NC旋盤で端面切削する時に、任意の切削時間で切削…

質問

NC旋盤で端面切削する時に、任意の切削時間で切削を停止したい

NC旋盤にて端面旋削（半径方向で外側から中心に向かって）を行っていますが、任意の切削時間（30秒、1分、2分・・・以下1分ごとに、工具寿命に達するまで）で旋削を停止できないかと悩んでいます。

被削材は直径165mmの円柱状のFCD400で、加工条件は速度300m/min（G96のプログラムで設定）、送り0.1mm、切り込み0.5mmです。

任意の切削時間切削で止めるよう、切削速度と時間から切削終了時のX座標を指定しようと思いましたが、その都度、複雑で幾何学的な計算が必要になってしまいます。

例えば30秒では切削距離は300×0.5＝150mとなり、この点のX座標を導くために、直径165mmの円の外端から一周で0.1mmのピッチの螺旋が回転中心まで続くことを想定します。

この螺旋の長さが外端から150mになる点の座標（半径でもいいのですが）を求めるところが難解で、私には解決することができません。

そこでストップウォッチで任意の切削時間の時に強制的に停止しようともしましたが、正確なデータは得られないと考えられます。

切削時間を反映できるようなプログラムを組むことができれば１番いいのですが・・・
何か解決方法はありませんでしょうか。よろしくお願いします。

こちらのスペースを使って回答を下さったすべての方にお礼をさせて頂きたいと思います。

この１週間ほど事情があってパソコンに触れることができず、投稿して下さった方々の回答をまとめて見ることになり、驚き、また申し訳なくも思っています・・・

寄せて頂いた回答に対し、しっかりと自分なりに考えないと回答者の方々に失礼だと思います。
ですので、時間をとっていろいろと検討し、この問題を解決していきたいです。

最後に、どの方も時間を割いて、無知な私に知恵を与えて頂きました。
大変感謝しています。本当にありがとうございました。

回答No.9

noname#230359

回答(6)です。

回答(7)さんへ。

誤差の大小を問題にしているのではありません。
CDでも同じことで、ほとんど回答(6)の繰り返しになりますが、

>平均直径×送りピッチ本数
>の、あっけない計算で充分だと思います。
>
>→平均直径×π×送りピッチ本数

「開始半径(R=55(例))と終了半径(r=22(例))とピッチ(d=0.0016(例))から距離(L=?)を求めたい」のならこれでも良いかも知れません。

しかし、今回は「開始半径(R=55(例))とピッチ(d=0.0016(例))と距離(L=1km(例))から終了半径(r=?)を求めたい」というお話です。

上の計算であっけなく求められるのでしょうか？

お礼

何度も投稿していただき、ありがとうございます。
事情がありましてこの１週間ほどパソコンに触れられず、久しぶりに技術の森に来てみたところ、予想以上に多くの回答があり、驚いています。

無知な私がどなたの回答が正しいのかというのを判断するには、もう少し時間が必要だと思われます・・・

とりいそぎ、回答を下さったことに対し、お礼をさせて頂きたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.8

noname#230359

本物の回答(3)です。

質問者さんを置き去りのまま回答数が増えていますね。

小生はＮＣプログラムによる比較的正確な測定方法を提示しま
したが、ぶっちゃけて申しまと、ＦＣＤのターニング加工にお
けるインサート秒単位の寿命の違いはバラつきの範疇です。

ごちゃごちゃ考えるのは止めて
?φ42の穴をあけて回答(2)さんの計算の切削200m＝切削時間40秒
　ごとに刃先を観察する
?実加工に即して端面１パスごとに刃先を観察する
　（どうせ実加工では、パス回数で寿命を設定すると思われるので）
で十分と考えます。

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
回答(5)
＞軸移動をしないマクロ行は、先読みで実行されてしまうため、タイマ
＞の読取りは期待した値を得られないハズです。

おっしゃる通りです。
私は、オプショナルストップ機能を無効にしておいてM01をダミーで入れ
ていました。

M01；
M01；
#501=#3001；
MO1；
M01；

回答(5)の　＞回答（３）再出
回答(7)の　＞回答（３）再々出
...意味不明。気持ち悪いのですが。

失礼いたしました。
私も暈けて回答本文にミスしました。

?において
誤）回答(2)さんの計算．．．
正）回答(4)さんの計算．．．

回答No.7

noname#230359

回答（３）再々出

ＣＤの話が一番判りやすいと思うので、私の電卓計算

　　Ｒ＝55mm、ｒ＝22mm、ｄ＝0.0016
　　　　　　→π×（55＋22）×（55-22）／0.0016

＝4.9892km＝典型的に誤差が貯まりそうで、かつメンドイ数値計算の結果：4.98km

数式を操る分野では論じるべきかもしれないが、工学的にはラセンを追っかけるのは無駄だと考えます。但しモールドフロー冶具のような出発点が中心近くな形を除く。

考え方も数式も面積から求めるのと同じことのような気がしますが・・・

誤差の評価は、ラセンを円にしてしまうのだが内接円、外接円のいずれにするかの差。予想としてはその中間を取った方が近そう。。。でもドッチでもいいヤ。
ＣＤは誤差を完全に無視できるほど。旋盤に戻ればピッチ0.1なら１％ぐらい効くかナ？　中間を取るか本数を厳密に、、、しかし論じる程のレベルではないし、これだけ単純計算なのだから逆算も簡単だと思いますが。

にしても切削距離をメートルキッチリとか秒単位まで求める必要性は判りかねます。そこが私の主眼点です。

回答No.6

noname#230359

回答(4)です。

回答(5)さんへ。
ランキング上位常連の方の回答とはとても思えないのですけど・・・

>平均直径×送りピッチ本数
>の、あっけない計算で充分だと思います。
>
>→平均直径×π×送りピッチ本数

開始径(例:φ165)と終了径(例:φ0)とピッチ(例:0.1)から距離を求めたいのなら、これでも良いかも知れません。

しかし、今回はそうではなくて、開始径(例:φ165)とピッチ(例:0.1)と距離(例150,000)から終了径を求めたいというお話です。
上の計算であっけなく求められるのでしょうか？

>現に竹野先生はこう書いてます
>＞実用上はどちらで計算しても問題ない程度の違いしかないことがわかりました
> (差がこれほど小さいことがかなり意外でした)

これは、
>2 面積による考え方
(http://takeno.iee.niit.ac.jp/~shige/math/lecture/misc/cd1/node2.html)
と
>3 らせんの弧長
(http://takeno.iee.niit.ac.jp/~shige/math/lecture/misc/cd1/node3.html)
を比較したもので、

>3 らせんの弧長
こちらは難かしいと思います。
とりあえず私には理解できません。

>2 面積による考え方
L=π(R^2-r^2)/d (L:距離, R:開始径, r:終了径, d:ピッチ)
こちらは中学校の数学レベルで易しいと思いますし、
r=の式に変形するのも容易です。
よって、回答(4)ではこちらで計算しています。

回答No.5

noname#230359

回答（３）再出

回答（４）のＣＤのラセン溝の長さのように難しく計算せずとも、回答（１）と同じ意味で、
　　平均直径×送りピッチ本数
の、あっけない計算で充分だと思います。

現に竹野先生はこう書いてます
　＞実用上はどちらで計算しても問題ない程度の違いしかないことがわかりました
　　(差がこれほど小さいことがかなり意外でした)

この論文、計算過程は正しいのだろうが、失礼乍ら事象観察と見通しがイマイチ。

質問者の方が何故、悩んでおられるのか、、、文面からは工具寿命管理を望んでおられ、秒単位なんてのは仮定の話としか伺えない。
ではなく、学際的な話でも切削距離の精度は２桁も要らんでしょう。

ＮＣオプションの工具管理も、回答（４）指摘の事後チェック方式。
細かく行うには回答（２）の細工。私（２）の＜適時実行＞は１ブロック毎でも挿入したら・・の意味でした。
実際使った経験でも、その粗さではたまに不満なことも、の程度。

さらに
＞直径165mm、端面

のみであれば、既述の加工部品数 #3901の操りだけでも充分かと思います。

【追】
軸移動をしないマクロ行は、先読みで実行されてしまうため、タイマの読取りは期待した値を得られないハズです。但しシステムパラメータによって変更可能。一般的には G4 を２行ダミーブロックとして前置すればよい。

→平均直径×π×送りピッチ本数

回答No.4

noname#230359

パソコンのようにタイマ等で軸移動途中でも割り込み動作ができる仕様はNCにもありますが、一般的ではありません。

回答(2)・回答(3)さんの方法ですと何秒かおきに確認することになるので、その分誤差が出ますし、端面加工ではプログラムが煩雑になります。

ですので、私は回答(1)さんの方法をお勧めします。

分かりやすい説明が下記にあります。
-----
(CD の溝の長さについて・新潟工科大学 情報電子工学科 竹野茂治)
http://takeno.iee.niit.ac.jp/~shige/math/lecture/misc/cd1/cd1.html
-----

上記を参考に私なりに計算してみたのが下記です。
-----
F0.1mm/rev, φ165～0までの螺旋長 ≒ 213.82m
切削長 = 50m -> パス回数 = 1パス, 1パス目の加工径 ≒ φ144.43mm
切削長 = 100m -> パス回数 = 1パス, 1パス目の加工径 ≒ φ120.39mm
切削長 = 150m -> パス回数 = 1パス, 1パス目の加工径 ≒ φ 90.15mm
切削長 = 200m -> パス回数 = 1パス, 1パス目の加工径 ≒ φ 41.95mm
切削長 = 250m -> パス回数 = 2パス, 2パス目の加工径 ≒ φ150.40mm
切削長 = 300m -> パス回数 = 2パス, 2パス目の加工径 ≒ φ127.49mm
切削長 = 400m -> パス回数 = 2パス, 2パス目の加工径 ≒ φ 59.33mm
切削長 = 500m -> パス回数 = 3パス, 3パス目の加工径 ≒ φ134.21mm
切削長 = 600m -> パス回数 = 3パス, 3パス目の加工径 ≒ φ 72.67mm
切削長 = 700m -> パス回数 = 4パス, 4パス目の加工径 ≒ φ140.62mm
切削長 = 800m -> パス回数 = 4パス, 4パス目の加工径 ≒ φ 83.91mm
切削長 = 900m -> パス回数 = 5パス, 5パス目の加工径 ≒ φ146.74mm
切削長 = 1000m -> パス回数 = 5パス, 5パス目の加工径 ≒ φ 93.81mm
-----

そして、回答(3)さんも後ろのほうに書かれているように、先にφ41.95の穴をあけておけば、1パスで200mの切削長となり、加工プログラムが簡単になりますし、小径の部分がなくなるので、指定した切削速度が常に確保できると思います。

訂正です。
(誤)
>回答(2)・回答(3)さんの方法ですと何秒かおきに確認することになるので、
(正)
>回答(2)・回答(3)さんの方法ですと何mmかおきに確認することになるので、

追加です。
力技になりますが、螺旋を描けるCADが使えれば、
1)螺旋を描く。
2)指定した距離で分割する。
3)分割した点の座標を確認する。
といった方法もあります。

回答No.3

noname#230359

10年以上前の知識であることを最初にお断りしておきます。

回答(2)さんと方向性は同じです。

FANUCとMELDASでは、時計機能のシステム変数#3001を用いることで
プログラムの時間制御が可能でした。
FANUCは、6桁で、○○△△××→○○時△△分××秒
MELDASは、桁数制限は？で○△×□.→○△×□秒
(質問者さんの使用機械のＮＣ取扱説明書でご確認ください）

システム変数を用いて、例えば1分経過するまでO1000のプログラム
をループさせてから抜け出すには

#3001＝0；
#501=#3001；
#502=100(FANUC）　=60.(MELDAS);
WHILE［#501LE#502]DO1；
M98P1000；
#501=#3001；
END1；
として、その後に、バイトを逃がして、次回の加工開始点である
Ｘ座標を記録（マクロでも可能）します。

O1000では、端面を例えば増分で1mm削るように指令しておけば、
かなり正確に1分加工して停止させることが可能です。
（加工アプローチをギリギリにしておけば尚可）

しかし質問者さんの加工の場合、1分経過前に端面加工終了点まで到達
してしまい、次の加工開始位置までの移動もマクロプログラムとして
組み込む必要があり、またその移動時間が切削時間の誤差になる恐れ
があります。

そこで本件の目的が「決まった加工時間で停止させて刃先状態を観察
して工具の寿命時間を求める」のであれば、テスト用の簡便な方法が
あります。
? 端面１回のおおよその加工時間をストップウォッチで測る
? 例えば?が約13秒の場合、冒頭の加工プログラムを用いてキリの良
　 い加工時間(=10秒)で停止させて、その時のX座標を実加工で求める。
? ?で求まった座標を半径として、ワーク中心に穴をあける
これで、１パス＝加工時間10秒となるので、任意の加工パスを繰り返
して、ほぼ正確な加工時間毎に工具刃先を観察できます。

端面加工を外径加工で代用すれば、面倒なプログラムに悩まなくても、
簡単な計算で済みますが．．．

回答No.2

noname#230359

システムパラメータ、#3002を読めば、サイクルスタートからの時間をミリ秒単位で示しており読めます。

それをチェックするマクロを適時実行して時間到達しておれば停止させることが可能。
停止方法は適当な待避動作のあと、M00でも良いが?マクロアラーム?#3000に値を書く方法も。

あとひとつは切削距離を累計してるパラメータもあるはず。
問題はその番地情報に詳しかったサイトが消えてしまったこと。
セッティング画面でパラメータを追っかけて見当つけること出来るはず。
書込みではなく読むだけなので、不正解であっても危険なことにはならないはずですが、慎重に確かめる必要があります。

【蛇足】マニュアルに開示してるパラメータでは?加工部品数 #3901??必要部品数 #3902?なんてのもあります。

↑ＦＡＮＵＣの話なので、、、、他社機種でも基本は同じだが、パラメータの扱い方が違ってきて、公開情報は更に減るので機械メーカを突上げるしかない。

回答No.1

noname#230359

回答にはなっていませんが、単純に開始半径、終了半径から面積を出して、送りの０．１で割り算すれば概算で経路長が求められるのではないのでしょうか？逆算すれば、開始径から終了径が計算できそうに思いますが、、微分積分の元になっている考え方です。