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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist ein mehrschneidiges Werkzeug bekannt, das eine Vielzahl von Schneiden umfasst und Werkstücke mit einer beliebigen Form bearbeiten kann, indem Schneidwerkzeuge für verschiedene Verwendungen an jeder der Schneiden montiert werden und der Ansatzwinkel geändert wird. Es ist eine Technik bekannt, in der die Restlebensdauer jeder Schneide basierend auf Lebensdaten jeder Schneide eines mehrschneidigen Werkzeugs und kumulativen Nutzungsdaten berechnet wird, wenn ein Bearbeitungsaufgabenbefehl ausgegeben wird. Und wenn wenigstens eine der Schneiden die Restlebensdauer überschreitet, wird die Lebensdauer des mehrschneidigen Werkzeugs als abgelaufen bestimmt. Siehe zum Beispiel das Patentdokument 1.
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Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
H7-314290 -
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Problemstellung der Erfindung
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Wenn eine Reihe von Bearbeitungen unter Verwendung von verschiedenen Schneiden eines Werkzeugs ohne ein Austauschen des Werkzeugs durchgeführt wird, kann es aufgrund der Eigenschaften eines mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich sein, von einer Schneide zu einer anderen Schneide des mehrschneidigen Werkzeugs angesichts der Form des Werkstücks und der Länge der Werkzeuglebensdauer zu wechseln. Durch das Wechseln der Schneide wird die Zykluszeit verlängert. Außerdem muss ein Programm für einen Schneidenwechsel hinzugefügt werden, was mühsam für einen Arbeiter ist.
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Es ist deshalb wünschenswert, den Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs automatisch durchzuführen.
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Problemlösung
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine numerische Steuervorrichtung vorzusehen, die eine Werkzeugmaschine für das Durchführen eines Drehens eines Werkstücks unter Verwendung eines mehrschneidigen Werkstücks für das Drehen steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine NC-Befehl-Decodiereinheit, die konfiguriert ist zum Decodieren eines Befehls eines Bearbeitungsprogramms; eine Speichereinheit, die konfiguriert ist zum Speichern von Werkzeuginformationen und Schneideninformationen des mehrschneidigen Werkzeugs; und eine Werkzeuginformationen-Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist zum Erzeugen von geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs basierend auf den in der Speichereinheit gespeicherten Werkzeuginformationen und Schneideninformationen, wobei die NC-Befehl-Decodiereinheit umfasst: eine Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist zum Berechnen eines Werkzeugpfads des mehrschneidigen Werkzeugs aus dem Befehl des Bearbeitungsprogramms; eine Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist zum Bestimmen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist; eine Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist zum, wenn die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit bestimmt, dass ein Schneidenwechsel erforderlich ist, Berechnen eines Schneidenwechselpfads einschließlich eines Rückzugspfads für einen Schneidenwechsel, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und eines Rückkehrpfads, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird; und eine Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit, die konfiguriert ist zum Kombinieren des Schneidenwechselpfads mit dem Werkzeugpfad.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Steuerverfahren für eine Werkzeugmaschine vor, das durch einen Computer zu implementieren ist, wobei die Werkzeugmaschine ein Drehen eines Werkstücks unter Verwendung eines mehrschneidigen Werkzeugs für ein Drehen durchführt, wobei das Steuerverfahren umfasst: einen NC-Befehl-Decodierschritt zum Decodieren eines Befehls eines Bearbeitungsprogramms; und einen Werkzeuginformationen-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs basierend auf in einer Speichereinheit gespeicherten Werkzeuginformationen und Schneideninformationen des mehrschneidigen Werkzeugs, wobei der NC-Befehl-Decodierschritt umfasst: einen Werkzeugpfad-Erzeugungsschritt zum Berechnen eines Werkzeugpfads des mehrschneidigen Werkzeugs aus dem Befehl des Bearbeitungsprogramms; einen Schneidenwechsel-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist; einen Schneidenwechselpfad-Erzeugungsschritt, wenn ein Schneidenwechsel als erforderlich bestimmt wird, zum Berechnen eines Schneidenwechselpfads einschließlich eines Rückzugspfads für den Schneidenwechsel, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs, und eines Rückkehrpfads, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird; und einen Werkzeugpfad-Neuerzeugungsschritt zum Kombinieren des Schneidenwechselpfads mit dem Werkzeugpfad.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß den Aspekten kann ein Schneidenwechsel eines mehrschneidigen Werkzeugs automatisch durchgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein funktionales Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für Werkzeuginformationsdaten zeigt.
- 3A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines mehrschneidigen Werkzeugs zeigt.
- 3B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines mehrschneidigen Werkzeugs zeigt.
- 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bearbeitungsprogramms zeigt.
- 5 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer endgültigen Form eines durch das Bearbeitungsprogramm geschnittenen Werkstücks zeigt.
- 6A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines durch eine Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit berechneten Werkzeugpfads zeigt.
- 6B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem der Werkzeugpfad von 6A nummeriert ist.
- 6C ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Bestimmen eines Schneidenwechsels basierend auf einem Eingabesignal und einer physikalischen Größe einer Antriebsachse zeigt.
- 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bearbeitungsprogramms für den Werkzeugpfad von 6A zeigt.
- 8A ist eine schematische Ansicht, die Beispiele eines Rückzugpfads, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und eines Rückkehrpfads zeigt.
- 8B ist eine schematische Ansicht, die Beispiele eines Rückzugpfads, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und eines Rückkehrpfads zeigt.
- 8C ist eine schematische Ansicht, die Beispiele eines Rückzugpfads, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und eines Rückkehrpfads zeigt.
- 8D ist eine schematische Ansicht, die Beispiele eines Rückzugpfads, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und eines Rückkehrpfads zeigt.
- 8E ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Falls, in dem sich eine Rückzugsgröße (Austrittsgröße) während eines Umwegs von derjenigen während einer Abkürzung unterscheidet.
- 9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Bearbeitungsprogramms, in dem Schneidenwechselpfade zuvor designiert werden, zeigt.
- 10A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Operation einer Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit zeigt.
- 10B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine Operation der Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit, wenn eine auf eine Rückkehroperation des mehrschneidigen Werkzeugs folgende Operation kein Schneiden enthält, zeigt.
- 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer NC-Befehl-Ausführverarbeitung der numerischen Steuervorrichtung zeigt.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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<Ausführungsform>
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform zuerst schematisch beschrieben. In dieser Ausführungsform decodiert eine numerische Steuervorrichtung einen Befehl eines Bearbeitungsprogramms und berechnet einen Werkzeugpfad eines mehrschneidigen Werkzeugs basierend auf dem decodierten Befehl des Bearbeitungsprogramms. Die numerische Steuervorrichtung bestimmt, basierend auf dem berechneten Werkzeugpfad, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, und berechnet einen Schneidenwechselpfad einschließlich eines Rückzugspfads für einen Schneidenwechsel, wenn der Schneidenwechsel erforderlich ist, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und einer Rückkehrpfads, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird. Die numerische Steuervorrichtung kombiniert den berechneten Schneidenwechselpfad mit dem Werkzeugpfad und veranlasst eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks auf dem gebundenen Werkzeugpfad.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann das Problem des „automatischen Durchführens eines Schneidenwechsels des mehrschneidigen Werkzeugs“ gelöst werden.
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Vorstehend wurde die vorliegende Ausführungsform kurz umrissen.
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Im Folgenden wird eine Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
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Eine numerische Steuervorrichtung 10 und eine Werkzeugmaschine 20 können direkt miteinander über eine Verbindungsschnittstelle (nicht gezeigt) verbunden sein. Die numerische Steuervorrichtung 10 und die Werkzeugmaschine 20 können miteinander über ein Netzwerk wie etwa ein LAN (Local Area Network) oder das Internet verbunden sein. In diesem Fall umfassen die numerische Steuervorrichtung 10 und die Werkzeugmaschine 20 eine Kommunikationseinheit (nicht gezeigt), die konfiguriert ist zum Durchführen einer wechselseitigen Kommunikation über eine derartige Verbindung.
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Die Werkzeugmaschine 20 ist zum Beispiel eine dem Fachmann bekannte Drehbank für ein Drehen und wird basierend auf einem Betriebsbefehl von der numerischen Steuervorrichtung 10 betrieben, was weiter unten beschrieben wird.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 ist eine dem Fachmann bekannte numerische Steuervorrichtung, erzeugt einen Betriebsbefehl basierend auf Steuerinformationen und sendet den erzeugten Betriebsbefehl an die Werkzeugmaschine 20. Die numerische Steuervorrichtung 10 steuert also den Betrieb der Werkzeugmaschine 20.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die numerische Steuervorrichtung 10 eine Steuereinheit 100 und einen Werkzeuginformationsspeicher 200. Weiterhin umfasst die Steuereinheit 100 eine NC-Befehl-Decodiereinheit 110, eine Interpolationsverarbeitungseinheit 120, eine Werkzeugversatzeinheit 130, eine Pulsverteilungseinheit 140 und eine Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150. Weiterhin umfasst die NC-Befehl-Decodiereinheit 110 eine Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111, eine Schneidenrichtung-Bestimmungseinheit 112, eine Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113, eine Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 und eine Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115.
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<Werkzeuginformationsspeicher 200>
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Der Werkzeuginformationsspeicher 200 ist eine Speichereinheit wie etwa ein Solid-State-Laufwerk (SSD) oder ein Festplattenlaufwerk (HDD). Der Werkzeuginformationsspeicher 200 speichert Werkzeuginformationsdaten 210.
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Die Werkzeuginformationsdaten 210 umfassen zum Beispiel Werkzeuginformationen und Schneideninformationen für ein mehrschneidiges Werkzeug, das für die Werkzeugmaschine 20 ausgewählt werden kann. Weiterhin umfassen die Werkzeuginformationsdaten 210 einen Bereich, der Informationen für jede Schneide speichern kann, indem er Schneidennummern in Entsprechung zu der Anzahl von Schneiden für jedes mehrschneidige Werkzeug registriert. Dann wird in den Werkzeuginformationsdaten 210 die gleiche Schneidentypnummer zu allen Schneiden mit den gleichen Schneidenattributen (zum Beispiel Bearbeitungsverwendung, Material und Werkzeugnasenradius-Kompensationsgröße) zugewiesen und für jede Schneide registriert.
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2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Werkzeuginformationsdaten (210) zeigt.
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Wie in 2 gezeigt, umfassen die Werkzeuginformationsdaten 210 einen Speicherbereich zum Speichern einer jedem zu registrierenden mehrschneidigen Werkzeug zugewiesenen Werkzeugnummer, einer jeder Schneide für jedes mehrschneidige Werkzeug zugewiesenen Schneidennummer, einer den Typ jeder Schneide angebenden Schneidentypnummer und einer Restlebensdauer (der Anzahl von Verwendungen).
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Die Werkzeuginformationsdaten 210 können eine Speicherzone für das Speichern einer Werkzeugversatzgröße für jedes mehrschneidige Werkzeug (zum Beispiel ein Drehwerkzeug) und eine Werkzeugnasenradius-Kompensationsgröße umfassen.
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Die Werkzeuginformationsdaten 210 können Werkzeugnummern wie zum Beispiel „0101“ und „0102“, die entsprechenden zu registrierenden mehrschneidigen Werkzeugen zugewiesen sind, speichern.
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Weiterhin speichern die Werkzeuginformationsdaten 210 Schneidennummern „1“ bis „3“, die dem mehrschneidigen Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0101“ zugewiesen sind. Dies gibt an, dass das mehrschneidige Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0101“ drei Schneiden aufweist. Weiterhin speichern die Werkzeuginformationsdaten 210 Schneidennummern „1“ bis „4“, die dem mehrschneidigen Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0102“ zugewiesen sind. Dies gibt an, dass das mehrschneidige Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0102“ vier Schneiden aufweist.
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3A und 3B sind Diagramme, die Beispiele für mehrschneidige Werkzeuge zeigen.
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3A zeigt ein mehrschneidiges Werkzeug mit einer Werkzeugnummer „0101“. Das mehrschneidige Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0101“ weist eine Schneide für ein Aufrauen an der Schneidennummer „1", eine Schneide für ein Finishing an der Schneidennummer „2“ und eine Schneide für ein Aufrauen an der Schneidennummer „3“ auf. Das mehrschneidige Werkzeug kann also kontinuierlich ein Aufrauen und Finishing durch eine Drehung um eine B-Achse (eine Y-Achse) durchführen. Dann werden in den Werkzeuginformationsdaten 210 Schneidentypnummern „11“, „13“ und „11“ zuvor jeweils für die Schneidennummern „1“ bis „3“ gespeichert.
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3B zeigt ein mehrschneidiges Werkzeug mit einer Werkzeugnummer „0102“. Das mehrschneidige Werkzeug mit der Werkzeugnummer „0102“ weist eine Schneide für ein Aufrauen an der Schneidennummer „1“, eine Schneide für ein Semi-Finishing an der Schneidennummer „2“, eine Schneide für ein Aufrauen an der Schneidennummer „3“ und eine Schneide für ein Finishing an der Schneidennummer „4“ auf. Das mehrschneidige Werkzeug kann also kontinuierlich ein Aufrauen, ein Semi-Finishing und ein Finishing durch eine Drehung um die B-Achse (die Y-Achse) durchführen. Dann werden in den Werkzeuginformationsdaten 210 die Schneidentypnummer „11“, „12“, „11“ und „13“ zuvor für jeweils die Schneidennummern „1“ bis „4“ gespeichert.
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Weiterhin speichern die Werkzeuginformationsdaten 210 auch eine Restlebensdauer (die Anzahl der Verwendungen) für jede Schneide des mehrschneidigen Werkzeugs. Zum Beispiel wird für die Restlebensdauer (die Anzahl von Verwendungen) der Werkzeuginformationsdaten 210 die maximale Anzahl von Verwendungen für jede Schneide oder jedes Werkzeug als ein Anfangswert gesetzt, wenn ein neues Werkzeug eingesetzt wird, und wird jeweils 1 subtrahiert, wenn das Werkzeug verwendet wird.
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Die Lebensdauer (die Anzahl von Verwendungen) kann von 0 um jeweils 1 inkrementierend gezählt werden. In diesem Fall kann die numerische Steuervorrichtung 10 bestimmen, ob die Lebensdauer (die Anzahl von Verwendungen) die maximale Anzahl von Verwendungen erreicht hat, und auf diese Weise bestimmen, ob die Lebensdauer abgelaufen ist. Alternativ dazu kann die Lebensdauer (die Anzahl von Verwendungen) eine kumulative Verwendungszeit oder eine Schnittdistanz für jede Schneide des mehrschneidigen Werkzeugs sein. In diesem Fall kann die numerische Steuervorrichtung 10 bestimmen, ob die kumulative Verwendungszeit für die Schneide des mehrschneidigen Werkzeugs eine vorbestimmte Zeit erreicht hat oder ob die Schnittdistanz eine vorbestimmte Distanz erreicht hat, und kann auf diese Weise bestimmen, ob die Lebensdauer abgelaufen ist.
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<Steuereinheit 100>
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Die Steuereinheit 100 umfasst zum Beispiel eine CPU, einen ROM, einen RAM oder einen CMOS-Speicher, die auf dem Fachmann bekannte Weise konfiguriert sind für ein Kommunizieren miteinander über einen Bus.
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Die CPU ist ein Prozessor, der die numerische Steuervorrichtung 10 insgesamt steuert. Die CPU liest, über den Bus, ein Systemprogram und ein Anwendungsprogramm, die in dem ROM gespeichert sind, und steuert die numerische Steuervorrichtung 10 insgesamt gemäß dem Systemprogramm und dem Anwendungsprogramm. Wie in 1 gezeigt, ist die Steuereinheit 100 konfiguriert zum Realisieren der Funktionen der NC-Befehl-Decodiereinheit 110, der Interpolationsverarbeitungseinheit 120, der Werkzeugversatzeinheit 130, der Pulsverteilungseinheit 140, der Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150, der Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111, der Schneidenrichtung-Bestimmungseinheit 112, der Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113, der Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 und der Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115. Der RAM speichert verschiedene Daten wie zum Beispiel temporäre Berechnungsdaten und Anzeigedaten. Der CMOS-Speicher wird durch eine Batterie (nicht gezeigt) gesichert und ist als ein nicht-flüchtiger Speicher konfiguriert, der einen Speicherzustand auch dann aufrechterhält, wenn die numerische Steuervorrichtung 10 ausgeschaltet wird.
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<NC-Befehl-Decodiereinheit 110>
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Die NC-Befehl-Decodiereinheit 110 erhält ein Bearbeitungsprogramm 30, das durch eine externe Einrichtung wie etwa eine CAD/CAM-Einrichtung erzeugt wird, und analysiert das erhaltene Bearbeitungsprogramm 30.
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4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Bearbeitungsprogramm 30 zeigt.
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5 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für eine endgültige Form eines durch das Bearbeitungsprogramm 30 geschnittenen Werkstücks W zeigt. Eine durchgezogene Linie in 5 gibt die endgültige Form des durch das Bearbeitungsprogramm geschnittenen Werkstücks W an, wobei ein Teil des Werkstücks W auf einer rechten Seite der durchgezogenen Linie geschnitten wird. Weiterhin geben „N101“ und „N110“ Sequenznummern von 8-ten bis 14-ten Blöcken in dem Bearbeitungsprogramm 30 von 4 an und geben entsprechende Teile der durch die durchgezogene Linie angegebenen endgültigen Form an.
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Wie in 4 gezeigt, ist das Bearbeitungsprogramm 30 ein Programm mit 14 Blöcken. Dabei ist „Gxx“ in einem ersten Block des Bearbeitungsprogramms 30 ein vereinfachter Programmbefehl und ein Hauptprogramm für das Schneiden des Werkstücks W zu der durch die durchgezogene Linie in 5 angegebenen endgültigen Form.
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Das Argument „P101“ von „Gxx“ gibt eine Sequenznummer eines ersten Blocks, der die endgültige Form bestimmt, an. Weiterhin gibt das Argument „Q110“ von „Gxx“ eine Sequenznummer eines letzten Blocks, der die endgültige Form bestimmt, an. Außerdem gibt das Argument „U2.0“ von „Gxx“ eine Schnittgröße des Werkzeugs an. Weiterhin gibt das Argument „F0.1“ von „Gxx“ eine Vorschubrate des Werkzeugs an. Weiterhin gibt das Argument „S1000“ von „Gxx“ eine Spindelgeschwindigkeit pro Minute an. Weiterhin gibt das Argument „T1010“ von „Gxx“ eine Werkzeugnummer an. Außerdem gibt das Argument „E1“ von „Gxx“ eine Schneidennummer für einen weiter unten beschriebenen Vorwärtspfad an. Weiterhin gibt das Argument „H2“ von „Gxx“ eine Schneidennummer für einen weiter unten beschriebenen Rückkehrpfad an.
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<Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 >
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Die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 liest zuvor eine Vielzahl von Blöcken in dem Bearbeitungsprogramm 30 und berechnet Werkzeugpfade des mehrschneidigen Werkzeugs aus NC-Befehlen in der Vielzahl von zuvor gelesenen Blöcken.
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Insbesondere berechnet die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 einen Pfad der durch die durchgezogene Linie in 5 angegebenen endgültigen Form aus dem NC-Befehljedes aus der Vielzahl von Blöcken des Bearbeitungsprogramms 30. Weil jedoch die Schnittgröße des mehrschneidigen Werkzeugs begrenzt ist, kann nicht von Anfang an entlang der durch die durchgezogene Linie in 5 angegebenen endgültigen Form geschnitten werden. Deshalb berechnet die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 den Werkzeugpfad, der erlaubt, dass das mehrschneidige Werkzeug innerhalb der Schnittgröße schneidet, basierend auf dem NC-Befehl jedes aus der Vielzahl von Blöcken des Bearbeitungsprogramms 30.
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6A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten Werkzeugpfads zeigt. 6B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem der Werkzeugpfad von 6A nummeriert ist.
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Wie in 6A und 6B gezeigt, berechnet die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 den Werkzeugpfad, an dem sich das Werkzeug in einer Z-Achsenrichtung hin und her bewegt, in der Reihenfolge der Nummern (1) bis (14), um das Werkstück W mit der in der -X-Achsenrichtung gesetzten Schnittgröße zu schneiden.
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7 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms für den in 6A gezeigten Werkzeugpfad zeigt. Mit anderen Worten ist das in 4 gezeigte Bearbeitungsprogramm 30 eine vereinfachte Version des Bearbeitungsprograms von 7.
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In einem in (A) des Bearbeitungsprogramms von 7 enthaltenen Block schneidet das mehrschneidige Werkzeug das Werkstück W entlang der in 6B gezeigten Werkzeugpfade der Nummern (1) bis (14). Dann wird das mehrschneidige Werkzeug in einem in (B) enthaltenen Block zu einer Bearbeitungsstartposition zurückbewegt, um ein Finishing durchzuführen. Dann führt in einem in (C) gezeigten Block das mehrschneidige Werkzeug ein Finishing entlang des durch die durchgezogene Linie in 5 angegebenen Werkzeugpfads durch.
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Das Schneiden entlang der Werkzeugpfade der Nummern (1) bis (14) in dem Block von (A) ist nicht auf eine einmalige Durchführung beschränkt und kann auch zwei oder mehrere Male durchgeführt werden.
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In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, in der sich das mehrschneidige Werkzeug entlang des Werkstücks W bewegt (die Z-Achsenrichtung in 6A), auch als eine „Hin-und-Herbewegungsachse“ bezeichnet. Weiterhin wird die Richtung von einer Bearbeitungsstartposition zu einer Bearbeitungsendposition basierend auf der Hin-und-Herbewegungsachse (der-Z-Achsenrichtung in 6A und 6B) auch als eine „Vorwärtspfadrichtung“ bezeichnet. Weiterhin wird die Richtung von der Bearbeitungsendposition zu der Bearbeitungsstartposition basierend auf der Hin-und-Herbewegungsachse (die +Z-Achsenrichtung in 6A und 6B) auch als eine „Rückkehrpfadrichtung“ bezeichnet.
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<Schneidenrichtung-Bestimmungseinheit 112>
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Die Schneidenrichtung-Bestimmungseinheit 112 berechnet einen Schneidenindexwinkel, bei dem das mehrschneidige Werkzeug und das Werkstück W einander nicht behindern, basierend auf dem durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten Werkzeugpfad und geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs, die durch die weiter unten beschriebene Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150 erhalten werden.
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<Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113>
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Die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt basierend auf spezifizierten Bedingungen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist.
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Insbesondere wenn zum Beispiel wie in dem Bearbeitungsprogramm von 4 die Schneide für den Vorwärtspfad und die Schneide für den Rückkehrpfad durch die Schneidennummern designiert werden, bestimmt die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 basierend auf dem durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten und in 6B gezeigten Werkzeugpfad, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist.
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Insbesondere bestimmt die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 basierend auf dem Werkzeugpfad in 6B, ob drei Bedingungen erfüllt werden. Nämlich die Bedingung (a): ein Koordinatenwert der Hin-und-Herbewegungsachse bewegt sich in der Vorwärtspfadrichtung oder der Rückkehrpfadrichtung auf dem Werkzeugpfad der Nummer (N). Die Bedingung (b): ein Koordinatenwert der Hin-und-Herbewegungsachse bewegt sich in einer Richtung, in der sich der Koordinatenwert nicht an Werkzeugpfaden von Nummern (N+1) bis (N+M) ändert. Und die Bedingung (c): ein Koordinatenwert der Hin-und-Herbewegungsachse bewegt sich von der Vorwärtspfadrichtung zu der Rückkehrpfadrichtung oder von der Rückkehrpfadrichtung zu der Vorwärtspfadrichtung auf einem Werkzeugpfad einer Nummer (N+M+1). Es ist zu beachten, dass N eine natürliche Zahl von 1 oder größer ist und M eine natürliche Zahl von 0 oder größer ist. Und wenn M „0“ ist, wird die Bedingung (b) nicht berücksichtigt.
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Die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 kann bestimmen, dass ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, zum Beispiel wenn die drei Bedingungen (a) bis (c) erfüllt werden, wenn die Schneide für den Vorwärtspfad und die Schneide für den Rückkehrpfad durch die Schneidennummer designiert werden, d.h. wenn die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 eine Bewegung von der Vorwärtspfadrichtung zu der Rückkehrpfadrichtung oder von der Rückkehrpfadrichtung zu der Vorwärtspfadrichtung bestimmt.
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Wie in 6B gezeigt bestimmt im Fall der Werkzeugpfade der Nummer (1) bis (14) von 6B die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113, dass ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, während des Wechselns von dem Werkzeugpfad der Nummer (2) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (3), von dem Werkzeugpfad der Nummer (6) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (7), von dem Werkzeugpfad der Nummer (8) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (9) und von dem Werkzeugpfad der Nummer (12) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (13) wie durch die gestrichelten Kreise angegeben. Von dem Werkzeugpfad der Nummer (2) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (3) und von dem Werkzeugpfad der Nummer (8) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (9) wird ein Wechseln von der Vorwärtspfadrichtung zu der Rückkehrpfadrichtung durchgeführt. Und von dem Werkzeugpfad der Nummer (6) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (7) und von dem Werkzeugpfad der Nummer (12) zu dem Werkzeugpfad der Nummer (13) wird ein Wechseln von der Rückkehrpfadrichtung zu der Vorwärtspfadrichtung durchgeführt.
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Deshalb kann zum Beispiel die Schnittlast an jeder Schneide des mehrschneidigen Werkzeugs an dem Vorwärtspfad und dem Rückkehrpfad konstant vorgesehen werden oder kann die Schnittdistanz zwischen den Schneiden des mehrschneidigen Werkzeugs gleichförmig vorgesehen werden.
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Die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, zum Beispiel basierend auf dem Werkzeugpfad und den Bedingungen (a) bis (c), wenn die Schneide für den Vorwärtspfad und die Schneide für den Rückkehrpfad durch die Schneidennummern designiert werden, wobei die zu designierenden Bedingungen aber nicht darauf beschränkt sind.
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Beispiele für die zu designierenden Bedingungen können das Designieren eines Eingangssignals oder einer physikalischen Größe einer Antriebsachse oder -welle (zum Beispiel einer Geschwindigkeit oder eines Drehmoments) umfassen. In diesem Fall kann die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 basierend auf der designierten Bedingung (Eingangssignal oder physikalische Größe der Antriebsachse) bestimmen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist.
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6C ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für das Bestimmen eines Schneidenwechsels basierend auf dem Eingangssignal oder der physikalischen Größe der Antriebsachse zeigt. Wie in 6C gezeigt, kann ein Schneidenwechsel zum Beispiel als möglich bestimmt werden, wenn erfasst wird, dass sich das mehrschneidige Werkzeug 40 einen Endpunkt des Werkzeugpfads der Nummer (6) nähert und eine Last in der Z-Achsenrichtung kleiner als ein spezifischer Schwellwert wird. Weiterhin kann ein Signal eingegeben werden und kann ein Schneidenwechsel als möglich bestimmt werden, wenn erfasst wird, dass eine X-Achse und eine Z-Achse zu einer vorbestimmten Position kommen.
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Zum Beispiel kann als eine zu designierende Bedingung ein Fall designiert werden, in dem die Last in der Z-Achsenrichtung kleiner als der zuvor gesetzte vorbestimmte Wert wird. In diesem Fall kann die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmen, dass ein Schneidenwechsel möglich ist, wenn bestimmt wird, dass die Last in der Z-Achsenrichtung kleiner als der zuvor gesetzte vorbestimmte Wert wird. Alternativ dazu kann als eine zu designierende Bedingung zum Beispiel ein Fall designiert werden, indem die Positionen in der X-Achse und/oder Z-Achse des mehrschneidigen Werkzeugs 40 zu vorgegebenen Positionen kommen. In diesem Fall kann die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmen, dass ein Schneidenwechsel durchgeführt werden soll, zum Beispiel basierend darauf, dass das Eingangssignal angibt, dass die Positionen in der X-Achse und/oder der Z-Achse des mehrschneidigen Werkzeugs 40 zu den vorgegebenen Positionen kommen.
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Weiterhin kann als die zu designierende Bedingung ein mittlerer Punkt in dem gesamten Werkzeugpfad designiert werden. Wenn in diesem Fall der gesamte Werkzeugpfad der Pfad der Nummern (1) bis (14) von 6B ist, bestimmt die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 den mittleren Punkt und kann bestimmen, dass ein Schneidenwechsel durchgeführt werden soll.
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Auf diese Weise kann ein Schneidenwechsel zu einem beliebigen Zeitpunkt, den der Benutzer für das Schneiden geeignet hält, durchgeführt werden.
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Wenn die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass kein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, steuert die Steuereinheit 100 den durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten Werkzeugpfad für ein Schneiden entlang des durch die Interpolationsverarbeitungseinheit 120 interpolierten Pfads.
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<Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114>
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Die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 berechnet basierend auf den designierten Bedingungen einen Schneidenwechselpfad einschließlich eines Rückzugspfads für einen Schneidenwechsel, wenn die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass der Schneidenwechsel erforderlich ist, eine Drehrichtung und eine Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und einen Rückkehrpfad, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird.
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8A bis 8D sind schematische Ansichten, die Beispiele eines Rückzugspfads, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und einen Rückkehrpfad zeigen.
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Insbesondere wenn wie in 8A gezeigt zum Beispiel die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass ein Schneidenwechsel an einem Punkt P, an dem ein Wechsel von einem Werkzeugpfad A1 zu einem Werkzeugpfad A2 des mehrschneidigen Werkzeugs 40 wie durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 erzeugt auftritt, erforderlich ist, bestimmt die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 als eine Rückzugsrichtung (Austrittsrichtung) eine Richtung (zum Beispiel eine normale Richtung des Werkzeugpfads oder eine Richtung eines Bisektors zwischen Werkzeugpfaden), die durch eine Strichlinie basierend auf dem Werkzeugpfad A1 und dem Werkzeugpfad A2 angegeben wird, wie in 8B gezeigt. Wenn zum Beispiel das mehrschneidige Werkzeug 40 von der Schneide 1 für ein Aufrauen zu der Schneide 4 für ein Aufrauen der Werkzeugnummer „0101“ von 3A wechselt, setzt die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 eine Rückzugsgröße (Austrittsgröße), damit keine Behinderung zwischen dem Werkstück W und der Schneide auftritt, wenn sich das mehrschneidige Werkzeug 40 dreht, unter Verwendung einer dem Fachmann bekannten Methode.
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Dann setzt wie in 8C gezeigt die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 die Drehrichtung und die Drehgröße von der Schneide 1 zu der Schneide 3 des mehrschneidigen Werkzeugs 40 unter Verwendung einer dem Fachmann bekannten Methode. Insbesondere setzt die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 die Drehrichtung im Uhrzeigersinn, sodass die Drehgröße von der Schneide 1 zu der Schneide 3 des mehrschneidigen Werkzeugs 40 minimiert wird (nachfolgend auch als „Abkürzung“ bezeichnet). Dann setzt wie in 8D gezeigt die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 den Rückkehrpfad als eine umgekehrte Operation des Rückzugspfads (Austrittsoperation).
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Die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 setzt die Drehrichtung und die Drehgröße von der Schneide 1 zu der Schneide 3 des mehrschneidigen Werkzeugs 40 als die Abkürzung, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Wenn zum Beispiel das mehrschneidige Werkzeug 40 die Werkzeugnummer „0102“ von 3B ist und von der Schneide 3 für ein Aufrauen zu der Schneide 1 für ein Aufrauen wechselt, ist wie in 8E gezeigt eine Distanz (zum Beispiel 12 mm) zwischen der Schneide 4 und der B-Achse länger als eine Distanz (zum Beispiel 5 mm) zwischen der Schneide 2 und der B-Achse. In diesem Fall kann die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 einen Umweg mit einer großen Drehgröße (zum Beispiel 210 Grad) von der Schneide 3 zu der Schneide 1 über die Schneide 2 anstatt der Abkürzung mit einer kleinen Drehgröße (zum Beispiel 150 Grad) von der Schneide 3 zu der Schneide 1 über die Schneide 4 setzen. Dabei wird eine lange Zeit für das Durchführen des Schneidenwechsels benötigt, weil die Rückzugsgröße (Austrittsgröße) (zum Beispiel 12 mm + α) gleich oder größer als die Distanz zwischen der Schneide 4 und der B-Achse während der Abkürzung in dem mehrschneidigen Werkzeug 40 von 3B länger gesetzt ist als die Rückzugsgröße (Austrittsgröße) (zum Beispiel 5 mm + α) während des Umwegs. Deshalb kann die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 den Umweg mit einer kurzen Rückzugsgröße (Austrittsgröße) auswählen. Dabei gibt α eine Länge größer als 0 mm an.
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Weiterhin berechnet die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 den Schneidenwechselpfad von dem Werkzeugpfad, ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der Schneidenwechselpfad zuvor in dem Bearbeitungsprogramm 30 designiert werden.
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9 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms 30 zeigt, in dem die Schneidenwechselpfade zuvor designiert werden.
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Wie in 9 gezeigt, zeigen zweite bis vierte Blöcke eine Schneidenwechseloperation von der Vorwärtspfadrichtung zu der Rückkehrpfadrichtung und zeigen fünfte bis siebte Blöcke eine Schneidenwechseloperation von der Rückkehrpfadrichtung zu der Vorwärtspfadrichtung.
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<Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115>
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Die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 kombiniert die durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten Werkzeugpfade mit den durch die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 berechneten Schneidenwechselpfaden.
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Insbesondere kombiniert zum Beispiel in dem Fall von 8A bis 8D die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 in dem Punkt P, an dem der Werkzeugpfad A1 zu dem Werkzeugpfad A2 wechselt, die Schneidenwechselpfade, die durch die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 berechnet werden, einschließlich der Rückzugsrichtung, der Rückzugsgröße, der Drehrichtung, der Drehgröße und des Rückkehrpfads des mehrschneidigen Werkzeugs 40. Dann gibt die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 die Werkzeugpfade, mit denen die Schneidenwechselpfade kombiniert sind, zu der Interpolationsverarbeitungseinheit 120 aus.
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10A ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Betrieb der Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 angibt.
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Wie in 10A gezeigt, werden zum Beispiel die Werkzeugpfade B1 bis B3 durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechnet, wobei die Werkzeugpfade B1 bis B3 Pfade sind, entlang von welchen das mehrschneidige Werkzeug 40 nacheinander das Werkstück W schneidet.
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Wenn in diesem Fall wie weiter oben beschrieben zum Beispiel die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass ein Schneidenwechsel an einem Punkt P, an dem der Werkzeugpfad B1 zu dem Werkzeugpfad B2 wechselt, erforderlich ist, berechnet die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 Schneidenwechselpfade einschließlich einer Rückzugsrichtung, einer Rückzugsgröße, einer Drehrichtung, einer Drehgröße und eines Rückkehrpfads des mehrschneidigen Werkzeugs 40 von einem Endpunkt (Punkt P) des Werkzeugpfads B1 wie in dem Fall von 8A bis 8D.
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Dann verbindet wie in 10A gezeigt die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 Schneidenwechselpfade (a) einer Rückzugsoperation (Austrittsoperation), (b) einer Drehoperation und (c) einer Rückkehroperation zwischen dem Werkzeugpfad B1 und dem Werkzeugpfad B2.
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Wenn eine auf die Rückkehroperation des mehrschneidigen Werkzeugs 40 folgende Operation eine Operation (zum Beispiel ein Schnellvorlauf) ist, die kein Schneiden entält, kann die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 veranlassen, dass ein Endpunkt der Rückzugsoperation (Austrittsoperation) oder der Rückkehroperation mit einem Endpunkt der folgenden Operation überlappt.
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10B ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer Operation der Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 zeigt, wenn die auf die Rückkehroperation folgende Operation des mehrschneidigen Werkzeugs kein Schneiden enthält.
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Wie in 10B gezeigt, werden zum Beispiel Werkzeugpfade C1 bis C4 durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechnet und sind die Werkzeugpfade C1 bis C4 Pfade, entlang von welchen das mehrschneidige Werkzeug 40 nacheinander geführt wird. Die Werkzeugpfade C1 bis C4 sind Pfade, entlang von welchen das mehrschneidige Werkzeug 40 das Werkstück W schneidet, und die Werkzeugpfade C2 und C3 sind Pfade, entlang von welchen das mehrschneidige Werkzeug 40 von einem Endpunkt (Punkt P) des Werkzeugpfads C1 schnell zu einem Startpunkt des Werkzeugpfads C4 geführt wird.
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Wenn zum Beispiel die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass ein Schneidenwechsel an dem Punkt P, an dem der Werkzeugpfad C1 zu dem Werkzeugpfad C2 wechselt, erforderlich ist, berechnet die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 Schneidenwechselpfade einschließlich einer Rückzugsrichtung, einer Rückzugsgröße, einer Drehrichtung, einer Drehgröße und eines Rückkehrpfads des mehrschneidigen Werkzeugs 40 wie im Fall von 8A bis 8D.
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Wie im Fall von 10A verbindet die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 (a) eine Rückzugsoperation (Austrittsoperation) und (b) eine Drehoperation an dem Endpunkt des Werkzeugpfads C1. Weil jedoch der Werkzeugpfad C2 ein auf den Werkzeugpfad C1 folgender Pfad ist und kein Schneiden beinhaltet, verbindet die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 nicht (c) eine Rückkehroperation als eine umgekehrte Operation von (a) der Rückzugsoperation (Austrittsoperation) und kann einen Endpunkt (c) der Rückkehroperation kombinieren, sodass dieser mit einem Endpunkt des Werkzeugpfads C2 überlappt. Weil im Fall von 10B der Werkzeugpfad C3 ein auf den Werkzeugpfad C1 folgender übernächster Pfad ist und wie der Werkzeugpfad C2 kein Schneiden enthält, kann die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 den Endpunkt von (c) der Rückkehroperation kombinieren, sodass dieser mit dem Endpunkt des Werkzeugpfads C3 überlappt.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann die Schneidenwechseloperation beschleunigen und die Zykluszeit verkürzen.
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Weiterhin kann die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 veranlassen, dass eine Schneidendrehoperation mit der Rückzugsoperation (Austrittsoperation) oder der Rückkehroperation, in der die Endpunkte der Werkzeugpfade C2 und C3 wechseln, überlappt.
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Die Interpolationsverarbeitungseinheit 120 führt eine Interpolationsverarbeitung an dem von der NC-Befehl-Decodiereinheit 110 empfangenen Werkzeugpfad durch und berechnet eine Befehlsposition und eine Befehlsgeschwindigkeit.
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Die Werkzeugversatzeinheit 130 berechnet eine Werkzeugversatzgröße unter Verwendung der ausgewählten Positionsversatzgröße und der Werkzeugnasenradius-Kompensationsgröße des mehrschneidigen Werkzeugs 40 und der geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40, die durch die Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150 erzeugt werden, was weiter unten beschrieben wird.
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Die Pulsverteilungseinheit 140 gibt einen Puls für jede Achsenbewegung des berechneten Werkzeugversatzes an jeden in der Werkzeugmaschine 20 enthaltenen Servomotor (nicht gezeigt) aus.
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Die Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150 dient als eine Werkzeuginformation-Erzeugungseinheit für das Erzeugen von geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40 basierend auf den Werkzeuginformationsdaten 210 in dem Werkzeuginformationsspeicher 200.
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<NC-Befehlsausführungsverarbeitung der numerischen Steuervorrichtung 10>
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Im Folgenden wird ein Beispiel eines Betriebs für die NC-Befehlsausführungsverarbeitung der numerischen Steuervorrichtung 10 für den Fall einer Durchführung eines Schneidenwechsels des mehrschneidigen Werkzeugs in dem Bearbeitungsprogramm für eine Bearbeitung unter Verwendung der Schneiden des mehrschneidigen Werkzeugs basierend auf den designierten Bedingungen beschrieben.
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11 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer NC-Befehlsausführungsverarbeitung der numerischen Steuervorrichtung 10 zeigt. Der hier gezeigte Fluss ist ein Verarbeitungsfluss für eine NC-Befehlsausführungsverarbeitung für das Durchführen eines Schneidenwechsels des mehrschneidigen Werkzeugs, wenn eine Schneide für einen Vorwärtspfad und eine Schneide für einen Rückkehrpfad durch Schneidennummern designiert werden.
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In Schritt S11 liest die NC-Befehl-Decodiereinheit 110 Blöcke des Bearbeitungsprogramms 30.
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In Schritt S12 liest die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 zuvor eine Vielzahl von Blöcken, die in dem in Schritt S11 gelesenen Bearbeitungsprogramm 30 enthalten sind, und berechnet Werkzeugpfade der Nummern (1) bis (14) des mehrschneidigen Werkzeugs 40 von 6A und 6B aus NC-Befehlen in der Vielzahl von zuvor gelesenen Blöcken.
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In Schritt S13 berechnet die Schneidenrichtung-Bestimmungseinheit 112 einen Schneidenindexwinkel, bei dem das mehrschneidige Werkzeug 40 und das Werkstück W einander nicht behindern, basierend auf dem in Schritt S12 berechneten Werkzeugpfad und den geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40, die durch die Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150 erhalten werden.
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In Schritt S14 bestimmt die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 basierend auf dem durch die Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111 berechneten Werkzeugpfad, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 erforderlich ist. Wenn bestimmt wird, dass ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs erforderlich ist, schreitet der Prozess zu Schritt S15 fort. Wenn dagegen bestimmt wird, dass kein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 erforderlich ist, schreitet der Prozess zu Schritt S17 fort.
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In Schritt S15 berechnet die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 einen Schneidenwechselpfad einschließlich des Rückzugspfads für den Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40, der Drehrichtung und der Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs und des Rückkehrpfads, entlang von dem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird.
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In Schritt S16 kombiniert die Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115 den in Schritt S15 berechneten Schneidenwechselpfad mit dem in Schritt S12 berechneten Werkzeugpfad.
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In Schritt S17 führt die Interpolationsverarbeitungseinheit 120 eine Interpolationsverarbeitung an dem von der NC-Befehl-Decodiereinheit 110 empfangenen Werkzeugpfad durch und berechnet eine Befehlsposition und eine Befehlsgeschwindigkeit.
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In Schritt S18 berechnet die Werkzeugversatzeinheit 130 die Werkzeugversatzgröße unter Verwendung der ausgewählten Positionsversatzgröße (zum Beispiel des Drehwerkzeugs) und die Werkzeugnasenradius-Kompensationsgröße des mehrschneidigen Werkzeugs 40 und der Werkzeuggeometrieinformationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40, die durch die Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit 150 erhalten werden.
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In Schritt S19 steuert die numerische Steuervorrichtung 10 den Bearbeitungsprozess basierend auf dem berechneten Werkzeugpfad (einschließlich des Schneidenwechseloperationsbefehls, wenn der Schneidenwechseloperationsbefehl berechnet wird).
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In Schritt S20 wird bestimmt, ob die Steuerung des Bearbeitungsprozesses basierend auf allen den Werkzeugpfaden beendet wird. Wenn die Steuerung des Bearbeitungsprozesses basierend auf allen den Werkzeugpfaden nicht beendet wird, schreitet der Prozess zu Schritt S14 fort.
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Wenn wie weiter oben beschrieben die Schneide für den Vorwärtspfad und die Schneide für den Rückkehrpfad durch die Schneidennummern designiert werden, kann die numerische Steuervorrichtung 10 automatisch den Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 durchführen.
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Unter Verwendung des vereinfachten Programmbefehls „Gxx“ kann die Last für den Benutzer reduziert werden und kann eine Behinderung zwischen dem mehrschneidigen Werkzeug 40 und dem Werkstück W aufgrund eines Fehlers in dem Schneidenwechseloperationsbefehl vermieden werden.
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Weiterhin kann die numerische Steuervorrichtung 10 die Schneidlast an dem Vorwärtspfad und dem Rückkehrpfad konstant vorsehen, indem die Schneiden des mehrschneidigen Werkzeugs 40 zwischen der Vorwärtspfadrichtung und der Rückkehrpfadrichtung gewechselt werden, und kann die Schneiddistanz zwischen den Schneiden gleichförmig machen. Außerdem kann die numerische Steuervorrichtung 10 die Zykluszeit verkürzen, indem sie die Schneidenwechseloperation beschleunigt.
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Vorstehend wurde eine Ausführungsform beschrieben, wobei die numerische Steuervorrichtung 10 jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und zum Beispiel auch Modifikationen und Verbesserungen innerhalb eines Bereichs, der den Zweck erfüllen kann, umfassen kann.
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<Modifikationsbeispiel>
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die numerische Steuervorrichtung 10 eine separat zu der Werkzeugmaschine 20 vorgesehene Vorrichtung, wobei sie aber nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel kann die numerische Steuervorrichtung 10 auch in der Werkzeugmaschine 20 enthalten sein.
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Die in der numerischen Steuervorrichtung 10 enthaltenen Funktionen können durch Hardware, Software oder eine Kombination aus diesen realisiert werden. Unter einer Realisierung durch Software ist hier zu verstehen, dass eine Funktion durch Software realisiert wird, indem ein Computer ein Programm liest und ausführt.
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Das Programm kann unter Verwendung von verschiedenen Typen von nicht-transitorischen, computerlesbaren Medien gespeichert und zu einem Computer geführt werden. Nicht-transitorische, computerlesbare Medien umfassen verschiedene Typen von materiellen Speichermedien. Beispiele für nicht-transitorische, computerlesbare Medien sind ein magnetisches Aufzeichnungsmedium (zum Beispiel eine Diskette, ein Magnetband, ein Festplattenlaufwerk), ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium (zum Beispiel eine magnetooptische Disk), eine CD-ROM (Nur-Lese-Speicher), eine CD-R, eine CD-R/W und ein Halbleiterspeicher (zum Beispiel ein Masken-ROM, ein PROM (programmierbarer ROM), ein EPROM (löschbarer PROM), ein Flash-ROM und ein RAM). Weiterhin können diese Programme zu Computern unter Verwendung von verschiedenen Typen von transitorischen, computerlesbaren Medien zugeführt werden. Beispiele für transitorische, computerlesbare Medien sind ein elektrisches Signal, ein optisches Signal und eine elektromagnetische Welle. Transitorische, computerlesbare Medien können Programme zu einem Computer über eine drahtgebundene Kommunikationsleitung wie zum Beispiel Elektrodrähte und Lichtwellenleiter oder eine drahtlose Kommunikationsleitung zuführen.
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Außerdem können die Schritte für das Beschreiben des auf dem Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnenden Programms nicht nur einen sequentiell in einer Zeitreihe durchgeführten Prozess, sondern auch einen parallel oder individuell ausgeführten Prozess, der nicht notwendigerweise in einer Zeitreihe verarbeitet wird, umfassen.
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Mit anderen Worten können die numerische Steuervorrichtung und das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung durch verschiedene Ausführungsformen mit den folgenden Konfigurationen realisiert werden.
- (1) Die numerische Steuervorrichtung 10 dieser Ausführungsform ist eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine 20 für das Durchführen eines Drehens eines Werkstücks W unter Verwendung eines mehrschneidigen Werkzeugs 40 für ein Drehen steuert, wobei die numerische Steuervorrichtung umfasst: eine NC-Befehl-Decodiereinheit 110, die konfiguriert ist zum Decodieren eines Befehls eines Bearbeitungsprogramms 30; einen Werkzeuginformationsspeicher 200, der konfiguriert ist zum Speichern von Werkzeuginformationen und Schneideninformationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40; und eine Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungeinheit 150, die konfiguriert ist zum Erzeugen von geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40 basierend auf den in dem Werkzeuginformationsspeicher 200 gespeicherten Werkzeuginformationen und Schneideninformationen; wobei die NC-Befehl-Decodiereinheit 110 umfasst: eine Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit 111, die konfiguriert ist zum Berechnen eines Werkzeugpfads des mehrschneidigen Werkzeugs 40 aus dem Befehl des Bearbeitungsprogramms 30; eine Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113, die konfiguriert ist zum Bestimmen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 erforderlich ist; eine Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114, die konfiguriert ist zum, wenn die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmt, dass ein Schneidenwechsel erforderlich ist, Berechnen eines Schneidenwechselpfads einschließlich eines Rückzugspfads für den Schneidenwechsel, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs 40 und eines Rückkehrpfads, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird; und eine Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit 115, die konfiguriert ist zum Kombinieren des Schneidenwechselspfads mit dem Werkzeugpfad.
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Mit der numerischen Steuervorrichtung 10 kann ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 automatisch durchgeführt werden.
- (2) In der numerischen Steuervorrichtung 10 gemäß (1) kann die Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit 113 bestimmen, ob ein Schneidenwechsel erforderlich ist, basierend auf einem Signal, das von einer externen Einrichtung der numerischen Steuervorrichtung eingegeben wird, einer physikalischen Größe, die auf eine in der Werkzeugmaschine 20 enthaltene Antriebsachse angewendet wird, und/oder dem Werkzeugpfad.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann also einen Schneidenwechsel zu einem guten Zeitpunkt für ein Schneiden durchführen.
- (3) In der numerischen Steuervorrichtung 10 gemäß (1) oder (2) kann die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 den Schneidenwechselpfad basierend auf dem Befehl des Bearbeitungsprogramms 30 und/oder dem Werkzeugpfad berechnen.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann also einen optimalen Schneidenwechselpfad berechnen.
- (4) In der numerischen Steuervorrichtung 10 gemäß einem von (1) bis (3) kann der durch die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 berechnete Schneidenwechselpfad eine Behinderung zwischen dem mehrschneidigen Werkzeug 40 und dem Werkstück W in der Mitte des Schneidenwechselpfads vermeiden.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann also der Sicherheit bei einem Schneidenwechsel Vorrang einräumen.
- (5) In der numerischen Steuervorrichtung 10 gemäß einem von (1) bis (4) kann die Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit 114 den Rückzugspfad, die Drehrichtung und die Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs 40 und den Rückkehrpfad berechnen, um die für einen Schneidenwechsel erforderliche Zeit und/oder den für einen Schneidenwechsel erforderlichen Pfad zu verkürzen.
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Die numerische Steuervorrichtung 10 kann also die Schneidenwechseloperation beschleunigen und die Zykluszeit verkürzen.
- (6) Das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung sieht ein durch einen Computer zu implementierendes Steuerverfahren für eine Werkzeugmaschine 20 vor, wobei die Werkzeugmaschine ein Drehen eines Werkzeugs W unter Verwendung eines mehrschneidigen Werkzeugs 40 für ein Drehen durchführt, wobei das Steuerverfahren umfasst: einen NC-Befehl-Decodierschritt zum Decodieren eines Befehls eines Bearbeitungsprogramms 30; und einen Werkzeuginformationen-Erzeugungsschritt zum Erzeugen von geometrischen Informationen des mehrschneidigen Werkzeugs 40 basierend auf in einem Werkzeuginformationsspeicher 200 gespeicherten Werkzeuginformationen und Schneideninformationen des mehrschneidigen Werkzeugs; wobei der NC-Befehl-Decodierschritt umfasst: einen Werkzeugpfad-Erzeugungsschritt zum Berechnen eines Werkzeugpfads des mehrschneidigen Werkzeugs 40 aus dem Befehl des Bearbeitungsprogramms 30; einen Schneidenwechsel-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob ein Schneidenwechsel des mehrschneidigen Werkzeugs 40 erforderlich ist; einen Schneidenwechselpfad-Erzeugungsschritt, wenn bestimmt wird, dass ein Schneidenwechsel erforderlich ist, zum Berechnen eines Schneidenwechselpfads einschließlich eines Rückzugspfads für den Schneidenwechsel, einer Drehrichtung und einer Drehgröße des mehrschneidigen Werkzeugs, und eines Rückkehrpfads, entlang von welchem der Rückzugspfad zu dem Werkzeugpfad zurückgeführt wird; und einen Werkzeugpfad-Neuerzeugungsschritt zum Kombinieren des Schneidenwechselpfads mit dem Werkzeugpfad.
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Mit dem Steuerverfahren wird der gleiche Effekt wie in (1) erhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- numerische Steuervorrichtung
- 100
- Steuereinheit
- 110
- NC-Befehl-Decodiereinheit
- 111
- Werkzeugpfad-Erzeugungseinheit
- 112
- Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit
- 113
- Schneidenwechsel-Bestimmungseinheit
- 114
- Schneidenwechselpfad-Erzeugungseinheit
- 115
- Werkzeugpfad-Neuerzeugungseinheit
- 120
- Interpolationsverarbeitungseinheit
- 130
- Werkzeugversatzeinheit
- 140
- Pulsverteilungseinheit
- 150
- Werkzeuggeometrie-Speicher-/Erzeugungseinheit
- 200
- Werkzeuginformationsspeicher
- 210
- Werkzeuginformationsdaten
- 20
- Werkzeugmaschine
- 30
- Bearbeitungsprogramm
- 40
- mehrschneidiges Werkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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