本發(fā)明涉及一種控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床的控制裝置。本發(fā)明還涉及控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床的控制方法。
背景技術(shù):
對(duì)于通過主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行攻絲加工的機(jī)床,提出了各種提高加工精度或縮短周期的結(jié)構(gòu)。例如在日本專利第2629729號(hào)公報(bào)(JP2629729B)中公開了以下一種螺紋加工裝置:進(jìn)給軸追隨主軸的旋轉(zhuǎn)而動(dòng)作的同時(shí)進(jìn)行攻絲加工的螺紋加工裝置,即,根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速以及旋轉(zhuǎn)加速度和螺距運(yùn)算針對(duì)進(jìn)給軸的進(jìn)給指令值,并且按照主軸的實(shí)際旋轉(zhuǎn)位置校正進(jìn)給指令值,由此提高攻絲加工的精度。另外,在日本專利第3553741號(hào)公報(bào)(JP3553741B)中公開了以下一種主軸電動(dòng)機(jī)加減速控制方法:為了進(jìn)行攻絲加工而進(jìn)行主軸與進(jìn)給軸的同步控制的數(shù)值控制裝置的主軸電動(dòng)機(jī)加減速控制方法,即,數(shù)值控制裝置制作與主軸的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令,根據(jù)該加減速指令控制主軸,由此提高主軸的響應(yīng)性,結(jié)果能夠縮短周期。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
在通過主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行攻絲加工的機(jī)床中,通常取決于主軸所具有的加速能力來決定周期。期望數(shù)值控制裝置不進(jìn)行用于制作與主軸的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令所需的參數(shù)設(shè)定和調(diào)整等要求尖端技術(shù)的準(zhǔn)備作業(yè),而是通過更簡單的結(jié)構(gòu)就能進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸的加速能力的控制,從而能夠縮短周期。
本發(fā)明的一個(gè)方式是一種機(jī)床的控制裝置,其控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn),其中,該控制裝置具備:數(shù)值控制部,其根據(jù)攻絲加工程序來制作主軸指令和進(jìn)給軸指令;主軸控制部,其按照主軸指令控制主軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作;旋轉(zhuǎn)檢測部,其檢測主軸的旋轉(zhuǎn)位置;以及進(jìn)給軸控制部,其按照進(jìn)給軸指令,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置來控制進(jìn)給軸的進(jìn)給動(dòng)作,數(shù)值控制部具備:主軸指令輸出部,其從攻絲加工程序獲取從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度期間的主軸的總旋轉(zhuǎn)量和最高轉(zhuǎn)速,將該總旋轉(zhuǎn)量和該最高轉(zhuǎn)速作為主軸指令而發(fā)送至主軸控制部,主軸控制部具備:初始動(dòng)作控制部,其通過將最高轉(zhuǎn)速設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,使主軸從加工開始位置起以最大能力進(jìn)行加速旋轉(zhuǎn);最大加速度檢測部,其在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置檢測主軸的最大加速度;剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部,其根據(jù)總旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)位置,來檢測從當(dāng)前位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的主軸的剩余旋轉(zhuǎn)量;當(dāng)前速度檢測部,其根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置來檢測主軸的當(dāng)前速度;定位動(dòng)作控制部,其在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)最大加速度、剩余旋轉(zhuǎn)量和當(dāng)前速度,來執(zhí)行用于使主軸減速旋轉(zhuǎn)而使其到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的位置控制;以及過沖檢測部,其在減速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余旋轉(zhuǎn)量來檢測主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量。
本發(fā)明的其它方式是一種機(jī)床的控制裝置,其控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn),其中,該控制裝置具備:數(shù)值控制部,其根據(jù)攻絲加工程序來制作主軸指令和進(jìn)給軸指令;主軸控制部,其按照主軸指令控制主軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作;旋轉(zhuǎn)檢測部,其檢測主軸的旋轉(zhuǎn)位置;以及進(jìn)給軸控制部,其按照進(jìn)給軸指令,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置來控制進(jìn)給軸的進(jìn)給動(dòng)作,數(shù)值控制部具備:主軸指令輸出部,其從攻絲加工程序獲取從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置期間的主軸的總返回旋轉(zhuǎn)量和最高返回轉(zhuǎn)速,將該總返回旋轉(zhuǎn)量和該最高返回轉(zhuǎn)速作為主軸指令而發(fā)送至主軸控制部,主軸控制部具備:初始動(dòng)作控制部,其通過將最高返回轉(zhuǎn)速設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,從目標(biāo)螺紋深度起或比目標(biāo)螺紋深度返回了預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的初始返回位置起,使主軸以最大能力加速反旋轉(zhuǎn);最大加速度檢測部,其檢測或獲取主軸從目標(biāo)螺紋深度起加速反旋轉(zhuǎn)期間的主軸的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度;剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部,其根據(jù)總返回旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)位置,檢測從當(dāng)前位置起至返回完成位置為止的主軸的剩余返回旋轉(zhuǎn)量;當(dāng)前速度檢測部,其根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置來檢測主軸的反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度;定位動(dòng)作控制部,其在以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)反旋轉(zhuǎn)的最大加速度、剩余返回旋轉(zhuǎn)量和反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度,來執(zhí)行用于使主軸減速反旋轉(zhuǎn)并且使其停止在返回完成位置的位置控制;以及過沖檢測部,其在減速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余返回旋轉(zhuǎn)量來檢測主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖量。
本發(fā)明的進(jìn)一步其它方式是一種機(jī)床的控制方法,用于控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn),其中,該控制方法具備以下步驟:控制裝置從攻絲加工程序獲取從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度期間的主軸的總旋轉(zhuǎn)量和最高轉(zhuǎn)速;控制裝置通過將最高轉(zhuǎn)速設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,使主軸從加工開始位置起以最大能力加速旋轉(zhuǎn);控制裝置在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)主軸的旋轉(zhuǎn)位置反饋值來檢測主軸的最大加速度;控制裝置根據(jù)總旋轉(zhuǎn)量和旋轉(zhuǎn)位置反饋值,來檢測從當(dāng)前位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的主軸的剩余旋轉(zhuǎn)量;控制裝置根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置反饋值來檢測主軸的當(dāng)前速度;控制裝置在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)最大加速度、剩余旋轉(zhuǎn)量和當(dāng)前速度,來執(zhí)行用于使主軸減速旋轉(zhuǎn)而使其到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的位置控制;以及控制裝置在減速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余旋轉(zhuǎn)量來檢測主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量。
本發(fā)明的進(jìn)一步其它方式是一種機(jī)床的控制方法,用于控制主軸與進(jìn)給軸的同步運(yùn)轉(zhuǎn),其中,該控制方法具備以下步驟:控制裝置從攻絲加工程序獲取從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置期間的主軸的總返回旋轉(zhuǎn)量和最高返回轉(zhuǎn)速;控制裝置通過將最高返回轉(zhuǎn)速設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,從目標(biāo)螺紋深度起或比目標(biāo)螺紋深度返回了預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的初始返回位置起,使主軸以最大能力加速反旋轉(zhuǎn);控制裝置檢測或獲取主軸從目標(biāo)螺紋深度起加速反旋轉(zhuǎn)期間的主軸的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度;控制裝置根據(jù)總返回旋轉(zhuǎn)量和主軸的旋轉(zhuǎn)位置反饋值,來檢測從當(dāng)前位置起至返回完成位置為止的主軸的剩余返回旋轉(zhuǎn)量;控制裝置根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置反饋值來檢測主軸的反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度;控制裝置在以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)反旋轉(zhuǎn)的最大加速度、剩余返回旋轉(zhuǎn)量和反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度,來執(zhí)行用于使主軸減速反旋轉(zhuǎn)并且使其停止在返回完成位置的位置控制;以及控制裝置在減速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余返回旋轉(zhuǎn)量來檢測主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖量。
根據(jù)一個(gè)方式所涉及的控制裝置,設(shè)為以下結(jié)構(gòu):在使主軸進(jìn)行從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作時(shí),數(shù)值控制部僅將主軸的總旋轉(zhuǎn)量和最高轉(zhuǎn)速作為主軸指令通知給主軸控制部,主軸控制部按照該主軸指令,通過以最高轉(zhuǎn)速為目標(biāo)以最大限度地使用允許電流的最大輸出使主軸加速來執(zhí)行切削動(dòng)作,并且根據(jù)期間的最大加速度以及主軸的剩余旋轉(zhuǎn)量和當(dāng)前速度,使主軸以最大減速度進(jìn)行減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作而到達(dá)目標(biāo)螺紋深度,因此,不需要對(duì)數(shù)值控制部進(jìn)行用于制作與主軸的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,而是通過更簡單的結(jié)構(gòu),就能進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。而且,設(shè)為以下結(jié)構(gòu):在使主軸到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),主軸控制部的過沖檢測部根據(jù)剩余旋轉(zhuǎn)量,檢測主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量,因此能夠訊速地判斷主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量是否異常,并且在過沖異常時(shí)能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠確保攻絲加工所要求的尺寸精度。
根據(jù)其它方式所涉及的控制裝置,設(shè)為以下結(jié)構(gòu):在使主軸進(jìn)行從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置為止的返回動(dòng)作時(shí),數(shù)值控制部對(duì)主軸控制部僅通知主軸的總返回旋轉(zhuǎn)量和最高返回轉(zhuǎn)速來作為主軸指令,主軸控制部按照該主軸指令,通過以最高返回轉(zhuǎn)速為目標(biāo)以最大限度地使用允許電流的最大輸出使主軸加速來執(zhí)行返回動(dòng)作,并且根據(jù)期間的最大加速度以及主軸的剩余返回旋轉(zhuǎn)量和當(dāng)前速度,使主軸以最大減速度進(jìn)行減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到返回完成位置為止的返回動(dòng)作,在返回完成位置使停止,因此,不需要對(duì)數(shù)值控制部進(jìn)行用于制作與主軸的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,而是通過更簡單的結(jié)構(gòu),就能進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。而且,設(shè)為以下結(jié)構(gòu):在使主軸到達(dá)返回完成位置時(shí),主軸控制部的過沖檢測部根據(jù)剩余返回旋轉(zhuǎn)量,檢測主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖量,因此能夠訊速地判斷主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖量是否異常,并且在過沖異常時(shí)能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠防止例如通過進(jìn)給軸進(jìn)行反進(jìn)給動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)要素對(duì)外圍的物體產(chǎn)生不可預(yù)見的干涉。
根據(jù)進(jìn)一步其它方式所涉及的控制方法,起到與上述控制裝置的效果等同的效果。
附圖說明
通過說明與附圖關(guān)聯(lián)的以下實(shí)施方式,能夠更加明確本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。在該圖中:
圖1是表示機(jī)床控制裝置的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖2是表示作為機(jī)床控制方法的一個(gè)實(shí)施方式的攻絲加工的切削動(dòng)作控制方法的流程圖。
圖3是表示圖2的實(shí)施方式中的主軸的動(dòng)作的一例的圖。
圖4是表示圖2的實(shí)施方式中的主軸的動(dòng)作的其它例的圖。
圖5A是表示接著圖2的切削動(dòng)作控制流程后續(xù)的過沖監(jiān)視流程的一例的流程圖。
圖5B是表示接著圖2的切削動(dòng)作控制流程后續(xù)的過沖監(jiān)視流程的其它例的流程圖。
圖6是表示作為機(jī)床控制方法的一個(gè)實(shí)施方式的攻絲加工的返回動(dòng)作控制方法的流程圖。
圖7A是表示接著圖6的返回動(dòng)作控制流程后續(xù)的過沖監(jiān)視流程的一例的流程圖。
圖7B是表示接著圖6的返回動(dòng)作控制流程后續(xù)的過沖監(jiān)視流程的其它例的流程圖。
圖8是表示作為機(jī)床控制方法的其它實(shí)施方式的攻絲加工的切削和返回動(dòng)作控制方法的流程圖。
圖9是表示圖8的實(shí)施方式中的主軸的動(dòng)作的一例的圖。
圖10是表示圖8的實(shí)施方式中的主軸的動(dòng)作的其它例的圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在全部附圖中,將對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素附加相同的參照附圖標(biāo)記。
在圖1中用功能塊表示一個(gè)實(shí)施方式的機(jī)床的控制裝置10的結(jié)構(gòu)??刂蒲b置10在通過主軸12與進(jìn)給軸14的同步運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行攻絲加工的機(jī)床(例如車床、鉆床、加工中心等)中,進(jìn)給軸14考慮通過攻絲加工程序P指定的螺距的同時(shí),控制以追隨主軸12的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的方式進(jìn)行動(dòng)作的同步運(yùn)轉(zhuǎn)(所謂主從同步方式)。雖未圖示,但主軸12是被設(shè)定于主軸電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置的控制軸,該主軸電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置使把持工件、刀具的把持部以加工所需的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。雖未圖示,但進(jìn)給軸14是被設(shè)定于伺服電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置的控制軸,該伺服電動(dòng)機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置使支承工件、刀具的支承部以加工所需的速度進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。例如,在車床中,能夠通過進(jìn)給軸14將刀具向通過主軸12旋轉(zhuǎn)的工件直線進(jìn)給或通過進(jìn)給軸14將刀具向通過主軸12旋轉(zhuǎn)的工件直線進(jìn)給。另外,在鉆床中,能夠通過進(jìn)給軸14將通過主軸12旋轉(zhuǎn)的刀具向工件直線進(jìn)給或通過進(jìn)給軸14將工件向通過主軸12旋轉(zhuǎn)的刀具直線進(jìn)給。在任意情況下,動(dòng)作中加減速轉(zhuǎn)矩比較有富余的進(jìn)給軸14以追隨動(dòng)作中加減速轉(zhuǎn)矩比較沒有富余的主軸12的方式來進(jìn)行動(dòng)作,由此能夠減小同步誤差而提高加工精度。此外,在本發(fā)明中,機(jī)床的結(jié)構(gòu)并不特別進(jìn)行限定。
控制裝置10具備:數(shù)值控制部16,其根據(jù)攻絲加工程序P制作主軸指令CS和進(jìn)給軸指令CF;主軸控制部18,其按照主軸指令CS控制主軸12的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作;旋轉(zhuǎn)檢測部20,其檢測主軸12的旋轉(zhuǎn)位置;以及進(jìn)給軸控制部22,其按照進(jìn)給軸指令CF,根據(jù)由旋轉(zhuǎn)檢測部20檢測出的旋轉(zhuǎn)位置,來控制進(jìn)給軸14的進(jìn)給動(dòng)作。數(shù)值控制部16具備:程序解釋部24,其將攻絲加工程序P進(jìn)行解釋;主軸指令輸出部26,其按照程序解釋部24的解釋,制作主軸指令CS,向主軸控制部18發(fā)送主軸指令CS;以及進(jìn)給軸指令輸出部28,其按照程序解釋部24的解釋,制作進(jìn)給軸指令CF,向進(jìn)給軸控制部22發(fā)送進(jìn)給軸指令CF。數(shù)值控制部16能夠具有公知的CNC裝置的硬件結(jié)構(gòu)。
主軸指令輸出部26在開始攻絲加工之前,從由程序解釋部24解釋的攻絲加工程序P的指令值,獲取從加工開始位置(旋轉(zhuǎn)位置)起至目標(biāo)螺紋深度(旋轉(zhuǎn)位置)期間的主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0,將這些總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0作為主軸指令CS而發(fā)送至主軸控制部18。例如在攻絲加工程序P包含將主軸12的最高轉(zhuǎn)速(在本例中每分鐘的最大轉(zhuǎn)數(shù))V0設(shè)為3000rev/min而對(duì)螺距1.25mm、螺紋深度30mm的內(nèi)螺紋進(jìn)行加工的指令的情況下,從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度期間的主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0成為30÷1.25=24(rev),因此主軸指令輸出部26將V0=3000(rev/min)和S0=24(rev)通知給主軸控制部18。這樣,主軸指令CS不包含用于使主軸12旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)螺紋深度為止的位置指令、加減速指令。
主軸控制部18使用由旋轉(zhuǎn)檢測部20檢測出的主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS(即反饋值),通過一般的反饋控制,控制主軸12的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。進(jìn)給軸控制部22除了進(jìn)給軸14的進(jìn)給位置的反饋值以外,還使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,通過反饋控制,控制追隨主軸12的動(dòng)作的進(jìn)給軸14的進(jìn)給動(dòng)作。此外,旋轉(zhuǎn)檢測部20能夠從檢測主軸12的驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作位置的編碼器等位置檢測器(未圖示)的輸出,獲取旋轉(zhuǎn)位置FBS。
主軸控制部18具備:初始動(dòng)作控制部30,其通過將從主軸指令輸出部26發(fā)送的最高轉(zhuǎn)速V0設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,使主軸12從加工開始位置起以最大能力加速旋轉(zhuǎn);最大加速度檢測部32,其在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置FBS檢測主軸12的最大加速度A0(單位例如為rev/min2);剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34,其根據(jù)從主軸指令輸出部26發(fā)送的總旋轉(zhuǎn)量S0和旋轉(zhuǎn)位置FBS,檢測從當(dāng)前位置(旋轉(zhuǎn)位置)起至目標(biāo)螺紋深度為止的主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr;當(dāng)前速度檢測部36,其根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置FBS,檢測主軸12的當(dāng)前速度Vc;定位動(dòng)作控制部38,其在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)最大加速度A0、剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,執(zhí)行用于使主軸12減速旋轉(zhuǎn)并使其到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的位置控制;以及過沖檢測部40,其在減速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,檢測主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量(旋轉(zhuǎn)量)Ov。定位動(dòng)作控制部38可以構(gòu)成為使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度。或,定位動(dòng)作控制部38可以構(gòu)成為不使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度。
控制裝置10在使用機(jī)床的攻絲加工中,能夠控制通過刀具用于將工件的下孔切削至目標(biāo)螺紋深度為止的主軸12的動(dòng)作(在本申請(qǐng)中稱為切削動(dòng)作)。另外,控制裝置10在使用機(jī)床的攻絲加工中,能夠控制在將工件的下孔切削加工至目標(biāo)螺紋深度為止后用于將刀具從工件取出的主軸12的動(dòng)作(在本申請(qǐng)中稱為返回動(dòng)作)。
圖2示出作為控制裝置10所執(zhí)行的機(jī)床控制方法的一個(gè)實(shí)施方式的、主軸12在攻絲加工中的切削動(dòng)作控制方法。以下,與圖1一起參照?qǐng)D2示出的切削動(dòng)作控制流程的一例,詳細(xì)說明控制裝置10的結(jié)構(gòu)。首先,在步驟S1中,數(shù)值控制部16(主軸指令輸出部26)向主軸控制部18指令主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0。在步驟S2中,主軸控制部18(初始動(dòng)作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34)從加工開始位置將最高轉(zhuǎn)速V0設(shè)為目標(biāo)速度而使主軸12以最大限度地利用驅(qū)動(dòng)源的允許電流的最大能力進(jìn)行加速旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行切削動(dòng)作,檢測期間的最大加速度A0,并且依次檢測從當(dāng)前位置起的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr。在每次檢測時(shí),主軸控制部18將檢測出的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr通知給數(shù)值控制部16。
接著,在步驟S3中,主軸控制部18(當(dāng)前速度檢測部36)在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中依次檢測當(dāng)前速度Vc,在每次檢測時(shí),判斷當(dāng)前速度Vc是否到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0。在Vc未到達(dá)V0的情況下,在步驟S4中,主軸控制部18判斷剩余旋轉(zhuǎn)量Sr是否成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2以下。在Sr成為S0的1/2以下的情況下,在步驟S5中,主軸控制部18使主軸12以最大限度地利用驅(qū)動(dòng)源的允許電流的最大能力進(jìn)行減速旋轉(zhuǎn)來繼續(xù)執(zhí)行切削動(dòng)作。在Sr未成為S0的1/2以下的情況下,返回至步驟S3。
在此,參照?qǐng)D3,在當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0之前剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2的情況下(在步驟S3和S4的判斷均為“是”的情況下)的、主軸12的切削動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸上側(cè)的曲線)表示。在圖3中,Vb是從啟動(dòng)到達(dá)到速度Vb為止能夠以固定轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加速(即固定加速度)的轉(zhuǎn)速(例如主軸電動(dòng)機(jī)的基速)而預(yù)先設(shè)定于主軸12的速度,例如能夠作為控制用參數(shù)之一存儲(chǔ)于控制裝置10的存儲(chǔ)器(未圖示)。此外,在實(shí)際應(yīng)用中,速度Vb為主軸電動(dòng)機(jī)的基速(在主軸電動(dòng)機(jī)與主軸12之間存在減速比的情況下,考慮了減速比的速度)以下即可。
在圖3的時(shí)間T1和T2中,主軸12在步驟S2中以最大能力執(zhí)行加速旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T1(從加工開始位置上的啟動(dòng)到達(dá)到速度Vb為止的時(shí)間)的固定加速度期間檢測最大加速度A0。當(dāng)主軸12的轉(zhuǎn)速超過Vb時(shí),由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的加速度從最大加速度A0遞減。在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2(即從加工開始起的旋轉(zhuǎn)量成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2)時(shí)間點(diǎn)A(步驟S4的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速旋轉(zhuǎn)變化為減速旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T3,主軸12在步驟S5中以最大能力執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)。
在時(shí)間T3(步驟S5)中,主軸控制部18通過將從點(diǎn)A至速度Vb為目標(biāo)值的速度控制使主軸12減速旋轉(zhuǎn),而在此期間,根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的減速度遞增。在以最大能力減速旋轉(zhuǎn)中,主軸控制部18(剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34、當(dāng)前速度檢測部36)依次檢測主軸12從當(dāng)前位置起的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc。這樣,在時(shí)間T1~T3中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行速度控制(圖3中用虛線例示臺(tái)階狀的速度指令)。
在步驟S5后,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)監(jiān)視依次檢測出的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,在將主軸12從當(dāng)前速度Vc(在以下說明中設(shè)為每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(單位為rev/s))起以與在步驟S2中檢測出的最大加速度A0(rev/s2)對(duì)應(yīng)的最大減速度A0(負(fù)的值)進(jìn)行減速時(shí),將預(yù)測出成為Sr=0且Vc=0(即到達(dá)目標(biāo)螺紋深度)的時(shí)間點(diǎn)B(圖3)的位置作為從Sr=0的點(diǎn)觀察的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr(負(fù)的值)的絕對(duì)值,用以下式求出。
公式:Vc2=2×|A0|×|Sr|
所以,|Sr|=Vc2/(2×|A0|)
在本實(shí)施方式中,為了容易地運(yùn)算從點(diǎn)B至目標(biāo)螺紋深度為止的位置控制,以將主軸12從點(diǎn)B起以固定的最大減速度A0進(jìn)行減速為前提。因而,在點(diǎn)B中,設(shè)為主軸12的當(dāng)前速度Vc到達(dá)Vb。即能夠作為以下式求出點(diǎn)B的位置|Sr|。
|Sr|=Vb2/(2×|A0|)
另外,在本實(shí)施方式中,設(shè)為對(duì)主軸12加速所需的轉(zhuǎn)矩(以下,加速轉(zhuǎn)矩)和減速所需的轉(zhuǎn)矩(以下,減速轉(zhuǎn)矩)彼此相等。通常,在主軸12旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生機(jī)械結(jié)構(gòu)上的負(fù)載(電阻),加速轉(zhuǎn)矩變得大于減速轉(zhuǎn)矩,因此在加速轉(zhuǎn)矩與減速轉(zhuǎn)矩相等的情況下,當(dāng)以相同速度變化進(jìn)行比較時(shí),以最大能力加速時(shí)間變得比以最大能力減速時(shí)間長。因而,實(shí)際上,主軸12在從點(diǎn)A起減速后以比時(shí)間T2短的時(shí)間到達(dá)速度Vb,此時(shí)的位置|Sr|為
|Sr|>Vc2/(2×|A0|)
之后,以固定速度Vb旋轉(zhuǎn)極少時(shí)間,到達(dá)以下式的點(diǎn)B(圖3)。
|Sr|=Vb2/(2×|A0|)
再次參照?qǐng)D2,在步驟S6中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr的絕對(duì)值|Sr|是否滿足|Sr|=Vb2/(2×|A0|)(以下,稱為等式1)(即主軸12的旋轉(zhuǎn)位置是否到達(dá)點(diǎn)B)。在滿足等式1的情況下,在步驟S7中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)制作用于使主軸12以最大減速度A0減速旋轉(zhuǎn)而到達(dá)Sr=0的點(diǎn)(即目標(biāo)螺紋深度)的指令(在圖3的動(dòng)作例中,用于使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度的指令),根據(jù)該指令對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制。在未滿足等式1的情況下,反復(fù)進(jìn)行判斷到滿足等式1為止。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,從點(diǎn)B朝向目標(biāo)螺紋深度以最大減速度A0執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行切削動(dòng)作,在成為Sr=0的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(在圖3的動(dòng)作例中,停止在目標(biāo)螺紋深度)。這樣,在從點(diǎn)B到達(dá)目標(biāo)螺紋深度為止的時(shí)間T4(圖3)中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制(用虛線例示根據(jù)位置指令求出的固定加速度狀的速度指令)。
在步驟S3中,在判斷為當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0的情況下,在步驟S8中,主軸控制部18保存到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0時(shí)的主軸12的、從加工開始位置起的旋轉(zhuǎn)量(即旋轉(zhuǎn)位置FBS)作為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa。然后,在步驟S9中,主軸控制部18判斷剩余旋轉(zhuǎn)量Sr是否成為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa以下。在Sr成為Sa以下的情況下,進(jìn)入到步驟S5,接著執(zhí)行步驟S6和步驟S7,進(jìn)行切削動(dòng)作直到目標(biāo)螺紋深度為止。在Sr未成為Sa以下的情況下,反復(fù)進(jìn)行判斷直到Sr成為Sa以下為止。
在此,參照?qǐng)D4,在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2之前當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0的情況下(步驟S3的判斷為“否”的情況下)的、主軸12的切削動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸上側(cè)的曲線)表示。如圖4所示,在時(shí)間T1和T2中,主軸12在步驟S2中以最大能力執(zhí)行加速旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T1(從加工開始位置上的啟動(dòng)到達(dá)速度Vb為止的時(shí)間)的固定加速度期間檢測出最大加速度A0。當(dāng)主軸12的轉(zhuǎn)速超過Vb時(shí),由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的加速度從最大加速度A0遞減。主軸12的當(dāng)前速度Vc在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2之前到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0,之后,在整個(gè)時(shí)間T5中主軸12以固定速度V0(加速度零)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而繼續(xù)進(jìn)行切削動(dòng)作。在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr變得與加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa相等的時(shí)間點(diǎn)A(步驟S9的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速旋轉(zhuǎn)變化為減速旋轉(zhuǎn)。接著,在時(shí)間T3(步驟S5)中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T4(步驟S7)中,主軸12以最大減速度A0執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(位置控制)。然后,在成為Sr=0的時(shí)間點(diǎn),主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(在圖4的動(dòng)作例中,停止在目標(biāo)螺紋深度)。在時(shí)間T1、T2、T3和T4中,主軸12與圖3示出的動(dòng)作同樣地動(dòng)作。
在圖3和圖4中的任一個(gè)動(dòng)作例中,均在主軸控制部18控制主軸12從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作期間,進(jìn)給軸控制部22(圖1)使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以追隨主軸12的動(dòng)作的方式控制進(jìn)給軸14而使其進(jìn)行進(jìn)給動(dòng)作。數(shù)值控制部16在主軸控制部18執(zhí)行步驟S1~步驟S9的處理期間,監(jiān)視從主軸控制部18通知的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為第一規(guī)定值(接近零的極小值)以下時(shí),判斷為攻絲加工到達(dá)目標(biāo)螺紋深度。
在通過如上所述位置控制使主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),期望監(jiān)視由機(jī)床結(jié)構(gòu)原因等引起產(chǎn)生的主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖(overshoot)。當(dāng)主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖過大時(shí),追隨主軸12而動(dòng)作的進(jìn)給軸14的過沖也變得過大,特別是未貫通工件的有底內(nèi)螺紋,有時(shí)難以確保所要求的尺寸精度。在以往的攻絲加工控制裝置中,通常,數(shù)值控制部構(gòu)成為:根據(jù)從主軸控制部通知的剩余旋轉(zhuǎn)量等數(shù)據(jù),監(jiān)視主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖,在判斷為過沖變得過大時(shí),向主軸控制部附加強(qiáng)制停止主軸等應(yīng)急指令。與此相對(duì),在控制裝置10中,主軸控制部18的過沖檢測部40構(gòu)成為:根據(jù)由剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34依次檢測出的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,檢測主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov,根據(jù)需要能夠執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策。參照表示圖2的切削動(dòng)作控制方法的后續(xù)步驟的圖5A或圖5B說明由主軸控制部18進(jìn)行的這種過沖監(jiān)視處理的示例。此外,圖5A或圖5B示出的處理例還能夠應(yīng)用于圖3和圖4中的任一個(gè)動(dòng)作例。
在圖5A示出的過沖監(jiān)視處理的一例中,首先,在步驟S10中,主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測出的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,檢測主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(即成為Vc=0)時(shí)的、主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov而作為剩余旋轉(zhuǎn)量Sr的實(shí)測值。接著,在步驟S11中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)始終監(jiān)視過沖量Ov,判斷過沖量Ov是否超過預(yù)定的允許量Op。在判斷為過沖量Ov超出預(yù)定的允許量Op時(shí),在步驟S12中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將針對(duì)主軸12的位置指令設(shè)為零而使主軸12立即停止,強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使切削動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是在能夠過渡到后述的主軸12的返回動(dòng)作控制流程的狀態(tài)下結(jié)束切削動(dòng)作控制流程。
在圖5B示出的過沖監(jiān)視處理的其它例中,執(zhí)行與圖5A示出的步驟S10和S11相同的步驟S10和S11。在步驟S11中,在判斷為過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí),在步驟S12’中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將使主軸12反轉(zhuǎn)至目標(biāo)螺紋深度為止的指令或使主軸12反轉(zhuǎn)至判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間的位置為止的指令附加到主軸12,在按照該指令完成反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)使主軸12停止,強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使切削動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是在能夠過渡到后述的主軸12的返回動(dòng)作控制流程的狀態(tài)下結(jié)束切削動(dòng)作控制流程。
在圖5A和圖5B中的任一個(gè)處理例中,均在主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)從判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間到使主軸12停止為止期間,進(jìn)給軸控制部22(圖1)使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以將進(jìn)給軸14的進(jìn)給動(dòng)作追隨主軸12的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制,使進(jìn)給軸14與主軸12同步而停止。
另外,在圖5A和圖5B中的任一個(gè)處理例中,均在主軸控制部18強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程后,例如,數(shù)值控制部16能夠構(gòu)成為:根據(jù)從主軸控制部18通知的強(qiáng)制結(jié)束信號(hào),輸出警報(bào)信號(hào),向操作員通知切削動(dòng)作的強(qiáng)制結(jié)束(即主軸12的過沖量Ov的異常)。
在使用機(jī)床的攻絲加工中,在將工件的下孔切削加工至目標(biāo)螺紋深度為止后,需要執(zhí)行用于將刀具從工件取出的主軸12的返回動(dòng)作。在上述實(shí)施方式中,在定位動(dòng)作控制部38構(gòu)成為使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度的情況下,控制裝置10在進(jìn)行該返回動(dòng)作時(shí),能夠進(jìn)行與從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的上述切削動(dòng)作控制相同的控制。圖6示出作為控制裝置10所執(zhí)行的機(jī)床控制方法的一個(gè)實(shí)施方式的、主軸12在攻絲加工中的返回動(dòng)作控制方法。另外,在圖3和圖4中,除了上述主軸12的切削動(dòng)作以外,還用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸的下側(cè)的曲線)表示與該切削動(dòng)作對(duì)應(yīng)的主軸12的返回動(dòng)作的一例。以下,與圖1一起參照?qǐng)D3、圖4和圖6說明控制裝置10的返回動(dòng)作的控制流程的一例。
數(shù)值控制部16(主軸指令輸出部26)在圖2的處理流程中判斷為攻絲加工到達(dá)目標(biāo)螺紋深度后并且主軸控制部18例如在圖5A或圖5B的處理例中判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op之后,在步驟S13中,從由程序解釋部24解釋得到的攻絲加工程序P的指令值獲取從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置期間的主軸12的總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’,將這些總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’作為主軸指令CS而發(fā)送至主軸控制部18。返回動(dòng)作的主軸指令CS也不包含用于使主軸12旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)至返回完成位置的位置指令、加減速指令。此外,返回完成位置可以與加工開始位置相同,也可以與加工開始位置不同。在返回完成位置與加工開始位置相同的情況下,總返回旋轉(zhuǎn)量S0’與切削時(shí)的總旋轉(zhuǎn)量S0相等,但是最高返回轉(zhuǎn)速V0’不一定必須與切削時(shí)的最高轉(zhuǎn)速V0一致。另外,在總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’與切削時(shí)的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0相同的情況下,返回動(dòng)作表示與切削動(dòng)作實(shí)質(zhì)上相同的速度-時(shí)間曲線,但是在總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’與切削時(shí)的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0不同的情況下,返回動(dòng)作不表示與切削動(dòng)作必須相同的速度-時(shí)間曲線。
在步驟S14中,主軸控制部18(初始動(dòng)作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34)進(jìn)行以下處理。初始動(dòng)作控制部30通過將最高返回轉(zhuǎn)速V0’設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,使主軸12從目標(biāo)螺紋深度(速度零)以最大限度地利用驅(qū)動(dòng)源的允許電流的最大能力進(jìn)行加速反旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行返回動(dòng)作。最大加速度檢測部32在從目標(biāo)螺紋深度起以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置FBS,檢測主軸12的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’。剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34根據(jù)總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和旋轉(zhuǎn)位置FBS,依次檢測從當(dāng)前位置起至返回完成位置為止的主軸12的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’。在每次檢測時(shí),主軸控制部18將檢測出的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’通知給數(shù)值控制部16。
接著,在步驟S15中,主軸控制部18(當(dāng)前速度檢測部36)在以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置FBS,依次檢測主軸12的反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’,在每次檢測時(shí),判斷當(dāng)前速度Vc’是否到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’。在Vc’未到達(dá)V0’的情況下,在步驟S16中,主軸控制部18判斷剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’是否成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2以下。在Sr’成為S0’的1/2以下的情況下,在步驟S17中,主軸控制部18使主軸12以最大限度地利用驅(qū)動(dòng)源的允許電流的最大能力進(jìn)行減速反旋轉(zhuǎn)而繼續(xù)執(zhí)行返回動(dòng)作。在Sr’未成為S0’的1/2以下的情況下,返回至步驟S15。
在此,參照?qǐng)D3,在反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’之前剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2的情況下(在步驟S15和S16的判斷均為“是”的情況下)的、主軸12的返回動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸下側(cè)的曲線)表示。在圖3的時(shí)間T6和T7中,主軸12在步驟S14中以最大能力執(zhí)行加速反旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T6(從目標(biāo)螺紋深度的啟動(dòng)起到達(dá)上述速度Vb(其中反旋轉(zhuǎn))為止的時(shí)間)的固定加速度期間,檢測出反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’。當(dāng)主軸12的轉(zhuǎn)速超過Vb時(shí),由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的加速度從最大加速度A0’遞減。在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2(即開始返回起的旋轉(zhuǎn)量成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2)時(shí)間點(diǎn)C(步驟S16的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速反旋轉(zhuǎn)變化為減速反旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T8中,主軸12在步驟S17中以最大能力執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)。
在時(shí)間T8(步驟S17)中,主軸控制部18從點(diǎn)C起通過以速度Vb為目標(biāo)值的速度控制,使主軸12減速反旋轉(zhuǎn),但是,在此期間,由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的反旋轉(zhuǎn)的減速度遞增。在以最大能力減速反旋轉(zhuǎn)中,主軸控制部18(剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34、當(dāng)前速度檢測部36)也依次檢測主軸12從當(dāng)前位置起的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’和當(dāng)前速度Vc’。這樣,在時(shí)間T6~T8中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行速度控制(圖3中用虛線例示臺(tái)階狀的速度指令)。
在步驟S17后,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)監(jiān)視依次檢測出的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’和當(dāng)前速度Vc’,在使主軸12從當(dāng)前速度Vc’(在以下說明中設(shè)為每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(單位為rev/s))以與在步驟S14中檢測出的最大加速度A0’(rev/s2)對(duì)應(yīng)的最大減速度A0’(負(fù)的值)減速時(shí),被預(yù)測為成為Sr’=0且Vc’=0(即到達(dá)返回完成位置)的時(shí)間點(diǎn)D(圖3)的位置,與上述點(diǎn)B的位置同樣地用以下式求出。
|Sr’|=Vb2/(2×|A0’|)
此外,在該實(shí)施方式中,為了容易地運(yùn)算從點(diǎn)D起至返回完成位置為止的位置控制,以使主軸12從點(diǎn)D起以固定的最大減速度A0’(與反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’對(duì)應(yīng)(負(fù)的值))減速這一情況為前提。因而,在點(diǎn)D中,設(shè)為主軸12的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)Vb。
另外,在該實(shí)施方式中,設(shè)為主軸12加速所需的轉(zhuǎn)矩(以下,稱為加速轉(zhuǎn)矩)與減速所需的轉(zhuǎn)矩(以下,稱為減速轉(zhuǎn)矩)彼此相等。因而,與緊接著上述點(diǎn)B緊前的動(dòng)作同樣地,實(shí)際上,主軸12在從點(diǎn)C起減速后以比時(shí)間T7短的時(shí)間到達(dá)速度Vb,此時(shí)的位置|Sr’|為
|Sr’|>Vc’2/(2×|A0’|)
之后,以固定速度Vb旋轉(zhuǎn)極少時(shí)間,到達(dá)以下式的點(diǎn)D(圖3)。
|Sr’|=Vb2/(2×|A0’|)
再次,參照?qǐng)D6,在步驟S18中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷主軸12的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’的絕對(duì)值|Sr’|是否滿足|Sr’|=Vb2/(2×|A0’|)(以下,稱為等式2)(即主軸12的旋轉(zhuǎn)位置是否到達(dá)點(diǎn)D)。在滿足等式2的情況下,在步驟S19中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)制作用于使主軸12以最大減速度A0’進(jìn)行減速反旋轉(zhuǎn)而停止在Sr’=0的點(diǎn)(即返回完成位置)的指令,根據(jù)該指令對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制。在未滿足等式2的情況下,反復(fù)進(jìn)行判斷直到滿足等式2。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,從點(diǎn)D起朝向返回完成位置以最大減速度A0’進(jìn)行減速反旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行返回動(dòng)作,在成為Sr’=0的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)返回完成位置而停止。這樣,在從點(diǎn)D起到達(dá)返回完成位置為止的時(shí)間T9(圖3)中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制(用虛線例示根據(jù)位置指令求出的定加速度狀的速度指令)。
在步驟S15中,在判斷為當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’的情況下,在步驟S20中,主軸控制部18保存到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’時(shí)的主軸12的、從目標(biāo)螺紋深度起的旋轉(zhuǎn)量(即旋轉(zhuǎn)位置FBS)作為返回動(dòng)作的加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’。然后,在步驟S21中,主軸控制部18判斷剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’是否成為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’以下。在Sr’成為Sa’以下的情況下,進(jìn)入到步驟S17,接著,執(zhí)行步驟S18和步驟S19,進(jìn)行直到返回完成位置為止的返回動(dòng)作。在Sr’未成為Sa’以下的情況下,反復(fù)進(jìn)行判斷至Sr’成為Sa’以下為止。
在此,參照?qǐng)D4,在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2之前反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’的情況下(步驟S15的判斷為“否”的情況下)的、主軸12的返回動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸下側(cè)的曲線)表示。如圖4所示,在時(shí)間T6和T7中,主軸12在步驟S14中以最大能力執(zhí)行加速反旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T6(從目標(biāo)螺紋深度的啟動(dòng)起到達(dá)上述速度Vb(其中反旋轉(zhuǎn))為止的時(shí)間)的固定加速度期間,檢測出反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’。當(dāng)主軸12的轉(zhuǎn)速超過Vb時(shí),由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的加速度從最大加速度A0’遞減。主軸12的當(dāng)前速度Vc’在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2之前到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’,之后,在整個(gè)時(shí)間T10,主軸12以固定速度V0’(加速度零)進(jìn)行反旋轉(zhuǎn)而繼續(xù)進(jìn)行返回動(dòng)作。在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’與加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’相等的時(shí)間點(diǎn)C(步驟S21的判斷為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速反旋轉(zhuǎn)變化為減速反旋轉(zhuǎn)。接著,在時(shí)間T8(步驟S17)中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T9(步驟S19)中,主軸12以最大減速度A0’執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(位置控制)。在時(shí)間T6、T7、T8和T9中,主軸12與圖3示出的動(dòng)作同樣地進(jìn)行動(dòng)作。
在圖3和圖4中的任一個(gè)動(dòng)作例中,均在主軸控制部18控制從主軸12的目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置為止的反旋轉(zhuǎn)動(dòng)作期間,進(jìn)給軸控制部22(圖1)使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使進(jìn)給軸14追隨主軸12的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制而進(jìn)行反進(jìn)給動(dòng)作。數(shù)值控制部16在主軸控制部18執(zhí)行步驟S13~步驟S21的處理期間,監(jiān)視從主軸控制部18通知的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’,在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為第二規(guī)定值(接近零的極小值)以下時(shí),判斷為完成返回動(dòng)作而刀具從工件取出。
在通過如上所述那樣位置控制使主軸12到達(dá)返回完成位置時(shí),期望監(jiān)視由機(jī)床結(jié)構(gòu)原因等產(chǎn)生的主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖(overshoot)。當(dāng)主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖過大時(shí),追隨主軸12而動(dòng)作的進(jìn)給軸14的過沖也變得過大,例如通過進(jìn)給軸14進(jìn)行反進(jìn)給動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)要素有時(shí)對(duì)外圍的物體產(chǎn)生不可預(yù)見的干涉。在以往的攻絲加工控制裝置中,通常,數(shù)值控制部構(gòu)成為:根據(jù)從主軸控制部通知的剩余旋轉(zhuǎn)量等數(shù)據(jù),監(jiān)視主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖,在判斷為過沖過大時(shí),對(duì)主軸控制部附加強(qiáng)制停止主軸等應(yīng)急指令。與此相對(duì),在控制裝置10中,主軸控制部18的過沖檢測部40構(gòu)成為:根據(jù)通過剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34依次檢測的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’,檢測主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov,根據(jù)需要能夠執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策。參照表示圖6的返回動(dòng)作控制方法的后續(xù)步驟的圖7A或圖7B,說明基于主軸控制部18的這種過沖監(jiān)視處理的示例。此外,圖7A或圖7B示出的處理例還能夠應(yīng)用于圖3和圖4中的任一個(gè)動(dòng)作例。
在圖7A示出的過沖監(jiān)視處理的一例中,首先,在步驟S22中,主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’和當(dāng)前速度Vc’,檢測主軸12到達(dá)返回完成位置(即成為Vc’=0)時(shí)的、主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov,作為剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’的實(shí)測值。接著,在步驟S23中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)始終監(jiān)視過沖量Ov,判斷過沖量Ov是否超過預(yù)定的允許量Op。在判斷為過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí),步驟S24中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將針對(duì)主軸12的位置指令設(shè)為零而使主軸12立即停止,強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使返回動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是隨著停止主軸12而結(jié)束返回動(dòng)作控制流程。
在圖7B示出的過沖監(jiān)視處理的其它例中,與圖7A示出的步驟S22和S23同樣地執(zhí)行步驟S22和S23。在步驟S23中,在判斷為過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí),在步驟S24’中,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將使主軸12反轉(zhuǎn)至返回完成位置為止的指令或使主軸12反轉(zhuǎn)至判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間的位置為止的指令附加到主軸12,按照該指令在完成反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)使主軸12停止,強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使返回動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是隨著停止主軸12而結(jié)束返回動(dòng)作控制流程。
在圖7A和圖7B中的任一個(gè)處理例中,進(jìn)給軸控制部22(圖1)均在主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)從判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間起使主軸12停止為止期間,使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使進(jìn)給軸14的反進(jìn)給動(dòng)作追隨主軸12的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制,使主軸12與進(jìn)給軸14同步地停止。
另外,在圖7A和圖7B中的任一個(gè)處理例中,均在主軸控制部18強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程后,例如數(shù)值控制部16能夠構(gòu)成為:根據(jù)從主軸控制部18通知的強(qiáng)制結(jié)束信號(hào),輸出警報(bào)信號(hào),對(duì)操作員通知返回動(dòng)作的強(qiáng)制結(jié)束(即主軸12的過沖量Ov的異常)。
圖1~圖7B示出的實(shí)施方式的控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12進(jìn)行從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作時(shí),數(shù)值控制部16對(duì)主軸控制部18僅通知主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0作為主軸指令CS,主軸控制部18按照該主軸指令CS,以最高轉(zhuǎn)速V0為目標(biāo)而最大限度地使用允許電流的最大輸出使主軸12加速來執(zhí)行切削動(dòng)作,并且根據(jù)期間最大加速度A0以及依次檢測的主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,使主軸12以最大減速度A0減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作,到達(dá)目標(biāo)螺紋深度。因而,根據(jù)控制裝置10,不需要對(duì)數(shù)值控制部16進(jìn)行用于制作與主軸12的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,通過更簡單的結(jié)構(gòu),就能進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸12的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。
而且,控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,檢測主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov。根據(jù)該結(jié)構(gòu),與以往的攻絲加工控制裝置的結(jié)構(gòu)相比,能夠排除在數(shù)值控制部16與主軸控制部18之間發(fā)送接收數(shù)據(jù)、指令所消耗的時(shí)間,以往的攻絲加工控制裝置中的結(jié)構(gòu)為:數(shù)值控制部根據(jù)來自主軸控制部的數(shù)據(jù),監(jiān)視主軸相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖,在過沖異常時(shí),對(duì)主軸控制部附加應(yīng)急的指令。因而,根據(jù)控制裝置10,能夠訊速地判斷主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov是否異常,并且在過沖異常時(shí),能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠確保攻絲加工所要求的尺寸精度。
另外,上述實(shí)施方式的控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12進(jìn)行從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置為止的返回動(dòng)作時(shí),數(shù)值控制部16對(duì)主軸控制部18僅通知主軸12的總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’作為主軸指令CS,主軸控制部18按照該主軸指令CS,以最高返回轉(zhuǎn)速V0’為目標(biāo)而最大限度地使用允許電流的最大輸出使主軸12加速來執(zhí)行返回動(dòng)作,并且根據(jù)期間的最大加速度A0’以及依次檢測的主軸12的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’和當(dāng)前速度Vc’,使主軸12以最大減速度A0’減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到返回完成位置為止的返回動(dòng)作而使其停止在返回完成位置。因而,根據(jù)控制裝置10,不需要對(duì)數(shù)值控制部16進(jìn)行用于制作與主軸12的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,通過更簡單的結(jié)構(gòu),就能進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸12的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。
而且,控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12到達(dá)返回完成位置時(shí),主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’,檢測主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov。根據(jù)該結(jié)構(gòu),與以往的攻絲加工控制裝置中的結(jié)構(gòu)相比,能夠排除數(shù)值控制部16與主軸控制部18之間發(fā)送接收數(shù)據(jù)、指令所消耗的時(shí)間,該以往的攻絲加工控制裝置中的結(jié)構(gòu)為:數(shù)值控制部根據(jù)來自主軸控制部的數(shù)據(jù),監(jiān)視主軸相對(duì)于返回完成位置的過沖,在過沖異常時(shí),對(duì)主軸控制部附加應(yīng)急指令。因而,根據(jù)控制裝置10,能夠訊速地判斷主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov是否異常,并且在過沖異常時(shí)能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠防止例如通過進(jìn)給軸14進(jìn)行反進(jìn)給動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)要素對(duì)外圍的物體產(chǎn)生不可預(yù)見的干涉。
圖1示出的控制裝置10能夠執(zhí)行與上述機(jī)床控制方法不同的機(jī)床控制方法。圖8示出作為控制裝置10所能夠執(zhí)行的機(jī)床控制方法的其它實(shí)施方式的、主軸12在攻絲加工中的切削和返回動(dòng)作控制方法。另外,圖9和圖10分別為與圖3和圖4對(duì)應(yīng)的圖,示出圖8的實(shí)施方式中的主軸12的切削和返回動(dòng)作的兩個(gè)例。以下,參照?qǐng)D1、圖2、圖5A~圖10,說明其它實(shí)施方式的機(jī)床控制方法(攻絲加工的切削和返回動(dòng)作控制方法)以及執(zhí)行該方法的控制裝置10的結(jié)構(gòu)。
概括地說,在圖8~圖10的實(shí)施方式中,控制裝置10在使主軸12從加工開始位置(旋轉(zhuǎn)位置)到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(旋轉(zhuǎn)位置)為止期間,執(zhí)行與圖2示出的攻絲加工的切削動(dòng)作控制方法相同的步驟,控制主軸12的切削動(dòng)作。然后,控制裝置10的主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)構(gòu)成為:在使主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),不使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度(即不將加速度設(shè)為零),而是通過與以最大能力減速旋轉(zhuǎn)中的最大減速度A0(負(fù)的值)相同的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’(負(fù)的值),使主軸12以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)至比目標(biāo)螺紋深度返回了預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)位置(以下,稱為初始返回位置)。在使主軸12加速反旋轉(zhuǎn)至初始返回位置后,控制裝置10執(zhí)行與圖6示出的攻絲加工的返回動(dòng)作控制方法相同的步驟,控制主軸12的返回動(dòng)作。并且,控制裝置10在使主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),執(zhí)行與圖5A或圖5B所例示的過沖監(jiān)視流程相同的步驟,監(jiān)視主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖,并且在使主軸12到達(dá)返回完成位置時(shí),執(zhí)行與圖7A或圖7B所例示的過沖監(jiān)視流程相同的步驟,監(jiān)視主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖。以下,詳細(xì)說明該實(shí)施方式的結(jié)構(gòu),但是適當(dāng)?shù)厥÷哉f明與圖2、圖5A、圖5B、圖6、圖7A和圖7B的流程圖的結(jié)構(gòu)要素對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素。
如圖8所示,首先在步驟U1中,控制裝置10執(zhí)行圖2示出的步驟S1~S6、S8、S9。即,數(shù)值控制部16(主軸指令輸出部26)對(duì)主軸控制部18指令主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0(步驟S1)。主軸控制部18(初始動(dòng)作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34)從加工開始位置起,以最高轉(zhuǎn)速V0為目標(biāo)速度,使主軸12以最大能力加速旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行切削動(dòng)作,檢測期間的最大加速度A0和剩余旋轉(zhuǎn)量Sr(步驟S2)。接著,主軸控制部18(當(dāng)前速度檢測部36)在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中,依次檢測當(dāng)前速度Vc,判斷當(dāng)前速度Vc是否到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0(步驟S3)。在Vc未到達(dá)V0的情況下,主軸控制部18判斷剩余旋轉(zhuǎn)量Sr是否成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2以下(步驟S4),在Sr成為S0的1/2以下的情況下,主軸控制部18使主軸12減速旋轉(zhuǎn)至速度Vb而繼續(xù)執(zhí)行切削動(dòng)作(步驟S5)。另一方面,在判斷為當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0(步驟S3)的情況下,主軸控制部18保存到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0時(shí)的主軸12的、從加工開始位置起的旋轉(zhuǎn)量(即旋轉(zhuǎn)位置FBS)而作為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa(步驟S8),判斷剩余旋轉(zhuǎn)量Sr是否成為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa以下(步驟S9)。在Sr成為Sa以下的情況下,主軸控制部18使主軸12減速旋轉(zhuǎn)至速度Vb而繼續(xù)執(zhí)行切削動(dòng)作(步驟S5)。接著,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷主軸12的當(dāng)前位置中的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr是否滿足|Sr|=Vb2/(2×|A0|)(等式1)(步驟S6)。
在此,參照?qǐng)D9,在圖8的步驟U1中,在切削動(dòng)作中當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0之前剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2的情況下(圖2的步驟S3和S4的判斷均為“是”的情況下)的、主軸12的切削動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸上側(cè)的曲線)表示。圖9的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T1、T2、T3和T4中的動(dòng)作與上述圖3的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T1、T2、T3和T4中的動(dòng)作對(duì)應(yīng)。即,如圖9所示,在時(shí)間T1和T2中,主軸12以最大能力執(zhí)行加速旋轉(zhuǎn)(速度控制),在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2的時(shí)間點(diǎn)A(步驟S4的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速旋轉(zhuǎn)變化為減速旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T3中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T4中,主軸12以最大減速度A0執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(位置控制)。
通過控制裝置10執(zhí)行步驟U1(圖2的步驟S1→S2→S3→S4→S5→S6),主軸12在圖9示出的時(shí)間T1、T2和T3中,如上所述與圖3示出的時(shí)間T1、T2和T3的動(dòng)作同樣地進(jìn)行動(dòng)作。主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在步驟U1(圖2的步驟S6)中,在判斷為主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr滿足上述等式1(即主軸12的旋轉(zhuǎn)位置到達(dá)點(diǎn)B)時(shí),代替圖2的步驟S7,在圖8的步驟U2中,制作以下指令:用于使主軸12以最大減速度A0進(jìn)行減速旋轉(zhuǎn),到達(dá)Sr=0的點(diǎn)(即目標(biāo)螺紋深度)后,也使主軸12以與最大減速度A0相同的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’(即A0=A0’)加速反旋轉(zhuǎn)至初始返回位置(圖9的點(diǎn)E),根據(jù)該指令對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制。
如圖9所示,主軸12按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,從點(diǎn)B朝向目標(biāo)螺紋深度以最大減速度A0進(jìn)行減速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)完成切削動(dòng)作,在成為Sr=0的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(時(shí)間T4)。在到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的瞬間,主軸12的當(dāng)前速度Vc成為零,但是,主軸12還按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,維持最大減速度A0而產(chǎn)生反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’,通過逐漸增加當(dāng)前速度Vc(負(fù)的值)的加速反旋轉(zhuǎn),在整個(gè)時(shí)間T6中,完成從目標(biāo)螺紋深度朝向點(diǎn)E的返回動(dòng)作。這樣,在從點(diǎn)B到達(dá)目標(biāo)螺紋深度為止的時(shí)間T4和從目標(biāo)螺紋深度到達(dá)點(diǎn)E為止的時(shí)間T6中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制(步驟U2),使主軸12以固定的加速度(即最大減速度A0和反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’)連續(xù)地進(jìn)行動(dòng)作(用虛線例示根據(jù)位置指令求出的定加速度狀的速度指令)。此外,主軸12在目標(biāo)螺紋深度中當(dāng)前速度Vc成為零,但是這僅是瞬間的速度,并不停止在目標(biāo)螺紋深度。
能夠任意地設(shè)定主軸12的初始返回位置(點(diǎn)E)。例如圖9所示,在切削動(dòng)作中與以最大減速度A0開始減速旋轉(zhuǎn)(位置控制)的點(diǎn)B同樣地,能夠?qū)⒅鬏S12的反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)規(guī)定速度Vb的位置設(shè)為點(diǎn)E。該情況下的點(diǎn)E成為從目標(biāo)螺紋深度起反旋轉(zhuǎn)相當(dāng)于|Sr|=Vb2/(2×|A0|)的旋轉(zhuǎn)量的位置。在時(shí)間T6中對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制引起的返回動(dòng)作本身與在圖3示出的時(shí)間T6中對(duì)主軸12進(jìn)行速度控制引起的返回動(dòng)作類似,但是作為控制的特性,與通過速度控制以最大能力加速旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大加速度A0(時(shí)間T1)相比,通過位置控制以最大能力減速旋轉(zhuǎn)時(shí)的最大減速度A0(時(shí)間T4)被抑制得低一些,結(jié)果時(shí)間T6中的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’也具有比時(shí)間T1的最大加速度A0低一些的趨勢。
另一方面,參照?qǐng)D10,在圖8的步驟U1中,在切削動(dòng)作中剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為總旋轉(zhuǎn)量S0的1/2之前當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0的情況下(圖2的步驟S3的判斷為“否”的情況下)的、主軸12的切削動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸上側(cè)的曲線)表示。圖10的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T1、T2、T5、T3和T4中的動(dòng)作與上述圖4的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T1、T2、T5、T3和T4中的動(dòng)作對(duì)應(yīng)。即,如圖10所示,在時(shí)間T1和T2中,主軸12以最大能力執(zhí)行加速旋轉(zhuǎn)(速度控制),主軸12的當(dāng)前速度Vc到達(dá)最高轉(zhuǎn)速V0,之后,在整個(gè)時(shí)間T5中,主軸12以固定速度V0旋轉(zhuǎn)而繼續(xù)進(jìn)行切削動(dòng)作,在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr變得與加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa相等的時(shí)間點(diǎn)A(步驟S9的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速旋轉(zhuǎn)變化為減速旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T3中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T4中,主軸12以最大減速度A0執(zhí)行減速旋轉(zhuǎn)(位置控制)。
通過控制裝置10執(zhí)行步驟U1(圖2的步驟S1→S2→S3→S8→S9→S5→S6),主軸12在圖10示出的時(shí)間T1、T2、T5和T3中,如上所述與圖4示出的時(shí)間T1、T2、T5和T3的動(dòng)作同樣地進(jìn)行動(dòng)作。但是,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在步驟U1(圖2的步驟S6)中,在判斷為主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr滿足上述等式1(即主軸12的旋轉(zhuǎn)位置到達(dá)點(diǎn)B)時(shí),代替圖2的步驟S7,在圖8的步驟U2中,制作以下指令:使主軸12以最大減速度A0進(jìn)行減速旋轉(zhuǎn),在到達(dá)Sr=0的點(diǎn)(即目標(biāo)螺紋深度)之后,也使主軸12繼續(xù)以與最大減速度A0相同的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’(即A0=A0’)加速反旋轉(zhuǎn)至初始返回位置(圖10的點(diǎn)E),根據(jù)該指令對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制。
如圖10所示,主軸12按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,從點(diǎn)B朝向目標(biāo)螺紋深度以最大減速度A0進(jìn)行減速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)完成切削動(dòng)作,在成為Sr=0的時(shí)間點(diǎn)到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(時(shí)間T4)。在到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的瞬間,主軸12的當(dāng)前速度Vc成為零,但是,主軸12還按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,維持最大減速度A0而產(chǎn)生反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’,通過逐漸增加當(dāng)前速度Vc(負(fù)的值)的加速反旋轉(zhuǎn),在整個(gè)時(shí)間T6中,完成從目標(biāo)螺紋深度朝向點(diǎn)E的返回動(dòng)作。這樣,在從點(diǎn)B到達(dá)目標(biāo)螺紋深度為止的時(shí)間T4和從目標(biāo)螺紋深度到達(dá)點(diǎn)E為止的時(shí)間T6中,主軸控制部18對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制(步驟U2),使主軸12以固定的加速度(即最大減速度A0和反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’)連續(xù)地進(jìn)行動(dòng)作(用虛線例示根據(jù)位置指令求出的定加速度狀的速度指令)。這樣,主軸12在圖10示出的時(shí)間T4和T6中的動(dòng)作與主軸12在圖9示出的時(shí)間T4和T6中的動(dòng)作對(duì)應(yīng)。
在圖9和圖10中的任一個(gè)動(dòng)作例中,均在主軸控制部18控制從主軸12的加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作期間,進(jìn)給軸控制部22使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使主軸12的動(dòng)作追隨進(jìn)給軸14的方式進(jìn)行控制來進(jìn)行進(jìn)給動(dòng)作。數(shù)值控制部16在主軸控制部18執(zhí)行上述步驟U1和步驟U2的處理期間,監(jiān)視從主軸控制部18通知的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,在剩余旋轉(zhuǎn)量Sr成為第一規(guī)定值(接近零的極小值)以下時(shí),判斷為攻絲加工到達(dá)目標(biāo)螺紋深度。
在使主軸12通過位置控制如上所述那樣到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),控制裝置10在步驟U3(圖8)中,執(zhí)行圖5A示出的步驟S10~S12或圖5B示出的步驟S10~S12’。即,主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,檢測主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度(即成為Vc=0)時(shí)的、主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov來作為剩余旋轉(zhuǎn)量Sr的實(shí)測值(步驟S10)。接著,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)始終監(jiān)視過沖量Ov,判斷過沖量Ov是否超過預(yù)定的允許量Op(步驟S11)。在判斷為過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí),主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將針對(duì)主軸12的位置指令設(shè)為零而使主軸12立即停止,強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程(步驟S12)或?qū)⒃谠撆袛嗟乃查g使主軸12反轉(zhuǎn)至目標(biāo)螺紋深度為止的指令或使主軸12反轉(zhuǎn)至判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間的位置為止的的指令附加到主軸12,在按照該指令完成反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)使主軸12停止,強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程(步驟S12’)。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使切削動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是使主軸12通過位置控制返回動(dòng)作至初始返回位置(點(diǎn)E)。
在控制裝置10執(zhí)行步驟U3期間,進(jìn)給軸控制部22(圖1)在從主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間起使主軸12停止為止期間,使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使主軸12的動(dòng)作追隨進(jìn)給軸14的進(jìn)給動(dòng)作的方式進(jìn)行控制,使進(jìn)給軸14與主軸12同步而停止。
另外,可以構(gòu)成為:在主軸控制部18強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程后,例如數(shù)值控制部16根據(jù)從主軸控制部18通知的強(qiáng)制結(jié)束信號(hào)來輸出警報(bào)信號(hào),對(duì)操作員通知切削動(dòng)作的強(qiáng)制結(jié)束(即主軸12的過沖量Ov的異常)。此外,步驟U3的上述過沖監(jiān)視流程還能夠應(yīng)用于圖9和圖10中的任一個(gè)動(dòng)作例。
在步驟U3中未強(qiáng)制結(jié)束切削動(dòng)作控制流程,在步驟U2中繼續(xù)對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制而直到初始返回位置(點(diǎn)E)的情況下(步驟S11的判斷為“否”的情況下),數(shù)值控制部16(主軸指令輸出部26)在判斷為攻絲加工到達(dá)目標(biāo)螺紋深度后,與步驟U2并行地,在步驟U4(圖8)中,從由程序解釋部24解釋得到的攻絲加工程序P的指令值,獲取從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置期間的主軸12的總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’,將這些總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’作為主軸指令CS而發(fā)送至主軸控制部18。
在主軸12到達(dá)初始返回位置(點(diǎn)E)后,在步驟U5(圖8)中,主軸控制部18(初始動(dòng)作控制部30)以最高返回轉(zhuǎn)速V0’為目標(biāo)速度而從初始返回位置(點(diǎn)E)朝向返回完成位置,使主軸12以最大限度地利用驅(qū)動(dòng)源的允許電流的最大能力進(jìn)行加速反旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行返回動(dòng)作。另外,主軸控制部18(剩余旋轉(zhuǎn)量檢測部34)根據(jù)總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和旋轉(zhuǎn)位置FBS,依次檢測從當(dāng)前位置起至返回完成位置為止的主軸12的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’。在每次檢測時(shí),主軸控制部18將檢測出的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’通知給數(shù)值控制部16。在該實(shí)施方式中,最大加速度檢測部32不檢測主軸12在時(shí)間T6中的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度,而是獲取在時(shí)間T4中以最大能力減速旋轉(zhuǎn)中的最大減速度A0(相當(dāng)于時(shí)間T1中的最大加速度A0)來作為主軸12從目標(biāo)螺紋深度起加速反旋轉(zhuǎn)期間的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’。
接著,控制裝置10在步驟U6(圖8)中執(zhí)行圖6示出的步驟S15~S21。即,主軸控制部18(當(dāng)前速度檢測部36)在以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置FBS,依次檢測反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’,判斷當(dāng)前速度Vc’是否到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’(步驟S15)。在Vc’未到達(dá)V0’的情況下,主軸控制部18判斷剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’是否成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2以下(步驟S16),在Sr’成為S0’的1/2以下的情況下,主軸控制部18使主軸12減速反旋轉(zhuǎn)至速度Vb而繼續(xù)執(zhí)行返回動(dòng)作(步驟S17)。另一方面,在判斷為當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’(步驟S15)的情況下,主軸控制部18保存到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’時(shí)的主軸12的、從目標(biāo)螺紋深度起的旋轉(zhuǎn)量(即旋轉(zhuǎn)位置FBS)而作為返回動(dòng)作的加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’(步驟S20),判斷剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’是否成為加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’以下(步驟S21)。在Sr’成為Sa’以下的情況下,主軸控制部18使主軸12減速反旋轉(zhuǎn)至速度Vb來繼續(xù)執(zhí)行返回動(dòng)作(步驟S17)。之后,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷主軸12的當(dāng)前位置中的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’是否滿足|Sr’|=Vb2/(2×|A0’|)(等式2)(步驟S18),在滿足等式2的情況下,制作用于使主軸12以最大減速度A0’(與時(shí)間T6中的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’對(duì)應(yīng)的值)進(jìn)行減速反旋轉(zhuǎn)而使停止在Sr’=0的點(diǎn)(即返回完成位置)的指令,根據(jù)該指令對(duì)主軸12進(jìn)行位置控制(步驟S19)。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)的指令,朝向返回完成位置以最大減速度A0’進(jìn)行減速反旋轉(zhuǎn)來執(zhí)行返回動(dòng)作,在成為Sr’=0的時(shí)間點(diǎn)停止。
在此,參照?qǐng)D9,在圖8的步驟U6中,在反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’之前剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2的情況下(圖6的步驟S15和S16的判斷均為“是”的情況下)的、主軸12的返回動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸下側(cè)的曲線)表示。圖9的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T7、T8和T9中的動(dòng)作與上述圖3的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T7、T8和T9中的動(dòng)作對(duì)應(yīng)。在圖9的動(dòng)作例中,主軸12在時(shí)間T6中從目標(biāo)螺紋深度到達(dá)初始返回位置(點(diǎn)E)后,反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’超過Vb(負(fù)的值),因此在以最大能力加速反旋轉(zhuǎn)中,由于主軸電動(dòng)機(jī)的特性,主軸12的反旋轉(zhuǎn)的加速度從最大加速度A0’遞減(時(shí)間T7)。在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2的時(shí)間點(diǎn)C(圖6的步驟S16的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速反旋轉(zhuǎn)變化為減速反旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T8中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T9中,主軸12以最大減速度A0’執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(位置控制)。
另一方面,參照?qǐng)D10,在圖8的步驟U6中,在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為總返回旋轉(zhuǎn)量S0’的1/2之前反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’的情況下(圖6的步驟S15的判斷為“否”的情況下)的、主軸12的返回動(dòng)作的一例,使用速度-時(shí)間曲線(時(shí)間軸下側(cè)的曲線)表示。圖10的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T7、T10、T8和T9中的動(dòng)作與上述圖4的速度-時(shí)間曲線中主軸12在時(shí)間T7、T10、T8和T9中的動(dòng)作對(duì)應(yīng)。在圖10的動(dòng)作例中,在主軸12到達(dá)初始返回位置(點(diǎn)E)后的時(shí)間T7中,通過與圖9的動(dòng)作例相同的遞減的加速度A0’,主軸12以最大能力執(zhí)行加速反旋轉(zhuǎn),主軸12的當(dāng)前速度Vc’到達(dá)最高返回轉(zhuǎn)速V0’。之后,在整個(gè)時(shí)間T10中,主軸12以固定速度V0’反旋轉(zhuǎn)來繼續(xù)進(jìn)行返回動(dòng)作。在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’變得與加速時(shí)旋轉(zhuǎn)量Sa’相等的時(shí)間點(diǎn)C(圖6的步驟S21的判斷成為“是”的時(shí)間點(diǎn)),主軸12的動(dòng)作從加速反旋轉(zhuǎn)變化為減速反旋轉(zhuǎn),在時(shí)間T8中,主軸12以最大能力執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(速度控制),在時(shí)間T9中,主軸12以最大減速度A0’執(zhí)行減速反旋轉(zhuǎn)(位置控制)。
在圖9和圖10中的任一個(gè)動(dòng)作例中,均在主軸控制部18控制主軸12從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置為止的反旋轉(zhuǎn)動(dòng)作期間,進(jìn)給軸控制部22使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使主軸12的動(dòng)作追隨進(jìn)給軸14的方式進(jìn)行控制來進(jìn)行反進(jìn)給動(dòng)作。數(shù)值控制部16在主軸控制部18執(zhí)行上述步驟U4~步驟U6的處理期間,監(jiān)視從主軸控制部18通知的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’,在剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’成為第二規(guī)定值(接近零的極小值)以下時(shí),判斷為完成返回動(dòng)作而將刀具從工件取出。
在使主軸12通過位置控制如上所述那樣到達(dá)返回完成位置時(shí),控制裝置10在步驟U7(圖8)中,執(zhí)行圖7A示出的步驟S22~S24或圖7B示出的步驟S22~S24’。即,主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’和當(dāng)前速度Vc’,檢測主軸12到達(dá)返回完成位置(即成為Vc’=0)時(shí)的、主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov而作為剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’的實(shí)測值(步驟S22)。接著,主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)始終監(jiān)視過沖量Ov,判斷過沖量Ov是否超過預(yù)定的允許量Op(步驟S23)。在判斷為過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí),主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)在該判斷的瞬間,將針對(duì)主軸12的位置指令設(shè)為零而使主軸12立即停止,強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程(步驟S24)或?qū)⒃谠撆袛嗟乃查g使主軸12反轉(zhuǎn)至返回完成位置為止的指令或使主軸12反轉(zhuǎn)至判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間的位置為止的指令附加到主軸12,在按照該指令完成反轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)使主軸12停止,強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程(步驟S24’)。在判斷為過沖量Ov未超過預(yù)定的允許量Op時(shí),維持針對(duì)主軸12的位置指令,不使切削動(dòng)作控制流程強(qiáng)制結(jié)束,而是隨著主軸12停止而結(jié)束返回動(dòng)作控制流程。
在控制裝置10執(zhí)行步驟U7期間,進(jìn)給軸控制部22(圖1)在從主軸控制部18(定位動(dòng)作控制部38)判斷為過沖量Ov超過允許量Op的瞬間起使主軸12停止為止期間,使用主軸12的旋轉(zhuǎn)位置FBS,以使主軸12的動(dòng)作追隨進(jìn)給軸14的反進(jìn)給動(dòng)作的方式進(jìn)行控制,使進(jìn)給軸14與主軸12同步地停止。
另外,可以構(gòu)成為:在主軸控制部18強(qiáng)制結(jié)束返回動(dòng)作控制流程后,例如數(shù)值控制部16根據(jù)從主軸控制部18通知的強(qiáng)制結(jié)束信號(hào)來輸出警報(bào)信號(hào),對(duì)操作員通知返回動(dòng)作的強(qiáng)制結(jié)束(即主軸12的過沖量Ov的異常)。此外,步驟U7的上述過沖監(jiān)視流程還能夠應(yīng)用于圖9和圖10中的任一個(gè)動(dòng)作例。
圖8~圖10示出的實(shí)施方式的控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12進(jìn)行從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作時(shí),數(shù)值控制部16對(duì)主軸控制部18僅通知主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0而作為主軸指令CS,主軸控制部18按照該主軸指令CS,以最高轉(zhuǎn)速V0為目標(biāo)而最大限度地使用允許電流的最大輸出,使主軸12加速來執(zhí)行切削動(dòng)作,并且根據(jù)期間的最大加速度A0以及依次檢測的主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr和當(dāng)前速度Vc,使主軸12以最大減速度A0減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到目標(biāo)螺紋深度為止的切削動(dòng)作,而使到達(dá)目標(biāo)螺紋深度。因而,根據(jù)控制裝置10,與圖1~圖7B的實(shí)施方式的控制裝置10同樣地,不需要對(duì)數(shù)值控制部16進(jìn)行用于制作與主軸12的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,通過簡單的結(jié)構(gòu),進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸12的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。
而且,控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12到達(dá)目標(biāo)螺紋深度時(shí),主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr,檢測主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov。因而,根據(jù)控制裝置10,與圖1~圖7B的實(shí)施方式的控制裝置10同樣地,能夠訊速地判斷主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov是否異常,并且在過沖異常時(shí)能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠確保攻絲加工所要求的尺寸精度。
并且,圖8~圖10示出的實(shí)施方式的控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12進(jìn)行從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置的返回動(dòng)作時(shí),在切削動(dòng)作結(jié)束時(shí)不使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度(即不將加速度設(shè)為零),而是以與最大減速度A0(負(fù)的值)相同的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’(負(fù)的值),使主軸12通過位置控制而加速反旋轉(zhuǎn)到規(guī)定的初始返回位置。通過該結(jié)構(gòu),將主軸12的動(dòng)作從切削動(dòng)作切換為返回動(dòng)作時(shí)的加速度無變化,因此能夠事先避免由加速度的變化引起主軸12所產(chǎn)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的沖擊、由加速度的變化引起主軸12與進(jìn)給軸14之間產(chǎn)生的同步誤差的增加。
圖8~圖10示出的實(shí)施方式的控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12通過位置控制加速反旋轉(zhuǎn)到初始返回位置后,按照數(shù)值控制部16對(duì)主軸控制部18僅通知的主軸12的總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’的主軸指令CS,使主軸12以最大輸出進(jìn)行加速來執(zhí)行返回動(dòng)作,并且以與動(dòng)作反轉(zhuǎn)時(shí)的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’對(duì)應(yīng)的最大減速度A0’使主軸12減速的同時(shí)在最短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)執(zhí)行直到返回完成位置為止的返回動(dòng)作而使停止在返回完成位置。因而,根據(jù)控制裝置10,不需要對(duì)數(shù)值控制部12進(jìn)行用于制作與主軸12的輸出特性對(duì)應(yīng)的加減速指令的參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整等,通過更簡單的結(jié)構(gòu),進(jìn)行最大限度地發(fā)揮主軸12的加速能力的加減速控制,從而能夠縮短攻絲加工的周期。
而且,控制裝置10構(gòu)成為:在使主軸12到達(dá)返回完成位置時(shí),主軸控制部18(過沖檢測部40)根據(jù)依次檢測的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’,檢測主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov。而且,根據(jù)控制裝置10,與圖1~圖7B的實(shí)施方式的控制裝置10同樣地,能夠訊速地判斷主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov是否異常,并且在過沖異常時(shí)能夠訊速地執(zhí)行強(qiáng)制停止主軸12等應(yīng)急對(duì)策,結(jié)果能夠防止例如通過進(jìn)給軸14反進(jìn)給動(dòng)作的機(jī)械結(jié)構(gòu)要素對(duì)外圍的物體產(chǎn)生不可預(yù)見的干涉。
上述控制裝置10的結(jié)構(gòu),可以描述為控制主軸12與進(jìn)給軸14的同步運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床的控制方法。該控制方法具備以下步驟:控制裝置10從攻絲加工程序P獲取從加工開始位置起至目標(biāo)螺紋深度期間的主軸12的總旋轉(zhuǎn)量S0和最高轉(zhuǎn)速V0;控制裝置10通過將最高轉(zhuǎn)速V0設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,使主軸12從加工開始位置起以最大能力進(jìn)行加速旋轉(zhuǎn);控制裝置10在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)主軸12的旋轉(zhuǎn)位置反饋值FBS來檢測主軸12的最大加速度A0;控制裝置10根據(jù)總旋轉(zhuǎn)量S0和旋轉(zhuǎn)位置反饋值FBS,來檢測從當(dāng)前位置起至目標(biāo)螺紋深度為止的主軸12的剩余旋轉(zhuǎn)量Sr;控制裝置10根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置反饋值FBS,檢測主軸12的當(dāng)前速度Vc;控制裝置10在以最大能力加速旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)最大加速度A0、剩余旋轉(zhuǎn)量Sr以及當(dāng)前速度Vc,來執(zhí)行用于使主軸12減速旋轉(zhuǎn)而到達(dá)目標(biāo)螺紋深度的位置控制;以及控制裝置10在減速旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余旋轉(zhuǎn)量Sr來檢測主軸12相對(duì)于目標(biāo)螺紋深度的過沖量Ov。此時(shí),能夠構(gòu)成為使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度?;颍軌驑?gòu)成為不使主軸12停止在目標(biāo)螺紋深度。
另外,上述控制方法具備以下步驟:控制裝置10從攻絲加工程序P獲取從目標(biāo)螺紋深度起至返回完成位置期間的主軸12的總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和最高返回轉(zhuǎn)速V0’;控制裝置10通過將最高返回轉(zhuǎn)速V0’設(shè)為目標(biāo)值的速度控制,從目標(biāo)螺紋深度起或比目標(biāo)螺紋深度返回了預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的初始返回位置起,使主軸12以最大能力進(jìn)行加速反旋轉(zhuǎn);控制裝置10檢測或獲取主軸12從目標(biāo)螺紋深度起加速反旋轉(zhuǎn)期間的主軸12的反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’;控制裝置10根據(jù)總返回旋轉(zhuǎn)量S0’和主軸12的旋轉(zhuǎn)位置反饋值FBS,來檢測從當(dāng)前位置起至返回完成位置為止的主軸12的剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’;控制裝置10根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置反饋值FBS來檢測主軸12的反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’;控制裝置10在以最大能力進(jìn)行加速反旋轉(zhuǎn)后,根據(jù)反旋轉(zhuǎn)的最大加速度A0’、剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’以及反旋轉(zhuǎn)的當(dāng)前速度Vc’,來執(zhí)行用于使主軸12減速反旋轉(zhuǎn)并且使停止在返回完成位置的位置控制;以及控制裝置10在減速反旋轉(zhuǎn)中,根據(jù)剩余返回旋轉(zhuǎn)量Sr’來檢測主軸12相對(duì)于返回完成位置的過沖量Ov。
在這些控制方法中,均可以具備以下步驟:控制裝置10監(jiān)視過沖量Ov,在過沖量Ov超過預(yù)定的允許量Op時(shí)使主軸12停止。根據(jù)這些控制方法,起到與上述控制裝置10的效果相同的效果。
以上,說明了本發(fā)明的實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離后述的權(quán)利要求書的公開范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種修正和變更。