JPH07121221A - 加工機における工具送り制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】工具の移動距離、特に工具移動経路（空切削時
のピックフィード）をワーク形状に対応した最適かつ最
小限の範囲とすることができ、空切削の削減および加工
時間の短縮を図る。 【構成】加工機に設けられた工具により加工されるワー
ク２の加工面の形状データを格子状の複数のエリアｅ…
に分割し、上記複数の各エリアｅ…における形状の最高
突出値をそれぞれ記憶したエリアマップを作成し、前加
工面１３における工具切削経路ＣＰ１の終点１３ｅと次
加工面１４における工具切削経路ＣＰ２の始点１４ｓと
を求め、上記終点１３ｅと始点１４ｓとを結ぶ工具の移
動範囲１６に対応するエリアｅ１〜ｅ６を抽出し、上記
抽出されたエリアｅ１〜ｅ６内の最高突出値を算出し、
該算出値を空切削時の工具移動経路ＰＦの最大上昇位置
とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、大型かつ複
雑形状の鍛造用金型や鋳造用金型等をカッタにて切削形
成する際に用いるような加工機における工具送り制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プレス型、鋳型、鍛造型などの
自由曲面で構成される部品の金型は、凹凸が多く、形状
が複雑であり、これら金型の加工データは多数の加工エ
リアの工具切削経路（cutter pass 、カッタパス）で構
成される関係上、多数の加工エリア間移動経路としての
工具移動経路（pick feed 、ピックフィード）が発生
し、複雑形状のワークの加工エリア間の移動時に、工具
（例えばカッタ）と工作物（ワーク）とが干渉する可能
性が高い。

【０００３】このような工具移動時の工具とワークとの
干渉を回避する方法としては、例えば、それぞれの工具
移動経路（ピックフィード）に対するワークの断面形状
を加工図面等から読取り、ワークに干渉しないように、
かつ加工効率の良好な高さを手動入力によって設定する
方法が考えられるが、この場合には、移動経路が多く、
しかも加工図面からの読取りに多大な時間を要するう
え、誤設定の恐れがあるため、工具およびワークの損傷
を招き、実用上有効ではない。

【０００４】このため、従来においては図５に示すよう
な工具送り制御方法がとられている。すなわち、予め加
工図面からワーク５１における全加工範囲の最大高さ
（干渉を回避し得る最大の高さ）を読取り、この最大高
さとしてのセットポイント５２から工具を第１加工面５
３に下降させ所定の工具切削経路（カッタパス）５４に
沿って、ワーク５１の第１加工面５３を加工した後に、
一旦、上述のセットポイント５２と同一高さの位置まで
工具を上昇回避させ、次に該工具を第２加工面５５と対
向する上方位置へ横移動させた後に、この工具を第２加
工面５５に下降させ所定の工具切削経路（カッタパス）
５６に沿って、ワーク５１の第２加工面５５を加工する
方法である。

【０００５】この従来方法によれば、各加工面間の全て
のピックフィード５７を最大高さまで上昇回避させるの
で、工具とワーク５１との干渉を回避することができる
利点がある反面、工具切削経路５４，５６間の工具移動
経路５７（空切削時のピックフィード）の高さが全て工
作物干渉回避高さとしてのセットポイント５２と同一高
さとなる関係上、空切削距離が大幅に増大して、加工時
間が長くなる問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、工具の移
動距離、特に工具移動経路（空切削時のピックフィー
ド）をワーク形状に対応した最適かつ最小限の範囲とす
ることができ、空切削の削減および加工時間の短縮を図
ることができる加工機における工具送り制御方法の提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、加工機に設
けられた工具により加工されるワークの加工面の形状デ
ータを格子状の複数のエリアに分割し、上記複数の各エ
リアにおける形状の最高突出値をそれぞれ記憶したエリ
アマップを作成し、前加工面における工具切削経路の終
点と次加工面における工具切削経路の始点とを求め、上
記終点と始点とを結ぶ工具の移動範囲に対応するエリア
を抽出し、上記抽出されたエリア内の最高突出値を算出
し、該算出値を空切削時の工具移動経路の最大上昇位置
とする加工機における工具送り制御方法であることを特
徴とする。

【０００８】

【発明の効果】この発明の制御方法によれば、まずワー
クの加工面の形状データが格子状の複数のエリアに分割
され、次に上述の複数の各エリアにおける形状の最高突
出値をそれぞれ記憶したエリアマップが作成され、次に
前加工面における工具切削経路（カッタパス）の終点と
次加工面における工具切削経路（カッタパス）の始点と
が求められ、次に上述の終点と始点とを結ぶ工具の移動
範囲に対応するエリアが抽出された後に、この抽出され
たエリア内の最高突出値（いわゆる最高Ｚ値）が算出さ
れ、この算出値（エリア内の最高突出値）を空切削時の
工具移動経路（ピックフィード）の最大上昇位置にす
る。

【０００９】このため、工具の移動距離、特に工具移動
経路（ピックフィード）をワーク形状に対応した最適か
つ最小限の範囲とすることができて、空切削の削減およ
び加工時間の短縮を図ることができる効果がある。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図１、図２は本発明の加工機における工具送り
制御方法に用いる装置を示し、形状データ作成部１は図
４に示すワーク２（但し、このワーク２は本来自由曲面
の複雑形状であるが図面においては図示の便宜上、ブロ
ック状に概略示した）の加工面の形状データを作成す
る。

【００１１】上述の形状データ作成部１の次段に設けら
れたエリアマップ作成部３は、上述の形状データを格子
状の複数のエリアｅ…（図４参照）に分割すると共に、
これら各エリアｅ…における形状の最高突出値（以下単
に最高Ｚ値と略記する）をそれぞれ記憶したエリアマッ
プを作成する。なお、このエリアマップはメモリに記憶
されると共に、格子の大きさはワークの大きさに対応し
て設定される。

【００１２】上述のエリアマップ作成部３の次段に設け
られた抽出部４は、前加工面１３（図４参照）における
工具切削経路（カッタパス）ＣＰ１の終点１３ｅと次加
工面１４における工具切削経路（カッタパス）ＣＰ２の
始点１４ｓとを求めると共に、上述の終点１３ｅと始点
１４ｓとを結ぶ工具の移動範囲１６（図４参照）に対応
するエリアｅ１〜ｅ６（図４のマトリクス内のハッチン
グ部分参照）を抽出する。

【００１３】上述の抽出部４の次段に設けられた算出部
５は、抽出部４にて抽出されたエリアｅ１〜ｅ６内の最
高Ｚ値を算出すると共に、この算出値を空切削時の工具
移動経路（ピックフィード）ＰＦの最大上昇位置に設定
する。

【００１４】上述の算出部５の次段に設けられたＮＣデ
ータ作成部６は、上述の各データに基づいて数値制御用
のＮＣデータを作成する。このＮＣデータ作成部６で作
成されたワーク２の全加工範囲におけるＮＣデータはフ
ロッピディスク７に全て記憶される。ここで上述の各要
素１〜６は具体的にはＣＡＤ／ＣＡＭ，プログラム装置
およびパートプログラム装置を用いて構成することがで
きる。

【００１５】ＣＰＵ１０は、フロッピディスク７に記憶
された各種情報の入力に基づいて、ＲＯＭ８に格納され
たプログラムに従って、加工機としてのマシニングセン
タ９を介して工具としてのカッタ１１（図２参照）を駆
動制御し、またＲＡＭ１２はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の数値デ
ータを（０，０，０）に設定したＮＣ原点ＯＰに相当す
るデータやＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の数値データを例えば
（０，０，２５０）に設定したセットポイントＳＰに相
当するデータなどの必要な各種データを記憶する。

【００１６】つぎに図３に示すフローチャートおよび図
４の説明図を参照して、本発明の加工機における工具送
り制御方法について詳述する。第１ステップＳ１で、形
状データ作成部１はワーク２の自由曲面を近似値に置換
した形状データを作成し、第２ステップＳ２で、加工工
程の入力処理を行なう。例えば切削加工工程と仕上げ切
削加工工程とに分ける場合には、荒切削時の取代を設定
する一方、仕上げ切削時には取代を零にして、仕上げ代
のみを設定する。

【００１７】次に第３ステップＳ３で、形状データの一
括入力処理を行なった後に、次の第４ステップＳ４で、
エリアマップ作成部３はワーク２の加工面の形状データ
を図４に示す如くＸ軸方向とＹ軸方向との格子状の複数
のエリアｅ…に分割し、これら各エリアｅ…におけるワ
ーク形状の最高Ｚ値をそれぞれ記憶したエリアマップ
（格子データ）を作成し、このエリアマップをメモリに
記憶する。

【００１８】次に第５ステップＳ５で、予め設定された
加工順序（カッタに負担をかけない加工順序）に沿って
加工エリアを選択する。例えば図４に示す第１加工エリ
ア（前加工エリア）ｅ１と第２加工エリア（次加工エリ
ア）ｅ２とを選択する。

【００１９】次に第６ステップＳ６で、上述の加工エリ
アｅ１，ｅ２間の移動距離Ｓを求め、次の第７ステップ
Ｓ７で、移動距離Ｓと加工ピック（work pick ）Ｐとの
大小関係を比較する。この加工ピックＰとは、カッタパ
スの１本１本の線の距離を示す。なお、この加工ピック
Ｐは、その距離であれば他の形状部が存在しないであろ
うと予測できる距離であり、この距離の値は作業者が任
意に設定してもよく、その値を、上述の加工ピックＰの
値に換えて、移動距離Ｓと比較するようにしてもよい。

【００２０】そして、Ｓ＜ＰのＹＥＳ判定時には次の第
８ステップＳ８に移行し、Ｓ＞ＰのＮＯ判定時には別の
第９ステップＳ９に移行する。上述の第８ステップＳ８
で、加工エリア間の移動高さを前加工エリアの終点と、
次加工エリアの始点とのうちの高い方のＺ値に設定す
る。

【００２１】一方、上述の第９ステップＳ９で、抽出部
４は上述の第１加工エリアｅ１の終点ｅｎｄ（ワーク２
側の前加工面１３における工具切削経路ＣＰ１の終点１
３ｅに相当）と、第２加工エリアｅ２の始点ｓｔａ（ワ
ーク２側の次加工面１４における工具切削経路ＣＰ２の
始点１４ｓに相当）とを求め、上述の終点ｅｎｄと始点
ｓｔａとを結ぶカッタ１１の中心０が移動する直線的な
経路１５に対して工具干渉範囲１６（図４の長円形状部
分）を求める。

【００２２】次に第１０ステップＳ１０で抽出部４は上
述の工具干渉範囲１６にかかるエリアｅ１，ｅ２，ｅ
３，４ｅ，ｅ５，ｅ６を抽出する。換言すれば工具干渉
範囲１６にかかる形状格子データを検索する。

【００２３】次に第１１ステップＳ１１で、算出部５は
抽出されたエリアｅ１〜ｅ６内の最高Ｚ値（これら各エ
リアｅ１〜ｅ６の中で突出量が最大の位置に対する値）
を算出し、この算出値を空切削時の工具移動経路（ピッ
クフィード）ＰＦの最大上昇位置に設定する。つまり、
上述の算出値を、ワーク２側の前加工面１３における工
具切削経路ＣＰ１の終点１３ｅと、ワーク２側の次加工
面１４における工具切削経路ＣＰ２の始点１４ｓとの間
の空切削時のピックフィードＰＦにおけるクリアポイン
トに設定する。

【００２４】次に第１２ステップＳ１２で、加工エリア
間移動高さ（上述の最大上昇位置）を加工工程によって
修正する。つまり荒切削時の修正後の加工エリア間移動
高さは上述の最大上昇位置に素材取代と安全高さとを加
算した値とし、仕上げ切削時の修正後の加工エリア間移
動高さは上述の最大上昇位置に仕上代とカッタ半径ｒ
（図２参照）と安全高さとを加算した値となるように修
正処理を実行する。

【００２５】次に第１３ステップＳ１３で、次加工エリ
アの有無を判定し、次加工エリア有りの場合には、上述
の第５ステップＳ５にリターンする一方、次加工エリア
なしの場合には一連の処理を終了する。

【００２６】このようにして、ワーク２の全加工エリア
（大型のワークでは約２５００のエリア数となる）の工
具通路データ（工具切削経路データと工具移動経路デー
タとの総称）が入力、設定、抽出、算出、修正された
後、図１のＮＣデータ作成部６は数値制御用のＮＣデー
タを作成し、このＮＣデータ作成部６で作成されたワー
ク２の全加工範囲におけるＮＣデータがフロッピディス
ク７に記憶される。

【００２７】このため、上述のフロッピディスク７から
の各種情報入力に基づいて、ＣＰＵ１０およびマシニン
グセンタ９を介して送り制御（ＮＣ制御）される工具と
してのカッタ１１は、（０，０，０）で示されるＮＣ原
点ＯＰに対して例えば（０，０，２５０）で示されるセ
ットポイントＳＰからワーク２の前加工面１３に下降し
て所定の工具切削経路ＣＰ１に沿って、該前加工面１３
を加工した後に、その終点１３ｅから最適かつ最小限の
工具移動経路（ピックフィード）ＰＦに沿って上昇、横
移動および下降し、次加工面１４の始点１４ｓに至り、
所定の工具切削経路ＣＰ２に沿って、この次加工面１４
を加工し、以下同様にして上述のワーク２における全加
工範囲が順次加工される。

【００２８】以上要するに、ワーク２の加工面の形状デ
ータが格子状の複数のエリアｅ…に分割され、次に上述
の複数の各エリアｅ…における形状の最高Ｚ値をそれぞ
れ記憶したエリアマップが作成され、次に前加工面１３
における工具切削経路（カッタパス）ＣＰ１の終点１３
ｅと次加工面１４における工具切削経路（カッタパス）
ＣＰ２の始点１４ｓとが求められ、次に上述の終点１３
ｅと始点１４ｓとを結ぶ工具の移動範囲１６（詳しくは
工具干渉範囲）に対応するエリアｅ１〜ｅ６が抽出され
た後に、この抽出されたエリアｅ１〜ｅ６内の最高Ｚ値
が算出され、この算出値を空切削時の工具移動経路（ピ
ックフィード）ＰＦの最大上昇位置とする方法であるか
ら、ピックフィードＰＦをワーク形状に対応した最適か
つ最小限の範囲とすることができ、図４と図５との対比
からも明らかなように、空切削の削減および加工時間の
短縮を図ることができる効果がある。

【００２９】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明の加工機は、実施例のマシニングセ
ンタ９に対応し、以下同様に、工具は、カッタ１１に対
応し、最高突出値は、最高Ｚ値に対応し、終点と始点と
を結ぶ工具の移動範囲は、工具干渉範囲１６に対応する
も、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定される
ものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工機における工具送り制御方法に用
いる装置を示すブロック図。

【図２】工具の一例を示す説明図。

【図３】工具送り制御方法を示すフローチャート。

【図４】工具送り制御方法を示す概略説明図。

【図５】従来の加工機における工具送り制御方法を示す
概略説明図。

【符号の説明】

２…ワーク ９…マシニングセンタ（加工機） １１…カッタ（工具） １３…前加工面 １３ｅ…終点 １４…次加工面 １４ｓ…始点 １６…移動範囲 ＣＰ１，ＣＰ２…工具切削経路 ＰＦ…工具移動経路 ｅ，ｅ１〜ｅ６…エリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工機に設けられた工具により加工される
   ワークの加工面の形状データを格子状の複数のエリアに
   分割し、上記複数の各エリアにおける形状の最高突出値
   をそれぞれ記憶したエリアマップを作成し、前加工面に
   おける工具切削経路の終点と次加工面における工具切削
   経路の始点とを求め、上記終点と始点とを結ぶ工具の移
   動範囲に対応するエリアを抽出し、上記抽出されたエリ
   ア内の最高突出値を算出し、該算出値を空切削時の工具
   移動経路の最大上昇位置とする加工機における工具送り
   制御方法。