JPS6279946A - 数値制御工作機械における送り制御方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、早送りの距離が所定値以下の場合には、切削
送りで送ゆを掛け、加工時間の短縮を可能ならしめる数
値制御工作機械における送り制御方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、数値制御工作機械では、切削送りを行う区間と、
早送りを行う区間が交互に存在するような加工動作が加
工プログラムで指示された場合、当然のことながら、加
工プログラムの指示どうり、切削送りと早送りを交互に
行っていた。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、最近の
工作機械においては、加工時間を可能な限り短縮化せん
とする方向に開発が行われており、加工に支障が生じな
い限り、トータルな加工時間が短くなる方向で送りが制
御される方式の開発が望まれていた。

本発明は上記した事情に鑑み、トータルな加工時間の短
縮を可能ならしめる数値制御工作機械における送り制御
方法を提供することを目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、一定の距離の範囲内であれば、切削送
りのほうが早送りよりも早く送りを掛けられることに着
目し、加工プログラム（ＰＲＯ）の第１のステップ（Ｊ
　Ｓ　１、Ｊ３２、ＪＳ３、Ｊ３４）において切削送り
が指令され、それに続く第２のステップ（ＦＳＩ、ＦＳ
２、ＦＳ３、ＦＳ４）において所定距離の送りが指令さ
れ、更にそれに続く第３のステップ（ＪＳ２、ＪＳ３、
ＪＳ４、ＪＳ５）において再度切削送りが指令された場
合で、第２のステップにおける移動量が、切削送りで送
りを掛けたほうが早送りで送るよりも、早く送ることが
出来る距離の範囲内の場合には、前記第２のステップの
退勢を切削送りで行うようにして構成される。

なお、括弧内の記号は、図面における対応する要素を示
す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）　
０作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、切削送りで送りを掛け
たほうが早送りで送るよりも、早く送ることが出来る距
離の範囲内の送りは、切削送９で送りを掛け、トータル
な加工時間を短縮化するように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明が適用される数値制御工作機械の一例を
示す制御ブロック図、 第２図は送り制御プログラムの一例を示すフローチャー
ト、 第３図は早送りと切削送りの動作形態の詳細を示した比
較図、 第４図は切削送りの送り速度を示すタイムチャート、 第５図は早送りの送り速度を示すタイムチャート、 第６図はドリル加工における工具の送り態様を示す図、 第７図は第６図の加工内容を加工プログラムで表わした
図、 第８図は第７図の加工プログラムに基づいて実際に行わ
れる加工内容を加工プログラムで表わした図である。

数値制御工作機械１は、第１図に示すように、主制御部
２を有しており、主制御部２にはバス線３を介してキー
ボード５、ディスプレイ６、システムプログラムメモリ
７、加工プログラムメモリ９及び、送り機構部１１に接
続された送り制御部１０が接続している。

次に、第３図に、第１図における数値制御工作機ｗｌｔ
１を含む通常の数値制御工作機械において実行される、
早送り及び切削送りの詳細な動作形態を示す。即ち、第
３図からも明らかなように、最大送り速度は、早送り　
（ＥＩＡ／１３０コードで「ＧＯＯ」、以下単にＧ？？
　（７’ｉｌは数字）と記した場合は全てＥＩＡ／１８
０コードの表記である。）の場合は、機械移動系の最大
値であり、切削送））（ＧＯＩ）の場合は、早送りの棒
程度である。また、その立ち上がり時間（時定数）は、
早送りは大きく、切削送りは小さい。更に、エラーディ
テクト制御（現在の指令に基づく位置決め完了前に、次
の指令を実行する制御）は、早送りの場合は、機能的に
は可能であるが必要性に乏しいことから余り使用される
ことは無く、切削送りの場合は、頻繁に使用されている
。

次に、切削送りの指令が、連続して出された際の、送り
速度のタイムチャートを、第４図に、更に早送りの指令
が連続して出された際の、送り速度のタイムチャートを
、第５図に示す。図からも明らかなように、切削送りの
指令が、連続して出された際には、指令Ｃ１を実行して
工具（以下、工具に対する送り制御について説明するが
、本発明は工具の送り制御に限らず、ワークの送り制御
についても同様に適用出来るものである。）が所定の位
置に位置決め完了されろ直前に、次の指令Ｃ２が実行さ
れ（エラーディテクト制御）、結果的に切削送り速度Ｊ
Ｘは指令Ｃ１からＣ２にかけて０になることなく維持さ
れる。また、この際の、切削送り速度ＪＸの立ち上がり
の時定数Ｔ。Ｃはθ〜１０［ｍｓ］程度である。一方、
早送りの指令Ｃ３とＣ４が連続して出された場合には、
エラーディテクト制御は行われず、指令Ｃ３による工具
の位置決めが完了してから、指令Ｃ４に基づく工具の位
置決め動作に入る。従って、早送りの送り速度ＲＸは、
指令Ｃ３の実行を完了した時点で、一時０となり、次い
で指令Ｃ４が実行される。また、この際の、早送りの送
や速度ＲＸの時定数Ｔは１００〜１５０　　［ｍｓコ程
度である。

ここで、早送りと切削送りの場合に、送り動作の開始か
らその動作の完了する時間を秒間でどれ程の距離だけ、
実際の送り動作が行われるかを検討する。各送り動作に
おいて、第４図及び第５図に示す速度曲線と時間軸で囲
まれた部分の面積が送り量、即ち送り動作が行われた距
離である。

まず、早送りの場合について検討すると、第５図からも
明らかなように、 時間ｔが、ｔ　＞　２　Ｔｏの場合、即ち、送りの途中
で送り速度ＲＸが所定の早送り速度Ｒ，に達した場合に
は、早送りに伴う移動距離Ｒ３は、 Ｒ３Ｌ＝ＲＦ−Ｔｏ＋ＲＦ（ｔ　　２Ｔｏ）＝ＲＦ（ｔ
　−Ｔｏ）　　　　　　　　　　　　　　　　・・・−
（１１また、０≦ｔ≦２Ｔ、、の場合、即ち送り速度が
所定の早送り速度Ｒ−と達することなく、第５図想像線
で示すように、途中で減速された場合には、早送りに伴
う移動距離Ｒ３，：よ、 一方、切削送りの場合には、第４図において、ｔ＞２Ｔ
　　の場合、即ち送り速度ＪＸがその送りの途中で所定
の切削送り速度Ｊ−こ達している場合には、切削送りに
伴う移動距ｇｉＪｓ　は、ＪＳＬ＝ＪＦ（ｔ　−Ｔｏｏ
）　’　　　　　　　　　　　　−（３１また、０≦ｔ
≦２Ｔｏｏの場合、即ち、第４図想像線で示すように、
送り速度ＪＸが所定の切削送り速度Ｊ−こ達していない
場合には、切削送りに伴う移動距ｆｉＪｓ　　は、 なお、Ｔｏｏ＜Ｔｏなので、（１）〜（４）式から０≦
ｔ≦２Ｔ　の時、 Ｒ３，＝Ｒ，−ｔ２／４Ｔ０　　　　　　　　　　　　
・・・・・・（５）Ｊ　Ｓｓ＝　Ｊ　、　−ｔ　２／４
　Ｔｏｃ・・−・−・（５）２Ｔｃｏくｔ≦２Ｔｃの時
、 Ｒ３５＝Ｒ，−ｔ２／４Ｔｏ−−−−−・（６）Ｊ　Ｓ
Ｌ＝　Ｊ　、　（ｔ　−Ｔ、ｏ）　　　　　　　　　　
　　　、、、・・・（６）２Ｔｏ＜ｔの時、 Ｒ３Ｌ＝Ｒ，（ｔ　−Ｔｏ）　　　　　　　　　　　　
　”’・−（７）ＪＳＬ＝Ｊ、　（ｔ　−Ｔｏｃ）　　
　　　　　　　　　　　・・・・・・（７）となる。

（５）〜（７）式から、各場合について、ＪＳ≧Ｒ３と
なる条件、即ち切削送りによる移動距離が、早送りによ
る移動距離を上回る条件を求めると、０≦ｔ≦２　Ｔｏ
、の時に、ＪＳＳ≧Ｒ３ｓとなるためには、（５）式よ
り、 ＪＦ／Ｔｏｃ≧Ｒ，／Ｔｏ　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・・・（８）２Ｔｏｏ＜ｔ≦２Ｔｏの時に、
ＪＳＬ≧Ｒ３，となるためには、（６）式より、 Ｊ、（ｔ−Ｔｏ。）≧Ｒｐ”２／４Ｔ。

、’、Ｒ，−ｔ２−４Ｔｏ−Ｊ、−ｔ＋４Ｔｏ−Ｔ、ｏ
−ＪＦ≦０これから、ｔを求めろと、 Ｒ８ ・・・・・・（９） ２Ｔｏ≦ｔの時に、ＪＳＬ≧Ｒ３Ｌとなるためには、（
７）式より、 Ｊ、（ｔ−Ｔｏｏｌ≧ＲＦ（ｔ−Ｔｏ）（Ｊ、−Ｒ，）
　ｔ≧’　Ｆ　’　ＴＣＣ−ＲＦ　’　Ｔｃ（Ｊ、−Ｒ
−＜Ｑなので、 ここで、 Ｊ、＝　６　　（ｍ／ｍ　ｉ　　ｎコ　＝　１００　　
［ｍ＋ａ／ｓ　ｅ　ｃ］Ｔ０゜＝１０　［ｍｓ］　＝０
．０１　［ｓ　ａ　ｃ］Ｒ，＝　１２　７ｍ／ｍ　ｉ　
　ｎコ　＝２００　　ｊｌｎｍ／ｓ　ｅ　ｃ］Ｔ　　＝
１００　１ｍｓ］　＝０．　１　１ｓｅｃコとすると、
（８）式は常に成立する乙とから、０≦ｔ≦０．０２　
［ｓｅｃコの範囲では、切削送りによる送りの方が、早
送りよりも早く工具の移動が可能である。

ま　た　、　　０．０２　　　［ｓｅｃコ　≦　ｔ　≦
　０．　　２　　７ｓｅｃ］の範囲では、（９）式から
、０．０２（ｓｅｅコくｔ≦０゜１８９４　［ｓｅｃ］
の範囲では、切削送りによる送りの方が、早送りよりも
早（工具の移動が可能である。この時の、工具の切削送
りによる移動距離は、（６）式より、 ＪＳＬ＝＝Ｊ、　（ｔ　−Ｔｃｃ）　＝１７．９４　ｊ
ｍｍｉ　　　　　　　　−＝−（１１）となり、１７．
９４　（＋ｎ＋ａ］以下の距離では、切削送りによる送
りの方が、早送りよりも早く工具の移動が可能である。

また、Ｏ＊　２　［ｓｅｃ］≦ｔの場合は、（１［０式
から求めた値が、ｔ≦０．１９となり前提条件を満足し
ないので、０．２秒以上、早送りが行われる場合には、
早送りによる送り動作の方が切削送りによる送り動作よ
りも早く工具の移動が可能となる。

以上、纒めると、送り距離が１７．９４［ｍ＋ａ］以下
の場合は、切削送りによる送りの方が、早送りよりも早
く工具の移動が可能という結論が出る。

以下、第１図に示す、数値制御工作機械１により、第６
図に示す、ドリル加工を行う場合について説明する。

第６図に示すドリル加工は、Ｚ＝０のイニシャル位置Ｉ
ＰからＺ＝−５０の加工開始位置ＷＰまで早送り（送り
速度１０　［ｍ／ｍ　ｉ　ｎ］　）で送りを掛け、その
後、２０〜２２寸法単位毎にドリルによる切削、加工を
切削送り　（送り速度１００　［ｍｍ／ｍｉ　ｎ］　）
で−Ｚ方向に実行し、更に２０〜２２寸法単位の切削加
工が行われた所で、２寸法単位だけ＋Ｚ方向に早送り（
送り速度１０　［ｍ／ｍｉ　ｎｉ　）で戻す、いわゆる
ペッキング動作を行って加工作業を行う。

この場合、加工プログラムＰＲＯは、第７図に示すよう
な形で作成され、加工プログラムメモリ９中に格納され
る。主制御部２は、加工プログラムメモリ９から、加工
プログラムＰＲＯを読み出して、送り制御部１０を駆動
して、上記したドリル加工を実行してゆくが、その際、
主制御部２はシステムプログラムメモリ７から、送り制
御プログラムＦＣＰを読み出して、加工プログラムＰＲ
Ｏに基づく加工における送り動作を制御する。

即ち、送り制御プログラムＦＣＰは、第２図に示すよう
に、ステップＳ１で、現在実行されている加工プログラ
ムＰＲＯのステップが切削送りによるステップか否かを
判定すると共に、加工プログラムＰＲＯの次のステップ
が早送りを指令しているかを、ステップＳ２で判定する
。ステップＳ２で、加工プログラムＰＲＯの次のステッ
プが早送りを指令しているものと判断された場合には、
ステップＳ３に入り、当該早送りを指令しているステッ
プの更に次のステップが切削送りを指令しているか否か
を判定する。即ち、ステップＳ１から５３では、早送り
の指令が、切削送りの加ニステップの間に指令されてい
るか否かを判定する。このことは、早送りの指令が切削
送りの指令の間に無い場合には、早送り部分を切削送り
で送っても、通常の場合は、移動時間の短縮は期待出来
ないからである。移動時間の短縮が出来るのは、（８）
、（９）、（ｌＯ）及び（１１）式で示すように、移動
距離が短い場合である。従って、早送り指令が連続して
いても、その移動距離が短い場合には有効であるが、頻
度は橿めて少ないものと思われる。

こうして、早送りの指示が、切削送りの加ニステップの
間に指示されているものと判定された場合には、ステッ
プＳ４に入り、早送りによる移動距離が、早送りよりも
切削送りの方が早くなる所定の距離（例えば、（１１１
式で示された、１７．９４［ＩＩｗＩＩコ）以下か否か
を判定し、所定の距離以下の場合には、次の早送軸の指
令、即ちＧｏｏ指令を切削送りの指令であるＧＯＩとみ
なして切削送りのまま工具の移動を行うように、送り制
御部１０に指令する。なお、この際の送り速度は、切削
送りの最大速度にして、加工時間短縮の利点を最大限に
発揮することが出来るようにすることが望ましい。

第８図に、第７図に示した加工プログラムＰＲＯを実行
する際に、送り制御プログラムＦＣＰにより、加工プロ
グラムＰＲＯが修正された結果を、加ニブ四グラムＰＲ
Ｏの形で書き表わしたものを示す。図からも、明らかな
ように、第７図の、早送りステップＦＳＩ〜ＦＳ４は、
第８図で（よ、全て送り速度Ｆ５０００、即ち５０００
［ｒＭｎ／ｓｅｃコの切削送りに修正されて実行されて
いる。なお、第７図の加工プログラムＰＲＯを、なんら
の修正も行うことなく実行した場合の、加工時間を実験
で求めたところ、６７．８秒であり、第８図に示した修
正した形で加工を実行した場合には、その加工時間は、
６７．５秒となり、更に、切削送りの各指令間で、前述
のエラーディテクト制御を行うと、加工時間は６７．２
秒に短縮された。

なお、上述の実施例は、加工プログラム中における早送
り指令を、切削送り指令に修正する場合について述べた
が、本発明は、本来早送り指令が指示されるべき部位を
、切削送り指令に修正した形で予めサブルーチンまたは
サブプログラム〔固定サイクル〕として作成しておき、
加工に要する時間を短縮化するように構成した場合にも
適用することが出来るのは勿論である。

例えば、ＥＩＡ／１３０コードによるＧ７４の端面突っ
切りサイクル、Ｇ７５の外径突っ切りサイクル、Ｇａ４
の深穴明はサイクル等の固定サイクルにおいて、一定の
距離だけ例えば負方向に工具を切削送りで移動させて切
削動作を行い、その後に、所定距離逆方向に早送りで戻
し、それによりＭ前に発生した切り屑の処理を行い、更
に負方向に一定距離の切削動作を行う、いわゆるペッキ
ング動作を行う固定サイクルにおいては、早送りでの戻
し距離が通常の場合、極めて短距離であるので、切削送
抄のまま逆方向に移動させたほうがトータル加工時間が
短時間で済む場合が多い。

従って、加工プログラム中でサブルーチン又はサブプロ
グラムとして指示される固定サイクル中におけろ、送り
についても、固定サイクルを作成する段階（工作機械の
製造時）で既に、早送りで送るべき工程を通常の切削送
りで送りを掛けるように指示しておくことも可能である
。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、加工プログラ
ムの第１のステップ（ＪＳＩ、ＪＳ２、ＪＳＳ、ＪＳ４
）において所定方向の切削送りを指令し、続く第２のス
テップ（ＦＳＩ、ＦＳ２、ＦＳ３、ＦＳ４）において所
定距離の送りを指令し、更に該第２のステップに続く第
３のステップ（ＪＳ２、ＪＳＳ、ＪＳ４、ＪＳＳ）で切
削送りを指令する場合に、前記第２のステップにより指
示された所定距離の送りを、切削送りで送りを掛けたほ
うが早送りで送るよりも、早く送ることが出来る場合に
は、前記第２のステップにおいて、切削送りによって送
りを指令するようにして構成したので、それだけトータ
ルな加工時間が短縮される利点が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される数値制御工作機械の一例を
示す制御ブロック図、 第２図は送り制御プログラムの一例を示すフローチャー
ト、 第３図は早送りと切削送りの動作形態の詳細を示した比
較図、 第４図は切削送りの送り速度を示すタイムチャート、 第５図は早送りの送り速度を示すタイムチャート、 第６図はドリル加工における工具の送り態様を示す図、 第７図は第６図の加工内容を加工プログラムで表わした
図、 第８図は第７図の加工プログラムに基づいて実際に行わ
れる加工内容を加工プログラムで表わした図である。 １・・・・・・数値制御工作機械 ＪＳＩ、ＪＳ２、ＪＳ３、ＪＳ４ ・・・・・第１のステップ ＦＳＩ、ＦＳ２、ＦＳ３、Ｆ３４ ・・・・・・第２のステップ ＪＳ２．ＪＳ３、ＪＳ４、ＪＳ５ ・・・・・・第３のステップ ＰＲＯ・・・・・・加工プログラム 出願人　ヤマザキ　マザツク株式会社 代理人　弁理士　　　　相１）伸二 （ほか１名） 第７図 加エフ・ロア゛クム、 ＲＯ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、数値制御工作機械において、 加工プログラムの第１のステップにおいて 所定方向の切削送りを指令し、続く第２のステップにお
   いて所定距離の送りを指令し、更に該第２のステップに
   続く第３のステップで切削送りを指令する場合に、 前記第２のステップにより指示された所定距離の送りを
   、切削送りで送りを掛けたほうが早送りで送るよりも、
   早く送ることが出来る場合には、前記第２のステップに
   おいて、切削送りによって送りを指令するようにして構
   成した数値制御工作機械における送り制御方法。
2. （２）、第２のステップによる送りが、第１のステップ
   によって指令された方向とは逆の方向の送りである特許
   請求の範囲第１項記載の数値制御工作機械における送り
   制御方法。
3. （３）、前記加工プログラムが、加工プログラム中で呼
   び出すことの出来る固定サイクルである特許請求の範囲
   第２項記載の数値制御工作機械における送り制御方法。
4. （４）、前記加工プログラムが、ペッキング動作を含み
   、前記第１のステップ及び第２のステップ及び第３のス
   テップが前記ペッキング動作の少なくとも一部を構成す
   る特許請求の範囲第２項記載の数値制御工作機械におけ
   る送り制御方法。