自动车床及其控制方法和控制装置 技术区域
本发明涉及自动车床及其控制方法。
背景技术
可以实施自动车削的车削机械(本说明书中总称为自动车床)，使安装在刀架上的各种刀具与固定在主轴的棒状或盘状的被加工材料进行相对进给动作，根据顺序和需要可以同时并且自动地实施各种车削加工。近年来，提出了根据采用将被加工材料即主轴与刀具即刀架的相对进给动作作为凸轮旋转角度的函数连续地指示刀具位置的凸轮基准数据的加工指令进行控制的形式(所谓电子凸轮式)的自动车床。
电子凸轮式自动车床取代了传统的凸轮式自动车床的机械式凸轮动作，通过采用根据凸轮曲线预先制定的电动作指令，来自动控制主轴与刀架的相对进给动作。因此，电子凸轮式自动车床，与现有的凸轮式自动车床具有相同的优点，就是通过安装在刀架上的各个刀具分别按照固有地凸轮曲线进行动作，从而可以在短时间内进行比较单纯的加工工序。特别是，应用电子凸轮方式，不需要准备对应产品形状的多种机械式凸轮，可以显著地减少准备工序所需的时间和劳力，与现有的凸轮式自动车床相比，可以以极高的生产效率制造多种类的产品。
而且，电子凸轮式自动车床，在设有多个使主轴与刀架进行相对动作的控制轴的机械构造的情况下，由于各个控制轴的凸轮从动件运动曲线图是在通用的基准(即凸轮旋转角度)基础上作成的，因此还有容易对这些控制轴的同步指令进行编程的优点。加之，由于各个控制轴的动作可以分别地自由地进行控制，所以当例如在采用多个刀具连续地进行不同的加工工序时，很容易使这些刀具在时间上叠加地进行动作，从而可以明显地缩短被加工材料的整个加工工序(也就是一个加工周期)所需的时间。
上述的电子凸轮式自动车床可以根据主轴的转速来规定作为凸轮从动件运动曲线图的制作基准的凸轮旋转角度。也就是，将主轴预先决定的转速定义为相当于凸轮进行一个旋转(360度)，对应主轴转速连续地指示刀具位置，从而控制各控制轴的动作。根据这样的结构，将自动车床的机械动作要素即主轴的转速作为通用的基准，可以分别控制各个控制轴的动作。
然而，该结构，在主轴不进行旋转期间，无法控制控制轴的动作。因此，进行主轴转速基准的电子凸轮式控制的自动车床，实施例如用现有的多功能型数控(NC)车床可以进行的主轴停止中的二次工序(例如通过旋转刀具进行切削加工工序)是困难的。而且，在随着例如刀具的刀头磨损或刀具交换，对要指示的刀具位置的补偿即刀具偏置量进行指示时，以使刀具位置进行所需的偏置量的变位的形式作成凸轮线图。此种情况下，由于相当于凸轮旋转一圈的主轴转速不产生变化，所以刀具的切削进给速度相对被加工材料产生变动，结果，加工面的表面光洁度有可能产生变化。
对此，现有的NC车床中，主轴与刀架的相对进给动作控制，是在指定被要求的控制轴的进给速度的情况下，使刀具与到达其指定位置的经过时间对应，连续地进行移动，刀具的切削进给速度可以不产生变动地指令刀具偏置量。与此相反，根据加工程序的编程方法及输入数据的数值选定的不同，一个加工周期所需的时间容易产生变动，因此，在例如多轴多系统的NC车床中，要高效地编程多个控制轴彼此的同步指令或系统间的重叠指令，需要作业者技术熟练。
在现有的NC车床中，当采用多个刀具连续地进行不同的加工工序时，通常，一个刀具完成加工工序后，该刀具到达待机位置之前，在机械结构上及控制上很难实施其他刀具的加工工序，因此一个加工周期所需的时间必然要包括刀具的等待时间。从这一点看，如前所述，电子凸轮式自动车床，很易排除刀具的等待时间，因此与普通的NC车床相比，可以有效地缩短一个加工周期所需的时间。
【发明内容】
本发明的目的是提供与一般的NC车床相比可以有效地缩短一个加工周期所需的时间，并且，具有可以实施主轴停止中的二次工序的多功能性的自动车床及其控制方法。
本发明的另一目的是提供可以容易地对多个控制轴彼此的同步指令进行编程，同时，可以不改变刀具的切削进给速度地指令刀具偏置量的自动车床及其控制方法。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供的控制方法，是至少设有一个主轴和至少设有一个刀架的自动车床的控制方法，对于至少一个主轴和至少一个刀架，将在一系列加工程序中要求的多个移动位置数据，分别以作为凸轮旋转量的函数指示移动位置的凸轮基准数据和作为经过时间的函数指示移动位置的时间基准数据的两种移动位置数据中的任一形态进行准备，接着，对以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态准备的多个移动位置数据分别进行处理、控制至少一个主轴以及至少一个刀架的一系列加工程序中的相对进给动作。
在适合的实施方式中提供这样的控制方法，至少一个主轴以及至少一个刀架可以沿着多个控制轴进行相对进给动作，准备移动数据的步骤包括分别对多个控制轴以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态分别准备多个移动位置数据。
在适合本发明的实施方式中提供这样的控制方法，进一步设置指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置的步骤，处理移动位置数据的步骤包括依照指定的时间序列配置对以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态准备的多个移动位置数据分别进行处理。
而且，在适合本发明的实施方式中提供这样的控制方法，进一步设置将以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态准备的多个移动位置数据分别显示为变位线图的步骤。
在此结构中，进一步设置在变位线图上指定一系列加工程序中前述多个移动位置数据的时间序列配置的步骤，处理移动位置数据的步骤包括将以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态准备的多个移动位置数据分别根据在变位线图上指定的时间序列配置进行处理，是有利的。
处理移动位置数据的步骤可以包括将以凸轮基准数据指示的移动位置，作为相当于凸轮旋转量的脉冲数的函数进行处理。
在此结构中，进一步设置准备产生任意脉冲列的脉冲列发生源的步骤，处理移动位置数据的步骤包括采用脉冲列发生源产生的脉冲列，对凸轮基准数据进行处理，是有利的。
此种情况下，脉冲列发生源可以产生与至少一个主轴的旋转对应的脉冲列。
本发明在另外的实施方式中提供的自动车床，具备车床工作台、设置在车床工作台上的至少一个主轴、设置在车床工作台上的至少一个刀架、控制车床工作台上的至少一个主轴和至少一个刀架的动作的控制装置，控制装置具备：能够对于至少一个主轴和至少一个刀架，将在一系列的加工程序中要求的多个移动位置数据，分别在作为凸轮旋转量的函数指示移动位置的凸轮基准数据和作为经过时间的函数指示移动位置的时间基准数据的两种移动位置数据中的任一形态下进行输入的输入部，和对以输入部以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理，从而生成控制至少一个主轴以及至少一个刀架的一系列加工程序中相对进给动作的控制信号的处理部。
在适合的实施方式中提供这样的自动车床，至少一个主轴以及至少一个刀架在车床工作台上可以沿着多个控制轴进行相对进给动作，控制装置的输入部可以分别对多个控制轴以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态分别输入多个移动位置数据。
在适合的实施方式中提供这样的自动车床，控制装置的输入部可以指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置，控制装置的处理部根据在输入部指定的时间序列配置分别对在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态输入的多个移动位置数据进行处理。
在适合的实施方式中提供这样的自动车床，控制装置进一步设置将在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态输入的多个移动位置数据分别以变位线图的形态进行显示的显示部。
在此结构中，控制装置的输入部在显示部进行显示的变位图上可以指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置，控制装置的处理部根据在变位线图上指定的时间序列配置对在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理，是有利的。
控制装置的处理部可以将在输入部输入的凸轮基准数据所指示的移动位置作为相当于凸轮旋转量的脉冲数的函数进行处理。
在此结构中，进一步设置产生任意脉冲列的脉冲列发生源，控制装置的处理部采用脉冲列发生源产生的脉冲列对凸轮基准数据进行处理是有利的。
此种情况下，脉冲列发生源可以产生与至少一个主轴的旋转对应的脉冲列。
本发明进一步在另外的实施方式中提供的控制装置是在具备至少一个主轴及至少一个刀架的自动车床上使用的控制装置，具备：能够对于至少一个主轴和至少一个刀架，将在一系列的加工程序中要求的多个移动位置数据，分别在作为凸轮旋转量的函数指示移动位置的凸轮基准数据和作为经过时间的函数指示移动位置的时间基准数据这二种移动位置数据中的任一形态下进行输入的输入部，和对在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理，从而生成控制至少一个主轴以及至少一个刀架的一系列加工程序中的相对进给动作的控制信号的处理部。
在适合的实施方式中提供这样的控制装置，输入部可以指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置，处理部根据在输入部指定的时间序列配置对在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理。
在适合的实施方式中提供这样的控制装置，进一步设置将在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据以变位线图的形态分别进行显示的显示部。
此种结构中，输入部在显示部所显示的变位线图上可以指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置，处理部根据在变位线图上指定的时间序列配置对在输入部以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理。
另外，处理部将以在输入部输入的凸轮基准数据指示的移动位置，作为相当于凸轮旋转量的脉冲数的函数进行处理。
【附图说明】
本发明的上述及其他的目的、特征及优点根据附图相关的下述优选实施例，进一步清楚地进行说明。
图1是表示本发明的实施例的自动车床控制方法的顺序流程图。
图2A是表示在图1的控制方法中使用的凸轮基准数据的一例的变位线图。
图2B是表示在图1的控制方法中使用的时间基准数据的一例的变位线图。
图3A是表示指定将时间基准数据插入图2A的凸轮基准数据后的状态的变位线图。
图3B及图3C是表示图2B的时间基准数据的插入指定后的状态的变位线图。
图4是表示在图1的控制方法中使用的凸轮基准数据的凸轮旋转量的规定方法的框图。
图5A及图5B是表示在图1的控制方法中设定时间序列的配置的顺序的画面显示的图。
图6是表示可以实施图1的控制方法的本发明的一个实施例的自动车床的结构的概略图。
图7是表示设置在图6的自动车床的控制装置的结构框图。
图8是装载于图6的自动车床的第一刀架的放大正视图。
图9是装载于图6的自动车床的第二刀架的放大正视图。
图10是表示用图6的自动车床实施的加工顺序的一例的概略图。
图11是表示在图10的加工顺序中使用的两个控制轴的凸轮基准数据的变位线图。
图12是表示在图10的加工顺序中使用的一个控制轴的时间基准数据的变位线图。
图13是表示在图10的加工顺序中使用的另外二个控制轴的时间基准数据的变位线图。
图14是表示在图10的加工顺序中使用的另一控制轴的时间基准数据的变位线图。
图15A是表示指定将时间基准数据插入图11的凸轮基准数据后的状态的变位线图。
图15B是表示图12～图14的时间基准数据插入指定后的状态的变位线图。
图16A是表示在图10的加工顺序的变形例中，指定将时间基准数据插入图11的凸轮基准数据后的状态的变位线图。
图16B是表示图12的时间基准数据插入指定后的状态的变位线图。
【具体实施方式】
参照图纸，图1是表示本发明的实施例的自动车床控制方法的处理顺序流程图，图2A～图3C是表示在该控制方法中使用的多个移动位置数据的一例的变位线图。
本发明涉及的自动车床控制方法，是在具有至少一个主轴和至少一个刀架的自动车床中，控制在从被加工材料进行切削加工成一个制品的一系列加工程序中实施的主轴及刀架的相对进给动作。如图1所示，首先，对于至少一个主轴和至少一个刀架，将在一系列加工程序中要求的多个移动位置数据(也就是移动轨迹数据)，分别以作为凸轮旋转量的函数指示移动位置的凸轮基准数据(步骤S1)和作为经过时间函数指示移动位置的时间基准数据(步骤S2)这两种移动位置数据中的任一形态，进行准备。
接着，根据需要指定以步骤1和2中以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态准备的多个移动位置数据的一系列加工程序的时间序列配置(任意步骤S3)。并且对以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态准备的多个移动位置数据(指定时间序列配置时根据其时间序列配置)分别进行处理(步骤S4)，从而控制至少一个主轴以及至少一个刀架的一系列加工程序中的相对进给动作(步骤S5)。
这里，在自动车床的至少一个主轴以及至少一个刀架具有在车床工作台上可以沿着多个控制轴进行相对进给动作的结构时，准备移动位置数据的步骤(S1及S2)，包括分别相对这些多个控制轴，以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态分别准备多个移动位置数据。
上述步骤S1，对于根据一系列加工程序实施的多个工序中，能够从自动车床的任意机械动作元件获得用以规定凸轮旋转量(例如凸轮旋转角度)的动作量的工序，或者不指令随着刀具刀头的磨耗或刀具的交换产生刀具偏置量的工序，以凸轮基准数据的形态对要求的移动位置数据进行准备是有利的。在步骤S2中，对于从自动车床的机械动作元件无法获得这样的动作量的工序，或指令刀具偏置量的工序，将要求的移动位置数据以时间基准数据的形态进行准备是有利的。
此种情况下，凸轮基准数据，将从自动车床的任意机械动作元件中获得的规定动作量定义为相当于凸轮旋转一圈，将主轴或刀架的移动位置与动作量对应，连续地进行指示。并且，在多个工序中，用以获得动作量的机械动作元件停止的工序，或指令刀具偏置量的工序，通过取代凸轮基准数据采用时间基准数据，将主轴或刀架的移动位置与经过时间对应，连续地进行指示。
在步骤S3中，为了以最佳顺序实施一系列加工程序中的多个工序，指定与各个工序对应的多个移动位置数据的时间序列配置。从而将根据凸轮基准数据实施的凸轮基准工序和时间基准数据实施的时间基准工序按最佳的顺序进行排列。因此，在步骤S4和S5中，分别按最佳顺序排列的凸轮基准工序和时间基准工序中，可以根据该顺序，控制主轴与刀架的相对进给动作。
根据这样的结构，由于在根据凸轮基准数据进行的工序中进行的是所谓电子凸轮式控制，所以能够分别自由地控制自动车床中多个控制轴的动作，因此，容易排除刀具的等待时间，与普通的NC车床相比，可以有效地缩短1个加工周期中所需的时间，非常有效。而且，由于在以凸轮基准数据实施的工序中，可以以通用的基准(即凸轮旋转量)制作多个控制轴的各变位线图(凸轮线图)，所以其优点是对这些控制轴彼此的同步指令进行编程变得容易进行。而且，根据上述结构，例如指令刀具偏置量的加工工序等一般不适合电子凸轮式控制的工序，通过采用时间基准数据可以确实地进行。
在本发明的上述控制流程中，可以向准备移动位置数据的步骤S1和S2中追加设定将以凸轮基准数据和时间基准数据的任一形态准备的多个移动位置数据分别显示为表示移动位置轨迹(例如刀具路径)的变位线图的步骤。此种情况下，指定一系列加工程序中的多个移动位置数据的时间序列配置的步骤S3，可以在显示的变位线图上指定时间序列配置是有利的。
图2A是表示以凸轮基准数据的形态准备的移动位置数据的例子的变位线图(凸轮线图)。图2B是表示以时间基准数据形态准备的移动位置数据的例子的变位线图。此例中，根据凸轮旋转一圈(Q0～QE)的凸轮基准数据运行一系列加工程序的大部分，根据所定时间(T0～T1)的时间基准数据仅运行特定的程序。
于是，在步骤S3中，可以于任一变位线图上指定这两个移动位置数据的时间序列配置。在图示的例子中，于图2A的变位线图上指定使显示为图2B的变位线图的时间基准数据插入的场所。图3A表示，象这样指定插入时间基准数据后的凸轮基准数据的变位线图的一例。此例中，凸轮旋转量(例如凸轮旋转角度)在Q1处指定时间基准数据的插入，从而，变位线图在(Q1、P1)点被分离。
因此，在该加工序列例中，最初根据凸轮基准数据，凸轮旋转量从Q0至Q1，作为凸轮基准工序，控制主轴与刀架的相对进给动作，凸轮旋转量到达Q1的时刻凸轮基准工序一端停止。接着，根据时间基准数据，从T0～T1的时间内，作为时间基准工序，控制主轴与刀架的相对进给动作，在T1时间基准工序完成后，再从凸轮旋转量Q1根据凸轮基准数据实施凸轮基准工序。这样，完成了一个加工周期。
在上述加工工序例中，当根据凸轮基准数据进行动作控制的控制轴和根据时间基准数据进行动作控制的控制轴相互不同时，如图3B所示，显示时间基准数据的变位线图可以不牵连凸轮基准数据的变位线图上的插入处上的移动位置P1地进行配置。与此相对，当向凸轮基准数据插入时间基准数据在同一控制轴上进行时，如图3C所示，将显示时间基准数据的变位线图与凸轮基准数据的变位线图上的插入处的移动位置P1连续地进行配置。
在上述步骤S4中，可以将以凸轮基准数据指示的移动位置，作为相当于凸轮旋转量的脉冲数函数进行处理。此种情况下，预先准备产生任意脉冲列的脉冲列发生源，使用该脉冲列发生源产生的脉冲列对凸轮基准数据进行处理是有利的。根据此结构，由于可以将自动车床的任意机械动作元件作为脉冲列发生源，以脉冲列的形态取得用以规定凸轮旋转量的动作量，所以处理变得容易进行。
脉冲发生源，可以形成产生与自动车床的至少一个主轴的旋转对应的脉冲列的结构。此种情况下，如图4所示，设置在自动车床的控制装置C将从设置在主轴电机M1的编码器E输出的脉冲列，作为反馈数据用于主轴旋转控制，另一方面，也可形成用于上述电子凸轮控制的凸轮基准数据的处理的结构。此结构中，控制装置C将以凸轮基准数据中指示的移动位置，采用从编码器E取得的脉冲列进行运算处理，据此发出移动指令控制控制轴电机M2的动作。
根据这样的结构，可以有效地利用自动车床的主要动作元件即主轴的旋转，通过电子凸轮控制控制主轴与刀架的相对进给动作。而且，本发明在一系列的加工程序中，如前所述，可以将基于凸轮基准数据的工序和基于时间基准数据的工序适当地进行组合实施，因此，即使主轴在停止中，也可确实地根据时间基准数据实施例如采用旋转刀具进行切削加工等的二次工序。
如上述加工序列例介绍的那样，当在变位线图上指定一系列加工程序的多个移动位置数据的时间序列配置时，例如在与自动车床的控制装置相关地装备的显示画面上显示所需要的变位线图是有利。此时，如图5A所示，在显示凸轮基准数据的变位曲线画面上，可以通过箭头等画面显示指示插入时间基准数据处。或者也可通过输入凸轮旋转角度、脉冲数、工序号(例如刀具号)等数据指示插入处。或者如图5B所示，在显示时间基准数据的变位曲线画面上，可以通过箭头等画面显示指示插入凸轮基准数据处。或者也可通过输入时间、工序号(例如刀具号)等数据指示插入处。
而且，上述的变位线图的制作作业也可在预先设置于自动车床上的控制装置上进行，或者在外部的计算机上进行。或者，作为时间基准数据可以作为一例使用记述数值控制程序的树脂数据，但也不限与此。
接着，介绍可以实施本发明的自动车床的控制方法的置于本发明的一个实施例的自动车床10(参照图6)及自动车床10中的控制装置12(参照图7)的结构。自动车床10具有多功能的结构，是通过集中将二个主轴16、18及二个刀架20、22装载于共用的车床工作台14上，采用包括车刀、钻头等车削刀具24或铣床等旋转刀具26的各种刀具，可以实施对同一被加工材料的不同种类(例如外径切削和镗削)的同时加工或对不同被加工材料的同时加工。
如图6所示，自动车床10具备：车床工作台14；设置在车床工作台14上设有旋转轴线16a的第一主轴16；设置在车床工作台14上可以并列地保持多个刀具24、26的第一刀架20；设置在车床工作台14上可以在圆周方向上分配并保持多个刀具24、26的第二刀架22；设置在车床工作台14上，具有与第一主轴16的旋转轴线16a平行的旋转轴线18a并且能与第一主轴16对置配置的第二主轴18；控制车床工作台14上的第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的动作的控制装置12。
车床工作台14可以分别独立地，并且在预先设定的正交坐标系上可以移动地担持第一主轴16、第二主轴18、第一刀架20及第二刀架22。
第一主轴16是固定来自车床外部的棒状的被加工材料(以下称棒材)W并进行旋转的主要(或者正面一侧的)主轴，通过未图示的轴承装置旋转自由地内置于第一主轴台28。第一主轴16设有中空筒状的结构，在其前端区域，设置可以牢固地固定从后端一侧送来的棒状材料W的卡盘(未图示)。在车床工作台14上，将第一主轴台28，在车床工作台14上的正交三轴坐标系中，沿着与第一主轴16的旋转轴线16a平行的第一进给控制轴(称Z1轴)，设置使进行直线移动的第一主轴驱动机构30(图7)。
第一主轴驱动机构30由Z1轴驱动源(例如AC伺服电机)32和未图示的Z1轴导向部件(例如滑动导向装置)以及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)构成。因此，第一主轴16通过第一主轴驱动机构30的动作，沿着与其自身的旋转轴线16a平行的第一进给控制轴(Z1轴)，可以与第一主轴台28一起进行直线往复动作。
在第一主轴台28上，进一步将第一主轴16作为进行旋转驱动的旋转驱动源34(图7)，将例如内装型AC伺服电机进行内置。另外，第一主轴16可以设置旋转角度控制轴(称C1轴)，通过控制旋转驱动源34得到的C1轴的定位分度动作，在固定于卡盘上棒材W的端面或外圆周面的希望位置上，采用装备在希望的刀架20、22上的旋转刀具26可以实施多种多样的二次加工。
在车床工作台14上，于从第一主轴台28向轴线方向前方隔离的规定位置上，设置在其顶端的被加工部位附近将固定在第一主轴16上的棒材W进行支撑的导衬36。导衬36与第一主轴16同轴进行配置，以在车削加工中使棒材W在其被加工部位不产生偏差的方式定心支撑。
在车床工作台14上，避开位于第一主轴16的轴线方向前方的导衬36的侧面方向配置第一刀架20。在车床工作台14上，将第一刀架20在车床工作台14上的正交三轴坐标系中，沿着与第一主轴16的旋转轴线16a(也就是第一进给控制轴(Z1轴))垂直的第二进给控制轴(称X1轴)，设置使之进行直线移动的第一刀架驱动机构38(图7)。如图8所示，第一刀架驱动机构38可以进一步使第一刀架20沿着与第一进给控制轴(Z1轴)及第二进给控制轴(X1轴)双方垂直的第三进给控制轴(称Y1轴)进行直线移动。
第一刀架驱动机构38由X1轴驱动源(例如AC伺服电机)40、未图示的X1轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)、Y1轴驱动源(例如AC伺服电机)42(图8)、未图示的Y1轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)构成。因此，第一刀架20，通过第一刀架驱动机构38的动作，可以沿着第二进给控制轴(X1轴)及第三进给控制轴(Y1轴)进行直线往复动作。
第一刀架20是以并列配置可以保持多个刀具24、26的所谓螺纹梳刀架。因此，第一刀架20可以使根据Y1轴移动进行分度选择出的希望刀具24、26的刀头，通过依照后面将要述及的加工程序进行的第一刀架20自身的X1轴进给动作与前述第一主轴16的Z1轴进给动作的协同动作，沿着指定的刀具路径进行移动。从而，采用第一刀架20上的希望刀具24、26，可以将固定在第一主轴16上的棒材W加工成所希望的形状。
第二刀架22，在图示的实施例中，在车床工作台14上，关于第一主轴16的旋转轴线16a配置于第一刀架20的相反一侧。在车床工作台14上，设置使第二刀架22在车床工作台14上的正交二轴坐标系中，分别沿着与第一主轴16的旋转轴线16a(也就是第一进给控制轴(Z1))垂直的第四进给控制轴(称X2轴)，和与第一进给控制轴(Z1轴)平行的第五进给控制轴(称Z2轴)进行直线移动的第二刀架驱动机构44(图7)。
第二刀架驱动机构44由X2轴驱动源(例如AC伺服电机)46、未图示的X2轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)、Z2轴驱动源(例如AC伺服电机)48、未图示的Z2轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)构成。因此，第二刀架22由于第二刀架驱动机构44的动作，可以沿着第四进给控制轴(X2轴)及第五进给控制轴(Z2轴)进行直线往复动作。
第二刀架22是可以在圆周方向上分配并保持多个刀具24、26的所谓六角转头刀架，如图9所示，由于分度驱动源50(例如AC伺服电机)的驱动，以和Z2轴平行的旋转分度控制轴(称为TI轴)为中心，进行分度旋转。因此，第二刀架22通过后面将要述及的根据加工程序进行的第二刀架22自身的X2轴进给动作和Z2轴进给动作的协同动作，可以使以其自身的TI轴旋转进行分度选择的希望的刀具24、26的刀头沿着被指定的刀具路径移动。从而，通过采用第二刀架22上所希望的刀具24、26，将固定在第一或第二主轴16、18上的棒材W加工成所希望的形状。
第二主轴18在车床工作台14上，设有与第一主轴16的旋转轴线16a平行的旋转轴线18a，将其与第一主轴16即导衬36的轴线方向前方可以对置地同轴进行配置。第二主轴18是固定从第一主轴16交接的一部分加工完成的棒材W’并进行旋转的辅助(或背面一侧)主轴，通过未图示的轴承装置，旋转自由地内置于第二主轴台52。第二主轴18设有中空筒状的结构，在其前端区域，设置可以牢固地固定从对置的导衬36被送出的棒材W’的卡盘(未图示)。
在车床工作台14上，设置使第二主轴台52，在车床工作台14上的正交2轴坐标系中分别沿着与第一主轴16的第一进给控制轴(Z1轴)垂直的第六进给控制轴(称为X3轴)和与第一进给控制轴(Z1轴)平行的第七进给控制轴(称为Z3轴)进行直线移动的第二主轴驱动机构54(图7)。
第二主轴驱动机构54由X3轴驱动源(例如AC伺服电机)56、未图示的X3轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)、Z3轴驱动源(例如AC伺服电机)58、未图示的Z3轴导向部件(例如滑动导向装置)及进给丝杠装置(例如滚珠丝杠)构成。因此，第二主轴18由于第二主轴驱动机构54的动作，可以分别沿着第六进给控制轴(X3轴)及第七进给控制轴(Z3轴)与第二主轴台52一起进行直线往复动作。
在第二主轴台52上，进一步将第二主轴18作为进行旋转驱动的旋转驱动源60(图7)，将例如内装型AC伺服电机进行内置。另外，第二主轴18可以设置旋转角度控制轴(称为C2轴)，通过控制旋转驱动源60获得的C2轴的定位分度动作，采用装备于第二刀架22上的旋转刀具26可以在固定于卡盘上的棒材W’的端面或外圆周面的希望位置上进行各种二次加工。
自动车床10，在控制装置12的控制下，形成这样的结构，通过使用于设有上述结构的二个刀架20、22上选择的所希望的刀具24、26，可以分别地将固定在正面一侧及背面一侧的两个主轴16、18的棒材W、W’进行自动加工。图7表示用以实行这样的自动加工的控制装置12的结构。
控制装置12具备输入部62、显示部64、运算控制部66及伺服控制部68。输入部62设有未图示的键盘或指示设备，参照在显示部64上显示的各种画面，操作者可以进行对话式的指示或数据输入。在自动车床10中，为了控制第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的各个动作所需的数据(刀具的选择、产品的形状尺寸、主轴转速、刀具进给速度等)从输入部62进行输入。显示部64设有未图示的CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示)等显示器，为了操作者可以进行对话式输入，显示后面将要述及的数据输入画面或作成的加工程序。
运算控制部66设有构成存储部的RAM(随机存储器)70及ROM(只读存储器)72和构成处理部的CPU(中央处理器)74。在输入部62被输入的各种数据根据CPU74的指示被存储在RAM70或ROM72中。在ROM72上，预先存储用以驱动第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的控制程序。CPU74根据以存储在RAM70或ROM72中的数据为基础按后面将要述及的顺序编制的加工程序以及存储在ROM72中的控制程序，向伺服控制部68输出控制指令。
伺服控制部68具备第一主轴移动控制部76、第一主轴旋转控制部78、第一刀架移动控制部80、第二刀架移动控制部82、第二主轴移动控制部84以及第二主轴旋转控制部86。第一主轴移动控制部76根据CPU74的指令，使第一主轴驱动机构30的Z1轴驱动源32动作，与第一主轴台28一起使第一主轴16进行Z1轴移动。第一主轴旋转控制部78根据CPU74的指令使旋转驱动源34动作，使第一主轴16在第一主轴台28内进行C1轴旋转。车削加工时的第一主轴16的高速旋转，根据转速等数据通过未图示的其他控制电路受到控制。
第一刀架移动控制部80，根据CPU74的指令，第一刀架驱动机构38的X1轴驱动源40或Y1轴驱动源42动作，使第一刀架20进行X1轴移动或Y1轴移动。第二刀架移动控制部82，根据CPU74的指令，第二刀架驱动机构44的X2轴驱动源46或Z2轴驱动源48动作，使第二刀架22进行X2轴移动或Z2轴移动。
第二主轴移动控制部84，根据CPU74的指令，第二主轴驱动机构54的X3轴驱动源56或Z3轴驱动源58动作，使第二主轴18进行X3轴移动或Z3轴移动。第二主轴旋转控制部86，根据CPU74的指令，使旋转驱动源60动作，使第二主轴18在第二主轴台52内进行C2轴旋转。并且，车削加工时第二主轴18的高速旋转，根据转速等数据，通过未图示的其他控制电路受到控制。
而且，图7的框图所示的控制装置12的结构，遵循一般的数控(NC)装置的结构。但是，本发明的控制装置不只限于该框图，亦可具有其他各种结构。
构成上述控制系统的控制装置12，为了实现本发明的自动车床控制方法，毫无遗憾地发挥自动车床10的多功能性，同时，有效地缩短对棒材W、W’进行的一系列加工程序的时间，采用以下特征的结构。
也就是，输入部62可以对于自动车床10的第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22，将一系列加工程序中要求的多个移动位置数据，分别在作为凸轮旋转量的函数指示移动位置的凸轮基准数据和作为经过时间函数指示移动位置的时间基准数据这两种移动位置数据中的任一形态下进行输入。而且，输入部62，可以指定以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据的一系列加工程序中的时间序列配置。
运算控制部66的CPU74，可以将在输入部62上以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据，分别根据在输入部62指定时间序列配置时其时间序列的配置进行处理。并且，CPU74生成控制第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的一系列加工程序中相对进给动作的控制信号。
在输入部62，根据一系列加工程序进行的多个工序中，对于能够从自动车床10的任意机械动作元件获得用以规定凸轮旋转量(例如凸轮旋转角度)的动作量的工序或者随着刀具24、26的刀头磨损或刀具24、26的交换不指令刀具偏置量的工序，以凸轮基准数据的形态输入要求的移动位置数据是有利的。而对于无法从自动车床10的机械动作元件获得这样的动作量的工序或者指令刀具偏置量的工序，以时间基准数据的形态输入要求的移动位置数据是有利的。
此种情况下，凸轮基准数据，将从自动车床10的任意机械动作元件获得的规定的动作量定义为相当于凸轮旋转一圈，将第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22中的任一移动位置与动作量对应连续地进行指示。并且，在多个工序中的为了获得动作量而停止机械动作元件的工序、或指令刀具偏置量的工序中，取代凸轮基准数据而采用时间基准数据，将第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的任一移动位置，对应经过时间连续地进行指示。
另外，在输入部62可以向自动车床10的各个控制轴(X1、Y1、Z1、X2、Z2、X3、Z3)指定一系列加工程序中多个移动位置数据的时间序列配置。从而，将根据凸轮基准数据的凸轮基准工序和根据时间基准数据的时间基准工序，能够以最佳顺序进行排列。于是，CPU74根据在输入部中指定的时间序列配置，对以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别进行处理，生成控制第一及第二主轴16、18以及第一及第二刀架20、22的相对进给动作的控制信号，向伺服控制部68输出。从而，以凸轮基准工序和时间基准工序的最佳组合实施根据一系列的加工程序进行的多个工序。
控制装置12的显示部64，可以将在输入部62上，以凸轮基准数据和时间基准数据中的任一形态输入的多个移动位置数据分别以表示移动位置轨迹(例如刀具路径)的变位线图的形态进行显示。并且，输入部62如图5A及图5B中介绍的那样，在显示部64上表示的任一变位线图上，可以指定凸轮基准数据和时间基准数据的时间序列的配置。
CPU74能够将以在输入部62输入的凸轮基准数据指示的移动位置作为相当于凸轮旋转量的脉冲数的函数进行处理。此种情况下，再进一步设置产生任意脉冲列的脉冲列发生源，CPU74形成采用由该脉冲列发生源产生的脉冲列处理凸轮基准数据的结构是有利的。
脉冲列发生源可以形成产生与自动车床10的第一主轴16的旋转对应的脉冲列的结构。此种情况下，如图4所述，控制装置12的CPU74将从设置在第一主轴16的旋转驱动源34即内装型AC伺服电机上的编码器(未图示)输出的脉冲列，作为反馈数据用于主轴旋转控制，另一方面，也可形成用于上述电子凸轮控制的凸轮基准数据的处理的结构。此结构中，CPU74将以凸轮基准数据中指示的移动位置，采用从编码器取得的脉冲列进行运算处理，据此向伺服控制部68发出移动指令。从而，各控制轴驱动机构30、38、44、54的各轴驱动源32、40、42、46、48、56、58的动作根据凸轮基准数据进行控制。
根据以上结构，控制装置12，可以将第一主轴驱动机构30、第一刀架驱动机构38、第二刀架驱动机构44以及第二主轴驱动机构54相互联系起来进行控制，以凸轮基准工序和时间基准工序的最佳组合运行对棒材W、W’进行的一系列加工程序。
接着，参照图10来介绍以上述的一系列加工程序实现的加工顺序的一例。在图10的加工顺序例中，作为最初的加工工序，安装固定在第一刀架20上的车削刀具(车刀)24，通过第一主轴16的Z1轴进给动作和第一刀架20的X1轴进给动作的协同动作，对固定在第一主轴16上的棒材W实施外径切削加工。而且，外径切削加工完成后，将第一主轴16的旋转停止，安装固定在第二刀架22上的旋转刀具26，通过第二刀架22的X2轴进给动作，对固定在第一主轴16上的棒材W实施侧面打孔。
侧面打孔加工完成后，使第二主轴18在旋转停止状态下进行Z3轴进给动作，使棒材W的顶端部分固定在卡盘上。在此状态下，使第一主轴16和第二主轴18进行同步旋转。于是，安装固定在第一刀架20上的车削刀具(车刀)24通过第一刀架20的X1轴进给动作，将固定在两主轴16、18上的棒材W切断，分离成作为半成品的棒材W’和未加工的棒材W。这样，从第一主轴16向第二主轴18转换固定被加工材料。并且，在侧面打孔加工完成后，分度旋转第二刀架22，将在下一加工工序中使用的车削刀具(钻头)24定位在作业位置。而且，切断完成后，转换固定第一刀架20完成后，分别地使第一主轴16复位到初始位置。
接着，第二主轴18，由于其自身的X3轴进给动作和Z3轴进给动作的协同动作，使其移动到与安装固定在第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对置的位置上。于是，固定安装在第二刀架22上的车削刀具(钻头)24，通过第二刀架22的Z2轴进给动作，对固定在旋转的第二主轴18上的棒材W’实施端面打孔加工。
在图10中，箭头TP1表示安装固定在第一刀架20上的车削刀具(车刀)24的刀具路径。箭头TP2表示安装固定在第二刀架22上的旋转刀具26的刀具路径。箭头TP3表示安装固定在第二刀架22上的车削刀具(钻头)24的刀具路径。
参照图11～15B表示的变位线图来介绍在上述加工顺序例中采用的多个移动位置数据。在该加工序列例中，当以凸轮基准数据的形态输入的移动位置数据进行运算处理时，根据以与第一主轴16的旋转对应的脉冲列进行计数的脉冲数来规定凸轮旋转量。因此，基本上，第一主轴16不进行旋转期间实施基于时间基准数据的工序。
图11所示的两个变位线图是以分别的凸轮从动件运动曲线图表示第一刀架20上的切削刀具(车刀)24从对固定在第一主轴16上的棒材W进行外径切削加工到将棒材切断返回到初始位置的、用以控制第一刀架20的X1轴进给动作的凸轮基准数据和用以控制第一主轴16的Z1轴进给动作的凸轮基准数据。在这些变位线图中，脉冲数从Q0到QE期间相当于凸轮旋转一圈，第一主轴16处于高速旋转状态。
根据图11的两个变位线图，脉冲数从Q0～Q1之间，根据凸轮基准数据，第一主轴16和第一刀架20沿着各自的控制轴(Z1轴及X1轴)同步进行进给动作。从而，车削刀具(车刀)24，沿着图10所示的刀具路径TP1移动，对棒材W实施外径切削加工。脉冲数从Q1～Q2之间，根据凸轮基准数据，将第一主轴16保持在位置PZ，直接地第一刀架20进行X1轴进给动作，从而，车削刀具(车刀)24将棒材W切断，接着复位到初始位置。并且，脉冲数从Q2～Q3之间，根据凸轮基准数据，第一主轴16进行Z1轴进给动作，复位到初始位置。
图12所示的变位线图是表示用以控制第二刀架22上的旋转刀具26对固定在停止中的第一主轴16的棒材W实施侧面打孔加工期间第二刀架22的X2轴进给动作的时间基准数据。根据图12的变位线图，在从T0～T1期间，根据时间基准数据，第二刀架22沿着其控制轴(X2轴)进行进给动作。从而，旋转刀具26沿着图10所示的刀具路径TP2移动，对棒材W实施侧面打孔加工。
图13所示的两个变位线图，是用分别的凸轮线图表示用以控制侧面打孔加工完成后，第二主轴18从第一主轴16接过棒材W’到接着移动到与第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对置的位置的第二主轴18的Z3轴进给动作的时间基准数据和控制第二主轴18的X3轴进给动作的时间基准数据。
根据图13的两个的变位线图，时间从T0～T1之间，根据时间基准数据，第二主轴18在旋转停止状态下，沿着其中一个控制轴(X3轴)进行进给动作，配置于轴线方向与第一主轴16对置的位置上，同时被保持在该位置上。时间从T1～T2之间，根据时间基准数据，第二主轴18沿着另一控制轴(Z3轴)向与第一主轴16接近的方向进行进给动作，将棒材W’固定在卡盘上，同时，维持该状态。而且时间从T2～T3之间，根据时间基准数据，第二主轴18在X3轴和Z3轴上同步进行进给动作，向与第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对置的位置移动。
图14所示的变位线图表示用以控制第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对固定在高速旋转中的第二主轴18的棒材W’实施端面打孔加工期间第二刀架22的Z2轴进给动作的时间基准数据。根据图14的变位线图，时间从T3～T4之间，根据时间基准数据，第二刀架22沿着其控制轴(Z2轴)进行进给动作。从而，车削刀具(钻头)24沿着图10所示的刀具路径TP3移动，对棒材W’实施端面打孔加工。
在上述加工顺序例中使用的涉及各控制轴的变位线图，可以于控制装置12的显示部64在显示画面上进行显示。于是例如，在将表示图11所示的第一主轴16(Z1轴)及第一刀架20(X1轴)的凸轮基准数据的二个变位线图进行合成的多轴变位线图上，可以指定插入图12～图14所示的第二主轴18(X3轴、Z3轴)及第二刀架22(X2轴、Z2轴)的多个时间基准数据的插入处。插入处的指定，如图5A中已经叙述的那样，可以通过在显示部64的显示画面上，输入箭头等画面显示或凸轮旋转角度、脉冲数、工序号(例如刀具号)等数值数据来进行。
首先，在合成图11的各轴变位线图(凸轮基准数据)的多轴变位线图上，在脉冲数为Q1处，指定插入图12及图13的各轴变位线图(时间基准数据)。图15A表示插入处指定后的多轴变位线图(凸轮基准数据)，各轴变位线图分别在脉冲数为Q1处被分离。并且，凸轮基准工序在脉冲数Q1停止期间，插入图12的变位线图(T0～T1)和图13的各轴变位线图(T0～T2)。
进而，在合成图11的各轴变位线图(凸轮基准数据)的多轴变位线图上，在脉冲数为QE(＝Q0)处，指定插入图13及图14的各轴变位线图(时间基准数据)。并且，凸轮基准工序在脉冲数QE停止期间，插入图13的各轴变位线图(T2～T3)和图14的变位线图(T0～T4)。图15B表示合成插入处指定后的各轴变位线图(时间基准数据)的多轴变位线图。各轴变位线图在时间T2处被分离。
这样，如果依据指定凸轮基准数据和时间基准数据的时间序列配置的多轴变位线图，如下所述，可以高效地实施图10所示的加工顺序例。
首先，在脉冲数Q0～Q1，通过第一刀架20上的车削刀具(车刀)24对棒材W进行外径切削加工，在脉冲数到达Q1的时刻，第一主轴16及第一刀架20的进给动作暂时停止。接着，在第一主轴16的旋转停止期间，在时间T0～T1通过第二刀架22上的旋转刀具26对棒材W进行侧面打孔加工，同时，进行第二主轴18的棒材转换固定准备动作，再于时间T1～T2上，第二主轴18固定棒材W的顶端部分。
接着，脉冲数从Q1至脉冲数QE之间，在使第一及第二主轴16、18高速旋转的同时，第一刀架20上的车削刀具(车刀)24将棒材W切断，然后，第一主轴16及第一刀架20复位到初始位置。接着，在时间T2～T3上，将第二主轴18与第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对置配置后，在时间T3～T4上，第二刀架22上的车削刀具(钻头)24对棒材W’实施端面打孔加工。从而完成一个加工周期。
在上述加工顺序例中，在不需要将棒材W’从第一主轴16向第二主轴18进行转换固定时，可以获得图16A及图16B所示的时间序列配置的各轴变位线图。
这样，根据本发明，在一系列的加工程序中，可以将基于凸轮基准数据的工序和基于时间基准数据的工序进行适当组合予以实施。如上述加工顺序例中介绍的那样，一般地，基于凸轮基准数据的控制适合伴随主轴旋转的车削加工工序，基于时间基准数据的控制适于不伴随主轴旋转的二次工序。而且，即使在伴随主轴旋转的情况下，例如第一及第二主轴16、18的C轴旋转或对位作业进行基于时间基准数据的控制是有利的。
如上述加工顺序例中介绍的那样，在停止主轴旋转的状态下，通过实施棒材转换固定作业(但是切断时，主轴进行旋转)，可以获得以下优点。也就是，例如即使在第一主轴16的规定的C轴角度位置上对棒材实施侧面打孔加工后，经过从第一主轴16向第二主轴18进行转换固定(包括切断)，也可通过将第二主轴18进行C轴控制，在与最初的侧面孔相对的规定角度位置容易地实施侧面打孔加工。
以上介绍了本发明的适合实施方式，但是本发明不仅限于上述的实施例，在发明范围内可以进行各种变更和修正。