JP2843488B2 - Machine tool control method and control device - Google Patents
Machine tool control method and control deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、自動工具交換装置が
装着され且つＮＣ制御が可能なフライス盤やマシニング
センタ等の工作機械の制御方法及び制御装置に関し、よ
り詳細には、主軸に装着された切削工具の、寸法管理と
精度管理を実施することにより、無人運転下で加工精度
と仕上げ面粗さを一定範囲に保つことを可能として、ひ
いては切削加工の自動化と品質・生産性の向上を実現す
ることのできる工作機械の制御方法及び制御装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method and a control device for a machine tool such as a milling machine or a machining center on which an automatic tool changer is mounted and which can be controlled by NC, and more particularly to a cutting device mounted on a spindle. By performing dimensional control and precision control of tools, it is possible to maintain machining accuracy and finished surface roughness within a certain range under unmanned operation, and thereby realize automation of cutting and improvement of quality and productivity The present invention relates to a machine tool control method and a control device that can perform the control.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
加工された工作物の精度の管理については、汎用のフラ
イス盤はもちろんのこと、ＮＣ制御されたフライス盤や
マシニングセンタにおいても、作業者が、加工された工
作物の寸法を測定器によって測定し、必要な切込み量等
の修正を行うことにより、管理を行ってきた。したがっ
て、同一工作物の大量生産を行う専用機は別として、中
小量生産を行うフライス盤やマシニングセンタは、ＮＣ
制御されている場合にも、無人運転することは不可能で
あった。2. Description of the Related Art
Regarding the management of the accuracy of the machined workpiece, not only general-purpose milling machines, but also NC-controlled milling machines and machining centers, the operator measures the dimensions of the machined workpiece with a measuring instrument and The management has been performed by correcting the depth of cut and the like. Therefore, apart from dedicated machines for mass production of the same workpiece, milling machines and machining centers for small and medium production are NC
Even when controlled, unmanned driving was not possible.
【０００３】一方、切削工具は、摩耗あるいは刃が破損
すると、新たなものと交換するしかなく、工具費用の増
大を招いていた。そこで、この発明は、ＮＣ制御が可能
な工作機械上で切削工具の計測と切削工具の成形装置を
併用することにより、切削加工の自動化と品質・生産性
向上を図ることのできる工作機械の制御方法及び制御装
置を提供することを目的とする。On the other hand, when a cutting tool is worn or a blade is broken, it has to be replaced with a new one, resulting in an increase in tool cost. Therefore, the present invention provides a control of a machine tool capable of achieving automation of cutting and improving quality and productivity by using a cutting tool measurement device and a cutting tool forming device together on a machine tool capable of NC control. It is an object to provide a method and a control device.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る工作機械の制御方法は、自動工具交
換装置と、切削工具の、切刃の表面状態、工具径、工具
長、回転振れおよび工作機械基準位置から工具所定部ま
での距離を含む複数の状態量を監視する工具モニタリン
グ装置と、切刃を研削加工により成形する工具成形装置
とを有し、ＮＣ制御される工作機械の制御方法であっ
て、未使用の切削工具が始めて主軸に装着される初期設
定工程と、実際にワークを切削する実稼働工程とを有
し、初期設定工程は、主軸に取り付けられた未使用の切
削工具の回転振れを工具モニタリング装置によって検出
し、検出結果が、予め設定されたしきい値以下となるま
で、切削工具のセットを繰り返す工程と、セットが完了
した切削工具の、切刃の表面状態、工具径および工具長
の各初期値を、工具モニタリング装置によって検出し、
検出結果を、初期データとして記憶する工程と、各初期
データが記憶された切削工具を、ツールマガジンに収納
する工程とを含んでおり、実稼働工程は、自動工具交換
装置によって主軸に装着された切削工具の回転振れを工
具モニタリング装置によって検出し、検出結果が、予め
設定されたしきい値以下となるまで、切削工具のセット
を繰り返す工程と、セットが完了した切削工具を用い
て、記憶されている初期データに基づいて演算される加
工条件の下でワークを加工する工程と、定期的に、工具
モニタリング装置によって切刃の各状態量を検出し、検
出データと初期データとを比較して切削工具に対する成
形の要否を判断するとともに、検出データに基づいて工
具径および工具長のデータを更新する工程と、切削工具
に対する成形が必要と判断された場合に、検出データに
基づいて所定の成形状態を得るための成形量を演算し、
工具成形装置によって切削工具を成形する工程と、検出
データと初期データとの比較に基づいて、工具寿命の判
定および工具による加工条件の修正を行う工程とを含ん
でいることを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a machine tool, comprising: an automatic tool changer, a cutting tool having a surface condition of a cutting edge, a tool diameter, and a tool length. A tool monitoring device that monitors a plurality of state quantities including a rotation runout and a distance from a reference position of the machine tool to a predetermined portion of the tool, and a tool forming device that forms a cutting edge by grinding, and is controlled by an NC. A method for controlling a machine, comprising: an initial setting process in which an unused cutting tool is first mounted on a spindle; and an actual operation process in which a workpiece is actually cut. A step of detecting the rotational runout of the used cutting tool by a tool monitoring device and repeating the setting of the cutting tool until the detection result is equal to or less than a preset threshold value; Surface state, the initial values of the tool diameter and tool length, detected by the tool monitoring apparatus,
The step of storing the detection result as initial data, and the step of storing the cutting tool in which each initial data is stored in the tool magazine, the actual operation step is mounted on the spindle by the automatic tool changer. Detecting the rotational runout of the cutting tool by a tool monitoring device, repeating the setting of the cutting tool until the detection result is equal to or less than a preset threshold, and storing the set cutting tool using the completed cutting tool. In the process of processing the workpiece under the processing conditions calculated based on the initial data, and periodically, each state quantity of the cutting edge is detected by the tool monitoring device, and the detected data is compared with the initial data. It is necessary to determine the necessity of forming the cutting tool and update the tool diameter and tool length data based on the detected data. If it is determined, it calculates the forming amount for obtaining a predetermined molding condition based on the detected data,
Forming a cutting tool by a tool forming apparatus, and determining a tool life based on a comparison between the detected data and the initial data, and correcting a processing condition by the tool. is there.
【０００５】また、請求項２に係る工作機械の制御装置
は、自動工具交換装置と、切削工具の、切刃の表面状
態、工具径、工具長、回転振れおよび工作機械基準位置
から工具所定部までの距離を含む複数の状態量を監視す
る工具モニタリング装置と、切刃を研削加工により成形
する工具成形装置とを有し、ＮＣ制御される工作機械の
制御装置であって、工具モニタリング装置によって検出
された切削工具の回転振れと、予め設定されたしきい値
との比較に基づいて、切削工具が良好に装着されたか否
かを判定し、検出値がしきい値を超えている場合には、
切削工具を再セットするための信号を出力する工具装着
性判定部、工具モニタリング装置によって予め検出され
た切削工具の初期データを記憶する初期データ記憶部、
初期データ記憶部に記憶された初期データと、所定時に
工具モニタリング装置によって検出された検出データと
の比較に基づいて、切削工具に対する成形の要否を判断
する成形要否判定部、成形要否判定部によって、成形が
必要と判定された場合に、所定の成形状態を得るための
成形量を上記検出データに基づいて演算する成形量演算
部、上記初期データと検出データとの比較に基づいて、
切削工具の寿命を判定する工具寿命判定部、および上記
初期データと検出データとの比較に基づいて、工具によ
る加工条件を修正する加工条件修正部を、少なくとも含
んでいることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a machine tool control device comprising: an automatic tool changer; and a tool predetermined portion based on a cutting tool surface condition, a tool diameter, a tool length, a rotational runout, and a machine tool reference position. A tool monitoring device that monitors a plurality of state quantities including a distance to the tool, and a tool forming device that forms a cutting edge by grinding, and is a control device of an NC-controlled machine tool. Based on a comparison between the detected run-out of the cutting tool and a preset threshold value, it is determined whether the cutting tool has been mounted properly.If the detected value exceeds the threshold value, Is
A tool attachment determination unit that outputs a signal for resetting the cutting tool, an initial data storage unit that stores initial data of the cutting tool that is detected in advance by a tool monitoring device,
A forming necessity judging part for judging the necessity of shaping the cutting tool based on a comparison between the initial data stored in the initial data storage part and the detection data detected by the tool monitoring device at a predetermined time; By the unit, when it is determined that molding is necessary, a molding amount calculation unit that calculates a molding amount to obtain a predetermined molding state based on the detection data, based on a comparison between the initial data and the detection data,
A tool life determining unit that determines the life of the cutting tool, and a processing condition correction unit that corrects a processing condition of the tool based on a comparison between the initial data and the detection data, wherein is there.
【０００６】また、請求項３に係る工作機械の制御装置
は、請求項２記載の工作機械の制御装置において、上記
成形装置は、少なくとも２方向の成形が可能な成形砥石
を有していることを特徴とするものである。また、請求
項４に係る工作機械の制御装置は、請求項２記載の工作
機械の制御装置において、上記成形装置は、成形砥石の
ダイヤモンドホイール回転部に、トラクションドライブ
を採用しており、成形砥石の回転を増速するための増速
機構を備えていることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a machine tool control device according to the second aspect, wherein the forming device has a forming whetstone capable of forming in at least two directions. It is characterized by the following. The control device for a machine tool according to claim 4 is the control device for a machine tool according to claim 2, wherein the forming device employs a traction drive in a diamond wheel rotating portion of the forming wheel. Is provided with a speed increasing mechanism for increasing the speed of rotation.
【０００７】また、請求項５に係る工作機械の制御装置
は、請求項２記載の工作機械の制御装置において、工具
モニタリング装置には、切削工具の切刃に接触されるセ
ラミックス製測定子、測定子を切刃側に押圧する板ば
ね、および測定子の変位を測定する変位計を含む、複数
の測定装置が内蔵されていることを特徴とするものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a machine tool control device according to the second aspect, wherein the tool monitoring device includes a ceramic measuring element which is in contact with a cutting blade of the cutting tool. A plurality of measuring devices including a leaf spring for pressing the probe toward the cutting blade side and a displacement meter for measuring the displacement of the probe are built-in.
【０００８】[0008]
【作用】上記発明の制御方法によれば、工具モニタリン
グ装置によって切削工具の各状態量を検出し、自動工具
交換装置による切削工具の装着性の良否を判断すること
ができる。そして、装着性が悪い場合には、切削工具を
再セットさせ、良好な装着状態が確実に且つ自動的に得
られるようにする。これにより、ワークの加工精度を確
保でき、品質向上を図ることができる。しかも、切削工
具の各状態量の初期データと、所定時の検出データとの
比較に基づいて、成形の要否の判定、工具寿命に達した
か否かの判定および加工条件の修正が行われる。そし
て、成形が必要な場合には、所定の成形状態を得るため
の成形量が演算され、これに基づいて成形が行われる。
このように、加工精度に影響を与える切削工具の摩耗状
態等が、定期的に監視され、成形、工具交換および加工
条件修正等の必要な処置が施されるので、切削加工の自
動化と品質・生産性の向上を達成することができる。According to the control method of the present invention, each state quantity of the cutting tool is detected by the tool monitoring device, and it is possible to judge whether or not the mounting property of the cutting tool by the automatic tool changing device is good. If the mounting property is poor, the cutting tool is reset, so that a good mounting state can be reliably and automatically obtained. Thereby, the processing accuracy of the work can be ensured, and the quality can be improved. In addition, based on a comparison between the initial data of each state quantity of the cutting tool and the detection data at a predetermined time, determination of necessity of molding, determination of whether or not the tool life has been reached, and correction of processing conditions are performed. . Then, when molding is necessary, a molding amount for obtaining a predetermined molding state is calculated, and molding is performed based on this.
As described above, the wear state of the cutting tool, which affects the processing accuracy, is regularly monitored, and necessary measures such as forming, tool replacement, and correction of processing conditions are performed. An improvement in productivity can be achieved.
【０００９】また、上記発明の制御装置によれば、工具
装着性判定部によって、切削工具が良好に装着されたか
否かが判定されるとともに、不良の場合には、切削工具
が再セットされ、良好な装着状態が確実に且つ自動的に
得られる。そして、初期データ記憶部に記憶された初期
データと、所定時に工具モニタリング装置によって検出
された検出データとの比較に基づいて、成形要否判定部
によって、切削工具に対する成形の要否が判断され、成
形が必要な場合には、成形演算部によって、所定の成形
状態を得るための成形量が演算される。この場合、成形
量を必要最小限に設定できるので、切削工具の長寿命化
を達成できる。一方、上記初期データと検出データとの
比較に基づいて、工具寿命判定部によって切削工具の寿
命が判定されるとともに、加工条件修正部によって加工
条件が修正される。加工精度に影響を与える切削工具の
摩耗状態等が、定期的に監視され、成形、工具交換およ
び加工条件修正等の必要な処置が施されるので、切削加
工の自動化と品質・生産性の向上を達成することができ
る。Further, according to the control device of the present invention, the tool attachment determining section determines whether or not the cutting tool has been properly mounted. If the cutting tool is defective, the cutting tool is reset. A good mounting state is reliably and automatically obtained. Then, based on a comparison between the initial data stored in the initial data storage unit and the detection data detected by the tool monitoring device at a predetermined time, the necessity of molding for the cutting tool is determined by the molding necessity determination unit, When molding is necessary, the molding calculation unit calculates a molding amount for obtaining a predetermined molding state. In this case, the molding amount can be set to a necessary minimum, so that the life of the cutting tool can be extended. On the other hand, based on a comparison between the initial data and the detected data, the life of the cutting tool is determined by the tool life determination unit, and the processing conditions are corrected by the processing condition correction unit. The wear condition of the cutting tool, which affects the processing accuracy, is regularly monitored, and necessary measures such as forming, tool replacement, and correction of processing conditions are performed, so automation of the cutting process and improvement of quality and productivity Can be achieved.
【００１０】また、上記成形装置が、少なくとも２方向
の成形が可能な成形砥石を有している場合には、複数の
切刃に対応することができる。さらに、上記成形装置が
トラクションドライブを採用し、成形砥石の回転を増速
するための増速機構を備えている場合には、主軸の回転
慣性力を増大させて、主軸の回転むらや振動を抑制する
ことができる。When the forming apparatus has a forming grindstone capable of forming in at least two directions, it can handle a plurality of cutting blades. Further, when the above-mentioned forming apparatus employs a traction drive and has a speed increasing mechanism for increasing the rotation of the forming grindstone, the rotational inertia force of the main shaft is increased to reduce uneven rotation and vibration of the main shaft. Can be suppressed.
【００１１】そして、工具モニタリング装置に、セラミ
ックス製測定子、板ばねおよび測定子の変位を測定する
変位計を含む、複数の測定装置が内蔵されている場合に
は、複数の切刃のモニタリングに好適である。If the tool monitoring device includes a plurality of measuring devices including a ceramic measuring element, a leaf spring, and a displacement meter for measuring a displacement of the measuring element, the monitoring of the plurality of cutting edges is performed. It is suitable.
【００１２】[0012]
【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１及び図２はこの発明の一実施例に係る工作
機械の制御方法での処理を示すフローチャートであり、
図３は制御装置のブロック図であり、図４は工具モニタ
リング装置及び成形装置の概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and 2 are flowcharts showing processing in a machine tool control method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a control device, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a tool monitoring device and a forming device.
【００１３】図３及び図４を参照して、この制御装置２
は、工具としての切削工具Ｋの、切刃Ｋ１，Ｋ２の表面
状態、工具径、工具長、回転振れおよびマシニングセン
タ基準位置から工具所定部（例えば切刃Ｋ１）までの距
離を含む複数の状態量を監視する工具モニタリング装置
１と、切刃Ｋ１，Ｋ２を成形する成形装置４とを備えた
マシニングセンタに装着される。Referring to FIG. 3 and FIG.
Is a plurality of state quantities of the cutting tool K as a tool, including the surface state of the cutting edges K1 and K2, the tool diameter, the tool length, the rotational runout, and the distance from the machining center reference position to the tool predetermined portion (for example, the cutting edge K1). Is mounted on a machining center provided with a tool monitoring device 1 for monitoring the cutting and a forming device 4 for forming the cutting blades K1 and K2.
【００１４】制御装置２は、初期データ記憶部２ａ、工
具装着性判定部２ｂ、工具寿命判定部２ｃ、成形要否判
定部２ｄ、成形量演算部２ｅ及び加工条件修正部２ｆを
含んでいる。工具装着性判定部２ｂは、工具モニタリン
グ装置１によって検出された切削工具Ｋの回転振れと、
予め設定されたしきい値Ｆとの比較に基づいて、切削工
具Ｋが良好に装着されたか否かを判定し、検出値がしき
い値Ｆを超えている場合には、切削工具を再セットする
ための信号を、自動工具交換装置３に出力する。The control device 2 includes an initial data storage unit 2a, a tool attachment determining unit 2b, a tool life determining unit 2c, a forming necessity determining unit 2d, a forming amount calculating unit 2e, and a processing condition correcting unit 2f. The tool mountability determination unit 2b determines the rotational runout of the cutting tool K detected by the tool monitoring device 1,
Based on a comparison with a preset threshold value F, it is determined whether or not the cutting tool K is properly mounted. If the detected value exceeds the threshold value F, the cutting tool is reset. Is output to the automatic tool changer 3.
【００１５】初期データ記憶部２ａは、セットが完了し
た切削工具Ｋにおける各状態量を工具の初期データとし
て記憶する。成形要否判定部２ｄは、初期データ記憶部
２ａに記憶された初期データと、所定時に工具モニタリ
ング装置１によって検出された検出データとの比較に基
づいて、切削工具Ｋに対する成形の要否を判断する。The initial data storage unit 2a stores each state quantity of the cutting tool K that has been set as initial data of the tool. The forming necessity determining unit 2d determines whether forming is necessary for the cutting tool K based on a comparison between the initial data stored in the initial data storage unit 2a and the detection data detected by the tool monitoring device 1 at a predetermined time. I do.
【００１６】成形量演算部２ｅは、成形要否判定部２ｄ
によって、成形が必要と判定された場合に、所定の成形
状態を得るための成形量を上記検出データに基づいて演
算する。工具寿命判定部２ｃは、上記初期データと検出
データとの比較に基づいて、切刃の寿命を判定する。加
工条件修正部２ｆは、上記初期データと検出データとの
比較に基づいて、加工条件を修正する。The forming amount calculating section 2e includes a forming necessity determining section 2d.
Accordingly, when it is determined that molding is necessary, the molding amount for obtaining a predetermined molding state is calculated based on the detection data. The tool life determining unit 2c determines the life of the cutting edge based on a comparison between the initial data and the detected data. The processing condition correction unit 2f corrects the processing conditions based on the comparison between the initial data and the detected data.
【００１７】図４を参照して、切削工具Ｋは２軸Ｐ，Ｑ
およびこれらの軸に直交する軸（図示せず）の方向に送
り制御される。この成形装置４は、その本体に軸受２を
介して回転自在に支持された主軸３０と、この主軸３０
の先端に取り付けられ一体回転される回転砥石４０と、
駆動側としてのモータの回転軸にフレキシブルシャフト
５を介して連結されるとともに上記主軸３０に連結され
たトラクションドライブとしての公知の遊星ローラ式増
速機構６とを備えている。また、成形装置４には、切削
工具Ｋの切刃Ｋ１，Ｋ２の形状変化（型崩れ、摩耗量
等）をそれぞれ検出する複数の測定装置７，８及び検出
回路Ｃを含む工具モニタリング装置１がユニット化され
ている。Referring to FIG. 4, cutting tool K has two axes P and Q.
And feed control in the direction of an axis (not shown) orthogonal to these axes. The molding device 4 includes a main shaft 30 rotatably supported on a main body of the molding device 4 via a bearing 2, and a main shaft 30.
A rotating grindstone 40 that is attached to the tip of and is integrally rotated;
A known planetary roller type speed increasing mechanism 6 as a traction drive is connected to the rotating shaft of the motor as a driving side via the flexible shaft 5 and connected to the main shaft 30. The forming device 4 includes a tool monitoring device 1 including a plurality of measuring devices 7 and 8 for detecting shape changes (deformation, wear amount, etc.) of the cutting edges K1 and K2 of the cutting tool K and a detection circuit C, respectively. Unitized.
【００１８】切削工具Ｋは、その回転軸線Ｋａが軸Ｐに
平行な円柱状をした、例えばエンドミルからなる。切刃
Ｋ１は、上記円柱の周面からなり軸Ｐの方向に沿ってい
る。切刃Ｋ２は、上記円柱の平坦な端面からなり、軸Ｑ
に平行である。切削工具Ｋは、マシニングセンタの主軸
に取り付けられた状態で、軸Ｐ，Ｑの方向に送り制御さ
れ、後述する測定装置７，８の測定子７１，８１や回転
砥石４０に接触されるようになっている。The cutting tool K is, for example, an end mill having a columnar shape whose rotation axis Ka is parallel to the axis P. The cutting blade K1 is formed of the peripheral surface of the cylinder and extends in the direction of the axis P. The cutting blade K2 consists of a flat end face of the above-mentioned cylinder,
Is parallel to The cutting tool K is controlled to be fed in the directions of the axes P and Q while being attached to the main shaft of the machining center, and comes into contact with the measuring elements 71 and 81 of the measuring devices 7 and 8 and the rotating grindstone 40 described later. ing.
【００１９】主軸３０は、２軸Ｐ，Ｑの方向に対して４
５度の角度をなして配置されているとともに、成形砥石
４０は、円錐状面からなる成形面４０ａを備えている。
上記円錐状面の母線は、主軸３０の延長線に対して４５
度の角度をなすように傾斜されている。これにより、成
形面４０ａは、上記２軸Ｐ，Ｑとそれぞれ平行であって
成形時に切削工具Ｋの切刃Ｋ１，Ｋ２と摺接される成形
部としての第１および第２の作用線４１，４２を持つこ
とになる。測定装置７は、窒化珪素等のセラミックス等
からなり切刃Ｋ１に接触される平坦な接触面７１ａを有
する測定子７１と、この測定子７１の背面７１ｂを支持
する板ばね７２と、この板ばね７２の背面７２ａに近接
され、当該背面７２ａとの間のギャップＧの大きさに応
じて出力信号を変化させる渦電流式のギャップセンサか
らなる変位計７３とを備えている。回転する切削工具Ｋ
の切刃Ｋ１を接触面７１ａに接触させた状態で、切削工
具Ｋを軸Ｐに沿う方向に移動させると、全周にわたる半
径減少量（摩耗量）が、軸方向の全長にわたって検知さ
れる。なお、板ばね７２の自由状態で接触体７１の接触
面７１ａが、成形砥石４０の成形面４０ａの第１の作用
線４１と同一平面上に位置されるようにしてある。The main shaft 30 has four axes with respect to the directions of the two axes P and Q.
While being arranged at an angle of 5 degrees, the forming grindstone 40 has a forming surface 40a formed of a conical surface.
The generatrix of the conical surface is 45 degrees with respect to the extension of the spindle 30.
It is inclined to make an angle of degree. As a result, the forming surface 40a is parallel to the two axes P and Q, respectively, and the first and second action lines 41, as forming portions that are in sliding contact with the cutting edges K1 and K2 of the cutting tool K during forming. You will have 42. The measuring device 7 includes a measuring element 71 made of ceramics such as silicon nitride or the like and having a flat contact surface 71a to be brought into contact with the cutting blade K1, a leaf spring 72 supporting a back surface 71b of the measuring element 71, and a leaf spring 72 A displacement gauge 73 is provided near the rear surface 72a of the 72, and is composed of an eddy current type gap sensor that changes an output signal according to the size of the gap G between the rear surface 72a and the rear surface 72a. Rotating cutting tool K
When the cutting tool K is moved in the direction along the axis P in a state where the cutting blade K1 is in contact with the contact surface 71a, the radius reduction amount (abrasion amount) over the entire circumference is detected over the entire length in the axial direction. In the free state of the leaf spring 72, the contact surface 71a of the contact body 71 is positioned on the same plane as the first action line 41 of the forming surface 40a of the forming grindstone 40.
【００２０】同様にして、測定装置８は、測定子８１、
板ばね８２および変位計８３を備えている。回転する切
削工具Ｋの切刃Ｋ２を接触体８１の接触面８１ａに接触
させた状態で、切削工具Ｋを軸Ｑに沿う方向に移動させ
ると、切刃Ｋ２の全面にわたる摩耗量が検知される。板
ばね８２の自由状態で接触体８１の接触面８１ａが、成
形砥石４０の成形面４０ａの第２の作用線４２と同一平
面上に位置されるようにしてある。Similarly, the measuring device 8 comprises a measuring element 81,
A leaf spring 82 and a displacement meter 83 are provided. When the cutting tool K is moved in the direction along the axis Q while the cutting blade K2 of the rotating cutting tool K is in contact with the contact surface 81a of the contact body 81, the wear amount over the entire surface of the cutting blade K2 is detected. . In the free state of the leaf spring 82, the contact surface 81a of the contact body 81 is located on the same plane as the second line of action 42 of the forming surface 40a of the forming grindstone 40.
【００２１】次に、図１及び図２のフローチャートを参
照して、制御装置の動作について説明する。ステップＳ
１〜ステップＳ１０は、初期設定工程の流れを示してい
る。切削工具Ｋが未使用の状態から始まり（ステップＳ
１）、切削工具Ｋをツールホルダに取り付けた（ステッ
プＳ２）後、これを主軸に取り付ける（ステップＳ
３）。ここで、工具モニタリング装置１によって切削工
具Ｋの回転振れを測定し（ステップＳ４）、この検出値
を予め定めたしきい値Ｆと比較する（ステップＳ５）。
振れの検出値がしきい値Ｆよりも大きい場合には、工具
を取外して（ステップＳ６）、ステップＳ３に戻って主
軸に再装着する。そして、検出値がしきい値Ｆ以下にな
るまで、これを繰り返し、しきい値Ｆ以下になった場合
は、次のステップＳ７に進む。Next, the operation of the control device will be described with reference to the flowcharts of FIGS. Step S
Steps 1 to S10 show the flow of the initial setting process. The cutting tool K starts from an unused state (step S
1) After attaching the cutting tool K to the tool holder (step S2), attach it to the spindle (step S2).
3). Here, the rotational runout of the cutting tool K is measured by the tool monitoring device 1 (step S4), and the detected value is compared with a predetermined threshold value F (step S5).
If the run-out detection value is larger than the threshold value F, the tool is removed (step S6), and the process returns to step S3 to re-attach to the spindle. This is repeated until the detected value becomes equal to or smaller than the threshold value F. When the detected value becomes equal to or smaller than the threshold value F, the process proceeds to the next step S7.
【００２２】ステップＳ７では、工具モニタリング装置
１によって、切削工具Ｋの表面状態が測定される。一
方、ワークの表面位置が測定され（ステップＳ８）、こ
れらのデータが初期データとして記憶されるとともに工
具半径の初期値が演算される（ステップＳ９）。これに
より、初期設定工程が終了し、工具はツールマガジンに
収納される（ステップＳ１０）。In step S7, the tool monitoring device 1 measures the surface condition of the cutting tool K. On the other hand, the surface position of the work is measured (step S8), these data are stored as initial data, and the initial value of the tool radius is calculated (step S9). Thus, the initial setting process is completed, and the tool is stored in the tool magazine (Step S10).
【００２３】ステップＳ１１〜ステップＳ２２が実稼働
工程の流れを示している。工具交換指令を受けた自動工
具交換装置３によって工具が交換されると（ステップＳ
１１）、工具モニタリング装置１によって切刃の回転振
れが測定され（ステップＳ１２）、検出値がしきい値Ｆ
を超えているか否かが判定される（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３において、検出値がしきい値Ｆを超えて
いる場合には、ステップＳ１１に戻って再装着を行う。
一方、振れがしきい値Ｆ以下の場合には、次のステップ
Ｓ１４へ進んで、ワークの加工が行われる。Steps S11 to S22 show the flow of the actual operation process. When the tool is changed by the automatic tool changer 3 that has received the tool change command (step S
11), the rotational runout of the cutting edge is measured by the tool monitoring device 1 (step S12), and the detected value is set to the threshold value F
Is determined (step S13).
If the detected value exceeds the threshold value F in step S13, the process returns to step S11 to perform remounting.
On the other hand, if the run-out is equal to or smaller than the threshold value F, the process proceeds to the next step S14, where the work is processed.
【００２４】ワークを加工する際には、ワーク材質、工
具種類等の加工設定条件を入力することで、適切な切削
条件を自動設定するプログラムを備えた加工条件自動設
定部（図示せず）で選定された切削条件（例えば、適宜
な工具回転数，送り速度，切込み量およひ加工幅等）に
基づいて加工を実施する場合もある。これにより、従
来、切削条件を作業者の経験に基づいて任意に設定して
いた加工に比べ、適切な条件での加工が可能になる。When processing a workpiece, a processing condition automatic setting unit (not shown) provided with a program for automatically setting appropriate cutting conditions by inputting processing setting conditions such as a workpiece material and a tool type. In some cases, machining is performed based on selected cutting conditions (for example, appropriate tool rotation speed, feed rate, depth of cut, machining width, etc.). As a result, it is possible to perform machining under appropriate conditions as compared with conventional machining in which cutting conditions are arbitrarily set based on the experience of an operator.
【００２５】上記加工条件自動設定部及び前述の工具装
着性判定部、工具寿命判定部は、工作機械本体の制御部
に付加されても良く、この制御部とデータ通信するパー
ソナルコンピュータ，ＥＷＳ等のコンピュータに付加さ
せても良い。次に、ステップＳ１５では、定期的に、工
具モニタリング装置１によって切削工具の表面状態が測
定され、工具半径の減少量（摩耗量）が演算される（ス
テップＳ１６）。これにより、ステップＳ１７におい
て、工具径補正等の加工条件の修正が行われる。次に、
ステップＳ１８では、上記摩耗量（または表面状態）
が、予め設定した、成形の要否を判断するためのしきい
値Ｍ１を超えているか否かが判定され、超えていない場
合には、切削加工が行われる（ステップＳ１９）。ステ
ップＳ１８において、摩耗量がしきい値Ｍ１を超えてい
る場合には、ステップＳ２０に進んで、摩耗量が予め設
定された、工具寿命を判断するためのしきい値Ｍ２を超
えているか否かが判断される。磨耗量がしきい値Ｍ２を
こえていない場合には、成形が実施され（ステップＳ２
１）、しきい値Ｍ２を超えている場合には、切削工具に
寿命がきたものと判断される（ステップＳ２２）。The processing condition automatic setting unit, the tool attachment determining unit, and the tool life determining unit may be added to the control unit of the machine tool main body. It may be added to a computer. Next, in step S15, periodically, the surface condition of the cutting tool is measured by the tool monitoring apparatus 1, the amount of decrease in tool radius (wear amount) is calculated (Step S 1 6). As a result, in step S17, processing conditions such as tool diameter correction are corrected. next,
In step S18, the wear amount (or surface state)
Is determined to exceed a preset threshold value M1 for determining the necessity of molding, and if not, cutting is performed (step S19). If the wear amount exceeds the threshold value M1 in step S18, the process proceeds to step S20 to determine whether the wear amount exceeds a preset threshold value M2 for determining tool life. Is determined. If the amount of wear does not exceed the threshold value M2, molding is performed (step S2).
1) If it exceeds the threshold value M2, it is determined that the life of the cutting tool has expired (step S22).
【００２６】この実施例によれば、工具モニタリング装
置１によって切削工具Ｋの表面状態等の各状態量を検出
し、これにより、自動工具交換装置３による、主軸への
切削工具Ｋの装着性、成形の要否等を判断するととも
に、この結果に基づいて切削工具Ｋの再装着や成形等を
実施する。このようにマシニングセンタ上で切削工具の
計測と成形の装置を併用する事で切削加工の自動化と品
質・生産性向上を図ることができる。According to this embodiment, each state quantity such as the surface state of the cutting tool K is detected by the tool monitoring device 1, whereby the mounting of the cutting tool K to the main spindle by the automatic tool changing device 3 is performed. The necessity of forming is determined, and based on the result, re-attachment of the cutting tool K, forming, and the like are performed. In this way, by using a cutting tool measurement and forming device together on the machining center, it is possible to automate cutting and improve quality and productivity.
【００２７】しかも、実際の切削工具Ｋの計測データに
応じて成形量を決めるようにしているので、切削工具Ｋ
を不要に削ってしまうことがなく、切削工具Ｋの寿命を
長くすることができる。また、遊星ローラ式増速機構６
によって主軸３０を高速で回転させることができるの
で、主軸３０の回転慣性力を増大させて、回転主軸３０
の回転むらや振動を抑制することができる。In addition, since the molding amount is determined in accordance with the actual measurement data of the cutting tool K, the cutting tool K
Of the cutting tool K can be extended without unnecessary cutting. Also, the planetary roller type speed increasing mechanism 6
As a result, the spindle 30 can be rotated at a high speed, so that the rotational inertia of the spindle 30 is increased,
Rotation unevenness and vibration can be suppressed.
【００２８】成形砥石４０の成形面４０ａが、上記２軸
Ｐ，Ｑにそれぞれ平行な成形部としての作用線４１，４
２を有しているので、単一の成形砥石によって切削工具
の２面をドレッシングすることができる。なお、上記の
実施例においては、マシンニングセンタについて示した
が、ＮＣ制御可能なフライス盤等の、他の工作機械に適
用することもできる。The forming surface 40a of the forming grindstone 40 has action lines 41 and 4 as forming portions parallel to the two axes P and Q, respectively.
2, the two surfaces of the cutting tool can be dressed by a single forming whetstone. In the above embodiment, the machining center is described. However, the present invention can be applied to other machine tools such as a milling machine capable of NC control.
【００２９】また、切削工具寿命の判断に際して、図２
のフローチャートのステップＳ１１〜ステップＳ１３の
繰り返し回数、すなわちＡＴＣによる工具再取付けの回
数をカウントしておき、所定回数を超えるた場合には、
切削工具をホルダに再取付けして、振れを測定し、この
振れがしきい値Ｆを超えている場合に、工具寿命と判断
するようにしても良い。In determining the life of the cutting tool, FIG.
The number of repetitions of steps S11 to S13 in the flowchart of the above, that is, the number of times of tool reattachment by ATC is counted.
The cutting tool may be reattached to the holder, the run-out may be measured, and if the run-out exceeds the threshold value F, the tool life may be determined.
【００３０】また、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、測定装置７，８の変位計７３，
８３を構成するギャップセンサとして、光学式等の他の
公知のものを用いることができる。その他、この発明の
要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことがで
きる。The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the displacement meters 73,
Other known sensors, such as an optical sensor, can be used as the gap sensor constituting the sensor 83. In addition, various design changes can be made without changing the gist of the present invention.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上のように本発明方法および装置によ
れば、工具モニタリング装置によって切削工具の表面状
態等の各状態量を検出し、これにより、自動工具交換装
置による、主軸への切削工具の装着性、成形内による成
形の要否等を判断するとともに、この結果に基づいて切
削工具の再装着や成形等を実施する。このようにＮＣ制
御可能な工作機械上で切削工具の計測と成形の装置を併
用する事で切削加工の自動化と品質・生産性向上を図る
ことができる。As described above, according to the method and the apparatus of the present invention, each state quantity such as the surface state of the cutting tool is detected by the tool monitoring device, whereby the cutting tool to the main spindle by the automatic tool changer is detected. In addition to determining the mountability of the tool, the necessity of forming in the forming, and the like, the re-attachment of the cutting tool, the forming, and the like are performed based on the result. As described above, by using a cutting tool measurement and forming device on a machine tool capable of NC control, automation of cutting and improvement in quality and productivity can be achieved.
【００３２】また、上記成形装置が、少なくとも２方向
の成形が可能な成形砥石を有している場合には、複数の
切刃に対応することができる。さらに、上記成形装置が
トラクションドライブを採用し、成形砥石の回転を増速
するための増速機構を備えている場合には、主軸の回転
慣性力を増大させて、主軸の回転むらや振動を抑制する
ことができる。When the forming apparatus has a forming grindstone capable of forming in at least two directions, it can handle a plurality of cutting blades. Further, when the above-mentioned forming apparatus employs a traction drive and has a speed increasing mechanism for increasing the rotation of the forming grindstone, the rotational inertia force of the main shaft is increased to reduce uneven rotation and vibration of the main shaft. Can be suppressed.
【００３３】そして、工具モニタリング装置に、セラミ
ックス製測定子、板ばねおよび測定子の変位を測定する
変位計を含む、複数の測定装置が内蔵されている場合に
は、複数の切刃のモニタリングに好適である。When the tool monitoring device includes a plurality of measuring devices including a ceramic measuring element, a leaf spring, and a displacement meter for measuring the displacement of the measuring element, the monitoring of a plurality of cutting edges is performed. It is suitable.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の一実施例に係る工作機械の制御方法の
初期設定工程のフローチャートを示す図である。FIG. 1 is a view showing a flowchart of an initial setting step of a method for controlling a machine tool according to an embodiment of the present invention.
【図２】その実稼働工程のフローチャートを示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of the actual operation process.
【図３】制御装置の概略構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a control device.
【図４】工具モニタリング装置および成形装置の概略構
成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a tool monitoring device and a forming device.
１ 工具モニタリング装置 ２ 制御装置 ２ａ 初期データ記憶部 ２ｂ 工具装着性判定部 ２ｃ 工具寿命判定部 ２ｄ 成形要否判定部 ２ｅ 成形量演算部 ２ｆ 加工条件修正部 ３ 自動工具交換装置 ４ 成形装置 ４０ 成形砥石 ６ 遊星ローラ式増速機構（増速機構） ７，８ 測定装置 ７１，８１ 測定子 ７２，８２ 板ばね ７３，８３ 変位計 Ｋ 切削工具 Ｋ１，Ｋ２ 切刃 Ｐ，Ｑ 軸 REFERENCE SIGNS LIST 1 tool monitoring device 2 control device 2a initial data storage unit 2b tool attachment determination unit 2c tool life determination unit 2d forming necessity determination unit 2e forming amount calculation unit 2f processing condition correction unit 3 automatic tool changer 4 forming device 40 forming grindstone 6 planetary roller type speed increasing mechanism (speed increasing mechanism) 7, 8 measuring device 71, 81 measuring element 72, 82 leaf spring 73, 83 displacement meter K cutting tool K1, K2 cutting edge P, Q axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２４Ｂ 3/00 Ｂ２４Ｂ 3/00 Ｚ (72)発明者 吉田 豊 鳥取市若葉台南七丁目四番二六号 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 3/155 B23Q 15/00 B23Q 17/09 B23Q 17/22 B24B 3/00 B23Q 11/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI B24B 3/00 B24B 3/00 Z (72) Inventor Yutaka Yoshida 7-4-26-26 Wakabadaiminami, Tottori-shi (58) Investigated Field (Int.Cl. 6 , DB name) B23Q 3/155 B23Q 15/00 B23Q 17/09 B23Q 17/22 B24B 3/00 B23Q 11/00
Claims (5)
表面状態、工具径、工具長、回転振れおよび工作機械基
準位置から工具所定部までの距離を含む複数の状態量を
監視する工具モニタリング装置と、切刃を研削加工によ
り成形する工具成形装置とを有し、ＮＣ制御される工作
機械の制御方法であって、 未使用の切削工具が始めて主軸に装着される初期設定工
程と、実際にワークを切削する実稼働工程とを有し、 初期設定工程は、 主軸に取り付けられた未使用の切削工具の回転振れを工
具モニタリング装置によって検出し、検出結果が、予め
設定されたしきい値以下となるまで、切削工具のセット
を繰り返す工程と、 セットが完了した切削工具の、切刃の表面状態、工具径
および工具長の各初期値を、工具モニタリング装置によ
って検出し、検出結果を、初期データとして記憶する工
程と、 各初期データが記憶された切削工具を、ツールマガジン
に収納する工程とを含んでおり、 実稼働工程は、 自動工具交換装置によって主軸に装着された切削工具の
回転振れを工具モニタリング装置によって検出し、検出
結果が、予め設定されたしきい値以下となるまで、切削
工具のセットを繰り返す工程と、 セットが完了した切削工具を用いて、記憶されている初
期データに基づいて演算される加工条件の下でワークを
加工する工程と、 定期的に、工具モニタリング装置によって切刃の各状態
量を検出し、検出データと初期データとを比較して切削
工具に対する成形の要否を判断するとともに、検出デー
タに基づいて工具径および工具長のデータを更新する工
程と、 切削工具に対する成形が必要と判断された場合に、検出
データに基づいて所定の成形状態を得るための成形量を
演算し、工具成形装置によって切削工具を成形する工程
と、 検出データと初期データとの比較に基づいて、工具寿命
の判定および工具による加工条件の修正を行う工程とを
含んでいることを特徴とする工作機械の制御方法。An automatic tool changer monitors a plurality of state quantities of a cutting tool, including a cutting blade surface condition, a tool diameter, a tool length, a rotational runout, and a distance from a machine tool reference position to a predetermined portion of the tool. An NC-controlled machine tool control method comprising a tool monitoring device and a tool forming device for forming a cutting edge by grinding, comprising: an initial setting step in which an unused cutting tool is first mounted on a spindle. And an actual operation step of actually cutting the workpiece.The initial setting step detects a rotational runout of an unused cutting tool attached to the spindle by a tool monitoring device, and the detection result is set in advance. The process of repeating the setting of cutting tools until the threshold value is reached, and the initial values of the cutting edge surface condition, tool diameter and tool length of the completed cutting tools are detected by the tool monitoring device And the process of storing the detection results as initial data, and the process of storing the cutting tool storing each initial data in the tool magazine. The actual operation process is mounted on the spindle by the automatic tool changer. The rotational runout of the cutting tool is detected by the tool monitoring device, and the step of repeating the setting of the cutting tool until the detection result is equal to or less than the preset threshold value. In the process of machining the workpiece under the machining conditions calculated based on the stored initial data, and periodically, each state quantity of the cutting edge is detected by the tool monitoring device, and the detected data is compared with the initial data. Determining whether forming of the cutting tool is necessary and updating the tool diameter and tool length data based on the detected data; and When it is determined that is necessary, a molding amount for obtaining a predetermined molding state is calculated based on the detected data, and a step of forming a cutting tool by a tool forming device, and a step of comparing the detected data with the initial data. Controlling the tool life and correcting the machining conditions by the tool.
表面状態、工具径、工具長、回転振れおよび工作機械基
準位置から工具所定部までの距離を含む複数の状態量を
監視する工具モニタリング装置と、切刃を研削加工によ
り成形する工具成形装置とを有し、ＮＣ制御される工作
機械の制御装置であって、 工具モニタリング装置によって検出された切削工具の回
転振れと、予め設定されたしきい値との比較に基づい
て、切削工具が良好に装着されたか否かを判定し、検出
値がしきい値を超えている場合には、切削工具を再セッ
トするための信号を出力する工具装着性判定部、 工具モニタリング装置によって予め検出された切削工具
の初期データを記憶する初期データ記憶部、 初期データ記憶部に記憶された初期データと、所定時に
工具モニタリング装置によって検出された検出データと
の比較に基づいて、切削工具に対する成形の要否を判断
する成形要否判定部、 成形要否判定部によって、成形が必要と判定された場合
に、所定の成形状態を得るための成形量を上記検出デー
タに基づいて演算する成形量演算部、 上記初期データと検出データとの比較に基づいて、切削
工具の寿命を判定する工具寿命判定部、および上記初期
データと検出データとの比較に基づいて、工具による加
工条件を修正する加工条件修正部を、少なくとも含んで
いることを特徴とする工作機械の制御装置。2. An automatic tool changer for monitoring a plurality of state quantities of a cutting tool, including a surface condition of a cutting edge, a tool diameter, a tool length, a rotational runout, and a distance from a reference position of the machine tool to a predetermined portion of the tool. A control device for an NC-controlled machine tool having a tool monitoring device and a tool forming device for forming a cutting edge by grinding, wherein a rotational runout of a cutting tool detected by the tool monitoring device is set in advance. Based on the comparison with the threshold value, it is determined whether or not the cutting tool is properly mounted.If the detected value exceeds the threshold value, a signal for resetting the cutting tool is generated. A tool mountability judging unit for outputting, an initial data storage unit for storing initial data of the cutting tool detected in advance by the tool monitoring device, an initial data stored in the initial data storage unit, and a tool monitor at a predetermined time. A molding necessity determining unit that determines necessity of molding of the cutting tool based on a comparison with the detection data detected by the ring device. A forming amount calculating unit that calculates a forming amount for obtaining a forming state based on the detection data; a tool life determining unit that determines a life of the cutting tool based on a comparison between the initial data and the detection data; and A control device for a machine tool, comprising at least a processing condition correction unit for correcting a processing condition by a tool based on a comparison between data and detected data.
が可能な成形砥石を有していることを特徴とする請求項
２記載の工作機械の制御装置。3. The control device for a machine tool according to claim 2, wherein said forming device has a forming whetstone capable of forming in at least two directions.
ホイール回転部に、トラクションドライブを採用してお
り、成形砥石の回転を増速するための増速機構を備えて
いることを特徴とする請求項２記載の工作機械の制御装
置。4. The forming apparatus according to claim 1, wherein a traction drive is adopted in a rotating portion of the diamond wheel of the forming grindstone, and a speed increasing mechanism for increasing the rotation of the forming grindstone is provided. Item 3. A control device for a machine tool according to Item 2.
刃に接触されるセラミックス製測定子、測定子を切刃側
に押圧する板ばね、および測定子の変位を測定する変位
計を含む、複数の測定装置が内蔵されていることを特徴
とする請求項２記載の工作機械の制御装置。5. A tool monitoring device, comprising: a ceramic measuring element to be brought into contact with a cutting edge of a cutting tool; a leaf spring for pressing the measuring element toward the cutting edge; and a displacement meter for measuring a displacement of the measuring element. The control device for a machine tool according to claim 2, wherein a plurality of measurement devices are incorporated.
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|---|---|---|---|
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