JP6249904B2 - Work processing control device for machine tool, work processing method using the control device, and work processing program - Google Patents
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Description
本発明は、ワークを回転させつつ、工具をX軸方向に切り込むと共にZ軸方向に送ることによりワークを旋削する工作機械のワーク加工制御装置,そのワーク加工方法及び該方法を実行するワーク加工プログラムに関する。 The present invention relates to a workpiece machining control device for a machine tool that turns a workpiece by cutting a tool in the X-axis direction and rotating the workpiece in the Z-axis direction while rotating the workpiece, a workpiece machining method thereof, and a workpiece machining program for executing the method About.
工作機械におけるワークの旋削加工においては、ワークが特に難削材である場合には、切屑が分断されずに長くなり、工具寿命が短くなる問題がある。この問題を回避できるようにした従来のワーク加工方法として、例えば特許文献1に開示された方法がある。この従来方法では、ワークを回転させつつ、工具をX軸方向に切り込むと共にZ軸方向に送る場合に、工具を、Z軸方向に所定距離前進移動させるとそこで一旦停止し、さらにある距離だけ後退移動させてそこから再び前進移動させ、以後はこれを繰り返すようにしている。
In the turning of a workpiece in a machine tool, when the workpiece is a particularly difficult-to-cut material, there is a problem that the chip becomes longer without being cut and the tool life is shortened. As a conventional workpiece machining method that can avoid this problem, for example, there is a method disclosed in
前記従来方法では、切屑を分断でき、連続した長い切屑の発生を防止できるとされているが、前記後退移動の距離が短すぎると切屑の分断が十分でなく連続した切屑が発生し、一方、切屑の分断を十分に確保しようとすると加工時間が長くなる問題が発生することが判明した。 In the conventional method, it is said that chips can be divided and generation of continuous long chips can be prevented, but if the distance of the backward movement is too short, cutting of the chips is not sufficient and continuous chips are generated, It has been found that the problem of long processing time occurs if sufficient cutting of chips is ensured.
また、前記従来方法では、所定距離移動したところで一旦停止するような断続停止機能をコードGg.1により指令しているが、一般的な工作機械の指令コードに含まれない特別なコードとして記載されている。そのため、一般的な工作機械では前記従来方法に記載されているような方法で加工することはできなかった。 In the conventional method, an intermittent stop function that temporarily stops after moving a predetermined distance is provided by the code Gg. 1 is specified as a special code that is not included in a general machine tool command code. Therefore, a general machine tool cannot be processed by the method described in the conventional method.
本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、一般的な工作機械で実行可能で、切屑を確実に分断して工具寿命を延長でき、かつ加工時間の延長を最小限に抑えることができる工作機械のワーク加工制御装置,該制御装置を用いたワーク加工方法,及び加工プログラムを提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and can be executed by a general machine tool, can reliably sever chips and extend the tool life, and can minimize the extension of the machining time. It is an object of the present invention to provide a workpiece machining control device for a machine tool, a workpiece machining method using the control device, and a machining program.
請求項1の発明は、ワークと工具との相対位置を変化させる駆動部を制御する相対送り制御部を備えた工作機械のワーク加工制御装置において、
前記相対送り制御部は、イグザクトストップモードで前記駆動部の前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行することを特徴としている。
The invention according to
The relative feed control unit repeatedly executes forward feed control and reverse feed control of the drive unit in an exact stop mode.
請求項2の発明は、請求項1に記載の工作機械のワーク加工制御装置において、前記相対送り制御部は、前記後退送り制御における後退送り距離を、前記前進送り制御における加速時に移動する加速距離又は減速時に移動する減速距離より大きく、かつ該加速距離と減速距離と所定距離との和より小さくしたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the work machining control apparatus for a machine tool according to the first aspect, the relative feed control unit moves the reverse feed distance in the reverse feed control during acceleration in the forward feed control. Alternatively, it is characterized in that it is larger than the deceleration distance that moves during deceleration and smaller than the sum of the acceleration distance, the deceleration distance, and the predetermined distance.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の工作機械のワーク加工制御装置において、
前記ワークを回転させる回転駆動部を制御するワーク回転制御部をさらに備え、
前記相対送り制御部は、前記回転駆動部により回転駆動された状態のワークと工具との相対位置を変化させる前記駆動部を制御することを特徴としている。
The invention of
A work rotation control unit that controls a rotation driving unit that rotates the work;
The relative feed control unit controls the drive unit that changes a relative position between the work and the tool that are rotated by the rotation drive unit.
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の工作機械のワーク加工制御装置を用いたワーク加工方法であって、
イグザクトストップモードで前記ワークと工具との相対位置を変化させる駆動部の前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行することを特徴としている。
Invention of
In the exact stop mode, the forward feed control and the reverse feed control of the drive unit for changing the relative position between the workpiece and the tool are repeatedly executed.
請求項5の発明は、コンピュータを、イグザクトストップモードでワークと工具との相対位置を変化させる駆動部の前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行し、前記後退送り制御における後退送り距離を、前記前進送り制御における加速時に移動する加速距離又は減速時に移動する減速距離より大きく、かつ該加速距離と減速距離と所定距離との和より小さくする相対送り制御手段として機能させるためのワーク加工プログラムである。
In the invention of
ここで、本発明におけるイグザクトストップモードとは、例えばJIS B6315−1において規定されるようにG09コードまたはG60コードで指令され、工具が、当該Gコードが有効なブロックの終点で減速し、指令された位置に到達したことが確認された後、次のブロックが実行されるモードを意味している。なお、イグザクトストップモードは通常、第1の軸に沿って工具を移動してワークを切削した後で第2の軸に沿って工具を移動させる際に、コーナー部を工具がショートカットするのを防止してコーナー形状を正確に出したいときに使用される。このイグザクトストップモードを単一軸上の工具の移動に適用するということを示唆する先行技術は見当たらなかった。 Here, the exact stop mode in the present invention is instructed by the G09 code or G60 code, for example, as defined in JIS B6315-1, and the tool is decelerated at the end point of the block in which the G code is valid. This means a mode in which the next block is executed after it is confirmed that the position has been reached. Note that the exact stop mode usually prevents the tool from short-cutting the corner when moving the tool along the second axis after moving the tool along the first axis. It is used when you want to get the corner shape accurately. There was no prior art suggesting applying this exact stop mode to tool movement on a single axis.
また、本発明の後退送り距離における所定距離は、ワークの材質や切削性等に応じて実験的に設定される距離であり、通常加速距離,減速距離と同等又はそれより小さい値に設定される。 Further, the predetermined distance in the backward feed distance of the present invention is a distance experimentally set according to the material of the workpiece, the cutting property, etc., and is set to a value equal to or smaller than the normal acceleration distance and deceleration distance. .
請求項1,4の発明によれば、一般的な工作機械の制御コードで指令されるイグザクトストップモードで前進送り制御と後退送り制御を繰り返し実行することにより、一般的な工作機械で切屑を確実に分断して連続した長い切屑が発生するのを防止でき、工具寿命を延長できる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, the chips can be reliably detected with a general machine tool by repeatedly executing the forward feed control and the reverse feed control in the exact stop mode commanded by the control code of the general machine tool. It is possible to prevent the generation of continuous and long chips, and the tool life can be extended.
また、請求項2,5の発明によれば、後退送り制御における後退送り距離を前進送り制御における加速距離又は減速距離より大きく設定したので、切屑を確実に分断して連続した長い切屑が発生するのを防止でき、工具寿命を延長できる。ちなみに、後退送り距離が前進送り制御における加速距離又は減速距離より小さい場合は、切屑が十分に分断されず、連続した長い切屑が発生し易い。
Further, according to the inventions of
また、後退送り距離を、前進送り制御における加速距離と減速距離と所定距離との和より小さく設定したので、難削材であっても切屑を確実に分断しつつ加工時間の延長を最小限に抑えることができる。 In addition, the reverse feed distance is set to be smaller than the sum of the acceleration distance, the deceleration distance and the predetermined distance in forward feed control, so that even for difficult-to-cut materials, the cutting time can be reliably divided while extending the machining time to a minimum. Can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図5は本発明の実施例1に係る工作機械のワーク加工制御装置,該装置を用いたワーク加工方法及び加工プログラムを説明するための図である。
1 to 5 are diagrams for explaining a workpiece machining control device for a machine tool, a workpiece machining method using the device, and a machining program according to
図において、1は機械本体、2はワーク加工制御装置である。前記機械本体1は、ワークWを回転駆動する主軸装置3と、工具Tを、X軸方向(ワーク径方向)に移動させる切り込み装置4と、Z軸方向(ワーク軸方向)に移動させる送り装置5とを備えている。
In the figure, 1 is a machine main body, and 2 is a workpiece machining control device. The
前記主軸装置3は、ワークWを把持するワーク主軸3aと、該ワーク主軸3aを回転駆動する主軸モータ3bとを有する。
The
前記切り込み装置4は、工具Tを、X軸方向に移動させるX軸ボールねじ4aと、該X軸ボールねじ4aを回転駆動するX軸駆動サーボモータ4bを有する。
The
また前記送り装置5は、工具Tを、Z軸方向に移動させるZ軸ボールねじ5aと、該Z軸ボールねじ5aを回転駆動するZ軸駆動サーボモータ5bとを有する。
The
前記ワーク加工制御装置2は、前記主軸モータ3bを、ワークWの回転速度が指令値となるように制御するワーク回転制御部6と、X軸駆動サーボモータ4bを、工具Tの切り込み量や切り込み速度が所望状態となるように制御する工具切り込み制御部7と、Z軸駆動サーボモータ5bを、工具TのZ軸方向送り速度や送り量が所望状態となるようにワークと工具との相対位置を制御する相対送り制御部8とを備えている。
The workpiece
前記相対送り制御部8による工具TとワークWとの相対送り制御を、図2を参照しつつより詳細に説明する。
The relative feed control between the tool T and the workpiece W by the relative
この相対送り制御では、イグザクトストップモードで前進送り制御(第1ブロック)と後退送り制御(第2ブロック)とを交互に繰り返すように構成されている。 In this relative feed control, forward feed control (first block) and reverse feed control (second block) are alternately repeated in the exact stop mode.
前記前進送り制御では、工具を前進方向に第1加速度α1で加速して最高前進速度Vfmaxとし、この速度を所定時間保持した後、第1減速度β1で減速して速度ゼロ、具体的にはZ 軸駆動サーボモータ5bの回転速度がゼロとなったことが確認され、所定の前進送り距離Lfが確保される(第1ブロック)。
In the forward feed control, the tool is accelerated in the forward direction at the first acceleration α1 to the maximum forward speed Vfmax, and after maintaining this speed for a predetermined time, it is decelerated at the first deceleration β1 to zero speed. It is confirmed that the rotation speed of the Z-
前記Z 軸駆動サーボモータ5bの回転速度がゼロとなったときに指令された位置に到達したことが確認されると、続いて後退送り制御が開始され、該サーボモータ5bが逆方向に加速回転して前記工具Tを後退方向に第2加速度α2で加速して最高後退速度Vbmaxとし、この速度を所定時間保持した後、第2減速度β2で減速して速度ゼロのときに指令された位置に到達したことが確認され、所定の後退送り距離Lbが確保される(第2ブロック)。
When it is confirmed that the commanded position has been reached when the rotational speed of the Z-
そして前記後退送り制御では、前記後退送り距離Lbが、前記前進送り制御における加速時に移動する加速距離Lα1又は減速時に移動する減速距離Lβ1より大きく、かつ該減速距離Lβ1と加速距離Lα1と所定距離Lbminの和Lbより小さく設定されている。 In the reverse feed control, the reverse feed distance Lb is larger than the acceleration distance Lα1 that moves during acceleration in the forward feed control or the deceleration distance Lβ1 that moves during deceleration, and the deceleration distance Lβ1, the acceleration distance Lα1, and the predetermined distance Lbmin. Is set smaller than Lb.
ここで、前記第1ブロックと第2ブロックは、図3に示すように、実質送り距離Le(=前進送り距離Lf −後退送り距離Lb)が加工全長に達するまで交互に繰り返される。 Here, as shown in FIG. 3, the first block and the second block are alternately repeated until the substantial feed distance Le (= forward feed distance Lf−reverse feed distance Lb) reaches the machining full length.
また、前記第1加速度α1と第2加速度α2、及び第1減速度β1と第2減速度β2とは通常同じ値に設定される。また、最高後退速度Vbmaxは、最高前進速度Vfmaxと同じかこれよりも低く設定される。さらにまた、前記所定距離Lbminは、難削材等の切屑が分断し難い材料の旋削に設定される。 The first acceleration α1 and the second acceleration α2, and the first deceleration β1 and the second deceleration β2 are normally set to the same value. The maximum reverse speed Vbmax is set to be equal to or lower than the maximum forward speed Vfmax. Furthermore, the predetermined distance Lbmin is set for turning of a material in which chips such as difficult-to-cut materials are difficult to cut.
図4は、前記図3におけるワーク加工方法を実行するワーク加工プログラムを説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a workpiece machining program for executing the workpiece machining method in FIG.
このワーク加工プログラムは、前記ワーク加工制御装置2のコンピュータを、ワークW
の回転を制御するワーク回転制御部6として、工具の切り込みを制御する工具切り込み制御部7として、及びイグザクトストップモードでZ軸駆動サーボモータ5bによる前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行し、前記後退送り制御における後退送り距離Lbを、前記前進送り制御における加速時に移動する加速距離Lα1又は減速距離L β1より大きく、かつ該減速距離Lβ1と加速距離Lα1と所定距離Lbminiとの和より小さくする相対送り制御部8として機能させるためのプログラムである。
This workpiece machining program is used to load the computer of the workpiece
The workpiece
具体的には、図4において、♯は加工条件(設定値)を表すコードで、Gは加工内容を指令するコードを表しており、詳細は例えば以下の通りである。 Specifically, in FIG. 4, # represents a code representing a machining condition (set value), G represents a code for instructing machining content, and details are as follows, for example.
♯1=0.45 により、前進送り距離=0.45 mmが、
♯2=0.03により、後退送り距離=0.03 mmが、
♯102=0.15により、前進送り量=0.15mm/revが、
♯103=0.2(BACK FEED)により、後退送り量=0.2mm/revが
それぞれ設定される。
Because # 1 = 0.45, forward feed distance = 0.45 mm
With # 2 = 0.03, the reverse feed distance = 0.03 mm
Because # 102 = 0.15, forward feed amount = 0.15mm / rev
With # 103 = 0.2 (BACK FEED), the reverse feed amount = 0.2 mm / rev is set.
そして、 G09G1W-♯1F♯102により、前進送り指令=Z 軸負方向に♯1=0.45mmと前進送り量♯102=0.15mm/revとが指令され、
またG09G1W♯2F♯103により、後退送り指令=Z 軸正方向に♯2=0.03mmと後退送り量♯103=0.2mm/revとが指令される。なお、本実施例においては、図1に示すように、工具の前進送りは左方向(Z軸負方向)となる。
Then, G09G1W-
Also,
本実施例によれば、イグザクトストップモードで前進送り制御と後退送り制御を繰り返して実行したので、具体的には前進送り制御における最高前進速度Vfmaxを第1減速度β1で減速して速度ゼロとなったときに指令された位置に到達したことが確認された後に後退送り制御を開始すると共に、該後退送り制御における後退送り距離Lbを前進送り制御における減速距離Lβ1より大きく設定したので、切屑を確実に分断でき、連続した長い切屑が発生するのを防止でき、その結果、工具寿命を延長できる。ちなみに、後退送り距離Lbが前進送り制御における減速距離Lβ1より小さい場合は、切屑が十分に分断されず、連続した長い切屑が発生し易い。 According to this embodiment, since the forward feed control and the reverse feed control are repeatedly executed in the exact stop mode, specifically, the maximum forward speed Vfmax in the forward feed control is decelerated by the first deceleration β1 and the speed becomes zero. When it is confirmed that the commanded position has been reached, the reverse feed control is started, and the reverse feed distance Lb in the reverse feed control is set larger than the deceleration distance Lβ1 in the forward feed control. It can be surely divided and it can be prevented that continuous long chips are generated, and as a result, the tool life can be extended. Incidentally, when the backward feed distance Lb is smaller than the deceleration distance Lβ1 in the forward feed control, the chips are not sufficiently divided and long continuous chips are likely to be generated.
また、後退送り距離Lbを、前進送り制御における加速距離Lα1と減速距離Lβ1と所定距離Lbminとの和より小さく設定したので、切屑を確実に分断しつつ加工時間の延長を抑制することができる。 Further, since the backward feed distance Lb is set to be smaller than the sum of the acceleration distance Lα1, the deceleration distance Lβ1 and the predetermined distance Lbmin in the forward feed control, it is possible to suppress the extension of the machining time while reliably dividing the chips.
ここで、従来方法で難削材を加工した場合、図5(b)に示すように、工具Tの切れ刃T′の先端aに比較して、該先端aより少し基端側(同図左側)に位置するワークと切れ刃とが接触する部分と接触しない部分との境界部bの磨耗が大きくなる。これに対して本発明方法では、後退する際にワークと切れ刃T′とが離れてその隙間に切削油が入り込むことで、冷却効果及び潤滑効果が得られ、図5(c)に示すように、前記境界部bの磨耗を抑制できる。なお、図5(a)は加工前の切れ刃T′を示す。 Here, when a difficult-to-cut material is machined by the conventional method, as shown in FIG. 5 (b), compared to the tip a of the cutting edge T 'of the tool T, the base end side is slightly more than the tip a (the same figure). Wear of the boundary portion b between the portion where the workpiece located on the left side) and the cutting edge are in contact with the portion where it is not in contact is increased. On the other hand, in the method of the present invention, when the workpiece moves backward, the workpiece and the cutting edge T ′ are separated from each other and the cutting oil enters the gap, thereby obtaining a cooling effect and a lubricating effect, as shown in FIG. Moreover, the wear of the boundary portion b can be suppressed. FIG. 5A shows the cutting edge T ′ before processing.
また、工具Tが後退する際にワークに擦れている距離が長くなるほど切れ刃T′の寿命が短くなるが、本発明方法では、確実に停止してから反転するため後退する距離を必要以上に長くしないので、切れ刃Tの寿命を長くできる。 Further, the longer the distance the tool T is rubbed against the workpiece, the shorter the life of the cutting edge T 'becomes. Since the length is not increased, the life of the cutting edge T can be extended.
図6は、本発明の実施例2を説明するための図であり、該実施例2は、前記後退送り距離Lbが、前記前進送り制御における減速時に移動する減速距離Lβ1より僅かに大きい値に設定された場合の例である。 FIG. 6 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the reverse feed distance Lb is set to a value slightly larger than the deceleration distance Lβ1 that moves during deceleration in the forward feed control. It is an example when set.
即ち、この実施例2における後退送り制御では、工具Tを後退方向に後退送り距離が減速距離Lβ1×1/2より僅かに大きくなるまで第2加速度α2で加速し、続いて第2減速度β2で減速して速度ゼロとする。そしてこの速度ゼロのときに指令された位置に到達したことが確認された後に前進送り制御が開始される。 That is, in the backward feed control in the second embodiment, the tool T is accelerated in the backward direction at the second acceleration α2 until the backward feed distance becomes slightly larger than the deceleration distance Lβ1 × 1/2, and then the second deceleration β2. Decelerate to zero speed. After confirming that the commanded position has been reached when the speed is zero, forward feed control is started.
本実施例2では、後退送り距離Lbを減速距離Lβ1 より僅かに大きい値に設定したので、切屑を確実に分断しつつ加工時間の延長を最小限に抑えることができる。 In the second embodiment, since the backward feed distance Lb is set to a value slightly larger than the deceleration distance Lβ1, it is possible to minimize the extension of the machining time while reliably cutting off the chips.
なお、前記実施例1では、インターネット等の通信回路を介して送受されるワーク加工プログラムの例を説明したが、本発明のワーク加工プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体(CD−ROM等)に記録され、取引されるものであっても良い。 In the first embodiment, an example of a workpiece machining program transmitted / received via a communication circuit such as the Internet has been described. However, the workpiece machining program of the present invention is stored on a computer-readable recording medium (CD-ROM or the like). It may be recorded and traded.
1 工作機械本体
2 ワーク加工制御装置(コンピュータ)
6 ワーク回転制御部(ワーク回転制御手段)
7 工具切り込み制御部(工具切り込み制御手段)
8 相対送り制御部(相対送り制御手段)
Lb 後退送り距離
Lα1 加速距離
LB1 減速距離
Lbmin所定距離
T 工具
W ワーク
1
6 Work rotation controller (work rotation control means)
7 Tool cutting control part (Tool cutting control means)
8 Relative feed control unit (relative feed control means)
Lb Reverse feed distance Lα1 Acceleration distance LB1 Deceleration distance Lbmin Predetermined distance T Tool W Workpiece
Claims (5)
前記相対送り制御部は、イグザクトストップモードで前記駆動部の前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行する
ことを特徴とする工作機械のワーク加工制御装置。 In a workpiece machining control device of a machine tool provided with a relative feed control unit that controls a drive unit that changes a relative position between a workpiece and a tool,
The relative feed control unit repeatedly executes forward feed control and reverse feed control of the drive unit in an exact stop mode.
前記相対送り制御部は、前記後退送り制御における後退送り距離を、前記前進送り制御における加速時に移動する加速距離又は減速時に移動する減速距離より大きく、かつ該加速距離と減速距離と所定距離との和より小さくした
ことを特徴とする工作機械のワーク加工制御装置。 In the machine tool control apparatus of the machine tool according to claim 1,
The relative feed control unit is configured such that a reverse feed distance in the reverse feed control is larger than an acceleration distance moved during acceleration or a deceleration distance moved during deceleration in the forward feed control, and the acceleration distance, the deceleration distance, and the predetermined distance. Machine tool control device for machine tools characterized by being smaller than the sum.
前記ワークを回転させる回転駆動部を制御するワーク回転制御部をさらに備え、
前記相対送り制御部は、前記回転駆動部により回転駆動された状態のワークと工具との相対位置を変化させる前記駆動部を制御する
ことを特徴とする工作機械のワーク加工制御装置。 In the work processing control apparatus of the machine tool according to claim 1 or 2,
A work rotation control unit that controls a rotation driving unit that rotates the work;
The work feed control unit for a machine tool, wherein the relative feed control unit controls the drive unit that changes a relative position between a work and a tool that are rotated by the rotation drive unit.
イグザクトストップモードで前記ワークと工具との相対位置を変化させる駆動部の前進送り制御と後退送り制御とを繰り返し実行する
ことを特徴とするワーク加工方法。 A workpiece machining method using the workpiece machining control device for a machine tool according to any one of claims 1 to 3,
A workpiece machining method comprising repeatedly executing forward feed control and backward feed control of a drive unit that changes a relative position between the workpiece and a tool in an exact stop mode.
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