WO2022102237A1 - Ｎｃ工作機械の重畳加工の制御方法 - Google Patents

Ｎｃ工作機械の重畳加工の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】重畳制御モードの挿入のＯＮ／ＯＦＦ操作が容易で、ジオメトリの自動設定が可能なＮＣ工作機械における重畳加工の制御方法の提供を目的とする。 【解決手段】それぞれワークを保持する複数の主軸に対して機械加工を行う少なくとも１つ以上の刃物台を有し、前記それぞれの主軸に保持されたワークに対して前記刃物台にてそれぞれ機械加工を行うためのそれぞれの加工プログラムを有し、前記それぞれの加工プログラムの間に少なくとも部分的に重畳加工を行うための重畳制御手段を挿入可能にしたことを特徴とする。

Description

ＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法
　本発明は、複数のワークに対して同時に同一又は異なる機械加工を行うための制御方法に関する。
　例えば、ＮＣ制御旋盤等の工作機械の分野においては、第１の主軸に把持されたワークと第２の主軸に把持されたワークに対して、２つのツールを有する刃物台を用いて重畳加工できるものが、例えば特許文献１等にて知られている。
　しかし、複数のツールを有する１つの刃物台にて複数のワークを重畳加工する際には、次のような技術的課題がある。
　第１に、刃物台に有する複数のツールと、それぞれのワークとの位置関係を示す座標系の設定や重畳加工の開始及び終了位置の最適化が図れるように、その都度オペレータがプログラミングする必要があり、作業性が悪い。
　第２に、複数のツールの刃先のそれぞれのジオメトリ値（刃先の形状による補正量と刃先の摩耗による補正量）を取得する必要があるが、複数のパターンが想定されるために、それに合せて設定する必要がある。
　それを図５にて説明する。
　Ｌ主軸１０とこれに対向配置されたＲ主軸２０を配置した例であり、例えば第１のツール３１と第２のツール３２を有する刃物台３０を有する場合に、第２のツールの刃先とＲ主軸２０との間でジオメトリ値を取得するパターンとしては（ａ）に示すように、退避位置にいる刃物台３０を基準にしてＲ主軸２０の間で刃先のジオメトリ値を取得するパターンの他に、（ｂ），（ｃ）に示すように重畳加工開始時に第２のツール３２がＲ主軸側に位置する状態にて刃先のジオメトリ値を取得する場合と、第１のツール３１がＬ主軸側に位置する状態にて刃先のジオメトリ値を取得する場合等があり、重畳制御モードのＯＮ／ＯＦＦプログラムの挿入位置もプログラミングの際に考慮しなければならず、オペレータの作業が大変であった。
国際公開番号ＷＯ０１／０６６２８９号公報
　本発明は、重畳制御モードの挿入のＯＮ／ＯＦＦ操作が容易で、ジオメトリの自動設定が可能なＮＣ工作機械における重畳加工の制御方法の提供を目的とする。
　本発明に係るＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法は、それぞれワークを保持する複数の主軸に対して機械加工を行う少なくとも１つ以上の刃物台を有し、前記それぞれの主軸に保持されたワークに対して前記刃物台にてそれぞれ機械加工を行うためのそれぞれの加工プログラムを有し、前記それぞれの加工プログラムの間に少なくとも部分的に重畳加工を行うための重畳制御手段を挿入可能にしたことを特徴とする。
　ここで重畳加工とは、１つの刃物台に複数のツールを有し、そのうちの１つのツールである１つのワークの機械加工を行う動作に、他のツールで他のワークの加工動作を重畳させることをいう。
　本発明は、上記複数のツールのうち、ツール毎にそれぞれの主軸に保持されたワークの機械加工を行うための加工のＮＣ制御用のプログラムをプログラミングする工程編集機能を利用して、重畳制御しようとする２つの工程を選択し、その間に重畳制御モードを挿入したり、解除できるようにした点に特徴がある。
　よって、本発明に係る重畳加工の制御方法は、複数の主軸と少なくとも１つ以上の刃物台を有すれば、各種複合加工機等のＮＣ工作機械に適用できる。
　例えば、複数の主軸は対向配置されたＬ主軸とＲ主軸であり、前記Ｌ主軸に保持した第１のワークと、前記Ｒ主軸に保持した第２のワークとを有し、前記刃物台は第１のツールと第２のツールとを有し、前記第１のツールで前記第１のワークを機械加工するための第１の加工プログラムを有し、前記第２のツールで前記第２のワークを機械加工するための第２の加工プログラムを有し、前記第１及び第２の加工プログラムの間に重畳加工の重畳制御手段を挿入及び解除可能になっている例が挙げられる。
　また、本発明においては、それぞれの既存の加工プログラムに有しているジオメトリの設定機能を利用して、重畳加工を行う重畳制御モードをＯＮにするとマスタ側ツールの刃先位置を基準としてスレーブ側ツールの刃先位置のジオメトリ値を自動計算及び自動設定するジオメトリ値設定手段を有するようにすることもできる。
　本発明に係るＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法は、重畳制御をしようとする一方の加工プログラムと、他方の加工プログラム中の工程を選択し、重畳制御プログラムを挿入すると、重畳制御するための座標系の内部変換や、Ｇコード（準備機能），Ｍコード（補助機能）、及びＴコード（工具コード）の設定が実行され、オペレータの作業負担が軽減される。
　また、それぞれの加工プログラムに有している既存のジオメトリの計算機能及び設定機能を活用して、重畳制御モードにおけるマスタ側の刃先位置を基準にして、スレーブ側の刃先位置のジオメトリを自動計算及び自動設定することもできる。
本発明に係る重畳加工の制御手段を用いた重畳加工の例を示す。 （ａ）は個別の加工モード、（ｂ）は重畳又は協働加工の例を示す。 重畳制御モードのおける座標系の自動算出例を示す。 重畳Ｇコードの挿入例を示す。 （ａ），（ｂ），（ｃ）に従来のジオメトリ算出の例を示す。
　本発明に係るＮＣ工作機械の例として、Ｌ主軸１０に対向配置されたＲ主軸２０と、タレットからなる刃物台３０を有し、この刃物台に第１のツール３１と第２のツール３２を有する例で、以下説明する。
　本発明は、２つ以上の複数の主軸と、少なくとも１つ以上の刃物台を有すれば、それ以上の主軸や刃物台を有しているものにも適用される。
　Ｌ主軸１０は固定され、Ｒ主軸２０は少なくともＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御されている。
　図１に示した例は、タレットに第１及び第２のツールとして、それぞれ旋削用のバイトを取り付けた例を示しているが、ツールに制限はない。
　刃物台３０も、少なくともＺ軸方向、及びＸ軸方向に移動制御されている。
　なお、必要に応じて、Ｙ軸方向の移動制御手段を有していてもよい。
　また、図１に示した例は、Ｌ主軸１０にチャック保持し、回転制御された第１のワークＷ１に、第１のツール３１にて削加工する工程にＲ主軸２０にチャック保持し、回転制御された第２のワークＷ２を旋削する工程を重畳させた例であるが、重畳加工の組み合せに制限はない。
　この場合に第１のツール３１は、第１のワークＷ１に対してＸ軸方向の切り込み量と、Ｚ軸方向の送り量が制御されるが、これに合せて第２のツール３２も移動するので、この移動量に追随しながらさらに第２のツール３２にて旋削される第２のワークＷ２の切り込み量と送り量がＲ主軸２０に重畳されることになる。
　次に、上記重畳加工を行うために重畳制御用のＧコードを挿入する例について、説明する。
　図２（ａ）は、それぞれの個別の加工の動きの例を示し、（ｂ）は重畳加工又は協働加工の例を模式的に示す。
　既存の工程編集機能として、Ｌ主軸１０に保持された第１のワークに対して、刃物台３０に取り付けられた第１のツール３１にて加工を行う工程のプログラムＡと、Ｒ主軸２０に保持された第２のワークに対して、第２のツール３２にて加工を行う工程のプログラムＢがそれぞれ格納されている。
　本発明は、これに対して図２（ｂ）に示すように、プログラムＡにおける加工の工程の一部にＲ主軸２０の工程を重畳させたプログラムＣを編集することが可能である。
　また、第２の刃物台４０に取り付けた第３のツール４１にてＲ主軸２０側の第２のワークを協働で機械加工を行うプログラムＤを編集することもできる。
　プログラムの実行方法としては、プログラムＡの工程表においてＬ主軸側の重畳させる工程を選択し、プログラムＢの工程表にてＲ主軸側の重畳させる工程を選択し、重畳工程の実行を押下すると、図３に示すように座標系が自動計算され、図４に示すように重量制御を実行するためのサイクルＧコードが挿入される。
　この際に、実行に必要な内部パラメータが自動変換される。
　具体的に、重畳制御モードにおける座標系の自動算出例を図３に示す。
　図３は、座標系Ｇ５５を設定した場合の例であり、原点Ｘ０．０，Ｚ２００．０に対して、重畳モード開始点ＯＮはＸ－１５０．０，Ｚ－１８０．０と自動計算され、内部座標が変換される。
　例として、図４に重畳制御モードとなるＧコードの挿入した例を示す。
　左側のＵＰＰＥＲ／Ｌ－ＳＰは、刃物台３０とＬ主軸１０間の工程例を示し、右側のＨＥＡＤ－２／Ｒ－ＳＰは刃物台３０とＲ主軸２０間の工程例を示す。
　重畳工程を実行すると、Ｌ－ＳＰとＲ－ＳＰ側のそれぞれの（ＡＰＰＲＯＡＣＨ）の直下にＧコードとしてＧ４５８が挿入され、アプローチの座標をそれぞれ自動取得して、引数Ｘ／Ｚが決定される。
　図４中に示した「ＳＰ－ＣＴＲＬ」は、重畳制御（Superimposed）を意味する。
　また、重畳制御モードの終了ＯＦＦ指令として、（ＥＳＣＡＰＥ）の直下にＧ４５９がＬ－ＳＰとＲ－ＳＰのそれぞれに挿入された例になっている。
　また、重量工程を解除するには、Ｌ主軸又はＲ主軸の工程にカーソルを位置付けた後に、［重量設定］を押下し、［重畳工程を解除しますか？］を実行することで行うことができる。
　本発明に係る重畳加工の制御方法は、重畳制御しようとする両方の加工プログラム中の工程を選択し、重畳制御プログラムを挿入することで実現することから、オペレータの作業負担が軽減され、多くの工作機械に適用できる。
１０　　　Ｌ主軸
２０　　　Ｒ主軸
３０　　　刃物台
３１　　　第１のツール
３２　　　第２のツール
Ｗ１　　　第１のワーク
Ｗ２　　　第２のワーク

Claims (3)

  1. 　それぞれワークを保持する複数の主軸に対して機械加工を行う少なくとも１つ以上の刃物台を有し、
    前記それぞれの主軸に保持されたワークに対して前記刃物台にてそれぞれ機械加工を行うためのそれぞれの加工プログラムを有し、
    前記それぞれの加工プログラムの間に少なくとも部分的に重畳加工を行うための重畳制御手段を挿入可能にしたことを特徴とするＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法。
  2. 　前記複数の主軸は対向配置されたＬ主軸とＲ主軸であり、
    前記Ｌ主軸に保持した第１のワークと、前記Ｒ主軸に保持した第２のワークとを有し、
    前記刃物台は第１のツールと第２のツールとを有し、
    前記第１のツールで前記第１のワークを機械加工するための第１の加工プログラムを有し、
    前記第２のツールで前記第２のワークを機械加工するための第２の加工プログラムを有し、
    前記第１及び第２の加工プログラムの間に重畳加工の重畳制御手段を挿入及び解除可能になっていることを特徴とする請求項１記載のＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法。
  3. 　前記重畳加工を行う重畳制御モードをＯＮにするとマスタ側ツールの刃先位置を基準としてスレーブ側ツールの刃先位置のジオメトリ値を自動計算及び自動設定するジオメトリ設定手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のＮＣ工作機械の重畳加工の制御方法。
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