ES2969651T3 - Dispositivo de control para máquina herramienta y máquina herramienta - Google Patents

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Ayako Kitakaze
Masahiro Muramatsu
Kenji Noguchi
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Abstract

Se proporciona un dispositivo de control para una máquina herramienta que simplifica el ajuste del número de vibraciones por rotación y una máquina herramienta. Un dispositivo de control (180) para una máquina herramienta realiza corte por vibración en una pieza de trabajo controlando la rotación relativa de la pieza de trabajo y una herramienta de corte y el movimiento recíproco relativo de la pieza de trabajo y la herramienta de corte en la dirección de avance de mecanizado. El dispositivo de control está provisto de una unidad de control (181) que controla: un cabezal (110) en el que se monta una pieza de trabajo W; un primer poste de herramienta (130A) que está previsto para poder oscilar con respecto al cabezal a lo largo de la dirección de avance de mecanizado y en el que está montada una primera herramienta de corte (130) para cortar la pieza de trabajo; y un segundo poste de herramienta (230A) que se proporciona para ser independiente del primer poste de herramienta y para poder oscilar con respecto al cabezal a lo largo de la dirección de avance de mecanizado y en el que se coloca una segunda herramienta de corte (230) para cortar el se monta la pieza de trabajo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de control para máquina herramienta y máquina herramienta
[Campo técnico]
La presente invención se refiere a un dispositivo de control para una máquina herramienta y se refiere a una máquina herramienta.
[Antecedentes de la técnica]
Al girar una pieza de trabajo con una herramienta, se producen y descargan por los alrededores las llamadas virutas continuas de tipo flujo. Si estas virutas continuas se arremolinan alrededor de la pieza de trabajo o de la herramienta, la pieza de trabajo o la herramienta resultarán dañadas. Así pues, por ejemplo, la Bibliografía de patentes 1 describe una técnica de corte por vibración que puede mover alternativamente una pieza de trabajo con respecto a una herramienta para descargar virutas en forma de virutas segmentadas.
[Listado de referencias]
[Bibliografía de patentes]
[Bibliografía de patentes 1] La patente japonesa n.° 3451800 EP 3124 174 A1 divulga un dispositivo de control para una máquina herramienta que tiene un medio de sujeción de piezas de trabajo para sujetar una pieza de trabajo, y un portaherramientas para sujetar una herramienta de corte para cortar la pieza de trabajo, siendo capaz el dispositivo de control de accionar y controlar el medio de alimentación para alimentar la herramienta de corte en una dirección de alimentación predeterminada mediante el movimiento relativo del medio de sujeción de la pieza de trabajo y el portaherramientas, un medio de vibración para hacer vibrar relativamente el medio de sujeción de la pieza de trabajo y el portaherramientas para alimentar la herramienta de corte en la dirección de alimentación mientras vibra recíprocamente a lo largo de la dirección de alimentación, y un medio de rotación para hacer girar relativamente la pieza de trabajo y la herramienta de corte. El documento US 2016/274560 A1 divulga un controlador numérico para una máquina herramienta que realiza un torneado en una pieza de trabajo. La máquina herramienta incluye el primer y segundo soportes de cuchilla, que están acoplados mutuamente mediante un miembro de acoplamiento, y la primera y segunda herramientas están montadas en los soportes de cuchilla de manera mutuamente opuesta. La máquina herramienta realiza un torneado según un ciclo fijo complejo, de manera recíproca, utilizando la primera y segunda herramientas. Cuando la primera herramienta ha completado el torneado y se retira la primera herramienta que ha realizado un torneado, es posible realizar un torneado en sentido contrario mediante la segunda herramienta en el lado opuesto.
[Sumario de la invención]
[Problema técnico]
Sin embargo, en la Bibliografía de patentes 1 descrita anteriormente, se instalan dos herramientas (puntas) en un portaherramientas (portapuntas). Así pues, por ejemplo, el número de veces que las herramientas se mueven alternativamente durante una rotación de la pieza de trabajo (también conocido como número de vibraciones por rotación), que se establece para segmentar virutas, se establece solo en un mismo valor incluso si hay dos herramientas instaladas. Entonces, el número de vibraciones por rotación no se puede establecer fácilmente.
El objeto de la presente invención, que se ha realizado en vista de las circunstancias antes descritas, es proporcionar un dispositivo de control para una máquina herramienta y una máquina herramienta en la que se pueda establecer fácilmente el número de vibraciones por rotación.
[Solución al problema]
La invención se define en la reivindicación independiente 1 adjunta, dirigida a un dispositivo de control para una máquina herramienta. La reivindicación dependiente 2 está dirigida a una realización beneficiosa, y la reivindicación 3 está dirigida a una máquina herramienta que comprende un dispositivo de control según la reivindicación 1 o 2.
[Efectos ventajosos de la invención]
La presente invención puede proporcionar los siguientes efectos.
(1) El primer portaherramientas y el segundo portaherramientas están dispuestos para que se puedan mover recíprocamente a lo largo de una dirección de alimentación de la pieza de trabajo independientemente entre sí. Así pues, el número de veces que la primera herramienta de corte se mueve alternativamente durante una rotación de la pieza de trabajo y el número de veces que la segunda herramienta de corte se mueve alternativamente durante una rotación de la pieza de trabajo se pueden establecer en valores diferentes. Entonces, al realizar corte por vibración generando virutas segmentadas, el número de vibraciones no se limita a un valor. También, incluso si el número de vibraciones se establece en un valor cercano al número entero, en el que las virutas no se pueden segmentar en el corte por vibración con una sola herramienta de corte, las virutas se pueden segmentar. Incluso si la frecuencia de vibración está limitada por un IT mínimo (período de referencia), el número de rotaciones del husillo se puede seleccionar sin importar el rango del número de vibraciones en el que no se pueden segmentar las virutas. Así pues, los ajustes de las condiciones para realizar el corte por vibración se facilitan y el trabajo puede iniciarse rápidamente.
Además, dado que las dos herramientas de corte también comparten la carga generada en el corte, se mejora la vida útil de la herramienta y también se puede mejorar la precisión del mecanizado de la pieza de trabajo debido a que las cantidades de fluctuación de la herramienta y la pieza de trabajo, que resultan de la fuerza o fuerza de reacción en el mecanizado, se reducen en comparación con un caso en el que se proporciona una sola herramienta de corte.
(2) Se proporciona una de una pluralidad de herramientas de corte y la pieza de trabajo para que se puedan mover recíprocamente independientemente entre sí. Así pues, al realizar un corte por vibración, el número de vibraciones no se limita a un valor. De forma adicional, el número de rotaciones del husillo se puede seleccionar sin importar el rango del número de vibraciones en el que no se pueden segmentar las virutas. Así pues, los ajustes de las condiciones para realizar el corte por vibración se facilitan y el trabajo puede iniciarse rápidamente.
Además, dado que las dos herramientas de corte también comparten la carga generada en el corte, se mejora la vida útil de la herramienta y también se puede mejorar la precisión del mecanizado de la pieza de trabajo debido a que las cantidades de fluctuación de la herramienta y la pieza de trabajo, que resultan de la fuerza o fuerza de reacción en el mecanizado, se reducen en comparación con un caso en el que se proporciona una sola herramienta de corte.
(3) La sección de control controla, para cada una de las herramientas de corte, un número de vibraciones por rotación de la pieza de trabajo, una amplitud de las vibraciones, o una fase de las vibraciones. Así pues, los ajustes de las condiciones para realizar el corte por vibración se facilitan.
(4) En el caso de que cada una de las herramientas de corte esté dispuesta en posiciones opuestas, incluso si la fuerza de mecanizado de una herramienta empuja hacia fuera la pieza de trabajo, la fuerza de mecanizado de la otra herramienta de corte empuja hacia fuera en la dirección opuesta la pieza de trabajo. Esto permite reducir la fluctuación de la pieza de trabajo.
(5) Es posible proporcionar una máquina herramienta para la cual resulte fácil establecer las condiciones para realizar el corte por vibración.
[Breve descripción de los dibujos]
[Figura 1] La Figura 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente una máquina herramienta según un ejemplo de la presente invención.
[Figura 2] La Figura 2 es un diagrama esquemático que ilustra la relación entre herramientas de corte y una pieza de trabajo según un ejemplo de la presente invención.
[Figura 3] La Figura 3 es un diagrama que ilustra el movimiento recíproco y la posición de una herramienta de corte.
[Figura 4] La Figura 4 es un diagrama que ilustra la relación entre las rutas de un filo de corte en la n-ésima rotación, la rotación n-ésima 1 y la rotación n-ésima 2 de un husillo en el caso de que se utilice una herramienta de corte.
[Figura 5] La Figura 5 es un diagrama que ilustra una configuración de un dispositivo de control.
[Figura 6] La Figura 6(A) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte de una primera herramienta de corte, y la Figura 6(B) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte de una segunda herramienta de corte.
[Figura 7] La Figura 7(A) es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de una primera y segunda herramientas de corte, y la Figura 7 (B) es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de la primera y segunda herramientas de corte de la Figura 7(A) en posiciones opuestas de 180 grados.
[Figura 8] La Figura 8(A) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte de una primera herramienta de corte, y la Figura 8(B) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte de una segunda herramienta de corte.
[Figura 9] La Figura 9 es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de una primera y una segunda herramientas de corte.
[Figura 10] La Figura 10(A) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte en un caso en el que el corte por vibración se realiza con una herramienta de corte, y la Figura 10(B) es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de una primera y una segunda herramientas de corte según el primer ejemplo.
[Figura 11] La Figura 11(A) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte en un caso en el que el corte por vibración se realiza con una herramienta de corte, y la Figura 11(B) es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de una primera y una segunda herramientas de corte según el primer ejemplo.
[Figura 12] La Figura 12(A) es un diagrama que ilustra una ruta de un filo de corte en un caso en el que el corte por vibración se realiza con una herramienta de corte, y la Figura 12(B) es un diagrama que ilustra las rutas de los filos de corte de una primera y una segunda herramienta de corte según el primer ejemplo.
[Descripción de las realizaciones]
A continuación, en el presente documento, se describirá un dispositivo de control para una máquina herramienta y una máquina herramienta según la presente invención haciendo referencia a los dibujos. Como se muestra en la FIG. 1, una máquina herramienta 100 incluye un husillo 110, herramientas de corte 130 y 230 tales como brocas de herramienta para corte por vibración (en lo sucesivo denominado mecanizado) en una pieza de trabajo W, y un dispositivo de control 180.
Se proporciona un mandril 120 en el extremo del husillo 110 y el husillo 110 sujeta la pieza de trabajo W a través del mandril 120. El husillo 110 está soportado de manera giratoria por un cabezal de husillo 110A y es accionado de manera giratoria por la potencia de un motor de husillo (por ejemplo, un motor incorporado) proporcionado entre el cabezal de husillo 110A y el husillo 110, por ejemplo.
La herramienta de corte 130 está instalada en un primer portaherramientas 130A, y una punta 131 (véase la FIG. 2) está instalada en el extremo de la herramienta de corte 130. La herramienta de corte 130 corresponde a una primera herramienta de corte de la presente invención.
Un lecho de la máquina herramienta 100 está provisto de un mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 y un mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150.
El mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 incluye una base 161 integral con el lecho, y un carril guía en la dirección del eje Z, que soporta de manera deslizable una mesa de alimentación en la dirección del eje Z. Cuando la mesa de alimentación en la dirección del eje Z (no mostrada) se mueve a lo largo de la dirección del eje Z mostrada en las figuras (que coincide con la dirección del eje de rotación de la pieza de trabajo W) mediante el accionamiento de un servomotor lineal (no mostrado), el primer portaherramientas 130A se mueve en la dirección del eje Z.
El mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150 está instalado en el lecho de la máquina herramienta 100 mediante, por ejemplo, el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160, e incluye un carril guía en la dirección del eje X que soporta de manera deslizable una mesa de alimentación en la dirección del eje X. Cuando la mesa de alimentación en la dirección del eje X (no mostrada) se mueve a lo largo de la dirección del eje X, que es ortogonal a la dirección del eje Z mostrada en las figuras, mediante el accionamiento de un servomotor lineal (no mostrado), el primer portaherramientas 130A se mueve en la dirección del eje X.
Además, como se muestra en la FIG. 1 y la FIG. 2 (B), la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 están dispuestas en posiciones opuestas a 180 grados con respecto a la pieza de trabajo. En particular, la herramienta de corte 230 está instalada en el segundo portaherramientas 230A, y una punta 231 está instalada en el extremo de la herramienta de corte 230, y la punta 231 y la punta 131 están dispuestas de forma opuesta entre sí. La herramienta de corte 230 corresponde a una segunda herramienta de corte de la presente invención.
El lecho de la máquina herramienta 100 también está provisto de un mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 260 y un mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 250.
El mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 260 está configurado de la misma manera que el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160, e incluye una base 2 61 integral con el lecho y un carril guía en la dirección del eje Z que soporta de manera deslizable una mesa de alimentación en la dirección del eje Z. Cuando la mesa de alimentación en la dirección del eje Z (no mostrada) se mueve a lo largo de la dirección del eje Z mostrada en las figuras mediante el accionamiento de un servomotor lineal (no mostrado), el segundo portaherramientas 230A se mueve en la dirección del eje Z.
El mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 250 está configurado de la misma manera que el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150, y está instalado en el lecho de la máquina herramienta 100 mediante, por ejemplo, el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 260, e incluye un carril guía en la dirección del eje X que soporta de manera deslizable la mesa de alimentación en la dirección del eje X. Cuando la mesa de alimentación en la dirección del eje X (no mostrada) se mueve a lo largo de la dirección del eje X mostrada en las figuras mediante el accionamiento de un servomotor lineal (no mostrado), el segundo portaherramientas 230A se mueve en la dirección del eje X.
Se puede proporcionar un mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y en la máquina herramienta 100. La dirección del eje Y es una dirección ortogonal respecto a la dirección del eje Z y la dirección del eje X que se muestran en las figuras. El mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y también tiene una mesa de alimentación en la dirección del eje Y que puede ser accionada por un servomotor lineal. En el caso en el que el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y esté instalado en el lecho de la máquina herramienta 100 mediante, por ejemplo, el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150, y donde el primer portaherramientas 130A, por ejemplo, está instalado en la mesa de alimentación en la dirección del eje Y, la herramienta de corte 130 se puede mover en la dirección del eje Y además de las direcciones del eje Z y del eje X. El mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje X 150 pueden instalarse en el lecho de la máquina herramienta 100 a través del mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y.
Aunque los ejemplos descritos anteriormente utilizan el servomotor lineal para el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 y similares, se puede utilizar un tornillo esférico y un servomotor conocidos.
El dispositivo de control 180 controla las rotaciones del husillo 110 y los movimientos de los mecanismos de alimentación en la dirección del eje Z 160 y 260, los mecanismos de alimentación en la dirección del eje X 150 y 250, y el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Y (en adelante se denominarán mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160 y similares). El dispositivo de control 180 acciona el motor del husillo para girar la pieza de trabajo W con respecto a las herramientas de corte 130 y 230 en la dirección mostrada por la flecha en la FIG. 2(A). Y el dispositivo de control 180 acciona los mecanismos de alimentación 160 y 260 en la dirección del eje Z respectivamente para mover alternativamente las herramientas de corte 130 y 230 en la dirección del eje Z en la FIG.
2(A) con respecto a la pieza de trabajo W.
La FIG. 2(A) ilustra un ejemplo en el que la pieza de trabajo W gira con respecto a las herramientas de corte 130 y 230, y las herramientas de corte 130 y 230 se mueven alternativamente en la dirección del eje Z con respecto a la pieza de trabajo W.
En el caso en el que se utiliza una sola herramienta de corte 130, el dispositivo de control 180 mueve la herramienta de corte 130 hacia delante (este movimiento se denomina movimiento hacia delante) en una cantidad predeterminada del movimiento hacia delante, y luego mueve la herramienta de corte 130 hacia atrás (lo que se denomina movimiento hacia atrás) en una cantidad predeterminada del movimiento hacia atrás. Así pues, como se muestra en la FIG. 3, la herramienta de corte 130 puede alimentarse con respecto a la pieza de trabajo W mediante una diferencia (una cantidad de avance) entre la cantidad de movimiento hacia delante y la cantidad de movimiento hacia atrás.
En este punto, se describirá un método para realizar un corte por vibración, que utiliza solo la herramienta de corte 130 entre las herramientas de corte 130 y 230. El motor del husillo hace girar la pieza de trabajo W en una dirección predeterminada. Por otro lado, la herramienta de corte 130 repite movimientos hacia delante y hacia atrás en la dirección del eje Z con respecto al cabezal del husillo 110A, mediante el mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z 160. La cantidad de alimentación es la cantidad de avance mientras que la pieza de trabajo W lleva a cabo una rotación, o mientras una fase del husillo cambia de 0 a 360 grados. En este punto, la fase del husillo es 0 grados en un punto en el que la herramienta de corte 130 comienza a mecanizar, y la dirección de la fase del husillo es una dirección en la que la fase del husillo avanza en la dirección de rotación de la pieza de trabajo W.
De este modo, la superficie periférica de la pieza de trabajo W se corta en una forma curvada de manera sinusoidal con la herramienta de corte 130. La FIG. 4 muestra un ejemplo en el que el número de movimientos recíprocos de la herramienta de corte 130 durante una rotación de la pieza de trabajo W (este número también se denomina número de vibraciones D1 por rotación) es 3,5 (veces/r).
La forma de la superficie periférica (mostrada por una línea continua en la FIG. 4) de la pieza de trabajo W, que se corta con la herramienta de corte 130 en la n-ésima (n es un número entero igual o superior a 1) rotación del husillo 110, tiene fases de vibración invertida desde la forma de la superficie periférica de la pieza de trabajo W en la rotación n-ésima 1 del husillo 110. Estas superficies periféricas se desplazan en la dirección de fase del husillo (la dirección del eje horizontal del gráfico en la FIG. 4). Debido a que cada una de las formas de onda curvadas sinusoidalmente están invertidas entre sí, en la misma fase del husillo, las posiciones del punto más bajo en el valle en la forma de la superficie periférica de la pieza de trabajo W mostrada por la línea discontinua en la FIG. 4, que es el punto más alto del pico para la herramienta de corte 130, son opuestas a la posición del punto más alto en el pico en la forma de la superficie periférica de la pieza de trabajo W mostrada por la línea continua en la FIG. 4, que es el punto más bajo en el valle para la herramienta de corte 130.
Como resultado, en una ruta de un filo de corte de una herramienta de corte 130, una porción que se corta en los movimientos actuales hacia delante y hacia atrás y una porción que se cortará en los movimientos posteriores hacia atrás y hacia delante se superponen. Por ejemplo, la porción de la superficie periférica de la pieza de trabajo W que se corta en la rotación n-ésima 1 del husillo 110 incluye una porción de la superficie periférica de la pieza de trabajo que se corta en la n-ésima rotación del husillo 110. Así pues, la herramienta de corte 130 realiza un corte en el aire, en el que la herramienta de corte 130 no corta ninguna porción de la pieza de trabajo W. En este corte en el aire, las virutas generadas a partir de la pieza de trabajo W se segmentan y se convierten en virutas segmentadas. De esta manera, para realizar un corte por vibración de modo que una herramienta de corte segmente las virutas, el número de vibraciones D1 no debe establecerse en un número entero, sino en 3,5 (veces/r), que es un valor modificado en 0,5 a partir de un número entero, por ejemplo.
Adicionalmente, en el presente ejemplo, el segundo portaherramientas 230A puede moverse alternativamente en la dirección del eje Z independientemente del primer portaherramientas 130A con respecto a la pieza de trabajo W. El dispositivo de control 180 también puede mover (movimiento hacia atrás) la herramienta de corte 230 mediante una cantidad predeterminada de movimiento hacia atrás después de moverla (movimiento hacia delante) mediante una cantidad predeterminada de movimiento hacia delante.
Así pues, el número de veces que la herramienta de corte 130 se mueve alternativamente durante una rotación de la pieza de trabajo W (el número de vibraciones D1 por rotación) y el número de veces que la herramienta de corte 230 se mueve alternativamente durante una rotación de la pieza de trabajo W (el número de vibraciones D2 por rotación) se puede establecer en diferentes valores. Entonces, al mecanizar la pieza de trabajo W, el número de vibraciones no se limita a un valor y, como se describe más adelante, incluso si el número de vibraciones se establece en un número entero o números enteros, las virutas se pueden segmentar y los ajustes de las condiciones para realizar el mecanizado se facilitan.
Además, dado que las dos herramientas de corte 130 y 230 también comparten la carga generada en el mecanizado, se mejora la vida útil de la herramienta. De forma adicional, dado que la cantidad de empuje hacia atrás de las herramientas de corte 130 y 230, que reciben la fuerza de reacción de la pieza de trabajo W, también se reduce, se puede mejorar además la precisión de mecanizado de la pieza de trabajo W.
Además, en el caso en el que las herramientas de corte 130 y 230 estén dispuestas en posiciones opuestas a 180 grados, incluso si la fuerza de mecanizado de una herramienta de corte empuja hacia fuera la pieza de trabajo W, la fuerza de mecanizado de la otra herramienta de corte empuja hacia fuera en la dirección opuesta la pieza de trabajo W. Esto hace posible reducir la fluctuación de la pieza de trabajo W.
Como se muestra en la FIG. 5, el dispositivo de control 180 incluye una sección de control 181, una sección de entrada 182, y una sección de almacenamiento 183, que están conectadas a través de un bus.
La sección de control 181 consta de una CPU o similar e incluye una sección de control del motor 190 para controlar el funcionamiento de cada motor y una sección de ajuste de vibración 191 para configurar los movimientos recíprocos de los mecanismos de alimentación de dirección del eje Z 160 y 260.
La sección de control 181 carga varios programas y datos almacenados en, por ejemplo, una ROM de la sección de almacenamiento 183 en una RAM y puede ejecutar los diversos programas para controlar el funcionamiento de la máquina herramienta 100 a través de la sección de control del motor 190 y la sección de ajuste de vibración 191.
Los movimientos recíprocos de las herramientas de corte 130 y 230 se realizan a una frecuencia de vibración f basada en un período de instrucción predeterminado T.
En un caso en el que la sección de control 181 pueda emitir una instrucción de operación, por ejemplo, 250 veces por segundo, la instrucción de operación se puede emitir en un período de 1/250 = 4 (ms) (también denominado período de referencia IT). En general, el período de instrucción T es un múltiplo entero del período de referencia IT.
Por ejemplo, en el caso en que el período de instrucción T sea 16 (ms), que es cuatro veces más largo que el período de referencia 4 (ms), la sección de control del motor 190 envía una señal de accionamiento a los mecanismos de alimentación en la dirección axial Z 160 y 260 de modo que las herramientas de corte 130 y 230 se mueven alternativamente cada 16 (ms). En este caso, las herramientas de corte 130 y 230 pueden moverse alternativamente a una frecuencia de vibración f=1/T=1/ (0,004 x 4) = 62,5 (Hz). La frecuencia de vibración para la oscilación de las herramientas de corte 130 y 230 se selecciona entre valores limitados utilizables (también denominados frecuencia de instrucción fc).
En la sección de control 181, por ejemplo, se puede obtener una forma de onda de vibración predeterminada basándose en un valor de entrada en la sección de entrada 182 o un programa de mecanizado.
Por ejemplo, la sección de ajuste de vibración 191 establece el número de vibraciones D1 en 1 (veces/r) a partir de los datos para el primer portaherramientas 192. La relación de alimentación de amplitud Q, que es la relación entre la amplitud de vibración y la cantidad de alimentación, se establece en 1,5. Como se muestra en la FIG. 6 (A), se obtienen un área de mecanizado de la herramienta de corte 130 en la n-ésima rotación del husillo 110 (pieza de trabajo W) (mostrada por una línea continua en la FIG. 6 (A)) y un área de mecanizado de la herramienta de corte 130 en la rotación n-ésima 1 del husillo 110 (pieza de trabajo W) (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 6(A)). En este caso, el número de vibraciones D1 es un número entero, y el área de mecanizado en la n-ésima rotación de la herramienta de corte 130 y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 no se cruzan. Así pues, las virutas no pueden segmentarse únicamente mediante la herramienta de corte 130.
Además, por ejemplo, la sección de ajuste de vibración 191 establece el número de vibraciones D2 y la relación de alimentación de amplitud Q en los mismos valores que los de la herramienta de corte 130 a partir de los datos para el segundo portaherramientas 193. Esto quiere decir que el número de vibraciones D2 se establece en 1 (veces/r) y la relación de alimentación de amplitud Q se establece en 1,5. La herramienta de corte 230 parte de una posición opuesta en 180 grados a la posición inicial de la herramienta de corte 130 y se acciona con el número de vibraciones D2. Así pues, como se muestra en la FIG. 6(B), se obtienen un área de mecanizado en la n-ésima rotación del husillo 110 (mostrada por una línea continua en la FIG. 6(B)) y un área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 6(B)). También en este caso, el área de mecanizado en la n-ésima rotación de la herramienta de corte 230 y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 no se cruzan. Así pues, las virutas no pueden segmentarse únicamente mediante la herramienta de corte 230.
Sin embargo, la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 mecanizan alternativamente la pieza de trabajo W en un estado en el que las fases de vibración se invierten. A continuación, como se muestra en la f Ig .7(A), que es la integración de las<f>I<g>.6(A) y 6(B), la herramienta de corte 230 forma las rutas de los filos de corte hacia la pieza de trabajo W en el orden de una línea continua estrecha, la herramienta de corte 130, una línea continua gruesa, la herramienta de corte 230, una línea discontinua estrecha; y la herramienta de corte 130, una línea discontinua gruesa.
De esta manera, la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea discontinua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Por tanto, se puede ver que incluso si los números de vibraciones D1 y D2 son un número entero, las virutas se pueden segmentar (como ejemplo de una viruta segmentada, en la FIG. 7(A) se muestra una cantidad de mecanizado 200).
En la FIG. 7(A), para ayudar a comprender la forma de una viruta segmentada, se ilustra un ejemplo de rutas de los filos de corte de las herramientas de corte 130 y 230 durante el mecanizado. Sin embargo, como se describe en la FIG. 2, en un caso en el que la herramienta de corte 230 comienza a mecanizar desde una posición opuesta a 180 grados de la herramienta de corte 130, como se muestra en la FIG. 7(B), el área de mecanizado de la herramienta de corte 230 en la n-ésima rotación del husillo 110 se muestra mediante una línea estrecha continua de 180 a 360 grados de la fase del husillo, y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 se muestra mediante una línea discontinua estrecha de 0 a 360 grados de la fase del husillo, y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 2 se muestra mediante una línea discontinua estrecha de 0 a 180 grados de la fase del husillo. Así pues, en este caso, la cantidad de mecanizado 200 descrita en la FIG. 7(A) no se genera en una posición a lo largo de 180 grados de la fase del husillo sino en una posición a lo largo de 0 grados (360 grados).
Luego, por ejemplo, se considera un supuesto en el que la unidad de ajuste de vibración 191 establece los números de vibraciones Dl y D2 en 1,1 (veces/r), que está muy cerca de un número entero. Y la relación de alimentación de amplitud Q se establece en 1,5. De forma similar a la FIG. 6, se ilustra un ejemplo de rutas de los filos de corte de las herramientas de corte 130 y 230 durante el mecanizado. Como se muestra en la FIG. 8(A), se obtienen un área de mecanizado de la herramienta de corte 130 en la n-ésima rotación del husillo 110 (mostrada por una línea continua en la FIG. 8(A)) y un área de mecanizado de la herramienta de corte 130 en la rotación n-ésima 1 (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 8(A)). En este caso, dado que el número de vibraciones D1 es un valor muy cercano a un número entero, el área de mecanizado de la herramienta de corte 130 en la n-ésima rotación y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 no se cruzan. Así pues, las virutas no pueden segmentarse únicamente mediante la herramienta de corte 130.
Como se muestra en la FIG. 8(B), se obtienen el área de mecanizado de la herramienta de corte 230 en la n-ésima rotación del husillo 110 (mostrada por una línea continua en la FIG. 8B) y el área de mecanizado de la herramienta de corte 230 en la rotación n-ésima 1 (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 8(B)). También en este caso, el área de mecanizado de la herramienta de corte 230 en la n-ésima rotación y el área de mecanizado en la rotación nésima 1 no se cruzan. Así pues, las virutas tampoco pueden segmentarse únicamente mediante la herramienta de corte 230.
Sin embargo, como se muestra en la FIG. 9 que es la integración de las FIG. 8(A) y 8(B), la herramienta de corte 230 forma las rutas de los filos de corte de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 hacia la pieza de trabajo W, en el orden de una línea continua estrecha, la herramienta de corte 130, una línea continua gruesa, la herramienta de corte 230, una línea discontinua estrecha; y la herramienta de corte 130, una línea discontinua gruesa; y se cruzan entre sí.
Así pues, también en este caso, la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea discontinua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Por tanto, se puede ver que incluso en el caso en que los números de vibraciones D1 y D2 sean muy cercanos a un número entero, las virutas se pueden segmentar (en la FIG. 9 se muestra una cantidad de mecanizado 300).
La FIG. 10(A) ilustra una ruta de un filo de corte en un caso en el que el mecanizado se realiza con una herramienta de corte y el número de vibraciones D es 1,5 (veces/r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 1,5. En este caso, el área de mecanizado en la n-ésima rotación del husillo 110 (mostrada por una línea continua en la FIG. 10(A)) se cruza con el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 del husillo 110 (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 10(A)). Y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 (mostrada por una línea discontinua en la FIG.
10(A)) se cruza con el área de mecanizado en la rotación n-ésima 2 (mostrada por una línea discontinua en la FIG.
10(A)) para producir un corte en el aire. Así pues, se generan virutas segmentadas (en la FIG. 10(A) se muestra una cantidad de mecanizado 200).
Por otro lado, La FIG. 10(B) muestra un ejemplo en el que los números de vibraciones D1 y D2, y la relación de alimentación de amplitud Q se establecen en los mismos valores que los de la FIG. 7(A). Así pues, los números de vibraciones D1 y D2 son 1 (veces / r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 1,5. De forma similar a la FIG. 6, se ilustra un ejemplo de las rutas de los filos de corte de las herramientas de corte 130 y 230 durante el mecanizado. Además de la generación de virutas segmentadas mostrada por la cantidad de mecanizado 200 descrita en la FIG.
7(A), la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire, y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea continua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Como resultado, también se generan virutas segmentadas indicadas por la cantidad de mecanizado 201.
Comparando las cantidades de mecanizado 200 y 201 con la cantidad de mecanizado 200' en la FIG. 10(A), se puede ver que los grosores de las cantidades de mecanizado 200 y 201 se reducen a aproximadamente la mitad de la cantidad de mecanizado 200'. Así pues, dado que la carga sobre cada herramienta de corte se puede reducir moviendo alternativamente las dos herramientas de corte, también se mejoran la vida útil de la herramienta y la precisión del mecanizado de la pieza de trabajo.
Además, según la presente invención, las virutas se pueden segmentar incluso si la relación de alimentación de amplitud Q es un valor pequeño.
En particular, la FIG. 11(A) ilustra una ruta de un filo de corte en un caso en el que el mecanizado se realiza mediante una herramienta de corte, e ilustra un ejemplo en el que el número de vibraciones D es 1,5 (veces/r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 0,5. En este caso, el área de mecanizado en la n-ésima rotación del husillo 110 (mostrada por una línea continua en la FIG. 11(A)) y el área de mecanizado en la rotación n-ésima 1 (mostrada por una línea discontinua en la FIG. 11(A)) no se cruzan. Así pues, las virutas no se pueden segmentar.
Por otro lado, la FIG. 11(B) muestra un ejemplo en el que los números de vibraciones D1 y D2, y la relación de alimentación de amplitud Q se establecen en los mismos valores que los de la FIG. 11(A). Así pues, los números de vibraciones D1 y<d>2 son 1,5 (veces / r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 0,5. Similar a la FIG. 7(B), se muestra un ejemplo de rutas del filo de corte de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230, que comienza a mecanizar desde una posición opuesta a 180 grados desde la herramienta de corte 130. La ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea continua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Entonces, se generan virutas indicadas por la cantidad de mecanizado 400. De esta manera, las virutas se pueden segmentar incluso si la relación de alimentación de amplitud Q es un valor pequeño, y se amplía el período utilizable de una herramienta de corte. Además, si la relación de alimentación de amplitud Q se puede disminuir, se puede reducir la vibración de la propia máquina herramienta. Esto puede contribuir a mejorar la vida útil de la máquina herramienta. Además, incluso si la cantidad de alimentación se establece en el mismo valor, siendo la amplitud pequeña, se reduce la influencia de la vibración en la máquina herramienta. Así pues, la cantidad de alimentación F en la dirección del eje Z se puede establecer en un valor grande.
De forma adicional, según la presente invención, es posible acortar la longitud de las virutas segmentadas.
En particular, la FIG. 12(A) ilustra una ruta del filo de corte en un caso en el que el mecanizado se realiza con una herramienta de corte e ilustra un ejemplo en el que el número de vibraciones D es 1,5 (veces/r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 1,5, como en el ejemplo descrito en la FIG. 10 A. En este caso, la viruta segmentada indicada por la cantidad de mecanizado 200' tiene una forma con una superficie en forma de abanico que es larga en la dirección izquierda y derecha como se muestra en la figura.
Por otro lado, la FIG. 12(B) muestra un ejemplo en el que los números de vibraciones D1 y D2, y la relación de alimentación de amplitud Q se establecen en los mismos valores que los de la FIG. 12(A). Así pues, los números de vibraciones D1 y D2 son 1,5 (veces / r) y la relación de alimentación de amplitud Q es 1,5. De forma similar a la FIG.
6, se ilustra un ejemplo de las rutas de los filos de corte de las herramientas de corte 130 y 230 durante el mecanizado. La ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea discontinua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea discontinua estrecha) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Además, la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 (por ejemplo, una línea continua gruesa) se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 (por ejemplo, una línea continua estrecha), que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Así pues, se generan las virutas segmentadas indicadas por la cantidad de mecanizado 501.
Comparando la cantidad de mecanizado 501 con la cantidad de mecanizado 200' en la FIG. 12 (A), se puede ver que la longitud de las cantidades de mecanizado 501 se reduce a aproximadamente 2/3 de la longitud de la cantidad de mecanizado 200'. Esto quiere decir que, dado que la longitud de las virutas segmentadas se puede acortar incluso si el número de vibraciones es el mismo valor, el número de rotaciones R del husillo 110 (pieza de trabajo W) se puede establecer en un valor grande.
Adicionalmente, aunque los números de vibraciones D1 y D2 de la herramienta de corte 130 y 230 se ajustan al mismo valor en los ejemplos anteriores, la presente invención no se limita a estos ejemplos. En la presente invención, el número de vibraciones D1 de la herramienta de corte 130 y el número de vibraciones D2 de la herramienta de corte 230 se pueden establecer en valores diferentes. Por ejemplo, el número de vibraciones D1 de la herramienta de corte 130 se puede establecer en 1 (veces/r) y el número de vibraciones D2 de la herramienta de corte 230 se puede establecer en 3 (veces/r).
En los ejemplos anteriores, aunque las relaciones de alimentación de amplitud Q, que son las relaciones entre la amplitud de vibración y la cantidad de alimentación de las herramientas de corte 130 y 230, se establecen en el mismo valor, las relaciones de alimentación de amplitud se pueden establecer en diferentes valores. Por ejemplo, la relación de alimentación de amplitud Q de la herramienta de corte 130 se puede establecer en 1 y la relación de alimentación de amplitud Q de la herramienta de corte 230 se puede establecer en 1,5. Por ejemplo, en un caso en el que las rutas de los filos de corte de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 se ajustan a una amplitud poco profunda y donde las respectivas rutas de los filos de corte no se cruzan, la relación de alimentación de amplitud Q puede establecerse en un valor de modo que la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 tenga una amplitud profunda. Entonces, la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230, que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire, y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130, que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Así pues, incluso si los números de vibraciones D1 y D2 y la fase de la vibración son iguales o valores cercanos, el mecanizado se puede realizar generando virutas segmentadas.
Incluso si los números de vibraciones D y las relaciones de alimentación de amplitudQde las herramientas de corte 130 y 230 se ajustan al mismo valor, la fase de la vibración de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 puede configurarse para que sea diferente. En los ejemplos anteriores, un ejemplo, en el que la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 están invertidos, se describe con referencia a la FIG. 2. Sin embargo, la diferencia de la fase de la vibración se puede establecer de manera que la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130 se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230, que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire y de manera que la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 se cruza con la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 130, que realizó el mecanizado anterior, para producir un corte en el aire. Entonces, la diferencia de la fase de vibración de cada herramienta de corte (por ejemplo, la diferencia de 1/4 de ciclo o 1/8 de ciclo) se puede establecer según las posiciones de instalación de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230, y el momento en el que comienzan las vibraciones de la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 se puede controlar de forma independiente.
De forma adicional, la fase de la vibración se puede controlar estableciendo direcciones, en las que la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 comienzan a vibrar, en diferentes direcciones. Por ejemplo, en un caso en el que la herramienta de corte 130 y la herramienta de corte 230 están instaladas una cerca de la otra, la dirección en la que la herramienta de corte 130 comienza a vibrar se establece en la dirección hacia delante, y la dirección en la que la herramienta de corte 230 comienza a vibrar se establece en la dirección hacia atrás. Entonces, la ruta del filo de corte de la herramienta 130 y la ruta del filo de corte de la herramienta de corte 230 pueden invertirse sustancialmente, y las fases de la vibración pueden ser diferentes.
En los ejemplos anteriores, las herramientas de corte 130 y 230 están dispuestas en posiciones opuestas a 180 grados entre sí. Sin embargo, la presente invención no se limita a este ejemplo, e incluso cuando se instala en posiciones distintas a 180 grados, basándose en las posiciones de instalación del primer portaherramientas y del segundo portaherramientas, se pueden obtener los mismos efectos que los descritos anteriormente ajustando con la sección de ajuste de vibración al menos uno de los números de vibraciones D, las relaciones de alimentación de amplitud Q, y las fases de la vibración en cada posición de instalación del primer portaherramientas y del segundo portaherramientas.
Además, en la descripción anterior, la pieza de trabajo W gira con respecto a las herramientas de corte 130 y 230, y las herramientas de corte 130 y 230 se mueven alternativamente con respecto a la pieza de trabajo W en la dirección del eje Z. Sin embargo, la presente invención se aplica naturalmente a un caso en el que la pieza de trabajo W gira con respecto a las herramientas de corte 130 y 230 y la pieza de trabajo W y, por ejemplo, la herramienta de corte 130 se mueve alternativamente en la dirección del eje Z con respecto a la herramienta de corte 230.
En la descripción anterior, la pieza de trabajo W o la herramienta de corte se mueve alternativamente de manera que la dirección de alimentación relativa entre la pieza de trabajo W y la herramienta de corte es la dirección del eje de rotación (dirección del eje Z) de la pieza de trabajo W. Sin embargo, se puede obtener el mismo efecto incluso si la pieza de trabajo W o la herramienta de corte se mueve alternativamente de modo que la dirección de alimentación sea la dirección radial de la pieza de trabajo W (dirección del eje X).
[Lista de símbolos de referencia]
100 máquina herramienta
110 husillo
110A cabezal de husillo
120 mandril
130 herramienta de corte
130A primer portaherramientas
131 punta
150 mecanismo de alimentación en la dirección del eje X
151 base
160 mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z
161 base
180 dispositivo de control
181 sección de control
182 sección de entrada
183 sección de almacenamiento
190 sección de control del motor
191 sección de ajuste de vibración
192 datos para el primer portaherramientas
193 datos para el segundo portaherramientas
230 herramienta de corte
230A segundo portaherramientas
231 punta
250 mecanismo de alimentación en la dirección del eje X
251 base
260 mecanismo de alimentación en la dirección del eje Z
261 base

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de control (180) para una máquina herramienta (100) que comprende una sección de control (181) para controlar independientemente cada uno de los movimientos relativos entre dos herramientas de corte (130, 230) y una pieza de trabajo (W),
siendo capaz la sección de control (181) de controlar los movimientos relativos para cortar la pieza de trabajo (W) con una primera herramienta de corte (130) y una segunda herramienta de corte (230), cada una de las cuales vibra, en donde la sección de control (181) está configurada para establecer una fase de una forma de onda de vibración de cada una de la primera herramienta de corte (130) y la segunda herramienta de corte (230) de manera que las rutas de los filos de corte de la primera herramienta de corte (130) y la segunda herramienta de corte (230) se cruzan con las rutas de los filos de corte en un mecanizado previo de cada una de la primera y segunda herramientas de corte (130, 230), y para realizar el corte de la pieza de trabajo (W) con un corte en el aire producido por la intersección de la ruta del filo de corte de la primera herramienta de corte (130) y la ruta del filo de corte de la segunda herramienta de corte (230), que realizó el mecanizado anterior, y con un corte en el aire producido por la intersección de la ruta del filo de corte de la segunda herramienta de corte (230) y la ruta del filo de corte de la primera herramienta de corte (130), que realizó el mecanizado anterior, en donde la sección de control (181) está configurada para controlar independientemente el momento en que las vibraciones de la primera herramienta de corte (130) y la segunda herramienta de corte (230) comienzan según las posiciones de instalación de la primera herramienta de corte (130) y la segunda herramienta de corte (230), y
en donde la sección de control (181) está configurada para girar la pieza de trabajo (W) con respecto a las herramientas de corte (130, 230) y la sección de control (181) está configurada para controlar, para cada una de las herramientas de corte (130, 230), un número de vibraciones por rotación de la pieza de trabajo (W), una amplitud de las vibraciones y una fase de las vibraciones basándose en las posiciones de instalación de cada una de las herramientas de corte.
2. Un dispositivo de control (180) para una máquina herramienta (100) según la reivindicación 1, en donde cada una de las herramientas de corte (130, 230) está dispuesta en posiciones opuestas entre sí con respecto a la pieza de trabajo (W).
3. Una máquina herramienta (100) que comprende un dispositivo de control (180) para una máquina herramienta (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2.
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