JP6173490B2 - 切削加工方法および工具経路生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工方法および工具経路生成装置に関する。

従来の技術においては、回転工具を回転させて、ワークの加工を行う工作機械が知られている。また、このような工作機械において回転工具の経路を所定の軸の座標等により指定し、ワークに対して回転工具を自動的に相対移動させながら加工を行う数値制御式の工作機械が知られている。このような工作機械において、工具としてフライス工具を用いることによりワークを切削する加工を行うことができる。

ワークを切削すると切削した領域の外周部に加工面から突出する小さな突出部が発生する場合がある。このような突出部はバリと称され、加工面を切削した後に所望の形状にするために除去する必要がある。

特開２０１３−１５１０３０号公報においては、切削工具を回転させながら移動させて金型を切削加工する方法であって、切削工具を所定の方向に移動させた後に、切削工具を所定の方向と反対の方向に移動させる金型の切削加工方法が開示されている。この加工方法により金型を切削加工する際に発生するバリを除去できることが開示されている。

特開２０１３−１５１０３０号公報

工作機械によるワークの加工方法には、互いに平行な複数の工具経路に沿って工具を移動させて加工を行う方法がある。たとえば、工作機械の主軸の軸方向（Ｚ軸方向）における位置を一定に保ちながらＸＹ平面に平行な平面上で工具を移動させて加工する等高線加工を行う場合がある。このような切削加工を行う場合にも、ワークの角部にバリが発生する場合がある。多数の角部が存在するワークでは、多数の角部においてバリが生じる場合がある。上記の特開２０１３−１５１０３０号公報には、ワークの角部に生じるバリを効果的に除去する方法については開示されていない。

ワークを切削した際に生じるバリは、作業者が手作業で除去することができる。ところが、作業者の作業量が多くなってワークの加工時間が長くなるために、ワークの生産性が低下する。特に、多数の角部を有する目標形状にワークを加工する場合には、それぞれの角部に発生するバリを除去する必要があり、長い時間を要する。

または、バリの発生を抑制するためにワークに対する工具の相対速度を小さくすることができる。すなわち、切削速度を小さくすることによりバリの発生を抑制することができる。しかしながら、この方法でも、ワークの加工時間が長くなるという問題がある。

本発明の切削加工方法は、互いに平行な複数の工具経路に基づいてワークを切削し、外側に突出する角部を有する形状にワークを加工する工作機械の切削加工方法であって、１つの工具経路に基づいてワークを加工する加工工程と、１つの工具経路に基づく加工工程の終了後に、１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工程の始点に移動する移動工程とを繰り返して実施する工程を含む。加工工程は、１つの工具経路にてワークを切削する切削工程と、角部を形成する領域において、切削工程と同一の工具経路および同一の方向にて、ワークに対して工具を相対移動させて、角部に発生するバリを除去する除去工程とを含み、１つの工具経路に基づく切削工程および除去工程を連続して実施する。

上記発明においては、除去工程は、１つの工具経路の全体と同一の工具経路にてワークに対して工具を相対移動させてバリを除去する工程を含むことができる。

上記発明においては、１つの工具経路は、ワークに対して工具が直線的に相対移動する直線領域と角部を形成する曲線領域とを含み、除去工程は、直線領域におけるワークに対する工具の相対速度を曲線領域におけるワークに対する工具の相対速度よりも速くする工程を含むことができる。

上記発明においては、除去工程は、１つの工具経路のうち角部を形成する領域以外の領域において、１つの工具経路から逸脱した工具経路にて相対移動する工程を含むことができる。

上記発明においては、加工工程は、工作機械の主軸の軸方向におけるワークに対する工具の相対位置を一定に維持しながら工具の側面にて加工する工程を含むことができる。

上記発明においては、加工工程は、工作機械の主軸の軸方向からワークを見た時にワークに対して工具を直線状に相対移動させて工具の底面にて加工する工程を含むことができる。

本発明の工具経路生成装置は、ワークを切削する互いに平行な複数の工具経路を含み、外側に突出する角部を有する形状にワークを加工する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、１つの工具経路に基づいてワークを加工する加工工具経路と、１つの工具経路に基づく加工の終了後に、１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工具経路の始点に移動する移動工具経路とを生成する経路生成部を備える。加工工具経路は、ワークを切削する１つの工具経路を含む切削工具経路と、角部が形成される領域において、切削工具経路と同一の工具経路および同一の方向に、ワークに対して工具を相対移動させて、角部に発生するバリを除去する除去工具経路とを含む。経路生成部は、１つの工具経路に基づく切削工具経路に連続して１つの工具経路に基づく除去工具経路を生成する。

上記発明においては、経路生成部は、角部が形成される領域を設定し、角部が形成される領域以外の領域においては１つの工具経路から逸脱する除去工具経路を生成することができる。

本発明によれば、ワークを加工したときにバリの残存を抑制する切削加工方法、およびバリの残存を抑制する工具経路を生成する工具経路生成装置を提供することができる。

実施の形態における第１のワークを加工する工具経路を説明するワークの概略斜視図である。 実施の形態における数値制御式の工作機械の概略正面図である。 実施の形態における第１のワークの角部の拡大概略断面図である。 第１のワークを切削する切削工具経路を説明する概略断面図である。 第１のワークの角部に発生するバリを除去する除去工具経路を説明する概略断面図である。 実施の形態における切削加工方法のフローチャートである。 第１のワークの角部に発生するバリを除去する他の除去工具経路を説明する概略断面図である。 実施の形態における第２のワークを加工する工具経路を説明するワークの概略斜視図である。 実施の形態における第２のワークの角部の拡大概略断面図である。 実施の形態における加工システムのブロック図である。

図１から図１０を参照して、実際の形態における切削加工方法および工具経路生成装置について説明する。本実施の形態の加工は、ワークの一部を削り取ることにより所望の形状に加工する切削加工である。ワークの切削加工は数値制御式の工作機械にて実施することができる。

図１は、実施の形態における第１の切削加工方法によりワークを目標形状まで加工した後のワークの概略斜視図である。第１の切削加工方法では、直方体のワーク１の側面を切削することにより、平面形状が十字のワーク１を形成する。

図２は、本実施の形態における工作機械の概略正面図である。工作機械１１は、基台となるベッド１３と、ベッド１３の上面に立設されたコラム１５とを備える。ベッド１３の上側には、キャリッジ２７が配置されている。キャリッジ２７の上面には、ワーク１を保持するテーブル３５が配置されている。ワーク１は、保持部材を介してテーブル３５に固定される。

コラム１５の前面には、サドル１７が配置されている。さらに、サドル１７の前面には、主軸ヘッド２１が配置されている。主軸ヘッド２１の内部には主軸２５が配置されている。主軸２５には、ワーク１を加工する工具４１が取り付けられる。工具４１は、主軸２５の軸線の周りに回転する。

本実施の形態における工作機械１１は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３つの直線送り軸を有する。工作機械１１は、工具４１とワーク１との相対位置を変更する移動装置を備えている。本実施の形態においては、主軸２５の軸方向（図２において上下方向）に延びる軸をＺ軸と称する。サドル１７の移動方向（図２において左右方向）に延びる軸をＸ軸と称する。また、キャリッジ２７の移動方向（図２において紙面に垂直な方向）に延びる軸をＹ軸と称する。移動装置は、Ｘ軸移動装置、Ｙ軸移動装置およびＺ軸移動装置を備える。それぞれの軸方向にワーク１に対して工具４１を相対的に移動させることができる。

Ｘ軸移動装置は、コラム１５の前面に形成されている一対のＸ軸レール１９ａ，１９ｂを含む。サドル１７は、Ｘ軸レール１９ａ，１９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｘ軸移動装置は、サドル１７を移動させるためのＸ軸サーボモータを含む。主軸ヘッド２１および工具４１は、サドル１７と共にＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動装置は、ベッド１３の上面に配置されている一対のＹ軸レール２９ａ，２９ｂを含む。キャリッジ２７は、Ｙ軸レール２９ａ，２９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。コラム１５には、キャリッジ２７がＹ軸方向に移動可能なように空洞部１５ａが形成されている。キャリッジ２７は、移動するときに空洞部１５ａの内部に進入する。Ｙ軸移動装置は、キャリッジ２７を移動させるためのＹ軸サーボモータを含む。テーブル３５およびワーク１は、キャリッジ２７と共にＹ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動装置は、サドル１７の前面に形成されている一対のＺ軸レール２３ａ，２３ｂを含む。主軸ヘッド２１は、Ｚ軸レール２３ａ，２３ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｚ軸移動装置は、主軸ヘッド２１を移動させるためのＺ軸サーボモータを含む。工具４１は、主軸ヘッド２１と共にＺ軸方向に移動する。更に、主軸ヘッド２１の内部には、主軸２５を軸周りに回転させる回転駆動モータが配置されている。

本実施の形態における工作機械１１は、制御装置４５を含む。制御装置４５は、演算処理装置を含む。演算処理装置は、演算処理等を行うマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、およびその他の周辺回路を有する。制御装置４５は、移動装置の各軸サーボモータや主軸ヘッド２１の内部の回転駆動モータに接続されている。制御装置４５が移動装置を制御することによりワーク１に対して工具４１を相対的に移動させることができる。また、制御装置４５が回転駆動モータを駆動することにより、工具４１を所望の回転速度で回転させることができる。

図１および図２を参照して、第１の切削加工方法では、工具４１としてフラットエンドミルを用いることができる。第１の切削加工方法においては、Ｚ軸方向における工具４１の高さを一定に維持しながら、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に、ワーク１に対して工具４１を相対的に移動させて加工を行う。所定の方向におけるワークに対する工具の相対位置を一定に維持しながら行う加工を等高線加工と称し、第１の切削加工方法では、等高線加工を実施する。

図１には、ワーク１を加工するための複数の工具経路ｐ１〜ｐ９が示されている。ここで、工具経路とは、ワークに対して工具が相対移動する経路である。例えば、工具経路は、ワーク１に対して工具４１が相対移動する時に工具中心が移動する経路である。それぞれの工具経路ｐ１〜ｐ９は、互いに平行に延びている。工具経路ｐ１〜ｐ９は、ＸＹ平面に平行な平面内に存在する。すなわち、第１の切削加工方法では、Ｚ軸方向におけるワーク１に対する工具４１の相対位置を一定に維持しながら工具４１の側面にて切削加工を行う。

等高線加工では、複数の工具経路のうち１つの工具経路に基づく加工が終了したら、隣接する他の工具経路に移動することができる。このときの移動量をピックフィードｐｆと称する。互いに平行な工具経路が複数存在するために、ピックフィードｐｆずつ工具経路をずらしながら複数回の加工を行う。例えば、工具経路ｐ１に基づいて工具４１を相対移動してワーク１を切削する。工具経路ｐ１による切削加工が終了したら、次に、工具経路ｐ２に沿って工具４１を相対移動してワーク１を切削する。このように、工具経路ｐ１から工具経路ｐ９まで切削加工を繰り返すことにより、目標形状にワーク１を加工することができる。

図１に示すワーク１の例では、互いに平行な工具経路が９個存在する。ワークを切削する加工は、ワーク１の上部１ａから下部１ｂに向かって除々に行われる。ここで、ワーク１の目標形状には、平面視したときに外側の突出する複数の角部１ｃが存在する。すなわち、凸状の角部１ｃが存在する。

図３に、ワークの角部の拡大概略断面図を示す。ワーク１の角部１ｃを形成する場合には、角部１ｃの形状に沿って工具４１を相対移動する。矢印９２は、切削加工を行う工具経路に対応している。工具中心４１ａは、矢印９２に沿って移動する。切削加工では、目標形状が内側に凹む角部１ｄではバリ５が発生しないのに対して、外側に突出する角部１ｃを形成すると目標形状から突出するバリ５が発生する場合がある。

図１を参照して、特に加工後のワーク１の形状は、上部１ａよりも下部１ｂの方が厚くなっている。ワーク１の目標形状は、下部１ｂに向かうほど外側に傾斜している。このような目標形状の切削加工は、たとえば金型に抜き勾配を形成するために実施する。

ワーク１の上部１ａから下部１ｂまで厚さが一定の場合には、平面視したときに、互いに隣り合う工具経路同士が重なる。この場合には、たとえば、工具経路ｐ１にて切削加工したときに生じたバリは、工具経路ｐ２に沿って切削加工を行うときに工具のシャンクに近い領域の切り刃によって除去される場合がある。ところが、平面視したときに、工具経路同士がずれる場合には発生したバリが残存する。そこで、本実施の形態の切削加工方法では、ワーク１を切削する切削工程に加えて、角部１ｃに発生するバリ５を除去する除去工程を実施する。

本実施の形態の切削加工方法は、１つの工具経路に基づいてワークを加工する加工工程を含む。例えば、図１を参照して、工具経路ｐ１に基づいてワークを加工する加工工程を実施する。次に、１つの工具経路に基づく加工工程の終点から所定の移動量にてワーク１に対する工具４１の相対位置を変更する移動工程を実施する。移動工程では、１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工程の始点に移動する。そして、次の加工工程を実施する。例えば、工具経路ｐ１に基づく加工工程が終了すると、ピックフィードｐｆの移動量にて工具４１を相対移動する。そして、工具経路ｐ２に基づいてワーク１を加工する加工工程を実施する。このような加工工程および移動工程を繰り返して実施する。

図４に、１つの工具経路にてワークを切削する切削工程を説明するワークの概略断面図を示す。矢印９２にて１つの工具経路が示されている。矢印９２は、例えば工具経路ｐ１に相当する。始めに、矢印９１に示すように、工具４１を所定の位置から加工工程の始点に移動する。加工工程は、１つの工具経路にてワークを切削する切削工程を含む。切削工程では、矢印９２に示す様に、ワーク１の目標形状に沿って工具４１を相対移動させてワーク１を切削する。ここで、切削工程の工具経路を切削工具経路と称する。

図５は、バリを除去する除去工程を説明するワークの概略断面図である。加工工程は、角部１ｃに発生するバリを除去する除去工程を含む。除去工程においては、切削工程と同一の工具経路および同一の方向にて、ワーク１に対して工具４１を相対移動させる。除去工程では、矢印９３に示す様に、ワーク１の目標形状に沿って工具４１を相対移動させる。矢印９３は、例えば工具経路ｐ１に相当する。このような除去工程の工具経路を除去工具経路と称する。除去工程では、角部１ｃを形成する領域を工具４１が通るときに、角部１ｃに発生したバリ５を除去することができる。除去工程が終了したら、矢印９４に示すように、工具４１を除去工具経路から離す。

図５に示す除去工程では、１つの工具経路の全体と同一の工具経路にて、ワーク１に対して工具４１を相対移動させている。すなわち、同一の工具経路を２回連続して移動している。１回目の相対移動はワーク１を切削する切削工程であり、２回目の相対移動は角部１ｃに発生するバリを除去する除去工程になる。このような、１回の加工工程における切削工具経路と除去工具経路とを含む工具経路を加工工具経路と称する。

次に、移動工程にて他の工具経路に基づく加工工程の始点に移動する。たとえば、工具経路ｐ２に基づく加工工程の始点に移動する。そして、切削工程および除去工程を実施する。このように、それぞれの工具経路ｐ１〜ｐ９に基づく加工工程を実施しながらワーク１の上部１ａから下部１ｂまで切削することができる。

図６に、本実施の形態における切削加工方法のフローチャートを示す。変数ｋは、複数の工具経路の番号を示している。始めに、ステップ８１において、変数ｋに１を代入する。ステップ８２においては、１番目の加工工具経路の始点に移動する。図１に示す例では、工具経路ｐ１の始点に移動する。

次に、ステップ８３およびステップ８４では、１番目の加工工程を実施する。ステップ８３においては、１番目の切削工具経路にて工具４１を相対移動してワーク１を切削する１番目の切削工程を実施する。たとえば、１番目の工具経路ｐ１にてワーク１を切削する。次に、ステップ８４においては、１番目の除去工具経路にて工具４１を相対移動して、１番目の除去工程を実施する。たとえば、１番目の工具経路ｐ１にてバリを除去する。１番目の切削工程にて切削した領域に発生するバリを除去することができる。

次に、ステップ８５においては、変数ｋが、予め定められた加工工程の回数ｎであるか否かを判別する。図１に示す例では、加工工程の回数ｎは９であるために、変数ｋが９であるか否かを判別する。ステップ８５において、変数ｋが回数ｎに到達していなければ、ステップ８６に移行する。

ステップ８６においては、変数ｋに１を加算する。そして、ステップ８２に戻り、２番目の加工工具経路の始点に移動する。すなわち、次の加工工具経路の始点に移動する。図１に示す例では、２番目の工具経路ｐ２の始点に移動し、この後にステップ８３およびステップ８４において２番目の加工工程を実施する。

このように、変数ｋが回数ｎに到達するまでステップ８２からステップ８４までを繰り返す。すなわち、切削工程および除去工程を含む加工工程をｎ回繰り返す。ステップ８５において、変数ｋが回数ｎに到達した場合には、この制御を終了する。図１に示す例では、変数ｋが９になった場合には、この制御を終了する。

ここで、比較例の切削加工方法を説明する。図１を参照して、比較例の切削加工方法は、始めに、それぞれの工具経路ｐ１から工具経路ｐ９について、１回の工具４１の相対移動を実施して切削加工する。その後に、再度、工具経路ｐ１に戻ってバリを除去する工程を実施する。すなわち、ワーク１を上部１ａから下部１ｂまで切削した後に、バリを除去するために、再度、工具経路ｐ１〜ｐ９に基づいて加工する。比較例の切削加工方法においても、角部１ｃに発生するバリを除去することができる。しかしながら、比較例の切削加工方法では、切削加工における工具の摩耗、工作機械の熱変形、および工具の熱変形に起因して加工精度が悪化する。工作機械の熱変形としては、たとえば、主軸を支持する軸受の温度上昇による熱変形を例示することができる。このような工具の摩耗や熱変形の結果、加工精度が低下する。

これに対して、本実施の形態の切削加工方法では、ワークを切削する切削工程に続けてバリを除去する除去工程を実施している。１つの工具経路に基づいて切削工程および除去工程を連続して実施することにより、熱変形や工具の摩耗の影響を小さく抑えることができる。この結果、加工精度の低下を抑制することができる。

また、第１の切削加工方法においては、切削工程における１つの工具経路の全体と同一の工具経路にてワークに対して工具を相対移動させる除去工程を実施している。すなわち、除去工具経路が切削工具経路と同一になる。このため、除去工具経路を容易に生成することができる。

本実施の形態においては、ワークに対する工具の移動速度を切削工程と除去工程とで同一にしているが、この形態に限られず、切削工程における移動速度と除去工程における移動速度とを変化させても構わない。

例えば、除去工具経路は、ワークに対して工具が直線的に移動する直線領域と、角部を形成するために、ワークに対して工具が曲線状に移動する曲線領域とを含む場合がある。バリは、角部に発現して平面状の部分には発現しない。このために、除去工程では、直線領域における移動速度を曲線領域における移動速度よりも速くすることができる。

図７に、本実施の形態の他の除去工程を説明するワークの概略断面図を示す。矢印９３ａおよび矢印９３ｂは、除去工具経路を示している。矢印９３ａは、バリ５が発生する可能性のある曲線領域の工具経路を示している。曲線領域は、角部１ｃの前後の直線的に移動する領域を僅かに含むことが好ましい。矢印９３ｂは、バリが発生しない直線領域の工具経路を示している。この場合には、矢印９３ｂに示す領域の移動速度を矢印９３ａに示す領域の移動速度よりも速くすることができる。

この方法により、バリが発生する角部１ｃの部分では、確実にバリを除去することができる。一方で、直線領域の相対速度が速いために加工時間の短縮を図ることができる。このように、バリの除去性能を高く維持しながら短時間で加工することができる。なお、図７に示す例では、内側に凹む角部１ｄの部分を直線領域に設定しているが、この形態に限られず、内側に凹む角部１ｄを形成する領域も曲線領域としても構わない。

更に、上記の除去工具経路は、切削工程における１つの工具経路の全体と同一の工具経路にて、工具４１の相対移動を実施しているが、この形態に限られず、１つの工具経路のうち、角部１ｃを形成する領域以外の領域においては、１つの工具経路から逸脱した工具経路にて相対移動を実施しても構わない。すなわち、除去工具経路は、角部１ｃを形成する領域にて切削工具経路と同一の工具経路であれば、その他の領域では任意の工具経路を採用することができる。

図７を参照して、除去工具経路として矢印９３ａに示す工具経路を採用するが、矢印９３ｂに示す工具経路は採用しなくても構わない。例えば、除去工具経路は、矢印９３ｃに示すように、１つの角部１ｃの加工が終了したら、近接する他の角部１ｃの加工を実施するために直線的に移動する工具経路を含むことができる。すなわち、角部１ｃを形成しない領域では、工具経路を短絡しても構わない。この方法により、加工時間の短縮を図ることができる。

次に、互いに平行な複数の工具経路に基づいてワークを切削する第２の切削加工方法としてスキャン加工を取り上げて説明する。スキャン加工は、走査線加工とも称される。スキャン加工では、工作機械の主軸の軸方向からワークを見た時にワークに対して工具を直線状に相対移動させる。ワークを平面視した時にそれぞれの工具経路が直線状になる。例えば、スキャン加工では、工具経路をＸＹ平面に投影した時に、投影した線が直線になる。

図８は、実施の形態における第２の切削加工方法によりワークを目標形状まで加工した後のワークの概略斜視図である。第２の切削加工方法では、ワーク２の頂面を切削する。工具４１としては、例えば、ボールエンドミルを用いることができる。工具４１の底面にて加工を行う。ワーク２を加工するために、複数の工具経路ｐ１１〜ｐ１７が設定されている。工具経路ｐ１１〜ｐ１７は、ピックフィードｐｆの間隔を空けて互いに平行である。目標形状まで切削したワーク２には、外側に突出する角部２ｃが存在する。

図９に、ワークの角部の拡大概略断面図を示す。矢印９２は、１つの工具経路に相当する。たとえば、矢印９２は、工具経路ｐ１１に相当する。角部２ｃを形成するために、工具経路は、矢印９２に示すように外側に向かって曲がる。このために、角部２ｃではバリ５が発生している。そこで、第２の切削加工方法においても、第１の切削加工方法と同様の加工工程を実施する。

図８を参照して、第２の切削加工方法においても、１つの工具経路に基づく加工工程を実施する。そして、複数回の加工工程を実施する。加工工程では、切削工具経路にて切削工程を実施した後に、除去工具経路にて除去工程を実施する。たとえば、工具経路ｐ１１にてワーク２を切削する切削工程を実施した後に、工具経路ｐ２１に示すように移動して工具経路ｐ１１の始点に戻る。そして、工具経路ｐ１１にて工具４１を相対移動させて、角部２ｃに発生するバリを除去する除去工程を実施する。除去工程においては、切削工程と同一の工具経路および同一の方向に、ワーク２に対して工具４１を相対移動させることができる。このような、工具経路ｐ１１に基づく加工工程が終了したら、次の工具経路ｐ１２に基づく加工工程の始点に移動する移動工程を実施する。そして、工具経路ｐ１２に基づく加工工程を実施する。更に、工具経路ｐ１７まで同様の加工工程および移動工程を実施する。

なお、図８に示す工具経路ｐ１１〜ｐ１７は、全て同一の方向を向いているが、この形態に限られず、一部の工具経路が反対の方向を向いていても構わない。たとえば、工具経路ｐ１２に基づく加工工程における切削工具経路の方向が、工具経路ｐ１１に基づく加工工程における切削工具経路の方向と逆向きになっていても構わない。１回の加工工程において、切削工程の移動方向と除去工程の移動方法とが同一であれば構わない。

第２の切削加工方法は、第１の切削加工方法と同様に、切削工程における１つの工具経路の全体と同一の工具経路にて除去工程を実施することができる。また、除去工程では、直線領域における工具の相対移動速度を、曲線領域における工具の相対移動速度よりも速くしても構わない。さらに、除去工程においては、角部が形成されている領域以外の領域については、切削工程における工具経路とは異なる工具経路を採用しても構わない。このように、スキャン加工を実施する場合にも本発明を適用することができる。

なお、第２の切削加工方法では、平面視した時にワークに対して工具を直線状に相対移動させているが、この形態に限られず、平面視した時に工具を曲線状に相対移動させても構わない。この加工方法は、経路加工と称される。経路加工においても本発明を適用することができる。

次に、工具経路生成装置について説明する。本実施の形態の工具経路生成装置は、前述の第１の切削加工方法および第２の切削加工方法における加工工具経路を生成することができる。

図１０に、本実施の形態における工作機械および工具経路生成装置を備える加工システムの概略図を示す。本実施の形態においては、ＣＡＤ（computer aided design）装置５１にてワーク１，２の形状を設計する。ＣＡＤ装置５１は、ワーク１，２の形状データ５２を工具経路生成装置７５に供給する。形状データ５２にはワーク１，２の目標形状のデータが含まれている。

工具経路生成装置７５は、ＣＡＭ（computer aided manufacturing）装置の機能を有する。工具経路生成装置７５は、形状データ５２および入力データ７４に基づいて、工作機械１１の制御装置４５に入力するための入力数値データ、すなわち加工プログラム６２を生成する。入力データ７４には、例えば使用する工具の種類や工作機械の種類等の加工条件に関する情報を含めることができる。

本実施の形態における工具経路生成装置７５は、形状データ読取部７６と、経路生成部７７とを備える。本実施の形態における形状データ読取部７６は、ワーク１を加工した後の目標形状を含む形状データ５２を読み取る。経路生成部７７は、ワーク１の形状データ５２および入力データ７４に基づいて加工プログラム６２を生成する。

工作機械１１の制御装置４５は、加工プログラム６２に基づいて各軸サーボモータ６４を駆動する。ワーク１，２に対して工具４１を相対的に移動させることができる。各軸サーボモータ６４には、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、およびＺ軸サーボモータが含まれる。

次に、第１の切削加工方法による工具経路を生成する例を取り上げて、より詳細に工具経路生成装置を説明する。なお、工具経路生成装置は、第２の切削加工方法による工具経路を生成する場合も同様に工具経路を生成することができる。

経路生成部７７は、１つの工具経路に基づいてワーク１を加工する加工工具経路と、１つの工具経路に基づく加工の終了後に、１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工具経路の始点に移動する移動工具経路と生成する。

図１、図４および図５を参照して、経路生成部７７は、ワーク１の目標形状に基づいて工具経路ｐ１を生成する。次に、経路生成部７７は、工具経路ｐ１に基づいて、図４の矢印９２に示すワークを切削するための切削工具経路を生成する。また、経路生成部７７は、図５の矢印９３に示すバリを除去するための除去工具経路を生成する。経路生成部７７は、この様に切削工具経路および除去工具経路を含む加工工具経路を生成する。

次に、経路生成部７７は、工具経路ｐ１以外の工具経路ｐ２〜ｐ９に基づく加工工具経路を生成する。そして、それぞれの加工工具経路を接続する移動工具経路を生成する。本実施の形態の工具経路生成装置７５は、バリの残存を抑制する工具経路を生成することができる。

工具経路生成装置７５にて生成される加工工具経路では、１つの工具経路に基づく切削工具経路に連続して１つの工具経路に基づく除去工具経路が生成されている。すなわち、図４に示す切削工具経路に続いて、図５に示す除去工具経路が設定されている。このために、熱変形や工具の摩耗の影響を抑制して、加工精度の低下を抑制する工具経路を生成することができる。

図１０を参照して、作業者は、例えば、入力データ７４においてバリを除去する除去工程を実施するように設定する。経路生成部７７は、除去工程を実施するフラグを読み込むと、切削工具経路に加えて除去工具経路を生成する。バリ５が発生するか否かは、角部１ｃの角度、ワーク１の材質、工具４１の回転速度、およびワーク１に対する工具４１の相対移動速度等に依存する。作業者は、今回の加工においてバリ５が発生すると予想した場合には、本発明の除去工具経路を生成するように工具経路生成装置を操作することが好ましい。

前述したように、除去工具経路としては、切削工具経路の全体と同一の工具経路を採用することができる。または、経路生成部７７は、角部１ｃが形成される領域を設定し、この角部１ｃが形成される領域以外の領域においては切削工具経路から逸脱する除去工具経路を生成しても構わない。たとえば、角部１ｃが形成されない領域では、除去工具経路を短絡しても構わない。

本実施の形態の切削加工方法では、１つの工具経路に基づく加工工程が終了した後に、１つの工具経路に隣接する他の工具経路に基づく加工工程を実施しているが、この形態に限られず、１つの工具経路から離れた他の工具経路に基づく加工工程を実施しても構わない。すなわち、互いに平行な複数の工具経路に基づく切削加工は任意の順番で実施することができる。

前述の実施の形態では、工具としてエンドミルを例示して説明したが、この形態に限られず、切削が可能な任意のフライス工具を採用することができる。

また、工作機械としては、上記の形態に限られず、ワークに対して工具が相対移動可能であり、ワークを切削可能な任意の機械を採用することができる。たとえば、エンドミル等の工具により切削を行うマシニングセンタおよびフライス盤等の工作機械を用いることができる。また、本実施の形態における数値制御式の工作機械は、複数の直線送り軸により構成されているが、この形態に限られず、回転送り軸を含んでいても構わない。

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される変更が含まれている。

１，２ ワーク
１ｃ，２ｃ 角部
５ バリ
４１ 工具
４５ 制御装置
７４ 入力データ
７５ 工具経路生成装置
７７ 経路生成部
ｐ１〜ｐ９，ｐ１１〜ｐ１７ 工具経路

Claims (8)

1. 互いに平行な複数の工具経路に基づいてワークを切削し、外側に突出する角部を有する形状にワークを加工する工作機械の切削加工方法であって、
   １つの工具経路に基づいて前記ワークを加工する加工工程と、前記１つの工具経路に基づく加工工程の終了後に、前記１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工程の始点に移動する移動工程とを繰り返して実施する工程を含み、
   前記加工工程は、前記１つの工具経路にてワークを切削する切削工程と、前記角部を形成する領域において、前記切削工程と同一の工具経路および同一の方向にて、前記ワークに対して工具を相対移動させて、前記角部に発生するバリを除去する除去工程とを含み、前記１つの工具経路に基づく前記切削工程および前記除去工程を連続して実施することを特徴とした、切削加工方法。
2. 前記除去工程は、前記１つの工具経路の全体と同一の工具経路にて前記ワークに対して前記工具を相対移動させてバリを除去する工程を含む、請求項１に記載の切削加工方法。
3. 前記１つの工具経路は、前記ワークに対して前記工具が直線的に相対移動する直線領域と前記角部を形成する曲線領域とを含み、
   前記除去工程は、前記直線領域における前記ワークに対する前記工具の相対速度を前記曲線領域における前記ワークに対する前記工具の相対速度よりも速くする工程を含む、請求項２に記載の切削加工方法。
4. 前記除去工程は、前記１つの工具経路のうち前記角部を形成する領域以外の領域において、前記１つの工具経路から逸脱した工具経路にて相対移動する工程を含む、請求項１に記載の切削加工方法。
5. 前記加工工程は、前記工作機械の主軸の軸方向における前記ワークに対する前記工具の相対位置を一定に維持しながら前記工具の側面にて加工する工程を含む、請求項１に記載の切削加工方法。
6. 前記加工工程は、前記工作機械の主軸の軸方向から前記ワークを見た時に前記ワークに対して前記工具を直線状に相対移動させて前記工具の底面にて加工する工程を含む、請求項１に記載の切削加工方法。
7. ワークを切削する互いに平行な複数の工具経路を含み、外側に突出する角部を有する形状に前記ワークを加工する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
   １つの工具経路に基づいて前記ワークを加工する加工工具経路と、前記１つの工具経路に基づく加工の終了後に、前記１つの工具経路に平行な他の工具経路に基づく加工工具経路の始点に移動する移動工具経路とを生成する経路生成部を備え、
   前記加工工具経路は、前記ワークを切削する前記１つの工具経路を含む切削工具経路と、前記角部が形成される領域において、前記切削工具経路と同一の工具経路および同一の方向に、前記ワークに対して工具を相対移動させて、前記角部に発生するバリを除去する除去工具経路とを含み、
   前記経路生成部は、前記１つの工具経路に基づく前記切削工具経路に連続して前記１つの工具経路に基づく前記除去工具経路を生成することを特徴とした、工具経路生成装置。
8. 前記経路生成部は、前記角部が形成される領域を設定し、前記角部が形成される領域以外の領域においては前記１つの工具経路から逸脱する前記除去工具経路を生成する、請求項７に記載の工具経路生成装置。

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