JP3231027B2 - Nc工作機械の数値制御装置 - Google Patents

Nc工作機械の数値制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送り駆動系に出力
される駆動電流及び/又は主軸駆動系に出力される駆動
電流を基に切削負荷を検出し、検出された切削負荷が所
定の基準値を超えたときに送り駆動系を引き戻し動作さ
せるべくその作動を制御するNC工作機械の数値制御装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】ドリルなどによってワークに深穴を加工
する場合、加工穴からの切屑の排出が良好に行われない
と、図6に示すように、加工穴に切屑が詰まって切削負
荷が急激に増大し、最終的には工具が折損に至る。尚、
図6においては、工作機械の主軸駆動系に供給される駆
動電流から算出したトルクを切削負荷として捉えてい
る。
【0003】そこで、従来から、このような問題を解消
すべく、切削負荷が工具の折損に至る大きな値となる前
に、送り駆動系を引き戻し動作(いわゆるペッキング動
作)させ、かかる工具の引き戻し動作により加工穴から
切屑を排出させて切削負荷を低減させるといったことが
なされている。そして従来、送り駆動系をペッキング動
作させる態様として、以下の3つの態様が知られてい
る。
【0004】その1番目の態様は、上記ペッキング動作
を実行する処理部を備え、加工プログラム中に指令され
たペッキング実行コードに従って非選択的に必ずペッキ
ング処理を行うというものである。この場合、実際の切
削負荷に関わらず、即ち、切削負荷がペッキングを要す
る負荷(過負荷)に至っていなくても、ペッキング処理
が行われる。
【0005】また、2番目の態様は、同じく上記ペッキ
ング動作を実行する処理部を備え、加工プログラム中に
指令された自動ペッキング実行コードに従って処理を開
始し、工具ホルダーに付設された負荷検出器によって検
出された切削負荷が過負荷となったときにのみ上記ペッ
キング動作を実行させるというものである。
【0006】また、3番目の態様は、同じく上記ペッキ
ング動作を実行する処理部を備え、加工プログラム中に
指令された自動ペッキング実行コードに従って処理を開
始する一方、工作機械の送り駆動系に出力される駆動電
流及び/又は主軸駆動系に出力される駆動電流を基に切
削負荷を検出し、検出された切削負荷が所定の基準値を
超えて過負荷となったときにのみペッキング動作を実行
させるというものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した3
態様におけるペッキング処理には、それぞれ以下に説明
するような問題があった。即ち、上記1番目のペッキン
グ処理では、ペッキング実行コードを加工プログラム中
で一旦指令すると、実際の切削負荷が過負荷に至ってい
なくても、即ち、ペッキング処理が必要ない状態であっ
ても、必ずペッキング動作が実行されるため、不必要な
エアカット時間が増して加工が非効率的になるという問
題を生じていた。また、実際の切削負荷を検出していな
いので、引き戻し動作の回数や引き戻し量を安全側に働
くように多め設定にする必要があり、この意味において
も非効率な加工となる。
【0008】また、上記2番目のペッキング処理では、
工具ホルダに付設された負荷検出器によって切削負荷を
検出し、実際の切削負荷が過負荷に至ったときにペッキ
ング処理を実行するようにしているため、効率的な加工
を行うことができるという利点があるものの、その一方
で特別な工具ホルダや電気回路が必要となり、ペッキン
グ処理を行うためのコストが高くなるという問題があ
る。
【0009】また、切削負荷は送り駆動系の送り速度や
工具摩耗に応じて変動するため、上記過負荷を判断する
ための基準値を一律に設定することができず、最適な基
準値を設定するためには経験的な熟練を要するという問
題もあった。一例として、送り速度に応じて切削負荷が
増大する様子を図7に示している。尚、図7では、工具
に直径8.5mmのオイルホール付きコーティング超硬
ソリッドドリル(住友電工製MDW085MHK)を用
い、切削速度を150m/minとし、FC250を被
削材として深さ26.5mmの穴加工を行った。また、
図中、1番目の山は送り速度を0.2mm/revと
し、2番目の山は送り速度を0.25mm/revと
し、3番目の山は送り速度を0.3mm/revとし、
4番目の山は送り速度を0.35mm/revとし、5
番目の山は送り速度を0.4mm/revとしたときの
切削負荷をそれぞれ示している。
【0010】従って、上述した基準値は送り駆動系の送
り速度毎にこれに応じて設定する必要があり、更に、工
具摩耗を考慮した場合、上記基準値の設定は複雑を極め
るのである。このことは、上記3番目のペッキング処理
についても同様であり、かかる処理においても上記基準
値を一律に設定することができない。
【0011】本発明は、以上の実情に鑑みなされたもの
であって、送り速度が変化するような加工においても、
工具摩耗の影響を受けず所定の基準値でもって過負荷を
判定することができ、ペッキング処理を実行せしめるこ
とができる数値制御装置の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するための、本発明の請求項1に係る発明は、加工
プログラムに従って動作指令信号を生成する分配指令生
成部と、得られた動作指令信号に基づいて送り駆動系の
作動を制御する送り駆動制御部と、加工プログラムに従
って主軸駆動系の回転動作を制御する主軸駆動制御部
と、前記送り駆動制御部から前記送り駆動系に出力され
る駆動電流及び/又は前記主軸駆動制御部から前記主軸
駆動系に出力される駆動電流を基に切削負荷を検出する
切削負荷検出手段と、穴あけ動作中に前記切削負荷検出
手段により検出された切削負荷が所定の基準値を超えた
とき前記送り駆動系を引き戻し動作させるペッキング動
作制御手段とを備えたNC工作機械の数値制御装置にお
いて、前記切削負荷検出手段を、工具がワークと接触し
た後に定常状態となる初期段階の切削負荷を検出する食
付負荷検出部と、初期段階以後の切削負荷を検出する定
常負荷検出部とを設けて構成し、且つ前記食付負荷検出
部を、検出される切削負荷が所定の基準値を超えたとき
工具がワークに接触したことを検出し、該接触検出後に
検出される切削負荷の変化率が所定の基準変化率以下と
なった後に検出される切削負荷を前記初期段階の切削負
荷として検出するように構成し、 前記定常負荷検出部に
よって検出された切削負荷から前記食付負荷検出部によ
って検出された切削負荷を減算処理して変動負荷を算出
し、算出された変動負荷が所定の基準値を超えたとき前
記引き戻し動作が必要であると判定するペッキング判定
手段を設けるとともに、前記ペッキング判定手段により
前記引き戻し動作が必要であると判定されたとき、これ
を受けて前記ペッキング動作制御手段が前記送り駆動系
を引き戻し駆動するように構成したことを特徴とする。
【0013】工具がワークに接触すると切削負荷が増大
する。したがって、切削負荷が所定の基準値を超えたと
き、工具がワークに接触したことを検出することができ
る。また、ドリルの刃先は所定角度の円錐形状に形成さ
れているため、切削負荷は工具がワークに接触した後徐
々に増大し、刃先の全面がワークと接触するに至った後
定常状態となる。したがって、接触検出後の切削負荷の
変化率を監視し、この変化率が所定の基準変化率以下と
なったことを確認することで、刃先全面がワークと接触
したことを検出することができる。食付負荷検出部は、
このようにして初期段階の切削負荷を検出する。
【0014】そして、この発明では、ペッキング判定手
段において、前記定常負荷検出部により検出された切削
負荷から前記食付負荷検出部により検出された切削負荷
が減算されて変動負荷が算出され、算出された変動負荷
が所定の基準値を超えたとき、即ち、切屑詰まりによる
過負荷となったとき引き戻し動作が必要であると判定さ
れ、これを受けてペッキング動作制御手段が送り駆動系
を引き戻し駆動する。
【0015】このように、この発明によれば、定常状態
の切削負荷から初期段階の切削負荷を減じて変動負荷を
算出し、算出された変動負荷を基に過負荷であるかどう
かを判定するようにしているので、送り駆動系の送り速
度や工具摩耗などに依存した変動要因が除去され、切屑
詰まりのみに依存した負荷データでもって過負荷である
かどうかを判定することができ、その結果、所定の基準
値を基準として前記過負荷を判定することができる。
【0016】これは、切屑詰まりに依存した変動要因が
ない場合、送り駆動系の送り速度が加工穴毎に変化した
としても、前記初期段階の切削負荷はこれ以降の加工の
切削負荷、即ち定常負荷と略同一であるとみることがで
き、また、工具摩耗によって切削負荷が増大したとして
も、同様に前記初期段階の切削負荷はこれ以降の定常負
荷と略同一であるとみることができるからである。
【0017】したがって、この発明によれば、上述した
従来のペッキング処理におけるような、前記基準値を送
り駆動系の送り速度毎に設定するといった煩わしく熟練
を要する作業が不要であり、平易な手法によって前記過
負荷を判定することが可能となる。
【0018】また、請求項に係る発明は、請求項1の
発明に係る数値制御装置が、前記工具の形状データを格
納した工具形状データ記憶手段を備え、前記食付負荷検
出部が、前記工具形状データ記憶手段に記憶された形状
データ及び前記送り駆動系の送り速度を基に、工具がワ
ークと接触した後に切削負荷が定常状態となる時間を推
定し、推定された時間経過後に検出される切削負荷を前
記初期段階の切削負荷として検出するように構成されて
なるものである。
【0019】上述したように、ドリルの刃先は所定角度
の円錐形状に形成されている。かかる工具の形状と工具
の送り速度が分かれば、工具がワークと接触した後その
刃先全面がワークと接触するまでの時間を推定すること
ができる。この発明によれば、このようにして推定され
た時間経過後の切削負荷を前記初期段階の切削負荷とし
て検出する。
【0020】また、請求項に係る発明は、請求項1
は2の発明における前記ペッキング判定手段が、前記食
付負荷検出部によって検出された切削負荷を基に判定基
準値を設定し、前記定常負荷検出部によって検出された
切削負荷が前記判定基準値を超えたとき前記引き戻し動
作が必要であると判定するように設けられてなるもので
ある。
【0021】この発明によれば、ペッキング判定手段に
おいて、例えば、前記食付負荷検出部によって検出され
た切削負荷データに所定の係数を乗じる、或いは加算し
て判定基準値が算出され、定常負荷検出部によって検出
された切削負荷が前記判定基準値を超えたとき引き戻し
動作が必要であると判定される。斯くして、このように
初期段階の切削負荷を基準として引き戻し動作の要否を
判定することで、送り駆動系の送り速度や工具摩耗など
に依存した変動要因が除去され、切屑詰まりのみに依存
した負荷データでもって過負荷であるかどうかを判定す
ることができ、上記請求項1の発明におけると同様の作
用,効果が奏される。
【0022】また、請求項に係る発明は、前記定常負
荷検出部及び/又は前記食付負荷検出部により検出され
た切削負荷を所定の異常検出基準値と比較して、切削負
荷が該異常検出基準値を超えたとき工具が異常であると
判定する工具異常検出手段を備えてなるものである。切
屑詰まりを生じる前の切削負荷は、工具摩耗の進行に応
じて増大したものとなっている。したがって、かかる切
削負荷を所定の異常検出基準値と比較することで、工具
摩耗が限界となったかどうかを検出することができる。
そして、かかる工具異常を検出した後アラーム表示など
によりオペレータに警告することができる。
【0023】このように、定常負荷検出部及び/又は食
付負荷検出部によって検出された切削負荷を基にして、
工具摩耗の限界を検出することができるが、定常負荷検
出部によって検出される切削負荷を基にして工具異常を
判定する場合、当該切削負荷は切屑詰まりによっても増
大するため、このままでは、切削負荷の増大が工具摩耗
に依存したものなのか切屑詰まりに依存したものなのか
を判別することができない。そこで、請求項に係る発
明のように、前記ペッキング判定手段における判定時間
を、前記工具異常検出手段における判定時間よりも短い
時間に設定する。このようにすることで、工具異常検出
手段によって摩耗限界と判定される前に、ペッキング判
定手段によってペッキング動作が必要であると判定され
て、ペッキング動作が実行され、これによって、工具摩
耗が限界に至っていない場合には、定常負荷検出部によ
って検出される切削負荷が異常検出基準値以下に低下す
るため、摩耗限界との誤判定が回避される。一方、工具
摩耗が限界に至っている場合には、前記初期段階の切削
負荷が前記異常検出基準値を超えるため、これ以降に前
記定常負荷検出部によって検出される定常状態の切削負
荷も前記異常検出基準値を超えることとなり、前記ペッ
キング動作が実行されても定常負荷が前記異常検出基準
値を下回ることがないため、切屑詰まりを生じる前に工
具異常検出手段によって摩耗限界と判定される。したが
って、ペッキング動作の影響を受けることなく確実に工
具摩耗の検出を行うことができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施形態
について添付図面に基づき説明する。図1は、本発明の
一実施形態に係る数値制御装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。尚、本例では、ドリル加工において自動的
にペッキング動作させることを可能とした数値制御装置
を例示している。
【0025】図1に示すように、本例の数値制御装置1
は、その主だった構成として、加工プログラム記憶部
2,プログラム解析部3,分配指令生成部4,送り駆動
制御部5,主軸駆動制御部6,切削負荷検出手段7,ペ
ッキング判定部11及びペッキング動作制御部12など
を備えており、更に、切削負荷検出手段7は切削負荷検
出部8,食付負荷検出部9及び定常負荷検出部10から
なる。以下、各部の詳細について説明する。尚、図中、
14は工作機械の送り駆動系、15は主軸駆動系、16
はCRTなどの表示手段である。
【0026】前記加工プログラム記憶部2は予め作成さ
れた加工プログラムを格納する機能部であり、プログラ
ム解析部3は加工プログラム記憶部2に格納された加工
プログラムを解析して加工プログラム中の主軸駆動系1
5の回転や送り駆動系14の送り速度,移動位置,ペッ
キング動作などに関する指令を抽出し、主軸駆動系15
の回転に関する指令を主軸駆動制御部6に送信し、送り
駆動系14の送り速度や移動位置に関する指令を分配指
令生成部4に送信し、ペッキング動作に関する指令をペ
ッキング動作制御部12に送信する。
【0027】そして、主軸駆動制御部6は受信した信号
にしたがって生成した駆動電流を主軸駆動系15に出力
し、当該主軸駆動系15の作動を制御する。一方、分配
指令生成部4は受信した信号を基に予め定められた時定
数を加味して送り駆動系14の時間あたりの移動目標位
置(動作指令信号)を生成し、これを送り駆動制御部5
に逐次送信する。送り駆動制御部5は、まず、受信した
移動目標位置と送り駆動系14からフィードバックされ
る現在位置信号との偏差に位置ループゲインを乗じて速
度指令信号を生成し、次いで生成した速度指令信号と送
り駆動系14からフィードバックされる現在速度信号と
の偏差に速度ループゲインを乗じて電流指令信号を生成
した後、生成した電流指令信号と送り駆動系14からフ
ィードバックされる現在駆動電流信号との偏差に電流ル
ープゲインを乗じて得られる駆動指令信号に応じた駆動
電流を送り駆動系14に出力し、当該送り駆動系14の
作動を制御する。尚、図1には、一つの送り駆動系につ
いて図示しているが、マシニングセンタなどの工作機械
は通常、複数の送り駆動系14を備えており、それに応
じた分配指令生成部4及び送り駆動制御部5がそれぞれ
設けられている。
【0028】前記切削負荷検出部8は、主軸駆動制御部
6から主軸駆動系15に出力される駆動電流から切削負
荷(トルク)を算出する処理部であり、具体的には駆動
電流に予め設定された定数を乗じて前記切削負荷を算出
する。
【0029】また、前記食付負荷検出部9は、工具がワ
ークと接触した後に定常状態となる初期段階の切削負荷
(以下、食付負荷という)を検出し、検出された食付負
荷データをペッキング判定部11に送信するとともに、
食付負荷が検出されたことを定常負荷検出部10に送信
する処理部であり、具体的には、切削負荷検出部8によ
って検出された切削負荷が所定の基準値を超えたとき工
具がワークに接触したことを検出し、該接触検出後に検
出される切削負荷の所定時間毎の変化率が所定の基準変
化率以下となった後に検出される切削負荷を前記食付負
荷として検出する。工具がワークに接触すると切削負荷
が増大する。したがって、切削負荷が所定の基準値を超
えたとき、工具がワークに接触したことを検出すること
ができる。また、ドリルの刃先は所定角度の円錐形状に
形成されているため、切削負荷は工具がワークに接触し
た後徐々に増大し、刃先の全面がワークと接触するに至
った後定常状態となる。したがって、接触検出後の切削
負荷の変化率を監視し、この変化率が所定の基準変化率
以下となったことを確認することで、刃先全面がワーク
と接触したことを検出することができる。
【0030】また、前記定常負荷検出部10は、前記食
付負荷検出部9からの検出信号を受信して、これ以後に
前記切削負荷検出部8から出力される切削負荷(以下、
これを定常負荷という)データを前記ペッキング判定部
11に送信する処理を行う。
【0031】前記ペッキング判定部11は、前記食付負
荷検出部9及び定常負荷検出部10から食付負荷データ
及び定常負荷データをそれぞれ受信し、受信した定常負
荷データから食付負荷データを減算して変動負荷を算出
し、算出された変動負荷が所定の基準値を超えたとき引
き戻し動作が必要であると判定して、ペッキング実行指
令を前記ペッキング動作制御部12に出力する処理部で
ある。前記基準値は、食付負荷に所定の係数を乗じた
り、若しくは所定の定数とすることにより設定される。
或いは、食付負荷が低いときには定数を用い、食付負荷
が高いときには係数を乗じて得られるものを用いても良
い。例えば、食付負荷が1(N)であるときに、これに
例えば係数として0.5を乗じて得られる基準値は0.
5(N)となり、マージンが極僅かになって正確な判定
を行うことができず、また、食付負荷が10(N)であ
る場合に、例えば定数として1(N)を基準値とする
と、この基準値の食付負荷に対する割合が小さすぎて、
正確な判定を行うことができないからである。図2に、
図6に示した穴加工と同様の加工を行った場合の切削負
荷を例に、前記基準値(a),食付負荷(Bレベル),
後述の異常検出基準値(Cレベル)などの関係を示して
いる。尚、図中、Aレベルは食付負荷(Bレベル)に基
準値(a)を加算したレベルであって、ペッキング動作
の要否を判定するための絶対値としての切削負荷であ
り、食付負荷の大きさに応じて変動する。
【0032】また、前記ペッキング動作制御部12は、
ペッキング動作の制御を行う処理部であり、前記プログ
ラム解析部3からペッキング処理開始指令を受信してペ
ッキング動作の処理を開始し、前記ペッキング判定部1
1から出力されるペッキング実行指令を受信して、前記
分配指令生成部4に割り込み指令をかけ、内部に格納さ
れたペッキング動作用プログラムに従って前記分配指令
生成部4に位置指令を出力する。一方、プログラム解析
部3からペッキング処理終了指令を受信して当該処理を
終了する。
【0033】また、前記異常検出部13は、前記定常負
荷検出部10によって検出された定常負荷データを受信
し、受信した定常負荷データと予め設定された異常検出
基準値とを比較して、定常負荷データが異常検出基準値
を超えたとき工具異常と判定する処理を行う。そして、
工具が異常であると判定されると、異常検出部13から
表示手段16に当該情報が送信され、当該表示手段16
に工具異常のアラームが表示され、オペレータに警告さ
れる。
【0034】また、異常検出部13において工具異常を
判定する時間(t)は前記ペッキング判定部11に
おいて切屑詰まりを判定する時間(t)よりも長い
時間に設定する必要がある。前記定常負荷検出部10に
よって検出された切削負荷を基にして工具摩耗の限界を
検出することができるが、定常負荷検出部10によって
検出される切削負荷は切屑詰まりによっても増大するた
め、このままでは、切削負荷の増大が工具摩耗に依存し
たものなのか切屑詰まりに依存したものなのかを判別す
ることができない。そこで、前記ペッキング判定部11
における判定時間(t)を、前記異常検出部13に
おける判定時間(t)よりも短い時間に設定する。
このようにすることで、異常検出部13によって摩耗限
界と判定される前に、ペッキング判定部11によってペ
ッキング動作が必要であると判定されて、ペッキング動
作が実行され、これにより、工具摩耗が限界に至ってい
ない場合には、定常負荷検出部10によって検出される
切削負荷が異常検出基準値以下に低下するため、摩耗限
界との誤判定が回避される。一方、工具摩耗が限界に至
っている場合には、図3に示すように、前記食付負荷検
出部9によって検出される食付負荷(Bレベル)が前記
異常検出基準値(Cレベル)を超えるため、これ以降に
定常負荷検出部10によって検出される定常状態の切削
負荷も異常検出基準値を超えることとなり、ペッキング
動作が実行されても定常負荷が異常検出基準値を下回る
ことがないため、切屑詰まりを生じる前に前記異常検出
部13によって摩耗限界と判定される。したがって、ペ
ッキング動作の影響を受けることなく確実に工具摩耗の
検出を行うことができる。
【0035】以上の構成を備えた本例の数値制御装置1
によると、主軸駆動制御部6から主軸駆動系15に出力
される駆動電流を基に切削負荷検出部8において切削負
荷(主軸トルク)が算出され、算出された切削負荷デー
タを基に、前記食付負荷検出部9において前記食付負荷
が検出される一方、前記定常負荷検出部10において定
常負荷が検出される。そして、ペッキング判定部11に
おいて、前記定常負荷から前記食付負荷が減算されて変
動負荷が算出され、算出された変動負荷が所定の基準値
を超えたとき、即ち、変動負荷が過負荷となったとき引
き戻し動作が必要であると判定され、これを受けてペッ
キング動作制御部12が送り駆動系14を引き戻し駆動
する。図4に、このようにしてペッキング処理が行われ
たときの切削負荷の状態を示す。
【0036】また、異常検出部13において、定常負荷
検出部10によって検出された定常負荷が所定の異常検
出基準値と比較され、上記ペッキング動作を行っても定
常負荷データが異常検出基準値を超える場合には、工具
が異常であると判定されて表示手段16に工具異常のア
ラームが表示され、オペレータに警告される。
【0037】このように、本例の数値制御装置1によれ
ば、定常負荷から食付負荷を減じて変動負荷を算出し、
算出された変動負荷を基に過負荷であるかどうかを判定
するようにしているので、送り駆動系14の送り速度や
工具摩耗などに依存した変動要因が除去され、切屑詰ま
りにのみ依存した負荷データでもって過負荷であるかど
うかを判定することができ、その結果、一定に定められ
た基準値を基準として前記過負荷を判定することができ
る。これは、切屑詰まりに依存した変動要因がない場
合、送り駆動系14の送り速度が加工穴毎に変化したと
しても、定常負荷は食付負荷と略同一であるとみること
ができ、また、工具摩耗によって切削負荷が増大したと
しても、同様に定常負荷は食付負荷と略同一であるとみ
ることができるからである。
【0038】したがって、上述した従来のペッキング処
理におけるような、前記基準値を送り駆動系14の送り
速度毎に設定するといった煩わしく熟練を要する作業が
不要であり、平易な手法によって前記過負荷を判定する
ことが可能となる。
【0039】以上、本発明の具体的な実施形態について
説明したが、本発明の採り得る態様がこれに限定される
ものでないことは言うまでもない。例えば、上例では、
主軸駆動制御部6から主軸駆動系15に出力される駆動
電流を基に切削負荷(切削トルク)を検出するように構
成したが、これに代えて、前記送り駆動制御部5から送
り駆動系に出力される駆動電流を基に切削負荷(切削ス
ラスト)を検出するように構成しても良く、更に、これ
ら切削トルク及び切削スラストの双方から切削負荷を評
価するように構成しても良い。
【0040】また、上例では、定常負荷検出部10によ
って検出される定常負荷を基に工具異常を検出するよう
に前記異常検出部13を構成したが、食付負荷検出部9
によって検出される食付負荷を基に工具異常を検出する
ように構成しても良い。このようにすれば、ペッキング
判定部11及び異常検出部13における検出時間を考慮
しなくても、ペッキング動作の影響を受けることなく確
実に工具異常を検出することができる。尚、定常負荷検
出部10によって検出される定常負荷及び食付負荷検出
部9によって検出される食付負荷の双方を用いて工具異
常を検出するのは自由である。
【0041】また、前記ペッキング判定部11を、前記
食付負荷検出部9によって検出された切削負荷を基に判
定基準値を設定し、前記定常負荷検出部10によって検
出された切削負荷が前記判定基準値を超えたとき前記ペ
ッキング動作が必要であると判定するように構成しても
良い。尚、判定基準値は、前記食付負荷に所定の係数を
乗じたり、所定の定数を加算したり、或いは、食付負荷
が低いときには定数を加算し、食付負荷が高いときには
係数を乗じることにより設定することができる。斯くし
て、このように食付負荷を基に設定される判定基準値を
基準としてペッキング動作の要否を判定することで、送
り駆動系の送り速度や工具摩耗などに依存した変動要因
が除去され、切屑詰まりのみに依存した負荷データでも
って過負荷であるかどうかを判定することができ、上例
の数値制御装置1におけると同様の作用,効果が奏され
る。
【0042】また、前記食付負荷を、工具がワークに接
触した後に検出される切削負荷の所定時間毎の変化率を
基にして検出するように構成したが、これに代えて、工
具の形状及び送り駆動系14の送り速度を基に、工具が
ワークと接触した後に切削負荷が定常状態となるまでの
時間を推定し、推定された時間経過後に検出される切削
負荷を食付負荷として検出するように構成しても良い。
このように構成された数値制御装置の概要を図5に示
す。
【0043】同図に示すように、この数値制御装置20
は、図1に示した数値制御装置1の構成に工具形状デー
タ記憶部23を設けるとともに、前記食付負荷検出部9
と異なる処理を行う食付負荷検出部22を設けた構成を
備える。したがって、同一の構成部分については同一の
符号を付している。尚、図中、21はこれら食付負荷検
出部22及び工具形状データ記憶部23を備えた切削負
荷検出手段である。
【0044】前記工具形状データ記憶部23は、工具の
形状寸法に関するデータを格納する機能部であり、例え
ば、工具がドリルである場合には、その直径寸法,刃先
の角度や工具長などのデータが格納される。
【0045】そして、前記食付負荷検出部22は、工具
形状データ記憶部23に記憶された形状データ及び前記
分配指令生成部4から受信した送り駆動系14の送り速
度を基に、工具がワークと接触した後その刃先全面がワ
ークと接触するまでの時間を推定し、推定された時間経
過後の切削負荷を前記食付負荷として検出する。
【0046】このように構成された数値制御装置20に
よっても、上述した数値制御装置1と同様の作用,効果
が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る数値制御装置の概略
構成を示したブロック図である。
【図2】本実施形態に係る数値制御装置における処理を
説明するための説明図である。
【図3】本実施形態に係る数値制御装置における作用を
説明するための説明図である。
【図4】本実施形態に係る数値制御装置における作用を
説明するための説明図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る数値制御装置の概
略構成を示したブロック図である。
【図6】穴あけ加工における切削負荷の状態を説明する
ための説明図である。
【図7】穴あけ加工において送り速度を変化させた際の
切削負荷の状態を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 数値制御装置 2 加工プログラム記憶部 3 プログラム解析部 4 分配指令生成部 5 送り駆動制御部 6 主軸駆動制御部 7 切削負荷検出手段 8 切削負荷検出部 9 食付負荷検出部 10 定常負荷検出部 11 ペッキング判定部 12 ペッキング動作制御部 13 異常検出部 14 送り駆動系 15 主軸駆動系 16 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000114787 ヤマザキマザック株式会社 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 (73)特許権者 000006013 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 (72)発明者 垣野 義昭 京都府京都市左京区岩倉花園町256−5 (72)発明者 藤嶋 誠 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株 式会社森精機製作所内 (72)発明者 大坪 寿 岡山県浅口郡里庄町1160番地 安田工業 株式会社内 (72)発明者 中川 秀夫 兵庫県伊丹市北伊丹8丁目10番地 大阪 機工株式会社内 (72)発明者 山岡 義典 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社内 (72)発明者 竹下 虎男 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−246408(JP,A) 特開 平5−277817(JP,A) 特開 平6−99335(JP,A) 特開 平11−10483(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23Q 15/00 - 15/28 G05B 19/18 - 19/46

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工プログラムに従って動作指令信号を
    生成する分配指令生成部と、得られた動作指令信号に基
    づいて送り駆動系の作動を制御する送り駆動制御部と、
    加工プログラムに従って主軸駆動系の回転動作を制御す
    る主軸駆動制御部と、前記送り駆動制御部から前記送り
    駆動系に出力される駆動電流及び/又は前記主軸駆動制
    御部から前記主軸駆動系に出力される駆動電流を基に切
    削負荷を検出する切削負荷検出手段と、穴あけ動作中に
    前記切削負荷検出手段により検出された切削負荷が所定
    の基準値を超えたとき前記送り駆動系を引き戻し動作さ
    せるペッキング動作制御手段とを備えたNC工作機械の
    数値制御装置において、 前記切削負荷検出手段を、工具がワークと接触した後に
    定常状態となる初期段階の切削負荷を検出する食付負荷
    検出部と、初期段階以後の切削負荷を検出する定常負荷
    検出部とを設けて構成し、且つ前記食付負荷検出部を、
    検出される切削負荷が所定の基準値を超えたとき工具が
    ワークに接触したことを検出し、該接触検出後に検出さ
    れる切削負荷の変化率が所定の基準変化率以下となった
    後に検出される切削負荷を前記初期段階の切削負荷とし
    て検出するように構成し、 前記定常負荷検出部によって検出された切削負荷から前
    記食付負荷検出部によって検出された切削負荷を減算処
    理して変動負荷を算出し、算出された変動負荷が所定の
    基準値を超えたとき前記引き戻し動作が必要であると判
    定するペッキング判定手段を設けるとともに、 前記ペッキング判定手段により前記引き戻し動作が必要
    であると判定されたとき、これを受けて前記ペッキング
    動作制御手段が前記送り駆動系を引き戻し駆動するよう
    に構成したことを特徴とするNC工作機械の数値制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記工具の形状データを格納した工具形
    状データ記憶手段を更に設けるとともに、 前記食付負荷検出部を、前記工具形状データ記憶手段に
    記憶された形状データ及び前記送り駆動系の送り速度を
    基に、工具がワークと接触した後に切削負荷が定常状態
    となる時間を推定し、推定された時間経過後に検出され
    る切削負荷を前記初期段階の切削負荷として検出するよ
    うに構成したことを特徴とする請 求項1記載のNC工作
    機械の数値制御装置。
  3. 【請求項3】 前記ペッキング判定手段が、前記食付負
    荷検出部によって検出された切削負荷を基に判定基準値
    を設定し、前記定常負荷検出部によって検出された切削
    負荷が前記判定基準値を超えたとき前記引き戻し動作が
    必要であると判定するように設けられてなる請求項1又
    は2記載のNC工作機械の数値制御装置。
  4. 【請求項4】 前記定常負荷検出部及び/又は前記食付
    負荷検出部により検出される切削負荷を所定の異常検出
    基準値と比較して、切削負荷が該異常検出基準値を超え
    たとき工具が異常であると判定する工具異常検出手段を
    備えてなる請求項1又は2又は3記載のNC工作機械の
    数値制御装置。
  5. 【請求項5】 前記ペッキング判定手段における判定時
    間を、前記工具異常検出手段における判定時間よりも短
    い時間に設定したことを特徴とする請求項記載のNC
    工作機械の数値制御装置。
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