WO2022045162A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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drilling
control device
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大輔 上西
知弘 小山田
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Fanuc Corp
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41109—Drilling rate, feed rate

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device.
  • Patent Documents 1 and 2 Conventionally, in the drilling of a work, a machining method of repeating a fixed cycle has been used (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Documents 1 and 2 in order to realize high-speed drilling, the path and speed of the relative movement of the tool with respect to the work are optimized to shorten the non-cutting time.
  • Patent Document 1 the tool moves fast forward to the machining start point above the work surface and moves from the machining start point to the hole bottom by cutting feed. However, in order to further shorten the non-cutting time, the tool operation is performed. There is room for further optimization.
  • One aspect of the present disclosure is a numerical control device for a machine tool, which is a storage unit for storing a machining program for drilling a hole in the work by relative movement of the tool and the work in the depth direction along the longitudinal axis of the tool. And a control unit that controls the relative movement of the tool and the work based on the machining program and moves the tool from the return point to the hole bottom point with respect to the work in the depth direction.
  • the point is a position retracted in the depth direction from the work surface where drilling is started by the tool
  • the machining program includes a command of a work height point which is a position in the depth direction of the work surface.
  • the control unit is a numerical control device that moves the tool in the depth direction with respect to the work at a relative speed faster than the cutting feed speed from the return point to the work height point.
  • the numerical control device 1 is a numerical control device of a machine tool 10 that processes a work 4 with a tool 2.
  • the machine tool 10 includes a spindle 3 for holding the tool 2, a table 5 for holding the work 4, a spindle motor 6 for rotating the spindle 3, and a Z-axis feed motor for moving the spindle 3 in the Z direction with respect to the table 5.
  • a spindle motor 6 for rotating the spindle 3
  • a Z-axis feed motor for moving the spindle 3 in the Z direction with respect to the table 5.
  • an X-axis feed motor 8 and a Y-axis feed motor 9 that move the table 5 in the X and Y directions with respect to the spindle 3
  • a numerical control device 1 that controls the motors 6, 7, 8, and 9. , Equipped with.
  • the Z direction is a direction along the longitudinal axis of the tool 2 held by the spindle 3.
  • the X direction and the Y direction are directions orthogonal to the longitudinal axis of the tool 2 held by the spindle 3, and are orthogonal to each other.
  • the Z direction is the vertical direction
  • the X direction and the Y direction are the horizontal directions.
  • the spindle 3 is arranged in the vertical direction and is movably supported in the vertical direction by a support mechanism (not shown).
  • the tool 2 is held coaxially with the spindle 3 at the lower end of the spindle 3, and rotates and moves integrally with the spindle 3.
  • the tool 2 is a drill for drilling a hole 4a in the work 4 in the depth direction (Z direction).
  • the tool 2 may be another type of tool for machining the work 4 in the depth direction, such as a milling cutter or an end mill.
  • the table 5 is arranged horizontally below the spindle 3.
  • the work 4 placed on the upper surface of the table 5 is fixed to the table 5 by a jig (not shown).
  • the spindle motor 6 is a spindle motor connected to the upper end of the spindle 3, and rotates the spindle 3 around the longitudinal axis of the spindle 3.
  • the feed motors 7, 8 and 9 are servo motors, respectively.
  • the numerical control device 1 includes a storage unit 11 and a control unit 12.
  • the storage unit 11 has, for example, a RAM, a ROM, and other storage devices, and stores a machining program 11a (see FIG. 2) for making a hole in the work 4 by the relative movement of the tool 2 and the work 4. .
  • the control unit 12 has a processor such as a central processing unit.
  • the control unit 12 controls the relative movement of the spindle 3 and the table 5 by controlling the feed motors 7, 8 and 9 based on the machining program 11a, thereby controlling the relative movement of the tool 2 and the work 4.
  • the machining program 11a includes a fixed cycle program 11b for drilling.
  • the fixed cycle program 11b is a program that causes the machine tool 10 to execute a fixed cycle including a positioning operation, a drilling operation, and a pulling operation a plurality of times.
  • the dashed and solid arrows indicate the path of relative movement of the tool 2 with respect to the work 4.
  • the horizontal direction is the XY direction and the vertical direction is the Z direction.
  • the machining program 11a includes a command for designating a W point (work height point), an R point (return point), and a Z point (hole bottom point).
  • the W point is the position of the work surface 4b in the Z direction.
  • the work surface 4b is the surface of the work 4 from which the tool 2 starts drilling (cutting) the work 4, and is the upper surface of the work 4 in the present embodiment.
  • the R point is a position in the Z direction retracted from the work surface 4b in the Z direction, and is, for example, a position separated from the work surface 4b by 1 mm to 5 mm.
  • the Z point is the position of the bottom of the hole 4a in the Z direction, and is located on the side opposite to the R point with respect to the work surface 4b.
  • the positioning operation is an operation in which the work 4 is moved in the XY direction with respect to the tool 2 by moving the table 5 in the XY direction, and the drilling position of the work 4 is positioned in the XY direction with respect to the tool 2.
  • the paths a and b are the paths of the tool 2 in the positioning operation.
  • the drilling operation is an operation in which the tip 2a of the tool 2 is moved in the Z direction from the R point to the Z point by lowering the spindle 3, and a hole is drilled at the drilling position of the work 4.
  • the paths b and c are the paths of the tool 2 in the drilling operation.
  • the pulling operation is an operation in which the tip 2a of the tool 2 is moved in the Z direction from the Z point to the R point by raising the spindle 3, and the tool 2 is pulled out from the hole 4a.
  • the paths d and e are the paths of the tool 2 in the positioning operation.
  • FIG. 2 shows an example of a fixed cycle program 11b that repeats a fixed cycle three times.
  • "G81” is a code for instructing a fixed cycle for drilling
  • "G99” is a code for instructing R point return
  • "G80” is a code for instructing cancellation of the fixed cycle.
  • "X0 Y0” is a positioning command in the X and Y directions of the drilling position, "Z-10.” Is a Z point command, "R5.” Is an R point command, "W1.” Is a W point command
  • ""F1000" is a command of the cutting feed rate.
  • the commands Y, Z, R, W, and F whose command values are the same as those in the first line are omitted.
  • the control unit 12 controls the movement of the spindle 3 and the tool 2 in the Z direction by controlling the feed motor 7, and controls the movement of the table 5 and the work 4 in the XY direction by controlling the feed motors 8 and 9. .
  • the control unit 12 controls the feed motors 7, 8 and 9 while rotating the spindle 3 and the tool 2 by the spindle motor 6 to cause the machine tool 10 to perform a positioning operation, a drilling operation and a pulling operation.
  • the control unit 12 starts the drilling operation before the end of the positioning operation, so that the movement of the work 4 in the positioning operation in the XY direction and the movement of the tool 2 in the drilling operation in the Z direction overlap in time.
  • the tip 2a of the tool 2 moves along the first curved path b from the R point to the W point.
  • the control unit 12 starts the positioning operation of the next fixed cycle before the end of the extraction operation, so that the tool 2 in the extraction operation rises in the Z direction and the work 4 in the positioning operation moves in the XY direction in time. Overlap.
  • the tip 2a of the tool 2 moves along the second curved path e from the point W to the point R.
  • the control unit 12 moves the work 4 at a fast-forward speed in the positioning operation, and moves the tool 2 at a fast-forward speed in the pull-out operation. Further, in the drilling operation, the control unit 12 moves the tool 2 from the R point to the W point at a fast feed speed, and then moves the tool 2 from the W point to the Z point at a cutting feed speed.
  • the fast-forward speed is the maximum speed of each of the feed motors 7, 8 and 9.
  • the cutting feed rate is slower than the fast-forward speed, and is a speed suitable for drilling the work 4 with the tool 2.
  • FIG. 3 the paths a, b, d, and e in which the tool 2 moves with respect to the work 4 at a fast feed rate are shown by broken lines, and the path c in which the tool 2 moves with respect to the work 4 at a cutting feed rate is a solid line. It is shown.
  • the position of the linear path d is deviated from the position of the linear path c in the XY directions, but in reality, the two linear paths c and d overlap each other.
  • the control unit 12 causes the machine tool 10 to execute the first fixed cycle. That is, the control unit 12 starts the positioning operation on the table 5 by controlling the feed motors 8 and 9, and positions the first drilling position of the work 4 with respect to the tool 2.
  • the control unit 12 starts a drilling operation on the spindle 3 by controlling the feed motor 7, and drills a hole in the first drilling position by the tool 2.
  • the control unit 12 moves the tip 2a of the tool 2 along the curved path b by starting the drilling operation before the end of the positioning operation.
  • the control unit 12 moves the tool 2 from the R point to the W point at a fast-forward speed, and moves the tool 2 from the W point to the Z point at a cutting feed speed.
  • the control unit 12 controls the feed motor 7 to start the pulling operation on the spindle 3 and pulls out the tool 2 from the hole 4a.
  • the control unit 12 causes the machine tool 10 to execute the second fixing cycle. That is, the control unit 12 starts the positioning operation on the table 5 and positions the second drilling position of the work 4 with respect to the tool 2.
  • the control unit 12 moves the tip 2a of the tool 2 along the curved path e by starting the positioning operation of the second fixed cycle before the end of the pulling operation of the first fixed cycle.
  • the control unit 12 executes the drilling operation and the pulling operation of the second fixing cycle in the same manner as the first fixing cycle, and further executes the third fixing cycle.
  • the movement of the tool 2 in the Z direction and the movement of the work 4 in the XY direction are performed during the period in which the tip 2a of the tool 2 moves in the Z direction from the R point to the W point. Overlapping in time, the tool 2 moves along the curved path b. Further, during the period in which the tip 2a of the tool 2 moves in the Z direction from the W point to the R point, the movement of the tool 2 in the Z direction and the movement of the work 4 in the XY direction overlap in time, and the tool 2 Moves along the curved path e. As a result, the non-cutting time during which the tool 2 does not cut the work 4 is compared with the case where the drilling operation is started after all the positioning operations are completed and the next positioning operation is started after all the drawing operations are completed. It will be shortened.
  • the fixed cycle program 11b is different from the conventional fixed cycle program for drilling in that it includes a command at point W.
  • the tip 2a of the tool 2 is moved from the R point to the Z point at the cutting feed rate.
  • the speed from the R point to the W point can be controlled to a speed other than the cutting feed speed, and the tool 2 can be fast-forwarded from the R point to the W point. Can be moved. As a result, the non-cutting time can be further shortened.
  • the tool 2 is moved from the R point to the W point at a fast-forward speed, but the moving speed of the tool 2 from the R point to the W point in the Z direction is faster than the cutting feed speed and higher than the fast-forward speed. May be slow at any speed. Further, the moving speed of the tool 2 from the R point to the W point may be changeable between the cutting feed speed and the fast feed speed.
  • an argument L may be added to the fixed cycle program 11b to specify the speed ratio of the cutting feed rate FC and the fast forward speed FR .
  • L is a value in the range of 0% to 100%.
  • the tool 2 is moved from the R point to the W point at a fast-forwarding speed, but the moving speed of the tool 2 from the R point to the W point in the Z direction depends on the position of the tip 2a of the tool 2. It may be changed stepwise from to cutting feed.
  • the moving speed F of the tool 2 in the Z direction is defined by the following equation from the cutting feed speed FC and the fast feed speed FR .
  • F (FC x
  • the tool 2 is moved from the R point to the W point at a fast forward speed, but the Z direction movement speed of the tool 2 from the R point to the W point is arbitrary between the R point and the W point. You may change from fast feed to cutting feed at the position of.
  • the fast feed speed may be changed to the cutting feed speed at an intermediate position between the R point and the W point according to the responsiveness of the machine control.
  • the tip 2a is not accurately positioned at the time of reaching the W point, the movement speed in the Z direction is cut from the fast forward speed at a position higher than the W point.
  • the arrival timing can be changed, non-cutting time can be shortened, and accurate positioning can be achieved.
  • the control unit 12 controls the feed motors 7, 8 and 9 so that the tool 2 moves along the curved paths b and e between the R point and the W point.
  • the feed motors 7, 8 and 9 may be controlled so that the tool 2 follows only the straight path. That is, the control unit 12 may start the drilling operation after the positioning operation is completed, and may start the positioning operation of the next fixed cycle after the extraction operation is completed. Even in such control, the non-cutting time can be shortened by setting the moving speed of the tool 2 from the R point to the W point in the Z direction to be faster than the cutting feed speed.
  • the W point is included in the fixed cycle program 11b, but the W point may be defined by a parameter in the form of a data table to be stored in the storage memory. Further, the W point may be a predetermined fixed value.
  • the storage unit 11 of the numerical control device 1 may store the W point as 1.0 mm in advance, and the W point may be called when the fixed cycle program 11b is instructed. Further, the W point may be a fixed value set at a position closer to the work 4 by -4.0 mm than the R point when the fixed cycle program 11b is instructed. In drilling, the R point is often set at a position separated from the upper surface of the work 4 by 0.5 mm to 1.0 mm in order to shorten the non-cutting time. Therefore, by setting the W point to a position closer to the work 4 by -4.0 mm than the R point, the non-cutting time can be shortened without the command of the W point.
  • each hole 4a is drilled by non-step processing, but instead, each hole 4a may be drilled by step processing.
  • the step machining is a method in which the tool 2 is reciprocated a plurality of times in the Z direction, the distance from the W point to the Z point is divided into a plurality of times, and a predetermined amount is cut.
  • the tool 2 returns to the R point every time the work 4 is cut.
  • the tool 2 is returned not to the R point but to the W point or to an arbitrary height between the R point and the W point, and is any height from the W point or between the R point and the W point.
  • the next descent of the tool 2 may be started from. As a result, the time required for processing one hole 4a can be shortened.
  • the drilling process of the fixed cycle has been described, but the present disclosure may be applied to the drilling process that does not use the fixed cycle. That is, a W point command is added to the machining program for arbitrary drilling, and in the drilling operation in any drilling, the tool and workpiece are moved in the depth direction from the R point to the W point at a speed faster than the cutting feed speed. It may be moved relative to each other.
  • the tool 2 is movable in the Z direction and the work 4 is movable in the XY direction, but the relative movement of the tool 2 and the work 4 is one of the tool 2 and the work 4. Or it may be achieved by both movements.
  • the spindle 3 may be movable in the XY direction
  • the table 5 may be movable in the Z direction.
  • one of the spindle 3 and the table 5 may be movable in the three directions of X, Y, and Z.
  • the moving direction of the tool 2 is the vertical direction and the moving direction of the work 4 is the horizontal direction, but the moving directions of the tool 2 and the work 4 depend on the specifications of the machine tool. It can be changed as appropriate.
  • the moving direction of the tool 2 may be the horizontal direction
  • the moving direction of the work 4 may be the vertical direction.

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Abstract

工作機械の数値制御装置は、工具およびワークの深さ方向の相対移動によってワーク（４）に穴（４ａ）をあけるための加工プログラムを記憶する記憶部と、加工プログラムに基づいて工具およびワーク（４）の相対移動を制御し、工具をワーク（４）に対して復帰点（Ｒ）から穴底点（Ｚ）まで深さ方向に移動させる制御部とを備え、復帰点（Ｒ）は、工具によって穴あけが開始されるワーク面（４ｂ）から深さ方向に退避した位置であり、加工プログラムが、ワーク面（４ｂ）の深さ方向の位置であるワーク高さ点（Ｗ）の指令を含み、制御部が、復帰点（Ｒ）からワーク高さ点（Ｗ）まで切削送り速度よりも速い相対速度でワーク（４）に対して工具を深さ方向に移動させる。

Description

数値制御装置
　本発明は、数値制御装置に関するものである。
　従来、ワークの穴あけ加工において、固定サイクルを繰り返す加工方法が用いられている（例えば、特許文献１および２参照。）。特許文献１および２では、高速な穴あけ加工を実現するため、ワークに対する工具の相対移動の経路および速度を最適化し非切削時間の短縮を図っている。
特開平０９－１２０３１０号公報 特開２０１７－００４３００号公報
　特許文献１において、工具は、ワーク面の上方の加工開始点まで早送りで移動し、加工開始点から穴底まで切削送りで移動するが、非切削時間のさらなる短縮のために、工具の動作のさらなる最適化の余地がある。
　本開示の一態様は、工作機械の数値制御装置であって、工具およびワークの前記工具の長手軸に沿う深さ方向の相対移動によって前記ワークに穴をあけるための加工プログラムを記憶する記憶部と、前記加工プログラムに基づいて前記工具および前記ワークの相対移動を制御し、前記工具を前記ワークに対して復帰点から穴底点まで前記深さ方向に移動させる制御部とを備え、前記復帰点は、前記工具によって穴あけが開始されるワーク面から前記深さ方向に退避した位置であり、前記加工プログラムが、前記ワーク面の前記深さ方向の位置であるワーク高さ点の指令を含み、前記制御部が、前記復帰点から前記ワーク高さ点まで切削送り速度よりも速い相対速度で前記ワークに対して前記工具を前記深さ方向に移動させる、数値制御装置である。
一実施形態に係る工作機械の構成図である。 穴あけ用の固定サイクルプログラムの一例を示す図である。 穴あけ用の固定サイクルによる穴あけ加工の一例を説明する図である。 穴あけ用の固定サイクルプログラムの他の例を示す図である。
　以下に、一実施形態に係る数値制御装置について図面を参照して説明する。
　図１に示されるように、数値制御装置１は、工具２によってワーク４を加工する工作機械１０の数値制御装置である。
　工作機械１０は、工具２を保持する主軸３と、ワーク４を保持するテーブル５と、主軸３を回転させる主軸モータ６と、主軸３をテーブル５に対してＺ方向に移動させるＺ軸送りモータ７と、テーブル５を主軸３に対してＸ方向およびＹ方向にそれぞれに移動させるＸ軸送りモータ８およびＹ軸送りモータ９と、モータ６，７，８，９を制御する数値制御装置１と、を備える。
　Ｚ方向は、主軸３に保持された工具２の長手軸に沿う方向である。Ｘ方向およびＹ方向は、主軸３に保持された工具２の長手軸に直交する方向であり、相互に直交する。図１の工作機械１０において、Ｚ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向である。
　主軸３は、鉛直方向に配置され、図示しない支持機構によって鉛直方向に移動可能に支持されている。工具２は、主軸３の下端部に主軸３と同軸に保持され、主軸３と一体的に回転し移動する。工具２は、ワーク４に深さ方向（Ｚ方向）に穴４ａを開けるドリルである。工具２は、ワーク４を深さ方向に加工する他の種類の工具、例えば、フライスまたはエンドミル等であってもよい。
　テーブル５は、主軸３の下方に水平に配置されている。テーブル５の上面上に載置されたワーク４は、図示しない治具によってテーブル５に固定されている。
　主軸モータ６は、主軸３の上端に接続されたスピンドルモータであり、主軸３の長手軸回りに主軸３を回転させる。
　送りモータ７，８，９は、それぞれサーボモータである。
　数値制御装置１は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。
　記憶部１１は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびその他の記憶装置を有し、工具２およびワーク４の相対移動によってワーク４に穴をあけるための加工プログラム１１ａ（図２参照。）を記憶している。
　制御部１２は、中央演算処理装置のようなプロセッサを有する。制御部１２は、加工プログラム１１ａに基づいて送りモータ７，８，９を制御することによって主軸３およびテーブル５の相対移動を制御し、それにより工具２およびワーク４の相対移動を制御する。
　図２に示されるように、加工プログラム１１ａは、穴あけ用の固定サイクルプログラム１１ｂを含む。図３に示されるように、固定サイクルプログラム１１ｂは、位置決め動作、穴あけ動作および引き抜き動作を含む固定サイクルを、工作機械１０に複数回実行させるプログラムである。図３において、破線および実線の矢印は、ワーク４に対する工具２の相対移動の経路を示している。図３において、横方向がＸＹ方向であり、縦方向がＺ方向である。
　加工プログラム１１ａは、Ｗ点（ワーク高さ点）、Ｒ点（復帰点）およびＺ点（穴底点）を指定する指令を含む。Ｗ点は、ワーク面４ｂのＺ方向の位置である。ワーク面４ｂは、工具２によるワーク４の穴あけ（切削）が開始されるワーク４の表面であり、本実施形態においてはワーク４の上面である。Ｒ点は、ワーク面４ｂからＺ方向に退避したＺ方向の位置であり、例えば、ワーク面４ｂから１ｍｍ～５ｍｍだけ離間した位置である。Ｚ点は、穴４ａの底のＺ方向の位置であり、ワーク面４ｂに対してＲ点とは反対側に位置する。
　位置決め動作は、テーブル５のＸＹ方向の移動によってワーク４を工具２に対してＸＹ方向に移動させ、ワーク４の穴あけ位置を工具２に対してＸＹ方向に位置決めする動作である。経路ａ，ｂが、位置決め動作における工具２の経路である。
　穴あけ動作は、主軸３の下降によって工具２の先端２ａをＲ点からＺ点までＺ方向に移動させ、ワーク４の穴あけ位置に穴をあける動作である。経路ｂ，ｃが、穴あけ動作における工具２の経路である。
　引き抜き動作は、主軸３の上昇によって工具２の先端２ａをＺ点からＲ点までＺ方向に移動させ、工具２を穴４ａから引き抜く動作である。経路ｄ，ｅが、位置決め動作における工具２の経路である。
　図２は、固定サイクルを３回繰り返す固定サイクルプログラム１１ｂの例を示している。
　「Ｇ８１」は、穴あけ用の固定サイクルを命令するコードであり、「Ｇ９９」は、Ｒ点復帰を命令するコードであり、「Ｇ８０」は、固定サイクルのキャンセルを命令するコードである。「Ｘ０　Ｙ０」は穴あけ位置のＸ方向およびＹ方向の位置決め指令、「Ｚ－１０．」はＺ点の指令、「Ｒ５．」はＲ点の指令、「Ｗ１．」はＷ点の指令、「Ｆ１０００」は切削送り速度の指令である。すなわち、Ｒ点はＺ＝５ｍｍに設定され、Ｚ点はＺ＝－１０ｍｍに設定され、Ｗ点はＺ＝１ｍｍに設定されている。２行目および３行目において、指令値が１行目と同一である指令Ｙ，Ｚ，Ｒ，Ｗ，Ｆは省略されている。
　制御部１２は、送りモータ７を制御することによって主軸３および工具２のＺ方向の移動を制御し、送りモータ８，９を制御することによってテーブル５およびワーク４のＸＹ方向の移動を制御する。
　制御部１２は、主軸モータ６によって主軸３および工具２を回転させながら送りモータ７，８，９を制御することによって、位置決め動作、穴あけ動作および引き抜き動作を工作機械１０に実行させる。
　ここで、制御部１２は、位置決め動作の終了前に穴あけ動作を開始することによって、位置決め動作のワーク４のＸＹ方向の移動と穴あけ動作の工具２のＺ方向の移動とを時間的にオーバラップさせる。これにより、工具２の先端２ａは、Ｒ点からＷ点までの間において第１曲線経路ｂに沿って移動する。
　また、制御部１２は、引き抜き動作の終了前に次の固定サイクルの位置決め動作を開始することによって、引き抜き動作の工具２のＺ方向の上昇と位置決め動作のワーク４のＸＹ方向の移動とを時間的にオーバラップさせる。これにより、工具２の先端２ａは、Ｗ点からＲ点までの間において第２曲線経路ｅに沿って移動する。
　制御部１２は、位置決め動作において、ワーク４を早送り速度で移動させ、引き抜き動作において、工具２を早送り速度で移動させる。また、制御部１２は、穴あけ動作において、工具２をＲ点からＷ点まで早送り速度で移動させ、続いて、工具２をＷ点からＺ点まで切削送り速度で移動させる。
　早送り速度は、各送りモータ７，８，９の最高速度である。切削送り速度は、早送り速度よりも遅く、工具２によるワーク４の穴あけ加工に適した速度である。
　図３において、工具２がワーク４に対して早送り速度で移動する経路ａ，ｂ，ｄ，ｅは破線で示され、工具２がワーク４に対して切削送り速度で移動する経路ｃは実線で示されている。図３において、直線経路ｄの位置が直線経路ｃの位置からＸＹ方向にずれているが、実際には２つの直線経路ｃ，ｄは相互に重複する。
　次に、数値制御装置１による工作機械１０の制御方法について説明する。
　固定サイクルプログラム１１ｂを開始すると、制御部１２は、１回目の固定サイクルを工作機械１０に実行させる。すなわち、制御部１２は、送りモータ８，９を制御することによってテーブル５に位置決め動作を開始させ、ワーク４の１つ目の穴あけ位置を工具２に対して位置決めする。
　続いて、制御部１２は、送りモータ７を制御することによって主軸３に穴あけ動作を開始させ、１つ目の穴あけ位置に工具２によって穴をあける。ここで、制御部１２は、位置決め動作の終了前に穴あけ動作を開始させることによって、工具２の先端２ａを曲線経路ｂに沿って移動させる。穴あけ動作において、制御部１２は、Ｒ点からＷ点までは工具２を早送り速度で移動させ、Ｗ点からＺ点までは切削送り速度で工具２を移動させる。
　穴あけ動作の終了後、制御部１２は、送りモータ７を制御することによって主軸３に引き抜き動作を開始させ、穴４ａから工具２を引き抜く。
　続いて、制御部１２は、２回目の固定サイクルを工作機械１０に実行させる。すなわち、制御部１２は、テーブル５に位置決め動作を開始させ、ワーク４の２つ目の穴あけ位置を工具２に対して位置決めする。ここで、制御部１２は、１回目の固定サイクルの引き抜き動作の終了前に２回目の固定サイクルの位置決め動作を開始させることによって、工具２の先端２ａを曲線経路ｅに沿って移動させる。
　以下、制御部１２は、１回目の固定サイクルと同様に２回目の固定サイクルの穴あけ動作および引き抜き動作を実行させ、さらに、３回目の固定サイクルを実行させる。
　このように、本実施形態によれば、工具２の先端２ａがＲ点からＷ点に向かってＺ方向に移動する期間において、工具２のＺ方向の移動とワーク４のＸＹ方向の移動とが時間的にオーバラップし、工具２が曲線経路ｂに沿って移動する。また、工具２の先端２ａがＷ点からＲ点に向かってＺ方向に移動する期間において、工具２のＺ方向の移動とワーク４のＸＹ方向の移動とが時間的にオーバラップし、工具２が曲線経路ｅに沿って移動する。これにより、位置決め動作が全て終了した後に穴あけ動作を開始し、引き抜き動作が全て終了した後に次の位置決め動作を開始する場合と比較して、工具２がワーク４を切削していない非切削時間が短縮される。
　また、固定サイクルプログラム１１ｂは、Ｗ点の指令を含む点において、従来の穴あけ用の固定サイクルプログラムと異なる。従来の固定サイクルプログラムに従って工具２の移動を制御する従来の数値制御装置は、工具２の先端２ａをＲ点からＺ点まで切削送り速度で移動させていた。本実施形態によれば、Ｗ点の指令の追加によって、Ｒ点からＷ点までの速度を切削送り速度以外の速度に制御することが可能となり、Ｒ点からＷ点まで早送り速度で工具２を移動させることができる。これにより、非切削時間をさらに短縮することができる。
　本実施形態において、Ｒ点からＷ点まで工具２を早送り速度で移動させることとしたが、Ｒ点からＷ点までの工具２のＺ方向の移動速度は、切削送り速度よりも速く早送り速度よりも遅い任意の速度であってもよい。また、Ｒ点からＷ点までの工具２の移動速度が、切削送り速度と早送り速度との間で変更可能であってもよい。
　例えば、図４に示されるように、切削送り速度ＦＣおよび早送り速度ＦＲの速度比率を指定する引数Ｌが固定サイクルプログラム１１ｂに追加されてもよい。Ｌは、０％～１００％の範囲内の値である。工具２の移動速度Ｆは、下式によって定義される。
　Ｆ＝ＦＣ×（１－（Ｌ/１００））＋ＦＲ×Ｌ／１００
　作業者は、Ｌの値を設定することによって、速度Ｆを切削送り速度と早送り速度との間の任意の速度に指定することができる。
　本実施形態において、Ｒ点からＷ点まで工具２を早送り速度で移動させることとしたが、Ｒ点からＷ点までの工具２のＺ方向の移動速度は、工具２の先端２ａの位置によって早送りから切削送りに段階的に変化させてもよい。
　例えば、先端２ａの位置をＺｎとすると、工具２のＺ方向の移動速度Ｆは、切削送り速度ＦＣおよび早送り速度ＦＲから下式によって定義される。
　Ｆ＝（ＦＣ×｜Ｒ－Ｚｎ｜＋ＦＲ×｜Ｚｎ―Ｗ｜）／｜Ｒ－Ｗ｜
　先端２ａの位置が変化することで、速度Ｆを早送り速度から切削送り速度へ段階的に変化させることができる。
　本実施形態において、Ｒ点からＷ点まで工具２を早送り速度で移動させることとしたが、Ｒ点からＷ点までの工具２のＺ方向の移動速度は、Ｒ点からＷ点の間の任意の位置で早送りから切削送りに変化させてもよい。
　例えば、機械制御の応答性に応じてＲ点とＷ点との間の中間位置で早送り速度から切削送り速度に変化させてもよい。これによって、機械制御の応答性が低い工作機械において、Ｗ点に到達する時点で先端２ａの位置決めが正確になされていない場合、Ｗ点よりも高い位置でＺ方向の移動速度を早送り速度から切削送りに変化させることで、到達タイミングを変化させ、非切削時間の短縮および正確な位置決めが可能である。
　本実施形態において、制御部１２は、工具２がＲ点とＷ点との間で曲線経路ｂ，ｅに沿って移動するように送りモータ７，８，９を制御することとしたが、これに代えて、工具２が直線経路のみに沿ってするように送りモータ７，８，９を制御してもよい。すなわち、制御部１２は、位置決め動作の終了後に穴あけ動作を開始させ、引き抜き動作の終了後に次の固定サイクルの位置決め動作を開始させてもよい。
　このような制御においても、Ｒ点からＷ点までの工具２のＺ方向の移動速度を、切削送り速度よりも速い速度にすることによって、非切削時間を短縮することができる。
　本実施形態において、Ｗ点を固定サイクルプログラム１１ｂに含むこととしたが、記憶メモリに保存するデータテーブル形式としたパラメータによってＷ点を定義してもよい。また、Ｗ点は、所定の固定値であってもよい。
　例えば、数値制御装置１の記憶部１１に予めＷ点を１．０ｍｍと記憶させ、固定サイクルプログラム１１ｂが指令されたときにＷ点を呼び出してもよい。
　また、Ｗ点は、固定サイクルプログラム１１ｂが指令されたときにＲ点よりも－４．０ｍｍだけワーク４に近い位置に設定される固定値であってもよい。穴あけ加工では、非切削時間短縮のためＲ点はワーク４の上面から０．５ｍｍ～１．０ｍｍだけ離間した位置に設定されることが多い。そのため、Ｗ点をＲ点よりも－４．０ｍｍだけワーク４に近い位置とすることで、Ｗ点の指令無しで非切削時間短縮が可能となる。
　本実施形態において、各穴４ａをノンステップ加工によってあけることとしたが、これに代えて、各穴４ａをステップ加工であけてもよい。ステップ加工は、工具２をＺ方向に複数回往復させ、Ｗ点からＺ点までの距離を複数回に分けて所定量ずつ切削する方法である。
　従来のステップ加工において、工具２は、ワーク４を切削する毎にＲ点まで戻る。本実施形態において、工具２を、Ｒ点ではなく、Ｗ点までまたはＲ点とＷ点との間の任意の高さまで戻し、Ｗ点からまたはＲ点とＷ点との間の任意の高さから工具２の次の下降を開始してもよい。これにより、１つの穴４ａの加工に要する時間を短縮することができる。
　本実施形態において、固定サイクルの穴あけ加工について説明したが、固定サイクルを使用しない穴あけ加工に本開示を適用してもよい。すなわち、任意の穴あけ加工用の加工プログラムにＷ点の指令を追加し、任意の穴あけ加工における穴あけ動作において、工具およびワークを切削送り速度よりも速い速度でＲ点からＷ点まで深さ方向に相対移動させてもよい。
　本実施形態において、工具２がＺ方向に移動可能であり、ワーク４がＸＹ方向に移動可能であることとしたが、工具２およびワーク４の相対移動は、工具２およびワーク４のいずれか一方または両方の移動によって達成されればよい。例えば、主軸３がＸＹ方向に移動可能であり、テーブル５がＺ方向に移動可能であってもよい。または、主軸３およびテーブル５の一方がＸ、Ｙ、Ｚの３方向に移動可能であってもよい。
　また、本実施形態において、工具２の移動方向が鉛直方向であり、ワーク４の移動方向が水平方向であることとしたが、工具２およびワーク４の移動方向は、工作機械の仕様に応じて適宜変更可能である。例えば、主軸３が水平に配置される工作機械の場合、工具２の移動方向が水平方向であり、ワーク４の移動方向が鉛直方向であってもよい。
　１　数値制御装置
　２　工具
　４　ワーク
　４ａ　穴
　４ｂ　ワーク面
　１０　工作機械
　１１　記憶部
　１１ａ　加工プログラム
　１１ｂ　固定サイクルプログラム
　１２　制御部

Claims (7)

  1. 　工作機械の数値制御装置であって、
    　工具およびワークの前記工具の長手軸に沿う深さ方向の相対移動によって前記ワークに穴をあけるための加工プログラムを記憶する記憶部と、
    　前記加工プログラムに基づいて前記工具および前記ワークの相対移動を制御し、前記工具を前記ワークに対して復帰点から穴底点まで前記深さ方向に移動させる制御部とを備え、
    　前記復帰点は、前記工具によって穴あけが開始されるワーク面から前記深さ方向に退避した位置であり、
    　前記加工プログラムが、前記ワーク面の前記深さ方向の位置であるワーク高さ点の指令を含み、
    　前記制御部が、前記復帰点から前記ワーク高さ点まで切削送り速度よりも速い相対速度で前記ワークに対して前記工具を前記深さ方向に移動させる、数値制御装置。
  2. 　前記復帰点から前記ワーク高さ点までの前記相対速度が、早送り速度である請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記復帰点から前記ワーク高さ点までの前記相対速度が、前記切削送り速度と早送り速度との間で変更可能である請求項１に記載の数値制御装置。
  4. 　前記復帰点から前記ワーク高さ点までの前記相対速度が、前記復帰点から前記ワーク高さ点までの間で変更可能である請求項１に記載の数値制御装置。
  5. 　前記ワーク高さ点は前記数値制御装置に記憶された数値である請求項１から請求項４のいずれかに記載の数値制御装置。
  6. 　前記加工プログラムが、位置決め動作、穴あけ動作および引き抜き動作を含む固定サイクルを前記工作機械に複数回実行させ、
    　前記位置決め動作が、前記工具および前記ワークの前記深さ方向に交差する方向の相対移動によって前記ワークの穴あけ位置を前記工具に対して位置決めする動作であり、
    　前記穴あけ動作が、前記工具の前記復帰点から前記穴底点までの前記深さ方向の移動によって前記穴あけ位置に穴をあける動作であり、
    　前記引き抜き動作が、前記穴底点から前記復帰点までの前記工具の前記深さ方向の移動によって前記穴から前記工具を引き抜く動作であり、
    　前記制御部が、
    　前記位置決め動作の終了前に前記穴あけ動作を開始することによって、前記復帰点から前記ワーク高さ点までの間において前記工具を第１曲線経路に沿って相対移動させ、
    　前記引き抜き動作の終了前に次の固定サイクルの前記位置決め動作を開始することによって、前記ワーク高さ点から前記復帰点までの間において前記工具を第２曲線経路に沿って相対移動させる、請求項１から請求項５のいずれかに記載の数値制御装置。
  7. 　前記制御部が、前記深さ方向に前記工具を複数回往復させ所定量ずつ前記穴底点まで穴をあけるステップ加工において、前記ワーク高さ点までまたは前記復帰点と前記ワーク高さ点との間の高さまで前記工具を退避させる、請求項１から請求項６のいずれかに記載の数値制御装置。
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