JP2008009758A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の加工時における工具の移動経路を短縮することができて、空走時間を短縮することができる工作機械を提供する。
【解決手段】切削送り開始点ｂからの切削送りを指示する切削送り指令と、切削送り開始点ｂまでの早送りを指示する早送り指令とが記述された加工プログラムを、プログラム記憶部に記憶し、その記憶された加工プログラムに基づいて、工具２７を被加工物２５に対して相対的に移動させて、所定の加工を行う。工具２７と被加工物２５との接触の有無を監視する接触検出器を設け、その接触検出器からの検出信号に基づいて加工プログラムの切削送り開始点をｂからｂ１に変更して、早送り指令における切削送り開始点ｂ１までの工具２７の移動経路をａ−ｂからａ−ｂ１に変更設定する。
【選択図】図６

Description

この発明は、加工プログラムに基づいて工具を被加工物に対して相対的に移動させて、所要の加工を行うようにしたＮＣ旋盤等の工作機械に関するものである。

従来、この種の工作機械において、例えば図１５に示すような丸棒状の被加工物６１にテーパ状の面取り部６１ａ，６１ｂを含む切削加工を施す場合には、加工プログラムに基づき、その被加工物６１を支持する主軸６２が例えばＺ軸を中心に回転され、それと同時に、バイト等の工具６３がＸ軸方向に移動されるとともに、被加工物６１がＺ軸方向に移動される。これらの移動により、工具６３が被加工物６１に対して、ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｈ−ｇの移動経路を通って相対的に移動されて、被加工物６１に所定の切削加工が施されるようになっている。

すなわち、工具６３は退避位置ａから切削送り開始点ｂまで早送りで移動された後、その切削送り開始点ｂから方向転換点ｃ−ｄ−ｅを経て切削送り終了点ｈまでの間を所定の切削送りで移動され、さらに切削送り終了点ｈから退避位置ｇまで早送りで移動される。

この場合、工具６３が退避位置ａから早送りで移動されて切削送り開始点ｂに位置決めされる際に、被加工物６１と衝突するおそれを防止するために、切削送り開始点ｂが被加工物６１の端面から所定の十分な距離δｂをおいて位置するようにプログラムされている。また、切削送り終了点ｈも切削加工が適切に終了できるように、つまり、切削加工中に加工終了のための減速が開始されないように、被加工物６１から十分な距離δｈをおいて位置するようにプログラムされている。

しかしながら、切削送り開始点ｂから工具６３が実際に被加工物６１に接触されるまでの距離δｂにおいて、工具６３の移動が低速である切削送り速度で行われるため、必要以上に空走時間を要することになる。この低速下の空走時間は切削送り終了点ｈにおいても同様に発生する。従って、１回の加工では僅かな空走時間であっても、多数の被加工物６１に対して連続加工を施す場合には、無駄な空走時間が累積されて加工効率の大きな低下を招くことになる。

このような問題に対処するため、例えば特許文献１に開示されるような工作機械の切削制御方法も従来から提案されている。この従来方法においては、加工プログラムの特定の切削ブロックの実行中に、工具に作用する主軸負荷を検出して、工具による被加工物の実際の切削状態を判別し、その判別結果に基づいて、特定の切削ブロック中で工具が実際に被加工物を切削していない区間を、切削送り指令から早送り指令に書き換えるようにしている。

この特許文献１に記載の方法により、例えば図１５に示すような被加工物６１を加工する場合、図１６（ａ）に示すように、切削送り開始点ｂ側においては、被加工物６１に対する工具６３の実際の切削開始点ｂ２が検出されて、その切削開始点ｂ２から切削送り方向の後方側へ若干の距離δｂ１をおいた位置に新たな切削送り開始点ｂ１が設定される。そして、加工プログラムにおいて、切削送り開始点ｂから方向転換点ｃまでの間における旧切削送り開始点ｂから新切削送り開始点ｂ１までの区間で、切削送り指令が早送り指令に書き換えられる。

また、図１６（ｂ）に示すように、切削送り終了点ｈ側においても、被加工物６１に対する工具６３の実際の切削終了点ｈ２が検出され、その切削終了点ｈ２から切削送り方向の前方側へ若干の距離δｈ１をおいた位置に新たな切削送り終了点ｈ１が設定される。そして、加工プログラムおいて、方向転換点ｅから切削送り終了点ｈまでの間における新切削送り終了点ｈ１から旧切削送り終了点ｈまでの区間で、切削送り指令が早送り指令に書き換えられる。

これにより、工具６３の切削送りで移動される空走距離がδｂ，δｈからδｂ１，δｈ１にそれぞれ短縮されて、切削送りによる空走時間が短縮される。
特開平１０−２９３６０６号公報

ところが、前記の特許文献１に記載の方法においては、工具６３の移動経路ｂ−ｃ，ｅ−ｈの長さを変更することなく、その移動経路ｂ−ｃ，ｅ−ｈの一部の区間ｂ−ｂ１，ｈ１−ｈで切削送りを早送りに変更するのみにすぎない。従って、空走時間の短縮は、距離δｂ，δｈを切削送りで移動する時間と、距離δｈから距離δｈ１をマイナスした分及び距離δｂから距離δｂ１をマイナスした分を早送りで移動する時間との差分しか短縮できない。しかも、その早送りは、その送り開始時及び終了時に加速または減速による時間ロスをともなうばかりでなく、実際上は長い早送り区間を確保できないために、所定の早送り速度に達する前に減速に移行することになり、早送りによる時間短縮はほとんどできない場合もある。このため、空走時間を効果的に短縮することができず、加工効率を向上させることができないという問題があった。加えて、特許文献１に記載の方法では、早送りの追加により加減速回数が増えて、機構部の負担が増加する。

また、切削送り開始点及び切削送り終了点を被加工物側に手作業でプログラムを変更しながら除々に近づけることも考えられるが、このように構成した場合には、加工プログラムの作成に多大な手間がかかることになる。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、被加工物の加工時における工具の移動経路を短縮することができて、空走時間を有効に短くすることができ、延いては加工効率を向上させることができる工作機械を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は、所定位置から切削送り開始点までの位置指定送りを指示する位置指定送り指令と、切削送り開始点から切削送り終了点までの切削送りを指示する切削送り指令とが記述された加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段を備え、その加工プログラムに従い、工具を前記所定位置から切削送り開始位置を通過する移動経路に沿って被加工物に対して相対的に移動させることにより、被加工物に対して所要の加工を行うようにした工作機械において、前記工具と被加工物との接触の有無を検出する接触検出手段と、その接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り開始点の位置を被加工物側に変更して、前記所定位置から切削送り開始点までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する移動経路設定手段とを設けたことを特徴としている。

なお、前記位置指定送りとは、この発明の実施形態では早送りを指すが、早送り以外にも位置を指定して送る動作であればよく、例えば切削送りでもよい。
従って、この発明の工作機械の加工時には、工具と被加工物との接触の検出結果に基づいて切削送り開始点が被加工物側に変更されて、切削送り開始点までの工具の移動経路が新たに設定される。よって、空走時間を短縮することができるとともに、加減速を回数を増やす必要がないため、機構部の負担増加を避けることができる。

前記の構成において、前記工具の先端位置のオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段を有し、そのオフセット量記憶手段に記憶された工具オフセット量を前記位置指定送り指令の実行に際して一時的に変更することにより、前記切削送り開始点の位置を変更するように構成するとよい。

前記の構成において、前記切削送り指令による切削送りの速度に達するために必要な加速距離を算出する算出手段を有し、前記移動経路設定手段は、前記接触検出手段により検出された工具と被加工物との接触位置から、前記算出手段により算出された加速距離を隔てた位置に切削送り開始点を設定するように構成するとよい。

このように構成した場合には、工具と被加工物との実際の接触位置から、切削送り速度に達するまでに必要な加速距離を隔てた位置に、切削送り開始点を設定することができる。よって、空走距離が余分に設定されることがなく、切削送り速度（一定速）になる前に工具と被加工物とが接触するおそれを抑制することができるとともに、空走時間を有効に短縮できる。

さらに、別の発明では、切削送り開始点から切削送り終了点までの切削送りを指示する切削送り指令と、切削送り終了点から所定の位置までの位置指定送りを指示する位置指定送り指令とが記述された加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段を備え、その加工プログラムに従い、前記切削送り終了点から所定位置に至る移動経路に沿って、工具を被加工物に対して相対的に移動させるようにした工作機械において、前記工具と被加工物との接触の有無を検出する接触検出手段と、その接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り終了点の位置を被加工物側に変更して、前記切削送り終了点から所定位置までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する移動経路設定手段とを設けたことを特徴とする。

従って、この発明の工作機械の加工時には、工具と被加工物との接触状態の検出結果に基づいて切削送り終了点が変更されて、その変更後の切削送り終了点から退避位置までの工具の移動経路が新たに設定される。よって、空走時間を短縮することが可能になるとともに、機構部の負担増加を避けることができる。

前記の構成において、前記工具の先端位置のオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段を有し、そのオフセット量記憶手段に記憶された工具オフセット量を前記位置指定送り指令の実行に際して一時的に変更することにより、前記切削送り終了点の位置を変更するように構成するとよい。

前記の構成において、前記切削送り指令による切削送りの速度が終了するために必要な減速距離を算出する算出手段を有し、前記移動経路設定手段は、前記接触検出手段により検出された工具と被加工物との接触離間位置から、前記算出手段により算出された減速距離を隔てた位置に切削送り終了開始点を設定するように構成するとよい。

このように構成した場合には、工具と被加工物との実際の接触位置から、切削送り速度が所定の速度までに減速するために必要な加速距離を隔てた位置に、切削送り終了点を設定することができる。よって、切削送り速度（一定速）以外の速度で工具と被加工物とが接触するおそれを抑制することができるとともに、空走時間を有効に短縮できる。

接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り開始点の位置を被加工物側に変更して、前記所定位置から切削送り開始点までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する構成と、その接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り終了点の位置を被加工物側に変更して、前記切削送り終了点から所定位置までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する構成とを組み合わせれば、移動経路の移動開始側及び移動終了側の双方において空走距離を短縮することが可能になり、加工効率の向上に寄与できる。

以上のように、この発明によれば、空走時間を短縮することができて加工効率を向上させることができ、さらには機構部の負担増加を避けることができる。

以下に、この発明の一実施形態を、図１〜図１３に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の工作機械においては、フレーム２１に主軸台２２がＺ軸方向へ移動可能に、かつＺ軸を中心に回転可能に設置され、その主軸台２２にはＺ軸方向に延びる主軸２３が回転可能に支持される。主軸台２２の前方に位置するように、フレーム２１にはガイドブッシュ２４が配設されている。そして、前記主軸２３のチャック２３ａに丸棒材等よりなる被加工物２５が着脱可能に把持されて、その被加工物２５の先端部がガイドブッシュ２４に相対移動可能に挿通保持される。

図１に示すように、前記ガイドブッシュ２４の上方には、刃物台２６がＺ軸方向と直行するＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設置されており、その刃物台２６には主軸２３上の被加工物２５を切削加工するためのＸ軸方向に延びる複数のバイト等の工具２７がＹ軸方向に所定間隔をおいて並設されている。そして、いずれか１つの工具２７がＹ軸方向への移動制御により、主軸２３上の被加工物２５と対応する位置に選択配置された状態で、図示しないモータの駆動に基づく主軸２３の回転により被加工物２５が回転されながら、主軸台２２のＺ軸方向への移動制御と刃物台２６のＸ軸方向の移動制御により、工具２７が被加工物２５に対して相対的に移動されて、被加工物２５に所要の切削加工が施される。

図１に示すように、前記ガイドブッシュ２４の前方において、フレーム２１には背面主軸台２８がＺ軸方向へ移動可能に設置され、その背面主軸台２８にはＺ軸方向に延びる背面主軸２９がＺ軸を中心に回転可能に支持されている。

次に、前記刃物台２６に対する工具２７の取付構成について詳細に説明する。図２及び図３に示すように、前記刃物台２６は刃物台本体３０と工具ホルダ３１とにより構成されるとともに、工具ホルダ３１は刃物台本体３０に対して複数本のボルト３２により固定されている。工具ホルダ３１の前面には前記工具２７を保持するための複数の工具保持溝３３が所定間隔おきに形成され、各工具保持溝３３の一側部には斜面部３４が形成されている。各斜面部３４と工具２７との間には楔形状のクランプピース３５が挟入配置され、これらのクランプピース３５を各一対のボルト３６により締め付けることにより、各工具２７が工具保持溝３３内に固定されている。

図３及び図４に示すように、前記刃物台本体３０と工具ホルダ３１との間には、セラミック等の電気絶縁材料よりなる絶縁プレート３７が介装されている。また、各ボルト３２の頭部と工具ホルダ３１との間には、同じくセラミック等の電気絶縁材料よりなる絶縁ワッシャ３８が介装されている。これにより、工具２７を含む工具ホルダ３１が刃物台本体３０を含む工作機械のフレーム２１に対して電気的に絶縁されている。

図４に示すように、工具ホルダ３１と工作機械のフレーム２１との間には、交流電源３９及び接触検出器４０が接続されている。そして、この接触検出器４０により工具２７と被加工物２５との接触状態の有無を検出するための接触検出手段が構成されている。この接触検出器４０は、工具２７と被加工物２５との間に流れる電流の変化を検出して、検出信号を出力する。そして、後述する接触検出モードでの加工に際して、工具２７が被加工物２５に接触したとき、その接触検出器４０から電流の変化を示す接触検出信号が出力されるとともに、工具２７が被加工物２５から離間したとき、接触検出器４０から非接触検出信号が出力される。

次に、前記のような構成の工作機械の動作を制御するための制御装置について説明する。図５に示すように、この制御装置４１は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４３、ＲＡＭ４４、入力部４５、表示部４６、主軸回転制御回路４７、主軸送り制御回路４８及び工具送り制御回路４９を備えている。入力部４５は数値キー等を有するキーボードから構成され、このキーボードから被加工物２５の形状，寸法等のデータ等の被加工物２５に関する各種のデータや、切削加工における工具２７の先端位置を表す工具オフセット量のデータ等が入力されるとともに、切削加工に際して接触検出モード，通常加工モード等の動作モードの設定が行われる。表示部４６は液晶ディスプレイ等の表示装置からなり、入力部４５から入力されたデータ等の各種の情報を表示する。

プログラム記憶手段を構成する前記ＲＡＭ４４は、被加工物２５の切削加工に際し、工具２７を被加工物２５に対して所定の移動経路を経由して相対的に移動させるための加工プログラムを記憶する。例えば、工具２７を図１５に示す場合と同様に、ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｈ−ｇの移動経路に沿って移動させるために、図８に示すような加工プログラムがＲＡＭ４４に記憶されている。なお、工具２７は、移動方向が転換される点ｃ，ｄ，ｅにおいて一時停止される。

図８及び図６に示すように、前記加工プログラムには、所定の退避位置ａから座標Ｘｂ，Ｚｂで表される切削送り開始点ｂまでの位置指定送りとしての早送りを指示する早送り送り指令Ｃ１、前記切削送り開始点ｂから座標Ｘｃ，Ｚｃで表される方向転換点ｃまでの速度Ｆの切削送りを指示する切削送り指令Ｃ２、前記方向転換点ｃから図１５に示す座標Ｘｄ，Ｚｄで表される方向転換点ｄまでの切削送りを指示する切削送り指令Ｃ３、前記方向転換点ｄから図７に示す座標Ｘｅ，Ｚｅで表される方向転換点ｅまでの切削送りを指示する切削送り指令Ｃ４、前記方向転換点ｅから座標Ｘｈ，Ｚｈで表される切削送り終了点ｈまでの切削送り速度Ｆを指示する切削送り指令Ｃ５、及び前記切削送り終了点ｈから所定位置としての退避位置ｇまでの早送りを指示する位置指定送りとしての早送り指令Ｃ６が記述されている。

この場合、前記加工プログラムにおける早送り指令Ｃ１，Ｃ６のブロックには、位置決め移動を指示するＧ００コード、及び移動先のＸ，Ｚ座標を指示するコードが記述されている。切削送り指令Ｃ２〜Ｃ５のブロックには、直線補間を指示するＧ０１コード、移動先のＸ，Ｚ座標を指示するコード及び切削送り速度Ｆを指示するコードが記述されている。また、切削送り開始点ｂに位置決めする早送り指令Ｃ１のブロックには、後述の工具２７の先端位置を表す工具オフセットを指示するＴ０２コード、工具２７の先端位置の一時オフセットを指示するＭ５０１コードが記述されている。さらに、切削送り終了点ｈに切削送りする切削送り指令Ｃ５のブロックには、工具２７の先端位置の一時オフセットを指示するＭ６０１コードが記述されている。

前記ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された加工プログラムに基づいて工具２７を被加工物２５に対して相対的に移動させて、所要の加工を行わせるための制御手段を構成している。すなわち、ＣＰＵ４２は、加工プログラムに基づいて主軸回転制御回路４７、主軸送り制御回路４８及び工具送り制御回路４９に作動指令を出力することにより、それぞれ駆動用モータ及びボールねじナット機構等よりなる主軸回転駆動装置５０、主軸送り駆動装置５１及び工具送り駆動装置５２を介して、前記主軸２３、主軸台２２、刃物台２６を作動させる。これにより、図６及び図７に示すように、被加工物２５に対してテーパ状の面取り部２５ａ，２５ｂを含む所要の切削加工が施される。

また、前記ＣＰＵ４２は、加工プログラムの実行に際して、工具２７の移動経路を新たに設定するための移動経路設定手段を構成している。すなわち、ＣＰＵ４２は、接触検出モードの設定状態で、切削送り開始点ｂまでの早送り指令Ｃ１を実行した後、その切削送り開始点ｂから切削送りを行わせる。接触検出器４０からの出力を監視し、工具２７と被加工物２５との接触状態の有無、すなわち接触の検出を待つ。そして、工具２７と被加工物２５との接触に伴って、接触検出器４０から接触検出信号を入力したとき、図６に示すように、その接触検出信号に基づいて前記切削送り開始点をｂから被加工物２５側に位置する座標Ｘｂ１，座標Ｚｂ１で表されるｂ１に変更して、早送り指令Ｃ１における切削送り開始点までの工具２７の移動経路をａ−ｂからａ−ｂ１に変更設定する。

また、前記ＣＰＵ４２は、接触検出モードの設定状態で、切削送り終了点ｈまでの切削送り指令Ｃ５の実行を開始した後、接触検出器４０の動作を監視し、工具２７と被加工物２５との接触状態の離間を表す非接触の検出を待つ。そして、工具２７と被加工物２５との離間に伴って、接触検出器４０から非接触検出信号を入力したとき、図７に示すように、その非接触検出信号に基づいて前記切削送り終了点をｈから被加工物２５側に位置する座標Ｘｈ１，Ｚｈ１で表されるｈ１に変更して、切削送り終了点から退避位置ｇまでの工具２７の移動経路をｈ−ｇからｈ１−ｇに変更設定する。

そして、前記ＣＰＵ４２は、切削送り開始点ｂまたは切削送り終了点ｈの変更に際して、切削送り指令による工具２７の切削送りの速度に必要な加速移動量及び減速移動量を算出するための算出手段を構成している。すなわち、図６に示すように、切削送り開始点ｂの変更時に、ＣＰＵ４２は、あらかじめＲＡＭ４４に記憶されたこの実施形態の工作機械の特性データに基づいて、工具２７の送り速度が停止状態から所定の切削送り速度Ｆに達するまでに必要な加速移動量である距離δｂ１を算出し、前記接触検出器４０により検出された工具２７と被加工物２５との接触検出位置である切削開始点ｂ２（座標Ｘｂ２，Ｚｂ２）から、この加速移動距離δｂ１（δｂｘ，δｂｚ）を隔てた位置に新しい切削送り開始点ｂ１（座標Ｘｂ１，Ｚｂ１）を設定する。

また、図７に示すように、切削送り終了点ｈの変更時においても、ＣＰＵ４２は、工具２７の送り速度を切削送り指令Ｃ５による所定の切削送り速度Ｆから停止させるのに必要な減速移動量である距離δｈ１を算出し、前記接触検出器４０により検出された工具２７と被加工物２５との非接触検出位置である切削終了点ｈ２（座標Ｘｈ２，Ｚｈ２）から、この減速移動量である距離δｈ１（δｈｘ，δｈｚ）を隔てた位置に新しい切削送り終了点ｈ１（座標Ｘｈ１，Ｚｈ１）を設定する。

前記ＲＡＭ４４は、工具２７の先端位置のオフセット量を表す工具オフセット量を記憶するためのオフセット量記憶手段を構成している。すなわち、このＲＡＭ４４には、前記加工プログラムにおけるＴ０２コードに対応した工具オフセット量（δｘｔ，δｚｔ）、Ｍ５０１コードに対応した一時工具オフセット量（δｘｏ，δｚｏ）、及びＭ６０１コードに対応した一時工具オフセット量（δＸｈ，δＺｈ）を含めて、加工プログラムの実行に伴って発生する種々のデータが記憶されるようになっている。

そして、前記ＣＰＵ４２は、加工プログラム中のＭ５０１コードを含む早送り指令Ｃ１の実行に際して、その指令に記述された切削送り開始点ｂの座標Ｘｂ，Ｚｂ、及び接触検出器４０により検出された工具２７と被加工物２５との接触検出位置である切削開始点ｂ２の座標Ｘｂ２，Ｚｂ２をＲＡＭ４４に記憶させる。さらに、ＣＰＵ４２は、前記のように切削送り開始点ｂを変更して新しい切削送り開始点ｂ１を設定したとき、その新切削送り開始点ｂ１（座標Ｘｂ１，Ｚｂ１）における旧切削送り開始点ｂ（座標Ｘｂ，Ｚｂ）からの一時オフセット量δｘｏ，δｚｏを算出して、ＲＡＭ４４に記憶させる。

同様に、前記ＣＰＵ４２は、加工プログラム中のＭ６０１コードを含む切削送り指令Ｃ５の実行に際して、その指令に記述された切削送り終了点ｈの座標Ｘｈ，Ｚｈ、及びＭ６０１コードに対応して接触検出器４０により検出された工具２７と被加工物２５との非接触検出位置である切削終了点ｈ２の座標Ｘｈ２，Ｚｈ２をＲＡＭ４４に記憶させる。さらに、ＣＰＵ４２は、前記のように切削送り終了点ｈを変更して新しい切削送り終了点ｈ１を設定したとき、その新切削送り終了点ｈ１（座標Ｘｈ１，Ｚｈ１）における旧切削送り終了点ｈ（座標Ｘｈ，Ｚｈ）からの一時オフセット量δＸｈ，δＺｈを算出して、ＲＡＭ４４に記憶させる。

そして、前記ＣＰＵ４２は、前記接触検出モードの加工完了後における通常加工モードの加工に際して、加工プログラム中のＭ５０１コードを含む早送り指令Ｃ１の実行に際して、Ｔ０２コードに対応した工具オフセット量δｘｔ，δｚｔと、Ｍ５０１コードに対応した工具一時オフセット量δｘｏ，δｚｏとを加算した新切削送り開始点ｂ１の座標Ｘｂ１，Ｚｂ１を算出して、その座標Ｘｂ１，Ｚｂ１に工具２７を早送りする。

さらに、加工プログラム中のＭ６０１コードを含む切削送り指令Ｃ５の実行に際しても、Ｔ０２コードに対応した工具オフセット量δｘｔ，δｚｔと、Ｍ６０１コードに対応した一時工具オフセット量δＸｈ，δＺｈとを加算した新切削送り終了点ｈ１の座標Ｘｈ１，Ｚｈ１を算出して、その座標Ｘｈ１，Ｚｈ１まで工具２７を切削送りする。

次に、前記のような構成の工作機械において、加工プログラムに従って被加工物２５を切削加工する場合の動作について説明する。
さて、この切削加工においては、まずテストピースに対してテストカットを行い、カット後のテストピースをチェックする。そして、そのチェック結果に基づいて、次回以降の切削加工において被加工物２５に対して所要の形状、寸法等の加工が施されるように、必要に応じて工具オフセット量、主軸回転数及び切削送り速度を調整するためのデータを入力部４５から手動入力する。ここで、工具オフセット量のデータは、入力部４５から入力されて、図８に示すＴ０２コードの番地に対応してＲＡＭ４４に記憶される。このＴ０２コードにより指示される工具オフセット量は、工具２７の移動経路全体をＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向における少なくとも一方向にオフセットさせる量を示すものである。

以上のテストカットが終了した後に、接触検出モードが設定されて、そのモード下における加工が開始され、ＣＰＵ４２の制御に基づいて、図９〜図１１のフローチャートに示す各ステップ（以下、単にＳという）の動作が順に行われる。

すなわち、図９のＳ１においては、図８に示す加工プログラム中の１つのブロックの指令が読み込まれる。次のＳ２においては、読み込まれた指令がＭ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１であるか否かが判別され、Ｍ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１でない場合にはＳ３に進行し、Ｍ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１である場合には後述する図１０のＳ５に移行する。Ｓ３においては、読み込まれた指令がＭ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５であるか否かが判別され、Ｍ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５でない場合にはＳ４に進行し、Ｍ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５である場合には後述する図１１のＳ１５に移行する。Ｓ４においては、読み込まれた指令に基づいて通常の指令処理が実行され、その後は前記Ｓ１に戻って、Ｓ１〜Ｓ４の動作が繰り返し行われる。なお、工具２７の移動経路に複数の切削開始位置及び切削終了位置が存在する場合には、それらの切削開始部及び切削終了部の工具送りに対応する加工プログラムのブロック中に、Ｍ５０１，Ｍ５０２，Ｍ５０３・・・・・・Ｍ５０ｎと、Ｍ６０１，Ｍ６０２，Ｍ６０３・・・・・・Ｍ６０ｎとがそれぞれ設定されるが、この実施形態においては、Ｍ５０１，Ｍ６０１コードについてのみ説明する。

一方、前記Ｓ２の判別において、読み込まれた指令がＭ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１であって、図１０のＳ５に移行した場合には、そのＳ５において、Ｍ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１が実行されて、図６に示すように、工具２７が所定位置としての退避位置ａから位置決め位置（切削送り開始点）ｂまで移動される。そして、次のＳ６においては、指令Ｃ１における切削送り開始点ｂ（座標Ｘｂ，Ｚｂ）がＲＡＭ４４の所定のエリアに記憶される。

続いて、Ｓ７においては、加工プログラム中の次の切削送り指令Ｃ２が読み込まれて実行開始され、工具２７が切削送り開始点ｂから方向転換点ｃに向かって移動開始される。次のＳ８においては、接触検出器４０により工具２７が被加工物２５に接触したか否かが検出され、接触検出器４０から接触検出信号が出力されない場合にはＳ９に進行し、接触検出器４０から接触検出信号が出力された場合にはＳ１０に進行する。Ｓ９においては、切削送りが終了したか否かが判別され、切削送りが終了しない場合にはＳ８に戻ってＳ８〜Ｓ９の動作が繰り返し行われる。これに対して、切削送りが終了した場合には図９のＳ１に戻って、Ｓ１以降の動作が行われる。

前記Ｓ８の判別において、接触検出器４０から接触検出信号が出力されてＳ１０に進行した場合には、そのＳ１０において、Ｍ５０１コードの番地に対応して切削開始点ｂ２（座標Ｘｂ２，Ｚｂ２）の位置がＲＡＭ４４の所定のエリアに記憶される。続いて、Ｓ１１においては、切削開始点ｂ２において所定の切削送り速度が得られるように、停止位置からの必要な加速移動距離δｂ１（距離δｂｘ，δｂｚ）が算出される。次のＳ１２においては、新しい切削送り開始点ｂ１（Ｘｂ１，Ｚｂ１）が、前記Ｍ５０１コードに対応した切削開始点ｂ２（Ｘｂ２，Ｚｂ２）と、この加速移動量である距離δｂ１（δｂｘ，δｂｚ）とに基づいて算出される。

さらに、Ｓ１３においては、Ｍ５０１コードに対応した早送り終了のためのオフセット量δｘｏ，δｚｏが、新切削送り開始点ｂ１（Ｘｂ１，Ｚｂ１）と旧切削送り開始点ｂ（Ｘｂ，Ｚｂ）とに基づいて算出されて、ＲＡＭ４４に記憶される。

次のＳ１４においては、切削送りが終了したか否かが判別され、切削送りが終了した場合には図９のＳ１に戻って、Ｓ１以降の動作が行われる。
一方、前記Ｓ３の判別において、読み込まれた指令がＭ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５であって、図１１のＳ１５に移行した場合には、そのＳ１５おいて、Ｍ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５が実行開始される。次のＳ１６においては、指令Ｃ５における切削送り終了点ｈ（座標Ｘｈ，Ｚｈ）がＲＡＭ４４に記憶される。そして、Ｓ１７においては、切削送り指令Ｃ５に基づいて切削送りが開始され、図７に示すように、工具２７が方向転換点ｅから切削送り終了点ｈに向かって移動開始される。

続いて、Ｓ１８においては、接触検出器４０により工具２７が被加工物２５から離間したか否かが検出され、接触検出器４０から非接触検出信号が出力されない場合にはＳ１９に進行し、接触検出器４０から非接触検出信号が出力された場合にはＳ２０に進行する。Ｓ１９においては、切削送りが終了したか否かが判別され、切削送りが終了しない場合にはＳ１８に戻ってＳ１８〜Ｓ１９の動作が繰り返し行われる。これに対して、切削送りが終了した場合には図９のＳ１に戻って、Ｓ１以降の動作が行われる。

前記Ｓ１８の判別において、接触検出器４０から非接触検出信号が出力されてＳ２０に進行した場合には、そのＳ２０において、Ｍ６０１コードに対応した切削終了点ｈ２（座標Ｘｈ２，Ｚｈ２）がＲＡＭ４４の所定のエリアに記憶される。続いて、Ｓ２１においては、切削終了点ｈ２から切削送り速度を停止状態まで減速させるのに必要な長さの減速移動距離δｈ１（δｈｘ，δｈｚ）が算出される。次のＳ２２においては、新しい切削送り終了点ｈ１（座標Ｘｈ１，Ｚｈ１）が、前記Ｍ６０１コードの番地に対応して切削終了点ｈ２（Ｘｈ２，Ｚｈ２）と、この減速移動量である距離δｈ１（δｈｘ，δｈｚ）とに基づいて算出される。

さらに、Ｓ２３においては、Ｍ６０１コードに対応した切削送り終了オフセット量δＸｈ，δＺｈが、新切削送り終了点ｈ１（座標Ｘｈ１，Ｚｈ１）と旧切削送り終了点ｈ（Ｘｈ，Ｚｈ）とに基づいて算出されて、ＲＡＭ４４の所定のエリアに記憶される。

次のＳ２４においては、切削送りが終了したか否かが判別され、切削送りが終了した場合には図９のＳ１に戻って、Ｓ１以降の動作が行われる。
このように、接触検出モードの設定状態で１回目の加工が行われた後、通常加工モードに設定変更して２回目以降の加工が行われる。この２回目以降の加工においては、前述した接触検出モードの設定時と同様に、図９に示すＳ１〜Ｓ４の動作が行われる。そして、Ｓ２の判別において、読み込まれた指令がＭ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１である場合には、図１２のＳ２５に移行して、そのＳ２５において、Ｍ５０１コード付きの早送り指令Ｃ１が実行開始される。次のＳ２６においては、Ｔ０２コードに対応した工具オフセット量δｘｔ，δｚｔと、Ｍ５０１コードに対応した一時工具オフセット量δｘｏ，δｚｏとを加算することにより、新切削送り開始点ｂ１の座標Ｘｂ１，Ｚｂ１が算出され、その座標Ｘｂ１，Ｚｂ１に向かって工具２７が早送りされる。

従って、図６に示すように、工具２７は１回目の接触検出モードの加工時における移動経路ａ−ｂとは異なった近回りの移動経路ａ−ｂ１を通って、新切削送り開始点ｂ１まで早送り移動される。その後は、図９のＳ１に戻って、Ｓ１〜Ｓ４の動作が繰り返し行われ、Ｓ４において次の切削送り指令Ｃ２が実行されるとき、工具２７が新切削送り開始点ｂ１（Ｘｂ１，Ｚｂ１）から方向転換点ｃまで切削送りで移動される。よって、この通常加工モードにおいては、工具２７が移動経路ａ−ｂを通って早送り移動された後に、移動経路ｂ−ｃを通って切削送り移動される場合と比較して、工具２７の移動距離が切削送りの距離δｂマイナスδｂ１分だけ短縮されることになる。

一方、前記Ｓ３の判別において、読み込まれた指令がＭ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５である場合には、図１３のＳ２７に移行して、そのＳ２７おいて、Ｍ６０１コード付きの切削送り指令Ｃ５が実行開始される。次のＳ２８においては、Ｔ０２コードに対応した工具オフセット量δｘｔ，δｚｔと、Ｍ６０１コードに対応した一時工具オフセット量δＸｈ，δＺｈとを加算することにより、新切削送り終了点ｈ１の座標Ｘｈ１，Ｚｈ１が算出され、その座標Ｘｈ１，Ｚｈ１まで工具２７が切削送りされる。

その後、図９のＳ１に戻って、Ｓ１〜Ｓ４の動作が繰り返し行われ、Ｓ４において次の早送り指令Ｃ６が実行されるとき、工具２７が新切削送り終了点ｈ１（Ｘｈ１，Ｚｈ１）から退避位置ｇまで早送りで移動される。従って、図７に示すように、工具２７は１回目の接触検出モードの加工時における移動経路ｈ−ｇとは異なった近回りの移動経路ｈ１−ｇを通って、退避位置ｇまで早送り移動される。よって、この通常加工モードにおいては、工具２７が移動経路ｅ−ｈを通って切削送り移動された後に、移動経路ｈ−ｇを通って早送り移動される接触検出モード時に比較して、工具２７の移動距離が切削送りの距離δδｈマイナスｈ１分だけ短縮されることになる。

以上のように、この実施形態の工作機械においては、工具２７と被加工物２５との接触検出信号に基づいて切削送り開始点がｂからｂ１に変更されて、退避位置ａから切削送り開始点までの工具２７の移動経路がａ−ｂからａ−ｂ１に変更設定されるとともに、工具２７と被加工物２５との非接触検出信号に基づいて切削送り終了点がｈからｈ１に変更されて、切削送り終了点から退避位置ｇまでの工具２７の移動経路がｈ−ｇからｈ１−ｇに変更設定される。よって、図１５及び図１６に示す従来の加工方法と図６及び図７の例とを比較した場合、被加工物２５の加工開始時及び加工終了時における工具２７の移動経路を短縮することができて、空走時間を短縮することができ、加工効率を向上させることができる。

以上に述べた実施形態は以下の効果を発揮する。
（１） 工具２７と被加工物２５との接触検出信号に基づいて切削送り開始点がｂからｂ１に変更されて、退避位置ａから切削送り開始点までの工具２７の移動経路がａ−ｂからａ−ｂ１に変更設定されるため、被加工物２５の加工開始側における工具２７の移動経路を短縮することが可能になり、加工効率を向上させることができる。

（２） 工具２７と被加工物２５との非接触検出信号に基づいて切削送り終了点がｈからｈ１に変更されて、切削送り終了点から退避位置ｇまでの工具２７の移動経路がｈ−ｇからｈ１−ｇに変更設定されるため、加工開始側における移動経路の短縮に加えて、加工終了側においても工具２７の移動経路を短縮することが可能になり、加工効率を向上させることができる。

（３） 切削送りによる空走距離を短くでき、しかも従来技術とは異なり、加減速回数が増えることはないため、加減速ロスの問題も生じることはなく、たとえ切削送り距離がもともと短い場合であっても、空走時間を有効に短縮できる。

（４） 加減速回数が増えることはないため、機構部の負担増加を回避でき、機械寿命の向上に寄与できるとともに、メンテナンス負担を低減できる。
（５） 移動経路のａ−ｂからａ−ｂ１への変更及びｈ−ｇからｈ１−ｇへの変更は、加工プログラムにおける一部のＧ００コード及びＧ０１コードのブロックにＭ５０１コード及びＭ６０１コードにおいて指定される一時工具オフセットを設定しただけである。このため、加工時間短縮のために、加工プログラム全体を変更する必要はなく、加工効率の向上を容易に達成できる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図１４（ａ）に示すように、被加工物２５に対して前記実施形態の面取り部２５aに代えて曲面部２５ｃを含む切削加工を施す場合、工具２７と被加工物２５との接触検出位置である切削開始点ｂ２の検出に基づいて、曲面部２５ｃの接線上において、切削送り開始点をｂからｂ１に変更して、退避位置ａから切削送り開始点までの工具２７の移動経路をａ−ｂからａ−ｂ１に変更設定すること。

・ 図１４（ｂ）に示すように、被加工物２５に対して前記実施形態の面取り部２５ｂに代えて曲面部２５ｄを含む切削加工を施す場合、工具２７と被加工物２５との非接触検出位置である切削終了点ｈ２の検出に基づいて、曲面部２５ｄの曲面の接線上において、切削送り終了点をｈからｈ１に変更して、切削送り終了点から退避位置ｇまでの工具２７の移動経路をｈ−ｇからｈ１−ｇに変更設定すること。

・ 前記実施形態においては、工具２７と被加工物２５との接触状態の検出を電気的な導通の有無により監視するようにしているが、工具２７による被加工物２５の切削開始時や切削終了時に発生する主軸２３の負荷トルクの変化や、主軸台２２またはホルダ３１の送り機構の負荷トルクの変化を検出したり、ＡＥ（アコースティック・エミッション）センサ等により切削開始時や切削終了時の音響振動の変化を検出したりすることにより、工具２７と被加工物２５との接触状態の有無を検出するようにしてもよい。

・ 前記実施形態においては、所定の退避位置ａから早送りが開始されるとともに、所定の退避位置ｇにおいて早送りが終了されるように構成されているが、退避位置以外のところに早送り開始位置及び早送り終了位置を設定すること。例えば、同一の被加工物の相互に離間した複数位置に対して切削加工を連続する場合は、早送り開始位置や早送り終了位置が退避位置ではなく、被加工物の外周面に沿った工具移動経路の中途位置に設定される。

・ 工具２７のみがＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向に移動したり、被加工物２５のみがＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向に移動したり、あるいは、工具２７及び被加工物２５の双方が同時にＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向のうちの少なくとも１軸方向に移動したりする構成においてこの発明を具体化すること。

・ 被加工物２５を背面主軸２９に保持した場合に、前記実施形態における動作が実行されるように、背面主軸台２８等の動作を制御すること。
・ 前記実施形態では、位置指定送りとして早送りを実行するようにしたが、位置指定送りを切削送り等、早送り以外の送りにおいて実行すること。例えば、切削送り開始点ｂまでの送り指令Ｃ１または切削送り終了点ｈからの送り指令Ｃ６を、早送りではなく、切削送りによりよる位置指定送りにより実現すること。この切削送り実現のために、Ｇ０１コード等に続いて記述される送り速度を示すＦコードに高速送り速度を指定すれば、早送りと同様な加工時間短縮が可能となる。

一実施形態の工作機械を示す要部斜視図。 図１の工作機械の部分拡大正面図。 図２の３−３線における部分拡大断面図。 同工作機械の側面図。 同工作機械の回路構成を示すブロック図。 同工作機械による被加工物の切削加工において切削送り開始点付近での工具の移動経路を示す図。 同じく被加工物の切削加工において切削送り終了点付近での工具の移動経路を示す図。 加工プログラムを例示する図。 図８の加工プログラムを実行した場合の動作を示すフローチャート。 接触検出モードに設定した場合の図９のＡに続く動作を示すフローチャート。 接触検出モードに設定した場合の図９のＢに続く動作を示すフローチャート。 通常加工モードに設定した場合の図９のＡに続く動作を示すフローチャート。 通常加工モードに設定した場合の図９のＢに続く動作を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は実施形態とは異なった形状の被加工物を切削加工する場合において、切削送り開始点及び切削送り終了点付近での工具の移動経路を示す図。 従来の工作機械において被加工物を加工する場合の工具の移動経路を示す図。 （ａ）及び（ｂ）は特許文献１に記載の従来方法により図１５に示すよう被加工物を切削加工した場合において、切削送り開始点及び切削送り終了点付近での工具の移動経路を示す図。

符号の説明

２２…主軸台、２３…主軸、２５…被加工物、２６…刃物台、２７…工具、３１…工具ホルダ、４０…接触検出手段を構成する接触検出器、４１…制御装置、４２…制御手段、移動経路設定手段及び算出手段を構成するＣＰＵ、４４…プログラム記憶手段及びオフセット量記憶手段を構成するＲＡＭ、ａ…退避位置、ｂ，ｂ１…切削送り開始点、ｂ２…切削開始点、ｈ，ｈ１…切削送り終了点、ｈ２…切削終了点、ｇ…退避位置、Ｃ１…早送り指令、Ｃ５…切削送り指令。

Claims (7)

1. 所定位置から切削送り開始点までの位置指定送りを指示する位置指定送り指令と、切削送り開始点から切削送り終了点までの切削送りを指示する切削送り指令とが記述された加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段を備え、
   その加工プログラムに従い、工具を前記所定位置から切削送り開始位置を通過する移動経路に沿って被加工物に対して相対的に移動させることにより、被加工物に対して所要の加工を行うようにした工作機械において、
   前記工具と被加工物との接触の有無を検出する接触検出手段と、
   その接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り開始点の位置を被加工物側に変更して、前記所定位置から切削送り開始点までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する移動経路設定手段と
   を設けたことを特徴とする工作機械。
2. 前記工具の先端位置のオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段を有し、
   そのオフセット量記憶手段に記憶された工具オフセット量を前記位置指定送り指令の実行に際して一時的に変更することにより、前記切削送り開始点の位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記切削送り指令による切削送りの速度に達するために必要な加速距離を算出する算出手段を有し、
   前記移動経路設定手段は、前記接触検出手段により検出された工具と被加工物との接触位置から、前記算出手段により算出された加速距離を隔てた位置に切削送り開始点を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
4. 切削送り開始点から切削送り終了点までの切削送りを指示する切削送り指令と、切削送り終了点から所定の位置までの位置指定送りを指示する位置指定送り指令とが記述された加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段を備え、
   その加工プログラムに従い、前記切削送り終了点から所定位置に至る移動経路に沿って、工具を被加工物に対して相対的に移動させるようにした工作機械において、
   前記工具と被加工物との接触の有無を検出する接触検出手段と、
   その接触検出手段からの検出信号に基づいて前記切削送り終了点の位置を被加工物側に変更して、前記切削送り終了点から所定位置までの位置指定送りの移動経路を新たに設定する移動経路設定手段と
   を設けたことを特徴とする工作機械。
5. 前記工具の先端位置のオフセット量を記憶するオフセット量記憶手段を有し、
   そのオフセット量記憶手段に記憶された工具オフセット量を前記位置指定送り指令の実行に際して一時的に変更することにより、前記切削送り終了点の位置を変更することを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
6. 前記切削送り指令による切削送りの速度が終了するために必要な減速距離を算出する算出手段を有し、
   前記移動経路設定手段は、前記接触検出手段により検出された工具と被加工物との接触離間位置から、前記算出手段により算出された減速距離を隔てた位置に切削送り終了開始点を設定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の工作機械。
7. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の構成と、請求項３〜６のうちのいずれか一項に記載の構成とを組み合わせたことを特徴とする工作機械。

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