【発明の詳細な説明】
ＣＮＣ工作機械用制御装置
本発明は、ＣＮＣ工作機械、特にＣＮＣで作動するフライス盤及びマシニング
センタによる金属加工を最適化するための制御装置及び方法に関する。
ＣＮＣ工作機械は何年にも渡って存在するものであるが、プログラム段階で多
くの要素、例えば一運転あたりのワークピース数、運転コスト、工具の交換時間
、工具のコスト等、生産効率に影響を与える多くの要素を考慮することができず
効率性及び有用性の点で限界があった。さらに、ＣＮＣ工作機械プログラムの融
通のきかない性質により、金属切削の深さ及び幅、工具摩耗、ワークピースの素
材の不均一性と言った予測不可能な実加工時間中の切削条件の変化に対応するこ
とができない。
本発明の目的の一つは、現在のＣＮＣ工作機械上の限界及び不都合点を解消し
、工作機械、特にＣＮＣフライス盤及びマシニングセンタを最適化するための制
御装置であって、生産効率の基準に従い最適な切削モードを演算し、実加工時間
中の切削条件に対応する適応送り速度の制御及びスピンドル速度の制御を自動的
に行い、一定
で且つ予め設定可能なスピンドルトルク及び／又は工具寿命を維持し、最適な加
工動作を確実に行い、工具の破損を防止し、工具の状態を表示する制御装置を提
供することにある。
本発明に従えばこれは、ＣＮＣ工作機械での金属加工の最適化のための制御装
置であって、前記工作機械の工具スピンドルに動力を供給する主駆動装置及び前
記工作機械の送り機構に動力を供給する複数の送り駆動装置を備え、該送り駆動
装置は、前記工具スピンドルによって生じた切削トルクを予め設定することによ
り、又は前記制御装置のティーチングモードにおいて前記設定を無視することに
よって、決定された送り速度を発生するよう制御可能とされ、現実の瞬間的な切
削トルクをもたらすために前記工作機械の主駆動装置のトルクをモニタリングす
る第１ユニットと、前記モニタリングされる主駆動トルクに従って前記ティーチ
ングモードで定格切削トルクを設定するための第２ユニットと、一定トルクで前
記切削トルクを維持するために要求される送り速度を演算し、前記工作機械の送
り駆動装置を制御するための第３ユニットと、工具の破損を防止するために、前
記モニターされた主駆動トルクに反応し、前記第３ユニットに送り速度限界信号
を送る第４ユニットとを具備する前記制
御装置において、前記送り速度を演算するための前記ユニットは、設定された前
記トルクと前記第１ユニットによって表示される現実の瞬間的なトルクとを比較
するコンパレータユニットからの信号と、前記第１の主駆動トルクモニタリング
ユニット及び前記送り速度演算ユニットの両方からの信号に応答して瞬間的な切
削断面積を演算する識別ユニットからの信号と、に応答する補償ユニットによっ
てアドレスされ、前記補償ユニットは、前記トルクの精密な安定性を促進するも
のであることを特徴とする制御装置によって達成される。
さらに本発明は、工作機械の工具スピンドルに駆動力を供給する主駆動装置と
前記工作機械の送り機構に送り駆動力を供給する送り駆動装置とを備えるＣＮＣ
工作機械でに金属加工を最適化するための方法であって、前記送り駆動装置は、
前記工具スピンドルによって生じた切削トルクを予め設定することによって、又
は前記制御装置のティーチングモードで前記設定を無視することによって、決定
された送り速度を発生するように制御可能とされ、現実の瞬時の切削トルクを発
生させるため、前記工作機械の主駆動装置のトルクをモニタリングする工程と；
モニターされている前記主駆動装置のトルクとは無関係に前記ティーチングモー
ドで定格切削トルクを設定
する工程と；送り速度演算ユニットにおいて、前記切削トルクを一定値に維持す
るために要求される前記切削工具の送り速度を演算し、該送り速度を制御する工
程と；コンパレータユニットにおいて、前記現実の瞬時のトルクと設定されたト
ルクとを比較し、識別ユニット内において、主駆動トルクのモニタリングユニッ
トと前記送り速度演算ユニットとの両方により発せられる信号に応答して切削の
瞬時の切断面積を演算する工程と；前記信号を前記２つのユニットから補償ユニ
ットに送る工程と；前記信号を前記補償ユニットから前記送り速度演算ユニット
へ送り、それにより前記切削トルクの高精度安定性を達成する工程とを有するこ
とを特徴とする方法を提供する。
以下の例示的図面を参照しつついくつかの好適な実施例との関係で本発明を説
明する。これにより本発明を十分理解することができよう。
図面を特に参照するに、開示されている詳細は、単なる例としてのもの、また
本発明の好適な実施例を例示的に検討するためのものに過ぎず、本発明原理およ
び思想的特徴を示すのに最も有用、且つ容易に理解できると信ずる記載態様で表
されたものであることを強調しておく。この点、本発明を根本的に理解するため
に必要な以上に
は本発明の構造的詳細を示すことはしない。図面を参照しつつ明細書を勘案すれ
ば当業者であれば如何にして本発明のいくつかの態様が実用上に実施されるもの
かを理解し得ることであろう。
図中、
図１は、本発明にかかる制御装置の第１実施例のブロック図であり；
図２は、補償ユニットの効果を送り速度及びトルク値で示した図であり；
図３は、本発明にかかる制御装置の第２実施例のブロック図であり；
図４及び図５は、本発明にかかる制御装置の第３及び第４実施例をそれぞれ示
す。
本発明にかかる制御装置の第１及び第２実施例の主要入力パラメーターは、切
削トルクＭに比例する主駆動装置の１又は２以上のパラメーターである。主要出
力パラメーターは、送り速度ＦをＭの関数として決定する信号であり、本発明に
よって達成される課題は、使用される個々のフライス盤カッタの特性に応じて決
定される安定したレヴェルに前記トルク維持することである。必要とされる値は
、適切に作成された表に見ることができる。
本発明の他の特徴は、最大定格切削トルクＭ0の代わり
に最大トルクＭ0’を１又はそれ以上の同一ワークピースを最初に加工する時に
決定するティーチングモードにある。ティーチングモードは、同一のワークピー
スについて大規模に運転するときには(for large runs)特に効果的である。
本発明にかかる制御装置が用いる他の重要なパラメーターとしては、切削幅（
ｂ）及び切削深さ（ｈ）の積であり、切削断面積（略して切削面積）を指し示す
ρ［ｍｍ2］がある。
図面を参照するに図１に於いては、ＣＮＣフライス盤に装着可能であり制御装
置の種々のユニットを収容するハウジング２と、作業者が操作できるパネル４と
を備えた本発明にかかる制御装置の第１実施例を示すブロック図が示されている
。
パネル４上には、ティーチングモード（ＴＭ）の開始（“開始”）、ティーチ
ングモードで決定されたＭ0設定での“運転”、そして予め設定されたＭ0設定で
の作動（“ＴＭなし”）のいずれかを選択する為のスイッチ６が搭載されている
。最後のものの設定にあっては、Ｍ0はセレクタ８で設定される。パネル４上の
他の部材としては、スタートボタン１０、点滅又は音響での警告等を発して、工
具の摩耗が限界を越えていることを知らせる工
具状態表示装置１２が設けられている。
モニタユニット１４も設けれれており、（フライス盤のカッタによって加えら
れる）主駆動装置の瞬時の切削トルクＭがモニタされる。
該モニタユニット１４からの信号Ｍは、制御装置の多数の他のユニットに供給
される。すなわち：
ａ） ティーチングモードに於いて加えられる定格切削トルクＭ0を設定する
ユニット１６と、
ｂ） 送り速度制限信号を送り速度演算機２０に供給する工具保護ユニット１
８と、
ｃ） 送り速度演算機２０からの信号によってもアドレスされる瞬時のρ値を
識別するユニット２２と、
ｄ） 設定されたトルクＭ0と実際の瞬時のトルクＭとを比較するコンパレー
タユニット２４である。
モードスイッチ６の位置に応じて論理部材２６は、コンパレータユニット２４
に、ユニット１６または手動セレクタ８のいずれかによって決定される値のＭ0
を供給する。
制御装置はまた、パネル４上のスタートボタン１０と送り速度演算機２０との
間に介在する形で自己診断ユニット２８を具備する。ボタン１０が押されると、
該ユニット２８はシステム全体を検査し、もしシステムが作動
可能状態にあることがわかると送り速度演算機２０に実施可能信号を供給する。
制御装置の心臓部は、既述のρ−識別ユニット２２と協働する補償ユニット３
０によって構成されている。
以下は、補償原理を基礎づける工夫についての説明である。
送り速度は設定値Ｍ0またはＭ0’と実際の値Ｍとの差ΔＭによって決定される
。
（静的加工としての）金属切削加工は、次の公式によって表すことができる：
M = AFyργ
ここで：
ρ＝既述の切削面積
Ｆ＝送り速度
Ａ，ｙ，γ＝工具の種類及び金属の加工条件に依存する係数
である。
ΔＭを切削トルクの安定上の誤差とすると、以下のように定義することができ
る：
ここで：
Ｋc＝ＣＮＣゲイン（静的状態(static)）
Ｋl＝電流モニタゲイン
しかし実際の加工に於いては、ρ＜＜１／ＫlＫcＡ、その結果としてのΔＭ≒
Ｍ0またはＭ≒０により、中程度ないし小さいρ−値に於ける切削トルクの安定
化が不可能となる。
ρの変化からＭを確実に自立させるためには、補償ユニットに可変ゲインＫk
を設けることが必要である：
ここでＢは定数である。
従って、Ｋkを計算するために切削工程の全体において各瞬間のρを決定する
必要があり、それはρが比ΔＭ／Ｆαに比例するという仮定に従って、ユニット
２２により行われる。ここでαは切削される各々の物質によって決定される。
補償器の効果が図２に示されており、そこにおいて、実線３２及び３４はρの
関数（特に切削の高さｈの関数）であるＦ及びＭ／Ｍ0の数値を補償して示した
ものであり、点線３６及び３８は同じ数値Ｆ及びＭ／Ｍ0を補償せずに示したも
のである。
工作機械の送り速度は明らかに送り速度計算機２０の出力Ｆによって制御され
る。
図３は本発明に係る制御装置の他の実施例を示したものである。この実施例は
、制御装置が作業者により操作できずＣＮＣプログラムによってのみアドレスさ
れるという点において上述の実施例とは異なる。この実施例において付加された
要素は、制御装置をＣＮＣプログラムに接続するためのプログラムインターフェ
イス４０と、加工の工程に使用される多くの種々の工具Ｎ（ＭＮ3−ＭＮ25とし
て表示）の定格トルクのためのユニット４２とである。ここで、ＭＮ0及びＭＮl
はティーチングモードの選択を表し、ＭＮ2はティーチングモードなしを表す。
ユニットの残りの部分は上述の実施例と同様であり、同じ方法で操作する。
図４のブロック線図で示される実施例は、次の２つの基準のうちの一方若しく
は他方に基づく加工作業の最適化を示している。
１）毎分あたりの最大金属切除量（mm3/分）
２）金属の単位体積の切除のための最小コスト（＄/分）
これらの基準の間で折衷的な選択することが可能である。
図４の実施例は、図１及び３に関連して説明された全てのユニット（パネル４
及びその要素を除く）と以下に説明するいくつかの追加的ユニットを備える。
第１の基準は、ユニット２０、２２、２４及び３０（図１及び３）により構成
される”Ｆ−ループ”によって処理され、Ｍ＝Ｍ0を条件としており、第２の基
準は追加的ユニット４４の導入を必要とし、該追加的ユニット４４は工具のスピ
ンドルの速度（Ｓ）を制御するという意味において”Ｓ−ループ”の作動部とな
る。このユニットは次の式を実行する演算器４４を備える。
ここで、
Ａ3 ：使用される特定の工具に基づく係数
α3、α4、α5 ：加工される材料に基づく係数
ρ ：識別ユニット２２により与えられる切
削 面積
Ｆ ：送り速度
Ｔ0 ：最適化基準を選択するために要求され
る工具の耐用期間
第１の基準は以下の関係式に基づく。
第２の基準は以下の関係式に基づく。
ここで、
ｍ ：使用される特定の工具及び加工される材料に
基づく係数
τ ：予備時間若しくは空転時間(min)
Ｄ ：工具のコスト（＄）
Ｂ ：毎分あたりの加工コスト（＄/min）
演算器４４は５つの入力を備える。
ａ）工具Ｎ２−Ｎ２５のための係数Ａ3（入力ＭＮ3〜ＭＮ25によってアドレス
されるメモリ４６から）
ｂ）材料の４つの異なるグループのための係数α3、
α4、α5（入力ＭＮ２６〜ＭＮ２８によってアドレスされるメモリ４８から）
ｃ）信号Ｆ（演算器ユニット２０から）
ｄ）切削面積ρ（識別ユニット２２から）
ｅ）工具の予測耐用期間Ｔ0（Ｔ0の計算のためのユニットから）
入力ＭＮ0によりティーチングモードが開始し、入力ＭＮ1により任意の工具の
直径に対するティーチングモードが実行される。
この実施例の制御装置の出力は、上述の実施例と同じであり（工具の状態及び
送り速度が信号Ｆを制御する）、速度制御信号Ｓが追加される。
図５に示される実施例は、上述の３つの実施例において説明された特徴を全て
有するものであり、さらに２つの特徴、即ち加工工具の振動及びチャタリングを
抑制する回路と、ワークピースの薄い壁部の仕上げ加工を高い精度で行うことを
容易にする回路とが追加されている。
これらの特徴の１番目は、機械の振動及びチャタリングに応答する適切な変換
器５１によってアドレスされる振動分析器５０を備える。変換器５１の出力はユ
ニット５０によって解析され、ユニット５０は、送り速度演算器２０に与えられ
る信号を発生させ、該送り速度演算器
２０はこれに応答して、振動を抑制するために要求される分だけ送り速度Ｆを変
化させ、一度これが実行されるとそれをもとの速度に戻す。
薄い部分での問題は、切削カッタのカット圧下における弾性変形である。従っ
て、例えば厚さが２．５mmであって長さが２００mmのアルミニウム壁を切削し、
５００mm/分の送り速度で０．５mmの深さにカットし、カッタの回転速度を１０
００rpm、工具の直径を１２mmとすると、０．０４mmの誤差が生じるのに対して
、カットの深さ、送り速度、速度、工具が同じで切削部分の厚さを１０mmとする
と誤差はわずか０．００５mmとなる。この違いは、当然薄い部分の「後退(givin
g in)」及びその後のスプリングバックによるものであり、切削カッタが薄い部
分に到達したときに送り速度を減少させる必要がある。
これはＣＮＣのプログラムを複雑にするだけではなく、重い部分の後に薄い部
分が実質的に始まるかを決めることが困難である。また、磨耗したカッタは、新
しいカッタであればもっと小さいはずの歪み力を増加させる。
壁部の変形を検知した瞬間に送り速度を自動的に減少させることが本実施例の
特徴である。
薄い壁部の切削中は、薄い部分が部分的である場合の電気−機械ループの周波
数特性は変化するため、送り駆
動電流のある種の高調波が減少することが分かった。従って、送り駆動電流信号
の分散分析に基づいて、薄い部分の実質的な開始部及び終了部を示す特定の信号
を発生させることができる。これらの信号は、そのような薄い部分の加工時に送
り速度を減少させるために使用することができ、従って、加工動作の精度を上げ
ることができる。
図５の実施例の追加された回路は、送り駆動電流に応答する適当なセンサ５２
を備え、該センサは送り駆動電流の高調波を分析するための分析器５４に信号を
供給し、該分析器５４は、送り速度演算器２０に与えられる信号であって、演算
器の出力信号を変化させる信号を信号変換器５６に送る。即ちセンサ５２及び分
析器５４が薄い部分の有効開始部を示すときには送り速度を減少させる信号を発
生させ、センサ５２及び分析器５４がこの部分の終了を示すときには以前の送り
速度に戻す信号を発生させる。
図３の実施例は、異なる工具を予めプログラムされたシーケンスを使用するＣ
ＮＣマシニングセンタに特に適しており、特に図３に示すように、工具を替えた
時に毎回制御装置をリセットする必要をなくすメモリユニット４２の設置により
、以前の実施多様よりも効率的である。
本発明は、先に説明した実施例の詳細には制限されないこと、及び本発明はそ
の思想又は本質的特徴から離れることなく別の特定の形態で実施できることは、
当業者にとっては明らかであろう。従って、本発明の実施例は、あらゆる面にお
いて説明のための例示であり、制限するものと解してはならず、本発明の範囲は
、先の説明よりもむしろ添付の請求の範囲によって示され、請求の範囲と等しい
意味や範囲の表現の意味及び均等の範囲に含まれるいかなる変更も包含する。Detailed Description of the Invention
CNC machine tool controller
The present invention relates to a CNC machine tool, particularly a CNC-operated milling machine and machining.
The present invention relates to a control device and method for optimizing center metal working.
CNC machine tools have been around for many years, but many are in the program stage.
Factors, such as number of workpieces per operation, operating cost, tool change time
Can not take into account many factors that affect production efficiency, such as tool cost
There was a limit in efficiency and usefulness. In addition, the fusion of CNC machine tool programs
Due to its impenetrable nature, metal cutting depth and width, tool wear, and workpiece
It is possible to cope with unpredictable changes in cutting conditions during actual machining time, such as material non-uniformity.
I can't.
One of the objects of the present invention is to overcome the limitations and disadvantages of current CNC machine tools.
, A tool for optimizing machine tools, especially CNC milling machines and machining centers.
It is a control device that calculates the optimum cutting mode according to the standard of production efficiency and
Automatic control of adaptive feed rate and spindle speed corresponding to cutting conditions
Done and constant
And pre-settable spindle torque and / or tool life to maintain optimal
Providing a control device that reliably performs machining operations, prevents tool damage, and displays the tool status
To serve.
According to the invention, this is a control device for the optimization of metal machining on CNC machine tools.
A main drive unit for supplying power to the tool spindle of the machine tool, and
A plurality of feed drive devices for supplying power to the feed mechanism of the machine tool are provided.
The device consists in presetting the cutting torque generated by the tool spindle.
Or ignoring the setting in the teaching mode of the controller
Therefore, it is possible to control to generate the determined feed rate, and
Monitor the torque of the main drive of the machine tool to provide the cutting torque
A first unit, and the teach unit according to the monitored main drive torque.
2nd unit for setting the rated cutting torque in the cutting mode
The feed rate required to maintain the cutting torque is calculated and the machine tool feed is calculated.
The third unit for controlling the drive unit and the front unit to prevent tool damage.
In response to the monitored main driving torque, a feed speed limit signal is sent to the third unit.
And a fourth unit for sending
In the control device, the unit for calculating the feed rate is
Comparing the noted torque with the actual momentary torque displayed by the first unit
From the comparator unit for monitoring the first main drive torque
A momentary cutoff in response to signals from both the unit and the feed rate calculation unit.
The signal from the identification unit that calculates the cross-section area and the compensation unit that responds to
Addressable, the compensation unit also promotes precise stability of the torque.
It is achieved by a control device characterized in that
Further, the present invention relates to a main drive device that supplies a driving force to a tool spindle of a machine tool.
A CNC including a feed drive device that supplies a feed drive force to the feed mechanism of the machine tool.
A method for optimizing metal working in a machine tool, wherein the feed drive device comprises:
By presetting the cutting torque produced by the tool spindle,
Is determined by ignoring the settings in the teaching mode of the controller
Controllable to generate the specified feed rate and generate the actual instantaneous cutting torque.
Monitoring the torque of the main drive of the machine tool in order to generate the torque;
The teaching mode is independent of the main drive torque being monitored.
To set the rated cutting torque
And a step of maintaining the cutting torque at a constant value in the feed rate calculation unit
To control the feed rate by calculating the feed rate of the cutting tool required for
In the comparator unit, the actual momentary torque and the preset torque are set.
The main drive torque monitoring unit in the identification unit
Of the cutting in response to signals emitted by both the
Calculating the instantaneous cutting area;
Sending the signal from the compensation unit to the feed rate calculation unit
To achieve high precision stability of the cutting torque.
And a method characterized by the following.
The invention will now be described in relation to some preferred embodiments with reference to the following exemplary drawings.
I will tell. This will provide a thorough understanding of the present invention.
With particular reference to the drawings, the details disclosed are merely exemplary, and
It is merely for the purpose of illustratively studying the preferred embodiment of the present invention, which is not intended to
And in the description mode believed to be the most useful and easy to understand
It is emphasized that it was done. In this respect, in order to understand the present invention fundamentally.
More than you need to
Does not represent structural details of the invention. Consider the description while referring to the drawings
How to one skilled in the art how some aspects of the present invention may be put into practice
It will be understandable.
In the figure,
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a control device according to the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing the effect of the compensation unit in terms of feed rate and torque value;
FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the control device according to the present invention;
4 and 5 show third and fourth embodiments of the control device according to the present invention, respectively.
You.
The main input parameters of the first and second embodiments of the control device according to the present invention are
One or more parameters of the main drive device that are proportional to the cutting torque M. Major
The force parameter is a signal that determines the feed rate F as a function of M,
The tasks to be achieved therefore depend on the characteristics of the individual milling cutter used.
To maintain the torque at a stable level that is set. The required value is
, Can be seen in a properly prepared table.
Another feature of the present invention is the maximum rated cutting torque M.0instead of
Maximum torque M0'When first machining one or more identical workpieces
The teaching mode is set. Teaching mode is the same work
It is especially effective for large runs.
Another important parameter used by the control device according to the present invention is the cutting width (
b) and cutting depth (h), which indicates the cutting cross-sectional area (cutting area for short)
ρ [mm2].
Referring to the drawing, in FIG. 1, it can be mounted on a CNC milling machine,
A housing 2 for accommodating various units of a storage unit, and a panel 4 that can be operated by an operator.
1 is a block diagram showing a first embodiment of a control device according to the present invention including
.
On the panel 4, the teaching mode (TM) start (“start”), teach
M determined in0"Run" in settings, and preset M0In settings
Switch 6 is installed to select one of the operations (“without TM”)
. For setting the last one, M0Is set by the selector 8. On panel 4
As other members, the start button 10, flashing or audible warnings, etc.
A tool that informs that tool wear is exceeding the limit
A tool status display device 12 is provided.
A monitor unit 14 is also provided (added by the cutter of the milling machine).
The instantaneous cutting torque M of the main drive is monitored.
The signal M from the monitor unit 14 is supplied to a number of other units of the control unit.
Is done. That is:
a) Rated cutting torque M applied in teaching mode0To set
Unit 16 and
b) A tool protection unit 1 that supplies a feed speed limit signal to the feed speed calculator 20.
8 and
c) The instantaneous ρ value that is also addressed by the signal from the feed rate calculator 20
An identifying unit 22,
d) Set torque M0Comparing the actual torque M with the actual moment
Unit 24.
Depending on the position of the mode switch 6, the logic member 26 is activated by the comparator unit 24.
, The value of M determined by either the unit 16 or the manual selector 80
Supply.
The control device also includes a start button 10 on the panel 4 and a feed rate calculator 20.
The self-diagnosis unit 28 is provided so as to be interposed therebetween. When button 10 is pressed,
The unit 28 checks the whole system and if the system is working
When it is determined that the feed rate is in the enabled state, the feed rate calculator 20 is supplied with an enable signal.
The heart of the control unit is the compensation unit 3 cooperating with the ρ-identification unit 22 already mentioned.
It is composed of 0s.
The following is a description of a device for basing the compensation principle.
Feed rate is set value M0Or M0′ And the actual value M determined by ΔM
.
Metal cutting (as static machining) can be represented by the following formula:
M = AFyργ
here:
ρ = Cutting area described above
F = feed rate
A, y, γ = coefficient depending on tool type and metal processing conditions
It is.
If ΔM is an error in stability of cutting torque, it can be defined as follows.
RU:
here:
Kc= CNC gain (static state)
Kl= Current monitor gain
However, in actual processing, ρ << 1 / KlKcA, resulting ΔM ≒
M0Or, by setting M ≒ 0, the cutting torque is stable at a moderate or small ρ-value.
It becomes impossible.
In order to ensure that M becomes independent from the change in ρ, the compensation unit has a variable gain Kk
It is necessary to provide:
Here, B is a constant.
Therefore, KkDetermine ρ at each moment in the whole cutting process to calculate
It is necessary that ρ be the ratio ΔM / FαThe unit according to the assumption that it is proportional to
22. Here, α is determined by each material to be cut.
The effect of the compensator is shown in FIG. 2, where the solid lines 32 and 34 are of ρ
F and M / M which are functions (especially functions of cutting height h)0Compensated and shown
And the dotted lines 36 and 38 have the same numerical values F and M / M.0Also shown without compensation
Of.
The feed rate of the machine tool is obviously controlled by the output F of the feed rate calculator 20.
You.
FIG. 3 shows another embodiment of the control device according to the present invention. This example
, The control unit cannot be operated by the operator and is addressed only by the CNC program.
It is different from the above-mentioned embodiment in that it is performed. Added in this example
The element is a program interface for connecting the controller to a CNC program.
The chair 40 and many different tools N (MNThree-MNtwenty fiveage
The unit 42 for the rated torque of FIG. Where MN0And MNl
Indicates the selection of teaching mode, MN2Indicates that there is no teaching mode.
The rest of the unit is similar to the previous embodiment and operates in the same way.
The embodiment shown in the block diagram of FIG. 4 has one of two criteria:
Shows the optimization of machining operations based on the other.
1) Maximum metal removal rate per minute (mmThree/ Min)
2) Minimum cost for cutting a unit volume of metal ($ / min)
It is possible to make an eclectic choice between these criteria.
The embodiment of FIG. 4 has all the units described in connection with FIGS. 1 and 3 (panel 4).
And its elements) and some additional units described below.
The first criterion consists of units 20, 22, 24 and 30 (Figs. 1 and 3)
Processed by "F-loop", M = M0And the second group
The premise requires the introduction of an additional unit 44, which is a tool
It is the operating part of the "S-loop" in the sense that it controls the idle speed (S).
You. This unit includes an arithmetic unit 44 that executes the following equation.
here,
AThree : Coefficient based on the particular tool used
αThree, ΑFour, ΑFive : Coefficient based on processed material
ρ: cutoff provided by the identification unit 22
Cutting area
F: Feed rate
T0 : Required to select optimization criteria
Tool life
The first criterion is based on the following relational expression.
The second criterion is based on the following relational expression.
here,
m: specific tool used and material processed
Based coefficient
τ: Preliminary time or idling time (min)
D: Tool cost ($)
B: Processing cost per minute ($ / min)
The arithmetic unit 44 has five inputs.
a) Coefficient A for tools N2-N25Three(Input MNThree~ MNtwenty fiveBy address
From memory 46)
b) Coefficient α for four different groups of materialsThree,
αFour, ΑFive(From memory 48 addressed by inputs MN26 to MN28)
c) Signal F (from arithmetic unit 20)
d) Cutting area ρ (from identification unit 22)
e) Expected tool life T0(T0From the unit for the calculation of)
Input MN0Teaching mode is started by and input MN1By any tool
The teaching mode for the diameter is executed.
The output of the control device of this embodiment is the same as that of the above-mentioned embodiment (the state of the tool and
The feed rate controls the signal F), and the speed control signal S is added.
The embodiment shown in FIG. 5 has all the features described in the three embodiments above.
It has two additional features: vibration of the machining tool and chattering.
Suppresses the circuit and finishes the thin wall of the workpiece with high precision.
Circuits to facilitate and are added.
The first of these features is the proper transformation in response to machine vibration and chattering.
A vibration analyzer 50 addressed by a device 51. The output of the converter 51 is
Analyzed by the knit 50, the unit 50 is provided to the feed rate calculator 20.
The feed rate calculator
20 responds to this by changing the feed rate F by the amount required to suppress the vibration.
And once this is done it returns it to its original speed.
The problem in the thin part is elastic deformation of the cutting cutter under cutting pressure. Follow
Cutting an aluminum wall with a thickness of 2.5 mm and a length of 200 mm,
Cut to a depth of 0.5 mm at a feed speed of 500 mm / min, and rotate the cutter at a speed of 10
At 00 rpm and a tool diameter of 12 mm, an error of 0.04 mm occurs, whereas
The cutting depth, feed rate, speed, and tool are the same, and the thickness of the cutting part is 10 mm.
And the error is only 0.005 mm. This difference is of course the "retraction (givin
g in) '' and the subsequent spring back, and the part where the cutting cutter is thin
The feed rate should be reduced when the minutes are reached.
This not only complicates the CNC program, but also the heavy part followed by the thin part.
It is difficult to determine if the minutes will effectively begin. In addition, worn cutters are
If it is a new cutter, it will increase the distortion force which should be smaller.
In this embodiment, it is possible to automatically reduce the feed rate at the moment when the deformation of the wall is detected.
It is a feature.
During thin wall cutting, the frequency of the electro-mechanical loop when the thin part is partial.
Because the numerical characteristics change,
It has been found that certain harmonics of the kinetic current are reduced. Therefore, the feed drive current signal
A specific signal that indicates the substantial beginning and end of the thin portion, based on the analysis of variance of
Can be generated. These signals are sent when machining such thin parts.
Can be used to reduce machining speed and thus increase the accuracy of machining operations.
Can be
The additional circuit of the embodiment of FIG. 5 is provided with a suitable sensor 52 responsive to the feed drive current.
The sensor sends a signal to an analyzer 54 for analyzing harmonics of the feed drive current.
The analyzer 54 supplies the signal to the feed rate calculator 20,
A signal that changes the output signal of the converter is sent to the signal converter 56. Ie sensor 52 and minute
When the analyzer 54 indicates the effective start portion of the thin portion, a signal for decreasing the feed rate is issued.
Feed and when sensor 52 and analyzer 54 indicate the end of this part, the previous feed
Generates a signal to return to speed.
The embodiment of FIG. 3 shows a different tool C using a pre-programmed sequence.
It is especially suitable for NC machining centers, and the tool has been changed as shown in Fig. 3.
By installing the memory unit 42, which eliminates the need to reset the controller every time
, More efficient than previous implementation diversification.
The invention is not limited to the details of the foregoing embodiment, and it is not
Can be implemented in another specific form without departing from the idea or essential characteristics of
It will be clear to those skilled in the art. Therefore, the embodiment of the present invention is applicable to all aspects.
However, the scope of the present invention is not to be construed as limiting and is merely an example for explanation.
, Which is indicated by and is equivalent to the appended claims rather than the foregoing description
It also includes any changes that fall within the meaning and range of equivalents of the meanings and ranges.
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(72)発明者 フェインシュタイン，ボリス
イスラエル エルサレム ハ―ノフェク
ストリート 241／17
(72)発明者 カラジン，イゴル
イスラエル エルサレム スターン スト
リート 49／９
(72)発明者 タバシュニク，エデュアル
イスラエル エルサレム モシェ ダヤン
ブールヴァード 13／３
(72)発明者 ワルシャウスキー，ジョエル，ピー.
イスラエル 93 586 エルサレム メヴ
ォ ハオレー ２────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Feinstein, Boris
Israel Jerusalem Harnofek
Street 241/17
(72) Inventor Karazin, Igor
Israel Jerusalem Sternst
REIT 49/9
(72) Inventors Tabashnik, Eduard
Israel Jerusalem Moshe Dayan
Boulevard 13/3
(72) Inventor Warsawski, Joel, Pee.
Israel 93 586 Jerusalem Mev
Oh Haole 2