JPH07104707B2 - Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置 - Google Patents

Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置

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JPH07104707B2
JPH07104707B2 JP63264589A JP26458988A JPH07104707B2 JP H07104707 B2 JPH07104707 B2 JP H07104707B2 JP 63264589 A JP63264589 A JP 63264589A JP 26458988 A JP26458988 A JP 26458988A JP H07104707 B2 JPH07104707 B2 JP H07104707B2
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machining
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秀夫 加藤
聡 松田
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株式会社新潟鐵工所
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、2軸以上の軸で構成されるNC工作機械の曲面
の加工速度制御装置に関するものである。
[従来の技術] 一般に、NC工作機械で同時2軸送り制御によって円筒面
の加工を行うと、その際の加工誤差ΔEは次の第1式で
表される。
ΔE=(1/2)×(V2/r)×[(1/12)×τ2+1/Kp2
……(1) ただし、V:加工速度 r:円筒面の半径 τ :直線加減速時定数 Kp:位置ループゲイン すなわち、加工誤差ΔEは加工速度Vの2乗に比例し、
また円筒面の半径rに反比例して変化する。したがっ
て、加減速時定数τおよび位置ループゲインKpを実験等
で得ておけば、円筒面の半径rから加工誤差ΔEを所定
の値にするための加工速度Vを算出することができる。
したがって、上記第1式を利用するれば、円筒面を加工
する場合には、加工誤差ΔEに見合った最高の速度で加
工することができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、NC工作機械においては、曲率半径が常に
変化するような曲面も加工しなければならず、この場合
には、(1)式から明らかなように、曲率半径の小さな
部分の加工誤差が大きくなるので、曲率半径の一番小さ
な部分の加工誤差ΔEが所定の値に収まるように加工速
度を低く抑えて加工している。
このため、曲率半径が常に変化するような曲面を加工す
る場合には、加工能率が落ちてしまうという問題があっ
た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、曲率
半径が常に変化する曲面を加工する場合において加工能
率の向上を図ることのできるNC工作機械の曲面の加工速
度制御装置を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するため、加工位置データ群
の連続する3点から、該3点を通る円の半径を演算する
曲率半径演算回路と、円筒面を加工する際の該円筒面の
半径および加工速度によって変化する加工誤差を一定の
値にするという条件で、前記円の半径から加工速度を演
算する加工速度演算回路とを備えてなり、前記曲率半径
演算回路は、前記連続する加工位置データを結ぶ直線の
交差角度が所定の角度の境界値を下回り、かつ、前記直
線の長さが所定の距離の境界値を下回ることを条件とし
て前記連続する3点の加工位置データから円の半径を演
算する構成としたものである。
[作用] 本発明においては、加工の進行によって変化する加工位
置の連続する3つのデータから、隣接する点を結ぶ直線
の交差角度およびその長さによって速度制御の要否が判
断され、必要と判断された場合に前記データを通る円の
半径を算出し、この円の半径から加工寸法の誤差を一定
にするという条件で加工速度を算出する。このため、加
工誤差が一定になるように、加工面の曲率半径に応じて
加工速度が変化する。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図を参照し
て説明する。
第1図において、1はNC工作機械の中核となる制御装置
であり、2は加工位置データ記憶メモリである。
加工位置データ記憶メモリー2は、第2図に示す加工位
置データP1、P2、・・・を記憶するものであり、各加工
位置データPは、xyzの三次元の座標で指定されてい
る。
また、上記制御装置1は、NC工作機械の各種動作の制御
を行うとともに、θ演算回路3、L演算回路4、曲率半
径演算回路5および加工速度演算回路6が備えられてい
る。
θ演算回路3は、加工位置データ記憶メモリー2から出
力される加工位置データ情報7によって、隣接する加工
位置データPを結ぶ直線の交差する角度θを演算するも
のであり、たとえば、加工位置データP1、P2を結ぶ直線
の傾きと加工位置データP2、P3を結ぶ直線の傾きとから
角度θ1を、加工位置データP2、P3を結ぶ直線の傾きと
加工位置データP3、P4を結ぶ直線の傾きとからθ2を演
算するようになっている。また、このθ演算回路3は、
角度θを演算するごとに、該角度θを境界値記憶メモリ
ー8に記憶されたθt境界値9と比較して、角度θの方
がθt境界値9より大きい場合には、加工面を半面とみ
なして最大の加工速度情報10をパルス分配器11に出力
し、角度θの方がθt境界値9より小さい場合には、前
記加工位置データ情報7をL演算回路4に出力するよう
になっている。
L演算回路4は、加工位置データ情報7によって、隣接
する加工位置データP間の距離Lを演算するものであ
り、たとえば、加工位置データP1、P2からデータ間の距
離L1を、加工位置データP2、P3からデータ間の距離L2
演算するようになっている。また、このL演算回路4
は、データ間の距離Lを演算するごとに、該データ間の
距離Lを境界値記憶メモリー8に記憶されたLt境界値12
と比較して、データ間の距離Lの方がLt境界値12より大
きい場合には、加工面を平面とみなして最大の加工速度
情報10をパルス分配器11に出力し、データ間の距離Lの
方がLt境界値12より小さい場合には、前記加工位置デー
タ情報7を曲率半径演算回路5に出力するようになって
いる。曲率半径演算回路5は、隣接する3つの加工位置
データPから、これら3つの加工位置を通る円の半径R
を演算するものであり、たとえば、加工位置データP1
P2、P3からこれらの加工位置を通る円の半径R1を演算す
る。そして、ここで演算された円の半径Rが加工速度演
算回路6に出力される。
加工速度演算回路6は、前記曲率半径演算回路5で演算
された円の半径Rと、サーボ特性記憶メモリー13に記憶
されたNC工作機械のサーボ特性14とから、加工誤差を一
定にする条件での加工速度を算出して、この加工速度の
情報15をパルス分配器11に出力するようになっている。
そして、サーボ特性14としては、NC工作機械で円筒面を
実際に加工した際の、円筒面の半径と加工速度との関係
を、加工誤差別に整理したものである。したがって、加
工速度演算回路6では、加工誤差を指定しておけば、円
の半径Rから、該加工誤差にみあった加工速度が算出さ
れる。
また、パルス分配器11は、制御装置1から加工位置デー
タ情報7、および最大加工速度情報10または加工速度情
報15を受け取り、指令パルス列信号21を発生させ、該指
令パルス列信号21を直線加減速回路17に与える。直線加
減速回路17は、刻々変化する速度を、速度の切り換わり
点で機械がショックなく目標速度に到達するように加速
または減速させる回路であり、滑らかなパルス列18を偏
差カウンタ22に与えるものである。偏差カウンタ22は前
記指令パルス列と位置フィードバックパルス列をアップ
あるいはダウンカウントし、位置偏差量23をD/A変換器2
4に渡すものである。D/A変換器24は、前記位置偏差量23
をアナログ量に変換するものであり、アナログ量に変換
された位置偏差量すなわち速度指令信号25をサーボアン
プ26に与えるようになっている。サーボアンプ26は、前
記速度指令信号25を増幅して、モータ信号27として駆動
用モータ28に与え、該駆動用モータ28を動作させるもの
である。駆動用モータ28には、その回転速度を検出する
速度検出器29および回転角度を検出する位置検出器30が
設けられている。そして、速度検出器29によって、速度
フィードバック信号31がサーボアンプ26に与えられ、ま
た位置検出器30によって、位置フィードバック信号32が
偏差カウンタ22に与えられるようになっている。
なお、第1図では、サーボ系の一軸分を例示している
が、実際にはパルス分配器11から駆動用モータ28側の部
分がNC工作機械の軸数分だけ存在している。
次に、上記のように構成された装置の作用を第3図を参
照して説明する。
加工が開始されると、まず、θ演算回路3により演算さ
れた角度θとθtと境界値とがステップSP1で比較さ
れ、角度θがθt境界値より大きい場合には、ステップ
SP3に移行する。そして、ステップSP3では、加工面を平
面とみなし、最大の加工速度が設定される。また、ステ
ップSP1において、角度θがθt境界値より小さい場合
は、ステップSP2に移り、L演算回路4でデータ間の距
離LとLt境界値との比較が行なわれる。そして、データ
間の距離LがLt境界値より大きい場合には、ステップSP
3に移行し、該データ間の距離LがLt境界値より小さい
場合には、ステップSP4に移行し、さらにステップSP5に
移行する。ステップSP4では、曲率半径演算回路5によ
って、連続する3つの加工位置データPを通る円の半径
Rが演算され、ステップSP5では、加工速度演算回路6
によって、ステップSP4で求められた円の半径Rから、
加工誤差を所定の値にするための加工速度が演算され
る。そして、ステップSP6に移行して、上記ステップSP3
またはステップSP5で設定された加工速度で加工が行な
われ、これにより加工位置が1データ分移動する。そし
て、再びステップSP1にもどり、上記と同様にして、加
工速度の制御が行なわれる。
上記のように構成された装置においては、曲率半径が常
に変化するような曲面を加工する場合、連続する3つの
加工位置データPを通る円の半径Rを算出し、この半径
Rから誤差を所定の値にするための加工速度を算出する
ことができるから、たとえば、第4図に示すような曲面
Cを加工すると、第5図に示すように、曲率半径の大き
な部分では加工速度が速なり、曲率半径の小さな部分で
は加工速度が遅くなる。したがって、従来のように、曲
率半径の小さな曲面部を所定の加工誤差に収めるべく低
い加工速度で余裕をもって加工する場合に比べて、加工
速度の平均値を上昇させることができ、従来に比べて加
工能率の向上を図ることができる。
また、円の半径Rを計算する前に、角度θおよびデータ
間の距離Lの計算をすることによって、加工面が平面で
あるか否かの判断をしているので、加工面が平面の場合
には、円の半径Rを計算するような無駄な計算をするこ
となく、即座に、高速で加工することができる。
なお、上記実施例の加工速度演算回路6においては、実
際に測定されて、加工誤差別に整理された円筒面の半径
と加工速度とのデータを用いて、加工速度を計算するよ
うに構成したが、従来例で示した(1)式の加減速時定
数τおよび位置ループゲインKpを実験等で求めておい
て、該(1)式に円筒面の半径rを代入して、所定の加
工誤差ΔEに収まるように、加工速度Vを演算するよう
にしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、加工位置データ
群の連続する3点から、該3点を通る円の半径を演算す
る曲率半径演算回路と、円筒面を加工する際の該円筒面
の半径および加工速度によって変化する加工誤差を一定
の値にするという条件で、前記円の半径から加工速度を
演算する加工速度演算回路とを備えてなり、前記曲率半
径演算回路は、前記連続する加工位置データを結ぶ直線
の交差角度が所定の角度の境界値を下回り、かつ、前記
直線の長さが所定の距離の境界値を下回ることを条件と
して前記連続する3点の加工位置データから円の半径を
演算するから、加工速度の調整が必要と判断された場合
に、加工面の曲率半径に応じて、加工誤差が一定になる
ように加工速度を変化させることができる。そして、NC
工作機械のサーボ系の特性上、曲率半径の大きな曲面部
では加工速度大きくなるので、従来のように、曲率半径
の小さな曲面部を所定の加工誤差に収めるべく低い加工
速度で余裕をもって加工する場合に比べて、加工速度の
平均値を上昇させることができる。したがって、従来に
比べて加工能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第1図は曲面加工速度制御装置を示すブロック図、
第2図は加工位置データの説明図、第3図は曲面加工速
度制御装置の流れ図、第4図は曲率半径が連続して変化
する加工面の一例を示す斜視図、第5図は加工面を加工
した際の加工位置に対する加工速度の関係を示す図であ
る。 5……曲率半径演算回路、6……加工速度演算回路、P
……加工位置データ、R……円の半径、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加工位置データ群の連続する3点から、該
    3点を通る円の半径を演算する曲率半径演算回路と、円
    筒面を加工する際の該円筒面の半径および加工速度によ
    って変化する加工誤差を一定の値にするという条件で、
    前記円の半径から加工速度を演算する加工速度演算回路
    とを備えてなり、前記曲率半径演算回路は、前記連続す
    る加工位置データを結ぶ直線の交差角度が所定の角度の
    境界値を下回り、かつ、前記直線の長さが所定の距離の
    境界値を下回ることを条件として前記連続する3点の加
    工位置データから円の半径を演算することを特徴とする
    NC工作機械の曲面の加工速度制御装置。
JP63264589A 1988-10-20 1988-10-20 Nc工作機械の曲面の加工速度制御装置 Expired - Lifetime JPH07104707B2 (ja)

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JP2021002194A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 ファナック株式会社 数値制御装置、cnc工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラム

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