JP2016151825A - Operation control method of combined machining lathe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、 3つの並進軸および加工物回転軸及び工具回転軸を備えた複合加工旋盤の作動を制御するための作動制御方法に関するものである。 The present invention relates to an operation control method for controlling the operation of a composite machining lathe having three translation axes, a workpiece rotation axis, and a tool rotation axis.
複合加工旋盤を利用して複雑な3次元形状の加工(たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等)を行う場合には、ミーリングが加工の主体となり、ボールエンドミルが仕上加工に用いられることが多い。そして、そのような複雑な3次元形状の加工を行う場合には、CAM(Computer Aided Manufacturing)のデータを使用して加工プログラムを作成し、その加工プログラムによって複合加工旋盤の作動を制御することが多い。 When processing complex three-dimensional shapes using a multi-tasking lathe (for example, forming threads on a cylindrical surface, etc.), milling should be the main process, and the ball end mill should be used for finishing. There are many. When machining such a complicated three-dimensional shape, a machining program is created using CAM (Computer Aided Manufacturing) data, and the operation of the complex machining lathe can be controlled by the machining program. Many.
また、そのようにCAMのデータを使用して加工プログラムを作成する場合には、CAMの機能を利用して、最終的な被加工体(ワーク)の形状を平面形状に展開してなるNCデータを円柱座標系に変換することによって(謂わば、最終的な被加工体の形状の展開図を円筒に巻きつけることによって)作成することがある(特許文献1)。すなわち、CAMにおいて、展開図としてのNCデータを、実際に加工する複合加工旋盤におけるx軸(並進軸)、z軸(並進軸)方向の移動(並進)およびc軸(加工物回転軸)周りの回転によりワークに加工できるように変換することによってプログラムを作成する。かかる方法を利用すれば、複雑な加工の加工プログラムでも、ワーク全体の3Dソリッドモデルを必要とすることなく、比較的容易に作成することが可能となる。 In addition, when creating a machining program using CAM data in this way, NC data obtained by developing the final workpiece (work) shape into a planar shape using the CAM function. Is converted into a cylindrical coordinate system (so-called so-called, a developed view of the shape of the final workpiece is wound around a cylinder) (Patent Document 1). That is, in CAM, NC data as a development view is moved around the x-axis (translation axis), z-axis (translation axis) direction (translation) and c-axis (workpiece rotation axis) in a complex machining lathe to be actually machined. A program is created by converting it so that it can be processed into a workpiece by rotating it. By using such a method, even a machining program for complicated machining can be created relatively easily without requiring a 3D solid model of the entire workpiece.
しかしながら、上記の如きCAMにおいてNCデータを変換して得られる加工プログラムは、展開図に基づいて作成されるため、展開図上で平面部となる溝底等の部分においては、工具(ボールエンドミル)の先端(加工時の周速ゼロポイント部分)で加工が行われることとなってしまう。それゆえ、加工面の品位が悪くなり、工具寿命も短くなってしまう。 However, since the machining program obtained by converting NC data in the CAM as described above is created based on the development view, a tool (ball end mill) is provided at a portion such as a groove bottom that becomes a flat portion on the development view. Machining will be performed at the tip (peripheral speed zero point portion at the time of machining). Therefore, the quality of the machined surface is deteriorated and the tool life is shortened.
本発明の目的は、上記従来の複合加工旋盤における作動制御方法が有する問題点を解消し、上記の如きCAMにおいて展開図としてのNCデータを円柱座標系に変換して得られる加工プログラムに基づいて加工を行う際に、ボールエンドミルの先端(加工時の周速ゼロポイント部分)で加工が行われることを回避し、加工面の品位の悪化、工具寿命の短期化を防止することが可能な複合加工旋盤の作動制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is based on a machining program obtained by solving the problems of the operation control method in the conventional combined machining lathe and converting NC data as a development view into a cylindrical coordinate system in the CAM as described above. When machining, it is possible to avoid machining at the tip of the ball end mill (peripheral speed zero point part during machining) and prevent deterioration of the machined surface quality and shortening of the tool life. An object of the present invention is to provide an operation control method for a machining lathe.
本発明の内、請求項1に記載された発明は、3つの並進軸および加工物回転軸及び工具回転軸を備えた複合加工旋盤の作動内容を制御するための作動制御方法であって、最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるNCデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップと、作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップと、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップとを有することを特徴とするものである。 Among the present inventions, the invention described in claim 1 is an operation control method for controlling the operation content of a composite machining lathe having three translation axes, a workpiece rotation axis, and a tool rotation axis. A first machining program creation step for creating a first machining program based on NC data obtained by expanding the shape of a typical workpiece into a planar shape, and coordinates in a command relating to a machining output point in the created first machining program A second machining program creation step of creating a second machining program by adding a turning command; and a step of calculating a command value of a machining point after coordinate conversion by analyzing the second machining program It is characterized by this.
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載された発明において、前記第一加工プログラム作成ステップが、前記NCデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであることを特徴とするものである。
The invention described in
請求項1に記載の作動制御方法によれば、CAMにおいて展開図としてのNCデータを円柱座標系に変換して得られる加工プログラムに基づいて加工を行う際に、ボールエンドミルの先端(加工時の周速ゼロポイント部分)で加工が行われることが回避されるので、加工面品位を向上させることができるとともに、工具寿命を延ばすことが可能となる。また、工具角度の設定ができる高額な5軸のCAMソフトを利用しなくても、安価な3軸のCAMソフトを利用して、複雑な円筒面の3次元形状の加工等における加工面の品位を向上させることが可能となる。 According to the operation control method of the first aspect, when machining is performed based on a machining program obtained by converting NC data as a development view into a cylindrical coordinate system in the CAM, the tip of the ball end mill (at the time of machining) Since machining at the peripheral speed zero point portion is avoided, the quality of the machined surface can be improved and the tool life can be extended. Also, even if you do not use expensive 5-axis CAM software that allows you to set the tool angle, you can use inexpensive 3-axis CAM software to make the quality of the machined surface of 3D shapes of complex cylindrical surfaces. Can be improved.
請求項2に記載の作動制御方法は、第一加工プログラム作成ステップが、NCデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであるため、第一加工プログラムを短時間の内に作成して作動時間を短縮することができる上、作動エラーが生じにくい。
In the operation control method according to
以下、本発明に係る複合加工旋盤の作動制御方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
<複合加工旋盤の構成>
図1は、本発明に係る制御装置を備えた複合加工旋盤を示した説明図である。複合加工旋盤1は、支持台(図示せず)が、ベッド2上に、水平なz軸方向(左右方向)へスライド可能に設置されている。また、その支持台上に、スライド台(図示せず)が、z軸と直交するy軸方向(前後方向)へスライド可能に設置されている。さらに、そのスライド台の前面に、昇降台(図示せず)がy軸及びz軸と直交するx軸方向(上下方向)へスライド可能に設置されている。そして、その昇降台の前面には、工具を保持するための工具台3が設置されている(すなわち、工具台3は、z,y,x方向に並進可能にベッド2の上に設置されている)。さらに、ベッド2には、主軸台4および心押台5が設置されており、被加工体であるワークWをz軸に平行なc軸周りで回転可能に支持している。
Hereinafter, an embodiment of an operation control method for a combined machining lathe according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Composition of compound processing lathe>
FIG. 1 is an explanatory view showing a combined machining lathe equipped with a control device according to the present invention. In the combined machining lathe 1, a support base (not shown) is installed on the
<複合加工旋盤の制御機構>
一方、図2は、上記した複合加工旋盤1の作動を制御するための制御機構(NC制御装置)を示すブロック図であり、NC制御装置11の制御装置本体12には、支持台、スライド台、昇降台を並進させるための各サーボモータ16〜18、および、主軸(c軸)を回転させるためのサーボモータ19が、インターフェイス15を介して接続されている。また、制御装置本体12には、加工条件等を入力するための入力手段21、入力された加工条件等を出力するための出力手段22等が、インターフェイス15を介して接続されている。さらに、制御装置本体12には、加工プログラムを作成するためのCAM手段20がインターフェイス15を介して接続されている。加えて、制御装置本体12には、CPU13および記憶手段14が設けられており、当該記憶手段14内には、各種の加工プログラム等を記憶するためのプログラム記憶領域が設けられている。
<Control mechanism of complex machining lathe>
On the other hand, FIG. 2 is a block diagram showing a control mechanism (NC control device) for controlling the operation of the composite lathe 1 described above. The control device
<複合加工旋盤の作動内容>
上記の如く構成された複合加工旋盤1は、サーボモータ16〜18によって支持台、スライド台、昇降台を並進させて、昇降台に設置された工具台3の工具T(ボールエンドミル)を、c軸周りで回転しているワークWに接触させることによって、ワークWに加工を施すようになっている。そして、サーボモータ16〜18による支持台、スライド台および昇降台の並進、c軸周りのワークWの回転が、NC制御装置11によって制御されるようになっている。
<Operation details of the combined lathe>
The combined machining lathe 1 configured as described above translates a support base, a slide base, and a lift base by
また、複合加工旋盤1においては、複雑な3次元形状の加工(たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等)のプログラムを、CAM手段20を使用して作成することができる。そのように、CAM手段20を使用して3次元形状の加工プログラムを作成する際には、CAM手段20の機能を利用して、最終的な(加工後の)ワークWの形状の展開図を(計算上で)円筒体に巻きつけることによって作成する。 In the combined machining lathe 1, a program for complex three-dimensional machining (for example, machining for forming a screw thread on a cylindrical surface) can be created using the CAM means 20. As described above, when a machining program having a three-dimensional shape is created using the CAM means 20, a final development view of the shape of the workpiece W (after machining) is obtained by using the function of the CAM means 20. Created by wrapping around a cylinder (calculated).
すなわち、CAM手段20において、展開図としてのNCデータを、実際に加工する複合加工旋盤1におけるx軸、z軸方向の並進およびc軸周りの回転によりワークに加工できるように変換することによって加工プログラム(第一加工プログラム)を作成する。かかる方法としては、平板形状に展開されたNCデータをNCロータリ変換によって円柱座標系に変換する方法(たとえば、長さLの線分を、L/2πの直径を有する円に変換し、この線分L上の距離xの2点を、円の中心に対して2πx/Lの角度を有する円周上の2点に写像する方法)等を好適に用いることができる(特許文献1参照)。 That is, in the CAM means 20, machining is performed by converting NC data as a development view so that the workpiece can be machined by translation in the x-axis and z-axis directions and rotation around the c-axis in the complex machining lathe 1 to be actually machined. Create a program (first machining program). As such a method, NC data expanded into a flat plate shape is converted into a cylindrical coordinate system by NC rotary conversion (for example, a line segment having a length L is converted into a circle having a diameter of L / 2π, and this line is converted. A method of mapping two points having a distance x on the minute L to two points on the circumference having an angle of 2πx / L with respect to the center of the circle can be suitably used (see Patent Document 1).
上記の如くCAM手段20の機能にて、展開図上の底面を加工する場合には、工具T(ポールエンドミル)とワークWの接触点は、周速がゼロポイントとなる。すなわち、第一加工プログラムにおける加工出力点は、図3の如く、複合加工旋盤1のx−y平面においてx軸上となり、工具Tがy軸方向へ移動することなく、x−z−c軸において円筒面に加工を行うこととなる。このような状態での加工では底面加工の際、工具Tにおいては周速が発生していないため、加工面は、所謂、“むしれ状態”となり、加工面品位が悪くなり、工具寿命も短くなる。 When the bottom surface on the development view is machined by the function of the CAM means 20 as described above, the peripheral speed of the contact point between the tool T (pole end mill) and the workpiece W becomes a zero point. That is, the machining output point in the first machining program is on the x-axis on the xy plane of the composite machining lathe 1 as shown in FIG. 3, and the tool T does not move in the y-axis direction, and the xz-c axis. In this case, the cylindrical surface is processed. In machining in such a state, since the peripheral speed is not generated in the tool T at the time of bottom machining, the machining surface becomes a so-called “peeling state”, the machining surface quality is deteriorated, and the tool life is shortened. Become.
そのため、複合加工旋盤1のNC制御装置11においては、第一加工プログラムにおける加工点を座標変換することによって、加工点を平行移動、回転移動させる。すなわち、任意角度を設定してx−y平面において加工点の座標を回転移動させる指令を作成する(図4参照)。そして、その指令を加工プログラムに追記することによって、第一加工プログラムを修正して第二加工プログラムを作成する。そして、その修正後の第二加工プログラムを利用してワークWへ加工を施す。
Therefore, in the
図5は、上記した第一加工プログラムを修正して第二加工プログラムを作成する際のNC制御装置11における処理内容を示すフローチャートである。複合加工旋盤1において、複雑な3次元形状の加工(たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等)を行う際には、まず、ステップ(以下、単にSで示す)1で、CAM手段20を使用して第一加工プログラムを作成する。その際には、CAM手段20が有する「ワークWの最終形状の展開図を円筒に巻き付ける方式で加工プログラムを作成する機能」を利用して、c軸の回転に同期した加工軌跡を作成する。
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents in the
しかる後、S2で、入力手段21を利用して、工具T(ボールエンドミル)の寸法等を入力することによって、S1で作成された第一加工プログラムにおける出力指令点が工具Tの中心(球心)となるように第一加工プログラムを書き換える。 After that, in S2, by using the input means 21 to input the dimensions of the tool T (ball end mill), the output command point in the first machining program created in S1 is the center of the tool T (ball center). The first machining program is rewritten so that
次に、S3で、上記の如く書き換えられた第一加工プログラムを、制御装置本体12へ転送する。しかる後、S4で、入力手段21によって入力された数値に基づいて、x−y平面で、加工点を座標変換させるための所定の施回角度を決定する。そして、S5で、S2で書き換えられた第一加工プログラムに、決定された旋回角度およびその旋回角度での座標旋回指令を追記して第一加工プログラムを修正することによって、第二加工プログラムを作成する。
Next, in S3, the first machining program rewritten as described above is transferred to the
上記の如く、第二加工プログラムを作成した後には、S6で、複合加工旋盤1を起動し、S7で、制御装置本体12が第二加工プログラムを解析することによって、図6(a)の如く座標変換された後の工具Tの加工点の指令値を算出する。そして、S8で、算出された加工点指令値にてワークWの加工を実行する。
As described above, after the second machining program is created, the combined machining lathe 1 is activated in S6, and in S7, the controller
NC制御装置11は、上記の如く、プログラム指令値を内部的に変換し、新たな座標系での指令を生成するため、工具Tの加工ポイントが変更される。したがって、工具T(ボールエンドミル)のワークWとの接触位置を、図6(b)の如く周速ゼロポイントから回避させることが可能となる。なお、上記した作動制御方法を用いる場合には、加工出力点が工具T(ボールエンドミル)の先端であると座標回転移動後の加工において形状誤差が発生するため、工具T(ボールエンドミル)の球心を出力点としておく必要がある。
Since the
<複合加工旋盤の作動制御方法の効果>
NC制御装置11による複合加工旋盤1の作動制御方法は、上記の如く、最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるNCデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップ(S1,S2)と、作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップ(S4,S5)と、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップ(S7)とを有している。それゆえ、この作動制御方法によれば、第二加工プログラムに基づいて加工を行う際に、工具T(ボールエンドミル)の先端(加工時の周速ゼロポイント部分)で加工が行われることが回避される。したがって、この作動制御方法によれば、加工面の品位を向上させることができるとともに、工具寿命を延ばすことができる。また、工具角度の設定ができる高額な5軸のCAMソフトを利用しなくても、安価な3軸のCAMソフトを利用して、複雑な円筒面の3次元形状の加工における加工面の品位を向上させることができる。
<Effects of operation control method for combined machining lathe>
As described above, the operation control method of the combined machining lathe 1 by the
また、NC制御装置11による作動制御方法は、第一加工プログラム作成ステップ(S1,S2)が、NCデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであるため、第一加工プログラムを短時間の内に作成して作動時間を短縮することができる上、作動エラーが生じにくい。
Moreover, since the first machining program creation step (S1, S2) creates the first machining program by converting the NC data into the cylindrical coordinate system, the operation control method by the
<複合加工旋盤の作動制御方法の変更例>
本発明に係る複合加工旋盤の作動制御方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、第一加工プログラム作成ステップ、第二加工プログラム作成ステップ等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。また、制御される複合加工旋盤の構成も、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、ベッド、支持台、スライド台、昇降台、工具台、主軸等の構成を、必要に応じて適宜変更することができる。
<Example of change of operation control method for combined machining lathe>
The operation control method of the combined machining lathe according to the present invention is not limited to the aspect of the above embodiment, and the configuration of the first machining program creation step, the second machining program creation step, etc. Changes can be made as necessary within a range that does not deviate. In addition, the configuration of the combined machining lathe to be controlled is not limited to the aspect of the above-described embodiment, and the configurations of the bed, the support base, the slide base, the lifting base, the tool base, the spindle, and the like are set as necessary. It can be changed as appropriate.
たとえば、作動制御方法は、上記実施形態の如く、第一加工プログラムからの第二加工プログラムの作成を、制御装置本体において行うものに限定されず、CAM手段において第二加工プログラムの作成(すなわち、第一加工プログラムの修正)を行うものに変更することも可能である。また、本発明に係る作動制御方法は、上記実施形態の如き、工具がx,y,z軸に沿って並動し、z軸に沿ったc軸を加工物回転軸とするものに限定されず、異なる軸構成を有するものでも良い。 For example, the operation control method is not limited to the creation of the second machining program from the first machining program as in the above embodiment, but the creation of the second machining program in the CAM means (ie, It is also possible to change to the one that performs the correction of the first machining program. Further, the operation control method according to the present invention is limited to a method in which the tool translates along the x, y, and z axes and uses the c axis along the z axis as a workpiece rotation axis as in the above embodiment. Instead, it may have a different shaft configuration.
1・・複合加工旋盤
2・・ベッド
3・・工具主軸台
4・・主軸台
5・・心押台
11・・NC制御装置
12・・制御装置本体
20・・CAM手段
1 ・ ・
Claims (2)
最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるNCデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップと、
作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップと、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップとを有することを特徴とする複合加工旋盤の作動制御方法。 An operation control method for controlling the operation content of a combined machining lathe having three translation axes, a workpiece rotation axis, and a tool rotation axis,
A first machining program creation step for creating a first machining program based on NC data obtained by developing the final workpiece shape into a planar shape;
The second machining program creation step for creating a second machining program by adding a coordinate turning command to the command related to the machining output point in the created first machining program, and the coordinate conversion is performed by analyzing the second machining program. And a step of calculating a command value of the machining point after machining.
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