DE102015001509A1

DE102015001509A1 - Numerische Steuerung

Info

Publication number: DE102015001509A1
Application number: DE102015001509.5A
Authority: DE
Inventors: Kouei YOSHIDA; Shuji Ogawa
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-02-12
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: JP5860072B2; CN104834269A; CN104834269B; US9869989B2; US20150227129A1; JP2015150628A; DE102015001509B4

Abstract

Eine numerische Steuerung ist dazu ausgebildet, ein Werkzeug synchron mit der Rotation eines Werkstücks zu bewegen und dadurch eine Werkzeugmaschine zu steuern, die dazu ausgebildet ist, ein Gewindeschneiden durchzuführen, und umfasst eine Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit zum Voreinstellen der Größe einer Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens. Die Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit ändert den Zerspanungsbetrag periodisch während des Gewindeschneidens basierend auf einer voreingestellten Änderung.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung zum Steuern einer Werkzeugmaschine und insbesondere eine numerische Steuerung, die eine Funktion zum Unterdrücken von Rattern während eines Gewindeschneidens aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
Wenn Rattern, das heißt, Schwingungen einer Werkzeugspitze oder dergleichen, während des Gewindeschneidens verursacht wird, treten normalerweise Probleme wie Verschlechterung einer bearbeiteten Oberfläche, Werkzeugbruch usw. auf. Es ist bekannt, dass diese Art von Rattern durch Ändern der Spindeldrehzahl während des Gewindeschneidens unterdrückt werden kann.
Im Allgemeinen unterliegt eine Änderung der Spindeldrehzahl während des Gewindeschneidens dem Problem eines Phasenfehlers in Bezug auf die Beziehung zwischen der Spindelposition und der Vorschubachsenposition. Um dieses Phasenfehlerproblem zu lösen, wird eine in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2004-209558 offenbarte bekannte Vorrichtung eingesetzt, um die Spindeldrehzahl ohne Phasenfehler während des Gewindeschneidens zu ändern. Diese Vorrichtung benötigt einen zur Positionssteuerung gehörenden Detektor oder Spindelmotor. Außerdem gibt es ein herkömmliches Werkzeug, das die Funktion der Ratterunterdrückung aufweist (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-096403 ).
Die im allgemeinen Stand der Technik beschriebenen Techniken des Stands der Technik können das Rattern während des Gewindeschneidens überwinden. Die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2004-209558 offenbarte Technik hängt jedoch von dem Detektor oder Spindelmotor ab, und die Technik der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2001-096403 hängt von einem Werkzeug ab.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der Probleme im oben beschriebenen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine numerische Steuerung zum Steuern einer Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Rattern zu unterdrücken, ohne von einem Detektor, Spindelmotor oder Werkzeug abhängig zu sein, und die eine Funktion zum Unterdrücken von Rattern während des Gewindeschneidens aufweist.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird das Rattern unterdrückt, indem der Zerspanungsbetrag geändert wird, wenn das Rattern während der Ausführung des Gewindeschneidens verursacht wird, oder indem das Gewindeschneiden durchgeführt wird, während der Zerspanungsbetrag periodisch von Beginn an geändert wird.
Eine numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, ein Werkstück um eine Rotationsachse zu rotieren und ein Werkzeug synchron mit der Rotation entlang der Rotationsachse zu bewegen, wodurch eine Werkzeugmaschine zum Durchführen von Gewindeschneiden in dem Werkstück gesteuert wird, und umfasst eine Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit zum Voreinstellen der Größe einer Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens. Das Gewindeschneiden wird mit dem auf der eingestellten Änderung basierenden geänderten Zerspanungsbetrag fortgesetzt, wenn die Änderung des Zerspanungsbetrags durch die Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit während des Gewindeschneidens angeordnet wird, das Werkzeug wird mit einem vorbestimmtem oder höheren Beschleunigungswert entlang der Rotationsachse von einer vorbestimmten Position zu einem Startpunkt in eine Position entlang der Rotationsachse in der Nähe einer Position entlang der Rotationsachse bewegt, in welcher der Zerspanungsbetrag geändert ist und die von einem Startpunkt des Gewindeschneidens durch einen einem ganzzahligen Vielfachen einer Steigung entsprechenden Abstand abweicht, nachdem das Gewindeschneiden mit dem geänderten Zerspanungsbetrag durchgeführt ist, und das Gewindeschneiden wird mit dem unveränderten Zerspanungsbetrag beginnend am abweichenden Startpunkt durchgeführt.
Die numerische Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, ein Werkzeug synchron mit der Rotation eines Werkstücks zu bewegen und dadurch eine Werkzeugmaschine zum Durchführen eines Gewindeschneidens zu steuern, und umfasst eine Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit zum Voreinstellen der Größe und Periode einer Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens. Die Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit ändert den Zerspanungsbetrag während des Gewindeschneidens periodisch basierend auf einer voreingestellten Änderung.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann eine numerische Steuerung zum Steuern einer Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, die in der Lage ist, ein Rattern zu unterdrücken, ohne von einem Detektor, Spindelmotor oder Werkzeug abhängig zu sein, und die eine Funktion zum Unterdrücken von Rattern während des Gewindeschneidens aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obenstehenden und anderen Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, wobei:
1 ein Diagramm ist, das eine Gewindeschneidvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ein Diagramm ist, das die Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens zeigt;
3 ein Diagramm ist, das einen Bearbeitungspfad in einem Abschnitt der Änderung des Zerspanungsbetrags zeigt;
4 ein Diagramm ist, das die Bedingungseinstellung eines Ausführungsbeispiels zeigt;
5 eine Ausführungsform eines Zerspanungsbetragsänderungsvorgangs zum Gewindeschneiden zeigt;
6 eine Ausführungsform einer Bearbeitung in einem Abschnitt der Änderung des Zerspanungsbetrags zeigt;
7 ein Ablaufdiagramm ist, das die Änderung des Zerspanungsbetrags und den Ablauf zum nochmaligen Gewindeschneiden zeigt;
8 ein Diagramm ist, das einen Gewindeschneidvorgang zeigt, dem ein periodischer Arbeitsvorgang in einer X-Achsenrichtung überlagert wird;
9 ein Beispiel einer Ausführung des Gewindeschneidens zeigt, dem der periodische Arbeitsvorgang in der X-Achsenrichtung überlagert wird;
10 ein Beispiel einer Ausführung des Gewindeschneidens mit einer festen Schnitttiefe nach der Überlagerung des periodischen Arbeitsvorgangs zeigt; und
11 ein Beispiel eines Ablaufdiagramms des Gewindeschneidens ist, dem der periodische Arbeitsvorgang in X-Achsenrichtung überlagert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist ein Diagramm, das eine Gewindeschneidvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine CPU 11 ist ein Prozessor zum allgemeinen Steuern einer numerischen Steuerung 10. Die CPU 11 liest über einen Bus 20 in einem ROM 12 gespeicherte Systemprogramme und steuert die gesamte numerische Steuerung entsprechend den Systemprogrammen. Ein RAM 13 wird mit vorläufigen Berechnungsdaten, Anzeigedaten und verschiedenen durch einen Bediener über eine Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegebenen Daten gespeichert. Ein SRAM 14 ist als nichtflüchtiger Speicher aufgebaut, der seinen Speicherzustand selbst nach dem Abschalten der numerischen Steuerung 10 beibehalten kann. Der SRAM 14 kann mit einem durch eine Schnittstelle 15 gelesenen Bearbeitungsprogramm, einem über die Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegebenen Bearbeitungsprogramm usw. gespeichert werden. Die Bezugsziffer 16 bezeichnet eine PMC, 17 bezeichnet eine E/A-Einheit und 18 und 19 bezeichnen Schnittstellen.
Die Achsensteuerungsschaltungen 30 und 32 empfangen Bewegungsbefehle für einzelne Achsen von der CPU 11 und geben diese an die Servoverstärker 40 und 42 aus. Bei Empfang dieser Befehle treiben die Servoverstärker 40 und 42 die Servomotoren 50 beziehungsweise 52 für die Achsen an. Die Servomotoren 50 und 52 nehmen jeweils einzeln Positions-/Drehzahldetektoren derart auf, dass Positions-/Drehzahl-Rückmeldesignale von den Positions-/Drehzahldetektoren an die Achsensteuerungsschaltungen 30 und 32 zurück gesendet werden, um eine Positions-/Drehzahlregelung durchzuführen. Die Positions-/Drehzahlregelung wird nicht in 1 dargestellt.
Die Servomotoren 50 und 52 dienen dem Antrieb der X- und Z-Achsen einer Werkzeugmaschine. Eine Spindelsteuerungsschaltung 60 empfängt einen Spindelrotationsbefehl S von der CPU 11 und empfängt ferner ein Spindelpositionsrückmeldesignal von einem Spindelpositionssensor 63 zum Ermitteln der Spindelposition eines Spindelmotors (SM) 62. Dann gibt die Spindelsteuerungsschaltung 60 ein Spindeldrehzahlsignal an einen Spindelverstärker 61 aus. Nach Empfang des Spindeldrehzahlsignals treibt der Spindelverstärker den SM 62 an, um mit einer vorgegeben Drehzahl zu rotieren.
Die CPU 11 analysiert das Bearbeitungsprogramm und steuert in antreibender Weise die Servomotoren 50 und 52 für die X- und Z-Achsen über die Achsensteuerungsschaltungen 30 und 32. Der SM 62 wird durch die Spindelsteuerschaltung 60 drehzahlgesteuert, und zwar basierend auf dem durch das Bearbeitungsprogramm gegebenen Spindelrotationsbefehl S und dem Spindelpositionsrückmeldesignal von dem Spindelpositionssensor 63. Die Steuerung basiert auf der Spindelposition als Hauptbasis und den Vorschubachsen (X- und Z-Achsen) als Nebenbasis. Wenn das Gewindeschneiden mit der vorgegebenen Spindeldrehzahl durchgeführt wird, kann dies daher mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit erreicht werden, da die Spindeldrehzahl relativ zur Z-Achse konstant gehalten wird.
<Ausführungsform 1>
Das Folgende ist eine Beschreibung der in Anspruch 1 einbezogenen Ausführungsform 1.
2 ist ein Diagramm, das die Änderung des Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens zeigt. 3 ist ein Diagramm, das einen Bearbeitungspfad in einem Abschnitt der Änderung des Zerspanungsbetrags zeigt. Die Symbole T und W bezeichnen ein Werkzeug beziehungsweise ein Werkstück.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Werkzeug in Richtung der X-Achse bewegt, um, wie im Arbeitsvorgang 2 von 2, den Zerspanungsbetrag zu ändern, wenn ein Signal in der numerischen Steuerung 10 eingegeben wird, während das Gewindeschneiden bis zu einer gewissen Tiefe durchgeführt wird, wie im Arbeitsvorgang 1 von 2. Danach wird das Gewindeschneiden mit der geänderten Tiefe fortgesetzt, wie im Arbeitsvorgang 3 von 2. Im Allgemeinen wird die Schnittkraft reduziert, wenn der Zerspanungsbetrag reduziert wird. Ferner hängt das Auftreten von Rattern von der Größe der Schnittkraft ab. Daher wird durch Reduzieren des Zerspanungsbetrags das Rattern erwartungsgemäß reduziert.
Die für die Unterdrückung des Ratterns erforderliche Änderung des Zerspanungsbetrags ändert sich abhängig von der eingesetzten Maschine oder dem Werkzeug, dem Material und der Form des Werkstücks, sowie der Spindeldrehzahl. Daher wird die Änderung (Δd in 2) des Zerspanungsbetrags so ausgelegt, dass er beliebig durch einen Parameter oder Befehl eingestellt werden kann.
Die Änderung des Zerspanungsbetrags wird durch Eingeben eines Signals an die numerische Steuerung 10 durch eine Taste oder einen Detektor an einem Bedienfeld 71 angewiesen. Wenn die Anweisung für die Änderung des Zerspanungsbetrags so ausgelegt ist, dass sie in die numerische Steuerung 10 eingegeben wird, wenn der Bediener die Taste am Bedienfeld 71 drückt, kann der Bediener den Zerspanungsbetrag im Werkstück W durch das Werkzeug T zu einer beliebigen Zeit ändern. Wenn ein Detektor, wie ein Mikrophon (nicht gezeigt) für die Signaleingabe verwendet wird, kann darüber hinaus die durch Erkennen des Ratterns verursachte Änderung des Zerspanungsbetrags automatisiert werden.
Nachdem das Gewindeschneiden wie im Arbeitsvorgang 3 von 2 fortgesetzt wird, wird ein Arbeitsvorgang zum nochmaligen Gewindeschneiden in einem Abschnitt, in dem der Zerspanungsbetrag reduziert ist, in der numerischen Steuerung 10 erzeugt und ausgeführt. Das Werkstück kann durch Zerspanen eines ursprünglich zur Abarbeitung beabsichtigten Anteils in eine durch diese Reihe von Arbeitsvorgängen ursprünglich beabsichtigte Form bearbeitet werden. Da der Zerspanungsbetrag zu diesem Zeitpunkt kleiner ist als derjenige beim Auftreten von Rattern, kann das Auftreten von Rattern unterdrückt werden.
In 3 ist der Arbeitsvorgang 1 ein Ausweichvorgang, der Arbeitsvorgang 1 ist eine Bewegung zu einem zweiten Gewindeschneid-Startpunkt, der Arbeitsvorgang 3 ist ein Arbeitsvorgang, um das Werkzeug nahe an eine vorher bearbeitete Gewinderille zu bringen, während die Bewegung in Z-Achsenrichtung beschleunigt wird, und der Arbeitsvorgang 4 ist ein Arbeitsvorgang, um das Gewindeschneiden in einer Schnitttiefe für das vorherige Gewindeschneiden durchzuführen. Diese Reihe von Arbeitsvorgängen sollte unter Berücksichtigung der folgenden Anforderungen (a) bis (d) ausgelegt werden.

(a) Der Endpunkt des Ausweichvorgangs sollte sich an einer Position befinden, die nicht in das Werkstück eingreift.
(b) Der Abstand für die Beschleunigung in der Z-Achsenrichtung sollte ausreichend lang sein.
(c) Die Bearbeitung sollte entlang einer durch einen ersten Bearbeitungszyklus ausgebildeten Gewinderille ausgeführt werden (Bearbeitet ohne Phasenunterschied mit einem ersten Gewindeschneidzyklus).
(d) Es sollten keine unbearbeiteten Bereiche vorhanden sein.

Da der richtige Wert für einen Bewegungsbetrag X_retract für den Ausweichvorgang (a) von der Form des Werkstücks W abhängt, wird einem Benutzer ermöglicht, einen beliebigen Wert basierend auf einem Parameter oder Befehl einzustellen. Unter Berücksichtigung der Anforderungen (b) bis (d) wird außerdem eine Koordinate (Z_restart) eines Startpunkts in der Z-Richtung wie folgt in der numerischen Steuerung berechnet:
Z_restart bezeichnet diejenige Position von Positionen, die sich in einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung entsprechenden Abstand von Z_first-start befindet, die größer als Z'_restart ist und Z'_restart am nächsten ist. Z_restart entspricht „einer Position nahe einer Position entlang der Rotationsachse, in der der Zerspanungsbetrag geändert wird”, nach Anspruch 1. Z'_restart = Z_change-start + D_margin + D_accel.
Das Folgende ist eine Beschreibung dieser Variablen.

Z_first-start: Ein Startpunkt eines ersten Gewindeschneidzyklus (zuvor in der numerischen Steuerung gespeichert, wenn der erste Gewindeschneidzyklus durchgeführt wird).
Z_change-start: Eine Z-Achsenkoordinate einer Position, in der der Zerspanungsbetrag im ersten Gewindeschneidzyklus geändert wird (zuvor in der numerischen Steuerung gespeichert, wenn der Zerspanungsbetrag geändert wird).
D_margin: Der Unterschied zwischen einem Startpunkt für Arbeitsvorgang 4 und der Z-Achsenkoordinate der Position, in der der Zerspanungsbetrag geändert wird (beliebig durch den Benutzer basierend auf einem Parameter oder Befehl eingestellt).
D_accel: Ein erforderlicher Abstand für die Beschleunigung in Z-Achsenrichtung (beliebig durch den Benutzer basierend auf einem Parameter oder Befehl eingestellt), der „einer Position, in der eine gute Beschleunigung erreicht werden kann” nach Anspruch 1 entspricht.

Der Startpunkt für den Arbeitsvorgang 3 weicht von dem Startpunkt des ersten Gewindeschneidzyklus um einen Abstand ab, der einem ganzzahligen Vielfachen der Steigung entspricht, um einen Phasenfehler relativ zum ersten Gewindeschneidzyklus zu vermeiden. Ferner weicht der Startpunkt für den Arbeitsvorgang 4 von Z_change-start um D_margin ab, weil unbearbeitete Bereiche möglicherweise aufgrund von Detektion, Steuerung, mechanischen Fehlern usw. erzeugt werden können, wenn die Zerspanung gerade erst bei Z_change-start ohne eine Abweichung gestartet wird. Da angenommen werden kann, dass sich der für D_margin einzustellende Wert abhängig von der Maschine ändert, wird er beliebig durch den Benutzer eingestellt. Weiterhin kann auch angenommen werden, dass sich der für D_accel einzustellende Wert abhängig von der Maschine ändert, so dass er vom Benutzer beliebig eingestellt wird.
Da diese Arbeitsvorgänge zum Überwinden des Ratterns ohne Abhängigkeit von dem Detektor (Spindelpositionssensor 61), dem Spindelmotor (SM 62) oder dem Werkzeug T durchgeführt werden können, können sie bei einer großen Bandbreite von Maschinen angewendet werden. Da die Änderung des Zerspanungsbetrags und ein zweiter Gewindeschneidvorgang in der Vorrichtung erzeugt werden, kann außerdem der Bediener die Bearbeitung durchführen, indem nur einige Bewegungsbeträge basierend auf Parametern oder Befehlen eingestellt werden. Somit kann der Bediener die Bearbeitung leicht und mit nur geringer Belastung durchführen.
Beispiel der in Anspruch 1 einbezogenen Durchführung 1:
Angenommen sei ein Fall, in dem ein Rattern in einer durch Z = 15,0 (mm) angegebenen Position verursacht wird, wenn das Gewindeschneiden entlang des in 4 gezeigten Pfads ausgeführt werden soll. Die Steigung beim Gewindeschneiden und der Radius des Werkstücks W werden mit 1 mm beziehungsweise 5,0 mm angenommen. Es wird angenommen, dass, basierend auf dem Radius des Werkstücks W und der Schnitttiefe des ersten Zerspanungszyklus, der Zerspanungsbetrag des ersten Gewindeschneidzyklus durch „5,0 mm – 4,8 mm = 0,2 mm” erhalten wird. Auf einem Pfad, der ursprünglich abgefahren werden soll wird außerdem angenommen, dass die Z-Achsenkoordinate nach dem Anfasen im Gewindeschneidzyklus bei Z = 10,0 mm liegt. Des Weiteren ist an der hier angenommenen Maschine eine Taste derart angebracht, dass durch Drücken der Taste ein Signal zum Starten eines Vorgangs zum Ändern des Zerspanungsbetrags in die numerische Steuerung 10 eingegeben werden kann.
Es wird weiterhin angenommen, dass der Benutzer zuvor Δd = 0,05 mm, D_margin = 0,5 mm, D_accel = 1,0 mm und X_retract = 7,0 mm basierend auf Parametern oder dergleichen eingestellt hat. Das Folgende ist eine Beschreibung von in diesem Beispiel ausgeführten Arbeitsvorgängen.

(1) Wenn der Bediener, der ein Rattern gefühlt hat, die Taste drückt, wird ein Signal an die numerische Steuerung 10 derart ausgegeben, dass der Zerspanungsbetrag von 0,20 mm auf 0,15 mm geändert wird, wie in 5 gezeigt. Es wird nun angenommen, dass durch Reduzieren des Zerspanungsbetrags auf 0,15 mm die Schnittkraft geändert wird, um ein Rattern zu unterdrücken. Wenn der Zerspanungsbetrag geändert wird, wird die Koordinate Z_restart des Startpunkts des zweiten Gewindeschneidvorgangs in der Z-Achsenrichtung wie folgt berechnet. Diese Berechnung ist in Anspruch 1 einbezogen. Z'_restart = Z_change-start + D_margin + D_accel = 15 (mm) + 0,5 (mm) + 1,0 (mm) = 16,5 (mm). Z_restart ist diejenige Position (17 mm) von Positionen, die sich in ganzzahligen Vielfachen der Steigung (1 mm) entsprechenden Abständen von Z_first-start (20 mm) befinden, die größer als Z'_restart (16,5 mm) und am nächsten zu (17,0 mm) ist.
(2) Nachdem der Zerspanungsbetrag geändert wird, wird das Gewindeschneiden mit dem Zerspanungsbetrag von 0,15 mm fortgesetzt. Nachdem das Gewindeschneiden mit dem Zerspanungsbetrag von 0,15 mm ausgeführt wird, wird ein Anfasen ausgeführt.
(3) Ein Ausweichvorgang <1> in X-Achsenrichtung von 6 zur Position X_retract = 7,0 mm wird ausgeführt.
(4) Eine Bewegung zum Startpunkt des zweiten Gewindeschneidvorgangs wird ausgeführt (<2> von 6).
(5) Der Gewindeschneid-/Anfasvorgang (<3> und <4> von 6) wird, wie in (1) berechnet, beginnend bei Z_restart = 17 mm ausgeführt. Da der Zerspanungsbetrag zu diesem Zeitpunkt kleiner (0,05 mm) als der ursprüngliche Zerspanungsbetrag ist, kann erwartet werden, dass ein Rattern unterdrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil mit einer Dicke von 2 mm, die durch das ursprüngliche Gewindeschneiden abgenommen werden soll, abgetragen.
(6) Eine Bearbeitung ohne den Einfluss von Rattern kann durch nachfolgendes in gleicher Weise ausgeführtes Gewindeschneiden erreicht werden.

Wenn beim nachfolgenden Gewindeschneiden ein Rattern auftritt, wird eine Bearbeitung zum Vermeiden des Ratterns in gleicher Weise wie bei den Abläufen (1) bis (5) ausgeführt.
7 zeigt ein Beispiel eines Ablaufdiagramms der Abarbeitung der oben beschriebenen Arbeitsvorgänge. Die Änderung des Zerspanungsbetrags des Ablaufs (1) und die Berechnung des Startpunkts des zweiten Gewindeschneidvorgangs werden durch die Abschnitte 1 und 2 erreicht, die in die Ansprüche einbezogen sind.
Ferner werden die Erzeugung und Durchführung des zweiten Gewindeschneidvorgangs des Ablaufs (2) durch die Abschnitte 1 und 3 erreicht, die in die Ansprüche einbezogen sind.
Das Folgende ist eine sequenzielle Beschreibung der Schritte der Abarbeitung.

[Schritt sa01] Eine Z-Achsenkoordinate X_first-start und die Z-Achsenkoordinate Z_first-start des Startpunkts des Gewindeschneidens und eine vorgegebene Steigung werden in der Datenspeichereinheit gespeichert.
[Schritt sa02] Der Gewindeschneidvorgang wird gestartet.
[Schritt sa03] Es wird bestimmt, ob der Gewindeschneid-/Anfasvorgang abgeschlossen ist. Wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist (JA), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sa07. Wenn nicht (Nein), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sa04.
[Schritt sa04] Es wird bestimmt, ob ein Signal eingegeben ist oder nicht. Wenn das Signal eingegeben ist (Ja), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sa05. Wenn nicht (Nein), kehrt die Abarbeitung zu Schritt sa03 zurück.
[Schritt sa05] Der Startpunkt Z_restart eines zweiten Gewindeschneidzyklus wird basierend auf den folgenden Werten berechnet und in der Datenspeichereinheit gespeichert:
• dem in der Datenspeichereinheit vor dem Start des Gewindeschneidens gespeicherten Gewindeschneid-Startpunkt X_first-start und einem vorgegeben Steigungswert,
• den basierend auf Paramatereinstellung, Befehlen usw. vorab in der Datenspeichereinheit gespeicherten Werten von D_margin und D_accel, und
• der Z-Achsenkoordinate Z_change-start, die erhalten wird, wenn das Signal eingegeben wird.
[Schritt sa06] Der Zerspanungsbetrag des Gewindeschneidens wird geändert, woraufhin die Abarbeitung zu Schritt sa03 zurückkehrt.
[Schritt sa07] Es wird bestimmt, ob der Zerspanungsbetrag während des Gewindeschneidens geändert ist. Wenn der Zerspanungsbetrag geändert ist (JA), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sa08. Wenn nicht (NEIN), wird die Gewindeschneidbearbeitung beendet oder es wird der nächste Befehl (Ausweichvorgang) ausgeführt.
[Schritt sa08] Der Ausweichvorgang zur in der Datenspeichereinheit gespeicherten Position X_retract wird ausgeführt.
[Schritt sa09] Die Bewegung zum Startpunkt Z_restart des zweiten Gewindeschneidzyklus wird ausgeführt.
[Schritt sa10] Der zweite Gewindeschneidvorgang (einschließlich Anfasung) wird erzeugt und basierend auf den in der Datenspeichereinheit gespeicherten X_first-start, Z_first-start, Z_restart, D_margin und D_accel durchgeführt, woraufhin die Gewindeschneidbearbeitung beendet wird oder der nächste Befehl (Ausweichvorgang) ausgeführt wird.

<Ausführungsform 2>
Das Folgende ist eine Beschreibung der Ausführungsform 2, die in Anspruch 2 einbezogen ist.
Die Schnittkraft in X-Achsenrichtung bewirkt das Auftreten einer Rattererscheinung während des Gewindeschneidens. Daraufhin kann durch vorheriges Hinzufügen eines periodischen Arbeitsvorgangs in der X-Achsenrichtung zu dem ursprünglichen Zerspanungspfad eine Änderung dieser Kraft erwartet werden, um ein Rattern zu unterdrücken, wie in 8 gezeigt.
8 zeigt als Beispiel des zugefügten periodischen Arbeitsvorgangs einen sinusförmigen Arbeitsvorgang basierend auf der Schnitttiefe des ursprünglichen Gewindeschneidens als eine Untergrenze. Die Schnitttiefe (X) in X-Richtung für diesen sinusförmigen Arbeitsvorgang kann wie folgt angegeben werden: X = X₀ + A₁(1 – sin(2π × Z/A₂)), wobei X₀ die Schnitttiefe des ursprünglichen Gewindeschneidens ist, A₁ die Amplitude ist, A₂ die Periode ist und Z die Z-Achsenkoordinate des Werkzeugs T ist.
Da die Schnitttiefe des ursprünglichen Gewindeschneidens als die Untergrenze betrachtet wird, kann ein Zerspanen tiefer als das ursprüngliche Gewindeschneiden verhindert werden. Die obenstehende Gleichung zeigt an, dass der Zerspanungsbetrag abhängig von der Bewegung der Z-Achse geändert wird. Alternativ dazu kann jedoch der Zerspanungsbetrag abhängig von der abgelaufenen Zeit geändert werden, wie durch die folgende Gleichung angezeigt, oder abhängig von der Spindel, die das Werkstück hält.
In dem Falle, in dem der Zerspanungsbetrag abhängig von der abgelaufenen Zeit geändert wird, ergibt sich für X X = X₀ + A₁(1 – sin(2π × t/A₃)), wobei X₀ die Schnitttiefe des ursprünglichen Gewindeschneidens ist, A₁ die Amplitude ist, A₃ die Periode ist und t die abgelaufene Zeit ist.
In dem Fall, in dem die Schnitttiefe abhängig von der Rotation der Spindel geändert wird, ergibt sich für X X = X₀ + A₁(1 – sin(2π × S/A₄)), wobei X₀ die Schnitttiefe des ursprünglichen Gewindeschneidens ist, A₁ die Amplitude ist, A₄ die Periode ist und S der Rotationswinkel der Spindel ist.
Die Periode und Amplitude des periodischen Arbeitsvorgangs mit der Funktion der Unterdrückung des Ratterns ändern sich abhängig von der eingesetzten Maschine oder des eingesetzten Werkzeugs, des Materials und der Form des Werkstücks und der Spindeldrehzahl. Daher werden die Amplitude A₁ und die Perioden A₂ bis A₄ durch Parameter oder Befehle einstellbar gemacht. Die Größe und Periode der Änderung des Zerspanungsbetrags können vorab eingestellt werden, indem sie mittels der Anzeige-/MDI-Einheit 70 der numerischen Steuerung 10 eingegeben werden. Des Weiteren kann der Aktivierungs-/Deaktivierungsmodus des periodischen Arbeitsvorgangs beliebig durch Signale oder Befehle geändert werden.
Nachdem das Gewindeschneiden unterstützt durch den hinzugefügten periodischen Arbeitsvorgang durchgeführt wurde, wird das ursprüngliche Gewindeschneiden mit der festgelegten Schnitttiefe durchgeführt, so dass das Werkstück in die ursprünglich beabsichtigte Form bearbeitet werden kann. Da die Schnitttiefe des vorhergehenden Zyklus geändert wird, ändert sich der Zerspanungsbetrag bei diesem Gewindeschneiden periodisch. Die entstehende Änderung der Schnittkraft kann deshalb möglicherweise der Unterdrückung von Rattern dienen.
Beispiel der in Anspruch 2 einbezogenen Durchführung:
Es sei ein Fall angenommen, bei dem eine Schnitttiefe von 0,2 mm erhalten wird, indem beispielsweise X = 4,8 mm von X = 5,0 mm abgezogen wird. Normalerweise wird das distale Ende des Werkzeugs mit X = 4,8 mm in Z-Achsenrichtung zugeführt.
Das Folgende ist eine Beschreibung eines Arbeitsvorgangs, bei dem diese Funktion angewendet wird. Es wird angenommen, dass vorab eine Amplitude A₁ = 0,01 mm und eine Periode A₂ = 0,05 mm für den periodischen Arbeitsvorgang durch Parameter oder Befehle eingestellt werden.
In einem ersten Zyklus des Gewindeschneidens wird das Werkzeug periodisch in der X-Achsenrichtung betätigt, während es in der Z-Achsenrichtung zugeführt wird, wie in 9 gezeigt. In diesem Falle ändert sich im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Gewindeschneiden mit dem festen Zerspanungsbetrag durchgeführt wird, die Schnittkraft in der X-Achsenrichtung, so dass erwartet werden kann, dass das Rattern unterdrückt wird.
In einem zweiten Zyklus, wie in 10 gezeigt, wird das normale Gewindeschneiden mit einer festen X-Achsenkoordinate des distalen Werkzeugendes bei Z = 4,8 mm ausgeführt.
Da sich die Tiefe der Gewinderille nach dem Abtragen im ersten Gewindeschneidzyklus periodisch von X = 4,82 auf X = 4,80 mm ändert, ändert sich der Zerspanungsbetrag zum Zeitpunkt des zweiten Gewindeschneidzyklus periodisch von 0,00 auf 0,02 mm. Da sich somit der Zerspanungsbetrag ändert, ändert sich die Schnittkraft, so dass erwartet werden kann, dass das Rattern unterdrückt wird.
Um diese Arbeitsvorgänge zu realisieren, wird der Gewindeschneidvorgang abgeändert, wie im Ablaufdiagramm von 11 gezeigt. In der Datenspeichereinheit gespeicherte Informationen zur Aktivierung/Deaktivierung des periodischen Arbeitsvorgangs werden während des Gewindeschneidens überprüft. Wenn bestimmt wird, dass der Arbeitsvorgang aktiviert werden soll, wird die Bearbeitung mit dem hinzugefügten periodischen Arbeitsvorgang ausgeführt. Somit wird der Gewindeschneidvorgang verbessert. Des Weiteren kann der Benutzer den ersten Gewindeschneidzyklus mit aktiviertem periodischem Arbeitsvorgang und den zweiten Gewindeschneidzyklus mit deaktiviertem Arbeitsvorgang erreichen. Das Folgende ist eine sequenzielle Beschreibung der Schritte dieser Abarbeitung.

[Schritt sb01] Es wird bestimmt, ob das Gewindeschneiden abgeschlossen ist oder nicht. Wenn das Gewindeschneiden abgeschlossen ist (JA), wird diese Abarbeitung beendet. Wenn nicht (NEIN), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sb02.
[Schritt sb02] Es wird bestimmt, ob ein Signal eingegeben ist. Wenn das Signal eingegeben ist (JA), geht die Abarbeitung weiter zu Schritt sb03. Wenn nicht (NEIN), kehrt die Abarbeitung zu Schritt sb01 zurück.
[Schritt sb03] Der periodische Arbeitsvorgang in der X-Achsenrichtung wird basierend auf den in der Datenspeichereinheit gespeicherten Informationen zu den Perioden und der Amplitude erzeugt und zu dem Gewindeschneidvorgang hinzugefügt, woraufhin die Abarbeitung zu Schritt sb01 zurückkehrt.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-209558 [0003, 0004]
JP 2001-096403 [0003, 0004]

Claims

Numerische Steuerung, die dazu ausgebildet ist, ein Werkstück um eine Rotationsachse zu rotieren, ein Werkzeug synchron mit der Rotation um die Rotationsachse entlang der Rotationsachse zu bewegen, und eine Werkzeugmaschine zum Durchführen von Gewindeschneiden in dem Werkstück zu steuern, wobei die numerische Steuerung umfasst: eine Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit zum Voreinstellen der Größe einer Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens, wobei die numerische Steuerung dazu ausgebildet ist, das Gewindeschneiden mit dem auf der eingestellten Änderung basierenden geänderten Zerspanungsbetrag fortzusetzen, wenn die Änderung des Zerspanungsbetrags durch die Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit während des Gewindeschneidens angeordnet wird, das Werkzeug mit einem vorbestimmten oder höheren Beschleunigungswert entlang der Rotationsachse von einer vorbestimmten Position zu einem Startpunkt in eine Position entlang der Rotationsachse in der Nähe einer Position entlang der Rotationsachse zu bewegen, in welcher der Zerspanungsbetrag geändert ist und die von einem Startpunkt des Gewindeschneidens durch einen einem ganzzahligen Vielfachen einer Steigung entsprechenden Abstand abweicht, nachdem das Gewindeschneiden mit dem geänderten Zerspanungsbetrag durchgeführt ist, und das Gewindeschneiden mit dem unveränderten Zerspanungsbetrag beginnend am abweichenden Startpunkt durchzuführen.
Numerische Steuerung, die dazu ausgebildet ist, ein Werkzeug synchron mit der Rotation eines Werkstücks zu bewegen, und eine Werkzeugmaschine zu steuern, die dazu ausgebildet ist, ein Gewindeschneiden durchzuführen, wobei die numerische Steuerung umfasst: eine Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit zum Voreinstellen der Größe und Periode einer Änderung eines Zerspanungsbetrags während des Gewindeschneidens, wobei die Zerspanungsbetragsänderungs-Einstelleinheit dazu ausgebildet ist, den Zerspanungsbetrag basierend auf einer voreingestellten Änderung periodisch während des Gewindeschneidens zu ändern.