JP2005271148A - Tool path data generating device and control device having it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークの角部を面取り加工すべく、ボールエンドミルを所定の移動位置に順次移動させるための工具経路データを生成する工具経路データ生成装置、及びこの工具経路データ生成装置を備えた制御装置に関する。 The present invention relates to a tool path data generation device that generates tool path data for sequentially moving a ball end mill to a predetermined movement position in order to chamfer a corner portion of a workpiece, and a control including the tool path data generation device. Relates to the device.
ワークを所定の製品形状に加工すると、その角部にカエリを生じることがある。このカエリは、オペレータが怪我をする原因になったり、製品の外観品質上も好ましいものでは無いため、適宜除去されるようになっている。 When the workpiece is machined into a predetermined product shape, the corners may become frayed. The burrs are appropriately removed because they cause injury to the operator and are not preferable in terms of the appearance quality of the product.
そして、一般的に、これらのカエリは、例えば、特開2003−177810号公報に開示された自動プログラミング装置などや、オペレータ自身の手により、以下のようにして予め作成された面取り加工用のNCプログラムに従い、製品角部に面取り加工が施されることで、自動的に除去されている。 In general, these burrs are, for example, an automatic programming device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-177810 or an NC for chamfering that is created in advance by the operator's own hand as follows. According to the program, the corners of the product are automatically removed by chamfering.
即ち、前記自動プログラミング装置は、製品形状データ記憶部,素材データ記憶部,工具データ記憶部,加工条件データ記憶部,CLデータ生成部,NCプログラム生成部及びNCプログラム記憶部などを備える。 That is, the automatic programming device includes a product shape data storage unit, a material data storage unit, a tool data storage unit, a machining condition data storage unit, a CL data generation unit, an NC program generation unit, and an NC program storage unit.
前記製品形状データ記憶部には、面取り形状を省略した状態の製品の3次元形状を定義する形状データと、面取り形状に関するデータとが格納され、面取りデータは、面取り加工を行う部分の形状データと相互に関連付けられている。尚、これらの形状データや面取りデータは、CAD装置などを用いて生成される。 The product shape data storage unit stores shape data defining the three-dimensional shape of the product in a state where the chamfered shape is omitted, and data related to the chamfered shape, and the chamfer data includes shape data of a portion to be chamfered and Are related to each other. These shape data and chamfer data are generated using a CAD device or the like.
前記素材データ記憶部には、素材(ワーク)の形状や材質などに関するデータが格納され、前記工具データ記憶部には、工具の種類、寸法や材質などに関するデータが格納され、前記加工条件データ記憶部には、素材材質や工具材質、加工工程などに応じて設定された加工条件に関するデータが格納される。 The material data storage unit stores data related to the shape and material of the material (workpiece), and the tool data storage unit stores data related to the type, size, and material of the tool, and the machining condition data storage. The section stores data related to machining conditions set according to the material material, tool material, machining process, and the like.
前記CLデータ生成部は、前記製品形状データ記憶部,素材データ記憶部,工具データ記憶部及び加工条件データ記憶部に格納された各データを基に、使用工具(面取り用工具)、及び当該使用工具の移動位置,送り速度,回転速度などを含むCLデータ(工具経路データ)を生成するが、この際、形状データと相互に関連付けられた面取りデータを参照して面取り加工を行う部位を認識した後、当該面取りデータによって特定される面取り形状に応じた面取り用工具を決定し、この後、決定した面取り用工具の移動位置を算出,設定して、前記CLデータを生成する。 The CL data generation unit is configured to use a tool (chamfering tool) and the use based on each data stored in the product shape data storage unit, material data storage unit, tool data storage unit, and machining condition data storage unit. CL data (tool path data) including tool movement position, feed speed, rotation speed, etc. is generated. At this time, the part to be chamfered is recognized by referring to the chamfer data correlated with the shape data. Thereafter, a chamfering tool corresponding to the chamfering shape specified by the chamfering data is determined, and thereafter, the movement position of the determined chamfering tool is calculated and set to generate the CL data.
前記NCプログラム生成部は、CLデータ生成部によって生成されたCLデータを基に、NCプログラムを生成して前記NCプログラム記憶部に格納する。 The NC program generation unit generates an NC program based on the CL data generated by the CL data generation unit and stores the NC program in the NC program storage unit.
一方、オペレータが手動で作成する場合には、前記CLデータ生成部の処理と同様の作業を行って面取り用工具の移動位置を算出,設定し、即ち、まず、面取り加工を行う部位及び面取り形状を認識した後、認識した面取り形状に応じた面取り用工具を決定し、ついで、決定した面取り用工具の移動位置を算出,設定して、算出,設定した移動位置などからNCプログラムを作成する。 On the other hand, when the operator manually creates the chamfering tool, the movement position of the chamfering tool is calculated and set by performing the same operation as the processing of the CL data generation unit. Then, a chamfering tool corresponding to the recognized chamfering shape is determined, then the movement position of the determined chamfering tool is calculated and set, and an NC program is created from the calculated and set movement position.
尚、面取り用工具の移動位置は、当該工具毎に設定された工具中心位置を表しており、この中心位置の算出,設定に当たっては、まず、製品の外形(輪郭)形状(座標位置)が算出された後、算出された外形形状を、工具径や面取り形状に応じて所定方向に所定量だけオフセットさせることで算出される。これを、面取り形状ではないが、簡単な例で説明すると、図15に示すように、φAの工具60を用いてワーク61の外形を加工する場合、工具60の中心位置は、各頂点をそれぞれd1,d2,d3,d4だけオフセットさせた位置となる。また、これらのd1,d2,d3,d4を各頂点における工具補正ベクトルと言う。
The moving position of the chamfering tool represents the tool center position set for each tool, and when calculating and setting the center position, first the outer shape (contour) shape (coordinate position) of the product is calculated. After that, the calculated outer shape is calculated by offsetting the calculated outer shape by a predetermined amount in a predetermined direction according to the tool diameter and the chamfered shape. This is not a chamfered shape, but will be described with a simple example. As shown in FIG. 15, when the outer shape of the
ところで、面取り加工すべき部位が、例えば、図2乃至図4に示すような、円弧状の凹曲面52を備える凹部51が外周面に形成された円筒状のワーク50の、前記外周面と凹部51との境界部である場合、当該外周面と凹曲面52との境界部は3次元曲線となる。尚、前記凹曲面52は、ワーク50の軸線50aと垂直な中心軸線50bを有する曲率半径Rの円弧状に形成されている。
By the way, the part to be chamfered is, for example, as shown in FIGS. 2 to 4, the outer peripheral surface and the concave part of a
したがって、オペレータ自身が手動でNCプログラムを作成する場合、外周面と凹曲面52との境界部部分について、工具補正ベクトルを容易に算出することができないため、工具移動位置となる工具中心位置を算出,設定するのは困難である。
Therefore, when the operator himself creates the NC program manually, the tool correction vector cannot be easily calculated for the boundary portion between the outer peripheral surface and the concave
また、自動プログラミング装置を用いる場合においても、上記のような理由から処理内容が高度化,複雑化するため、このような3次元曲線部の面取り加工機能を持ち合わせていないことがあったり、製品の形状データ及び面取りデータが必要であるため、これらのデータが無いときには、わざわざ生成しなければならない。更に、CAD装置や当該自動プログラミング装置といった高価な設備を備えていることが前提である。 Even when an automatic programming device is used, the processing contents become sophisticated and complicated for the reasons described above, so that the chamfering function for such a three-dimensional curved portion may not be provided, Since shape data and chamfering data are necessary, when there is no such data, it must be generated. Further, it is premised that expensive equipment such as a CAD device or the automatic programming device is provided.
以上のことから、従来では、ワーク50の外周面と凹部51との境界部に生じたカエリを手作業により除去することが多く、効率的でなかった。
From the above, conventionally, burrs generated at the boundary between the outer peripheral surface of the
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ワーク角部に面取り加工を施すための工具経路データを、簡単な操作で効率的に生成することができる工具経路データ生成装置、及びこれを備えた制御装置の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a tool path data generation device capable of efficiently generating tool path data for chamfering a workpiece corner by a simple operation, and It is an object of the present invention to provide a control device provided with this.
上記目的を達成するための本発明は、
円筒状に形成されるとともに、その軸線と垂直な中心軸線を有する円弧状の凹曲面が外周面に形成されたワークに対し、その少なくとも前記外周面と凹曲面との境界部に面取り加工を施すべく、工具たるボールエンドミルを、前記軸線と平行な第1軸、前記中心軸線と平行な第2軸、並びに前記第1軸及び第2軸の双方と垂直な第3軸の直交3軸によって定義される3次元空間内の予め設定された各移動位置に順次移動させるための工具経路データであり、該各移動位置である前記ボールエンドミル先端球面部の中心位置を少なくとも含む工具経路データを生成する装置において、
前記3次元空間内における前記軸線と中心軸線との間の位置関係に関するデータ、前記ワークの外径寸法に関するデータ、前記凹曲面の円弧形状に関するデータ、前記面取り形状に関するデータ、前記ボールエンドミルの形状に関するデータを少なくとも記憶した条件データ記憶部と、
前記条件データ記憶部に格納された各データを基に前記工具経路データを生成する工具経路データ生成部であって、前記境界部上に複数の点を設定し、設定した各点について、前記3次元空間内における座標位置を算出する処理と、算出した座標位置で前記境界部を前記面取り形状とするために前記ボールエンドミルの前記中心位置を該座標位置からオフセットさせるべき方向及び量である工具補正ベクトルを算出する処理と、算出した工具補正ベクトルを前記算出座標位置に加味して前記ボールエンドミルの前記中心位置を算出する処理とを実行し、算出した各中心位置を含む前記工具経路データを生成する工具経路データ生成部とを備えてなることを特徴とする工具経路データ生成装置に係る。
To achieve the above object, the present invention provides:
Chamfering is performed on at least the boundary between the outer peripheral surface and the concave curved surface of a workpiece formed in a cylindrical shape and having an arc-shaped concave curved surface having a central axis perpendicular to the axis on the outer peripheral surface. Accordingly, a ball end mill as a tool is defined by a first axis parallel to the axis, a second axis parallel to the central axis, and three orthogonal axes that are perpendicular to both the first and second axes. Tool path data for sequentially moving to preset movement positions in the three-dimensional space to be generated, and generating tool path data including at least the center position of the ball end mill tip spherical surface portion that is the respective movement positions In the device
Data relating to the positional relationship between the axis and the central axis in the three-dimensional space, data relating to the outer diameter of the workpiece, data relating to the arc shape of the concave curved surface, data relating to the chamfering shape, and data relating to the shape of the ball end mill. A condition data storage unit storing at least data;
A tool path data generating unit that generates the tool path data based on each data stored in the condition data storage unit, wherein a plurality of points are set on the boundary part, and for each of the set points, the 3 A process for calculating a coordinate position in a dimensional space, and a tool correction that is a direction and amount in which the center position of the ball end mill should be offset from the coordinate position in order to make the boundary portion the chamfered shape at the calculated coordinate position A process of calculating a vector and a process of calculating the center position of the ball end mill by adding the calculated tool correction vector to the calculated coordinate position and generating the tool path data including each calculated center position And a tool path data generation unit that includes a tool path data generation unit.
この発明によれば、ワークの軸線と凹曲面の中心軸線との間の座標位置関係や当該軸線と中心軸線との間の距離などこれらの3次元空間内における位置関係に関するデータ、ワークの直径や半径などその外径寸法に関するデータ、凹曲面の曲率半径などその円弧形状に関するデータ、面取り部の切り込み量や曲率半径などその形状に関するデータ、ボールエンドミルの先端球面部の曲率半径及び当該先端球面部の中心位置(以下、ボールエンドミルの中心位置と言う)などその形状に関するデータが、少なくとも予め条件データ記憶部に格納される。 According to the present invention, the coordinate positional relationship between the axis of the workpiece and the central axis of the concave surface, the data on the positional relationship in the three-dimensional space such as the distance between the axis and the central axis, the diameter of the workpiece, Data related to the outer diameter such as radius, data related to the arc shape such as the radius of curvature of the concave curved surface, data related to the shape such as the cut amount and curvature radius of the chamfered portion, the radius of curvature of the tip spherical portion of the ball end mill and the tip spherical portion Data relating to the shape such as the center position (hereinafter referred to as the center position of the ball end mill) is stored at least in the condition data storage unit in advance.
そして、工具経路データ生成部では、条件データ記憶部に格納された各データを基に、ワークの外周面と凹曲面との境界部を前記面取り形状に加工するための、3次元空間内におけるボールエンドミルの中心位置(移動位置)を少なくともを含んだ工具経路データが生成される。 In the tool path data generation unit, a ball in a three-dimensional space for processing the boundary portion between the outer peripheral surface of the workpiece and the concave curved surface into the chamfered shape based on each data stored in the condition data storage unit. Tool path data including at least the center position (movement position) of the end mill is generated.
具体的には、前記境界部上に複数の点が設定され、設定された各点について、3次元空間内における座標位置を算出する処理と、算出した座標位置で前記境界部を前記面取り形状とするためにボールエンドミルの中心位置を当該座標位置からオフセットさせるべき方向及び量である工具補正ベクトルを算出する処理と、算出した工具補正ベクトルを前記算出座標位置に加味してボールエンドミルの中心位置を算出する処理とが実行され、前記各算出中心位置を含み、ボールエンドミルを当該各算出中心位置に順次移動させるための前記工具経路データが生成される。 Specifically, a plurality of points are set on the boundary, a process of calculating a coordinate position in a three-dimensional space for each set point, and the boundary at the calculated coordinate position is defined as the chamfer shape. To calculate the tool correction vector, which is the direction and amount in which the center position of the ball end mill should be offset from the coordinate position, and to calculate the center position of the ball end mill by adding the calculated tool correction vector to the calculated coordinate position. The calculation process is executed, and the tool path data including the calculated center positions and sequentially moving the ball end mill to the calculated center positions is generated.
尚、前記工具経路データ生成部は、前記複数の点を設定するに当たり、次のようにして簡易的に設定するように構成されていても良い。即ち、当該工具経路データ生成部は、前記境界部を前記第2軸−第3軸平面上に投影して得られる円弧上にその円周方向所定間隔で複数の分割点を設定し、設定した各分割点の座標位置と同じ前記第2軸方向及び第3軸方向の座標位置を持つ前記複数の点を前記境界部上に設定するように構成される。 The tool path data generation unit may be configured to simply set the plurality of points as follows. That is, the tool path data generation unit sets and sets a plurality of division points at predetermined intervals in the circumferential direction on an arc obtained by projecting the boundary portion onto the second axis-third axis plane. The plurality of points having the same coordinate position in the second axis direction and the third axis direction as the coordinate position of each division point are configured to be set on the boundary portion.
また、本発明は、前記ワークを保持する構造体と、前記ボールエンドミルを保持する構造体と、これらの構造体の内、移動可能に配設された構造体を移動させて、前記ワークとボールエンドミルとを前記直交3軸方向に相対移動させる送り機構部とを少なくとも備えた工作機械に設けられ、前記送り機構部の作動を制御する制御装置であって、
前記工具経路データ生成装置を備え、
該工具経路データ生成装置によって生成された工具経路データを基に、前記送り機構部の作動を制御して前記構造体を移動させ、前記ボールエンドミルを前記各中心位置に順次移動させるように構成されてなることを特徴とする制御装置に係る。
Further, the present invention provides a structure for holding the workpiece, a structure for holding the ball end mill, and a structure that is movably disposed among these structures to move the workpiece and the ball. A control device that is provided in a machine tool that includes at least a feed mechanism unit that relatively moves an end mill in the three orthogonal directions, and controls the operation of the feed mechanism unit;
Comprising the tool path data generating device,
Based on the tool path data generated by the tool path data generating device, the structure is moved by controlling the operation of the feed mechanism, and the ball end mill is sequentially moved to the respective center positions. The present invention relates to a control device.
この発明によれば、制御装置により、工具経路データ生成装置によって生成された工具経路データを基に、送り機構部の作動が制御されて、ワークを保持する構造体及び/又はボールエンドミルを保持する構造体が移動せしめられ、ボールエンドミルが各中心位置に順次移動せしめられる。これにより、ワークの外周面と凹曲面との境界部が面取り加工される。 According to this invention, the operation of the feed mechanism is controlled by the control device based on the tool path data generated by the tool path data generation device, and the structure and / or the ball end mill that holds the workpiece is held. The structure is moved, and the ball end mill is moved sequentially to each central position. Thereby, the boundary part of the outer peripheral surface of a workpiece | work and a concave curved surface is chamfered.
斯くして、本発明に係る工具経路データ生成装置によれば、所定の簡単なデータを条件データ記憶部に格納する作業を行うだけで、工具経路データ生成部によって、ワークの外周面と凹曲面との境界部に面取り加工を施すための工具経路データが自動的に生成されるので、当該工具経路データを効率的且つ容易に生成することができる。また、従来のように、CAD装置や自動プログラミング装置といった高価な設備も設備も不要である。 Thus, according to the tool path data generating device according to the present invention, the tool path data generating unit can perform the work of storing predetermined simple data in the condition data storage unit, and the outer peripheral surface and the concave curved surface of the workpiece. Since the tool path data for chamfering the boundary between the tool path data and the tool path data is automatically generated, the tool path data can be generated efficiently and easily. Further, as in the prior art, expensive facilities such as a CAD device and an automatic programming device are not required.
また、前記境界部上に複数の点を設定するに当たり、これを簡易的に設定するようにすれば、工具経路データ生成部における処理内容を簡素化することができる。尚、この結果、面取り加工精度が少し低下したとしても、カエリ取りのために行う面取り加工であるので、さほど大きな問題とはならない。 Further, when setting a plurality of points on the boundary portion, the processing contents in the tool path data generating portion can be simplified by simply setting the points. As a result, even if the chamfering accuracy is slightly lowered, the chamfering is performed for removing burrs.
また、本発明に係る制御装置によれば、所定の簡単なデータを工具経路データ生成装置に入力する作業を行うだけで、当該制御装置による制御の下、工具経路データ生成装置によって生成された工具経路データを基に、ボールエンドミルとワークとを相対移動させて面取り加工することができるで、効率的に面取り加工を実施することができる。 In addition, according to the control device of the present invention, the tool generated by the tool path data generation device under the control of the control device can be performed simply by inputting predetermined simple data to the tool path data generation device. Since the ball end mill and the workpiece can be moved relative to each other based on the path data, the chamfering can be efficiently performed.
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置などの概略構成を示したブロック図である。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control device and the like according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本例の制御装置1は、プログラム記憶部10,プログラム解析部11,生成データ記憶部12,工具データ記憶部13及び駆動制御部14を備えており、例えば、マシニングセンタ20の作動を制御する。
As shown in FIG. 1, the
このマシニングセンタ20は、ベッドと、ベッド上に配設されたコラムと、コラムに支持され、上下方向(Z軸方向)に移動自在となった主軸頭と、軸線がZ軸と平行に配置され、主軸頭によって回転自在に支持される主軸と、ベッド上に配設され、水平面内で互いに直交する2方向(X軸方向及びY軸方向)に移動自在となったテーブルと、テーブルをX軸方向及びY軸方向にそれぞれ移動させるX軸送り機構部21及びY軸送り機構部22と、主軸頭をZ軸方向に移動させるZ軸送り機構部23と、主軸を軸中心に回転させる主軸モータ24などを備えており、各送り機構部21,22,23及び主軸モータ24の作動が前記制御装置1によって制御される。
The
前記主軸には、工具たるボールエンドミルが保持され、前記テーブルには、図2乃至図4に示すような円筒状のワーク50が、その軸線50aがX軸と平行に載置される。図示するように、このワーク50は、その外周上面に凹部51を備えており、この凹部51両端部には、Y軸と平行な中心軸線50bを有する曲率半径Rの凹曲面52がそれぞれ形成されている。
A ball end mill as a tool is held on the main shaft, and a
前記プログラム記憶部10には、予め作成されたNCプログラムが格納される。このNCプログラムは、ワーク50の外周面と凹部51との境界部を、図5に示すような面取り形状に加工したり、その他の部分を適宜所定の形状に加工するためのものである。尚、本例では、前記境界部の角度をβとすると、面取り角度がαとなり且つこの面取り角度方向の直線長さがCとなるような面取り形状に当該境界部を加工するものとする。また、図5において、符号rは、面取り部の曲率半径、即ち、ボールエンドミルTの先端球面部の曲率半径を示している。
The
前記面取り加工用NCプログラムのデータ構成(指令コード)は、図6に示すようなものとなっており、G***の指令部分と、これに続くX**,Y**,Z**,D**,R**,L**,W**,C**,J**,E**,B**及びF**の、面取り加工に関する条件データ部分とから構成される。 The data structure (command code) of the NC program for chamfering is as shown in FIG. 6, and the command part of G ***, followed by XXX, Y **, Z **. , D **, R **, L **, W **, C **, J **, E **, B **, and F **, and a condition data portion relating to chamfering.
ここで、図3乃至図5に示すように、X**は、凹曲面52の中心軸線50bのX軸方向における座標位置を、Y**は、ワーク50の軸線50aのY軸方向における座標位置を、Z**は、中心軸線50bのZ軸方向における座標位置を、D**は、ワーク50の直径を、R**は、凹曲面52の曲率半径Rを、L**は、中心軸線50bと軸線50aとの間のZ軸方向の距離を、W**は、中心軸線50b間のX軸方向の距離を、C**は、面取り角度方向の直線長さを、J**は、後述する分割角度(Δθ)を、E**は、図7に示すように、凹部51の形成方向と前記X**及びY**との関係(本例の場合は、(a)の関係にある)を、B**は、面取り部の曲率半径rに対応したボールエンドミルTの補正番号を、F**は、切削送り速度をそれぞれ示すデータである。また、プログラム記憶部10は、面取り加工するための各種条件データが格納された、特許請求の範囲に言う条件データ記憶部としても機能する。
Here, as shown in FIGS. 3 to 5, XX is the coordinate position of the
前記プログラム解析部11は、プログラム記憶部10に格納されたNCプログラムを解析して、主軸頭やテーブルの移動位置及び送り速度、主軸モータ24の回転速度などに関する動作指令、並びに面取り加工するための指令コードを抽出し、抽出した動作指令及び指令コードを駆動制御部14に送信する処理を行う。
The program analysis unit 11 analyzes the NC program stored in the
前記生成データ記憶部12には、面取り加工を実行するためのプログラムが予め格納され、前記工具データ記憶部13には、ワーク50を加工するための工具に関するデータ(工具径(ボールエンドミルTの場合は、図12に示すように、その先端球面部の曲率半径r及び当該先端球面部の中心位置(以下、ボールエンドミルの中心位置と言う)Q)や工具長さなど)が前記補正番号と関連付けられて工具毎に予め格納される。
The generated
前記駆動制御部14は、プログラム解析部11から送信された動作指令を受信して、受信した動作指令を基にテーブルや主軸頭の移動、主軸の回転などを制御する処理を行う。具体的には、テーブルや主軸頭の移動については、前記各送り機構部21,22,23からフィードバックされるテーブルや主軸頭の現在位置データ、並びに前記動作指令を基に、制御信号を生成し、生成した制御信号を各送り機構部21,22,23に送信してこれを制御する。また、主軸の回転については、前記主軸モータ24からフィードバックされる現在回転速度データ及び前記動作指令を基に制御信号を生成し、生成した制御信号を主軸モータ24に送信してこれを制御する。
The
また、駆動制御部14は、プログラム解析部11から送信された指令コードを受信すると、生成データ記憶部12に格納されたプログラムを読み出して、図8に示すような一連の処理を実行し、ワーク50の外周面と凹部51との境界部を面取り加工するように構成される。具体的には、まず、指令コードに含まれた上記各データをそれぞれ認識するとともに、認識した補正番号を基に工具データ記憶部13に格納されたデータを参照して、ボールエンドミルの形状(先端球面部の曲率半径r及び当該先端球面部の中心位置Qや工具長さなど)をそれぞれ認識する(ステップS1)。
When the
次に、図9に示すように、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部をY軸−Z軸平面上に投影して得られる円弧の始点P0及び軸線50aを通る線並びに前記円弧の終点P10及び軸線50aを通る線と、ワーク50の軸線50aを通り、Y軸に平行な線とのY軸−Z軸平面内における角度θ1,θ2をそれぞれ算出する(ステップS2)。
Next, as shown in FIG. 9, a line and said through an outer peripheral surface and the boundary portion between the
ついで、テーブルや主軸頭を移動させて、ボールエンドミルを所定位置(例えば、X**及びY**によって特定される座標位置であり、ワーク50の凹部51底面(上面)から一定距離を隔てた上方位置)に位置決めした後(ステップS3)、θをθ1に設定する(ステップS4)。
Next, the table and the spindle head are moved, and the ball end mill is moved to a predetermined position (for example, the coordinate position specified by XX and Y ** and spaced from the bottom surface (upper surface) of the
この後、始点P0のY軸−Z軸平面内における座標位置を算出するとともに、この始点P0に対応した前記境界部上の点P0’のX軸方向における座標位置を算出し(ステップS5)、次に、当該算出座標位置で前記境界部を所定の面取り形状とするためにボールエンドミルTの中心位置Qを当該算出座標位置からオフセットさせるべき方向及び量を示した工具補正ベクトルを算出する(ステップS6)。 Thereafter, the coordinate position of the start point P 0 in the Y-axis / Z-axis plane is calculated, and the coordinate position in the X-axis direction of the point P 0 ′ on the boundary corresponding to the start point P 0 is calculated (step S5) Next, a tool correction vector indicating the direction and amount in which the center position Q of the ball end mill T is to be offset from the calculated coordinate position in order to make the boundary portion a predetermined chamfered shape at the calculated coordinate position is calculated. (Step S6).
尚、この工具補正ベクトルは、例えば、次のようにして算出することができる。即ち、ワーク50の半径(D/2),前記曲率半径R及び前記距離Lがそれぞれ等しく、前記面取り角度αが45°であるとすると、まず、図10に示すように、Y軸−Z軸平面において、ワーク50の軸線50aと前記境界部上の点Pn(n=0〜10)とを結ぶ線と、軸線50aを通り、Y軸に平行な線との角度をθCと、Y軸−Z軸平面における工具補正ベクトルNと、前記境界部上の点Pnを通り、Y軸に平行な線との角度をθYと、図11に示すように、X軸−Z軸平面において、中心軸線50bと前記境界部上の点Pn’(n=0〜10)とを結ぶ線と、中心軸線50bを通り、Z軸に平行な線との角度をθDと、X軸−Z軸平面における工具補正ベクトルMと、前記境界部上の点Pn’を通り、X軸に平行な線との角度をθXとして、前記角度θY,θXを、θD=90°のときθX=45°、θC=0°のときθY=45°、θD=0°のときθX=90°、θC=90°のときθY=90°の関係を満たすように、数式1及び数式2のように簡易的に定義する。
The tool correction vector can be calculated as follows, for example. That is, assuming that the radius (D / 2) of the
また、図12に示すように、ボールエンドミルT,工具補正ベクトルd,面取り形状との間には、数式3に示すような関係がある。
Moreover, as shown in FIG. 12, there exists a relationship as shown in
また、図13に示すように、X軸,Y軸及びZ軸方向における工具補正ベクトルdの各成分をそれぞれdx,dy及びdzとすれば、これらの間には、数式4乃至数式7に示すような関係がある。 Further, as shown in FIG. 13, if each component of the tool correction vector d in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions is dx, dy, and dz, the following formulas 4 to 7 are obtained. There is a relationship.
そして、数式4乃至数式7を変形すれば、数式8が得られ、この数式8及び数式1乃至数式3を基に、工具補正ベクトルdの各成分dx,dy,dzをそれぞれ算出することができる。
Then, when Formula 4 to
このようにして、工具補正ベクトルを算出すると、次に、算出した工具補正ベクトル(dx,dy,dz)を前記算出座標位置に加味して前記ボールエンドミルの中心位置を算出し(ステップS7)、算出した中心位置及び前記各送り機構部21,22,23からフィードバックされるテーブルや主軸頭の現在位置データを基に、制御信号を生成して当該各送り機構部21,22,23に送信し、ボールエンドミルを算出中心位置に移動させる(ステップS8)。
After the tool correction vector is calculated in this way, the calculated tool correction vector (dx, dy, dz) is added to the calculated coordinate position to calculate the center position of the ball end mill (step S7). Based on the calculated center position and the table and the current position data of the spindle head fed back from each of the
この後、前記境界部をY軸−Z軸平面上に投影して得られる円弧を所定間隔に分割するための前記分割角度Δθをθに加算して行きながらθがθ2となるまでステップS5〜ステップS8の処理を繰り返す(ステップS9,ステップS10)。即ち、各点(P1〜P10及びP1’〜P10’)における座標位置をそれぞれ算出するとともに、当該算出座標位置での工具補正ベクトルを算出して、ボールエンドミルの中心位置をそれぞれ算出し、当該算出中心位置にボールエンドミルを順次移動させて、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部を面取り加工する。
Thereafter, while adding the division angle Δθ for dividing the circular arc obtained by projecting the boundary portion onto the Y-axis-Z-axis plane at a predetermined interval to θ, until θ becomes θ 2 , step S5 -The process of step S8 is repeated (step S9, step S10). That is, the coordinate position at each point (P 1 to P 10 and P 1 ′ to P 10 ′) is calculated, and the tool correction vector at the calculated coordinate position is calculated to calculate the center position of the ball end mill. Then, the ball end mill is sequentially moved to the calculated center position, and the boundary portion between the outer peripheral surface of the
そして、θがθ2となったことが確認されると、ボールエンドミルを、中心軸線50b間の距離だけX軸方向に移動させ(ステップS11)、ついで、上記と同様にして、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部に沿って移動させ(ステップS12)、次に、中心軸線50b間の距離だけX軸方向に移動させた後(ステップS13)、上記一連の処理を終了する。
When it is confirmed that θ becomes θ 2 , the ball end mill is moved in the X-axis direction by the distance between the
このようにして、ボールエンドミルは、図14に示すように、ワーク50の外周面と凹部51との境界部を一周せしめられ、当該境界部に面取り加工が施される。このとき、ボールエンドミルの回転速度及び送り速度は、前記F**(切削送り速度)などに従って制御されている。尚、駆動制御部14は、このように、特許請求の範囲に言う工具経路データ生成部としても機能し、前記プログラム記憶部10及び駆動制御部14が、特許請求の範囲に言う工具経路データ装置として機能する。
In this way, as shown in FIG. 14, the ball end mill is caused to make one round at the boundary between the outer peripheral surface of the
以上のように構成された本例の制御装置1によれば、ワーク50の外周面と凹部51との境界部を面取り加工するための、当該面取り加工に関する各種条件データを含んだ指令コードが、プログラム解析部11によって、予め作成されたNCプログラムから抽出され、駆動制御部14に送信されると、当該駆動制御部14により、前記境界部上に複数の点が設定され、設定された各点毎に、まず、その座標位置が算出され、ついで、算出された座標位置で前記境界部を所定の面取り形状とするためにボールエンドミルの中心位置を算出座標位置からオフセットさせるべき方向及び量である工具補正ベクトルが算出され、次に、算出された工具補正ベクトルが算出座標位置に加味されてボールエンドミルの中心位置が算出され、この後、算出された中心位置にボールエンドミルが移動せしめられる。
According to the
これにより、ボールエンドミルは、前記設定された各点にそれぞれ対応した算出中心位置に順次移動せしめられ、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部が面取り加工される。この後、ボールエンドミルは、凹部51底面(上面)角部、外周面と凹曲面52との境界角部、凹部51底面(上面)角部に沿って移動して、凹部51の輪郭に沿って一周し、ワーク50の外周面と凹部51との境界部の全域が面取り加工される。
Thereby, the ball end mill is sequentially moved to the calculated center position corresponding to each of the set points, and the boundary portion between the outer peripheral surface of the
このように、本例の制御装置1によれば、所定の簡単なデータを含むNCプログラムを作成する作業を行うだけで、駆動制御部14によって、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部を含む凹部51角部を面取り加工するために、ボールエンドミルが移動すべき移動位置(工具中心位置)(工具経路データ)が自動生成されるので、当該工具経路データを効率的且つ容易に生成することができる。また、従来のように、CAD装置や自動プログラミング装置といった高価な設備も設備も不要である。
As described above, according to the
また、ワーク50の外周面と凹曲面52との境界部をY軸−Z軸平面上に投影して得られる円弧上に所定角度間隔で点Pnを設定することで、前記境界部上に複数の点を簡易的に設定し、且つY軸−Z軸平面における工具補正ベクトルNの角度θY及びX軸−Z軸平面における工具補正ベクトルMの角度θXを簡易的に定義しているので、駆動制御部14における処理内容を簡素化することができる。尚、この結果、面取り加工精度が少し低下したとしても、カエリ取りのために行う面取り加工であるので、さほど大きな問題とはならない。
Further, by setting the points P n at predetermined angular intervals on an arc obtained by projecting the boundary between the outer peripheral surface of the
また、駆動制御部14により、NCプログラム中の、所定の簡単なデータを含む指令コードに従って生成された工具経路データを基に、ボールエンドミルとワークとが相対移動せしめられて面取り加工されるので、NCプログラム中に工具の移動位置などに関する指令を設けなくても良く、NCプログラムの作成を簡素化することができるなど、効率的に面取り加工を実施することができる。
Further, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、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はない。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the specific aspect which this invention can take is not limited to this at all.
上例では、前記制御装置1は、マシニングセンタ20に設けられていたが、NC旋盤に設けるようにしても、上記と同様にして、面取り加工を効率的に実施することができる。また、凹部51形状や面取り形状、分割角度Δθ、工具補正ベクトルの算出方法、ボールエンドミルの移動例は、一例を示したものであり、これらに限定されるものではない。
In the above example, the
また、更に、上例では、工具経路データの生成機能を制御装置1に設けて構成したが、これに限られるものではなく、自動プログラミング装置などに設けるようにしても良い。
Furthermore, in the above example, the tool path data generation function is provided in the
1 制御装置
10 プログラム記憶部
11 プログラム解析部
12 生成データ記憶部
13 工具データ記憶部
14 駆動制御部
21 X軸送り機構部
22 Y軸送り機構部
23 Z軸送り機構部
24 主軸モータ
50 ワーク
51 凹部
52 凹曲面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記3次元空間内における前記軸線と中心軸線との間の位置関係に関するデータ、前記ワークの外径寸法に関するデータ、前記凹曲面の円弧形状に関するデータ、前記面取り形状に関するデータ、前記ボールエンドミルの形状に関するデータを少なくとも記憶した条件データ記憶部と、
前記条件データ記憶部に格納された各データを基に前記工具経路データを生成する工具経路データ生成部であって、前記境界部上に複数の点を設定し、設定した各点について、前記3次元空間内における座標位置を算出する処理と、算出した座標位置で前記境界部を前記面取り形状とするために前記ボールエンドミルの前記中心位置を該座標位置からオフセットさせるべき方向及び量である工具補正ベクトルを算出する処理と、算出した工具補正ベクトルを前記算出座標位置に加味して前記ボールエンドミルの前記中心位置を算出する処理とを実行し、算出した各中心位置を含む前記工具経路データを生成する工具経路データ生成部とを備えてなることを特徴とする工具経路データ生成装置。 Chamfering is performed on at least the boundary between the outer peripheral surface and the concave curved surface of a workpiece formed in a cylindrical shape and having an arc-shaped concave curved surface having a central axis perpendicular to the axis on the outer peripheral surface. Accordingly, a ball end mill as a tool is defined by a first axis parallel to the axis, a second axis parallel to the central axis, and three orthogonal axes that are perpendicular to both the first and second axes. Tool path data for sequentially moving to preset movement positions in the three-dimensional space to be generated, and generating tool path data including at least the center position of the ball end mill tip spherical surface portion that is the respective movement positions In the device
Data relating to the positional relationship between the axis and the central axis in the three-dimensional space, data relating to the outer diameter of the workpiece, data relating to the arc shape of the concave curved surface, data relating to the chamfering shape, and data relating to the shape of the ball end mill. A condition data storage unit storing at least data;
A tool path data generating unit that generates the tool path data based on each data stored in the condition data storage unit, wherein a plurality of points are set on the boundary part, and for each of the set points, the 3 A process for calculating a coordinate position in a dimensional space, and a tool correction that is a direction and amount in which the center position of the ball end mill should be offset from the coordinate position in order to make the boundary portion the chamfered shape at the calculated coordinate position A process of calculating a vector and a process of calculating the center position of the ball end mill by adding the calculated tool correction vector to the calculated coordinate position and generating the tool path data including each calculated center position A tool path data generation device comprising a tool path data generation unit for performing the above.
前記請求項1又は2記載の工具経路データ生成装置を備え、
該工具経路データ生成装置によって生成された工具経路データを基に、前記送り機構部の作動を制御して前記構造体を移動させ、前記ボールエンドミルを前記各中心位置に順次移動させるように構成されてなることを特徴とする制御装置。 A structure that holds the workpiece, a structure that holds the ball end mill, and a structure that is movably disposed among these structures is moved so that the workpiece and the ball end mill are orthogonal to each other. A control device that is provided in a machine tool that includes at least a feed mechanism that moves in the axial direction and controls the operation of the feed mechanism;
The tool path data generation device according to claim 1 or 2,
Based on the tool path data generated by the tool path data generating device, the structure is moved by controlling the operation of the feed mechanism, and the ball end mill is sequentially moved to the respective center positions. A control device characterized by comprising:
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