JP2002312009A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 旋盤等によるミリング加工の加工プログラム
の作成が容易で、高い加工精度が得られ、工作機械の構
造も簡単となる工作機械用の数値制御装置を得る。 【解決手段】 入力された最終加工形状とＸ軸の移動限
界値と比較する（Ｓ３）。移動可能範囲内に加工形状が
全て含まれるならば、加工形状に基づいて加工プログラ
ムを作成すると共にこれを実行する（Ｓ４）。一部が移
動可能範囲外に属する場合には、加工形状を２つに分割
する（Ｓ５）。分割した第１の加工領域の加工形状に対
して加工プログラムを作成し実行する（Ｓ６）。Ｃ軸
（主軸）、最終加工形状を１８０度回転させ、残りの第
２の加工領域の加工形状に対する加工プログラムを作成
し実行する（Ｓ７，Ｓ８）。加工形状の全てが移動可能
範囲外のときは、Ｃ軸、及び加工形状を１８０回転させ
て加工プログラムを作成し実行する（Ｓ９、Ｓ１０）。
加工形状の入力のみで加工プログラムが自動作成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】旋盤等のワーク（被加工物）
を回転させて加工を行う工作機械によって、ドリルなど
の工具を回転させて加工するミリング加工も可能にした
工作機械用の数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋盤等のワークを回転させて加工を行う
工作機械によってミリング加工も行う場合、通常、旋盤
等が備えるＺ軸（ワーク軸方向）、Ｘ軸（Ｚ軸に直交す
る軸）以外に主軸の回転軸であるＣ軸、さらにはＹ軸
（Ｚ、Ｘ軸に直交する軸）を設け、これらの軸を駆動し
て工具とワークを相対移動させてミリング加工を行って
いる。

【０００３】図４は、従来から行われている旋盤による
ミリング加工の例である。図４において、主軸５にはチ
ャック等の締め付け具４によってワーク３が取り付けら
れ、該主軸５は、スピンドルモータＳＭによって、プー
リ８、主軸駆動ベルト７、プーリ６を介して駆動され回
転する。さらに、該主軸５はＣ軸駆動ギア９を介してＣ
軸回転送りモータＭｃによって駆動され、その回転位
置、速度が制御される。このＣ軸回転送りモータＭｃは
ミリング工具２によりワーク３を切削加工するのに充分
な駆動力を備えている。

【０００４】タレット１にはミリング加工用工具（ドリ
ル、エンドミル等）２が装着され、この工具自身が比較
的高速に回転しワーク３に対してミリング加工が行われ
る。図４で示す例では、ワーク３の端面を加工している
状態の例を示している。タレット１は、Ｘ軸送りモータ
Ｍｘ、Ｚ軸送りモータＭｚの他に、図示していないが、
このＸ軸、Ｚ軸に直角に配置されたＹ軸送り軸モータに
よって駆動され、直交する３軸方向に移動するように構
成されている。又、Ｐｃ、Ｐｘ、ＰｚはＣ軸回転送りモ
ータＭｃ、Ｘ軸送りモータＭｘ、Ｚ軸送りモータＭｚに
取り付けられ、これらのモータの回転位置、速度を検出
し、主軸５（Ｃ軸）の回転位置、速度、及びタレット１
のＸ軸、Ｚ軸の位置、速度を検出する位置・速度検出器
である。

【０００５】スピンドルモータＳＭにはポジションコー
ダＰｓが取り付けられており、該スピンドルモータＳＭ
は、旋盤加工のために主軸５を連続回転させると共に、
ミリング加工等のために、ポジションコーダＰｓのフィ
ードバック信号を利用して、主軸５を所定の回転位置に
停止、固定させる主軸位置決めも可能になっている。

【０００６】符号１０は、この工作機械を制御する数値
制御装置で、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の送りモータ、Ｃ軸回転送り
モータ、スピンドルモータを制御するものである。この
ような数値制御装置１０で制御される旋盤を用いてワー
ク３に対し、例えば、図５に示すように、ワーク３の端
面にポケット等の最終加工形状２０のミリング加工を行
う場合、２種類の方法がある（例えば特開平８−１０６
３１１号参照）。１つは、Ｃ軸回転送りモータＭｃとＸ
軸送りモータＭｘを補間動作させミリング加工を行うも
のである。この場合、図４に示すように、通常、旋盤に
備えていないＣ軸回転送りモータＭｃを設けねばなら
ず、かつ、Ｃ軸回転送りモータＭｃとしては、切削に必
要な充分な駆動力を持ったモータを使用しなければなら
ない。そのため機械が複雑で高価なものになるという欠
点がある。さらに、回転軸であるＣ軸と直線軸であるＸ
軸での補間処理を行うことから、円弧あるいは直線の動
作を微小移動に分解し擬似的な同時２軸の動作を実行さ
せる必要があり、その原理上、補間精度に限界があり、
加工精度を必要とする加工が難しいという欠点がある。

【０００７】他の１つは、直線軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を
使用してミリング加工を行う方法である。この場合、図
５で移動可能限界線ＸLiで示されるように、直線軸であ
るＸ軸に移動可能範囲に制限がある。この移動可能限界
線ＸLiを越えた部分を含む最終加工形状の加工ができな
い。そこで、従来は、最終加工形状を２つに分割し、そ
れぞれの分割加工形状が、それぞれＸ軸の移動可能範囲
内に入るようにしていた。そして、分割したそれぞれの
形状に対して加工プログラムを作成し、この２つの形状
の加工の間に、Ｃ軸回転送りモータＭｃ若しくはスピン
ドルモータＳＭのオリエンテーション機能（スピンドル
モータによる位置決め機能）を利用して、Ｃ軸を回転さ
せる移動指令を入力しておき、一方の加工形状の加工か
ら他方の加工形状の加工に移行するときに主軸５を１８
０度回転させて、ワーク３に対して行う加工形状がＸ軸
の移動可能範囲内に入るようにしている。しかし、この
方法では、加工プログラムの作成操作が非常に煩雑にな
ってしまうという欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、上記従来技術の問題点を改善し、工作機械の構造が
簡単で加工プログラムの作成も容易で、かつ高い加工精
度も得れる工作機械用の数値制御装置を得ることにある

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係わる発明は、工具と被加工物とを相対
的に直線的に移動させる直動軸と、工具と被加工物とを
相対的に回転移動させる回転軸とを備える工作機械の数
値制御装置において、予め与えられた加工形状データに
従った加工が前記直線軸の移動限界内で可能か否かを前
記直線軸の移動限界を表すデータに基づいて判定する判
定手段を備え、前記判定手段による判定結果に基づい
て、前記直線軸による加工動作と前記回転軸による前記
被加工物の回転移動を独立に行うことにより前記加工形
状を加工できるように加工プログラムを自動的に作成あ
るいは工具移動を自動的に実行するようにした。

【００１０】又、請求項２に係わる発明は、工具と被加
工物とを相対的に直線的に移動させる直動軸と、工具と
被加工物とを相対的に回転移動させる回転軸とを備える
工作機械に対する加工プログラムを加工形状データに基
づいて自動的に作成する数値制御装置において、予め与
えられた加工形状データに従った加工が前記直線軸の移
動限界内で可能か否かを前記直線軸の移動限界を表すデ
ータに基づいて判断する判定手段を備え、少なくとも前
記移動限界外の加工形状については加工形状を１８０度
回転させた加工形状データに基づいて加工プログラムを
作成し、この加工形状を回転させて作成した加工プログ
ラムの前に前記回転軸を１８０度回転させる指令を自動
的に作成するようにした。請求項３に係わる発明は、さ
らに、加工プログラムの作成と共に、工作機械へ該加工
プログラムに基づく指令を出力し加工を行わせるように
した。又、請求項４に係わる発明は、上述した各請求項
に係わる発明において、画面に表示されたメッセージと
の対話形式により、必要なデータを入力して加工プログ
ラムを作成するようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態の数
値制御装置で制御される工作機械（旋盤等）の概要図で
ある。図４に示した従来例と相違する点は、Ｃ軸回転送
りモータが設けられていない点であり、他は図４に示し
た構成と同一である。図４に示す従来例と同一の要素は
同一符号を付している。数値制御装置１０で制御される
工作機械のハードウエア構成、数値制御装置１０のハー
ドウエア構成は、従来から公知のものであり詳細は省略
する。ただし、数値制御装置１０には、主軸５の回転位
置の位置決めができるオリエンテーション機能を備えて
いるものである。なお、スピンドルモータＳＭを制御し
てその回転位置を位置決めできるオリエンテーション機
能は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

【００１２】この実施形態においても図４に示した従来
例と同じように、スピンドルモータＳＭを駆動して、Ｃ
軸（主軸５）を回転させＸ軸、Ｚ軸の送りモータＭｘ、
Ｍｚを駆動制御してワーク３に対して旋盤加工を行うと
共に、オリエンテーション機能を利用してスピンドルモ
ータＳＭの回転位置、すなわち主軸５を所定回転位置に
固定し、Ｘ軸、Ｚ軸の送りモータＭｘ、Ｍｚ、さらには
図示していないＹ軸の送りモータを駆動して、ドリルや
エンドミル等のミリング加工用工具２によってワーク３
に対してミリング加工を行う。

【００１３】このミリング加工を行う場合、例えば図２
に示すように、ワーク３に加工すべき最終加工形状２０
が、Ｘ軸の移動可能限界点（この移動可能限界点を通り
Ｙ軸と平行な移動可能限界線ＸLi）を越えてＸ軸の移動
可能範囲外まで存在するような場合、本発明において
は、数値制御装置１０が入力された最終加工形状２０か
ら、その形状を加工する範囲がＸ軸の移動可能範囲を越
えるか否かを自動的に判別し、Ｘ軸の移動可能範囲を越
える場合には、この最終加工形状を第１の加工領域２１
ａと第２の加工領域２１ｂに分割し、一方の加工領域の
加工が終了した後、スピンドルモータＳＭのよりＣ軸
（主軸５）を１８０度回転させ、他方の加工領域の加工
を自動的に行うようにした。

【００１４】図３は、画面に表示されたメッセージとの
対話形式により、必要なデータを入力して加工プログラ
ムを作成する対話形式自動プログラミング方法におい
て、ミリング加工の加工プログラムの作成及び実行を行
うときの数値制御装置１０が実施する処理のフローチャ
ートである。本発明においては、このミリング加工を行
うための加工プログラムのみを自動作成する場合と、加
工プログラムを作成すると共に直ちに加工をも自動的に
行う場合を選択することができ、この図３に示す例で
は、加工プログラムを作成し加工をも自動的に行う場合
の例を示している。

【００１５】ミリング加工の指令が入力されると数値制
御装置１０は、まず、予め入力されている加工条件、最
終加工形状２０のデータを読み込む（ステップＳ１）。
又、工作機械によって決まっている固有値のＸ軸の移動
限界データ（ＸLi）を読み込む（ステップＳ２）。

【００１６】次に、この読み込んだ最終加工形状２０の
データとＸ軸の移動限界データ（ＸLi）を比較し、最終
加工形状がＸ軸の移動限界内か否かを判断する（ステッ
プＳ３）。最終加工形状が全てＸ軸の移動限界内と判断
されたときには、ステップＳ１で読み込まれた加工条件
と最終加工形状に基づいて、従来と同じように加工動
作、すなわち加工プログラムを自動作成すると共に、こ
の加工プログラムを実行しＸ、Ｙ、Ｚ軸の送り軸モータ
を駆動制御してミリング加工を工作機械に行わせる（ス
テップＳ４）。

【００１７】一方、ステップＳ３で、最終加工形状の一
部が移動可能限界を越えていると判断されたときには、
最終加工形状を図２に示すように第１の加工領域２１ａ
と第２の加工領域２１ｂに分割する（ステップＳ５）。
この分割線は予め決められたもので、例えば、主軸の中
心点を通り、Ｙ軸に平行な線、又は、Ｘ軸の移動可能限
界点を通りＹ軸と平行な移動可能限界線ＸLiをこの分割
線とする。図２の例では、この移動可能限界線ＸLiを分
割線とした例を示している。こうして分割した第１の加
工領域２１ａにおける最終加工形状に対して、従来と同
様に、加工動作である加工プログラムを自動作成、この
加工プログラムを実行しＸ、Ｙ、Ｚ軸の送り軸モータを
駆動制御してミリング加工を工作機械に行わせる（ステ
ップＳ６）。

【００１８】この第１の加工領域２１ａに対する加工プ
ログラムの作成、実行が終了すると、Ｃ軸の１８０度回
転指令を出力して、スピンドルモータＭＳを駆動し、主
軸５をＣ軸回りに１８０度回転させる。これにより、第
２の加工領域２１ｂがＸ軸の移動可能限界範囲内とな
り、この第２の加工領域２１ｂにおける最終加工形状２
０の加工が可能となる（ステップＳ７）。さらに、最終
加工形状２０も１８０度回転させ、この回転した最終加
工形状に基づいて、第２の加工領域における最終加工形
状２０の加工プログラムを作成し、実行する（ステップ
Ｓ８）。

【００１９】又、ステップＳ３で、最終加工形状の全て
がＸ軸の移動可能限界範囲外であると判断されたときに
は、ステップＳ７と同様に、Ｃ軸を１８０度回転させワ
ーク３を１８０度回転させる（ステップＳ９）。さら
に、最終加工形状２０を１８０度回転させる。その結
果、最終加工形状２０は全てＸ軸の移動可能限界範囲内
に含まれることになり、この回転した最終加工形状２０
に基づいて、従来と同様に加工プログラムを作成し、そ
れを実行して（ステップＳ１０）、ワーク３に対してミ
リング加工を行う。

【００２０】以上が本発明の一実施形態の動作の説明で
ある。この実施形態では、ミリング加工を実行する例を
説明したが、加工は実行せず、加工プログラムのみ作成
する場合もある。この場合には、ステップＳ４，Ｓ５，
Ｓ８、Ｓ１０で、加工プログラムを作成し記憶するのみ
で、この加工プログラムは実行しない。又、ステップＳ
７、Ｓ９では、Ｃ軸を実際に回転させるのではなく、ス
テップＳ７では、この作成途中の加工プログラムにＣ軸
の１８０度回転指令を挿入する。又、ステップＳ９で
は、加工プログラムの最初にＣ軸の１８０度回転指令を
プログラムする。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、Ｘ軸の移動可能範囲に制限が
あっても、これを考慮することなく加工形状を入力する
だけで、自動的に加工プログラムの作成、さらには、そ
の実行を行わせることができる。又、Ｃ軸と他の直線軸
間の補間動作を行う必要がないので、Ｃ軸回転送りモー
タが不要となり、工作機械の部品構成が簡略化でき、コ
ストも低下させることができる。又、従来のように、円
弧や直線動作を微小移動に分解して、擬似的な同時２軸
動作を行わせる回転軸のＣ軸と直線軸のＸ軸間の補間処
理動作を行わないことから、加工精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の数値制御装置で制御され
る工作機械（旋盤等）によるミリング加工の概要図であ
る。

【図２】同実施形態におけるワーク端面に対するミリン
グ加工の例を示す図である。

【図３】同実施形態におけるミリング加工の動作処理フ
ローチャートである。

【図４】従来の数値制御装置で制御される旋盤ニヨルミ
リング加工の概要図である。

【図５】従来例におけるワーク端面に対するミリング加
工の例を示す図である。

【符号の説明】

１ タレット ２ ミリング加工用工具 ３ ワーク（被加工物） ４ 締め付け具 ５ 主軸 ６，８ プーリ ７ 主軸駆動ベルト ９ Ｃ軸駆動ギア ＳＭ スピンドルモータ Ｍｃ Ｃ軸回転送りモータ Ｍｘ Ｘ軸送りモータ Ｍｚ Ｚ軸送りモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H269 AB05 BB03 BB08 CC02 DD01 EE13 NN01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具と被加工物とを相対的に直線的に移
   動させる直動軸と、工具と被加工物とを相対的に回転移
   動させる回転軸とを備える工作機械の数値制御装置にお
   いて、 予め与えられた加工形状データに従った加工が前記直線
   軸の移動限界内で可能か否かを前記直線軸の移動限界を
   表すデータに基づいて判定する判定手段を備え、 前記判定手段による判定結果に基づいて、前記直線軸に
   よる加工動作と前記回転軸による前記被加工物の回転移
   動を独立に行うことにより前記加工形状を加工できるよ
   うに加工プログラムを自動的に作成あるいは工具移動を
   自動的に実行することを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 工具と被加工物とを相対的に直線的に移
   動させる直動軸と、工具と被加工物とを相対的に回転移
   動させる回転軸とを備える工作機械に対する加工プログ
   ラムを加工形状データに基づいて自動的に作成する数値
   制御装置において、 予め与えられた加工形状データに従った加工が前記直線
   軸の移動限界内で可能か否かを前記直線軸の移動限界を
   表すデータに基づいて判断する判定手段を備え、 少なくとも前記移動限界外の加工形状については加工形
   状を１８０度回転させた加工形状データに基づいて加工
   プログラムを作成し、この加工形状を回転させて作成し
   た加工プログラムの前に前記回転軸を１８０度回転させ
   る指令をプログラムして加工プログラムを自動的に作成
   することを特徴とする数値制御装置。
3. 【請求項３】 加工プログラムの作成と共に、工作機械
   へ該加工プログラムに基づく指令を出力し加工を行わせ
   る請求項２記載の数値制御装置。
4. 【請求項４】 画面に表示されたメッセージとの対話形
   式により、必要なデータを入力して加工プログラムを作
   成する機能を有することを特徴とする請求項１乃至３の
   内いずれか１項記載の数値制御装置。