JP2014137731A - ねじ切りサイクルの再加工を行う機能を有する数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主軸の回転に同期させて前記工具を機械のチャックに取り付けられたワークに対し相対的にワーク軸方向に移動させる動作を繰り返し、ねじ切りを行うねじ切りサイクルの加工途中で前記ワークを前記チャックから一度取り外した後、再度前記チャックに取り付けてねじを再加工する機能を備えた数値制御装置は、ねじ溝の測定処理によって、前記ワークを前記機械のチャックに取り付けた状態で再加工前のねじの送り軸方向の位置と切込み軸方向の位置を測定し、測定された送り軸方向の位置と切込み軸方向の位置からねじの切り込み回数を算出する切り込み回数を算出し(SB01)、算出された切り込み回数から前記ねじの位相のずれ量θを算出し(SB02)、前記切り込み回数と前記位相のずれ量を用いて前記ワークまたは前記工具を位置決めし、前記ねじの再加工を行う。
【選択図】図10
Description
工具の折損などにより加工が中断されたねじを再度加工する場合や、ねじの仕上げ加工を別の機械で行う場合など、一度チャックから取り外したねじを再度チャックに取り付けて加工することを、ねじの再加工と呼ぶことにする。
図1は機械のチャックに再取り付けしたねじを説明する図である。図示しない機械の主軸に固定されたチャック10のチャックの爪11によって、再取り付けしたねじ12を固定する。ねじをチャック10から取り外し、再度チャック10に再取り付けしたねじ12として取り付ける際に、ねじ切りの開始位置13と再取り付けしたねじのねじ切り開始位置14とはねじ山の位相のずれ量θだけ位相がずれている。ねじの再加工に関する技術には、特許文献1や特許文献2などに開示されている。
請求項3に係る発明は、ねじの切り込み方法を複数登録する手段と、登録した切り込み方法のうちいずれかの切り込み方法を指定する手段を有し、該指定された切り込み方法、前記切り込み回数、前記位相のずれ量から前記ワークまたは前記工具を位置決めし、ねじの再加工を行うことを特徴とする請求項1に記載のねじの再加工機能を備えた数値制御装置である。
ねじ切りサイクルの再加工を行う機能を有する数値制御装置は、メモリ(記憶装置)、CPU(演算処理装置)、キーボードやディスプレイなどからなる入出力装置とデータの送受信を行うインタフェースと、工作機械の各軸を駆動する各軸のモータの駆動回路とデータの送受信を行うインタフェースを備えている。ワークを把持するチャック10を接続する主軸や工具を移動する駆動軸などの各軸を駆動するモータにはモータの回転位置を検出する位置検出器が備わっており、位置検出器で検出された位置情報は数値制御装置に送信される。メモリ(記憶装置)には、ねじ切りサイクルを実行するソフトウェアが格納されている。これらの構成は、ねじ切り加工を行う工作機械を制御する数値制御装置として公知である。そして、本発明に係る数値制御装置は、メモリ(記憶装置)に、後述して説明する本発明に係るねじ切りサイクルの再加工を行う機能を実現するソフトウェア(ねじ溝の測定処理、ねじ山の位相ずれ量θを求める処理)が格納されている。
ねじ切りを行うねじ切りサイクル機能(以降「ねじ切りサイクル」)においては、ねじ山の高さ等の仕上げ形状、第1回目の切り込み量等が指令されるだけで途中の加工経路が自動的に決定されてねじ加工が行われる。即ち、ねじ切りサイクルにおいては切り込み量を少しずつ変化させながらねじ切り加工を繰り返し、最終的に加工プログラムに指令される指令形状のねじ加工をワークに施すものであるが、各回のねじ切り加工工程における切り込み量、加工経路が自動的に決定されて指令形状のねじが加工される。
ねじ形状の切り込み方法としては、従来技術で説明したように、通常、片刃切削(図3)および千鳥切削(図4)がある。さらに切削量を一定とするか、切り込み量を一定とするかによっても切り込み方法が異なる。切削量一定では、ワーク5を削り取るための断面積が毎回一定となる。ねじ溝が深くなると切り込み量が少なくなり、刃物15にかかる負担が最後まであまり変化しない。切り込み量一定では、ねじ溝に対する切り込みの深さが毎回一定となる。切り込み回数が少なく加工時間は短くなるが、ねじ溝が深くなると削られる量が増えるので、刃物15にかかる負担が大きくなる。加工プログラムでは、ねじ形状の切り込み方法に各々固有の番号を与えて切り込み方法を指定している。数値制御装置は加工プログラムに指定された固有の番号を認識し、認識した加工方法によってワーク5を加工する。
番号1:切削量一定片刃切削
番号2:切削量一定千鳥切削
番号3:切り込み量一定片刃切削
番号4:切り込み量一定千鳥切削
片刃切削あるいは千鳥切削によりねじの再加工を行うためには、測定したねじ溝が何回目の切り込みにより加工された溝かを特定しなければならない。そこで、ねじ溝の位置測定の際、送り軸方向の位置に加えて、切り込み軸方向の位置も測定し記憶する。図7は片刃切削で加工されたねじ溝位置の測定方法を説明する図である。図示しない機械の主軸に固定されたチャック10を基準位置で停止させた状態で、再取り付けしたねじ12の溝に刃物15の刃先15aを当てる。そして、機械を制御する数値制御装置は、信号の入力または加工プログラムによる指令を行ったタイミングで、送り軸方向の位置と切り込み軸方向の位置を前記数値制御装置内の記憶装置に記憶させる。この位置測定は、例えば、各軸のモータに備わった位置検出器からの信号を用いて行う。
●[ステップSA01]ねじ溝を測定するモードか否か判断し、測定するモード(YES)の場合にはステップSA02へ移行し、測定するモードではない(NO)の場合にはねじ溝の測定処理を終了する。
●[ステップSA02]送り軸方向のねじ溝の位置ZMEを数値制御装置の記憶装置に記憶する。
●[ステップSA03]切り込み軸方向のねじ溝の位置XMEを数値制御装置の記憶装置に記憶し、処理を終了する。
●[ステップSB01]本機能は有効か否か判断し、有効の場合(YES)にはステップSB03へ移行し、有効ではない場合(NO)にはステップSB02へ移行する。
●[ステップSB02]ねじ山の位相ずれ量θ[rev]を数1式を用いて計算し、ねじ山の位相ずれ量θを求める処理を終了する。
●[ステップSB03]切り込み軸方向のねじ溝の位置XMEを制御装置の記憶装置から読み込む。
●[ステップSB04]切り込み軸方向のねじ溝の最大切り込み回数pmaxを制御装置の記憶装置から読み込む。
●[ステップSB05]切り込み回数pを初期値の1とする。
●[ステップSB06]切り込み回数p回目の切り込み軸方向の開始位置XST_pを算出する。
●[ステップSB07]|XME−XST_p|を計算し、数値制御装置の記憶装置に記憶する。
●[ステップSB08]切り込み回数pに1を加算し、加算して得られた値を切り込み回数pとする。
●[ステップSB09]切り込み回数pは最大切り込み回数pmaxを超えたか否か判断し、超えていない場合(NO)にはステップSB06へ戻り、超えた場合(YES)にはステップSB10へ移行する。
●[ステップSB10]制御装置の記憶装置に記憶した|XME−XST_p|の中で、最小の値の場合の切り込み回数p回目を求める。
●[ステップSB11]切り込み回数p回目の送り軸の開始位置ZST_pを計算する。
●[ステップSB12]ねじ山の位相ずれ量θ[rev]を数2式を用いて計算し、処理を終了する。
ねじ切り加工n回目の開始位置XST_nおよびZST_nは、数値制御装置のプログラム解析部から得られる刃先の角度a、ねじ山の高さk、仕上げ代D、第一回目の切り込み量Δdから得られる。
XST_nおよびZST_nの計算方法の例として、切削量一定片刃切削の開始位置の求め方を示す。プログラム解析部によって得られる上記指令値から、図11に示すように、n回目の切り込み軸方向の開始位置XST_nは数3式となる。
番号2の切削量一定千鳥切削の場合、切り込み軸方向の開始位置XST_nおよびZST_nは、切り込み回数が偶数回目か奇数回目かによって、計算が異なる。偶数回目n=2m(m=1,2,3,・・・)の場合、開始位置は数5式,数6式で表される。
ZME 送り軸方向のねじ溝の位置
XME 切り込み軸方向のねじ溝の位置
5 ワーク
10 チャック
11 チャックの爪
12 再取り付けしたねじ
13 ねじ切りの開始位置
14 再取り付けしたねじのねじ切り開始位置
15 刃物
15a 刃先
Claims (3)
- ねじ形状を指定した加工プログラムに基づいて工具を切削開始位置に位置決めし、主軸の回転に同期させて前記工具を機械のチャックに取り付けられたワークに対し相対的にワーク軸方向に移動させる動作を繰り返すことによりねじ切りを行うねじ切りサイクルの加工途中で前記ワークを前記チャックから一度取り外した後、再度前記チャックに取り付けてねじを再加工する機能を備えた数値制御装置において、
前記ワークを前記機械の前記チャックに取り付けた状態で再加工前のねじの送り軸方向の位置と切込み軸方向の位置を測定するねじ位置測定手段と、
前記ねじ位置測定手段により測定された送り軸方向の位置と切込み軸方向の位置からねじの切り込み回数を算出する切り込み回数算出手段と、
前記切り込み回数算出手段により算出された切り込み回数から前記ねじの位相のずれ量を算出する手段と、
前記切り込み回数と前記位相のずれ量を用いて前記ワークまたは前記工具を位置決めし、前記ねじの再加工を行う手段と、
を有することを特徴とするねじの再加工機能を備えた数値制御装置。 - 前記加工プログラムはねじ形状の切り込み方法を指定することが可能であり、該指定された切り込み方法、前記切り込み回数、前記位相のずれ量から前記ワークまたは前記工具を位置決めし、前記ねじの再加工を行うことを特徴とする請求項1に記載のねじの再加工機能を備えた数値制御装置。
- ねじの切り込み方法を複数登録する手段と、登録した切り込み方法のうちいずれかの切り込み方法を指定する手段を有し、該指定された切り込み方法、前記切り込み回数、前記位相のずれ量から前記ワークまたは前記工具を位置決めし、ねじの再加工を行うことを特徴とする請求項1に記載のねじの再加工機能を備えた数値制御装置。
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