JPH0561529A - 数値制御における送り速度制御装置 - Google Patents

数値制御における送り速度制御装置

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JPH0561529A
JPH0561529A JP24421191A JP24421191A JPH0561529A JP H0561529 A JPH0561529 A JP H0561529A JP 24421191 A JP24421191 A JP 24421191A JP 24421191 A JP24421191 A JP 24421191A JP H0561529 A JPH0561529 A JP H0561529A
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JP
Japan
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feed speed
machining
speed
allowable
data
Prior art date
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Pending
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JP24421191A
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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
Application filed by Makino Milling Machine Co Ltd filed Critical Makino Milling Machine Co Ltd
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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装置を提供する。 【構成】円弧加工における加工工具の軌跡半径に対応し
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
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
速度制御装置に関し、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装置に関する。
【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
り速度制御装置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装置
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
制御装置において、前記加工工具の運動軌跡の半径デー
タと、予め定めた許容加速度データとを受け、前記デー
タに基づいて前記円弧部加工時の許容送り速度を求める
第1の手段と、この第1の手段により得られた許容送り
速度に基づいて前記円弧部の実際の送り速度を設定する
第2の手段と、を備えて構成される。また、本発明によ
る数値制御における送り速度制御装置は、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装置におい
て、前記加工工具の運動軌跡の半径データと、予め定め
た許容加速度データとを受け、前記データに基づいて前
記円弧部加工時の許容送り速度を求める第1の手段と、
予め定めた指令送り速度と前記第1の手段により得られ
た許容送り速度とを比較する第3の手段と、この第3の
手段により予め定めた指令送り速度が前記許容送り速度
よりも大きいと判定されたときには実際の送り速度を前
記許容送り速度に設定する第4の手段と、を備えて構成
される。
【0007】
【作用】本発明では、円弧加工等の曲面加工時に、加工
工具の軌跡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することにより、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を設定でき、
高速加工が可能となる。
【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
度制御装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図
1において、NCテープ2等の記録媒体からの数値制御
データは、データ受信/解読部11で受信された後、解
読される。データ受信/解読部11で解読された加工対
象の形状データ、例えば曲面加工時の加工工具の円弧運
動軌跡の半径Rlデータや直線加工時等の加工速度(指
令送り速度)データが出力される。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。許容送り速度演算部12
は、データ受信/解読部11からのデータRl等を受
け、メモリ13に格納されている演算パラメータを読み
出して、後述する演算式に基づいて許容送り速度Flを
求める。実際の送り速度設定部14は、許容送り速度演
算部12から供給される許容送り速度Flとデータ受信
/解読部11から供給される指令送り速度Fcとを比較
し、比較結果に基づいて後述するように実際の送り速度
Faを設定し、速度制御信号をサーボ部(図示せず)に
送出する。
【0009】図2は、本発明による数値制御における送
り速度制御装置の手順を示すフローチャートである。図
3には、加工過程における切削工具の軸中心の運動軌跡
が示されている。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4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。
【0010】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。
【0011】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Foを求め、メモリ
に記憶して置く。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、切削加工過程において、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、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。
【0012】図5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5
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、切削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。
【0013】図2を参照して本発明による数値制御にお
ける送り速度制御装置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)。
【0014】
【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装置は、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装
置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図2】本発明による数値制御における送り速度制御装
置の一実施例の動作手順を示すフローチャートである。
【図3】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4】図3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5】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】
2 NCテープ 11 データ受信/解読部 12 許容送り速度演算部 13 メモリ 14 実際の送り速度設定部

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
    送り速度制御装置において、 前記加工工具の運動軌跡の半径データと、予め定めた許
    容加速度データとを受け、前記データに基づいて前記円
    弧部加工時の許容送り速度を求める第1の手段と、 この第1の手段により得られた許容送り速度に基づいて
    前記円弧部の実際の送り速度を設定する第2の手段と、
    を備えて成ることを特徴とする数値制御における送り速
    度制御装置。
  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
    送り速度制御装置において、 前記加工工具の運動軌跡の半径データと、予め定めた許
    容加速度データとを受け、前記データに基づいて前記円
    弧部加工時の許容送り速度を求める第1の手段と、 予め定めた指令送り速度と前記第1の手段により得られ
    た許容送り速度とを比較する第3の手段と、 この第3の手段により予め定めた指令送り速度が前記許
    容送り速度よりも大きいと判定されたときには実際の送
    り速度を前記許容送り速度に設定する第4の手段と、を
    備えて成ることを特徴とする数値制御における送り速度
    制御装置。
  3. 【請求項3】前記第1の手段は、前記半径がRcにおけ
    る前記許容速度Flを、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) で定める手段であ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装置。
JP24421191A 1991-08-30 1991-08-30 数値制御における送り速度制御装置 Pending JPH0561529A (ja)

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US07/931,981 US5444636A (en) 1991-08-30 1992-08-19 Method and apparatus for controlling feed rate at arcuate portions
DE69221408T DE69221408T2 (de) 1991-08-30 1992-08-28 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Vorschubes bei kreisförmigen Bahnabschnitten
EP92307845A EP0530032B1 (en) 1991-08-30 1992-08-28 Method and apparatus for controlling feed rate at arcuate portions

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Cited By (1)

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US20120010745A1 (en) * 2010-07-12 2012-01-12 Fanuc Corporation Numerical controller for machine tool with function of controlling speed of arc operation

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