JPH0679581A

JPH0679581A - Ｎｃ工作機械の切削条件自動設定装置

Info

Publication number: JPH0679581A
Application number: JP2296592A
Authority: JP
Inventors: Kouji Kawade; 孝司河出; Tadashi Fujinawa; 正藤縄; Hideichiro Yamashita; 秀一郎山下; Toshio Ishimura; 俊雄石村; Shigeto Kaneko; 成人金子
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】自動的に決定された切削条件の主軸回転数及
び送り速度を任意に補正して設定し、特殊な加工条件や
作業者の意向にも柔軟に対応できるようにする。【構成】予め決められた加工条件（工程種類，加工
径，工具寸法，加工方向面粗度，素材材質，及び工具材
質等）のデータを入力するにより、それらの各データと
予め記憶された切削条件表のデータに基づいて主軸回転
数と送り速度を含む切削条件を計算して自動的に決定す
る。そして、その数値を補正したい場合には、回転補正
係数及び送り補正係数を入力することにより、計算され
た主軸回転数及び送り速度の数値にそれぞれ入力された
各補正係数を乗じた値を切削条件として設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＮＣ（数値制御）自
動旋盤等のＮＣ工作機械の加工プログラムを自動作成す
る際に、主軸回転数及び送り速度を含む切削条件を自動
的に設定する切削条件自動設定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高性能なＮＣ自動旋盤等のＮＣ自
動工作機械が種々開発されている。これらは小型のコン
ピユータを内蔵しており、作成された加工プログラムに
従って、工具（バイト）の交換や素材（ワーク）のつか
み替え等の各種動作、並びに主軸回転数及び送り速度の
制御を含む各種制御を全て自動的に行ない、長物加工や
二次加工，背面加工等を、高速且つ高精度でなし得るも
のである。

【０００３】さらに、画面表示器及びキーボードを備
え、表示画面のメニューや指示に従ってキーボードから
必要な加工条件のデータを入力することによって、ＮＣ
コードを知らなくても対話式で最適な加工プログラムを
簡単にスピーディーに作成することができる加工プログ
ラム自動作成機能を備えたものもある。

【０００４】その場合、予め決められた加工条件（加工
形状，工程種類，素材材質，工具材質，面粗度等）のデ
ータを入力するだけで、使用する工具や加工時の切削条
件が自動的に決定される切削条件自動設定装置としての
機能も備えているものが多い（例えば、特開昭５７−２
０６９１３号公報，特開昭６２−２０８８５６号公報，
特開昭６２−２０８８５９号公報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の切削条件自動設定装置は、予め決められた加
工条件データの組み合わせによって、使用する工具や切
削条件（主軸回転数及び送り速度等）の数値が決定され
ていた。そのため、決められた加工条件以外の条件が必
要になった場合（例えば新しい素材や刃先材質など）
や、作業者の切削条件に対する考え方などには対応でき
ないという問題があった。

【０００６】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、切削条件自動設定装置において自動的に決定さ
れた切削条件の主軸回転数及び送り速度を任意に補正し
て設定できるようにし、特殊な加工条件や作業者の意向
にも柔軟に対応できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、予め決められた加工条件のデータが入力
されることにより、予め記憶された切削条件表のデータ
に基づいて主軸回転数と送り速度を含む切削条件を自動
的に決定するＮＣ工作機械の切削条件自動設定装置にお
いて、主軸回転数及び送り速度の各補正係数をそれぞれ
入力する補正係数入力手段と、該手段によって入力され
た各補正係数によって上記自動的に決定された主軸回転
数及び送り速度をそれぞれ補正して設定する切削条件補
正手段とを設けたものである。さらに、上記補正係数入
力手段によって入力された補正係数を１００％から増減
するグラフで表示する補正係数表示手段を設けるとよ
い。

【０００８】

【作用】この発明による切削条件自動設定装置は、図１
の概念図に示すように、予め決められた加工条件（図示
の例では、工程種類，加工径，工具寸法，加工方向（向
芯・離芯），面粗度，素材材質，及び工具材質）のデー
タを入力するにより、それらの各データと予め記憶され
た切削条件表のデータに基づいて主軸回転数と送り速度
を含む切削条件を計算して自動的に決定する。

【０００９】しかしそれは標準値であり、そのまま設定
することもできるが、その数値を補正したい場合には回
転数補正係数及び送り補正係数を入力することにより、
計算された主軸回転数及び送り速度の数値にそれぞれ入
力された各補正係数を乗じた値が切削条件として設定さ
れる。

【００１０】したがって、自動的に決定された切削条件
の主軸回転数及び送り速度を任意に補正して設定でき、
簡単な操作で特殊な加工条件や作業者の意向にも柔軟に
対応することができる。入力された回転数補正係数及び
送り補正係数がそれぞれ１００％から増減するグラフで
表示されるようにすれば、補正係数の入力及び確認が極
めて容易になる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面の図２以降を
参照して具体的に説明する。先ず図２によって、この発
明を適用するＮＣ工作機械の一種であるＮＣ自動旋盤の
一例を説明する。１は主軸であり、ベース２上を前後方
向（図では左右方向）に摺動可能に支持されており、後
述するＮＣ装置によって制御されるサーボモータ３の回
転がボールネジ４に伝達され、ナット５によって直線運
動に変換されて左右方向に摺動する。

【００１２】この主軸１は中空になっており、棒材６が
貫通して前方（図で左方）に突出し、チャック７によっ
て把持し、上記ＮＣ装置によって制御される内蔵のサー
ボモータによって主軸１に設けられたチャック７を棒材
６と共に回転させる。その回転数が後述する「主軸回転
数」であり、上記左右方向の摺動速度が後述する「送り
速度」である。主軸１の前方には、主軸１の中心線上に
ガイドブッシュ８を有するコラム９が設けられており、
そのコラム９に、主軸１の中心線に直交し且つ互いに直
交するＸＹ両方向に摺動可能な案内面が設けられ、その
案内面によって支持される刃物送り台１０は、Ｘ軸方向
（紙面に垂直な方向）及びＹ軸方向（上下方向）に摺動
可能になっている。

【００１３】すなわち、コラム９に固定された１対のガ
イドレール１１，１１によって案内されるスライドプレ
ート１３によってＸ方向のボールスライドを形成し、そ
のスライドプレート１３に固定されたスライド１４と刃
物送り台１０との間にも、同様に図示しないガイドレー
ル及びスライドプレート１６が設けられてＹ方向のボー
ルスライドを形成している。そして、それぞれ後述する
ＮＣ装置によって制御されるパルスモータ１７，１８の
回転がボールネジ１９，２０に伝達されて、刃物送り台
１０をＸ方向及びＹ方向へ摺動させる。

【００１４】刃物送り台１０には、バイトホルダ２３に
よって複数の異なるバイト２１がＹ方向に沿って且つＸ
方向に間隔を置いて互いに平行に取り付けられており、
パルスモータ１７によって使用するバイトが主軸１の中
心線の直上に位置するように選択され、パルスモータ１
８によってそのバイトによる切り込み深さが制御され
る。このように、工具（刃物）であるバイトが選択され
て、それが切り込み深さに応じた位置にセットされた
後、主軸１がチャック７を設定された回転数で回転させ
ながら設定された送り速度で前進移動して棒材６を押し
出すことにより、棒材６の外周の切削加工等の切削作業
が行なわれる。

【００１５】次に、上述したＮＣ自動旋盤のようなＮＣ
工作機械を制御するＮＣ装置について説明するが、ここ
ではそのＮＣ装置における加工プログラム自動作成装
置、特にこの発明による切削条件自動設定装置としての
機能を果すために必要な部分のみを図３によって説明す
る。

【００１６】図３において、３０は加工プログラム自動
作成装置の機能を備えたＮＣ装置であり、入力された加
工条件データに基づいて自動作成した加工プログラムに
よって、上述したＮＣ自動旋盤のようなＮＣ工作機械２
５を数値制御して各種の切削加工を実行させる。また、
作成した加工プログラムを外部記憶装置２６へ送出し
て、フロッピディスクやＩＣカード等の記憶媒体に格納
させたり、それらに格納されている加工プログラムやデ
ータを読み出して使用することもできる。

【００１７】このＮＣ装置３０において、加工プログラ
ム自動作成機能及びその加工プログラムによるＮＣ工作
機械２５をＮＣ制御する機能は従来から知られているも
のと同様なので、それらの説明は省略し、切削条件自動
設定装置としての機能に係わる部分のみを図３に示して
あり、それらについて説明する。

【００１８】このＮＣ装置３０における切削条件自動設
定装置は、フラットキーボード等のキーボード３１から
入力された各種データを記憶するための入力データ記憶
手段３２と、ディスプレイ３３に入力データ記憶手段３
２に記憶された各種データを表示するための表示出力手
段３４と、切削条件表（データテーブル）３６，演算手
段３７，記憶手段（メモリ及びその書込／読出手段を含
む）３８，及び加工データ記憶手段３９等を有する加工
プログラム自動作成装置３５からなり、これらの各部は
マイクロコンピュータによって制御される。

【００１９】入力データ記憶手段３２は、所望の加工条
件（加工形状，工程種類，素材材質，工具材質及び寸
法，面粗度，切削方向等）のデータを、表示出力手段３
４によってディスプレイ３３に表示される各種加工デー
タリストの選択画面（工程一覧，基本データ，刃先デー
タ等）中からキーボード３１の操作によって所要の画面
を呼び出し、その画面内の所定の位置に数値キー等によ
って入力することによって、加工条件が対話形式で入力
することができる。

【００２０】これら加工条件の各データが入力され、キ
ーボード３１から演算開始の指令が入力されると、加工
プログラム自動作成装置３５の演算手段３７が、その入
力されたデータと予めメモリ（ＲＯＭ）に記憶された切
削条件表３６のデータに基づいて主軸回転数と送り速度
を含む切削条件を計算して、表示出力手段３４により切
削条件（主軸回転数と送り速度）の標準値としてディス
プレイ３３に表示させる。

【００２１】しかし、この標準値を採用するかどうかは
作業者の操作（インプット）に委ねられる。すなわち、
表示された主軸回転数と送り速度の値を作業者が確認し
て、その数値でよければ、そのままキーボード３１上の
インプットキー（ＣＲキー）を押せば、この自動的に計
算された主軸回転数と送り速度の標準値が切削条件とし
て設定される。勿論、主軸回転数と送り速度等の切削条
件は、作業者が直接キーボード３１を操作して任意の値
を入力することもできるが、それには相当の知識と経験
が必要である。

【００２２】そこで、この自動的に決定された主軸回転
数と送り速度の標準値が何らかの理由で適切でない場合
や、今まで使用したことのない材質の素材や工具で加工
する場合には、類似すると思われる材質を選択して、主
軸回転数と送り速度を仮りに自動的に計算させて標準値
とし、この標準値を１００％としたときに、どの程度増
減するかを推定して切削データの補正係数（主軸回転数
補正係数と送り速度補正係数）としてキーボード３１か
ら入力することができ、その入力した各補正係数、及び
それによって演算手段３７が決定した標準値を補正した
場合の補正値が、表示出力手段３４によりディスプレイ
３３に表示される。その際補正係数は、補正なしのとき
を１００％としてそれから増減する棒グラフで表示する
ことができる（図６，図７参照）。

【００２３】作業者がその表示を確認して、それでよけ
ればキーボード３１上のインプットキーを押すことによ
りその時の値が切削条件として設定されるが、まだ補正
を必要な場合には再度この画面を呼び出してさらに補正
係数を変更入力して、所望の主軸回転数及び送り速度が
表示された後に、インプットキーを押すことによって所
望の切削条件を設定することができる。

【００２４】このようにして切削条件が設定されると、
加工プログラム自動作成装置３５が、従来技術と同様
に、その切削条件に基づいて加工プログラムを自動的に
作成して記憶手段３８に記憶させ、それを加工時にＮＣ
工作機械２５へ送出してＮＣ制御を行なう。また内部の
加工データ記憶手段（ハードディスク装置等）に複数の
部品（ワーク）に対する加工プログラムを蓄積記憶させ
たり、外部記憶装置２６に送出してフロッピディスク等
に格納させることもできる。

【００２５】ここで、演算手段３７による切削条件の自
動決定について説明する。切削条件は、一般に、工程種
類，素材材質，工具材質，工具寸法，面粗度，切削方向
等の条件により、切削条件表３６のデータテーブルから
選択される。

【００２６】工程種類（及び工具材質）により参照する
切削条件表が異なり、工程種類には、外形切削，内径切
削，センタ，突切り，タップ，穴あけ，スリ割，溝入れ
等がある。外形切削の切削条件表の例を表１に、超硬工
具による内径切削の切削条件表の例を表２に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】(1) 主軸回転数の計算工程種類（及び工具材質）に対応する切削条件表から素
材材質を選択することにより切削速度が求まる。この切
削速度より回転数Ｓｎを計算する。計算回転数Ｓｎ′＝（切削速度×１０００）／（基準径
×３.１４）回転数Ｓｎは、この計算回転数Ｓｎ′の下２桁を四捨五
入した値とする。例えば、Ｓｎ′＝１２９４ならＳ
ｎ＝１３００とする。

【００２９】(2) 送り速度の計算工程種類（及び工具材質）に対応する切削条件表から素
材材質と切削方向を選択することにより送り速度が求ま
る。このとき、工具寸法と面粗度の関係も考慮に入れな
ければならない。毎分送りのときは、表から求めた値に
回転数を乗じて毎分の送り速度を算出する。送り速度(mm/min)＝送り速度(mm/rev)×回転数(rpm)

【００３０】

【表２】

【００３１】次に、このようにして計算された主軸回転
数及び送り速度の標準値の補正について、図４乃至図７
によって説明する。図４は図３に示したＮＣ装置３０に
よる切削条件設定処理のフローチャートであり、図５は
刃先名称選択後、図６は送り速度補正時、図７は主軸回
転数補正時にそれぞれディスプレイ３３上に表示される
画面の例を示す図である。

【００３２】図４の処理がスタートすると、先ず指定し
た工程番号に使用する刃先名称（工具名）の選択画面が
ディスプレイ３３に表示される。この画面は図示しない
が、選択可能な刃先名称には次のようなものがあり、こ
れらを幾つかのグループに分けてページ送り操作によっ
て順次切り替え表示し、キーボード３１上の数値キーに
よってその表示されている刃先名称の番号を入力するこ
とにより選択できる。前挽，前挽スローアウェイ，後
挽，後挽スローアウェイ，突切，中ぐり，ローレット，
チョコ挽Ａ，チョコ挽Ｂ，端面溝入，溝入Ａ，溝入Ｂ，
センタ，ドリル，リーマ，ねじ切りＡ，ねじ切りＢ，タ
ップ，ダイス，エンドミル，カッタ

【００３３】そこで、作業者が刃先名称を選択すると、
図５に示すような刃先データ登録画面をディスプレイ３
３に表示する。この画面は刃先データの入力時にも使用
されるもので、予め工具の種類毎に９種類以下の刃先番
号（ＮＯ）で、工具材質（超硬，高速度工具鋼，セラミ
ック等）、寸法Ａ，Ｂ（図示），Ｃ（図示の例ではな
し）を入力しておく。図示の例は刃先名称「前挽」が選
択された時の画面で、その登録されている各データが刃
先データ表示欄４０に表示される。「送り％」と「回転
％」の欄には自動計算された送り速度と主軸回転数の補
正係数が％で表示され、初期状態では１００％と表示さ
れている。

【００３４】ここで、刃物番号「１」を選択すると、図
６に示すようにＮＯ「１」と「送り％」を反転表示し、
切削条件表示欄４１に「送り速度は？送り速度（０.
０５）MM/REV」のように自動計算された送り速度の標準
値を表示する。また、０％〜２００％の補正係数を表示
可能なグラフ表示欄４２に１００％を棒グラフで表示
し、ガイダンス表示欄４３に「送り補正係数は？
（Ｄ，Ｔでも変更可能です）送り補正係数（
）％」と表示する。

【００３５】この状態で送り補正係数は、キーボード３
１の英数キーで直接入力することもできるが、「Ｔキ
ー」と「Ｄキー」によって１００％から１回押す毎に５
％刻みで増減入力することができ、Ｔキーで増加又はＤ
キーで減少入力された補正係数をグラフ表示欄４２に棒
グラフで表示すると共に、その数値（％）をガイダンス
表示欄４３に表示する。

【００３６】さらに、その補正係数を自動計算による送
り速度の標準値に乗じて補正した数値を切削条件表示欄
４１に表示する。例えば、送り補正係数を１２０％にし
たときは、標準値が０.０５MM/REVの送り速度が１.２倍
の０.０６MM/REVになる。

【００３７】この表示を作業者が確認してインプットキ
ーを押すまで送り補正係数の入力（増減）が可能である
が、インプットキーが押されるとその時の補正係数及び
送り速度を設定し、ディスプレイ３３の表示を図７に示
す回転数補正係数入力用の画面に切り換える。すなわ
ち、刃物ＮＯ「１」の「送り％」の欄に設定した補正係
数を正常表示し、「回転％」の欄の１００％を反転表示
する。

【００３８】そして、切削条件表示欄４１に「主軸回転
数は？回転数(１２００)ＲＰＭ」のように自動計算さ
れた主軸回転数の標準値を表示する。また、グラフ表示
欄４２に１００％を棒グラフで表示し、ガイダンス表示
欄４３に「回転補正係数は？（Ｄ，Ｔでも変更可能で
す）回転数補正係数（）％」と表示する。

【００３９】この状態で、前述の送り速度の補正係数の
場合と同様に、回転補正係数を英数キーによって直接入
力するか、あるいは「Ｔキー」及び「Ｄキーに」よって
１００％から５％刻みで増減させることができる。それ
によって、入力された補正係数をグラフ表示欄４２に棒
グラフで表示すると共に、その数値（％）をガイダンス
表示欄４３に表示する。さらに、その補正係数を自動計
算による主軸回転数の標準値に乗じて補正した数値を切
削条件表示欄４１に表示する。例えば、回転補正係数を
１１０％にしたときは、標準値が１２００ＲＰＭの主軸
回転数が１３００ＲＰＭになる。

【００４０】その後、インプットキーが押されるとその
時の回転補正係数及び補正された主軸回転数が確定し、
先に確定した送り補正係数及び補正された送り速度をメ
モリに設定登録する。そして、次の加工工程が同じ刃先
名称の工具を使用するものであれば、次の刃先番号の選
択により上記処理を繰返し、その刃先名称の工具による
加工が終了していれば刃先名称の選択が終了したか否か
を判断し、終了していなければ刃先名称選択画面の表示
に戻って次の刃先名称を選択を可能にする。そして、刃
先名称が選択されると上記の処理を繰り返す。刃先名称
の選択も終了すれば、このルーチンの処理を終了する。
なお、この発明を適用できるＮＣ工作機械としては、前
述のＮＣ自動旋盤の他に、ＮＣ旋盤，ＮＣフライス盤，
ＮＣミーリング盤，ＮＣマシニングセンタ等がある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば切削条件自動設定装置において自動的に決定された
切削条件の主軸回転数及び送り速度を任意に補正して設
定できるので、特殊な加工条件や作業者の意向にも柔軟
に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による切削条件自動設定装置の概要を
示す概念図である。

【図２】この発明を適用するＮＣ工作機械の一種である
ＮＣ自動旋盤の一例を部分的に断面にして示す要部正面
図である。

【図３】ＮＣ装置におけるこの発明による切削条件自動
設定装置としての機能を果すために必要な部分のみを示
すブロック構成図である。

【図４】図３に示したＮＣ装置３０による切削条件設定
処理のフローチャートである。

【図５】刃先名称選択後にディスプレイ３３上に表示さ
れる画面の例を示す図である。

【図６】同じく送り速度補正時の画面の例を示す図であ
る。

【図７】同じく主軸回転数補正時の画面の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１主軸２ベース３
サーボモータ６棒材７チャック８
ガイドブッシュ９コラム１０刃物送り台１
７，１８パルスモータ２１バイト（刃物，工具）２３
バイトホルダ２５ＮＣ工作機械（ＮＣ自動旋盤）２６
外部記憶装置３０ＮＣ装置（切削条件自動設定装置）３１
キーボード３２入力データ記憶手段３３
ディスプレイ３４表示出力手段３５加工プログラム自動作成
装置３６切削条件表（データテーブル）３７
演算手段３８記憶手段３９加工データ記憶手段４０刃先データ表示欄４１
切削条件表示欄４２グラフ表示欄４３ガイダンス表示欄

フロントページの続き (72)発明者石村俊雄埼玉県所沢市下富840 シチズン時計株式会社所沢事業所内 (72)発明者金子成人埼玉県所沢市下富840 シチズン時計株式会社所沢事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め決められた加工条件のデータが入力
されることにより、予め記憶された切削条件表のデータ
に基づいて主軸回転数と送り速度を含む切削条件を自動
的に決定するＮＣ工作機械の切削条件自動設定装置にお
いて、主軸回転数及び送り速度の各補正係数をそれぞれ入力す
る補正係数入力手段と、該手段によって入力された各補
正係数によって前記自動的に決定された主軸回転数及び
送り速度をそれぞれ補正して設定する切削条件補正手段
とを設けたことを特徴とするＮＣ工作機械の切削条件自
動設定装置。
【請求項２】請求項１記載のＮＣ工作機械の切削条件
自動設定装置において、前記補正係数入力手段によって
入力された補正係数を１００％から増減するグラフで表
示する補正係数表示手段を設けたことを特徴とするＮＣ
工作機械の切削条件自動設定装置。