JPH0659591B2 - 数値制御旋盤の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主軸中心線に対して直交するほぼ同一面内に
放射状に配置され、独立して数値制御され且つそれぞれ
工具を保持して主軸中心線に直交する方向に進退する３
個以上の工具台を備えた主軸台移動形の数値制御旋盤に
おける加工方法に関し、特に、このような数値制御旋盤
における工具交換時の非切削時間を削減させる加工方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図に示すように、例えば５本の工具Ｔ１乃至Ｔ５
が、主軸中心線即ち棒状の素材１の中心に向かって直交
するほぼ同一面内に放射状に配置された工具台Ｐ１乃至
Ｐ５に保持され、それぞれの工具台Ｐ１乃至Ｐ５が送り
モータＸ１乃至Ｘ５によって数値制御され、ボールネジ
Ｂ１乃至Ｂ５を介して進退する主軸台移動形の数値制御
旋盤において、工具の交換に係わる従来技術について説
明する。

従来技術による工具の交換方法は、それぞれの工具Ｔ１
乃至Ｔ５のうちの任意の１本が切削加工のための棒状の
素材１の近傍に前進したときには、隣接する工具又は工
具台がその工具と干渉するのを防止するために、その各
々の工具Ｔ１〜Ｔ５に対する隣接工具不干渉域（ここで
は、第１図の棒状の素材１を中心とする直径ａの円周Ｃ
ａの外側）を設定し、その範囲内（円周Ｃａ上又はその
外側）に工具の最後退位置を定め、任意の１本の工具が
この範囲外即ちこの円周Ｃａ内に前進するときは、他の
工具は総てこの円周Ｃａ上又はその外側にあるように設
定されていた。

従って、例えば工具Ｔ１が素材１に向かって前進して加
工を行った後、次に他の工具に交換する場合には、工具
Ｔ１は必ず前記円周Ｃａ上又はその外側の最後退位置に
後退し、しかる後、次に使用される工具例えばＴ３が素
材１に向かって前進して加工を行うものであった。しか
し、このような工具の交換動作は、工具又は工具台相互
の干渉防止のためには確実であり非常に有効であるが、
工具の交換に際しての工具の後退及び前進に要する移動
距離が長くなるので、結果として非切削時間が多くな
り、全体の加工時間の短縮のためにその改善が要望され
ていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、こうした従来技術の欠点を除去して、工具の
交換に際しての非切削時間を削減することによって全体
の加工時間を短縮することを可能とする主軸台移動形の
数値制御旋盤の加工方法を提供することを目的とするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による主軸台移動形の数値制御旋盤の加工方法
は、これらの問題点を解決するために、主軸中心線に対
して直交するほぼ同一面内に放射状に配置され、独立し
て数値制御され且つそれぞれ工具を保持して主軸中心線
に直交する方向に進退する３個以上の工具台を備えた主
軸台移動形の数値制御旋盤において、前記工具台のそれ
ぞれに対してその後退位置から主軸中心線に向かって前
進する前進方向の所定の位置に工具の待機点を設定する
と共に、加工用プログラムにおける工具の選択は、その
加工工程に使用する第１の工具と次の加工工程に使用す
る第２の工具とを第１の工具による加工工程のプログラ
ム内で指令し、第１の工具による加工工程の間に第２の
工具をその待機点まで前進、待機させることによって工
具の交換に際しての非切削時間を削減することを可能と
する主軸台移動形の数値制御旋盤の加工方法を提供する
ものである。

〔実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の加工方法を採用するに好適な数値制
御旋盤の１例を示す。

第１図に示すように、主軸中心線に対して直交するほぼ
同一面内に放射状に配置され、独立して数値制御され且
つそれぞれ工具を保持して主軸中心線に直交する方向に
進退する３個以上の工具台を備えた主軸台移動形の数値
制御旋盤において、素材１に加工を施すために、例えば
工具Ｔ４から順に工具Ｔ１、工具Ｔ３、工具Ｔ５、工具
Ｔ２の順番で工具を交換しながら加工し、再び工具Ｔ４
に戻って終了する加工サイクルについて検討する。この
加工順序は、工具の隣接する工具の干渉防止のために、
従来のスイス型自動旋盤以来から採用されてきた加工順
序である。

同様に、主軸中心線に対して直交するほぼ同一面内に放
射状に配置されてそれぞれ工具を保持し、主軸中心線に
向かって進退する３個以上の工具台を備えた数値制御旋
盤、特に、主軸台移動形であってスイス型自動旋盤の主
軸構成と工具配置とを残している数値制御旋盤では、通
常、その加工サイクルの終了は突切りバイトによる切り
落し加工であるため、その加工サイクルの開始は、終了
点と同一とするのが便利である。

従って、この説明における加工サイクルの開始も、第２
図に示すように、突切りバイトである工具Ｔ４の先端が
素材１の中心にあるものとする。工具Ｔ４から工具Ｔ１
への工具の交換動作に際しては、第３図に示すように、
工具Ｔ４を素材１の中心から素材径ｄより僅かに大きい
直径ｂの円周Ｃｂ（この説明では、この円周Ｃｂ上の点
を各工具Ｔ１乃至Ｔ５に対して設定した待機点と称す
る）に後退させると同時に、又は工具Ｔ４が素材１の中
心にある間に、次に使用する工具Ｔ１をその待機点に向
かって早送りで接近させて位置決めを行う。即ち、工具
Ｔ４と工具Ｔ１とは隣接していないのでその間の角度が
充分大きく、それぞれの工具Ｔ４、Ｔ１がその待機点に
同時にあり、又は加工位置と待機点に同時にあっても相
互に干渉することがないので、従来の技術のように工具
Ｔ４が円周Ｃａ上まで後退してから工具Ｔ１が前進する
必要はない。

次に、工具Ｔ１は、第４図に示すように、その待機点か
ら更に前進して素材１を切削する。この工具Ｔ１の前進
と並行して、既に使用の終了した工具Ｔ４は最後退位置
である円周Ｃａ上まで早送りで後退し、同時に次に使用
する工具Ｔ３（これも工具Ｔ１に隣接していないので相
互に干渉することはない）をその待機点まで早送りで前
進させる。もし、工具Ｔ４が後退している間に工具Ｔ３
が前進することによって相互に干渉するおそれの生じる
場合には、工具Ｔ４が最後退位置Ｃａまで後退してから
工具Ｔ３が前進するようにしてもよい。

この動作により、工具Ｔ３は工具Ｔ１の切削中に素材１
の外径に接近した待機点まで移動することができるた
め、工具Ｔ１の加工終了後に直ちに次の加工に入ること
が可能となる。即ち、第５図に想像線で示すように、工
具Ｔ１がその切削工程を終了して待機点まで後退する
と、次の加工のため工具Ｔ３は直ちに素材１に対して次
の加工工程に入り、工具Ｔ３による次の加工工程の間に
使用済みの工具Ｔ１は早送りで最後退位置Ｃａまで後退
する。同時に次に使用する工具Ｔ５を同様にしてその待
機点Ｃｂまで早送りで前進させる。

工具Ｔ５から工具Ｔ２に工具を交換する時、及び工具Ｔ
２から最後の突切り工程である工具Ｔ４に工具を交換す
る時にも、同様にして次に使用する工具を予め待機点ま
で前進させておくことによって、工具交換のための非切
削時間を合理的に無駄なく削減することができる。

次に、このような工具交換のための動作をさせる方法に
ついて説明する。

上記の工具交換の説明の中で明らかなように、このよう
な合理的な無駄のない工具交換を行うためには、常に、
その加工工程に使用する工具（これを第１の工具とす
る）と、次の加工工程で使用する工具（これを第２の工
具とする）との組合せを知ることが必要である。即ち、
数値制御装置による加工用のプログラム上で使用する工
具の選択は、その加工工程で使用する第１の工具とその
直後の加工工程で使用する第２の工具とを第１の工具に
よる加工工程のプログラム内で指令することが必要であ
る。このために、本実施例では、通常の加工用のプログ
ラム上で使用する工具の選択指令コード（Ｔコード）に
おいて、Ｔの文字の後に続く４桁の数字を、 のように表記し、Ｔの文字の後に続く４桁の数字のう
ち、最初の上１桁目を先に使用する工具（第１の工具）
の番号、次の上２桁目を次に使用する工具（第２の工
具）の番号、下２桁を第１の工具の工具オフセット番号
としたものである。

そして、このＴの文字の後に続く４桁の数字、特にその
上２桁の数字の組合せによって、各工具を相互に干渉の
ない且つ無駄の生じない位置に移動させるための各々独
立した次のようなサブプログラムを実行させるようにし
たものである。

いま、第１の工具Ｔ１乃至Ｔ５のそれぞれに対する第２
の工具の組合せは、第２の工具を指定しない場合を含め
ると各５組ずつ合計２５通りとなる。第２の工具を指定
しない場合には、上２桁目の数字に０を記入するものと
すれば、それぞれの組合せにおける工具Ｔ１乃至Ｔ５を
駆動する送りモータＸ１乃至Ｘ５の移動位置は、第６図
の表のようになる。ここで、Ｘ１乃至Ｘ５は工具Ｔ１乃
至Ｔ５をそれぞれ駆動する送りモータを示し、表中のＣ
ａ、Ｃｂはその送りモータＸ１乃至Ｘ５によって駆動さ
れる工具Ｔ１乃至Ｔ５の刃先位置を最後退位置Ｃａ又は
待機点Ｃｂに移動させる。ここで、Ｃｂ（Ｃａ）と記入
されている欄は隣接する工具で、相互に干渉するおそれ
がない程度に充分な間隙を有している場合には待機点Ｃ
ｂまで前進し、干渉するおそれがある場合には最後退位
置Ｃａに止まることを示す。即ち、前記サブプログラム
の内容は、この第６図の表に従った移動指令となる。

この時、送りモータＸ１乃至Ｘ５は、その現在位置がど
こであろうとも、この表に指定された位置に早送りで移
動するようにする。但し、表中に（＊）印を付けた移動
位置に工具を移動させる送りモータＸ１乃至Ｘ５は、そ
の後に切削加工を行うものであって、素材１の軸方向の
送りを与える図示しない送りモータ（主軸台送りモー
タ）との間に別に指定される数値制御上の補間関係を有
して移動し、他の送りモータは独立して移動し、位置決
めを行う。

更に、補間関係にある送りモータは、それ以外の位置決
めを行う送りモータの位置決めの完了を持たずに加工プ
ログラムの次の移動指令の実行が可能とすることが望ま
しい。

ここで、実際の加工用のプログラムの例を第７図に示
す。図において明らかなように、加工用のプログラムの
作成は従来のものと全く同様に可能であり、単に、第２
の工具の指定と、その次の加工工程においてはこの工具
が第１の工具として指定される点が異なっているのみで
ある。

この加工用のプログラムにおける第１の工具と第２の工
具の指定方法は、これに限られるものではなく、例え
ば、第１の工具の指定に続く別のＴコードによって（例
えばＴ４１００に代えてＴ４００、Ｔ１のように第２の
工具を指定してもよく、或いは、加工プログラムの途中
に別のＴコードもしくはその他の特定コードによって第
２の工具を指定して、その時点で工具を進退させるよう
にすることも可能である。

尚、円周Ｃｂの位置で相互に工具が干渉する程度に接近
した工具（第１図の実施例における隣接した工具など）
の場合には、その特定の工具間のみ第６図の表にＣｂ
（Ｃａ）と記入されている例のようにこの加工方法を停
止して従来の加工方法を採用し、或いは干渉しない位置
に第２の待機点を設定すればよい。

尚、以上の説明では、待機点は直径ｂの円周Ｃｂ上の点
としたが、工具毎に異なった位置又は加工開始位置から
所定の距離の位置とすることも出来る。

第８図は、本発明の加工方法を採用するに適した数値制
御旋盤の他の実施例を示す。この数値制御旋盤は、図か
らも明らかなように放射状に配置された４個の工具台Ｐ
１乃至Ｐ４を有しており、それぞれの工具台Ｐ１乃至Ｐ
４には工具Ｔ１乃至Ｔ４が保持されている。これらの工
具台のうち、工具台Ｐ１と工具台Ｐ２とは連結アーム２
によって連結されており、１個の送りモータＸ１で連動
して駆動される。一方、工具台Ｐ３とＰ４とは、揺動レ
バー３によって１組となり、交互に前進するように構成
されている。４はこの揺動レバー３を駆動するための輪
列であり、１個の送りモータＸ２によって駆動される。

この実施例では、工具Ｔ１とＴ２又は工具Ｔ３と工具Ｔ
４との間では、他方の工具を第２の工具として待機点Ｃ
ｂまで前進させることは不可能であるが、工具Ｔ１とＴ
２との組及び工具Ｔ３と工具Ｔ４との組の間では、第２
の工具として予め待機点Ｃｂまで前進させて待機させる
ことが可能である。そして、この実施例の数値制御旋盤
では、工具台Ｐ１乃至Ｐ４を駆動する送りモータがＸ１
とＸ２との２個のみで制御可能であり、安価な数値制御
旋盤とすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明の加工方法によれば、従来
の方法に比べて、工具交換に要する非切削時間を大幅に
削減することが可能であり、加工時間を短縮するために
大きな効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工方法を採用するに好適な数値制御
旋盤の１例を示し、第２図乃至第５図は本発明の加工方
法における工具の関係位置を示す図であって、第２図は
工具Ｔ４（突切りバイト）の先端が素材１の中心にある
加工開始時の状態を示す図、第３図は工具Ｔ１による工
具工程の開始直前の状態を示す図、第４図は工具Ｔ１に
よる加工状態を示す図、第５図は工具Ｔ３による加工状
態を示す図、第６図は指令コードに対する送りモータＸ
１乃至Ｘ５の移動位置を示す図表、第７図は実際の加工
プログラムの１例を示す図表、第８図は本発明の加工方
法を採用するに適した数値制御旋盤の他の実施例を示す
正面図である。 １…素材、Ｔ１〜Ｔ５…工具、Ｐ１〜Ｐ５…工具台、Ｘ
１〜Ｘ５…送りモータ、Ｃａ…最後退位置、Ｃｂ…待機
点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主軸中心線に対して直交するほぼ同一面内
   に放射状に配置され、独立して数値制御され且つそれぞ
   れ工具を保持して主軸中心線に直交する方向に進退する
   ３個以上の工具台を備えた主軸台移動形の数値制御旋盤
   において、前記工具台のそれぞれに対してその後退位置
   から主軸中心線に向かって前進する前進方向の所定の位
   置に工具の待機点を設定すると共に、加工用プログラム
   における工具の選択は、その加工工程に使用する第１の
   工具と次の加工工程に使用する第２の工具とを第１の工
   具による加工工程のプログラム内で指令し、その加工工
   程に使用する第１の工具と次の加工工程に指令された第
   ２の工具とが相互に干渉することがない程度に間隙を有
   する場合に限り、第１の工具による加工工程の間に第２
   の工具をその待機点まで前進、待機させることを特徴と
   する数値制御旋盤の加工方法。