JPH0691477A - 大小複数の工具を使用する場合の小径工具の曲面切削用ｎｃデータ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 順次より小径の工具を使用して目的形状に切
削する場合に、前回工具が切削し残している範囲を自動
設定する。 【構成】 今回工具の全面切削用ＮＣルート作成工程
で、切削開始点１０４を位置決めし、所定間隔を隔てた
点を切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・・として順次
全ルートを設定する。切削要否判定工程で、前回工具を
順番に３０２ａ、３０２ｂ・・において目的形状１０１
に接触させたときに、前回工具が目的形状１０１の他の
部分に接触交差するか否かを判定し、非接触非交差の場
合にはその点は前回工具で切削済と判定し、接触交差の
場合には未切削と判定する。相隣する切削パス計算点３
０２ａ、３０２ｂにおいて、両者共に切削済と判定され
た場合にはこの両者間のルートを切削不要ルート部分と
して全面切削用ＮＣルート１０３から削除し、今回工具
の曲面切削用ＮＣルート１０２を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御による加工制
御に関し、特に、自動プログラミング装置又はＣＡＤ／
ＣＡＭシステム等のＮＣデータ作成システムによって、
大小複数のボールエンドミルを使用し順次工具径を小さ
くして被加工物を目的形状に切削する場合の曲面切削用
ＮＣデータの作成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以前から、切削加工においても、数値制
御（ＮＣ）化が進み、切削加工のＮＣ化が普及してい
る。このＮＣ加工を行う場合には、ＮＣ工作機械の動作
を制御するために、事前に、制御用ＮＣデータを作成す
る必要があり、通常、人手又は自動プログラミング装置
又はＣＡＤ／ＣＡＭシステム等のＮＣデータ作成システ
ムによって、この制御用ＮＣデータが作成されている。

【０００３】そして、自由曲面を有する目的形状の切削
加工が、大小複数のボールエンドミルを大径工具から小
径工具に順次取り替え、大径工具で切削し残した部分を
順次より小径の工具で切削して目的形状に加工する場
合、今回工具の制御用ＮＣデータ作成には、前回工具で
切削し残した部分、即ち、今回工具での切削必要範囲を
設定する必要がある。この切削必要範囲が設定できれ
ば、ＮＣデータ作成システムによって制御用ＮＣデータ
を作成する方法は確立されている。

【０００４】以下に、今回工具での切削必要範囲を設定
する従来例を説明する。

【０００５】第１従来例は、図４に示すように、目的形
状５０２上に、前回工具の径では切削し残していると想
定される範囲５０３を目視で設定し、これを今回工具で
の切削必要範囲として所定の平面上又は所定の曲面５０
４上に定義し、ＮＣデータ作成システムによって切削パ
スを計算し、この切削パスを目的形状５０２上に投影し
て、目的形状に対応する今回工具の切削必要領域５０１
の切削用ＮＣデータを作成している。

【０００６】第２従来例は、図５に示すように、目的形
状６０２上に前回工具で切削し残されていると想定され
るフィレット曲面６０１を目視で設定し、ＮＣデータ作
成システムによって、目的形状６０２上のこのフィレッ
ト曲面６０１の範囲について、今回工具の切削用ＮＣル
ートを作成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】即ち、今回工具の切削
必要範囲が決まれば、ＮＣデータ作成システムが自動的
に制御用ＮＣデータを作成できるが、従来技術では、今
回工具の切削必要範囲を自動的に設定できる技術が無い
という問題点がある。

【０００８】そして、第１従来例では、前回工具の径で
は切削し残していると想定される範囲５０３を目視で設
定しているので、切削範囲が不足したり、前回工具で切
削済の部分とのオーバーラップ部分が多くなって無駄な
加工が発生する可能性が高いという問題点があり、更
に、複雑な自由曲面の切削では、目視による切削必要範
囲の定義が困難であるという問題点がある。

【０００９】第２従来例では、目視でも、切削必要範囲
の厳密な設定が可能であるが、前回工具が切削し残した
部分を判断し、切削必要範囲であるフィレット曲面６０
１を定義するのに時間がかかり、特に、複雑な自由曲面
加工の場合には、切削必要範囲の設定には、多大の時間
を要するという問題点がある。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決し、ボール
エンドミル等の大小複数の工具を使用する曲面切削にお
いて、自動プログラミング装置又はＣＡＤ／ＣＡＭシス
テム等のＮＣデータ作成システムによって、前回工具が
切削し残した範囲を自動的に、容易に、短時間で、正確
に設定できる、大小複数の工具を使用する場合の小径工
具の曲面切削用ＮＣデータ作成方法を提供することを課
題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の大小複数の工具
を使用する曲面切削用ＮＣデータ作成方法は、上記の課
題を解決するために、大小複数の工具から、順次より小
径の工具を使用して被加工物を目的形状に切削する場合
に、自動プログラミング装置又はＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ム等のＮＣデータ作成システムによって、より小径工具
の曲面切削用ＮＣルートを作成するにおいて、今回工具
の全面切削用ＮＣルート作成工程で、被加工物の一端点
を、予め座標定義された目的形状の一端点に対応させ
て、切削開始点として位置決めし、今回工具によって切
削開始点から被加工物を走査切削して目的形状に対応し
た全面走査切削を行う今回工具の全面切削用ＮＣルート
を計算作成を行い、この計算作成時に、前記全面切削用
ＮＣルート上に前記切削開始点及びこの切削開始点から
所定間隔を隔てた点を切削パス計算点として順次全ルー
トを設定し、切削要否判定工程で、前工程の切削パス計
算点の計算時に、前回工具を、前記切削開始点から順番
に、これらの切削パス計算点において目的形状に接触さ
せたときに、この前回工具が目的形状の他の部分に接触
交差するか否かを判定し、その判定結果が非接触非交差
の場合にはその切削パス計算点は前回工具で切削済と判
定し、その判定結果が接触交差の場合にはその切削パス
計算点は前回工具で未切削と判定し、相隣り合う切削パ
ス計算点において、両者共に切削済と判定された場合に
はこの両者間のルートを切削不要ルート部分とし、両者
共に未切削と判定された場合及び両者の何れか一方が未
切削で他方が切削済と判定された場合には両者間のルー
トを切削必要ルート部分とし、これらの判定での切削不
要ルート部分を、前記全面切削用ＮＣルートから削除
し、これらの判定での切削必要ルート部分を、前記全面
切削用ＮＣルート上に残して得られたものを、今回工具
の曲面切削用ＮＣルートとすることを特徴とする。

【００１２】

【作用】大小複数の工具を使用する場合の小径工具の曲
面切削用ＮＣデータ作成方法において、従来技術では、
前回工具の切削し残し範囲の設定を、目視で、作業者の
判断で、直接設定する方法を採用しているので、これを
自動化する手段が無いが、本発明では、今回工具による
全面走査切削の全面切削用ＮＣルートを計算すると同時
に、その全面切削用ＮＣルート上の各切削パス計算点の
計算時に、その切削パス計算点の位置を前回工具が切削
できたか否かを計算判定する演算を加入することで、自
動化を可能にしている。

【００１３】即ち、先ず、今回工具の全面切削用ＮＣル
ート作成工程を設けて、被加工物を予め座標定義された
目的形状に対応させて、被加工物をどの端点から切削開
始するのが適当かを判断し、その適当な一端点を、切削
開始点として位置決めする。

【００１４】そして、自動プログラミング装置又はＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステム等のＮＣデータ作成システムを使用
し、今回使用工具によって前記切削開始点から被加工物
を走査切削して目的形状に対応した全面走査切削を行う
ための全面切削用ＮＣルートを計算作成する。そして、
この計算作成は、前記ＮＣデータ作成システムによっ
て、前記切削開始点及びこの切削開始点から所定間隔を
隔てた点を切削パス計算点として計算作成しながら順次
全面切削用ＮＣルートを設定して行く。

【００１５】次に、切削要否判定工程を設け、前記工程
での各切削パス計算点における計算時に、前回使用工具
を、これらの計算中の切削パス計算点において目的形状
に接触させたときに、この前回工具が目的形状の他の部
分に接触交差するか否かを判定する。接触交差の場合
に、その切削パス計算点の位置を、前回工具が切削した
とすれば、接触交差部分で、目的形状を過剰切削するこ
とになるので、その切削パス計算点の位置は、前回工具
で未切削と判定する。 若し、非接触非交差であれば、
その切削パス計算点の位置を、前回工具で切削できたこ
とになるので、その切削パス計算点の位置は、前回工具
で切削済と判定する。

【００１６】そして、相隣り合う切削パス計算点におい
て、両者共に切削済と判定された場合には、この両者間
のルートは、前回工具で切削済なので、切削不要ルート
部分とし、両者共に未切削と判定された場合には、この
両者間のルートは、前回工具で未切削なので、切削必要
ルート部分とする。又、前記両者の何れか一方が未切削
で他方が切削済と判定された場合には、相隣り合う切削
パス計算点の切削済側から何処までが切削済で、相隣り
合う切削パス計算点の未切削側から何処までが未切削か
の判断ができないので、両者間のルートを切削必要ルー
ト部分する。

【００１７】これらの判定での切削不要ルート部分を、
前記全面切削用ＮＣルートから削除し、これらの判定で
の切削必要ルート部分を、前記全面切削用ＮＣルート上
に残して得られたものを、今回工具の曲面切削用ＮＣル
ートとする。

【００１８】そして、これらの判定と処理を、前記全面
切削用ＮＣルート全体を計算しながら行うと、切削不要
ルート部分は前記全面切削用ＮＣルートから総て除か
れ、切削必要ルート部分は前記全面切削用ＮＣルート上
に総て残っており、且つ、前回工具が切削したパスを今
回工具が再切削する部分が、相隣り合う切削パス計算点
の何れか一方が未切削で他方が切削済である切削パス計
算点間の一部に限られ極めて少なくなっているので、Ｎ
Ｃデータ作成システムによって、前回工具が切削し残し
た範囲を自動的に、容易に、短時間で、正確に設定でき
る、そして、繰返し作業もＣＰＵ処理なので短時間で可
能である。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図３に基づいて説
明する。

【００２０】図１において、目的形状１０１が示され、
この目的形状１０１上に、今回工具の全面切削用ＮＣル
ート作成工程で従来技術によって計算作成される今回工
具の全面切削用ＮＣルート１０３と、本発明方法の切削
要否判定工程で、全面切削用ＮＣルート１０３の計算中
に、全面切削用ＮＣルート１０３から切削不要ルート部
分を除き、切削必要ルート部分を残して得られた小径工
具の曲面切削用ＮＣルート１０２が示されている。

【００２１】この今回工具の全面切削用ＮＣルート１０
３は、仮想線で示され、ボールエンドミルの工具基準位
置１０７からスタートし、切削開始点１０４から、目的
形状１０１に合わせて走査切削ピッチ１０５で全面走査
切削し、切削終了点１０６で切削を終了し、基準位置１
０７に戻る。小径工具の曲面切削用ＮＣルート１０２
は、前記の今回工具の全面切削用ＮＣルート１０３か
ら、切削不要ルート部分を除き、切削必要ルート部分を
残したもので、実線で示され、ボールエンドミルの工具
基準位置１０７からスタートし、切削開始点１０４′か
ら、目的形状１０１上の、前回工具が切削し残した部分
における前記今回工具の全面切削用ＮＣルート１０３上
を走査切削し、切削終了点１０６′で切削を終了し、工
具基準位置１０７に戻る。

【００２２】本実施例の動作を図１〜図３に基づいて説
明する。

【００２３】予め、目的形状１０１の座標定義を行って
おく。

【００２４】先ず、今回工具の全面切削用ＮＣルート作
成工程で、図１に示すように、ボールエンドミルの工具
は工具基準位置１０７からスタートする。被加工物の一
端点を、予め座標定義された目的形状１０１の切削開始
に適した一端点に対応させて、切削開始点１０４として
位置決めする。そして、今回工具によって切削開始点１
０４から被加工物を走査切削して目的形状１０１に対応
した全面走査切削を行う全面切削用ＮＣルート１０３を
計算作成するための基準になる切削精度と、今回工具の
径と、走査切削ピッチ１０５とを設定し、更に、全面切
削用ＮＣルートを計算作成するための切削パス計算点
を、前記全面切削用ＮＣルート１０３上に前記切削開始
点１０４及びこの切削開始点１０４から切削精度によっ
て決まる所定間隔を隔てた点３０２ａ、３０２ｂに順次
設定し、被加工物の全面を前記目的形状１０１に対応し
て、今回工具による走査切削によって全面切削する全面
切削用ＮＣルート１０３の作成を開始する。

【００２５】次に、切削要否判定工程で、前記全面切削
用ＮＣルート１０３を計算作成する前工程に並行して、
この全面切削用ＮＣルート１０３から切削不要ルート部
分を除き切削必要ルート部分を残して、大小複数の工具
を使用する場合の小径工具の曲面切削用ＮＣルート１０
２を作成するために、図２に示すように、今回工具３０
１の切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂを計算作成し
て、目的形状１０１に対応する今回工具３０１の全面切
削用ＮＣルート１０３を計算作成しながら、前回工具３
０３を切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・・に接触さ
せた場合に、前回工具３０３が目的形状１０１の他の部
分に接触又は交差するか否かを計算し、切削パス計算点
３０２ａ、３０２ｂ・・を前回工具が走査切削したか否
かを次のようにして判定する。非接触非交差であれば、
切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・・は既に、前回工
具３０３によって切削加工済である。従って、非接触非
交差であれば、切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・・
は今回工具３０１での切削は不要である。前回工具３０
３が加工曲面１０１の他の部分に接触交差であれば、若
し、切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・・を前回工具
３０３が切削すれば、目的形状１０１を過剰に切削する
ことになるので、切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂ・
・は未だ、前回使用工具３０３によって切削加工されて
いない。従って、接触交差であれば、切削パス計算点３
０２ａ、３０２ｂ・・は今回使用工具での切削が必要で
ある。

【００２６】従って、前記全面切削用ＮＣルート１０３
から切削不要ルート部分を除き切削必要ルート部分を残
して大小複数の工具を使用する場合の小径工具の曲面切
削用ＮＣルート１０２を作成するためには、相隣り合う
切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂにおいて、両者共に
切削済と判定された場合には、この両者３０２ａ、３０
２ｂ間のルートは、前回工具で切削済なので、切削不要
ルート部分とし、両者共に未切削と判定された場合に
は、この両者３０２ａ、３０２ｂ間のルートは、前回工
具で未切削なので、切削必要ルート部分とする。又、前
記両者３０２ａ、３０２ｂの何れか一方が未切削で他方
が切削済と判定された場合には、相隣り合う切削パス計
算点３０２ａ、３０２ｂの切削済側から何処までが切削
済で、相隣り合う切削パス計算点３０２ａ、３０２ｂの
未切削側から何処までが未切削かの判断ができないの
で、両者３０２ａ、３０２ｂ間のルートを切削必要ルー
ト部分する。

【００２７】これらの判定での切削不要ルート部分を、
前記全面切削用ＮＣルートから削除し、これらの判定で
の切削必要ルート部分を、前記全面切削用ＮＣルート上
に残して得られたものを、今回工具の曲面切削用ＮＣル
ート１０２とする。

【００２８】上記の操作を、前記全面切削用ＮＣルート
１０３を計算しながら、全面切削用ＮＣルート１０３上
の総ての切削パス計算点について実施すると、前記全面
切削用ＮＣルート１０３上の切削不要ルート部分は総て
除かれ、図１に示す曲面切削用ＮＣルート１０２にな
る。そして、前記全面切削用ＮＣルート１０３の切削開
始点１０４は前記曲面切削用ＮＣルート１０２の切削開
始点１０４′に移動し、前記全面切削用ＮＣルート１０
３の切削終了点１０６は前記曲面切削用ＮＣルート１０
２の切削終了点１０６′に移動し、作業が終了する。

【００２９】図３は、切削要否判定工程の一実施例の詳
細を示すフローチャートである。

【００３０】図３において、ステップ＃１で、現在判定
の切削パス計算点が、図１の切削終了点１０６か否かを
判断し、切削終了点１０６であれば終了し、切削終了点
１０６でなければ、ステップ＃２に進む。

【００３１】ステップ＃２で、ＮＣデータ作成システム
によって、現在判定の切削パス計算点の位置データを求
め、ステップ＃３に進む。

【００３２】ステップ＃３で、現在判定の切削パス計算
点に、前回工具（図２の３０３）を接触させ、ステップ
＃４に進む。

【００３３】ステップ＃４で、この前回工具（図の３０
３）が目的形状１０１の他の部分に接触交差しているか
否かを判定し、接触交差の場合には、ステップ＃５に進
み、非接触非交差の場合には、ステップ＃７に進む。

【００３４】ステップ＃５で、現在判定の切削パス計算
点が図１の切削開始点１０４か否かを判断する。切削開
始点１０４であればステップ＃１０に進み。否であれ
ば、ステップ＃６に進む。

【００３５】ステップ＃６で、現在判定の切削パス計算
点と隣接する前回判定の切削パス計算点間を曲面切削用
ＮＣルートとして出力し、ステップ＃１０に進む。

【００３６】ステップ＃７で、現在判定の切削パス計算
点が図１の切削開始点１０４か否かを判断する。切削開
始点１０４であればステップ＃１０に進み。否であれ
ば、ステップ＃８に進む。

【００３７】ステップ＃８で、記憶されている直前に隣
接している切削パス計算点の位置データから接触交差か
否かを読み取り、接触交差であればステップ＃６に進
み、接触交差でなければステップ＃９に進む。

【００３８】ステップ＃９で、現在判定の切削パス計算
点と隣接する前回判定の切削パス計算点間を曲面切削用
ＮＣルートとして出力せず、ステップ＃１０に進む。

【００３９】ステップ＃１０で、それぞれの切削パス計
算点の各処理データを記憶し、ステップ＃１１に進む。

【００４０】ステップ＃１１で、次の切削パス計算点に
移動し、ステップ＃１に戻る。

【００４１】本発明の大小複数の工具を使用する場合の
小径工具の曲面切削用ＮＣデータ作成方法は、上記の実
施例に限らず種々の態様が可能である。例えば、前回工
具を切削パス計算点に接触させた場合に、前回工具が目
的形状に接触交差するか否かによって、前回工具がその
切削パス計算点を切削したか否かを計算判定し、目的に
合わせた必要な処理をすることができれば、計算判定方
法や処理方法は自由に設計できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明の大小複数の工具を使用する場合
の小径工具の曲面切削用ＮＣデータ作成方法は、切削開
始点、切削精度、使用工具径、走査切削ピッチ、切削パ
ス計算点等の簡単な条件設定と、前記切削パス計算点に
接触した前回工具と目的形状とが接触交差か非接触非交
差かの判定という単一演算の繰り返しで、全面切削用Ｎ
Ｃルートから切削不要ルート部分を除き切削必要ルート
部分を残して曲面切削用ＮＣルートを作成しているの
で、無駄な切削動作が無く、切削必要範囲を確実にカバ
ーできる曲面切削用ＮＣルートを、作業者の負担を軽く
して、短時間に得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】目的形状と本発明の一実施例方法による曲面切
削用ＮＣルート作成との関係を示す斜視図である。

【図２】図１の動作図である。

【図３】本発明の一実施例方法のフローチャートであ
る。

【図４】目的形状と第１従来例方法による曲面切削用Ｎ
Ｃデータ作成との関係を示す斜視図である。

【図５】目的形状と第２従来例方法による曲面切削用Ｎ
Ｃデータ作成との関係を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０１ 目的形状 １０２ 曲面切削用ＮＣルート １０３ 全面切削用ＮＣルート １０４、１０４′ 切削開始点 １０５ 走査切削ピッチ １０６、１０６′ 切削終了点 ３０１ 今回工具 ３０２ａ、３０２ｂ 切削パス計算点 ３０３ 前回工具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大小複数の工具から、順次より小径の工
   具を使用して被加工物を目的形状に切削する場合に、自
   動プログラミング装置又はＣＡＤ／ＣＡＭシステム等の
   ＮＣデータ作成システムによって、より小径工具の曲面
   切削用ＮＣルートを作成するにおいて、今回工具の全面
   切削用ＮＣルート作成工程で、被加工物の一端点を、予
   め座標定義された目的形状の一端点に対応させて、切削
   開始点として位置決めし、今回工具によって切削開始点
   から被加工物を走査切削して目的形状に対応した全面走
   査切削を行う今回工具の全面切削用ＮＣルートを計算作
   成を行い、この計算作成時に、前記全面切削用ＮＣルー
   ト上に前記切削開始点及びこの切削開始点から所定間隔
   を隔てた点を切削パス計算点として順次全ルートを設定
   し、切削要否判定工程で、前工程の切削パス計算点の計
   算時に、前回工具を、前記切削開始点から順番に、これ
   らの切削パス計算点において目的形状に接触させたとき
   に、この前回工具が目的形状の他の部分に接触交差する
   か否かを判定し、その判定結果が非接触非交差の場合に
   はその切削パス計算点は前回工具で切削済と判定し、そ
   の判定結果が接触交差の場合にはその切削パス計算点は
   前回工具で未切削と判定し、相隣り合う切削パス計算点
   において、両者共に切削済と判定された場合にはこの両
   者間のルートを切削不要ルート部分とし、両者共に未切
   削と判定された場合及び両者の何れか一方が未切削で他
   方が切削済と判定された場合には両者間のルートを切削
   必要ルート部分とし、これらの判定での切削不要ルート
   部分を、前記全面切削用ＮＣルートから削除し、これら
   の判定での切削必要ルート部分を、前記全面切削用ＮＣ
   ルート上に残して得られたものを、今回工具の曲面切削
   用ＮＣルートとすることを特徴とする大小複数の工具を
   使用する場合の小径工具の曲面切削用ＮＣデータ作成方
   法。