[发明专利]控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制主轴和进给轴的同步运行的机床的控制装置。本发明还涉及一种控制主轴和进给轴的同步运行的机床的控制方法。

背景技术

在通过主轴和进给轴的同步运行进行攻丝(tap)加工的机床中，提出各种用于提高加工精度且缩短循环时间的结构。例如日本国专利第2629729号公报(JP2629729B)公开一种螺纹加工装置，即进给轴一边跟踪主轴的旋转进行动作一边进行攻丝加工，根据主轴的转速以及旋转加速度和螺距来运算针对进给轴的进给指令值，并且根据主轴的实际旋转位置来修正进给指令值，由此提高攻丝加工的精度。另外日本国专利第3553741号公报(JP3553741B)公开一种数值控制装置的主轴电动机加减速控制方法，即为了攻丝加工而进行主轴和进给轴的同步控制，数值控制装置生成与主轴的输出特性对应的加减速指令，通过该加减速指令来控制主轴由此提高主轴的应答性，作为结果能够缩短循环时间。

发明内容

在通过主轴和进给轴的同步运行进行攻丝加工的机床中，一般依存于主轴所具有的加速能力来决定循环时间。希望数值控制装置不进行要求为了生成与主轴的输出特性对应的加减速指令所需要的参数的设定和调整等的高度技术的预备操作，而是通过更简单的结构进行使主轴的加速能力最大限度发挥的控制并缩短循环时间。另外，在进行主轴的加减速控制时，最好减轻由于加速开始时和停止时等的加速度的急剧变化引起的在主轴产生的机械结构上的冲击，以及降低由于加速开始时和停止时等的加速度的急剧变化引起的在主轴和进给轴之间产生的同步误差。

本发明的一个方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置，具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其根据主轴指令控制主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照进给轴指令，根据旋转位置控制进给轴的进给动作，数值控制部具备：主轴指令输出部，其从攻丝加工程序取得从加工开始位置到目标螺纹深度期间的主轴的总旋转量和最高转速，将总旋转量和最高转速设为主轴指令发送给主轴控制部，主轴控制部具备：初始动作控制部，其将最高转速作为目标值，使主轴以最大能力从加工开始位置向目标螺纹深度加速旋转；扭矩限制执行部，其在初始动作控制部使主轴加速旋转的期间，以在加速开始时将比以最大能力加速旋转过程中的最大扭矩指令小的预定扭矩指令赋予主轴，在从加速开始起的预定时间使扭矩指令慢慢增加并在经过预定时间时将最大扭矩指令赋予上述主轴的方式，针对初始动作控制部执行扭矩限制；最大加速度检测部，其在以最大能力加速旋转过程中根据旋转位置检测出主轴的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据总旋转量和旋转位置检测从当前位置到目标螺纹深度为止的主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其根据旋转位置检测主轴的当前速度；以及定位动作控制部，其在以最大能力加速旋转后，根据最大加速度和剩余旋转量以及当前速度，使主轴以最大能力减速旋转而到达上述目标螺纹深度。

本发明的其他方式为控制主轴和进给轴同步运行的机床的控制装置，具备：数值控制部，其根据攻丝加工程序生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部，其根据主轴指令控制主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照进给轴指令，根据旋转位置控制进给轴的进给动作，数值控制部具备：主轴指令输出部，其从攻丝加工程序取得从目标螺纹深度到返回结束位置期间的主轴的总返回旋转量和最高返回转速，将总返回旋转量和最高返回转速设为主轴指令发送给主轴控制部，主轴控制部具备：初始动作控制部，其将最高返回转速作为目标值，使主轴以最大能力从目标螺纹深度或自目标螺纹深度返回了预定的旋转数的初始返回位置向返回结束位置加速逆旋转；最大加速度检测部，其检测或取得主轴从目标螺纹深度进行加速逆旋转期间的逆旋转的最大加速度；剩余旋转量检测部，其根据总返回旋转量和旋转位置检测从当前位置到返回结束位置为止的主轴的剩余返回旋转量；当前速度检测部，其根据旋转位置来检测主轴的逆旋转的当前速度；定位动作控制部，其在以最大能力加速逆旋转后，根据逆旋转的最大加速度、剩余返回旋转量、逆旋转的当前速度以及预定的加速度变化时间，在加速度变化时间中使主轴以比逆旋转的最大加速度小且按预定比例变化的加速度减速逆旋转，另一方面，在排除了加速度变化时间的时间中使主轴以最大能力减速逆旋转，使主轴在返回结束位置停止。