JPH0493114A - タッピング・マシン - Google Patents

タッピング・マシン

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JPH0493114A
JPH0493114A JP20986190A JP20986190A JPH0493114A JP H0493114 A JPH0493114 A JP H0493114A JP 20986190 A JP20986190 A JP 20986190A JP 20986190 A JP20986190 A JP 20986190A JP H0493114 A JPH0493114 A JP H0493114A
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JP
Japan
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head
rotation
main shaft
tap
speed
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Application number
JP20986190A
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English (en)
Inventor
Koichi Yasumoto
安本 孝一
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Brother Industries Ltd
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Brother Industries Ltd
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Publication date
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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 この発明は、数値制御および同期制御されるタッピング
・マシンに関し、更に詳しくは、タッピングにより形成
されたねじの加工精度を損なうこと一 なく、加工後のねじからタップを高速に抜き取り可能と
して、加」二速度の向上を実現したタッピング・マシン
に関するものである。
従来技術 液加」二物に予め穿設したド孔に雌ねじを加」ニするの
に、一般にタッピング・マシンか好適に使用されている
。このタッピング・マシンは、例えば第9図に概略的に
示す如く、機台に立設したコラム10に往復動自在に支
持され、テーブル12上に載置した被加工物14に対し
近接・離間移動を行なう主軸ヘッド16と、この主軸ヘ
ッド16に作動的に連結されて、該ヘッドに往復運動を
付与するボールねしの如きヘッド往復動手段18と、前
記主軸ヘッド16に回転自在に支持され、その回転軸線
を該ヘッドの往復動方向に整列させた主軸20と、この
主軸20の端部に着脱自在に設けられて、前記被加工物
]−4に指向する加工用タップ22と、前記ヘッド往復
動手段18および主軸20の夫々に連結されて、その夫
々に正逆方向の運動を付与するモータ24,26とを基
本的に備えている。
殊に最近のタッピング・マシンは、主軸ヘッド」、6の
移動と主軸20の回転とを、許容加工範囲および速度範
囲の全てに頁って、常に所定精度の同期状態を保持する
シンクロタップ制御を行なうようになっている。すなわ
ちli’U ’a己モータ24,26の夫々には、例え
ばパルスゼネレータの如き位置検出手段P G ′/J
′N’Bけられ、これにより各対応の主軸ヘッド16の
移動位置および主軸20の回転位置な検出する。また数
値制御装置28および同期制御装置30が設けられ、こ
れには加工すべきねじの種類に基つく入力データや該ね
じの加工に必要な各種パラメータその他前記位置検出手
段PGでの検出イ―号が人力される。そしてこれら数値
制御装置28および同期制御装置30は、前記主軸ヘッ
ド]6の移動と主軸20の回転と髪、許容加工範囲およ
び速度範囲の全てに1:り常に所定精度の同期状態に保
持する。
このようなタッピング・マシンでタッピングを行なう場
合は、被加工物の所要位を直に予め穿設したト孔にタッ
プに臨ませ、該タップをモータで正回転させることによ
り雌ねじを切削加」Lする。このねじ切りが終了すると
、その後は該タップを逆回転させて抜き取ることになる
。この場合に、逆回転時の回転速度にタッピング加工時
の遅い正回転速度と同一に設定すると、該加工に多くの
時間を要して非能率的である。そこで従来は、雌ねじを
切った後に正回転時よりも高速にタップを逆回転させて
雌ねじからタップ栓抜き取り、加工時間の短縮化を図っ
ている。例えば特開昭63−162115号や特開昭6
3−200914号公報には、これらの技術が開示され
ている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、前述した従来技術に係るタッピング・マ
シンでは、タップの逆回転速度とタップを取り付けた主
軸のボールねじの戻し送り速度との関係については何等
の配慮もなされていない。従って、逆回転速度とボール
ねしの戻し送り速度とのマツチングが取れる速度までタ
ップの抜き取り速度を速めることができるだけである。
しかし、このマツチングが取れる速度範囲を越えてタッ
プを引き抜くと、如何に高精度の雌ねじ切削加」二を行
なっても、該タップの引き抜ぎ時に雌ねじをタップの切
削刃で傷つけてしまうことになる。このため、従来技術
に係るタップ立て方法では、タップの引き抜き速度をそ
れほど高くすることができないという問題がある。
発明の目的 本発明は、前述した従来技術に内在している課題に鑑み
、これを好適に解決するため提案されたものであって、
タップを逆回転させるモータの許容速度まで回転速度を
高めてタップの引き抜きを行なっても、タッピングによ
り切削した雌ねじを傷つけることのないタッピング・マ
シンを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 前記課題髪克服し、所期の目的を達成するため本発明は
、コラムに往復動自在に支持され、チーフル上に載置し
た被加工物に対し近接・離間移動を行なう主軸ヘッドと
、前記主軸ヘッドに作動的に連結され、該ヘッドに往復
運動を付与するヘッド往復動手段と、前記主軸ヘッドに
回転自在に支持され、その回転軸線を該ヘッドの往復動
方向に整列させた主軸と、前記主軸の端部に着脱自在に
設けられ、前記被加工物に指向するねし加工用タップと
、泊起ヘッド往復動手段および前記主軸の夫々に連結さ
れ、夫々に正逆方向の運動を付与するモータと、これら
夫々のモータに配設され、各対応の主軸ヘッドの移動位
置および主軸の回転位置を検出する位置検出手段と、加
工すべきねじの種類に基づく人力データ、該ねじの加」
二に必要な各種パラメータおよび前記位置検出手段から
の出力に基づき、前記主軸ヘッドの移動と主軸の回転と
を、許容加工範囲および速度範囲の全てに亘り常に所定
精度の同期状態を保持する制御を行なう数値制御装置お
よび同期制御装置とを備えるタッピング・マシンにおい
て、 ?u 記主軸およびヘッド往復動手段の夫々の正逆回転
時の速度比率もしくは夫々の正逆回転の回転速度を?j
f Weパラメータの中に設定して、該主軸およびヘッ
ド往復動手段の正回転時の回転速度よりも逆回転時の回
転速度を高く設定し得る手段と、前記の設定されたパラ
メータに従い、主軸およびヘッド往復動手段の逆回転時
の回転速度を、前記の許容速度範囲内で正回転時の回転
速度よりも増速させ、かつその増速された逆回転時でも
前記所定の同期精度を維持する手段とから構成したこと
を特徴とする。
作用 タップの逆回転速度とボールねしの戻し送り速度とは、
機械に許容される速度範囲の全てに亘って同期するので
、タップの逆回転時にこのタップの切削刃がねじの山部
に当って傷付けることがなし)。
実施例 次に1本発明に係るタッピング・マシンにつき、好適な
実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する
。第2図は、本発明の一実施例に係るタッピング・マシ
ンの制御装置を示すブロック図である。
符号110で示す制御装置は、制御全体を統括するマス
ターCPUI 11と、被加工物へのタッピング加工を
主に司るスレーブCPUI 12と、工具交換を主に司
るATC部CPU113とから基本的に構成されている
。マスターCPUI 11には、制御装置自体を動作さ
せるプログラムや定数等を格納するメモリとしてのマス
タ一部ROM114と、制御実行中の変数やフラグ等を
一時記憶する第1マスタ一部RAM115と、タッピン
グ加工に使用するタップの種類等を指示する加」ニブロ
グラムや「タップ戻り比率」等を格納した第2マスタ一
部RAM 116とが接続されている。この第2マスタ
一部RAM116は、電源オフ時にもバックアップされ
ている。
スレーブCPUI 12には、タッピング加工のための
モータ駆動プログラムや定数等を格納するスレーブ部R
OM117と、加工制御実行中の変数やフラグ等を一時
記憶するスレーブ部RAM118とが接続されている。
ATC部CPU113には、工具交換のためのマガジン
旋回プロダラムや定数等を格納するA TC部ROM1
1.9と、工具交換制御実行中の変数やフラグ等を一時
記憶するATC部RAM120とが接続されている。
マスターCPUI 11とスレーブCI−’U112と
の間には、両者間で指令その他の情報を相互に交換する
ためのMS間共通RAM121が接続さレテいる。この
MS間共通RAM121には、マスターCPUI 11
およびスレーブCPU112の双方から、各種情報の書
き込みや読み出しがなされる。また、マスターCPUI
LIとATC部CPUI 13との間には、両者間で指
令その他の情報を相互に交換するためのMA間共通RA
M122が接続されている。このMA間共通RAM12
2も、前述のMS間共通RAM121と同様に、マスタ
ーCPUI 11およびATC部CPU113の双方か
ら、各種情報の書き込みや読み出しがなされる。
更にマスターCPUIIIには、加工ブロクラム等を作
成する人力手段としてのキーボード123と、この加ニ
ブロタラム等を表示するためのCRT124とが接続さ
れている。
前記スレーブCPU112には、前記ワークテーブル1
2をX@力方向移動さぜるX軸モータ125、Y軸方向
に移動さぜるY軸モータ126゜更にワークテーブルを
回転させるB軸モータ127、主軸ヘッド16にボール
ねしの如きヘッド往復動手段18の回転により昇降させ
るZ軸モータ22およびタップを取り付けた主軸20を
回転させる主軸モータ36が接続されている。スレーブ
CPU112はこれらを制御駆動し、テーブル12上に
載置した液加」二物14の下孔へのタッピングを実行す
る。またスレーブCPU112には、主軸回転禁止領域
を検出するセンサ102が接続され、主軸ヘッド16が
機械原点位置ZOより上方の主軸回転禁止領域に位置し
ていることを知らせる。
前記ATC部CPUI 13には、タラピンク止具交換
用のマガジンモータ68が接続されている。
該CPU113は、マガジンモータ68を制御駆動して
工具マガジン(図示せず)を回転させ、次に使用する工
具の割出しを行なう。
第3図は、マスターCPUI 11とスレーブCPU1
]2との間で情報の交換を行なうMS間共通RAM12
1のメモリ構成を示す図である。
151〜155には各種のフラグが収容され、156〜
162には、マスターcpui i iがスレーブCP
U11.2に与える指令値のデータが収容されている。
また165〜168には、スレーブCPU112からマ
スターCPU11.1に伝えるデータが格納されている
このメモリ構成の詳細を説明すると、151は、動作の
開始を指令する実行開始フラグ5TARTFを示し、マ
スターCPU11.1がここに「1」を書き込むことに
より、スレーブCPUI 12はその他の情報を参照し
ながら動作の実行を開始する。
152は、動作の終了を知らせる実行終了フラグEND
Fを示し、所要の動作が終了すると、スレーブCI)U
112がここに「1」を書き込み、動作の終了をマスタ
ーCI)Ulllに知らせる。
153は、切削モードフラグCUTJを示し、マスター
CPUI 11が「1」を誉き込むことにより軸移動は
切削モード(GOI)となり、またrOJを書き込むこ
とにより位置決めモート(GOO)となる。
位置決めモードGOOでは、スレーブCPU112は軸
移動が完全に終了した後に、前記実行終了フラグEND
−ド152をあげる。これに対し切削モードGOIでは
、スレーブCPU112は軸移動の減速開始時に前記実
行終了フラグE NDj” l 52をあげ、次の軸移
動の受付を可能にする。]−54は、タップ動作フラグ
T A I)−ト”を示し、マスターCPUI 11が
タップ動作の時に「1」を書き込む。155は、主軸動
作フラグSPCMDJを示し、マスターCPUI 11
が主軸回転動作時は「1」を誉き込み、またオリエンテ
ーション動作時は「2」を書き込む。
次に156〜159は、夫々■X軸移動指令値XCMD
−V、■Y軸移動指令値YCMD−V、■Z軸移動指令
値Z CM DJおよび■B軸移動指令値BCMD、−
Bを示し、マスターCPUI 11が軸移動指令の際に
、これから移動すべき距離をインクリメンタル量で書き
込む。また160は、主軸回転指令値S P CMD、
、−V、 i 61は、移動指令速度FEED−V、1
62は、タップ指令ピッチPITCI−jVを夫々示し
ている。
更に165〜]−68は、夫々■X軸現在位置XPO8
V、■Y#現在位置ypos−v、■Z軸現在位置zp
os−vおよび■B111ll現在位置BPO8j’を
示している。これら夫々の現在位置データ165〜16
8は、軸移動動作の実行に伴いスレーブCPU112に
より逐次更新される。
なおMS間共通RAMI21への設定は、可能な限りの
複合動作を許すようにされている。
第4図は、マスターCPUI 11とATC部CPUI
 13との間で情報交換を行なうMA間共通RAM12
2のメモリ構成図である。171は、実行開始フラグA
STARTJを示し、マスターC1)Ulllが「1」
を誉き込むことにより、A T C部CTJ U 11
3はその他の情報を参照し、1:3 動作の実行を開始する。172は、実行終了フラグAE
ND  Fを示し、萌a6 フラグA S ′r p、
 RTE101により実行がかかった動作が終了すると
、ATC部CPU113はここに「1」を書き込み、動
作終了をマスターCPUI 11に知らせる。
173は、マガジン旋回ポット番号A P OT−Vを
示し、マスターCPUI 11は次に使用する止具のマ
ガジンポット番号を誉き込んで、次の工具交換動作での
割出し位置をATC部CPU113に知らせる。
第5図は、第2マスタ一部RAM116の構成図である
。この第2マスタ一部RAM116には、タッピング等
の加ニブログラムの他に、タップの正回転速度に対して
、どの位の増速比率でタップを逆回転させるか、に関す
るタップ戻り比率が格納されている。このタップ戻り比
率は、オペレータがキーボード等により、例えば第6図
に示す設定画面を見ながら任意の値に設定する。なお、
このときの設定値が機械の許容範囲を逸脱した場合には
、タップ動作時に自動的にモータの許容li]転速度に
補正される。例えば、モータの許容回転速度が正回転時
の3倍であれば、これを越えるタップ戻り比率6が設定
されたとしても、その実行時には補正されることとなり
、逆回転時には正回転時の3倍となるものである。
以上の構成に基づき、制御装置の動作について説明する
。マスターCPUI 11は、キーボード123から入
力され第2マスタ一部RAMI l 6に格納された加
工プログラムを1動作ずつ読み込み、この読み込んだ情
報がワーク加工に関するものであれば、MS間共通RA
M121にその指令を書き込む。これによりスレーブC
PU112は、この書き込まれた指令を読み出して、各
軸モータ22.125,126,127の移!1ilJ
址および主軸の回転数を決定し、ワーク加工制御を実行
する。
第7図は、マスターCPU 111での運転処理な示す
フローチャートである。処理300が開始されると、先
ずステップ301で加」ニブログラムが1命令ずつ読み
込まれる。以下ステップ311〜3]5で動作の種類が
判別され、夫々の動作処理321〜325に進む。例え
ば、加工ブロクラムが位置決め命令G00の場合は、ス
テップ321に進んで位置決め移動処理が行なオ〕れる
送り命令GOIの場合は、ステップ322に進んで切削
移動処理が行なわれ、タップ移動命令G77の場合は、
ステップ323に進んでタップ移動処理が行なわれる。
プログラム終了命令M30の場合は、ステップ325に
進んでプログラム終了処理が行なわれる。これらの処理
321〜325は、マスターCPU111がMS間共通
RAM121に必要なフラグおよびデータからなる命令
を書き込むことにより実行される。該マスターCPUI
 11では、スレーブCPU1]、2によって、MS間
共通RAM121に実行終了フラグENDJ152が立
てられるのを待機し、実行終了フラグENrl)J15
2が立てられるとステップ303に進む。
次に第8図は、第7図に示すG77(シンクロタップ固
定サイクル)を含む処理手順のフローチャートである。
前加工命令が終了してこの処理に入ると、先ずステップ
400でZ軸の原点復帰を行ない、次のステップ401
で主軸に取り付ける工具をタップ工具に交換し、該タッ
プ工具のX、Y座標上の位置決めをした後、ステップ4
02でZ軸上の位置決めをする。そして、次のステップ
403にてタッピング加工を行なう。例えばこのタッピ
ングは、主軸の回転速度2000rpmにて所定のZ軸
深さまで行なう。このとき主軸の回転速度とZ軸(つま
りボールねし)の送り速度とが、タップのピッチを勘案
して同期するよう設定する。そして。
雌ねじが切削された後は、この2000rpmにタップ
戻し比率を乗じた回転数、例えば比率が200%であれ
ば、主軸を400Orpmで逆回転させる。
この場合にも、勿論ボールねじの戻し送り速度を、タッ
プのピッチを勘案して主軸の回転数に同期させて行なう
。最後に、ステップ404にて主軸のZ軸位置を所定の
位置に戻して1次の加工命令の処理に入る。
第1図は、前述した第8図におけるステップ403での
タッピング加工処理の詳細手順を示すフローチャートで
ある。この処理がスタートすると、先ずステップ501
で現在のZ軸位置情報を取り込み、ステップ502でフ
ラグT A P −Fに正回転を示す「1」を設定する
。そしてステップ503で、■Z CM DJにZ軸の
最下点位置を設定し、■SPCMDJに回転数200O
rpmを設定し、■PITCHVに主軸に装着されてい
るタップ上具のピッチを設定する。次いでステップ50
4で、5TARTFを「1」にしてスレーブCPU11
2にシンクロタップの下降動作の開始を指示する。ステ
ップ503で設定された回転数(SPCMD V)とピ
ッチ(P I T CH−V)!:カらZ軸の送り速度
を計算し、主軸を正回転させながらZ軸の移動をこの正
回転に同期させてシンクロタップを行なう。マスターC
PUI 11は、ステップ505でスレーブCPUl1
2からの終了(ENDJ=1)を待って、次のタップ上
昇指令つまりタップ」二具を雌ねじから引き抜く指令を
行なう。
このタップ上昇指令では、ステップ506でT A P
  ドに「2」を設定することにより、主軸製逆回転さ
せることを指示してステップ507に進む。
このステップ507では、■ステップ501で取り込ん
だZ軸の現位置をZCMD Vに設定し、■SPCMD
−Vに正回転時の回転数にパラメータとして予め設定さ
れているタップ戻し比率を乗した値を設定し、■PIT
CH,,−Vにタップ工具のピッチ(この値はステップ
503での値をそのまま用いることでもよい)を設定す
る。その後にステップ508で、5TART  Fを「
1」にすることで、スレーブCPU112の上昇動作(
戻り)の開始を指令する。該スレーブCPUは、ステッ
プ507で設定された逆回転数(SPCMD V)とピ
ッチ(P ITCH−V)とからZ軸の戻り送り速度を
計算し、主軸を逆回転させながらZ軸の移動をこの逆回
転に同期させて、i「記タップ工具の引き抜きを行なう
。次のステップ509でマスターCPU11]は、スレ
ーブCPUI 12からの終了(END、、−F=1)
を待って、本処理を終了する。
このように実施例に係るタッピング・マシンによれば、
タップを引き抜くに際して、タップの逆回転数を機械の
許容回転数にまで上昇させて高速で行なう場合でも、タ
ップのZ軸の戻り送り速度をこの逆回転数に同期させて
行なうものである。
従ってタップのねじ山が、雌ねじのねじ山を傷つけて雌
ねじの加工精度を損なう、ということがない。なお実施
例では、下孔に雌ねじをタッピングする数値制御および
同期制御されるタッピング・マシンにつき説明したが、
ボルト本体に雄ねじをタッピングするタッピング・マシ
ンにも、好適に応用可能である。
発明の詳細 な説明した如く、本発明に係る数値制御および同期制御
されるタッピング・マシンによれば、タップの引き抜き
動作を行なう場合にタップの逆回転とZ軸の戻り送り速
度とが常に同期する。従って、機械の許容回転速度で高
速引き抜きを行なっても、タップ加工により切削したね
じの加工精度を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係るシンクロタップ固定
サイクル処理の詳細手順を示すフローチャート、第2図
は、制御装置のブロック図、第3図、第4図および第5
図は、夫々メモリ構成図、第6図は、タップ戻り比率を
設定する画面を示す説明図、第7図は、マスターCPU
の制御手順を示すフローチャート、第8図は、タップ加
工処理の全体フローチャート、第9図は、一般的なタッ
ピング・マシンの概略構成図である。 36・・・主軸モータ 2・・・Z軸モータ 11・・・マスターCPU 12・・・スレーブCPU 15・・・第1マスタ一部RAM 16・・・第2マスタ一部RAM

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 コラムに往復動自在に支持され、テーブル上に載置した
    被加工物に対し近接・離間移動を行なう主軸ヘッドと、
    前記主軸ヘッドに作動的に連結され、該ヘッドに往復運
    動を付与するヘッド往復動手段と、前記主軸ヘッドに回
    転自在に支持され、その回転軸線を該ヘッドの往復動方
    向に整列させた主軸と、前記主軸の端部に着脱自在に設
    けられ、前記被加工物に指向するねじ加工用タップと、
    前記ヘッド往復動手段および前記主軸の夫々に連結され
    、夫々に正逆方向の運動を付与するモータと、これら夫
    々のモータに配設され、各対応の主軸ヘッドの移動位置
    および主軸の回転位置を検出する位置検出手段と、加工
    すべきねじの種類に基づく入力データ、該ねじの加工に
    必要な各種パラメータおよび前記位置検出手段からの出
    力に基づき、前記主軸ヘッドの移動と主軸の回転とを、
    許容加工範囲および速度範囲の全てに亘り常に所定精度
    の同期状態を保持する制御を行なう数値制御装置および
    同期制御装置とを備えるタッピング・マシンにおいて、 前記主軸およびヘッド往復動手段の夫々の正逆回転時の
    速度比率もしくは夫々の正逆回転の回転速度を前記パラ
    メータの中に設定して、該主軸およびヘッド往復動手段
    の正回転時の回転速度よりも逆回転時の回転速度を高く
    設定し得る手段と、前記の設定されたパラメータに従い
    、主軸およびヘッド往復動手段の逆回転時の回転速度を
    、前記の許容速度範囲内で正回転時の回転速度よりも増
    速させ、かつその増速された逆回転時でも前記所定の同
    期精度を維持する手段とから構成したことを特徴とする
    タッピング・マシン。
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