JP2572615B2 - ５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置 - Google Patents
５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置Info
- Publication number
- JP2572615B2 JP2572615B2 JP62313287A JP31328787A JP2572615B2 JP 2572615 B2 JP2572615 B2 JP 2572615B2 JP 62313287 A JP62313287 A JP 62313287A JP 31328787 A JP31328787 A JP 31328787A JP 2572615 B2 JP2572615 B2 JP 2572615B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- axis
- point
- workpiece
- processing point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、５軸制御式NC工作機械において、金型等
の複雑な形状の加工物を加工する際のツール姿勢自動計
算装置に関する。
の複雑な形状の加工物を加工する際のツール姿勢自動計
算装置に関する。
一般に、金型等は、３軸制御のNC工作機械にボールエ
ンドミル等のツールを取付けて加工されることが多い
が、３軸制御機の場合、ツールの位置は数値制御装置
（以下NC装置という）によって移動制御されるが、ツー
ルの姿勢（向き）は制御されず、常に一定方向に向いて
いる。
ンドミル等のツールを取付けて加工されることが多い
が、３軸制御機の場合、ツールの位置は数値制御装置
（以下NC装置という）によって移動制御されるが、ツー
ルの姿勢（向き）は制御されず、常に一定方向に向いて
いる。
ボールエンドミルは金型加工にはなくてはならないツ
ールであって、第９図に示すように、ツール１を軸心回
りに回転させながら、ツール１または加工物２を送り方
向Ｆ（または−Ｆ）に移動して加工を行なうものであ
る。このボールエンドミル１による加工において、その
先端中心Ｃ点の切削速度はツール回転速度の大小に関係
なくゼロであり、ツール１を矢印Ｆに示す送り方向に送
ると、この中心点Ｃ付近では切削作用が行なわれないの
に送りのみがかかるので、異常な応力が発生し、発熱お
よびツール破損の原因となり易い。
ールであって、第９図に示すように、ツール１を軸心回
りに回転させながら、ツール１または加工物２を送り方
向Ｆ（または−Ｆ）に移動して加工を行なうものであ
る。このボールエンドミル１による加工において、その
先端中心Ｃ点の切削速度はツール回転速度の大小に関係
なくゼロであり、ツール１を矢印Ｆに示す送り方向に送
ると、この中心点Ｃ付近では切削作用が行なわれないの
に送りのみがかかるので、異常な応力が発生し、発熱お
よびツール破損の原因となり易い。
このために、ツール形状、材質等の改良が行なわれた
り、あるいは送り方向を加工物の等高線の方向に限定す
る謂ゆる等高線方式加工等の工夫が行なわれているが、
いずれにせよ前記先端中心点Ｃに異常応力が発生するの
を避けることはできず、この事がボールエンドミル材質
の超硬化および高送り（高能率）加工の障害になってい
るというのが現状である。
り、あるいは送り方向を加工物の等高線の方向に限定す
る謂ゆる等高線方式加工等の工夫が行なわれているが、
いずれにせよ前記先端中心点Ｃに異常応力が発生するの
を避けることはできず、この事がボールエンドミル材質
の超硬化および高送り（高能率）加工の障害になってい
るというのが現状である。
このことを解決するための１つの方法は、ボールエン
ドミルの姿勢制御であり、一部の金型加工やインペラ翼
面加工等に実用されている。すなわち、第10図に示す如
く、ツール１の軸心を送り方向Ｆに角度αだけ傾斜させ
る姿勢制御を行なうことにより、先端中心点Ｃを切削作
用から解放し、これによりツール破損のない、正常かつ
高能率の加工を可能にしている。
ドミルの姿勢制御であり、一部の金型加工やインペラ翼
面加工等に実用されている。すなわち、第10図に示す如
く、ツール１の軸心を送り方向Ｆに角度αだけ傾斜させ
る姿勢制御を行なうことにより、先端中心点Ｃを切削作
用から解放し、これによりツール破損のない、正常かつ
高能率の加工を可能にしている。
このような加工を行なうためには、機械に５軸制御機
能が要求されるが、この５軸制御NC工作機械のプログラ
ムには、加工物の形状データ（ツール位置データ）（x,
y,z）の他に、ツールの姿勢データ（θ，γ）が必要で
あり、（θ；仰角，γ：方位角）、これを細分化された
加工物の各ポイント毎にいちいち指定しなくてはいけな
いという煩雑さが大きな欠点となっている。
能が要求されるが、この５軸制御NC工作機械のプログラ
ムには、加工物の形状データ（ツール位置データ）（x,
y,z）の他に、ツールの姿勢データ（θ，γ）が必要で
あり、（θ；仰角，γ：方位角）、これを細分化された
加工物の各ポイント毎にいちいち指定しなくてはいけな
いという煩雑さが大きな欠点となっている。
すなわち、５軸制御機におけるNCプログラム作成手順
は第11図に示すようになっている。
は第11図に示すようになっている。
まず、加工物を走査し、適当な加工ポイントに細分化
する。そして、これら細分化された加工ポイント毎に以
下のデータを順次作成する。
する。そして、これら細分化された加工ポイント毎に以
下のデータを順次作成する。
・ステップ１…加工物形状データ（ツール位置データ）
（x,y,z）を計算指定する（人間による手作業） ・ステップ２…ツールの姿勢データ（θ，γ）を計算指
定する（人間による手作業） ・ステップ３…計算したデータ（x,y,z,θ，γ）を用い
て機械座標系（X,Y,Z,A,B）を求める（自動） ・ステップ４…計算したデータ（x,y,z,）およびデータ
（X,Y,Z,A,B）から送り速度データ（Ｆ）を計算指定す
る（人間による手作業） ・ステップ５…データ（X,Y,Z,A,B,F）で機械を運転
し、加工を行なう。
（x,y,z）を計算指定する（人間による手作業） ・ステップ２…ツールの姿勢データ（θ，γ）を計算指
定する（人間による手作業） ・ステップ３…計算したデータ（x,y,z,θ，γ）を用い
て機械座標系（X,Y,Z,A,B）を求める（自動） ・ステップ４…計算したデータ（x,y,z,）およびデータ
（X,Y,Z,A,B）から送り速度データ（Ｆ）を計算指定す
る（人間による手作業） ・ステップ５…データ（X,Y,Z,A,B,F）で機械を運転
し、加工を行なう。
以上が５軸制御機におけるプログラム作成手順である
が、３軸制御機の場合は、姿勢データ（θ，γ）を必要
としないので、ステップ２の手順が不要であり、またツ
ール位置データ（x,y,z）が機械座標系データ（X,Y,Z）
に一致するので、ステップ３の手順のみならずステップ
４の手順も不要になる。なぜならば、NC機械では、プロ
グラムによって送り速度Ｆを一度指定すると、その後に
指定される機械の移動距離（例えば送り軸移動量）の間
は全てその指定速度で動くようになっているが、３軸機
械の場合はプログラムでの軸移動指定量と、ツールと加
工物の相対移動距離（変位）とが等しいので、送り速度
を一度指定しておいて、各加工ポイント毎に軸移動距離
を次に指定するようにすれば、所望形状がその送り速度
によって加工されるからである。
が、３軸制御機の場合は、姿勢データ（θ，γ）を必要
としないので、ステップ２の手順が不要であり、またツ
ール位置データ（x,y,z）が機械座標系データ（X,Y,Z）
に一致するので、ステップ３の手順のみならずステップ
４の手順も不要になる。なぜならば、NC機械では、プロ
グラムによって送り速度Ｆを一度指定すると、その後に
指定される機械の移動距離（例えば送り軸移動量）の間
は全てその指定速度で動くようになっているが、３軸機
械の場合はプログラムでの軸移動指定量と、ツールと加
工物の相対移動距離（変位）とが等しいので、送り速度
を一度指定しておいて、各加工ポイント毎に軸移動距離
を次に指定するようにすれば、所望形状がその送り速度
によって加工されるからである。
すなわち、３軸機械の場合には、ステップ１の手順か
ら直接ステップ５の手順に行くことができるわけである
が、５軸機械の場合はステップ2,3および４の手順が不
可欠であり、これが５軸機械の欠点となっている。
ら直接ステップ５の手順に行くことができるわけである
が、５軸機械の場合はステップ2,3および４の手順が不
可欠であり、これが５軸機械の欠点となっている。
これらの手順のうち、ステップ３の手順はその計算論
理が比較的簡単であるので、すでに自動計算技術が確立
されているが、ステップ２およびステップ４の作業は計
算論理が複雑であることも手伝って各加工物毎に人間の
手計算で処理せざるを得ないのが現状であり、５軸制御
機の１つの欠点となっている。
理が比較的簡単であるので、すでに自動計算技術が確立
されているが、ステップ２およびステップ４の作業は計
算論理が複雑であることも手伝って各加工物毎に人間の
手計算で処理せざるを得ないのが現状であり、５軸制御
機の１つの欠点となっている。
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、
加工物形状データ（x,y,z）を用いた所定の計算論理に
従ってツール姿勢データ（θ，γ）を自動的に計算する
ことができる５軸制御式NC工作機械のツール姿勢自動計
算装置を提供しようとするものである。
加工物形状データ（x,y,z）を用いた所定の計算論理に
従ってツール姿勢データ（θ，γ）を自動的に計算する
ことができる５軸制御式NC工作機械のツール姿勢自動計
算装置を提供しようとするものである。
この発明では、ツールをその軸心回りに回転させなが
ら、ツールまたは加工物を所定の送り方向に移動させて
加工物に対する加工を行う５軸制御式NC工作機械に適用
され、加工物上のツール移動軌跡を複数の加工ポイント
によって複数の区間に細分化し、これら複数の加工ポイ
ントの三次元座標を求め、該求めた三次元座標データに
基づいて加工の際のツールの姿勢を自動計算する５軸制
御式NC工作機械のツール姿勢自動計算装置において、前
記加工物を載置する面をｘ−ｙ平面とし、このｘ−ｙ平
面に垂直な軸をｚ軸とした場合、ツールの軸心の前記ｘ
−ｙ平面への射影が当該ポイント及び当該ポイントの次
のポイントを結ぶ線分の前記ｘ−ｙ平面への投影に一致
するように各加工ポイントにおけるツールの方位角を当
該加工ポイントおよび当該加工ポイントの次の加工ポイ
ントの三次元座標データに基づき自動計算する第１の演
算手段と、ツールの軸心が当該加工ポイントおよび当該
加工ポイントの次の加工ポイントを結ぶ線分に垂直な方
向に対してツール送り方向側に所定の角度を傾斜するよ
うに各加工ポイントにおけるツールの仰角を当該加工ポ
イントおよび当該加工ポイントの次の加工ポイントの三
次元座標データに基づき自動計算する第２の演算手段と
を具える様にしている。
ら、ツールまたは加工物を所定の送り方向に移動させて
加工物に対する加工を行う５軸制御式NC工作機械に適用
され、加工物上のツール移動軌跡を複数の加工ポイント
によって複数の区間に細分化し、これら複数の加工ポイ
ントの三次元座標を求め、該求めた三次元座標データに
基づいて加工の際のツールの姿勢を自動計算する５軸制
御式NC工作機械のツール姿勢自動計算装置において、前
記加工物を載置する面をｘ−ｙ平面とし、このｘ−ｙ平
面に垂直な軸をｚ軸とした場合、ツールの軸心の前記ｘ
−ｙ平面への射影が当該ポイント及び当該ポイントの次
のポイントを結ぶ線分の前記ｘ−ｙ平面への投影に一致
するように各加工ポイントにおけるツールの方位角を当
該加工ポイントおよび当該加工ポイントの次の加工ポイ
ントの三次元座標データに基づき自動計算する第１の演
算手段と、ツールの軸心が当該加工ポイントおよび当該
加工ポイントの次の加工ポイントを結ぶ線分に垂直な方
向に対してツール送り方向側に所定の角度を傾斜するよ
うに各加工ポイントにおけるツールの仰角を当該加工ポ
イントおよび当該加工ポイントの次の加工ポイントの三
次元座標データに基づき自動計算する第２の演算手段と
を具える様にしている。
すなわち本発明では、例えば当該ポイントのツール方
位角をγn、同仰角をθnとすると、これら（θn，γn）
を当該ポイントの三次元座標デーダ（xn，yn，zn）およ
び次のポイントの三次元座標データ（xn+1，yn+1，
zn+1）のみによって自動計算することにより、従来の手
計算による手間をなくすようにする。
位角をγn、同仰角をθnとすると、これら（θn，γn）
を当該ポイントの三次元座標デーダ（xn，yn，zn）およ
び次のポイントの三次元座標データ（xn+1，yn+1，
zn+1）のみによって自動計算することにより、従来の手
計算による手間をなくすようにする。
（θ，γ）を決定する際には次のような決定論理を用
いるようにする。
いるようにする。
・方位角γについては、各ポイントにおいてツールの軸
心のｘ−ｙ平面への射影がツール軌跡のｘ−ｙ平面への
射影に一致するように、別言すれば加工物を上から見る
とき、ツール軸心とツール軌跡が一致するように、ツー
ルの方位角γを決定するようにする。
心のｘ−ｙ平面への射影がツール軌跡のｘ−ｙ平面への
射影に一致するように、別言すれば加工物を上から見る
とき、ツール軸心とツール軌跡が一致するように、ツー
ルの方位角γを決定するようにする。
・仰角θについては、各ポイントにおいてツールの軸心
がツール送り方向に垂直な方向に対してツール送り方向
側に適宜の角度、例えば15°の傾きをもつように設定す
ることにより、ツールの先端中心を切削面から少し離し
てやるようにする。
がツール送り方向に垂直な方向に対してツール送り方向
側に適宜の角度、例えば15°の傾きをもつように設定す
ることにより、ツールの先端中心を切削面から少し離し
てやるようにする。
以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたがって
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第２図は５軸制御機NC工作機械において、ツール１と
加工物２との相対的位置関係を示すものであり、ツール
１は軸心を中心に回転しながら送り方向Ｆに移動され、
これにより加工物２が所定の形状に加工される。加工物
２の形状データ、ツール位置データ（x,y,z）とは加工
物２を走査して細分した各ポイントの三次元座標を示す
ものである。
加工物２との相対的位置関係を示すものであり、ツール
１は軸心を中心に回転しながら送り方向Ｆに移動され、
これにより加工物２が所定の形状に加工される。加工物
２の形状データ、ツール位置データ（x,y,z）とは加工
物２を走査して細分した各ポイントの三次元座標を示す
ものである。
また、ツール１の姿勢データ（θ，γ）は、ツール１
の仰角θと方位角γで定義される。そして、この発明が
問題にしている事柄は、「各ポイントをツール１が通過
するとき、ツール１は各ポイントにおいてどんな向き
（θ，γ）を向いているか」という事であり、本方法で
は、プログラマが加工物形状データ（x,y,z）を入力す
れば、所定の論理にしたがって自動的に（θ，γ）が計
算されるようにすることにより、従来の手作業による姿
勢データ（θ，γ）の指定を廃止する。
の仰角θと方位角γで定義される。そして、この発明が
問題にしている事柄は、「各ポイントをツール１が通過
するとき、ツール１は各ポイントにおいてどんな向き
（θ，γ）を向いているか」という事であり、本方法で
は、プログラマが加工物形状データ（x,y,z）を入力す
れば、所定の論理にしたがって自動的に（θ，γ）が計
算されるようにすることにより、従来の手作業による姿
勢データ（θ，γ）の指定を廃止する。
以下、本発明によるNCプログラム作成手順を第１図に
示す各工程毎に順を追って説明する。
示す各工程毎に順を追って説明する。
（１）ステップ１…加工物形状データ（ツール位置デー
タ）（x,y,z）の計算 第３図に示すように機械テーブル３上の加工物２を走
査し、ツール１の移動軌跡Ｇを複数のポイントP1，P2…
…Pn，Pn+1……PN（P1：出発点、PN：終点）に細分化す
る。この各ポイントP1〜PNの位置データP1（x1，y1，
z1），P2（x2，y2，z2）……Pn（xn，yn，zn）……P
N（xN，yN，zN）についての計算は従来どおり人間によ
る手作業によって行なう。
タ）（x,y,z）の計算 第３図に示すように機械テーブル３上の加工物２を走
査し、ツール１の移動軌跡Ｇを複数のポイントP1，P2…
…Pn，Pn+1……PN（P1：出発点、PN：終点）に細分化す
る。この各ポイントP1〜PNの位置データP1（x1，y1，
z1），P2（x2，y2，z2）……Pn（xn，yn，zn）……P
N（xN，yN，zN）についての計算は従来どおり人間によ
る手作業によって行なう。
（２）ステップ２…（x,y,z）を入力 計算した各ポイント毎のツール位置データ（x1，y1，
z1），……（xn，yn，zn），（xn+1，yn+1，zn+1），…
…（xN，yN，zN）を計算機に入力する。この計算機とし
ては５軸制御機に付属のCNC装置でもよいが、計算量の
問題から機外の別置計算機としたほうがよい。
z1），……（xn，yn，zn），（xn+1，yn+1，zn+1），…
…（xN，yN，zN）を計算機に入力する。この計算機とし
ては５軸制御機に付属のCNC装置でもよいが、計算量の
問題から機外の別置計算機としたほうがよい。
（３）ステップ３…姿勢データ（θ，γ）の自動計算 このステップ３においては、上記入力されたツール位
置データ（x,y,z）に基づき姿勢データ（θ，γ）を上
記計算機によって自動的に計算する。このステップ３で
の処理が本案の要部である。
置データ（x,y,z）に基づき姿勢データ（θ，γ）を上
記計算機によって自動的に計算する。このステップ３で
の処理が本案の要部である。
（Ａ）方位角決定論理 まず方位角γについては、各ポイントにおいてツール
１の軸心のｘ−ｙ平面への射影がツール軌跡Ｇのｘ−ｙ
平面への射影に一致するように、別言すれば加工物を上
から見るとき、ツール軸心とツール軌跡が一致するよう
に、ツールの方位角γを決定するようにする。
１の軸心のｘ−ｙ平面への射影がツール軌跡Ｇのｘ−ｙ
平面への射影に一致するように、別言すれば加工物を上
から見るとき、ツール軸心とツール軌跡が一致するよう
に、ツールの方位角γを決定するようにする。
（Ｂ）仰角決定論理 また仰角θについては、各ポイントにおいてツール１
の軸心がツール送り方向Ｆに垂直な方向に対してツール
送り方向Ｆ側に適宜の角度、例えば15°の傾きをもつよ
うに設定することにより、ツールの先端中心を切削面か
ら少し離してやるようにする。
の軸心がツール送り方向Ｆに垂直な方向に対してツール
送り方向Ｆ側に適宜の角度、例えば15°の傾きをもつよ
うに設定することにより、ツールの先端中心を切削面か
ら少し離してやるようにする。
第４図は上記論理によって決定したツール１の姿勢を
ポイントPn-1，Pn，Pn+1について示すものであり、Ｇは
ツール１の予定軌跡を、ＦはポイントPn〜Pn+1間でのツ
ール送り方向を表わしている。第４図の右上図は加工物
を上から見た図であり、上記決定論理（Ａ）にしたがい
ツール軸心とツール軌跡Ｇが一致するようになってい
る。
ポイントPn-1，Pn，Pn+1について示すものであり、Ｇは
ツール１の予定軌跡を、ＦはポイントPn〜Pn+1間でのツ
ール送り方向を表わしている。第４図の右上図は加工物
を上から見た図であり、上記決定論理（Ａ）にしたがい
ツール軸心とツール軌跡Ｇが一致するようになってい
る。
この図において、 Δxn＝xn+1−xn Δyn＝yn+1−yn であり、さらに三角形PnQaPn+1を考えると、 線分▲▼のｘ−ｙ平面への射影（▲
▼）xyは、 となる。
▼）xyは、 となる。
そして、この射影（▲▼）xyとｙ軸との
なす角をEnとすると、 ただしΔXn≧０のとき ０≦En≦180° ΔXn＜０のとき −180°＜En＜０ となる。
なす角をEnとすると、 ただしΔXn≧０のとき ０≦En≦180° ΔXn＜０のとき −180°＜En＜０ となる。
第４図の左下図は、縦軸にＺ軸をとり、横軸を上記射
影（▲▼）xyに平行な方向にとったもので
あり、上記決定論理（Ｂ）にしたがい、ツール軸心がツ
ール送り方向Ｆに垂直な方向から15°傾斜するようにな
っている。この図には、ポイントPn、Pn+1間のツールの
実際の移動距離 が表わされており、三角形PnQbPn+1を考えると、−ｚ軸
に対するツール移動方向Ｆの角度Dnは次のようになる。
影（▲▼）xyに平行な方向にとったもので
あり、上記決定論理（Ｂ）にしたがい、ツール軸心がツ
ール送り方向Ｆに垂直な方向から15°傾斜するようにな
っている。この図には、ポイントPn、Pn+1間のツールの
実際の移動距離 が表わされており、三角形PnQbPn+1を考えると、−ｚ軸
に対するツール移動方向Ｆの角度Dnは次のようになる。
ただしΔyn≦０のとき ０≦Dn≦90° Δyn＞０のとき 90°＜Dn＜180° そして、ポイントPnについての方位角γn、仰角θnは
このようにして求めたEn，Dnを用い、下式のように決定
する。
このようにして求めたEn，Dnを用い、下式のように決定
する。
０≦Dn≦105°のときには θn＝（Dn＋75°）−90°＝Dn−15° ……（３） γn＝En ……（４） （γnとEn 同一方向） 105°≦Dn≦180°のときには θn＝（270°−Dn）−75° ＝195°−Dn ……（５） γn＝En＋180° ……（６） （γnとEn 逆方向） すなわち、計算機においてはて、各ポイントにおける
ツール位置データP1（x1，y1，z1），……Pn（xn，yn，
zn）……PN（xN，yN，zN）が入力されると、これら入力
データを用い前記（１）〜（６）式にしたがって各ポイ
ントにおける姿勢データ（θ1，γ1），（θ2，γ2）…
…（θn，γn）……（θN，γN）を自動計算する。具体
的には、当該ポイントPnの姿勢データθn，γnを求める
には、当該ポイントの位置データ（xn，yn，zn）と次ポ
イントの位置データ（xn+1，yn+1，zn+1）を前記（１）
（２）式に代入することによりDn・Enを求め、その計算
結果に応じて前記（３）〜（６）式にしたがってθn，
γnを決定する。
ツール位置データP1（x1，y1，z1），……Pn（xn，yn，
zn）……PN（xN，yN，zN）が入力されると、これら入力
データを用い前記（１）〜（６）式にしたがって各ポイ
ントにおける姿勢データ（θ1，γ1），（θ2，γ2）…
…（θn，γn）……（θN，γN）を自動計算する。具体
的には、当該ポイントPnの姿勢データθn，γnを求める
には、当該ポイントの位置データ（xn，yn，zn）と次ポ
イントの位置データ（xn+1，yn+1，zn+1）を前記（１）
（２）式に代入することによりDn・Enを求め、その計算
結果に応じて前記（３）〜（６）式にしたがってθn，
γnを決定する。
かかる自動計算方式によれば、常にツールが先に述べ
た論理（Ａ）（Ｂ）にしたがって刻々にその姿勢を変え
ながら、所定のツール軌跡をたどって加工が進行するわ
けであるが、ツール先端中心は常に加工から解放されて
おり、異常な応力やツール破損が発生することはない。
また、ツール姿勢（θ，γ）を決定する際には前記
（１）〜（６）式に示されるように、ステップ１で求め
た加工物形状データ（x,y,z）のみを用いており、これ
以外のデータを必要とはしない。
た論理（Ａ）（Ｂ）にしたがって刻々にその姿勢を変え
ながら、所定のツール軌跡をたどって加工が進行するわ
けであるが、ツール先端中心は常に加工から解放されて
おり、異常な応力やツール破損が発生することはない。
また、ツール姿勢（θ，γ）を決定する際には前記
（１）〜（６）式に示されるように、ステップ１で求め
た加工物形状データ（x,y,z）のみを用いており、これ
以外のデータを必要とはしない。
（４）ステップ４……機械座標（X,Y,Z,A,B）の自動計
算 以上で、ツール１の位置および姿勢データ（x,y,z,
θ，γ）が求められたので、計算機は次にこれらデータ
（x,y,z,θ，γ）を用いて機械座標点（X,Y,Z,A,B）を
自動計算する。この自動計算については従来より行なわ
れており、またこの計算方法は（θ，γ）の定義の仕
方、使用する５軸制御機械の軸配置構造、寸法により少
しずつ異なる。
算 以上で、ツール１の位置および姿勢データ（x,y,z,
θ，γ）が求められたので、計算機は次にこれらデータ
（x,y,z,θ，γ）を用いて機械座標点（X,Y,Z,A,B）を
自動計算する。この自動計算については従来より行なわ
れており、またこの計算方法は（θ，γ）の定義の仕
方、使用する５軸制御機械の軸配置構造、寸法により少
しずつ異なる。
ここでは、一例として特開昭61-79508号公報に基づく
変換方法を第５図〜第８図にしたがって示す。
変換方法を第５図〜第８図にしたがって示す。
この場合はスイベル式の機械テーブル３を用いること
にする。
にする。
加工物座標値（x,y,z,θ，γ）から工具座標系（I,M,
C,θ，γ）への変換。
C,θ，γ）への変換。
加工物座標値（x,y,z）は直接には機械座標（X,Y,Z）
へ変換しにくいので、第５図に示すように（x,y）につ
いては方位角（γ）だけ回転した新しい座標系の値（I,
M）に変換し、Ｚ軸方向も原点を０′からスイベル中心
０にＬだけ移動して新しいＣの値を求める。
へ変換しにくいので、第５図に示すように（x,y）につ
いては方位角（γ）だけ回転した新しい座標系の値（I,
M）に変換し、Ｚ軸方向も原点を０′からスイベル中心
０にＬだけ移動して新しいＣの値を求める。
Ｉ＝x sinγ−y cosγ ……（７） Ｍ＝x cosγ＋y sinγ ……（８） −Ｃ＝Ｌ−Ｚ ……（９） すなわち、加工物座標系データ（x,y,z,θ，γ）が与
えられたら上記（７）（８）（９）式に基づく変換を行
ない、以後の処理ではこの新しい工具座標系（I,M,C,
θ，γ）を用いるようにする。この変換は機械座標系へ
の変換を容易にするだけのものであり、必ずしも必要で
ない。
えられたら上記（７）（８）（９）式に基づく変換を行
ない、以後の処理ではこの新しい工具座標系（I,M,C,
θ，γ）を用いるようにする。この変換は機械座標系へ
の変換を容易にするだけのものであり、必ずしも必要で
ない。
工具座標系（I,M,C,θ，γ）から機械座標（X,Y,Z,A,
B）への変換 前記特開昭61−79508号公報には、加工物の−ｙ軸を
機械の＋ｚ軸方向に一致させて加工物を機械テーブルに
取付けた場合、方位角θの方向から仰角γにてツールを
加工物に接触させるための機械座標A,Bの変位は次のと
おりであることが示されている。
B）への変換 前記特開昭61−79508号公報には、加工物の−ｙ軸を
機械の＋ｚ軸方向に一致させて加工物を機械テーブルに
取付けた場合、方位角θの方向から仰角γにてツールを
加工物に接触させるための機械座標A,Bの変位は次のと
おりであることが示されている。
Ａ＝cos-1（１−2sinθ） ……（10） また、このときツールの位置を（h,l,m,N）の位置に
一致させるための、機械座標X,Y,Zの変位は次のとおり
であることも同公報に示されている（第６図参照）。
一致させるための、機械座標X,Y,Zの変位は次のとおり
であることも同公報に示されている（第６図参照）。
Ｘ＝Ｘ′＋M cosβ−N sinβ ……（12） Ｙ＝Ｙ′＋M sinβ−N cosβ ……（13） Ｚ＝ｌ ……（14） 但し Ｙ′＝−ｈ（１−sinθ） ……（16） これら（12）〜（17）式はX,Y,Zをh,l,M,Nを用いて表
わしているので、次にこれらX,Y,Zを工具座標値I,M,Cで
表わすようにする。
わしているので、次にこれらX,Y,Zを工具座標値I,M,Cで
表わすようにする。
すなわち、第７図、第８図から次式が成立する。
ｌ＝（Ｉ＋C tanθ）cosθ ……（19） これら（18）（19）式を（12）〜（14）式に代入し整
理すると、次のようになる。ただし、この式変換におい
ては、 のときcosβ,sinβは次のようになることも用いる。
理すると、次のようになる。ただし、この式変換におい
ては、 のときcosβ,sinβは次のようになることも用いる。
Ｚ＝Icosθ＋Csinθ ……（22） 以上のように、（20），（21），（22）式によれば機
械座標系X,Y,Zが工具座標系I,M,Cで表わすことができ
た。
械座標系X,Y,Zが工具座標系I,M,Cで表わすことができ
た。
よって、工具座標系（I,M,C,θ，γ）が与えられた
ら、（10），（11），（20），（21），（22）式によっ
て機械座標系（X,Y,Z,A,B）に自動変換することができ
る。
ら、（10），（11），（20），（21），（22）式によっ
て機械座標系（X,Y,Z,A,B）に自動変換することができ
る。
加工物座標系（x,y,z,θ，γ）から機械座標系（X,Y,
Z,A,B）への変換式（10），（11），（20），（21），
（22）を列記すると以下のようになる。
Z,A,B）への変換式（10），（11），（20），（21），
（22）を列記すると以下のようになる。
Ａ＝cos-1（１−2sinθ） ……（10） Ｚ＝Csinθ＋Icosθ ……（22） （５）ステップ５…送り速度Ｆの計算 この場合送り速度Ｆは従来通り人間による手計算で求
めてNC機械に入力する。
めてNC機械に入力する。
（６）ステップ６…５軸制御加工 入力されたデータ（X,Y,Z,A,B,F）にしたがって機械
を動かし、加工物を加工する。
を動かし、加工物を加工する。
以上が、本実施例によるNCプログラム作成入力手順で
あるが、本発明は上記実施例に適宜の変更を加え得るも
のであり、例えば（x,y,z）から（θ，γ）を求める
際、加工物形状が特異な場合には機械主軸またはツール
ホルダーが加工物と干渉しないように（x,y,z）からツ
ール姿勢（θ，γ）を決定するようにしてもよい。
あるが、本発明は上記実施例に適宜の変更を加え得るも
のであり、例えば（x,y,z）から（θ，γ）を求める
際、加工物形状が特異な場合には機械主軸またはツール
ホルダーが加工物と干渉しないように（x,y,z）からツ
ール姿勢（θ，γ）を決定するようにしてもよい。
さらに、ステップ３の手順では各区間毎に計算を行な
うようにしたが、加工内容に応じて必要な区間でのみこ
の計算を行なうようにしてもよい。
うようにしたが、加工内容に応じて必要な区間でのみこ
の計算を行なうようにしてもよい。
以上説明したようにこの発明によれば、５軸制御式NC
工作機械の各加工ポイントのツール姿勢（方位角、仰
角）を決定するに当たって、方位角は当該加工ポイント
および当該加工ポイントの次の加工ポイントの三次元座
標データに基づきツールの軸心のｘ−ｙ平面への射影が
当該ポイント及び当該ポイントの次のポイントを結ぶ線
分のｘ−ｙ平面への射影に一致するように自動決定する
とともに、仰角は当該加工ポイントおよび当該加工ポイ
ントの次のポイントの三次元座標データに基づきツール
の軸心が当該加工ポイントおよび当該加工ポイントの次
の加工ポイントを結ぶ線分に垂直な方向に対してツール
送り方向側に所定の角度を傾斜するように自動決定する
ようにしたので、ツール破損が発生することがない適正
なツール姿勢を加工物の三次元座標データのみを用いて
極めて簡単に自動的に決定できるようになる。
工作機械の各加工ポイントのツール姿勢（方位角、仰
角）を決定するに当たって、方位角は当該加工ポイント
および当該加工ポイントの次の加工ポイントの三次元座
標データに基づきツールの軸心のｘ−ｙ平面への射影が
当該ポイント及び当該ポイントの次のポイントを結ぶ線
分のｘ−ｙ平面への射影に一致するように自動決定する
とともに、仰角は当該加工ポイントおよび当該加工ポイ
ントの次のポイントの三次元座標データに基づきツール
の軸心が当該加工ポイントおよび当該加工ポイントの次
の加工ポイントを結ぶ線分に垂直な方向に対してツール
送り方向側に所定の角度を傾斜するように自動決定する
ようにしたので、ツール破損が発生することがない適正
なツール姿勢を加工物の三次元座標データのみを用いて
極めて簡単に自動的に決定できるようになる。
第１図はこの発明の一実施例を示す工程図、第２図は５
軸制御機械における加工物とツールの位置関係を示す
図、第３図および第４図は本発明によるツール姿勢決定
原理を説明するための図、第５図乃至第８図は加工物座
標から機械座標への変換の一例を説明するための図、第
９図および第10図はボールエンドミルを用いた一般的な
加工を説明するための概略図、第11図は従来のNCプログ
ラム作成入力手順を示す工程図である。 １……ツール、２……加工物、３……機械テーブル、θ
……仰角、γ……方位角。
軸制御機械における加工物とツールの位置関係を示す
図、第３図および第４図は本発明によるツール姿勢決定
原理を説明するための図、第５図乃至第８図は加工物座
標から機械座標への変換の一例を説明するための図、第
９図および第10図はボールエンドミルを用いた一般的な
加工を説明するための概略図、第11図は従来のNCプログ
ラム作成入力手順を示す工程図である。 １……ツール、２……加工物、３……機械テーブル、θ
……仰角、γ……方位角。
Claims (1)
- 【請求項１】ツールをその軸心回りに回転させながら、
ツールまたは加工物を所定の送り方向に移動させて加工
物に対する加工を行う５軸制御式NC工作機械に適用さ
れ、加工物上のツール移動軌跡を複数の加工ポイントに
よって複数の区間に細分化し、これら複数の加工ポイン
トの三次元座標を求め、該求めた三次元座標データに基
づいて加工の際のツールの姿勢を自動計算する５軸制御
式NC工作機械のツール姿勢自動計算装置において、 前記加工物を載置する面をｘ−ｙ平面とし、このｘ−ｙ
平面に垂直な軸をｚ軸とした場合、ツールの軸心の前記
ｘ−ｙ平面への射影が当該ポイント及び当該ポイントの
次のポイントを結ぶ線分の前記ｘ−ｙ平面への射影に一
致するように各加工ポイントにおけるツールの方位角を
当該加工ポイントおよび当該加工ポイントの次の加工ポ
イントの三次元座標データに基づき自動計算する第１の
演算手段と、 ツールの軸心が当該加工ポイントおよび当該加工ポイン
トの次の加工ポイントを結ぶ線分に垂直な方向に対して
ツール送り方向側に所定の角度を傾斜するように各加工
ポイントにおけるツールの仰角を当該加工ポイントおよ
び当該加工ポイントの次の加工ポイントの三次元座標デ
ータに基づき自動計算する第２の演算手段と、 を具える５軸制御式NC工作機械のツール姿勢自動計算装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313287A JP2572615B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | ５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313287A JP2572615B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | ５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01159156A JPH01159156A (ja) | 1989-06-22 |
| JP2572615B2 true JP2572615B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=18039397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313287A Expired - Lifetime JP2572615B2 (ja) | 1987-12-11 | 1987-12-11 | ５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572615B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0763921B2 (ja) * | 1988-02-13 | 1995-07-12 | 新日本工機株式会社 | 数値制御工作機械 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5622105A (en) * | 1979-08-01 | 1981-03-02 | Hitachi Ltd | Control device for numerical control machine tool |
| JPS60262214A (ja) * | 1984-06-06 | 1985-12-25 | Nippei Toyama Corp | 加工中心経路の補正方法 |
| JPS6198407A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Fanuc Ltd | ロボツト制御軸の位置デ−タ生成方法 |
-
1987
- 1987-12-11 JP JP62313287A patent/JP2572615B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01159156A (ja) | 1989-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7433754B2 (en) | Numerical controller | |
| JP3000219B2 (ja) | 曲面加工用情報処理装置 | |
| JPH0480784B2 (ja) | ||
| JP2011183528A (ja) | 自動プログラミング装置、およびその動作プログラム | |
| JP4503326B2 (ja) | 工具経路データ生成装置及びこれを備えた制御装置 | |
| JP2572615B2 (ja) | ５軸制御式ｎｃ工作機械のツール姿勢自動計算装置 | |
| JP2005352876A (ja) | Ｎｃデータ作成装置、５軸ｎｃ工作機械の制御装置及びｃｌデータ作成装置 | |
| JP3093935B2 (ja) | バイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法 | |
| JP4531297B2 (ja) | ６軸制御ｎｃプログラム生成方法及び生成装置、並びに６軸制御ｎｃプログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
| JP3116129B2 (ja) | 加工方法 | |
| JP3173808B2 (ja) | 工具姿勢制御データ生成装置 | |
| JP4327662B2 (ja) | ワイヤカット放電加工方法、ワイヤカット放電加工方法における加工プログラムの作成方法、およびワイヤカット放電加工用加工プログラム作成装置 | |
| JP2005144620A (ja) | 数値制御加工機による形状加工方法、数値制御装置、工作機械、ｎｃプログラム作成装置、およびｎｃプログラム作成プログラム | |
| JP2750739B2 (ja) | 産業用ロボットの制御装置 | |
| JPH09292913A (ja) | Ｎｃデータ作成装置 | |
| JP2527230B2 (ja) | 工具径路生成方法 | |
| JPH10175085A (ja) | ３次元レーザー加工機における倣い軸制御方法と装置 | |
| JPH07261815A (ja) | Ｎｃ加工用工具加工経路作成方法およびその装置 | |
| JP3344811B2 (ja) | 工具経路データ生成方法 | |
| CN108705684B (zh) | 一种五轴石材桥切机三维加工圆盘锯位姿获取方法 | |
| JP2845710B2 (ja) | 機械加工方法 | |
| JPH04152011A (ja) | スムースプロフィル加工システム | |
| JPH0981221A (ja) | Ｎｃデータ作成装置及びその補正データ作成方法 | |
| JP2006190048A (ja) | 複合加工機用の数値制御装置 | |
| JP2898162B2 (ja) | キャラクタラインの加工方法 |