JPS60201861A - 多刃切削工具の直径補正方法および装置 - 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】 本発明は多刃切削工具、たとえばエンドミルによるワー
ク加工工程に於いて、多刃切削工具の直径を補正する方
法ならびに装置に関するものである。

イ、従来技術 従来技術として、代表的な多刃工具であるエンドミルに
よる板カムの輪郭加工について説明する。実例として第
１図に示す板カムの輪郭加工を考える。エンドミルの直
径をｄとすると、該エンドミルは、板カム（３）の仕上
げ形状に対して半径　ｄ／２に相当する分だけ外側に位
置する包絡線Ｅ上を回転しながら移動すればよい。

実際の加工に於いては、エンドミル径の半径誤差分ΔＴ
がカム輪郭の形状誤差となって介在する。また、エンド
ミルは寸法ならびに構造上、極めて剛性の低い形状とな
でいるため切削抵抗により撓み、この結果、エンドミル
の中心は包絡線ＥよりもΔ８だけ外側の軌跡を描き、Δ
８なる誤差を生じる。また、切削加工時間の経過と共に
エンドミル切刃は徐々に摩耗が進行して行くので摩耗分
Δωだけ半径の小さな工具で切削加工したことになる。

このように、エンドミルについて考え゛ただけで、最大
（Δγ＋Δε十Δω）なる寸法誤差が生じることになる
。このためこのような寸法誤差を排除するため、公知の
ワーク切削加工に於いては下記の如き寸法補正方法が採
用されている。

■　まず試切削（トライ・カット）を行い、作業者はワ
ークの寸法が所定の管理限界内にあるかどうかをワーク
の測定によりチェックする（試切削では通常、安全を見
て太き目の寸法に加工される）。

■　次に、上記寸法誤差分に相当する工具半径量を数値
制御（ＮＣ）装置に入力して仕上げ加工を行う。

■　工具の摩耗状態をチェックするためワークの寸法を
適宜測定し、工具摩耗による減少分だけ工具の移動軌跡
が内側に来るようにＮＣプログラムを修正する。

このとき、工具の切刃の摩耗量が管理限界を越えるよう
であれば、新しい工具と交換する。

以上のように、在来のエンドミル加工に於いては作業者
の介在が必要不可欠であり、ワークである板カムの要求
加工精度が高い程、作業者によるワーク寸法の測定、経
験的な判断、ならびに加ニブログラムの修正頻度が増大
する。

斯くして、在来の多刃切削工具によるワーク加工には、
ワークの仕上がり寸法の管理ならびに多刃切削工具の管
理に多大の労力を要し、更に加工精度の管理がむずかし
いという問題点が見受けられた。

口０発明の目的 本発明は多刃切削工具によるワークの加工工程を、完全
に自動化するとともに、作業者の経験上のノウハウを多
刃切削工具の直径寸法補正用のパラメータとして利用し
得るようにした多刃切削工具の直径補正方法および装置
を提供することをその主要な目的とするものである。

ハ０発明の構成 本発明は、多刃切削工具によるワーク加工工程に於いて
、ワーク加工寸法の誤差を自動測定し、該測定値を数値
制御装置の多刃切削工具径の補正量として寸法公差比較
回路に逐次入力し、予め設定されている多刃切削工具の
摩耗限界値と比較することにより多刃切削工具の直径補
正量を算出する多刃切削工具の直径補正方法を第一の要
旨とするものであり、ワーク加工寸法の誤差を自動計測
するためワーク加工寸法の測定バーに接続された自動計
測演算装置と、該自動計測演算装置に順次接続された寸
法公差設定器を有する寸法公差比較回路、補正量定数設
定器を有する多刃切削工具径の補正量演算回路、ならび
に多刃切削工具の摩耗限界設定器を有する工具径補正量
累積値の比較回路からなる多刃切削工具の直径補正装置
を第二の要旨とするものである。

二、実施例 第２図にエンドミル工具（２）の直径補正のフローチャ
ートを示す。これは、前記誤差（ΔＴ、Δ６、Δω）等
を、ワーク寸法を自動計測することにより検出し、誤差
分を数値制御（ＮＣ）装置の工具径補正量の修正値とし
て外部入力して所定の寸法精度を得、さらに、工具修正
量の限界値を設定することにより、工具摩耗量の限界を
設定する機能を示したものである。

以下試切削からワークの量産規模の切削、更に工具摩耗
限界の設定に至る本発明方法の実施要領を順を追って説
明する。

（ａ）試切削 ■　数値制御（Ｎ　Ｃ）装置に予め自動計測補正コント
ローラーに設定された工具径補正量を外部データとして
入力する。

上記工具補正量は、工具の称呼直径の％に仕上げ台を加
算した数値とする。

■　設定された工具補正量を用いてワークの切削加工を
行う。

■　・ワークの切削加工が終了した後、三軸変位検出器
あるいはタッチセンサ等の公知の検出手段を用いてワー
クの寸法を自動計測する。

■　この計測結果を予め自動計測補正コントローラに設
定されている寸法公差と比較することにより自動判別を
行う。試切削の場合、前記誤差（Δγ、Δε、Δω）゛
に仕上げ代を加算した数値が加工誤差として測定される
ため、計測結果は計測寸法公差の上限値を越える。

■　試切削は新工具で行われるので、ワークの計測値か
ら補正値を算出し、前記数値制御装置の工具補正量を修
正する。

この修正量は、作業者により設定された定数に計測演算
結果を乗じた数値てあり作業者の持つワーク加工寸法乃
至は工具径の補正量算出上のノウハウを包含した数値と
考えることができる。

■　このように修正された工具径補正量を用いて、再度
前記ワークを切削加工する。

■　再切削加工が終了した後、ワークの寸法を自動計測
し、寸法公差内であれば、量産的な規模の切削加工プロ
セスに進む。

もしも計測結果が寸法公差の上限値を越えた場合には、
再度工具径補正値の修正を行い、この後ワークを再度切
削加工する。また計測結果が寸法公差の下限値を越えた
場合には機械を停止させる。

（ｂ）量産および工具摩耗限界の設定 ワークの切削加工を終了した後、該ワークの寸法を自動
計測し、予め自動計測補正コントローラに設定されてい
る寸法公差と比較することにより自動判別を行う。この
結果、（１）　ワークの加工寸法が寸法公差の上限値を
越えた場合には、これまでに工具径補正量に加算した修
正量の総和が、予め設定されている工具修正量以下であ
れば試切削時と同様の要領に従って工具径補正量を修正
しワークを再度切削加工する。

これに対し修正量の総和が予め設定されている工具修正
量以上であれば、工具の耐用限度に到達したものと判定
し、新しい工具を呼び出し、前項に記載した要領に従っ
て試切削からワークの再度削加工迄の補正プログラムを
繰返す。

（ＩＩ）　ワークの加工寸法が寸法公差の下限を越えた
場合には機械を自動停止する。

（Ｉ［［）　ワークの加工寸法が寸法公差内にある場合
には、ワークの寸法の計測結果から、次のワークの加工
に際し工具径を修正すべきか否かを予め設定されている
工具修正量の限界値と比較することにより判定する。

修正の必要が無ければ、ワークを交換し、後続ワークの
切削加工を続行する。一方、工具径を修正する必要が有
れば、これまでの修正量の総和を工具修正量と比較し、
修正量の総和が前記工具修正量を上進る場合には、新工
具を呼び出し、前記（ａ）項に記載した要領に従って試
切削からワークの切削加工を開始する。また修正量の総
和が工具修正量以下の場合には、工具径補正量を修正し
、次のワ一りの切削加工を開始する。尚、この修正量は
、作業者により設定された定数に計量演算結果を乗じた
数値であり、作業者の持つワーク加工寸法乃至は工具径
の補正量算出上のノウハウを包含した数値と見做すこと
ができる。

以上の要領に従って、試切削から、工具摩耗によるワー
クの寸法誤差の修正、さらには工具摩耗限界の設定まで
を完全に自動的に実施することが可能となる。

以下本発明方法の実施に好適な多刃切削工具の直径補正
装置を例示説明する。

第３図は多刃切削工具、例えばエンドミルの直径補正装
置を例示し、測定バー（１）は通常の切削加工工具とほ
ぼ同一の形状を有し、マシニングセンタの自動工具交換
機能（ＡＴＣ）により自動的に主軸に装着し得る構造に
形成されており、数値制御（ＮＣ）指令により所定の時
点でワークの寸法形状を自動計測することができる。前
記測定バー（１）による計測結果は自動計測演算装置に
より、測定対象に適合した演算値（例えば、板カムの外
径等）として出力される。この出力は寸法公差比較回路
に伝達され、寸法公差設定器によって設定された寸法公
差内にあるか否か自動判別される。ワーク寸法の計測値
が予め設定された寸法公差内にあれば、そのまま次工程
の加工を実行する。前記計測値が設定された寸法公差外
の場合には、工具径補正量演算回路にて実際に修正すべ
き量α・ΔＲｉを算出する。ここでΔＲｉは、ワーク寸
法の自動計測演算結果から算出された工具径の修正量で
ある。しかしながら、前述したように、ΔＲｉをそのま
ま工具径の修正量としてワークを実加工した場合、工具
の撓み等によりワークは正確な寸法に仕上げられない。

そこで補正量定数設定器から入力された定数αを乗じた
α・ΔＲｉなる補正された工具径修正量が実際に使用す
べき工具径修正量として数値制御（Ｎ　Ｃ）装置へ入力
される。以上のプロセスにより、ワークの寸法が常時予
め設定された寸法公差内にあるワークの切削加工を実現
することが可能となる。然しながら、実際には摩耗によ
り工具の表面性状が劣化するため、補正量にも一定の限
界を設ける必要がある。そこで、工具径補正量累積値比
較回路にて、補正量の累積値Σα・ΔＲｉ＝α（ΔＲ１
＋ΔＲ２＋ΔＲｓ　＋−−−−）をカウントし、該補正
量の累積値と工具摩耗限界設定器によって設定された限
界値ΔＲＩＩｌａχとの比較を繰返し実行する。前記補
正量の累積値が摩耗限界内であれば、修正量α・ΔＲｉ
に従うワークの切削再加工を実施する。一方、補正量の
累積値が摩耗限界を越えた場合には、工具寿命に達した
と判断し、機械を停止するかあるいは使用中のエンドミ
ルを予備のエンドミルと自動交換し、この後上記作動要
領に従ってワークの切削加工を再開する。

ホ０発明の効果 以上の説明から理解し得る如く、本発明方法を採用する
ことによってエンドミル輪郭加工等の工具径補正を伴う
ワークの切削加工に於いて、工具径補正量の設定および
修正を、完全に自動的に実施することが可能となる。

本発明によれば、ワークの加工精度を工具径補正値にフ
ィードバックすることにより、安定しに加工精度を確保
することができる、更に工具径補正値の限界を設定する
ことにより、自動的に工具摩耗限界を管理することがで
きる。

本発明によれば、摩耗限界に達した工具は予備工具と自
動的に交換され、交換された多刃切削工具には新たな工
具補正量が設定される。このため、連続無人運転を実施
することが可能になる。更に、作業者のワーク加工寸法
ならびに工具径の補正寸法に関する経験的なノウハウを
補正量定数設定器によって設定された定量的な数値とし
て自動制御装置の中に組込むことができるから、より高
い精度を有するワークの自動加工を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンドミルによる板カムの輪郭加工を説明する
平面図、第２図はエンドミル加工に於ける工具径補正の
フローチャートである。また第３図はエンドミル加工に
於ける工具径補正装置を例示するブロック線図である。 （１）　−測定バー、（２）−・・エンドミル、Ｃ３＞
−−−−一板カム。 特許出願人　大　阪　機　工　株式会社代理人　江　原
　省　吾 〃　江　原　秀 第２図 ＊ａ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多刃切削工具によるワーク加工工程に於いて、ワ
   ーク加工寸法の誤差を自動測定し、誤測定値を数値制御
   装置の多刃切削工具径の補正量として寸法公差比較回路
   に逐次人力し、予め設定されている多刃切削工具の摩耗
   限界値と比較することにより多刃切削工具の直径補正量
   を算出することを特徴とする多刃切削工具の直径補正方
   法。
2. （２）ワーク加工寸法の誤差を自動計測するためワーク
   加工寸法の測定バーに接続された自動計測演算装置と、
   該自動計測演算装置に順次接続された寸法公差設定器を
   有する寸法公差比較回路、補正量定数設定器を、有する
   多刃切削工具径の補正量演算回路、ならびに多刃切削工
   具の摩耗限界設定器を有する工゛臭径補正量累積値の比
   較回路からなる多刃切削工具の直径補正装置。