JPH0236048A

JPH0236048A - Ｎｃデータ作成装置

Info

Publication number: JPH0236048A
Application number: JP18781488A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Fujii; 藤井　達哉; Tahiro Tanaka; 田中　太宏
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、立体加工のＮＣデータを作成する装置に関す
る。

【従来技術】

従来、立体加工を行う場合には、工作物を工作物テーブ
ルに固定して、ボールエンドミル等の工具と工作物を相
対的に３次元に移動させながら加工している。このよう
な加工において、工具による工作物の取り代である切削
量が多い場合には、加工を行っている最中に工具が摩耗
し、使用可能限界に達してしまうということが起こる。そこで、加工中に使用可能限界に達した工具を新しい工
具或いは刃先を修正した工具等と交換することが必要と
なるが、従来では、ＮＣデータ作成時にこの様な工具の
使用可能限界を前もって予想し、工具を交換しないで加
工できる加工単位毎にＮＣデー夕を複数に分割して作成
し、その分割されたＮＣデータ終了毎に工具交換のプロ
グラムを挿、大したり、一つ一つのＮＣデータによる加
工終了後に作業者の手作業により工具交換を行うか、連
続加工である一つのＮＣデータを使用して加工し、作業
者が常時加工状態を監視して、工具交換の必要があると
判断した時に、自動加工の途中でマニュアル操作に切り
換え、工具交換を行っている。

【発明が解決しようとする課題】

このように、工具交換必要時期の判断と実際の工具交換
は作業者によって行われるため、ＮＣデータ作成時及び
工作物の実際の加工時においては、作業者の熟練度、つ
まり経験による判断能力が必要とされ、又、分割された
ＮＣデータ終了毎に工具交換のプログラムを挿入する操
作は、作業者によりＮＣデータ毎にＮＣデータの終了を
見付出し、工具交換のプログラムを挿入するという操作
が煩雑という問題があった。又、分割されたＮＣデータ
毎に加工終了後の手作業或いは常時加工状態の監視をし
ていたのでは、無人運転等を行う上で障害となっていた
。本発明は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、パートプログラム上に
使用工具とその工具の使用可能限界として切削許容値を
予め入力し、記憶させておくだけで、工具の使用可能限
界に達した時には、加工途中でも自動的に工具交換を行
うことができる連続加工のＮＣデータを作成し加工の無
人化を図ることである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための発明の構成は、第１図にその
概念を示すように、工作物加工曲面の３次元形状を表す
情報及び工作物材質・工具情報等から成る加工条件が入
力されたパートプログラムから加工曲面を創成し、その
加工曲面より工具半径分オフセットしたオフセット曲面
を創成し、そのオフセット曲面より求められた工具軌跡
点列に従ってＮＣデータを作成する装置において、前記
加工条件により予め決定される工具の切削体積の限界値
を記憶する限界値記憶手段と、前記工具軌跡点列に従っ
てＮＣデータを作成しながら、加工時の切削体積の累積
値を算出する累積値演算手段と、前記切削体積の眼界値
と前記切削体積の累積値とを比較判定する比較判定手段
と、前記比較判定手段による比較判定結果に基づき、前
記切削体積の累積値が前記切削体積の限界値を越える前
後の加工区切れの良い工具軌跡点列位置で、自動工具交
換命令を出力する命令出力手段とを備えたことを特徴と
する。

【作用】

限界値記憶手段には、８！準加工条件時の工具の標準切
削許容体積が、工具の使用可能限界値として記憶される
。工具軌跡点列からＮＣデータが作成される時、累積値
演算手段により、実際の加工条件に即して、工具の切削
体積の累積値が演算される。そして、次に比較判定手段
にて、切削体積の累積値とその限界値とが判定され、累
積値が限界値を越える場合には、命令出力手段により、
累積値が限界値を越える前後の加工区切の良い工具軌跡
点列位置にて自動工具交換命令が出力される。その結果、使用可能限界に達した工具を加工途中で自動
的に交換できる連続加工のＮＣデータが作成できる。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第２図において１０は数値制御装置であり、この数値制
御装置１０には、サーボモータ駆動回路ＤＵＸ、ＤＵＹ
、ＤＵＺ、　シーケンｘ−ｙン）ｏ−ラ１１が回路のイ
ンタフェースを介して接続されている。一方、２０は前記構成の数値制御装置１０によって制御
されるマシニングセンタ形の工作機械であり、前記サー
ボモータ駆動回路ＤＵＸ、ＤＵＹ。ＤＵＺのそれぞれによって駆動されるサーボモータ２１
，２２．２３の回転によって、工作物Ｗを支持する工作
物テーブル２５と、主軸モータＳＭによって駆動される
主軸２６を軸架する主軸ヘッド２４との間の相対位置が
３次元的に変更される。又、２７は複数種類の工具を保持する工具マガジンであ
り、回路のマガジン割出装置と工具交換装置２８とによ
って工具マガジン２７内の工具が選択的に主軸２６に装
着されて工作物Ｗの加工が行われる。又、シーケンスコントローラ１１には、コンピュータ１
２と主軸モータＳＭの回転数を制御する主軸モータ駆動
回路１５とが接続されている。このコンピュータ１２は
マイクロプロセッサ１２ａ１クロツク信号発生回路１２
　ｂＳＲＯＭＩ　２　ｃ％ＲＡＭＬ２ｄ、固定ディスク
１２ｅ１インタフエース１２ｆ、１２ｇ、１２ｈによっ
て主に構成され、インタフェース１２ｈにはキーボード
１３とＣＲ１表示装置１４が接続されている。次に、ＭＰＵ１２ａの処理手順を第３図のフローチャー
トに基づいて説明する。本実施例においては、工作物に対して工具による切削量
の多い荒加工の場合について述べる。ステップ１００で工作物の加工曲面の３次元形状を表す
情報を、ステップ１０２で限界値記憶手段により記憶さ
れる切削体積の限界値として、標準主軸回転数・標準送
り速度・８ｉ準切込み量による標準加工条件等から導き
出された工作物材質に応じた工具の標準切削許容距離を
、又、ステップ１０４で限界値記憶手段により記憶され
る切削距離の限界値として、標準主軸回転数・標準送り
速度・標準切込み量による標準加工条件等から導き出さ
れた工作物材質に応じた工具の標準切削許容距離をキー
ボード１３から固定ディスク１２ｅに入力する。このよ
うに、−度、パートプログラムが作成された後のＮＣデ
ータを作成する場合には、ステップ１０６以下の実際の
切削条件、加工態様等を特定するための入力処理から実
行される。ステップ１０６で実際の加工時における工作物材質、工
具種類等を、それぞれ、キーボード１３からＲＡＭ１２
ｄに入力する。次にステップ１０８に移行して、パートプログラムから
加工曲面を創成し、ステップ１１０に移行し、加工曲面
より工具半径分オフセットしたオフセット曲面を創成す
る。但し、荒加工の場合には、加工の初期段階であるので、
加工曲面に平行な加工のみだけではなく、第４図に示す
ように、階段状及び短冊状に加工される。従って、この
場合のオフセット曲面は工具の突っ込み方向であるＺ軸
方向に等間隔のＸ−Ｙ平面に平行な複数の平面（１〜Ｎ
段）となる。そして、その平面毎に工具軌跡点列を算出
し、順次ＮＣデータに変換される。ステップ１１２で加工を実行している加工段を１段目、
切削体積の累積値をＶ、切削距離の累積値をＬとし、初
期値をｉ＝１．Ｖ＝０．Ｌ＝０とする。次にステップ１１４に移行し、まず１段目の工具軌跡点
列を算出し、ステップ１１６に移行して、１段目の工具
軌跡点列をＮＣデータに変換する。次にステップ１１８に移行して、切削体積の累積値■＝
Ｖ＋ΔＶＩを累積値演算手段にて算出する。切削体積の累積値の算出といっても、１役目においては
、切削体積ΔＶ１のみの値が切削体積の累積値Ｖである
。ここで、切削体積とは、工具が切削送りで移動した時に
工作物形状と交わった部分の体積であり、１段目での切
削体積は以下のように３つの因子によって関数を定義し
て近似する。 ΔＶ＋（ｉ役目での切削体積）＝ｆ　　〔＜Ｚ軸方向の工具の突っ込み量）。（Ｘ−Ｙ平面と平行な平面でのステップ量）。（切削送りでの移動距離）〕ここで、第５図を参照して上記３つの因子を説明すると
、（Ｚ軸方向の工具の突っ込み量）とは、工具刃先の工
作物へのＺ軸方向の切込み送り量ΔＺであり、（Ｘ−Ｙ
平面と平行な平面でのステップ量）とは、工具刃先の工
作物へのＸ−Ｙ平面と平行な平面方向で切削方向に直角
な方向の送り量ΔＳであり、（切削送りでの移動距離）
とは、工具刃先が工作物を切削し、移動する時の軌跡の
合計長さＺΔｌｌである。次にステップ１２０に移行して、切削距離の累積値Ｌ＝
Ｌ＋ΔＬ、を累積値演算手段にて算出する。切削距離の累積値の算出といっても、１段目においては
、切削距離ΔＬ１のみの値が切削距離の累積値しである
。ここで、切削距離とは、上述の因子の１つである（切削
送りでの移動距離）であり、ＥΔ１．＝ΔＬＩである。次にステップ１２２に移行して、ステップ１１８にて算
出された切削体積の累積値Ｖが、ステップエ０２にて予
め入力されている工作物材質に応じた工具の切削体積の
限界値以上になっているか否かを比較判定手段にて比較
判定する。ここで、ステップ１２２の比較判定において、切削体積
の累積値Ｖが切削体積の限界値より小さい値であれば、
判定結果はＮＯであり、工具は使用可能限界内であるの
で、ステップ１２４に移行シ、ステップ１２０にて算出
された切削距離の累積値りが、ステップ１０４にて予め
入力されている工作物材質に応じた工具の切削距離の限
界値以上になっているか否かを比較判定手段にて比較判
定する。ここで、ステップ１２４の比較判定において、切削距離
の累積値りが切削距離の限界値より小さい値であれば、
判定結果はＮＯとなり、工具は使用可能限界内であるの
で、ステップ１３２に移行し、最終加工段ＮまでのＮＣ
データが作成完了しているか否かが判定される。ＮＣデータの作成が最終加工段Ｎまで終了していない場
合には、ステップ１３４に移行し、加工段をｉ＝ｉ＋１
に置き換え、つまり、２段目とし、ステップ１１４に戻
り、２段目の工具軌跡点列を算出し、ステップ１１６に
移行して、２段目の工具軌跡点列をＮＣデータに変換す
る。そして、ステップ１１８に移行して、切削体積の累積値
Ｖ＝Ｖ＋ΔＶＩを累積値演算手段にて算出する。切削体
積の累積値の算出として、２段目においては、１段目の
切削体積ΔＶ、と２段目の切削体積ΔＶ、の和の値が切
削体積の累積値■となる。次にステップ１２０に移行し、切削距離の累積値Ｌ＝Ｌ
＋ΔＬ＋を累積値演算手段にて算出する。切削距離の累積値の算出として、２段目においては、１
段目の切削距離ΔＬ、と２段目の切削距離ΔＬ２の和の
値が切削距離の累積値りとなる。そして、ステップ１２２とステップ１２４の比較判定の
いずれにおいても、ＮＯであれば、上述のステップ１１
４〜ステツプ１３２を繰り返す。そして、ステップ１２２における判定結果がＹＥＳとな
ると、切削体積の累積値Ｖが切削体積の限界値以上にな
っており、工具が摩耗し、使用可能限界を越えているの
で、ステップ１２６に移行して、命令出力手段にて自動
工具交換命令を出力し、工具交換を行い、ステップ１２
８に移行し、命令出力手段にて工具長補正命令を出力し
、工作物と交換使用される工具刃先との位置関係を交換
前後で不変にする。そして、ステップ１３０に移行して
、工具が交換されたので、切削体積の累積値Ｖの値及び
切削距離の累積値りの値を初期化してＶ＝０゜Ｌ＝０と
する。又、上記ステップ１２２における判定結果がＮＯであり
、ステップ１２４における判定結果がＹＥＳであれば、
切削距離の累積値りが切削距離の限界値以上になってお
り、工具が摩耗し、使用可能限界を越えているので、ス
テップ１２６に移行し、命令出力手段にて自動工具交換
命令を出力し、工具交換を行い、ステップ１２８に移行
し、命令出力手段にて工具長補正命令を出力し、工作物
と交換使用される工具刃先との位置関係を交換前後で不
変にする。そして、ステップ１３０に移行して、工具が
交換されたので、切削体積の累積値Ｖの値及び切削距離
の累積値りの値を初期化してＶ＝Ｏ，Ｌ＝０とする。そして、ステップ１３２に移行して、最終加工段Ｎまで
のＮＣデータが作成完了であるか否かが判定される。ＮＣデータの作成が最終加工段Ｎまで終了していない場
合には、ステップ１３４に移行し、加工段をｉ＝ｉ＋ｌ
に置き換え、ステップ１１４〜ステツプ１３２を繰り返
す。そして、ステップ１３２において、最終加工段Ｎまでの
ＮＣデータ作成完了と判定されると、ステップ１３６に
移行し、ＲＡＭ１２ｄに作成された上記ＮＣデータを固
定ディスク１２ｅに登録して本プログラムが終了する。上記プログラムにより作成されたＮＣデータで工作物Ｗ
が加工される場合は、予め入力された切削体積及び切削
距離の限界値と切削体積及び切削距離の累積値との各々
が、加工段毎に常時比較判定され加工が行われる。従っ
て、作業者が加工途中に監視をしていなくても、工具が
使用可能限界を越えたと判定された加工の区切れの良い
工具軌跡点列位置である加工段の終了時にて自動的に工
具交換、工具長補正される。その後、再び次の加工段か
らの加工と切削体積及び切削距離の累積値の算出が開始
され、上記動作と同様に工具の使用限界を考慮した連続
加工が行われるので、工作物Ｗの加工終了まで無人運転
が可能となる。尚、上述のプログラムで、ステップ１０２の限界値記憶
手段に記憶する切削体積の限界値については、標準加工
条件における標準切削許容体積値として安全係数を見込
んだ小さめの値を入力し、工具に切削余裕が見込んであ
るので、１段目の加工途中に切削体積の累積値が切削体
積の限界値を越えた後の、１段目の加工後に自動工具交
換命令の出力及び工具長補正命令の出方が行われること
に関して何ら問題はない。又、工具が使用可能限界に達
する１段目の加工前に自動工具交換命令の出力及び工具
長補正命令の出力が行われるようなプログラムであって
も良い。又、上述のプログラムでは、切削体積及び切削距離の両
方における比較判定を行っている。ここで、工具の切削
許容体積を一定とすると、Ｚ軸方向の工具の突っ込み量
と、ステップ量とが標準加工条件より大きな値をとる場
合は、切削できる切削距離は標準切削許容距離より小さ
くなり、ステップ１２２における切削体積の比較判定が
有効となる。又、工具の切削許容体積を一定とし、Ｚ軸
方向の工具の突っ込み量と、ステップ量とが標準加工条
件より小さな値をとる場合は、切削できる切削距離は標
準切削許容距離より大きくなり、ステップ１２４におけ
る切削距離の比較判定が有効となる。尚、工具の切削許容体積を一定とし、Ｚ軸方向の工具の
突っ込み量と、ステップ量とが標準加工条件より常に大
きな値をとる場合には、切削できる切削距離は標準切削
許容距離より小さくなる。従って、この場合のプログラムとしては、切削距離の累
積値が切削距離の限界値を越えることは無いので、切削
体積の累積値と限界値とにおける比較判定のみで良い。更に、上述のプログラムでは、ステップ１２６における
自動工具交換命令の出力に続いて、ステップ１２８にお
いて工具長補正命令を出力するフローチャートとなって
いるが、交換使用される工具が全て同じ長さで、工作物
と交換使用される工具刃先との位置関係が交換前後で不
変である場合には、ステップ１２８における工具長補正
命令の出力は必要としない。

【発明の効果】本発明は、加工条件により予め決定される工具の切削体
積の限界値を記憶する限界値記憶手段と、工具軌跡点列
に従ってＮＣデータを作成しながら、加工時の切削体積
の累積値を算出する累積値演算手段と、切削体積の限界
値と切削体積の累積値とを比較判定する比較判定手段と
、比較判定手段による比較判定結果に基づき、切削体積
の累積値が切削体積の限界値を越える前後の加工区切れ
の良い工具軌跡点列位置で、自動工具交換命令を出方す
る命令出力手段とを備えているので、ＮＣデータを作成
する場合に、パートプログラムで使用工具と工具の使用
可能の限界値を指示するだけで、加工途中で自動的に工
具交換を行うＮＣデータが一本のＮＣデータとして作成
でき、加工を無人運転にて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の概念を示す構成図。第２図は本考案の
具体的な一実施例に係るＮＧデータ作成装置を有する数
値制御装置及び工作機械の構成を示す構成図。第３図は
同実施例装置で使用されているＣＰＵの処理手順を示す
フローチャート。第４図は第３図のフローチャートにお
ける加工段（１〜Ｎ）毎の工具軌跡点列を示す説明図。第５図は切削体積に関係する３つの因子を示す説明図で
ある。１０・・・−数値制御装置　１２−・・・コンピュータ
１２ａ・・マイクロプロセッサ１２ｅ・固定ディスク　２０・・°工作機械２１．２２
．２３・・サーボモータ２５°・工作物テーブル　ＳＭ・・°主軸モータＷ・・
・工作物

Claims

【特許請求の範囲】工作物加工曲面の３次元形状を表す情報及び工作物材質
・工具情報等から成る加工条件が入力されたパートプロ
グラムから加工曲面を創成し、その加工曲面より工具半
径分オフセットしたオフセット曲面を創成し、そのオフ
セット曲面より求められた工具軌跡点列に従ってＮＣデ
ータを作成する装置において、前記加工条件により予め決定される工具の切削体積の限
界値を記憶する限界値記憶手段と、前記工具軌跡点列に
従ってＮＣデータを作成しながら、加工時の切削体積の
累積値を算出する累積値演算手段と、前記切削体積の限界値と前記切削体積の累積値とを比較
判定する比較判定手段と、前記比較判定手段による比較判定結果に基づき、前記切
削体積の累積値が前記切削体積の限界値を越える前後の
加工区切れの良い工具軌跡点列位置で、自動工具交換命
令を出力する命令出力手段とを備えたことを特徴とする
ＮＣデータ作成装置。