JP2898162B2 - キャラクタラインの加工方法 - Google Patents

キャラクタラインの加工方法

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JP2898162B2
JP2898162B2 JP4394293A JP4394293A JP2898162B2 JP 2898162 B2 JP2898162 B2 JP 2898162B2 JP 4394293 A JP4394293 A JP 4394293A JP 4394293 A JP4394293 A JP 4394293A JP 2898162 B2 JP2898162 B2 JP 2898162B2
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axis
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machining
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芳美 竹内
研五 大平
達也 久木
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワークの面と面とが交差
する部分に形成されるキャラクタラインの加工方法に関
し、特にヘール工具を6軸NC工作機械の主軸に装着
し、ワークと工具の干渉を回避しつつ、キャラクタライ
ンを連続加工するキャラクタラインの加工方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】曲面で構成されるワークの面と面の交線
を明瞭に削り出すキャラクタライン加工には手作業に負
う部分が多く大変手間がかかる。通常、熟練工による手
作業で加工したり、小径のボールエンドミルの回転工具
で加工したり、放電加工機械を用いて加工して対応して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】手作業で仕上げ加工を
行うと熟練工が必要となり、かつ長時間の作業を必要と
したり、精度の良い加工ができないといった問題があ
る。小径のボールエンドミルの回転工具で加工するとき
は、キャラクタライン上の各点でのキャラクタラインに
隣接する2つの曲面が挟む角度は同一とは限らず変化し
連続自動加工が困難であったり、工具半径より小さいフ
ィレット半径を有したキャラクタラインは加工できない
という問題がある。一方、放電加工機械を用いて加工す
るときは、切削工作機械から放電加工機械へワークを運
搬しその段取りに時間と労力を必要とする問題がある。
それゆえ、高品位な任意形状のキャラクタラインの創成
は困難であるという問題がある。
【0004】したがって、本発明の目的は上述の問題点
のない、すなわち熟練工を必要とせず普通のオペレータ
により短時間で加工でき、ボールエンドミルを使用せず
にヘール加工工具を6軸NC工作機械の主軸に装着し、
ワークと工具の干渉を回避しつつ連続自動加工ができ、
放電加工機械を用いないので段取り時間を要しない、高
品位な任意形状のキャラクタラインの加工方法を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明によるキャ
ラクタラインの加工方法の基本処理の流れ図である。前
記目的を達成する本発明のキャラクタラインの加工方法
は、X軸、Y軸、Z軸の互いに直交する3つの直線送り
軸と、X軸の回りに回転するA軸、Y軸の回りに回転す
るB軸、およびZ軸の回りに回転するC軸の3つの回転
送り軸とを有する6軸NC工作機械を用い、加工すべき
ワークの複数面の内、隣接面同志が交差する部分に形成
されるキャラクタラインを加工するキャラクタラインの
加工方法において、下記の各段階を備える。 (第1段階)6軸NC工作機械の工具主軸に装着される
ヘール加工工具の形状データを記憶する。 (第2段階)加工するワークのキャラクタラインを構成
する複数面の各面の面形状データを記憶する。 (第3段階)面形状データからキャラクタラインを表す
キャラクタラインデータを求め記憶する。 (第4段階)キャラクタラインに沿ってヘール加工工具
を送る際、そのヘール加工工具形状データ、その面形状
データおよびそのキャラクタラインデータに基づきワー
クとヘール加工工具とが干渉するか否かを判別し、その
判別の結果、干渉無しと判別されたときは加工を続行
し、その判別の結果、干渉有りと判別されたときは、回
転送り軸を回転し、ワークとヘール加工工具とのなす相
対姿勢を変更し、加工を続行する。
【0006】
【作用】図2は本発明の制御手段のブロック図である。
全体を制御するCPUからなる演算制御部21、加工す
るワークの複数面の各面の面形状データを記憶する面形
状データ記憶部22、面形状データから求めたキャラク
タラインを表すキャラクタラインデータを記憶するキャ
ラクタラインデータ記憶部23、6軸NC工作機械の工
具主軸に装着されるヘール加工工具の形状データを記憶
する工具形状データ記憶部24、キャラクタラインを加
工する加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部
25、6軸NC工作機械27のX軸、Y軸、Z軸の互い
に直交する3つの直線送り軸と、X軸の回りに回転する
A軸、Y軸の回りに回転するB軸、およびZ軸の回りに
回転するC軸の3つの回転送り軸を駆動する軸駆動部2
6とからなる。
【0007】演算制御部21は、加工するワークにおけ
る複数面の各面の面形状データを記憶する面形状データ
記憶部22から隣接する2つの面のなすキャラクタライ
ンデータを求め、そのキャラクタラインデータをキャラ
クタラインデータ記憶部23に記憶し、工具形状データ
記憶部24に工具形状データを記憶し、キャラクタライ
ンを加工する加工プログラムを加工プログラム記憶部2
5に記憶し、そのキャラクタラインの加工プログラムに
従ってヘール加工工具を送る際、工具形状データ、面形
状データおよびキャラクタラインデータに基づきそのワ
ークとそのヘール加工工具とが干渉するか否かを判別
し、その判別の結果、干渉無しと判別されたときは加工
を続行し、その判別の結果、干渉有りと判別されたとき
は、その回転送り軸を回転し、ワークとヘール加工工具
とのなす相対姿勢を変更し、加工を続行するよう制御す
る。
【0008】さらに演算制御部21は、A軸、B軸また
はC軸の回転送り軸を回転し、あるいはX軸、Y軸また
はZ軸の互いに直交する3つの直線送り軸を移動するよ
う制御して軸駆動部26を駆動し、ワークと工具とが干
渉しないよう工具の相対姿勢を変更し、加工するよう制
御する。軸駆動部26はその制御に従い6軸NC工作機
械26の各6軸を駆動制御する。次に、演算制御部21
は工具をキャラクタラインに沿って移動させて加工を続
行するよう制御する。
【0009】本発明によるキャラクタラインの加工方法
によれば、ワークとヘール加工工具との干渉を回避する
ように、A軸、B軸、C軸の回転送り軸を回転し、ワー
クと工具のなす相対姿勢を制御しつつ加工するので高品
位な任意形状のキャラクタラインが加工できる。
【0010】
【実施例】図3は本発明の実施例によるキャラクタライ
ンの加工方法の基本処理ステップの流れ図である。本発
明のキャラクタラインの加工方法は、X軸、Y軸、Z軸
の互いに直交する3つの直線送り軸と、X軸の回りに回
転するA軸、Y軸の回りに回転するB軸、およびZ軸の
回りに回転するC軸の3つの回転送り軸とを有する6軸
NC工作機械を用い、加工すべきワークの複数面の内、
隣接面同志が交差する部分に形成されるキャラクタライ
ンを連続加工するキャラクタラインの加工方法におい
て、下記の各段階を備える。 (第1段階)6軸NC工作機械の工具主軸に装着される
ヘール加工工具の形状データを記憶する。この工具切刃
部分の表面形状は点群で近似する。 (第2段階)加工するワークのキャラクタラインを構成
する複数面の各面の面形状データを記憶する。 (第3段階)面形状データからキャラクタラインを表す
キャラクタラインデータを求め記憶する。
【0011】(第4段階)キャラクタラインを加工する
加工プログラムに従ってヘール加工工具を送る際、所定
時間間隔で、その工具形状データ、その面形状データお
よびそのキャラクタラインデータに基づきワークとヘー
ル加工工具とが干渉するか否かを判別する。 (第5段階)第4段階の判別の結果、干渉無しと判別さ
れたときは加工を続行し、一方、第4段階の判別の結
果、干渉有りと判別されたときは、ヘール加工工具の進
行方向であって、その進行方向に垂直な断面上に描かれ
るワーク上に隣接する2面を表す2つの曲線間を滑らか
に加工するヘール加工工具の刃の最先端部の軌跡である
円弧状ラインの円の中心点、すなわちヘール加工工具の
先端部におけるフィレット中心点を通る軸であるF軸の
回りにヘール加工工具を回転し、干渉するか否かを判別
する。
【0012】(第6段階)第5段階の判別の結果、干渉
無しと判別されたときは加工を続行し、一方、第5段階
の判別の結果、干渉有りと判別されたときは、そのフィ
レット中心点を通りF軸に垂直な断面上に描かれるワー
ク上に隣接する2面を表す2つの曲線のなす角度の二等
分線であり、かつF軸に直交するN軸と、F軸の両軸に
直交するP軸の回りにヘール加工工具を回転し、干渉す
るか否かを判別する。 (第7段階)第6段階の判別の結果、干渉無しと判別さ
れたときは加工を続行し、一方、第6段階の判別の結
果、干渉有りと判別されたときは、N軸の回りにヘール
加工工具を回転し、干渉するか否かを判別する。 (第8段階)第7段階の判別の結果、干渉無しと判別さ
れたときは加工を続行し、一方、第7段階の判別の結
果、干渉有りと判別されたときは、X軸、Y軸、Z軸の
互いに直交する3つの直線送り軸を駆動制御し、N軸方
向へワークとヘール加工工具とが干渉しなくなるまでワ
ークからヘール加工工具を平行移動して逃がす。
【0013】図4の(A)はキャラクタラインのフィレ
ット半径が工具先端部の半径より大きい例を示す図であ
り、本図は工具の進行方向に直交するワークの切断面を
示す。ワーク上の2つの隣接する面1と面2に挟まれる
ヘール加工工具先端部を円で示す。この円の半径がヘー
ルバイトの刃先半径である。本図は、5つの円の位置に
工具先端部が5回送られワークを5工程で加工すれば滑
らかな表面加工ができる例を示す。ここで、1つの大き
な円の工具先端部が1回送られワークを1工程で加工し
て同様な滑らかな表面加工ができると仮定したとき、こ
の大きな円の半径をフィレット半径という。また、この
大きな円の中心をフィレット中心という。
【0014】図4の(B)はフィレット半径と工具先端
部の半径が等しい例を示す図であり、本図も同様に工具
の進行方向に直交するワークの切断面を示す。本図は、
1つの円の位置に1つの大きな工具先端部が送られワー
クを1工程で加工すれば滑らかな表面加工ができる例を
示す。この例ではフィレット中心は工具先端中心と一致
する。
【0015】図5は本発明によるキャラクタラインの加
工方法におけるヘールバイトの姿勢制御の説明図であ
る。X軸、Y軸、Z軸によるヘールバイト51の位置制
御を行い、ヘールバイト51をキャラクタライン53上
に沿って送り、かつヘールバイト51とワーク52の面
1またはワーク52の面2とが干渉しないようにA軸、
B軸、C軸を回転してヘールバイト51の姿勢制御を行
い、これら回転送り軸で干渉回避ができない場合は、必
要に応じてX軸、Y軸、Z軸を駆動してヘールバイト5
1をワーク52から離れる方向に平行移動してキャラク
タライン53を加工する。
【0016】図6はキャラクタライン上を加工して移動
するヘール加工工具とワークの工具送り方向に直交する
断面図である。本図は、フィレット中心Oがヘールバイ
ト61の先端中心と一致する例である。すなわちフィレ
ット半径と同一半径の刃先であって、ワーク62の面1
と面2の狭角と同一刃先角を有する総形バイトを用いた
例である。点Oは、ヘールバイト61の先端中心であ
り、この点を通り本図の紙面に垂直な軸はヘールバイト
61の送り軸であり、F軸と定義される。N軸はF軸に
直交し、キャラクタラインを挟む隣接するワーク62の
面1と面2の狭角の2等分線である。P軸はフィレット
中心点Oを通り、F軸、N軸に直交する軸である。
【0017】図7の(A)はワークとキャラクタライン
上を移動して加工する工具との間の干渉例を示す図であ
る。本図は、ワーク72の面2側でヘールバイト71が
干渉する干渉領域76を示す。ワーク72の面1側では
ヘールバイト71は干渉していない。図7の(B)はヘ
ールバイトによるキャラクタラインの加工例を示す図で
ある。ワーク72の面1側でヘールバイト71を時計方
向に倒し第1工程のキャラクタラインを加工し、ワーク
72の面2側でヘールバイト71をθだけ反時計方向に
倒し第2工程のキャラクタラインを加工すると所望のキ
ャラクタラインの加工ができる。1回の工程でキャラク
タラインの加工を行うには、工具の先端中心がそのフィ
レット半径と一致し、かつワーク72の隣接する2つの
面の挟む挟角と一致する総形バイトを用いれば可能であ
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のキャラク
タラインの加工方法によれば、ヘール工具を6軸NC工
作機械の主軸に装着しA軸、B軸、C軸の回転によって
ワークと工具の干渉を回避しつつ加工するので連続自動
加工ができ、高品位な任意形状のキャラクタラインの加
工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるキャラクタラインの加工方法の基
本処理ステップの流れ図である。
【図2】本発明の制御手段のブロック図である。
【図3】本発明の実施例によるキャラクタラインの加工
方法の基本処理ステップの流れ図である。
【図4】(A)はキャラクタラインのフィレット半径が
工具先端部の半径より大きい例を示す図であり、(B)
はフィレット半径と工具先端部の半径が等しい例を示す
図である。
【図5】本発明によるキャラクタラインの加工方法にお
けるヘールバイトの姿勢制御の説明図である。
【図6】キャラクタライン上を加工して移動するヘール
加工工具とワークの工具送り方向に直交する断面図であ
る。
【図7】(A)はワークとキャラクタライン上を移動し
て加工する工具との間の干渉例を示す図であり、(B)
はヘールバイトによるキャラクタラインの加工例を示す
図である。
【符号の説明】
1、2…ワーク面 51、61、71…ヘールバイト 52、62、72…ワーク 53…キャラクタライン O…フィレット中心点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G05B 19/4155 G05B 19/403 T (56)参考文献 特開 平6−259142(JP,A) 特開 平6−254741(JP,A) 特開 平6−254742(JP,A) 特開 平6−259124(JP,A) 特開 平5−8148(JP,A) 特開 平3−228547(JP,A) 特開 平1−205956(JP,A) 特開 平1−290006(JP,A) 特開 平5−77135(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 15/00 B23Q 15/14 G05B 19/402

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X軸、Y軸、Z軸の互いに直交する3つ
    の直線送り軸と、X軸の回りに回転するA軸、Y軸の回
    りに回転するB軸、およびZ軸の回りに回転するC軸の
    3つの回転送り軸とを有する6軸NC工作機械を用い、
    加工すべきワークの複数面の内、隣接面同志が交差する
    部分に形成されるキャラクタラインを加工するキャラク
    タラインの加工方法において、 前記6軸NC工作機械の工具主軸に装着されるヘール加
    工工具の形状データを記憶する第1段階と、 加工する前記ワークのキャラクタラインを構成する前記
    複数面の各面の面形状データを記憶する第2段階と、 前記面形状データから前記キャラクタラインを表すキャ
    ラクタラインデータを求め記憶する第3段階と、 前記キャラクタラインに沿って前記ヘール加工工具を送
    る際、前記ヘール加工工具形状データ、前記面形状デー
    タおよび前記キャラクタラインデータに基づき前記ヘー
    ル加工工具と前記ワークとが干渉するか否かを判別し、
    その判別の結果、干渉無しと判別されたときは加工を続
    行し、その判別の結果、干渉有りと判別されたときは、
    前記回転送り軸を回転し、前記ワークと前記ヘール加工
    工具とのなす相対姿勢を変更し、加工を続行する第4段
    階と、からなることを特徴とするキャラクタラインの加
    工方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4531297B2 (ja) * 2001-06-26 2010-08-25 株式会社森精機製作所 6軸制御ncプログラム生成方法及び生成装置、並びに6軸制御ncプログラム生成プログラム及びこのプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

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