JPH04322301A - 数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に直線方向の位置
に関係なく直線方向と回転方向の合成速度、即ち切削速
度が常に一定となる制御を実現する数値制御装置の直線
方向（以下、直線軸とする）と回転方向（以下、回転軸
とする）の同時補間方法に関するものである。

【０００２】

【従来例】直線軸と回転軸との同時補間によって加工を
する場合がある。図５はかかる同時補間によってスパイ
ラル形状のフライス加工を行う説明図である。即ち、ポ
イントＰ０　からＰ１　まで工具ＴＬをＸ軸方向にｌ１
　だけ移動させると同時に、回転軸をＣ軸方向に３６０
度回転させて加工を行うというように、順次ポイントＰ
３　まで直線軸（Ｘ軸方向）と回転軸（Ｃ軸方向）との
同時補間によってスパイラル形状のフライス加工を行っ
たものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、直線軸と回
転軸の回転角度を指令して補間を行う場合、直線軸およ
び回転軸の切削送り速度を所定速度に設定しても、スパ
イラル形状の外側に行くほど回転軸の移動量は大きくな
り、直線方向と回転方向の合成速度（送り速度）が上が
り過ぎてしまう。そこで、工具ＴＬの送り速度が設定当
初の所定速度を保って加工するために、従来は、図６に
て示すようにＮＣ加工プログラムの指令ブロックを微分
割して、微分割した指令ブロック毎の直線軸と回転軸の
移動量を算出し、この移動量に基づき合成速度が当初設
定した切削速度となるように前記指令ブロック毎の切削
送り速度の指令数値を設定していた。すなわち、微分割
した指令ブロック毎の切削速度をｆ１　，ｆ２　，ｆ３
　と変えて、切削速度がほぼ一定になるようにオペレー
タが机上で算出してＮＣ加工プログラムを作成し、この
ＮＣ加工プログラムに基づき数値制御を実行していた。 なお、図６において、「Ｇ０１」は直線補間のＧコード
を意味し、アルファベット「Ｘ」は次に続く数値がＸ軸
（直線軸）の座標値であることを意味し、アルファベッ
ト「Ｃ」は次に続く数値がＣ軸（回転軸）の座標値であ
ることを意味し、アルファベット「Ｆ」は次に続く数値
が送り速度であることを意味する。しかし、ＮＣ加工プ
ログラムの指令ブロックを微分割し、切削速度がほぼ一
定になるようにオペレータが机上で算出する従来のプロ
グラミング方法は非常に面倒であり、また、工具径の大
小も工具先端の移動量に影響することから、工具が交換
される場合も考慮して各々の微分割された指令ブロック
の切削速度を決定しなければならないという問題があっ
た。さらに、ＮＣ加工プログラムの指令ブロックを微分
割して作成すると、ＮＣ加工プログラムが長くなり、ブ
ロック毎の処理時間により加工面のつなぎめが発生し、
加工精度にも問題があった。この発明は前記課題に鑑み
て創案されたものであり、直線軸と回転軸とによる補間
で加工する場合、簡単な指令ブロックを指令するだけで
、直線軸の位置に関係なく切削速度が一定であるような
制御を実現する数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方
法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
にこの発明は、回転する工具を直線方向と回転方向に同
時に補間し、指定される切削速度で加工を行う数値制御
装置の直線軸と回転軸の補間方法において、直線方向の
始点および終点の座標値に基づき直線方向の移動量を求
めると共に、回転方向の指令回転角度に基づき回転方向
の移動量を求める手段と、この直線方向および回転方向
の移動量を用いて直線方向と回転方向の同時補間による
合成移動距離を求める手段と、この合成移動距離と、直
線方向および回転方向の移動量との関係を用いて、直線
方向および回転方向の合成速度が常に前記指定される切
削速度となるように直線方向および回転方向のそれぞれ
の移動速度を求める手段とからなり、補間全域にわたっ
て常に前記指定される切削速度となるように直線方向お
よび回転方向の移動速度の制御を行うことを特徴とする
。また、この発明は、前記指定される切削速度を複数設
定し、直線方向および回転方向の残移動量に応じて指定
される切削速度を変更する手段を持つことを特徴とする
。

【０００５】

【作用】前記構成によりこの発明は、直線軸の始点およ
び終点の座標値、回転軸の回転角度から各々の軸の移動
量を求め、直線軸と回転軸の各々の送り速度の合成速度
を切削速度として指令し、各々の軸の移動速度を計算す
る。この算出した各軸の移動速度を用いて同時補間を実
行することにより、補間全域にわたって前記指定される
切削速度となるように直線方向および回転方向の移動速
度を制御できる。また、加工途中で切削速度を切り換え
る位置を指定することにより、更に細かな切削速度の制
御ができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳しく説明する。図１はこの発明を実施するＮＣ装置の
ブロック図、図２はこの発明の直線軸と回転軸の関係を
展開した説明図、図３は加工途中で切削速度を変更した
場合の説明図、図４はこの発明における処理の流れ図で
ある。

【０００７】図１において、１は中央処理装置（ＣＰＵ
）、２はシステムプログラムを記憶するＲＯＭ、３は実
行中の処理データを記憶するＲＡＭ、４はＲＡＭ３内に
記憶されたＮＣ加工プログラム、５は直線軸および回転
軸の移動距離等を計算する演算処理部、６は直線軸およ
び回転軸の移動速度を切削速度から決定する送り速度設
定部、７はサーボ制御部、８は直線軸モータＭ１　およ
び回転軸モータＭ２　を駆動する駆動部である。ＮＣ加
工プログラム４にはこの発明による１ブロックの指令、
例えば、 Ｇ１２８　　Ｇ９８　　Ｇ０１　　Ｘ　　　　Ｃ　　　
　Ｆ　　　　；が挿入されているものとする。また図２
は、直線軸の座標（切削面の直径）がＤ（ｍｍ）の場合
の直線軸と回転軸との関係を展開している。なお、「Ｇ
１２８」はこの発明にかかる直線軸と回転軸による補間
機能を実行するワンショットのＧコードを意味し、「Ｇ
９８」は毎分送りのＧコードを意味し、「Ｇ０１」は直
線補間のＧコードを意味し、アルファベット「Ｘ」は次
に続く数値がＸ軸（直線軸）の座標値であることを意味
し、アルファベット「Ｃ」は次に続く数値がＣ軸（回転
軸）の座標値であることを意味し、アルファベット「Ｆ
」は次に続く数値が切削速度であることを意味する。

【０００８】ところで、Ｘ軸の移動量をＬＸ　（絶対値
、直径指定、ｍｍ）、Ｃ軸の移動量をＬＣ　（絶対値、
ｄｅｇ）とすると、補間距離Ｌ、即ち直線軸と回転軸に
よる実際の移動距離は、

【０００９】

【数１】

【００１０】で表される。この補間距離Ｌを移動する速
度をｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）とすると、Ｘ軸方向の移動速度
ｆＸ　は ｆＸ　＝ＬＸ　／（２＊Ｌ）＊ｆ　　で表される。 さらに、Ｃ軸方向の移動速度ｆＣ　（ｄｅｇ／ｍｉｎ）
はｆＣ　＝ＬＣ　／Ｌ＊ｆ　　で表される。 一方、切削速度はＦ（ｍｍ／ｍｉｎ）で指令されるから
、Ｘ軸方向の切削速度をＦＸ　（ｍｍ／ｍｉｎ）、Ｃ軸
方向の回転による円の接線方向の速度をＦＣ　（ｍｍ／
ｍｉｎ）とすれば、図２に示すごとく、

【００１１】

【数２】

【００１２】であり、ＦＸ　＝ｆＸ　，ＦＣ　＝（π＊
Ｄ／３６０）＊ｆＣ　の関係がある。以上によりＸ軸方
向の移動速度ｆＸ　とＣ軸方向の移動速度ｆＣ　は

【０
０１３】

【数３】

【００１４】

【数４】 により計算される。

【００１５】前記形式の１ブロックの指令による補間機
能が実行されると、指令されたＸ軸およびＣ軸の座標値
と切削速度Ｆによって前記算出手順のように各軸の移動
速度ｆＸ　，ｆＣ　が求められ、この移動速度ｆＸ，ｆ
Ｃ　の指令に従って各モータが駆動される。これをＸ軸
の座標値およびＣ軸の回転角度に基づきシステムは、一
定時間毎に前記算出手順を繰り返して速度設定を行う。 このように、この発明の補間方法を用いることにより、
Ｘ軸の位置に関係なく絶えず指令された切削速度Ｆによ
り加工することができる。

【００１６】図３はこの発明の別の実施例の説明図であ
り、加工途中で切削速度を変更した場合の説明図である
。 ＮＣ加工プログラムの１ブロックの指令を、例えば、Ｇ
１２８　　Ｇ９８　　Ｇ０１　　Ｘ　　Ｃ　　Ｆ　　Ｅ
　　Ｑ　　；とする。なお、アルファベット「Ｅ」は次
に続く数値が第２切削速度であることを意味し、アルフ
ァベット「Ｑ」は次に続く数値（絶対値、ｄｅｇ）がＣ
軸の残移動量と一致した時、第１切削速度Ｆから第２切
削速度Ｅに切り替える位置を意味すものとする。前記形
式の１ブロックが指令されると補間機能の実行は、当初
は第１切削速度Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）により前記第１の実
施例の如く各軸の移動速度が決定されるが、Ｃ軸の残移
動量がＱ（ｄｅｇ）になると、切削速度は第１切削速度
Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）から第２切削速度Ｅ（ｍｍ／ｍｉｎ
）に変更され、前記第１の実施例の如く各軸の移動速度
が決定され補間される。このように、加工形状に合わせ
て切削速度の指令の変更に対応できるから、更にきめの
細かい切削速度の制御が実行できる。

【００１７】図４はこの発明における数値制御装置の処
理の流れ図である。図４によれば、ＮＣ加工プログラム
の加工情報を読み込み（ステップ１１）、本機能である
直線軸および回転軸による補間機能の指令「Ｇ１２８」
であるかどうかを判断し（ステップ１２）、「Ｇ１２８
」指令であれば、前記算出手順に従い演算処理部５にお
いて直線軸および回転軸の現在値、指令された直線軸お
よび回転軸の座標値から直線軸および回転軸の移動量（
ＬＸ　，ＬＣ　）および補間距離Ｌを計算し（ステップ
１３、１４）、指令された切削速度および前記直線軸お
よび回転軸の移動量（ＬＸ　，ＬＣ　）の値により直線
軸および回転軸の移動速度ｆＸ　，ｆＣ　が計算されて
補間される（ステップ１５）。このステップ１３からス
テップ１５までの処理が、一定時間毎、例えば５０ｍｉ
ｎ毎に刻々と変わる直線軸と回転軸の位置の座標値をも
とに移動速度ｆＸ　，ｆｃ　を計算し、直線軸および回
転軸の指令値が補間終了するまで続く（ステップ１６）
。

【００１８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
の直線軸と回転軸の補間方法によれば、直線軸および回
転軸の座標値により各々の軸の移動速度を一定時間毎に
計算するようにしたので、補間全域にわたって切削速度
一定の制御を行うことができ、回転軸方向の送り速度が
極端に早くなることによる不具合の発生を防止できる。 また、切削速度指令の変更手段を併用することにより、
更にきめの細かい切削速度の制御が実行できる。また、
この発明の直線軸と回転軸の補間方法によれば、指令ブ
ロックが一行ですむことになり、ＮＣ加工プログラムの
短縮にもつながり、従来存在したブロック毎の処理時間
による加工面のつなぎめもなくなり、加工精度を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するＮＣ装置のブロック図であ
る。

【図２】この発明の直線軸と回転軸の関係を展開した説
明図である。

【図３】加工途中から切削速度の指令を変更した場合の
説明図である。

【図４】この発明の処理の流れ図である。

【図５】スパイラル加工の説明図である。

【図６】従来のＮＣ加工プログラムの説明図である。

【図７】従来の処理の流れ図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　ＣＰＵ ２　　　　　　　　ＲＯＭ ３　　　　　　　　ＲＡＭ ４　　　　　　　　加工プログラム ５　　　　　　　　演算処理部 ６　　　　　　　　送り速度制御部 ７　　　　　　　　サーボ制御部 ８　　　　　　　　駆動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転する工具を直線方向と回転方向に
   同時に補間し、指定される切削速度で加工を行う数値制
   御装置の直線軸と回転軸の補間方法において、直線方向
   の始点および終点の座標値に基づき直線方向の移動量を
   求めると共に、回転方向の指令回転角度に基づき回転方
   向の移動量を求める手段と、この直線方向および回転方
   向の移動量を用いて直線方向と回転方向の同時補間によ
   る合成移動距離を求める手段と、この合成移動距離と、
   直線方向および回転方向の移動量との関係を用いて、直
   線方向および回転方向の合成速度が常に前記指定される
   切削速度となるように直線方向および回転方向のそれぞ
   れの移動速度を求める手段とからなり、補間全域にわた
   って常に前記指定される切削速度となるように直線方向
   および回転方向の移動速度の制御を行うことを特徴とす
   る数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法。
2. 【請求項２】　　前記指定される切削速度を複数設定し
   、直線方向および回転方向の残移動量に応じて指定され
   る切削速度を変更する手段を有することを特徴とする請
   求項１記載の数値制御装置の直線軸と回転軸の補間方法
   。