszillation in X-Richtung hingegen wird der aktuelle Durchgang der Klinge des Werkzeugs T nicht vom vorherigen Durchgang umfasst, und die Klinge des Werkzeugs T kann nicht nur innerhalb des Werkstücks W bewegt werden, so dass kein Luftschneiden möglich ist und die Späne nicht durch Luftschneiden zerkleinert werden können.
13 ist eine Ansicht, die das Schneiden im Fall der Schneidkantenrichtung H und der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T zeigt. Das heißt, 13 zeigt einen Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T beim Schneiden in der in 10 gezeigten Bewegungsrichtung 3 H ist. Eine vergrößerte Ansicht in 13 zeigt den vorherigen Durchgang und den aktuellen Durchgang des Werkzeugs T, wenn keine Oszillation durchgeführt wird.
14 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation beim Schneiden von 13 zeigt. Wie in 14 gezeigt, wird im Falle einer Oszillation in der Z-Achsenrichtung beim Schneiden in Schneidkantenrichtung H und Bewegungsrichtung 3 der aktuelle Durchgang der Klinge des Werkzeugs T nicht vom vorherigen Durchgang umfasst, und die Klinge des Werkzeugs T kann nicht nur innerhalb des Werkstücks W bewegt werden.
Bei der Oszillation in X-Richtung hingegen umfasst der aktuelle Durchgang der Klinge des Werkzeugs T den vorherigen Durchgang, und die Klinge des Werkzeugs T kann in eine Position bewegt werden, die von der Oberfläche des Werkstücks W entfernt ist.
So ermittelt die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 im Fall der Schneidkantenrichtung C und der Bewegungsrichtung 2, dass die Späne durch Oszillation in Richtung der Z-Achse zerkleinert werden können, und basierend auf einem solchen Bestimmungsergebnis wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 die Z-Achse als Oszillationsachse aus. Andererseits bestimmt die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 im Fall der Schneidkantenrichtung H und der Bewegungsrichtung 3, dass die Späne durch Oszillation in der X-Achsen-Richtung zerkleinert werden können, und basierend auf einem solchen Bestimmungsergebnis wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 die X-Achse als die Oszillationsachse aus. 15 ist eine Ansicht, die einen Zustand der Auswahl der Oszillationsrichtung für die Spänezerkleinerung basierend auf der Schneidkantenrichtung und der Bewegungsrichtung des Werkzeugs T zeigt.
16 ist eine Ansicht, die einen Zustand des Anhaltens der Oszillation in einem Fall zeigt, in dem basierend auf der Schneidkantenrichtung und der Bewegungsrichtung des Werkzeugs T festgestellt wird, dass es keine Oszillationsrichtung gibt, die Späne zerkleinern kann. Wie in 16 gezeigt, sind die Späne im Falle der Schneidkantenrichtung C und der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T weder durch Oszillation in Richtung der Z-Achse noch durch Oszillation in Richtung der X-Achse zerkleinerbar. Die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 wählt also keine Achse als Oszillationsachse aus und stellt daher die Oszillation ein.
Als nächstes wird ein Fall, in dem die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung basierend auf der relativen Positionsbeziehung zwischen dem Werkstück W und dem Werkzeug T bestimmt wird, d.h. die Daten darüber, ob es sich bei der Bearbeitung um die Bearbeitung des Außendurchmessers oder die Bearbeitung des Innendurchmessers handelt, und die Bewegungsdaten und die Oszillationsachse basierend auf dem Bestimmungsergebnis ausgewählt werden, unter Bezugnahme auf die 17 bis 30 im Detail beschrieben. Als spezifische Beispiele werden ein Beispiel, bei dem die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T 2 ist, wie in 19 gezeigt, wenn die Werkzeugform (Schneidkanten-Richtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in 17 unbekannt ist, und ein Beispiel, bei dem die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T 3 ist, wie in 20 gezeigt, wenn die Werkzeugform (Schneidkanten-Richtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in 18 unbekannt ist, beschrieben.
Hier sind bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unter den Schneidkantenrichtungen A bis H fünf Schneidkantenrichtungen D, H, B, G, C verfügbar, d.h. bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T sind drei Schneidkantenrichtungen A, E, F des Werkzeugs T im Hinblick auf eine Beeinflussung des Werkstücks W und des Werkzeugs T nicht verfügbar.
21 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs D ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist.
22 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs H ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist.
23 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs B ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist.
24 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs G ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der Bearbeitung des Außendurchmessers in der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist. In diesem Fall sind die Späne durch die Z-Achsen-Oszillation zerkleinerbar, aber nicht durch die X-Achsen-Oszillation, wie in 24 gezeigt.
25 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs C ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist.
Die oben beschriebenen Ergebnisse der Bestimmung der Spänezerkleinerung, wie sie in den 21 bis 25 gezeigt sind, zeigen, dass in einem Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist, die Späne auch durch Z-Achsen-Oszillation zerkleinert werden können, wenn die Späne durch X-Achsen-Oszillation zerkleinert werden können. Das heißt, in diesem Fall ist die Verfügbarkeit (Wahrscheinlichkeit) der Spänezerkleinerung bei der Z-Achsen-Oszillation höher als bei der X-Achsen-Oszillation. Somit wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 in einem Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T bei der maschinellen Bearbeitung des Außendurchmessers in der Bewegungsrichtung 2 des Werkzeugs T unbekannt ist, als Oszillationsachse die Z-Achse mit einer höheren Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung aus.
Bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T stehen unter den Schneidkantenrichtungen A bis H fünf Schneidkantenrichtungen C, G, B, F, A des Werkzeugs T zur Verfügung, d.h. bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T stehen drei Schneidkantenrichtungen D, E, H des Werkzeugs T im Hinblick auf eine Beeinflussung des Werkstücks W und des Werkzeugs T nicht zur Verfügung.
26 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs C ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist.
27 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs G ist, wenn die Form des Werkzeugs (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist. In diesem Fall sind die Späne durch die Z-Achsen-Oszillation zerkleinerbar, aber nicht durch die X-Achsen-Oszillation, wie in 27 gezeigt.
28 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs B ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der Innendurchmesser-Bearbeitung in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist. In diesem Fall sind die Späne durch die Z-Achsen-Oszillation zerkleinerbar, aber nicht durch die X-Achsen-Oszillation, wie in 28 gezeigt.
29 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs F ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist. In diesem Fall sind die Späne durch eine beliebige Z-Achsen-Oszillation und X-Achsen-Oszillation zerkleinerbar, wie in 29 gezeigt.
30 ist eine Ansicht, die die Z-Achsen-Oszillation oder die X-Achsen-Oszillation in einem Fall zeigt, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs A ist, wenn die Werkzeugform (Schneidkantenrichtung) bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist. In diesem Fall sind die Späne durch eine beliebige Z-Achsen-Oszillation und X-Achsen-Oszillation zerkleinerbar, wie in 30 gezeigt.
Die oben beschriebenen Ergebnisse der Bestimmung der Spänezerkleinerung, wie in den 26 bis 30 gezeigt, zeigen, dass in einem Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist, die Späne auch durch Z-Achsen-Oszillation zerkleinert werden können, wenn die Späne durch X-Achsen-Oszillation zerkleinert werden können. Das heißt, in diesem Fall ist die Verfügbarkeit (Wahrscheinlichkeit) der Spänezerkleinerung bei der Z-Achsen-Oszillation höher als bei der X-Achsen-Oszillation. Somit wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 in einem Fall, in dem die Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T bei der maschinellen Bearbeitung des Innendurchmessers in der Bewegungsrichtung 3 des Werkzeugs T unbekannt ist, als Oszillationsachse die Z-Achse mit einer höheren Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung aus.
Wie oben beschrieben, kann beim Oszillationsschneiden der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Positionsbeziehung zwischen dem Werkzeug T und dem Werkstück W und die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T bekannt sind, eine Achse, entlang derer oszilliert werden muss, in beliebiger Weise ähnlich ausgewählt werden.
Zu beachten ist, dass, wie aus den Bestimmungsergebnissen zur Spänezerkleinerung, wie in 21 bis 30 gezeigt ist, in einem Fall, in dem die Form des Werkstücks W beispielsweise eine konische Form oder eine Bogenform ist und die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T eine Vielzahl von Achsenrichtungen (Z-Achsenrichtung und X-Achsenrichtung) umfasst, die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch Oszillation in entweder der Z-Achsenrichtung oder der X-Achsenrichtung hoch, aber weniger als 100% ist, und die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch Oszillation in der anderen Achsenrichtung niedrig und weniger als 100% ist. Das heißt, selbst bei Oszillationsrichtung in der Z-Achse oder in der X-Achse können die Späne nicht zu 100% zerkleinert werden. Daher kann die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 eine Auswahl-Stopp-Einheit umfassen, die die Oszillation stoppt, ohne eine Oszillationsachse auszuwählen. In diesem Fall kann ein Benutzer, der die Späne aktiv zerkleinern möchte, durch vorbestimmte Operationseinheiten die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 betätigen, um die axiale Richtung mit einer höheren Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung von der Z-Achse und der X-Achse auszuwählen, selbst wenn keine Garantie besteht, dass die Späne zerkleinert werden können. Andererseits kann ein Benutzer, der eine Oszillation vermeiden möchte, wenn die Späne nicht zu 100% zerkleinert werden können, durch vorbestimmte Operationseinheiten die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 so steuern, dass die Oszillationsachse nicht ausgewählt wird.
Zu beachten ist, dass in einem Fall, in dem die Form des Werkstücks W beispielsweise eine kreisförmige Säulenform oder eine zylindrische Form ist und die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T eine Achsenrichtung (Z-Achsen-Richtung oder X-Achsen-Richtung) ist, die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch Oszillation entweder in der Z-Achsen-Richtung oder der X-Achsen-Richtung 100 % beträgt und die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung durch Oszillation in der anderen Achsenrichtung weniger als 100 % beträgt. Daher wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 in diesem Fall als Oszillationsachse eine Achse in derselben Richtung wie die Bewegungsrichtung des Werkzeugs T. Insbesondere wird eine Achse in derselben Richtung wie die Bewegungsrichtung als Oszillationsachse ausgewählt, und daher beträgt die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung 100%.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden vorteilhaften Effekte bereitgestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine zur Durchführung des Oszillationsschneidens durch Oszillation entlang nur der spezifischen Achse die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, die basierend auf den Werkzeugdaten (Schneidkantenrichtung des Werkzeugs T), aus denen die Werkzeugform erkennbar ist, bzw. den relativen Lagebeziehungsdaten am Werkstück W und dem Werkzeug T und den Bewegungsdaten zur Relativbewegung des Werkstücks W und des Werkzeugs T bestimmt, ob die Späne durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur der spezifischen Achse der Mehrzahl von Vorschubachsen zerkleinert werden können oder nicht. Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 1 des Weiteren die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15, die basierend auf dem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 die bestimmte Achse als die Oszillationsachse auswählt. Darüber hinaus umfasst die Steuervorrichtung 1 des Weiteren die Oszillationssteuereinheit 16, die basierend auf den Maschinenbearbeitungsbedingungen die Steuerung der Durchführung der Oszillation entlang der bestimmten Achse, die von der Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 ausgewählt wurde, durchführt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung basierend auf den Werkzeugdaten (Schneidkantenrichtung des Werkzeugs) und den Bewegungsdaten oder basierend auf den relativen Positionsbeziehungsdaten des Werkstücks W und des Werkzeugs T und den Bewegungsdaten bestimmen, und basierend auf einem solchen Bestimmungsergebnis kann die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 automatisch die bestimmte Achse als die Oszillationsachse auswählen. Somit kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Belastung des Benutzers der Werkzeugmaschine durch den Prozess der Auswahl der bestimmten Achse, entlang der die Oszillation erfolgen soll, reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 als Oszillationsachse die bestimmte Achse mit der höchsten Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung aus. Somit wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 nicht nur in einem Fall, in dem die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung 100 % beträgt, sondern auch in einem Fall, in dem die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung weniger als 100 % beträgt, als Oszillationsachse die bestimmte Achse mit der höchsten Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung aus, so dass der Benutzer der Werkzeugmaschine, der das Oszillationsschneiden aktiv durchführen möchte, automatisch die bestimmte Achse erhalten kann, entlang der das Oszillationsschneiden durchgeführt werden soll, und die Arbeitsbelastung reduziert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 keine Achse als Oszillationsachse aus, wenn es keine Achse gibt, entlang der die Späne zerkleinert werden können, oder wenn die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung nicht 100 % beträgt. Die Oszillationssteuereinheit 16 steuert, dass keine Oszillation entlang einer Förderachse erfolgt. Somit wählt die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 für den Benutzer, der eine Oszillation nicht nur in einem Fall vermeiden möchte, in dem es keine Achse gibt, entlang der die Späne zerkleinert werden können, sondern auch in einem Fall, in dem die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung nicht 100% beträgt, die Oszillationsachse nicht aus, so dass die Oszillation gestoppt werden kann.
Zu beachten ist, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen Aspekte beschränkt ist, und Änderungen und Modifikationen sind ebenfalls in der vorliegenden Offenbarung umfasst, ohne von einem Umfang abzuweichen, in dem der Zweck der vorliegenden Offenbarung erreicht werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine beispielsweise sowohl die Werkzeugdatenerfassungseinheit 12 als auch die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Steuervorrichtung 1 kann auch nur eine der beiden Werkzeugdatenerfassungseinheiten 12 oder die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13 umfassen.
In der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Steuervorrichtung 1 für die Werkzeugmaschine, ist aber nicht darauf beschränkt. So ist die vorliegende Erfindung beispielsweise auch auf den oben beschriebenen übergeordneten Rechner anwendbar. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann eine Informationsverarbeitungsvorrichtung bereitstellen, umfassend die Bewegungsdatenerfassungseinheit 11, die Werkzeugdatenerfassungseinheit 12 und/oder die Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit 13, die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, und eine Ausgabeeinheit, die die Bestimmungsergebnisse der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14 ausgibt. In diesem Fall können vorteilhafte Effekte ähnlich denen der oben beschriebenen Ausführungsform bereitgestellt werden, und der Benutzer kann die Oszillationsachse basierend auf dem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerung selbst auswählen, da ein solches Bestimmungsergebnis ausgegeben und dem Benutzer mitgeteilt wird. Die Informationsverarbeitungsvorrichtung kann die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 umfassen. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Computerprogramm anwendbar, das einen Computer veranlasst, einen Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschritt durch die Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit 14, einen Ausgabeschritt durch die Ausgabeeinheit und einen Oszillationsachsen-Auswahleinheit-Schritt durch die Oszillationsachsen-Auswahleinheit 15 auszuführen.
ERLÄUTERUNG DER BEZUGSZEICHEN

1: Steuervorrichtung für Werkzeugmaschinen
11: Bewegungsdatenerfassungseinheit
12: Werkzeugdatenerfassungseinheit
13: Positionsbeziehungsdatenerfassungseinheit
14: Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit
15: Oszillationsachsen-Auswahleinheit
16: Oszillationssteuereinheit
17: Speichereinheit
3: Motor
s: Hauptachse
t: Werkzeug
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 6763917 [0007]

Claims

Informationsverarbeitungsvorrichtung, umfassend: eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit, die basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder auf relativen Positionsbeziehungsdaten eines Werkstücks und eines Werkzeugs und auf Bewegungsdaten über die Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt, ob ein Span durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden kann oder nicht; und eine Ausgabeeinheit, die ein Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit ausgibt.
Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Oszillationsachsen-Auswahleinheit, die basierend auf dem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit die bestimmte Achse als eine Oszillationsachse auswählt, wobei die Ausgabeeinheit ein Auswahlergebnis der Oszillationsachsen-Auswahleinheit ausgibt.
Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Oszillationsachsen-Auswahleinheit als Oszillationsachse eine bestimmte Achse mit einer höchsten Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung auswählt.
Informationsverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Oszillationsachsen-Auswahleinheit keine Achse als Oszillationsachse auswählt, wenn es keine Achse gibt, entlang der der Span zerkleinert werden kann, oder wenn die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung nicht 100% beträgt.
Steuervorrichtung für Werkzeugmaschinen zur Durchführung von Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse, umfassend: eine Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit, die basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder relativen Positionsbeziehungsdaten zu einem Werkstück und einem Werkzeug und Bewegungsdaten zur Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt, ob ein Span durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden kann oder nicht; eine Oszillationsachsen-Auswahleinheit, die basierend auf einem Bestimmungsergebnis der Spänezerkleinerungs-Bestimmungseinheit die bestimmte Achse als eine Oszillationsachse auswählt; und eine Oszillationssteuereinheit, die eine Steuerung der Oszillation entlang der bestimmten Achse durchführt, die von der Oszillationsachsen-Auswahleinheit ausgewählt wurde.
Steuervorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß Anspruch 5, wobei die Oszillationsachsen-Auswahleinheit als Oszillationsachse eine bestimmte Achse mit der höchsten Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung auswählt.
Steuervorrichtung für Werkzeugmaschinen gemäß Anspruch 5, wobei die Oszillationsachsen-Auswahleinheit keine Achse als Oszillationsachse auswählt, wenn es keine Achse gibt, entlang der der Span zerkleinert werden kann, oder wenn die Verfügbarkeit der Spänezerkleinerung nicht 100% beträgt, und die Oszillationssteuereinheit eine Steuerung durchführt, keine Oszillation entlang irgendeiner Förderachse durchzuführen.
Computerprogramm, das einen Computer veranlasst, Folgendes auszuführen: einen Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschritt, bei dem basierend auf Werkzeugdaten, aus denen eine Werkzeugform erkennbar ist, oder auf relativen Positionsbeziehungsdaten eines Werkstücks und eines Werkzeugs und Bewegungsdaten über die Relativbewegung des Werkstücks und des Werkzeugs bestimmt wird, ob ein Span durch Oszillationsschneiden durch Oszillation entlang nur einer bestimmten Achse einer Vielzahl von Förderachsen zerkleinert werden kann oder nicht; und einen Ausgabeschritt zum Ausgeben eines Bestimmungsergebnisses des Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschritts.
Computerprogramm gemäß Anspruch 8, wobei der Computer des Weiteren einen Oszillationsachsen-Auswahlschritt ausführt, bei dem basierend auf dem Bestimmungsergebnis des Spänezerkleinerungs-Bestimmungsschrittes die bestimmte Achse als Oszillationsachse ausgewählt wird, und in dem Ausgabeschritt ein Auswahlergebnis des Oszillationsachsen-Auswahlschrittes ausgegeben wird.