JPS6248407A - 切削工具設定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、切削工具設定装置に係シ、特に千バイトの前
切刃と切削送シ方向とのなすバイト設定角を加工機上で
測定し、これを自動補正するのに好適な切削工具設定装
置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の装置は、切削工具刃先位置および形状の検出装置
など、一般に、切削工具の被側面をトレースしてその被
側面の形状を検出する形状検出手段と、当該形状検出手
段の位置を検出する位置検出手段とで構成されてお凱工
具刃先の摩耗量。

工具前切刃角を検出する工具刃先位置および形状を検出
する装置であった。

しかし、バイトの前逃げ面を測定することから。

特公昭５８−５８１６２号公報記載のダイヤモンドバイ
トのように複雑な形状の平バイトのバイト設定角を測定
することおよび切刃稜を、触針で直接トレースすること
から、切刃稜の欠は発生のおそれがあることについて配
慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、平バイトの設定におけるバイト設定角の
調整を自動化し、バイトセツティングに要する時間の短
縮を図った工具設定装置の提供を、その目的としている
。

〔発明の概要〕

本発明に係る切削工具設定装置の構成は、工作物を装着
して回転する主軸と、その主軸の軸心方向、および主軸
軸心に直角の方向に切削工具を移動させる手段と、切削
工具を装着する手段とを有する切削装置における、前記
切削工具の前切刃と切削送り方向とのなす切削工具設定
角を調整する切削工具設定装置であって、前記切削工具
によシ前記主軸上の工作物を切削した加工面に、前記切
削工具を切込んで刃形を転写し、この加工面に転写され
た刃形形状をトレースして切削工具設定角を検出する形
状検出手段と、その検出結果をもとにして、前記切削工
具を装着する手段を駆動して所定の切削工具設定角に自
動補正する演算制御手段を設けたものである。

なお付記すると１本発明は、切削装置に取シつけた平バ
イトのバイト設定角を加工機上で検出する手段と、その
検出結果をもとに所定のバイト設定角に自動補正する手
段とからなるものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を、第１図ないし第５図を参照
して説明する。

ここに第１図は２本発明の一実施例に係る切削工具設定
装置を備えた加工機の外観を示す斜視図。

第２図は、そのバイト設定角検出部と調整部の拡大斜視
図、第３図は、第２図の調整台とピックアップの駆動電
気回路図である。

第１図に示すように、ベット４上には工作物１を回転可
能に支持する主軸２と工作物１を回転駆動せしめる主軸
モータ３が固定されており、さら忙この主軸２の回転軸
心と直角方向（矢印で示すＸ軸方向；切削送シ方向）に
のみ摺動可能なテーブル５が固定されている。このテー
ブル５の駆動は、Ｘ軸通シモータ７の回転運動を送シね
じ６を介してテーブル５の摺動部の直線運動に変換する
ものである。テーブル５上には、Ｘ軸方向と直交し、し
かも主軸回転軸心と平行方向（矢印で示すＺ軸方向：切
込み方向）に摺動可能な刃物台８が固定されておシ、こ
の刃物台８の駆動は、Ｚ輸送りモータ１７の回転を送り
ねじ１６を介して刃仇台の摺動部の直線運動に変換する
ものである。

この刃物台８上には、調整台９が固定され、さらに調整
台９上には、切削工具に係る平バイト１１を固定するバ
イトホルダ１２があって、これらで切削工具を装着する
手段の一部を構成している。

まだ、テーブル５上には、Ｚ軸方向の変位を検出可能な
ｅツクアップ１０が固定されている。

この調整台９とピックアップ１０まわシのよシ詳細な構
成を第２図に示す。

第２図に示すように、調整台９には１間隙を保って挿入
された回転ビン２１が設けてアシ、この回転ピン２１は
、刃物台８に固定されているので。

調整台９は回転ピン２１を旋回中心として刃物台８・上
をＸ−Ｚ平面内で回動可能である。

この回動の駆動は、刃物台８上に固定された調整ブロッ
ク１３にねじ挿入された調整ねじ１４によシ行われる。

この調整ねじ１４は、調整台回動用モータ２４の回転に
よシスプラインカップリング２３を介して回転運動と直
線運動を行う。このとき、調整台９を調整ねじ１４とば
ね１５ではさむようにして。

調整ねじ１４と調整台９を接触させる。調整台９は、固
定ボルト２２により刃物台８に固定されており、調整台
９を回動させる時は、この固定ボルト２２を開放して行
い、調整゛が終ったのち固定ボルト２２を締結するもの
で、これらで切削工具を装着し、切削工具の設定角を調
整する手段が構成されている。

一方、ピックアップ１０は、先端に触針１０ａを具備し
刃物台８の移動方向（Ｚ軸方向；切込み方向）と平行に
移動可能なピックアップベース２０上に固定されている
。このピックアップベース２０の駆動は、センサポリモ
ータ１８の回転を送りねじ１９を介して直線運動に変換
することによシ行われ、これらによシ、切削工具設定角
に係るバイト設定角、すなわち前切刃と切削送シ方向と
のなす角度を検出する形状検出手段が構成されている。

次に、これら調整台９、ピックアップ１０の駆動用電気
回路の構成を第３図を参照して説明する。

図中、第２図と同一符号のものは同一部品を示すもので
あるから、その説明を省略する。

用 調整台回動モータ２４の駆動用電気回路は、モ△ 一夕の回転方向を制御する方向分別回路３１とモータド
ライバ３２°からなり、ピックアップ１０の出力信号は
アンプ２５とフィルタ２６を介してＡ／Ｄコンバータ２
７によりディジタル信号に変換されたのち、演算処理装
置２８に入力される。

ピックアップ１０が固定されているピックアップベース
２０を駆動するセンサ送りモーター８の駆動用電気回路
は、モータドライバ３３と方向分別回路３４とからなシ
、この方向分別回路３４はピックアップ１０からの出力
信号でセンサポリモータ１８を停止させる機能を有して
いる。

演算処理装置２８は、加工機の制御盤３５に一体的に接
続されるもので１例えばマイクロコンピュータなど演算
制御機能をもち、前記の調整台回動用モータ２４の駆動
用電気回路、センサポリモータ１８の駆動用電気回路、
ピックアップ１０からの出力信号の回路などの各制御回
路に接続している。すなわち、演算処理装置２８には、
形状検出手段を構成するピックアップ１０からの入力信
号をもとに演算処理を行い、調整台回動用モータ２４お
よびセンサ送りモータ１８の起動、停止を行う機能、演
算処理結果をＸ−Ｙプロッタ２９に出力し表示する機能
、コンソールギー３０からの制御関係入力データを取シ
込む機能がある。

以上説明した構成からなる本実施例の切削工具設定装置
の動作を、第１図ないし第３図に合わせて、第４図およ
び第５図を参照して説明する。

ここに第４図は１本発明の一実施例に係る切削工具設定
装置の動作説明図で、（ａ）はタイムチャート、（ｂ）
は動作手順説明図、第５図は、バイト設定角を調整した
ときの刃形形状を示す出力線図である。

第４図（ａ）のタイムチャートには、Ｚ輸送りモータ１
７．Ｘ軸送りモータ７．センサポリモータ１８、調整台
回動用モータ２４の各モータの回転方向を１時計まわ多
方向（以下ＣＷ方向という）は上向き１反時計まわり方
向（以下００ｗ方向という）は下向きの段部で作動タイ
ミングを示している。

また、ピックアップ１０のセンサ出カ、調整台９のクラ
ンプ、主軸モータ３のそれぞれのＯＮ。

ＯＦＦのタイミングを示している。

図中の矢印は、その作動順を示したものである。

第４図中）の動作手順説明図は、（１）端面切削、（２
）プランジカット、（３）計測、（４）バイト角度修正
の各手順を、■ないし■の動作ステップで図示したもの
でアシ、以下の説明では、動作ステップ■〜■の符号を
括弧書きして対照の便を図っている。

本実施例では、工作物１をドーナツ状の円板とし、その
端面（円板面）加工時のバイト設定角調整作業の例を説
明する。

主軸モータ３によ多回転駆動された工作物１の内周部で
、Ｚ輸送シモータ１７をＣＷ力方向回転させ、平バイト
１１を前進させ（ステップ■）。

所定の切込みを与えたのち、Ｘ軸道クモ−タ７をＣＷ力
方向支）回転させてテーブル５を右進させ平バイ）１１
で工作物１を内周から外周に向って切削する（ステップ
■）。切削後、Ｚ輸送シモータ１７をＣＣＷ方向に回転
させて刃物台８を′後退させ（ステップ■）％平バイト
エエを工作物１から離した状態で、Ｘ輸送シモータ７を
ＣＣＷ方向に回転させてテーブル５を左進させ（ステッ
プ■）、工作物１の外周面から１０〜２０咽内側にバイ
ト１１を戻す。

次に、Ｚ輸送りモータ１７をＣＷ力方向回転させて刃物
台８を前進させ、平バイト１１を工作物１に突き込み、
切込み量ｄを１０μｍプランジカット（ステップ■）し
たのち、直ちにＺ輸送りモータ１７をＣＣＷ方向に回転
させ平バイト１１を後退させる。

この手順で、工作物１を切削した加工面に千バイトを切
込んで刃形を転写する作業がなされる。

その後、Ｘ輸送シモータ７をＣＣＷ方向に回転させ、テ
ーブル５をさらに左進させるとともに、主軸モータ３の
回転を止め工作物１を完全に停止した状態で、ピックア
ップ１０の触針１０ａ先端をプランジカットした円周溝
（刃形転写部）の内側端から１ｍ内側に停止させ（ステ
ップ■）、センサ送シモータ１８をＣＷ力方向回転させ
、工作物１の加工面に転写された刃形形状の円周溝に接
触トレースさせる（ステップの）。

この状態で、ピックアップ１０の出力信号を。

第３図に示すようにアンプ２５．フィルタ２６を介して
方向分別回路３４に入力し、予め設定した電圧Ｖ、に達
したとき、センサ送シモータ１８の回転を停止する。

ピックアップ１０からの出力電圧は、予め変位に換算さ
れており、ピックアップエ０を工作物ｌに接触、停止さ
せるときの設定電圧Ｖ、はＯボルトである。この設定電
圧Ｖ、け、プランジカットした切込み量ｄに相当する電
圧値より高く設定しである。センサ送シモータ１８を停
止させたのち、Ｘ軸送りモータ７をＣＷ力方向回転させ
ピックアップ１０を工作物１の外周に向かって３聴右進
させる。

なお、平バイト１１の前切刃長さは１．２咽であり、前
述のように加工面に転写された刃形形状の円周溝の内側
１ｗｎから、円周溝の巾すなわち千バイト１１の前切刃
長さ１．２ｍｍを含めて３団の範囲をピックアップ１０
の触針１０ａで接触トレースすることになる。

このときのピックアップ１０からの出力信号は、すべて
演算処理装置２８に入力され、Ｘ軸の送り量で１０μｍ
ピッチに相当する時間間隔でデータとして記憶される。

演算処理装置２８に記憶されたデータのうち。

測定始めの５０個と測定路り部の５０個の計１００個で
ｙ　＝　ａ　ｘ　十すの直線近似を最小二乗法によシ算
出し、係数ａ。ｖ　　ｂＱを求める。

ここにｙ’＝ａｘ−）−ｂの直線は加工面に相当する。

次に、この加工面から５μｍ入ったところの線ｚ、　１
　＝ａＯ’Ｘ　ｔ　＋　（ｂｏ　　５　）　　において
、Ｘ軸方向にｉＸｌを１０μｍピッチでＺ＋を算出し。

その引算分（Ｚ’：ｌ　　Ｚ、ｒ）＜０のデータ群（ｚ
、　ｋ　。

ｘｋ）を分別する。すなわち加工面の１０μｍピッチの
測定点データと、加工面から５μｍ入ったところの１０
μｍピッチの対応点を引算して残るデータが加工面に転
写された平バイト１１の前切刃の傾きに相当する。

このように、加工面から５μｍ下方のデータ群すなわち
平バイトの刃形形状を表わすデータだけを分別し、この
（Ｚｋ、Ｘ＋ｃ）から。

Ｚ　ｋ＝　ａ　ｋＸ　ｂ　＋　ｂ　ｋを最小２乗法で計
算し。

係数ａｋすなわち平バイト１１の前切刃の傾きを求める
。

θ＝ｔａｎ−’　　（ａ　ｋ−ａ　、））　　が、平バ
イト１１の前切刃の傾斜角である。

ここでは、所定の切削工具設定角すなわち平パイトの前
切刃の目標傾斜角度を０．００７°とすると（θ−０，
００７）’　だけ調整台回動用モータ２４を回動させる
（ステップ■）。このときの調整台回動用モータ２４の
回動方向は、（θ−０，００７）’〈ＯならＣＷ力方向
（θ−０，００７）’＞ＯならＣＣＷ方向に回転するよ
うに方向分別回路３１によシ選定されており、このよう
にして調整台９の回動が行われ設定角の自動補正がなさ
れる。

本実施例の切削工具設定装置により、バイト設・定角を
調整したときの刃形形状、すなわち加工面に転写された
刃形形状をピックアップ１０の触針１０ａでトレースし
た出力線の線図を第５図に示す。

図中の線は、ピックアップ１０からの出力線。

矢印は切削送り方向を示し１図中にＸ軸方向２００μ”
ｒＹ軸方向１μｍの尺度を示している。

第５図（１）角度補正前に−１，２５°あった平バイト
１１の前切刃面の傾きが、第５図（２）１回補正後＋０
．０２°、第５図（３）２回補正後、目標傾斜角の＋０
．００７°になっている。

本実施例によれば、加工機上で千バイトの設定角を検出
し自動補正するため、従来の機外でのバイト設定時間４
０〜６０分に対し、本例では５分と調整時間を１／８〜
１／１２に短縮できる。

平バイトで、工作物の加工面にプランジカットを行い、
その転写された刃形形状をトレースして測定するため、
切削面の創成に寄与する前切刃面のみの傾斜角を求める
ことが可能である。

まだ、プランジカットした月形の傾斜角を求めるとき、
端面切削した加工面を基準とするため１ピツクアツプの
揺動とか、工作物のうねりによる測定時の誤差要因を受
けにくいという効果がある。

なお、前述の実施例では前切刃面が一面の平バイトの例
を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、２面以上の前切刃面を有する千バイトにも適用できる
。

すなわち、その千バイトが工作物の加工面に転写した刃
形形状を、形状検出手段でトレースして傾斜角を検出す
るときに、切削面の創成に寄与する前切刃面のみの傾斜
角を求めて、所定のバイト設定角に自動補正すればよい
。

まだ、前述の実施例は、工作物の端面切削に適用した場
合について例示したが、円筒切削の場合もバイトの位置
が違うだけで、出力データは同じであり、同様の効果が
得られることは言うまでもない。

さらに、前述の実施例では、加工面に転写された刃形形
状をトレースしてバイト設定角を検出する形状検出手段
として接触式ピックアップの例を説明したが１本発明は
これに限定されるものではなく、スポット径が１〜３μ
ｍの光学式変位計を使用しても検出出力データは同じも
のが得られ、前述の実施例と同様の効果が得られるもの
である。

さらにまた、前述の実施例で使用したピックアップで刃
形形状を測定するほかに、加工機上で。

加工面の面粗さを測定したり、所定の面粗さと比較して
合格、不合格の判定をすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、平バイトの設定に
おけるバイト設定角の調整を自動化し。

バイトセツティングに要する時間の短縮を図った切削工
具設定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る切削工具設定装置を
備えだ加工機の外観を示す斜視図、第２図は、そのバイ
ト設定角検出部と調整部の拡大斜視図、第３図は、第２
図の調整台とピックアップの駆動電気回路図、第４図は
５本発明の一実施例に係る切削工具設定装置の動作説明
図で、（ａ）はタイムチャー）、（ｂ）は動作手順説明
図、第５図は、バイト設定角を調整したときの刃形形状
を示す出図 力線である。 △ １・・・工作物、２・・主軸、３・・・主軸モータ、５
・・・テーブル、６・・・送りねじ、７・・・Ｘ軸送り
モータ、８・・・刃物台、９・・・調整台、１０・・・
ピックアンプ。 １０ａ・・・触針％　１１・・・平バイト、１２・・・
バイトホルダー、１３・・・調整ブロック、１４・・調
整ねじ。 １５・・・ばね、１６・・・送りねじ、１７・・Ｚ軸通
りモータ、１８・・センサ送りモーター　１９・・・送
りねじ、２０・・・ピックアップベース、２１・・・回
転ビン、２４・・・調整台回動用モータ、２５・・・ア
ンプ、２６・・・フィルタ、２７・・・Ａ／Ｄコンバー
タ、２８・・・演算処理装置、３１．３４・・・方向分
別回路、３２゜３３・・・モータドライバ、３５・・・
加工機の制御盤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、工作物を装着して回転する主軸と、その主軸の軸心
   方向、および主軸軸心に直角の方向に切削工具を移動さ
   せる手段と、切削工具を装着する手段とを有する切削装
   置における、前記切削工具の前切刃と切削送り方向との
   なす切削工具設定角を調整する切削工具設定装置であつ
   て、前記切削工具により前記主軸上の工作物を切削した
   加工面に、前記切削工具を切込んで刃形を転写し、この
   加工面に転写された刃形形状をトレースして切削工具設
   定角を検出する形状検出手段と、その検出結果をもとに
   して、前記切削工具を装着する手段を駆動して所定の切
   削工具設定角に自動補正する演算制御手段を設けたこと
   を特徴とする切削工具設定装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、切削工
   具を装着する手段は、切削工具の設定角を調整する調整
   台と、この調整台を回動せしめる駆動手段とを備えたも
   のである切削工具設定装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、切削工
   具を、少なくとも切削面の創成に寄与する前切刃面をも
   つ平バイトとし、演算制御手段は、前記平バイトが工作
   物の加工面に転写した刃形形状を形状検出手段がトレー
   スした計測点を演算処理して前記平バイトの傾斜角を検
   出する演算制御装置と、その演算結果を切削工具を装着
   する手段の駆動手段にフィードバックして、所定のバイ
   ト設定角に自動補正を行うための制御回路とを備えたも
   のである切削工具設定装置。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項記載のもののい
   ずれかにおいて、切削工具を、２面以上の前切刃面をも
   つ平バイトとし、この平バイトが工作物の加工面に転写
   した刃形形状を形状検出手段がトレースして前記平バイ
   トの傾斜角を検出するときに、切削面の創成に寄与する
   前切刃面のみの傾斜角を求めて、所定のバイト設定角に
   自動補正を行うものである切削工具設定装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、形状検
   出手段は、切削加工後の加工面の面粗さを測定しうるも
   のである切削工具設定装置。