JP2016218515A - 数値制御情報作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】旋削加工において長い切粉の発生を防止するための断続切削において、面品位、工具寿命を悪化させずに断続切削を行うことができるカッターパスを生成する。
【解決手段】旋削加工工程の切削領域において、切削開始点Ｐ１から断続切削距離Ｌ３だけ進んだ位置Ｐ２まで切削を行い、当該位置Ｐ２に対して逃がし角度Ａ１と逃げ量Ｌ４にて決まる逃がし位置Ｐ３まで素材から離れる方向に工具を移動した後、Ｐ２まで戻してから切削を再開するカッターパスを生成する。以降は、Ｌ３だけ切削するごとに、一旦逃がし位置まで逃がしてから戻す動きを入れてから切削を再開する動作を繰り返すカッターパスを生成し、切削領域全体を断続切削する数値制御情報を作成することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、数値制御情報によって旋削加工が行われる数値制御旋盤において、長い切粉の発生を防ぐのに効果のある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技術である。

図１１は、一般的な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。図１１の装置において、データ入力部２には、外部からデータ入力装置１を介して、加工形状、素材形状、素材材質、工具データ等が入力される。データ入力部２は、入力された加工形状を加工形状格納部３に、素材形状と素材材質を素材データ格納部４に、工具種類、刃先角・切刃角・副切刃角・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、それぞれ格納する。加工工程生成部６は、格納された素材形状と素材材質、加工形状、及び、工具データを読み出し、旋削荒加工やミゾ加工などの加工種類、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。例えば、外径荒加工などの旋削加工工程、ミゾ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、旋削加工工程カッターパス生成部７にて外径荒加工など旋削加工工程のカッターパスが作成される。一方、ドリル加工、ミゾ加工、ネジ加工など旋削加工工程以外は、旋削加工以外の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。各加工工程の工程データ、及び生成されたカッターパスは、順次、数値制御情報作成部９に送られて数値制御情報が作成され、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するようになっている。

図２に示す旋削荒加工の場合、データ入力装置１から入力され、加工形状格納部３に格納された加工形状Ｆ１〜Ｆ７、及び、素材データ格納部４に格納された素材形状Ｃ１〜Ｃ３にて囲まれる範囲が切削領域となる。工具データ格納部５に格納された工具から使用工具を選択し、素材材質などに基づいて切込量、切削速度、送りなどの切削条件を決定し、加工工程生成部６にて旋削荒加工工程を生成する。続いて、旋削加工工程カッターパス生成部７において、切込量Ｄ１における切削開始点Ｐ１から切削領域の終端Ｅ１まで連続して加工するカッターパスが生成される。

さて一般に、アルミニウムや銅などの旋削加工では、工具の移動にともない切粉が連続的に発生する。図２のＰ１からＥ１まで加工する間に切粉が長くつながると、ワークに絡まり傷が付く恐れがある。そこで、切粉がある程度長くなったら、オペレータが切削を一時停止し、手動で切粉をワークから取り除いてから切削を再開する方法がとられる。或いは、自動で切粉を切断する技術が、特許文献１に開示されている。図８は、その技術を使って荒加工の断続切削を行う従来技術の一例である。外径荒加工領域を加工する際、工具は、切削開始点Ｏ１から切削を開始し、Ｚ軸に平行に切削を行っていく。そして、点Ｏ１から距離Ｌ１だけ切削した位置Ｏ２で一旦加工を停止し、距離Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）だけリバースしてその位置Ｏ３から加工を続行する。以降は、距離Ｌ１加工するごとに加工停止とリバースを繰り返し、外径荒加工領域を加工する。本技術は、所定の距離だけ切削して工具を停止した後、一旦、リバースした位置から切削を再開することにより、切粉の切断（切粉処理）が行えるというものである。

特開平６−２８５７０１号公報

ここで、旋削加工による切削面を拡大すると、図１０に示すように波状になる。そのため、特許文献１に記載のカッターパスでは、リバース時に切削面を刃先がこすることになる。特に、リバース速度を上げると面品位が悪化し、工具寿命にも悪影響がある。

また、凹み部分の切削では、図９に示すように、所定距離だけ切削して工具を停止した点Ｏ８から点Ｏ７までリバースした際に工具の背面がワークに干渉する恐れがある。

本発明は上述の課題を解消した断続切削を行うことができるカッターパスを生成し、旋削加工用の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。

本発明の数値制御情報作成装置は、旋削加工工程の切削領域を、指定された加工条件で切削する数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置において、切削開始位置から予め設定された断続切削距離だけ切削を行う切削カッターパスを生成する切削動作生成部と、前記切削カッターパスの停止位置から、切削の向きと逆向き、かつ、切削面から離れる方向に工具を移動させる逃がしカッターパスを生成する逃がし動作生成部と、前記逃がしカッターパスの停止位置から切削方向と同方向に工具を移動し、前記切削カッターパスの停止位置である新たな切削開始位置まで工具を移動させる切削再開カッターパスを生成する切削再開動作生成部と、を備え、前記切削カッターパス、逃がしカッターパス、切削再開カッターパスを繰り返し生成することにより、前記切削領域を断続切削にて切削するカッターパスを生成し、該カッターパスに基づいて数値制御情報を作成することを特徴とする。

好適な態様では、前記逃がし動作生成部は、前記切削領域が凹部の加工領域である場合、前記切削方向に対する前記工具の移動方向の角度である逃がし角度を、使用工具の副切刃角より大きい値に自動設定して、前記逃がしカッターパスを生成する。

本発明による数値制御情報作成装置は、所定の距離だけ切削して工具を停止した後、一旦、ワークから離れる方向に斜めに逃がし、その後、工具を停止した位置まで戻ってから切削を再開することにより、切削面をこすって面品位を損なうことなく切粉処理のための断続切削を行う数値制御情報を容易に作成することができる。本発明では、工具を切削面から離れる方向に逃がし、かつ、切削を終了した位置から切削を再開することができるので、工具に余分な負荷がかからず工具寿命が短くなることもない。また、工具停止後に逃げる角度を工具形状に基づいて決めることにより、凹部の切削でもワークに干渉することのない逃し動作を行う数値制御情報を作成することができる。

本発明の数値制御情報作成装置を示すブロック図である。 外径荒加工の一例を示す図である。 本発明による旋削断続切削のカッターパスを示す図である。 本発明にて凹み領域を加工する場合の一例を示す図である。 本発明による断続切削のカッターパス生成処理を示すフローチャートである。 本発明による凹み領域のカッターパスを示す図である。 本発明による内径荒加工の断続切削のカッターパスを示す図である。 従来技術による外径荒加工の断続切削のカッターパスを示す図である。 従来技術による凹部のカッターパスを示す図である。 旋削加工による加工面の拡大図である。 一般的な数値制御情報作成装置を示すブロック図である。

本発明の実施例を図１に示す。図１１と同様の箇所は同一の番号を付与して説明を省略する。本発明の数値制御情報作成装置は、加工工程生成部６により生成された旋削加工工程に対し、旋削加工工程断続切削カッターパス生成部１６において、断続的な切削と逃し、切削再開の一連の動作を行うカッターパスを生成する。このカッターパスは、旋削断続切削条件格納部１５に保持されている断続切削距離、逃がし角度、逃げ量など断続切削用の条件と、加工工程生成部６により決定した使用工具の工具形状データと、素材データ格納部４に記憶されている素材形状と、に基づいて生成される。

旋削加工工程断続切削カッターパス生成部１６は、切削動作生成部１２、逃がし動作生成部１３、及び、切削再開動作生成部１４から構成される。切削動作生成部１２は、加工工程生成部６にて作成された旋削加工工程と、旋削断続切削条件格納部１５から読み出した「断続切削距離」と、に基づいて、切削開始位置から切削停止位置までの１本のカッターパスを生成する。次に、逃がし動作生成部１３は、旋削断続切削条件格納部１５から読み出した「逃がし角度」および「逃げ量」を用いて、切削停止位置から工具を斜め方向に逃がすカッターパスを生成する。切削再開動作生成部１４は、逃がし動作生成部１３にて工具を逃がした位置から切削停止位置まで戻すカッターパスを生成する。一連のカッターパスの生成を切削領域が終わるまで繰り返した後、数値制御情報作成部９に送出して断続切削を行う数値制御情報を作成する。

図２、図３、図４、及び、フローチャート（図５）を用いて本発明の実施例の動作を説明する。素材材質がアルミニウムなどの場合、加工工程生成部６にて生成された旋削加工工程は、旋削加工工程断続切削カッターパス生成部１６に送られて断続切削を行う本発明のカッターパスを生成する。切削動作生成部１３は、最初に、切削領域が凹み領域か否かを判定する（Ｕ１）。図２に示す外径加工の場合は、切削領域が凹み領域ではないので（Ｕ１：Ｎｏ）、ステップＵ２に進む。ステップＵ２では、切削領域の素材形状Ｃ１〜Ｃ３の頂点Ｃ２から切込量Ｄ１だけ切り込み方向にシフトした位置を切削開始点Ｐ１として決定する（Ｕ２）。次に、切削開始点Ｐ１から旋削断続切削条件格納部１５から読み出した断続切削距離Ｌ３だけ進んだ位置Ｐ２まで切削するカッターパスを生成し（Ｕ３、図３参照）、Ｐ２で工具移動（切削）を止める（Ｕ４）。逃がし動作生成部１３は、既に生成したカッターパスが切削領域の終端Ｅ１まで達しているかを判定し（Ｕ５）、未到達なら（Ｕ５：Ｎｏ）、切削方向と加工部位（外径部、内径部、右端面部、左端面部）から工具が素材から離れる方向を求め（外径部なら＋Ｘ方向、内径部なら−Ｘ方向、右端面部なら＋Ｚ方向、左端面部なら−Ｚ方向）、旋削断続切削条件格納部１５から読み出した逃がし角度Ａ１と逃げ量Ｌ４にて決まる位置Ｐ３に逃がすカッターパスを生成する（Ｕ６）。次に、切削再開動作生成部１４は、Ｐ３から切削を停止した位置Ｐ２まで戻るカッターパスを生成する（Ｕ７）。ステップＵ６，Ｕ７で生成されるＰ２→Ｐ３→Ｐ２のカッターパスは、切削送りでも良いが、エアカット動作なので非切削時間を短縮するために早送りにしてもよい。ステップＵ７が終了すれば、次の断続切削するカッターパスを生成するためにステップＵ１０に戻る。

ステップＵ１０では、切込量まで切削済みか否かを判断する。図２、図３の例では、Ｐ２が切込量Ｄ１の深さの位置にあるので（Ｕ１０：Ｙｅｓ）、Ｐ２を新たな切削開始点とみなして、Ｐ２から断続切削距離Ｌ３だけ工具を進めてＰ４まで切削するカッターパスを生成し、以降、前述の処理を繰り返して切削領域の終端Ｅ１までのカッターパスを生成する（Ｕ３，Ｕ４，Ｕ５，Ｕ６，Ｕ７，Ｕ１０）。

ステップＵ５において、断続切削距離Ｌ３ずつ切削してきた位置Ｐｎが切削領域の終端Ｅ１に達するか判定し、到達していれば切込量Ｄ１の深さのカッターパス生成を完了する（Ｕ５：Ｙｅｓ）。ステップＵ８においては、加工形状Ｆ１〜Ｆ７と素材形状Ｃ１〜Ｃ３にて囲まれる範囲の加工形状（Ｃ１→Ｆ２〜Ｆ６→Ｃ３）に沿うカッターパスを生成したかをチェックして、切削領域全てのカッターパス生成を終えたか判定する（Ｕ８）。未切削領域が残っていれば、更に切込量Ｄ１だけ切り込み方向にシフトした位置のカッターパスを生成するためにステップＵ１に戻る（Ｕ８：Ｎｏ）。一方、全切削領域を加工するカッターパス生成を完了していれば（Ｕ８：Ｙｅｓ）、旋削加工工程の断続切削のカッターパスを確定し（Ｕ９）、数値制御情報作成部９に送出して数値制御情報を作成する。

ここで、上述の処理によって得られる断続切削の数値制御情報の一例を示す。以下は、図２、図３において、工具の寄り付きから、Ｐ１〜Ｐ４までを示したものである。
Ｏ０１２３
Ｎ１ Ｇ００ ＸＰ０ ＺＰ０ Ｔ０１
Ｎ２ ＸＰ１
Ｎ３ ＸＰ１ ＺＰ１
Ｎ４ Ｇ０１ ＸＰ２ ＺＰ２ Ｆｆ１
Ｎ５ Ｇ００ ＸＰ３ ＺＰ３
Ｎ６ ＸＰ２ ＺＰ２
Ｎ７ Ｇ０１ ＸＰ４ ＺＰ４ Ｆｆ１
・・・・・・・・・・・・・・

ブロックＮ１では、使用工具Ｔ０１を選択し、オペレータが指定した素材外の点Ｐ０を経由し、ブロックＮ２，Ｎ３にて切削開始点Ｐ１に移動する指令を行う。ブロックＮ４にて、加工工程生成部６にて作成された旋削荒加工工程の切削条件である切削送り速度ｆ１にて断続切削距離Ｌ３だけ移動した点Ｐ２まで切削を行い、ブロックＮ５にて、早送りにて前述のように逃がし角度Ａ１と逃げ量Ｌ４に基づいた点Ｐ３まで逃がしてから、ブロックＮ６にてＰ２まで戻す指令を行う。ブロックＮ７にて、さらに断続切削距離Ｌ３だけ移動した点Ｐ４まで切削する指令を行い、以降この指令パターンを繰り返す。

次に、図４の例のように切削領域が凹み領域の場合の処理について説明する。この場合、図５のフローチャートのＵ１において、旋削荒加工工程の切削領域は凹み領域なので（Ｕ１：Ｙｅｓ）、切削方向に基づき、切削領域の工具の進入側が加工開始点Ｐ１となる（Ｕ１１）。Ｕ１０にてＰ１が切込量Ｄ１の深さにあるかを調べるが、Ｐ１は加工開始位置なので（Ｕ１０：Ｎｏ）、Ｐ１から断続切削距離Ｌ３だけ加工形状に沿って切り込みながら切削するカッターパスを生成する（Ｕ１２）。図４で示せば、１回目の切削Ｐ１→Ｐ２のカッターパス、及び、２回目の切削Ｐ２→Ｐ４’→Ｐ４のカッターパスの生成に該当する。Ｐ４’にて切込量Ｄ１だけ切り込んだ位置に達するので、次の断続切削距離の加工は、Ｕ１０の判定でＹｅｓになるため、以降は断続切削距離だけ水平に切削するカッターパスを生成する処理となる（Ｕ３）。

加工領域が凹領域である別の実施例について、図６を用いて説明する。凹部の荒加工領域を切削する場合、使用工具の副切刃角Ａ３よりも急角度で切り込むことはできないので、逃がし角度Ａ１を旋削断続切削条件格納部１５に記憶させた固定値ではなく、使用工具の副切刃角Ａ３に基づいて取得する逃がし角度Ａ２にする。逃がし角度Ａ２を使用工具の副切刃角Ａ３より大きくなるように算出することにより、従来技術（図９）のように切削停止位置から工具をリバースした際に、工具が素材と干渉することがなくなる。図６の切削開始点Ｒ１からＲ２、Ｒ３まで断続切削距離Ｌ３だけ切削してから切削を停止するカッターパスを生成し、Ｒ３から工具を素材から離れる方向に、逃がし角度Ａ２と逃げ量Ｌ４にてＲ４まで移動し、続いて、Ｒ３まで戻した後、次の断続切削距離Ｌ３だけ切削するカッターパスを生成する。このようにすれば任意の角度の下り加工が複数あっても工具が素材と干渉することがない。

図７は旋削断続切削条件格納部１５に予め設定された「切粉排出動作距離」を内径荒加工に適用した実施例である。逃がし動作の目標位置は内径や工具の太さに応じて干渉しない位置に決められることに加え、図３にて説明したような断続切削を繰り返し、切粉排出動作距離Ｌ５に達した位置Ｔ４になったら、切削を停止し、Ｔ５までの「逃がし角度Ａ１」「逃げ量Ｌ４」に基づいて工具を移動させ、更に早送りで素材外の位置Ｔ６まで工具を逃がすようにしている。Ｔ６まで移動した工具は、早送りでＴ５を経由してＴ４に戻し、次の断続切削を続行するカッターパスを生成する。このように、本発明の特徴である素材から工具を離れる方向に逃がして断続切削を行う技術を用いることにより、内径の旋削加工において切粉の排出を促すカッターパスを容易に生成させることもできる。

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 旋削加工工程カッターパス生成部、８ 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 切削動作生成部、１３ 逃がし動作生成部、１４ 切削再開動作生成部、１５ 旋削断続切削条件格納部、１６ 旋削加工工程断続切削カッターパス生成部。

Claims (2)

1. 旋削加工工程の切削領域を、指定された加工条件で切削する数値制御情報を作成する数値制御情報作成装置において、
   切削開始位置から予め設定された断続切削距離だけ切削を行う切削カッターパスを生成する切削動作生成部と、
   前記切削カッターパスの停止位置から、切削の向きと逆向き、かつ、切削面から離れる方向に工具を移動させる逃がしカッターパスを生成する逃がし動作生成部と、
   前記逃がしカッターパスの停止位置から切削方向と同方向に工具を移動し、前記切削カッターパスの停止位置である新たな切削開始位置まで工具を移動させる切削再開カッターパスを生成する切削再開動作生成部と、
   を備え、
   前記切削カッターパス、逃がしカッターパス、切削再開カッターパスを繰り返し生成することにより、前記切削領域を断続切削にて切削するカッターパスを生成し、該カッターパスに基づいて数値制御情報を作成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の数値制御情報作成装置であって、
   前記逃がし動作生成部は、前記切削領域が凹部の加工領域である場合、前記切削方向に対する前記工具の移動方向の角度である逃がし角度を、使用工具の副切刃角より大きい値に自動設定して、前記逃がし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。
   

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