JP2004062355A - Method and program for cutting groove shape, and storage medium - Google Patents

Method and program for cutting groove shape, and storage medium Download PDF

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JP2004062355A JP2002217447A JP2002217447A JP2004062355A JP 2004062355 A JP2004062355 A JP 2004062355A JP 2002217447 A JP2002217447 A JP 2002217447A JP 2002217447 A JP2002217447 A JP 2002217447A JP 2004062355 A JP2004062355 A JP 2004062355A
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久野 勉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of troubles such as step-out of a motor when a groove shape is engraved by using a tool. <P>SOLUTION: In the groove shape cutting method for forming the groove shape by cutting a workpiece by the tool, the tool cuts the workpiece in the depth direction of the groove shape to be formed on the workpiece while selectively and repeatedly moving a 1st moving route on the workpiece and a 2nd moving route finely shifted from the 1st moving route in the surface direction of the workpiece and the groove shape is formed by the 1st moving route and the 2nd moving route which are cut by the movement of the tool. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溝形状の切削方法、プログラムおよび記憶媒体に関し、さらに詳細には、カッターやエンドミルなどのツールを用いて被加工物に対して切削を行うような3次元切削におけるツールの移動の際に用いて好適な溝形状の切削方法、プログラムおよび記憶媒体であって、例えば、後述するようなスパイラルツールパスにおける被加工物の最外周部位の切削に用いて好適な溝形状の切削方法、プログラムおよび記憶媒体に関する。
【0002】
なお、本明細書において「ツール」とは、カッターやエンドミルなどのように、被加工物と接することにより当該被加工物に対して切削処理を行う器具を意味するものとする。
【0003】
【従来の技術】
従来より、マイクロコンピューターと、被加工物が載置されるテーブルと、被加工物を切削するカッターやエンドミルなどのツールと、マイクロコンピューターの制御によってテーブルならびにツールをそれぞれ所定の方向に移動するモーターなどの駆動装置とを有し、切削データに基づいたマイクロコンピューターの制御により駆動装置を駆動して、テーブルに載置された被加工物とツールとの相対的な位置関係を3次元方向で移動させ、被加工物から切削データに基づいた3次元形状を削り出すことができるようにした3次元切削加工装置が広く知られている。
【0004】
こうした3次元切削加工装置の一つとして、例えば、本願出願人によって特願2001−197624「加工装置」(出願日:平成13年6月29日)として提案されたものがある。
【0005】
図1には、特願2001−197624として本願出願人によって提案された加工装置の概略構成説明図(斜視図)が示されている。
【0006】
この3次元切削加工装置10は、XYZ直交座標系(図1における座標系を示す参考図を参照する。)におけるXY平面方向に延設された固定系のベース部材12と、ベース部材12の後方側においてベース部材12上に垂直に立設された後方部材14と、後方部材14の前面14a側近傍においてベース部材12上に垂直に立設された支軸16と、支軸16の上端部に回転自在に配設された支持アーム18と、押し上げローラーが支持アーム18の下面に当接するようにして支軸16に固定的に配設された上下機構と、支持アーム18の上面18cに配設されたテーブル22と、刃部24aがテーブル22の上面22aと対向するようにして後方部材14の上端の突設部14bに固定的に配設されたカッター24とを有して構成されている。
【0007】
ここで、カッター24は、カッターホルダー70に支持されて後方部材14の上端の突設部14bに固定的に配設されている。なお、このカッター24が後方部材14の突設部14bに配設される位置は、カッター24の刃部24aが、テーブル22の中心部位に対向するようにして寸法設定されているものである。
【0008】
また、符号36,48,66,82はモーターであり、3次元切削加工装置10は、モーター36,48,66,82の駆動制御を含む全体の動作をマイクロコンピューター100により制御されているものである。
【0009】
なお、3次元切削加工装置10において用いられる切削データは、所定の3次元形状を示すものであり、被加工物200の所定の加工領域内において所定の3次元形状が削り出されるようになされている。
【0010】
以上の構成において、図1を参照しながら、上記した3次元切削加工装置10の動作の説明を行うものとする。
【0011】
まず、図1(a)に示す状態で、3次元切削加工装置10のテーブル22に被加工物200を載置する。
【0012】
なお、以下の説明においては、3次元切削加工装置10の支持アーム18のXY平面方向における位置とZ軸方向における位置とがそれぞれ、図1(a)に示す状態である場合を3次元切削加工装置10の初期状態として説明することとする。
【0013】
この初期状態における3次元切削加工装置10の支持アーム18は、XY平面方向においては、XY平面方向に一致する回転平面において回転して(図1(a)に示す矢印C参照)最も左方側に位置しており、Z軸方向においては、支持アーム18の上面18cがZ軸方向における所定の高さ位置のXY平面に一致して水平な状態で位置している。
【0014】
こうした初期状態において、3次元切削加工装置10のテーブル22に載置される被加工物200は、3次元の空間的広がりをもつ物体であり、当該物体は所定の形状を有しているものとする。
【0015】
なお、この実施の形態においては、略円板状体の被加工物200がテーブル22に載置されるものとして説明することとする。また、当該被加工物200の加工領域は、被加工物200の上面200aの中心200Pを中心とする円形形状の領域(図1(a)(b)における破線領域参照)とする。
【0016】
そして、作業者は、この被加工物200の上面200aの加工領域の中心200Pが、テーブル22の中心部位に一致するようにして、被加工物200の下面をテーブル22の上面22aに対向させて、テーブル22の上面22aに被加工物200を載置する。これにより、支持アーム18がXY平面において右方に移動した場合に、被加工物200の加工領域の中心200Pが、カッター24の刃部24aに対向するようになる。
【0017】
上記したようにして初期状態の3次元切削加工装置10のテーブル22に被加工物200が載置されると、マイクロコンピューター100により、切削データに基づいて、駆動手段たるモーター36,48,66,82の駆動がそれぞれ制御される。
【0018】
具体的には、支持アーム18は、モーター36の駆動によって、初期状態(図1(a)に示す状態)から、XY平面方向に一致する回転平面において左方側から右方側に向かって回転する(図1(a)に示す矢印B参照)。
【0019】
この際、モーター66の駆動によって、被加工物200が載置されたテーブル22が支軸を回転中心として回転する(図1(a)に示す矢印D参照)。
【0020】
さらに、モーター48の駆動によって、支持アーム18が支軸42を回転中心として回転し、テーブル22が配設された支持部材18bがZ軸方向において上下移動する。
【0021】
これにより、カッター24は対向する被加工物200の円形形状の加工領域において、加工領域の外周側から中心200Pに向かう渦巻状の移動経路に従って3次元方向に移動することになる。
【0022】
この際、モーター82の駆動によって回転するカッター24が、被加工物200の加工領域に接すると、カッター24の刃部24aによって被加工物200が切削されて、被加工物200の加工領域から切削データの示す3次元形状が削り出される。
【0023】
そして、支持アーム18のXY平面方向に一致する回転平面における左方側から右方側に向かう回転(図1(a)に示す矢印B参照)が進み、円形形状の加工領域の半径分に達すると、カッター24の刃部24aは加工領域の中心200Pと対向するようになる。これにより、加工領域の全領域において切削が終了し、3次元切削加工装置10における一連の切削作業が終了する。
【0024】
従って、支持アーム18のXY平面方向における回転(図1(a)に示す矢印Bあるいは矢印C参照)と、テーブル22の回転(図1(a)に示す矢印Dあるいは矢印E参照)とによって、カッター24の刃部24aが対向する被加工物200の位置がX軸方向ならびにY軸方向で変化する。
【0025】
さらに、支持アーム18の支軸42を回転中心とする回転によって、カッター24の刃部24aが被加工物200に切り込む量、即ち、被加工物200に対するカッター24の刃部24aのZ軸方向での位置が変化する。
【0026】
つまり、後方部材14に固定的に配設されたカッター24に対して、テーブル22に載置された被加工物200はX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に移動可能であるので、カッター24と被加工物200との相対的な位置関係が3次元の方向で変化することになり、カッター24による被加工物200の3次元加工が行われる。
【0027】
上記したようにして、3次元切削加工装置10においては、支持アーム18が支軸16を回転中心としてXY平面方向において回転するとともに支軸42を回転中心として回転し、支持アーム18に配設されたテーブル22が支軸62を回転中心として回転するようにしたので、単純な構成で、被加工物200とツールたるカッター24との相対的な位置関係を3次元方向で変化させることができる。
【0028】
また、3次元切削加工装置10においては、切削データに従って、カッター24が被加工物200の加工領域を切削する際に、カッター24は加工領域の外周側から中心200Pに向かう渦巻状の移動経路に従って3次元方向に移動するので、加工領域の全領域における切削を高品質でしかも短時間で完了することができる。
【0029】
即ち、上記した3次元切削加工装置10においては、ツールたるカッター24の移動経路は、被加工物200に対して相対的に外側から内側に向かって渦巻状に切削する移動経路となる。
【0030】
なお、本明細書においては、ツールが被加工物に対して相対的に外側から内側に向かって渦巻状に移動して切削する際のツールの移動経路を、「スパイラルツールパス」と称することとする。
【0031】
ところで、ツールを用いて上記したようなスパイラルツールパスにより被加工物に対して切削を行う場合には、図2に示すように、初期段階として被加工物における加工領域の最外周を、切削データで設定された深さまで螺旋状に切削する必要がある。
【0032】
即ち、ツールを用いてスパイラルツールパスにより切削を行う際には、その初期段階として、加工領域の最外周を螺旋状に切削することにより、加工領域の最外周に切削データで設定された深さの溝形状を形成する必要がある。
【0033】
しかしながら、加工領域の最外周を螺旋状に切削して溝形状を形成する際に、被加工物上のXY平面において同一半径の円周状の移動経路をツールが移動するようにして、切削データで設定された深さまで溝形状を掘り下げるという切削を行っていくと、理論上では適切な切削条件(ツールならびに被加工物の材料の種類、ツールの移動速度およびツールの切り込み量(溝形状の深さ方向への切削の変化量)に応じて設定される切削時のツールの移動に関する条件)における切削であっても、モーター脱調などの不具合が発生する恐れがあった。
【0034】
より一般的には、ツールを用いて同一の移動経路(スパイラルツールパスの場合では同一半径の円周)で溝形状を掘り下げていく場合には、当該溝形状の幅はツール径と略同一となるが、こうした切削においては、理論上適切な切削条件が設定されていたとしても、モーター脱調などの不具合が頻発することが指摘されていた。
【0035】
つまり、ツールを用いて同一の移動経路で溝形状を掘り下げていくと、溝が深くなるに従って、切削条件から想定される値よりも切削負荷が高くなり、切削データで設定された深さまで溝形状を形成する前に切削動作が停止してしまうという不具合が発生するという問題点があった。
【0036】
こうした問題点は、本願発明者の研究によると、以下に説明するような点に起因するものと推察される。
【0037】
即ち、理論上では、ツールを用いて同一の移動経路(スパイラルツールパスの場合では同一半径)で溝形状を掘り下げていった場合には、溝形状の底面部位から立ち上がる両壁面はツールの先端部の径(以下、適宜に「ツールの先端部の径」を「ツール径」と称することとする。)分離れることになるために、溝形状内において当該溝形状の延長方向に沿ったツールの移動には、理論を逸脱した予測不能な何らの抵抗も発生しないはずである。しかしながら、実際には、切削時にはツールまたは被加工物の「ぶれ」や「たわみ」などが発生し、こうしたツールまたは被加工物の「ぶれ」や「たわみ」により、切削で実際に得られる溝形状としては、当該溝形状の底面部位から立ち上がる両壁面がツール径分離れた理論通りの切削形状が得られていないものと推察される。このため、溝形状の底面部位から立ち上がる両壁面の間隔がツール径より狭くなってしまい、溝形状が深くなればなるほど当該溝形状の延長方向に沿ってツールが移動する際に当該両壁面と接触して当該ツールと当該両壁面との間で接触抵抗が増大し、当該ツールに対して切削条件で想定した以上の予測不能な負荷が発生することになるものと推察される。さらには、溝形状が深くなったときに切削くずの逃げ場がなくなって、当該溝形状内に切削くずが溜まり、ツールが当該切削くずと接触して当該ツールと当該切削くずとの間で接触抵抗が増大し、当該ツールに対して切削条件で想定した以上の予測不能な負荷が発生することになるものと推察される。
【0038】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ツールを用いて溝形状を掘り下げていくときに、モーター脱調などの不具合が発生することのないようにした溝形状の切削方法、プログラムおよび記憶媒体を提供しようとするものである。
【0039】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ツールを用いて被加工物を切削して溝形状を形成するときに、ツールが第1の移動経路と当該第1の移動経路とは微小量ずれた第2の移動経路とを選択的に移動して溝形状を形成するようにして、ツールが溝形状の片側の壁面とだけ接触した状態で被加工物の切削を行うことができるようにしたものである。
【0040】
従って、本発明によれば、ツールを用いて被加工物を切削して溝形状を形成するときに、形成される溝形状の溝の幅はツール径よりも大きくなり、ツールが溝形状の片側の壁面とだけ接触した状態で被加工物に溝形状を形成することができるようになるので、切削負荷が大幅に軽減され、モーター脱調などの不具合の発生を抑止することができる。
【0041】
ここで、ツールが第1の移動経路と第2の移動経路とを選択的に移動する際に、ツールが第1の移動経路と第2の移動経路とを1回移動する毎に交互に移動するようにしてもよいし、ツールが第1の移動経路と第2の移動経路とを所定の回数移動する毎に交互に移動するようにしてもよい。また、ツールが第1の移動経路と第2の移動経路とを移動する際の互いの回数は、必ずしも一致していなくてもよい。
【0042】
また、上記した微小量は、例えば、ツール径の半分程度あるいはツール径の4分の1程度あるいはツールが溝形状の深さ方向へ移動する際の変化量程度としてもよい。
【0043】
さらに、上記した微小量は、例えば、本発明の切削方法を実施する装置におけるツール移動の分解能程度に設定してもよい。
【0044】
さらにまた、上記した微小量は、例えば、切削条件(ツールならびに被加工物の材料の種類、ツールの移動速度およびツールの切り込み量(溝形状の深さ方向への切削の変化量)に応じて設定される切削時のツールの移動に関する条件)に応じて適宜設定してもよい。
【0045】
即ち、本発明のうち請求項1に記載の発明は、ツールを用いて被加工物を切削して溝形状を形成する溝形状の切削方法において、ツールが被加工物を切削する際に、上記ツールが上記被加工物上の第1の移動経路と上記第1の移動経路とは上記被加工物の表面方向に微小量ずれた第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動しながら上記被加工物に形成する溝形状の深さ方向の切削を行い、上記ツールが移動して切削した上記第1の移動経路と上記第2の移動経路とにより溝形状を形成するようにしたものである。
【0046】
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、ツールを用いてスパイラルツールパスにより被加工物の加工領域の最外周を螺旋状に切削して、該被加工物の加工領域の最外周に溝形状を形成する溝形状の切削方法において、ツールが被加工物を切削する際に、上記ツールが上記被加工物上の加工領域の最外周に対応した第1の移動経路と上記第1の移動経路の径よりも上記被加工物の表面方向に微小量だけ内径側または外径側に位置する第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動しながら上記被加工物に形成する溝形状の深さ方向の切削を行い、上記ツールが移動して切削した上記第1の移動経路と上記第2の移動経路とにより溝形状を形成するようにしたものである。
【0047】
また、本発明のうち請求項3に記載の発明は、本発明のうち請求項2に記載の発明において、上記ツールが上記第1の移動経路と上記第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動する際に、上記ツールが上記被加工物上において上記最外周の略半周分移動しながら上記第1の移動経路と上記第2の移動経路との間の移動を完了するようにしたものである。
【0048】
また、本発明のうち請求項4に記載の発明は、本発明のうち請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記微小量は、上記被加工物と接触する上記ツールの先端部の径の4分の1以下であるようにしたものである。
【0049】
また、本発明のうち請求項5に記載の発明は、本発明のうち請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記微小量は、上記ツールが上記第1の移動経路または上記第2の移動経路を移動する毎の溝形状の深さ方向への切削の変化量以下であるようにしたものである。
【0050】
また、本発明のうち請求項6に記載の発明は、本発明のうち請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の発明をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【0051】
また、本発明のうち請求項7に記載の発明は、本発明のうち請求項6に記載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憶媒体である。
【0052】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明による溝形状の切削方法、プログラムおよび記憶媒体の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。
【0053】
図3には、本発明による溝形状の切削方法を実施した3次元切削加工装置の一例のブロック構成図が示されている。なお、この図3に示すブロック構成図は、本発明による溝形状の切削方法を実施した3次元切削加工装置の動作を制御する電気的な制御系を示すものであり、本発明による溝形状の切削方法を実施した3次元切削加工装置の機構的な構造は、図1に示す3次元切削加工装置10と同様な構造を採用することができるものであるので、その詳細な説明は省略する。
【0054】
また、説明を簡略化して本発明の理解を容易にするために、図1に示す3次元切削加工装置10に示す構成と同一または相当する構成には、図1に示す3次元切削加工装置10において用いた符号と同一の符号を用いて示すものとする。
【0055】
この3次元切削加工装置は、マイクロコンピューター100により全体の動作の制御が行われるものであり、マイクロコンピューター100は、全体の動作の制御を行う中央処理装置(CPU)100aと、CPU100aを動作するためのプログラムなどが記憶されたリードオンリメモリ(ROM)100bと、CPU100aの制御によって外部記憶装置106(後述する。)から読み出した切削データを記憶する切削データ記憶部100c−1やCPU100aの制御によって本発明による切削処理が行われる際のワーキングエリア100c−2などが設定されたランダム・アクセス・メモリ(RAM)100cとを有して構成されている。
【0056】
そして、マイクロコンピューター100には、バス102を介して、外部記憶装置106に記憶された複数の切削データの中から所望の切削データを選択するためのキーボードなどの文字や数字を入力する入力デバイスやマウスなどのポインティング・デバイスよりなる入力装置104と、被加工物200に対する各種の3次元加工形状を示す複数の切削データを記憶したハード・ディスクなどから構成される外部記憶装置106と、各構成部材を駆動するモーター36,48,66,82とが接続されている。
【0057】
以上の構成において、この3次元切削加工装置は、この実施の形態においては、ユーザーが入力装置104を用いて外部記憶装置106に記憶されている所望の3次元加工形状を示す切削データを選択すると、当該選択された切削データがRAM100cの切削データ記憶部100c−1に記憶され、当該選択された切削データの示す3次元加工形状が被加工物200を加工する際の3次元加工形状として指定される。
【0058】
そして、ユーザーが入力装置104を用いて3次元切削加工装置の切削開始を指示すると、マイクロコンピューター100は当該切削開始の指示に応じてRAM16の切削データ記憶部100c−1に記憶された切削データを読み出して、当該読み出した切削データに応じてモーター36,48,66,82を駆動する。その結果、当該選択された切削データに従って、カッター24を用いてスパイラルツールパスにより被加工物200の切削が行われる。そして、カッター24を用いて当該選択された切削データに従ったスパイラルツールパスによる被加工物200の切削が完了すると、被加工物200に当該選択された切削データの示す3次元加工形状が形成されることになる。
【0059】
ここで、この3次元切削加工装置においては、カッター24を用いたスパイラルツールパスによる切削を行う際に、初期段階として被加工物200における加工領域の最外周を、切削データで設定された深さまで螺旋状に深さ方向の切削を行うことになるが、当該最外周の切削は溝形状切削処理により行われる。
【0060】
ここで、この溝形状切削処理は、カッター24が被加工物200における加工領域の最外周を螺旋状に一周する毎に、カッター24がその移動経路を被加工物200の表面方向に微小量ずらすことにより、カッター24が常に溝形状の片側の壁面とだけ接触するようにしている。従って、溝形状切削処理により形成される溝形状の溝の幅は、ツール径よりも大きくなる。
【0061】
以下、図4に示すフローチャートを参照しながら、この溝形状切削処理を詳細に説明する。
【0062】
この図4のフローチャートに示す溝形状切削処理は、ユーザーが入力装置18により切削開始指示を行うと自動的に開始される、スパイラルツールパスの最外周の切削に関する処理である。この溝形状切削処理においては、カッター24が加工領域の最外周を3周して一巡する移動経路が構築され、切削データの示す深さに到達するまで加工領域の最外周を3周して一巡する移動経路をカッター24が繰り返し移動して、被加工物200の切削を行うようになされている。なお、被加工物200の加工領域の最外周は円形を備えているものとする。
【0063】
溝形状切削処理が開始されると、カッター24は、図5に示すように、切削データにより指定される被加工物200上における加工領域の最外周位置(加工領域の最外周位置は円形である。)上のスタート位置Sから時計回り方向(図5におけるカッターの移動方向の矢印参照)に移動を開始して、当該最外周位置を一周してスタート位置Sに戻るように移動する(ステップS402)。即ち、カッター24は、被加工物200上における加工領域の最外周位置をなぞるようにして当該最外周位置を一周するように移動するものであり、このカッター24の移動経路を第1の移動経路と称することとする。
【0064】
つまり、溝形状切削処理が開始されると、まず、カッター24は被加工物200上における加工領域の最外周位置と一致する第1の移動経路を一周することになる。
【0065】
ここで、カッター24が第1の移動経路を移動する際には、ツール径の中心部Cが第1の移動経路を通過するように制御する。
【0066】
また、スタート位置Sは、被加工物200上における加工領域の最外周位置上の任意の位置でよく、入力装置104を用いてユーザーが設定するようにしてもよいし、あるいは、予め自動的に設定されるようにしてもよい。
【0067】
なお、図5において、矢印付きの太実線は、ステップS402におけるカッター24の移動軌跡を示している。
【0068】
次に、カッター24は、図6に示すように、スタート位置Sから時計回り方向(図6におけるカッターの移動方向の矢印参照)に移動を開始し、第1の移動経路より内径側へ移動の方向を徐々に変化させながら、第1の移動経路より被加工物200の表面方向に微小量Wだけ内径側に位置する第2の移動経路へ滑らかに移動する(ステップS404)。具体的には、カッター24は、スタート位置Sから時計回り方向に移動を開始し、被加工物200上における加工領域の最外周の略半周分移動しながら微小量Wだけずれた第2の移動経路上の位置Pへ到達する。なお、位置Pは、スタート位置Sと第1の移動経路および第2の移動経路の中心Oとを結ぶ直線に位置しているものである。
【0069】
ここで、カッター24が第1の移動経路から第2の移動経路へ滑らかに移動する際には、カッター24のツール径の中心部Cが第2の移動経路上に位置するように制御する。
【0070】
また、微小量Wは、例えば、カッター24のツール径の半分以下とすることができる。
【0071】
なお、図6において、矢印付きの太実線は、ステップS404におけるカッター24の移動軌跡を示している。
【0072】
次に、カッター24は、図7に示すように、位置Pから時計回り方向(図7におけるカッターの移動方向の矢印参照)に移動を開始して、第2の移動経路を一周して位置Pに戻るように移動する(ステップS406)。
【0073】
ここで、カッター24が第2の移動経路を移動する際には、ツール径の中心部Cが第2の移動経路を通過するように制御する。
【0074】
なお、図7において、矢印付きの太実線は、ステップS406におけるカッター24の移動軌跡を示している。
【0075】
次に、カッター24は、図8に示すように、位置Pから時計回り方向(図8におけるカッターの移動方向の矢印参照)に移動を開始し、第2の移動経路より外径側へ移動の方向を徐々に変化させながら、第2の移動経路より微小量Wだけ外径側に位置する第1の移動経路へ滑らかに移動する(ステップS408)。具体的には、カッター24は、位置Pから時計回り方向に移動を開始し、被加工物200上における加工領域の最外周の略半周分移動しながら第1の移動経路上のスタート位置Sへ到達する。
【0076】
ここで、カッター24が第2の移動経路から第1の移動経路へ滑らかに移動する際には、カッター24のツール径の中心部Cが第1の移動経路上に位置するように制御する。
【0077】
なお、図8において、矢印付きの太実線は、ステップS408におけるカッター24の移動軌跡を示している。
【0078】
そして、カッター24の先端部が切削データで設定された深さに到達して、切削データで示された深さを備えた溝形状の切削が完了するまで、ステップS402乃至ステップS404の処理を繰り返す毎にカッター24をZ方向に徐々に下降させながら切削を行う(ステップS410)。即ち、カッター24は、第1の移動経路と第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動しながらZ方向への切削を行うことになる。
【0079】
上記したように、カッター24をZ方向に徐々に下降させることにより、カッター24により切削される深さをなめらかに変化させることができる。
【0080】
なお、カッター24をZ方向に下降させる処理は、図4のフローチャートに示すようにステップS402乃至ステップS404の処理を1回完了する毎に行うのではなくて、例えば、ステップS402乃至ステップS404の処理を複数回完了毎に行ってもよいし、ステップS402乃至ステップS404の処理の途中で行ってもよい。
【0081】
また、カッター24をZ方向に下降させる際の変位量、即ち、深さ方向への切り込み量は、入力装置104を用いてユーザーが任意に設定するようにしてもよいし、あるいは、予め自動的に設定されるようにしてもよい。
【0082】
そして、カッター24の先端部が切削データで設定された深さに到達して、切削データで示された深さを備えた溝形状の切削が完了した場合には、この溝形状切削処理を終了する(ステップS410)。
【0083】
なお、溝形状切削処理を終了した後には、カッター24を用いて渦巻状に内径側へ移動していくスパイラルツールパスによる切削を行う。
【0084】
ここで、上記したステップS402乃至ステップS404の処理による第1の移動経路を移動するカッター24の移動軌跡と第2の移動経路を移動するカッター24の移動軌跡とを合わせたものが、被加工物200における加工領域の最外周を切削データで設定された深さまで切削した溝300となる(図9参照)。
【0085】
従って、上記した溝形状切削処理によれば、溝300が形成されてカッター24の両側に壁300a,300bが形成されることになるが、カッター24が第1の移動経路を移動しているときにはカッター24は移動方向の左側の壁300aとのみ接触し、カッター24が第2の移動経路を移動しているときにはカッター24は移動方向の右側の壁300bとのみ接触するようになる。
【0086】
即ち、カッター24は溝300を形成する際に常に片側の壁とだけ接触するようになるので、カッター24に加わる切削負荷が大幅に減少され、モーターの脱調などの不具合の発生を防止することができる。
【0087】
また、溝300の幅Lがツール径Rよりも大きいので、切削負荷の多少の増減によりカッター24がたわんでも、カッター24のたわみの逃げ場があるので、カッター24のたわみにより切削負荷が増大することがなく、移動に与える影響は少なくなる。
【0088】
さらに、溝300の幅Lがツール径Rよりも大きいので、切削くずはカッター24と壁300a,300bとのすきまに逃げることができるようになるので、切削くずがカッター24の移動に与える影響は少なくなる。
【0089】
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(8)に説明するように変形することができる。
【0090】
(1)上記した実施の形態においては、第2の移動経路は第1の移動経路より微少量Wだけ内径側に位置するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、第2の移動経路は第1の移動経路より微少量Wだけ外径側に位置するようにしてもよい。
【0091】
(2)上記した実施の形態においては、第1の移動経路は、切削データにより指定される被加工物200上の加工領域の最外周位置と一致するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、当該最外周位置よりも内径側または外径側に位置するようにしてもよい。
【0092】
(3)上記した実施の形態においては、第1の移動経路は、切削データにより指定される被加工物200上の加工領域の最外周位置と一致するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、第1の移動経路と第2の移動経路との間の中央位置が切削データにより指定される被加工物200上の加工領域の最外周位置と一致するように、第1の移動経路と第2の移動経路とを設定してもよい。
【0093】
(4)上記した実施の形態においては、微小量Wはカッター24のツール径の半分以下としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、微小量Wはカッター24のツール径の半分よりも若干大きくても小さくてもよい。即ち、微小量Wはカッター24のツール径の半分程度でもよい。
【0094】
また、より精密な加工を行う場合には、微小量Wはカッター24のツール径の4分の1以下とすることができるが、微小量Wはカッター24のツール径の4分の1よりも若干大きくても小さくてもよく、即ち、微小量Wはカッター24のツール径の4分の1程度でもよい。
【0095】
(5)上記した実施の形態においては、微小量Wはカッター24のツール径の半分以下としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、カッター24を深さ方向へ移動する際の変化量以下とすることができるが、微小量Wは当該変化量よりも若干大きくても小さくてもよく、即ち、微小量Wは当該変化量程度でもよい。
【0096】
(6)上記した実施の形態においては、微小量Wはカッター24のツール径の半分以下としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、本発明の切削方法を実施する装置におけるツール移動の分解能程度に設定してもよい。
【0097】
(7)上記した実施の形態においては、微小量Wはカッター24のツール径の半分以下としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、微小量Wは切削条件(ツールならびに被加工物の材料の種類、ツールの移動速度およびツールの切り込み量(溝形状の深さ方向への切削の変化量)に応じて設定される切削時のツールの移動に関する条件)に応じて適宜設定してもよい。
【0098】
(8)上記した実施の形態においては、カッター24は被加工物200上における加工領域の最外周の略半周分移動しながら微小量Wだけずれるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、図10に示すように、カッター24が極めて短い距離lを移動しながら微小量Wだけずれるようにしてもよい。
【0099】
(9)上記した実施の形態においては、本発明をスパイラルツールパスによる切削に用いる場合について場合に関して説明したが、これに限られるものではないことは勿論であり、カッター24が加工領域内を直線的に往復移動しながら切削するスキャンラインツールパスによる切削の場合においても、初期段階においてツールの逃げ用の矩形状のに溝を加工領域の外周に切削するので、こうした場合に本発明を用いるようにしてもよい。また、通常の溝加工の場合にも、本発明を適用することができる。
【0100】
(10)上記した実施の形態ならびに上記(1)乃至(9)に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【0101】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、ツールを用いて溝形状を掘り下げていくときに、モーター脱調などの不具合の発生を抑止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】特願2001−197624として本願出願人によって提案された加工装置の概略構成説明図(斜視図)である。
【図2】スパイラルツールパスの説明図である。
【図3】本発明による溝形状の切削方法を実施した3次元切削加工装置の一例のブロック構成図である。
【図4】本発明による溝形状切削処理を示すフローチャートである。
【図5】本発明による溝形状切削処理におけるツールの移動経路を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。
【図6】本発明による溝形状切削処理におけるツールの移動経路を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。
【図7】本発明による溝形状切削処理におけるツールの移動経路を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。
【図8】本発明による溝形状切削処理におけるツールの移動経路を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。
【図9】本発明による溝形状切削処理におけるツールの切削状態を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。なお、(a)はツールが第1の移動経路を移動する際の切削状態を示し、(b)はツールが第2の移動経路を移動する際の切削状態を示す。
【図10】本発明による溝形状切削処理におけるツールの移動経路の他の例を示す説明図であり、図2のA矢視方向から見た状態の説明図である。
【符号の説明】
24     カッター
36,48,66,82   モーター
100    マイクロコンピューター
100a   中央処理装置(CPU)
100b   リードオンリメモリ(ROM)
100c   切削データ記憶部
102    バス
104    入力装置
106    外部記憶装置
200    被加工物
300    溝
300a,300b   壁
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a groove-shaped cutting method, a program, and a storage medium, and more particularly, to a method of moving a tool in three-dimensional cutting such as cutting a workpiece using a tool such as a cutter or an end mill. A cutting method, a program, and a storage medium suitable for use in, for example, a cutting method, a program suitable for cutting an outermost peripheral portion of a workpiece in a spiral tool path as described below. And storage media.
[0002]
In this specification, a “tool” means a tool such as a cutter or an end mill that cuts a workpiece by contacting the workpiece.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, a microcomputer, a table on which a workpiece is placed, tools such as a cutter and an end mill for cutting the workpiece, a motor for moving the table and the tool in predetermined directions under the control of the microcomputer, etc. The driving device is driven by a microcomputer based on the cutting data to move the relative positional relationship between the workpiece placed on the table and the tool in a three-dimensional direction. 2. Description of the Related Art A three-dimensional cutting apparatus that can cut a three-dimensional shape from a workpiece based on cutting data is widely known.
[0004]
As one of such three-dimensional cutting devices, for example, there is one proposed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 2001-197624 “Processing Device” (filing date: June 29, 2001).
[0005]
FIG. 1 shows a schematic configuration explanatory view (perspective view) of a processing apparatus proposed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 2001-197624.
[0006]
The three-dimensional cutting apparatus 10 includes a fixed base member 12 extending in the XY plane direction in an XYZ orthogonal coordinate system (refer to a reference diagram showing the coordinate system in FIG. 1), and a rear portion of the base member 12. A rear member 14 erected vertically on the base member 12 on the side, a support shaft 16 erected vertically on the base member 12 near the front surface 14a side of the rear member 14, and an upper end of the support shaft 16. A support arm 18 rotatably disposed, an up-down mechanism fixedly mounted on the support shaft 16 such that a push-up roller abuts on a lower surface of the support arm 18, and an upper surface 18c of the support arm 18 And a cutter 24 fixedly disposed on the protruding portion 14b at the upper end of the rear member 14 such that the blade portion 24a faces the upper surface 22a of the table 22.
[0007]
Here, the cutter 24 is supported by the cutter holder 70 and fixedly disposed on the protruding portion 14 b at the upper end of the rear member 14. The position where the cutter 24 is disposed on the protruding portion 14 b of the rear member 14 is dimensioned such that the blade portion 24 a of the cutter 24 faces the center of the table 22.
[0008]
Reference numerals 36, 48, 66, and 82 denote motors, and the three-dimensional cutting apparatus 10 is such that the entire operation including drive control of the motors 36, 48, 66, and 82 is controlled by the microcomputer 100. is there.
[0009]
The cutting data used in the three-dimensional cutting device 10 indicates a predetermined three-dimensional shape, and a predetermined three-dimensional shape is cut out in a predetermined processing region of the workpiece 200. I have.
[0010]
In the above configuration, the operation of the above-described three-dimensional cutting apparatus 10 will be described with reference to FIG.
[0011]
First, the workpiece 200 is placed on the table 22 of the three-dimensional cutting device 10 in the state shown in FIG.
[0012]
In the following description, the case where the position in the XY plane direction and the position in the Z axis direction of the support arm 18 of the three-dimensional cutting device 10 are in the state shown in FIG. It will be described as an initial state of the device 10.
[0013]
In the initial state, the support arm 18 of the three-dimensional cutting device 10 rotates on a rotation plane that coincides with the XY plane direction in the XY plane direction (see the arrow C illustrated in FIG. 1A), and is the leftmost side. In the Z-axis direction, the upper surface 18c of the support arm 18 is in a horizontal state in conformity with the XY plane at a predetermined height position in the Z-axis direction.
[0014]
In such an initial state, the workpiece 200 mounted on the table 22 of the three-dimensional cutting apparatus 10 is an object having a three-dimensional spatial spread, and the object has a predetermined shape. I do.
[0015]
In this embodiment, a description will be given assuming that a substantially disc-shaped workpiece 200 is placed on the table 22. The processing area of the workpiece 200 is a circular area centered on the center 200P of the upper surface 200a of the workpiece 200 (see the broken area in FIGS. 1A and 1B).
[0016]
Then, the worker makes the lower surface of the workpiece 200 face the upper surface 22a of the table 22 so that the center 200P of the processing area on the upper surface 200a of the workpiece 200 coincides with the center of the table 22. The workpiece 200 is placed on the upper surface 22a of the table 22. Thus, when the support arm 18 moves rightward in the XY plane, the center 200P of the processing area of the workpiece 200 is opposed to the blade portion 24a of the cutter 24.
[0017]
When the workpiece 200 is placed on the table 22 of the three-dimensional cutting device 10 in the initial state as described above, the microcomputer 100 controls the motors 36, 48, 66, The drive of each is controlled.
[0018]
Specifically, the support arm 18 is rotated from the left side to the right side in the rotation plane coinciding with the XY plane direction from the initial state (the state shown in FIG. (See arrow B shown in FIG. 1A).
[0019]
At this time, by driving the motor 66, the table 22 on which the workpiece 200 is placed rotates about the support shaft as a rotation center (see an arrow D shown in FIG. 1A).
[0020]
Further, the driving of the motor 48 causes the support arm 18 to rotate about the support shaft 42 as a center of rotation, and the support member 18b on which the table 22 is disposed to move up and down in the Z-axis direction.
[0021]
As a result, the cutter 24 moves in the three-dimensional direction along the spiral moving path from the outer peripheral side of the processing area to the center 200P in the circular processing area of the workpiece 200 to be opposed.
[0022]
At this time, when the cutter 24 rotated by the drive of the motor 82 comes into contact with the processing area of the workpiece 200, the workpiece 200 is cut by the blade portion 24 a of the cutter 24, and cut from the processing area of the workpiece 200. The three-dimensional shape indicated by the data is cut out.
[0023]
Then, the rotation of the support arm 18 in the rotation plane coinciding with the XY plane direction from the left side to the right side (see the arrow B shown in FIG. 1A) proceeds, and reaches the radius of the circular processing area. Then, the blade portion 24a of the cutter 24 comes to face the center 200P of the processing area. Thus, the cutting is completed in the entire processing region, and a series of cutting operations in the three-dimensional cutting device 10 is completed.
[0024]
Accordingly, the rotation of the support arm 18 in the XY plane direction (see the arrow B or C shown in FIG. 1A) and the rotation of the table 22 (see the arrow D or E shown in FIG. 1A) The position of the workpiece 200 facing the blade portion 24a of the cutter 24 changes in the X-axis direction and the Y-axis direction.
[0025]
Further, the rotation of the support arm 18 about the support shaft 42 as a rotation center causes the blade portion 24 a of the cutter 24 to cut into the workpiece 200, that is, the Z-axis direction of the blade portion 24 a of the cutter 24 with respect to the workpiece 200. Changes.
[0026]
That is, the workpiece 200 mounted on the table 22 can move in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction with respect to the cutter 24 fixedly disposed on the rear member 14. The relative positional relationship between the workpiece 24 and the workpiece 200 changes in a three-dimensional direction, and the workpiece 24 is three-dimensionally processed by the cutter 24.
[0027]
As described above, in the three-dimensional cutting apparatus 10, the support arm 18 rotates about the support shaft 16 in the XY plane direction and rotates about the support shaft 42, and is disposed on the support arm 18. Since the table 22 is rotated around the support shaft 62, the relative positional relationship between the workpiece 200 and the cutter 24 as a tool can be changed in a three-dimensional direction with a simple configuration.
[0028]
Further, in the three-dimensional cutting apparatus 10, when the cutter 24 cuts the processing area of the workpiece 200 according to the cutting data, the cutter 24 follows a spiral movement path from the outer peripheral side of the processing area to the center 200P. Since it moves in the three-dimensional direction, cutting in the entire processing region can be completed with high quality in a short time.
[0029]
That is, in the above-described three-dimensional cutting apparatus 10, the moving path of the cutter 24 as a tool is a moving path that spirally cuts from the outside to the inside relative to the workpiece 200.
[0030]
In the present specification, the path of the tool when the tool moves spirally from the outside to the inside relative to the workpiece and performs cutting is referred to as a “spiral tool path”. I do.
[0031]
By the way, when cutting a workpiece with the above-mentioned spiral tool path using a tool, as shown in FIG. It is necessary to cut spirally to the depth set in.
[0032]
That is, when cutting with a spiral tool path using a tool, as an initial stage, by cutting the outermost periphery of the processing region in a spiral shape, the depth set by the cutting data at the outermost periphery of the processing region. It is necessary to form the groove shape.
[0033]
However, when the outermost periphery of the processing area is spirally cut to form a groove shape, the tool moves along a circumferential movement path having the same radius on the XY plane on the workpiece, and the cutting data is formed. When cutting is performed to dig down the groove shape to the depth set in the above, theoretically appropriate cutting conditions (the type of tool and material of the workpiece, the moving speed of the tool and the cutting depth of the tool (the depth of the groove shape) However, there is a possibility that problems such as motor out-of-synchronism may occur even when cutting is performed under conditions (related to the movement of the tool at the time of cutting) set according to the amount of change in cutting in the cutting direction).
[0034]
More generally, when a groove is dug down along the same moving path (a circle having the same radius in the case of a spiral tool path) using a tool, the width of the groove is substantially the same as the tool diameter. However, it has been pointed out that in such cutting, even if theoretically appropriate cutting conditions are set, problems such as motor step-out frequently occur.
[0035]
In other words, when the groove is dug down along the same movement path using a tool, the cutting load becomes higher than the value assumed from the cutting conditions as the groove becomes deeper, and the groove shape becomes the depth set by the cutting data. However, there is a problem that a cutting operation is stopped before forming the hole.
[0036]
According to the research of the present inventor, these problems are presumed to be caused by the following points.
[0037]
That is, in theory, when the groove is dug down along the same moving path (the same radius in the case of the spiral tool path) using the tool, both the wall surfaces rising from the bottom of the groove are formed at the tip of the tool. (Hereinafter, the “diameter of the tip portion of the tool” will be referred to as “tool diameter” as appropriate) in order to be separated from each other in the groove shape along the extending direction of the groove shape. Movement should not create any unpredictable resistance that deviates from theory. However, in actuality, the tool or workpiece undergoes “blur” or “deflection” during cutting, and the tool or workpiece undergoes “blur” or “deflection”. It is presumed that the theoretical cutting shape in which both wall surfaces rising from the bottom portion of the groove shape have a tool diameter separated from each other is not obtained. For this reason, the distance between the two wall surfaces rising from the bottom portion of the groove shape becomes narrower than the tool diameter, and the deeper the groove shape, the more contact with the both wall surfaces when the tool moves along the extending direction of the groove shape. It is presumed that the contact resistance between the tool and the two wall surfaces increases, and a more unpredictable load than expected under the cutting conditions occurs on the tool. Furthermore, when the groove shape becomes deeper, there is no place for the cutting waste to escape, the cutting waste accumulates in the groove shape, the tool comes into contact with the cutting waste, and the contact resistance between the tool and the cutting waste becomes larger. It is presumed that an unpredictable load is generated on the tool, which is higher than expected under the cutting conditions.
[0038]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described various problems of the related art, and has as its object the purpose of digging down a groove shape using a tool, such as motor step-out. It is an object of the present invention to provide a method, a program, and a storage medium for cutting a groove shape so that the above-mentioned problem does not occur.
[0039]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a groove shape by cutting a workpiece using a tool, wherein the tool is displaced by a small amount between the first movement path and the first movement path. The second moving path is selectively moved to form a groove shape, so that the workpiece can be cut in a state where the tool is in contact with only one wall surface of the groove shape. Things.
[0040]
Therefore, according to the present invention, when a groove is formed by cutting a workpiece using a tool, the width of the formed groove is larger than the tool diameter, and the tool is formed on one side of the groove. Since the groove shape can be formed on the workpiece in a state of being in contact with only the wall surface of the workpiece, the cutting load is greatly reduced, and occurrence of troubles such as motor out-of-step can be suppressed.
[0041]
Here, when the tool selectively moves between the first movement path and the second movement path, the tool moves alternately each time the tool moves once on the first movement path and the second movement path. Alternatively, the tool may alternately move the first movement path and the second movement path every predetermined number of times. Further, the numbers of times when the tool moves on the first movement path and the second movement path do not necessarily have to match each other.
[0042]
Further, the above-mentioned minute amount may be, for example, about half of the tool diameter, about one-fourth of the tool diameter, or about the amount of change when the tool moves in the depth direction of the groove shape.
[0043]
Furthermore, the above-mentioned minute amount may be set to, for example, about the resolution of the tool movement in an apparatus for performing the cutting method of the present invention.
[0044]
Furthermore, the above-mentioned minute amount depends on, for example, the cutting conditions (the type of the material of the tool and the workpiece, the moving speed of the tool, and the cutting amount of the tool (the amount of change in cutting in the depth direction of the groove shape)). The conditions may be set as appropriate according to the set conditions for the movement of the tool during cutting.
[0045]
That is, the invention according to claim 1 of the present invention is a groove-shaped cutting method in which a workpiece is cut using a tool to form a groove. The tool moves the first moving path on the workpiece and the first moving path selectively and repeatedly along a second moving path slightly shifted in the surface direction of the workpiece. The cutting is performed in the depth direction of the groove formed in the workpiece, and the tool is moved to form the groove by the first moving path and the second moving path cut. .
[0046]
According to a second aspect of the present invention, the outermost periphery of the processing area of the workpiece is spirally cut by a spiral tool path using a tool, and the outermost periphery of the processing area of the workpiece is obtained. In the cutting method for forming a groove on the workpiece, when the tool cuts the workpiece, the tool moves the first moving path corresponding to the outermost periphery of a processing region on the workpiece and the first moving path. A groove shape formed on the workpiece while selectively and repeatedly moving along a second movement path located on the inner diameter side or the outer diameter side by a minute amount in the surface direction of the workpiece relative to the diameter of the movement path of the workpiece. And the first moving path and the second moving path, which are cut by the movement of the tool, form a groove shape.
[0047]
In the invention according to claim 3 of the present invention, in the invention according to claim 2 of the present invention, the tool selectively repeats the first movement path and the second movement path. When moving, the tool completes the movement between the first movement path and the second movement path while moving about half of the outermost circumference on the workpiece. is there.
[0048]
The invention described in claim 4 of the present invention is the invention according to any one of claims 1, 2, or 3 of the present invention, wherein the minute amount is the work piece. The diameter of the tip of the tool that comes in contact with the tool is not more than one-fourth of the diameter of the tool.
[0049]
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first, second, and third aspects of the present invention, the tool is provided by the tool. The amount of cutting in the depth direction of the groove shape every time the first moving path or the second moving path is moved is equal to or less than the amount of change.
[0050]
The invention described in claim 6 of the present invention provides the computer according to any one of claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, or claim 5 of the present invention. This is a program to be executed.
[0051]
According to a seventh aspect of the present invention, a computer-readable storage medium storing the program according to the sixth aspect of the present invention.
[0052]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of a method for cutting a groove shape, a program, and a storage medium according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0053]
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a three-dimensional cutting apparatus that implements the groove-shaped cutting method according to the present invention. The block diagram shown in FIG. 3 shows an electric control system for controlling the operation of the three-dimensional cutting apparatus that implements the groove shape cutting method according to the present invention. The mechanical structure of the three-dimensional cutting apparatus that has performed the cutting method can adopt the same structure as the three-dimensional cutting apparatus 10 shown in FIG. 1, and thus a detailed description thereof will be omitted.
[0054]
Further, in order to simplify the description and facilitate understanding of the present invention, the same or equivalent configuration as that of the three-dimensional cutting apparatus 10 shown in FIG. Will be shown using the same reference numerals as those used in.
[0055]
In the three-dimensional cutting apparatus, the entire operation is controlled by a microcomputer 100. The microcomputer 100 operates a central processing unit (CPU) 100a that controls the entire operation and a CPU 100a. A read-only memory (ROM) 100b in which the program of the above is stored, a cutting data storage unit 100c-1 for storing cutting data read from an external storage device 106 (described later) under the control of the CPU 100a, and A random access memory (RAM) 100c in which a working area 100c-2 and the like when the cutting process according to the present invention is performed is set.
[0056]
An input device such as a keyboard for selecting desired cutting data from a plurality of cutting data stored in the external storage device 106 via the bus 102, An input device 104 including a pointing device such as a mouse; an external storage device 106 including a hard disk storing a plurality of cutting data indicating various three-dimensional machining shapes for the workpiece 200; Are connected to the motors 36, 48, 66, 82 for driving.
[0057]
In the above-described configuration, in this embodiment, the three-dimensional cutting apparatus is configured such that when a user selects cutting data indicating a desired three-dimensional processing shape stored in the external storage device 106 using the input device 104, The selected cutting data is stored in the cutting data storage unit 100c-1 of the RAM 100c, and the three-dimensional processing shape indicated by the selected cutting data is designated as the three-dimensional processing shape when processing the workpiece 200. You.
[0058]
Then, when the user gives an instruction to start cutting of the three-dimensional cutting apparatus using the input device 104, the microcomputer 100 stores the cutting data stored in the cutting data storage unit 100c-1 of the RAM 16 in response to the instruction to start cutting. The motor 36, 48, 66, 82 is driven according to the read cutting data. As a result, the workpiece 200 is cut by the spiral tool path using the cutter 24 in accordance with the selected cutting data. Then, when the cutting of the workpiece 200 by the spiral tool path according to the selected cutting data is completed using the cutter 24, a three-dimensional processing shape indicated by the selected cutting data is formed on the workpiece 200. Will be.
[0059]
Here, in this three-dimensional cutting apparatus, when cutting is performed by a spiral tool path using the cutter 24, the outermost periphery of the processing region in the workpiece 200 is initially set to a depth set by the cutting data. The cutting in the depth direction is performed spirally, but the cutting of the outermost periphery is performed by a groove-shaped cutting process.
[0060]
Here, in this groove-shaped cutting process, every time the cutter 24 spirals around the outermost periphery of the processing region in the workpiece 200, the cutter 24 shifts its movement path by a small amount toward the surface of the workpiece 200. This allows the cutter 24 to always contact only one side wall surface of the groove shape. Therefore, the width of the groove formed by the groove cutting process is larger than the tool diameter.
[0061]
Hereinafter, this groove shape cutting processing will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
[0062]
The groove shape cutting process shown in the flowchart of FIG. 4 is a process relating to cutting of the outermost periphery of the spiral tool path, which is automatically started when a user gives a cutting start instruction using the input device 18. In this groove-shaped cutting process, a moving path is formed in which the cutter 24 makes three rounds around the outermost periphery of the machining region and makes a full circle, and makes three rounds around the outermost periphery of the machining region until reaching the depth indicated by the cutting data. The cutter 24 repeatedly moves along the moving path to cut the workpiece 200. It is assumed that the outermost periphery of the processing area of the workpiece 200 has a circular shape.
[0063]
When the groove shape cutting process is started, as shown in FIG. 5, the cutter 24 moves the outermost peripheral position of the processing region on the workpiece 200 specified by the cutting data (the outermost peripheral position of the processing region is circular. .) Starts moving clockwise from the upper start position S (see the arrow in the moving direction of the cutter in FIG. 5), and moves around the outermost circumferential position to return to the start position S (step S402). ). That is, the cutter 24 moves so as to trace the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200 so as to go around the outermost peripheral position, and moves the moving path of the cutter 24 along the first moving path. Shall be referred to as
[0064]
That is, when the groove-shaped cutting process is started, first, the cutter 24 goes around the first movement path that coincides with the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200.
[0065]
Here, when the cutter 24 moves along the first movement path, control is performed so that the center portion C of the tool diameter passes through the first movement path.
[0066]
The start position S may be any position on the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200, and may be set by the user using the input device 104, or may be automatically set in advance. It may be set.
[0067]
In FIG. 5, a thick solid line with an arrow indicates the movement locus of the cutter 24 in step S402.
[0068]
Next, as shown in FIG. 6, the cutter 24 starts moving clockwise from the start position S (see the arrow in the moving direction of the cutter in FIG. 6), and moves from the first moving path to the inner diameter side. While gradually changing the direction, the workpiece 200 is smoothly moved from the first movement path toward the surface of the workpiece 200 by a minute amount W to the second movement path located on the inner diameter side (step S404). Specifically, the cutter 24 starts moving in the clockwise direction from the start position S, and shifts by a small amount W while moving by approximately half the outermost circumference of the processing area on the workpiece 200. It reaches the position P on the route. Note that the position P is located on a straight line connecting the start position S and the center O of the first moving path and the second moving path.
[0069]
Here, when the cutter 24 smoothly moves from the first movement path to the second movement path, control is performed so that the center portion C of the tool diameter of the cutter 24 is located on the second movement path.
[0070]
Further, the minute amount W can be, for example, half or less of the tool diameter of the cutter 24.
[0071]
In FIG. 6, a thick solid line with an arrow indicates the movement locus of the cutter 24 in step S404.
[0072]
Next, as shown in FIG. 7, the cutter 24 starts moving clockwise from the position P (see the arrow in the moving direction of the cutter in FIG. 7), and makes a round of the second movement path to reach the position P. (Step S406).
[0073]
Here, when the cutter 24 moves along the second movement path, control is performed so that the center portion C of the tool diameter passes through the second movement path.
[0074]
In FIG. 7, the thick solid line with an arrow indicates the movement locus of the cutter 24 in step S406.
[0075]
Next, as shown in FIG. 8, the cutter 24 starts moving clockwise from the position P (see the arrow in the moving direction of the cutter in FIG. 8), and moves from the second moving path to the outer diameter side. While gradually changing the direction, the robot smoothly moves to the first movement path located on the outer diameter side by the minute amount W from the second movement path (step S408). Specifically, the cutter 24 starts moving in the clockwise direction from the position P, and moves to the start position S on the first movement path while moving approximately half the outermost circumference of the processing area on the workpiece 200. To reach.
[0076]
Here, when the cutter 24 smoothly moves from the second movement path to the first movement path, control is performed so that the center portion C of the tool diameter of the cutter 24 is located on the first movement path.
[0077]
In FIG. 8, a thick solid line with an arrow indicates the movement locus of the cutter 24 in step S408.
[0078]
Steps S402 to S404 are repeated until the tip of the cutter 24 reaches the depth set by the cutting data and the cutting of the groove having the depth indicated by the cutting data is completed. The cutting is performed while gradually lowering the cutter 24 in the Z direction each time (step S410). That is, the cutter 24 performs cutting in the Z direction while selectively and repeatedly moving the first movement path and the second movement path.
[0079]
As described above, by gradually lowering the cutter 24 in the Z direction, the depth cut by the cutter 24 can be smoothly changed.
[0080]
Note that the process of lowering the cutter 24 in the Z direction is not performed every time the processes of steps S402 to S404 are completed once as shown in the flowchart of FIG. 4, but for example, the processes of steps S402 to S404. May be performed a plurality of times each time it is completed, or may be performed during the processing of steps S402 to S404.
[0081]
The displacement amount when the cutter 24 is lowered in the Z direction, that is, the cut amount in the depth direction may be arbitrarily set by the user using the input device 104, or may be automatically set in advance. May be set.
[0082]
When the tip of the cutter 24 reaches the depth set by the cutting data and the cutting of the groove having the depth indicated by the cutting data is completed, the groove cutting processing is terminated. (Step S410).
[0083]
After the groove-shaped cutting process is completed, cutting is performed by a spiral tool path that spirally moves toward the inner diameter side using the cutter 24.
[0084]
Here, the combination of the movement trajectory of the cutter 24 moving along the first movement path and the movement trajectory of the cutter 24 moving along the second movement path by the processing of the above-described steps S402 to S404 corresponds to the workpiece. The groove 300 is obtained by cutting the outermost periphery of the processing region 200 to the depth set by the cutting data (see FIG. 9).
[0085]
Therefore, according to the above-described groove shape cutting process, the groove 300 is formed and the walls 300a and 300b are formed on both sides of the cutter 24. However, when the cutter 24 is moving on the first movement path. The cutter 24 comes into contact only with the left wall 300a in the movement direction, and when the cutter 24 moves along the second movement path, the cutter 24 comes into contact only with the right wall 300b in the movement direction.
[0086]
That is, since the cutter 24 always comes into contact with only one side wall when forming the groove 300, the cutting load applied to the cutter 24 is greatly reduced, and the occurrence of troubles such as motor step-out is prevented. Can be.
[0087]
Further, since the width L of the groove 300 is larger than the tool diameter R, even if the cutter 24 bends due to a slight increase or decrease in the cutting load, there is a relief area for the deflection of the cutter 24, so the bending load of the cutter 24 increases the cutting load. There is no effect on movement.
[0088]
Furthermore, since the width L of the groove 300 is larger than the tool diameter R, the cutting waste can escape to the clearance between the cutter 24 and the walls 300a and 300b, so that the influence of the cutting waste on the movement of the cutter 24 is small. Become.
[0089]
The above embodiment can be modified as described in the following (1) to (8).
[0090]
(1) In the above-described embodiment, the second movement path is located on the inner diameter side by a small amount W from the first movement path. However, it is needless to say that the present invention is not limited to this. The second movement path may be located on the outer diameter side by a very small amount W from the first movement path.
[0091]
(2) In the above-described embodiment, the first movement path is made to coincide with the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200 specified by the cutting data. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, it may not be provided, and may be located on the inner diameter side or the outer diameter side of the outermost peripheral position.
[0092]
(3) In the above-described embodiment, the first movement path is made to coincide with the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200 specified by the cutting data. However, the present invention is not limited to this. It is needless to say that the first and second moving paths are arranged such that the center position between the first moving path and the second moving path coincides with the outermost peripheral position of the processing area on the workpiece 200 specified by the cutting data. A first movement route and a second movement route may be set.
[0093]
(4) In the above-described embodiment, the minute amount W is set to be equal to or less than half of the tool diameter of the cutter 24. However, it is needless to say that the minute amount W is not limited to this. It may be slightly larger or smaller than half. That is, the minute amount W may be about half the tool diameter of the cutter 24.
[0094]
Further, when performing more precise processing, the minute amount W can be set to be equal to or less than a quarter of the tool diameter of the cutter 24, but the minute amount W is smaller than the quarter of the tool diameter of the cutter 24. It may be slightly larger or smaller, that is, the minute amount W may be about 4 of the tool diameter of the cutter 24.
[0095]
(5) In the above-described embodiment, the minute amount W is set to be equal to or less than half of the tool diameter of the cutter 24. However, the present invention is not limited to this, and when the cutter 24 is moved in the depth direction. , The minute amount W may be slightly larger or smaller than the change amount, that is, the minute amount W may be about the change amount.
[0096]
(6) In the above-described embodiment, the minute amount W is equal to or less than half of the tool diameter of the cutter 24. However, the present invention is not limited to this, and in the apparatus for performing the cutting method of the present invention. The resolution may be set to be about the resolution of tool movement.
[0097]
(7) In the above-described embodiment, the minute amount W is set to be equal to or less than half of the tool diameter of the cutter 24. However, it is needless to say that the minute amount W is not limited to this. Appropriately set according to the type of workpiece material, tool moving speed, and tool cutting amount (condition of tool movement at the time of cutting set according to cutting depth in the groove shape in the depth direction) May be.
[0098]
(8) In the above-described embodiment, the cutter 24 is shifted by the minute amount W while moving about the outermost circumference of the processing region on the workpiece 200 by a small amount W. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, as shown in FIG. 10, the cutter 24 may be shifted by the minute amount W while moving the extremely short distance l.
[0099]
(9) In the above-described embodiment, the case where the present invention is used for cutting by a spiral tool path has been described. However, the present invention is not limited to this case. Even in the case of cutting by a scan line tool path that performs cutting while reciprocating, since a rectangular groove for cutting off the tool is cut on the outer periphery of the processing area in the initial stage, the present invention is used in such a case. It may be. Also, the present invention can be applied to the case of ordinary groove processing.
[0100]
(10) The above-described embodiment and the modifications shown in (1) to (9) above may be appropriately combined.
[0101]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, it has an excellent effect that when a groove is dug down using a tool, occurrence of troubles such as motor out-of-step can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory view (perspective view) of a processing apparatus proposed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 2001-197624.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a spiral tool path.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a three-dimensional cutting apparatus that implements a groove-shaped cutting method according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a groove shape cutting process according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a moving path of a tool in the groove shape cutting processing according to the present invention, and is an explanatory diagram viewed from a direction of an arrow A in FIG. 2;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a moving path of a tool in the groove shape cutting processing according to the present invention, and is an explanatory diagram viewed from a direction of an arrow A in FIG. 2;
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a moving path of a tool in the groove shape cutting processing according to the present invention, and is an explanatory diagram viewed from a direction indicated by an arrow A in FIG. 2;
8 is an explanatory diagram showing a moving path of a tool in a groove cutting process according to the present invention, and is an explanatory diagram viewed from a direction indicated by an arrow A in FIG. 2;
9 is an explanatory view showing a cutting state of the tool in the groove shape cutting processing according to the present invention, and is an explanatory view seen from the direction of arrow A in FIG. 2; (A) shows a cutting state when the tool moves on the first movement path, and (b) shows a cutting state when the tool moves on the second movement path.
FIG. 10 is an explanatory view showing another example of the moving path of the tool in the groove cutting processing according to the present invention, and is an explanatory view seen from the direction of arrow A in FIG. 2;
[Explanation of symbols]
24 cutter
36, 48, 66, 82 motor
100 microcomputer
100a Central processing unit (CPU)
100b read only memory (ROM)
100c Cutting data storage unit
102 bus
104 input device
106 External storage device
200 Workpiece
300 grooves
300a, 300b wall

Claims (7)

ツールを用いて被加工物を切削して溝形状を形成する溝形状の切削方法において、
ツールが被加工物を切削する際に、前記ツールが前記被加工物上の第1の移動経路と前記第1の移動経路とは前記被加工物の表面方向に微小量ずれた第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動しながら前記被加工物に形成する溝形状の深さ方向の切削を行い、
前記ツールが移動して切削した前記第1の移動経路と前記第2の移動経路とにより溝形状を形成する
溝形状の切削方法。
In a groove-shaped cutting method of forming a groove shape by cutting a workpiece using a tool,
When the tool cuts a workpiece, the first movement path on the workpiece is shifted by a small amount in the direction of the surface of the workpiece from the first movement path on the workpiece. Performing cutting in the depth direction of the groove shape formed in the workpiece while selectively and repeatedly moving the path,
A method of cutting a groove shape, wherein the first movement path and the second movement path cut by moving the tool form a groove shape.
ツールを用いてスパイラルツールパスにより被加工物の加工領域の最外周を螺旋状に切削して、該被加工物の加工領域の最外周に溝形状を形成する溝形状の切削方法において、
ツールが被加工物を切削する際に、前記ツールが前記被加工物上の加工領域の最外周に対応した第1の移動経路と前記第1の移動経路の径よりも前記被加工物の表面方向に微小量だけ内径側または外径側に位置する第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動しながら前記被加工物に形成する溝形状の深さ方向の切削を行い、
前記ツールが移動して切削した前記第1の移動経路と前記第2の移動経路とにより溝形状を形成する
溝形状の切削方法。
In a groove-shaped cutting method of spirally cutting the outermost periphery of a processing region of a workpiece by a spiral tool path using a tool and forming a groove shape on the outermost periphery of the processing region of the workpiece,
When the tool cuts the workpiece, the tool moves the first movement path corresponding to the outermost periphery of the processing area on the workpiece and the surface of the work more than the diameter of the first movement path. Performing a depth direction cutting of a groove shape formed in the workpiece while selectively and repeatedly moving the second movement path located on the inner diameter side or the outer diameter side by a minute amount in the direction,
A method of cutting a groove shape, wherein the first movement path and the second movement path cut by moving the tool form a groove shape.
請求項2に記載の溝形状の切削方法において、
前記ツールが前記第1の移動経路と前記第2の移動経路とを選択的に繰り返し移動する際に、前記ツールが前記被加工物上において前記最外周の略半周分移動しながら前記第1の移動経路と前記第2の移動経路との間の移動を完了する
溝形状の切削方法。
In the method of cutting a groove shape according to claim 2,
When the tool selectively and repeatedly moves between the first movement path and the second movement path, the first tool moves while moving about half of the outermost circumference on the workpiece. A groove-shaped cutting method that completes movement between a movement path and the second movement path.
請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の溝形状の切削方法において、
前記微小量は、前記被加工物と接触する前記ツールの先端部の径の4分の1以下である
溝形状の切削方法。
In the method of cutting a groove shape according to any one of claims 1, 2, and 3,
A method of cutting a groove, wherein the minute amount is equal to or less than a quarter of a diameter of a tip portion of the tool that comes into contact with the workpiece.
請求項1、請求項2または請求項3のいずれか1項に記載の溝形状の切削方法において、
前記微小量は、前記ツールが前記第1の移動経路または前記第2の移動経路を移動する毎の溝形状の深さ方向への切削の変化量以下である
溝形状の切削方法。
In the method of cutting a groove shape according to any one of claims 1, 2, and 3,
A groove shape cutting method in which the minute amount is equal to or less than a change amount of the groove shape in a depth direction every time the tool moves on the first movement path or the second movement path.
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4または請求項5のいずれか1項に記載の溝形状の切削方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。A program for causing a computer to execute the groove shape cutting method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, and 5. 請求項6に記載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憶媒体。A computer-readable storage medium storing the program according to claim 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102574221A (en) * 2010-04-19 2012-07-11 山崎马扎克公司 Cutting method and cutting device

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