JP2005230975A - Method for setting quick feed speed of tool rest in machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械における刃物台の早送り速度の設定方法に関するもので、例えばスラント型のベッドを備えた旋盤における刃物台のX軸方向移動のように、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送り速度、特にその加減速速度を設定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for setting a rapid feed speed of a tool post in a machine tool. For example, the tool post in a direction with a height change such as movement of the tool post in the X-axis direction in a lathe equipped with a slant type bed. The present invention relates to a method of setting a rapid traverse rate, particularly its acceleration / deceleration rate.
工作機械の加工能率を向上させるためには、退避位置と加工位置との間の刃物台の移動や、ある加工位置から次の加工位置への刃物台の移動のように、ワークの加工を伴わない刃物の移動をできるだけ短時間で行いたいという要求がある。一方、刃物台の移動は、NC制御される送りモータで行われるのが一般であるが、高速移動させようとすると、加減速時の慣性トルクが大きくなり、また送りモータの最高回転数の制限もあるので、刃物台の早送り速度にも自ずと制限が生ずる。 In order to improve the machining efficiency of a machine tool, it involves the machining of workpieces, such as moving the tool post between the retracted position and the machining position, and moving the tool post from one machining position to the next. There is a demand to move as many blades as possible in as short a time as possible. On the other hand, the turret is generally moved by an NC-controlled feed motor. However, if it is moved at a high speed, the inertia torque during acceleration / deceleration increases, and the maximum rotation speed of the feed motor is limited. Therefore, there is a limit to the rapid feed speed of the tool post.
そこで、加工時間短縮の要求と電動機の特性からくる制限を考慮して、工作機械に設けられているそれぞれの刃物台について、早送り時の移動速度と当該移動速度に達するまでの加減速特性とを設定してワークの加工を行っている。すなわち、加工プログラムによって刃物台に早送り指令が与えられたとき、NC装置は設定された加減速特性と移動速度に従って刃物台を目標位置へと移動させるのである。
従来の工作機械における刃物台の早送り速度の設定は、刃物台の各移動方向、例えば一般的な旋盤の刃物台であれば、図9に示すような設定画面のA部分のZ軸方向とX軸方向とのそれぞれの方向について、移動速度vと加減速時間tとの2つのパラメータを設定することにより行われていた。すなわち、刃物台の速度を縦軸に取り、時間を横軸に取って示した図10の線図における移動速度vと加減速時間tとを設定していた。NC装置は、早送りが指令されたときに、加速時と減速時に同じ設定値tを用いて早送りを制御していたのである。 The setting of the rapid feed speed of the tool post in the conventional machine tool is set in each direction of movement of the tool post, for example, in the case of a general lathe tool post, the Z-axis direction and X in the A portion of the setting screen as shown in FIG. This is done by setting two parameters, a moving speed v and an acceleration / deceleration time t, in each of the axial directions. That is, the moving speed v and the acceleration / deceleration time t in the diagram of FIG. 10 showing the speed of the tool post on the vertical axis and the time on the horizontal axis are set. The NC device controls the fast feed using the same set value t during acceleration and deceleration when the fast feed is commanded.
この発明は、工作機械のワーク加工時間の短縮を図ることを課題としており、その一環としてワーク加工中における刃物台の早送り時間を短縮してロスタイムの減少を図ることにより、工作機械の生産性を高めることを課題としている。 An object of the present invention is to reduce the work processing time of a machine tool. As part of this, the productivity of a machine tool is improved by reducing the rapid feed time of the tool post during work processing and reducing the loss time. The challenge is to increase it.
上記課題を解決した本願の工作機械における刃物台の早送り速度設定方法は、早送り時の移動速度と当該移動速度への加減速特性とを設定する工作機械における刃物台の早送り速度設定方法において、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇方向への移動時の加速特性と、上昇方向への移動時の減速特性と、下降方向への移動時の加速特性と、下降方向への移動時の減速特性との4個の加減速特性を個別に設定するというものである。工作機械を制御するNC装置は、移動時に上下移動を伴う刃物台の送りモータに早送り指令を与えるとき、その早送り方向が上昇方向か加工方向かを判別し、上昇時には上昇移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与え、下降時には下降移動時の加速特性と減速特性の設定値を用いて早送り指令を与える。 The rapid feed rate setting method of the tool post in the machine tool of the present application that solves the above problem is a high feed rate setting method of the tool post in the machine tool that sets the movement speed at the rapid feed and the acceleration / deceleration characteristics to the movement speed. Acceleration / deceleration characteristics in rapid traverse of a tool post in a direction with a change in height, acceleration characteristics when moving the tool rest in the upward direction, deceleration characteristics when moving in the upward direction, and acceleration when moving in the downward direction Four acceleration / deceleration characteristics, that is, a characteristic and a deceleration characteristic when moving in the descending direction are individually set. The NC device that controls the machine tool determines whether the rapid feed direction is the ascending direction or the machining direction when giving a rapid feed command to the turret feed motor that moves up and down during movement. The fast-forward command is given using the set value of the deceleration characteristic, and the fast-forward command is given using the set value of the acceleration characteristic and the deceleration characteristic during the downward movement when descending.
請求項2の早送り速度設定方法、上記方法における設定値の個数を減少させることにより、設定作業を容易にしたもので、高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動の加速時及び下降移動の減速時に用いる重負荷加減速特性と、下降移動の加速時及び上昇移動の減速時に用いる軽負荷加減速特性とを設定するというものである。
3. The rapid feed speed setting method according to
図1に示すようなスラント型のベッド1を備えた旋盤の刃物台3にX軸方向の早送りを行わせるとき、刃物台3が上昇する方向の早送り時と下降する方向の早送り時では、刃物台3に作用する重力の関係で、当該刃物台のX軸送りモータに作用するトルクが変化し、更に加減速時には、刃物台3の加減速に伴う慣性が作用する。
When the tool post 3 of a lathe equipped with a
従来の早送り速度の設定では、移動方向及び加速か減速かに関わらず、一定の加減速時間tを用いて刃物台の移動を行っていたので、この加減速時間tの設定値としては、刃物台の重量と慣性力とが同方向に作用するときの、すなわち送りモータに作用するトルクが最大となるときの負荷トルクに基づいて、送りモータの加減速時間tを設定する必要があった。 In the conventional rapid feed speed setting, the tool post is moved using a constant acceleration / deceleration time t, regardless of the moving direction and acceleration or deceleration. It is necessary to set the acceleration / deceleration time t of the feed motor based on the load torque when the weight of the table and the inertial force act in the same direction, that is, when the torque acting on the feed motor becomes maximum.
そのため逆方向のとき、すなわち加減速による慣性力と重力とが互いに逆方向に作用するとき(上昇移動時の減速時及び下降移動時の加速時)には、モータトルクに十分余裕がある状態で加減速動作が行われていた。逆に言えば、加減速の慣性と重力とが逆方向に作用する加減速時には、モータトルクに必要以上の余裕を持たせた状態で加減速を行っていたのである。 Therefore, in the reverse direction, that is, when the inertial force and gravity due to acceleration / deceleration act in opposite directions (when decelerating during ascending movement and accelerating during descending movement), the motor torque must have sufficient margin. Acceleration / deceleration operation was performed. In other words, at the time of acceleration / deceleration in which acceleration / deceleration inertia and gravity act in opposite directions, the acceleration / deceleration is performed with a motor torque having an extra margin.
これに対してこの発明では、慣性と重力とが同方向に作用する加減速時と逆方向に作用する加減速時とで異なる設定値を用いることができる。そのため、図4および図8に示すように、慣性と重力とが反対方向に作用する加減速領域t2、t3、tbにおいては、従来より短い時間で刃物台の加減速を行うことができ、従って設定速度vでの刃物台の移動時間を長くすることができ、送りモータに負担をかけないで、より急速な早送りが実現でき、トータルとしての早送り時間を短縮でき、刃物台の移動待ちによるロスタイムが減少して、加工時間の短縮を図ることができる。 On the other hand, in the present invention, different set values can be used for acceleration / deceleration in which inertia and gravity act in the same direction and acceleration / deceleration in the opposite direction. Therefore, as shown in FIG. 4 and FIG. 8, in the acceleration / deceleration regions t2, t3, and tb where the inertia and gravity act in opposite directions, the tool post can be accelerated and decelerated in a shorter time than before. The moving time of the turret at the set speed v can be lengthened, more rapid rapid feeding can be realized without imposing a burden on the feed motor, the total rapid feeding time can be shortened, and the loss time due to waiting for the turret movement This reduces the machining time.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図1は、スラント型ベッドと上下の刃物台を備えた旋盤の模式的な側面図で、1はベッド、2は主軸軸線、3Lは下刃物台、4Lは下刃物台のX送りモータ、3Uは上刃物台、4Uは上刃物台のX送りモータ、5Uは上刃物台のY送りモータである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of a lathe equipped with a slant bed and upper and lower tool rests. 1 is a bed, 2 is a spindle axis, 3L is a lower tool rest, 4L is an X feed motor for a lower tool rest, 3U Is an upper tool post, 4U is an X feed motor for the upper tool post, and 5U is a Y feed motor for the upper tool post.
図中の矢印XL、XU、YUは、刃物台3L、3UのX方向及びY方向の移動方向を示している。図1に示した旋盤では、下刃物台3LはZ及びX方向の2次元平面を移動し、上刃物台3UはX、Z及びY方向の3次元空間を移動する。なお、Zは主軸の軸線2の方向、Xはバイトの切込み送り方向で、X、Y、Zはそれぞれ互いに直交する方向である。
Arrows XL, XU, and YU in the drawing indicate movement directions of the tool rests 3L and 3U in the X direction and the Y direction. In the lathe shown in FIG. 1, the
図2は、この発明の第1実施形態における早送り速度の設定画面の一例を示した図である。図2のA部分のX、Y、Zは上述したそれぞれの方向の早送り速度を設定する欄であり、Cは主軸回転の早送り速度を設定する欄である。図に示すように、X、Z、C、Yのそれぞれについて、移動速度vと加減速時間tを設定するようになっており、特にX方向とY方向については、刃物台上昇時の加速時間t1と減速時間t2及び刃物台下降時の加速時間t3と減速時間t4とをそれぞれ個別に設定するようになっている。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a fast-forward speed setting screen in the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, A, X, Y, and Z are columns for setting the rapid feed speed in each direction described above, and C is a column for setting the rapid feed speed of the spindle rotation. As shown in the figure, the moving speed v and the acceleration / deceleration time t are set for each of X, Z, C, and Y, and particularly in the X and Y directions, the acceleration time when the tool post is raised. t1 and deceleration time t2, and acceleration time t3 and deceleration time t4 when the tool rest is lowered are set individually.
図3は、図2の設定画面で設定された値を用いて図1の旋盤における下刃物台3LのX送りモータ4Lを早送り制御するときの制御手順を示すフローチャートの一例を示した図である。早送りが指令されると、現在位置のX座標X1と目標位置のX座標X2とが比較され、両者が等しければ当然X送りモータ4Lには運転指令が与えられない。X2とX1とが等しくないときは、ステップ301でその大小が比較され、X2がX1より小さいとき、すなわち下刃物台では上昇移動となるときは、早送り時の加速特性を決める加速パラメータにX方向上昇時の加速設定値t1を代入し、減速特性を決定する減速パラメータにX方向上昇時の減速設定値t2を代入する(ステップ302)。また、逆にX2がX1より大きいときは、下刃物台3Lでは、刃物台の下降方向移動となるので、加速パラメータにX方向の下降移動時の加速設定値t3を代入し、減速パラメータにX方向の下降移動時の減速設定値t4を代入する(ステップ303)。そして、設定された移動速度vと上記手順で代入された加速パラメータ及び減速パラメータを用いて、X送りモータ4Lを駆動して下刃物台3Lを目標のX座標位置X2まで移動させる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a flowchart showing a control procedure when the
図4は、上記制御による早送り時の下刃物台の動作を示す線図で、(a)は上昇方向に移動するとき、(b)は下降方向に移動するときのものである。図に示すように、慣性負荷と重力とが同方向に作用する上昇方向の加速時の加速時間t1は、慣性力が重力と逆向きとなる減速時間t2より大きく設定されている。同様に慣性力と重力が逆方向に働く下降時の加速時間t3は、慣性力と重力とが同方向に働く減速時間t4より小さく設定されている。これらの設定時間は、送りモータ4Lの許容トルクを考慮して設定されるから、
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the operation of the lower tool rest at the time of rapid feed by the above control, in which FIG. 4A is when moving in the upward direction, and FIG. 4B is when moving in the downward direction. As shown in the figure, the acceleration time t1 during acceleration in the upward direction in which the inertial load and gravity act in the same direction is set to be longer than the deceleration time t2 in which the inertial force is in the opposite direction to gravity. Similarly, the acceleration time t3 when the inertial force and gravity work in opposite directions is set smaller than the deceleration time t4 when the inertial force and gravity work in the same direction. Since these set times are set in consideration of the allowable torque of the
図10に示す従来方法での加減速時間tは、モータに最大の加減速負荷がかかる状態での加減速時間を設定する必要があり、従って従来方法における加減速時間tは、上記実施形態における加速時間及び減速時間の中の最大の時間t1又はt4に相当する時間に設定しなければならない。すなわち、上記実施形態においては、慣性力と重量とが逆方向に作用する上昇移動時の減速時間t2と、下降移動時の加速時間t3とを従来方法における加減速時間tより遥かに短い時間に設定することができ、従って、刃物台の早送りを従来方法より短時間で行うことが可能になる。 The acceleration / deceleration time t in the conventional method shown in FIG. 10 needs to be set in a state where the maximum acceleration / deceleration load is applied to the motor. Therefore, the acceleration / deceleration time t in the conventional method is the same as that in the above embodiment. The time corresponding to the maximum time t1 or t4 in the acceleration time and the deceleration time must be set. That is, in the above embodiment, the deceleration time t2 during the upward movement and the acceleration time t3 during the downward movement in which the inertial force and the weight act in opposite directions are set to a time much shorter than the acceleration / deceleration time t in the conventional method. Accordingly, the rapid movement of the tool post can be performed in a shorter time than the conventional method.
図3に示したフローチャートは、下刃物台3LのX方向早送り時のものであるが、上刃物台3UのX方向移動の場合には、ワークに近づく方向が刃物台3Uの下降方法となるので、図3のステップ301の判定条件が逆になる。その他の手順は図3と同じである。
The flowchart shown in FIG. 3 is for when the
図1の旋盤の上刃物台3Uは、Y方向にも移動可能になっている。上刃物台3UのY方向早送り時にも上昇移動と下降移動とが生ずるので、図2の設定画面でY方向の移動速度と上昇時と下降時の加速時間及び減速時間をそれぞれ個別に設定する。その設定値を用いたY軸送りモータの制御手順が図5に示されている。 The upper tool rest 3U of the lathe of FIG. 1 is also movable in the Y direction. Since the upward movement and the downward movement occur even when the upper tool post 3U is fast-forwarded in the Y direction, the movement speed in the Y direction and the acceleration time and deceleration time at the time of upward and downward are individually set on the setting screen of FIG. A control procedure of the Y-axis feed motor using the set value is shown in FIG.
図5のフローチャートは、Y座標の上方を正方向とした場合の例で、目標座標Y2が現在座標Y1より大きいときが刃物台の上昇方向となる場合である。従って、ステップ501ではY2がY1より大きいときが上昇方向移動であるので、上昇時にはステップ502で加速及び減速パラメータに上昇時の設定値t1、t2を代入し、下降時にはステップ503で加速及び減速パラメータに下降時の設定値t3、t4を代入して、早送りを行っている。
The flowchart in FIG. 5 is an example in which the upper direction of the Y coordinate is set to the positive direction, and the case where the target coordinate Y2 is larger than the current coordinate Y1 is the upward direction of the tool post. Accordingly, in
図6ないし図8は、この発明の第2実施形態を示す図で、刃物台の重力と加減速慣性とが同方向に働く上昇時の加速設定値と下降時の減速設定値として同じ値(重慣性設定値)を用い、刃物台の重力と加減速慣性力とが逆方向に働く上昇方向減速値と下降方向加速値とに同じ値(軽慣性設定値)を用いる例である。この場合には、加減速パラメータの設定画面のX方向とY方向の設定欄は、図6のA部分に示すように、移動速度v、重慣性設定値ta及び軽慣性設定値tbのそれぞれ3個ずつである。 FIGS. 6 to 8 are diagrams showing a second embodiment of the present invention, in which the acceleration setting value at the time when the gravity of the tool post and acceleration / deceleration inertia work in the same direction and the deceleration setting value at the time of lowering are the same values ( This is an example in which the same value (light inertia set value) is used for the ascending direction deceleration value and the descending direction acceleration value in which the gravity of the tool post and the acceleration / deceleration inertia force work in opposite directions. In this case, the setting fields for the X and Y directions on the acceleration / deceleration parameter setting screen include 3 each of a moving speed v, a heavy inertia setting value ta, and a light inertia setting value tb, as shown in part A of FIG. One by one.
図7は、この第2実施形態のときの下X送りモータ4Lの早送り制御手順を示したフローチャートで、図3のものと同様にステップ701で刃物台の上昇移動か下降移動かを判定し、上昇の場合には、加速時に刃物台の重量と加速慣性とが同方向に働き、減速時には刃物台の重量と減速慣性とが逆方向に働くので、加速パラメータにX方向重慣性設定値taを代入し、減速パラメータにX方向軽慣性設定値tbを代入する(ステップ702)。下降の場合には、ステップ703に示すように、その逆になる。その後、目標座標X2まで早送りを行う。
FIG. 7 is a flowchart showing the fast-forward control procedure of the lower
図8は、第2実施形態の刃物台の送り線図で、(a)は上昇移動時、(b)は下降移動時のものである。図に示すように、送りモータに大きな負荷がかかる上昇方向加速時及び下降方向減速時には、従来と同程度の加減速時間taで加減速を行い、負荷が小さい上昇方向減速時と下降方向加速時には、従来より短い時間tbで加減速が行われる。従って、刃物台の早送りに必要な時間が短縮され、全体としてのワークの加工時間を短縮することができる。 FIG. 8 is a feed diagram of the tool rest according to the second embodiment, where (a) is for the upward movement and (b) is for the downward movement. As shown in the figure, during acceleration in the upward direction and deceleration in the downward direction where a large load is applied to the feed motor, acceleration / deceleration is performed with the same acceleration / deceleration time ta as in the past, and during acceleration in the upward direction and acceleration in the downward direction with a small load. Acceleration / deceleration is performed in a shorter time tb than in the prior art. Therefore, the time required for rapid feed of the tool post can be shortened, and the machining time of the workpiece as a whole can be shortened.
1 ベッド
2 主軸軸線
3 刃物台
4 X送りモータ
5 Y送りモータ
1
Claims (2)
高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動時の加速特性と減速特性と、及び、下降移動時の加速特性と減速特性とを個別に設定することを特徴とする、工作機械における刃物台の早送り速度設定方法。 In the rapid feed speed setting method of the tool post in the machine tool that sets the movement speed at rapid traverse and acceleration / deceleration characteristics to the movement speed,
Acceleration / deceleration characteristics in rapid traverse of the tool post in the direction with height change, acceleration characteristics and deceleration characteristics during the upward movement of the tool rest, and acceleration characteristics and deceleration characteristics during the downward movement A rapid feed speed setting method for a tool post in a machine tool.
高さ変化を伴う方向の刃物台の早送りにおける加減速特性を、当該刃物台の上昇移動の加速時及び下降移動の減速時に用いる重負荷加減速特性と、下降移動の加速時及び上昇移動の減速時に用いる軽負荷加減速特性とを設定することを特徴とする、工作機械における刃物台の早送り速度設定方法。 In the rapid feed speed setting method of the tool post in the machine tool that sets the movement speed at rapid traverse and acceleration / deceleration characteristics to the movement speed,
Acceleration / deceleration characteristics in rapid traverse of the tool post in the direction with height change, heavy load acceleration / deceleration characteristics used for acceleration of the upward movement of the tool rest and deceleration of the downward movement, and deceleration of acceleration of the downward movement and deceleration of the upward movement A method for setting a rapid feed rate of a tool post in a machine tool, characterized by setting a light load acceleration / deceleration characteristic used sometimes.
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Cited By (1)
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2004
- 2004-02-19 JP JP2004043323A patent/JP2005230975A/en active Pending
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