JP5032081B2 - 工作機械における加工制御方法及び加工情報作成方法 - Google Patents
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Description
そこで、特許文献2では、製品形状を加工するための工具経路の作成において、凸型形状の立ち上がり部分等の折れ部では、工具経路を、当該折れ部に円弧をかけた滑らかなものとして工具の送り速度の減速を小さくする対策が提供されている。
同じく上記目的を達成する請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の加工制御方法を実施させるための加工情報を作成する方法であって、前記ワークの形状を表す加工面のデータに基づいて、前記加工面の基本形状面を指定し、その基本形状面のデータから前記主軸頭の移動情報を、前記加工面のデータと基本形状面のデータとの前記付加主軸の移動方向での差から前記付加主軸の移動情報を夫々作成することを特徴とするものである。
請求項2及び3に記載の発明によれば、加工面のデータに基づいて主軸頭及び付加主軸の移動情報を簡単且つ正確に作成することができる。特に請求項3の発明では、加工面の微小凹凸を除いた基本形状面を利用することで、平滑化した近似面のデータを求める必要がなくなるため、加工情報の作成が請求項2の方法よりも簡単となる。
図1は、工作機械1の一例を示す説明図で、工作機械1は、ベッド2と、該ベッド2に固定された一対のコラム3,3と、そのコラム3,3間に架設されたクロスレール6とによって剛性を有する門形構造を有し、クロスレール6の前面に、Y軸方向(左右方向)へスライド可能で、Z軸方向(上下方向)に沿って上下動可能な主軸頭4を備えてなる。主軸頭4には、ワーク表面に対する加工を行う工具Tが取り付けられた付加主軸10が、Z軸と平行なW軸方向(ここでは、上下方向)へスライド可能に備えられている。また、ベッド2には、ワークを載置可能なテーブル5がX軸方向(前後方向)に沿ってスライド可能に設置されている。なお、付加主軸10は、主軸頭4よりも質量が小さいものである。
加工面Sを形成するにあたり、加工面Sと比較してZ軸方向で滑らかな近似面となる平滑化曲面Rが用いられる。平滑化曲面Rとは、各加工点P1、P2・・、Pn・・における加工面Sとの付加主軸10の移動方向(この場合Z軸方向)での差分w1・・、wn・・の最大値wmaxが、付加主軸10の移動量以内となるような曲面である。そして、NC装置は、平滑化曲面Rを元に作成された加工情報に基づいて、付加主軸10に取り付けられている工具Tの先端が平滑化曲面R上の加工点P1,P2・・、Pn・・に沿って送られるように主軸頭4及びテーブル5をX、Y、及びZ軸方向へ送る一方、各加工点P1、P2・・、Pn・・において、その差分w1・・、wn・・だけ付加主軸10をW軸方向へ送ることにより加工面Sの加工を行うものである。
まず、平滑化曲面Rは、基本となる曲面R1を加工面Sの形状データを元に生成する(図3(A)及び図4のS1)。なお、加工面Sの形状データは、キーボードやマウス、タブレット等の入力手段を介して、記憶手段としての例えば加工情報作成装置のデータ記憶部に保存されて、CRTやプリンタ等の出力手段へ任意に出力可能である。
本形態では加工面Sのなだらかな形状に合わせて基本曲面R1としているが、平面(例えば加工形状をXY平面に投影した形状を含む平面)でもよい。どの加工形状要素を基本曲面とするかオペレータが指定(表示された加工形状の面をヒットする、面の名前を入力する等して指定)してもよく、任意の複数点をオペレータが指定することによりその点を通る曲面を基本曲面としてもよい。
そして、基本曲面R1と加工面Sとを比較して、その間の付加主軸移動方向の距離wを求める(S2)。距離wを付加主軸の移動量lmaxと比較し(S3)、距離wが付加主軸の移動量lmax以内の場合は、その基本曲面R1が平滑化曲面Rとなる(図3(A)及びS5)。距離wがlmaxを超えている場合は、基本曲面R1を表す自由曲面の制御点のうち、lmaxを超える近傍の制御点を移動したり、曲面を分割し制御点を操作することにより基本曲面R1を変形し、距離wが移動量lmaxを超えない平滑化曲面Rを生成する(図3(B)及びS4)。
まずS6で、周知の方法によって平滑化曲面R上の加工点Pnの座標(Xn,Yn,Zn)を求める。次に、S7で、加工点Pnを通り付加主軸10の軸線方向に伸びる直線と、加工面Sとの交点を算出し、S8で、加工点Pnと当該交点との距離Wを求める。そして、S9で、加工点Pnの座標と距離Wとを対応させて加工情報として記憶する。
この処理を平滑化曲面Rにおける一本の加工曲線に対して繰り返して実施することで、加工曲線に関する加工情報を得ることができる。これを平滑化曲面R全体に対して行うことで、下記の表1に示すような加工情報を加工面S全体に亘って得ることができる。
G01 Xx1 Yy1 Zz1 Ww1 F**
Xx2 Yy2 Zz2 Ww2
Xx3 Yy3 Zz3 Ww3
Xx4 Yy4 Zz4 Ww4
Xx5 Yy5 Zz5 Ww5
・・・
X,Y,Z:主軸頭、テーブルの移動指令(主軸頭、テーブルの移動情報)
W :付加主軸の移動指令(付加主軸の移動情報)
ここでは図5に示すように、基本形状面としての基本曲面PのNCデータと、微小凹凸を有する加工面Sの加工形状データとを使用する場合を説明する。基本曲面PのNCデータは、加工面Sにおける微小凹凸を除いた基本形状データから周知の方法により予め作成して保存しておく。また、加工面Sの加工形状データは微小間隔の座標値(Tm,Tn・・)として表されているものとする。
一方、S14の判別でラインの先頭でなければ、S19で、現在位置Pa(Xa,Ya,Za)と次ブロック位置Pb(Xb,Yb,Zb)に対応する加工面S上の座標値Ta,Tbを前後の座標値、例えばTO、T1から比例計算する。そして、S20では、PaとPbとの間にある加工形状データを読み、T1〜Tnとして記憶する。
そして、S25の判別で、加工形状データがn番目、すなわち最後でなければ、S26で次の加工形状データとしてS22からS24までの処理を繰り返してPaとPb間にある加工形状データの全てをNC形式で出力して、S25の判別で最後の加工形状データを処理すると、S27でPbに対応する加工形状データTbを読んで基本曲面Pとの差をWbとして、S28で(Xb,Yb,Zb,Wb)をNC形式で出力する。
こうしてブロック間のNCデータ作成が終了すると、S17で次ブロック位置を現在位置に書き換え、S18でファイルが終わりであればNCデータ作成を終了する。
まず、S31で、Sbの第1ブロックの座標値Pb1(Xb1,Yb1,Zb1)を読む。次にS32で、Sbの第2ブロックの座標値Pb2(Xb2,Yb2,Zb2)を読む。S33で1番目のNCデータであるとして、S34で、Saの第mブロックの座標値Pam(Xam,Yam,Zam)を読む。次に、S35で、PamはPb2より先か否かを判別する。ここで先であれば、S36でPb2の座標値をPb1に移し、S37で次のブロックの座標値をPb2として(Xb2,Yb2,Zb2)に読み込む。
その後、S40でPamがライン最終点であるか否かを判別し、最終点であれば1ライン処理が終了となる。最終点でなければ、S41でm=m+1番目としてS34以降の処理を繰り返す。
よって、この加工制御方法においても、必要な移動量を主軸頭4と付加主軸10とに振り分けるようにしたことで、形状急変部でも送り速度を減速させることなく高速加工が可能となり、シボ加工等の複雑な表面加工を、加工精度や加工効率を低下させることなく行うことができる。
勿論基本形状面としては曲面に限らず、平面や、平面と曲面との組み合わせも考えられる。
よって、加工情報を作成する場合、回転軸を含めた4軸、5軸制御の場合は、例えば平滑化曲面の加工点における法線方向を算出し、その法線方向の角度を回転軸の指令角度とすることができる。また、法線方向に対し一定角度傾斜させ、その角度を回転軸の指令角度とすることもできる。
Claims (3)
- ワークに対し直交する3軸方向へ相対移動可能な主軸頭と、その主軸頭に設けられて所定方向へ移動可能で、前記主軸頭よりも質量が小さい付加主軸とを有し、前記付加主軸に設けた工具によってワークの加工を行う工作機械における加工制御方法であって、
前記主軸頭を、前記ワークの加工面における微小凹凸を除いた基本形状面に沿って相対移動させながら、前記付加主軸を、前記加工面と基本形状面との差分だけ移動させて前記工具によるワークの加工を行わせることを特徴とする工作機械における加工制御方法。 - ワークに対し直交する3軸方向へ相対移動可能な主軸頭と、その主軸頭に設けられて所定方向へ移動可能で、前記主軸頭よりも質量が小さい付加主軸とを有し、前記付加主軸に設けた工具によってワークの加工を行う工作機械において、前記主軸頭を、前記ワークの加工面に対して前記付加主軸の移動方向でその移動量以内に収まるように平滑化された近似面に沿って相対移動させながら、前記付加主軸を、前記加工面と近似面との差分だけ移動させて前記工具によるワークの加工を行わせる加工制御方法を実施させるための加工情報を作成する方法であって、
前記ワークの形状を表す加工面のデータに基づいて、前記加工面を前記付加主軸の移動方向で前記付加主軸の移動量以内に収まるように平滑化した近似面のデータを求め、その近似面のデータから前記主軸頭の移動情報を、前記加工面のデータと近似面のデータとの前記付加主軸の移動方向での差から前記付加主軸の移動情報を夫々作成することを特徴とする工作機械における加工情報作成方法。 - ワークに対し直交する3軸方向へ相対移動可能な主軸頭と、その主軸頭に設けられて所定方向へ移動可能で、前記主軸頭よりも質量が小さい付加主軸とを有し、前記付加主軸に設けた工具によってワークの加工を行う工作機械に、請求項1に記載の加工制御方法を実施させるための加工情報を作成する方法であって、
前記ワークの形状を表す加工面のデータに基づいて、前記加工面の基本形状面を指定し、その基本形状面のデータから前記主軸頭の移動情報を、前記加工面のデータと基本形状面のデータとの前記付加主軸の移動方向での差から前記付加主軸の移動情報を夫々作成することを特徴とする工作機械における加工情報作成方法。
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