JPH02110711A - Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置 - Google Patents

Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置

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JPH02110711A
JPH02110711A JP26458988A JP26458988A JPH02110711A JP H02110711 A JPH02110711 A JP H02110711A JP 26458988 A JP26458988 A JP 26458988A JP 26458988 A JP26458988 A JP 26458988A JP H02110711 A JPH02110711 A JP H02110711A
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Hideo Kato
秀夫 加藤
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聡 松田
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Niigata Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、2軸以上の軸で構成されるNC工作機械の曲
面の加工速度制御装置に関するものである。
[従来の技術] 一般に、NC工作機械で同時2軸送り制御によって円筒
面の加工を行うと、その際の加工誤差ΔEは次の第1式
で表される。
ΔF−(1/2)X(V2/r)X[(1/I 2)X
r”+ I/Kp2コ  ・・・・ (1)ただし、■
 加工速度 r・円筒面の半径 τ、直線加減速時定数 Kp2位置ループゲイン ずなイつち、加工誤差へEは加工速度Vの2乗に比例し
、また円筒面の半径rに反比例して変化する。したがっ
て、加減速時定数τおよび位置ループゲインKpを実験
等で得ておけば、円筒面の半径rから加工誤差へEを所
定の値にするための加工速度Vを算出する二七ができる
。したがって、上記第1式を利用するれば、円筒面を加
工する場合には、加工誤差へEに見合った最高の速度で
加工することができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、NC工作機械においては、曲率半径が常
に変化するような曲面も加工しなければならず、この場
合には、(1)式から明らかなように、曲率半径の小さ
な部分の加工誤差が大きくなるので、曲率半径の一番小
さな部分の加工誤差へEが所定の値に収まるように加工
速度を低く抑えて加工している。
このため、曲率半径が常に変化するような曲面を加工す
る場合には、加工能率が落ちてしまうという問題があっ
た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、曲率
半径が常に変化する曲面を加工する場合において加工能
率の向上を図ることのできるNC工作機械の曲面の加工
速度制御装置を提供することを目的としている。
[課題を解決するだめの手段] 本発明は、上記目的を達成するため、加工位置データ群
の連続する3点から、該3点を通る円の半径を演算する
曲率半径演算回路と、円筒面を加工する際の該円筒面の
半径および加工速度によって変化する加工誤差を一定の
値にするという条件で、前記用の半径から加工速度を演
算する加工速度演算回路とを備えたものである。
[作用] 本発明においては、加工の進行によって変化する加工位
置の連続する3つのデータから、該データを通る円の半
径を算出し、この円の半径から加工寸法の誤差を一定に
するという条件で加工速度を算出する。このため、加工
誤差が一定になるように、加工面の曲率半径に応じて加
工速度が変化する。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図を参照し
て説明する。
第1図において、1はNC工作機械の中核となる制御装
置であり、2は加工位置データ記憶メモリである。
加工位置データ記憶メモリー2は、第2図に示す加工位
置データP、 P2、・・・を記憶するものであり、各
加工位置データPは、xyzの三次元の座標で指定され
ている。
また、上記制御装置Iは、NC工作機械の各種動作の制
御を行うとともに、0演算回路3、L演算回路4、曲率
半径演算回路5および加工速度演算回路6が備えられて
いる。
θ演算回路3は、加工位置データ記憶メモリー2から出
力される加工位置データ情報7によって、隣接する加工
位置データPを結ぶ直線の交差する角度θを演算するも
のであり、たとえば、加工位置データP1、P2を結ぶ
直線の傾きと加工位置データP9、P3を結ぶ直線の傾
きとから角度θ、を、加工位置データP2、P3を結ぶ
直線の傾きと加工位置データP3、P4を結ぶ直線の傾
きとから02を演算するようになっている。また、この
θ演算回路3は、角度θを演算するごとに、該角度θを
境界値記憶メモリー8に記憶されたθL境界値9と比較
して、角度θの方がθを境界値9より大きい場合には、
加工面を平面とみなして最大の加工速度情報IOをパル
ス分配器IIに出力し、角度θの方がθを境界値9より
小さい場合には、前記加工位置データ情報7をL演算回
路4に出力するようになっている。
I7演算回路4は、加工位置データ情報7によって、隣
接する加工位置データP間の距離りを演算するものであ
り、たとえば、加工位置データPP2からデータ間の距
離り、を、加工位置データP2、P3からデータ間の距
離L2を演算するようになっている。また、このL演算
回路4は、データ間の距離りを演算ずろごとに、該デー
タ間の距離りを境界値記憶メモリー8に記憶されたLt
境界値I1と比較して、データ間の距離りの方がI、L
境界値I2より大きい場合には、加工面を平面とみなし
て最大の加工速度情報IOをパルス分配器11に出力し
、データ間の距離■7の方がLt境界値I1より小さい
場合には、前記加工位置データ情報7を曲率半径演算回
路5に出力するようになっている。 曲率半径演算回路
5は、隣接する3つの加工位置データPから、これら3
つの加工位置を通る円の半径11を演算するものであり
、たとえば、加工位置データP5、P2、P3からこれ
らの加工位置を通る円の半径R,を演算する。そして、
ここで演算された円の半径Rが加工速度演算回路6に出
力される。
加工速度演算回路6は、前記曲率半径演算回路5て演算
された円の半径Rと、サーボ特性記憶メモリー13に記
憶されたNC工作機械のサーボ特性14とから、加工誤
差を一定にする条件での加工速度を算出して、この加工
速度の情報15をパルス分配器11に出力するようにな
っている。そして、サーボ特性14としては、NC工作
機械で円筒面を実際に加工した際の、円筒面の半径と加
工速度との関係を、加工誤差別に整理したものである。
したがって、加工速度演算回路6ては、加工誤差を指定
しておけば、円の半径Rから、該加工誤差にみあった加
工速度が算出される。
また、パルス分配器11は、制御装置Iから加工位置デ
ータ情報7、および最大加工速度情報10または加工速
度情報15を受は取り、指令パルス列信号2Iを発生さ
せ、該指令パルス列信号21を直線加減速回路17に与
える。直線加減速回路17は、刻々変化fる速度を、速
度の切り換わり点で機械がショックなく目標速度に到達
するように加速または減速させる回路であり、滑らかな
パルス列I8を偏差カウンタ22に与えるものである。
偏差カウンタ22は前記指令パルス列と位置フィードバ
ックパルス列をアップあるいはダウンカウントし、位置
偏差量23をD/A変換器24に渡すものである。D/
A変換器24は、前記位置偏差量23をアナログ量に変
換するものであり、アナログ量に変換された位置偏差量
すなわち速度指令信号25をサーボアンプ26に与える
ようになっている。サーボアンプ26は、前記速度指令
信号・25を増幅して、モータ信壮27として駆動用モ
ータ28に与え、該駆動用モータ28を動作させるもの
である。駆動用モータ28には、その回転速度を検出す
る速度検出器29および回転角度を検出する位置検出器
30が設けられている。そして、速度検出器29によっ
て、速度フィードバック信号31がサーボアンプ26に
与えられ、また位置検出器30によって、位置フィード
バック信号32が偏差カウンタ22に与えられるように
なっている。
なお、第1図ては、ザーポ系の一軸分を例示しているが
、実際にはパルス分配器11から駆動用モータ28側の
部分がNC工作機械の軸数分だけ存在している。
次に、上記のように構成された装置の作用を第3図を参
照して説明する。
加工が開始されると、まず、θ演算回路3により演算さ
れた角度θとOL境界値とがステップSPIで比較され
、角度θがθを境界値より大きい場合には、ステップS
P3に移行する。そして、ステップSP3ては、加工面
を平面とみなし、最大の加工速度が設定される。また、
ステップSPlにおいて、角度θがθを境界値より小さ
い場合は、ステップSP2に移り、L演算回路4でデー
タ間の距離りとLt境界値との比較が行なイつれる。
そして、データ間の距離りがLL境界値より大きい場合
には、ステップSP3に移行し、該データ間の距離りが
Lt境界値より小さい場合には、ステップSP4に移行
し、さらにステップSP5に移行する。ステップSP4
では、曲率半径演算回路5によって、連続する3つの加
工位置データPを通る円の半径Rが演算され、ステップ
SP5では、加工速度演算回路6によって、ステップS
P4で求められた円の半径Rから、加工誤差を所定の値
にするための加工速度が演算される。そして、ステップ
SP6に移行して、上記ステップSP3またはステップ
SP5で設定された加工速度で加工が行なわれ、これに
より加工位置が!データ分移動する。そして、再びステ
ップSPIにもどり、上記と同様にして、加工速度の制
御が行なわれる。
上記のように構成された装置においては、曲率半径が常
に変化するような曲面を加工する場合、連続する3つの
加工位置データPを通る円の半径Rを算出し、この半径
Rから誤差を所定の値にするための加工速度を算出する
ことができるから、たとえば、第4図に示すような曲面
Cを加工すると、第5図に示すように、曲率半径の大き
な部分では加工速度が連なり、曲率半径の小さな部分で
は加工速度が遅くなる。したがって、従来のように、曲
率半径の小さな曲面部を所定の加工誤差に収めるべく低
い加工速度で余裕をもって加工する場合に比べて、加工
速度の平均値を上昇させることができ、従来に比べて加
工能率の向」二を図ることができる。
また、円の半径Rを計算する前に、角度θおよびデータ
間の距離りの計算をすることによって、加工面が平面で
あるか否かの判断をしているので、加工面が平面の場合
には、円の半径Rを計算するような無駄な計算をするこ
となく、即座に、高速で加工することができる。
なお、上記実施例の加工速度演算回路6においては、実
際に測定されて、加工誤差別に整理された円筒面の半径
と加工速度とのデータを用いて、加工速度を計算するよ
うに構成したが、従来例で示した(1)式の加減速時定
数τおよび位置ループゲインKpを実験等で求めておい
て、該(1)式に円筒面の半径rを代入して、所定の加
工誤差へEに収まるように、加工速度Vを演算するよう
にしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、加工位置データ
群の連続する3点から、該3点を通る円の半径を演算す
る曲率半径演算回路と、円筒面を加工する際の該円筒面
の半径および加工速度によって変化する加工誤差を一定
の値にするという条件で、前記内の半径から加工速度を
演算する加工速度演算回路とを備えているから、加工面
の曲率半径に応じて、加工誤差が一定になるように加工
速度を変化させることができる。そして、NC工作機械
のサーボ系の特性」二、曲率半径の大きな曲面部では加
工速度大きくなるので、従来のように、曲率半径の小さ
な曲面部を所定の加工誤差に収めるへく低い加工速度で
余裕をもって加工する場合に比へて、加工速度の平均値
を上昇させることができる。したがって、従来に比べて
加工能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第1図は曲面加工速度制御装置を示すブロック図、
第2図は加工位置データの説明図、第3図は曲面加工速
度制御装置の流れ図、第4図は曲率半径が連続して変化
する加工面の一例を示す斜視図、第5図は加工面を加工
した際の加工位置に対する加工速度の関係を示す図であ
る。 5・・・・・・曲率半径演算回路、 6 ・・・・加工速度演算回路、 P・・・・・・加工位置データ、 R・・ 円の半径、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 加工位置データ群の連続する3点から、該3点を通る円
    の半径を演算する曲率半径演算回路と、円筒面を加工す
    る際の該円筒面の半径および加工速度によって変化する
    加工誤差を一定の値にするという条件で、前記円の半径
    から加工速度を演算する加工速度演算回路とを備えてな
    ることを特徴とするNC工作機械の曲面の加工速度制御
    装置。
JP63264589A 1988-10-20 1988-10-20 Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置 Expired - Lifetime JPH07104707B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020038555A (ja) * 2018-09-05 2020-03-12 オークマ株式会社 数値制御装置および数値制御方法
JP2021002194A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 ファナック株式会社 数値制御装置、cnc工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラム

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JPS61201105U (ja) * 1985-06-03 1986-12-17
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