JPH0767657B2 - キャンバリング曲線加工機能を有する数値制御工作機械 - Google Patents

キャンバリング曲線加工機能を有する数値制御工作機械

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JPH0767657B2
JPH0767657B2 JP63128012A JP12801288A JPH0767657B2 JP H0767657 B2 JPH0767657 B2 JP H0767657B2 JP 63128012 A JP63128012 A JP 63128012A JP 12801288 A JP12801288 A JP 12801288A JP H0767657 B2 JPH0767657 B2 JP H0767657B2
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孝 功刀
能成 佐々木
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Toshiba Machine Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は被加工物をロール状に研削加工する数値制御工
作機械に関し、一層詳細には、使用目的により被加工物
に要求される種々多様な曲線形状、所謂、キャンバリン
グ曲線を加工する機能を有する数値制御工作機構に関す
る。
[発明の背景] 被加工物をロール状に研削加工するロール研削盤等の数
値制御工作機械は、一般に、被加工物を所定の速度で回
転させ、被加工物の半径方向に工具を進退させると共に
被加工物の軸線方向に工具を移動させることで被加工物
をロール状に研削加工するように構成されている。この
場合、当該工作機械は工具の前述のように動作させるた
め、工具の軸線方向位置に対応して工具の半径方向への
移動量を順次プログラムした数値制御データを記憶する
記憶手段と、この数値制御データに基づいて前記工具を
動作させる駆動部に指令パルスを分配する制御部とを備
えてなり、圧延ロール等の加工に広く用いられている。
ところで、数値制御工作機械で加工される圧延ロールに
は、単純なシリンダ状のロールの他、その使用目的によ
って左テーパ、右テーパ、サイン、円弧等多種多様な曲
線形状を持ったロールが要求される。そして、この要求
に沿った研削加工を行うための数値制御データを如何に
作成するかが作業効率を高める上で重要な問題となって
いる。
従来、このような曲線形状の圧延ロールの研削加工はカ
ムによって行われるのが一般的である。この場合、加工
すべき曲線の種類のみならず、被加工物である圧延ロー
ルの長さや径等が変化する度毎に対応したカムに交換し
なければならず、作業効率を低下させる大きな原因とも
なっている。
また、曲線形状の中でも正弦曲線等、比較的単純な数式
で表せるものの場合には加工形状を微小部分に分割し、
各部分を直線や円弧によって近似することにより比較的
簡単に数値制御用データ(加工プログラム)を作成する
ことが出来る。然しながら、この場合においても加工す
べき曲線の種類やロールの長さ、径が変化する度毎にプ
ログラムを作成し直さなければならないという不都合を
有している。しかも、前述のカムや加工プログラムによ
る方法では研削の途中で形状を部分的に変更することは
極めて困難である。また、マニュアル運転によりロール
の研削と測定を繰り返しつつ試行錯誤的に加工精度を追
求する場合、使用済みロールの再研削加工であって、偏
摩耗等によりロール形状を正確に把握出来ないものを加
工する場合、あるいは過剰研削等により予定の加工形状
が得られなくなったロールを研削加工する場合等の対応
が困難であるという不都合も指摘されている。
[発明の目的] 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、被加工物を所定の速度で回転させた状態で被加
工物の半径方向に工具を進退させると共に被加工物の軸
線方向に工具を移動させることで被加工物をロール状に
研削加工する数値制御工作機械において、被加工物のロ
ール番号に付随して任意のキャンバリング曲線に対応す
る点群データをデータテーブルとして設定し得るように
することにより、任意のキャンバリング曲線を即座に、
しかもロール研削中においても容易に設定、変更可能と
するキャンバリング曲線加工機能を有する数値制御工作
機械を提供することを目的とする。
[目的を達成するための手段] 前記の目的を達成するために、本発明は、被加工物を所
定の速度で回転させた状態で被加工物の半径方向に工具
を進退させると共に被加工物の軸線方向に工具を移動さ
せることで被加工物をロール状に研削加工する数値制御
工作機械において、 被加工物の任意のキャンバリング曲線に対応した複数の
点群データを前記半径方向および軸線方向の座標値とし
て設定するデータ設定手段と、 前記複数の点群データを前記キャンバリング曲線毎に記
憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記複数の点群データより所
望のキャンバリング曲線に対応する点群データを読み出
す読出手段とを備え、 前記工具の軸線方向の位置に応じて、対応する点群デー
タから半径方向の座標値を読み出して前記工具の半径方
向位置を制御することを特徴とする。
また、本発明は、工具の軸線方向の位置に応じ点群デー
タ中から当該軸線方向位置の前後の点群データを特定す
ると共に、当該点群データに対応する半径方向の座標値
を読み出し、前記工具の半径方向の移動量を補間算出す
る補間手段を備えることを特徴とする。
[実施態様] 次に、本発明に係るキャンバリング曲線加工機能を有す
る数値制御工作機械について好適な実施態様を挙げ、添
付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は本実施態様に係る数値制御工作機械の概略構成
図である。同図において、参照符号2は加工されるべき
被加工物である圧延ロールを示し、主軸側受台4および
心押側受台6に軸線8(Z方向)に沿って圧延ロール2
の軸線が一致するように取付固定される。参照符号10は
主軸回転モータであり、軸線8を中心に圧延ロール2を
所定の速度で回転させる。
研削工具である回転砥石12はガイド14に案内されたスラ
イドテーブル16に軸線18を中心軸として回転するように
設けられており、このスライドテーブル16はサーボモー
タ20によりガイド14に案内されてZ方向にスライドし、
また、図示を省略した他の案内機構に沿ってサーボモー
タ22によりX方向(圧延ロール2の半径方向)にスライ
ドする。参照符号24は回転砥石12を所定の速度で回転さ
せるための砥石回転モータである。
参照符号30は制御部である数値制御ユニットであり、サ
ーボモータ20、22、主軸回転モータ10および砥石回転モ
ータ24を回転駆動するドライブユニット32、34および36
に指令パルスを分配し、圧延ロール2の回転と砥石12の
回転およびZ軸、X軸方向の移動量とを制御することで
圧延ロール2を数値制御データにより指定された形状に
研削加工する。
ここで、数値制御ユニット30はマイクロコンピュータ等
によって構成される演算処理装置38と、この演算処理装
置38に数値制御動作を行わせるためのコントロールプロ
グラム、数値制御データおよび後述する如きキャンバリ
ング曲線に対応した点群データテーブルの格納される記
憶装置40と、演算処理装置38からの指令によりドライブ
ユニット32、34および36に指令パルスを分配するパルス
分配回路42とから構成されている。参照符号46は前記コ
ントロールプログラム、数値制御データおよび点群デー
タを入力するための入力装置、参照符号48は表示装置で
ある。なお、同図において、参照符号Cは切込位置、S
は圧延ロール2の研削前の外周を示す。
第2図はキャンバリング曲線に対応した点群データテー
ブルの構成を示す。この場合、加工すべき圧延ロール2
のロール番号1、2、…lに付随して折線で近似した任
意のキャンバリング曲線上の複数の折点n1、n2、…nm
おけるロール半径方向(X方向)およびロール軸線方向
(Z方向)の座標値(x11,Z11)、(x12,Z12)、…(x
lm,Zlm)が入力装置46により入力され、記憶装置40中に
格納される。折点n1、n2、…nmの個数、すなわち、点群
データの個数mはロール長等の圧延ロール2の諸元によ
って異なってもよく、工具である回転砥石12のトラバー
ス範囲(Z方向往復移動範囲)内を任意の数に区分する
ように点群データを設定することが出来る。ここで、前
記の点群データを示す半径方向(X方向)および軸線方
向(Z方向)の座標値(x11,Z11)、(x12,Z12)、…
(xlm,Zlm)は機械原点を原点とする機械絶対値ではな
くX方向およびZ方向への相対的な移動量を示す相対座
標値として設定されるものであり、それ自身が所望のロ
ール形状、すなわち、キャンバリング曲線を表すもので
ある。
上記の如くして記憶装置40中に構成された点群データデ
ーブルからは入力装置46から任意のロール番号1、2、
…lを指定して所望のキャンバリング曲線に相当する点
群データを読み出すことが出来る。この場合、指定され
たロール番号1、2、…lの折点n1乃至nmのデータは記
憶装置40中のワーク領域に複写され、所望のロール研削
加工に供される。従って、点群データテーブルに設定さ
れた点群データは数値制御ユニット30の空き時間等にお
いて任意に変更あるいは追加が自由に行い得るものであ
る。
本実施態様に係るキャンバリング曲線加工機能を有する
数値制御工作機械は基本的には以上のように構成される
ものであり、次にその作用並びに効果について詳細に説
明する。
先ず、通常の研削加工においては、数値制御工作機械へ
の電源投入を行い、次いで、回転砥石12が載置されたス
ライドテーブル16を圧延ロール2の半径方向(X軸)お
よび軸線方向(Z軸)に移動させ原点位置に復帰させ
る。この操作は数値制御ユニット30に接続されたキーボ
ードディスプレイ等の表示装置48によりモニタしつつ行
う。
次に、スライドテーブル16の移動範囲を設定するため、
被加工物である圧延ロール2の座標設定入力を行う。こ
の時、数値制御ユニット30のモードは編集モードに設定
されており、表示装置48に逐次表示されるメニュー画面
に従って容易に入力出来る構成とすると好適である。
次いで、所定の加工プログラムを記憶装置40にロード
し、数値制御ユニット30を実行モードとしスタート指令
を入力することにより回転砥石12が軸線方向(Z方向)
および半径方向(X方向)に移動して圧延ロール2を研
削加工する。この場合、例えば、回転砥石12の半径方向
(X方向)の指令値を固定して回転砥石12を軸線方向
(Z方向)に移動させると第3図の破線で示す直線(圧
延ロール2は円柱状ロール)形状が得られる。
一方、当該装置のキャンバリング曲線加工機能を有効と
した場合、入力装置46よりロール番号を指定すると記憶
装置40中に設定された点群データテーブル(第2図)か
ら指定されたロール番号に対応する点群データが読み出
され、ワーク領域に複写される。次いで、演算処理装置
38により工具である回転砥石12の軸線方向(Z方向)の
座標値に対応した半径方向(X方向)の座標値が折点毎
に形状データFとして読み出され、X軸サーボモータ22
への指令値に加えられる。この動作を順次回転砥石12を
軸線方向に移動しつつ繰り返して行うことにより第3図
の実線で示すようなキャンバリング曲線の加工が可能と
なる。すなわち、回転砥石12の軸線方向(Z方向)移動
位置における半径方向(X方向)切込量を折点毎の点群
データから求めリアルタイムでX軸に指令パルスとして
加えることにより点群データに設定された形状通りに回
転砥石12が移動し、所望形状のキャンバリング曲線が研
削加工されることになる。
ところで、点群データテーブル中に設定出来る点群デー
タの個数は有限である。従って、回転砥石12の軸線方向
(Z方向)位置が設定された折点n1、n2、…nmの中間位
置にある場合、半径方向(X方向)切込量を補間して算
出する必要が生じる。この補間動作について第4図のフ
ローチャートに従って説明する。
回転砥石12に軸線方向(Z方向)の移動指令が与えられ
ると、演算処理装置38はその移動速度からZ軸サーボモ
ータ20に分配すべきパルス分配量を算出し、これに基づ
いてパルス分配回路42によりパルス分配が行われる。こ
の時、同時にZ軸座標値(Z軸位置)も更新される。ス
テップ1においては、このZ軸座標値が前述の点群デー
タテーブル中の点群データのどの折点n1、n2、…nmの区
間に属するかを求めると共に、この新たな折点をNとす
る。次いで、ステップ2において、回転砥石12のX軸移
動位置Xc(new)を算出する。このX軸移動位置X
c(new)は、折点区間の前後の折点をnおよびn+1と
し、Z軸座標値zが折点nおよびn+1の2つの点Z(n)
およびZ(n+1)の間にある場合、すなわち、Z(n)≦z≦Z
(n+1)の場合、対応するX軸座標値をX(n)、X(n+1)とす
ると、次式により算出することが出来る。
次に、ステップ3において、回転砥石12の半径方向(X
方向)の移動量Pを算出する。移動量Pは前回のX軸座
標値をXcとし、(1)式で求められたX軸移動位置X
c(new)を用いて、 P=Xc(new)−Xc …(2) で求められる。すなわち、Z軸座標値zにおけるX軸移
動位置Xc(new)を求め、前回のX軸座標値Xcとの差分を
算出してX軸サーボモータ22に駆動パルスを分配する。
次いで、ステップ4において、今回のX軸移動位置X
c(new)をXcに、今回の折点Nをnとして次回の演算の準
備を行う。ステップ5において、ステップ3で算出され
た移動量Pに従ってX軸サーボモータ22が駆動される。
次に、ステップ6において、回転砥石12のZ軸座標値に
変化があればステップ1に戻って前述の操作を繰り返し
て行い、Z軸座標値の変化がなくなれば加工を終了す
る。
以上の如き動作により点群データテーブルに設定された
点群データによって圧延ロール2を定められた形状通り
に研削加工することが出来、任意のキャンバリング曲線
を自由に設定して加工することが出来る。上記の処理は
通常の加工プログラムによる軸移動指令とは全く独立、
別個に処理されるものであり、マニュアル操作により回
転砥石12をZ軸方向に移動させた場合でも指定した点群
データに設定された形状にロールを研削加工することが
出来る。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、任意のキャンバリング
曲線に対応した複数の点群データをデータ設定手段を用
いて設定し、前記複数の点群データより所望の点群デー
タを選択して被加工物を加工するように構成している。
この場合、研削加工したい任意のキャンバリング曲線に
対応した点群データをデータテーブルとして容易に設定
することが出来、且つこのデータテーブルは研削の途中
においても即座に変更あるいは設定出来、極めて容易に
任意のキャンバリング曲線の加工が可能となる利点を有
する。
また、上記データテーブルによるキャンバリング曲線加
工機能は通常の加工プログラムによる各軸制御とは独立
に処理されるため、マニュアル運転や部分研削にも対応
することが可能であると利点を有する。
さらに、回転砥石のZ軸方向の位置に応じてX軸方向の
移動量を補間して算出することが出来、滑らかなキャン
バリング曲線の研削加工が可能となる利点が生じる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
例えば、ロール形状の選択指定、パラメータの入力とそ
れに引き続く点群データの算出を数値制御ユニットでな
く、他のデータ処理装置を用いてオフラインで行う等、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るキャンバリング曲線加工機能を有
する数値制御工作機械の概略構成図、 第2図はキャンバリング曲線に対応する点群データテー
ブルの構成図、 第3図はロールの研削形状の説明図、 第4図は工具のZ方向位置に基づきX方向切込量を補間
する手順を示すフローチャートである。 2……圧延ロール、4……主軸側受台 6……心押側受台、8……軸線 10……主軸回転モータ、12……回転砥石 14……ガイド、16……スライドテーブル 20、22……サーボモータ、24……砥石回転モータ 30……数値制御ユニット 32、34、36……ドライブユニット 38……演算処理装置、40……記憶装置 42……パルス分配回路、46……入力装置 48……表示装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工物を所定の速度で回転させた状態で
    被加工物の半径方向に工具を進退させると共に被加工物
    の軸線方向に工具を移動させることで被加工物をロール
    状に研削加工する数値制御工作機械において、 被加工物の任意のキャンバリング曲線に対応した複数の
    点群データを前記半径方向および軸線方向の座標値とし
    て設定するデータ設定手段と、 前記複数の点群データを前記キャンバリング曲線毎に記
    憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記複数の点群データより所
    望のキャンバリング曲線に対応する点群データを読み出
    す読出手段とを備え、 前記工具の軸線方向の位置に応じて、対応する点群デー
    タから半径方向の座標値を読み出して前記工具の半径方
    向位置を制御することを特徴とするキャンバリング曲線
    加工機能を有する数値制御工作機械。
  2. 【請求項2】請求項1記載の工作機械において、 工具の軸線方向の位置に応じ点群データ中から当該軸線
    方向位置の前後の点群データを特定すると共に、当該点
    群データに対応する半径方向の座標値を読み出し、前記
    工具の半径方向の移動量を補間算出する補間手段を備え
    ることを特徴とするキャンバリング曲線加工機能を有す
    る数値制御工作機械。
JP63128012A 1988-05-25 1988-05-25 キャンバリング曲線加工機能を有する数値制御工作機械 Expired - Lifetime JPH0767657B2 (ja)

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JPH01301041A JPH01301041A (ja) 1989-12-05
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