JP2015047683A

JP2015047683A - 円筒状工具を用いた加工方法

Info

Publication number: JP2015047683A
Application number: JP2013182758A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　亮; Akira Suzuki; 亮鈴木
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】簡単な制御で刃長を有効に使用でき、これにより、工具寿命が長くなるとともに、摩耗による精度悪化を抑えることができる円筒状工具を用いた加工方法を提供する。【解決手段】円筒状工具11を用いた加工方法は、まず、円筒状工具11の第１の部分Ａを使用して、ワーク12の第１の部分ａを矢印で示す方向に加工し、次いで、円筒状工具11の第２の部分Ｂを使用して、ワーク12の第２の部分ｂを加工する。さらに、円筒状工具11の第３の部分Ｃを使用して、ワーク12の第３の部分ｃを矢印で示す方向に加工し、次いで、円筒状工具11の第４の部分Ｄを使用して、ワーク12の第４の部分ｄを加工する。さらに、円筒状工具11の第５の部分Ｅを使用して、ワーク12の第５の部分ｅを矢印で示す方向に加工する。【選択図】図２

Description

この発明は、円筒状工具を用いた加工方法に関する。

従来、エンドミルのような円筒状工具の側面を使用して切削加工する場合、工具接触位置は一定位置として加工するようになっている。このため、刃長の一部分の摩耗が大きいものとなり、工具刃長の有効利用ができないことで、工具寿命が短くなるという問題があった。

特許文献１には、ボールエンドミルを用いた加工方法として、刃先の消耗率を評価し、消耗率が１を超えた場合に、工具刃先角度を変更することで、工具寿命を長くすることが提案されている。
特開平５−８１４８号公報

上記特許文献１の加工方法では、消耗率評価のための制御が複雑なものとなっており、円筒状工具の加工方法としては、改善すべき余地がある。

この発明の目的は、簡単な制御で刃長を有効に使用でき、これにより、工具寿命が長くなるとともに、摩耗による精度悪化を抑えることができる円筒状工具を用いた加工方法を提供することにある。

この発明による円筒状工具を用いた加工方法は、円筒状工具の側面をワークに接触させる加工において、１パス毎および接触位置変更指令毎のいずれかで円筒状工具のワークに接触している位置を工具軸方向にずらすことを特徴とするものである。

工具刃長の全域を使用する加工を行うには、通常、機械操作では変更ができないので、ＣＡＭ操作にて円筒状工具の接触位置を変更したプログラムが必要となる。このようなプログラムを使用した制御は困難であることから、この発明においては、円筒状工具の側面の一定位置によって加工するプログラムを使用した上で、１パス毎または接触位置変更指令毎に円筒状工具のワークに接触している位置を工具軸方向にずらすことにより、工具刃長の全域を使用することが可能とされる。

工具刃長の全域を使用した加工により、刃長を有効に使用でき、摩耗が分散し、工具寿命が長くなり、工具コストが軽減できるとともに、摩耗による精度悪化を抑えることができる。

接触位置をずらす操作は、工作機械の工具長補正によって行うことが好ましい。これにより、プログラム側では、工具長補正変更量を算出（自動算出）するだけでよい。すなわち、接触位置をずらすための判定手段として、刃先の消耗率を評価するなどのプログラムは不要であり、簡単な制御で、上記効果を得ることができる。具体的には、プログラム指令により、工具長補正を使用し、工具接触位置をずらして加工を行うものとし、一回当たりの変更量または変更する回数指令と長補正変更指令とによって接触位置を変更する。

変更位置については、加工開始／加工終了コード間の切削送りの指令時に変更してもよく、加工開始／加工終了コード間の工具長補正変更指令のあるブロックにて変更するようにしてもよい。

変更量については、変更量を予め指定しておいてもよく、変更回数と工具長（加工開始高さと加工終了高さとの距離）から１回の変更量を自動決定するようにしてもよい。工具長補正変更指令のあるブロックに変更量または加工位置を直接指令するようにしてもよい。

変更回数については、変更回数を予め指定しておいてもよく、変更回数を指定せずに、加工開始／加工終了コード間の切削送り毎に変更するようにしてもよく、また、工具長補正変更指令のあるブロックにて変更するようにしてもよい。

この発明の円筒状工具を用いた加工方法によると、１パス毎および接触位置変更指令毎のいずれかで接触位置を変更するだけの簡単な制御で刃長を有効に使用でき、摩耗が分散し、工具寿命が長くなり、工具コストが軽減され、また、摩耗による精度悪化が抑えられることで、精度向上につながる。

図１は、この発明による円筒状工具を用いた加工方法を実施する数値制御装置を示すブロック図である。図２は、この発明による円筒状工具を用いた加工方法の第１実施形態を示す斜視図である。図３は、図２に対応する側面図である。図４は、第１実施形態の加工方法における工具長補正を模式的に説明する図である。図５は、この発明による円筒状工具を用いた加工方法の第２実施形態を示す側面図である。図６は、第２実施形態の加工方法における工具長補正を模式的に説明する図である。図７は、円筒状工具を用いた加工方法のプログラムの１例を示す図である。図８は、円筒状工具を用いた加工方法のプログラムの他の例を示す図である。図９は、円筒状工具を用いた加工方法のプログラムのさらに他の例を示す図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

この発明による円筒状工具を用いた加工方法は、３軸制御（３軸以上の制御）が可能な数値制御工作機械を使用して、エンドミルのような円筒状工具の側面を使用してワークを加工する際に用いられる。

図１は、本発明の加工方法を実施する数値制御装置(1)を示すブロック図であり、数値制御装置(1)は、プログラム解釈部(2)、制御位置算出部(3)、制御軸演算部(4)などを備えている。

プログラム解釈部(2)は、加工プログラム保存部に保存されている加工プログラムを１ブロックずつ読み出して、その内容を解釈し、移動指令および補正指令を制御位置算出部(3)に送る。

制御位置算出部(3)は、補正指令に従って該当する工具の工具径補正値および工具長補正値をそれぞれ工具径補正値保存部および工具長補正値保存部から読み出して、プログラム解釈部(2)から送られてきた移動指令値に対して工具径および工具長を補正する。そして、実際の制御位置を算出して、制御軸演算部(4)に送る。

制御軸演算部(4)は、その制御位置に基づいて演算を行ない、その演算結果であるモータ制御指令情報をサーボモータの制御部に送る。

図２から図４までに、この発明による円筒状工具を用いた加工方法の第１実施形態として、曲面を加工する実施形態を示す。図２は、第１のワークを加工する際の加工ステップの概略を示し、図３は、図２に対応する側面図を示している。図４は、この発明による加工方法の要部である工具長補正を模式的に示している。

この実施形態の加工方法は、上記数値制御装置(1)を使用して、図２および図３に示すように、円筒状工具(11)のワーク(W)に接触している位置を工具軸方向にずらしながら加工することを特徴としている。

すなわち、この発明による円筒状工具を用いた加工方法では、まず、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、円筒状工具(11)の第１の部分Ａ（円筒状工具(11)の先端からの距離Ｄａより基端側の部分）を使用して、ワーク(12)の第１の部分ａを矢印で示す方向に加工し、次いで、円筒状工具(11)の第２の部分Ｂを使用して、ワーク(12)の第２の部分ｂを加工する。さらに、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、円筒状工具(11)の第３の部分Ｃ（円筒状工具(11)の先端からの距離Ｄｃより基端側の部分）を使用して、ワーク(12)の第３の部分ｃを矢印で示す方向に加工し、次いで、円筒状工具(11)の第４の部分Ｄを使用して、ワーク(12)の第４の部分ｄを加工する。さらに、図２（ｃ）および図３（ｃ）に示すように、円筒状工具(11)の第５の部分Ｅ（円筒状工具(11)の先端からの距離Ｄｅより基端側の部分）を使用して、ワーク(12)の第５の部分ｅを矢印で示す方向に加工する。

こうして、従来の円筒状工具を用いた加工方法では、円筒状工具(11)のＡの部分を使用して加工を開始した場合、ワーク(12)のａからｅまでの部分が全てＡの部分を使用して加工されるのに対し、この実施形態においては、円筒状工具(11)のワーク(12)に接触している位置を工具軸方向にずらしながら加工することで、加工に使用される円筒状工具(11)の部分がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅというように変化していくものとされ、これにより、円筒状工具(11)の刃長全域を使用してワーク(12)が加工される。

ここで、円筒状工具(11)のワーク(12)に接触している位置を工具軸方向にずらすに際しては、数値制御装置(1)の制御位置算出部(3)における工具長補正で行われている。すなわち、円筒状工具(11)を用いた側面加工を行う場合、通常、工具長は変化しない（工具径は摩耗により変化する）条件で行われるところ、図４に示すように、工具長を実際の長さが１００として、基準部分の加工については、工具長を実際の長さ１００であるとして、例えばその先端から８０〜１００の部分を使用して加工するものとし、次の加工においては、その先端から８０〜１００の部分を使用して加工するという指令は変更せずに、仮の工具長を１２０として与えることにより、実際に加工に使用される円筒状工具(11)の部分を基端側に最も近いＡから先端側に寄ったＢに移動させるものとされている。

この工具長補正を使用して円筒状工具(11)の接触位置を変更する制御によると、円筒状工具(11)の側面の一定位置で加工する従来通りのプログラムを作成し、接触位置をずらす操作を工作機械の工具長補正で行うことができ、工具長補正を変更するだけの簡単な制御で、刃長全域を使用した加工を行うことができる。

図５および図６に、この発明による円筒状工具(11)を用いた加工方法の第２実施形態として、ワーク(13)に形成された凸部(14)を複数回切り込んで加工する実施形態を示す。図５は、ワーク(13)を加工する際の加工ステップの概略を示し、図６は、この発明による加工方法の要部である工具長補正を模式的に説明する図である。

この発明による円筒状工具を用いた加工方法は、上記数値制御装置(1)を使用して、図５に示すように、円筒状工具(11)のワーク(13)に接触している位置を工具軸方向にずらしながら加工することを特徴としている。

すなわち、この発明による円筒状工具を用いた加工方法では、まず、図５（ａ）に示すように、円筒状工具(11)の第１の部分Ｆを使用して、ワーク(13)の第１の切込みを行い、次いで、図５（ｂ）に示すように、円筒状工具(11)の第２の部分Ｇを使用して、ワーク(13)の第２の切込みを行う。

こうして、従来の円筒状工具を用いた加工方法では、円筒状工具(11)のＦの部分を使用して加工を開始した場合、ワーク(13)の凸部(14)に対する全ての切込みがＦの部分を使用して行われるのに対し、この実施形態においては、円筒状工具(11)のワーク(13)の凸部(14)に接触している位置を工具軸方向にずらしながら加工することで、加工に使用される円筒状工具(11)の部分がＦ→Ｇ→Ｈというように変化していくものとされ、これにより、円筒状工具(11)の刃長全域を使用してワーク(13)が加工される。

ここで、円筒状工具(11)のワーク(13)に接触している位置を工具軸方向にずらすに際しては、数値制御装置(1)の制御位置算出部(3)における工具長補正で行われている。すなわち、円筒状工具(11)を用いた側面加工を行う場合、通常、工具長は変化しない（工具径は摩耗により変化する）条件で行われるところ、図６に示すように、工具長を実際の長さが１００として、基準部分の加工については、工具長を実際の長さ１００であるとして、例えばその先端から０〜２０の部分を使用して加工するものとし、次の加工においては、その先端から０〜２０の部分を使用して加工するという指令は変更せずに、仮の工具長を８０として与えることにより、実際に加工に使用される部分を先端側のＦから基端側に寄ったＧに移動させるものとされている。

この工具長補正を使用して円筒状工具(11)の接触位置を変更する制御によると、工具の側面の一定位置で加工する従来通りのプログラムを作成し、接触位置をずらす操作を工作機械の工具長補正で行うことができ、工具長補正を変更するだけの簡単な制御で、刃長全域を使用した加工を行うことができる。

図７から図９までには、上記加工方法を実施するためのプログラムを示す。なお、下記のプログラム例では、Ｍ○○やＧ××、Ｋ△△などとしているが、これらの○○や××、△△などについては、制御装置の設計者や機械の作業者などが適切な数字を設定すればよい。

図７は、プログラムの第１実施形態を示す。この実施形態では、徐変加工開始指令（Ｇ○○）と共に、一回当たりの工具長補正変更量（Ｊ△△）が指定される。そして、早送り（Ｇ００）と切削送り（Ｇ０１）とを繰り返すことで、ワークに対して所要の切削を行う。切削送り（Ｇ０１）においては、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および送り速度（Ｆ）の指定に加えて、工具長補正変更指令（Ｍ○○）が与えられる。この工具長補正変更指令（Ｍ○○）は、所要のパスの切削送り（Ｇ０１）に対して与えられ、この指令により、Ｍ○○の変更指令毎に工具長補正変更量（Ｊ△△）分だけ工具長補正が変更される。徐変加工終了指令（Ｇ××）が与えられた場合、工具長補正は、徐変加工開始前の値に戻される。

図８は、プログラムの第２実施形態を示す。この実施形態では、一回当たりの工具長補正変更量（Ｊ△△）の指定は、徐変加工開始指令（Ｇ○○）と共に行われるのではなく、工具長補正変更指令（Ｍ○○）が与えられる所要のパスの切削送り（Ｇ０１）と同時に与えられる。したがって、所要のパスの切削送り（Ｇ０１）における工具長補正変更指令（Ｍ○○）毎に、このパスで指定された工具長補正変更量（Ｊ△△）分だけ工具長補正が変更される。徐変加工終了指令（Ｇ××）が与えられた場合、工具長補正は、徐変加工開始前の値に戻される。

図９は、プログラムの第３実施形態を示す。この実施形態では、徐変加工開始指令（Ｇ○○）と共に、工具長補正回数（Ｋ△△）および工具長（Ｌ△△）が指定される。そして、早送り（Ｇ００）と切削送り（Ｇ０１）とを繰り返すことで、ワークに対して所要の切削を行う。切削送り（Ｇ０１）においては、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）および送り速度（Ｆ）の指定に加えて、工具長補正変更指令（Ｍ○○）が与えられる。この工具長補正変更指令（Ｍ○○）は、全てのパスの切削送り（Ｇ０１）に対して与えられ、この指令により、１パス毎に工具長補正が変更される。この工具長補正における変更量は、工具長補正回数（Ｋ△△）および工具長（Ｌ△△）を使用して、Ｌ／Ｋによって算出する。徐変加工終了指令（Ｇ××）が与えられた場合、工具長補正は、徐変加工開始前の値に戻される。

なお、この第３実施形態では、第１および第２実施形態とは異なり、工具長補正の変更がＭ○○毎からＧ０１毎に変更されているが、第１および第２実施形態と同様に、工具長補正の変更をＭ○○毎に変更するようにしてもよい。また、第１および第２実施形態について、工具長補正の変更をＧ０１毎からＭ○○毎に変更してもよい。

第１から第３までの実施形態のプログラムによると、工具長補正変更量が自動算出されて、工具長補正が変更され、これにより、円筒状エンドミルがワークに接触する位置が工具軸方向に順次ずらされる。

なお、上記において、図示した例は、１例であり、この発明による円筒状工具を用いた加工方法は、種々のワークに対して適用可能であり、この際与えられる数値は、ワークの形状に応じて適宜変更される。

(11) 円筒状工具
(12)(13) ワーク

Claims

円筒状工具の側面をワークに接触させる加工において、１パス毎および接触位置変更指令毎のいずれかで円筒状工具のワークに接触している位置を工具軸方向にずらすことを特徴とする円筒状工具を用いた加工方法。
工具長補正を変更することで、円筒状工具のワークに接触している位置を工具軸方向にずらすことを特徴とする請求項１の円筒状工具を用いた加工方法。