KR20020000527A

KR20020000527A - 복합가공공작기계

Info

Publication number: KR20020000527A
Application number: KR1020010035892A
Authority: KR
Inventors: 야마쟈끼츄네히꼬; 후꾸무라나오에; 미주카도마사요시; 키카따카주히로; 미야쟈끼사다미; 마끼코이찌
Original assignee: 야마자끼마자꾸가부시끼가이샤
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-01-05
Also published as: KR20020001572A; KR100446921B1; KR100490008B1; KR20020000510A; KR20020000526A; KR100490007B1

Abstract

복합공구에 장착된 인서트를 선택적으로 산출하여 사용함에 의해 공작물에 대한 복수종류의 가공을 행할 수 있는 복합가공공작기계에 있어서, 공구화일에는 복합공구가 상기 복합공구에 의해 행할 수 있는 복수의 가공에 관하여 상기 가공을 실행하기 위한 가상공구로서 복수 개 설정되는 형으로 등록되어 있다. 가상공구는 선삭공구와 밀링공구를 함유하고 있다. 공구데이터는 가상공구마다 격납되어 있고, 공구 데이터에는 각 가상공구에 관하여 상기 가상공구를 사용할 때에 상기 공구를 위치 결정해야 할 B축 방향의 각도가 B축 각도로서 격납되어 있다. 가공프로그램에 격납된 가상공구에 의한 가공지령에 근거하여 공구화일로부터 대응하는 가상공구의 공구데이터를 독출하고, 상기 공구데이터에 근거하여 B축 각도를 설정하여 가공을 실행한다.

Description

복합가공공작기계{Complex Machining Machine Tool}

본 발명은 단일의 홀더부에 복수의 인서트가 장착되며, 1개의 공구로 선삭가공과 드릴/밀링가공 의 회전공구가공을 행할 수 있는 복합공구를 사용하는 복합가공공작기계에 관한 것이다.

종래 이 종류의 공작기계에 있어서는, 공구가 선삭가공용공구와 드릴/밀링가공용공구로 구분되어 있고, 가공내용이 변화할 때마다 절삭공구대에 장착된 공구를 행해야될 가공에 적용시켜 탈착 환함에 의해 가공을 행하고 있었다.

이러한 공작기계는 가공내용이 변화할 때마다 공구교환동작이 필요함에 따라 공구교환에 시간을 요하여 그만큼 가공효율이 저하하는 불편함이 있었다. 그래서 단일의 공구에 복수의 인서트를 장착한 복합공구를 사용하여 공구교환의 시간을 생략함에 따라 가공효율을 향상시키는 제안이 최근 이루어졌다.

그러나 가공프로그램의 작성에 있어서, 작업자가 이러한 복합공구의 가공내용을 미리 숙지하는 것은 도저히 불가능하기 때문에, 작업자가 복합공구를 의식하지 않더라도 복합공구를 사용한 가공이 가능한 공작기계의 개발이 요청되고 있다.

본 발명은 상기사정을 감안하여, 복합공구에 관한 지식이 없더라도 간단히 복합공구를 사용할 수 있는 복합가공공작기계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 복합가공공작기계의 일례를 나타내는 제어블록도.

도 2는 가공해야 할 공작물의 일례를 나타내는 사시도.

도 3은 공구화일내에 격납된 공구데이터의 일례 및 그 내용을 설명하는 모식도.

도 4는 복합공구의 일례를 나타내는 사시도.

도 5, 도 6, 도 7, 도 8은 복합공구를 사용하여 도 2의 공작물 가공시의 상세 도면.

도 9는 B축 각도결정프로그램의 일례를 나타내는 플로우차트.

도 10은 가공시에 있어서 날끝의 각도상태를 나타내는 설명도.

도 11은 날끝이 간섭하는 상태를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 복합가공공작기계 2 : 주제어부

4 : B축각도변경판정제어부 7 : 공구화일

8 : 시뮬레이션제어부 10 : 주축제어부

17 : 공작물 20 : 절삭공구대

21 : 복합공구

청구항1의 발명은, 복수의 인서트가 장착된 복합공구를 착탈가능하게 장비할 수 있는 절삭공구대를 가지며, 상기 복합공구에 장착된 상기 인서트를 선택적으로 산출하여 사용함에 의해 상기 복합공구에 의해 공작물에 대한 복수종류의 가공을 행할 수 있는 복합가공공작기계에 있어서, 상기 복합가공공작기계는 Z축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 주축을 가지며, 상기 절삭공구대는 상기 Z축에 대하여 수직한 X축 방향으로 이동구동 가능하게 설치되며, 상기 절삭공구대는 상기 X축 및 Z축에 수직한 축인 Y축을 중심으로, B축 방향으로 회전위치결정 구동 가능하게 설치되어 있으며, 가공프로그램중에서 사용하는 공구에 관한 공구데이터를 격납하는 공구화일을 설치하며, 상기 공구화일에는 상기 복합공구가 상기 복합공구에 의해 행할 수 있는 복수의 가공에 관하여 상기 가공을 실행하기 위한 가상공구로서 복수 개 설정되는 형으로 등록되어 있으며, 상기 가상공구는 선삭공구와 밀링공구를 포함하고 있으며, 상기 공구데이터는 상기 가상공구마다 격납되어 있으며, 상기 공구데이터에는 각 가상공구에 관하여 상기 가상공구를 사용할 때에 상기 공구를 위치 결정해야 할 상기 B축 방향의 각도가 B축 각도로서 격납되어 있으며, 상기 가공 프로그램에 격납된 가상공구에 의한 가공지령에 근거하여 상기 공구화일로부터 대응하는 가상공구의 공구데이터를 독출하고, 상기 공구데이터에 근거하여 상기 복합공구에 의한 가공을 실행하는 가공실행수단을 설치하여 구성된다.

청구항1의 발명에 의하면, 공구화일에 복합공구에 관해서는 그 가공내용에 응하여 복수의 가상공구가 설정되기 때문에, 가공프로그램에서는 단지 사용해야 할 가상공구를 지정하는 것만으로 공구의 지정이 완료되어 작업자가 복합공구를 의식하는 일 없이 보통의 공구와 마찬가지 감각으로 복합공구를 사용할 수 있다.

또한, 각 가상공구에 관하여 상기 가상공구를 사용할 때에 상기 공구를 위치 결정해야 할 상기 B축 방향의 각도가 B축 각도로서 격납되어 있기 때문에, 작업자가 가상공구를 사용할 때 개별적으로 B축 각도를 설정할 필요가 없고, 간단히 복합공구를 사용할 수 있다.

청구항2의 발명은, 1개의 상기 복합공구에 관한 공구길이는 각 인서트에 관하여 각각 격납되어 있는 것을 특징으로 하여 구성된다.

청구항2의 발명에 의하면, 공구길이는 각 인서트마다 격납되어 있기 때문에, 상기 인서트로 행하는 밀링이나 선삭 등의 가공내용에 관계없이 공구길이를 관리할 수 있어, 관리가 용이하게 된다.

청구항3의 발명은, 이제부터 실행할 가공프로그램을 시뮤레이션하여 가공해야 할 공작물과 상기 각 가상공구간에 간섭이 생기는가 아닌가를 판정하는 간섭발생판정수단을 설치하며, 상기 간섭발생판정수단에 의해 가공해야 할 공작물과 상기 각 가상공구간에 간섭이 생기는 것으로 판정된 경우에는 상기 공구데이터에 격납된 상기 가상공구에 관한 B축 각도를 소정량, 상기 복합공구가 공작물로부터 멀어지는방향으로 시프트시키도록 변경 설정하는 B축 각도변경수단을 설치하여 구성된다.

청구항3의 발명에 의하면, B축 각도변경수단이 가공해야 할 공작물과 상기 각 가상공구간에 간섭이 생기는 (예컨대, 도 11의(a),(c),(d)같은 경우)것으로 판정된 경우에, 상기 공구데이터에 격납된 상기 가상공구에 관한 B축 각도(도 10의 ④의 각도)를 소정량, 상기 복합공구가 공작물로부터 멀어지는 방향으로 시프트시키도록 변경 설정하기 때문에, 복합공구를 사용하여 공작물과 공구가 간섭하는 것 같은 경우라도 자동적으로 상기 간섭을 회피하도록 B축 각도가 변경된다. 이에 따라 작업자는 복합공구(21)의 B축 각도를 조금도 의식하는 일 없이 가공을 행할 수 있다.

청구항4의 발명은, 청구항3기재의 발명에 있어서, 상기 B축 각도변경수단에의한 B축 각도의 시프트량에는 최대시프트량이 설정되어 있고, B축 각도는 상기 최대시프트량이상은 시프트되지 않도록 제어되는 것을 특징으로 하여 구성된다.

청구항4의 발명은, B축 각도는 최대시프트량이상은 시프트되지 않기 때문에, 복합공구의 각 가상공구가 소정량 이상 B축 각도가 시프트되어 가상공구로서의 기능을 발휘할 수 없게 되는 것 같은 사태 발생을 미연에 방지할 수 있어, 적정한 가공을 계속할 수 있다.

복합가공공작기계(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 주제어부(2)를 가지고 있고, 주제어부(2)는 버스선(3)을 통해 키보드(5)등의 입력부, 시스템프로그램메모리(6), 공구화일(7), 시뮤레이션제어부(8), 가공프로그램메모리(9), B축각도변경판정제어부(4), 주축제어부(10), 절삭공구대제어부(11) 및 디스플레이(12)가 접속되어 있다. 주축제어부(10)에는 주축모터(13)가 접속되어 있다. 주축모터(13)에는 Z축에 병행으로 설치된 축심(CT)을 중심으로 회전구동위치결정 가능하게 설치된 주축(15)이 접속되어 있고, 주축(15)에는 척(16)이 설치되어 있다. 척(16)에는 폴(16a)이 가공해야 할 공작물(17)을 유지해방 가능하게 화살표(C, D) 방향으로 이동구동 가능하게 설치되어 있다.

또한, 절삭공구대제어부(11)에는 절삭공구대구동모터(19)(복수)가 접속하여 있으며, 절삭공구대구동모터(19)에는 절삭공구대(20)가 상기 절삭공구대구동모터(19)에 의해 Z축 및 Z축에 직각 방향인 화살표(E, F)방향, 즉 X축 방향으로 이동구동 가능하게 접속되어 있다. 더욱이 절삭공구대(20)는 절삭공구대구동모터(19)에 의해 X, Z축에 직각인, 지면(紙面)과 직각 방향인 Y축 방향으로 또한, 상기 Y축을 중심으로 B축 방향인 화살표(G, H) 방향으로 이동구동 가능하게 설치되어 있다.

절삭공구대(20)에는 공구유지부(20a)가 형성되어 있고, 공구유지부(20a)에는 선삭공구, 밀링/드릴공구, 또는 선삭 및 밀링/드릴가공이 가능한 복합공구(21)가 착탈교환 가능하게 설치되어 있다. 공구유지부(20a)는 전술한 복합공구를 비롯한 공구를, 소정의 유지상태로 고정유지 가능하게, 또한 축심(CT2)주위로 회전구동위치결정 가능하게 설치되어 있다.

복합공구(21)는 도 4에 도시한 바와 같이, 둥근 막대형으로 형성된 본체(21a)를 가지고 있고, 본체(21a)의 선단에는 인서트장착부(21b)가 형성되어 있다. 인서트장착부(21b)에는 본체(21a)의 축심(CT3)을 중심으로 90°피치로 4개의인서트(22, 23, 25, 26)가 착탈가능하게 각각 장착되어 있고, 각인서트에는 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 산출 번호(KD)가 설정되어 있다. 인서트(22)는 산출 번호(KD)가 1, 인서트(23)는 산출 번호(KD)가 2, 인서트(25)는 산출 번호(KD)가 3, 인서트(26)는 산출 번호(KD)가 4로 설정되어 있다.

이들 각 인서트(22, 23, 25, 26)는 각각 복합공구(21)로 행하는 가공내용에 응하여 공구명이 가상공구로서 할당되어 있고, 산출 번호(KD)가 1의 인서트(22)에는 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 공구자신이 회전하지 않는 드릴가공을 행하는 ①선삭드릴, 공구자신이 회전하는 드릴가공을 행하는 ⑥밀드릴, 밀링가공을 행하는 ⑦엔드밀의 3종의 공구명이 가상공구로서 할당되어 있다. 또한, 산출 번호(KD)가 2의 인서트(23)에는 내경의 선삭거친가공을 행하는 ④내경거친가공이, 산출 번호3의 인서트(25)에는 외경의 선삭거친가공을 행하는 ②외경거친가공이, 더욱이 산출 번호4의 인서트(26)에는 외경의 선삭다듬질 가공을 행하는 ③외경다듬질 및 내경의 선삭다듬질 가공을 행하는 ⑤내경다듬질의 공구명(NA)이 가상공구로서 각각 할당되어 있다.

복합가공공작기계(1)는 이상과 같은 구성을 가지기 때문에, 예컨대 직경이 D 1의 원통형의 공작물(17)을 도 2에 도시한 바와 같이 가공하기 위해서는 작업자는 키보드(5)를 조작하여 공지의 자동 프로그램의 수법으로 각종의 가공데이터를 입력하여 가공프로그램을 작성한다. 이때, 주제어부(2)는 시스템프로그램메모리(6)에 격납된 공지의 자동 프로그램작성프로그램에 따라 작업자가 입력한 각종의 데이터에 근거하여 가공프로그램(PRO)을 작성하며, 상기 작성된 가공프로그램(PRO)은 가공프로그램메모리(9)에 격납된다.

공작물(17)에 관한 가공프로그램(PRO)이 작성되면 작업자는 키보드(5)를 통해 주제어부(2)에 대하여 공작물(17)의 가공을 지령하며, 이것을 받아 주제어부(2)는 가공프로그램메모리(9)로부터 상기 공작물(17)에 관한 가공프로그램(PRO)을 독출하여, 주축제어부(10) 및 절삭공구대제어부(11)를 적절하게 구동하면서 가공을 실행하여 간다.

공작물(17)에 대한 가공은 우선 도 5의(M1)에 도시한 바와 같이, 공작물(17)의 중앙부에 구멍(17a)을 드릴로 뚫는 가공을 행하지만, 이 때에 사용하는 공구는 가공프로그램(PRO)에서 지정된다. 주제어부(2)는 가공프로그램(PRO)에서 사용하는 공구가 지정되면, 공구화일(7)을 참조하여 이에 대응하는 공구의 공구데이터(TL)를 독출한다.

공구화일(7)에는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 공구데이터(DAT)중 공구번호(TN), 공구설정방향(DR), 공구명(NA), 호칭지름/날끝각(CA), 서픽스(DC), 회전방향/공구손잡이(RT), 공구지름/날끝반지름(DM), 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 일람데이터(DAT1)로서 각 공구에 관해 설정되어 있고, 더욱이 각 공구에 관한 상세한 데이터가 상세데이터(DAT2)로서 격납되어 있다.

복합공구(21)는 이 공구화일(7)에 상기 복합공구(21)로 가공할 수 있는 가공내용에 응하여, 복수의 가상공구에 나누어진 형으로 각각 독립한 공구로서 설정되어 있고, 예컨대 공구번호(TN)가 1로서 상기한 ①에서 ⑦까지의 공구명(NA) 및 서픽스(DC)가 부여된 가상공구가 7개 격납되어 있다 (도 3(b)에 나타내는 예는 일례이고, 복합공구(21)로 행하는 가공의 모양이 여러 종류에 걸치면, 그에 응하여 보다 많은 공구명(NA) 및 서픽스(DC)를 가지는 가상공구가 등록되는 것이 된다). 즉, 공구화일(7)에는 복합공구(21)의 각 인서트(22, 23, 25, 26)에 할당된 가공내용마다 상기 가공내용을 행하는 인서트(22, 23, 25, 26)를 독립한 공구로서 그 공구데이터가 격납되어 있는데, 도 3(c)에 나타낸 각 가상공구명(NA)에 대응하는 가상공구의 ①에서 ⑦까지는 도 3(b)에 있어서, ①에서 ⑦ 까지 대응하는 형으로 격납하고 있다.

즉, 도 3(c)의 ①선삭드릴의 가상공구는 도 3(b)의 ①에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 DRL EDG, 호칭지름/날끝각(CA)이 180, 서픽스(DC)가 A, 회전방향/공구손잡이(RT)가 우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 50으로서 등록되어 있다. 또, 공구설정방향(DR)은 디폴트값으로서의 공구의 방향을 화살표의 방향으로 표하고 있으며, 「 ←」는 공구의 방향이 Z축과 평행한 방향 즉, B축 도가 0°를, 「↓」은 공구의 방향이 X축과 평행한 방향 즉, B축 도가 90°를 나타내고 있다.

또한, 도 3(c)의 ②외경거친가공의 가상공구는 도 3(b)의②에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 GNL OUT, 호칭지름/날끝각(CA)이 75, 서픽스(DC)가 B, 회전방향/공구손잡이(RT)가 왼손잡이/우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.4, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 R(거친가공)로서 등록되며, 도 3(c)의 ③외경다듬질 가공의 가상공구는 도 3(b)의 ③에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 GNL OUT,호칭지름/날끝각(CA)이 40, 서픽스(DC)가 C, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.2, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 F(다듬질 가공)로서 등록되어 있다.

더욱이, 도 3(c)의 ④내경거친가공의 가상공구는 도 3(b)의 ④에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 GNL IN, 호칭지름/날끝각(CA)이 75, 서픽스(DC)가 D, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.4, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 R(거친가공)로서 등록되며, 도 3(c)의 ⑤내경다듬질 가공의 가상공구는, 도 3(b)의 ⑤에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ←, 공구명(NA)이 GNL IN, 호칭지름/날끝각(CA)이 40, 서픽스(DC)가 E, 회전방향/공구손잡이(RT)가 오른손잡이/좌회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 0.2, 다듬질가공/거친가공구분(RF)이 F(다듬질 가공)로서 등록되어 있다.

도 3(c)의 ⑥밀드릴의 가상공구는 도 3(b)의 ⑥에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 드릴, 호칭지름/날끝각(CA)이 50, 서픽스(DC)가 H, 회전방향/공구손잡이(RT)가 좌회전으로서 등록되며, 도 3(c)의 ⑦엔드밀의 가상공구는, 도 3(b)의 ⑦에 도시한 바와 같이, 공구번호(TNo)가 1, 공구설정방향(DR)이 ↓, 공구명(NA)이 엔드밀, 호칭지름/날끝각(CA)이 50, 서픽스(DC)가 J, 회전방향/공구손잡이(RT)가 우회전, 공구지름/날끝반지름(DM)은 50으로서 등록되어 있다.

따라서 가공프로그램(PRO)에서는 복합공구(21)를 사용하는 경우라도, 복합공구(21)를 사용하여 가공을 행하는가 아닌가에 관계없이 보통의 공구를 지정하는 경우와 같이 가공프로그램(PRO)중에서 사용하는 공구로서 대응하는 가상공구의 공구명(NA)과 서픽스(DC)를 지정한다. 이 지정은 전술한 도 5에 나타내는 공작물(17)의 중앙부에 구멍(17a)을 뚫는 가공(Ml)의 경우에는, 공구로서는 복합공구(21)의 ①선삭드릴의 가상공구를 사용함으로써, 일반의 공구지정의 경우와 같이 가공프로그램(PRO)중에서, 공구명(NA)을「DRL EDG」, 서픽스(DC)를「A」라고 입력하는 형으로 지정한다. 이에 따라 작업자는 가공프로그램(PRO)의 작성에 있어서, 복합공구(21)전체로서의 사양을 이해하지 않고 있더라도 단지 공구화일(7)중의 가상공구만을 개개로 인식하여 지정하는 것만으로 공구의 지정이 완료되기 때문에, 복합공구(21)에 관한 특별한 지식이 없더라도 가공프로그램(PRO)의 작성이 가능해진다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 이에 대응하는 공구 즉, 도 3(b)의 ①에 나타내는 공구번호(TNo)가 1의 도면 중 제일위쪽에 기재된 공구명(NA)이「DRL EDG」, 서픽스(DC)가「A」의 가상공구를 선택하며, 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다. 공구화일(7)중에서는, 복합공구(21)인가 아닌가에 관계없이 각 공구(복합공구(21)중 7개의 단독공구라고 간주된 「가상공구」로서의 ①에서 ⑦도 포함하여 )가, 선삭가공관련공구는 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 구별되며 (동일공구명(NA)의 경우에는 서픽스(DC)를 예컨대, 「A」,「B」,「C」,「D」,「E」라고 변화시킴으로써 구별한다), 밀링가공관련공구는 공구명(NA)과 호칭지름/날끝각(CA)에서 구별하고 있기 때문에, 가공프로그램(PRO)중에서 공구명(NA)과 서픽스(DC) 또는 공구명(NA)과 호칭지름/날끝각(CA)이 지정되면 대응하는 공구는 즉시 결정된다.

절삭공구대제어부(11)는 도시하지 않은 공구교환 장치를 구동하여, 도시하지 않은 공구 매거진으로부터 공구번호(TNo)가 1의 복합공구(21)를 선택하여 절삭공구대(20)에 장착한다. 복합공구(21)가 절삭공구대(20)에 장착된 때에, 절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ①선삭드릴에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하여 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ①선삭드릴에 관한 산출 번호(KD) 및 B축 각도(ANG)를 독출한다.

상세데이터(DAT2)에는 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 각 가상공구마다에 보통의 선삭공구나 밀링공구와 같은 공구데이터가 격납되어 있다. 이 각 가상공구에 관한 상세데이터(DAT2)에는 예컨대, 전술한 공구명(NA), 호칭지름/날끝각(CA), 서픽스(DC), 회전방향/공구손잡이(RT), 공구지름/날끝반지름(DM), 다듬질가공/거친가공구분(RF) 등 이외에, X, Z축 방향의 공구길이(TL)나, 전술한 산출 번호(KD) 및 디폴트값으로서의 B축 각도(ANG)등 보다 상세한 공구데이터가 격납되어 있다.

또, 공구길이(TL)는 각 인서트(22, 23, 25, 26)가 본체(21a) 에 대하여 고정적으로 설치되기 때문에, 상기 인서트를 사용하는 어떤 가상공구에 관하여 측정된 공구길이(TL)는 상기 인서트를 사용하는 별도의 가상공구에 관해서도 마찬가지로 사용할 수 있다. 즉, 동일 인서트를 사용하는 복합공구의 B축 각도(ANG)나 산출 번호(KD)가 서로 틀리더라도, 그것들의 서로 틀린 것에 근거하는 공구길이(TL)의 변화는 B축 및 축심(CT2)을 중심으로 한 회전각도의 변화에 기인하는 것만이 된다. 따라서, 동일 인서트를 사용하는 별도의 B축 각도(ANG)나 산출 번호(KD)를 가지는가상공구에 관해서도, 그 공구길이는 기하학적으로 용이하게 연산할 수 있기 때문에, 동일한 인서트를 사용하는 한 개의 가상공구에 관해서 측정된 공구길이(TL)는 상기 인서트를 사용하는 별도의 가상공구에 관해서도 마찬가지로 사용할 수 있는 것이다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ①선삭드릴에 관한 산출 번호(KD) 및 B축 각도(ANG)에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜 산출 번호(KD)가 1의 상태가 되도록 위치 결정한다. 산출 번호 1의 상태는 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 인서트(22)가 도면 중 위쪽(Y축 방향)을 향하는 형으로 위치 결정된 상태이다. 더욱이, 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 Y축을 중심으로 하여 화살표(G, H) 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 3(c)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 0°의 Z축과 평행한 상태가 되도록 위치 결정한다. 이 상태에서 도 5(M1)에 도시한 바와 같이, 주축(15)을 주축구동모터(13)에 의해 소정 회전수로 회전 구동함과 동시에, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태의 공작물(17)에 인서트(22)에 의해 소정깊이의 구멍(17a)을 뚫어 가공한다.

다음에, 복합공구(21)의 인서트(22)에 의해 도 5 (M2)의 끝면(17b)을 가공하는데, 절삭공구대제어부(11)는 ①선삭드릴의 공구를 선택한 상태에서 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축의 화살표(H) 방향으로 소정각도 회전구동시켜 (즉 B축 각도(ANG)를 변화시켜 ), 도 5(M2)에 도시한 바와 같이 복합공구(21)를 Z축에 대하여 약간 기운 상태로 유지하며, 동일한 인서트(22)에 의해 공작물끝면(17b)의 가공을 행한다.

다음에, 복합공구(21)로 도 5(M3)의 공작물(17)의 외경(17c)을 거친가공 하는데, 가공프로그램(PRO)에서는 공구명(NA)를「GNL OUT」, 서픽스(DC)를「B」라고 입력하는 형으로 가상공구를 지정한다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 이에 대응하는 공구 즉, 도 3(b)의 ②에 나타내는 공구번호가 1의 도면 중 위쪽으로부터 2번째로 기재된 공구명(NA)이「GNL OUT」, 서픽스(DC)가「B」의 가상공구를 선택하며, 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다.

절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ②외경거친가공에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하며, 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ②외경거친가공 에 관한 산출 번호(KD)「3」및 B축 각도(ANG)「112°」를 독출한다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ②외경거친가공에 관한 산출 번호「3」및 B축 각도「112°」에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜, 복합공구(21)가 도 3(a)에 나타낸 산출 번호(KD)가 3의 상태가 되도록 위치결정하며, 더욱이 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축 방향의 화살표(G, H) 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 5(M3)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 Z축에 대하여 반시계방향으로 112°로 되는 상태가 되도록 위치 결정한다. 이상태에서 도 5(M3)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태에 있는 공작물(17)의 외경(17c)을 인서트(25)에 의해 소정길이(L1)에 걸쳐 가공한다.

다음에, 복합공구(21)에서 도 6(M4)의 공작물(17)의 내경(17d)을 다듬질 가공하는데, 가공프로그램(PRO)에서는 공구명(NA)을「GNL IN」, 서픽스(DC)를「E」라고 입력하는 형으로 가상공구를 지정한다. 그러면, 주제어부(2)는 공구화일(7)의 공구데이터(DAT)를 검색하여 이에 대응하는 공구 즉, 도 3(b)의 ⑤에 나타낸 공구번호(TN)가 1의 도면 중 위쪽으로부터 5번째로 기재된 공구명(NA)이「GNL IN」, 서픽스(DC)가「E」의 가상공구를 선택하며, 절삭공구대제어부(11)에 대하여 상기 공구의 가공위치에의 산출을 지령한다.

절삭공구대제어부(11)는 가공프로그램(PRO)에서 지정된 공구명(NA)과 서픽스(DC)에서 ⑤내경다듬질 가공에 대응한 상세데이터(DAT2)를 참조하며, 상세데이터(DAT2)에 표시된 복합공구(21)의 ⑤내경다듬질 가공에 관한 산출 번호「5」및 B축 각도「0°」를 독출한다.

절삭공구대제어부(11)는 독출된 ⑤내경다듬질 가공에 관한 산출 번호「4」및 B축 각도「0°」에 근거하여, 절삭공구대중에 내장된 도시하지 않은 공구구동모터를 구동 제어하여 복합공구(21)를 그 축심(CT3)주위로 회전시켜, 복합공구(21)가 도 3(a)에 나타내는 산출 번호(KD)가 4의 상태가 되도록 위치결정하며, 더욱이 도시하지 않은 B축 구동모터를 구동하여 절삭공구대(20)를 B축 방향의 화살표 GH 방향으로 이동 구동하여 복합공구(21)를 도 6(M4)에 도시한 바와 같이, B축 각도위치가 Z축에 대하여 0°, 즉 병행상태가 되도록 위치 결정한다. 이 상태에서 도 6(M4)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)를 Z축 방향의 화살표(A) 방향으로 이동 구동하여, 회전상태에 있는 공작물(17)의 내경(17d)을 인서트(26)에 의해 소정길이에 걸쳐 가공한다.

이렇게 해서 도 6의(M5),(M6)및 도 7의(M7),(M8)에 도시한 바와 같이, 동일한 복합공구(21)의 각 인서트(22, 23, 25, 26)를 공구화일(7)에 격납된 공구데이터(DAT)에 근거하여 공구축심(CT3)주위에 회전시켜 가공에 사용할 인서트를 선택적으로 산출하여 위치 결정함과 동시에, 절삭공구대를 B축 각도방향으로 적절하게 회전위치결정하며, 각 인서트(22, 23, 25, 26)에 의해 도 6의(M5)에 나타내는 외경다듬질 가공, 도 6의(M6)에 나타내는 외경홈가공, 도 7의(M7)에 나타내는 내경나사가공, 도 7의(M8)에 나타내는 외경나사가공 등의 각종의 가공을 공작물(17)에 대하여 실행하여 간다. 또, 도 6및 도 7에 관해서는, 일부의 가공은 도 3(c)에 나타내는 ①∼⑦의 가상공구를 사용하고 있지 않지만, 이 경우도 공구화일(7)의 다른 부분에 설정 격납된 도 4의 복합공구(21)에 관한 가상공구를 사용하여 가공을 행하고 있다. 예컨대, 도 6(M5)의 외경다듬질 가공에 사용하는 가상공구는 공구화일(7)중에, 공구번호(TN)가 1(복합공구(21)를 나타낸다)로, 공구명(NA)이「GNL OUT」, 서픽스(DC)가「K」로, 산출 번호(KD)가「2」, B축 각도가「5°」이며, 인서트(26)에서의 가공이 된다.

이렇게 해서, 공작물(17)에 대한 선삭가공이 종료되면, 이번은 도 8(M9),(M10)및(M11)에 나타내는 밀가공을 행하지만, 이 경우도 복합공구(21)의 공구화일(7)에 설정된 복합공구(21)에 관해서 가상공구의 ⑥밀드릴 및 ⑦엔드밀을 사용하여 공작물(17)에 대한 (M9)면가공, (M10)드릴가공 및 (M11)스폿 페이싱가공을 행한다. 가상공구의 ⑥밀드릴 및 ⑦엔드밀은 도 3의(c)에 도시한 바와 같이, 어느 것이나 산출 번호가 1의 인서트(22)에 의한 가공이기 때문에, B축 각도를 변경하면서 복합공구(21)를 축심(CT2)을 중심으로 고속 회전시키면서, 주축에 유지된 공작물(17)을 Z축 주위에 고정유지 또는 C축 제어회전시키면서 밀링가공을 실행한다.

이상과같이 가공함에 의해 예컨대, 도 2에 나타내는 것 같은 공작물을 둥근 봉에서부터 1개의 복합공구(21)로 절삭가공할 수 있다.

또, 이러한 가공에 있어서, 공작물(17)의 가공형상에 의해 도 11(a),(c) 및 (d) 등에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)의 각 가상공구의 인서트(22, 23, 25, 26)와 공작물(17)이 간섭하는 경우가 있다. 보통, 각 가상공구는 상기 가상공구에 관하여 공구화일(7)중에 설정된 상세데이터(DAT2)로 설정된, 도 10의 ④에 나타내는 B축 각도(ANG)에 근거하여 절삭공구대(20)에 의해 위치 결정되지만, 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 공작물(17)의 테이퍼(TP) 부분의 각도가 공구의 릴리프 앵글(여유각)③을 넘는 경우나, 도 11(b)및(c)에 도시한 바와 같이, 공작물(17)의 원호(CT) 부분 등이 있는 경우에는 가상공구와 공작물간의 도 10의 ③에 나타내는 릴리프 앵글(여유각)이 없어져, 가상공구와 공작물(17)이 간섭하여 적정한 가공을 행할 수 없게 된다. 더욱이 도 11(e)에 도시한 바와 같이, 복합공구(21)의 본체(21a)와 공작물(17)의 테이퍼(TP)나 원호부분(CT)이 간섭하는 경우 등도 적정한 가공을 행할 수 없게 된다.

그래서, 주제어부(1)는 가공프로그램에 의해 복합공구(21)를 사용하여 공작물(17)을 가공하는 것에 앞서서 상기 가공프로그램을 시뮬레이션제어부(8)로 시뮬레이션하며, 가공프로그램중에서 사용이 지시되어 있는 각 가상공구를 상기 공구에 관해서 설정되어 있는 공구데이터(TL)중의 상세데이터(DAT2)에 있어서의 디폴트값으로서의 B축 각도(ANG)대로 가공을 행한 경우에 공작물간에 간섭이 생기는가 아닌가를 B축 각도변경판정제어부(4)에 판정시킴과 동시에, 간섭이 생기는 경우에는 디폴트값으로서 설정되어 있는 B축 각도(ANG)를 변경하도록 한다.

즉, B축 각도변경판정제어부(4)는 도 9에 나타낸 B축 각도변경판정프로그램(BJP)을 실행하며, 그 스텝(S1)에서 시뮬레이션중의 가공프로그램중에서 사용이 지시되어 있는 가상공구에 관한 도 10의 ①에 나타낸 절삭각, 도 10의 ②에 나타낸 날끝각을, 도 3(b)에 나타낸 공구화일(7)중의 대응하는 상세데이터(DAT2)로부터 독출 취득한다.

다음에 스텝(S2)에 들어가, 시뮬레이션하는 가공프로그램의 가공이 거친가공인가 아닌가를 판정하며, 거친가공의 경우에는 스텝(S3)에서, 가공프로그램에 등록되어 있는 다듬질 가공형상을 다듬질 여유에 해당하는 분만 시프트하여 거친가공에 의해 형성되는 가공형상을 세트한다.

다음에 스텝(S4)에 들어가, 공지기술로서의 날끝(R)의 보정을 행하며, 스텝(S5)에서 B축 시프트량을 0 즉, B축 각도의 값으로서 공구데이터(DAT)에 격납된 디폴트값을 채용한다. 예컨대 도 3(b)의 경우, B축 각도(ANG)로서 112°를 채용한다. 다음에 스텝(S6)에서, 도 10의 ③에 나타내는 릴리프 앵글(여유각)을 산출한다. 이 릴리프 앵글(여유각)③은,

릴리프 앵글(여유각)③=180°-①절삭각-②날끝각+B축시프트량

으로 나타낸다. 이렇게 해서 릴리프 앵글(여유각)③이 구해지면, 시뮬레이션을 행하며, 스텝(S8)에서 공작물과 가공에 사용하는 가상공구간에 간섭이 생기는가 아닌가를 판정한다.

릴리프 앵글(여유각)③이 충분히 있어 공작물과 가공에 사용하는 가상공구(복합공구(21))간에 간섭이 생기지 않은 경우에는, 스텝(S9)에 들어가 B축 각도(ANG)를 디폴트값대로 채용하여 실제의 가공을 디폴트값에서 행하지만, 릴리프 앵글(여유각)③이 적고 공작물과 가공에 사용하는 가상공구(복합공구(21))간에 도 11(a), (c), (d) 및 (e)에 도시한 바와 같이, 간섭이 생기는 경우에는, 스텝(S10)에 들어가 B축 시프트값이 소정의 클램프값(후술)에 도달했나 아닌가를 판정하며, 도달하지 않은 경우에는 현재의 B축 각도(ANG)를 소정량 만 B축 방향 인 도 1화살표(G, H) 방향에 시프트시켜 인서트를 공작물(17)로부터 멀리한다. 예컨대 5°만, 공작물(17)로부터 인서트(22, 23, 25, 26)등이 멀어지는 방향 즉, 공작물과 인서트와의 간섭이 회피되는 도 11화살표(K) 방향으로 복합공구(21)를 이동시킨다.

이 상태에서 재차 스텝(S6)이후를 반복하지만, 복합공구(21)는 이미 서술하였듯이, 소정량 만 공작물(17)의 반대방향에 회전하고 있기 때문에, 전회의 시뮬레이션시보다도 공작물과의 간섭발생의 가능성은 낮아져 있다. 그래서 스텝(S8)에서 재차 공작물과 가상공구간에 간섭이 생기는가 아닌가를 판정하여, 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 간섭이 생기지 않는 것으로 판정된 경우에는 스텝(S8)으로부터스텝(S9)에 들어가, B축 각도(ANG)가 소정량 만 시프트된 값을 실제로 가공할 때의 B축 각도(ANG)로서 변경 결정한다.

또, 스텝(S8)에서 B축 각도(ANG)의 시프트후도, 공작물(17)과의 사이에서의 간섭이 판정된 경우에는, 스텝(S10)으로부터 스텝(S11)을 경유하여, 더욱이 B축 각도(ANG)를 공작물(17)로부터 인서트(22, 23, 25, 26)등이 멀어지는 방향으로, B축 방향인 도 1화살표(G, H) 방향으로 시프트시켜, 스텝(S8)에서 간섭이 판정되지 않을 때까지 반복한다.

이에 따라 B축각도(ANG)는 서서히 공작물(17)의 반대방향에 이동하여 가지만, B축 각도(ANG)가 초기의 디폴트값보다도 대폭 변경된 경우에는 상기 가상공구의 가공의 실행에 장해가 생기는 위험성이 있으므로, 스텝(S11)에서 B축 각도(ANG)의 디폴트값로부터 시프트되는 B축 각도의 최대시프트량은 일정한 값으로 제한되어 있다. 또, 스텝(S11)에서 B축 각도(ANG)에 최대시프트량을 가산한 B축 각도(ANG)에 B축 각도(ANG)가 변경된 상태로 스텝(S8)에서, 공작물과의 간섭이 판정된 경우에는 스텝(S10)에서, B축 각도(ANG) 에 대한 시프트량이 최대치, 즉 클램프값에 도달한 것으로 판정하며, 스텝(S9)에 들어가 상기 클램프 값에서 B축 각도(ANG)를 결정한다. 이 경우 공작물(17)과의 간섭은 해제되지 않기 때문에, 주제어부(2)는 디스플레이(12)등에 알람을 내어 사용공구의 변경 등을 작업자에게 알린다.

이상에서 본 발명을 실시예에 근거하여 설명하였지만, 본 발명에 기재한 실시예는 예시적인 것이고 한정적인 것이 아니다. 또한, 발명의 범위는 첨부의 청구항에 의해 표시되고 있고, 실시예의 기술(記述)에 구속되는 것이 아니다. 따라서 청구항에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위내인 것이다.

Claims

복수의 인서트가 장착된 복합공구를 착탈가능하게 장비할 수 있는 절삭공구대를 가지며, 상기 복합공구에 장착된 상기 인서트를 선택적으로 산출하여 사용함에 의해 상기 복합공구에 의해 공작물에 대한 복수종류의 가공을 행할 수 있는 복합가공공작기계에 있어서,

상기 복합가공공작기계는 Z축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 주축을 가지며,

상기 절삭공구대는 상기 Z축에 대하여 수직한 X축 방향으로 이동구동 가능하게 설치되며, 상기 절삭공구대는 상기 X축 및 Z축에 수직한 축인 Y축을 중심으로 B축 방향으로 회전위치결정 구동가능하게 설치되어 있으며,

가공프로그램중에서 사용하는 공구에 관한 공구데이터를 격납하는 공구화일을 설치하며,

상기 공구화일에는 상기 복합공구가 상기 복합공구에 의해 행할 수 있는 복수의 가공에 관하여 상기 가공을 실행하기 위한 가상공구로서 복수 개 설정되는 형으로 등록되어 있으며,

상기 가상공구는 선삭공구와 밀링공구를 포함하고 있으며,

상기 공구데이터는 상기 가상공구마다 격납되어 있으며,

상기 공구데이터는 각 가상공구에 관하여 상기 가상공구를 사용할 때 상기 공구를 위치 결정해야 할 상기 B축 방향의 각도가 B축 각도로서 격납되어 있으며,

상기 가공 프로그램에 격납된 가상공구에 의한 가공지령에 근거하여 상기 공구화일로부터 대응하는 가상공구의 공구데이터를 독출하고, 상기 공구데이터에 근거하여 상기 복합공구에 의한 가공을 실행하는 가공실행수단을 설치하여 구성한 복합가공공작기계.
제1항에 있어서,

1개의 상기 복합공구에 관한, 공구길이는 각 인서트에 관하여 각각 격납되어 있는 것을 특징으로 하는 복합가공공작기계.
제1항에 있어서,

이제부터 실행할 가공프로그램을 시뮬레이션하여 가공해야 할 공작물과 상기 각 가상공구간에 간섭이 생기는가 아닌가를 판정하는 간섭발생판정수단을 설치하며,

상기 간섭발생판정수단에 의해 가공해야 할 공작물과 상기 각 가상공구간에 간섭이 생기는 것으로 판정된 경우에, 상기 공구데이터에 격납된 상기 가상공구에 관한 B축 각도를 소정량, 상기 복합공구가 공작물로부터 멀어지는 방향으로 시프트시키도록 변경 설정하는 B축 각도변경수단을 설치하여 구성한 복합가공공작기계.
제3항에 있어서,

상기 B축 각도변경수단에 의한 B축 각도의 시프트량에는 최대시프트량이 설정되어 있고, B축 각도는 상기 최대시프트량이상은 시프트되지 않도록 제어되는 것을 특징으로 한 청구항3기재의 복합가공공작기계.