DE3814243A1 - Numerische steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer numerischen Steuervorrichtung für die Steuerung eines Gewindeschneidvorgangs mit einem Gewindebohrer.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Gewindeschneiden mit Hilfe eines Gewindebohrers. In Fig. 3 kennzeichnet die Bezugsziffer 1 eine Spindel, 2 ein Werkstück, 3 eine zylindrische Bohrung, die vorbereitend im Werkstück 2 vor dem Gewindeschneiden ausgebildet wurde, 4 einen Schneidtisch, 5 einen Gewindebohrer, 6 einen beweglichen Bohrer und 7 einen Pfeil.

Bei einem Gewindeschneidvorgang wird der Schneidtisch in Richtung des Pfeils 7 bewegt, während die Spindel 1 angetrieben rotiert, so daß der Gewindebohrer 5 in die Bohrung 3 eingeführt wird, um das Gewinde auf der inneren Umfangswand der Bohrung 3 auszubilden. Um eine Gewindebohrerbearbeitung mit hoher Genauigkeit zu erzielen, ist es erforderlich, den Rotationswinkel des Werkstücks 2 zu synchronisieren, d. h. die Spindel 1 mit dem Vorschub des Tisches 4 entsprechend der Ganghöhe des Gewindes. Üblicherweise wird jedoch die Steuerung der Rotation der Spindel 1 und die Steuerung der Bewegung des Tisches 4 von zwei unterschiedlichen Servo-Steuersystemen unabhängig voneinander ausgeführt. Angesichts dieser Tatsache wurde ein beweglicher Bohrer 6 vorgeschlagen, der so ausgestaltet ist, daß er dem Gewindebohrer 5 eine freie Bewegung in einer Richtung des senkrecht zur Rotationsrichtung erlaubt, um einen Synchronisationsfehler zwischen dem Drehwinkel der Spindel 1 und der Größe des Vorschubs des Gewindebohrers 5 bei einer Gewindebohrbearbeitung zu kompensieren. Genauer gesagt wird bei einem derartig beweglichen Bohrer 6 selbst wenn der Vorschub des Schneidtisches 4 angehalten ist, der Gewindebohrer 5 für den Fall, daß die Spindel 1 gedreht wird, vorwärts oder rückwärts dem Drehwinkel der Spindel entsprechend bewegt. Mit anderen Worten ist es bei einem beweglichen Bohrer möglich, eine Übereinstimmung der Gewindebohrerbewegung mit der Rotation der Spindel zu erzielen.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer herkömmlichen numerischen Steuervorrichtung zeigt. In Fig. 4 kennzeichnet Bezugsziffer 11 einen Bearbeitungsdaten-Speicherbereich für die Abspeicherung von Bearbeitungsdaten, 12 einen Interpolationsvorverarbeitungsbereich für den Empfang der Bearbeitungsdaten, um eine arithmetische Verarbeitung vor der Interpolation durchzuführen, 13 einen Interpolationsverarbeitungsbereich für die Durchführung einer Interpolation, dem Ausgang des Bereichs 12 entsprechend, 14 einen Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich für die Durchführung der Beschleunigung und der Verzögerung, dem Ausgang des Bereichs 13 entsprechend, 15 eine Vorschubvorrichtung für die Durchführung der Positionsregelung, einem Positionierbefehl entsprechend, der durch den Bereich 14 bereitgestellt wird, 16 einen Geschwindigkeitsbefehl- Verarbeitungsbereich für die Ausgabe eines Geschwindigkeitsbefehls, dem Ausgang des Interpolationsvorverarbeitungsbereichs 12 entsprechend, 17 eine Spindelvorrichtung für die Durchführung einer Geschwindigkeitsregelung, einem Geschwindigkeitsbefehl entsprechend, der durch den Bereich 16 bereitgestellt wird, und 18 einen Notstop-Verarbeitungsbereich für die Erzeugung eines Stopbefehls für die o. g. Verarbeitungsbereiche in Abhängigkeit von einem Notstopsignal.

Bei einem Gewindeschneidvorgang, bei dem z. B. ein Gewindebohrer verwendet wird, werden zuerst Bearbeitungsdaten des Innengewinde-Schneidvorgangs dem Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 über den Bearbeitungsdatenspeicherbereich 11 zugeführt. Der Bereich 12 führt vorbestimmte Geschwindigkeitsbefehlsdaten dem Geschwindigkeitsbefehlverarbeitungsbereich 16 zu, entsprechend den Bearbeitungsdaten. Im Bereich 16 wird der Geschwindigkeitsbefehl und die Rotationsrichtung in Spannungen oder ähnliches umgewandelt, die der Spindelvorrichtung 17 zugeführt werden. Die Vorrichtung 17 dreht entsprechend dem Geschwindigkeitsbefehl und der Rotationsrichtung die Spindel in einer festgelegten Richtung.

Andererseits führt der Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 Verarbeitungsdaten, wie z. B. die Größe der linearen Bewegung in Gewindeschneidrichtung, dem Interpolationsverarbeitungsbereich 13 zu. Der Bereich 13 führt entsprechend den Bearbeitungsdaten einen Interpolationsprozeß durch und gibt einen Positionsbefehl an den Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 weiter. Der Bereich 14 führt eine Beschleunigungs- oder Verzögerungsverarbeitung für den Positionsbefehl aus, der der Vorschubvorrichtung 15 zugeführt wird. Gemäß dem Positionsbefehl regelt die Vorschubvorrichtung 15 die Position des Werktisches oder etwas ähnlichem.

Der Gewindeschneidvorgang mit einem Gewindebohrer wird auf zuvor beschriebene Art und Weise durchgeführt.

Das Entfernen des Gewindebohrers aus der Gewindebohrung d. h. die Umkehrung der Rotationsrichtung der Spindel und die Umkehrung der Bewegungsrichtung der Vorschubvorrichtung werden ähnlich wie im oben beschriebenen Fall durchgeführt.

Für den Fall daß ein Notstopsignal dem Notstopverarbeitungsbereich 18 von der Vorschubvorrichtung 15, der Spindelvorrichtung 17 oder einer Bedienperson aufgrund des Auftretens eines nicht normalen Zustandes während des Gewindeschneidvorgangs zugeführt wird, werden üblicherweise die entsprechenden Verarbeitungsbereiche und die Vorrichtungen durch ursprüngliche Notstopverarbeitungen in einen Notstopzustand überführt unter der Bedingung, daß der Gewindebohrer 5 ununterbrochen in der Gewindebohrung 3 eingeführt ist. Nach dem Aufheben des Notzustandes wird der Gewindebohrer 5 dann aus der Bohrung 3 entfernt.

In herkömmlichen numerischen Steuerungsvorrichtungen, die derartig aufgebaut sind, ist die Trägheit der Spindel 1 größer als die der Vorschubvorrichtung 15 und die Positionsregelung der Spindelvorrichtung 17 wird außer Betracht gelassen. Beim Entfernen des Gewindebohrers aus der Bohrung ist demnach der Positionsfehler der Vorschubwelle im Hinblick auf den Drehwinkel der Spindel, der durch die Ganghöhe des Gewindes festgelegt wird, sehr groß, wodurch der Nachteil entsteht, daß möglicherweise das Gewinde verformt wird.

Der obengenannte Zustand wird im folgenden genauer beschrieben. Fig. 5 zeigt die Geschwindigkeit der Spindel und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung bei einem Innengewindeschneidvorgang. Wie aus Fig. 5 hervorgeht wird nachdem ein Befehl abgegeben wurde, um die Spindel in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu drehen, im Zeitpunkt a der Vorschub durch die Vorschubvorrichtung 17 gestartet. Im Zeitpunkt b erreicht die Vorschubgeschwindigkeit einen durch die Gewindesteigung und die Spindelrotationsgeschwindigkeit festgelegten Wert. Für den Zeitraum zwischen den Zeitpunkten a und b ist die Vorschubgeschwindigkeit kleiner als der festgelegte Wert und der Gewindeschneidvorgang kann nicht durchgeführt werden. Das heißt der Zeitraum entspricht einem Leerschnitt (Luftschnitt). In dem darauffolgenden Zeitpunkt c wird aufgrund eines Notstopbefehls die Verzögerung sowohl der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel als auch der Vorschubgeschwindigkeit gestartet. Die Geschwindigkeit der Spindel wird mit einer Verzögerung abgesenkt, die durch die Trägheit und das Drehmoment bestimmt wird. Die Spindel wird zum Zeitpunkt e angehalten.

In diesem Fall ist das Zeitintervall vom Zeitpunkt des Beginns der Verzögerung der Spindelvorrichtung bis zum Anhalten um ein Zeitintervall von d bis e länger als vom Beginn der Verzögerung der Vorschubvorrichtung bis zum Anhalten, da die Trägheit der Spindel größer ist als die der Vorschubvorrichtung. Weiter ist bei der Spindelvorrichtung keine Positionsregelung vorhanden. Demzufolge erfolgt nach dem Empfang eines Stop-Befehls die Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel linear, wohingegen die Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit exponentiell erfolgt. Für das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, in dem die Verzögerung gestartet wird und dem Zeitpunkt, in dem die Spindel bzw. die Vorschubvorrichtung anhält, ist demzufolge das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit der Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung variabel. Dies hat zur Folge, daß Synchronisationsfehler zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit auftreten können, was eine Deformation des Gewindes zur Folge hat.

Im folgenden wird das Entfernen des Gewindebohrers beschrieben. Im Zeitpunkt f wird ein Befehl zur Umkehr der Rotationsrichtung der Spindel und ein Befehl zur Bewegung des Gewindebohrers in umgekehrte Richtung abgegeben. Im Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten f und h kann ähnlich wie im Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten c und e das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel zur Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung in umgekehrter Richtung nicht auf dem durch die Gewindeganghöhe festgelegten Wert gehalten werden. Mit anderen Worten ist die Synchronisation zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit in umgekehrter Richtung gestört. Die Zeitspanne vom Zeitpunkt h bis zum Zeitpunkt i wird für das Entfernen des Gewindebohrers benötigt. Das heißt im Zeitpunkt i ist der Gewindebohrer aus der Gewindebohrung entfernt worden. Im Zeitintervall vom Zeitpunkt i bis zum Zeitpunkt j wird die Vorschubvorrichtung bis zum Anhalten abgebremst. Im Zeitpunkt j ist das Entfernen des Gewindebohrers beendet. Wie aus dem obengesagten hervorgeht besteht beim Entfernen des Gewindebohrers aus der Gewindebohrung die Möglichkeit, daß die Synchronisation zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit gestört ist, was ein Auftreten von Deformationen in der Gewindebohrung zur Folge hat.

Die obenerwähnte Ausgleichsvorrichtung, z. B. ein beweglicher Bohrer, wurde vorgeschlagen, um das unerwünschte Auftreten von Deformationen im Gewindebereich zu vermeiden. Bei der Ausgleichsvorrichtung wird ein Mechanismus, z. B. eine Keilwelle verwendet, so daß einer Achse der Vorschubvorrichtung für die Befestigung des Gewindebohrers ein Heraus- oder Zurückziehen gestattet ist. Beschädigungen, die durch die Rotation der Spindel aufgrund von Trägheit bewirkt werden können, werden durch die Ausgleichsvorrichtung absorbiert. Das herkömmliche Innengewindeschneiden, bei dem der bewegliche Gewindebohrer verwendet wird, ist nachteilig dahingehend, daß das Innengewindeschneiden in Abhängigkeit von der Bewegung der Spindel durchgeführt wird und demnach die Genauigkeit der Länge des Gewindebereichs gering ist. Darüber hinaus kann da ein Gewindebohrer zwischen der Spindel und der Vorschubvorrichtung vorhanden ist, die Ausgleichsvorrichtung die Beschädigung aufgrund der Trägheitsrotation der Spindel unter normalen Bedingungen absorbieren, jedoch nicht die Störung aufgrund der Trägheitsrotation der Spindel unter der Bedingung, daß sich der bewegliche Teil der Ausgleichsvorrichtung an einer Begrenzung in entweder ausgefahrener Stellung oder eingefahrener Stellung befindet oder aufgrund der Bewegung einer Achse der Vorschubvorrichtung, wenn die Rotation der Spindel anhält. Dies hat zum Ergebnis, daß der Boden der Gewindebohrung eine geringe Genauigkeit aufweist, da der Gewindebohrer in den Boden auswandert/ausläuft. Es ist erforderlich, um die Größe des Auswanderns des Gewindebohrers am Boden daran zu hindern, einen Bereich des Spiels des Gewindebohrers zu überschreiten, was zur Folge hat, daß es unmöglich ist, den Innengewindeschneidvorgang mit einer hohen Geschwindigkeit durchzuführen.

Um die obenerwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen wurde z. B. durch die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung 50 454/1984 ein Steuersystem vorgeschlagen, bei dem ein Impulssignal, das durch die Rotation einer Kodiereinrichtung erzeugt wird, die mit der Spindel gekoppelt ist, als Z-Achsenvorschubimpuls verwendet wird, um dadurch die Rotation der Spindel mit der Größe des Vorschubs entlang der Z-Achse zu synchronisieren, mit dem Ergebnis, daß ein beweglicher Gewindebohrer entbehrlich wird. In diesem Fall jedoch ist es möglich, das Auswandern des Gewindebohrers in einem normalen Zustand zu eliminieren, jedoch wird die Regelung abhängig von der Rotation der Spindel durchgeführt. Demzufolge ist die Regelung dahingehend nachteilig, daß die Genauigkeit der Länge des Gewindebereichs verschlechtert wird.

Darüber hinaus besteht ein Problem darin, daß das Entfernen des Gewindebohrers nach dem Auftreten eines unnormalen Zustands in gewisser Weise schwierig ist und viel Zeit erfordert.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, die o. g. Probleme zu beseitigen. Genauer ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuervorrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und keine teure Ausgleichsvorrichtung, wie z. B. einen beweglichen Gewindebohrer erfordert, die das Auswandern eines Gewindebohrers am Boden der Gewindebohrung minimiert, demnach die Bearbeitungsgenauigkeit des Bodens der Gewindebohrung erhöht und eine hohe Geschwindigkeit während des Innengewindeschneidvorgangs ermöglicht. Darüber hinaus ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine numerische Steuervorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist zu vermeiden, daß der Gewindebohrer und der Gewindebereich, der von dem Gewindebohrer bearbeitet wird, aufgrund des Auftretens eines unnormalen Zustands beschädigt wird.

Die oben beschriebnenen und anderen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch die Schaffung einer numerischen Steuervorrichtung mit einer Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung zum Umschalten einer Beschleunigungs- oder Verzögerungszeitkonstanten der Steuerwelle in Abhängigkeit von einem Befehl, mit einer Verstärkungsumschaltvorrichtung für die Umschaltung von Verstärkungen der Vorschubvorrichtung und der Spindelvorrichtung in einer Abhängigkeit von Befehlen, mit einer Positionsdaten-Umwandelvorrichtung durch Multiplikation der Positionsdaten mit einem festgelegten Koeffizienten, der einer arithmetischen Operation mit einer Zeitkonstanten unterzogen wurde, die durch die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung ausgewählt wurde, wobei die Spindelvorrichtung eine Positionsschleifenregelungsfunktion besitzt und mit einer Regelvorrichtung für die Regelung des Entfernens eines Gewindebohrers aufgrund des Auftretens eines unnormalen Zustandes.

Bei der numerischen Steuervorrichtung der Erfindung ist es möglich, die Positionsschleifenverstärkung der Spindelvorrichtung und der Vorschubvorrichtung während der Innengewindeschneidbearbeitung in Einklang zu bringen, was zum Ergebnis hat, daß ein Verhältnis der Positionsbefehle der Spindelvorrichtung und der Vorschubvorrichtung stets konstant gehalten wird, wodurch demnach eine synchrone Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung und der Rotationsgeschwindigkeit der Spindelvorrichtung ermöglicht wird.

In den begleitenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine graphische Wiedergabe der Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit einer Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit einer Vorschubwelle in der Ausführungsform aus Fig. 1,

Fig. 3 ein schematisches Diagramm, das eine Gewindeschneidvorrichtung zeigt, bei der ein Gewindebohrer verwendet wird,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer herkömlichen numerischen Steuervorrichtung, und

Fig. 5 eine graphische Wiedergabe der Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit einer Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit einer Vorschubachse in der herkömmlichen Vorrichtung aus Fig. 4.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 im folgenden beschrieben.

In Fig. 1 kennzeichnen die Bezugszeichen 1 bis 17 die gleichen Bestandteile, wie die in Fig. 4. Darüber hinaus kennzeichnet 20 eine Verstärkungsumschaltvorrichtung, die in der Lage ist, die Positionsschleifenverstärkung der Vorschubwelle umzuschalten, 21 eine Zeitkonstantenumschaltvorrichtung für das Umschalten einer Beschleunigungs- oder Verzögerungszeitkonstanten der Vorschubwelle (Steuerwelle) in Abhängigkeit von einem Befehl, und 22 eine Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung, in der ein Koeffizient, der durch die Bearbeitungsdaten festgelegt ist, die von dem Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 bereitgestellt werden, multipliziert wird mit Positionsdaten, die vom Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 ausgegeben werden. Das Ergebnis der Multiplikation wird der Spindelvorrichtung 17 zugeführt. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet einen Entfernungsdatenspeicherbereich für die Abspeicherung von Entfernungsdaten (Entfernen des Gewindebohrers) und 24 eine Entfernungssteuervorrichtung für den Empfang der Daten, die im Speicherbereich 23 abgespeichert sind, aufgrund des Auftretens eines unnormalen Zustands, um einen Entfernungsbefehl zu folgen. Der Betrieb der numerisch gesteuerten Vorrichtung mit diesem Aufbau wird im folgenden beschrieben.

Bei einem Gewindeschneidvorgang, mit z. B. einem Gewindebohrer, werden zuerst Bearbeitungsdaten des Innengewindeschneidvorgangs einem Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 durch den Bearbeitungsdatenspeicherbereich 11 zugeführt. Der Bereich 12 führt Daten, wie z. B. die Größe der Bewegung und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung 15 dem Interpolationsverarbeitungsbereich 13 zu, den Bearbeitungsdaten entsprechend, und gibt Umschaltbefehle an die Verstärkungsumschaltvorrichtung 20 und die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung 21 weiter und führt die Bearbeitungsdaten der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 zu. Die Verstärkungsumschaltvorrichtung 20 schaltet die Verstärkung der Vorschubvorrichtung 15 um auf einen Wert gleich der Positionsschleifenverstärkung der Spindelvorrichtung 17. Die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung 21 schaltet die Zeitkonstante des Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereichs 14 so um, daß die Spindelvorrichtung 17 während der Beschleunigung oder Verzögerung nicht schneller läuft. Der Interpolations-Verarbeitungsbereich 13 führt einen Interpolationsprozeß gemäß dem Ausgang (Ausgangswert) des Interpolationsvorverarbeitungsbereichs 12 aus und gibt das Ergebnis des Interpolationsprozesses an den Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 weiter. Der Bereich 14 verwendet die Zeitkonstante, die durch die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung 21 bereitgestellt wird, um den Ausgang des Interpolations-Verarbeitungsbereichs 13 einer Beschleunigung oder Verzögerung zu unterziehen, um einen Positionsbefehl zu erhalten. Der Positionsbefehl, der dadurch erzielt wird, wird der Vorschubvorrichtung 15 und der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 zugeführt. Die Vorschubvorrichtung 15 führt den Positionsbefehl des Bereichs 14 entsprechend einer Positionsregelung aus. In der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 wird der Positionsbefehl des Bereichs 14 mit dem festgelegten Koeffizienten multipliziert, der vom Interpolationsverarbeitungsbereich 12 bereitgestellt wird. Das Ergebnis der Multiplikation wird der Spindelvorrichtung 17 zugeführt. Die Vorrichtung 17 führt den Positionsdaten entsprechend, die durch die Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 bereitgestellt werden, eine Positionsregelung durch.

In Abhängigkeit von einem aufgrund des Auftretens eines unnormalen Zustands erzeugten Entfernungssignal (Entfernen des Gewindebohrers), arbeitet die Entfernungssteuervorrichtung (23) um einen Entfernungsbefehl dem Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 und dem Interpolationsverarbeitungsbereich 13 über die Entfernungssteuervorrichtung 24 (Entfernen des Gewindebohrers) zuzuführen. Wenn die Steuervorrichtung 24 das Entfernungssignal empfängt, arbeitet die Vorrichtung 24, um aus dem Speicherbereich 23 die Daten zu erhalten, die für das Entfernen des Gewindebohrers aus der Gewindebohrung erforderlich sind, wie z. B. die Größe der Bewegung und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung 15 und ähnliches. Die Steuervorrichtung 24 erzeugt dann den Entfernungsbefehl für den Bereich 12. Zusätzlich führt die Steuervorrichtung ein Interpolationsstopsignal dem Bereich 13 zu, um so den Interpolationsbetrieb zu unterbrechen. Der Bereich 12 entfernt die Bearbeitungsdaten mit dem Gewindebohrer, die aus dem Bereich 11 erhalten werden und gibt die Daten von der Vorrichtung 24, wie z. B. die Größe der Bewegung und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorrichtung 15 an den Bereich 13 aus. In diesem Fall werden die Verstärkung und die Zeitkonstante nicht umgeschaltet und demnach werden die Werte, die für die Innengewinde-Schneidbearbeitung festgelegt wurden, weiterhin verwendet. Basierend auf dem Ergebnis, das vom Bereich 12 erzielt wird, führt der Bereich 13 eine Interpolation durch, um einen Ausgangswert für den Bereich 14 zu erzeugen. Der folgende Betrieb wird, wie oben beschrieben, ausgeführt.

Fig. 2 zeigt eine graphische Wiedergabe eines Beispiels der Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel und der Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung bei einem Innengewindeschneidvorgang mit einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Nachdem als Reaktion auf einen Innengewindeschneidbefehl, der gemäß den Bearbeitungsdaten erzeugt wurde, die Verstärkungen der Vorschubvorrichtung 15 und der Spindelvorrichtung 17 und die Zeitkonstante der Beschleunigungs- oder Verzögerungsverarbeitung durch die Verstärkungsumschaltvorrichtung 20 und die Zeitkonstantenumschaltvorrichtung 21 umgeschaltet sind, gibt im Zeitpunkt A der Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 einen Positionsbefehl an die Vorschubvorrichtung 15 ab, so daß die Vorrichtung 15 eine Beschleunigung oder Verzögerung durchführt. Im selben Zeitpunkt wird der Positionsbefehl des Bereichs 14 der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 zugeführt, in der er mit einem festgelegten Koeffizienten multipliziert wird. Das Ergebnis der Multiplikation wird der Spindelvorrichtung 17 zugeführt, um so die Rotation der Spindel zu starten. Im Zeitpunkt B ist die Beschleunigung der Spindelvorrichtung 17 und der Vorschubvorrichtung 15 vollzogen und bis zum Zeitpunkt C rotiert die Spindel mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit und wird die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung unverändert aufrechterhalten. Nach dem Empfangen eines Gewindebohrer-Entfernungssignals im Zeitpunkt C wird die Verzögerung der Spindelvorrichtung 17 und der Vorschubvorrichtung 15 gestartet und ist im Zeitpunkt D beendet. Gleichzeitig wird die Größe der Bewegung der Vorschubvorrichtung 15 zu einem Anfangspunkt des Innengewindeschneidvorgangs berechnet.

Der Gewindebohrerentfernungsvorgang ist mit dem oben beschriebenen Betrieb identisch mit der Ausnahme, daß die Spindel 17 in umgekehrter Richtung gedreht wird und die Richtung des Vorschubs durch die Vorschubvorrichtung 15 umgekehrt ist.

Beim oben beschriebenen Innengewindeschneidvorgang, d. h. vom Zeitpunkt A bis zum Zeitpunkt G ist das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit der Spindel 17 zur Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung 15 stets konstant und ist gleich einer vorher festgelegten konstanten, die der Multiplikation in der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung 22 unterzogen wurde wegen der folgenden Gründe (1) bis (3):

• (1) Ein Wert, der durch Multiplikation des Positionsbefehls an die Vorschubvorrichtung mit der festgelegten Konstanten erzielt wird, wird der Spindelvorrichtung zugeführt.
• (2) Die Beschleunigungs- oder Verzögerungszeitkonstante ist so festgelegt, daß sie durch die Trägheit und das Drehmoment der Spindel festgelegte Beschleunigung nicht übersteigt.
• (3) Die Positionsschleifenverstärkungen der Spindelvorrichtung und der Vorschubvorrichtung sind identisch.

Die oben beschriebene festgelegte Konstante k kann durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben werden:

k = 1/P (1)

wobei die Einheit für k (Anzahl der Umdrehungen)/ (Entfernungseinheit) ist, und P für die Gewindeganghöhe steht, deren Einheit (Entfernungseinheit)/(Anzahl der Umdrehungen) ist.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Zeitverlauf des Entfernungsvorgangs (Entfernen des Gewindebohrers) wie folgt festgelegt werden. Nur wenn ein unnormaler Zustand während des Gewindeschneidvorgangs während der Zeitspanne von A bis C in Fig. 2 auftritt, wird der Entfernungsvorgang des Gewindebohrers durchgeführt. Während der Zeitspanne von den Zeitpunkten C bis G wird der Entfernungsvorgang nicht durchgeführt.

Weiter kann im Falle des Entfernens der Interpolationsvorverarbeitungsbereich 12 die Daten des Gewindeschneidens abspeichern, um automatisch bei einem erneuten Start des Vorgangs zu erkennen, ob eine weitere Bearbeitung erforderlich ist oder nicht.

Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Entfernungsdaten (Entfernen des Gewindebohrers) bereits vorher abgespeichert sind, kann es darüber hinaus erlaubt sein, daß ein Abstand vom Punkt A bis D automatisch berechnet wird, wenn die Drehung und die Bewegung am Punkt D nach dem Auftreten eines unnormalen Zustandes angehalten werden und daß der Entfernungsvorgang (Entfernen des Gewindebohrers) dann aufgrund des Ergebnisses der Berechnung ausgeführt wird.

Im Falle eines Notstopbefehls während der Innengewindeschneidbearbeitung wird darüber hinaus gemäß der vorliegenden Erfindung der Verzögerungstyp der Vorschubwelle in die Schrittbetriebsart zur Positionsschleifenverzögerung versetzt, um die Zeitkonstante mit der Zeitkonstante der Spindel in Einklang zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, den Abstand vom Startpunkt der Verzögerung bis zum Stoppunkt konstant zu machen. Daraufhin kann der Entfernungsvorgang auf dieselbe Weise wie oben beschrieben, durchgeführt werden. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Beschleunigungs- und Verzögerungsbereich 14 linear. Jedoch kann er auch exponentiell sein.

Darüber hinaus wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Positionsbefehl, der an die Vorschubvorrichtung 15 weitergegeben wird, mit dem festgelegten Koeffizienten multipliziert und das Ergebnis der Multiplikation der Spindelvorrichtung 17 zugeführt.

Jedoch kann die Vorrichtung wie folgt verändert werden:

Der Interpretationsverarbeitungsbereich 13 führt die Größe der Bewegung und die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubvorrichtung 15 und den Drehwinkel und die Anzahl der Umdrehungen der Spindelvorrichtung 17 dem Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 zu. Die Ergebnisse, im Beschleunigungs- und Verzögerungsverarbeitungsbereich 14 werden der Vorschubvorrichtung 15 und der Spindelvorrichtung 17 zugeführt. Diese Veränderung hat dieselbe Wirkung wie die oben beschriebene Ausführungsform.

Wie aus dem oben gesagten hervorgeht können gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile erzielt werden:

• (1) Es ist nicht erforderlich eine teure Ausgleichsvorrichtung, wie z. B. ein bewegliches Gewindebohrer-Werkzeugfutter zu verwenden.
• (2) Das Auswandern eines Gewindebohrers am Boden der Gewindebohrung wird sicher verhindert, wodurch es möglich wird, den Gewindebohrer mit einer hohen Geschwindigkeit zurückzuziehen (zu entfernen). Dementsprechend ist es nach dem erneuten Starten des Bearbeitungsvorgangs möglich, die Bearbeitung mit derselben Bearbeitungsganghöhe durchzuführen, wodurch ein unerwünschter Verbrauch eines Werkstücks vermieden werden kann.
• (3) Da die Beschleunigung und die Verzögerung der Spindel und der Vorschubvorrichtung mit einer Zeitkonstanten gleich der der Innengewindeschneidbearbeitung gewonnen wird, wird eine Innengewindeschneidbearbeitung mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht.
• (4) Wiederaufnahme nach dem Auftreten eines unnormalen Zustandes kann leicht und rasch erfolgen, d. h. der Gewindeschneidvorgang kann mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden. Darüber hinaus kann, da die Beschleunigung und die Verzögerung der Spindelvorrichtung und der Vorschubvorrichtung mit der Zeitkonstanten des Gewindeschneidens durchgeführt werden, der Gewindeschneidvorgang mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden, wobei Geschwindigkeit der Spindel und Geschwindigkeiten der Vorschubwelle von der herkömmlichen numerischen Streuvorrichtung gezeigt werden.

Claims (3)

1. Numerische Steuervorrichtung für die Steuerung einer Steuerwelle und einer Spindel, einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß Bearbeitungsdaten: gekennzeichnet durch:
eine Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung (21) für die Umschaltung einer Beschleunigungs- oder Verzögerungs-Zeitkonstanten der Steuerwelle in Abhängigkeit von einem Befehl,
eine Verstärkungs-Umschaltvorrichtung (20) gemäß einem Befehl,
eine Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung für die Multiplikation von Positionsdaten mit einem festgelegten Koeffizient, wobei die Positionsdaten einer arithmetischen Operation mit einer Zeitkonstanten unterzogen werden, die durch die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung ausgewählt wird, und
eine Spindelvorrichtung (17), die eine Positionsschleifen-Regelfunktion aufweist,
wobei die Position der Steuerwelle mit der Zeitkonstanten geregelt wird, die durch die Zeitkonstanten-Umschaltvorrichtung ausgewählt wird, und wobei gleichzeitig ein Ausgang der Positionsdaten-Umwandlungsvorrichtung an die Spindelvorrichtung geführt wird, um die Vorrichtung zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Vorrichtung für das automatische Entfernen des Bearbeitungselements aufgrund des Auftretens eines unnormalen Zustandes aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bearbeitungselement ein Gewindebohrer für Innengewindeschneiden ist.