JP4541589B2 - 数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びそのプログラム - Google Patents
数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びそのプログラム Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の刃物台を有する数値制御旋盤等の数値制御工作機械に関し、特に、ワークの加工を行う工具の切り換えを迅速に行い、無駄時間を短縮又は無くすことができる数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びその加工プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、二つの刃物台を有する数値制御（ＮＣ）旋盤の概略平面図を示す。
このＮＣ旋盤２００は、主軸２２０を回転自在に支持する主軸台２１０と、主軸２２０の軸線Ｃの両側に配置された二つの刃物台、すなわち、櫛刃形の第一の刃物台２４０及び第二の刃物台２６０とを有している。
第一の刃物台２４０は、図１０の紙面に直交する方向であるＹ軸方向に移動できるようにサドル２４１に設けられ、第二の刃物台２６０は、Ｙ軸方向に移動できるように、サドル２６１に設けられている。サドル２４１，２６１は、主軸軸線Ｃと水平面内で直交するＸ軸方向に移動できるように、刃物台本体２３０，２５０に設けられている。刃物台本体２３０，２５０は、主軸軸線Ｃと同方向のＺ軸方向に移動できるように、ＮＣ旋盤のベッド２０１に設けられている。
【０００３】
主軸２２０の回転中心には図示しない貫通孔が形成されていて、長尺棒状のワークＷが、主軸２２０のこの貫通孔を挿通するようになっている。ワークＷは、主軸２２０の前方（図面の左側）に設けられたガイドブッシュ２７１から所定長さ先端を突出させた状態で、主軸２２０の先端に設けられた図示しないチャックによって把持される。
工具Ｔ１，Ｔ２は、刃物台２４０，２６０のＹ軸方向の移動によって所定位置に割り出され、刃物台本体２３０，２５０のＺ軸方向の移動及びサドル２４１，２６１のＸ方向の移動の組み合わせにより、ワークＷに対して位置決めがなされる。
【０００４】
上記構成のＮＣ旋盤２００においては、一定の条件下では、工具Ｔ１，Ｔ２を同時にワークＷに当接させ、工具Ｔ１，Ｔ２に対してワークＷを相対回転させることで、二つの工具Ｔ１，Ｔ２による加工を同時に行うことができる。
しかしながら、種類の異なる工具Ｔ１，Ｔ２でワークＷの加工を行うには、工具Ｔ１，Ｔ２に対するワークＷの相対回転速度などの切削条件が異なるため、多くの場合、種類の異なる工具Ｔ１，Ｔ２でワークＷの同時加工を行うことはできない。
【０００５】
また、工具Ｔ１がワークＷの外周面の切削を行うバイト等の切削工具で、工具Ｔ２がワークＷの外周面に穴あけ加工を行うドリル等の回転工具である場合、工具Ｔ１から工具Ｔ２に切り換える際には、ワークＷの回転を停止させ、所定の回転角度位置に位置決めして固定しなければならない。
このように、工具Ｔ１，Ｔ２によるワークＷの同時加工を行うことができない場合は、工具Ｔ１によるワークＷの加工中には、工具Ｔ１及びワークＷと干渉が生じない位置で工具Ｔ２を待機させておき、工具Ｔ１によるワークＷの加工終了後に、工具Ｔ１を工具Ｔ２に切り換えて加工を行う必要がある。
【０００６】
上記したような場合における、工具Ｔ１から工具Ｔ２への工具の切り換えの手順を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。図１１（ａ）に示すように、第一の刃物台２４０の今回工具Ｔ１（一方の工具）によるワークＷの加工中には、第二の刃物台２６０の次回工具Ｔ２（他方の工具）は、今回工具Ｔ１及びワークＷと干渉が生じない位置Ｂ２で待機している。図１１（ｂ）に示すように、第一の刃物台２４０の今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了すると、今回工具Ｔ１がワークＷから退避して予め設定された所定の位置Ａ１まで移動する。そして、第一の刃物台２４０がこの位置Ａ１まで移動して停止したときに、次回工具Ｔ２が位置Ｂ２からワークＷに向けて移動を開始する。この後、図１１（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が開始される。
【０００７】
ところで、近年では、ワーク加工のためのさらなるコスト削減の要求から、刃物台による工具の割り出し時間を短縮したり、主軸の回転速度を高速化したりして、加工時間の短縮を図るなどの手段が講じられている。
しかしながら、割り出し時間の短縮や主軸の回転速度の高速化等による加工時間の短縮は、近年では実質的に限界に達していて、これまで以上の大幅な加工時間の短縮はほとんど期待することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題にかんがみてなされたもので、複数の刃物台の工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う場合に、工具の切り換え時間を短縮することによって加工時間を短縮し、ワークの加工コストのさらなる削減を図ることができる数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、工具の切り換え時にいわゆる無駄時間が発生するという点に着眼した。すなわち、上記したような従来の工具Ｔ１，Ｔ２の切り換え工程では、図１１（ｂ）に示すように、工具Ｔ１と工具Ｔ２のいずれによってもワークＷの加工が行われていない、いわゆる無駄時間が発生する。そこで、このような無駄時間を短縮又は無駄時間を無くすことによって、加工時間の大幅な短縮を図った。
【００１０】
さらに発明者は、ワークＷの形状にともなう現状の工具の待機位置にも着目した。例えば、図１２に示すような場合においては、工具Ｔ１，Ｔ２の待機位置Ｂ１，Ｂ２が、ワークＷの形状にかかわらず一定であった。すなわち、図１２（ａ）に示すように、大径部Ｗａと小径部Ｗｂとを有するワークＷの加工を行う場合に、ワークＷの外径Ｗｚを基準として距離Ｌ１，Ｌ２のところに待機位置をＢ１，Ｂ２を設定している。そのため、小径部Ｗｂの加工を行う際には工具Ｔ１，Ｔ２からワークＷまでの距離が遠すぎて、工具Ｔ１，Ｔ２がワークＷに到達するまでに長時間を要し、多大な無駄時間が発生することになる。そこで、ワークＷの形状に応じて待機位置を設定するようにして、加工時間の短縮を図った。
本発明では、上記の目的を達成するために、今回工具である工具Ｔ１が加工を終えてワークＷから所定距離だけ離れたときに、次回工具Ｔ２がワークに対して所定距離まで接近するようにした。
【００１１】
具体的には、請求項１に記載の発明は、各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械におけるワークの加工方法において、前記２つの工具を指定するステップと、一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを有し、前記グラフ上で、前記一方の工具の前記ワークからの退避移動に対して、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記他方の工具を前記ワーク側へ移動させるタイミングを設定する加工方法である。
【００１２】
この方法によれば、一方の工具の他に他方の工具を同時に指定しておくことで、一方の工具の加工状況を見計らいながら、他方の工具をワーク側に移動させるタイミングを決定することができる。そして、加工プログラムから一方の工具によるワークの加工終了時期を予測して、他方の工具のワーク側への移動を開始させることで、最良のタイミングで一方の工具と他方の工具の切り換えを行うことができ、一方の工具から他方の工具に切り換わるまで時間を最短にすることができる。この場合、請求項２に記載するように、前記一方の工具が前記ワークから退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように前記タイミングを設定することで、無駄時間を実質的に０とすることができる。また、ワークの形状にかかわらず、最良のタイミングで一方の工具と他方の工具の切り換えを行うことができる。また、一方の工具による加工状況及び退避動作開始のタイミングをグラフ上で見計らいながら、他方の工具の移動開始のタイミングを設定することが容易になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングが、前記一方の工具によるワークの加工プログラムに基づいて、予め設定されている加工方法である。このように、本発明では、今回使用する一方の工具によるワークの加工を開始する際に、他方の工具が予め指定されているので、一方の工具によるワークの加工プログラムに基づいて、一方の工具によるワークの加工終了時期を予測することが可能で、かつ、他方の工具の移動開始のタイミング設定を予め行うことも可能である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記タイミングの設定を、各工具の移動開始時刻及び移動終了時刻の入力又は移動開始位置の入力及び移動終了位置の入力によって行う方法である。このように、タイミングの設定は、他方の工具の時刻や位置で入力することが可能である。請求項５に記載するように、前記グラフは、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と前記他方の次回工具とで対比させて表示させるようにするとよい。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械の数値制御装置に読み込まれ、前記数値制御工作機械の可動部の制御を行いながらワークの加工を行わせるためのプログラムにおいて、前記２つの工具を指定するステップと、一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、前記一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを実行し、前記タイミングは、前記一方の工具が前記ワークからの退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記グラフ上で予め設定されているプログラムである。
このプログラムによれば、一方の工具による加工状況及び退避動作開始のタイミングをグラフ上で容易に判断することができるようになる。そのため、一方の工具の加工状況等を見計らいながら、他方の工具の移動開始のタイミングを容易
に設定することができるようになる。また、前記一方の工具の前記ワークから退避移動、他方の工具によるワークの加工が開始されるように前記タイミングを設定しているので、無駄時間を実質的に０とすることができる。
【００２０】
請求項７に記載するように、前記グラフを、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて表示するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、適宜に、図１０のＮＣ旋盤を参照するものとする。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の加工方法の第一の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【００２２】
この実施形態の加工方法では、まず、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とを同時に指定する（ステップＳ１１）。
そして、第一の刃物台２４０（図１０参照）を割り出し動作させて、今回工具Ｔ１を所定位置に割り出し（ステップＳ１２）、第一の刃物台２４０とともにワークＷ側に移動させて、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工を開始させる（ステップＳ１３）。
次回工具Ｔ２については、第二の刃物台２６０による次回工具Ｔ２の割り出しが可能であれば（ステップＳ１４）、第二の刃物台２６０を割り出し動作させて所定位置に次回工具である工具Ｔ２を割り出す（ステップＳ１５）。このとき、第二の刃物台２６０は、割り出し動作が可能な位置にあり、次回工具Ｔ２はワークＷ及び今回工具である工具Ｔ１から十分に離間した位置にあるので、工具Ｔ２が工具Ｔ１及びワークＷと干渉するということはない。
【００２３】
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２をワークＷ側に移動させるタイミングになれば（ステップＳ１６）、今回工具Ｔ１による加工中に次回工具Ｔ２を移動させることについての許可が予めなされていることを条件に（ステップＳ１７）、次回工具Ｔ２をワーク側に予め設定された速度で移動させる（ステップＳ１９）。前記許可がなされていなければ、今回工具Ｔ１の退避動作が完了するまで、次回工具Ｔ２を待機させる（ステップＳ１８）。
ステップＳ１９で次回工具Ｔ２のワークＷ側への移動を開始させた後に、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了すれば（ステップＳ２０）、第一の刃物台２４０とともに今回工具Ｔ１をワークＷから離間する方向に移動させて、ワークＷから退避させる（ステップＳ２１）。
【００２４】
今回工具Ｔ１が予め設定された速度でワークＷから離間する方向に移動し、ワークＷから所定の距離まできたときに、次回工具Ｔ２がワークＷに当接する。なお、今回工具Ｔ１がワークＷから離間すると同時に、次回工具Ｔ２のための加工プログラムに基づいて、ワークＷの回転速度等の変更が行われる。これにより、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が可能になる（ステップＳ２２）。
次回工具Ｔ２と今回工具Ｔ１の位置関係は、予め設定された今回工具Ｔ１によるワークＷの加工長さ、送り速度、ワークＷから退避する際の移動速度等と、次回工具Ｔ２とワークＷまでの移動距離、次回工具Ｔ２がワークＷ側に移動する際の移動速度等とから演算によって求めることができる。したがって、今回工具Ｔ１がワークＷから所定距離まで退避したときに、次回工具Ｔ２がワークＷから所定距離まで接近するようにするには、上記した条件に基づいて、ステップＳ１６における次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングを設定すればよい。
【００２５】
［プログラムの説明］
図２は、図１の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
ブロックＢ１１では、今回工具Ｔ１を「Ｔ１２００」で指定すると同時に、次回工具Ｔ２を「Ｒ２１００」で指定する。これにより、今回工具Ｔ１の割り出しと、次回工具Ｔ２の割り出しが可能になる。なお、次回工具Ｔ２の割り出し動作及び今回工具Ｔ１の移動中における次回工具Ｔ２の移動の制御は、この実施形態では別タスクＢ１４で行われることになる。
ブロックＢ１２は、ワークＷの加工を行う際の今回工具Ｔ１の移動指令にかかる部分である。このブロックＢ１２には、今回工具Ｔ１の座標位置や送り速度等の指令が含まれる。
ブロックＢ１３は、加工終了後の今回工具Ｔ１の退避指令にかかる部分である。末尾の「Ｋ１」は、今回工具Ｔ１の移動中（加工中）に、次回工具Ｔ２の移動を許可するためのコードである。先に説明した図１のフローチャートのステップＳ１７では、このコードが存在するか否かによって、今回工具Ｔ１の加工中に次回工具Ｔ２の移動が許可されているかどうかを判断する。
【００２６】
ブロックＢ１３の「Ｘ２１．０」は、今回工具Ｔ１がＸ＝２１．０の位置まで移動したときに、次回工具Ｔ２がワークＷからＸ＝２１．０の位置まで接近すること、つまり、Ｘ＝２１．０の位置を今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時刻に通過することを意味している。これを実現するために、次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングが決定される。
なお、今回工具Ｔ１の移動中に、次回工具Ｔ２の移動を許可するための識別コードは、上記の「Ｋ１」には限られない。例えば、ブロックＢ１３に、Ｘ＝２１．０までの早送りを示す「Ｇ０ Ｘ２１．０」を設定し、この加工終了後の早送り指令が、次回工具Ｔ２の移動を許可する指令として機能するように定義してもよい。
【００２７】
次回工具Ｔ２の移動許可は、プログラムごと、工具ごと又は移動軸ごとに設定が可能である。
図３は、プログラムごと、工具ごと又は移動軸ごとに次回工具Ｔ２の移動許可を設定する設定画面の一例を示すものである。図３に示すように、今回工具Ｔ１の移動中に次回工具Ｔ２の移動を許可するかどうかは、パラメータで設定することができる。
図３（ａ）は、プログラムごとに設定を行うことができるようにしたもので、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２の双方の移動指令が設定されている全てのプログラムについて、次回工具Ｔ２の移動許可の設定及びその解除が可能である。
図３（ｂ）は、工具ごとに設定を行うことができるようしたもので、全ての工具Ｔ１１〜Ｔ２３について、次回工具として指定された場合の移動許可の設定及びその解除が可能である。
図３（ｃ）は、移動軸ごとに設定を行うことができるようにしたもので、全ての移動軸において移動許可の設定及びその解除が可能である。
【００２８】
図４は、図１及び図２を参照しながら説明した第一の実施形態の加工方法及びそのプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
図４（ａ）に示すように、第一の刃物台２４０及び第二の刃物台２６０の割り出し動作によって、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが所定位置に割り出される。そして、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が開始される。このとき、次回工具Ｔ２は、ワークＷから離間した位置Ｂ１で待機している。
図４（ｂ）に示すように、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了して、今回工具Ｔ１がワークＷから退避すると同時に、次回工具Ｔ２の移動が許可されていることを条件に、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始する。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２がワークＷに対して予め設定された距離δ２のところまで接近したときに、今回工具Ｔ１がワークＷから予め設定された距離δ１のところまで退避している。距離δ1，δ２は、図２のＮＣプログラムではＸ＝２１．０である。
以後、次回工具Ｔ２がワークＷに当接して、図４（ｄ）に示すように、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が行われる。
【００３０】
次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングは、予め設定してＮＣプログラムに書き込んでおくものとしてもよいが、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工寸法、加工中の今回工具Ｔ１の位置、ワークＷの加工中における今回工具Ｔ１の移動速度及び今回工具Ｔ１がワークＷから離間するときの移動速度等と、次回工具Ｔ２からワークＷまで距離及び次回工具Ｔ２の移動速度等と、前記した距離δ１，δ２とから、演算によって求めることもできる。
なお、タイミングの設定によっては、δ２＝δ１＝０となるようにすることも可能で、このようにすると、無駄時間を０とすることができる。
【００３１】
距離δ１，δ２の設定、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時刻にこの距離δ１，δ２に達するようにするためのタイミング設定は、刃物台に装着されている全ての工具について設定することができる。
図５は、刃物台２４０，２６０に装着されている各工具Ｔ１１〜Ｔ２３について、移動のタイミングを設定するための画面の一例である。
図５（ａ）の設定画面では、第一の刃物台２４０に装着された工具Ｔ１１〜Ｔ１３、第二の刃物台２６０に装着された工具Ｔ２１〜Ｔ２３について、移動開始時刻と移動終了時刻を設定するようにしている。
この設定画面では、今回工具Ｔ１が退避移動を開始する移動開始時刻、退避移動を終了する移動終了時刻、次回工具Ｔ２が待機位置からワークに向けて移動を開始する移動開始時刻及び移動終了時刻を適宜に設定することによって、距離δ１，δ２及び今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時にこの距離δ１，δ２のところまで到達する時刻を設定することができる。
【００３２】
図５（ａ）に示したような設定画面は、オペレータが設定値を入力しやすいように、図６に示すようなグラフ状の設定画面とすることが可能である。図６に示す設定画面では、今回工具Ｔ１による加工状況及び退避動作開始のタイミングを見計らいながら、次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングを設定することが容易である。
図６（ａ）に示すように、工具Ｔ１は、時刻ｔ１でワークＷの加工を終了し、ワークＷからの退避移動を開始する。工具Ｔ１の退避移動は、時刻ｔ２を越えて継続されるが、時刻ｔ２で、今回工具Ｔ１が、距離δ１（図４参照）のところまで達する。
【００３３】
次回工具Ｔ２が待機位置からワークＷ側に移動を開始する開始時刻は、工具Ｔ１がワークＷからの退避移動を開始する時刻ｔ１とほぼ同じ又は時刻ｔ１よりも若干遅い、時刻ｔ３として設定してある。このように設定することで、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了しないうちに、次回工具Ｔ２がワークＷに当接するという不都合を防止でき、安全に加工を行うことができるという利点がある。
次回工具Ｔ２は、時刻ｔ４に距離δ２（図４参照）のところまで達し、その後、移動を終了してワークＷの加工を開始する。この時刻ｔ４は、今回工具Ｔ１が、距離δ１のところまで達する時刻ｔ２と同じになるように、画面上で設定する。
【００３４】
図６（ａ）の設定では、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工と次回工具Ｔ２によるワークＷの加工とが行われていない無駄時間が、若干ながら生じる。
そこで、図６（ｂ）に示すように、次回工具Ｔ２の開始時刻ｔ３を少し早めて、今回工具Ｔ１のワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２の移動を開始するようにしている。このとき、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが同時刻にワークＷに接触することがないように、次回工具Ｔ２の移動の終了時刻ｔ４が、グラフ上で少なくとも今回工具Ｔ１の退避開始時刻ｔ１よりも右側に位置するように、つまり退避開始時刻ｔ１よりも若干遅い時刻になるように設定する。
【００３５】
なお、今回工具Ｔ１及び次回工具Ｔ２の移動のタイミングの設定は、図５（ｂ）に示すように、距離で設定することも可能である。図５（ｂ）は、第一の刃物台２４０に装着された工具Ｔ１１〜Ｔ１３、第二の刃物台２６０に装着された工具Ｔ２１〜Ｔ２３の移動のタイミングを、距離で設定するものである。
この設定画面では、今回工具Ｔ１が退避移動を開始する移動開始位置、退避移動を終了する移動終了位置、次回工具Ｔ２が待機位置からワークに向けて移動を開始する移動開始位置及び移動終了位置を適宜に設定することによって、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時に距離δ１，δ２のところまで到達することのできる待機位置を設定することができる。
【００３６】
［第二の実施形態］
図７は、本発明における加工方法の第二の実施形態を説明するためのフローチャートである。この第二の実施形態においても、図１０のＮＣ旋盤を適宜参照するものとする。
この第二の実施形態では、第一の刃物台２４０（図１０参照）の移動を制御するための制御系（第一の制御系）と、第二の刃物台２６０の移動を制御するための制御系（第二の制御系）とが別々に設けられている。
ワークＷの加工を開始する前に、第一の制御系と第二の制御系とで加工プログラムの実行開始タイミングの待ち合わせが行われる（ステップＳ３１，Ｓ５１）。
【００３７】
この後、今回工具Ｔ１と次回工具２１とを指定し（ステップＳ３２，５２）、今回工具Ｔ１を所定位置に割り出して（ステップＳ３３）ワークＷ側に移動させ、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工を開始する（ステップＳ３４）。
一方、次回工具Ｔ２については、第二の刃物台２６０の割り出し動作が可能であるか否かを判断し（ステップＳ５３）、可能であれば、次回工具Ｔ２を所定位置に割り出し（ステップＳ５５）、可能でなければ、次回工具Ｔ２の割り出しが可能になるまで待機する（ステップＳ５４）。
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２をワークＷ側に移動させるタイミングが来れば（ステップＳ５６）、移動許可が設定されていることを条件に（ステップＳ５７）、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始させ（ステップＳ５８）、第一の制御系と第二の制御系とで、プログラム実行終了のタイミングを待ち合わせる（ステップＳ３８，Ｓ６０）。これにより、今回工具Ｔ１の退避移動動作と、次回工具Ｔ２の移動動作とが同時に終了する。
【００３８】
なお、移動許可がなされていない場合は（ステップＳ３７，Ｓ５７）、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とはプログラム実行終了のタイミングを待ち合わせることなく移動して（ステップＳ３６，Ｓ５９）、個別に移動動作を終了する。
第一の制御系では、今回工具Ｔ１でのワークＷの加工終了後に（ステップＳ３５）、今回工具Ｔ１の退避移動を開始させ（ステップＳ３６）、次回工具Ｔ２の移動許可があるかどうかに基づいて第二の制御系と待ち合わせを行うかどうかを判断する（ステップＳ３７）。次回工具Ｔ２の移動許可があれば、プログラム実行終了のタイミングを待ち合わせる（ステップＳ３８，Ｓ６０）。
【００３９】
［プログラムの説明］
図８は、図７の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
第一の制御系の先頭のブロックＢ２１と第二の制御系の先頭のブロックＢ２４には、両制御系の加工プログラムの実行開始タイミングを互いに待ち合わせる「！２Ｌ１０」及び「！１Ｌ１０」が設定されている。このブロックＢ２１によって、図７のステップＳ３１，Ｓ５１の待ち合わせが行われる。
第一の制御系のブロックＢ２２では、先の実施形態と同様に、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とを同時に「Ｔ１２００ Ｒ２１００」で指定している。この実施形態では、次回工具Ｔ２の移動制御は第二の制御系で行われるため、第二の制御系の加工プログラムの先頭部分に、次回工具Ｔ２を指定する「Ｔ２１００」が設定されている。
【００４０】
第一の制御系のブロックＢ２２は、ワークＷの加工を行う際の今回工具Ｔ１の移動指令にかかる部分である。このブロックＢ２２には、今回工具Ｔ１の座標位置や送り速度等が含まれる。
ブロックＢ２３は、加工終了後の今回工具Ｔ１の退避指令にかかる部分である。末尾の「Ｋ２」は、第二の制御系の同じく末尾に「Ｋ２」を付したブロックＢ２５と終了待ち合わせを行わせる指令を示すコードである。図７のフローチャートのステップＳ５７及びステップＳ３７では、このコードが存在するか否かによって、今回工具Ｔ１の加工中に次回工具Ｔ２の移動が許可されているかどうかを判断する。
この実施形態においても、次回工具Ｔ２の移動許可を行うコードは上記の「Ｋ２」に限られず、他のコードや宣言文を使って移動許可の設定を行うことが可能である。
【００４１】
図９は、図７及び図８を参照しながら説明した第二の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
図９の加工例では、今回工具Ｔ１で小径部Ｗｂの粗加工を行った後、次回工具Ｔ２で同一部分の仕上げ加工を行い、次いで、今回工具Ｔ１で大径部Ｗａの粗加工を行った後、次回工具Ｔ２で同一部分の仕上げ加工を行うものとして説明する。
図９（ａ）に示すように、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが割り出され、まず、今回工具Ｔ１によるワークＷの小径部Ｗｂの加工が開始される。このとき、次回工具Ｔ２は、ワークＷの小径部Ｗｂから十分に離間した待機位置Ｂ２で待機している。
【００４２】
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２の移動のタイミングがくると、次回工具Ｔ２の移動が許可されていることを条件に、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始する。そして、図９（ｂ）に示すように、今回工具Ｔ１による小径部Ｗｂの加工が終了し、今回工具Ｔ１が小径部Ｗｂの表面から距離δ３のところまで退避したときに、次回工具Ｔ２が小径部Ｗｂの表面から距離δ４のところまで接近している。
図９（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工が行われている間、今回工具Ｔ１はワークＷから十分に離間した待機位置Ｂ１で待機している。
これ以後、次回工具Ｔ２が今回使用する工具である今回工具Ｔ２となり、待機している今回工具Ｔ１が次回工具Ｔ１となる。
【００４３】
今回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工終了後に、今回工具Ｔ２が退避移動を開始すると、次回工具Ｔ１の移動許可がなされていることを条件に、次回工具Ｔ１が大径部Ｗａに向けて移動を開始する。そして、図９（ｄ）に示すように、今回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工が終了し、今回工具Ｔ２が小径部Ｗｂの表面から距離δ４のところまで退避したときに、次回工具Ｔ１が大径部Ｗａの表面から距離δ３のところまで接近している。
このようにすることで、ワークＷの形状にかかわらず、最良のタイミングで今回工具Ｔ１（Ｔ２）と次回工具Ｔ２（Ｔ１）の切り換えを行うことができる。また、次回工具Ｔ２（Ｔ１）又は今回工具Ｔ１（Ｔ２）の移動開始のタイミングの設定によっては、無駄時間を０とすることができる。
【００４４】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、対向する二つの櫛刃形の刃物台を有する数値制御旋盤を例に挙げて説明したが、本発明は櫛刃形に限らずタレット形の刃物台を有する旋盤にも適用が可能であるし、また、旋盤に限らずマシニングセンタ等の他の数値制御工作機械にも適用が可能である。
さらに、本発明の加工方法を実行するための加工プログラムは上記のものに限られず、他の形態の加工プログラムも用いることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、工具切り換えの際の無駄時間を可能な限り少なくする又は無くすことによって加工時間を短縮し、ワーク加工のコストの大幅な削減を図ることができる。
また、ワークの形状にかかわらず、最良のタイミングで今回工具と次回工具の切り換えを行うことができ、複雑な形状を有するワークの加工において、工具の切り換えを行う際の無駄時間の発生を抑制し、加工時間を短縮して加工コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工方法の第一の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
【図３】図２のブロックＢ１３における次回工具Ｔ２の移動を許可する他の設定例にかかり、設定画面を示すものである。
【図４】第一の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
【図５】刃物台に装着されている各工具について、タイミングの設定を行う場合に表示させる画面の一例を示す図である。
【図６】刃物台に装着されている各工具について、タイミングの設定を行う場合に表示させる画面の一例を示す図で、グラフ状の設定画面にしたがって入力を行うようにした画面の一例である。
【図７】本発明の加工方法の第二の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
【図９】第二の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
【図１０】本発明の従来例にかかり、対向した二つの刃物台を有する数値制御旋盤の一例を示す平面図である。
【図１１】本発明の従来例にかかり、工具Ｔ１から工具Ｔ２への切り換えの手順を示した説明図である。
【図１２】本発明の従来例にかかり、工具Ｔ１から工具Ｔ２への切り換えの手順を示した説明図である。
【符号の説明】
２００ 数値制御旋盤
２１０ 主軸台
２３０ 主軸
２４０ 第一の刃物台
２６０ 第二の刃物台
２７０ ガイドブッシュ
Ｃ 主軸軸線
Ｗ ワーク
Ｗａ 大径部
Ｗｂ 小径部
Ｔ１ 今回工具
Ｔ２ 次回工具
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の刃物台を有する数値制御旋盤等の数値制御工作機械に関し、特に、ワークの加工を行う工具の切り換えを迅速に行い、無駄時間を短縮又は無くすことができる数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びその加工プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、二つの刃物台を有する数値制御（ＮＣ）旋盤の概略平面図を示す。
このＮＣ旋盤２００は、主軸２２０を回転自在に支持する主軸台２１０と、主軸２２０の軸線Ｃの両側に配置された二つの刃物台、すなわち、櫛刃形の第一の刃物台２４０及び第二の刃物台２６０とを有している。
第一の刃物台２４０は、図１０の紙面に直交する方向であるＹ軸方向に移動できるようにサドル２４１に設けられ、第二の刃物台２６０は、Ｙ軸方向に移動できるように、サドル２６１に設けられている。サドル２４１，２６１は、主軸軸線Ｃと水平面内で直交するＸ軸方向に移動できるように、刃物台本体２３０，２５０に設けられている。刃物台本体２３０，２５０は、主軸軸線Ｃと同方向のＺ軸方向に移動できるように、ＮＣ旋盤のベッド２０１に設けられている。
【０００３】
主軸２２０の回転中心には図示しない貫通孔が形成されていて、長尺棒状のワークＷが、主軸２２０のこの貫通孔を挿通するようになっている。ワークＷは、主軸２２０の前方（図面の左側）に設けられたガイドブッシュ２７１から所定長さ先端を突出させた状態で、主軸２２０の先端に設けられた図示しないチャックによって把持される。
工具Ｔ１，Ｔ２は、刃物台２４０，２６０のＹ軸方向の移動によって所定位置に割り出され、刃物台本体２３０，２５０のＺ軸方向の移動及びサドル２４１，２６１のＸ方向の移動の組み合わせにより、ワークＷに対して位置決めがなされる。
【０００４】
上記構成のＮＣ旋盤２００においては、一定の条件下では、工具Ｔ１，Ｔ２を同時にワークＷに当接させ、工具Ｔ１，Ｔ２に対してワークＷを相対回転させることで、二つの工具Ｔ１，Ｔ２による加工を同時に行うことができる。
しかしながら、種類の異なる工具Ｔ１，Ｔ２でワークＷの加工を行うには、工具Ｔ１，Ｔ２に対するワークＷの相対回転速度などの切削条件が異なるため、多くの場合、種類の異なる工具Ｔ１，Ｔ２でワークＷの同時加工を行うことはできない。
【０００５】
また、工具Ｔ１がワークＷの外周面の切削を行うバイト等の切削工具で、工具Ｔ２がワークＷの外周面に穴あけ加工を行うドリル等の回転工具である場合、工具Ｔ１から工具Ｔ２に切り換える際には、ワークＷの回転を停止させ、所定の回転角度位置に位置決めして固定しなければならない。
このように、工具Ｔ１，Ｔ２によるワークＷの同時加工を行うことができない場合は、工具Ｔ１によるワークＷの加工中には、工具Ｔ１及びワークＷと干渉が生じない位置で工具Ｔ２を待機させておき、工具Ｔ１によるワークＷの加工終了後に、工具Ｔ１を工具Ｔ２に切り換えて加工を行う必要がある。
【０００６】
上記したような場合における、工具Ｔ１から工具Ｔ２への工具の切り換えの手順を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。図１１（ａ）に示すように、第一の刃物台２４０の今回工具Ｔ１（一方の工具）によるワークＷの加工中には、第二の刃物台２６０の次回工具Ｔ２（他方の工具）は、今回工具Ｔ１及びワークＷと干渉が生じない位置Ｂ２で待機している。図１１（ｂ）に示すように、第一の刃物台２４０の今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了すると、今回工具Ｔ１がワークＷから退避して予め設定された所定の位置Ａ１まで移動する。そして、第一の刃物台２４０がこの位置Ａ１まで移動して停止したときに、次回工具Ｔ２が位置Ｂ２からワークＷに向けて移動を開始する。この後、図１１（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が開始される。
【０００７】
ところで、近年では、ワーク加工のためのさらなるコスト削減の要求から、刃物台による工具の割り出し時間を短縮したり、主軸の回転速度を高速化したりして、加工時間の短縮を図るなどの手段が講じられている。
しかしながら、割り出し時間の短縮や主軸の回転速度の高速化等による加工時間の短縮は、近年では実質的に限界に達していて、これまで以上の大幅な加工時間の短縮はほとんど期待することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題にかんがみてなされたもので、複数の刃物台の工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う場合に、工具の切り換え時間を短縮することによって加工時間を短縮し、ワークの加工コストのさらなる削減を図ることができる数値制御工作機械におけるワークの加工方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、工具の切り換え時にいわゆる無駄時間が発生するという点に着眼した。すなわち、上記したような従来の工具Ｔ１，Ｔ２の切り換え工程では、図１１（ｂ）に示すように、工具Ｔ１と工具Ｔ２のいずれによってもワークＷの加工が行われていない、いわゆる無駄時間が発生する。そこで、このような無駄時間を短縮又は無駄時間を無くすことによって、加工時間の大幅な短縮を図った。
【００１０】
さらに発明者は、ワークＷの形状にともなう現状の工具の待機位置にも着目した。例えば、図１２に示すような場合においては、工具Ｔ１，Ｔ２の待機位置Ｂ１，Ｂ２が、ワークＷの形状にかかわらず一定であった。すなわち、図１２（ａ）に示すように、大径部Ｗａと小径部Ｗｂとを有するワークＷの加工を行う場合に、ワークＷの外径Ｗｚを基準として距離Ｌ１，Ｌ２のところに待機位置をＢ１，Ｂ２を設定している。そのため、小径部Ｗｂの加工を行う際には工具Ｔ１，Ｔ２からワークＷまでの距離が遠すぎて、工具Ｔ１，Ｔ２がワークＷに到達するまでに長時間を要し、多大な無駄時間が発生することになる。そこで、ワークＷの形状に応じて待機位置を設定するようにして、加工時間の短縮を図った。
本発明では、上記の目的を達成するために、今回工具である工具Ｔ１が加工を終えてワークＷから所定距離だけ離れたときに、次回工具Ｔ２がワークに対して所定距離まで接近するようにした。
【００１１】
具体的には、請求項１に記載の発明は、各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械におけるワークの加工方法において、前記２つの工具を指定するステップと、一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを有し、前記グラフ上で、前記一方の工具の前記ワークからの退避移動に対して、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記他方の工具を前記ワーク側へ移動させるタイミングを設定する加工方法である。
【００１２】
この方法によれば、一方の工具の他に他方の工具を同時に指定しておくことで、一方の工具の加工状況を見計らいながら、他方の工具をワーク側に移動させるタイミングを決定することができる。そして、加工プログラムから一方の工具によるワークの加工終了時期を予測して、他方の工具のワーク側への移動を開始させることで、最良のタイミングで一方の工具と他方の工具の切り換えを行うことができ、一方の工具から他方の工具に切り換わるまで時間を最短にすることができる。この場合、請求項２に記載するように、前記一方の工具が前記ワークから退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように前記タイミングを設定することで、無駄時間を実質的に０とすることができる。また、ワークの形状にかかわらず、最良のタイミングで一方の工具と他方の工具の切り換えを行うことができる。また、一方の工具による加工状況及び退避動作開始のタイミングをグラフ上で見計らいながら、他方の工具の移動開始のタイミングを設定することが容易になる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングが、前記一方の工具によるワークの加工プログラムに基づいて、予め設定されている加工方法である。このように、本発明では、今回使用する一方の工具によるワークの加工を開始する際に、他方の工具が予め指定されているので、一方の工具によるワークの加工プログラムに基づいて、一方の工具によるワークの加工終了時期を予測することが可能で、かつ、他方の工具の移動開始のタイミング設定を予め行うことも可能である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記タイミングの設定を、各工具の移動開始時刻及び移動終了時刻の入力又は移動開始位置の入力及び移動終了位置の入力によって行う方法である。このように、タイミングの設定は、他方の工具の時刻や位置で入力することが可能である。請求項５に記載するように、前記グラフは、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と前記他方の次回工具とで対比させて表示させるようにするとよい。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械の数値制御装置に読み込まれ、前記数値制御工作機械の可動部の制御を行いながらワークの加工を行わせるためのプログラムにおいて、前記２つの工具を指定するステップと、一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、前記一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを実行し、前記タイミングは、前記一方の工具が前記ワークからの退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記グラフ上で予め設定されているプログラムである。
このプログラムによれば、一方の工具による加工状況及び退避動作開始のタイミングをグラフ上で容易に判断することができるようになる。そのため、一方の工具の加工状況等を見計らいながら、他方の工具の移動開始のタイミングを容易
に設定することができるようになる。また、前記一方の工具の前記ワークから退避移動、他方の工具によるワークの加工が開始されるように前記タイミングを設定しているので、無駄時間を実質的に０とすることができる。
【００２０】
請求項７に記載するように、前記グラフを、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて表示するようにしてもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、適宜に、図１０のＮＣ旋盤を参照するものとする。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の加工方法の第一の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【００２２】
この実施形態の加工方法では、まず、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とを同時に指定する（ステップＳ１１）。
そして、第一の刃物台２４０（図１０参照）を割り出し動作させて、今回工具Ｔ１を所定位置に割り出し（ステップＳ１２）、第一の刃物台２４０とともにワークＷ側に移動させて、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工を開始させる（ステップＳ１３）。
次回工具Ｔ２については、第二の刃物台２６０による次回工具Ｔ２の割り出しが可能であれば（ステップＳ１４）、第二の刃物台２６０を割り出し動作させて所定位置に次回工具である工具Ｔ２を割り出す（ステップＳ１５）。このとき、第二の刃物台２６０は、割り出し動作が可能な位置にあり、次回工具Ｔ２はワークＷ及び今回工具である工具Ｔ１から十分に離間した位置にあるので、工具Ｔ２が工具Ｔ１及びワークＷと干渉するということはない。
【００２３】
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２をワークＷ側に移動させるタイミングになれば（ステップＳ１６）、今回工具Ｔ１による加工中に次回工具Ｔ２を移動させることについての許可が予めなされていることを条件に（ステップＳ１７）、次回工具Ｔ２をワーク側に予め設定された速度で移動させる（ステップＳ１９）。前記許可がなされていなければ、今回工具Ｔ１の退避動作が完了するまで、次回工具Ｔ２を待機させる（ステップＳ１８）。
ステップＳ１９で次回工具Ｔ２のワークＷ側への移動を開始させた後に、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了すれば（ステップＳ２０）、第一の刃物台２４０とともに今回工具Ｔ１をワークＷから離間する方向に移動させて、ワークＷから退避させる（ステップＳ２１）。
【００２４】
今回工具Ｔ１が予め設定された速度でワークＷから離間する方向に移動し、ワークＷから所定の距離まできたときに、次回工具Ｔ２がワークＷに当接する。なお、今回工具Ｔ１がワークＷから離間すると同時に、次回工具Ｔ２のための加工プログラムに基づいて、ワークＷの回転速度等の変更が行われる。これにより、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が可能になる（ステップＳ２２）。
次回工具Ｔ２と今回工具Ｔ１の位置関係は、予め設定された今回工具Ｔ１によるワークＷの加工長さ、送り速度、ワークＷから退避する際の移動速度等と、次回工具Ｔ２とワークＷまでの移動距離、次回工具Ｔ２がワークＷ側に移動する際の移動速度等とから演算によって求めることができる。したがって、今回工具Ｔ１がワークＷから所定距離まで退避したときに、次回工具Ｔ２がワークＷから所定距離まで接近するようにするには、上記した条件に基づいて、ステップＳ１６における次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングを設定すればよい。
【００２５】
［プログラムの説明］
図２は、図１の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
ブロックＢ１１では、今回工具Ｔ１を「Ｔ１２００」で指定すると同時に、次回工具Ｔ２を「Ｒ２１００」で指定する。これにより、今回工具Ｔ１の割り出しと、次回工具Ｔ２の割り出しが可能になる。なお、次回工具Ｔ２の割り出し動作及び今回工具Ｔ１の移動中における次回工具Ｔ２の移動の制御は、この実施形態では別タスクＢ１４で行われることになる。
ブロックＢ１２は、ワークＷの加工を行う際の今回工具Ｔ１の移動指令にかかる部分である。このブロックＢ１２には、今回工具Ｔ１の座標位置や送り速度等の指令が含まれる。
ブロックＢ１３は、加工終了後の今回工具Ｔ１の退避指令にかかる部分である。末尾の「Ｋ１」は、今回工具Ｔ１の移動中（加工中）に、次回工具Ｔ２の移動を許可するためのコードである。先に説明した図１のフローチャートのステップＳ１７では、このコードが存在するか否かによって、今回工具Ｔ１の加工中に次回工具Ｔ２の移動が許可されているかどうかを判断する。
【００２６】
ブロックＢ１３の「Ｘ２１．０」は、今回工具Ｔ１がＸ＝２１．０の位置まで移動したときに、次回工具Ｔ２がワークＷからＸ＝２１．０の位置まで接近すること、つまり、Ｘ＝２１．０の位置を今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時刻に通過することを意味している。これを実現するために、次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングが決定される。
なお、今回工具Ｔ１の移動中に、次回工具Ｔ２の移動を許可するための識別コードは、上記の「Ｋ１」には限られない。例えば、ブロックＢ１３に、Ｘ＝２１．０までの早送りを示す「Ｇ０ Ｘ２１．０」を設定し、この加工終了後の早送り指令が、次回工具Ｔ２の移動を許可する指令として機能するように定義してもよい。
【００２７】
次回工具Ｔ２の移動許可は、プログラムごと、工具ごと又は移動軸ごとに設定が可能である。
図３は、プログラムごと、工具ごと又は移動軸ごとに次回工具Ｔ２の移動許可を設定する設定画面の一例を示すものである。図３に示すように、今回工具Ｔ１の移動中に次回工具Ｔ２の移動を許可するかどうかは、パラメータで設定することができる。
図３（ａ）は、プログラムごとに設定を行うことができるようにしたもので、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２の双方の移動指令が設定されている全てのプログラムについて、次回工具Ｔ２の移動許可の設定及びその解除が可能である。
図３（ｂ）は、工具ごとに設定を行うことができるようしたもので、全ての工具Ｔ１１〜Ｔ２３について、次回工具として指定された場合の移動許可の設定及びその解除が可能である。
図３（ｃ）は、移動軸ごとに設定を行うことができるようにしたもので、全ての移動軸において移動許可の設定及びその解除が可能である。
【００２８】
図４は、図１及び図２を参照しながら説明した第一の実施形態の加工方法及びそのプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
図４（ａ）に示すように、第一の刃物台２４０及び第二の刃物台２６０の割り出し動作によって、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが所定位置に割り出される。そして、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が開始される。このとき、次回工具Ｔ２は、ワークＷから離間した位置Ｂ１で待機している。
図４（ｂ）に示すように、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了して、今回工具Ｔ１がワークＷから退避すると同時に、次回工具Ｔ２の移動が許可されていることを条件に、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始する。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２がワークＷに対して予め設定された距離δ２のところまで接近したときに、今回工具Ｔ１がワークＷから予め設定された距離δ１のところまで退避している。距離δ1，δ２は、図２のＮＣプログラムではＸ＝２１．０である。
以後、次回工具Ｔ２がワークＷに当接して、図４（ｄ）に示すように、次回工具Ｔ２によるワークＷの加工が行われる。
【００３０】
次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングは、予め設定してＮＣプログラムに書き込んでおくものとしてもよいが、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工寸法、加工中の今回工具Ｔ１の位置、ワークＷの加工中における今回工具Ｔ１の移動速度及び今回工具Ｔ１がワークＷから離間するときの移動速度等と、次回工具Ｔ２からワークＷまで距離及び次回工具Ｔ２の移動速度等と、前記した距離δ１，δ２とから、演算によって求めることもできる。
なお、タイミングの設定によっては、δ２＝δ１＝０となるようにすることも可能で、このようにすると、無駄時間を０とすることができる。
【００３１】
距離δ１，δ２の設定、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時刻にこの距離δ１，δ２に達するようにするためのタイミング設定は、刃物台に装着されている全ての工具について設定することができる。
図５は、刃物台２４０，２６０に装着されている各工具Ｔ１１〜Ｔ２３について、移動のタイミングを設定するための画面の一例である。
図５（ａ）の設定画面では、第一の刃物台２４０に装着された工具Ｔ１１〜Ｔ１３、第二の刃物台２６０に装着された工具Ｔ２１〜Ｔ２３について、移動開始時刻と移動終了時刻を設定するようにしている。
この設定画面では、今回工具Ｔ１が退避移動を開始する移動開始時刻、退避移動を終了する移動終了時刻、次回工具Ｔ２が待機位置からワークに向けて移動を開始する移動開始時刻及び移動終了時刻を適宜に設定することによって、距離δ１，δ２及び今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時にこの距離δ１，δ２のところまで到達する時刻を設定することができる。
【００３２】
図５（ａ）に示したような設定画面は、オペレータが設定値を入力しやすいように、図６に示すようなグラフ状の設定画面とすることが可能である。図６に示す設定画面では、今回工具Ｔ１による加工状況及び退避動作開始のタイミングを見計らいながら、次回工具Ｔ２の移動開始のタイミングを設定することが容易である。
図６（ａ）に示すように、工具Ｔ１は、時刻ｔ１でワークＷの加工を終了し、ワークＷからの退避移動を開始する。工具Ｔ１の退避移動は、時刻ｔ２を越えて継続されるが、時刻ｔ２で、今回工具Ｔ１が、距離δ１（図４参照）のところまで達する。
【００３３】
次回工具Ｔ２が待機位置からワークＷ側に移動を開始する開始時刻は、工具Ｔ１がワークＷからの退避移動を開始する時刻ｔ１とほぼ同じ又は時刻ｔ１よりも若干遅い、時刻ｔ３として設定してある。このように設定することで、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工が終了しないうちに、次回工具Ｔ２がワークＷに当接するという不都合を防止でき、安全に加工を行うことができるという利点がある。
次回工具Ｔ２は、時刻ｔ４に距離δ２（図４参照）のところまで達し、その後、移動を終了してワークＷの加工を開始する。この時刻ｔ４は、今回工具Ｔ１が、距離δ１のところまで達する時刻ｔ２と同じになるように、画面上で設定する。
【００３４】
図６（ａ）の設定では、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工と次回工具Ｔ２によるワークＷの加工とが行われていない無駄時間が、若干ながら生じる。
そこで、図６（ｂ）に示すように、次回工具Ｔ２の開始時刻ｔ３を少し早めて、今回工具Ｔ１のワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２の移動を開始するようにしている。このとき、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが同時刻にワークＷに接触することがないように、次回工具Ｔ２の移動の終了時刻ｔ４が、グラフ上で少なくとも今回工具Ｔ１の退避開始時刻ｔ１よりも右側に位置するように、つまり退避開始時刻ｔ１よりも若干遅い時刻になるように設定する。
【００３５】
なお、今回工具Ｔ１及び次回工具Ｔ２の移動のタイミングの設定は、図５（ｂ）に示すように、距離で設定することも可能である。図５（ｂ）は、第一の刃物台２４０に装着された工具Ｔ１１〜Ｔ１３、第二の刃物台２６０に装着された工具Ｔ２１〜Ｔ２３の移動のタイミングを、距離で設定するものである。
この設定画面では、今回工具Ｔ１が退避移動を開始する移動開始位置、退避移動を終了する移動終了位置、次回工具Ｔ２が待機位置からワークに向けて移動を開始する移動開始位置及び移動終了位置を適宜に設定することによって、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２が同時に距離δ１，δ２のところまで到達することのできる待機位置を設定することができる。
【００３６】
［第二の実施形態］
図７は、本発明における加工方法の第二の実施形態を説明するためのフローチャートである。この第二の実施形態においても、図１０のＮＣ旋盤を適宜参照するものとする。
この第二の実施形態では、第一の刃物台２４０（図１０参照）の移動を制御するための制御系（第一の制御系）と、第二の刃物台２６０の移動を制御するための制御系（第二の制御系）とが別々に設けられている。
ワークＷの加工を開始する前に、第一の制御系と第二の制御系とで加工プログラムの実行開始タイミングの待ち合わせが行われる（ステップＳ３１，Ｓ５１）。
【００３７】
この後、今回工具Ｔ１と次回工具２１とを指定し（ステップＳ３２，５２）、今回工具Ｔ１を所定位置に割り出して（ステップＳ３３）ワークＷ側に移動させ、今回工具Ｔ１によるワークＷの加工を開始する（ステップＳ３４）。
一方、次回工具Ｔ２については、第二の刃物台２６０の割り出し動作が可能であるか否かを判断し（ステップＳ５３）、可能であれば、次回工具Ｔ２を所定位置に割り出し（ステップＳ５５）、可能でなければ、次回工具Ｔ２の割り出しが可能になるまで待機する（ステップＳ５４）。
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２をワークＷ側に移動させるタイミングが来れば（ステップＳ５６）、移動許可が設定されていることを条件に（ステップＳ５７）、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始させ（ステップＳ５８）、第一の制御系と第二の制御系とで、プログラム実行終了のタイミングを待ち合わせる（ステップＳ３８，Ｓ６０）。これにより、今回工具Ｔ１の退避移動動作と、次回工具Ｔ２の移動動作とが同時に終了する。
【００３８】
なお、移動許可がなされていない場合は（ステップＳ３７，Ｓ５７）、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とはプログラム実行終了のタイミングを待ち合わせることなく移動して（ステップＳ３６，Ｓ５９）、個別に移動動作を終了する。
第一の制御系では、今回工具Ｔ１でのワークＷの加工終了後に（ステップＳ３５）、今回工具Ｔ１の退避移動を開始させ（ステップＳ３６）、次回工具Ｔ２の移動許可があるかどうかに基づいて第二の制御系と待ち合わせを行うかどうかを判断する（ステップＳ３７）。次回工具Ｔ２の移動許可があれば、プログラム実行終了のタイミングを待ち合わせる（ステップＳ３８，Ｓ６０）。
【００３９】
［プログラムの説明］
図８は、図７の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
第一の制御系の先頭のブロックＢ２１と第二の制御系の先頭のブロックＢ２４には、両制御系の加工プログラムの実行開始タイミングを互いに待ち合わせる「！２Ｌ１０」及び「！１Ｌ１０」が設定されている。このブロックＢ２１によって、図７のステップＳ３１，Ｓ５１の待ち合わせが行われる。
第一の制御系のブロックＢ２２では、先の実施形態と同様に、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とを同時に「Ｔ１２００ Ｒ２１００」で指定している。この実施形態では、次回工具Ｔ２の移動制御は第二の制御系で行われるため、第二の制御系の加工プログラムの先頭部分に、次回工具Ｔ２を指定する「Ｔ２１００」が設定されている。
【００４０】
第一の制御系のブロックＢ２２は、ワークＷの加工を行う際の今回工具Ｔ１の移動指令にかかる部分である。このブロックＢ２２には、今回工具Ｔ１の座標位置や送り速度等が含まれる。
ブロックＢ２３は、加工終了後の今回工具Ｔ１の退避指令にかかる部分である。末尾の「Ｋ２」は、第二の制御系の同じく末尾に「Ｋ２」を付したブロックＢ２５と終了待ち合わせを行わせる指令を示すコードである。図７のフローチャートのステップＳ５７及びステップＳ３７では、このコードが存在するか否かによって、今回工具Ｔ１の加工中に次回工具Ｔ２の移動が許可されているかどうかを判断する。
この実施形態においても、次回工具Ｔ２の移動許可を行うコードは上記の「Ｋ２」に限られず、他のコードや宣言文を使って移動許可の設定を行うことが可能である。
【００４１】
図９は、図７及び図８を参照しながら説明した第二の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
図９の加工例では、今回工具Ｔ１で小径部Ｗｂの粗加工を行った後、次回工具Ｔ２で同一部分の仕上げ加工を行い、次いで、今回工具Ｔ１で大径部Ｗａの粗加工を行った後、次回工具Ｔ２で同一部分の仕上げ加工を行うものとして説明する。
図９（ａ）に示すように、今回工具Ｔ１と次回工具Ｔ２とが割り出され、まず、今回工具Ｔ１によるワークＷの小径部Ｗｂの加工が開始される。このとき、次回工具Ｔ２は、ワークＷの小径部Ｗｂから十分に離間した待機位置Ｂ２で待機している。
【００４２】
今回工具Ｔ１によるワークＷの加工中に、次回工具Ｔ２の移動のタイミングがくると、次回工具Ｔ２の移動が許可されていることを条件に、次回工具Ｔ２がワークＷに向けて移動を開始する。そして、図９（ｂ）に示すように、今回工具Ｔ１による小径部Ｗｂの加工が終了し、今回工具Ｔ１が小径部Ｗｂの表面から距離δ３のところまで退避したときに、次回工具Ｔ２が小径部Ｗｂの表面から距離δ４のところまで接近している。
図９（ｃ）に示すように、次回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工が行われている間、今回工具Ｔ１はワークＷから十分に離間した待機位置Ｂ１で待機している。
これ以後、次回工具Ｔ２が今回使用する工具である今回工具Ｔ２となり、待機している今回工具Ｔ１が次回工具Ｔ１となる。
【００４３】
今回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工終了後に、今回工具Ｔ２が退避移動を開始すると、次回工具Ｔ１の移動許可がなされていることを条件に、次回工具Ｔ１が大径部Ｗａに向けて移動を開始する。そして、図９（ｄ）に示すように、今回工具Ｔ２による小径部Ｗｂの加工が終了し、今回工具Ｔ２が小径部Ｗｂの表面から距離δ４のところまで退避したときに、次回工具Ｔ１が大径部Ｗａの表面から距離δ３のところまで接近している。
このようにすることで、ワークＷの形状にかかわらず、最良のタイミングで今回工具Ｔ１（Ｔ２）と次回工具Ｔ２（Ｔ１）の切り換えを行うことができる。また、次回工具Ｔ２（Ｔ１）又は今回工具Ｔ１（Ｔ２）の移動開始のタイミングの設定によっては、無駄時間を０とすることができる。
【００４４】
本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、対向する二つの櫛刃形の刃物台を有する数値制御旋盤を例に挙げて説明したが、本発明は櫛刃形に限らずタレット形の刃物台を有する旋盤にも適用が可能であるし、また、旋盤に限らずマシニングセンタ等の他の数値制御工作機械にも適用が可能である。
さらに、本発明の加工方法を実行するための加工プログラムは上記のものに限られず、他の形態の加工プログラムも用いることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、工具切り換えの際の無駄時間を可能な限り少なくする又は無くすことによって加工時間を短縮し、ワーク加工のコストの大幅な削減を図ることができる。
また、ワークの形状にかかわらず、最良のタイミングで今回工具と次回工具の切り換えを行うことができ、複雑な形状を有するワークの加工において、工具の切り換えを行う際の無駄時間の発生を抑制し、加工時間を短縮して加工コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工方法の第一の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
【図３】図２のブロックＢ１３における次回工具Ｔ２の移動を許可する他の設定例にかかり、設定画面を示すものである。
【図４】第一の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
【図５】刃物台に装着されている各工具について、タイミングの設定を行う場合に表示させる画面の一例を示す図である。
【図６】刃物台に装着されている各工具について、タイミングの設定を行う場合に表示させる画面の一例を示す図で、グラフ状の設定画面にしたがって入力を行うようにした画面の一例である。
【図７】本発明の加工方法の第二の実施形態にかかり、その手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７の加工方法を実行するための加工プログラムの一例を示す図である。
【図９】第二の実施形態の加工方法及びプログラムによるワークＷの加工の一例を示す図である。
【図１０】本発明の従来例にかかり、対向した二つの刃物台を有する数値制御旋盤の一例を示す平面図である。
【図１１】本発明の従来例にかかり、工具Ｔ１から工具Ｔ２への切り換えの手順を示した説明図である。
【図１２】本発明の従来例にかかり、工具Ｔ１から工具Ｔ２への切り換えの手順を示した説明図である。
【符号の説明】
２００ 数値制御旋盤
２１０ 主軸台
２３０ 主軸
２４０ 第一の刃物台
２６０ 第二の刃物台
２７０ ガイドブッシュ
Ｃ 主軸軸線
Ｗ ワーク
Ｗａ 大径部
Ｗｂ 小径部
Ｔ１ 今回工具
Ｔ２ 次回工具
Claims (7)
- 各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械におけるワークの加工方法において、
前記２つの工具を指定するステップと、
一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、
前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、
一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、
前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを有し、
前記グラフ上で、前記一方の工具の前記ワークからの退避移動に対して、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記他方の工具を前記ワーク側へ移動させるタイミングを設定すること、
を有することを特徴とするワークの加工方法。 - 前記一方の工具が前記ワークから退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載のワークの加工方法。
- 前記他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングが、前記一方の工具によるワークの加工プログラムに基づいて、予め設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワークの加工方法。
- 前記タイミングの設定を、各工具の移動開始時刻及び移動終了時刻の入力又は移動開始位置の入力及び移動終了位置の入力によって行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワークの加工方法。
請求項５は生かす - 前記グラフは、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と前記他方の次回工具とで対比させて表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のワークの加工方法。
- 各々別々に移動可能な２つの工具を順次切り換えてワークの加工を行う数値制御工作機械の数値制御装置に読み込まれ、前記数値制御工作機械の可動部の制御を行いながらワークの加工を行わせるためのプログラムにおいて、
前記２つの工具を指定するステップと、
一方の工具を割り出し、ワーク側に移動させて前記ワークの加工を行うステップと、
前記一方の工具の割り出しから加工終了までの間に他方の工具を割り出すステップと、
前記一方の工具の加工中の移動又は退避移動に並行して他方の工具を前記ワークに向けて移動させるタイミングを判断するステップと、
前記一方の工具がワークの加工を開始してから加工を終了して退避移動を終了するまでのタイミングと、前記他方の工具が待機位置からワークに移動するまで及び加工を開始してから加工を終了するまでのタイミングとを表示する各グラフを、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて作成するステップとを実行し、
前記タイミングは、前記一方の工具が前記ワークから退避移動を開始すると同時に、他方の工具によるワークの加工が開始されるように、前記グラフ上で予め設定されていること、
を特徴とするプログラム。 - 前記グラフを、前記一方の工具がワークの加工を行っている時間、前記一方の工具が加工を終了してワークから退避する時間及び前記他方の工具が待機位置からワークまで移動する時間を、前記一方の工具と他方の工具とで対比させて表示することを特徴とする請求項６に記載のプログラム。
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