JP2005118972A - 対話式加工プログラム作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用メニューが設けられていない複合形状を効率よく加工することができる加工プログラムを自動作成することができる対話式加工プログラム作成装置を提供する。
【解決手段】任意形状の上段穴及び下段穴を組み合わせてなる２段穴の加工については、入力された形状データに基づいて、その２段穴を一つの仕上げ形状として把握することで、上段穴の加工と下段穴の加工とを相互に考慮しながら、両者を加工する一連の加工プログラムが自動作成されるようになっている（ステップＳ２４〜Ｓ２５、ステップＳ２９等）。従って、不必要な下穴加工が省略されたり、不必要な切削送りを早送りにするといった具合に、「座繰り穴」のように、専用メニューが設けられていない各種２段穴の加工についても、重複する不要な工程のない効率のよい加工プログラムを自動作成することができる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、ＮＣ工作機械の加工プログラムを自動作成する加工プログラム作成装置に関する。

近年、ＮＣ工作機械には、ワークを加工するための加工プログラムを自動的に作成する加工プログラム作成装置が搭載されたものがあり、代表的な加工プログラム作成装置としては、例えば、ＮＣ装置の表示画面に順次表示される質問や入力要求に答える形でデータを入力していけば、加工プログラムが自動的に作成される対話式加工プログラム作成装置が広く知られている。

例えば、内径の異なる上段穴と下段穴とが相互に連結された２段穴の一形態である「座繰り穴」を加工するための加工プログラムを作成する場合、上述したような対話式加工プログラム作成装置には、通常、「座繰り穴」用の専用メニューが用意されているので、オペレータは、入力要求に従って、上段穴及び下段穴の内径及び深さ等を入力していくと、使用工具が自動選定され、下段穴を加工した後、上段穴を加工するような一連の加工プログラムが自動作成されることになる。

特開平１−２８１８４３号公報

しかしながら、従来の対話式加工プログラム作成装置では、同じ２段穴であっても、例えば、上段穴がタップ穴であるような２段穴については、一般的な「座繰り穴」とは異なり、専用メニューが用意されているわけではないので、こういった特殊な２段穴を加工するための加工プログラムを作成する場合は、上段穴と下段穴とをそれぞれ独立して加工する加工プログラムを個別に作成しなければならず、その場合は、以下のような問題がある。

例えば、下段穴を先に加工した後、上段穴を後で加工する場合においては、上段穴を加工する際、既に、上段穴の加工領域に下穴が形成された状態になっているので、下穴加工を省略することができる場合があるが、上述したような対話式加工プログラム作成装置によって作成された上段穴を加工するための加工プログラムは、下段穴を加工するための加工プログラムとは無関係に作成されているので、上段穴を加工するための加工プログラムには、必ず、下穴加工を行うための工程が含まれている。

逆に、上段穴を先に加工した後、下段穴を後で加工する場合においては、下段穴を加工する際、既に、上段穴が形成されているので、下段穴を形成するためのドリル加工は、上段穴の形成部分については、工具を早送りすることができるが、上述したような対話式加工プログラム作成装置によって作成された下段穴を加工するための加工プログラムは、上段穴を加工するための加工プログラムとは無関係に作成されているので、上段穴の形成部分についても、工具を切削送りするような加工プログラムになっている。

従って、頻繁に加工されることのない特殊な２段穴等のように、専用メニューが設けられていない複合形状について、重複する不要な工程のない効率のよい加工プログラムを作成しようとすると、対話式加工プログラム作成装置によって一旦作成されたそれぞれの加工プログラムを、相互に連携させるように、オペレータが個別に修正していかなければならず、その修正作業が面倒であるといった問題がある。

そこで、この発明の課題は、専用メニューが設けられていない複合形状を効率よく加工することができる加工プログラムを自動作成することができる対話式加工プログラム作成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、基本形状が複数段に組み合わされた複合形状の加工について、定義されたそれぞれの前記基本形状を相互に関連づけることによって、前記複合形状を一つの形状として把握し、それぞれの前記基本形状を加工するためのそれぞれの加工プログラムが相互に連携された一連の加工プログラムを自動作成するようになっている対話式加工プログラム作成装置において、任意の前記基本形状を組み合わせることによって、前記形状を任意に設定することができるようになっていることを特徴とする対話式加工プログラム作成装置を提供するものである。

また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置において、設定された前記形状を形成している複数の前記基本形状のうち、いずれの前記基本形状を優先して工具を展開するのかをオペレータに入力させ、オペレータが入力した前記基本形状から加工を実行するように、一連の加工プログラムを作成するようにしたのである。

また、請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置において、設定された前記形状を形成している複数の前記基本形状のうち、いずれの前記基本形状を優先して工具を展開するのかを自動決定し、自動決定された前記基本形状から加工を実行するように、一連の加工プログラムを作成するようにしたのである。

以上のように、請求項１にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、任意の基本形状を組み合わせることによって設定された任意の形状の加工について、その形状を形成しているそれぞれの基本形状を加工するための加工プログラムを相互に連携させた一連の加工プログラムが自動作成されるようになっているので、特殊な２段穴等のように、専用メニューが設けられていない複合形状の加工についても、重複する不要な工程のない効率のよい加工プログラムを自動作成することができる。

また、請求項２にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、オペレータが指示した基本形状から加工を実行するような加工プログラムが自動作成されるようになっているので、オペレータは、自分が保有しているノウハウ等を生かしながら、自分の意向に添った最適な加工プログラムを簡単に作成することができる。

また、請求項３にかかる発明の対話式加工プログラム作成装置では、定義された形状等に基づいて自動決定した基本形状から加工を実行するような加工プログラムが自動作成されるようになっているので、工作機械の取り扱いに習熟していないオペレータであっても、適正な加工プログラムを作成することができるという利点がある。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、ＮＣ工作機械に搭載される対話式加工プログラム作成装置１の機能ブロック図である。この対話式加工プログラム作成装置１は、同図に示すように、座繰り穴加工や２段穴加工といった加工種別、輪郭形状や穴位置といったワークの形状データの他、例えば、２段穴加工の場合、上段穴または下段穴のいずれから加工を開始するのかというような加工条件等の種々の情報を入力するためのキーボード等からなる入力部１１と、ワークの形状データ、加工条件及び選定工具情報、工具データベース等が記憶されるＲＡＭ等からなる記憶部１２と、データ入力画面等の対話式画面が表示されるＣＲＴからなる表示部１３と、入力された加工種別やワークの形状等に応じて使用工具を選定する工具選定部１４と、入力された種々の加工条件等に基づいて、入力されていないその他の加工条件（例えば、Ｒ点、Ｚ点、切込深さ、切込速度、工具の回転数といった切削条件等）を自動決定する加工条件決定部１５と、工具選定部１４が選定した工具と加工条件決定部１５が決定した加工条件等に基づいてツールパスを作成し、加工プログラムに変換するプログラム作成部１６と、入力部１１、記憶部１２、表示部１３、工具選定部１４、加工条件決定部１５及びプログラム作成部１６を統括的に制御する制御部１７とを備えており、工具選定部１４、加工条件決定部１５、プログラム作成部１６及び制御部１７は、ＣＰＵによって構成されている。なお、プログラム作成部１６によって作成された加工プログラムは、インターフェース１８を介して、ＮＣ装置２に送信され、ＮＣ装置２の記憶部に記憶されることになる。

以上のように構成された対話式加工プログラム作成装置１によって、図２に示すように、Ｍ２０、ピッチ２．５、有効深さ３０ｍｍの上段穴ＵＨと、φ５、有効深さ５０ｍｍの下段穴ＤＨとからなる２段穴Ｈを加工するための加工プログラムを作成する場合について、図４及び図５に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。

この対話式加工プログラム作成装置１には、一般的な「座繰り穴」と同様に、各種２段穴を一つの仕上げ形状として把握し、上段穴及び下段穴を加工するためのそれぞれの加工プログラムが相互に連携された一連の加工プログラムを自動作成する「２段穴」という専用メニューが用意されているので、上述したような２段穴を加工するための加工プログラムを作成する場合は、「２段穴」という加工メニューを選択することになる。

オペレータによって「２段穴」という加工メニューが選択されると、表示部１３に形状データ入力画面が表示されるので、オペレータが、画面に表示される指示に従って、輪郭形状や穴位置等の形状データを入力すると（ステップＳ１）、続いて、「１．貫通」、「２．止まり」、「３．底平」といった下段穴ＤＨの形状を選択する選択画面が表示部１３に表示されるので、オペレータは、「貫通」、「止まり」、「底平」のいずれかを選択することになる（ステップＳ２）。なお、この２段穴Ｈの場合は、「２．止まり」が選択される。

続いて、上段穴ＵＨについて、「１．ドリリング」、「２．タッピング」、「３．ミーリング」、「４．ポーリング」、「５．座繰り」といった加工種類を選択するための選択画面が表示部１３に表示されるので、オペレータは、「１．ドリリング」〜「５．座繰り」のいずれかを選択することになる（ステップＳ３）。なお、この２段穴Ｈの場合は、「２．タッピング」が選択されることになる。

このようにして、上段穴ＵＨの加工種類が選択されると、選択された加工種類に応じた各種加工データを入力させるための入力画面が表示部１３に表示されるので、オペレータは、画面に表示される指示に従って、各種加工条件データを入力することになる（ステップＳ４）。

上段穴ＵＨについての加工条件データの入力が完了すると、続いて、下段穴ＤＨの加工種類の選択（ステップＳ５）及び下段穴ＤＨの各種加工条件データの入力（ステップＳ６）が行われた後、面取り量、上面Ｚ座標及び安全Ｚ位置といった共通の加工条件データの入力が行われ（ステップＳ７）、全ての加工データの入力が完了する。なお、この２段穴Ｈの場合は、下段穴ＤＨの加工種類として、「１．ドリリング」が選択されることになる。

続いて、上段穴ＵＨまたは下段穴ＤＨのいずれから加工を開始するのか、即ち、この２段穴Ｈの場合は、図３（ａ）に示すように、上段穴ＵＨ用の下穴ＵｐＨを形成した後、同図（ｃ）に示すように、下段穴ＤＨ用の下穴ＤｐＨを形成するのか、または、図３（ｂ）に示すように、下段穴ＤＨ用の下穴ＤｐＨを形成した後、同図（ｃ）に示すように、上段穴ＵＨ用の下穴ＵｐＨを形成するのかを選択する選択画面が表示部１３に表示され、オペレータが、上段穴ＵＨまたは下段穴ＤＨのいずれかを選択すると（ステップＳ８）、既に入力された加工データ等に基づいて、入力されていないその他の加工条件を決定するための加工条件の演算処理が実行される（ステップＳ９）。なお、仕上加工については、切粉の発生を考慮して、必ず、上段穴から実行されるようになっている。

以下、加工条件の演算処理について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、上段穴ＵＨを優先加工するか否か、即ち、上段穴ＵＨから加工を開始するか否かが判断され（ステップＳ２１）、上段穴ＵＨから加工を開始する場合は、続いて、上段穴ＵＨの下穴径に対してセンタドリルを展開する必要があるか否かが判断される（ステップＳ２２）。ここで、センタドリルを展開する必要がある場合は、センタドリルを展開した後（ステップＳ２３）、上段穴ＵＨを加工するための下穴工具を展開するが（ステップＳ２４）、上段穴ＵＨの下穴径に対してセンタドリルを展開する必要がない場合は、直ちに、上段穴ＵＨ用の下穴工具を展開する（ステップＳ２４）。なお、ここにいう「展開」とは、工具を選定すると共に、Ｒ点（切削送りを開始する高さ位置）、Ｚ点（加工深さ位置）、切込速度、工具の回転数等といった各種切削条件を決定することを意味している。

このようにして、上段穴ＵＨ用の下穴工具が展開されると、続いて、下段穴ＤＨを加工するための下穴工具を展開した後（ステップＳ２５）、ステップＳ３１に移行することになるが、下段穴ＤＨ用の下穴工具を展開する際、下穴工具のＲ点は、ワークの上面Ｚ点（０．０００ｍｍ）＋クリアランス量（３．０００ｍｍ）に設定されるのではなく、上段穴ＵＨ用の下穴のＺ点（−３５．０００ｍｍ）＋クリアランス量（３．０００ｍｍ）に設定されることになる。従って、下段穴ＤＨ用の下穴加工を行う場合は、上段穴ＵＨの形成部分については、工具（ドリル）が、切削送りではなく、早送りで移動することになる。

一方、ステップＳ２１において、上段穴ＵＨを優先加工しない場合、即ち、下段穴ＤＨから加工を開始する場合は、続いて、下段穴ＤＨの下穴径に対してセンタドリルを展開する必要があるか否かが判断される（ステップＳ２６）。ここで、センタドリルを展開する必要がある場合は、センタドリルを展開した後（ステップＳ２７）、下段穴ＤＨを加工するための下穴工具を展開するが（ステップＳ２８）、下段穴ＤＨの下穴径に対してセンタドリルを展開する必要がない場合は、直ちに、下段穴ＤＨ用の下穴工具を展開することになる（ステップＳ２８）。

このようにして、下段穴ＤＨ用の下穴工具が展開されると、続いて、上段穴ＵＨを加工するための下穴工具を展開する必要があるか否かが判断され（ステップＳ２９）、上段穴ＵＨ用の下穴工具を展開する必要がある場合、即ち、先に形成される下段穴ＤＨ用の下穴を上段穴ＵＨ用の下穴として使用することができない場合は、上段穴ＵＨ用の下穴工具を展開した後（ステップＳ３０）、ステップＳ３１に移行することになるが、上段穴ＵＨ用の下穴工具を展開する必要がない場合、即ち、先に形成される下段穴ＤＨ用の下穴を、上段穴ＵＨ用の下穴として使用することができる場合は、上段穴ＵＨ用の下穴工具を展開することなく、ステップＳ３１に移行することになる。従って、先に形成される下段穴ＤＨ用の下穴を、上段穴ＵＨ用の下穴として使用することができる場合は、上段穴ＵＨ用の下穴を形成する工程が省略されることになる。

ステップＳ３１では、上段穴ＵＨを加工するための仕上工具を展開する必要があるか否かが判断され、上段穴ＵＨ用の仕上工具を展開する必要がある場合は、上段穴ＵＨ用の仕上工具を展開した後に（ステップＳ３２）、ステップＳ３３に移行するが、上段穴ＵＨ用の仕上工具を展開する必要がない場合は、直ちに、ステップＳ３３に移行する。なお、この２段穴Ｈの場合は、上段穴ＵＨ用の仕上工具としてタップ工具を展開することになる。

ステップＳ３３では、下段穴ＤＨを加工するための仕上工具を展開する必要があるか否かが判断され、下段穴ＤＨ用の仕上工具を展開する必要がある場合は、下段穴ＤＨ用の仕上工具を展開した後に（ステップＳ３４）、ステップＳ３５に移行するが、下段穴ＤＨ用の仕上工具を展開する必要がない場合は、直ちに、ステップＳ３５に移行する。なお、この２段穴Ｈの場合は、下段穴ＤＨ用の仕上工具を展開する必要はない。

ステップＳ３５では、面取工具を展開する必要があるか否かが判断され、面取工具を展開する必要がある場合は、面取工具を展開し（ステップＳ３６）、加工条件の演算処理を終了するが、面取工具を展開する必要がない場合は、直ちに、加工条件の演算処理を終了することになる。なお、この２段穴Ｈの場合は、面取工具を展開することになる。

このようにして、全ての加工条件が決定されると、図４に示すように、プログラム作成部１６がツールパスを作成し（ステップＳ１０）、これを、加工プログラムに変換することになる（ステップＳ１１）。

従って、この対話式加工プログラム作成装置では、上述した２段穴Ｈについて、上段穴ＵＨを優先した場合の工具展開は以下のようになる。
１．センタドリル
２．φ１７．５ドリル
３．φ５ドリル（Ｒ点は加工物上面より下）
４．面取り
５．Ｍ２０タップ
また、下段穴ＤＨを優先した場合の工具展開は以下のようになる。
１．センタドリル
２．φ５ドリル（Ｒ点は加工物上面より上）
３．φ１７．５ドリル
４．面取り
５．Ｍ２０タップ

一方、従来の対話式加工プログラム作成装置では、上段穴ＵＨ用工具展開は以下のようになっていた。
１．センタドリル
２．φ１７．５ドリル
３．面取り
４．Ｍ２０タップ
また、下段穴ＤＨ用工具展開は以下のようになっていた。
１．センタドリル
２．φ５ドリル（Ｒ点は加工物上面より上）

従って、従来の対話式加工プログラム作成装置による工具展開を効率のよいものにしようとした場合、まず、後の加工穴用のセンタドリルを削除し、次に、上段穴ＵＨを優先する場合は、φ５ドリルのＲ点をφ１７．５ドリルで加工済のＺ点から若干上の位置を演算して、その点に修正する必要があった。

また、加工物の材質によっては（高硬度材等の場合は）、上段穴ＵＨの下穴工具を２本（例えば、φ９のドリルとφ１７．５ドリル）にする必要があるが、下段穴ＤＨの下穴工具が上段穴ＵＨの１本目の下穴工具と兼用可能な場合は、上段穴ＵＨの１本目の下穴工具についても削除する必要がある。

さらに、下段穴ＤＨの下穴径と加工深さ及び加工物の材質によっては、下段穴ＤＨの下穴加工をペッキングサイクル（所定量加工すると所定量上昇する動きを繰り返す加工）にする必要があるが、上段穴ＵＨを優先する場合は、下段穴ＤＨの下段穴加工深さが短くなるためペッキングサイクルが不必要になる場合があるので、ペッキングサイクルの要否を確認しながら修正を行う必要があった。

以上のように、この対話式加工プログラム作成装置１では、任意形状の上段穴ＵＨ及び下段穴ＤＨを組み合わせてなる２段穴Ｈの加工について、上段穴ＵＨの加工と下段穴ＤＨの加工とを相互に考慮しながら、両者を加工する一連の加工プログラムが自動作成されるようになっているので、不必要な下穴加工が省略されたり、不必要な切削送りを早送りにするといった具合に、専用メニューが設けられていない特殊な２段穴等の加工についても、重複する不要な工程のない効率のよい加工プログラムを自動作成することができる。

また、この対話式加工プログラム作成装置１では、オペレータが指示した上段穴ＵＨまたは下段穴ＤＨのいずれか一方から下穴加工を開始するような加工プログラムが自動作成されるようになっているので、オペレータは、自分が保有しているノウハウ等を生かしながら、自分の意向に添った最適な加工プログラムを簡単に作成することができる。

なお、上述した実施形態では、上段穴ＵＨまたは下段穴ＤＨのいずれから加工を開始するのかを、オペレータに選択させるようにしているが、これに限定されるものではなく、自動決定することも可能であり、具体的には、以下のようにして自動決定することが考えられる。即ち、基本的に、上段穴から加工（下穴加工）を開始するが、上段穴が「座繰り加工」の場合や、上段穴と下段穴との口径差が小さいため、下段穴用の下穴が上段穴用の下穴として使用することができる場合等については、下段穴から加工（下穴加工）を開始するようにすればよい。

また、上述した実施形態では、上段穴と下段穴とを組み合わせた２段穴を一つの仕上げ形状として把握し、上段穴及び下段穴を加工するためのそれぞれの加工プログラムが相互に連携された一連の加工プログラムを自動作成する「２段穴」メニューを備えた加工プログラム作成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、３段以上の多段穴についても、本発明を適用することができることはいうまでもない。

また、本発明の対話式加工プログラム作成装置は、２段穴や多段穴といった穴形状を加工するための加工プログラムを自動作成する場合に限定されるものではなく、例えば、ポケット形状といった各種基本形状が複数段に組み合わされた複合形状を加工するための加工プログラムを自動作成する場合についても適用することができる。

この発明にかかる対話式加工プログラム作成装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって加工プログラムを作成することができる２段穴の一例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、同上の２段穴を加工する場合における下穴の加工順序を示す図である。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって、ワークに２段穴加工を行うための加工プログラムを作成する場合に実行される一連の処理を示すフローチャートである。 同上の対話式加工プログラム作成装置によって実行される加工条件の演算処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 対話式加工プログラム作成装置
２ ＮＣ装置
１１ 入力部
１２ 記憶部
１３ 表示部
１４ 工具選定部
１５ 加工条件決定部
１６ プログラム作成部
１７ 制御部
１８ インターフェース
Ｈ ２段穴
ＵＨ 上段穴
ＤＨ 下段穴
ＵｐＨ、ＤｐＨ 下穴

Claims (3)

1. 基本形状が複数段に組み合わされた複合形状の加工について、
   定義されたそれぞれの前記基本形状を相互に関連づけることによって、前記複合形状を一つの形状として把握し、
   それぞれの前記基本形状を加工するためのそれぞれの加工プログラムが相互に連携された一連の加工プログラムを自動作成するようになっている対話式加工プログラム作成装置において、
   任意の前記基本形状を組み合わせることによって、前記形状を任意に設定することができるようになっていることを特徴とする対話式加工プログラム作成装置。
2. 設定された前記形状を形成している複数の前記基本形状のうち、いずれの前記基本形状を優先して工具を展開するのかをオペレータに入力させ、
   オペレータが入力した前記基本形状から加工を実行するように、一連の加工プログラムを作成するようになっている請求項１に記載の対話式加工プログラム作成装置。
3. 設定された前記形状を形成している複数の前記基本形状のうち、いずれの前記基本形状を優先して工具を展開するのかを自動決定し、
   自動決定された前記基本形状から加工を実行するように、一連の加工プログラムを作成するようになっている請求項１に記載の対話式加工プログラム作成装置。

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