JPH11320341A - Ｎｃ工作機械におけるワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工基準の設定方法に特徴がある金属ワーク
の加工方法に関し、母材に埋め込まれた異種金属の埋込
位置に基づく加工基準を自動的に設定する。 【解決手段】 工作機械の刃物台に取り付けた非磁性体
検出センサ、色差センサまたは光沢センサをワーク表面
に近接させてワークとセンサとを相対移動させ、これら
のセンサの出力値が変化したときの刃物台の座標ないし
主軸位相をＮＣ制御装置で読み取り、この読取値に基い
てワークの加工基準を設定する。精度を要求されるとき
は、ワークとセンサとを一方向に相対移動させて検出し
た第１検出値と、反対方向に相対移動させて検出した第
２検出値とから加工基準を設定する。母材と埋込金属と
が鉄と銅のように磁性体と非磁性体という差異があると
きは、非磁性体検出センサを用い、アルミニウムと真鍮
である場合等には、色差センサを用い、アルミニウムと
ステンレスの場合等には、光沢センサを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＮＣ（数値）制
御された工作機械で、金属ワークを加工する際の加工方
法に関するもので、特に異種金属の複合ワークを加工す
る際の加工基準の設定方法に特徴がある加工方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】旋盤その他の工作機械でワークを加工す
る場合、加工に先立ってワークの加工基準を設定する必
要がある。これは工作機械に取り付けられたワークの位
置や姿勢が必ずしも一定しないため、ワークと工作機械
の刃物との相対位置関係を予め正確に設定しておくこと
が正確な加工の前提となるからである。

【０００３】例えば旋盤の加工において、ワークの中間
部にフランジや溝が設けられていてこのフランジや溝を
基準にして加工を行う場合や、ワークの端部に切欠が設
けられていてその切欠部分に孔加工を行う場合などは、
そのフランジないし切欠を検出してＺ軸方向やＣ軸方向
の加工基準を設定する。

【０００４】このような場合の加工基準の設定は、例え
ば旋盤であれば、工具タレットにワーク検出用の検出プ
ローブを取り付け、主軸チャックに把持されたワークの
フランジ、溝、切欠などに検出プローブをゆっくりと接
近させてゆき、ワークと検出プローブとが接触した瞬間
の刃物台の座標や主軸位相をＮＣ制御装置で読み取って
加工基準を設定する。

【０００５】検出プローブは、ワークと検出プローブの
接触針とが接触したときに、両者が電気的に導通される
ことを利用して、または当該接触により接触針がわずか
に変位するのを利用して、ワークとの接触を検出してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】検出プローブのよう
に、ワークとの接触位置を検出して加工基準を設定する
方法は、ワークに凹凸がなければ利用することができな
い。ところが現場で加工されるワークの中には、ワーク
内に異種金属が埋め込まれていて、その埋込位置を基準
にしてワークの加工を行わなければならない場合があ
る。この場合、ワーク表面に異種金属の埋込位置と対応
した凹凸がないと、加工基準を自動で設定することがで
きない。そこでこのようなワークの加工基準を設定する
ときは、作業者が手作業で異種金属の埋込位置に刃物を
位置合わせし、それを基準にして加工を行っている。

【０００７】しかしこのような手作業による加工基準の
設定は、煩雑で時間がかかるばかりでなく、精度も悪い
という欠点がある。そこでこの発明は、このような場合
にワークの加工基準を自動的に設定することができる技
術手段を得ることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のワーク加工方
法は、工作機械の刃物台に非磁性体検出センサ、色差セ
ンサまたは光沢センサを取り付け、これらのセンサをワ
ーク表面に近接させてワークとセンサとを相対移動さ
せ、これらのセンサの出力値が変化したときの刃物台の
座標ないし主軸位相をＮＣ制御装置で読み取り、この読
取値に基いてワークの加工基準を設定することを特徴と
するものである。

【０００９】請求項２の発明は、上記加工方法におい
て、ワークと非磁性体検出センサ、色差センサまたは光
沢センサとを一方向に相対移動させながら、センサの出
力が変化したときの刃物台の位置ないし主軸の位相を第
１検出値として記憶し、次にワークとセンサとを反対方
向に相対移動させてセンサの出力が変化したときの刃物
台の座標ないし主軸の位相を第２検出値として読み取
り、当該第１検出値と第２検出値の両者からワークの加
工基準を設定することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】たとえば鉄を母材とするワークの中に、真鍮や
銅の部材が埋め込まれている場合のように、母材と埋め
込まれている金属との間に磁性体と非磁性体という差異
があるときは、センサとして非磁性体検出センサを用い
る。非磁性体検出センサとしては、たとえば磁界作用を
利用した高周波発振型センサや、電界作用を利用した静
電容量型センサが知られている。

【００１１】母材と埋込金属とがたとえばアルミニウム
と真鍮である場合のように、磁性体と非磁性体であると
いう差はないけれども、金属表面の色相が異なるもので
あるときは色差センサを用いる。色差センサとしては、
たとえば着色光を発する反射型光電センサが知られてい
る。

【００１２】またたとえば母材がアルミニウムで埋め込
まれた金属がステンレスの場合のように、両者の間に磁
性体と非磁性体との差及び色差がないか、またはあって
もその差異を検出するのが困難な場合には、金属表面の
光沢を検出する光沢センサを用いることができる。光沢
センサとしては、たとえば反射光の拡散率を検出する光
電センサが知られている。

【００１３】色差センサや光沢センサを用いるときは、
ワーク表面を旋削加工してワーク表面を所定の面粗さに
して検出を行う。またこれらのセンサは、必要に応じて
複数種を用いて複数種のセンサの出力変化の状態から異
種金属の埋込位置をより正確かつ確実に検出できるよう
にすることも可能である。この場合、２種以上設けたセ
ンサは必ずしも同一位置に設ける必要はなく、センサ相
互の間隔が分かっていれば、ＮＣ装置で検出値の補正を
行うことができる。

【００１４】上記のようなこの発明の方法によれば、母
材中に異種金属が埋め込まれているワークにおいて、そ
の埋め込まれた異種金属の中心部分に孔加工や溝加工を
行うというような加工を、表面に凹凸がないワークに対
しても、全自動で行うことが可能になり、この種のワー
クの加工能率の向上と加工性との向上を図ることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の実
施形態を説明する。図２に例示したワーク１は、単純な
円筒形の鉄の母材１ａの同一円周を等分する位置に母材
の軸方向と平行な真鍮の丸棒１ｂが埋め込まれている構
造で、要求される加工は真鍮の丸棒１ｂの中心部分に軸
方向の高精度の孔加工を行うというものである。この種
のワークは従来鉄のワークに孔加工を行い、そこに真鍮
の中空パイプを嵌入し、次いで真鍮パイプの中心孔を仕
上加工するという工程で製造されていたが、製造工数の
低減を図るため、真鍮棒を埋め込んだ母材を製造し、母
材の加工と真鍮の丸棒の中心への孔加工とを１回の機械
加工で行うようにしたものである。

【００１６】このワークの加工は、ＮＣ装置付きのタレ
ット旋盤で行われる。タレット２にはその工具装着ステ
ーションに、非磁性体センサ３と、旋削加工用のバイト
と、孔加工用のボーリングカッタとが装着される。旋盤
にワーク１を装填してまず外周及び端面の旋削加工を行
い、次いでタレット２の回転により非磁性体センサ３を
割り出し、ワーク１の端面の真鍮の丸棒１ｂが埋め込ま
れている半径の位置に設定させる。次に刃物台を停止し
センサ３の出力を監視しながら、主軸４を低速回転させ
て埋め込まれた真鍮の丸棒１ｂを検出する。図の実施形
態ではセンサ３を真鍮の丸棒１ｂの両方向から接近さ
せ、真鍮の丸棒１ｂの径方向の両端位置であるＡ点とＢ
点とを読み取り、その両読取値の中間位置を加工基準５
に設定している。

【００１７】加工基準５の検出手順は、図３のフローチ
ャートに示されている。まず素材（ワーク）１を旋盤の
チャック６にローディングし、ワーク１の外周１ｃ及び
端面１ｄの旋削加工を行った後、非磁性体センサ３を割
り出してワークのＡ点計測位置に接近させる。そして旋
盤の主軸をＣ軸−方向（図２で右回り方向）に回転さ
せ、センサ３が真鍮の丸棒１ｂを検出してその出力が変
動したとき、Ｃ軸（主軸回転）を停止させ、Ａ点のＣ軸
座標を読み取る。

【００１８】次にセンサ３をＢ点計測位置に接近させ
る。具体的には主軸をＣ軸−方向に予め設定した角度だ
け回転して、センサ３がＡ点を検出した真鍮の丸棒１ｂ
の反対側にくるようにする。次に主軸をＣ軸＋方向に回
転させ、センサ３が真鍮の丸棒１ｂを検出して出力が変
動したとき、主軸回転を停止してＢ点のＣ軸座標を読み
取る。そしてＮＣ装置でＡ点とＢ点の座標から加工基準
５の座標を算出する。この例ではＡ点の座標とＢ点の座
標とを算術平均することにより、加工基準５の座標が算
出される。そして算出された加工基準をＮＣ装置に設定
した後、センサ３を退避させタレット２を回転してボー
リングカッタを割り出し、主軸を加工基準及びそれから
等間隔に配置された他の真鍮の丸棒の配置位相に順次割
り出して、各真鍮の丸棒１ｂの中心に孔加工を行う。

【００１９】以上の例では複数本埋設された真鍮棒の１
本のみの位置を検出して加工基準を設定しているが、真
鍮の丸棒の埋設間隔に誤差があるときは、上記手順を繰
り返すことにより、それぞれの真鍮棒の埋設位置を検出
し、それらの検出値の平均値から加工基準を設定するよ
うにできる。また図の例ではセンサ３として非磁性体セ
ンサを用いているが、前述したように色差センサや光沢
センサを用いることもできる。またタレットに取り付け
られるホルダに検出物理量の異なる２種類のセンサを取
り付けて、それら複数のセンサが検出した物理量に基い
て埋設金属の位置を検出するようにすることもできる。
これはたとえば母材と埋設金属との物理量の差異が小さ
く、一種類の物理量のみで検出したときには、検出信号
と雑音信号との差が判然としないような場合に、他の物
理量の検出値で検出信号と雑音信号とをふるい分けるよ
うな場合に有効である。

【００２０】以上の例は、主軸回りのワークの加工基準
を設定する例であるが、図４、５に示す例は、母材１ａ
の軸方向中間位置に異種金属１ｂが半径方向に埋め込ま
れているワークの例である。このような場合において異
種金属１ｂの埋め込み位置を加工基準に設定するとき
は、非磁性体センサ３をワーク外周に接近させ、主軸を
ゆっくりと回転させながら刃物台をＺ軸方向に移動さ
せ、センサ３の出力値が変化したときの刃物台の位置か
らＺ軸方向の加工基準を設定し、そのときの主軸位相を
基準としてＣ軸方向の加工基準を設定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＮＣ旋盤の主軸、チャック、ワーク、
タレット、センサの関係を模式的に示した正面図

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図

【図３】加工基準検出フローチャート

【図４】異種金属を半径方向に埋設したワークの場合の
例を模式的に示す正面図

【図５】図４のワークを軸方向から見た説明図

【符号の説明】 １ ワーク ２ タレット ３ 非磁性体センサ ４ 主軸 ５ 加工基準

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 刃物台に非磁性体検出センサ、色差セン
   サまたは光沢センサを取り付け、これらのセンサをワー
   ク表面に近接させてワークとセンサとを相対移動させ、
   これらのセンサの出力値が変化したときの刃物台の座標
   ないし主軸位相をＮＣ制御装置で読み取り、この読取値
   に基いてワークの加工基準を設定することを特徴とす
   る、ＮＣ工作機械におけるワーク加工方法。
2. 【請求項２】 ワークと非磁性体検出センサ、色差セン
   サまたは光沢センサとを一方向に相対移動させながら、
   センサの出力が変化したときの刃物台の位置ないし主軸
   の位相を第１検出値として記憶し、次にワークとセンサ
   とを反対方向に相対移動させてセンサの出力が変化した
   ときの刃物台の座標ないし主軸の位相を第２検出値とし
   て読み取り、当該第１検出値と第２検出値の両者からワ
   ークの加工基準を設定することを特徴とする、請求項１
   記載のＮＣ工作機械におけるワーク加工方法。