ES2634340T3 - Dispositivo de control numérico - Google Patents

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ES2634340T3
ES2634340T3 ES13874973.4T ES13874973T ES2634340T3 ES 2634340 T3 ES2634340 T3 ES 2634340T3 ES 13874973 T ES13874973 T ES 13874973T ES 2634340 T3 ES2634340 T3 ES 2634340T3
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Mitsuo Watanabe
Masakazu Sagasaki
Junichi Kamata
Hiroshi Shinohara
Hajime Matsumaru
Hitoshi Matsumoto
Takanori Shinohara
Akihiko Shinohara
Shigeo Yanagidaira
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Citizen Machinery Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Mitsubishi Electric Corp
Citizen Machinery Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

Un dispositivo (1) de control numérico mediante el cual se realiza el mecanizado en un objeto (61) de mecanizado mientras se mueve una herramienta (62) y el objeto (61) de mecanizado relativo a cada uno por dos o más ejes de control proporcionados en al menos una entre la herramienta (62) y el objeto (61) de mecanizado, comprendiendo el dispositivo (1) de control numérico: una unidad (45) de procesamiento de análisis que obtiene un comando de movimiento para mover en un camino (101) de movimiento curvado en un programa de mecanizado, y condiciones de vibración para vibrar a lo largo del camino (101) de movimiento curvado; una unidad (481) de cálculo de cantidad de movimiento de comando que calcula una cantidad (ΔL) de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (Δt) según el comando de movimiento; una unidad (482) de cálculo de cantidad de movimiento vibracional que usa las condiciones de vibración para calcular una cantidad de movimiento vibracional (Δa1; Δa2; Δa3; Δa4; Δa5; Δa6) que es una cantidad de movimiento debida a las vibraciones por unidad de tiempo (Δt) en un tiempo (t1; t2; t3; t4; t5; t6) correspondiente al comando de movimiento; y una unidad (483) de combinación de cantidad de movimiento que combina la cantidad de movimiento de comando (ΔL) con la cantidad de movimiento vibracional (Δa1; Δa2; Δa3; Δa4; Δa5; Δa6) para calcular una cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), por unidad de tiempo (Δt) tal que una posición (P2; P3; P4; P5; P6; P7), que ha sido movido por la cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), desde una posición de referencia (P1; P2; P3; P4; P5; P6) para calcular la cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), está ubicada en el camino (101) de movimiento curvado.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de control numerico Campo de la descripcion
La presente invencion se relaciona con un dispositivo de control numerico.
Antecedentes
Un dispositivo de control numerico se ha propuesto para el proceso mecanico convencional de torneado. El dispositivo de control numerico incluye un mecanismo de alimentacion de la herramienta de corte que alimenta una herramienta de corte a una pieza de trabajo en al menos dos direcciones axiales; y un mecanismo de control que controla el motor de control de la alimentacion de la herramienta de corte tal que la herramienta de corte vibra a una frecuencia baja en al menos dos direcciones axiales (vease, por ejemplo, el Documento de Patente 1). En este dispositivo de control numerico, el mecanismo de control incluye una unidad de operacion que realiza varias configuraciones; una unidad de almacenamiento de informacion de corte de vibracion que almacena por adelantado al menos la cantidad de movimiento hacia delante, la cantidad de movimiento hacia atras, la velocidad del movimiento hacia delante, y la velocidad del movimiento hacia atras del mecanismo de alimentacion de la herramienta de corte segun las caractensticas mecanicas, tales como la inercia del eje de alimentacion y las caractensticas del motor, como una tabla de datos usada para sincronizar y alimentar la herramienta de corte en al menos dos direcciones axiales para ser operable a una frecuencia baja de 25 hercios o mayor segun la velocidad de rotacion de la pieza de trabajo, o la cantidad de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte, que son configuradas por la unidad de operacion; y una unidad de control del motor que controla el motor de control de la alimentacion de la herramienta de corte teniendo como base los datos almacenados en la unidad de almacenamiento de informacion de corte de vibracion.
Debido a esta configuracion, en el caso cuando una velocidad rotacional de la pieza de trabajo, o una cantidad de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte, configurada por la unidad de operacion, esta presente en la tabla, se realiza el trabajo de corte por la cantidad de movimiento hacia delante, la cantidad de movimiento hacia atras, la velocidad del movimiento hacia delante, y la velocidad del movimiento hacia atras del mecanismo de alimentacion de la herramienta de corte al valor establecido. Ademas, en el caso donde una velocidad rotacional de la pieza de trabajo o una cantidad de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte, que son configuradas por la unidad de operacion, no esta presente en la tabla, se muestra una advertencia de que no se ha programado un valor apropiado, y el procesamiento termina.
Otro dispositivo de control numerico para ejecutar un control de contorneado mediante el control de dos o mas ejes de control para ejecutar el control de contorneado ha sido propuesto. El dispositivo de control numerico controla simultaneamente los dos o mas ejes para realizar una operacion de troceado, y al mismo tiempo, genera datos de movimiento para ejecutar el control de contorneado (vease, por ejemplo, el Documento de Patente 2).
Listado de referencias
Documentos de Patentes
Documento de Patente 1: Patente Japonesa No. 5033929 Documento de Patente 2: Patente Japonesa No. 4293132 Compendio
Problema tecnico
Sin embargo, segun el Documento de Patente 1 listado anteriormente, hay un problema en que es diffcil crear datos para ser configurados en la tabla para sincronizar la alimentacion de la herramienta de corte en al menos dos direcciones axiales para ser operables en una frecuencia baja de 25 Hz o mayor. Por ejemplo, cuando la tabla se crea, la cantidad de movimiento hacia delante, la cantidad de movimiento hacia atras, la velocidad del movimiento hacia delante, y la velocidad del movimiento hacia atras del mecanismo de alimentacion de la herramienta de corte necesitan definirse para cada velocidad rotacional de la pieza de trabajo de cada cantidad de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte. Por lo tanto, es necesario que la tabla incorpore todas las velocidades rotacionales de la pieza de trabajo de las cantidades de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte, que pueden usarse en el dispositivo de control numerico. En consecuencia, se requiere un considerable tiempo y esfuerzo para crear la tabla.
Cuando una velocidad rotacional de la pieza de trabajo o una cantidad de alimentacion de la herramienta de corte por revolucion de la herramienta de corte, que no ha sido configurada en la tabla, se introduce, no se realiza el mecanizado, y el procesamiento termina. Esto resulta en un problema que no esta claro si es posible realizar el mecanizado bajo las condiciones de entrada desde la unidad de operacion hasta que el procesamiento real empieza.
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El Documento de Patente 2 se relaciona con un dispositivo de control numerico para ejecutar un control de contorneado, mientras realiza el troceado. La operacion de troceado esta disenada para ejecutar un control de contorneado con vibraciones de manera similar al Documento de Patente 1. En la operacion de troceado, la direccion de vibracion se asume que intersecta la direccion del control de contorneado en un angulo predeterminado, y por lo tanto no se considera que una herramienta vibre en una direccion de mecanizado.
La presente invencion se ha conseguido para resolver los problemas anteriores, y un objeto de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de control numerico para mecanizar mientras vibra una herramienta a lo largo de una camino de mecanizado, en el cual sin la necesidad de una tabla que tenga las condiciones de vibracion de la herramienta almacenadas en ella, cuando un camino de mecanizado es dado por un programa de mecanizado, el mecanizado se puede realizar mientras vibra la herramienta en una frecuencia predeterminada en el camino de mecanizado.
Solucion al problema
El objeto anterior se resuelve mediante la combinacion de las caractensticas de las reivindicaciones 1 y 3. Realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Un dispositivo de control numerico segun uno de los aspectos de la presente invencion, mediante el cual se realiza el mecanizado en un objeto de mecanizado mientras que mueve una herramienta y el objeto de mecanizado relativo a cada uno por dos o mas ejes de control proporcionados en la herramienta y/o el objeto de mecanizado se construye para incluir: una unidad de procesamiento de analisis que obtiene un comando de movimiento para moverse en un camino de movimiento en un programa de mecanizado, y condiciones de vibracion para vibrar a lo largo del camino de movimiento; una unidad de calculo de cantidad de movimiento del comando que calcula una cantidad de movimiento del comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo segun el comando del movimiento; una unidad de calculo de cantidad de movimiento vibracional que usa las condiciones de vibracion para calcular una cantidad de movimiento vibracional que es una cantidad de movimiento debida a las vibraciones por unidad de tiempo en un tiempo correspondiente al comando de movimiento; y una unidad de combinacion de cantidad de movimiento que combina la cantidad de movimiento del comando con la cantidad de movimiento vibracional para calcular una cantidad de movimiento combinada, y que adquiere una cantidad de movimiento en la unidad de tiempo tal que una posicion, que se ha movido desde una posicion de referencia para calcular la cantidad de movimiento combinada mediante la cantidad de movimiento combinada, esta ubicada en el camino de movimiento.
Efectos ventajosos de la invencion
Segun la presente invencion, el dispositivo de control numerico hace posible aplica vibraciones a lo largo de un camino de mecanizado basandose en condiciones de vibracion dadas, por ejemplo, frecuencia y amplitud. Por lo tanto, el mecanizado se puede realizar bajo varias condiciones sin la necesidad de una tabla que tenga almacenadas las condiciones de vibracion de la herramienta.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una primera realizacion.
Las FIGS. 2 son diagramas que ilustran una configuracion de ejes del dispositivo de control numerico segun la primera realizacion.
La FIG. 3 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado segun la primera realizacion.
La FIG. 4 es un diagrama que ilustra esquematicamente un programa de mecanizado segun la primera realizacion.
La FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la primera realizacion.
Las FIGS. 6 son diagramas que ilustran un procedimiento de proceso espedfico ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la primera realizacion.
La FIG. 7 es un diagrama que ilustra la cantidad de movimiento combinada por unidad de tiempo adquirida en las FIGS. 6, y la direccion de esta cantidad de movimiento combinada.
Las FIGS. 8 ilustran una posicion de comando en el eje X y una posicion de comando en el eje Z en un caso de un camino de movimiento circular.
La FIG. 9 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado con un taladro segun la primera realizacion.
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La FIG. 10 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una segunda realizacion.
La FIG. 11 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la segunda realizacion.
La FIG.12 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado segun la segunda realizacion.
Las FIGS. 13 son diagramas conceptuales que ilustran la aplicacion de las vibraciones a un camino de movimiento segun la segunda realizacion.
Las FIGS. 14 son diagramas que ilustran un ejemplo de cambios en los valores de los comandos de posiciones del eje Z y del eje X con respecto al tiempo para realizar procesamiento de mecanizado segun la segunda realizacion.
La FIG. 15 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una tercera realizacion.
La FIG. 16 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones en una unidad de computacion de control segun la tercera realizacion.
La FIG. 17 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento para generar vibraciones en una unidad de control segun la tercera realizacion.
Descripcion de las realizaciones
Se describiran a continuacion realizaciones ejemplares de un dispositivo de control numerico segun la presente invencion con referencia a los dibujos que acompanan. La presente invencion no esta limitada a estas realizaciones.
Primera realizacion
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una primera realizacion. Un dispositivo 1 de control numerico incluye una unidad 10 de control; una unidad 20 de operacion de entrada; una unidad 30 de presentacion; y una unidad 40 de computacion de control.
La unidad 10 de control es un mecanismo que controla una o dos piezas de trabajo y una herramienta en al menos dos direcciones axiales. La unidad 10 de control incluye un motor 11 servo que mueve una pieza de trabajo y/o herramienta en cada uno de las direcciones axiales especificadas en el dispositivo 1 de control numerico; un detector 12 que detecta la posicion y velocidad del motor 11 servo; y una unidad 13 de control servo para cada una de las direcciones axiales (una unidad 13X de control servo del eje X, una unidad 13Z de control servo del eje Z, ... (en adelante, expresado simplemente como “unidad 13 de control servo” cuando no sea necesario distinguir las direcciones del eje de control entre ellas)), donde la unidad 13 de control servo controla la posicion y velocidad de una pieza de trabajo y/o herramienta teniendo como base la posicion y velocidad transmitidas desde el detector 12. La unidad 10 de control ademas incluye un motor 14 de eje principal que rota un eje principal proporcionado en una pieza de trabajo; un detector 15 que detecta la posicion y velocidad de rotacion del motor 14 del eje principal; y una unidad 16 de control servo del eje principal que controla, teniendo como base la posicion y velocidad de rotacion transmitidas desde el detector 15, la rotacion del eje principal proporcionado para la pieza de trabajo.
La unidad 20 de operacion de entrada incluye una unidad de entrada tal como un teclado, un boton, o un raton, a traves del cual un usuario introduce un comando y similares para el dispositivo 1 de control numerico, o introduce un programa de mecanizado, un parametro, o similar. La unidad 30 de presentacion incluye un dispositivo de presentacion de cristal lfquido u otra unidad de presentacion en la cual se muestra la informacion procesada por la unidad 40 de computacion de control.
La unidad 40 de computacion de control incluye una unidad 41 de control de entrada, una unidad 42 de configuracion de datos, una unidad 43 de almacenamiento, una unidad 44 de procesamiento de pantalla, una unidad 45 de procesamiento de analisis, una unidad 46 de procesamiento de senal de control mecanica, una unidad 47 de circuito PLC (Controlador de Logica Programable), una unidad 48 de procesamiento de interpolacion, una unidad 49 de procesamiento de aceleracion-deceleracion, y una unidad 50 de salida de datos axiales.
La unidad 41 de control de entrada recibe informacion que es entrada desde la unidad 20 de operacion de entrada. La unidad 42 de configuracion de datos almacena la informacion recibida por la unidad 41 de control de entrada en la unidad 43 de almacenamiento. Por ejemplo, cuando el contenido de la entrada se relaciona con editar un programa 432 de mecanizado, el programa 432 de mecanizado almacenado en la unidad 43 de almacenamiento es cambiado por el contenido editado. Cuando un parametro es entrada, este parametro de entrada se almacena en un area de almacenamiento de un parametro 431 en la unidad 43 de almacenamiento.
La unidad 43 de almacenamiento almacena en ella informacion tal como el parametro 431 a ser usado para el procesamiento en la unidad 40 de computacion de control, el programa 432 de mecanizado para ser ejecutado, y datos 433 de presentacion de pantalla a ser presentados en la unidad 30 de presentacion. La unidad 43 de
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almacenamiento incluye un area 434 compartida que almacena en ella datos usados temporalmente mas alia de los parametros 431 y el programa 432 de mecanizado. La unidad 44 de procesamiento de pantalla ejecuta un control para presentar los datos 433 de presentacion de pantalla en la unidad 43 de almacenamiento en la unidad 30 de presentacion.
La unidad 45 de procesamiento de analisis incluye una unidad 451 de generacion de comando de movimiento, que lee un programa de mecanizado que incluye uno o mas bloques, analiza el programa de mecanizado lefdo bloque por bloque, y genera un comando de movimiento para el movimiento de cada bloque, y una unidad 452 de analisis de comando de vibracion, que analiza si un comando de vibracion esta incluido en el programa de mecanizado y genera informacion de vibracion, cuando el comando de vibracion esta incluido en el programa de mecanizado, tal como frecuencia y amplitud incluidas en el comando de vibracion.
Cuando la unidad 45 de procesamiento de analisis lee un comando auxiliar como un comando para operar una maquina aparte de un comando para operar un eje controlado numericamente (el eje de control), la unidad 46 de procesamiento de senal de control mecanica notifica el hecho de que el comando auxiliar ha sido emitido a la unidad 47 de circuito PLC. Tras la recepcion de la notificacion de que se ha emitido el comando auxiliar desde la unidad 46 de procesamiento de senal de control mecanica, la unidad 47 de circuito PLC realiza el procesamiento correspondiente a este comando auxiliar.
La unidad 48 de procesamiento de interpolacion incluye una unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando que usa un comando de movimiento analizado por la unidad 45 de procesamiento de analisis para calcular una cantidad de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion), una unidad 482 de calculo de cantidad de movimiento vibracional que calcula una cantidad de movimiento vibracional que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo para hacer vibrar una herramienta o un objeto mecanizado, una unidad 483 de combinacion de cantidad de movimiento que calcula una cantidad de movimiento combinada por unidad de tiempo mediante la combinacion de la cantidad de movimiento de comando con la cantidad de movimiento vibracional, y una unidad 484 de descomposicion de cantidad de movimiento combinada que calcula una cantidad de movimiento para cada eje de control desde la cantidad de movimiento combinada por unidad de tiempo, para pasar a traves de un camino de movimiento.
La unidad 49 de procesamiento de aceleracion-deceleracion convierte la cantidad de movimiento combinada para cada eje de control, salida de la unidad 48 de procesamiento de interpolacion, en un comando de movimiento por unidad de tiempo teniendo en cuenta la aceleracion y deceleracion segun un patron de aceleracion-deceleracion designado con anterioridad. La unidad 50 de salida de datos axiales saca el comando de movimiento por unidad de tiempo procesado por la unidad 49 de procesamiento de aceleracion-deceleracion a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo, cada una de las cuales controla cada uno de los ejes de control.
Para realizar el mecanizado mientras vibra una herramienta o pieza de trabajo, es suficiente para la herramienta y la pieza de trabajo con ser movidas relativamente entre ellas cuando el mecanizado es realizado, como se ha descrito anteriormente. Las FIGS. 2 son diagramas que ilustran esquematicamente una configuracion de los ejes del dispositivo de control numerico segun la primera realizacion en la cual la operacion de torneado se realiza. En las FlGs. 2, un eje Z y un eje X que son perpendiculares entre sf se proporcionan en la hoja del dibujo. La FIG. 2(a) es un diagrama que ilustra un caso donde una pieza de trabajo 61 esta fija; y solo una herramienta 62 esto es, por ejemplo, una herramienta de torneado que realiza torneado, se mueve en las direcciones del eje Z y del eje X. La FIG. 2(b) es un diagrama que ilustra un caso donde la pieza de trabajo 61 se mueve en la direccion del eje Z; y la herramienta 62 se mueve en la direccion del eje X. En cualquiera de los casos, proporcionar el motor 11 servo a un objeto a ser movido (la pieza de trabajo 61 y/o la herramienta 62), hace posible realizar el procesamiento descrito anteriormente.
La FIG. 3 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado segun la primera realizacion. La FIG. 3 ilustra un caso donde el eje Z y el eje X que son perpendiculares entre sf son proporcionados en la hoja de dibujo, y el mecanizado se realiza mientras la herramienta 62 se mueve y un objeto de mecanizado relativo a cada uno a lo largo de un camino 101 de movimiento en este plano Z-X. En la primera realizacion, cuando la herramienta 62 se mueve relativa al objeto de mecanizado a lo largo del camino 101 de movimiento, la herramienta 62 se hace vibrar de tal manera que sigue el camino 101 de movimiento. Esto es, en una seccion de lmea recta, la herramienta 62 se hace vibrar para moverse atras y adelante a lo largo de la lmea recta, y en una seccion de lmea curva, la herramienta 62 se hace vibrar para moverse atras y adelante a lo largo de la lmea curva. La descripcion “la herramienta 62 se hace vibrar” se refiere al movimiento de la herramienta 62 relativa al objeto 61 de mecanizado. En la practica, tanto la herramienta 62 como el objeto 61 mecanizado se pueden mover como se ilustra en las FIGS. 2. Lo mismo aplica a las descripciones siguientes.
La FIG. 4 es un diagrama que ilustra un ejemplo de un programa de mecanizado segun la primera realizacion. El programa de mecanizado es lefdo lmea a lmea (bloque a bloque) para ser ejecutado. En este programa de mecanizado, “M3 S1000;” en una lmea 401 es un comando de rotacion del eje principal, “G01 X10.0 Z20.0 F0.01;” en una lmea 403 es un comando de interpolacion lineal, y “G02 X14.0 Z23.5 R4.0;” en una lmea 404 es un comando de interpolacion circular en el sentido de las agujas del reloj. Estos comandos se usan en dispositivos de control numerico generales.
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Mientras tanto, “G200 F50 A0.03;" en una lmea 402 y “G201;" en una lmea 405 son comandos de corte de vibracion en la primera realizacion. Estos comandos se proporcionan adicionalmente. En este ejemplo, el comando “G200" indica el inicio del corte de vibracion; y el comando “G201" indica el final del corte de vibracion. “F" y sus valores numericos subsecuentes indican la frecuencia (hercio) de vibracion, y “A" y sus valores numericos subsecuentes indican la amplitud de vibracion (milfmetros, por ejemplo). Este es un mero ejemplo. El inicio y fin del corte de vibracion, y la frecuencia y amplitud de vibracion se pueden representar por otros sfmbolos. Los valores de los comandos de frecuencia y amplitud pueden ser cualquier valor numerico. Sin embargo, para vibrar la herramienta mas precisamente en un camino curvo y para romper las virutas generadas por el corte en piezas mas pequenas, generalmente vibraciones de minutos (con la amplitud de varios cientos de micrometros o menos, y la frecuencia de varios cientos de hercios o menos) son instruidas.
A continuacion, se describe un metodo de mecanizado realizado por el dispositivo de control numerico segun la primera realizacion. La FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la primera realizacion.
Primero, la unidad 451 de generacion de comando de movimiento en la unidad 45 de procesamiento de analisis saca un comando de movimiento con un camino de movimiento que incluye la posicion y velocidad de una herramienta y/u objeto de mecanizado de un programa de mecanizado a la unidad 48 de procesamiento de interpolacion. La unidad 452 de analisis de comando de vibracion saca las condiciones de vibracion, que incluyen frecuencia y amplitud, a la unidad 48 de procesamiento de interpolacion. La unidad 48 de procesamiento de interpolacion obtiene el comando de movimiento y las condiciones de vibracion, que son ambas sacadas desde la unidad 45 de procesamiento de analisis (Paso S11).
Posteriormente, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando en la unidad 48 de procesamiento de interpolacion calcula una cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion) desde el comando de movimiento (una cantidad de movimiento segun el comando de movimiento) (Paso S12). Esto se adquiere mediante un metodo presente dependiente del tipo de interpolacion tal como interpolacion lineal o interpolacion circular.
Despues de eso, la unidad 482 de calculo de cantidad de movimiento vibracional calcula una cantidad de movimiento vibracional que es una cantidad de movimiento debida a la vibracion por unidad de tiempo (Paso S13). En cuanto a la cantidad de movimiento vibracional, se asume una onda seno bajo las condiciones de vibracion obtenidas (frecuencia y amplitud), y entonces la posicion en la onda seno correspondiente al tiempo de interpolacion presente se adquiere para adquirir la cantidad de movimiento vibracional correspondiente al tiempo de interpolacion presente como una diferencia entre las posiciones en el tiempo de interpolacion presente y el ultimo tiempo de interpolacion (esto es, si el tiempo de interpolacion presente es t2 en la FIG. 6(e), se adquiere Aa2 en el tiempo t2).
Posteriormente, la unidad 483 de combinacion de cantidad de movimiento calcula una cantidad de movimiento combinada mediante la combinacion de la cantidad de movimiento de comando con la cantidad de movimiento vibracional (Paso S14). Aqrn, la cantidad de movimiento vibracional se suma a la cantidad de movimiento de comando.
Despues de eso, la unidad 484 de descomposicion de cantidad de movimiento combinada calcula una cantidad de movimiento axial mediante la descomposicion de la cantidad de movimiento combinada por unidad de tiempo en componentes de los respectivos ejes de control para pasar a lo largo del camino de movimiento (Paso Sl5). La cantidad de movimiento axial calculada se saca entonces a la unidad 13 de control servo en cada uno de los ejes de control a traves de la unidad 50 de salida de datos axiales. (Paso S16).
En el Paso S14, en el caso donde la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada se ubique en el lado opuesto a la posicion de inicio del mecanizado en la direccion de mecanizado, o en el caso donde la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada pase sobre la posicion final de mecanizado en la direccion de mecanizado, tambien se mecaniza una region involuntariamente. Por lo tanto, en el caso donde la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada este ubicada en la direccion del mecanizado, la cantidad de movimiento se puede corregir tal que la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada se limite al punto de inicio del mecanizado. Y, en el caso donde la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada pase sobre la posicion final del mecanizado en la direccion de mecanizado, la cantidad de movimiento combinada se puede corregir tal que la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada se limite al punto final de mecanizado.
Despues de eso, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando determina si el valor total de las cantidades de movimiento de comando instruidas anteriormente es menor que una cantidad de movimiento objetivo (Paso S17). Cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando es menor que la cantidad de movimiento objetivo (Sf en el Paso S17), el procesamiento vuelve al paso S12, y el procesamiento anterior se realiza de manera repetida. En contraste, cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando alcanza la cantidad de movimiento objetivo (NO en el paso S17), el procesamiento termina porque el mecanizado ha avanzado hasta una posicion objetivo.
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Las FIGS. 6 son diagramas que ilustran un procedimiento de proceso espedfico ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la primera realizacion. La FIG. 7 es un diagrama que ilustra la direccion y magnitud de la cantidad de movimiento combinada por unidad de tiempo adquirida en las FIGS. 6. Como se ilustra en la FIG. 6(a), se describe primero un caso en el cual una herramienta y un objeto de mecanizado son movidos relativamente a cada uno a lo largo de un camino de movimiento con forma de arco en el plano Z-X. En un programa de mecanizado se especifican un punto de inicio de mecanizado, un punto de fin de mecanizado, una velocidad F de movimiento relativo de la herramienta al objeto de mecanizado, un metodo de interpolacion (tal como interpolacion lineal o interpolacion circular), y condiciones de vibracion. La unidad 48 de procesamiento de interpolacion obtiene estas condiciones en el Paso S11.
La unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento del comando usa el punto de inicio de mecanizado, el punto de fin de mecanizado, la velocidad de movimiento, y el metodo de interpolacion para adquirir una distancia L de movimiento desde el punto de inicio de mecanizado al punto de fin de mecanizado, en un tiempo T requerido. Esta distancia de movimiento con respecto al tiempo es como se ilustra en la FIG. 6(b).
Despues de eso, desde la distancia L de movimiento y un ciclo de interpolacion (una unidad de tiempo) At, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento del comando adquiere una cantidad AL de movimiento del comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo en cada punto en el tiempo (Paso S12). Los resultados de esta cantidad de movimiento del comando AL se ilustran en la FIG. 6(d). La FIG. 6(d) ilustra el periodo entre un tiempo t1 y un tiempo t7 en la FIG. 6(b) de forma magnificada. En la FIG. 6(d), la cantidad de movimiento de comando AL es consistente en cualquier punto en el tiempo.
Primero, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando adquiere la cantidad de movimiento de comando AL en el tiempo t1. La unidad 482 de calculo de la cantidad de movimiento vibracional usa las condiciones de vibracion obtenidas del programa de mecanizado para crear una funcion que indique cambio en vibraciones con el tiempo ilustrada en la FIG. 6(c) para adquirir una cantidad de movimiento vibracional Aa1 que es una cantidad de movimiento debida a las vibraciones por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion) At en un tiempo t1 (Paso S13). Este resultado se ilustra en la FIG. 6(e). La FIG. 6(e) tambien ilustra el periodo de tiempo entre el tiempo t1 y el tiempo t7 en la FIG. 6(b) de forma magnificada.
La unidad 483 de combinacion de cantidad de movimiento combina la cantidad de movimiento de comando AL con la cantidad de movimiento vibracional Aa1 para adquirir una cantidad de movimiento combinada si por unidad de tiempo en el tiempo t1 (Paso S14). Esto se adquiere mediante la suma de la cantidad de movimiento vibracional Aal adquirida a partir de la FIG. 6(e) con la cantidad de movimiento de comando AL en la FIG. 6(d). El resultado es como se ilustra en la FIG. 6(f). En la FIG. 6(f), la cantidad de movimiento combinada si (= AL+ Aal) por unidad de tiempo At en el tiempo t1 se suma a la posicion Pi en el tiempo t1. La posicion, obtenida mediante la suma de la cantidad de movimiento combinada si a esta posicion Pi de forma que pase a traves de un camino de movimiento, es una posicion objetivo P2. Cuando el metodo de interpolacion y la cantidad de movimiento son conocidos, la posicion objetivo se puede calcular.
A continuacion, segun la presente posicion Pi en el camino de movimiento y el metodo de interpolacion, la unidad 484 de descomposicion de cantidad de movimiento combinada asigna la cantidad de movimiento combinada si por unidad de tiempo a cantidades de movimiento siZ y siX que son componentes de los ejes de control Z y X, como se ilustra en el tiempo ti en la FIG. 7 (Paso Si5). La unidad 50 de salida de datos axiales instruye a la cantidad de movimiento siX a la unidad i3X de control servo del eje X, e instruye a la cantidad de movimiento siZ a la unidad i3Z de control servo del eje Z (Paso Si6). Las cantidades de movimiento siZ y siX, instruidas en este tiempo, han sido sujetas al procesamiento de aceleracion-deceleracion por la unidad 49 de aceleracion-deceleracion.
Despues de eso, se determina si el valor total de las cantidades de movimiento instruidas es menor que una cantidad de movimiento objetivo (Paso Si7). En este caso, porque el valor total de las cantidades de movimiento instruidas es menor que la cantidad de movimiento objetivo, se realiza el siguiente procesamiento en el tiempo t2.
En el tiempo t2, la cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo es representada como AL, y la cantidad de movimiento vibracional es representada como Aa2. Por lo tanto, desde estas cantidades AL y Aa2, se adquiere una cantidad de movimiento combinada s2 por unidad de tiempo (= AL+ Aa2). Ademas, basandose en esta cantidad de movimiento combinada s2, se define una posicion P3 objetivo tras la unidad de tiempo. Esta posicion P3 se obtiene mediante la suma de la cantidad de movimiento s2 con la posicion P2 a lo largo del camino de movimiento. Como se ilustra en el tiempo t2 en la FIG. 7, de esta cantidad de movimiento s2, se adquieren las cantidades de movimiento axiales s2Z y s2X en las direcciones del eje de control respectivas.
En el tiempo t3, la cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo es representada como AL, y la cantidad de movimiento vibracional es representada como Aa3. Por lo tanto, desde estas cantidades AL y Aa3, se adquiere una cantidad de movimiento combinada s3 por unidad de tiempo (= AL+ Aa3). Ademas, basandose en esta cantidad de movimiento combinada s3, se define una posicion P4 objetivo tras la unidad de tiempo. Esta posicion P4 se obtiene mediante la suma de la cantidad de movimiento s3 (= AL+ Aa3) con la posicion P3 a lo largo del camino de movimiento. Como se ilustra en la FIG. 6(f), esta cantidad de movimiento combinada s3 es dirigida inversamente a la cantidad de movimiento combinada si en el tiempo ti y la cantidad de movimiento s2 en el tiempo t2. Como se
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ilustra en el tiempo t3 en la FIG. 7, de esta cantidad de movimiento s3, se adquieren las cantidades de movimiento axiales s3Z y s3X en las direcciones del eje de control respectivas. El mismo procesamiento se realiza tambien en los puntos posteriores.
En el tiempo t6, la cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo es representada como AL, y la cantidad de movimiento vibracional es representada como Aa6. Por lo tanto, a partir de estas cantidades AL y Aa6, se adquiere una cantidad de movimiento combinada s6 por unidad de tiempo (= AL+ Aa6). Ademas, basandose en esta cantidad de movimiento combinada s6, se define una posicion P7 objetivo tras la unidad de tiempo. Esta posicion P7 se obtiene mediante la suma de la cantidad de movimiento s6 con la posicion P6 a lo largo del camino de movimiento. Como se ilustra en el tiempo t6 en la FIG. 7, de esta cantidad de movimiento s6, se adquieren las cantidades de movimiento axiales s6Z y s6x en las direcciones del eje de control respectivas. En este ejemplo, la posicion P7 coincide con la posicion en el tiempo t7 en el camino de movimiento en el caso donde las vibraciones no se aplican. De la forma descrita anteriormente, se realiza un procesamiento en el cual una herramienta se mueve relativamente a una pieza de trabajo, mientras que se le aplica vibraciones a lo largo de un camino de movimiento.
Las FIGS. 8 son diagramas que ilustran una posicion de comando en el eje X y una posicion de comando en el eje Z en un caso de un camino de movimiento circular. Como se ilustra en la FIG. 8(a), el eje Z y el eje X se definen en la hoja de dibujo; y la posicion de la herramienta 62 o una pieza de trabajo se mueve de forma que la herramienta 62 dibuja un camino de movimiento circular relativo a la pieza de trabajo en el plano Z-X. Durante este mecanizado, las vibraciones se aplican de forma que la posicion de las vibraciones dibuje una curva seno trazada contra el tiempo. La direccion de movimiento de la herramienta 62 relativa a la pieza de trabajo en un punto de inicio de mecanizado P0 es en la direccion del eje Z. La direccion de movimiento de la herramienta 62 relativa a la pieza de trabajo en un punto de fin de mecanizado P1 es en la direccion del eje X. Por lo tanto, cuando el mecanizado comienza, hay solo un componente de vibracion en la direccion del eje Z, y no hay componente de vibracion en la direccion del eje X. A medida que la herramienta 62 avanza en el camino de movimiento, los componentes de vibracion en las direcciones del eje de control respectivas cambian de forma que el componente de vibracion en la direccion del eje Z disminuye gradualmente, mientras que el componente de vibracion en la direccion del eje X aumenta gradualmente. En el punto de fin de mecanizado, solo hay el componente de vibracion en la direccion del eje X y no hay componente de vibracion en la direccion del eje Z. Como se describio anteriormente, la FIG. 8(b) y la FIG. 8(c) ilustran un estado donde el angulo de vibracion cambia segun la direccion de movimiento de la herramienta 62.
En la primera realizacion, se proporciona un programa de mecanizado con un comando para realizar corte de vibracion con una frecuencia y amplitud espedficas de vibraciones a ser aplicadas a lo largo de un camino de movimiento durante el mecanizado. Tambien, la unidad 48 de procesamiento de interpolacion calcula una cantidad de movimiento combinada mediante la suma de una cantidad de movimiento vibracional por unidad de tiempo con una cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo, y calcula las cantidades de movimiento axial mediante la descomposicion de la cantidad de movimiento combinada en componentes en las direcciones del eje de control respectivas para pasar a traves del camino de movimiento. Debido a esta operacion, la unidad 40 de computacion de control hace posible aplicar vibraciones a lo largo del camino de mecanizado. Porque las vibraciones se aplican a lo largo del camino de mecanizado, esto puede evitar cortar en una posicion fuera del camino de mecanizado, y evitar que un objeto de mecanizado sea cortado excesivamente.
En un caso donde la cantidad de movimiento combinada esta posicionada en el lado opuesto de la posicion de inicio del mecanizado en la direccion de mecanizado, la cantidad de movimiento combinada es corregida tal que la posicion terminal de la cantidad de movimiento se limita al punto de inicio del mecanizado; y en un caso donde la cantidad de movimiento pase la posicion de fin de mecanizado en la direccion de mecanizado, la cantidad de movimiento combinada es corregida tal que la posicion terminal de la cantidad de movimiento combinada se limite al punto de fin de mecanizado. Con esta configuracion, el mecanizado no se realiza extendiendose de las posiciones de inicio y fin de mecanizado.
Ademas, porque un comando para realizar el corte de vibracion se describe en un programa de mecanizado, no es necesario para la unidad 40 de computacion de control mantener una tabla sobre las vibraciones a aplicar cuando se mecaniza. Tambien, se puede ahorrar el tiempo y esfuerzo de introducir las condiciones de mecanizado respecto a las vibraciones en la tabla. Ademas, porque las vibraciones se aplican en el tiempo del procesamiento de interpolacion, se pueden generar vibraciones de mas alta frecuencia para realizar el mecanizado, comparando con el caso donde las condiciones de vibracion son instruidas directamente (se instruyen movimiento hacia delante y movimiento hacia detras repetitivos) por un programa de mecanizado en el cual se disena un intervalo mas largo que el proceso de interpolacion.
En la primera realizacion, el mismo mecanizado de vibracion puede tambien realizarse perforando. La FIG. 9 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado con una perforadora segun la primera realizacion. En el caso de perforar usando una perforadora 63, un control de contorneado se ejecuta siempre linealmente. Un control de vibracion tambien se ejecuta en el camino de mecanizado de forma lineal. El control de vibracion se puede ejecutar en este camino de mecanizado de forma lineal tambien en una direccion 101 inclinada. En la perforacion, cortar en una posicion fuera del camino 101 de mecanizado como se ha descrito anteriormente no puede ocurrir. La perforacion tiene el efecto de no extenderse sobre las posiciones de inicio y fin de mecanizado, y el efecto de generar vibraciones de mas alta frecuencia, similarmente a las descripciones anteriores.
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Segunda realizacion
La FIG. 10 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una segunda realizacion. En este dispositivo 1 de control numerico, la unidad 48 de procesamiento de interpolacion se configura de manera diferente a la de la primera realizacion. Esto es, la unidad 48 de procesamiento de interpolacion incluye una unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando que usa el comando de movimiento analizado por la unidad 45 de procesamiento de analisis para calcular una cantidad de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion), la unidad 482 que calcula una cantidad de movimiento vibracional que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo para hacer vibrar una herramienta o un objeto de mecanizado, una unidad 485 de descomposicion de cantidad de movimiento de comando que calcula cantidades de movimiento de comando axiales que son cantidades de movimiento de la cantidad de movimiento de comando en las respectivas direcciones del eje de control, una unidad 486 de descomposicion de cantidad de movimiento vibracional que calcula las cantidades de movimiento vibracionales axiales que son cantidades de movimiento de la cantidad de movimiento vibracional en las respectivas direcciones del eje de control segun la tasa entre las cantidades de movimiento de comando axial para las direcciones respectivas de los ejes de control, y una unidad 487 de combinacion de cantidad de movimiento axial que calcula una cantidad de movimiento combinada axial para cada uno de los ejes de control mediante la suma de la cantidad de movimiento de comando axial en cada una de las direcciones del eje de control con la cantidad de movimiento vibracional en cada una de las direcciones del eje de control. Elementos constituyentes identicos a los de la primera realizacion son denotados por las mismas senales de referencia y las explicaciones de los mismos se omiten.
A continuacion, se describe un metodo de mecanizado realizado por el dispositivo de control numerico segun la segunda realizacion. La FIG. 11 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones segun la segunda realizacion.
Primero, de forma similar a los Pasos S11 a S13 en la FIG. 5 en la primera realizacion, la unidad 48 de procesamiento de interpolacion obtiene un comando de movimiento y condiciones de vibracion que son salidas ambas de la unidad 45 de procesamiento de analisis, entonces la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando calcula una cantidad de movimiento de comando por unidad de tiempo desde el comando de movimiento, y la unidad 482 de calculo de cantidad de movimiento vibracional calcula una cantidad de movimiento vibracional por unidad de tiempo desde las condiciones de vibracion (Pasos S31 a S33).
A continuacion, la unidad 485 de descomposicion de cantidad de movimiento de comando divide la cantidad de movimiento de comando en componentes en las respectivas direcciones del eje de control para calcular las cantidades de movimiento de comando axial (Paso S34). Debido a esta operacion, se obtiene la tasa entre las cantidades de movimiento axiales y las respectivas direcciones del eje de control.
Despues de eso, la unidad 486 de descomposicion de cantidad de movimiento vibracional calcula las cantidades de movimiento vibracionales mediante la descomposicion de la cantidad de movimiento vibracional en componentes en las direcciones del eje de control respectivas usando la tasa entre las cantidades de movimiento de comando dividida en las respectivas direcciones respectivas del eje de control (Paso S35).
A continuacion, la unidad 487 de combinacion de cantidad de movimiento axial suma la cantidad de movimiento de comando axial para cada eje de control adquirida en el paso S34 con la cantidad de movimiento vibracional axial para cada eje de control adquirida en el paso S35 para calcular una cantidad de movimiento combinado axial para cada eje de control (Paso s36). La unidad 50 de salida de datos axiales entonces saca la cantidad de movimiento combinada axial a la unidad 13 de control servo en cada eje de control (Paso S37).
En el Paso S36, en el caso donde el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada axial para cada eje de control este ubicado en el otro lado de la posicion de inicio de mecanizado en la direccion de mecanizado, o en el caso donde el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada axial para cada eje de control pase sobre la posicion final de mecanizado en la direccion de mecanizado, tambien se mecaniza una region involuntariamente. Por lo tanto, en el caso donde el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada axial para cada eje de control este ubicada el otro lado de la posicion de inicio de mecanizado en la direccion del mecanizado, la cantidad de movimiento combinada axial se puede corregir tal que el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada axial se limite al punto de inicio del mecanizado, o en el caso donde el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada para cada eje de control pase sobre la posicion final del mecanizado en la direccion de mecanizado, la cantidad de movimiento combinada axial se puede corregir tal que el punto terminal de la cantidad de movimiento combinada axial se limite al punto final de mecanizado.
Despues de eso, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando determina si el valor total de las cantidades de movimiento de comando instruidas anteriormente es menor que una cantidad de movimiento objetivo (Paso S38). Cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando es menor que la cantidad de movimiento objetivo (Sf en el Paso S38), el procesamiento vuelve al paso S32, y el procesamiento anterior se realiza de manera repetida. En contraste, cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando alcanza la cantidad de movimiento objetivo (NO en el paso S38), el procesamiento termina porque el mecanizado ha avanzado hasta una posicion objetivo.
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La FIG.12 es un diagrama que ilustra esquematicamente un metodo de mecanizado segun la segunda realizacion. La FIG. 12 ilustra un caso donde el eje Z y el eje X que son perpendiculares entre sf se proporcionan en la hoja de dibujo, y el mecanizado se realiza mientras se mueve la herramienta 62 y un objeto de mecanizado relativamente entre ellos a lo largo de un camino 101 de movimiento en este plano Z-X. En la segunda realizacion, cuando la herramienta 62 se mueve relativa al objeto de mecanizado a lo largo del camino 101 de movimiento, la herramienta 62 se hace vibrar en la direccion tangencial a la posicion correspondiente al ciclo de interpolacion en el camino 101 de movimiento. Esto es, en una seccion de lmea recta, la herramienta 62 se hace vibrar para moverse hacia atras y hacia delante a lo largo de la lmea recta, y en una seccion de lmea curva, la herramienta 62 se hace vibrar para moverse hacia atras y hacia delante a lo largo de la direccion tangencial en la posicion correspondiente al ciclo de interpolacion.
Las FIGS. 13 son diagramas conceptuales que ilustran la aplicacion de las vibraciones a un camino de movimiento segun la segunda realizacion. La FIG. 13(a) ilustra cambios en la cantidad de movimiento de comando en el tiempo. En la FIG. 13(a), el eje horizontal representa el tiempo, y el eje vertical representa un valor del comando de la posicion del eje de alimentacion. A medida que transcurre el tiempo, el valor del comando de posicion del eje de alimentacion aumenta linealmente.
La FIG. 13(b) ilustra cambios en la cantidad de movimiento vibracional con el tiempo, en el cual el eje horizontal representa el tiempo, y el eje vertical representa un valor del comando de la posicion del eje de alimentacion. A medida que transcurre el tiempo, el valor del comando de posicion del eje de alimentacion aumenta y disminuye periodicamente. En este ejemplo, el valor del comando de posicion del eje de alimentacion se representa como una onda seno con respecto al tiempo. De la FIG. 13(b), se obtienen la amplitud y frecuencia (1/longitud de onda) de las vibraciones a ser aplicadas. A la inversa, tanto la amplitud como la frecuencia se configuran a cualquier valor dado, y por lo tanto se puede obtener cualquier cantidad de movimiento vibracional dada.
La FIG. 13(c) ilustra una combinacion de las FIGS. 13(a) y 13(b). Tambien en la FIG. 13(c), el eje horizontal representa el tiempo, y el eje vertical representa un valor del comando de la posicion del eje de alimentacion. En la FIG. 13(c), una cantidad de movimiento segun un comando de movimiento y una cantidad de movimiento debida a las vibraciones son indicadas por lmeas discontinuas antes de ser combinadas, y una cantidad de movimiento combinada obtenida mediante la combinacion de esas dos cantidades de movimiento es indicada por la lmea continua. Como se ha descrito anteriormente, en la segunda realizacion, el mecanizado se realiza mientras aumenta y disminuye la cantidad de movimiento relativa a la cantidad de movimiento segun un comando de movimiento.
Las FIGS. 14 son diagramas que ilustran un ejemplo de cambios en los valores de los comandos de posiciones del eje Z y del eje X con un transcurso del tiempo para realizar procesamiento de mecanizado segun la segunda realizacion. La FIG. 14(a) ilustra un ejemplo de un camino de mecanizado de herramienta. La FIG. 14(a) ilustra un ejemplo de mecanizado de dos segmentos de lmea consecutivos, con diferente angulo entre ellos y que intersectan en el plano Z-X, como un camino de movimiento. En el caso de un comando I, la cantidad de movimiento en la direccion del eje X es menor que la cantidad de movimiento en la direccion del eje Z. En el caso de un comando II, la cantidad de movimiento en la direccion del eje X es igual que la cantidad de movimiento en la direccion del eje Z.
La FIG. 14(b) es un diagrama que ilustra los cambios en el valor de comando de posicion del eje Z con respecto al tiempo. La FIG. 14(c) es un diagrama que ilustra los cambios en el valor de comando de posicion del eje X con respecto al tiempo. En la FIG. 14(b), una lmea AZ recta indica cambios en la posicion en la direccion del eje Z desde el punto de inicio del camino de movimiento segun un comando de movimiento, y una lmea BZ curvada indica cambios en la posicion en la direccion del eje Z debido a las vibraciones. Una lmea CZ curvada indica una combinacion de la lmea AZ recta y la lmea BZ curvada. En la FIG. 14(c), una lmea AX recta indica cambios en la posicion en la direccion del eje X desde el punto de inicio del camino de movimiento segun un comando de movimiento, y una lmea BX curvada indica cambios en la posicion en la direccion del eje X debido a las vibraciones. Una lmea CX curvada indica una combinacion de la lmea AX recta y la lmea BX curvada. En el comando I, la cantidad de movimiento en la direccion del eje Z es mayor que la cantidad de movimiento en la direccion del eje X. En el comando II, la cantidad de movimiento en la direccion del eje Z es igual que la cantidad de movimiento en la direccion del eje X.
Durante el periodo en el cual cada comando se ejecuta, una cantidad de movimiento vibracional por unidad de tiempo se divide en las direcciones del eje Z y del eje X segun la tasa entre las cantidades de movimiento de comando axiales obtenidas mediante la descomposicion de la cantidad de movimiento en una direccion especificada por cada comando en las direcciones del eje Z y del eje X. Como resultado, durante el periodo en el cual se ejecuta el comando I, el componente de vibracion en la direccion del eje Z es mayor, y durante el periodo en el cual se ejecuta el comando II, el componente de vibracion en la direccion del eje Z es igual al componente de vibracion en la direccion del eje X.
En la segunda realizacion, se pueden obtener efectos identicos a los de la primera realizacion. Ademas, comparando con la primera realizacion, la segunda realizacion tiene un efecto tal que la carga de procesamiento aritmetico del mismo se reduce.
Tercera realizacion
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La FIG. 15 es un diagrama de bloques que ilustra una configuracion ejemplar de un dispositivo de control numerico segun una tercera realizacion. En la segunda realizacion, las vibraciones eran aplicadas a un camino de movimiento segun un comando de movimiento. Sin embargo, el dispositivo 1 de control numerico segun la tercera realizacion se configura para causar que las unidades 13X, 13Z, ... de control servo realicen la aplicacion de las vibraciones. La unidad 48 de procesamiento de interpolacion y las unidades 13X, 13Z, ... de control servo se configuran de manera diferente de las del dispositivo de control numerico en la segunda realizacion.
La unidad 48 de procesamiento de interpolacion incluye una unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando que usa el comando de movimiento analizado por la unidad 45 de procesamiento de analisis para calcular una cantidad de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion), la unidad 485 de descomposicion de la cantidad de movimiento de comando que calcula cantidades de movimiento de comando axiales que son cantidades de movimiento de la cantidad de movimiento en las direcciones del eje de control respectivas, una unidad 488 de calculo de condicion de vibracion que calcula condiciones de vibracion para cada eje de control por unidad de tiempo desde las condiciones de vibracion obtenidas, y una unidad 489 de comando de modo de vibracion que notifica a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los ejes de control respectivos de un comando de apagado/encendido (ejecucion/final) para el mecanizado en el modo de vibracion. La unidad 488 de calculo de condicion de vibracion asigna la amplitud en las condiciones de vibracion segun la tasa entre las cantidades de movimiento de comando axiales para los respectivos ejes de control calculados por la unidad 485 de descomposicion de cantidad de movimiento de comando. Las cantidades de movimiento de comando para los respectivos ejes de control, generadas por la unidad 485 de descomposicion de cantidad de movimiento de comando, se sacan a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo que controlan los respectivos ejes de control a traves de la unidad 49 de procesamiento de aceleracion-deceleracion y la unidad 50 de salida de datos axiales.
La unidad 13 de control servo en cada eje de control (la unidad 13X de control servo del eje X y la unidad 13Z de control servo del eje Z) incluye una unidad 131 de recepcion de condicion de vibracion que recibe un comando de encendido/apagado para ejecutar el mecanizado en el modo de vibracion desde la unidad 40 de computacion de control, y que recibe una cantidad de movimiento de comando axial y condiciones de vibracion para cada eje de control por unidad de tiempo desde la unidad 40 de computacion de control, una unidad 132 de calculo de cantidad de movimiento vibracional axial que usa las condiciones de vibracion recibidas para calcular una cantidad de movimiento vibracional axial por unidad de tiempo, y una unidad 133 de combinacion de cantidad de movimiento que calcula una cantidad de movimiento mediante la combinacion de la cantidad de movimiento de comando axial recibida desde la unidad 50 de salida de datos axiales con la cantidad de movimiento vibracional axial calculada por la unidad 132 de calculo de cantidad de movimiento vibracional axial, y que aplica un comando actual segun la cantidad de movimiento combinada al motor 11 servo.
A continuacion, se describe un metodo de mecanizado realizado por el dispositivo de control numerico segun la tercera realizacion. La FIG. 16 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento de interpolacion con vibraciones en una unidad de computacion de control segun la tercera realizacion. La FIG. 17 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar de procesamiento para generar vibraciones en una unidad de control segun la tercera realizacion.
El procesamiento en la unidad 40 de computacion de control se describe primero con referencia a la FIG. 16. La unidad 451 de generacion de comando de movimiento en la unidad 45 de procesamiento de analisis saca un comando de movimiento que incluye una posicion objetivo, velocidad y un camino de movimiento de una herramienta y/u objeto de mecanizado desde un programa de mecanizado a la unidad 48 de procesamiento de interpolacion. La unidad 452 de analisis de comando de vibracion saca las condiciones de vibracion, incluyendo frecuencia y amplitud, a la unidad 48 de procesamiento de interpolacion. La unidad 48 de procesamiento de interpolacion obtiene el comando de movimiento y las condiciones de vibracion, que son sacadas ambas desde la unidad 45 de procesamiento de analisis (Paso S51).
A continuacion, tras recibir las condiciones de vibracion desde la unidad 45 de procesamiento de analisis, la unidad 489 de comando de modo de vibracion transmite un comando para habilitar el modo de vibracion a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los ejes de control respectivos (Paso S52). Despues de eso, basandose en el comando de movimiento, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando calcula una cantidad de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento segun el comando de movimiento por unidad de tiempo (un ciclo de interpolacion) (Paso S53). Esto es adquirido por un metodo configurado previamente dependiendo del tipo de interpolacion tal como interpolacion lineal o interpolacion circular.
Despues de eso, la unidad 485 de descomposicion de cantidad de movimiento de comando divide la cantidad de movimiento de comando en direcciones del eje de control respectivas para calcular las cantidades de movimiento de comando axiales (Paso S54). Debido a esta operacion, se obtiene la tasa entre las cantidades de movimiento axiales en las respectivas direcciones del eje de control.
A continuacion, la unidad 488 de calculo de condicion de vibracion asigna la amplitud en las condiciones de vibracion obtenidas basandose en la tasa entre las cantidades de movimiento axiales en las direcciones del eje de
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control respectivas, obtenidas en el Paso S54, y calcula condiciones de vibracion en las direcciones del eje de control respectivas (Paso S55).
Despues de eso, la unidad 50 de salida de datos axiales saca la cantidad de movimiento de comando axial calculada para cada eje de control por unidad de tiempo, y las condiciones de vibracion para cada eje de control a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los correspondientes ejes de control (Paso S56).
Despues de eso, la unidad 481 de calculo de cantidad de movimiento de comando determina si el valor total de las cantidades de movimiento de comando instruidas anteriormente es menor que una cantidad de movimiento objetivo (Paso S57). Cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando es menor que la cantidad de movimiento objetivo (Sf en el Paso S57), el procesamiento vuelve al Paso S53, y el procesamiento anterior se realiza de forma repetida. En contraste, cuando el valor total de las cantidades de movimiento de comando alcanza la cantidad de movimiento objetivo (NO en el Paso S57), el mecanizado ha avanzado a una posicion objetivo. Por lo tanto, la unidad 489 de comando de modo de vibracion saca un comando para deshabilitar (parar) el modo de vibracion a las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los ejes de control respectivos (Paso S58). El procesamiento entonces termina.
A continuacion, el procesamiento en la unidad 10 de control se describe con referencia a la FIG. 17. Primero, tras recibir el modo de vibracion desde la unidad 40 de computacion de control (Paso S71), la unidad 131 de recepcion de condicion de vibracion en cada una de las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los ejes de control respectivos determina si el modo de vibracion esta habilitado (Paso S72).
Cuando el modo de vibracion esta habilitado (Sf en el Paso S72), la unidad 131 de recepcion de condicion de vibracion recibe la cantidad de movimiento de comando axial por unidad de tiempo y las condiciones de vibracion por unidad de tiempo, que son ambas transmitidas desde la unidad 40 de computacion de control (Paso S73).
A continuacion, la unidad 132 de calculo de la cantidad de movimiento vibracional axial usa las condiciones de vibracion obtenidas por unidad de tiempo para calcular una cantidad de movimiento vibracional por unidad de tiempo (Paso S74). Despues de eso, la unidad 133 de combinacion de cantidad de movimiento suma la cantidad de movimiento de comando axial obtenida por unidad a la cantidad de movimiento combinada (Paso S75). Entonces, un comando actual segun la cantidad de movimiento combinada se aplica al motor 11 servo (Paso S76). El procesamiento entonces termina.
En contraste, cuando el modo de vibracion no esta habilitado en el paso S72 (No en el Paso S72), la unidad 131 de recepcion de condicion de vibracion aplica un comando actual segun cantidad de movimiento de comando axial por unidad de tiempo al motor 11 servo (Paso S77). El procesamiento entonces termina.
Debido a las configuraciones y procedimientos anteriores, se puede realizar un procesamiento identico al de la segunda realizacion.
En la tercera realizacion, las vibraciones segun un comando de vibracion instruido en un programa de mecanizado son generadas por las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en los respectivos ejes de control. Es posible ejecutar el control en las unidades 13X, 13Z, ... de control servo en un ciclo mas corto que el ciclo de interpolacion. Por lo tanto, se puede obtener el efecto de generar vibraciones de frecuencia mas alta ademas de los efectos de la segunda realizacion.
En las descripciones anteriores, un objeto de mecanizado y/o una herramienta se mueven en dos direcciones axiales. Sin embargo, tambien hay un caso donde un objeto de mecanizado y/o herramienta se mueven en tres o mas direcciones axiales para realizar el mecanizado.
Se describen las diferencias entre el Documento de Patente 2 y de la primera a la tercer realizaciones. El Documento de Patente 2 se relaciona con un dispositivo de control numerico usado para ejecutar un control de contorneado, mientras realiza el troceado. La operacion de troceado descrita en el Documento de Patente 2 esta destinada a una operacion de molido. Mientras se ejecuta el control a lo largo de la forma a ser molida usando la herramienta de molido, el mecanizado se realiza con la vibracion de la herramienta en una direccion basicamente perpendicular a la direccion del control (o en una direccion que intersecta la direccion del control en un angulo predeterminado). Por lo tanto, el mecanizado descrito en el Documento de Patente 2 es esencialmente diferente en el control de vibracion del mecanizado de la presente aplicacion en el cual mientras se realiza el mecanizado de torneado usando un bocado (una maquina para mecanizado de torneado), esto es, mientras se ejecuta el control en la forma de torneado, el bocado se hace vibrar en la direccion del control. En consecuencia, la tecnica de control de vibracion descrita en el Documento de Patente 2 no es aplicable a la tecnica de control de vibracion de la presente aplicacion. Cuando la amplitud y el ciclo de vibracion usados en la practica se comparan entre las vibraciones del troceado y las vibraciones de la presente aplicacion, en contraste con las vibraciones del troceado con una amplitud del orden de los milfmetros, y un ciclo del orden de varios Hz, las vibraciones de la presente aplicacion tienen una amplitud del orden de varias decenas de micras o menos, y un ciclo del orden de varias decenas a varias centenas de Hz.
Aplicabilidad industrial
Como se ha descrito anteriormente, el dispositivo de control numerico segun la presente invencion es adecuado para el control numerico de una herramienta de maquina que usa un programa de mecanizado.
Lista de senales de referencia
1 dispositivo de control numerico, 10 unidad de control, 11 motor servo, 12 detector, 13 unidad de control servo, 13X 5 unidad de control servo axial X-, 13Z unidad de control servo axial Z-, 14 motor de eje principal, 15 detector, 16 unidad de control servo del eje principal, 20 unidad de operacion de entrada, 30 unidad de representacion, 40 unidad de computacion de control, 41 unidad de control de entrada, 42 unidad de configuracion de datos, 43 unidad de almacenamiento, 44 unidad de procesamiento de pantalla, 45 unidad de procesamiento de analisis, 46 unidad de procesamiento de senal de control mecanica, 47 unidad de circuito PLC, 48 unidad de procesamiento de 10 interpolacion, 49 unidad de procesamiento de aceleracion-deceleracion, 50 unidad de salida de datos axiales, 61 objeto de mecanizado, 62 herramienta, 131 unidad de recepcion de condicion de vibracion, 132 unidad de calculo de cantidad de movimiento vibracional axial, 133 unidad de combinacion de cantidad de movimiento, 451 unidad de generacion de comando de movimiento, 452 unidad de analisis de comando de vibracion, 481 unidad de calculo de cantidad de movimiento de comando, 482 unidad de calculo de cantidad de movimiento vibracional, 483 unidad de 15 combinacion de cantidad de movimiento, 484 unidad de descomposicion de cantidad de movimiento combinado, 485 unidad de descomposicion de cantidad de movimiento de comando, 486 unidad de descomposicion de cantidad de movimiento vibracional, 487 unidad de combinacion de cantidad de movimiento axial, 488 unidad de calculo de condicion de vibracion, 489 unidad de comando de vibracion.

Claims (4)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo (1) de control numerico mediante el cual se realiza el mecanizado en un objeto (61) de mecanizado mientras se mueve una herramienta (62) y el objeto (61) de mecanizado relativo a cada uno por dos o mas ejes de control proporcionados en al menos una entre la herramienta (62) y el objeto (61) de mecanizado, comprendiendo el dispositivo (1) de control numerico:
    una unidad (45) de procesamiento de analisis que obtiene un comando de movimiento para mover en un camino (101) de movimiento curvado en un programa de mecanizado, y condiciones de vibracion para vibrar a lo largo del camino (101) de movimiento curvado;
    una unidad (481) de calculo de cantidad de movimiento de comando que calcula una cantidad (AL) de movimiento de comando que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (At) segun el comando de movimiento;
    una unidad (482) de calculo de cantidad de movimiento vibracional que usa las condiciones de vibracion para calcular una cantidad de movimiento vibracional (Aa1; Aa2; Aa3; Aa4; Aa5; Aa6) que es una cantidad de movimiento debida a las vibraciones por unidad de tiempo (At) en un tiempo (t1; t2; t3; t4; t5; t6) correspondiente al comando de movimiento; y
    una unidad (483) de combinacion de cantidad de movimiento que combina la cantidad de movimiento de comando (AL) con la cantidad de movimiento vibracional (Aa1; Aa2; Aa3; Aa4; Aa5; Aa6) para calcular una cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), por unidad de tiempo (At) tal que una posicion (P2; P3; P4; P5; P6; P7), que ha sido movido por la cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), desde una posicion de referencia (P1; P2; P3; P4; P5; P6) para calcular la cantidad de movimiento combinada (s1; s2; s3; s4; s5; s6), esta ubicada en el camino (101) de movimiento curvado.
  2. 2. El dispositivo (1) de control numerico segun la reivindicacion 1, donde
    las condiciones de vibracion incluyen frecuencia y amplitud, y
    la unidad (482) de calculo de cantidad de movimiento vibracional genera una onda seno desde las condiciones de vibracion, y usa la onda seno para calcular la cantidad de movimiento vibracional (Aa1; Aa2; Aa3; Aa4; Aa5; Aa6) en un tiempo (t1; t2; t3; t4; t5; t6) correspondiente al comando de movimiento.
  3. 3. Un dispositivo (1) de control numerico que comprende:
    una unidad (13X; 13Z) de control del eje de control que controla cada uno de los motores (11) conectados respectivamente a dos o mas ejes de control proporcionados en al menos una entre una herramienta (62) y un objeto (61) de mecanizado, y que se proporciona para cada uno de los motores (11); y
    una unidad (40) de computacion de control que instruye la unidad (13X; 13Z) de control del eje de control para realizar el mecanizado en el objeto (61) de mecanizado, mientras mueve la herramienta (62) y el objeto (61) de mecanizado relativamente a cada uno, donde
    la unidad (40) de computacion de control incluye
    una unidad (45) de procesamiento de analisis que obtiene un comando de movimiento para mover en un camino (101) de movimiento en un programa de mecanizado, y condiciones de vibracion para vibra a lo largo del camino (101) de movimiento,
    una unidad (481) de calculo de cantidad de movimiento de comando que calcula una cantidad de movimiento de comando (AL) que es una cantidad de movimiento por unidad de tiempo (At) segun el comando de movimiento, y
    una unidad (488) de calculo de condicion de vibracion que calcula, a partir de las condiciones de vibracion y una tasa entre las cantidades de movimiento de comando axiales obtenidas mediante la descomposicion de la cantidad de movimiento de comando (AL) en las direcciones de los dos o mas ejes de control, condiciones de vibracion para cada uno de los ejes de control, y
    la unidad (13X; 13Z) de control del eje de control incluye
    una unidad (132) de calculo de cantidad de movimiento vibracional axial que calcula una cantidad de movimiento vibracional axial que es una cantidad de movimiento debida a las vibraciones por unidad de tiempo (At) a partir de las condiciones de vibracion para cada uno de los ejes de control recibidos desde la unidad (40) de computacion de control, y
    una unidad (133) de combinacion de cantidad de movimiento que calcula una cantidad de movimiento combinada mediante la combinacion de la cantidad de movimiento de comando axial con la cantidad de movimiento vibracional axial.
  4. 4. El dispositivo (1) de control numerico segun la reivindicacion 3, donde
    5 las condiciones de vibracion incluyen frecuencia y amplitud, y
    la unidad (488) de calculo de condicion de vibracion en la unidad (40) de computacion de control genera una onda seno a partir de las condiciones de vibracion, y usa la onda seno para calcular las condiciones de vibracion para cada uno de los ejes de control en un tiempo (t1; t2; t3; t4; t5; t6) correspondiente al comando de movimiento.
    10
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