(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しているワークに工具を押し当てて移動させることで前記ワークを目的の形状に加工する旋削加工を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、
前記加工プログラムにおいて指令される切上げ・切込み運動の動作条件を解析する切上げ・切込み運動動作条件解析手段と、
前記切上げ・切込み運動動作条件解析手段によって解析した動作条件に基づいて作成する切上げ・切込み運動を前記旋削加工に挿入する切上げ・切込み運動挿入手段と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
回転しているワークに工具を押し当てて移動させることで前記ワークを目的の形状に加工する旋削加工を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、
前記加工プログラムにおいて指令される円運動の動作条件を解析する円運動動作条件解析手段と、
前記円運動動作条件解析手段によって解析した動作条件に基づいて作成する円運動を前記旋削加工に挿入する円運動挿入手段と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項３】
前記切上げ・切込み運動挿入手段は、
前記旋削加工における切上げ・切込み運動挿入位置での切削送り速度と同一の切上げ速度及び切込み速度の切上げ・切込み運動を前記旋削加工に挿入する、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記円運動挿入手段は、
前記旋削加工における円運動挿入位置での切削送り速度と同一接線方向速度の円運動を前記旋削加工に挿入する、
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記切上げ・切込み運動挿入手段は、
挿入する切上げ・切込み運動が前記旋削加工の加工経路と干渉する場合、前記切上げ・切込み運動の挿入の中断、前記切上げ・切込み運動の切上げ・切込み量の変更、または前記切上げ・切込み運動の挿入位置の変更のいずれかを実行することで、前記切上げ・切込み運動の加工経路への干渉を回避する、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記円運動挿入手段は、
挿入する円運動が前記旋削加工の加工経路と干渉する場合、前記円運動の挿入の中断、前記円運動の半径の変更、または前記円運動の挿入位置の変更のいずれかを実行することで、前記円運動の加工経路への干渉を回避する、
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御装置に関し、特に切りくずの分断性向上、冷却液の効率的な循環のための切上げ・切込み運動または円運動挿入機能を有する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の旋削加工では、ワークに対して工具が一方向に切込みを続けるため、加工時に発生する切りくずが分断されずに工具の移動に従って連続的に発生し、切りくずを取り除かずに加工を続けると、切りくずがワークに接触してワークに傷がつくという問題があった。
【０００３】
また、加工中は工具とワークが常時接触しており、工具とワークの間に冷却液が効率よく循環しないため、摩擦による工具寿命の低下や、発熱による工具刃先の変形に伴う加工精度の低下が問題となっていた。
【０００４】
このような従来から知られている問題を解決するために、様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１に記載の工作機械では、数値制御装置によって、加工対象となるワーク、加工用の工具、またはその両方を、少なくとも２軸方向に低周波振動させることで、切りくずの分断と冷却液の循環の問題を解決している。また、特許文献２に記載の工作機械では、数値制御装置によって、旋削加工の前進、一時停止、逆行を任意のタイミングで実行することで連続した切り屑の発生を防止している。更に、特許文献３〜７にみられるように、工具ホルダ等にアクチュエータ機構（圧電素子等）を取り付けて工具に振動を加え、工具を円運動または楕円運動させている工作機械が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５０３３９２９号公報
【特許文献２】特開平０６−２８５７０１号公報
【特許文献３】特許第４３４３８７９号公報
【特許文献４】特許第４９７３８２７号公報
【特許文献５】特許第３５００４３４号公報
【特許文献６】特開平０１−０９２００１号公報
【特許文献７】特開２００９−１９０１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来技術には以下の問題がある。
特許文献１に記載の工作機械では、ワーク、工具に対して低周波振動を与える必要があるが、このような構成を設けた場合、送り機構にボールねじを採用するとバックラッシが発生するため、バックラッシの影響を抑えるために低周波振動の振幅を大きくするために送り速度を高速化する必要があり、また、この問題を回避するためにバックラッシのないリニアモータを利用する選択肢もあるが、リニアモータはボールねじと比較して工作機械全体のサイズ、重量の増加や、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の工作機械では、工具刃先がワークに接した状態で前進、一時停止、逆行を行うため、加工済みの加工面へ工具が接触して傷などができてしまう恐れがあった。
【０００８】
更に、特許文献３〜７に記載の工作機械では、アクチュエータ機構を工具ホルダ等に組み込む必要があるため、工作機械のコストが増加する原因となっていた。
【０００９】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、旋削加工において、特別な機構などを組み込むことなく、切りくずの分断と、ワークの加工面と工具刃先の間に冷却液を循環させるように旋盤加工機械を制御できる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】
【００１０】
本願請求項１に係る発明は、回転しているワークに工具を押し当てて移動させることで前記ワークを目的の形状に加工する旋削加工を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、前記加工プログラムにおいて指令される切上げ・切込み運動の動作条件を解析する切上げ・切込み運動動作条件解析手段と、前記切上げ・切込み運動動作条件解析手段によって解析した動作条件に基づいて作成する切上げ・切込み運動を前記旋削加工に挿入する切上げ・切込み運動挿入手段と、を備えることを特徴とする数値制御装置である。
【００１１】
本願請求項２に係る発明は、回転しているワークに工具を押し当てて移動させることで前記ワークを目的の形状に加工する旋削加工を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置において、前記加工プログラムにおいて指令される円運動の動作条件を解析する円運動動作条件解析手段と、前記円運動動作条件解析手段によって解析した動作条件に基づいて作成する円運動を前記旋削加工に挿入する円運動挿入手段と、を備ることを特徴とする数値制御装置である。
【００１２】
本願請求項３に係る発明は、前記切上げ・切込み運動挿入手段において、切上げ時の速度及び切込み時の速度が前記旋削加工の切削送り速度と同一速度の切上げ・切込み運動を前記旋削加工に挿入する、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。
【００１３】
本願請求項４に係る発明は、前記円運動挿入手段において、前記旋削加工の切削送り速度と同一接線方向速度の円運動を前記旋削加工に挿入する、ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置である。
【００１４】
本願請求項５に係る発明は、前記切上げ・切込み運動挿入手段において、挿入する切上げ・切込み運動が前記旋削加工の加工経路と干渉する場合、前記切上げ・切込み運動の挿入の中断、前記切上げ・切込み運動の切上げ・切込み量の変更、または前記切上げ・切込み運動の挿入位置の変更のいずれかを実行することで、前記切上げ・切込み運動の加工経路への干渉を回避する、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。
【００１５】
本願請求項６に係る発明は、前記円運動挿入手段において、挿入する円運動が前記旋削加工の加工経路と干渉する場合、前記円運動の挿入の中断、前記円運動の半径の変更、または前記円運動の挿入位置の変更のいずれかを実行することで、前記円運動の加工経路への干渉を回避する、ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、旋削加工中に任意のタイミングで任意の移動量の切上げ・切込み運動または円運動を挿入することが可能となり、工具の制御にこのような切上げ・切込み運動または円運動が挿入されることにより、工作機械上で旋削加工中の切りくずが分断され、冷却液がワークの加工面と工具刃先に循環するようになる。これにより、制御対象となる工作機械が備える工具の長寿命化を見込むことができると共に、難削材の加工への対応も可能となる。また、加工時に発生する熱による工具刃先の変形も抑制することができるため、加工精度の向上を見込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の数値制御装置のハードウェア構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の切上げ・切込み運動の動作を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１の補間手段のフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１の加工プログラムの例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の加工プログラムによる動作例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２の動作を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２の円運動の動作を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の機能ブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の補間手段のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２の加工プログラムの例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の加工プログラムによる動作例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３の切上げ・切込み運動の動作を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３の加工プログラムの例を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の円運動の動作を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の加工プログラムの例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態５の切上げ・切込み運動の動作を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態５の加工プログラムの例を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態５の加工プログラムによる動作例を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態６の円運動の動作を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態６の加工プログラムの例を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態６の加工プログラムによる動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の切上げ・切込み運動または円運動挿入機能を有する数値制御装置の一実施形態について図面とともに説明する。
【００１９】
図１は数値制御装置１０の概略ブロック図である。数値制御装置１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＣＭＯＳメモリ１４、表示制御回路１５、操作盤１６、主軸制御回路１７、軸制御回路１８〜２０、スピンドルアンプ２１、軸サーボアンプ２２〜２４、バス２５を備えている。ＣＰＵ１１はＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムをバス２５を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置１０全体を制御する。ＲＡＭ１３は一時的な計算データや表示データ及び入力手段（図示せず）を介して入力された各種データを一時的に格納する。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集機能や各種システムプログラムが予め格納されている。ＣＭＯＳメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１０の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、加工プログラムなどが記憶される。
【００２０】
主軸制御回路１７は、主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ２１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ２１はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ４１を指令された回転速度で回転させる。ポジションコーダ４２は、主軸モータ４１の回転に同期して帰還パルスを主軸制御回路１７にフィードバックし速度制御を行う。
【００２１】
軸制御回路１８〜２０は、切り込み動作を行う軸への移動指令を受けて軸サーボアンプ２２〜２４に出力する。軸サーボアンプ２２〜２４はこの指令を受けて、旋盤加工機械４０の制御軸モータ４３〜４５を駆動する。制御軸モータ４３〜４５は位置・速度検出器（図示せず）を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置、速度のフィードバック信号を軸制御回路１８〜２０にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、この位置・速度フィードバック制御については記載を省略している。
【００２２】
以下では、上述した図１に示す構成を備えた本発明の工作機械を実施の形態１から６に基づいて説明する。
【００２３】
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して工具軌跡が３点以上の頂点を持つ多角形となる運動である切上げ・切込み運動を挿入する例を示す。
【００２４】
図２は、本実施の形態における切上げ・切込み運動を示すイメージ図である。回転しているワーク５０に対して工具４６を接触させて旋削加工を行うと、ワークが削れて切りくずが発生する。このような切削加工の加工動作中に、Ｚ−Ｘ平面における工具４６の切上げ・切込み運動を挿入することで、切りくずを分断すると共に、冷却液を工具４６とワーク５０の間に循環させる。
【００２５】
図３は、Ｚ−Ｘ平面における切上げ・切込み運動をＹ軸から見た拡大図である。切上げ・切込み運動は、工具軌跡が切上げと切り込みを二辺とする三角形で表される動きであり、加工面に対する切上げ・切込み角度Ｒ、切上げ・切込み量Ｉを任意に設定することで定義される。
【００２６】
図４は、本実施の形態の数値制御装置１０の機能構成を示すブロック図である。
数値制御装置１０のＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラム読み出して実行することにより、プログラム解析手段２６、補間手段２７、切上げ・切込み運動動作条件解析手段２８、切上げ・切込み運動挿入手段２９として動作する。プログラム解析手段２６はＣＭＯＳメモリ１４から読み出した加工プログラムを解析し、解析データを出力する。プログラム解析手段２６が加工プログラムの中に切上げ・切込み運動動作条件指令ブロックを認識すると、切上げ・切込み運動動作条件解析手段２８が動作し、当該切上げ・切込み運動動作条件指令ブロックを解析して切上げ・切込み運動の解析データを作成し、プログラム解析手段２６へ出力する。補間手段２７は、プログラム解析手段２６から取得した解析データに基づいて制御軸へ出力するための旋削加工移動指令を作成して出力する。また、切上げ・切込み運動を動作させるタイミングにおいて切上げ・切込み運動挿入手段２９が動作し、切上げ・切込み運動挿入手段２９は切上げ・切込み運動指令を作成して補間手段２７へと出力する。そして、当該切上げ・切込み運動指令に基づいて軸制御が行われることで切上げ・切込み運動の挿入が実現される。
【００２７】
図５は、補間手段２７の切上げ・切込み挿入処理を説明するフローチャートである。
図５のフローチャートにおいて、切上げ・切込み運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆは現在切上げ・切込み運動を実行中であるか否かを示すフラグである。また、時間カウンタｃｎｔ＿ｔは前回切上げ・切込み運動を実行してからの時間を示すカウンタであり、切上げ・切込み運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔは、切上げ・切込み運動の挿入間隔を示している。
【００２８】
補間手段２７は、切上げ・切込み運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆを参照し、現在切上げ・切込み運動を実行中であるかどうかを判定する（Ｓ５０１）、現在切上げ・切込み運動の実行中ではない場合、時間カウンタｃｎｔ＿ｔのカウントを増加させる（Ｓ５０２）。そして、時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値が、切上げ・切込み運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔの値よりも小さいか否かを判定し（Ｓ５０３）、小さい場合には旋削加工移動指令に元づく軸制御を継続する（Ｓ５０４）。
【００２９】
Ｓ５０３において、時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値が、切上げ・切込み運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔの値よりも大きい場合には、切上げ・切込み運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆをオンにし（Ｓ５０５）、切上げ・切込み運動挿入指令に基づいて切上げ・切込み運動挿入処理を実行する。その後、切上げ・切込み運動の終了判定を行い（Ｓ５０６）、切上げ・切込み運動がまだ処理していない場合は切上げ・切込み運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆを維持して補間手段２７の処理を終了し、切上げ・切込み運動が終了した場合は、切上げ・切込み運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆと時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値をクリアして、補間手段２７の処理を終了する。
【００３０】
なお、Ｓ５０１において現在切上げ・切込み運動を実行中であると判定された場合は、切上げ・切込み運動を継続する。
【００３１】
このような補間手段２７の処理が、数値制御装置１０上で繰り返し実行されることで、切削加工移動指令に基づく切削加工動作に対する切上げ・切込み運動挿入処理が実行される。
【００３２】
本実施の形態の数値制御装置１０により旋削加工に切上げ・切込み運動を挿入する動作例を、図６の加工プログラムを例として説明する。
【００３３】
図６の、Ｎ０３ブロックは切上げ・切込み運動の動作条件を設定する切上げ・切込み運動動作条件指令ブロックである。切上げ・切込み運動動作条件指令ブロックにおいて設定される切上げ・切込み運動の動作条件の意味は、それぞれ以下の通りである。
Ｉ１０．０  ＝「切上げ・切込み量」（１０．０ｍｍ）
Ｒ５．０    ＝「加工面に対する切上げ・切込み角度」（５．０ｄｅｇ）
Ｐ３        ＝「切上げ・切込み運動の形状」（切上げと切り込みを二辺とする三角形）
Ｆ２．０    ＝「切上げ・切込み速度」（２．０ｍｍ／ｒｅｖ）
Ｔ５０００  ＝「切上げ・切込み運動の挿入間隔」（５０００ｍｓ）
ＳＢ５      ＝「切上げ・切込み運動挿入の開始ブロック番号」（Ｎ０５ブロック）
ＥＢ６      ＝「切上げ・切込み運動挿入の終了ブロック番号」（Ｎ０６ブロック）
【００３４】
図６の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、本実施の形態における数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ４５．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］切上げ・切込み運動の動作条件が指令され、切上げ・切込み運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した切上げ・切込み運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、切上げ・切込み運動を挿入する。
●［Ｎ０６ブロック］Ｚ１００．０の位置へ０．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０５ブロックに引き続きＮ０６ブロック実行中も切上げ・切込み運動を挿入する。Ｎ０６ブロックの終了時、切上げ・切込み運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０７ブロック］Ｘ４５．０、Ｚ８０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０９ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００３５】
図７は、加工プログラムに基づいて制御された旋盤加工機械の動作を示す図である。図７において、Ｎ０４〜Ｎ０９の矢印は、それぞれ図６の加工プログラムの対応するブロックの制御による工具４６の軌跡を示している。また、Ｎ０５，Ｎ０６の箇所に記載される逆三角の軌跡が、Ｎ０３ブロックで指令される切上げ・切込み運動時の工具４６の軌跡を示している。
【００３６】
このように、本実施の形態では、ワーク５０への切込み時、切上げ・切込み運動を挿入することでワーク５０と工具４６に離れる時間が発生するため、切りくずの分断性の向上や工具の効率的な冷却が可能となり、従来の旋削加工で発生していた、切りくずがワーク５０を傷つけたり、工具４６の冷却が効率よく行われず工具寿命や加工精度が低下したりするといった問題を解決している。
【００３７】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、旋削加工の加工動作に対して工具軌跡が３点以上の頂点を持つ多角形となる運動である切上げ・切込み運動を挿入する例を示したが、本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して円運動を挿入する例を示す。
【００３８】
図８は、本実施の形態における円運動を示すイメージ図である。回転しているワーク５０に対して工具４６を接触させて旋削加工を行うと、ワーク５０が削れて切りくずが発生する。このような切削加工の加工動作中に、Ｚ−Ｘ平面における工具４６の円運動を挿入することで、切りくずを分断すると共に、冷却液を工具４６とワーク５０の間に循環させる。
【００３９】
図９は、Ｚ−Ｘ平面における円運動をＹ軸から見た拡大図である。円運動は、工具４６の軌跡が円で表される動きであり、円運動の半径を任意に設定することで定義される。
【００４０】
図１０は、本実施の形態の数値制御装置１０の機能構成を示すブロック図である。
【００４１】
数値制御装置１０のＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラム読み出して実行することにより、プログラム解析手段２６、補間手段２７、円運動動作条件解析手段３０、円運動挿入手段３１として動作する。プログラム解析手段２６はＣＭＯＳメモリ１４から読み出した加工プログラムを解析し、解析データを出力する。プログラム解析手段２６が加工プログラムの中に円運動動作条件指令ブロックを認識すると、円運動動作条件解析手段３０が動作し、当該円運動動作条件指令ブロックを解析して円運動の解析データを作成し、プログラム解析手段２６へ出力する。補間手段２７は、プログラム解析手段２６から取得した解析データに基づいて制御軸へ出力するための旋削加工移動指令を作成して出力する。また、円運動を動作させるタイミングにおいて円運動挿入手段３１が動作し、円運動挿入手段３１は円運動指令を作成して補間手段２７へと出力する。そして、当該円運動指令に基づいて軸制御が行われることで円運動の挿入が実現される。
【００４２】
図１１は、補間手段２７の円運動挿入処理を説明するフローチャートである。
図１１のフローチャートにおいて、円運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆは現在円運動を実行中であるか否かを示すフラグである。また、時間カウンタｃｎｔ＿ｔは前回円運動を実行してからの時間を示すカウンタであり、円運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔは、円運動の挿入間隔を示している。
【００４３】
補間手段２７は、円運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆを参照し、現在円運動を実行中であるかどうかを判定する（Ｓ１１０１）、現在円運動の実行中ではない場合、時間カウンタｃｎｔ＿ｔのカウントを増加させる（Ｓ１１０２）。そして、時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値が、円運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔの値よりも小さいか否かを判定し（Ｓ１１０３）、小さい場合には旋削加工移動指令に元づく軸制御を継続する（Ｓ１１０４）。
【００４４】
Ｓ１１０３において、時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値が、円運動挿入間隔ｉｎｓ＿ｔの値よりも大きい場合には、円運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆをオンにし（Ｓ１１０５）、円運動挿入指令に基づいて円運動挿入処理を実行する。その後、円運動の終了判定を行い（Ｓ１１０６）、円運動がまだ処理していない場合は円運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆを維持して補間手段２７の処理を終了し、円運動が終了した場合は、円運動実行中フラグｅｘｅｃ＿ｆと時間カウンタｃｎｔ＿ｔの値をクリアして、補間手段２７の処理を終了する。
なお、Ｓ１１０１において現在円運動を実行中であると判定された場合は、円運動を継続する。
【００４５】
このような補間手段２７の処理が、数値制御装置１０上で繰り返し実行されることで、切削加工移動指令に基づく切削加工動作に対する円運動挿入処理が実行される。
【００４６】
本実施の形態の数値制御装置１０により旋削加工に円運動を挿入する動作例を、図１２の加工プログラムを例として説明する。
【００４７】
図１２の、Ｎ０３ブロックは円運動の動作条件を設定する円運動動作条件指令ブロックである。円運動動作条件指令ブロックにおいて設定される円運動の動作条件の意味は、それぞれ以下の通りである。
Ｒ５．０    ＝「円運動の半径」（５．０ｍｍ）
Ｇ１８      ＝「円運動の平面」（Ｚ−Ｘ平面）
Ｑ０        ＝「円運動の方向」（右手系の直交座標系において時計回り）
Ｆ２．０    ＝「円運動の接戦方向速度」（２．０ｍｍ／ｒｅｖ）
Ｔ５０００  ＝「円運動の挿入間隔」（５０００ｍｓ）
ＳＢ５      ＝「円運動挿入の開始ブロック番号」（Ｎ０５ブロック）
ＥＢ６      ＝「円運動挿入の終了ブロック番号」（Ｎ０６ブロック）
【００４８】
図１２の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ４５．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］円運動の動作条件が指令され、円運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した円運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、円運動を挿入する。
●［Ｎ０６ブロック］Ｚ１００．０の位置へ０．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０５ブロックに引き続きＮ０６ブロック実行中も円運動を挿入する。Ｎ０６ブロックの終了時、円運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０７ブロック］Ｘ４５．０、Ｚ８０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０９ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００４９】
図１３は、加工プログラムに基づいて制御された旋盤加工機械の動作を示す図である。図１３において、Ｎ０４〜Ｎ０９の矢印は、それぞれ図１３の加工プログラムの対応するブロックの制御による工具４６の軌跡を示している。また、Ｎ０５，Ｎ０６の箇所に記載される円形の軌跡が、Ｎ０３ブロックで指令される円運動の工具４６の軌跡を示している。
【００５０】
なお、円運動挿入時には、最適な円運動の半径と接線方向速度を算出し、円運動に適用することも可能である。ここで、最適と判断する要素は以下の通りである。
（１）円運動の直径が旋削加工の切込み量を上回っていること。
（２）旋削加工の送り速度と円運動の接線方向速度が極端に乖離していないこと。
（３）円運動の実行時間が極力短時間で終わること。
（４）補間周期当たりの円運動の移動角度が1°以上であること。
このような条件を満足する円運動の半径と接戦方向速度を数値制御装置１０が自動的に算出するように構成することで、加工プログラムの作成者の労力を軽減することができる。
【００５１】
また、工具４６を円運動させると制御系の遅れなどの原因により、実際の工具４６の動きに内回り誤差が発生し、円運動動作条件指令ブロックで指令した形状よりも円運動が小さくなり、円運動挿入後の位置が旋削加工の加工面に到達しないことがある。このような問題を回避するために、円運動の経路が加工面に接するように、円運動の中心座標をオフセットするようにすることも可能である。
【００５２】
ここで、中心座標の加工面垂直方向へのオフセット量ｏｆｓ＿ｙと、加工面水平方向へのオフセット量ｏｆｓ＿ｘは、以下の式により算出することができる。
【００５３】
【数１】
0005902753.tif 000002
【００５４】
数１式で用いる円運動の内回り誤差は、例えばＤＤＢ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｂａｌｌ  Ｂａｒ）法などを用いて事前に測定しておけばよい。
【００５５】
また、事前に１パターンの内回り誤差を測定しておいて、測定時の「円運動の内回り誤差」、「円運動の接線方向速度」、「円運動の半径」を以下の計算式に当てはめることで、理論上の円運動の内回り誤差を算出することも可能である。
【００５６】
【数２】
0005902753.tif 000003
【００５７】
更に、円運動の中心座標をオフセットするだけでは、円運動の経路は旋削加工の加工面に接するが、終点は加工面から離れてしまう。そこで、円運動の経路と加工面が交差する位置で円運動を終了し、さらに円運動の挿入開始位置までの直線移動を挿入することで、円運動の挿入開始位置と、円運動挿入後の旋削加工の開始位置を一致させることが可能である。以下の式は、補正後の円運動の終点および終点から始点までの距離を算出する式である。
【００５８】
【数３】
0005902753.tif 000004
【００５９】
このように、本実施の形態では、ワークへの切込み時、円運動を挿入することでワーク５０と工具４６に離れる時間が発生するため、切りくずの分断性の向上や工具４６の効率的な冷却が可能となり、従来の旋削加工で発生していた、切りくずがワーク５０を傷つけたり、工具４６の冷却が効率よく行われず工具寿命や加工精度が低下したりするといった問題を解決している。
【００６０】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して切上げ・切込み運動の挿入を行うに際して、切上げ・切込み運動の速度が旋削加工の送り速度と大きく乖離している場合の例を示す。
【００６１】
上述した実施の形態１では、旋削加工の加工動作に対して切上げ・切込み運動を挿入しているが、旋削加工の送り速度と切上げ・切込み運動の速度に大きな乖離があると、工具４６やワーク５０にショックが発生したり、ワーク５０の加工精度が低下したりすることがある。そこで、本実施例では、旋削加工の加工速度と同一速度で切上げ・切込み運動を行うように、切上げ・切込み運動速度を補正する。なお、図１４は本実施の形態におけるイメージ図である。
【００６２】
本実施の形態の数値制御装置１０により旋削加工に切上げ・切込み運動を挿入する動作例を、図１５の加工プログラムを例として説明する。
図１５の加工プログラムは、実施の形態1で説明した図６の加工プログラムと同じ指令ブロックを備えている。ここで、着目するべきところは、Ｎ０３ブロックの指令で設定される切上げ・切込み速度が、切上げ・切込み運動を挿入する旋削加工動作を指令するＮ０５ブロック、Ｎ０６ブロックで指定されている加工速度と異なる点である。
【００６３】
図１５の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、本実施の形態の数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ４５．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］切上げ・切込み運動の動作条件が指令され、切上げ・切込み運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した切上げ・切込み運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、切上げ・切込み運動を挿入する。なお、切上げ・切込み運動の速度は、本ブロックで指定される旋削加工の加工速度を元に１．５ｍｍ／ｒｅｖに補正される。
●［Ｎ０６ブロック］Ｚ１００．０の位置へ０．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０５ブロックに引き続きＮ０６ブロック実行中も切上げ・切込み運動を挿入する。なお、切上げ・切込み運動の速度は、本ブロックで指定される旋削加工の加工速度を元に０．５ｍｍ／ｒｅｖに補正される。Ｎ０６ブロックの終了時、切上げ・切込み運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０７ブロック］Ｘ４５．０、Ｚ８０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０９ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００６４】
このように、本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して切上げ・切込み運動を挿入するに際して、切上げ・切込み運動の速度を旋削加工の加工速度に合わせて補正するので、工具４６やワーク５０にショックが発生したり、ワーク５０の加工精度が低下したりすることを防止することができる。
【００６５】
＜実施の形態４＞
本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して円運動の挿入を行うに際して、円運動の接線方向速度が旋削加工の送り速度と大きく乖離している場合の例を示す。
【００６６】
上述した実施の形態２では、旋削加工の加工動作に対して円運動を挿入しているが、旋削加工の送り速度と円運動の速度に大きな乖離があると、工具やワークにショックが発生したり、ワークの加工精度が低下したりすることがある。そこで、本実施例では、旋削加工の加工速度と同一速度で円運動を行うように、円運動の接線方向速度を補正する。なお、図１６は本実施の形態におけるイメージ図である。
【００６７】
本実施の形態の数値制御装置１０により旋削加工に円運動を挿入する動作例を、図１７の加工プログラムを例として説明する。
図１７の加工プログラムは、実施の形態２で説明した図１２の加工プログラムと同じ指令ブロックを備えている。ここで、着目するべきところは、Ｎ０３ブロックの指令で設定される円運動の接線方向速度が、円運動を挿入する旋削加工動作を指令するＮ０５ブロック、Ｎ０６ブロックで指定されている加工速度と異なる点である。
【００６８】
図１７の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、本実施の形態の数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ４５．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］円運動の動作条件が指令され、円運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した円運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、円運動を挿入する。なお、円運動の速度は、本ブロックで指定される旋削加工の加工速度を元に１．５ｍｍ／ｒｅｖに補正される。
●［Ｎ０６ブロック］Ｚ１００．０の位置へ０．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０５ブロックに引き続きＮ０６ブロック実行中も円運動を挿入する。なお、円運動の速度は、本ブロックで指定される旋削加工の加工速度を元に０．５ｍｍ／ｒｅｖに補正される。Ｎ０６ブロックの終了時、円運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０７ブロック］Ｘ４５．０、Ｚ８０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０９ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００６９】
このように、本実施の形態では、旋削加工の加工動作に対して円運動を挿入するに際して、円運動の接線方向速度を旋削加工の加工速度に合わせて補正するので、工具４６やワーク５０にショックが発生したり、ワーク５０の加工精度が低下したりすることを防止することができる。
【００７０】
＜実施の形態５＞
本実施の形態では、切上げ・切込み運動を挿入する際に、切削加工の加工経路に対して干渉する場合の例を示す。
【００７１】
上述した実施の形態１では、旋削加工の加工動作に対して切上げ・切込み運動を挿入しているが、例えば図１８に示すように、切削送り方向が切り換わる間際において切上げ・切込み運動が、旋削加工の加工経路と干渉が発生する場合がある。そこで、本実施の形態の数値制御装置１０は、旋削加工の加工動作に対して切上げ・切込み運動を挿入する際に、切上げ・切込み運動と旋削加工の加工経路との干渉を検出し、切上げ・切込み運動の挿入を中断する、切上げ・切込み量を変更する、切上げ・切込み運動の挿入位置を変更するなどのいずれかの制御を行う。
【００７２】
本実施の形態の数値制御装置１０による切上げ・切込み運動を挿入する動作例を、図１９の加工プログラムを例として説明する。
【００７３】
図１９の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、本実施の形態の数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ６０．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］切上げ・切込み運動の動作条件が指令され、切上げ・切込み運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１００．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した切上げ・切込み運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、切上げ・切込み運動を挿入する。Ｎ０５ブロックの終了時、切上げ・切込み運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０６ブロック］Ｘ５５．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０７ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００７４】
ここで、図２０を見ると明らかなように、Ｎ０５ブロックのＺ２００．０〜Ｚ１９５．０、Ｚ１０５．０〜Ｚ１００．０において、切上げ・切込み運動と、旋削加工の加工経路とが干渉する。そのため、数値制御装置１０は、加工経路との干渉を防止するために、以下のいずれかの制御を行う。
［挿入の中断］
切上げ・切込み運動と、旋削加工の加工経路とが干渉する位置であると判断された場合、切上げ・切込み運動の挿入を中断する。
［切上げ・切込み量の変更］
切上げ・切込み運動と、旋削加工の加工経路が干渉する位置であると判断された場合、切上げ・切込み量を、加工経路が干渉しない大きさに変更する。なお、切上げ・切込み量の最小値をパラメータ、入力信号、またはカスタムマクロ変数に設定しておくことで、切上げ・切込み量が最小値未満に変更された場合は、切上げ・切込み運動を中断することも可能である。
［挿入位置の変更］
切上げ・切込み運動と、旋削加工の加工経路が干渉する位置であると判断された場合、切上げ・切込み運動の挿入位置を、これから加工を行う加工経路上の、切上げ・切込み運動と加工経路が干渉しない位置へ変更する。
【００７５】
このように、本実施の形態では、切上げ・切込み運動が旋削加工の加工経路に干渉する場合に自動的に切上げ・切込み運動の挿入の中断、切上げ・切込み量の変更、切上げ・切込み運動の挿入位置の変更をすることで干渉を防止し、ワーク５０の表面を傷つけることなく旋削加工を継続することができる。
【００７６】
＜実施の形態６＞
本実施の形態では、円運動を挿入する際に、切削加工の加工経路に対して干渉する場合の例を示す。
【００７７】
上述した実施の形態２では、旋削加工の加工動作に対して円運動を挿入しているが、例えば図２１に示すように、切削送り方向が切り換わる間際において円運動が、旋削加工の加工経路と干渉が発生する場合がある。そこで、本実施の形態の数値制御装置１０は、旋削加工の加工動作に対して円運動を挿入する際に、円運動と旋削加工の加工経路との干渉を検出し、円運動の挿入を中断する、円運動の半径を変更する、円運動の挿入位置を変更するなどのいずれかの制御を行う。
【００７８】
本実施の形態の数値制御装置１０による円運動を挿入する動作例を、図２２の加工プログラムを例として説明する。
【００７９】
図２２の加工プログラムの各ブロックの記載に基づいて、本実施の形態の数値制御装置は旋盤加工機械を以下の通り制御する。
●［Ｎ０１ブロック］Ｘ６０．０，Ｚ２００．０、Ｙ０．０のへ位置決めする。
●［Ｎ０２ブロック］主軸を時計方向に５００ｒｅｖ／ｍｉｎで回転させる。
●［Ｎ０３ブロック］円運動の動作条件が指令され、円運動挿入機能を開始する。
●［Ｎ０４ブロック］Ｘ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０５ブロック］Ｚ１００．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。また、Ｎ０３ブロックで開始した円運動挿入機能によって、Ｎ０５ブロック開始時から、５０００ｍｓ間隔で加工プログラムによる軸移動を停止し、円運動を挿入する。Ｎ０５ブロックの終了時、円運動の挿入は終了する。
●［Ｎ０６ブロック］Ｘ５５．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０７ブロック］Ｚ５０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
●［Ｎ０８ブロック］Ｘ６０．０の位置へ１．５ｍｍ／ｒｅｖで切削送りを行う。
【００８０】
ここで、図２３を見ると明らかなように、Ｎ０５ブロックのＺ２００．０〜Ｚ１９５．０、Ｚ１０５．０〜Ｚ１００．０において、円運動と、旋削加工の加工経路とが干渉する。そのため、数値制御装置は、加工経路との干渉を防止するために、以下のいずれかの制御を行う。
［挿入の中断］
円運動と、旋削加工の加工経路とが干渉する位置であると判断された場合、円運動の挿入を中断する。
［円運動の半径の変更］
円運動と、旋削加工の加工経路が干渉する位置であると判断された場合、円運動の半径を、加工経路が干渉しない大きさに変更する。なお、円運動の半径の最小値をパラメータ、入力信号、またはカスタムマクロ変数に設定しておくことで、円運動の半径が最小値未満に変更された場合は、円運動を中断することも可能である。
［挿入位置の変更］
円運動と、旋削加工の加工経路が干渉する位置であると判断された場合、円運動の挿入位置を、これから加工を行う加工経路上の、円運動と加工経路が干渉しない位置へ変更する。
【００８１】
このように、本実施の形態では、円運動が旋削加工の加工経路に干渉する場合に自動的に円運動の挿入の中断、円運動の半径の変更、円運動の挿入位置の変更をすることで干渉を防止し、ワーク表面を傷つけることなく旋削加工を継続することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０  数値制御装置
１１  プロセッサ（ＣＰＵ）
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  ＣＭＯＳメモリ
１５  表示制御回路
１６  操作盤
１７  主軸制御回路
１８  Ｘ軸制御回路
１９  Ｙ軸制御回路
２０  Ｚ軸制御回路
２１  スピンドルアンプ
２２  Ｘ軸サーボアンプ
２３  Ｙ軸サーボアンプ
２４  Ｚ軸サーボアンプ
２５  バス
２６  プログラム解析手段
２７  補間手段
２８  切上げ・切込み運動動作条件解析手段
２９  切上げ・切込み運動挿入手段
３０  円運動動作条件解析手段
３１  円運動挿入手段
４０  旋盤加工機械
４１  主軸モータ
４２  ポジションコーダ
４３  Ｘ制御軸モータ
４４  Ｙ制御軸モータ
４５  Ｚ制御軸モータ
４６  工具
５０  ワーク
【図１】
0005902753.tif 000005
【図２】
0005902753.tif 000006
【図３】
0005902753.tif 000007
【図４】
0005902753.tif 000008
【図５】
0005902753.tif 000009
【図６】
0005902753.tif 000010
【図７】
0005902753.tif 000011
【図８】
0005902753.tif 000012
【図９】
0005902753.tif 000013
【図１０】
0005902753.tif 000014
【図１１】
0005902753.tif 000015
【図１２】
0005902753.tif 000016
【図１３】
0005902753.tif 000017
【図１４】
0005902753.tif 000018
【図１５】
0005902753.tif 000019
【図１６】
0005902753.tif 000020
【図１７】
0005902753.tif 000021
【図１８】
0005902753.tif 000022
【図１９】
0005902753.tif 000023
【図２０】
0005902753.tif 000024
【図２１】
0005902753.tif 000025
【図２２】
0005902753.tif 000026
【図２３】
0005902753.tif 000027