(57)【要約】【課題】加工によるワークの寸法精度を向上すること。【解決手段】ハードスカイビング加工制御装置は、加工負荷と切れ刃２２の振れ角の関係を蓄積したデータベースを備える演算部１３と、ワークに対する切れ刃２２の加工負荷を検出する検出部１２と、データベースに基づき、検出した加工負荷が所定の範囲内となるよう、切れ刃２２の振れ角を調整する調整手段２３と、を備える。これにより、切れ刃２２の振れ角を変更して、加工負荷の変動を抑制しながらハードスカイビング加工を実行することができる。【選択図】図１
2018065218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工負荷と切れ刃の振れ角の関係を蓄積したデータベースを備える演算部と、
ワークに対する切れ刃の加工負荷を検出する検出部と、
前記データベースに基づき、検出した加工負荷が所定の範囲内となるよう、前記切れ刃の振れ角を調整する調整手段と、を備える、
ハードスカイビング加工制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具の経路及び送り速度に基づいて工作機械を制御するハードスカイビング加工制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２０１６−１３４０７８号公報がある。この公報には、ハードスカイビング加工指令を解析して工作機械を制御する数値制御装置について記載されている。
【０００３】
ここで、ハードスカイビング加工とは、バイトを用いて工作物を削り加工する場合において工作物の接線方向にバイトを送ることにより工作物を切削する加工技術である。切削機械におけるハードスカイビング加工では、回転しているワークの回転軸線に対して斜めに配置された直線刃を備えた工具を用意し、直線刃を移動させながらワークの加工を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハードスカイビング加工において、加工中の加工負荷の増減を決定する要因に、刃先の振れ角がある。しかしながら、従来の加工方法では刃の振れ角を固定しているため、刃の送り方向に対してワークとの接触面積が変動した場合に加工負荷が変動する。例えば図１０に示すように、刃先の送り方向に対して切れ刃の接触面積（ワークの除去量）が、加工の開始から終了までの間に大きく増減しており、これにより加工負荷の変動が発生する。そのため、１サイクル中の加工初期、中期、後期で負荷が変動し、精度不良の発生要因となる虞がある。
本発明は、加工によるワークの寸法精度を向上したハードスカイビング加工制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるハードスカイビング加工制御装置は、加工負荷と切れ刃の振れ角の関係を蓄積したデータベースを備える演算部と、ワークに対する切れ刃の加工負荷を検出する検出部と、前記データベースに基づき、検出した加工負荷が所定の範囲内となるよう、前記切れ刃の振れ角を調整する調整手段と、を備える。
これにより、加工負荷の変動を抑制しながらハードスカイビング加工を実行することができる。
【発明の効果】
【０００７】
これにより、加工によるワークの寸法精度を向上したハードスカイビング加工制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかるハードスカイビング加工制御装置の図である。
【図２】実施の形態１にかかるデータベースに記憶されるデータの一例を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる加工の手順を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかる切れ刃の振れ角を変更した場合の切れ刃接触部の変化と加工負荷及び接触面積を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかるハードスカイビング加工制御装置の図である。
【図６】実施の形態２にかかる加工部の断面図である。
【図７】実施の形態２にかかる切れ刃の振れ角が変更された状態を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかる加工負荷が大きい場合の加工部の動作を示す図である。
【図９】実施の形態２にかかる加工負荷が小さい場合の加工部の動作を示す図である。
【図１０】関連する切れ刃をワークに当接した場合の加工負荷と接触面積を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ハードスカイビング加工制御装置１は、切れ刃２２を用いてワークを加工する加工部１１と、加工部１１にかかる負荷を検出する検出部１２と、加工部１１に設けられた切れ刃２２の最適な振れ角を演算する演算部１３と、を備える。ここでワークは、Ｘ方向に軸が設けられている円柱状のものとして説明する。
【００１０】
加工部１１は、本体部２１と、本体部２１に固定され加工時にワークに当接する切れ刃２２と、切れ刃２２の角度をコントロールするアクチュエータ（調整手段）２３と、を備える。加工部１１には、検出部１２と演算部１３が接続されている。
【００１１】
本体部２１は、切れ刃２２を保持する箇所である。例えば、本体部２１は略直方体状であり、上部にアクチュエータ２３にあわせた円柱状の連結部が設けられているものであるが、形状はこれに限られない。本体部２１の下部のＹ方向前側端部に切れ刃２２が連結されている。また、本体部２１の上部にはアクチュエータ２３が連結されている。
【００１２】
切れ刃２２は、本体部２１がアクチュエータ２３によって回動することにより角度が調整され、ワークに対して所定の振れ角で配置される。切れ刃２２は、ワークに当接することで、ワークの一部を切り込む。
【００１３】
アクチュエータ２３は、上下方向を回転軸中心として回動を行う回転軸を有する。例えば、アクチュエータ２３は、下面側の略中央部において下方に回転軸が延びている。アクチュエータ２３は、連結されている本体部２１を回動させることで、切れ刃２２の角度を調節する。アクチュエータ２３の動作量は、演算部１３から受信した動作指令に基づいて決定される。なお、アクチュエータ２３は、電力が与えられることで動作するものであり、演算部１３により供給される電力値が制御されるものであっても良い。
【００１４】
検出部１２は、切れ刃２２にかかる負荷を検出して測定する負荷測定器が配置されている。例えば、検出部１２による負荷測定は、圧力計等を用いた直接測定や、主軸電流値からの換算によって算出する方法を用いる。検出部１２は、切れ刃２２の負荷の測定結果を、演算部１３に出力する。
【００１５】
演算部１３は、データベースを有する。図２に示すようにデータベースには、複数のデータ列が記憶されており、データ列ごとに、切れ刃２２にかかる現状の加工負荷、切れ刃２２の角度、複数の付随情報、目標とする狙い負荷の値、切れ刃２２の目標入力角度の情報が記憶されている。なお付随情報とは、刃先の切り込み量、刃先送り、ワーク径、ワークの材種などの情報であるが、これらに限られない。なおデータベースには、ハードスカイビング加工制御装置１で加工動作を実行する前に、予めこれらの情報が蓄積されている。
【００１６】
演算部１３では、検出部１２から入力された切れ刃２２の加工負荷の測定結果情報と、データベースに記憶された情報との比較演算を行う。すなわち演算部１３は、検出部１２による加工負荷の測定結果や、その他の付随情報に基づき、データベースに記憶された情報と類似するデータ列を抽出する。これにより演算部１３は、抽出したデータ列に記載されている切れ刃２２の目標入力角度を、アクチュエータ２３に対して動作指令として出力する。なお、演算部１３における、データベースに記憶された情報との比較演算において、検出部１２から入力された情報に限られず、他の入力手段により入力された情報も同時に用いることができる。例えば、ワーク径やワークの材種の情報は、他の入力装置（図示せず）によって演算部１３に入力される。
【００１７】
次に、図３を参照して、ハードスカイビング加工制御装置１を用いた加工手順について説明する。
【００１８】
最初に、軸回りに回動しているワークに加工部１１の切れ刃２２をワークに当接させる。検出部１２は、切れ刃２２にかかる負荷を検出する（ステップＳ１）。検出部１２は、負荷の測定結果情報を演算部１３に出力する。
【００１９】
演算部１３は、切れ刃２２の最適振れ角を算出する（ステップＳ２）。ここで、演算部１３は、現状負荷として検出部１２から入力された負荷の測定結果を用いるとともに、現状の切れ刃２２の角度、付随情報、目標とする狙い負荷の値から、図２に示したデータベースに照合して、データ列のうち類似するデータを抽出する。
【００２０】
その後、演算部１３は、抽出されたデータ列に記載された入力角度を、切れ刃２２の最適振れ角として、加工部１１のアクチュエータ２３に対して出力する（ステップＳ３）。
【００２１】
加工部１１において、アクチュエータ２３は、切れ刃２２が最適振れ角となるように、本体部２１を回動させる（ステップＳ４）。
【００２２】
その後、加工部１１では、切れ刃２２をワークに当接することで加工を行う。ステップＳ１〜ステップＳ４を繰り返し実行するにより、切れ刃２２がワークに対して接触する角度を調整しながら、加工を実施できる。すなわち図４に太線で示した切れ刃接触部のように、振れ角を変更することにより、切れ刃２２がワークにあたる範囲を変更することで、加工中の加工負荷が所定の範囲内となるように抑制することができる。
【００２３】
したがって、ハードスカイビング加工を実行しながら、切れ刃にかかる負荷に合わせて切れ刃の角度を変更することができ、加工負荷の変動を抑制することができるため、加工によるワークの寸法精度が向上する。
【００２４】
実施の形態２
次に、ピストンバネ機構を付与したバネシリンダー部４４を有する加工部３１を備えた、ハードスカイビング加工制御装置２について説明する。図５に示すように、ハードスカイビング加工制御装置２は、切れ刃４２を用いてワークを加工する加工部３１と、加工部１１にかかる負荷を測定する検出部１２と、加工部１１に設けられた切れ刃２２の最適な振れ角を演算する演算部１３と、を備える。なお、実施の形態１に示した構成物品と同一の構成物品については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２５】
図６に示すように、加工部３１は、本体部４１と、本体部４１に固定され加工時にワークに当接する切れ刃４２と、切れ刃４２の角度をコントロールするアクチュエータ４３と、本体部４１とアクチュエータ４３の間に形成されたバネシリンダー部４４と、を備える。
【００２６】
本体部４１は、切れ刃４２を保持する箇所である。例えば本体部４１は略直方体状であるが、形状はこれに限られない。本体部４１の下部のＹ方向前側端部には、切れ刃４２が連結されている。本体部４１の上部には、バネシリンダー部４４が連結されている。本体部４１は、バネシリンダー部４４に対して横方向にスライド移動する。
【００２７】
切れ刃４２は、本体部４１がアクチュエータ４３によって回動することにより角度が調整され、ワークに対して所定の振れ角で配置される。また、切れ刃４２は、ワークに当接した際にかかる負荷により、ワークの一部を切り込む。
【００２８】
アクチュエータ４３は、上下方向（Ｚ方向）を回転軸中心として回動を行う。例えばアクチュエータ２３は略円柱状であるが、これに限られない。アクチュエータ２３は、Ｚ方向を軸として回動することによって、連結されているバネシリンダー部４４及び本体部４１を同時に回転させる。アクチュエータ４３の動作量は、検出部１２において測定された切れ刃４２の情報やその他の入力情報に基づき、演算部１３が保持するデータベースに記憶された情報を参照して決定される。
【００２９】
ここで、アクチュエータ４３とバネシリンダー部４４は、アクチュエータ４３の上下方向に延在する回転軸５１により連結されている。回転軸５１は、後述するバネシリンダー部４４内のシリンダー４４ａに連結されている。なお、回転軸５１は、シリンダー４４ａの内部の圧力変化に応じて回転する。
【００３０】
バネシリンダー部４４は、シリンダー４４ａと、シリンダー４４ａ内に設けられたバネ４４ｂが接続されたピストン４４ｃが配置されている。シリンダー４４ａは、回転軸５１に連結されている。バネ４４ｂの収縮は、本体部４１のスライド動作と連動している。
【００３１】
次に、加工部３１において、バネシリンダー部４４により切れ刃４２の振れ角が調整される動作について説明する。
【００３２】
図７（ａ）は、ワークに対して切れ刃４２が接触していない初期状態である。このとき、切れ刃４２は、無負荷の状態である。
【００３３】
切れ刃４２に切れ刃４２に大きな加工負荷がかかった場合には、本体部４１が大きくスライドし、バネ４４ｂが収縮するとともにピストン４４ｃが動作することで、シリンダー４４ａの内圧が低下する。ここで図８に示すように、シリンダー４４ａの内圧の低下に応じて、回転軸５１が第１の回転方向に回動する。これにより回転軸５１は、図７（ｂ）に示すように切れ刃４２の振れ角が増加するように、バネシリンダー部４４及び本体部４１を回動させる。
【００３４】
また、バネシリンダー部４４において、切れ刃４２にかかる加工負荷が小さくなった場合には、バネ４４ｂが伸張するとともにピストン４４ｃが動作する。これにより、シリンダー４４ａの内圧が上昇する。ここで図９に示すように、シリンダー４４ａの内圧の上昇に応じて、回転軸５１が第２の方向に回動する。ここで第２の回転方向とは、第１の回転方向に対して逆方向である。これにより、回転軸５１は、図７（ｃ）に示すように切れ刃４２の振れ角が減少するように、バネシリンダー部４４及び本体部４１を回動させる。
【００３５】
これにより、切れ刃４２にかかる圧力に応じてバネシリンダー部４４がスライド動作することで、切れ刃４２の振れ角を変更することができる。すなわち、バネシリンダー部４４の動作により、切れ刃４２の加工負荷が大きくなった場合には振れ角を増加させ、加工負荷が小さくなった場合には振れ角を減少させることができるため、加工負荷の変動を抑制することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１            ハードスカイビング加工制御装置
２            ハードスカイビング加工制御装置
１１            加工部
１２            検出部
１３            演算部
２１            本体部
２２            刃
２３            アクチュエータ（調整手段）
３１            加工部
４１            本体部
４２            切れ刃
４３            アクチュエータ
４４            バネシリンダー部
４４ａ            シリンダー
４４ｂ            バネ
４４ｃ            ピストン
５１            回転軸
【図１】
2018065218.tif 000003
【図２】
2018065218.tif 000004
【図３】
2018065218.tif 000005
【図４】
2018065218.tif 000006
【図５】
2018065218.tif 000007
【図６】
2018065218.tif 000008
【図７】
2018065218.tif 000009
【図８】
2018065218.tif 000010
【図９】
2018065218.tif 000011
【図１０】
2018065218.tif 000012