JP2019141941A - Cutting working device and cutting working method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切削加工装置および切削加工方法に関する。 The present invention relates to a cutting apparatus and a cutting method.
回転電機のロータシャフトでは、たとえば、ブラシレスの同期回転電機において励磁装置内の各要素間を接続する導体の通過用、あるいは、巻線型の誘導電動機における回転子巻線のリード線の通過用に、ロータシャフト内に軸方向に延びる中心孔を形成する場合がある。あるいは、ガスタービンにおいて、ロータシャフトに冷却用ガスを通過させるための流路として中心孔が形成される場合がある。 In the rotor shaft of a rotating electrical machine, for example, for the passage of conductors connecting between elements in an excitation device in a brushless synchronous rotating electrical machine, or for the passage of lead wires of a rotor winding in a winding type induction motor, A central hole extending in the axial direction may be formed in the rotor shaft. Alternatively, in the gas turbine, a central hole may be formed as a flow path for allowing the cooling gas to pass through the rotor shaft.
さらには、たとえば、孔の中にさらに軸方向に延びた構造物を挿入し、構造物の外面と孔の内面間のクリアランスを所定の範囲の値に収めるような条件が付される場合も考えられる。 Furthermore, for example, a case may be considered in which a structure extending further in the axial direction is inserted into the hole, and the clearance between the outer surface of the structure and the inner surface of the hole is within a predetermined range. It is done.
以上の例のように、シャフト内部に深穴切削加工(BTA:Boring & Treppaning Association)を施すことを必要とする場合が多くある。 As in the above examples, it is often necessary to perform deep hole cutting (BTA: Boring & Treppanning Association) inside the shaft.
長尺ドリルで軸方向に延びた穴を形成する場合に、曲がることなく軸に沿って直線的に穴を形成することが重要である。長尺ドリルの振れ止めを抑える技術として、たとえば、ワークの手前に長尺ドリルを挿通可能なスリーブ部材を設ける技術や、中間ブシュを設けワークとの間で前後に移動可能にする技術などが知られている(特許文献1、2)。 When forming a hole extending in the axial direction with a long drill, it is important to form the hole linearly along the axis without bending. For example, there are technologies to prevent the long drill from steadying, such as a technology that provides a sleeve member through which a long drill can be inserted in front of the workpiece, and a technology that enables an intermediate bush to move back and forth between the workpiece. (Patent Documents 1 and 2).
一方、ロータシャフトのような軸方向に延びた長尺部材の内部に軸方向に延びた穴を形成するに際しては、たとえば、孔の径が軸方向に変化する場合など、穴開け用のドリルではなく、長尺のバイト等の切削加工用の工具を用いることが必要となる場合がある。このように、特に、孔の径が変化するような場合には、高い寸法精度が必要となる。 On the other hand, when forming a hole extending in the axial direction inside an elongated member extending in the axial direction such as a rotor shaft, for example, when the diameter of the hole changes in the axial direction, In some cases, it may be necessary to use a cutting tool such as a long tool. Thus, high dimensional accuracy is required particularly when the hole diameter changes.
深穴切削加工において、たとえば、1mの穴長さに対して1mm程度の真円度が要求される場合、通常の加工方法では、基準点取り、位置決めが難しく、また、内径広げ加工を行う場合にも、再加工時の原点位置の設定が難しいという問題がある。 In deep hole cutting, for example, when a roundness of about 1 mm is required for a hole length of 1 m, it is difficult to perform reference scoring and positioning with the normal processing method, and when the inner diameter is expanded. However, there is a problem that it is difficult to set the origin position at the time of reworking.
このように、穴開け用のドリルではなく、切削加工用の工具によって加工対象を切削する際は、当然、加工対象には切削加工用の工具側から長手方向に垂直な方向の荷重が付加される。すなわち加工対象に対して曲げ方向の荷重が付加されることになる。 In this way, when cutting a workpiece with a cutting tool instead of a drill for drilling, naturally, a load in a direction perpendicular to the longitudinal direction is applied to the workpiece from the side of the cutting tool. The That is, a load in the bending direction is applied to the object to be processed.
この結果、切削加工用の工具側にも加工対象からの反力が付加される。このため、長尺の切削工具には、その曲げ剛性に応じた曲げが生ずることになる。特に、長尺の切削工具では、曲げによる変位が、加工精度に対して無視できない場合があるが、このような場合でも精度のよい加工が求められる。 As a result, a reaction force from the machining target is also applied to the cutting tool side. For this reason, the long cutting tool is bent according to its bending rigidity. In particular, in a long cutting tool, the displacement due to bending may not be negligible with respect to machining accuracy, but even in such a case, machining with high accuracy is required.
また、たとえば、狭い隙間に面した例えば平面や曲面などの表面の形成のように、長尺の切削工具を使用する必要があるが場合には、同様の課題がある。 Further, for example, when it is necessary to use a long cutting tool such as formation of a surface such as a flat surface or a curved surface facing a narrow gap, there is a similar problem.
そこで、本発明は、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことを目的とする。 Then, even if it is a case where a long cutting tool is used, this invention aims at performing the surface cutting process accurately.
上述の目的を達成するため、本発明は、切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工装置であって、外部から切削に関する情報を受け入れる入力部と、ロッドおよび前記ロッドに取り付けられたバイトを有する切削部と、前記切削部を移動駆動する駆動部と、前記ロッドに取り付けられ前記切削対象面との間隔を測定するギャップ検出器と、前記ギャップ検出器からの信号を伝送するギャップ検出器信号伝送部とを有する測定部と、前記入力部が受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定部からの信号とを受け入れて、前記駆動部に駆動指令信号を発する制御演算部と、前記入力部、前記切削部、前記駆動部、前記測定部および前記制御演算部の状態にもとづいて、これらに進行の指示を出力する進行制御部と、を備え、前記制御演算部は、前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定部と、前記ロッドの前記駆動部から突出して前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数部と、前記測定部からの信号に基づいて、前記特性関数部を修正する特性関数修正部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention is a cutting device that cuts a cutting target surface into a predetermined shape size, an input unit that receives information related to cutting from the outside, a rod, and an attachment to the rod A cutting unit having a cutting tool, a driving unit that moves and drives the cutting unit, a gap detector that is attached to the rod and measures a distance from the cutting target surface, and transmits a signal from the gap detector A measurement unit having a gap detector signal transmission unit, information on the cutting received by the input unit, and a control calculation unit that receives a signal from the measurement unit and issues a drive command signal to the drive unit; Based on the state of the input unit, the cutting unit, the drive unit, the measurement unit and the control calculation unit, and a progress control unit that outputs a progress instruction to these, The control calculation unit includes a cutting target value setting unit for setting a target cutting thickness for reaching the predetermined shape dimension, an effective length protruding from the driving unit of the rod to the bite, and the target cutting thickness. And a characteristic function unit that calculates a displacement of the driving unit of the driving unit, and a characteristic function correction unit that corrects the characteristic function unit based on a signal from the measurement unit. .
また、本発明は、切削対象の切削対象面を所定の形状寸法に切削する切削加工方法であって、制御演算部が、前記切削対象面の目標切削厚さを算出する目標値算出ステップと、前記制御演算部が、特性関数を用いて、駆動部の駆動部変位を算出する駆動部変位算出ステップと、前記駆動部が、接触開始位置から前記駆動部変位を移動し、前記切削対象面を切削した後、復帰する切削ステップと、前記切削ステップの後に、測定部が、前記切削対象面との距離を測定する距離測定ステップと、進行制御部が、前記切削対象面についての切削を終了したか否かを判定する切削終了判定ステップと、進行制御部が前記切削終了判定ステップで切削を終了しなかったと判定した場合に、前記測定部の測定結果に基づいて、特性関数修正部が前記特性関数を修正する特性関数修正ステップと、を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a cutting method for cutting a cutting target surface of a cutting target into a predetermined shape dimension, wherein the control calculation unit calculates a target cutting thickness of the cutting target surface, A driving unit displacement calculating step in which the control calculation unit calculates a driving unit displacement of the driving unit using a characteristic function; and the driving unit moves the driving unit displacement from a contact start position, The cutting step that returns after cutting, the distance measuring step in which the measuring unit measures the distance from the cutting target surface after the cutting step, and the progress control unit finishes cutting the cutting target surface A cutting end determination step for determining whether or not the progress control unit determines that the cutting has not ended in the cutting end determination step, the characteristic function correction unit is configured to perform the characteristic based on the measurement result of the measurement unit. Seki It characterized by having a a characteristic function modifying step of modifying.
本発明によれば、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことができる。 According to the present invention, even when a long cutting tool is used, surface cutting can be performed with high accuracy.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る切削加工装置および切削加工方法について説明する。 Hereinafter, a cutting apparatus and a cutting method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の構成を示す縦断面図である。本実施形態に係る切削加工装置100は、切削対象10の切削対象面11を所定の形状に切削する装置である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a cutting apparatus according to an embodiment of the present invention. The
図1では、切削対象10が円筒状の場合を例にとって示している。切削対象10は、切削加工装置100がアクセスする側と反対側のたとえば端面近傍を、対象物把持部12により把持されている。対象物把持部12は、静止支持されている。なお、図1では、便宜的に、切削対象10が、鉛直方向に延びるように配されている場合を表示しているが、方向を限定するものではなく、たとえば、水平方向に延びる場合であってもよい。ここで、円筒の軸方向をz方向、円筒の軸中心から径方向をr方向、円筒の周方向をθ方向と呼ぶこととする。
FIG. 1 shows an example in which the
切削加工装置100は、切削部110、駆動部120、測定部130、および操作盤200を有する。
The
切削部110は、バイト111、およびロッド115を有する。バイト111は、ロッド115の端部の近傍に取り付けられて、切削対象面11に対向した個所に設定されて切削対象面11を切削する。ロッド115は、駆動部120に拘束されて、駆動部120の動作に従って、移動駆動される。
The
測定部130は、ギャップ検出器131、ギャップ検出器信号伝送部132、複数の近接センサ135、および近接センサ信号伝送部136を有する。
The
ギャップ検出器131は、ロッド115上のバイト111が取り付けられている近傍に取付けられている。ギャップ検出器131は、切削対象面11とのギャップ、すなわち、ギャップ検出器131と切削対象面11との間の間隔を測定する。ギャップ検出器131の出力は、ギャップ検出器信号伝送部132により操作盤200に伝送される。
The
複数の近接センサ135は、ロッド115の周囲、具体的には、切削対象10の軸方向の外側であって、切削対象10と駆動部120との間の部分に近接して設けられている。複数の近接センサ135は、たとえば3つあり、ロッド115まわりに周方向に互いに間隔をおいて配されている。
The plurality of
近接センサ135は、たとえば静電容量式で、ロッド115の長手方向に垂直な方向(径方向)の変位を測定可能である。複数の近接センサ135が、周方向に互いに間隔をあけて配されていることにより、径方向の変位がいずれの周方向の領域に生じても、ロッド115の径方向の変位を検出可能である。なお、近接センサ135が1つであっても、ロッド115の微小振動が確実に検知できるのであれば、近接センサ135は、1つであってもよい。近接センサ135の出力は、近接センサ信号伝送部136により操作盤200に伝送される。
The
ギャップ検出器信号伝送部132および近接センサ信号伝送部136は、たとえば、信号ケーブルであり、たとえば、電気的な信号のほか、レーザを用いた信号伝送手段であってもよい。
The gap detector
駆動部120は、z方向駆動部121、r方向駆動部122、およびθ方向駆動部123を有する。z方向駆動部121は、z方向に切削部110を平行移動させる。r方向駆動部122は、r方向に切削部を平行移動させる。θ方向駆動部123は、切削対象10の軸中心の周りで、切削部110の周方向位置を移動させる。駆動部120と操作盤200の間には、駆動指令伝送部145が設けられており、駆動部120は、操作盤200からの駆動指令信号に基づいて切削部110を移動駆動する。
The
なお、図1では、切削対象10が、対象物把持部12により把持されている場合を示しているが、対象物把持部12がたとえば、旋盤(図示しない)の回転部分に固定され、あるいは対象把持部12がたとえばチャックのように旋盤の一部であって、切削対象10を、その中心軸15の回りに回転しながら切削加工を施してもよい。その場合には、θ方向駆動部123は、設けなくともよい。
1 shows a case where the
操作盤200は、制御演算部140、記憶部150、入力部160、出力部170、インターフェイス180、および進行制御部190を有する。操作盤200には、たとえば、計算機システムを用いることができる。
The
図2は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の操作盤の構成を中心に示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram mainly showing the configuration of the operation panel of the cutting apparatus according to the embodiment of the present invention.
入力部160は、操作員などによる外部からの入力を受け入れて、制御演算部140および記憶部150に出力する。外部からの入力は、切削に関する情報であり、たとえば、切削対象10に関する情報、すなわち、切削対象10の形状、寸法、材質等、現状の形状寸法、および目的とする切削後の最終形状寸法などである。
The
出力部170は、切削対象10の切削状況、切削状況の異常等を表示する。また、近接センサ信号伝送部136からの信号により、バイト111が切削対象面11に接触した旨を、表示あるいは警報等によって操作員に知らせる。
The
インターフェイス180は、測定部130からの信号を受け、あるいは、駆動部120への信号の出力など、操作盤200と外部との信号の授受を行う。
The
進行制御部190は、制御のステップの進行の可否の判断、操作盤200内の各要素の状況の確認、操作盤200内の各要素への進行の指令の出力等を行う。
The
制御演算部140は、最終形状寸法設定部141、切削目標値設定部142、特性関数部143、および特性関数修正部144を有する。
The
最終形状寸法設定部141は、入力部160が受け入れた外部入力である切削対象10に関する情報に基づいて、切削対象10の最終の寸法形状および最終の寸法形状を実現するために必要とする各部分の切削厚さDtを設定する。なお、切削厚さDtは、外部入力でもよいが、最終形状寸法設定部141で算出してもよい。設定された最終寸法形状、各部の切削厚さDt等の情報は、記憶部150に保存される。
The final shape /
切削目標値設定部142は、所定の位置における当初寸法から最終寸法との差である切削厚さDtに対して、1回の切削動作で切削しようとする目標切削厚さDcおよび切削回数Nを設定する。したがって、計算上は、切削回数Nは、目標切削厚さDcが一定の値であるときは、(INT(Dt/Dc)+1)となる。ここで、INT(x)はxの値の小数点以下を切り捨てた整数の値である。
The cutting target
なお、目標切削厚さDcは、経験上の値として一定値を外部入力で入力してもよい。あるいは、軸方向の位置に応じて、算出するか外部入力で指定してもよい。 Note that the target cutting thickness Dc may be input as an empirical value by an external input. Alternatively, it may be calculated or designated by external input according to the position in the axial direction.
記憶部150は、入力部160が受け入れた外部入力、および制御演算部140での演算の結果を受け入れて収納する。
The
図3は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の演算部の特性関数部を説明するグラフである。特性関数部143の内容を示すグラフは、横軸が目標切削厚さDc、縦軸が駆動部変位Ddである。
FIG. 3 is a graph for explaining the characteristic function part of the calculation part of the cutting apparatus according to the embodiment of the present invention. In the graph showing the contents of the
特性関数部143は、たとえば、目標切削厚さDcの離散的な値に対して、駆動部変位Ddの値を有し、目標切削厚さDcが離散的な値の中間にある場合は、内挿により、駆動部変位Ddの値を出力する。また、後述する実効長さLsをパラメータとして用いる場合には、目標切削厚さDcおよび実効長さLsのそれぞれの離散的な値の組合せに対して、駆動部変位Ddの値を有し、目標切削厚さDcまたは実効長さLsが離散的な値の中間にある場合は、内挿により、駆動部変位Ddの値を出力する。特性関数部143は、このような機能を有するのであれば、目標切削厚さDcおよび実効長さLsを変数とする関数の数式演算によって駆動部変位Ddの値を算出し、出力することでもよい。
For example, the
目標切削厚さDcは、切削厚さの目標値である。ここで、切削厚さとは、前述のように、1回の切削動作で切削される切削対象面11の厚さの変化である。すなわち、切削対象面11に垂直は方向への、切削対象面11の位置の変化量である。
The target cutting thickness Dc is a target value of the cutting thickness. Here, the cutting thickness is a change in the thickness of the cutting
ここで、バイト111が切削対象面11に接触を開始する駆動部120の位置を接触開始位置と呼ぶこととする。接触開始位置は、近接センサ信号伝送部136を介して送られる近接センサ135からの信号に、バイト111が切削対象面11に接触したことにより生ずる切削部110の微小振動成分が重畳したことを検知することにより、把握することができる。なお、微小振動成分の重畳は、インターフェイス180が、その検知機能部分を有する。
Here, the position of the
駆動部変位Ddは、目標切削厚さDcを切削するためにバイト111を押し付けるのに必要な、駆動部120が移動すべき接触開始位置からの変位である。ここで、駆動部120は、図1に示す場合は、r方向駆動部122となる。すなわち、駆動部変位Ddは、当初、バイト111を切削対象面11に近づけるためにr方向駆動部122が移動する方向に、接触開始位置からさらに移動する幅であるともいえる。
The drive unit displacement Dd is a displacement from the contact start position that the
図3に示すグラフは、バイト111が切削対象10の表面に接触した後に、r方向駆動部122を切削対象10の肉厚方向に駆動部変位Ddだけ移動させて、バイト111を切削対象10の表面に押し当てると、切削対象10の表面は目標切削厚さDcだけ切削できるとして作成されたものである。
In the graph shown in FIG. 3, after the
図3には、破線で示す直線F、実線で示す特性曲線Aおよび2点鎖線で示す特性曲線Bが示されている。直線Fは、Dd=Dcの場合、すなわち、切削部110の曲げ剛性Gが実質的に無限大の場合を示す。一方、特性曲線Aおよび特性曲線Bは、同じ目標切削厚さDcに対して、駆動部変位Ddの値が大きくなっている。この点について、以下、図4および図5を用いて説明する。
FIG. 3 shows a straight line F indicated by a broken line, a characteristic curve A indicated by a solid line, and a characteristic curve B indicated by a two-dot chain line. A straight line F indicates a case where Dd = Dc, that is, a case where the bending rigidity G of the cutting
図4は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の第1の動作状態を示す縦断面図である。図4は、図3に示す特性曲線Aに対応する場合を示している。 FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a first operation state of the cutting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a case corresponding to the characteristic curve A shown in FIG.
ここで、z方向駆動部121から突出したロッド115のバイト111の位置までの長さをロッド115の実効長さLsと呼ぶと、図4は、実効長さがLs1の場合である。この場合、r方向駆動部122の駆動部変位Ddは、Dd1である。以下、バイト111を切削対象10の表面に押し当てた後のr方向駆動部122の移動量を、駆動部変位Ddと表わすこととする。
Here, when the length of the
図5は、本発明の実施形態に係る切削加工装置の第2の動作状態を示す縦断面図である。図5は、図3に示す特性曲線Bに対応する場合を示している。図5は、実効長さがLs2の場合である。この場合、駆動部変位Ddの値は、Dd2である。 FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second operation state of the cutting apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a case corresponding to the characteristic curve B shown in FIG. FIG. 5 shows a case where the effective length is Ls2. In this case, the value of the drive unit displacement Dd is Dd2.
今、バイト111を切削対象10の表面に押し付ける力が等しい場合は、実際に切削される厚みが等しいと考えられる。図4に示す場合および図5に示す場合は、互いにバイト111を切削対象10の表面に押し付ける力が等しい。
Now, when the force which presses the
この場合、実効長さLsがLs2>Ls1であり、駆動部変位Ddについては、Dd2>Dd1である。これは、実効長さLsが長い方が、ロッド115を含めた切削部110の曲げ剛性Gが低くなるためである。このため、図4に示す状態の場合に対応する特性曲線Aは、それより切削部110の曲げ剛性Gの低い図5に示す状態の場合に対応する特性曲線Bのように、同じ目標切削厚さDcについて、駆動部変位Ddの値が大きくなる。なお、直線Fは、切削部110の曲げ剛性Gが無限大の場合であるので、特性曲線Aおよび特性曲線Bは、直線Fより駆動部変位Ddが大きくなっている。
In this case, the effective length Ls is Ls2> Ls1, and the drive unit displacement Dd is Dd2> Dd1. This is because the bending rigidity G of the cutting
なお、図3では、切削部110の曲げ剛性Gの異なる2つのケースに対応した特性曲線Aと特性曲線Bが示されているが、切削部110の曲げ剛性Gをパラメータとしたさらに多くの特性曲線が示されていても良い。また、パラメータとして切削部110の曲げ剛性Gに代えて、実効長さLsを用いても良い。現実には、実効長さLsで示す方が使用しやすいと考えられる。
In FIG. 3, characteristic curves A and B corresponding to two cases with different bending stiffness G of the cutting
図6は、特性関数部143aの変形例である特性関数143aを説明するグラフである。横軸はロッド115の実効長さLs、縦軸は、駆動部120の駆動部変位Ddである。
FIG. 6 is a graph illustrating a
目標切削厚さDcは、比較的、大小の範囲が狭いことから、ロッド115の実効長さLsに対する駆動部変位Ddの関係データが有効であることが考えられる。この場合、目標切削厚さDcをパラメータとして、目標切削厚さDcごとの特性曲線を複数表示することになる。
Since the target cutting thickness Dc has a relatively small range, the relational data of the drive unit displacement Dd with respect to the effective length Ls of the
特性関数修正部144は、切削後の切削対象10を測定部130が測定した結果に基づいて、特性関数部143を必要に応じて修正する。
The characteristic
図7は、特性関数修正部を説明するグラフである。当初の特性曲線Aによれば、切削厚さDc0を確保するには、駆動部変位DdをDd1とすべきとしていた。駆動部変位DdをDd1としてバイト111を当てて切削した後にバイト111を、切削対象10の切削対象面11から離して、測定部130により測定する。この結果から、実際の切削幅を測定した結果が、Dc1であったとする。
FIG. 7 is a graph illustrating the characteristic function correction unit. According to the initial characteristic curve A, in order to secure the cutting thickness Dc0, the drive unit displacement Dd should be Dd1. The
すなわち、当初想定した特性上は、特性曲線A上の点P0であるとしていたが、実際は、特性曲線A上にない点P1であったとする。この場合は、特性関数修正部144は、特性曲線を、特性曲線Aから、点P1を通る特性曲線Acに修正する。なお、修正の方法は、元の曲線Aと相似に、(Dc1/Dc0)の割合で、曲線Aを横軸側に拡大することでよい。
That is, it is assumed that the point P0 on the characteristic curve A is initially assumed on the characteristic, but the point P1 is not actually on the characteristic curve A. In this case, the characteristic
図8は、本発明の実施形態に係る切削加工方法の手順を示すフロー図である。 FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the cutting method according to the embodiment of the present invention.
切削加工装置100および切削対象10をセットし、入力部160が、切削対象10の最終形状寸法等の外部入力を受け入れる(ステップS01)。
The
まず、切削部110が切削対象10の外側にあるときにr方向駆動部122の動作により、ロッド115の中心軸が、切削対象10の中心軸15に一致するように、切削部110は設定される。なお、この状態では、切削対象10に挿入される際に、バイト111が切削対象10と干渉するような場合は、切削部110が全体として切削対象10の中心軸15に合わせるようにしてもよい。
First, the
このように設定した後に、バイト111が切削対象面11に対向するように、z方向駆動部121により切削部110を移動させる。このように設定した状態が、図1に示す状態である。
After setting in this way, the
次に、駆動部120が、切削対象面11に対向する位置にバイト111を移動するように切削部110を移動駆動する(ステップS02)。
Next, the
ステップS02の結果、切削対象面11にバイト111が対向する状態で、測定部130が切削対象面11との距離を測定する(ステップS03)。
As a result of step S02, the measuring
次に、切削目標値設定部142は、バイト111に対向する切削対象面11についての切削回数および1回あたりの目標切削厚さDcを決定する(ステップS04)。
Next, the cutting target
次に、特性関数部143は、目標切削厚さDcを実現するための駆動部変位Ddを決定する(ステップS05)。
Next, the
駆動部120が切削部110を移動駆動する。近接センサ135からの信号により接触開始が確認された時点の駆動部120の位置を記憶部150が保存する。駆動部120は、その位置から、ステップS05で得られた駆動部変位Ddだけ、更に同じ方向に切削部110を移動駆動し、切削対象面11を切削する(ステップS06)。
The
切削の後に、駆動部120は、切削部110を元の位置に復帰するように移動駆動する(ステップS07)。
After the cutting, the
次に、測定部130は、切削対象面11との距離を測定する(ステップS08)。ステップS03および当該のステップS08で得られた測定値は、記憶部150に保存される。また、特性関数修正部144は、実際の切削厚さDcを算出する。
Next, the measuring
次に、進行制御部190は、当該切削対象面11についての切削は所定の回数(N回)を終了したか否かを判定する(ステップS09)。当該切削対象面11についての切削は終了したと判定した(ステップS09 YES)場合、進行制御部190は、切削対象10について全体が終了したか否かを判定する(ステップS11)。
Next, the
進行制御部190が、当該切削対象面11についての切削は終了していないと判定した(ステップS09 NO)場合には、特性関数修正部144は、特性関数部143の修正を行う(ステップS10)。特性関数修正部144が特性関数部143の修正を行った上で、ステップS04ないしステップS09を繰り返す。
When the
進行制御部190が、ステップS11で、切削対象10について全体が終了したと判定しなかった(ステップS11 NO)場合、ステップS02ないしステップS11を繰り返す。また、進行制御部190が、ステップS11で、切削対象10について全体が終了したと判定した(ステップS11 YES)場合、切削対象10についての切削加工を終了する。
If the
以上のように、本実施形態によれば、長尺の切削工具を用いる場合であっても、表面の切削加工を精度よく行うことができる。 As described above, according to this embodiment, even when a long cutting tool is used, surface cutting can be performed with high accuracy.
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention.
たとえば、実施形態では、切削対象が円筒状で、その孔加工のために長尺の切削工具を使用する場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、狭い隙間に面した例えば平面や曲面などの表面の形成のように、切削対象が円筒状の場合以外であっても、長尺の切削工具を使用する必要があるが場合に、同様に適用可能である。 For example, in the embodiment, the case where the object to be cut is cylindrical and a long cutting tool is used for drilling the hole is shown as an example, but the present invention is not limited to this. For example, when a long cutting tool needs to be used even when the object to be cut is not cylindrical, such as the formation of a surface such as a flat surface or curved surface facing a narrow gap, Applicable.
さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…切削対象、11…切削対象面、12…対象物把持部、15…中心軸、50…対象保持部、100…切削加工装置、110…切削部、111…バイト、115…ロッド、115a…ロッド軸、120…駆動部、121…z方向駆動部、122…r方向駆動部、123…θ方向駆動部、130…測定部、131…ギャップ検出器、132…ギャップ検出器信号伝送部、135…近接センサ、136…近接センサ信号伝送部、140…制御演算部、141…最終形状寸法設定部、142…切削目標値設定部、143、143a…特性関数部、144…特性関数修正部、145…駆動指令伝送部、150…記憶部、160…入力部、170…出力部、180…インターフェイス、190…進行制御部、200…操作盤
DESCRIPTION OF
駆動部120は、z方向駆動部121、r方向駆動部122、およびθ方向駆動部123を有する。z方向駆動部121は、z方向に切削部110を移動させる。r方向駆動部122は、r方向に切削部110を移動させる。θ方向駆動部123は、切削対象10の軸中心の周りで、切削部110の周方向位置を移動させる。駆動部120と操作盤200の間には、駆動指令伝送部145が設けられており、駆動部120は、操作盤200からの駆動指令信号に基づいて切削部110を移動駆動する。
The
最終形状寸法設定部141は、入力部160が受け入れた外部入力である切削対象10に関する情報に基づいて、切削対象10の最終の寸法形状を実現するために必要とする各部分の切削厚さDtを設定する。なお、切削厚さDtは、外部入力でもよいが、最終形状寸法設定部141で算出してもよい。設定された最終寸法形状、各部の切削厚さDt等の情報は、記憶部150に保存される。
The final
目標切削厚さDcは、切削厚さの目標値である。ここで、切削厚さとは、前述のように、1回の切削動作で切削される切削対象面11の厚さの変化である。すなわち、切削対象面11に垂直な方向への、切削対象面11の位置の変化量である。
The target cutting thickness Dc is a target value of the cutting thickness. Here, the cutting thickness is a change in the thickness of the cutting
図6は、特性関数部143の変形例である特性関数143aを説明するグラフである。横軸はロッド115の実効長さLs、縦軸は、駆動部120の駆動部変位Ddである。
FIG. 6 is a graph illustrating a
10…切削対象、11…切削対象面、12…対象物把持部、15…中心軸、100…切削加工装置、110…切削部、111…バイト、115…ロッド、120…駆動部、121…z方向駆動部、122…r方向駆動部、123…θ方向駆動部、130…測定部、131…ギャップ検出器、132…ギャップ検出器信号伝送部、135…近接センサ、136…近接センサ信号伝送部、140…制御演算部、141…最終形状寸法設定部、142…切削目標値設定部、143、143a…特性関数部、144…特性関数修正部、145…駆動指令伝送部、150…記憶部、160…入力部、170…出力部、180…インターフェイス、190…進行制御部、200…操作盤
DESCRIPTION OF
Claims (8)
外部から切削に関する情報を受け入れる入力部と、
ロッドおよび前記ロッドに取り付けられたバイトを有する切削部と、
前記切削部を移動駆動する駆動部と、
前記ロッドに取り付けられ前記切削対象面との間隔を測定するギャップ検出器と、前記ギャップ検出器からの信号を伝送するギャップ検出器信号伝送部とを有する測定部と、
前記入力部が受け入れた前記切削に関する情報と、前記測定部からの信号とを受け入れて、前記駆動部に駆動指令信号を発する制御演算部と、
前記入力部、前記切削部、前記駆動部、前記測定部および前記制御演算部の状態にもとづいて、これらに進行の指示を出力する進行制御部と、
を備え、
前記制御演算部は、
前記所定の形状寸法に至るための目標切削厚さを設定する切削目標値設定部と、
前記ロッドの前記駆動部から突出して前記バイトまでの実効長さと、前記目標切削厚さとに基づいて、前記駆動部の駆動部変位を算出する特性関数部と、
前記測定部からの信号に基づいて、前記特性関数部を修正する特性関数修正部と、
を有することを特徴とする切削加工装置。 A cutting device for cutting a cutting target surface into a predetermined shape dimension,
An input unit for receiving information on cutting from the outside,
A cutting part having a rod and a cutting tool attached to the rod;
A drive unit for moving and driving the cutting unit;
A measurement unit having a gap detector that is attached to the rod and measures a distance from the cutting target surface, and a gap detector signal transmission unit that transmits a signal from the gap detector;
A control operation unit that receives information on the cutting received by the input unit and a signal from the measurement unit and issues a drive command signal to the drive unit;
Based on the state of the input unit, the cutting unit, the drive unit, the measurement unit and the control calculation unit, a progress control unit that outputs a progress instruction to these, and
With
The control calculation unit is
A cutting target value setting unit for setting a target cutting thickness for reaching the predetermined shape dimension;
A characteristic function part for calculating the displacement of the drive part of the drive part based on the effective length from the drive part of the rod to the bite and the target cutting thickness;
A characteristic function correcting unit for correcting the characteristic function unit based on a signal from the measuring unit;
A cutting apparatus characterized by comprising:
前記制御演算部は、前記近接センサの信号が、前記切削部の微小振動による信号を含み始めた前記切削部の位置を、前記切削対象面に前記切削部が接触を開始する位置であると判定する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の切削加工装置。 The measurement unit further includes a proximity sensor arranged in the vicinity of the cutting unit, and a proximity sensor signal transmission unit that transmits a signal of the proximity sensor,
The control calculation unit determines that the position of the cutting unit at which the signal of the proximity sensor starts to include a signal due to minute vibrations of the cutting unit is a position at which the cutting unit starts to contact the surface to be cut. To
The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記切削対象と前記切削部とは、互いに前記中心軸の周りに相対的に回転する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の切削加工装置。 The cutting object has the cutting object surface that extends along the central axis and is rotationally symmetric about the central axis;
The cutting object and the cutting part rotate relative to each other around the central axis.
The cutting apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein:
制御演算部が、前記切削対象面の目標切削厚さを算出する目標値算出ステップと、
前記制御演算部が、特性関数を用いて、駆動部の駆動部変位を算出する駆動部変位算出ステップと、
前記駆動部が、接触開始位置から前記駆動部変位を移動し、前記切削対象面を切削した後、復帰する切削ステップと、
前記切削ステップの後に、測定部が、前記切削対象面との距離を測定する距離測定ステップと、
進行制御部が、前記切削対象面についての切削を終了したか否かを判定する切削終了判定ステップと、
進行制御部が前記切削終了判定ステップで切削を終了しなかったと判定した場合に、前記測定部の測定結果に基づいて、特性関数修正部が前記特性関数を修正する特性関数修正ステップと、
を有することを特徴とする切削加工方法。 A cutting method for cutting a surface to be cut into a predetermined shape dimension,
A control value calculating step for calculating a target cutting thickness of the cutting target surface;
A drive unit displacement calculating step in which the control calculation unit calculates a drive unit displacement of the drive unit using a characteristic function;
A cutting step in which the drive unit moves after moving the drive unit displacement from a contact start position, cuts the cutting target surface, and returns.
After the cutting step, a measuring unit measures a distance from the cutting target surface, and a distance measuring step;
A cutting end determination step for determining whether or not the progress control unit has finished cutting on the cutting target surface;
When the progress control unit determines that the cutting has not ended in the cutting end determination step, a characteristic function correction step in which the characteristic function correction unit corrects the characteristic function based on the measurement result of the measurement unit;
A cutting method characterized by comprising:
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