JPS618202A - 非円形断面を有する物品の工作機械 - Google Patents
非円形断面を有する物品の工作機械Info
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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
(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。
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、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。
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。
(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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
次に、図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。
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。
、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。
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。
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。
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。
線0との間の距離を表す定数である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
(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。
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
。
、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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
(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。
状の物品を加工する場合の実施例について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (2)
- (1)回転される工作物Wに対して、その回転軸線Oに
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。 - (2)前記工具台位置制御装置によって移動される前記
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12456884A JPS618202A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 非円形断面を有する物品の工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12456884A JPS618202A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 非円形断面を有する物品の工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS618202A true JPS618202A (ja) | 1986-01-14 |
| JPH0248361B2 JPH0248361B2 (ja) | 1990-10-24 |
Family
ID=14888698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12456884A Granted JPS618202A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 非円形断面を有する物品の工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS618202A (ja) |
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 (ja) * | 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 | 保守不要の滑り支承体及びその製法 |
| JP2003074204A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Misawa Homes Co Ltd | 屋根付き構築物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919605A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-02-01 | Toyota Motor Corp | 非真円形状切削加工装置 |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP12456884A patent/JPS618202A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5919605A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-02-01 | Toyota Motor Corp | 非真円形状切削加工装置 |
Cited By (4)
| 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 |
| 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 |
| JPH0791549B2 (ja) * | 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 | 保守不要の滑り支承体及びその製法 |
| JP2003074204A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-12 | Misawa Homes Co Ltd | 屋根付き構築物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248361B2 (ja) | 1990-10-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |