WO2016067371A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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WO2016067371A1
WO2016067371A1 PCT/JP2014/078648 JP2014078648W WO2016067371A1 WO 2016067371 A1 WO2016067371 A1 WO 2016067371A1 JP 2014078648 W JP2014078648 W JP 2014078648W WO 2016067371 A1 WO2016067371 A1 WO 2016067371A1
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WO
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vibration
threading
command
movement
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/078648
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English (en)
French (fr)
Inventor
光雄 渡邊
正一 嵯峨崎
悠貴 平田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2014/078648 priority patent/WO2016067371A1/ja
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23G—THREAD CUTTING; WORKING OF SCREWS, BOLT HEADS, OR NUTS, IN CONJUNCTION THEREWITH
    • B23G1/00—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor
    • B23G1/02—Thread cutting; Automatic machines specially designed therefor on an external or internal cylindrical or conical surface, e.g. on recesses
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45215—Thread cutting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device that relatively moves and controls a workpiece and a tool for machining the workpiece.
  • a numerical control device having a cutting tool feeding mechanism for feeding a cutting tool to a workpiece and a control mechanism for controlling a cutting tool feed driving motor by vibrating the cutting tool at a low frequency has been proposed in the past.
  • the control mechanism feeds the cutting tool in synchronization according to the operating means for performing various settings, and the workpiece rotation speed set by the operating means or the cutting tool feed amount per one cutting tool rotation.
  • the advance amount, the retract amount, the advance speed, and the retract speed of the cutting tool feed mechanism corresponding to mechanical characteristics such as inertia or motor characteristics of the feed shaft are tabulated in advance.
  • vibration cutting information storage means There are stored vibration cutting information storage means and motor control means for controlling the cutting tool feed drive motor based on the data stored in the vibration cutting information storage means. Thereby, low frequency vibration is generated by repeating forward and backward movements along the interpolation path. Also disclosed is a technique for superimposing vibrations in an angle direction designated for contour control (see Patent Document 4).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device capable of performing a round-up operation upon completion of threading in low-frequency vibration threading.
  • the present invention provides a numerical control device that performs a threading process on the processing target by relatively moving a cutting tool and the processing target.
  • a main shaft that rotates, a first drive shaft that feeds and moves the cutting tool relative to the workpiece along a direction perpendicular to a lead direction of a screw formed by cutting, and the cutting tool in the lead direction.
  • a drive unit that controls a second drive shaft that moves relative to the object to be processed along with the vibration unit that superimposes a vibration that is a reciprocating feed movement on the movement of the first drive shaft.
  • Part Characterized in that it comprises a.
  • the numerical control device has an effect that it is possible to perform a round-up operation upon completion of threading in low-frequency vibration threading.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a numerical control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the figure in the case of moving only a tool in Z-axis direction and X-axis direction in Embodiment 1 The figure in the case of moving a processing object to Z-axis direction and moving a tool to X-axis direction in Embodiment 1.
  • the figure which shows a mode that a thread cutting process is performed in Embodiment 1.
  • FIG. which shows the movement path
  • FIG. The figure which shows the movement path
  • FIG. The figure which shows the mode of formation of the thread groove by the thread cutting operation
  • the figure explaining chamfering processing in Embodiment 1 The figure explaining a mode that a vibration is superimposed on threading in Embodiment 1.
  • Figure categorizing operation methods A to F according to the difference between "operation up to threading command end point", "operation at threading command end point” and “rounding up operation” according to the first embodiment The figure which shows a part of machining program of the example 1 of operation concerning Embodiment 1.
  • FIG. 1 The figure which shows the program command path
  • FIG. 2 The figure which shows a part of machining program of the operation example 2 concerning Embodiment 1.
  • FIG. The figure which demonstrated the operation method A in Embodiment 2 in the operation example 1.
  • FIG. 1 is a block diagram of an example of the configuration of the numerical control device 1 according to the first embodiment.
  • the numerical control device 1 analyzes a drive program 10 that drives at least one of a machining target and a tool, an input operation unit 20 configured by an input unit, a display unit 30 configured by a display unit, and a machining program. And a control calculation unit 40 that executes interpolation processing.
  • the drive unit 10 is a mechanism that drives one or both of the machining target and the tool in at least two axial directions.
  • the drive unit 10 drives and controls at least the X axis that is the first drive axis and the Z axis that is the second drive axis.
  • the drive unit 10 is detected by a servo motor 11 that moves a workpiece or a tool in each axial direction defined on the numerical control device 1, a detector 12 that detects the position and speed of the servo motor 11, and the detector 12.
  • An X-axis servo control unit 13X and a Z-axis servo control unit 13Z that control the position and speed of the workpiece or tool in each axial direction based on the position and speed to be processed.
  • the X-axis servo control unit 13X and the Z-axis servo control unit 13Z are simply referred to as the servo control unit 13.
  • the numerical control device 1 according to the first embodiment moves the tool and the processing target along the movement path while relatively vibrating with the drive shafts provided on the tool or the processing target. I do.
  • the drive unit 10 is based on the spindle motor 14 that rotates the spindle that holds the workpiece, the detector 15 that detects the position and rotation speed of the spindle motor 14, and the position and rotation speed detected by the detector 15. And a spindle control unit 16 for controlling the rotation of the spindle.
  • the input operation unit 20 is configured by an input means such as a keyboard, a button, or a mouse, and a user inputs a command to the numerical control device 1 or inputs a machining program or a parameter.
  • the display unit 30 is configured by display means such as a liquid crystal display device, and displays information processed by the control calculation unit 40.
  • the control calculation unit 40 includes an input control unit 41, a data setting unit 42, a storage unit 43, a screen processing unit 44, an analysis processing unit 45, a machine control signal processing unit 46, and a PLC (Programmable Logic Controller) circuit.
  • the input control unit 41 receives information input from the input operation unit 20.
  • the data setting unit 42 stores the information received by the input control unit 41 in the storage unit 43.
  • the input control unit 41 reflects the edited content in the machining program 432 stored in the storage unit 43, and a parameter is input. Is stored in the storage area of the parameter 431 of the storage unit 43.
  • the storage unit 43 stores information such as the parameters 431 used in the processing of the control calculation unit 40, the machining program 432 to be executed, and the screen display data 433 to be displayed on the display unit 30.
  • the storage unit 43 is provided with a shared area 434 for storing temporarily used data other than the parameters 431 and the machining program 432.
  • the screen processing unit 44 performs control to display the screen display data 433 in the storage unit 43 on the display unit 30.
  • the analysis processing unit 45 reads a machining program 432 including one or more blocks, analyzes the read machining program 432 for each block, reads a movement route and a feed speed, and generates a movement command for moving in one block.
  • a command generation unit 451, and a vibration command analysis unit 452 that analyzes whether the machining program 432 includes a vibration command and generates a vibration condition included in the vibration command when the vibration command is included.
  • the vibration condition generated by the vibration command analysis unit 452 includes, for example, the amplitude of low-frequency vibration.
  • the machine control signal processing unit 46 confirms that the auxiliary command is instructed when the analysis processing unit 45 reads an auxiliary command that is a command for operating a machine other than a command for operating the drive axis that is a numerical control axis. Notify the PLC circuit unit 47.
  • the PLC circuit unit 47 receives notification from the machine control signal processing unit 46 that an auxiliary command has been commanded, the PLC circuit unit 47 executes processing corresponding to the commanded auxiliary command.
  • the interpolation processing unit 48 uses the movement command analyzed by the analysis processing unit 45 to obtain a command movement amount that is a movement amount that moves at a specified feed speed during a processing cycle that is a control cycle of the numerical control device 1.
  • a movement amount superimposing unit 483 that calculates a superimposed movement amount superimposed with the vibration movement amount, and a threading end vibration adjusting unit 484 that adjusts vibration at the end of threading are provided.
  • the processing cycle is also called an interpolation cycle.
  • the acceleration / deceleration processing unit 49 converts the superimposed movement amount of each drive axis output from the interpolation processing unit 48 into a movement command per processing cycle that takes acceleration / deceleration into consideration according to a pre-specified acceleration / deceleration pattern.
  • the axis data output unit 50 sends the movement command per processing cycle processed by the acceleration / deceleration processing unit 49 to the X-axis servo control unit 13X, the Z-axis servo control unit 13Z, and the spindle control unit 16 that control each drive axis. Output.
  • FIG. 2 and 3 are diagrams schematically showing the configuration of the shaft of the numerical control apparatus 1 according to Embodiment 1 that performs turning. 2 and 3, the Z axis and the X axis that are orthogonal to each other in the drawing are provided.
  • FIG. 2 shows a case where the workpiece 61 is fixed and only the tool 62, which is a cutting tool that performs, for example, turning, is moved in the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • FIG. 3 shows a case where the workpiece 61 is moved in the Z-axis direction and the tool 62 is moved in the X-axis direction.
  • the servo motor 11 is provided on both or any of the machining target 61 and the tool 62 to be moved, and the spindle motor 14 is provided on the machining target 61, which will be described below. It becomes possible to perform low-frequency vibration threading processing.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which threading is performed.
  • the lead shaft that is the feed shaft that moves along the lead direction of the screw to be formed will be described as the Z axis
  • the feed shaft that moves along the direction perpendicular to the lead shaft will be described as the X axis.
  • the lead direction is the direction of the rotation axis of the main shaft.
  • the workpiece 61 is rotated by the rotation of the main shaft, and the tool 62 moves in the Z-axis direction, which is the lead direction.
  • a screw is usually machined by synchronizing the position of the feed shaft in the Z-axis direction and the rotational phase of the main shaft. If the rotational speed of the main shaft and the moving speed in the Z-axis direction are constant speeds, screw grooves with equally spaced screw pitches are formed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a moving path of the tool 62 with respect to the processing target 61 having the screw escape groove 65.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of forming a thread groove by the threading operation of FIG. As shown in FIG. 6, when the thread clearance groove 65 is provided in the workpiece 61, a complete screw can be secured up to the end of the screw at the end point of the threading path.
  • FIG. 7 is a diagram showing a moving path of the tool 62 with respect to the processing target 61 without the screw escape groove 65.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state of forming a thread groove by the threading operation of FIG.
  • the thread groove gradually becomes shallower at the end point of the threading path. That is, an incomplete thread portion is formed by rounding up.
  • chamfering as shown in Fig. 9 is performed.
  • the chamfering process is a process in which the thread cutting path of the tool 62 is continuously cut up in an oblique direction.
  • a rounding operation is commanded without chamfering from the end point of threading.
  • a rounding operation is performed without chamfering in threading processing with low-frequency vibration will be described as an example, but a similar operation can be performed for an operation for performing a rounding operation after chamfering.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining how the vibration in the X-axis direction is superimposed on the threading process.
  • the vibration that is the reciprocating feed movement in the X-axis direction that is perpendicular to the lead direction is superimposed on the operation in the Z-axis direction that is the lead direction of the tool 62.
  • the superimposition of vibration in the X-axis direction is executed by vibration means such as a vibration movement amount calculation unit 482 and a movement amount superposition unit 483.
  • vibration means such as a vibration movement amount calculation unit 482 and a movement amount superposition unit 483.
  • the rotational speed of the main shaft and the moving speed in the Z-axis direction are respectively constant speeds, that is, maintaining a predetermined speed ratio. It shall be.
  • the Z-axis which is the lead axis
  • the Z-axis is fed and moved in synchronism with the rotation of the main shaft.
  • the movement of the X axis is interpolated and the feed movement is performed, and the vibration having a predetermined relationship with the rotation speed of the main shaft is superimposed on the feed movement in the X axis direction.
  • Relative vibration between the tool 62 and the workpiece 61 is realized by X-axis drive control.
  • the drive unit 10 drives the X axis, the Z axis, and the main axis.
  • the numerical controller 1 performs an operation of stopping the vibration so as not to cause a positional shift with respect to the program command at the threading command end point position.
  • a plurality of operation methods can be considered as will be described later, but the operation method to be applied may be determined in advance by the numerical controller 1 or is instructed by the parameter 431, the machining program 432, or other methods. May be.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 roughly divides the operation of the drive unit 10 to stop the vibration so as not to cause a positional deviation with respect to the program command at the screw terminal part, the movement until the Z-axis reaches the threading end point position. Based on the remaining distance in the lead direction, which is a quantity, the following two methods are conceivable.
  • FIG. 11 is a diagram in which operation modes A to F are classified according to the difference between “operation up to the threading command end point”, “operation at the threading command end point”, and “rounding up operation”. As shown in the above (1) and (2), the operation modes A to F are largely determined by whether the vibration is stopped before the end point or continued until the end point. Separated.
  • the operation method A is the operation method of the above (1)
  • the operation methods B to F are the operation method of the above (2).
  • the numerical control device 1 As described above, according to the numerical control device 1 according to the first embodiment, it is possible to perform a round-up operation when threading is completed in the low-frequency vibration threading process.
  • FIG. 12 is a diagram showing a part of the machining program 432 of the first operation example.
  • the first line in FIG. 12 is a vibration thread cutting mode command
  • the second line is a thread cutting command
  • the third line is a round-up command.
  • “W10.0” on the second line in FIG. 12 indicates that the screw cutting command path is moved by 10.0 mm in the Z-axis direction
  • “U3.0” on the third line indicates the X-axis as the rounding command path.
  • a relative movement of 3.0 mm is indicated in the direction.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a program command path before superimposing vibrations in the first operation example.
  • FIG. 14 is a diagram showing a part of the machining program 432 of the operation example 2.
  • the first line of FIG. 14 is a vibration thread cutting mode command
  • the second line is a thread cutting command
  • the third line is a rounding up command.
  • “W10.0” in the second line in FIG. 14 indicates that the threading command path is moved relative to the Z axis by 10.0 mm
  • “U3.0” in the third line is 3.0 mm in the X axis direction.
  • the relative movement is instructed
  • “W2.0” indicates the relative movement of 2.0 mm in the Z-axis direction.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a program command path before the vibration is superimposed in the operation example 2. Reflecting the command on the third line in FIG. 14, the round-up command path in FIG. 15 is an oblique path that moves in the Z-axis direction in addition to the X-axis direction.
  • the difference between the operation methods A to F is not described in the machining program 432 in FIGS. 12 and 14 described above.
  • the operation methods A to F may be executed in advance by the numerical controller 1 or may be executed by being instructed by the parameter 431 or another part of the machining program 432. Good.
  • Embodiment 2 the vibration is stopped before reaching the threading command end point position, that is, the threading end point position, so that the shape of the thread-raised portion is the same as that of threading without superimposing vibration.
  • the operation method A will be described.
  • the feed speed in the Z-axis direction is a predetermined speed, and when the vibration in the X-axis direction is superimposed at a predetermined period, the distance in the Z-axis direction that moves per vibration period is determined.
  • the distance in the Z-axis direction to the threading command end point position that is, the threading end point position, vibrates.
  • the superposition of vibration is stopped.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the operation method A in the operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the operation method A is a method in which the vibration is stopped before the end point of the threading process in the low-frequency vibration threading process.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 performs the threading command when the vibration phase is 0 °, that is, when the vibration amount superimposed by vibration in the X-axis direction of the command path becomes zero.
  • the driving unit 10 To continue.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 stops the drive unit 10 from superimposing vibration. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 16, threading is performed without superimposing vibration up to the threading command end point position. Thereafter, as shown in (4) of FIG. 16, a round-up operation is performed along the program command path.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the operation method A in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 has a remaining distance to the threading command end point when the vibration phase is 0 °, that is, when the vibration amount superimposed by vibration in the X-axis direction of the command path becomes zero. Until the distance becomes less than the distance in the Z-axis direction that moves per vibration period, as shown in (1) of FIG.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 causes the driving unit 10 to stop superimposing vibration. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 17, a threading process is performed without superimposing vibration up to the threading command end point position. Thereafter, as shown in (4) of FIG. 17, a round-up operation is performed along the program command path.
  • Embodiment 3 the operation method C will be described as a representative example of the method of continuing the vibration up to the threading command end point position, that is, the threading end point position.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the operation method C in the operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 continues the vibration to the driving unit 10 until the threading command end point, and the end point where the vibration is superimposed. End threading movement at the position.
  • the rounding up command which is the next movement command shown in (2) of FIG. 18, the movement amount in the X-axis direction obtained by subtracting the vibration superposition amount at the threading command end point position from the movement amount in the X-axis direction of the program command path.
  • the drive unit 10 drives the X axis.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating the operation method C in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 keeps the drive unit 10 oscillating until the threading command end point, and ends the threading movement at the end point where the vibration is superimposed. To do.
  • the rounding up command which is the next movement command shown in (2) of FIG. 19, there is no change in the movement of the program command path in the Z-axis direction, but the thread cutting command is calculated from the movement amount of the program command path in the X-axis direction.
  • the drive unit 10 drives the X axis so that the movement amount in the X axis direction is obtained by subtracting the vibration superposition amount at the end point position.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a modified example of the operation method C in the operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 continues the vibration to the driving unit 10 until the threading command end point position, and the vibration is generated. The threading movement is terminated at the superimposed end point position.
  • the drive unit 10 moves the axis in the X-axis direction to the “screw-up position” according to the specified round-up amount in the X-axis direction.
  • the amount of movement in the X-axis direction at this time moves in the X-axis direction by the amount of movement obtained by subtracting the vibration superposition amount from the amount of movement in the X-axis direction from the threading command end point position to the “screw-up position”. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 20, the movement is performed from the “screw-up position” to the command position of the next block.
  • the starting point of the X-axis movement distance specified in the third line of the machining program 432 in FIG. 12 is the threading command end point before taking into account the rounding-up operation and the superposition of vibration.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a modified example of the operation method C in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 continues the vibration of the driving unit 10 until the threading command end point position, and ends the threading movement at the end point position where the vibration is superimposed.
  • the drive unit 10 moves the axis in the X-axis direction to the “screw-up position” according to the specified round-up amount in the X-axis direction.
  • the amount of movement in the X-axis direction at this time moves in the X-axis direction by the amount of movement obtained by subtracting the vibration superposition amount from the amount of movement in the X-axis direction from the threading command end point position to the “screw-up position”. Thereafter, as shown in (3) of FIG. 21, the movement is performed from the “screw-up position” to the command position of the next block.
  • the starting point of the movement distances of the X axis and the Z axis specified in the third line of the machining program 432 in FIG. 14 is the threading command end point position before taking into account the rounding-up operation and the superposition of vibration.
  • FIG. 21 (3) of the operation example 2 there is a relative movement in the Z-axis direction, so the difference between the operation of (2) and the operation of (3) is different from the operation example 1 of FIG. This is an easy-to-understand example.
  • the numerical control device 1 According to the numerical control device 1 according to the third embodiment, it is possible to continue the vibration up to the screw terminal portion and to shorten the round-up time.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the operation method B will be described as another example of the method of continuing the vibration to the threading command end point position, that is, the threading end point position.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating operation method B in operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 is the same as the operation method C in that the drive unit 10 continues the vibration to the threading command end point position. It is the same.
  • the vibration superposition is canceled after the vibration is stopped, and the X-axis position is temporarily returned to the threading command end point position. That is, the program command path before the vibration shown in FIG. Thereafter, the axis is moved in the X-axis direction according to the round-up command as shown in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating operation method B in operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 causes the driving unit 10 to continue the vibration until the threading command end point position.
  • the vibration superposition is canceled after stopping the vibration, and the X-axis position is temporarily returned to the threading command end point position. That is, the program command path before the vibration shown in FIG. Thereafter, the axes are moved in the X-axis and Z-axis directions according to the round-up command as shown in FIG.
  • Embodiment 5 FIG.
  • the operation method D will be described as another example of the method of continuing the vibration up to the threading command end point position, that is, the threading end point position.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating the operation method D in the operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 is the same as the operation method C in that the driving unit 10 continues to vibrate to the threading command end point position as shown in FIG. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled after the vibration is stopped at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating the operation method D in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 is the same as the operation method C in that the driving unit 10 continues to vibrate to the threading command end point position as shown in (1) of FIG. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled after the vibration is stopped at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • the X-axis movement amount of the round-up command is smaller than the vibration superposition amount, as shown in (2) of FIG.
  • the X-axis position is maintained in the state when the vibration is stopped. Move the axis in the axial direction.
  • the axis movement in the X-axis and Z-axis directions is performed according to the round-up command as shown in FIG. I do.
  • Operation method D cannot be used unless the amplitude of the superimposed vibration is less than the X-axis movement distance of the round-up command. According to the numerical control device 1 according to the fifth embodiment, it is possible to continue the vibration up to the screw terminal portion.
  • Embodiment 6 FIG.
  • an operation method E will be described as another example of the method of continuing the vibration up to the threading command end point position, that is, the threading end point position.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating operation method E in operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the point where the threading end vibration adjusting unit 484 keeps the drive unit 10 oscillating until the threading command end point position is the same as that of the operation method C as shown in FIG. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • the vibration is not stopped at the end point position of the thread cutting command and the X-axis movement amount of the rounding command is smaller than the vibration superposition amount in the subsequent rounding command, as shown in (2) of FIG.
  • the X-axis position moves so as to become the vibration superposition amount and the X-axis movement amount of the round-up command becomes equal to or larger than the vibration superposition amount
  • the X-axis is moved according to the round-up command as shown in (3) of FIG. Move the axis in the direction.
  • the operation of moving the X-axis position so as to be the amount of vibration superposition as shown in (2) of FIG. 26 and the operation of moving according to the round-up command as shown in (3) of FIG.
  • both operations are in the X-axis direction at the threading command end point position, and it is difficult to discriminate on the drawing.
  • the states of the operations of (2) and (3) in FIG. 26 are more clearly shown in the diagram illustrating the second operation example having the movement in the Z-axis direction, which will be described next.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating the operation method E in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 is the same as the operation method C in that the driving unit 10 continues the vibration to the threading command end point position as shown in (1) of FIG. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • the vibration does not stop at the end point position of the thread cutting command, and the X-axis movement amount of the rounding command is smaller than the vibration superposition amount while performing the axial movement in the Z-axis direction in the subsequent rounding command.
  • the position of the X axis moves so as to be the amount of vibration superimposition, and when the amount of X-axis movement of the round-up command becomes equal to or greater than the amount of vibration superimposition, ), The axis is moved in the X-axis direction in accordance with the round-up command.
  • the operations of (2) and (3) in FIG. 27 are alternated as described above, and the operation obtained by projecting this operation on the X axis is the operation of (2) and (3) in FIG. Yes.
  • Operation method E cannot be used unless the amplitude of the superimposed vibration is less than the X-axis movement distance of the round-up command. According to the numerical control device 1 according to the sixth embodiment, it is possible to continue the vibration up to the screw terminal portion.
  • Embodiment 7 FIG. In the seventh embodiment, an operation method F will be described as another example of the method of continuing the vibration up to the threading command end point position, that is, the threading end point position.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating operation method F in operation example 1.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 13 is superimposed.
  • the threading end vibration adjusting unit 484 is the same as the operation method C in that the drive unit 10 continues the vibration to the threading command end point position. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • the vibration stop command does not stop at the end point of the thread cutting command and the X-axis movement amount of the rounding command is smaller than the vibration superposition amount in the subsequent rounding command, as shown in (2) of FIG.
  • the position of the X axis moves so as to be the amount of vibration superposition.
  • the vibration is stopped and the axis is moved in the X-axis direction according to the round-up command as shown in (3) of FIG.
  • no vibration is performed after starting to move in the X-axis direction in accordance with the round-up command.
  • the movement of the position of the X axis so that the vibration superposition amount is as shown in (2) of FIG. 28 and the movement of the X axis according to the round-up command as shown in (3) of FIG. Since there is no movement in the direction, the operation is in the X-axis direction at the threading command end point.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating the operation method F in the operation example 2.
  • a broken line arrow is a program command path before the vibration shown in FIG. 15 is superimposed.
  • the threading end vibration adjustment unit 484 is the same as the operation method C in that the drive unit 10 continues the vibration to the threading command end point as shown in FIG. It is the same.
  • the point that the vibration superposition amount is not canceled at the threading command end point position is the same as the operation method C.
  • the vibration does not stop at the end point position of the thread cutting command, and the X-axis movement amount of the rounding command is smaller than the vibration superposition amount while performing the axial movement in the Z-axis direction in the subsequent rounding command.
  • the position of the X-axis moves so as to become the vibration superposition amount.
  • the vibration is stopped and the X-axis movement is performed in accordance with the round-up command as shown in FIG. Move the axis in the axial direction.
  • no vibration is performed after starting to move in the X-axis direction in accordance with the round-up command. Operations obtained by projecting the operations (2) and (3) in FIG. 29 onto the X-axis are the operations (2) and (3) in FIG.
  • Operation method F cannot be used unless the amplitude of the superimposed vibration is less than the X-axis movement distance of the round-up command. According to the numerical control device 1 according to the seventh embodiment, it is possible to continue the vibration up to the screw terminal portion.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

　切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置（１）であって、前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部（１０）と、前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段（４８２，４８３）と、前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部（４８４）と、を備える。

Description

数値制御装置
　本発明は、ワークとワークを加工する工具とを相対的に移動制御する数値制御装置に関する。
　旋削加工において、切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、上記切削工具を低周波振動させて切削工具送り駆動モータを制御する制御機構と、を有する数値制御装置が、従来提案されている（特許文献１～３参照）。この数値制御装置では制御機構は、各種設定を行う操作手段と、操作手段によって設定されたワークの回転速度または切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて、切削工具を同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で動作可能なデータとして、送り軸のイナーシャまたはモータ特性といった機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構の前進量、後退量、前進速度、後退速度が予め表にされて格納されている振動切削情報格納手段と、振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段と、を有している。これによって、補間経路に沿って前進、後退動作を繰り返すことによって、低周波振動を生成している。また、輪郭制御に対して指定された角度方向に振動を重畳する技術も開示されている（特許文献４参照）。
特許第５０３３９２９号公報 特許第５１３９５９１号公報 特許第５１３９５９２号公報 特許第４２９３１３２号公報
　しかしながら、上記従来の技術においては、輪郭制御と主軸回転位相とを同期して制御する低周波振動ねじ切り加工のねじリード方向と垂直方向の振動を重畳して行う制御については開示されていない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になる数値制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部と、を備えることを特徴とする。
　本発明にかかる数値制御装置は、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１における数値制御装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態１において工具のみをＺ軸方向およびＸ軸方向に移動させる場合の図 実施の形態１において加工対象をＺ軸方向に移動させ、工具をＸ軸方向に移動させる場合の図 実施の形態１においてねじ切り加工を実行する様子を示す図 実施の形態１においてねじ逃げ溝を有する加工対象に対する工具の移動経路を示す図 実施の形態１において図５のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図 実施の形態１においてねじ逃げ溝が無い加工対象に対する工具の移動経路を示す図 実施の形態１において図７のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図 実施の形態１においてチャンファリング加工を説明する図 実施の形態１においてねじ切り加工に振動を重畳する様子を説明する図 実施の形態１にかかる「ねじ切り指令終点までの動作」、「ねじ切り指令終点での動作」および「切り上げ動作」の違いで動作方式Ａ～Ｆを分類した図 実施の形態１にかかる動作例１の加工プログラムの一部を示す図 実施の形態１にかかる動作例１において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図 実施の形態１にかかる動作例２の加工プログラムの一部を示す図 実施の形態１にかかる動作例２において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図 実施の形態２における動作方式Ａを動作例１で説明した図 実施の形態２における動作方式Ａを動作例２で説明した図 実施の形態３における動作方式Ｃを動作例１で説明した図 実施の形態３における動作方式Ｃを動作例２で説明した図 実施の形態３における動作方式Ｃの変形例を動作例１で説明した図 実施の形態３における動作方式Ｃの変形例を動作例２で説明した図 実施の形態４における動作方式Ｂを動作例１で説明した図 実施の形態４における動作方式Ｂを動作例２で説明した図 実施の形態５における動作方式Ｄを動作例１で説明した図 実施の形態５における動作方式Ｄを動作例２で説明した図 実施の形態６における動作方式Ｅを動作例１で説明した図 実施の形態６における動作方式Ｅを動作例２で説明した図 実施の形態７における動作方式Ｆを動作例１で説明した図 実施の形態７における動作方式Ｆを動作例２で説明した図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置１は、加工対象および工具の少なくとも一方を駆動する駆動部１０と、入力手段によって構成される入力操作部２０と、表示手段によって構成される表示部３０と、加工プログラムを解析して補間処理を実行する制御演算部４０と、を有する。
　駆動部１０は、加工対象および工具のいずれか一方または両方を少なくとも２軸方向に駆動する機構である。駆動部１０は、少なくとも第１駆動軸であるＸ軸および第２駆動軸であるＺ軸を駆動制御する。駆動部１０は、数値制御装置１上で規定された各軸方向に加工対象または工具を移動させるサーボモータ１１と、サーボモータ１１の位置および速度を検出する検出器１２と、検出器１２によって検出される位置および速度に基づいて、加工対象または工具の位置および速度の各軸方向の制御を行うＸ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚと、を有する。なお、以下では、駆動軸の方向を区別する必要がない場合には、Ｘ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚを単にサーボ制御部１３と表記する。実施の形態１による数値制御装置１は、工具または加工対象に設けられたこれらの駆動軸によって、工具と加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて加工対象の加工を行う。
　また、駆動部１０は、加工対象を保持する主軸を回転させる主軸モータ１４と、主軸モータ１４の位置および回転速度を検出する検出器１５と、検出器１５によって検出される位置および回転速度に基づいて、主軸の回転を制御する主軸制御部１６と、を有する。
　入力操作部２０は、キーボード、ボタンまたはマウスといった入力手段によって構成され、ユーザによる数値制御装置１に対するコマンドの入力または加工プログラムもしくはパラメータなどの入力が行われる。表示部３０は、液晶表示装置などの表示手段によって構成され、制御演算部４０によって処理された情報が表示される。
　制御演算部４０は、入力制御部４１と、データ設定部４２と、記憶部４３と、画面処理部４４と、解析処理部４５と、機械制御信号処理部４６と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）回路部４７と、補間処理部４８と、加減速処理部４９と、軸データ出力部５０と、を有する。
　入力制御部４１は、入力操作部２０から入力される情報を受け付ける。データ設定部４２は、入力制御部４１で受け付けられた情報を記憶部４３に記憶させる。一例として、入力制御部４１は、入力された内容が加工プログラム４３２の編集の場合には、記憶部４３に記憶されている加工プログラム４３２に編集された内容を反映させ、パラメータが入力された場合には記憶部４３のパラメータ４３１の記憶領域に記憶させる。
　記憶部４３は、制御演算部４０の処理で使用されるパラメータ４３１、実行される加工プログラム４３２および表示部３０に表示させる画面表示データ４３３といった情報を記憶する。また、記憶部４３には、パラメータ４３１および加工プログラム４３２以外の一時的に使用されるデータを記憶する共有エリア４３４が設けられている。画面処理部４４は、記憶部４３の画面表示データ４３３を表示部３０に表示させる制御を行う。
　解析処理部４５は、１以上のブロックを含む加工プログラム４３２を読み込み、読み込んだ加工プログラム４３２を１ブロック毎に解析し、移動経路と送り速度を読み出し、１ブロックで移動する移動指令を生成する移動指令生成部４５１と、加工プログラム４３２に振動指令が含まれているかを解析し、振動指令が含まれている場合に、振動指令に含まれる振動条件を生成する振動指令解析部４５２と、を有する。振動指令解析部４５２が生成する振動条件には、例えば、低周波振動の振幅が含まれる。
　機械制御信号処理部４６は、解析処理部４５によって、数値制御軸である駆動軸を動作させる指令以外の機械を動作させる指令である補助指令を読み込んだ場合に、補助指令が指令されたことをＰＬＣ回路部４７に通知する。ＰＬＣ回路部４７は、機械制御信号処理部４６から補助指令が指令されたことの通知を受けると、指令された補助指令に対応する処理を実行する。
　補間処理部４８は、解析処理部４５が解析した移動指令を用い、数値制御装置１の制御の周期である処理周期の間に、指定された送り速度で移動する移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出部４８１と、工具または加工対象を振動させるための処理周期の間の移動量である振動移動量を算出する振動移動量算出部４８２と、処理周期当たりの指令移動量と振動移動量とを重畳した重畳移動量を算出する移動量重畳部４８３と、ねじ切り終了時の振動の調整を行うねじ切り終了振動調整部４８４と、を有する。なお、処理周期は補間周期とも呼ばれる。
　加減速処理部４９は、補間処理部４８から出力された各駆動軸の重畳移動量を、予め指定された加減速パターンに従って、加減速を考慮した処理周期当たりの移動指令に変換する。軸データ出力部５０は、加減速処理部４９で処理された処理周期当たりの移動指令を、各駆動軸を制御するＸ軸サーボ制御部１３Ｘ、Ｚ軸サーボ制御部１３Ｚ、および主軸制御部１６に出力する。
　切削工具または加工対象を振動させながら加工を行うためには、上記したように、加工を行う際に、加工対象と切削工具とを相対的に移動させればよい。図２および図３は、旋削加工を行う実施の形態１による数値制御装置１の軸の構成を模式的に示す図である。図２および図３では、紙面内に直交するＺ軸とＸ軸を設けている。図２は、加工対象６１を固定し、例えば旋削加工を行う切削工具である工具６２のみをＺ軸方向とＸ軸方向とに移動させる場合である。また、図３は、加工対象６１をＺ軸方向に移動させ、工具６２をＸ軸方向に移動させる場合である。図２および図３のいずれの場合でも、移動させる対象である加工対象６１および工具６２の両方またはいずれかにサーボモータ１１を設け、加工対象６１に主軸モータ１４を設けることで、以下に説明する低周波振動ねじ切り加工処理を行うことが可能となる。
　はじめに、低周波振動を伴わないねじ切り加工の説明を行う。図４は、ねじ切り加工を実行する様子を示す図である。なお、以後の説明においては、形成するねじのリード方向に沿って移動する送り軸であるリード軸はＺ軸、リード軸と垂直方向に沿って移動する送り軸はＸ軸として説明する。なお、リード方向は主軸の回転軸の方向になっている。
　図４に示すように、加工対象６１は主軸の回転により回転し、工具６２はリード方向であるＺ軸方向に移動する。ねじ切り加工では通常、Ｚ軸方向の送り軸の位置と、主軸の回転位相とを同期させてねじを加工する。主軸の回転速度とＺ軸方向の移動速度がそれぞれ一定速度であれば、等間隔のねじピッチのネジ溝が形成される。
　図５は、ねじ逃げ溝６５を有する加工対象６１に対する工具６２の移動経路を示す図である。図６は、図５のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図である。図６のように加工対象６１にねじ逃げ溝６５を設けてある場合は、ねじ切り加工経路の終点部において、ねじの終端まで完全ねじを確保することができる。
　図７は、ねじ逃げ溝６５が無い加工対象６１に対する工具６２の移動経路を示す図である。図８は、図７のねじ切り動作によるねじ溝の形成の様子を示す図である。図８のように加工対象６１にねじ逃げ溝６５を設けていない場合は、ねじ切り加工経路の終点部において、徐々にねじ溝が浅くなるような形状となる。即ち、切り上げによる不完全ねじ部が形成される。
　不完全ねじ部の形状を指定するためには、図９に示すようなチャンファリング加工を行う。チャンファリング加工は、工具６２のねじ切り経路を連続させて斜め方向に切り上げる加工である。しかし、不完全ねじ部を最小にするためには、ねじ切り加工終点からチャンファリング加工なしで切り上げ動作を指令することがある。以下では、低周波振動を伴うねじ切り加工において、チャンファリング加工なしで切り上げ動作を行う場合を例として説明するが、チャンファリング加工後に切り上げ動作を行う動作についても同様の動作を行うことができる。
　以下では、ねじ切り加工に低周波振動を重畳する場合について説明する。図１０は、ねじ切り加工にＸ軸方向の振動を重畳する様子を説明する図である。図１０に示すように、ねじ切り加工動作において、工具６２のリード方向であるＺ軸方向の動作にリード方向とは垂直方向であるＸ軸方向の往復送り移動である振動を重畳する。Ｘ軸方向の振動の重畳は、振動移動量算出部４８２および移動量重畳部４８３といった振動手段により実行される。なお、以下の説明において、等間隔のねじピッチのネジ溝を形成する場合は、主軸の回転速度とＺ軸方向の移動速度とはそれぞれ一定速度になっている、即ち所定の速度比を保っているものとする。
　低周波振動ねじ切りを実行する場合、主軸の回転に同期してリード軸であるＺ軸を送り移動し、テーパねじ等の加工のためにＸ軸の移動を伴う場合は、Ｚ軸の送り移動に対してＸ軸の移動を補間して送り移動し、さらに主軸の回転速度と予め定めた関係にある振動をＸ軸方向の送り移動に重畳する。工具６２と加工対象６１との相対的な振動はＸ軸の駆動制御で実現される。Ｘ軸、Ｚ軸および主軸は駆動部１０が駆動している。以下では、低周波振動を伴うねじ切り加工において、Ｘ軸の送り移動が指令されない場合を例として説明する。
　そして、数値制御装置１は、ねじ切り指令終点位置でプログラム指令に対して位置ずれを生じないように振動を停止させる動作を行う。この動作は、後述するとおり複数の動作方式が考えられるが、適用する動作方式については数値制御装置１に予め定められていてもよいし、パラメータ４３１、加工プログラム４３２或いはその他の方法で指示されていてもよい。
　ねじ終端部でプログラム指令に対して位置ずれを生じないようにねじ切り終了振動調整部４８４が駆動部１０に振動を停止させる動作を大別すると、Ｚ軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離に基づいて、以下の２つの方式が考えられる。
　（１）ねじ切り指令によるねじ切り加工の終点位置、即ちリード方向残距離が０となる位置に到達する前に振動を停止し、ねじ切り上げ部の形状が振動を重畳しないねじ切りと同様の形状となることを確保する方式。
　（２）ねじ切り指令によるねじ切り加工の終点位置、即ちリード方向残距離が０となる位置まで振動を継続する方式。
　図１１は、「ねじ切り指令終点までの動作」、「ねじ切り指令終点での動作」および「切り上げ動作」の違いで動作方式Ａ～Ｆを分類した図である。動作方式Ａ～Ｆは、上記（１）および（２）で示したように「ねじ切り指令終点までの動作」で、終点の前で振動を停止させるか、或いは終点まで振動を継続させるかで大別される。動作方式Ａは上記（１）の動作方式であり、動作方式Ｂ～Ｆは上記（２）の動作方式である。
　このように、実施の形態１にかかる数値制御装置１によれば、低周波振動ねじ切り加工においてねじ切り完了時の切り上げ動作が可能になる。
　以下の実施の形態２から７では、動作方式Ａ～Ｆの動作方式を詳細に説明する。動作方式Ａ～Ｆのそれぞれを詳細に説明する前に、実施の形態２から７の説明で用いる２つの動作例である動作例１と動作例２とを説明する。
　図１２は、動作例１の加工プログラム４３２の一部を示す図である。図１２の１行目は振動ねじ切りモードの指令であり、２行目はねじ切り指令であり、３行目は切り上げ指令である。図１２の２行目の「Ｗ１０．０」はねじ切り指令経路としてＺ軸方向に１０．０ｍｍ相対移動することを示しており、３行目の「Ｕ３．０」は、切り上げ指令経路としてＸ軸方向に３．０ｍｍ相対移動することを指示している。図１３は、動作例１において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図である。
　図１４は、動作例２の加工プログラム４３２の一部を示す図である。図１４の１行目は振動ねじ切りモードの指令であり、２行目はねじ切り指令であり、３行目は切り上げ指令である。図１４の２行目の「Ｗ１０．０」はねじ切り指令経路としてＺ軸方向に１０．０ｍｍ相対移動することを示しており、３行目の「Ｕ３．０」はＸ軸方向に３．０ｍｍ相対移動することを指示しており、「Ｗ２．０」はＺ軸方向に２．０ｍｍ相対移動することを指示している。図１５は、動作例２において振動を重畳する前のプログラム指令経路を示す図である。図１４の３行目の指令を反映して、図１５の切り上げ指令経路はＸ軸方向に加えてＺ軸方向にも移動する斜め方向の経路になっている。
　上述した図１２および図１４の加工プログラム４３２には動作方式Ａ～Ｆによる違いは記載されていない。動作方式Ａ～Ｆは、先に説明したように、数値制御装置１に予め定められて実行されてもよいし、パラメータ４３１若しくは加工プログラム４３２の他の箇所で指示されることにより実行されてもよい。
実施の形態２．
　実施の形態２では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置に到達する前に振動を停止し、ねじ切り上げ部の形状が振動を重畳しないねじ切りと同様の形状となることを確保する動作方式である動作方式Ａについて説明する。Ｚ軸方向の送り速度は予め定めた速度であり、予め定めた周期でＸ軸方向の振動が重畳している場合、振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離が定まる。実施の形態２では、例えば、振動によって指令経路に重畳されるＸ軸方向の移動量が０となった時点で、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置までのＺ軸方向の距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となった場合は、振動の重畳を停止する。
　図１６は、動作方式Ａを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ａは、低周波振動ねじ切り加工において、ねじ切り加工の終点位置までに振動を停止する方式である。具体的には、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図１６に示すように、振動の位相が０°即ち指令経路のＸ軸方向に振動により重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置即ちねじ切り加工の終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となるまでは図１６の（１）に示すように、振動を重畳したねじ切りを駆動部１０に継続させる。そして、振動の位相が０°即ちＸ軸方向に重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となる図１６の（２）の時点で、ねじ切り終了振動調整部４８４は駆動部１０に振動の重畳を停止させる。その後は、図１６の（３）に示すようにねじ切り指令終点位置まで振動を重畳しないねじ切り加工を行う。その後は、図１６の（４）に示すようにプログラム指令経路に沿った切り上げ動作を行う。
　図１７は、動作方式Ａを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図１６と同様に、ねじ切り終了振動調整部４８４は、振動の位相が０°即ち指令経路のＸ軸方向に振動により重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となるまでは図１７の（１）に示すように、振動を重畳したねじ切りを駆動部１０に継続させる。そして、振動の位相が０°即ちＸ軸方向に重畳される振動量が０となる時点で、ねじ切り指令終点位置までの残距離が振動１周期あたりで移動するＺ軸方向の距離未満となる図１７の（２）の時点で、ねじ切り終了振動調整部４８４は駆動部１０に振動の重畳を停止させる。その後は、図１７の（３）に示すようにねじ切り指令終点位置まで振動を重畳しないねじ切り加工を行う。その後は、図１７の（４）に示すようにプログラム指令経路に沿った切り上げ動作を行う。
　実施の形態２にかかる数値制御装置１によれば、振動を伴わないねじ切りと同様な切り上げ動作の実現が可能となる。
実施の形態３．
　実施の形態３では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の代表例として動作方式Ｃについて説明する。
　図１８は、動作方式Ｃを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｃの低周波振動ねじ切り加工においては、図１８の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了する。そして、図１８の（２）に示す、次の移動指令である切り上げ指令においては、プログラム指令経路のＸ軸方向の移動量からねじ切り指令終点位置における振動重畳量を差し引いたＸ軸方向の移動量となるように、駆動部１０はＸ軸を駆動する。
　図１９は、動作方式Ｃを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図１８と同様に、図１９の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了する。そして、図１９の（２）に示す、次の移動指令である切り上げ指令においては、プログラム指令経路のＺ軸方向の移動に変化はないが、プログラム指令経路のＸ軸方向の移動量からねじ切り指令終点位置における振動重畳量を差し引いたＸ軸方向の移動量となるように、駆動部１０はＸ軸を駆動する。
　次に、ねじ切り指令終点位置まで振動を継続する動作方式Ｃの変形例について説明する。動作方式Ｃの変形例においては、例えば、図１２および図１４の加工プログラム４３２の２行目のねじ切り指令によって、ねじ切り指令終点位置への移動と、予め定められた切り上げ量および切り上げ速度による切り上げ移動までの一連の動作が行われる。この切り上げ量および切り上げ速度は上述したようにパラメータ４３１として指示されていてもよいし、加工プログラム４３２のねじ切り指令に対して付加的に指定されてもよい。
　図２０は、動作方式Ｃの変形例を動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｃの変形例の低周波振動ねじ切り加工においては、図２０の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了させる。そして、図２０の（２）において、指定されたＸ軸方向の切り上げ量に従い、駆動部１０は「ねじ切り上げ位置」までＸ軸方向に軸を移動させる。このときのＸ軸方向の移動量は、ねじ切り指令終点位置から「ねじ切り上げ位置」までのＸ軸方向の移動量から振動重畳量を差し引いた移動量の分だけＸ軸方向に移動を行う。その後、図２０の（３）に示すように、「ねじ切り上げ位置」から次ブロックの指令位置まで移動を行う。なお、図２０において、図１２の加工プログラム４３２の３行目に指定されたＸ軸移動距離の起点は、切り上げ動作および振動の重畳を加味する前のねじ切り指令終点位置である。
　図２１は、動作方式Ｃの変形例を動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。図２１の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させ、振動を重畳した終点位置でねじ切り移動を終了させる。そして、図２１の（２）において、指定されたＸ軸方向の切り上げ量に従い、駆動部１０は「ねじ切り上げ位置」までＸ軸方向に軸を移動させる。このときのＸ軸方向の移動量は、ねじ切り指令終点位置から「ねじ切り上げ位置」までのＸ軸方向の移動量から振動重畳量を差し引いた移動量の分だけＸ軸方向に移動を行う。その後、図２１の（３）に示すように、「ねじ切り上げ位置」から次ブロックの指令位置まで移動を行う。なお、図２１において、図１４の加工プログラム４３２の３行目に指定されたＸ軸およびＺ軸の移動距離の起点は、切り上げ動作および振動の重畳を加味する前のねじ切り指令終点位置である。動作例２の図２１の（３）においてはＺ軸方向の相対移動が存在するため、図２０の動作例１に比べて、（２）の動作と（３）の動作との違いが図面上分かりやすい例になっている。
　実施の形態３にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続できると共に、切り上げ時間を短縮することが可能となる。
実施の形態４．
　実施の形態４では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｂについて説明する。
　図２２は、動作方式Ｂを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｂの低周波振動ねじ切り加工においては、図２２の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。しかし、ねじ切り指令終点位置のＺ軸位置である図２２の（２）で、振動を停止した後に振動重畳をキャンセルして、ねじ切り指令終点位置までＸ軸の位置を一旦戻す。即ち、図１３で示した振動を重畳する前のプログラム指令経路に一旦戻す。その後、振動を重畳しないで図２２の（３）に示すように切り上げ指令に従ったＸ軸方向の軸移動を行う。
　図２３は、動作方式Ｂを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｂの低周波振動ねじ切り加工においては、図２３の（１）に示すように、ねじ切り終了振動調整部４８４は、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる。そして、ねじ切り指令終点位置のＺ軸位置である図２３の（２）で、振動を停止した後に振動重畳をキャンセルして、ねじ切り指令終点位置までＸ軸の位置を一旦戻す。即ち、図１５で示した振動を重畳する前のプログラム指令経路に一旦戻す。その後、振動を重畳しないで図２３の（３）に示すように切り上げ指令に従ったＸ軸およびＺ軸方向の軸移動を行う。
　このように、実施の形態４にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。
実施の形態５．
　実施の形態５では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｄについて説明する。
　図２４は、動作方式Ｄを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｄの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２４の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動を停止した後、振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２４の（２）に示すように、Ｘ軸の位置を振動停止時の状態で保持する。そして、切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動停止時の振動重畳量以上になった場合は、図２４の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。
　図２５は、動作方式Ｄを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｄの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２５の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動を停止した後、振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２５の（２）に示すように、Ｘ軸の位置を振動停止時の状態で保持しつつＺ軸方向の軸移動を行う。そして、切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動停止時の振動重畳量以上になった場合は、図２５の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸およびＺ軸方向の軸移動を行う。
　動作方式Ｄは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態５にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。
実施の形態６．
　実施の形態６では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｅについて説明する。
　図２６は、動作方式Ｅを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｅの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２６の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２６の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動し、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は、図２６の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。Ｘ軸の位置が図２６の（２）に示すように振動重畳量となるように移動する動作と図２６の（３）に示すように切り上げ指令に従って移動する動作とは交互になり得るが、図２６ではＺ軸方向の動きがないため共にねじ切り指令終点位置におけるＸ軸方向での動作になっており、図面上は判別し難い状況になっている。図２６の（２）および（３）の動作の様子は、次に説明するＺ軸方向の動きがある動作例２を説明した図ではより明確に示される。
　図２７は、動作方式Ｅを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｅの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２７の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２７の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動し、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は、図２７の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。図２７の（２）および（３）の動作は上述したように交互になっており、この動作をＸ軸上に射影した動作が図２６での（２）および（３）の動作となっている。
　動作方式Ｅは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態６にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。
実施の形態７．
　実施の形態７では、ねじ切り指令終点位置、即ちねじ切り加工の終点位置まで振動を継続する方式の他の例として動作方式Ｆについて説明する。
　図２８は、動作方式Ｆを動作例１で説明した図である。破線矢印は、図１３に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｆの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２８の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２８の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動する。しかしその後、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は振動を停止して、図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。動作方式Ｅとは異なり、図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行い始めた後は振動を行わない。Ｘ軸の位置が図２８の（２）に示すように振動重畳量となるように移動する動作と図２８の（３）に示すように切り上げ指令に従って移動する動作とは、図２８ではＺ軸方向の動きがないため共にねじ切り指令終点位置におけるＸ軸方向での動作になっている。
　図２９は、動作方式Ｆを動作例２で説明した図である。破線矢印は、図１５に示した振動を重畳する前のプログラム指令経路である。動作方式Ｆの低周波振動ねじ切り加工においては、ねじ切り終了振動調整部４８４は、図２９の（１）に示すように、ねじ切り指令終点位置まで駆動部１０に振動を継続させる点は動作方式Ｃと同様である。そして、ねじ切り指令終点位置で振動重畳量をキャンセルしない点も動作方式Ｃと同様である。しかし、動作方式Ｃとは異なり、ねじ切り指令終点位置で振動停止せず、その後の切り上げ指令において、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量より小さい場合は、図２９の（２）に示すように、Ｘ軸の位置は振動重畳量となるように移動する。しかしその後、切り上げ指令のＸ軸移動量が振動重畳量以上になった場合は振動を停止して、Ｚ軸方向の軸移動を行いつつ、図２９の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行う。動作方式Ｅとは異なり、図２９の（３）に示すように切り上げ指令に従ってＸ軸方向の軸移動を行い始めた後は振動を行わない。図２９の（２）および（３）の動作をＸ軸上に射影した動作が図２８での（２）および（３）の動作となっている。
　動作方式Ｆは、重畳する振動の振幅が切り上げ指令のＸ軸移動距離以下である場合以外は使用できない。実施の形態７にかかる数値制御装置１によれば、ねじ終端部まで振動を継続することが可能となる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　数値制御装置、１０　駆動部、１１　サーボモータ、１２，１５　検出器、１３　サーボ制御部、１３Ｘ　Ｘ軸サーボ制御部、１３Ｚ　Ｚ軸サーボ制御部、１４　主軸モータ、１６　主軸制御部、２０　入力操作部、３０　表示部、４０　制御演算部、４１　入力制御部、４２　データ設定部、４３　記憶部、４４　画面処理部、４５　解析処理部、４６　機械制御信号処理部、４７　ＰＬＣ回路部、４８　補間処理部、４９　加減速処理部、５０　軸データ出力部、６１　加工対象、６２　工具、６５　ねじ逃げ溝、４３１　パラメータ、４３２　加工プログラム、４３３　画面表示データ、４３４　共有エリア、４５１　移動指令生成部、４５２　振動指令解析部、４８１　指令移動量算出部、４８２　振動移動量算出部、４８３　移動量重畳部、４８４　ねじ切り終了振動調整部。

Claims (5)

  1. 　切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、
    　前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、
    　前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、
    　前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となる前に、前記駆動部に前記振動を停止させてねじ切り加工を継続させるねじ切り終了振動調整部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  2. 　前記ねじ切り終了振動調整部は、
    　前記リード方向と垂直方向の距離へ前記振動により重畳される振動量が０となった時点で、前記リード方向残距離の移動に要する時間が前記振動の波長未満である場合は、前記駆動部に前記振動を停止させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　切削工具と加工対象とを相対的に移動させて前記加工対象のねじ切り加工を行う数値制御装置であって、
    　前記加工対象を回転させる主軸と、切削加工により形成するねじのリード方向と垂直方向に沿って前記切削工具を前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第１駆動軸と、前記切削工具を前記リード方向に沿って前記加工対象に対して相対的に送り移動させる第２駆動軸と、を制御する駆動部と、
    　前記第１駆動軸の移動に対して、往復送り移動である振動を重畳する振動手段と、
    　前記第２駆動軸がねじ切り加工の終点位置となるまでの移動量であるリード方向残距離が０となるまで、前記駆動部に前記振動を継続させるねじ切り終了振動調整部と、
    　を備える
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  4. 　前記ねじ切り加工の次の移動指令における前記リード方向と垂直方向の移動指令から前記ねじ切り加工の終点位置における前記振動の重畳量を差し引いた移動量を、前記リード方向と垂直方向の前記次の移動指令における移動量とする
    　ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
  5. 　加工プログラムにてねじ切り加工指令を行うことで、前記ねじ切り加工の終点位置にて前記振動を終了させた後、前記リード方向と垂直方向に前記切削工具を前記加工対象に対して相対的にねじ切り上げ位置まで移動させ、前記ねじ切り加工の次の移動指令における前記リード方向と垂直方向の移動指令から前記ねじ切り加工の終点位置から前記ねじ切り上げ位置までの前記リード方向と垂直方向の距離を差し引いた移動量を、前記リード方向と垂直方向の前記次の移動指令における移動量とする
    　ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
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