JP2005096006A - 対話式加工プログラム作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転切削工具を用いて適正な円弧切削加工を実行可能な加工プログラムを自動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】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、まず、オペレータによって入力された最適切削速度及び工具データベースから抽出された工具径に基づいて、ねじ切り工具Ｔの最適回転数を算出した後、この最適回転数、ねじ切り工具Ｔのチップ数及びチップの送り量に基づいて、切削送り速度Ｆを算出する。そして、この切削送り速度Ｆでねじ切り工具Ｔの刃先がヘリカル移動するように、ワークＷの被削面の円弧中心Ｏｗとねじ切り工具Ｔの中心Ｏｔとの間の距離ＬとワークＷの被削面の円弧半径Ｒとから、切削送り速度Ｆをねじ切り工具Ｔの中心の切削送り速度Ｆ’に補正す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。
【選択図】 図４

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対話式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、ワークの外周面に外径ねじを形成する場合は、所定の回転数で自転しているねじ切り工具を、その軸方向に移動させながら、ワークの周方向に公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、ワークの材質や被削性に応じて決定された最適切削速度Ｖに基づいてねじ切り工具の最適回転数Ｎを算出すると共に、この最適回転数Ｎ、ねじ切り工具に設けられているチップの数Ｚ及びチップの送り量ｆに基づいて切削送り速度Ｆを算出し、この切削送り速度Ｆでねじ切り工具をヘリカル移動させるような加工プログラムが作成されることになる。

特開平５−１４６９４４号公報 特開平７−６８４４８号公報

しかしながら、このようにして算出されるねじ切り工具の切削送り速度Ｆは、厳密には、工具刃先の送り速度であり、ヘリカルねじ切り加工のように、ねじ切り工具が円運動を行う場合は、ねじ切り工具における工具中心の送り速度と工具刃先の送り速度とが異なることになる。

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、ねじ切り工具の工具中心を切削送り速度Ｆでヘリカル移動させることになるので、工具刃先の送り速度が算出された適正な切削送り速度Ｆからずれてしまい、ワークのねじ切り加工を適正に行うことができないといった問題がある。

そこで、この発明の課題は、回転切削工具を用いて適正な円弧切削加工を実行可能な加工プログラムを自動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、回転切削工具を用いて行う円弧切削加工については、ワークに応じて決定された最適切削速度に基づいて算出される前記回転切削工具の切削送り速度で前記回転切削工具の刃先が移動するように、前記回転切削工具の切削送り速度を補正す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。

具体的には、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のように、ワークに応じて決定された最適切削速度に基づいて算出される前記回転切削工具の切削送り速度を、前記ワークの被削面の円弧半径Ｒに対する、前記ワークの被削面の円弧中心と前記回転切削工具の中心との間の距離Ｌの比率Ｌ／Ｒで増減させるようにすればよい。

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、回転切削工具を用いて行う円弧切削加工についての加工プログラムを自動作成する際は、ワークに応じて決定された最適切削速度に基づいて算出される回転切削工具の切削送り速度で回転切削工具の刃先が移動するように、回転切削工具の切削送り速度を補正す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円弧切削加工用の加工プログラムのように、工具刃先の送り速度が適正な切削送り速度からずれてしまうことがなく、ワークの円弧切削加工を適正に行うことができる。

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のように、最適切削速度に基づいて算出される回転切削工具の切削送り速度を、ワークの被削面の円弧半径Ｒに対する、ワークの被削面の円弧中心と回転切削工具の中心との間の距離Ｌの比率Ｌ／Ｒで増減させるようにしておくと、回転切削工具の切削送り速度を簡単に補正することができる。

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外径または内径、ワークの材質や被削性に応じて決定された最適切削速度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、入力された種々のデータに基づいて、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、ワークに外径ねじや内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外径または内径、ワークの材質や被削性に応じて決定された最適切削速度等）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、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（例えば、工具径、チップ数等）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。

ステップＳ３において決定される「その他の加工条件」としては、例えば、選択された使用工具（ねじ切り工具）における工具中心の切削送り速度があり、具体的には、以下のようにして、決定される。

まず、オペレータによって入力された最適切削速度Ｖ及び工具データベースから抽出された工具径Ｄｔに基づいて、数１に示す演算式に従って、ねじ切り工具の最適回転数Ｎを算出した後、この最適回転数Ｎ、ねじ切り工具に設けられているチップの数Ｚ及びチップの送り量ｆに基づいて、数２に示す演算式に従って、切削送り速度Ｆを算出する。

この切削送り速度Ｆは、ねじ切り工具の刃先の最適送り速度であるので、この切削送り速度Ｆでねじ切り工具の刃先がヘリカル移動するように、切削送り速度Ｆを以下のようにして補正する。まず、図３に示すように、ワークＷの被削面の円弧中心Ｏｗとねじ切り工具Ｔの中心Ｏｔとの間の距離Ｌを算出する。同図（ａ）に示すように、ワークに外径ねじを形成するヘリカルねじ切り加工の場合は、Ｌ＝（Ｄｗｏ＋Ｄｔ）／２となり、同図（ｂ）に示すように、環状のワークに内径ねじを形成するヘリカルねじ切り加工の場合は、Ｌ＝（Ｄｗｉ−Ｄｔ）／２となる。なお、ここで、Ｄｗｏはワークの外径を示しており、Ｄｗｉはワークの内径を示している。

このようにして、ワークＷの被削面の円弧中心Ｏｗとねじ切り工具Ｔの中心Ｏｔとの間の距離Ｌが算出されると、この距離ＬとワークＷの被削面の円弧半径Ｒとから、数３に示す補正式を用いて、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、切削送り速度Ｆを、ねじ切り工具Ｔの刃先を切削送り速度Ｆでヘリカル移動させるためのねじ切り工具Ｔの中心における切削送り速度Ｆ’に補正する。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、切削送り速度Ｆを実線の矢印で、補正後の切削送り速度Ｆ’を点線の矢印でそれぞれ示している。

このようにして、ねじ切り工具Ｔの中心における切削送り速度Ｆ’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、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の加工プログラムを自動作成する際は、ワークに応じて決定された最適切削速度Ｖに基づいて算出される切削送り速度Ｆを、その切削送り速度Ｆでねじ切り工具Ｔの刃先がヘリカル移動するように、ねじ切り工具Ｔの中心における切削送り速度Ｆ’に補正す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、ねじ切り工具の刃先の送り速度が適正な切削送り速度からずれてしまうことがなく、ワークのヘリカルねじ切り加工を適正に行うことができる。

なお、上述した実施形態では、ワークＷの被削面の円弧中心Ｏｗとねじ切り工具Ｔの中心Ｏｔとの間の距離ＬとワークＷの被削面の円弧半径Ｒとから、数３に示す補正式を用いて、切削送り速度Ｆを補正するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、外径ねじ加工の場合は、工具径Ｄｔとワーク外径Ｄｗｏとから、数４に示す補正式を用いて、また、内径ねじ加工の場合は、工具径Ｄｔとワーク内径Ｄｗｉとから、数５に示す補正式を用いて、算出された切削送り速度Ｆをそれぞれ補正するようにしてもよい。ただし、両者は基本的に同様の補正方法を採用していることはいうまでもない。

また、上述した実施形態では、ヘリカルねじ切り加工用の加工プログラムを自動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、本発明の対話式加工プログラム作成装置は、例えば、エンドミル等の回転切削工具を用いて行うポケット加工用の加工プログラムを作成する場合において、エンドミル等の回転切削工具がポケットの円弧面を切削する際の切削送り速度を決定する場合のように、回転工具を円弧移動させることによって加工する全ての場合に有用であることはいうまでもない。

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。 （ａ）、（ｂ）は同上の対話式加工プログラム作成装置において、実行される切削送り速度の補正処理を説明するための説明図である。 （ａ）、（ｂ）は同上の対話式加工プログラム作成装置において、実行される切削送り速度の補正処理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
Ｔ ねじ切り工具
Ｗ ワーク

Claims (2)

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、
   回転切削工具を用いて行う円弧切削加工については、
   ワークに応じて決定された最適切削速度に基づいて算出される前記回転切削工具の切削送り速度で前記回転切削工具の刃先が移動するように、前記回転切削工具の切削送り速度を補正す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. ワークに応じて決定された最適切削速度に基づいて算出される前記回転切削工具の切削送り速度を、前記ワークの被削面の円弧半径Ｒに対する、前記ワークの被削面の円弧中心と前記回転切削工具の中心との間の距離Ｌの比率Ｌ／Ｒで増減させ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。

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