JP5631467B1 - Drilling method and numerical control device - Google Patents

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Abstract

【課題】加工時間が長くならず、装置が複雑化、大型化することなく、既設の工作機械へも適用可能な、切りくずを細かく分断できる穴加工方法を提供する。【解決手段】回転工具(T)とワーク(W)とを相対移動させ、ワーク(W)に穴を加工する穴加工方法において、回転工具(T)の中心軸線方向への送り速度を、送りの方向が変化しない範囲で周期的に増減するようにした。【選択図】図2Provided is a hole machining method capable of finely dividing chips, which can be applied to an existing machine tool without increasing the processing time, making the apparatus complicated and large. In a hole drilling method in which a rotary tool (T) and a workpiece (W) are moved relative to each other and a hole is formed in the workpiece (W), the feed speed in the central axis direction of the rotary tool (T) is changed to a feed rate. Periodically increased or decreased within a range where the direction of the angle does not change. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、工作機械による穴加工方法および該穴加工方法を実施するための数値制御装置に関する。   The present invention relates to a drilling method using a machine tool and a numerical control device for carrying out the drilling method.

ドリル加工や中ぐり加工のような穴加工に際して発生する連続的な切りくずによって、工具が損傷したり、切りくずによって加工面が損傷したり、加工機から切りくずを排出する切りくず処理装置に切りくずが詰まる等の障害が生じることが従来から問題となっている。   A chip processing device that damages the tool due to continuous chips generated during drilling and boring operations such as boring, damages the work surface due to chips, and discharges chips from the processing machine. Conventionally, problems such as clogging of chips have been a problem.

この問題を解決するために、従来から、穴加工中にドリルを軸方向に後退させて切りくずを加工中の穴から排出し、その後再びドリルを軸方向に前進させ、これを繰り返して、所望深さまで穴を穿設するステップフィード加工法がある。例えば、特許文献1には、カムを用いてドリルユニットを軸方向に正弦波状に往復移動させるようにした穴加工装置が開示されている。   In order to solve this problem, conventionally, during drilling, the drill is retracted in the axial direction, chips are discharged from the hole being processed, and then the drill is advanced again in the axial direction. There is a step feed machining method that drills holes to the depth. For example, Patent Document 1 discloses a drilling device that uses a cam to reciprocate a drill unit in a sinusoidal shape in the axial direction.

また、特許文献2には、深穴加工中のスピンドルに作用する実負荷が、スピンドルの初期負荷に所定値を乗じた値を超えたときに、Z軸を後退させるようにした深穴ドリルサイクル制御方法が開示されている。特許文献2の発明では、ドリルサイクル自体はJIS B6314、国際規格ISO 1056、米国規格 EIA RS-274といった規格によるものであることが記載されている。   Patent Document 2 discloses a deep hole drill cycle in which the Z-axis is retracted when the actual load acting on the spindle during deep hole processing exceeds a value obtained by multiplying the initial load of the spindle by a predetermined value. A control method is disclosed. The invention of Patent Document 2 describes that the drill cycle itself is based on standards such as JIS B6314, international standard ISO 1056, US standard EIA RS-274.

更に、特許文献3には、ベース台上にリニアモータを配置し、該リニアモータ上に配置されたスピンドル台と、該スピンドル台に配置されスピンドルとを備え、リニアモータによってスピンドル台を送り方向に往復移動させるようにした穴加工機が開示されている。特許文献3の発明では、リニアモータによってスピンドル台と共にスピンドルを往復移動させるので、往復移動速度および往復移動の距離を容易に変更することができる。   Further, in Patent Document 3, a linear motor is arranged on a base table, a spindle table arranged on the linear motor, and a spindle arranged on the spindle table, and the spindle table is moved in the feed direction by the linear motor. A hole drilling machine that is reciprocally moved is disclosed. In the invention of Patent Document 3, since the spindle is reciprocated together with the spindle base by the linear motor, the reciprocating speed and the reciprocating distance can be easily changed.

特開平2ー36009号公報JP-A-2-36009 特開昭62ー246408号公報JP-A-62-246408 特開2004−261928号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-261928

特許文献1の発明では、カムを用いてドリルユニットを軸方向に往復移動させているため、移動速度および往復距離(振幅)は常に固定された値となり、様々な加工条件に最適に適合させることが難しい問題がある。また、ドリルユニットの往復動作中に工具の先端が加工中の穴から露出するまで、ドリルユニットを後退させるため、往復動作に時間を要し、加工時間が長くなる。更に、ドリルユニットの往復動作に際して、ドリル先端がワークから離反してしまうので、再びドリルの先端がワークに衝触したときに、刃先が欠けたり、衝触に伴う騒音が生じたりする問題がある。なお、衝触とは衝撃のある接触のことである。   In the invention of Patent Document 1, since the drill unit is reciprocated in the axial direction using a cam, the moving speed and the reciprocating distance (amplitude) are always fixed values, and optimally adapted to various machining conditions. There is a difficult problem. Further, since the drill unit is retracted until the tip of the tool is exposed from the hole being processed during the reciprocating operation of the drill unit, the reciprocating operation takes time, and the processing time becomes long. Furthermore, when the drill unit reciprocates, the tip of the drill separates from the workpiece, so that when the tip of the drill strikes the workpiece again, there is a problem that the cutting edge is chipped or noise is generated due to the collision. . The impact is a contact with impact.

特許文献2の発明では、スピンドルに作用する負荷が高くなったときに、Z軸を後退させるようにしているので、スピンドルに作用する負荷が高くなるまで切りくずは破断することなく、従って連続した切りくずが発生し易く、切りくずによって加工面に傷が生じ易い問題がある。更に、特許文献2の発明では、Z軸を後退させるときに、ドリル先端がワークから離反してしまうので、特許文献1と同様の刃先の欠けや、衝触に伴う騒音の発生という問題がある。更に、特許文献2の発明では、国際規格等で決められた従来技術のドリルサイクルでは加工時間が長くなる問題を挙げて、Z軸を後退させる回数を減らす対応をしているが、回数を減らしただけでZ軸を後退する動作は残っているため、改善の余地がある。   In the invention of Patent Document 2, since the Z-axis is retracted when the load acting on the spindle becomes high, the chips do not break until the load acting on the spindle becomes high. There is a problem in that scraps are easily generated, and scratches are likely to occur on the processed surface due to the chips. Furthermore, in the invention of Patent Document 2, when the Z-axis is retracted, the drill tip is separated from the work, and therefore there is a problem of generation of noise due to the chipping of the cutting edge as in Patent Document 1 and collision. . Furthermore, in the invention of Patent Document 2, the conventional drill cycle determined by international standards and the like gives a problem that the machining time becomes long, and copes with reducing the number of times the Z-axis is retracted. There is still room for improvement because there is still an action to move the Z-axis backward.

特許文献3の発明では、リニアモータによってスピンドル台と共にスピンドルを軸方向に微小振動させるようになっているため、マシニングセンタのような汎用機には応用することが難しく、特に既設の工作機械には適用することができない。   In the invention of Patent Document 3, it is difficult to apply to a general-purpose machine such as a machining center because the spindle is microvibrated in the axial direction together with the spindle base by a linear motor, and is particularly applicable to existing machine tools. Can not do it.

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、加工時間が長くならず、装置が複雑化、大型化することなく、既設の工作機械へも適用可能な、穴加工に際して発生する切りくずを細かく分断可能な穴加工方法および該穴加工方法を実施するための数値制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has a technical problem to solve such problems of the prior art, and does not lengthen the machining time, and does not increase the complexity and size of the apparatus, and can be applied to existing machine tools. An object of the present invention is to provide a hole drilling method capable of finely dividing generated chips and a numerical control device for carrying out the hole drilling method.

更に、本発明は、穴加工に際して工具の折損や刃先の欠けのような工具損傷を防止した穴加工方法および該穴加工方法を実施するための数値制御装置を提供することを目的としている。   Another object of the present invention is to provide a drilling method in which tool damage such as breakage of a tool or chipping of a cutting edge is prevented during drilling, and a numerical control device for carrying out the drilling method.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、ドリル、中ぐりカッタまたは座ぐりカッタの回転工具とワークとを相対移動させ、ワークに穴を加工する穴加工方法において、前記回転工具の中心軸線方向への送り速度を、該回転工具がその中心軸線方向に後退しない範囲で増減を繰り返すように変化させて前記ワークに穴を加工するようにした穴加工方法が提供される。 In order to achieve the above-described object, according to the present invention, in a drilling method for machining a hole in a workpiece by relatively moving a rotary tool of a drill, a boring cutter or a counterbore cutter and the workpiece, There is provided a drilling method in which a hole is formed in the workpiece by changing the feed speed in the central axis direction so as to repeat increase and decrease within a range in which the rotary tool does not retract in the central axis direction .

本発明の他の特徴によれば、ドリル、中ぐりカッタまたは座ぐりカッタの回転工具とワークとを相対移動させ、ワークに穴を加工する工作機械のための数値制御装置において、加工プログラムを読み取り、解釈して、前記回転工具の中心軸線方向への一定速度の送り動作指令を出力する読取解釈部と、加工条件に従って前記回転工具の中心軸線方向への送り速度を、該回転工具がその中心軸線方向に後退しない範囲で増減を繰り返すように変化させる往復動作指令を選択するためのデータベースを備えた記憶部と、前記読取解釈部が出力した一定速度の送り動作指令と、前記記憶部が出力した往復動作指令とを重畳し、前記回転工具の中心軸線方向への動作指令を生成する重畳部と、前記重畳部から出力される動作指令を補間演算して位置指令を生成する補間部と、前記位置指令に基づいて前記回転工具を中心軸線方向に送る送り軸を駆動するための電流値を生成するサーボ制御部とを具備する数値制御装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a machining program is read in a numerical control device for a machine tool that relatively moves a rotary tool of a drill, a boring cutter or a counterbore cutter and a workpiece to machine a hole in the workpiece. A reading interpretation unit that outputs a feed operation command at a constant speed in the central axis direction of the rotary tool, and interprets the feed speed in the central axis direction of the rotary tool according to machining conditions. A storage unit including a database for selecting a reciprocating operation command to be changed so as to repeatedly increase and decrease within a range not retreating in the axial direction, a constant speed feed operation command output by the reading interpretation unit, and an output from the storage unit and superimposed a reciprocating operation command, superimposing unit and the position finger operation command interpolation operation to output from the superimposing unit for generating operation commands to the central axis direction of the rotary tool An interpolation section for generating a numerical control apparatus having a servo control unit for generating a current value for driving the feed shaft sending the rotary tool to the center axis direction based on the position instruction is provided.

このように本実施形態によれば、送り速度を周期的に変化させながら回転工具をワークに対して中心軸線方向に相対的に送ることによってワークに穴を加工するので、加工に際して発生する切りくずの厚さが周期的に変化し、切りくずが分断され易くなる。これによって、加工した穴から切りくずが排出され易くなると共に、回転工具に切りくずが絡みつくことがなくなり、加工領域(穴)内での発熱が低減され、更に、切りくずによってワークの表面や加工された穴の内面が傷つくことが防止される。これによって、更に、高圧クーラントを加工領域に供給する必要がなくなり、従来と比べ、高圧クーラント用のポンプを駆動するための電力消費を削減することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the hole is formed in the workpiece by feeding the rotary tool relative to the workpiece in the central axis direction while periodically changing the feed rate. The thickness of the material changes periodically, and chips are easily divided. This makes it easier for chips to be discharged from the machined hole, prevents the chips from getting tangled in the rotary tool, reduces heat generation in the machining area (hole), and further reduces the surface of the workpiece and machining the workpiece. The inner surface of the hole is prevented from being damaged. As a result, it is not necessary to supply high-pressure coolant to the processing region, and power consumption for driving the pump for high-pressure coolant can be reduced as compared with the conventional case.

また、本発明によれば、回転工具の相対的な軸方向の送り速度は、送りの方向が変化しない範囲で周期的に増減するように制御される。つまり、回転工具は軸方向に後退することはなく、該回転工具の先端は常にワークに接触し続けワークWから離反することはない。従って、従来技術のように、工具がワークに対して衝触、離反することによって生じていた刃先の欠けや騒音の発生が防止される。   According to the present invention, the relative axial feed speed of the rotary tool is controlled so as to periodically increase and decrease within a range in which the feed direction does not change. That is, the rotary tool does not retreat in the axial direction, and the tip of the rotary tool always contacts the workpiece and does not separate from the workpiece W. Therefore, it is possible to prevent the chipping of the cutting edge and the generation of noise, which are caused by the impact and separation of the tool against the workpiece as in the prior art.

更に、本発明によれば、穴加工に際して、回転工具はワークに対して送りの方向が変化しないようにその中心軸線方向へ相対的に送られるので、その送り軸、通常はZ軸を構成するボールねじが反転することがない。従って、Z軸が停止または後退する動作をしないため、従来技術のドリルサイクルの問題である加工時間が長くなるという現象が発生しない。   Furthermore, according to the present invention, during drilling, the rotary tool is fed relative to the center axis so that the feed direction does not change with respect to the workpiece, so that the feed axis, usually the Z axis, is configured. The ball screw does not reverse. Therefore, since the Z-axis does not stop or retract, the phenomenon that the machining time, which is a problem of the conventional drill cycle, becomes long does not occur.

本発明を適用する工作機械の一例を示す側面図である。It is a side view showing an example of a machine tool to which the present invention is applied. 本発明の穴加工方法を実施するための数値制御装置の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the numerical control apparatus for enforcing the hole drilling method of this invention. Z軸動作指令(送り量)を示すグラフである。It is a graph which shows Z-axis operation command (feed amount). Z軸動作指令(送り速度)を示すグラフである。It is a graph which shows Z-axis operation command (feed speed). 他の例による図3と同様のグラフである。4 is a graph similar to FIG. 3 according to another example. 更に他の例による図3と同様のグラフである。4 is a graph similar to FIG. 3 according to another example.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
図1を参照すると、本発明を適用する工作機械の一例が示されている。図1において、本発明の好ましい実施の形態による工作機械100は、立形マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド102、ベッド102の前方部分(図1では左側)の上面で前後方向またはY軸方向(図1では左右方向)に移動可能に設けられワークWが固定されるテーブル106、ベッド102の後端側(図1では右側)で同ベッド102の上面に立設、固定されたコラム104、該コラム104の前面で左右方向またはX軸方向(図1では紙面に垂直な方向)に移動可能に設けられたX軸スライダ108、X軸スライダ108の前面で上下方向またはZ軸方向に移動可能に取り付けられ主軸112を回転可能に支持する主軸頭110を具備している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, an example of a machine tool to which the present invention is applied is shown. 1, a machine tool 100 according to a preferred embodiment of the present invention constitutes a vertical machining center, and includes a bed 102 as a base fixed to the floor of a factory, a front portion of the bed 102 (in FIG. 1). A table 106 on which the workpiece W is fixed and is movable in the front-rear direction or the Y-axis direction (left-right direction in FIG. 1) on the upper surface of the left side) and the rear end side (right side in FIG. 1) of the bed 102 A column 104 which is erected and fixed on the upper surface, an X-axis slider 108 which is movably provided in the left-right direction or the X-axis direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) on the front surface of the column 104, A spindle head 110 is mounted on the front face so as to be movable in the vertical direction or the Z-axis direction and rotatably supports the spindle 112.

テーブル106は、ベッド102の上面において水平なY軸方向(図1の左右方向)に延設された一対のY軸案内レール(図示せず)に沿って往復動可能に設けられており、ベッド102には、テーブル106をY軸案内レールに沿って往復駆動するY軸送り装置として、Y軸方向に延設されたボールねじ(図示せず)と、該ボールねじの一端に連結されたY軸サーボモータ116が設けられており、テーブル106には、前記ボールねじに係合するナット(図示せず)が取り付けられている。テーブル106には、また、Y軸方向のテーブル106のY軸方向の座標位置を測定するY軸スケール(図示せず)が取り付けられている。   The table 106 is provided on a top surface of the bed 102 so as to reciprocate along a pair of Y-axis guide rails (not shown) extending in the horizontal Y-axis direction (left-right direction in FIG. 1). Reference numeral 102 denotes a Y-axis feeding device that reciprocates the table 106 along the Y-axis guide rail, and a ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction, and a Y screw connected to one end of the ball screw. A shaft servomotor 116 is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the table 106. A Y-axis scale (not shown) for measuring the coordinate position in the Y-axis direction of the table 106 in the Y-axis direction is also attached to the table 106.

主軸頭110は、Z軸に平行な鉛直方向に延びる中心軸線O周りに回転可能に主軸112を支持している。主軸112は、テーブル106に対面する先端部に回転工具Tを装着するための工具装着穴(図示せず)が形成されている。主軸頭110は主軸112を回転駆動するサーボモータ(図示せず)を有している。該サーボモータは、主軸頭110のハウジングの外側に取り付けるようにできるが、主軸頭110のハウジング内面にステーターコイル(図示せず)を設け、そして主軸112にローターコイル(図示せず)を配設して所謂ビルトインモータとしてもよい。   The spindle head 110 supports the spindle 112 so as to be rotatable around a central axis O extending in the vertical direction parallel to the Z axis. The spindle 112 has a tool mounting hole (not shown) for mounting the rotary tool T at the tip portion facing the table 106. The spindle head 110 has a servo motor (not shown) that rotationally drives the spindle 112. The servo motor can be attached to the outside of the housing of the spindle head 110, but a stator coil (not shown) is provided on the inner surface of the housing of the spindle head 110, and a rotor coil (not shown) is provided on the spindle 112. And it is good also as what is called a built-in motor.

X軸スライダ108は、コラム104の上方部分の前面においてX軸方向に延設された一対のX軸案内レール(図示せず)に沿って往復動可能に設けられている。コラム104には、X軸スライダ108をX軸案内レールに沿って往復駆動するX軸送り装置として、X軸方向に延設されたボールねじ(図示せず)と、該ボールねじの一端に連結されたX軸サーボモータ114が設けられており、X軸スライダ108には、前記ボールねじに係合するナット(図示せず)が取り付けられている。コラム104には、また、X軸スライダ108のX軸方向の座標位置を測定するX軸スケール(図示せず)が取り付けられている。   The X-axis slider 108 is provided so as to reciprocate along a pair of X-axis guide rails (not shown) extending in the X-axis direction on the front surface of the upper portion of the column 104. The column 104 is connected to a ball screw (not shown) extending in the X-axis direction and one end of the ball screw as an X-axis feeding device that reciprocates the X-axis slider 108 along the X-axis guide rail. An X-axis servo motor 114 is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the X-axis slider 108. An X-axis scale (not shown) for measuring the coordinate position of the X-axis slider 108 in the X-axis direction is also attached to the column 104.

主軸頭110は、X軸スライダ108の前面においてZ軸方向(図1では上下方向)に延設された一対のZ軸案内レールに沿って往復動可能に設けられている。X軸スライダ108には、主軸頭110をZ軸案内レールに沿って往復駆動するZ軸送り装置として、Z軸方向に延設されたボールねじ(図示せず)と、該ボールねじの一端に連結されたZ軸サーボモータ118が設けられており、主軸頭110には、前記ボールねじに係合するナット(図示せず)が取り付けられている。X軸スライダ108には、また、主軸頭110のZ軸方向の座標位置を測定するZ軸スケール(図示せず)取り付けられている。回転工具TはZ軸送り装置によって、その中心軸線に沿って送られる。   The spindle head 110 is provided so as to reciprocate along a pair of Z-axis guide rails extending in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 1) on the front surface of the X-axis slider 108. The X-axis slider 108 includes a ball screw (not shown) extending in the Z-axis direction as one Z-axis feeding device that reciprocates the spindle head 110 along the Z-axis guide rail, and one end of the ball screw. A coupled Z-axis servomotor 118 is provided, and a nut (not shown) that engages with the ball screw is attached to the spindle head 110. A Z-axis scale (not shown) for measuring the coordinate position of the spindle head 110 in the Z-axis direction is also attached to the X-axis slider 108. The rotary tool T is fed along its central axis by a Z-axis feeder.

X軸サーボモータ114、Y軸サーボモータ116、Z軸サーボモータ118およびX軸スケール、Y軸スケール、Z軸スケールは、工作機械100を制御する数値制御装置10に接続されている。数値制御装置10によって、X軸サーボモータ114、Y軸サーボモータ116、Z軸サーボモータ118へ供給される電力(電流値)が制御される。   The X-axis servo motor 114, the Y-axis servo motor 116, the Z-axis servo motor 118, and the X-axis scale, the Y-axis scale, and the Z-axis scale are connected to the numerical controller 10 that controls the machine tool 100. The numerical control device 10 controls the power (current value) supplied to the X-axis servo motor 114, the Y-axis servo motor 116, and the Z-axis servo motor 118.

本発明の穴加工方法を実施するための数値制御装置の一例を示すブロック図である図2を参照すると、数値制御装置10は、読取解釈部12、重畳部14、補間部16、サーボ制御部18、記憶部20を具備している。読取解釈部12は、CAMシステム30からの加工プログラムを読取り解釈して動作指令をを出力する。この動作指令は、X軸、Y軸、Z軸方向の送り量と送り速度を含んでいる。読取解釈部12が出力した動作指令は重畳部14へ送出される。なお、CAM(Computer Aided Manufacturing)システム30は、加工モデル、加工条件を入力して自動的に加工プログラムを生成する装置である。   Referring to FIG. 2, which is a block diagram illustrating an example of a numerical control device for carrying out the hole drilling method of the present invention, the numerical control device 10 includes a reading interpretation unit 12, a superposition unit 14, an interpolation unit 16, and a servo control unit. 18 and a storage unit 20 are provided. The reading / interpreting unit 12 reads and interprets the machining program from the CAM system 30 and outputs an operation command. This operation command includes the feed amount and feed speed in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. The operation command output by the reading / interpreting unit 12 is sent to the superimposing unit 14. The CAM (Computer Aided Manufacturing) system 30 is a device that automatically inputs a machining model and machining conditions and generates a machining program.

記憶部20は、種々の穴加工に対する往復動作、つまり一定振幅のZ軸方向の周期的に変動する送り量を格納したデータベースを有している。記憶部20は、数値制御装置10に通常設けられているタッチパネルのような入力部32から入力される穴加工に関する条件(往復動作条件)に基づいてデータベースを参照して往復動指令を重畳部14に出力する。往復動作条件としては、ワークの材料、加工すべき穴の直径、深さ、工具の送り速度、工具(主軸)の回転速度、刃数、ドリルや座ぐり工具といった工具の種類等が含まれる。記憶部20は、過去の往復動作条件を累積的にデータベースに格納するようにしてもよい。   The storage unit 20 has a database that stores reciprocating operations for various types of drilling, that is, a feed amount that periodically varies in the Z-axis direction with a constant amplitude. The storage unit 20 refers to a database on the basis of conditions (reciprocating operation conditions) related to drilling that are input from an input unit 32 such as a touch panel that is normally provided in the numerical control device 10, and superimposes the reciprocating operation command 14. Output to. The reciprocating operation conditions include the material of the workpiece, the diameter and depth of the hole to be machined, the feed rate of the tool, the rotational speed of the tool (main spindle), the number of blades, the type of tool such as a drill or counterbore tool, and the like. The storage unit 20 may cumulatively store past reciprocating operation conditions in a database.

重畳部14は、読取解釈部12から出力されるZ軸動作指令に、記憶部20から出力された往復動作指令を重ね合わせる。往復動作指令を重畳したZ軸動作指令は、読取解釈部12が生成したX軸およびY軸送り動作指令と共に補間部16に出力される。   The superimposing unit 14 superimposes the reciprocating operation command output from the storage unit 20 on the Z-axis operation command output from the reading interpretation unit 12. The Z-axis operation command on which the reciprocating operation command is superimposed is output to the interpolation unit 16 together with the X-axis and Y-axis feed operation commands generated by the reading interpretation unit 12.

補間部16は、受け取ったX軸、Y軸、Z軸動作指令を補間演算し、補間関数、送り速度に合った位置指令(パルス位置指令)をサーボ制御部18に出力する。サーボ制御部18は、受け取ったX軸、Y軸、Z軸の各位置指令から工作機械100のX軸、Y軸、Z軸の各送り軸を駆動するための電流値を出力し、これがX軸、Y軸、Z軸のサーボモータ114、116、118に送出される。   The interpolation unit 16 performs an interpolation operation on the received X-axis, Y-axis, and Z-axis operation commands, and outputs a position command (pulse position command) that matches the interpolation function and feed speed to the servo control unit 18. The servo control unit 18 outputs current values for driving the X-axis, Y-axis, and Z-axis feed axes of the machine tool 100 from the received X-axis, Y-axis, and Z-axis position commands. It is sent to servo motors 114, 116, and 118 for the axis, Y axis, and Z axis.

Z軸動作指令(送り量)を示すグラフである図3を参照すると、読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸動作指令(送り量)の一例が破線で示されている。図3において、縦軸は送り量、つまりZ座標であり、横軸は時間である。図3の例では、読取解釈部12から重畳部14へ出力される動作指令は、回転工具TをZ軸方向に一定速度で送る動作指令であることが理解されよう。また、図3には、記憶部20から重畳部14へ出力される往復動作指令の一例が一点鎖線で示されている。図3の例では、往復動作指令は、時間に対してZ軸方向の送り量(Z座標)が一定の周期、一定の振幅で変化する送り動作指令となっている。更に、重畳部14において、読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸動作指令と、記憶部20から重畳部14へ出力される往復動作指令とを重畳または合成した動作指令であって、重畳部14から補間部16へ出力されるZ軸方向の送り動作指令が実線で示されている。   Referring to FIG. 3, which is a graph showing the Z-axis operation command (feed amount), an example of the Z-axis operation command (feed amount) output from the reading interpretation unit 12 to the superposition unit 14 is indicated by a broken line. In FIG. 3, the vertical axis represents the feed amount, that is, the Z coordinate, and the horizontal axis represents time. In the example of FIG. 3, it will be understood that the operation command output from the reading interpretation unit 12 to the superposition unit 14 is an operation command for sending the rotary tool T at a constant speed in the Z-axis direction. In FIG. 3, an example of a reciprocating operation command output from the storage unit 20 to the superimposing unit 14 is indicated by a one-dot chain line. In the example of FIG. 3, the reciprocating motion command is a feed motion command in which the feed amount (Z coordinate) in the Z-axis direction changes with time at a constant period and constant amplitude. Further, the superimposing unit 14 superimposes or combines the Z-axis operation command output from the reading interpretation unit 12 to the superimposing unit 14 and the reciprocating operation command output from the storage unit 20 to the superimposing unit 14. The Z-axis direction feed operation command output from the superimposing unit 14 to the interpolating unit 16 is indicated by a solid line.

Z軸動作指令(送り速度)の一例を図4に示す。図4において、縦軸は送り速度、横軸は時間であり、破線は読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸動作指令を示し、一点鎖線は記憶部20から重畳部14へ出力される往復動作指令を示し、実線は、重畳部14から補間部16へ出力される重畳または合成後の動作指令を示している。読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸動作指令は一定の送り速度となっている。記憶部20から補間部16へ出力されるZ軸方向の送り動作指令(送り速度)は、一定の振幅(絶対値が等しい)で符号(±)が一定の周期で入れ替わる矩形波となっている。なお、記憶部20から重畳部14へ出力される往復動作指令は矩形波ではなく、他の曲線、例えば正弦波であってもよい。   An example of the Z-axis operation command (feed speed) is shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents the feed rate, the horizontal axis represents time, the broken line represents the Z-axis operation command output from the reading interpretation unit 12 to the superimposition unit 14, and the alternate long and short dash line is output from the storage unit 20 to the superposition unit 14. The solid line indicates the operation command after superposition or combination output from the superimposition unit 14 to the interpolation unit 16. The Z-axis operation command output from the reading / interpreting unit 12 to the superimposing unit 14 has a constant feed rate. The feed operation command (feed speed) in the Z-axis direction output from the storage unit 20 to the interpolation unit 16 is a rectangular wave in which the sign (±) is switched at a constant period with a constant amplitude (the absolute value is equal). . Note that the reciprocating operation command output from the storage unit 20 to the superimposing unit 14 is not a rectangular wave but may be another curve, for example, a sine wave.

本実施形態では、読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸動作指令と、重畳部14から補間部16へ出力されるZ軸方向の送り動作指令(送り速度)とを合成または重畳すると、読取解釈部12から重畳部14へ出力される一定の送り速度を中心とした矩形波となる。この矩形波は正の範囲で一定の周期、振幅で変化し、回転工具TのZ軸方向の送り速度は負の値とはならない。   In the present embodiment, the Z-axis operation command output from the reading interpretation unit 12 to the superimposition unit 14 and the feed operation command (feed speed) in the Z-axis direction output from the superposition unit 14 to the interpolation unit 16 are combined or superimposed. Then, it becomes a rectangular wave centered on a constant feed rate output from the reading interpretation unit 12 to the superimposition unit 14. This rectangular wave changes with a constant period and amplitude within a positive range, and the feed speed in the Z-axis direction of the rotary tool T does not become a negative value.

既述したように、本実施形態によれば、穴加工に際して、回転工具Tは送りの方向が変化しないようにZ軸方向へ送られる。図3の例では、回転工具Tは、常に読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸送り量よりも大きな送り量でZ軸方向に送られる、つまり図3において実線が常に破線の上側となるように送られている。然しながら、図5に示すように、読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸送り量よりも小さな送り量でZ軸方向に送るようにしたり、図6に示すように、読取解釈部12から重畳部14へ出力されるZ軸送り量を中心として送り量が増減するような送り量でZ軸軸方向に送るようにしてもよい。要は、送り量の傾きが常に零または正の値となればよい。つまり送り量の時間微分が負にならなければよい。   As described above, according to this embodiment, during drilling, the rotary tool T is fed in the Z-axis direction so that the feed direction does not change. In the example of FIG. 3, the rotary tool T is always sent in the Z-axis direction with a feed amount larger than the Z-axis feed amount output from the reading interpretation unit 12 to the superposition unit 14, that is, the solid line in FIG. It is sent to be on the upper side. However, as shown in FIG. 5, it is possible to feed in the Z-axis direction with a feed amount smaller than the Z-axis feed amount output from the reading interpretation unit 12 to the superposition unit 14, or as shown in FIG. The feed amount may be increased and decreased in the Z-axis direction around the Z-axis feed amount output from 12 to the superimposing unit 14. In short, it is sufficient that the gradient of the feed amount is always zero or a positive value. In other words, it is sufficient if the time derivative of the feed amount does not become negative.

発明者等は、ワークWの材質をステンレス鋼(SUS403)、ダクタイル鋳鉄(FCD450)およびアルミニウム(A5052)と変えて、送り速度または送り量を周期的に変化させながら直径5mmの穴加工(ドリル加工)を実際に行い、送り速度または送り量を変化させずに加工した場合とで比較した。更に、上記のドリル加工に加え、アルミニウム(A5052)のワークに直径30mmのボーリング加工と、直径6mmの座ぐり加工を送り速度または送り量を周期的に変化させながら行い、送り速度または送り量を変化させずに加工した場合とで比較した。Z軸方向への送り量の変化(振幅)および周波数は表1に示す通りである。何れの場合も、送り速度を周期的に変化させることによって、切りくずが分断され、高圧のクーラントを供給しなくとも、送り速度を変化させずに加工した場合よりも良好に穴を加工可能となることが確認された。

Figure 0005631467
The inventors changed the material of the workpiece W to stainless steel (SUS403), ductile cast iron (FCD450), and aluminum (A5052), and drilled a 5mm diameter hole (drilling) while periodically changing the feed rate or feed rate. ) Was actually performed and compared with the case of machining without changing the feed rate or feed amount. Furthermore, in addition to the above drilling, drilling of 30 mm in diameter and counterbore of 6 mm in diameter are performed on aluminum (A5052) workpieces while periodically changing the feed rate or feed rate. Comparison was made with the case of processing without change. Table 1 shows the change (amplitude) and frequency of the feed amount in the Z-axis direction. In any case, by changing the feed rate periodically, the chips are divided, and even if high-pressure coolant is not supplied, holes can be machined better than when machining without changing the feed rate. It was confirmed that
Figure 0005631467

このように本実施形態によれば、送り速度を周期的に変化させながら回転工具TをZ軸方向に送ることによってワークWに穴を加工するので、加工に際して発生する切りくずの厚さが周期的に変化し、切りくずが分断され易くなる。これによって、加工した穴から切りくずが排出され易くなると共に、回転工具Tに切りくずが絡みつくことがなくなり、加工領域(穴)内での発熱が低減され、更に、切りくずによってワークWの表面や加工された穴の内面が傷つくことが防止される。これによって、更に、高圧クーラントを加工領域に供給する必要がなくなり、従来の高圧クーラント用のポンプを駆動するための電力消費を削減することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, since the hole is machined by feeding the rotary tool T in the Z-axis direction while periodically changing the feed rate, the thickness of the chip generated during machining is periodic. Changes and the chips are easily divided. This makes it easier for chips to be discharged from the machined holes, prevents the chips from getting tangled with the rotary tool T, reduces heat generation in the machining area (holes), and further reduces the surface of the workpiece W by the chips. And the inner surface of the processed hole is prevented from being damaged. This further eliminates the need to supply high-pressure coolant to the processing region, and can reduce power consumption for driving a conventional pump for high-pressure coolant.

また、回転工具TのZ軸方向の送り速度は負の値とはならないので、回転工具TのZ軸方向の送りは、その方向が変化する或いは後退することはなく、回転工具Tの先端は常にワークWに接触し続けワークWから離反することはない。従って、Z軸が停止または後退する動作をしないため、従来技術のドリルサイクルの問題である加工時間が長くなるという現象が発生しない。   Further, since the feed speed in the Z-axis direction of the rotary tool T does not become a negative value, the feed of the rotary tool T in the Z-axis direction does not change or retract, and the tip of the rotary tool T is The workpiece W is always kept in contact with the workpiece W and never leaves the workpiece W. Therefore, since the Z-axis does not stop or retract, the phenomenon that the machining time, which is a problem of the conventional drill cycle, becomes long does not occur.

また、既述のように、本実施形態によれば、穴加工に際して、回転工具Tは送りの方向が変化しないようにZ軸方向へ送られ、Z軸ボールねじが反転することがない。従って、Z軸が停止または後退する動作をしないため、従来技術のドリルサイクルの問題である加工時間が長くなるという現象が発生しない。   As described above, according to the present embodiment, during drilling, the rotary tool T is fed in the Z-axis direction so that the feed direction does not change, and the Z-axis ball screw is not reversed. Therefore, since the Z-axis does not stop or retract, the phenomenon that the machining time, which is a problem of the conventional drill cycle, becomes long does not occur.

なお、既述した実施形態では、読取解釈部12から重畳部14へ出力される一定速度のZ軸動作指令に、記憶部20から重畳部14へ出力される周期的に変化する往復動作指令を重畳するようになっているが、本発明はこれに限定されず、NCプログラム中において、Z軸の送り速度を送りの方向が変化しない範囲で周期的に増減するように座標を直接記述するようにしてもよい。但し、既述したように、一定速度のZ軸動作指令に周期的に変化する往復動作指令を重畳する方が容易かつ確実である。   In the embodiment described above, a periodically changing reciprocating operation command output from the storage unit 20 to the superimposing unit 14 is added to the constant-speed Z-axis operation command output from the reading interpretation unit 12 to the superimposing unit 14. The present invention is not limited to this, but the coordinates are directly described in the NC program so that the Z-axis feed speed is periodically increased or decreased within a range in which the feed direction does not change. It may be. However, as described above, it is easier and more reliable to superimpose a reciprocating motion command that periodically changes on a constant speed Z-axis motion command.

10 数値制御装置
12 読取解釈部
14 重畳部
16 補間部
18 サーボ制御部
20 記憶部
30 CAMシステム
32 入力部
100 工作機械
102 ベッド
104 コラム
106 テーブル
108 X軸スライダ
110 主軸頭
112 主軸
114 X軸サーボモータ
116 Y軸サーボモータ
118 Z軸サーボモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Numerical control apparatus 12 Reading interpretation part 14 Superimposition part 16 Interpolation part 18 Servo control part 20 Storage part 30 CAM system 32 Input part 100 Machine tool 102 Bed 104 Column 106 Table 108 X-axis slider 110 Spindle head 112 Spindle 114 X-axis servo motor 116 Y-axis servo motor 118 Z-axis servo motor

Claims (3)

ドリル、中ぐりカッタまたは座ぐりカッタの回転工具とワークとを相対移動させ、ワークに穴を加工する穴加工方法において、
前記回転工具の中心軸線方向への送り速度を、該回転工具がその中心軸線方向に後退しない範囲で増減を繰り返すように変化させて前記ワークに穴を加工することを特徴とした穴加工方法。
In the hole drilling method that drills, boring cutter or counterbore cutter rotary tool and the workpiece relative to each other to drill a hole in the workpiece,
A hole drilling method characterized in that a hole is machined in the workpiece by changing the feed speed of the rotary tool in the central axis direction so as to repeat increase and decrease within a range in which the rotary tool does not retract in the central axis direction .
前記回転工具の中心軸線方向への一定速度の送り指令を生成し、該一定速度の送り指令に周期的に変化する送り速度指令を重畳させることによって、前記回転工具の中心軸線方向への送り速度を周期的に増減するようにした請求項1に記載の穴加工方法。   By generating a feed command at a constant speed in the central axis direction of the rotary tool and superimposing a periodically changing feed speed command on the feed command at the constant speed, the feed speed in the central axis direction of the rotary tool The hole drilling method according to claim 1, wherein the number of holes is periodically increased or decreased. ドリル、中ぐりカッタまたは座ぐりカッタの回転工具とワークとを相対移動させ、ワークに穴を加工する工作機械のための数値制御装置において、
加工プログラムを読み取り、解釈して、前記回転工具の中心軸線方向への一定速度の送り動作指令を出力する読取解釈部と、
加工条件に従って前記回転工具の中心軸線方向への送り速度を、該回転工具がその中心軸線方向に後退しない範囲で増減を繰り返すように変化させる往復動作指令を選択するためのデータベースを備えた記憶部と、
前記読取解釈部が出力した一定速度の送り動作指令と、前記記憶部が出力した往復動作指令とを重畳し、前記回転工具の中心軸線方向への動作指令を生成する重畳部と、
前記重畳部から出力される動作指令を補間演算して位置指令を生成する補間部と、
前記位置指令に基づいて前記回転工具を中心軸線方向に送る送り軸を駆動するための電流値を生成するサーボ制御部と、
を具備することを特徴とした数値制御装置。
In a numerical control device for a machine tool for machining a hole in a workpiece by relatively moving a rotary tool of a drill, boring cutter or counterbore cutter and the workpiece,
A reading and interpreting unit that reads and interprets a machining program and outputs a feed operation command at a constant speed in the direction of the central axis of the rotary tool;
A storage unit having a database for selecting a reciprocating operation command for changing the feed speed in the central axis direction of the rotary tool in accordance with the machining conditions so as to repeat increase and decrease within a range in which the rotary tool does not retract in the central axis direction When,
A feed operation command constant speed which the reading interpreting unit is output, a superimposing unit that superimposes a reciprocal operation command which the storage unit is output, to generate the operation command to the central axis direction of the rotary tool,
An interpolation unit that interpolates the operation command output from the superimposition unit to generate a position command;
A servo control unit that generates a current value for driving a feed shaft that sends the rotary tool in a central axis direction based on the position command;
A numerical control device comprising:
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