JPH0453649A - 不規則回転速度切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＮＣ旋盤、マシニングセンタ等工作機械の主
軸を不規則回転速度により駆動して切削加工を行う方法
に関するものである。

従来の技術 従来、ＮＣ旋盤で長物工作物の外径切削を行う場合や、
広幅、深溝入れ切削を行う場合、又はＮＣ旋盤又はマシ
ニングセンタ等でボーリングバーにより深穴加工を行う
場合、工作物の剛性や刃具の剛性が低いと切削中にびび
りが発生し易い、このため刃具の形状や切削条件を変え
る等の対策を講じても安定した切削が得られない場合が
多く、長尺工作物には振れ止め等の支持装置を使用し、
ボーリングバーには防振構造のものを使用し、切削条件
を落として対応しているのが現状である。

発明が解決しようとする課題 従来の技術で述べた、振れ止め等の支持装置を使用して
長尺工作物を加工する方法は、作業性が悪く、専門的な
技術を要し、自動化ができないという問題点を有し、防
振構造のボーリングバーを使用する方法は、コスト高に
なるとともに完全な効果を期待できないという問題点を
有している。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
なされたものであり、その目的とするところは、主軸回
転速度と切削送り速度を同期した制御系において、主軸
回転速度を不規則に変化させることにより専用の治工具
類を必要とせずびびり振動を、抑制することのできる切
削方法を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明における不規則回転
速度切削方法は、切削加工中びびりの発生しやすい個所
の主軸回転速度を予め設定した速度範囲内で不規則に変
化させるものである。

また予めびびり発生個所をセンサにて検知して学習機能
により加工プログラム中に記憶させ、次の切削加工から
前記びびり発生個所の主軸回転速度を予め設定した範囲
内で不規則に変化させるものである。

また切削加工中のびびりの発生をセンサにて検知して、
主軸回転速度を予め設定した速度範囲内で不規則に変化
させるものである。

作用 請求項１は、予め加工プログラムに不規則回転速の上・
下限値と、びびりの発生しやすい個所の前後に不規則回
転０Ｎ−ＯＦＦ指令を入れておき、切削加工がびびりの
発生しやすい個所になると主軸をランダムに変化する不
規則回転速度で回転し、主軸に同期した切削送り速度に
より加工を行う。

請求項２は、初品切削時にセンサによりびびりの発生を
検知して、学習機能により加工プログラム中に不規則の
回転０Ｎ−ＯＦＦ指令を挿入して記憶させ、次回からび
びりの発生した個所になると主軸を不規則回転させる。

請求項３は、切削加工中にセンサがびびりを検知すると
不規則回転が開始され、送り軸の位置決め停止後次ブロ
ツク指令がでると不規則回転を解除する。

実施例 第１実施例について第１図〜第３図を参照して説明する
。

周知のＮＣ旋盤において、ベツドｌの左側上に主軸台２
が設置され、主軸台２に複数の軸受により主軸３が回転
可能に支持されている。主軸３はベツド上に固着のＮＣ
ｗＩ＠の主モータ４によりヘルド５を介して回転され、
主軸台２に主軸回転を検出するパルスジェネレータ６が
取付けられている。ベツド１上に削設されたＺ軸方向の
摺動面上に、位置移動可能に心押台７が取付けられ、主
軸３の先端に嵌着されるチャック８に、把持される長尺
工作物Ｗは右端が６押センタ９により支持されている。

ベツド１のＺ軸摺動面上に往復台１）が移動可能に載置
されており、往復台１）はベツドに固着の２軸サーボモ
ータ１２によりボールねじ１３を介して移動位置決めさ
れ、サーボモータ１２に位置検出器１４が同心に固着さ
れている。往復台１）の上面に削設されたＸ軸方向の摺
動面上に、刃物台１５が移動可能に載置され、刃物台１
５は往復台に固着のＸ軸サーボモータ１６によりボール
ねじ１７を介して移動位置決めされ、サーボモータ１６
に位置検出器１８が同心に固着されている。

刃物台１）にＸ軸垂直平面内において旋回割出可能にタ
レット１９が設けられ、タレット１９の外周の複数の工
具取付はステーシランに外径用パイ）ＴＡと広巾溝入れ
用パイ）ＴＢがそれぞれ着脱可能に取付けられている。

次にＮＣの主軸回転及びＸ軸又はＺ軸送りサーボシステ
ムの一実施例を第１図のブロック線図部分により説明す
る。なおＡ部は本発明にかかわる部分で、他は一般的な
サーボシステムと同一である。

プログラムメモリ２１は、テープリーダ部又はフロッピ
ーディスク等の外部機器により読み込まれたプログラム
内容、或いはサーボモータより入力されたプログラム内
容を記憶する部分、プログラム解釈部２２は、１ブロッ
ク分のパートプログラムをプログラムメモリから読み出
し、これを解釈して必要個所に仕分けて信号を出力する
部分である０回転速度範囲記憶部２３は不規則回転速度
の上・下限値を記憶する部分、乱数発生部２４は回転速
度範囲記憶部２３に記憶する上限値と下限値の範囲内に
おいて、目標回転速度がランダムに変化するような乱数
を発生する部分、乱数一回転速度変換部２５は乱数に対
応する各回転速度を定めたマスクテーブルにより乱数を
回転速度に変換する部分である。関数発生速度制御部２
６は、プログラム解釈部２２より、主モータ４の回転速
度とＸ軸又はＺ軸の送り量が入力されると、関数を発生
して主軸回転に同期した送り速度を算出するとともに、
乱数一回転速度変換部２５から入力される回転速度信号
を、プログラム解釈部２２から入力される回転速度信号
に優先させる割込入力回路を具備している。

回転速度指令部２７はパルスジェネレータ６からの信号
と関数発生速度制御部からの信号とを比較して、指令回
転速度になるような信号を出力する部分、主モータパワ
ー増幅部２８は主モータ４に駆動電力を供給する部分で
ある。

位置−速度変換部２８はＸ軸位置検出器１８又はＺ軸位
置検出器１４からの位置信号を速度信号に変換する部分
、送り速度指令部２９は、位置−速度変換部２８より出
力される信号と関数発生速度制御部２６より出力される
信号とを比較して送り、指令速度になるような信号を電
流指令部３１に送る部分、電流指令部３１は送り速度指
令部からの信号と、Ｘ軸サーボモータ１６又はＺ軸サー
ボモータ１２への入力信号とを比較して、目標電流にな
るような信号をパワー増幅部３２に出力する部分、パワ
ー増幅部３２はＸ軸サーボモータ１６又はＺ軸サーボモ
ータ１２に駆動電力を供給する部分である。　続いて第
１実施例の作用について第２図のフローチャートに従っ
て説明する。

ステップＳ１において、プログラム解釈部２２にプログ
ラムメモリ２１の主軸回転指令が読み取られ、ステップ
Ｓ２において、読み取られた主軸回転指令中に不規則回
転指令が有るかが確認される。そしてイエスの場合には
ステップＳ３において、回転速度範囲記憶部２３にプロ
グラム指定の不規則回転速度の上限値と下限値とが記憶
される。

次いでステップＳ４において、不規則回転開始信号が有
るかが確認され、イエスの場合にはステップＳ５におい
て、乱数発生部２４にて前記上限値と下限値の範囲内に
おいてランダムに乱数を発生して、乱数→回転速度変換
部２５にて乱数を対応する回転速度に変換して、ランダ
ムに変化する回転速度指令を出力する。ステップＳ６に
おいて、関数発生速度制御部２６の割込入力回路を経て
優先入力された不規則回転速度指令により、主軸３が第
３図のグラフに示すような速度で不規則回転される０次
いでステップＳ７において、不規則回転中かが確認され
、イエスの場合にはステップＳ８において、不規則回転
解除指令があるかが確認され、ノーの場合にステップＳ
５に戻されて主軸３の不規則回転が続行され、主軸に同
期する刃物台１５の切削送りで切削加工が続行される。

またステップＳ８においてイエスの場合には、ステップ
Ｓ９において、主軸停止指令があるかが確認されイエス
の場合には終了となる。

またステップＳ２において、ノーとなった場合と、ステ
ップＳ４においてノーとなった場合には、ステップＳ６
において、プログラム指定の回転速度指令により主軸３
が一定回転され、刃物台１５の切削送りで通常切削が行
われる。そしてステップＳ７においてノーとなり、ステ
ップＳ９に飛んでステップＳ９もノーとなった場合には
、ステップＳ４に戻されてステップＳ４においてもノー
となった場合には、ステップＳ６に送られて、主軸の定
速回転が続行され、刃物台１５の切削送りで通常の切削
加工が続行される。またステップＳ７でノーとなり、ス
テップＳ９に飛んでステップＳ９においてイエスとなっ
た場合に終了となり、ステップＳ９においてノーとなり
ステップＳ４に戻されて、ステップＳ４においてイエス
となった場合には、不規則回転に切換ねる。

続いて第２実施例について第４図、第５図を参照して説
明する。

なお第４図の第１実施例の第１図と興なるところは、ブ
ロック線図部分にＢ部が付加され、刃物台にセンサ３６
が取付けられているところのみであり、他は同一のため
同一個所には同一符合を付して説明を省略する。

振動検出部３５は、刃物台１５に取付けられているセン
サ３６のびびりによって発生する振動に比例する出力信
号を入力して、予め設定されている振幅の範囲より入力
信号の振幅が大きくなったとき、不規則回転ＯＮの信号
を出力し、入力信号の振幅が振幅範囲より小さくなった
とき、ＯＦＦの信号を出力する部分である。学習機能部
３７は、振動検出部３５から送られてくる不規則回転０
Ｎ−ＯＦＦの信号を、加工プログラムの該５位１に割り
込ませてサブプログラムメモリ３８に記憶させる部分で
ある。

続いて第２実施例の作用について説明する。なお、第１
実施例の作用説明と重複するのを避けるため、切削加工
の動作を中心に説明を行う。

今、主軸チャック８の把持爪に初品工作物Ｗの素材が把
持され、先端が６押センタ９により支持されており、タ
レット１９が旋回されて外径用バイトＴＡが切削位置に
割出され、刃物台１５のＸ軸及びＺ軸の移動でパイ）Ｔ
Ａの刃先が切削開始位置に位置決めされている。

ＮＣのプログラムメモリ２１より主軸回転指令が読み取
られて、プログラム指定の回転速度で主軸が回転したの
ち、Ｚ軸方向の切削送り指令が読み取られて、刃物台１
５が主軸側に移動して外径切削が開始される。外径切削
が進み切削位置が工作物Ｗの中央部に近づきびびりが発
生すると、センサ３６の出力信号の振幅が大きくなり、
切削位置が主軸に近づくと、びびりが納まってセンサ出
力信号の振幅が小さくなる。このセンサ３６の出力信号
を表したのが第５図のグラフ図で、振幅が設定幅を越え
た時点で不規則回転ＯＮ信号が出力され、振幅が設定幅
以下になった時点で不規則回転ＯＦＦ信号が出力される
。この０Ｎ−ＯＦＦ信号は学習機能部３７に入力され、
学習機能部３７で加工プログラムに挿入されて、不規則
回転０Ｎ−ＯＦＦ信号人の加工プログラムがサブプログ
ラムメモリに記憶される。

初品工作物Ｗの加工が終わり、次回以降の工作物ＷがＮ
Ｃ旋盤に取付けられ、スタート釦スィッチが押されると
、プログラムメモリ２１に代わりサブプログラムメモリ
３８の加工プログラムが読み出されて、外径加工が開始
される。そして外径切削加工の位置がびびり域に入ると
、不規則回転ＯＮ信号が出て、主軸３が所定の速度範囲
内にてランダムに変化する不規則回転速度で回転され、
この不規則回転に同期した切削送り速度で刃物台が移動
されて、共振を抑えたびびりのない切削が行われる。そ
してびびり域を通過すると不規則回転ＯＦＦ信号が出て
、一定速度に切換えられる。

次に広幅溝入れパイ）ＴＨによる深溝入れ作業の場合に
は、初品工作物の溝入れ加工時の刃物台１５のＸ軸方向
工作物側への切削送り中に発生するびびりをセンサ３６
にて検出し、振動検出部３５内で予め設定されている振
幅幅と比較して、びびり域の入口で不規則回転ＯＮ信号
を、またびひり域の出口で不規則回転ＯＦＦ信号とを出
力する。

そしてこの０Ｎ−ＯＦＦ信号を学習機能部３７にて加工
プログラムに挿入して、サブプログラムメモリ３８に記
憶する０次回以降はプログラムメモリ２１に代わってザ
ブプログラムメモリ３８の記憶する不規則回転０Ｎ−Ｏ
ＦＦ信号入りの加工プログラムが読み取られ、びびり発
生域で主軸３が不規則回転され、これに同期して刃物台
１５のＸ軸方向の切削送りが行われて、共振の発生を抑
えてびびりのない溝入れ作業が行われ、びびり域から外
れると主軸が一定回転に戻る。

続いて本３実施例について第６図を参照して説明する。

第３実施例の第２実施例と異なるところはＢ部に代わる
０部で、これは学習機能部３７とサブプログラムメモリ
３８の代わりにＯＦＦ指令出力部３９があり、振動検出
部３５は不規則回転ＯＮの指令のみを出力するようにな
っているところのみで他は同一のため説明を省略する。

第３実施例の作用は、センサ３６がびびりを検知して振
動検出部３５から不規則ＯＮ信号が出力され、不規則回
転速度切削が開始されてびびりが納まり、センサ３６の
信号にびびり要素がなくなっても不規則回転速度は続行
され、切削送り軸の位置決め停止後プログラム解釈部２
２から次ステツブ指令が出ると、ＯＦＦ指令出力部３９
から不規則回転ＯＦＦ指令がでて不規則回転が解除され
る。従って予めびびりの発生しやすい場所を予測して加
工プログラムに不規則回転ＯＮ−〇ＦＦ信号を入れてお
く必要がなく、初品から加工中のびびりを検知して自動
的に不規則回転を実行する。

尚、第１実施例、第２実施例及び第３実施例ともにＮＣ
旋盤による外径切削と溝入れ切削とを例として説明した
が、ボーリングバーによる深穴くり加工についても本発
明の不規則回転速度加工を適用することができるのば当
然で、この場合にはマシニングセンタによる深穴くり加
工にも適用可能である。

発明の効果 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

請求項１は、切削加工中びびりの発生しやすい個所の主
軸回転速度を、予め設定した速度範囲内で不規則に変化
させるようにしたので、長尺工作物の外径切削や広幅溝
の深溝入れ切削又はボーリングバー等による深穴加工等
びびりが発生し易い不安定な加工が、振れ止め、防振刃
具等特別な装置、工具を用いることなく、ＮＣソフトの
みで簡単にびびりの発生を抑えて安定した加工を行うこ
とができる。

請求項２は、初品切削加工時にセンサによりびびり発生
個所を検知して学習機能により加工プログラム中にびび
り発生個所を記憶させ、次回以降の切削加工からびびり
発生個所の主軸回転速度を、予め設定した速度範囲内で
不規則に変化する不規則回転速度にして加工を行うよう
になしたので、予知できないびびり発生個所に対しても
完全に対応することが可能となり一層安定した加工が可
能となる。

請求項３は、切削加工中にセンサがびびりを検知して主
軸の不規則回転が開始され、送り軸が位置決め停止して
次ブロツク指令がでると、不規則回転が解除されるよう
にしたので、加工中にびびりが発生し始めると自動的に
不規則回転が実行されるようになり、加工プログラムの
作製が簡単になるとともに初品より不規則回転が実行さ
れるため小量の工作物に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の一部旋盤の構造図を含むＮＣ制御
システムのブロック線図、第２図は第１実施例の作用説
明用フローチャート図、第３図は不規則回転速度を示す
グラフ図、第４図は第２実施例の一部旋盤の構造図を含
むＮＣ制御システムのブロック線図、第５図はセンサの
びびり検知信号を示すグラフ図、第６図は第３実施例の
一部旋盤構造図を含むＮＣ制御システムのブロック線図
である。 ３・・主軸　　　　　　１５・・刃物台２３・・回転速
度範囲記憶部 ２４・・乱数発生部 ２６・・関数発生速度制御部 ３５・・振動検出部　　３Ｇ・・振動センサ３７・・学
習Ｉ！能部 ３９・・ＯＦＦ指令出力部 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）切削加工中びびりの発生しやすい個所の主軸回転
   速度を予め設定した速度範囲内で不規則に変化させるこ
   とを特徴とする不規則回転速度切削方法。
2. （２）予めびびり発生個所をセンサにて検知して学習機
   能により加工プログラム中に記憶させ、次の切削加工か
   ら前記びびり発生個所の主軸回転速度を予め設定した範
   囲内で不規則に変化させることを特徴とする不規則回転
   速度切削方法。
3. （３）切削加工中のびびりの発生をセンサにて検知して
   、主軸回転速度を予め設定した速度範囲内で不規則に変
   化させることを特徴とする不規則回転速度切削方法。