JPH074763B2 - マシニングセンタの研削加工装置 - Google Patents

マシニングセンタの研削加工装置

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JPH074763B2
JPH074763B2 JP62251568A JP25156887A JPH074763B2 JP H074763 B2 JPH074763 B2 JP H074763B2 JP 62251568 A JP62251568 A JP 62251568A JP 25156887 A JP25156887 A JP 25156887A JP H074763 B2 JPH074763 B2 JP H074763B2
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JP
Japan
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axis
grindstone
machining center
control
grinding
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祥一 小田切
正毅 富樫
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日立精機株式会社
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  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、工作機械の研削加工装置に関する。更に詳し
くは、マシニングセンタにより研削加工するための研削
加工装置に関する。
[従来技術] マシニングセンタは、フライス加工,ドリル加工,ネジ
切り加工などの複数の加工を行う工作機械として知られ
ている。マシニングセンタの加工は切削加工が中心であ
り、砥石を用いる研削加工は通常別工程で研削専用の研
削機械で加工が行われる。一方、セラミックスなどの硬
い材料を加工したいとの要請が高まっており、この加工
には、研削加工が中心である。このため、マシニングセ
ンタ1台で切削加工と、研削加工を行いたいとの要請が
強くなり、このために切削、研削など複合加工ができる
マシニングセンタも出現している。
一方、カムなどの複雑な曲線を加工する研削盤としてカ
ム研削盤が知られている。例えば、特公昭57−49350号
公報には、マスターカムに主軸台のカムフォロワがなら
いながら移動しつつ、主軸台の工作物を回転する砥石で
加工するカムならい内面研削盤が記載されている。この
とき主軸台は、斜面カムにより砥石軸線方向に往復駆動
される。また、特公昭46−21159号公報には、NC制御装
置によりカムを研削するものが記載されている。カム素
材に上下動と回転運動を与え、このカム素材にNC制御さ
れる砥石を接離させてカム形状を創成するものである。
従来の3軸を制御するのにマシニングセンタの補間器で
は、3軸の各軸方向に1軸制御した直線移動位置決めす
ること、3軸方向のうちの2軸平面内でこの両方の軸が
同期して移動する円弧補間、直線補間を行うこと、また
は、3軸直線補間、円弧補間の動きに同期してその円弧
を含む平面に含まれない軸で直線補間の移動を行うヘリ
カル補間を行う。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、マシニングセンタの研削加工は、鋼材の研削加
工が中心であり、セラミックスなど硬い材料を加工する
のは砥石の摩耗が激しく難しい。とりわけ、カム面など
の曲面を有するセラミックスの加工は、砥石の摩耗で加
工精度の維持がなお困難である。前記した特公昭57−49
350号公報に記載されたものは、カムならい内面研削盤
に関するものであって、工作物の形状ごとにマスターカ
ムを準備する必要がある。数値制御でないので複雑な曲
面は加工できない。
また、特公昭46−21159号公報に記載のものは、数値制
御で二次曲面を研削するという点は記載されているが、
鋼材を研削するものであり、セラミッススなどの硬い材
料を加工できるものではない。
従来の補間器でプログラム作成を容易にしようと考えれ
ば、単に前記した2軸平面の円弧補間のプログラムを作
成して加工をすることがある。この場合には、砥石と工
作物とが接触する軸線方向位置は一定となり、セラミッ
クスなど硬い材料を加工する場合、砥石の摩耗が接触部
のみ片減りする状態となり早くなる。
ヘリカル補間の場合、終点位置では、円弧補間と直接補
間が必ず同期する。そのため、精度的に重要な円弧補間
側の所定角度毎に、直線補間側の移動位置を計算し、終
点位置を求める必要があり、プログラム作成がたいへん
面倒となり、自動プログラミング装置の使用が不可欠と
なり、技術的に経済的にも負担の大きいものとなる。
本発明の目的は、マシニングセンタで二次曲面を加工す
る研削加工装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、簡単なプログラムで砥石の往
復運動を付加して、セラミックスなどの硬い材料を曲面
加工できる研削加工装置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、前記問題点を解決するため次の手段を採る。
複数の切削加工工具または研削加工工具を貯蔵する工具
貯蔵マガジンと工具主軸(3)との間で、この加工工具
を自動的に交換させるマシニングセンタ(1)の研削加
工装置において、 a.このマシニングセンタのテーブル(6)に取付けられ
た工作物(W)と、前記工具主軸に装着された前記研削
加工工具の砥石(4)とを、前記テーブルの取付け面と
平行な平面内で相対的に移動させる二つの曲線制御用サ
ーボモータ(20,21)と、 b.前記平面と垂直な方向に、前記工作物または前記砥石
の一方を往復移動させる往復移動用サーボモータ(22,4
5)と、 c.前記二つの曲線制御用サーボモータを同時に2軸制御
して線分を補間処理する第1の補間処理部(12,13,15)
と、 d.前記往復移動用サーボモータを1軸制御して補間処理
する第2の補間処理部(14,16,42,43)と、 e.前記工作物または前記砥石を往復移動させるための移
動上昇点位置データ、移動下降点位置データ、両位置デ
ータ間移動速度が少なくとも含まれている特殊固定サイ
クル指令であるか否かを判別し、この特殊固定サイクル
指令であると判別されたとき、前記第1の補間処理部に
前記二つの曲線制御用サーボモータを、前記第2の補間
処理部に前記往復移動用サーボモータを各々補間処理さ
せる制御を行うコントロール装置(11)とを備えたこと
を特徴とするマシニングセンタの研削加工装置である。
[実施例の作用] 工作物テーブル6に工作物Wを固定し、X,Y軸サーボモ
ータ20,21を同時2軸制御して、工作物Wの外周形状に
沿って移動させる。同時に砥石4をZ軸方向に特殊固定
サイクルで往復駆動させて、2次曲面を研削加工する。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。第
1図に示すものは、立形マシニングセンタ1で外周に曲
面を有する工作物Wを加工する状況を示した図である。
主軸台2は、Z軸線方向に往復摺動できる。主軸台2に
は、工具主軸3を備え、その先端に砥石4が固定されて
いる。工具主軸3の他端には、主軸駆動モータ5が搭載
してあり工具主軸3を回転駆動する。工具主軸3の砥石
4は必要に応じてATC7により他の工具に交換される。
主軸台2の下方には、工作物テーブル6が設けており、
工作物テーブル6は、X,Y軸方向にサーボモータ20,21に
より移動される(第2図)。X,Y軸サーボモータ20,21と
後述するZ軸サーボモータ22の制御は、数値制御装置10
により行われる。第2図に示す機能ブロック図は、本実
施例の数値制御装置10を示す。コントロール装置11は、
工作物Wの形状に応じてX,Y,Z軸の位置を指令する装置
である。この指令は、X軸指令処理回路12,Y軸指令処理
回路13に分離し指令され、補間器15に入る。
補間器15は、コントロール装置11の指令に応じてX,Y軸
のパルスを分配して曲線を発生し、それらをアンプ17,1
8を介してX軸サーボモータ20、Y軸サーボモータ21に
移動指令して必要な曲線を実現する。信号23は、命令ブ
ロックの信号が終了すると、次のブロックの読み取りの
要求を行うための次ブロック・プログラム要求信号であ
る。この同時2軸制御は、従来の数値制御旋盤などと基
本的には同一である。
更に、コントロール装置11には、Z軸指令処理回路14が
連結され、補間器16,アンプ19を介してZ軸モータ22を
駆動する。信号24は、Z軸方向に砥石4を往復運動する
ための固定サイクルを発生する要求信号である。コンン
トロール装置11には、後述する往復運動を砥石4に与え
るための特殊固定サイクル発生回路、言い換えるとサブ
ルーチン発生回路を備えている(図示せず)。特殊固定
サイクル発生の指令が出ると、コントロール装置11は特
殊固定サイクルを働かせて砥石4を作動させる。
通常立形マシニングセンタ1は、3次元方向の軌跡を制
御するためX,Y,Z軸を同時に制御する同時3軸制御であ
り、Z軸方向のみの補間器16を別に備えていない。本実
施例の立形マシニングセンタ1は、Z軸の補間器16を別
に設けたものである。第3図に示すものは、前記マシニ
ングセンタ1で曲面を研削加工するときの、砥石4動作
軌跡を示す図である。工作物Wは、工作物テーブル6上
に固定されて、その外周曲面9に沿って工作物テーブル
6はX,Y軸方向に移動しながら加工される。
砥石4は、まず工作物テーブル6を指令により移動させ
て開始点aに位置させると、砥石4はZ軸方向に往復運
動を開始する。この往復運動中は、工作物WをX,Y軸方
向に移動させながら曲面加工を行う。砥石4の往復運動
の下降点はb点であり、上昇位置は下降点bよりC量だ
け上昇した上昇点dであり、結局砥石4は、d点とb点
の間を砥石4及び工作物Wに段差の付くことなく均等に
研削できるよう往復運動する。
制御装置の動作 第4図に示すフローチャートは、第2図の数値制御装置
10の動作を示すフローチャートである。ステップは、
X,Y軸を同時2軸制御しながら、Z軸方向に往復動する
運動サイクル、すなわち特殊固定サイクル制御に入るか
否か判断する。この特殊固定サイクルは第1図に示した
ように、工作物テーブル6をX,Y軸方向に制御しつつ、
砥石4を装着した主軸3をZ軸方向に往復運動させるも
のである。YESであればステップに行く。NOであれ
ば、ステップで特殊固定サイクルセット指令するか否
か判断し、NOであれば通常の加工サイクルに行く。
YESであれば、ステップで特殊固定サイクルセットを
セットする。ステップでX,Y軸のプログロム指令があ
るか否か判断する。すなわち、前記工作物テーブル6の
X,Y軸方向の制御があるか否か判断する。指令がなけれ
ば、ステップに行く。指令があればステップに行き
X,Y軸の指令処理及び補間処理を第1図のX軸指令処理
回路12,Y軸指令処理回路13,X−Y軸の補間器15により行
う。ステップでは、砥石4がZ軸方向に往復運動する
要求があるか否か判断する。
指令があれば、Z軸指令処理回路14,補間器16に指令し
て砥石4をZ軸方向に往復運動させる(ステップ)。
ステップでは、特殊固定サイクルをキャンセルするか
否かの判断を行う。NOであれば、通常の加工指令に戻
る。キャンセル指令があればステップに進み特殊固定
サイクルをキャンセルする。
プログラム この特殊固定サイクルの命令は、次のプログラムの指令
で行う。GまたはM機能を行う。X−Y軸平面でZ軸方
向に砥石4を往復動する。例えば、G機能を使用の場
合, [G_]G02X_Y_R_F_Z_E_C;ただし、[G_]G02は特殊固定
サイクル指令を意味する。この指令は[M_]でも良い。
このX,Yの位置は、工作物テーブル6の送り位置で前記
加工開始点a位置である。Rは砥石半径、Fは送り速
度、ZはZ軸の終点位置、すなわち前記下降点b位置,E
はZ軸の送り速度、CはZ軸の戻り量すなわち、前記上
昇点d位置を示す。
[G_]Z0;を指令すると、Z軸が前記ブロック実行時、
Z軸を停止し、Z軸の開始点aに戻る。前記シングルブ
ロックのとき、Z軸は上昇位置d点で停止する。休止の
ときは、Z軸は休止となり移動しない。Z軸休止状態の
とき、手動,動作が入ったとき、Z軸が反対移動のと
き、マニュアル・アブソリュートONと考え、アブソリュ
ートで移動量を計算する。
[他の実施例] 第5図の機能ブロック図の実施例は、往復運動用の専用
のZ′軸モータ45を設けた例である。通常のX,Y,Z軸の
同時3軸加工の数値制御に切換回路41を設けて、新たに
1軸を付加したものである。砥石4を往復動させる特殊
固定サイクルの指令が出ると、切換回路41は、Z軸を
Z′軸指令処理回路42に信号を切り換える。Z′軸指令
処理回路42から補間器43,アンプ44を介してZ′軸駆動
モータ45を駆動する。Z′軸駆動モータ45を作動させる
ときは、Z軸駆動モータ22は休止する。第6図に示すも
のは、Z軸方向に砥石4を往復動するためにZ軸方向の
制御をすることなくクランク機構で行う場合の実施例を
示す。
Z軸方向の往復動を行う駆動モータ60は、主軸3の近く
に設けてある。駆動モータ60のシャフト61には、円板61
aが固定してあり、この円板の偏心した位置にはピン62
が固定してある。ピン62は、スライダ63の溝64に挿入し
てある。スライダ63は、主軸3の軸線方向にベアリング
で摺動自在に設けてあり、溝64は、この摺動方向と直角
方向に形成してある。結局、円板61a,ピン62,溝64,スラ
イダ63は、クランク機構を構成しており、駆動モータ60
の回転運動を往復運動に変換する機構である。
スライダ63の先端には、ピン65が設けてあり、砥石軸66
の外周に設けた外周溝67に挿入してある。砥石軸66は、
工具軸68の外周に軸線方向にのみ摺動自在にキー,スプ
ラインなどが設けてある。駆動モータ60は、前記したZ
軸指令処理回路14の命令が出ると直ちに回転を開始し、
シャフト61,円板61a,ピン62を回転させる。ピン62の回
転でスライダ63が往復動し、ピン65も往復動し、砥石軸
66も往復動を行い、砥石4が往復動を行う。この実施例
では、駆動モータ60を制御する補間器は必要とせず、し
たがって駆動モータ60も制御用サーボモータを必要とし
ない。ただし、往復動の運動は、シャフト61とピン62の
偏心量できまるので、往復動の大きさを決めるときに
は、これを変更する必要がある。
前記実施例は、立型マニシングセンタに適用したもので
あるがこれに限る必要はなく、横型の主軸を持つ横型マ
ニシングセンタでも良い。工作物はX,Y軸方向に移動さ
せ、砥石軸はZ軸方向に往復駆動させる。
[発明の効果] 以上、詳記したように、本発明は、次のような効果があ
る。
a.プログラムで特殊固定サイクルを指示するのみで、回
転する砥石をその回転軸線方向に往復動させることがで
きる。
b.セラミックスなど硬い材料を加工する場合でも、砥石
の磨耗は早いが砥石周面を均一に磨耗させることができ
砥石周面に段差が付かない。
c.研削精度が向上する。
d.ドレッシング作業を定期的に、一定切込みで行える。
d.簡単な指令プログラムなのでプログラムミスを生じに
くくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマニシングセンタの研削加工装置の概
観を示す図、第2図は本発明の研削加工装置の制御装置
の機能ブロック図、第3図は砥石の加工軌跡を示す図、
第4図は第2図の制御装置のフローチャートを示す図、
第5図は制御装置の他の実施例を示す機能ブロック図、
第6図は砥石の往復運動機構を示す他の実施例である。 1……マニシングセンタ,2……主軸台,3……主軸,4……
砥石,6……工作物テーブル,10……数値制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の切削加工工具または研削加工工具を
    貯蔵する工具貯蔵マガジンと工具主軸(3)との間で、
    この加工工具を自動的に交換させるマシニングセンタ
    (1)の研削加工装置において、 a.このマシニングセンタのテーブル(6)に取付けられ
    た工作物(W)と、前記工具主軸に装着された前記研削
    加工工具の砥石(4)とを、前記テーブルの取付け面と
    平行な平面内で相対的に移動させる二つの曲線制御用サ
    ーボモータ(20,21)と、 b.前記平面と垂直な方向に、前記工作物または前記砥石
    の一方を往復移動させる往復移動用サーボモータ(22,4
    5)と、 c.前記二つの曲線制御用サーボモータを同時に2軸制御
    して線分を補間処理する第1の補間処理部(12,13,15)
    と、 d.前記往復移動用サーボモータを1軸制御して補間処理
    する第2の補間処理部(14,16,42,43)と、 e.前記工作物または前記砥石を往復移動させるための移
    動上昇点位置データ、移動下降点位置データ、両位置デ
    ータ間移動速度が少なくとも含まれている特殊固定サイ
    クル指令であるか否かを判別し、この特殊固定サイクル
    指令であると判別されたとき、前記第1の補間処理部に
    前記二つの曲線制御用サーボモータを、前記第2の補間
    処理部に前記往復移動用サーボモータを各々補間処理さ
    せる制御を行うコントロール装置(11)とを備えたこと
    を特徴とするマシニングセンタの研削加工装置。
JP62251568A 1987-10-07 1987-10-07 マシニングセンタの研削加工装置 Expired - Lifetime JPH074763B2 (ja)

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JPH0197564A JPH0197564A (ja) 1989-04-17
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