DE112021002821T5

DE112021002821T5 - Numerische Steuerung zum Steuern eines Gewindebohrens auf Basis eines Verarbeitungsprogramms

Info

Publication number: DE112021002821T5
Application number: DE112021002821.9T
Authority: DE
Inventors: Nobuhito OONISHI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2020-05-19
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2023-03-02
Also published as: JPWO2021235374A1; WO2021235374A1; CN115668078A; US20230176547A1

Abstract

Eine Befehlsanalyseeinheit (100) in einer numerischen Steuerung (1) analysiert einen Festzyklusbefehl in einem Bearbeitungsprogramm (200) und gibt das Analyseergebnis an eine Festzyklusberechnungseinheit (110) aus. Die Einheit (110) erzeugt auf Basis des Analyseergebnisses eine Befehlsdatenabfolge, die mehrere Befehlsdaten enthält. Die Einheit (110) weist eine Rest-Berechnungseinheit, die auf Basis einer gesamten Schneidetiefe und einer Schneidetiefe bei jedem Schnitt, wobei die jeweiligen Schneidetiefen durch den Festzyklusbefehl bestimmt werden und durch ein Gewindebohrwerkzeug auf ein Werkstück angewendet werden, eine Rest-Schneidetiefe berechnet, und eine Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit (112), die die Reihenfolge oder die Schneidetiefe der Befehlsdaten in der Befehlsdatenabfolge auf Basis der Rest-Schneidetiefe abändert, um ein gesamtes Vorschubbewegungsausmaß, um das sich das Gewindebohrwerkzeug gemäß der Befehlsdatenabfolge bewegt, zu verringern, auf.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuerung und genauer eine numerische Steuerung, um ein Gewindebohren, bei dem ein Innengewinde gemäß einem Festzyklus an einer Innenfläche eines in einem Werkstück gebildeten Kernlochs gebildet wird, auf Basis eines Bearbeitungsprogramms zu steuern.
Allgemeiner Stand der Technik
Das Gewindebohren ist als Bearbeitung zum Bilden eines Innengewindes an der Innenfläche eines Kernlochs, das in einem Werkstück gebildet wurde, herkömmlich bekannt. Beim Gewindebohren wird eine Bearbeitung vorgenommen, um in der Innenfläche des gebildeten Kernlochs eine Nut zu schneiden, weshalb dann, wenn die Drehung und die Schneidetiefenbereiche eines Gewindebohrwerkzeugs nicht passend gesteuert werden, das Problem auftritt, dass die Belastung auf das Gewindebohrwerkzeug übermäßig wird, so dass das Gewindebohrwerkzeug beschädigt wird.
Um diese Beschädigung des Gewindebohrwerkzeugs zu unterdrücken, offenbart zum Beispiel PTL 1 eine Gewindebohrsteuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine, wobei ein digitaler Spindelmotor, der durch eine digitale Steuerschaltung gesteuert wird, als Spindelmotor verwendet wird. Die Gewindebohrsteuervorrichtung weist ein Positionssteuermittel auf, das auf Basis eines Rückmeldesignals, das von einem Impulscodierer gemäß der Drehung des digitalen Spindelmotors ausgegeben wird, eine Rückmeldesteuerung der Position des digitalen Spindelmotors vornimmt und einen Geschwindigkeitsbefehl an die digitale Steuerschaltung ausgibt. Dann nimmt die Gewindebohrsteuervorrichtung eine Gewindebohrsteuerung gemäß einem Festzyklus vor, bei dem eine hin und her laufende Tätigkeit wiederholt vorgenommen wird. Bei der hin und her laufenden Tätigkeit wird ein Impuls durch eine Interpolationsschaltung linear interpoliert und der digitalen Steuerschaltung des digitalen Spindelmotors und einer Servoschaltung eines Servomotors zum Bewegen des Werkzeugs in einer Achsenrichtung gemäß einem Steigungsausmaß eines auszuarbeitenden Gewindes zugeteilt, wodurch der digitale Spindelmotor und der Servomotor miteinander synchron betrieben und vorwärts gedreht werden, damit das Gewindebohren um ein festes Ausmaß vorgenommen wird, wonach der digitale Spindelmotor und der Servomotor in die umgekehrte Richtung gedreht werden, damit der Gewindebohrer über eine geringere Strecke als das feste Ausmaß zurückgezogen wird.
Es ist angegeben, dass durch diese Gewindebohrsteuertechnik Späne aus der Gewindebohrung beseitigt werden und der auf das Gewindebohrwerkzeug ausgeübte Widerstand verringert wird, wodurch das Gewindebohren erleichtert wird und als Ergebnis Brüche des Gewindebohrwerkzeugs verringert werden können.
Literaturliste
Patentliteratur
PTL 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S62-224520
Kurzdarstellunq der Erfindung
Technisches Problem
Nicht nur beim Gewindebohren, sondern auch dann, wenn zum Beispiel durch ein Bohren, das gemäß einem Festzyklus vorgenommen wird, ein Loch in einem Werkstück gebildet wird, kommt es beim Unterteilen einer Schneidetätigkeit, die durch ein Bearbeitungswerkzeug vorgenommen wird, in mehrere Tätigkeiten, um die auf das Bearbeitungswerkzeug ausgeübte Belastung zu verringern, dazu, dass die Strecke, die durch das Bearbeitungswerkzeug beim Rückholbetrieb zurückgelegt wird, infolge der Kombination aus der Anzahl der Schnitte und der Schneidetiefe zunimmt, und kann als Ergebnis die gesamte Zeit für die Ausführung der Bearbeitung lang werden. Mit anderen Worten nimmt bei einer Zunahme der Schneidetiefe pro Tätigkeit die Rückkehrstrecke im Anschluss an die Bearbeitung naturgemäß zu, was zu einem Anstieg der Rückkehrzeit des Bearbeitungswerkzeugs führt. Vor allem dann, wenn es nötig ist, die Drehung und die Bewegung des Gewindebohrwerkzeugs auch während des Rückholbetriebs des Gewindebohrwerkzeugs zu synchronisieren, wie etwa während eines Gewindebohrens, wird dieses Problem der Zunahme der gesamten Bearbeitungszeit noch bedeutender.
Daher besteht ein Bedarf an einer numerischen Steuerung, die während einer Gewindebohrsteuerung, die gemäß einem Festzyklus vorgenommen wird, eine Zunahme der Bearbeitungszeit unterdrücken kann.
Lösung des Problems
Bei der vorliegenden Erfindung wird das oben beschriebene Problem gelöst, indem eine numerische Steuerung mit einer Funktion versehen wird, um während einer Gewindebohrsteuerung, die gemäß einem Festzyklus vorgenommen wird, das gesamte Vorschubbewegungsausmaß eines Gewindebohrwerkzeugs durch Anpassen der Ausführungsreihenfolge oder der Schneidetiefe der Schritte der Gewindebohrsteuerung zu verringern und als Ergebnis die gesamte Ausführungszeit des Festzyklus zu verringern.
Ein Aspekt der numerischen Steuerung nach der vorliegenden Erfindung steuert das Gewindebohren, bei dem ein Innengewinde gemäß einem Festzyklus an einer Innenfläche eines in einem Werkstück gebildeten Kernlochs gebildet wird, auf Basis eines Bearbeitungsprogramms, wobei die numerische Steuerung eine Festzyklusberechnungseinheit aufweist, die einen Festzyklusbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, analysiert und auf Basis des Analyseergebnisses eine Befehlsdatenabfolge, die mehrere Befehlsdaten enthält, erzeugt, wobei die Festzyklusberechnungseinheit eine Rest-Berechnungseinheit, die auf Basis einer gesamten Schneidetiefe, die durch ein Gewindebohrwerkzeug auf das Werkstück angewendet wird, und einer Schneidetiefe, die bei jedem Schnitt durch das Gewindebohrwerkzeug auf das Werkstück angewendet wird, wobei die jeweiligen Schneidetiefen durch den Festzyklusbefehl bestimmt werden, eine Rest-Schneidetiefe berechnet, und eine Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit, die die Reihenfolge oder die Schneidetiefe der Befehlsdaten, die in der Befehlsdatenabfolge enthalten sind, auf Basis der Rest-Schneidetiefe anpasst, um ein gesamtes Vorschubbewegungsausmaß, um das sich das Gewindebohrwerkzeug gemäß der Befehlsdatenabfolge bewegt, zu verringern, aufweist.
Die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit kann ferner eine Reihenfolgenabänderungseinheit aufweisen, die die Reihenfolge der Befehlsdaten, die in der Befehlsdatenabfolge enthalten sind, so abändert, dass Befehlsdaten, die einen Schneidevorschubbetrieb mit der Rest-Schneidetiefe bestimmen, zuerst ausgeführt werden.
Die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit kann ferner eine Rest-Umverteilungseinheit aufweisen, die die Rest-Schneidetiefe auf Befehlsdaten, die einen Schneidevorschubbetrieb mit der Schneidetiefe, die durch das Gewindebohrwerkzeug bei jedem Schnitt auf das Werkstück angewendet wird, bestimmen, wobei die Schneidetiefe durch den Festzyklusbefehl bestimmt wird, verteilt, wenn die Rest-Schneidetiefe einen vorgegebenen Schneideschwellenwert nicht übersteigt.
Die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit kann ferner eine Rest-Umverteilungseinheit aufweisen, die während der Ausführung der letzten Befehlsdaten der Befehlsdatenabfolge ein Lastmoment eines Spindelmotors, an dem das Gewindebohrwerkzeug angebracht ist, misst, und die Rest-Schneidetiefe in einem Bereich, in dem das Lastmoment einen vorgegebenen Drehmomentschwellenwert nicht übersteigt, zu der Schneidetiefe der letzten Befehlsdaten hinzufügt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung kann die Bewegungsstrecke eines Rückholbetriebs des Gewindebohrwerkzeugs verglichen mit dem herkömmlichen Betrieb verkürzt werden, ohne dass der Betreiber die Schneidetiefe bewusst abändern muss. Als Ergebnis kann die Ausführungszeit, die für die Gewindebohrsteuerung erforderlich ist, verkürzt werden. Überdies wird der Rest-Schritt umverteilt, wenn dies möglich ist, und kann daher die Anzahl der Schritte, die in dem Festzyklus durchgeführt werden, verglichen mit dem herkömmlichen Betrieb verringert werden, was eine weitere Verringerung der Ausführungszeit ermöglicht.
Figurenliste

1A: 1A ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte eines Festzyklus, der durch eine numerische Steuerung gesteuert wird, darstellt (wobei ein Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird).
1B: 1B ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte eines Festzyklus, der durch eine numerische Steuerung nach der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, darstellt (wobei der Rest-Schritt als erster Schritt ausgeführt wird).
2A: 2A ist eine Ansicht, die eine Schneidetätigkeit zeigt, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1A identisch ist, durchgeführt wird,
2B: 2B ist eine Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem die Schneidetiefe jedes Schritts der Gewindebohrsteuerung, die durch die numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, gegenüber 2A vergrößert wurde.
3A: 3A ist eine Ansicht, die eine Schneidetätigkeit zeigt, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1A identisch ist, durchgeführt wird, wenn der Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird.
3B: 3B ist eine Ansicht, die eine Schneidetätigkeit zeigt, die durchgeführt wird, wenn eine Schneidetiefe q' des Rest-Schritts auf eine normale Schneidetiefe q verteilt wird.
4A: 4A ist eine Ansicht, die eine Schneidetätigkeit zeigt, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1A identisch ist, durchgeführt wird, wenn der Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird.
4B: 4B ist eine Ansicht, die eine Schneidetätigkeit zeigt, die durchgeführt wird, wenn die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts zu der normalen Schneidetiefe q eines letzten Blocks hinzugefügt wird.
5: 5 ist eine Ansicht, die den Aufbau von Haupteinheiten einer numerischen Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6: 6 ist eine schematische Ansicht, die Funktionen der numerischen Steuerung nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7: 7 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das Tätigkeiten zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Ausführungsreihenfolge der Schritte des Festzyklus angepasst wird.
8: 8 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das Tätigkeiten zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Schneidetiefen der Schritte des Festzyklus unter Verwendung eines Schneideschwellenwerts angepasst (gleichmäßig verteilt) werden.
9A: 9A ist ein schematisches Ablaufdiagramm (1), das Tätigkeiten zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Schneidetiefen der Schritte des Festzyklus unter Verwendung eines Drehmomentschwellenwerts eines Spindelmotors angepasst werden.
9B: 9B ist ein schematisches Ablaufdiagramm (2), das Tätigkeiten zeigt, die durchgeführt werden, wenn die Schneidetiefen der Schritte des Festzyklus unter Verwendung des Drehmomentschwellenwerts des Spindelmotors angepasst werden.

Beschreibung von Ausführungsformen
In Verbindung mit den Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
Eine numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung passt bei der Ausführung eines Festzyklusbefehls während der Gewindebohrsteuerung zum Bilden eines Innengewindes gemäß einem Festzyklus an der Innenfläche eines in einem Werkstück gebildeten Kernlochs die Ausführungsreihenfolge oder die Schneidetiefe der Schritte des Festzyklus an, um das Bewegungsausmaß eines Gewindebohrwerkzeugs zu minimieren, und verkürzt als Ergebnis die Ausführungszeit des Festzyklus.
Es ist zu beachten, dass der Betrieb zum „Bilden eines Innengewindes an der Innenfläche eines in einem Werkstück gebildeten Kernlochs“ einen Fall, bei dem vorab ein Kernloch mit einer vorherbestimmten Tiefe in dem Werkstück gebildet wird, wonach das Innengewinde unter Verwendung eines Gewindebohrwerkzeugs an der Innenfläche des Kernlochs gebildet wird, einen Fall, bei dem das Kernloch durch Bohren und das Gewinde durch Gewindebohren gleichzeitig in einem einzelnen Schnitt unter Verwendung eines Bohr-und-Gewindebohrwerkzeugs, woran ein Bohrer zum Bilden von Löchern und ein Gewindebohrer zum Schneiden von Gewinden einstückig ausgeführt sind, gebildet werden, und so weiter umfasst.
Nun wird unter Verwendung von 1A, 1B, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A und 4B ein Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte eines Festzyklus, der durch die numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, beschrieben werden.
Es ist zu beachten, dass 1A bis 4B Beispiele für einen Fall zeigen, bei dem zur Zeit der Steuerung des Gewindebohrens vorab ein Kernloch PH mit einer vorherbestimmten Tiefe in einem Werkstück W gebildet wurde, so dass an der Innenfläche des Kernlochs PH durch Schneiden der Innenfläche unter Verwendung eines Gewindebohrwerkzeugs T, das sich koaxial mit dem Kernloch PH dreht, ein Innengewinde mit einer Gewindetiefe z gebildet wird.
Ferner werden während des Gewindebohrens ein Drehmotor, um das Gewindebohrwerkzeug T zu drehen, und ein Vorschubmotor, um das Gewindebohrwerkzeug T vorzuschieben, synchron gesteuert. Bei einem Beispiel für das Gewindebohren wird das Gewindebohrwerkzeug T während Schneidevorschubbetrieben vorwärts gedreht, um das Innengewinde zu bilden, und während Werkzeugrückholbetrieben umgekehrt gedreht, um das Gewindebohrwerkzeug T an einen Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen.
Erste Ausführungsform
1A zeigt eine Schneidetätigkeit, die durch das Gewindebohrwerkzeug als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl vorgenommen wird, wenn die Schneidetiefe als q festgelegt ist (die Schneidetiefe eines Rest-Schritts als q' festgelegt ist) und der Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird. Bei dem Gewindebohrbearbeitungszyklus, der in 1A gezeigt ist, werden die folgenden Tätigkeiten vorgenommen.
Tätigkeit 1: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von einem Startpunkt Ps schnell quer an den Rückkehrpunkt Pr vorgeschoben.
Tätigkeit 2: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit um die Schneidetiefe q vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 3: Um die Beanspruchung auf das Gewindebohrwerkzeug vorübergehend aufzuheben, wird das Gewindebohrwerkzeug T mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 4: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit mit einer Schneidetiefe 2q, die erhalten wird, indem die Schneidetiefe q zu der vorherigen Schneidetiefe hinzugefügt wird, vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 5: Das Gewindebohrwerkzeug T wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 6: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit mit einer Schneidetiefe 2q + q' vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 7: Das Gewindebohrwerkzeug T wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 8: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr zu einem Startpunkt der nächsten Bearbeitungstätigkeit oder zu dem Ursprungspunkt des Werkzeugs bewegt.
1 B zeigt indessen ein repräsentatives Beispiel, das durch die numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wobei die Ausführungsreihenfolge so abgeändert wurde, dass der Rest-Schritt zuerst ausgeführt wird, ohne die Schneidetiefe von jener von 1 zu verändern. Bei dem Gewindebohrbearbeitungszyklus nach diesem repräsentativen Beispiel der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Tätigkeiten durchgeführt.
Tätigkeit 1: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Startpunkt Ps schnell quer an den Rückkehrpunkt Pr vorgeschoben.
Tätigkeit 2: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit um die Schneidetiefe q' vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 3: Um die Beanspruchung auf das Gewindebohrwerkzeug vorübergehend aufzuheben, wird das Gewindebohrwerkzeug T mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 4: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit mit einer Schneidetiefe q' + q, die erhalten wird, indem die Schneidetiefe q zu der vorherigen Schneidetiefe hinzugefügt wird, vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 5: Das Gewindebohrwerkzeug T wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 6: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr mit einer konstanten Schneidegeschwindigkeit mit einer Schneidetiefe q' + 2q vorgeschoben, während es vorwärts gedreht wird.
Tätigkeit 7: Das Gewindebohrwerkzeug T wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Schneidetätigkeit an den Rückkehrpunkt Pr zurückgeholt, während es umgekehrt gedreht wird.
Tätigkeit 8: Das Gewindebohrwerkzeug T wird von dem Rückkehrpunkt Pr zu einem Startpunkt der nächsten Bearbeitungstätigkeit oder zu dem Ursprungspunkt des Werkzeugs bewegt.
Wenn nun die gesamten Bewegungsausmaße des Gewindebohrwerkzeugs T verglichen werden, ergibt sich im Fall von 1A $(gesamtes Bewegungsausmaß) : 2 \times {q + 2 q + (2 q + q')} = 10 q + 2 q'$
Im Fall von 1B ergibt sich indessen $(gesamtes Bewegungsausmaß) = 2 \times {q' + (q' + q) + (q' + 2 q)} = 6 q + 6 q'$
Dabei ist das Bewegungsausmaß q' das Bewegungsausmaß des Rest-Schritts, weshalb q > q' ist. Entsprechend ist das gesamte Bewegungsausmaß, das in 1B gezeigt ist, kleiner als das gesamte Bewegungsausmaß, das in 1A gezeigt ist.
Genauer wird das Bewegungsausmaß q' des Rest-Schritts bei dem Gewindebohrbearbeitungszyklus mehrere Male ausgeführt, sofern der Rest-Schritt wenigstens nicht als letzter Schritt, der der Kernlochtiefe PH entspricht, ausgeführt wird, weshalb das gesamte Bewegungsausmaß verglichen mit einem Fall, in dem der Rest-Schritt zuletzt ausgeführt wird, verringert werden kann.
2A und 2B sind Ansichten, die ein Abwandlungsbeispiel darstellen, bei dem die Schneidetiefe jedes Schritts während der Gewindebohrsteuerung, die durch die numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird, erhöht wird.
2A zeigt eine Schneidetätigkeit, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1B identisch ist, durchgeführt wird. Und 2B zeigt eine Schneidetätigkeit, die in einem Fall durchgeführt wird, in dem die Schneidetiefe eines einzelnen Schnitts gegenüber 2A um a vergrößert wurde. Es ist zu beachten dass a ≤ q'/2 ist.
Nun werden die gesamten Bewegungsausmaße des Gewindebohrwerkzeugs T in den Fällen von 2A und 2B verglichen. Das gesamte Bewegungsausmaß des Falls, der in 2A gezeigt ist, beträgt so wie im Fall von 1B 6q + 6q', Doch das gesamte Bewegungsausmaß des Falls, der in 2B gezeigt ist, beträgt $\begin{array}{l} (gesamtes Bewegungsausmaß) = 2 \times {(q' - 2 a) + (q' - 2 a + q + a) + (q' - 2 a + q + a+q \\ + a)} = 6 q + 6 (q' - a) . \end{array}$
Hier ist die Erhöhung a der Schneidetiefe eines einzelnen Schnitts so festgelegt, dass sie kleiner als die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts ist. Daher nimmt das gesamte Bewegungsausmaß weiter ab, wenn die Ausführungsreihenfolge der Schritte des Festzyklus durch das oben beschriebene Verfahren so angepasst wird, dass der Rest-Schritt zuerst ausgeführt wird und jede Schneidetätigkeit um a, das kleiner als die Schneidetiefe des q' des Rest-Schritts ist, vergrößert wird. Als Ergebnis kann die Ausführungszeit für das Gewindebohren sogar noch weiter verkürzt werden.
Es ist zu beachten, dass während der Steuerung, die in Bezug auf Bearbeitungsschritte, die mehrere Werkzeugrückholbetriebe aufweisen, vorgenommen wird, das gesamte Bewegungsausmaß des Gewindebohrwerkzeugs verglichen mit einem Fall, in dem der Rest-Schritt zuletzt ausgeführt wird, verringert wird, sofern der Rest-Schritt wenigstens nicht zuletzt ausgeführt wird, und der Rest-Schritt daher nicht notwendigerweise zuerst durchgeführt werden muss. Doch indem sichergestellt wird, dass der Rest-Schritt in der Abfolge so früh wie möglich durchgeführt wird, kann das gesamte Bewegungsausmaß des Gewindebohrwerkzeugs weiter verkürzt werden, weshalb der Rest-Schritt vorzugsweise in einem so frühen Stadium durchgeführt wird, wie es die Umstände erlauben.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird unter Verwendung von 3A und 3B ein Verfahren zum Anpassen der Schneidetiefe der Schritte des Festzyklus, das durch die numerische Steuerung der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, beschrieben werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts auf Befehlsdaten, die einen Schneidevorschubbetrieb mit der Schneidetiefe, die durch das Gewindebohrwerkzeug T bei jedem Schnitt auf das Werkstück W angewendet wird, bestimmen, wobei diese Schneidetiefe durch den Gewindebohrzyklusbefehl bestimmt wird, verteilt, wenn die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts einen vorgegebenen Schneideschwellenwert q1 nicht übersteigt.
3A zeigt eine Schneidetätigkeit, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1A identisch ist, durchgeführt wird, wenn der Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird, und 3B zeigt eine Schneidetätigkeit, die durchgeführt wird, wenn die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts auf die Schneidetiefe q des normalen Schneidevorschubbetriebs verteilt wird.
Nun werden die gesamten Bewegungsausmaße des Gewindebohrwerkzeugs T in den Fällen von 3A und 3B verglichen werden. Das gesamte Bewegungsausmaß des Falls, der in 3A gezeigt ist, beträgt so wie im Fall von 1A 10q + 2q`. Im Fall von 3B beträgt das gesamte Bewegungsausmaß jedoch $(gesamtes Bewegungsausmaß) = 2 \times {q + q' / 2} + 2 \times (q + q' / 2)} = 6 q + 3 q'$
da die ursprüngliche Schneidetiefe q' des Rest-Schritts unter der Annahme, dass die Anzahl der Schnitte 2 beträgt, in Anteilen von q'/2 verteilt wird.
Somit ist es dann, wenn die Schneidetiefe q' den vorgegebenen Schwellenwert q1 nicht übersteigt, möglich, die Anzahl der Iterationen der Bearbeitung durch Verteilen der Schneidetiefe q' des Rest-Schritts gemäß der Anzahl der Iterationen des Schneidevorschubbetriebs zu verringern, was zu einer Verringerung des gesamten Bewegungsausmaßes führt, und kann als Ergebnis die Ausführungszeit verkürzt werden.
Es ist zu beachten, dass die Schneidetiefe des Rest-Schritts nicht notwendigerweise gleichmäßig auf die anderen Schritte verteilt werden muss, sondern die Schneidetiefe des Rest-Schritts statt dessen zur Gänze dem letzten Schritt hinzugefügt werden kann oder dem ersten Schritt in einem geringeren Ausmaß und dem letzten Schritt in einem größeren Ausmaß zugeteilt werden kann.
Dritte Ausführungsform
4A und 4B sind Ansichten, die ein Verfahren zum Anpassen der Schneidetiefe jedes Schritts eines Festzyklus, der sich von dem oben beschriebenen unterscheidet, darstellen.
Bei einer dritten Ausführungsform wird bei der Ausführung der letzten Befehlsdaten einer Befehlsdatenabfolge, die eine Abfolge von Schneidevorschubbetrieben bestimmen, das Lastmoment eines Spindelmotors, an dem das Gewindebohrwerkzeug T angebracht ist, gemessen, und wird die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts durch Hinzufügen zu der Schneidetiefe der letzten Befehlsdaten so verteilt, dass das Lastmoment innerhalb eines Bereichs bleibt, der einen vorgegebenen Drehmomentschwellenwert Tt nicht übersteigt.
4A zeigt eine Schneidetätigkeit, die als Reaktion auf einen Gewindebohrzyklusbefehl, der mit dem von 1A identisch ist, durchgeführt wird, wenn der Rest-Schritt als letzter Schritt ausgeführt wird, und 4B zeigt eine Schneidetätigkeit, die durchgeführt wird, wenn die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts der Schneidetiefe q des normalen Schneidevorschubbetriebs eines letzten Blocks hinzugefügt wird.
Hier wird im Hinblick auf die Schneidetätigkeit, die in 4B gezeigt ist, die Schneidetätigkeit beispielsweise dann, wenn das Lastmoment zu der Zeit einer zweiten Schneidetätigkeit, die als der letzte Schritt dient, den Drehmomentschwellenwert Tt nicht übersteigt, unabhängig von der Schneidetiefe fortgesetzt.
Somit überschreitet das Lastmoment den Drehmomentschwellenwert Tt nicht, bis der Grund des Lochs erreicht wird, sofern der Rest-Schritt ausreichend klein ist, und kann das Innengewinde daher durch die zweite Schneidetätigkeit bis zu dem Grund des Lochs gebildet werden.
Wenn jetzt die gesamten Bewegungsausmaße des Gewindebohrwerkzeugs T in den Fällen von 4A und 4B verglichen werden, beträgt das gesamte Bewegungsausmaß des Falls, der in 4A gezeigt ist, so wie im Fall von 1A 10q + 2q`. Im Fall von 4B beträgt das gesamte Bewegungsausmaß jedoch $(gesamtes Bewegungsausmaß) = 2 \times {q + (2 q + q')} = 6 q + 2 q',$
da die ursprüngliche Schneidetiefe q' des Rest-Schritts durch Hinzufügen zu der zweiten Schneidetätigkeit, die als der letzte Schritt dient, verteilt wird.
Daher kann das gesamte Bewegungsausmaß der Bearbeitungsschritte dann, wenn das Lastmoment während der Ausführung des letzten Schritts des Bearbeitungszyklus den vorherbestimmten Drehmomentschwellenwert Tt nicht übersteigt, durch hinzufügendes Verteilen der Schneidetiefe q' des Rest-Schritts auf den Schneidevorschubbetrieb des letzten Schritts verkürzt werden und als Ergebnis die Ausführungszeit verkürzt werden.
Nachstehend wird ein Aufbau einer numerischen Steuerung, die mit dem Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte des oben beschriebenen festen Gewindebohrzyklus oder dem Verfahren zum Anpassen der Schneidetiefe jedes Schritts davon ausgestattet ist, beschrieben werden.
5 ist ein Hardwarediagramm, das den Aufbau der Haupteinheiten einer numerischen Steuerung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Eine CPU 11, die in einer numerischen Steuerung 1 bereitgestellt ist, ist ein Prozessor zur Vornahme der gesamten Steuerung der numerischen Steuerung 1.
Die CPU 11 liest ein Systemprogramm, das in einem ROM 12 gespeichert ist, über einen Bus 20 und steuert die gesamte numerische Steuerung 1 gemäß dem Systemprogramm. Ein RAM 13 speichert Berechnungsdaten und Anzeigedaten, verschiedene Daten, die von einem Betreiber über eine Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegeben wurden, und so weiter.
Ein SRAM 14 ist durch einen nichtflüchtigen Speicher, der durch eine nicht in der Figur gezeigte Batterie gestützt wird, damit sein Speicherzustand auch nach dem Ausschalten einer Stromversorgung der numerischen Steuerung 1 beibehalten wird, gebildet. Der SRAM 14 speichert ein nachstehend beschriebenes Bearbeitungsprogramm, das über eine Schnittstelle 15 gelesen wird, ein Bearbeitungsprogramm, das über die Anzeige-/MDI-Einheit 70 eingegeben wurde, und so weiter.
Ferner sind verschiedene Systemprogramme zum Ausführen der Verarbeitung eines Editiermodus, der benötigt wird, um die Bearbeitungsprogramme zu erstellen und zu editieren, und der oben beschriebenen Verarbeitung zur Anpassung der Schritte des Festzyklus vorab in den ROM 12 geschrieben.
Die Schnittstelle 15 ist eine Schnittstelle, um die numerische Steuerung 1 mit einer externen Vorrichtung 12 wie etwa einem Adapter zu verbinden. Die Bearbeitungsprogramme, verschiedene Parameter und so weiter werden von Seiten der externen Vorrichtung 72 gelesen.
Ferner können Bearbeitungsprogramme, die in der numerischen Steuerung 1 editiert wurden, über die externe Vorrichtung 72 in einem externen Speichermittel gespeichert werden. Eine PLC (programmierbare Logiksteuerung) 16 steuert eine Hilfsvorrichtung (zum Beispiel einen Aktuator wie etwa eine Roboterhand zum Austausch eines Gewindebohrwerkzeugs) einer Werkzeugmaschine, indem sie Signale gemäß einem Ablaufprogramm, das in der numerischen Steuerung 1 installiert wurde, über eine E/A-Einheit 17 an die Hilfsvorrichtung ausgibt.
Darüber hinaus erhält die PLC 16 Signale von verschiedenen Schaltern und dergleichen an einem Bedienpanel, das an dem Hauptkörper der Werkzeugmaschine angeordnet ist, nimmt eine erforderliche Signalverarbeitung vor und gibt die verarbeiteten Signale an die CPU 11 weiter.
Die Anzeige-/MDI-Einheit 70 ist eine manuelle Dateneingabeeinheit, die eine Anzeige, eine Tastatur und so weiter aufweist, und eine Schnittstelle 16 erhält Befehle und Daten von der Tastatur der Anzeige-/MDI-Einheit 70 und gibt die erhaltenen Befehle und Daten an die CPU 11 weiter. Eine Schnittstelle 19 ist an ein Bedienpanel 71, das einen manuellen Impulsgenerator und so weiter aufweist, angeschlossen.
Achsensteuerschaltungen 30 bis 32 von jeweiligen Achsen erhalten von der CPU 11 Bewegungsbefehlsgrößen für die entsprechenden Achsen und geben Befehle für die entsprechenden Achsen an Servoverstärker 40 bis 42 aus. Bei Erhalt der Befehle treiben die Servoverstärker 40 bis 42 Servomotoren 50 bis 52 der entsprechenden Achsen an.
Die Servomotoren 50 bis 52 der jeweiligen Achsen weisen jeweils einen eingebauten Positions-/Geschwindigkeitsdetektor auf, und die Servomotoren 50 bis 52 nehmen eine Positions-/Geschwindigkeitsrückmeldesteuerung vor, indem sie jeweils Positions-/Geschwindigkeitsrückmeldesignale von den Position-/Geschwindigkeitsdetektoren an die Achsensteuerschaltungen 30 bis 32 rückmelden. Es ist zu beachten, dass die Positions-/Geschwindigkeitsrückmeldung in dem Blockdiagramm nicht gezeigt ist.
Eine Spindelsteuerschaltung 60 erhält einen Spindeldrehbefehl für die Werkzeugmaschine und gibt ein Spindelgeschwindigkeitssignal an einen Spindelverstärker 61 aus. Bei Erhalt des Spindelgeschwindigkeitssignals dreht der Spindelverstärker 61 einen Spindelmotor 62 der Werkzeugmaschine mit der Umdrehungsgeschwindigkeit, die in dem Befehl bestimmt wurde, um ein Gewindebohrwerkzeug anzutreiben.
Ein Positionscodierer 63 ist durch ein Zahnrad, einen Riemen oder dergleichen mit dem Spindelmotor 62 verbunden, und der Positionscodierer 63 gibt einen mit der Drehung einer Spindel synchronisierten Rückmeldeimpuls aus, wobei der Rückmeldeimpuls von der CPU 11 gelesen wird.
6 ist ein schematisches Funktionsblockdiagramm, das einen Fall zeigt, in dem das Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte des oben beschriebenen festen Gewindebohrzyklus oder das Verfahren zum Anpassen der Schneidetiefe jedes Schritts davon als Systemprogramm in der numerischen Steuerung 1, die in 5 gezeigt ist, installiert wurde.
Die numerische Steuerung 1 weist eine Befehlsanalyseeinheit 100, eine Festzyklusberechnungseinheit 110, eine Interpolationseinheit 120, eine Servosteuereinheit 130, eine Spindelbefehlsausführungseinheit 140 und eine Spindelsteuereinheit 150 auf.
Überdies weist die Festzyklusberechnungseinheit 110 ferner eine Rest-Berechnungseinheit 111 und eine Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit 112, die wenigstens eine aus einer Reihenfolgenabänderungseinheit 113 und einer Rest-Umverteilungseinheit 114 aufweist, auf.
Die Befehlsanalyseeinheit 100 liest und analysiert Blöcke, die der Reihe nach von einem gegliederten Programm 200, das in einem Speicher gespeichert ist, gelesen werden. Wenn ein analysierter Block ein Befehlsblock ist, der eine normale Bewegung bestimmt, erzeugt die Befehlsanalyseeinheit 100 auf Basis des Analyseergebnisses Befehlsdaten, die die Bewegung der jeweiligen Achsen bestimmen, und gibt die erzeugten Befehlsdaten an die Interpolationseinheit 120 aus (ein gestrichelter Pfeil in 6).
Und wenn der analysierte Block ein Befehlsblock ist, der eine Drehung des Spindelmotors 62 bestimmt, erzeugt die Befehlsanalyseeinheit 100 auf Basis des Analyseergebnisses Spindelbefehlsdaten, die dem Spindelmotor 62 einen Befehl erteilen, und gibt die erzeugten Spindelbefehlsdaten an die Spindelbefehlsausführungseinheit 140 aus (ein gestrichelter Pfeil in 6),
Nun weist die Befehlsanalyseeinheit 100 eine Funktion zur Vornahme einer derartigen Steuerung auf, dass die Befehle, die während des Gewindebohrens an die Servomotoren 50 bis 52 der jeweiligen Achsen und an den Spindelmotor 62 ausgegeben werden, synchronisiert werden, damit die Vorwärtsdrehung und die Rückwärtsdrehung während des Schneidevorschubbetriebs und des Werkzeugrückholbetriebs durch identische Dreh- und Bewegungsbetriebe durchgeführt werden.
Und wenn der analysierte Block ein Befehlsblock ist, der den Festzyklus bestimmt, gibt die Befehlsanalyseeinheit 100 das Analyseergebnis an die Festzyklusberechnungseinheit 110 aus.
Die Festzyklusberechnungseinheit 110 erzeugt auf Basis des von der Befehlsanalyseeinheit 100 erhaltenen Analyseergebnisses, das den Festzyklusbefehl bestimmt, der Reihe nach Befehlsdaten, die den Weg des Gewindebohrwerkzeugs T bestimmen, und erzeugt auf Basis der jeweiligen Befehlswerte, die durch den Festzyklusbefehl angegeben werden, eine Befehlsdatenabfolge, die zum Beispiel durch die in 1A bis 4B gezeigte Reihe von Schneidevorschubbetrieben, Werkzeugrückholbetrieben und so weiter gebildet wird.
Wenn zu dieser Zeit die Befehlsdatenabfolge erzeugt wird, berechnet die Festzyklusberechnungseinheit 110 unter Verwendung der Rest-Berechnungseinheit 111 die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts, wonach die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit 112 die Befehlsdatenabfolge durch Ausführen des Verfahrens zum Anpassen der Schritte des Festzyklus, das oben unter Verwendung von 1A bis 4B beschrieben wurde, auf Basis der berechneten Schneidetiefe q' des Rest-Schritts anpasst.
Die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit 112 weist wenigstens eine aus der Reihenfolgenabänderungseinheit 113, die das in 1A, 1B, 2A und 2B dargestellte Verfahren zum Anpassen der Ausführungsreihenfolge der Schritte ausführt, und der Rest-Umverteilungseinheit 114, die das in 3A, 3B, 4A und 4B dargestellte Verfahren zum Anpassen der Schneidetiefe jedes Schritts ausführt, auf und passt die Befehlsdatenabfolge durch Ausführen des Anpassungsverfahrens, das auf den durch die Befehlsanalyseeinheit 100 analysierten Festzyklusbefehl anwendbar ist, an.
Wenn mehrere Anpassungsverfahren ausgeführt werden können, wählt die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit 112 das Anpassungsverfahren, wodurch die Ausführungszeit des Festzyklus am stärksten verkürzt werden kann, aus den jeweiligen Anpassungsverfahren.
Die Interpolationseinheit 120 erzeugt auf Basis der Befehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit 100 ausgegeben wurden, oder der Befehlsdatenabfolge, die durch die Festzyklusberechnungseinheit 110 ausgegeben wurde, Interpolationsdaten, indem sie in Interpolationsintervallen Punkte auf dem Befehlsweg, der durch die Befehlsdaten(abfolge) bestimmt wird, interpoliert, nimmt an den Interpolationsdaten eine Beschleunigungs-/Verlangsamungsverarbeitung vor, um die Geschwindigkeiten der jeweiligen Antriebsachsen in jedem Interpolationsintervall anzupassen, und gibt die Interpolationsdaten, die der Beschleunigungs-/Verlangsamungsverarbeitung unterzogen wurden, an die Servosteuereinheit 130 aus.
Genauer werden während des Gewindebohrens die Bewegungsgeschwindigkeiten während der Vorwärtsdrehung, die dem Schneidevorschubbetrieb entspricht, und der Rückwärtsdrehung, die dem Werkzeugrückholbetrieb entspricht, so gesteuert, dass sie in einem identischen Verhältnis mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Gewindebohrwerkzeugs T synchronisiert sind.
Die Servosteuereinheit 130 steuert die Antriebseinheiten (die Servomotoren 50 bis 52) der jeweiligen Achsen der Maschine, die der Steuerung unterliegt, über die Servoverstärker 40 bis 42 auf Basis des Ausgangs der Interpolationseinheit 120.
Die Spindelbefehlsausführungseinheit 140 erzeugt auf Basis der Spindelbefehlsdaten, die durch die Befehlsanalyseeinheit 100 ausgegeben wurden, oder der Spindelbefehlsdaten, die durch die Festzyklusberechnungseinheit 110 ausgegeben wurden, Daten im Zusammenhang mit der Drehung (der Vorwärtsdrehung und der Rückwärtsdrehung) und dem Anhalten des Spindelmotors, die durch die Spindelbefehlsdaten(abfolge) bestimmt werden, und gibt die erzeugten Daten an die Spindelsteuereinheit 150 aus.
Die Spindelsteuereinheit 150 steuert den Spindelmotor 62 der Maschine, die der Steuerung unterliegt, über den Spindelverstärker 61 auf Basis des Ausgangs der Spindelbefehlsausführungseinheit 140.
7 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das einen Ablauf von Tätigkeiten der Festzyklusberechnungseinheit 110 zeigt, wenn die Ausführungsreihenfolge der Schritte des festen Gewindebohrzyklus durch die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 angepasst wird. Es ist zu beachten, dass 7 auch einen Fall zeigt, bei dem das Kernloch PH vorab in dem Werkstück W gebildet wurde.
Schritt SA01: Die Rest-Berechnungseinheit 111 berechnet den Quotienten (die Anzahl der Iterationen) m und den Rest q' der durch die Schneidetiefe q geteilten Gewindetiefe z von dem durch den Block des Festzyklus bestimmten Rückkehrpunkt Pr bis zu dem Gewindegrund und speichert die berechneten Werte vorübergehend in dem Speicher.
Schritt SA02: Ein Anfangswert für die Anzahl der Schnitte n, die der Schneidetiefe q entsprechen, wird auf 0 gesetzt.
Schritt SA03: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, zuallererst Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T von dem Startpunkt Ps schnell quer an eine Bearbeitungsposition (den Rückkehrpunkt Pr) vorzuschieben. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA04: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 bestimmt, ob die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts 0 beträgt (d.h., ob q' = 0 ist) Wenn q' 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SA07 über, und wenn q' nicht 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SA05 über.
Schritt SA05: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück W mit der Schneidetiefe q' geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA06: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA07: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück W mit der Schneidetiefe q geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA08: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA09: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 addiert 1 zu dem Wert von n.
Schritt SA10: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 bestimmt, ob der Wert m, der in dem Speicher gespeichert ist, gleich oder kleiner als n ist (d.h., ob m ≤ n ist). Wenn m gleich oder kleiner als n ist, wird die aktuelle Verarbeitung beendet, und wenn m nicht gleich oder kleiner als n ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SA11 über.
Schritt SA11: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 führt Schritt SA11 bis SA13 wiederholt aus, bis n den in dem Speicher gespeicherten Wert von m erreicht (d.h., bis n = m ist).
Schritt SA12: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 addiert ferner q zu der Schneidetiefe zur Zeit des vorhergehenden Schneidevorschubbetriebs und legt das Ergebnis als die neue Schneidetiefe fest.
Schritt SA13: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück W mit der neuen Schneidetiefe geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA14: Die Reihenfolgenabänderungseinheit 113 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Reihenfolgenabänderungseinheit 113 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SA15: Ein Wert, der durch Addieren von 1 zu n erlangt wird, wird als n festgelegt.
8 ist ein schematisches Ablaufdiagramm, das einen Ablauf von Tätigkeiten der Festzyklusberechnungseinheit 110 zeigt, wenn die Schneidetiefen der Schritte des festen Gewindebohrzyklus durch die Rest-Umverteilungseinheit 114 unter Verwendung des Schneidetiefenschwellenwerts q1 angepasst werden (gleichmäßig verteilt werden). Es ist zu beachten, dass 8 so wie 7 einen Fall zeigt, bei dem das Kernloch PH vorab in dem Werkstück W gebildet wurde.
Schritt SB01: Die Rest-Berechnungseinheit 111 berechnet den Quotienten (die Anzahl der Iterationen) m und den Rest q' der durch die Schneidetiefe q geteilten Gewindetiefe z von dem durch den Block des Festzyklus bestimmten Rückkehrpunkt Pr bis zu dem Gewindegrund und speichert die berechneten Werte vorübergehend in dem Speicher.
Schritt SB02: Der Anfangswert für die Anzahl der Schnitte n, die der Schneidetiefe q entsprechen, wird auf 0 gesetzt.
Schritt SB03: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob eines aus dem Quotienten m und der Schneidetiefe q' des Rest-Schritts, die in Schritt SB01 berechnet wurden, 0 beträgt (d.h., ob m = 0 oder q' = 0 ist). Wenn einer dieser Werte 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SB05 über, und wenn keiner davon 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SB04 über.
Schritt SB04: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob die Schneidetiefe q' des Rest-Schritts, die in Schritt SB01 berechnet wurde, kleiner als der vorherbestimmte Schneideschwellenwert q1 ist. Wenn die Schneidetiefe q' kleiner als der Schneideschwellenwert q1 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SB06 über, und wenn die Schneidetiefe q' gleich oder größer als der Schneideschwellenwert q1 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SB05 über.
Schritt SB05: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, eine auf dem in Schritt SB01 festgelegten Quotienten m oder Rest q' beruhende Befehlsdatenabfolge eines Festzyklus zu erzeugen und auszugeben, wonach die aktuelle Verarbeitung beendet wird. Genauer wird bei m = 0 ein Schneidevorschubbetrieb, um einen dem Rest q' entsprechenden Schnitt vorzunehmen, ausgeführt, und wird bei q' = 0 ein Schneidevorschubbetrieb wiederholt n Mal ausgeführt, während die Schneidetiefe q für die einzelnen Schnitte akkumuliert wird. Es ist zu beachten, dass dann, wenn in Schritt SB04 die Schneidetiefe q' gleich oder größer als q1 ist (d.h., wenn q' > q1 ist), in Schritt SB05 ein Betrieb ausgeführt wird, der dem des Ablaufs, der in 7 gezeigt ist, gleich ist.
Schritt SB06: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, zuallererst Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T von dem Startpunkt Ps schnell quer an eine Bearbeitungsposition (den Rückkehrpunkt Pr) vorzuschieben. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SB07: Die Rest-Umverteilungseinheit befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit der Schneidetiefe q + q'/m geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SB08: Die Rest-Umverteilungseinheit befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SB09: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 addiert 1 zu dem Wert von n.
Schritt SB10: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob der Wert m, der in dem Speicher gespeichert ist, gleich oder kleiner als n ist (d.h., ob m ≤ n ist). Wenn m gleich oder kleiner als n ist, wird die aktuelle Verarbeitung beendet, und wenn m nicht gleich oder kleiner als n ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SB11 über.
Schritt SB11: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 führt Schritt SB12 bis SA14 wiederholt aus, bis n den in dem Speicher gespeicherten Wert von m erreicht (d.h., bis n = m ist).
Schritt SB12: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 addiert ferner q + q'/m zu der Schneidetiefe zur Zeit des vorhergehenden Schneidevorschubbetriebs und legt das Ergebnis als die neue Schneidetiefe fest.
Schritt SB13: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit der neuen Schneidetiefe geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SB14: Die Rest-Umverteilungseinheit befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SB15: Ein Wert, der durch Addieren von 1 zu n erlangt wird, wird als n festgelegt.
9A und 9B sind schematische Ablaufdiagramme, die einen Ablauf von Tätigkeiten der Festzyklusberechnungseinheit 110 zeigen, wenn die Schneidetiefen der Schritte des festen Gewindebohrzyklus durch die Rest-Umverteilungseinheit 114 unter Verwendung des Drehmomentschwellenwert Tt des Lastmoments des Spindelmotors 62 angepasst werden. Es ist zu beachten, dass 9A und 9B so wie 7 einen Fall zeigen, bei dem das Kernloch PH vorab in dem Werkstück W gebildet wurde.
Zuerst werden in dem Ablaufdiagramm, das in 9A gezeigt ist, Tätigkeiten bis zu einem Punkt unmittelbar vor dem Verteilen des Rests durch die Rest-Umverteilungseinheit 114 (d.h., bis zu einer Anzahl von Iterationen m - 1 vor der Anzahl von Iterationen m) ausgeführt.
Schritt SC01: Die Rest-Berechnungseinheit 111 berechnet den Quotienten (die Anzahl der Iterationen) m und den Rest q' der durch die Schneidetiefe q geteilten Gewindetiefe z von dem durch den Block des Festzyklus bestimmten Rückkehrpunkt Pr bis zu dem Gewindegrund und speichert die berechneten Werte vorübergehend in dem Speicher.
Schritt SC02: Der Anfangswert für die Anzahl der Schnitte n, die der Schneidetiefe q entsprechen, wird auf 0 gesetzt.
Schritt SC03: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, zuallererst Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T von dem Startpunkt Ps schnell quer an eine Bearbeitungsposition (den Rückkehrpunkt Pr) vorzuschieben. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC04: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob der in dem Speicher gespeicherte Wert von m 0 beträgt (d.h., ob m = 0 ist). Wenn m 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC05 über, und wenn m nicht 0 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC07 über.
Schritt SC05: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit der Schneidetiefe q' geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC06: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird, wonach die aktuelle Verarbeitung beendet wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC07: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob der in dem Speicher gespeicherte Wert von m 1 beträgt (d.h., ob m = 1 ist). Wenn m 1 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC17 über, und wenn m nicht 1 beträgt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC08 über.
Schritt SC08: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit der Schneidetiefe q geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC09: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird, wonach die aktuelle Verarbeitung beendet wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC1 0: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 addiert 1 zu dem Wert von n.
Schritt SC11: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob n gleich oder größer als der in dem Speicher gespeicherte Wert m - 1 ist. Wenn n gleich oder größer als m -1 ist (d.h., wenn m - 1 ≤ n ist), geht die Verarbeitung zu Schritt SC17 über, und wenn n nicht gleich oder größer als m - 1 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SC12 über.
Schritt SC12: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 führt Schritt SC13 bis SC15 wiederholt aus, bis n den in dem Speicher gespeicherten Wert m - 1 erreicht (d.h., bis n = m - 1 ist).
Schritt SC13: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 addiert ferner q zu der Schneidetiefe zur Zeit des vorhergehenden Schneidevorschubbetriebs und legt das Ergebnis als die neue Schneidetiefe fest.
Schritt SC14: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit der neuen Schneidetiefe geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC15: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC16: Ein Wert, der durch Addieren von 1 zu n erlangt wird, wird als n festgelegt.
Anschließend werden in dem Ablauf, der in 9B gezeigt ist, Tätigkeiten bei der letzten Iteration n, bei der die Rest-Umverteilungseinheit 114 den Rest verteilt, ausgeführt.
Schritt SC17: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück mit einer Schneidetiefe von q + q' geschnitten wird, während das Gewindebohrwerkzeug T vorwärts gedreht wird, wonach die Verarbeitung zu Schritt SC18 übergeht. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 beginnt als Reaktion auf den Befehl von der Rest-Umverteilungseinheit 114 mit der Ausgabe von Befehlsdaten.
Schritt SC18: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 misst den Wert des Lastmoments des Spindelmotors, der ihr von dem Spindelverstärker 61 rückgemeldet wird.
Schritt SC19: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt, ob der in Schritt SC18 gemessene Lastmomentwert des Spindelmotors 62 den vorgegebenen Drehmomentschwellenwert Tt übersteigt. Wenn der Lastmomentwert den vorgegebenen Drehmomentschwellenwert Tt nicht übersteigt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC20 über, und wenn der Lastmoment den vorgegebenen Drehmomentschwellenwert Tt übersteigt, geht die Verarbeitung zu Schritt SC21 über.
Schritt SC20: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 bestimmt auf Basis der Befehlsdaten, die von der Festzyklusberechnungseinheit 110 ausgegeben werden, ob der Schneidevorschubbetrieb, der in Schritt SC17 ausgeführt wurde, abgeschlossen ist. Wenn der Schneidevorschubbetrieb abgeschlossen ist, geht die Verarbeitung zu Schritt SC24 über, und wenn der Betrieb nicht abgeschlossen ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt SC18 zurück, wo die Messung des Lastmoments des Spindelmotors 62 fortgesetzt wird.
Schritt SC21: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Interpolationseinheit 120, den Schneidevorschubbetrieb zu unterbrechen.
Schritt SC22: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC23: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um einen Schneidevorschubbetrieb vorzunehmen, bei dem das Werkstück bis zu dem Grund des Lochs geschnitten wird, wonach die Verarbeitung zu Schritt SC24 übergeht. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Schritt SC24: Die Rest-Umverteilungseinheit 114 befiehlt der Festzyklusberechnungseinheit 110, Befehlsdaten auszugeben, um das Gewindebohrwerkzeug T an den Rückkehrpunkt Pr zurückzuholen, während das Gewindebohrwerkzeug T umgekehrt gedreht wird. Die Festzyklusberechnungseinheit 110 gibt dem Befehl der Rest-Umverteilungseinheit 114 folgend Befehlsdaten aus.
Durch die numerische Steuerung mit diesem Aufbau kann die Bewegungsstrecke des Rückholbetriebs des Gewindebohrwerkzeugs verglichen mit dem herkömmlichen Betrieb verkürzt werden, ohne dass der Betreiber die Schneidetiefe bewusst abändern muss. Als Ergebnis kann die Ausführungszeit, die für die Gewindebohrsteuerung erforderlich ist, verkürzt werden. Und selbst wenn die Anzahl der Schneidetätigkeiten nach dem Erhöhen der Schneidetiefe unverändert bleibt, nimmt die gesamte Bewegungsstrecke ab und kann als Ergebnis die gesamte Ausführungszeit, die für das Gewindebohren erforderlich ist, verkürzt werden. Überdies wird der Rest-Schritt umverteilt, wenn dies möglich ist, und kann daher die Anzahl der Schritte, die in dem Festzyklus durchgeführt werden, verglichen mit einem herkömmlichen Betrieb verringert werden, was eine weitere Verringerung der Ausführungszeit ermöglicht.
Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch Hinzufügen von passenden Abänderungen daran in verschiedenen Formen umgesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: numerische Steuerung
11: CPU
12: ROM
13: RAM
14: SRAM
15: Schnittstelle
16: PLC
17: E/A-Einheit
18: Schnittstelle
19: Schnittstelle
20: Bus
30, 31, 32: Achsensteuerschaltung
40, 41, 42: Servoverstärker
50,51,52: Servomotor
60: Spindelsteuerschaltung
61: Spindelverstärker
62: Spindelmotor
63: Positionscodierer
70: Anzeige-/MDI-Einheit
71: Bedienpanel
72: externe Vorrichtung
100: Befehlsanalyseeinheit
110: Festzyklusberechnungseinheit
111: Rest-Berechnungseinheit
112: Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit
113: Reihenfolgenabänderungseinheit
114: Rest-Umverteilungseinheit
120: Interpolationseinheit
130: Servosteuereinheit
140: Spindelbefehlsausführungseinheit
150: Spindelsteuereinheit
200: Programm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP S62224520 [0005]

Claims

Numerische Steuerung, die ein Gewindebohren, bei dem ein Innengewinde gemäß einem Festzyklus an einer Innenfläche eines in einem Werkstück gebildeten Kernlochs gebildet wird, auf Basis eines Bearbeitungsprogramms steuert, wobei die numerische Steuerung eine Festzyklusberechnungseinheit aufweist, die einen Festzyklusbefehl, der in dem Bearbeitungsprogramm enthalten ist, analysiert und auf Basis des Analyseergebnisses eine Befehlsdatenabfolge, die mehrere Befehlsdaten enthält, erzeugt, wobei die Festzyklusberechnungseinheit eine Rest-Berechnungseinheit, die auf Basis einer gesamten Schneidetiefe, die durch ein Gewindebohrwerkzeug auf das Werkstück angewendet wird, und einer Schneidetiefe, die durch das Gewindebohrwerkzeug bei jedem Schnitt auf das Werkstück angewendet wird, wobei die jeweiligen Schneidetiefen durch den Festzyklusbefehl bestimmt werden, eine Rest-Schneidetiefe berechnet; und eine Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit, die die Reihenfolge oder die Schneidetiefe der Befehlsdaten, die in der Befehlsdatenabfolge enthalten sind, auf Basis der Rest-Schneidetiefe anpasst, um ein gesamtes Vorschubbewegungsausmaß, um das sich das Gewindebohrwerkzeug gemäß der Befehlsdatenabfolge bewegt, zu verringern, aufweist.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit ferner eine Reihenfolgenabänderungseinheit aufweist, die die Reihenfolge der Befehlsdaten, die in der Befehlsdatenabfolge enthalten sind, so abändert, dass Befehlsdaten, die einen Schneidevorschubbetrieb mit der Rest-Schneidetiefe bestimmen, zuerst ausgeführt werden.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit ferner eine Rest-Umverteilungseinheit aufweist, die die Rest-Schneidetiefe auf Befehlsdaten, die einen Schneidevorschubbetrieb mit der Schneidetiefe, die durch das Gewindebohrwerkzeug bei jedem Schnitt auf das Werkstück angewendet wird, bestimmen, wobei die Schneidetiefe durch den Festzyklusbefehl bestimmt wird, verteilt, wenn die Rest-Schneidetiefe einen vorgegebenen Schneideschwellenwert nicht übersteigt.
Numerische Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Befehlsdatenabfolgeanpassungseinheit ferner eine Rest-Umverteilungseinheit aufweist, die während der Ausführung der letzten Befehlsdaten der Befehlsdatenabfolge ein Lastmoment eines Spindelmotors, an dem das Gewindebohrwerkzeug angebracht ist, misst, und die Rest-Schneidetiefe in einem Bereich, in dem das Lastmoment einen vorgegebenen Drehmomentschwellenwert nicht übersteigt, zu der Schneidetiefe der letzten Befehlsdaten hinzufügt.