JP2550490B2 - 自動切削加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、数値制御自動プログラミング方式を採用
する工作機械を用いて行なう溝切削加工方法に関するも
のである。尚、ここで「数値制御自動プログラミング」
とは、数値制御装置を備えた工作機械において、加工形
状の定義や工具の動きを数値制御装置の言語で表現（プ
ログラム）してCPUに入力すると、CPUが自動的に工具の
経路を計算し、数値制御装置の入力となる制御媒体を出
力することである。

〔従来の技術〕

第８図は従来の溝加工における工具経路を抽出する方
法を示すフローチャートであり、第９図ないし第11図は
そのフローによって動作する工具経路抽出の一例を示す
説明図であり、図中、（17f），（17g），（37）は操作
者より入力された始点、終点及び溝幅をそれぞれ示し、
実線部（18g）はそれらのデータより作成される溝形状
であり、（22c）は第12図に示される様な溝工具（38）
の刃先点（40a）より見た形状であり、（44）は実際の
溝形状を、また（39）は工具の幅をそれぞれ示すもので
ある。

また、第14図は従来の棒材加工における工具経路を抽
出する方法を示すフローチャートであり、第15図ないし
第17図はそのフローによって動作する工具経路抽出の例
を示す説明図である。図中破線部（16c）は素材の形状
を示し、また、（17h），（17i）および（17j）はそれ
ぞれ操作者より入力された点、斜面（テーパ）および円
弧であり、（18h）〜（18k）はそれらのデータより自動
プログラミング方式において追加作成される形状であ
る。また、（22d）は作成された形状を第13図に示され
る様な工具（41）で切削する場合に、該形状と刃物の切
込角（42）および（43）との関係で切削できない部分
（45a）〜（45d）を補正した形状であり、（47）の矢印
は（22d）の形状に対して抽出された工具経路を示すも
のである。

次に動作について上記各図を参照しながら説明する。
まず、溝加工の場合について説明すると、操作者より与
えられた溝の始点（17f）、終点（17g）、溝幅（37）な
どのデータより溝形状（18g）を作成する（ステップ3
1）。次いで、この溝加工に用いる溝工具（38）の溝幅
（39）を考慮し、実際に加工する溝形状（44）を仕上げ
る為、工具経路抽出の始点となる刃先点（40a）から見
た溝形状（22c）を作成する（ステップ32）。最後にこ
の形状（22c）に対して刃先点（40a）の軌跡である工具
経路（46）を抽出する（ステップ33）。

次に、棒材加工の場合について説明すると、操作者よ
り与えられた仕上形状の点（17h）、テーパ（17i）およ
び円弧（17j）などのデータより、自動プログラミング
方式において形状（18h）〜（18k）を追加し、図形形状
を作成する（ステップ34）。次いで、この棒材加工で用
いる工具（41）の切込角（42）及び（43）を考慮し、仕
上形状の削り過ぎを防止する為、切削不可能な部分（45
a）〜（45d）を除いた形状（22d）を作成する（ステッ
プ35）。最後にこの形状（22d）に対して刃先点（40b）
の軌跡としての工具経路（47）を抽出する（ステップ3
6）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の自動プログラミング方式による切削加工方法は
以上のように構成されているので、溝加工の場合は形状
が固定的なものとなり、そのため、任意の特に複雑な溝
形状の入力、及びその際の工具経路の抽出は不可能であ
り、また棒材加工の場合は、工具形状又は経路により切
削可能なコーナ部分ができたり、削り残しが発生したり
するなどの問題があった。

また、溝加工工具で斜め形状部分を加工する際は、Ｘ
軸およびＺ軸制御による切削が必要であるが、一般的な
溝加工工具のタレットへの取り付け方式では、Ｃ軸方向
に着目すると前記溝加工工具はタレットの取付溝で強固
に支持されているので、高い切削応力に耐え得ることが
出来る。しかし、Ｚ軸方向に着目すると溝加工工具がボ
ルトなどにより支持されるため、高い切削応力がかかる
と溝加工工具にずれ等が生じて正確な加工ができない問
題があった。

この発明は上記のような問題を解消するためになされ
たもので、任意の溝形状を加工出来ると共に、棒材加工
にも展開して直角コーナ部をも切削できる切削加工方法
を得ることを第１の目的とする。また、溝加工工具のず
れ等を防止して正確な加工をすること第２の目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１の観点では、この発明は、与えられた任意の仕上
げ形状に対して溝加工可能な工具を用いて加工を行なう
際、与えられた任意の仕上げ形状と干渉しないように前
記工具の幅を考慮し、切削時に前記幅だけ工具経路をシ
フトさせる補正を行う自動プログラム手段による自動切
削加工方法において、前記工具の幅だけシフトさせた補
正後の工具経路のうち、閉じた部分を除去することで閉
部分除去後工具経路を作成し、この閉部分除去後工具経
路に基づき前記工具により切削を行うことを特徴とする
自動切削加工方法。

〔作用〕

上記第１の観点の自動切削加工方法では、溝加工可能
な工具の幅だけシフトする補正をして得た工具経路のう
ち、閉じた部分を除去するようにした。

従来においても工具の幅だけシフトする補正を行なっ
ていたが、これはあくまで工具の幅以上の溝を加工する
場合に限られている。従って、工具の幅以下の溝に対し
ては、当然、それに応じた幅の別の工具を用いて加工す
ることになる。

しかしながら従来のような単純形状の溝加工でなく、
複雑かつ幅広形状の溝加工を行う場合には、工具経路が
複雑になり、単に工具の幅だけシフトするだけでは、仕
上げ形状に干渉する工具経路（工具経路が閉じた部分）
が生成される場合が起こる。

一方、なるべく切削量の大きな工具（＝幅の広い工
具）を用いて切削し、後に、幅の狭い工具で所定形状に
切削して仕上げる方が加工時間を短縮できる点で好まし
い。

そこで、上記自動切削加工方法のように、工具経路が
閉じた部分を削除すれば仕上げ形状への干渉を防止でき
る。この結果、前記工具の加工できる範囲で、複雑かつ
幅広形状の溝加工を短時間で行なうことができるように
なる。なお、当該工具で切削できない部分（工具幅より
狭い溝）は、後に他の工具を用いて切削すればよい。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明による一実施例の切削加工方法における
動作を説明するためのフローチャート、第２図は上記実
施例における工具幅の補正方法の流れを示すフローチャ
ート、第３図は上記実施例における工具経路を抽出する
方法を示すフローチャート、第４図は任意の仕上形状の
一例を示す説明図であり、破線（16a）は素材形状を示
し、（17a）〜（17e）は操作者が入力した点及びテーパ
を示している。第５図において、（19）は第４図で得た
形状に対し溝加工工具（38）の工具幅（39）を考慮して
補正した補正形状であり、（20a），（20b）で示した破
線部は補正する前の形状である。第６図は工具経路の抽
出方法の一例を示した説明図で、（22a）は図形形状を
示し、実線及び破線矢印（28）及び（29）はそれぞれ加
工するときの工具の移動方向を示している。第７図は第
５図の形状に対して抽出した工具経路（30）を示したも
のである。

次に動作について第１図〜第７図を参照しながら説明
する。第１図〜第３図のフローチャートに示される工具
経路抽出機能を持った自動プログラミング方式による切
削加工方法は、溝加工工具（38）により縦方向の加工を
行なうため、工具幅（39）を広いものにすれば大量の切
削が一度で行なえるし、特に長さのある棒材の加工を行
なう場合、工具の移動が少なくてすむなどの時間短縮に
おいても効果は大きい。

第１図のステップ１では、操作者より与えられた仕上
形状の点（17a），（17c），（17d），（17e）、テーパ
（17b）などのデータに自動プログラミング方法におい
て形状（18a）〜（18f）を付加し、図形形状を作成す
る。ステップ２では使用する工具を判別し、溝加工工具
（38）でない場合には、前述した従来の棒材加工用の工
具経路抽出（第９図）を行なう（ステップ３）。使用工
具が溝加工工具（38）の場合は、ステップ４において工
具幅（39）によって補正した第７図に示す形状（22b）
を求める。その形状（22b）を求める際のフローを第２
図に示す。

まず、溝加工工具（38）の刃先点（40a）の軌跡とし
ての第７図に示す工具経路（30）を抽出するため、工具
幅（39）を考慮した第５図に示す形状（19）を求める
（ステップ６）。次いで形状（19）の中に、交点をもち
閉じた形状（21）がないか調べ（ステップ７）、それが
存在する場合はその閉じた部分（21）を削除する（ステ
ップ８）。閉じた形状（21）がなくなれば、工具幅（3
9）での補正を終了し、求められた形状（22b）より工具
経路（30）の抽出を開始する（ステップ５）。

次に、工具経路（30）を抽出する処理を第６図の説明
図を参照しながら第３図のフローチャートに基づいて説
明する。素材（16b）に対して形状（22a）がこの様に求
められている場合、前記第12図の工具（38）の移動方向
を実線矢印（28）で示す方向とすると、工具経路は（23
a）から（23z）までの矢印で示すものとして求められ
る。

まず、ステップ９において、切り込みを始める位置か
ら形状（22a）に下した点の形状部が移動方向（28）に
対して下りテーパ（以降逆テーパと呼ぶ）かの判別をす
る。例えば、（23e）の工具経路が抽出されている場
合、移動方向（28）より次の切削開始位置から形状（22
a）に下した点（24）の形状は逆テーパとなるので、次
の切削開始点を逆テーパの終了する点（25）の上部（2
6）に変更する（ステップ10）。ここで、工具（38）の
移動方向も（28）から（29）の方向に変更する。また、
逆テーパ切削経路抽出中であり、その逆テーパが終了す
るかどうかを判別し（ステップ11）、例えば（23m）の
次の加工経路を求める場合のように、逆テーパの切削経
路（23f）〜（23m）を抽出中の状態で、且つ逆テーパ部
の加工が終了する段階にあれば、逆テーパの開始した点
（25）の次の切削開始点（27）を求め、工具（38）の移
動方向も（29）から再び（28）の方向に戻す（ステップ
12）。この様に求められた切削開始位置から形状（27）
までの切削する工具経路を求める（ステップ13）。こう
して工具経路（23a）〜（23z）を全て抽出したら、処理
を終える（ステップ14）。終了でない場合は、工具（3
8）の移動方向（28）又は（29）の何れかにおける次の
切削開始点を求める。

前述の第４図、第５図によって求めた形状（22b）に
対して上述の方法を適用して求めた工具経路（30）は第
７図のようになる。

なお、上記実施例では、荒加工についての工具経路の
抽出方法を求めたが、仕上加工では形状（22b）に対し
て棒材加工と同じ工具経路を抽出する。

また、上記実施例では、外径の加工について説明した
が、内径、端面、背面の場合であってもよく、上記実施
例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、任意形状に対して
溝加工工具で切削できる工具経路を抽出するので、複雑
な溝形状の加工や、棒材のコーナ部の加工が可能とな
り、また、溝加工工具の特性と、工具経路により、一回
の切削量の増大と、工具の移動時間が短縮される効果が
ある。また、正確な加工をすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による一実施例の切削加工方法におけ
る動作を説明するフローチャート、第２図は上記実施例
における工具幅の補正方法を示すフローチャート、第３
図は上記実施例における工具経路を抽出する方法を示す
フローチャート、第４図は上記実施例で操作者が入力し
た仕上形状のデータ及び付加される形状を示す説明図、
第５図はこの発明の一実施例における工具幅の補正を説
明するための説明図、第６図は上記実施例における工具
経路の抽出方法を示す説明図、第７図は上記実施例にお
ける工具経路の抽出例、第８図は従来の溝加工における
工具経路の抽出方法を示すフローチャート、第９図、第
10図及び第11図はそれぞれ上記従来の溝加工における、
操作者の入力データと形状を示す説明図、工具幅の補正
を説明するための説明図、及び工具経路の抽出例を示す
説明図、第12図は溝加工工具の一例を示す部分正面図、
第13図は棒材加工用工具の一例を示す部分正面図、第14
図は従来の棒材加工における工具経路の抽出方法を示す
フローチャート、第15図、第16図及び第17図は、それぞ
れ上記従来の棒材加工における、操作者の入力データと
形状を示す説明図、工具の形状補正を説明するための説
明図、及び工具経路の抽出例を示す説明図である。 （16）は素材形状、 （22）は切削後の形状、 （23），（30）は抽出される工具経路、 （38）は溝加工工具。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】与えられた任意の仕上げ形状に対して溝加
   工可能な工具を用いて加工を行なう際、与えられた任意
   の仕上げ形状と干渉しないように前記工具の幅を考慮
   し、切削時に前記幅だけ工具経路をシフトさせる補正を
   行う自動プログラム手段による自動切削加工方法におい
   て、 前記工具の幅だけシフトさせた補正後の工具経路のう
   ち、閉じた部分を除去することで閉鎖分除去後工具経路
   を作成し、この閉部分除去後工具経路に基づき前記工具
   により切削を行うことを特徴とする自動切削加工方法。