JP2003005811A - 6軸制御ncプログラム生成方法及び生成装置、並びに6軸制御ncプログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
6軸制御ncプログラム生成方法及び生成装置、並びに6軸制御ncプログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体Info
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Abstract
にしたNCプログラムの生成方法及び生成装置などを提
供する。 【解決手段】5軸制御用NCプログラムを構成する絶対
座標系における工具中心の位置データ、及びA軸,B軸
の2つの回転送り軸に関する回転角度データに基づい
て、ワーク座標系における工具中心の位置データ、及び
工具軸のベクトルデータから構成されるCLデータを生
成するCLデータ生成部3と、生成されたCLデータに
基づいて、絶対座標系における工具中心の位置データ、
及びA軸,B軸,C軸の3つの回転送り軸に関する回転
角度データから構成される6軸制御用NCプログラムを
生成するNCデータ生成部5とを備える。5軸制御用N
Cプログラムを利用することで、容易且つ効率的に6軸
制御用NCプログラムを生成することができる。
Description
(NC工作機械)に用いられるNCプログラムの生成方
法及び生成装置に関し、更に詳しくは、6軸制御NC工
作機械のNCプログラムの生成方法及び生成装置に関す
る。
工作機械として、従来、X軸,Y軸,Z軸の互いに直交
する3つの直線送り軸と、該3つの直線送り軸から選定
された2つの直線送り軸に平行な軸を中心として、それ
ぞれその軸周りに回転する方向の2つの回転送り軸たる
A軸及びB軸とを備えた5軸制御NC工作機械が知られ
ている。この5軸制御NC工作機械は、前記直交3軸方
向の直線送り軸からなる3軸制御NC工作機械に比べ
て、工具のアプローチ方向がさまざまにとれるため、オ
ーバーハングした形状や側面に凹みをもつような形状の
加工など複雑な加工でも段取替えなしに高能率,高精度
で加工することができる。斯くして、複雑な形状、特に
自由曲面の加工に対応でき、且つ加工時間の短縮を図れ
るため、5軸制御NC工作機械は近年さかんに導入され
ている。
するためのNCプログラムは、その制御軸が多いため、
人手では容易にこれを作成することが出来ない。そこ
で、従来、5軸制御用のNCプログラム生成装置が提案
されている。この5軸制御NCプログラム生成装置にお
けるプログラム生成手順の一例を図8に基づき簡単に説
明する。尚、図8は、5軸制御NC工作機械におけるN
Cプログラム生成の処理手順の一例を示したフローチャ
ートである。
グラム生成装置では、まず、CAD部において、入出力
装置などを用いて工作物の形状が定義され、その3次元
形状データが生成される。
て、CAD部で定義された工作物の3次元形状データ
と、工具形状,面に対する工具姿勢,送りピッチなどの
経路生成情報からワーク座標系における各工具移動位置
の工具中心点p(x,y,z)が算出され、その後、工
具軸(即ち、主軸)の方向を表す工具軸ベクトルT
(i,j,k)が算出される。尚、ここに言う前記工具
中心点pは、通常の場合、工具先端の中心位置である
が、ボールエンドミルのように先端が球形状をした工具
である場合には、当該球の中心位置若しくは工具先端の
中心位置を指す。ついで、5軸制御による加工では、工
具が工作物に対して任意の姿勢をとれることから、主軸
側(主軸,工具,チャックなど)とテーブル側(テーブ
ル,治具,工作物など)との干渉が問題となるため、こ
れらの干渉の有無が確認され、干渉がある場合はその干
渉を回避するように工具姿勢などが変更される。こうし
て、ワーク座標系におけるCLデータ(工具経路デー
タ)が生成される。
て、工作機械ごとに予め設定された工作機械データに基
づいて、前記CLデータを構成する工具軸ベクトルT
(i,j,k)から回転送り軸たるA軸,B軸の回転角
度A,Bが算出され、ついで、算出された回転角度A,
B及び前記ワーク座標系における工具中心点p(x,
y,z)から、この回転送り軸が回転した後の絶対座標
系における工具中心点P(X,Y,Z)が算出される。
尚、かかる工具中心点Pについても、上記と同様、通常
の場合、工具先端の中心位置を指すが、ボールエンドミ
ルのように先端が球形状をした工具である場合には、当
該球の中心位置若しくは工具先端の中心位置を指す。つ
いで、工具経路を幾つかに分割して位置偏差を許容値以
下に抑えるリニアライゼーション処理が行われた後、予
め設定された加工条件データに基づいて、送り速度制御
処理,主軸回転速度制御処理が順次実施されて、NCデ
ータ(NCプログラム)が生成される。
に対して設定された座標系であって、その座標軸が前記
X軸,Y軸,Z軸の3つの直線送り軸と同方向となった
座標系であり、前記ワーク座標系はワークに対して設定
された座標系であるが、前記回転送り軸たるA軸及びB
軸による回転を加えない状態では、前記絶対座標系とワ
ーク座標系の各軸はそれぞれ同じ方向となっている。
NC工作機械による加工では、加工面にピックフィード
マークなどの刃物跡が残るなど、表面粗さについては必
ずしも高精度な加工面を得ることができず、このため、
従来、後工程として手磨きなどの表面仕上げ工程が必要
となっていた。そこで、近時、このような問題を解決す
るために、ヘールバイトなどの非回転工具を用いて加工
面を仕上げる加工法が提案されており、かかる加工を行
うための工作機械として、従来の5軸に加えて、主軸の
軸線を中心としてその軸周りに回転する方向の回転送り
軸たるC軸を付加した構造の、即ち、主軸の回転を低速
送り制御可能にした6軸制御NC工作機械が提案されて
いる。
ても、その動作を制御するためのNCプログラムを自動
的に生成する6軸制御用のNCプログラム生成装置が必
要であるが、これは、上述した5軸制御用のNCプログ
ラム生成装置を発展させたものが提案されている。
ラム生成装置は高価であり、従来の5軸制御用のNCプ
ログラム生成装置に加えて、更に、6軸制御用のNCプ
ログラム生成装置を用意するのは、利用者にとって極め
て負担が重く、結果として、加工コストの増加を招きか
ねない。
加工履歴のある製品を、6軸制御NC工作機械で加工す
る場合に、加工に使用した5軸制御用のNCプログラム
を基に6軸制御用のNCプログラムを生成することがで
きれば、過去の加工において得られたノウハウを反映さ
せることができるため、効率的な加工を行うことができ
る。即ち、通常、NCプログラム生成装置によって得ら
れたNCプログラムは、これがそのままの状態で最適な
ものとなっているのではなく、実加工を通して、工具の
移動位置などについて修正がなされ、最適なものに仕上
げられる。したがって、このように最適化された5軸制
御用のNCプログラムを利用すれば、これを基に生成さ
れる6軸制御用のNCプログラムを最適に近いものとす
ることができ、効率的な加工を行うことが可能となる。
一方、6軸制御用のNCプログラムを一から生成する場
合には、再度、最適化のための修正を行わなければ成ら
ず、非効率この上ない。
あって、既存の5軸制御用NCプログラムを利用するこ
とで、6軸制御NC工作機械のNCプログラムを効率的
に作成可能にした6軸制御用NCプログラムの生成方法
及び生成装置、並びに6軸制御NCプログラム生成プロ
グラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み
取り可能な記録媒体の提供を目的とする。
解決するための本発明は、6軸制御NC工作機械のNC
プログラムを効率的に作成可能にした6軸制御用NCプ
ログラムの生成方法及び生成装置、並びに6軸制御NC
プログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体に係る。
は、X軸,Y軸,Z軸の互いに直交する3つの直線送り
軸と、該3つの直線送り軸から選定された2つの直線送
り軸に平行な軸を中心として、それぞれその軸周りに回
転する方向の2つの回転送り軸たるA軸及びB軸と、主
軸の軸線を中心としてその軸周りに回転する方向の回転
送り軸たるC軸とを備えた6軸NC工作機械を制御する
ためのNCプログラムを生成する方法であって、座標軸
が前記X軸,Y軸,Z軸の3つの直線送り軸と同方向で
ある絶対座標系における工具中心の位置データ、並びに
前記A軸及びB軸の2つの回転送り軸に関する回転角度
データを少なくとも含んで構成される既成の5軸制御用
NCプログラムを用い、前記絶対座標系における工具中
心の位置データ、回転送り軸に関する回転角度データを
基に、ワーク座標系における工具中心の位置データ、及
び工具軸のベクトルデータから構成されるCLデータを
生成した後、生成された前記CLデータを基に、前記絶
対座標系における工具中心の位置データ、並びに前記A
軸,B軸及びC軸の3つの回転送り軸に関する回転角度
データを少なくとも含んで構成される6軸制御用のNC
プログラムを生成することを特徴とする6軸制御NCプ
ログラム生成方法に係る。
1記載の方法において、前記CLデータを生成した後、
生成された前記CLデータ、並びに前記5軸制御用NC
プログラムを構成する工具中心の位置データ、及び前記
A軸,B軸の2つの回転送り軸に関する回転角度データ
の全部若しくは一部を基に、前記絶対座標系における工
具中心の位置データ、並びに前記A軸,B軸及びC軸の
3つの回転送り軸に関する回転角度データを少なくとも
含んで構成される6軸制御用のNCプログラムを生成す
ることを特徴とする請求項1記載の6軸制御NCプログ
ラム生成方法に係る。
軸,Y軸,Z軸の互いに直交する3つの直線送り軸と、
該3つの直線送り軸から選定された2つの直線送り軸に
平行な軸を中心として、それぞれその軸周りに回転する
方向の2つの回転送り軸たるA軸及びB軸と、主軸の軸
線を中心としてその軸周りに回転する方向の回転送り軸
たるC軸とを備えた6軸NC工作機械を制御するための
NCプログラムを生成する装置であって、データを入出
力するための入出力手段と、座標軸が前記X軸,Y軸,
Z軸の3つの直線送り軸と同方向である絶対座標系にお
ける工具中心の位置データ、並びに前記A軸及びB軸の
2つの回転送り軸に関する回転角度データを少なくとも
含んで構成される既成の5軸制御用NCプログラムを記
憶する記憶手段と、前記記憶手段に格納された5軸制御
用NCプログラムを構成する前記絶対座標系における工
具中心の位置データ、及び回転送り軸に関する回転角度
データを基に、ワーク座標系における工具中心の位置デ
ータ、及び工具軸のベクトルデータから構成されるCL
データを生成するCLデータ生成手段と、前記CLデー
タ生成手段によって生成された前記CLデータを基に、
前記絶対座標系における工具中心の位置データ、並びに
前記A軸,B軸及びC軸の3つの回転送り軸に関する回
転角度データを少なくとも含んで構成される6軸制御用
のNCプログラムを生成するNCデータ生成手段とを設
けて構成したことを特徴とする6軸制御NCプログラム
生成装置に係る。
3記載の装置において、前記NCデータ生成手段が、前
記CLデータ生成手段によって生成されたCLデータ、
並びに前記記憶手段に記憶された前記5軸制御用NCプ
ログラムを構成する工具中心の位置データ、及び前記A
軸,B軸の2つの回転送り軸に関する回転角度データの
全部若しくは一部を基に、前記絶対座標系における工具
中心の位置データ、並びに前記A軸,B軸及びC軸の3
つの回転送り軸に関する回転角度データを少なくとも含
んで構成される6軸制御用のNCプログラムを生成する
ように構成されてなることを特徴とする6軸制御NCプ
ログラム生成装置に係る。
Y軸,Z軸の互いに直交する3つの直線送り軸と、該3
つの直線送り軸から選定された2つの直線送り軸に平行
な軸を中心として、それぞれその軸周りに回転する方向
の2つの回転送り軸たるA軸及びB軸と、主軸の軸線を
中心としてその軸周りに回転する方向の回転送り軸たる
C軸とを備えた6軸NC工作機械を制御するためのNC
プログラムを生成する処理を、コンピュータに実行させ
るためのプログラムであって、座標軸が前記X軸,Y
軸,Z軸の3つの直線送り軸と同方向である絶対座標系
における工具中心の位置データ、並びに前記A軸及びB
軸の2つの回転送り軸に関する回転角度データを少なく
とも含んで構成される既成の5軸制御用NCプログラム
を用い、前記絶対座標系における工具中心の位置デー
タ、回転送り軸に関する回転角度データを基に、ワーク
座標系における工具中心の位置データ、及び工具軸のベ
クトルデータから構成されるCLデータを生成する処理
と、生成された前記CLデータを基に、前記絶対座標系
における工具中心の位置データ、並びに前記A軸,B軸
及びC軸の3つの回転送り軸に関する回転角度データを
少なくとも含んで構成される6軸制御用のNCプログラ
ムを生成する処理とを、コンピュータに順次実行させる
ためのプログラムに係る。
5記載のプログラムにおいて、前記6軸制御用のNCプ
ログラムを生成する処理が、生成された前記CLデー
タ、並びに前記5軸制御用NCプログラムを構成する工
具中心の位置データ、及び前記A軸,B軸の2つの回転
送り軸に関する回転角度データの全部若しくは一部を基
に、前記絶対座標系における工具中心の位置データ、並
びに前記A軸,B軸及びC軸の3つの回転送り軸に関す
る回転角度データを少なくとも含んで構成される6軸制
御用のNCプログラムを生成するように構成されたプロ
グラムに係る。
求項5又は6に記載したプログラムを記憶したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体に係る。
発明によれば、まず、既成の5軸制御用NCプログラム
を構成する絶対座標系における工具中心の位置データ、
及び回転送り軸に関する回転角度データに基づき、ワー
ク座標系における工具中心の位置データ、及び工具軸の
ベクトルデータから構成されるCLデータが生成され
る。次に、生成されたCLデータを構成するワーク座標
系における工具中心の位置データ、及び工具軸のベクト
ルデータに基づき、絶対座標系における工具中心の位置
データと、A軸,B軸及びC軸の3つの回転送り軸に関
する回転角度データとを少なくとも含んで構成される6
軸制御用NCプログラムが生成される。
に対する工具加工作用面の向き(方向)を決定するもの
であるが、絶対座標系の位置データに変換されたNCプ
ログラムからは、ワークに対する工具の姿勢を認識する
ことができず、従って、5軸制御NCプログラムから、
直接的に6軸制御用のNCプログラムを生成することが
できない。また、NCプログラムを構成するコードは、
基本的に各国共通であるが、CLデータについては、そ
のフォーマットを含めて各装置メーカによって区々であ
る。このため、5軸制御NCプログラム生成装置によっ
て生成されたCLデータについても、現実的にはこれを
利用することができない。
CプログラムからCLデータを逆生成し、生成されたC
Lデータを基に6軸制御用NCプログラムを生成するよ
うにしているのである。斯くして、本発明によれば、5
軸制御用NCプログラムを利用することで、容易、且つ
効率的に6軸制御用NCプログラムを生成することがで
きる。
して、工具の移動位置などについて修正がなされ、最適
なものに仕上げられており、このように最適化された5
軸制御用のNCプログラムを利用することで、これを基
に生成される6軸制御用のNCプログラムを最適に近い
ものとすることができ、効率的な加工を行うことが可能
となる。
Cプログラム生成装置を利用し、これに、6軸制御用の
NCプログラムを生成するための機能を付加した構成を
とることによって、6軸制御NCプログラム生成装置を
構成することができるので、装置構成のためのコストを
低く抑えることができる。
る工具中心位置及び回転送り軸A軸及びB軸の回転角
は、前記5軸制御用NCプログラムの工具中心位置及び
回転送り軸A軸及びB軸の回転角と、その全部若しくは
一部が同一の値となることがある。そこで、請求項2,
4及び6に記載した各発明では、工具中心位置及び回転
送り軸A軸及びB軸の回転角については、5軸制御用N
Cプログラムと同一の値についてはこの値を用いる一
方、C軸の回転角については、これをCLデータから生
成して、6軸制御用NCプログラムを生成するようにし
ている。
び5軸制御用NCプログラムを構成する工具中心の位置
データは、通常の場合、工具先端の中心位置データを指
すが、ボールエンドミルのように先端が球形状をした工
具である場合には、当該球の中心位置データ若しくは工
具先端の中心位置データを指す。また、6軸制御用NC
プログラムを構成する工具中心の位置データは、工具先
端の中心位置データを指す。
について添付図面に基づき説明する。図1は、本発明の
一実施形態に係る6軸制御NCプログラム生成装置(以
下、単にNCプログラム生成装置という)の概略構成を
示したブロック図である。尚、本例では、前記6軸制御
NCプログラム生成装置1によってNCプログラムを自
動生成する態様の一例として、図2に示した6軸制御N
C工作機械10を制御するためのNCプログラム自動生
成例を例示する。したがって、本例の6軸制御NCプロ
グラム生成装置1は、図2に示した6軸制御NC工作機
械10に限らず、これを各種構造の6軸制御NC工作機
械に適用することができる。
略構成について、図2に基づいて説明する。同図2に示
すように、上記6軸制御NC工作機械10は、ベッド1
1,傾斜テーブル12,回転テーブル13,コラム1
4,主軸頭15,主軸16などから構成されている。そ
して、傾斜テーブル12は矢示X軸方向に、コラム14
は矢示Z軸方向に、主軸頭15は矢示Y軸方向に、それ
ぞれ適宜直線送り機構(図示せず)によって駆動,制御
されるようになっており、更に、傾斜テーブル12は矢
示A軸方向に、回転テーブル13は矢示B軸方向に、主
軸16は矢示C軸方向に、それぞれ適宜回転送り機構
(図示せず)によって、駆動,制御されるようになって
いる。
いに直交しており、回転送り軸たるA軸はX軸に平行な
軸周りに回転し、B軸は、前記傾斜テーブル12の上面
が垂直となったときを基準とするとZ軸に平行な軸線周
りに回転し、C軸は主軸16の軸線(Z軸に沿った軸
線)を中心としてその軸周りに回転する。斯くして、回
転テーブル13上に取付けられたワーク(図示せず)と
主軸16に装着された工具17とは、前記直線送り機構
(図示せず)及び回転送り機構(図示せず)の作動によ
って、前記X軸,Y軸,Z軸,A軸,B軸及びC軸の各
送り軸方向に相対移動せしめられ、かかる相対移動によ
ってワークが加工される。この6軸制御の代表的な加工
法としては、ヘールバイトなどを主軸16に装着し、こ
れを非回転でワーク表面に接触,走査させ、ワーク表面
を高精度に仕上げる加工法が挙げられる。
U,ROM,RAMや外部記憶装置などから構成される
コンピュータからなり、図1に示すように、5軸NCデ
ータ記憶部2,CLデータ記憶部4,6軸NCデータ記
憶部6,加工条件データ記憶部7,工作機械データ記憶
部8などの各データ記憶部と、CLデータ生成部3,6
軸NCデータ生成部5などの各処理部から構成され、外
部の入出力装置9などと接続している。尚、前記CLデ
ータ生成部3及び6軸NCデータ生成部5における各処
理は、NCプログラム生成装置1を構成するコンピュー
タにインストールされたプログラムによって実行され
る。
用のNCプログラムを記憶する機能部であり、別設の5
軸制御NCプログラム生成装置(図示せず)によって生
成された既成の5軸制御NCプログラムが前記入出力装
置9を介して入力され、入力された5軸制御NCプログ
ラムがこの5軸NCデータ記憶部2に格納される。尚、
ここに言う5軸制御NCプログラムとは、前記NC工作
機械10を例にとれば、前記直線送り軸X軸,Y軸及び
Z軸と回転送り軸A軸及びB軸の動作を制御するNCプ
ログラムであって、NCプログラムは、絶対座標系にお
ける工具移動経路上の各点の位置データ(工具中心の座
標値),回転送り軸A軸及びB軸における回転角度デー
タや、各送り軸の送り速度,主軸16の回転速度などか
ら構成される。また、絶対座標系はNC工作機械10に
対して設定される座標系であり、各座標軸は前記送り軸
X軸,Y軸,Z軸に対してそれぞれ平行になっている。
このため、以下の説明では、絶対座標系における各座標
軸を送り軸と同様にX軸,Y軸,Z軸という。
データ記憶部2に格納された5軸制御NCプログラムを
順次読み出して、これをCLデータに変換する処理を行
ない、生成したCLデータを前記CLデータ記憶部4に
格納する処理を行なう。尚、ここに言うCLデータと
は、ワーク座標系における工具移動経路上の各点の位置
データ(工具中心の座標値),工具軸(工具17の中心
軸、即ち主軸16の中心軸)ベクトルや切削送りか早送
りかを示すコードなどから構成されるデータである。ま
た、ワーク座標系は、回転テーブル13に載置,固定さ
れたワーク(図示せず)に対して設定される座標系であ
り、前記回転送り軸たるA軸及びB軸による回転を加え
ない状態では、各座標軸は前記絶対座標系の座標軸X
軸,Y軸,Z軸に対してそれぞれ平行になっている。以
下の説明では、このワーク座標系における各座標軸をx
軸,y軸,z軸という。
記CLデータ記憶部4に格納されたCLデータを読み出
して、加工条件データ記憶部7に格納された加工条件デ
ータ、及び工作機械データ記憶部8に格納された工作機
械データを参照して、前記CLデータを6軸制御用のN
Cプログラムに変換する処理を行ない、生成した6軸制
御NCプログラムを前記6軸NCデータ記憶部6に格納
する処理を行なう。尚、ここに言う6軸制御NCプログ
ラムとは、前記NC工作機械10を例にとれば、前記直
線送り軸X軸,Y軸及びZ軸と回転送り軸A軸,B軸及
びC軸の動作を制御するNCプログラムであって、NC
プログラムは、前記絶対座標系における工具移動経路上
の各点の位置データ(工具中心の座標値),回転送り軸
A軸,B軸及びC軸における回転角度データや、各送り
軸の送り速度などから構成される。また、加工条件デー
タ記憶部7及び工作機械データ記憶部8には、前記入出
力装置9を介して各データが入力され、格納される。
Cデータ生成部5における処理について、更に詳しく説
明する。
では、前記5軸NCデータ記憶部2に格納された既成の
5軸制御NCプログラムからCLデータが生成される。
「従来の技術」の項で説明したように、従来のNCプロ
グラム生成装置では、3次元形状データからCLデータ
が生成され、CLデータからNCプログラムが生成され
るが、このCLデータ生成部3では、かかるNCプログ
ラムの生成手順とは逆にNCプログラムからCLデータ
を生成するのである。これは、5軸制御NCプログラム
から直接的に6軸制御NCプログラムを生成することが
できないからであり、このため、一旦、5軸制御NCプ
ログラムをCLデータに逆変換し、変換されたCLデー
タから6軸制御NCプログラムを生成するようにしたも
のである。
標系における工具移動経路上の各点の位置データや工具
軸ベクトルなどから構成され、NCプログラムは、絶対
座標系における工具移動経路上の各点の位置データや回
転送り軸A軸及びB軸における回転角度データなどから
構成される。まず、かかるCLデータとNCプログラム
との関係を図3及び図4を用いて説明する。尚、図3
は、工具軸ベクトルTnと回転送り軸A軸及びB軸の回
転角An,Bnとの関係を示した説明図であり、図4
は、回転送り軸A軸及びB軸をそれぞれ角度An,Bn
だけ回転させたときの、絶対座標系における工具中心の
座標値とワーク座標系における工具中心の座標値との関
係を示した説明図である。
において、回転送り軸A軸及びB軸をそれぞれ角度
An,Bnだけ回転させたとき、工具軸ベクトルT
n(in,j n,kn)が直線送り軸Z軸と一致した位
置にくるとすると、工具軸ベクトルT n(in,jn,
kn)と回転角An,Bnとの関係は、次式数式1によ
って表せる。尚、図3中のベクトルTnxy(in,j
n,0)は、工具軸ベクトルT n(in,jn,kn)
のX−Y平面に対する正射影である。また、前記NC工
作機械10における構造上の制限からknは、kn≧0
となる。
械10において、回転送り軸A軸及びB軸をそれぞれ角
度An,Bnだけ回転させたとき、ワーク座標系におけ
る工具中心位置pn(xn,yn,zn)が絶対座標系
における工具中心位置Pn(Xn,Yn,Zn)になっ
たとすると、ワーク座標系における工具中心位置p
n(xn,yn,zn)と絶対座標系における工具中心
位置Pn(Xn,Yn,Z n)との関係は、次式数式2
によって表せる。尚、数式2において、前記NC工作機
械10の回転送り軸A軸及びB軸をそれぞれ角度An,
Bnだけ回転させる前の状態における絶対座標系とワー
ク座標系の各軸の方向はそれぞれ一致している。
前記5軸NCデータ記憶部2に格納された5軸制御NC
プログラムが順次読み出され、その絶対座標系における
工具中心位置Pn(Xn,Yn,Zn)データ及び回転
送り軸A軸及びB軸の角度A n,Bnデータから、前記
数式1及び2にしたがって、ワーク座標系における工具
中心位置pn(xn,yn,zn)データ及び工具軸ベ
クトルTn(in,j n,kn)データを生成し、生成
された工具中心位置pn(xn,yn,zn)データ及
び工具軸ベクトルTn(in,jn,kn)データ、即
ち、CLデータが前記CLデータ記憶部4に格納され
る。
ようにして、前記CLデータ生成部3によって生成さ
れ、前記CLデータ記憶部4に格納されたCLデータが
順次読み出され、読み出されたCLデータから6軸制御
用のNCプログラムが生成される。6軸制御用のNCプ
ログラムは、上述したように、絶対座標系における工具
中心位置Pn(Xn,Yn,Zn)、並びに回転送り軸
A軸,B軸及びC軸における回転角An,Bn,Cnな
どの各データからなる。
具軸ベクトルTn(in,jn,k n)と回転角An,
Bnとの関係からこれを容易に求めることができ、回転
角A nは下式数式3により、回転角Bnは下式数式4に
よりそれぞれ算出される。
n)は、上記図4に示したワーク座標系における工具中
心位置pn(xn,yn,zn)と絶対座標系における
工具中心位置Pn(Xn,Yn,Zn)との関係からこ
れを容易に求めることができ、具体的には、下式数式5
によって算出される。尚、かかる変換式は工作機械の構
造によって異なり、工作機械の構造に応じた変換式が前
記工作機械データ記憶部8に格納され、これが工作機械
の構造に応じて選択的に使用される。
の算出手順について、図5〜図7に基づいて説明する。
尚、本例では、回転角Cnは、図7に示すように、前記
回転送り軸A軸,B軸をそれぞれ回転角An,Bnで回
転させ、工具軸を絶対座標系におけるZ軸に一致させた
ときの、工具(ヘールバイト)17の加工作用面に対す
る法線ベクトルf’nがX軸と成す角度と定義してい
る。尚、図7においては、回転後の工具軸ベクトルを
T’nで表している。
位置pn(xn,yn,zn)データ及び工具軸ベクト
ルTn(in,jn,kn)データからなるCLデータ
を、模式的に図示すると図5に示すようになる。そし
て、本例では、前記工具(ヘールバイト)17の加工作
用面に対して直交するように設定した面内に位置するベ
クトルFn(工具軸を中心として工具17の加工作用面
が向いている方向を示すベクトルであり、以下、方向ベ
クトルという)を次のように定義する。
pn,pn+1の順に移動するとき、位置座標pnにお
ける方向ベクトルFnを、位置座標pn−1から位置座
標pnに向かうベクトルpn−1pnと位置座標pnか
ら位置座標pn+1に向かうベクトルpnpn+1との
合成ベクトルとして定義する。但し、p1についてはベ
クトルp1p2とする。このように定義される方向ベク
トルFnは、下式数式6によって表せる。
限られるものではなく、要は工具17の移動方向に対し
て当該工具17の加工作用面をどの方向に向けるかの問
題であり、具体的には切削負荷などを考慮して決定され
るべきものである。かかる観点からすると、各座標位置
pnを曲線で補間して、各点pnにおける一次微分ベク
トルとして方向ベクトルFnを定義しても良い。
及び前記工具軸ベクトルTnの関係を示すと図6のよう
になる。尚、図6中のベクトルfnは工具17の加工作
用面17aに対する法線ベクトルであり、工具軸ベクト
ルTnに対して直交している。また、方向ベクトルFn
は位置座標Pn点,工具軸ベクトルTn及び法線ベクト
ルfnを含む平面内に位置している。また、ベクトルH
nは方向ベクトルFn,工具軸ベクトルTn及び法線ベ
クトルfnに対して直交する補助ベクトルである。斯く
して、補助ベクトルHnは、方向ベクトルFnと工具軸
ベクトルTnとの外積から決定される。即ち、補助ベク
トルHnは、上式数式6によって表される前記方向ベク
トルFnのx成分をsn、y成分をtn、z成分をun
とし、方向ベクトルFnを下式数式7で表すと、これを
下式数式8によって表すことができる。
軸,B軸をそれぞれ回転角An,B nで回転させ、工具
軸を絶対座標系におけるZ軸に一致させると、前記工具
軸ベクトルTn,方向ベクトルFn,法線ベクトル
fn,補助ベクトルHnは、図7に示すように、それぞ
れ工具軸ベクトルT’n,方向ベクトルF’n,法線ベ
クトルf’n,補助ベクトルH’nとなる。そして、法
線ベクトルf’n及び補助ベクトルH’nはX−Y平面
内に位置し、法線ベクトルfnは方向ベクトルFnに対
して正射影の関係となる。
下式数式9によって表すことができる。
助ベクトルH’nのx成分(H’n x)及び下式数式1
1によって表される補助ベクトルH’nのy成分(H’
ny)から、回転送り軸C軸の回転角Cnは、これを下
式数式12によって算出することができる。尚、数式1
2において、逆三角関数によって算出された角度αnは
非負角、つまり方向を持たない角度としている。
は、前記CLデータから、回転送り軸A軸の回転角An
が数式3によって算出され、回転送り軸B軸の回転角B
nが数式4によって算出され、回転送り軸C軸の回転角
Cnが数式6〜12によって算出される。また、ワーク
座標系における工具中心位置pn(xn,yn,zn)
が、数式5によって絶対座標系における工具中心位置P
n(Xn,Yn,Zn)に変換される。そして、加工条
件データ記憶部7に格納された加工条件データを参照し
て、各送り軸X軸,Y軸,Z軸,A軸,B軸,C軸の送
り速度が設定された後、リニアライゼーション処理など
の処理が行なわれて、最終的な6軸制御NCプログラム
が生成される。そして、このようにして生成された6軸
制御NCプログラムが前記6軸NCデータ記憶部6に格
納される。
ム生成装置1によれば、前記CLデータ生成部3におい
て、前記5軸NCデータ記憶部2に格納された既成の5
軸制御NCプログラムが順次読み出されて、これがCL
データに変換され、変換されたCLデータが順次前記C
Lデータ記憶部4に格納される。また、前記6軸NCデ
ータ生成部5では、前記CLデータ記憶部4に格納され
たCLデータが順次読み出されて、これが6軸制御NC
プログラムに変換され、変換された6軸制御NCプログ
ラムが前記6軸NCデータ記憶部6に格納される。
クに対する工具加工作用面の向き(方向)を決定するも
のであり、絶対座標系の位置データに変換されたNCプ
ログラムからでは、ワークに対する工具17の姿勢を認
識することができず、従って、5軸制御NCプログラム
から、直接的に6軸制御用のNCプログラムを生成する
ことができない。また、NCプログラムを構成するコー
ドは、基本的に各国共通であるが、CLデータについて
は、そのフォーマットを含めて各装置メーカによって区
々である。このため、5軸制御NCプログラム生成装置
によって生成されたCLデータについても、現実的には
これを利用することができない。そこで、本例のNCプ
ログラム生成装置1では、既成の5軸制御用NCプログ
ラムからCLデータを逆生成し、生成されたCLデータ
を基に6軸制御用NCプログラムを生成するようにして
いる。斯くして、このように、5軸制御用NCプログラ
ムを利用して、これからCLデータを逆生成し、生成さ
れたCLデータから6軸制御用NCプログラムを生成す
ることで、容易、且つ効率的に6軸制御用NCプログラ
ムを生成することができる。
工を通して、工具の移動位置などについて修正がなさ
れ、最適なものに仕上げられており、このように最適化
された5軸制御用のNCプログラムを利用することで、
これを基に生成される6軸制御用のNCプログラムを最
適に近いものとすることができ、効率的な加工を行うこ
とが可能となる。
部3及び6軸NCデータ生成部5における各処理は、N
Cプログラム生成装置1を構成するコンピュータにイン
ストールされたプログラムによって実行され、かかるプ
ログラムは、フロッピー(登録商標)ディスクやCD−
ROMなどの記録媒体に格納された状態から、入出力装
置9を介してコンピュータ内にインストールすることが
できる。
タを構成する工具中心の座標値(ワーク座標系)、5軸
制御用NCプログラムを構成する工具中心の座標値(絶
対座標系)及び6軸制御用NCプログラムを構成する工
具中心の座標値(絶対座標系)は、それぞれ工具先端の
中心位置座標の意である。
たが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限
定されるものでない。
成装置1を独立したものとして構成しているが、既存の
5軸制御NCプログラム生成装置、あるいはNC工作機
械に組み込んだ構成としても何ら差し支えない。
の座標値(ワーク座標系)及び5軸制御用NCプログラ
ムを構成する工具中心の座標値(絶対座標系)は、これ
を工具先端の中心位置座標としたが、ボールエンドミル
のように先端が球形状をした工具である場合には、当該
球の中心位置座標としてこれを扱っても差し支えない。
て生成される6軸制御用NCプログラムの回転角An,
Bnは、前記5軸NCデータ記憶部2に格納された5軸
制御用NCプログラムの回転角An,Bnと同じ値であ
るため、前記6軸制御NCデータ生成部5において、前
記5軸NCデータ記憶部2に格納された5軸制御用NC
プログラムの回転角An,Bnをそのまま流用して、6
軸制御用NCプログラムを生成するように構成しても良
い。更に、5軸制御用NCプログラムの工具中心位置P
n(Xn,Yn,Zn)が工具先端の中心位置座標であ
る場合には、6軸NCデータ生成部5において生成され
る6軸制御用NCプログラムの工具中心位置P
n(Xn,Yn,Zn)も5軸制御用NCプログラムの
工具中心位置Pn(Xn,Yn,Zn)と同じ値となる
ため、この場合には、前記6軸制御NCデータ生成部5
において、前記5軸NCデータ記憶部2に格納された5
軸制御用NCプログラムにC軸の回転角Cnを追加して
6軸制御用NCプログラムを生成するようにすることが
できる。
ラム生成装置の概略構成を示したブロック図である。
た斜視図である。
転角An及びBnの算出方法を説明するための説明図で
ある。
絶対座標系における工具中心位置データとの相互間の変
換について説明するための説明図である。
の算出方法を説明するための説明図である。
の算出方法を説明するための説明図である。
の算出方法を説明するための説明図である。
したフローチャートである。
ラム生成装置) 2 5軸NCデータ記憶部 3 CLデータ生成部 4 CLデータ記憶部 5 6軸NCデータ生成部 6 6軸NCデータ記憶部 7 加工条件データ記憶部 8 工作機械データ記憶部 9 入出力装置 10 6軸制御NC工作機械 11 ベッド 12 傾斜テーブル 13 回転テーブル 14 コラム 15 主軸頭 16 主軸 17 工具 17a 加工作用面
Claims (7)
- 【請求項1】 X軸,Y軸,Z軸の互いに直交する3つ
の直線送り軸と、該3つの直線送り軸から選定された2
つの直線送り軸に平行な軸を中心として、それぞれその
軸周りに回転する方向の2つの回転送り軸たるA軸及び
B軸と、主軸の軸線を中心としてその軸周りに回転する
方向の回転送り軸たるC軸とを備えた6軸NC工作機械
を制御するためのNCプログラムを生成する方法であっ
て、 座標軸が前記X軸,Y軸,Z軸の3つの直線送り軸と同
方向である絶対座標系における工具中心の位置データ、
並びに前記A軸及びB軸の2つの回転送り軸に関する回
転角度データを少なくとも含んで構成される既成の5軸
制御用NCプログラムを用い、前記絶対座標系における
工具中心の位置データ、回転送り軸に関する回転角度デ
ータを基に、ワーク座標系における工具中心の位置デー
タ、及び工具軸のベクトルデータから構成されるCLデ
ータを生成した後、 生成された前記CLデータを基に、前記絶対座標系にお
ける工具中心の位置データ、並びに前記A軸,B軸及び
C軸の3つの回転送り軸に関する回転角度データを少な
くとも含んで構成される6軸制御用のNCプログラムを
生成することを特徴とする6軸制御NCプログラム生成
方法。 - 【請求項2】 前記CLデータを生成した後、生成され
た前記CLデータ、並びに前記5軸制御用NCプログラ
ムを構成する工具中心の位置データ、及び前記A軸,B
軸の2つの回転送り軸に関する回転角度データの全部若
しくは一部を基に、前記絶対座標系における工具中心の
位置データ、並びに前記A軸,B軸及びC軸の3つの回
転送り軸に関する回転角度データを少なくとも含んで構
成される6軸制御用のNCプログラムを生成することを
特徴とする請求項1記載の6軸制御NCプログラム生成
方法。 - 【請求項3】 X軸,Y軸,Z軸の互いに直交する3つ
の直線送り軸と、該3つの直線送り軸から選定された2
つの直線送り軸に平行な軸を中心として、それぞれその
軸周りに回転する方向の2つの回転送り軸たるA軸及び
B軸と、主軸の軸線を中心としてその軸周りに回転する
方向の回転送り軸たるC軸とを備えた6軸NC工作機械
を制御するためのNCプログラムを生成する装置であっ
て、 データを入出力するための入出力手段と、 座標軸が前記X軸,Y軸,Z軸の3つの直線送り軸と同
方向である絶対座標系における工具中心の位置データ、
並びに前記A軸及びB軸の2つの回転送り軸に関する回
転角度データを少なくとも含んで構成される既成の5軸
制御用NCプログラムを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に格納された5軸制御用NCプログラムを
構成する前記絶対座標系における工具中心の位置デー
タ、及び回転送り軸に関する回転角度データを基に、ワ
ーク座標系における工具中心の位置データ、及び工具軸
のベクトルデータから構成されるCLデータを生成する
CLデータ生成手段と、 前記CLデータ生成手段によって生成された前記CLデ
ータを基に、前記絶対座標系における工具中心の位置デ
ータ、並びに前記A軸,B軸及びC軸の3つの回転送り
軸に関する回転角度データを少なくとも含んで構成され
る6軸制御用のNCプログラムを生成するNCデータ生
成手段とを設けて構成したことを特徴とする6軸制御N
Cプログラム生成装置。 - 【請求項4】 前記NCデータ生成手段が、前記CLデ
ータ生成手段によって生成されたCLデータ、並びに前
記記憶手段に記憶された前記5軸制御用NCプログラム
を構成する工具中心の位置データ、及び前記A軸,B軸
の2つの回転送り軸に関する回転角度データの全部若し
くは一部を基に、前記絶対座標系における工具中心の位
置データ、並びに前記A軸,B軸及びC軸の3つの回転
送り軸に関する回転角度データを少なくとも含んで構成
される6軸制御用のNCプログラムを生成するように構
成されてなることを特徴とする請求項3記載の6軸制御
NCプログラム生成装置。 - 【請求項5】 X軸,Y軸,Z軸の互いに直交する3つ
の直線送り軸と、該3つの直線送り軸から選定された2
つの直線送り軸に平行な軸を中心として、それぞれその
軸周りに回転する方向の2つの回転送り軸たるA軸及び
B軸と、主軸の軸線を中心としてその軸周りに回転する
方向の回転送り軸たるC軸とを備えた6軸NC工作機械
を制御するためのNCプログラムを生成する処理を、コ
ンピュータに実行させるためのプログラムであって、 座標軸が前記X軸,Y軸,Z軸の3つの直線送り軸と同
方向である絶対座標系における工具中心の位置データ、
並びに前記A軸及びB軸の2つの回転送り軸に関する回
転角度データを少なくとも含んで構成される既成の5軸
制御用NCプログラムを用い、前記絶対座標系における
工具中心の位置データ、回転送り軸に関する回転角度デ
ータを基に、ワーク座標系における工具中心の位置デー
タ、及び工具軸のベクトルデータから構成されるCLデ
ータを生成する処理と、 生成された前記CLデータを基に、前記絶対座標系にお
ける工具中心の位置データ、並びに前記A軸,B軸及び
C軸の3つの回転送り軸に関する回転角度データを少な
くとも含んで構成される6軸制御用のNCプログラムを
生成する処理とを、コンピュータに順次実行させるため
のプログラム。 - 【請求項6】 前記6軸制御用のNCプログラムを生成
する処理が、生成された前記CLデータ、並びに前記5
軸制御用NCプログラムを構成する工具中心の位置デー
タ、及び前記A軸,B軸の2つの回転送り軸に関する回
転角度データの全部若しくは一部を基に、前記絶対座標
系における工具中心の位置データ、並びに前記A軸,B
軸及びC軸の3つの回転送り軸に関する回転角度データ
を少なくとも含んで構成される6軸制御用のNCプログ
ラムを生成するように構成されてなる請求項5記載のプ
ログラム。 - 【請求項7】 前記請求項5又は6に記載したプログラ
ムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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