JP2001138176A

JP2001138176A - 斜め孔の加工方法およびｎｃ加工装置

Info

Publication number: JP2001138176A
Application number: JP31812099A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kato; 孝一加藤; Takamasa Ito; 隆昌伊藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-05-22
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP4063460B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な加工プログラムによって、ワークに斜
め穴を加工できる斜め孔の加工方法およびＮＣ加工装置
を提供する。【解決手段】ＮＣ加工装置において、加工工具を用い
てワークに斜め孔を加工する斜め穴の加工方法であっ
て、１つのブロック中に、加工工具の傾き角度Ｂ、旋回
角度Ｃ、切り込み深さＺを指定するデータが含まれてい
るＮＣ加工プログラムを用いて、加工工具とワークとを
相対移動させながら、ワークに斜め孔を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜め孔の加工方法
およびＮＣ加工装置に関する。たとえば、ドリルやタッ
プなどの加工工具を用いて、ワークに対して斜め穴を加
工する斜め孔の加工方法およびＮＣ加工装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、ワークに対して斜めに孔を加工する
場合、図９に示す工具ホルダを用いて加工が行われてい
る。この工具ホルダ１００は、主軸１０１に装着される
主軸装着部１０２と、ドリルなどの加工工具１０３を保
持する工具保持部１０４とが予め設定された角度に形成
されたホルダ本体１０５と、このホルダ本体１０５内に
収納され主軸１０１からの回転を工具保持部１０４に伝
達するギア伝達機構１０６とを備える。ワークに対して
斜め孔を加工する場合には、主軸装着部１０２に対する
工具保持部１０４の角度が、加工しようとする斜め孔の
角度に対応する工具ホルダ１００を選択し、この工具ホ
ルダ１００を主軸１０１に装着して斜め孔の加工を実行
する。

【０００３】具体的には、加工工具１０３の軸に対して
直交する平面の座標系を作り、この座標系に従って斜め
孔の加工を行う。座標系の変換にあたっては、たとえ
ば、図１０に示すような手順が取られる。 XY平面をＸ軸を中心に３０度起こす。 XY’平面をY'軸を中心に１０度起こす。加工工具をX’Y’平面の加工点位置に位置決め。加工工具をX’Y’平面に対して直交するＺ方向へ送っ
て斜め穴を加工する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のような工具ホル
ダによる斜め孔の加工では、１つの工具ホルダでは１種
類（１種類の角度）の斜め穴しか加工することができな
い。そこで、複数種の角度の斜め穴を加工できるように
するには、加工しようとする斜め孔の角度に対応して、
複数種の工具ホルダを予め準備しておかなければならな
いので、経済的負担が大きいうえ、交換作業も面倒であ
る。

【０００５】しかも、ある一定ピッチ角度毎に、複数種
の工具ホルダを予め準備したとしても、その角度の間の
角度の斜め孔の加工には対応できないという課題があ
る。また、座標系の変換手順についても、複雑な指令を
入力しなければならないうえ、それに基づく処理も面倒
であるという課題があった。

【０００６】本発明の目的は、従来の課題を解決すべく
なされたもので、簡単な加工プログラムによって、ワー
クに斜め穴を加工できる斜め孔の加工方法およびＮＣ加
工装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の斜め孔の加工方
法およびＮＣ加工装置は、上記目的を達成するため、次
の構成を採用する。

【０００８】請求項１に記載の斜め穴の加工方法は、Ｎ
Ｃ加工装置において、加工工具を用いてワークに斜め孔
を加工する斜め穴の加工方法であって、１つのブロック
中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを
指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラムを用
いて、加工工具とワークとを相対移動させながら、ワー
クに斜め孔を加工することを特徴とする。ここで、加工
工具としては、ドリル、タップ、リーマなどである。従
って、それによって加工される斜め穴も、ねじ穴を含
む。

【０００９】この加工方法によれば、１つのブロック中
に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指
定するデータが含まれているＮＣ加工プログラムを用い
て、斜め穴を加工するようにしたので、加工しようとす
る斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定す
るだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができ
る。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準
備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるう
え、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業
でワークに斜め穴を加工することができる。

【００１０】請求項２に記載の斜め穴の加工方法は、請
求項１に記載の斜め孔の加工方法において、前記１つの
ブロック中には、加工点座標と、前記加工工具の毎分送
り移動量または毎回転送り移動量を指定するデータとが
含まれていることを特徴とする。ここで、毎分送り移動
量を指定する場合にはドリル加工、毎回転送り移動量を
指定する場合にはタップ加工である。この加工方法によ
れば、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ加
工による斜め穴加工を実現できる。

【００１１】請求項３に記載のＮＣ加工装置は、１つの
ブロック中に加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み
深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラ
ムを用いて斜め孔を加工するＮＣ加工装置であって、主
軸からの回転が伝達される前記加工工具とワークとを三
次元方向へ相対移動させる移動機構と、前記ＮＣ加工プ
ログラムを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された
ＮＣ加工プログラムを解読して前記加工工具の姿勢およ
び前記移動機構の相対移動を制御する制御装置とを備
え、前記制御装置は、前記傾き角度および旋回角度に対
応した角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記
傾き角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機
構の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸
方向へ移動させる手段とを含む、ことを特徴とする。

【００１２】このＮＣ加工装置によれば、記憶部に記憶
されたＮＣ加工プログラムが解読されたのち、傾き角度
および旋回角度に対応した角度に加工工具が傾けられ、
続いて、傾き角度、旋回角度および切り込み深さから移
動機構の三次元方向の相対移動量を算出されて移動機構
が各軸方向へ移動されるから、加工しようとする斜め穴
の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけ
で、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従っ
て、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備してお
かなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な
指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに
斜め穴を加工することができる。

【００１３】請求項４に記載のＮＣ加工装置は、請求項
３に記載のＮＣ加工装置において、前記加工工具は、前
記主軸に工具ホルダを介して取り付けられ、前記工具ホ
ルダは、前記主軸に装着される主軸装着部と、前記加工
工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して
前記工具保持部を傾斜可能かつ基の姿勢に復帰可能に保
持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝
達する自在継手部とを有していることを特徴とする。こ
のＮＣ加工装置によれば、簡単な構成で加工工具の姿勢
を任意の角度に傾斜させることができるとともに、自動
的に基の姿勢に復帰させることができるから、姿勢制御
も容易である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本実施形態のＮＣ加工装置
を示している。同ＮＣ加工装置は、加工工具８とワーク
Ｗとを三次元方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動させ
る移動機構１０を備える。移動機構１０は、テーブル１
と、このテーブル１の前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能
に設けられた門形フレーム２と、この門形フレーム２の
水平ビーム２Ａに沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可
能に設けられたサドル３と、このサドル３に上下方向
（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられた昇降ブロック４
と、この昇降ブロック４に設けられた主軸５を有する主
軸ヘッド６とから構成されている。主軸５には工具ホル
ダ７を介して、ドリルやタップなどの加工工具８が取り
付けられている。

【００１５】図２は工具ホルダ７を示している。同工具
ホルダ７は、前記主軸５に装着される主軸装着部として
のシャンク部１１と、前記加工工具８を保持する工具保
持部１２と、前記シャンク部１１に対して前記工具保持
部１２を支軸１３を支点として傾斜可能かつばねなどに
よって基の姿勢に復帰可能に保持する自在継手部１４と
を備える。工具保持部１２には、前記ドリルやタップな
どの加工工具８が装着されるとともに、主軸５からの回
転が自在継手部１４を介して伝達されるようになってい
る。加工工具８をワークＷの加工部位に位置決めしたの
ち、シャンク部１１を所定の方向へかつ下方へ移動させ
ると、加工工具８の先端を支点として、加工工具８が所
定の方向へ傾斜し、この姿勢のまま主軸５からの回転に
よって加工工具８が回転されるようになっている。な
お、シャンク部１１から加工工具８の先端までの寸法Ｈ
（工具長）は測定により求められ、支軸１３からシャン
ク部１１までの寸法Ｈ１は予め求められているから（既
知であるから）、支軸１３から加工工具８の先端までの
寸法Ｈ２は、Ｈ２＝Ｈ−Ｈ１から求めることができる。

【００１６】図３は上記ＮＣ加工装置を制御するための
ブロック図である。同制御装置は、ＣＰＵ２１を備え
る。ＣＰＵ２１には、バス２２を介して、入力部２３、
マクロプログラム記憶部２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２
６、前記サドル３をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動系２
７、門形フレーム２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動系
２８、昇降ブロック４をＺ軸方向へ昇降させるＺ軸駆動
系２９、および、主軸５を回転駆動させるモータ３０な
どがそれぞれ接続されている。ＲＡＭ２６には、前記入
力部２３から入力された加工プログラムを記憶する加工
プログラム記憶部２６Ａや、加工プログラムで使用され
る工具に関する工具補正テーブル２６Ｂなどが設けられ
ている。

【００１７】次に、本実施形態の作用を、図４、図５、
図６、図７、図８を参照しながら説明する。ドリル（加
工工具）によって斜め孔を加工する場合には図４（Ａ）
に示す加工プログラムを、タップ（加工工具）によって
斜めのねじ孔を加工する場合には図４（Ｂ）に示す加工
プログラムを、入力部２３からそれぞれ入力する。ここ
で、図４（Ａ）（Ｂ）に示す加工プログラムにおいて、
「Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｐ」は、図５に示す内容で
ある。すなわち、「Ｘ，Ｙ」は加工工具８の位置決め座
標、「Ｚ」は加工工具８の傾いた方向への切り込み深
さ、「Ｂ」は加工工具８の傾き角度、「Ｃ」は加工工具
８の旋回角度、「Ｆ」は加工工具８の毎分送り移動量、
「Ｐ」は加工工具８の毎回転送り移動量である。

【００１８】加工にあたっては、図６〜図８に示すフロ
ーチャートに従って処理が実行される。まず、加工工具
８が加工点、つまり、入力された加工プログラムの位置
決め座標「Ｘ，Ｙ」に位置決めされたのち（ＳＴ１）、
加工プログラムの中に「Ｚ」指令があるか否かがチェッ
クされる（ＳＴ２）。「Ｚ」指令がなければ、アラーム
処理が行われる（ＳＴ３）。「Ｚ」指令があれば、加工
プログラムの中に「Ｐ」指令があるか否かがチェックさ
れる（ＳＴ４）。「Ｐ」指令があれば、続いて、加工プ
ログラム中に「Ｆ」指令があるか否かがチェックされる
（ＳＴ５）。「Ｆ」指令があれば、アラーム処理が行わ
れる。つまり、加工プログラム中に「Ｐ」指令および
「Ｆ」指令が共にある場合には、アラーム処理が行われ
る。

【００１９】加工プログラムの中に「Ｐ」指令がない場
合、あるいは、加工プログラムの中に「Ｐ」指令があり
かつ「Ｆ」指令がない場合には、続いて、加工プログラ
ム中に「Ｓ」指令、つまり、回転数指令があるか否かが
チェックされる（ＳＴ６）。「Ｓ」指令がなければ、ア
ラーム処理が行われる。「Ｓ」指令があれば、続いて、
加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かがチェック
される（ＳＴ７）。「Ｆ」指令があれば、加工プログラ
ムの中に「Ｑ」指令、つまり、繰り返し加工指令がある
か否かがチェックされる（ＳＴ８）。「Ｑ」指令があれ
ば、繰り返し加工ステップ数Ｑ＝３の処理が行われる
（ＳＴ９）。

【００２０】加工プログラム中に「Ｆ」指令がない場
合、あるいは、加工プログラムの中に「Ｆ」指令があり
かつ「Ｑ」指令がない場合には、加工プログラム中に
「Ｂ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ１
０）。ここで、「Ｂ」指令がなければ、アラーム処理が
行われる。「Ｂ」指令があれば、「Ｂ」指令が０度より
小さいか否かがチェックされる（ＳＴ１１）。「Ｂ」指
令が０度より小さければ、アラーム処理が行われる。
「Ｂ」指令が０度より小さくなければ、「Ｂ」指令が４
５度を超えているか否かがチェックされる（ＳＴ１
２）。「Ｂ」指令が４５度を超えていれば、アラーム処
理が行われる。「Ｂ」指令が４５度を超えていなけれ
ば、次の処理（ＳＴ１３）へ進む。つまり、加工プログ
ラム中に「Ｂ」指令がある場合には、「Ｂ」指令が０度
〜４５度の角度範囲の条件のときに、ＳＴ１３へ進む。

【００２１】ＳＴ１３において、加工プログラム中に
「Ｃ」指令があるか否かがチェックされる。ここで、
「Ｃ」指令がなければ、アラーム処理が行われる。
「Ｃ」指令があれば、「Ｃ」指令が０度より小さいか否
かがチェックされ（ＳＴ１４）。「Ｃ」指令が０度より
小さければ、アラーム処理が行われる。「Ｃ」指令が０
度より小さくなければ、「Ｃ」指令が３６０度より大か
否かがチェックされる（ＳＴ１５）。「Ｃ」指令が３６
０より大であれば、アラーム処理が行われる。「Ｃ」指
令が３６０度より大でなければ、次の処理（ＳＴ１６）
へ進む。つまり、加工プログラム中に「Ｃ」指令がある
場合には、「Ｃ」指令が０度〜３６０度の角度範囲の条
件のときに、ＳＴ１６へ進む。

【００２２】ＳＴ１６において、加工プログラムの回転
数が設定され、続いて、ＳＴ１７において、工具ホルダ
７のゲージライン〜ジョイント部までの距離、つまり、
図２に示す寸法Ｈ２が設定される。これには、寸法Ｈを
測定し、Ｈ２＝Ｈ−Ｈ１から求める。続いて、ＳＴ１８
において、加工径の設定および旋回半径の計算が行われ
る。たとえば、加工径の設定では、加工プログラムに含
まれる加工工具８のデータから、その直径Ｄが設定され
る。旋回半径の計算については、前記寸法Ｈ２と傾き角
度Ｂとから図２に示す旋回半径ｒを求めることができ
る。

【００２３】次に、クリアランス点への移動が行われる
（ＳＴ１９）。つまり、加工工具８の安全な位置（たと
えば、工具、機械、ワークなどの干渉がにあ位置）への
移動が行われる。続いて、加工プログラム中に「Ｆ」指
令があるか否かがチェックされる（ＳＴ２０）。加工プ
ログラム中に「Ｆ」指令がない場合、つまり、タップ加
工の場合には、旋回半径の再計算、Ｚ軸の０．２Ｄ切り
込み（最初のセンタ穴加工）、回転数設定が行われたの
ち（ＳＴ２１）、工具旋回処理へ進む（ＳＴ２２）。加
工プログラム中に「Ｆ」指令がある場合には、つまり、
ドリル加工の場合には、旋回半径の再計算、Ｚ軸の０．
６Ｄ切り込み（最初のセンタ穴加工）、回転数設定が行
われたのち（ＳＴ２３）、加工工具８の旋回処理（ＳＴ
２２）へ進む。

【００２４】ＳＴ２２において、加工工具８が旋回され
たのち、加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かの
チェック（ＳＴ２４〜ＳＴ２６）、加工プログラム中に
「Ｑ」指令があるか否かのチェック（ＳＴ２７〜２
８）、加工プログラム中に「Ｐ」指令があるか否かのチ
ェック（ＳＴ２９）が行われる。ここで、加工プログラ
ム中に「Ｆ」指令がありかつ「Ｑ」指令がない場合に
は、穴あけ加工（ドリル加工）が実行される（ＳＴ３
０）。つまり、ＳＴ２１，２３で求められた加工工具８
の先端を支点として加工工具８を、旋回半径ｒおよび旋
回角度Ｃを基に傾け、この姿勢のまま切り込み深さＺだ
け加工工具８が軸方向へ送られるように、移動機構１０
の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構１０を各
軸方向へ移動させる。

【００２５】また、加工プログラム中に「Ｆ」指令があ
りかつ「Ｑ」指令がある場合には、穴あけ加工が実行さ
れる（ＳＴ３１）。この場合には、本来の軸方向（Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸方向）以外の方向に向いている穴を加工するも
ので、Ｃ軸を回転させながら傾けた方向に穴をあける。
さらに、加工プログラム中に「Ｆ」指令がなくかつ
「Ｐ」指令がある場合には、穴あけ加工、つまり、タッ
プ加工が実行される（ＳＴ３１）。これらの加工終了
後、主軸が停止され、工具８が垂直に戻されたのち、Ｚ
軸が逃がされ（ＳＴ３３）、処理が終了される。

【００２６】従って、本実施形態によれば、１つのブロ
ック中に、加工工具８の傾き角度、旋回角度、切り込み
深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラ
ムを用いて、斜め穴を加工するようにしたので、加工し
ようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さ
を指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工すること
ができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを
予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現でき
るうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な
作業でワークに斜め穴を加工することができる。

【００２７】また、１つのブロック中には、上記加工工
具８の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデ
ータのほかに、加工点座標と、ドリル加工の場合に用い
られる毎分送り移動量またはタップ加工の場合に用いら
れる毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれてい
るから、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ
加工による斜め穴加工を実現できる。

【００２８】また、加工工具８を主軸５に装着する工具
ホルダ７は、主軸５に装着されるシャンク部１１と、加
工工具８を保持する工具保持部１２と、シャンク部１１
に対して工具保持部１２を支軸１３を支点として傾斜可
能かつばねなどによって基の姿勢に復帰可能に保持する
自在継手部１４とを有しているから、簡単な構成で加工
工具８の姿勢を任意の角度に傾斜させることができると
ともに、自動的に基の姿勢に復帰させることができるか
ら、加工工具８の姿勢制御が容易である。

【００２９】なお、上記実施形態では、加工工具８とし
て、ドリルやタップを用いる場合について説明したが、
リーマなどでもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明の斜め穴の加工方法およびＮＣ加
工装置によれば、１つのブロック中に、加工工具の傾き
角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含ま
れているＮＣ加工プログラムを用いて、斜め孔を加工す
ることができるから、簡単な操作でワークに斜め穴を加
工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すＮＣ加工装置の正面
図である。

【図２】同上実施形態の工具ホルダおよび加工工具を示
す図である。

【図３】同上実施形態のブロック図である。

【図４】同上実施形態の加工プログラムを示す図であ
る。

【図５】同上実施形態の加工プログラムの内容を説明す
るための図である。

【図６】同上実施形態の加工の流れを示すフローチャー
トである

【図７】同上実施形態の加工の流れを示すフローチャー
トである

【図８】同上実施形態の加工の流れを示すフローチャー
トである

【図９】従来の斜め穴加工に用いられる工具ホルダおよ
び加工工具を示す図である。

【図１０】従来の斜め穴加工において座標変換するため
の手順を示す図である。

【符号の説明】

５主軸７工具ホルダ８加工工具１０移動機構１１シャンク部（主軸装着部）１２工具保持部１３支軸１４自在継手部２１ＣＰＵ（制御手段）２６Ａプログラム記憶部Ｗワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＣ加工装置において、加工工具を用い
てワークに斜め孔を加工する斜め穴の加工方法であっ
て、１つのブロック中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、
切り込み深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工
プログラムを用いて、加工工具とワークとを相対移動さ
せながら、ワークに斜め孔を加工することを特徴とする
斜め孔の加工方法。
【請求項２】請求項１に記載の斜め孔の加工方法にお
いて、前記１つのブロック中には、加工点座標と、前記加工工
具の毎分送り移動量または毎回転送り移動量を指定する
データとが含まれていることを特徴とする斜め穴の加工
方法。
【請求項３】１つのブロック中に加工工具の傾き角
度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれ
ているＮＣ加工プログラムを用いて斜め孔を加工するＮ
Ｃ加工装置であって、主軸からの回転が伝達される加工工具とワークとを三次
元方向へ相対移動させる移動機構と、前記ＮＣ加工プログラムを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムを解読して
前記加工工具の姿勢および前記移動機構の相対移動を制
御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記傾き角度および旋回角度に対応し
た角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記傾き
角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機構の
三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸方向
へ移動させる手段とを含む、ことを特徴とするＮＣ加工
装置。
【請求項４】請求項３に記載のＮＣ加工装置におい
て、前記加工工具は、前記主軸に工具ホルダを介して取り付
けられ、前記工具ホルダは、前記主軸に装着される主軸装着部
と、前記加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装
着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつ基の姿勢に
復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記
加工工具に伝達する自在継手部とを有していることを特
徴とするＮＣ加工装置。