專利名稱：螺紋切削控制方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺紋切削控制方法及其裝置，特別是涉及一種由數(shù)值控制(Numerical Control，以下稱為NC)裝置等進(jìn)行控制的工作機(jī)械的螺紋切削控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
眾所周知，使用NC裝置的螺紋切削加工是這樣進(jìn)行的，即通過設(shè)置在主軸上的卡盤保持螺紋工件，同時使主軸旋轉(zhuǎn)，從而使螺紋工件旋轉(zhuǎn)，并且使借助于由進(jìn)給伺服電動機(jī)驅(qū)動的伺服軸而移動的刀具(車刀)在軸線方向(Z軸方向)上移動，使得刀具與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，但如果主軸的旋轉(zhuǎn)和刀具在Z軸方向上的移動之間不同步，則螺紋的尺寸精度下降，或者由于精加工而形成雙重螺紋，或者使螺紋脊受到損傷。
因此，在進(jìn)行螺紋切削加工過程中，例如需要根據(jù)主軸每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生的1個旋轉(zhuǎn)信號，使刀具在Z軸方向上開始移動，同時使主軸的旋轉(zhuǎn)與刀具的進(jìn)給同步。
此外，在例如從粗加工到精加工轉(zhuǎn)移時，在主軸的旋轉(zhuǎn)速度加快規(guī)定的倍數(shù)的情況下，為了使主軸的旋轉(zhuǎn)與刀具的進(jìn)給同步，刀具的進(jìn)給速度也要加快規(guī)定的倍數(shù)，但此時由于粗加工時的刀具進(jìn)給速度(低速)的伺服延遲與精加工時的刀具進(jìn)給速度(高速)的伺服延遲之間產(chǎn)生偏差，從而產(chǎn)生螺紋相位偏差。
因此，在特開昭58-177252號公報中公開了這樣的技術(shù)，即，在精加工時的進(jìn)給電動機(jī)的實際速度達(dá)到fL(精加工時的進(jìn)給速度)之前的伺服延遲量為dL(＝fL/k，k伺服系統(tǒng)的增益)、主軸旋轉(zhuǎn)速度為θL時，通過使精加工前的刀具停止位置偏離工件上述dL，在1個旋轉(zhuǎn)信號發(fā)生后的旋轉(zhuǎn)角度θL中達(dá)到恒定速度fL，從旋轉(zhuǎn)角度θL開始，以恒定速度fL開始螺紋切削，此外，在粗加工時的進(jìn)給電動機(jī)的實際速度達(dá)到fs(粗加工時的進(jìn)給速度，fs＜fL)之前的伺服延遲量為ds(＝fs/k，k伺服系統(tǒng)的增益)、主軸旋轉(zhuǎn)速度為θs時，通過使粗加工前的刀具停止位置偏離工件上述ds，在1個旋轉(zhuǎn)信號發(fā)生后的旋轉(zhuǎn)角度θL中達(dá)到恒定速度fs，從旋轉(zhuǎn)角度θL開始，以恒定速度fs開始螺紋切削。
此外，也公開了這樣的技術(shù)，即，利用上述的思想，即使螺紋切削開始前的刀具停止位置在精加工時和粗加工時為同一位置，但通過控制主軸的1個旋轉(zhuǎn)信號的發(fā)生位置，在精加工時，從旋轉(zhuǎn)角度θL開始，以恒定速度fL開始螺紋切削，此外，在粗加工時，從旋轉(zhuǎn)角度θL開始，以恒定速度fs開始螺紋切削。
即，在特開昭58-177252號公報中公開了這樣的技術(shù)通過考慮伺服延遲量，即使進(jìn)給電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可變，也能夠防止螺紋相位偏差。
此外，作為與螺紋再加工相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，有特開昭62-99020號公報所公開的技術(shù)。
該技術(shù)為，在對螺紋進(jìn)行再加工時，測定螺紋安裝時發(fā)生的螺紋部分的螺紋槽的相位偏差量，同時計算并求出數(shù)值控制工作機(jī)械的伺服系統(tǒng)的延遲量和數(shù)值控制裝置的運算延遲時間(從主軸轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖數(shù)據(jù)檢測到運算結(jié)束為止的延遲量)，然后根據(jù)上述相位偏差、上述計算的伺服系統(tǒng)的延遲和上述計算的運算延遲時間，求出相位偏差量，然后根據(jù)該相位偏差量，配合上述螺紋部分的相位而對上述螺紋部分進(jìn)行再加工。
另外，上述相位偏差量是利用工件再安裝中發(fā)生的螺紋部分的相位偏差量δi(mm)、伺服系統(tǒng)的延遲量SD(mm)、以及從主軸轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖數(shù)據(jù)檢測到運算結(jié)束為止的延遲量S1、伺服進(jìn)給速度F，以如下方式求出的實際相位偏差量δt。
δt＝(δi+S1+SD)/F的余數(shù)其中，F(xiàn)以如下方式求出。
F＝螺距指令×主軸轉(zhuǎn)數(shù)特開昭62-99020號公報中公開了以上的技術(shù)。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中(特開昭58-177252號公報所公開的技術(shù))中存在這樣的問題，即，如上所述，為了防止螺紋相位偏差，僅考慮了伺服系統(tǒng)的延遲，所以仍然會發(fā)生螺紋相位偏差。
另外，上述現(xiàn)有技術(shù)(特開昭58-177252號公報所公開的技術(shù))由于僅考慮了伺服系統(tǒng)的延遲，所以在伺服進(jìn)給速度A(精加工時)時和伺服進(jìn)給速度B時(粗加工時)加速時間常數(shù)相同的情況下，如圖6所示，在伺服進(jìn)給速度A時(精加工時)和伺服進(jìn)給速度B時(粗加工時)，發(fā)生了由于加減速時間常數(shù)導(dǎo)致的螺紋相位偏差。
此外，在特開昭62-99020號公報所公開的螺紋再加工技術(shù)中，由于僅考慮了工件再安裝中產(chǎn)生的螺紋部分的相位偏差量、伺服系統(tǒng)的延遲量以及從主軸轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖數(shù)據(jù)檢測到運算結(jié)束為止的延遲量，所以如圖7所示，也發(fā)生了由于加減速時間常數(shù)導(dǎo)致的螺紋相位偏差44。
另外，圖7是直線型的加減速圖形的例子，41是由程序指示的步長上的指令進(jìn)給速度圖形，42是針對指令、根據(jù)時間常數(shù)Tc進(jìn)行加減速的伺服輸出速度圖形，43是伺服響應(yīng)延遲后的伺服動作速度圖形，45是伺服響應(yīng)延遲導(dǎo)致的相位偏差量，44是加減速時間常數(shù)導(dǎo)致的螺紋相位偏差量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于獲得一種螺紋切削控制方法及其裝置，該方法和裝置即使在(粗加工和精加工等情況下)進(jìn)給軸的進(jìn)給速度發(fā)生變化，或?qū)⒁褟臋C(jī)械上取下的工件再次安裝在機(jī)械上而進(jìn)行螺紋加工、或利用其他機(jī)械進(jìn)行螺紋的再次精加工的情況下，也能夠提高螺紋切削加工精度。
為此，本發(fā)明的螺紋切削控制方法至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)，變更螺紋切削開始定時。
此外，本發(fā)明的螺紋切削控制裝置具有這樣的單元，該單元至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)，變更螺紋切削開始定時。
因此，即使在進(jìn)給軸的進(jìn)給速度發(fā)生變化，或?qū)⒁褟臋C(jī)械上取下的工件再次安裝在機(jī)械上而進(jìn)行螺紋加工、或利用其他機(jī)械進(jìn)行螺紋的再次精加工的情況下(增益、時間常數(shù)等機(jī)械特性與前次進(jìn)行加工的機(jī)械不同的情況下)，由于能夠校正基于伺服軸加速時間常數(shù)的誤差，所以能夠提高螺紋切削加工精度。
此外，本發(fā)明的螺紋切削控制方法至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)和機(jī)械誤差，變更螺紋切削開始定時。
此外，本發(fā)明的螺紋切削控制裝置具有這樣的單元，該單元至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)和機(jī)械誤差，變更螺紋切削開始定時。
因此，即使在進(jìn)給軸的進(jìn)給速度發(fā)生變化，或?qū)⒁褟臋C(jī)械上取下的工件再次安裝在機(jī)械上而進(jìn)行螺紋加工、或利用其他機(jī)械進(jìn)行螺紋的再次精加工的情況下，由于能夠校正基于伺服軸加速時間常數(shù)的誤差，所以能夠提高螺紋切削加工精度。此外，由于能夠校正機(jī)械誤差，所以能夠進(jìn)一步提高螺紋切削加工精度，該機(jī)械誤差是在刀具移動開始時由靜摩擦力、慣性力等產(chǎn)生的到刀具動作為止的指令位置與實際刀具前端位置之間的差。


圖1是表示本發(fā)明第一、第二實施方式的構(gòu)成例的框圖。
圖2是用于說明本發(fā)明第一、第二實施方式的動作的流程圖。
圖3是用于說明本發(fā)明第二實施方式的螺紋相位偏差量-主軸速度的特性圖。
圖4是表示本發(fā)明第四實施方式的構(gòu)成例的框圖。
圖5是用于說明本發(fā)明第四實施方式的、對螺紋切削相位進(jìn)行校正時的螺紋切削開始定時的圖。
圖6是使螺紋切削速度變化時的螺紋切削相位偏差的說明圖。
圖7是表示伺服軸加速時間常數(shù)導(dǎo)致的延遲和伺服響應(yīng)延遲的圖。
具體實施例方式
第一實施方式以下利用圖1和圖2，對本發(fā)明的第一實施方式進(jìn)行說明。在本發(fā)明的第一實施方式中，在具有螺紋切削功能和主軸倍率(over ride)功能的NC裝置的控制中，相對于伺服軸的進(jìn)給速度變化量，將伺服跟蹤延遲量的差值和伺服加速時間常數(shù)導(dǎo)致的移動量的差值換算為主軸角度，然后使螺紋切削開始定時偏移，由此，即使在螺紋切削開始前通過主軸倍率而變更主軸轉(zhuǎn)數(shù)，也不會使螺紋部分和刀具前端之間的位置關(guān)系偏移，所述伺服軸的進(jìn)給速度變化量是由于主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令值與實際加工的主軸轉(zhuǎn)數(shù)值之間的差值而產(chǎn)生的，所述主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令值是由用于進(jìn)行多次加工的螺紋切削程序所指示的，所述實際加工的主軸轉(zhuǎn)數(shù)是由主軸倍率而變更的。
即，在圖1所述的加工程序存儲器1中，預(yù)先存儲有加工程序(包含用于進(jìn)行多次加工的螺紋切削指令的加工程序)，在執(zhí)行該加工程序1時，由加工程序解析部2從加工程序存儲器1中順序讀出加工程序并進(jìn)行解析。在螺紋切削指令的情況下，由螺紋切削運算部3運算相對于主軸指令轉(zhuǎn)數(shù)的螺紋切削伺服軸的進(jìn)給速度。
通過操作板7輸入的主軸倍率，由主軸倍率運算部8變換為主軸轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)比率，其與由螺紋切削運算部3運算的結(jié)果一起，通過主軸角度運算部4計算由于主軸轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)生變化導(dǎo)致的螺紋部分與刀具前端之間的的位置關(guān)系偏差量，然后變更螺紋切削開始定時，將伺服軸(使刀具在Z軸方向上移動的進(jìn)給軸)的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6，驅(qū)動伺服電動機(jī)10，使伺服軸移動。此外，主軸速度指令被輸出給主軸電動機(jī)11，驅(qū)動主軸(使工件旋轉(zhuǎn)的軸)另外，主軸的轉(zhuǎn)數(shù)由主軸編碼器9檢測出來，然后反饋給主軸角度運算部4。
圖2是用流程圖說明由螺紋切削運算部3和主軸角度運算部4實施的控制動作。
在圖2中，步驟1說明了由螺紋切削運算部3實施的求出伺服進(jìn)給速度的動作，步驟2～步驟10說明了由主軸角度運算部4實施的相對于倍率變化而使螺紋切削開始定時變化的動作。
在這樣構(gòu)成的NC裝置中，首先對由操作板7輸入的主軸倍率為100％，即與程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)相同時的動作進(jìn)行說明。
由加工程序解析部2輸出主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令值和螺距指令值。由螺紋切削運算部3決定伺服軸的進(jìn)給速度。首先，在步驟1中利用以下計算式，計算由程序指令值決定的進(jìn)給速度。
伺服進(jìn)給速度A(mm/sec)＝螺距指令值(mm/rev)×程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)接下來，由主軸角度運算部4計算使螺紋切削開始定時延遲的量。首先，在步驟2中由主軸倍率運算部8求出傳送來的主軸倍率為n％時的伺服進(jìn)給速度。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)比率，由以下計算式求出。
伺服進(jìn)給速度B(mm/sec)＝螺距指令值(mm/rev)×程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×n/100由于本次對主軸倍率n＝100％的情況進(jìn)行說明，所以在步驟3中判斷伺服進(jìn)給速度A＝伺服進(jìn)給速度B。其結(jié)果是，在主軸角度運算部4中，用于調(diào)整螺紋切削開始定時的主軸旋轉(zhuǎn)角度為0，從而不使定時發(fā)生變化，并將伺服軸的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6。
接下來，對由操作板7輸入的主軸倍率為n％，即為程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)的n/100指令時的動作進(jìn)行說明。
由加工程序解析部2將主軸轉(zhuǎn)數(shù)指令值和螺距指令值輸出給螺紋切削運算部3。由螺紋切削運算部3決定伺服軸的進(jìn)給速度。首先，在步驟1中利用以下計算式，計算由程序指令值決定的進(jìn)給速度。
伺服進(jìn)給速度A(mm/sec)＝螺距指令值(mm/rev)×程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)接下來，由主軸角度運算部4計算使螺紋切削開始定時延遲的量。首先，在步驟2中由主軸倍率運算部8求出傳送來的主軸倍率為n％時的伺服進(jìn)給速度。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)比率，由以下計算式求出。
伺服進(jìn)給速度B(mm/sec)＝螺距指令值(mm/rev)×程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×n/100由于這次主軸轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)比率為n％，所以在步驟3中判斷伺服進(jìn)給速度A＝伺服進(jìn)給速度B×100/n的關(guān)系成立，并且伺服進(jìn)給速度A≠伺服進(jìn)給速度B然后進(jìn)行步驟4～步驟9的處理。首先，在步驟4中由以下的計算式計算伺服跟蹤延遲量。
伺服跟蹤延遲量A(mm)＝伺服進(jìn)給速度A/伺服位置環(huán)路增益伺服跟蹤延遲量B(mm)＝伺服進(jìn)給速度B/伺服位置環(huán)路增益其結(jié)果是，伺服跟蹤延遲量的差由以下計算式求得。
伺服跟蹤延遲量的差＝伺服跟蹤延遲量A-伺服跟蹤延遲量B＝(1-n/100)×伺服進(jìn)給速度A/伺服位置環(huán)路增益該計算結(jié)果在后面說明的步驟6中使用。此外，在運算該伺服跟蹤延遲的差時使用的伺服位置環(huán)路增益，使用從未圖示的存儲器中讀出其存儲的伺服位置環(huán)路增益。
然后，由主軸角度運算部4計算伺服軸加速時間常數(shù)導(dǎo)致的延遲。一般，伺服軸加速時間常數(shù)，如圖6所示，設(shè)定為達(dá)到指令速度即伺服進(jìn)給速度A為止的時間。該伺服軸加速時間常數(shù)使用從未圖示的存儲器中讀出其存儲的伺服軸加速時間常數(shù)。此外，該伺服軸加速時間常數(shù)是由機(jī)械特性決定的機(jī)械固有數(shù)據(jù)，不是每次加工時都發(fā)生變化的數(shù)值，所以由伺服進(jìn)給速度相對于時間移動的量發(fā)生變化。變化的量在步驟5中由以下計算式計算。達(dá)到伺服進(jìn)給速度A為止的移動距離為下式。
移動距離A(mm)＝伺服進(jìn)給速度A×加速時間常數(shù)/2此外，在由操作板7輸入了主軸倍率n％的指示的情況下，達(dá)到伺服進(jìn)給速度B為止的移動距離B由以下計算式求得。
移動距離B(mm)＝伺服進(jìn)給速度B×加速時間常數(shù)/2也就是說，當(dāng)伺服進(jìn)給速度發(fā)生變化時，伺服加速時間常數(shù)導(dǎo)致的移動距離的差＝移動距離A-移動距離B(圖6的斜線部分的螺紋相位偏差量)，螺紋部分與刀具前端的位置關(guān)系僅偏差該距離。因此，在需要以工件和刀具位置相同的定時來進(jìn)行加工的情況下，如果不校正該量，則由于單位時間的移動量不同，所以不能通過相同的軌跡。該運算結(jié)果在后面說明的步驟6中使用。
利用由主軸角度運算部4運算的伺服跟蹤延遲的差(步驟4)和伺服加速時間常數(shù)導(dǎo)致的移動距離的差(步驟5)，計算螺紋切削開始定時。
首先，在步驟6中利用下式計算螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系的偏差量。
偏差量(mm)＝伺服跟蹤延遲的差+伺服加速時間常數(shù)導(dǎo)致的移動距離的差如果使螺紋切削開始點移動該偏差量，就能進(jìn)行螺紋部分與刀具之間的位置關(guān)系無偏差的加工，但在本發(fā)明的第一實施方式中，不使加工開始點移動，而是通過使螺紋切削開始定時變化，來進(jìn)行螺紋部分和刀具之間的位置關(guān)系無偏差的加工。以下對用于該目的的方法進(jìn)行說明。
首先，在步驟7中將該偏差量變換為主軸角度。
主軸角度(rev)＝偏差量/螺距指令值(mm/rev)接下來，在步驟8中，利用以下計算式，將該主軸角度變換為螺紋切削開始定時時間。由于加工螺紋時的主軸轉(zhuǎn)數(shù)為程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×100/n，所以得到下式。
螺紋切削開始定時時間(s)＝主軸角度/(程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×100/n)在步驟9中，主軸角度運算部4延遲該螺紋切削開始定時時間(s)量，然后將伺服軸的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6。
為了延遲螺紋切削開始定時時間(s)量的時間，例如可以在設(shè)定與主軸每旋轉(zhuǎn)1周產(chǎn)生的1個旋轉(zhuǎn)信號(Z相信號)同步，使伺服軸在Z軸方向上開始移動的情況下，由編碼器9將主軸的旋轉(zhuǎn)反饋給主軸角度運算部4，在1個旋轉(zhuǎn)信號(Z相信號)到來之后，延遲螺紋切削開始定時時間(s)量的時間，然后將伺服軸的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6。
這樣，通過使螺紋切削開始定時變化，進(jìn)行螺紋部分與刀具之間的位置關(guān)系無偏差的加工。
第二實施方式以下利用圖1～圖3，對本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。
對于第一實施方式，在有機(jī)械誤差的情況下，需要進(jìn)一步進(jìn)行機(jī)械誤差的校正，第二實施方式就示出了進(jìn)行該機(jī)械誤差校正的實施方式。另外，所謂的機(jī)械誤差，是指在刀具開始移動時，由于靜摩擦力、慣性力等，到刀具動作為止發(fā)生的指令位置與實際刀具前端位置之間的差量。
該機(jī)械誤差會產(chǎn)生螺紋切削相位偏差量，該螺紋切削相位偏差量與圖3所示的主軸轉(zhuǎn)數(shù)變化導(dǎo)致的伺服進(jìn)給速度的差伺服進(jìn)給速度的差＝伺服進(jìn)給速度A-伺服進(jìn)給速度B成正比而增減。
以下對校正該相位偏差的方法進(jìn)行說明。
首先，用在第一實施方式中說明的方法進(jìn)行螺紋切削，此時，通過操作板7，使主軸倍率在例如50％～150％之間變化而進(jìn)行加工。在該情況下，由于加工機(jī)械的個體差異，通過使主軸倍率在例如50％～150％之間變化，有時會產(chǎn)生如圖3所示變化的、與伺服軸的進(jìn)給速度成正比的螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系偏差量(螺紋相位偏差量)。該偏差量通過另外的測量儀器來測定。對于每個測定時的速度，繪制螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系偏差量。如果用直線連接這些繪制的點，則得到如圖3所示的與伺服進(jìn)給速度成正比的偏差量。將此時的直線函數(shù)的斜率作為參數(shù)從操作板7輸入。將所輸入的斜率參數(shù)值存儲在參數(shù)存儲器5中。將該斜率參數(shù)值發(fā)送給螺紋切削運算部3。
此外，由于加工機(jī)械的個體差異，通過使主軸倍率在例如50％～150％之間變化，有時會產(chǎn)生如圖3所示變化的、不依賴于伺服軸的進(jìn)給速度的、恒定的螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系偏移量。將此時的偏移量作為參數(shù)從操作板7輸入。將所輸入的斜率參數(shù)值存儲在參數(shù)存儲器5中。將該斜率參數(shù)值發(fā)送給主軸角度運算部4。主軸角度運算部4在第一實施方式運算的偏差量(步驟6)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加上下式的運算結(jié)果，然后對螺紋切削開始位置進(jìn)行校正。
與速度成正比的偏差量＝伺服進(jìn)給速度的差×斜率參數(shù)+偏移參數(shù)只要使螺紋切削開始點僅移動該與速度成正比的偏差量，就能夠進(jìn)行螺紋部分與刀具之間的位置關(guān)系無偏差的加工，但在本發(fā)明的第二實施方式中，不使加工開始點移動，而是通過使螺紋切削開始定時變化，來進(jìn)行螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系無偏差的加工。以下對用于此目的的方法進(jìn)行說明。
首先，在主軸角度運算部4的步驟7中，將該偏差量變換為主軸角度。
主軸角度(rev)＝偏差量/螺距指令值(mm/rev)接下來，將該主軸角度變換為螺紋切削開始定時時間。由于加工螺紋時的主軸轉(zhuǎn)數(shù)是程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×100/n，所以得到下式。
螺紋切削開始定時時間(s)＝主軸角度/(程序主軸轉(zhuǎn)數(shù)(rps)×100/n)主軸角度運算部4使時間僅延遲該螺紋切削開始定時時間(s)量，然后將伺服軸的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6。
這樣，通過使螺紋切削開始定時變化，可以進(jìn)行螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系無偏差的加工，從而能夠進(jìn)一步提高加工精度。
第三實施方式在上述第一、第二實施方式中，作為為了使螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系無偏差的運算要素，對使用伺服跟蹤延遲、伺服加速時間常數(shù)以及機(jī)械誤差的技術(shù)進(jìn)行了說明，但作為螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系發(fā)生偏差的要素，由于還有NC裝置的內(nèi)部運算延遲誤差，所以如果將該要素也作為使螺紋部分與刀具前端之間的位置關(guān)系無偏差的運算要素考慮，則能夠進(jìn)一步提高精度，這是不言而喻的。
第四實施方式最后，利用圖4和圖5，對本發(fā)明的第四實施方式進(jìn)行說明。
該第四實施方式是用于校正主軸與工具、工件的相位偏差量的實施方式，所述主軸與工具、工件的相位偏差量是將從機(jī)械上已取下的螺紋工件再次設(shè)置在機(jī)械上進(jìn)行螺紋加工的情況下，或者通過其他機(jī)械上再次進(jìn)行精加工而產(chǎn)生。
即，在圖4所示的加工程序存儲器1中，預(yù)先存儲有加工程序(包含用于進(jìn)行多次加工的螺紋切削指令的加工程序)，當(dāng)執(zhí)行該加工程序1時，由加工程序解析部2從加工程序存儲器1中順序讀出加工程序并進(jìn)行解析。在螺紋切削指令的情況下，由螺紋切削運算部3運算相對于主軸指令轉(zhuǎn)數(shù)的螺紋切削伺服軸的進(jìn)給速度。
為了與主軸編碼器9發(fā)送來的主軸轉(zhuǎn)數(shù)同步動作，如果螺距指令值為PIT(mm/rev)，主軸轉(zhuǎn)數(shù)為S(rps)，則該伺服進(jìn)給速度F(mm/sec)由以下計算式求得。
F＝PIT×S螺紋切削的開始定時由主軸角度運算部4控制。主軸角度運算部4監(jiān)視從主軸編碼器9獲得的主軸位置，如果主軸位置到達(dá)特定的位置，則將伺服軸的移動開始指令輸出給控制軸驅(qū)動部6，使伺服電動機(jī)10移動。
在該第四實施方式中，為了進(jìn)行螺紋的再次精加工，利用由于將已取下的工件再次安裝而產(chǎn)生的以下誤差量，使開始定時偏移。開始定時的偏差量的計算方法是，主軸角度運算部4將該機(jī)械的加減速導(dǎo)致的延遲Sacc與由于上述工件的再次安裝發(fā)生的螺紋部分的相位偏差量δi(mm)、伺服系統(tǒng)的延遲量SD(mm)和從主軸轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖數(shù)據(jù)檢測到運算結(jié)束為止的延遲量S1相加，然后由用相加得到的值除以伺服進(jìn)給速度F而得到的余數(shù)，求出實際相位偏差量δt(mm)。即求出(δi+S1+SD+Sacc)/F的余數(shù)作為實際相位偏差量的距離δt(mm)。其中，在直線加減速的情況下，Sacc為Sacc＝F×Tc/2其中，Tc是加減速時間常數(shù)(加速時間常數(shù))。
由于上述工件再次安裝而發(fā)生的螺紋部分的相位偏差量δi(mm)由實測得到，并預(yù)先存儲在未圖示的存儲器中，在進(jìn)行上述運算時，從上述存儲器讀入。此外，伺服系統(tǒng)的延遲量SD(mm)和從主軸轉(zhuǎn)數(shù)的脈沖數(shù)據(jù)檢測到運算結(jié)束為止的延遲量S1，按照例如特開昭62-99020號公報所公開的方式進(jìn)行運算。此外，加減速時間常數(shù)Tc預(yù)先存儲在未圖示的存儲器中，在進(jìn)行上述運算時，從上述存儲器讀入。
然后，主軸角度運算部4根據(jù)上述求得的實際相位偏差量δt，利用相位偏差量計算開始定時，然后調(diào)整開始定時。
另外，開始定時ts的調(diào)整時間，按下式求出。
Ts＝δt/F然后，利用該ts，按圖5所示的方式調(diào)整螺紋切削開始定時。
即，圖5是用于說明在校正螺紋切削的相位情況下的螺紋切削開始定時的圖。設(shè)編碼器9的計數(shù)器旋轉(zhuǎn)1周的計數(shù)值為ENCmax，則主軸旋轉(zhuǎn)1周的時間是53所示的時間。在螺紋切削中，由于需要使相位一致，所以這里作為例子，如果使螺紋切削開始定時為編碼器9的反饋計數(shù)器的值為0時、即50、51、52這些定時，開始螺紋切削(起動伺服電動機(jī))，則可以使相位一致。
為了進(jìn)行再加工，需要使該螺紋切削開始定時偏移考慮了上述相位偏差量的量。由時間ts決定的編碼器的反饋計數(shù)器的增加量ENCts為ENCts＝S×ts/ENCmax的余數(shù)因此，如果使螺紋切削開始定時在提前ENCts的位置，即計數(shù)值為ENCmax-ENCts的位置開始螺紋切削，就能夠消除工件再次安裝導(dǎo)致的相位偏差。
因此，如圖5所述，通過在提前時間ts的定時20、21、22的時間、即計數(shù)器值在ENCmax-ENCts的位置開始螺紋切削(將移動指令輸出給控制軸驅(qū)動部6，起動伺服電動機(jī)10，開始刀具的移動)，不必使螺紋切削開始位置偏移，就能夠校正螺紋再加工導(dǎo)致的相位偏差。
另外，在該第四實施方式中，如果考慮在第二實施方式中說明的機(jī)械誤差，則能夠進(jìn)一步提高螺紋加工精度。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明的螺紋切削控制方法及其裝置適合作為在對螺紋進(jìn)行粗加工和精加工的情況下、將從機(jī)械上已取下的螺紋工件再次設(shè)置在機(jī)械上進(jìn)行螺紋加工的情況下、用另一個機(jī)械進(jìn)行螺紋的再次精加工的情況下使用的螺紋切削控制方法及其裝置。
權(quán)利要求
1.一種螺紋切削控制方法，其與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，使刀具或工件在進(jìn)給軸方向上移動，從而進(jìn)行螺紋切削加工，其特征在于，至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)，變更螺紋切削開始定時。
2.一種螺紋切削控制方法，其與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，使刀具或工件在進(jìn)給軸方向上移動，從而進(jìn)行螺紋切削加工，其特征在于，至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)和機(jī)械誤差，變更螺紋切削開始定時。
3.一種螺紋切削控制裝置，其與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，使刀具或工件在進(jìn)給軸方向上移動，從而進(jìn)行螺紋切削加工，其特征在于，該裝置具有這樣的單元，該單元至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)，變更螺紋切削開始定時。
4.一種螺紋切削控制裝置，其與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，使刀具或工件在進(jìn)給軸方向上移動，從而進(jìn)行螺紋切削加工，其特征在于，該裝置具有這樣的單元，該單元至少根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)和機(jī)械誤差，變更螺紋切削開始定時。
全文摘要
本發(fā)明提供一種螺紋切削控制裝置，其與主軸的旋轉(zhuǎn)同步，使刀具或工件在進(jìn)給軸方向上移動，從而進(jìn)行螺紋切削加工，從而即使主軸速度可變，也不會使螺紋脊受到損傷、不會使螺紋的尺寸精度下降，其特征在于，設(shè)置螺紋切削運算部(3)和主軸角度運算部(4)，根據(jù)進(jìn)給軸的伺服軸加速時間常數(shù)，變更螺紋切削開始定時。
文檔編號B23Q15/00GK1758981SQ03826190
公開日2006年4月12日 申請日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者水上裕司, 橋本浩司 申請人:三菱電機(jī)株式會社