JP3361119B2 - Small diameter drilling method in lathe - Google Patents
Small diameter drilling method in latheInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、タレット刃物台の送
りモータの制御手段に特徴がある旋盤を用いてワークに
小径ドリル加工をする方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】NC装置で制御される旋盤の刃物台は、
通常サーボ制御装置で制御される送りモータで主軸(Z
軸方向)および主軸直角方向(X軸方向)に移動され位
置決めされる。サーボ制御装置は、NC装置から与えら
れる位置指令とパルスエンコーダなどによって検出され
る位置フィードバック信号との差信号に基いて、移動時
および停止時の刃物台の速度および位置を制御してい
る。
【0003】旋盤の主軸に把持されたワークに小孔を穿
孔するときには、タレット刃物台5の工具ホルダ11に
装着した小径ドリル12をワーク14に対向させ、タレ
ット刃物台5をワークに向けて進出させることにより行
われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】小径のドリル加工にお
いては、ドリル12の先端がワーク14に食い込むとき
に、ドリル12が曲がる、ドリルの先端が踊る、ドリル
の先端がワークに斜めに食い込んで曲がった穴が明いて
しまうなどの問題があり、時にはチッピングに到る場合
もある。この現象を防止するためには、ドリル12の先
端がワーク14の表面に当接するときのドリル12の進
出速度を非常に遅くする必要があり、加工時間が長くな
る問題があった。
【0005】この発明は、旋盤による小径ドリル加工時
のドリルのチッピングを防止してワークの正確な位置に
正確な方向の小孔を加工できるようにすることを課題と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の加工方法で用
いる旋盤は、タレット刃物台5のZ軸方向送りモータ7
及び/又はX軸方向送りモータ8のサーボ制御装置21
に、当該送りモータ7、8の出力トルクを設定する出力
トルク制御手段27と、当該送りモータのサーボ制御装
置21に与えられる位置指令aとパルスエンコーダ13
などによって検出される位置フィードバック信号bとの
差信号である位置偏差cを検出する位置偏差検出手段3
1とを備えている。
【0007】一般的には、タレット刃物台5の2方向の
送りモータ7及び8に上記出力トルク制御手段及び位置
偏差検出手段を設けるが、例えば下記小孔の加工が主軸
方向又は主軸直角方向の一方向のみしか行われない旋盤
では、Z軸方向又はX軸方向の何れか一方の送りモータ
7又は8のみに上記出力トルク制御手段、位置偏差検出
手段及び比較手段を設けたものとすることも可能であ
る。
【0008】上記旋盤を用いてワーク14に小孔を穿孔
するときは、タレット刃物台5に装着された小径ドリル
12の先端を主軸1に把持されたワーク14の表面に接
近させてドリル12を回転させた後、タレット刃物台5
のX軸方向送りモータ8(ワークに主軸直角方向の小孔
を開ける場合)又はZ軸方向送りモータ7(ワークに主
軸方向の小孔を開ける場合)の出力トルクを制限した状
態で上記位置偏差cを監視しながらタレット刃物台5を
低速でワーク14に接近させ、上記位置偏差cの増大が
検出された時点で上記送りモータ8又は7に与える位置
指令aを固定し、この状態で位置偏差cが低下するまで
待機し、その後上記送りモータ8又は7の出力トルクを
増大させて所望の加工位置までタレット刃物台5を進出
させる。
【0009】
【作用】サーボ制御装置21は、NC装置22から与え
られる位置指令aとパルスエンコーダ13等から与えら
れる位置フィードバック信号bとの差信号(位置偏差)
cが0になるように送りモータ7、8を駆動している。
従って負荷が送りモータ7、8の出力トルクを上回って
送りモータ7、8が停止ないしスローダウンしたときに
は、NC装置22からの位置指令aが変化し続けるにも
かかわらず、位置フィードバック信号bがそれに追従で
きなくなり、位置偏差(絶対値)cが急激に増加する。
【0010】このとき、刃物台5には、出力トルク制御
手段27で制限された出力トルクに対応する作用力が負
荷に対向する方向に与えられている。またこの状態で送
りモータ7、8に停止指令を与えて位置指令aを固定す
ると、上記作用力が与えられ続け、負荷が解除され又は
負荷に抗して刃物台5が移動したときに、位置偏差(絶
対値)cが低下する。
【0011】本発明の小径ドリル加工方法は、上記作用
を利用したもので、小径ドリル12が振れ回りや曲がり
を生じないでワーク14の表面を切削可能な範囲の弱い
力で刃物台5が送られるように送りモータ7、8の出力
トルクを制限している。そのため、小径ドリル12の先
端がワーク14に当接したときに小径ドリル12の送り
速度は停止または停止に近い速度まで低下する。
【0012】そして位置指令aを固定して位置偏差cが
低下するまでは待機することにより、小径ドリル12の
先端が弱い押し付け力のもとでワーク14の表面に小さ
な穴を明けるのを待つ。そしてこの小さな穴により小径
ドリル12の先端の移動や傾きが防止されるようになる
と位置偏差cが低下するから、その後正規の送り力と送
り速度で孔加工を行う。
【0013】このように本発明の方法では、従来の手作
業による小径ドリル加工に準じた孔明け動作が実現さ
れ、特に刃先の切込み開始時には、NC装置22からの
能動的な送りによらず、ドリルの切刃の状態やワークの
表面硬さに応じた受動的な送り速度で加工が行われ、熟
練した作業者による加工に近い動作で加工が行われる。
【0014】
【実施例】図1はこの発明で用いる旋盤の一実施例を示
すブロック図である。主軸1は図示されていないベッド
と実質上一体の主軸台2に軸支されており、その先端に
チャック3が装着される。
【0015】タレット4を備えた刃物台5は、主軸方向
(Z軸方向)に摺動自在なスライド台6に主軸直角方向
(X軸方向)に摺動自在に装着され、スライド台6及び
刃物台5にはそれぞれZ軸方向送りモータ7及びX軸方
向送りモータ8によって正逆転駆動される送りネジ9及
び10が螺合している。タレット4は回転工具ホルダ1
1を備えた工具装着ステーションを有しており、その工
具ホルダ11にはX軸方向の小径ドリル12が装着され
ている。
【0016】Z軸方向およびX軸方向送りモータ7、8
は、サーボ制御装置21によって制御されている。図1
にはX軸方向送りモータ8のサーボ制御系のみが示され
ている。サーボ制御装置21は差分検出器24、補償回
路25及びパワーアンプ26を備えており、NC装置2
2から与えられる位置指令aと送りモータ8に装着され
たパルスエンコーダ13から与えられる位置フィードバ
ック信号bとの差信号(位置指令)cを補償回路25に
与え、補償回路25は位置偏差cに基づく速度指令を算
出して速度フィードバック信号との差信号をパワーアン
プ26に与えている。パワーアンプ26から出力される
電流は、最大電流設定器27の設定値で制限される。N
C装置22はこの設定値を必要なタイミングで増減す
る。
【0017】差分検出器24から出力される位置偏差c
は、位置偏差検出手段31で検出されている。一方位置
偏差の増減を検出する際の比較対象となる設定値dは、
位置偏差設定手段32に設定され、プラス側とマイナス
側の設定値+dと−dが個別に設定される。比較器33
は検出された位置偏差cが設定値dに達したときに制御
出力eを出力する。
【0018】位置偏差検出手段31、位置偏差設定手段
32および比較手段33は、実際にはNC装置22のプ
ログラムとして構成される。サーボ制御装置21から位
置偏差cを取り出すことができないときは、NC装置2
2の位置指令aとパルスエンコーダ13等の位置フィー
ドバック信号bを位置偏差検出手段31に入力し、その
差分として位置偏差cを検出する。
【0019】図2はこの発明の方法による小径ドリル加
工方法を示すフローチャートで、刃物台5をZ軸および
X軸方向に高速移動させて小径ドリル12をワークの孔
加工位置に対向させた後、X軸方向送りモータ8にトル
ク制限をかけた状態で刃物台5を低速で進出させて小径
ドリル12をワーク14に接近させる。そして位置偏差
cの増大が検出されたら、サーボ制御装置に与える位置
指令aを固定して送りを停止し、この状態で位置偏差c
が減少するまで待機する。位置偏差の減少が検出された
ら、すなわち上記待機動作中に小径ドリル12の先端が
ワーク14に完全に食い込んだところで、トルク制限を
解除し、刃物台5を所定速度で所定量前進させ、孔底ま
で加工を行う。
【0020】以上の実施例では、ワークに主軸直角方向
の小孔を加工する場合について述べたが、ワークに主軸
方向の小孔を加工するときには、タレット4に主軸方向
の小径ドリルを装着して上記と同様な手順でZ軸方向送
りモータ7を制御してやればよい。
【0021】この発明の方法で小径ドリル加工を行うと
きには、刃物台5の送りを停止してから位置偏差cが減
少するまでの待機時間はドリルの切れ味によって異な
り、ドリルの切れ味が悪くなれば当然加工時間が長くな
る。このことを利用すれば、高度な工具寿命管理が可能
である。
【0022】すなわち工具が交換された直後のツールカ
ウンタが0を示しているときの加工時間を記憶し、この
加工時間より設定量ないし割合以上加工時間が長くなっ
たときに工具寿命と判断する。つまり加工時間がたとえ
ば120%となったときに工具寿命とすることにより、
加工条件が変わっても寿命データを変更する必要がなく
なり、より簡単な作業で正確な工具寿命管理を行うこと
が可能になる。
【0023】図2のステップ35以下の動作は、この工
具寿命管理のためのもので、孔底までの加工が終わった
後、加工開始時のタイムクリアからの経過時間を記憶
し、ツールカウンタが0であればその時間を設定値とし
て記憶し、次のサイクルに移る。ツールカウンタが0で
なければ、計測した加工時間と上記設定値とを比較し
て、設定%以上加工時間が長くなっているかどうかを判
定し、長くなっていなければ次の加工に移り、長くなっ
ていれば警報を出して作業者に工具の交換を要請する。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来チッピングが発生する、あるいは加工時間が長
くかかる、等の問題があった小径ドリル加工が、人間の
手作業による加工、すなわちドリルの先端をゆっくりワ
ークに当て、小さな孔が明くまで弱い力でワークにドリ
ルを押し付け、小さな孔が明いたらドリルに力を加えて
最後まで孔明けを行うという動作が自動的に実現され、
工具に振れ回りや曲がりを生じさせることなく、小径ド
リル加工を正確にかつ速やかに行うことができるという
効果がある。
【0025】さらにこの発明の方法による加工の加工時
間を計測することにより、工具寿命をより簡単に管理で
きるという特徴がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for performing small-diameter drilling on a work using a lathe having a feature in a control means of a feed motor of a turret tool post. . [0002] A tool post of a lathe controlled by an NC device is
Usually, the spindle (Z) is controlled by a feed motor controlled by a servo controller.
(Axial direction) and a direction perpendicular to the main axis (X-axis direction). The servo control device controls the speed and position of the tool post during movement and stop based on a difference signal between a position command given from the NC device and a position feedback signal detected by a pulse encoder or the like. When drilling a small hole in a work held by a spindle of a lathe, a small-diameter drill 12 mounted on a tool holder 11 of a turret tool rest 5 is opposed to a work 14 and the turret tool rest 5 is advanced toward the work. It is done by letting you do. [0004] In the drilling of a small diameter, when the tip of the drill 12 bites into the work 14, the drill 12 bends, the tip of the drill dances, and the tip of the drill is oblique to the work. There is such a problem that a bent hole is made by digging into the hole, and sometimes chipping may occur. In order to prevent this phenomenon, the advance speed of the drill 12 when the tip of the drill 12 abuts on the surface of the work 14 needs to be extremely slow, and there has been a problem that the processing time becomes long. [0005] The present invention has a task to be able to process the correct orientation of the small holes in the correct position of the workpiece to prevent chipping of the drill when small-diameter drilling by lathes. Means for Solving the Problems The present invention is applied to a processing method of the present invention .
The lathe is equipped with a Z-axis direction feed motor 7 of the turret tool post 5.
And / or servo control device 21 for X-axis direction feed motor 8
Output torque control means 27 for setting the output torque of the feed motors 7 and 8; position command a given to the servo control device 21 of the feed motor;
Position deviation detecting means 3 for detecting a position deviation c, which is a difference signal from a position feedback signal b detected by, for example,
1 is provided. [0007] Generally, the output torque control means and the position are provided to the bidirectional feed motors 7 and 8 of the turret tool rest 5.
Although a deviation detecting means is provided, for example, in a lathe in which the processing of the following small holes is performed only in one direction of the main axis direction or the direction perpendicular to the main axis, only the feed motor 7 or 8 in either the Z axis direction or the X axis direction is provided. It is also possible to provide the output torque control means, the position deviation detection means and the comparison means. When drilling a small hole in the work 14 using the above-mentioned lathe, the tip of the small-diameter drill 12 mounted on the turret tool post 5 is brought close to the surface of the work 14 gripped by the main shaft 1 to move the drill 12. After rotating, turret tool post 5
The above-described positional deviation is obtained in a state where the output torque of the X-axis direction feed motor 8 (when a small hole in the direction perpendicular to the main axis is formed in the work) or the Z-axis direction feed motor 7 (when the small hole in the main direction is formed in the work) is limited While monitoring c, the turret tool post 5 is made to approach the work 14 at a low speed, and when the increase in the position deviation c is detected, the position command a given to the feed motor 8 or 7 is fixed. The control waits until c decreases, and then the output torque of the feed motor 8 or 7 is increased to advance the turret tool post 5 to a desired processing position. The servo control device 21 provides a difference signal (position deviation) between a position command a given from the NC device 22 and a position feedback signal b given from the pulse encoder 13 or the like.
The feed motors 7, 8 are driven so that c becomes zero.
Therefore, when the load exceeds the output torque of the feed motors 7 and 8 and the feed motors 7 and 8 stop or slow down, the position feedback signal b from the NC device 22 continues to change even though the position command a from the NC device 22 keeps changing. It becomes impossible to follow, and the position deviation (absolute value) c rapidly increases. At this time, an acting force corresponding to the output torque limited by the output torque control means 27 is applied to the tool rest 5 in a direction facing the load. In this state, when the stop command is given to the feed motors 7 and 8 to fix the position command a, the above-described acting force is continuously applied, and when the load is released or the tool rest 5 moves against the load, the position is changed. The deviation (absolute value) c decreases. The small diameter drilling method of the present invention utilizes the above-described operation, and the tool post 5 is fed by a small force capable of cutting the surface of the work 14 without causing the small diameter drill 12 to whirling or bending. The output torque of the feed motors 7 and 8 is limited so as to be controlled. Therefore, when the tip of the small-diameter drill 12 comes into contact with the work 14, the feed speed of the small-diameter drill 12 stops or decreases to a speed near the stop. Then, by fixing the position command a and waiting until the position deviation c decreases, it waits for the tip of the small diameter drill 12 to drill a small hole in the surface of the work 14 under a weak pressing force. When the movement and inclination of the tip of the small-diameter drill 12 are prevented by the small hole, the positional deviation c decreases. Thereafter, the hole is formed with a regular feed force and feed speed. As described above, according to the method of the present invention, a drilling operation is realized in accordance with the conventional small-diameter drilling by manual operation. Particularly, at the start of cutting of the cutting edge, regardless of the active feed from the NC device 22, Processing is performed at a passive feed speed according to the state of the cutting edge of the drill and the surface hardness of the work, and the processing is performed by an operation close to processing performed by a skilled operator. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a lathe used in the present invention. The spindle 1 is supported by a headstock 2 which is substantially integral with a bed (not shown), and a chuck 3 is mounted on the tip thereof. A tool rest 5 having a turret 4 is mounted on a slide base 6 slidable in the main shaft direction (Z-axis direction) so as to be slidable in a direction perpendicular to the main shaft (X-axis direction). Feed screws 9 and 10 driven forward and reverse by a Z-axis direction feed motor 7 and an X-axis direction feed motor 8, respectively, are screwed into the table 5. Turret 4 is the rotary tool holder 1
The tool holder 11 is provided with a small-diameter drill 12 in the X-axis direction. Z-axis and X-axis direction feed motors 7, 8
Are controlled by the servo controller 21. FIG.
2 shows only the servo control system of the X-axis direction feed motor 8. The servo control device 21 includes a difference detector 24, a compensation circuit 25, and a power amplifier 26.
The difference signal (position command) c between the position command a given from 2 and the position feedback signal b given from the pulse encoder 13 mounted on the feed motor 8 is given to the compensation circuit 25, and the compensation circuit 25 is based on the position deviation c. The speed command is calculated and a difference signal from the speed feedback signal is given to the power amplifier 26. The current output from the power amplifier 26 is limited by the set value of the maximum current setter 27. N
The C device 22 increases or decreases this set value at necessary timing. The position deviation c output from the difference detector 24
Are detected by the position deviation detecting means 31. On the other hand, the set value d to be compared when detecting an increase or decrease in the position deviation is:
The values are set in the position deviation setting means 32, and the set values + d and -d on the plus side and the minus side are individually set. Comparator 33
Outputs a control output e when the detected position deviation c reaches the set value d. The position deviation detecting means 31, the position deviation setting means 32 and the comparing means 33 are actually configured as a program of the NC unit 22. When the position deviation c cannot be extracted from the servo control device 21, the NC device 2
The position command a and the position feedback signal b of the pulse encoder 13 and the like are input to the position deviation detecting means 31, and a position deviation c is detected as a difference therebetween. FIG. 2 is a flowchart showing a small-diameter drilling method according to the method of the present invention. After the tool rest 5 is moved at high speed in the Z-axis and X-axis directions, the small-diameter drill 12 is opposed to the hole drilling position of the workpiece. The tool post 5 is advanced at a low speed while the X-axis direction feed motor 8 is torque-restricted, and the small-diameter drill 12 approaches the work 14. When the increase of the position deviation c is detected, the position command a given to the servo controller is fixed and the feed is stopped.
Wait until is reduced. When a decrease in the positional deviation is detected, that is, when the tip of the small-diameter drill 12 completely bites into the work 14 during the standby operation, the torque limit is released, the tool post 5 is advanced at a predetermined speed by a predetermined amount, and the hole bottom is moved. Work up to. In the above embodiment, the case where a small hole in the direction perpendicular to the main axis is machined in the work has been described. However, when a small hole in the main axis direction is machined in the work, a small-diameter drill in the main axis direction is mounted on the turret 4. What is necessary is just to control the Z-axis direction feed motor 7 in the same procedure as the above. When small diameter drilling is performed by the method of the present invention, the waiting time from the stop of the feed of the tool post 5 to the reduction of the positional deviation c differs depending on the sharpness of the drill. Processing time becomes longer. By utilizing this, advanced tool life management is possible. That is, the machining time when the tool counter indicates 0 immediately after the exchange of the tool is stored, and when the machining time is longer than the machining time by a set amount or a percentage or more, the tool life is determined. In other words, by setting the tool life when the machining time reaches, for example, 120%,
It is not necessary to change the life data even if the processing conditions change, and accurate tool life management can be performed with simpler work. The operation after step 35 in FIG. 2 is for managing the tool life. After the machining to the bottom of the hole is completed, the elapsed time from the time clear at the start of machining is stored. If it is 0, the time is stored as a set value, and the process proceeds to the next cycle. If the tool counter is not 0, the measured machining time is compared with the set value to determine whether the machining time is longer than the set%, and if not, the process proceeds to the next machining and becomes longer. If so, an alarm is issued and the operator is requested to change tools. As described above, according to the present invention, small-diameter drilling, which has conventionally had problems such as chipping or a long processing time, can be performed manually by humans. In other words, the tip of the drill is slowly applied to the workpiece, the drill is pressed against the workpiece with a small force until the small hole is clear, and when the small hole is drilled, the drill is pressed to the end and drilling is completed automatically. And
There is an effect that small-diameter drilling can be performed accurately and quickly without causing whirling or bending of the tool. Further, the tool life can be more easily managed by measuring the processing time of the processing by the method of the present invention.
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例を示すブロック図 【図2】小径ドリル加工方法のフローチャート 【符号の説明】 5 タレット刃物台 8 X軸方向送りモータ 12 小径ドリル 14 ワーク 21 サーボ制御装置 27 最大電流設定器 31 位置偏差検出手段 33 比較手段 a 位置指令 b 位置フィードバック信号 c 位置偏差 d 設定値 e 制御出力[Brief description of the drawings] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment. FIG. 2 is a flowchart of a small diameter drilling method. [Explanation of symbols] 5 Turret turret 8 X-axis direction feed motor 12 Small diameter drill 14 Work 21 Servo control device 27 Maximum current setting device 31 Position deviation detection means 33 means of comparison a Position command b Position feedback signal c Position deviation d Set value e Control output
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 15/00 - 15/28 B23B 47/18 G23Q 17/00 - 23/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23Q 15/00-15/28 B23B 47/18 G23Q 17/00-23/00
Claims (1)
リル(12)でワーク(14)に小孔を穿孔する旋盤における小
径ドリル加工方法において、ドリル(12)の先端をワーク
(14)に接近させてドリル(12)を回転させた後、上記ドリ
ル(12)の軸線方向にタレット刃物台(5)を移動させる送
りモータ(8)の出力トルクを制限した状態で、当該送り
モータのサーボ制御装置(21)に与えられる位置指令(a)
と位置フィードバック信号(b)との差信号である位置偏
差(c)を監視しながらタレット刃物台(5)をワーク(14)に
接近させ、上記位置偏差(c)の増大が検出された時点で
タレット刃物台(5)に与える位置指令(a)を固定し、この
状態で位置偏差(c)が低下するまで待機し、その後上記
送りモータ(8)の出力トルクを増大させて所望の加工位
置までタレット刃物台(5)を進出させることを特徴とす
る、旋盤における小径ドリル加工方法。(1) A small diameter drilling method for a lathe in which a small hole is drilled in a work (14) with a small diameter drill (12) mounted on a turret tool post (5). 12) Work the tip
After rotating the drill (12) close to (14), the output torque of the feed motor (8) for moving the turret tool post (5) in the axial direction of the drill (12) is limited, Position command (a) given to the feed motor servo controller (21)
Position feedback signal (b) and the turret tool post while monitoring the position deviation which is a difference signal (c) of (5) was close to the word over click (14), the increase in the position deviation (c) is detected and At this point, the position command (a) given to the turret tool post (5) is fixed, and in this state, the system waits until the position deviation (c) decreases, and then increases the output torque of the feed motor (8) to a desired value. A small-diameter drilling method for a lathe, wherein the turret tool post (5) is advanced to a machining position.
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