JPS5939250B2 - ネジ切り方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はネジ切り方法に係り、特に所謂ネジ切りサイク
ルにおいてバイトの摩耗を減少し、又加工時間を短縮す
ることができるネジ切り方法に関する。

従来、数値制御によるネジ切り加工はネジ切りサイクル
を指令することにより行われる。

このネジ切りサイクルにおいてはネジ山の高さ等の仕上
形状、第１回目の切込量等が指令されるだけで途中の工
具通路が自動的に決定されてネジ加工が行われる。

即ち、ネジ切りサイクルにおいては切込量を少しづつ変
化させながらネジ切り加工を繰返し最終的に指令形状の
ネジをワークに施すものであるが、各回のネジ切り加工
工程における切込量、工具通路が自動的に決定されて指
令形状のネジが加工される。

第１図はか＼るネジ切りサイクルにおいてテーパネジを
切る場合を説明する説明図で、１はワーク、２はバイト
であり、ワーク１はネジ切り加工に際して、所定の回転
速度で回転せられる。

さて、ネジ切りサイクルは、 をプログラムすることにより指令される。

砥Ｇ７６はネジ切りサイクルを指定する準備機能命令、
Ｘ、ＺはＤ点の座標値、■はネジ部における半径差で、
Ｉ−０とすることによりストレートネジ切りとなる。

Ｋはネジ山の高さくＸ軸方向の距離が指定される）、Ｄ
は第１回目の切込量、Ｆはネジのリード（ワーク１回転
当りのＺ軸方向のバイト移動量ｍｍ７回）、Ａは刃先の
角度（ネジ山の角度）である。

このネジ切りサイクルの第１ネジ切り工程においては、
バイト２はＳ ＋Ｓ、→Ｂ１→Ｄ１→Ｅ−）Ｓをたどっ
て移動せしめら３Ｂ１Ｄ。

間では上記Ｆに基づく送り速度で送られて切込量りのネ
ジを切り、ＤｔＥｄ’ｓ％ＢＳ間等では早送りで送られ
てネジ切りの開始点に高速で復帰する。

即ちまずバイト２を８１へ移動させる。

尚、線分、ＳＳ１の長さは第２図の線分ＢＢ１の長さに
等しいから、その各軸インクリメンタル量（Ｚ 、 Ｘ
１ｍ成分）はそれぞれ Ｄとなる。

従って、このインクリメンタル量に基いてパルス分配す
ることによりバイトを８１点へ移動させることができる
。

ついで、Ｘ軸方向へバイト２を（Ｘｓ−（Ｘ−Ｉ＋Ｋ）
）（（Ｘ−Ｉ十Ｋ）はＢ点の座標）だけ移動すれば点Ｂ
１ヘパイト２が移動する。

以後、直線Ｂ１Ｄ１′に沿って、Ｚ軸方向の送り速度が
Ｆ七なるようにバイトを送れば切込み量Ｄ２、リードＦ
のネジが切られる。

尚、直線Ｂ１Ｄ１′の傾きは■／（Ｚｓ−Ｚ）であるか
らＸ軸方向へＩ、Ｚ軸方向へ（Ｚｓ−Ｚ）移動するよう
に同時２軸のパルス分配を行なうことｔこより直線ＢＩ
Ｄ、’に沿ってバイト２を移動させることができる。

バイトが点Ｄ１′（ご到達すれば以後早送りでＤ１点に
移動させる。

尚、Ｄ１′点に到達したか否かは次のように検出される
。

即ち、数値制御装置（こはネジ切り開始時（こＳＤ間の
Ｚ軸成分（Ｚｓ−Ｚ）を記憶し、刃物がＺ軸方向へ移動
する毎に移動方向に応じて加減算されるレジスタが備え
られているから、該レジスタの内容が監視し、その内容
がパラメータとして別に与えられているγに等しくなっ
たときバイト２がＤｒ点へ到達したとみなすことができ
る。

又、前記メモリの内容が零になればバイト２はＤ１点へ
到達し、以後Ｅ点をたどって早送りにより８点へ高速復
帰する。

以後、同様に切込み量を変化させながら第２ネジ切り工
程Ｓ−＋Ｓ２→Ｂ２→Ｄ２→ＥＳＳ、第３ネジ切り工程
Ｓ−＋Ｓ３→Ｂ３→Ｄ３→′Ｅ−＋Ｓ・・・・・・のネ
ジ切りを繰返えし、最後にパラメータとして別に与えら
れているαを最終切込み量としてネジ切りを行なえば指
令形状のネジをワーク１に施すことができる。

ところで、かメるネジ切りサイクルにおけるｎ回目の切
込量Ｄｎは、１回目の切込量をＤとすれば により決定される。

この（２）式により切込量Ｄｎを決定すればストレート
ネジにおいては毎回のワーク切削量を常に等しくでき、
又 テーパネジζこおいては毎回のワーク切削量をほぼ
等しくできるからバイト２にか５る負荷をほぼ均一にで
きる。

直ストレートネジにおいてｎ回目（ｎ＝１．２，３・・
・・・・）の切削量（第２図斜線部）はＤ２・−会とな
り常に一定となる。

しかしながら、この方法により切込量Ｄｎを決定すると
、ネジ山の高さが大きくなったり、或はワークやバイト
の材質、送り速度等に応じて第１回目の切込量りが小さ
くなった場合には により定まる繰返し回数ｎの値が大きくなることがある
。

か５る場合、ネジ切りが繰返えされるうちに次第に切込
−み量が小さくなり、ある回数目のネジ切り以後は、必
要以上に小さな切込み量で切削が繰返えされ、ネジ切り
の加工時間が長くなり、又バイトの摩耗を早めることに
なる。

従って、本発明はネジ切りサイクルにおける切込み量が
必要以上に小さくならないようにして加工時間の短縮、
バイトの長寿命化が達成できる新規なネジ切り方法を提
供することを目的とする。

以下、本発明のネジ切り方法を図面に従って詳細に説明
する。

第３図は本発明のネジ切り方法を説明する説明図であり
、第２図と同一部分ζこは同一符号を付している。

予め送り速度等の切削条件、ワークやバイトの材質等に
応じて最終切込量αとβなる値をパラメータとして設定
しておく。

まず、各ネジ切り加工に先立って、（２）式より切込量
Ｄｎを演算し、該切込み量Ｄｎとβの大小関係を判別す
る。

β（Ｄｎの場合は切込み量Ｄｐに基いてネジ切りを行な
い、又β〉Ｄｎとなった後は切込み量をβにクランプし
て、以後のネジ切りを行なう。

一方、残り切込み量Ｋ ｎ （ｎ−１ｔ ２ ｔ ””
” ＋ Ｋｌ ”” Ｋ 差その都度演算し、（Ｋｎ−
α）〈βであるかを判別する。

（Ｋｎ−α）〈βになったときは、切込み量を（Ｋｎ−
α）として、第ｎ回目のネジ切り加工を行ない、最後に
、パラメータとして別に与えられている前記αを最終切
込み量としてネジ切り加工を行ない、指令形状のネジを
ワークに施す。

第４図は本発明のネジ切り方法を実現するための回路ブ
ロック図である。

図中、１０１は第４回目の切込み量りを記憶する切込み
量レジスタ、１０２は残り切込み量Ｋｎ（ｎ＝１．２・
・・・・・）を記憶する残量レジスタで、け）に示すネ
ジ切りサイクルが指令されるとそれぞれのレジスタ１０
１，１０２に第」回目の切込量Ｄ、ネジ山の高さＫがセ
ットされる（Ｋ１＝Ｋ）。

１０３はネジ切りの繰返し回数を記憶する回数レジスタ
で、初期時１がプリセットされ、以後１回のネジ切り工
程が終了する毎に＋１加算される。

１０４．１０５はマニュアルデータインプットスイツチ
（以後ＭＤＩという）等からパラメータとして入力され
た設定値βと最終切込量αをそれぞれ記憶する設定値レ
ジスタと最終切込量レジスタである。

１０６，１０７は共に演算回路で、演最回路１０６は（
２）式の演算を実行して、第ｎ回目（ｎ−１，、２、・
・・・・・）の切込み量Ｄｎを演算する。

一方、演算回路１０７はある切込み量ＣＤでネジ切りが
行われる毎に残り切込み量Ｋｎを下式により演算し、そ
の演算結果を残量レジスタ１０２に格納すると共に、残
り切込量Ｋｎと最終切込量αとの差分 を演算して出力する。

１０８，１０９はそれぞれ比較回路であり、比較回路１
０８は各ネジ切りに先立ってＤｎと設定値βとの大小比
較を行ないＤｎ＞βであれば線ｌ、に論理１１″を、Ｄ
ｎ＜βであれば線１１に論理ゝ０ 〃を出力する。

一方、比較回路１０９は（Ｋｎ−α）とβとの大小比較
を行ない、（Ｋｎ−α）〉βであればゝ１“を、（Ｋｎ
−α）≦βであればゝ０“をそれぞれ線１２に出力し、
又Ｋｎ−α＝０であれば線１３にゝ１〃を出力する。

１１０はゲ゛−ト回路で線１１ｔ１２．１３に出力され
たゲート信号に応じて、Ｄｒｚβ、（Ｋｎ−α）、αの
うち１つを選択して切込み量ＣＤとして出力する。

尚、各線１１〜１３上の論理信号と切込み量ＣＤの関係
は表１に示すようになる。

たとえば線１１（ご１“が現われ３ば切込み量としてＤ
ｎが出力される。

１１１はパルス分配器、演算回路等を内蔵するバイト送
り制御回路で各ネジ切り工程におけるバイトの通路を自
動的に決定すると共にパルス分配演算を行ない分配パル
スを発生する。

たとえば、ゲート回路１１０から第１回目の切込み量Ｄ
１（−Ｄ）が入力されメば、バイト送り制御回路１１１
は線分５Ｓ１（第１図）の各軸インクリメンタル量（Ｄ 、Ｄ）を演算すると共に、こ のインクリメンタル量に基いてパルス分配演算を実行し
バイトＳから８１に移動せしめる。

以後、第１図に従って説明したようにバイトをＳ１→Ｂ
１→Ｄ１→Ｅ−＋Ｓのルートで移動させてネジ切りの開
始点Ｓに復帰させる。

２回目のネジ切りに際して、切込み量ＣＤがＤ２−Ｄ・
（ｖ’２−１）であれば、線分５８２（第１図）の各軸
インクリメンタル量（Ｖ’２Ｄ 、Ｖ／２Ｄ）を演算すると共 に、このインクリメンタル量に基いてパルス分配演算を
実行しバイトをＳから８２に移動せしめ、以後Ｓ２→Ｂ
２→Ｄ２のルートでバイトを移動してネジ切りを行うと
共に、Ｄ２→Ｅ−）Ｓのルートでバイトをネジ切りの開
始点Ｓに復帰させる。

以後、３回目、４回目・・・・・・のネジ切りを続行す
る。

次に、本発明の詳細な説明する。

尚、（ｎ−１）回目のネジ切りが完了するまでＤｎ）β
であり、（ｍ−１）回目のネジ切りが終了するまで（Ｋ
ｎ−α〉βとする（ｍ＞ｎ）。

予めＭＤＩから、設定値β及び最終切込み量αをそれぞ
れ設定値レジスタ１０４と最終切込み量レジスタ１０５
に記憶しておく。

この状態で１のネジ切りサイクルの指令が、たとえば紙
テープから読込まれＸば切込み量レジスタ１０１に第１
回目の切込み量りが、残量レジスタ１０２にはネジ山の
高さＫがセットされると共に、回数レジスタ１０３には
１がプリセットされる。

演算回路１０６は（２）式の演算を実行してＤｌを求め
、これを出力する。

比較回路１０８はＤｌとβの大小比較を行ないその比較
結果を線１１に出力する。

一方、演算回路１０７は（５）式を演算し、その演算結
果を出力する。

比較回路はＣＫｔ−α〕とβの大小比較を行ないその比
較結果を線１２，１３に出力する。

ゲート回路１１０は線１１〜１３上のゲート信号に基い
て、即ち表１に示す関係に基いて、α。

β、ＤＩ （−Ｄ ）、Ｋ１−α（−に−ａ）のいずれ
か１つを切込み量ＣＤとしてバイト制御回路１１１に出
力する。

尚、（ｎ−１）回目迄でＤｎ〉βとしているので切込み
量ＣＤとしてＤｌが出力される。

バイト制御回路１１１はこの切込量ＣＤ（＝Ｄ１）に基
いて第１回目のネジ切り制御を行なう。

これと同時に演算回路１０７は（４）式の演算を行ない
、残り切込量に２を求め残量レジスタ１０２に格納する
。

又、回数レジスタ１０３の内容は１歩進され２となる。

第１回目のネジ切りが終了すればバイト送り制御回路１
１１より終了信号ＤＥＮが演算回路１０６，１０７に入
力され、該演算回路はこのＤＥＨにより再び第１回目と
同様な演算処理を実行し、又比較回路１０８゜１０９も
同様な比較処理を行ない、ゲート回路１１０から切込み
量としてＤ２ （−Ｄ （Ｊ２−−１））がバイト送り
制御回路に入力され第２回目のネジ切りが行イつれる。

以後、同様にネジ切りを行ない、（ｎ−１）回目のネジ
切りが終了した時点では回数レジスタ１０３にｎが記憶
され、残量レジスタにはＫｎ（−に−ＤＦ）が記憶され
ている。

（ｎ−１）回目のネジ切りが終了すれば、演算回路１０
６は（２）式の演算を実行してＤｎを求め、その演算結
果を出力する。

これにより比較回路１０８はＤｎとβの大小を比較し、
その比較結果を線ｔ□に出力する。

尚、このときＤｎくβとなるから線ｔ□には”０″が出
力される。

一方、演算回路１０７は（５）式を演算して（Ｋｎ−α
）を求め、その演算結果を出力する。

これにより比較回路１０９は（Ｋｎ−α）とβの大小比
較を行ないその比較結果を線ｔ２．ｔ３に出力する。

尚、（ｍ−１）回目のネジ切り迄（Ｋｎ−α）〉βであ
るので線ｔ２には゛（１ｎ、線ｔ３にはパ０′が出力さ
れる。

この結果、ゲート回路１１０は切込み量ＣＤとしてβを
選択し、バイト送り制御回路１１１に出力する。

これと同時に演算回路１０７は（４）式の演算を実行し
、残り切込量Ｋｎ＋１を求め、残量レジスタ１０２に格
納する。

ヌ１回数レジスタ１０３の内容は１歩進され（ｎ＋１）
となる。

以後、（ｍ−１）回目のネジ切りが終了する迄（Ｋｉ−
α）〉β（ｉ＝ｎ、 ｎ＋１、−ｍ−１）であるから
ｎ回目のネジ切りから（ｍ−１）回目のネジ切り迄、切
込み量ＣＤは設定値βにクランプされてネジ切りを続行
する。

（ｍ−１）回目のネジ切りが終了した時点では回数レジ
スタにｍが記憶さへ残量レジスタには Ｋｍ（＝ＫＤＪ「ゴーβ（ｍ−ｎ））が記憶されている
。

（ｍ−１）回目のネジ切りが終了すれば各演算回路１０
６，１０７はそれぞれ（２）、（５）式の演算を実行し
、又比較回路１０８，１０９はそれぞれ、Ｄｍとβ、Ｋ
ｍ−αとβの比較を行ないその比較結果を線ｔ１〜ｔ３
に出力する。

尚、このとぎ、（Ｋｍ−α）≦βとなるので線ｔ２．ｔ
３には“０″が出力される。

従って、ゲート回路１１０は第ｍ回目のネジ切りの切込
量ＣＤとして（Ｋｍ−α）をバイト制御回路に送り、第
ｍ回目のネジ切りを行な九これど並行して演算回路１０
７は（４）式の演算を行ない、残り切込量Ｋｍ＋１ （
＝α）を求め残量レジスタ１０２に格納する。

尚、回数レジスタ１０３には（ｍ＋１）が記憶される。

さて、ｍ回目のネジ切りが終了すれば各演算回路及び比
較回路は同様な演算及び比較処理を行なう。

このときＫｍ＋１−αとなっているため、線ｔ３に１″
が出力され、（ｍ＋１）回目、即ち最終のネジ切り工程
における切り込み量ＣＤとしてパラメータで与えられて
いる最終切込み量αがバイト送り制御回路１１１に入力
さ札最終のネジ切りが行われる（第３図の斜線部が切削
される。

なお、以上の説明では、Ｄｎ＞Ｋｎ−α〉βの事態が生
じないものとして説明したが、このような事態が生じた
場合には、切込量をβとすればよい。

尚、以上の実施例では各機能毎に独立に／’％−ドウエ
アを持たせた場合について説明したが、マイクロプロセ
ッサ等の処理装置を用い構成することもできる。

第５図はマイクロプロセッサを用いた場合の実施例のブ
ロック図であり、２０１は加ニブログラム及び制御プロ
グラムに応じて所定の処理を行なうマイクロプロセッサ
（以後ＭＰＵという）、２０２は制御プログラムを記憶
するコントロールプログラムメモリ、２０３はメモリで
繰返し回数ｎ、第１回目の切込量Ｄ、残り切込り量Ｋｎ
、最終切込み量α、その他演算結果等を記憶する。

２０４は加ニブログラムが穿孔されたテープ、２０５は
テープリーダ、２０６はパルス分配器、２０γはサーボ
制御回路、２０８ｘ、２０８ｚはモータ、２０９は共通
パス線である。

テープ２０４からテープリーダ２０５により（１）のネ
ジ切り命令が読込まれ５ば、Ｘ、Ｚ、Ｉ、に、Ｄ、Ｆ、
Ａに続く数値がメモリ２０３の所定番地に記憶さへ以後
ＭＰＵは制御プログラムの制御下に置かれ、第４図に従
って説明したネジ切りサイクルの処理を行なう。

即ち、ＭＰＵは制御プログラムからの命令により、（２
） ｅ （４） 、 （５）式の演算処理、Ｄｍとβの
大小比較処理、（Ｋｎ−α）とβとの大小比較処理、（
Ｋｎ−α）とＤｎの大小比較処理及びバイト送りの制御
処理等を行ない、パルス分配器２０６に次々と移動量Ｘ
ｃ、Ｚｃ、送り速度Ｆｃを入力し、パルス分配器２０６
をして、これらＸｃ、Ｚｃ、Ｆｃに基いたパルス分配演
算を実行せしめる。

パルス分配器２０６から発生した分配パルスＸＰ、ＺＰ
はそれぞれモータ２０８ｘ 。

２０８ｚに入力され、該モータを駆動し、第１回目のネ
ジ切り（こおいてはバイトをＳ−＋Ｓ１→Ｂ１→Ｄ１→
ｇ−＋ｓに沿って、又第２回目のネジ切りにおいてはＳ
＋Ｓ２→Ｂ２→Ｄ２→Ｅ−）Ｓに沿って、以後同様にバ
イトを移動して、ネジ切りを行う。

以上、本発明によれば切込み量が必要以上に小さくなっ
た場合には、該切込み量を切削条件、ワー六バイトの材
質等により定まる一定値（至）にクランプして以後のネ
ジ切りを行うようにしているから、加工時間を短縮する
ことができると共に、ネジ切り回数を少なくできるため
バイトの摩耗を減少でき、長寿命にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はネジ切りサイクルを説明する説明図、第２図は
ネジ切りサイクルにおける従来の切込み量決定方法を説
明する説明図、第３図は本発明のネジ切り方法を説明す
る説明図、第４図は本発明のネジ切り方法を実現するた
めの回路ブロック久第５図は同別の回路ブロック図であ
る。 １・・・・・・ワーク、２・・・・・・バイト、１０１
・・・・・・切込み量レジスタ、１０２・・・・・・残
量レジスタ、１０３・・・・・・回数レジスタ、１０４
・・・・・・設定値レジスタ、１０５・・・・・・最終
切込レジスタ、１０６，１０７・・・・・・演算回路、
１０８，１０９・・・・・・比較回路、１１０９９．・
・・ゲート回路、１１１・・・・・・バイト送り制御回
路、２０１・・・・・・マイクロプロセッサ、２０２・
・・・・・コントロールプログラムメモリ、２０３・・
・・・・メモリ、２０４・・・−・・紙テープ、２０６
・・・・・・パルプ分配器、２０７・・・・・・サーボ
制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１回目の切込量をＤとするとぎ、第ｎ（ｎ−２，
   ３・・・・・・）回目の切込量をＤ（ＪＴ−Ｊ １）と
   することにより切削量をほぼ７定に維持しながらネジ切
   り加工を繰返し、最終的に指令形状のネジをワークに施
   すネジ切り方法において、切込量が予め定めた設定値以
   下であるかを判定し、該設定値以下であれば以後所定の
   深さ迄、切込量を該設定値にクランプしてネジ切りを繰
   返えすことを特徴とするネジ切り方法。