控制装置的制作方法

本发明涉及控制装置，尤其涉及具有一边切断切屑一边进行螺纹切削加工的功能的控制装置。

背景技术：

在以往的螺纹切削车削加工中，由于工具对工件在一方向上持续切入，因此加工时产生的切屑不被切断地随着工具的移动连续地产生，如果不去除切屑地持续加工，则存在切屑缠绕于工具的问题、切屑与工件接触而使工件受损的问题。

另外，在加工中工具和工件始终接触，冷却液未在工具与工件之间高效地循环，因此，因摩擦而引起的工具寿命的降低、随着因发热而引起的工具刀刃的变形而产生的加工精度的降低成为问题。

为了解决这样的一直以来已知的问题，提出有各种方案。在例如国际公开第2016/056526号中公开了一种一边切碎切屑一边实现螺纹切削加工的技术。如图1及图2所示，在第一次的切入加工中，以自开始往复运动的复动起开始切入加工的方式进行往复运动，且在切削工具的往复运动的复动时使切削工具的前端到达工件的外周面。由此，切屑在切削工具的前端到达工件的外周面的部分被切断。在第二次的加工中，相对于第一次切入加工的切入时的相位改变第二次切入加工时的相位，并进行控制以使第二次切入加工中的复动时的切削工具的轨迹到达第一次切入加工中的切削工具的轨迹的位置。

国际公开第2016/056526号记载的螺纹切削方法存在如下的问题。

如图3所示，由于存在在工件径的深度方向上推入工具进行切削的部位，因此对刀头产生恶劣影响。另外，为了切断切屑而使工具振动，因此有可能产生以驱动机构为中心的机械性损坏、带来因机械整体振动而产生的噪音的产生、加工精度的恶化。而且，由于使工具在工件径向上振动，因此切削负载不断变化，导致精加工形状的恶化以及对刀头的恶劣影响。另外，由于切削中的追随误差及间隙，有时无法使工具按照指令振动，不能切断切屑。为了消除这种情况，需要设定一定能够切断切屑那样的大的振动振幅，设定变得复杂。

作为解决这种问题的方法，具有如日本特开2015-225518号公报记载那样，通过切出/切入运动一边切断切屑一边进行加工的方法。但是，在日本特开2015-225518号公报中，未探讨使该方法尤其适合于螺纹切削加工的方法。

技术实现要素：

本发明为了解决这样的问题而做成，其目的在于，提供一种具有一边切断切屑一边进行螺纹切削加工的功能的控制装置。

为了实现上述目的，本发明的控制装置按照加工程序控制机床，该机床通过使工具抵靠于旋转中的工件并移动而对上述工件进行螺纹切削加工，上述控制装置具有：切出/切入运动动作条件解析单元，其对上述加工程序中指示的切出/切入运动的动作条件进行解析；以及切出/切入运动插入单元，其将基于由上述切出/切入运动动作条件解析单元解析出的动作条件作成的切出/切入运动插入上述螺纹切削加工。而且，上述切出/切入运动插入单元构成为，反复执行包括如下动作的循环，即该循环包括：沿着螺纹槽切削方向进行的切入动作；通过使上述工具在工件的径向上切出而切断切屑的切出动作；以及使上述工具以与上述工件不干涉的方式进刀至上次的上述切出动作的开始位置的动作。

上述切出/切入运动插入单元也可以构成为，以在从上述切出动作的开始位置至到达上一次的上述切出动作的上述工具和上述工件分离的位置的轴向的坐标值为止的期间的切削量为恒定的路径来执行上述切出动作。

上述切出/切入运动插入单元也可以构成为，以从上述切入动作的开始位置至上述切出动作的结束位置的路径长度不超过预定的容许长度的路径来执行上述切入动作及上述切出动作。

上述切出/切入运动插入单元也可以构成为，在对上述工件预先确定的不干涉区域与上述切入动作的路径、上述切出动作的路径或者上述进刀的动作的路径干涉的情况下，变更上述切入动作的路径、上述切出动作的路径或者上述进刀的动作的路径，或者中断上述切入动作、上述切出动作或者上述进刀的动作，或者变更上述循环的插入位置。

根据本发明，能够提供具有一边切断切屑一边进行螺纹切削加工的功能的控制装置。

附图说明

图1是表示一边切碎切屑一边进行螺纹切削加工的现有技术的图。

图2是表示一边切碎切屑一边进行螺纹切削加工的现有技术的图。

图3是表示现有技术的问题点的图。

图4是表示本发明的一个实施方式的控制装置的硬件结构的块图。

图5a及图5b是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图6是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图7a是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图7b是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图7c是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图7d是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图7e是说明图4的控制装置执行的切出/切入运动的图。

图8是表示图4的控制装置的功能结构的块图。

图9是表示图4的控制装置执行的切出/切入插入处理的流程图。

图10是说明图4的控制装置执行的进刀动作的图。

图11是表示图4的控制装置执行的切出/切入运动的一例的图。

图12是表示图4的控制装置执行的切出/切入运动的一例的图。

图13是表示图4的控制装置执行的切出/切入运动的一例的图。

具体实施方式

参照图4，对本发明的一个实施方式的控制装置10的结构进行说明。

图4是控制装置10的概要块图。控制装置10具备：处理器(cpu)11、rom12、ram13、cmos存储器14、显示控制电路15、操作板16、主轴控制电路17、轴控制电路18～20、心轴放大器21、轴伺服放大器22～24、总线25。cpu11经由总线25读出存储于rom12的系统程序，并按照该系统程序对整个控制装置10进行控制。ram13临时存储临时的计算数据、显示数据以及经由输入单元(未图示)输入的各种数据。另外，在rom12中预先存储有用于作成及编辑加工程序所需要的编辑功能、各种系统程序。cmos存储器14通过电池(未图示)进行备份，构成为即使控制装置10的电源被断开也保持存储状态的非易失性存储器。在cmos存储器14中存储有加工程序等。

主轴控制电路17接受主轴旋转指令，并向心轴放大器21输出心轴速度信号。心轴放大器21接受心轴速度信号，并使主轴马达41以所指示的旋转速度旋转。位置编码器42与主轴马达41的旋转同步地将反馈脉冲返回到主轴控制电路17，从而进行速度控制。

轴控制电路18～20接受对进行切入动作的轴的移动指令，并输出至轴伺服放大器22～24。轴伺服放大器22～24接受该指令，对镟床加工机械40的控制轴马达43～45进行驱动。控制轴马达43～45内置位置/速度检测器(未图示)，并将来自该位置/速度检测器的位置、速度的反馈信号反馈到轴控制电路18～20而进行位置/速度的反馈控制。此外，关于该位置/速度反馈控制，省略说明。

图5a及图5b是说明本实施方式的切出/切入运动的图。

如果使在z方向上移动的工具31接触绕旋转轴c旋转的工件30进行螺纹切削车削加工，则工件30被切削而产生切屑。在这样的切削加工的加工动作中，插入x-螺纹槽切削方向平面上的工具的切出/切入运动，从而切断切屑，并且使冷却液在工具31与工件30之间循环。

图6是表示x-螺纹槽切削方向平面上的切出/切入运动的放大图。

就切出/切入运动而言，典型地为圆周运动。该圆周运动是工具的轨迹变现为圆的活动，通过任意地设定圆周运动的半径来定义。通过一边将切入开始点一点点地在螺纹槽切削方向上移动，一边反复执行这样的切出/切入运动，从而切削螺纹槽。

图7a至图7e是用时间序列表示x-螺纹槽切削方向平面上的切出/切入运动的行进的图。

首先，如图7a所示，工具31进刀到切入动作的开始位置。接着，如图7b所示，工具31开始对工件30的切入。进行预定长度的切入后，开始如图7c所示的切出动作。如图7d及图7e所示，通过进行切出动作直至工件的端面，从而将切屑切断。如果是外螺纹的加工，则切出动作成为将工具退到比工件的外径靠外侧的动作。如果是内螺纹的加工，则切出动作成为将工具退到比工件的内径靠内侧的动作。如果切出动作结束，则如图10所示那样以工件30和工具31不发生干涉的方式进行进刀，直至接下来的切入动作的开始位置。

此外，切出动作的轨迹无需一定如上述的例那样是圆弧。例如，也能够设为如下运动：呈直线状地执行切出动作，工具轨迹表现为以切出和切入作为两边的三角形。在这种情况下，能够通过任意设定切出/切入角度、切出/切入量来定义该运动。另外，也可以用任意的曲线来定义切出动作。

图8是表示本实施方式的控制装置10的功能结构的块图。

控制装置10的cpu11通过读出存储于rom12的系统程序并执行，从而作为程序解析单元26、插补单元27、切出/切入运动动作条件解析单元28、切出/切入运动插入单元29而动作。程序解析单元26对从cmos存储器14读出的加工程序进行解析，并输出解析数据。

若程序解析单元26在加工程序中识别出切出/切入运动动作条件指令块，则切出/切入运动动作条件解析单元28动作，对切出/切入运动动作条件指令块进行解析，生成切出/切入运动的解析数据，并向程序解析单元26输出。插补单元27基于从程序解析单元26取得的解析数据作成用于向控制轴输出的车削加工移动指令并输出。另外，在使切出/切入运动动作的时刻，切出/切入运动插入单元29动作。该切出/切入运动插入单元29作成切出/切入运动指令并输出至插补单元27。于是，通过基于切出/切入运动指令来进行轴控制，从而实现切出/切入运动的插入。该切出/切入运动指令既可以是如图6所示的圆周运动指令，也可以是任意的直线或者曲线状的运动指令。

图9是说明插补单元27的切出/切入插入处理的流程图。

在图9的流程图中，切出/切入运动执行中标志exec_f是表示当前是否处于执行切出/切入运动中的标志。另外，计时器cnt_t是表示自上次执行切出/切入运动起经过的时间的计数器，切出/切入运动插入间隔ins_t表示切出/切入运动的插入间隔。

插补单元27参照切出/切入运动执行中标志exec_f来判定当前是否处于执行切出/切入运动中(步骤s501)，在当前未处于执行切出/切入运动中的情况下，增加计时器cnt_t的计数(步骤s502)。然后，判定计时器cnt_t的值是否比切出/切入运动插入间隔ins_t的值小(步骤s503)，在小的情况下，继续基于车削加工移动指令的轴控制(步骤s504)。

在步骤s503中计时器cnt_t的值比切出/切入运动插入间隔ins_t的值大的情况下，将切出/切入运动执行中标志exec_f设为接通(步骤s505)，并基于切出/切入运动插入指令执行切出/切入运动插入处理(步骤s506)。之后，进行切出/切入运动的结束判定(步骤s507)，在切出/切入运动尚未结束的情况下，维持切出/切入运动执行中标志exec_f，并结束插补单元27的处理，另一方面，在切出/切入运动结束了的情况下，将切出/切入运动执行中标志exec_f和计时器cnt_t的值清零，并结束插补单元27的处理(步骤s508)。

此外，在步骤s501判定为当前处于执行切出/切入运动中的情况下，继续进行切出/切入运动。

通过在控制装置10上反复执行这样的插补单元27的处理，能够执行针对基于切削加工移动指令的切削加工动作的切出/切入运动插入处理。

[切削路径的最佳化]

说明几个用于从减轻负载、缩短周期等观点出发将螺纹切削加工中的切出/切入运动最佳化的方法。接下来表示的处理均能够通过切出/切入运动动作条件解析单元28解析切出/切入运动的动作条件且切出/切入运动插入单元29插入切出/切入运动而按照在加工程序中所定义的切出/切入运动的路径实现。

1.将切出时的切削负载(切削量)恒定化的切削路径

通过作成使施加于刀头的切削负载(切削量)恒定为容许范围内的最大切削负载(切削量)的切削路径，从而能够缩短加工时间。即，如图11所示，作成使从切出动作的开始位置至到达上一次的切出动作的结束位置的工件30的长度方向的坐标值为止的期间的切削量每次都恒定的切削路径。

如图12所示，就工具31的直径而言，越靠刀刃32越细，越靠根部越粗，因此，在工件30的径向上更深的位置，工具31与工件30的接触面积变得更大，切削负载(切削量)也变得更大。因而，进行切出加工时，随着向工件30的径的外周退而使切入量变厚，从而能够以切削量每次都相同的方式生成工具路径。

2.生成的切屑长度不会超过容许长度的切削路径

如图13所示，根据本实施方式而生成的切屑的长度应当与从切入动作的开始位置至切出动作的结束位置的加工路径的距离大致一致。切出动作完成后的进刀动作使轴向与切出动作相反的方向移动，此时伴随着缓慢的加减速。因而，在整个加工中，切出/切入运动的循环次数越多，加减速的空耗的时间越增加。为了缩短加工时间，期望通过在能够容许的范围内以最长的切削距离进行切入、切出加工来减少切出/切入运动的循环数。但是，如果切屑过长，则成为切屑缠绕于工具、使工件受损的原因。

为了避免这样的问题，适当实施使切屑的长度不会超过容许长度的措施。具体而言，能够预先设定切屑的容许长度，以使从切入动作的开始位置至切出动作的结束位置的距离不会超过该容许长度的方式生成工具路径。容许长度例如设定为工件的外周半圈至一圈左右是适当的。

3.螺纹槽的终端处理

在螺纹槽的终端部，进行使螺纹槽逐渐变浅的处理。在该终端部中，有时本来应当不被削除而残留的区域(以下称为不干涉区域)和本实施方式的切出路径干涉。在这种情况下，需要变更切出路径，以使不干涉区域和切出路径不干涉。具体而言，在切出路径和不干涉区域干涉的情况下，将切出路径以沿着与不干涉区域的边界线的方式变更。或者，也可以在切出路径和不干涉区域干涉时中断切出动作。或者，也可以变更切出/切入加工的循环的插入位置，也可以中断循环。

同样的问题在切入、向切入动作的向开始位置的进刀中也可能发生。在这种情况下，也以切入路径、进刀路径与不干涉区域不干涉的方式进行控制。具体而言，也可以在切入路径和不干涉区域干涉时中断切入动作，并沿着与不干涉区域的边界线进行切出动作。或者，也可以变更切出/切入加工的循环的插入位置，也可以中断循环。

此外，本发明不限于上述的实施方式，能够通过施加适宜的变更而以各种方式实施。