JPH02140807A - 数値制御装置における工具位置補正方法 - Google Patents

数値制御装置における工具位置補正方法

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JPH02140807A
JPH02140807A JP29435388A JP29435388A JPH02140807A JP H02140807 A JPH02140807 A JP H02140807A JP 29435388 A JP29435388 A JP 29435388A JP 29435388 A JP29435388 A JP 29435388A JP H02140807 A JPH02140807 A JP H02140807A
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Kenji Ito
健二 伊藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は数値制御(NC)方式、特にNC工作機械によ
る加工における工具摩耗補正方式に関する。
(従来の技術) NC工作機械では工具刃先位置が加工形状型りに移動す
るように、加ニブログラムにより軸移動指令、指令送り
速度、使用工具等の指令を行なって加工を行なっている
。工具刃先位置を加工形状型りに移動させるために、通
常は使用する工具形状を加味した+Ii+h B t)
)指令を用いる方法や、工具オフセットデータを使用す
る工具形状に応じて設定して上記工具オフセットデータ
を軸移動指令に加味させる方法が用いられている。
しかし、加工中の工具刃先位置は工具摩耗によって加工
前の工具刃先位置とのズレな生じ、このズレは加工がH
1続するに従って大籾くなる。つまり、前記ズレによっ
て加工形状誤差が発生し、加工するに従って次第にその
加工形状誤差は大きくなる。このため、工具摩耗によっ
て生ずる工具刃先位置のズレを補正1°ることにより、
工具摩耗に基づいて発生ずる加工形状誤差を無くずよう
なNC方式が提案されている。
第6図は、従来のNC方式を実現するNC装置の一例を
示すブロック図である。
加ニブログラム1は図示しないテープリーダ等を介して
NC装置に入力され、加ニブログラム1の1ブロツク毎
のデータがプログラム解釈部2で読込まれる。プログラ
ム解釈部2は逐次読込まれる1ブロツク毎のデータを解
析することによりNC指令値NCを算出し、NC指令値
NcはGコード、軸8!JJJ指令、指令送り速度°等
から成るもので、算出されたNC指令値NCは補正量加
算部3に送られる。補正量加算部3は、キーボード等の
入力手段7より人力される補正、[dcに相当する補正
をNC指令値NCに加算する。補正ff1dCに相当す
る補正をNC指令値Ncに加算する方法として、補正量
dcが入力される度に補正1i1dcを直接NG指令値
NcQ軸移動指令に加算することによりNC指令値Nc
を補正したり、あるいは補正idcを加工前に設定され
た工具オフセットデータに加算することによりNC指令
値NCを補正する方法が考えられる。このようにして算
出された工具摩耗補正後のNC指令値Nc°は関数発生
部4に送られ、関数発生部4はNC指令値NC° に基
づいてA1位時間当りの移動量Δfを算出し、サーボ制
御部5は該移動量Δfに基づいてサーボモータ6を駆動
する。
以上のようなNC方式によれば、オペレータが入力手段
7から補正fidcを入力すれば、工具刃先位置を補正
fidcだけ分加味させて移動させることが可能になる
。つまり、工具摩耗量を補正idcとして人力すれば、
工具刃先位置は加工形状通りに移動させることができる
のである。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、金型加工のように1つのワークにおける
切削時間、切削距離が膨大である場合は、加工中に大き
な工具摩耗が発生するために、工具摩耗により発生する
加工誤差をでとるだけ小さくするように、加工途中にお
いても工具摩耗補正を行なう必要がある。上記第6図の
NC方式において、加工途中に工具摩耗補正を行なう場
合、工具摩耗量は連続的に増加するものであるため、補
正量dcを大きくすると、補正実行間隔が長くなる反面
、補正を実行した切削面に補正idcに相当する段差が
生じてしまう。逆に補正実行時に生ずる切削面の段差を
小さくするために、補正idcをできるだけ小さくする
とその分補正実行間隔が短くなり、加工実行中のオペレ
ータの作業が増大し、無人運転が不可能になるという問
題があった。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本
発明の目的は、工具摩耗補正によって生じる切削面の段
差を最小限小さくするように工具摩耗補正を最小設定単
位ffi毎に行なうことにより、加工中の工具摩耗補正
を自動的に行なうことを可能にしたNC方式を提供する
ことにある。
すなわち、本発明の目的は、予めオペレータより人力さ
れる加工内容に応じた工具摩耗データ(切削距離とこの
切削距離における工具摩耗量、あるいは切削時間とこの
切削時間における工具摩耗1など)に基づいて、自動的
に工具刃先位置に対して最小設定単位量の大ぎさの補正
量を加えることにより、加工中におけるオペレータの作
業量を軽減させると共に、工具摩耗補正を実行すること
により発生する切削面の段差を最小限小さくして、加工
中の工具摩耗補正を行なうことを可能にするNC方式を
提供することにある。さらに、工具摩耗補正を実行する
時を、自動的に加ニブログラム指令より検出されるピッ
キング動作ブロック実行時、あるいは加ニブログラム指
令に指令された特定コード実行時にすることにより、加
工中におけるオペレータの作業量を軽減させると共に、
工具摩)毛補正に・よる切削面への影響をltl、j 
< t、たNC方式を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、工具の摩耗量によって生じる加工誤差を無く
ずために、工具と加工物との相対位置を補正する数値制
御方式に関するもので、本発明の上記目的は、工具の摩
耗量を算出する手段として益記工具による前記加工物で
の切削路Sと工具摩耗量との関係を用い、加ニブログラ
ム指令から実切削距離を算出し、この実切削距離が数値
制御方式の最小設定単位以上の工具摩耗量に相当する切
削距離となフた時を補正実行条件とすることによりて達
成される。更に工具の摩耗量を算出する手段として前記
工具による前記加工物での切削時間と工具摩耗量との関
係を用い、加ニブログラム指令から実切削時間を算出し
、この実切削時間が数値制御方式の最小設定単位以上の
工具摩耗量に相当する切削時間になった時を補正実行条
件とすることによりても達成される。
(作用) 本発明は、予めオペレータから加工内容に応じて工具摩
耗データ(切削距離とこの切削距離における工具摩九量
など)を人力し、工具摩耗データに基づいて工具が最小
設定単位量分だけ摩耗する補正切削圧1liII(ある
いは補正切削時間)を算出すると共に、加ニブログラム
に指令されているGコード、軸移動指令及び送り速度に
基づいて実切削圧111(あるいは実切削時間)を算出
し、補正実行条件を前回の補正実行条件成立後の実切削
圧11i11(あるいは実切削時間)が上記補正切削圧
l1III(あるいは補正切削時間)以上になることと
し、この補正実行条件が成立した時に、工具刃先位置に
対して最小設定単位量に相当する補正を行なう方式であ
る。ざらに又、前記補正実行条件が成立した時に、最小
設定A1位量の大きさの補正量を累積すると共に、指令
ブロックがビック動作を行なうブロックであフたり、特
定コードを含むブロックであることを検出し、当該ブロ
ックを実行する時に工具刃先位置に対して上記累積され
た補正量に相当する補正を行なう方式である。
このようなNC方式によれば、補正によって生ずる切削
面への影響を無くして工具摩耗補正が行なえるため、工
具摩耗によって生ずる加工誤差を除去した高精度加工を
容易に達成することができる。
(実施例) 第1図は、本発明のNC方式を実現するNC装置の一実
施例を第1図に対応させて示すブロック図であり、第6
図と同一構成部については同一番号を付してその説明を
省略1−る。本発明では新たに、補正圧1111′s出
部8.補正実行条件ヂエック部9及び実切削距離算出部
10が設けられている。
次に、本実施例の動作を第2図のフローチャートを参照
して説明する。
補正距離算出部8は、オペレータ等が入力手段7によっ
て入力する工具摩耗データNPに基づいて補正圧1ll
IILPを算出する。工具摩耗データN、は切削路yJ
i1.と、この切削路MLに相当する工具摩耗量りとで
成り、オペレータが切削ワークの材質、工具の種類等の
切削条件に基づいて設定したデータである。補正圧g1
1LPは、最小設定単位m Pの大きさの工具摩耗が発
生するのに必要な切削距離を示すもので、下記(1)式
により算出される。
ただし、最小設定単位量PはオペレータがNC装置に人
力できる値の中で最小のものを示し、通常は1μm又は
0.1μ霧である。
次に、実切削比11i11算出部10において、プログ
ラム解釈部2によって生成されたNC指令値Ncに基づ
いて実切削圧111fL、が算出される(ステップ51
) 。
NC指令値Neは加ニブログラム1の1ブロツク毎のデ
ータであり、iブロックのNc指令値NcはGコード、
軸移動指令(Xt、 yi、zi) 、指令送り速度等
から成り、iブロックが指令されたときの実切削圧11
11tL、はiブロックのGコードが“ GOI、GO
2゜GO:l ”の切削モードであるときに、iブロッ
クの軸移動量を(ト1)ブロック(前ブロック)で算出
された実切削圧11jllに加算することによって算出
される。
次に、補正実行条件ヂエック部9において、工具摩耗補
正ff1dpが算出される過程を説明する。補正実行条
件とは、前回の補正実行条件成立後の実切削圧1llI
lI1.が補正圧1!!lL、以上になるということで
あり、実切削距離!。は下記(2)式に示すように、補
正実行条件算出部9が有する補正条件成立時の切削路I
II J2゜°及び実切削圧11!1L、に基づいて算
出される(ス゛テップS2)。
λ6−L、−ρ。        ・・・・・・ (2
)次に、上述の如く算出された実切削圧!II J2.
及び補正圧l111Lpに基づいて、補正実行条件が成
立するかどうかのチエツクが行なわれる(ステップS3
)、そして、補正実行条件が成立したときB、≧L6)
、大きさが最小設定単位量に相当する補正ff1dpを
出力1゛る(ステップs4)、さらに補正実行条件が成
立した時には、補正実行成立時の切削距a11.’の大
きさを実切削距111L、の大きさに更新する(ステッ
プS5)、このようにして出力された補正ff1dpは
補正量加算部3に送られ、補正量加算部3は工具刃先位
置に対して補正量dpの補正を加える。以下は従来方式
と全く同一であるため説明を省略する。
以上のように工具摩耗補正を行なうことにより、最小設
定単位量毎の摩耗補正が可能になり、補正によって生じ
る切削面の段差を最小限小さくして切削中の工具摩耗補
正を実行することができる。なお、第1図に示す実施例
では切削距離に晶づいて補正実行条件をチエツクしてい
るが、切削距離ではなく切削時間を基に補正実行条件を
チエツクすることも可能である。この場合、オペレータ
により人力手段7から入力される工具摩耗データNPは
、切削時間とこの切削時間に相当する工具摩耗量とであ
る。
ところで、切削中に工具摩耗補正を行なう方法として、
ピッキング動作のような非切削状態に工具摩耗補正を行
なう方法が考えられる。この方法による実施例を、本発
明のNC方式を実現するNC装置の第2の実施例として
第3図に示す、第3図は第1図に対応しており、上記第
1図と同一構成部については同一符号を付してその説明
を省略する0本実施例では新たに、ピッキングブロック
検出部12及び補正ffi累積部11が設けられている
。
次に、本実施例の動作を第4図のフローチャートを参照
して説明する。尚、第4図におけるステップSlθ〜5
14は第2図のステップ51N55と全く同一処理であ
り、その説明を省略する。
ピッキングブロック検出部12は、NC指令値Ncに基
づいて指令きれたブロックピッキング動作を実行するブ
ロック(以下、ピッキングブロックと称す)であるかど
うかを検出し、指令されたブロックがピッキングブロッ
クである場合にはピッキングブロック実行指令BPを“
1”にする。逆に、ピッキングブロックでない場合には
ピッキングブロック実行指令[IPを“0”とする。補
正量累積部11は、補正実行条件チエツク部9より出力
される補正量dpを累積して累積補正ioPを算出して
、この累積補正量D1を補正量加算部3に入力1°る(
ステップs1s ) 、補正量累積部11はさらにピッ
キングブロック検出部12から出力されるピッキングブ
ロック実行指令B1に基づいて、[1,−1(ステップ
5lli ) 、つまりピッキングブロックを実行する
場合に、上記累積補正mDpを補正量として出力する(
ステップ517)、さらに、累積補正量DPを補正量と
して出力した後、累積補正ffi o pをクリアして
“0”に1−る(ステップ518 ) 、 B、−0,
つまりピッキングブロックを実行しない場合は補正量を
出力しない、このようにして補正累積部11から出力さ
れた補正量orは補正量加算部3に送られ、補正量加算
部3は工具刃先位置に対して補正量Orの補正を行なう
。以下は第1図の実施例と同様であるので説明を省略す
る。
以上のようにしで工具摩耗補正を行なうことにより、最
小設定単位量毎の工具摩耗補正をピッキング動作実行時
に行なうことができ、さらに切削面の誤差を小さくして
切削中の工具摩耗補正を実行することができる。
次に、ピッキングブロック検出部12において行なわれ
るピッキングブロック検出方法の一例を第5図を参照し
て説明1°る。
NC指令値NCは加ニブログラムlの1ブロツク毎のデ
ータであり、ピッキングブロック検出部!2にiブロッ
クのNC指令値Ncが人力され、iブロックがピッキン
グブロックであるかどうかを検出する場合を考える。ピ
ッキングブロック検出部12は、i!li続する3つの
軸移動指令によって定まる平面の方程式を算出する手段
を具備しており、例えばiブロックが指令される度に連
続するiブロック、(i−1)ブロック(前回指令ブロ
ック)。
(+−2)ブロック(前々回指令ブロック)の軸移動指
令に基づいて下記(3)式より平面方程式を算出するこ
とができる。
!=yr               ・・・・・・
 (4)ただし、(XI、yt、Zl)はiブロックの
軸移動指令である。
となる。
まず(i−1)ブロック(前回指令ブロック)における
実行平面方程式を^X+llY+C2◆0−0とすると
、iブロックの軸移動指令(XI、yt、7.+)とこ
の実行平面方程式との平面量比1111LcNを下記(
5)式に基づいて算出する(ステップ520)。
ただし、(XI、yt、Zt)はiブロックの軸移動指
令、(Xi−1+Yl−1+ZI−1)は(i−1)ブ
ロックの軸移動指令、(XI−21y1−2.Zl−2
)は(i−2)ブロックの軸移動指令である。
このように算出される平面(以下、実行平面方程式と称
す)は、iブロックにおける切削平面を示すものであり
、例えばzx平面を切削平面とすると実行平面方程式は 次に、ピッキング〃」作であることを示す内部データJ
L1.λ、と比較し、平面量比HtLENが、内部デー
タ1.以下でかつ22以上であると各にピッキングブロ
ックであると判断する(ステップ521.522 ) 
、なお、内部データn、、i2は類ニブログラムlが有
する指令位置誤差によってピッキングブロックを誤って
検出したり、90°コーナを切削する部分をピッキング
ブロックであると誤って検出しないようにすることを目
的とする内部データである。また、内部データX、、t
t、を類ニブログラム1の指令内容に基づいてオペレー
タにより入力設定してもらう方法も考えられる。ピッキ
ングブロックであると検出された場合、ピッキングブロ
ック実行指令BPを“I ”にしくステップ523)、
逆にピッキングブロックでないと検出された場合には、
ピッキングブロック実行指令BPを0″にする(ステッ
プ525)。さらに、ピッキングブロックであると検出
された場合には、iブロック、(i−1)ブロック(前
回指令ブロワ/)、(i−2)ブロック(前々回指令ブ
ロック)の軸8gJ指令に基づいて、(3)式より該3
点によって定める平面の方程式を算出し、算出された平
面をiブロックにおける実行平面方程式として実行平面
方程式の更新を行なう(ステップ524)。
以上のような方法によれば、指令ブロックがピッキング
動作を行なうブロックであることを容易に検出すること
が可能である。
ところで、第3図及び第4図に示した方法は自動的に指
令ブロックがピッキングブロックであることを検出し、
最小設定単位量毎の工具摩耗補正をピッキングブロック
実行時に行なうものであるが、類ニブログラムに工具摩
耗補正の実行を示す特定コードを指令し、この特定コー
ド実行時に摩耗補正を行なう方法も考えられる。この方
法は、第3図の実施例のブロック図におけるピッキング
ブロック検出部12に特定コードを解釈する手段を設け
、つまり第2実施例の動作を示す第5図のフローヂャー
トにおいて、特定コードを含む指令ブロックである時に
ピッキングブロック実行指令IIPを“1“にする処理
を行なうだけで容易に実現できる。この方法によれば、
最小設定単位ffi毎の工具摩耗補正をオペレータの希
望する個所で行なうことが可能になる。つまり、オペレ
ータは工具摩耗補正を実行させたいブロックに特定コー
ドを指令するだけで、自動的に最適な補正量が算出され
適切な工具摩耗補正が行なわれる。
(発明の効果) 璽つの工具を連続して長時間使用するワークや高精度が
要求されるワークを加工する場合、工具摩耗によって生
ずる加工誤差が大きな問題であり、この加工誤差を除去
するためには切削途中に工具摩耗補正を行なう必要があ
る0本発明のNC方式によれば切削途中の工具摩耗補正
を自動的に行なうことができるため、オペレータの作業
量を軽減させることができると共に、工具摩耗補正の補
正量が最小設定単位の大きさに相当するため、補正によ
って生ずる切削面への影響を最小限小さくすることがで
き、工具摩耗補正を容易にかつ高精度に行なうことがで
きる。さらに、工具摩耗補正を実行する時を、自動的に
加ニブログラム指令より検出されるピッキング動作ブロ
ックの実行時に、あるいは加ニブログラムに指令、され
る特定コードの実行時にする事により、補正によって生
ずる切削面の影響を無くして工具摩耗補正を実行するこ
とが可能になり、工具摩耗によって生ずる加工誤差を除
去した高精度な加工がオペレータの作業量を増加させる
ことなく容易に達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方式を実現する装置の一実施例を示すブ
ロック構成図、第2図はその動作例を示すフローヂャー
ト、第3図は本発明方式を実現する装置の他の実施例を
示すブロック構成図、第4図はその動作例を示すフロー
ヂャート、第5図は本発明の更に別の実施例を示すフロ
ーヂャート、第6図は従来の装置例を示すブロック構成
図である。 l・・・加ニブログラム、2・・・プログラム解釈部、
3・・・補正量加算部、4・・・関数発生部、5・・・
サーボ制御部、6・・・サーボモータ、7・・・入力手
段、8・・・補正距1fll算出部、9・・・補正実行
条件ヂエック部、lO・・・実切削距離算出部、11・
・・補正累積部、12・・・ピッキングブロック検出部
。 羊 図 革 回

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、工具の摩耗量によって生じる加工誤差を無くすため
    に、前記工具と加工物との相対位置を補正する数値制御
    方式において、前記工具の摩耗量を算出する手段として
    前記工具による前記加工物での切削距離と工具摩耗量と
    の関係を用い、加工プログラム指令から実切削距離を算
    出し、前記実切削距離が数値制御方式の最小設定単位以
    上の工具摩耗量に相当する切削距離となった時を補正実
    行条件としたことを特徴とする数値制御方式。 2、前記補正実行条件成立時の補正量を累積すると共に
    、前記加工プログラム指令の軸移動指令よりピッキング
    動作ブロックを検出し、前記ピッキング動作ブロック実
    行時に前記累積した補正量を補正するようにした請求項
    1に記載の数値制御方式。 3、前記加工プログラムの1ブロック毎に、前記ブロッ
    クの位置指令、前ブロックの位置指令及び前々ブロック
    の位置指令によって定まる平面の方程式を ax+by+cz+d=0 ただし a=y_1z_2−y_1z_3+y_2z_3−y_
    2z_1+y_3z_1−y_3z_2b=z_1z_
    3−x_1z_2+x_2z_1−x_2z_3+x_
    3z_2−x_3z_1c=x_1y_2−x_1y_
    3+x_2y_3−x_2y_1+x_3y_1−x_
    3y_2d=x_1y_3z_2−x_1y_2z_3
    +x_2y_1z_3−x_2y_3z_1+x_3y
    _2z_1−x_3y_1z_2(x_1、y_1、z
    _1):現ブロックの位置指令(x_2、y_2、z_
    2):前ブロックの位置指令(x_3、y_3、z_3
    ):前々ブロックの位置指令によって算出する手段を具
    備し、前記加工プログラムの1ブロック毎に今回の位置
    指令が、前回の位置指令を含む平面に存在するか存在し
    ないかを判別することにより、今回指令されたブロック
    がピッキング動作ブロックであるか否かを検出するよう
    にした請求項2に記載の数値制御方式。 4、前記補正実行条件成立時の補正量を累積すると共に
    、前記加工プログラムに指令される特定コードの実行時
    に前記累積した補正量を補正するようにした請求項1に
    記載の数値制御方式。 5、工具の摩耗量によって生じる加工誤差を無くずため
    に、前記工具と加工物との相対位置を補正する数値制御
    方式において、前記工具の摩耗量を算出する手段として
    前記工具による前記加工物での切削時間と工具摩耗量と
    の関係を用い、加工プログラム指令から実切削時間を算
    出し、前記実切削時間が数値制御方式の最小設定単位以
    上の工具摩耗量に相当する切削時間になった時を補正実
    行条件としたことを特徴とする数値制御方式。 6、前記補正実行条件成立時の補正量を累積すると共に
    、前記加工プログラム指令の軸移動指令よりピッキング
    動作ブロックを検出し、前記ピッキング動作ブロック実
    行時に前記累積した補正量を補正するようにした請求項
    5に記載の数値制御方式。 7、前記加工プログラムの1ブロック毎に、前記ブロッ
    クの位置指令、前ブロックの位置指令及び前々ブロック
    の位置指令によって定まる平面の方程式を ax+by+cz+d=0 ただし a=y_1z_2−y_1z_3+y_2z_3−y_
    2z_1+y_3z_1−y_3z_2b=x_Iz_
    3−x_1z_2+x_2z_1−x_2z_3+x_
    3z_2−x_3z_1c=x_1y_2−x_1y_
    3+x_2y_3−x_2y_1+x_3y_1−x_
    3y_2d=x_1y_3z_2−x_1y_2z_3
    +x_2y_1z_3−x_2y_3z_1+x_3y
    _2z_1−x_3y_1z_2(x_1、y_1、z
    _1):現ブロックの位置指令(x_2、y_2、z_
    2):前ブロックの位置指令(x_3、y_3、z_3
    ):前々ブロックの位置指令によって算出する手段を具
    備し、前記加工プログラムの1ブロック毎に今回の位置
    指令が、前回の位置指令を含む平面に存在するか存在し
    ないかを判別することにより、今回指令されたブロクが
    ピッキング動作ブロッックであるか否かを検出するよう
    にした請求項6に記載の数値制御方式。 8、前記補正実行条件成立時の補正量を累積すると共に
    、前記加工プログラムに指令される特定コードの実行時
    に前記累積した補正量を補正するようにした請求項5に
    記載の数値制御方式。
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