JP7111931B1 - 数値制御装置 - Google Patents

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Abstract

加工円の有効径の設定を簡易に行うことができる数値制御装置を提供すること。数値制御装置は、工作機械により円加工を行うための加工プログラムにおいて、加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合を指令する指令部と、前記加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する設定部と、を備える。

Description

本発明は、数値制御装置に関する。
従来より、ねじ切り加工は、主軸と移動軸の同期加工や、切れ刃にねじ山形状を有する切削工具を用いるヘリカルタップ加工等によって行われている。
ねじ切り工具の条件は、工具メーカーのカタログを参考に選定している。ヘリカルタップ加工においては、めねじ及びおねじの規格によって加工径や工具径補正等の設定値を変更する必要がある。このような加工径や工具径補正等の補正を行うために、補正加工用プログラムを用いる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005-224942号公報
しかしながら、従来のヘリカルタップ加工におけるねじ切り加工では、工具メーカーのカタログを参考に切削工具の直径値又は半径値を反映させたねじ切り加工を行っても、加工時に等級をフレキシブルに変更できるように、ヘリカルタップ加工用の切削工具は、等級に基づいた規格に記される公差に応じた補正量を加味していない工具径で製作されているため、加工後のねじが、要求される等級に適合しないことがある。
そのため、ヘリカルタップ加工では、工具径は、めねじ及びおねじの等級に基づいた規格に記される公差に応じた補正量を加味した加工径を考慮して変更する必要があり、補正量も加工するねじ径と要求される等級に応じて確認が必要となっている。ねじ規格は、一般的にはJIS規格等で基準となる径は外径か内径、又は有効径に対する公差がある。
また、はめあいを指示された穴と軸の加工では、エンドミルを用いた円加工においても、加工径に対して常用するはめあいの寸法許容差を考慮する必要があるため、エンドミルの直径値の補正だけでなく、予め決められた寸法許容差に基づいた補正量を確認して設定する必要がある。はめあいは、一般的にはJIS規格等の常用するはめあいの穴又は軸の寸法許容差が用いられる。そこで、加工円の外径や内径、又は有効径の設定を簡易に行うことができる数値制御装置が望まれていた。
本開示に係る数値制御装置は、工作機械により円加工を行うための加工プログラムにおいて、加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合を指令する指令部と、前記加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する設定部と、を備える。
本発明によれば、加工円の外径、内径又は有効径の設定を簡易に行うことができる。
本実施形態に係る加工システムの構成を示す図である。 本実施形態に係る工作機械による円加工の概要を示す図である。 加工プログラムの具体例を示す図である。 Gコードの例及び引数Pに対応する工業規格について示す図である。 データテーブルの例を示す図である。 設定部によって設定される加工円の有効径の補正量の例を示す図である。 許容差テーブルの例を示す図である。
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る加工システム1の構成を示す図である。図1に示すように、加工システム1は、数値制御装置2と、工作機械3と、を備える。
数値制御装置2は、工作機械3を制御することにより、工作機械3に所定の機械加工等を行わせるための装置である。数値制御装置2は、制御部21を備える。制御部21は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサであり、記憶部(図示せず)に記憶されたプログラムを実行することによって、指令部211及び設定部212として機能する。
記憶部22は、OS(Operating System)やアプリケーションプログラム等を格納するROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、その他の各種情報を格納するハードディスクドライブやSSD(Solid State Drive)等の記憶装置である。
また、記憶部22は、規格記憶部221と、許容差記憶部222と、を備える。
工作機械3は、数値制御装置2の制御に基づいて、切削加工等の所定の機械加工や、工具の測定等を行う装置である。具体的には、本実施形態において、工作機械3は、ねじ切り加工を行うための装置である。
工作機械3は、ワークWを加工するために駆動するモータや、このモータに取り付けられた主軸や送り軸や、これら各軸に対応する治具や工具、ワークを固定するテーブル等を備える。そして、工作機械3は、数値制御装置2から出力される動作指令に基づいてモータを駆動させることによりねじ切り加工又は円加工を行う。また、工作機械3は、ねじ切り加工又は円加工のための切削工具31を備える。
ねじ切り加工とは、切削工具31によって、ねじ山が必要なワークに対しておねじ又はめねじを形成する加工方法を指す。具体的には、マシニングセンタ等におけるねじ切り加工は、切削工具を装着した主軸を回転させ、主軸回転と工具軸方向の移動軸とをねじピッチを考慮した同期動作によるタップ加工と、ねじ山の断面形状の切れ刃を持つ切削工具を装着した主軸を回転させ、ねじピッチを考慮したヘリカル動作によるヘリカルタップ加工とを用いて行われる。
ヘリカルタップ加工によるねじ切り加工では、工作機械3は、例えば、おねじを製造するときには、ワークの外側を削る外径ねじ切り切削を行い、めねじを製造するときには、ワークの内側を削る内径ねじ切り切削を行う。
また、円加工では、切削工具31にエンドミル等のフライス工具を用いて穴や軸が形成される。工作機械3は、例えば穴を加工するときには、ワークの内径を切削し、軸を加工するときにはワークの外径を切削する。
数値制御装置2は、ヘリカルタップ加工によるねじ切り加工又は円加工を行うための加工プログラムを用いて、工作機械3にねじ切り加工又は円加工を行わせるように制御する。加工プログラムは、例えば、ヘリカル加工又は円加工等を実行するためのGコードや、パラメータ等によって構成される。
次に、本実施形態に係る数値制御装置2の動作について説明する。
上述した規格記憶部221は、例えば、後述するデータテーブル2211及び2212として、加工円の半径(引数I)、加工円のピッチ(引数Q)、加工円の規格(引数P)における加工円の外径、内径又は有効径の補正量を対応付けて記憶する。
許容差記憶部222は、例えば、後述する許容差テーブル2221として、加工円の半径(引数I)、加工円の許容差クラス(引数K)、加工円の許容差クラス(引数K)における加工円の許容差を対応付けて記憶する。
指令部211は、工作機械3によりヘリカルタップ加工によるねじ切り加工を行うための加工プログラムにおいて、引数を指令する。具体的には、指令部211は、少なくとも、加工円の半径(引数I)、加工円のピッチ(引数Q)、加工円の規格(後述する引数P)及び加工円の許容差の割合(後述する引数L)を指令する。また、指令部211は、加工プログラムにおいて、後述するような他の引数を指令してもよい。
設定部212は、加工円の半径(引数I)、加工円のピッチ(引数Q)、加工円の規格(引数P)、及び加工円の許容差の割合(引数L)に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。
また、設定部212は、加工円の半径(引数I)、加工円のピッチ(引数Q)及び加工円の規格(引数P)に対応付けられた加工円の外径、内径又は有効径の補正量を規格記憶部221から読み出し、読みだした加工円の有効径の補正量を設定する。
また、指令部211は、工作機械3により円加工による穴又は軸加工を行うための加工プログラムにおいて、引数として加工円の半径(引数I)及び加工円の許容差クラス(引数K)を指令し、設定部212は、加工円の半径(引数I)及び加工円の許容差クラス(引数K)に対応付けられた加工円の許容差を許容差記憶部222から読み出す。
また、設定部212は、加工円の半径(引数I)及び加工円の許容差クラス(引数K)に対応付けられた加工円の許容差を許容差記憶部222から読み出し、読み出した加工円の許容差を設定する。
また、指令部211は、加工プログラムの同一ブロックにおいて、引数として加工円の許容差の割合(後述する引数L)を指令することも可能とする。設定部212は、加工円の許容差の割合(後述する引数L)に基づいて、加工円の外径、加工円の内径、有効径の補正量又は加工円の許容差を設定する。
そして、設定部212は、読みだした加工円の許容差及び加工円の許容差の割合(引数L)に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。
図2は、本実施形態に係る工作機械3による円加工の概要を示す図である。
工作機械3は、以下の(1)~(4)の工程を用いて切削工具31によりワーク32を円加工する。
(1)切削工具31をワーク32へ移動(アプローチ)する。
(2)切削工具31をワーク32へ進入する。
(3)ワーク32を切削工具31によって切削する。
(4)切削工具31をワーク32から退避する。
(5)切削工具31をワーク32から移動(アプローチ)する。
ここで、図2において、符号Oは、開始点を示し、符号(引数)Iは、加工する円の半径を示し、符号(引数)Aは、切削工具31のアプローチ角度を示し、符号(引数)Cは、基準線からの開始点の角度を示す。図2では、符号Oの開始点は、符号(引数)XYとなる。
また、図2の符号33は、ヘリカル加工時の切削工具31による加工軌跡を示す。符号(引数)X、Y及びZは、それぞれ、指定された平面に垂直な軸となるX、Y及びZ方向への切削工具31のヘリカル移動を示し、指定された平面上の移動距離を意味する。符号(引数)Qは、X、Y及びZ軸方向の切削工具31のピッチを示す。
図3は、加工プログラムの具体例を示す図である。加工プログラムにおいて、G102は、時計回りの円切削加工サイクルのGコードを示し、G103は、反時計回りの円切削加工サイクルのGコードを示す。G41は、切削工具31の工具径を切削方向に対して左方向に補正することを示し、G42は、工具径を切削方向に対して右方向に補正することを示す。
加工プログラムにおいて、G17は、切削工具31によって切削が行われる平面としてXY平面を選択することを示し、G18は、切削工具31によって切削が行われる平面としてZX平面を選択することを示し、G19は、切削工具31によって切削が行われる平面としてYZ平面を選択することを示す。
ここで、G102及びG103は、加工プログラムの作成時にいずれか一方が選択される。また、G41及びG42は、加工プログラムの作成時に選択されない、又はいずれか一方が選択される。また、G17、G18及びG19は、加工プログラムの作成時に選択されない、又はいずれか一つが選択される。
また、加工プログラムにおいて、引数Iは、切削工具31によって加工される加工円の半径を示し、引数Fは、切削工具31による切削加工用の送り速度を示す。ここで、引数Iは、必須のパラメータであり、図2では、工具径補正として切削工具31の半径値分が適用されていることを示し、引数Fが指令されない場合、直前に指令されている送り速度が引数Fとして使用される。
また、加工プログラムにおいて、引数Gは、工具径補正G41及びG42を示し、引数Gは、切削工具31によって切削が行われる平面の選択G17、G18及びG19を示す。引数Cは、開始位置を角度によって示す。引数Rは、切削工具31がワーク32へ進入及び退避する軌道の半径を示す。
引数Aは、切削工具31のアプローチ角度を示し、引数X、Y及びZは、それぞれ、指定された平面に垂直な軸となるX、Y及びZ方向への切削工具31のヘリカル移動を示し、指定された平面上の移動距離を意味する。引数X、Y及びZは、上述したG17(XY平面を指定)、G18(XZ平面を指定)及びG19(YZ平面を指定)に応じて設定される。
また、引数Qは、X、Y及びZ軸方向の切削工具31のピッチであり、指定された平面に垂直な軸方向へ、指令された軸方向の数値と指令が実行された位置の差をピッチで除算した回数分、連続したヘリカル加工を実行することを示す。引数Dは、切削工具31の工具径補正(番号)を示し、引数Eは、切削工具31のアプローチ速度であり、指令が無い場合は早送りとして実行することを示す。
なお、上述した引数I以外の引数は、任意に設定されるパラメータである。例えば、引数Aは、指令が無い場合は90°とし、引数Cは、指令が無い場合は0°とする。また、引数Rは、指令がない場合、引数I指令の50%の値となり、引数Eは、指令がない場合、工作機械3に設定されている早送り速度30,000(mm/min)となる。
更に、引数Pは、加工円の規格を示し、引数Kは、加工円の許容差クラスを示し、引数Lは、加工円の許容差の割合を示す。なお、引数K及び引数Lは、指令が無い場合、規格や許容差等に基づいた補正量の最大値と最小値の差の50%となる。
図4は、Gコードの例及び引数Pに対応する工業規格について示す図である。図4に示すGコードの例は、上述した図3に示す加工プログラムの例に対応する。具体的には、図4に示すGコードの例において、G102及びG103は、いずれか一方が選択される。また、図4に示すGコードの例において、引数I、Z、Q、D、P及びFが指令される。
また、図4に示すデータテーブル2211は、めねじ及びおねじの工業規格における等級と、引数指令とを対応付けて記憶する。
例えば、呼び径(引数I×2)がM6であり、ピッチ(引数Q)が1.0であるめねじの場合、設定部212は、データテーブル2211を参照し、引数P2に対応付けられたISO等級6Hを読み出す。なお、データテーブル2211では、ISO等級4Hも引数P2に対応付けられているが、この場合、呼び径M6(すなわち、M1.6以上)に対応付けられたISO等級6Hが読み出される。
図5は、データテーブル2212の例を示す図である。図5に示すように、データテーブル2212は、呼び径(引数I×2)、ピッチ(引数Q)、加工円の規格(引数P)及び加工円の有効径の補正量を対応付けて記憶している。
設定部212は、図5に示すデータテーブル2212を参照し、加工円の半径(引数I)、加工円のピッチ(引数Q)及び加工円の規格(引数P)に対応付けられた加工円の有効径の補正量をデータテーブル2212から読み出す。そして、設定部212は、読みだした加工円の有効径の補正量を設定する。
具体的には、図4に示すGコードの例の場合、引数Iが3.0であり、引数Qが1.0であり、引数Pが2であるため、呼び径(引数I×2)は、M6となり、ピッチは、1.0となり、加工円の規格(ISO等級)は、6Hとなる。
設定部212は、これらの呼び径、ピッチ及び加工円の規格に対応付けられた補正量+150~0(μm)をデータテーブル2212から読み出す。そして、設定部212は、工具径補正の引数であるG42と引数Dへ、読み出した補正量+150~0(μm)を、加工円の許容差の割合である引数Lを元に、指令が無い場合は補正量の最大値と最小値の50%となり、加工円の有効径の補正量として+75(μm)を工具径補正値へ加算して設定する。
図6は、設定部212によって設定される加工円の有効径の補正量の例を示す図である。図6において、工具径補正前には、加工プログラムは、切削工具31により、工具径補正前の加工円41に従って円加工を行うように指令されている。
そして、加工プログラムは、引数G1によって工具径補正が指令されると、切削工具31により、工具径補正後の加工円42に従って円加工を行うように指令される。
図6に示す例では、工具径補正後の加工円42は、工具径補正によって、工具径補正前の加工円41よりも円の直径が短くなる。すなわち、加工プログラムは、引数G1によって工具径補正が指令されると、切削工具31を、工具径補正前よりもワークの内側に配置する。
更に、加工プログラムは、設定部212によって加工円の有効径の補正量が設定されると、切削工具31により、加工円の有効径の補正量を設定後の加工円43に従って円加工を行うように指令される。
ここで、図6に示す例において、例えば、図5に示す例のように補正量が+150~0(μm)である場合、有効径の補正量を設定後の加工円43は、工具径補正後の加工円42よりも円の直径が長くなる。すなわち、加工プログラムは、補正量が設定されると、切削工具31を、工具径補正後よりもワークの外側に配置する。
このように本実施形態に係る数値制御装置2は、設定部212によって加工円の有効径の補正量を設定することによって、JISやISO等の工業規格の精度に応じた補正量を設定することができる。
また、上述したように、設定部212は、加工円の有効径の補正量の割合(引数J)に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。具体的には、例えば、加工円の有効径の補正量が+150~0(μm)であり、加工円の有効径の補正量の割合(引数J)が40(%)である場合、設定部212は、150×0.4=60(μm)を加工円の有効径の補正量として設定する。
図7は、許容差テーブル2221の例を示す図である。図7に示すように、許容差テーブル2221は、めねじについて、加工円の半径(引数I)の寸法区分、引数指令値(引数K)及びねじ穴の許容差規格を対応付けて記憶する。
設定部212は、加工円の半径(引数I)及び加工円の許容差クラス(引数K)に対応付けられた加工円の許容差を許容差テーブル2221から読み出す。そして、設定部212は、読みだした加工円の許容差、及び加工プログラムにおける加工円の許容差の割合(引数L)に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。
具体的には、例えば、引数Iが3.0であり、引数Kが2.2であり、引数Lが70である場合、設定部212は、これらの引数I、K及びLに対応付けられた加工円の許容差8~0(μm)を許容差テーブル2221から読み出す。
そして、読みだした加工円の許容差が8~0(μm)であり、加工円の許容差の割合(引数L)が70(%)であるため、設定部212は、8×0.7=5.6(μm)を加工円の有効径の補正量として設定する。
なお、図7に示す許容差テーブル2221は、めねじについて示されているが、許容差記憶部222は、めねじと同様に、おねじについての許容差テーブル(図示せず)も有する。
また、上述した実施形態では、図4に示すデータテーブル2211及び図5に示すデータテーブル2112について説明したが、データテーブルは、これらに限定されない。データテーブルは、各呼び径ごとに予め用意され、設定部212は、各呼び径ごとのデータテーブルを用いて、加工円の有効径の補正量を設定することができる。また、データテーブルは、上述したような形式に限定されず、例えば、サブプログラムの形式であってもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る数値制御装置2は、工作機械によりねじ切り加工を行うための加工プログラムにおいて、加工円の規格、加工円の有効径の補正量の割合、加工円の許容差クラス及び加工円の許容差の割合を指令する指令部211と、加工円の規格、加工円の有効径の補正量の割合、加工円の許容差クラス及び加工円の許容差の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する設定部212と、を備える。
これにより、数値制御装置2は、加工円の有効径の補正量を簡易に設定することができるため、JISやISO等の規格の許容差に適合した加工円の有効径の補正量を用いて、ねじ切り加工を行うことができる。
また、指令部211は、加工プログラムにおいて、引数として加工円の規格を指令する。設定部212は、加工円の規格に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。これにより、数値制御装置2は、加工円の規格を用いて、加工円の有効径の補正量を適切に設定することができる。
また、設定部212は、加工円の半径、加工円のピッチ及び加工円の規格に対応付けられた加工円の有効径の補正量を規格記憶部221から読み出し、読みだした加工円の有効径の補正量を設定する。これにより、数値制御装置2は、加工円の半径、加工円のピッチ及び加工円の規格を用いて、加工円の有効径の補正量を適切に設定することができる。
また、指令部211は、加工プログラムにおいて、引数として加工円の有効径の補正量の割合を指令する。設定部212は、加工円の有効径の補正量の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。これにより、数値制御装置2は、規格値の範囲内で補正量に反映される割合を設定することができる。
また、指令部211は、加工プログラムにおいて、引数として加工円の半径及び前記加工円の許容差クラスを指令し、設定部212は、加工円の半径及び加工円の許容差クラスに対応付けられた加工円の許容差を許容差記憶部222から読み出す。そして、設定部212は、読みだした加工円の許容差及び加工円の許容差の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する。これにより、数値制御装置2は、規格値の範囲内で補正量に反映される加工円の許容差を設定することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の数値制御装置2は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の数値制御装置2により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD-ROM(Read Only Memory)、CD-R、CD-R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。
また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
1 加工システム
2 数値制御装置
3 工作機械
211 指令部
212 設定部
221 規格記憶部
222 許容差記憶部

Claims (6)

  1. 工作機械により円加工を行うための加工プログラムにおいて、加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合を指令する指令部と、
    前記加工円の規格又は許容差クラス及び前記加工円の許容差の割合に基づいて、加工円の有効径の補正量を設定する設定部と、
    を備える数値制御装置。
  2. 前記指令部は、
    前記加工プログラムにおいて、引数として前記加工円の規格を指令し、
    前記設定部は、前記加工円の規格に基づいて、前記加工円の有効径の補正量を設定する、請求項1に記載の数値制御装置。
  3. 前記加工円の規格又は許容差クラスは、ねじの工業規格又は常用するはめあいの寸法許容差である、請求項1に記載の数値制御装置。
  4. 前記加工円の半径、前記加工円のピッチ、前記加工円の規格及び前記加工円の有効径の補正量を対応付けて記憶する規格記憶部を更に備え、
    前記設定部は、
    前記加工円の半径、前記加工円のピッチ及び前記加工円の規格に対応付けられた前記加工円の有効径の補正量を前記規格記憶部から読み出し、読みだした前記加工円の有効径の補正量を設定する、請求項1又は2に記載の数値制御装置。
  5. 前記指令部は、前記加工プログラムにおいて、引数として前記加工円の有効径の補正量の割合を指令し、
    前記設定部は、前記加工円の有効径の補正量の割合に基づいて、前記加工円の有効径の補正量を設定する、請求項1から4のいずれか一項に記載の数値制御装置。
  6. 前記加工円の半径、前記加工円の許容差クラス及び前記加工円の許容差を対応付けて記憶する許容差記憶部を更に備え、
    前記指令部は、
    前記加工プログラムにおいて、引数として前記加工円の半径及び前記加工円の許容差クラスを指令し、
    前記設定部は、
    前記加工円の半径及び前記加工円の許容差クラスに対応付けられた前記加工円の許容差を前記許容差記憶部から読み出し、
    読みだした前記加工円の許容差及び前記加工円の許容差の割合に基づいて、前記加工円の有効径の補正量を設定する、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の数値制御装置。
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