JPH07115258B2 - Tapping processing control device - Google Patents

Tapping processing control device

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JPH07115258B2
JPH07115258B2 JP61307288A JP30728886A JPH07115258B2 JP H07115258 B2 JPH07115258 B2 JP H07115258B2 JP 61307288 A JP61307288 A JP 61307288A JP 30728886 A JP30728886 A JP 30728886A JP H07115258 B2 JPH07115258 B2 JP H07115258B2
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JP
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acceleration
time constant
machining
time
deceleration
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英昭 川村
隆夫 佐々木
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フアナツク株式会社
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  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御工作機械におけるタッピング加工制御
装置に関し、特に、主軸回転速度及び加減速時定数を加
工時間が最小になるように決定するように構成したタッ
ピング加工制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tapping machining control device for a numerically controlled machine tool, and more particularly to determining a spindle rotation speed and an acceleration / deceleration time constant so that machining time is minimized. The present invention relates to a tapping control device configured as described above.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

加工の高速化の要請により、タッピング加工において
も、その高速化が強く要求されており、特に、アルミニ
ュウム等の金属をタッピング加工する場合は主軸の回転
速度とZ軸の送り速度が精度よく同期している必要があ
る。このために、従来のフローティングタッパを使用し
たタッピング加工にかえ、リジットタッパを使用し、か
つ主軸の回転とZ軸の送りをパルス分配により、同期さ
せてタッピング加工を行うリジットタッピング加工方式
が採用されている。
Due to the demand for high-speed machining, there is a strong demand for high-speed tapping as well. Especially when tapping metal such as aluminum, the spindle speed and Z-axis feed rate are accurately synchronized. Need to be. For this reason, instead of tapping using the conventional floating tapper, a rigid tapping method is used in which rigid tapper is used, and the spindle rotation and Z-axis feed are synchronized by pulse distribution. ing.

このようなタッピング加工制御装置の例として、出願人
は昭和61年11月12日付で発明の名称を「タッピング加工
制御装置」とする特許出願を出願している。この出願に
おいて、指令された主軸回転速度に応じてその加減速時
定数を自動的に選択し、決定して高速で安定してタッピ
ング加工を行うようにしたタッピング加工制御装置を提
案している。
As an example of such a tapping processing control device, the applicant has filed a patent application on November 12, 1986, whose title is "tapping processing control device". This application proposes a tapping machining control device that automatically selects and determines the acceleration / deceleration time constant according to the commanded spindle rotation speed and performs tapping machining stably at high speed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、このタッピング加工制御装置においては、主軸
の加減速時定数は選択されるが、タッピングの穴の深さ
が浅いと、加工距離が短いので、主軸回転速度が充分に
指令された回転速度まで到達せず、主軸回転速度を高速
にし、それに最適な時定数を選択しても、かえって加工
時間を要する場合がある。
However, in this tapping control device, the spindle acceleration / deceleration time constant is selected, but if the tapping hole depth is shallow, the machining distance is short, so the spindle rotation speed is up to the commanded rotation speed. Even if the spindle rotation speed is not reached and the optimum time constant is selected, the machining time may be required.

この例を第3図(a)及び(b)に示す。図において、
横軸は時間(t)縦軸は主軸回転速度である。第3図
(a)において、線Aは主軸の加減速の状態を示し、タ
ッピングの穴が充分深く、主軸回転速度が指令した回転
速度Saに達しており、適性な回転速度と加減速時定数が
選択されていることを示している。なお、Tは加減速時
定数であり、taは加工時間を表している。
This example is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). In the figure,
The horizontal axis represents time (t) and the vertical axis represents the spindle rotation speed. In FIG. 3 (a), line A shows the acceleration / deceleration state of the spindle, the tapping hole is deep enough, the spindle rotation speed has reached the commanded rotation speed Sa, and an appropriate rotation speed and acceleration / deceleration time constant are set. Indicates that is selected. In addition, T is an acceleration / deceleration time constant, and ta represents a processing time.

第3図(b)において、線Bはタッピングの穴が浅く、
主軸回転速度が指令値Saに達せず、途中で減速状態とな
り、実際の回転速度はSbにしか到達できない状態を表し
ている。Tbは加減速時定数であり、加工時間はtbであ
る。
In FIG. 3 (b), the line B has shallow tapping holes,
This represents a state in which the spindle rotation speed does not reach the command value Sa, the deceleration state occurs in the middle, and the actual rotation speed can only reach Sb. Tb is the acceleration / deceleration time constant, and the machining time is tb.

この場合加減速時定数をもっと短く設定することができ
るはずである。すなわち、線Cに示すように回転速度及
び加減速時定数を1ランク下のSc及びTcに選べば加工時
間はtcとなり、加工時間tbより短くなる。
In this case, the acceleration / deceleration time constant should be able to be set shorter. That is, as shown by the line C, if the rotational speed and the acceleration / deceleration time constant are selected to be one rank lower than Sc and Tc, the machining time becomes tc, which is shorter than the machining time tb.

さらに、加工条件的にも一定速度の部分がある線Cの方
が望ましい。
Further, in terms of processing conditions, the line C having a constant speed portion is preferable.

従って、単に指令した主軸回転速度だけで、時定数を決
定した場合には、タッピングの穴が浅い場合には、加工
条件をさらに改善できる余地があるという問題点があ
る。
Therefore, when the time constant is determined only by the commanded spindle rotation speed, there is a problem that there is room for further improvement of the machining conditions when the tapping hole is shallow.

本発明の目的は上記問題点を解決し、主軸回転速度及び
加減速時定数を加工時間を最小にし、より望ましい加工
条件にできるようにしたタッピング加工制御装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a tapping machining control apparatus that can minimize the machining time of the spindle rotation speed and the acceleration / deceleration time constant and make more desirable machining conditions.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明では上記の問題点を解決するために、主軸の回転
とZ軸の移動とをパルス分配により同期させて、タッピ
ング加工を行うタッピング加工制御装置において、指令
された主軸回転速度に対応して加減速時定数を選択する
時定数選択手段と、与えられた主軸回転速度と加減速時
定数から加工時間を算出する加工時間算出手段と、前記
加工時間を受け、前記加工時間算出手段に対して、より
低い加減速時定数及びこれに対応する主軸回転速度を選
択して前記加工時間算出手段に与え、次の加工時間を受
け、前記加工時間と前記次の加工時間とを比較し、次の
加工時間が加工時間より小さい場合はさらに低い加減速
時定数及びこれに対応する主軸回転速度を与え、これを
前記加工時間が最小になるまで繰り返して主軸の加減速
時定数及び回転速度を決定する条件決定手段と、を有す
ることを特徴とするタッピング加工制御装置が、提供さ
れる。
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, in a tapping processing control device that performs tapping processing by synchronizing the rotation of the spindle and the movement of the Z axis by pulse distribution, the tapping control device responds to a commanded spindle rotation speed. A time constant selecting means for selecting an acceleration / deceleration time constant, a machining time calculating means for calculating a machining time from a given spindle rotation speed and an acceleration / deceleration time constant, and a machining time receiving means for receiving the machining time. , A lower acceleration / deceleration time constant and a spindle rotation speed corresponding thereto are selected and given to the machining time calculation means, the next machining time is received, the machining time is compared with the next machining time, and If the machining time is shorter than the machining time, a lower acceleration / deceleration time constant and a corresponding spindle rotation speed are given, and this is repeated until the machining time becomes the minimum, and the spindle acceleration / deceleration time constant and rotation speed are repeated. Tapping control apparatus characterized by having a condition determining means for determining is provided.

〔作用〕[Action]

時定数選択手段によって、指令された主軸回転速度に応
じた加減速時定数が選択され、次にこの条件で加工時間
算出手段によって加工時間が算出される。
The time constant selecting means selects an acceleration / deceleration time constant in accordance with the commanded spindle rotation speed, and then the processing time calculating means calculates the processing time under this condition.

条件決定手段は、これより小さな加減速時定数及びこれ
に対応する主軸回転速度を選び、これを加工時間算出手
段に送り、次の加工時間を受け取る。そして、加工時間
と次の加工時間とを比較し、次の加工時間が小さい場合
は、さらに低い加減速時定数及びこれに対応する主軸回
転速度を与え、これを加工時間が最小になるまで繰り返
して主軸の加減速時定数及び回転速度を決定する。
The condition determining means selects an acceleration / deceleration time constant smaller than this and a spindle rotation speed corresponding thereto, sends this to the machining time calculating means, and receives the next machining time. Then, compare the machining time with the next machining time, and if the next machining time is short, give a lower acceleration / deceleration time constant and the corresponding spindle rotation speed, and repeat this until the machining time becomes the minimum. Determine the acceleration / deceleration time constant and rotation speed of the spindle.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に本発明の一実施例のブロック図を示す。図にお
いて、1はパルス分配回路であり、指令値P(タッピン
グ加工すべきネジのピッチ)、S(主軸回転速度)によ
って、主軸の回転を行うための出力パルスPsとZ軸の送
りを制御する出力パルスPzを出力する。勿論ここでは、
主軸の回転とZ軸の移動がネジのリードに沿って加工を
行うように同期すべく、PsとPzが計算される。即ち、Ps
の速度をVs、Pzの速度をVzとすると、 Vs……主軸回転速度Sに相当する速度 Vz(mm/min)=S(rpm)・P(mm) を満足するようにパルス分配される。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a pulse distribution circuit, which controls an output pulse Ps for rotating a spindle and a Z-axis feed according to a command value P (screw pitch to be tapped) and S (spindle rotation speed). Outputs output pulse Pz. Of course here
Ps and Pz are calculated so that the rotation of the spindle and the movement of the Z-axis are synchronized to machine along the lead of the screw. That is, Ps
Let Vs be the speed of Vs and Vz be the speed of Pz. Pulses are distributed so as to satisfy the speed Vz (mm / min) = S (rpm) · P (mm) corresponding to the spindle rotation speed S.

2は時定数選択手段であり、本実施例では主軸回転速度
Sに対応する時定数Tの対応テーブルである時定数テー
ブル3を有し、主軸回転速度Sが指令されるとこれに対
応して、まず時定数Tが選択される。
Reference numeral 2 is a time constant selecting means, which has a time constant table 3 which is a correspondence table of the time constant T corresponding to the spindle rotation speed S in the present embodiment, and which corresponds to the spindle rotation speed S when it is commanded. First, the time constant T is selected.

4は加工時間算出手段であり、与えられた主軸回転速
度、ピッチ、選択された時定数、タッピングの深さから
加工時間を算出する。次に、時定数テーブル3の1ラン
ク下の条件で加工時間を算出し、回転速度と加減速時定
数が決定されるまで加工時間の算出を行う。
Reference numeral 4 denotes a machining time calculating means, which calculates the machining time from the given spindle rotation speed, pitch, selected time constant, and tapping depth. Next, the machining time is calculated under the condition of one rank lower in the time constant table 3, and the machining time is calculated until the rotation speed and the acceleration / deceleration time constant are determined.

5は条件決定手段であり、加工時間算出手段4で算出さ
れた加工時間を比較し、加工時間がより小さくなるよう
に、加工時間の算出を続行させるか打ち切るかの判断を
おこない、加工時間が最小になるような回転速度及び加
減速時定数を決定する。この算出及び決定の詳細につい
ては後述する。決定された回転速度はパルス分配回路1
のパルス分配速度を決定する。加減速時定数はそれぞれ
加減速制御回路に送られる。
Reference numeral 5 denotes a condition determining means, which compares the machining times calculated by the machining time calculating means 4 and judges whether the machining time calculation should be continued or aborted so that the machining time becomes shorter. Determine the rotation speed and acceleration / deceleration time constant that minimize the rotation speed. Details of this calculation and determination will be described later. The determined rotation speed is the pulse distribution circuit 1
Determine the pulse distribution rate of. Each acceleration / deceleration time constant is sent to the acceleration / deceleration control circuit.

10は主軸モータの加減速制御回路であり、分配パルスPs
を加減速制御する。このときの時定数は図に示すように
Tnである。20はZ軸の加減速制御回路であり、Z軸の分
配パルスPzを加減速制御し、そのときの加減速時定数は
Tnである。このように、タッピング加工を行うためには
主軸及びZ軸の加減速時定数は均しくとる必要がある。
10 is an acceleration / deceleration control circuit for the spindle motor,
Control acceleration and deceleration. The time constant at this time is as shown in the figure.
It is Tn. Reference numeral 20 denotes a Z-axis acceleration / deceleration control circuit, which controls acceleration / deceleration of the Z-axis distributed pulse Pz, and the acceleration / deceleration time constant at that time is
It is Tn. Thus, in order to perform tapping, it is necessary to make uniform the acceleration / deceleration time constants of the spindle and Z axis.

加減速制御回路10で加減速制御された、主軸の出力パル
スはエラーカウンタ11へ送られ、エラーカウンタ11をカ
ウントアップする。エラーカウンタ11は出力パルスによ
って、カウントアップされ後述の帰還パルスによってカ
ウントダウンされる。従って、エラーカウンタ11の内部
には出力パルスと帰還パルスの差分があり、これを図示
されていないDAコンバータでアナログ指令信号に変換
し、出力する。アナログ指令信号は主軸ドライブ回路12
に送られ、主軸ドライブ回路12は主軸モータ13を回転制
御する。主軸モータ13は主軸14に図示されていないギア
等で結合されており、これによって、主軸が回転する。
主軸には直結またはギア結合等によって位置検出器15が
結合されており、主軸の回転に応じて帰還パルスを発生
する。尚、図においては速度帰還ループは省略してあ
る。これらは公知の方法で速度帰還ループを構成してい
る。
The output pulse of the spindle controlled by the acceleration / deceleration control circuit 10 is sent to the error counter 11, and the error counter 11 is counted up. The error counter 11 is counted up by the output pulse and counted down by the feedback pulse described later. Therefore, there is a difference between the output pulse and the feedback pulse inside the error counter 11, and this is converted into an analog command signal by a DA converter (not shown) and output. The analog command signal is the spindle drive circuit 12
The spindle drive circuit 12 controls the rotation of the spindle motor 13. The main shaft motor 13 is connected to the main shaft 14 by a gear or the like (not shown), which causes the main shaft to rotate.
A position detector 15 is connected to the main shaft by direct connection, gear connection, or the like, and a feedback pulse is generated according to the rotation of the main shaft. The velocity feedback loop is omitted in the figure. These form a velocity feedback loop by a known method.

一方、加減速制御回路20で加減速制御された、Z軸の出
力パルスはエラーカウンタ21へ送られ、エラーカウンタ
21をカウントアップする。エラーカウンタ21は出力パル
スによって、カウントアップされ後述の帰還パルスによ
ってカウントダウンされる。従って、エラーカウンタ21
の内部には出力パルスと帰還パルスの差分があり、これ
を図示されていないDAコンバータでアナログ指令信号に
変換し、出力する。アナログ指令信号はZ軸のサーボド
ライブ回路22に送られ、Z軸のサーボドライブ回路22は
Z軸のサーボモータ23を回転制御する。Z軸のサーボモ
ータ23は図示されていないZ軸にギア等で結合されてお
り、これによって、Z軸が移動する。Z軸のサーボモー
タには位置検出器25が結合されており、Z軸のサーボモ
ータの回転に応じて帰還パルスを発生する。尚、図にお
いては速度帰還ループは省略してある。これらは公知の
方法で速度帰還ループを構成している。
On the other hand, the output pulse of the Z axis, which has been subjected to acceleration / deceleration control by the acceleration / deceleration control circuit 20, is sent to the error counter 21, and the error counter 21
Count up 21. The error counter 21 is counted up by the output pulse and counted down by the feedback pulse described later. Therefore, the error counter 21
There is a difference between the output pulse and the feedback pulse inside the, and this is converted into an analog command signal by a DA converter (not shown) and output. The analog command signal is sent to the Z-axis servo drive circuit 22, and the Z-axis servo drive circuit 22 controls the rotation of the Z-axis servo motor 23. The Z-axis servomotor 23 is coupled to the Z-axis (not shown) by a gear or the like, and the Z-axis moves by this. A position detector 25 is coupled to the Z-axis servo motor and generates a feedback pulse according to the rotation of the Z-axis servo motor. The velocity feedback loop is omitted in the figure. These form a velocity feedback loop by a known method.

次に、加減速時定数の決定の詳細について述べる。第2
図に加減速時定数の決定のフローチャートを示す。図に
おいて、各ステップはS1、S2、S3のように表す。
Next, details of determination of the acceleration / deceleration time constant will be described. Second
The figure shows the flowchart for determining the acceleration / deceleration time constant. In the figure, each step is represented as S1, S2, S3.

〔S1〕時定数選択手段2はまず与えられた主軸回転速度
Sから、時定数テーブル3によって該当する時定数Tn
選択する。
[S1] The time constant selecting means 2 first selects a corresponding time constant T n from the given spindle rotation speed S by the time constant table 3.

〔S2〕加工時間算出手段4は、与えられた主軸回転速度
S、時定数Tn、ピッチP、タッピングの深さから加工時
間tnを算出する。
[S2] The machining time calculating means 4 calculates the machining time t n from the given spindle rotational speed S, time constant T n , pitch P, and tapping depth.

〔S3〕主軸回転速度Snより1ランク下の条件である主軸
回転速度Sn-1及び加減速時定数Tn-1を用いて、この場合
の加工時間tn-1を算出する。
[S3] with the spindle rotational speed S n-1 and deceleration time constant T n-1 is the condition of one rank lower than the spindle rotational speed S n, calculates the machining time t n-1 in this case.

〔S4〕条件決定手段5はこの2つの加工時間を比較し、 tn>tn-1ならば、まだ加工時間は短縮できるので、S3へ
もどり、さらに時定数テーブル3の1ランク下の主軸回
転速度Sn-2及びTn-2を選択し、加工時間tn-2を算出し
て、tn-1と比較する。この動作を順次繰り返して最小加
工時間を求める。
[S4] The condition determining means 5 compares the two machining times. If t n > t n-1 , the machining time can be shortened, so the procedure returns to S3, and the spindle of one rank lower in the time constant table 3 is reached. The rotation speeds S n-2 and T n-2 are selected, the processing time t n-2 is calculated and compared with t n-1 . This operation is sequentially repeated to obtain the minimum processing time.

tn>tn-1でなければS5へ行く。If not t n > t n-1 , go to S5.

〔S5〕これ以上時間を短縮することはできないので、主
軸回転速度Sn(Sn-1、Sn-2)及び加減速時定数T
n(Tn-1、Tn-2)を決定する。
[S5] Since the time cannot be shortened any further, the spindle speed S n (S n-1 , S n-2 ) and acceleration / deceleration time constant T
Determine n (T n-1 , T n-2 ).

このようにして、最初選択された加減速時定数におい
て、最短の加工時間を与える加工条件を決定することが
できる。
In this way, it is possible to determine the processing condition that gives the shortest processing time in the initially selected acceleration / deceleration time constant.

上記の実施例では時定数選択手段2に時定数テーブル3
を使用したが、これにかえて、主軸回転速度をSとし、
Kを定数とし、加減速時定数をTとしたとき、 T=KS として、加減速時定数を決定する手段を使用することも
できる。
In the above embodiment, the time constant selection means 2 has a time constant table 3
However, instead of this, set the spindle rotation speed to S,
When K is a constant and the acceleration / deceleration time constant is T, it is possible to use a means for determining the acceleration / deceleration time constant by setting T = KS.

また、比較の対象として、テーブルの1ランク下の回転
速度及び加減速時定数を選択したが、先の条件から一定
数を減算したり、一定の小数を乗算する等の手段で次の
条件を選択することもできる。勿論これらの一定数は回
転速度と加減速時定数にたいして別個の数値を使用する
ことができる。
Also, the rotation speed and the acceleration / deceleration time constant one rank lower in the table were selected as the objects of comparison, but the following conditions are determined by means such as subtracting a constant number from the previous condition or multiplying by a constant decimal number. You can also choose. Of course, these constants can use separate numerical values for the rotational speed and the acceleration / deceleration time constant.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明では、回転速度に応じて加減
速時定数を選択し、この状態から加工時間が最小になる
ように、回転速度及び加減速時定数を順次決定するよう
にしたので、最小の加工時間を自動的に選択でき、加工
条件も改善される。
As described above, in the present invention, the acceleration / deceleration time constant is selected according to the rotation speed, and the rotation speed and the acceleration / deceleration time constant are sequentially determined so that the machining time is minimized from this state. The minimum processing time can be selected automatically and the processing conditions are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のブロック図、 第2図は本発明の一実施例のフローチャート図、 第3図(a)及び(b)はタッピングの穴の深さに応じ
た主軸の加減速の状態を示す図である。 1……パルス分配回路 2……時定数選択手段 4……加工時間算出手段 5……条件決定手段 10……加減速制御回路 13……主軸モータ 20……加減速制御回路 23……サーボモータ
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flow chart of an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are main shafts according to the depth of tapping holes. It is a figure which shows the state of acceleration / deceleration. 1 …… Pulse distribution circuit 2 …… Time constant selection means 4 …… Machining time calculation means 5 …… Condition determination means 10 …… Acceleration / deceleration control circuit 13 …… Spindle motor 20 …… Acceleration / deceleration control circuit 23 …… Servo motor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】主軸の回転とZ軸の移動とをパルス分配に
より同期させて、タッピング加工を行うタッピング加工
制御装置において、 指令された主軸回転速度に対応して加減速時定数を選択
する時定数選択手段と、 与えられた主軸回転速度と加減速時定数から加工時間を
算出する加工時間算出手段と、 前記加工時間を受け、より低い加減速時定数及びこれに
対応する主軸回転速度を選択して前記加工時間算出手段
に与え、次の加工時間を受け、前記加工時間と前記次の
加工時間とを比較し、次の加工時間が加工時間より小さ
い場合はさらに低い加減速時定数及びこれに対応する主
軸回転速度を与え、これを前記加工時間が最小になるま
で繰り返して主軸の加減速時定数及び回転速度を決定す
る条件決定手段と、 を有することを特徴とするタッピング加工制御装置。
1. A tapping machining control device for performing tapping machining by synchronizing rotation of a spindle with movement of a Z-axis by pulse distribution, when selecting an acceleration / deceleration time constant corresponding to a commanded spindle rotation speed. Constant selecting means, machining time calculating means for calculating a machining time from a given spindle rotation speed and acceleration / deceleration time constant, and a lower acceleration / deceleration time constant and a spindle rotation speed corresponding to it, which receives the machining time. Then, the next machining time is received, the machining time is compared with the next machining time, and when the next machining time is shorter than the machining time, the acceleration / deceleration time constant and And a condition determining means for determining the acceleration / deceleration time constant and the rotation speed of the spindle by repeating this until the machining time is minimized. Ping processing control device.
【請求項2】前記時定数選択手段は主軸回転速度とこれ
に対応する加減速時定数からなるテーブルを有すること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のタッピング加
工制御装置。
2. The tapping processing control device according to claim 1, wherein the time constant selecting means has a table of spindle rotational speeds and acceleration / deceleration time constants corresponding thereto.
【請求項3】前記時定数選択手段は、主軸回転速度を
S、加減速時定数をT、Kを定数とするときに、次式 T=KS から加減速時定数を決定することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のタッピング加工制御装置。
3. The time constant selection means determines the acceleration / deceleration time constant from the following equation T = KS when the spindle rotation speed is S, the acceleration / deceleration time constant is T, and K is a constant. The tapping processing control device according to claim 1.
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JPS63162114A (en) 1988-07-05

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