JP2000237908A - 穴加工制御方法 - Google Patents

穴加工制御方法

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JP2000237908A
JP2000237908A JP11039908A JP3990899A JP2000237908A JP 2000237908 A JP2000237908 A JP 2000237908A JP 11039908 A JP11039908 A JP 11039908A JP 3990899 A JP3990899 A JP 3990899A JP 2000237908 A JP2000237908 A JP 2000237908A
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JP
Japan
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cutting
predetermined
drilling
load
control method
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JP11039908A
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English (en)
Inventor
Masayuki Sugie
正行 杉江
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 穴加工における切削負荷は、切削抵抗のみな
らず、切削による被加工物の切削くずの巻き付きあるい
は、切削くずが切削穴に滞留し切削負荷を増加させてい
る。これらの状況を予測し切削速度を低く抑制して行な
うようにするが、切削条件を低く設定するため切削効率
が悪くなっていた。 【解決手段】 切削工具を把持する主軸と被加工物との
相対位置を前記主軸の軸線方向に制御して穴加工を行な
う穴加工制御方法において、前記主軸及び被加工物の相
対位置を切込み方向に制御するとき、前記主軸又は送り
軸の負荷を監視し、所定負荷を超えたときに前記主軸及
び被加工物の相対位置が離れる方向に所定量の軸戻し動
作を行ない、前記軸戻し動作後再び切込み方向に制御
し、所定の切込み深さまで前記切込み動作及び軸戻し動
作の間欠動作を繰り返し実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具を把持す
る主軸と被加工物との相対位置を制御して穴加工を行な
う数値制御工作機械の穴加工制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、数値制御工作機械における穴加工
制御方法としては、図4(a),図4(b)、図4
(c)に示す制御方法がある。図4(a)に示す第1の
穴加工制御方法は、穴加工工具を把持する主軸と被加工
物との相対位置を主軸の軸線方向に制御し、所定の穴深
さまで所定切削速度で穴加工を行なうように制御する方
法。また図4(b)に示す第2の穴加工制御方法は深穴
加工の例で、加工プログラムで指定された切込み所定量
の切削が完了すると切削を一旦中断して、設定されてい
る戻し所定量あるいは穴明け開始位置まで穴加工工具を
戻し、再度中断した切削点近傍から切込み所定量の切削
を開始し、所定の穴深さに到達するまで上述の間欠切削
動作を行なうようになっている。更に図4(c)に示す
第3の穴加工制御方法は、主軸または送り軸の負荷を検
出し、予め設定されている所定の主軸または送り軸の負
荷量が一定となるように、送り軸の切削速度を制御する
適応制御を利用したものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】穴加工における切削負
荷は切削抵抗のみならず、切削による被加工物の切削く
ずの巻き付きあるいは切削くずが切削穴に滞留し、切削
負荷を増加させている。
【0004】第1の制御方法ではこれらの状況を予測
し、切削速度を低く抑制して行なうようにするが、切削
条件を低く設定するために切削効率が悪いといった問題
があった。
【0005】また上記第2の制御方法では、切削くずの
巻き付きあるいは切削くずが切削穴に滞留を考慮した制
御方法となるため、第1の制御方法よりは切削効率が向
上する。しかしながら切削負荷の増加の予測が困難なた
め、間欠動作の頻度を高く設定する必要があり、無駄な
間欠動作を行なうことになり、結果的に切削効率が向上
しにくいといった問題があった。
【0006】更に上記第3の制御方法では、切削負荷に
適応して切削速度を変更するため、最適な切削条件で加
工が可能となるので切削効率が向上するが、上述のよう
に切削負荷の増加は切削による被加工物の切削くずの巻
き付きあるいは切削くずが切削穴に滞留することに起因
するから、切削条件が順次低下し、結果的に切削効率が
向上しにくいといった問題があった。
【0007】本発明は上述のような事情によりなされた
ものであり、本発明の目的は、数値制御工作機械の穴加
工制御方法において、切削抵抗のみならず、切削による
被加工物の切削くずのあるいは切削くずが切削穴に滞留
して切削負荷を増加させる状況を予測することにより切
削負荷を抑制し、切削効率を向上させた穴加工制御方法
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、切削工具を把
持する主軸と被加工物との相対位置を主軸の軸線方向に
制御し、穴加工を行なう穴加工制御方法に関し、本発明
の上記目的は、前記主軸と被加工物の相対位置を切込み
方向に制御するとき、前記主軸または送り軸の負荷を監
視し、所定負荷を超えたときに前記主軸および被加工物
の相対位置が離れる方向に所定量の軸戻し動作を行な
い、前記軸戻し動作後再び切込み方向に制御し、所定の
切込み深さまで前記切込み動作および軸戻し動作の間欠
動作を繰り返し実行することによって達成される。ま
た、前記間欠動作が所定回数計数したときに一旦開始点
まで戻るようにしたり、穴加工の基準加工時間を設定
し、基準時間を超えたときに異常を検出し、1回の間欠
動作による切込み量が所定の切込み量を超えないときに
異常を検出することによって、より効果的に達成され
る。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明方法を実現する数
値制御装置の一実施例を示すブロック図である。
【0010】固定サイクル制御部2は、プログラム解析
部1で解析された穴加工プログラムに従って、加工動作
サイクルを制御する。関数発生部3は、固定サイクル制
御部2から出力される固定サイクルの一動作指令であ
る、主軸の回転指令及び送り軸(切込み軸)の位置動作
指令に従って、主軸速度及び切込み軸の送り動作を制御
する。主軸モータ駆動部4は、関数発生部3から出力さ
れる主軸速度指令に従って主軸モータ5の回転速度を制
御し、送り軸モータ駆動部7は、関数発生部3から出力
される切込み軸の送り動作指令に従って送り軸モータ8
を介して送り軸の速度および位置の制御を行なう。
【0011】主軸トルク検出部6は、主軸モータ駆動部
4で制御している主軸モータ5へのトルク指令を検出
し、送り軸トルク検出部9は、送り軸モータ駆動部7で
制御している送り軸モータ8へのトルク指令を検出す
る。
【0012】主軸トルク監視部11は、予めパラメータ
として設定されている許容主軸トルクをパラメータ記憶
部10から読み出し、主軸トルク検出部6で検出される
主軸トルクと比較判断し、許容主軸トルクを超えている
か否かを判定する。同様に送り軸トルク監視部12は、
予めパラメータとして設定されている許容送り軸トルク
をパラメータ記憶部10から読み出し、送り軸トルク検
出部9で検出される送り軸トルクと比較判断し、許容送
り軸トルクを超えているか否かを判定する。
【0013】固定サイクル制御部2は、主軸トルクある
いは送り軸トルクが許容主軸トルクあるいは許容送り軸
トルクを超えたと判定した時に切削動作を一旦終了し、
所定の戻し量分だけ送り軸を戻して再度穴底目標位置へ
の切削動作を開始するようにサイクルを遷移させ、間欠
動作サイクルを実行する。また、固定サイクル制御部2
は前述の間欠動作の回数を計数し、パラメータ記憶部1
0に予めパラメータとして設定されている所定間欠回数
となった時には、送り軸を穴明切削開始位置Rまで戻し
て切削くず等を排除させて再度間欠動作サイクルを再開
させる。
【0014】なお、前述の間欠動作サイクルの1回の切
込み量が、予めパラメータとして設定されている所定切
込み量に到達しない時には何らかの異常があると判定
し、異常処理に遷移して不慮の事故を防止する。
【0015】また、固定サイクル制御部2は固定サイク
ルの動作開始時刻を記憶し、予めパラメータとして設定
されている基準時間を超えた時になんらかの異常がある
と判定し、異常処理に遷移して不慮の事故を防止する。
【0016】次に図2のフローチャートを用いて、本発
明の詳細な制御方法を説明する。
【0017】先ず、固定サイクル制御部2は、プログラ
ム解析部1で解析された穴加工プログラムから穴明け切
削開始位置Rを記憶し(ステップS1)、穴加工時の中
間切削開始位置Pは前記穴明け切削開始位置Rを初期値
として設定する(ステップS2)。後述する穴明切削加
工時間の異常を検出するために、穴明け切削加工の開始
時間を図示しない時計機能から読み出して開始時間T0
を設定する(ステップS3)。さらに、後述する穴明け
切削の間欠動作の異常を検出するために、間欠動作の回
数をカウントする間欠カウンタCをゼロにクリアしてお
く(ステップS4)。また、穴明け切削を行なう際の穴
底目標値Zを記憶する(ステップS5)。
【0018】このように固定サイクル制御部2は初期デ
ータを設定し、関数発生部3を介して加工プログラム等
で指令された送り速度で、主軸モータ5及び送り軸モー
タ8によって主軸と被加工物との相対位置を穴底目標値
Zまで切込み制御する送り軸の切削補間を開始する(ス
テップS6)。切込み軸の切削補間が開始されると、切
削負荷である主軸トルク及び送り軸トルクが主軸トルク
検出部6及び送り軸トルク検出部9で検出され、パラメ
ータ記憶部10に予めパラメータ等で設定された許容主
軸トルク及び許容送り軸トルクとそれぞれ主軸トルク監
視部11及び送り軸トルク監視部12で比較し、切削負
荷の監視を開始する(ステップS7、ステップS8)。
切削負荷が所定の許容切削負荷が超えなければ目標位置
への到達を確認し、目標位置へ未到達であればステップ
S6に戻り上述の動作を繰り返し、目標位置へ到達する
と穴加工切削動作を完了し(ステップS9)、送り軸を
穴明け切削開始位置Rまで戻してサイクルを終了させる
(ステップ21)。
【0019】前述のステップS7またはステップS8で
切削負荷が所定の許容切削負荷が超えたと判定される
と、穴底目標値Zまでの移動指令を一旦スキップし(ス
テップS10)、スキップした位置の座標値であるスキ
ップ位置Sを記憶し(ステップS11)、間欠カウンタ
Cをカウントアップする(ステップS12)。次に、現
在の時刻Tと先に記憶した開始時間T0との差である切
削時間とパラメータ記憶部10に予めパラメータ等で設
定記憶された基準時間とを比較し、基準時間を超えた時
は切削状態に異常があると判定して異常処理へ移り、基
準時間を超えていなければ正常と判断し、次のステップ
S14へ移る(ステップS13)。次に、スキップ位置
Sと先に記憶した中間切削開始位置Pとの差分を求め、
その差分と予めパラメータ等で設定記憶された所定切込
み量とを比較し、所定切込み量に満たない時は切削状態
に異常があると判定して異常処理へ移り、所定切込み量
を超える場合は正常と判断し、次のステップS15へ移
る(ステップS14)。
【0020】次に、間欠カウンタCのカウント値と予め
パラメータ等で設定記憶された所定間欠回数とを比較し
(ステップS15)、所定間欠回数に達した時は間欠カ
ウンタCをクリアし(ステップS16)、先に記憶した
穴明け切削開始位置Rまで早送り補間により目標位置ま
で前記送り軸の戻し処理を行ない、次のステップS19
へ移る(ステップS17、S18)。また、所定間欠回
数に達していない時は直接ステップS19へ移る。ステ
ップS19では、予めパラメータ等で設定記憶された戻
し量Dをスキップ位置Sに加算した位置まで、早送り補
間により動作させる(ステップS19、S20)。上記
ステップS15からステップS20の動作によって、切
削くずの巻き付きあるいは切削穴に滞留した切削くずの
除去が行なわれることになり、再びステップS6に戻
り、スキップにより中断された穴底目標値Zまでの切込
み動作を再開する。
【0021】以上説明した本発明における穴加工制御方
法の間欠動作を図3に示す。即ち、穴明け開始位置から
指令送り速度で穴明け加工し、所定負荷をオーバーした
ことが検知されると一旦加工を中断して軸戻し動作を行
ない、その後穴明け加工を再開し、所定負荷をオーバー
する度に軸戻しを行なう間欠動作を繰り返す。そして、
間欠回数が所定数に達したときには穴明け開始位置まで
戻し、間欠サイクルを再開し、所定中間位置から穴明け
加工を行ない、目標とする穴底位置まで切込み動作を行
なうようになっている。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、切削負荷を監視して所
定の負荷を超えたときに、切削負荷増加の要因である切
削くずの巻き付きを破断あるいは切削穴に滞留した切削
くずを除去するために切削開始点に一旦引き戻すように
しており、切削負荷の増加を抑制するようことができ、
切削効率が向上し、穴加工における切削時間を短縮でき
る。また、穴加工における切削工具の摩耗、折損など不
測の状態を検出出来るため、機械、工具ホルダーの破損
などを防止できるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法を実現する数値制御装置の一実施
例を示すブロック図である。
【図2】 本発明の動作例を示すフローチャートであ
る。
【図3】 本発明における穴加工制御方法の動作を説明
するための図である。
【図4】 従来技術における穴加工制御方法(第1〜第
3)の動作を示す図である。
【符号の説明】
1 プログラム解析部 2 固定サイクル制御部 3 関数発生部 5 主軸モータ 8 送り軸モータ 10 パラメータ記憶部 11 主軸トルク監視部 12 送り軸トルク監視部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切削工具を把持する主軸と被加工物との
    相対位置を前記主軸の軸線方向に制御して穴加工を行な
    う穴加工制御方法において、前記主軸及び被加工物の相
    対位置を切込み方向に制御するとき、主軸又は送り軸の
    負荷を監視し、所定負荷を超えたときに前記主軸及び被
    加工物の相対位置が離れる方向に所定量の軸戻し動作を
    行ない、前記軸戻し動作後再び切込み方向に制御し、所
    定の切込み深さまで前記切込み動作及び軸戻し動作の間
    欠動作を繰り返し実行することを特徴とする穴加工制御
    方法
  2. 【請求項2】 前記穴加工の基準加工時間を設定し、基
    準時間を超えるときに異常を検出するようにした請求項
    1に記載の穴加工制御方法。
  3. 【請求項3】 主軸トルクあるいは送り軸トルクを監視
    し、所定トルクを超えるときに所定量の軸戻し動作を実
    行するようにし、前記間欠動作が所定回数計数したとき
    に一旦開始点まで戻るようにした請求項1に記載の穴加
    工制御方法
  4. 【請求項4】 主軸トルクあるいは送り軸トルクを監視
    し、所定トルクを超えたときに所定量の軸戻し動作を実
    行し、1回の間欠動作による切込み量が所定切込み量を
    超えないときに異常を検出するようにした請求項1に記
    載の穴加工制御方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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