JPH08229770A

JPH08229770A - ５軸ｎｃデータの作成方法

Info

Publication number: JPH08229770A
Application number: JP3876495A
Authority: JP
Inventors: Koji Ishida; 康二石田; Masatomo Uchida; 雅智内田; Akira Namiki; 明並木; Teruo Kamata; 輝郎鎌田; Noboru Suzuki; 昇鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】旋回する２軸と直交３軸を有する５軸ＮＣ工作
機械用のＮＣデータを簡易に作成する。【構成】既存の３軸ＮＣデータ（ステップＳ４）に対し
て、ワーク加工面に対する工具の傾斜角を設定する傾斜
角設定データを付加する（ステップＳ６）ことで、５軸
ＮＣデータを作成する。既存の３軸ＮＣデータを利用し
ているので、５軸ＮＣデータの作成をきわめて短時間に
行える。３軸ＮＣデータがボールエンドミルの先端位置
データであるときに５軸ＮＣデータを作成する際、３軸
ＮＣデータ上でボールエンドミルを半径分ワークから軸
方向に離し（ステップＳ５）、離した位置でボールエン
ドミルを傾斜させ（ステップＳ６）、傾斜させたままこ
の軸方向にボールエンドミルを半径分ワーク側に戻す
（ステップＳ７）ようにして５軸ＮＣデータを作成す
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、５軸の数値
制御工作機械（以下、ＮＣ工作機械ともいう。）である
５軸ＮＣマシニングセンタ等に適用してプレス金型等を
加工するのに好適な５軸ＮＣデータの作成方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プレス金型等のワーク加工面は、従来か
ら、ＸＹＺ直交３軸数値制御の工作機械、例えば、３軸
マシニングセンタの主軸ヘッドにボールエンドミル等の
工具が取り付けられたもので加工されている。

【０００３】この３軸ＮＣ工作機械の場合、図１１に示
すように、工具１の軸方向は、常に、一定方向、例え
ば、鉛直方向になっている。なお、図１１中、矢印の方
向は、ワーク２に対する工具１のステップ送り方向を示
している。すなわち、実際上、工具１は、例えば、同図
中、紙面と直交する方向に移動してワーク２を切削し、
次に、矢印の方向にステップ送りされる。そして、その
ステップ送りされた地点から、再び紙面と直交する方向
にワーク２を切削移動するという手順を繰り返して、ワ
ーク２のほぼ全面を切削加工するようになっている。

【０００４】５軸ＮＣ工作機械でワークを加工する技術
が特開平１−２０５９５５号公報に提案されている。こ
の技術は、図１２に示すように、図示しない５軸ＮＣ工
作機械に装着される工具１がワーク２の加工面に対して
常に垂直となるような制御を行ってワーク２を加工する
技術である。このように、工具１の軸方向を常にワーク
２の加工面に垂直になるように演算処理することで、煩
雑な５軸ＮＣデータの作成が容易になるとされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
３軸ＮＣ工作機械では、図１３に示すように、プレス金
型等の加工時に、ワーク２の加工面上の勾配の急な部分
（以下、急勾配部分ともいう。）２ａ等の、いわゆる縦
壁部の形状の深い部分を加工するためには、工具１の鉛
直方向への軌跡変位量が大きいことから、軸の長い工具
が必要になり、言い換えれば、チャック等で保持された
工具のいわゆる首下の長さ（工具長さ）が長くなり、工
具の折損の可能性が高くなるという問題があった。ま
た、同様に、急勾配部分２ａを切削する際に、図１４に
示すように、ワーク２の削り代（余肉）２ｃの設定が大
きすぎると工具１に対して過大な負荷がかかり、工具１
が矢印Ａ方向に振れてしまい同じように工具１の折損の
可能性が高くなるという問題があった。

【０００６】これに対して、上述の５軸ＮＣ工作機械で
は、図１２から容易に分かるように、工具長さを短くす
ることができるので、これらの問題は、ほぼ解決される
ものと思われる。

【０００７】しかしながら、上述の５軸ＮＣ工作機械に
よる加工方法では、その図１２に示したように、ワーク
２の加工面に対して工具１が常に垂直に保持される。こ
のため、軸の回りに高速回転するボールエンドミル等の
工具１の先端の１点でのみワーク２に対する加工を行な
うことになる。その先端の１点では基本的には刃の周速
がゼロ値であって加工速度・加工面精度を上げることが
できないという問題がある。その上、工具１の先端の１
点での切削であるために工具１の磨耗が早くなって頻繁
に工具を交換しなければならないという問題も発生す
る。

【０００８】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、プレス金型等のワークに対する工具の
向き（姿勢）を適正に制御することが可能になるととも
に、５軸ＮＣデータをきわめて容易に作成することを可
能とする５軸ＮＣデータの作成方法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、旋回する２
軸を有する５軸ＮＣ工作機械に装着される工具のワーク
加工面に対する軌跡を制御する５軸ＮＣデータを作成す
る５軸ＮＣデータの作成方法において、前記ワーク加工
面に対する前記工具の傾斜角を設定する傾斜角設定デー
タテーブルを作成する過程と、前記ワーク加工面に対し
て予め作成した前記工具用の３軸ＮＣデータを取り込む
過程と、前記３軸ＮＣデータに前記傾斜角設定データテ
ーブルから読み出した傾斜角設定データを付加して前記
５軸ＮＣデータを作成する過程と、を有することを特徴
とする。

【００１０】また、この発明は、ある座標点とこれに隣
接する座標点とでそれぞれ前記工具の傾斜角が設定され
ている場合、前記ある座標点と前記隣接する座標点間の
座標点における傾斜角は、前記設定されたそれぞれの傾
斜角を補間して求めることを特徴とする。

【００１１】さらに、この発明は、前記ワーク加工面に
対する前記工具の傾斜角が非垂直方向となる角度を含む
ように設定することを特徴とする。

【００１２】さらにまた、この発明は、前記工具がボー
ルエンドミルであり、前記取り込み過程で取り込まれた
前記３軸ＮＣデータが前記ボールエンドミルの先端位置
データであるとき、前記５軸ＮＣデータを作成する過程
は、前記ボールエンドミルを前記ボールエンドミルの軸
方向中、ワークから離れる方向に前記ボールエンドミル
の半径分だけ移動させることに対応する分だけ前記３軸
ＮＣデータの座標を変えた新たな３軸ＮＣデータを作成
する過程と、前記新たな３軸ＮＣデータに前記傾斜角設
定データを付加した中間的な５軸ＮＣデータを作成する
過程と、この中間的な５軸ＮＣデータを、前記ボールエ
ンドミルの軸方向中、ワークに近づく方向に前記ボール
エンドミルの半径分だけ移動させることに対応させた分
だけ座標を変えた最終的な５軸ＮＣデータを作成する過
程とからなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】この発明によれば、予め作成した３軸ＮＣデー
タに対してワーク加工面に対する工具の傾斜角を設定す
る傾斜角設定データを付加する処理を行うことで、５軸
ＮＣデータを作成している。この場合、３軸ＮＣデータ
を利用しているので、５軸ＮＣデータの作成をきわめて
短時間で行うことができる。

【００１４】また、この発明によれば、傾斜角設定デー
タをある座標点と隣接する座標点に与え、これら座標点
間の任意の座標点における傾斜角設定データを補間によ
り求めるようにしている。このようにすれば、全ての座
標点で傾斜角設定データを設定することに比較して傾斜
角設定データテーブルの作成時間を短時間で行うことが
できる。

【００１５】さらに、この発明によれば、工具の傾斜角
が前記ワーク加工面に対して非垂直方向となる角度を含
むように設定しているので、作成した５軸ＮＣデータに
基づく工具の姿勢がワーク加工面に対して非垂直方向と
なる姿勢を含むことになる。

【００１６】さらに、この発明によれば、工具がボール
エンドミルであり、３軸ＮＣデータがボールエンドミル
の先端位置データであるとき、前記５軸ＮＣデータを作
成する過程は、３軸ＮＣデータ上でボールエンドミルを
半径分ワークから軸方向に離す過程（図３中、ステップ
Ｓ５）と、離した位置でボールエンドミルを傾斜させる
過程（図３中、ステップＳ６）と、傾斜させたままこの
軸方向にボールエンドミルを半径分ワーク側に戻す過程
（図３中、ステップＳ７）とで作成するようにしてい
る。このため、傾斜したボールエンドミルの先端位置デ
ータ、すなわち、５軸ＮＣデータをきわめて容易に作成
することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。なお、以下に参照する図面において、
上記図１１〜図１４に示したものと対応するものには同
一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。

【００１８】図１は、この実施例に係る５軸ＮＣ工作機
械のヘッド１１を含む部分の構成を示している。ヘッド
１１は、５軸ＮＣ工作機械本体に移動自在に取り付けら
れた移送軸１２に取り付けられている。この移送軸１２
は、直交３軸であるＸ，Ｙ，Ｚ軸用の各モータ（図示し
ていない）によって、それぞれ送り機構を通じてＸ軸，
Ｙ軸，Ｚ軸方向に移送されるようになっている。

【００１９】所定の平らな傾斜面１３ａを有する略三角
柱状の第１回転部材１３がＺ軸と平行なＣ軸の回りをＣ
軸モータ１５により矢印α方向に旋回できるようになっ
ている。また、前記傾斜面１３ａと摺接する傾斜面１４
ａを有し、かつ前記Ｃ軸に対してθ°、例えば、５０°
傾斜したＢ軸に対してφ°、例えば、１０°傾斜した方
向に延びる腕部１４ｃを有する第２の回転部材１４が、
Ｂ軸の回りをＢ軸モータ１６により矢印β方向に旋回で
きるようになっている。なお、第２の回転部材１４は、
上記傾斜面１４ａを有するフランジ部１４ｂと、このフ
ランジ部１４ｂに対して一体的に製作される腕部１４ｃ
と、この腕部１４ｃの一端側に固着されたチャック固定
部１４ｄとから構成されている。

【００２０】第２の回転部材１４中のチャック固定部１
４ｄにはチャック１７が一体的に固定される。チャック
１７の一端部には、ボールエンドミル等の工具１が取り
付けられる。工具１は、図示しない工具モータにより矢
印γ方向またはその反対方向に高速に、例えば、１００
００ｒｐｍ程度以上の速度で回転することが可能なよう
に構成されている。

【００２１】この実施例において、ヘッド１１は、Ｃ軸
モータ１５、第１の回転部材１３、Ｂ軸モータ１６、第
２の回転部材１４、チャック１７、図示しない工具モー
タおよびチャック１７に保持される工具１とから構成さ
れている。

【００２２】このような構成のもとで、工具１は、移送
軸１２を通じてＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動されるとともに、
Ｃ軸モータ１５によって回転される第１の回転部材１３
によりＣ軸回りに旋回され、Ｂ軸モータ１６によって回
転される第２の回転部材１４によりＢ軸の回りに旋回さ
れることになる。

【００２３】このように、５軸ＮＣ工作機械は、直交３
軸Ｘ，Ｙ，Ｚと旋回する２軸Ｂ，Ｃを有する機械である
といえる。なお、この発明は、直交３軸ではない、言い
換えれば、直交関係にない旋回しない３軸と、旋回する
２軸とからなる５軸ＮＣ工作機械にも適用することが可
能である。すなわち、少なくとも２軸の旋回軸と固定の
３軸とからなる５軸ＮＣ工作機械に適用することが可能
であるともいえる。

【００２４】図２は、この発明の一実施例が適用される
ＮＣデータ作成システム２１の構成を示している。この
ＮＣデータ作成システム２１は、ＮＣデータ変換部２２
を有している。ＮＣデータ変換部２２には、ワーク加工
用の工具データＴｄが格納されているデータベース２３
からの工具データＴｄと、予めワーク２に対して作成さ
れている３軸ＮＣデータＮ₃が格納されているデータベ
ース２４からの３軸ＮＣデータＮ₃と、ワーク２に対す
る傾斜角設定データＧｄの集まりである傾斜角設定デー
タテーブルＧＴが格納されているデータベース２５から
の傾斜角設定データテーブルＧＴが供給される。

【００２５】ＮＣデータ変換部２２は、これら供給され
たデータ等をもとに、５軸ＮＣデータＮ₅を作成する。
作成された５軸ＮＣデータＮ₅は、５軸ＮＣデータＮ₅
を格納するデータベース２６に格納される。なお、デー
タベース２３〜２６は、それぞれ、ハードディスク等の
記憶手段であり、１箇の記憶手段を共用する構成に変更
してもよいことはいうまでもない。

【００２６】また、ＮＣデータ変換部２２は、コンピュ
ータであり、周知のように、中央処理装置（ＣＰＵ）
と、この中央処理装置に接続されるＩ／Ｏポート、シス
テムプログラム等が書き込まれた読み出し専用メモリ
（ＲＯＭ）、処理データを一時的に保存等するランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭであり、書き込み読み出しメモ
リ）、３軸ＮＣデータＮ₃を５軸ＮＣデータＮ₅に変換
する３軸５軸ＮＣデータ変換プログラム・図形処理プロ
グラム等のアプリケーションプログラムが書き込まれた
外部メモリ、デジタイザ用のタブレット３２、マウス３
４、キーボード３３およびボリュームスイッチ３５等の
入力装置、ディスプレイ３１、図示しないプロッタ・プ
リンタ等の出力装置を有している。

【００２７】次に、上記実施例の動作を図３のフローチ
ャートを参照しながら説明する。なお、特に断らない限
り、制御主体は３軸ＮＣデータＮ₃を５軸ＮＣデータＮ
₅に変換処理するＮＣデータ変換部２２である。

【００２８】先ず、ＮＣデータ変換部２２はデータベー
ス２３から工具データＴｄを取り込む（ステップＳ
１）。この実施例において、工具データＴｄの表す内容
は、工具１がボールエンドミルであり、そのボールエン
ドの径Ｄが、例えば、Ｄ＝φ３０であることを示すもの
である。

【００２９】次に、傾斜角設定データＧｄの集まりであ
る傾斜角設定データテーブルＧＴを作成する（ステップ
Ｓ２）。この傾斜角設定データテーブルＧＴは、マニュ
アルで作成するが、プレス金型であるワーク２の外形
（３次元）形状データをも取り込んでＮＣデータ変換部
２２により自動的に作成するようにしてもよい。作成の
仕方は、ワーク２の外形形状データによって形成される
ワーク２の外形に対して、ボールエンドミルである工具
１の軸の傾斜角度を、ワーク２をＺ軸方向から見たＸＹ
座標上の所定の各格子点に対して設定するようにすれば
よい。なお、ワーク２の外形形状データは、ワーク２の
設計図から読み取るようにしてもよく、形状モデルを実
際に作成し、３次元計測機でデータを作成するようにし
てもよい。

【００３０】このようにして作成した傾斜角設定データ
テーブルＧＴの例を図４を参照して具体的に説明する。
図４は、Ｚ軸方向からみた一点鎖線で表したワーク２に
対するＸＹ座標上の所定の各格子点の例をドットで表し
た図である。図５は、所定の各格子点における傾斜角度
を設定した傾斜角設定データテーブルＧＴである。図６
は、ＸＹＺ直交空間における工具１の軸（方向）と工具
１の軸のＸＺ平面への射影および工具１の軸のＹＺ平面
への射影を表した模式図である。

【００３１】図４〜図６から分かるように、この実施例
において、傾斜角設定データテーブルＧＴは、Ｘ座標が
値（−８００，−４００，０，４００，８００）を採る
５点、Ｙ座標が値（−２００，−１００，１００，２０
０）を採る４点の計２０点の格子点に対して、それぞ
れ、工具１の軸のＸＺ平面上での傾斜角ＡＸ（−４５，
−２０，０，２０，４５）および工具１の軸のＹＺ平面
上での傾斜角ＡＹ（−３０，０，０，３０）で与えられ
ている。

【００３２】図７は、図５に示した傾斜角設定データテ
ーブルＧＴのうち、Ｙ座標の傾斜角ＡＹの変化を、ワー
ク２をＹＺ平面から見たものとして表している。なお、
図７において、工具１は図示しない工具モータにより工
具１の軸回りに回転されながら、紙面と直交する方向に
送られてワーク２を切削するとともに、矢印Ｐ１〜Ｐ２
〜Ｐ３の方向に間欠的に送られるいわゆるステップ送り
されることで、ワーク２の対応する面の全面を切削加工
するものとする。この場合において、後に説明するよう
に、例えば、Ｙ＝−２００からＹ＝−１００までの区
間、すなわち矢印Ｐ１で示す区間で工具１は、補間処理
によりＡＹ＝−３０°からＡＹ＝−０°まで徐々に傾き
を変えるように補間処理され、Ｙ＝−１００からＹ＝１
００までの矢印Ｐ２で示す区間ではＡＹ＝０°の一定の
傾きとされ、Ｙ＝１００からＹ２００までの矢印Ｐ３で
示す区間ではＡＹ＝０°からＡＹ＝３０°まで補間処理
により徐々に傾きが補正されるようになっている。

【００３３】このようにワーク２に対する工具１の傾き
を変化させるのは、言い換えれば、工具１のカッター部
（刃部）のワーク１に対する接触箇所が変わるようにし
ているのは、工具１によるワーク２に対する切削の適正
化及び工具の高寿命化等を図るためである。詳しく説明
すると、ワーク２の加工面に対して工具１が垂直にされ
る箇所、言い換えれば、工具１の先端（周速ゼロ値の部
分）でワーク２を削る箇所が、図７の場合には、Ｙ＝０
の位置部分のみとなり、その他のＹ軸上の位置において
は、工具１の先端部分ではなく周速の比較的に高い周縁
部でワーク２を切削することができるので、ワーク２を
精度よく適正に切削できるとともに、周速の比較的に高
い周縁部での切削加工時には先端部分での切削加工時に
比較してワーク２から工具１が受ける機械的負荷が少な
くなるので工具１の有効使用期間、すなわち工具寿命を
延ばすことができる。

【００３４】次に、ステップＳ２で作成した傾斜角設定
データテーブルＧＴを読み込む（ステップＳ３）。な
お、ステップＳ３において、ステップＳ１の工具データ
の読み込みを同時に行ってもよい。ステップＳ３の終了
時点において、ＮＣデータ変換部２２の図示しないメモ
リに格納されている読取データを一括して図８に示す。

【００３５】図８において記号「＃」はコメント行を表
しており、図８の上から内容を簡単に説明すると、「＃
ｂａｌｌ」は工具１がボールエンドミルであって、「３
０．０」はその直径がφ３０であることを示している。
「＃ｓｅｃｔｉｏｎ」は図４に示した格子点の数であ
り、「５４」は、Ｘ方向５箇、すなわち４分割、Ｙ方
向４箇、すなわち３分割であって、合計２０箇であるこ
とが分かる。

【００３６】「＃ＡＸ」、「＃ＡＹ」はそれぞれ傾斜角
（図６参照）であって、例えば、「＃ＡＸ」の下に記載
された「−８００，−４５」等の数値対は、Ｘ座標が
「−８００」の位置で傾斜角ＡＸが「−４５°」である
ことを表している。「＃ｅｎｄ」はデータの終わりを示
している。

【００３７】次いで、データベース２４から、予め作成
した３軸ＮＣデータＮ₃を読み込む（ステップＳ４）。
この３軸ＮＣデータＮ₃は、工具１、この場合、ボール
エンドミルのカッター先端、すなわちカッター頂部の位
置軌跡データ（以下、工具先端軌跡データまたは工具先
端軌跡座標ともいう。）Ｑ₁（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）を表
すものであり、、いわゆる工具軌跡データ（ＣＬデー
タ）に対応するデータである。

【００３８】３軸ＮＣデータＮ₃において、工具１の軸
は、一方向、通常は、図９ａに示すように、鉛直方向
（Ｚ軸方向）を向いているので工具先端軌跡データＱ₁
は、工具１の位置上、鉛直方向最下方に位置することに
なる。この場合、工具先端軌跡座標Ｑ₁（ｘ₁，ｙ₁）
は、Ｘ軸方向については、−８００〜８００の間を、例
えば、５ｍｍきざみ、Ｙ軸方向については、−２００〜
２００の間を、例えば、５ｍｍきざみになっている。図
９ａ中、記号ｒは、工具１の半径、言い換えれば、カッ
ターの半径を示している。この実施例において、工具直
径ＤがＤ＝φ３０であるから、半径ｒはｒ＝１５であ
る。このような３軸ＮＣデータＮ₃は、周知のいわゆる
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより作成することができる。

【００３９】次に、新たな３軸ＮＣデータである工具中
心軌跡データＱ₂を算出する（ステップＳ５）。この場
合、工具１を工具１の半径ｒ分、すなわちカッターの半
径ｒ分だけＺ軸方向に持ち上げるのに相当する処理を行
う。これにより、工具中心軌跡データＱ₂（ｘ₂，
ｙ₂，ｚ₂）が、Ｑ₂＝Ｑ₂（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁＋ｒ）
として得られる。

【００４０】次に、この工具中心軌跡データＱ₂に、傾
斜角ＡＸ、ＡＹのデータを付与したデータ（中間５軸Ｎ
Ｃデータという。）Ｑ₃を作成する。言い換えれば、新
たな３軸ＮＣデータＱ₂を中間５軸ＮＣデータＱ₃に変
換する。この中間５軸ＮＣデータＱ₃（ｘ₁，ｙ₁，ｚ
₁＋ｒ，ＡＸ，ＡＹ）は、例えば、新たな３軸ＮＣデー
タである工具中心軌跡データＱ₂の座標が、座標Ｑ₂＝
Ｑ₂（４００，１００，ｚ₁＋ｒ）の場合には、図５に
示した傾斜角設定データテーブルＧＴを参照することに
より、中間５軸ＮＣデータＱ₃上の座標Ｑ₃（４００，
１００，ｚ₁＋ｒ，２０，０）に変換される。

【００４１】もし、新たな３軸ＮＣデータである工具中
心軌跡データＱ₂の座標が、座標Ｑ ₂＝Ｑ₂（２００，
１２５，ｚ₁＋ｒ）のように、所定の格子点上のデータ
ではない（図４中、×印の位置参照）場合には、座標Ｑ
₂を囲む回りの格子点において設定されている傾斜角Ａ
Ｘ、ＡＹを補間して、中間５軸ＮＣデータＱ₃を求めれ
ばよい。具体的に説明すると、座標Ｑ₂＝Ｑ₂（２０
０，１２５，ｚ₁＋ｒ）において、傾斜角ＡＸ、ＡＹ
は、それぞれ、直線補間により、ＡＸ＝（２０−０）／２＝１０、ＡＹ＝（３０−０）×（１２５−１００）／（２００−
１００）＝７．５が得られるので、中間５軸ＮＣデータＱ₃は、Ｑ₃＝Ｑ₃（２００，１２５，ｚ₁＋ｒ，１０，７．
５）になる。

【００４２】このように補間処理を行うことで、図７を
参照して説明したように、工具１を矢印Ｐ１の経路また
は矢印Ｐ３の経路におけるように、座標点の変化に対応
して滑らかに徐々に傾きを変えることができる。これに
より、工具１のカッター部の色々な周縁部位を利用して
ワーク２を切削することができるので、ワーク２に対し
て軸が常に垂直方向に配された工具１によりワーク２を
切削することに比較して、ワーク２から工具１が受ける
機械的負荷を低減することができる。この結果、工具２
の長寿命化、研削精度の向上を図ることができる。

【００４３】次に、中間５軸ＮＣデータＱ₃から最終的
な５軸ＮＣデータＮ₅（５軸ＮＣデータＱ₅ともい
う。）を作成する（ステップＳ７）。

【００４４】この場合、煩雑になるので式は省略する
が、中間５軸ＮＣデータＱ₃を、傾けられた工具１の軸
方向上ワーク２側に工具１の半径ｒ分だけ戻したデータ
を５軸ＮＣデータＱ₅（ｘ₅，ｙ₅，ｚ₅，ＡＸ，Ａ
Ｙ）とする。このようにして作成した５軸ＮＣデータＱ
₅は、工具１の先端軌跡データになる。この場合、図９
ａに示したように、３軸ＮＣデータＮ₃により鉛直方向
を向いている工具１の配置が、図９ｂに示すように、５
軸ＮＣデータＮ₅により所望角度傾けられた工具１の配
置になる。

【００４５】このようにして作成した５軸ＮＣデータＮ
₅を図１に示した５軸のヘッド１１を有する５軸ＮＣ工
作機械（図示していない）を構成する演算制御部に供給
することで、その５軸ＮＣ工作機械を構成するサーボ機
構（図示していない）が動作し、送り機構（図示してい
ない）を介して５軸のヘッド１１が所望の動作、この場
合、プレス金型のボールエンドミルによる良好な研削加
工を行うことができる。この場合、従来の技術で示し
た、工具１の周速ゼロ値の先端をワーク２に当てて加工
する５軸ＮＣ工作機械に比較して、工具（カッター）１
の周速の速い周縁部でワーク２を加工することができる
ので、例えば、ワーク２を滑らかに加工することができ
る。言い換えれば、ワーク２の加工面精度を挙げること
ができる。

【００４６】なお、５軸ＮＣ工作機械を構成する演算制
御部に５軸ＮＣデータＱ₅を供給する前に、ＮＣデータ
作成システム２１において、５軸ＮＣデータＱ₅に基づ
いて工具１の先端位置ベクトル軌跡を図形処理し、ワー
ク２とともにディスプレイ３１上に表示させることで、
ワーク２を実際に研削する前にシミュレーションを行う
ようにすることも可能である（ステップＳ８）。また、
当該シミュレーションにより工具１の傾きを修正するよ
うにしてもよい。

【００４７】このように上述した実施例によれば、予め
作成されている３軸ＮＣデータＮ₃に対して、工具の傾
斜角設定データを付加して５軸ＮＣデータＮ₅を作成す
るようにしている。既存のデータ資源としての３軸ＮＣ
データＮ₃を使用しているため、５軸ＮＣデータＮ₅の
作成が容易になり、短い時間で５軸ＮＣデータＮ₅を作
成することができる。言い換えれば、従来のデータ資源
である３軸ＮＣデータＮ₃を有効に利用することができ
る。もちろん、５軸ＮＣデータＮ₅を作成しようとする
とき、３軸ＮＣデータＮ₃を新規に作成してもよいこと
はいうまでもない。いずれの方法でも、３軸ＮＣデータ
Ｎ₃を使用しないで５軸ＮＣデータＮ₅を直接作成する
システムに比較してシステムプログラム等のステップ数
が相当に少なくなる。それを格納するメモリ容量も少な
くてよい等の派生的な効果も得られる。

【００４８】また、ワーク２を５軸ＮＣ工作機械で加工
することが可能となるので、特に、図１０に示すよう
に、縦壁部２ｅが存在するワーク２を加工する際に有利
になる。すなわち、３軸ＮＣ工作機械では、図１０ａに
示すように、工具１の軸が鉛直方向を向いているので、
チャック１７（図１参照）がその縦壁部２ｅに干渉しな
いように、チャック１７の位置を工具１の、いわゆる首
下の長さ（工具長さ）Ｌ１が比較的に長い位置で固定し
なければならない。これに対して５軸ＮＣ工作機械で
は、図１０ｂに示すように、工具１の軸を任意の方向に
傾けることができるので、チャック１７が縦壁部２ｅに
干渉しない範囲で、チャック１７の位置をいわゆる首下
の長さＬ２が短くなる位置で固定することが可能にな
る。このようにしてワーク２の縦壁部２ｅを加工すれ
ば、工具１が縦壁部２ｅで振られる、言い換えれば、あ
おられることがなくなるので、縦壁部２ｅの切削加工精
度を上げることができる。また、首下の長さＬ２を短く
することができるので、工具１の折損の可能性も少なく
なるという効果が得られる。

【００４９】さらに、ワーク２の水平部２ｄを加工する
際には、図１０ａに示すような軸を中心に回転する工具
１の先端部での加工、言い換えれば、周速のゼロの点で
の加工を、図１０ｂに示すような工具１の周速の高い部
分で行うことが可能となるので、同様に、加工面精度の
向上、工具１、例えば、エンドミルのカッター寿命、す
なわち刃部の寿命を延ばすことができるという効果が得
られる。

【００５０】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採り得
ることはもちろんである。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、予め作成されている３軸ＮＣデータに対してワーク
加工面に対する工具の傾斜角を設定する傾斜角設定デー
タを付加することで、５軸ＮＣデータを作成している。
この場合、３軸ＮＣデータを利用しているので、５軸Ｎ
Ｃデータの作成をきわめて短時間で行うことができると
いう効果が達成される。

【００５２】また、５軸制御であるので、プレス金型等
のワークに対する工具の向き（姿勢）を適正に制御する
ことが可能になるという効果が達成される。これによ
り、ワークの縦壁部など形状の深い部分において３軸Ｎ
Ｃ工作機械では工具の軸が長くなって、振られて（あお
られて）しまう欠点が解消される。すなわち、加工面に
対する工具の傾斜を適正に設定することで、工具保持具
とワークとの干渉が回避され、工具を短く保持すること
が可能となり、加工面精度が向上されるとともに、工具
の折損の可能性を可及的に小さくすることができるとい
う効果が達成される。

【００５３】さらに、この発明によれば、傾斜角設定デ
ータをある座標点と隣接する座標点に与え、これら座標
点間の任意の座標点における傾斜角設定データを補間に
より求めるようにしている。このようにすれば、全ての
座標点で傾斜角設定データを設定することに比較して傾
斜角設定データテーブルの作成を短時間で行うことがで
きるという効果が達成される。

【００５４】さらに、この発明によれば、工具の傾斜角
が前記ワーク加工面に対して非垂直方向となる角度を含
むように設定しているので、作成した５軸ＮＣデータに
基づく工具の姿勢がワーク加工面に対して非垂直方向と
なる姿勢を含むことになる。このため、従来の３軸ＮＣ
工作機械による加工に比較して、工具の周速の速い部分
でワークに対する加工を行うことが可能となるという効
果が達成され、これにより、加工面精度の向上、加工時
間の短縮及び工具の寿命を延ばすことができるという効
果も達成される。

【００５５】さらに、この発明によれば、３軸ＮＣデー
タがボールエンドミルの先端位置データであるとき、５
軸ＮＣデータを作成する際、３軸ＮＣデータ上でボール
エンドミルを半径分ワークから軸方向に離し、離した位
置でそのボールエンドミルの先端を中心にボールエンド
ミルをＸ軸方向及びＹ軸方向に傾斜させ、傾斜させたま
まこの傾斜軸方向にボールエンドミルを半径分ワーク側
に戻すようにして作成している。３軸ＮＣデータを利用
しているため、はじめから５軸ＮＣデータを作成するこ
とに比較して、ボールエンドミルの先端位置データであ
る５軸ＮＣデータをきわめて容易に作成することができ
るという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る５軸ＮＣ工作機械の
ヘッドを含む部分の構成を示す斜視図である。

【図２】この発明の一実施例に係る５軸ＮＣデータ作成
システムの構成を示すブロック図である。

【図３】図２中のＮＣデータ変換部で主に行われる処理
を表すフローチャートである。

【図４】傾斜角設定データが設定される格子点の説明に
供される線図である。

【図５】傾斜角設定データテーブルの構成例を示す線図
である。

【図６】工具の傾斜角の説明に供される線図である。

【図７】５軸ＮＣ工作機械の工具によりワークを加工す
る例の説明に供される線図である。

【図８】ＮＣデータ変換部のメモリに設定される傾斜角
設定データテーブルを含むデータの例を示す線図であ
る。

【図９】図９ａは３軸ＮＣ工作機械のエンドミルによる
ワーク加工の模式図、図９ｂは５軸ＮＣ工作機械のエン
ドミルによるワーク加工の模式図である。

【図１０】縦壁部において、エンドミルの工具長さ等を
３軸ＮＣ工作機械に係るエンドミルと５軸ＮＣ工作機械
に係るエンドミルとで比較するための説明に供される線
図であって、図１０ａは３軸ＮＣ工作機械に係るエンド
ミルのものを表す線図、図１０ｂは５軸ＮＣ工作機械に
係るエンドミルのものを表す線図である。

【図１１】ワークを３軸ＮＣ工作機械のエンドミルで加
工する際の説明に供される線図である。

【図１２】ワークを従来の技術が適用された５軸ＮＣ工
作機械のエンドミルで加工する際の説明に供される線図
である。

【図１３】縦壁部における３軸ＮＣ工作機械のエンドミ
ルの工具長さが長くなる説明に供される線図である。

【図１４】その縦壁部を工具長さの長いエンドミルで切
削する際の不具合点の説明に供される線図である。

【符号の説明】

１…工具（エンドミル）２…ワーク２ｃ…削り代２ｅ…（ワーク
の）縦壁部１１…ヘッド１２…移送軸１３…第１の回転部材１４…第２の回
転部材１５…Ｃ軸モータ１６…Ｂ軸モー
タ１７…チャック２１…ＮＣデー
タ作成システム２２…ＮＣデータ変換部２３〜２６…デ
ータベースＧＴ…傾斜角設定データテーブルＮ₃…３軸ＮＣ
データＮ₅…５軸ＮＣデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鎌田輝郎埼玉県狭山市新狭山１−10−１ホンダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者鈴木昇埼玉県狭山市新狭山１−10−１ホンダエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】旋回する２軸を有する５軸ＮＣ工作機械に
装着される工具のワーク加工面に対する軌跡を制御する
５軸ＮＣデータを作成する５軸ＮＣデータの作成方法に
おいて、前記ワーク加工面に対する前記工具の傾斜角を設定する
傾斜角設定データテーブルを作成する過程と、前記ワーク加工面に対して予め作成した前記工具用の３
軸ＮＣデータを取り込む過程と、前記３軸ＮＣデータに前記傾斜角設定データテーブルか
ら読み出した傾斜角設定データを付加して前記５軸ＮＣ
データを作成する過程と、を有することを特徴とする５軸ＮＣデータの作成方法。
【請求項２】ある座標点とこれに隣接する座標点とでそ
れぞれ前記工具の傾斜角が設定されている場合、前記あ
る座標点と前記隣接する座標点間の座標点における傾斜
角は、前記設定されたそれぞれの傾斜角を補間して求め
ることを特徴とする請求項１記載の５軸ＮＣデータの作
成方法。
【請求項３】前記ワーク加工面に対する前記工具の傾斜
角が非垂直方向となる角度を含むように設定することを
特徴とする請求項１または２に記載の５軸ＮＣデータの
作成方法。
【請求項４】前記工具がボールエンドミルであり、前記
取り込み過程で取り込まれた前記３軸ＮＣデータが前記
ボールエンドミルの先端位置データであるとき、前記５軸ＮＣデータを作成する過程は、前記ボールエンドミルを前記ボールエンドミルの軸方向
中、ワークから離れる方向に前記ボールエンドミルの半
径分だけ移動させることに対応する分だけ前記３軸ＮＣ
データの座標を変えた新たな３軸ＮＣデータを作成する
過程と、前記新たな３軸ＮＣデータに前記傾斜角設定データを付
加した中間的な５軸ＮＣデータを作成する過程と、この中間的な５軸ＮＣデータを、前記ボールエンドミル
の軸方向中、ワークに近づく方向に前記ボールエンドミ
ルの半径分だけ移動させることに対応させた分だけ座標
を変えた最終的な５軸ＮＣデータを作成する過程とから
なることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記
載の５軸ＮＣデータの作成方法。