DE102014000309A1

DE102014000309A1 - Numerische Steuervorrichtigung mit einer Funktion zur maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindeschneidzyklus

Info

Publication number: DE102014000309A1
Application number: DE102014000309.4A
Authority: DE
Inventors: Kouhei IRIE; Shuji Ogawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2034-01-11
Also published as: CN103941636A; US20140200707A1; DE102014000309B4; JP5624163B2; CN103941636B; JP2014137731A; US9417619B2

Abstract

Numerische Steuervorrichtung, die Werkzeugmaschine steuert, berechnet eine Anzahl von Einschnitten in ein Gewinde auf der Grundlage einer Einschnittstartposition in einer Vorschubachsrichtung und einer Einschnittstartposition in einer Richtung einer Einschnittachse eines Gewindes, die in einem Zustand gemessen werden, in dem ein Werkstück (ein Gewinde in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung) an ein Spannfutter der Werkzeugmaschine angefügt wird, berechnet einen Betrag an Phasenabweichung eines Schraubgewindes, der durch das Wiederanfügen des Werkstücks verursacht wird, auf der Grundlage der berechneten Anzahl von Einschnitten, und bearbeitet das Gewinde maschinell neu durch Positionen des Werkstücks und des Werkzeugs, während der Betrag an Phasenabweichung in Betracht gezogen wird

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung zur Steuerung einer Werkzeugmaschine, die ein Gewindeschneiden ausführt, und insbesondere eine numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zur maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindeschneidzyklus.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
In der nachstehenden Beschreibung wird das Wiederanfügen eines Gewindes, das erst einmal aus einem Spannfutter einer Werkzeugmaschine gelöst wurde, an das Spannfutter, um das Gewinde maschinell zu bearbeiten, in dem Fall, in dem ein Gewinde, dessen maschinelle Bearbeitung aufgrund des Bruchs eines Werkzeugs unterbrochen wurde, maschinell wiederbearbeitet wird, oder in dem Fall, in dem eine maschinelle Fertigstellungsbearbeitung des Gewindes durch eine andere Maschine erreicht wird, nachdem das Gewinde maschinell grob verarbeitet wurde oder maschinell vorverarbeitet wurde, als ein „maschinelles Wiederbearbeiten des Gewindes” bezeichnet.
1A und 1B zeigen Ansichten, die ein Gewinde zeigen, das an das Spannfutter wieder angefügt wird, das an einer Spindel einer Werkzeugmaschine fixiert ist.
Ein Gewinde wird an eine Spannfutterkralle 11 eines Spannfutters 10 angefügt, das an einer Spindel einer (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine fixiert ist. In dem Fall, in dem das Gewinde einmal von dem Spannfutter 10 gelöst ist und das Gewinde danach wieder an das Spannfutter 10 angefügt wird, weicht eine Gewindeschneidstartposition des wiederangefügten Gewindes 12 bei einer Phase θ eines Schraubgewindes von einer Gewindeschneidstartposition des Gewindes vor der erneuten Anfügung ab.
Eine Technik, die sich auf eine maschinelle Gewindewiederbearbeitung bezieht, ist in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 64-9127 und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 60-228020 offenbart.
Die zuvor geschnittene Gewindeausnutzung wird maschinell wiederbearbeitet durch Ändern einer Zeitgabe zum Starten der Bewegung einer Vorschubachse, während eine Verzögerung eines Servosystems, eine Verzögerung von der Erfassung von Impulsdaten einer Spindeldrehgeschwindigkeit bis hin zum Ende einer Berechnung, eine Verzögerung, die durch Beschleunigung und Abbremsung verursacht wurde, und einen Betrag θ der Phasenabweichung des Schraubgewindes, der durch Wiederanfügen eines Werkstücks (eines Gewindes in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung) an das Spannfutter verursacht wurde, in Betracht gezogen. In der nachstehenden Beschreibung wird ein Werkstück als ein Gewinde in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung bezeichnet.
Der Betrag θ der Phasenabweichung des Schraubgewindes, der durch das Wiederanfügen des Werkstücks an das Spannfutter verursacht wird, kann berechnet werden durch Messen einer Position einer Gewindeausnutzung des Werkstücks, das an das Spannfutter für die maschinelle Wiederbearbeitung angefügt wird. Es kann mit anderen Worten der Betrag θ der Phasenabweichung des Schraubgewindes aus einer Position in einer Vorschubachsenrichtung berechnet werden, die gemessen wird durch Wiederanfügen des Gewindes in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung an das Spannfutter 10, und danach Anwenden eines Schneidwerkzeugs bei der Gewindeausnutzung des Gewindes (des wiederangefügten Gewindes 12).
2 zeigt eine Ansicht, die ein Verfahren zum Messen der Position der Gewindeausnutzung zeigt.
Das Gewinde wird wieder an das Spannfutter 10 angefügt, das an der Spindel der (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine fixiert ist, und das Spannfutter 10 wird bei einer Referenzposition angehalten. Dann wird eine Schneidkante 15a eines Schneidwerkzeugs 15 bei einer Ausnutzung des Gewindes 12 angewendet, das wieder an das Spannfutter 10 angefügt wird. Des Weiteren speichert eine numerische Steuervorrichtung, die die Werkzeugmaschine steuert, eine Position Z_ME (mm) der Gewindeausnutzung in einer Vorschubachsenrichtung zum Starten des Gewindeschneidens und eine Position Z_ST (mm) in der Vorschubachsenrichtung in einer Speichervorrichtung in der numerischen Steuervorrichtung, zu dem Zeitpunkt der Eingabe eines Signals oder des Erteilens eines Befehls gemäß einem maschinellen Bearbeitungsprogramm.
Demgemäß kann der Betrag θ (Umdrehungen) der Phasenabweichung des Schraubgewindes aufgrund des Wiederanfügens durch die nachstehende Gleichung (1) berechnet werden.
In dem vorstehend beschriebenen Ausdruck stellt L (mm) einen Gang (Abstand) des Gewindes dar, und ist die Markierung [x] ein Gauß'sches Symbol, das eine maximale Ganzzahl angibt, die nicht größer als x ist.
In dem Gewindeschneidzyklus wird das Gewindeschneiden basierend auf einem Einkantenschneiden oder Zickzackschneiden häufig verwendet. Das Einkantenschneiden oder das Zickzackschneiden ist ein maschinelles Bearbeitungsverfahren, das den Vorteil aufweist, dass ein Schneidwiderstand verringert werden kann und eine Entsorgungskapazität von Schneidspänen verbessert werden kann, unter Verwendung eines Stücks einer Seite einer Schneidkante, eines Schneidwerkzeugs zum Schneiden.
3 zeigt eine Ansicht des Einkantenschneidens. In dem Einkantenschneiden wird ein Werkstück maschinell bearbeitet unter Verwendung eines Stücks einer Schneidkante 15a (ein linkes Stück der Schneidkante 15a in dem Beispiel in 3) des Schneidwerkzeugs 15. 4 zeigt eine Ansicht, die das Zickzackschneiden zeigt. In dem Zickzackschneiden wird das Werkstück maschinell bearbeitet unter Verwendung von jedem der Stücke der Schneidkante 15a (rechte und linke Stücke der Schneidkante 15a in dem Beispiel in 4) des Schneidwerkzeugs 15 nacheinander.
In der konventionellen maschinellen Wiederbearbeitung gemäß dem Gewindeschneidzyklus wird jedoch ein radialer Einschnitt, der einen vertikalen Einschnitt in eine Gewindeausnutzung ausbildet, wie in 5 gezeigt, anstelle des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens ausgeführt. Im Ergebnis besteht ein Problem dahingehend, dass nicht lediglich der Vorteil des Gewindeschneidens auf der Grundlage des Einkantenschneidens nicht erreicht werden kann, sondern dass ebenso eine Phasenabweichung bezüglich einer ursprünglich erwarteten Schraubgewindephase vorliegt. In 5 bezeichnet Bezugszeichen 17 eine Messposition der Gewindeausnutzung, bezeichnet Bezugszeichen 18 eine Form des Schraubgewindes unter Verwendung des Einkantenschneidens, das ursprünglich erwartet wurde, und bezeichnet Bezugszeichen 19 eine Abweichung des Schraubgewindes, die durch die maschinelle Wiederbearbeitung auf der Grundlage des radialen Einschnitts erzeugt wird.
In dem Gewindeschneidzyklus, zum Zwecke der Verringerung des Schneidwiderstands und der Verbesserung der Schneidspanentsorgungskapazität, wird das Gewindeschneiden unter Verwendung des Einkantenschneidens (vergl. 3) ausgeführt, oder wird das Gewindeschneiden unter Verwendung des Zickzackschneidens (vergl. 4) ausgeführt. In dem Gewindeschneiden unter Verwendung des Einkantenschneidens wird das Gewindeschneiden ausgeführt durch Abweichen der Position zum Starten des Gewindeschneidens in der Vorschubachsenrichtung gemäß der Anzahl von Einschnitten, wie in 3 gezeigt. Selbst in dem Gewindeschneiden unter Verwendung des Zickzackschneidens ist es erforderlich, einen Betrag an Abweichung der Phase in dem Schraubgewinde wiederzuspiegeln, der durch das Wiederanfügen des Werkstücks (des Gewindes in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung) unter der Zeitgabe zum Starten der Bewegung der Vorschubachse verursacht wurde, auf die gleiche Art und Weise wie das Gewindeschneiden unter Verwendung des Einkantenschneidens.
Es wurde ermittelt, dass – um den Betrag θ an Abweichung der Phase des Schraubgewindes zu bestimmen – es erforderlich ist, die Position Z_ST in der Vorschubachsenrichtung zum Starten des Gewindeschneidens auf der Grundlage des vorstehend beschriebenen Ausdrucks (1) zu kennen. Da jedoch die Position Z_ST in der Vorschubachsenrichtung zum Starten des Gewindeschneidens auf der Grundlage der Anzahl von Einschnitten variiert, kann die Position Z_ST in der Vorschubachsenrichtung zum Starten des Gewindeschneidens nicht erlangt werden, bis bekannt ist, wieviele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wurde. Im Ergebnis ist es unmöglich, den Betrag θ an Phasenabweichung zum Ausführen des Einkantenschneidens zu bestimmen.
Das konventionelle Verfahren zum Messen der Gewindeausnutzung weist keine Ausrichtung zum Spezifizieren der Anzahl von Einschnitten auf und kann den Betrag an Phasenabweichung zum Ausführen des Gewindeschneidens unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens nicht berechnen. Im Ergebnis, in der maschinellen Gewindewiederbearbeitung gemäß dem Gewindeschneidzyklus, bildet ein radialer Einschnitt, in dem Einschnitte derart ausgeführt werden, dass die Position in der Vorschubachsenrichtung, die durch Messung gespeichert ist, die Gewindeausnutzung ausbildet, wie in 5 gezeigt. Deshalb kann nicht nur der Vorteil des Gewindeschneidens unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens nicht erlangt werden, sondern es liegt ebenso ein Problem dahingehend vor, dass eine Phasenabweichung von der ursprünglich erwarteten Phase des Schraubgewindes vorliegt.
Kurzfassung der Erfindung
Demgemäß besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung einer numerischen Steuervorrichtung mit einer Funktion einer maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindeschneidzyklus zur maschinellen Bearbeitung im Einklang mit einer ursprünglich erwarteten Schraubgewindephase auf der Grundlage des Gewindeschneidens (maschinelle Wiederbearbeitung) unter Verwendung eines Einkantenschneidens oder eines Zickzackschneidens, wobei das Problem im Stand der Technik in Betracht gezogen wird.
In der maschinellen Gewindewiederbearbeitung unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens ist es erforderlich, einen Betrag an Abweichung in der Phase des Schraubgewindes widerzuspiegeln, der durch das Wiederanfügen des Werkstücks (des Gewindes in dem Prozess der maschinellen Bearbeitung) an das Spannfutter unter der Zeitgabe zum Starten der Bewegung der Vorschubachse verursacht wird. Damit der Betrag an Abweichung in der Phase des Schraubgewindes berechnet wird, müssen eine Position zum Starten des Gewindeschneidens und eine Position, bei der die Gewindeausnutzung gemessen wurde, bekannt sein, jedoch variiert in der maschinellen Wiederbearbeitung des Gewindes unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens die Position zum Starten des Gewindeschneidens gemäß der Anzahl von Einschnitten. Deshalb ist es erforderlich, zu spezifizieren, wie viele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wird. Da es konventionell unmöglich war, zu spezifizieren, wie viele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wurde, wurde die maschinelle Wiederbearbeitung des Gewindes durch den radialen Einschnitt erreicht.
In dem Fall, in dem das Gewinde maschinell wiederbearbeitet wird unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens, wird eine Position in einer Schneidachsenrichtung in der numerischen Steuervorrichtung sowie eine Position in der Vorschubachsrichtung zu der Messzeigt der Gewindeausnutzung gespeichert, so dass die Anzahl von Einschnitten spezifiziert werden kann. Des Weiteren wird spezifiziert, wie viele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wurde, auf der Grundlage der Position in der Vorschubachsenrichtung und der Position in der Schneidachsrichtung, die gespeichert sind, während der Analyse des maschinellen Bearbeitungsprogramms des Gewindeschneidezyklus. Demgemäß ist es möglich, den Betrag an Abweichung in der Phase zu berechnen, der durch Wiederanfügen des Werkstücks erzeugt wird. Es ist möglich, das Gewinde unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens maschinell wieder zu bearbeiten, durch Widerspiegeln des Betrags an Abweichung in der Phase, der gemäß dem vorliegenden Verfahren berechnet ist, unter der Zeitgabe zum Starten der Bewegung der Vorschubachse, und durch Einstellen des Startpunktes durch die spezifizierte Anzahl von Einschnitten.
Die numerische Steuervorrichtung gemäß der Erfindung steuert eine Werkzeugmaschine, die eine maschinelle Gewindeschneidbearbeitung ausführt, und ist mit einer maschinellen Gewindewiederschneidbearbeitungsfunktion zur maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindes durch Wiederanfügen eines Werkstücks an ein Spannfutter versehen, nachdem das Werkstück erst einmal von dem Spannfutter in dem Prozess einer maschinellen Gewindeschneidzyklusbearbeitung gelöst wurde, die das Gewindeschneiden ausführt durch Wiederholen von Bewegungen von Positionen eines Werkzeugs bei einer Schneidstartposition auf der Grundlage eines maschinellen Bearbeitungsprogramms, das eine Gewindeform ausweist, und durch Bewegen des Werkzeugs in einer Richtung einer Werkachse relativ zu dem Werkstück, das an das Spannfutter der Werkzeugmaschine in Synchronisation mit der Drehung einer Spindel angefügt ist. Die numerische Steuervorrichtung weist eine Gewindepositionsmesseinrichtung, die eine Position in einer Vorschubachsrichtung und eine Position in einer Richtung einer Schnittachse des Gewindes vor der maschinellen Wiederbearbeitung in einem Zustand misst, in dem das Werkstück an das Spannfutter der Werkzeugmaschine angefügt ist, eine Berechnungseinrichtung für die Anzahl von Einschnitten, die eine Anzahl von Einschnitten bei einem Gewinde auf der Grundlage der Position in der Vorschubachsenrichtung und der Position in der Schnittachsenrichtung des Gewindes berechnet, die durch die Gewindepositionsmesseinrichtung gemessen sind, eine Phasenabweichungsbetragsberechnungseinrichtung, die einen Betrag an Abweichung in einer Phase eines Schraubgewindes berechnet, die durch das Wiederanfügen des Werkstücks verursacht wird, auf der Grundlage der Anzahl von Einschnitten, die durch die Berechnungseinrichtung für die Anzahl von Schnitten berechnet ist, und eine maschinelle Gewindewiederbearbeitungseinrichtung auf, die das Werkstück oder das Werkzeug unter Verwendung der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase positioniert, um das Gewinde maschinell wieder zu bearbeiten.
Das maschinelle Bearbeitungsprogramm kann ein Schnittverfahren einer Gewindeform ausweisen, und kann derart strukturiert sein, um das Gewinde maschinell wieder zu bearbeiten durch Positionieren des Werkstücks oder des Werkzeugs auf der Grundlage des Schnittverfahrens, das durch das maschinelle Bearbeitungsprogramm ausgewiesen ist, der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase.
Die numerische Steuervorrichtung kann strukturiert sein, um weiterhin eine Registrierungseinrichtung, die eine Vielzahl von Gewindeschnittverfahren registriert, und eine Ausweisungseinrichtung zu umfassen, die ein Schnittverfahren unter den registrierten Gewindeschnittverfahren ausweist, wodurch das Werkstück oder das Werkzeug positioniert und das Gewinde maschinell wiederbearbeitet wird, auf der Grundlage des Schnittverfahrens, das durch die Ausweisungseinrichtung ausgewiesen ist, der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase.
Da die Erfindung mit den vorstehend beschriebenen Strukturen versehen ist, kann die Erfindung die numerische Steuervorrichtung mit der Funktion zum Ausführen der maschinellen Wiederbearbeitung des Gewindeschnittzyklus zur maschinellen Bearbeitung eines Schraubgewindes im Einklang mit der ursprünglich erwarteten Schraubgewindephase auf der Grundlage der maschinellen Wiederbearbeitung unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens vorsehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Aufgabe und die Merkmale, die vorstehend beschrieben sind, und die anderen Aufgabe und Merkmale der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden. Es zeigen:
1A und 1B Ansichten zur Beschreibung eines Gewindes, das an ein Spannfutter wieder angefügt wird, das an eine Spindel einer Werkzeugmaschine fixiert ist.
2 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Messen einer Gewindeausnutzungsposition zeigt;
3 eine Ansicht, die ein Einkantenschneiden zeigt;
4 eine Ansicht, die ein Zickzackschneiden zeigt;
5 eine Ansicht, die eine maschinelle Gewindeschneidwiederbearbeitung gemäß einem herkömmlichen radialen Einschnitt zeigt;
6 eine Ansicht, die ein Beispiel eines zyklischen Gewindeschneidzyklus zeigt;
7 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Messen einer Gewindeausnutzungsposition zeigt, die unter Verwendung eines Einkantenschneidens maschinell bearbeitet wird;
8 ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung eines Prozesses zum Messen einer Gewindeausnutzungsposition;
9 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Spezifizieren einer Anzahl von Einschnitten zeigt;
10 ein Ablaufdiagramm zur Beschreibung eines Prozesses zum Bestimmen eines Betrags θ der Phasenabweichung eines Schraubgewindes; und
11 eine Ansicht, die ein Beispiel des Einkantenschneidens mit einem festen Schnittbetrag zeigt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Eine numerische Steuervorrichtung mit einer Funktion zur maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindeschneidzyklus ist mit einer Speichervorrichtung (einem Speicher), einer CPU (einem arithmetischen Prozessor), einer Schnittstelle, die Daten zu/von einer Eingabe- und Ausgabevorrichtung einschließlich einer Tastatur und einer Anzeige sendet und empfängt, und einer Schnittstelle versehen, die Daten zu/von einer Steuerschaltung eines Motors für jede von Achsen sendet und empfängt, die jede von Achsen einer Werkzeugmaschine antreiben. Die Motorantriebsachsen, wie eine Spindel, an die ein Spannfutter 10 zum Greifen eines Werkstücks verbunden ist, und eine Antriebsachse, die ein Werkzeug bewegt, und jeder dieser Motoren ist mit einer Positionserfassungseinrichtung versehen, die eine Drehposition des Motors erfasst. Die Positionsinformationen, die durch die Positionserfassungseinrichtung erfasst sind, werden zu der numerischen Steuervorrichtung gesendet. Die Speichervorrichtung speichert Software, die den Gewindeschneidzyklus in der Speichervorrichtung ausführt. Es ist bekannt, dass die vorstehend beschriebene Struktur in der numerischen Steuervorrichtung vorgesehen ist, die die Werkzeugmaschine steuert, die die maschinelle Gewindeschneidbearbeitung ausführt.
Die numerische Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Speichervorrichtung Software speichert, um eine Funktion zur maschinellen Wiederbearbeitung eines Gewindeschneidzyklus zu implementieren, der nachstehend beschrieben wird (ein Prozess zum Messen einer Gewindeausnutzung und ein Prozess zum Bestimmen eines Betrags θ der Phasenabweichung in einem Schraubgewinde).
Nachstehend wird eine Beschreibung einer Gliederung einer „Gewindeschneidzyklusfunktion zum Ausführen eines Gewindeschneidens” dargelegt werden.
In der Gewindeschneidzyklusfunktion (nachstehend als Gewindeschneidzyklus bezeichnet) zum Ausführen des Gewindeschneidens werden lediglich eine fertiggestellte Form, wie eine Höhe des Schraubgewindes, und ein erster Schnittbetrag angewiesen, und wird eine maschinelle Bearbeitungsroute in der Mitte des Prozesses automatisch entschieden, wodurch eine maschinelle Gewindebearbeitung ausgeführt wird. Mit anderen Worten, in dem Gewindeschneidzyklus, wird die maschinelle Gewindeschneidbearbeitung wiederholt, während der Schnittbetrag Inkrement für Inkrement verändert wird, und wird die maschinelle Gewindebearbeitung, die die angewiesene Form aufweist, die durch das maschinelle Bearbeitungsprogramm vorgegeben ist, schlussendlich bei dem Werkstück angewendet. Der Schnittbetrag und die maschinelle Bearbeitungsroute in den maschinellen Gewindeschnittbearbeitungsschritten zu dem Zeitpunkt werden automatisch entschieden, und es wird das Gewinde mit der angewiesenen Form maschinell bearbeitet.
Ein Beispiel eines typischen Gewindeschneidzyklus ist in 6 gezeigt.
In 6 wird eine Richtung der Z-Achse auf eine Vorschubachsrichtung des Gewindes vor der maschinellen Wiederbearbeitung gesetzt, das an ein Spannfutter angefügt ist, und wird eine Richtung der X-Achse auf eine Schnittachsenrichtung gesetzt. Ein Werkstück 5 ist an das Spannfutter 10 angefügt, das an einer Spindel einer (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine fixiert ist, und wird mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit gedreht, in dem Fall einer maschinellen Gewindeschneidbearbeitung, die durch ein Schneidwerkzeug 15 erreicht wird. Bezugszeichen X und Z bezeichnen Koordinatenwerte eines Punkts D. Bezugszeichen i bezeichnet eine radiale Differenz in einem Gewindeabschnitt, und ein gerades Gewindeschneiden wird erreicht durch Setzen von i = 0. Bezugszeichen k bezeichnet eine Höhe des Schraubgewindes (eine Distanz in der Richtung einer X-Achse wird ausgewiesen), Bezugszeichen Δd bezeichnet einen Betrag eines ersten Einschnitts, und Bezugszeichen r bezeichnet einen Fertigstellungsbetrag des Gewindes. In einem ersten Schnitt (einem ersten Einschnitt) des Gewindeschneidzyklus bewegt sich das Schnittwerkzeug 15 durch eine Route einer Position S → einer Position B1 → einer Position D1' → einer Position D1 → einer Position E → der Position S.
Eine Startposition in der Vorschubachsrichtung wird auf Z_ST-n gesetzt, und eine Startposition in der Schnittachsenrichtung wird auf X_ST-n gesetzt, in dem Gewindeschneiden gemäß dem n-ten Einschnitt. Die Startpositionen Z_ST-n und X_ST-n können erlangt werden durch einen Programmanalyseabschnitt (CPU) der numerischen Steuervorrichtung.
Als nächstes wird eine Beschreibung der „Ausweisung eines Verfahrens zum Einschneiden in einer Gewindeform” dargereicht werden.
Wir vorstehend beschrieben, wird normalerweise das Einkantenschneiden (3) oder das Zickzackschneiden (4) für den Einschnitt in der Gewindeform verwendet. Des Weiteren, wird ein Schnittverhältnis der Gewindeform auf der Grundlage dessen unterschieden, ob ein Schnittbetrag festgelegt ist oder nicht, oder ob ein Einschnittbetrag festgelegt ist oder nicht.
In dem Einschnitt in der Gewindeform mit einem festen Schnittbetrag ist eine Querschnittsfläche zum Schneiden des Werkstücks 5 jedes Mal festgelegt. In dem Einschnittaspekt gilt: Je tiefer die Gewindeausnutzung, desto geringer ist der Einschnittbetrag, so dass die Last, die auf das Schnittwerkzeug 15 wirkt, nicht so sehr bis ins Letzte geändert wird. Demgegenüber, in dem Einschnitt in der Gewindeform mit einem festen Einschnittbetrag ist die Tiefe des Einschnitts, die bei der Gewindeausnutzung angewendet wird, jedes Mal festgelegt. In diesem Einschnittaspekt wird eine Anzahl von Einschnitten verringert und wird eine maschinelle Bearbeitungszeit kürzer; da jedoch ein Schnittbetrag erhöht wird, wenn die Gewindeausnutzung tiefer wird, wird die Last erhöht, die auf das Schnittwerkzeug 15 wirkt. In dem maschinellen Bearbeitungsprogramm wird ein Schnittverfahren ausgewiesen durch eine eindeutige „Nummer”, die jedem der Verfahren zum Einschneiden in der Gewindeform zugewiesen ist. Die numerische Steuervorrichtung erkennt die inhärente „Nummer”, die durch das maschinelle Bearbeitungsprogramm ausgewiesen ist, und bearbeitet das Werkstück 5 maschinell gemäß dem erkannten maschinellen Bearbeitungsverfahren.
Im Einzelnen sind die nachfolgenden „Nummern” zum Beispiel den jeweiligen Einschnittverfahren zugewiesen.
Nummer 1: Einkantenschneiden mit festem Schnittbetrag
Nummer 2: Zickzackschneiden mit einem festen Schnittbetrag
Nummer 3: Einkantenschneiden mit einem festen Einschnittbetrag
Nummer 4: Zickzackschneiden mit einem festen Einschnittbetrag
Damit das Gewinde unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens maschinell wiederbearbeitet wird, ist es erforderlich, zu spezifizieren, wie viele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wurde. Demgemäß, wenn die Position der Gewindeausnutzung gemessen wird, wird die Position der Einschnittachsrichtung ebenso gemessen und gespeichert, zusätzlich zu der Position in der Vorschubachsenrichtung des Gewindes.
7 zeigt eine Ansicht, die ein Verfahren zum Messen der Position der Gewindeausnutzung zeigt, die unter Verwendung des Einkantenschneidens maschinell bearbeitet wird.
In einem Zustand, in dem das Spannfutter, das an der Spindel der (nicht gezeigten) Werkzeugmaschine fixiert ist, bei einer Referenzposition angehalten wird, wird die Schnittkante 15a des Schnittwerkzeugs 15 bei einer Ausnutzung des Gewindes 12 angewendet, das an das Spannfutter 10 wieder angefügt ist. Des Weiteren speichert die numerische Steuervorrichtung, die die Werkzeugmaschine steuert, die Position in der Vorschubachsrichtung des Gewindes und die Position in der Einschnittachsrichtung in der Speichervorrichtung in der numerischen Steuervorrichtung zu einer Zeitgabe zur Eingabe eines Signals oder des Erteilens eines Befehls gemäß dem maschinellen Bearbeitungsprogramm. Die Positionsmessung wird zum Beispiel unter Verwendung eines Signals aus einer Positionserfassungseinrichtung ausgeführt, die in dem Motor für jede der Achsen vorgesehen ist.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Messen der Gewindeausnutzungsposition. Nachstehend wird eine Beschreibung gemäß jedem der Schritte dargereicht werden.
[Schritt SA01] Es wird bestimmt, ob der Modus ein Modus zum Messen der Gewindeausnutzung ist oder nicht. Falls er ein Modus zum Messen der Gewindeausnutzung ist (JA), dann geht der Prozess zu Schritt SA02 über. Falls er kein Modus zum Messen der Gewindeausnutzung ist (NEIN), dann wird der Prozess des Messens der Gewindeausnutzung demgegenüber beendet.
[Schritt SA02] Die Position Z_ME der Gewindeausnutzung in der Vorschubachsrichtung wird in der Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gespeichert.
[Schritt SA03] Die Position X_ME der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsenrichtung wird in der Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gespeichert, und diese Verarbeitung wird beendet.
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Spezifizieren der Anzahl von Einschnitten von der Position in der Vorschubachsrichtung und der Position in der Einschnittachsrichtung hinsichtlich 9 dargereicht werden.
9 zeigt eine maschinelle Bearbeitungsquote des Gewindeschneidens unter Verwendung des Einkantenschneidens, und eines Punktes, der durch die Messung der Gewindeausnutzung erlangt ist. Die Position der Gewindeausnutzung in der Vorschubachsrichtung, die durch den Messprozess in 8 erlangt ist, wird auf Z_ME gesetzt, und die Position der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsrichtung wird auf X_ME gesetzt. Des Weiteren, in dem Gewindeschneiden in dem p-ten Einschnitt, wird die Startposition in der Vorschubachsrichtung auf Z_ST-p gesetzt, und wird die Startposition in der Einschnittachsrichtung auf Z_ST-p gesetzt. Diese Gewindeschneidstartpositionen können erlangt werden durch einen Programmanalyseabschnitt (CPU (arithmetischer Prozessor)) der numerischen Steuervorrichtung.
In dem Fall des Neustartens der maschinellen Gewindeschneidbearbeitung liegt die Position der Gewindeausnutzung, die in der Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gespeichert ist, nicht notwendigerweise auf der maschinellen Bearbeitungsroute des Gewindeschneidens aufgrund eines Fehlers, der zum Zeitpunkt der Messung erzeugt ist. Deshalb ist es erforderlich, eine maschinelle Bearbeitungsroute einer maschinellen Zyklusbearbeitung zu suchen, die der gemessenen Position am nächsten liegt. In dem Programmanalyseabschnitt (CPU) der numerischen Steuervorrichtung wird eine Distanz |X_ME – X_ST-n| zwischen der maschinellen Bearbeitungsroute des Gewindeschneidens und dem gemessenen Punkt in der Sequenz von dem ersten Einschnitt an berechnet (n = 1, 2, ...). In dem Fall, in dem |X_ME – X_ST-n| am kleinsten ist, lässt sich aussagen, dass der gemessene Punkt der nächstliegende zu der maschinellen Bearbeitungsroute des Gewindeschneidens in dem n-ten Einschnitt in der Anzahl von Einschnitten ist. Mit anderen Worten liegt der gemessene Punkt am nächsten in dem Fall, in dem n = p in 9 hergestellt wird, und kann die gemessene Gewindeausnutzung bestimmt werden, eine Gewindeausnutzung zu sein, die durch den p-ten Einschnitt maschinell bearbeitet wird. Die Distanz |X_ME – X_ST-n| kann berechnet werden aus n = 1 bis zu der maximalen Anzahl von Einschnitten n_max der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsrichtung, und kann „n”, das den Minimalwert unter den Werten (|X_ME – X_ST-n|), das durch durch die Berechnung erlangt ist, als die Anzahl von Einschnitten bestimmt werden. Die maximale Anzahl von Einschnitten n_max der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsrichtung kann durch Analysieren des maschinellen Bearbeitungsprogramms erlangt werden.
Des Weiteren kann ein Betrag θ der Phasenabweichung [Umdrehungen] des Schraubgewindes, der durch das Wiederanfügen des Gewindes verursacht wird, gemäß dem nachstehenden Ausdruck (2) berechnet weren.
In dem vorstehend beschriebenen Ausdruck stellt L (mm) einen Gang (Abstand) des Gewindes dar, und bezeichnet Bezugszeichen [x] ein Gauß'sches Symbol, das eine maximale Ganzzahl angibt, die nicht größer als x ist.
Die maschinelle Wiederbearbeitung des Gewindeschneidzyklus kann ausgeführt werden unter Verwendung des Einkantenschneidens oder des Zickzackschneidens von dem p-ten Zeitpunkt an, durch Widerspiegeln des Betrags an Phasenabweichung, die gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausdruck (2) erlangt ist, unter der Zeitgabe zum Starten der Bewegung der Vorschubachse.
10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmten des Betrags θ der Phasenabweichung [Umdrehungen] des Schraubgewindes. Eine Beschreibung wird gemäß jedem der Schritte dargereicht werden.
[Schritt SB01] Es wird bestimmt, ob die Funktion zur maschinellen Wiederbearbeitung des Gewindeschneidzyklus wirksam ist oder nicht. Falls die Funktion wirksam ist (JA), dann geht der Prozess zu Schritt SB03 über, falls über die Funktion nicht wirksam ist (NEIN), dann geht der Prozess zu Schritt SB02 über.
[Schritt SB02] Der Betrag θ an Phasenabweichung [Umdrehungen] des Schraubgewindes wird unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Ausdrucks (1) berechnet, und diese Verarbeitung wird beendet.
[Schritt SB03] Die Position X_ME der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsrichtung wird aus der Speichervorrichtung der Steuervorrichtung gelesen.
[Schritt SB04] Die maximale Anzahl von Einschnitten p_max der Gewindeausnutzung in der Einschnittachsrichtung wird aus der Speichervorrichtung der Steuervorrichtung gelesen.
[Schritt SB05] Die Anzahl von Einschnitten p wird auf einen Initialwert 1 gesetzt.
[Schritt SB06] Eine Startposition X_ST-p in der Einschnittachsrichtung bei dem p-ten Einschnitt des Gewindeschneidens in der Einschnittshäufigkeit wird berechnet.
[Schritt SB07] |X_ME – X_ST-p| wird berechnet und in der Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gespeichert.
[Schritt SB08] Die Anzahl von Einschnitten wird aktualisiert durch Addieren von 1 zu der Anzahl von Einschnitten p.
[Schritt S609] Es wird bestimmt, ob die aktualisierte Anzahl von Einschnitten p jenseits der maximalen Anzahl von Einschnitten p_max liegt oder nicht. Falls die aktualisierte Anzahl von Einschnitten p nicht jenseits von p_max liegt (NEIN), dann geht der Prozess zu Schritt SB06 über. Falls die aktualisierte Anzahl von Einschnitten p jenseits von p_max liegt (JA), dann geht demgegenüber der Prozess zu Schritt SB10 über.
[Schritt SB10] Ein Wert von „p”, der den Minimalwert unter |X_ME – X_ST-p| angibt, der in der Speichervorrichtung der Steuervorrichtung gespeichert ist, wird bestimmt.
[Schritt SB11] Eine Startposition in der Vorschubachsrichtung des Gewindeschneidens entsprechend dem Wert von p, der durch den vorgehenden Schritt SB10 bestimmt ist (d. h. eine Startposition Z_ST-p in der Vorschubachsrichtung des Gewindeschneidens in dem „p-ten” Einschnitt) wird berechnet.
[Schritt SB12] Der Betrag θ an Phasenabweichung [Umdrehungen] des Schraubgewindes wird berechnet unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Ausdrucks (2), auf der Grundlage von Z_ST-p, das berechnet wird durch den vorangehenden Schritt SB1, der Position Z_ME der Gewindeausnutzung in der Vorschubachsrichtung, die in der Speichervorrichtung der numerischen Steuervorrichtung gemäß dem Prozess des Schrittes SA02 in 8, und des Gangs L (mm) des Gewindes, und wird diese Verarbeitung beendet.
Als nächstes wird eine Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zum Berechnen der Startposition X_ST-n in der Einschnittachsrichtung und der Startposition Z_ST-n in der Vorschubachsrichtung bei dem n-ten Einschnitt der maschinellen Gewindeschneidbearbeitung dargereicht werden.
Die Startposition in der Einschnittachsrichtung und die Startposition in der Vorschubachsrichtung, bei dem n-ten Einschnitt der maschinellen Gewindeschneidbearbeitung können erlangt werden aus einem Winkel a der Schnittkante, einer Höhe k des Schraubgewindes, einer Fertigstellungszugabe D und dem ersten Einschnittbetrag Δd, der aus dem Programmanalyseabschnitt der numerischen Steuervorrichtung erlangt ist.
Nachstehend wird eine Beschreibung eines Beispiels eines Verfahrens zum Bestimmen der Startposition X_ST-n in der Einschnittachsenrichtung und der Startposition Z_ST-n in der Vorschubachsenrichtung bei dem n-ten Einschnitt der maschinellen Gewindeschneidbearbeitung in dem Fall des Einkantenschneidens mit dem festen Einschnittbetrag unter Bezugnahme auf 11 dargereicht werden.
Die Startposition X_ST-n in der Einstellachsrichtung des n-ten Gewindeschneidens kann berechnet werden aus den Befehlswerten (dem Winkel a der Schnittkante, der Höhe k des Schraubgewindes, der Fertigstellungstoleranz D und dem ersten Einschnittbetrag Δd), die aus dem Programmanalyseabschnitt gemäß dem nachfolgenden Ausdruck (3) erlangt werden, wie in 11 gezeigt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Startposition Z_ST-n in der Vorschubachsrichtung des Gewindeschneidens gemäß dem nachstehenden Ausdruck 4 berechnet. Z_ST-n = √nΔdtan a / 2 (4)
In dem Fall von „Nummer 1: Einkantenschneider mit einem festgelegten Schnittbetrag”, der vorstehend beschrieben ist, wird der vorstehend beschriebene Ausdruck (3) bei der Berechnung einer Distanz |X_ME – X_ST-n| zwischen der maschinellen Bearbeitungsroute des Gewindeschneidens und dem gemessenen Punkt verwendet. Demgemäß wird ein Wert von „n” bestimmt, der den Wert von |X_ME – X_ST-n| minimiert. Des Weiteren werden die Startposition X_ST-p in der Einschnittachsrichtung und die Startposition Z_ST-p in der Vorschubachsrichtung des p-ten Einschnitts des maschinellen Gewindeschneidbearbeitung bestimmt durch Berechnen der vorstehend beschriebenen Ausdrücke (3) und (4), während n = p gesetzt ist.
Die maschinelle Wiederbearbeitung des Gewindes unter Verwendung des Zickzackschneidens wurde herkömmlicherweise durch den radialen Einschnitt erreicht. Ähnlich der maschinellen Bearbeitung mit dem Einkantenschneiden, kann in dem Zickzackschneiden der Betrag an Phasenabweichung des Schraubgewindes, der durch das Wiederanfügen des Gewindes verursacht wird, nicht berechnet werden, bis spezifiziert ist, wie viele Einschnitte gemacht wurden, bis die gemessene Gewindeausnutzung maschinell bearbeitet wird. Der Betrag an Phasenabweichung des Schraubgewindes, der durch das Wiederanfügen des Gewindes verursacht wird, kann auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Einkantenschneiden berechnet werden, ebenso durch Speichern der Startposition in der Einschnittsachsrichtung des Gewindeschneidens zu dem Zeitpunkt des Messens der Gewindeausnutzung, und durch Verwenden des Verfahrens, das vorstehend beschrieben ist. Somit ist es möglich, das Gewinde unter Verwendung des Zickzackschneidens maschinell wiederzubearbeiten.
Demgegegenüber, in dem Fall von „Nummer 2: Zickzackschneiden mit festem Schnittbetrag”, das vorstehend beschrieben ist, werden die Startposition X_ST-n in der Einschnittachsrichtung und die Startposition Z_ST-n in der Vorschubsachsrichtung bei dem n-ten Einschnitt des maschinellen Gewindeschneidbearbeitens unterschiedlich berechnet abhängig davon, ob der Wert von n (Anzahl von Einschnitten) gerade oder ungerade ist. In dem Fall, in dem n gerade ist, werden die Startposition X_ST-n in der Schnittachsrichtung und die Startposition Z_ST-n in der Vorschubachsrichtung bei dem n-ten Einschnitt des maschinellen Gewindeschneidbearbeitens (n = 2m (m = 1, 2, 3, ...) jeweils durch die nachstehenden Ausdrücke (5) und (6) ausgedrückt. X_ST-n=2m = Δd√n (5) Z_ST-n=2m = (k – D)tan a / 2 (6)
Demgegenüber, in dem Fall, in dem er ungerade ist, werden die Startposition X_ST-n in der Einschnittachsrichtung und die Startposition X_ST-n in der Vorschubachsrichtung bei dem n-ten Einschnitt des maschinellen Gewindeschneidbearbeitens (n = 2m – 1, 2, 3, ...) jeweils durch die nachstehenden Ausdrücke (7) und (8) ausgedrückt.
In der konventionellen maschinellen Wiederbearbeitung des Gewindeschneidzyklus kann der Prozess lediglich durch den radialen Einschnitt erreicht werden. Der radiale Einschnitt tendiert generell dazu, Rattermarken zu erzeugen, da eine Kontaktoberfläche zwischen der Schneidkante und dem zu schneidenden Element breiter wird. Des Weiteren weicht die Phase des maschinell wiederbearbeiteten Schraubgewindes von der Phase des ursprünglichen Schraubgewindes ab, das durch das Einkantenschneiden maschinell zu bearbeiten ist. Gemäß der Erfindung jedoch, die eine maschinelle Wiederbearbeitung mit dem Einkantenschneiden ermöglicht, ist es möglich, die maschinelle Wiederbearbeitung im Einklang mit der Phase des ursprünglich erwarteten Schraubgewindes zu erreichen. Des Weiteren können die Rattermarken durch das Einkantenschneiden unterdrückt werden. Das Einkantenschneiden ist im Allgemeinen geeignet für die maschinelle Bearbeitung eines Gewindes mit einer großen Steigung. Im Ergebnis ist die Erfindung geeignet für die maschinelle Wiederbearbeitung einer Schraube großer Größe und einer Schraube, in der die Phase ihres Schraubgewindes ausgewiesen ist. Des Weiteren kann der gleiche Effekt wie bei dem Einkantenschneiden in dem Zickzackschneiden erlangt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 64-9127 [0005]
JP 60-228020 [0005]

Claims

Numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine maschinelle Gewindeschneidbearbeitung ausführt, wobei die numerische Steuervorrichtung eine maschinelle Gewindewiederbearbeitungsfunktion zum maschinellen Wiederbearbeiten eines Gewindes aufweist durch Wiederanfügen eines Werkstücks an ein Spannfutter, nachdem das Werkstück einmal von dem Spannfutter gelöst wurde, in dem Prozess eines Gewindeschneidzyklus, in dem das Gewindeschneiden ausgeführt wird durch Wiederholen von Bewegungen zum Positionieren eines Werkzeugs in einer Schneidstartposition auf der Grundlage eines maschinellen Bearbeitungsprogramms, das eine Gewindeform ausweist, und zum Bewegen des Werkzeugs in eine Richtung der Arbeitsachse relativ zu dem Werkstück, das an das Spannfutter der Werkzeugmaschine in Synchronisation mit der Drehung einer Spindel angefügt ist, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine Gewindepositionsmesseinrichtung zum Messen einer Position in einer Vorschubachsrichtung und einer Position in einer Richtung einer Einschnittsachse des Gewindes vor der maschinellen Wiederbearbeitung in einem Zustand, in dem das Werkstück an das Spannfutter der Werkzeugmaschine angefügt wird; eine Berechnungseinrichtung für die Anzahl von Einschnitten zum Berechnen einer Anzahl von Einschnitten bei einem Gewinde auf der Grundlage der Position in der Vorschubachsrichtung und der Position in der Einschnittachsrichtung des Gewindes, die durch die Gewindepositionsmesseinrichtung gemessen sind; eine Phasenabweichungsbetragsberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Betrags an Abweichung in einer Phase des Schraubgewindes, die durch Wiederanfügung des Werkstücks verursacht wird, auf der Grundlage der Anzahl von Einschnitten, die durch die Berechnungseinrichtung für die Anzahl von Einschnitten berechnet ist; und eine maschinelle Gewindewiederbearbeitungseinrichtung zum Positionieren des Werkstücks oder des Werkzeugs unter Verwendung der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase, um das Gewinde maschinell wiederzubearbeiten.
Numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine maschinelle Gewindeschneidbearbeitung ausführt, gemäß Anspruch 1, wobei das maschinelle Bearbeitungsprogramm ein Verfahren zum Einschneiden in einer Gewindeform ausweisen kann, und das Gewinde maschinell wiederbearbeitet durch Positionieren des Werkstücks oder des Werkzeugs auf der Grundlage des Verfahrens zum Einschneiden, das durch das maschinelle Bearbeitungsprogramm ausgewiesen ist, der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase.
Numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert, die eine maschinelle Gewindeschneidbearbeitung ausführt, gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Einrichtung zum Registrieren einer Vielzahl von Gewindeeinschnittverfahren; und eine Ausweisungseinrichtung zum Ausweisen eines Einschneidverfahrens unter den registrierten Gewindeeinschnittverfahren, wobei die numerische Steuervorrichtung das Werkstück oder das Werkzeug positioniert und das Gewinde maschinell wiederbearbeitet, auf der Grundlage des Einschnittverfahrens, das durch die Ausweisungseinrichtung ausgewiesen ist, der Anzahl von Einschnitten und des Betrags an Abweichung in der Phase.