JPS63106808A - 数値制御式工作機械 - Google Patents

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〉 本発明は、数値制御式工作機械（ＮＣ工作機械）に関す
る。

〈従来技術〉 従来の数値制御式工作機械は、第７図の従来の数値制御
式１作成機のブロック図と、第８図の従来の７０−チャ
ートに示すように、金型等の被加工物を加工するための
加工装置１１と、ｉＪ記被加工物に対して加工装置１１
を相対的に移動させるだめの加工送り装置１２と、該加
工送り装置１２に移動命令を出力する制御回路１３と、
該制御回路１３にプログラムを入力するためのプログラ
ム入力手段１４とを具え、前記制御回路１３は、前記プ
ログラム入力手段１４により入力されたプログラムに基
づぎ前記加工送り装置１２に移動命令を出力する補間演
算手段１３ｇを有する移動命令出力手段１３ｈが設けら
れている。

そして、この構成においては作成されたプログラムを制
御回路内部で最適加工速度に演算処理することなしに読
み取ったまま実行していた。この場合、あらかじめ加工
速度指令を入れておくことは可能であるが、形状加工の
場合はその情報量が多いので、プログラムの最初または
途中に数回加工速度指令を入れる程度である。

〈　発明が解決しようとする問題点　〉したがって、加
工形状が刻々と変化するにもかかわらず加工速度が変化
しないので、加工終了時の形状精度が悪くなるとともに
、被加工物の曲率半径が小さくなる程切削負荷が大きく
なり切削条件的にも悪影響を及ぼしていた。

また、最適な切削条件は、被加工物の犬外さ、重量、機
械サイズ、機械特性、切削刃条件などによって決定され
るので、プログラム室であらかじめ画一的に加工速度を
プログラムの中に入れることは加工精度や切削刃寿命な
どの点などからも好ましくない。また、プログラム中に
加工速度を細かく入れることはプログラム作成が複雑に
なり現実には行われていないなどの問題点がある。

く　問題点を解決するための手段　〉 本発明による問題点解決手段は、第１図〜第６図に示す
如く、被加工物６を加工するための加工装置１と、前記
被加工物６に対して加工装置１を相対的に移動させるた
めの加工送り装置２と、該加工送り装置２に移動命令を
出力する制御回路３と、該制御回路３にプログラムを入
力するためのプログラム先読手段４ａを有するプログラ
ム入力手段４と、前記被加工物６の各形状に対する最適
加工精度を設定するための最適精度設定手段５と、加工
条件から決定される加工速度を設定するための加工条件
速度設定手段７とを兵えている。

前記制御回路３は、前記プログラム入力手段４により入
力されたプログラムを記憶するためのプログラム記憶手
段３ａと、該プログラム記憶手段３ａの記憶内容に基づ
１被加工物６の加工部の形状を求める形状認識演算手段
３ｂと、前記最適精度設定手段５で設定された情報と前
記形状認識演算手段３ｂの出力とから前記加工装置１の
最適加工速度（送り速度）を求める加工速度演算手段３
ｄと、前記加工条件速度設定手段７により設定された加
工条件速度情報と前記形状認識演算３ｂの出力とから加
工条件速度を求める加工条件速度演算手段３ｃと、該加
工条件速度演算手段３ｃの出力と前記加工速度演算手段
３ｄの出力とを比較する加工速度比較手段３１と、該加
工速度比較手段３１の演算結果を記憶するための加工速
度記憶手段３ｅと、該加工速度記憶手段３ｅに既に記憶
されている加工速度と前記加工速度比較手段３１の演算
結果が急激に変化する場合にその記憶された加工速度を
補正する加工速度補正手段３ｆと、前記加工速度記憶手
段３ｅと前記プログラム記憶手段３ａの内容から前記加
工送り装置２に移動命令を出力する移動命令出力手段３
１＋とから成るものである。

〈作用〉 上記問題点解決手段において、プログラム入力手段４よ
Ｉ）プログラムを入力し、加工を始める。

これと同時に第２図に示すように、現在加工中の第Ｎブ
ロックより数十ブロック後の第Ｎブロックについて以下
のような処理を行なう。

まず形状認識演算子段３ｂｉ、を第Ｎブロックから第Ｎ
ブロックまでのプログラム内容を順次読み込み、第Ｎブ
ロックまでの形状（曲率半径）を順次求める。そして、
加工速度演算手段３ｄで演算された加工速度と、加工条
件速度演算手段３ｃの出力とを比較演算した結果を加工
速度記憶手段３ｃの記憶内容と比較腰精度的に？、加工
条件的にも最適な加工速度を算出する。この結果を加工
速度記憶手段３ｅに記憶し、第Ｍブロックより−ブロッ
ク前の箔Ｍ−１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−１）と比較し、
その比が一定値を超えた場合、速度補正を行なう。

上記処理の結果、形状認識演算手段３ｂと最適精度設定
手段５と加工条件速度設定手段７の存在により、プログ
ラム全体の各ブロックに対して最適な切削加工速度で加
工を行いながらリアルタイムに得ることができる。そし
て、加工条件速度設定手段７により最適な切削条件を簡
単に設定することができ、制御回路３が加工形状に合っ
た加工速度を選択するため、切削刃の寿命をのばすこと
ができ、また、加工速度補正手段３ｆを設けているため
、急激な負荷変動による切削刃の破損を防止でき、切削
効率を上げることができる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の数値制御式１作機械を示すブロック図
、第２図は同じくフローチャート、第３図は同じく切削
中のある時点におけるプログラム処理状態を示す図、第
４図は同じくある加工条件での切削刃の軌跡の曲率半径
と最適切削速度の関係の一例を示す線図、第５図（、）
（ｂ）（ｃ）は同じく加工速度補正手段の説明図、第６
図は同じく本発明を７ライス盤に適用した概略側面図で
ある。

そして図示の如く、本発明数値制御式１作機械は、金型
等の被加工物６を加工するための加工装置１と、前記被
加工物６に対して加工装置１を相対的に移動させるため
の加工送り装置２と、該加工送り装置２に移動命令を出
力する制御回路３と、該制御回路３にプログラムを入力
するためのプログラム先読手段４ａを有するプログラム
入力手段４と、前記被加工物６の各形状に対する最適加
工精度を設定するための最適精度設定手段５と、加工条
件から決定される加工速度を設定するための加工条件速
度設定手段７とを具えている。

前記制御回路３は、前記プログラム入力手段４により入
力されたプログラムを記憶するためのプアー ログラム記憶手段３ａと、該プログラム記憶手段３ａの
記憶内容に基づと被加工物６の加工部の形状を求める形
状認識演算手段３ｂと、前記最適精度設定手段５で設定
された情報と前記形状認識演算手段３ｂの出力とから前
記加工装置１の最適加工速度（送り速度）を求める加工
速度演算手段３ｄと、前記加工条件速度設定手段７によ
り設定された加工条件速度情報と前記形状認識演算３ｂ
の出力とから加工条件速度を求める加工条件速度演算手
段３ｃと、該加工条件速度演算手段３ｃの出力と前記加
工速度演算手段３ｄの出力とを比較する加工速度比較手
段３１と、該加工速度比較手段３１の演算結果を記憶す
るための加工速度記憶手段３ｅと、該加工速度記憶手段
３ｅに既に記憶されている加工速度と前記加工速度比較
手段３１の演算結果が急激に変化する場合にその記憶さ
れた加工速度を補正する加工速度補正手段３ｆと、前記
加工速度記憶手段３ｅと前記プログラム記憶手段３ａの
内容から前記加工送り装置２に移動命令を出力する補間
演算手段３ｇを有する移動命令出力手段３ｈとから成り
、上記処理は加工を行ないながら実行されるものである
。

そして、前記加工装置１は、チャックに着脱自在に取付
けられた切削刃９（例えばボールエンドミル）と、該切
削刃９を回転駆動するための切削刃駆動用モータとが設
けられ、該モータはプログラムによる指令または手動ス
イッチにより回転または停止するものである。

また、前記加工送り装置２は前記加工装置１を前後、左
右、上下方向にそれぞれ移動させるための三個のサーボ
モータ２Ａ、２Ｂ、２Ｃとからなり、各サーボモータ２
Ａ、２Ｂ、２Ｃにはそれぞれサーボアンプ２　ａ、　２
　ｂ、　２　ｃが接続されている。

前記制御回路３は一般的なマイクロコンビエータから成
り、中央処理装置（ＣＰ　Ｕ　）、入出力装置（Ｉｌｏ
）、メモリー、タイマー、クロック発振器等から構成さ
れる。

前記プログラム先読手段４ａは、多数のブロックに分か
れたプログラムの内容のうち数十ブロックを先読みする
機能を有せしめられている。そして前記プログラム入力
手段４や最適精度設定手段５や加工条件速度設定手段７
はキーボード、紙テープ読取ｆｉ（ＰＴＲ）、磁気ディ
スク装置、データ通信インターフェースまたは半導体メ
モリーやコアメモリーなどのメモリー装置等から成る。

−１〕記構成において、まず、オペレータは、使用する
切削刃９や被加工物６の材質等と形状（曲率半径）の関
係から最適な加工速度を求め、加工条件速度設定手段７
を用いて制御回路３に入力する。

入力方法は、例えば、第４図中「・」点の曲率半径と加
工速度の各データを入力し、各点間は加工条件速度演算
手段３ｃにより内部で補間して連続したグラフを作成す
る。

一方、最適精度設定手段５により被加工物６の各形状に
対する最適加工精度を設定する。

次にプログラム入力手段４よりプログラムを入力し、加
工を始める。これと同時に第２図に示すように、現在加
工中の第Ｎブロックより数十ブロック後の第Ｎブロック
について以下のような処理を行なう。

虫ず形状認識演算手段３ｂは第Ｎブロックから第Ｎブロ
ックまでのプログラム内容を順次読み込み、第Ｎブロッ
クでの形状（曲率半径）を順次求める。そして、その曲
率半径を基にして加工速度演算手段３ｄにより加工精度
面から見た最適加工速度を算出し、一方、加工条件速度
演算手段３ｃ１．：より加工条件面から見た最適加工速
度を算出する。

次に加工速度比較手段３１により両加工速度を比較し、
遅い方を加工速度記憶手段３ｅに記憶し、第Ｎブロック
より一ブロック前の第Ｍ−１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−１
）と比較し、その比が一定値を超えた場合、速度補正を
行なう。

すなわち第５図（ａ）の如く、第Ｎブロック開始点で第
Ｍ−１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−１）から第Ｎブロックの
速度Ｆ（Ｍ）に減速で外る場合は補正を行なわない。ま
た、第５図（ｂ）の如く、第Ｎブロック開始点で第Ｍ−
１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−１，）から第Ｎブロックの速
度Ｆ（Ｍ’）に減速で外ない場合、図中破線で示すよう
にＦ（Ｍ−１，）をＦ。（Ｍ−１）まで減速するよう補
正する。そして補正したＦ（Ｍ−１）［すなわちＦ。（
Ｍ−１）］とｊ：″（Ｍ−２）とを同様に比較し必要な
ら補正を行ない、以下補正が必要でなくなるまで同様の
処理を行なう。

また、具体的な補正の方法は、第５図（Ｃ）に示す如く
、第Ｍ−１ブロックでの切削刃９の移動量をｐ［ｃｍｌ
、許容される加速度（減速度）をα［０１１１７８００
月とすると、 Ｆ（Ｍ−１）−Ｆ（Ｍ）＞　　α・ｔｌのとき補正を行
い、そして、 Ｆ、（Ｍ−１）−Ｆ（Ｍ）＝α”ｔｌ となるようにＦ。（Ｍ−１）を求め、これを補正値とす
る。

以上は減速の例を示したが加速の場合も同様である。

上記処理の結果、プログラム全体の各ブロックに対して
リアルタイムに最適な切削加工速度で加工を行うことが
できる。そして、切削刃９や液加下物６の材質と形状（
曲率半径）の関係から算出される最適な切削速度を簡単
に設定することができ、制御回路３が加工形状に合った
加工速度を選択するため、切削刃の寿命をのばすことが
でき、また、加工速度補正手段３ｆを設けているため、
急激な負荷変動による切削刃の破損を防止で外、切削効
率を上げることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。

例えば本実施例ではフライス盤を示したが、本発明はＮ
Ｃ旋盤やＮＣボール盤等の他のＮＣ工作機械に適用で終
るのは勿論である。また、加工送り装置のサーボモータ
の数も機械によっては三個でなくともよい。そして上記
実施例では加工装置の位置を固定したまま被加工物の位
置を移動する例を示したが、これに限らず加工装置が被
加工物に対して移動するよう構成してもよい。さらにプ
ログラム入力手段と最適速度入力手段と加工条件速度設
定手段７は別々に設けるのではなく、同一・の装置をス
イッチ等で切換えで用いてもよい。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明では、形状認識演
算手段と最適速度入力手段により、プログラム全体の各
ブロックに対して最適な切削加工速度で加工を行いなが
らリアルタイムに得ることがでトる。そして、最適速度
入力手段１こより最適な切削条件を簡単に設定すること
ができ、制御回路が加工形状に合った加工速度を選択す
るため、切削刃の寿命をのばすことができ、また、加工
速度補正手段を設けているため、急激な負荷変動による
切削刃の破損を防止でき、切削効率を上げることがでと
るという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の数値制御式１作機械を示すブロック図
、第２図は同じくフローチャート、第３図は同じく切削
中のある時点におけるプログラム処理状態を示す図、第
４図は同じくある加工条件での切削刃の軌跡の曲率半径
と最適切削速度の関係の一例を示す線図、第５図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は同じく加工速度補正手段の説明図、第６
図は同じく本発明をフライス盤に適用した概略側面図、
第７図は従来の数値制御式１作機械のブロック図、第８
図は同じくフローチャートである。 １：加工装置、２：加工送り装置、３：制御回路、３ａ
ニブログラム記憶手段、３ｂ：形状認識演算手段、３ｃ
：加工条件速度演算手段、３ｄ：加工速度演算手段、３
ｅ：加工速度記憶手段、３ｆ：加工速度補正手段、３ｇ
：補間演算手段、３ｈ：移動命令出力手段、３１：加工
速度比較手段、４ニブログラム入力手段、４ａニブログ
ラム先読手段、５：最適精度設定手段、６：被加工物、
７：加工条件速度設定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加工物を加工するための加工装置と、前記被加工物に
   対して加工装置を相対的に移動させるための加工送り装
   置と、該加工送り装置に移動命令を出力する制御回路と
   、該制御回路にプログラムを入力するためのプログラム
   先読手段を有するプログラム入力手段と、前記被加工物
   の各形状に対する最適加工精度を設定するための最適精
   度設定手段と、加工条件から決定される加工速度を設定
   するための加工条件速度設定手段とを具え、前記制御回
   路は、前記プログラム入力手段により入力されたプログ
   ラムを記憶するためのプログラム記憶手段と、該プログ
   ラム記憶手段の記憶内容に基づき被加工物の加工部の形
   状を求める形状認識演算手段と、前記最適精度設定手段
   で設定された情報と前記形状認識演算手段の出力とから
   前記加工装置の最適加工速度を求める加工速度演算手段
   と、前記加工条件速度設定手段により設定された加工条
   件速度情報と前記形状認識演算の出力とから加工条件速
   度を求める加工条件速度演算手段と、該加工条件速度演
   算手段の出力と前記加工速度演算手段の出力とを比較す
   る加工速度比較手段と、該加工速度比較手段の演算結果
   を記憶するための加工速度記憶手段と、該加工速度記憶
   手段に既に記憶されている加工速度と前記加工速度比較
   手段の演算結果が急激に変化する場合にその記憶された
   加工速度を補正する加工速度補正手段と、前記加工速度
   記憶手段と前記プログラム記憶手段の内容から前記加工
   送り装置に移動命令を出力する移動命令出力手段とから
   成ることを特徴とする数値制御式工作機械。