JPH04177407A - ポケット加工における切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポケット加工における切削方法に関する。

従来の技術 ポケット加工における切削方法として、直線−方向切削
、直線ジグザグ切削、螺旋切削が公知である。

直線一方向切削は、第８図に示されるように、ポケット
加工領域として指定された領域に対し工具を一方向から
直線的に切削移動させ、往動時にのみ工具の移動方向に
対して直角に切込みを入れて切削を行う方法であるが、
工具の切込み量を大きくするとポケット加工領域の内周
壁に波形状の削り残しが生じ、削り残しを再切削するた
めの加工時間が必要となる一方、削り残しを小さくする
ために切込み量を小さくすると、加工時間が増大すると
いう問題がある。

これに対し、第９図に示されるような直線ジグザグ切削
では工具の往動時および復動時に切込みをいれて切削移
動が行われるので、削り残しの量は直線一方向切削に比
べて約１／２程度に押さえることができ、しかも、一方
向切削では加工対象から退避している工具が復動時にお
いても切削移動されるので加工所用時間も短縮されるか
、更に削り残しを小さくしようとすれば、直線一方向切
削の場合と同様に切込み量を小さくする必要が生じ、加
工所用時間が増大するという問題が生じる。

第１０図に示されるような螺旋切削によれば、ポケット
加工領域の輪郭形状に沿って工具が切削移動するのでポ
ケット加工領域の内周壁における削り残しは少ないが、
同心状の加工経路の屈曲部がポケット加工領域の輪郭と
同じ形状に形成されるので、加工経路における屈曲部の
削り残しを防止するために切込み量を小さ（する必要が
あり、加工速度の点で必ずしも満足できるものではない
。

発明が解決すべき課題 少なくとも一部を円弧で指定された扇形状等のポケット
加工では、ポケット加工領域を指定することにより、直
線一方向切削や直線ジグザグ切削によるいずれの加工も
可能であるが、螺旋切削によって円弧形状を加工する場
合には、円弧形状の円弧部分を複数の直線で近似させて
ポケット加工領域を複数の凸形多角形に分割し、その一
つ一つに対して螺旋切削を行わなければならず、直線で
近似された円弧部分の周辺や凸形多角形の隣接部分に削
り残しが生じ易く、また、上述したように加工速度や工
具寿命の点でも問題が生じる。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し
、加工速度が早（、しかも、削り残しが少ないポケット
加工における切削方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明の切削方法は、ポケット加工領域として指定され
た円弧形状の曲率中心を求めて切込み量を設定すること
により、設定された切込み量の間隔で上記曲率中心を中
心として加工領域内に同心円弧状の工具経路を定義し、
各円弧の終点で逐次径方向に切込みを入れながら工具を
移動させて切削加工を行うことにより上記目的を達成し
た。

作用 ポケット加工領域として指定された円弧形状の曲率中心
を求めて切込み量を設定し、設定された切込み量の間隔
で上記曲率中心を中心として加工領域内に同心円弧状の
工具経路を定義する。

各円弧の終点で逐次径方向に切込みを入れながら工具を
移動させ、円弧形状部の切削加工を行う。

工具は円弧形状の曲率中心を中心とする円弧に沿って切
削移動し、しかも、工具経路の終点で円弧形状部の径方
向に切込みを入れられるから、工具径に応じた最大の切
込みを入れても工具経路間に削り残しを生じることがな
く、常時の切削移動により効率のよい切削作業を行うこ
とができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の方法を実施する一実施例の自動プログ
ラミング装置の要部を示すブロック図であり、１はマイ
クロプロセッサ（以下、ＣＰＵという）、２は該自動プ
ログラミング装置を制御するプログラムが格納されたＲ
ＯＭ、３はシステムプログラムや各種のデータ等を記憶
するＲＡＭ。

４はキーボード、５はグラフィックデイスプレィ（以下
、ＣＲＴという）、６はタブレット装置、７はディスク
コントローラ、８は外部記憶装置としてのフロッピーデ
ィスクであり、各種のシステムプログラムやデータが格
納されている。９は作成図面を出力するためのプロッタ
、１０はプリンタであり、これらの各要素はバス１１で
接続されている。

タブレット装置６はタブレット面６ａにメニュー表６ｂ
を有し、タブレットカーソル６ｃでメニュー表６ｂの所
定項目をビックすることにより作業メニューを選択した
り、また、タブレットカーソル６ｃに連動してＣＲＴ５
上を移動するグラフィックカーソルで代表点をピックす
ることにより、ＣＲＴ５上に描画された任意の加工形状
を選択できるようになっている。

また、フロッピーディスク８には、タブレット装置６や
キーボード４を用いた形状設計のための従来通りのＣＡ
　Ｄ／ＣＡＭ用システムプログラムに加え、本発明の方
法を実施するためのプログラム、即ち、「円弧で指定さ
れたポケット加工に関する加工定義処理」のためのプロ
グラムが、加工程毎の加工定義処理の作業項目の一つと
して付加されている。

自動プログラミング装置のノー−ドウエア自体は従来の
ものと同様である。

以下、「円弧で指定されたポケット加工に関する加工定
義処理」の概略を示すフローチャートを参照して本実施
例における切削方法について説明する。なお、最終加工
のための仕上げ代や工具径等の標準的な値は予め自動プ
ログラミング装置に設定されているものとする。

円弧形状を含むポケット加工を定義する場合、オペレタ
ーは、まず、タブレットカーソル６Ｃでメニュー表６ｂ
から「加工定義」の項目を選択し、ＣＲ７表示装置５の
加工程選択のガイダンス表示に従って、更に、「一部円
弧形状」の加工程をタブレットカーソル６Ｃで選択する
。

「一部円弧形状」の項目が選択されたことを検出したＣ
ＰＵＩは、ＣＲ７表示装置５に加工データ入力のガイダ
ンスを表示し、オペレータによるデータ入力を待つ待機
状態に入る。

オペレータは、所望する加工形状の輪郭データを入力し
てポケット加工領域を指定し、更に、円弧形状部の曲率
中心の座標Ｐおよび切削時の切込み量ｄ１をキーボード
４を介して自動プログラミング装置に入力し、ＲＡＭ３
に記憶させる（ステップＳＬ）。

次いで、ＣＰＵＩはＲＡＭ３のデータを参照し、工具経
路の数に対応する分割数ｋを求めることなる（ステップ
Ｓ２）。

第１１図は分割数ｋを求めるための処理の一例である。

例えば、第３図に示されるように、指定されたポケット
加工領域の円弧形状部の小径がＲ１で大径がＲ２であっ
て、オフセット量となる工具半径がｄ３、切込み量がｄ
ｌ、仕上げ代がｄ２であれば、ポケット加工領域として
定義された円弧形状部の径方向に沿った工具の切削移動
距離Ｘは、Ｘ＝Ｒ２−Ｒ１−２（ｄ２＋ｄ３）となり、
この値を切込み量ｄ１で除した値が工具経路間の数とな
るが（ステップ５０１）、工具経路間の数が整数値以外
の実数となることはない。即ち、切削移動距離Ｘを切込
み量ｄ１て除した実数値Ｙが小数点以下の端数を含めば
、工具経路間の数は実数値Ｙを越えた最小の整数値であ
り、また、切削移動距離Ｘを切込み量ｄ１で除した実数
値Ｙが小数点以下の端数を含まなければ、工具経路間の
数は実数値Ｙの値に等しい。切削移動距離Ｘを切込み量
ｄ１で除した実数値Ｙが小数点以下の端数を含むか否か
は、引数となる実数値Ｙを越えない最大の整数を求める
関数ＩＮＴ（Ｙ）で求められた整数値Ｚの値と実数値Ｙ
の値とを比較することで判別できる（ステップＳ０２．
ステップ５０３）。

即ち、整数値Ｚの値と実数値Ｙの値が等しければ、実数
値Ｙは小数点以下の端数を含まず、また、整数値２の値
よりも実数値Ｙの値が大きければ、実数値Ｙは小数点以
下の端数を含むことになる。従って、整数値Ｚの値と実
数値Ｙの値が等しい場合には工具経路間の数は整数値Ｚ
の値に等しく、また、整数値Ｚの値よりも実数値Ｙの値
が大きい場合には工具経路間の数は整数値２の値に１を
加えた整数値に等しい。また、工具経路の数は工具経路
間の数に比べて常に１だけ大きな値をとるから、結果的
に、整数値Ｚの値と実数値Ｙの値が等しい場合には工具
経路の数にはに＝ｚ＋１となり、また、整数値Ｚの値よ
りも実数値Ｙの値が大きい場合には工具経路の数にはに
＝ｚ＋２となる（ステップＳ０４．ステップ５０５）。

なお、第３図ではＹ＝　（Ｒ２−Ｒ１−２（ｄ２＋ｄ３
））／ｄｉ＝７（整数値、ステップＳ０２参照）であっ
て、Ｚ＝ＩＮＴ　（Ｙ）＝７となるから（ステップＳ０
２参照）、Ｙ＝ｚであり（ステップＳＯ３参照）、工具
経路の数にはに＝ｚ＋１＝８となる（ステップＳＯ４参
照）。

この様にして工具経路の数ｋを求めたＣＰＵＩは、次い
で一円弧形状部の大径側の工具経路から切削を開始する
か小径側の工具経路から切削を開始するかの問い掛けの
メツセージをＣＲＴ表示装置５の画面に表示し、オペレ
ータのキー人力による選択操作に応じて、ステップＳ４
以降またはステップＳ４’以降のＮＣデータの作成に係
る処理を開始する。ステップＳ４乃至ステップＳ７で形
成されるループ状の処理は小径側の工具経路から切削を
開始するＮＣデータを作成するための処理であり、ステ
ップＳ４’乃至ステップＳ７’で形成されるループ状の
処理は大径側の工具経路から切削を開始するＮＣデータ
を作成するための処理である。

小径側の工具経路からの切削が選択された場合、ＣＰＵ
Ｉは、まず、工具経路を示す指標ｎの値を初期化しくス
テップＳ４）、該指標ｎの値をインクメントした後（ス
テップＳ５）、指標値ｎに対応する工具経路のＮＣデー
タを作成する（ステップＳ６）。

まず、指標値ｎが１の場合には、ポケット加工領域とし
て指定された円弧形状部における最も小径寄りの工具経
路のためのＮＣデータを作成することとなる。即ち、Ｃ
ＰＵ１は、円弧形状部の小径Ｒ１，仕上げ代ｄ２．オフ
セット量となる工具半径ｄ３に基いて工具経路の半径ｒ
（＝Ｒ１＋ｄ２＋ｄ３）を求め、該半径ｒと円弧形状部
の曲率中心の座標Ｐおよび円弧形状部の輪郭形状データ
に基いて、第４図に示されるような工具経路１のための
ＮＣデータを作成する。半径をｒとする円弧の終点は円
弧形状部の輪郭形状データによって規定され、また、工
具経路１のためのＮＣデータは、半径をｒとする円弧の
終点から円弧形状部の径方向外側に切込み量ｄ１だけ工
具を相対移動させる指令を含む。なお、切削加工開始時
の工具の相対移動方向は時計回りに設定されている。

工具経路１のためのＮＣデータを作成したＣＰＵ１は、
指標ｎの値が工具経路の数である分割数ｋに達したか否
か、即ち、ＮＣデータを作成すべき全ての工具経路に対
してＮＣデータを作成したか否かを判別しくステップＳ
７）、指標ｎの値が分割数ｋに達していなければ、即ち
、ＮＣデータを作成すべき大径側の工具経路が残存して
いるならば、ステップＳ５に復帰して指標ｎの値をイン
クリメントし、工具経路の半径ｒを切込み量ｄ１づつイ
ンクリメントして、以下、工具の相対移動方向を反転さ
せながら上記の処理と略同様にして同心円弧状の工具経
路２．　３．　４．・・・のためのＮＣデータを順次作
成する（ステップＳ４乃至ステップＳ７で形成されるル
ープ状の処理）。但し、ステップＳ５の処理で指標ｎの
値が分割数ｋに達した場合の工具経路ｎ１即ち、最も大
径寄りの工具経路にのための切込み量が必ずしもｄｉと
なるとは限らない。第１１図のステップＳＯ３における
判別結果が偽となった場合、即ち、切削移動距離Ｘを切
込み量ｄ１で除した実数値Ｙが小数点以下の端数を含む
場合には、工具経路にのための切込み量はｄｌ・ＦＲＡ
Ｃ（Ｙ）で与えられ、また、いずれの場合であっても、
最も大径寄りの工具経路にのためのＮＣデータは扇形状
の径方向に工具を相対移動させる指令を含まない。ＦＲ
ＡＣ（Ｙ）は与えられた引数Ｙの少数部を値とする関数
である。

ステップＳ４乃至ステップＳ７で形成されるループ状の
処理が繰り返し実行される間に、ステップＳ７の処理で
指標ｎの値が分割数ｋに達したことが判別されると、Ｎ
Ｃデータを作成すべき工具経路１乃至にの全てに対して
ＮＣデータが作成されたことを意味し、ＣＰＵＩは「円
弧で指定されたポケット加工に関する加工定義処理Ｊを
終了する。

第３図に示されるような条件に従ってステップＳ４乃至
ステップＳ７の処理で作成された工具経路１乃至にの移
動軌跡および作成されたＮＣデータによる切削加工の結
果を、各々、第４図および第６図に示す。

一方、ステップＳ３の判別処理で大径側の工具経路から
の切削が選択された場合、ＣＰＵ１は、工具経路を示す
指標ｎに分割数にの値を初期設定しくステップ８４′）
、指標値ｎに対応する工具経路のＮＣデータを作成する
（ステップ８６′）。

まず、指標値ｎがｋの場合には、ポケット加工領域とし
て指定された円弧形状部における最も大径寄りの工具経
路のためのＮＣデータを作成することとなる。即ち、Ｃ
ＰＵＩは、円弧形状部の大径Ｒ２，仕上げ代ｄ２．オフ
セット量となる工具半径ｄ３に基いて工具経路の半径ｒ
（＝Ｒ２−ｄ１−ｄ３）を求め、該半径ｒと円弧形状部
の曲率中心の座標Ｐおよび円弧形状部の輪郭形状データ
に基いて、第５図に示されるような工具経路にのための
ＮＣデータを作成する。半径をｒとする円弧の終点は円
弧形状部の輪郭形状データによって規定され、また、工
具経路にのためのＮＣデータは、半径をｒとする円弧の
終点から円弧形状部の径方向内側に切込み量ｄ１だけ工
具を相対移動させる指令を含む。なお、切削加工開始時
の工具の相対移動方向は、小径側からの切削を選択した
場合と同様、時計回りに設定されている。

工具経路にのためのＮＣデータを作成したＣＰＵ１は、
指標ｎの値をディクリメントしくステップ８５′）、該
指標ｎの値が０に達したか否か、即ち、ＮＣデータを作
成すべき工具経路に乃至１の全てに対してＮＣデータを
作成したか否かを判別しくステップ８７′）、指標ｎの
値が０に達していなければ、即ち、ＮＣデータを作成す
べき小径側の工具経路が残存しているならば、ステップ
Ｓ６’　に復帰して工具経路の半径ｒを切込み量ｄ１づ
つディクリメントして、以下、工具の相対移動方向を反
転させながら上記の処理と略同様にして同心円弧状の工
具経路に−１，ｋ−２，ｋ−３゜・・・のためのＮＣデ
ータを順次作成する（ステップＳ４’乃至ステップＳ７
’で形成されるループ状の処理）。但し、指標ｎの値が
１となった場合の工具経路ｎ１即ち、最も小径寄りの工
具経路１のための切込み量が必ずしもｄｌとなるとは限
らない。小径側からの切削を選択した場合と同様、切削
移動距離Ｘを切込み量ｄ１で除した実数値Ｙが小数点以
下の端数を含む場合には、工具経路１のための切込み量
はｄｌ・ＦＲＡＣ（Ｙ）で与えられ、また、いずれの場
合であっても、最も小径寄りの工具経路１のためのＮＣ
データは円弧形状部の径方向内側に工具を相対移動させ
る指令を含まない。

ステップＳ４’乃至ステップＳ７’で形成されるループ
状の処理が繰り返し実行される間に、ステップＳ７’の
処理で指標ｎの値が０に達したことが判別されると、Ｎ
Ｃデータを作成すべき工具経路に乃至１の全てに対して
ＮＣデータが作成されたことを意味し、ＣＰＵ１は「円
弧で指定されたポケット加工に関する加工定義処理」を
終了する。

第３図に示されるような条件に従ってステップＳ４’　
乃至ステップＳ７’の処理で作成された工具経路に乃至
１の移動軌跡および作成されたＮＣデータによる切削加
工の結果を、各々、第５図および第７図に示す。

第３図乃至第７図に示されるように、工具経路の数ｋが
偶数であって、しかも、切削移動距離Ｘを切込み量ｄ１
で除した実数値Ｙが小数点以下の端数を含まず、かつ、
加工開始時における工具の相対移動方向を同じ向きにと
った場合には、円弧形状部のポケット加工領域を小径側
から切削しても大径側から切削しても工具の移動方向が
異なるのみて工具の移動軌跡自体は全く同一であり、切
削加工実行後の削り残しの形状が同一となる。また、加
工開始時における工具の相対移動方向を逆向きにとった
場合には第６図および第７図に示される中心線Ｃの回り
に各図を１８０°回転した形状の削り残しが生じること
となる。

また、工具経路の数ｋが奇数であって、しかも、切削移
動距離Ｘを切込み量ｄ１で除した実数値Ｙが小数点以下
の端数を含まず、かつ、加工開始時における工具の相対
移動方向を同じ向きにとった場合には、円弧形状部のポ
ケット加工領域を小径側から切削した場合と大径側から
切削した場合とで、切削加工実行後の削り残しの形状が
中心線Ｃを軸として反転した形状に変化し、また、加工
開始時における工具の相対移動方向のみを逆転させれば
ポケット加工領域を小径側から切削した場合と大径側か
ら切削した場合とで同じ形状の削り残しを生ずることと
なる。

また、切削移動距離Ｘを切込み量ｄ１で除した実数値Ｙ
の小数点以下の端数の大小により、第６図および第７図
中ＤＩ、Ｄｉ’で示すような最終加工部近傍の直線寸法
の大小や最終加工部の突出形状Ｄ２．　Ｄ２’の大きさ
および位置に多少の違いを生ずるが、定性的な変化はな
い。

ポケット加工領域として指定された加工形状における円
孤形状部両側の直線部に生じた削り残しは、従来の直線
一方向切削や直線ジグザグ切削等により容易に除去する
ことができる。

工具は常にポケット加工領域として指定された円弧形状
部の小径部や大径部の輪郭に沿って移動するから、従来
の直線一方向切削や直線ジグザグ切削のように円弧形状
部における小径部や大径部の輪郭に凹凸状の削り残しを
生ずることがなく、工具の切込み量を小さくして削り残
しの発生を防止したりする必要もないから、効率のよい
切削加工を行うことができる。

また、ポケット加工領域に指定された円弧形状部内の全
ての領域を工具が切削移動するので、ポケット加工領域
を複数の多角形に分割し、その一つ一つを螺旋状に切削
する従来方法のように分割部分に削り残しを生ずること
もない。

なお、円弧状の工具経路に対する工具の相対移動は、工
作機械の本体に固設された工具に対し、ワークを載置し
たベツドを２軸補間により円弧状に駆動してもよいし、
また、工作機械のチャック等に円弧形状部の曲率中心を
合致させてワークを（わえさせ、チャックを正逆に回転
させながら、チャックの回転軸に直交して配備された刃
物に送りを掛けるようにしてもよい。

発明の効果 本発明の切削方法によれば、ポケット加工領域として指
定された円弧係形状部の曲率中心を中心とする円弧に沿
って工具が切削移動し、しかも、円弧の終点で円弧係形
状部の径方向に切込みを入れて移動するから、工具径に
応じた最大の切込みを入れても円弧状の輪郭部や工具経
路間に削り残しを生じることがなく、効率のよい切削作
業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の切削方法を実施する一実施例の自動プ
ログラミング装置の要部を示すブロック図、第２図は同
実施例の自動プログラミング装置によって一部を円弧で
指定された形状のポケット加工のためのＮＣデータを作
成する加工定義処理の概略を示すフローチャート、第３
図は一部を円弧で指定された形状のポケット加工におけ
る切削条件の一例を示す概念図、第４図および第５図は
同実施例の加工定義処理で作成された工具経路を例示す
る概念図、第６図および第７図は同実施例の加工定義処
理で作成されたＮＣデータによる加工結果を例示する概
略図、第８図は従来の直線−方向切削によるポケット加
工の例を示す概念図、第９図は従来の直線ジグザグ切削
によるポケット加工の例を示す概念図、第１０図は従来
の螺旋切削によるポケット加工の例を示す概念図、第１
１図は同実施例の自動プログラミング装置による加工定
義処理で工具経路の数を求めるための処理の一例を示す
フローチャートである。 １・・・マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、２・・・ＲＯ
Ｍ、３・・・ＲＡＭ、４・・・キーボード、５・・・グ
ラフィックデイスプレィ、６・・・タブレット装置、７
・・・ディスクコントローラ、８・・・フロッピーディ
スク、９・・・プロッタ、１０・・・プリンタ、１１・
・・バス、Ｐ・・・円弧形状部の曲率中心、ｄｌ・・・
切込み量。 第６図 第７図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも一部を円弧で指定されたポケット加工
   領域の円弧の曲率中心を求めて切込み量を設定すること
   により、設定された切込み量の間隔で上記曲率中心を中
   心として加工領域内に同心円弧状の工具経路を定義し、
   各円弧の終点で逐次径方向に切込みを入れながら工具を
   相対移動させて切削加工を行うようにしたことを特徴と
   するポケット加工における切削方法。
2. （２）同時２軸の円弧補間により加工対象を移動させて
   切削加工を行うことを特徴とした請求項１記載のポケッ
   ト加工における切削方法。
3. （３）曲率中心を加工対象の回転中心に位置させ、１軸
   の回転動作により切削加工を行うことを特徴とした請求
   項１記載のポケット加工における切削方法。