KR102202250B1 - 공구 경로 생성 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

복수 열(列)의 공구 경로 상의 하나의 가공점을 대상 가공점(POM)으로서 설정하고, 상기 대상 가공점을 중심으로 소정 범위 내에 있는 가공점을 관심 가공점(PI(i))으로서 선택하고, 선택된 관심 가공점에서의 공구 자세를 평균함으로써, 대상 가공점의 공구 자세를 산출하고, 산출된 평균 공구 자세에 의해, 대상 가공점의 공구 자세에 관한 데이터를 수정하고, 가공해야 할 워크의 형상 데이터 및 사용하는 볼 엔드밀(Ball End mill)의 형상 데이터를 취득하고, 수정한 공구 자세 데이터에 근거해, 워크와 볼 엔드밀과의 간섭 체크를 실시하고, 워크와 볼 엔드밀과의 간섭이 생기지 않는 경우, 수정한 공구 자세에 관한 데이터에 근거해, 새로운 공구 경로를 생성하도록 하였다.

Description

공구 경로 생성 방법 및 장치
본 발명은, 엔드밀(End mill)의 워크에 대한 공구(工具) 자세를 변화시키면서, 적어도 하나의 회전 이송 축을 가지는 공작 기계로 워크의 표면 가공을 실시할 때의 공구 경로 생성 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 엔드밀은, 공구 자세를 바꾸어 워크 표면을 가공하는 볼 엔드밀(Ball End mill), 측면시(側面視) 통형(樽形)을 한 배럴형 엔드밀(Barrel shape End mill), 측면시 타원형을 한 오벌폼 엔드밀(Oval form End mill), 저면(底面)이 철곡면(凸曲面)을 한 렌즈형 엔드밀 등, 이른바 서클 세그먼트 엔드밀(Circle Segment End mill)이다. 이하, 대표로 볼 엔드밀에 대해 기술하지만, 본 발명은 다른 서클 세그먼트 엔드밀에도 적용 가능하다.
2개의 회전 이송 축을 가지는 5축의 가공기로 워크를 가공하는 가공 프로그램이 지정하는 공구 경로를 따라 공구를 이동시키는 경우, 공구 자세가 변화하면, 공구의 굴곡 양의 변화, 공작 기계의 설계 상의 회전 이송 축의 회전 중심 위치와 실제의 회전 이송 축의 회전 중심 위치와의 차이에 기인하는 회전 이송 축의 회전 중심의 변화, 볼 엔드밀과 같은 공구 선단부(先端部)에서 실제로 절삭하고 있는 절삭 날의 곡률의 변화, 각 회전 이송 축의 가감속(加減速)의 변화 등에 의해, 가공면의 품질이 저하하는 경우가 있다. 특허문헌 1에는, 이러한 공구 자세의 변화에 수반하는 가공면의 품질 저하를 방지한 수치 제어 장치가 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개 2015-015006호 공보
실제의 워크의 가공에서는, 하나의 공구 경로에 따라 공구가 이동하는 동안에 공구의 자세가 변화할 뿐만 아니라, 도 11, 12에 도시한 것처럼, 인접한 공구 경로 사이에서도 공구의 자세는 변화한다. 도 11, 12는, 단면이 대략 L자형인 워크(W)의 측면을 볼 엔드밀을 이용해 2개의 회전 이송 축을 가지는 5축의 공작 기계로, 피크 피드(Pick Feed)량의 간격을 가진 등고선(等高線) 형상의 공구 경로(TP)에 따라 가공하는 경우를 나타내고 있다. 특히, 워크(W)의 수평한 상면(202)을 가공하는 경우와, 수직면(204)의 상방(上方) 부분을 가공하는 경우, 워크(W)의 수직면의 중앙 부분으로부터 하측을 가공하는 경우에는, 공구(T)의 자세, 즉 중심축선(O)에 따른 벡터의 방향이 변화하고 있다.
특허문헌 1의 수치 제어 장치에서는, 소정의 수 만큼의 블록을 보정 대상 프로그램 지령으로서 예측하고, 예측된 보정 대상 프로그램 지령에서의 각 블록에 대해, 직선 축의 이동량과 공구 방향 벡터 변화량과의 비(比)가 일정해지도록 공구 방향 지령을 보정하고 있다. 특허문헌 1의 수치 제어 장치에서는, 복수의 블록을 예측하고 있다, 즉, 하나의 공구 경로에 따라 각 블록에 대해, 직선 축의 이동량과 공구 방향 벡터 변화량과의 비가 일정해지도록 공구 방향 지령을 보정하고 있으므로, 도 11, 12에 도시한 것처럼, 복수의 공구 경로에 걸쳐 공구 자세가 변화하는 경우에는, 특허문헌 1의 수치 제어 장치는, 유효하게 공구의 자세를 수정할 수 없다.
도 12를 참조하면, 점 E, F, G에서 공구와 워크가 접촉하는 예를 기재하고 있고, 점 E, F에서는 공구 자세는 연직(鉛直)이고, 점 G로부터 하방(下方)을 가공할 때는, 공구 홀더가 워크의 상부(上部)와 간섭하기 때문에, 공구 자세를 바꾸고 있는 것을 알 수 있다. 점 E, F 또는 G에서는 공구가 절삭 저항을 받는 방향이 바뀌어, 공구의 굴곡 양이 바뀐다. 그러면, 워크의 가공면에는 약간의 단차(段差)가 생겨, 가공면 품위(品位)는 저하한다. 가공 프로그램에서의 공구 자세의 지령은, 공작 기계의 설계 상의 회전 이송 축의 중심 위치를 기준으로 하여 작성하므로, 실제의 제작 오차가 있는 회전 이송 축의 중심 차이의 영향으로, 가공면에 근소한 단차가 생긴다. 또한, 공구인 볼 엔드밀은, 선단(先端)의 구부(球部)는 완전한 구형(眞球)으로 해서, 이 구부의 중심을 기준으로 상기 가공 프로그램의 위치 지령을 실시하고 있다. 따라서, 완전한 구형(眞球)이 아닌 경우, 워크에의 접촉 위치가 바뀌는 것에 의해, 워크 가공면에 약간의 단차가 생긴다. 또한, 직선 이송 축의 이동 중에 회전 이송 축의 이동 방향이 반전(反轉)하는 경우, 회전 이송 축의 가감속의 변화나 동기 지연에 의해, 워크의 가공면에 약간의 단차가 생기는 경우가 있다. 따라서, 점 E, F, G로 가공이 진행하는 과정에서, 서서히 공구 자세를 바꾸면, 이러한 문제의 영향이 경감되는 것이 예상된다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하는 것을 기술 과제로 하고 있고, 워크에 대한 공구 자세를 변화시키면서 엔드밀에 의해 워크의 표면 가공을 실시할 때에, 공구 자세의 급격한 변화에 의해 가공면의 품질이 저하하는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 엔드밀의 워크에 대한 공구 자세를 변화시키면서, 적어도 하나의 회전 이송 축을 가지는 공작 기계로 워크의 표면 가공을 실시할 때의 공구 경로 생성 방법에 있어서, 복수의 가공점을 순차적으로 직선으로 연결해 얻어지는 복수 열(列)의 공구 경로 상의 하나의 가공점을 대상 가공점으로서 설정하고, 상기 대상 가공점을 중심으로 소정 범위 내에 있는 가공점을 관심 가공점으로서 선택하는 단계와, 선택된 관심 가공점에서의 공구 자세를 평균함으로써, 대상 가공점의 공구 자세를 산출하는 단계와, 상기 산출된 평균 공구 자세에 의해, 상기 대상 가공점의 공구 자세에 관한 데이터를 수정하는 단계와, 가공해야 할 워크의 형상 데이터 및 사용하는 엔드밀의 형상 데이터를 취득하는 단계와, 상기 수정한 공구 자세 데이터에 근거해, 상기 워크와 상기 엔드밀과의 간섭 체크를 실시하는 단계와, 워크와 엔드밀과의 간섭이 생기지 않는 경우, 상기 수정한 공구 자세에 관한 데이터에 근거해, 새로운 공구 경로를 생성하는 단계를 포함하는 공구 경로 생성 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 엔드밀의 워크에 대한 공구 자세를 변화시키면서 적어도 하나의 회전 이송 축을 가지는 공작 기계로 워크의 표면 가공을 실시할 때의 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 장치에 있어서, 복수의 가공점을 순차적으로 직선으로 연결해 얻어지는 복수 열의 공구 경로 상의 하나의 가공점을 대상 가공점으로서 설정하고, 상기 대상 가공점을 중심으로 소정 범위 내에 있는 가공점을 관심 가공점으로서 선택하는 가공점 선택부와, 선택된 관심 가공점에서의 공구 자세를 평균함으로써, 대상 가공점의 공구 자세를 산출하고, 산출된 평균 공구 자세에 의해, 상기 대상 가공점의 공구 자세에 관한 데이터를 수정하는 공구 자세 평균화부와, 가공해야 할 워크의 형상 데이터 및 사용하는 엔드밀의 형상 데이터를 취득하여, 상기 수정한 공구 자세 데이터에 근거해, 상기 워크와 상기 엔드밀과의 간섭 체크를 실시하고, 워크와 엔드밀과의 간섭이 생기지 않는 경우, 상기 수정한 공구 자세에 관한 데이터에 근거해, 새로운 공구 경로를 생성하는 간섭 회피 처리부를 구비하는 공구 경로 생성 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 피크 피드(Pick Feed)량씩 떨어진 복수 열의 공구 경로에 있는 가공점에서의 공구 자세를 평균하여 대상 가공점에서의 공구 자세를 결정하도록 했기 때문에, 복수의 공구 경로에 걸쳐 공구 자세가 변화하는 경우에도 유효하게 공구의 자세를 수정할 수 있다. 또한, 수정한 공구 자세에 근거해, 워크와 공구 사이의 간섭을 체크하도록 했으므로, 공구 자세를 수정한 것에 의해, 워크와 공구가 간섭해 버리는 경우가 없다. 이에 따라, 워크 표면에 공구 자세의 변화에 따른 작은 단차가 생기기 어려워져, 가공면의 품위가 향상된다.
[도 1] 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 공구 경로 생성 방법을 적용한 공작 기계의 약시(略示) 측면도이다.
[도 2] 공구 경로 생성 장치를 조입(租入)한 도 1의 공작 기계의 NC 장치를 도시한 약시 블록도이다.
[도 3] 공구 경로 생성 장치를 도시한 약시 블록도이다.
[도 4] 공구 경로, 가공점 및 분할 가공점을 설명하기 위한 약도(略圖)이다.
[도 5] 관심 가공점의 선택 방법을 설명하기 위한 약도이다.
[도 6] 공구 자세를 수정하는 방법을 설명하기 위한 약도이다.
[도 7] 대상 가공점과 관심 가공점에서의 공구 자세인 벡터를 도시한 약도다.
[도 8] 가중치 곡선을 나타내는 약도이다.
[도 9] 공구의 모델 형상을 도시한 도면이다.
[도 10] 간섭 체크 방법을 설명하기 위한 약도이다.
[도 11] L자형(字形)의 워크를 볼 엔드밀로 등고선 가공할 때의 공구 경로를 설명하기 위한 약도이다.
[도 12] 도 11의 가공하는 워크의 부위와 공구의 자세와의 관계를 설명하기 위한 약도이다.
이하, 첨부 도면을 참조해, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 공구 경로 생성 방법을 적용한 공작 기계(10)는, 공장(工場)의 바닥면에 설치된 기대(基臺, base)로서의 베드(12), 베드(12)의 전방(前方) 부분(도 1에서는 좌측)의 상면(上面)에서 수평 전후 방향 또는 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치된 테이블(16), 베드(12)의 후단측(도 1에서는 우측)에서 동(同) 베드(12)의 상면에 입설(立設), 고정된 컬럼(14), 상하 방향으로 이동하는 이동체로서 컬럼(14)의 전면(前面)에서 상하 방향 또는 Y축 방향으로 이동 가능하게 설치된 Y축 슬라이더(18), Y축 슬라이더(18)의 전면에서 수평 좌우 방향 또는 X축 방향(도 1의 지면(紙面)에 수직인 방향)에 이동 가능하게 설치된 X축 슬라이더(20), 상기 X축 슬라이더(20)에 장착되어 주축(主軸)(24)을 회전 가능하게 지지하는 주축 헤드(主軸頭)(22)를 구비하고 있다.
테이블(16)은, 베드(12)의 상면에서 수평인 Z축 방향(도 1에서는 좌우 방향)으로 연설(延設)된 한 쌍의 Z축 안내 레일(26)에 따라 왕복동(往復動) 가능하게 설치되어 있고, 테이블(16)의 상면에는 워크(도시하지 않음)를 고정하기 위한 팔레트(36)가 장착된다. 본 실시 형태에서는, 테이블(16)에는, B축 서보 모터(40)가 조입되어 있고, 연직 방향으로 연장되는 축선(軸線)(Ob)을 중심으로서 B축 방향의 회전 이송(Rotary feed)이 가능하게 팔레트(36)를 지지하고 있다.
베드(12)에는, 테이블(16)을 Z축 안내 레일(26)에 따라 왕복 구동하는 Z축 이송 장치로서, Z축 방향으로 연설된 볼 스크류(도시하지 않음)와, 상기 볼 스크류의 일단에 연결된 Z축 서보 모터(38)가 설치되어 있고, 테이블(16)에는, 상기 볼 스크류에 계합(係合)하는 너트(도시하지 않음)가 장착되어 있다.
Y축 슬라이더(18)는, 컬럼(14)의 전면에서 Y축 방향(연직 방향)으로 연설된 한 쌍의 Y축 안내 레일(30)에 따라 왕복동 가능하게 설치되어 있다. 컬럼(14)에는, Y축 슬라이더(18)를 Y축 안내 레일(30)에 따라 왕복 구동하는 Y축 이송 장치로서, Y축 방향으로 연설된 볼 스크류(도시하지 않음)와, 상기 한 쌍의 볼 스크류의 일단, 본 예에서는 상단에 연결된 Y축 서보 모터(32)가 설치되어 있고, Y축 슬라이더(18)에는, 상기 볼 스크류에 계합하는 너트(도시하지 않음)가 장착되어 있다.
X축 슬라이더(20)는, Y축 슬라이더(18)의 전면에서 X축 방향(도 1에서는 지면에 수직인 방향)으로 연설된 한 쌍의 X축 안내 레일(도시하지 않음)에 따라 왕복동 가능하게 설치되어 있다. Y축 슬라이더(18)에는, X축 슬라이더(20)를 상기 X축 안내 레일에 따라 왕복 구동하는 X축 이송 장치로서, X축 방향으로 연설된 볼 스크류(도시하지 않음)와, 상기 볼 스크류의 일단에 연결된 X축 서보 모터(34)가 설치되어 있고, X축 슬라이더(20)에는, 상기 볼 스크류에 계합하는 너트(도시하지 않음)가 장착되어 있다.
X축 슬라이더(20)는 Z축 방향 전방으로 돌출된 한 쌍의 A축 암을 가지고 있고, 상기 A축 암의 사이에 주축 헤드(22)가 X축과 평행한 경동축선(傾動軸線, tilting axis line)(Oa) 주변의 A축 방향으로 회전 이송 가능하게 지지되어 있다. A축 암의 일방(一方)에는, 주축 헤드(22)를 경동축선(Oa) 주변의 A축 방향으로 회전 이송하기 위한 A축 서보 모터(42)가 조입되어 있다. 주축 헤드(22)는, 중심축선(Os) 주변에 회전 가능하게 주축(24)을 지지하고 있다. 주축 헤드(22)는 주축(24)을 회전 구동하는 서보 모터(servomotor)(도시하지 않음)를 내장하고 있다.
이렇게 해서, 공작 기계(10)는, X축, Y축, Z축, A축, B축을 각각 NC 장치(100)에 의해 제어함으로써, 주축(24)의 선단부에 장착한 공구(T)와, 팔레트(34)에 고정되어 테이블(16)에 팔레트(34)와 함께 장착되는 워크를 상대 이동시켜, 상기 공구(T)에 의해 워크를 가공한다.
도 2를 참조하면, NC 장치(100)는 공구 경로 생성 장치(120)와, 수치 제어부(140)를 구비하고 있다. 공구 경로 생성 장치(120)는, 후술하는 것처럼, CAM 장치(104)가 생성한 가공 프로그램(106)의 공구의 자세의 변화를 평활화 하고, 새로운 가공 프로그램(112)을 생성해 수치 제어부(140)에 송출한다. 수치 제어부(140)는, 통상의 NC 장치와 마찬가지로, 독취 해석부(142), 보간부(補間部)(144) 및 서보 제어부(146)를 갖추고 있다. NC 장치(100)는, 공구 경로 생성 장치(120)가 생성한 가공 프로그램(112)에 근거해, 공작 기계(10)의 각 축의 서보 모터(150)를 구동한다. 덧붙여, 도 2에서, 서보 모터(150)는, X축, Y축, Z축의 각 직선 이송 축의 서보 모터(34, 32, 38) 및 A축, B축의 각 회전 이송 축의 서보 모터(42, 40)를 대표하는 것으로서, X축, Y축, Z축의 서보 모터(34, 32, 38) 및 A축, B축의 서보 모터(42, 40)는, NC 장치(100)에 의해 독립되어 제어된다.
도 3을 참조하면, 공구 경로 생성 장치(120)는, 독취 해석부(122), 공구 자세 평활 처리부(124) 및 간섭 회피 처리부(132)를 포함하고, 공구 자세 평활 처리부(124)는, 가공점 기억부(126), 가공점 선택부(128) 및 공구 자세 평균화부(130)를 포함하고 있다.
가공 프로그램(106)은, 주지의 CAD/CAM 시스템에 의해, 생성된다. 즉, CAD 장치(102)가 워크의 가공 형상에 대응한 CAD 데이터를 작성한다. CAM 장치(104)는, CAD 데이터에 근거해, 미소(微小)한 직선 지령의 집합인 CAM 데이터를 작성한다. 이 CAM 데이터는 방대한 양의 점군(点群) 데이터로 이루어지기 때문에, 가공 프로그램에 적절한 데이터량이 되도록, CAM 데이터로부터 소정의 룰에 따라 데이터를 솎아내, 복수의 가공점 및 이송 속도를 포함한 가공 프로그램이 작성된다.
가공 프로그램(106)에는, 가공점의 좌표 데이터가 X축, Y축, Z축, A축, B축의 좌표값에 의해 블록 형식으로 기재되어 있다. 가공 개시점에서 가공 종료점까지의 가공점의 총 수를 N으로 하면, 각 가공점에는 1~N까지의 가공점 번호가 부여되고, 이 번호 순서로 가공점(P)(블록단점)을 순차적으로 묶는 것에 의해, 워크 가공 시의 공구 궤적의 지령값인 공구 경로를 얻을 수 있다.
독취 해석부(122)는, 가공 프로그램(106)을 독취해 해석하여, 가공점 및 공구 경로 생성에 관한 데이터를 생성한다. 공구 자세 평활 처리부(124)의 가공점 기억부(126)는, 각 가공점을 해당 가공점이 포함되는 공구 경로와 관련지어 기억한다. 도 4(a)는, 독취 해석한 가공 프로그램(106)의 1개의 공구 경로(TP)의 처음 부분을 가공점(P1, P2, …)과 함께 도시하고 있다. 가공점 간 거리의 장단(長短)은 CAM 장치(104)가 가공해야 할 워크 표면에 따른 곡선을 직선 근사할 때에 미리 부여한 톨러런스(tolerance)의 크기에 따라 결정된다. 가공점의 위치와 개수는, CAM 장치(104)로부터 출력된 가공 프로그램(106)에 기재되어 있는 위치와 개수로 공구 자세의 평활 처치를 실시해도 무방하지만, 한층 높은 정밀도의 평활 처리를 실시하기 위해서는 미리 가공점 간의 거리로 임계치를 설정해 두고, 가공점 간 거리가, 이 임계치를 넘는 경우에는, 2분할, 3분할, …해서, 공구 자세의 평활 처리의 정밀도를 높일 수 있다. 이 때문에, 도 4(b)에서는, P1과 P2 간 및 P3과 P4 간에는 하나의 분할 가공점(P1-1, P3-1)을, P4와 P5 간에는 2개의 분할 가공점(P4-1, P4-2)을 추가하여 공구 경로(TP')가 도시되어 있다. 가공점 기억부(126)는, 분할 가공점을 추가했을 경우는, 추가한 분할 가공점도 포함한 전(全) 가공점의 X축, Y축, Z축, A축, B축의 좌표값을 산출하여 기억한다. 덧붙여, 분할 가공점의 좌표값은, 그 양단측의 가공점의 좌표값을 보완해 산출한다. 이하의 설명에서는, 가공점도 분할 가공점도 구별하지 않고 가공점으로 기재한다.
가공점 선택부(128)는, 도 5에 도시한 것처럼, 가공점 기억부(126)가 기억한 가공점으로부터 하나의 대상 가공점(POM)을 선택한다. 다음으로, 대상 가공점(POM)을 중심으로 소정 반경(r)의 구(球)(SI)로 규정되는 검사 영역 내에 포함되는 가공점을 관심 가공점(PI(i))으로서 선택한다. 여기서, i = 1~N이며, N은, 대상 가공점(POM)을 제외한 검사 영역(SI) 내의 가공점의 개수이다.
공구 자세 평균화부(130)는, X축, Y축, Z축, A축, B축의 좌표값으로부터, 대상 가공점(POM)에서의 공구의 중심축선(O)의 벡터(V0)를 연산한다. 다음으로, 대상 가공점(POM)과 관심 가공점(PI(i))과의 사이의 거리(L(i)), 및 관심 가공점(PI(i))에서의 공구의 중심축선의 벡터(V(i))를 모든 관심 가공점(PI(i))에 대해 연산한다(도 7 참조). 다음으로, 각 관심 가공점(PI(i))과 대상 가공점(POM)과의 사이의 거리(L(i))를 파라미터로서, 관심 가공점(PI(i))에서의 가중치(W(i))를 구한다. 가중치(W(i))는, 예를 들면, 도 8에 도시한 가중치 곡선(CW)에 의해 부여할 수 있다. 다음으로, 공구 자세 평균화부(130)는, V=ΣW(i)×V(i)에 의해, 벡터(V)를 대상 가공점(POM)에서의 공구의 수정된 공구 자세로서 연산한다. 공구 자세 평활 처리부(124)는, 모든 가공점에 대해 벡터(V)를 연산하고, 이에 근거해 가공 프로그램(106)을 수정한다. 도 6은, 검사 영역(S1) 내의 복수의 공구 경로와 각 관심 가공점(PI(i))에서의 공구 자세를 이점 쇄선의 화살표로 나타내고, 대상 가공점(POM)에서는, 공구 자세 평활 처리부(124)에서 산출한 수정된 공구 자세를 실선 화살표로 나타내고 있다. 도 6에서는, 공구 자세는, 공구 경로 마다 크게 변화하고 있지만, 전 가공점을 대상 가공점으로 하여 1개씩 공구 자세의 평활 처리를 실시하면, 전 가공 영역에서 공구 자세는 매끄럽게 변화하는 도 6에 상당하는 공구 자세 표시 화면을 그릴 수 있다.
다음으로, 간섭 회피 처리부(132)는, 수정된 공구 자세인 벡터(V)에 근거해, 공구와 워크 또는 공작 기계의 정지부(靜止部)와의 간섭을 체크한다. 간섭 회피 처리부(132)는, CAD 장치(102)로부터 워크의 가공 형상(108)과, CAM 장치(104)로부터 공구 정보(110)를 수취한다. 공구 정보(110)는, 사용하는 공구의 공구 길이(중심축선(O)에 따른 길이) 및 공구 지름 외에, 사용하는 공구 홀더의 형상에 관련한 데이터를 포함한다. 예를 들면, 간섭 회피 처리부(132)는, 공구 정보(110)에 근거해, 도 9에 도시한 공구의 모델 형상(300)을 생성한다. 모델 형상(300)은, 사용하는 공구, 공구 홀더에 대응한 공구 부분(302), 홀더 부분(304) 및 주축 부분(306)을 포함하고 있다.
도 10을 참조하면, 간섭 회피 처리부(132)는, 파선으로 도시한 수정 전의 공구의 모델 형상(320)의 외형과, 가는 선으로 도시한 수정 후의 공구의 모델 형상(330)의 외형이, 수정 전의 공구의 모델 형상(300)의 중심축선(O1)과, 수정 후의 중심축선(O2)의 사이의 이등분선(O3)을 중심으로서 그리는 복수의 원추면(圓錐面)으로 이루어진 영역을 간섭 판별 모델 형상(310)으로서 생성한다. 간섭 회피 처리부(132)는, 간섭 판별 모델 형상(310)을 공구 경로(TP)에 따라 이동시켰을 때에, 워크와 간섭하는지 여부를 판정한다. 간섭 판별 모델 형상(310)이 워크와 간섭하지 않는 경우에는, 간섭 회피 처리부(132)는, 공구 경로 생성 장치(120)에 의해 수정된 가공 프로그램을 새로운 가공 프로그램(112)으로서 수치 제어부(140)에 출력한다. 간섭 판별 모델 형상(310)이 워크와 간섭하는 경우에는, 간섭 회피 처리부(132)는, 공구 경로 생성 장치(120)가 수정한 가공 프로그램을 수정 전의 가공 프로그램으로 되돌려, 새로운 가공 프로그램(112)으로서 수치 제어부(140)에 출력한다.
수치 제어부(140)에서는, 독취 해석부(142)가, 새로운 가공 프로그램(112)을 독취 해석해 이동 지령을 출력한다. 이 이동 지령은, X축, Y축, Z축의 직선 이송 방향 및 A축, B축의 회전 이송 방향의 이송량과 이송 속도를 포함하고 있다. 독취 해석부(142)가 출력한 이동 지령은 보간부(144)로 송출된다. 보간부(144)는, 수취한 X축, Y축, Z축의 직선 이송 방향 및 A축, B축의 회전 이송 방향의 이동 지령을 보간 함수에 근거해 보간 연산하고, 이송 속도에 맞는 X축, Y축, Z축의 직선 이송 방향 및 A축, B축의 회전 이송 방향의 위치 지령을 서보 제어부(146)에 출력한다. 서보 제어부(146)는, 수취한 X축, Y축, Z축의 직선 이송 방향 및 A축, B축의 회전 이송 방향의 각 위치 지령으로부터, 공작 기계(10)의 X축, Y축, Z축의 직선 이송 방향 및 A축, B축의 회전 이송 방향의 각 이송 축의 서보 모터를 구동하기 위한 전류 값을, 공작 기계(10)의 X축, Y축, Z축 및 A축, B축의 서보 모터(150)에 출력한다.
도 2의 예에서는, 공구 경로 생성 장치는 NC 장치에 조입되어, 가공 프로그램을 예측해, 본 발명의 공구 자세 평활 처리와 간섭 회피 처리의 연산을 실시하는 것과 동시에, 그 후의 워크 가공의 공작 기계의 동작 제어를 리얼타임으로 실행하고 있다. 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 도 3에 도시한 공구 경로 생성 장치를 CAM 장치에 조입하거나, 또는 독립된 개인용 컴퓨터에 조입해, 공구 자세 평활 처리와 간섭 회피 처리를 실시한 가공 프로그램을 미리 작성, 그 가공 프로그램을 NC 장치로 보내 워크의 가공을 실시해도 무방하다.
100: NC 장치
102: CAD 장치
104: CAM 장치
106: 가공 프로그램
108: 가공 형상
110: 공구 정보
112: 가공 프로그램
120: 공구 경로 생성 장치
126: 가공점 기억부
128: 가공점 선택부
130: 공구 자세 평균화부
132: 간섭 회피 처리부
140: 수치 제어부
150: 서보 모터

Claims (7)

  1. 엔드밀의 워크에 대한 공구 자세를 변화시키면서, 적어도 하나의 회전 이송 축을 가지는 공작 기계로 워크의 표면 가공을 실시할 때의 공구 경로 생성 방법에 있어서,
    복수의 가공점을 순차적으로 직선으로 연결해 얻어지는 복수 열의 공구 경로 상의 하나의 가공점을 대상 가공점으로서 설정하고, 상기 대상 가공점을 중심으로 소정 범위 내에 있는 가공점을 관심 가공점으로서 선택하는 단계와,
    선택된 관심 가공점에서의 공구 자세를 평균함으로써, 대상 가공점의 공구 자세를 산출하는 단계와,
    상기 산출된 평균 공구 자세에 의해, 상기 대상 가공점의 공구 자세에 관한 데이터를 수정하는 단계와,
    가공해야 할 워크의 형상 데이터 및 사용하는 엔드밀의 형상 데이터를 취득하는 단계와,
    상기 수정한 공구 자세 데이터에 근거해, 상기 워크와 상기 엔드밀과의 간섭 체크를 실시하는 단계와,
    워크와 엔드밀과의 간섭이 생기지 않는 경우, 상기 수정한 공구 자세에 관한 데이터에 근거해, 새로운 공구 경로를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 한 공구 경로 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가공점은,
    각 공구 경로 상의 인접하는 가공점 사이를 분할해 얻어지고, 보간 연산으로 그 좌표값을 산출한 분할 가공점
    을 포함하는 공구 경로 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공구 자세를 산출하는 단계는,
    대상 가공점과 관심 가공점과의 사이의 거리에 따라 가중치를 부여하여 관심 가공점의 공구 자세를 평균하도록 한 공구 경로 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    간섭 체크의 결과, 워크와 엔드밀이 간섭하는 경우,
    수정한 공구 자세를 수정 전의 공구 자세로 되돌리도록 한 공구 경로 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    간섭 체크의 결과, 워크와 엔드밀이 간섭하는 경우,
    수정 전의 공구의 축 방향과 수정 후의 공구의 축 방향과의 중간에 공구의 중심축선이 일치하도록, 공구 자세를 수정하도록 한 공구 경로 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 간섭 체크는,
    수정 전의 공구 자세와 수정 후의 공구 자세에 근거해 간섭 판별 모델 형상을 생성하고, 상기 간섭 판별 모델 형상과 워크가 간섭하는지 여부를 공구 경로에 따라 대상 가공점 마다 순차적으로 실시하도록 한 공구 경로 생성 방법.
  7. 엔드밀의 워크에 대한 공구 자세를 변화시키면서 적어도 하나의 회전 이송 축을 가지는 공작 기계로 워크의 표면 가공을 실시할 때의 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 장치에 있어서,
    복수의 가공점을 순차적으로 직선으로 연결해 얻어지는 복수 열의 공구 경로 상의 하나의 가공점을 대상 가공점으로서 설정하고, 상기 대상 가공점을 중심으로 소정 범위 내에 있는 가공점을 관심 가공점으로서 선택하는 가공점 선택부와,
    선택된 관심 가공점에서의 공구 자세를 평균함으로써, 대상 가공점의 공구 자세를 산출하고, 산출된 평균 공구 자세에 의해, 상기 대상 가공점의 공구 자세에 관한 데이터를 수정하는 공구 자세 평균화부와,
    가공해야 할 워크의 형상 데이터 및 사용하는 엔드밀의 형상 데이터를 취득하여, 상기 수정한 공구 자세 데이터에 근거해, 상기 워크와 상기 엔드밀과의 간섭 체크를 실시하고, 워크와 엔드밀과의 간섭이 생기지 않는 경우, 상기 수정한 공구 자세에 관한 데이터에 근거해, 새로운 공구 경로를 생성하는 간섭 회피 처리부
    를 구비하는 것을 특징으로 한 공구 경로 생성 장치.
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