WO2023175747A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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Inventor
賢治 貝原
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ファナック株式会社
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    • B23B41/02—Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for boring deep holes; Trepanning, e.g. of gun or rifle barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic 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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    • B23Q15/02—Control or regulation of feed movement according to the instantaneous size and the required size of the workpiece acted upon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
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    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device.
  • the accuracy of hole drilling varies widely from low accuracy to high accuracy, and low vibration and high speed processing is required in all types of hole drilling.
  • a fixed cycle in which the hole is repeatedly cut and returned, is often used to prevent chip clogging.
  • the return amount of the cutting tool 21 can be arbitrarily designated by the command value of the fixed cycle. Further, it is necessary to command the return amount in consideration of the amount of chips to be discharged. Note that the values of the depth of cut and the amount of return from point R to the bottom of the hole are constant from the start of machining.
  • the value of the return amount is not specified to be sufficient for the discharge of chips, chips that cannot be discharged may accumulate in the hole, and the tool may be worn out or damaged by the chips. . Therefore, it is necessary to specify a return amount with some margin.
  • the discharge distance of chips is proportional to the depth of the hole. Therefore, if the hole is shallow after drilling starts, chips can be discharged with a small return amount, but as drilling progresses and the hole becomes deeper, a large return amount is required to discharge the chips.
  • a numerical control device performs deep hole drilling while repeating a cutting operation in which a workpiece is cut while rotating a cutting tool, and a return operation in which the cutting tool is retreated while rotating the cutting tool.
  • a hole machining execution unit a hole machining execution unit; and a chip discharge time calculation unit that calculates a chip discharge time according to the position of the cutting tool after each cut in the cutting operation, and the deep hole machining execution unit The return operation is performed during the powder discharge time.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a numerical control device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of deep hole drilling by a machine tool using a conventional fixed cycle function. It is a figure showing an example of deep hole drilling processing concerning this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the helix angle and tool length per rotation of the cutting tool according to the present embodiment. It is a figure which shows the cutting tool used for calculation of chip discharge time when a helix angle is 30 degrees. It is a figure showing the outline of another example of deep hole drilling processing concerning this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a numerical control device 1 and a machine tool 2 according to this embodiment.
  • the numerical control device 1 is a device that controls the machine tool 2 to cause the machine tool 2 to perform predetermined machining and the like.
  • the numerical control device 1 includes a control section 11 and a storage section 12.
  • the control unit 11 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), and functions as a deep hole machining execution unit 111 and a chip discharge time calculation unit 112 by executing a program stored in the storage unit 12.
  • CPU Central Processing Unit
  • the storage unit 12 includes a ROM (Read Only Memory) that stores an OS (Operating System) and application programs, a RAM (Random Access Memory), and a hard disk drive or SSD (Solid State Drive) that stores various other information. Memory of Drive) etc. It is a device.
  • ROM Read Only Memory
  • OS Operating System
  • RAM Random Access Memory
  • SSD Solid State Drive
  • the machine tool 2 is a device that performs predetermined machining such as drilling, tool measurement, etc. under the control of the numerical control device 1. Specifically, in this embodiment, the machine tool 2 is a device that includes a cutting tool 21 and performs drilling.
  • the machine tool 2 includes a servo motor driven to process a workpiece, a main axis and a feed axis attached to the servo motor, jigs and cutting tools corresponding to these axes, a table for fixing the workpiece, and the like. Then, the machine tool 2 drives the servo motor based on the operation command output from the numerical control device 1, and performs drilling by rotating and moving the cutting tool 21. More specifically, the machine tool 2 performs deep hole drilling using the cutting tool 21.
  • deep drilling refers to drilling a hole in which the ratio of the length of the hole to the diameter is generally four times or more.
  • the numerical control device 1 controls the machine tool 2 to perform deep hole drilling using a machining program for deep hole drilling.
  • the machining program is composed of, for example, a G code for executing deep hole drilling and argument codes using various alphabets that define drilling conditions.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of deep hole drilling performed by the machine tool 2 using the conventional fixed cycle function.
  • the machine tool 2 first rapidly moves the cutting tool 21 to a reference point (hereinafter referred to as point R) that is the drilling start position.
  • the machine tool 2 rotates the cutting tool 21 from the R point at the cutting feed rate, and cuts the cutting depth q from the R point.
  • the machine tool 2 retreats the cutting tool 21 to the return amount d.
  • the machine tool 2 forms a deep hole from point R to hole bottom Z while repeating cutting and returning.
  • a fixed cycle in which the hole is repeatedly cut and returned, is often used to prevent chip clogging.
  • the return amount of the cutting tool 21 can be arbitrarily designated by the command value of the fixed cycle. Further, it is necessary to command the return amount in consideration of the amount of chips to be discharged. Note that the values of the depth of cut and the amount of return from point R to the bottom of the hole are constant from the start of machining.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of deep hole drilling according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the helix angle V and tool length Z'' per rotation of the cutting tool 21 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing the cutting tool 21 used to calculate the chip discharge time when the helix angle V is 30°. Note that point W in FIG. 3 indicates a reference point on the surface of the workpiece 3, and point Z indicates the position (depth) of the bottom of the deep hole.
  • the deep hole machining execution unit 111 performs deep hole drilling while repeating a cutting operation in which the workpiece 3 is cut while rotating the cutting tool 21, and a return operation in which the cutting tool 21 is retreated while rotating the cutting tool 21.
  • the chip discharge time calculation unit 112 calculates the chip discharge time according to the position of the cutting tool 21 after each cut in the cutting operation. Then, the deep hole machining execution unit 111 performs a return operation during the chip discharge time.
  • the fact that the chips that become thinner due to the return operation are separated from the chips generated at the standard feed rate largely depends on the material, the rake angle (helix angle) of the tool, and the coefficient of friction.
  • the coefficient obtained from experimental values is the chip breaking ability coefficient Kc.
  • the chips may not be completely broken up, and depending on the length of the chips, they may be ejected during the second cutting operation.
  • the chip breaking ability coefficient Kc the chip discharge time T can be optimized.
  • the chip discharge time calculation unit 112 calculates the rotation speed S, the number of teeth B, the radius Dc , and the helix angle V of the cutting tool 21, the position Zq of the cutting tool 21 after each cut in the cutting operation, A chip discharge time T is calculated based on the chip separation ability coefficient Kc, and the deep hole machining execution unit 111 performs a return operation during the chip discharge time T.
  • Chip discharge time T is calculated using equations (1), (2), (3), and (4) as shown below.
  • Time per rotation T'' 1/S ⁇ 60
  • Time for cutting chips to be separated after cutting T1 1/S x 60 x 1/B
  • Tool length per revolution at helix angle V Z'' D c ⁇ /tanV
  • Chip discharge time T (Zq/Z'' ⁇ T'' ⁇ Kc)+T1 (4)
  • the rotation speed S refers to the value commanded before the fixed cycle command.
  • the helix angle V and the tool length Z'' are defined as shown in FIG.
  • the machining program is, for example, as follows. G73.1 X** Y** Z** B** R** Q** F** K** V** , D999
  • G73.1 is an example of a G code for deep hole drilling
  • the argument commands X and Y are for positioning the cutting tool 21
  • the argument Z is the command value
  • the argument R is the R point
  • the argument Q is The depth of cut
  • the argument F is the cutting feed rate
  • the argument K is the repetitive operation
  • the argument V is the helix angle of the drill of the cutting tool 21
  • the argument D999 is the optimization mode in which the return operation is performed using the above-mentioned chip discharge time T. shows.
  • the chip discharge time calculation unit 112 calculates the predetermined torsion The angle V is used to calculate the chip discharge time T. For example, if there is no instruction for the helix angle V, the chip discharge time calculation unit 112 adopts a helix angle of 30°, which is a common helix angle for general-purpose drills.
  • the radius Dc and the chip breaking ability coefficient Kc of the cutting tool 21 may not be commanded as arguments of the machining program, but may refer to data registered in the machine tool 2.
  • the rotation speed S of the cutting tool 21 refers to a value commanded before the fixed cycle command.
  • the numerical control device 1 can perform deep hole drilling without any problems even when there are parameters that are not included in the fixed cycle command.
  • FIG. 6 is a diagram showing an overview of another example of deep hole drilling according to the present embodiment.
  • the deep hole machining execution unit 111 uses a cutting tool for the bottom of the hole where all the cuts up to the command value of the machining program have been completed. While the cutting tool 21 continues to rotate, the cutting tool 21 is stopped for a period of time commanded by an argument P that commands dwell. Thereby, the numerical control device 1 can perform a dwell according to the command value of the fixed cycle in order to improve the quality of the hole bottom upon completion of deep hole drilling.
  • the dwell function is a function that delays the commanded time before moving on to the next block operation.
  • the cutting edge of the cutting tool 21 stagnates for the commanded time when it reaches the bottom of the hole. While the dwell is being executed, the rotation of the spindle, etc. does not stop.
  • the dwell function is mainly used in groove machining, hole machining, etc. to prevent uncut parts on the bottom surface and improve accuracy.
  • the deep hole machining execution unit 111 executes the cutting tool using the retraction speed commanded by the argument E that commands the retraction speed. Move 21.
  • the argument command of the machining program does not include the argument E
  • the deep hole machining execution unit 111 moves the cutting tool 21 using the rapid feed speed.
  • the numerical control device 1 can command the retreat speed after machining using an argument.
  • the machining program is as follows. G73.1 X** Y** Z** B** R** Q** F** K** V** , D999 E** P**
  • the argument P indicates dwell (return to the bottom of the hole)
  • the argument E indicates the retreat speed after machining.
  • the deep hole machining execution unit 111 may change the depth of cut for each step of the fixed cycle.
  • the numerical control device 1 can reduce the number of steps when using a workpiece that is easy to cut. In this case, since the amount of cutting is changed to encourage chip discharge, the amount of return after cutting is always constant.
  • the deep hole machining execution unit 111 may change the feed rate for each step of the fixed cycle. This allows the numerical control device 1 to have more versatility than before. For example, the feed rate is increased at a shallow cut position, and the feed rate is decreased at a deep cut position. Further, for example, the numerical control device 1 can reduce the feed rate when the cutting tool 21 enters the workpiece 3, thereby suppressing the bending of the deep hole when machining is completed. Further, since the feed rate is varied to promote chip discharge, the amount of return after cutting is always constant, but the speed of return changes.
  • the numerical control device 1 performs a cutting operation in which the workpiece 3 is cut while rotating the cutting tool 21, and a return operation in which the cutting tool 21 is retreated while rotating the cutting tool 21.
  • a deep hole machining execution unit 111 that performs deep hole drilling while repeating the above, and a chip discharge time calculation unit 112 that calculates a chip discharge time T according to the position of the cutting tool 21 after each cut in the cutting operation. , the deep hole machining execution unit 111 performs the return operation during the chip discharge time T.
  • the numerical control device 1 automatically calculates the optimal chip discharge time T according to the depth of the hole, and performs deep hole drilling with the optimal return amount.
  • the numerical control device 1 takes into consideration the depth of the cut hole and changes the return time to encourage appropriate chip discharge, thereby reducing the machining time for deep hole drilling compared to the conventional method.
  • the return operation is not a return operation based on the return amount using the conventional argument D or a non-volatile parameter stored in the numerical control device 1, but rather a return operation based on the position of the cutting tool 21 after each cut in the cutting operation. Cycle time can be shortened by calculating the discharge time and varying the return time each time.
  • the chip discharge time calculation unit 112 also calculates the rotation speed S, the number of teeth B, the radius Dc , and the helix angle V of the cutting tool 21, the position Zq of the cutting tool 21 after each cut in the cutting operation, and the chip separation.
  • a chip discharge time T is calculated based on the capability coefficient Kc, and the deep hole machining execution unit 111 performs a return operation during the chip discharge time T.
  • the numerical control device 1 performs a return operation using the variable feed rate F during the chip discharge time T during which chips are discharged from the hole, thereby efficiently and appropriately discharging the chips from the hole. You can encourage that.
  • the chip discharge time calculation unit 112 employs a predetermined helix angle for calculating the chip discharge time T. Thereby, the numerical control device 1 can efficiently perform deep hole drilling even when there are parameters that are not included in the fixed cycle command.
  • the deep hole machining execution unit 111 performs While the cutting tool 21 continues to rotate, a stop operation is performed for a time commanded by an argument P that commands dwell.
  • the numerical control device 1 can perform a dwell according to the command value of the fixed cycle upon completion of deep hole drilling, and can improve the quality of the hole bottom.
  • the deep hole machining execution unit 111 uses the retraction speed commanded by the argument E that commands the retraction speed to cut the cutting tool. Move 21.
  • the numerical control device 1 can command the retreat speed after machining using an argument, and can further improve the efficiency of deep hole drilling.
  • the numerical control device 1 described above can be realized by hardware, software, or a combination thereof. Further, the control method performed by the numerical control device 1 described above can also be realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • being realized by software means being realized by a computer reading and executing a program.
  • Non-transitory computer-readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer-readable media include magnetic recording media (e.g., hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R/ W, semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (programmable ROM), EPROM (erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).

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Abstract

適切に切粉の排出を促し、穴あけ加工の加工時間を低減することができる数値制御装置を提供する。数値制御装置は、切削工具を回転させながらワークを切り込む切り込み動作と、前記切削工具を回転させながら前記切削工具を後退させる戻り動作とを繰り返しながら深穴あけ加工を行う深穴加工実行部と、前記切り込み動作における各切り込み後の前記切削工具の位置に応じた切粉排出時間を算出する切粉排出時間算出部と、を備え、前記深穴加工実行部は、前記切粉排出時間の間、前記戻り動作を行う。

Description

数値制御装置
　本発明は、数値制御装置に関する。
　従来、穴あけ加工には固定サイクル機能を使用した加工方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。特に、連続した穴あけ加工では、固定サイクル機能を使用した加工が一般的である。固定サイクルにおいて必要な引数を指令することによって、指定した穴位置に対して加工する加工プログラムが作成される。
　穴あけ加工の精度は、低精度から高精度まで幅広く、いずれの穴あけ加工においても低振動且つ高速な加工を求められている。特に、深穴あけ加工では、切粉詰まりを防ぐため、切り込みと戻りとを繰り返しながら加工する固定サイクル（ペックサイクル）がよく利用される。切削工具２１の戻り量は、固定サイクルの指令値によって任意に指定できる。また、戻り量は、切粉の排出量を考慮して、戻り量を指令する必要がある。なお、Ｒ点から穴底まで切り込み及び戻り量の値は、加工開始時から一定である。
特開２０２０－０８６４７５号公報
　戻り量の値を、切粉の排出に対して十分な戻り量を指令していない場合、排出しきれなかった切粉が穴に堆積し、切粉によって工具が磨耗又は破損する可能性がある。そのため、ある程度余裕を持たせた戻り量の指令が必要である。
　一方、切粉の排出距離は、穴の深さに比例する。そのため、穴あけ開始後の浅い穴ならば少ない戻り量でも切粉を排出できるが、穴あけが進んで穴が深くなると、切粉を排出するために戻り量が多く必要となる。
　しかし、従来の固定サイクルでは、戻り量が一定でしか指令できないため、戻り量が少なくて済む浅い箇所でも深い箇所と同程度の戻り動作を行っており、穴あけ加工の効率を低下させていた。すなわち、適切に切粉の排出を促し、穴あけ加工の加工時間を低減することができる数値制御装置が求められている。
　本開示の一態様に係る数値制御装置は、切削工具を回転させながらワークを切り込む切り込み動作と、前記切削工具を回転させながら前記切削工具を後退させる戻り動作とを繰り返しながら深穴あけ加工を行う深穴加工実行部と、前記切り込み動作における各切り込み後の前記切削工具の位置に応じた切粉排出時間を算出する切粉排出時間算出部と、を備え、前記深穴加工実行部は、前記切粉排出時間の間、前記戻り動作を行う。
　本発明によれば、適切に切粉の排出を促し、穴あけ加工の加工時間を低減することができる。
本実施形態に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。 従来の固定サイクル機能によって工作機械による深穴あけ加工の一例を示す図である。 本実施形態に係る深穴あけ加工の一例を示す図である。 本実施形態に係る切削工具のねじれ角及び１回転あたりの工具長さを示す図である。 ねじれ角が３０°の場合における切粉排出時間の算出に用いられる切削工具を示す図である。 本実施形態に係る深穴あけ加工の別の例の概要を示す図である。
　以下、本発明の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る数値制御装置１及び工作機械２の構成を示す図である。
　数値制御装置１は、工作機械２を制御することにより、工作機械２に所定の機械加工等を行わせるための装置である。数値制御装置１は、制御部１１及び記憶部１２を備える。制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサであり、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することによって、深穴加工実行部１１１及び切粉排出時間算出部１１２として機能する。
　記憶部１２は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）やアプリケーションプログラム等を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、その他の各種情報を格納するハードディスクドライブやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置である。
　工作機械２は、数値制御装置１の制御に基づいて、穴あけ加工等の所定の機械加工や、工具の測定等を行う装置である。具体的には、本実施形態において、工作機械２は、切削工具２１を備え、穴あけ加工を行うための装置である。
　工作機械２は、ワークを加工するために駆動するサーボモータや、このサーボモータに取り付けられた主軸及び送り軸、これら各軸に対応する治具及び切削工具、ワークを固定するテーブル等を備える。そして、工作機械２は、数値制御装置１から出力される動作指令に基づいてサーボモータを駆動させ、切削工具２１を回転及び移動することにより穴あけ加工を行う。より具体的には、工作機械２は、切削工具２１によって深穴あけ加工を行う。ここで、深穴あけとは、穴あけを行う場合に、一般的に穴の長さと直径との比が４倍以上ある穴をあけることをいう。
　数値制御装置１は、深穴あけ加工を行うための加工プログラムを用いて、工作機械２に深穴あけ加工を行わせるように制御する。加工プログラムは、例えば、深穴あけ加工を実行するためのＧコードや穴あけ条件を定義する各種アルファベットによる引数コードによって構成される。
　図２は、従来の固定サイクル機能によって工作機械２による深穴あけ加工の一例を示す図である。一般的な深穴あけ加工では、工作機械２は、まず、穴あけ開始位置であるリファレンス点（以下、Ｒ点）まで切削工具２１を早送りさせる。
　次に、工作機械２は、Ｒ点から切削送りの送り速度で切削工具２１を回転させながら、Ｒ点から切り込み量ｑを切り込む。次に、工作機械２は、切削工具２１を戻り量ｄまで後退させる。
　このように工作機械２は、切り込み及び戻りを繰り返しながら、Ｒ点から穴底Ｚまで深穴を形成する。特に、深穴あけ加工では、切粉詰まりを防ぐため、切り込みと戻りとを繰り返しながら加工する固定サイクル（ペックサイクル）がよく利用される。切削工具２１の戻り量は、固定サイクルの指令値によって任意に指定できる。また、戻り量は、切粉の排出量を考慮して、戻り量を指令する必要がある。なお、Ｒ点から穴底まで切り込み及び戻り量の値は、加工開始時から一定である。
　なお、本明細書において、説明の便宜上、複数の切り込み及び戻りの動作は、Ｘ位置及びＹ位置が異なるように図示されているが、実際には、同一のＸ位置及びＹ位置において行われる。
　図３は、本実施形態に係る深穴あけ加工の一例を示す図である。図４は、本実施形態に係る切削工具２１のねじれ角Ｖ及び１回転あたりの工具長さＺ’’を示す図である。図５は、ねじれ角Ｖが３０°の場合における切粉排出時間の算出に用いられる切削工具２１を示す図である。なお、図３におけるＷ点は、ワーク３の表面の基準点を示し、Ｚ点は、深穴の穴底の位置（深さ）を示す。
　深穴加工実行部１１１は、切削工具２１を回転させながらワーク３を切り込む切り込み動作と、切削工具２１を回転させながら切削工具２１を後退させる戻り動作とを繰り返しながら深穴あけ加工を行う。
　切粉排出時間算出部１１２は、切り込み動作における各切り込み後の切削工具２１の位置に応じた切粉排出時間を算出する。そして、深穴加工実行部１１１は、切粉排出時間の間、戻り動作を行う。
　また、戻り動作によって薄くなる切粉が標準の送り速度で生成された切粉と分断されることは、材質や工具のすくい角（ねじれ角）、摩擦係数に大きく依存する。それを実験値によって求めた係数が切粉分断能力係数Ｋｃである。鋳鉄のように切粉の分断性が良いものからアルミニウムのような延性をもつワークもあり、切粉が完全に分断されないことや、切粉の長さによっては第２の切り込み動作内での排出ができなくなるが、切粉分断能力係数Ｋｃを用いることで切粉排出時間Ｔが最適化できる。
　具体的には、切粉排出時間算出部１１２は、切削工具２１の回転数Ｓ、刃数Ｂ、半径Ｄｃ及びねじれ角Ｖと、切り込み動作における各切り込み後の切削工具２１の位置Ｚｑと、切粉分断能力係数Ｋｃとに基づいて切粉排出時間Ｔを算出し、深穴加工実行部１１１は、切粉排出時間Ｔの間、戻り動作を行う。
　ここで、切粉排出時間Ｔは、下記のように式（１）、（２）、（３）及び（４）を用いて算出される。
１回転あたりの時間Ｔ’’＝１／Ｓ×６０　　　（１）
切り込み後、切粉が分断される時間Ｔ１＝１／Ｓ×６０×１／Ｂ　　　（２）
ねじれ角Ｖにおける１回転あたりの工具長さＺ’’＝Ｄｃ×π／ｔａｎＶ　　　（３）
切粉排出時間Ｔ＝（Ｚｑ／Ｚ’’×Ｔ’’×Ｋｃ）＋Ｔ１　　　（４）
　なお、上記の式において、回転数Ｓは、固定サイクル指令より前に指令された値を参照する。また、ねじれ角Ｖ及び工具長さＺ’’は、図４に示すように定義される。
　図５に示すように、式（２）において、ねじれ角Ｖが３０°である場合、ｔａｎ３０°＝Ｄｃ×π／Ｚ’’となり、Ｚ’’＝Ｄｃ×π／ｔａｎ３０°となる。
　また、ねじれ角Ｖにおける１回転あたりの工具長さＺ’’は、切削工具２１の刃先先端から溝に沿って３６０°回転させたときの切粉の移動距離に相当する。
　上述したような深穴あけ加工を行うために、加工プログラムは、例えば、以下のようになる。
　Ｇ７３．１　Ｘ＊＊　Ｙ＊＊　Ｚ＊＊　Ｂ＊＊　Ｒ＊＊　Ｑ＊＊　Ｆ＊＊　Ｋ＊＊　Ｖ＊＊　，Ｄ９９９
　ここで、Ｇ７３．１は、深穴あけ加工を行うためのＧコードの一例であり、引数指令Ｘ及びＹは、切削工具２１の位置決め、引数Ｚは指令値、引数ＲはＲ点、引数Ｑは切り込み量、引数Ｆは切削送り速度、引数Ｋは繰り返し動作、引数Ｖは切削工具２１のドリルのねじれ角、引数，Ｄ９９９は、上述した切粉排出時間Ｔを用いて戻り動作を行う最適化モードを示す。
　このように切粉が穴から排出される切粉排出時間Ｔの間、戻り動作を行うことによって、効率良く切粉を穴から適切に排出することを促すことができる。
　また、固定サイクルの指令に含まれないパラメータが存在する場合、切粉排出時間算出部１１２は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において、ねじれ角Ｖの指令がない場合、予め定めたねじれ角Ｖを切粉排出時間Ｔの算出に採用する。例えば、切粉排出時間算出部１１２は、ねじれ角Ｖの指令がない場合、汎用ドリルの一般的なねじれ角である３０°を採用する。
　また、切削工具２１の半径Ｄｃ及び切粉分断能力係数Ｋｃは、加工プログラムの引数として指令されず、工作機械２内に登録されたデータを参照してもよい。切削工具２１の回転数Ｓは、固定サイクル指令より前に指令された値を参照する。数値制御装置１は、このように固定サイクルの指令に含まれないパラメータが存在する場合であっても問題なく深穴あけ加工を行うことができる。
　図６は、本実施形態に係る深穴あけ加工の別の例の概要を示す図である。深穴加工実行部１１１は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令においてドウェルを指令する引数Ｐを含む場合、加工プログラムの指令値までの全ての切込みが終了した穴底に対して、切削工具２１の回転を継続したまま、ドウェルを指令する引数Ｐによって指令した時間だけ切削工具２１の停止動作を行う。これにより、数値制御装置１は、深穴あけ加工の完了時、穴底の品質向上のために、固定サイクルの指令値に応じたドウェルを行うことができる。
　なお、ドウェル機能とは、指令された時間分を次のブロックの動作に移る前に遅らせる機能である。固定サイクル時にドウェルが指令されると、切削工具２１の刃先は、穴底に到達した時点で指令時間分停滞する。ドウェルが実行されている間、主軸の回転等は停止しない。ドウェル機能は、主に溝加工や穴加工等において底面の削り残しを防ぎ、精度を向上させために用いられる。
　更に、深穴加工実行部１１１は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において退避速度を指令する引数Ｅを含む場合、退避速度を指令する引数Ｅによって指令される退避速度を用いて切削工具２１を移動する。加工プログラムの引数指令において引数Ｅを含まない場合、深穴加工実行部１１１は、早送り速度を用いて切削工具２１を移動する。これにより、数値制御装置１は、加工後の退避速度を引数によって指令できる。
　加工プログラムは、例えば、以下のようになる。
　Ｇ７３．１　Ｘ＊＊　Ｙ＊＊　Ｚ＊＊　Ｂ＊＊　Ｒ＊＊　Ｑ＊＊　Ｆ＊＊　Ｋ＊＊　Ｖ＊＊　，Ｄ９９９　Ｅ＊＊　Ｐ＊＊
　ここで、引数Ｐは、ドウェル（穴底戻り）を示し、引数Ｅは、加工後の退避速度を示す。
　また、深穴加工実行部１１１は、固定サイクルのステップごとに切り込み量を変化させてもよい。これにより、数値制御装置１は、切削が容易なワークを用いる場合、ステップ回数を削減することができる。この場合、切り込み量を変化させて切粉排出を促すため、切り込み後の戻り量は常に一定となる。
　また、深穴加工実行部１１１は、固定サイクルのステップごとに送り速度を変化させてもよい。これにより、数値制御装置１は、従来よりも汎用性を有することが可能となる。例えば、切り込み位置が浅い部分では、送り速度を増加させ、深い位置では送り速度を減少させる。また、例えば、数値制御装置１は、切削工具２１がワーク３へ進入する際に送り速度を減少させることによって、加工完了時における深穴の曲がりを抑制することができる。また、送り速度を変動させて切粉排出を促すため、切り込み後の戻り量は常に一定であるが、戻りの速度は変化する。
　以上説明したように、本実施形態によれば、数値制御装置１は、切削工具２１を回転させながらワーク３を切り込む切り込み動作と、切削工具２１を回転させながら切削工具２１を後退させる戻り動作とを繰り返しながら深穴あけ加工を行う深穴加工実行部１１１と、切り込み動作における各切り込み後の切削工具２１の位置に応じた切粉排出時間Ｔを算出する切粉排出時間算出部１１２と、を備え、深穴加工実行部１１１は、切粉排出時間Ｔの間、戻り動作を行う。
　このように数値制御装置１は、穴の深さに応じて最適な切粉排出時間Ｔを自動的に算出し、最適な戻り量によって深穴あけ加工を行う。これにより、数値制御装置１は、切り込んだ穴の深さを考慮し、戻り時間が変動することによって適切な切粉の排出を促し、従来よりも深穴あけ加工の加工時間を低減することができる。戻り動作は、従来の引数，Ｄや数値制御装置１に記憶されている不揮発性パラメータを用いた戻り量による戻り動作ではなく、切り込み動作における各切り込み後の切削工具２１の位置に応じた切粉排出時間を算出し、都度戻り時間が変動することでサイクルタイム短縮が可能である。
　また、切粉排出時間算出部１１２は、切削工具２１の回転数Ｓ、刃数Ｂ、半径Ｄｃ及びねじれ角Ｖと、切り込み動作における各切り込み後の切削工具２１の位置Ｚｑと、切粉分断能力係数Ｋｃとに基づいて切粉排出時間Ｔを算出し、深穴加工実行部１１１は、切粉排出時間Ｔの間、戻り動作を行う。これにより、数値制御装置１は、切粉が穴から排出される切粉排出時間Ｔの間、変動送り速度Ｆを用いて戻り動作を行うことによって、効率良く切粉を穴から適切に排出することを促すことができる。
　また、切粉排出時間算出部１１２は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において、ねじれ角Ｖの指令がない場合、予め定めたねじれ角を切粉排出時間Ｔの算出に採用する。これにより、数値制御装置１は、このように固定サイクルの指令に含まれないパラメータが存在する場合であっても効率良く深穴あけ加工を行うことができる。
　また、深穴加工実行部１１１は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令においてドウェルを指令する引数Ｐを含む場合、加工プログラムの指令値までの全ての切り込みが終了した穴底に対して、切削工具２１の回転を継続したまま、ドウェルを指令する引数Ｐによって指令した時間だけ停止動作を行う。これにより、数値制御装置１は、深穴あけ加工の完了時、固定サイクルの指令値に応じたドウェルを行うことができ、穴底の品質向上させることができる。
　また、深穴加工実行部１１１は、深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において退避速度を指令する引数Ｅを含む場合、退避速度を指令する引数Ｅによって指令される退避速度を用いて切削工具２１を移動する。これにより、数値制御装置１は、加工後の退避速度を引数によって指令でき、深穴あけ加工の効率を更に向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の数値制御装置１は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記の数値制御装置１により行なわれる制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ　ａｃｃｅｓｓ　ｍｅｍｏｒｙ））を含む。
　また、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記各実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
　１　数値制御装置
　２　工作機械
　３　ワーク
　２１　切削工具
　１１　制御部
　１２　記憶部
　１１１　深穴加工実行部
　１１２　切粉排出時間算出部

Claims (5)

  1. 　切削工具を回転させながらワークを切り込む切り込み動作と、前記切削工具を回転させながら前記切削工具を後退させる戻り動作とを繰り返しながら深穴あけ加工を行う深穴加工実行部と、
    　前記切り込み動作における各切り込み後の前記切削工具の位置に応じた切粉排出時間を算出する切粉排出時間算出部と、を備え、
    　前記深穴加工実行部は、前記切粉排出時間の間、前記戻り動作を行う、
    数値制御装置。
  2. 　前記切粉排出時間算出部は、前記切削工具の回転数、刃数、半径及びねじれ角と、前記切り込み動作における各切り込み後の前記切削工具の位置と、切粉分断能力係数とに基づいて前記切粉排出時間を算出し、
    　前記深穴加工実行部は、前記切粉排出時間の間、前記戻り動作を行う、請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記切粉排出時間算出部は、前記深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において、前記ねじれ角の指令がない場合、予め定めたねじれ角を前記切粉排出時間の算出に採用する、請求項２に記載の数値制御装置。
  4. 　前記深穴加工実行部は、前記深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令においてドウェルを指令する引数を含む場合、前記加工プログラムの指令値までの全ての切込みが終了した穴底に対して、前記切削工具の回転を継続したまま、引数で指令した時間だけ停止動作を行う、請求項２又は３に記載の数値制御装置。
  5. 　前記深穴加工実行部は、前記深穴あけ加工を行う加工プログラムの引数指令において退避速度を指令する引数を含む場合、前記引数によって指令される前記退避速度を用いて前記切削工具を移動する、請求項２から４のいずれか一項に記載の数値制御装置。
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