JP5937891B2 - Machine Tools - Google Patents
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本発明は、ねじ切り加工が可能な旋盤等の工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool such as a lathe capable of threading.
工作機械を用いてねじ切り加工を行う場合に、びびり振動と呼ばれる激しい振動が発生する場合がある。そこで、ねじ切り加工におけるびびり振動の抑制を目的として、特許文献1には、ねじ切り加工サイクル中に主軸回転速度を変化させるための技術が開示されている。また、特許文献2には、加工サイクル中に切込を変更する場合に切削断面積を一定に制御するための技術、および主軸回転速度を変更する場合に切削除去体積を一定に制御するための技術が開示されている。
When threading is performed using a machine tool, intense vibration called chatter vibration may occur. Therefore, for the purpose of suppressing chatter vibration in threading,
しかしながら、特許文献1に記載の技術を用いてねじ切り加工において加工サイクル中に主軸回転速度を変更する場合、ねじの切上げ部の径方向送り速度があらかじめ設定されている場合においては、ねじ切上げ角度が主軸回転速度変更前と変更後とで異なり、切込が設定値よりも増加する可能性があった。これにより切削負荷が予期せず大きくなり、工具を欠損する危険があった。
また、特許文献2に記載の技術によると、加工サイクル中に切込や主軸回転速度を変更する場合に切削断面積又は切削動力が一定になるように切込、送り速度、主軸回転速度のいずれかのパラメータを制御することが可能であるが、ねじの切上げ部のように切込、送り速度、主軸回転速度を変更しなくても切削断面積又は切削動力が変化する部分の加工においては切削負荷を制御することができなかった。よって、ここでも切削負荷が大きくなって工具が欠損するおそれがあった。
However, when the spindle rotational speed is changed during the machining cycle in the threading process using the technique described in
Further, according to the technique described in
そこで、本発明は、ねじ切り加工において加工サイクル中に回転速度を変更する場合に、すべてのパスのねじ切上げ角度が等しくなるように加工を行うことができ、切削負荷の増大を抑えて工具の欠損が防止可能となる工作機械を提供することを目的としたものである。 Therefore, according to the present invention, when the rotational speed is changed during a machining cycle in thread cutting, the machining can be performed so that the screw cutting angles of all passes are equal, and an increase in the cutting load is suppressed and a chipping of the tool is suppressed. It is an object of the present invention to provide a machine tool that can prevent the occurrence of the problem.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、軸状のワークを装着する把持装置と、前記ワークに対してその径方向及び軸方向への移動が可能な工具と、前記ワークと前記工具を相対的に前記ワークの軸線周りに回転させながら前記工具を前記径方向へ切り込ませて前記軸方向へ移動させた後、前記工具を径方向に逃がすパスを繰り返すねじ切り加工サイクルを実行する加工制御手段とを備えた工作機械であって、
前記パスごとの前記ワークと前記工具の相対的な回転速度を演算する回転速度演算手段と、当該回転速度演算手段で演算された前記回転速度を用いて、ねじ切上げ部において1パス前の軸方向位置と現在の軸方向位置とで前記工具を径方向に逃がす切上げ角度が等しくなるように径方向送り速度を演算する径方向送り速度演算手段とを備え、前記加工制御手段は、前記ねじ切り加工サイクルにおいて、前記回転速度演算手段によって演算された回転速度で各前記パスごとに前記回転速度を変更すると共に、前記径方向送り速度演算手段によって演算された径方向送り速度で前記工具を径方向に逃がす制御を実行することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、前記径方向送り速度演算手段は、基準回転速度と現在の前記ワークと前記工具の相対的な回転速度との比と、予め設定した定数との積を用いて現在のパスのねじ切上げ時の径方向送り速度を演算することを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1の構成において、前記径方向送り速度演算手段は、1パス前のねじ切上げ部における回転速度と現在のパスのねじ切上げ部における前記ワークと前記工具の相対的な回転速度との比と、1パス前のねじ切上げ部における径方向送り速度との積を用いて現在のパスのねじ切上げ時の径方向送り速度を演算することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention described in
A rotational speed calculating means for calculating a relative rotational speed of the workpiece and the tool for each of the paths, using the rotational speed computed in the rotational speed calculating means, the axial direction of the first pass before the threaded raised portion A radial feed rate calculating means for calculating a radial feed rate so that a rounding angle for escaping the tool in the radial direction is equal between the position and the current axial position, and the machining control means includes the threading cycle And changing the rotational speed for each of the passes at the rotational speed computed by the rotational speed computing means, and letting the tool escape in the radial direction at the radial feed speed computed by the radial feed speed computing means Control is executed.
According to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the radial feed speed calculating means sets in advance a ratio of a reference rotational speed and a current relative rotation speed of the workpiece and the tool. The radial feed speed at the time of threading up of the current pass is calculated using a product with a constant.
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the radial direction feed speed calculation means is configured such that the rotational speed in the screw cutting part before one pass and the workpiece and the tool in the screw cutting part in the current pass are calculated. The product of the ratio of the relative rotational speed and the radial feed speed at the screw-up portion before one pass is used to calculate the radial feed speed at the time of screw-up of the current pass. is there.
本発明によれば、すべてのパスにおいて軸方向送り速度と径方向送り速度との比を等しくすることにより、すべてのパスのねじ切上げ角度が等しくなるように加工を行うことが可能になる。よって、切削負荷の増大を抑えて工具の欠損を防止可能となる。また、径方向の送り速度をワーク又は工具の一回転あたりの送り量で制御する場合は、径方向送り速度が基準回転速度に大きく依存するため、加工するワークによって切上げ部での径方向加速度が大きく異なり、振動を回避する等の目的でワーク又は工具の一回転あたりの送り量を設定し直す必要が出てくる可能性があるが、本発明によれば時間当たりの送り量で制御するため、径方向送り速度は基準回転速度に依存しない。したがって切上げ部での径方向加速度はワークに依存せず、過大な振動が発生する心配がないため、送り速度を設定し直す手間を省くことができる。 According to the present invention, by making the ratio of the axial feed rate and the radial feed rate equal in all passes, it is possible to perform processing so that the screw-up angles of all passes are equal. Therefore, it is possible to prevent the tool from being lost while suppressing an increase in the cutting load. In addition, when the feed rate in the radial direction is controlled by the feed amount per rotation of the workpiece or tool, the radial feed rate greatly depends on the reference rotation rate, so that the radial acceleration at the round-up part depends on the workpiece to be processed. There is a possibility that it may be necessary to reset the feed amount per rotation of the workpiece or the tool for the purpose of avoiding vibration or the like. However, according to the present invention, the feed amount per time is controlled. The radial feed speed does not depend on the reference rotational speed. Therefore, the radial acceleration at the round-up portion does not depend on the workpiece, and there is no fear of excessive vibrations. Therefore, the trouble of resetting the feed rate can be saved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、工作機械の一例である旋盤を示す説明図である。旋盤1において、2は主軸で、主軸2の先端には、爪4を有する把持装置としてのチャック3を備え、チャック3によって軸状のワーク5を把持可能としている。また、主軸2を回転可能に支持する主軸台6内には、主軸2を回転させるためのモータ7、及び主軸2の回転速度を検出するためのエンコーダ8がそれぞれ内蔵されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing a lathe as an example of a machine tool. In the
一方、10は、エンコーダ8によって主軸2の回転速度を監視するとともに、主軸2の回転速度を制御するための主軸制御部である。また、11は、旋盤1全体の挙動を制御する加工制御手段としての旋盤制御部であって、上記主軸制御部10に加えて、主軸回転速度の変更を指示等するための入力手段12と、加工プログラム等を記憶する記憶部13と、ねじ切り加工サイクルにおいて主軸回転速度を変更する場合に、例えば後述するように主軸回転速度変更幅と基準回転速度とに基づいて主軸回転速度を演算する回転速度演算手段としての主軸回転速度演算部14と、ねじ切上げ角度をすべてのパスで等しくするための径方向送り速度演算手段としての径方向送り速度演算部15とがそれぞれ接続されている。
On the other hand,
よって、旋盤制御部11は、主軸制御部10を介してワーク5の回転速度を制御する他、図示しない工具を回転中のワーク5の周面に切り込ませるとともに、ワーク5及び/又は工具を回転軸方向及び/又は径方向へ送るといった加工動作を周知の構成により制御するようになっている。
Therefore, the lathe control unit 11 controls the rotation speed of the
図2は、ねじ切り加工サイクルにおける工具パスの一例を示す説明図である。
上記旋盤1では、記憶部13に記憶されている加工プログラムにしたがい、主軸制御部10による制御のもと、モータ7へ電力が供給されて主軸2を所定の回転速度で回転させるとともに、旋盤制御部11の制御により、刃物台16に固定した工具17をワーク5の径方向に切込み、長手方向(回転軸方向)に送ってねじ部の加工を行った後に工具を径方向に逃がす、というサイクルを複数回繰り返すことによりねじを加工するようになっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a tool path in the threading cycle.
In the
図3は、ねじ切り加工サイクル中に主軸回転速度を変更する様子の一例を示す説明図である。
図3において、SOは基準回転速度、Wは主軸回転速度変更幅であり、オペレータが予め入力するものである。これらのパラメータに基づいて主軸回転速度演算部14が、例えば下記式(1)に基づいて高速回転速度SHと低速回転速度SLとを算出し、主軸回転速度をパスごとに高速回転速度または低速回転速度のいずれかに変更するようになっている。これにより、すべてのパスを一定の主軸回転速度で切削する場合に比べてびびり振動の成長を抑制することができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of changing the spindle rotation speed during the threading cycle.
In FIG. 3, SO is a reference rotational speed, W is a main spindle rotational speed change width, and is input in advance by an operator. Spindle rotation
そして、各パスのねじ切上げ部(図2に示すA部)においては、回転軸方向に工具を送ると同時に、径方向送り速度演算部15が、下記式(2)に基づいて算出する送り速度で径方向にも工具を送ることにより切上げを行うようになっている。
And in the thread rounding part (A part shown in FIG. 2) of each pass, the feed speed calculated by the radial feed
図4において、(A)は、本実施形態のねじ切上げ部における工具パスの説明図、(B)は、従来技術のねじ切上げ部における工具パスの説明図である。
従来技術では、主軸回転速度をパスごとに変更することによりねじ切上げ部の角度が変化するが、上記形態の旋盤1によれば、ねじ切り加工サイクル中に主軸回転速度を変更する場合、すべてのパスにおいて回転軸方向送り速度と径方向送り速度との比が等しくなるため、すべてのパスのねじ切上げ角度が等しくなる。
In FIG. 4, (A) is an explanatory view of a tool path in the thread cutting portion of this embodiment, and (B) is an explanatory view of a tool path in the screw cutting portion of the prior art.
In the prior art, the angle of the thread cutting portion changes by changing the spindle rotation speed for each pass. However, according to the
このように、上記形態の旋盤1によれば、パスごとの主軸2の回転速度を演算する主軸回転速度演算部14と、回転速度演算部14で演算された回転速度を用いて、ねじ切上げ部において1パス前の回転軸方向位置と現在の回転軸方向位置とで工具17を径方向に逃がす切上げ角度が等しくなるように径方向送り速度を演算する径方向送り速度演算部15とを備え、旋盤制御部11は、ねじ切り加工サイクルにおいて、主軸回転速度演算部14によって演算された回転速度で各パスごとに主軸2の回転速度を変更すると共に、径方向送り速度演算部15によって演算された径方向送り速度で工具17を径方向に逃がす制御を実行することで、すべてのパスにおいて回転軸方向送り速度と径方向送り速度との比を等しくすることにより、すべてのパスのねじ切上げ角度が等しくなるように加工を行うことが可能になる。よって、切削負荷の増大を抑えて工具の欠損を防止可能となる。
また、径方向の送り速度を主軸一回転あたりの送り量で制御する場合は、径方向送り速度が基準回転速度に大きく依存するため、加工するワークによって切上げ部での径方向加速度が大きく異なり、振動を回避する等の目的で主軸一回転あたりの送り量を設定し直す必要が出てくる可能性があるが、本発明によれば時間当たりの送り量で制御するため、径方向送り速度は基準回転速度に依存しない。したがって切上げ部での径方向加速度はワークに依存せず、過大な振動が発生する心配がないため、送り速度を設定し直す手間を省くことができる。
Thus, according to the
In addition, when controlling the feed rate in the radial direction with the feed amount per main spindle rotation, the radial feed rate greatly depends on the reference rotational speed, so the radial acceleration at the rounding part varies greatly depending on the workpiece to be processed, It may be necessary to reset the feed amount per rotation of the spindle for the purpose of avoiding vibrations, etc., but according to the present invention, since the feed amount per time is controlled, the radial feed speed is It does not depend on the reference rotation speed. Therefore, the radial acceleration at the round-up portion does not depend on the workpiece, and there is no fear of excessive vibrations. Therefore, the trouble of resetting the feed rate can be saved.
なお、上記実施形態では、ねじ切上げ部における径方向への工具送り速度を、基準回転速度とねじ切上げ時の主軸回転速度とを用いて算出したが、例えば下記式(3)のように、1パス前のねじ切上げ部における主軸回転速度と現在のパスのねじ切上げ部における主軸回転速度との比を用いて径方向の送り速度を決定しても良い。 In the above-described embodiment, the tool feed speed in the radial direction at the screw-up portion is calculated using the reference rotation speed and the spindle rotation speed at the time of screw-up. For example, as shown in the following formula (3), 1 The feed rate in the radial direction may be determined using the ratio of the spindle rotational speed at the thread-raised portion before the pass and the spindle rotational speed at the current thread-raised portion.
また、上記実施形態ではねじ切上げ部におけるねじ切上げ角度を回転軸方向位置によらず一定としたが、必ずしも一定である必要はなく、1パス前の回転軸方向位置と現在の回転軸方向位置とでねじ切上げ角度が等しくなるように径方向送り速度を制御してもよい。
さらに、本発明に係る工作機械は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、主軸回転速度演算部、ねじ切上げ時の径方向送り速度演算部、及び工作機械全体に係る構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
例えば、上記実施形態では、工作機械として旋盤を採用しているが、マシニングセンタにて主軸の回転に代えて送り軸で工具とワークを相対的に回転させることで同様の加工をさせる等他の工作機械にも適用可能である。
また、加工は外径のねじの加工に限らず、内径のねじにおいても適用可能である。
In the above embodiment, the screw rounding angle at the screw rounding up portion is constant regardless of the position in the rotational axis direction. However, it is not necessarily constant, and the rotational axis direction position one pass before and the current rotational axis direction position The radial feed rate may be controlled so that the screw rounding angle becomes equal.
Furthermore, the machine tool according to the present invention is not limited to the aspect of the embodiment described above, and includes a spindle rotational speed calculation unit, a radial feed rate calculation unit at the time of screwing up, a configuration related to the entire machine tool, and the like. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be changed as needed.
For example, in the above embodiment, a lathe is used as the machine tool. However, in the machining center, instead of rotating the main shaft, the tool and the workpiece are relatively rotated by the feed shaft, and other machining is performed. It can also be applied to machines.
Further, the processing is not limited to the processing of the outer diameter screw, but can be applied to the inner diameter screw.
1・・旋盤、2・・主軸、3・・チャック、5・・ワーク、7・・モータ、8・・エンコーダ、10・・主軸制御部、11・・旋盤制御部、12・・入力手段、13・・記憶部、14・・主軸回転速度演算部、15・・径方向送り速度演算部、16・・刃物台、17・・工具。
1 ...
Claims (3)
前記パスごとの前記ワークと前記工具の相対的な回転速度を演算する回転速度演算手段と、当該回転速度演算手段で演算された前記回転速度を用いて、ねじ切上げ部において1パス前の軸方向位置と現在の軸方向位置とで前記工具を径方向に逃がす切上げ角度が等しくなるように径方向送り速度を演算する径方向送り速度演算手段とを備え、前記加工制御手段は、前記ねじ切り加工サイクルにおいて、前記回転速度演算手段によって演算された回転速度で各前記パスごとに前記回転速度を変更すると共に、前記径方向送り速度演算手段によって演算された径方向送り速度で前記工具を径方向に逃がす制御を実行することを特徴とする工作機械。 A gripping device for mounting an axial workpiece, a tool capable of moving in the radial direction and the axial direction with respect to the workpiece, the workpiece and the tool while relatively rotating around the axis of the workpiece A machine tool comprising a machining control means for executing a threading cycle that repeats a path for releasing the tool in the radial direction after the tool is cut in the radial direction and moved in the axial direction,
A rotational speed calculating means for calculating a relative rotational speed of the workpiece and the tool for each of the paths, using the rotational speed computed in the rotational speed calculating means, the axial direction of the first pass before the threaded raised portion A radial feed rate calculating means for calculating a radial feed rate so that a rounding angle for escaping the tool in the radial direction is equal between the position and the current axial position, and the machining control means includes the threading cycle And changing the rotational speed for each of the passes at the rotational speed computed by the rotational speed computing means, and letting the tool escape in the radial direction at the radial feed speed computed by the radial feed speed computing means A machine tool characterized by executing control.
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