JP2016097491A - 切削条件変更機能を有する工作機械を制御する制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項2に係る発明は、前記判定手段により前記変更された送り速度または回転数および算出した切削負荷が前記工具切削条件設定手段に設定された回転数、送り速度および切削負荷の上限値および下限値の範囲内であると判定した場合、前記加工プログラムを実行することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記判定手段による判定結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械の制御装置である。
本発明では、表1のような手順1〜手順6をとり、切削条件を自動で変更する機能を工作機械に持たせる。表1は本発明における切削条件の自動変更の実施手順を示している。
<手順1>切削条件変更の可否
作業者または生産ライン管理者は、現状の加工プログラムに対し、切削条件の変更を実施するか否かの判断を行なう。
作業者又は生産ライン管理者は、対象の切削加工で使用する工具に対し、各工具毎の切削条件の上限値および下限値を入力する。工作機械は、これらの数値の入力手段と、入力された数値を記憶する手段とを備える必要がある。
適切な条件の範囲内では、主軸回転数を上げると切削負荷は反比例して減少する。一方、切削送り速度を上げると切削負荷は比例的に増加する。従って、工具回転数と切削送り速度の変化量より、切削負荷の変化量/変化率を自動計算により推定する事が出来る。
一般に切削条件が上がるまたは工具/刃具の欠けおよび磨耗が発生した場合、工具回転および軸送り共に、切削時に必要な動力は増加する傾向にある。切削に必要な力を出す為、工具回転用モータおよび送り軸用モータに流れる電流は増加する。従って、例えば「モータの定格電流」または「工具の欠けがない状態で切削を実施した際のモータ電流」を基準値として記憶しておき、その基準値を元に、切削時の電流がどれだけ変化しているかを判断する事で、切削時の負荷を推定する。切削時の電流が基準値よりも大きくなれば、負荷が増大している事を示している。逆に切削時の電流が基準値よりも小さくなれば、負荷が減少していることを示している。
手段2)とほぼ同様であるが、モータの電流の替わりに消費電力を用いる。すなわち、一例として「モータの定格消費電力」または「工具の欠けがない状態で切削を実施した際の消費電力」を基準値として記憶しておき、切削時の消費電力がどれだけ変化しているかを判断する事で、切削時の負荷を推定する。消費電力の測定手段も、手段2)に準ずるものとする。
一般に切削条件が上がるまたは工具/刃具の欠けおよび磨耗が発生した場合、負荷の増加に伴い加工時に発生する音の音圧レベルは増加する。また、其れに伴い、周波数特性も変化する事が多い。
測定手段は、マイクなどの設置が考えられる。また、音の音圧レベルと周波数特性分析の演算処理、記憶と比較を実施する為の処理手段が、制御装置内部に必要となる。
手段4)で用いた音の替わりに、機械振動を用いる。すなわち、一例として「工具の欠け/磨耗がない状態で切削を実施した際の機械の振動のレベルおよび周波数特性」を基準値として記憶しておき、切削時の機械振動のレベルまたは周波数特性と基準値とを比較する。周波数特性は補助的な判断材料として用い、主な判断は、振動のレベル変化で実施するのが望ましい。測定手段は、振動計などの設置が考えられる。
現状の加工プログラムで設定されている切削条件に対し、作業者または生産ライン管理者は、自動変更をどのように行なうかを考慮し、設定を実施する。工作機械は、これらの設定の入力手段と記憶手段を備える必要がある。設定内容の例を表3および表4に示す。表3は各工具毎の切削条件変更内容の入力項目例1である。表4は各工具毎の切削条件変更内容の入力項目例1である。
以下は、表3および表4の「適用範囲の設定」についての補足説明で、適用例の一例を示したものである。加工プログラムの内容を、簡易的なブロック図で図2に示す。「適用範囲の設定」において、「3)適用しない」を選択した場合、工具回転数、切削送り速度などの変更条件が設定されていたとしても、変更は適用されない。(図3参照)
イ)荒加工と仕上げ加工を同一の工具で実施する場合、荒加工では当初の加工プログラムのままで切削を実施し、仕上げ加工は切削条件を変更して切削を実施する。
a)加工プログラムを一時停止させて、その旨を伝達する
b)加工条件の変更を中止して、元の加工プログラムで指定された条件で切削する
c)切削条件を適切な範囲内に自動修正して、切削する
⇒適切な範囲内の最大値に自動修正。ただし、実際の切削前に切削負荷が適切な範囲内に収まっているかは再度自動で確認を行なう。
ケース2)工具回転数、切削送り速度の少なくとも1つが適切な範囲よりも小さかった場合
⇒適切な範囲内の最小値に自動修正。ただし、実際の切削前に切削負荷が適切な範囲内に収まっているかは、再度自動で確認を行なう。
⇒工具回転数の増加、切削送り速度の削減のいずれか又は両方を自動で実施する。修正後の値が適切な範囲内に収まっているかは、再度自動で確認を行なう。
ケース4)切削負荷が適切な範囲よりも小さかった場合
⇒工具回転数の削減、切削送り速度の増加のいずれか又は両方を自動で実施する。修正後の値が適切な範囲内に収まっているかは、再度自動で確認を行なう。
作業者または生産ライン管理者の実行処理、または工作機械外部からの入力信号により、工作機械は加工プログラムを起動する。ただし、前述の手順4において提示した、「各条件間で重複又は矛盾した条件が指定されている場合、その旨を伝達」、又は「変更後の切削条件が適切な切削条件の範囲から外れる場合は、加工プログラムを一時停止させて、その旨を伝達」する機能が搭載されていた場合、加工プログラムを起動する前に伝達しても良いものとする。
工作機械は、定められた条件により、元の加工プログラムに対し、切削条件の変更を適用して、切削を実施する。
<手順6>加工プログラムの停止
加工プログラム内の指令コードにより、工作機械は加工プログラムを終了し、停止させる。加工プログラムの指令コードによっては、自動的に次の部品の切削加工に移行しても良い。
[sa02]加工プログラムを起動する。
[sa03]切削条件自動変更機能の設定が有効であるか無効であるかを判断し、有効である場合はステップsa04へ移行し、無効である場合はステップsa12へ移行する。
[sa04]加工プログラム内に、切削条件自動変更機能の適用可能範囲はあるか否かを判断し、ある場合にはステップsa05へ移行し、ない場合はステップsa06へ移行する。
[sa06]切削条件自動変更機能が適用できない場合の設定を確認し、切削条件を自動修正する場合にはステップsa07へ移行し、加工プログラム実行中止の場合にはステップsa08へ移行し、加工プログラムをそのまま実行する場合にはステップsa12へ移行する。
[sa07]切削条件を自動修正し、ステップsa05へ移行する。
[sa08]加工プログラムの実行中止と実行中止した旨を通知する。
[sa09]加工プログラム内の切削条件自動変更の適用範囲はプログラム全体であるのか、指定範囲のみであるかを判断し、指定範囲のみである場合にはステプsa10へ移行し、プログラム全体の場合にはステップsa11へ移行する。
[sa10]加工プログラムの指定範囲内に切削条件の変更を適用して実行し、加工プログラムを終了する。
[sa11]加工プログラムの全体に切削条件の変更を適用して実行し、加工プログラムを終了する。
[sa12]加工プログラムをそのまま実行し、加工プログラムを終了する。
2) 切削条件にまだ余裕がある場合、適切な範囲内で切削条件を上げ、サイクルタイムを短縮させる。
3) 1)または2)の要求/課題に対し、加工プログラムの微調整を簡易にさせる。
1)または2)の要求/課題に対し、変更後の切削条件を適切な範囲内に保つ。
11 工具切削条件設定手段
12 変更条件設定手段
13 負荷算出手段
14 判定手段
15 加工プログラム実行手段
16 表示手段
Claims (3)
- 加工プログラムに従ってワークに加工を行う工作機械の制御装置において、
加工に使用される工具の回転数、送り速度、切削負荷のそれぞれの上限値および下限値を設定する工具切削条件設定手段と、
前記加工プログラムにおいて工具の回転数および送り速度の少なくとも1つを変更する範囲および変更条件を設定する変更条件設定手段と、
加工プログラムの変更前の切削条件と前記変更した加工プログラムの切削条件の変化量から切削時の負荷を算出する負荷算出手段と、
前記変更された送り速度、回転数および算出した切削負荷の少なくとも1つが前記工具切削条件設定手段に設定された回転数、送り速度および切削負荷のそれぞれの上限値および下限値の範囲内であるか判定する判定手段と、
を有することを特徴とする工作機械の制御装置。 - 前記判定手段により前記変更された送り速度または回転数および算出した切削負荷が前記工具切削条件設定手段に設定された回転数、送り速度および切削負荷の上限値および下限値の範囲内であると判定した場合、前記加工プログラムを実行することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置。
- 前記判定手段による判定結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械の制御装置。
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