JP2010003214A - 機械加工用制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを確実に所定の形状に加工することができると共に、ワークの機械加工の作業効率を向上させる。
【解決手段】３次元モデルを構成する座標データからワークに対する機械加工用工具の軌跡データを作成し、該軌跡データに基づいて前記ワークに機械加工を施す制御方法であって、前記３次元モデルの表面に前記工具の第１移動軌跡を等間隔、且つ平行に連続して設定する第１加工パス設定工程と、前記第１の移動軌跡が終端した位置から前記等間隔の軌跡の間に前記第１の移動軌跡の始端に指向して等間隔、且つ平行に連続して前記工具の第２の移動軌跡を設定する第２加工パス設定工程と、前記第１移動軌跡と第２移動軌跡に沿って順次前記工具を移動させて前記ワークに機械加工を施す加工工程とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、数値制御加工装置（以下、ＮＣ加工装置と記す）等に用いられる機械加工用工具の軌跡データを作成し、この軌跡データによって金型等を加工するのに好適な機械加工用制御方法に関する。

従来、プレス金型等を加工する際、プレス金型等の３次元形状をコンピュータ上で生成し、この生成された形状データに基づいて、刃具等の工具軌跡データを得る。さらに、前記生成された工具軌跡データに基づいて、ＮＣ加工装置にて使用されるＮＣデータを生成し、機械加工を行っている。

これに関して特許文献１は、応力により破損しやすいワークに対し、正確且つ迅速に加工する工具軌跡データを作製する装置を開示している。

特開平１１−２７２３１５号公報

しかしながら、前記特許文献１に係る装置は、図７に示すように、生成された工具軌跡データに従って、ワークを加工する際、ワーク４を加工する工具２は、徐々に摩耗していくため、加工開始位置と加工終了位置とでは、加工後のワーク形状の精度にバラツキを生じ、加工終了位置に近づくにつれて、所定の形状に加工することができないという懸念がある。さらに、所定の形状に加工するためには、前記機械加工を複数回実施する必要があり、工数が増加するという不具合もある。

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、生成された工具軌跡データに従い、ワークを加工する際、加工後のワーク形状の精度にバラツキを生じることなく、ワークを確実に所定の形状に加工することができ、また機械加工の工数を削減することにより、作業効率を向上させることができる機械加工用制御方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る機械加工用制御方法は、
３次元モデルを構成する座標データからワークに対する機械加工用工具の軌跡データを作成し、該軌跡データに基づいて前記ワークに機械加工を施す機械加工用制御方法であって、
前記３次元モデルの表面に前記工具の第１移動軌跡を等間隔、且つ平行に連続して設定する第１加工パス設定工程と、
前記第１の移動軌跡が終端した位置から前記等間隔の軌跡の間に前記第１移動軌跡の始端に指向して等間隔、且つ平行に連続して前記工具の第２移動軌跡を設定する第２加工パス設定工程と、
前記第１移動軌跡と第２移動軌跡に沿って順次前記工具を移動させて前記ワークに機械加工を施す加工工程と、
を有することを特徴とする。

これにより、工具の摩耗量を少なくできると共に、ワークを確実に所定の形状に加工することができる。さらに、工具による機械加工の回数を少なくすることができるため、作業効率を向上させることができる。

また、前記第１移動軌跡に沿って移動した工具の摩耗量を検出する工具摩耗量測定工程をさらに有し、前記摩耗量に基づいて、必要に応じて前記第２加工パス設定工程で設定された第２移動軌跡を補正してもよい。これにより、ワークをより確実に所定の形状に加工することができ、ワークの形状の精度をより高めることができる。

本発明によれば、工具の摩耗量を少なくできると共に、ワークをより確実に所定の形状に加工することが可能となる。さらに、工具による機械加工の回数を少なくすることができるため、作業効率を向上させることが可能となる。

以下、機械加工用制御方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態に係る機械加工用制御システム（以下、加工制御システム１０と記す）の構成を図１に示す。

この加工制御システム１０は、制御部１２と、記憶装置１４と、メインメモリ１６と、画像メモリ１８と、入出力インターフェース２０と、入力装置２２と、表示装置２４と、加工装置２６とを有する。

制御部１２には、記憶装置１４と、メインメモリ１６と、画像メモリ１８と、入出力インターフェース２０とが、システムバス２８を通じて接続されている。

入出力インターフェース２０には、キーボードやマウス等から構成される入力装置２２と、液晶ディスプレイやＣＲＴ等から構成される表示装置２４と、プレス金型等からなるワークに対し機械加工を実施する加工装置２６とが接続されている。

記憶装置１４は、図２及び図３にそれぞれ示すように、ワーク形状データテーブル３０と、工具データテーブル３２とを有する。ワーク形状データテーブル３０は、例えば１種類以上の金型の形状データを有し、一方、工具データテーブル３２は、金型の機械加工に使用される種々の工具データを有する。

なお、ワーク形状データテーブル３０と工具データテーブル３２とは、記憶装置１４でなく、他の外部記憶装置に記録されていてもよいし、又はネットワークを通じて入手してもよい。

入出力インターフェース２０は、入力装置２２からの入力情報を制御部１２に伝達し、制御部１２からの出力情報を表示装置２４及び加工装置２６に伝達する役割を担っている。

以上のように構成される加工制御システム１０について、図４に示す機能ブロック図に基づいて説明する。

加工制御システム１０は、入力情報処理部３４と、データ処理部３６と、軌跡生成部３８と、変換処理部４０と、表示処理部４２とを有する。

入力情報処理部３４は、入力装置２２により、指定されたワーク形状データと工具データの入力情報をデータ処理部３６に出力する。

データ処理部３６は、少なくとも以下の４つの処理を行う。

（１） ワーク形状データを記憶装置１４のワーク形状データテーブル３０から取得し、軌跡生成部３８に出力する。

（２） 工具データを記憶装置１４の工具データテーブル３２から取得し、軌跡生成部３８に出力する。

（３） 後述する軌跡生成部３８で生成された加工軌跡データ（移動軌跡）を取得し、変換処理部４０に出力する。

（４） 変換処理部４０で変換されたＮＣデータを取得し、加工装置２６に出力する。

軌跡生成部３８は、供給されたワーク形状データと工具データより、機械加工を実施するための軌跡データを生成し、さらにこの軌跡生成部３８は、生成された軌跡データに基づき、加工開始位置、加工終了位置、ピッチ及び加工量を演算する（以下、軌跡データと、加工開始位置と、加工終了位置と、ピッチと及び加工量とを含めたものを加工軌跡データと記す）。さらに、前記軌跡生成部３８は、加工軌跡データを、データ処理部３６に出力する。

ここで、ワークに対する加工開始位置は、指定された工具により、ワークに対し、機械加工を開始する位置である。加工終了位置は、指定された工具により、ワークに対し、機械加工を終了する位置である。ピッチは、指定された工具により、等間隔、且つ平行に連続し機械加工を行う間隔である。例えば、従来技術に係るピッチＰに対し、本発明に係るピッチＰａは、Ｐの２倍とする。すなわち、ＰａをＰの２倍にすることにより、加工開始位置から加工終了位置までの工具による機械加工の回数を、従来技術と比較して、１／２とすることができるため、機械加工時の工具に対する摩耗量を従来技術の略１／２にすることができると共に、機械加工に要する作業時間を従来技術の略１／２に短縮することが可能となる。

変換処理部４０は、供給された加工軌跡データを、加工装置２６で使用されるＮＣデータに変換し、データ処理部３６に出力する。

表示処理部４２は、ワークデータ読み込みコマンドと工具データ読み込みコマンドとその他必要な情報（例えば、各種表示アイコン等）とを表示装置２４の操作画面上に表示する。各種表示アイコン等を格納する表示ウィンドウテーブル４８は、記憶装置１４でなく、他の外部記憶装置に記録されていてもよいし、又はネットワークを通じて入手してもよい。

加工制御システム１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、加工制御システム１０に係る機械加工用制御方法の作用及び効果について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１において、入力装置２２により、表示装置２４の操作画面上に表示されるワークスペースに組み込まれたワークデータ読み込みコマンドを選択し、ワーク形状データを指定する。指定されたワーク形状データは、データ処理部３６に出力される。

ステップＳ２において、入力装置２２により、表示装置２４の操作画面上に表示されるワークスペースに組み込まれた工具データ読み込みコマンドを選択し、工具データを指定する。指定された工具データは、データ処理部３６に出力される。

ステップＳ３において、軌跡生成部３８は、供給されたワーク形状データと工具データとから、軌跡データを生成しする。

ステップＳ４において、軌跡生成部３８は、生成された軌跡データに基づき、第１加工開始位置、第１加工終了位置、第１ピッチＰａ及び第１加工量ｈａを算出し、データ処理部３６に出力する（以下、上述した軌跡データと、第１加工開始位置と、第１加工終了位置と、第１ピッチＰａと及び第１加工量ｈａとを含むものを、第１加工軌跡データ（第１移動軌跡）と記す）。

ステップＳ５において、データ処理部３６は、供給された第１加工軌跡データを変換処理部４０に出力する。変換処理部４０は、供給された第１加工軌跡データを、加工装置２６で使用される第１ＮＣデータに変換し、データ処理部３６に出力する。

なお、上述したステップＳ３〜Ｓ５を、以下、第１加工パス設定工程と記す。

ステップＳ６において、データ処理部３６は、供給された第１ＮＣデータを加工装置２６に出力する。前記加工装置２６には、ワーク形状データに対応したワークがセットされており、加工装置２６は供給された第１ＮＣデータに基づき、第１加工工程方向（以下、矢印Ｘ１方向と記す）へ第１加工工程を実施する。

ステップＳ７において、第１加工工程終了後、第１加工工程に使用された工具の摩耗量が基準の範囲内か否かを検査する（工具摩耗量測定工程）。例えば、レーザセンサ等を用いて、前記工具の摩耗量を測定してもよい。なお、工具の摩耗量は、第１加工工程終了後のワークの加工断面形状（加工残高さ）を測定することにより、間接的に測定することもできる。

ステップＳ８において、軌跡生成部３８は、軌跡データに基づき、第２加工開始位置、第２加工終了位置、第２ピッチＰｂ及び第２加工量ｈｂを算出し、データ処理部３６に出力する（以下、上述した軌跡データと、第２加工開始位置と、第２加工終了位置と、第２ピッチＰｂと及び第２加工量ｈｂとを含むものを、第２加工軌跡データ（第２移動軌跡）と記す）。

ここで、第２加工開始位置は、例えば、第１加工終了位置より、矢印Ｘ１方向又は第２加工工程方向（以下、矢印Ｘ２方向とする。矢印Ｘ２方向は、矢印Ｘ１方向に対し、逆方向である。）に略１／２第１ピッチＰａ移動した位置とする。すなわち、第１加工工程後のワークにおいて、機械加工されずに残った前記ワークの加工残に対し第２加工工程を行うことにより、ワークを確実に所定の形状に加工することが可能となる。

なお、第２加工軌跡データを、ステップＳ７で検査した工具の摩耗量に基づいて、補正をしてもよい。すなわち、第２加工開始位置を矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向へ調整したり、第２加工量ｈｂの大小を調整することである。さらに換言すると、例えば、工具摩耗の方向の反対側に加工指示位置を、工具の摩耗量だけオフセットすることである。この調整により、ワークをより確実に所定の形状に加工することができるため、ワークの形状の精度をより向上させることができる。

ステップＳ９において、データ処理部３６は、供給された第２加工軌跡データを変換処理部４０に出力する。変換処理部４０は、供給された第２加工軌跡データを第２ＮＣデータに変換し、データ処理部３６に出力する。

なお、上述したステップＳ８、Ｓ９を、以下、第２加工パス設定工程と記す。

ステップＳ１０において、データ処理部３６は、供給された第２ＮＣデータを、加工装置２６に出力する。加工装置２６は、供給された第２ＮＣデータに基づき、第２加工工程を実施する。

加工制御システム１０の実施例として、図６Ａ、図６Ｂに基づいて、第１、２加工パス設定工程及び第１、２加工工程を説明する。

第１加工パス設定工程は、以下に記す通り、実施される。

軌跡生成部３８は、指定されたワーク形状データと工具データとから生成された軌跡データに基づき、第１加工軌跡データ（軌跡データと、第１加工開始位置Ａ１と、第１加工終了位置Ａ２と、第１ピッチＰａと及び第１加工量ｈａとを含む）を生成する。変換処理部４０は、前記第１加工軌跡データから、第１ＮＣデータを生成する。

図６Ａに示すように、第１加工工程は、加工装置２６に指定されたワーク形状データに対応したワーク４４ａがセットされ、指定された工具データに対応した工具４６がセットされており、ワーク４４ａに対し、第１ＮＣデータに基づき、矢印Ｘ１方向へ実施される。

図示しない工具摩耗測定工程は、第１加工工程終了後、レーザセンサ等を用いて、前記工具４６の摩耗量を測定してもよい。なお、工具４６の摩耗量は、第１加工工程終了後のワーク４４ｂの加工断面形状（加工残高さ）を測定することにより、間接的に測定することもできる。

第２加工パス設定工程は、以下に記す通り、実施される。

軌跡生成部３８は、軌跡データと第１加工工程後の工具４６の摩耗量とに基づいて、第２加工軌跡データ（軌跡データと、第２加工開始位置Ｂ１と、第２加工終了位置Ｂ２と、第２ピッチＰｂと及び第２加工量ｈｂとを含む）を生成する。ここで、例えば、第２ピッチＰｂは第１ピッチＰａと略同一とし、第２加工開始位置Ｂ１は第１加工終了位置Ａ２に対し、矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向へ第２ピッチＰｂの略１／２Ｐｂだけ変位させている。変換処理部４０は、前記第２加工軌跡データから、第２ＮＣデータを形成する。なお、第２加工量ｈｂの生成は、切削したい切込み量に工具４６の摩耗量を加えて算出する。

図６Ｂに示すように、第２加工工程は、第１加工工程終了後のワーク４４ｂに対し、矢印Ｘ２方向へ実施される。

第２加工工程終了後の図示しないワーク４４ｃは確実に所定の形状に加工することができる。すなわち、第２加工工程において、第１加工工程終了時に機械加工されずに残ったワーク４４ｂの加工残に対し、工具４６が機械加工するためである。なお、機械加工が実施されるワークの表面形状は、平面でなく、曲面でもよい。

本発明に係る機械加工用制御方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

加工制御システムの構成図である。 加工制御システムに使用されるワーク形状データテーブルの説明図である。 加工制御システムに使用される工具データテーブルの説明図である。 加工制御システムの機能ブロック図である。 加工制御システムの処理手順を示すフローチャートである。 図６Ａは、加工制御システムの第１加工工程の概念図であり、図６Ｂは、加工制御システムの第２加工工程の概念図である。 従来技術に係る加工工程の概念図である。

符号の説明

１０…加工制御システム １２…制御部
１４…記憶装置 １６…メインメモリ
１８…画像メモリ ２４…表示装置
２６…加工装置 ３６…データ処理部
３８…軌跡生成部 ４０…変換処理部
４２…表示処理部

Claims (2)

1. ３次元モデルを構成する座標データからワークに対する機械加工用工具の軌跡データを作成し、該軌跡データに基づいて前記ワークに機械加工を施す機械加工用制御方法であって、
   前記３次元モデルの表面に前記工具の第１移動軌跡を等間隔、且つ平行に連続して設定する第１加工パス設定工程と、
   前記第１の移動軌跡が終端した位置から前記等間隔の軌跡の間に前記第１移動軌跡の始端に指向して等間隔、且つ平行に連続して前記工具の第２移動軌跡を設定する第２加工パス設定工程と、
   前記第１移動軌跡と第２移動軌跡に沿って順次前記工具を移動させて前記ワークに機械加工を施す加工工程と、
   を有することを特徴とする機械加工用制御方法。
2. 請求項１記載の機械加工用制御方法において、
   前記第１移動軌跡に沿って移動した工具の摩耗量を検出する工具摩耗量測定工程をさらに有し、前記摩耗量に基づいて、必要に応じて前記第２加工パス設定工程で設定された第２移動軌跡を補正することを特徴とする機械加工用制御方法。

Images