JP2791917B2 - ポリゴン加工方法 - Google Patents

ポリゴン加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は旋盤等の切削加工によって多角形の形状を加
工するポリゴン加工方法に関する。
従来の技術 ２つの主軸を有する工作機械によって、一方の主軸に
ワークを取り付け、他方の主軸に工具を取り付け、ワー
クと工具の回転速度を1:nの所定の設定比率とした回転
速度で駆動してワークに多角形の形状を加工するポリゴ
ン加工方法は特開昭63−99114号公報で公知である。
例えば、２つの刃物を180度ずらして取り付けた工具
をワークの回転速度の２倍で回転させることによって略
４角形の形状にワークを切削したり、３つの刃物を120
度ずらして取り付けた工具をワークの回転速度の２倍の
回転速度で駆動し、略６角形の形状をワークに切削する
方法が取られている。
発明が解決しようとする課題 上述した従来のポリゴン加工方法で多角形の形状を加
工する場合、ワークの特定位置に多角形を成形すること
が困難であった。例えば、第２図に示すようにワーク１
の一方の端面に４角形の形状30を加工し、他方の端面に
６角形の形状31を切削しようとするとき、４角形の形状
30の角と６角形の形状31の角を合わせて６角形の形状31
を切削するような場合等、ワークの特定の周面位置に多
角形の角がくるように切削することが困難であった。
それは、第３図に示すようにワーク１の点Ａに工具２
の刃物13の刃先を位置づけておき、ワーク１と工具２を
所定比率の回転速度で回転させれば、例えば工具２をワ
ーク１の２倍の回転速度で回転させれば、ワーク１が１
回転したとき工具２は２回転し刃物13の刃先はワークの
Ａ点位置にくることになるから、ワーク１および工具２
の回転速度が設定回転速度にそれぞれ達した後加工を開
始すれば、ワーク１のＡ点から加工が開始され、多角形
の角の位置をワークの特定位置に対応付けて加工を行う
ことができるようにみえる。
しかし、ワーク１および工具２が回転停止状態で刃物
13の先端をワークのＡ点に位置つけて、駆動を開始して
も、ワーク１および工具２の回転速度がそれぞれの指令
速度に達するまでには遅れがあり、その遅れの影響で刃
物13の刃先がワークに対向する位置がＡ点からずれてし
まい、ワーク１および工具２がそれぞれの指令速度の設
定された比率の回転速度に達した後加工を開始しても、
工具２の刃物13の刃先がワークのＡ点からずれ、成形さ
れる多角形は希望する位置、すなわちワーク周面の特定
位置、例えばＡ点に多角形の形状の角がくるように切削
することができない。
そこで、本発明の目的は、多角形の形状の角がワーク
の設定した位置にくるようにワークに対する多角形形状
位置を位置決めして加工できるポリゴン加工方法を提供
することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、２つの主軸を有する工作機械の一方の主軸
にワークを、他方の主軸に工具を取り付け上記２つの主
軸を設定された所定の比率の回転速度で駆動して、ワー
クに多角形の形状を加工するとき、２つの主軸に対する
指令速度をそれぞれの位置ループゲインで除して得られ
る位置偏差の差だけワークの加工開始位置から工具位置
をずらして上記２つの主軸を駆動開始し、２つの主軸が
指令速度に達した後加工を開始することによってワーク
の設定位置から加工を開始することにより、ワークの周
面設定位置に多角形の形状の角がくるように切削できる
ようにした。
作用 ワークを把持した主軸への速度指令をVC1（rpm）と
し、工具を把持した主軸への速度指令をVC2＝ｎ・VC1
（rpm）とすると、ワークの主軸への所定周期（ITP）の
１周期の移動指令量をPC1（パルス/ITP）とすれば、工
具の主軸への移動指令量PC2はｎ・PC1（パルス/ITP）と
なる。また、２つの主軸の１回転当たりのパルス数をＰ
（パルス/1回転）、ワーク，工具のそれぞれの主軸のモ
ータの位置制御ループの位置ループゲインをPG（se
c-1）とする。そして、ｘ周期に達した時点で２つの主
軸は指令速度に達しているとすると、各主軸が指令速度
に達していることから、ワーク，工具の主軸を駆動する
モータの位置ループ制御の位置偏差PE1,PE2は、各指令
速度に対応する値となっているはずであるので次の第1,
2式のようになる。
PE1＝（VC1/60）・Ｐ・（1/PG） …（１） PE2＝（VC2/60）・Ｐ・（1/PG） ＝（ｎ・VC1/60）・Ｐ・（1/PG） …（２） 各主軸は全移動指令量に対してこの位置偏差分遅れた
位置にあるのでワークおよび工具の主軸の実際の位置L
1,L2は次の第3,4式となる。
L1＝PC1・ｘ−PE1 …（３） L2＝ｎ・PC1・ｘ−PE2 …（４） 第３図に示すようにワークの特定点Ａに工具の刃物の
刃先を対向させてワークおよび工具の主軸1:nでの回転
速度で回転させた場合、上述したようにワークおよび工
具の移動指令量もPC1・ｘおよびｎ・PC1・ｘと1:nとな
り、ワークの１回転の移動指令量毎に工具への移動指令
量はｎ回転となり、ワークおよび工具が移動指令どうり
に回転していれば、ワーク１回転する毎に工具はｎ回転
しワークのＡ点と工具の刃物刃先は常に対向することに
なる。
すなわち、ワークへの移動指令量PC1・ｘがワークの
整数回転ｋ（＝PC1・x/P＝整数）に対応するときには工
具の移動量ｎ・PC1も工具の整数回転ｎ・ｋ（＝ｎ・PC1
・x/P＝整数）となり、ワークと工具が指令どうりに回
転していれば、ワークｋ回転目には工具の刃物刃先とワ
ークのＡ点とは対向している。しかし、実際のワーク，
工具の回転位置は第3,4式に示すように位置偏差PE1,PE2
分遅れており、ワークのＡ点に対して工具の刃物刃先は
対向しないことになる。ワークのＡ点は工具刃物刃先と
対向すべき位置より位置偏差PE1だけ遅れ、工具刃物刃
先はワークのＡ点と対向すべき位置より位置偏差PE2だ
け遅れている。
そこで２つの主軸を駆動開始するときこの位置偏差の
差PCMP＝PE1−PE2だけずらして、すなわち、工具の刃物
刃先位置に対してワークのＡ点を上記差PCMPだけ進める
ことになるが、工具の位置偏差PE2の方が大きく遅れが
大きいときは（位置ループゲインが同じであればPE2の
方がPE1より大きい）、上記差PCMPは負となり、該差PCM
Pの値が負であればその絶対値量だけ遅らせて位置ぎめ
しておき、２つの主軸を駆動開始すれば、２つの主軸が
指令速度に達した時点では、ワークのＡ点と工具の刃物
刃先は常に対向することになり、その時点で加工を開始
すれば、ワークに対して設定位置に多角形の形状を加工
することができる。すなわち、多角形の角がワーク周面
の設定位置にくるように加工することができる。
実施例 第１図は本発明の一実施例を実施する２つの主軸を有
し、ワークに多角形形状を切削加工する工作機械の要部
ブロック図である。
一方の主軸のワーク軸3aに取り付けられた把持具９は
ワーク１を把持し、他方の主軸である工具軸3bには同様
に把持具10を介して工具２が取り付けられている。ワー
ク軸，工具軸3a,3bにはそれぞれポジションコーダ4a,4b
が取り付けられ、各主軸の回転位置を検出するようにな
っている。
各主軸は伝動装置5a,5bを介してそれぞれのスピンド
ルモータMa,Mbで駆動されるようになっており、各スピ
ンドルモータMa,Mbには速度検出器8a,8bが取り付けられ
ている。
20はこの工作機械を制御する数値制御装置で所定周期
ITP毎ワーク軸3aを駆動するスピンドルモータMaに対し
て移動指令PC1を出力し工具軸3bのスピンドルモータMb
に対して移動指令PC2を出力する。各スピンドルモータ
のモータ制御回路ではこの各移動指令PC1,PC2に対して
それぞれのポジションコーダ4a,4bから出力される各主
軸の移動量を減算し、それぞれ位置偏差PE1,PE2を求
め、各位置ループ制御の補償器7a,7bにより、この位置
偏差PE1,PE2にそれぞれの位置ループゲインPG,PGを乗じ
て各速度指令VC1,VC2を求める。この各速度指令PC1,PC2
から各速度検出器8a,8bで夫々検出されるスピンドルモ
ータの実速度を減じて夫々速度偏差VE1,EV32を求めてこ
の速度偏差VE1,VE2を各スピンドルアンプ6a,6bに入力
し、各スピンドルアンプ6a,6bは夫々のスピンドルモー
タMa,Mbを駆動しワーク軸3a,工具軸3bを駆動するもので
ある。なお、この２つの主軸を有する工作機械の上記構
成はすでに公知なものであり、詳細な構成は省略する。
そこで、ワーク１に対して、多角形の形状を加工する
場合、加工しようとする多角形に合わせて、工具２に配
設する刃物の位置および数（例えば４角形であると180
度ずらして２つの刃物を取り付けた工具等）、および加
工する多角形形状に合わせた速度比のワーク軸3aと工具
軸3bの回転速度を設定する（例えば180度ずれた位置に
２つの刃物を有する工具で４角形形状を加工するとき、
120度ずれた位置に３つの刃物を有する工具で６角形の
形状を加工するとき等はワーク軸の回転速度VC1に対し
て工具軸の回転速度VC2をVC1:VC2＝1:2で指令する）。
また、本発明ではワーク１に対して加工する多角形形状
の位置を特定できるものであるから、工具に必ずしも複
数の刃物を設けなくてもよい。例えば４角形の形状を加
工するときには、ワーク軸3aの回転速度VC1に対して２
倍の回転速度VC2＝２×VC1で１つの刃物を有する工具軸
3bを駆動して加工すれば、４角形の対向する辺がまず加
工され、次に90度ワークをずらして同様に加工すれば、
残りの２辺の加工が行われ４角形の形状が加工されるこ
とになる。また、６角形の形状を加工するときには、工
具軸3bをワーク軸3aの３倍の速度で駆動すれば、６角形
の１つおきの辺が加工され、つぎに、60度ワーク１をず
らして加工すれば、残りの３辺の加工が行われ６角形の
形状が加工されることになる。
こうしてワーク軸3aと工具軸3bの回転速度指令VC1,VC
2を1:nに設定し、次に、指令速度VC1,VC2より第１式、
第２式によって夫々の指令速度に対応する位置偏差PE1,
PE2を求め、この位置偏差の差PCMP＝PE1−PE2だけ加工
開始しようとするワーク上のＡ点が進んだ位置と工具２
の刃物13が対向した位置に位置決めする（なお、補償器
7a,7bの位置ループゲインPGが同一ならば、PE1＜PE2で
あるから上記差PCMP＝PE1−PE2は負となり、ワークＡ点
は工具の刃物位置よりPE2−PE1だけ遅れた位置になり、
工具２の刃物位置はPE2−PE1だけＡ点より進んだ位置に
なる）。すなわち、第４図に示すように工具２の刃物13
の位置をワーク１のＡ点より工具２の回転方向にPE2−P
E1だけ進めた位置に位置ぎめし、駆動を開始する。
数値制御装置30からは、次の第5,6式に示す移動指令
が出力される。
PC1＝（VC1/60）×Ｐ×ITP …（５） PC2＝（VC2/60）×Ｐ×ITP ＝PC1×ｎ …（６） そして、各主軸が指令速度に達した所定周期ITPのｘ
回目においては、指令速度に対応する分の位置偏差PE1,
PE2が夫々生じる状態になる。その結果、ワーク軸3a,工
具軸3bの実際の位置は次の第７式、第８式となる。
L1＝PC1・ｘ−PE1 …（７） L2＝PE2−PE1＋ｎ・PC1・ｘ−PE2 ＝ｎ・PC1・ｘ−PE1 …（８） 上記第7,8式に示すように、例えばPC1・ｘがワーク軸
3aのＲ回転目であれば、ワーク軸3aは、このＲ回転目よ
りPE1だけ遅れた位置にあり、工具軸3bはｎ×Ｒ回転目
よりPE1だけ遅れた位置にあり、ワーク１上のＡ点に工
具２の刃物13が対向するようになる。
こうしてワーク軸3a、工具軸3bが指令速度に達した
後、工具の送り軸（図示せず）を駆動して切り込みを開
始して加工を開始すれば、ワーク１の所定位置（Ａ点）
より加工が開始されワーク上に多角形の形状を位置決め
して加工することができる。例えば第２図に示すよう
に、ワーク１の一方の端面に４角形の形状を加工し、他
方の端面に、４角形の角と角があうように６角形の形状
を加工することができる。
発明の効果 本発明においては、２つの主軸を有する工作機械で多
角形の形状を切削するとき、ワークの設定した位置に多
角形の形状の特定点がくるように、例えば多角形の形状
の角がワーク上の設定位置にくるように多角形を加工す
ることができるので、ワークの２つの端面に同一もしく
は異なった多角形の形状を加工するときでもその２つの
多角形の形状の角を合わせて加工することができる。
また、ワークの特定位置に多角形の形状の角がくるよ
うに多角形の形状を加工することもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を実施する２つの主軸を有す
る工作機械の要部ブロック図、第２図は、本発明によっ
て加工することが簡単なワークの２つの端面に多角形の
形状の角を合わせて加工する例を示す図、第３図はワー
クと工具の刃物の位置関係を説明する説明図、第４図は
本発明の一実施例におけるワークと工具の刃物の位置ず
れの補正を説明する説明図である。 １……ワーク、２……工具、3a……ワーク軸、 3b……工具軸、4a,4b……ポジションコーダ、 5a,5b……伝動手段、6a,6b……スピンドルアンプ、7a,7
b……位置ループの補償器、 8a,8b……速度検出器、Ma,Mb……スピンドルモータ、13
……刃物、20……数値制御装置、 30……４角形の形状、31……６角形の形状。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−303506（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−188103（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 27/00 B23B 5/44 B23Q 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２つの主軸を有する工作機械の一方の主軸
    にワークを、他方の主軸に工具を取り付け上記２つの主
    軸を設定された所定の比率の回転速度で駆動して、ワー
    クに多角形の形状を加工するポリゴン加工方法におい
    て、２つの主軸に対する指令速度をそれぞれの位置ルー
    プゲインで除して得られる位置偏差の差だけワークの加
    工開始位置から工具位置をずらして上記２つの主軸を駆
    動開始し、２つの主軸が指令速度に達した後加工を開始
    することによってワークの設定位置から加工を行うこと
    を特徴とするポリゴン加工方法。
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