JPH0957579A - Nc工作機械における動的工具摩耗補正方法 - Google Patents
Nc工作機械における動的工具摩耗補正方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工効率を低減することなく工具摩耗に対し
て優れたリアルタイム性をもって連続的に高精度に工具
位置補正を行うこと。 【解決手段】 切削加工中に工具に作用する切削負荷を
検出し、この切削負荷と予めメモリに登録されている工
具の摩耗特性より工具の摩耗量を推定演算し、この摩耗
量により工具位置補正量を自動変更する。工具摩耗量の
推定演算は、例えば、主軸負荷電流値を基準切削電流値
とした場合の単位時間当たりの工具摩耗量より工具摩耗
係数を予め求めておき、基準切削電流値に対する実際の
切削加工中の主軸負荷電流値の比率と前記工具摩耗係数
との積の加工時間積分により行う。
て優れたリアルタイム性をもって連続的に高精度に工具
位置補正を行うこと。 【解決手段】 切削加工中に工具に作用する切削負荷を
検出し、この切削負荷と予めメモリに登録されている工
具の摩耗特性より工具の摩耗量を推定演算し、この摩耗
量により工具位置補正量を自動変更する。工具摩耗量の
推定演算は、例えば、主軸負荷電流値を基準切削電流値
とした場合の単位時間当たりの工具摩耗量より工具摩耗
係数を予め求めておき、基準切削電流値に対する実際の
切削加工中の主軸負荷電流値の比率と前記工具摩耗係数
との積の加工時間積分により行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はNC(数値制御)工
作機械における動的工具摩耗補正方法に関するものであ
る。
作機械における動的工具摩耗補正方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】NC工作機械においては、加工プログラ
ムに対して工具長などの工具の寸法だけ工具位置をシフ
ト(オフセット)させて加工が行われる。これは、加工
プログラムにGコードによって工具長の補正を行う工具
位置オフセット量(工具長補正量)、工具径補正量を記
述することにより行われる。
ムに対して工具長などの工具の寸法だけ工具位置をシフ
ト(オフセット)させて加工が行われる。これは、加工
プログラムにGコードによって工具長の補正を行う工具
位置オフセット量(工具長補正量)、工具径補正量を記
述することにより行われる。
【0003】工具は切削加工に使用されることにより摩
耗し、摩耗により工具長などの工具寸法が変化するか
ら、この工具の摩耗量に応じて工具長補正量などを変更
する必要がある。
耗し、摩耗により工具長などの工具寸法が変化するか
ら、この工具の摩耗量に応じて工具長補正量などを変更
する必要がある。
【0004】このため従来は、オペレータが定期的に工
具寸法を計測し、その計測値により工具長補正量などを
変更したり、特開平6−179151号公報に示されて
いるように、所定時間毎あるいは所定切削距離毎に工具
長を自動計測し、自動計測による工具長の計測値によっ
て工具長補正量を自動的に更新することが行われてい
る。
具寸法を計測し、その計測値により工具長補正量などを
変更したり、特開平6−179151号公報に示されて
いるように、所定時間毎あるいは所定切削距離毎に工具
長を自動計測し、自動計測による工具長の計測値によっ
て工具長補正量を自動的に更新することが行われてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】工具の摩耗量は工具の
使用時間に応じて漸次増加するのに対して、従来は、い
ずれの場合も、ある時間間隔をもって工具長などの工具
位置補正が行われるから、次の工具位置補正が行われる
までは工具位置補正量は一定で、工具位置補正が工具位
置補正期間毎に段階的に行われ、リアルタイム性に欠け
たものになる。
使用時間に応じて漸次増加するのに対して、従来は、い
ずれの場合も、ある時間間隔をもって工具長などの工具
位置補正が行われるから、次の工具位置補正が行われる
までは工具位置補正量は一定で、工具位置補正が工具位
置補正期間毎に段階的に行われ、リアルタイム性に欠け
たものになる。
【0006】特開平6−179151号公報に示されて
いる工具長計測補正装置では、工具長を自動計測する間
隔を小さくすることにより、工具位置補正が段階的に行
われる度合いが低減し、加工精度が向上するが、しか
し、工具長の自動計測間隔が小さいぼど切削加工が中断
される時間が増え、加工効率が低減すると云う問題が生
じる。
いる工具長計測補正装置では、工具長を自動計測する間
隔を小さくすることにより、工具位置補正が段階的に行
われる度合いが低減し、加工精度が向上するが、しか
し、工具長の自動計測間隔が小さいぼど切削加工が中断
される時間が増え、加工効率が低減すると云う問題が生
じる。
【0007】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、加工効率が低減することなく工具摩
耗に対して優れたリアルタイム性をもって連続的に高精
度に工具位置補正を行うNC工作機械における動的工具
摩耗補正方法を提供することを目的としている。
されたものであり、加工効率が低減することなく工具摩
耗に対して優れたリアルタイム性をもって連続的に高精
度に工具位置補正を行うNC工作機械における動的工具
摩耗補正方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成す
るために、本発明の請求項1によるNC工作機械におけ
る動的工具摩耗補正方法は、切削加工中に工具に作用す
る切削負荷を検出し、この切削負荷と予めメモリに登録
されている工具の摩耗特性より工具の摩耗量を推定演算
し、この摩耗量により工具位置補正量を自動変更する。
るために、本発明の請求項1によるNC工作機械におけ
る動的工具摩耗補正方法は、切削加工中に工具に作用す
る切削負荷を検出し、この切削負荷と予めメモリに登録
されている工具の摩耗特性より工具の摩耗量を推定演算
し、この摩耗量により工具位置補正量を自動変更する。
【0009】本発明の請求項2によるNC工作機械にお
ける動的工具摩耗補正方法は、請求項1に記載のNC工
作機械における動的工具摩耗補正方法において、主軸負
荷電流値を基準切削電流値とした場合の単位時間当たり
の工具摩耗量より工具摩耗係数を予め求めておき、基準
切削電流値に対する実際の切削加工中の主軸負荷電流値
の比率と前記工具摩耗係数との積の加工時間積分値によ
り工具の摩耗量を推定演算する。
ける動的工具摩耗補正方法は、請求項1に記載のNC工
作機械における動的工具摩耗補正方法において、主軸負
荷電流値を基準切削電流値とした場合の単位時間当たり
の工具摩耗量より工具摩耗係数を予め求めておき、基準
切削電流値に対する実際の切削加工中の主軸負荷電流値
の比率と前記工具摩耗係数との積の加工時間積分値によ
り工具の摩耗量を推定演算する。
【0010】本発明の請求項3によるNC工作機械にお
ける動的工具摩耗補正方法は、請求項1または2に記載
のNC工作機械における動的工具摩耗補正方法におい
て、工具の工具長方向の摩耗量を推定演算し、予めメモ
リに登録されている工具長補正量より摩耗量を差し引い
て工具長補正を行う。
ける動的工具摩耗補正方法は、請求項1または2に記載
のNC工作機械における動的工具摩耗補正方法におい
て、工具の工具長方向の摩耗量を推定演算し、予めメモ
リに登録されている工具長補正量より摩耗量を差し引い
て工具長補正を行う。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
を用いて詳細に説明する。
【0012】図1は本発明による動的工具摩耗補正方法
を実施するNC装置の一例を示している。このNC装置
は、CNC方式のものであり、CPU1と、システムプ
ログラムなどを格納したROM3と、各種データを一時
格納するワーキングメモリとしてのRAM5と、加工プ
ログラムや工具データなどを記憶するデータ記憶域を有
するRAM7と、サーボコントローラ9と、主軸コント
ローラ11と、テープリーダ、テンキーなどの入力部1
3と、表示器15とを有し、これらがバス17により接
続されている。
を実施するNC装置の一例を示している。このNC装置
は、CNC方式のものであり、CPU1と、システムプ
ログラムなどを格納したROM3と、各種データを一時
格納するワーキングメモリとしてのRAM5と、加工プ
ログラムや工具データなどを記憶するデータ記憶域を有
するRAM7と、サーボコントローラ9と、主軸コント
ローラ11と、テープリーダ、テンキーなどの入力部1
3と、表示器15とを有し、これらがバス17により接
続されている。
【0013】サーボコントローラ9にはサーボアンプ1
9が接続され、サーボアンプ19にはサーボモータ21
が接続されている。主軸コントローラ11には工具(図
示省略)を回転駆動する主軸モータ23が接続されてい
る。
9が接続され、サーボアンプ19にはサーボモータ21
が接続されている。主軸コントローラ11には工具(図
示省略)を回転駆動する主軸モータ23が接続されてい
る。
【0014】図2はCPU1がシステムプログラムを実
行することにより具現される本発明による動的工具摩耗
補正方法を実施するNC装置の具体的構成を示してい
る。
行することにより具現される本発明による動的工具摩耗
補正方法を実施するNC装置の具体的構成を示してい
る。
【0015】このNC装置は、加工プログラムを読み込
む加工プログラム読み込みバッファ31と、加工プログ
ラムを1ブロック毎に解析する1ブロック解析部33
と、加工プログラムの解析結果より工具長補正軸の目標
位置を計算する目標位置計算部35と、工具長補正量を
記憶する工具長補正量記憶エリア37と、目標位置設定
部35により計算された工具長補正軸の目標位置を工具
長補正量記憶エリア37に登録されている工具長補正量
により補正する工具長補正演算部39と、基準電流値と
主軸負荷電流値と工具摩耗係数により単位時間当たりの
工具摩耗補正量(工具摩耗量)を推定演算する摩耗補正
量計算部41と、摩耗補正量計算部41が計算した工具
摩耗補正量の積算値を記憶する工具摩耗補正量記憶エリ
ア43と、工具摩耗補正量記憶エリア43が記憶してい
る前回の工具摩耗補正量の積算値を摩耗補正量計算部4
1が演算した工具摩耗補正量から減算して工具摩耗補正
量の変化量を計算する工具摩耗補正量変化量積算部45
と、工具長補正後の工具長補正軸の目標位置までの移動
量を計算する移動量計算部47と、ブロック実行時点で
の工具摩耗補正量を減算する工具摩耗補正演算部49
と、機種により決められた単位時間(サンプリング時
間)ごとに各軸の移動量を算出する1単位時間当りの移
動量計算部51と、工具摩耗補正量変化量積算部45が
計算した工具摩耗補正量の変化量を移動量計算部51が
算出した移動量からリアルタイムに減算する工具補正実
現部53とを含んでいる。
む加工プログラム読み込みバッファ31と、加工プログ
ラムを1ブロック毎に解析する1ブロック解析部33
と、加工プログラムの解析結果より工具長補正軸の目標
位置を計算する目標位置計算部35と、工具長補正量を
記憶する工具長補正量記憶エリア37と、目標位置設定
部35により計算された工具長補正軸の目標位置を工具
長補正量記憶エリア37に登録されている工具長補正量
により補正する工具長補正演算部39と、基準電流値と
主軸負荷電流値と工具摩耗係数により単位時間当たりの
工具摩耗補正量(工具摩耗量)を推定演算する摩耗補正
量計算部41と、摩耗補正量計算部41が計算した工具
摩耗補正量の積算値を記憶する工具摩耗補正量記憶エリ
ア43と、工具摩耗補正量記憶エリア43が記憶してい
る前回の工具摩耗補正量の積算値を摩耗補正量計算部4
1が演算した工具摩耗補正量から減算して工具摩耗補正
量の変化量を計算する工具摩耗補正量変化量積算部45
と、工具長補正後の工具長補正軸の目標位置までの移動
量を計算する移動量計算部47と、ブロック実行時点で
の工具摩耗補正量を減算する工具摩耗補正演算部49
と、機種により決められた単位時間(サンプリング時
間)ごとに各軸の移動量を算出する1単位時間当りの移
動量計算部51と、工具摩耗補正量変化量積算部45が
計算した工具摩耗補正量の変化量を移動量計算部51が
算出した移動量からリアルタイムに減算する工具補正実
現部53とを含んでいる。
【0016】工具摩耗補正量の積算値は適正な工具使用
範囲において下式により計算される。
範囲において下式により計算される。
【0017】
【数1】 工具摩耗補正量=∫k(主軸負荷電流値/基準切削電流値)dt …(1) ここで、kは工具の摩耗係数であり、摩耗係数kはまえ
もって適当な切削条件で切削加工を実行し、その時の主
軸負荷電流値を基準電流値として一定の単位時間当たり
の切削摩耗量を計測(実測)して得る。この摩耗係数k
はNC装置のRAM7にストアする。
もって適当な切削条件で切削加工を実行し、その時の主
軸負荷電流値を基準電流値として一定の単位時間当たり
の切削摩耗量を計測(実測)して得る。この摩耗係数k
はNC装置のRAM7にストアする。
【0018】(1)式による工具摩耗補正量(工具摩耗
補正量の積算値)は、基準切削電流値に対する実際の切
削加工中の主軸負荷電流値の比率と工具摩耗係数kとの
積の加工時間積分値であり、工具摩耗量の推定演算値で
ある。
補正量の積算値)は、基準切削電流値に対する実際の切
削加工中の主軸負荷電流値の比率と工具摩耗係数kとの
積の加工時間積分値であり、工具摩耗量の推定演算値で
ある。
【0019】上述の工具摩耗補正量の演算は切削加工下
においてリアルタイムに行われ、またリアルタイムに軸
移動量から工具摩耗補正量を差し引いて補正を行う。
においてリアルタイムに行われ、またリアルタイムに軸
移動量から工具摩耗補正量を差し引いて補正を行う。
【0020】一例として工具長補正を取り上げて説明す
る。
る。
【0021】工具長補正を行う場合には、図3に示され
ているように、使用する工具毎に工具長の補正量を記憶
しておく工具長補正量記憶エリアと、工具毎の摩耗係数
を記憶しておく工具摩耗係数記憶エリアと、その摩耗係
数を測定した時の主軸負荷電流値を記憶しておく基準切
削電流記憶エリアと、工具毎の工具摩耗量(工具摩耗補
正量)を記憶する工具摩耗量記憶エリアとを設けてお
く。
ているように、使用する工具毎に工具長の補正量を記憶
しておく工具長補正量記憶エリアと、工具毎の摩耗係数
を記憶しておく工具摩耗係数記憶エリアと、その摩耗係
数を測定した時の主軸負荷電流値を記憶しておく基準切
削電流記憶エリアと、工具毎の工具摩耗量(工具摩耗補
正量)を記憶する工具摩耗量記憶エリアとを設けてお
く。
【0022】実際に或る工具を使用する場合、先ず工具
長補正エリア、摩耗量記憶エリアから該当工具の工具長
補正量Aを読み出し、次に解析しておいた1ブロックが
実債に実行に移る時に当該工具の工具摩耗量Bを読み出
し、(2)式により工具長補正を行う。
長補正エリア、摩耗量記憶エリアから該当工具の工具長
補正量Aを読み出し、次に解析しておいた1ブロックが
実債に実行に移る時に当該工具の工具摩耗量Bを読み出
し、(2)式により工具長補正を行う。
【0023】
【数2】 トータル工具長補正量=(工具長補正量A)−(工具摩耗量B) …(2) その工具での切削加工開始後は、(1)式によりリアル
タイムに工具摩耗量B(工具摩耗補正量)を計算して
(2)式における工具摩耗量Bを最新のものに更新し、
実際の工具長補正量を適応変化させる。この(2)式に
より計算された工具長補正量は現在実行中のブロックの
次のブロックで反映される。
タイムに工具摩耗量B(工具摩耗補正量)を計算して
(2)式における工具摩耗量Bを最新のものに更新し、
実際の工具長補正量を適応変化させる。この(2)式に
より計算された工具長補正量は現在実行中のブロックの
次のブロックで反映される。
【0024】以上に於ては、本発明を特定の実施の形態
について詳細に説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施の形態
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
について詳細に説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施の形態
が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
の請求項1によるNC工作機械における動的工具摩耗補
正方法においては、切削加工中に工具に作用する切削負
荷と予めメモリに登録されている工具の摩耗特性より工
具の摩耗量を推定演算し、この摩耗量により工具位置補
正量を自動変更するから、切削加工を中断することなく
工具摩耗に対して優れたリアルタイム性をもって連続的
に高精度に工具位置補正が行われるようになり、高精度
な切削加工が効率よく行われるようになる。
の請求項1によるNC工作機械における動的工具摩耗補
正方法においては、切削加工中に工具に作用する切削負
荷と予めメモリに登録されている工具の摩耗特性より工
具の摩耗量を推定演算し、この摩耗量により工具位置補
正量を自動変更するから、切削加工を中断することなく
工具摩耗に対して優れたリアルタイム性をもって連続的
に高精度に工具位置補正が行われるようになり、高精度
な切削加工が効率よく行われるようになる。
【0026】本発明の請求項2によるNC工作機械にお
ける動的工具摩耗補正方法においては、主軸負荷電流値
を基準切削電流値とした場合の単位時間当たりの工具摩
耗量より工具摩耗係数を予め求めておき、基準切削電流
値に対する実際の切削加工中の主軸負荷電流値の比率と
前記工具摩耗係数との積の加工時間積分値により工具の
摩耗量を推定演算するから、数多くの演算要件やセンサ
などを必要とすることなく工具摩耗量の推定演算が的確
に行われる。
ける動的工具摩耗補正方法においては、主軸負荷電流値
を基準切削電流値とした場合の単位時間当たりの工具摩
耗量より工具摩耗係数を予め求めておき、基準切削電流
値に対する実際の切削加工中の主軸負荷電流値の比率と
前記工具摩耗係数との積の加工時間積分値により工具の
摩耗量を推定演算するから、数多くの演算要件やセンサ
などを必要とすることなく工具摩耗量の推定演算が的確
に行われる。
【0027】本発明の請求項3によるNC工作機械にお
ける動的工具摩耗補正方法では、工具の工具長方向の摩
耗量を推定演算し、予めメモリに登録されている工具長
補正量より摩耗量を差し引いて工具長補正を行うから、
工具長補正が切削加工を中断することなく工具摩耗に対
して優れたリアルタイム性をもって連続的に高精度に工
具長補正が行われるようになり、高精度な切削加工が効
率よく行われるようになる。
ける動的工具摩耗補正方法では、工具の工具長方向の摩
耗量を推定演算し、予めメモリに登録されている工具長
補正量より摩耗量を差し引いて工具長補正を行うから、
工具長補正が切削加工を中断することなく工具摩耗に対
して優れたリアルタイム性をもって連続的に高精度に工
具長補正が行われるようになり、高精度な切削加工が効
率よく行われるようになる。
【図1】本発明による動的工具摩耗補正方法を実施する
NC装置の一例を示すブロック線図である。
NC装置の一例を示すブロック線図である。
【図2】本発明による動的工具摩耗補正方法を実施する
NC装置の具体的構成を示すブロック線図である。
NC装置の具体的構成を示すブロック線図である。
【図3】本発明による動的工具摩耗補正方法の実施に使
用されるメモリの記憶エリアの構成例を示す説明図であ
る。
用されるメモリの記憶エリアの構成例を示す説明図であ
る。
1 CPU 3 ROM 5、7 RAM 9 サーボコントローラ 11 主軸コントローラ 13 入力部 15 表示器 17 バス 19 サーボアンプ 21 サーボモータ 23 主軸モータ 31 加工プログラム読み込みバッファ 33 1ブロック解析部 35 目標位置計算部 37 工具長補正量記憶エリア 39 工具長補正演算部 41 摩耗補正量計算部 43 工具摩耗補正量記憶エリア 45 工具摩耗補正量変化量計算部 47 移動量計算部 49 工具摩耗補正演算部 51 1単位時間当りの移動量計算部 53 工具補正実現部
Claims (3)
- 【請求項1】 切削加工中に工具に作用する切削負荷を
検出し、この切削負荷と予めメモリに登録されている工
具の摩耗特性より工具の摩耗量を推定演算し、この摩耗
量により工具位置補正量を自動変更することを特徴とす
るNC工作機械における動的工具摩耗補正方法。 - 【請求項2】 主軸負荷電流値を基準切削電流値とした
場合の単位時間当たりの工具摩耗量より工具摩耗係数を
予め求めておき、基準切削電流値に対する実際の切削加
工中の主軸負荷電流値の比率と前記工具摩耗係数との積
の加工時間積分値により工具の摩耗量を推定演算するこ
とを特徴とする請求項1に記載のNC工作機械における
動的工具摩耗補正方法。 - 【請求項3】 工具の工具長方向の摩耗量を推定演算
し、予めメモリに登録されている工具長補正量より摩耗
量を差し引いて工具長補正を行うことを特徴とする請求
項1または2に記載のNC工作機械における動的工具摩
耗補正方法。
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