JPH08118205A - 数値制御工作機械の主軸法線方向制御方法 - Google Patents

数値制御工作機械の主軸法線方向制御方法

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JPH08118205A
JPH08118205A JP6258487A JP25848794A JPH08118205A JP H08118205 A JPH08118205 A JP H08118205A JP 6258487 A JP6258487 A JP 6258487A JP 25848794 A JP25848794 A JP 25848794A JP H08118205 A JPH08118205 A JP H08118205A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 工具の刃先が主軸回転中心に対してオフセッ
トしていても、オペレータはそれを意識することなく、
工具の刃先で被加工物を加工する際に、加工プログラム
の軌跡の進行方向に対して工具の刃先を直角に保つよう
に制御して、容易に加工できるようにすると共に、一定
の面粗度を得るようにした数値制御工作機械の主軸法線
方向制御方法を提供することにある。 【構成】 回転可能な主軸Ｓの先端に工具Ｔを装着し、
工具Ｔの刃先ＴA が前記主軸Ｓの回転中心Ｓ0 からオフ
セットされた状態で、工具Ｔの刃先ＴA で被加工物Ｗを
加工する際、加工プログラム軌跡の加工進行に対して前
記工具Ｔの刃先を常に直角に保つよう少なくとも前記主
軸Ｓの回転角度を制御することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、数値制御工作機械に
おいて、主軸の先端に装着された工具で被加工物を加工
する際に、工具の刃先を加工プログラム軌跡の加工進行
に対して常に直角方向に保つように制御する数値制御工
作機械の主軸法線方向制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、数値制御工作機械において、主軸
の先端に装着された工具で被加工物を加工する際に、工
具の刃先を加工プログラムの軌跡の加工進行方向に対し
て常に直角方向に保つように制御する主軸法線方向制御
方法は一般に知られている。
【０００３】この場合における主軸法線方向制御方法に
おいては、主軸の中心と工具刃先の中心とが一致してお
り、直線補間、円弧補間に対してのみ、工具の刃先を加
工プログラムの軌跡の加工進行方向に対して常に直角と
なるように制御しているものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の主軸法線方向制御方法においては、主軸の中心と工
具の中心とが一致した状態の制御機能しか備えていない
ため、直線補間、円弧補間に対してしか主軸法線方向制
御が出来ず、主軸中心と工具刃先とがオフセットしてい
る場合には、正しく主軸法線方向制御ができないという
問題があった。
【０００５】また、加工プログラムの軌跡におけるコー
ナー内側での主軸法線制御が正しく行うことができない
という問題もあった。
【０００６】そのため、工具の刃先が主軸中心に対して
オフセットしているような場合には、オペレータがいち
いち種々の補正計算を行って主軸法線方向制御するよう
にしなければならず、非常に手間がかかると共に大変面
倒であった。
【０００７】この発明の目的は、工具の刃先が主軸回転
中心に対してオフセットしていても、オペレータはそれ
を意識することなく、工具の刃先で被加工物を加工する
際に、加工プログラムの軌跡の進行方向に対して工具の
刃先を直角に保つように制御して、容易に加工できるよ
うにすると共に、一定の面粗度を得るようにした数値制
御工作機械の主軸法線方向制御方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の数値制御工作機械の主軸法
線方向制御方法は、回転可能な主軸の先端に工具を装着
し、工具の刃先が前記主軸の回転中心からオフセットさ
れた状態で、工具の刃先で被加工物を加工する際、加工
プログラム軌跡の加工進行に対して前記工具の刃先を常
に直角に保つよう少なくとも前記主軸の回転角度を制御
することを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】以上のような請求項１による発明の数値制御工
作機械の主軸法線方向制御方法とすることにより、工具
の刃先で被加工物を加工する際に、工具の刃先が主軸の
回転中心からオフセットされた状態で工具が主軸に装着
されていても、加工プログラム軌跡の加工進行に対して
工具の刃先が直角に保つように少なくとも主軸の回転角
度を制御する制御機能を備えているから、工具の刃先が
加工プログラム軌跡の加工進行に対して常に直角に保た
れて加工されるので、容易に加工ができると共に一定の
面粗度が得られる。しかもオペレータは工具の刃先が主
軸回転中心に対してオフセットされていることを意識す
ることなく加工される。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基いて詳細
に説明する。
【００１１】この発明の具体的な実施例の説明を行う前
に、まず、主軸法線方向を使用した加工形態の一例とし
てヘール（溝）加工を例にとって説明する。
【００１２】図４（Ａ），（Ｂ）に示されているよう
に、主軸Ｓの先端には工具としてのヘールバイトＴが主
軸Ｓの回転中心線ＳC に対してオフセットされている。
すなわち、図４（Ａ），（Ｂ）において、Ｉ，Ｊ，Ｋは
主軸Ｓの回転中心線ＳC からヘールバイトＴの刃先ＴA
までのオフセット量を示している。なお、便宜的に主軸
Ｓの回転中心線ＳC に対してプログラム軌跡に沿う側へ
のオフセット量をＩ，反対側へのオフセット量をＪとす
る。
【００１３】次に、図４（Ａ），（Ｂ）で説明したよう
に、主軸Ｓの回転中心線に対してＩ，Ｊ，Ｋだけオフセ
ットしているヘールバイトＴを使ってプログラム軌跡か
ら主軸Ｓの中心点Ｓ0 （軸制御対象点）へのオフセット
ベクトルは、図５に示されているように定義する。図５
において、ベクトルＩ，Ｊ，ｋをオフセットベクトルと
呼ぶと、ベクトルの大きさは、｜ベクトルＩ｜＝Ｉ，｜
ベクトルＪ｜＝Ｊ，｜ベクトルＫ｜＝Ｋとなる。
【００１４】そして、直線補間、円弧補間におけるブロ
ック始点、終点でのオフセットベクトルの求め方は、丁
度工具径補正での補正ベクトルの計算方法と同じである
ので、詳細な説明を省略するが、図５においての｜Ｉ＋
Ｊ｜に相当するのが工具径補正の工具半径である。
【００１５】図６に示されているようなヘールバイトＴ
では刃先ＴA と主軸中心Ｓ0 との加工方向でのオフセッ
ト量Ｋがゼロ（Ｋ＝０）の場合には、図７に示されてい
るように、被加工物Ｗにおけるプログラム軌跡に沿って
ヘールバイトＴが加工方向へ移動して被加工物Ｗにヘー
ル加工が施されることになる。
【００１６】このように図７に示したように被加工物Ｗ
にヘール加工を行うには、プログラム軌跡に対して主軸
中心Ｓ0 をＩだけ左側へオフセットする必要がある。そ
うなるように主軸Ｓ0 を制御するのは、既存技術の工具
径補正のアルゴリズムを利用して行えばよい。
【００１７】図７に示したような直線を加工するときに
は、主軸Ｓの刃先角度を変える必要はないが、例えば直
線ブロックでもブロック継ぎ目において進行方向の角度
が変わる場合には、主軸Ｓの刃先角を変える必要があ
る。
【００１８】ブロック継ぎ目の外側をヘールバイトＴの
刃先ＴA が通る場合には、継ぎ目の前後のブロックが直
線、円弧、その他の補間によらず、次のアルゴリズムで
計算できる。一例として、直線ブロックから直線ブロッ
クへ継ぐ場合について説明する。
【００１９】すなわち、図８に示されているように、点
０はブロックＡの指令終了点のプログラム座標原点から
のベクトル，Ｉ1 ，Ｊ1 はブロックＡでのオフセットベ
クトル、Ｉ2 ，Ｊ2 はブロックＢでのオフセットベクト
ルとする。
【００２０】ＯＰ1 はブロックＡの終点におけるオフセ
ットベクトル、ＯＰ2 はブロックＢの始点におけるオフ
セットベクトルであり、直線補間であるからそれぞれＩ
1 ＋Ｊ1 とＩ2 ＋Ｊ2 とは等しい。点Ｓ1 ，点Ｓ2 は次
式により求められる。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋ＯＰ1 −Ｊ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ2 −Ｊ2 ……式１
【００２１】主軸中心Ｓ0 は点Ｓ1 へ直線補間で移動し
た後、点Ｓ1 から点Ｓ2 まで点Ｏを中心とした半径Ｉの
円弧補間で移動する。そのときＯＰ1 とＯＰ2 の間の角
度をθとすると、円弧補間に同期して主軸Ｓもθだけ回
転する。また、そのときの主軸中心Ｓ0 の速度は、プロ
グラム指令速度Ｆでなく、プログラム経路と反対側の工
具刃先がプログラム指令速度Ｆになるように次式により
求められる。 主軸中心速度＝Ｉ×Ｆ／（Ｉ＋Ｊ） ……式２
【００２２】ここでは直線補間の場合について説明した
が、円弧補間など他の補間でもブロック始点、終点にお
けるオフセットベクトルが算出できれば、点Ｓ1 ，点Ｓ
2 を求める事が可能であり、したがって、ブロック継ぎ
目での法線方向制御を行うことができる。
【００２３】ブロック継ぎ目の内側をヘールバイトＴの
刃先ＴA が通る場合には、継ぎ目の前後のブロックが直
線、円弧、その他の補間によらず、次のアルゴリズムで
計算できる。一例として、直線ブロックから直線ブロッ
クへ継ぐ場合について説明する。
【００２４】すなわち、図９に示されているように、点
ＯはブロックＡの指令終点のプログラム座標原点からの
ベクトル，Ｉ1 ，Ｊ1 はブロックＡでのオフセットベク
トル、Ｉ2 ，Ｊ2 はブロックＢでのオフセットベクトル
とする。
【００２５】ＯＰを半径（Ｉ＋Ｊ）のヘールバイトＴで
の工具径補正におけるブロック継ぎ目での工具径補正用
交点ベクトルとすると、点Ｓ1 ，点Ｓ2 は次式により求
められる。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ2 ……式３
【００２６】主軸中心Ｓ0 は点Ｓ1 まで達したら、そこ
から点Ｓ2 まで点Ｐを中心とする半径Ｊの円弧補間を行
い、同時に主軸Ｓが同期してθだけ回転する。また、主
軸中心Ｓ0 の速度は、プログラム指令速度Ｆでなく、次
式により求められる。 主軸中心速度＝Ｊ×Ｆ／（Ｉ＋Ｊ） ……式４ また、Ｊ＝０の場合には主軸Ｓだけθ回転する。
【００２７】ここでは直線補間の場合について説明した
が、円弧補間など他の補間でもブロック始点、終点にお
けるオフセットベクトルが算出できれば、点Ｓ1 ，点Ｓ
2 を求めることが可能であり、したがって、ブロック継
ぎ目での法線方向制御を行うことができる。
【００２８】次に、直線ブロックから円弧ブロック、円
弧ブロックから直線ブロックあるいは円弧ブロックから
円弧ブロックへ継いでヘールバイトＴが通る場合がある
が、一例として円弧ブロックから円弧ブロックへ継ぐ場
合について説明する。
【００２９】図１０に示されているように、点Ｏはブロ
ックＡの指令終点のプログラム座標原点からのベクト
ル，Ｉ1 ，Ｊ1 はブロックＡでのＰ点でのオフセットベ
クトル、Ｉ2 ，Ｊ2 はブロックＢでのＰ点でのオフセッ
トベクトルとし、ＯＰを半径（Ｉ＋Ｊ）の工具径補正に
おけるブロック継ぎ目での工具径補正用交点ベクトルと
すると、点Ｓ1 でのオフセットベクトルＩ1 ，Ｊ1 は、 Ｉ1 ＝ＯA Ｐ×Ｉ／｜ＯA Ｐ｜ Ｊ1 ＝ＯA Ｐ×Ｊ／｜ＯA Ｐ｜ ……式５ 点Ｓ2 でのオフセットベクトルＩ2 ，Ｊ2 は、 Ｉ2 ＝ＰＯB ×Ｉ／｜ＯB Ｐ｜ Ｊ2 ＝ＰＯB ×Ｊ／｜ＯB Ｐ｜ ……式６ よって、点Ｓ1 ，点Ｓ2 は次式に求められる。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ2 ……式７
【００３０】主軸中心Ｓ0 は点Ｓ1 まで達したら、そこ
から点Ｓ2 まで点Ｐを中心とする半径Ｊの円弧補間を行
い、同時に主軸Ｓが同期してθだけ回転する。また、主
軸Ｓの中心速度は、次式により求められる。 主軸中心速度＝Ｊ×Ｆ／（Ｉ＋Ｊ） ……式８ また、Ｊ＝０の場合には主軸Ｓだけθ回転する。
【００３１】ここでは、例として円弧ブロックから円弧
ブロックへ継ぐ例をとり上げたが、他の場合でも同様に
点Ｓ1 ，点Ｓ2 を求めることができれば、ブロック継ぎ
目での法線方向制御を行うことができる。
【００３２】図１１に示されているようなヘールバイト
Ｔでは刃先ＴA と主軸中心Ｓ0 とのオフセットをＫとし
たような場合には、図１２に示されているように、被加
工物Ｗにおけるプログラム軌跡に対して主軸中心Ｓ0 を
Ｉだけオフセットするのは、すでに図７で説明したとお
り、既存技術である工具径補正のアルゴリズムを利用す
れば可能であるが、かつＫだけ進行方向へオフセットす
るには別の考え方をプラスする必要がある。この場合に
は主軸中心Ｓ0 における位置と主軸刃先角度θの制御を
行う必要があり、その求め方を、次のごとく説明する。
【００３３】ブロック継ぎ目の外側をヘールバイトＴの
刃先が通る場合には、継ぎ目の前後のブロックが直線、
円弧、その他の補間によらず、次のアルゴリズムで計算
できる。一例として、直線ブロックから直線ブロックへ
継ぐ場合について説明する。
【００３４】すなわち、図１３に示されているように、
点ＯはブロックＡの指令終点のプログラム座標原点から
のベクトル，Ｉ1 ，Ｊ1 ，Ｋ1 はブロックＡでのオフセ
ットベクトル、Ｉ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 はブロックＢでのオフ
セットベクトルとする。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋Ｉ1 ＋Ｋ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋Ｉ2 ＋Ｋ2 ……式９ ＯＳ1 ，ＯＳ2 によって求められた点Ｓ1 から点Ｓ2 ま
で主軸中心Ｓ0 が点０を中心とした半径｜ＯＳ1 ｜の円
弧補間で移動し、同時に主軸Ｓが同期して角度θ回転す
れば、ヘールバイトＴの工具刃先ＴA は点Ｏを中心にコ
ーナーを回ることになる。
【００３５】また、そのときの主軸中心Ｓ0 の速度はプ
ログラム指令速度Ｆでなく、プログラム経路と反対側の
工具刃先がプログラム指令速度Ｆとなるように次式によ
り求められる。
【数１】 ここでは直線補間の場合について説明したが、円弧補間
など他の補間でもブロック始点、終点におけるオフセッ
トベクトルが算出できれば、点Ｓ1 ，点Ｓ2 を求めるこ
とが可能であり、したがって、ブロック継ぎ目での法線
方向制御を行うことができる。
【００３６】ブロック継ぎ目の内側をヘールバイトＴの
刃先が通る場合には、継ぎ目の前後のブロックが直線、
円弧、その他の補間によらず、次のアルゴリズムで計算
できる。一例として、直線ブロックから直線ブロックへ
継ぐ場合について説明する。
【００３７】すなわち、図１４に示されているように、
点ＯはブロックＡの指令終点のプログラム座標原点から
のベクトル，Ｉ1 ，Ｊ1 ，Ｋ1 はブロックＡでのオフセ
ットベクトル、Ｉ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 はブロックＢでのオフ
セットベクトルとする。
【００３８】ＯＰを半径（Ｉ＋Ｊ）のヘールバイトＴで
の工具径補正におけるブロック継ぎ目での工具径補正用
交点ベクトルとすると、点Ｓ1 ，点Ｓ2 は次式により求
められる。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ1 ＋Ｋ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ2 ＋Ｋ2 ……式１１ 主軸中心Ｓ0 は点Ｓ1 まで達したら、そこから点Ｓ2 ま
で点Ｐを中心とする半径√（Ｊ2 ＋Ｋ2 ）の円弧補間を
行い、同時に主軸Ｓが同期してθだけ回転する。また、
主軸中心Ｓ0 の速度は、プログラム指令速度Ｆでなく、
次式により求められる。
【数２】 また、Ｊ＝０の場合には主軸Ｓだけθ回転する。
【００３９】ここでは直線補間の場合について説明した
が、円弧補間など他の補間でもブロック始点、終点にお
けるオフセットベクトルが算出できれば、点Ｓ1 ，点Ｓ
2 を求めることが可能であり、したがって、ブロック継
ぎ目での法線方向制御を行うことができる。
【００４０】次に、直線ブロックから円弧ブロック、円
弧ブロックから直線ブロックあるいは円弧ブロックから
円弧ブロックへ継いでヘールバイトＴが通る場合がある
が、一例として円弧ブロックから円弧ブロックへ継ぐ場
合について説明する。
【００４１】図１５に示されているように、点Ｏはブロ
ックＡの指令終点のプログラム座標原点からのベクト
ル，Ｉ1 ，Ｊ1 ，Ｋ1 はブロックＡでのＰ点でのオフセ
ットベクトル、Ｉ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 はブロックＢでのＰ点
でのオフセットベクトルとし、ＯＰを半径（Ｉ＋Ｊ）の
工具径補正におけるブロック継ぎ目での工具径補正用交
点ベクトルとすると、点Ｓ1 でのオフセットベクトルＩ
1 ，Ｊ1 ，Ｋ1 は、 Ｉ1 ＝ＯA Ｐ×Ｉ／｜ＯA Ｐ｜ Ｊ1 ＝ＯA Ｐ×Ｊ／｜ＯA Ｐ｜ ……式１３ Ｋ1 ’＝ＯA Ｐ×Ｋ／｜ＯA Ｐ｜ 但し、Ｋ1 はＫ1 ’を９０度回転したもの点Ｓ2 でのオ
フセットベクトルＩ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 は、 Ｉ2 ＝ＰＯB ×Ｉ／｜ＯB Ｐ｜ Ｊ2 ＝ＰＯB ×Ｊ／｜ＯB Ｐ｜ ……式１４ Ｋ2 ’＝ＰＯB ×Ｋ／｜ＯB Ｐ｜ 但し、Ｋ2 はＫ2 ’を９０度回転したものよって、点Ｓ
1 ，点Ｓ2 は次式で求められる。 ＯＳ1 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ1 ＋Ｋ1 ＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ2 ＋Ｋ2 ……式１５
【００４２】主軸中心Ｓ0 は点Ｓ1 まで達したら、そこ
から点Ｓ2 まで点Ｐを中心とする半径√（Ｊ2 ＋Ｋ2 ）
の円弧補間を行い、同時に主軸Ｓが同期してθだけ回転
する。また、主軸Ｓの中心速度は、次式により求められ
る。
【数３】 また、Ｊ＝０の場合には主軸Ｓだけ回転する。
【００４３】ここでは、例として円弧ブロックから円弧
ブロックへ継げる例を取り上げたが、他の場合でも同様
に点Ｓ1 ，点Ｓ2 を求めることができれば、ブロック継
ぎ目での法線方向制御を行うことができる。
【００４４】次に、この発明の主軸法線方向制御方法を
実施する数値制御工作機械の一例が図２に示されてい
る。すなわち、図２において、数値制御工作機械は、ベ
ッド１と、ベッド１上にＹ軸方向に移動可能に設けられ
てＹ軸テーブル３と、Ｙ軸テーブル３上にＸ軸方向に移
動可能に設けられてＸ軸テーブル５とを有し、Ｘ軸テー
ブル５上に被加工物Ｗを固定載置される。Ｙ軸テーブル
３はＹ軸サーボモータ７によってＹ軸方向に駆動され、
Ｘ軸テーブル５はＸ軸サーボモータ９によってＸ軸方向
に駆動され、Ｘ軸テーブル５上の被加工物Ｗは、Ｙ軸サ
ーボモータ７によるＹ軸テーブル３のＹ軸方向の移動と
Ｘ軸サーボモータ９によるＸ軸テーブル５のＸ軸方向の
移動により、Ｘ軸とＹ軸による水平面に沿ってＸ座標と
Ｙ座標による任意に座標位置に軸制御される。
【００４５】数値制御工作機械のコラム１１にはＺ軸ス
ライダ１３が上下方向、即ちＺ軸方向に移動可能に装着
されており、Ｚ軸スライダ１３はＺ軸サーボモータ１５
によってＺ軸方向に駆動される。
【００４６】Ｚ軸スライダ１３には主軸頭１７が取り付
けられており、主軸頭１７には主軸ＳがＺ軸と同一方向
の軸線周り、即ちＣ軸周りの回転可能に装着されてい
る。
【００４７】主軸Ｓは主軸モータであるＣ軸サーボモー
タ１９により回転駆動されると共にＣ軸回転角を定量的
に制御され、主軸Ｓには工具としての例えばヘールバイ
トＴが装着される。
【００４８】ここで、Ｘ軸とＹ軸による被加工物Ｗの移
動平面は主軸Ｓの回転軸線、即ちＣ軸（Ｚ軸）に直交す
る平面である。
【００４９】Ｘ軸サーボモータ９、Ｙ軸サーボモータ
７、Ｚ軸サーボモータ１５、Ｃ軸サーボモータ１９の各
々にはロータリエンコーダ２１，２３，２５，２７が装
着されており、このロータリエンコーダ２１，２３，２
５，２７は各軸のサーボモータ９，７，１５，１９の回
転角を検出し、回転角情報をＮＣ装置２９へ出力する。
【００５０】前記ＮＣ装置２９は、図３に示されている
ように、バス３１により相互に接続されたメインプロセ
ッサ（ＣＰＵ１）３３とＲＯＭ３５とＲＡＭ３７，３９
と加工プログラム入力部４１と表示器４３とサーボコン
トローラ４５とを有している。また高速処理化のために
メインプロセッサ３３にはコプロセッサ（ＣＰＵ２）４
７が直接接続されている。ＲＯＭ３５はシステムプログ
ラムを格納し、ＲＡＭ３７は一時的なデータ格納メモリ
として作用し、ＲＡＭ３９は加工プログラム入力部４１
より入力した加工プログラムや工具データなどを格納す
る。サーボコントローラ４５には各軸のサーボアンプ４
９が接続され、サーボアンプ４９には各軸サーボモータ
７，９，１５が接続されている。さらに、前記バス３１
にはＣ軸サーボモータ１９を制御するための主軸コント
ローラ５１が接続されている。
【００５１】前記表示器４３は実行中の加工プログラム
や機械位置座標など加工に必要なデータを表示するもの
である。また、主軸コントローラ５１は主軸Ｓにおける
法線方向制御で主軸Ｓの角度（θ）を加工プログラム進
行方向と常に一定に保つように制御すべくメインプロセ
ッサ３３より速度出力を行い、主軸位置フィードバック
を読取るものである。
【００５２】上記構成により、主軸法線方向制御モード
中のブロック継ぎ目での解析動作を、図１に示されてい
るフローチャートを基にして説明すると、まず加工プロ
グラムを１ブロックずつＲＡＭ３９から読み出し解析し
ていくが、主軸Ｓの法線方向制御中は前後２ブロックか
らその継ぎ目での様子によって、主軸中心Ｓ0 が内側を
通る場合と外側を通る場合とでオフセットベクトルの計
算の仕方が異なるから、ステップＳ１で主軸中心Ｓ0 が
内側を通るかどうかの判断が行われる。
【００５３】主軸中心Ｓ0 が内側を通ると判断された場
合には、ステップＳ２に進み、工具径補正での補正用交
点ベクトルＯＰを計算する。次にステップＳ３で継ぎ目
での前後ブロックのオフセットベクトルＩ1 ，Ｊ1 ，Ｋ
1 ；Ｉ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 を計算する。ステップＳ４で前ブ
ロック補正軌跡終点の座標を、例えば式１１のＯＳ1＝
Ｏ＋ＯＰ−Ｊ1 ＋Ｋ1 で計算する。ここで得られた座標
が前ブロックＡの補正した結果の主軸中心Ｓ0 の終点と
なる。
【００５４】ステップＳ５で次ブロック補正軌跡終点の
座標を、例えば式１１のＯＳ2 ＝Ｏ＋ＯＰ−Ｊ2 ＋Ｋ2
で計算する。ここで得られた座標が次ブロックＢの補正
した結果の主軸中心Ｓ0 の終点となる。ステップＳ６で
前ブロック補正軌跡終点から次ブロック補正軌跡終点ま
で円弧補間させ、それに同期して主軸Ｓをθだけ回転さ
せるための計算が行われる。
【００５５】前記ステップＳ１で主軸中心Ｓ0 が内側を
通らずに外側を通ると判断された場合には、ステップＳ
７に進み、継ぎ目での前後ブロックのオフセットベクト
ルＩ1 ，Ｊ1 ，Ｋ1 ；Ｉ2 ，Ｊ2 ，Ｋ2 を計算する。ス
テップＳ８で前ブロック補正軌跡終点の座標を、例えば
式９のＯＳ1 ＝Ｏ＋Ｉ1 ＋Ｋ1 で計算する。
【００５６】ステップＳ９で次ブロック始点の補正軌跡
座標を、式９のＯＳ2 ＝Ｏ＋Ｉ2 ＋Ｋ2 で計算する。こ
こで得られた座標が次ブロックＢの補正した結果の主軸
中心Ｓ0 の終点となる。ステップＳ１０で前ブロック補
正軌跡終点から次ブロック補正軌跡始点まで円弧補間さ
せ、それに同期して主軸Ｓを回転させるための計算が行
われる。
【００５７】このようにして得られた工具中心の軌跡を
工具中心が移動し、同時に主軸Ｓを同期させることによ
って、工具刃先ＴA が主軸中心Ｓ0 に対してオフセット
していても、オペレータはそれを意識せずに容易にヘー
ル加工を行うことができる。また、ブロック継ぎで主軸
Ｓだけが回転する場合なども、工具刃先の片方が進行方
向と逆方向へ動くことがなく、工具刃先の先端速度がプ
ログラム指令された速度になるので、一定の面精度を得
ることができる。
【００５８】なお、この発明は、前述した実施例に限定
されることなく、適宜な変更を行うことによって、その
他の態様で実施し得るものである。本実施例では工具と
してヘールバイトを用いた例で説明したが、通常のバイ
トで主軸中心Ｓ0 とオフセットされたものでも適用でき
るものである。また、実施例の説明では、直線補間、円
弧補間しか取り上げなかったが、各ブロック間のオフセ
ットベクトルを求めることができれば、主軸法線方向制
御を正しく行うことが可能である。
【００５９】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、請求項１による発明によれば、工具の刃先で
被加工物を加工する際に、工具の刃先が主軸の回転中心
からオフセットされた状態で工具が主軸に装着されてい
ても、加工プログラム軌跡の加工進行方向に対して工具
の刃先が直角に保つよう少なくとも主軸の回転角度を制
御する制御機能を備えているから、工具の刃先が加工プ
ログラム軌跡の加工進行方向に対して常に直角に保たれ
て加工されるので、容易に加工ができると共にオペレー
タは工具の刃先が主軸回転中心に対してオフセットされ
ていることを意識することなく加工を行うことができ
る。
【００６０】また、ブロック継ぎ目で主軸だけが回転す
る場合なども工具刃先の進行方向と逆方向へ動くことが
なく、工具の刃先の先端速度がプログラム指令された速
度になるので一定の面精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の主軸法線方向制御モード中のブロッ
ク継ぎ目での解析動作を説明するフローチャートであ
る。
【図２】この発明の主軸法線方向制御方法を実施するの
に使用される数値制御工作機械の一例を示す概略斜視図
である。
【図３】この発明の主軸法線方向制御方法を実施するの
に使用される数値制御工作機械の制御系を示すブロック
線図である。
【図４】（Ａ）はヘールバイトを装着した主軸の側面
図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。
【図５】主軸中心よりオフセットされた工具の刃先、プ
ログラム軌跡および加工進行方向との関係を示した説明
図である。
【図６】工具の刃先の中心が主軸中心上にある場合の工
具オフセットの説明図である。
【図７】図６に示した工具の刃先とプログラム軌跡との
関係を示した説明図である。
【図８】図６に示した工具の刃先がブロック継ぎ目の外
側を通る場合の説明図である。
【図９】図６に示した工具の刃先がブロック継ぎ目の内
側を通る場合の説明図である。
【図１０】図６に示した工具の刃先が円弧ブロックから
円弧ブロックへ内側を継いで通る場合の説明図である。
【図１１】工具の刃先の中心が主軸中心上にない場合の
工具オフセットの説明図である。
【図１２】図１１に示した工具の刃先とプログラム軌跡
との関係を示した説明図である。
【図１３】図１１に示した工具の刃先がブロック継ぎ目
の外側を通る場合の説明図である。
【図１４】図１１に示した工具の刃先がブロック継ぎ目
の内側を通る場合の説明図である。
【図１５】図１１に示した工具の刃先が円弧ブロックか
ら円弧ブロックへ内側を継いで通る場合の説明図であ
る。
【符号の説明】
Ｓ 主軸 Ｓ0 主軸中心 Ｔ ヘールバイト（工具） ＴA 工具の刃先 １７ 主軸頭 １９ Ｃ軸サーボモータ ２９ ＮＣ装置 ３３ メインプロセッサ ３５ ＲＯＭ ３７，３９ ＲＡＭ ４３ 表示器 ５１ 主軸コントローラ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転可能な主軸の先端に工具を装着し、
    工具の刃先が前記主軸の回転中心からオフセットされた
    状態で、工具の刃先で被加工物を加工する際、加工プロ
    グラム軌跡の加工進行に対して前記工具の刃先を常に直
    角に保つよう少なくとも前記主軸の回転角度を制御する
    ことを特徴とする数値制御工作機械の主軸法線方向制御
    方法。
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