JPS62236621A

JPS62236621A - タツプ加工装置

Info

Publication number: JPS62236621A
Application number: JP7512786A
Authority: JP
Inventors: Shinji Inazuka; 稲塚　信治
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-04-01
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1987-10-16

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】〔産業上の利用分野〕この発明は延び縮み可能なタップホルダをＮＣ工作機械
の主軸に取付け、該主軸を回動および送り駆動すること
によりワークにめねじを形成するタップ加工装置におい
て、切削後の戻り送りを倍速化するための改良に関する
ものである。

〔従来の技術〕

ワークに対してめねじを切る方法としてタップ加工が知
られている。このタップ加工においては、マニシングセ
ンタ、ドリリングセンタ等のＮＣ工作機械の主軸にタッ
プホルダを取付け、ＮＣ工作機械を切削条件に応じてプ
ログラム制御することにより、ＮＣ工作機械の主軸、タ
ップホルダおよびタップを一体的に回動してワークにめ
ねじを形成するようにしている。

ところで、かかるタップ加工においてはＮＣ工作機械の
主軸が正逆転可能である場合ＮＣ工作機械の主軸を正転
方向に回動しかつ該主軸を切り込み方向に送り駆動する
ことにより切削加工を行なうとともに、その後主軸を停
止させた後、該主軸を逆転方向に回動し、かつ該主軸を
戻り方向に送り駆動することによりタップホルダを元の
位置へ復帰させるようにしているが、従来装置によれば
タップを単に元の位置に復帰させるだけのための戻り送
りを切削送りと全く同じ切削条件で行なうようにしてい
たため、タップ加工の１工程に時間がかかるという問題
点があった。

また、最近はタップホルダとしてトルク調整用のタップ
コレットが組込まれ、タップホルダ自体が延び縮み可能
なようになっているものがあり、このようなタップホル
ダを用いたタップ加工においては、前記タップコレット
が組込まれていることに起因し、タップホルダのタップ
側部分の送り速度と主軸部分の送り速度とが完全に同期
するまでには所定の時間を要する。すなわち主軸の回転
の立」ユリと主軸の送りの立上りにはズレが生じ、この
ズレによってタップホルダは伸び縮みすることになる。

また、従来のＮＣ工作機械においては、タイマに時間を
設定したり、あるいは実際に角速度を検出する等して主
軸回転の立上り終了時を設定し、この回転立上り終了を
検知した時点で主軸の送りを開始するようになっている
ものが多い。すなわち、従来のＮＣ工作機械では、上記
延び縮み可能なタップホルダを用いてタップ加工を行な
う場合、タップホルダの延び縮みを考慮しておらず、こ
のため主軸の回転および送りの立上り時においては前記
回転の立上りと送りの立上りとのズレ等に起因しタップ
ホルダの延び量と縮み量に差が生じていると考えられる
。したがって、従来のＮＣ工作機械においてはプログラ
ムによる設定によって単に戻り送りを倍速化したとして
も、戻り送り時にはタップはワークに螺合した状態から
戻り駆動されるため前記タップホルダの延び縮みの差に
よってタップホルダおよびタップに対して過大な負荷が
かかり、タップホルダ自体の破損・故障あるいはねじ山
破壊等が発生することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、延び縮み
可能なタップホルダを用いてタップ加工を行なう場合、
実際の送り速度とプログラム設定した送り速度とを同期
化することによりタップホルダおよびタップを破損する
ことなく戻り送りを倍速化可能なようにしようとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこでこの発明では、前記タップの逆転時における前記
主軸回転が回転開始から所定の定常回転数まで立上った
時点までに生じるタップ移動量と前記主軸の戻り送りに
よる前記ホルダの移動ごとが等しくなるように前記主軸
逆転開始から主軸送り開始までの遅延時間を求め、該求
めた遅延時間を主軸送り停止時間として設定する設定手
段と、前記主軸を戻り駆動する際に前記主軸の逆転動作
を開始し、その後前記設定した主軸送り停止時間が経過
した後前記主軸の戻り送りを開始する主軸駆動手段とを
具えるようにする。

〔作用〕

かかる構成によれば、回転立上り時におけるタップ移動
量とホルダ移動量とが等しくなるので、結果的に前記主
軸回転立上り時におけるタップホルダの伸び瓜と縮みは
とを等しくすることができ、これによりタップ加工の戻
り速度の倍速化を図ることが可能になる。

〔実施例〕

第２図にタップホルダの一例を示す。

タップホルダ１は各メーカからいろいろの種類がでてい
るが、ここでは主軸２が正逆転可能機用のものを採用す
る。このタップホルダ１にはトルク調整用のコレット３
が組込まれており、また切削送りとタップピッチとの送
り差はタップホルダ本体の軸４部分のテンション（延び
）およびコンプレッション（縮み）機能で若干量（例え
ば１１５〜２０ｓ＋ｍ）吸収することができるようにな
っている。このホルダ１には、例えば下表に示すような
３種類があり、それぞれにタップ径の範囲が定められて
いる。

かかるタップホルダ１にタップ５が取付けられ、主軸２
がＮＣ工作機械のプログラム制、御にしたがって正逆転
および送り駆動されることによりワーク６にめねじが形
成される。すなわち、主軸２が正転しかつ矢印Ａ方向に
送られることによりワーク６に対する切削が行なわれ、
その後主軸２は停止する。そして、その後主軸２が逆転
しかつ矢印Ｂ方向に送られる°ことにより主軸の戻り送
りが行なわれ、主軸２は元の位置に復帰する。

ここで、タップの戻り送り時に着目してみると、主軸２
の回転の立上りと送りの立上りとの関係は、例えば第３
図に示すようになると考えられる（第３図中、実線が回
転の立上りに対応し、破線が送りの立上りに対応してい
る）。すなわち、第３図において、実線は主軸２の回転
によるタップ部分（第２図中（Ｔ）で示す）の送り速度
の立上りを示し、また破線は主軸２の送りによる軸側部
分（第２図（Ｇ）で示す）の送り速度の実際の立上りを
示している。別言すれば第３図中の実線は、タップピッ
チＰに主軸回転数Ｎを掛けた値ＰＸＮとして表わされる
タップの戻り送り速度であり、また、回転と同期がとれ
た送り速度であるともいうことができる。尚、第３図に
おいては、便宜上回転および送りが直線的に立上るもの
とした。

いま、回転が立上るまでの時間（時刻ａから時刻ｅまで
）において、主軸２の回転によって発生したタップ側（
Ｔ）の移動量はΔａｈｅの面積として表わされ、また主
軸２の送りによって発生した主軸側（Ｇ）の移動量は口
ｂｇｈｅの面積として表わされる。このため、これらの
差、すなわちΔａｂｆの面積およびΔｆｇｈの面積がそ
れぞれ、タップホルダ１の軸４部分のコンプレッション
量。

ＦｌおよびテンションＱ　Ｆ　２に対応するものとする
ことができる。したがって、ＮＣ工作機械のプログラム
において、これらコンプレッション量Ｆ１およびテンシ
ョンＷ　Ｆ　２が等しくなるよう、別言すればΔａｈｅ
の面積と口ｂｇｈｅの面積とが等しくなるようにドウエ
ル時間（時刻ａから時刻すまでの時間）を設定するよう
にすれば、主軸の送りおよび回転の立上り時のずれによ
るタップホルダの延び縮みを結果的に「零」とすること
ができる。

また、タップ加工においては主軸２を正転方向に回転す
る切削送りが終了した後、回転を一旦停止し、その後主
軸２を逆転方向に回動して戻り送りを行なうのであるが
、前記回転が停止したときには主軸の慣性によりタップ
ホルダには所定量Ｆａのテンションが加わっており、こ
のため戻り送り時においては、タップホルダは第４図に
示すように該テンションＦａが加わった状態で駆動され
ることになる。

すなわち、第３図において、Δａｆｂ＝Δｆｇｈとする
ように戻り送りのスタート時点すをドウエル５！！整す
るのみでは前述した回転停止時におけるテンションＦａ
が考慮されておらず、以下、第１図にしたがって該テン
ションＦａをも考慮したドウエル調整を説明する。

この第１図においては、Δａｆｂ−Δｆｇｈとなってお
り、このため時刻すを戻り送りのスタートとすれば、前
述した主軸２の回転と送りとの非同期により発生するタ
ップホルダの伸び縮みは結果的に「零」とすることがで
きる。尚、この送り停止１一時間ｔ□　　（時刻ａから
時刻すまで）は回転の立上がり時間１＋　　（時刻ａ〜
時刻ｅ）および送りの立上がり時間ｔ２　　（時刻ｂ〜
時刻ｄ）がわかれば下記（１）（２）式にしたがって求
めることができる。

ｔ　３　”　ｔ　＋　／　２　　　　　　　　　　　　
（１）ｔｏ　＝ｔ３−ｔ１／２　　　　　　　　　（２
）ここで、口ｈｅｊｉの面積を前記回転停止時のテンシ
ョンＱＦａに対応すると考える。すなわち、前記テンシ
ョンｆｆ１Ｆａを実際に調べ、該調べたテンションＱＦ
ａに対応する時間ｔ４　（時刻ｅ〜時刻ｉ）を求め、実
際の送りのスタートを前記求めた時刻すを時間ｔ４だけ
ズラせた時刻ｇとするようにすれば、口ｂｇｋｇ−口ｈ
ｅｊｉとなり、この結果、タップホルダの縮み量Δａｍ
ｊ７は延び量（Δｋｍｈ十口ｅｈｊｉ）に等しくなり、
タップホルダの伸び縮みを零とすることができる。した
がって、ドウエル時間を（ｔｏ＋ｔ４）としてタップホ
ルダの送り開始時間を調整するようにすれば、タップホ
ルダの伸び縮みは最終的に０となり、これにより戻り送
りの速度を切削送りの速度より数倍高速に設定するよう
にしてもタップホルダおよびタップに余計な負荷が作用
し、タップホルダ自体を破壊したりあるいはねじ山をつ
ぶしたりする不都合を好適に防止することができる。

次に、実際にＮＣプログラムを作成する際の前手順につ
いて説明する。

ステップ１；通常のＮＣ工作機械においては、タイマに時間を設定し
たり、あるいは実際に角速度を検出する等して主軸回転
の立上がり終了時を設定しく例えば回転数が指定回転数
の７０〜８０％まで立上がったときを立上がり終了時と
する）、この回転室１−かり終了を検知した時点で主軸
の送りを開始するようになっているものが多く、このよ
うなＮＣ工作機械に本発明を適用する場合には、かかる
回路構成を例えば取除く等して該回路構成を非動作とし
、主軸の送り開始をＮＣプログラム内のドウエルにて調
整できるようにする。すなわち、本発明を適用するＮＣ
工作機械においては、主軸の送り開始はハード的に制御
されるのではなく、ソフトウェアによって制御されるよ
うにする。そして、ＮＣ工作機械を様々の回転数で実際
に動かしてみて、主軸の回転の立」二がりをグラフ化す
る。

ステップ２；ＮＣ工作機械を様々の送り速度で実際に動かしてみて、
主軸の送りの立上がりをグラフ化する。

例えば、送り速度Ｆを２０　Ｏａｍ／＠ｉｎ　した場合
、立上がり時間（第１図ｔ２）は５秒となり、そのグラ
フは第５図の如くなった。

ステップ３；使用するタップホルダのコンプレッション量Ｆ１および
テンションＱ　Ｆ　２を調べる。

ステップ４；ＮＣ工作機械にタップホルダを取付け、装置を実際に動
かしてみることにより、切削送り終了後の回転停止時に
おけるタップホルダの延びＷＦａ（第１図；口ｅｈｊｉ
）を調べる。そして、この延びを補正するための戻し送
り開始遅延時間（第１図ｔ４）を複数の異なる切削条件
および様々なタップの径について求める。例えば切削速
度Ｖを１２ｍ／ｆｆ１ｉｎとし、Ｎ２７．Ｐ−３，０の
タップについて、戻り送り速度を切削送り速度の２倍と
した場合、前記時間ｔ４は０６３秒となった。また、同
一の条件で戻り送り速度を切削送り速度の５倍とした場
合には前記時間ｔ４は０．５秒となった。

ステップ５；ステップ１で求めた回転の立上がりのグラフとステップ
２で求めた送りの立上がりのグラフを組合わせることに
より、第３図に示したようなグラフを作成し、テンショ
ン量とコンプレッション量とが等しくなる点ｆを求め、
以下、前記（１）　（２）式にしたがって時間ｔ□　　
（第１図）を求める。そして、この時間ｔ□にステップ
４で求めた時間ｔ４を加えることにより、ドウエル時間
ｔ□　＋ｔ４を決定する。そして、かかるドウエル調整
によって生じるコンプレッション量（第１図Δａｒｒｌ
）およびテンション量（第１図Δｍｋｈ＋口ｈｅｉｊ）
が使用するタップホルダのコンプレッション量およびテ
ンション量の許容値範囲内に入っているが否かをチェッ
クする。

次に、かかる手順を経ることによって作成されたマクロ
プログラムの一例を第６図に示す。また、タップ加工の
ためのプログラムの一例を次に示す。

ＮｌＧ６６Ｐ６０００ＺＬＪＲ−Ｆ−ｌＬＪＪ−に―Ｎ
２　ＸニーＹニーＮ３　ｘ−−ＹエニＮ、＝　Ｘ二」　Ｙ−一ただし、上記プログラムにおいて、０６６Ｐ６０００・・・０６０００　（第６図に示したマクロプログラム
）の呼出しｉ・・・戻り送り速度／切削送り速度Ｊ・・・主軸が逆転し始めてから主軸の戻し送りを開始
するまでの待ち時間（ドウエル時間：第１図ｔ□＋ｔ４
）Ｋ・・・０９８モ一ド時のイニシャル点Ｚ座標Ｚ・・・
切削長さＲ・・・Ｇ９９モード時のリファレンス点２座標Ｆ・・
・切削送り速度てあり、またブロックＮ２．Ｎ３．・・・で夫々１個口
、２個目・・・の穴のＸ座標、Ｙ座標が指定される。

また、上記プログラム中で指定された記号Ｘ。

Ｙ、Ｚ、Ｒ，Ｆ、ｔ、Ｊ、には第６図に示すマクロプロ
グラム中ではＸ・・・・・・＃２４．Ｆ・・・・・・＃９Ｙ・・・・
・・＃２５．ｉ・・・・・・＃４Ｚ・・・・・・＃２６
．Ｊ・・・・・・＃５Ｒ・・・・・・＃１８．Ｋ・・・
・・・＃　６として使用される。

次に、第６図に示すマクロプログラムについてステップ
順に説明する。

・ステップ１００６９８（イニシャル点復帰）か６９９（リファレンス点
復帰）かを＃３に記憶・ステップ１１０アブソリュート指令によるＸ、Ｙ軸の位置決め・ステッ
プ１２０切削工程（行き）時の主軸回転数を＃１９に記憶・ステップ１３０戻り工程（帰り）時の主軸回転数（行きの主軸回転数×
倍率）を＃２０に記憶・ステップ１４０小数点以下切捨て・ステップ１５０戻り時の主軸回転数を最高回転数（この場合１５００　
ｒｐｍ　）と比較。

・ステップ１６０上記比較の結果、戻り時の主軸回転数が最高回転数を超
えたときの処理であり、最高回転数とＪ又り時の主軸回
転数との比率を求める。

−ステップ１７０指定された行きの送り速度（＃９）に上記比率（＃２）
を掛け、この値を戻りの送り速度として＃１３に記憶・ステップ１８０小数点以下切捨て・ステップ１９０Ｚ軸を指定されたＲ点（＃１８）に位置決め・ステップ
２００オーバーライドキャンセルＯＮ・ステップ２１０切削工程であり、指定された送り速度（＃９）および回
転数（＃　１９）で主軸を送りおよび正転駆動すること
により、ワークに所定深さく１２６）のめねじを形成し
た後、主軸を停止する（ＭＯＳ）。

・ステップ２２０最高回転数で主軸を逆転する（ＭＯ４）。

・ステップ２３０戻り時においてタップホルダの伸び縮みを最終的、に０
とするためのドウエル調整であり、指定された時間（＃
５）だけストップした後、次のブロックの処理を行なう
。

・ステップ２４０ステップ１８０で求めた戻り送り速度（＃１３）で主軸
をＲ点（＃１８）まで戻り送り駆動する。

すなわち、タップの戻り時にはステップ２２０〜ステツ
プ２４０の処理により、主軸はまず逆転動作を開始し、
その後指定された時間待った後送り動作を開始すること
になる。

・ステップ２５０ステップ１５０の比較の結果、戻り時の主軸回転数が最
高回転数に満たないときの処理であり、指定された行き
の送り速度（＃９）に指定倍率（＃４）を掛けこの値を
戻り速度として＃１２に記憶・ステップ２６０小数点以下切捨て・ステップ２７０Ｚ軸を指定されたＲ点（＃１８）に位置決め・ステップ
２８０オーバーライドキャンセルＯＮ・ステップ２９０切削工程であり、指定された送り速度（＃９）および回
転数（＃１９）で主軸を送りおよび正転駆動することに
より、ワークに所定深さく＃２６）のめねじを形成した
後、主軸を停止する（ＭＯＳ）。

・ステップ３００ステップ１４０で求めた回転数（＃２０）で主軸を逆転
する（ＭＯ４）。

・ステップ３１０指定された時間（＃５）にしたがってドウエル：Ｊ３整・ステップ３２０ステップ２５０で求めた戻り送り速度（＃１２）で主軸
をＲ点（＃１８）まで戻り送り駆動する。

すなわち、ステップ１５０の比較の結果、戻り時の主軸
回転数が最高回転数に満たないときにおいても、タップ
の戻り時にはステップ３００〜３２０の処理により、主
軸はまず逆転動作を開始し、その後指定された時間待っ
た後送り動作を開始することになる。

・ステップ３３０主軸停止・ステップ３４０オーバーライドキャンセルＯＦＦ・ステップ３５０上軸回転数および送り速度を切削用（行き）の条件に戻
す・ステップ３６０復帰位置のチェック・ステップ３７０Ｇ９８モードのときＺ軸をイニシャル点へ復帰する・ステップ３８０終了すなわち、上記マイクロプログラムににおいては主軸の
回転数が最高回転数を超えない場合には、行きの回転数
を指定倍した回転数で主軸を逆転し、その後＃５に指定
された時間だけドウエルした後、主軸を行きの送り速度
を指定倍した速度で送り駆動し、また主軸の回転数が最
高回転数を超える場合には最高回転数で主軸を逆転し、
その後＃５に指定された時間だけドウエルした後、前記
最高回転数に対応する比率だけ主軸の送り速度を行きの
送り速度より早くして主軸を戻り送り駆動するようにし
ている。したがって、前述した前処理により＃５に指定
するドウエル時間を予め求めておくようにすれば、上記
ＮＣプログラムにおけるドウエル指定により主軸回転の
立上がり前におけるタップホルダの伸び縮みを結果的に
０とすることができ、これにより戻り送り速度を切削送
り速度の数倍に指定するようにしてもタップホルダに対
して異常な負荷が作用することなく好適な戻り送りの倍
速化を達成することができる。

なお、前述したプログラムは一例を示したものに過ぎず
、他のユーザマクロプログラムを使用してもよく、また
カスタムマクロプログラムが設定されていないＮＣ工作
機械においては、例えば、メインプログラムとサブプロ
グラムを組合わせること等により前述した内容の処理を
行なわせるようにしてもよい。

また、本発明を実施する際に用いるタップホルダも第２
図に示したものに限るわけでなく、他の構成のものを使
用するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以−Ｌ説明したようにこの発明によれば、タップ加工の
戻り送り時において、タップホルダのテンション量とコ
ンプレッション量とが等しくなるべく主軸の送りの開始
時を主軸の回転開始時から遅らすようにしたので、戻り
送り速度を切削送りの数倍早く設定するようにしても、
タップやタップホルダを破壊あるいは故障するといった
異常事態を好適に防止することができる。よって、戻り
送りの倍速化を図ることができ、加工時間を大幅に短縮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、タップ加工における戻り送り時の戻り送り停
止時間を求めるためのグラフ、第２図は本発明に使用す
るタップホルダの一例を示す側面図、第３図はタップ加
工における戻り送り時の主軸の回転の立上がりと送りの
立上がりとの関係を示すグラフ、第４図は切削終了後の
主軸停止時におけるテンションを説明するためのグラフ
、第５図は、主軸の送りの立上がりの一例を示すグラフ
、第６図は本発明に使用するＮＣ工作機械のマクロプロ
グラムの一例を示す図である。１・・・タップホルダ、２・・・主軸、３・・・コレッ
ト、５・・・タップ、６・・・ワーク。第３図第４図第【

Claims

【特許請求の範囲】

（１）延び縮み可能な部材を介してタップをホルダに取
付け、さらに該ホルダをＮＣ工作機械の主軸に取付け、
該主軸を回転および送り駆動することによりワークにめ
ねじを形成するタップ加工装置において、前記タップの逆転時における前記主軸回転が回転開始か
ら所定の定常回転数まで立上った時点までに生じるタッ
プ移動量と前記主軸の戻り送りによる前記ホルダの移動
量とが等しくなるように前記主軸逆転開始から主軸送り
開始までの遅延時間を求め、該求めた遅延時間を主軸送
り停止時間として設定する設定手段と、前記主軸を戻り駆動する際に前記主軸の逆転動作を開始
し、その後前記設定した主軸送り停止時間が経過した後
前記主軸の戻り送りを開始する主軸駆動手段とを具える
タップ加工装置。
（２）延び縮み可能な部材を介してタップをホルダに取
付け、さらに該ホルダをＮＣ工作機械の主軸に取付け、
該主軸を回転および送り駆動することによりワークにめ
ねじを形成するタップ加工装置において、前記タップの逆転時における前記主軸回転が回転開始か
ら所定の定常回転数まで立上った時点までに生じるタッ
プ移動量と前記主軸の戻り送りによる前記ホルダの移動
量とが等しくなるように前記主軸逆転開始から主軸送り
開始までの遅延時間を求め、さらに前記主軸の正転終了
後の主軸停止時における前記タップホルダの伸び量に基
づき求めたオフセット時間によって前記求めた遅延時間
を補正し、この補正した時間を主軸送り停止時間として
設定する設定手段と、前記主軸を戻り駆動する際に前記主軸の逆転動作を開始
し、その後前記設定した主軸送り停止時間が経過した後
前記主軸の戻り送りを開始する主軸駆動手段とを具える
タップ加工装置。