JP6044910B1 - Nc制御によるチョッピング加工制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、上記チョッピング工具ホルダには、ピストン(プランジャー)の進退運動により脈動して研削液又は切削液を高圧吐出するピストンポンプ又はプランジャーポンプを駆動源とし、上記研削液又は切削液の耐圧機能を発揮する配管を介して上記チョッピング工具ホルダの回転筒体の後側空間内に供給するチョッピング駆動装置を備えている(例えば、特許文献2参照。)。
然し乍ら、ピストン(プランジャー)の進退運動により脈動して研削液又は切削液を高圧吐出(〜0.5MPa)するピストンポンプ又はプランジャーポンプは、工作機械に附設して各部材装置を駆動させる為のものである。この為、その脈動供給される研削液や切削液の吐出圧は、〜0.5MPa程度の一定した低圧力であるから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応した吐出圧が低圧から超高圧(10MPa)までの幅広く調節できない。従って、加工条件等に対応したチョッピング工具の幅広いチョッピング加工運動が期待できない。だからと言って、無駄に研削液や切削液の吐出圧を高圧ポンプにより7MPa前後に脈動供給すると、配管や各部のシールを早期に痛め漏れ原因を招く他、無駄なエネルギー消費を招き、エコ運転できない。即ち、チョッピング工具の幅広いチョッピング加工運動の制御がワークの加工条件により合理的に行われていない。
また、工具軸の後端から先端部に付設した研削砥石又は切削刃具に向けて通孔が開けられ、該通孔の後端から研削液又は切削液を研削砥石又は切削刃具に向けて供給するから、研削砥石又は切削刃具とワーク面の間に脈動する研削液又は切削液が噴射され、より優れた研削塵と研削液等の排除効果が発揮され、優れた表面粗度が得られる。
然し乍ら、研削液又は切削液の吐出圧は、〜0.5MPa程度の一定した低圧力であるから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応したクーラント供給圧が精密に調節できないから、チョッピング加工において要求される加工仕上げ条件に適合した精密加工が期待できない。
然し乍ら、チョッピング駆動装置は、ピストン(プランジャー)の進退運動により脈動する研削液又は切削液を低圧吐出(〜0.5MPa)の一定圧としたから、被加工ワークの表面状況や要求仕上面の精度要求に対応したクーラント供給圧が精密に調節供給できない。また、高圧クラントは常に必要ではなく、ワークの加工精度に対応しての幅広い様々な圧力制御が要求される。例えば、常圧ではなく、間欠波動で圧力を変動させたり、クーラントの砥石への噴射態様も砥石内や砥石外からのも要求される。更に、砥石の切削状況(切り粉の絡み付きの有無、砥石温度や砥石振動の変動、等の加工条件)に対応したクーラント液量や圧力の繊細な制御がなされていない。即ち、砥石に噴射されるクーラント液の繊細な制御の要求も無かった。
(1)加工状況により、2気筒以上からなるピストンポンプ又はプランジャーポンプの駆動を経済的に最適に行うべく吐出するクーラント液の繊細な流量制御を行うべく、単気筒運転・多気筒運転を多角的に切換えられること。
(2)モーター回転をインバーター制御する方式とするとともに、エコ運転を可能とすべく、複数筒ポンプにおいて、単動・複動の切換えをNC制御弁で行い最小から最大脈動圧を得る方式であること。
(3)アキュムレータをバイパス(回避)する切換えをNC制御弁で脈動の有り無しが得る方式であること。これにより、砥石クーラントにおいて、脈動の無い一定圧力の流体吐出圧が得られる。
(4)チョッピング/ハイパー研削(砥石内クーラント噴射方式を言う)のクーラント回路とノズル回路(砥石外に配置のノズル手段)とをNC制御弁で切換える方式であること。等々である。
その第1の目的は、クーラント液の繊細な流量制御を行うべく、チョッピング加工の動力源ポンプを単筒駆動と複筒駆動とに任意に切換え可能とし、この切り替えによりエコ運転や加工効率の向上を図ったNC制御によるチョッピング加工制御装置を提供する。
また、第2の目的は、クーラント液によるワーク加工点の冷却に際して、流量制御によりクーラント(水、油、エアー等)の吐出を(間欠)と(波動)(合成波動)(一定)とし、省エネルギー及びエコ運転を可能としたNC制御によるチョッピング加工制御装置を提供するものである。
第1実施形態のチョッピング工具ホルダ10は、図1に示すように、加工機(フライス盤、マシニングセンタ等)や研削盤、バフ盤、ホーニング盤等からなる工作機械30の主軸1の先端1Aのテーパー穴に装着され、この内部にチョッピングユニット40を備えている。上記チョッピングユニット40の構成は、テーパー状のホルダ11の把持部11Aから後端側に開けられた装着穴12に対し、先端部に通孔13Bを設けた中腹部13Cを挿入把持される回転筒体13と、上記回転筒体13にはこの空間内に後端側を膨張させた摺動環部14Aを気密に摺動のみ可能に嵌合(ルーズなキー係合又はスプライン結合)する工具軸14と、上記工具軸14の先端部14Bは回転筒体の通孔13Bから外部へ突出され該先端部に付設される研削砥石G又は切削刃具Cの加工具と、上記工具軸14の摺動環部は上記回転筒体13内に位置する。そして、上記回転筒体13の先端部と摺動環部との間に介在して工具軸14を後退させる弾性体(コイルバネ)15と、上記回転筒体の後端空間S内に上記主軸31の軸芯方向に貫通させたセンタースルーのセンター孔h1と工具ホルダ11のセンター孔h2と装着穴12を介して工具軸14の後端に脈動供給される研削液GO又は切削液COとからなる。
このプログラム方法は、各工作機械共通の汎用言語Mコードで行う。
例えば、M0010:020は圧力10MPaに変更。
M0020:010は切替弁 右。
M0020:020は切替弁 左。
・・・・・・
上記各Mコードが流体圧制御部70や上記流体供給器60等に伝わると、
・ポンプは加工条件に合わせた最適な反応が可能となる。
・不要時のポンプPは、ECOモード運転(単筒運転とする)に切り替え指令する。
・また、様々なセンサーから入力される値でNCが判断し最適なポンプ運転を行う。
・例えば、切粉を画像処理し想定パターンより異常成長したらポンプ圧力を高め切粉粉砕する。加工点温度によりポンプ圧力を高くし冷却能力を比例向上させる。等である。
尚、図3(a)(b)は、電磁ソレノイドMSが消勢状態を示し、逆止弁機能が働いている状態。また、図3(c)(d)は、電磁ソレノイドMSが付勢状態を示し、逆止弁機能が停止している状態を示す。
チョッピング工具ホルダの駆動源として、プランジャー式のピストン(プランジャー)ポンプは、2筒式で示したが、3気筒、4気筒の多気筒で脈動圧縮される研削液GO又は切削液COに求めても良い。更に、圧縮空気供給源(エアーコンプレッサ)の脈動する圧縮空気に求めてもよい。この場合は、圧縮空気により研削砥石や切削工具を冷却する。
1A 先端
10,20 チョッピング工具ホルダ
11 工具ホルダ
11A 把持部
12 装着穴
13 回転筒体
13A 先端部
13B 通孔
13C 中腹部
14 工具軸
14A 摺動環部
15 弾性体(コイルバネ)
30 加工機(工作機械)
40 チョッピングユニット
50 NC制御装置
51 環体
52 接続箱
53 接続リング
60 流体供給器
61 クランク軸
62,63 プランジャー(ピストン(プランジャー))
64,65 複筒シリンダ
66,67 逆止弁
67A 電磁式逆止弁
67B 本体
67C 通路
67D 弁座
67E 弁体
67F 支持筒
67G バネ
67H ハウジング
67i 進退棒
67K L孔
67S 手動逆止弁
67J 進退棒
67M 筒体
67L 摘み
68 クーラントタンク
69,72 逆止弁
70 流体圧制御部
73 切替弁
74 分配弁
75 逆止弁
80 波形切替器
100 チョッピング加工制御装置
A アキュムレータ
B 管路
C 切削刃具
Ca 監視カメラ
CO 切削液
G 研削砥石
GO 研削液
e1 検知信号
e2 監視情報(検知信号)
e3 指令信号
e4 指令信号
e5 指令信号
IV インバーター
N 噴射ノズル
M1,M2 リング状磁石(マグネット)
MS 電磁ソレノイド
h1,h2 センター孔
h4 内孔
OS オンオフ操作部材
P 流体ポンプ
PN 先端ピン
So 各種センサー
V 逆止弁
V1 流体脈動圧
V2 流体脈動圧
V3 合成間欠波動流体
V4 平坦な連続波形流体
X 水膜
Y 水玉
W ワーク
Claims (6)
- 加工機である工作機械の主軸穴に装着されるチョッピング工具ホルダと、該チョッピング工具ホルダの筒内で軸心方向に微動進退可能に軸心後端側へ弾圧微動されている工具軸と、上記チョッピング工具ホルダの筒内の工具軸後端に圧力流体の流体脈動圧を供給して工具軸を砥石先端側へ微動させる流体脈動圧を生成する流体供給器とからなるチョッピング工具ホルダの駆動装置において、上記流体供給器は少なくとも2気筒以上の複筒シリンダとピストン(プランジャー)からなる複筒ポンプ、上記複筒ポンプの各複筒シリンダと流体供給タンクとを繋ぐ各管路に設けた各逆止弁の少なくとも1つの逆止弁に逆止機能のオンオフ操作部材を設け、上記圧力流体の流量制御と流体脈動圧制御とを可能としたことを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
- 請求項1記載のNC制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、手動操作部でマニュアル操作されることを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
- 請求項1記載のNC制御によるチョッピング加工制御装置において、上記各逆止弁のオンオフ操作部材は、工作機械の運転を司るNC制御装置に入力される加工状況を感知する各種センサーからの指令信号又は予めプログラムされた指令信号でオンオフ操作されることを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
- 請求項1又は3記載のNC制御によるチョッピング加工制御装置において、上記オンオフ操作部材は、逆止弁を電磁式逆止弁とし、NC制御装置からの指令信号でオンオフ制御されることを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
- 請求項1〜4のいずれか一に記載のNC制御によるチョッピング加工制御装置において、チョッピング工具ホルダの先端外部にクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
- 請求項1〜4のいずれか一に記載のNC制御によるチョッピング加工制御装置において、工作機械の主軸穴に開けたセンタースルー又はサイドスルーからチョッピング工具ホルダの先端内部にクーラント液を供給するクーラント手段を設け、上記クーラント手段には上記流体供給器からの圧力流体を砥石(工具)に向けて間欠波動流体又は合成間欠波動流体又は平坦な連続波形流体として噴射することを特徴とするNC制御によるチョッピング加工制御装置。
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