TWM603395U - 螺紋加工斷屑控制系統 - Google Patents

Abstract

一種螺紋加工斷屑控制系統，包含：控制模組、驅動器及第一擺動軸 與第二擺動軸，控制模組包括：命令接收單元、斷屑單元及路徑規劃單元，命令接收單元根據加工命令與加工條件計算移動命令：斷屑單元根據加工條件及機台性能計算擺動振幅及擺動頻率；路徑規劃單元根據移動命令、擺動振幅與擺動頻率計算擺動移動命令。驅動器接收擺動移動命令。控制模組控制驅動器根據擺動移動命令同時驅動第一擺動軸與第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程。

Description

螺紋加工斷屑控制系統

本創作有關於一種數值控制技術領域，特別是關於一種螺紋加工斷屑控制系統。

在機床的切削加工製程中，其切屑會纏繞在刀具或工件上，導致刮傷工件或是損壞刀具。因此使用者會根據實際加工情況開啟機床的斷屑加工功能，如此一來可避免產生過長的切屑影響加工品質。

現有的螺紋加工斷屑切削技術通常會遇到以下問題：(1)需要由使用者根據其實際加工參數自行設定至少一組最符合加工情況的參數來進行螺紋加工斷屑切削功能。(2)因為每一台的機台剛性具有差異，即使設定一樣的加工條件，斷屑的效果也不一定會相同。

另一方面，在現有的螺紋加工斷屑製程中，刀具大多由單一方向斷屑，如圖1A所示，元件符號100為工件，元件符號102為刀具，其中X方向為刀具102的切削行進方向，而Y方向為刀具102的振動方向，因此刀具102只有在X方向進行螺紋加工斷屑製程，但缺點在於在螺紋加工斷屑製程時，會產生熱，而在高溫下的熱應力會使得刀具102產生損壞。因此為了避免隨著下深增加而導致螺紋加工刀具102與工件100接觸面積變大導致斷刀的情況下，大多會使用等 面積螺紋加工製程，如圖1B所示。在圖1B中，元件符號1002表示工件100上的螺牙，於圖示右上方表示單邊進刀等面積螺紋加工製程，而圖示右下方則是表示左右進刀等面積螺紋加工製程。然而，無論是單邊進刀或左右進刀等面積螺紋加工製程，使用者需要設定很大的擺動振幅以得到良好的斷屑效果，容易造成工件螺紋品質不佳與表面光潔度下降等問題。

為了改善上述問題，本創作的主要目的在於提供一種螺紋加工斷屑控制系統及其控制方法，數值控制裝置根據當下的加工條件、加工條件與機台性能自動計算出擺動振幅與擺動頻率。機台操作者只需要在使用此功能的加工區間開啟此功能即可，不需要再設定任何參數，也不需要再依據每個加工條件或是不同機台來調整斷屑切削的參數，大幅地提高使用者的操作友善性且精確控制斷屑的品質。

本創作的再一目的在於提供一種螺紋加工斷屑控制系統及其控制方法，利用雙軸同動擺動，在等面積螺紋加工(即單邊進刀與左右進刀)切削下，只需要極小的擺動量就能達到很穩定的斷屑效果，也可以因極小的擺動量能夠使螺紋加工的品質更好以及有良好的表面光潔度，並且機台的螺桿也比較不需要因為很大的幅度的來回擺動而降低對螺桿的損耗。

根據上述目的，本創作揭露一種螺紋加工斷屑控制系統，包含：控制模組、驅動器及第一擺動軸與第二擺動軸，其中驅動器分別與控制模組及第一擺動軸與第二擺動軸連接。控制模組包括：命令接收單元、斷屑單元及路徑規劃單元，命令接收單元接收至少一個加工命令、至少一個加工條件及至少 一個機台性能，且命令接收單元根據加工命令與加工條件計算移動命令；斷屑單元接收由命令接收單元所傳送的加工條件及機台性能，且斷屑單元根據加工條件及機台性能計算擺動振幅及擺動頻率；路徑規劃單元接收由命令接收單元計算得到的移動命令，以及接收由斷屑單元計算得到的擺動振幅及擺動頻率，且路徑規劃單元根據移動命令、擺動振幅與擺動頻率計算擺動移動命令。驅動器接收由路徑規劃單元傳送的擺動移動命令。控制模組控制驅動器根據擺動移動命令同時驅動第一擺動軸與第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程。

在本創作的較佳實施例中，斷屑單元根據機台性能設定擺動頻率參考區間，且斷屑單元將擺動頻率參考區間與擺動頻率進行比較，當擺動頻率未包含在擺動頻率參考區間內，則斷屑單元根據加工條件及機台性能重新計算以得到另一個擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，斷屑單元根據機台性能設定擺動振幅參考區間，且斷屑單元將擺動振幅與擺動振幅參考區間進行比較，當擺動振幅未包含在擺動振幅參考區間內，則斷屑單元根據加工條件及機台性能重新計算以得到另一個擺動振幅。

在本創作的較佳實施例中，控制模組更包含記憶單元接收並儲存由使用者所輸入的加工條件與機台性能。

在本創作的較佳實施例中，記憶單元更包含儲存有至少一個共振頻率區間，當擺動頻率包含在此共振頻率區間內，則斷屑單元根據加工條件及機台性能重新計算以得到又一擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，第一擺動軸及第二擺動軸分別與擺動單元連接，擺動單元包括主軸及/或進給軸，且加工條件包括主軸的轉速、進給 軸的進給速度與工件的至少一個工件特徵，機台性能包括速度回路增益、速度回路積分時間常數及/或位置回路增益及工件特徵包括工件的形狀、尺寸及/或至少材料特性。

在本創作的較佳實施例中，第一擺動軸及第二擺動軸與主軸及/或進給軸連接，驅動器根據擺動移動命令同時驅動第一擺動軸及第二擺動軸。

在本創作的較佳實施例中，斷屑單元根據轉速、進給速度、速度回路增益與速度回路積分時間常數計算擺動振幅，且斷屑單元根據轉速、進給速度、工件特徵、速度回路增益與速度回路積分時間常數計算得到擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，斷屑單元更根據轉速、進給速度、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算第一擺動振幅，且斷屑單元更根據轉速、進給速度、工件特徵、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算得到第一擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，工件在螺紋加工斷屑製程中的第一時間會產生第一斷屑量，在第二時間會產生第二斷屑量，第一斷屑量與第二斷屑量皆包含在公差區間內。

在本創作的較佳實施例中，工件在螺紋加工斷屑製程中的第三時間根據第三擺動振幅與第三擺動頻率進行斷屑加工製程，且工件在螺紋加工斷屑製程中的第四時間根據第四擺動振幅與第四擺動頻率進行螺紋加工斷屑製程，且第三擺動振幅大於第四擺動振幅，第三擺動頻率小於第四擺動頻率，其中擺動單元在第三時間時所移動的第三加工距離小於在第四時間時所移動的第四加工距離。

在本創作的較佳實施例中，擺動單元在螺紋加工斷屑製程中沿著工件的第一牙面移動。

在本創作的較佳實施例中，擺動單元在螺紋加工斷屑製程中沿著工件的第一牙面移動與第二牙面交錯移動。

在本創作的較佳實施例中，路徑規劃單元更包括：接收第一擺動軸及第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程的回授值；比較回授值與擺動移動命令以產生回授移動命令；根據回授移動命令、第二移動命令、第二擺動振幅與第二擺動頻率計算擺動回授移動命令；以及根據擺動回授移動命令同時驅動第一擺動軸及第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程補償，其中移動命令的發生時間點早於第二移動命令的發生時間。

另外，本創作更揭露一種螺紋加工斷屑控制方法，其步驟包括：在加工區間開啟螺紋加工斷屑製程；接收加工命令、至少一個加工條件及至少一個機台性能；根據加工命令與加工條件計算移動命令；根據加工條件及機台性能計算擺動振幅與擺動頻率；根據移動命令、擺動振幅與擺動頻率計算擺動移動命令；以及根據擺動移動命令控制驅動器以同時驅動第一擺動軸及第二擺動軸以對工件進行螺紋加工斷屑製程。

在本創作的較佳實施例中，螺紋加工斷屑控制方法更包括根據機台性能設定擺動頻率參考區間，並將擺動頻率與擺動頻率參考區間進行比較，當擺動頻率未包含在擺動頻率參考區間內，則根據加工條件及機台性能重新計算以得到另一擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，螺紋加工斷屑控制方法更包括根據機台性能設定擺動振幅參考區間，並將擺動振幅與擺動振幅參考區間進行比較， 當擺動振幅未包含在擺動振幅參考區間內，根據加工條件及機台性能重新計算以得到另一個擺動振幅。

在本創作的較佳實施例中，加工條件與機台性能由使用者自行輸入或儲存於記憶單元中。

在本創作的較佳實施例中，螺紋加工斷屑控制方法更包括將至少一個共振頻率區間儲存於記憶單元中，當擺動頻率包含在共振頻率區間內，則根據加工條件及機台性能重新計算以得到又一擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，擺動單元包括主軸及/或進給軸，加工條件包括主軸的轉速、進給軸的進給速度與工件的至少一個工件特徵，且擺動單元與第一擺動軸及第二擺動軸連接及機台性能包括速度回路增益、速度回路積分時間常數及/或位置回路增益，工件特徵包括工件的形狀、尺寸及/或至少材料特性。

在本創作的較佳實施例中，擺動振幅是根據轉速、進給速度、速度回路增益與速度回路積分時間常數計算得到，擺動頻率是根據轉速、進給速度、工件特徵、速度回路增益與速度回路積分時間常數計算得到。

在本創作的較佳實施例中，螺紋加工斷屑控制方法更包括根據轉速、進給速度、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算得到第一擺動振幅，且更根據轉速、進給速度、工件特徵、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算得到第一擺動頻率。

在本創作的較佳實施例中，工件在螺紋加工斷屑製程中的第一時間會產生第一斷屑量，在第二時間會產生第二斷屑量，且第一斷屑量與第二斷屑量皆包含在公差區間內。

在本創作的較佳實施例中，工件在螺紋加工斷屑製程中的第三時間根據第三擺動振幅與第三擺動頻率進行螺紋加工斷屑製程，且工件在螺紋加工斷屑製程中的第四時間根據第四擺動振幅與第四擺動頻率進行螺紋加工斷屑製程，且第三擺動振幅大於第四擺動振幅，第三擺動頻率小於第四擺動頻率，其中擺動單元在第三時間時所移動的第三加工距離小於在第四時間時所移動的第四加工距離。

在本創作的較佳實施例中，第一擺動軸及第二擺動軸與主軸及/或進給軸連接，驅動器根據擺動移動命令同時驅動第一擺動軸及第二擺動軸。

在本創作的較佳實施例中，螺紋加工斷屑控制方法更包括：分別接收第一擺動軸及第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程的回授值；比較回授值與擺動移動命令以產生回授移動命令；根據回授移動命令、第二移動命令、第二擺動振幅與第二擺動頻率計算擺動回授移動命令；以及根據擺動回授移動命令以控制驅動器同時驅動第一擺動軸及第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程補償，其中移動命令的發生時間點早於第二移動命令的發生時間點。

在本創作的較佳實施例中，擺動單元在螺紋加工斷屑製程中沿著工件的第一牙面移動。

在本創作的較佳實施例中，擺動單元在螺紋加工斷屑製程中沿著工件的第一牙面移動與第二牙面交錯移動。

步驟S10-S20:螺紋加工斷屑控制方法的步驟流程圖

1:螺紋加工斷屑控制系統

2:上位機

3:控制模組

30:命令接收單元

32:斷屑單元

34:路徑規劃單元

36:記憶單元

4:驅動器

52:第一擺動軸

54:第二擺動軸

圖1A是根據現有技術，表示單軸振動斷屑加工製程示意圖。

圖1B是根據現有技術，表示等面積螺紋加工斷屑加工製程示意圖。

圖2是根據本創作所揭露的技術，表示螺紋加工斷屑控制方法的步驟流程示意圖。

圖3是根據本創作所揭露的技術，表示螺紋加工斷屑控制系統的方塊示意圖。

首先請參考圖2及圖3。在說明圖2的同時也一併配合圖3來說明，其中圖2是根據本創作所揭露的技術，表示螺紋加工斷屑控制方法的步驟流程圖以及圖3是表示螺紋加工斷屑控制系統的示意圖。在圖2中，螺紋加工斷屑控制方法其步驟包含：步驟S10：在加工區間開啟斷屑加工製程。於此步驟中，使用者依照實際加工製程需求於上位機2開啟斷屑加工功能，其中斷屑加工功能為螺紋加工斷屑製程。步驟S12：接收加工命令、至少一個加工條件及至少一個機台性能。於此步驟中，控制模組3中的命令接收單元30接收由上位機2傳送的加工命令、至少一個加工條件及至少一個機台性能，其中加工命令、加工條件及機台性能的定義將在後續做詳細的說明。值得注意的是，機台性能可由上位機2獲得，也可以內建於控制模組3的記憶單元36中。

接著，步驟S14：根據加工命令與加工條件計算移動命令。於此步驟中，命令接收單元30根據上位所傳來的加工命令與加工條件計算出移動命令。加工機台對工件(未在圖中表示)執行斷屑加工之前，需經由上位機2的加工命令得知工件的加工態樣，例如：切削孔徑大小或是深度等等。步驟S16：根據至少一個加工條件及至少一個機台性能計算擺動振幅與擺動頻率。於此步驟中，由斷屑單元32依據上位機2所傳來的加工條件及機台性能計算出擺動振幅與 擺動頻率。在本創作中，機台性能可視為加工機台剛性，主要包括速度回路增益、速度回路積分時間常數及/或位置回路增益等資訊。步驟S18：根據移動命令、擺動振幅與擺動頻率計算擺動移動命令。於此步驟是利用命令接收單元30將移動命令傳送至路徑規劃單元34，擺動振幅與擺動頻率是由斷屑單元32傳送至路徑規劃單元34，再由路徑規劃單元34根據移動命令、擺動振幅與擺動頻率來計算出擺動移動命令。

最後於步驟S20：根據擺動移動命令驅動第一擺動軸及第二擺動軸對工件進行螺紋加工斷屑製程。於此步驟中，控制模組3可以依據步驟S18中，由路徑規劃單元34所計算得到的擺動移動命令來驅動驅動器4來控制第一擺動軸52及第二擺動軸同時對工件(未在圖中表示)進行螺紋加工斷屑製程。針對上述的上位機2、驅動器3、命令接收單元30、斷屑單元32及路徑規劃單元34的功能於後詳細說明。

接著，請參考圖3。圖3是表示螺紋加工斷屑控制系統的示意圖。螺紋加工斷屑控制系統1至少包含：上位機2、控制模組3、驅動器4、第一擺動軸52及第二擺動軸54，其中控制模組3分別與上位機2及驅動器4連接，驅動器4與第一擺動軸52及第二擺動軸54連接，並由驅動器4來同時驅動第一擺動軸52及第二擺動軸54。在本創作的實施例中，上位機2可以是加工機台(未在圖中表示)控制器、桌上型電腦、筆記型電腦、智慧型手機或遠端伺服器等裝置，且上位機2與控制模組3透過有線或是無線方式連接。

控制模組3至少包括命令接收單元30、斷屑單元32、路徑規劃單元34及記憶單元36，其中，命令接收單元30接收由上位機2所傳來的加工命令、加工條件及機台性能，命令接收單元30根據加工命令與加工條件計算移動命令， 其中加工條件包括主軸的轉速及進給軸的進給速度，並且將計算得到的移動命令傳送至路徑規劃單元34。另外，命令接收單元30將加工條件中的主軸的轉速、進給軸的進給速度、工件的至少一個工件特徵及機台性能傳送至斷屑單元32。在本創作中，加工命令指的是工件的加工態樣，也就是使用者要將工件加工成什麼形態。工件的工件特徵包括工件的形狀、尺寸及/或材料特性；機台性能包括速度回路增益、速度回路積分時間常數及/或位置回路增益。

斷屑單元32，接收由命令接收單元30所傳送的加工條件中的主軸的轉速、進給軸的進給速度、工件的至少一個工件特徵及機台性能來計算擺動單元5的擺動振幅及擺動頻率。其中，擺動振幅是由斷屑單元32依據主軸的轉速、進給軸的進給速度、機台性能中的速度回路增益以及速度回路積分常數計算得到。另外，擺動頻率是斷屑單元32根據主軸的轉速、進給軸的進給速度、工件特徵及機台性能中的速度回路增益與速度回路積分時間常數計算得到。值得注意的是，加工條件中的工件特徵為工件在斷屑加工製程中每一階段的工件特徵。

於本創作的另一實施例中，斷屑單元32可以根據主軸的轉速、進給軸的進給速度、速度回路增益、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益來計算第一擺動振幅；另外，斷屑單元32根據主軸的轉速、進給軸的進給速度、工件特徵、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算以得到第一擺動頻率。值得注意的是，在本創作的實施例中，斷屑單元32將機台性能中的位置回路增益也納入考量用以計算第一擺動振幅與第一擺動頻率實為一種優化方式，可提升螺紋加工斷屑製程的穩定性與精準度。

於本創作的另一實施例中，斷屑單元32可以根據主軸的轉速、進給軸的進給速度、速度回路增益、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益來計算第一擺動振幅；另外，斷屑單元32根據主軸的轉速、進給軸的進給速度、工件特徵、速度回路增益、速度回路積分時間常數與位置回路增益計算以得到第一擺動頻率。值得注意的是，在本創作的實施例中，斷屑單元32將機台性能中的位置回路增益也納入考量用以計算第一擺動振幅與第一擺動頻率實為一種優化方式，可提升螺紋加工斷屑製程的穩定性與精準度。

於本創作的實施例中，斷屑單元32主要根據機台性能來設定擺動頻率參考區間，於另一實施例中亦可以由使用者來設定擺動頻率參考區間。接著，斷屑單元32將擺動頻率參考區間與先前計算得到的擺動頻率來進行比較，當擺動頻率未包含在擺動頻率參考區間內，斷屑單元32會重新計算另一個包含在擺動頻率參考區間內的擺動頻率。舉例來說，當斷屑單元32計算出的擺動頻率(以擺動頻率f₁稱之)小於擺動頻率參考區間的最小值(以擺動頻率f_A稱之)或大於擺動頻率參考區間的最大值(以擺動頻率f_B稱之)時，即擺動頻率f₁未落入擺動頻率參考區間，則斷屑單元32不會直接將計算出的擺動頻率f₁輸出至路徑規劃單元34，而是根據擺動頻率f_A與擺動頻率f_B計算出包含在擺動頻率參考區間內的另一個擺動頻率(以擺動頻率f₂稱之)，後續斷屑單元32會將擺動頻率f₂輸出至路徑規劃單元34。

另一方面，斷屑單元32主要根據機台性能來設定擺動振幅參考區間，於另一實施例中亦可以由使用者來設定。斷屑單元32將先前所計算所得到的擺動振幅與擺動振幅參考區間進行比較，當擺動振幅未包含在擺動振幅參考區間內(即擺動振幅未落入擺動振幅參考區間)，斷屑單元32會重新計算另一個包 含在擺動振幅參考區間內的擺動振幅。舉例來說，當斷屑單元32計算出的擺動振幅(以擺動振幅h₁稱之)小於擺動振幅參考區間的最小值(以擺動振幅h_A稱之)或大於擺動振幅參考區間的最大值(以擺動振幅h_B稱之)時，即擺動振幅h₁未落入擺動振幅參考區間內，則斷屑單元32不會直接將計算出的擺動振幅h₁輸出至路徑規劃單元34，而是根據擺動振幅h_A與擺動振幅h_B計算出包含在擺動振幅參考區間內的另一個擺動振幅(以擺動振幅h₂稱之)，後續斷屑單元32會將擺動振幅h₂輸出至路徑規劃單元34。

路徑規劃單元34根據接命令接收單元30傳來的移動命令與斷屑單元32傳來的擺動頻率與擺動振幅計算出擺動移動命令。驅動器3根據路徑規劃單元34計算出的擺動移動命令同時控制第一擺動軸52及第二擺動軸54進行螺紋加工斷屑製程。

第一擺動軸52及第二擺動軸54分別與擺動單元(未在圖中表示)連接，其中擺動單元包括主軸(未在圖中表示)及/或進給軸(未在圖中表示)，具體來說，第一擺動軸及第二擺動軸與主軸及/或進給軸連接，因此當擺動單元為進給軸時(依照實際加工流程對應於刀具或是工件)時，進給軸可於x、y或z軸的其中任兩軸進行擺動。其中，進給軸可依照實際加工流程於x、y或z軸的其中任兩軸進行擺動而在加工過程中進行斷屑。舉例來說，當加工流程為直線斷屑時，進給軸可於x、y或z軸的其中任兩軸擺動用以斷屑。於另一實施例中，同樣的，當加工流程為斜線或圓弧時，進給軸可於x、y或z軸的其中任兩軸擺動進行螺紋加工斷屑製程。換句話說，第一擺動軸52及第二擺動軸54可為x、y或z軸其中的任兩軸。

在另一實施例中，當擺動單元為主軸(依照實際加工流程對應刀具或工件)時，主軸可於a、b或是c軸進行擺動，其中，主軸可依照實際加工流程於a、b或是c軸擺動用以斷屑。於一實施例中，當加工流程為直線斷屑時，主軸可於a、b或c軸中任兩軸擺動用以斷屑；於又一實施例中，當加工流程為斜線或圓弧時，主軸同樣可於a、b或c軸其中任兩軸擺動進行斷屑加工製程。換句話說，第一擺動軸52及第二擺動軸54可為a、b或c軸其中的任兩軸。在又一實施例中，當擺動單元為進給軸與主軸(依照實際加工流程對應於刀具或工件)時，進給軸可於x、y或z軸中的任一軸擺動及主軸可於a、b或c軸中的任一軸擺動進行斷屑加工製程。換句話說，第一擺動軸52可為x、y或z軸其中的任一軸，第二擺動軸54可為a、b或c軸其中的任一軸。

舉例來說，第一擺動軸52及第二擺動軸54分別與擺動單元連接，擺動單元會沿著工件的第一牙面移動進行螺紋加工斷屑製程，具體來說，驅動器4會依據擺動移動命令同時控制第一擺動軸52及第二擺動軸54讓擺動單元沿著工件(未在圖中表示)的第一牙面移動，即對工件以單邊進刀的方式進行螺紋加工斷屑製程。於另一實施例中，擺動單元會沿著工件的第一牙面及第二牙面交錯移動進行螺紋加工斷屑製程，即對工件以左右進刀的方式進行螺紋加工斷屑製程。再又一實施例中，第一擺動軸52及第二擺動軸54讓擺動單元沿著工件的第一牙面移動後，擺動單元會沿著工件的第一牙面及第二牙面交錯移動，即對工件先以單邊進刀的方式進行螺紋加工斷屑製程，再以左右進刀的方式進行螺紋加工斷屑製程。

在本創作的實施例中，控制模組3更包含記憶單元36，用以儲存加工條件、機台性能、擺動頻率參考區間、擺動振幅參考區間以及公差區間。此 外，記憶單元36中還儲存有共振頻率區間，當斷屑單元32計算出的擺動頻率(以擺動頻率f₃稱之)包含在預設的共振頻率區間時(即擺動頻率f₃落入共振頻率區間)，則表示第一擺動軸52及第二擺動軸54在進行螺紋加工斷屑製程的過程所產生的振動頻率會與機台(未在圖中表示)產生共振，這會造成螺紋加工斷屑製程無法順利進行，也容易讓機台(未在圖中表示)以及相關零件因共振而造成損壞。此時，斷屑單元32不會直接將計算出的擺動頻率f₃輸出至路徑規劃單元34，而是避開共振頻率區間中的所有頻率重新計算出擺動頻率f₄，後續斷屑單元32會將擺動頻率f₄輸出至路徑規劃單元34。

在本創作的一實施例中，在對工件進行螺紋加工斷屑製程的過程中會產生斷屑量，。當驅動器4依據擺動移動命令同時驅動第一擺動軸52及第二擺動軸54對工件進行螺紋加工斷屑製程時，所產生的斷屑量若包含在公差區間內，則表示斷屑單元32計算出的擺動頻率與擺動振幅可以穩定斷屑。若是斷屑量沒有包含在公差區間內，使用者可依照實際加工情況來決定斷屑單元32是否需重新計算擺動頻率與擺動振幅，使得在不同的單位時間進行的斷屑加工製程所產生的斷屑量都應該包含在公差區間內。在本創作的實施例中，斷屑量可以是重量或是體積。舉例來說，工件在斷屑加工製程中的第一時間會產生第一斷屑量，在第二時間會產生第二斷屑量，當第一斷屑量與第二斷屑量的重量或體積皆包含在公差區間內，代表目前機台(未在圖中表示)的斷屑效果穩定。

在一實施例中，隨著工件的加工時間不同，擺動頻率與擺動振幅也會隨之調整。以工件為安裝於主軸的棒材，且擺動單元為安裝於進給軸的刀具為例，在斷屑加工製程中，刀具會由棒材的外徑表面往棒材圓心的方向進行加工。刀具在第三時間(例如棒材直徑50mm)時，會根據第三擺動振幅與第三擺 動頻率對棒材進行斷屑加工製程；刀具在第四時間(例如棒材直徑40mm)時，會根據第四擺動振幅與第四擺動頻率對棒材進行斷屑加工製程。其中第三擺動振幅大於第四擺動振幅，第三擺動頻率小於第四擺動頻率，且刀具在第三時間時所移動的第三加工距離小於在第四時間時所移動的第四加工距離。

另外，本創作對於第一擺動軸52及第二擺動軸54在對工件進行螺紋加工斷屑製程進行補償。主要是利用路徑規劃單元34來接收第一擺動軸52及第二擺動軸54對工件(未在圖中表示)進行螺紋加工斷屑製程時的回授值，其中此回授值是由馬達編碼器(未在圖中表示)所產生。接著，路徑規劃單元34根據此回授值與先前由斷屑單元32依據擺動振幅及擺動頻率所計算得到的擺動移動命令進行比較，以得到回授移動命令；緊接著，路徑規劃單元34依據此回授移動命令、在下一個單位時間，依據加工命令、加工條件及/或機台性能所計算得到的移動命令(第二移動命令)、擺動振幅(第二擺動振幅)及擺動頻率(第二擺動頻率)來計算出擺動回授移動命令，要說明的是，在下一個單位時間所得到的移動命令所發生的時間點晚於先前所述的使用者透過上位機2於控制模組3的命令接收單元30所輸入的加工命令的發生時間點、加工條件及機台性能，命令接收單元30根據加工命令計算出的移動命令的時間點。最後，控制模組3依據此擺動回授移動命令同時驅動第一擺動軸52及第二擺動軸54來對工件(未在圖中表示)進行螺紋加工斷製程補償。

1:螺紋加工斷屑控制系統

2:上位機

3:控制模組

30:命令接收單元

32:斷屑單元

34:路徑規劃單元

36:記憶單元

4:驅動器

52:第一擺動軸

54:第二擺動軸

Claims (14)

1. 一種螺紋加工斷屑控制系統，包含：一控制模組，包括：一命令接收單元，用以接收至少一加工命令、至少一加工條件及至少一機台性能，且該命令接收單元根據該加工命令與該加工條件計算一移動命令；一斷屑單元，接收由該命令接收單元所傳送的該加工條件及該機台性能，且該斷屑單元根據該加工條件及該機台性能計算一擺動振幅及一擺動頻率；以及一路徑規劃單元，接收由該命令接收單元計算得到的該移動命令，及接收由該斷屑單元計算得到的該擺動振幅及該擺動頻率，且該路徑規劃單元根據該移動命令、該擺動振幅與該擺動頻率計算一擺動移動命令；一驅動器，與該控制模組連接，接收由該路徑規劃單元傳送的該擺動移動命令；以及一第一擺動軸與一第二擺動軸分別與該驅動器連接，該控制模組控制該驅動器根據該擺動移動命令同時驅動該第一擺動軸與該第二擺動軸以對一工件進行一螺紋加工斷屑製程。
2. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該斷屑單元根據該機台性能設定一擺動頻率參考區間，且該斷屑單元將該擺動頻率參考區間與該擺動頻率進行比較，當該擺動頻率未包含在該擺動頻率參考區間內，該斷屑單元根據該加工條件及該機台性能重新計算以得到另一擺動頻率。
3. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該斷屑單元根據該機台性能設定一擺動振幅參考區間，且該斷屑單元將該擺動振幅與該擺動振幅參考區間進行比較，當該擺動振幅未包含在該擺動振幅參考區間內，該斷屑單元根據該加工條件及該機台性能重新計算以得到另一擺動振幅。
4. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該控制模組更包含一記憶單元用以接收並儲存由一使用者所輸入的該加工條件與該機台性能。
5. 如請求項4所述的螺紋加工斷屑控制系統，更包括將至少一共振頻率區間儲存於該記憶單元中，當該擺動頻率包含在該共振頻率區間內，該斷屑單元根據該加工條件及該機台性能重新計算以得到又一擺動頻率。
6. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該第一擺動軸及該第二擺動軸分別與一擺動單元連接，該擺動單元包括一主軸及/或一進給軸，且該加工條件包括該主軸的一轉速、該進給軸的一進給速度與該工件的至少一工件特徵，該至少一機台性能包括一速度回路增益、一速度回路積分時間常數及/或一位置回路增益，該工件特徵包括該工件的一形狀、一尺寸及/或至少一材料特性。
7. 如請求項6所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該第一擺動軸及該第二擺動軸與該主軸及/或該進給軸連接，該驅動器根據該擺動移動命令同時驅動該第一擺動軸及該第二擺動軸。
8. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該斷屑單元根據該轉速、該進給速度、該速度回路增益與該速度回路積分時間常數計算該擺動振幅，且該斷屑單元根據該轉速、該進給速度、該工件特徵、該速度回路增益與該速度回路積分時間常數計算得到該擺動頻率。
9. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該斷屑單元更根據該轉速、該進給速度、該速度回路增益、該速度回路積分時間常數與該位置回路增益計算一第一擺動振幅，且該斷屑單元更根據該轉速、該進給速度、該工件特徵、該速度回路增益、該速度回路積分時間常數與該位置回路增益計算得到一第一擺動頻率。
10. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該工件在該螺紋加工斷屑製程中的一第一時間會產生一第一斷屑量，在一第二時間會產生一第二斷屑量，該第一斷屑量與該第二斷屑量皆包含在一公差區間內。
11. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該工件在該螺紋加工斷屑製程中的一第三時間根據一第三擺動振幅與一第三擺動頻率進行該斷屑加工製程，且該工件在該螺紋加工斷屑製程中的一第四時間根據一第四擺動振幅與一第四擺動頻率進行該螺紋加工斷屑製程，且該第三擺動振幅大於該第四擺動振幅，該第三擺動頻率小於該第四擺動頻率，其中該擺動單元在該第三時間時所移動的一第三加工距離小於在該第四時間時所移動的一第四加工距離。
12. 如請求項6所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該擺動單元在該螺紋加工斷屑製程中沿著該工件的一第一牙面移動。
13. 如請求項6所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該擺動單元在該螺紋加工斷屑製程中沿著該工件的該第一牙面移動與一第二牙面交錯移動。
14. 如請求項1所述的螺紋加工斷屑控制系統，其中該路徑規劃單元更包括： 接收該第一擺動軸及該第二擺動軸對該工件進行該螺紋加工斷屑製程的一回授值；比較該回授值與該擺動移動命令以產生一回授移動命令；根據該回授移動命令、一第二移動命令、一第二擺動振幅與一第二擺動頻率計算一擺動回授移動命令；以及根據該擺動回授移動命令同時驅動該第一擺動軸及該第二擺動軸以對該工件進行該螺紋加工斷屑製程補償，其中該移動命令的發生時間點早於該第二移動命令的發生時間點。

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