JP2847762B2 - 工作機械の送り速度制御方法 - Google Patents
工作機械の送り速度制御方法Info
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- JP2847762B2 JP2847762B2 JP15285589A JP15285589A JP2847762B2 JP 2847762 B2 JP2847762 B2 JP 2847762B2 JP 15285589 A JP15285589 A JP 15285589A JP 15285589 A JP15285589 A JP 15285589A JP 2847762 B2 JP2847762 B2 JP 2847762B2
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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、数値制御工作機械において、一定の切削条
件を指定した状態で、送り速度を最適に制御する工作機
械の送り速度制御方法に関するものである。
件を指定した状態で、送り速度を最適に制御する工作機
械の送り速度制御方法に関するものである。
従来の数値制御工作機械では、工具の１回転当りの送
り量（f:mm/rev）又は１刃当りの送り量（f:mm/tooth）
と切削速度（V:m/min）を予め決定し、作業に当り数値
制御工作機械のNCプログラムに送り速度（F:mm/min）と
主軸回転数（N:rev/min）を指示するようにしている。
り量（f:mm/rev）又は１刃当りの送り量（f:mm/tooth）
と切削速度（V:m/min）を予め決定し、作業に当り数値
制御工作機械のNCプログラムに送り速度（F:mm/min）と
主軸回転数（N:rev/min）を指示するようにしている。
近時、加工能率を向上するため、主軸回転数を上げる
傾向にあり、主軸回転数の増加に伴ない主軸回転数が設
定値に到達する迄の時間が長くなるようになってきた。
そのため、工具が加工位置に到達しているのに主軸がま
だ設定回転数に到達せず、加工が開始できない事態とな
る。
傾向にあり、主軸回転数の増加に伴ない主軸回転数が設
定値に到達する迄の時間が長くなるようになってきた。
そのため、工具が加工位置に到達しているのに主軸がま
だ設定回転数に到達せず、加工が開始できない事態とな
る。
また、マシニングセンタのような工作機械の場合に
は、加工を終った主軸が工具交換位置へ到達していて
も、主軸の回転がまだ停止しないため、直ちに工具の交
換が行えない事態が発生する。
は、加工を終った主軸が工具交換位置へ到達していて
も、主軸の回転がまだ停止しないため、直ちに工具の交
換が行えない事態が発生する。
この事態を回避するため、従来の数値制御工作機械の
NCプログラムに、工作機械の運動特性から工具が指定位
置に到達する時間とその時の主軸回転数（Ｎ）を算出
し、それに基づいて送り速度（Ｆ）をいちいち算出して
入力しようとすると、多大の労力とNC装置の記憶装置と
が必要となり、実現は不可能に近いことになる。
NCプログラムに、工作機械の運動特性から工具が指定位
置に到達する時間とその時の主軸回転数（Ｎ）を算出
し、それに基づいて送り速度（Ｆ）をいちいち算出して
入力しようとすると、多大の労力とNC装置の記憶装置と
が必要となり、実現は不可能に近いことになる。
本発明は、上記の課題を解決し、工具の１回転当りの
送り量又は１刃当りの送り量（ｆ）と主軸回転数（Ｎ）
を数値制御工作機械に入力することにより、工作機械は
送り速度（Ｆ）を常に最適に制御し、また、加工工程の
サイクルタイムを短縮することができる。工作機械の送
り速度制御方法を提供することを目的とするものであ
る。
送り量又は１刃当りの送り量（ｆ）と主軸回転数（Ｎ）
を数値制御工作機械に入力することにより、工作機械は
送り速度（Ｆ）を常に最適に制御し、また、加工工程の
サイクルタイムを短縮することができる。工作機械の送
り速度制御方法を提供することを目的とするものであ
る。
本発明は、加工位置の座標、該加工位置における加工
量、該加工位置への工具を取り付ける主軸の早送り速度
及び該主軸の回転数をプログラム入力する数値制御工作
機械において、前記主軸の送り加速度検知手段と、前記
主軸の始動から各加工位置に到達する時間に相関する主
軸回転速度算出手段とを設けると共に、前記工具の１回
転当りの送り量をプログラム入力し、前記主軸の送り加
速度検知手段の信号と前記主軸の回転速度算出手段の信
号とに基づき、指定加工位置における工具の回転数を算
出し、この工具の回転数と前記プログラム入力された工
具の１回転当りの送り量とにより送り速度を算出して主
軸の加工送り速度を制御する工作機械の送り速度制御方
法である。
量、該加工位置への工具を取り付ける主軸の早送り速度
及び該主軸の回転数をプログラム入力する数値制御工作
機械において、前記主軸の送り加速度検知手段と、前記
主軸の始動から各加工位置に到達する時間に相関する主
軸回転速度算出手段とを設けると共に、前記工具の１回
転当りの送り量をプログラム入力し、前記主軸の送り加
速度検知手段の信号と前記主軸の回転速度算出手段の信
号とに基づき、指定加工位置における工具の回転数を算
出し、この工具の回転数と前記プログラム入力された工
具の１回転当りの送り量とにより送り速度を算出して主
軸の加工送り速度を制御する工作機械の送り速度制御方
法である。
工具の１回転当りの送り量は、常にプログラムされた
値に保持され、加工位置における工具の回転数から常に
最適な送り速度を算出しながら主軸の送り速度が制御さ
れることとなり、主軸の回転数が規定値でない場合にも
最適な切削条件を維持し、加工工程のサイクルタイムを
短縮する。
値に保持され、加工位置における工具の回転数から常に
最適な送り速度を算出しながら主軸の送り速度が制御さ
れることとなり、主軸の回転数が規定値でない場合にも
最適な切削条件を維持し、加工工程のサイクルタイムを
短縮する。
本発明の実施例を図面について説明する。
第１図は、ドリルで孔明け加工を実施する数値制御工
作機械に本発明の方法を適用した場合の説明図で、１は
ドリル等の工具を取付ける主軸、２は主軸台、３は主軸
の回転モータ、４は主軸回転モータ３に設置したエンコ
ーダー、６は主軸回転モータのアンプで主軸回転モータ
コントローラー５に接続される。７は主軸台２の送りモ
ータで、送りコントローラー10、送りモータアンプ９に
接続され、送りモータ７にはエンコーダー８が接続され
る。NCプログラム11に書込まれたデータに基づいて主軸
１の回転数が、回転速度フイードバック12に入力され、
主軸回転モータコントローラー５、アンプ６、主軸回転
モータ３、エンコーダー６の回路で制御される。
作機械に本発明の方法を適用した場合の説明図で、１は
ドリル等の工具を取付ける主軸、２は主軸台、３は主軸
の回転モータ、４は主軸回転モータ３に設置したエンコ
ーダー、６は主軸回転モータのアンプで主軸回転モータ
コントローラー５に接続される。７は主軸台２の送りモ
ータで、送りコントローラー10、送りモータアンプ９に
接続され、送りモータ７にはエンコーダー８が接続され
る。NCプログラム11に書込まれたデータに基づいて主軸
１の回転数が、回転速度フイードバック12に入力され、
主軸回転モータコントローラー５、アンプ６、主軸回転
モータ３、エンコーダー６の回路で制御される。
一方、主軸台２は、NCプログラム11に書込まれた座標
データ等が、位置フイードバック13に入力され、送りコ
ントローラー10、送りモータアンプ９、送りモータ７、
エンコーダー８の回路で制御される。これまでの構成
は、従来のNC装置と同様である。
データ等が、位置フイードバック13に入力され、送りコ
ントローラー10、送りモータアンプ９、送りモータ７、
エンコーダー８の回路で制御される。これまでの構成
は、従来のNC装置と同様である。
本発明では、従来のNC装置に一点鎖線で囲んで示した
ように、最適送り速度算出器20を設置し、これにNCプロ
グラム11から工具の１回転当りの送り量又は１刃当りの
送り量（ｆ）を入力するようにし、また、エンコーダー
４に接続された回転加速度算出器21とエンコーダー８に
接続された送り加速度算出器22とを設置して、これらの
出力を最適送り速度算出器20に入れるようにしてある。
ように、最適送り速度算出器20を設置し、これにNCプロ
グラム11から工具の１回転当りの送り量又は１刃当りの
送り量（ｆ）を入力するようにし、また、エンコーダー
４に接続された回転加速度算出器21とエンコーダー８に
接続された送り加速度算出器22とを設置して、これらの
出力を最適送り速度算出器20に入れるようにしてある。
次に、送り速度の制御について説明する。
NCプログラム11には、加工位置の座標と、ドリルの一
回転当りの送り量（例えば、ｆ＝0.4mm/rev）及び主軸
回転数（例えば、Ｎ＝10000rev/min）を指定する。
回転当りの送り量（例えば、ｆ＝0.4mm/rev）及び主軸
回転数（例えば、Ｎ＝10000rev/min）を指定する。
機械が起動すると、主軸１が回転を始め、主軸台２が
加工位置に移動を開始する。送りモータ７のエンコーダ
ー８の信号を受けて送り加速度算出器22で送り加速度を
算出し、その信号に基づいて最適送り速度算出器20で主
軸１が指定した加工位置に到達するまでの時間（Ｔ）を
算出する。
加工位置に移動を開始する。送りモータ７のエンコーダ
ー８の信号を受けて送り加速度算出器22で送り加速度を
算出し、その信号に基づいて最適送り速度算出器20で主
軸１が指定した加工位置に到達するまでの時間（Ｔ）を
算出する。
一方エンコーダー４からの信号を受けて回転加速度算
出器21で主軸１の回転加速度を算出し、最適送り速度算
出器20で前記Ｔ時間後において主軸が到達するであろう
回転数（N1）を算出する。
出器21で主軸１の回転加速度を算出し、最適送り速度算
出器20で前記Ｔ時間後において主軸が到達するであろう
回転数（N1）を算出する。
最適送り速度算出器20には、NCプログラム11からドリ
ルの一回転当りの送り量ｆが入力されているので、ｆと
N1とから送りモータ７の送り速度（Ｆ）を算出し、位置
フイードバック13へ指示する。ドリルの加工開始時にお
ける主軸１の回転数N1は、まだ指定した回転数Ｎに到達
せず、N1＜Ｎであるが、主軸１の送り速度は、ドリルの
一回転当りの送り量ｆを維持する最適の送り速度Ｆに制
御される。したがって、ドリルが加工位置に移動したと
きにそのの回転速度が規定値に到達していなくても、直
ちに、指定した加工条件を維持する送り速度で加工を進
めることが可能となる。
ルの一回転当りの送り量ｆが入力されているので、ｆと
N1とから送りモータ７の送り速度（Ｆ）を算出し、位置
フイードバック13へ指示する。ドリルの加工開始時にお
ける主軸１の回転数N1は、まだ指定した回転数Ｎに到達
せず、N1＜Ｎであるが、主軸１の送り速度は、ドリルの
一回転当りの送り量ｆを維持する最適の送り速度Ｆに制
御される。したがって、ドリルが加工位置に移動したと
きにそのの回転速度が規定値に到達していなくても、直
ちに、指定した加工条件を維持する送り速度で加工を進
めることが可能となる。
エンコーダー４と回転加速度算出器21に代えて、主軸
１の回転加速度を検知するセンサーを設置してもよく、
また、エンコーダー８と送り加速度算出器22に代えて、
送り加速度を検知するセンサーを設置するようにしても
よい。
１の回転加速度を検知するセンサーを設置してもよく、
また、エンコーダー８と送り加速度算出器22に代えて、
送り加速度を検知するセンサーを設置するようにしても
よい。
前記の実施例では、回転加速度算出器21で主軸１の回
転加速度を算出し、最適送り速度算出器20でＴ時間後に
おいて主軸が到達するであろう回転数N1を算出するする
ようにしたが、ドリルの回転数が、例えば、Ｎ＝10000r
ev/minのように一定の場合には、数回の実験によりＴと
N1との相関式を求め、それを最適送り速度算出器20に記
憶させて置くことで、制御回路を簡略化することも可能
である。
転加速度を算出し、最適送り速度算出器20でＴ時間後に
おいて主軸が到達するであろう回転数N1を算出するする
ようにしたが、ドリルの回転数が、例えば、Ｎ＝10000r
ev/minのように一定の場合には、数回の実験によりＴと
N1との相関式を求め、それを最適送り速度算出器20に記
憶させて置くことで、制御回路を簡略化することも可能
である。
次に、第２図及び第３図により、加工サイクルにおけ
る送り速度算定の具体例を説明する。
る送り速度算定の具体例を説明する。
第２図においてP0は工具交換位置で、P0からＸ軸方向
に200mm移動したP1でＺ軸方向に20mmドリル孔加工し、
同じ距離を早戻りし、次にP1からＸ軸方向に100mm移動
したP2でＺ軸方向に20mmドリル孔加工し、以下同様にP3
（Ｙ軸で50mm移動）、P4（Ｘ軸で−100mm移動）で孔明
けを実施してP0に早戻りするものとする。
に200mm移動したP1でＺ軸方向に20mmドリル孔加工し、
同じ距離を早戻りし、次にP1からＸ軸方向に100mm移動
したP2でＺ軸方向に20mmドリル孔加工し、以下同様にP3
（Ｙ軸で50mm移動）、P4（Ｘ軸で−100mm移動）で孔明
けを実施してP0に早戻りするものとする。
X,Y,Z各軸方向の早送り速度は400mm/secとし、早送り
加速度は3000mm/sec2とする。
加速度は3000mm/sec2とする。
ドリル加工時の回転数Ｎ＝10000rpmとし、ドリル加工
時のドリルの一回転当りの送り量ｆ＝0.4mm/revを維持
するようにNCプログラムに指示する。
時のドリルの一回転当りの送り量ｆ＝0.4mm/revを維持
するようにNCプログラムに指示する。
１）P1加工時のドリルの送り速度F1の算定方法。
先ず、ドリルがP0からP1へ移動する時間T1を以下の
方法で算出する。
方法で算出する。
移動距離200mm、早送り速度400mm/sec、送り加速度算
出器22で算出した早送り加速度が3000mm/sec2であるこ
とから、次の計算でT1＝0.63秒となる。
出器22で算出した早送り加速度が3000mm/sec2であるこ
とから、次の計算でT1＝0.63秒となる。
すなわち、第３図のＸ軸送り速度の図で、 T1＝t1＋t2＋t3 t1,t3は加速及び減速時間で等しい。
t1＋t3＝２×400/3000＝0.267 加減速時間中のドリルの移動距離をＬとすると Ｌ＝２×1/2×3000×（400/3000）２＝53.3mm t2＝（200−53.3）/400＝0.367 ∵ T1＝0.267＋0.367＝0.63（秒） 次にP1位置でのドリル回転数を算出する。
回転加速度算出器21で主軸１の回転加速度を算出し、
0.63秒後において主軸が到達するであろう回転数N1を算
出することもできるが、ドリルの回転数がＮ＝10000rpm
の場合には、数回の実験により、 で近似されることが判明した。これを第３図の主軸回転
数の曲線で示す。
0.63秒後において主軸が到達するであろう回転数N1を算
出することもできるが、ドリルの回転数がＮ＝10000rpm
の場合には、数回の実験により、 で近似されることが判明した。これを第３図の主軸回転
数の曲線で示す。
これにより、 が算出できる。
ドリルの送り速度F1の算定。
N1＝6481rpmの時の切削送り速度F1は、 F1＝N1×ｆ＝6481rpm×0.4mm/rev ＝2592mm/rev＝2.59m/minとなる。
P1の孔明け終了した時点の主軸回転数は、Ｎ′１に増
加し、その時の切削送り速度も増加する。
加し、その時の切削送り速度も増加する。
２）P1の孔明けを終了したドリルは、Ｚ軸を早戻りし、
P2へＸ軸を100mm早送りされる。
P2へＸ軸を100mm早送りされる。
主軸回転数は約1.5秒で指定した10000rpmに到達する
ので、P2の加工は、4.0mm/minで実施される。P3へのド
リルの移動及び加工も同様に実施される。
ので、P2の加工は、4.0mm/minで実施される。P3へのド
リルの移動及び加工も同様に実施される。
３）P4加工時のドリルの送り速度F3の算定方法。
P4加工後、主軸は早戻り時間（T2）及びP0への移動
時間（T3）を経過してからP0へ戻る。P0に戻った時に主
軸が停止していなければならない。
時間（T3）を経過してからP0へ戻る。P0に戻った時に主
軸が停止していなければならない。
T3はT1と同じで、0.63秒である。
T2は20mmの距離を加速度3000mm/sec2で加減速して移
動するのであるから、 1/2×3000×（T2/2）２＝20/2 T2＝0.16（秒）となる。
動するのであるから、 1/2×3000×（T2/2）２＝20/2 T2＝0.16（秒）となる。
T2＋T3＝0.79秒であるので、主軸が停止する0.79秒前
には、P4のドリル加工を修了していなければならないこ
とになる。
には、P4のドリル加工を修了していなければならないこ
とになる。
この時点における主軸回転数N2は、 となる。
N2＝7257rpmの時のドリルの送り速度F2は、 F2＝N2×ｆ＝7257rpm×0.4mm/rev ＝2.9mm/minとなる。
P4のドリル加工時間をT4とすると、T4は送り長さ20
mmを平均加工送り速度で割って得られる。
mmを平均加工送り速度で割って得られる。
平均加工送り速度は加工開始時の送り速度と加工終了
時の送り速度との平均で求める。
時の送り速度との平均で求める。
加工開始時の送り速度 加工終了時の送り速度 から、 T4＝0.37秒となる。
P4の加工開始時のドリル回転数N3は、 N3＝8794rpmの時の切削送り速度F3は、F3＝N3×ｆ＝8
794rpm×0.4mm/revから、F3＝3518mm/min＝3.52m/minと
なる。
794rpm×0.4mm/revから、F3＝3518mm/min＝3.52m/minと
なる。
なお、T5＝1.5−T2−T3−T4＝0.34秒となるので、P4
の加工開始時の0.34秒前に主軸に対して停止指令が出さ
れることになる。
の加工開始時の0.34秒前に主軸に対して停止指令が出さ
れることになる。
以上、ドリル加工について説明したが、本発明は一般
の数値制御工作機械等に適用できる。
の数値制御工作機械等に適用できる。
本発明は、工具の１回転当りの送り量が常にプログラ
ムされた値に保持され、加工位置における工具の回転数
が規定値でない場合にも最適な切削条件で加工を実施で
き、また、加工工程のサイクルタイムを短縮することが
できる効果が有る。
ムされた値に保持され、加工位置における工具の回転数
が規定値でない場合にも最適な切削条件で加工を実施で
き、また、加工工程のサイクルタイムを短縮することが
できる効果が有る。
第１図はドリルで孔明け加工を実施する数値制御工作機
械に本発明の方法を適用した場合の説明図、第２図は孔
明け加工サイクルの説明図、第３図は加工サイクルにお
ける送り速度算定の具体例の説明図である。 1:主軸、2:主軸台 3:主軸回転モータ、4:エンコーダー 5:主軸回転モータコントローラー 6:アンプ、7:送りモータ 8:エンコーダー、9:アンプ 10:送りコントローラー
械に本発明の方法を適用した場合の説明図、第２図は孔
明け加工サイクルの説明図、第３図は加工サイクルにお
ける送り速度算定の具体例の説明図である。 1:主軸、2:主軸台 3:主軸回転モータ、4:エンコーダー 5:主軸回転モータコントローラー 6:アンプ、7:送りモータ 8:エンコーダー、9:アンプ 10:送りコントローラー
Claims (1)
- 【請求項１】加工位置の座標、該加工位置における加工
量、該加工位置への工具を取り付ける主軸の早送り速度
及び該主軸の回転数をプログラム入力する数値制御工作
機械において、前記主軸の送り加速度検知手段と、前記
主軸の始動から各加工位置に到達する時間に相関する主
軸回転速度算出手段とを設けると共に、前記工具の１回
転当りの送り量をプログラム入力し、前記主軸の送り加
速度検知手段の信号と前記主軸の回転速度算出手段の信
号とに基づき、指定加工位置における工具の回転数を算
出し、この工具の回転数と前記プログラム入力された工
具の１回転当りの送り量とにより送り速度を算出して主
軸の加工送り速度を制御することを特徴とする工作機械
の送り速度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15285589A JP2847762B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 工作機械の送り速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15285589A JP2847762B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 工作機械の送り速度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319749A JPH0319749A (ja) | 1991-01-28 |
| JP2847762B2 true JP2847762B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=15549600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15285589A Expired - Fee Related JP2847762B2 (ja) | 1989-06-15 | 1989-06-15 | 工作機械の送り速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2847762B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-15 JP JP15285589A patent/JP2847762B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0319749A (ja) | 1991-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |