JP2005095997A - 対話式加工プログラム作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工具寿命をのばすことができ、しかも、加工時間を短縮することができるヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムを簡単に作成することができる対話式加工プログラム作成装置を提供する。
【解決手段】複数の切れ刃を有するねじ切り工具を用いて行うヘリカルねじ切り加工については、ワークに形成しようとするねじ山の数が、ねじ切り工具の切れ刃の数より大きい場合は、ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用しながら、ねじ切り工具をワークの周方向に１回転させることによって、ワークに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を段階的に実行させるようになっており、しかも、それぞれのヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具の切れ刃の数が、均等または略均等になるように、ねじ切り工具をその軸方向に移動させるようなツールパスが作成され（Ｓ３、Ｓ４）、これが加工プログラムに変換されるようになっている（Ｓ５）。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ＮＣ工作機械の加工プログラムを自動作成する加工プログラム作成装置に関する。

近年、ＮＣ工作機械には、ワークを加工するための加工プログラムを自動的に作成する加工プログラム作成装置が搭載されたものがあり、代表的な加工プログラム作成装置としては、例えば、ＮＣ装置の表示画面に順次表示される質問や入力要求に答える形でデータを入力していけば、加工プログラムが自動的に作成される対話式加工プログラム作成装置が広く知られている。

例えば、ワークの外周にねじを形成する場合は、タップタイプまたはカッタタイプのねじ切り工具を、その軸方向に移動させながら、ワークの周方向に回転させることによって、ワークの外周面にねじ山を形成するヘリカルねじ切り加工を行うことになるが、こういったヘリカルねじ切り加工の加工プログラムを対話式加工プログラム作成装置によって自動作成すると、使用するねじ切り工具が単一の切れ刃を有しているか、複数の切れ刃を有しているかに拘わらず、ねじ切り工具の一つの切れ刃を使用しながら、ワークに形成しようとするねじ山の数だけ、ワークの周方向に回転させることによって、ねじ山を１山づつ形成するような加工プログラムが作成されることになる。

特開２０００−１７６７９０号公報

従って、こういった対話式加工プログラム作成装置によって自動作成されたヘリカルねじ切り加工の加工プログラムに従ってワークのねじ切り加工を行うと、上述したように、使用するねじ切り工具が複数の切れ刃を有している場合であっても、常に、そのねじ切り工具の先端側の一つの切れ刃だけがねじ切り加工に使用されることになるので、ねじ切り工具の寿命が短くなるといった問題があると共に、ワークに形成しようとするねじ山の数だけ、ねじ切り工具をワークの周方向に回転させなければならないので、加工に時間がかかるといった問題がある。

こういった問題を解決するためには、プログラマーが、対話式加工プログラム作成装置によって自動作成されたねじ切り加工用の加工プログラムを、ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用してワークに複数のねじ山を同時に形成するように、修正することが考えられるが、ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用してワークに複数のねじ山を同時に形成するには、ヘリカルねじ切り動作を段階的に行わなければならず、ヘリカルねじ切り動作が完了したねじ切り工具を、次のヘリカルねじ切り動作の開始位置に順次移動させるために、面倒な位置計算を行わなければならないといった問題がある。

そこで、この発明の課題は、工具寿命をのばすことができ、しかも、加工時間を短縮することができるヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムを簡単に作成することができる対話式加工プログラム作成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、ＮＣ工作機械の加工プログラムを自動作成する対話式加工プログラム作成装置であって、複数の切れ刃を有するねじ切り工具を用いて行うヘリカルねじ切り加工については、ワークに形成しなければならないねじ山の数が、使用する前記ねじ切り工具の切れ刃の数より大きい場合は、前記ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用しながら、前記ねじ切り工具をワークの周方向に１回転させることによって、ワークに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を１回または段階的に複数回実行させるような加工プログラムを自動作成するようになっていることを特徴とする対話式加工プログラム作成装置を提供するものである。

また、請求項２にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、前記ヘリカルねじ切り動作を段階的に複数回実行させる場合は、それぞれの前記ヘリカルねじ切り動作において使用される前記ねじ切り工具の切れ刃の数が、均等または略均等になるように、前記ねじ切り工具をその軸方向に移動させるような加工プログラムが作成されるようになっている。

また、請求項３にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、前記ヘリカルねじ切り動作を実行した後に、１山のねじ切り加工を行わなければならない場合は、直前の前記ヘリカルねじ切り動作において、ねじ切り工具をワークの周方向に連続して２回転させるような加工プログラムが作成されるようになっている。

以上のように、請求項１にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、ワークに形成しなければならないねじ山の数が、使用するねじ切り工具の切れ刃の数より大きい場合は、ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用してワークに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を１回または段階的に複数回実行させるような加工プログラムが自動作成されるようになっているので、従来の加工プログラム作成装置によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムのように、ねじ切り工具の先端側の一つの切れ刃だけがねじ切り加工に使用されることがなく、しかも、ワークに形成しようとするねじ山の数だけ、ねじ切り工具をワークの周方向に回転させる必要もない。

このため、この加工プログラム作成装置によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行うと、従来の加工プログラム作成装置によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行う場合に比べて、ねじ切り工具の寿命がのびると共に加工時間の短縮化を図ることができる。

特に、請求項２にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、ヘリカルねじ切り動作を段階的に複数回実行させる場合は、それぞれのヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具の切れ刃の数が、均等または略均等になるように、ねじ切り工具をその軸方向に移動させるようなヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムが自動作成されるので、この加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行うと、使用しているねじ切り工具の複数の切れ刃がまんべんなく使用されることになり、さらにねじ切り工具の寿命をのばすことができる。

また、請求項３にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、ヘリカルねじ切り動作を実行した後に、１山のねじ切り加工を行わなければならない場合は、直前のヘリカルねじ切り動作において、ねじ切り工具をワークの周方向に連続して２回転させるような加工プログラムが作成されるので、１山のねじ切り加工を行うために、同じように、ねじ切り工具をその軸方向に移動させて次のヘリカルねじ切り加工を行う場合に比べて、ワークのねじ切り加工を効率よく行うことができる。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、ＮＣ工作機械に搭載される対話式加工プログラム作成装置１の機能ブロック図である。この対話式加工プログラム作成装置１は、同図に示すように、ワークの形状、ヘリカルねじ切り加工やポケット加工といった加工種別、ワークに形成するねじの長さやねじ山のピッチといった加工条件等の種々の情報を入力するためのキーボード等からなる入力部１１と、ワークの形状データ、加工条件及び選定工具情報、工具データベース等が記憶されるＲＡＭ等からなる記憶部１２と、データ入力画面等の対話式画面が表示されるＣＲＴからなる表示部１３と、入力された加工種別やワークの形状等に応じて使用工具を選定する工具選定部１４と、入力された種々の加工条件等に基づいて、入力されていないその他の加工条件を自動決定する加工条件決定部１５と、ツールパスを作成し、加工プログラムに変換するプログラム作成部１６と、入力部１１、記憶部１２、表示部１３、工具選定部１４、加工条件決定部１５及びプログラム作成部１６を統括的に制御する制御部１７とを備えており、工具選定部１４、加工条件決定部１５、プログラム作成部１６及び制御部１７は、ＣＰＵによって構成されている。なお、プログラム作成部１６によって作成された加工プログラムは、インターフェース１８を介して、ＮＣ装置２に送信され、ＮＣ装置２の記憶部に記憶されることになる。

以上のように構成された対話式加工プログラム作成装置１によって、ワークに外径ねじを形成するヘリカルねじ切り加工を行うための加工プログラムを作成する場合について、図２及び図３に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。

図２に示すように、まず、オペレータがワークの形状、加工種別（この場合、ヘリカルねじ切り加工）及び加工条件の一部（この場合、ワークに形成するねじの長さやねじ山のピッチ等）を入力すると（ステップＳ１）、入力されたワークの形状データ、加工条件等が記憶部１２のワーキングエリアに記憶される。ここで、工具選定部１４が加工種別やワークの形状データに基づいて、使用工具（この場合、例えば、複数の切れ刃を有するタップタイプのねじ切り工具）を選定し（ステップＳ２）、この選定された使用工具の工具情報が記憶部１２に記憶されている工具データベースから抽出され、記憶部１２のワーキングエリアに記憶される。続いて、入力された加工条件や抽出された工具情報から、入力されていないその他の加工条件が決定され（ステップＳ３）、決定された加工条件が記憶部１２のワーキングエリアに記憶される。

この対話式加工プログラム作成装置１では、加工種別としてヘリカルねじ切り加工が入力されると、選定されたねじ切り工具が複数の切れ刃を有しており、しかも、その切れ刃の数Ｘよりも、ワークに形成しようとしているねじ山の数Ｙのほうが大きい場合は、選定されたねじ切り工具の複数の切れ刃を使用して、複数のねじ山を同時に加工するような加工プログラムが自動作成されるようになっている。

即ち、この対話式加工プログラム作成装置１によって自動作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムでは、以下に示すような加工動作が実行されることになる。まず、図４に示すように、ねじ切り工具Ｔが、ヘリカルねじ切り動作の開始位置（以下、動作開始位置という。）αから、ワークＷの近傍に設定されているアプローチ開始位置βまで移動する。

そして、ねじ切り工具Ｔが、ワークＷに対するねじ切り加工を実際に開始する加工開始位置γまで移動し、続いて、ワークＷの周方向に１回転することによって、ねじ切り工具Ｔの複数の切れ刃を使用して、ワークＷに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を行った後、逃げ位置δまで移動する。なお、ねじ切り工具Ｔが、アプローチ開始位置βから加工開始位置γまで移動する間及び加工開始位置γから逃げ位置δまで移動する間は、ヘリカルねじ切り動作を行っているときと同様の速度で、ねじ切り工具Ｔが、その軸方向にも移動するようになっている。

このようにして、１回目のヘリカルねじ切り動作を終えて、逃げ位置δまで移動してきたねじ切り工具Ｔは、そのまま、動作開始位置αに戻ってくる。そして、図５に示すように、基端部側の切れ刃Ｃの一部が、１回目のヘリカルねじ切り動作によって、ワークＷに形成されたねじ山の一部に重なり合う位置まで、ねじ切り工具Ｔが移動した後、続いて、１回目のヘリカルねじ切り動作と同様に、２回目のヘリカルねじ切り動作を実行するようになっており、必要に応じて、同様の動作が繰り返されることになる。

従って、この対話式加工プログラム作成装置１では、２回目以降に実行されるヘリカルねじ切り動作において、ワークＷに既に形成されているねじ山に対して重ね合わせる切れ刃の数（以下、重ね合わせ切れ刃数という。）ｄｘについて、予め、オペレーターに入力させるようになっている。

ステップＳ３で決定される、ヘリカルねじ切り加工についての「その他の加工条件」としては、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数とがあり、具体的には、以下のようにして決定される。

まず、図３に示すように、ワークＷに形成しようとしているねじ山の数Ｙから選択されたねじ切り工具Ｔが有している切れ刃Ｃの数Ｘを差し引いた値（Ｙ−Ｘ）が、選択されたねじ切り工具Ｔが有している切れ刃Ｃの数Ｘから、オペレータによって入力された重ね合わせ切れ刃数ｄｘを差し引いた値（Ｘ−ｄｘ）で割り切れるか否かが判断され（ステップＳ１１）、（Ｙ−Ｘ）が（Ｘ−ｄｘ）で割り切れる場合は、処理１によって、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数とが決定されることになる（ステップＳ１２）。

処理１では、（Ｙ−Ｘ）を（Ｘ−ｄｘ）で割った時の商（Ｎ）＋１を、ヘリカルねじ切り動作の実行回数として設定し、図６（ａ）に示すように、１回目のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＸ、２回目以降のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＸ−ｄｘとして設定することになる。例えば、Ｙ＝２６、Ｘ＝１０、ｄｘ＝２である場合は、Ｎ＝（Ｙ−Ｘ）／（Ｘ−ｄｘ）＝（２６−１０）／（１０−２）＝２なので、ヘリカルねじ切り動作の実行回数が３回となり、１回目のヘリカルねじ切り動作では、ねじ切り工具Ｔの全ての切れ刃Ｃを用いてねじ山を加工するが、２回目及び３回目のヘリカルねじ切り動作では、８（＝１０−２）つの切れ刃Ｃを用いてねじ山を加工することになる。

一方、ステップＳ１１において、（Ｙ−Ｘ）が（Ｘ−ｄｘ）で割り切れない場合は、続いて、Ｙが（Ｘ−ｄｘ）で割り切れるか否かが判断され（ステップＳ１３）、Ｙが（Ｘ−ｄｘ）で割り切れる場合は、処理２によって、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数とが決定されることになる（ステップＳ１４）。

処理２では、Ｙを（Ｘ−ｄｘ）で割った時の商（Ｎ）を、ヘリカルねじ切り動作の実行回数として設定し、同図（ｂ）に示すように、それぞれのヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＸ−ｄｘとして設定することになる。例えば、Ｙ＝２４、Ｘ＝１０、ｄｘ＝２である場合は、Ｎ＝Ｙ／（Ｘ−ｄｘ）＝２４／（１０−２）＝３なので、ヘリカルねじ切り動作の実行回数が３回となり、それぞれのヘリカルねじ切り動作では、８（＝１０−２）つの切れ刃Ｃを用いてねじ山を加工することになる。

ステップＳ１３において、Ｙが（Ｘ−ｄｘ）で割り切れない場合は、処理３によって、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数とが決定されることになる（ステップＳ１５）。

処理３では、Ｙを（Ｘ−ｄｘ）で割った時の値を、その小数点以下を切り上げて整数値（Ｎ）とし、この整数値（Ｎ）をヘリカルねじ切り動作の実行回数として設定する。そして、同図（ｃ）に示すように、ＹをＮで割った時の商をＡ、余りをｅとすると、１回目〜ｅ回目までのヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＡ＋１として設定し、それ以降のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＡとして設定することになる。例えば、Ｙ＝２１、Ｘ＝８、ｄｘ＝２である場合は、Ｙ／（Ｘ−ｄｘ）＝２１／（８−２）＝３．５なので、ヘリカルねじ切り動作の実行回数（Ｎ）が４回となる。そして、Ｙ／Ｎ＝２１／４＝５（Ａ）…１（ｅ）となるので、１回目のヘリカルねじ切り動作では、６（＝Ａ＋１＝５＋１）つの切れ刃Ｃを用いてねじ山を加工し、２回目から４回目のヘリカルねじ切り動作では、５（Ａ）つの切れ刃Ｃを用いてねじ山を加工することになる。従って、この場合、２回目以降のヘリカルねじ切り動作における重ね合わせ切れ刃数ｄｘは、オペレータによって入力された値より大きな値（３）に設定されることになる。

このようにして、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数とが決定されると、図２に示すように、プログラム作成部１６がツールパスを作成し（ステップＳ４）、これを、加工プログラムに変換することになる（ステップＳ５）。

以上のように、この対話式加工プログラム作成装置１では、ワークＷに形成しようとしているねじ山の数Ｙが、使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数Ｘより大きい場合は、ねじ切り工具Ｔの複数の切れ刃Ｃを使用してワークＷに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を段階的に実行させるような加工プログラムが自動作成されるようになっているので、従来の加工プログラム作成装置によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムのように、ねじ切り工具の先端側の一つの切れ刃だけがねじ切り加工に使用されることがなく、しかも、ワークに形成しようとするねじ山の数だけ、ねじ切り工具をワークの周方向に回転させる必要もない。

このため、この対話式加工プログラム作成装置１によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行うと、従来の加工プログラム作成装置によって作成されたヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行う場合に比べて、ねじ切り工具の寿命がのびると共に加工時間の短縮化を図ることができる。

特に、この対話式加工プログラム作成装置１では、ヘリカルねじ切り動作を段階的に複数回実行させる場合は、上述したように、それぞれのヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数が、均等または略均等になるように、ねじ切り工具Ｔをその軸方向に移動させるようなヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムが自動作成されるので、この加工プログラムに従ってヘリカルねじ切り加工を行うと、使用しているねじ切り工具Ｔの複数の切れ刃Ｃがまんべんなく使用されることになり、さらにねじ切り工具の寿命が長くなるといった効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、（Ｙ−Ｘ）が（Ｘ−ｄｘ）で割り切れない場合は、それぞれのヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数が、均等または略均等になるような加工プログラムが作成されるようになっているが、これに限定されるものではなく、（Ｙ−Ｘ）を（Ｘ−ｄｘ）で割った時の商をＮ、余りをｅとすると、例えば、１回目のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＸ、２回目〜Ｎ回目のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をＸ−ｄｘ、Ｎ＋１回目のヘリカルねじ切り動作で使用するねじ切り工具Ｔの切れ刃Ｃの数をｅとして設定することも可能である。

ただし、（Ｙ−Ｘ）を（Ｘ−ｄｘ）で割った時の余り（ｅ）が１の場合、即ち、最後に１山だけのねじ切り加工を行わなければならない場合は、直前のヘリカルねじ切り動作において、ねじ切り工具ＴをワークＷの周方向に連続して２回転させることによって、１回のヘリカルねじ切り動作で、最後の１山も併せて加工するような加工プログラムを作成するようにしておくほうが、ワークＷのねじ切り加工を効率よく行うことができる。従って、そのような加工プログラムが作成される場合は、１回のヘリカルねじ切り動作でワークの加工が終了する場合が有り得る。

また、上述した実施形態では、対話式加工プログラム作成装置１によって、ワークに外径ねじを形成する加工プログラムを作成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ワークに内径ねじを形成する加工プログラムを作成する場合も、同様の効果を得ることができる。

この発明にかかる対話式加工プログラム作成装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって、ワークにヘリカルねじ切り加工を行うための加工プログラムを作成する場合に実行される一連の処理を示すフローチャートである。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具の切れ刃の数とを決定する処理を示すフローチャートである。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって作成された加工プログラムに従って、ヘリカルねじ切り加工を行う場合のねじ切り工具の動きを説明するための説明図である。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって作成された加工プログラムに従って、ヘリカルねじ切り加工を行う場合のねじ切り工具の動きを説明するための説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上の対話式加工プログラム作成装置によって、ヘリカルねじ切り動作の実行回数と、ヘリカルねじ切り動作において使用されるねじ切り工具の切れ刃の数とを決定する際の決定方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 対話式加工プログラム作成装置
２ ＮＣ装置
１１ 入力部
１２ 記憶部
１３ 表示部
１４ 工具選定部
１５ 加工条件決定部
１６ プログラム作成部
１７ 制御部
１８ インターフェース
Ｃ 切れ刃
Ｔ ねじ切り工具
Ｗ ワーク
α ヘリカルねじ切り動作の開始位置
β アプローチ開始位置
γ 加工開始位置
δ 逃げ位置

Claims (3)

1. ＮＣ工作機械の加工プログラムを自動作成する対話式加工プログラム作成装置であって、
   複数の切れ刃を有するねじ切り工具を用いて行うヘリカルねじ切り加工については、
   ワークに形成しなければならないねじ山の数が、使用する前記ねじ切り工具の切れ刃の数より大きい場合は、
   前記ねじ切り工具の複数の切れ刃を使用しながら、前記ねじ切り工具をワークの周方向に１回転させることによって、ワークに複数のねじ山を同時に加工するヘリカルねじ切り動作を１回または段階的に複数回実行させるような加工プログラムを自動作成するようになっていることを特徴とする対話式加工プログラム作成装置。
2. 前記ヘリカルねじ切り動作を段階的に複数回実行させる場合は、
   それぞれの前記ヘリカルねじ切り動作において使用される前記ねじ切り工具の切れ刃の数が、均等または略均等になるように、前記ねじ切り工具をその軸方向に移動させるような加工プログラムが作成されるようになっている請求項１に記載の対話式加工プログラム作成装置。
3. 前記ヘリカルねじ切り動作を実行した後に、１山のねじ切り加工を行わなければならない場合は、
   直前の前記ヘリカルねじ切り動作において、ねじ切り工具をワークの周方向に連続して２回転させるような加工プログラムが作成されるようになっている請求項１または２に記載の対話式加工プログラム作成装置。

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