JP2013050934A - Machining center and machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユーザが作成した加工プログラムに従って種々の加工及び工具交換等を行う工作機械及び工作方法に関する。 The present invention relates to a machine tool and a machining method for performing various machining and tool exchange in accordance with a machining program created by a user.
一般にマシニングセンタ(工作機械)は、フライス加工、ねじ立てなど種々の加工を行う。工作機械は、複数種の工具を収容しておくための収容部と、主軸に装着された工具を収容部に収容された工具に交換するための機構とを備えており、目的の加工に応じて工具を交換しながら、種々の加工を連続的に行っている。ワークに対する加工内容は予めユーザが作成した加工プログラムとして与えられる。工作機械は、加工プログラムに含まれる主軸の移動命令、主軸の回転命令、加工位置の指定及び工具交換命令等の種々の命令を順に読み出して実行することにより、ワークに対する一連の加工を実現する。 In general, a machining center (machine tool) performs various processes such as milling and tapping. The machine tool includes a storage unit for storing a plurality of types of tools, and a mechanism for exchanging the tool mounted on the spindle with the tool stored in the storage unit. Various processes are continuously performed while changing the tool. The machining content for the workpiece is given as a machining program created in advance by the user. The machine tool implements a series of machining operations on a workpiece by sequentially reading and executing various commands such as a spindle movement command, a spindle rotation command, a machining position designation, and a tool change command included in the machining program.
特許文献1においては、工具が装着された主軸ヘッドを加工領域及び交換領域の間でZ軸方向に移動させてそれぞれワークの加工及び工具交換を行う工作機械が記載されている。この工作機械は、主軸ヘッドが加工領域と交換領域との間の同時動作開始位置に到達した時点で、加工位置への移動を開始する。主軸ヘッドがZ軸原点に達した時点で加工位置への移動を開始する従来の工作機械と比較して、特許文献1の工作機械は、早い時点で加工位置への移動を完了させることができる。特許文献1に記載の工作機械では、同時動作開始位置を加工プログラムにて指定することができる。
In
従来、工作機械の加工プログラムでは、工具交換命令と共に(又は工具交換命令の後に)、主軸の回転速度(又は単位時間当たりの回転数)を指定して工具が交換された主軸を回転させる回転命令を記載することができる。工作機械は、工具交換命令に従って工具交換を行った後、回転命令に従って主軸の回転を開始する。このときに、従来の工作機械は、主軸の回転速度が回転命令にて指定された回転速度に達したことを確認した後、加工プログラムの次の命令に係る処理を行っていた。主軸の回転開始から指定された回転速度に達するまでにはある程度の時間を要するので、この待ち時間が工作時間を長期化させるという問題がある。 Conventionally, in a machining program for a machine tool, together with a tool change command (or after a tool change command), a rotation command for rotating the spindle with the tool changed by specifying the rotation speed of the spindle (or the number of rotations per unit time). Can be described. The machine tool changes the tool according to the tool change command, and then starts to rotate the spindle according to the rotation command. At this time, the conventional machine tool performs processing related to the next command of the machining program after confirming that the rotation speed of the spindle has reached the rotation speed specified by the rotation command. Since a certain amount of time is required from the start of rotation of the spindle to the designated rotational speed, this waiting time has a problem that the working time is prolonged.
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、回転速度を指定した主軸の回転指令を実行する場合に生じる待ち時間の影響を低減し、工作時間を短縮することができる工作機械及び工作方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances. The object of the present invention is to reduce the influence of waiting time that occurs when executing a rotation command of a spindle with a specified rotation speed, and to reduce the work time. It is an object to provide a machine tool and a machine method that can be shortened.
本発明に係る工作機械は、工具が装着されて回転する主軸と、該主軸をワークに対して近接/離隔させる移動手段と、工作に係る命令が時系列的に並べられた命令列を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された命令列から時系列的に命令を取得する取得手段と、該取得手段が取得した命令に係る処理を実行する処理手段とを備え、命令列に含まれる命令に係る処理を時系列的に実行することによって、ワークに対する加工を行う工作機械において、前記取得手段が回転速度を指定した前記主軸の回転命令を取得した場合、前記処理手段は前記主軸の回転を開始し、前記取得手段は前記回転命令に続く命令の取得を継続し、前記取得手段が前記主軸をワークに対して近接させる移動命令を取得した場合、前記主軸の回転速度が前記回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定する判定手段を備え、前記処理手段は、前記回転命令にて指定された回転速度に達したと前記判定手段が判定した後に、前記移動命令に係る前記主軸の移動を行うようにしてあることを特徴とする。 The machine tool according to the present invention stores a main shaft that is rotated with a tool mounted thereon, a moving means that moves the main shaft toward and away from the workpiece, and a command sequence in which commands related to the work are arranged in time series. Included in the instruction sequence, comprising: a storage unit; an acquisition unit that acquires an instruction in a time series from the instruction sequence stored in the storage unit; and a processing unit that executes a process related to the instruction acquired by the acquisition unit In a machine tool that performs processing on a workpiece by executing processing related to commands in a time series, when the acquisition unit acquires a rotation command of the spindle that specifies a rotation speed, the processing unit rotates the spindle The acquisition means continues to acquire the command following the rotation command, and when the acquisition means acquires a movement command to bring the main shaft closer to the workpiece, the rotation speed of the main shaft is changed to the rotation command. The Determination means for determining whether or not a predetermined rotation speed has been reached, and the processing means determines that the rotation speed specified by the rotation command has been reached, and then determines the movement command The main shaft is moved as described above.
また、本発明に係る工作機械は、前記判定手段が、前記主軸の回転速度が前記回転命令にて指定された回転速度に所定割合を乗じた回転数に達した場合に、前記回転命令にて指定された回転速度に達したと判定するようにしてあることを特徴とする。 Further, in the machine tool according to the present invention, when the determination means reaches the rotation number obtained by multiplying the rotation speed specified by the rotation command by a predetermined ratio, It is characterized in that it is determined that the designated rotational speed has been reached.
また、本発明に係る工作機械は、前記命令列には、前記所定割合を指定する割合指定命令を含むことができ、前記判定手段は、前記割合指定命令にて指定された所定割合に基づいて、回転数の判定を行うようにしてあることを特徴とする。 In the machine tool according to the present invention, the command sequence may include a ratio designation command for designating the predetermined ratio, and the determination means is based on the predetermined ratio designated by the ratio designation command. The rotational speed is determined.
また、本発明に係る工作機械は、前記主軸をワークに対して近接させる移動命令が、切削移動命令であることを特徴とする。 The machine tool according to the present invention is characterized in that the movement command for bringing the spindle close to the workpiece is a cutting movement command.
また、本発明に係る工作方法は、工具が装着されて回転する主軸及び該主軸をワークに対して近接/離隔させる移動手段を有する工作機械に対して、工作に係る命令が時系列的に並べられた命令列から時系列的に命令を取得し、取得した命令に係る処理を実行することによって、ワークに対する加工を行う工作方法において、回転速度を指定した前記主軸の回転命令を取得した場合、前記主軸の回転を開始すると共に、前記回転命令に続く命令の取得を継続して行い、前記主軸をワークに対して近接させる移動命令を取得した場合、前記主軸の回転速度が前記回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定し、前記回転命令にて指定された回転速度に達したと判定した後に、前記移動命令に係る前記主軸の移動を行うことを特徴とする。 In addition, the machining method according to the present invention includes a machine tool having a spindle that rotates with a tool mounted thereon and a moving unit that moves the spindle close to / separated from the workpiece. In a machining method for machining a workpiece by acquiring commands in a time series from the command sequence received and executing processing related to the acquired command, when acquiring the rotation command of the spindle that specifies the rotation speed, When the rotation command of the main shaft is started and the command following the rotation command is continuously acquired and the movement command for moving the main shaft closer to the workpiece is acquired, the rotation speed of the main shaft is determined by the rotation command. It is determined whether or not a specified rotation speed has been reached, and after determining that the rotation speed specified by the rotation command has been reached, the spindle according to the movement command is moved. .
本発明においては、記憶部に記憶された命令列(加工プログラム)から命令を時系列的に取得し、取得した命令が回転速度を指定した主軸の回転命令である場合、工作機械は主軸の回転を開始するが、主軸の回転速度が指定された回転速度に達するのを待つことなく、次の命令の取得及び実行を継続する。その後、主軸をワークに近接させる移動命令(即ち、加工開始の命令)を取得した場合、主軸の回転速度が回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定した後に、主軸をワークに近接させる移動を行う(加工を開始する)。
回転速度を指定した主軸の回転命令を取得した場合であっても、主軸の回転速度が指定された回転速度に達したか否かの判定を、主軸の移動命令の実行前まで先送りする構成とすることによって、主軸の回転命令と移動命令との間に他の命令を実行することが可能となる。このため、主軸の回転開始から指定された回転速度に達するまでの時間を有効に活用することができ、工作時間を短縮することができる。
In the present invention, when a command is acquired in a time series from a command sequence (machining program) stored in the storage unit, and the acquired command is a rotation command of a spindle with a specified rotation speed, the machine tool rotates the spindle However, the acquisition and execution of the next instruction is continued without waiting for the rotation speed of the spindle to reach the specified rotation speed. After that, when a movement command to move the spindle closer to the workpiece (that is, a machining start command) is acquired, it is determined whether or not the rotation speed of the spindle has reached the rotation speed specified by the rotation command. Move to move closer to the workpiece (start machining).
Even if a spindle rotation command with a specified rotation speed is acquired, the determination whether the spindle rotation speed has reached the specified rotation speed is postponed until the spindle movement command is executed By doing so, it becomes possible to execute another command between the rotation command and the movement command of the spindle. For this reason, it is possible to effectively utilize the time from the start of rotation of the spindle until the designated rotational speed is reached, and the working time can be shortened.
また、工具交換を行って加工のために主軸を移動させる場合、工具交換後の待機位置から主軸に装着された工具がワークに接触する加工位置へ移動するまでにはある程度の時間を要するため、加工のための主軸の移動開始時点において、必ずしも主軸の回転速度が指定された回転速度に達している必要はなく、工具がワークに接触する位置に主軸が移動するまでに、主軸の回転速度が指定された回転速度に達していればよい。
そこで本発明においては、主軸の移動命令を実行する前に、回転命令にて指定された回転速度に所定割合を乗じた回転数に達したか否かを判定し、所定割合を乗じた回転数に達していれば、主軸の移動を開始する。なお所定割合は、主軸の移動速度及び主軸の回転加速度等に基づいて、工作機械の設計段階などで予め決定しておくことができる。これにより、加工のための主軸の移動をより早いタイミングで開始することができるため、工作時間を更に短縮することができる。
Also, when moving the spindle for machining with tool change, it takes a certain amount of time for the tool mounted on the spindle to move to the machining position where it contacts the workpiece from the standby position after tool exchange. At the start of spindle movement for machining, the spindle rotation speed does not necessarily reach the specified rotation speed. The spindle rotation speed does not necessarily reach the position where the tool contacts the workpiece. It is sufficient if the specified rotation speed is reached.
Therefore, in the present invention, before executing the spindle movement command, it is determined whether or not the rotation speed obtained by multiplying the rotation speed specified by the rotation command by a predetermined ratio has been reached, and the rotation speed multiplied by the predetermined ratio. If it has reached, the movement of the spindle is started. The predetermined ratio can be determined in advance at the design stage of the machine tool based on the moving speed of the main shaft and the rotational acceleration of the main shaft. Thereby, since the movement of the spindle for machining can be started at an earlier timing, the machining time can be further shortened.
また、本発明においては、上記の所定割合をユーザが加工プログラムにて指定することを可能とする。工作機械は、指定された所定割合を、回転命令にて指定された回転速度に乗じた値を判定の閾値として用いる。これにより、ユーザによる加工プログラムの作成の自由度が向上する。 In the present invention, the user can specify the predetermined ratio by a machining program. The machine tool uses a value obtained by multiplying the designated predetermined ratio by the rotation speed designated by the rotation command as a threshold for determination. Thereby, the freedom degree of creation of the machining program by a user improves.
また、本発明においては、主軸をワークに対して近接させる移動命令は、切削移動命令である。主軸をワークに対して近接させる移動命令が切削移動命令である場合、主軸の回転速度が回転命令にて指定された回転速度に到達せずに切削移動命令を実行すると、ワークの加工中の主軸の回転速度の変化が大きくなる。ワーク加工中に主軸の回転速度の変化が大きくなると、ワークの加工表面に加工模様が目立ち、加工不良が発生するという問題がある。
本発明はワークの加工表面に加工模様が発生しないような主軸の回転速度になるまで、切削移動命令を実行しないので、加工不良が発生しない。
In the present invention, the movement command for bringing the spindle close to the workpiece is a cutting movement command. When the movement command for moving the spindle closer to the workpiece is a cutting movement command, if the cutting movement command is executed without the rotation speed of the spindle reaching the rotation speed specified in the rotation command, The change of the rotation speed becomes larger. If the change in the rotation speed of the main spindle becomes large during workpiece machining, there is a problem that machining patterns are conspicuous on the workpiece machining surface and machining defects occur.
In the present invention, the cutting movement command is not executed until the rotational speed of the main shaft is such that no machining pattern is generated on the machining surface of the workpiece, so that no machining failure occurs.
本発明による場合は、回転速度を指定した主軸の回転命令を取得した場合であっても、主軸の回転速度が指定された回転速度に達したか否かの判定を、主軸の移動命令の実行前まで先送りする構成とすることにより、主軸の回転開始から指定された回転速度に達するまでの間に他の命令を実行することができるため、工作時間を短縮することができる。 In the case of the present invention, even if a spindle rotation command specifying the rotation speed is acquired, it is determined whether or not the spindle rotation speed has reached the specified rotation speed by executing the spindle movement command. By adopting a configuration in which it is advanced to the front, other commands can be executed during the period from the start of rotation of the spindle until the designated rotational speed is reached, so that the working time can be shortened.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、マシニングセンタ(工作機械)の外観を示す斜視図である。また図2は、マシニングセンタの主要部分の構成を示す正面図である。本実施の形態に係るマシニングセンタは、加工対象であるワーク(図示は省略する)と工具とを相対移動させて、ワークに所望の機械加工(例えば、スライス削り、穴あけ又は切削等)を施すことができる工作機械である。マシニングセンタは金属製の基台1を備え、基台1の下部の四隅には脚部がそれぞれ設けられ、これら4つの脚部が床面などに設置されることにより、マシニングセンタが所定場所に設置される。基台1は、マシニングセンタの前後方向に長い直方体状の鋳造品である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a machining center (machine tool). FIG. 2 is a front view showing the configuration of the main part of the machining center. The machining center according to the present embodiment can perform desired machining (for example, slicing, drilling, cutting, etc.) on a workpiece by relatively moving a workpiece (not shown) to be processed and a tool. It is a machine tool that can. The machining center includes a
マシニングセンタの基台1の後部上にはコラム座部3が設けられ、コラム座部3には鉛直上方へ延びる柱状のコラム4が立設されている。コラム4には、その前面に沿って上下移動可能に主軸ヘッド5が設けられている。主軸ヘッド5には、加工用の工具6が装着される主軸5Aと、主軸5Aに装着された工具6を他の工具6に交換するための工具交換機構7とが設けられている。また図1において図示は省略するが、コラム4の上部にはZ軸モータ44(図3参照)が設けてあり、Z軸モータ44の回転によって主軸ヘッド5を上下に移動させることができる。
A
主軸ヘッド5には、加工軸に相当する主軸5Aが回転可能に装着され、主軸5Aを回転駆動するための主軸モータ41(図3参照)が上部に備えられている。主軸5Aの下端には工具6が着脱可能に装着され、主軸5Aが主軸モータ41により回転駆動されることによって工具6が回転し、テーブル8に固定したワークの加工が行われる。主軸5Aは、主軸ヘッド5の上下移動によって上方の交換位置と下方の加工位置との間を移動する。工具交換機構7は、工具6を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン14と、主軸5Aに装着された工具ホルダと工具マガジン14に格納された他の工具ホルダとを把持して搬送し、工具交換を行う工具交換アーム15とを備えている。
A
また基台1上には、主軸ヘッド5の下方に、ワークを着脱可能に固定することができるテーブル8が配置してある。テーブル8は、サーボモータであるX軸モータ42及びY軸モータ43(図3参照)により、X軸方向(左右方向)及びY軸方向(前後方向)へ移動制御される。詳しくは、テーブル8の下側には直方体状の支持台10が設けてあり、支持台10にはX軸方向に沿って延びる1対のX軸送りガイドを設け、1対のX軸送りガイド上にテーブル8を移動可能に支持している。また基台1の上部には、長手方向(Y軸方向)に沿って延びる1対のY軸送りガイドを設け、1対のY軸送りガイド上に支持台10を移動可能に支持している。基台1上に設けたY軸モータ43がY軸送りガイドに沿ってY軸方向に支持台10を移動駆動すると共に、支持台10上に設けたX軸モータ42がX軸送りガイドに沿ってX軸方向にテーブル8を移動駆動する。
Further, on the
X軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー11、12がテーブル8の左右両側に設けてある。Y軸送りガイドには、テレスコピックカバー13とY軸後カバーとが、支持台10の前後にそれぞれ設けてある。テーブル8及び支持台10がそれぞれいずれの方向に移動した場合であっても、X軸送りガイド及びY軸送りガイドは常にテレスコピックカバー11、12、13及びY軸後カバーによって覆われる。テレスコピックカバー11、12、13及びY軸後カバーは、ワークの加工領域から飛散する切粉などがX軸送りガイド及びY軸送りガイド等へ落下することを防止するためのものである。
The X-axis feed guide is provided with
コラム4の背面側には、箱状の制御ボックス9が設けられており、制御ボックス9の内部にはマシニングセンタの動作を制御するための制御部20(図3参照)が収容されている。図3は、マシニングセンタの電気的構成を示すブロック図である。マシニングセンタの制御部20は、CPU21、ROM22、RAM23、EEPROM24、入力インタフェース25及び出力インタフェース26等を備えて構成されている。
A box-shaped
CPU21は、ROM22に記憶された制御プログラムをRAM23に読み出して実行することにより、ワークの加工処理及び工具交換処理等を行う。ROM22は、マスクROM又はEEPROM等の不揮発性のメモリ素子であり、CPU21にて実行される制御プログラム及び処理に必要な各種のデータ等が予め記憶されている。RAM23は、SRAM又はDRAM等のメモリ素子であり、ROM22から読み出した制御プログラム及び処理過程で発生した種々のデータ等を一時的に記憶する。EEPROM24は、データ書き換えが可能な不揮発性のメモリ素子であり、処理に必要な各種のデータが記憶される。特に本実施の形態においては、ワークに対する加工手順及び加工条件等が記載された加工プログラム(後述する)がEEPROM24に記憶されている。なおEEPROM24に代えて、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ素子を使用してもよい。
The
マシニングセンタは、入力装置31、アームセンサ32、Z軸センサ33及び主軸センサ34等を備えており、これらが制御部20の入力インタフェース25に接続されている。入力装置31は、キーボード又はタッチパネル等を用いたものであり、ユーザの操作を受け付ける。アームセンサ32は、工具交換アーム15が原点(最も上側の位置)まで上昇したか否かを検出する。Z軸センサ33は、主軸5Aが工具6を交換する交換位置まで上昇したか否かを検出する。主軸センサ34は、主軸5Aの回転速度を検出する。入力インタフェース25は、入力装置31、アームセンサ32、Z軸センサ33及び主軸センサ34から出力される情報をCPU21へ与える。なお、Z軸センサ33及び主軸センサ34の代わりに、Z軸モータ44及び主軸モータ41のフィードバック情報を使用してもよい。
The machining center includes an
マシニングセンタは、主軸モータ41、X軸モータ42、Y軸モータ43、Z軸モータ44、工具交換モータ45及び表示装置46等を備えており、これらが制御部20の出力インタフェース26に接続されている。主軸モータ41は、主軸5Aを回転させるためのものであり、これにより主軸5Aに装着された工具6を用いたワークの加工を行うことができる。X軸モータ42及びY軸モータ43は、テーブル8をX方向及びY方向へ移動させるためのモータである。Z軸モータ44は、コラム4に対して主軸ヘッド5を鉛直方向へ上下移動させるためのモータである。工具交換モータ45は、主軸5Aに対する工具6の着脱、並びに、工具交換アーム15の上下動、回転及び工具6の把持等の工具交換動作を行うためのモータである。表示装置46は、液晶パネルなどであり、マシニングセンタの動作状態又はユーザに対するメッセージ等を表示する。
The machining center includes a
図4は、EEPROM24に記憶された加工プログラムの一例を示す模式図である。加工プログラムは、ワークに対する加工内容に応じてユーザが予め作成し、EEPROM24に予め記憶されるものである。マシニングセンタのCPU21は、加工プログラムを一行ずつ順に読みこみ、各行に記載された命令を順に処理していく。例えば図示の加工プログラムのN1行目に記載されたG100は工具交換命令を示し、T1は次に主軸5Aに装着する工具6の識別番号が1番であることを示し、Z200は工具交換後のZ軸方向の待機位置が200であることを示している。またN1行目には工具交換命令に続いて、主軸5Aの回転命令M3が記載され、S10000は主軸5Aの回転速度として10000回転/分を指定している。なお工具交換命令及び主軸の回転命令は、加工プログラムにおいて同一行に記載せず、別の行に記載してもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a machining program stored in the
またN2行目に記載されたM77は、加工用の冶具をクランプ装置に固定させる命令である。N3行目に記載されたM400、N4行目に記載されたM494、及び、N5行目に記載されたM8の各命令は、クーラント(切削液)を吐出することによって切粉の排除及び冷却等を行うためのものである。マシニングセンタにはクーラントを吐出するための機構が複数備えられており、N3行目〜N5行目の命令はクーラント吐出機構を順に動作させる。なおM400はチップシャワーの吐出命令であり、M494はCTSのクーラントの吐出命令であり、M8はその他のクーラントの吐出命令である。CTSは、主軸5A内にクーラントを流通させる流路を設け、この流路と工具6に設けた流路とを接続することで、工具6の先端からクーラントを吐出するものである。チップシャワーは、マシニングセンタ内に配置したチップシャワー配管からクーラントを吐出することで、テーブル8周辺に切粉が堆積するのを防ぐものである。なお、これらのクーラント吐出機構についての詳細な説明は省略する。
M77 described in the N2th line is an instruction to fix the processing jig to the clamp device. Each command of M400 described in the N3 line, M494 described in the N4 line, and M8 described in the N5 line is the removal and cooling of chips by discharging coolant (cutting fluid). Is for doing. The machining center is provided with a plurality of mechanisms for discharging the coolant, and the commands in the N3th to N5th lines operate the coolant discharge mechanism in order. M400 is a chip shower discharge command, M494 is a CTS coolant discharge command, and M8 is another coolant discharge command. The CTS is provided with a flow path through which coolant flows in the
N6行目に記載されたG1は主軸5Aの切削移動命令であり、Z198はZ軸方向の加工位置が198であることを示している。この命令によって、N1行目の命令にてZ軸方向の位置200で待機していた主軸5AがZ軸方向の位置198まで下降し、主軸5Aに装着された工具6によるワークの加工が行われる。
G1 described in the N6th line is a cutting movement command of the
なお、従来のマシニングセンタは、N1行目の主軸5Aの回転命令を処理する際に、主軸モータ41を駆動して主軸5Aの回転を開始した後、指定された回転速度に達するまで待機し、その後にN2行目以降の命令を処理していた。これに対して本実施の形態に係るマシニングセンタは、主軸5Aの回転命令に対して、主軸モータ41を駆動して主軸5Aの回転を開始した後、主軸5Aの回転速度を判定することなく、次の命令(N2行目以降の命令)を読み込んで処理することができる。
The conventional machining center waits until the designated rotational speed is reached after driving the
図5は、マシニングセンタの動作の一例を説明するためのタイミングチャートであり、図4に示した加工プログラムに対応する動作を示してある。また図5の上段には主軸5AのZ軸方向の座標(位置)が示してあり、下段には主軸5Aの回転速度が示してある。マシニングセンタのCPU21は、加工プログラムのN1行目にて工具交換命令を読み込むことによって、Z軸モータ44を駆動して主軸5AをZ軸方向の工具交換位置まで上昇させ(0〜t1)、工具交換モータ45を駆動して工具交換を行う(t1〜t2)。工具交換の終了後、CPU21は、工具交換命令にて指定されたZ軸方向の待機位置200へ、Z軸モータ44を駆動して主軸5Aを下降させ始める(t2)。
FIG. 5 is a timing chart for explaining an example of the operation of the machining center, and shows the operation corresponding to the machining program shown in FIG. The upper part of FIG. 5 shows the coordinates (position) of the
マシニングセンタにおいては、工具交換位置にて主軸5Aを回転させることはできず、予め定められた回転可能位置より下方にて主軸5Aを回転させることができる。工具交換終了後に主軸5Aの下降を開始したCPU21は、主軸5AのZ軸方向の位置が回転可能位置に達した場合(t3)、加工プログラムのN1行目に記載された回転命令に従い、主軸モータ41を駆動して主軸5Aの回転を開始する。これにより主軸5Aの回転速度は、略一定の加速度で上昇する。
In the machining center, the
主軸5AはZ軸方向へ下降を続け、加工プログラムのN1行目にて指定された待機位置に達した場合(t4)、CPU21は、加工プログラムのN2行目〜N5行目の命令を順次的に処理する(t4〜t5)。加工プログラムのN5行目の処理を終了した後、CPU21は、N6行目の切削移動命令を読み込む。このときCPU21は、主軸センサ34にて検出された主軸5Aの回転速度が、N1行目の回転命令にて指定された回転速度に所定割合A(0<A≦1)を乗じた回転速度(以下、回転速度閾値という)に達しているか否かを判定する。主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達していない場合、CPU21は、切削移動命令の実行を待機する。主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達した場合(t6)、CPU21は、Z軸モータ44を駆動して、切削移動命令にて指定されたZ軸方向の位置へ主軸5Aの下降を開始する。その後、主軸5Aの回転速度がN1行目の回転命令にて指定された回転速度に達すると共に、主軸5AのZ軸方向の位置がN6行目の切削移動命令にて指定された位置に達し、ワークに対する加工が開始される。
When the
なお、回転速度閾値を決定する所定割合Aは、主軸5Aの回転加速度、主軸5AのZ軸方向の移動速度、並びに、N1行目の工具交換命令にて指定された待機位置及びN6行目の切削移動命令にて指定された加工位置の間の距離に応じて算出することができる。即ち、主軸5AがZ軸方向へ移動して加工位置に達した際に(又は達する前に)、目標の回転速度に達していると推定される回転速度を逆算して回転速度閾値とし、この回転速度閾値の目標回転速度に対する割合を所定割合Aとすればよい。所定割合Aは、予め定められた値を用いてもよく、CPU21が動的に算出してもよい。
The predetermined ratio A for determining the rotation speed threshold is the rotation acceleration of the
このように、本実施の形態に係るマシニングセンタは、加工プログラムのN1行目にて回転速度を指定した主軸5Aの回転命令を読みこんだ場合であっても、主軸5Aの回転を開始のみ行い、主軸5Aの回転速度が指定された回転速度に達したか否間判定は行わずに、加工プログラムの次の命令(N2行目〜N5行目)を実行する。その後、マシニングセンタは、加工プログラムのN6行目にて切削移動命令を読み込んだ場合に、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達したか否かを判定し、回転速度閾値に達した場合に主軸5Aの切削移動を開始する。これによりマシニングセンタは、指定された回転速度への主軸5Aの回転(加速)と、その他の命令(N2行目〜N5行目の命令など)とを、切削移動命令を読み込むまでの間に平行して行うことができるため、工作時間を短縮することができる。
As described above, the machining center according to the present embodiment only starts the rotation of the
図6及び図7は、マシニングセンタによる加工プログラムの処理手順を示すフローチャートである。まず、マシニングセンタのCPU21は、EEPROM24に記憶された加工プログラムから1行分の命令を読み出す(ステップS1)。次いで、読み出した命令が工作を終了する命令であるか否かを判定し(ステップS2)、工作終了命令の場合(S2:YES)、CPU21は、ワークに対する工作処理を終了する。
6 and 7 are flowcharts showing the processing procedure of the machining program by the machining center. First, the
読み出した命令が工作終了命令でない場合(S2:NO)、CPU21は、読み出した命令が工具交換命令であるか否かを判定する(ステップS3)。読み出した命令が工具交換命令の場合(S3:YES)、CPU21は、主軸5Aを工具交換位置まで上昇させて工具を交換し、その後に主軸5Aを待機位置まで移動させる工具交換動作を行う(ステップS4)。工具交換動作の過程において、CPU21は、主軸5Aが回転可能位置に達したか否かを判定し(ステップS5)、回転可能位置に達していない場合(S5:NO)、工具交換動作を継続する。主軸5Aが回転可能位置に達した場合(S5:YES)、CPU21は、工具交換命令と同一行に主軸5Aの回転命令が含まれているか否かを更に判定する(ステップS6)。CPU21は、回転命令が含まれていない場合には(S6:NO)、工具交換動作の終了後にステップS1へ処理を戻し、また、回転命令が含まれている場合には(S6:YES)、主軸モータ41を駆動して主軸5Aの回転を開始して(ステップS7)、工具交換動作の終了後にステップS1へ処理を戻す。
When the read command is not a work end command (S2: NO), the
読み出した命令が工具交換命令でない場合(S3:NO)、CPU21は、読み出した命令が主軸5Aの回転命令であるか否かを判定する(ステップS8)。読み出した命令が回転命令の場合(S8:YES)、CPU21は、主軸モータ41を駆動して主軸5Aの回転を開始し(ステップS7)、ステップS1へ処理を戻す。
When the read command is not a tool change command (S3: NO), the
読み出した命令が回転命令でない場合(S8:NO)、CPU21は、読み出した命令が切削移動命令であるか否かを判定する(ステップS9)。読み出した命令が切削移動命令の場合(S9:YES)、CPU21は、主軸センサ34が検出する主軸5Aの回転速度が回転速度閾値以上であるか否かを判定する(ステップS10)。主軸5Aの回転速度が回転速度閾値未満の場合(S10:NO)、CPU21は、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値以上になるまで待機する。主軸5Aの回転速度が回転速度以上の場合(S10:YES)、CPU21は、Z軸モータ44を駆動して切削移動を開始し(ステップS11)、ステップS1へ処理を戻す。
When the read command is not a rotation command (S8: NO), the
読み出した命令が切削移動命令でない場合(S9:NO)、CPU21は、読み出した命令に応じたその他の動作を行い(ステップS12)、ステップS1へ処理を戻す。マシニングセンタのCPU21は、加工プログラムの工作終了命令を読み込むまで、ステップS1〜S12の処理を繰り返し行い、加工プログラムに記載された命令を1行ずつ処理することによって、ワークに対する種々の加工を行う。
When the read command is not a cutting movement command (S9: NO), the
以上の構成のマシニングセンタは、加工プログラムから取得した命令が回転速度を指定した主軸5Aの回転命令である場合、主軸5Aの回転を開始するが、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達するのを待つことなく、加工プログラムの次の命令の取得及び実行を行う。その後、マシニングセンタは、加工プログラムから切削移動命令を取得した場合、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達したか否かを判定した後に、主軸5Aをワークへ近接させる切削移動を開始する。このように、主軸5Aの回転命令を取得した場合であっても、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達したか否かの判定を、切削移動命令の実行前まで先送りする構成とすることにより、主軸5Aの回転命令と切削移動命令との間に他の命令を実行することが可能となる。このため、主軸5Aの回転開始から回転速度が回転速度閾値に達するまでの時間を有効に活用することができ、工作時間を短縮することができる。
The machining center having the above configuration starts rotation of the
またマシニングセンタは、回転命令にて指定された回転速度に所定割合Aを乗じた値を回転速度閾値とし、主軸5Aの回転速度を判定する場合に回転速度閾値との比較を行う構成とすることにより、指定された回転速度との比較を行う場合と比べて、切削移動命令をより早いタイミングで開始することができ、工作時間を更に短縮することができる。
Further, the machining center is configured to use a value obtained by multiplying the rotation speed designated by the rotation command by a predetermined ratio A as a rotation speed threshold, and to compare the rotation speed threshold when determining the rotation speed of the
なお、本実施の形態においては、回転命令にて指定された回転速度に所定割合Aを乗じた値を回転速度閾値とし、主軸5Aの回転速度が回転速度閾値に達したか否かを判定する構成としたが、これに限るものではなく、主軸5Aの回転速度が回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定する構成としてもよい(即ち、所定割合A=1であってよい)。また、図4に示した加工プログラムは一例であり、これに限るものではない。特に主軸5Aの回転命令と切削移動命令との間に実行する命令は、図4のN2〜N5行目に示した命令に限らず、その他の種々の命令であってよい。
In the present embodiment, a value obtained by multiplying the rotation speed specified by the rotation command by a predetermined ratio A is set as a rotation speed threshold, and it is determined whether or not the rotation speed of the
(変形例)
上述の実施の形態においては、回転速度閾値を算出するための所定割合Aは、主軸5Aの回転加速度及びZ軸方向の移動速度等の情報に基づいて動的に算出した値又は予め定められた値を用いたが、これに限るものではない。変形例に係るマシニングセンタは、所定割合Aの値をユーザが加工プログラム内で設定することができる構成である。
(Modification)
In the above-described embodiment, the predetermined ratio A for calculating the rotation speed threshold is a value dynamically calculated based on information such as the rotation acceleration of the
図8は、変形例に係る加工プログラムの一例を示す模式図である。図示の加工プログラムでは、N1行目の工具交換命令の前に、N0行目として所定割合Aの値を設定する命令が記載されている(一例として、所定割合A=0.8に設定されている)。変形例に係るマシニングセンタのCPU21は、加工プログラムから所定割合Aの設定命令を読みこんだ場合、以後の切削移動命令前の回転速度判定において、設定命令にて指定された所定割合Aに基づく回転速度閾値を用いて判定を行う。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a machining program according to a modification. In the illustrated machining program, an instruction to set a value of a predetermined ratio A as the N0 line is described before the N1 line tool change instruction (for example, the predetermined ratio A is set to 0.8). ) When the
このように、主軸Aの回転速度を判定するための回転速度閾値を決定する所定割合Aをユーザが加工プログラムにて指定することを可能とすることによって、ユーザによる加工プログラムの作成の自由度を向上することができる。なお、加工プログラムにて所定割合Aが設定されなかった場合には、マシニングセンタは予め定められたデフォルトの所定割合Aを用いて回転速度の判定を行えばよい。また図8においては、所定割合Aの設定命令を、回転命令が記載された行の直前に記載したが、これに限るものではなく、少なくとも切削移動命令の前に記載すればよい。 Thus, by allowing the user to specify a predetermined ratio A for determining the rotation speed threshold for determining the rotation speed of the spindle A in the machining program, the degree of freedom in creating the machining program by the user can be increased. Can be improved. When the predetermined ratio A is not set in the machining program, the machining center may determine the rotation speed using a predetermined default ratio A. In FIG. 8, the setting command for the predetermined ratio A is described immediately before the line in which the rotation command is described, but is not limited thereto, and may be described at least before the cutting movement command.
なお本実施の形態においては、工具交換方式として工具交換アーム15を用いるマシニングセンタを例に説明を行ったが、これに限るものではなく、他の工具交換方式を採用したマシニングセンタに本発明を適用してもよい。例えば、主軸ヘッドが上昇することで主軸に装着した工具を工具マガジンに装着し、その後、工具マガジンを所定の位置に回転位置決めした後、主軸ヘッドが下降することで、主軸に工具マガジンが把持した工具を装着する工具交換方式であってもよい。
In the present embodiment, the machining center using the
4 コラム
5 主軸ヘッド(移動手段)
5A 主軸
6 工具
7 工具交換機構
8 テーブル
9 制御ボックス
14 工具マガジン
15 工具交換アーム
20 制御部
21 CPU(取得手段、処理手段、判定手段)
22 ROM
23 RAM
24 EEPROM(記憶部)
33 Z軸センサ
34 主軸センサ
41 主軸モータ
42 X軸モータ
43 Y軸モータ
44 Z軸モータ(移動手段)
45 工具交換モータ
4
22 ROM
23 RAM
24 EEPROM (storage unit)
33 Z-
45 Tool change motor
Claims (5)
前記取得手段が回転速度を指定した前記主軸の回転命令を取得した場合、前記処理手段は前記主軸の回転を開始し、前記取得手段は前記回転命令に続く命令の取得を継続し、
前記取得手段が前記主軸をワークに対して近接させる移動命令を取得した場合、前記主軸の回転速度が前記回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定する判定手段を備え、
前記処理手段は、前記回転命令にて指定された回転速度に達したと前記判定手段が判定した後に、前記移動命令に係る前記主軸の移動を行うようにしてあること
を特徴とする工作機械。 A spindle that rotates with a tool mounted thereon, a moving means that moves the spindle closer to or away from the workpiece, a storage unit that stores a command sequence in which commands related to work are arranged in time series, and the storage unit An acquisition means for acquiring instructions in a time series from a stored instruction sequence; and a processing means for executing a process related to the instructions acquired by the acquisition means. In machine tools that perform machining on workpieces,
When the acquisition means acquires the rotation command of the spindle that specifies the rotation speed, the processing means starts rotation of the spindle, and the acquisition means continues to acquire the command following the rotation command,
When the acquisition means acquires a movement command for bringing the spindle closer to the workpiece, the determination means comprises a determination means for determining whether or not the rotation speed of the spindle has reached the rotation speed specified by the rotation command,
The machine tool according to claim 1, wherein the processing means moves the spindle according to the movement command after the determination means determines that the rotation speed specified by the rotation command has been reached.
を特徴とする請求項1に記載の工作機械。 The determination means determines that the rotation speed specified by the rotation command has been reached when the rotation speed of the spindle reaches a rotation speed obtained by multiplying the rotation speed specified by the rotation command by a predetermined ratio. The machine tool according to claim 1, wherein the machine tool is configured as described above.
前記判定手段は、前記割合指定命令にて指定された所定割合に基づいて、回転数の判定を行うようにしてあること
を特徴とする請求項2に記載の工作機械。 The instruction sequence can include a ratio specifying instruction for specifying the predetermined ratio,
The machine tool according to claim 2, wherein the determination unit is configured to determine the rotational speed based on a predetermined ratio designated by the ratio designation command.
を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the movement command for causing the spindle to approach the workpiece is a cutting movement command.
回転速度を指定した前記主軸の回転命令を取得した場合、前記主軸の回転を開始すると共に、前記回転命令に続く命令の取得を継続して行い、
前記主軸をワークに対して近接させる移動命令を取得した場合、前記主軸の回転速度が前記回転命令にて指定された回転速度に達したか否かを判定し、
前記回転命令にて指定された回転速度に達したと判定した後に、前記移動命令に係る前記主軸の移動を行うこと
を特徴とする工作方法。 For a machine tool having a spindle that rotates with a tool mounted thereon and a moving means that moves the spindle close to / separated from the workpiece, commands related to the work are ordered in a time series. In a machining method for machining a workpiece by executing a process related to the obtained command,
When acquiring the rotation command of the spindle that specifies the rotation speed, start the rotation of the spindle and continuously acquire the command following the rotation command,
When obtaining a movement command to bring the spindle closer to the workpiece, it is determined whether or not the rotation speed of the spindle has reached the rotation speed specified by the rotation command;
After determining that the rotation speed specified by the rotation command has been reached, the working method moves the spindle according to the movement command.
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