JP7525593B2 - 工作機械の制御装置、制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリゴン加工を行う工作機械の制御装置、制御方法に関する。
従来、工具とワークとを一定の比率で回転させることにより、ワークを多角形(ポリゴン:polygon)の形状に加工するポリゴン加工が存在する。ポリゴン加工において、工具刃先はワークに対して楕円軌道を描く。ワークと工具の回転比及び工具の本数を変更すると、楕円の位相や個数が変化し、ワークを四角形や六角形などの多角形に加工できる。
13Aは、ワーク中心を原点としたときの、ワークに対する工具の移動経路を示す。この例では、ワークと工具との回転比は1:2で、工具本数は2本である。ワークに対する工具T1の移動経路は軌道1であり、ワークに対する工具T2の移動経路は軌道2である。ワークが1回転する間に、2本の工具T1、T2はワークの周囲で楕円の軌道1、軌道2を描き、ワーク表面に四角形が形成される。図13Bは回転比率1:2で工具が3つの場合である。この場合、3本の工具がワークの周囲で楕円軌道を描き、この軌道に沿って工具がワークを切削するとワーク表面に六角形が形成される。
ポリゴン加工は、楕円の組合せで多角形を作るので、切削面が緩やかな曲線となり、高い平面度が必要とされるような高精度な加工には不向きである。ポリゴン加工の利点は、フライス盤などによる多角形加工と比較して加工時間が短いところである。ポリゴン加工は、実用上高精度でなくとも支障のない部材(ボルトの頭部やドライバのビットなど)の加工に用いられている。
ポリゴン加工の平面度を高くする方法として、工具径の大径化がある。しかしながら、工具機構の大きさには限界がある。従来、工具本体を小径化する技術として、カッタ本体に切削インサートの収容部位を設け、収容部位に切削インサートを収容し、固定用ボルトと位置決め用ボルトを用いて、切削インサートの位置を調整する技術が知られている。例えば、特許文献1参照。
また、回転軸を移動してワークを自由に加工する技術も存在する。例えば、特許文献2では、第一主軸と第二主軸とを異なる回転数で回転させ、第一周期毎に位相差に基づき、第一主軸と第二主軸を仮想直線の方向にずらして、ワーク表面を自由に加工している。
特開2018-140482号公報 特開2015-79348号公報
特許文献1ではカッタ本体の大きさは小型化できるが、カッタ本体から工具が突出しているため、工具径が小さくなるわけではない。
特許文献2では、ワークを自由形状に加工するために、第一主軸と第二主軸の位相差に合わせた主軸の移動という複雑な制御が必要である。
ポリゴン加工の分野では、工作機械の機構を変更することなく、加工面を整形する技術が望まれている。
本発明の一態様は、ワーク表面に多角形を形成するポリゴン加工を制御する制御装置であって、ワークの角速度の指令を生成するワーク指令生成部と、工具の角速度の指令を生成する工具指令生成部と、ワークと工具との相対位置をワークの回転中心と工具の回転中心とを結ぶ軸線に直交する軸線に沿って振動させる振動成分を生成する振動生成部と、を備える。
本発明の他の態様は、ワークと工具を同時に回転させてワーク表面に多角形を形成するポリゴン加工を制御する制御方法であって、ワークの角速度の指令を生成し、工具の角速度の指令を生成し、ワークと工具との相対位置を振動させる振動成分を生成し、生成した角速度で、ワークと工具を回転させると共に、ワークと工具の相対位置をワークの回転中心と工具の回転中心とを結ぶ軸線に直交する軸線に沿って振動させる制御を行う。
本発明の一態様によれば、工作機械の機構を変更することなく、加工面を整形することができる。
本開示における制御装置のハードウェア構成図である。 工具をX軸方向に振動させる制御装置のブロック図である。 従来のポリゴン加工を説明する図である。 本開示における工具のX軸方向の振動を示す図である。 従来のポリゴン加工による加工面の平面度を示す図である。 X軸方向の振動による加工面の平面度の変化を示す図である。 工具をY軸方向に振動させる制御装置のブロック図である。 本開示における工具のY軸方向の振動を示す図である。 工具をY軸方向に振動させたときの工具刃先の位置を説明する図である。 従来のポリゴン加工による加工面の平面度を示す図である。 Y軸方向の振動による加工面の平面度の変化を示す図である。 X軸方向の振動において調整パラメータaを0.06に設定したときの加工面の形状を示す図である。 X軸方向の振動において調整パラメータaを0.15に設定したときの加工面の形状を示す図である。 Y軸方向の振動において調整パラメータaを0.12に設定したときの加工面の形状を示す図である。 Y軸方向の振動において調整パラメータaを0.18に設定したときの加工面の形状を示す図である。 本開示のポリゴン加工方法を示すフローチャートである。 従来のポリゴン加工においてワーク表面に四角形を形成する場合の工具の軌道を説明する図である。 従来のポリゴン加工においてワーク表面に六角形を形成する場合の工具の軌道を説明する図である。
以下、本開示の制御装置100の一例を示す。制御装置100は、図1に示すように、制御装置100を全体的に制御するCPU111、プログラムやデータを記録するROM112、一時的にデータを展開するためのRAM113を備え、CPU111はバス120を介してROM112に記録されたシステムプログラムを読み出し、システムプログラムに従って制御装置100の全体を制御する。
不揮発性メモリ114は、例えば、図示しないバッテリでバックアップされるなどして、制御装置100の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ114には、インタフェース115、118、119を介して外部機器72から読み込まれたプログラムや入力部30を介して入力されたユーザ操作、制御装置100の各部や工作機械200等から取得された各種データ(例えば、設定パラメータやセンサ情報など)が記憶される。
インタフェース115は、制御装置100とアダプタ等の外部機器72と接続するためのインタフェースである。外部機器72側からはプログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、制御装置100内で編集したプログラムや各種パラメータ等は、外部機器72を介して外部記憶手段に記憶させることができる。PMC116(プログラマブル・マシン・コントローラ)は、制御装置100に内蔵されたシーケンス・プログラムで工作機械200やロボット、該工作機械200や該ロボットに取り付けられたセンサ等のような装置との間でI/Oユニット117を介して信号の入出力を行い制御する。
表示部70には、工作機械200の操作画面や工作機械200の運転状態を示す表示画面などが表示される。入力部30は、MDIや操作盤、タッチパネル等から構成され、作業者の操作入力をCPU111に渡す。
サーボアンプ140は、工作機械200の各軸を制御する。サーボアンプ140は、CPU111からの軸の移動指令量を受けて、サーボモータを駆動する。工作機械200は、少なくとも、工具回転用サーボモータ151、Z軸用サーボモータ152、X軸用サーボモータ153(又はY軸用サーボモータ154)を含む。工具回転用サーボモータ151、Z軸用サーボモータ152、X軸用サーボモータ153(又はY軸用サーボモータ154)は、位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号をサーボアンプ140にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。
御装置100は、工作機械200に仮想の座標系を設定している。以下の説明では、ワークWの中心軸をZ軸、ワーク中心と工具中心を結ぶ軸をX軸、X軸と直交する軸をY軸として説明する。
本開示の工作機械200は、少なくとも、工具T(工具軸)を回転させる工具回転用サーボモータ151と、刃物台(以下、工具Tとして説明する)をZ軸方向に移動させるZ軸用サーボモータ152と、工具TをX軸方向に移動させるX軸用サーボモータ153と、を備える。
スピンドルアンプ161は、工作機械200の主軸164への主軸回転指令を受け、スピンドルモータ162を駆動する。スピンドルモータ162の動力はギアを介して主軸164に伝達され、主軸164は指令された回転速度で回転する。主軸164にはポジションコーダ163が結合され、ポジションコーダ163が主軸164の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはCPU111によって読み取られる。
主軸164にはワークWが取り付けられている。主軸164と工具軸の軸方向は平行であり、主軸164と工具軸は所定の回転比で回転する。主軸164と工具軸が同時に回転すると、工具軸に取り付けられた工具Tがワーク表面を切削し、ワーク表面に多角形が形成される。
図2は、ポリゴン加工の調整機能を備えた制御装置100のブロック図である。ブロック図内の機能は、CPU111がROM112などの記憶装置に記録されたプログラムを実行して実現する。
御装置100は、ポリゴン加工制御部10を備える。ポリゴン加工制御部10は、ワーク軸の回転指令を生成するワーク指令生成部11と、工具軸の回転指令を生成する工具指令生成部12と、工具Tの移動指令を生成する移動指令生成部13と、を備える。
ワーク指令生成部11は、主軸164の回転指令を生成する。ワーク指令生成部11は、主軸164を一定の角速度ωで回転させる指令を生成し、スピンドルアンプ161に出力する。スピンドルアンプ161は、ワーク指令生成部11からの指令に従いスピンドルモータ162を制御する。スピンドルモータ162は、主軸164を一定の角速度ωで回転させる。これにより主軸164に取り付けられたワークWが一定の角速度ωで回転する。
工具指令生成部12は、工具Tの回転指令を生成する。工具指令生成部12は、工具Tを一定の角速度で回転させる指令を生成し、サーボアンプ140に出力する。サーボアンプ140は、工具指令生成部12からの指令に従い工具回転用サーボモータ151を制御する。工具回転用サーボモータ151は、サーボアンプ140の制御に従い工具Tを一定の角速度で回転させる。工具Tの角速度はワークWと工具Tの回転比で決まり、後述の例では、工具Tの角速度は2ωである。
移動指令生成部13は、工具Tの移動指令を生成する。移動指令は、工具TのZ軸方向の移動とX軸方向の移動を同期制御する。Z軸方向の指令は送り指令である。Z軸用サーボモータ152は、移動指令生成部13から指令された送り速度で工具Tを移動させる。
振動成分生成部14は、工具TのX軸方向の振動成分を生成する。X軸用サーボモータ153は、振動成分生成部14が生成した振動指令に従い工具TをX軸方向に振動させる。本開示の制御装置100は、工具TをX軸方向に振動させることで、ワークWと工具TのX軸方向の相対距離を変化させ、加工面の平面度を調整する。
以下、従来のポリゴン加工と比較して、本開示のポリゴン加工について説明する。
[従来のポリゴン加工]
まず、従来のポリゴン加工について説明する。
従来のポリゴン加工では、工具軸とワーク軸の角速度は一定である。以下の説明では、ワーク軸と工具軸との回転比は、1:2とする。すなわち、ワーク軸の角速度ωとすると、工具軸の角速度はその2倍の2ωである。回転比1:2で2本の工具t1、t2を取り付けた場合、ワークWが一回転する間に2本の工具t1,t2がワーク表面を2回切削し、ワーク表面に四角形が形成される。なお、工具Tを3本に増加すると、ワークWが一回転する間に3本の工具がワーク表面を2回切削し、ワーク表面に六角形が形成される。
図3を参照して、ワークWに固定されたXY直交座標系上での工具刃先の軌道について説明する。原点Oはワーク中心である。ワークW及び工具Tの中心間距離をl、ワーク半径をrとする。ワークWが時計周りに角速度ωで回転すると、工具Tの中心Pは点Oを中心として半径lの円周上を角速度ωで移動する。工具Tは反時計回りに角速度ω(工具角速度2ω-ワーク角速度ω)で回転するので、ワーク中心に対する工具刃先の位置Q(x,y)は時間tに対し以下のように変化する。
Figure 0007525593000001
さらに工具番号をn(=1,…,N; Nは工具本数)とすると、各工具の位相は2π/nずれるので、各工具の軌跡は以下のようになる。
Figure 0007525593000002
工具Tは2本なので、工具t1と工具t2の軌跡(x1, y1)、(x2, y2)はそれぞれ以下のようになる。
Figure 0007525593000003
[第1の開示:X軸方向の振動]
本開示では、工具軸とワーク軸の両方、若しくは何れか一方をZ軸に沿って振動させる。これにより、工具とワークの相対距離(工具とワークの中心間距離)が増減し、ワーク表面(加工面)の平面度が調整できる。Z軸方向の振動成分を数式で表現すると、al(1-cos(Mωt))となる。Mは多角形の面数であり、振動成分は、ワークWの面数倍の周波数で振動する。aは調整パラメータである。調整パラメータaを増減させると、後述するように、加工面の凹凸が変化する。加工面を平面にしたい場合には、凹凸がなくなるような調整パラメータaを選択する。
図4を参照して、振動成分と工具TのX軸方向の動きとの関係を示す。この図では、3本の工具t1、t2、t3が工具本体に取り付けられている。そして、ワークWと工具Tは1:2の回転比で回転し、ワークWが1回転する間に3本の工具t1、t2、t3がそれぞれ2回ワークWの表面を切削し六角形を形成する。工具t1、t2、t3とワークWの中心間距離は、図4に示すようにlを極小として、lからl+2alの範囲で振動する。振動成分の振動周波数は、ワークWの回転周波数の面数倍であり、ワークWが1回転する間に振動成分は6回振動する。振動成分の位相は、工具t1、t2、t3が加工面中心に到達したときに極小になるように調整されている。すなわち、工具t1、t2、t3が加工面中心に到達する時点で、ワークWと工具t1、t2、t3の中心間距離はlとなる。
通常、ワークWと工具の回転比は1:2であるため、工具Tの本数をNとすると、ワークWの面数M=2Nとなる。工具軸を振幅a×lで振動させると、中心間距離は、l(1+a(1-cos(2Nωt)))で変化する。ワーク中心をXY直交座標系の原点Oとして工具刃先の位置を数式で表現すると以下のようになる。
Figure 0007525593000004
工具Tが2本の場合、工具t1と工具t2の軌跡(x1, y1)、(x2, y2)はそれぞれ以下のようになる。
Figure 0007525593000005
図5に示すグラフは、N=2、l=10、r=5、a=0.03、ω=20π/3(=200rpm)として上記の式を計算した結果である。従来のポリゴン加工(図5A)と比較すると、本開示のポリゴン加工(図5B)では四角形の加工面の平面度が向上したことがわかる。加工面の平面度は調整パラメータaの値を調整することで変化させることができる。調整パラメータaは、エンジニアが手動で設定してもよいし、数値解析によって加工面が凹にならない最大の値を導出してもよい。
[第2の開示:Y軸方向の振動]
次いで、Y軸方向の振動について説明する。
工具軸をY軸に沿って振動させ、工具とワークの相対距離を増減させて、ワーク表面(加工面)の平面度を調整することもできる。図6の制御装置100は、Y軸用サーボモータ154を備え、工具T(具体的には、工具Tを取り付けた刃物台)をY軸方向に振動させる。
なお、図6の制御装置100において、ワーク指令生成部11、工具指令生成部12、スピンドルアンプ161、スピンドルモータ162、サーボアンプ140、工具回転用サーボモータ151、Z軸用サーボモータ152は、図2の制御装置100と同様であるため説明を省略する。
移動指令生成部13は、振動成分生成部14を備える。振動成分生成部14は、工具TをY軸方向に振動させる成分を生成する。Y軸用サーボモータ154は、振動成分生成部14が生成した振動指令に従い工具TをY軸方向に振動させる。本開示の制御装置100は、工具TをY軸方向に振動させることで、ワークWと工具TのY軸方向の相対距離を変化させ、加工面の平面度を調整する。
振動成分とは、al sin(Mωt)である。Mは多角形の面数で、振動成分は、ワークWの面数倍の周波数で振動する。aは調整パラメータである。調整パラメータaを増減させると、後述するように、加工面の凹凸が変化する。加工面を平面にしたい場合には、凹凸がなくなるような調整パラメータaを選択する。
図7を参照して、振動成分と工具TのY軸方向の動きとの関係を示す。この図では、3本の工具t1、t2、t3が工具本体に取り付けられている。そして、ワークWと工具Tは1:2の回転比で回転する。工具TのY軸成分は、ワーク中心OのY軸成分を中心としてl×aの振幅で振動する。そして、工具t1が加工面中心に到達したとき、Y軸方向の変位が0になる。同様に、工具t2、工具t3が加工面に到達したときY軸方向の変位が0になる。
ワークWの中心をXY直交座標系の原点Oとしたときの工具刃先Q(x,y)の軌跡は以下のように算出することができる。
図8に示すように、振動前の工具Tの中心位置Pは、(l cos(ωt), -l sin(ωt))である。工具TをY軸方向に振動させると工具Tの中心Pは、ワークWの接線方向にal sin(2Nωt)で振動する。振動成分を考慮すると、工具Tの中心位置Qは以下のようになる。
Figure 0007525593000006
工具刃先は工具中心Qを中心として角速度ω(工具角速度2ω‐ワーク角速度ω)で回転するので、工具刃先の軌跡は以下のようになる。
Figure 0007525593000007
工具Tが2本の場合、工具t1と工具t2の軌跡(x1, y1)、(x2, y2)はそれぞれ以下のようになる。
Figure 0007525593000008
図9に示すグラフは、N=2、l=10、r=5、a=0.06、ω=20π/3(=200rpm)として上記の式を計算した結果である。従来のポリゴン加工(図9A)と比較すると、本開示のポリゴン加工(図9B)では四角形の加工面の平面度が向上したことがわかる。加工面の平面度は調整パラメータaの値を調整することで変化させることができる。調整パラメータaは、エンジニアが手動で設定してもよいし、数値解析によって加工面が凹にならない最大の値を導出してもよい。
[加工面の変形]
図10に示すグラフは、工具TをX軸方向に振動させたとき、調整パラメータaの変化に応じて加工面がどのように変化するかを示している。N=2、l=10、r=5、ω=20π/3(=200rpm)の条件下でX軸方向に工具Tを振動させる場合、調整パラメータaを0.06に設定すると加工面が凹み(図10A)、調整パラメータaを0.15に設定すると加工面がさらに凹む(図10B)。
図11に示すグラフは、工具TをY軸方向に振動させたとき、調整パラメータaの変化に応じて加工面がどのように変化するかを示している。調整パラメータaを0.12に設定すると加工面が波を打つように凹み(図11A)、調整パラメータaを0.18に設定するとさらに凹む(図11B)。ワークWの加工形状は、調整パラメータaの値によって変化する。
[加工面の調整方法]
図12のフローチャートを参照して、本開示のポリゴン加工の調整方法について説明する。まず、ワークWと工具Tを工作機械200に取り付け、ワークWの回転中心と工具回転の中心の距離(l)、工具半径(r)、ワークWの回転速度(ω)、工具Tの刃数(N)を制御装置100に入力する(ステップS1)。ここまでは通常のポリゴン加工と同じ作業である。
次に、調整パラメータaを設定する(ステップS2)。工作機械200のエンジニアは、上述した数式のグラフなどを見ながら加工面の平面度を確認した上で適切な調整パラメータaを制御装置に設定する。調整パラメータaは、エンジニアが手動で設定してもよいし、数値解析によって加工面が凹にならない最大の値を導出してもよい。
工作機械200のオペレータがポリゴン加工の開始を指示すると(ステップS3)、ワーク指令生成部11は、ワークWの回転指令をスピンドルアンプ161に出力する(ステップS4)。スピンドルモータ162は、スピンドルアンプ161の制御に従い、ワークWを一定の角速度ωで回転する(ステップS5)。同時に工具指令生成部12は工具軸の回転指令をサーボアンプ140に出力する(ステップS6)。工具回転用サーボモータ151は、サーボアンプ140の制御に従い工具軸を一定の角速度2ωで回転する(ステップS7)。
振動成分生成部14は、X軸(又はY軸方向)に工具Tを振動させる場合の振動成分を生成する(ステップS8)。移動指令生成部13は、工具Tの振動指令をサーボアンプ140に出力する(ステップS9)。
X軸用サーボモータ153(又はY軸用サーボモータ154)は、サーボアンプ140の制御に従い、刃物台(工具T)をX軸方向(又はY軸方向)に振動させる(ステップS10)。工具TをX軸(又はY軸)に振動させながらポリゴン加工を行うことにより、平面度が調整された多角形がワーク表面に形成される(ステップS11)。
第1の開示では、ポリゴン加工の工具軸をX軸方向に振動させる。振動範囲はlからl+2al、工具刃先が加工面中心に到達したときに極小となるように振動の位相を合わせる。
このようにX軸方向に工具Tを振動させることで、振動範囲の係数である調整パラメータaを調整して加工面の凹凸を調整することができる。
第2の開示では、ポリゴン加工の工具軸をY軸方向に振動させる。振動範囲は、-alからalであり、工具刃先が加工面中心に到達したとき、工具刃先のY軸成分がゼロになるように振動の位相を合わせる。このようにY軸方向に振動させることで、振動範囲の係数である調整パラメータaを調整して加工面の凹凸を調整することができる。
第1及び第2の開示では、振動成分として正弦波を用いたが、正弦波でなくともよい。また、第1及び第2の開示では、ワークWと工具Tとの回転比を1:2としたが、回転比に関わらず加工面の形状は調整できる。
以上、一実施形態について説明したが、本発明は上述した開示に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。例えば、本開示では、ワーク軸をスピンドル軸、工具軸をサーボ軸とする構成としたが、2軸ともスピンドル軸である主軸間ポリゴン加工としてもよい。
また、本開示では、工具軸をX軸方向(又はY軸方向)に振動させたが、ワーク軸をX軸方向(又はY軸方向)に振動させてもよい。工具軸とワーク軸との相対距離が変化するのであれば、ワーク軸と工具軸との両方を振動させてもよい。又、工具軸とワーク軸とをX軸方向とY軸方向に同時に振動させてもよい。
本開示では、正四角形と正六角形について説明したが、形成する形状が正多角形でなくとも、本開示に含まれるものとする。例えば、工具が2本ついたポリゴンカッタにおいて、工具間の位相差を180度ではなく90度にすると、ワーク形状は正四角形ではなくひし形となる。このように工具間の位相差を調整することで、本開示はひし形などの他の多角形にも適用できる。このような形状では、必ずしも振動成分を極小もしくはゼロとする位置を加工面中心にすべきとは限らず、平面度を向上するため振動成分を適宜調整する。
100御装置
200 工作機械
10 ポリゴン加工制御部
11 ワーク指令生成部
13 移動指令生成部
14 振動成分生成部
111 CPU
112 ROM
113 RAM
140 サーボアンプ
151 工具回転用サーボモータ
152 Z軸用サーボモータ
153 X軸用サーボモータ
154 Y軸用サーボモータ
161 スピンドルアンプ
162 スピンドルモータ
164 主軸

Claims (3)

  1. ワークと工具を同時に回転させてワークの表面に多角形を形成するポリゴン加工を制御する制御装置であって、
    前記ワークの角速度の指令を生成するワーク指令生成部と、
    前記工具の角速度の指令を生成する工具指令生成部と、を備え、
    加工面の形状を調整できるように、前記ワークの回転中心と前記工具の回転中心とを結ぶ軸線に直交する軸線に沿って前記工具と前記ワークの相対距離を増減する制御装置。
  2. 前記加工面の形状調整は平面度を向上させる、請求項1記載の制御装置。
  3. ワークと工具を同時に回転させて前記ワークの表面に多角形を形成するポリゴン加工を制御する制御方法であって、
    前記ワークの角速度の指令を生成し、
    前記工具の角速度の指令を生成し、
    前記ワークと前記工具との相対位置を前記ワークの回転中心と前記工具の回転中心とを結ぶ軸線に直交する軸線に沿って振動させる振動成分を生成し、
    前記生成した角速度で、前記ワークと前記工具を回転させると共に、前記ワークと前記工具の相対位置を振動させる制御を行う、ポリゴン加工の制御方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114211011A (zh) * 2022-01-04 2022-03-22 重庆江增船舶重工有限公司 一种轴端六方的数控车削加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE911689C (de) 1950-09-16 1954-05-17 Breuer Werke Ges Mit Beschraen Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstuecken
JP2000512563A (ja) 1996-06-21 2000-09-26 イプロテツク マシーネン―ウント エーデルシユタールプロドウクテ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 円形とは相違した内側及び/又は外側輪郭を製造する方法及び装置
WO2017051745A1 (ja) 2015-09-24 2017-03-30 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置及びこの制御装置を備えた工作機械

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1395321A (en) * 1971-05-07 1975-05-21 Turret Tooling Ltd Method of and apparatus for producing falt surfaces and flat-sided polygonal cross-sectional workpieces
DE3238442C2 (de) * 1982-10-16 1984-11-15 Krones Ag Hermann Kronseder Maschinenfabrik, 8402 Neutraubling Fräsvorrichtung zum Erzeugen von Polygonprofilen
US4651599A (en) * 1983-08-01 1987-03-24 Hans Ley Method for producing workpieces having polygonal outer and/or inner contours
DE3424494A1 (de) * 1984-07-04 1986-01-16 Werner 5628 Heiligenhaus Mosch Verfahren und drehbank zum drehen von mehrkanten
JPS6399114A (ja) * 1986-10-16 1988-04-30 Fanuc Ltd ポリゴン加工制御装置
CN1054926A (zh) * 1990-03-21 1991-10-02 刘佐众 多边形零件旋转加工的方法及设备
JP2791917B2 (ja) * 1990-10-29 1998-08-27 ファナック株式会社 ポリゴン加工方法
CN103009065A (zh) * 2012-12-14 2013-04-03 六安瑞普数控装备有限公司 一种多边形复合车铣加工装置
JP6157171B2 (ja) * 2013-03-28 2017-07-05 シチズン時計株式会社 ポリゴン加工装置およびポリゴン加工方法
JP6255885B2 (ja) 2013-10-17 2018-01-10 ブラザー工業株式会社 数値制御装置
JP6808540B2 (ja) * 2017-02-28 2021-01-06 日本特殊陶業株式会社 ポリゴン加工用工具
CN207057632U (zh) * 2017-07-12 2018-03-02 西安巨浪精密机械有限公司 一种复合正多边形车削装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE911689C (de) 1950-09-16 1954-05-17 Breuer Werke Ges Mit Beschraen Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstuecken
JP2000512563A (ja) 1996-06-21 2000-09-26 イプロテツク マシーネン―ウント エーデルシユタールプロドウクテ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 円形とは相違した内側及び/又は外側輪郭を製造する方法及び装置
WO2017051745A1 (ja) 2015-09-24 2017-03-30 シチズン時計株式会社 工作機械の制御装置及びこの制御装置を備えた工作機械

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
天野 仁 Hitoshi Amano,NC旋盤「NN-10S II」とポリゴンアタッチメント,機械と工具,第43巻,第4号,志村 幸雄 株式会社工業調査会 工業調査会大阪支社,pp.72-76,ISSN 0387-1053

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