JPS618202A - Machine tool for article having noncircular section - Google Patents
Machine tool for article having noncircular sectionInfo
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- JPS618202A JPS618202A JP12456884A JP12456884A JPS618202A JP S618202 A JPS618202 A JP S618202A JP 12456884 A JP12456884 A JP 12456884A JP 12456884 A JP12456884 A JP 12456884A JP S618202 A JPS618202 A JP S618202A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、工作物を非円形断面に加工するのに適した工
作機械に関するもので、特に1回転される工作物を工具
により旋削あるいは研削して非円形断面に加工するため
の、旋盤あるいは研削盤等のような工作機械に関するも
のである。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a machine tool suitable for machining a workpiece into a non-circular cross section, and in particular, it relates to a machine tool suitable for machining a workpiece into a non-circular cross section. The invention relates to a machine tool such as a lathe or a grinder for machining into a non-circular cross section.
(従来の技術)
機械加工を要求される物品は、円形断面のものに限らず
、例えばカムシャフトやロータリエンジンのロータ等の
ように、非円形断面に加工することが求められるものも
多い、また、軸継手等においても、その軸自体が非円形
断面に加工されれば、信頼性の高いものとすることがで
きる。(Prior Art) Articles that require machining are not limited to those with a circular cross section, but there are also many items that require machining to have a non-circular cross section, such as camshafts and rotary engine rotors. , shaft joints, etc., can be made highly reliable if the shaft itself is processed to have a non-circular cross section.
このような非円形断面を有する物品を加工するには、工
具を工作物の軸方向に移動させるフライス盤等を用いる
ことが考えられるが、その工作物の目標加工横断面輪郭
が滑らかな閉曲線であるような場合には、そのようなフ
ライス盤等による加工では能率が悪いばかりでなく、加
工精度も低い、そこで、従来は、そのような場合には、
回転される工作物に対する切削工具の位置を倣いモデル
によって制御する油圧倣い旋盤等を用いるのが普通であ
った。しかしながら、このような油圧倣い旋盤では、求
められる物品の形状ごとに倣いモデルを製作する必要が
あり、製品の多用化に適するものとは言えなかった。To process objects with such non-circular cross sections, it is conceivable to use a milling machine or the like that moves the tool in the axial direction of the workpiece, but the target cross-sectional profile of the workpiece is a smooth closed curve. In such cases, machining using a milling machine or the like is not only inefficient, but also has low machining accuracy.Therefore, in the past, in such cases,
It was common to use a hydraulic copying lathe, etc., which controlled the position of the cutting tool relative to the rotated workpiece using a copying model. However, with such a hydraulic copying lathe, it is necessary to produce a copying model for each desired shape of an article, and it cannot be said to be suitable for a wide variety of products.
このような問題に対処するためには、回転される工作物
に対する工具の位置を数値制御(以下、NGという)に
よって制御することのできるNC工作機械を用いること
が考えられる。NC工作機械においては、理論上はプロ
グラムあるいはデータを変更するだけで、工作物を任意
の形状に加工することができる。したがって、主軸の回
転角度に応じて工具の位置を制御するようにすれば、非
円形断面の物品であっても加工可能となる。In order to deal with such problems, it is conceivable to use an NC machine tool that can control the position of a tool with respect to a rotated workpiece by numerical control (hereinafter referred to as NG). In theory, with an NC machine tool, a workpiece can be machined into any shape by simply changing the program or data. Therefore, if the position of the tool is controlled according to the rotation angle of the spindle, even articles with non-circular cross sections can be processed.
ところで、通常のNC工作機械においては、その工具は
工具台上に固定されており、工具台が主軸、すなわち工
作物の回転軸線に平行な方向(以下、X軸方向という)
及び垂直な方向(以下、Y軸方向という)に移動される
ようになっている。そして、その移動機構としては。By the way, in a normal NC machine tool, the tool is fixed on a tool rest, and the tool rest is rotated in a direction parallel to the main axis, that is, the rotational axis of the workpiece (hereinafter referred to as the X-axis direction).
and the vertical direction (hereinafter referred to as the Y-axis direction). And as for its movement mechanism.
サーボモータとポールねじによるX軸方向及びY軸方向
それぞれの送り機構が用いられている。このような送り
機構を用いると、数百mmから数千層■程度の長い距離
にわたって高精度の位置制御を行うことができる。しか
しながら、その反面、そのようなボールねじによる送り
機構では送り速度が遅いという問題がある。そのために
、従来のNC工作機械によって工具のY軸方向の位置を
制御して非円形断面の物品を加工しようとすれば、主軸
の回転数を数回転/分程度より小さくしない限り、その
工具の位置を工作物の回転角度に応答させることはでき
なかった。一方、仕上げ面の良好さ及び加工能率を確保
するためには、主軸の回転数を100回転回転具上とす
ることが求められる。このようなことから、従来のNC
工作機械では、実際上、非円形断面の物品を加工するこ
とは困難であった。A feeding mechanism in the X-axis direction and the Y-axis direction using a servo motor and a pole screw is used. When such a feeding mechanism is used, highly accurate position control can be performed over a long distance from several hundred mm to several thousand layers. However, on the other hand, such a feeding mechanism using a ball screw has a problem in that the feeding speed is slow. For this reason, if you try to machine an article with a non-circular cross section by controlling the position of the tool in the Y-axis direction using a conventional NC machine tool, the tool will not work properly unless the rotation speed of the spindle is reduced to less than a few revolutions per minute. It was not possible to make the position respond to the rotation angle of the workpiece. On the other hand, in order to ensure a good finished surface and machining efficiency, it is required that the rotation speed of the main shaft be 100 rotations or more. For this reason, conventional NC
In practice, it has been difficult to process articles with non-circular cross sections using machine tools.
本発明者は、このような事情に鑑みて、工具のY軸方向
の位置決めを電気油圧サーボ機構により行わせるように
したNC工作機械を提案した(特願昭58−53130
5号)、このような電気油圧サーボ機構は高速応答性及
びパワーの面で優れているので、これを用いたNC工作
機械によれば、非円形断面の物品をも能率よく加工する
ことができるようになる。ところで、このように工具の
位置決めを電気油圧サーボ機構によって行わせる場合、
その工具は油圧シリンダによって駆動されるようにする
のが最も一般的である。しかしながら、油圧シリンダを
用いると、工具のストロークがその油圧シリンダの有効
動作範囲に制限されてしまうという問題がある。In view of these circumstances, the present inventor proposed an NC machine tool in which the positioning of the tool in the Y-axis direction is performed by an electro-hydraulic servo mechanism (Japanese Patent Application No. 58-53130).
No. 5), such electro-hydraulic servomechanisms are excellent in terms of high-speed response and power, so NC machine tools using them can efficiently process objects with non-circular cross sections. It becomes like this. By the way, when positioning the tool is performed by an electro-hydraulic servo mechanism like this,
Most commonly, the tool is driven by a hydraulic cylinder. However, when using a hydraulic cylinder, there is a problem in that the stroke of the tool is limited to the effective operating range of the hydraulic cylinder.
長い油圧シリンダを用いれば、そのストロークを大きく
することもできるが、そのようにすると、可動部分の重
量が増加して慣性力が大きくなり、また、シリンダ内の
作動油の圧縮性の問題等が生じて、サーボ系の応答性が
低下してしまう、しかも、油圧シリンダにおいては、シ
リンダ内のピストンの位置によって動的特性が異なると
いう問題もある0例えばピストンがシリンダの端部付近
にあるときには、ピストンがシリンダの端部側に移動す
るときの特性と中心側に移動するときの特性とに差が生
じる。そのために、油圧シリンダにより工具の位置決め
をする場合には、そのピストンの往復動の中心が常にシ
リンダの中心部分近傍にあるようにしなければ、高精度
の加工は困難となる。It is possible to increase the stroke by using a longer hydraulic cylinder, but this increases the weight of the moving parts and increases the inertia, and also causes problems such as the compressibility of the hydraulic fluid in the cylinder. Furthermore, in hydraulic cylinders, there is also the problem that the dynamic characteristics vary depending on the position of the piston within the cylinder.For example, when the piston is near the end of the cylinder, A difference occurs between the characteristics when the piston moves toward the end of the cylinder and the characteristics when it moves toward the center. Therefore, when positioning a tool using a hydraulic cylinder, it is difficult to perform highly accurate machining unless the center of the reciprocating motion of the piston is always located near the center of the cylinder.
このように、電気油圧サーボ機構を用いたNC工作機械
においても、目標加工形状の最小半径と最大半径とに大
きな差がある物品を高精度で加工しようとするときには
、まだ問題が残っている。As described above, even with NC machine tools using electro-hydraulic servomechanisms, problems still remain when attempting to process with high precision an article that has a large difference between the minimum radius and maximum radius of the target machining shape.
(発明の目的)
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、NC工作機械において、高速で往復動
させる必要のある工具自体の往復動のストロークは小さ
く抑えたままで、工具の工作物に対する位置は大きく変
えることができるようにし、それによって高速応答性が
よく、高精度の加工をすることができるようにすること
である。(Objective of the Invention) The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to minimize the reciprocating stroke of the tool itself, which needs to be reciprocated at high speed in NC machine tools. The purpose of the present invention is to enable the position of the tool relative to the workpiece to be changed significantly while the tool remains the same, thereby enabling high-speed response and high-precision machining.
(目的を達成するための手段)
この目的を達成するために、本発明では、工作物に対し
てX軸方向及びY軸方向に相対移動可能に設置された工
具台上に、工具をY軸方向に往復動可能に支持させ、そ
の工具台及び工具の位置をそれぞれ別個に制御するよう
にしている。工具台は、工作物の目標加工形状に基づい
て、X軸方向の位置に対応して予め定められた大きさだ
けY軸方向に相対移動される。また、工具は、工作物の
目標加工横断面形状の各回転角度位置における半径と工
具台のY軸方向の位置との差だけ、工作物の回転角度に
応じて移動される。(Means for Achieving the Object) In order to achieve this object, in the present invention, a tool is mounted on a tool stand that is installed to be movable relative to the workpiece in the X-axis direction and the Y-axis direction. The tool stand is supported so as to be able to reciprocate in the direction, and the positions of the tool stand and tools are controlled separately. The tool rest is relatively moved in the Y-axis direction by a predetermined amount corresponding to the position in the X-axis direction, based on the target machining shape of the workpiece. Further, the tool is moved according to the rotation angle of the workpiece by the difference between the radius at each rotational angular position of the target cross-sectional shape of the workpiece and the position of the tool rest in the Y-axis direction.
したがって、工具台の位置は比較的低速で制御すればよ
くなるので、通常のNC工作機械の制御装置がそのまま
利用される。工具の位置制御は高速で行う必要があるが
、本発明では工具台に対する位置を制御するだけでよく
なるので、小ストロークの電気油圧サーボ機構を用いる
ことができる。Therefore, since the position of the tool rest only needs to be controlled at a relatively low speed, the control device of a normal NC machine tool can be used as is. Although the position of the tool needs to be controlled at high speed, the present invention only needs to control the position relative to the tool stand, so a small stroke electro-hydraulic servomechanism can be used.
次に、図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail based on the drawings.
いま、第3図に示されているような、非円形断面を有し
、しかもその断面形状が軸方向に変化する物品を、NC
旋盤によって旋削加工しようとする場合を考える0図に
示すように、その物品の中心軸線からの距離をr、中心
軸線を含む基準平面Iからの角度をθ、中心軸線に垂直
な基準平面■からの距離をXとすると、その物品の目標
加工輪郭形状は、一般に、
r=f (θ、x)
と表すことができる。Now, as shown in Fig. 3, an article having a non-circular cross section and whose cross-sectional shape changes in the axial direction is subjected to NC processing.
Consider the case of turning with a lathe As shown in Figure 0, the distance from the center axis of the object is r, the angle from the reference plane I that includes the center axis is θ, and the reference plane ■ perpendicular to the center axis When the distance between is set to X, the target processed contour shape of the article can generally be expressed as r=f (θ, x).
このように r=f (θ+ ’ x )で表現するこ
とのできる目標物品を旋削する場合、旋盤の主軸の回転
軸線Oとその物品の中心軸線とを一致させるようにすれ
ば、θは主軸の回転角度と一致する。また、XはX軸と
方向が一致する。したがって、工作物を r=f(θ、
X)で表される輪郭形状に旋削するためには、その工作
物を主軸とともに回転するように支持し、工具の刃先の
Y軸方向の位置Yを、
Y=f(θ、x)+Y(1
となるように制御すればよい、ここで、Y。In this way, when turning a target article that can be expressed as r=f (θ+' Matches the rotation angle. Further, the direction of X coincides with the X axis. Therefore, the workpiece is defined as r=f(θ,
In order to turn the workpiece into the contour shape represented by 1, where Y.
は、旋盤のY軸方向への送りの基準点と工作物の回転軸
線0との間の距離を表す定数である。is a constant representing the distance between the reference point for feeding in the Y-axis direction of the lathe and the rotation axis 0 of the workpiece.
Y−〇のとき工具の刃先が回転軸線O上に位置するもの
としておけば、yo=oとなる。このようにしても−゛
般性失うことはないので、以後の説明では、Y、=0で
あるとする。また、工具の刃先のX軸方向の位置Xは。If it is assumed that the cutting edge of the tool is located on the rotational axis O when Y-0, then yo=o. Even if this is done, generality is not lost, so in the following explanation, it is assumed that Y=0. Also, the position X of the cutting edge of the tool in the X-axis direction is.
X=X+X。X=X+X.
となるように制御する。ここで、XOは、旋盤のX軸方
向への送りの基準点と目標物品の基準平面■までの距離
である。x=0のとき工具の刃先が基準平面■上にある
ものとしても一般性が失われることはないので、以後の
説明では、X0=Oであるとする。Control so that Here, XO is the distance between the reference point for feeding in the X-axis direction of the lathe and the reference plane (■) of the target article. Since the generality is not lost even if the cutting edge of the tool is on the reference plane (2) when x=0, in the following explanation, it is assumed that X0=O.
このように、工具の位置をX軸方向とY軸方向とに分け
て制御する場合、X軸方向には、X=xが満たされれば
よい。すなわち、任意の制御でよく、X軸方向に一定の
速度で移動させるようにしたり、切削抵抗の大きさに応
じて移動速度が変わるようにしたりすることができる。In this way, when controlling the position of the tool separately in the X-axis direction and the Y-axis direction, it is sufficient that X=x is satisfied in the X-axis direction. That is, any control may be used, such as moving at a constant speed in the X-axis direction or changing the moving speed depending on the magnitude of cutting resistance.
このような制御は、通常のNC旋盤におけるポールねじ
を用いた送り機構によって、十分に正確に行わせること
ができる。Such control can be performed with sufficient accuracy using a feed mechanism using a pole screw in a normal NC lathe.
Y軸方向には、Y=f(θ、X)、すなわちY=f(θ
、x)を満足するように制御しなければならない。した
がって、工作物の回転角度θに同期させて高速で制御す
る必要がある。ところで、このような物品の輪郭形状を
表す関数f(θ、x)は、回転角度θによって変化する
部分 fl (θ、x)と、回転角度θによって変化さ
せる必要のない部分 fo(X)とに分離することがで
きる。すなわち、
Y=f(θ、X)
=fo (X)+ft (θ、X)とすることがで
きる。そして、fo(X)を適切に選定すれば、fx
(θ、X)の振幅を小さくすることができる。しかも
、fo(X)は、一般に緩やかに変化するものとなる。In the Y-axis direction, Y=f(θ,X), that is, Y=f(θ
, x). Therefore, it is necessary to perform high-speed control in synchronization with the rotation angle θ of the workpiece. By the way, the function f (θ, x) representing the contour shape of such an article has a part fl (θ, x) that changes depending on the rotation angle θ, a part fo (X) that does not need to be changed depending on the rotation angle θ, and a part fo (X) that does not need to be changed depending on the rotation angle θ. can be separated into That is, Y=f(θ,X)=fo(X)+ft(θ,X). Then, if fo(X) is selected appropriately, fx
The amplitude of (θ, X) can be made small. Furthermore, fo(X) generally changes slowly.
そこで、本発明では、工具台のY軸方向の位置を fo
(X)によって制御し、その工具台上にY軸方向に往復
動可能に支持される工具をf+ (θ、x)によって
制御するようにしている。Therefore, in the present invention, the position of the tool stand in the Y-axis direction is fo
(X), and the tool supported on the tool stand so that it can reciprocate in the Y-axis direction is controlled by f+ (θ, x).
そのための具体的構成の一例を第1図及び第2図に示す
、これらの図において、第1図は本発明によるNC旋盤
の一例を示す平面図であり、第2図はその正面図である
。An example of a specific configuration for this purpose is shown in FIGS. 1 and 2. In these figures, FIG. 1 is a plan view showing an example of the NC lathe according to the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. .
これらの図から明らかなように、この旋盤1のベース2
上には、主軸3の回転軸線Oに平行なX軸方向の直線運
動案内面2aが設けられており、この案内面2a上に、
移動台4が摺動自在に支持されている。この移動台4は
、ベース2に回転自在に支持された送りねじ5によって
、X軸方向の位置が制御されるようになっている。この
制御には一般のサーボモータを利用することができる0
例えばステップモータを用いる場合には、この送りねじ
5は、発振器6によって駆動されるステップモータ7に
より回転され、その発振器6は、コンピュータ8からの
指令信号に基づいて、信号を発生するようにする。した
がって、移動台4のX軸方向の位置は、コンピュータ8
によって常に把握されるようになっている。As is clear from these figures, the base 2 of this lathe 1
A linear motion guide surface 2a in the X-axis direction parallel to the rotation axis O of the main shaft 3 is provided on the top, and on this guide surface 2a,
A movable table 4 is slidably supported. The position of the movable table 4 in the X-axis direction is controlled by a feed screw 5 rotatably supported by the base 2. A general servo motor can be used for this control.
For example, when a step motor is used, the feed screw 5 is rotated by a step motor 7 driven by an oscillator 6, and the oscillator 6 generates a signal based on a command signal from a computer 8. . Therefore, the position of the moving table 4 in the X-axis direction is
It is always understood by
移動台4の上部には、工具台9が、旋盤1の主軸3の回
転軸線0に垂直なY軸方向に摺動自在に支持されている
。第2図に示すように、移動台4にはY軸方向の送りね
じlOが回転自在に支持されており、この送りねじlO
に、工具台9に設けられたボールナラ)9aが係合して
いる。そして、送りねじ10は、コンピュータ8からの
指令信号に基づいて作動するサーボモータllによって
回転されるようになっている。コンピュータ8は、移動
台4のX軸方向の位置に従って、fo(X)に比例する
信号を発生し、それによって工具台9が、Y軸方向にf
o(X)だけ移動されるようになっている。A tool stand 9 is supported on the upper part of the movable table 4 so as to be slidable in the Y-axis direction perpendicular to the rotation axis 0 of the main shaft 3 of the lathe 1 . As shown in FIG. 2, a feed screw lO in the Y-axis direction is rotatably supported on the moving table 4.
A ball nut 9a provided on the tool stand 9 is engaged with the ball nut 9a. The feed screw 10 is rotated by a servo motor 11 that operates based on a command signal from the computer 8. The computer 8 generates a signal proportional to fo(X) according to the position of the moving table 4 in the X-axis direction, thereby causing the tool table 9 to move f in the Y-axis direction.
It is configured to be moved by o(X).
工具台9−Lには、Y軸方向の直線運動案内面12が設
けられており、工具13を保持する工具保持部材14が
、この案内面12に沿って往復動自在に支持されている
。この工具保持部材14は、工具台9上に設置された油
圧シリンダ15によって、Y軸方向の位置が制御される
ようになっている。この油圧シリンダ15は、電気油圧
サーボ機構16の一部をなすもので、コンピュータ8か
らの指令信号によって切り換え制御されるサーボ弁17
により、油圧源18からの作動油圧が制御されるように
なっている。The tool stand 9-L is provided with a linear motion guide surface 12 in the Y-axis direction, and a tool holding member 14 that holds a tool 13 is supported so as to be able to reciprocate along this guide surface 12. The position of this tool holding member 14 in the Y-axis direction is controlled by a hydraulic cylinder 15 installed on the tool stand 9. This hydraulic cylinder 15 forms part of an electrohydraulic servo mechanism 16, and a servo valve 17 is switched and controlled by a command signal from the computer 8.
The hydraulic pressure from the hydraulic pressure source 18 is thereby controlled.
旋盤lの主軸3にはロータリエンコーダ19が取り付け
られており、そのエンコーダ19によって主軸3の回転
角度θが検出され、その検出信号がコンピュータ8に導
かれるようになっている。コンピュータ8は、この回転
角度θの信号と移動台4のX軸方向の位置、すなわち工
具13のX軸方向の位置Xに基づいて、fl (θ、x
)に対応する信号を出力し、電気油圧サーボ機構16を
制御して、工具13を工具台9に対して fl (θ、
x)だけY軸方向に移動させるようになっている。コン
ピュータ8は、工具13のX軸方向の位置X及び主軸3
の回転角度θに対応して、予め内部メモリに格納さlし
た fo (X)及び fs(#、X)(7)データ
を出力するものであってもよく、あるいは予め組み込ま
れたプログラムに従って、それらの値を計算して出力す
るものであってもよい。A rotary encoder 19 is attached to the main shaft 3 of the lathe l, and the rotary encoder 19 detects the rotation angle θ of the main shaft 3, and the detection signal is guided to the computer 8. The computer 8 calculates fl (θ, x
), and controls the electro-hydraulic servomechanism 16 to move the tool 13 to the tool stand 9 at fl (θ,
x) in the Y-axis direction. The computer 8 calculates the position X of the tool 13 in the X-axis direction and the main shaft 3.
It may be possible to output fo (X) and fs (#, It may also be something that calculates and outputs those values.
(作用)
次に、このように構成されたNC旋盤の作用について説
明する。(Function) Next, the function of the NC lathe configured as described above will be explained.
旋盤1の主軸3に工作物Wをセットし、その工作物Wが
主軸3とともにその回転軸線Oを中心として回転される
ようにする。そして、工具13を目標物品の基準平面■
となる x=0の位置に位置させる。この状態で、旋!
11を作動させると、工作物Wの回転に伴って、コンピ
ュータ8がその回転角度θに応じた信号を発生し、油圧
シリンダ15が作動されて、工具13のY軸方向の位置
が制御される。このように、工作物Wの回転角度θに応
じて工具13がY軸方向に移動されることにより、工作
物Wは非円形断面形状に旋削される。A workpiece W is set on the main shaft 3 of a lathe 1, and the workpiece W is rotated together with the main shaft 3 about its rotation axis O. Then, move the tool 13 to the reference plane of the target article.
Position it at the position of x=0. In this state, turn!
11 is activated, as the workpiece W rotates, the computer 8 generates a signal corresponding to the rotation angle θ, the hydraulic cylinder 15 is activated, and the position of the tool 13 in the Y-axis direction is controlled. . In this way, by moving the tool 13 in the Y-axis direction according to the rotation angle θ of the workpiece W, the workpiece W is turned into a non-circular cross-sectional shape.
また、同時に送りねじ5が回転されて、移動台4、した
がって工具台9がX軸方向に移動され、丁Jt13のX
軸方向の位置Xが変化する。At the same time, the feed screw 5 is rotated to move the movable table 4 and therefore the tool table 9 in the X-axis direction, and the
The axial position X changes.
それによって、コンピュータ8がそのときの位置X及び
回転角度θに対応した信号を出力し、工具台9をY軸方
向に fo(X)だけ移動させるとともに、工具13を
工具台9に対してY軸方向に fl (θ、x)だけ移
動させる。したがって、工具13のY軸方向の位1iY
は、Y= f o (X) + ft (θ、X)
に制御されることになり、工作物Wが所定の形状に旋削
される。As a result, the computer 8 outputs a signal corresponding to the current position Move by fl (θ, x) in the axial direction. Therefore, the position of the tool 13 in the Y-axis direction is 1iY
is Y= f o (X) + ft (θ, X)
The workpiece W is turned into a predetermined shape.
例えば工具台9が第4図(a)に示すように制御され、
工具13が同図(b)のように制御されるとすると、工
作物Wは同図(C)に示すような形状に加工される。同
図(b)において、その振幅は、工作物Wが1回転する
間に工具13が fl (θ、x)に従って往復動され
るストロークを表している。すなわち、工具13は比較
的小さなストロークで高速移動されるが、その制御装置
を電気油圧サーボ機構16によって構成することにより
、このような高速制御が可能となる。また、工具台9の
位置は緩やかに変化させればよいので、その制御は、送
りねじlOとボールナツト9aとのポールねじ機構及び
サーボモータllからなる通常のNC旋盤における工具
台制御装置と同様のものによって行うことができ、その
制御量が大きい場合にも正確な制御を行うことができる
。For example, the tool stand 9 is controlled as shown in FIG. 4(a),
Assuming that the tool 13 is controlled as shown in FIG. 5(b), the workpiece W is machined into the shape shown in FIG. 4(c). In the same figure (b), the amplitude represents the stroke in which the tool 13 is reciprocated according to fl (θ, x) while the workpiece W makes one rotation. That is, the tool 13 is moved at high speed with a relatively small stroke, and by configuring the control device using the electro-hydraulic servomechanism 16, such high-speed control becomes possible. In addition, since the position of the tool rest 9 only needs to be changed gradually, its control is similar to the tool rest control device in a normal NC lathe, which consists of a pole screw mechanism of the feed screw lO and the ball nut 9a, and a servo motor II. It is possible to perform accurate control even when the amount of control is large.
(実施例)
次に、第1.2図に示した工作機械により、具体的な形
状の物品を加工する場合の実施例について説明する。(Example) Next, an example will be described in which an article having a specific shape is machined using the machine tool shown in FIG. 1.2.
第5図に示すような、断面がほぼ三角形状で軸方向にテ
ーパを有する物品は、円柱座標を用いて、
r= rl) +kx+a ain3θ(ro、に、a
は任意の定数)
と表すことができる。したがって、このような形状の物
品を得ようとする場合には、工具13の刃先のY軸方向
の位置Yを、
Y= ro + kX+ a 5in3
θを満たすように制御すればよい。そこで、この式を、
θに関係のない部分 fo(X)と、θに関係のある部
分 fl (θ、x)とに分離すると、
f(1(X)= ro+kX
fl (θ、 X) = a 5in3θとなる。As shown in Fig. 5, for an article having a substantially triangular cross section and tapered in the axial direction, using cylindrical coordinates, r = rl) + kx + a ain3θ (ro, to, a
is an arbitrary constant). Therefore, when trying to obtain an article with such a shape, the position Y of the cutting edge of the tool 13 in the Y-axis direction is determined as follows: Y= ro + kX + a 5in3
It is sufficient to perform control so that θ is satisfied. Therefore, this formula is
If it is separated into a part fo (X) not related to θ and a part fl (θ, x) related to θ, it becomes f(1(X)=ro+kX fl (θ, X)=a 5in3θ.
このようにすると、fo(X)は、X軸方向への移動量
に対して直線的に変化する量となり、その制御には高速
応答性は必要としない。In this way, fo(X) becomes an amount that changes linearly with respect to the amount of movement in the X-axis direction, and its control does not require high-speed responsiveness.
したがって、この制御は、通常のNC旋盤におけるテー
パを旋削する場合の送りで対応させることができる。そ
こで、工具台9を、X軸方向への移動に伴ってY軸方向
に ro+kX だけ移動されるように、サーボモー
タ11及び送りねじlO、ポールナラ)9aからなる工
具台位置制御装置を用いて制御する。Therefore, this control can be performed using the feed when turning a taper on a normal NC lathe. Therefore, a tool stand position control device consisting of a servo motor 11, a feed screw lO, and a pole nara) 9a is used to control the tool stand 9 so that it is moved by ro+kX in the Y axis direction as it moves in the X axis direction. do.
一方、fs (θ、X)は、主軸3が1回転する間に
工具13を往復動させる必要のある量となり、その制御
には高速応答性が求められる。On the other hand, fs (θ,
そこで、その制御を電気油圧サーボ機構16によって受
は持たせ、エンコーダ19により検出される主軸3の回
転角度θに同期して、工具13が a 5in3θ
だけ移動されるように制御する。Therefore, the control is carried out by an electro-hydraulic servo mechanism 16, and the tool 13 is rotated at a 5in3θ in synchronization with the rotation angle θ of the main shaft 3 detected by the encoder 19.
control so that it is moved only.
このように、工具13のY軸方向の位置Yの制御を、主
軸3の回転角度θに関係なく制御し得る部分 f o
(X) = r(1+ kX と、θに応じて制御
する必要のある部分
子1 (θ、 X) = a 5in3θ とに分離
して、fl (θ、 X) = a 5in3θ の部
分のみを電気油圧サーボ機構16によって制御するよう
にすることにより、そのサーボ機構16における油圧シ
リンダ15の振幅の中心位置が一定となり、X軸方向の
位置Xにかかわらずほぼ同一条件での切削が行われるよ
うになる。また、その油圧シリンダ15は、2aのスト
ロークがあればよく、有効動作範囲が短く、可動部分の
重量が小さい油圧シリンダとすることができる。これに
対して、仮に、工具13のY軸方向の位置制御全体を単
一の油圧シリンダによって行おうとすると、その油圧シ
リンダには、2a+kh(hは目標物品の長さ)のスト
ロークが必要となる。In this way, the position Y of the tool 13 in the Y-axis direction can be controlled regardless of the rotation angle θ of the main shaft 3.
Separate into (X) = r(1+kX and the part molecule 1 (θ, By controlling the hydraulic servo mechanism 16, the center position of the amplitude of the hydraulic cylinder 15 in the servo mechanism 16 becomes constant, so that cutting is performed under almost the same conditions regardless of the position X in the X-axis direction. In addition, the hydraulic cylinder 15 only needs to have a stroke of 2a, and can be a hydraulic cylinder with a short effective operating range and a small weight of movable parts.On the other hand, if the Y-axis of the tool 13 If the entire directional position control is to be performed by a single hydraulic cylinder, that hydraulic cylinder will require a stroke of 2a+kh (h is the length of the target article).
工具13の刃先のY軸方向の位置Yを定める式 Y=f
(θ、x) が、上記実施例のようにθに関係のない部
分 fo(X)とθに関係のある部分 fl (θ、x
)とに簡単に分離することができない場合には、X軸方
向のそれぞれの位置Xiにおける目標加工物品の横断面
形状を考える。その横断面輪郭は、
f(θ、Xi)で表される第6図に示すような閉曲線と
なる。そこで、その横断面輪郭の中心軸線からの平均半
径、すなわちXi断面におけるYの最大値と最小値との
平均値を求める。その平均値を Ya(Xi)とすると
、
Y(θ、 Xi ) =Ya (Xi )+ (f
(θ、Xi ) −Ya (Xi ) )となる。Formula for determining the position Y of the cutting edge of the tool 13 in the Y-axis direction: Y=f
(θ, x) is a part unrelated to θ as in the above example fo(X) and a part fl
), the cross-sectional shape of the target workpiece at each position Xi in the X-axis direction is considered. Its cross-sectional profile is a closed curve as shown in FIG. 6, represented by f(θ, Xi). Therefore, the average radius from the center axis of the cross-sectional contour, that is, the average value of the maximum and minimum values of Y in the Xi section is determined. Letting the average value be Ya (Xi), Y (θ, Xi ) = Ya (Xi ) + (f
(θ, Xi) −Ya (Xi)).
したがって、このような平均値 Ya(Xi)を、X軸
方向の各位置について求めれば、Y=Ya(X)
+(f(θ、X)−Ya (X))
を得ることができる。そして、このようにすることによ
り、Ya(X)はθに関係のない項となるので、これを
fo(X)として、これに従って工具台9を制御する
。また、
fI CO、X)=f (θ、X)−Ya (X)と
して、これに従って工具台9に対する工具13の位置を
制御する。Therefore, if such an average value Ya(Xi) is obtained for each position in the X-axis direction, Y=Ya(X)+(f(θ,X)−Ya(X)) can be obtained. By doing this, Ya(X) becomes a term unrelated to θ, so it is set as fo(X), and the tool stand 9 is controlled accordingly. Furthermore, the position of the tool 13 with respect to the tool stand 9 is controlled according to the following formula: fI CO,
Yaとしては、このようにYの最大値と最小値との平均
値を用いるほかに、θ:=0〜2πの間の2乗和平均等
の平均値を用いることもできる。As Ya, in addition to using the average value of the maximum value and minimum value of Y as described above, it is also possible to use an average value such as the average of the sum of squares between θ:=0 and 2π.
このようにすることによって、いかなる形状の物品であ
っても、それを旋削加工するための工具13のY軸方向
の位置Yを定める式は、主軸3の回転角度θに関係のな
い部分とθに関係のある部分とに分離することができる
ようになる、そして、これらθに関係のない部分とθに
関係のある部分とは、目標加工形状に基づいて予め求め
ることができるので、そのデータあるいは計算プログラ
ムをコンピュータ8に入力しておくことにより、工具台
9及び工具13の位置をそれに合わせて制御することが
可能となる。By doing this, the formula for determining the position Y in the Y-axis direction of the tool 13 for turning an article of any shape can be determined by determining the position Y of the tool 13 in the Y-axis direction. The parts unrelated to θ and the parts related to θ can be determined in advance based on the target machining shape, so the data Alternatively, by inputting a calculation program into the computer 8, the positions of the tool stand 9 and the tool 13 can be controlled accordingly.
(発明の効果)
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、工具
台の位置を工具台位置制御装置によりX軸方向及びY軸
方向に制御し得るようにするとともに、工具の工具台に
対するY軸方向の位置を電気油圧サーボ機構により制御
し得るようにし、工具位置のY軸方向の制御量のうち、
主軸の回転角度に関係なく低速で制御すればよい部分は
工具台の位置の制御で受は持たせ、主軸の回転角度によ
って高速で制御する必要のある部分のみを工具台に対す
る工具の位置制御によって受は持たせるようにしている
ので、その電気油圧サーボ機構に用いられる油圧シリン
ダはストロークの小さなものでよくなり、可動部分の重
量を小さくして、高速応答性を一層向−1ニさせること
ができるようになる。したがって、非円形断面を有する
物品を加工する場合にも主軸の回転速度を高めることが
でき、加工能率が高く、良好な仕上げ面を得ることので
きる工作機械とすることができる。(Effect of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, the position of the tool rest can be controlled in the X-axis direction and the Y-axis direction by the tool rest position control device, and the tool rest position can be controlled in the X-axis direction and the Y-axis direction. The position of the tool in the Y-axis direction relative to the table can be controlled by an electro-hydraulic servo mechanism, and among the control amounts of the tool position in the Y-axis direction,
The parts that need to be controlled at low speed regardless of the rotation angle of the spindle are controlled by the position of the tool rest, and only the parts that need to be controlled at high speed depending on the rotation angle of the spindle are controlled by the position of the tool relative to the tool rest. Since the bridge is provided, the hydraulic cylinder used in the electro-hydraulic servomechanism can have a small stroke, which reduces the weight of the moving parts and further improves high-speed response. become able to. Therefore, even when machining an article having a non-circular cross section, the rotational speed of the spindle can be increased, and the machine tool can have high machining efficiency and obtain a good finished surface.
また、旋削加工を行う場合、通常は少量ずつの旋削を数
回にわたって行うことにより最終目標形状を得るように
されるが、本発明による工作機械では、その場合の工具
の戻し及び切り込み量の制御も工具台の位置の制御で受
は持たせることができるので、そのような場合にも油圧
シリンダ内のピストンの往復動の中心を油圧シリンダの
中心近傍に維持させることができ、高い加工精度を保つ
ことができる。Furthermore, when performing turning processing, normally the final target shape is obtained by performing small-scale turning several times, but the machine tool according to the present invention can control the return of the tool and the depth of cut in this case. However, the holder can be held by controlling the position of the tool stand, so even in such cases, the center of the reciprocating motion of the piston in the hydraulic cylinder can be maintained near the center of the hydraulic cylinder, achieving high machining accuracy. can be kept.
さらに、本発明による非円形断面を有する物品の工作機
械は、通常のポールねじによるX軸方向及びY軸方向の
工具台送り機構を備えたNC工作機械を利用して、その
工具台上に電気油圧サーボ機構を設置し、そのサーボ機
構によって位置決めがなされるように工具を支持するだ
けで得ることができる。したがって、その改造が容易で
あるとともに、必要に応じて、付加された電気油圧サー
ボ機構を停止させて、工具が固定して保持されるように
すれば、通常のNC工作機械と全く同様に使用すること
ができる。Furthermore, the machine tool for articles having a non-circular cross section according to the present invention utilizes an NC machine tool equipped with a tool rest feeding mechanism in the X-axis and Y-axis directions by means of a conventional pole screw, and has an electric current on the tool rest. This can be achieved simply by installing a hydraulic servo mechanism and supporting the tool so that the servo mechanism positions the tool. Therefore, it is easy to modify, and if necessary, the added electro-hydraulic servo mechanism can be stopped to hold the tool fixed, allowing it to be used in the same way as a normal NC machine tool. can do.
なお、本発明による工作機械は、工作物の外周面を加工
するものに限らず、筒状工作物の内周面の加工や、端面
等の正面旋削を行う工作機械にも適用することができる
。例えば上述の工作機械において、工具台上に設置され
る工具及び油圧シリンダの方向を80°回転させること
ができるようにしておけば、凹凸のある端面の加工もで
きるようになる。Note that the machine tool according to the present invention is not limited to one that processes the outer circumferential surface of a workpiece, but can also be applied to a machine tool that processes the inner circumferential surface of a cylindrical workpiece or performs face turning of an end surface, etc. . For example, in the above-mentioned machine tool, if the direction of the tool and the hydraulic cylinder installed on the tool stand can be rotated by 80 degrees, it becomes possible to process an uneven end face.
また、本発明による工作機械は、旋盤に限らず研削盤等
にも適用することができることは明らかであろう。工具
を支持する工具台がX軸方向には固定されていて、工作
物がX軸方向に移動されるようにしたものにも適用可能
である。Furthermore, it is clear that the machine tool according to the present invention can be applied not only to lathes but also to grinders and the like. It is also applicable to a device in which the tool rest supporting the tool is fixed in the X-axis direction and the workpiece is moved in the X-axis direction.
第1図は、本発明による工作機械の一実施例を示す平面
図、
第2図は、その工作機械の正面図、
第3図は、その工作機械によって加工される非円形断面
を有する物品の説明図、
第4図は、その加工のための制御量を説明する説明図、
第5図は、加工される物品の具体例を示す側面図及び正
面図、
第6図は、工具台及び工具の各制御量を求めるための説
明図である。
1・・・NC旋盤 3・・・主軸4・・・移動
台 5・・・送りねじB・・・コンピュータ
9・・・工具台lO・・・送りねじ 11
・・・サーボモータ13・・・工具 15・
・・油圧シリンダ16・・・電気油圧サーボ機構
19・・・エンコーダFIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a machine tool according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the machine tool, and FIG. 3 is a view of an article having a non-circular cross section to be machined by the machine tool. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the control amount for the processing. FIG. 5 is a side view and front view showing a specific example of the article to be processed. FIG. 6 is a tool stand and a tool. FIG. 2 is an explanatory diagram for determining each control amount. 1...NC lathe 3...Main shaft 4...Moving table 5...Feed screw B...Computer 9...Tool stand lO...Feed screw 11
...Servo motor 13...Tool 15.
...Hydraulic cylinder 16...Electro-hydraulic servo mechanism 19...Encoder
Claims (2)
平行な方向をX軸方向、垂直な方向をY軸方向とすると
き、 X軸方向及びY軸方向に相対移動可能に設置された工具
台9と、 その工具台9を、X軸方向のそれぞれの位置において、
前記工作物Wの目標加工形状に基づいて予め定められた
大きさだけ、Y軸方向に相対移動させる工具台位置制御
装置と、 前記工具台9上に、Y軸方向に往復動可能に支持された
工具13と、 その工具13を、X軸方向のそれぞれの位置において、
前記工作物Wの目標加工横断面輪郭形状と前記工具台9
のY軸方向への移動量とにより前記工作物Wの回転角度
θに対応して予め定められた大きさだけ、前記工具台9
に対してY軸方向に移動させる電気油圧サーボ機構16
と、 を備えてなる、非円形断面を有する物品の工作機械。(1) With respect to the rotated workpiece W, when the direction parallel to the rotation axis O is the X-axis direction and the perpendicular direction is the Y-axis direction, it is installed so that it can move relative to the X-axis direction and the Y-axis direction. The tool stand 9 that has been
a tool rest position control device that relatively moves in the Y-axis direction by a predetermined size based on the target machining shape of the workpiece W; the tool 13, and the tool 13 at each position in the X-axis direction,
Target machining cross-sectional contour shape of the workpiece W and the tool stand 9
The tool stand 9 is moved by a predetermined amount corresponding to the rotation angle θ of the workpiece W by the amount of movement in the Y-axis direction.
electro-hydraulic servo mechanism 16 for moving in the Y-axis direction
A machine tool for an article having a non-circular cross section, comprising:
工具台9のY軸方向への移動量が、X軸方向の各位置に
おける前記工作物Wの目標加工横断面輪郭の前記回転軸
線Oからの平均半径によって定められていることを特徴
とする、 特許請求の範囲第1項記載の工作機械。(2) The amount of movement of the tool stand 9 in the Y-axis direction, which is moved by the tool stand position control device, is determined from the rotation axis O of the target machining cross-sectional profile of the workpiece W at each position in the X-axis direction. The machine tool according to claim 1, characterized in that it is defined by an average radius of .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12456884A JPS618202A (en) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | Machine tool for article having noncircular section |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12456884A JPS618202A (en) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | Machine tool for article having noncircular section |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618202A true JPS618202A (en) | 1986-01-14 |
| JPH0248361B2 JPH0248361B2 (en) | 1990-10-24 |
Family
ID=14888698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12456884A Granted JPS618202A (en) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | Machine tool for article having noncircular section |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618202A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5085109A (en) * | 1988-04-20 | 1992-02-04 | Takisawa Machine Tool Co., Ltd. | Machine tool for processing work piece into non-circular cross-sectional configuration |
| JPH0791549B2 (en) * | 1989-04-26 | 1995-10-04 | ノートン パンパス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Maintenance-free sliding bearing and its manufacturing method |
| JP2003074204A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Misawa Homes Co Ltd | Covered structures |
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| JPS5919605A (en) * | 1982-07-20 | 1984-02-01 | Toyota Motor Corp | Untrue circular shape machining device |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP12456884A patent/JPS618202A/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0338541B1 (en) * | 1988-04-20 | 1995-07-05 | Takisawa Machine Tool Co., Ltd. | Machine tool for processing work piece into non-circular cross-sectional configuration |
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| JP2003074204A (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Misawa Homes Co Ltd | Covered structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248361B2 (en) | 1990-10-24 |
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|---|---|---|---|
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