WO1998041358A1 - Device for cycle-machining free-form member - Google Patents

Description

明 細 書 自由曲線部材のサイクル加工装置 技 術 分 野

本発明は、 内面及び外面形状が所定の自由曲線で表される中空円筒形部材の内 面及び外面を、 この中空部材の回転に同期させて切削加工する加工装置に関し、 特に被加工材の支持装置の剛性を高めることを可能とする自由曲線部材のサイク ル加工装置に関する。 背 景 技 術

エンジンのピストンリングは外周が一部切断されて隙間を有するリング形状を しており、 このピストンリングをピストンの上部溝に嵌める時には、 前記隙間部 の開きを縮めてシリンダ内に挿入し、 この後ピストンリングの弹性力によってシ リンダ内壁に密着させている。 このようなピストンリングは、 中空の円筒形状の 被加工材の内面及び外面を所定の曲面に精密加工した後に、 前記隙間部を切断し て製造される場合が多い。

図 7は、 ピストンリングの内面及び外面を加工する前の被加工材と、 加工後の リング形状を表した図である。 被加工材 1はほぼ円筒形状を成した中空の素材で あり、 所望のピストンリング溝幅に対応した所定高さ L 1 のリング材 2力 \ 複数 積み重ねられている。 そして、 この被加工材 1の両端面 （図示では、 上下端面） 側に支持装置を設け、 これにより両端面から被加工材 1に所定の大きさのクラン プカをかけながら被加工材 1を支持している。 さらに、 被加工材 1の中空部には 内面を切削する工具 4が、 被加工材 1の外側には外面を切削する工具 5がそれぞ れ配設されている。 被加工材 1を支持装置により支持した状態で回転軸 0を中心 に図示の矢印 1 3方向に回転させると共に、 この回転に同期させて各工具 4、 5 を矢印 1 1方向に往復駆動し、 且つ被加工材 1の軸心方向 （矢印 1 2方向） に駆 動することによって、 複数個のリング 3が製作される。

リング 3は略ハート形の形状をしているが、 その外周の凹部に相当する部分 P が切断され、 除去されてピストンリングが完成する。 この切断された部分 Pカ^ ビストンリングの前記隙間部となる。 このピストンリングは、 前述のようにビス トンに嵌められた状態でシリンダ内壁に密着し、 密封性を保持することが要求さ れるので、 その内面及び外面の切削加工精度は高く しなければならない。

従来、 このようなピストンリングの精密切削加工のために、 種々の加工機械が 提案されている。

例えば、 特公平 6— 7 5 8 1 4号公報には、 リニアモ一夕によって被加工材に 対して接近又は離れる方向 （矢印 1 1方向） に直線駆動されるキヤリジに切削用 の工具を取り付けると共に、 前記リニアモ一夕をコンピュータによって N Cサー ボ制御することにより、 ピストンのような被加工材のスカート外周を切削加工す る N C制御旋盤が開示されている。 このキヤリジの往復動は、 ローラ等からなる 回転部材が複数組配設された案内装置によつて案内され、 且つ水平方向及び垂直 方向に抑制されいる。 また、 これらの案内装置は、 キヤリジの移動方向に対して 横方向に移動するのを、 偏倚装置によって阻止されている。 これらの案内装置及 び偏倚装置により、 被加工材の切削中に工具に生じる反力を支持するので、 ガタ ツキやブレが全く無い状態でキヤリジを往復動させることができ、 精度良く切削 加工できる。

ところで、 ピストンリングの加工精度は前述のように非常に重要視されており 、 内面及び外面のそれぞれの精度、 さらに内面と外面の同心度及び加工時の位相 等に関する精度が要求されている。 し力、しな力 ら、 従来の N C制御旋盤によって ピストンリングのような非円形部材を加工する場合は外面の加工しかできず、 内 面と外面を同時に N C加工できない。 そして、 外面加工後に内面を加工する場合 には、 前述のように外周面の凹部に相当する部分 Pを先に切断した後、 このリン グの切断された P部の隙間を縮めた状態で内面を真円加工するようにしている。 したがって、 ピストンリング加工時の生産性が非常に悪くなると共に、 内面と外 面の同心度の精度が十分に満たされないという問題がある。

一方、 N C制御を行う場合、 切削加工時の各工具 4、 5の工具駆動軸の位置偏 差 £が所定量発生するので、 これを無くして、 ピストンリングのような非円形の 被加工材 1の回転軸と工具駆動軸とを同期させる、 すなわち、 位相を合わせる必 要がある。 このために、 外面を N C加工する場合には、 図 8に示すように、 被加 ェ材 1の切削する外面の反対側の面 （図示の内面） に近い部分を支持装置 6によ つてクランプし、 工具 5を切削開始位置の手前から被加工材 1の軸心方向に沿つ て接近し、 この接近 （アプローチ） の間に被加工材 1の回転に同期させるように していた。 つまり、 ピストンリングの本加工 7に入る前に、 支持装置 6の近傍の 支持装置ェリア 8でのアプローチにおいて、 工具駆動軸の学習機能により位置偏 差 £を無くすようにしている。 このとき、 支持装置 6の被加工材 1の端面を支持 する支持部の半径方向の長さ 5 1 は、 前記学習が完了するまでの位置偏差 εの最 大値だけ工具 5がずれたときでも、 支持装置 6に干渉しないように設定されてい る。 したがって、 工具駆動軸の最大位置偏差が大きい場合は、 支持部の長さ (5 1 を小さくしなければならないので、 支持部の剛性が低下し、 この結果加工精度を さらに向上することが困難となっている。

また、 生産性向上を図るために、 内面及び外面を同時に N C加工する場合には 、 図 9に示すように、 支持装置 6は被加工材 1の両端面の中央部のみをクランプ し、 両端面の内面及び外面に近い部分には位置偏差 εを学習補正するときのアブ ローチのために、 所定距離だけ支持装置 6との非接触部を確保する必要がある。 このとき、 支持部材 6の支持部の半径方向の長さ S 2 は、 前記学習が完了するま でに前記最大位置偏差値だけ各工具 4、 5がずれたときでも支持装置 6に干渉し ないように設定しなければならない。 したがって、 支持装置 6の前記長さ（52 は 、 外面のみを N C加工する場合の前記長さ (5 1 に比べてさらに小さくなる。 この ため、 クランプ力を受ける面積が小さくなり、 支持部には大きな応力がかかり、 支持装置 6の寿命が低下する。 また、 支持装置 6のクランプ状態での剛性が小さ くなるので、 加工時に高速回転させると被加工材 1が微振動して所定の加工回転 速度の確保が困難となり、 また、 加工時の反力の影響を受け易くなつて加工精度 を満足できないという問題がある。 さらに、 支持装置 6が被加工材 1を支持して いる端部の側端面と被加工材 1の側面との距離 L 2が大きいので、 被加工材 1の 加工終端部 （下方から上方へ加工する場合はその上端部） において 「こば欠け」 や 「返り」 （burr)等の不具合が発生し易く、 生産性が低下する。 発 明 の 開 示

本発明は、 上記の問題点に着目してなされたものであり、 内面及び Z又は外面 が自由曲線によって形成された非円形曲線を有する中空円筒形状の被加工材の内 面及び Z又は外面を高精度で、 且つ高速に加工できる自由曲線部材のサイクル加 ェ装置を提供することを目的としている。

本発明の自由曲線部材のサイクル加工装置に係る第 1発明は、 中空円筒形状で 、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材を、 その両端面で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の芯を軸として回転させる C軸駆動手段と、 この被加工材の中空部に挿入され、 且つ内面を切削加工するェ 具が取着されたボーリングバーと、 このボーリングバ一を被加工材に対して接近 する又は離れるように U軸方向に直線駆動する内面加工駆動手段と、 外面を切削 加工する工具を被加工材に対して接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動 する外面加工駆動手段と、 被加工材を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方 向駆動手段とを備え、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御 し、 この被加工材の内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置にお いて、

予め前記被加工材の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の各ブ 口ックに対応して、 この被加工材の基準軌跡に漸次接近させるアプローチサイク ルでの X軸及び U軸の位置指令値を演算すると共に、 切削加工サイクルでの X軸 及び U軸の位置指令値を演算する位置指令値演算部と、 この演算された各位置指 令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令値記憶部と、 実加工作業時に 、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸及び u軸の位置指令値を同時に 出力する位置指令出力部と、 この X軸及び U軸の位置指令値、 並びに X軸位置セ ンサ及び U軸位置センサからの検出値に基づいて X軸及び U軸の位置偏差値をそ れぞれ演算する X軸位置偏差演算部及び u軸位置偏差演算部と、 この演算された X軸位置偏差値及び U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位置偏差値 を零に収束させるような X軸及び U軸の位置偏差値の補正指令値を学習して記憶 すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸及び U軸の位置偏差値の補 正指令値を出力する X軸学習制御部及び U軸学習制御部と、 これら X軸学習制御 部及び U軸学習制御部からの各補正指令値、 並びに X軸位置偏差演算部及び U軸 位置偏差演算部からの X軸及び u軸の位置偏差値を各軸ごとに加算し、 各加算値 を対応する前記外面加工駆動手段及び前記内面加工駆動手段に速度指令として同 時に出力する X軸加算部及び U軸加算部とを備ている。

第 3発明は、 第 1発明と略同様であるが、 U軸のみを C軸と同期させて駆動す る、 つまり内面のみを加工するサイクル加工装置である。 すなわち、 第 1発明と 異なるのは、 位置指令値演算部と位置指令値記憶部と位置指令出力部とが U軸の みの処理を行い、 この処理結果に基づいて、 前記 U軸位置偏差演算部と前記 U軸 学習制御部と前記 U軸加算部とによつて前記内面加工駆動手段に U軸速度指令が 出力される構成である。

第 5発明は、 第 1発明と略同様であるが、 X軸のみを C軸と同期させて駆動す る、 つまり外面のみを加工するサイクル加工装置である。 すなわち、 第 1発明と 異なるのは、 位置指令値演算部と位置指令値記憶部と位置指令出力部とが X軸の みの処理を行い、 この処理結果に基づいて、 前記 X軸位置偏差演算部と前記 X軸 学習制御部と前記 X軸加算部とによつて前記外面加工駆動手段に X軸速度指令が 出力される構成である。

第 1、 第 3、 第 5発明によると、 被加工材の回転に同期させて内面及び Z又は 外面を切削加工するとき、 アプローチサイクル中に被加工材の基準軌跡上の加工 開始位置まで工具を漸次接近させている。 そして、 このアプローチサイクル中に 、 内面加工する U軸及び/又は外面加工する X軸の位置偏差値を学習によって零 に収束させているので、 加工開始位置近傍での位置偏差を非常に小さくできる。 これによつて、 被加工材の支持装置の回転半径方向の厚さを大きくできるので、 支持装置の剛性が非常に向上する。 この結果、 支持装置の寿命を向上でき、 また 被加工材を高速回転させたときでも加工精度を向上できる。 さらに、 被加工材の 両端部での 「こば欠け」 や 「かえり」 等の不具合を防止して、 生産性を向上でき る。

第 2発明は、 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材を、 その 両端面で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を 円筒の芯を軸として回転させる C軸駆動手段と、 この被加工材の中空部に挿入さ れ、 且つ内面を切削加工する工具が取着されたボ一リングバーと、 このボーリン グバーを被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動する内 面加工駆動手段と、 外面を切削加工する工具を被加工材に対して接近する又は離 れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段と、 被加工材を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段とを備え、 前記 C軸回転角度に同期さ せて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の内外面を切削加工する自由曲 線部材のサイクノレ加工装置において、

予め前記被加工材の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の各ブ ロックに対応して、 切削加工サイクルでの X軸及び U軸の位置指令値を演算する と共に、 切削完了後の逃げサイクルでこの被加工材から漸次逃がす方向に X軸及 び U軸を移動させる位置指令値を演算する位置指令値演算部と、 この演算された 各位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令値記憶部と、 実加工 作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸及び U軸の位置指令値 を同時に出力する位置指令出力部と、 この X軸及び U軸の位置指令値、 並びに X 軸位置センサ及び U軸位置センサからの検出値に基づいて X軸及び U軸の位置偏 差値をそれぞれ演算する X軸位置偏差演算部及び U軸位置偏差演算部と、 この演 算された X軸位置偏差値及び U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位 置偏差値を零に収束させるような X軸及び U軸の位置偏差値の補正指令値を学習 して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸及び U軸の位置偏 差値の補正指令値を出力する X軸学習制御部及び U軸学習制御部と、 これら X軸 学習制御部及び U軸学習制御部からの各補正指令値、 並びに X軸位置偏差演算部 及び U軸位置偏差演算部からの X軸及び U軸の位置偏差値を各軸ごとに加算し、 各加算値を対応する前記外面加工駆動手段及び前記内面加工駆動手段に速度指令 として同時に出力する X軸加算部及び U軸加算部とを備えている

第 4発明は、 第 2発明と略同様であるが、 U軸のみを C軸と同期させて駆動す る、 つまり内面のみを加工するサイクル加工装置である。 すなわち、 第 1発明と 異なるのは、 位置指令値演算部と位置指令値記憶部と位置指令出力部とが U軸の みの処理を行い、 この処理結果に基づいて、 前記 U軸位置偏差演算部と前記 U軸 学習制御部と前記 U軸加算部とによって前記内面加工駆動手段に U軸速度指令が 出力される構成である。

第 6発明は、 第 2発明と略同様であるが、 X軸のみを C軸と同期させて駆動す る、 つまり外面のみを加工するサイクル加工装置である。 すなわち、 第 1発明と 異なるのは、 位置指令値演算部と位置指令値記憶部と位置指令出力部とが X軸の みの処理を行い、 この処理結果に基づいて、 前記 X軸位置偏差演算部と前記 X軸 学習制御部と前記 X軸加算部とによつて前記外面加工駆動手段に X軸速度指令が 出力される構成である。

第 2、 第 4、 第 6発明によると、 アプローチサイクル中及び切削加工中に、 内 面加工する U軸及び Z又は外面加工する X軸の位置偏差値を学習によって零に収 束させており、 切削完了後の逃げサイクル時には、 この学習した状態で C軸回転 に同期させながら U軸及び/又は X軸が被加工材から漸次逃げるようにしている 。 したがって、 逃げサイクルに入る時に、 U軸及び/又は X軸を停止させずに、 且つ急激な加速度変化が無く滑らかに駆動できるので、 U軸及び/又は X軸の駆 動手段に過大な負荷がかからない。 よって、 U軸及び/又は X軸の駆動手段の小 型化、 及びサイクル加工時間の短縮化を図ることができる。 第 7発明は、 第 1〜第 6のいずれかの発明において、 前記位置指令値演算部が 、 前記アプローチサイクルあるいは逃げサイクルで、 前記内面又は外面を切削加 ェする工具を螺旋状の軌跡を描いて被加工材の基準軌跡に対して漸次接近させる 、 あるいは逃がすように、 前記 U軸、 X軸及び Z軸の位置指令値を演算する。 また、 第 8発明は第 1〜第 6のいずれかの発明において、 前記位置指令値演算部 力 前記アプローチサイクルあるいは逃げサイクルで、 前記内面又は外面を切削 加工する工具を被加工材の軸心方向に直交する平面で渦巻き状の軌跡を描いて被 加工材の基準軌跡に対して漸次接近させる、 あるいは逃がすように、 前記 U軸、 X軸及び Z軸の位置指令値を演算する。

第 7又は第 8発明によると、 アプローチサイクルあるいは逃げサイクルでの U 軸及び X軸の軌跡は、 被加工材の回転に同期しながら基準軌跡に対して螺旋状に 、 あるいは渦巻き状に漸次接近するようにしている。 したがって、 ァプロ一チサ ィクルあるいは逃げサイクルでの U軸及び/又は X軸の位置指令値は、 切削加工 時の U軸及び/又は X軸の位置指令値に対して所定の微小移動量ずつ減少又は増 加させることによって作成できる。 この結果、 アプローチサイクルあるいは逃げ サイクルでの U軸及び Z又は X軸の位置指令値の演算が非常に容易となる。 さら に、 微小移動量ずつ移動させているので、 アプローチサイクルあるいは逃げサイ クル時に U軸及び/又は X軸に大きな加速度が発生するのを防止できる。

第 9発明は、 第 1〜第 4のいずれかの発明において、 前記内面加工駆動手段が リニアモータを備え、 このリニアモー夕によって前記ボーリングバ一を直線駆動 している。

第 9発明によると、 内面を加工する工具を支持するボーリングバーをリニァモ 一夕によって直線駆動する。 ここで、 被加工材の回転に同期して工具の往復駆動 を高速で応答性良く制御する必要があるが、 このような場合には通常、 負荷イナ —シャを駆動モータのイナ一シャより極力小さくしなければならない。 本発明で は、 駆動モータをリニアモータとしたので、 駆動モータ部を小型化したままで負 荷イナ一シャを駆動モータのイナ一シャより小さくすることができ、 よって加工 時の剛性を確保できるような大重量のボーリングバー及び U軸スライドの往復駆 動を高速で応答性良く制御することができる。

第 1 0発明は、 第 1発明において、 前記アプローチサイクルで学習によって X 軸及び U軸の位置偏差値を零に収束させるときの前記 Z軸位置範囲が、 前記支持 装置が位置する範囲としている。

第 1 0発明によると、 切断開始する前に被加工材にアプローチする際、 支持装 置が位置する Z軸方向範囲からアプローチを開始して被加工材の切削開始位置ま でアプローチしながら、 学習によって X軸及び U軸の位置偏差値を零に収束させ るようにしている。 よって、 アプローチ完了後に、 被加工材の Z軸方向の駆動に 大きな加速度の変化を発生させることなく、 スムーズに被加工材の切削加工に移 行できる。 この結果、 Z軸駆動モータ等を小型化できると共に、 被加工材の加工 開始時の Z軸停止が不要となり、 加工時間を短縮化できる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施例に係るサイクル加工装置の正面図を示す。

図 2は図 1の側面図を示す。

図 3は本サイクル加工装置の制御ハード構成のプロック図を示す。

図 4は本サイクル加工装置の制御機能構成のプロック図を示す。

図 5は本サイクル加工装置の外面加工アプローチ時の工具軌跡の平面図を示す。 図 6は図 5の斜視図を示す。

図 7は本実施例に係るビストンリングの加工前後のリング形状を示す。

図 8は従来技術に係るビストンリング外面を N C加工する時の支持装置説明図で ある。

図 9は従来技術に係るビストンリング内外面を同時に N C加工する時の支持装置 説明図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施例に係る自由曲線部材のサイクル加工装置を、 図面を参照して詳 細に説明する。

本サイクル加工装置の機構的な構成は、 本発明者が特願平 8— 2 4 9 5 7 2号 によって既に提案した 「非円形曲線を有するワークの加工装置」 に記載の加工装 置と同様であり、 ここでは、 この構成について簡単に説明する。 図 1は本サイク ル加工装置の正面図を示し、 図 2は図 1における側面図を示している。

べッ ド 2 1の上部の略中央後部にコラム 2 2が設置されている。 このコラム 2 2の前方には、 コラム 2 2の前面に付設されたガイ ドレール 3 3によって被加工 材 1の軸心方向 （Z軸方向） に移動自在に支承された Z軸スライ ド 3 2が配設さ れている。 ここで、 ガイ ドレ一ノレ 3 3は、 例えばボール式リニアガイ ド等より構 成される。 また、 コラム 2 2の上部には例えばサ一ボモータ等からなる Z軸モ一 タ 3 1が配設されており、 この Z軸モータ 3 1によって Z軸スライ ド 3 2は上下 駆動される。 Z軸モータ 3 1には、 Z軸スライ ド 3 2の Z軸方向の位置を検出す る、 例えばエンコーダ等からなる Z軸位置センサ 3 5が設けられている。 また、 Z軸位置センサ 3 5の位置検出信号は後述するように Z軸速度変換部 1 4 4を介 して Z軸速度アンプ部 1 4 3にフィードバックされ、 この Z軸速度アンプ部 1 4 3は後述の制御器 2 5力、らの速度指令とこのフィードバック速度信号との差が小 さくなるように Z軸モータ 3 1を制御している。 なお、 Z軸速度アンプ部 1 4 3 と Z軸モータ 3 1と Z軸位置センサ 3 5と Z軸速度変換部 1 4 4とによって軸心 方向駆動手段 3 4を構成している。

また、 Z軸スライド 3 2内には被加工材 1をクランプして支持する支持装置が 配設されており、 この支持装置は、 上下方向に離間し、 且つ互いに対向した位置 に配設された上部ワーク支持手段 5 2と下部ワーク支持手段 5 3とから構成され ている。 この両支持手段 5 2 , 5 3は、 図示しないギア列等の駆動伝達手段によ つて同じ方向へ同期して回転可能に支承されており、 コラム 2 2の上部に設置さ れた例えばサーボモータ等からなる C軸モータ 5 1によって上記駆動伝達手段を 介して同期回転される。 C軸モータ 5 1には、 上部ワーク支持手段 5 2及び下部 ワーク支持手段 5 3の C軸方向の回転位置を検出する、 例えばエンコーダ等から なる C軸位置センサ 5 5が設けられている。 そして、 Z軸と同様にして、 後述す る C軸速度アンプ部 1 3 3及び C軸速度変換部 1 3 4を備えており、 これらの C 軸速度アンプ部 1 3 3と C軸モータ 5 1と C軸位置センサ 5 5と C軸速度変換部 1 3 4とによって C軸駆動手段 5 4を構成している。

上部ワーク支持手段 5 2は、 上下動可能に支承されると共に、 Z軸スライ ド 3 2の上部に設けられた図示しない油圧シリンダによって上下移動される。 この油 圧シリンダの伸縮によって、 上部ワーク支持手段 5 2の下部に設けられた上部ク ランプへッ ド 5 2 aと、 下部ワーク支持手段 5 3の上部に設けられた下部クラン プへッ ド 5 3 aとの間に、 被加工材 1がクランプされる。

また、 コラム 2 2のほぼ中間部には、 被加工材 1の外面を加工する外面加工手 段 7 0が配設されている。 外面加工手段 7 0は、 先端部に取着された工具 5を支 持する工具支持手段 7 2と、 コラム 2 2に取着されるとともに、 前記工具支持手 段 7 2を水平方向で、 且つ被加工材 1に対して接離方向 （X方向） へ移動可能に 案内する Xガイ ド手段 7 3と、 この Xガイ ド手段 7 3にカバ一 7 4を介して取着 された、 例えばサーボモータ等からなる X軸モータ 7 1と、 X軸モータ 7 1の回 転力を工具支持手段 7 2の移動方向に伝達する例えばボ一ルスクリユー等からな る伝達手段 7 5とを備えている。 また、 X軸モータ 7 1には、 X軸方向の工具 5 の位置を検出する例えばェンコ一ダ等からなる X軸位置センサ Ί 6が取着されて いる。 さらに、 前記 Z軸と同様にして、 後述する X軸速度アンプ部 1 1 3及び X 軸速度変換部 1 1 4を備えており、 これらの X軸速度アンプ部 1 1 3と X軸モ一 タ 7 1と X軸位置センサ 7 6と X軸速度変換部 1 1 4とによって外面加工駆動手 段 7 8を構成している。 そして、 この X軸モータ 7 1の回転により工具支持手段 7 2を X方向に移動して、 工具 5で被加工材 1の外面が切削加工される。

また、 べッ ド 2 1の上部で、 且つコラム 2 2の前方には、 被加工材 1の内面を 加工する内面加工手段 9 0が配設されている。 内面加工手段 9 0は、 被加工材 1 の中空部に配設され、 且つ上端部に取着された工具 4を支持するボーリングバー 9 3と、 このボーリングバ一 9 3を支持する U軸スライ ド 9 2と、 この U軸スラ ィ ド 9 2を水平方向で、 力、つ、 被加工材 1に対して接離方向 （U軸方向） へ移動 可能に支持するガイ ドレール 9 4と、 前記 U軸スライ ド 9 2をガイ ドレーノレ 9 4 上で U軸方向に駆動する例えばリニアモータ等からなる U軸モータ 9 1とを備え ている。 また、 ガイ ドレ一ノレ 9 4の近傍には U軸スライ ド 9 2の位置を検出する U軸位置センサ 9 5が設けられており、 この U軸位置センサ 9 5は例えばリニア スケール等で構成されている。 さらに、 前記 Z軸と同様にして、 後述する U軸速 度アンプ部 1 2 3及び U軸速度変換部 1 4を備えており、 これらの U軸速度ァ ンプ部 1 2 3と U軸モータ 9 1と U軸位置センサ 9 5と U軸速度変換部 1 4と によって内面加工駆動手段 9 8を構成している。 また前記ボーリングバ一 9 3の 上端部、 すなわち、 工具 4の位置が被加工材 1の中空部内に入るように設定され ている。 そして、 U軸モータ 9 1を駆動することによって、 U軸スライ ド 9 2を U軸方向に移動でき、 工具 4で被加工材 1の内面が切削加工される。

図 3は、 本サイクル加工装置の各軸制御のハ一ド構成のプロック図を示してい る。

X軸位置センサ 7 6、 U軸位置センサ 9 5、 C軸位置センサ 5 5及び Z軸位置 センサ 3 5の各検出位置信号は制御器 2 5に入力されている。 制御器 2 5は、 例 えばマイクロコンピュータ等のコンピュータ装置を中心として構成されており、 本サイクル加工装置の各軸制御の中枢機能を担っている。 制御器 2 5は、 予め演 算して記憶している各軸の位置指令値と、 前記各位置センサ 7 6 , 9 5 , 5 5， 3 5から入力した位置データとに基づいて各軸の速度指令値を演算し、 対応する 各軸速度アンプに出力する。 X軸速度アンプ 7 7、 U軸速度アンプ 9 6、 C軸速 度アンプ 5 6及び Z軸速度アンプ 3 6は、 それぞれ前記各速度指令値を受けて対 応する X軸モータ 7 1、 U軸モータ 9 1、 C軸モータ 5 1及び Z軸モータ 3 1の 速度を制御している。

図 4は本サイクル加工装置の各軸制御の機能構成のプロック図を示しており、 これに基づいて機能構成を説明する。

位置指令値演算部 1 0 1は、 予め加工開始前に、 被加工材 1の内面及び/又は 外面の自由曲線を表す基準軌跡データに基づいて、 後述の手順により所定時間毎 の U軸及び X軸の微小移動区間 （以下ブロックという） の位置指令値を時系列的 に演算しておく。 すなわち、 各軸の位置及び速度の制御は、 コンピュータの所定 時間毎の周期演算処理によって、 各プロックでの各軸の微小移動を連続的に制御 して行われるが、 本実施例においては、 高速加工時の前記周期演算処理時間を短 縮するために、 加工開始する前に加工時の U軸及び X軸の前記周期時間毎に対応 する軌跡デ一タを演算しておき、 この軌跡デ一タに基づいて前記周期時間毎の微 小移動量を演算している。

この軌跡データには、 被加工材 1へのアプローチ時の軌跡データと、 実際に被 加工材 1を切削加工する時の軌跡データと、 加工完了後に被加工材 1から逃げる 時の軌跡データとが含まれている。 そして、 演算されたこの位置指令値は位置指 令値記憶部 1 0 2に出力される。 なお、 C軸及び Z軸は予め設定された所定速度 で駆動され、 U軸及び X軸はこの C軸に同期して駆動される。

位置指令値記憶部 1 0 2では、 U軸及び X軸に対応して演算された上記位置指 令値が時系列的に記憶される。 そして実際の加工時には、 位置指令出力部 1 0 3 はこの記憶された U軸及び X軸の位置指令値を前記所定周期時間毎に読み出し、 対応する各位置偏差演算部に時系列的に出力する。

X軸位置偏差演算部 1 1 0は、 この所定周期時間毎に入力した X軸位置指令値 と、 X軸位置センサ 7 6から入力した X軸位置データとを比較し、 両者の差、 つ まり X軸位置偏差を演算して出力する。 この X軸位置偏差は、 X軸学習制御部 1 1 1と X軸加算部 1 1 2に入力される。

X軸学習制御部 1 1 1は、 X軸が被加工材 1の前記基準軌跡をサイクリックに 繰り返して移動し、 被加工材 1を加工する際に、 このサイクリック加工で繰り返 される位置指令値に対する周期的な外乱 （再現性のある外乱） による位置偏差を 小さい値に収束させることができる。 ここでは、 ピストンリングのような自由曲 線を有する部材を所定速度で回転させながら、 この回転に同期させて前記自由曲 線に沿って X軸を移動させているので、 X軸の位置偏差値は上記所定のサイクル 時間 （1回転に要する時間） 毎に周期的に変動することになる。 この周期的な変 動は再現性があるので、 被加工材 1の 1回転毎に前記位置偏差値の大きさを学習 しながら小さくするようにしている。 すなわち、 前記 X軸位置偏差が零になるよ うにこの X軸位置偏差の補正指令値を演算して出力すると共に、 演算した前記補 正指令値をこのときの対応する処理周期時間毎に記憶する。 この補正指令値は、 前回のサイクルでの同じ処理周期時間における前記補正指令値及び位置偏差値の 大きさに基づいて演算される。

また、 X軸加算部 1 1 2は、 前記 X軸位置偏差演算部 1 1 0からの X軸位置偏 差値と、 前記 X軸学習制御部 1 1 1からの X軸補正指令値とを入力して加算し、 この加算データを X軸速度アンプ部 1 1 3に速度指令として出力する。 X軸速度 アンプ部 1 1 3はこの加算データの大きさに基づいて X軸モータ 7 1を駆動して 速度を制御しており、 上記加算データと後述する X軸速度変換部 1 1 4からの速 度フィ一ドバック値との偏差が小さくなるように X軸モータ駆動指令を演算して 出力している。 X軸位置センサ 7 6は、 X軸モータ 7 1の位置データを前記 X軸 位置偏差演算部 1 1 0及び X軸速度変換部 1 1 4に出力する。 また、 X軸速度変 換部 1 1 4は、 この位置データに基づいて時間に対する位置変化率を演算し、 X 軸速度フィ一ドバック値として出力している。

また、 上記 X軸と同様に、 U軸に関してもサイクリックに加工している時の位 置偏差が零に収束するように学習しながら位置偏差の補正指令値を演算し、 U軸 モータ 9 1を制御している。 すなわち、 U軸位置偏差演算部 1 2 0と、 U軸学習 制御部 1 2 1と、 U軸加算部 1 2 2と、 U軸速度アンプ部 1 2 3と、 U軸速度変 換部 1 2 4とを備えている。

また、 C軸と Z軸に関しては、 上記のような学習機能を備えておらず、 通常の 位置及び速度フィ一ドバック制御が行われている。 つまり、 C軸においては、 C 軸位置偏差演算部 1 3 0と、 C軸速度ァンプ部 1 3 3と、 C軸速度変換部 1 3 4 とを備えている。 Z軸においては、 Z軸位置偏差演算部 1 4 0と、 Z軸速度アン プ部 1 4 3と、 Z軸速度変換部 1 4 4とを備えている。 これらの機能は前述の X 軸の対応する各機能部と同様であり、 相当する軸の処理を行う。

さて、 本サイクル加工装置においては、 被加工材 1へのアプローチ時の軌跡デ 一夕、 切削加工時の軌跡データ、 及び加工完了後に被加工材 1から逃げる時の軌 跡データは、 被加工材 1の本来の基準軌跡データから求められている。 ここで、 図 5及び図 6に基づいて外面加工でのアプローチ時の軌跡データを作成する手順 を説明する。 図 5及び図 6はアプローチ時の外面加工用の工具 5の軌跡を示して おり、 図 5はその平面図、 図 6はその斜視図を表している。

基準軌跡 1 5は、 被加工材 1を切削加工して製作されたリング 3の外面の軌跡 を表している。 位置 1 5 aはこの基準軌跡 1 5上にあるアプローチ完了位置であ り、 また、 位置 1 4は基準軌跡 1 5から平面視で所定距離 （逃げ量 E ) 離れ、 且 つ位置 1 5 aよりも加工時の Z軸移動方向と反対方向に所定距離だけ離れたアブ ローチ開始位置である。 外面加工時のアプローチは、 アプローチ開始位置 1 4か ら螺旋状に基準軌跡 1 5に漸近して行き、 アプローチ完了位置 1 5 aで基準軌跡 1 5上に到達するようにしている。 このとき、 Z軸方向の位置は、 アプローチ開 始位置 1 4からアプローチ完了位置 1 5 aへ （加工時の Z軸移動方向に） 所定時 間に所定距離漸次移動するようになっている。

この外面加工アプローチ時の螺旋状の軌跡データは、 前記位置指令値演算部 1 0 1によって、 以下のような手順で演算される。 すなわち、 被加工材 1の基準軌 跡データに基づいて各軸のプロック毎の位置指令値が周期処理の時系列的に演算 される。

( 1 ) まず、 被加工材 1の前記基準軌跡データを図示しない基準軌跡データ入力 装置から読み込む。 この基準軌跡データ入力装置は例えば専用の自動プログラマ や通常のコンピュータ等で構成することができ、 被加工材 1の内面及び外面の形 状を表すプロフィルデータをベースにして基準軌跡データを作成し、 データ通信 又はフロッピーディスク等を介して送信する。 ここで、 この基準軌跡データは、 基準軌跡 1 5上の任意の点 1 5 bを C軸の回転中心軸 0を中心にした極座標 （r ， Θ) によって表したとき、 前記所定周期時間 （ここでは、 所定周期時間以内に 回転する C軸角度 値に相当する） 毎の各ブロック Bn に対応する極座標 （r η , ) によって表されている。

なお、 nは 1〜360 ° までの自然数であり、 n= lのときは 0 = 0°

(C軸の基準角度位置） とする。

(2) 次に、 アプローチ開始位置 1 4の基準軌跡 1 5に対する逃げ量 Eを演算す る。 この逃げ量 Eは、

数式 E = e 1 + e 2

によって求められる。 ここで、 el はアプローチ時の最大位置偏差値を表してお り、 アプローチ開始初期で、 且つ未だ学習機能による位置偏差の減少がなされて いない時の X軸位置偏差値によって実測される。 e2 は被加工材 1のリフト量と 呼ばれるもので、 基準軌跡 1 5の基準軌跡データの最大半径 rl と最小半径 r 2 とから、 数式 e2 = r 1 — r2

に基づいて算出される。 このリフト量 e2 は、 C軸の回転と X軸の移動とが完全 に同期してない状態でアプローチしている場合に、 工具 5と上部ワーク支持手段 5 2又は下部ワーク支持手段 53とが干渉しないように考慮したものである。 し たがって、 最大位置偏差値 el とリフト量 e2 とを共に考慮して逃げ量 Eを設定 しているので、 学習開始時で、 且つ C軸の回転と X軸の移動とが同期してない時 でも工具 5が上記支持手段に干渉することが無く、 安全性が向上する。

(3) アプローチサイクル時の移動量データを作成する。 すなわち、 この移動量 データは、 図 5に示したように平面視で上記の逃げ量 Eだけ基準軌跡 1 5から離 れたアプローチ開始位置 1 4から螺旋状に基準軌跡 1 5に漸近して行き、 ァプロ ーチ完了位置 1 5 aで基準軌跡 1 5上に到達するように演算される。 このときの 逃げ量 Eを漸次減少させるための各プロック Bn毎の微小移動量 Δ rn は、 数式 Δ rn =E/ (CxM)

で演算される。 なお、 Cは C軸 1回転当たりのブロック数で、 Mはァプロ一チサ ィクル時のサイクノレ数 （つまり、 C軸回転数） で表される。 このサイクル数 Mは 、 このアプローチサイクルの間に前記学習制御機能によって X軸位置偏差が零に 収束するのに足りる充分な時間を与えるような値に設定される。 ここで、 前記読 み込んだ基準軌跡データ （r n， θ η ) に基づく本来の微小移動量と、 前記微小 移動量 Δ ι· η とを加算した実際の移動量から算出される速度変化率、 即ちこのと きの発生加速度が、 所定値以上の場合にはこの発生加速度を抑えるために、 前記 サイクル数 Μを増やして再度演算し直す。 そして、 アプローチ完了時の位置が確 実に基準軌跡 1 5上にあるように、 前記演算された微小移動量 Δ r n または再度 演算し直された微小移動量 Δ r n と、 前記基準軌跡データ （r n， ) に基づ く本来の微小移動量とを加算し、 アプローチサイクル時の移動量データを作成す る。 これにより、 工具 5が各ブロック毎に所定の微小移動量△ r n ずつ X軸方向 から基準軌跡 1 5に漸近して行く。

なお、 前記 X軸のアプローチの場合と同様にして、 工具 4による内面加工アブ ローチ時の螺旋状の軌跡データ、 すなわち、 U軸の移動量データを作成すること ができる。

また、 基準軌跡 1 5に沿った被加工材 1の切削加工が完了した後、 工具 4、 5 は被加工材 1から所定距離離れた位置に退避させている。 この逃げサイクル時の X軸及び U軸の移動量データは、 前述のアプローチサイクル時と同様の手順で作 成される。 すなわち、 加工完了位置に到達したら、 基準軌跡 1 5から逃げる方向 に （X軸の場合には被加工材 1の外側に、 U軸の場合には内側に） 基準軌跡デー タ （r n， θ η ) に対して漸次前記微小移動量 Δ r nずつ移動するように移動量 データを作成することができる。

なお、 本実施例ではアプローチサイクル又は逃げサイクルでの内面加工用のェ 具 4及び外面加工用の工具 5の軌跡が螺旋状になるように作成しているが、 この 軌跡に限定するものではなく、 工具 4及び工具 5が滑らかに漸次基準軌跡 1 5に 対して接近あるいは逃げるようにすればよい。 例えば、 アプローチサイクル又は 逃げサイクルでは、 Z軸方向の移動は行わずに U軸及び X軸の軌跡が上記螺旋状 軌跡と同様になるように、 すなわち、 Z軸方向に直交する平面内の渦巻き状軌跡 となるようにしてもよい。

本発明は、 外面及び内面の切削加工時のアプローチサイクルにおいて、 被加工 材 1から所定距離離れた位置から被加工材 1の端部の切削開始位置まで被加工材 1の回転に同期して漸次螺旋状に又は渦巻き状に基準軌跡 1 5に接近させている 。 このとき、 工具 5、 4が切削開始位置に到達する前に、 学習機能によって各軸 の位置偏差量を零に収束させるので、 切削開始位置近傍での位置偏差を小さくで きる。 これによつて、 上部ワーク支持手段 5 2及び下部ワーク支持手段 5 3の支 持部の半径方向の長さ ( 2 を長くでき、 支持部の剛性が高められる。 この結果、 上記支持手段の耐久性を向上でき、 また、 C軸回転による被加工材 1の微振動が 無くなるので加工条件のアップ （高速切削） 及び加工精度の向上が可能となる。 さらに、 上部ワーク支持手段 5 2及び下部ワーク支持手段 5 3でのクランプ力を 強化できるので、 切削時の反力に対して充分な抗力が得られて加工精度を向上で き、 被加工材 1の終端部での 「こば欠け」 や 「返り」 等が無くなり、 生産性を向 上できる。 産業上の利用可能性

本発明は、 内面及び/又は外面が自由曲線によって形成された非円形曲線を有 する中空円筒形状の被加工材の内面及び Z又は外面を高精度で、 且つ高速に加工 できる、 例えばピストンリング等のような自由曲線部材のサイクル加工装置とし て有用である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材（1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具（4) が取着されたボーリングバ一（93)と、 このボ —リングバ一を被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材 (1) を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置において、

予め前記被加工材（1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 この被加工材の基準軌跡（15)に漸次接近させるァプロ一 チサイクルでの X軸及び U軸の位置指令値を演算すると共に、 切削加工サイクル での X軸及び U軸の位置指令値を演算する位置指令値演算部（101) と、

この演算された各位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令値 記憶部（102) と、

実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸及び U軸の位 置指令値を同時に出力する位置指令出力部（103) と、

この X軸及び U軸の位置指令値、 並びに X軸位置センサ（76)及び U軸位置セン サ (95)からの検出値に基づいて X軸及び U軸の位置偏差値をそれぞれ演算する X 軸位置偏差演算部（110) 及び U軸位置偏差演算部（120) と、

この演算された X軸位置偏差値及び U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同 期した位置偏差値を零に収束させるような X軸及び U軸の位置偏差値の補正指令 値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸及び U軸 の位置偏差値の補正指令値を出力する X軸学習制御部（111) 及び U軸学習制御部 (121) と、 これら X軸学習制御部及び U軸学習制御部からの各補正指令値、 並びに X軸位 置偏差演算部（110) 及び U軸位置偏差演算部（120) からの X軸及び U軸の位置偏 差値を各軸ごとに加算し、 各加算値を対応する前記外面加工駆動手段 (78)及び前 記内面加工駆動手段 (98)に速度指令として同時に出力する X軸加算部（112) 及び U軸加算部（122) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材のサイクル加工装置

2 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材 (1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具 (4) が取着されたボーリングバ一（93)と、 このボ 一リングノ ―を被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材（1) を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置において、

予め前記被加工材（1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 切削加工サイクルでの X軸及び U軸の位置指令値を演算 すると共に、 切削完了後の逃げサイクルでこの被加工材から漸次逃がす方向に X 軸及び U軸を移動させる位置指令値を演算する位置指令値演算部（101) と、 この演算された各位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令値 記憶部（102) と、

実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸及び U軸の位 置指令値を同時に出力する位置指令出力部（103) と、

この X軸及び U軸の位置指令値、 並びに X軸位置センサ (76)及び U軸位置セン サ（95)からの検出値に基づいて X軸及び U軸の位置偏差値をそれぞれ演算する X 軸位置偏差演算部（110) 及び U軸位置偏差演算部（120) と、 この演算された X軸位置偏差値及び U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同 期した位置偏差値を零に収束させるような X軸及び U軸の位置偏差値の補正指令 値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸及び U軸 の位置偏差値の補正指令値を出力する X軸学習制御部（111) 及び U軸学習制御部 (121) と、

これら X軸学習制御部及び U軸学習制御部からの各補正指令値、 並びに X軸位 置偏差演算部（110) 及び U軸位置偏差演算部（120) からの X軸及び U軸の位置偏 差値を各軸ごとに加算し、 各加算値を対応する前記外面加工駆動手段 (78)及び前 記内面加工駆動手段 (98)に速度指令として同時に出力する X軸加算部（112) 及び U軸加算部（122) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材のサイクル加工装置 o

3 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材 (1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具 (4) が取着されたボーリングバー（93)と、 このボ —リングバ一を被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材（1) を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置において、

予め前記被加工材（1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 この被加工材の基準軌跡 (15)に漸次接近させるァプロ一 チサイクルでの U軸位置指令値を演算すると共に、 切削加工サイクルでの U軸位 置指令値を演算する位置指令値演算部（101) と、

この演算された U軸位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令 値記憶部（102) と、 実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された U軸位置指令値を 出力する位置指令出力部（103) と、

この U軸位置指令値、 及び U軸位置センサ（95)からの検出値に基づいて U軸位 置偏差値を演算する U軸位置偏差演算部（120) と、

この演算された U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位置偏差値を 零に収束させるような U軸位置偏差値の補正指令値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した U軸位置偏差値の補正指令値を出力する U軸 学習制御部（121) と、

この U軸学習制御部からの前記補正指令値、 及び U軸位置偏差演算部（120) か らの U軸位置偏差値を加算し、 この加算値を前記内面加工駆動手段 (98)に速度指 令として出力する U軸加算部（122) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材の サイクル加工装置。 '

4 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材 (1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具 (4) が取着されたボーリングバー（93)と、 このボ ーリングバ一を被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材 (1) を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置において、

予め前記被加工材 (1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 切削加工サイクルでの U軸位置指令値を演算すると共に 、 切削完了後の逃げサイクルでこの被加工材から漸次逃がす方向に U軸を移動さ せる位置指令値を演算する位置指令値演算部 (101) と、

この演算された U軸位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令 値記憶部（102) と、

実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された U軸位置指令値を 出力する位置指令出力部（103) と、

この U軸位置指令値、 及び U軸位置センサ（95)からの検出値に基づいて U軸位 置偏差値を演算する U軸位置偏差演算部（120) と、

この演算された U軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位置偏差値を 零に収束させるような U軸位置偏差値の補正指令値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した U軸位置偏差値の補正指令値を出力する U軸 学習制御部（121) と、

この U軸学習制御部からの前記補正指令値、 及び U軸位置偏差演算部（120) か らの U軸位置偏差値を加算し、 この加算値を前記内面加工駆動手段 (98)に速度指 令として出力する U軸加算部（122) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材の サイクル加工装置。

5 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材 (1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具 (4) が取着されたボーリングバ一（93)と、 このボ 一リングバーを被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材（1) を軸心方向の Z軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加ェ装置において、

予め前記被加工材 (1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 この被加工材の基準軌跡（15)に漸次接近させるァプロ一 チサイクルでの X軸位置指令値を演算すると共に、 切削加工サイクルでの X軸位 置指令値を演算する位置指令値演算部（101) と、 この演算された X軸位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令 値記憶部（102) と、

実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸位置指令値を 出力する位置指令出力部（103) と、

この X軸位置指令値、 及び X軸位置センサ（76)からの検出値に基づいて X軸位 置偏差値を演算する X軸位置偏差演算部（110) と、

この演算された X軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位置偏差値を 零に収束させるような X軸位置偏差値の補正指令値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸位置偏差値の補正指令値を出力する X軸 学習制御部（111) と、

この X軸学習制御部からの前記補正指令値、 及び X軸位置偏差演算部（110) か らの X軸位置偏差値を加算し、 この加算値を前記外面加工駆動手段 (78)に速度 ΐ 令として出力する X軸加算部（112) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材の サイクル加工装置。

6 . 中空円筒形状で、 且つ内面及び外面が非円形の被加工材（1) を、 その両端面 で支持する支持装置と、 この支持装置により支持された状態で被加工材を円筒の 芯を軸として回転させる C軸駆動手段 (54)と、 この被加工材の中空部に挿入され 、 且つ内面を切削加工する工具 (4) が取着されたボーリングバ一（93)と、 このボ ―リングバーを被加工材に対して接近する又は離れるように U軸方向に直線駆動 する内面加工駆動手段 (98)と、 外面を切削加工する工具 (5) を被加工材に対して 接近する又は離れるように X軸方向に直線駆動する外面加工駆動手段 (78)と、 被 加工材（1) を軸心方向の Ζ軸方向に直線駆動する軸心方向駆動手段 (34)とを備え 、 前記 C軸回転角度に同期させて X軸及び U軸の駆動を制御し、 この被加工材の 内外面を切削加工する自由曲線部材のサイクル加工装置において、

予め前記被加工材（1) の基準軌跡データに基づいて、 C軸の所定回転角度毎の 各プロックに対応して、 切削加工サイクルでの X軸位置指令値を演算すると共に 、 切削完了後の逃げサイクルでこの被加工材から漸次逃がす方向に X軸を移動さ せる位置指令値を演算する位置指令値演算部（101) と、

この演算された X軸位置指令値を前記各プロックに対応して記憶する位置指令 値記憶部（102) と、

実加工作業時に、 C軸の回転角度に同期して前記記憶された X軸位置指令値を 出力する位置指令出力部（103) と、

この X軸位置指令値、 及び X軸位置センサ（76)からの検出値に基づいて X軸位 置偏差値を演算する X軸位置偏差演算部（110) と、

この演算された X軸位置偏差値に基づいて、 C軸回転に同期した位置偏差値を 零に収束させるような X軸位置偏差値の補正指令値を学習して記憶すると共に、 C軸の回転に同期してこの記憶した X軸位置偏差値の補正指令値を出力する X軸 学習制御部（111) と、

この X軸学習制御部からの前記補正指令値、 及び X軸位置偏差演算部（110) か らの X軸位置偏差値を加算し、 この加算値を前記外面加工駆動手段 (78)に速度指 令として出力する X軸加算部（112) とを備えたことを特徴とする自由曲線部材の サイクル加工装置。

7 . 前記位置指令値演算部（101) 、 前記アプローチサイクルあるいは逃げサイ クルで、 前記工具 (4) 又は前記工具 (5) を螺旋状の軌跡を描いて前記被加工材 (1 ) の基準軌跡（15)に対して漸次接近させる、 あるいは逃がすように、 前記 U軸、 X軸及び Z軸の位置指令値を演算することを特徴とする請求の範囲 1〜 6のいず れかに記載の自由曲線部材のサイクル加工装置。

8 . 前記位置指令値演算部（101) が、 前記アプローチサイクルあるいは逃げサイ クルで、 前記工具 (4) 又は前記工具（5) を前記被加工材（1) の軸心方向に直交す る平面で渦巻き状の軌跡を描いて、 この被加工材の基準軌跡（15)に対して漸次接 近させる、 あるいは逃がすように、 前記 U軸、 X軸及び Z軸の位置指令値を演算 することを特徴とする請求の範囲 1〜 6のいずれかに記載の自由曲線部材のサイ クル加工装置。

9 . 前記内面加工駆動手段（98)がリニアモータを備え、 このリニアモータによつ て前記ボーリングバ一（93)を直線駆動することを特徴とする請求の範囲 1、 2、 3、 又は 4に記載の自由曲線部材のサイクル加工装置。

1 0 . 前記アプローチサイクルで、 学習によって X軸及び U軸の位置偏差値を零 に収束させるときの前記 Z軸位置範囲は、 前記支持装置が位置する範囲であるこ とを特徴とする請求の範囲 1に記載の自由曲線部材のサイクル加工装置。