JP2005305572A - 数値制御旋盤におけるワークの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 切り替えの際の無駄時間を短縮することで加工コストを削減することができ、刃物台の送り機構の負担を軽減することで寿命を向上させることのできる数値制御旋盤におけるワークの加工方法を提供する。
【解決手段】 一方の刃物台１３の工具Ｔ１によるワークＷの加工終了後に、一方の刃物台１３を待機位置Ｂまで移動させると同時に、他方の刃物台１５を待機位置Ｄから移動させ、他方の刃物台１５の送り速度を制御して、一方及び他方の刃物台１３，１５の両方が、予めワークＷと待機位置Ｂ、Ｄとの間に設定された位置Ｃ，Ｆに同時に到達するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転自在な主軸のチャックに把持させたワークの加工を、複数の刃物台に装着した工具で行う数値制御旋盤におけるワークの加工方法に関する。

回転自在な主軸のチャックに把持させたワークの加工を、複数の刃物台に装着した工具を切り替ながら行う数値制御旋盤（以下、ＮＣ旋盤と記載する）が知られている。
このようなＮＣ旋盤の中には、主軸軸線を横断する軸線方向に進退移動する第一の刃物台と、主軸に対向して設けられ主軸軸線上で進退移動する第二の刃物台とを有し、
主として前記ワークの外周面の加工を前記第一の刃物台に装着した工具で行い、主として前記ワークの端面の加工を、前記第二の刃物台に装着した工具で行うものがある。

図８は、上記したＮＣ旋盤の一例を示すもので、ＮＣ旋盤の主要部の構成を概略図で示している。
このＮＣ旋盤１は、主軸１２を回転自在に支持するとともに、主軸１２の軸線Ｌと同方向であるＺ方向に進退移動自在な主軸台１１と、主軸１２の軸線Ｌの一側に配置された櫛歯形の第一の刃物台１３と、軸線Ｌ上で主軸１２に対峙して配置された櫛歯形の第二の刃物台１５とを有している。

第一の刃物台１３は、図８の紙面に直交する方向であるＹ方向と、Ｚ方向及びＹ方向の双方に直交するＸ方向とに移動が可能である。また、第二の刃物台１５は、Ｚ方向に進退移動が可能である。
第一の刃物台１３の工具装着部には、バイト等の工具Ｔ１がＹ方向に複数並べて装着される。また、第二の刃物台１５には、Ｘ方向に移動自在な工具装着部１６が設けられていて、ワークＷの端面に孔明け加工等を施すドリルやエンドミル等の工具Ｔ２が、Ｘ方向に複数（図示の例では三つ）並べて装着される。そして、主として工具Ｔ１がワークＷの外周面の加工を行い、主として工具Ｔ２が、ワークＷの端面の加工を行う。

主軸１２には軸線Ｌ上に貫通孔が形成されていて、長尺棒状のワークＷがこの貫通孔を挿通するようになっている。ワークＷは、主軸１２の前端から所定長さ先端を突出させた状態で、主軸先端の図示しないチャックによって把持される。第一の刃物台１３は、Ｙ方向の移動によって所定の工具Ｔ１を加工位置に割り出す。そして、第一の刃物台１３のＸ方向の移動と主軸台３１のＺ方向の移動との組み合わせによって、ワークＷに対する工具Ｔ１の位置決めと工具Ｔ１によるワークＷの切削加工とを行う。
第二の刃物台１５は、刃物装着部１６のＸ方向の移動によって所定の工具Ｔ２を加工位置（主軸軸線Ｌ上）に割り出し、第二の刃物台１５のＺ方向の移動によって、ワークＷに対する工具Ｔ２の位置決めと工具Ｔ２によるワークＷの端面の加工とを行う。

上記構成のＮＣ旋盤１では、図９（ａ）に示すように、第一の刃物台１３に装着した工具Ｔ１によるワークＷの加工中は、第二の刃物台１５はワークＷの加工領域から十分に離れた待機位置Ｄで待機している。ワークＷの外周面の加工終了後に、第二の刃物台１５に装着された工具Ｔ２でワークＷの端面加工を行うときは、図９（ｂ）に示すように、第一の刃物台１３をワークＷの加工領域から十分に離れた待機位置Ｂまで後退させ、しかる後に、図９（ｃ）に示すように、第二の刃物台１５を待機位置ＤからワークＷの加工を開始させる加工開始位置Ｅまで移動させるようにしている。

ところで、近年では、ワーク加工のためのさらなるコスト削減の要求から、刃物台による工具の割り出し時間を短縮したり、主軸の回転速度を高速化したりして、加工時間の短縮を図るなどの手段が講じられている。しかしながら、割り出し時間の短縮や主軸の回転速度の高速化等による加工時間の短縮は、近年では実質的に限界に達していて、これまで以上の大幅な加工時間の短縮はほとんど期待することができない。
そこで、本願出願人は、複数の刃物台の工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う場合に、工具の切り換え時間を短縮することによって加工時間を短縮し、ワークの加工コストのさらなる削減を図ることができるワークの加工方法を提案している（特許文献１，２参照）
特開２００２−３４１９１３号公報 特開２００２−３４１９１５号公報

上記文献に記載の技術は、主軸軸線の両側に対向して配置した二つの刃物台の工具のうち、次回加工工具の刃先をワークに可能な限り近接させた位置で待機させ、両工具が干渉しない範囲で交互に迅速に切り替えを行いながら、連続的にワークの加工を行えるようにしたものである。
そのため、上記文献に記載の技術は、主軸軸線の両側に対向する二つの櫛歯形の刃物台を有するＮＣ旋盤には有用な技術ではあるものの、上記した位置関係で配置された複数の刃物台を有し、一方の刃物台の工具で加工を行っている間は他方の刃物台を待機位置で待機させる形態のＮＣ旋盤にはそのまま適用することはできない。
また、この種のＮＣ旋盤では、待機位置とワークとの間を早送り速度で往復移動させているが、早送り速度で刃物台を移動させると、刃物台の送り機構に多大な負担が繰り返し作用することになり、送り機構を構成するねじ軸等の寿命を短くするという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、上記のような位置関係で二つの刃物台が配置されているＮＣ旋盤において、第一の刃物台と第二の刃物台に装着された工具を交互に切り替えながらワークの加工を行う場合に、切り替えの際の無駄時間を短縮することでワークの加工時間を短縮して、ワークの加工コストのさらなる削減を図るとともに、早送りによる送り機構の負担を軽減させて、送り機構の寿命を延ばすことのできる数値制御旋盤におけるワークの加工方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、一方の刃物台の工具によるワークの加工終了後に、前記一方の刃物台を待機位置まで移動させると同時に、他方の刃物台を待機位置から移動させ、他方の刃物台の送り速度を制御して、一方及び他方の刃物台の両方が、予めワークと待機位置との間に設定された位置に同時に到達するようにすることで、切り替え時間の大幅短縮を図ることができることに想到した。

具体的に、本発明は、回転自在な主軸と、この主軸に対して主軸軸線方向及び主軸軸線に交叉する方向に相的的に進退移動が可能な第一の刃物台と、前記主軸に対して前記主軸軸線方向に相対的に進退移動が可能な第二の刃物台とを有する数値制御旋盤におけるワークの加工方法において、今回の加工で使用した工具が、前記第一の刃物台及び前記第二の刃物台のうちのいずれの刃物台に装着されているものなのかを判断するステップと、次回の加工で使用する工具が、前記第一の刃物台に装着された工具なのか、前記第二の刃物台に装着された工具をなのかを判断するステップと、前記第一の刃物台及び前記第二の刃物台のうち、今回の加工で使用した工具を装着している刃物台と次回の加工で使用する工具を装着している刃物台とが異なる場合に、移動の途中で前記第一の刃物台と前記第二の刃物台との間に干渉が生じるかどうかを判断するステップと、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台との間に干渉が生じる場合に、それぞれの前記移動経路上で、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台とが近接しつつ干渉しない干渉境界位置を、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台のそれぞれについて求めるステップと、今回の加工で使用した工具を装着している刃物台と次回の加工で使用する工具を装着している刃物台とが異なる場合に、一方の刃物台を早送り速度で前記待機位置に向けて移動させるステップと、前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達する時間と同一の時間に、次回の加工で使用する工具を装着した他方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するように、前記他方の刃物台の送り速度を求め、得られた送り速度で前記他方の刃物台を前記干渉境界位置に向けて移動させるステップと、前記他方の刃物台について得られた前記送り速度が早送り速度よりも小さい場合に、前記他方の刃物台が前記干渉境界位置を通過する際に、前記他方の刃物台を早送り速度まで増速させて、次回の加工で使用する前記工具を加工開始位置まで移動させるステップとを有する加工方法としてある。

この方法によれば、第一の刃物台及び第二の刃物台のうち、今回の加工で使用した工具を装着する一方の刃物台を早送り速度で待機位置まで移動させる際に、第一の刃物台と第二の刃物台とは、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台とが近接しつつ干渉しない干渉境界位置を同一時間に通過し、かつ、干渉境界位置の通過とともに他方の刃物台を早送り速度まで増速させるので、次回の加工に使用する工具を装着した他方の刃物台を最短距離，最短時間でワークまで到達させることが可能になる。

本発明においては、前記第二の刃物台に単一の工具が装着されている場合に限らず、第二の刃物台に複数の工具が装着されている場合にも適用が可能である。この場合は、前記複数の工具を前記主軸軸線と交叉する前記第一の刃物台の移動方向と同方向に配列し、前記第一の刃物台の移動方向と同方向に前記複数の工具を移動させることで所定の工具を加工位置に割り出すようにするとよい。

前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達する時間と同一の時間に、次回の加工で使用する工具を装着した他方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するように、前記他方の刃物台の送り速度を求める具体的方法としては、前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間と、前記他方の刃物台を早送り速度で移動させた場合に前記他方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間とを比較し、前記他方の刃物台が前記一方の刃物台よりも短い時間で前記干渉境界位置に到達する場合に、前記他方の刃物台の前記待機位置と前記干渉境界位置との距離と前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間とから、前記他方の刃物台の送り速度を求めるようにするとよい。

干渉が生じるかどうかの判断及び干渉境界位置を設定するにあたって規準となる干渉発生位置は、前記第二の刃物台と干渉が生じることのある前記第一の刃物台の所定部位と、前記第一の刃物台に装着され、加工位置に割り出された工具の刃先位置とから、第一の干渉チェック領域を前記第一の刃物台について形成し、この第一の干渉チェック領域と前記第二の刃物台との間で干渉が生じるかどうかで行うことができる。
前記第二の刃物台に装着されている工具の刃先が同一位置に揃えられている場合には、前記工具の刃先位置と前記工具の径とから第二の干渉チェック領域を前記第二の刃物台について形成するとよく、前記第二の刃物台に装着されている工具が長さの異なる工具であって、かつ、刃先位置が不揃いである場合には、工具の各々について刃先位置と工具径と第二の刃物台における装着位置とから第二の干渉チェック領域を形成し、各干渉チェック領域と前記第一の干渉チェック領域との位置関係から、干渉が生じるかどうかを判断するとよい。

本発明は上記のように構成されているので、回転自在な主軸と、この主軸に対して主軸軸線方向及び主軸軸線に交叉する方向に相的的に進退移動が可能な第一の刃物台と、前記主軸に対して前記主軸軸線方向に相対的に進退移動が可能な第二の刃物台とを備えた数値制御旋盤において、第一の刃物台に装着された工具と第二の刃物台に装着された工具とを交互に切り替えながらワークの加工を行う場合に、一方の刃物台の工具から他方の刃物台の工具に切り替える切り替え時間を短縮することができ、ワークの加工時間を短縮して加工コストを削減することができる。
また、早送り速度で刃物台を移動させる時間を削減することで、送り機構に作用する負荷を軽減させて、送り機構の寿命を延長することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる工具切り替えの手順を説明するフローチャート、図２は、この実施形態における二つの刃物台の位置関係を説明する図、図３は、この実施形態における干渉判断の一手法を説明する図、図４は、第一の刃物台の工具による加工が終了したとき、両刃物台が干渉境界位置に到達したとき、第二の刃物台の工具が加工開始位置に到達したときの各段階における第一及び第二の刃物台の位置関係を示す図である。
なお、この実施形態におけるＮＣ旋盤は、図８及び図９に示すＮＣ旋盤と基本構成が同じであるものとし、図８及び図９と同一部位、同一部材には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。

ワークＷの加工を開始するに先立って、図２に示すように、第一の刃物台１３の待機位置Ｂと第二の刃物台１５の待機位置Ｄとを設定する。待機位置Ｂ，Ｄは、一方の刃物台（例えば第一の刃物台１３）に装着された工具（例えば工具Ｔ１）でワークＷの加工を行っている間に、他方の刃物台（例えば第二の刃物台１５）が待機している位置で、ワークＷの加工を行う加工領域から十分に後退した位置に予め設定される。
以下に、本発明における工具切り替えの手順を説明するが、以下の説明では、第一の刃物台１３に装着した工具Ｔ１でワークＷの加工を行った後に、工具の切り替えを行ってワークＷの加工を継続することを前提とする。また、この実施形態では、第二の刃物台に装着する工具Ｔ２を全て同じ長さとし、かつ、工具Ｔ２の刃先を同一の直線上に揃えていることを前提とする。

図２の実線及び図４（ａ）に示すように、第一の刃物台１３の工具Ｔ１でワークＷの加工を行っている間は、第二の刃物台１５は待機位置Ｄで待機している。
今回の加工を行った工具（今回加工工具と記載することがある）Ｔ１による加工の終了後に、ＮＣ旋盤の図示しない制御装置は、ワークＷの加工プログラムから、次回の加工で使用する工具（次回加工工具と記載することがある）が第一の刃物台１３に装着されている工具Ｔ１なのか、第二の刃物台１５に装着されている工具Ｔ２なのかを判断する（ステップＳ１）。

次回加工工具として、第一の刃物台１３に装着されている工具Ｔ１を使用する場合には、第一の刃物台１３を工具Ｔ１の割り出しが可能な位置、例えば待機位置Ｂまで早送り速度で移動させ（ステップＳ１４）、当該位置Ｂで次回加工工具Ｔ１の割り出しを行い（ステップＳ１５）、割り出し終了後に、第一の刃物台１３をワークＷに向けて早送り速度で移動させて、次回加工工具Ｔ１をワークＷの加工開始位置まで移動させる（ステップＳ１６）。以後、次回加工工具Ｔ１によってワークＷを加工するための加工プログラムをスタートさせる（ステップＳ１７）。

次回加工工具として、第二の刃物台１５の工具Ｔ２を使用する場合は、前記制御装置は、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５との間で干渉が生じるかどうかを判断する(ステップＳ２)。
干渉するかどうかの判断は、例えば、図３に示すように、第一の刃物台１３及び第二の刃物台１５の各々について、両刃物台１３，１５の間の干渉を検出するための領域（干渉チェック領域）ＣＰ１，ＣＰ２を設定し、両刃物台１３，１５の移動とともに両領域ＣＰ１，ＣＰ２を移動させて、両領域ＣＰ１，ＣＰ２が干渉するかどうかで行うようにしてもよい。

第一の刃物台１３の干渉チェック領域ＣＰ１は、第二の刃物台１５に装着された工具Ｔ２と干渉する可能性のある第一の刃物台１３の前面１３ａ（ＸＹ面）のＺ方向位置データと、第一の刃物台１３に装着された今回加工工具Ｔ１の工具長から得られた刃先位置データとから形成することができる。
第二の刃物台１５の干渉チェック領域ＣＰ２は、第二の刃物台１５に装着された複数の工具Ｔ２の各々の刃先位置データと工具径データとから形成することができる。
そして、第一の刃物台１３が現在位置Ａから待機位置Ｂまで早送り速度で移動する際の干渉チェック領域ＣＰ１の軌跡を求め、第二の刃物台１５が待機位置Ｄから加工開始位置Ｅまで早送り速度で移動する際の干渉チェック領域ＣＰ２の軌跡を求め、両領域ＣＰ１，ＣＰ２が移動の途中で干渉するか否かを判断する。

その結果、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５との間で干渉が生じない場合には、第一の刃物台１３を早送り速度で現在位置Ａから待機位置Ｂまで移動させるとともに、第二の刃物台１５を待機位置Ｄから加工開始位置Ｅまで早送り速度で移動させる（ステップＳ１８）。以後、次回加工工具Ｔ２によってワークＷを加工するための加工プログラムをスタートさせる（ステップＳ１９）。

ステップＳ２で干渉が生じると判断した場合は、両刃物台１３，１５の待機位置Ｂ，Ｄの座標データ、第一の刃物台１３の現在位置Ａの座標データ、次回加工工具Ｔ２の加工開始位置Ｅの座標データを取得する（ステップＳ３，Ｓ４）。
次いで、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５のそれぞれの移動経路上に設定され、両刃物台１３，１５の間で干渉が生じるか生じないかの境界となる位置（干渉境界位置）Ｃ，Ｆを取得する（ステップＳ５）。

この干渉境界位置Ｃ，Ｆの決定は、例えば以下の手順で行うことができる。
まず、両刃物台１３，１５の干渉チェック領域ＣＰ１，ＣＰ２が移動の過程で最初に干渉する位置を求める。そして、この位置から第一の刃物台１３の待機位置Ｂ寄りのところ及び第二の刃物台１５の待機位置Ｄ寄りのところに、干渉チェック領域ＣＰ１，ＣＰ２が干渉しない干渉境界位置Ｃ，Ｆをそれぞれ設定する。最初に干渉する位置から干渉境界位置Ｃ，Ｆまでの距離は任意に設定することができるが、０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度とするとよい。
このようにして干渉境界位置Ｃ、Ｆを設定し、これらの座標データを得る（ステップＳ５）。
次いで、取得した各座標データから、第一の刃物台１３及び第二の刃物台１５について、隣接する各位置ＡＣ間、ＣＢ間、ＤＦ間及びＦＥ間の距離Ｄａ１，Ｄａ２，Ｄｂ１，Ｄｂ２を計算する（ステップＳ６，Ｓ７）。

第二の刃物台１５の次回加工工具Ｔ２を最短時間で待機位置Ｄから加工開始位置Ｅに到達させるには、第一の刃物台１３が現在位置Ａから干渉境界位置Ｃに到達した時間と同一の時間に、第二の刃物台１５が待機位置Ｄから干渉境界位置Ｆに到達するようにし、干渉境界位置Ｆから加工開始位置Ｅまで早送り速度で移動するようにするとよい。
この実施形態では、第一の刃物台１３が加工終了時の現在位置Ａから干渉境界位置Ｃまで早送り速度で移動する時間Ｉを計算し、第二の刃物台１５を待機位置Ｄから干渉境界位置Ｆまで早送り速度で移動させた場合に要する時間IIを計算する（ステップＳ７）。そして、時間Ｉと時間IIとを比較する（ステップＳ８）。

図５は、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５の送り速度と時間との関係を示すグラフである。
図５（ａ）中、斜線で示す部分の面積が、第一の刃物台１３を早送り速度Ｖｍで移動させた場合における現在位置Ａと干渉境界位置Ｃとの間の距離Ｄａ１に相当する。同様に、図５（ｂ）中、斜線で示す部分の面積が、第二の刃物台１５を早送り速度Ｖｎで移動させた場合における待機位置Ｄと干渉境界位置Ｆとの間の距離Ｄｂ１に相当している。

時間Ｉが時間IIより長い場合、つまり、図５（ｂ）に示すような場合は、第一の刃物台１３が干渉境界位置Ｃに到達する前に第二の刃物台１５が干渉境界位置Ｆを通過してしまうから、第一の刃物台１３が干渉境界位置Ｃを通過する時間と第二の刃物台１５が干渉境界位置Ｆを通過する時間とが同じになるように、第二の刃物台１５の送り速度Ｖｓを求める（ステップＳ１０）。つまり、図５（ｃ）に示すように、時間軸を時間II＝時間Ｉとなる位置に固定したときに、斜線部分の面積が距離Ｄｂ１に等しくなるように、送り速度Ｖｓを求めるわけである。
そして、第一の刃物台１３を早送り速度Ｖｍで待機位置Ｂに向けて移動させ、第二の刃物台１５をステップＳ１０で求めた送り速度Ｖｓで干渉境界位置Ｆに向けて移動させる（ステップＳ１１）。

このようにすることで、図４（ｂ）に示すように、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５とは、同一の時間にそれぞれの干渉境界位置Ｃ，Ｆに到達する。干渉境界位置Ｆに達するまでの間は、第二の刃物台１３は早送り速度Ｖｎより小さい送り速度Ｖｓで移動するので、この間は、ねじ軸等の送り機構に作用する負担も小さくすることができる。
第二の刃物台１５が干渉境界位置Ｆに到達した後は、図４（ｃ）及び図５（ｃ）に示すように、第二の刃物台１５を早送り速度Ｖｎに増速して、加工開始位置Ｅまで移動させる（ステップＳ１２）。
第二の刃物台１５が加工開始位置Ｅに到達したら、以後、ワークＷを加工させるための加工プログラムをスタートさせて、ワークＷの加工を開始させる（ステップＳ１３）。

なお、時間Ｉが時間IIより短かい場合又は時間Ｉと時間IIとが同じである場合は、両刃物台１３，１５の間には干渉は生じないから、第一の刃物台１３及び第二の刃物台１５をともに早送り速度Ｖｍ，Ｖｎで移動させ（ステップＳ１８）、第二の刃物台１５が加工開始位置Ｅに到達した後に、次回加工工具Ｔ２によるワークＷの加工のための加工プログラムをスタートさせる（ステップＳ１９）。

［第二の実施形態］
次に、第二の刃物台１５に装着されている複数本（図示の例では四本）の工具が、長さの異なる工具Ｔ２１〜Ｔ２４である第二の実施形態を、図６のフローチャート及び図７を参照しながら説明する。
なお、この実施形態は、干渉境界位置Ｃ，Ｆの設定手順が上記と異なるほかは第一の実施形態と同じである。そこで、干渉境界位置Ｃ，Ｆ設定の手順について以下に詳細に説明し、第一の実施形態と同一の部分については説明を省略する。また、以下の説明では、説明の便宜のため、第一の刃物台１３の工具Ｔ１でワークＷの加工を終えた後に、第二の刃物台１５の工具Ｔ２１〜Ｔ２４のうち、最下段に装着された工具Ｔ２４を次回加工工具として選択することを前提とする。

図６は、干渉境界位置Ｃ，Ｆの設定手順を説明するフローチャート、図７（ａ）は、第二の刃物台１５の工具Ｔ２１〜Ｔ２４と第一の刃物台１３との位置関係を示す図、図７（ｂ）は、干渉境界位置Ｃ，Ｆの設定するにあたり、第一の刃物台１３の移動経路と第二の刃物台１５の工具Ｔ２１〜Ｔ２４との関係を説明する図である。

この実施形態では、工具Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４のそれぞれについて、干渉チェック領域ＣＰ２１、ＣＰ２２、ＣＰ２３、ＣＰ２４を設定する（ステップＳ５１）。干渉チェック領域ＣＰ２１，ＣＰ２２，ＣＰ２３，ＣＰ２４は、工具Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４の工具径データ、刃先位置データ及び第二の刃物台１５における工具Ｔ２１，Ｔ２２，Ｔ２３，Ｔ２４の装着位置データから形成することができる。
そして、各干渉チェック領域ＣＰ２１〜ＣＰ２４と第一の刃物台１３の干渉チェック領域ＣＰ１との距離Ｅ２１，Ｅ２２，Ｅ２３，Ｅ２４を求める（ステップＳ５２）。次いで、第二の刃物台１５を早送り速度でワークＷ側に移動させたときに、各干渉チェック領域ＣＰ２１〜ＣＰ２４が干渉チェック領域ＣＰ１に到達するまでの時間ｔ２１，ｔ２２，ｔ２３，ｔ２４を計算する（ステップＳ５３）。なお、図示の工具装着例では、上から二番目の工具Ｔ２２が第一の刃物台１５と干渉することは事実上起こりえないので、工具Ｔ２２に関する上記のデータ（Ｅ２２，ｔ２２）は予め除外しておいてもよい。

次に、第一の刃物台１３の干渉チェック領域ＣＰ１が、現在位置Ａから次回加工工具Ｔ２４と干渉しなくなる位置（ｉ）まで移動する時間をｔ１４、同じく、工具Ｔ２２と干渉しなくなる位置（ｉｉ）まで移動する時間をｔ１２、同じく、工具Ｔ２１と干渉しなくなる位置(iii)まで移動する時間をｔ１１とする（ステップＳ５３）。そして、時間ｔ１１と時間ｔ２１、時間ｔ１２と時間ｔ２２、時間ｔ１４と時間ｔ２４について各々を比較する（ステップＳ５４）。

その結果、ｔ１４＜ｔ２４、ｔ１３＜ｔ２３及びｔ１１＜ｔ２１の全ての条件を満足する場合（ステップＳ５５）には、第一の刃物台１３の干渉チェック領域ＣＰ１が各位置（ｉ）(ii)(iii)を通過したあとに、第二の刃物台１５の干渉チェック領域ＣＰ２１，２２，２４が各位置（ｉ）(ii)(iii)に到達することになるから、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５とは干渉しない。そこで、前記制御装置は第一の刃物台１３と第二の刃物台１５との間で干渉が生じないと判断して、両刃物台１３，１５を早送り速度で待機位置Ｂ及び加工開始位置Ａまで送る（ステップＳ１８、図１参照）。

上記以外の条件のとき、すなわち、ｔ１４≧ｔ２４、ｔ１３≧ｔ２３及びｔ１１≧ｔ２１のいずれかの条件を含むときには、第一の刃物台１３と第二の刃物台１５との間で干渉が生じると判断する。この場合は、干渉を回避しつつ最短の時間で第二の刃物台１５を加工開始位置まで送ることができるように、第二の刃物台１５の速度を調整する。
この場合は、ｔ１４≧ｔ２４、ｔ１３≧ｔ２３及びｔ１１≧ｔ２１のうちのいずれの条件であるのか、他の一つ又は二つがどのような条件であるのかによって、どこで干渉が生じるのかの判断する（ステップＳ５６）。
例えば、ｔ１３≧ｔ２３及びｔ１１≧ｔ２１であってｔ１４＜ｔ２４であるときは、干渉チェック領域の領域ＣＰ２３と領域ＣＰ１との干渉及び領域ＣＰ２１と領域ＣＰ１との干渉が考えられる。そこで、前記制御装置は、両者の時間差ｔ１３−ｔ２３、ｔ１１−ｔ２１を比較して、どちらが先に干渉チェック領域ＣＰ１と干渉するかを判断する。そして、ｔ１３−ｔ２３＞ｔ１１−ｔ２１であるときには、領域ＣＰ２１と領域ＣＰ１とが先に干渉すると判断し、逆の場合には領域ＣＰ２３と領域ＣＰ１との干渉が先に生じると判断する。
上記のようにしてどこで干渉が生じるかが決定されれば、この決定に基づいて干渉境界位置Ｃ，Ｆを設定する（ステップＳ５）。
以後、図１のフローチャートにおいてステップＳ６以下の手順を実行する。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、本発明においては、第一の刃物台１３及び第二の刃物台１５に装着される工具Ｔ１，Ｔ２の本数は、一つでも複数でも適用が可能である。また、複数の工具Ｔ１、Ｔ２の長さや第一の刃物台１３及び第二の刃物台１５に装着されたときの刃先位置は、同じであってもよいし異なるものであってもよい。
また、上記の説明では、第二の刃物台１５にはＸ方向に複数の工具Ｔ２が装着されるものとして説明したが、本発明はＹ方向に複数の工具Ｔ２が装着される場合にも適用が可能である。

本発明は、上記のような配置形態を含むものであれば、二つに限らず三つ以上の刃物台を有する数値制御旋盤、例えば、主軸軸線の周りに二つ又三つの刃物台を有する数値制御旋盤にも適用が可能である。また、刃物台の形態も、櫛歯形に限らずタレット形のものであってもよい。さらに、主軸台が移動する主軸台移動型の数値制御旋盤に限らず、主軸台がベッド上に固定された主軸台固定型の数値制御旋盤にも適用が可能である。また、主軸台の前方にガイドブッシュを有し、このガイドブッシュにワークの先端を支持させるものであってもよい。

本発明の加工方法の第一の実施形態にかかり、工具切替の手順を説明するフローチャートである。 この実施形態における二つの刃物台の位置関係を説明する図である。 この実施形態における干渉判断の一手法を説明する図である。 第一の刃物台の工具による加工が終了した時、両刃物台が干渉境界位置に到達したとき、第二の刃物台の工具が加工開始位置に到達したときの第一及び第二の刃物台の位置関係を説明する図である。 第一の刃物台１３と第二の刃物台１５の送り速度と時間との関係を示すグラフである。 本発明の加工方法の第二の実施形態にかかり、工具切替の手順を説明するフローチャートである。 この実施形態における干渉判断の一手法を説明する図である。 本発明の適用が可能なＮＣ旋盤の一例を示すもので、ＮＣ旋盤の主要部の構成を概略図で示したものである。 本発明の従来例にかかり、図８のＮＣ旋盤における工具切り替えの手順を説明する図である。

符号の説明

１ ＮＣ旋盤
１１ 主軸台
１２ 主軸
１３ 第一の刃物台
１５ 第二の刃物台
Ｔ１：Ｔ２ 工具
Ａ 今回加工工具Ｔ１の現在位置
Ｂ 第一の刃物台の待機位置
Ｃ 第一の刃物台の干渉境界位置
Ｄ 第二の刃物台の待機位置
Ｅ 次回加工工具Ｔ２の加工開始位置
Ｆ 第二の刃物台の干渉境界位置

Claims (6)

1. 回転自在な主軸と、この主軸に対して主軸軸線方向及び主軸軸線に交叉する方向に相的的に進退移動が可能な第一の刃物台と、前記主軸に対して前記主軸軸線方向に相対的に進退移動が可能な第二の刃物台とを有する数値制御旋盤におけるワークの加工方法において、
   今回の加工で使用した工具が、前記第一の刃物台及び前記第二の刃物台のうちのいずれの刃物台に装着されているものなのかを判断するステップと、
   次回の加工で使用する工具が、前記第一の刃物台に装着された工具なのか、前記第二の刃物台に装着された工具をなのかを判断するステップと、
   前記第一の刃物台及び前記第二の刃物台のうち、今回の加工で使用した工具を装着している刃物台と次回の加工で使用する工具を装着している刃物台とが異なる場合に、移動の途中で前記第一の刃物台と前記第二の刃物台との間に干渉が生じるかどうかを判断するステップと、
   前記第一の刃物台と前記第二の刃物台との間に干渉が生じる場合に、それぞれの前記移動経路上で、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台とが近接しつつ干渉しない干渉境界位置を、前記第一の刃物台と前記第二の刃物台のそれぞれについて求めるステップと、
   今回の加工で使用した工具を装着している刃物台と次回の加工で使用する工具を装着している刃物台とが異なる場合に、一方の刃物台を早送り速度で前記待機位置に向けて移動させるステップと、
   前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達する時間と同一の時間に、次回の加工で使用する工具を装着した他方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するように、前記他方の刃物台の送り速度を求め、得られた送り速度で前記他方の刃物台を前記干渉境界位置に向けて移動させるステップと、
   前記他方の刃物台について得られた前記送り速度が早送り速度よりも小さい場合に、前記他方の刃物台が前記干渉境界位置を通過する際に、前記他方の刃物台を早送り速度まで増速させて、次回の加工で使用する前記工具を加工開始位置まで移動させるステップと、
   を有することを特徴とする数値制御旋盤におけるワークの加工方法。
2. 前記第二の刃物台に複数の工具が装着される場合に、前記複数の工具が前記主軸軸線と交叉する前記第一の刃物台の移動方向と同方向に配列され、前記第一の刃物台の移動方向と同方向に前記複数の工具を移動させて所定の工具を加工位置に割り出すことを特徴とする請求項１に記載の数値制御旋盤におけるワークの加工方法。
3. 前記一方の刃物台を早送り速度で移動させた場合に前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間と、前記他方の刃物台を早送り速度で移動させた場合に前記他方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間とを比較し、前記他方の刃物台が前記一方の刃物台よりも短時間で前記干渉境界位置に到達する場合に、前記他方の刃物台の前記待機位置と前記干渉境界位置との距離と前記一方の刃物台が前記干渉境界位置に到達するまでの時間とから、前記他方の刃物台の送り速度を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御旋盤におけるワークの加工方法。
4. 前記第二の刃物台と干渉が生じることのある前記第一の刃物台の所定部位と、前記第一の刃物台に装着され、加工位置に割り出された工具の刃先位置とから、第一の干渉チェック領域を前記第一の刃物台について形成し、
   この第一の干渉チェック領域と前記第二の刃物台との間で干渉が生じるかどうか及び干渉が生じる位置を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の数値制御旋盤におけるワークの加工方法。
5. 前記第二の刃物台に装着されている工具の刃先が同一位置に揃えられている場合に、前記工具の刃先位置と前記工具の径とから第二の干渉チェック領域を前記第二の刃物台について形成することを特徴とする請求項４に記載の数値制御旋盤におけるワークの加工方法。
6. 前記第二の刃物台に装着されている工具が長さの異なる工具であって、かつ、刃先位置が不揃いである場合に、工具の各々について刃先位置と工具径と第二の刃物台における装着位置とから第二の干渉チェック領域を形成し、
   各干渉チェック領域と前記第一の干渉チェック領域との位置関係から、干渉が生じるかどうか及び干渉が生じる位置を判断すること、
   を特徴とする請求項４に記載の数値制御旋盤におけるワークの加工方法。

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