JPS63106809A - 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
式工作機械のブロック図と、第８図の従来のフローチャ
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、前記被加工物に対して加工装置１１を
相対的に移動させるための加工送り装置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とを兵え、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
き前記加工送り装置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１３１１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、あらかしめ加工
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がかわらず加工速度が変化
しないので、加工終丁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トく
なり、切削条件的にも悪影響を及ぼしていた。ところが
通常の加ニブログラムではあらかじめ画一的に加工速度
をプログラムの中に入れられており加工精度や切削刃が
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はグラム問題点が
ある。

〈　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とを具え
、前記制御回路３は、ｌｉｑ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
に基づぎ被加工物６の加工部の形状を求める形状認識演
算手段３ｂと、該形状認識演算手段３ｂの出力と前記最
適精度設定子３一 段５により設定された条件に基づ外前記加工装置１の最
適加工速度（送り速度）を求める最適加工速度演算手段
３ｄと、該最適加工速度演算子段３ｄ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最適加工速
度演算手段３ｄ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３ｂとから成るものである。

く作用〉 に記問題点解決手段において、プログラム入力手段４よ
Ｉ）ブログラノ、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Ｍブロックについて以下
のような処理を行なう。

まず形状認識演算手段３ｂは第Ｎブロックから第Ｍブロ
ックまでのプログラム内容を順次読み込み、第Ｍブロッ
クまでの形状（曲率半径）を順次水める。

そして最適加工速度演算手段３ｄは前記最適精度設定手
段５により設定された許容誤差へｒ、比例定数にと、前
記形状認識演算手段３ｂによって求められた第Ｍブロッ
クにおける形状（曲率半径）Ｒ（Ｍ）を、 Ｆ（Ｍ）＝に−ｆ■：下石石 という式に代入し△ｒが一定になるような最適加工速度
Ｆ（Ｍ）を得る。

この結果を加工速度記憶手段３ｅに記憶し、第Ｍブロッ
クより一ブロック前の第Ｍ−１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−
ｉ）と比較し、その比が一定値を超えた場合、Ｍ−１ブ
ロツクの速度補正を行なう。

上記処理の結果、形状認識演算手段３１）と最適精度設
定手段５の存在により、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、最適粘度設定手段５により最適
な精度を簡１旧こ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、被加工物の加
工精度を設定値にすることができ、さらに切削刃の寿命
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、急激な速度変動による切削刃の軌跡のみ
だれを防止でき、さらに切削精度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状態を示す図、第４図
は同じく切削刃の軌跡の曲率半径と最適切削速度の一例
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とを兵え、
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
き被加工物６の加工部の形状を求める形状認識演算手段
３ｂと、該形状認識演算手段３ｂの出力と前記最適精度
設定手段５により設定された条件に基づき前記加工装置
１の最適加工速度（送り速度）を求める最適加工速度演
算手段３ｄと、該最適加工速度演算手段３ｄ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最適
加工速度演算手段３ｄ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、前記加エアー 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ピュータから成
り、中央処理装置（ＣＰＵ）、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はキーボード、紙テープ読取８！（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。

上記構成において、まず、オペレータは、被加工物６の
仕上り精度値を、最適精度設定手段５を用いて制御回路
３に入力する。

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Ｍブロック
について以下のような処理を行なう。

まず形状認識演算手段３ｂは第Ｎブロックから第Ｍブロ
ックまでのプログラム内容を順次読み込み、第Ｍブロッ
クまでの形状（曲率半径）を順次水める。

そして最適加工速度演算手段３ｄは前記最適精度設定手
段５により設定された許容誤差Δｒ、比例定数にと、？
ｊｉ記形状形状認識演算手段３ｂって求められた第Ｍブ
ロッ、夕における形状（曲率半径）Ｒ（Ｍ）を、 Ｆ（Ｍ）＝Ｋ・／■７丁正百石 という式に代入し、Δｒが一定になるような最適加工速
度Ｆ（Ｍ）を得る。

この結果を加工速度記憶手段３ｅに記憶し、第Ｍブロッ
クよリーブロック前の第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、Ｍ−１の
ブロックの速度補正を行なう。

すなわち第５図（ａ）の如く、第Ｍ７″ロック開始点で
第Ｍ−１ブロックの速度Ｆ（Ｍ−１）から第Ｍブロック
の速度Ｆ（Ｍ）に減速できる場合は補正を行なわない。

また、第５図（ｂ）の如く、第Ｍブロック開始点で第Ｎ
４−１ブロツクの速度Ｆ（Ｍ−１）から第Ｍブロックの
速度Ｆ（Ｍ）に減速できない場合、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）Ｉ：すなわちＦ。（
Ｍ−１）：］とＦ（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１（ｃｔｎ
）、許容される加速度（減速度）をαｆｃｍ／５ｅａ２
］とすると、 Ｆ（Ｍ−１）−Ｆ（Ｍ）＞　　α・ｔｌのどぎ補正を行
い、そして、 Ｆｏ（Ｍ−１）−Ｆ（Ｍ）＝α・１１ 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。

−１−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
とがでトる。そして、簡単に精度を設定するだけで、制
御回路が加工形状に合った最適加工速度を選択するため
、被加工物の加工精度を設定値にすることができ、さら
に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、急激な速度変動による切削刃
の軌跡のみだれを防止で外、さらに切削精度を上げるこ
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
Ｏ旋盤やＮＣボール盤等の他のＮＣ工作機械に適用でと
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溝成してもよい。

〈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
算手段と最適精度設定手段の存在により、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液加７Ｌ物を設定値以」二の精
度で加工することがで外る。

そして、最適精度設定手段により最適な精度を簡単に設
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かでき、
また、加工速度補正手段を設けているため、急激な速度
変動による切削刃の軌跡のみだれを防止でと、切削精度
を」−げることができ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図は同じく切削刃の軌跡の曲率半径と最適切削速度の
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７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、３ｄ
：最適加工速度演算手段、３ｅ：加工速度記憶手段、３
ｆ：加工速度補正手段、３ｇ：補間演算手段、３ｈ：移
動命令出力手段、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
。

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、該形状認識演算手段の出力と前記最適精度設
   定手段により設定された条件に基づき前記加工装置の最
   適加工速度を求める最適加工速度演算手段と、該最適加
   工速度演算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
   工速度と前記最適加工速度演算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。