JP2016066201A - 工作機械の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、簡単な操作で、自動的に生成し、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路を置きかえることが可能な工作機械の制御装置を提供する。
【解決手段】メモリ内に記憶済みの切削指令コード(G1)が直線補間の場合、円弧補間の開始点、終了点、円弧半径、円弧補間方向を求め、記憶されたプログラム行数(L)の一行前に、切削開始位置(X3,Y3,Z3)への軸移動指令を追加し、記憶されたプログラム行数(L)に円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする円弧方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入し、記憶されたプログラム行数(L)には、元々の直線補間指令が残り、円弧補間の次に元々の終点まで直線補間を行うことになる。
【選択図】図3
【解決手段】メモリ内に記憶済みの切削指令コード(G1)が直線補間の場合、円弧補間の開始点、終了点、円弧半径、円弧補間方向を求め、記憶されたプログラム行数(L)の一行前に、切削開始位置(X3,Y3,Z3)への軸移動指令を追加し、記憶されたプログラム行数(L)に円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする円弧方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入し、記憶されたプログラム行数(L)には、元々の直線補間指令が残り、円弧補間の次に元々の終点まで直線補間を行うことになる。
【選択図】図3
Description
本発明は、工作機械を用いた切削加工における加工経路の制御に関し、特に、ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路に置きかえることが可能な工作機械の制御装置に関する。
工作機械を用いた切削加工において、フライス加工、溝加工など、主軸と直交する方向に切削加工を行う場合(ミリング加工、図8参照)、切削開始直後の振動が大きく工具寿命を低下させる問題がある。
図8に示されるように、ミリング加工用の切削工具2は、複数枚の刃3で形成されていることが殆どであるが、単一刃、複数刃によらず、1枚の刃に限定して切削動作を観察すると、主軸の回転運動(主軸回転方向M)と主軸と直交する軸の移動Qにより、ワーク4に刃3が当たり、切り屑が生成される。
図8に示されるように、ミリング加工用の切削工具2は、複数枚の刃3で形成されていることが殆どであるが、単一刃、複数刃によらず、1枚の刃に限定して切削動作を観察すると、主軸の回転運動(主軸回転方向M)と主軸と直交する軸の移動Qにより、ワーク4に刃3が当たり、切り屑が生成される。
ワーク4に当たった刃3は、主軸の回転運動により、ワーク4の外側に抜けるが、主軸と直交する軸の移動Qも同時に行われるため、ミリング加工が成り立つ。直線的にワーク4に切り込んでいく場合、切削工具2の半径分(工具径Dの半分)の距離まで切り込むまでは、抜け際の切り屑厚さが厚くなる。切り込み開始直後は抜け際の切り屑厚さが厚いため、抜け際での振動が大きくなり、工具寿命が低下するという問題があった。
この問題を解決するため、図9に示すようなロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を用いる方法が一般的に知られている。ロールインとは、ミリング加工時に切削工具2がワーク4に切り込む際、切削工具2の半径分の距離(工具径Dの半分の距離)を切り込むまでの間、切り屑排出位置7がワーク端面6と加工溝幅線5が交わる一箇所に近い位置となるよう、円弧8を描きながらワーク4に進入して行く工具経路のことを指す。抜け際の切り屑厚さが薄いままワーク4の中まで切り込むことができるため、切削工具2に与える負荷が少ない機械に優しい加工経路と言える。
この問題を解決するため、図9に示すようなロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を用いる方法が一般的に知られている。ロールインとは、ミリング加工時に切削工具2がワーク4に切り込む際、切削工具2の半径分の距離(工具径Dの半分の距離)を切り込むまでの間、切り屑排出位置7がワーク端面6と加工溝幅線5が交わる一箇所に近い位置となるよう、円弧8を描きながらワーク4に進入して行く工具経路のことを指す。抜け際の切り屑厚さが薄いままワーク4の中まで切り込むことができるため、切削工具2に与える負荷が少ない機械に優しい加工経路と言える。
ところで、特許文献1には、工作機械において、工具を回転させる主軸や工具送り軸にかかる負荷を検出し、該負荷の大きさによって、工具の破損を防止する技術が開示されている。この特許文献1に記載されるとおり、主軸や送り軸に掛かる負荷を測定することは公知の技術である。
しかしながら、工作機械を制御する制御装置上に入力済みの加工プログラム、もしくは加工プログラム作成時に、ロールインを行うための加工開始位置を計算し、円弧を描く切り込み開始経路を前記作成時の加工プログラムに反映させるには手間がかかるため、ロールインと呼ばれる切り込み部分の加工経路を用いる加工方法自体が、市場にはあまり浸透していない。
そこで、本発明の目的は、ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、簡単な操作で、自動的に生成し、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路に置きかえることが可能な工作機械の制御装置を提供することである。
そこで、本発明の目的は、ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、簡単な操作で、自動的に生成し、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路に置きかえることが可能な工作機械の制御装置を提供することである。
本願の請求項1に係る発明は、主軸と、前記主軸と直交する方向にワークを相対的に移動する少なくとも2つの送り軸を有し、加工プログラムに従って、前記主軸に装着された工具を回転させて前記ワークを切削する工作機械を制御する制御装置において、前記加工プログラムを実行し、前記工具が前記ワークに切り込む際に、前記工具が前記ワークに最初に接触した位置と、前記工具が前記ワークに切り込んだ時の加工方向を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された前記工具が前記ワークに最初に接触した位置を終点とするロールイン経路指令を前記加工プログラムに挿入する移動経路補正手段と、
を有する工作機械を制御する数値制御装置である。
を有する工作機械を制御する数値制御装置である。
請求項2に係る発明は、主軸と、前記主軸と直交する方向にワークを相対的に移動する少なくとも2つの送り軸を有し、加工プログラムに従って、前記主軸に装着された工具を回転させて前記ワークを切削する工作機械を制御する制御装置において、前記加工プログラムの切削指令を実行中に、所定時間毎に切削負荷値を記憶する切削負荷値記憶手段と、各軸の座標値を含む切削中の加工情報を所定時間毎に記憶する加工情報記憶手段と、前記切削負荷値記憶手段で記憶した切削負荷値が予め定められた閾値を超えた時の各軸の座標値を予め定められた工具径を加味して切削終了位置として記憶する切削終了位置記憶手段と、前記加工プログラムの切削開始の切削指令ブロックの前に前記切削終了位置を終点とする予め設定された曲率半径の円弧補間指令を挿入すると共に、該切削指令ブロックの始点から前記円弧補間指令の始点を結ぶ直線補間指令を挿入する移動経路補正手段と、を有する工作機械を制御する制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記切削終了位置記憶手段により切削終了位置が記憶されたときに、前記加工プログラムの実行を中断する中断手段を有する請求項2に記載の工作機械を制御する制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記切削終了位置記憶手段により切削終了位置が記憶されたときに、前記加工プログラムの実行を中断する中断手段を有する請求項2に記載の工作機械を制御する制御装置である。
本発明により、ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、簡単な操作で、自動的に生成し、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路に置きかえることが可能な工作機械の制御装置を提供できる。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1は本発明の一実施形態における数値制御装置(CNC)の要部ブロック図である。CPU11は数値制御装置10を全体的に制御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に格納されたシステムプログラムを、バス19を介して読み出し、該システムプログラムにしたがって数値制御装置全体を制御する。RAM13には一時的な計算データや表示データおよび表示器/MDIユニット70を介してオペレータが入力した各種データが格納される。
図1は本発明の一実施形態における数値制御装置(CNC)の要部ブロック図である。CPU11は数値制御装置10を全体的に制御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に格納されたシステムプログラムを、バス19を介して読み出し、該システムプログラムにしたがって数値制御装置全体を制御する。RAM13には一時的な計算データや表示データおよび表示器/MDIユニット70を介してオペレータが入力した各種データが格納される。
SRAMメモリ14は、数値制御装置10の電源がOFFされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。インタフェース15は、加工プログラム等や各種データを入力する外部機器(図示せず)との接続を行うものである。SRAMメモリ14内には、インタフェース15を介して読み込まれた加工プログラムや表示器/MDIユニット70を介して入力された加工プログラムなどが記憶される。また、ROM12には、加工プログラムの作成および編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムがあらかじめ書き込まれている。負荷監視プログラムも記憶されている。
PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)16は、数値制御装置10に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置(例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ)にI/Oユニット17を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、CPU11に渡す。
各軸の軸制御回路30〜32はCPU11からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ40〜42に出力する。サーボアンプ40〜42はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ50〜52を駆動する。各軸のサーボモータ50〜52は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路30〜32にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。この位置・速度フォードバック信号をもとに各送り軸の位置情報を刻々(フィードバックされる周期)に取得することができる。なお、図1では、位置・速度のフィードバックについては省略している。サーボモータ50〜52は、工作機械のX,Y,Z軸を駆動するものである。スピンドル制御回路60は主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ61にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ61はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ(SM)62を指令された回転速度で回転させる。速度検出器63により検出される主軸モータ(SM)の回転速度は、スピンドル制御回路60にフィードバックされ、主軸モータ(SM)の速度制御に用いられる。
主軸モータ(SM)62を制御するスピンドル制御回路60に外乱推定オブザーバを設け、このオブザーバによって主軸モータにかかる負荷トルク(負荷値)を検出するようにしたが、オブザーバを設けずに、単に主軸モータ(SM)62に流れる駆動電流によって主軸モータ(SM)62にかかる負荷トルクを測定するようにしてもよい。さらには、特別にトルクセンサを追加して負荷トルクを測定するようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態では主軸モータにかかる負荷トルクを測定することによって切削負荷(主軸負荷値)を求めたが、工具送り軸のX,Y,Z軸のサーボモータ50〜52にかかる負荷トルクを測定して切削負荷(送り軸負荷値)を測定するようにしてもよい。この場合、工具送り軸のX,Y,Z軸のサーボモータ50〜52を駆動制御する軸制御回路30〜32に外乱推定オブザーバを組み込み、このオブザーバによって各モータに加わる負荷トルクを測定するようにする。
又、単に各サーボモータの駆動電流を測定し、この駆動電流によって負荷トルクを推定してもよい。さらにはトルクセンサを付加して、各軸のサーボモータに加わる負荷トルクを測定するようにしてもよい。そして、工具送り軸のX,Y,Z軸のサーボモータ50〜52にかかる負荷トルクを測定した場合、各サーボモータに加わる負荷トルクを合成して合成負荷トルクを求めこれを切削負荷トルクとしてもよい。
以上のような数値制御装置10の構成は従来の数値制御装置の構成と変わりなく、この数値制御装置10によって3軸加工機が駆動制御される。そして、数値制御装置10のプロセッサ(CPU)100が、後述する本発明に係るロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を、簡単な操作で、自動的に生成し、加工プログラム内の切り込み部分の加工経路を置きかえるソフトウェアを実行する。なお、主軸に直交する方向に主軸とワークとを相対移動させる2つの送り軸を備えていればロールインの加工を行うことができる。
<1>切削開始位置(工具がワークに接触した位置)および加工方向などの情報取得手段について
図2は切削開始位置(工具がワークに接触した位置)と加工方向を特定する処理を示すフローチャートである。既存の加工プログラムの切り込み部分の加工経路を自動的にロールインの加工経路に置き換えるにあたり、まずは必要な情報を取り込む必要がある。以下に情報を取り込む手法について各ステップに従って説明する。
図2は切削開始位置(工具がワークに接触した位置)と加工方向を特定する処理を示すフローチャートである。既存の加工プログラムの切り込み部分の加工経路を自動的にロールインの加工経路に置き換えるにあたり、まずは必要な情報を取り込む必要がある。以下に情報を取り込む手法について各ステップに従って説明する。
●[ステップSA01]加工プログラム(PRO1)を起動する。
●[ステップSA02]第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)および切削指令コード(G)、主軸負荷値(P)、プログラム行数(L)、主軸回転方向(M)を制御装置のメモリ内に同時に記憶する。
●[ステップSA03]予め定められた所定の時間(T)が経過したか否かを判断し、経過していない場合は、経過するまで待ち、経過した場合は次のステップに進む。
●[ステップSA02]第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)および切削指令コード(G)、主軸負荷値(P)、プログラム行数(L)、主軸回転方向(M)を制御装置のメモリ内に同時に記憶する。
●[ステップSA03]予め定められた所定の時間(T)が経過したか否かを判断し、経過していない場合は、経過するまで待ち、経過した場合は次のステップに進む。
●[ステップSA04]記憶された主軸負荷値(P)が予め定められた閾値(P0)よりも低い場合は、ステップSA02に戻り、記憶された主軸負荷値(P)が予め定められた閾値(P0)よりも高い場合は、切削工具がワークに接触したと判断して、次のステップに進む。
前記主軸負荷値(P)は切削工具の進行方向軸の送り軸負荷値に置き換えても良い。これにより、切削工具がワークに接触するまでは、予め定められた所定の時間(T)毎に、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)および切削指令コード(G)、主軸負荷値(P)、プログラム行数(L)、主軸回転方向(M)を制御装置のメモリ内に記憶することになる。予め定められた閾値(P0)には、主軸回転のみの無負荷状態でかかる主軸負荷値を入力しておくことで誤検知を防ぐことができる。
前記主軸負荷値(P)は切削工具の進行方向軸の送り軸負荷値に置き換えても良い。これにより、切削工具がワークに接触するまでは、予め定められた所定の時間(T)毎に、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)および切削指令コード(G)、主軸負荷値(P)、プログラム行数(L)、主軸回転方向(M)を制御装置のメモリ内に記憶することになる。予め定められた閾値(P0)には、主軸回転のみの無負荷状態でかかる主軸負荷値を入力しておくことで誤検知を防ぐことができる。
●[ステップSA05]第二の各軸位置(X2,Y2,Z2)を制御装置のメモリ内に記憶する。予め定められた所定の時間(T)経過後、第二の各軸位置(X2,Y2,Z2)を記憶することになるため、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)とは少なくとも何れか一つの軸の位置が異なる状態となる。
●[ステップSA06]メモリ内に記憶済みの第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)と第二の各軸位置(X2,Y2,Z2)から、切削工具の進行方向ベクトル(V1,V2,V3)を割り出し、同様にメモリ内に記憶する。
●[ステップSA06]メモリ内に記憶済みの第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)と第二の各軸位置(X2,Y2,Z2)から、切削工具の進行方向ベクトル(V1,V2,V3)を割り出し、同様にメモリ内に記憶する。
図2に示されるフローチャートの処理を実行することにより、切り込み時のロールインの加工経路作成に必要な情報を、工作機械の制御装置内のメモリに記憶したことになる。
<2>切り込み部分の加工経路を、ロールインを行う加工経路に置き換える手段について
図3は切削開始部分のGコードを置き換える処理を示すフローチャートである。図2の処理で取得した情報を元に、切り込み部分の加工経路を置き換える各処理について、以下に詳細を述べる。
図3は切削開始部分のGコードを置き換える処理を示すフローチャートである。図2の処理で取得した情報を元に、切り込み部分の加工経路を置き換える各処理について、以下に詳細を述べる。
●[ステップSB01]メモリ内に記憶済みの切削指令コード(G)が直線補間の場合は次のステップSB02に進み、円弧補間の場合はステップSB06に進む。
●[ステップSB02]切削指令コード(G)が直線補間の場合は、加工プログラム(PRO1)を変換先の加工プログラム(PRO2)に複製する。なお、加工プログラム(PRO1)をそのまま保持しておくために複製したが、完全に置き換えても良い場合はステップSB02の処理は必要ない。
●[ステップSB02]切削指令コード(G)が直線補間の場合は、加工プログラム(PRO1)を変換先の加工プログラム(PRO2)に複製する。なお、加工プログラム(PRO1)をそのまま保持しておくために複製したが、完全に置き換えても良い場合はステップSB02の処理は必要ない。
●[ステップSB03]予め定められた工具径(D)、安全距離(D0)、メモリ内に記憶されている進行方向ベクトル(V1,V2,V3)、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)、主軸回転方向(M)を用いて、切削開始位置(X3,Y3,Z3)、ロールインする円弧曲率半径(R)、ロールインする円弧方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を計算する。
切削開始位置(X3,Y3,Z3)は、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)より予め定められた安全距離(D0)分だけ進行方向ベクトル(V1,V2,V3)と逆方向の位置として計算する。
これにより、工具がワークに接触した位置(第一の各軸位置)よりも予め定められた安全距離(D0)分だけ離れた位置を求めることができる。
ロールインする円弧曲率半径(R)は、予め定められた工具径(D)の半分の値+予め定められた安全距離(D0)とすることで、ワーク端面と切削溝幅線の交点近くを中心とした円弧を描くことができる。
予め定められた安全距離(D0)をゼロに近くすればする程、工具の抜け際の切粉厚さを薄くすることができる。
ロールインする方向(r)は、主軸回転方向(M)と同一方向とする。逆回転のロールイン方向にすると、工具の抜け際の切粉厚さが逆に厚くなるため、注意が必要である。
切削終了位置(X4,Y4,Z4)は、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)よりも予め定められた安全距離(D0)分離れた位置から、予め定められた工具径(D)の半分の値だけ進行方向ベクトル(V1,V2,V3)方向に進んだ位置とする。
これにより、円弧補間の開始点、終了点、円弧半径、円弧補間方向を求めることができる。
これにより、工具がワークに接触した位置(第一の各軸位置)よりも予め定められた安全距離(D0)分だけ離れた位置を求めることができる。
ロールインする円弧曲率半径(R)は、予め定められた工具径(D)の半分の値+予め定められた安全距離(D0)とすることで、ワーク端面と切削溝幅線の交点近くを中心とした円弧を描くことができる。
予め定められた安全距離(D0)をゼロに近くすればする程、工具の抜け際の切粉厚さを薄くすることができる。
ロールインする方向(r)は、主軸回転方向(M)と同一方向とする。逆回転のロールイン方向にすると、工具の抜け際の切粉厚さが逆に厚くなるため、注意が必要である。
切削終了位置(X4,Y4,Z4)は、第一の各軸位置(X1,Y1,Z1)よりも予め定められた安全距離(D0)分離れた位置から、予め定められた工具径(D)の半分の値だけ進行方向ベクトル(V1,V2,V3)方向に進んだ位置とする。
これにより、円弧補間の開始点、終了点、円弧半径、円弧補間方向を求めることができる。
●[ステップSB04]変換先の加工プログラム(PRO2)内において、記憶されたプログラム行数(L)の一行前に、切削開始位置(X3,Y3,Z3)への軸移動指令を追加する。
●[ステップSB05]変換先の加工プログラム(PRO2)内において、記憶されたプログラム行数(L)に円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入する。記憶されたプログラム行数(L)には、元々の直線補間指令が残り、円弧補間の次に元々の終点まで直線補間を行うことになる。以上の工程を経て、変換先の加工プログラム(PRO2)内に、切り込み時の加工経路を置き換えたプログラムを生成することとなる。
●[ステップSB05]変換先の加工プログラム(PRO2)内において、記憶されたプログラム行数(L)に円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入する。記憶されたプログラム行数(L)には、元々の直線補間指令が残り、円弧補間の次に元々の終点まで直線補間を行うことになる。以上の工程を経て、変換先の加工プログラム(PRO2)内に、切り込み時の加工経路を置き換えたプログラムを生成することとなる。
●[ステップSB06]切削指令コード(G1)が円弧補間の場合は、「既にロールインがプログラムされている」ことを制御装置上のモニタなどに表示し、置換え処理を中断して終了する。
<3>変更前と変更後の切削開始部分の加工経路について
図4は変更前の切削開始部分の加工経路を示す図である。図5は本発明の方法による変更後の切削開始部分の加工経路を示す図である。図6は図5において、XY平面における変更後の切削開始部分の加工経路を示す図である。
図4は変更前の切削開始部分の加工経路を示す図である。図5は本発明の方法による変更後の切削開始部分の加工経路を示す図である。図6は図5において、XY平面における変更後の切削開始部分の加工経路を示す図である。
図3の処理で述べた切り込み部分の加工経路について、変更前(図4)と変更後(図5)の詳細を以下に述べる。
例として、工具径(D)を10.0mm、安全距離(D0)を0.1mm、主軸回転方向(M)を時計回り方向とする。
変更前のプログラム(PRO1)は、Z方向に位置決め(1)して、Y方向に切削(2)するだけの単純なプログラムとした場合、ステップSA04で判別した切削工具がワークに接触する加工経路は(2)となる。
変更前のプログラム(PRO1)は、Z方向に位置決め(1)して、Y方向に切削(2)するだけの単純なプログラムとした場合、ステップSA04で判別した切削工具がワークに接触する加工経路は(2)となる。
従って、変更後のプログラム(PRO2)において(2)の一行前に切削開始位置(X3,Y3,Z3)への軸移動指令を追加する(2’)。(ステップSB04)
次に変更後のプログラム(PRO2)において(2)の行に、円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする円弧方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入する(3’)。(ステップSB05)
変更後のプログラムである変換先の加工プログラム(PRO2)において(2)はそのまま残して(4’)とする。
次に変更後のプログラム(PRO2)において(2)の行に、円弧補間指令を追加し、ロールインする円弧曲率半径(R)およびロールインする円弧方向(r)、切削終了位置(X4,Y4,Z4)を円弧補間パラメータとして挿入する(3’)。(ステップSB05)
変更後のプログラムである変換先の加工プログラム(PRO2)において(2)はそのまま残して(4’)とする。
図7は加工溝の幅が切削工具の工具径より大きい場合のロールイン加工の方法を示す図である。図7に示されるように、本発明に係るロールインの加工方法は、切削工具2の工具径Dがワーク4に加工される加工溝幅より小さい場合にも適用できる。この場合は、まずどちらか一方の加工溝線に沿って加工を行う。ここで、ロールインの加工経路を適用することができる。
ここで、図2に示される処理のフローチャートについて補足して説明する。図2に示される処理のフローチャートは、加工プログラムが実行され実際にワークを加工するのに並行して実行される。したがって、ワークに対して最初に実行される加工は変換前の加工プログラムの加工経路に従って加工されることになる。この最初に実行される加工もロールインの加工経路を含むように変換した加工プログラムにより実行可能とするには、図2のフローチャートの処理で切削工具がワークに接触したと判断されたときに、ワークの加工を中断するよう、図2のフローチャートに中断手段を備えてもよい。
上述した本発明により、フライス加工、溝加工など、主軸と直交する方向に切削加工を行うミリング加工において、ロールインと呼ばれる切り込み時の加工経路を円弧補間にするためのプログラミングを自動化することが可能となり、工具寿命の延命において効果が期待できる。
また、本発明の制御装置は、既存の加工プログラムを用いてロールインの加工経路を自動的に算出するため、機械のオペレータが特に切削開始位置や円弧曲率半径などを計算する必要がなく、ロールインの加工方法が市場に浸透し難い要因となっていたプログラミングの煩わしさ解消することができる。
また、本発明の制御装置は、既存の加工プログラムを用いてロールインの加工経路を自動的に算出するため、機械のオペレータが特に切削開始位置や円弧曲率半径などを計算する必要がなく、ロールインの加工方法が市場に浸透し難い要因となっていたプログラミングの煩わしさ解消することができる。
D 工具径
D0 安全距離
M 主軸回転方向
Q 主軸と直交する軸の移動
U ロールイン
r ロールインする円弧方向
PRO1 加工プログラム
PRO2 変換先の加工プログラム
2 切削工具
3 刃
4 ワーク
5 加工溝幅線
6 ワーク端面
7 切り屑排出位置
8 円弧
10 数値制御装置
11 CPU(プロセッサ)
12 ROM
13 RAM
14 SRAM
15 インタフェース
16 PMC
17 I/Oユニット
18 インタフェース
19 バス
30,31,32 軸制御回路
40,41,42 サーボアンプ
50 X軸用サーボモータ
51 Y軸用サーボモータ
52 Z軸用サーボモータ
60 スピンドル制御回路
61 スピンドルアンプ
62 主軸モータ(SM)
63 速度検出器
70 表示器/MDIユニット
D0 安全距離
M 主軸回転方向
Q 主軸と直交する軸の移動
U ロールイン
r ロールインする円弧方向
PRO1 加工プログラム
PRO2 変換先の加工プログラム
2 切削工具
3 刃
4 ワーク
5 加工溝幅線
6 ワーク端面
7 切り屑排出位置
8 円弧
10 数値制御装置
11 CPU(プロセッサ)
12 ROM
13 RAM
14 SRAM
15 インタフェース
16 PMC
17 I/Oユニット
18 インタフェース
19 バス
30,31,32 軸制御回路
40,41,42 サーボアンプ
50 X軸用サーボモータ
51 Y軸用サーボモータ
52 Z軸用サーボモータ
60 スピンドル制御回路
61 スピンドルアンプ
62 主軸モータ(SM)
63 速度検出器
70 表示器/MDIユニット
請求項2に係る発明は、前記特定手段は、前記加工プログラムの切削指令を実行中に、所定時間毎に切削負荷値を記憶する切削負荷値記憶手段と、各軸の座標値を含む切削中の加工情報を所定時間毎に記憶する加工情報記憶手段と、前記切削負荷値記憶手段で記憶した切削負荷値が予め定められた閾値を超えた時の各軸の座標値、予め定められた工具径、および、前記特定された加工方向を用いて、前記工具が前記ワークに最初に接触した位置として、切削終了位置を計算する切削終了位置計算手段と、を有し、前記移動経路補正手段は、前記加工プログラムの切削開始の切削指令ブロックの前に前記切削終了位置を終点とする予め設定された曲率半径の円弧補間指令を前記ロールイン経路指令として挿入すると共に、該切削指令ブロックの始点から前記円弧補間指令の始点を結ぶ直線補間指令を挿入する請求項1に記載の工作機械を制御する制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記切削終了位置計算手段により前記切削終了位置が計算されたときに、前記加工プログラムの実行を中断する中断手段を有する請求項2に記載の工作機械を制御する制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記切削終了位置計算手段により前記切削終了位置が計算されたときに、前記加工プログラムの実行を中断する中断手段を有する請求項2に記載の工作機械を制御する制御装置である。
Claims (3)
- 主軸と、前記主軸と直交する方向にワークを相対的に移動する少なくとも2つの送り軸を有し、加工プログラムに従って、前記主軸に装着された工具を回転させて前記ワークを切削する工作機械を制御する制御装置において、
前記加工プログラムを実行し、前記工具が前記ワークに切り込む際に、前記工具が前記ワークに最初に接触した位置と、前記工具が前記ワークに切り込んだ時の加工方向を特定する特定手段と、
前記特定手段により特定された前記工具が前記ワークに最初に接触した位置を終点とするロールイン経路指令を前記加工プログラムに挿入する移動経路補正手段と、
を有する工作機械を制御する数値制御装置。 - 主軸と、前記主軸と直交する方向にワークを相対的に移動する少なくとも2つの送り軸を有し、加工プログラムに従って、前記主軸に装着された工具を回転させて前記ワークを切削する工作機械を制御する制御装置において、
前記加工プログラムの切削指令を実行中に、所定時間毎に切削負荷値を記憶する切削負荷値記憶手段と、
各軸の座標値を含む切削中の加工情報を所定時間毎に記憶する加工情報記憶手段と、
前記切削負荷値記憶手段で記憶した切削負荷値が予め定められた閾値を超えた時の各軸の座標値を予め定められた工具径を加味して切削終了位置として記憶する切削終了位置記憶手段と、
前記加工プログラムの切削開始の切削指令ブロックの前に前記切削終了位置を終点とする予め設定された曲率半径の円弧補間指令を挿入すると共に、該切削指令ブロックの始点から前記円弧補間指令の始点を結ぶ直線補間指令を挿入する移動経路補正手段と、
を有する工作機械を制御する制御装置。 - 前記切削終了位置記憶手段により切削終了位置が記憶されたときに、前記加工プログラムの実行を中断する中断手段を有する請求項2に記載の工作機械を制御する制御装置。
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CN102608951B (zh) | 2011-01-25 | 2014-12-17 | 沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司 | 五轴联动刀轴矢量平面插补算法 |
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- 2015-09-17 US US14/856,753 patent/US10007252B2/en active Active
- 2015-09-17 DE DE102015115663.6A patent/DE102015115663B4/de active Active
- 2015-09-22 CN CN201510607675.7A patent/CN105446270B/zh active Active
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