JPH0561528A - 数値制御における送り速度制御方法 - Google Patents

数値制御における送り速度制御方法

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JPH0561528A
JPH0561528A JP24421091A JP24421091A JPH0561528A JP H0561528 A JPH0561528 A JP H0561528A JP 24421091 A JP24421091 A JP 24421091A JP 24421091 A JP24421091 A JP 24421091A JP H0561528 A JPH0561528 A JP H0561528A
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JP
Japan
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machining
speed
feed speed
allowable
feed rate
Prior art date
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Pending
Application number
JP24421091A
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English (en)
Inventor
Jun Yoshida
田 順 吉
Hiroshi Kawana
名 啓 川
Nobuo Kurisaki
崎 信 雄 栗
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Makino Milling Machine Co Ltd
Original Assignee
Makino Milling Machine Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】円弧加工において、工作機械の運動の機械的シ
ョック(揺れ)を最小限に抑え、且つ円弧加工時の送り
速度の最適設定を可能として高速加工を実現する数値制
御における送り制御方法を提供する。 【構成】円弧加工部における工具の運動軌跡の半径と予
め定めた許容加速度とに基づいて、前記機械的ショック
等に関して円弧部加工時の許容送り速度を求め、予め定
めた指令送り速度が許容送り速度より大きいか否かを判
定し、大きければ実際の送り速度を許容送り速度に設定
し、小さければ、実際の送り速度を指令送り速度に設定
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、数値制御における送り
速度制御方法に関し、特に加工工具の運動軌跡の円弧部
における加工を適正な送り速度で行い高効率な加工を可
能とする数値制御における送り速度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータを使用した数値制御に基づ
く機械加工の進歩は、コンピュータ技術や数値制御手法
の発達に伴い目覚ましい発展を遂げている。この発展
は、近年の被加工品の加工形状の複雑化(航空機や自動
車分野等)および高速化に対応したものである。複雑な
曲面形状を高速で加工するようになると、加工形状の円
弧部の増加に加え、直線コーナー部においても円弧加工
が多用されるようになる。直線加工においては、加工工
具は直線運動で済むため当該加工装置自身の許容送り速
度まで加工工具の速度を上げることができるが、曲面加
工においては、曲面の円弧部において、加速度が急変す
るため加工速度を上げることができない。この加速度の
急変は、直線加工ー円弧加工ー直線加工の過程におけ
る、円弧加工ー直線加工への変化時点で最も著しい。こ
の加速度変化に起因して加工工具の運動、すなわち機械
の運動に揺らぎ(以下、機械的ショックという)が生じ
加工精度が低下するため、高速で加工工具を送ることが
できなくなり、高速加工の障害となる。
【0003】従来、かかる曲面加工を行うには、直線加
工部から、円弧加工部に加工工具が移動到達した時点
で、直線加工時よりも送り速度をある程度減速させて加
工している。円弧部の曲率半径(以下、半径という)が
大きい場合には、この送り速度の減速変化は少なくて済
むが、半径が小さくなると機械的ショックが大きくなる
ため大幅に送り速度を低下させなければならない。この
円弧部における送り速度の減速変更は、数値制御プログ
ラムで指定されており、プログラマーが予め設定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
数値制御装置においては、直線加工−曲面加工−直線加
工の過程における円弧加工部送り速度を、予め定めた速
度に減速させていた。また、この送り速度の減速変更は
プログラマーの経験と勘に基づいて定められている。し
かしながら、該円弧加工部から直線加工部への加速度変
化は急激であり、その加速度を考慮した加工速度の最適
設定はきわめて困難である。従来は、プログラマーの経
験と勘に頼ったり、また種々実験を通してその速度を設
定しているが、前者の場合には、最適な円弧加工時の送
り速度の設定は殆ど不可能に近く、やむを得ず安全性、
マージンを広くとって最適速度よりもかなり低い減速速
度を設定せざるを得ず、高速加工の障害となっていた。
さらに、加工工具の大きさも種々あり、したがって、被
加工物面と加工工具の軸中心との間隔等(オフセット)
も種々変化する。この場合には、オフセットの変化に伴
い該円弧加工の半径も変化することになり、このオフセ
ット変化に対応して上記円弧加工時の最適送り速度も変
化するため、一層に最適な送り速度の設定は困難になっ
てしまうという問題もある。また、現実の対象被加工物
の加工面形状と実際に使用する加工工具を用いて実験的
に最適送り速度を得ることもできるが、該円弧加工部の
数は加工形状の複雑化に伴い一段と増大していること、
加工工具の種類の多様性等を考慮すると、きわめて困難
である。
【0005】そこで、本発明の目的は、曲面加工の該円
弧加工部の加工時において、加工工具の機械的ショック
を最小限に抑え、且つ該円弧加工時の送り速度の最適設
定を可能として高速加工を実現する数値制御における送
り速度制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による数値制御における送り速度制御方法
は、加工工具の運動軌跡が円弧部を含む数値制御加工を
送り速度を制御しながら行う数値制御における送り速度
制御方法において、前記加工工具の運動軌跡の半径と予
め定めた許容加速度とに基づいて前記円弧部加工時の許
容送り速度を求め、前記円弧部の実際の送り速度を前記
許容送り速を前記許容送り速度に基づいて設定するよう
に構成されている。また、本発明による数値制御におけ
る送り速度制御方法は、加工工具の運動軌跡が円弧部を
含む数値制御加工を送り速度を制御しながら行う数値制
御における送り速度制御方法において、前記加工工具の
運動軌跡の半径と予め定めた許容加速度とに基づいて前
記円弧部加工時の許容送り速度を求め、予め定めた指令
送り速度が前記許容送り速度より大きいか否かを判定
し、大きければ実際の送り速度を前記許容送り速度に設
定し、小さければ、実際の送り速度を前記指令送り速度
に設定するように構成されている。
【0007】
【作用】本発明では、円弧加工部における加工工具の運
動軌跡の半径と予め定めた許容加速度とに基づいて、機
械ショック等に関して円弧部加工時の許容送り速度を求
め、円弧部の実際の送り速度を得られた許容送り速度に
基づいて設定したり、予め定めた指令送り速度が許容送
り速度より大きいか否かを判定し、大きければ実際の送
り速度を許容送り速度に設定し、小さければ、実際の送
り速度を指令送り速度に設定することにより、高速加工
を可能とする。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。図1は、本発明による数値制御における送り速
度制御方法の手順を示すフローチャートである。図2に
は、加工過程における加工工具の軸中心の軌跡が示され
ている。加工工具には、切削工具、研削工具、ヘール加
工工具等があり、以下、切削工具という用語で代表させ
る。処理ステップ(ブロック)N1においては、送り速
度Fcで切削工具は直線加工している。速度Fcは、直
線加工における最適な高速速度に設定されている。ブロ
ックN1における加工処理の後、円弧加工処理がブロッ
クN2で行われる。この円弧加工における加工送り速度
は軌跡半径(曲率)Rcに対応して以下に述べるような
最適値Faに設定される。更に、ブロックN2における
円弧加工の後、再度ブロックN3における直線加工処理
に至る。このブロックN3の直線加工時の送り速度は、
再びFcに戻る。図3には、上記直線加工→円弧加工→
直線加工の遷移過程における送り速度の変化が示されて
いる。
【0009】さて、ブロックN2における最適送り速度
Faの設定は以下のようにして行われる。円弧加工時に
おける切削工具の円弧運動はX軸とY軸方向の運動に分
配され、分配速度は、SIN軌跡とCOS軌跡を描く。当該運
動の加速度はいずれの軸についても速度が“0”となる
ときが最大で、その値は円弧半径に反比例し、速度の自
乗に比例する。ところで、切削工具による円弧加工時に
生ずる機械的ショックは、切削工具の運動加速度に依存
し、この加速度が許容値以下になるように設定すれば機
械的ショックがなく、高精度な加工が可能となる。加速
度の測定は加速度センサを用いることにより簡単に行え
る。
【0010】本発明では、許容加速度を与える加工時の
軌跡円弧半径Roに対する許容速度F0を求めておき、
実加工時の円弧Rcを指令したときに許容できる送り速
度Flとの関係は、 Fl2 /Rc=Fo2 /Ro …(1) で表される。また、円弧実加工時の軌跡半径がRcのと
きの許容送り速度Flは、 Fl=Fo・√(Rc/Ro) …(2) で与えられる。したがって、加工加工過程において、円
弧加工部毎に切削工具の運動軌跡の半径それぞれに対応
して(2)式で規定される許容送り速度Flを求める。
ブロックN1の直線加工送り速度(指令送り速度)Fc
が得られた許容送り速度よりも大きいときには、上記許
容送り速度Flに自動減速して機械の各軸の最大加速度
を許容加速度以下に制御している。
【0011】図4には、式(1)に基づく円弧加工時の
送り速度Fと円弧半径Rとの関係が示されている。図4
のカーブは、予め定めた円弧半径Roに対して許容加速
度に対応する許容送り速度Foを予め実験的に求めるこ
とにより一義的に決定することができる。したがって、
得られたカーブに基づいて、加工加工の工程の各円弧加
工対象の円弧半径Rc,Rc′等に対応する許容送り速
度Fl,Fl′等を求め、得られた送り速度に基づいて
円弧加工を行う。
【0012】図1を参照して本発明による数値制御にお
ける送り速度制御方法の動作例を説明すると、先ず、被
加工物の材質、形状や切削工具で定まる指令送り速度F
c、円弧加工時の切削工具の軌跡半径(指令円弧半径)
Rc、許容加速度設定用パラメータFo,Roを得(ス
テップS1)、これらのパラメータを用いて(2)式に
基づいて許容送り速度Flを求める(ステップS2)。
その後、Flが指令送り速度Fcより小さいか否かを判
断し(ステップS3)、小さければ実際の送り速度Fa
=Flに設定する(ステップS4)。一方、FlがFc
よりも大きいか等しければ、Fa=Fcに設定する(ス
テップS5)。ステップS4とステップS5で実際の送
り速度Faを設定した後、円弧加工(補間)を送り速度
Faとして速度制御を行って加工を行う(ステップS
6)。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による数値
制御における送り速度制御方法は、加工工具の運動軌跡
が円弧部を含む場合、該運動の軌跡の半径に対応して予
め定めた許容加速度に基づいて定まる許容送り速度を求
め、得られた許容送り速度に基づいて実際の送り速度が
許容送り速度以上にならないように送り速度を制御して
いるので、種々形状の曲面加工時においても自動的に最
適送り速度が設定される。プログラマーの経験と勘に基
づきコーナー部における送り速度をNCプログラム中に
指定する必要がなくなり、従来と比較して精度面、設定
の煩雑さ、高速加工面において、顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による数値制御における送り速度制御方
法の一実施例の動作手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明が適用される円弧加工時の切削工具の軌
跡と送り速度との関係を示す図である。
【図3】図2の実施例における加工過程の送り速度の変
化を示す図である。
【図4】本発明における円弧加工時の許容送り速度と円
弧半径との関係を示す図である。
【符号の説明】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工工具の運動軌跡が円弧部を含む数値制
    御加工を送り速度を制御しながら行う数値制御における
    送り速度制御方法において、 前記加工工具の運動軌跡の半径と予め定めた許容加速度
    とに基づいて前記円弧部加工時の許容送り速度を求め、
    前記円弧部の実際の送り速度を前記許容送り速度に基づ
    いて設定することを特徴とする数値制御における送り速
    度制御方法。
  2. 【請求項2】加工工具の運動軌跡が円弧部を含む数値制
    御加工を送り速度を制御しながら行う数値制御における
    送り速度制御方法において、 前記加工工具の運動軌跡の半径と予め定めた許容加速度
    とに基づいて前記円弧部加工時の許容送り速度を求め、
    予め定めた指令送り速度が前記許容送り速度より大きい
    か否かを判定し、大きければ実際の送り速度を前記許容
    送り速度に設定し、小さければ、実際の送り速度を前記
    指令送り速度に設定することを特徴とする数値制御にお
    ける送り速度制御方法。
  3. 【請求項3】前記半径がRcにおける前記許容速度Fl
    は、予め定めた前記半径Roと該半径Roにおける許容
    加速度に対応する許容送り速度Foとに基づいて、 Fl=Fo・√(Rc/Ro) で定めることを特徴とする請求項1または2に記載の数
    値制御における送り速度制御方法。
JP24421091A 1991-08-30 1991-08-30 数値制御における送り速度制御方法 Pending JPH0561528A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008117032A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Sodick Co Ltd 加工制御装置およびそのプログラム
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JPH0246207B2 (ja) * 1988-02-19 1990-10-15 Medos Kenkyusho Kk
JP3116408B2 (ja) * 1991-05-07 2000-12-11 カシオ計算機株式会社 運転監視装置

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