JP2566180B2 - 数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法 - Google Patents

数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法

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JP2566180B2 JP3092116A JP9211691A JP2566180B2 JP 2566180 B2 JP2566180 B2 JP 2566180B2 JP 3092116 A JP3092116 A JP 3092116A JP 9211691 A JP9211691 A JP 9211691A JP 2566180 B2 JP2566180 B2 JP 2566180B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に直線方向の位置
に関係なく直線方向と回転方向の合成速度、即ち切削速
度が常に一定となる制御を実現する数値制御装置の直線
方向(以下、直線軸とする)と回転方向(以下、回転軸
とする)の同時補間方法に関するものである。
【0002】
【従来例】直線軸と回転軸との同時補間によって加工を
する場合がある。図5はかかる同時補間によってスパイ
ラル形状のフライス加工を行う説明図である。即ち、ポ
イントP0 からP1 まで工具TLをX軸方向にl1 だけ
移動させると同時に、回転軸をC軸方向に360度回転
させて加工を行うというように、順次ポイントP3 まで
直線軸(X軸方向)と回転軸(C軸方向)との同時補間
によってスパイラル形状のフライス加工を行ったもので
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、直線軸と回
転軸の回転角度を指令して補間を行う場合、直線軸およ
び回転軸の切削送り速度を所定速度に設定しても、スパ
イラル形状の外側に行くほど回転軸の移動量は大きくな
り、直線方向と回転方向の合成速度(送り速度)が上が
り過ぎてしまう。そこで、工具TLの送り速度が設定当
初の所定速度を保って加工するために、従来は、図6に
て示すようにNC加工プログラムの指令ブロックを微分
割して、微分割した指令ブロック毎の直線軸と回転軸の
移動量を算出し、この移動量に基づき合成速度が当初設
定した切削速度となるように前記指令ブロック毎の切削
送り速度の指令数値を設定していた。すなわち、微分割
した指令ブロック毎の切削速度をf1 ,f2 ,f3 と変
えて、切削速度がほぼ一定になるようにオペレータが机
上で算出してNC加工プログラムを作成し、このNC加
工プログラムに基づき数値制御を実行していた。なお、
図6において、「G01」は直線補間のGコードを意味
し、アルファベット「X」は次に続く数値がX軸(直線
軸)の座標値であることを意味し、アルファベット
「C」は次に続く数値がC軸(回転軸)の座標値である
ことを意味し、アルファベット「F」は次に続く数値が
送り速度であることを意味する。しかし、NC加工プロ
グラムの指令ブロックを微分割し、切削速度がほぼ一定
になるようにオペレータが机上で算出する従来のプログ
ラミング方法は非常に面倒であり、また、工具径の大小
も工具先端の移動量に影響することから、工具が交換さ
れる場合も考慮して各々の微分割された指令ブロックの
切削速度を決定しなければならないという問題があっ
た。さらに、NC加工プログラムの指令ブロックを微分
割して作成すると、NC加工プログラムが長くなり、ブ
ロック毎の処理時間により加工面のつなぎめが発生し、
加工精度にも問題があった。この発明は前記課題に鑑み
て創案されたものであり、直線軸と回転軸とによる補間
で加工する場合、簡単な指令ブロックを指令するだけ
で、直線軸の位置に関係なく切削速度が一定であるよう
な制御を実現する数値制御装置の直線軸と回転軸の補間
方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
にこの発明は、回転する工具を直線方向と回転方向に同
時に補間し、指定される切削速度で加工を行う数値制御
装置の直線軸と回転軸の補間方法において、直線方向の
始点および終点の座標値に基づき直線方向の移動量を求
めると共に、回転方向の指令回転角度に基づき回転方向
の移動量を求める手段と、この直線方向および回転方向
の移動量を用いて直線方向と回転方向の同時補間による
合成移動距離を求める手段と、この合成移動距離と、直
線方向および回転方向の移動量との関係を用いて、直線
方向および回転方向の合成速度が常に前記指定される切
削速度となるように直線方向および回転方向のそれぞれ
の移動速度を求める手段と、直線方向および回転方向の
残移動量に応じて指定される切削速度を変更可能な手段
とからなり、補間全域にわたって常に前記指定される切
削速度となるように直線方向および回転方向の移動速度
の制御を行い、前記指定される切削速度を直線方向およ
び回転方向の残移動量に応じて複数設定できるようにし
たことを特徴とする。
【0005】
【作用】前記構成によりこの発明は、直線軸の始点およ
び終点の座標値、回転軸の回転角度から各々の軸の移動
量を求め、直線軸と回転軸の各々の送り速度の合成速度
を切削速度として指令し、各々の軸の移動速度を計算す
る。この算出した各軸の移動速度を用いて同時補間を実
行することにより、補間全域にわたって前記指定される
切削速度となるように直線方向および回転方向の移動速
度を制御できる。また、加工途中で切削速度を切り換え
る位置を指定することにより、更に細かな切削速度の制
御ができる。
【0006】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳しく説明する。図1はこの発明を実施するNC装置の
ブロック図、図2はこの発明の直線軸と回転軸の関係を
展開した説明図、図3は加工途中で切削速度を変更した
場合の説明図、図4はこの発明における処理の流れ図で
ある。
【0007】図1において、1は中央処理装置(CP
U)、2はシステムプログラムを記憶するROM、3は
実行中の処理データを記憶するRAM、4はRAM3内
に記憶されたNC加工プログラム、5は直線軸および回
転軸の移動距離等を計算する演算処理部、6は直線軸お
よび回転軸の移動速度を切削速度から決定する送り速度
設定部、7はサーボ制御部、8は直線軸モータM1 およ
び回転軸モータM2 を駆動する駆動部である。NC加工
プログラム4にはこの発明による1ブロックの指令、例
えば、 G128 G98 G01 X ;が挿
入されているものとする。また図2は、直線軸の座標
(切削面の直径)がD(mm)の場合の直線軸と回転軸
との関係を展開している。なお、「G128」はこの発
明にかかる直線軸と回転軸による補間機能を実行するワ
ンショットのGコードを意味し、「G98」は毎分送り
のGコードを意味し、「G01」は直線補間のGコード
を意味し、アルファベット「X」は次に続く数値がX軸
(直線軸)の座標値であることを意味し、アルファベッ
ト「C」は次に続く数値がC軸(回転軸)の座標値であ
ることを意味し、アルファベット「F」は次に続く数値
が切削速度であることを意味する。
【0008】ところで、X軸の移動量をLX (絶対値、
直径指定、mm)、C軸の移動量をLC (絶対値、de
g)とすると、補間距離L、即ち直線軸と回転軸による
実際の移動距離は、
【0009】
【数1】
【0010】で表される。この補間距離Lを移動する速
度をf(mm/min)とすると、X軸方向の移動速度
X は fX =LX /(2*L)*f で表される。 さらに、C軸方向の移動速度fC (deg/min)は fC =LC /L*f で表される。 一方、切削速度はF(mm/min)で指令されるか
ら、X軸方向の切削速度をFX (mm/min)、C軸
方向の回転による円の接線方向の速度をFC (mm/m
in)とすれば、図2に示すごとく、
【0011】
【数2】
【0012】であり、FX =fX ,FC =(π*D/3
60)*fC の関係がある。以上によりX軸方向の移動
速度fX とC軸方向の移動速度fC
【0013】
【数3】
【0014】
【数4】 により計算される。
【0015】前記形式の1ブロックの指令による補間機
能が実行されると、指令されたX軸およびC軸の座標値
と切削速度Fによって前記算出手順のように各軸の移動
速度fX ,fC が求められ、この移動速度fX,fC
指令に従って各モータが駆動される。これをX軸の座標
値およびC軸の回転角度に基づきシステムは、一定時間
毎に前記算出手順を繰り返して速度設定を行う。このよ
うに、この発明の補間方法を用いることにより、X軸の
位置に関係なく絶えず指令された切削速度Fにより加工
することができる。
【0016】図3は加工途中で切削速度を変更する場合
の説明図である。NC加工プログラムの1ブロックの指
令を、例えば、 G128 G98 G01 X ; とする。なお、アルファベット「E」は次に続く数値が
第2切削速度であることを意味し、アルファベット
「Q」は次に続く数値(絶対値、deg)がC軸の残移
動量と一致した時、第1切削速度Fから第2切削速度E
に切り替える位置を意味すものとする。前記形式の1ブ
ロックが指令されると補間機能の実行は、当初は第1切
削速度F(mm/min)により各軸の移動速度が決定
されるが、C軸の残移動量がQ(deg)になると、切
削速度は第1切削速度F(mm/min)から第2切削
速度E(mm/min)に変更され、上記と同様に各軸
の移動速度が決定され補間される。このように、加工形
状に合わせて切削速度の指令の変更に対応できるから、
更にきめの細かい切削速度の制御が実行できる。
【0017】図4はこの発明における数値制御装置の処
理の流れ図である。図4によれば、NC加工プログラム
の加工情報を読み込み(ステップ11)、本機能である
直線軸および回転軸による補間機能の指令「G128」
であるかどうかを判断し(ステップ12)、「G12
8」指令であれば、前記算出手順に従い演算処理部5に
おいて直線軸および回転軸の現在値、指令された直線軸
および回転軸の座標値から直線軸および回転軸の移動量
(LX ,LC )および補間距離Lを計算し(ステップ1
3、14)、指令された切削速度および前記直線軸およ
び回転軸の移動量(LX ,LC )の値により直線軸およ
び回転軸の移動速度fX ,fC が計算されて補間される
(ステップ15)。このステップ13からステップ15
までの処理が、一定時間毎、例えば50ms毎に刻々と
変わる直線軸と回転軸の位置の座標値をもとに移動速度
X ,fc を計算し、直線軸および回転軸の指令値が補
間終了するまで続く(ステップ16)。
【0018】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の直線軸と回転軸の補間方法によれば、直線軸および回
転軸の座標値により各々の軸の移動速度を一定時間毎に
計算するようにしたので、補間全域にわたって切削速度
一定の制御を行うことができ、回転軸方向の送り速度が
極端に早くなることによる不具合の発生を防止できる。
また、切削速度指令の変更手段を併用することにより、
更にきめの細かい切削速度の制御が実行できる。また、
この発明の直線軸と回転軸の補間方法によれば、指令ブ
ロックが一行ですむことになり、NC加工プログラムの
短縮にもつながり、従来存在したブロック毎の処理時間
による加工面のつなぎめもなくなり、加工精度を向上で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を実施するNC装置のブロック図であ
る。
【図2】この発明の直線軸と回転軸の関係を展開した説
明図である。
【図3】加工途中から切削速度の指令を変更した場合の
説明図である。
【図4】この発明の処理の流れ図である。
【図5】スパイラル加工の説明図である。
【図6】従来のNC加工プログラムの説明図である。
【図7】従来の処理の流れ図である。
【符号の説明】
1 CPU 2 ROM 3 RAM 4 加工プログラム 5 演算処理部 6 送り速度制御部 7 サーボ制御部 8 駆動部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転する工具を直線方向と回転方向に同
    時に補間し、指定される切削速度で加工を行う数値制御
    装置の直線軸と回転軸の補間方法において、 直線方向の始点および終点の座標値に基づき直線方向の
    移動量を求めると共に、回転方向の指令回転角度に基づ
    き回転方向の移動量を求める手段と、 この直線方向および回転方向の移動量を用いて直線方向
    と回転方向の同時補間による合成移動距離を求める手段
    と、 この合成移動距離と、直線方向および回転方向の移動量
    との関係を用いて、直線方向および回転方向の合成速度
    が常に前記指定される切削速度となるように直線方向お
    よび回転方向のそれぞれの移動速度を求める手段と、 直線方向および回転方向の残移動量に応じて指定される
    切削速度を変更可能な手段とからなり、 補間全域にわたって常に前記指定される切削速度となる
    ように直線方向および回転方向の移動速度の制御を行
    い、前記指定される切削速度を直線方向および回転方向
    の残移動量に応じて複数設定できるようにしたことを特
    徴とする数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法。
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