JP2012232385A - Numerical control device and machining method - Google Patents
Numerical control device and machining method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012232385A JP2012232385A JP2011103507A JP2011103507A JP2012232385A JP 2012232385 A JP2012232385 A JP 2012232385A JP 2011103507 A JP2011103507 A JP 2011103507A JP 2011103507 A JP2011103507 A JP 2011103507A JP 2012232385 A JP2012232385 A JP 2012232385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spindle
- tool
- speed
- machining
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
Description
本発明は、工作機械を数値制御して工作物を加工する数値制御装置(以下、NC装置という)および加工方法に関し、特に、工具が装着されている主軸の回転速度を、同一の工具による加工工程内において加工部位によって変化させるNC装置および加工方法に関するものである。 The present invention relates to a numerical control device (hereinafter referred to as an NC device) and a processing method for processing a workpiece by numerically controlling a machine tool, and in particular, processing the rotational speed of a spindle on which a tool is mounted with the same tool. The present invention relates to an NC apparatus and a processing method that are changed depending on a processing site in a process.
一般的に、工作機械のNC装置は、工具が装着されている主軸を一定の回転速度で回転させて工作物を加工している。しかし、例えば、回転軸が垂直方向を向いた工具により工作物の傾斜面を加工するときの工具と工作物との接触点における工具径は、工作物の垂直面を加工するときの工具と工作物との接触点における工具径よりも小さくなる場合がある。この場合、工作物の傾斜面を加工するときの加工速度は、工作物の垂直面を加工するときの加工速度よりも低下する。よって、工作物の全ての面を加工する際の加工速度を垂直面を加工するときの加工速度にすることにより、工作物の加工時間を短縮させることができる。このためには、加工速度と比例関係にある主軸の回転速度を変化させる必要がある。しかし、主軸の回転速度を変化させると、主軸に発生する熱量も変化して主軸の熱変位量が変動するため、加工精度が低下する傾向にある。 Generally, an NC device of a machine tool processes a workpiece by rotating a spindle on which a tool is mounted at a constant rotational speed. However, for example, the tool diameter at the contact point between the tool and the workpiece when machining the inclined surface of the workpiece with a tool whose rotation axis is oriented in the vertical direction is the same as the tool and the workpiece when machining the vertical surface of the workpiece. It may be smaller than the tool diameter at the point of contact with the object. In this case, the processing speed when processing the inclined surface of the workpiece is lower than the processing speed when processing the vertical surface of the workpiece. Therefore, the machining time of the workpiece can be shortened by setting the machining speed for machining all the surfaces of the workpiece to the machining speed for machining the vertical surface. For this purpose, it is necessary to change the rotational speed of the spindle which is proportional to the machining speed. However, when the rotational speed of the main shaft is changed, the amount of heat generated in the main shaft also changes and the amount of thermal displacement of the main shaft fluctuates, so that the machining accuracy tends to decrease.
そこで、例えば、特開2002−239872号公報(特許文献1)および特開平5−277894号公報(特許文献2)には、熱変位の補正機能を有するNC装置が記載されている。特許文献1記載のNC装置には、主軸回転速度を低速から高速まで複数に区分して割当てた異なる熱変位係数が予め設定されている。そして、NC装置は、数値制御プログラム(以下、NCプログラムという)上から主軸回転速度に応じて熱変位係数を変更することにより最適な熱変位補正を行う。これにより、高精度な加工を行うことができる。また、特許文献2記載のNC装置には、主軸回転数(主軸回転速度)に対応する各送り軸の位置等の補正値が予め記憶されている。そして、NC装置は、指令された主軸回転数に対応する補正値に基づいて各送り軸の位置等を補正する。これにより、高精度な加工を行うことができる。
Thus, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-239882 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-277894 (Patent Document 2) describe NC devices having a thermal displacement correction function. In the NC apparatus described in
上述の特許文献1および2記載のNC装置では、同一の工具による加工工程(一加工工程)を複数組み合わせた加工工程でなる工作物の加工において、一加工工程ごとに主軸回転速度を変化させて熱変位補正を行っているため、全加工工程における加工時間の短縮化を図ることができる。しかし、近年、工作物の加工においては、更なる加工時間の短縮化が望まれている。
In the NC devices described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械において工作物を高精度に加工でき、且つ加工時間を大幅に短縮できるNC装置および加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an NC apparatus and a machining method capable of machining a workpiece with high accuracy in a machine tool and greatly reducing machining time. .
(NC装置)
(請求項1)本発明のNC装置は、工作機械における工具が装着されている主軸の回転速度を、同一の前記工具による加工工程内において加工部位によって変化させるNC装置であって、少なくとも前記工作機械を数値制御するためのNCプログラム、前記工具に関するデータ、前記工作物に関するデータ、および前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータが予め記憶されている記憶手段と、前記工具に関するデータおよび前記工作物に関するデータに基づいて、前記工具と前記工作物との接触点を演算する接触点演算手段と、前記工具に関するデータに基づいて、算出した前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する主軸回転速度演算部と、前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータに基づいて、算出した前記主軸の回転速度と、前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度と、から前記主軸の熱変位量を演算する熱変位量演算手段と、前記NCプログラムに指令されている前記工作物の加工精度と、算出した前記主軸の熱変位量との大きさを比較する比較手段と、少なくとも前記主軸の熱変位量が前記工作物の加工精度の範囲内となるように、前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度を変更する主軸回転速度変更手段と、変更した前記主軸の回転速度に基づいて、前記NCプログラムに指令されている前記工具と前記工作物の相対基準送り速度を変更する送り速度変更手段と、前記主軸の回転基準速度および前記工具と前記工作物の相対基準送り速度が変更された前記NCプログラムに基づいて、前記工作物の加工を数値制御する加工制御手段と、を備える。
(NC device)
(Claim 1) An NC apparatus according to the present invention is an NC apparatus that changes the rotational speed of a spindle on which a tool is mounted in a machine tool depending on a machining site in a machining process using the same tool, and at least the machine tool. NC program for numerically controlling the machine, data relating to the tool, data relating to the workpiece, and storage means in which data indicating the relationship between the rotational speed of the spindle and the amount of thermal displacement is stored in advance, and the tool Based on the data and the data on the workpiece, contact point calculation means for calculating the contact point between the tool and the workpiece, and on the basis of the data on the tool, the rotation speed of the spindle at the calculated contact point is calculated. Based on the data indicating the relationship between the spindle rotation speed calculation unit to be calculated, the rotation speed of the spindle and the amount of thermal displacement, the calculated Thermal displacement amount calculating means for calculating a thermal displacement amount of the main spindle from a rotation speed of the shaft and a reference rotation speed of the main spindle specified in the NC program; and the workpiece instructed in the NC program. Comparison means for comparing the machining accuracy of the spindle and the calculated thermal displacement amount of the spindle, and the NC program so that at least the thermal displacement amount of the spindle is within the machining accuracy range of the workpiece. Spindle rotation speed changing means for changing the commanded rotation reference speed of the spindle, and the relative reference feed speed of the tool and the workpiece commanded to the NC program based on the changed rotation speed of the spindle The workpiece based on the NC program in which the rotation reference speed of the spindle and the relative reference feed speed of the tool and the workpiece are changed. Comprising a machining control means for numerically controlling the processing, the.
(請求項2)前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度は、当該NCプログラムにより加工する際に使用する前記工具における最大径および前記工具の適正な加工速度に基づいて設定され、前記主軸回転速度演算部は、算出した前記接触点における前記工具の径および前記工具の適正な加工速度に基づいて、前記接触点における前記主軸の回転速度を演算するようにしてもよい。 (Claim 2) The rotation reference speed of the spindle commanded to the NC program is set based on the maximum diameter of the tool used when machining by the NC program and an appropriate machining speed of the tool, The spindle rotation speed calculation unit may calculate the rotation speed of the spindle at the contact point based on the calculated diameter of the tool at the contact point and an appropriate machining speed of the tool.
(請求項3)前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度は、当該NCプログラムにより加工する際に、前記工作物と接触する前記工具の接触範囲における最大径および前記工具の適正な加工速度に基づいて設定され、前記主軸回転速度演算部は、算出した前記接触点における前記工具の径および前記工具の適正な加工速度に基づいて、前記接触点における前記主軸の回転速度を演算するようにしてもよい。 (Claim 3) The rotation reference speed of the spindle commanded by the NC program is determined by the maximum diameter in the contact range of the tool that comes into contact with the workpiece when machining by the NC program, and the appropriate tool Based on the machining speed, the spindle rotation speed calculation unit calculates the rotation speed of the spindle at the contact point based on the calculated diameter of the tool at the contact point and the appropriate machining speed of the tool. You may do it.
(加工方法)
(請求項4)本発明の加工方法は、工作機械における工具が装着されている主軸の回転速度を、同一の前記工具による加工工程内において加工部位によって変化させる加工方法であって、少なくとも前記加工を数値制御するためのNCプログラム、前記工具に関するデータ、前記工作物に関するデータ、および前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータを予め記憶する記憶工程と、前記工具に関するデータおよび前記工作物に関するデータに基づいて、前記工具と前記工作物との接触点を演算する接触点演算工程と、前記工具に関するデータに基づいて、算出した前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する主軸回転速度演算工程と、前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータに基づいて、算出した前記主軸の回転速度と、前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度と、から前記主軸の熱変位量を演算する熱変位量演算工程と、前記NCプログラムに指令されている前記工作物の加工精度と、算出した前記主軸の熱変位量との大きさを比較する比較工程と、少なくとも前記主軸の熱変位量が前記工作物の加工精度の範囲内となるように、前記NCプログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度を変更する主軸回転速度変更工程と、変更した前記主軸の回転速度に基づいて、前記NCプログラムに指令されている前記工具と前記工作物の相対送り基準速度を変更する送り速度変更工程と、前記主軸の回転基準速度および前記工具と前記工作物の相対送り基準速度が変更された前記NCプログラムに基づいて、前記工作物の加工を数値制御する加工制御工程と、を備える。
(Processing method)
(Claim 4) The machining method of the present invention is a machining method in which the rotational speed of a spindle on which a tool in a machine tool is mounted is changed depending on a machining site in a machining process using the same tool, and at least the machining An NC program for numerically controlling the data, data relating to the tool, data relating to the workpiece, and data indicating the relationship between the rotational speed of the spindle and the amount of thermal displacement, data relating to the tool, and A contact point calculation step for calculating a contact point between the tool and the workpiece based on data relating to a workpiece, and a spindle for calculating a rotation speed of the spindle at the calculated contact point based on data relating to the tool Based on the rotation speed calculation step and data indicating the relationship between the rotation speed of the spindle and the amount of thermal displacement, the calculated rotation of the spindle is calculated. A thermal displacement amount calculating step for calculating a thermal displacement amount of the main spindle from the speed and a rotation reference speed of the main spindle specified in the NC program; and a machining accuracy of the workpiece specified in the NC program. And a comparison step that compares the calculated magnitude of the thermal displacement of the spindle with the NC program so that at least the thermal displacement of the spindle is within the machining accuracy range of the workpiece. A spindle rotation speed changing step for changing the rotation reference speed of the spindle, and a relative feed reference speed of the tool and the workpiece commanded by the NC program is changed based on the changed rotation speed of the spindle. Based on the NC program in which the feed speed changing step, the rotation reference speed of the spindle and the relative feed reference speed of the tool and the workpiece are changed, the workpiece is processed. Comprising a processing control step of value control, the.
(請求項1)主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータが予め記憶されているので、工具と工作物との接触点における主軸の回転速度を演算することにより、該接触点における主軸の熱変位量を求めることができる。一方、NCプログラムには主軸の回転基準速度が指令されているので、主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータから主軸の基準熱変位量を求めることができる。そして、接触点における主軸の熱変位量と主軸の基準熱変位量との差は、接触点における加工誤差を表す。よって、該加工誤差がNCプログラムに指令されている工作物の加工精度内となるように、主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータから主軸の回転速度を演算し、NCプログラムに指令されている主軸の回転基準速度を変更することができる。さらに、変更した主軸の回転速度に基づいて、NCプログラムに指令されている工具と工作物の相対送り基準速度を変更することができる。そして、以上の処理を同一の工具による加工工程(一加工工程)内において加工部位ごとに行っているので、工作物の加工精度を高精度に維持しつつ、加工時間を従来よりも大幅に短縮することができる。 (Claim 1) Since the data indicating the relationship between the rotational speed of the spindle and the amount of thermal displacement is stored in advance, by calculating the rotational speed of the spindle at the contact point between the tool and the workpiece, the data at the contact point is calculated. The amount of thermal displacement of the spindle can be determined. On the other hand, since the rotation reference speed of the main shaft is commanded in the NC program, the reference heat displacement amount of the main shaft can be obtained from data indicating the relationship between the rotation speed of the main shaft and the heat displacement amount. The difference between the thermal displacement amount of the main shaft at the contact point and the reference thermal displacement amount of the main shaft represents a processing error at the contact point. Therefore, the rotation speed of the spindle is calculated from the data indicating the relationship between the rotation speed of the spindle and the amount of thermal displacement so that the machining error is within the machining accuracy of the workpiece commanded by the NC program, and the NC program The commanded rotation reference speed of the spindle can be changed. Furthermore, the relative feed reference speed of the tool and the workpiece commanded in the NC program can be changed based on the changed rotation speed of the spindle. And since the above processing is performed for each processing part within the machining process (one machining process) using the same tool, the machining time of the workpiece is maintained at a high accuracy and the machining time is significantly shortened compared to the conventional method. can do.
(請求項2)工具における最大径および工具の適正な加工速度に基づいて求めた主軸の回転基準速度を、接触点における工具の径および工具の適正な加工速度に基づいて求めた接触点における主軸の回転速度に変更している。これにより、同一の工具による加工工程(一加工工程)内において工具の加工速度を常に適正値として加工を行うことができるので、加工効率を向上させることができる。 (Claim 2) The spindle at the contact point obtained from the rotation diameter of the spindle determined based on the maximum diameter of the tool and the appropriate machining speed of the tool based on the tool diameter and the appropriate machining speed of the tool at the contact point. The rotation speed has been changed. Thereby, in the process (one process) by the same tool, since the process speed of a tool can always be made into an appropriate value, process efficiency can be improved.
(請求項3)NCプログラムにより加工する際に、工作物と接触する工具の使用範囲における最大径および工具の適正な加工速度に基づいて求めた主軸の回転基準速度を、接触点における工具の径および工具の適正な加工速度に基づいて求めた接触点における主軸の回転速度に変更している。これにより、同一の工具による加工工程(一加工工程)内において工具の加工速度を常に適正値として加工を行うことができるので、加工効率を向上させることができる。また、実際の加工に即した主軸の回転速度となるので、加工精度をさらに高めることができる。 (Claim 3) When machining with the NC program, the rotation reference speed of the spindle determined based on the maximum diameter of the tool in contact with the workpiece and the appropriate machining speed of the tool is determined as the diameter of the tool at the contact point. And the rotation speed of the spindle at the contact point obtained based on the proper machining speed of the tool. Thereby, in the process (one process) by the same tool, since the process speed of a tool can always be made into an appropriate value, process efficiency can be improved. In addition, since the rotation speed of the spindle is adapted to actual machining, machining accuracy can be further increased.
(請求項4)本発明の加工方法によれば、上述したNC装置における効果と同様の効果を奏する。また、NC装置における他の特徴部分について、本発明の加工方法に同様に適用できる。そして、同様の効果を奏する。 (Claim 4) According to the processing method of the present invention, the same effects as those of the above-described NC apparatus can be obtained. Further, other characteristic portions in the NC apparatus can be similarly applied to the processing method of the present invention. And the same effect is produced.
(1.NC装置を備えた工作機械の機械構成)
NC装置は、工作機械において工具が装着されている主軸の回転速度を、同一の工具による加工工程(一加工工程)内において加工部位によって変化させる装置である。工作機械の一例として、立形マシニングセンタを例に挙げ、図1を参照して説明する。
(1. Machine structure of machine tool equipped with NC device)
The NC device is a device that changes the rotation speed of a spindle on which a tool is mounted in a machine tool, depending on the machining site in a machining process (one machining process) using the same tool. As an example of a machine tool, a vertical machining center will be described as an example and described with reference to FIG.
図1に示すように、立形マシニングセンタ1は、ベッド2と、テーブル3と、コラム4と、スライダ5と、主軸ヘッド6と、主軸7と、自動工具交換装置8と、NC装置9とから概略構成される。
As shown in FIG. 1, the
ベッド2は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド2の形状は矩形状に限定されるものではない。ベッド2上には、テーブル3および自動工具交換装置8が備えられている。また、ベッド2の後方側には、コラム4が立設されている。
The
テーブル3は、矩形状からなり、ベッド2上に備えられた前後方向(Y軸方向)に延びるガイド部材31にY軸方向にスライド可能に設けられている。そして、ガイド部材31には、テーブル3をY軸方向にスライドさせるボールネジ機構32を有するテーブル用モータ33が備えられている。テーブル3上には、工作物Wが載置され磁気吸着されて固定される。
The table 3 has a rectangular shape, and is provided on a
コラム4は、ほぼ門形状からなり、ベッド2の後方側に立設されている。コラム4の脚部材41には、NC装置9が備えられ、コラム4の上部材42には、スライダ5が備えられている。
The
スライダ5は、コラム4の上部材42の前面に形成された案内面43に沿って左右方向(X軸方向)に移動可能に設けられている。そして、スライダ5をX軸方向に移動させるボールネジ機構51を有するスライダ用モータ52が、コラム4の上部材42に備えられている。
The
主軸ヘッド6は、スライダ5の前面に形成された案内面53に沿って上下方向(Z軸方向)に移動可能に設けられている。そして、主軸ヘッド6をZ軸方向に移動させるボールネジ機構61を有する主軸ヘッド用モータ62が、スライダ5に備えられている。
The spindle head 6 is provided so as to be movable in the vertical direction (Z-axis direction) along a
主軸7は、主軸ヘッド6に上下方向(Z軸方向)に延在し、かつZ軸回りで回転可能に支持されている。そして、主軸7をZ軸回りで回転させるギヤ機構71を有する主軸用モータ72が、主軸ヘッド6に内蔵されている。主軸7の下端には、工作物Wを加工する工具73が着脱可能に装着されている。つまり、工具73は、主軸ヘッド6に対して、Z軸回りに回転可能に取り付けられている。
The
自動工具交換装置8には、図略の複数種の工具73が備えられている。そして、自動工具交換装置8は、主軸7との間で工具73を自動的に交換可能に構成されている。
The
NC装置9は、主軸用モータ72等を駆動制御して工具73をZ軸回りに回転させ、且つ、テーブル用モータ33、スライダ用モータ52および主軸ヘッド用モータ62等を駆動制御して工作物Wと工具73とをX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に相対移動することにより工作物Wの加工の制御を行う。
The
(2.NC装置の構成)
次に、NC装置9について、図2の機能ブロック図を参照して説明する。
NC装置9は、入力部91と、記憶部92と、工具接触点演算部93と、主軸回転速度演算部94と、熱変位量演算部95と、比較部96と、主軸回転速度変更部97と、送り速度変更部98と、加工制御部99とを備えて構成される。
(2. Configuration of NC device)
Next, the
The
入力部91は、タッチパネル等の入力手段を備え、加工に必要なNCプログラムや工具73に関するデータ、工作物Wに関するデータ、および主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータ等を入力して記憶部92に記憶する。
The
工具接触点演算部93は、記憶部92から読込んだ工具73に関するデータおよび工作物Wに関するデータに基づいて、工具73と工作物Wとの接触点Pn(n=1,2,・・・)を演算する。nは、工具73と工作物Wとが相対移動したときを表している。
The tool contact
主軸回転速度演算部94は、記憶部92から読込んだ工具73に関するデータに基づいて、接触点Pnにおける主軸7の回転速度Sn(n=1,2,・・・)を演算する。
具体的には、主軸7の回転速度Sn(min−1)は、Vを工具73の加工速度(m/min)、Dn(n=1,2,・・・)を接触点Pnにおける工具73の刃径(mm)とした場合、次式(1)で表される。なお、工具73の加工速度(m/min)は、工具73の材質によって予め規定されている適正値(上限値)であり、本例では固定値となる。
Sn=1000V/πDn・・・(1)
The spindle rotation
Specifically, the rotational speed Sn (min −1 ) of the
Sn = 1000V / πDn (1)
熱変位量演算部95は、主軸回転速度演算部94から入力される主軸7の回転速度Snと、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0と、記憶部92から読込んだ主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータとに基づいて求めた基準熱変位量T0および接触点Pnでの熱変位量Tn(n=1,2,・・・)により、接触点Pnにおける加工の加工誤差Tn0(n=1,2,・・・)を演算する。
具体的は、接触点Pnにおける加工の加工誤差Tn0は、接触点Pnでの熱変位量Tnと基準熱変位量T0との差で表される。
The thermal displacement
Specifically, the machining error Tn0 of the machining at the contact point Pn is represented by the difference between the thermal displacement amount Tn at the contact point Pn and the reference thermal displacement amount T0.
比較部96は、熱変位量演算部95から入力される接触点Pnにおける加工誤差Tn0と、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている接触点Pnにおける許容誤差An(n=1,2,・・・)との大小を比較する。なお、加工精度であれば許容誤差Anに限定されるものではなく、公差等を比較対象としてNCプログラムに指令するようにしてもよい。
The
主軸回転速度変更部97は、比較部96から入力される比較結果に基づいて、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0を、算出した主軸7の回転速度Snもしくは後述するSSn(n=1,2,・・・)に変更する。
Based on the comparison result input from the
送り速度変更部98は、主軸回転速度変更部97から入力される変更した主軸7の回転速度SnもしくはSSnに基づいて、テーブル3の送り速度(工具73と工作物Wとの相対送り速度)Fn(n=1,2,・・・)を演算し、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されているテーブル3の送り基準速度(工具73と工作物Wとの相対送り基準速度)F0を、算出したテーブル3の送り速度Fnに変更する。
具体的には、テーブル3の送り速度Fn(mm/min)は、fを工具73の一刃送り(mm/tooth)、Nを工具73の刃数、Snを接触点Pnにおける主軸7の回転速度(min−1)とした場合、次式(2)で表される。よって、テーブル3の送り速度Fnは、主軸7の回転速度Snから演算することができる。
Fn=fNSn・・・(2)
The feed
Specifically, the feed speed Fn (mm / min) of the table 3 is such that f is the one-blade feed (mm / tooth) of the
Fn = fNSn (2)
加工制御部99は、変更された主軸7の回転速度Snおよびテーブル3の送り速度Fnが指令されているNCプログラムに従って、工作機械1を数値制御して工作物Wを加工する。
The
(3.NC装置の動作)
次に、NC装置9の動作について、図3を参照して説明する。なお、記憶部92には、加工に必要なNCプログラムや工具73に関するデータ、工作物Wに関するデータ、および主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータ等が入力部91を介して予め記憶されているとする。
(3. Operation of NC device)
Next, the operation of the
ここで、NCプログラムには、同一の工具73による加工工程(一加工工程)ごとに主軸7の回転基準速度S0が指令されている。この主軸7の回転基準速度S0は、変更の対象となる回転速度である。
Here, in the NC program, the rotation reference speed S0 of the
図4に示すように、NCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0は、該NCプログラムにより加工する際に使用する工具73の刃73aにおける最大刃径Damax(図4(A)参照)、もしくは該NCプログラムにより加工する際に、工作物Wと接触する工具73の刃73aの接触範囲eにおける最大径Dbmax(図4(B)参照)、および工具73の材質によって予め規定されている適正値(上限値)である加工速度V(m/min)に基づいて上述した式(1)により設定される。
As shown in FIG. 4, the rotation reference speed S0 of the
また、NCプログラムには、同一の工具73による加工工程(一加工工程)ごとにテーブル3の送り基準速度F0が指令されている。このテーブル3の送り基準速度F0は、変更の対象となる送り送度である。テーブル3の送り基準速度F0(mm/min)は、上述の式(2)により設定される。よって、テーブル3の送り基準速度F0は、主軸7の回転基準速度S0から演算することができる。
Further, in the NC program, the feed reference speed F0 of the table 3 is instructed for each machining process (one machining process) by the
工具73に関するデータとは、例えば、工具73の種類、刃73aの径や長さ等の形状寸法、材質、工具73の材質によって予め規定されている適正値(上限値)である加工速度V等のデータである。工作物Wに関するデータとは、例えば、素材の形状寸法、材質等のデータおよび加工品の形状寸法、加工精度(許容誤差An、公差、面粗さ等)等のデータである。主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータは、例えば、図5に示すようなデータであり、予め測定されてデータベース化されている。
The data relating to the
図3に示すように、入力部91から加工に必要なNCプログラムが指定されると、記憶部92から読込んだ工具73の刃73aの径や長さ等の形状寸法データおよび工作物Wの素材の形状寸法や加工品の形状寸法データに基づいて、工具73と工作物Wとの接触点P1を演算する(ステップS1)。そして、記憶部92から読込んだ工具73の刃73aの径や長さ等の形状寸法データに基づいて、上述した式(1)により接触点P1における主軸7の回転速度S1を演算する(ステップS2)。
As shown in FIG. 3, when an NC program necessary for machining is specified from the
算出した主軸7の回転速度S1と、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0と、記憶部92から読込んだ主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータとに基づいて、基準熱変位量T0および接触点P1における熱変位量T1を求め、接触点P1における熱変位量T1と基準熱変位量T0との差である加工誤差T10を演算する(ステップS3)。
The calculated rotation speed S1 of the
例えば、図5に示す主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータから、算出した主軸7の回転速度S1が20000(min−1)であるときの熱変位量T1は16μmとなる。また、NCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0が10000(min−1)であるときの基準熱変位量T0は8μmとなる。よって、接触点P1における加工誤差T10は、熱変位量T1と基準熱変位量T0との差8μmとなる。
For example, from the data indicating the relationship between the rotational speed S of the
そして、記憶部92からNCプログラムに指令されている接触点P1における許容誤差A1を読込み、接触点P1における加工誤差T10と許容誤差A1との大小を比較する(ステップS4,5)。接触点P1における加工誤差T10が許容誤差A1以下であると判断したときは、算出した主軸7の回転速度S1で加工しても加工寸法は許容範囲内になるので、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0を回転速度S1に変更する(ステップS6)。
Then, the allowable error A1 at the contact point P1 commanded to the NC program is read from the
一方、ステップS4において、接触点P1における加工誤差T10が許容誤差A1を超えていると判断したときは、主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータから、加工誤差T10と許容誤差A1とが等しくなる主軸7の回転速度SS1を読込む(ステップS7)。この読込んだ主軸7の回転速度SS1で加工しても加工寸法は許容範囲内になるので、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0を回転速度SS1に変更する(ステップS8)。
On the other hand, when it is determined in step S4 that the machining error T10 at the contact point P1 exceeds the allowable error A1, the machining error T10 and the data indicating the relationship between the rotational speed S of the
そして、変更した主軸7の回転速度S1もしくはSS1に基づいてテーブル3の送り速度F1を上述した式(2)により演算し、記憶部92から読込んだNCプログラムに指令されているテーブル3の送り基準速度F0を算出したテーブル3の送り速度F1に変更する(ステップS9)。そして、NCプログラムの同一の工具73による加工工程(一加工工程)における変更処理が完了したか否かを判断し(ステップS10)、変更処理が完了していないと判断したときは、ステップS1に戻って次の接触点P2を演算して上述の処理を繰り返す。一方、ステップS9において、変更処理が完了したと判断したときは、変更された主軸7の回転速度Snおよびテーブル3の送り速度Fnが指令されているNCプログラムに従って、工作機械1を数値制御して工作物を加工する(ステップS11)。
Then, based on the changed rotational speed S1 or SS1 of the
(4.NC装置による処理の効果)
主軸7の回転速度Sと熱変位量Tとの関係を示すデータを予め測定して記憶している。これにより、工具73と工作物Wとの接触点Pnにおける主軸7の熱変位量Tnおよび基準熱変位量T0を求め、接触点Pnにおける加工誤差Tn0を求めることができる。そして、求めた加工誤差Tn0が工作物の許容誤差An内となるように、主軸7の回転速度Sn,SSnを決定し、NCプログラムに指令されている主軸7の回転基準速度S0およびテーブル3の送り基準速度F0を変更することができる。そして、以上の処理を同一の工具73による加工工程(一加工工程)内において加工部位ごとに行っているので、工作物Wの加工精度を高精度に維持しつつ、加工時間を従来よりも大幅に短縮することができる。
(4. Effect of processing by NC device)
Data indicating the relationship between the rotational speed S of the
1:立形マシニングセンタ、 2:ベッド、 3:テーブル、 4:コラム
5:スライダ、 6:主軸ヘッド、 7:主軸、 8:自動工具交換装置
9:NC装置、 71:工具、 W:工作物
91:入力部、 92:記憶部、 93:工具接触点演算部
94:主軸回転速度演算部、 95:熱変位量演算部、 96:比較部
97:主軸回転速度変更部、 98:送り速度変更部、 99:加工制御部
1: Vertical machining center, 2: Bed, 3: Table, 4: Column 5: Slider, 6: Spindle head, 7: Spindle, 8: Automatic tool changer 9: NC device, 71: Tool, W: Workpiece 91 : Input unit, 92: storage unit, 93: tool contact point calculation unit, 94: spindle rotation speed calculation unit, 95: thermal displacement amount calculation unit, 96: comparison unit, 97: spindle rotation speed change unit, 98: feed rate change unit 99: Machining control unit
Claims (4)
少なくとも前記工作機械を数値制御するための数値制御プログラム、前記工具に関するデータ、前記工作物に関するデータ、および前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータが予め記憶されている記憶手段と、
前記工具に関するデータおよび前記工作物に関するデータに基づいて、前記工具と前記工作物との接触点を演算する接触点演算手段と、
前記工具に関するデータに基づいて、算出した前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する主軸回転速度演算部と、
前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータに基づいて、算出した前記主軸の回転速度と、前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度と、から前記主軸の熱変位量を演算する熱変位量演算手段と、
前記数値制御プログラムに指令されている前記工作物の加工精度と、算出した前記主軸の熱変位量との大きさを比較する比較手段と、
少なくとも前記主軸の熱変位量が前記工作物の加工精度の範囲内となるように、前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度を変更する主軸回転速度変更手段と、
変更した前記主軸の回転速度に基づいて、前記数値制御プログラムに指令されている前記工具と前記工作物の相対基準送り速度を変更する送り速度変更手段と、
前記主軸の回転基準速度および前記工具と前記工作物の相対基準送り速度が変更された前記数値制御プログラムに基づいて、前記工作物の加工を数値制御する加工制御手段と、を備える数値制御装置。 A numerical control device that changes the rotation speed of a spindle on which a tool in a machine tool is mounted, depending on a machining part in a machining process using the same tool,
Storage means for storing in advance at least a numerical control program for numerically controlling the machine tool, data relating to the tool, data relating to the workpiece, and data indicating the relationship between the rotational speed of the spindle and the amount of thermal displacement; ,
Contact point calculation means for calculating a contact point between the tool and the workpiece based on the data on the tool and the data on the workpiece;
A spindle rotation speed calculation unit that calculates the rotation speed of the spindle at the calculated contact point based on the data relating to the tool;
Based on the data indicating the relationship between the rotation speed of the spindle and the amount of thermal displacement, the calculated spindle rotation speed and the rotation reference speed of the spindle commanded by the numerical control program, the heat of the spindle Thermal displacement amount calculating means for calculating the displacement amount;
Comparison means for comparing the machining accuracy of the workpiece commanded in the numerical control program with the calculated amount of thermal displacement of the spindle,
Spindle rotation speed changing means for changing the rotation reference speed of the spindle commanded to the numerical control program so that at least the amount of thermal displacement of the spindle is within the machining accuracy range of the workpiece;
Based on the changed rotation speed of the spindle, a feed speed changing means for changing the relative reference feed speed of the tool and the workpiece commanded to the numerical control program;
A numerical control device comprising: a processing control means for numerically controlling the processing of the workpiece based on the numerical control program in which the rotation reference speed of the spindle and the relative reference feed speed of the tool and the workpiece are changed.
前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度は、当該NCプログラムにより加工する際に使用する前記工具における最大径および前記工具の適正な加工速度に基づいて設定され、
前記主軸回転速度演算部は、算出した前記接触点における前記工具の径および前記工具の適正な加工速度に基づいて、前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する数値制御装置。 In claim 1,
The rotation reference speed of the spindle commanded in the numerical control program is set based on the maximum diameter of the tool used when machining by the NC program and an appropriate machining speed of the tool,
The spindle rotation speed calculation unit is a numerical control device that calculates the rotation speed of the spindle at the contact point based on the calculated diameter of the tool at the contact point and an appropriate machining speed of the tool.
前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度は、当該数値制御プログラムにより加工する際に、前記工作物と接触する前記工具の接触範囲における最大径および前記工具の適正な加工速度に基づいて設定され、
前記主軸回転速度演算部は、算出した前記接触点における前記工具の径および前記工具の適正な加工速度に基づいて、前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する数値制御装置。 In claim 1,
The rotation reference speed of the spindle commanded in the numerical control program is set to the maximum diameter in the contact range of the tool that comes into contact with the workpiece and an appropriate processing speed of the tool when machining by the numerical control program. Set based on
The spindle rotation speed calculation unit is a numerical control device that calculates the rotation speed of the spindle at the contact point based on the calculated diameter of the tool at the contact point and an appropriate machining speed of the tool.
少なくとも前記工作機械を数値制御するための数値制御プログラム、前記工具に関するデータ、前記工作物に関するデータ、および前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータを予め記憶する記憶工程と、
前記工具に関するデータおよび前記工作物に関するデータに基づいて、前記工具と前記工作物との接触点を演算する接触点演算工程と、
前記工具に関するデータに基づいて、算出した前記接触点における前記主軸の回転速度を演算する主軸回転速度演算工程と、
前記主軸の回転速度と熱変位量との関係を示すデータに基づいて、算出した前記主軸の回転速度と、前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度と、から前記主軸の熱変位量を演算する熱変位量演算工程と、
前記数値制御プログラムに指令されている前記工作物の加工精度と、算出した前記主軸の熱変位量との大きさを比較する比較工程と、
少なくとも前記主軸の熱変位量が前記工作物の加工精度の範囲内となるように、前記数値制御プログラムに指令されている前記主軸の回転基準速度を変更する主軸回転速度変更工程と、
変更した前記主軸の回転速度に基づいて、前記数値制御プログラムに指令されている前記工具と前記工作物の相対送り基準速度を変更する送り速度変更工程と、
前記主軸の回転基準速度および前記工具と前記工作物の相対送り基準速度が変更された前記数値制御プログラムに基づいて、前記工作物の加工を数値制御する加工制御工程と、を備える加工方法。 A machining method for changing a rotation speed of a spindle on which a tool in a machine tool is mounted, depending on a machining part in a machining process using the same tool,
A storage step for storing in advance at least a numerical control program for numerically controlling the machine tool, data on the tool, data on the workpiece, and data indicating a relationship between a rotational speed of the spindle and a thermal displacement amount;
A contact point calculation step for calculating a contact point between the tool and the workpiece based on the data on the tool and the data on the workpiece;
A spindle rotation speed calculation step for calculating the rotation speed of the spindle at the calculated contact point based on the data on the tool;
Based on the data indicating the relationship between the rotation speed of the spindle and the amount of thermal displacement, the calculated spindle rotation speed and the rotation reference speed of the spindle commanded by the numerical control program, the heat of the spindle A thermal displacement calculation process for calculating the displacement;
A comparison step of comparing the machining accuracy of the workpiece commanded in the numerical control program with the calculated amount of thermal displacement of the spindle;
A spindle rotation speed changing step for changing the rotation reference speed of the spindle commanded to the numerical control program so that at least the amount of thermal displacement of the spindle is within the machining accuracy range of the workpiece;
Based on the changed rotation speed of the spindle, a feed speed changing step of changing a relative feed reference speed of the tool and the workpiece commanded to the numerical control program;
A machining control step comprising: numerically controlling machining of the workpiece based on the numerical control program in which the rotation reference speed of the spindle and the relative feed reference speed of the tool and the workpiece are changed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011103507A JP5786436B2 (en) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | Numerical control apparatus and processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011103507A JP5786436B2 (en) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | Numerical control apparatus and processing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012232385A true JP2012232385A (en) | 2012-11-29 |
JP5786436B2 JP5786436B2 (en) | 2015-09-30 |
Family
ID=47433248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011103507A Expired - Fee Related JP5786436B2 (en) | 2011-05-06 | 2011-05-06 | Numerical control apparatus and processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5786436B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017222251A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 주식회사 스맥 | Machining center controlling method |
JP2019206078A (en) * | 2019-07-17 | 2019-12-05 | 株式会社東京精密 | Cutting apparatus and cutting method |
CN111230586A (en) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 发那科株式会社 | Control device and control method |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02196309A (en) * | 1989-01-26 | 1990-08-02 | Okuma Mach Works Ltd | Changing system for grinding condition of working program and numerical controller for grinder |
JPH0533203U (en) * | 1991-10-01 | 1993-04-30 | 三菱重工業株式会社 | Numerical control device |
JPH05277894A (en) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Makino Milling Mach Co Ltd | Collecting method for heat displacement of main spindle for machine tool |
JPH0857748A (en) * | 1994-08-16 | 1996-03-05 | Okuma Mach Works Ltd | Numerical control system |
JPH0929584A (en) * | 1995-07-11 | 1997-02-04 | Toshiba Mach Co Ltd | Numerical control device |
WO1997025183A1 (en) * | 1996-01-09 | 1997-07-17 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Machine tool displacement correcting apparatus |
JP2002239872A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Toshiba Mach Co Ltd | Thermal displacement correcting method and thermal displacement correcting coefficient changing method as well as numerical control device having the same correcting function |
JP2003108206A (en) * | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Mori Seiki Co Ltd | Correction system for nc machine tool |
JP2004195594A (en) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Okuma Corp | Machining method of machine tool |
JP2007015094A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Okuma Corp | Thermal displacement estimating method of machine tool |
JP2008264883A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Jtekt Corp | Machining device |
JP2011161519A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Jtekt Corp | Method and device for controlling machine tool |
-
2011
- 2011-05-06 JP JP2011103507A patent/JP5786436B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02196309A (en) * | 1989-01-26 | 1990-08-02 | Okuma Mach Works Ltd | Changing system for grinding condition of working program and numerical controller for grinder |
JPH0533203U (en) * | 1991-10-01 | 1993-04-30 | 三菱重工業株式会社 | Numerical control device |
JPH05277894A (en) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Makino Milling Mach Co Ltd | Collecting method for heat displacement of main spindle for machine tool |
JPH0857748A (en) * | 1994-08-16 | 1996-03-05 | Okuma Mach Works Ltd | Numerical control system |
JPH0929584A (en) * | 1995-07-11 | 1997-02-04 | Toshiba Mach Co Ltd | Numerical control device |
WO1997025183A1 (en) * | 1996-01-09 | 1997-07-17 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Machine tool displacement correcting apparatus |
JP2002239872A (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-28 | Toshiba Mach Co Ltd | Thermal displacement correcting method and thermal displacement correcting coefficient changing method as well as numerical control device having the same correcting function |
JP2003108206A (en) * | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Mori Seiki Co Ltd | Correction system for nc machine tool |
JP2004195594A (en) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Okuma Corp | Machining method of machine tool |
JP2007015094A (en) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Okuma Corp | Thermal displacement estimating method of machine tool |
JP2008264883A (en) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Jtekt Corp | Machining device |
JP2011161519A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Jtekt Corp | Method and device for controlling machine tool |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017222251A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | 주식회사 스맥 | Machining center controlling method |
CN111230586A (en) * | 2018-11-28 | 2020-06-05 | 发那科株式会社 | Control device and control method |
US11553619B2 (en) | 2018-11-28 | 2023-01-10 | Fanuc Corporation | Control device and control method |
JP2019206078A (en) * | 2019-07-17 | 2019-12-05 | 株式会社東京精密 | Cutting apparatus and cutting method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5786436B2 (en) | 2015-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3887197B2 (en) | NC machine tool correction device | |
JPH07186006A (en) | Tool edge position correction method and device in nc machine tool | |
JP5855715B1 (en) | Machine Tools | |
US10569348B2 (en) | Groove-forming method, control device for machine tool and tool path generating device | |
JP6299184B2 (en) | Machine tool and machining control method in machine tool | |
JP5355206B2 (en) | Processing apparatus and processing method | |
JP2013059839A (en) | Machining control method of machine tool | |
US10007251B2 (en) | Machine tool control device and machine tool | |
JP6606967B2 (en) | Gear processing apparatus and gear processing method | |
JP5786436B2 (en) | Numerical control apparatus and processing method | |
JP5413913B2 (en) | Non-circular machining method by turning | |
US20210331261A1 (en) | Gear machining apparatus | |
WO2011024840A1 (en) | Method for thermal displacement correction in machine tool, and thermal displacement correction device | |
WO2011024833A1 (en) | Method for heat displacement correction in machine tool and heat displacement correction device | |
JP5800884B2 (en) | Chamfering machine tool and chamfering method | |
WO2015037150A1 (en) | Tool path generating method and tool path generating device | |
JP5929065B2 (en) | NC data correction device | |
JP2002273642A (en) | Ball screw feed drive correcting method, and ball screw feed drive device | |
JP6854658B2 (en) | Processing equipment and processing method | |
JP4311686B2 (en) | Method for processing printed circuit boards | |
JP2010267169A (en) | Numerical controller and program for controlling the same | |
JP2017126274A (en) | Numerical control device having cut-in control function by turret rotation | |
CN102481675B (en) | Method for thermal displacement correction in machine tool and thermal displacement correction device | |
JP7103136B2 (en) | Machine tools and processing methods | |
JP2007203457A (en) | Nc processing method and processing machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140421 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150303 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150415 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150630 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5786436 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |