JP2940975B2 - 数値制御研削盤 - Google Patents

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）を研削する数値制御研削盤に関する。

【従来技術】 従来、数値制御研削盤においては、数値制御装置によ
り主軸軸線に垂直な方向の工具である砥石車の送りを主
軸回転に同期して制御し、カム等の工作物を研削する方
法が知られている。上記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を付与することが必
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、即ち、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。 一方、工作物を研削するためには、プロフィルデータ
の他に砥石車の前進、切り込み、後退等の工程から成る
加工サイクルを制御するための加工サイクルデータが必
要である。工作物はこの加工サイクルデータとプロフィ
ルデータに基づき加工されるのであるが、特に、砥石車
の切り込みとプロフィル創成運動との関係が加工精度、
加工速度上重要となる。 ここで、従来の数値制御研削盤には、プロフィル創成
と切り込みと並列的に行うという機能が存在する。即
ち、主軸回転に同期した砥石車の切り込み動作をプロフ
ィル創成運動に重畳して行う機能である。 この場合、砥石車の動きはプロフィル創成運動に切り
込み送りが重畳されたものとなり、工作物の研削面は渦
巻状に加工が進行する。 そして、第９図に示したように、砥石台を初期位置か
ら移動させる早送り前進、粗研、精研、微研、スパーク
アウト及び砥石台を初期位置に戻す早送り後退等から成
る複数の工程を制御するNCプロウラムの各ブロックが連
続して指令されることにより一連の加工サイクルにおけ
る研削が実行される。

【発明が解決しようとする課題】

ところが、従来の装置では、一連の加工サイクルにお
ける１工程が完了した後に、始めて次のNCプログラムの
１ブロックを解読して各ブロック毎にプロフィル回転指
令と切り込み指令を与えるようにしている。このため、
１工程の研削が終了した後、次の１ブロックによるプロ
フィル回転指令が与えられるまでは、各サーボモータは
プロフィルデータによる制御目標値が与えられない。こ
の結果、各ブロック間において、プロフィル回転が一瞬
停止し、サーボ系の追従遅れによって生じる指令パルス
の溜まりに砥石の工作物に対する切り込みが生じ加工精
度が悪くなるという問題があった。 本発明は、上記の問題点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、プロフィル創成運
動を停止させることなく一連の加工サイクルを研削でき
るようにして、数値制御研削盤のカム研削等における工
作物の加工精度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、工作物の仕
上げ形状に沿って主軸と工具送り軸との回転を同期さ
せ、主軸と工具送り軸とをプロフィル創運動させるプロ
フィル回転のためのプロフィルデータと、工具の早送り
前進、切り込み、早送り後退等の工程から成る加工サイ
クルを制御する加工サイクルデータとに基づき、前記工
作物を加工する数値制御研削盤において、一連の加工サ
イクルの最初にプロフィル回転開始指令を与え、一連の
加工サイクルの最後にプロフィル回転停止指令を与える
プロフィル回転指令手段と、前記加工サイクルデータに
基づき、切り込みの指令された各工程毎に切り込み指令
を与える切り込み指令手段と、前記プロフィル回転指令
手段によりプロフィル回転開始指令が与えられた後、プ
ロフィル回転停止指令が与えられるまで前記プロフィル
回転をし続けるように主軸と工具送り軸とを前記プロフ
ィルデータに基づいて制御するプロフィル回転制御手段
と、前記プロフィル回転中に前記切り込み指令手段によ
り切り込み指令が与えられた場合には、前記プロフィル
回転に同期させて前記加工サイクルデータの切り込みデ
ータに基づいた切り込み量を重畳して前記工作物への切
り込み動作を制御する切り込み制御手段とを備えたこと
を特徴とする。

【作用】

プロフィル回転指令手段により一連の加工サイクル最
初にプロフィルの回転開始指令が与えられ、その最後に
プロフィル回転停止指令が与えられる。 又、切り込み指令手段により加工サイクルデータに基
づき、切り込みの指令された各工程毎に切り込み指令が
与えられる。 そして、プロフィル回転制御手段は上記プロフィル回
転指令手段によりプロフィル回転開始指令が与えられた
後、その停止指令が与えられるまでプロフィル回転をし
続けるように主軸と工具送り軸とをプロフィルデータに
基づいて制御する。 更に、切り込み制御手段はプロフィル回転中に上記切
り込み指令手段により切り込み指令が与えられた場合に
は、そのプロフィル回転に同期させてその加工サイクル
データの切り込みデータに基づいた切り込み量が重畳さ
れ工作物への切り込み動作を制御する。 つまり、全工程において主軸と工具送り軸とをプロフ
ィル創成運動させるプロフィル回転は停止することがな
く、そのプロフィル回転中に切り込みデータに基づいた
切り込み量が重畳されて工作物に対する一連の加工サイ
クルに基づく研削が実行される。

【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が主軸軸線に平行な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。又、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とで主とて構成
されている。RAM32にはNCプログラムを記憶するNCデー
タ領域321とNCプロフィルデータを記憶するNCプロフィ
ルデータ領域322と設定されたモードを記憶する送りモ
ード設定領域323と工作物モード設定領域324とが形成さ
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とドライブCP
U36との共有RAMであり、RAM35にはプロフィル創成運動
させるプロフィル回転のためのプロフィルデータを例え
ば、0.5゜毎に360゜分記憶する実行プロフィルデータ領
域351と加工サイクルを制御する加工サイクルデータに
よる切り込みデータを各ブロック毎に交互に記憶するた
めの制御データ領域I352と制御データ領域II353とが形
成されている。 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
には工作物Ｗのリフトデータを記憶するリフトデータ領
域721とリフトデータからプロフィルデータを作成し記
憶するプロフィルデータ領域722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723
とが形成されている。 又、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
示装置43とが接続されている。 次に、その作用について説明する。 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、リフトデータ領域721に記憶さ
れているリトデータを読み込む。 次にステップ102に移行して、砥石径データ領域723に
記憶されている現砥石径を読み込む。 次にステップ104に移行して、ステップ102で読み込ま
れた現砥石径とステップ100で読み込まれたリフトデー
タとからプロフィルデータが演算され、プロフィルデー
タ領域722に記憶される。 そして、ステップ106に移行し、カム研削のために、
プロフィルデータ領域722に記憶されたプロフィルデー
タがフロントCPU71とメインCPU31を介してNCプロフィル
データ領域322へ転送され、本プログラムを終了する。 そして、装置が工作物加工モードに設定され、加工指
令信号が操作盤45から付与されると、メインCPU31は第
４図のプログラムを実行する。 RAM32のNCデータ領域321には加工サイクルデータを含
むNCプログラム等が記憶されており、そのNCプログラム
の一例が第６図に示されている。 このNCプログラムはメインCPU31により第４図のフロ
ーチャートに示す手順に従って解読される。 ステップ200でドライブCPU36からの切り込み完了信号
が有るか否かが判定される。切り込み完了信号が出力さ
れていなければ、ステップ202に移行し、RAM35の制御デ
ータ領域I352又は制御データ領域II353に空きが有るか
否かが判定される。制御データ領域に空きが無ければ本
プログラムは終了される。制御データ領域の何れかに空
きが有れば、ステップ204に移行し、NCプログラムから
１ブロックが読み出され、次のステップ206でデータエ
ンドか否かが判定される。データエンドの場合には本プ
ログラムは終了される。データエンドでない場合には、
ステップ208以下に移行し、命令語のコード判定が行わ
れる。ステップ208で命令語にＧコード有りと判定され
た場合には、更に、詳細な命令コードを判定するため、
ステップ210に移行する。ステップ210〜226で、命令コ
ードに応じてモード設定が行われる。ステップ201でG00
コードと判定されたときは、ステップ212で送りモード
設定領域323にフラグがセットされ送りモードは早送り
モードに設定される。同様にステップ214でG01コードと
判定されたときは、ステップ216で送りモード設定領域3
23のフラグがリセットされ送りモードは研削送りモード
に設定される。又、ステップ220でG50コードと判定され
たときは、ステップ222で工作物モード設定領域324のフ
ラグがリセットされ工作物モードが通常モードに設定さ
れる。同様に、ステップ224でG51コードと判定されたと
きは、スプ226で工作物モード設定領域324にフラグがセ
ットされ工作物モードがカムモードに設定される。 上記のモード設定が完了すると、ステップ230に移行
し、設定された上記のモードに応じた処理が行われる。
ステープ230で読み出しブロックにＸコード有りと判定
されると、ステップ232に移行し、モード設定がカムモ
ードで且つ研削送りモード（以下「カム・研削モード」
という）であるか否かが判定される。カム・研削モード
でない時には、ステップ234で通常の主軸の回転と同期
しないパルス分配が行われる。カム・研削モードのとき
には、ステップ236に移行し、最初のG01コードであると
判定されると、ステップ238に移行し、NCプロフィルデ
ータを共用RAMであるRAM35の実行プロフィルデータ領域
351に転送する。そして、ステップ240に移行し、読み出
しブロックのＦコード・Ｒコード等で指定された値に基
づいて演算した値をRAM35の最初に指定される例えば、
制御データ領域I352に転送する。次にステップ242に移
行し、RAM35の制御データ領域として制御データ領域I35
2を指定し、実行プロフィルデータ領域351に記憶された
実行プロフィルデータによるプロフィル回転開始指令を
ドライブCPU36に出力する。そして、ステップ244に移行
し、RAM35の制御データ領域として制御データ領域I352
を指定し、その切り込みデータによる切り込み開始指令
をドライブCPU36に出力し、本プログラムを終了する。 ここで、上述のプログラムの次の実行タイミングにお
いて、ステップ200で切り込み完了信号が無く、ステッ
プ202で制御データ領域に空きが有り、読み出しブロッ
クにG01コードが有ると、ステップ236の判定により、ス
テップ246に移行し、読み出しブロックのＦコード・Ｒ
コード等で指定された値に基づいて演算した値をRAM35
の空き制御データ領域である例えば、制御データ領域II
353に転送する。 そして、更に、次の実行タイミングにおいて、ドライ
ブCPU36から１工程において研削完了したという切り込
み完了信号が有ると、ステップ248に移行し、切り込み
に使用していた切り込み完了側の制御データ領域を空き
制御データ領域とするためにクリアする。次にステップ
250に移行して、制御データ領域が全て空きとなってい
るか否かが判定される。一方の制御データ領域に次の加
工サイクルにおける制御データが記憶されており、全工
程において研削完了していなければ、ステップ252に移
行し、制御データが記憶されている制御データ領域を指
定し、次の１工程における切り込み開始指令をドライブ
CPU36に出力し、本プログラムを終了する。 例えば、第６図に示されたNCプログラムでは、ブロッ
クN010のG00コードにより、砥石車Ｇは位置25.0に早送
りで位置決めされ、次のブロックN020のG51コードによ
り工作物モードがカムモードに設定されるとともに、プ
ロフィルデータが番号P2345で指定される。次のブロッ
クN030のG01コードにより送りモードが研削送りモード
に設定され、Ｘコードの存在により22.5の位置までカム
研削の処理が行われる。Ｆコードは主軸１回転当たり研
削量を、Ｒコードは主軸の回転に対する研削速度を表し
ている。したがって、F0.25 R1.5と指定すれば、砥石車
Ｇは、1.5mm/主軸回転の速度で１主軸回転当たり0.25mm
研削し総合で2.5mm研削することになる。この間の主軸
の回転数は10回となる。 実際のカム研削のためのプロフィル回転と切り込みパ
ルス重畳とは、メインCPU31からその共通RAMである35に
記憶された実行プロフィルデータ領域351と制御データ
領域I352或いは制御データ領域II353とのデータに基づ
き、第５図のフローチャートに従ってドライブCPU36に
より実行される。 先ず、ステップ300でメインCPU31からの指令が有るか
否かが判定され、指令が有るとステップ302に移行し、
プロフィル回転開始指令か否かが判定される。プロフィ
ル回転開始指令でなければ、ステップ304に移行し、異
常の送り成御プログラムが実行され、ステップ300に戻
ることになる。 指令がプロフィル回転開始指令であれば、ステップ30
6に移行し、現主軸角度θの初期設定を行う。次にステ
ップ308に移行して、主軸角度θのプロフィルデータPD
（θ）を読み込み、ステップ310に移行する。 ステップ310では、メインCPU31から制御データ領域が
指定され、切り込み開始指令が出力されており、この主
軸角度θのプロフィルデータPD（θ）に切り込み指令が
有るか否かが判定される。切り込み指令が有る場合に
は、ステップ312に移行し、プロフィルデータPD（θ）
にその主軸角度θでの切り込み量を重畳してパルス分配
回路37に出力する。そして、切り込み指令が無い場合に
は、ステップ314に移行し、プロフィルデータPD（θ）
のみをパルス分配回路37に出力する。 次にステップ316に移行して、指令された１工程にお
ける切り込みが完了したか否かが判定される。切り込み
が完了している場合には、ステップ318に移行し、切り
込み完了信号をメインCPU31に出力した後、ステップ320
に移行する。切り込みが完了していない場合には、その
ままステップ320に移行し、プロフィル回転停止指令が
有るか否かが判定される。プロフィル回転停止指令が無
い場合には、ステップ322に移行し、主軸角度θを例え
ば0.5゜加算した値に更新する。次にステップ324に移行
して、パルス分配回路37における前回データによるパル
ス分配が完了するのを待って、上述のステップ308に戻
り以下ステップ308〜324を繰り返す。 そして、一連の加工サイクルにおける研削が終了し、
ステップ320でメインCPU31からRAM35の制御データ領域I
352或いは制御データ領域II353に記憶された制御データ
が全てクリアされて制御データが無いことによりプロフ
ィル回転停止指令が出力されており、プロフィル回転停
止指令が有りと判定されると、ステップ326に移行し、
パルス分配回路37への出力を停止することによりプロフ
ィル回転が停止され、本プログラムを終了する。 尚、メインCPU31にて実行される第４図のプログラム
において、プロフィル回転指令手段はステップ242,254
により達成され、切り込み指令手段はステップ244,252
により達成される。 又、ドライブCPU36にて実行される第５図のプログラ
ムにおいて、プロフィル回転制御手段及び切り込み手段
はステップ306〜326により達成される。 第７図のタイムチャートは数値制御装置30のメインCP
U31とドライブCPU36とにおける上述のプログラムの実行
タイミングを示している。 メインCPU31によりRAM32からRAM35への最初のデータ
演算転送とて、実行プロフィルデータ領域351に例え
ば、0.5゜毎に360゜分のプロフィルデータと制御データ
領域I352に最初のブロックの制御データとの書き込みが
実行される。そして、プロフィル回転開始指令が出力さ
れると、ドライブCPU36はパルス分配回路37にプロフィ
ルデータに基づいて出力し、主軸と工具送り軸とのプロ
フィル回転を開始させる。次に、メインCPU31から制御
データ領域を指定した切り込開始信号が出力されると、
ドライブCPU36はその制御データ領域に記憶された制御
データに基づき、プロフィル回転に切り込み量を重畳し
て、パルス分配回路37に出力する。そして、ドライブCP
U36とパルス分配回路37とにより各サーボモータ14,16,2
3がそれぞれのドライブユニット51,52,53を介して駆動
される。各サーボモータ14,16,23が駆動されている間
に、メインCPU31は加工サイクルにおける次のデータ演
算転送として、制御データ領域II353に次のブロックの
制御データの書き込みが実行される。このようにして、
ドライブCPU36から切り込み完了信号がメインCPU31に出
力され、次の加工サイクルに対するCPU31からの切り込
み開始指令が出力される以前に次のデータ演算転送が行
われる。 従って、本発明の数値制御研削盤においては、第６図
のNCプログラムに基づき、第８図に示したように、早送
り前進、粗研、精研、微研、スパークアウト及び早送り
後退等から成る複数の工程を制御するNCプロウラムの各
ブロックが連続して指令されることにより、各工程にお
ける切り込み量、プロフィル回転及び切り込み状態が進
行し研削が実行され、最後にメインCPU31からプロフィ
ル回転停止指令が出力され、ドライブCPU36によるプロ
フィル回転停止として、パルス分配回路37への出力を停
止して一連の加工サイクルに基づく全工程を終了するこ
とになる。 即ち、この研削の途中ではプロフィル回転の停止は一
瞬もなく、常に、主軸と工具送り軸とは同期して回転を
続け、切り込みパルスだけがプロンフィル回転に重畳さ
れ、一連の加工サイクルが実行されることになる。

【発明の効果】

本発明は、プロフィル回転指令手段によりプロフィル
回転開始指令が与えられた後、プロフィル回転停止指令
が与えられるまでプロフィル回転をし続けるように主軸
と工具送り軸とをプロフィルデータに基づいて制御する
プロフィル回転制御手段と、プロフィル回転中に切り込
み指令手段により切り込み指令が与えられた場合には、
そのプロフィル回転に同期させて上記加工サイクルデー
タの切り込みデータに基づいた切り込み量を重畳して工
作物への切り込み動作を制御する切り込み制御手段とを
備えているので、カム研削等において、プロフィル回転
開始指令により主軸と工具送り軸とはプロフィル創成運
動を開始し、プロフィル回転中に切り込みパルスを重畳
することで工作物に対する切り込みを行い、一連の加工
サイクルに基づく全工程をプロフィル回転の停止なしに
連続して実行し、全工程を終了した段階でプロフィル回
転を停止し、カム研削を終了するので、従来の工程間で
の瞬間的なプロフィル回転の停止をなくすことができ
る。 従って、サーボ系の追従遅れによって生じる指令パル
スの溜まりによる砥石の工作物に対する切り込みが防止
され、数値制御研削盤のカム研削等における工作物の加
工精度を向上させることができるという効果を有する。

【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研削
盤を示した構成図。第２図は数値制御装置及び自動プロ
グラミング装置の電気的構成を示したブロックダイヤグ
ラム。第３図は同実施例装置においてプロフィルデータ
作成モードに設定された時のフロントCPU71の処理手順
を示したフローチャート。第４図は同実施例装置におい
て工作物加工モードに設定され、加工指令信号が操作盤
45から付与された時のメインCPU31の処理手順を示した
フローチャート。第５図は同実施例装置におけるドライ
ブCPU36の処理手順を示したフローチャート。第６はNC
プログラムの一例を示した説明図。第７図は同実施例装
置におけるメインCPU31とドライブCPU36との実行タイミ
ングを示したタイムチャート。第８図は同実施例装置で
第６図のNCプログラムに基づき研削を行った場合の各工
程における切り込み量とプロフィル回転及び切り込み状
態を説明したタイムチャート。第９図は第８図に対応し
た従来のタイムチャートである。 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（工具） Ｗ……工作物（非真円形工作物）

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に沿って主軸
   と工具送り軸との回転を同期させ、主軸と工具送り軸と
   をプロフィル創成運動させるプロフィル回転のためのプ
   ロフィルデータと、工具の早送り前進、切り込み、早送
   り後退等の工程から成る加工サイクルを制御する加工サ
   イクルデータとに基づき、前記非真円形工作物を加工す
   る数値制御研削盤において、 一連の加工サイクルの最初にプロフィル回転開始指令を
   与え、一連の加工サイクルの最後にプロフィル回転停止
   指令を与えるプロフィル回転指令手段と、 前記加工サイクルデータに基づき、切り込みの指定され
   た各工程毎に切り込み指令を与える切り込み指令手段
   と、 前記プロフィル回転指令手段によりプロフィル回転開始
   指令が与えられた後、プロフィル回転停止指令が与えら
   れるまで前記プロフィル回転をし続けるように主軸と工
   具送り軸とを前記プロフィルデータに基づいて制御する
   プロフィル回転制御手段と、 前記プロフィル回転中に前記切り込み指令手段により切
   り込み指令が与えられた場合には、前記プロフィル回転
   に同期させて前記加工サイクルデータの切り込みデータ
   に基づいた切り込み量を重畳して前記非真円形工作物へ
   の切り込み動作を制御する切り込み制御手段と を備えたことを特徴とする数値制御研削盤。