JPH0929584A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPH0929584A
JPH0929584A JP7175277A JP17527795A JPH0929584A JP H0929584 A JPH0929584 A JP H0929584A JP 7175277 A JP7175277 A JP 7175277A JP 17527795 A JP17527795 A JP 17527795A JP H0929584 A JPH0929584 A JP H0929584A
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田 純 藤
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藤 孝 一 加
Hironobu Ohara
原 博 信 大
Hiromasa Suzuki
木 博 正 鈴
Kanji Atsumi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自由曲面の加工において、切削条件によって
決まる主軸の回転数と送り速度の組み合わせの最適条件
を維持し、工具磨耗を抑え、高速高精度の加工な数値制
御装置を提供する。 【解決手段】 数値制御装置１０は加工プログラムによ
り指令される工具の移動形状に基づいて送り速度決定手
段１１〜１５で得られた送り速度に応じて主軸回転数制
御手段１７、１８により主軸の回転数を変化させる。ま
た、数値制御装置２０は軸移動方向に基づいて工具と被
削材の接触位置の変化に基づいた主軸回転数を主回転数
制御手段２３〜２５で変化させる。さらに、数値制御装
置３０は工具の移動形状に基づいて送り速度決定手段３
１〜３５で得られた軸移動方向情報を含む送り速度に基
づいて主軸回転数を主回転数制御手段３７、３８で変化
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自由曲面を高速か
つ高精度に加工するのに好適な数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自由曲面を高速かつ高精度に加工する数
値制御（ＮＣ）工作機械においては、工具の移動経路は
加工プログラムにより指令され、この経路に沿った工具
の移動速度も加工プログラム内にＦコードを記入する事
により指令される。しかしながら、Ｆコードで指令され
た速度で移動を行うと、サーボ系の遅れ等の誤差要因に
より、加工精度が維持できない場合がある。
【０００３】最近の自由曲面高速高精度加工用のＮＣ装
置にはこのような不具合を防ぐ為の機能として、指令さ
れた経路の形状を評価し、加工精度を許容誤差範囲内に
収めるための許容最大速度を形状に応じて求め、Ｆコー
ドで指定された速度にかかわらず、許容最大速度以下に
自動的に速度を抑えるものがある。
【０００４】また、主軸の回転数はプログラム中のＳコ
ードにより指令されるが、この主軸の回転数と軸の送り
速度には切削条件により最適な組み合わせがある。しか
し、前述した送り速度を形状に応じて自動的に制御する
機能がある場合、これらの値をプログラムのＦコードお
よびＳコードで指令すると、速度値が制限を受けて、主
軸の回転数は一定であるにもかかわらず速度がＦコード
で指令された値とかけ離れたものになる場合があるとい
う欠点がある。
【０００５】以下、このような問題の具体的内容を詳細
に述べる。一般に、良い切削条件とは、１刃当りの送り
量が一定で、かつ切削速度が一定であることであると言
われている。ここで、切削速度とは、工具と被削材の接
触点の相対接線速度を言う。
【０００６】一例としてボールエンドミルで金型の切削
を行う場合を考える。図４に示すように、形状面の角度
によって工具１と被削材２との接触面が平面部、斜面
部、コーナー部と刻々と変化するため、工具１の回転数
と送り速度の決定は、被削材の材質と製作すべき金型の
形状から判断して経験値を入力することが、現状では最
適であると考えられている。
【０００７】この場合、現状の加工方法で切削速度の差
を小さくするためには、切削工具径を小さくするのが、
比較的良好な面を得ることができ、切削工具は正常磨耗
に近づくことから好ましいことが判っている。これに対
し、１刃当りの送り量が変化する場合には、各形状面に
対し適切な切削速度を工具に与えることができたとして
も、工具磨耗が進行する。以上をまとめた、切削速度と
１刃送りをそれぞれ変化させた場合の工具磨耗への一般
的影響を表１に示す。
【０００８】 表１ 切削速度および１刃送りによる磨耗 切削速度 １刃の送り 低い 切り屑の溶着でチッピング 擦り切削で、切り屑の溶着 が起きやすい が起こる 適正 正常に磨耗する 正常に磨耗する 高い 切削熱過大で、磨耗が 切削負荷過大で、刃先の変形 早期に増大する や欠損が起こる
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】工具系における問題の
中で工具の磨耗を減少させることは究極の課題であり、
工具メーカおよびそれらを使用する製造部門では工具材
料、刃形状の開発に凌ぎを削っているが、自由曲面の形
状加工の場合には、表１に示した最適条件を決めること
が困難であり、改善は図られていなかった。すなわち、
現状の加工では、工具側面に切削速度を合わせると工具
先端部ではムシレが発生し、先端に切削速度を合わせる
と側面がすぐに磨耗してしまうような二律背反的現象が
生じていた。
【００１０】そして、適切な切削速度、適切な１刃送り
を実現させるためには、形状加工面と工具の接触位置に
より最適な送り速度と主軸回転数の指令を加工プログラ
ムに付加する様にすることが考えられるが、前述したよ
うに、ＮＣ側で形状に応じて送り速度を変化させてしま
うと加工プログラムに設定された最適な送り速度と主軸
回転数の関係が崩れてしまうという問題がある。また、
このような工具の移動方向により加工プログラムに付加
するＳ値を変更する場合には、各ブロックごとにＳｘｘ
ｘｘｘという文字を追加しなければならず、加工プログ
ラムの文字数が非常に多くなり、プログラムを保存する
メモリの容量を増大させる必要が生じ、リモートバッフ
ァ運転の場合には通信速度を高める必要が生じるという
問題がある。
【００１１】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、自由曲面の加工において、切削条件に
よって決まる主軸の回転数と送り速度の組み合わせの最
適条件から現実の加工条件がかけ離れることを防止する
とともに、工具磨耗を抑え、高速高精度の加工が可能
で、かつプログラム容量の増加を抑えることのできる数
値制御装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、形状面を加工
する工作機械を制御する数値制御装置であって、加工プ
ログラムにより指令された工具移動形状に基づいて送り
速度を求める送り速度決定手段と、前記決定された送り
速度に応じて主軸の回転数を変化させる主軸回転数制御
手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】前記回転数制御手段は、基準速度、指令主
軸回転数、主軸最大回転数、主軸最小回転数、主軸オー
バーライドの少なくともいずれかを用いて送り速度に応
じた主軸の回転数を求めるものであると良い。
【００１４】前記送り速度決定手段は、加工プログラム
を解析する解析手段、この解析結果から工具移動形状を
求める形状判定手段、この形状判定手段で求められた形
状に基づいて許容範囲内で目標送り速度を発生する目標
送り速度発生手段とを備えると良い。
【００１５】前記送り速度決定手段は、前記目標送り速
度に対してブロックの切り替わり部を滑らかに繋いで実
送り速度を発生する加減速処理部をさらに備えることが
好ましい。
【００１６】前記主軸回転数制御手段は、 Ｆｘ＝実送り速度／基準送り速度 として 最小回転数≦Ｓｘ≦最大回転数 の条件下で Ｓｘ＝指令回転数＊Ｆｘ＊主軸オーバーライド としてＳｘを決定するものであると良い。
【００１７】前記送り速度をサーボ系への軸移動指令を
出力するタイミングを主軸の加減速時定数による主軸側
の応答の遅れに応じて遅らせる遅延手段をさらに備える
ことが好ましい。
【００１８】また、本発明は、形状面を加工する工作機
械を制御する数値制御装置であって、加工プログラムに
より指令された軸移動方向に伴う工具と被削材の接触位
置の変化に基づいた主軸回転数を算出する主軸回転数制
御手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】前記主軸回転数制御手段は、加工プログラ
ムにより指令された工具の各軸移動量を求める解析部
と、この各軸移動量に基づいて、工具と被削材の接触位
置に応じた主軸の回転数を算出する主軸回転数算出部を
備えると良い。
【００２０】前記回転数制御部は、時間とともに変化す
る垂直軸方向の移動量と、この垂直軸に垂直な平面上の
移動量との比をもとに主軸回転数を算出するものである
と良い。
【００２１】前記回転数制御部は、時間とともに変化す
る工具軸方向の移動量と、この工具軸に垂直な平面上の
移動量との比をもとに主軸回転数を算出するものである
と良い。
【００２２】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボール
エンドミルを用い、前記主軸回転数算出部はツール加工
点における希望接線速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、垂
直軸方向の移動量をａ（ｍｍ）、垂直軸に垂直な平面上
の移動量をｂ（ｍｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）と
して θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出すると良い。
【００２３】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボール
エンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速度
Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、工具軸方向の移動量をａ
（ｍｍ）、工具軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出すると良い。
【００２４】前記回転数制御部は、算出された主軸回転
数に対して上限および下限の値を与えて制限を加えるリ
ミッタをさらに備えることが好ましい。
【００２５】さらに、本発明によれば、形状面を加工す
る工作機械を制御する数値制御装置であって、加工プロ
グラムにより指令された工具移動形状に基づいて送り速
度を求める送り速度決定手段と、この送り速度と前記加
工プログラムにより指令された軸移動方向に伴う工具と
被削材の接触位置の変化に基づいて主軸の回転数を変化
させる回転数制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】前記回転数制御部は、時間とともに変化す
る垂直軸方向の移動量と、この垂直軸に垂直な平面上の
移動量との比をもとに主軸回転数を算出するものである
と良い。
【００２７】前記回転数制御部は、時間とともに変化す
る工具軸方向の移動量と、この工具軸に垂直な平面上の
移動量との比をもとに主軸回転数を算出するものである
と良い。
【００２８】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボール
エンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速度
Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、垂直軸方向の移動量をａ
（ｍｍ）、垂直軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出すると良い。
【００２９】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボール
エンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速度
Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、工具軸方向の移動量をａ
（ｍｍ）、工具軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出すると良い。
【００３０】前記回転数制御手段は、基準速度、指令主
軸回転数、主軸最大回転数、主軸最小回転数、主軸オー
バーライドの少なくともいずれかを用いて送り速度に応
じた主軸の回転数を求めるものであると良い。
【００３１】前記送り速度決定手段は、加工プログラム
を解析する解析手段、この解析結果から工具移動形状を
求める形状判定手段、この形状判定手段で求められた形
状に基づいて許容範囲内で送り速度を発生する送り速度
発生手段とを備えると良い。
【００３２】前記送り速度をサーボ系への軸移動指令を
出力するタイミングを遅らせる遅れ手段を有することが
好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかを図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の
実施の形態にかかる数値制御装置１０の概略構成を示す
ブロック図である。
【００３４】加工プログラムはまず数値制御装置１０の
解析部１１により解析される。この解析部１１では、加
工プログラム中の文字列からＸコード、Ｓコード等の文
字列を抽出し、これから軸移動量、指令送り速度、主軸
指令回転数を求める。このうち、例えば、軸移動量は加
工の始点および終点の座標からＸ、Ｙ、Ｚの各軸に沿っ
た移動量を求めることができる。なお、これらの各量は
ブロックごとに求められる。
【００３５】次に、軸移動量は形状評価部１２に送ら
れ、移動形状が求められる。この移動形状の判定は、複
数ブロックにわたる軸移動量を解析することにより、コ
ーナーであるか曲線であるかの判断がなされることによ
り行われる。なお、直線は曲率半径が無限大の曲線とし
て認識される。
【００３６】この移動形状に基づき、目標送り速度算出
部１３において指令送り速度を勘案して送り速度が決定
される。この場合、移動形状に応じた送り速度が優先さ
れるが、仮に決定された送り速度で加工した場合に加工
精度が許容誤差記憶部１４に記憶された許容誤差内に収
まるかがチェックされ、許容誤差内に収まる条件に修正
された上、目標送り速度が目標送り速度算出部１３から
出力される。
【００３７】この目標送り速度はブロックごとに決定さ
れるが、ブロックの切り替わり点で大きな速度変化を伴
うことがあるので、ブロック間の速度変化を滑らかに繋
ぐための加減速処理を加減速処理部１５で行い、実送り
速度が求められる。この実送り速度は分配部１６で各軸
の移動指令に変換され、各軸のサーボ系６に送られる。
【００３８】上述した解析部１１で得られた主軸指令回
転数は主軸回転数算出部１７に送られる。この主軸回転
数算出部１７は、基準値としての基準送り速度、主軸最
大回転数、主軸最小回転数と、前述した実送り速度、お
よび主軸オーバーライド量が入力され、これらをもとに
主軸回転数指令値Ｓｘを求めて出力する。主軸回転数の
算出は例えば次のように行われる。
【００３９】パラメータ等で与えられた基準送り速度、
主軸最大回転数、主軸最小回転数、演算により求められ
た実送り速度、および主軸送り速度間には図５のグラフ
に示すような関係がある。ここで、 Ｆｘ＝実送り速度／基準送り速度 とすると Ｓｘ＝指令回転数＊Ｆｘ＊主軸オーバーライド となる。しかし、この回転数は予め定められた最小回転
数と最大回転数の間にあるべきであるので、 最小回転数≦Ｓｘ≦最大回転数 の条件を満たすようにＳｘが決定される。このようにし
て求められた主軸回転数指令値は、主軸ドライバ７に送
られ、主軸の回転が制御される。
【００４０】この実施の形態では、移動形状に応じて制
御された工具送り速度および軸移動方向に応じて主軸の
回転数も変化することになるため、工具送り速度と主軸
回転数の最適な組み合わせに近い状態で加工を行うこと
ができ、工具の磨耗が減少し、面段差が小さくなる。ま
た、１刃送りが一定となって加工面の面精度が向上す
る。
【００４１】なお、通常は軸移動の加減速時間に比べて
主軸の加減速時間は長くなる傾向にある。この影響を抑
えるために、軸移動指令の出力段に遅延バッファを設け
て主軸の応答とタイミングを合わせることもできる。図
２は本発明の第２の実施の形態にかかる数値制御装置２
０の概略構成を示すブロック図である。この実施の形態
では、主軸の回転数指令値については加工プログラム中
で指令されていない。
【００４２】加工プログラム５は解析部２１に送られこ
こで解析される。この解析部２１では、加工プログラム
中の文字列からＸコード等の文字列を抽出し、これから
軸移動量が求められる。これは、例えば、軸移動量は加
工の始点および終点の座標からＸ、Ｙ、Ｚの各軸に沿っ
た移動量を求めることができる。なお、これらの各量は
ブロックごとに求められる。この各軸の移動量は分配部
２２で各軸の移動指令に変換され、各軸のサーボ系６に
送られる。
【００４３】一方、各軸の移動量は主軸回転数算出部２
４にも与えられる。この主軸回転数算出部２４には、希
望切削速度記憶部２３に記憶された基準値としての希望
切削速度、主軸最大回転数、主軸最小回転数記憶部に記
憶された主軸最大回転数、主軸最小回転数と、前述した
各軸移動量、さらに主軸オーバーライド量が入力され、
これらをもとに主軸回転数指令値Ｓが求められる。この
指令値Ｓは主軸ドライバ７に対して出力される。
【００４４】主軸回転数を算出する方法は例えば次のよ
うなものである。ここではボールエンドミルの場合を例
にとって説明する。図６に示すように、工具が垂直軸方
向と平行に取り付けられているとし、加工面はボールエ
ンドミルの接線方向に一致しているとすれば、垂直軸に
垂直な平面上の移動の時が工具の最先端部で加工が行わ
れ、垂直軸方向に移動するときが工具の側面で加工が行
われることになる。
【００４５】図６（ａ）に示すように、主軸の回転速度
が一定の時、工具の先端部付近で加工する場合はワーク
との接触部の半径が最も小さくなるため切削速度が最小
になる。一方、図６（ｂ）に示すように、工具の側面で
加工する場合は半径が最も大きくなり切削速度が最大に
なる。この関係から常に切削速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）
にするためには主軸回転速度Ｓを次の式により求めれば
良い。
【００４６】ボールエンドミルの半径をＲ（ｍｍ）、希
望接線速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）、垂直軸方向の移動量
をａ（ｍｍ）、垂直軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
ｍ）とすれば、図７より θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） であるから、主軸回転数Ｓ（ｒｐｍ）の時のｒ（θ）の
点の切削速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）は Ｖ＝Ｓ／６０＊２π＊ｒ（θ） （ｍｍ／ｓｅｃ） である。これを変形して Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） このＳが主軸最小回転数から主軸最大回転数までの範囲
内に収まるようにリミットする。すなわち、 最小回転数≦Ｓｘ≦最大回転数 となるようにする。
【００４７】この実施の形態によれば、各軸の移動量を
主軸の回転数算出に用いているが、これは結局移動方向
に応じて加工面と工具の接触位置を推定し、主軸回転数
を算出することに帰着する。したがって、主軸の回転数
を各軸の移動量に応じて最適な切削条件に近い状態（切
削速度一定）で加工できるので加工時間が短くでき、工
具の磨耗が少なくなり面段差が小さくなるとともに工具
費を削減することができる。
【００４８】また、主軸の最適な回転数指令値（Ｓ指令
値）をプログラム中に付加する必要がないため、最適な
Ｓ指令値を加工プログラムに付ける場合に比べて加工プ
ログラムが短くてすむので、プログラム保存用のメモリ
が少なくて済み、リモートバッファ運転時の通信速度を
上げる必要がない。
【００４９】なお、軸移動の加減速時間に比べて主軸の
加減速時間が長くなる傾向を考慮して、この影響を抑え
るために、軸移動指令の出力段に遅延バッファ２６を設
けて主軸の応答とタイミングを合わせることもできる。
【００５０】図３は本発明の第３の実施の形態にかかる
数値制御装置３０の構成を示すブロック図である。この
実施の形態においても主軸回転数に対する指令値は加工
プログラム中には記述されていないものとする。
【００５１】加工プログラムはまず解析部３１により解
析される。この解析部３１では、加工プログラム中の文
字列からＸコード等の文字列を抽出し、これから軸移動
量および指令送り速度を求める。軸移動量の求め方は第
１の実施の形態の場合と同様である。
【００５２】次に、軸移動量は形状評価部３２に送ら
れ、移動形状が求められる。この移動形状の判定も第１
の実施の形態の場合と同様である。
【００５３】この移動形状に基づき、目標送り速度算出
部３３において指令送り速度を勘案して送り速度が決定
されるが、この送り速度で加工した場合に加工精度が許
容誤差内に収まるかが許容誤差および希望切削速度記憶
部に記憶された許容誤差に基づいてチェックされ、許容
誤差内に収まる条件に修正された上、第１の目標送り速
度Ｆｅが出力される。
【００５４】また、切削速度を一定にするために移動方
向による評価を行い第２の目標速度Ｆｃを求める。これ
は例えば以下のようにして求める。第２の実施の形態の
場合と同様に、ボールエンドミルの場合を考えると、主
軸回転速度Ｓは前述したように、 Ｓ＝（６０／２π）（Ｖ／ｒ（θ）） （ｒｐｍ） として求まるので、これに送り速度に変換する係数Ｋ
（ｍｍ／ｒｅｖ）を掛けると Ｆｃ＝Ｋ＊Ｓ （ｍｍ／ｍｉｎ） として切削速度を一定にするための目標速度Ｆｃが求め
られる。このＦｃとＦｅの小さい方をこの時点の目標速
度として用いる。
【００５５】この目標送り速度はブロックごとに決定さ
れるが、ブロックの切り替わり点で大きな速度変化を伴
うことがあるので、ブロック間の速度変化を滑らかに繋
ぐための加減速処理を加減速処理部３５で行い、実送り
速度が求められる。この実送り速度は分配部３６で各軸
の移動指令に変換され、各軸のサーボ系６に送られる。
【００５６】実送り速度は主軸回転数算出部３７にも与
えられる。この主軸回転数算出部３７には、記憶部３８
に記憶された基準値としての基準送り速度、主軸最大回
転数、主軸最小回転数と、主軸オーバーライド量が入力
されており、これらをもとに主軸回転数指令値Ｓｘを求
めて出力する。主軸回転数を算出するには第１の実施の
形態で説明したのと同様な方法を用い、 Ｆｘ＝実送り速度／基準速度 として Ｓｘ＝指令回転数＊Ｆｘ＊主軸オーバーライド として求める。ただし、 最小回転数≦Ｓｘ≦最大回転数 の条件を満たすようにＳｘが決定される。
【００５７】このようにして求められた主軸回転数指令
値は、主軸ドライバ７に送られ、主軸の回転が制御され
る。
【００５８】この実施の形態では、移動形状に応じて制
御された工具送り速度および軸移動方向に応じて主軸の
回転数も変化することになるため、工具送り速度と主軸
回転数の最適な組み合わせに近い状態で加工を行うこと
ができ、工具の磨耗が減少し、面段差が小さくなる。ま
た、１刃送りが一定となって加工面の面精度が向上す
る。
【００５９】なお、軸移動の加減速時間に比べて主軸の
加減速時間が長くなる傾向を考慮して、この影響を抑え
るために、軸移動指令の出力段に遅延バッファ３９を設
けて主軸の応答とタイミングを合わせることもできる。
【００６０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、最適な
切削条件に近い状態（切削速度一定）で加工できるので
加工時間が短くでき、工具の磨耗が少なくなり面段差が
小さくなるとともに工具費を削減させることができる。
また、１刃の送り量が一定になり、面精度が向上する。
さらに、主軸回転速度指令値を基準としない場合には、
加工プログラムが短くて済むため、プログラム保存用の
メモリが少なくて済み、リモートバッファ運転の通信速
度を高める必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある
【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図で
ある
【図４】ボールエンドミルで金型の切削を行う様子を示
す説明図である。
【図５】基準送り速度、主軸最大回転数、主軸最小回転
数、演算により求められた実送り速度、および主軸送り
速度間の関係を示すグラフである。
【図６】ボールエンドミルにおける加工位置による切削
速度の相違を示す説明図である。
【図７】主軸回転数を求めるための演算を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
１ 工具 ２ 被削材 ５ 加工プログラム ６ サーボ系 ７ 主軸ドライバ １０，２０，３０ 数値制御装置 １１，２１，３１ 解析部 １２，３２ 形状評価部 １３，３３ 目標速度算出部 １４ 許容誤差記憶部 １５，３５ 加減速処理部 １６，２２，３６ 分配部 １７，２４，３７ 主軸回転数算出部 １８，２５，３８ 基準送り速度等記憶部 １９，２６，３９ バッファ ２３ 希望切削速度記憶部 ３４ 許容誤差、希望切削速度記憶部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加 藤 孝 一 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社沼津事業所内 (72)発明者 大 原 博 信 静岡県駿東郡清水町的場20番地 株式会社 富士テクニカ三島工場内 (72)発明者 鈴 木 博 正 静岡県駿東郡清水町的場20番地 株式会社 富士テクニカ三島工場内 (72)発明者 渥 美 完 治 静岡県駿東郡清水町的場20番地 株式会社 富士テクニカ三島工場内

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】形状面を加工する工作機械を制御する数値
    制御装置であって、加工プログラムにより指令された工
    具移動形状に基づいて送り速度を求める送り速度決定手
    段と、前記決定された送り速度に応じて主軸の回転数を
    変化させる主軸回転数制御手段を備えたことを特徴とす
    る数値制御装置。
  2. 【請求項２】前記回転数制御手段は、基準速度、指令主
    軸回転数、主軸最大回転数、主軸最小回転数、主軸オー
    バーライドの少なくともいずれかを用いて送り速度に応
    じた主軸の回転数を求めるものである請求項１に記載の
    数値制御装置。
  3. 【請求項３】前記送り速度決定手段は、加工プログラム
    を解析する解析手段、この解析結果から工具移動形状を
    求める形状判定手段、この形状判定手段で求められた形
    状に基づいて許容範囲内で目標送り速度を発生する目標
    送り速度発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１
    に記載の数値制御装置。
  4. 【請求項４】前記送り速度決定手段は、前記目標送り速
    度に対してブロックの切り替わり部を滑らかに繋いで実
    送り速度を発生する加減速処理部をさらに備えたことを
    特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
  5. 【請求項５】前記主軸回転数制御手段は、 Ｆｘ＝実送り速度／基準送り速度 として 最小回転数≦Ｓｘ≦最大回転数 の条件下で Ｓｘ＝指令回転数＊Ｆｘ＊主軸オーバーライド としてＳｘを決定するものであることを特徴とする請求
    項１に記載の数値制御装置。
  6. 【請求項６】前記送り速度をサーボ系への軸移動指令を
    出力するタイミングを主軸の加減速時定数による主軸側
    の応答の遅れに応じて遅らせる遅延手段をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の
    数値制御装置。
  7. 【請求項７】形状面を加工する工作機械を制御する数値
    制御装置であって、加工プログラムにより指令された軸
    移動方向に伴う工具と被削材の接触位置の変化に基づい
    た主軸回転数を算出する主軸回転数制御手段を備えたこ
    とを特徴とする数値制御装置。
  8. 【請求項８】前記主軸回転数制御手段は、加工プログラ
    ムにより指令された工具の各軸移動量を求める解析部
    と、この各軸移動量に基づいて、工具と被削材の接触位
    置に応じた主軸の回転数を算出する主軸回転数算出部を
    備えたことを特徴とする請求項７に記載の数値制御装
    置。
  9. 【請求項９】前記回転数制御部は、時間とともに変化す
    る垂直軸方向の移動量と、この垂直軸に垂直な平面上の
    移動量との比をもとに主軸回転数を算出することを特徴
    とする請求項７に記載の数値制御装置。
  10. 【請求項１０】前記回転数制御部は、時間とともに変化
    する工具軸方向の移動量と、この工具軸に垂直な平面上
    の移動量との比をもとに主軸回転数を算出することを特
    徴とする請求項７に記載の数値制御装置。
  11. 【請求項１１】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボー
    ルエンドミルを用い、前記主軸回転数算出部はツール加
    工点における希望接線速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、
    垂直軸方向の移動量をａ（ｍｍ）、垂直軸に垂直な平面
    上の移動量をｂ（ｍｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）
    として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出するようにしたことを特徴とす
    る請求項９に記載の数値制御装置。
  12. 【請求項１２】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボー
    ルエンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速
    度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、工具軸方向の移動量をａ
    （ｍｍ）、工具軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
    ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出するようにしたことを特徴とす
    る請求項１０に記載の数値制御装置。
  13. 【請求項１３】前記回転数制御部は、算出された主軸回
    転数に対して上限および下限の値を与えて制限を加える
    リミッタをさらに備えたことを特徴とする請求項７ない
    し１２のいずれかに記載の数値制御装置。
  14. 【請求項１４】形状面を加工する工作機械を制御する数
    値制御装置であって、加工プログラムにより指令された
    工具移動形状に基づいて送り速度を求める送り速度決定
    手段と、この送り速度と前記加工プログラムにより指令
    された軸移動方向に伴う工具と被削材の接触位置の変化
    に基づいて主軸の回転数を変化させる回転数制御手段を
    備えたことを特徴とする数値制御装置。
  15. 【請求項１５】前記回転数制御部は、時間とともに変化
    する垂直軸方向の移動量と、この垂直軸に垂直な平面上
    の移動量との比をもとに主軸回転数を算出することを特
    徴とする請求項１４に記載の数値制御装置。
  16. 【請求項１６】前記回転数制御部は、時間とともに変化
    する工具軸方向の移動量と、この工具軸に垂直な平面上
    の移動量との比をもとに主軸回転数を算出することを特
    徴とする請求項１４に記載の数値制御装置。
  17. 【請求項１７】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボー
    ルエンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速
    度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、垂直軸方向の移動量をａ
    （ｍｍ）、垂直軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
    ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出するようにしたことを特徴とす
    る請求項１５に記載の数値制御装置。
  18. 【請求項１８】加工ツールとして半径Ｒ（ｍｍ）のボー
    ルエンドミルを用い、ツール加工点における希望接線速
    度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を与え、工具軸方向の移動量をａ
    （ｍｍ）、工具軸に垂直な平面上の移動量をｂ（ｍ
    ｍ）、主軸回転速度をＳ（ｒｐｍ）として θ＝ｔａｎ-1（ａ／ｂ） ｒ（θ）＝Ｒ＊ｓｉｎ（θ） Ｓ＝（６０／２π）＊（Ｖ／ｒ（θ）） により主軸回転数を算出するようにしたことを特徴とす
    る請求項１６に記載の数値制御装置。
  19. 【請求項１９】前記回転数制御手段は、基準速度、指令
    主軸回転数、主軸最大回転数、主軸最小回転数、主軸オ
    ーバーライドの少なくともいずれかを用いて送り速度に
    応じた主軸の回転数を求めるものである請求項１４に記
    載の数値制御装置。
  20. 【請求項２０】前記送り速度決定手段は、加工プログラ
    ムを解析する解析手段、この解析結果から工具移動形状
    を求める形状判定手段、この形状判定手段で求められた
    形状に基づいて許容範囲内で送り速度を発生する送り速
    度発生手段とを備えたことを特徴とする請求項１４に記
    載の数値制御装置。
  21. 【請求項２１】前記送り速度をサーボ系への軸移動指令
    を出力するタイミングを遅らせる遅れ手段を有するもの
    である請求項１４ないし２０のいずれかに記載の数値制
    御装置。
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