JP6382868B2 - 穴あけによる溝加工プログラムを生成するプログラム生成装置 - Google Patents
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Description
そして、上記した特許文献1〜5に開示される従来技術では、これらの問題に対する技術的な解決方法を提供していない。
本発明のプログラム生成装置は、オペレータによるカスプハイトなどの指定を受け付け、指定された各値に基づいて穴あけ位置・加工時間を算出すると共に、取り代の偏りを考慮した穴加工順を求める。オペレータが指定する値としては、工具径、カスプハイト、溝形状、送り速度、などがあり、本発明のプログラム生成装置は、これらの指定された値に基づいて、連続穴あけ溝加工における穴個数、穴間距離(穴位置)、隣合う穴との重なる面積割合、穴加工順序を求める。
本発明のプログラム生成装置は、機械を制御する数値制御装置や、シミュレーション装置、パソコンなどを含む。本発明のプログラム生成装置を数値制御装置として実装する場合には、オペレータが指定する値に基づいて求めた連続穴あけ溝加工の各値に基づいて生成したプログラムにより機械を制御することが可能であり、また、本発明のプログラム生成装置をシミュレーション装置やパソコンとして実装した場合には、生成したプログラムに基づくシミュレーションを行ったり、生成したプログラムをネットワークなどを介して1又は複数の数値制御装置に対して出力できるように構成することも可能である。
以下では、図1に従って穴間距離、穴個数(穴位置)、隣合う穴との重複割合の各計算の手順を説明する。
工具半径をR[mm]、溝形状を始点と終点の距離がL[mm]である直線溝形状、カスプハイトをH[mm]と指定した場合、カスプハイトH[mm]は以下に示す数1式で表すことができるため、穴間距離D[mm]は以下に示す数2式を用いてR,Hから算出することができる。
穴個数Nは、以下に示す数3式を用いて、溝の始点と終点の距離L[mm]、工具半径R[mm]、穴間距離D[mm]から算出することができる。そして、各穴の位置は始点位置から終点方向へ工具半径Rだけずれた位置を始点側の穴の中心点(加工位置)とし、そこから終点方向へと穴間距離Dを加算して各穴の中心点(加工位置)を求める手順を(N−1)回繰り返せばよい。なお、オペレータにより指定された値に基づいて算出した穴個数Nが整数とならない場合には、例えば以下の数4式を用いて整数であるNを算出するようにしてもよい。
図1に示すように、隣合う穴の重複面積S[mm2]は扇形AOEから三角形AOCを引いた面積を4倍したものである。扇形AOEの面積、三角形AOCの面積、及び隣合う穴の重複面積Sは以下に示す数6式で表すことができるので、隣合う穴の重複割合P[%]は以下に示す数7式で算出することができる。
<取り代の偏りを考慮した穴加工順序の決定手順>
穴加工順序を決定する際には、まず、各穴について穴加工の優先順位を決定する。優先順位の決定においては、上記した手順で穴位置が決定された各穴を、穴加工の優先順位を定めた穴加工の優先順位グループ(優先順位グループ1、優先順位グループ2、優先順位グループ3、…)へと割り振る。そして、優先順位が高いグループへと割り当てられた穴を優先した加工順序を決定する。
上記した手順で決定された優先順位に従って、優先順位が高い優先順位グループに割り振られた穴から穴加工を行うことで、加工範囲が重複する穴であっても取り代に偏りなく加工することができるようになるが、いずれの優先順位グループに割り振られている穴であるのかによって穴加工時の取り代が異なるので、それぞれの優先順位グループに対して加工時の工具の送り速度を設定できるようにしても良い。
送り速度の指定は数パターンを指定可能とし、例えば、取り代が全てある場合の送り速度と、取り代が一部掛けている場合の送り速度とを別に指定できるようにしてもよい。例えば、図2(3)に示すように各穴が優先順位グループに割り振られた場合、優先順位グループ1に割り振られた穴を加工する場合には推奨条件の送り速度(送り速度1)を、それ以外の優先順位グループに割り振られた穴を加工する場合には推奨条件よりも小さい送り速度(送り速度2)を用いるように設定しても良い。
<加工時間の算出手順>
1つの穴加工に掛かる時間は当該穴の穴底への距離を当該穴加工時の指定送り速度で除算することで算出することができる。また、前の穴加工の完了から次の穴加工の開始までの時間は、前の穴加工の完了位置から次の穴加工の開始位置までの工具の移動距離を工具の早送り速度で除算することで算出することができる。これら各値を上記した手順で求めた各値に基づいて算出して積算することで、連続穴あけ溝加工の加工時間を算出することができる。算出された加工時間は、プログラム生成装置の画面に表示するなどしてオペレータに提示するようにしてもよく、また、ログなどとして記録するようにしてもよい。
図4は、本発明のプログラム生成装置において、オペレータからの工具径、カスプハイト、溝形状などの各値の指定を受け付け、上記各手順の結果を表示するためのユーザインタフェース画面の例である。図4の例では、オペレータからの各値の指定の受付と、上記各手順の結果の表示とを同じ画面で行っているが、これらは別の画面で行うようにしても良い。また、穴間距離、穴個数、重複割合、加工時間の表示に加えて、例えば図3に示したようなグラフィカルな表示を行い穴間距離、重複割合、穴加工順序などを直感的にわかりやすく表示するようにしても良い。
図5は、本発明のプログラム生成装置が自動出力する連続穴あけサイクルプログラムの出力例を示している。本発明のプログラム生成装置が作成して出力するプログラムは、オペレータにより指定された各値と、上記した各手順で決定された穴間距離、各穴の位置、各穴の加工順などに基づいて自動的に生成され、生成されたプログラムが出力される。図5に示した例では、指令G81により連続穴あけ用サイクルを指定し、以下で穴位置座標、退避位置から穴底までの距離、退避位置、送り速度などの各値を指令し、各ブロックにおいて穴位置座標で指令された座標位置で穴あけ加工が行われる。なお、図5に示したプログラムは穴あけ加工のプログラム例であるが、連続ヘリカル加工としてプログラムを出力するようにしても良い。
●[ステップSA01]プログラム生成装置は、オペレータからの工具半径R、溝形状、カスプハイトH、送り速度F1,F2,F3などの各値の指定を受け付ける。
●[ステップSA02]プログラム生成装置は、上記した各手順に従って穴間距離D、穴個数N、重複割合Pなどを算出し、画面上に表示する。
●[ステップSA03]オペレータは、プログラム生成装置の画面に表示された算出結果を確認し、問題が無ければステップSA04へ進み、問題がある場合にはステップSA01へ戻って各値の指定をやり直す。
●[ステップSA05]プログラム生成装置は、上記した手順に従って穴の加工順を決定し、また、各穴を加工する際に用いる送り速度を設定する。
●[ステップSA06]プログラム生成装置は、溝形状で指定された始点側から順に加工するように穴の加工順を決定する。各穴の加工において用いる送り速度は、始点位置の穴は送り速度1、他の穴は送り速度3に設定する。
●[ステップSA08]オペレータは、プログラム生成装置の画面に表示された算出結果を確認し、問題が無ければステップSA09へ進み、問題がある場合にはステップSA01へ戻って各値の指定をやり直す。
●[ステップSA09]プログラム生成装置は、上記各ステップで決定された値と穴の加工順、送り速度の設定に基づいて加工プログラムを生成し、不揮発性メモリなどに対して出力する。
指定値入力部10は、図示しない入力装置を介したオペレータからの入力に基づいて、工具径、溝形状、カスプハイト、送り速度などの各値の指定を受け付け、受け付けた各値を後述する各機能手段に対して引き渡す。
穴加工順序算出部12は、穴加工設定値算出部11が算出した各値に基づいて、上記した手順に従って取り代の偏りを考慮した穴加工順序を算出する。
送り速度設定部13は、穴加工順序算出部12が算出した各穴の加工順序に基づいて、上記した手順に従って各穴を加工する際に用いる送り速度を設定する。
加工時間算出部14は、指定値入力部10により指定された各値、穴加工設定値算出部11が算出した各値、穴加工順序算出部12により算出された穴加工順序、および送り速度設定部13が設定した各穴を加工する際に用いる送り速度に基づいて、全加工に掛かる加工時間を算出する。
プログラム出力部16は、穴加工設定値算出部11、穴加工順序算出部12、送り速度設定部13、加工時間算出部14により算出された各値に基づいて連続穴あけ加工のプログラム20を生成し、生成したプログラム20を図示しない不揮発性メモリなどに記憶する。
制御部17は、プログラム出力部16が出力したプログラム20に基づいて機械の各部を制御して連続穴あけ加工を実行する。
例えば、上記した実施形態では直線の溝を加工する例を示したが、図8に示すような円弧形状の溝を加工する場合を考えると、例えば溝の中心線が描く円弧の曲率を1/ρとした時、溝の外側にできるカスプのカスプハイトH1と溝の内側にできるカスプのカスプハイトH2とは、以下の数8式で表すことができ、また、円弧に沿った穴の中心点同士の距離Dcは以下の数9式で表すことができる。そして、これら数8,9式、およびオペレータが指定した値に基づいて算出した円弧状の溝の長さLcを用いて、上記した数1〜7式におけるDをDcに、LをLcに、HをH1(常にH1>H2であるため、H1についてのみ考えるようにする)に置き換えた上で直線溝形状の場合と同様の手順を行うことで、円弧溝形状の場合の穴個数、穴位置などを求めることができる。
10 指定値入力部
11 穴加工設定値算出部
12 穴加工順序算出部
13 送り速度設定部
14 加工時間算出部
15 結果表示部
16 プログラム出力部
17 制御部
20 プログラム
Claims (5)
- ワークに複数の穴を加工することで溝の加工をする制御を行うためのプログラムを生成するプログラム生成装置において、
少なくとも工具径と、前記溝の長さを含む溝形状と、カスプハイトとを含む指定値を受け付ける指定値入力部と、
前記指定値に基づいて、少なくとも前記複数の穴の位置を算出する穴加工設定値算出部と、
前記指定値および前記穴加工設定値算出部が算出した各値に基づいて、加工時における工具の取り代に偏りが生じないように前記複数の穴の加工順序を算出する穴加工順序算出部と、
を備え、
前記穴加工設定値算出部は、溝の加工によりできるカスプの高さが前記指定値として指定されたカスプハイト以下となる最小の穴個数を求め、求めた穴個数に基づいて前記複数の穴の位置を算出する、
ことを特徴とするプログラム生成装置。 - 前記複数の穴のそれぞれを加工する際に用いる送り速度を設定する送り速度設定部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のプログラム生成装置。 - 前記指定値と、前記穴加工設定値算出部が算出した各値と、前記穴加工順序算出部が算出した前記複数の穴の加工順序と、前記送り速度設定部が設定した前記複数の穴のそれぞれを加工する際に用いる送り速度とに基づいて穴あけ加工により前記溝を加工するプログラムを生成し、生成した前記プログラムを出力するプログラム出力部を更に備える、
ことを特徴とする請求項2に記載のプログラム生成装置。 - 前記穴加工設定値算出部が算出した各値と、前記穴加工順序算出部が算出した前記複数の穴の加工順序と、前記送り速度設定部が設定した前記複数の穴のそれぞれを加工する際に用いる送り速度とに基づいて前記溝を加工するために必要な加工時間を算出する加工時間算出部を更に備える、
ことを特徴とする請求項2または3に記載のプログラム生成装置。 - 前記穴加工設定値算出部が算出した各値と、前記穴加工順序算出部が算出した前記複数の穴の加工順序と、前記送り速度設定部が設定した前記複数の穴のそれぞれを加工する際に用いる送り速度と、前記加工時間算出部が算出した加工時間と、の少なくともいずれかを表示する結果表示部を更に備える、
ことを特徴とする請求項4に記載のプログラム生成装置。
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