JPH0899253A - 数値制御工作機械 - Google Patents
数値制御工作機械Info
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Abstract
加工作業の効率を向上させ、かつ加工精度を向上させ
る。 【構成】 複数組の象限突起補正量を記憶する象限突起
補正量記憶手段(301a,301b)を備える。
Description
値制御工作機械に関する。
による円切削加工や円弧切削加工を行う場合は、0度、
90度、180度、270度の点で象限が変わる時に、
機械系のわずかなバックラッシュや追従の遅れやサーボ
モーターの特性による誤差などが生じる。それによっ
て、加工された面に突起やくい込みなどの象限突起が発
生するという問題がある。
C装置は、象限突起補正という機能を有している。この
象限突起補正は、象限突起補正量に基いて、複数の送り
を補正する。それによって、象限突起が補正される。
象限突起の大きさが異なるので、工作機械に応じてパラ
メータの形で象限突起補正量をNC装置に入力する。
えば10m/minの送り速度で真円切削加工を行う場
合は、加工後の形状の径がプログラムされた径より小さ
くなり、高精度を得られないという問題が生じる。その
理由は、プログラムされた形状や送り速度に応じて、送
り機構などに誤差が生じるからである。
NC装置は、形状誤差補正という機能を使用することが
できる。
して備えられており、象限突起補正と同時に使用するこ
とができる。
る場合も、使用しない場合も、象限突起補正を行わなけ
れば象限突起が発生する。ただし、形状誤差補正を使用
する場合と使用しない場合とでは、象限突起の突起量が
異なる。したがって、それぞれの場合の突起量に応じて
象限突起補正量を調整することが望まれる。
起補正量を1組だけしか記憶できないので、突起量に応
じて象限突起補正量を調整することは容易ではなく、そ
れを自動化することができない。そのため、加工作業の
効率が悪くなりやすいという問題がある。
しないで、形状誤差補正を使用する場合に応じた象限突
起補正量と、使用しない場合に応じた象限突起補正量の
平均的な値を入力している。したがって、形状誤差補正
の有無に応じて適格に象限突起を補正できない。そのた
め、加工精度を向上できないという問題がある。
条件に応じて象限突起を補正でき、しかも加工作業の効
率を向上させ、かつ加工精度を向上させることができる
数値制御工作機械を提供することを目的とする。
めに、本願の第1発明は、複数組の象限突起補正量を記
憶する象限突起補正量記憶手段を備えることを特徴とす
る数値制御工作機械を要旨とする。
能を有する数値制御工作機械において、形状誤差補正の
有無に対応させて2組の象限突起補正量を記憶する象限
突起補正量記憶手段を備えることを特徴とする数値制御
工作機械を要旨とする。
いて説明する。
起補正量を記憶する象限突起補正量記憶手段を備える。
突起の突起量が異なる場合に、加工条件に対応させて、
複数組の象限突起補正量を記憶できる。この場合、加工
条件に応じて象限突起補正量を自動的に設定し、この象
限突起補正量に基づいて象限突起を補正できる。それに
よって、加工精度を向上できる。
する手段は、従来と同様の象限突起補正機能を採用でき
る。
起などの不良部分であり、円切削加工、円弧切削加工、
真円切削加工などの輪郭制御において各軸の送り方向が
変わる時に生じる。例えば、X、Y、Z軸の送りによっ
て輪郭制御を行う場合、各軸の送り方向が変わる時に、
機械系のバックラッシュや追従の遅れやサーボモーター
の特性による誤差などが生じたり、X、Y、Z軸の送り
の相互間のタイミングにずれが生じたりし、それによっ
て象限突起が生じる。
なり、しかも加工条件などによっても異なる。
や、送り速度などである。
工作機械について説明する。
能を有する数値制御工作機械において、形状誤差補正の
有無に対応させて2組の象限突起補正量を記憶する象限
突起補正量記憶手段を備える。
象限突起補正量を自動的に設定し、その象限突起補正量
に基づいて象限突起を補正できる。それによって、加工
精度を向上できる。
あり、形状誤差補正有りの場合に、形状誤差を補正し、
形状誤差補正無しの場合に、形状誤差を補正しない。
面の形状の誤差、例えば半径方向の寸法の誤差である。
形状誤差の大きさは、プログラムされた形状や送り速度
などに応じて生じる。
示例による数値制御工作機械について説明する。
センタであり、工作機械本体1、数値制御装置2、操作
盤3、データファイルオンラインシステム4などを備え
ている。
明する。
ブル12、第2テーブル13、コラム14、主軸頭1
5、第1〜第3サーボモーター16〜18、第1〜第3
送りねじ19〜21、第1〜第3ナット22〜24、自
動工具交換装置25、工具マガジン26、第1〜第3レ
ール13a、11a、14aを備えている。
13aは、それぞれ第2テーブル13に固定されてい
る。第1テーブル12は、第1レール13aに対してX
軸方向に移動可能に設けられている。X軸は、左右方向
の水平な軸線である。
6の駆動軸に固定されており、第1サーボモーター16
によって回転する。第1ナット22は、第1テーブル1
2に固定されており、第1送りねじ19に噛合してい
る。第1送りねじ19および第1ナット22は、ボール
ねじおよびボールナットである。第1テーブル12およ
び第1ナット22は、第1送りねじ19の順回転、逆回
転によって、第2テーブル13に対してX軸の(+)方
向、(−)方向に移動する。
ル12は、X軸機械原点位置OXからX軸最終端位置S
XまでのX軸ストロークS1移動可能である。
11aは、それぞれベッド11に固定されている。第2
テーブル13は、第2レール11aに対してY軸方向に
移動可能に設けられている。Y軸は、X軸と直交する前
後方向の水平な軸線である。
17の駆動軸に固定されており、第2サーボモーター1
7によって回転する。第2ナット23は、第2テーブル
13に固定されており、第2送りねじ20に噛合してい
る。第2送りねじ20および第2ナット23は、ボール
ねじおよびボールナットである。第2テーブル13およ
び第2ナット23は、第2送りねじ20の順回転、逆回
転によって、ベッド11に対してY軸の(+)方向、
(−)方向に移動する。
Y軸機械原点位置OYからY軸最終端位置SYまでのY
軸ストロークS2移動可能である。
14aは、それぞれコラム14に固定されている。コラ
ム14は、ベッド11に固定されている。主軸頭15
は、第3レール14aに対してZ軸方向に移動可能に設
けられている。Z軸は、X軸およびY軸と直交する上下
方向の軸線である。
18の駆動軸に固定されており、第3サーボモーター1
8によって回転する。第3ナット24は、主軸頭15に
固定されており、第3送りねじ21に噛合している。第
3送りねじ21および第3ナット24は、ボールねじお
よびボールナットである。主軸頭15および第3ナット
24は、第3送りねじ21の順回転、逆回転によって、
コラム14に対してZ軸の(+)方向、(−)方向に移
動する。
械原点位置OZからZ軸最終端位置SZまでのZ軸スト
ロークS3移動可能である。なお、後述のツールホルダ
Hの交換時には、主軸頭15はZ軸工具交換位置TZま
でさらに上昇できる。
軸、Z軸は、それぞれ位置決め軸である。
脱自在に設定される。
5b、主軸駆動用電動機15cを備えている。
能に設けられている。主軸駆動用電動機15cは、主軸
頭本体15aに設けられており、主軸15bを回転駆動
する。主軸15bには、ツールホルダHが着脱自在に取
り付けられている。ツールホルダHは、エンドミルTを
保持している。
は、コラム14に設けられている。工具マガジン26に
は、多数のツールホルダ26Hが設定されている。各ツ
ールホルダ26Hは工具を保持している。工具は、切削
工具、旋削工具、研削工具などの従来の工具を使用でき
る。
ン26の任意のツールホルダ26Hと、主軸15bのツ
ールホルダHを互いに交換できる。
る。図3は、数値制御工作機械における電気的な接続関
係を概略的に示す。
能および象限突起補正機能を有している。
アドレス/データバス202、第1〜第3サーボアンプ
206〜208、インターフェース209、シーケンス
制御部210、第1入出力装置211、テープリーダ2
12、第2入出力装置213、形状誤差補正量設定手段
300、象限突起補正量設定手段301、輪郭制御補正
手段302を備えている。輪郭制御補正手段302は、
第1〜第3指令信号補正手段203〜205を備えてい
る。
211は、それぞれアドレス/データバス202を介し
て、インターフェース209、テープリーダ212、第
2入出力装置213、形状誤差補正量設定手段300、
象限突起補正量設定手段301、第1〜第3指令信号補
正手段203〜205に電気的に接続されている。輪郭
制御補正手段302は、形状誤差補正量設定手段300
および象限突起補正量設定手段301に電気的に接続さ
れている。これらの電気的な接続によって、種々の信号
やプログラムデータなどを送信したり受信したりでき
る。
差補正量を記憶している。
突起補正量記憶手段301a、301bを備えている。
それらの象限突起補正量記憶手段301a、301bに
は、第1、第2象限突起補正量がそれぞれ記憶されてい
る。
の場合の象限突起の突起量に対応しており、第2象限突
起補正量は、形状誤差補正無しの場合の象限突起の突起
量に対応している。第1、第2象限突起補正量は、それ
ぞれ、パラメータの形で操作盤3から入力できる。
は、第1〜第3指令信号補正手段203〜205にそれ
ぞれ接続されている。第1〜第3サーボモーター16〜
18は、第1〜第3サーボアンプ206〜208にそれ
ぞれ接続されている。
央処理装置201に記憶させることができる。例えば、
プログラムデータを後述のデータファイルオンラインシ
ステム4によってフロッピーディスク4aから読み込
み、中央処理装置201のメモリーに記憶させる。ある
いは、プログラムデータをテープリーダ212によって
NCテープ212aから読み込み、中央処理装置201
のメモリーに記憶させる。あるいは、プログラムデータ
を操作盤3によって手動的に入力し、中央処理装置20
1のメモリーに記憶させる。
に基づいて、X軸、Y軸、Z軸のサーボ指令信号を、第
1〜第3指令信号補正手段203〜205にそれぞれ送
信し、シーケンス制御部210、形状誤差補正量設定手
段300および象限突起補正量設定手段301を制御す
る。サーボ指令信号は、それぞれ速度指令信号、移動量
指令信号、移動方向指令信号を有する。
5は、後述のようにX軸、Y軸、Z軸のサーボ指令信号
を補正する。それらの補正されたX軸、Y軸、Z軸のサ
ーボ指令信号は、第1〜第3サーボアンプ206〜20
8にそれぞれ送られる。
は、補正されたX軸、Y軸、Z軸のサーボ指令信号に基
づいて第1〜第3サーボモーター16〜18を制御す
る。それによって、X軸、Y軸、Z軸方向の送りが行わ
れる。各軸方向の送り速度は速度指令信号に基づいてお
り、移動方向は移動方向指令信号に基づいており、移動
量は移動量指令信号に基づいている。
ース209に接続されている。主軸駆動用電動機15c
は、シーケンス制御部210に接続されている。
動機15cを制御して、主軸15bおよびツールTを回
転駆動する。
に、データファイルオンラインシステム4について説明
する。
第2入出力装置213に電気的に接続されており、フロ
ッピーディスク4aからプログラムデータを読み取る。
て説明する。
入力され、形状誤差補正量設定手段300および象限突
起補正量設定手段301にそれぞれ送られる。
差補正有りの場合、輪郭制御補正手段302に形状誤差
補正量を送る。逆に形状誤差補正無しの場合には、形状
誤差補正量を送らない。
差補正有りの場合、輪郭制御補正手段302に第1象限
突起補正量を送る。逆に形状誤差補正無しの場合には、
輪郭制御補正手段302に第2象限突起補正量を送る。
5は、輪郭制御補正手段302によって制御され、形状
誤差補正有りの場合、形状誤差補正量に基づいて、X
軸、Y軸、Z軸のサーボ指令信号をそれぞれ補正し、そ
の後、第1象限突起補正量に基づいてさらに補正する。
それによって、形状誤差が補正されるとともに、形状誤
差補正有りの場合の象限突起が補正される。逆に、形状
誤差補正無しの場合には、第2象限突起補正量に基づい
て、X軸、Y軸、Z軸のサーボ指令信号をそれぞれ同時
に補正する。それによって、形状誤差補正無しの場合の
象限突起が補正される。
ボ指令信号を同時に、あるいは時分割的に補正すること
が好ましい。それによって、各軸の送り方向が変わる時
に、機械系のバックラッシュや追従の遅れやサーボモー
ターの特性による誤差や、X、Y、Z軸の送りの相互間
のタイミングのずれなどを補正することができる。
作機械による真円切削加工について説明する。
置決めし、第1テーブル12をX−Y機械原点OX−O
Yに位置決めする。そして、主軸15bにエンドミルT
を取り付け、第1テーブル12の上に円柱形状のワーク
Wを取り付ける。
ク座標系が設定されている。ワーク座標系は、X軸とY
軸がなす座標系であり、その原点OWは、ワークWの中
心軸線と一致している。ただし、X軸、Y軸の(−)方
向を正とし、(+)方向を負とする。以下の説明を容易
にするために、ワークWを第1〜第4部分G1〜G4に
分けて示す。第1〜第4部分G1〜G4は、ワーク座標
系の第1象限(X>0,Y>0)、第2象限(X<0,
Y>0)、第3象限(X<0,Y<0)、第4象限(X
>0,Y<0)にそれぞれ位置する部分である。
OZからZ軸の(−)方向に距離Nだけ移動させて、第
1の所定位置115bに位置決めする。そして、エンド
ミルTを連続回転させる。この状態のエンドミルTの位
置を符号T1で示す。
方向に距離Mだけ移動させ、第1テーブル12をX軸の
(−)方向に距離Lだけ移動させて、第1テーブル12
を第2の所定位置112に移動させる。それによって、
ワークWの第1部分G1と第4部分G4の境がエンドミ
ルTによって切削される。この時点(以下、第1時点と
いう)のワークWを符号W1で示す。
反時計方向に1周するように、第1テーブル12および
第2テーブル13をX軸、Y軸方向に移動させる。その
移動の過程における4分の1周した時点(以下、第2時
点という)のワークWを符号W2で示し、4分の2周し
た時点(以下、第3時点という)のワークWを符号W3
で示し、4分の3周した時点(以下、第4時点という)
のワークWを符号W4で示し、1周した時点(以下、第
5時点という)のワークWを符号W5で示す。所定の円
周Cの中心は、エンドミルTの中心軸線と一致してい
る。
Y軸の送り方向が変化する。例えば、第2時点の前後
で、X軸の送り方向は(−)方向であり変化しないが、
Y軸に関する送り方向は(−)方向から(+)方向に変
化する。
クWが真円の形状になるように、第1〜第4部分G1〜
G4の周面が順に切削される。第2〜第5時点の各時点
におけるワークWの切削終了部分を破線で示す。
における0度、90度、180度、270度の点で切削
が行われており、各時点の前後で、象限が変わる。
周する間、X軸、Y軸のサーボ指令信号が形状誤差補正
量に基づいて補正される。それによって、形状誤差が補
正される。しかも、第1〜第5時点の各時点の前後にお
いては、X軸、Y軸のサーボ指令信号が第1象限突起補
正量に基づいてさらに補正される。それによって、形状
誤差補正有りの場合の象限突起が補正される。
点の各時点の前後において、X軸、Y軸のサーボ指令信
号が第2象限突起補正量に基づいて補正される。それに
よって、形状誤差補正無しの場合の象限突起が補正され
る。
おいて生じる象限突起を極力小さくし、真円に近い形状
に切削加工することができる。。
ーブル12をX−Y機械原点位置OX−OYに移動さ
せ、エンドミルTの連続回転を止め、主軸頭15をZ軸
機械原点位置OZに移動させる。
削加工を行った。
Wの加工面の形状を測定し、真円測定データを求めた。
その真円測定データを図8に示す。真円測定データは、
加工面の形状とプログラムされた形状(真円)Aの半径
方向の寸法の誤差Bを示している。図8から明らかなよ
うに、この誤差Bは、10μm以下であり、象限突起が
小さく抑えられている。
有りの条件で真円切削加工を行い、真円測定データを求
めた。ただし、第1象限突起補正量に代えて、第1象限
突起補正量と第2象限突起補正量の平均値を使用した。
つまり、前述の従来の数値制御工作機械と同様の象限突
起補正量に基づいて補正を行った。
す。図9から明らかなように、加工面の形状とプログラ
ムされた形状(真円)Aの半径方向の寸法の誤差Cは、
10μmを超えており、大きな象限突起が生じている。
郭制御による加工に適用することもできる。例えば、3
次元形状の加工に適用することもできる。
例えば研削加工などに適用することもできる。また、円
柱形状のワークに限らず、その他の形状のワーク、例え
ば角柱形状のワークも使用できる。
差補正の有無でなく、切削加工の送り速度や、工具の種
類などに対応させて設定することもできる。この場合、
送り速度や、工具の種類などに応じて象限突起を補正で
きる。
限らず、その他の軸を制御する工作機械、例えば5軸制
御の工作機械に用いることもできる。
い。
突起補正量を記憶する象限突起補正量記憶手段を備える
ので、例えば加工条件によって象限突起の突起量が異な
る場合に、加工条件に対応させて、複数組の象限突起補
正量を記憶できる。
量を自動的に設定して、その象限突起補正量に基づいて
象限突起を補正できる。それによって、加工作業の効率
を向上させ、かつ加工精度を向上させることができる。
補正の有無に対応させて2組の象限突起補正量を記憶す
る象限突起補正量記憶手段を備えるので、形状誤差補正
の有無に応じて象限突起補正量を自動的に設定して、そ
の象限突起補正量に基づいて象限突起を補正できる。
せ、かつ加工精度を向上させることができる。
を示す正面図。
接続関係を示す概略図。
図。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 複数組の象限突起補正量を記憶する象限
突起補正量記憶手段を備えることを特徴とする数値制御
工作機械。 - 【請求項2】 形状誤差補正機能を有する数値制御工作
機械において、形状誤差補正の有無に対応させて2組の
象限突起補正量を記憶する象限突起補正量記憶手段を備
えることを特徴とする数値制御工作機械。
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---|---|---|---|
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