JPH06332512A - Nc工作機械による曲面加工方法及び曲面加工装置 - Google Patents

Nc工作機械による曲面加工方法及び曲面加工装置

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JPH06332512A
JPH06332512A JP11624193A JP11624193A JPH06332512A JP H06332512 A JPH06332512 A JP H06332512A JP 11624193 A JP11624193 A JP 11624193A JP 11624193 A JP11624193 A JP 11624193A JP H06332512 A JPH06332512 A JP H06332512A
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JP
Japan
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machining
acceleration
curved surface
spindle
axis
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JP11624193A
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Hideo Kato
秀夫 加藤
Ichiro Inazaki
一郎 稲崎
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲面を高速高精度で加工する。 【構成】 メモリ1は加工プログラムを、メモリ2は加
減速制御とサーボの遅れ量を計算するためのパラメータ
及び主軸の加速度と機械的な誤差の関係を示す誤差テー
ブルを、それぞれ記憶する。演算装置6は、主軸の送り
速度とパラメータから加減速制御とサーボの遅れ量を計
算し、また主軸の加速度を計算して誤差テーブルからそ
の加速度の機械的誤差を求め、上記遅れ量と誤差で加工
プログラムを補正してNC装置8に通信インターフェー
ス7を介して出力する。遅れと誤差がなくなるので、高
速高精度で曲面加工ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加工面が曲面となって
いる金型等の加工に適用されるNC工作機械による曲面
加工方法及び曲面加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】複雑な自由曲面を持つ金型を製作する場
合、通常、図10のように曲面Aを直線Bで分割したプ
ログラムで加工し、その加工面を作業員が磨いて平滑に
仕上げている。この方式では、プログラムの直線指令を
細かくするとともに、互いに隣り合う線分の間隔C(図
11参照)を小さくすると、加工面の平滑度が向上し、
人手による磨き時間を短縮することができる。しかし、
実際には加工用プログラムの長さが長くなるため、従来
の送り速度では加工時間が長くなり過ぎ、総合的に磨き
の短縮を長所として生かすことができない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、NC
装置の高速化により送り速度を高速にすることができる
ようになり、金型加工の高速化が可能となったが、自由
曲面を高速で加工した場合、自由曲面の曲率半径と送り
速度から実際の加工軌跡は指令軌跡と異なり高速高精度
加工ができない。
【0004】上記の原因となる、高速加工における加工
軌跡の誤差要因には次のものがある。 (a) NC装置の加減速制御による遅れとサーボによ
る遅れの半径縮小誤差(2軸で360度の円弧指令をし
たときの半径の縮小例を図12に示す。)。 (b) 小さな曲率半径を高速で加工しようとした場
合、加速度が大きくなり機械的な誤差が生じる。
【0005】高速加工における加工軌跡の誤差要因のう
ち、サーボの遅れによる誤差ΔR1と加減速制御の遅れ
による誤差ΔR2は次式(1),(2)によって表わさ
れる。 ΔR1=V2/(2×Kp2×R) …(1) ただし、 V :送り速度 R :円弧半径 Kp:サーボループゲイン
【0006】 ΔR2=(V2×T2)/(24×R) …(2) ただし、 V:送り速度 T:補間後直線加減速時定数(加減速制御の時定数) R:円弧半径
【0007】上式より、誤差を小さくするにはサーボル
ープゲインKpを大きくし補間後直線加減速時定数Tを
小さくすればよいが、実際には、この定数は機械的な条
件、サーボモータのトルク等から変更することができ
ず、一定となっている。
【0008】そのため、従来は自由曲面の円弧の曲率半
径が小さいときには速度を落とし、半径が大きいときに
は送り速度を早くし誤差を一定にする方法がとられてい
た(特願昭63−264589号)。この加工方法で
は、モータのトルクに余裕があるにもかかわらず、最短
時間で加工できないという欠点がある。
【0009】本発明は、高速高精度加工ができる、NC
工作機械による曲面加工方法及び曲面加工装置を提供す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1のNC工作機械による曲面加工方法は、
主軸を加工プログラムにしたがってサーボモータで動か
し曲面加工するNC工作機械において、主軸の送り速度
から加減速制御の遅れ量を計算し、その遅れ量で加工プ
ログラムを補正して主軸を動かし曲面加工する構成とし
た。
【0011】また、請求項2の曲面加工方法は、主軸を
加工プログラムにしたがってサーボモータで動かし曲面
加工するNC工作機械において、主軸の送り速度からサ
ーボの遅れ量を計算し、その遅れ量で加工プログラムを
補正して主軸を動かし曲面加工する構成とした。
【0012】請求項3の発明は、主軸を加工プログラム
にしたがってサーボモータで動かし曲面加工するNC工
作機械において、主軸の加速度を計算してその加速度に
よる機械的な誤差を求め、該誤差で加工プログラムを補
正して主軸を動かし曲面加工する構成とした。
【0013】更に、請求項4の曲面加工装置は、主軸を
加工プログラムにしたがってサーボモータで動かし曲面
加工するNC工作機械において、加減速制御とサーボの
遅れ量を計算するためのパラメータ及び主軸の加速度と
機械的な誤差の関係を示す誤差テーブルを記憶する記憶
手段と、主軸の送り速度と上記パラメータから加減速制
御とサーボの遅れ量を計算し、また主軸の加速度を計算
して上記誤差テーブルからその加速度の機械的な誤差を
求め、上記遅れ量と機械的な誤差で加工プログラムを補
正して、サーボモータを制御するNC装置に出力する演
算装置とを具備した構成とした
【0014】
【作用】請求項1の発明では、加減速制御の遅れた起因
する誤差を、また請求項2の発明ではサーボの遅れによ
る誤差を、更に請求項3の発明では加速度による機械的
な誤差をそれぞれ取り除くことができ、高速高精度加工
できる。また、請求項4の発明では上記三つの誤差のう
ちの一以上を取り除いてより一層高速高精度加工ができ
る。
【0015】
【実施例】図1ないし図8は本発明の一実施例を示す。
これらの図において符号1と2はメモリである。メモリ
1には加工プログラム3(図2)が記憶される。加工プ
ログラム3は、各軸(X軸とY軸、X軸とZ軸、Y軸と
Z軸の組み合わせがあるが、以下、X軸とY軸について
説明する。)の指令の移動量が単位時間(一定)当りの
移動距離で与えられて送り速度も含んだ形(バイナリー
形式)となっている。Xx(N−1)はブロック番号N
における主軸(図示せず)のX軸移動距離を、またYy
(N−1)はブロック番号Nにおける主軸のY軸移動距
離を示す。
【0016】また、メモリ(記憶手段)2には、X軸加
速度と機械的な誤差の関係を示すX軸誤差テーブル4
(図3)と、Y軸加速度と機械的な誤差の関係を示すY
軸誤差テーブル5(図4)と、サーボと加減速制御の遅
れ量を計算するためのパラメータT1,Tx,Ty,K
px,Kpy(図5)とが記憶される。誤差テーブル
4,5は計算、或いは実験等に基づいて作製される。
【0017】ここで、 T1 ;バイナリー形式での単位時間 Tx ;X軸の加減速時定数 Ty ;Y軸の加減速時定数 Kpx;X軸のサーボループゲイン Kpy;Y軸のサーボループゲイン である。
【0018】メモリ1,2には演算装置6が接続されて
いる。演算装置6は次の機能を持つ。 (1) メモリ1から1ブロック(N)の加工プログラ
ム3を読み出す(もし、直前の加工プログラムを読み込
んでいないときは、さらに次の1ブロックを読み出
す。)。
【0019】(2) 加工プログラム3から、各軸の移
動量を単位時間で割り、各軸の送り速度を計算する。 (3) 各軸の送り速度とメモリ2のパラメータから遅
れ量を計算する。
【0020】(4) 加工プログラムの各軸の移動量に
各軸の遅れ量を加算する。 (5) 直前の送り速度と読み出した送り速度の速度差
を単位時間で割り加速度を計算する。
【0021】(6) メモリ2の誤差テーブル4,5か
ら上記で得た加速度に対応する機械的な誤差を求め、そ
の誤差をメモリ1の加工プログラム3に加算し、指令
(補正)プログラムを得る。 (7) 上記の指令プログラムを通信インターフェース
7を介してNC装置8に出力する。なお、通信インター
フェース7は演算装置6の指令プログラムを高速通信手
段にてNC装置8に高速伝送し、直接数値制御を行う。
【0022】NC装置8は周知のものであり、与えられ
た指令プログラムにより、X軸サーボモータ10、Y軸
サーボモータ11、Z軸サーボモータ11を作動させ、
主軸を移動させる。
【0023】演算装置6の計算例を示す。 直前のブロック;X(x0),Y(y0) 現ブロック;X(x1)Y,(y1) X軸移動指令;X(x0),X(x1) Y軸移動指令;Y(y0),Y(y1) 各軸の移動量;x0,x1,y0,y1 X軸加減速時定数による遅れ量;Sx1 Y軸加減速時定数による遅れ量;Sy1 X軸サーボループゲインによる遅れ量;Spx1 Y軸サーボループゲインによる遅れ量;Spy1 X軸加速度;Gx1 Y軸加速度;Gy1 各軸の送り速度;Vx0,Vx1,Vy0,Vy1 X軸加速度Gx1に対応する機械的な誤差;Mx1 Y軸加速度Gy1に対応する機械的な誤差;My1 Vx0=x0/T1 Vx1=x1/T1 Vy0=y0/T1 Vy1=y1/T1 Sx1=1/2×Vx1×Tx Sy1=1/2×Vy1×Ty Spx1=Vx1/Kpx Spy1=Vy1/Kpy Gx1=(Vx1−Vx0)/T1 Gy1=(Vy1−Vy0)/T1 加工プログラム(x1)を補正した指令プログラム=
(x1+Sx1+Spx1+Mx1) 加工プログラム(y1)を補正した指令プログラム=
(y1+Sy1+Spy1+My1)
【0024】次に、本発明の曲面加工方法を図6ないし
図8の流れ図にしたがって説明する。なお、演算装置6
は演算用のレジスタR1,R2〜R20を有する。曲面
加工が開始されると、初期セットとなり、ブロック番号
をN=1にするとともに、レジスタR1〜R20を0に
セットした後(ステップS1)、メモリ1のブロック番
号Nのプログラム3をレジスタR1,R2に転送する
(ステップS2)。
【0025】次に演算装置6は、レジスタR1,R2の
内容をレジスタR9,R10に転送し(ステップS
3)、レジスタR9,R10の内容を通信インターフェ
ース7に送り、通信インターフェース7はNC装置8に
伝送する(ステップS4)。
【0026】次いで演算装置6は、次のブロックを読み
込む準備としてN=N+1の計算をし(ステップS
5)、各軸の速度を計算してその結果をレジスタR5,
R6に格納する(ステップS6)。演算装置6はステッ
プS7において、遅れ量を計算してその結果をレジスタ
R13,R14に格納する。
【0027】また、演算装置6は、加速度を計算してそ
の結果をレジスタR11,R12に格納し(ステップS
8)た後、レジスタR11,R12に格納された加速度
からメモリ2の誤差テーブル4,5をサーチし、機械的
誤差Mx,Myを得てレジスタR17,R18に格納す
る(ステップS9)。
【0028】次に、演算装置6は、レジスタR1,R2
の内容をレジスタR3,R4へ、レジスタR5,R6の
内容をレジスタR7,R8へそれぞれ転送し(ステップ
S10)、メモリ1のブロック番号Nのプログラム3を
レジスタR1,R2に転送する(ステップS11)。演
算装置6は、次のステップS12においてメモリ1の加
工プログラム3に上記の遅れ量と機械的誤差を加算し、
レジスタR13,R14の内容をレジスタR15,R1
6へ、レジスタR17,R18の内容をレジスタR1
9,R20へそれぞれ転送する(ステップS13)。
【0029】ステップS14では最終ブロックか否かが
判断され、NOの場合はステップS15に移ってレジス
タR9,R10の内容を通信インターフェース7を介し
てNC装置8に伝送する。
【0030】また、ステップS14でYESの場合は、
レジスタR13,R14,R17,R18を0にセット
し(ステップS16)、加工プログラムに遅れ量と機械
的誤差を加算し直して(ステップS17)レジスタR
9,R10の内容を通信インターフェース7を介してN
C装置8に伝送し(ステップS18)、終了となる。
【0031】図9は本発明の効果を示すもので、加速度
による機械的誤差と遅れ誤差を補正した本発明の曲面加
工方法の軌跡Dは、上記の誤差を補正しない軌跡E,F
よりも、加工プログラムの予定軌跡Hに格段に近くな
り、高精度加工となることが分る。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は前記の構
成とされているので、加減速制御の遅れと、サーボの遅
れ、及び加速度による機械的な誤差を補正して高速高精
度加工を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の曲面加工装置の一実施例を示すブロ
ック図である。
【図2】 加工プログラムの一例を示す図である。
【図3】 X軸誤差テーブルの一例を示す図である。
【図4】 Y軸誤差テーブルの一例を示す図である。
【図5】 パラメータの説明図である。
【図6】 本発明の曲面加工方法の一実施例を示すステ
ップS1〜S7までの流れ図である。
【図7】 同じく、ステップS8〜S12までの流れ図
である。
【図8】 同じく、ステップS13〜S18までの流れ
図である。
【図9】 加工プログラムの軌跡と本発明による指令プ
ログラムの軌跡等の比較図である。
【図10】 従来の曲面加工方法の説明図である。
【図11】 隣り合う線分の間隔を説明するための図で
ある。
【図12】 従来の曲面加工方法における半径の縮小例
を示す図である。
【符号の説明】
1 メモリ 2 メモリ(記憶手段) 3 加工プログラム 4 X軸の誤差テーブル 5 Y軸の誤差テーブル 6 演算装置 8 NC装置 10 X軸サーボモータ 11 Y軸サーボモータ 12 Z軸サーボモータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主軸を加工プログラムにしたがってサー
    ボモータで動かし曲面加工するNC工作機械において、
    主軸の送り速度から加減速制御の遅れ量を計算し、その
    遅れ量で加工プログラムを補正して主軸を動かし曲面加
    工することを特徴とするNC工作機械による曲面加工方
    法。
  2. 【請求項2】 主軸を加工プログラムにしたがってサー
    ボモータで動かし曲面加工するNC工作機械において、
    主軸の送り速度からサーボの遅れ量を計算し、その遅れ
    量で加工プログラムを補正して主軸を動かし曲面加工す
    ることを特徴とするNC工作機械による曲面加工方法。
  3. 【請求項3】 主軸を加工プログラムにしたがってサー
    ボモータで動かし曲面加工するNC工作機械において、
    主軸の加速度を計算してその加速度による機械的な誤差
    を求め、該誤差で加工プログラムを補正して主軸を動か
    し曲面加工することを特徴とするNC工作機械による曲
    面加工方法。
  4. 【請求項4】 主軸を加工プログラムにしたがってサー
    ボモータで動かし曲面加工するNC工作機械において、
    加減速制御とサーボの遅れ量を計算するためのパラメー
    タ及び主軸の加速度と機械的な誤差の関係を示す誤差テ
    ーブルを記憶する記憶手段と、主軸の送り速度と上記パ
    ラメータから加減速制御とサーボの遅れ量を計算し、ま
    た主軸の加速度を計算して上記誤差テーブルからその加
    速度の機械的な誤差を求め、上記遅れ量と機械的な誤差
    で加工プログラムを補正して、サーボモータを制御する
    NC装置に出力する演算装置とを具備したことを特徴と
    する曲面加工装置。
JP11624193A 1993-05-18 1993-05-18 Nc工作機械による曲面加工方法及び曲面加工装置 Withdrawn JPH06332512A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101378668B1 (ko) * 2012-04-16 2014-03-26 현대위아 주식회사 Cnc 공작기계장치 및 그 제어장치
JP2017016348A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 ファナック株式会社 テーブル形式データによる運転を行う数値制御装置
US9823644B2 (en) 2012-07-17 2017-11-21 Mitsubishi Electric Corporation Numerical control device and numerical control system

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