JPS59102554A - 数値制御加工方式 - Google Patents

数値制御加工方式

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JPS59102554A
JPS59102554A JP21197582A JP21197582A JPS59102554A JP S59102554 A JPS59102554 A JP S59102554A JP 21197582 A JP21197582 A JP 21197582A JP 21197582 A JP21197582 A JP 21197582A JP S59102554 A JPS59102554 A JP S59102554A
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JP
Japan
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load
spindle
motor
machining
load current
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Application number
JP21197582A
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English (en)
Inventor
Yutaka Shimizu
裕 清水
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
    • G05B19/4163Adaptive control of feed or cutting velocity
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/37525Mean, average values, statistical derived values
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御加工方式(以下No加工方式という)
の改良に関するものである。
NO加工機械は,被加工物に対する工具の位置をそれに
対応する数値情報で指令制御し,被加工物の加工を行な
うものであり,No加工機械によれば,複雑な形状のも
のを容易かつ高精度に加工することができ,さらに生産
性を向上させることができる。しかし,No加工方式に
おいて,重負荷加工を行なうと加工時間は短かくなるが
,工具に対する負荷が許容以上になると工具が破損する
という問題力<あシ,また,これに対処するため,負荷
を軽くして加工を行なうと加工速度がおそくなるという
問題があった。
そこで,従来のNo加工方式においては,加工効率を高
め,かつ工具の破損を防止するため,予め工具の許容負
荷に見合った加工条件を計算してその加工条件による加
工を行なっていた。
しかし,このような従来方式においては,加工中の工具
の負荷の変化を検出することができないため,工具の負
荷が急に許容負荷を超えた場合に工具が破損するという
欠点があった。また,工具の負荷が急激に変化した場合
の工具の破損を防止するために,工具の負荷を許容負荷
よりもかなク低く見積って加工条件を設定すると,加工
効率が低くなるという欠点があった。
本発明は前記従来の課題に鑑み為されたものであり,そ
の目的は,主軸モータの加工中の負荷電流を主軸1回転
中における工具の刃数等に起因するうねりを考慮するた
めに主軸に同期して検出して負荷電力を求め,送シモー
タの送シ速度を制御することができるNO加工方式を提
供することにある。
前記目的を達成するために,本発明は,少なくとも1つ
の加工軸について設けられた送シモータ及び主軸モータ
により加工軸の送シ及び主軸回転を行なう数値制御加工
方式において,主軸モータの加工中の負荷電流を主軸1
回転中における工具の刃数等に起因するりねシを考慮す
るために主軸に同期して検出し,該負荷電流から主軸モ
ータの負荷電力を求めて,送りモータの送り速度を制御
することを特徴とする。
以下,図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
本発明は,工具に加わる負荷をモータの負荷電流として
検出でき,工具の負荷変動が等価的にモータの負荷電流
の変動にあらわれることを利用したものである。そして
,主軸の負荷を検出する場合に,工具の刃数等に起因す
る負荷電流のうねシを主軸1回転中の一定角度部と,そ
こから180゜離れた位置の電流を平均することによシ
,1回転中の負荷電流の脈動を相殺し,バラツキの小さ
い負荷電流を検出することができる。このようにして加
工中の負荷電流を検出することにより,工具の負荷を検
知できるようにしたものである。
第1図には,本発明がミーリングマシンの主軸に適用さ
れた第1実施例が示されている。
第1図において,指令された2軸送シ速度S(朋/回転
,すなわち主軸の1回転当たりに何朋送られるか)はオ
ーバライドされてS′となシ,また,指令された主軸回
転数N(回転/分)もオーバライドされてN′となる。
ここで,オーバライドとは,操作者が実際の加工状態を
監視して2軸送り速度S,主軸回転数Nを適宜補正する
ことをいう。前記オーバライドされた2軸送勺速度S′
及び主軸回転数N′に基づいてZ軸毎分送シ速度F=S
/XN/(mm/分)を計算し,z軸毎分送シ速度Fは
,2軸送シ速度サーボコントロールに供給される。2軸
送シ速度サーボコントロールは,z軸毎分送シ速度Fに
基づいて,2軸送クモータ用サーボアンプを介して2軸
送りモータを駆動する。これによシ,z軸送シモータは
所望の回転をして,z軸を所定の速度で送ることができ
る。また,前記オーバライドされた主軸回転数N′は,
主軸回転数計算に用いられて主軸回転数コントロールに
供給される。主軸回転数コントロールは,主軸回転数N
′に基づいて,主軸モータ用アンプを介して,主軸モー
タを駆動する。これにより,主軸モータは所望の回転を
して.主軸を所定の回転数で回転させることができる。
以上のように,2軸送りモータによりz軸を送り,主軸
モータによシ主軸を回転させ,主軸に取り付けられた工
具により破加工物に所望形状の凹部あるいは穴を形成す
ることができる。
第1実施例において特徴的なことは,主軸モータの加工
中の負荷電流を検出し,該負荷電流から主軸モータの負
荷出力を求めて2軸送クモータの送り速度を制御してい
ることである。すなわち,第1図において,主軸モータ
用アンプからは加工中の負荷電流(シャント電流)が検
出され,これが主軸エンコーダからの1回転信号とこれ
を基準に作られる1/2回転信号に同期してAD変換さ
れ,該負荷電流データは,数値制御装置に読み込まれて
平均化される。
第1実施例においては,さらに,負荷電流データが平均
化されることを特徴としておシ,この平均化方法が第2
図に示されている。すなわち,第2図においては,横軸
に時刻,縦軸に電流が示され,負荷電流を,例えば+0
0@SeCごとに10個ずつ周期的に順次サンプリング
し,該10個の負荷電流を平均化することによシ負荷電
流データの平均化がなされる。なお,平均化の際,10
個の負、荷電流のうち最大値と最小値を取シ除き,残り
の8個の負荷電流を用いて負荷電流データの平均化を行
なえば,負荷電流をよシ正確に把握できる。
捷だ,第4図に主軸負荷電流を検出する方法を示した。
主軸の負荷電流を検出する場合・,工具の刃数あるいは
当り面の傾むき等によシ主軸1回転中に脈動を生ずる。
この値は経験的に実負荷の10〜20%近くあることが
わかっておシ,これを無視しては負荷に対する適応制御
はなりたたない。従って,この脈動を除去して真の負荷
電流を検出する方式を説明する。
第4図(a)のTは工具の例としてエンドミルを示す。
ci,02,c3は工具の各切刃金示す。工c1,■C
2は各切刃C1,C2の負荷に起因する脈動を示す。p
Oは主軸エンコーダ1回転1パルス信号の位置+P1は
POよ.!lll180゜の位置を示す。■1は各切刃
による負荷電流のPoの位置における合成電流の脈動を
示す。工2は各切刃による負荷電流のP1の位置におけ
る合成電流の脈動を示す。第4図によ勺180゜互いに
離れた位置での2種の電流の平均をとれば脈動を除去す
ることができる。
全切刃による負荷電流脈動は ■1−Σ工sin(θ十k−−) k=On 180゜位相の異なる位置での負荷電流脈動は工2−Σ
Isi(θ十k・一+π) ](=Qn 平均をとって 工1+工2/2=X(工si(θ+k.2−)十工θl
(θ十k−セ+π)}](=Onn =0 従って,互いに180°異った位置での値を平均すれば
脈動部分を除去することができる。
そして,第1図において,負荷電流データの平均化の後
,平均化された負荷電流に基づいて負荷出力が計算され
る。また,主軸モータの最大出力及び主軸回転数N′に
基づいて許容負荷出力が計算され,前記負荷出力は,工
具の許容負荷(所定値:と等価な許容負荷出力と比較さ
れ,負荷出力が許容負荷出力すなわち工具の許容負荷以
上の場合は,2軸送シ速WB’を自動補正してS“とす
る。これによ5,z軸毎分送シ速度Fも自動補正される
ので,主軸モータの負荷出力は工具の許容負荷よりも低
くなシ,工具の破損を防止することができる。壕だ,負
荷出力が工具の許容負荷より低い場合は,2軸送り送度
S′を補正することなく,主軸モータの負荷電流データ
の読込がなされる。
以上のように,本発明の第1実施例によれば,主軸モー
タの負荷出力に基づいて2軸送りモータの送シ速度を制
御することができる。
第3図には,本発明がミーリングマシンの主軸に適用さ
れた第2実施例が示されておシ,第1図の第1実施例と
同一部分については説明を省略する。
第1図の第1実施例においては,主軸モータの加工中の
負荷電流を検出して負荷出力を求め,2軸送シモータの
送シ速度を制御しているが,第3図の第2実施例におい
ては,主軸モータの加工中の負荷電流を検出して負荷出
力を求め,さらに,2軸送りモータの加工中の負荷電流
を検出して負荷トルクを求め,前記主軸モータの負荷出
力及び2軸送9モータの負荷トルクに基づいて,2軸送
シモータの送シ速度を制御することを特徴とする。
すなわち,第3図において,2軸送りモータ用サーボア
ンプからは加工中の負荷電流(シャント電流)が検出さ
れ,これがAD変換され,該負荷電流データは,数値制
御装置に読み込まれて平均化される。なお,負荷電流デ
ータの平均化方法は,第1実施例と同様の方法でなされ
る。そして,負荷電流データの平均化の後,平均化され
た負荷電流に基づいて負荷トルクが計算される。該負荷
トルクは予め設定された工具の許容負荷(所定値)と比
較され,負荷トルクが許容負荷以上の場合は,2軸送シ
速度S′を自動補正してS”とする。これによ5,z軸
毎分送シ速度Fも自動補正されるので,2軸送りモータ
の負荷トルクが許容負荷トルクよリも低くなシ,工具の
破損を防止することができる。また,負荷トルクが許容
負荷トルクよシ低い場合は,2軸送シ速度S′を補正す
ることな<,2軸送シモータの負荷電流データの読込が
なされる。
以上のように,本発明の第2実施例によれば,主軸モー
タの負荷出力及び2軸送シモータの負荷トルクに基づい
て,2軸送シモータの送シ速度を制御することができる
なお,上記第1,2実施例において,2軸送シモータと
は,主軸を上下方向に送るモータだけでなく,主軸を前
後,左右方向に送るモータをも意味している。
また,実施例においては,本発明をミーリングマシンの
主軸と2軸に適用したが,本発明をミーリングマシンの
他の加工軸,例えばX軸,Y軸等の加工軸にも適用する
ことができ,さらに,本発明を他の加工機械,例えばフ
ライス盤,旋盤にも適用することができる。
以上説明したように,本発明に係るNO加工方式によれ
ば,モータの加工中の負荷電流を主軸の1’lInJ−
u17tJ▲υLtJtJ’j%&}ノ回転に同期して
検出し,該負荷電流からのモータの負荷出力を求めて送
りモータの送り速度を制御することができるので,工具
の破損を防止することができ,さらにモータの負荷出力
を工具の許容負荷の近傍に設定できるので,加工効率を
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明がミーリングマシンの主軸に適用された
第1実施例を示す説明図,第2図は負荷電流データの平
均化方法を示すグラフ図,第3図は本発明がミーリング
マシンの主軸に適用された第2実施例を示す説明図,第
4図は主軸負荷電流を検出する方法の説明図である。 −315−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11少なくとも1つの加工軸について設けられた送シ
    モータ及び主軸モータによシ加工軸の送シ及び主軸回転
    を行なう数値制御加工方式において,主軸モータの加工
    中の負荷電流を主軸の回転に同期して検出し,該負荷電
    流から主軸モータの負荷出力を求めて,送クモータの送
    シ速度を制御することを特徴とする数値制御加工方式。 (2)特許請求の範囲(1)記載の数値制御加工方式に
    おいて,主軸モータに加えて送クモータの加工中の負荷
    電流を検出し,該負荷電流から送勺モータの負荷トルク
    を求めて,送シモータの送シ速度を制御することを特徴
    とする数値制御加工方式。 (3)特許請求の範囲(1)又は(2)記載の数値制御
    加工方式において,送シモータ又は主軸モータの負荷電
    流を周期的に順次サンプリングすることにより,送シモ
    ータ又は主軸モータの加工中の負荷電流を検出すること
    を特徴とする数値制御加工方式。
JP21197582A 1982-01-12 1982-12-02 数値制御加工方式 Pending JPS59102554A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21197582A JPS59102554A (ja) 1982-12-02 1982-12-02 数値制御加工方式
US06/537,455 US4617635A (en) 1982-01-12 1983-01-11 Numerical control machining system
EP83900282A EP0098309B1 (en) 1982-01-12 1983-01-11 Numerical control machining system
DE8383900282T DE3382298D1 (de) 1982-01-12 1983-01-11 Numerisch gesteuerte werkzeugmaschine.
PCT/JP1983/000010 WO1983002416A1 (en) 1982-01-12 1983-01-11 Numerical control machining system
AU11023/83A AU559847B2 (en) 1982-01-12 1983-01-11 Numerical control machining system
SG997/91A SG99791G (en) 1982-01-12 1991-11-26 Numerical control machining system

Applications Claiming Priority (1)

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JP21197582A JPS59102554A (ja) 1982-12-02 1982-12-02 数値制御加工方式

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Publication Number Publication Date
JPS59102554A true JPS59102554A (ja) 1984-06-13

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ID=16614804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21197582A Pending JPS59102554A (ja) 1982-01-12 1982-12-02 数値制御加工方式

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JP (1) JPS59102554A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012232387A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Toshiba Mach Co Ltd 主軸ユニット駆動装置、及び主軸ユニット駆動方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012232387A (ja) * 2011-05-06 2012-11-29 Toshiba Mach Co Ltd 主軸ユニット駆動装置、及び主軸ユニット駆動方法

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