JP2669641B2 - 非真円形工作物加工用数値制御装置 - Google Patents

非真円形工作物加工用数値制御装置

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JP2669641B2 JP9772288A JP9772288A JP2669641B2 JP 2669641 B2 JP2669641 B2 JP 2669641B2 JP 9772288 A JP9772288 A JP 9772288A JP 9772288 A JP9772288 A JP 9772288A JP 2669641 B2 JP2669641 B2 JP 2669641B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、カム等の非真円形工作物(以下、単に「工
作物」という。)を加工制御するための数値制御装置に
関する。
【従来の技術】
従来、数値制御装置により主軸軸線に垂直な方向の砥
石車の送りを主軸回転に同期して制御し、カム等の工作
物を研削加工する方法が知られている。砥石車の送りを
同期制御するには数値制御装置にプロフィルデータに付
与することが必要である。このプロフィルデータは砥石
車を工作物の仕上げ形状に沿って往復運動、すなわちプ
ロフィル創成運動させるように、主軸の単位回転角毎の
砥石車の移動量を与えるものである。 そして、そのプロフィルデータは非真円形工作物のリ
フトデータと砥石径とから求められる。 ここで、加工のサイクルタイムを短くして、所望の仕
上げ形状を得るために、砥石径はなるべく大きなものを
選定する程良い。
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プロフィルデータを作成する際に、その砥石
径が大きいために、主軸の回転角に対して、砥石の中心
軌跡が反対方向に向かう逆転現象を起こす場合がある。 つまり、リフトデータからなる仕上げ形状の全周(36
0゜)に忠実に砥石を添わせた場合に、その仕上げ形状
に対して、その砥石径の大きさでは接触できなくて、浮
いた状態になって研削できない角度が存在することがあ
る。この場合には、リフトデータと砥石径とからプロフ
ィルデータを演算にて求めると、上記接触できない角度
においては、求められたプロフィルデータの点列が、ル
ープ形状を呈してしまう。このループ形状を示す角度範
囲を逆転現象範囲と言い、この角度範囲ではリフトデー
タからなる仕上げ形状に忠実な加工は不可能となる。 従来は、このような状態を回避するため、能率は落ち
るが、止むを得ず砥石径のより小さいものを選定してい
た。 このように、非真円形工作物の加工は主軸の回転位置
と砥石車の位置を同期制御して行なうのであるが、プロ
フィル創成運動させる際に、非真円形工作物のリフトデ
ータに対して砥石径の選定が大き過ぎて、忠実な運動が
不可能となる部分が発生することがある。 本発明は、上記の課題を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、要求された形状に対
して許容誤差を考慮し、砥石の中心軌跡が逆転現象を起
こさず、最大径の砥石車が使用でき、非真円形工作物を
高速度で加工できるようにして、加工能率を向上させる
ことである。
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明の構成は、非真円形工
作物の仕上げ形状を特定するリフトデータと砥石径に応
じて、主軸の回転角と工具送り軸の位置との関係を示す
プロフィルデータ求め、前記プロフィデータに応じて前
記非真円形工作物の加工を制御する数値制御装置におい
て、前記リフトデータを記憶するリフトデータ記憶手段
と、前記砥石径を記憶する砥石径記憶手段と、前記非真
円形工作物の仕上げ形状の許容誤差を記憶する許容誤差
記憶手段と、前記リフトデータと前記砥石径とから求め
られたプロフィルデータにおいて、砥石の中心軌跡が逆
転現象を起こす角度範囲を演算し、記憶する角度範囲記
憶手段と、前記角度範囲における前記砥石の中心軌跡が
逆転しないように、前記プロフィルデータを前記記憶許
容誤差内で平滑化させる演算手段と、前記演算手段によ
り平滑化されたプロフィルデータに基づいて前記主軸と
前記工具送り軸とを数値制御する位置制御手段とを備え
たことを特徴とする。
【作用】
非真円形工作物の形状は、回転角とリフト量との関係
を示したリフトデータで与えられる。そして、そのリフ
トデータは非真円形工作物の仕上げ形状を点列により特
定するものである。このリフトデータと砥石車の砥石径
とから、プロフィルデータが求められる。求められたプ
ロフィルデータにおいて、砥石の中心軌跡が逆転現象を
起こす場合には、非真円形工作物の仕上げ形状の許容誤
差内にて、滑らかなプロフィルデータに変換し、そし
て、逆転現象が取り除かれたプロフィルデータに基づい
て、主軸と工具送り軸の位置が同期制御されて、非真円
形工作物の加工が行われる。
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
第1図は数値制御研削盤を示した構成図である。10は数
値制御研削盤のベッドで、このベッド10上には螺子送り
機構を介してサーボモータ16により駆動されるテーブル
11が主軸軸線に平衡なZ軸方向に摺動可能に配設されて
いる。テーブル11上には主軸13を軸架した主軸台12が配
設され、その主軸13はサーボモータ14により回転され
る。また、テーブル11上、右端には心押台15が載置さ
れ、心押台15のセンタ19と主軸13のセンタ17とによって
カムシャフトから成る工作物Wが挾持されている。工作
物Wは主軸13に突設された位置決めピン18に嵌合し、工
作物Wの回転位相は主軸13の回転位相に一致している。 ベッド10の後方には工作物W側に向かって進退可能な
工具台20が案内され、工具台20にはモータ21によって回
転駆動される砥石車Gが支承されている。この工具台20
は、送り螺子を介してサーボモータ23に連結され、サー
ボモータ23の正逆転により前進後退される。 ドライブユニット51,52,53は数値制御装置30から指令
パルスを入力して、それぞれサーボモータ14,16,23を駆
動する回路である。 数値制御装置30は主として制御軸の回転を数値制御し
て、工作物Wの研削加工と砥石車Gの修正を制御する装
置である。数値制御装置30は第2図に示すように、研削
盤を制御するためのメインCPU31と制御プログラムを記
憶したROM33と入力データ等を記憶するRAM32とで主とし
て構成されている。RAM32にはNCプロフィルデータを記
憶する加工用NCプロフィルデータ領域321が形成されて
いる。 数値制御装置30には、その他サーボモータ14,16,23の
駆動系として、ドライブCPU36とRAM35とパルス分配回路
37が設けられている。RAM35はメインCPU31から砥石車
G、テーブル11、主軸13の位置決めデータを入力する記
憶装置である。 ドライブCPU36は加工に関する制御軸の送りに関しス
ローアップ、スローダウン、目標点の補間等の演算を行
い補間点の位置決めデータを定周期で出力する装置であ
り、パルス分配回路37はパルス分配ののち、動指令パル
スを各ドライブユニット51,52,53に出力する回路であ
る。 数値制御装置30に接続された自動プログラミング装置
70はリフトデータと砥石径からプロフィルデータを自動
作成する装置である。その装置はフロントCPU71とRAM72
と入出力インタフェース73とで構成されている。RAM72
には複数の工作物のリフトデータを記憶するリフトデー
タ領域721と、プロフィルデータの点列が角度に対して
逆転現象を起こす場合の角度範囲を記憶する角度範囲デ
ータ領域722と、プロフィルデータの点列が角度に対し
て逆転現象を起こすことのない近似曲線を求め記憶する
近似曲線データ領域723と、リフトデータをプロフィル
データに変換し記憶するプロフィルデータ領域724と、
プロフィルデータの点列が角度に対して逆転現象を起こ
す場合、そのプロフィルデータが逆転現象を起こさない
ように滑かな点列で補間するための補間範囲を決めるた
めに、逆転現象を起こす角度に加減算を行うための角度
を記憶する補間角度データ領域725と、工作物の仕上げ
形状の許容誤差を記憶する許容誤差データ領域726とプ
ロフィルデータを生成するときの砥石径を記憶する砥石
径データ領域727とが形成されている。 また、フロントCPU71には入出力インタフェース73を
介してリフトデータ等を入力するテープリーダ41とデー
タの入力を行うキーボード42とデータの表示を行うCRT
表示器43とが接続されている。 次に作用を説明する。 本装置がデータ入力モードに設定されると、フロント
CPU71は入出力インタフェース73を介して、テープリー
ダ41から加工に必要な全てのリフトデータを読み込みリ
フトデータ領域721に記憶する。 次に、装置がプロフィルデータ作成モードに設定され
ると、フロントCPU71は第3図のプログラムを実行す
る。 ステップ100において、砥石径データ領域727に記憶さ
れている現砥石径Rを読み込み、次のステップ102で原
点Oを中心とする角度θが初期値である始点(0゜)に
セットされる。 次に、ステップ104に移行し、リフトデータ領域721に
記憶されている角度θのリフトデータL(θ)を読み込
む。 次に、ステップ106に移行して、第4図に示すよう
に、上記リフトデータL(θ)と現砥石径Rとから砥石
中心OGの極座標(r,α)で表したプロフィルデータP
(r,α)を演算し、そのプロフィルデータP(r,α)を
プロフィルデータ領域724に記憶する。 次に、ステップ108に移行し、求められたプロフィル
データP(r,α)の角度成分αが直前のプロフィルデー
タの値より減少したか否かにより、逆転しているか否か
を判定し、逆転している時は、ステップ110に移行し、
その角度を角度範囲データ領域722に記憶する。例え
ば、リフトデータL(θ),L(θm+1)に対応するプ
ロフィルデータをP(rm),P(rm+1m+1)とす
ると、α>αm+1の関係があり、プロフィルデータは
P(rm)で逆転現象を生じ、その角度αが第1
の逆転角度として記憶される。又、同様に、P(rn
)とP(rn+1n+1)とではα<αn+1となるので
P(rn)で逆転現象が生じており、その角度α
が第2の逆転角度として記憶される。 そして、ステップ112に移行し、リフトデータ領域721
に記憶されている終点(360゜)までの全リフトデータ
について、演算し、記憶が完了したか判定される。ここ
で、上記ステップ108にて、逆転していない時は、ステ
ップ112に移行して、上記判定が行われる。 そして、ステップ112において、完了していない時
は、ステップ114に移行し、角度θをΔθだけ増加させ
て、ステップ104へ戻り、角度(θ+Δθ)のリフトデ
ータL(θ+Δθ)を読み込む。 そして、ステップ106に移行し、終点(360゜)までの
全リフトデータについて、演算し、全プロフィルデータ
の記憶が完了するまで、ステップ114からステップ112の
プログラムの実行を繰り返す。 ステップ112にて完了と判定された時は、ステップ116
に移行して、上述までのプロフィルデータ作成プログラ
ム実行中に、逆転があったか否かが判定され、逆転がな
かった時は、本プログラムは終了する。 ステップ116で逆転ありの時は、ステップ118に移行
し、補間角度データ領域725から補間角度Tを読み込
む。 次に、ステップ120に移行して、角度範囲データ領域7
22に記憶された第1逆転角度αに対して、上記補間角
度Tを減算して補間区間の下限値α−Tと、第2逆転
角度αに対して、補間角度Tを加算して補間区間の上
限値α+Tを求め、ステップ106にて演算記憶されて
いるプロフィルデータP(r,α)の中から、その補間区
間の下限値と上限値との角度区間の複数のプロフィルデ
ータN点をサンプリングする。 次に、ステップ122に移行して、第4図に示す様に、
上記N点に対する滑らかな近似曲線Aを求め、近似曲線
データ領域723に記憶する。 次に、ステップ124に移行し、ステップ106で求められ
たプロフィルデータ領域724のプロフィルデータP(r,
α)を理想データとし、そして、ステップ122で求めら
れた近似曲線データ領域723の近似曲線Aを近似データ
として、プロフィルデータの予め決められた角度毎に、
理想データ上の理想値と近似データ上の近似値との差の
絶対値が、許容誤差データ領域726に記憶されている許
容誤差内であるか否かを判定する。 ステップ124で許容誤差内であると判定された時は、
ステップ126に移行し、上記補間必要区間の角度に対し
て、予め決められた角度毎に改めてプロフィルデータP
(r,α)を演算記憶し本プログラムは終了する。 ここで、ステップ124において、許容誤差内にない時
は、現在の砥石では要求された加工公差内に加工するこ
とはできないのであるから、ステップ128に移行し、上
述のプログラム実行に用いた現砥石径に換えて、砥石径
データ領域727にあるより小さい砥石径を読み込む。 そして、ステップ102に戻り、上述のプログラムの実
行を再び繰り返すことになる。 したがって、最終的に逆転現象を取り除かれたプロフ
ィルデータP(r,α)がプロフィルデータ領域724に記
憶され、工作物Wの実際の加工時に、フロントCPU71と
メインCPU31を介してNCプロフィルデータ領域321へ転送
される。 そして、加工指令信号が操作盤45から付与されると、
メインCPU31はNCプロフィルデータ領域321に記憶されて
るNCプロフィルデータに従って加工指令を出力すること
によりカム研削が実行される。
【発明の効果】
本発明は、リフトデータと砥石径とから求められたプ
ロフィルデータにおいて、砥石の中心軌跡が逆転現象を
起こす角度範囲を演算し、記憶する角度範囲記憶手段
と、角度範囲における砥石の中心軌跡が逆転しないよう
に、プロフィルデータを許容誤差内で平滑化させる演算
手段と、平滑化されたプロフィルデータに基づいて主軸
と工具送り軸とを数値制御する位置制御手段とを有して
いるので、工作物の仕上げ形状を特定するリフトデータ
と許容誤差内を考慮して選定された逆転現象を起こさな
いで加工できる最大砥石径とからプロフィルデータを求
めることが可能となり、そのプロフィルデータにより加
工することにより、加工能率を飛躍的に向上させること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な一実施例に係る数値制御装置
を用いた数値制御研削盤の全体の構成を示した構成図。
第2図は同実施例に係る数値制御装置の電気的構成を示
したブロックダイヤグラム。第3図は同実施例に係る数
値制御装置に用いられたフロントCPU71の処理手順を示
したフローチャート。第4図はプロフィルデータ作成に
おける逆転現象の発生と近似曲線による補間を示す説明
図である。 10……ベッド、11……テーブル、13……主軸 14,16,23……サーボモータ、15……心押台 20……工具台、30……数値制御装置 70……自動プログラミング装置 G……砥石車、W……工作物

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非真円形工作物の仕上げ形状を特定するリ
    フトデータと砥石径に応じて、主軸の回転角と工具送り
    軸の位置との関係を示すプロフィルデータ求め、前記プ
    ロフィルデータに応じて前記非真円形工作物の加工を制
    御する数値制御装置において、 前記リフトデータを記憶するリフトデータ記憶手段と、 前記砥石径を記憶する砥石径記憶手段と、 前記非真円形工作物の仕上げ形状の許容誤差を記憶する
    許容誤差記憶手段と、 前記リフトデータと前記砥石径とから求められたプロフ
    ィルデータにおいて、砥石の中心軌跡が逆転現象を起こ
    す角度範囲を演算し、記憶する角度範囲記憶手段と、 前記角度範囲における前記砥石の中心軌跡が逆転しない
    ように、前記プロフィルデータを前記許容誤差内で平滑
    化させる演算手段と、 前記演算手段により平滑化されたプロフィルデータに基
    づいて前記主軸と前記工具送り軸とを数値制御する位置
    制御手段と を備えたことを特徴とする非真円形工作物加工用数値制
    御装置。
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