KR830002245B1 - How to control cutter feed speed - Google Patents

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KR830002245B1
KR830002245B1 KR1019800000992A KR800000992A KR830002245B1 KR 830002245 B1 KR830002245 B1 KR 830002245B1 KR 1019800000992 A KR1019800000992 A KR 1019800000992A KR 800000992 A KR800000992 A KR 800000992A KR 830002245 B1 KR830002245 B1 KR 830002245B1
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요시끼 후지오까
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후지쓰 후아낙크 가부시끼가이샤
이나바 세이우에몽
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q15/007Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
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Abstract

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Description

커터 이송 속도 제어방법How to control cutter feed speed

제1도는 모우터의 출력-속도 특성을 도시한 그래프.1 is a graph showing the output-speed characteristics of a motor.

제2(a)도~제2(d)도는 종래의 기술에 따라 공작물의 원주 속도를 일정치로 제어함에의한 절삭방법을 서술하는 선도.2 (a) to 2 (d) are diagrams describing a cutting method by controlling the circumferential speed of a workpiece at a constant value according to the conventional art.

제3(a)도~제3(e)도는 본 발명에 따른 커터 이송 속도 제어방법을 서술하는 선도.3 (a) to 3 (e) are diagrams describing a cutter feed speed control method according to the present invention.

제4도는 본 발명에 따른 커터 이송 속도 제어방법의 회로 블록선도.4 is a circuit block diagram of a cutter feed speed control method according to the present invention.

제5도는 본 발명에 따른 커터 이송 속도 제어방법을 서술하는 플로우 차아트.5 is a flow chart illustrating a cutter feed speed control method according to the present invention.

제6도는 본 발명에 따른 커터 이송 속도를 제어하기 위한 다른 회로 블록선도.6 is another circuit block diagram for controlling a cutter feed speed according to the present invention.

본 발명은 커터의 이송 속도를 제어하는 방법에 관한 것으로, 특히 공작물의 원주 속도가 모우터에 의해 일정하게 유지되는 동안 공작기계가 공작물을 절삭할 수 있도록 스핀들을 구동하기 위하여 일정 토오크 및 일정 출력 특성의 작동 구역을 갖는 상기 모우터가 사용되는 공작기계에 적합한 커터 이송 속도 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the feed rate of a cutter, in particular constant torque and constant output characteristics for driving the spindle so that the machine tool can cut the workpiece while the circumferential speed of the workpiece is kept constant by the motor. A cutter feed rate control method suitable for a machine tool in which the motor having an operating zone of is used.

공작기계, 특히 선반에서 절삭 가공은 공작물의 원주 속도가 일정하도록 제어되며 수행된다. 원주 속도 제어의 이 방법을 통한 공작물의 절삭은 다음과 같은 장점을 가진다.Cutting on machine tools, in particular lathes, is carried out with a controlled circumferential speed of the workpiece. The cutting of the workpiece through this method of circumferential speed control has the following advantages.

(1) 공작물 표면의 평활도와 광택이 향상된다.(1) Smoothness and gloss of the workpiece surface are improved.

(2) 가공시간(절삭)이 단축된다.(2) The machining time (cutting) is shortened.

(3) 절삭량이 일정하게 될 수 있다.(3) The cutting amount may be constant.

선반과 같은 공작기계에 사용된 스핀들 모우터의 출력전력 P(KW)는 특정속도(기본속도로 간주한다) Nb에 도달될때까지 선형으로 상승한 후 일정한 최대치 Pmax를 유지한다.The output power P (KW) of spindle motors used in machine tools such as lathes rises linearly until a certain speed (referred to as the basic speed) Nb is maintained and then maintains a constant maximum Pmax.

절삭량 Q는 스핀들 모우터 출력 P에 의존되기 때문에, 절삭량 Q는 기본속도 Nb 또는 그 이상에서 최대로 되며 최대치 Qmax로 일정하게 되지만 Nb 보다 적은 속도에 따라서 감소한다.Since the cutting amount Q depends on the spindle motor output P, the cutting amount Q becomes maximum at the basic speed Nb or more and becomes constant at the maximum value Qmax but decreases with a speed smaller than Nb.

일정한 원주 속도를 유지하기 위할 제어방식에서는 공작물의 외경이 클수록 스핀들 속도 Ns는 적어지고, 스핀들 속도 Ns는 공작물의 외경이 임외치보다 크면 기본속도 Nb이하로 떨어지기 때문에 일정한 원주 속도 및 그로인한 일정한 절삭량을 유지하기 위하여 종래 기술의 제어방식으로 큰 외경의 공작물을 가공할 때는 스핀들 모우터의 최대 출력에 기준을 둔 최대 절삭량 Qmax에서 절삭을 행하지 않고 임의의 절삭량 Q로 유도한 후 절삭하는 것이 종래의 방법이었다. 이것은 최소 스핀들 속도에 일치하는 모우터 출력 P(Pmax 보다 적은)를 계산하여 공작물의 최대 외경 Dmax에 의해 결정되는 최소 스핀들 속도를 우선 구하고, 이출력 P에 의해 결정된 절삭량 Q(Qmax 보다 적은)을 최종적으로 구하는 것이었다. 따라서 절삭가공은 절삭량 Q를 만족시키기 위한 커터 이송속도 fr을 결정하고 이 이송속도 fr에 따라서 커터를 이송하는 문제로된다.In the control method to maintain a constant circumferential speed, the larger the outer diameter of the workpiece is, the smaller the spindle speed Ns becomes. In order to maintain a high cutting speed, the conventional method of cutting a workpiece with a large outer diameter does not cut at the maximum cutting amount Qmax based on the maximum output of the spindle motor. It was. It calculates the motor output P (less than Pmax) corresponding to the minimum spindle speed to first obtain the minimum spindle speed determined by the maximum outer diameter Dmax of the workpiece, and finally the cutting amount Q (less than Qmax) determined by this output P Was to get. Therefore, cutting is a problem of determining the cutter feedrate fr to satisfy the cutting amount Q and feeding the cutter according to this feedrate fr.

그러나, 이러한 종래의 절삭방법에서는 모우터 또는 스핀들 속도 Ns는 가공이 진행함에 따라 공작물 직경이 점진적으로 감소함에 기인하여 결국 기본속도 Nb를 초과한다. 따라서 절삭 조건은 최대 절삭량 Qmax에서 절삭이 전진하도록 허용되는데도 불구하고 전술한 방법은 일정할 절삭량에서 가공을 진행하도력 구속한다. 결과적으로, 원주 속도의 종래의 방법에 따른 절삭은 일정 원주 속도 제어가 주는 스핀들 모우터 출력의 충분한 이용의 장점도 유지하지 못하고 가공시간의 만족스러운 단축도 하지 못하므로 불편하게 된다. 따라서 커터 이송속도 제어장치는 공작물이 큰 외경을 갖더라도 최대 절삭량 Qmax로 절삭할 수 있는 장치가 요구된다. 다시 말하면 스핀들 모우터 출력을 가능한한 최대로 활용될 수 있는 장치가 요구되는 것이다.However, in this conventional cutting method, the motor or spindle speed Ns eventually exceeds the basic speed Nb due to the progressive reduction in the workpiece diameter as the machining proceeds. Thus, although the cutting conditions allow the cutting to advance at the maximum cutting amount Qmax, the method described above constrains the machining to proceed at a constant cutting amount. As a result, cutting according to the conventional method of circumferential speed is inconvenient because it does not maintain the advantage of sufficient utilization of the spindle motor output given by constant circumferential speed control and does not satisfactorily shorten the machining time. Therefore, the cutter feedrate control device requires a device capable of cutting at the maximum cutting amount Qmax even if the workpiece has a large outer diameter. In other words, there is a need for a device that can make the best use of the spindle motor output.

따라서, 본 발명의 목적은 스핀들의 속도가 기준 속도보다 빠를때 최대 절삭량 Qmax로 절삭을 행하는것, 즉 최대 이송률로 커터를 이송하고 스핀들 속도가 기준 속도보다 낮을 때는 스핀들 속도에 따라 절삭량을 감소시켜 절삭을 행하는 것, 즉 커터 이송률을 감소시키므로서 이루어지는 스핀들 모우터 출력을 최대한 이용하는 방법으로 절삭가공을 행하는 커터 이송속도 제어 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to cut at the maximum cutting amount Qmax when the speed of the spindle is faster than the reference speed, that is, to feed the cutter at the maximum feed rate and to reduce the cutting amount according to the spindle speed when the spindle speed is lower than the reference speed. It is to provide a cutter feed speed control method for performing cutting by cutting, that is, by making the most of the spindle motor output made by reducing the cutter feed rate.

본 발명의 다른 목적은 가공이 진행됨에 따라 공작물의 외경이 감소할 때, 다시 말하면 스핀들의 속도가 증가할 때 절삭량을 증가함으로설 큰 외경을 갖는 공작물에 대한 절삭시간을 단축시키는 커터 이송 속도 제어방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a cutter feed rate control method for shortening the cutting time for a workpiece having a large outer diameter by increasing the cutting amount when the outer diameter of the workpiece decreases, that is, as the spindle speed increases as the machining proceeds. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 공작물의 반경이 간단하게 원격 제어되며 스핀들 모우터 출력을 충분히 활용할 수 있는 커터 이송속도 제어방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a cutter feed rate control method in which the radius of a workpiece is simply remotely controlled and the spindle motor output can be fully utilized.

이하 첨부 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 상기 모우터의 출력 특성 (출력-속도 특성)을 기술하는 그래프로써, 모우터의 출력 P는 스핀들 속도가 Nb 값에 도달할 때까지 선형으로 증가되며 그후 출력 준위는 일정할 값 Pmax을 유지한다. 도시하지 않았지만 토오크 τ는 출력 P 및 모우터 또는 스핀들 속도 Ns와 식 P=KxNs×τ(K:1.0269)에 관계가 있으며 스핀들 속도가 Nb치에 달할때까지 일정하고 그후 속도 Ns에 역비례하게 된다. 일정출력과 일정 토오크 구역은 각각 일정 출력 특성과 일정 토오크 특성구역으로 간주되며 일정 출력 특성 구역으로부터 일정 토오크 특성구역으로 변이가 있는 스핀들 속도 Nb는 기본 속도로 간주된다.1 is a graph describing the output characteristic (output-speed characteristic) of the motor, in which the output P of the motor is increased linearly until the spindle speed reaches the Nb value, and then the output level is set to a constant value Pmax. Keep it. Although not shown, the torque τ is related to the output P and the motor or spindle speed Ns and the equation P = KxNs × τ (K: 1.0269), which is constant until the spindle speed reaches Nb and then inversely proportional to the speed Ns. The constant output and constant torque zones are considered constant output and constant torque characteristic zones, respectively, and the spindle speed Nb, which varies from the constant output characteristic zone to the constant torque characteristic zone, is considered the basic speed.

절삭 공구에 의해 절삭된 양 Q는 스핀들 모우터의 출력에 의존하며 스핀들 속도에 따라서 Nb 이하의 속도로 감소하더라도 스핀들 속도에 대하여 Nb 이상의 큰 값으로 일정하게 유지될 수 있다. 일정 출력 특성구역은 일반적으로 모우터 속도의 전체 범위의 2/3내지 3/4이다.The amount Q cut by the cutting tool depends on the output of the spindle motor and can be kept constant at a large value of Nb or more with respect to the spindle speed even if it decreases to a speed below Nb depending on the spindle speed. The constant output characteristic area is typically 2/3 to 3/4 of the full range of motor speeds.

원주 속도가 일정할 때 스핀들 속도 Ns는 하기식으로 표시된다.When the circumferential speed is constant, the spindle speed Ns is represented by the following equation.

Ns=Vc/π·D ……(1)Ns = Vc /? D... … (One)

여기서 Vc는 원주 속도이며, D는 공작물의 직경으로 외경 D가 커지면 스핀들 속도 Ns는 적어지며 공작물의 외경이 임의의치를 초과하면 Ns가 기본속도 Nb 이하로 떨어진다.Where Vc is the circumferential speed, D is the diameter of the workpiece, and as the outer diameter D increases, the spindle speed Ns decreases. When the outer diameter of the workpiece exceeds an arbitrary value, Ns falls below the basic speed Nb.

큰 외경을 갖는 공작물은 최대 모우터 출력 Pmax에 의해 결정된 최대 절삭량 Qmax에서 절삭될 수 없다. 따라서, 원주속도가 유사하게 제어되는 동안 절삭량이 일정하도록 제어하기 위해 종래의 방법은 공작물의 최대 외경 Dmax에 의해 결정된 최소 스핀들 속도에 일치하는 모우터 출력 P로 계산하고, 출력 P에 의해 결정된 절삭량 Q(<max)를 구한 후 이 절삭량을 만족하도록 커터 이송속도 fr을 결정한다. 그러나, 가공이 진행함에 따라 공작물의 외경이 점진적으로 감소하여 스핀들 속도가 결국 기본속도를 초과하기 때문에 최대 절삭량 Qmax로 가공을 수행할 수 있게 된다. 그러나, 불행히도 상기의 상태가 되어 종래의 방법으로는 절삭량 Q의 변화는 달성될 수 없으며 모우터 출력을 충분히 이용하여 공작물을 절삭할 수 없다. 그러나, 종래의 방법으로 최대 외경 Damx에 의해 결정되는 최소 스핀들 속도가 기본속도 Nb보다 큰 경우에는 최대 절삭량 Qmax에서 절삭 가공은 수행될 수 있다. 다시 말하면 종래의 방법으로는 기본 속도 Nb가 낮아지거나(일정출력 특성구역이 넓어지면)공작물의 최대 외경 Dmax가 적어지면 최대 절삭량 Qmax로 가공이 수행되는 시간 부분이 커진다. 종래의 절삭방식이 제2(a)도 내지 제2(d)도에 도시되며, 공작물(W)의 좌표와 커터(T)의 절삭방향(화살표 A)을 설명하는 제2(a)도에서 커터(T)와 공작물(W)이 표시된다. 특히 공작물의 중심은 원점(X=0)에 위치하며 그 단부는 X1(Dmax=X1)좌표에 위치한다. 제2(b)도는 모우터 또는 스핀들 속도 Ns가 커터 위치, 즉 공작물의 외경에 어떤 관계를 갖는지 서술한다. 따라서 공작물(W)의 외경은 커터(T)가 진행하는 가공에 따라 감소하며 스핀들 속도 Ns(=Vc/π·D)는 상승한다. 공작물(W)의 직경이 적어지면 스핀들 속도 Ns는 모우터의 특성에 기인하여 일정속도 Nmax보다 커지지 않더라도 커지며 X=X2에서 Namx로 안정된다. 제2(c)도는 커터 위치에 대해 표시된 원주(절삭) 속도 Vc(=π·Ns·D)를 도시하며, 여기서 스핀들 속도 Ns가 Nmax에 도달한 후 공작물(W)의 외경이 적은 값일때 원주 속도Vc는 선형으로 감소한다. 최종적으로, 제2(d)도는 절삭량대 커터 위치를 도시한 것으로 이것으로부터 공작물의 외경이 그 최대치를 가질때 Vc/π·Dmax에 의해 결정된 스핀들 속도 Ns의 최소치에서 Q의 크기가 모우터 출력 P에 의존하는 것을 알 수 있다.Workpieces with large outer diameters cannot be cut at the maximum cutting amount Qmax determined by the maximum motor output Pmax. Therefore, in order to control the cutting amount to be constant while the circumferential speed is similarly controlled, the conventional method calculates the motor output P corresponding to the minimum spindle speed determined by the maximum outer diameter Dmax of the workpiece, and the cutting amount Q determined by the output P. After finding (<max), the cutter feedrate fr is determined to satisfy this cutting amount. However, as the machining proceeds, the outer diameter of the workpiece gradually decreases, so that the machining can be performed at the maximum cutting amount Qmax since the spindle speed eventually exceeds the basic speed. However, unfortunately, in the above state, the change of the cutting amount Q cannot be achieved by the conventional method, and the workpiece cannot be cut by fully utilizing the motor output. However, when the minimum spindle speed determined by the maximum outer diameter Damx is larger than the basic speed Nb by the conventional method, cutting can be performed at the maximum cutting amount Qmax. In other words, in the conventional method, when the basic speed Nb is lowered (when the constant output characteristic region is widened) or the maximum outer diameter Dmax of the workpiece is reduced, the time portion during which machining is performed at the maximum cutting amount Qmax becomes large. The conventional cutting method is shown in Figs. 2 (a) to 2 (d), and in the second (a) diagram illustrating the coordinates of the work W and the cutting direction (arrow A) of the cutter T, The cutter T and the work W are displayed. In particular, the center of the workpiece is located at the origin (X = 0) and the end is located at the coordinate X 1 (Dmax = X 1 ). FIG. 2 (b) describes how the motor or spindle speed Ns is related to the cutter position, that is, the outer diameter of the workpiece. Therefore, the outer diameter of the work W decreases as the cutter T advances, and the spindle speed Ns (= Vc /? D) increases. When the diameter of the workpiece W decreases, the spindle speed Ns becomes large even though not larger than the constant speed Nmax due to the characteristics of the motor, and is stabilized as Namx at X = X 2 . Figure 2 (c) shows the circumferential (cutting) speed Vc (= π · Ns · D) indicated for the cutter position, where the circumference when the outer diameter of the workpiece W is small after the spindle speed Ns reaches Nmax The speed Vc decreases linearly. Finally, Fig. 2 (d) shows the cutting volume band cutter position from which the magnitude of Q at the minimum value of the spindle speed Ns determined by Vc / πmax when the outer diameter of the workpiece has its maximum value is determined by the motor output P. You can see that it depends.

따라서 전술한 것으로부터 공작물의 외경이 최대일 때 절삭량은 모우터 출력 P(Pmax 보다 적은)에 의해 결정되므로 원주속도 제어의 종래의 방법은 결함이 있는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen from the foregoing that the cutting amount is determined by the motor output P (less than Pmax) when the outer diameter of the workpiece is maximum, so that the conventional method of circumferential speed control is defective.

이것은 가공의 진행에 따라 모우터 출력이 Pmax치가 될때라도 절삭량은 변화할 수 없으므로 모우터의 출력이 항상 충분히 활용될 수 없는 것을 의미한다.This means that the cutting amount cannot be changed even when the motor output reaches the Pmax value as the machining progresses, so that the output of the motor cannot always be fully utilized.

본 발명의 기초적인 원리가 제3도로부터 이해될 것이며, 제3도는 모우터 또는 스핀들 속도 Ns, 원주 속도 Vc, 절삭량 Q, 커터 이송 속도 fr 및 커터 위치 또는 공작물의 반경의 상호관계를 예시한 것으로, 본 도면에서 점선은 종래 방식의 경우의 곡선을 도시한 것이다.The basic principle of the invention will be understood from FIG. 3, which illustrates the interrelationship of the motor or spindle speed Ns, the circumferential speed Vc, the cutting amount Q, the cutter feed rate fr and the cutter position or the radius of the workpiece. In this figure, the dotted line shows the curve of the conventional method.

상술한 종래 방식과 같이 절삭량 Q는 공작물의 외경이 그 최대치를 가질때의 모우터 속도 및 모우터 출력 특성에 의해 고정되며, 이것은 모우터 성능의 충분한 활용을 부정하는 종래 기술의 결점으로, 가공이 진행됨에 따라 공작물의 외경이 감소할 때 절삭량 Q가 변화될 수 없는 사실로부터 유래한다.As in the conventional method described above, the cutting amount Q is fixed by the motor speed and the motor output characteristics when the outer diameter of the workpiece has its maximum value, which is a drawback of the prior art which negates the full utilization of the motor performance, and the machining proceeds. This results from the fact that the cutting amount Q cannot change when the outer diameter of the workpiece decreases.

그러나, 절삭가공에 기인하여 공작물의 외경이 점진적으로 감소함에 따라 절삭량이 모우터 출력 특성과 일치하여 확대 되면 모우터 성능을 충분히 이용하는 것이 가능하여 일정할 원주 속도로 절삭할 수 있다.However, as the outer diameter of the workpiece gradually decreases due to the cutting process, when the cutting amount is enlarged in accordance with the motor output characteristics, it is possible to fully utilize the motor performance, thereby cutting at a constant circumferential speed.

일반적으로 모우터 출력 P와 절삭량 Q사이에 비례 관계가 존재하므로 기준 속도 Nb보다 적은 스핀들속도 Ns(Ns<Nb)로 공작물의 외경이 감소함에 따라, 즉 Ns가 증가함에 따라 절삭량 Q가 Ns에 비례하여 확대되지만 Ns

Figure kpo00001
Nb인 영역에서 최대 절삭량 Qmax의 일정량이 되도록 제어됨으로써 모우터 성능의 충분한 사용이 성취된다. 절삭량 Q는 하기식으로 표현될 수 있다.In general, there is a proportional relationship between the motor output P and the cutting amount Q, so that as the outer diameter of the workpiece decreases with a spindle speed Ns (Ns <Nb) less than the reference speed Nb, that is, as the Ns increases, the cutting amount Q is proportional to Ns. Zoom in by Ns
Figure kpo00001
Sufficient use of the motor performance is achieved by being controlled to be a constant amount of the maximum cutting amount Qmax in the region of Nb. The cutting amount Q can be expressed by the following formula.

Q=frd·Vc ……(2)Q = frd Vc... … (2)

여기에서 Vc는 원주 속도, d는 커터 폭, fr은 커터의 이송속도를 각각 나타낸다.Where Vc is the circumferential speed, d is the cutter width, and fr is the feed rate of the cutter, respectively.

스핀들 속도 Ns가 기준 속도 Nb보다 클때 절삭량 Q는 모우터의 최대 출력 Pmax에 의해 결정된 일정치 Qmax로 추정된다. 따라서 Qmax를 얻기 위한 최대 커터 이송속도 frmax는 하기식으로 부터 결정된다.When the spindle speed Ns is larger than the reference speed Nb, the cutting amount Q is estimated to be a constant value Qmax determined by the maximum output Pmax of the motor. Therefore, the maximum cutter feed rate fr max for obtaining Qmax is determined from the following equation.

frmax=Qmax/d·Vc ……(3)fr max = Q max / d Vc... … (3)

여기서 d는 커터의 치수에 의해 정해지는 상수이며, 원주 속도 Vc는 한번 세트하여 양질의 표면 평활도 및 광택을 얻을 수 없으므로 한번 세트하면 변경되지 않는 양이를 따라서 모우터 성능의 충분한 이점을 취하며 일정한 원주 속도 Vc로 절삭하기 위하며, 커터의 이송속도 fr은 Ns

Figure kpo00002
Nb에 대하여 frmax로 일정하게 유지되어야 하지만 Ns
Figure kpo00003
Nb에 대하여는 Ns에 비례하여야 한다. 그리고, 최초의 절삭량 Q는 최대 공작물직경시에 모우터 속도 및 모우터 출력 특성으로부터 유도되어야 하며, 그후 (2)식으로부터 얻은 이송속도 fr(=Q0/d·Vc)은 최초 이송 속도 fr0로서 취해진를 따라서 본 발명의 특징에 따라서 frmax가 (3)식으로부터 얻어저 커터 이송속도Where d is a constant determined by the dimensions of the cutter, and since the circumferential speed Vc is not set once to obtain good surface smoothness and glossiness, once set, it takes a sufficient advantage of motor performance along the amount that does not change. For cutting at the circumferential speed Vc, the feedrate fr of the cutter is Ns
Figure kpo00002
It should remain constant with fr max for Nb, but Ns
Figure kpo00003
For Nb it should be proportional to Ns. Then, the initial cutting amount Q should be derived from the motor speed and motor output characteristics at the maximum workpiece diameter, and then the feed rate fr (= Q 0 / d · Vc) obtained from equation (2) is the initial feed rate fr 0 According to the characteristics of the present invention taken as follows, fr max is obtained from equation (3)

Figure kpo00004
Figure kpo00004

전술한 바와 같은 본 발명은 달성하기 위한 회로 블록선도가 제4도에 도시된다. 상기 방식은 커터의 전류 위치를 공작물의 중심으로 부터의 커 거리로 기억하며 그 내용은 커터가 공작물의 반경 방향으로 이동될 때마다 발생되는 펄스 FP에 의해 증분 또는 감분되며, 이 업 카운트/다운 카운트 조작은 커터 이동의 방향에 의존하는 X-레지스터(XR)와, 원주속도 Vc 및 커터의 전류위치 X, 즉 공작물의 반경에 관한 정보를 기억하며 스핀들 구동 모우터의 속도 Ns를 계산하기 위해 Ns=Vc/2πx 계산을 하여 응답하는 연산회로(RVC)와, 기본 속도 Nb에 대한 모우터 속도 Ns의 크기를 비교하기 위한 비교기 회로(COM)와, 원주속도 Vc, 커터 폭 d 및 최대 절삭량 Qmax를 지시하는 정보를 기억하여 최대 커터 이송 속도 frmax(=Qmax/Vc·d)를 계산하여 응답하는 최대 커터 이송속도 연산회로(MFRC)와, 최대 커터 이송 속도 rmax를 기억하기 위한 레지스터(FRR)와, Ns, Nb, frmax신호 및 비교기(COM)에 의해 인가된 비교 결과를 지시하는 정보를 기억하여

Figure kpo00005
일 때는 최대 커터 이송 속도 frmax를 송출하고 Ns<Nb일 때는 조작 frmax·
Figure kpo00006
를 행함으로써 응답한 후 전술한 조작의 결과에의존하는 frmax또는 frmax·
Figure kpo00007
가 될 커터 이송 속도 지정 fr 의 형태로 지령신호를 공급하는 이송속도 지령회로(FRC)와, 이송 속도 지령 fr에 응답하며 커터 구동 모우터(MT)의 속도를 제어하기 위한 속도 제어회로(VC)와, 연산 조작 진행과 전술한 회로의 조작 타이밍에 따라 상기 장치들을 제어하기 위한 제어기(CN)로 구성된다. 상기 속도 제어회로(VC)는 X방향으로 이동하는 커터의 거리를 구속하는 도시하지 않는 종이 테이프와 같은 매체로부터 얻은 X방향 지령치 Xc 및 커터 이송 속도 지령 fr을 기준하여 펄스를 인터플 레이트(interpolate)하여 그 주파수가 지령률 fr에 일치 하는 펄스 열 Xp를 송출하는 펄스 인터플레이터(PDC)의 펄스 Xp가 발생될 때마다 (커터가 양의 방향으로 이동하는 것을 제외하고) 그 내용이 증분되며 커터 이동의 전술한 거리에 응답하여 귀환 펄스 Fp가 발생될 때마다 감분되며, 이렇게 계수기 내에 기억된 값이 위치 편차 e, 특히 커터 이동의 실재량과 커터가 임의 위치로 이동하도록 지시된 양 사이의 차이와 동등한 가역 계수기(RCN)와, 위치 편차 e에 비례하는 애널로그 전압을 발생하기 위한 디지탈 애널로그 변환기(DA) 및 증폭기(AMP)를 가진다. 본 방법은 또한 모우터(MT)가 특정한 정도의 회전을 할때마다 즉, 커터가 전술한 거리를 이동할 때마다 단일 귀환 펄스 Fp를 발생하도록 커터 구동 모우터(MT)의 축상에 설치된 로우러리 엔코우터(REC)를 포함한다.A circuit block diagram for achieving the present invention as described above is shown in FIG. This method stores the current position of the cutter as the distance from the center of the workpiece, the contents of which are incremented or decremented by the pulse FP generated each time the cutter is moved in the radial direction of the workpiece. The operation stores the X-register (XR), which depends on the direction of the cutter movement, the circumferential speed Vc and the current position X of the cutter, i.e. information about the radius of the workpiece, to calculate the speed Ns of the spindle drive motor. Computes the calculation circuit (RVC) that responds by calculating Vc / 2πx, the comparator circuit (COM) for comparing the magnitude of the motor speed Ns with respect to the basic speed Nb, and indicates the circumferential speed Vc, the cutter width d, and the maximum cutting amount Qmax. The maximum cutter feed rate calculation circuit (MFRC) for storing the information to be stored and calculating and responding to the maximum cutter feed rate fr max (= Q max / Vc · d), and the register (FRR) for storing the maximum cutter feed rate r max . With Ns, Nb, fr max signal and information indicating the comparison result applied by the comparator (COM)
Figure kpo00005
Is sent the maximum cutter feed rate fr max , and when Ns <Nb, operation fr max
Figure kpo00006
Responds by doing the following: fr max or fr max depending on the result of the above operation
Figure kpo00007
Feed speed command circuit (FRC) for supplying a command signal in the form of cutter feed speed designation fr to be, and speed control circuit (VC) for controlling the speed of the cutter drive motor (MT) in response to the feed speed command fr. And a controller (CN) for controlling the devices in accordance with the operation operation progress and the operation timing of the circuit described above. The speed control circuit VC interpolates pulses on the basis of the X-direction command value Xc obtained from a medium such as a paper tape (not shown) that restrains the distance of the cutter moving in the X direction and the cutter feed speed command fr. Each time a pulse Xp of a pulse interflater (PDC) that sends a pulse train Xp whose frequency corresponds to the command rate fr is generated, its contents are incremented (except that the cutter moves in the positive direction) and the cutter Each time feedback pulse Fp is generated in response to the aforementioned distance of movement, it is decremented, so that the value stored in the counter is the difference between the position deviation e, in particular the actual amount of cutter movement and the amount instructed to move the cutter to an arbitrary position. And a reversible counter (RCN) equal to and a digital analog converter (DA) and an amplifier (AMP) for generating an analog voltage proportional to the position deviation e. The method also includes a roller encoder installed on the axis of the cutter drive motor MT to generate a single feedback pulse Fp whenever the motor MT makes a certain degree of rotation, ie whenever the cutter travels the aforementioned distance. Include a woofer (REC).

제4도의 방법은 하기와 같이 작동한다. 처음에 최대 커터 이송속도 frmax는 (3)식을 사용하여 연산회로(MFRC)에서 결정된 후 레지스터(FRR)에 기억되며 스핀들 구동 모우터의 속도 Ns는 X 레지스터 (XR)에 기억된 공작물 반경(양)을 기준하여 연산회로(RVC)에 의해 연산된다.The method of FIG. 4 works as follows. Initially, the maximum cutter feed rate fr max is determined in the calculation circuit (MFRC) using the formula (3) and then stored in the register FRR, and the speed Ns of the spindle drive motor is the workpiece radius (stored in the X register (XR)). By the calculation circuit RVC.

X레지스터(XR)의 내용이 공작물 및 커터가 접촉하기 전에 공작물의 반경과 동등하지 않더라도 절삭 가공이 이 단계에서 아직 시작하지 않기 때문에 어떤 불편을 유발하지 않는다. 다음에 비교기(COM)는 Nb와 Ns를 비교하여 그 비교결과 Ns

Figure kpo00008
Nb나 또는 Ns>Nb를 이송 속도 지령회로(FRC)에 송출하는데, 이 이송속도 지령회로(FRC)는 NsNb일때는 커터 이송속도 frmax로 Ns<Nb일때는 frmax·
Figure kpo00009
로 커터 이송 속도를 나타내는 지령신호 fr를 속도 지령회로(Vc)에 공급함으로써 응답한다. 속도 제어회로(Vc)는 이 지시에 응답하여 커터 이송속도를 제어한다. 특히, 펄스 인터를레이터(RDC)는 X 방향 지령치 Xc 및 이송속도 지령 fr을 기준하여 펄스 인터플레이터를 행하며 가역 계수가(RCN)에 펄스 Xp의 열을 공급한다. 그후 계수기의 디지탈 내용은 커터(도시하지 않은)를 이동시키는 커터 구동 모우터(MT)를 동작하기 위해 순차적으로 증폭되는 애널로그 양으로 변환된다. 모우터(MT)가 규정된 회전수로 회전할때 로우러리 엔코우더는 가역계수기(RCN)내에 기억된 값을 감분하는 귀환 펄스 Fp를 인출한다. 이 귀환 펄스 Fp도 X레지스터(XR)에 인가되어 커터가 각각 양 또는 음 방향으로 이동되었는지에 의존하여 기억된 값을 증분 또는 감분한다. 따라서 전술한 조작의 반복은 커터가 항상 이송 속도 지령 fr에 따라 이송되게 한다.Even if the contents of the X register XR are not equal to the radius of the workpiece before the workpiece and the cutter contact, it does not cause any inconvenience because the cutting operation has not yet started at this stage. Next, the comparator (COM) compares Nb and Ns, and the comparison result Ns
Figure kpo00008
Nb or Ns> Nb is sent to the feedrate speed command circuit (FRC), which is the cutter feedrate fr max when NsNb and fr max when Ns <Nb.
Figure kpo00009
It responds by supplying the command signal fr indicating the cutter feed speed to the speed command circuit Vc. The speed control circuit Vc controls the cutter feed speed in response to this instruction. In particular, the pulse interleaver RDC performs a pulse interflater on the basis of the X-direction command value Xc and the feed rate command fr, and supplies the heat of the pulse Xp to the reversible coefficient RCN. The digital contents of the counter are then converted into analogue amounts that are sequentially amplified to operate the cutter drive motor MT, which moves the cutter (not shown). When the motor MT rotates at the prescribed speed, the roller encoder draws a feedback pulse Fp which decrements the value stored in the reversible counter RCN. This feedback pulse Fp is also applied to the X register XR to increment or decrement the stored value depending on whether the cutter is moved in the positive or negative direction, respectively. Therefore, the repetition of the above operation causes the cutter to be always conveyed in accordance with the feed rate command fr.

본 발명에 따른 커터 이송속도 제어방법은 제5도 플로우 챠아드로부터 명확히 이해될 것이다.The cutter feed rate control method according to the present invention will be clearly understood from the FIG. 5 flow charge.

본 발명은 최대 커터 이송속도 frmax를 계산하기 위해 연산회로가 설치된 실시예에 관해 설명되었지만 이 값은 로우러 특성, 커터 폭 d 및 원주속도 Vc가 결정되면 적당한 수단에 의해 미리 얻어지는 상수이다. 이 값은 테이프와 같은 수단에 의해 도입되며 속도 지령 회로내에 위치한 레지스터에 기억된다. 제4도의 장치는 연산 및 비교 조작을 행하기 위한 하드웨어의 독립적인 장치들을 포함하며, 본 발명은 마이크로 전산기와 같은 처리장치를 활용함으로써 실현될 수 있다.Although the present invention has been described with respect to an embodiment in which a calculation circuit is installed to calculate the maximum cutter feed speed fr max , this value is a constant obtained in advance by suitable means once the roller characteristics, the cutter width d and the circumferential speed Vc are determined. This value is introduced by means such as tape and stored in a register located in the speed command circuit. The apparatus of FIG. 4 includes hardware independent apparatuses for performing arithmetic and comparison operations, and the present invention can be realized by utilizing a processing apparatus such as a microcomputer.

이러한 일예가 제6도에 예시되었는바 제4도의 것과 상용하는 부분들은f동일한 예시부호를 병기하고 여기에 대한 설명은 생략한다.Such an example is illustrated in FIG. 6, and parts compatible with those in FIG. 4 denote the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

제6도의 장치는 제어 처리장치(CPU), 연산조작의 결과와 테이터를 기억하기 위한 기억장치(MEM), 제5도의 플로워챠아트에 따라 프로그램 된 처리 프로그램을 기억하기 위한 기억장치(PR), 서어브 제어회로 사이에 구비된 인터페어스(ADP1), (ADP2) 및 이송속도 제어회로 (VC)를 포함한다. 기억장치(MEM) 및 프로그램 기억장치(PR)은 공동으로 사용될 수 있다.The apparatus of FIG. 6 includes a control processing unit (CPU), a storage unit (MEM) for storing the results and data of calculation operations, a storage unit (PR) for storing a processing program programmed according to the flower art of FIG. And an interfacing ADP 1 , ADP 2 and a feed speed control circuit VC provided between the sub control circuits. The memory MEM and the program memory PR can be used jointly.

본 발명은 공작물의 원주 속도가 일정하게 유지되는 동안 모우터의 성능이 가능한 최대로 활용될 수 있으며 절삭 시간을 현저히 단축시킬 수 있는 방법을 제공하기 때문에 공작물의 직경에 의해 부과되는 어떤 제한없이 공작물이 가공될 수 있기 때문에 특히 선반에 사용될때 경제적인 효과를 기대할 수 있다.The present invention provides a method that allows the motor's performance to be utilized to the maximum possible while maintaining the constant circumferential speed of the workpiece and provides a way to significantly shorten the cutting time, so that the workpiece is not limited by any limitation imposed by the diameter of the workpiece. Because it can be processed, it can be expected to be economical, especially when used on lathes.

Claims (1)

커터를 이동시켜 접촉시킴으로써 공작물이 가동되는 동안 공작물의 원주 속도를 일정하기 위하여 일정 토오크 및 일정 출력 특성의 동작 구역을 갖는 모우터에 의해 스핀들이 회전되는 형식의 공작기계에 사용된 커터의 이송속도를 제어하는 방법에 있어서, 모우터의 최대 출력 Pmax에 의해 결정된 최대 절삭량 Qmax과, 커터의 절삭 폭 d 및 공작물의 원주속도 Vc로부터 계산된 최대 커터 이송 속도 frmax를 기억하는 단계와, D가 공작물의 외경일때 Ns=Vc/π·D 식으로부터 스핀들 속도 Ns를 계산하는 단계와, 모우터의 일정 토오크 영여으로부터 일정 출력 구역으로 변이가 있는 곳의 스핀들 속도로 정의된 기본 속도 Nb와 스핀들 속도 Ns의 크기를 비교하는 단계와,
Figure kpo00010
일때는 이송속도 frmax로, Ns<Nb일 때는 스핀들 속도 Ns에 따라 감소된 이송속도 커터를 이송하는 단계로 구성된 것을 특징으로하는 커터 이송속도 제어방법.
The feedrate of the cutter used in a machine tool of the type in which the spindle is rotated by a motor having a constant torque and a constant output operating range to maintain a constant circumferential speed of the workpiece while the workpiece is in motion by moving the cutter. In the controlling method, storing the maximum cutting amount Qmax determined by the maximum output Pmax of the motor, the maximum cutting feed speed fr max calculated from the cutting width d of the cutter and the circumferential speed Vc of the workpiece, and D is the workpiece Calculating the spindle speed Ns from the equation Ns = Vc / πD at outer diameter, and the spindle speed Nb and the spindle speed Ns defined as the spindle speed where there is a shift from the constant torque application of the motor to the constant output area. Comparing the
Figure kpo00010
When the feed rate fr max , and when Ns <Nb, the cutter feed rate control method characterized in that the step of feeding the reduced feed rate cutter according to the spindle speed Ns.
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