JP2941418B2 - ボーリング工具の刃先径補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は微細な補正と段替えを同一の送り手段によっ
て行なうボーリング工具の刃先径補正方法に関するもの
である。

（従来の技術） 中ぐり盤等の切削装置では、刃具の刃先径を可変と
し、刃先の摩耗に対して刃先径を修正したり、加工径が
異なるワークに対して刃差異径を段替えしたりするため
に、刃先径補正装置が設けてある。

この刃先径補正装置は、刃具が取り付けられる主軸内
に刃先径補正ロッドを軸方向に摺動可能に設け、この刃
先径補正ロッドに複数段の刃先径補正用傾斜面からなる
傾斜カムを形成して、前記刃先径補正ロッドを手動で進
退させることにより、傾斜カムに刃具の後端を摺接させ
て、刃先径を微細に又は段階的に変更できるようになっ
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記刃先径補正装置の傾斜カムの各段
の傾斜面は、所定の傾斜を目標にして一定の許容範囲内
に入るように加工されるので、微視的には各段ごとに異
なった傾斜を有している。

このため、刃先径補正ロッドの軸方向の移動量と刃先
の突出量すなわち刃先径の変化量との関係は、各段毎に
異なる。そこで、各段における刃先径の微細な補正にあ
たっては、各段毎に刃先径補正ロッドの移動量を修正す
る必要がある。

従来のこのような刃先径の補正や段替え作業は、前記
刃先径補正ロッドを手動で移動させるようにしていたた
め、前記各段毎の補正に長時間を要していた。また、こ
の補正を正確に行なうことが非常に困難で、加工精度の
向上が臨めなかった。特に、多軸型の場合は、各軸毎に
軸振れが異なるため、これをも考慮しなければならず、
このような補正作業が極めて煩雑であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、刃先
径の補正を正確かつ迅速に行なうことができる刃先径補
正方法を提供することを目的とし、さらに多軸型におけ
る軸振れ修正を容易に行なうことができる刃先径補正方
法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、第１発明は、高さの異なる
傾斜面を軸方向に複数段列設した傾斜カムを有する刃先
径補正ロッドを、単一の補正送り手段によって軸方向に
移動させて、前記傾斜カムの各傾斜面において刃具の刃
先位置を微細に補正し、あるいはその各傾斜面に刃具を
段階的に乗せ替えるようにしたボーリング工具の刃先径
補正方法において、 補正指令手段による入力値、又は段替指令手段による
選定される段替位置に基づいて刃具の刃先位置補正量を
補正データ設定器又は段替データ設定器に設定し、 データ演算器で、前記刃先位置補正量と傾斜カムの傾
斜の理論値とに基づいて傾斜カムの変位補正量を演算す
るとともに、段替えに必要な傾斜カムの段替変位量を演
算し、これに前記変位補正量を加算して総変位量を求め
た後、 補正送り手段を駆動して傾斜カムを移動させる一方、
移動量検出手段により傾斜カムの現在移動量を検出し、 前記段替指令手段により選定される段替位置における
傾斜面の傾斜の実測値と理論値との差に基づく単位変位
当りの修正率をフィードバック修正率設定器に設定し、 加減器で前記修正率と前記変位補正量とに基づいて変
位修正量を求めるとともに、該変位修正量を前記現在移
動量に加減して傾斜カムの見かけの移動量を求め、 該見かけの移動量と前記総変位量とを比較器で演算し
て偏差値を求め、 該偏差値が無くなるまで補正送り手段を駆動するよう
にしたものである。

第２発明は、前記第１発明において、前記ボーリング
工具が多軸であり、各軸の固有の軸振れに応じた振れ修
正固定データをもつ振れ修正固定データ設定器の設定値
を軸振れ修正指令手段によって選定し、この設定値を前
記各データ演算器に刃先位置補正量として入力するもの
である。

（実施例） 次に、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は第１発明，第２発明に係る方法を適用する多
軸型の可変径切削装置を示す。ベース１上には３台のボ
ーリングヘッド２が載置されている。各ボーリングヘッ
ド２には、主軸３が軸受4,5によって回転自在に支持さ
れている。この主軸３の後端にはプーリ６が固着され、
該プーリ６に掛けられたベルト７を介して図示しない駆
動手段によって回転駆動可能になっている。主軸３の前
端部に一体回転可能に取り付けたボーリングバー3aに
は、先端インサートチップ８を有する刃具９が軸と直角
方向に摺動可能に突設されている。この刃具９はスプリ
ング10によってボーリングバー3a内に没入する方向に付
勢されている。

また、主軸３及びボーリングバー3aの中心には貫通孔
11が設けられ、この貫通孔11に刃先径補正ロッド12が軸
方向に摺動可能に収容されている。この刃先径補正ロッ
ド12の前端部分には、３段の刃先径補正用傾斜面A,B,C
からなる傾斜カム13が形成されている。そして、この傾
斜カム13の傾斜面A,B,Cに前記刃具９の段部14がスプリ
ング10の付勢力により圧接している。

前記ボーリングヘッド２の後方には、可動台15がベッ
ド１に設けたガイドレール16上に載置され、前記主軸３
と同軸線上を前後に摺動可能になっている。この可動台
15の前端部には、前記刃先径補正ロッド12の後端を回転
自在に支持する軸受17が設けられている。また、可動台
15の後端部には、補正マスターねじ18がねじ込まれ、該
補正マスターねじ18の後端はガイドレール16上に軸受19
で回転可能に支持されるとともに、ガイドレール16に取
り付けられたステッピングモータ20の駆動軸に一体回転
可能に連結されている。ステッピングモータ20の駆動軸
の後端には当該ステッピングモータ20の回転量、すなわ
ち刃先径補正ロッド12の前端部の傾斜カム13の移動量を
検出するポテンショメータ21が取り付けられている。

なお、他の２台のボーリングヘッド２についても前記
同様の構成であるため、説明を省略する。

このように構成された多軸型可変径切削装置では、ス
テッピングモータ20を正転させると、補正マスターねじ
18が回転して可動台15が後退する結果、軸受17を介して
刃先径補正ロッド12が主軸３内を摺動して後退し、傾斜
カム13が移動する。これにより、刃具９の段部14が傾斜
カム13の傾斜面と摺接しつつ、刃具９が突出して、刃先
径を増大する方向に補正される。

また、ステッピングモータ20を逆転させれば、補正マ
スターねじ18が逆転して刃先径補正ロッド12が前進し、
前記とは逆に刃具９が引き込まれて、刃先径が減少する
方向に補正される。

さらに、ステッピングモータ20の回転量を増加すれ
ば、傾斜カム13が大幅に移動して傾斜カム13の傾斜面A,
B,Cのうち所望の面が刃具９の段部14と圧接する位置に
位置決めされ、刃具９の刃先径が段替される。

この多軸型可変切削装置は、各軸毎に、刃具９の刃先
径の段替えや補正を行なうステッピングモータ20を制御
する制御装置31を備えている。

前記制御装置31は、第１図に示すように、要求される
刃具９の刃先位置補正量をキー入力することによって補
正を指令する補正指令手段32と、 該補正指令手段32によって入力された刃先位置補正量
を格納する補正データ設定器33と、 搬送されてくるワークの種別に対応した必要な段替位
置を数値又は文字でキー入力することによって段替を指
令する段替指令手段34と、 該段替指令手段34によって入力された段替位置データ
及び後述する現在値記憶器41からの現在値に基づいてそ
の段替時の刃先位置補正量を設定してこれを格納するデ
ータ設定器35と、 前記両設定器33,35に格納されている刃先位置補正量
に基づいて傾斜カム13の変位補正量を演算するととも
に、段替に必要な傾斜カムの段替変位量を演算し、これ
に前記変位補正量を加算して総変位量を求めるデータ演
算器36と、 該データ演算器36からの駆動信号に基づいてパルス信
号を出力してステッピングモータ20を駆動し、刃先径補
正ロッド12を進退させるパルス発生器37とを備えてい
る。

さらに、制御装置31は、前記段替指令手段34からの段
替指令によって、選定される段替位置における傾斜面の
傾斜の実測値と理論値との差に基づく単位変位当りの修
正率を設定するフィードバック修正率設定器38と、 ポテンショメータ21で検出されるステッピングモータ
20の回転量すなわち傾斜カム13の現在移動量に、前記フ
ィードバック修正率設定器38に設定された修正率に基づ
いて求めた変位修正量を加減して見かけの移動量を求め
るアナログ加減器39と、 該アナログ加減器39より出力される見かけの移動量を
デジタル変換するAD変換器40と、 該AD変換器40の出力値を現在値として記憶する現在値
記憶器41と、 該現在値記憶器41からの見かけの移動量と前記データ
演算器36からの総変位量を比較する比較器42と、 該比較器42における両比較値が一致した旨の信号を受
けて前記パルス発生器37に動作終了の信号を発する補正
完了記憶器43とを備えている。

さらに、この切削装置は、各軸に共通する軸振れ修正
指令手段52と軸振れ修正固定データ設定器53とからなる
共通制御装置51を備えている。軸振れ修正指令手段52は
刃具変換時等において、軸振れ修正を行なう必要がある
軸をキー入力によって指令するようになっている。軸振
れ修正固定データ設定器53は、各軸毎の軸振れデータを
有し、前記軸振れ修正指令手段52によって指令がかかる
と、その軸に対応する軸振れデータを設定し、指令がか
かった軸の制御装置31のデータ演算器36に発信するよう
になっている。

次に、以上の構成からなる切削装置の制御装置31及び
共通制御装置51による刃先径補正の動作を場合を分けて
説明する。

断替が無い場合の刃先径補正 前述のように、傾斜カム13の各傾斜面A,B,Cは、ある
許容誤差範囲内で加工されているので、その傾斜の実測
値は理論値から外れるとともに、各傾斜面毎に異なって
いる。従って、第２図に示すように、傾斜カム変位に対
する刃先位置の変化は各傾斜面A,B,C毎に異なった傾き
の直線で表わされる。

いま、第３図に示すように、刃先及び傾斜カム13がそ
れぞれ傾斜面Ａの原点よりP,Xの位置にあり、加工径が
φＡのワークの加工を終えた時点で、刃具９の摩耗によ
い加工後の寸法が許容誤差内に入らず、刃先位置をα
（10μ）だけ補正する必要が生じたとする。傾斜カム13
の傾斜の理論値に基づいて変位補正量ｌを求め、この変
位補正量ｌだけ移動させたとしても、傾斜の実測値は理
論値と異なっているため、実際の補正量はα′となり、
所望の補正量αは得られない。そこで、実際の変位補正
量ｌをΔｌだけ修正しなければならない。

この修正は制御装置31の動作により行なわれる。

修正指令手段32によりα（10μ）の刃先位置補正量が
入力され、補正データ設定器33に格納されると、データ
演算器36は、刃具９が当接している傾斜カム13の傾斜の
理論値に基づいて傾斜カム13の変位補正量（ｌ）を演算
する。この場合、段替がないので段替変位量（Ｓ）は零
であり、総変位量は（ｌ）となる。

そして、データ演算器36は、総変位量（ｌ），変位補
正量（ｌ）をそれぞれ比較器42,加減器39に出力すると
ともに、パルス発生器39に駆動信号を出力する。パルス
発生器37はこの駆動信号に基づいてパルス信号をステッ
ピングモータ20に出力する。

これにより、傾斜カム13が移動し、この移動中、ポテ
ンショメータ21がステッピングモータ20の回転量すなわ
ち傾斜カム13の現在移動量（ｌ＊）をアナログ値で検出
する。加減器39は、フィードバック修正率設定器38に格
納されている修正率（本ケースの場合、段替指令がない
ので従前の段替指令に基づく修正率、すなわち現在の段
替位置（傾斜面Ａ）の修正率である。）及びデータ演算
器36からの変位補正量（ｌ）に基づいて、変位修正量
（Δｌ）を算出し、これをポテンショメータ21からの現
在移動量（ｌ＊）に加減して見かけの移動量（ｌ＊−Δ
ｌ）を求める。

なお、変位修正楼（Δｌ）の正負は段替位置、（A,B,
C）によって異なり、段替位置A,Bのように実測値が理論
値より下回るときは負，段替位置Ｃのように理論値より
上回るときは正である。

この見かけの移動量（ｌ＊−Δｌ）はAD変換器40によ
りデジタル値に変換され、現在値記憶器41にメモリされ
る。比較器42はデータ演算器36からの総変位量（ｌ）と
現在値記憶器41からの見かけの移動量（ｌ＊−Δｌ）と
を比較し、一致しなければパルス発生器37に駆動信号で
出力し、一致すれば補正完了記憶器43を介してパルス発
生器37に停止信号を出力する。

このように、傾斜カム13の現在移動量（ｌ＊）はこれ
より少ない見かけの移動量（ｌ＊−Δｌ）としてフィー
ドバックされるので、補正完了後の傾斜カム13の移動量
は（ｌ＋Δｌ）に自動的に修正される。

段替時の刃先径補正 加工径φＡのワークの加工を終えた時点で、第４図に
示すように、傾斜面Ａにおいて刃先位置がＱ位置（100
μ）にあり、加工径φＢのワークが後続しているとす
る。この加工径φＢのワークを加工する前に、傾斜カム
13を一定ピッチだけ移動させて傾斜面Ｂに段替えを行な
うと、第４図に示すように、傾斜カム13は傾斜面Ｂにお
ける原点から同じ位置（Ｙ）に来るが、傾斜面ＡとＢの
傾斜の相違により、刃先位置はＱではなくＱ′（80μ）
となる。従って、この段替時には、刃先位置をＱ−Ｑ′
＝β（20μ）だけ補正する必要が生じる。この補正は制
御装置31の動作により行なわれる。

段替指令手段34により段替位置Ｂが入力されると、段
替データ設定器35は、入力された段替位置Ｂを格納する
とともに、段替え前の傾斜面（Ａ）及び段替後の傾斜面
（Ｂ）の各々の傾斜の実測値と、現在位置（Ｙ）とに基
づいて段替え時の刃先位置補正量（β）を設定し、これ
を格納する。

データ演算器36は、段替え後の傾斜面（Ｂ）の傾斜の
理論値に基づいて前記刃先位置補正量（β）の補正に必
要な傾斜カム13の変位補正量（ｍ）を演算するととも
に、この段替に必要な傾斜カム13の段替変位量（Ｓ）を
演算して、これに前記変位補正量（ｍ）を加算して総変
位量（Ｓ＋ｍ）を求める。

以降は、前記段替無しの刃先径補正の場合と同様であ
る。すなわち、パルス発生器37によりステッピングモー
タ20が駆動して傾斜カム13が移動すると同時に、ポテン
ショメータ21が現在移動量（ｍ＊）を検出する。そし
て、加減器39は変位修正量（Δｍ）を算出するととも
に、見かけの移動量（ｍ＊−Δｍ）を求め、AD変換器40
及び現在値記憶器41を介して比較器42にフィードバック
する。ここで、比較器42は見かけの移動量（ｍ＊−Δ
ｍ）が総変位量（Ｓ−ｍ）に一致しなければパルス発生
器37に駆動信号を出力し、一致すれば停止信号を出力す
る。

これにより、段替え時に必要な刃先径補正が自動的に
行なわれる。

軸振れ修正 刃先が摩耗して寿命となった場合には、傾斜カム13を
補正原点に戻した後、刃具９を交換する。交換した刃具
９はセッティングゲージを用いてボーリングバー3aの外
周面より一定量突出するように調整する。多軸型の場
合、各軸には特有の軸振れがあり、加工寸法はそれぞれ
固有の値となる。そこで、刃先の調整を終えた軸は、そ
の軸固有の振れ修正データによって刃先位置を修正し、
全ての軸の加工寸法を同一にする必要がある。ここで、
さらにこの軸振れ修正に際し、前記刃先補正と同様、第
５図に示すように、傾斜の理論値と実測値の相違に基づ
く変位修正の必要性が生じる。この軸振れ修正は制御装
置31及び共通制御装置51の動作により行なわれる。

段替位置Ｂにおいて刃具９が交換され、共通制御装置
51の軸振れ修正指令手段52により、例えば第１軸の軸振
れ修正指令がなされると、振れ修正固定データ設定器53
は当該第１軸の固有の軸振れ修正量（γ）を整定し、こ
れを第１軸の制御装置31のデータ演算器36に出力する。
データ演算器36は、第５図に示すように、現在の段替位
置（Ｂ）の傾斜の理論値に基づいて傾斜カム13の変位補
正量（ｎ）を演算する。この場合も、段替がないので段
替変位量（Ｓ）は零であり、総変位量は（ｎ）である。

以降は、前記段替無し時や段替時の刃先径補正と全く
同様に、傾斜カム13が移動し、加減器39がポテンショメ
ータ21からの現在移動量（ｎ＊）に修正量（Δｎ）を加
減して比較器42にフィードバックし、総変位量（ｎ）と
見かけの移動量（ｎ＊−Δｎ）が一致した時点で軸振れ
修正が完了する。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、請求項１に係る発明
によれば、設定された刃先位置補正量に基づいて求めた
傾斜カムの変位補正量を段替えに必要な段替変位量に加
算した総変位量と、検出された傾斜カムの現在移動量に
変位修正量を加減してフィードバックされた見かけの移
動量とを比較して、両者が一致した時点で傾斜カムの移
動を停止するので、刃先補正時や段替え時の刃先径補正
が高精度で正確に、かつ、迅速に自動的に行なわれる。

また、請求項２に係る発明によれば、軸振れ指令によ
り設定された各軸固有の軸振れ修正量に、請求項１に係
る発明と同様にして傾斜カムの傾斜の理論値と実測値と
の差異による変位修正が加えられるので、軸振れ修正が
自動的に容易に行なわれ、刃物交換時の各軸間の軸振れ
の影響による加工寸法のばらつきが解消され、加工精度
が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明，第２発明に係る方法を適用する可変
径切削装置及びその刃先径補正制御装置のブロック図、
第２図は傾斜カム変位に対する刃先位置の変化を示す
図、第３図は段替え無しの刃先径補正時の補正量の説明
図、第４図は段替え時の補正量の説明図、第５図は軸振
れ修正時の補正量の説明図である。 ９……刃具、12……刃先径補正ロッド、 13……傾斜カム、 23……ステッピングモータ（補正送り手段）、 25……ポテンショメータ（移動量検出手段）、 32……補正指令手段、33……補正データ設定器、 34……段替指令手段、35……段替データ設定器、 36……データ演算器、42……比較器、 52……軸振れ修正指令手段、 53……振れ修正固有データ設定器。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 39/00 B23B 29/034

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高さの異なる傾斜面を軸方向に複数段列設
   した傾斜カムを有する刃先径補正ロッドを、単一の補正
   送り手段によって軸方向に移動させて、前記傾斜カムの
   各傾斜面において刃具の刃先位置を微細に補正し、ある
   いはその各傾斜面に刃具を段階的に乗せ替えるようにし
   たボーリング工具の刃先径補正方法において、 補正指令手段による入力値、又は段替指令手段により選
   定される段替位置に基づいて刃具の刃先位置補正量を補
   正データ設定器又は段替データ設定器に設定し、 データ演算器で、前記刃先位置補正量と傾斜カムの傾斜
   の理論値とに基づいて傾斜カムの変位補正量を演算する
   とともに、段替えに必要な傾斜カムの段替変位量を演算
   し、これに前記変位補正量を加算して総変位量を求めた
   後、 補正送り手段を駆動して傾斜カムを移動させる一方、移
   動量検出手段により傾斜カムの現在移動量を検出し、 前記段替指令手段により選定される段替位置における傾
   斜面の傾斜の実測値と理論値との差に基づく単位変位当
   りの修正率をフィードバック修正率設定器に設定し、 加減器で前記修正率と前記変位補正量とに基づいて変位
   修正量を求めるとともに、該変位修正量を前記現在移動
   量に加減して傾斜カムの見かけの移動量を求め、 該見かけの移動量と前記総変位量とを比較器で演算して
   偏差値を求め、 該偏差値が無くなるまで補正送り手段を駆動するように
   したことを特徴とするボーリング工具の刃先径補正方
   法。
2. 【請求項２】前記ボーリング工具が多軸であり、各軸の
   固有の軸振れに応じた振れ修正固定データをもつ振れ修
   正固定データ設定器の設定値を軸振れ修正指令手段によ
   って選定し、この設定値を前記各データ演算器に刃先位
   置補正量として入力することを特徴とする請求項１に記
   載のボーリング工具の刃先径補正方法。