JP2001105280A - 切削加工方法 - Google Patents
切削加工方法Info
- Publication number
- JP2001105280A JP2001105280A JP28567399A JP28567399A JP2001105280A JP 2001105280 A JP2001105280 A JP 2001105280A JP 28567399 A JP28567399 A JP 28567399A JP 28567399 A JP28567399 A JP 28567399A JP 2001105280 A JP2001105280 A JP 2001105280A
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- JP
- Japan
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- cutting
- spindle load
- tool
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- spindle
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- Pending
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Milling Processes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工作機械の主軸負荷に着目し、主軸負荷又は
主軸負荷電流を所定の値に制御するとともに、切削諸
元、すなわち回転数、送り量を制御し、工作機械毎に能
率良く、安定した切削加工を行うための切削加工法を提
供することを目的とする。 【構成】 スローアウェイ式またはソリッドのエンドミ
ル等フライス切削工具を用いた切削加工方法において、
多機能な１つの工具を用いて、切削諸元を変数として加
工部位毎に必要に応じて変化させ、切削定常域における
主軸負荷の値を基準主軸負荷値としたときに、その変動
幅を率で±１５％以内に制御することを特徴とするフラ
イス切削工具を用いた切削加工方法。
主軸負荷電流を所定の値に制御するとともに、切削諸
元、すなわち回転数、送り量を制御し、工作機械毎に能
率良く、安定した切削加工を行うための切削加工法を提
供することを目的とする。 【構成】 スローアウェイ式またはソリッドのエンドミ
ル等フライス切削工具を用いた切削加工方法において、
多機能な１つの工具を用いて、切削諸元を変数として加
工部位毎に必要に応じて変化させ、切削定常域における
主軸負荷の値を基準主軸負荷値としたときに、その変動
幅を率で±１５％以内に制御することを特徴とするフラ
イス切削工具を用いた切削加工方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマシニングセンター等の
工作機械を用いた切削加工方法の改善に関するものであ
り、とくに荒加工、中仕上げ加工等で生じるビビリ、振
動の制御に関するものである。
工作機械を用いた切削加工方法の改善に関するものであ
り、とくに荒加工、中仕上げ加工等で生じるビビリ、振
動の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高性能超硬合金製工具及び高速回
転仕様の工作機械の開発が進み、低切り込み、高速回転
で切削を行う高速切削法が普及している。更に特開平１
１−１２９１１４号には、工具の異常摩耗や工作機械等
の振動を抑制し、回転数、送り量を制御して切削するこ
とでビビリ等を制御する加工方法が提案されている。ま
た、ＣＡＤ／ＣＡＭ等の進歩により、安定切削を目的に
切削部位毎に送り速度のみを変化させるソフトも開発さ
れている。更に、ＣＡＭソフトの改良により、特定の加
工プログラムを様々な工作機械のソフトとして用いるこ
とができ、更には、工具も多様なものが用いられてお
り、切削工具の変更もしばしば行われている。しかし、
実際に加工されている状況は把握できず、特にトラブル
があれば加工プログラムを調整するが、正常に加工でき
る場合は検討されていないのが現状である。
転仕様の工作機械の開発が進み、低切り込み、高速回転
で切削を行う高速切削法が普及している。更に特開平１
１−１２９１１４号には、工具の異常摩耗や工作機械等
の振動を抑制し、回転数、送り量を制御して切削するこ
とでビビリ等を制御する加工方法が提案されている。ま
た、ＣＡＤ／ＣＡＭ等の進歩により、安定切削を目的に
切削部位毎に送り速度のみを変化させるソフトも開発さ
れている。更に、ＣＡＭソフトの改良により、特定の加
工プログラムを様々な工作機械のソフトとして用いるこ
とができ、更には、工具も多様なものが用いられてお
り、切削工具の変更もしばしば行われている。しかし、
実際に加工されている状況は把握できず、特にトラブル
があれば加工プログラムを調整するが、正常に加工でき
る場合は検討されていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、加工
物形状は様々であり、とくに金型のキャビティのように
内コーナー部や深い凹凸のある場合等を多機能な１つの
工具を用いて加工する場合には、ビビリ等の発生によ
り、高速回転で加工することが困難であり、初期設定に
おいて、切り込み、回転、送りを下げて切削せざる得な
かった。また、単に切り込み、回転、送りを下げるだけ
では、加工能率が悪くなるだけでなく、切削加工時の加
工部位毎の切削抵抗の変動により、工具や機械に悪影響
を及ぼす場合があった。これにより、送り速度のみを変
化させるソフトが開発されたが、それでも加工部位毎の
切削抵抗の変動幅が不十分であり、とくに回転数の初期
設定値を低くせざる得なく、工具や機械の性能をフルに
生かすことができず、加工能率が非常に低下するという
問題があった。
物形状は様々であり、とくに金型のキャビティのように
内コーナー部や深い凹凸のある場合等を多機能な１つの
工具を用いて加工する場合には、ビビリ等の発生によ
り、高速回転で加工することが困難であり、初期設定に
おいて、切り込み、回転、送りを下げて切削せざる得な
かった。また、単に切り込み、回転、送りを下げるだけ
では、加工能率が悪くなるだけでなく、切削加工時の加
工部位毎の切削抵抗の変動により、工具や機械に悪影響
を及ぼす場合があった。これにより、送り速度のみを変
化させるソフトが開発されたが、それでも加工部位毎の
切削抵抗の変動幅が不十分であり、とくに回転数の初期
設定値を低くせざる得なく、工具や機械の性能をフルに
生かすことができず、加工能率が非常に低下するという
問題があった。
【０００４】
【本発明の目的】本発明は、上記問題点を解決するため
になされたものであり、主軸負荷に着目し、主軸負荷電
流を所定の値の範囲内に制御するとともに、切削諸元、
すなわち回転数、送り量を制御し、工作機械毎に能率良
く、安定した切削加工を行うための切削加工法を提供す
るものである。
になされたものであり、主軸負荷に着目し、主軸負荷電
流を所定の値の範囲内に制御するとともに、切削諸元、
すなわち回転数、送り量を制御し、工作機械毎に能率良
く、安定した切削加工を行うための切削加工法を提供す
るものである。
【０００５】
【問題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、スローアウェイ式またはソリッドのエ
ンドミル等フライス切削工具を用いた切削加工方法にお
いて、多機能な１つの工具を用いて、切削諸元を変数と
して加工部位毎に必要に応じて変化させ、切削定常域に
おける主軸負荷の値を基準主軸負荷値としたときに、そ
の変動幅を率で±１５％以内に制御することを特徴とす
るフライス切削工具を用いた切削加工方法である。
解決するために、スローアウェイ式またはソリッドのエ
ンドミル等フライス切削工具を用いた切削加工方法にお
いて、多機能な１つの工具を用いて、切削諸元を変数と
して加工部位毎に必要に応じて変化させ、切削定常域に
おける主軸負荷の値を基準主軸負荷値としたときに、そ
の変動幅を率で±１５％以内に制御することを特徴とす
るフライス切削工具を用いた切削加工方法である。
【０００６】
【作用】本発明は、ＮＣ、ＭＣ等の加工用のプログラム
において、十分適用することができ、リアルタイムに行
える、きわめて汎用性の高い方法である。先ず、本発明
は、ビビリ、振動等の目安を主軸負荷電流にて制御す
る。実際には機械毎にアンペアが異なるため、主軸負荷
値で制御化する。主軸負荷電流は例えば、プリント基板
穴あけ用ドリル等におけるドリル負荷の検出や工具寿命
の管理等の目安として用いられている。更に、工作機械
においては、ビビリ、振動等を生じないように予めプロ
グラム中に主軸負荷値に関連する項目をファクターとし
て入力しておき、実際に切削加工を進めながら、モニタ
ーしつつ切削を進めることができる。そのため、回転
数、送り量を変数として、軸方向、径方向の切り込み量
を定数として扱う。従来技術で説明した方法は、送り量
を変数とし、回転数、切り込み量を定数とするものであ
る。
において、十分適用することができ、リアルタイムに行
える、きわめて汎用性の高い方法である。先ず、本発明
は、ビビリ、振動等の目安を主軸負荷電流にて制御す
る。実際には機械毎にアンペアが異なるため、主軸負荷
値で制御化する。主軸負荷電流は例えば、プリント基板
穴あけ用ドリル等におけるドリル負荷の検出や工具寿命
の管理等の目安として用いられている。更に、工作機械
においては、ビビリ、振動等を生じないように予めプロ
グラム中に主軸負荷値に関連する項目をファクターとし
て入力しておき、実際に切削加工を進めながら、モニタ
ーしつつ切削を進めることができる。そのため、回転
数、送り量を変数として、軸方向、径方向の切り込み量
を定数として扱う。従来技術で説明した方法は、送り量
を変数とし、回転数、切り込み量を定数とするものであ
る。
【０００７】具体的には、例えば、従来技術で説明した
送り量のみの調整より、回転数と送り量を調整できるこ
とにより、高速切削ができない加工部位においても、ビ
ビリ等の発生が抑制され、加工能率の下げ幅を最小限に
抑えることが可能となる。また、切削定常域における主
軸負荷の値を基準とし、その変動幅を率で±１５％以内
とすることにより、加工部位毎の主軸負荷の変動を少な
くし、高いレベルでの安定した高能率な切削加工が可能
となった。ここで、変動幅は切削定常域における基準主
軸負荷値を１００とした値であるが、基準主軸負荷値は
概ね工作機械の主軸負荷限度の８０％を越えると機械的
に不安定になり、安定した切削加工ができない。また、
主軸負荷の値と切削諸元すなわち切削能率と密接な関係
があり、主軸負荷の値が小さくなるほど切削能率が下が
るため、その変動幅を率で±１５％以内にしたことによ
り、機械および工具の性能を十分に生かし、かつ安定性
と能率を両方兼ね備えた切削加工法を提供できるように
なったのである。
送り量のみの調整より、回転数と送り量を調整できるこ
とにより、高速切削ができない加工部位においても、ビ
ビリ等の発生が抑制され、加工能率の下げ幅を最小限に
抑えることが可能となる。また、切削定常域における主
軸負荷の値を基準とし、その変動幅を率で±１５％以内
とすることにより、加工部位毎の主軸負荷の変動を少な
くし、高いレベルでの安定した高能率な切削加工が可能
となった。ここで、変動幅は切削定常域における基準主
軸負荷値を１００とした値であるが、基準主軸負荷値は
概ね工作機械の主軸負荷限度の８０％を越えると機械的
に不安定になり、安定した切削加工ができない。また、
主軸負荷の値と切削諸元すなわち切削能率と密接な関係
があり、主軸負荷の値が小さくなるほど切削能率が下が
るため、その変動幅を率で±１５％以内にしたことによ
り、機械および工具の性能を十分に生かし、かつ安定性
と能率を両方兼ね備えた切削加工法を提供できるように
なったのである。
【０００８】
【実施例】本発明による主軸負荷値を制御した切削加工
方法を実施するＮＣ装置の一例を示す。ＮＣ装置は、Ｃ
ＮＣ方式のものであり、ＣＰＵと、システムプログラム
などを格納したＲＯＭ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ＲＡＭ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ＲＡＭ
と、サーボコントローラと、主軸コントローラと、テー
プリーダ、テンキーなどの入力部と、表示器とを有し、
これらがバスにより接続されている。サーボコントロー
ラにはサーボアンプが接続され、サーボアンプにはサー
ボモータが接続されている。主軸コントローラには工具
を回転駆動する主軸モータが接続されている。このＮＣ
装置は、基準電流値と主軸負荷電流値とを対比し主軸負
荷値を推定演算する計算部とを含んでいる。
方法を実施するＮＣ装置の一例を示す。ＮＣ装置は、Ｃ
ＮＣ方式のものであり、ＣＰＵと、システムプログラム
などを格納したＲＯＭ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ＲＡＭ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ＲＡＭ
と、サーボコントローラと、主軸コントローラと、テー
プリーダ、テンキーなどの入力部と、表示器とを有し、
これらがバスにより接続されている。サーボコントロー
ラにはサーボアンプが接続され、サーボアンプにはサー
ボモータが接続されている。主軸コントローラには工具
を回転駆動する主軸モータが接続されている。このＮＣ
装置は、基準電流値と主軸負荷電流値とを対比し主軸負
荷値を推定演算する計算部とを含んでいる。
【０００９】主軸負荷の値は適正な工具使用範囲におい
てその係数として扱う。（以下、ｋを工具の係数として
略称する。）係数ｋには多様な種類、刃数、サイズ等が
あるため、まえもって適当な切削諸元で切削加工を実行
し、その時の主軸負荷電流値を基準主軸負荷電流値とし
て一定の単位時間当たりの主軸負荷電流値を実測して得
る。この主軸電流値はＮＣ装置のＲＡＭにストアする。
主軸負荷値は、基準主軸負荷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で表し、主軸負荷の推定
演算値である。上述の主軸負荷電流量の演算は切削加工
下においてリアルタイムに行われる。係数ｋは、使用す
る工具毎に係数を予め実測データに基づき作成し、記憶
しておき、記憶しておく係数記憶エリアと、その工具係
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を設けておく。
てその係数として扱う。（以下、ｋを工具の係数として
略称する。）係数ｋには多様な種類、刃数、サイズ等が
あるため、まえもって適当な切削諸元で切削加工を実行
し、その時の主軸負荷電流値を基準主軸負荷電流値とし
て一定の単位時間当たりの主軸負荷電流値を実測して得
る。この主軸電流値はＮＣ装置のＲＡＭにストアする。
主軸負荷値は、基準主軸負荷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で表し、主軸負荷の推定
演算値である。上述の主軸負荷電流量の演算は切削加工
下においてリアルタイムに行われる。係数ｋは、使用す
る工具毎に係数を予め実測データに基づき作成し、記憶
しておき、記憶しておく係数記憶エリアと、その工具係
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を設けておく。
【００１０】先ず、スローアウェイエンドミル、直径２
５ｍｍ、２枚刃を用いて、切削諸元、切削方式を様々に
変化させて被削材を決めて主軸負荷電流を実測する。こ
れらのデータを演算処理して、基準主軸負荷値を定め
る。例えば、切削諸元は、切削速度毎に送り量、切り込
み量を変化させて計測し、切削方式としては溝削り、肩
削り、傾斜切削等のデータ処理を行う。
５ｍｍ、２枚刃を用いて、切削諸元、切削方式を様々に
変化させて被削材を決めて主軸負荷電流を実測する。こ
れらのデータを演算処理して、基準主軸負荷値を定め
る。例えば、切削諸元は、切削速度毎に送り量、切り込
み量を変化させて計測し、切削方式としては溝削り、肩
削り、傾斜切削等のデータ処理を行う。
【００１１】次に、実際の加工プログラムに則り、その
加工部位の形状、切削方式、切削諸元により自動的に判
断し主軸負荷電流を計測し、基準となる主軸負荷値と現
在切削している部位との負荷、能率を考慮し、工作機械
の能率を向上させるよう、切削諸元を変更する。変更に
際しては、切削速度、送り量を上げる場合には、振動等
が生じやすくなるため、振動等を主軸負荷値で制御しつ
つ、切削速度等をリアルタイムで変更する。また、例え
ば、被削材の角部のように、従来技術で説明した送り速
度のみを変化させるソフトと異なり、本発明では主軸負
荷に応じて、切削速度を落とし、かつ送り量を上げるこ
とによりテーブル送り速度を変えずに、角部のような切
り屑排出の問題となる加工部位でも加工方法を制御する
ことができる。
加工部位の形状、切削方式、切削諸元により自動的に判
断し主軸負荷電流を計測し、基準となる主軸負荷値と現
在切削している部位との負荷、能率を考慮し、工作機械
の能率を向上させるよう、切削諸元を変更する。変更に
際しては、切削速度、送り量を上げる場合には、振動等
が生じやすくなるため、振動等を主軸負荷値で制御しつ
つ、切削速度等をリアルタイムで変更する。また、例え
ば、被削材の角部のように、従来技術で説明した送り速
度のみを変化させるソフトと異なり、本発明では主軸負
荷に応じて、切削速度を落とし、かつ送り量を上げるこ
とによりテーブル送り速度を変えずに、角部のような切
り屑排出の問題となる加工部位でも加工方法を制御する
ことができる。
【００１２】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。特
に、主軸負荷値の補助として音（ＡＥセンサー等）を用
いることはソリッド工具等の小径の工具においては有効
である。また、スローアウエィ式等の工具では、振動計
等により主軸負荷値の参考として用いても良い。
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。特
に、主軸負荷値の補助として音（ＡＥセンサー等）を用
いることはソリッド工具等の小径の工具においては有効
である。また、スローアウエィ式等の工具では、振動計
等により主軸負荷値の参考として用いても良い。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるＮＣ工作機械における主軸負荷値においては、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
されている工具の主軸負荷とを推定演算し、この主軸負
荷値により適切な切削諸元を自動的に変更するから、切
削加工を中断することなく様々な切削に対して優れたリ
アルタイム性をもって連続的に、能率良く、安定した切
削加工を行うことができるようになったのである。
によるＮＣ工作機械における主軸負荷値においては、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
されている工具の主軸負荷とを推定演算し、この主軸負
荷値により適切な切削諸元を自動的に変更するから、切
削加工を中断することなく様々な切削に対して優れたリ
アルタイム性をもって連続的に、能率良く、安定した切
削加工を行うことができるようになったのである。
Claims (3)
- 【請求項１】 スローアウェイ式またはソリッドのエン
ドミル等フライス切削工具を用いた切削加工方法におい
て、多機能な１つの工具を用いて、切削諸元を変数とし
て加工部位毎に必要に応じて変化させ、切削定常域にお
ける主軸負荷の値を基準主軸負荷値としたときに、その
変動幅を率で±１５％以内に制御することを特徴とする
フライス切削工具を用いた切削加工方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の切削加工方法において、
該変動幅を主軸の回転数、送り速度とも変数として制御
することにより行うことを特徴とする切削加工方法。 - 【請求項３】 請求項１乃至２記載の切削加工方法にお
いて、該基準主軸負荷値を、工作機械の有する主軸負荷
限度の８０％以下としたことを特徴とする切削加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28567399A JP2001105280A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 切削加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28567399A JP2001105280A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 切削加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001105280A true JP2001105280A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17694580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28567399A Pending JP2001105280A (ja) | 1999-10-06 | 1999-10-06 | 切削加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001105280A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107480352A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 东北大学 | 一种铣削加工工艺参数的可靠性优化方法 |
| CN112859590A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-05-28 | 西安交通大学 | 基于工件变形的车削颤振切削参数优化方法及系统 |
| CN113741352A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-03 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | 一种数控自适应控制加工方法、系统、设备及其存储介质 |
-
1999
- 1999-10-06 JP JP28567399A patent/JP2001105280A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107480352A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-15 | 东北大学 | 一种铣削加工工艺参数的可靠性优化方法 |
| CN112859590A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-05-28 | 西安交通大学 | 基于工件变形的车削颤振切削参数优化方法及系统 |
| CN113741352A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-03 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | 一种数控自适应控制加工方法、系统、设备及其存储介质 |
| CN113741352B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-01-06 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | 一种数控自适应控制加工方法、系统、设备及其存储介质 |
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