JP2015191438A - 数値制御情報作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荒加工工程などカッターパスが素材を突っ切るような切削において、１パスごとの切削終端でリング状の切粉が発生することのない数値制御情報を作成する。【解決手段】数値制御情報作成装置は、荒加工の加工終端が、素材形状の終端側端面に達するか否かを判断する加工終端判定部と、前記荒加工の加工終端が前記素材形状の終端側端面に達すると判断された場合に、荒加工の加工始端から前記素材形状の終端側端面の手前位置までを荒加工する第一カッターパスと、前記手前位置から前記素材形状の終端側端面までの残余部を前記終端側から荒加工する第二カッターパスと、を生成する荒加工カッターパス生成部と、生成されたカッターパスに基づき数値制御情報を作成する数値制御情報作成部と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、使用工具、切削条件、切削領域などから成る旋削加工工程に対し、切粉処理を考慮した旋削加工用のパスを生成して数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置に関する。特に、１次側加工を完了したワークを、ロボット／ローダを用いて反転し、２次側加工を行う自動化システム用の数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置に効果的な技術である。

数値制御旋盤において、所望の加工を行うための数値制御情報は、加工種類（荒、仕上げ、ミゾ、ネジなど）、切削方向（長手方向（順方向＝チャックに向かう方向／逆方向）、端面方向（順方向＝中心軸に向かう方向／逆方向））、使用工具、切削条件、切削領域などから成る個々の加工工程から作成される。加工工程ごとの切削領域は、加工工程を構成する加工形状と素材形状から定義される。

図１４は、従来の数値制御情報作成装置を示すブロック図である。この図に基づいて、数値制御情報の作成手順について説明する。従来の装置において、加工に関する情報が外部からデータ入力装置１に入力される。データ入力部２は、データ入力装置１に入力された加工形状、及び、素材形状・素材材質を加工形状格納部３、及び、素材データ格納部４それぞれに格納する。また、データ入力部２は、更に、工具種類、刃先角・切刃角・工具長などの工具形状から成る工具データを工具データ格納部５に格納する。加工工程生成部６は、それぞれに格納された素材形状、加工形状、及び、工具データを読み出し、加工種類、切削方向、使用工具、切削条件、切削領域（加工範囲）などから成る加工工程を作成する。ここで、外径荒加工工程、ドリル加工工程など所望のワークを加工するための加工工程が作成される。

続いて、荒加工カッターパス生成部７にて荒加工工程カッターパスが作成される。一方、荒加工工程以外は、その他加工工程カッターパス生成部８にて工程ごとにカッターパスが生成される。作成されたその他のカッターパスは、荒加工工程のカッターパスと合わせて数値制御情報作成部９に送出される。数値制御情報作成部９は、数値制御情報を作成する。作成された数値制御情報は、数値制御情報出力部１０を介して通信回線、リムーバブルメディア１１等の形態で外部に出力されるようになっている。

次に、図２を用いて、荒加工カッターパス生成部７における荒加工工程のカッターパスの生成方法について説明する。図２は、チャックＣ１側に向かって切削する（長手順方向切削）外径荒加工工程の一例であり、素材形状（加工前のワーク形状）から加工形状（加工して得たい形状）との差分範囲が切削範囲となる。図２において、薄墨のハッチングを施した箇所が切削範囲となる。従来の数値制御情報作成装置では、素材形状の最大外径位置から指定した切込量だけ切り込んだ径位置で、始端側（図２における右側）から終端側（図２における左側）に向かい長手方向に切削するカッターパスＳ１を生成する。１本のカッターパス（１パス）に着目すると、当該カッタ-パスは、切削始端（素材形状の始端側端面Ｑ２−Ｑ１より手前側）から切削終端（素材形状の終端側端面Ｑ３−Ｑ４を抜けたところ）まで、長手方向に真っ直ぐなパスとなる。続いて、外径方向（素材外）に逃げてＲ１側に戻った後、次のカッターパスとして、更に切込位置を前回のカッターパスＳ１から指定した切込量だけ切り込んだ位置に変えて、長手方向に切削するパスが生成される。そして、こうしたカッターパスが、加工形状に達するまで繰り返し生成される。

この様なカッターパスで軟鋼などの素材のワークを加工すると、切削終端でしばしばリング状の切粉が発生し、チャック爪やワーク自身に絡みつくことがある。このような状態になると、１次側加工完了後、ロボット／ローダによりワークを反転させて２次側加工を行う自動化システムを構築していた場合、チャック爪に絡んだ切粉により反転後のチャッキング不良が発生したり、ワークをつかんだ時に傷が付いたりする。従って、ローダの動作を一時中断し、絡まった切粉を取り除かなければならず稼働率の低下をもたらす。

切削終端でリング状の切粉が発生するのを防ぐため、素材形状の終端で切粉処理用動作をさせることが考えられるが、切削終端で常にリング状の切粉が発生するわけではなく、荒加工工程において１パスごとの切削終端で一律に切粉処理用動作をさせるとムダな動きとなることもある。そのため、切粉処理用の動作を付加するべきパスの特定は、初心者にとっては、非常に難しかった。また、切粉処理用の動作を付加するべきパスが特定できても、１パスごとに適切な切粉処理用動作を付加するのは手間の掛かる作業となる。

また、従来の数値制御情報作成装置では、一括入力した加工形状と素材形状から、１次側加工の加工範囲と、１次側加工の後に行う２次側加工の加工範囲とを決定し、各々の加工範囲を加工する工程を生成することができる。図８は、一括入力した加工形状と素材形状の例であり、加工形状は内径が貫通している。また、図８においては、範囲Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３−Ｆ４−Ｆ５−Ｆ６（図８において濃墨ハッチング箇所）が一括入力された加工形状であり、範囲Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４が素材形状である。この加工形状と素材形状との差分範囲が、加工により除去される加工範囲である。数値制御情報作成装置は、点Ｆ５から素材外径側に伸ばした外径分割線Ｄ１と、点Ｆ２から素材中心に伸ばした内径分割線Ｄ２と、を引いて、この加工範囲を二つに分ける。更に、内径形状が貫通していれば、ドリル加工は１次側の加工で貫通孔を開けてしまうかを指定し、貫通孔部分を１次側加工、２次側加工いずれかの加工範囲に設定する。即ち、一括入力した加工形状と素材形状、及び、外径・内径分割線Ｄ１，Ｄ２と貫通ドリル加工の有無に基づいて１次側と２次側の加工範囲を決定する。図８は、内径分割線Ｄ２を右端面側に指定し、かつ、貫通孔のドリル加工を１次側の加工範囲に含めるように指定した一例である。即ち、外径分割線Ｄ１から内径分割線Ｄ２までの外径側、及び、ドリル加工による貫通孔までが１次側の加工範囲である（図８のＰ１，Ｂ２，Ｂ１，Ｂ４，Ｐ４，Ｐ３，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５で囲まれる範囲）。次に、この１次側加工範囲に対して加工工程を生成する。

ドリル加工に着目すると、加工に用いるドリルは、ハイスドリル、超硬ロー付けドリル、スローアウェイドリルなど工具データに登録してあるドリルの中から選択される。従来の技術では、選択されたドリルのタイプに関係なく、１次側の加工範囲に従い、１次側で貫通孔を開けるドリル工程が生成される。貫通ドリル加工に続き、１次側加工範囲を切削する他の加工工程（端面順方向切削、外径順方向切削）が生成される。一方、２次側についても、１次側と同様、２次側加工範囲に従って加工工程を生成し、数値制御情報作成部により１次側と２次側を加工するための数値制御情報を作成する。

さて、ドリル加工の使用工具にスローアウェイドリルが選択されることがある。スローアウェイドリルは、先端に超硬チップが装着されているドリルであり（図９）、貫通孔が開く際、円盤状の切粉が排出される特徴がある。このため、スローアウェイドリルにより貫通孔を加工すると、貫通時に円盤状の切粉がチャック側に排出され、チャックの爪に絡まる可能性がある。

従来技術により作成した数値制御情報により、１次側加工完了後、ローダによりワークを反転させて、２次側加工を行う自動化システムを構築していた場合、１次側の貫通ドリル加工が原因で円盤状の切粉がチャック爪に絡まる可能性が高い。この場合、ローダの動作を一時中断し、絡まった切粉を取り除かなければならず稼働率の低下をもたらす。

ところで、下記特許文献１に記載の技術は、ドリルサイクルによる穴あけは、ワーク突入時と貫通時はドリルに掛かる負荷が急変するので、ドリルの送り速度をワーク突入時、中間部の加工、及び、貫通時に分けて設定するようにした技術である。この特許文献１の技術では、貫通時には送り速度を遅く設定するとしている。即ち、従来技術による数値制御情報作成装置では、ドリル加工の貫通時に送り速度を遅くしないと、素材から工具が抜ける時に負荷が急変して工具寿命が短くなるという課題もある。この課題はドリル加工だけではなく、図２に示した荒加工においても工具が素材端を抜けるときに工具にかかる負荷が急変するため、素材端を抜けるときに送り速度を遅くしないと工具寿命を短くしたり、チッピングを起こしたりする。

特開昭６０−２２８００９号公報

ところで、これまでの説明で明らかな通り、従来の技術では、荒加工工程などカッターパスが素材を突っ切るような切削において、１パスごとの切削終端でリング状の切粉が発生することがあった。かかるリング状の切粉は、チャッキング不良やワークの傷の原因となっていた。そこで、本発明では、荒加工工程などカッターパスが素材を突っ切るような切削において、１パスごとの切削終端でリング状の切粉が発生することのない数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置を提供することを目的の一つとする。

また、１次側加工を完了したワークを、ローダを用いて反転し２次側加工を行う自動化システムにおいて、１次側の加工にドリルを用いた貫通孔加工があると、貫通孔が開く際、チャック側に排出された円盤状の切粉が爪に絡まることがある。この場合、システムを一時停止させて爪に絡まった切粉を取り除く作業が必要になり、システムの稼働率が低下する。そこで、このような課題を解消する１次側と２次側を連続して加工するための数値制御情報を生成することも目的の一つとする。更に、貫通孔をはじめ素材端を抜ける加工をする場合、貫通時に送り速度を遅くしなくても工具に掛かる負荷の急変を防ぐ数値制御情報を作成することも目的の一つとする。

本発明の数値制御情報作成装置は、素材形状のワークを加工形状に加工するための数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置であって、荒加工の加工終端が、前記素材形状の終端側端面に達するか否かを判断する加工終端判定部と、前記荒加工の加工終端が前記素材形状の終端側端面に達すると判断された場合に、荒加工の加工始端から前記素材形状の終端側端面の手前位置までを荒加工する第一カッターパスと、前記手前位置から前記素材形状の終端側端面までの残余部を前記終端側から荒加工する第二カッターパスと、を生成する荒加工カッターパス生成部と、生成されたカッターパスに基づき数値制御情報を作成する数値制御情報作成部と、を有することを特徴とする。

好適な態様では、前記第二カッターパスは、前記手前位置から前記素材形状の外側に逃げた後、前記終端側から前記第一カッターパスと同じ切り込み量で切り込み、前記手前位置まで前記第一カッターパスと逆向きに進むカッターパスである。

他の好適な態様では、さらに、１次側加工の加工範囲、および、前記１次側加工範囲の加工が完了したワークを反転してから加工される２次側加工の加工範囲それぞれを変更する加工範囲再設定部を有し、前記加工終端判定部は、前記素材形状は、前記加工形状の終端側端面に素材取代を付加した形状であり、かつ、前記１次側加工範囲で行う荒加工の加工終端が、前記加工形状の終端側端面を越えて素材形状の終端側端面に到達するか否かを判定し、前記加工範囲再設定部は、前記加工形状の終端側端面に素材取代を付加した形状であり、かつ、前記１次側加工範囲で行う荒加工の加工終端が、前記加工形状の終端側端面を越えて素材形状の終端側端面に到達すると判定された場合は、前記１次側加工範囲の終端側端面を前記素材形状の終端側端面と加工形状の終端側端面との間に変更し、残余の加工範囲を前記２次側加工範囲に変更し、前記荒加工カッターパス生成部は、前記加工範囲再設定部にて変更された前記１次側加工範囲に基づき第一カッターパスを生成し、前記加工範囲再設定部にて変更された前記２次側加工範囲に基づき第二カッターパスを生成する。この場合において、前記１次側加工で行う荒加工が、貫通孔形成のためのドリル加工を含んでいる場合、前記第一カッターパスは、前記１次側加工範囲のうち前記貫通孔部分をドリルで加工するパスを含み、前記第二カッターパスは、前記素材形状の終端側端面と加工形状の終端側端面との間に残った残余部を切削する旋削端面加工のパスを含むことが望ましい。

本発明による数値制御情報作成装置は、加工工程ごとのカッターパスを生成する際、加工ワークの素材材質と加工工程ごとに入力した加工形状と素材形状から構成される切削領域に基づいて１パスごとのカッターパスを評価し、必要と判定されたパスの切削終端に切粉処理用動作を自動的に付加した数値制御情報を作成することができる。また、貫通孔のある部品でも、第１回目のチャッキングによる加工（１次側加工）と第２回目のチャッキングによる加工（２次側加工）を連続して加工するローダ等を使用した自動化システムにおいて、切粉がチャック爪に絡まりにくくなるような数値制御情報を作成することができる。更に、貫通孔をはじめ素材端を抜ける加工をする場合、素材端において送り速度を遅くする必要のない数値制御情報を作成することができる。

この為、初心者でも切削中に発生するリング状や円盤状の切粉の発生を防ぎ、切粉がチャック爪やワーク自身に絡まらず、かつ、工具寿命を考慮した数値制御情報を容易に作成することができる。

本発明の第１の実施例の数値制御情報作成装置を示すブロック図である。 荒加工工程の一例を示す図である。 切粉処理用動作を示す図である。 工具の一例を示す図である。 切粉処理用動作を付加した荒加工工程の一例を示す図である。 第１実施例における荒加工のカッターパス生成の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例の数値制御情報作成装置を示すブロック図である。 １次加工側で貫通ドリル加工を行う加工物の一例を示す図である。 スローアウェイドリルの一例を示す図である。 １次加工側の加工工程の一例を示す図である。 ２次加工側の加工工程の一例を示す図である。 外径荒加工の一例を示す図である。 外径荒加工の一例を示す図である。 従来技術の数値制御情報作成装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、１次側加工において、ワークのうち、チャックＣ１から離れている側（図２における右側）を「始端側」と呼び、チャックＣ１側（図２における左側）を「終端側」と呼ぶ。１次側加工が完了した後は、ワークを反転して２次側加工を行うため、２次側加工においては、「チャックＣ１から離れている側（図１１における右側）が「終端側」であり、チャックＣ１側（図１１における左側）が「始端側」となる。

本発明の第１の実施例である数値制御情報作成装置のブロック図を図１に示す。本発明の数値制御情報作成装置は、荒加工１パス生成部１２、１パス終端動作判定部１３、切粉処理用パス生成部１４、荒加工全領域パス生成部１５を有している。荒加工１パス生成部１２は、荒・仕上げ加工、ミゾ加工などの加工工程のうち、旋削荒加工工程のカッターパスを１パスずつ作成する。１パス終端動作判定部１３は、生成した１パスごとの切削終端と加工形状／素材形状の関係、及び、素材データ格納部に記憶されている素材材質からパスに切粉処理動作が必要かを判定する。切粉処理用パス生成部１４は、切粉処理が必要な場合、該当パスの切削終端部に切粉処理動作を付加する。荒加工全領域パス生成部１５は、荒加工１パス生成部１２と切粉処理用パス生成部１４において生成された１パスごとのカッターパスを結合して荒加工工程を切削するための全てのカッターパスを生成する。そして、荒加工全領域パス生成部１５において生成されたカッターパスから数値制御情報を作成する（図１）。ここで、荒加工１パス生成部１２、切粉処理用パス生成部１４、荒加工全領域パス生成部１５は、荒加工用のカッターパスを生成する荒加工カッターパス生成部として機能し、切粉処理用パス生成部１４は、荒加工の加工終端が、前記素材形状の終端面に達するか否かを判断する加工終端判定部として機能する。

図２〜図６を用いて本発明の実施例を説明する。図２は、荒加工工程の一例を示す図であり、図３は、本実施例での切粉処理用動作を示す図である。また、図４は、加工に用いる工具の一例を示す図であり、図５は、荒加工工程の一例を示す図である。また、図６は、数値制御情報を作成する流れを示すフローチャートである。

図２，３において、点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を結ぶ形状が素材形状であり、点Ｑ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を結ぶ形状が、最終的に得たい加工形状である。これらの素材形状および加工形状に関する情報は、加工形状格納部３、素材データ格納部４に格納されている。また、素材データ格納部４には、素材の材質情報も格納されている。この加工形状と素材形状との差分範囲（図３における墨ハッチング箇所）が、加工が施される加工範囲となる。

図３に示す荒加工工程の場合、長手方向（図面左右方向、主軸と平行な方向）かつチャックに近づく向き（図面左側）に、まっすぐ切削する。この順方向の荒加工を行った場合に、ワークの材質が軟鋼など粘りのある材質だと切粉の切れが悪く、パスの終端部分でリング状の切粉が発生し易くなる。一方、ワーク材質が鋳物等であれば、切粉がつながる心配はないので、後述の切粉処理用動作の生成は必要ない。従って、荒加工工程のカッターパスを生成する際には、まず、切粉処理用動作の必要性を素材材質に基づいて判断する（Ｕ１）。すなわち、１パス終端動作判定部１３は、素材データ格納部４に格納されたワークの素材材質が、切粉処理用動作が必要な材質として予め設定された材質であるか否かを判定する。ワークの素材材質が、切粉処理用動作が必要な材質でなければ（Ｕ１でＮｏ）、従来技術と同等のパス生成機能により、荒加工の全パスを生成する（Ｕ１４）。

ワークの素材材質が、切粉処理用動作が必要な材質の場合（Ｕ１でＹｅｓ）、荒加工用のカッターパスＳ１を仮生成する（Ｕ２）。このカッターパスＳ１は、指定された切込量Ｄだけ切り込むパスで、始端側から終端側に向かって、素材形状の終端面または加工形状に当たるまで、長手方向に真っ直ぐ切削するカッターパスである。

次に、仮生成した１パスの終端（加工終端）が、素材形状の終端側端面に到達するか否かを１パス終端動作判定部１３において判定する（Ｕ３）。判断の結果、１パスの終端が素材形状の終端側端面に到達していなければ、仮生成した１パスを、現在の切込位置でのカッターパスとして確定する（Ｕ４）。一方、１パスの終端が素材形状の終端側端面に到達する場合には、切粉処理用パス生成部１４は、切粉処理用動作を付加する処理（ステップＵ５〜Ｕ９）を行う。このステップＵ３での判断処理の具体例を、図５を参照して説明する。

図５は、素材形状Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｂ５−Ｂ６を、加工形状Ｂ１−Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３−Ｆ４−Ｆ５−Ｆ６−Ｂ４−Ｂ５−Ｂ６に荒加工する状態を示した図である。荒加工工程のために、素材形状の最外径位置Ｂ２から指定した切込量Ｄずつ切り込んだ位置で長手方向に切削するカッターパスＴ１，Ｔ２，・・・，Ｔｎ，・・・が、加工形状が得られるまで繰り返し算出される。カッターパスＴ１は、パス終端が素材形状の終端側端面Ｂ３−Ｂ４に到達するので切粉処理用動作を生成する必要がある。一方、加工を繰り返した後のカッターパスＴｎのパス終端は加工形状の端面Ｆ５−Ｆ４であり、素材形状の終端側端面Ｂ３−Ｂ４には到達していないため、当該カッターパスＴｎについては、切粉処理用動作の生成は行わない。

次に、図３を用いて外径荒加工工程の切粉処理動作を付加したパスの生成方法について説明する。ステップＵ２で仮生成したカッターパスＳ１が素材形状の終端側端面に到達するなら、カッターパスＳ１の終端を素材形状の終端側端面から規定の距離Ｌ１だけ、長手方向手前側（始端側）に変更する（Ｕ５）。すなわち、変更前のカッターパスＳ１の終端は、当該カッターパスＳ１と素材形状の終端側端面との交点Ｐ４であったが、本実施例では、この点Ｐ４を、始端側に距離Ｌ１だけ移動させた点Ｐ１を、カッターパスＳ１の終端にする。このように、終端が手前側に変更されたカッターパスＳ１は、荒加工の加工始端から素材形状の終端側端面の手前位置までを荒加工する第一カッターパスとして機能する。

その後、点Ｐ１から、外径方向（カッターパスＳ１と直交する方向）に素材から距離Ｌ２だけ離れた点Ｐ２まで逃がすカッターパスを生成する（Ｕ６）。ここで、Ｌ１は、予め設定された値であり、外径荒加工工程に使用する工具のチップの切刃長さＭ１（切削可能な部分）以下の値、すなわち、Ｌ１＜Ｍ１とすることが望ましい。

次に、早送り（エアカット）で、距離Ｌ１だけ長手方向終端側に移動した点Ｐ３、すなわち、素材形状の終端側端面と同一平面上の点Ｐ３まで移動するカッターパスを生成する（Ｕ７）。続いて、切削送りに変更して、素材を外径側から内径側に押しつける目的でパスＳ１と同一径位置の点Ｐ４の位置まで下ろすカッターパスを生成し（Ｕ８）、刃先の逃げ面側で点Ｐ１まで逆方向に切削するカッターパスを生成する（Ｕ９）。この様にして、切粉処理動作（Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ１）を付加した１パスの生成が完了する。この切粉処理動作のパスは、カッターパスＳ１（第一カッターパス）で加工できない残余部を素材形状の終端面側から荒加工する第二カッターパスとして機能する。この第二カッターパスは、素材形状の終端面側からカッターパスＳ１と同じ切り込み量で切り込み、点Ｐ１までカッターパスＳ１と逆向きに進むカッターパスであるともいえる。

切粉処理動作のパスが生成できれば、続いて、荒加工１パス生成部１２において、切粉処理動作の終点である点Ｐ１から、素材外径より外側の点Ｐ５に逃がすカッターパスが生成される（Ｕ１０）。その後、次のパスを生成するか否かの判定を行う（Ｕ１１）。ステップＵ２で生成したカッターパスＳ１が加工形状に達していなければ、次のパスの生成が必要と判断し（ステップＵ１１でＹｅｓ）、ステップＵ２に戻る。そして、前回生成したカッターパスＳ１の始点ＰＳから更に切込量Ｄだけ下がった位置を始点として次の１パスを作成する（Ｕ２）。以降は、ステップＵ２〜Ｕ１０の処理を、全てのカッターパスを生成するまで繰り返す。そして、全ての荒加工工程のカッターパスを作成できれば、すなわち、荒加工工程の切削領域全てを加工し得るカッターパスが得られれば、次のパスを生成する必要はないと判断する（Ｕ１１でＮｏ）。この場合は、作成したカッターパスの各パス間を早送りで繋いでカッターパスを結合する（Ｕ１２）。結合したカッターパスを荒加工工程の切削領域を加工するカッターパスとして記憶し（Ｕ１３）、記憶したカッターパスに基づき数値制御情報作成部９にて数値制御情報を作成する。

以上の説明から明らかなとおり、本実施例では、素材形状の終端側端面を突っ切るようなパスが生成されないため、リング状の切粉を防止することができる。なお、上述した切粉処理動作は一例であり、適宜、変更されてもよい。例えば、素材形状の終端面からの削り残し部の距離Ｌ１が小さい場合は、ステップＵ９における刃先の逃げ面側でＰ１まで逆方向に切削する経路を生成することなく、直接、点Ｐ４から素材外径より外側の点Ｐ５に逃がしてもよい。

また、工具が素材形状の終端面を抜けるときに、工具にかかる負荷の急変を避ける目的の場合は、素材の材質が、切粉処理用動作が必要な高粘度な材質かを判定するステップＵ１を省略してもよい。この場合、素材の材質に関わらず、常に、ステップＵ２〜Ｕ１３の処理を実行すればよい。

また、本明細書では、長手方向、かつ、チャックに近づく向きの外径順方向の荒加工で説明したが、それに限定されることなく、逆方向の荒加工、内径荒加工、端面荒加工等に適用できることは言うまでもない。

次に、第２の実施例について図７を参照して説明する。図７は、第２の実施例である数値制御情報作成装置のブロック図である。この数値制御情報作成装置は、加工終端判定部１６と、加工範囲再決定部１８と、を有している。加工終端判定部１６は、荒加工の加工終端が、素材形状の終端側端面に達するか否かを判断する。また、加工範囲再決定部１８は、加工終端が素材形状の終端側端面に達している場合、加工範囲が素材形状の終端側端面を含まないように、加工範囲を変更する。

次に、この数値制御情報作成装置での、数値制御情報作成の流れについて図８〜図１１を参照して説明する。図８は、ドリル加工を要する加工物の一例を示す図である。また、図９は、ドリル加工で用いられるスローアウェイドリルの図である。図１０は、１次側加工工程を示す図であり、図１１は、２次側加工工程を示す図である。

図８に示すワークは、片側（始端側）から加工を施す１次側加工を完了した後、ロボット／ローダを用いてワークを反転し、反対側（終端側）から加工を施す２次側加工を行う。かかるワークを加工するための数値制御情報を作成する場合は、従来技術と同様、加工工程生成部６において、入力された加工形状と素材形状、外径分割線Ｄ１、内径分割線Ｄ２、及び、貫通ドリル加工の有無に基づいて１次側加工の加工範囲と２次側加工の加工範囲を決定する。この加工範囲の決定は、加工工程生成部６によって行われる。

図８に示す例では、素材形状は、略矩形ブロック形状、すなわち、Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４であり、加工形状は、濃墨ハッチングを施した箇所、すなわち、Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３−Ｆ４−Ｆ５−Ｆ６である。この加工形状と素材形状との差分範囲が、加工範囲となる。ワークの向きを変えることなく、この加工範囲全てを加工することは出来ないため、当該加工範囲を加工するために、ワークは、途中で、ロボットやローダにより反転される。

ワークの反転前に加工が施される範囲が１次側加工範囲であり、反転後に加工が施される範囲が２次側加工範囲である。加工工程生成部６は、加工形状や素材形状等に基づいて、この１次側加工範囲および２次側加工範囲を、仮算出する。具体的には、加工形状と素材形状の差分範囲である加工範囲を、外径分割線Ｄ１、内径分割線Ｄ２で、１次側加工範囲および２次側加工範囲に分割する。また、本実施例の加工形状は、貫通孔を有しているが、この貫通孔部分も、１次側加工範囲として仮算出する。したがって、Ｂ１−Ｂ２−Ｐ１−Ｆ４−Ｆ３−Ｐ２と、貫通孔部分Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｂ４、すなわち、図８においてハッチングが施されていない箇所が１次側加工範囲となる。また、薄墨ハッチング箇所であるＦ５−Ｐ１−Ｂ３−Ｐ４−Ｐ３−Ｆ２−Ｆ１−Ｆ６が２次側加工範囲となる。

荒加工工程では、貫通孔部分は、ドリル加工で加工される。以下では、このドリル加工のための数値情報（カッターパス）の作成技術を中心に説明する。加工工程生成部６において、最小加工径と必要な加工深さなどのデータに基づいて、工具データに登録してある工具から使用可能なドリルが選択され、１次側加工で加工する貫通ドリル工程が生成される。

次に、加工終端判定部１６において、使用するドリルのタイプ、加工形状、及び、素材形状からドリルによる貫通孔加工が妥当か否かの判定が行われる。具体的には、使用工具がスローアウェイドリルの場合、素材形状と加工形状から、素材形状が、加工形状の終端側端面（図８の面Ｆ６−Ｆ１）に素材取代を付加した形状であるか否かを判定する。素材取代を付加した形状である場合は、続いて、１次側加工範囲で行う荒加工であるドリル加工の終端が、加工形状の終端側端面（図８のＦ６−Ｆ１）を越えて素材形状の終端側端面（図８のＢ３−Ｂ４）に到達するか否かを判別する。

加工形状の終端側端面Ｆ６−Ｆ１に素材取代が付加されていない、または、ドリル加工の終端が、素材形状の終端側端面Ｂ３−Ｂ４に到達していない場合には、加工工程生成部６で仮算出１次加工範囲が正式な１次加工範囲として設定され、当該１次加工範囲を加工するためのカッターパスが、荒加工カッターパス生成部７において生成される。生成されたカッターパスは、数値制御情報作成部９に送出される。

一方、加工形状の終端側端面Ｆ６−Ｆ１に素材取代が付加されており、かつ、ドリル加工の終端が素材形状の終端側端面Ｂ３−Ｂ４に到達する場合には、ドリル加工を非貫通加工に変更するため、加工範囲再決定部１８において、１次側加工範囲および２次側加工範囲それぞれが変更される。

加工範囲再決定部１８では、加工工程生成部６において生成された１次側加工範囲のうち、貫通孔加工の加工範囲（図８のＰ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｂ４）を、素材形状を貫通させないように変更し、ドリル工程を非貫通のドリル加工として確定する。すなわち、貫通孔部分の加工終端側端面を、加工形状の終端側端面（図１０のＦ６−Ｆ１）と素材形状の終端側端面（図１０のＢ３−Ｂ４）の間とする。別の言い方をすれば、貫通孔部分の加工終端側端面を、加工形状の終端側端面から、規定の距離ＬＡだけ超過する位置に変更する。なお、距離ＬＡは、加工形状の終端側端面に付加された素材取代Ｌ１よりも小さい（ＬＡ＜Ｌ１）。結果として、加工工程生成部６において生成されたドリル加工の加工範囲（一次側加工範囲の一部）がＰ２、Ｐ３、Ｐ４’、Ｂ４’で囲まれる範囲に変更される。この変更に伴い、二次側加工範囲も、当然に変更される。

加工範囲の変更ができれば、続いて、荒加工カッターパス生成部７において、加工範囲再決定部１８にて変更された加工範囲を、加工工程生成部６にて生成された使用工具、切削条件によりドリル加工するカッターパス＜１＞（図面では、丸で囲った数として表示）が生成され、数値制御情報作成部９に送出される。

更に、加工工程生成部６において生成された１次側の加工工程に基づいて、荒加工カッターパス生成部７においてドリル加工以外の端面順方向荒加工のカッターパス＜２＞、外径順方向荒加工のカッターパス＜３＞等が生成され、数値制御情報作成部９に送出される（図１０）。

次に、２次側の加工範囲に基づいて、１次側と同様の手順で２次側の加工工程を加工工程生成部６にて作成する。図１１は、２次側加工範囲に基づいて、２次側の加工工程を生成した一例である。加工工程生成部６にて作成される端面順方向荒加工における加工範囲はＢ４−Ｂ３−Ｂ１３−Ｂ１４−Ｐ４’−Ｂ４’で囲まれた範囲となる。なお、Ｂ１３は仕上形状のＦ６を外径方向に延長し素材形状と交差する点、Ｂ１４は仕上形状のＦ１を内径方向に延長し加工済みドリル穴と交差する点である。この加工範囲を加工するカッターパス＜４＞が荒加工カッターパス生成部７において生成され、数値制御情報作成部９に送出される。このように１次側のドリル加工で削ったところまで切削することにより、貫通させずに残した素材を削り取る。即ち、２次側加工範囲の旋削加工により貫通孔を開ける技術により、スローアウェイドリルにより発生する円盤状の切粉がチャック側に落ちて爪に絡むことを防ぐことができる。続いて、加工工程生成部６において外径順方向荒加工、及び、ボーリングバーによる内径順方向荒加工を行うように加工工程を生成し、荒加工カッターパス生成部７において各加工工程のカッターパス＜５＞、＜６＞等が生成され、数値制御情報作成部９において１次側と２次側を加工するための数値制御情報を作成する。

この様にして作成した数値制御情報を使用して、１次側加工完了後、ワークを反転させて２次側加工を行う自動化システムを構築すれば、１次側の貫通ドリル加工が原因で円盤状の切粉をチャック爪に絡ませることなく安定した稼働が可能となる。

また、本発明によれば、ドリルを貫通させることなく貫通孔を加工することができるため、ドリル加工の貫通時に送り速度を遅くする必要がなくなり、効率の良い加工を行うことができる。

次に、本発明を外径荒加工に適用した例を図７、図１２、図１３に基づき説明する。この例は、素材形状Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｂ５−Ｂ６を、一次側加工（図１２）と二次側加工（図１３）により、加工形状Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３−Ｆ４−Ｆ５−Ｆ６に加工するものである。加工工程生成部６では、入力された素材形状、加工形状、工具データ等に基づき外径順方向荒加工の加工工程が生成される。生成された加工工程は素材形状、加工形状と共に加工終端判定部１６に入力される。加工終端判定部１６では、素材形状が、加工形状の終端側端面（図１２の面Ｆ３−Ｆ４）に素材取代を付加した形状であるか否かを判定する。素材取代を付加した形状である場合は、続いて、１次側加工範囲で行う荒加工である外径荒加工の終端が、加工形状の終端側端面（図１２のＦ３−Ｆ４）を越えて素材形状の終端側端面（図１２のＢ３−Ｂ４）に到達するか否かを判別する。

加工形状の終端側端面（図１２の面Ｆ３−Ｆ４）に素材取代が付加されていない、あるいは、外径荒加工の終端が、素材形状の終端側端面（図１２のＢ３−Ｂ４）に到達していない場合は、従来技術と同様の手順でカッターパスを生成していく。

一方、加工形状の終端側端面に素材取代が付加されており、外径荒加工の終端が素材形状の終端側端面に到達している場合には、加工範囲再決定部１８において、１次側と２次側の加工範囲を変更する。具体的には、１次側加工の加工範囲の終端側端面を、加工形状の終端側端面（Ｆ３−Ｆ４）の素材形状の終端側端面（Ｂ３−Ｂ４）の間であって、加工形状の終端側端面（Ｆ３−Ｆ４）から距離ＬＡだけ超過した位置に変更する。換言すれば１次側加工の外径順方向荒加工の加工範囲を、Ｆ２’−Ｂ２−ＢＡ−ＢＢとする。なお、この変更に伴い、２次側加工での加工範囲も変更し、２次側加工での加工範囲に、残余部分ＢＢ−ＢＡ−Ｂ３−Ｂ４を組み込む。

続いて、荒加工カッターパス生成部７において、加工範囲再決定部１８にて変更された加工範囲を、加工工程生成部６にて生成された使用工具、切削条件により外径順方向荒加工するカッターパスＴ１，Ｔ２が生成され、数値制御情報作成部９に送出される。ここで、生成されるカッターパスＴ１，Ｔ２が、荒加工の加工始端から前記素材形状の終端側端面の手前位置までを荒加工する第一カッターパスに相当する。

二次側加工は、従来技術と同様の手法により、一次側加工で残った素材形状（Ｂ６〜Ｂ３、ＢＡ、ＢＢ）を加工形状（Ｆ６〜Ｆ３）に加工するカッターパスが、加工工程生成部６、荒加工カッターパス生成部７において生成され、数値制御情報作成部９において数値制御情報が作成される。ここで生成されるカッターパスが、残余部を前記終端面側から荒加工する第二カッターパスに相当する。

ドリル加工と同様、本実施例でも、一次側の荒加工において円盤状の切粉をチャック爪に絡ませることなく安定した稼働が可能になると共に、工具が素材端を抜けるときの工具にかかる負荷急変を避けることができ、素材端を抜けるときに送り速度を遅くする必要がなくなり、効率の良い加工を行うことができる。

また、加工形状側からチャック側に長手方向に向かう外径順方向の荒加工で説明したが、それに限定されることなく、逆方向の荒加工、内径荒加工、端面荒加工等に適用できることは言うまでもない。

１ データ入力装置、２ データ入力部、３ 加工形状格納部、４ 素材データ格納部、５ 工具データ格納部、６ 加工工程生成部、７ 荒加工カッターパス生成部、８ 他加工工程カッターパス生成部、９ 数値制御情報作成部、１０ 数値制御情報出力部、１１ リムーバブルメディア、１２ 荒加工１パス生成部、１３ １パス終端動作判定部、１４ 切粉処理用パス生成部、１５ 荒加工全領域パス生成部、１６ 加工終端判定部、１８ 加工範囲再決定部。

Claims (4)

1. 素材形状のワークを加工形状に加工するための数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置であって、
   荒加工の加工終端が、前記素材形状の終端側端面に達するか否かを判断する加工終端判定部と、
   前記荒加工の加工終端が前記素材形状の終端側端面に達すると判断された場合に、
   荒加工の加工始端から前記素材形状の終端側端面の手前位置までを荒加工する第一カッターパスと、前記手前位置から前記素材形状の終端側端面までの残余部を前記終端側から荒加工する第二カッターパスと、を生成する荒加工カッターパス生成部と、
   生成されたカッターパスに基づき数値制御情報を作成する数値制御情報作成部と、
   を有することを特徴とする数値制御情報作成装置。
2. 請求項１に記載の数値制御情報作成装置であって、
   前記第二カッターパスは、前記手前位置から前記素材形状の外側に逃げた後、前記終端側から前記第一カッターパスと同じ切り込み量で切り込み、前記手前位置まで前記第一カッターパスと逆向きに進むカッターパスである、
   ことを特徴とする数値制御情報作成装置。
3. 請求項１に記載の数値制御情報作成装置において、さらに、
   １次側加工の加工範囲、および、前記１次側加工範囲の加工が完了したワークを反転してから加工される２次側加工の加工範囲それぞれを変更する加工範囲再設定部を有し、
   前記加工終端判定部は、前記素材形状は、前記加工形状の終端側端面に素材取代を付加した形状であり、かつ、前記１次側加工範囲で行う荒加工の加工終端が、前記加工形状の終端側端面を越えて素材形状の終端側端面に到達するか否かを判定し、
   前記加工範囲再設定部は、前記加工形状の終端側端面に素材取代を付加した形状であり、かつ、前記１次側加工範囲で行う荒加工の加工終端が、前記加工形状の終端側端面を越えて素材形状の終端側端面に到達すると判定された場合は、前記１次側加工範囲の終端側端面を前記素材形状の終端側端面と加工形状の終端側端面との間に変更し、残余の加工範囲を前記２次側加工範囲に変更し、
   前記荒加工カッターパス生成部は、前記加工範囲再設定部にて変更された前記１次側加工範囲に基づき第一カッターパスを生成し、前記加工範囲再設定部にて変更された前記２次側加工範囲に基づき第二カッターパスを生成する、
   ことを特徴とする数値制御情報作成装置。
4. 請求項３に記載の数値制御情報作成装置において、
   前記１次側加工で行う荒加工が、貫通孔形成のためのドリル加工を含んでいる場合、
   前記第一カッターパスは、前記１次側加工範囲のうち前記貫通孔部分をドリルで加工するパスを含み、前記第二カッターパスは、前記素材形状の終端側端面と加工形状の終端側端面との間に残った残余部を切削する旋削端面加工のパスを含む、
   ことを特徴とする数値制御情報作成装置。

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