(57)【要約】【課題】切り粉を工具の移動方向に対して手前側に排出すると共に、さらに、ねじ形状の奥側から切り込む動作を指令する場合の、毎回のねじ切り指令の開始点の算出が不要なねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置の提供。【解決手段】プログラム指令されたねじ切りサイクルの実施に必要なデータ（ねじ山の高さ、第１回目の切り込み量、ねじの切り上げ量等）をデータ記憶部４に登録され、プログラム解析部３で解析された情報（工具をワーク軸方向（工具移動方向）に対してねじ形状の奥側から切り込みを行う方法をしている切り込み方法判別番号）とデータを用いて、ねじ切りサイクル演算部５にて、ねじ切りサイクルにおける工具の移動指令を算出し、パルス分配部６では、単位時間当たりのパルス発生量を算出し、モータ制御部７に伝達し、モータ制御部７では工具１０を移動させるモータ８を駆動させ、ねじ切り加工サイクルを実行する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ形状を指定した加工プログラムに基づいて工具を切削開始位置に位置決めし、主軸の回転に同期させて前記工具をワークに対し相対的にワーク軸方向に移動させる動作を繰り返すことによりねじ切りを行うねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置において、
前記加工プログラムのねじ切り指令により前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込むように各サイクルにおける切削開始位置を算出する切削開始位置算出手段と、
前記各サイクル毎に前記工具を前記算出された切削開始位置に位置決めし、ねじ切りを実行するねじ切り実行手段と、
を有することを特徴とするねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置。
【請求項２】
前記加工プログラムはねじの切り込み方法を指定することが可能であり、前記加工プログラムにより前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う切り込み方法が指令されているかを判断する判断手段を更に有し、
前記判断手段により前記加工プログラムに前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う方法が指令されていると判断された場合に、前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込むように、ねじ切りを実行することを特徴とする請求項１に記載のねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置。
【請求項３】
複数のねじの切り込み方法を登録した記憶部を有し、パラメータまたは信号により前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う切り込み方法が選択されることを特徴とする請求項１に記載のねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ切りサイクルにおけるねじ形状の切り込み方法としては、一般に、ねじ形状の手前側から切り込む方法（片刃切削）（図７参照）と、ねじ形状の中心からジグザグに切りこむ方法（千鳥切削）（図８参照）とが知られている。さらに、特許文献１には、片刃切削の最終回のねじ切りにあたって、切り込み位置を任意の値分だけ相対的に切削方向にシフトさせてねじ山面を仕上げることとした切り込み方法（図９参照）が開示されている。この切り込み方法は、最終回のねじ切り動作は最終切込量αとシフト係数βなる値をあらかじめパラメータに設定しておくことにより実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平０７−０１６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の切り込み方法では、ワーク軸方向に移動する場合の工具の移動方向に対してねじ形状の手前側から切り込む。このため、切削によって発生する切り粉が工具の移動方向に対して奥側に排出され、機械の構造や加工ワークの形状によっては、切り粉が工具の切り込みに悪影響を与えることによって加工精度低下の原因になることがあった。
【０００５】
従来の切り込み方法により発生した切り粉が工具の切り込みを妨害する現象は、図１０に示したような「貫通していないワーク」の内径にて、ねじ切りサイクルを実施した場合、切り粉が、貫通していないワークの内側に詰まって、外部に排出されない状態になることで、工具の切り込みに妨害する現象がより顕著である。そして、片刃切削の最終回のねじ切りにあたって、切り込み位置を任意の値分だけ相対的に切削方向にシフトさせてねじ山面を仕上げることとした切り込み方法に過ぎず、切り粉が貫通していないワークの内側に詰まってしまう問題を解決するものではない。また切り粉の処理の問題認識もない。
【０００６】
図１０のワークの内径に対して、図７、図８、図９に示される従来のいずれの方法で切り込みを行った場合でも、図１１に示されるように、切削によって発生する切り粉の大半がワークの奥側に排出され切り粉が詰まってしまうため、切り粉の排出作業に手間が掛かることや、以降の工具の切り込みが妨害され加工精度低下し、加工ワークの品質に悪影響を与える原因になることがあった。
【０００７】
また、ねじ形状の奥側から切り込む動作を、ねじ切りサイクルを使用せずに、ねじ切り指令の繰返し指令で実現しようとする場合、毎回のねじ切り指令の開始点の算出を行う必要があり、プログラム作成に手間がかかっていた。
【０００８】
そこで本発明は、工具の切り込みによって発生した切り粉を工具の移動方向に対して手前側に排出すると共に、さらに、ねじ形状の奥側から切り込む動作を指令する場合の、毎回のねじ切り指令の開始点の算出が不要なねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ねじ形状を指令した加工プログラムを解析し、複数回のサイクルに分割してねじ形状の加工を実行するねじ切りサイクルにおいて、プログラム指令、または、パラメータ、または、信号等の設定により、ねじ形状の奥側から切り込む方法を選択し、工具の切り込みによって発生した切り粉を工具の移動方向に対して手前側に排出するねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置である。
【００１０】
そして、本願の請求項１に係る発明は、ねじ形状を指定した加工プログラムに基づいて工具を切削開始位置に位置決めし、主軸の回転に同期させて前記工具をワークに対し相対的にワーク軸方向に移動させる動作を繰り返すことによりねじ切りを行うねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置において、前記加工プログラムのねじ切り指令により前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込むように各サイクルにおける切削開始位置を算出する切削開始位置算出手段と、前記各サイクル毎に前記工具を前記算出された切削開始位置に位置決めし、ねじ切りを実行するねじ切り実行手段と、を有することを特徴とするねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記加工プログラムはねじの切り込み方法を指定することが可能であり、前記加工プログラムにより前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う切り込み方法が指令されているかを判断する判断手段を更に有し、前記判断手段により前記加工プログラムに前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う方法が指令されていると判断された場合に、前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込むように、ねじ切りを実行することを特徴とする請求項１に記載のねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置である。  
請求項３に係る発明は、複数のねじの切り込み方法を登録した記憶部を有し、パラメータまたは信号により前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う切り込み方法が選択されることを特徴とする請求項１に記載のねじ切りサイクル機能を備えた数値制御装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、連続した切り込みによりねじ形状を完成させるねじ切りサイクルにおいて、ねじ形状の奥側から切り込む方法を容易に選択可能とすることで、工具の切り込みによって発生した切り粉を工具の移動方向に対して手前側に排出できるので、切り粉が工具の切り込みに悪影響を与えることがなくなり、切り粉の排出作業の手間の低減や、加工ワークの品質向上への効果が期待できる。さらに、ねじ形状の奥側から切り込む動作を指令する場合の、毎回のねじ切り指令の開始点の算出が不要になり、プログラム作成にかかる作業時間を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】代表的なねじ切りサイクルの例を説明する図である。
【図２】片刃切削のねじ切り開始位置算出方法を説明する図である。
【図３】本発明によるねじ形状の切り込みを説明する図である。
【図４】本発明の適用時の切り粉排出方向を説明する図である。
【図５】本発明に係るねじ切りサイクルを実現する数値制御装置を説明するブロック図である。
【図６−１】ねじ切りサイクルのフローを説明するフローチャートである（その１）。
【図６−２】ねじ切りサイクルのフローを説明するフローチャートである（その２）。
【図７】従来技術によるねじ形状の切り込み（片刃切削）を説明する図である。
【図８】従来技術によるねじ形状の切り込み（千鳥切削）を説明する図である。
【図９】従来技術（特許文献１）によるねじ形状の切り込み方法を説明する図である。
【図１０】貫通していないワークの内径にてねじ切りサイクルを実施した例を説明する図である。
【図１１】従来の切削方法適用時の切り粉排出方向を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
＜実施形態１＞請求項１の「ねじ切りサイクル」の概要
ねじ切りサイクルにおいては、ねじ山の高さ等の仕上げ形状、第１回目の切り込み量等が指令されるだけで途中の工具経路が自動的に決定されてねじ加工が行われる。即ち、ねじ切りサイクルにおいては切り込み量を少しずつ変化させながらねじ切り加工を繰り返し最終的に指令形状のねじをワークに施すものであるが、各回のねじ切り加工工程における切り込み量、工具経路が自動的に決定されて指令形状のねじが加工される。
【００１５】
代表的なねじ切りサイクルの例を図１に示す。９はワーク、１０は工具であり、ワーク９はねじ切り加工に際して、所定の回転速度で回転させられる。Ｘ，ＺはＤ点の座標値、ｉはねじ部における半径差で、ｉ＝０とすることによりストレートねじ切りとなる。ｋはねじ山の高さ（Ｘ軸方向の距離が指定される）、Δｄは第１回目の切り込み量、ｒはねじの切り上げ量である。このねじ切りサイクルの第１工程では、工具１０はＳ→Ｂ１→Ｄ１’→Ｄ１→Ｅ→Ｓをたどって移動する。
【００１６】
ねじ形状の切り込み方法としては、通常、片刃切削（図７参照）及び千鳥切削（図８参照）がある。さらに、切削量を一定とするか、切り込み量を一定とするかによっても切り込み方法が異なる。従来、ねじ形状の切り込み方法を判別するために、各切り込み方法に固有の番号を与え、これにより判別を行う。
具体的には、例えば各切り込み方法に以下の判別番号が与えられる。  
判別番号＜１＞：切削量一定片刃切削  
判別番号＜２＞：切削量一定千鳥切削  
判別番号＜３＞：切り込み量一定片刃切削  
判別番号＜４＞：切り込み量一定千鳥切削  
判別番号＜５＞：切削量一定片刃切削―奧側
判別番号＜６＞：切り込み量一定片刃切削−奧側
【００１７】
次に、本発明における「ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行うように各サイクルの切削開始位置を算出する手段」について説明する。  
ねじ切りサイクルにおいて、片刃切削を適用した場合の各サイクル開始点の算出方法について図２を用いて説明する。
【００１８】
切り込み位置における基準点をＢとし、第ｎ回目のサイクル開始点をＢnとする。基準点Ｂから見たＸ軸方向の移動量（切り込み量）をＤn、刃先の角度をＡとすると、Ｚ軸方向の移動量をＺnは以下の数１式により求められる。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
この時、上記数１式により求まったＺ軸方向の移動量の符号を反転すれば、工具の移動に対してねじ形状の奥側から切り込む際のサイクル開始点を決定することができる（図３参照）。
【００２１】
図５は本発明のねじ切りサイクルを実現する数値制御装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。表示器／手動入力手段ユニット１により加工プログラム記憶部２に登録された加工プログラムは、１ブロックのデータ毎にプログラム解析部３に読み込まれる。プログラム解析部３では、プログラム指令されたねじ切りサイクルの実施に必要なデータ（ねじ山の高さ、第１回目の切り込み量、ねじの切り上げ量等）をデータ記憶部４に登録する。なお、ねじ切りサイクルの実施に必要なデータはパラメータや信号によってデータ記憶部４に登録することもできる。ねじ形状の切り込み方法についても同様に、プログラム指令、パラメータまたは信号によりデータ記憶部４に登録できるものとする。例えば、設定用の入力ボタンが押されることにより発生する信号などに基づいてデータ記憶部４に登録できる。
ねじの切り込み方法は、加工プログラムによりねじの切り込み方法を指定することが可能であり、前記加工プログラムにより前記ワークに対する工具の移動方向とは反対方向に順次切り込みながら加工を行う切り込み方法が指令されているかが判断され、判断結果に基づいて加工が行われる。また、パラメータあるいは信号に基づいてねじの切り込み方法を選択することができる。
【００２２】
プログラム解析部３で解析した情報とデータ記憶部４に登録されたデータを用いて、ねじ切りサイクル演算部５にて、ねじ切りサイクルにおける工具の移動を算出する。パルス分配部６では、単位時間当たりのパルス発生量を算出し、モータ制御部７に伝達する。モータ制御部７では工具１０を移動させるモータ８を駆動させ、図１に示したようなねじ切り加工サイクルを実行する。
【００２３】
次に、本発明に係るねじ切りサイクル処理について図６−１，図６−２のフローチャートを用いて説明する。本処理は図５のプログラム解析部３、データ記憶部４及びねじ切りサイクル演算部５にて実行される。なお、図６−２中のステップＳＡ１３とステップＳＡ１４が本発明の本質部分である。
【００２４】
以下、各実行部（各ステップ）に従って説明する。まず、実行部（ＳＡ０１）により、加工プログラムを解析してねじ形状を記憶領域に登録する。次に、実行部（ＳＡ０２）により、ねじ形状の切り込み方法を判別するためのねじ形状の切り込み方法判別番号を加工プログラム、パラメータ設定及び信号設定から決定し記憶領域に登録する。実行部（ＳＡ０３）により、基準切り込み量Ｄ0を加工プログラム及びパラメータ設定から決定し記憶領域に登録する。実行部（ＳＡ０４）により、サイクル１回目の切り込み開始位置（Ｘ0，Ｚ0）を基準切り込み開始位置として記憶領域に登録する。
【００２５】
判定部（ＳＡ０５）では、ねじ切りサイクルが完了したか（実行部（ＳＡ０１）で登録したねじ形状に沿った切削が行われるまで切り込んだか）を判定する。判定部（ＳＡ０５）により、ねじ切りサイクルが完了したと判定された場合（ＹＥＳ）には、ねじ切りサイクル処理を終了する。判定部（ＳＡ０５）により、ねじ切りサイクルが完了していないと判定された場合（ＮＯ）には、判定部（ＳＡ０６）により、実行部（ＳＡ０２）で登録した切り込み方法判別番号を確認し、切り込み方法が切削量一定を示すかを判定する。
【００２６】
判定部（ＳＡ０６）により、切り込み方法が切削量一定であると判定された場合（ＹＥＳ）には、実行部（ＳＡ０７）により、実行部（ＳＡ０３）で登録した基準切り込み量Ｄ0、切り込み回数ｎ及び切削量一定用の切り込み量算出式から今回の切り込み量Ｄnを算出する。判定部（ＳＡ０６）により、切り込み方法が切削量一定ではないと判定された場合（ＮＯ）には、実行部（ＳＡ０８）により、実行部（ＳＡ０３）で登録した基準切り込み量Ｄ0、切り込み回数ｎ及び切り込み量一定用の切り込み量算出式から今回の切り込み量Ｄnを算出する。
【００２７】
判定部（ＳＡ０９）では、実行部（ＳＡ０２）で登録した切り込み方法判別番号を確認し切り込み方法が片刃切削を示すかを判定する。判定部（ＳＡ０９）により、切り込み方法が片刃切削ではないと判定された場合（ＮＯ）には、実行部（ＳＡ１０）により、実行部（ＳＡ１２）で登録した基準切り込み開始位置（Ｘ0，Ｚ0）、実行部（ＳＡ０７）または実行部（ＳＡ０８）で算出した今回の切り込み量Ｄn及び千鳥切削用の今回の切り込み開始位置算出式から今回の切削開始位置（Ｘn，Ｚn）を算出する。その後、実行部（ＳＡ１１）により、今回の切削開始位置（Ｘn，Ｚn）に位置決めし、主軸の回転に同期し工具をワーク軸方向に移動し、主軸に保持したワークにねじ切り動作を実行する。その後、再度判定部（ＳＡ０５）を実行する。
【００２８】
判定部（ＳＡ０９）により、切り込み方法が片刃切削であると判定された場合（ＹＥＳ）には、実行部（ＳＡ１２）により、実行部（ＳＡ０４）で登録した基準切り込み開始位置（Ｘ0，Ｚ0）、実行部（ＳＡ０７）または実行部（ＳＡ０８）で算出した今回の切り込み量Ｄn及び片刃切削用の今回の切り込み開始位置算出式から今回の切削開始位置（Ｘn，Ｚn）を算出する。
【００２９】
判定部（ＳＡ１３）により、実行部（ＳＡ１０）で登録した切り込み方法判別番号が工具をワーク軸方向（工具移動方向）に対してねじ形状の奥側から切り込みを行う方法を示すかを判定する。判定部（ＳＡ１３）により、切り込み方法がねじ形状の奥側から切り込む方法ではないと判定された場合（ＮＯ）には、実行部（ＳＡ１１）を実行し、再度判定部（ＳＡ０５）を実行する。
【００３０】
判定部（ＳＡ１３）により、切り込み方法がねじ形状の奥側から切り込む方法であると判定された場合（ＹＥＳ）には、実行部（ＳＡ１４）により、今回の切削開始位置（Ｚn）の符号を反転する（Ｚn＝−Ｚn）。その後、実行部（ＳＡ１１）を実行し、再度判定部（ＳＡ０５）を実行する。
【００３１】
本発明により、工具の移動方向に対してねじ形状の奥側から切り込む方法（図３参照）を適用した場合、図４のように切り粉が工具の移動方向に対して手前側に排出されるため、発生した切り粉が詰まることなく、切り粉が工具の切り込みを妨害することによる加工精度低下を防ぐことができる。  
また、図３に示されるねじ形状の奥側から切り込む動作をねじ切りサイクルを使用せずに指令する場合、従来、毎回のねじ切り開始点の算出とプログラム作成に手間が掛かっていた。本発明により、毎回のねじ切り開始点の算出が不要になり、プログラム作成にかかる作業時間が低減される。
【００３２】
なお、従来技術と同様に、片刃切削の最終回のねじ切りにあたって、切り込み位置を任意の値分だけ相対的に切削方向にシフトさせてねじ山面を仕上げるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  表示器／手動入力手段ユニット
２  加工プログラム記憶部
３  プログラム解析部
４  データ記憶部
５  ねじ切りサイクル演算部
６  パルス分配部
７  モータ制御部
８  モータ
９  ワーク
１０  工具
１１  刃先
１２  工具の移動方向
１３，１４  主な切り粉排出方向
Ｂ  切り込み位置における基準点
Ｂn 第ｎ回目のサイクル開始点
Ｄn 切り込み量
Ａ  刃先の角度
Ｚn Ｚ軸方向の移動量
α  最終切込量
β  シフト係数
ｉ  ねじ部における半径差
ｋ  ねじ山の高さ
Δｄ  第１回目の切り込み量
ｒ  ねじの切り上げ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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