JP4220732B2 - 旋回工具タレットを備えた工作機械の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主軸方向の軸（Ｚ軸）と主軸と直交する工具の切込送り方向の軸（Ｘ軸）とに直交するＹ軸回りに旋回可能な工具タレットを備えた工作機械を用いて当該工具タレットに装着された工具でワークを加工するときの機械の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６及び図７は、Ｙ方向の旋回中心軸４回りに旋回する工具タレット３を備えた旋盤において、主軸チャック１に把持されたワーク２に傾斜面の加工を行っている状態を示す模式図である。工具タレット３は、回転工具の駆動機構を内蔵しており、その回転駆動力は、Ｚ−Ｘ平面に割出された工具５ａ、５ｂに伝達される。工具タレット３は、偶数の工具取付ステーションを備えているので、Ｚ−Ｘ平面には、タレットの正面から見て左方向と右方向の位置に取付けた２つの工具５ａ、５ｂが位置することとなる。図６、７には、工具タレット３に放射方向に取付けた工具５ａと、アングルホルダ７を介して軸方向に取付けた工具５ｂとが示されており、工具５ａと５ｂとが同じ種類の工具（例えばストレートエンドミル）であっても、工具の取付方向（軸方向か放射方向か）及び工具タレットの旋回方向（右か左か）によって旋回中心軸４回りの工具タレット３の旋回角θ、所望の加工を行う際の旋回中心軸４の座標のオフセット値及び送り方向が異なってくる。
【０００３】
例えば、工具５の割出中心軸８が主軸直角方向を向いたとき（図で工具タレット３が旋回中心軸４の真下の位置に来たとき）を旋回角θ＝０度とし、左回り（反時計回り）を＋、右回り（時計回り）を−とすると、ワーク２に傾斜角Ａ＝３０度の傾斜面を加工するとき、図６のように放射方向の工具５ａで加工するときは、工具タレットの旋回角θは６０度、タレットの旋回方向は左方向となり、刃物台９のＸ及びＺ方向の送り方向が旋回角θだけ座標変換されて図に示す方向となるので、Ｘ方向が加工面と平行な方向になり、Ｚ方向が工具の切込送り方向になる。一方、図７に示すように、軸方向の工具５ｂで加工を行うときは、工具タレット３の旋回角θが−３０度となり、タレットの旋回方向は右方向となり、座標変換されたＺ方向が加工面と平行な方向、Ｘ方向が刃物台の切込送り方向となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
旋回工具タレットを備えた工作機械は、工具タレットの旋回とそれに伴うＺ−Ｘ座標の変換により、回転工具を用いてワークに傾斜した平面や傾斜孔の加工を行うことができるという特徴があるが、そのような加工を行う際には、同一形状の加工を行う場合でも、工具の取付方向や工具タレットの旋回方向を常に意識して、工具タレット３の旋回角や工具送りがＺ方向であるかＸ方向であるかを判断して加工プログラムを作成しなければならなず、加工プログラムの作成作業が非常に煩雑であると共に、プログラムミスによる加工ミスや工具破損が発生する危険があった。
【０００５】
この発明は、Ｙ軸回りに旋回する工具タレットを備えることにより、ワークに傾斜した平面や傾斜孔の加工を可能にした工作機械において、加工プログラムを作成する際の煩雑さを解消し、簡単にかつ誤りのない加工プログラムを作成できるようにすることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ワークの加工面の角度Ａ、工具タレット３に装着される工具５の取付方向Ｃ及び加工を行う際の工具タレットの旋回方向Ｍを引数として与えることにより、工具タレット３の旋回角θを自動演算し、かつ工具タレット３の旋回方向に関わりなく、工具に同一方向の送りが付与できるように、工具タレットの旋回に伴って角度変換された座標のＸ方向とＺ方向とを変換するマクロプログラム（サブルーチン）をＮＣ装置に登録することにより、上記課題を解決したものである。登録したマクロプログラムは、特定のＧコードを割当てることにより、当該Ｇコードとこれに続く引数によって呼び出して、工具タレット３の旋回と座標変換後の座標軸の設定とを行わせる。
【０００７】
このようなマクロプログラムをＮＣ装置に登録して、旋回工具タレットに装着した工具を用いて加工を行うときに当該マクロプログラムを呼び出せば、工具タレットの旋回角の設定及び工具の送り方向が予め定めた方向に統一されるので、加工プログラムの作成において、工具の取付方向や工具タレットの旋回方向を意識することなく加工プログラムを作成することができ、プログラムの作成が容易になると共に、プログラムミスの発生を可及的に防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。図において、１は旋盤の主軸チャック、２は当該チャックに把持されたワーク、３は旋回工具タレット、４は当該工具タレットの旋回中心軸である。工具タレット３は、図１ないし図４に示すように、その中心軸（タレットの割出中心軸）を主軸直角方向に向けた位相を原点として、右及び左回りに９０度の範囲で旋回可能である。すなわち、図の右回りの旋回方向を−、左回りの旋回方向を＋として、−９０度〜＋９０度まで旋回可能である。
【０００９】
工具タレット３に装着した旋削工具で加工を行うときは、図８に示すように、工具タレット３を−９０度の位置にして加工を行う。その関係上、工具タレット３に装着した工具５の刃先６のオフセット（工具刃先６から旋回中心軸４までの偏倚量）Ｚ０及びＸ０は、θ＝−９０度における値が装填された各工具毎に予め登録してある。任意の旋回角θのときのオフセット値は、この登録値を三角関数を用いて換算して求めることができるので、工具番号と工具タレット３の旋回角θが指定されたときには、その換算式を用いて演算したＸ方向及びＺ方向のオフセット値が、ＮＣ装置の所定のメモリ領域に記録される。ワークの加工の際には、この一時的に記録されたオフセット値を用いて工具先端の位置を旋回中心軸４の位置に変換する。
【００１０】
またＮＣ装置は、Ｚ−Ｘ座標軸を原点回りに旋回させる座標角変換手段を備えており、工具タレット３の旋回中心軸４回りの旋回に伴う座標の変換をこの座標角変換手段を用いて行なうことができる。
【００１１】
そこでＮＣ装置に、図５に示すマクロプログラムを登録し、適当なＧコードを割当てる。このマクロプログラムには、ワークの加工面の角度Ａ、工具の取付方向Ｃ及び加工時の工具タレットの旋回方向Ｍを引数として与える。すなわち、割当てたＧコードをＧｘｘとしたとき、このマクロプログラムをＧｘｘ Ａ Ｃ Ｍというコードで呼び出す。引数Ａでワークの加工面の主軸に対する角度が指定され、引数Ｃで工具取付方向が放射方向か軸方向かが指定され、引数Ｍで加工時の工具タレットの旋回方向が右方向か左方向かが指定される。
【００１２】
マクロプログラムはまず、θ＝−９０度で設定されたオフセット値をθ＝０度での値に変換し、工具の取付方向Ｃが放射方向の場合と軸方向の場合のそれぞれについて、工具タレットの旋回方向が右のときと左のときとで、処理を分岐する。
【００１３】
工具の取付方向Ｃが放射方向で工具タレットの旋回方向Ｍが左であれば、タレット旋回角θ（図６，７参照）を９０−Ａ度（Ａは加工面の角度）に設定し、この旋回角θに対応するＺ−Ｘ座標の角度変換を行なって呼び出されたプログラムへ戻る。工具タレットを移動位置決めするときの座標軸は、図１に実線で示す方向に設定される。設定すべき旋回角θが９０度を越えるときは、アラームを出力して機械を一時停止する。
【００１４】
工具の取付方向Ｃが放射方向で工具タレットの旋回方向Ｍが右のときは、タレット旋回角θを−９０−Ａ度に設定し、この旋回角θに対応するＺ−Ｘ座標の角度変換を行ない、座標軸のＸ軸とＺ軸の方向をそれぞれ逆方向にして、呼び出されたプログラムへ戻る。工具タレットを移動位置決めするときの座標軸は、図２に想像線で示す方向から実線で示す方向に変更される。設定すべき旋回角θが−９０度を越えるときは、アラームを出力して機械を一時停止する。
【００１５】
工具の取付方向Ｃが軸方向で工具タレットの旋回方向Ｍが左のときは、タレット旋回角θを−Ａ度に設定し、この旋回角θに対応するＺ−Ｘ座標の角度変換を行ない、座標軸のＸ軸をＺ軸とし、Ｚ軸を逆方向にしてＸ軸にして、呼び出されたプログラムへ戻る。工具タレットを移動位置決めするときの座標軸は、図３に想像線で示す方向から実線で示す方向に変更される。設定すべき旋回角θが９０度を越えるときは、アラームを出力して機械を一時停止する。
【００１６】
工具の取付方向Ｃが軸方向で工具タレットの旋回方向Ｍが右のときは、タレット旋回角θを−Ａ度に設定し、この旋回角θに対応するＺ−Ｘ座標の角度変換を行ない、Ｘ軸をＺ軸にし、Ｚ軸を逆方向にしてＸ軸に変換して、呼び出されたプログラムへ戻る。工具タレットを移動位置決めするときの座標軸は、図４に想像線で示す方向から実線で示す方向に変更される。設定すべき旋回角θが−９０度を越えるときは、アラームを出力して機械を一時停止する。
【００１７】
このようなマクロプログラムをＮＣ装置に登録して所定のＧコードで呼び出すようにすれば、ワークの傾斜面の加工を行なうとき、このＧコードを呼び出して旋回工具タレットの旋回角及びこれに伴う座標軸の角度変換が自動的に設定され、更に引数で与えられる工具の取付方向と工具タレットの旋回方向とによる座標軸の方向の変換も自動的に行われるので、工具の取付方向及び工具タレットの旋回方向の相違に関りなく、同一の加工プログラムで同一の加工を行なうことができる。従って、工具の取付方向の変更や工具タレットの旋回方向が変更されたときにも、加工プログラム中のマクロプログラム呼出しコードの引数を変更するだけでよく、加工プログラム作成時にもプログラマは工具の取付方向や工具タレットの旋回方向を意識してプログラムを変える必要がないので、プログラムの作成が容易になり、プログラムミスの発生も防止できる。
【００１８】
なお、図の実施例では、加工される傾斜面に沿って主軸側に向かう方向を変換後のＸの正方向、主軸から離れる方向をＺの正方向としているが、これらの方向は任意に定めることができる。要は、工具の取付方向や工具タレットの旋回方向に無関係にＺ及びＸ方向が同じ方向になるようにマクロプログラム内で座標を設定するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 傾斜面を加工する第１の状態を示す模式図
【図２】 傾斜面を加工する第２の状態を示す模式図
【図３】 傾斜面を加工する第３の状態を示す模式図
【図４】 傾斜面を加工する第４の状態を示す模式図
【図５】 マクロプログラムの処理を示すフローチャート
【図６】 傾斜面を加工する従来手段の第１の状態を示す模式図
【図７】 傾斜面を加工する従来手段の第２の状態を示す模式図
【図８】 各工具のオフセット値の設定を示す説明図
【符号の説明】
３ 工具タレット
５ 工具

Claims (1)

1. 主軸方向であるＺ軸と主軸に直交する工具の切込送り方向であるＸ軸とのＺ−Ｘ平面に割出中心軸 (8) を備え、当該Ｚ−Ｘ平面に直交するＹ軸回りに旋回可能な工具タレット (3) を備えた工作機械の制御方法であって、
   ワークの加工面の角度、工具タレット(3)に装着される工具(5)の取付方向及び加工を行う際の当該工具タレットの旋回方向を引数として、当該工具の取付方向及び工具タレットの旋回方向に応じて処理を分岐して、当該工具タレットの旋回角を演算し、同一の位置指令で当該工具に同一の送りが付与されるようにオフセット値を演算し、かつＺ軸とＸ軸の座標方向を変換するマクロプログラムをＮＣ装置に登録し、
   旋回工具タレットに装着した工具でワークの傾斜面の加工を行なうときにこのマクロプログラムを呼び出して加工を行なう、旋回工具タレットを備えた工作機械の制御方法。

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