JPH06210552A - 旋削工具台 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ツールとワークとの間の相対的な過渡振動を
補正し、形状誤差を生起することなく、精度のよい旋削
加工が可能な旋削工具台を提供する。 【構成】 ダイヤフラムを介してボディ７に取付けられ
たツール２、ボディ７を固定するツールホルダ３、ツー
ル２及びボディ７に結合し、ツール２を前後（ａ方向）
に駆動するアクチュエータ８（たとえば圧電素子）、ツ
ール２のａ方向の駆動量を測定する変位計９（たとえば
静電容量形ギャップセンサ）、プリセットデータ１２を
有するフィードフォワード回路２１、ツール２の歪を検
出する歪ゲージ２４、及び歪ゲージ２４の出力信号を処
理するとともにフィードフォワード回路２１へプリセッ
トデータを出力するタイミングを与える信号２７を出力
する微分回路２５と波形整形回路２６等を有し、ツール
とワークとの間の相対的な過渡振動を補正し得るように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、旋削工具台に関し、特
に形状誤差がなく、精度のよい旋削加工を実現する場合
に適用して有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来技術に係る旋削工具台の概
要を示す説明図である。同図に示すように従来の旋削工
具台３１は、工作物であるワーク４に当接し、ワーク４
を切削する工具であるツール３２、ツール３２を固定す
るツールホルダ３３、及びボールねじ３４、サーボモー
タ３５等で構成される送り駆動機構を有している。した
がってワーク４に対する切込量の調節は、前記送り駆動
機構によりツールホルダ３３及びツール３２を前後（ａ
方向）に駆動することにより行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る旋削工具台３１は、外周面の一部にキー溝５を有す
るような円柱状のワーク４を旋削加工する場合、キー溝
５部分以外のワーク４の外周面にツール３２が当接して
いる間は、ワーク４とツール３２の間に切削反力が作用
するが、ワーク４が回転し、ツール３２がキー溝５に達
すると一時的に前記切削反力が消失し、ワーク４とツー
ル３２の間に相対的な過渡振動が生起される。この過渡
振動は、ワーク４が更に回転し、再びツール３２が前記
外周面に当接しても僅かの間継続される。このためワー
ク４の外周面に形状誤差が生じてしまう。

【０００４】図２は、上記形状誤差を示す説明図であ
る。同図に示すように形状誤差２３は、ワーク４の回転
方向における下流側のキー溝５近傍の外周面に生ずる。

【０００５】また、前記過渡振動は、ツール３２とワー
ク４の相対振動特性、すなわちツールホルダ３３及びボ
ールねじ３４、サーボモータ３５等を有する送り駆動機
構の剛性による振動特性とワーク４の保持機構（図示せ
ず）の剛性による振動特性から生じ、その振動数は数１
０Hz〜数１００Hz程度である。したがって前記駆動機構
によって、前記過渡振動を補正するようにツール３２を
駆動しようとしてもツールホルダ３３等の質量が大き
く、前記過渡振動に追従させることができない。

【０００６】本発明は、上記従来技術に鑑み、ツールと
ワークとの間の相対的な過渡振動を補正し、形状誤差を
生起することなく、精度のよい旋削加工が可能な旋削工
具台を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、切削工具を工作物に対し接離するよう直接
駆動するアクチュエータと前記切削工具の変位量を測定
する変位計とを有する旋削工具台において、外周面の一
部にキー溝等の凹部を有する工作物の切削加工をする
際、前記凹部における前記切削工具と工作物との間に作
用する切削反力の一時的な消失によって前記切削工具と
工作物との間に生起する相対的な過渡振動を補正するた
めのプリセットデータを有するとともに、該プリセット
データに基づき前記アクチュエータへ駆動信号を出力し
てフィードフォワード制御を行うフィードフォワード回
路と、前記切削工具が前記凹部から再び前記工作物の外
周面に当接するタイミングを検出する検出手段と、該検
出手段の出力信号を処理するとともに前記フィードフォ
ワード回路へ前記プリセットデータの出力タイミングを
与える信号を出力する信号処理回路とを有する制御装置
を有することを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明によれば、フィードフォワー
ド回路から、切削工具と工作物との間の相対的な過渡振
動に対応して、プリセットデータに基づく駆動信号がア
クチュエータに出力される。このため該アクチュエータ
によってツールが駆動され、上記過渡振動を補正するよ
うに前記ツールの切込み量が制御される。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

【００１０】図１は、本実施例に係る旋削工具台の構成
を示す説明図である。同図に示すように旋削工具台１
は、ダイヤフラムを介してボディ７に取付けられたツー
ル２、ボディ７を固定するツールホルダ３、ツール２及
びボディ７に結合し、ツール２を前後（ａ方向）に駆動
するアクチュエータ８（たとえば圧電素子）、ツール２
のａ方向の駆動量を測定する変位計９（たとえば静電容
量形ギャップセンサ）及びツール２の前記駆動量を制御
する制御装置２０を有する。

【００１１】また制御装置２０は、ツール２の切込み量
を設定する設定切込み量１１、設定切込み量１１と変位
計９から出力される変位信号１０との偏差を演算する演
算部１８、切削条件に対応して予めセットしたプリセッ
トデータ１２と、プリセットデータ１２を偏差信号１３
に加算する演算部１９を有するフィードフォワード回路
２１、フィードフォワード回路２１からの出力信号２２
を入力し、制御信号１７を出力するコントローラ１４、
及び制御信号１７を増幅し、駆動信号１６を出力するア
ンプ１５、ツール２の外周面に取付け、ツール２の歪を
検出する歪ゲージ２４、及び歪ゲージ２４の出力信号を
処理するとともに、フィードフォワード回路２１へプリ
セットデータ２１を出力するタイミングを与えるための
信号２７を出力する微分回路２５と波形整形回路２６を
有する。なお、設定切込み量１１の出力信号をプリセッ
トデータ１２に入力しているが、これは設定切込み量１
１に対応してプリセットデータ１２の振幅等を変化させ
る、すなわちプリセットデータ１２の特性を決定するた
めである。

【００１２】図２には、歪ゲージ２４、微分回路２５及
び波形整形回路２６の出力波形を示す。ツール２は、ワ
ーク４の外周面に当接している間は応力によって歪を生
起するが、キー溝５にある間は、前記歪がなくなる。こ
のため歪ゲージ２４は、同図（ａ）に示すようにツール
２がワーク４の外周面に当接している間、前記歪の検出
信号を出力し、ツール２が回転方向上流のキー溝５の縁
部に達した時点（以下、これをａ点という）で前記出力
がゼロとなり、更にツール２が回転方向下流のキー溝５
の縁部に達した時点（以下、これをｂ点という）から再
び前記歪の検出信号を出力する。

【００１３】微分回路２５は、前記検出信号を微分す
る。従って微分回路２５は、同図（ｂ）に示すように前
記検出信号が変化するａ点及びｂ点において、急峻な微
分波形を出力する。波形整形回路２６は、前記微分波形
を整形するが、その際同図（ｃ）に示すようにａ点の微
分波形は無視し、ｂ点の微分波形のみを整形する。この
整形された波形は、フィードフォワード回路２１へ出力
され、プリセットデータ１２を出力するタイミングを与
える。

【００１４】上記実施例によれば、ワーク４のキー溝５
における一時的な切削反力の消失によって生起するワー
ク４とツール２の間の相対的な過渡振動に対応して、フ
ィードフォワード回路２１よりプリセットデータ１２が
出力される。このプリセットデータ１２に基づき、アク
チュエータ８によってツール２が駆動される。この際ア
クチュエータ８によって駆動されるのは、ツール２のみ
であり、ツール２はツールホルダ３等に比べ質量が小さ
い。したがってツール２は、応答性がよく数１０〜数１
００Hz程度の前記過渡振動に対応して駆動される。

【００１５】図３はプリセットデータの説明図である。
同図に示すようにプリセットデータは、プリセット量を
時間の関数で表わしたものであり、設定切込み量等の切
削条件に対応したツール・ワーク間の相対的な過渡振動
（変位）の測定データあるいはワーク外周面の形状誤差
の測定データをもとに作成する。

【００１６】

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明はツール・ワーク間の相対的な過渡振動を
補正する様、ツールの駆動を制御することができ、前記
過渡振動による形状誤差を生起することなく高精度の旋
削加工が可能な旋削工具台を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る旋削工具台の構成を示す
説明図である。

【図２】歪ゲージ、微分回路及び波形整形回路の出力波
形を示す図である。

【図３】形状誤差を示す説明図である。

【図４】プリセットデータの説明図である。

【図５】従来技術に係る旋削工具台の概要を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 旋削工具台 ２ ツール ４ ワーク ８ アクチュエータ ９ 変位計 １２ プリセットデータ ２１ フィードフォワード回路 ２４ 歪ゲージ ２５ 微分回路 ２６ 波形整形回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具を工作物に対し接離するよう直
   接駆動するアクチュエータと前記切削工具の変位量を測
   定する変位計とを有する旋削工具台において、 外周面の一部にキー溝等の凹部を有する工作物の切削加
   工をする際、前記凹部における前記切削工具と工作物と
   の間に作用する切削反力の一時的な消失によって前記切
   削工具と工作物との間に生起する相対的な過渡振動を補
   正するためのプリセットデータを有するとともに、該プ
   リセットデータに基づき前記アクチュエータへ駆動信号
   を出力してフィードフォワード制御を行うフィードフォ
   ワード回路と、 前記切削工具が前記凹部から再び前記工作物の外周面に
   当接するタイミングを検出する検出手段と、 該検出手段の出力信号を処理するとともに前記フィード
   フォワード回路へ前記プリセットデータの出力タイミン
   グを与える信号を出力する信号処理回路とを有する制御
   装置を有することを特徴とする旋削工具台。