JP3517403B2 - 複合加工工作機械 - Google Patents

複合加工工作機械

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JP3517403B2 JP2001127731A JP2001127731A JP3517403B2 JP 3517403 B2 JP3517403 B2 JP 3517403B2 JP 2001127731 A JP2001127731 A JP 2001127731A JP 2001127731 A JP2001127731 A JP 2001127731A JP 3517403 B2 JP3517403 B2 JP 3517403B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単一のホルダ部に
複数のインサートが装着され、1本の工具で旋削加工と
ドリル/ミーリング加工などの回転工具加工を行うこと
が出来る複合工具を使用する、複合加工工作機械に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来この種の工作機械においては、工具
が旋削加工用工具とドリル/ミーリング加工用工具とに
区分されており、加工内容が変化するたびに刃物台に装
着された工具を、これから行うべき加工に適用させて脱
着交換することにより加工を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】こうした工作機械は、
加工内容が変化するたびに工具交換動作が必要となり、
工具交換に時間を要し、その分加工効率が低下する不都
合がある。そこで、単一の工具に複数のインサートを装
着した複合工具を使用して、工具交換の手間を省き、加
工効率を向上させようとする提案が最近なされている。
【0004】しかし、加工プログラムの作成に際して、
オペレータがこうした複合工具の加工内容を予め熟知す
ることは到底不可能であることから、オペレータが複合
工具を意識しないでも複合工具を使用した加工が可能な
工作機械の開発が望まれている。
【0005】本発明は上記事情に鑑み、複合工具に関す
る知識が無くても、簡単に複合工具を使用することが出
来る複合加工工作機械を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
のインサート(22、23、25、26)が装着された
複合工具(21)を着脱自在に装備することが出来る刃
物台(20)を有し、前記複合工具に装着された前記イ
ンサートを、該複合工具をその軸心周りに回転させて選
択的に割り出し使用することにより、該複合工具により
ワークに対する旋削加工を行うことが出来、また前記複
合工具を回転させることによりミーリング加工を行うこ
との出来る複合加工工作機械(1)において、前記複合
加工工作機械は、Z軸を中心に回転自在に支持された主
軸を有し、前記刃物台は該Z軸に対して垂直なX軸方向
に移動駆動自在に設けられ、該刃物台は、前記X軸及び
Z軸に垂直な軸であるY軸を中心に、B軸方向に回転位
置決め駆動自在に設けられており、加工プログラム(P
RO)中で使用する工具についての工具データ(DA
T)を格納する工具ファイル(7)を設け、前記複合工
具は、前記工具ファイルに、当該複合工具で加工するこ
との出来る加工内容に応じて、前記複数の仮想工具に分
かれた形で、それぞれ独立した工具として設定されてお
り、前記仮想工具は、旋削工具とミーリング工具のみか
らなり、前記工具データは前記仮想工具毎に格納されて
おり、前記工具データには、各仮想工具について、当該
仮想工具を使用する際に、当該仮想工具を位置決めすべ
き前記B軸方向の角度が、B軸角度として格納されてお
り、前記加工プログラムに格納された、前記複合工具に
ついてそれぞれ独立した工具として設定された前記仮想
工具による加工指令に基づき、前記工具ファイルから対
応する仮想工具の工具データを読み出し、該工具データ
に基づいて前記仮想工具による加工を、該複合工具を用
いて実行する加工実行手段(10、11、13、15、
19、20)を設けて構成される。
【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、1本の前記複合工具についての、工具長(TL)
は、各インサートについてそれぞれ格納されていること
を特徴として構成される。
【0008】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、これから実行する加工プログラムをシミュレーショ
ンして、加工すべきワークと前記各仮想工具との間で干
渉が生じるか否かを判定する、干渉発生判定手段(4,
8、BJP)を設け、該干渉発生判定手段により、加工
すべきワークと前記各仮想工具との間で干渉が生じる
(例えば、図11の(a)、(c)、(d)のような場
合)ものと判定された場合に、前記工具データに格納さ
れた当該仮想工具についてのB軸角度(図10の(4)
の角度)を所定量、前記複合工具(21)がワーク(1
7)から遠ざかる方向にシフトさせるように変更設定す
るB軸角度変更手段(4、BJP)を設けて構成され
る。
【0009】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、前記B軸角度変更手段による、B軸角度のシフト量
には、最大シフト量が設定されており、B軸角度は、当
該最大シフト量以上はシフトされないように制御される
(例えば、図9のステップS10)ことを特徴として構
成される。
【0010】
【発明の効果】請求項1の発明は、工具ファイル(7)
に、複合工具(21)についてはその加工内容に応じ
て、複数の仮想工具が設定されるので、加工プログラム
(PRO)では、単に使用すべき仮想工具を指定するだ
けで工具の指定が完了し、オペレータが複合工具(2
1)を意識することなく通常の工具と同様な感覚で複合
工具(21)を使用することが出来る。
【0011】また、各仮想工具について、当該仮想工具
を使用する際に、当該工具を位置決めすべき前記B軸方
向の角度が、B軸角度(ANG)として格納されている
ので、オペレータが仮想工具を使用する際に、いちいち
B軸角度(ANG)を設定する必要が無く、簡単に複合
工具を使用することが出来る。
【0012】請求項2の発明は、工具長は、各インサー
ト毎に格納されているので、当該インサートで行うミー
リングや旋削などの加工内容に無関係に工具長を管理す
ることが出来、管理が容易になる。
【0013】請求項3の発明は、B軸角度変更手段
(4、BJP)が、加工すべきワークと前記各仮想工具
との間で干渉が生じる(例えば、図11の(a)、
(c)、(d)のような場合)ものと判定された場合
に、前記工具データに格納された当該仮想工具について
のB軸角度(図10の(4)の角度)を所定量、前記複
合工具(21)がワーク(17)から遠ざかる方向にシ
フトさせるように変更設定するので、複合工具(21)
を使用してワークと工具が干渉するような場合でも、自
動的に当該干渉を回避するようにB軸角度(ANG)が
変更される。これにより、オペレータは複合工具21の
B軸角度(ANG)を何ら意識することなく、加工を行
うことが出来る。
【0014】請求項4の発明は、B軸角度は、最大シフ
ト量以上はシフトされないので、複合工具(21)の各
仮想工具が、所定量以上B軸角度がシフトされて、仮想
工具としての機能を発揮できなくなるような事態の発生
を未然に防止することが出来、適正な加工を継続するこ
とが出来る。
【0015】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。
【0017】図1は本発明が適用される複合加工工作機
械の一例を示す制御ブロック図。
【0018】図2は加工すべきワークの一例を示す斜視
図。
【0019】図3は工具ファイル内に格納された工具デ
ータの一例及びその内容を説明する模式図。
【0020】図4は複合工具の一例を示す斜視図。
【0021】図5、図6、図7、図8は複合工具を用い
て図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図。
【0022】図9はB軸角度決定プログラムの一例を示
すフローチャート。
【0023】図10は加工時における刃先の角度状態を
示す説明図。
【0024】図11は、刃先が干渉する状態を示す図。
【0025】複合加工工作機械1は、図1に示すよう
に、主制御部2を有しており、主制御部2はバス線3を
介して、キーボード5などの入力部、システムプログラ
ムメモリ6、工具ファイル7、シミュレーション制御部
8、加工プログラムメモリ9、B軸角度変更判定制御部
4、主軸制御部10、刃物台制御部11及びディスプレ
イ12が接続されている。主軸制御部10には主軸モー
タ13が接続されている。主軸モータ13にはZ軸に並
行に設けられた軸心CTを中心に回転駆動位置決め自在
に設けられた主軸15が接続されており、主軸15には
チャック16が設けられている。チャック16には爪1
6aが加工すべきワーク17を保持解放自在に矢印C、
D方向に移動駆動自在に設けられている。
【0026】また、刃物台制御部11には刃物台駆動モ
ータ19(複数)が接続しており、刃物台駆動モータ1
9には刃物台20が、該刃物台駆動モータ19によりZ
軸及びZ軸に直角な方向である矢印E、F方向、即ちX
軸方向に移動駆動自在に接続されている。更に刃物台2
0は、刃物台駆動モータ19によりX、Z軸に直角な、
紙面と直角な方向であるY軸方向に、また、該Y軸を中
心にB軸方向である矢印G、H方向に移動駆動自在に設
けられている。
【0027】刃物台20には工具保持部20aが形成さ
れており、工具保持部20aには旋削工具、ミーリング
/ドリル工具、更には旋削及びミーリング/ドリル加工
が可能な複合工具21が着脱交換自在に設けられてい
る。工具保持部20aは、前述の複合工具をはじめとす
る工具を、所定の保持状態で固定保持自在に、かつ軸心
CT2周りに回転駆動位置決め自在に設けられている。
【0028】複合工具21は、図4に示すように、丸棒
状に形成された本体21aを有しており、本体21aの
先端にはインサート装着部21bが形成されている。イ
ンサート装着部21bには、本体21aの軸心CT3を
中心に90°ピッチで4個のインサート22、23、2
5、26が着脱自在にそれぞれ装着されており、各イン
サートには、図3(a)に示すように、割り出し番号K
Dが設定されている。インサート22は割り出し番号K
Dが1、右回りに、インサート23は、割り出し番号K
Dが2、インサート25は、割り出し番号KDが3、イ
ンサート26は、割り出し番号KDが4に設定されてい
る。
【0029】これら各インサート22、23、25、2
6は、それぞれ複合工具21で行う加工内容に応じて工
具名が仮想工具として割り当てられており、割り出し番
号KDが1のインサート22には、図3(c)に示すよ
うに、工具自身が回転しないドリル加工を行う(1)旋
削ドリル、工具自身が回転するドリル加工を行う(6)
ミルドリル、ミーリング加工を行う(7)エンドミルの
3種の工具名が仮想工具として割り当てられている。ま
た、割り出し番号KDが2のインサート23には、内径
の旋削荒加工を行う(4)内径荒加工が、割り出し番号
3のインサート25には、外径の旋削荒加工を行う
(2)外径荒加工が、更に割り出し番号4のインサート
26には、外径の旋削仕上げ加工を行う(3)外径仕上
げ及び内径の旋削仕上げ加工を行う(5)内径仕上げの
工具名NAが仮想工具としてそれぞれ割り当てられてい
る。
【0030】複合加工工作機械1は、以上のような構成
を有するので、例えば直径がD1の円筒状のワーク17
を、図2に示すように加工するには、オペレータはキー
ボード5を操作して公知の自動プログラムの手法で各種
の加工データを入力して、加工プログラムを作成してゆ
く。この際、主制御部2はシステムプログラムメモリ6
に格納された公知の自動プログラム作成プログラムに従
って、オペレータが入力した各種のデータに基づいて加
工プログラムPROを作成し、当該作成された加工プロ
グラムPROは加工プログラムメモリ9に格納される。
【0031】ワーク17に関する加工プログラムPRO
が作成されたところで、オペレータはキーボード5を介
して主制御部2に対してワーク17の加工を指令し、こ
れを受けて主制御部2は、加工プログラムメモリ9から
当該ワーク17に関する加工プログラムPROを読み出
して、主軸制御部10及び刃物台制御部11を適宜駆動
しつつ加工を実行して行く。
【0032】ワーク17に対する加工は、まず図5の
(M1)に示すように、ワーク17の中央部に穴17a
をドリルで穿設する加工を行うが、この際に使用する工
具は加工プログラムPROで指定される。主制御部2
は、加工プログラムPROで使用する工具が指定される
と、工具ファイル7を参照し、対応する工具の工具デー
タTLを読み出す。
【0033】工具ファイル7には、図3(b)に示すよ
うに、工具データDATの内、工具番号TN、工具設定
方向DR、工具名NA、呼径/刃先角CA、サフィック
スDC、回転方向/工具勝手RT、工具径/刃先アール
DM、仕上加工/荒加工区分RFが、一覧データDAT
1として各工具について設定されており、更に、各工具
について詳細なデータが詳細データDAT2として格納
されている。
【0034】複合工具21は、この工具ファイル7に、
当該複合工具21で加工することの出来る加工内容に応
じて、複数の仮想工具に分かれた形でそれぞれ独立した
工具として設定されており、例えば工具番号TNが1と
して、前記した(1)から(7)までの工具名NA及び
サフィックスDCが付された仮想工具が7本格納されて
いる(図3(b)に示す例は一例であり、複合工具21
で行う加工の態様が他種類にわたれば、それに応じてよ
り多くの工具名NA及びサフィックスDCを有する仮想
工具が登録されることとなる)。即ち、工具ファイル7
には、複合工具21の各インサート22、23、25,
26に割り当てられた加工内容毎に、当該加工内容を行
うインサート22、23、25、26を独立した工具と
してその工具データが格納されており、例えば、図3
(c)で示した各仮想工具名NAに対応する仮想工具の
(1)から(7)までを、図3(b)において、(1)
から(7)までに対応する形で格納している。
【0035】即ち、図3(c)の(1)旋削ドリルの仮
想工具は、図3(b)の(1)に示すように、工具番号
TNoが1、工具設定方向DRが←、工具名NAがDR
L EDG、呼径/刃先角CAが180、サフィックス
DCがA、回転方向/工具勝手RTが右回転、工具径/
刃先アールDMは50として登録されている。なお、工
具設定方向DRは、デフォルト値としての工具の向きを
矢印の向きで表しており、「←」は、工具の向きがZ軸
と平行な方向、即ち、B軸角度が0゜を、「↓」は、工
具の向きがX軸と平行な方向、即ち、B軸角度が90゜
を示している。
【0036】また、図3(c)の(2)外径荒加工の仮
想工具は、図3(b)の(2)に示すように、工具番号
TNoが1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがGN
L OUT、呼径/刃先角CAが75、サフィックスD
CがB、回転方向/工具勝手RTが左勝手/右回転、工
具径/刃先アールDMは0.4、仕上加工/荒加工区分
RFがR(荒加工)として登録され、図3(c)の
(3)外径仕上げ加工の仮想工具は、図3(b)の
(3)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方
向DRが↓、工具名NAがGNL OUT、呼径/刃先
角CAが40、サフィックスDCがC、回転方向/工具
勝手RTが右勝手/左回転、工具径/刃先アールDMは
0.2、仕上加工/荒加工区分RFがF(仕上げ加工)
として登録されている。
【0037】更に、図3(c)の(4)内径荒加工の仮
想工具は、図3(b)の(4)に示すように、工具番号
TNoが1、工具設定方向DRが←、工具名NAがGN
L IN、呼径/刃先角CAが75、サフィックスDC
がD、回転方向/工具勝手RTが右勝手/左回転、工具
径/刃先アールDMは0.4、仕上加工/荒加工区分R
FがR(荒加工)として登録され、図3(c)の(5)
内径仕上加工の仮想工具は、図3(b)の(5)に示す
ように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが←、
工具名NAがGNL IN、呼径/刃先角CAが40、
サフィックスDCがE、回転方向/工具勝手RTが右勝
手/左回転、工具径/刃先アールDMは0.2、仕上加
工/荒加工区分RFがF(仕上げ加工)として登録され
ている。
【0038】図3(c)の(6)ミルドリルの仮想工具
は、図3(b)の(6)に示すように、工具番号TNo
が1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがドリル、呼
径/刃先角CAが50、サフィックスDCがH、回転方
向/工具勝手RTが左回転として登録され、図3(c)
の(7)エンドミルの仮想工具は、図3(b)の(7)
に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DR
が↓、工具名NAがエンドミル、呼径/刃先角CAが5
0、サフィックスDCがJ、回転方向/工具勝手RTが
右回転、工具径/刃先アールDMは50として登録され
ている。
【0039】従って、加工プログラムPROでは、複合
工具21を使用する場合でも、複合工具21を使用して
加工を行うか否かに無関係に通常の工具を指定する場合
と同様に、加工プログラムPRO中で使用する工具とし
て、対応する仮想工具の工具名NAとサフィックスDC
とを指定する。この指定は、前述の図5に示すワーク1
7の中央部に穴17aを穿設する加工(M1)の場合に
は、工具としては複合工具21の(1)旋削ドリルの仮
想工具を使用することから、一般の工具指定の場合と同
様に、加工プログラムPRO中で、工具名NAを「DR
L EDG」、サフィックスDCを「A」と入力する形
で指定する。これにより、オペレータは加工プログラム
PROの作成に際して、複合工具21全体としての仕様
を理解していなくても、単に工具ファイル7中の仮想工
具だけを個々に認識し、指定するだけで工具の指定が完
了するので、複合工具21に関する特別な知識が無くて
も加工プログラムPROの作成が可能となる。すると、
主制御部2は、工具ファイル7の工具データDATを検
索し、対応する工具、即ち、図3(b)の(1)に示す
工具番号TNoが1の図中最上方に記載された工具名N
Aが「DRL EDG」、サフィックスDCが「A」の
仮想工具を選択し、刃物台制御部11に対して当該工具
の加工位置への割り出しを指令する。工具ファイル7中
では、複合工具21で有るか否かに無関係に、各工具
(複合工具21中の7本の単独工具と見なされた「仮想
工具」としての(1)から(7)も含めて)が、旋削加
工関連工具は工具名NAとサフィックスDCで区別され
(同一工具名NAの場合には、サフィックスDCを例え
ば、「A」、「B」、「C」、「D」、「E」と変化さ
せることにより区別する)、ミーリング加工関連工具
は、工具名NAと呼径/刃先角CAで区別しているの
で、加工プログラムPRO中で工具名NAとサフィック
スDCまたは、工具名NAと呼径/刃先角CAが指定さ
れてると、対応する工具は直ちに決定される。
【0040】刃物台制御部11は、図示しない工具交換
装置を駆動して、図示しない工具マガジンから工具番号
TNoが1の複合工具21を選択し、刃物台20に装着
する。複合工具21が刃物台20に装着されたところ
で、刃物台制御部11は、加工プログラムPROで指定
された工具名NAとサフィックスDCから(1)旋削ド
リルに対応した詳細データDAT2を参照し、詳細デー
タDAT2に示された複合工具21の(1)旋削ドリル
に関する割り出し番号KD及びB軸角度ANGを読み出
す。
【0041】詳細データDAT2には、図3(b)に示
すように、各仮想工具ごとに、通常の旋削工具やミーリ
ング工具と同様の、工具データが格納されている。この
各仮想工具についての、詳細データDAT2には、例え
ば、前述の工具名NA、呼径/刃先角CA、サフィック
スDC、回転方向/工具勝手RT、工具径/刃先アール
DM、仕上加工/荒加工区分RF等の他に、X、Z軸方
向の工具長TLや、前述した割り出し番号KD及びデフ
ォルト値としてのB軸角度ANGなど、より詳細な工具
データが格納されている。
【0042】なお、工具長TLは、各インサート22、
23、25、26が、本体21aに対して固定的に設け
られているので、当該インサートを使用するある仮想工
具について測定された工具長TLは、当該インサートを
使用する別の仮想工具に関しても同様に使用することが
出来る。即ち、同一インサートを用いる複合工具のB軸
角度ANGや割り出し番号KDが相違しても、それらの
相違に基づく工具長TLの変化は、B軸及び軸心CT2
を中心にした回転角度の変化に起因するものだけとな
る。従って、同一インサートを使用する、別のB軸角度
ANGや割り出し番号KDを有する仮想工具に関して
も、その工具長は幾何学的に容易に演算することが出来
るので、同一のインサートを使用するひとつの仮想工具
について測定された工具長TLは、当該インサートを使
用する別の仮想工具に関しても同様に使用することが出
来るのである。
【0043】刃物台制御部11は、読み出された(1)
旋削ドリルに関する割り出し番号KD及びB軸角度AN
Gに基づいて、刃物台中に内蔵された図示しない工具駆
動モータを駆動制御して複合工具21をその軸心CT3
周りに回転させ、割り出し番号KDが1の状態となるよ
うに位置決めする。割り出し番号が1の状態は、図3
(a)に示すように、インサート22が図中上方(Y軸
方向)を向く形で位置決めされた状態である。更に、図
示しないB軸駆動モータを駆動して刃物台20をY軸を
中心にして矢印G、H方向に移動駆動して複合工具21
を、図3(c)に示すように、B軸角度位置が0゜のZ
軸と平行な状態となるように位置決めする。この状態
で、図5(M1)に示すように、主軸15を主軸駆動モ
ータ13により所定回転数で回転駆動すると共に、複合
工具21をZ軸方向の矢印A方向移動駆動して、回転状
態のワーク17にインサート22により所定深さの穴1
7aを穿設加工する。
【0044】次に、複合工具21のインサート22によ
り、図5(M2)の端面17bを加工するが、この場
合、刃物台制御部11は、(1)旋削ドリルの工具を選
択した状態のまま、B軸駆動モータを駆動して、刃物台
20をB軸の矢印H方向に所定角度回転駆動させ(即ち
B軸角度ANGを変化させ)、図5(M2)に示すよう
に、複合工具21をZ軸に対してやや傾いた状態で保持
し、同一のインサート22によりワーク端面17bの加
工を行う。
【0045】次に、複合工具21で図5(M3)のワー
ク17の外径17cを荒加工するが、この場合、加工プ
ログラムPROでは、工具名NAを「GNL OU
T」、サフィックスDCを「B」と入力する形で仮想工
具を指定する。すると、主制御部2は、工具ファイル7
の工具データDATを検索し、対応する工具、即ち、図
3(b)の(2)に示す工具番号が1の図中上方から2
番目に記載された、工具名NAが「GNL OUT」、
サフィックスDCが「B」の仮想工具を選択し、刃物台
制御部11に対して当該工具の加工位置への割り出しを
指令する。
【0046】刃物台制御部11は、加工プログラムPR
Oで指定された工具名NAとサフィックスDCから
(2)外径荒加工に対応した詳細データDAT2を参照
し、詳細データDAT2に示された複合工具21の
(2)外径荒加工に関する割り出し番号KD「3」及び
B軸角度ANG「112゜」を読み出す。
【0047】刃物台制御部11は、読み出された(2)
外径荒加工に関する割り出し番号「3」及びB軸角度
「112゜」に基づいて、刃物台中に内蔵された図示し
ない工具駆動モータを駆動制御して複合工具21をその
軸心CT3周りに回転させ、複合工具21が図3(a)
に示す、割り出し番号KDが3の状態となるように位置
決めし、更に図示しないB軸駆動モータを駆動して刃物
台20をB軸方向の矢印G、H方向に移動駆動して複合
工具21を、図5(M3)に示すように、B軸角度位置
がZ軸に対して反時計方向に112゜となる状態となる
ように位置決めする。この状態で、図5(M3)に示す
ように、複合工具21をZ軸方向の矢印A方向移動駆動
して、回転状態にあるワーク17の外径17cを、イン
サート25により所定長さL1にわたり加工する。
【0048】次に、複合工具21で図6(M4)のワー
ク17の内径17dを仕上げ加工するが、この場合、加
工プログラムPROでは、工具名NAを「GNL I
N」、サフィックスDCを「E」と入力する形で仮想工
具を指定する。すると、主制御部2は、工具ファイル7
の工具データDATを検索し、対応する工具、即ち、図
3(b)の(5)に示す、工具番号TNが1の図中上方
から5番目に記載された工具名NAが「GNL I
N」、サフィックスDCが「E」の仮想工具を選択し、
刃物台制御部11に対して当該工具の加工位置への割り
出しを指令する。
【0049】刃物台制御部11は、加工プログラムPR
Oで指定された工具名NAとサフィックスDCから
(5)内径仕上げ加工に対応した詳細データDAT2を
参照し、詳細データDAT2に示された複合工具21の
(5)内径仕上げ加工に関する割り出し番号「5」及び
B軸角度「0゜」を読み出す。
【0050】刃物台制御部11は、読み出された(5)
内径仕上げ加工に関する割り出し番号「4」及びB軸角
度「0゜」に基づいて、刃物台中に内蔵された図示しな
い工具駆動モータを駆動制御して複合工具21をその軸
心CT3周りに回転させ、複合工具21が図3(a)に
示す、割り出し番号KDが4の状態となるように位置決
めし、更に図示しないB軸駆動モータを駆動して刃物台
20をB軸方向の矢印G、H方向に移動駆動して複合工
具21を、図6(M4)に示すように、B軸角度位置が
Z軸に対して0゜、即ち並行状態となるように位置決め
する。この状態で、図6(M4)に示すように、複合工
具21をZ軸方向の矢印A方向移動駆動して、回転状態
にあるワーク17の内径17dを、インサート26によ
り所定長さにわたり加工する。
【0051】こうして、図6の(M5)、(M6)及び
図7の(M7)、(M8)に示すように、同一の複合工
具21の各インサート22、23、25、26を、工具
ファイル7に格納された工具データDATに基づいて、
工具軸心CT3周りに回転させて加工に使用するインサ
ートを選択的に割り出し位置決めすると共に、刃物台を
B軸角度方向に適宜回転位置決めし、各インサート2
2、23、25、26により、図6の(M5)に示す外
径仕上げ加工、図6の(M6)に示す外径溝加工、図7
の(M7)に示す内径ネジ加工、図7の(M8)に示す
外径ネジ加工などの各種の加工をワーク17に対して実
行して行く。なお、図6及び図7については、一部の加
工は図3(c)に示す(1)〜(7)の仮想工具を使用
していないが、この場合も、工具ファイル7の他の部分
に設定格納された図4の複合工具21に関する仮想工具
を用いて加工を行っている。例えば、図6(M5)の外
径仕上げ加工に使用する仮想工具は、工具ファイル7中
に、工具番号TNが1(複合工具21を示す)で、工具
名NAが「GNL OUT」、サフィックスDCが
「K」で、割り出し番号KDが「2」、B軸角度が「5
°」のものであり、インサート26での加工となる。
【0052】こうして、ワーク17に対する旋削加工が
終了したところで、今度は図8(M9)、(M10)及
び(M11)に示すミル加工を行うが、この場合も、複
合工具21の工具ファイル7に設定された複合工具21
についての仮想工具の(6)ミルドリル及び(7)エン
ドミルを使用して、ワーク17に対する(M9)面加
工、(M10)ドリル加工及び(M11)座グリ加工を
行う。仮想工具の(6)ミルドリル及び(7)エンドミ
ルは、図3の(c)に示すように、いずれも割り出し番
号が1のインサート22による加工なので、B軸角度を
変更しながら、工複合工具21を軸心CT2を中心に高
速回転させながら、主軸に保持されたワーク17をZ軸
周りに固定保持又はC軸制御回転させつつミーリング加
工を実行する。
【0053】以上のように加工することにより、例え
ば、図2に示すようなワークを丸棒から1本の複合工具
21で切削加工することが出来る。
【0054】なお、こうした加工に際して、ワーク17
の加工形状により、図11(a)、(c)及び(d)等
に示すように、複合工具21の各仮想工具のインサート
22、23、25、26とワーク17が干渉する場合が
ある。通常、各仮想工具は、当該仮想工具について工具
ファイル7中に設定された詳細データDAT2に設定さ
れた、図10の(4)に示すB軸角度ANGに基づい
て、刃物台20により位置決めされるが、図11(a)
に示すように、ワーク17のテーパTP部分の角度が、
工具の逃げ角(3)を越える場合や、図11(b)及び
(c)に示すように、ワーク17の円弧CT部分などが
ある場合には、仮想工具とワークとの間の、図10の
(3)に示す逃げ角が無くなり、仮想工具とワーク17
とが干渉して、適正な加工を行うことが出来なくなる。
更に、図11(e)に示すように、複合工具21の本体
21aとワーク17のテーパTPや円弧部分CTが干渉
する場合なども、適正な加工を行うことが出来なくな
る。
【0055】そこで、主制御部1は、加工プログラムに
より複合工具21を用いてワーク17を加工するに先立
って、当該加工プログラムをシミュレーション制御部8
でシミュレーションし、加工プログラム中で使用を指示
されている各仮想工具を、当該工具について設定されて
いる工具データTL中の詳細データDAT2における、
デフォルト値としてのB軸角度ANGのままで、加工を
行った場合に、ワークとの間で干渉が生じるか否かを、
B軸角度変更判定制御部4に判定させると共に、干渉が
生じる場合には、デフォルト値として設定されているB
軸角度ANGを変更するようにする。
【0056】即ち、B軸角度変更判定制御部4は、図9
に示すB軸角度変更判定プログラムBJPを実行し、そ
のステップS1で、シミュレーション中の加工プログラ
ム中で使用を指示されている仮想工具に関する、図10
の(1)で示す切込角、図10の(2)で示す刃先角
を、図3(b)に示す工具ファイル7中の対応する詳細
データDAT2から読み出し取得する。
【0057】次に、ステップS2に入り、シミュレーシ
ョンする加工プログラムの加工が荒加工か否かを判定
し、荒加工の場合には、ステップS3で、加工プログラ
ムに登録されている仕上げ加工形状を仕上げ代に相当す
る分だけシフトして、荒加工により形成される加工形状
をセットする。
【0058】次に、ステップS4に入り、公知技術とし
ての刃先Rの補正を行い、ステップS5で、B軸シフト
量を0、即ち、B軸角度の値として工具データDATに
格納されたデフォルト値を採用する。例えば、図3
(b)の場合、B軸角度ANGとして、112°を採用
する。次に、ステップS6で、図10の(3)に示す逃
げ角を算出する。この逃げ角(3)は、 逃げ角(3)=180°−(1)切込角−(2)刃先角+B軸シフト量 で表される。こうして、逃げ角(3)が求められたとこ
ろで、シミュレーションを行い、ステップS8で、ワー
クと加工に使用する仮想工具との間で干渉が生じるか否
かを判定する。
【0059】逃げ角(3)が十分にあり、ワークと加工
に使用する仮想工具(複合工具21)との間で干渉が生
じない場合には、ステップS9に入り、B軸角度ANG
を、デフォルト値のまま採用し、実際の加工をデフォル
ト値で行うが、逃げ角(3)が少なくて、ワークと加工
に使用する仮想工具(複合工具21)との間で、図11
(a)、(c)、(d)及び(e)に示すように、干渉
が生じる場合には、ステップS10に入り、B軸シフト
値が所定のクランプ値(後述)に達したか否かを判定
し、達していない場合には、現在のB軸角度ANGを所
定量だけ、B軸方向である図1矢印G、H方向にシフト
させて、インサートをワーク17から遠ざける。例え
ば、5°だけ、ワーク17からインサート22、23、
25、26などが遠ざかる方向、即ち、ワークとインサ
ートとの干渉が回避される図11矢印K方向に、複合工
具21を移動させる。
【0060】この状態で、再度ステップS6以降を繰り
返すが、複合工具21は、既に述べたように、所定量だ
けワーク17の反対方向に回動しているので、前回のシ
ミュレーション時よりも、ワークとの干渉発生の可能性
は低くなっている。そこでステップS8で再度、ワーク
と仮想工具との間で干渉が生じるか否かを判定して、図
11(b)に示すように、干渉が生じないもと判定され
た場合には、ステップS8からステップS9に入り、B
軸角度ANGが所定量だけシフトされた値を、実際に加
工する際のB軸角度ANGをとして変更決定する。
【0061】なお、ステップS8で、B軸角度ANGの
シフト後も、ワーク17との間での干渉が判定された場
合には、ステップS10からステップS11を経由し
て、更にB軸角度ANGを、ワーク17からインサート
22、23、25、26などが遠ざかる方向に、B軸方
向である図1矢印G、H方向にシフトさせ、ステップS
8で干渉が判定されなくなるまで繰り返す。
【0062】これにより、B軸角度ANGは、徐々にワ
ーク17の反対方向に移動して行くが、B軸角度ANG
が初期のデフォルト値よりも大幅に変更された場合に
は、当該仮想工具の加工の実行に障害が生じる危険性が
あるので、ステップS11でB軸角度ANGのデフォル
ト値からシフトされるB軸角度の最大シフト量は一定の
値に制限されている。なお、ステップS11で、B軸角
度ANGに最大シフト量を加算したB軸角度ANGに、
B軸角度ANGが変更された状態で、ステップS8で、
ワークとの干渉が判定された場合には、ステップS10
で、B軸角度ANGに対するシフト量が最大値、即ちク
ランプ値に達したものと判定し、ステップS9に入り、
当該クランプ値で、B軸角度ANGを決定する。この場
合、ワーク17との干渉は、解除されないので、主制御
部2は、ディスップレイ12などにアラームを出して、
使用工具の変更などをオペレータに催告する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明が適用される複合加工工作機械の
一例を示す制御ブロック図である。
【図2】図2は加工すべきワークの一例を示す斜視図で
ある。
【図3】図3は工具ファイル内に格納された工具データ
の一例及びその内容を説明する模式図である。
【図4】図4は複合工具の一例を示す斜視図である。
【図5】図5は複合工具を用いて図2に示すワークを加
工する際の詳細を示す図である。
【図6】図6は複合工具を用いて図2に示すワークを加
工する際の詳細を示す図である。
【図7】図7は複合工具を用いて図2に示すワークを加
工する際の詳細を示す図である。
【図8】図8は複合工具を用いて図2に示すワークを加
工する際の詳細を示す図である。
【図9】図9はB軸角度決定プログラムの一例を示すフ
ローチャートである。
【図10】図10は加工時における刃先の角度状態を示
す説明図である。
【図11】図11は、刃先が干渉する状態を示す図であ
る。
【符号の説明】
4……干渉発生判定手段、B軸角度変更手段(B軸角度
変更判定制御部) 7……工具ファイル 8……干渉発生判定手段(シミュレーション制御部) 10……加工実行手段(主軸制御部) 11……加工実行手段(刃物台制御部) 13……加工実行手段(主軸モータ) 15……加工実行手段(主軸) 17……ワーク 19……加工実行手段(刃物台駆動モータ) 20……加工実行手段(刃物台) 21……複合工具 22、23、25、26……インサート ANG……B軸角度 BJP……干渉発生判定手段、B軸角度変更手段(B軸
角度変更判定プログラム) PRO……加工プログラム DAT……工具データ TL……工具長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水門 正良 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社 本社工 場内 (72)発明者 木方 一博 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社 本社工 場内 (72)発明者 宮嵜 貞美 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社 本社工 場内 (72)発明者 牧 浩一 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船1番 地 ヤマザキマザック株式会社 本社工 場内 (56)参考文献 特開 平3−73248(JP,A) 特開 平9−47942(JP,A) 特開 平11−39014(JP,A) 特開 平5−8148(JP,A) 特開2002−11640(JP,A) 特開2002−79401(JP,A) 特開2002−79438(JP,A) 特開2002−79409(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 23/02 B23C 5/02 B23Q 15/00 307 G05B 19/4069

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のインサートが装着された複合工具
    を着脱自在に装備することが出来る刃物台を有し、前記
    複合工具に装着された前記インサートを、該複合工具を
    その軸心周りに回転させて選択的に割り出し使用するこ
    とにより、該複合工具によりワークに対する旋削加工を
    行うことが出来、また前記複合工具を回転させることに
    よりミーリング加工を行うことの出来る複合加工工作機
    械において、 前記複合加工工作機械は、Z軸を中心に回転自在に支持
    された主軸を有し、 前記刃物台は該Z軸に対して垂直なX軸方向に移動駆動
    自在に設けられ、該刃物台は、前記X軸及びZ軸に垂直
    な軸であるY軸を中心に、B軸方向に回転位置決め駆動
    自在に設けられており、 加工プログラム中で使用する前記複合工具についての工
    具データを格納する工具ファイルを設け、 前記複合工具は、前記工具ファイルに、当該複合工具で
    加工することの出来る加工内容に応じて、前記複数の仮
    想工具に分かれた形で、それぞれ独立した工具として設
    定されており、 前記仮想工具は、旋削工具とミーリング工具のみからな
    り、 前記工具データは前記仮想工具毎に格納されており、 前記工具データには、各仮想工具について、当該仮想工
    具を使用する際に、当該仮想工具を位置決めすべき前記
    B軸方向の角度が、B軸角度として格納されており、 前記加工プログラムに格納された、前記複合工具につい
    てそれぞれ独立した工具として設定された前記仮想工具
    による加工指令に基づき、前記工具ファイルから対応す
    る仮想工具の工具データを読み出し、該工具データに基
    づいて前記仮想工具による加工を、該複合工具を用いて
    実行する加工実行手段を設けて構成した、複合加工工作
    機械。
  2. 【請求項2】 1本の前記複合工具についての、工具長
    は、各インサートについてそれぞれ格納されていること
    を特徴とする、請求項1記載の複合加工工作機械。
  3. 【請求項3】 これから実行する加工プログラムをシミ
    ュレーションして、加工すべきワークと前記各仮想工具
    との間で干渉が生じるか否かを判定する、干渉発生判定
    手段を設け、 該干渉発生判定手段により、加工すべきワークと前記各
    仮想工具との間で干渉が生じるものと判定された場合
    に、前記工具データに格納された当該仮想工具について
    のB軸角度を所定量、前記複合工具がワークから遠ざか
    る方向にシフトさせるように変更設定するB軸角度変更
    手段を設けて構成した、請求項1記載の複合加工工作機
    械。
  4. 【請求項4】 前記B軸角度変更手段による、B軸角度
    のシフト量には、最大シフト量が設定されており、B軸
    角度は、当該最大シフト量以上はシフトされないように
    制御されることを特徴とする、請求項3記載の複合加工
    工作機械。
JP2001127731A 2000-06-23 2001-04-25 複合加工工作機械 Expired - Fee Related JP3517403B2 (ja)

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