JP3035946B2 - 軸送り切削加工における軸送り速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は軸送り切削加工方法で、特に加工途中から
切削抵抗が増大する場合の軸送り速度の制御方法に関す
るものである。

従来の技術 例えば、曲面状の金型面を有するプレス金型の代表的
な加工方法としては、母型を用いて行なう曲面倣い加工
と、三次元方向を数値制御（以下、NCという）して、母
型なしで型彫りするNC加工とがある。そして、この従来
のNC加工機による金型加工方法においては、NC加工機
が、加工軌跡および加工条件により記述されているプロ
グラムを解析できるプログラム解読装置と、前記加工条
件に対応させて加工に最適となる工具の送り速度および
回転数のデータを記憶している記憶装置と、加工条件に
対応させた加工に最適となる工具の送り速度および回転
数の入力装置と、選択した加工条件に基づき、記憶装置
より最適の工具の送り速度および回転数のデータを読み
出し、このデータにより工具を駆動する指令を算出する
解析装置とを備えている。そして、制御に必要なデータ
を予め記憶装置に記憶させておくことにより、最適な工
具の送りおよび回転数を簡単に導出して加工を行なうこ
とを可能としている。

そして、このNC加工を行なうNC加工機としては、例え
ばエンドミルを取り付けたNC立フライス盤などが使われ
ており、金型素材であるブロック状の鋼材の一つの面に
対して、その加工域を水平方向へ移動させながら垂直方
向の切削加工（突き加工）を繰返し行なって曲面状の金
型面をを形成する。そして、第14図に示すようにNC加工
機の切削刃Ｔは、鋼材Ｗに対して軸送り開始位置（第14
図においてＨ＋Ｌの位置）から軸送り終了位置（同じく
Ｐの位置）まで一定の軸送り速度で加工を行なってい
る。

発明が解決しようとする課題 しかし、NC加工機を使う前述の従来の加工方法の場合
には、切削刃Ｔを軸送り開始位置から軸送り終了位置ま
で一定の軸送り速度で切削加工するが、第14図に示すよ
うに、切削加工開始位置（Ｈ＋Ｌ）から軸送り終了位置
Ｐまでの間の切削抵抗が一定であればよいが、第15図に
示すように、切削加工済み位置の加工深さより深くまで
切削加工する場合には、切削途中の加工面積が増える点
から切削抵抗が急増し、回転する切削刃Ｔが折損する等
の虞れがあった。したがって、このような場合には、切
削刃Ｔの折損等を防止するために、加工速度すなわち軸
送り速度をある程度遅く設定する必要があり、そのた
め、加工に過大な時間を要するという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、切削刃
の破損を防止するとともに、NC加工機による加工時間を
短縮できる軸送り切削加工における軸送り速度制御方法
を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するための手段としてこの発明の方法
は、回転切削工具を軸方向に移動させてワークを切削加
工し、その切削加工位置を、隣接する切削加工位置での
前記回転切削工具による切削域同士の少なくとも一部が
重複するように、前記回転切削工具の半径方向に順に移
動させる軸送り切削加工における軸送り速度制御方法に
おいて、切削加工を実行する切削加工位置の順序を定め
るとともに、切削加工の実行順序が先の切削加工位置に
おける前記工具の軸線方向の切削深さと該切削加工位置
に隣接しかつ切削加工の実行順序が後の切削加工位置に
おける前記工具の軸線方向の切削深さとを比較し、切削
加工の実行順序が後の切削加工位置における切削深さが
深い場合に、該切削加工の実行順序が後の切削加工位置
における前記工具の軸送り速度を、切削加工の順序が先
行する切削加工位置での切削深さを越える以前に低速で
切り替えるように制御することを特徴としている。

作用 上記方法によれば、回転切削工具がその軸線方向に移
動させられてワークに切削加工を施し、その切削加工位
置での加工が終了した後、回転切削工具をワークから後
退させ、かつその半径方向に移動させて次の切削加工位
置で同様な軸送り切削加工がおこなわれる。その場合の
回転切削工具の半径方向への移動は、その直径を越えな
い量であって、先行の切削域と後続の切削域との一部が
重複する。その結果、回転切削工具の一部は、既に切削
が完了して生じている空間に露出し、その部分での切削
負荷が生じない状態となる。このようないわゆる部分切
削は、先行の切削加工位置での軸送り深さに対して後続
の切削加工位置での軸送り切削深さが浅い場合であり、
後続の切削加工位置での軸送り切削深さが先行の切削加
工位置よりも深くなった場合には、回転切削工具の先端
の全体がワークに切り込んで全周で切削をおこなういわ
ゆる全周切削となる。この全周切削となる時点が、先行
の切削加工位置での軸送り深さと後続の切削加工位置で
の軸送り深さとを比較することによって決定され、後続
の切削加工位置での切削加工の際に、前記工具の軸送り
深さが、これに隣接する先行の切削加工位置での軸送り
深さを越える以前に、前記工具の軸送り速度が低速に切
り替えられる。したがって切削面積が増大する時点では
軸送り速度が低下させられているので、切削負荷が過大
になったり、それに伴って工具が折損するなどの事態が
未然に防止される。また、いわゆる全周切削に到達する
以前は、軸送り速度が高く設定されるので、切削加工に
要する時間を短縮することができる。

実 施 例 以下、この発明の方法を、プレス金型の曲面状の金型
面を加工する場合に適用した一実施例を第１図ないし第
13図に基づいて説明する。

軸送り切削加工における軸送り速度制御方法は、ホス
トコンピュータにより、一回の軸送り操作によって切削
される加工域を求める段階で、切削加工済みの位置（す
なわち切削加工の順序が先行する切削加工位置）の切削
深さ、すなわちＺ軸上の点（Ｚ値）と、これから切削す
る深さ（すなわち先行の切削加工位置に隣接する後続の
切削加工位置での軸送り深さ）とを比較し、加工済み位
置より深く切削する場合には、その量を切削位置の座標
値情報に付加させ、NC加工機の制御により切削刃Ｔの軸
送り速度を、その量だけ手前から自動的に低速に切替え
られて加工されるようになっている。

また、切削位置は第１図に示すようにＸ−Ｙ平面内
で、X,Yの各軸方向に指示された一定のピッチで直線を
引いて多数の枡目が形成され、これらの直交する各直線
の交点上に、点P11〜点jiとして求められる。また、多
数の枡目を形成している各直線のピッチは、第２図に示
すように、各枡目の対角に位置する２つの交点間の距離
が切削刃Ｔの直径の長さより離隔すると、各交点を基準
に切削した際に切削残り（第２図において斜線で示した
部分）が生じるため、第３図に示すように、対角に位置
する２つの交点間の距離が切削刃Ｔの直径と同じか、ま
たは若干短くなるように設定されている。すなわち互い
に隣接する切削加工位置での切削域が、互いに一部重複
するように設定されている。なお、第１図において太い
実線は鋼材Ｗの見切り形状を示している。また鋼材の見
切り形状は、第４図に示すように直線と曲線とで構成さ
れるもの、または第５図に示すように全て曲線で構成さ
れるものについても対応可能である。

次に、切削位置の中心となる交点（以下、加工点とい
う）P11,P21……Pjiを第６図のように配列するととも
に、各加工点Ｐの情報はX,Y,Zの各座標値と、減速位置
を示すＣとの４つの情報（第７図参照）で構成させる。
なお、切削位置の加工順序は、例えば第８図および第９
図に示すようなパターンが予め指示されているものとす
る（自動決定も可）。

次に、減速位置Ｃは第10図のＰ点の場合、その周囲の
切削位置（加工点P1〜P8）のうち加工を終了した点のＺ
値の最大値（Zmax）と、加工点ＰのＺ値（Pz）と比較
し、所定の計算式で求められる。ここで加工点Ｐの選択
順序は、上述の加工順序とし、切削済み点か否かは、各
加工点の情報内のＣ値の有無により判断する。

以上で求められた各加工点情報は、例えば、 等のフォーマットに変換されてNC加工機へ支給される
（但し、“G65P9000"は加工の実行プログラムNo.であ
る）。このとき、加工点情報のＣ＝０のものは、X,Y,Z
の値のみで支給する。

次にNC加工機の軸送り切削加工の制御プログラムでこ
の加工点情報を読み、Ｃ値が入っているものは第12図に
示すように軸送り速度を、切削開始位置（Ｈ＋Ｌ）から
段差位置（Ｐ＋Ｃ）までは（すなわち切削刃Ｔの先端部
外周の一部が切削によって生じた空間部を通るいわゆる
部分切削の状態では）F1（高速）とし、段差位置（Ｐ＋
Ｃ）からＰの位置までは（すなわち切削刃Ｔの先端部の
全体が切削をおこなう全周切削の状態では）F2（低速）
として加工させる。またＣ値が入っていないものは開始
位置からＰの位置までF1（高速）で加工する。

したがって、この方法によれば切削刃Ｔの負荷が小さ
い間は軸送り速度を高速にし、負荷が大きくなる間は、
軸送り速度を低速にして加工することが可能で、切削刃
Ｔの折損事故等が防止されて、高効率な金型加工を実現
できる。

次に、ホストコンピュータにより行なわれる情報処理
の手順を、第12図に基づいて説明する。

先ず、鋼材をＸ−Ｙ平面で各軸方向に、指示したピ
ッチで枡目を切る。

次に枡目の各交点（加工点P11〜Pji）の切削予定深
さ（Ｚ値）を求める（第１図）。

そして、加工点の情報（X,Y,Z座標値，減速位置
Ｃ）を枡目に合せたマトリックス図に配列させる（第６
図）。

次に、各加工点の加工順序を決める（事前に指示し
ておく：第８図および第９図等）。

次に加工順序に従って、今、切削しようとしている
加工点Ｐと、その周囲に位置する加工点のうち、既に切
削されている加工点とその切削深さとの比較を行なう
（第10図P1〜P8）。

そして、第10図において、 Pz≧Pz maxのときＣ＝０ Pz＜Pz maxのときＣ＝Pz max−Pz としてＣ値を求める。

また、上述した〜の各処理を、全ての加工点Ｐ
について実施し、各点のＣ値を求める。

以上で求めた加工点Ｐの情報を、NC加工機に支給す
るフォーマットに変換する。

続いて、ホストコンピュータにて求められた切削位置
（加工点Ｐ）の情報を与えられたNC加工機にて行なわれ
るデータ処理手順について第13図を参照して説明する。

NC加工機へのデータを支給する。

各点の切削加工動作時のＣ値情報の有無をチェック
する。

＜Ｃ値無し＞ 切削開始位置から切削終了位置まで一定速度で加工す
る。

＜Ｃ値有り＞ 切削終了位置からＣの量だけ手前の位置から減速加工
を開始する。

の手順にて、例えば第８図および第９図の順に全
ての加工点Ｐを加工する。

発明の効果 以上、説明したようにこの発明の方法は、切削工具を
その軸線方向に送る軸送り深さが、隣接かつ先行する切
削加工位置よりも深い場合には、先行の切削加工位置よ
りも深く工具を送る直前に工具の軸送り速度を低速に切
り替えるので、切削刃に掛かる負荷が過大になることが
なく、その結果、切削刃の折損が防止されるとともに、
効率的に加工が行なわれて加工時間の短縮が図れる等の
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第13図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第１図は鋼材上の加工点Ｐの配置を示す平面図、第
２図は加工点の間隔が広過ぎて加工残りが発生する場合
を示す図、第３図は加工残りが発生しない加工点の最大
間隔の場合を示す図、第４図は直線と曲線とで構成され
る見切り形状を示す図、第５図は曲線で構成される見切
り形状を示す図、第６図は各加工点を記入したマトリッ
クス図、第７図は各加工点の情報の説明図、第８図は加
工順序の例を示す図、第９図は加工順序の別の例を示す
説明図、第10図は加工点Ｐとその周囲の点との関係を示
す図、第11図は加工途中で切削抵抗が変化する場合の軸
送り速度の切替え位置示す図、第12図はホストコンピュ
ータによるデータ処理手順を示すブロック図、第13図は
NC加工機のデータ処理手順を示すブロック図、第14図お
よび第15図は従来例を示し、第14図は切削抵抗が変化し
ない場合の加工例を示す図、第15図は切削抵抗が途中か
ら変化する場合の加工例を示す図である。 Ｔ……切削刃、Ｗ……鋼材、P,P11〜……加工点、Ｗ…
…鋼材。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/013 B23Q 15/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転切削工具を軸方向に移動させてワーク
   を切削加工し、その切削加工位置を、隣接する切削加工
   位置での前記回転切削工具による切削域同士の少なくと
   も一部が重複するように、前記回転切削工具の半径方向
   に順に移動させる軸送り切削加工における軸送り速度制
   御方法において、 切削加工を実行する切削加工位置の順序を定めるととも
   に、切削加工の実行順序が先の切削加工位置における前
   記工具の軸線方向の切削深さと該切削加工位置に隣接し
   かつ切削加工の実行順序が後の切削加工位置における前
   記工具の軸線方向の切削深さとを比較し、切削加工の実
   行順序が後の切削加工位置における切削深さが深い場合
   に、該切削加工の実行順序が後の切削加工位置における
   前記工具の軸送り速度を、切削加工の順序が先行する切
   削加工位置での切削深さを越える以前に低速に切り替え
   るように制御することを特徴とする軸送り切削加工にお
   ける軸送り速度制御方法。