JPH0577138A - Ｎｃ面加工機のツールパス決定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＮＣ面加工機において、工具負荷が過大とな
ることのないツールパスを決定したい。 【構成】 ツールパス候補算出手段で算出されたツール
パス候補によるときの単位時間、１刃あたりの単位刃あ
たりの切削量の最大値を求め、これが許容値をこえると
ツールパスの候補を修正する。 【作用】 ツールパスの候補を修正し、単位刃あたりの
切削量の最大値が許容範囲内になるツールパスが見出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンドミル等の工具を
所定面内で移動させながら加工する面加工機、特に工具
の面内移動が数値制御される形式のＮＣ面加工機におい
て、工具の移動軌跡すなわちツールパスを決定するため
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ツールパス決定装置の一例が特開平２−
１８０５４３号公報に記載されている。この公報ではあ
るツールパスが与えられたときに、ツールをそのツール
パスに沿って移動させたときのツールとワークの接触長
を算出し、その接触長が長いときほど工具の移動速度を
遅らせる技術を提案している。これによって単位時間あ
たりの工具負荷を一定限界内におさえ、工具の損傷を防
止しようとするのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら工具移動
速度を遅らせれば当然のことながら加工時間が長くなっ
てしまう。そこで本発明では工具移動速度を低下させな
いで、しかも工具負荷を一定限界内におさえることので
きるツールパスを算出することのできる装置を開発しよ
うとするのである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
を模索したところ、本発明者はツールパス（例えばワー
クに対する加工開始位置や、ツールを平行移動させる際
のピッチ等によって決定される）を修正すると、工具移
動速度を低下させないでも工具負荷を低減できることを
見出した。この知見にもとづいて、本発明者は、その概
念が図１に模式的に示されるツールパス決定装置、すな
わち、ワークに対して工具を面内で移動させながら加工
する数値制御式面加工機のためのツールパスを決定する
装置であり、ツールパスの候補を算出する手段Ａ、算出
されたツールパス候補に従って加工したときの所定時間
もしくは所定移動量での単位刃あたりの切削量を算出す
る手段Ｂ、算出された単位刃あたりの切削量を参照単位
刃あたりの切削量と比較する手段Ｄ、該比較手段Ｄで、
算出された単位刃あたりの切削量が参照単位刃あたりの
切削量を上回ると判別されたときに、ツールパス候補を
修正する手段Ｅとを備え、算出された単位刃あたりの切
削量が参照単位刃あたりの切削量をこえないツールパス
を決定可能とすることを特徴とするＮＣ面加工機のツー
ルパス決定装置を創作した。

【０００５】

【作用】上記構成を備えていると、ツールパス候補算出
手段Ａによって、図３（ａ）または（ｄ）に例示するよ
うなツールパスの候補ＴＰａ，ＴＰｄが算出される。図
３のものはツールが所定ピッチで平行移動してワークＷ
を加工するツールパスパターンの場合を例示している。

【０００６】さて手段Ａで例えば図３（ａ）のツールパ
スの候補ＴＰａが算出されると、単位刃あたりの切削量
が算出される。この単位刃あたりの切削量は、所定時間
もしくは所定距離での単位刃あたりの切削量であり、切
削面積Ｓａ１，Ｓａ２，Ｓａ３、工具移動速度、工具回
転数、工具刃数等にもとづいて算出される。工具移動速
度、工具回転数、工具刃数等が同一なら、切削面積に比
例した値となる。

【０００７】さてここで単位刃あたりの切削量が許容範
囲内にあればこのツールパスの候補ＴＰａを実際のツー
ルパスとしてよい。この判別が比較手段Ｄで実施され
る。しかしながら比較手段Ｄで、この候補のツールパス
によると許容範囲を越えることが判別されると、次に修
正手段Ｅによって候補のツールパスが修正される。ここ
で図示（ｃ）はワークに対するツールの出発位置ないし
は第１ライン位置が修正されたものを例示しており、こ
のように修正すると単位刃あたりの切削量が修正前のツ
ールパスによるときに比して低下されることが理解され
る。

【０００８】一方例えば（ｄ）の候補ＴＰｄが算出され
たときは、ピッチを修正することによって（ｃ）に示す
ように単位刃あたりの切削量が低減される。このように
して本装置によると、ツールパスを修正しながら工具負
荷が限界を越えないツールパスを算出決定することがで
きるのである。

【０００９】

【実施例】次に本発明の具体例を説明する。さて、この
実施例に係わるツールパス決定装置はコンピュータで構
成されており、そのシステム構成は周知のため説明を省
略する。

【００１０】図２はこのコンピュータに組込まれている
プログラムを実行することによって得られる処理手順を
示している。この処理手順の実行によってツールパスが
決定される。

【００１１】ステップＳ２は工具の移動スピードを仮決
定するものであり、これはコンピュータが初期値を設定
するものであってもよいし、オペレータが入力するもの
であってもよい。ステップＳ４は工具を仮決定するもの
であり、加工機で常用される工具がコンピュータによっ
て初期設定される。これは実際に使用される工具にあわ
せてオペレータが修正できる。

【００１２】ステップＳ６はピッチを仮決定するもので
あり、これは工具径のデータから標準ピッチが仮決定さ
れる。ただしこれもオペレータが増減修正できる。

【００１３】ステップＳ８は第１ライン位置を仮決定す
るものであり、これはオペレータが入力、設定する。こ
の第１ライン位置は図３（ａ）に例示されるｙａの値を
指定することで入力・設定される。以上の処理によって
ツールパスの候補が決定される。すなわち本実施例では
ステップＳ２〜Ｓ８の処理を実行するコンピュータによ
って、ツールパス候補算出手段Ａが構成されている。

【００１４】ステップＳ１０以後はプログラムによって
自動処理されるものであり、ステップＳ１０ではワーク
の位置、サイズ、第１ライン位置、工具径、ピッチのデ
ータからワークを加工するのに必要な走査線の数が算出
される。

【００１５】ステップＳ１２では各走査線ごとに切削量
を算出する。ここで単位刃あたりの切削量は、単位時間
（単位距離もしくは任意の時間、距離でもよい）・単位
刃あたりの切削量を示し、各走査線あたりの切削量を
Ｓ、切削に要する時間をＴ、工具回転数をＲ、ツールの
刃数をＥとしたとき、 Ｓ／（Ｔ×Ｒ×Ｅ） の式で算出される。ここで切削に要する時間Ｔは図４に
示すように、工具がＬ＋Ｄ（ここでＬはワークの長さ、
Ｄは工具径）の距離を工具移動速度Ｆで移動する時間に
等しいことから Ｔ＝（Ｌ＋Ｄ）／Ｆとなる。 この式を前者の式に代入すると、 単位刃あたりの切削量＝（Ｓ×Ｆ）／（（Ｌ＋Ｄ）×Ｒ
×Ｅ） の式が得られる。

【００１６】図２のステップＳ１２では、例えば第１ラ
インに対しては（Ｓａ１×Ｆ）／（（Ｌ＋Ｄ）×Ｒ×
Ｅ））、第２ラインに対しては（Ｓａ２×Ｆ）／（（Ｌ
＋Ｄ）×Ｒ×Ｅ））の式にもとづいて、それぞれの単位
刃あたりの切削量を算出する。このようにして単位刃あ
たりの切削量が算出されると、次にステップＳ１４でそ
のうちの最大のものが検索され、これがＭとして記憶さ
れる。図３（ａ）の場合、最大単位刃あたりの切削量Ｍ
には第１ラインの単位刃あたりの切削量が、図３（ｄ）
の場合には第２ラインの単位刃あたりの切削量が記憶さ
れることになる。

【００１７】このようにして算出された最大単位刃あた
りの切削量Ｍは次に参照単位刃あたりの切削量Ｍｏと比
較される。ここでこの参照単位刃あたりの切削量Ｍｏは
工具に許容される単位刃あたりの切削量が設定されてお
り、算出された最大単位刃あたりの切削量Ｍがそれ以下
ならステップＳ２〜Ｓ８で仮決定されたツールパスの候
補を実際のツールパスとして採用してもよい値に設定さ
れている。そこでステップＳ１８ではＳ２〜Ｓ８で指定
されたツールパスの候補を実際のツールパスとして決定
する。例えばステップＳ２〜Ｓ８で図３（ｃ）のような
ツールパスの候補が指定されており、その最大単位刃あ
たりの切削量が参照単位刃あたりの切削量以下なら、算
出されたツールパスの候補を実際のツールパスとする。

【００１８】これに反し、例えば図３（ａ）に例示する
ツールパスの候補ＴＰａが算出されており、算出された
最大単位刃あたりの切削量（この場合第１ラインの単位
刃あたりの切削量であり切削面積Ｓａ１に比例する）が
参照単位刃あたりの切削量を越えると、ステップＳ１６
がノーとなり、ステップＳ２０が実行される。ステップ
Ｓ２０では第１ライン位置を修正する。この場合は第１
ライン位置を例えば図３（ｃ）に例示するようにｙｃに
修正する。次にステップＳ２２で必要ライン数が算出さ
れ、ステップＳ２４では第１ライン位置の修正によって
必要ライン数が増加するか否か判別する。必要ライン数
が増えてしまうと、加工時間が増大するため、これにつ
いては、その後の検付対象としない。一方、必要ライン
数が増加しなければ、ステップＳ２４がノーとなり、再
度ステップＳ１２〜１６を実行する。

【００１９】第１ライン位置がｙｃに修正されている
と、図３（ｃ）に示すように、最大単位刃あたりの切削
量は減少し、今度は許されるツールパスであるとされる
（ステップＳ１６がイエスとなる。）。ステップＳ２０
〜Ｓ２４で、必要ライン数の増加をまねかない範囲で第
１ライン位置を修正してもなおＭ＜Ｍｏとなるツールパ
スが得られない場合には、次にステップＳ２６〜Ｓ３０
で必要ライン数の増加をまねかない範囲でピッチが修正
される。例えば図３（ｄ）のようにピッチＰｄが仮決定
されている場合で、最大単位刃あたりの切削量（この場
合第２ラインの単位刃あたりの切削量が相当する）Ｍが
Ｍｏ以上の場合、ピッチをＰｄ→Ｐｃに修正する。この
ようにしても必要ライン数は増大しない。このようにし
て図３（ｃ）に例示する許容ツールパスが算出される。

【００２０】必要ライン数の増加をまねかない範囲で第
１ライン位置やピッチを修正してもなおＭ＜Ｍｏとなる
ツールパスが得られないと、次にステップＳ３２〜Ｓ３
６で必要ライン数の増加をまねかない範囲で工具が交換
される。

【００２１】例えば図３（ａ）のツールパスの候補によ
るときは最大単位刃あたりの切削量Ｍａ（切削面積Ｓａ
１に比例する）がＭｏ以上となっていても、工具径をＤ
ａからＤｂに修正すると、図３（ｂ）に例示するように
最大単位刃あたりの切削量Ｍｂ（切削面積Ｓｂ１に比例
する）がＭａより小さくなり、Ｍｏを下まわるようにな
る。このようにして、必要ライン数の増加をまねかない
範囲でツールパスが修正され、許容されるツールパスが
検索されてゆく。図３（ｅ）は、（ｄ）のツールパス候
補のピッチ、第１ライン位置が修正され、さらに工具が
交換されて許容ツールパスが得られたことを例示してい
る。

【００２２】第１ライン位置、ピッチ、工具を修正して
もなお許容されるツールパスが得られない場合には、ス
テップＳ３８で工具の移動スピードを所定量低下させる
処理をおこなう。そしてステップＳ４以後の処理を繰り
返して許容されるツールパスの検索を続ける。このと
き、ツールパスをどのように修正してもなお許容ツール
パスが決定されないときには、再度ステップＳ３６が実
行されてさらに移動スピードが低下される。この過程に
おいて、種々にツールパスが修正されることから、スピ
ード低下量を最小限とできるツールパスが決定される。
さてこの実施例では、第１に第１ライン位置を修正し、
ついでピッチを修正し、そのあと工具径を修正し、どの
ようにツールパスを修正しても許容されるツールパスが
得られないときに最終的に工具移動速度を低下させる。
このため可能な限り加工速度を低下させないですむツー
ルパスの検索が続けられ、それでも許容されるツールパ
スが見出されないときにはスピード低下幅を最小とでき
るツールパスが検索される。このため最も合理的なツー
ルパスが決定可能となっている。

【００２３】なお第１ライン位置とピッチの修正優先順
位はこれに限られない。また本実施例では片道平行移動
のツールパスパターンを対象としているが、往復平行移
動のパターンであってよいことは当然に理解されよう。
さらに、この発明は平行移動パターンに限られるもので
なく、例えばループ状のパターンであって、その幅と長
さ等のパラメータを設定することで実際のツールパスが
決定されるような場合にも適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によると、最大単位刃あたりの切
削量が許容値を越えないツールパスが検索されることか
ら、加工中に工具の欠損等を招かないツールパスが得ら
れ、加工能率の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念を示す図

【図２】一実施例で実施される処理手順を示す図

【図３】本実施例の作動を説明する図

【図４】工具移動長と切削面積を示す図

【符号の説明】

Ａ ツールパス候補算出手段 Ｂ 単位刃あたりの切削量算出手段 Ｄ 比較手段 Ｅ ツールパス修正手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークに対して工具を面内で移動させな
   がら加工する数値制御式面加工機のためのツールパスを
   決定する装置であり、 ツールパスの候補を算出する手段、 算出されたツールパス候補に従って加工したときの所定
   時間もしくは所定移動量での単位刃あたりの切削量を算
   出する手段、 算出された単位刃あたりの切削量を参照単位刃あたりの
   切削量と比較する手段、 該比較手段で、算出された単位刃あたりの切削量が参照
   単位刃あたりの切削量を上回ると判別されたときに、ツ
   ールパス候補を修正する手段とを備え、 算出された単位刃あたりの切削量が参照単位刃あたりの
   切削量をこえないツースパスを決定可能とすることを特
   徴とするＮＣ面加工機のツールパス決定装置。