JP3394339B2 - レーザー加工方法および同加工方法のプログラミング機能を備えた自動プログラミング装置 - Google Patents
レーザー加工方法および同加工方法のプログラミング機能を備えた自動プログラミング装置Info
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Description
ーザー加工方法および同加工方法のプログラミング機能
を備えた自動プログラミング装置に関する。
場合、レ−ザー加工ヘッドの移動軌跡は、図6に示すよ
うに切断穴に至るまでの半直線P1P2からなるアプロ
ーチ経路AP1と切断形状部CSとから構成されてい
る。このアプローチ経路AP1は、切断形状部CSの切
断品質を良くするために、切断形状部CSの切断開始点
P2から離れた位置に切断開始点P1を設けているもの
である。
て丸穴C1の中心のP1点に至るまでの進入経路EPで
は、レ−ザービームをOFFにして早送りでレ−ザー加
工ヘッドが被加工材Wに対して相対的に移動する。上記
P1点においてレ−ザー加工ヘッドの相対的移動を停止
させ、レ−ザービームをONにしてピアシング加工開始
する。ピアシング加工により切断のための下穴が貫通す
れば、上記アプローチ経路AP1にそって切削送りで切
断移動を開始し、P2点において再度位置決めのため停
止する。そして、このP2点から丸穴C1の切断形状部
CSに例えば反時計方向(CCW)に進入する。丸穴C
1を切削送りで切断しながら1回転して再度P2点に達
した時点で、レ−ザービームをOFFにして丸穴C1の
切断加工が終了する。
P4からなるアプローチ経路AP2のP3点(丸穴C2
の中心)までレ−ザービームをOFFにしたままレ−ザ
ー加工ヘッドが被加工材Wに対して早送りで相対的に移
動する。それ以後の動作は上記の丸穴C1の切断手順と
同様であり、さらに他の丸穴の加工があればこれも同様
な手順で加工される。
法での丸穴のレーザー切断においては、丸穴C1のピア
シング加工位置のP1点または次に加工される丸穴C2
のピアシング加工位置のP3点へのレ−ザー加工ヘッド
の移動位置決めに早送りが使用されている。そのためP
1点またはP3点の手前に減速区間を設けて、P1点ま
たはP3点でのインポジションチェックが行われるので
高速での加工ができないといういう問題があった。また
切断形状部CSのP2点においも再度位置決めのため停
止するので、このP2点の手前にも減速区間が設けられ
インポジションチェックが行われるのこれも高速加工に
対する障害となっている。
態でピアシング加工がなされ、このピアシング加工が完
了してから切削送りになるのでピアシング加工中の加工
時間の分移動時間が余分に必要となり、これもまた高速
加工に対する障害となっている。
ー切断においては、1個の丸穴の切断加工において減速
区間が2か所にあり、また停止状態でピアシング加工が
なされるので高速での加工ができないといういう問題が
あった。また丸穴の切断形状部CSに至るアプローチ経
路の方向が一定の方向に設定されているので、次に加工
される丸穴との間の移動距離はアプローチ経路の方向が
同一直線上ある場合以外は長くなるという問題もある。
ものであり、レーザー切断による穴加工とくに丸穴の高
速でのレーザー加工方法および同加工方法のプログラミ
ング機能を備えた自動プログラミング装置を提供するこ
とを目的としている。
に本発明のレーザー加工方法は、複数の丸穴(半径R)
を有する製品のレーザー加工方法にして、前記複数の丸
穴間に対してアプローチ方向を示す基準線を想定し、該
基準線上に前記丸穴の切断形状部に内接する円弧状のア
プローチ経路を設け、該アプローチ経路の一端を前記切
断形状部に接線方向から接続すると共に、他端部にピア
シング加工の開始位置を設け、該ピアシング加工の開始
位置を含む全レーザー加工経路を一定速度の切削送りと
し、前記アプローチ経路の切断進行方向と前記切断形状
部への切断加工進入方向とを同方向とすると共に、前記
アプローチ経路の円弧半径(r)を、前記丸穴の半径R
が設定値K以上のときはK/2、設定値K未満のときは
R/2に設定し、前記切断形状部のレーザ切断加工の終
了後は、該切断終了位置の切断形状部に接触する逃げ円
上を前記切断加工進入方向と反対方向に回転して脱出
し、次に加工される丸穴のアプローチ経路に進入移動す
ることを特徴とするレーザー加工方法である。
長が該アプローチ経路を含む円の円周の1/4未満また
は3/4以上になる場合は、アプローチ経路の進行方向
を最初に設定された進行方向と反対方向に回転するよう
にすることが望ましい。
能を備えた自動プログラミング装置は、CADデータフ
ァイルの図形データを参照して、加工形状(製品形状)
を示す図形データを作成するCAD部と、工具軌跡デー
タファイルのデータを参照して、通常または高速のレー
ザー加工経路を自動作成するレーザー加工経路自動作成
CAM部と、このCAM部により作成された工具軌跡デ
ータをNCデータに変換してNCデータファイルを作成
する通常加工用ポストプロセッサーと高速加工用ポスト
プロセッサーとを備えた自動プログラミング装置におい
て、前記レーザー加工経路自動作成CAM部は、前記C
AD部9からのCADデータ(図形データ)を入力する
図形データ入力部と、前記CADデータファイルの図形
データを参照して、各加工図形にに対するレーザー加工
のアプローチ方向を設定するアプローチ方向設定部と、
前記アプローチ経路を構成するアプローチ円弧と前記切
断形状部から脱出する逃げ円の半径を設定するアプロー
チ円弧/逃げ円設定部と、このアプローチ円弧の算出に
使用するパラメータを設定するアプローチ円弧算出用パ
ラメータ設定部と、加工図形の間の移動軌跡と加工図形
の加工軌跡とを設定する図形間移動軌跡および穴加工軌
跡設定部と、前記アプローチ円弧および切断形状部の加
工方向(回転方向)を決定する加工方向決定部からなる
高速加工用レーザー加工経路自動作成部を含むことを特
徴とする自動プログラミング装置である。
れているので、丸穴の内側部分に設けたアプローチ経路
におけるピアシング加工の開始位置および切断形状部と
アプローチ経路との接続位置においてレーザー加工ヘッ
ドを位置決めのために停止させる必要がない。
のアプローチ経路を設け、該アプローチ経路の一端を前
記切断形状部に接線方向から接続するようにしたので、
ピアシング加工の開始位置を含む全レーザー加工経路を
一定速度の切削送りで加工することが可能になった。
ラミング機能を備えた自動プログラミング装置は上述の
ように構成されているので、通常のレーザー加工経路自
動作成および高速のレーザー加工経路の自動プログラミ
ングを選択して使用することができる。
する。図1は本発明のレーザー加工方法の実施例であ
る。さて図1には被加工材Wに複数の丸穴をレーザーで
切断する場合において本発明のレーザー加工方法を実施
した場合を示してある。本発明のレーザー加工方法は、
まず加工順序が決定された丸穴に対しレ−ザー切断の基
本的進行方向であるアプローチ方向を想定する。このア
プローチ方向は各丸穴の中心を結んだ基準線の方向をア
プローチ方向と定義する。
3、およびC4の順に加工順序が決まっている場合、丸
穴C1のアプローチ方向は、この丸穴C1の中心O1と
丸穴C2の中心O2を通る直線ABが作る基準線O1O
2の方向となる。丸穴C2アプローチ方向は丸穴C2の
中心O2と丸穴C3の中心O3を通る直線CDが作る基
準線O2O3の方向であり、同様に丸穴C3のアプロー
チ方向は基準線O3O4の方向となる。
部CS1のアプローチ経路AP1の始点P1までの進入
経路EPにおいては、レ−ザービームをOFFにして、
例えば2,000mm/min〜3,000mm/mi
nの切削送り(早送りではない)でレ−ザー加工ヘッド
を被加工材Wに対して相対的に移動させる。次にアプロ
ーチ経路AP1の始点P1に達した時点からレ−ザービ
ームをONにして、切削送りを維持しながらアプローチ
経路AP1に沿ってピアシング加工を開始させる。
状部CS1を構成する丸穴C1の内径に接触する内接円
IC1の円弧で構成され、この内接円IC1の中心位置
は前記基準線O1O2上に存在するものである。またこ
の内接円IC1の半径r1の設定は、丸穴Cの半径R1
が予め設定されたパラメータ値K以上の場合は、r1=
K/2、で作成され、この丸穴C1の半径R1がパラメ
ータ値K未満の場合は、r1=R1/2で作成されるも
のである。すなわち、r1=K/2、が最大値となる。
またアプローチ経路での切断回転方向と切断形状部での
切断回転方向は同一回転方向に設定される。
了するのでP2点に至る以前にピアシング加工は完了す
るものであり、このアプローチ経路AP1を前記の切削
送りのまま切断移動し、P2点で停止することなく切断
形状部CS1の切断加工に入る。なお最初の丸穴加工に
おいてはアプローチ経路AP1から切断形状部CS1に
反時計方向(CCW)に進入するように設定されてい
る。
ビームをOFFにして、切断形状部を逆方向に回る逃げ
円OC1を通って出るように設定されている。実施例で
は、P2点でレーザービームをOFFにして、切断形状
部CS1を逆方向に回る逃げ円OC1を通って出ること
になる。なお、前記逃げ円OC1とは前記切断形状部C
S1に外接する外接円を意味するものであって、この外
接円の中心は前記アプローチ方向を定める基準線上に存
在するものである。また、以下の説明に使用される「逃
げ円」の意味もここで定義した内容を示すものとする。
さて、次の丸穴C2の加工に移行する場合、以下に説明
する二通りの経路があって、そのどちらの経路を通るか
は、次の丸穴C2に作成されるアプローチ経路AP2の
長さによって選択されるようになっている。
この丸穴C1の外径に外接する外接円OC1上の1点を
通り、丸穴C2に内接する内接円IC2に対する接線を
作成する。なおこの内接円IC2は丸穴C2のアプロー
チ方向である基準線O2O3上に作成され、またこの内
接円IC2上に前記アプローチ経路AP2が作成される
ので、この様な内接円をアプローチ円と呼ぶことにす
る。このアプローチ円の半径の設定は前記アプローチ経
路AP1の内接円IC1の半径を設定したときと同様
に、丸穴C2の半径と前記パラメータ値Kとを比較して
同様に設定されるものである。
形状部CS1の切断方向と逆方向に回る外接円OC1を
通って出るという上述の定義により、図1において基準
線O1O2の上側に在ることになる。従って図1に示す
ようにP3点を通る接線はT1,T2の2本が作成され
ることになる。この接線T1が外接円OC1、内接円I
C2と接する点をP3、P4とし、接線T2が外接円O
C1、内接円IC2と接する点をP3、P4´とすと、
丸穴C2のアプローチ経路は、円弧P4P5と円弧P4
´P5との二つが考えられる。なお外接円の半径は内接
円の半径と同一の大きさに作成されるようになってい
る。
次の条件によりどちらかのアプローチ経路を選択するも
のとする。すなわち、アプローチ経路長がそのアプロー
チ円の切断形状部の長さの1/4未満または3/4以上
になる場合は、アプローチ経路の進行方向は最初に設定
された進行方向と反対方向に回転するものとする。上記
の進行方向の定義により、図1のアプローチ経路の場合
には、前記円弧P4´P5がアプローチ円AP2の円周
の1/4未満になるので丸穴C2のアプローチ経路AP
2は円弧P4P5が採用され、アプローチ経路AP2の
進行方向は時計方向に回転進行することになる。従って
P2点でレ−ザービームをOFFにして、P2点から丸
穴C1の切断形状部CS1から円弧P2P3を通り、次
の丸穴C2のアプローチ経路AP2のP4点に移動す
る。この時の移動速度は前記の切削送りとなる。しか
し、丸穴の間隔が大きい場合には中間部分を切削送りを
より早い早送りを用い次の穴の近傍から切削送りに変更
する方法も考えられる。
3、C4に対する移動経路は、P4−P5−P6−P7
−P8−P9−P10−P11−P12の経路を通るこ
とになり、それぞれのアプローチ経路から切断形状部に
入り、決められた条件による回転方向でレーザー加工が
なされることになる。
ことにより、アプローチ経路は切断形状部の接線方向か
ら進入する経路となり、アプローチ経路でのインポジシ
ョンチェックが不要となる。また全経路においてレ−ザ
ー加工ヘッドが被加工材Wに対して同一速度で相対的に
移動することになり、ピアシング加工はレ−ザー加工ヘ
ッドが移動しながらなされることになる。またアプロー
チ経路は従来のアプローチ経路のようにほぼ直角に切断
形状部に入るのではなく切断形状部の接線方向から進入
する経路とすることが出来る。
の実施例を示してある。この第2実施例では、前記丸穴
C1の切断形状部CS1を切断中において前記P2点の
近傍のP3まで切断が進行したときに、P3点からP2
点までのレーザー加工条件を変更するものである。すな
わち、P3点からP2点までのレーザーの出力を低下さ
せるものである。このレーザーの出力を低下させる位置
の条件の定義以外については第1実施例と同様であるの
で説明を省略する。
P3点は、例えば低出力でレーザー加工する円弧P2P
3の長さを設定しておき、その設定値と加工すべき残余
の円弧長と設定値とを比較演算してP3点を算出する。
またはその算出されたP3点から円C1に対する法線を
立て、この法線とアプローチ経路AP1との交点P4を
算出し、P3点とP4点との間の距離hを算出し、この
距離hが設定された一定値以下になったらレーザーの出
力を低下させるようにさせてもよい。
出力を低下させることにより、P2、P3、P4で囲ま
れる狭い範囲の溶け落ちを防止することが出来る。
ー加工方法のプログラミング機能を備えた自動プログラ
ミング装置の実施例を示してある。自動プログラミング
装置は、自動プログラミング装置本体1と、該本体1に
接続されたCRTの如き表示装置3と、前記本体1に接
続されたキーボード、マウスなどの入力装置5および紙
テープパンチャー、ICカードリーダー/ライター、フ
ロッピーディスクドライバーの如き出力装置7とから構
成されている。
「CADデータファイル17」の図形データを参照し
て、加工形状(製品形状)を示す図形データを作成する
「CAD部9」と、「工具軌跡データファイル19」の
データを参照して、通常または高速のレーザー加工経路
を自動作成する「レーザー加工経路自動作成CAM部1
1」と、このCAM部11により作成された工具軌跡デ
ータをNCデータに変換して「NCデータファイル2
1」を作成する「通常加工用ポストプロセッサー13」
と本発明に係わる「高速加工用ポストプロセッサー1
5」とを含んでいる。
1は、図3に示されるように、前記CAD部9からのC
ADデータ(図形データ)を入力する「図形データ入力
部23」と、前記CADデータファイル17の図形デー
タを参照して、各加工図形にに対するレーザー加工のア
プローチ方向を設定する「アプローチ方向設定部27」
と、前記アプローチ経路を構成するアプローチ円弧と前
記切断形状部から脱出する逃げ円を設定する「アプロー
チ円弧/逃げ円」設定部と、このアプローチ円弧の算出
に使用するパラメータを設定する「アプローチ円弧算出
用パラメータ設定部25」と、加工図形の間の移動軌跡
と加工図形の加工軌跡とを設定する「図形間移動軌跡お
よび穴加工軌跡設定部33」と、前記アプローチ円弧お
よび切断形状部の加工方向(回転方向)を決定する「加
工方向決定部31」を含んでいる。
動プログラミング装置における、本発明のレーザー加工
方法のプログラム手順について図4および図5のフロー
チャートにより説明する。なお以下のフローチャートの
説明において使用される用語についての厳密な意味は前
記加工方法の説明で定義された意味を有するものとす
る。
プローチ方向を決定する(S10)、次に最初に加工す
る円のアプローチ経路を構成するアプローチ円弧(半径
r1)を作成するため、加工される丸穴(図形)の半径
R1と設定されたパラメータ値Kとを比較(S20)
し、この丸穴(図形)の半径Rがパラメータ値K以上の
場合には、アプローチ円弧の半径r1を、r1=K/
2、で作成(S40)し、パラメータ値K未満のとき
は、r1=R1/2、で作成(S30)する。次のステ
ップ(S50)では、この丸穴(図形)の加工終点にお
いて、この丸穴に接し逆方向に回転脱出する逃げ円を作
成する。なお最初の穴のアプローチ経路および切断形状
部における切断進行中の回転方向は時計回り(CW)と
する。
る丸穴のアプローチ経路を構成するアプローチ円弧(半
径r2)を作成するため、次に加工される丸穴(図形)
の半径R2と設定されたパラメータKとを比較(S6
0)し、この丸穴(図形)の半径R2がパラメータ値K
以上の場合には、アプローチ円弧の半径r2を、r2=
K/2、で作成(S80)し、パラメータ値K未満のと
きは、r2=R2/2、で作成(S70)する。
ップS50で作成した逃げ円上の1点と前記ステップS
70またはS80とで作成したアプローチ円とを接線で
接続する。この場合2本の接線が作成されることにな
る。従って、どちらの経路をとるかを次のステップS1
00およびS110で行う。ステップS100およびS
110では、まず1本目の接線で接続された2番目のア
プローチ円弧長が2番目の丸穴のアプローチ円の円周の
1/4以上または3/4未満であるかをチェックする。
場合、すなわち2番目のアプローチ円弧長が2番目の丸
穴のアプローチ円の円周の1/4未満または3/4以上
の場合は、その2番目の丸穴の加工方向およびアプロー
チ経路の回転方向を逆方向になるように設定(S13
0)を変更してステップS120に行く。またステップ
S100またはS110でYESの場合、すなわち2番
目のアプローチ円弧長が2番目の丸穴のアプローチ円の
円周の1/4以上または3/4未満の場合には、アプロ
ーチ経路の回転方向の設定はそのままにしてステップS
120に行く。
0で作成した逃げ円とこのアプローチ経路との接線とか
ら丸穴間の移動軌跡と2番目の丸穴の加工軌跡とを作成
する。ステップS140では、更に次の丸穴の加工があ
るか否かの判断を行なって、もし次の丸穴の加工がなけ
ればこのレーザー加工方法のプログラム手順を終了さ
せ、まだ次の丸穴の加工がある場合には、前記ステップ
S50に戻り同様の手順により丸穴間の移動軌跡と丸穴
の加工軌跡とを作成するものである。
としたので、複数の丸穴を有する製品のレーザー加工を
高速に行うことが可能となった。また、本発明の自動プ
ログラミング装置は通常のレーザ加工と高速のレーザー
加工との自動プログラミング機能を備えているので、必
要に応じて通常または高速のレーザー加工のプログラミ
ングが可能になり自動プログラミング装置の機能が向上
し利用範囲がさらに拡大した。
実施した実施例。
能を備えた自動プログラミング装置装置の実施例。
機能の詳細な説明図。
ついてのフローチャート。
ャート。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の丸穴(半径R)を有する製品のレ
ーザー加工方法にして、前記複数の丸穴間に対してアプ
ローチ方向を示す基準線を想定し、該基準線上に前記丸
穴の切断形状部に内接する円弧状のアプローチ経路を設
け、該アプローチ経路の一端を前記切断形状部に接線方
向から接続すると共に、他端部にピアシング加工の開始
位置を設け、該ピアシング加工の開始位置を含む全レー
ザー加工経路を一定速度の切削送りとし、前記アプロー
チ経路の切断進行方向と前記切断形状部への切断加工進
入方向とを同方向とすると共に、前記アプローチ経路の
円弧半径(r)を、前記丸穴の半径Rが設定値K以上の
ときはK/2、設定値K未満のときはR/2に設定し、
前記切断形状部のレーザ切断加工の終了後は、該切断終
了位置の切断形状部に接触する逃げ円上を前記切断加工
進入方向と反対方向に回転して脱出し、次に加工される
丸穴のアプローチ経路に進入移動することを特徴とする
レーザー加工方法。 - 【請求項2】 前記次に加工される丸穴のアプローチ経
路長が該アプローチ経路を含む円の円周の1/4未満ま
たは3/4以上になる場合には、前記アプローチ経路の
進行方向を最初に設定された進行方向と反対方向に回転
するようにしたことを特徴とする請求項1に記載のレー
ザー加工方法。 - 【請求項3】 CADデータファイルの図形データを参
照して、加工形状を示す図形データを作成するCAD部
と、工具軌跡データファイルのデータを参照して、通常
または高速のレーザ加工経路を自動作成するレーザ加工
経路自動作成CAM部と、このCAM部により作成され
た工具軌跡データをNCデータに変換してNCデータフ
ァイルを作成する通常加工用ポストプロセッサーと高速
加工用ポストプロセッサーとを備えた自動プログラミン
グ装置において、前記レーザ加工経路自動作成CAM部
は、前記CAD部からのCADデータを入力する図形デ
ータ入力部と、前記CADデータファイルの図形データ
を参照して、各加工図形に対するレーザー加工のアプロ
ーチ方向を設定するアプローチ方向設定部と、前記アプ
ローチ経路を構成するアプローチ円弧と前記切断形状部
から脱出する逃げ円を設定する「アプローチ円弧/逃げ
円」設定部と、このアプローチ円弧の算出に使用するパ
ラメータを設定するアプローチ円弧算出用パラメータ設
定部と、加工図形の間の移動軌跡と加工図形の加工軌跡
とを設定する図形間移動軌跡および穴加工軌跡設定部
と、前記アプローチ円弧および切断形状部の加工方向
(回転方向)を決定する加工方向決定部からなる高速加
工用レーザー加工経路自動作成部を含むことを特徴とす
る自動プログラミング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25638094A JP3394339B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | レーザー加工方法および同加工方法のプログラミング機能を備えた自動プログラミング装置 |
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ID=17291881
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1994
- 1994-10-21 JP JP25638094A patent/JP3394339B2/ja not_active Expired - Lifetime
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