JPH0512097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は４軸旋盤のNCプログラム作成方法に
に係り、特にバランスカツト工程を有する４軸旋
盤におけるNCデータ作成方法に関する。

＜従来技術＞ 第１、第２の２つの刃物台を有する４軸旋盤の
加工制御においては、それぞれの刃物台に対応し
て待ち合わせ指令を有する第１、第２をNCプロ
グラムを設け、該待ち合わせ指令により同期をと
りながら第１、第２のNCプログラムで独立に対
応する刃物台を移動制御してワークに加工を施
す。このため、４軸旋盤では、たとえば一方の刃
物台に取り付けられた工具でワークの外形加工を
行い、もう一方の刃物台に取り付けられた工具で
内径加工を同時に行うことができ加工時間を短縮
することができる。

又、４軸旋盤によればバランスカツトという切
削が可能であり、細長のワークに高精度の旋削加
工ができる。この切削方法は第１２図に示すよう
に細長いワークWKを加工する場合、該ワークの
両側から第１、第２の工具TL１，TL２を当て、
各工具を同期して移動させて同時に加工を行うも
のであり、ワークのたわみを防止でき精度の良好
な加工ができ、又重切削が可能となるものであ
る。尚、第１２図においてCHKはチヤツクであ
る。

かかる４軸旋盤用のNCプログラムはNC装置
の自動プログラミング機能により、あるいは別設
の自動プログラミング装置により対話的に自動作
成されるようになつている。

しかしながら、従来の自動プログラミング装置
にはバランスカツト用のNCプログラムを自動作
成する機能がなく、バランスカツト工程を含む場
合のプログラミング作業が面倒となつていた。

このため、バランスカツト用のNCデータを含
むNCプログラムを自動作成できる４軸旋盤の
NCプログラム作成方法が提案されている。

しかし、かかる提案されたNCプログラム作成
方法では、特定されたバランスカツト用の第１、
第２刃物台における工具の形状が異なると、換言
すれば第１、第２刃物台における工具の切刃角あ
るいは刃先角が異なるとバランスカツト工具とし
ては不適当であるとして次のデータ入力ステツプ
へ進めないようにしている。

第１３図は工具形状説明図で、同図Ａは−Ｚ方
向に移動させて切削する外径加工用工具の工具形
状説明図、同図Ｂは＋Ｚ方向に移動させて切削す
る外径加工用工具の説明図であり、TL１，TL２
は工具、MBは主切刃、SBは副切刃、WKはワー
クである。

主切刃MBから垂直線VL迄の角度（反時計方
向が正）が切刃角AC、主切刃MBから副切刃SB
迄の角度（時計方向が正）が刃先角ANである。
ただし、RNは刃先半径である。

さて、バランスカツト用の第１、第２刃物台に
おける工具の切刃角あるいは刃先角が異なるとバ
ランスカツト工具として不適当であるとする理由
は以下の通りである。

今、第１４図Ａに示す工具TL１１の刃先を実
線（所望形状）SLに沿つて移動させて加工しよ
うとすると、傾斜部分で該工具はワークWKに干
渉してしまう。かかる場合には、自動プログラミ
ング装置は傾斜部分で工具がワークに干渉しない
ように、たとえば刃先が第１４図Ｂの点線に沿つ
て移動するようにNCデータを作成する。

一方、第１４図Ｃに示す工具TL１２の場合に
は、刃先を実線（所望形状）SLに沿つて移動さ
せても該工具は傾斜部分でワークに干渉せず、従
つて自動プログラミング装置は刃先が第１４図Ｄ
に示す点線（実線）に沿つて移動するようにNC
データを作成する。

従つて、バランスカツト用の第１、第２刃物台
における工具の形状が異なり、しかも所望形状に
沿つて刃先を移動させると一方の工具がワークに
干渉する場合には、工具の刃先通路が互いに異な
つてしまいバランスカツトができなくなる。この
ため、バランスカツト用の第１、第２刃物台にお
ける工具の切刃角あるいは刃先角が異なると不適
当であるとしているのである。

尚、一方の工具を基準にして、両工具のバラン
スカツト用のNCデータを作成すると刃先通路は
一致するが他方の工具がワークに干渉する場合が
生じる。

＜発明が解決しようとしている問題点＞ 切刃角や刃先角が異なる場合にバランスカツト
用工具として不適当であるとすると、工具選択の
自由度が少なくなり、工具の決定が容易で行え
ず、しかも刃物台に適当な工具が存在しない場合
が頻繁に生じ、バランスカツトができない事態が
生じる。

以上から、本発明の目的は切刃角や刀先角が異
なる場合であつてもバランスカツトできるように
した４軸旋盤のNCプログラム作成方法を提供す
ることである。

＜問題点を解決するための手段＞ 第１図は本発明の概略説明図である。

TL１１〜TL１２は外径加工用の工具、BT１
１〜BT１２はバイト（刃先）、MB１１〜MB１
２は各工具の主切刃、SB１１〜SB１２は副切刃
である。尚、各工具は−Ｚ方向に移動させて加工
するものであり、従つて切削方向は−Ｚ方向であ
る。

＜作用＞ バランスカツトに用いる第１、第２の刃物台に
おける工具TL１１，TL１２の刃先形状が異なる
場合、第１の工具TL１１の主切刃MB１１と第
２の工具TL１２の主切刃MB１２のうち切削方
向側（−Ｚ方向）に大きく傾いている工具の主切
刃MB１２を仮想的なバランスカツト用工具の主
切刃とみなす。又、第１の工具TL１１の副切刃
SB１１と第２の工具TL１２の副切刃SB１２の
うち切削方向と反対側（＋Ｚ方向）に大きく傾い
ている工具の副切刃SB１１を仮想的なバランス
カツト用工具の副切刃とみなす。そして、該仮想
バランスカツト工具でバランスカツト加工して
も、ワークに干渉しないような刃先通路を求めて
NCデータを作成する。

この結果、各工具の刃先通路は一致し、しかも
ワークに干渉せずバランスカツトができる。

＜実施例＞ 第２図は本発明を実現する自動プログラミング
装置のブロツク図である。

１１はプロセツサ、１２はROM、１３は
RAM、１４はワーキングメモリ、１５はデイス
プレイ装置（CRT）、１６はデータを入力するキ
ーボード、１７は作成されたNCプログラムを外
部記録媒体に出力するNCデータ出力装置であ
る。

CRTには対話画面表示領域１５ａと複数のソ
フトキー領域１５ｂが設けられ、各ソフトキー領
域に対応して図示しないキーが設けられ、該キー
を押圧することにより対応するソフトキー領域に
表示されているデータを入力することができる。

又、RAM１３には各種パラメータを記憶する
パラメータ記憶域１３ａが設けられている。

第３図は本発明における４軸旋盤の自動プログ
ラミング処理の流れ図である。この自動プログラ
ミング処理は大別すると以下の15ステツプから成
つている。すなわち、 (1) “自動プログラミング”の実行を選択する第
１ステツプ、 (2) 入力すべきデータ（次に実行すべきステツ
プ）を選択する第２ステツプ (3) 素材の材質を選択する第３ステツプ、 (4) 面粗さを設定する第４ステツプ (5) 図面形式を選択する第５ステツプ、 (6) 素材形状とその寸法を入力する第６ステツ
プ、 (7) 部品形状とその寸法を入力する第７ステツ
プ、 (8) 機械原点とタレツト位置入力の第８ステツ
プ、 (9) 加工工程を選択する第９ステツプ、 (10) 工具の選択と工具データ入力の第10ステツ
プ、 (11) 加工条件決定の第11ステツプ、 (12) 切削方向入力の第12ステツプ、 (13) 切削範囲入力の第13ステツプ、 (14) 同じ工具で切削する領域の有無を入力する第
14ステツプ (15) 工具通路の計算（NCデータ作成）の第15ス
テツプ よりなり、第２図に示す自動プログラミング装置
は順次所定の設問画像（対話画面）をデイスプレ
イ装置１５のデイスプレイ画面に表示し、該設問
に応じて必要なデータをオペレータをしてキーボ
ード１６から入力させ、最終的に入力された全デ
ータを用いて４軸旋盤の第１、第２のNCプログ
ラムを作成するようになつている。

第４図及び第５図は本発明方法の処理の流れ図
であり、以下バランスカツト工程を含む場合にお
けるデータ入力方法及びNCデータ作成方法につ
いて説明する。

尚、バランスカツトが可能な工程は外径旋削
（外径荒加工、外径中仕上げ加工、外径仕上げ加
工）に限られ、予めRAM１３（第２図）のパラ
メータ記憶域１３ａにバランスカツトする加工工
程の名称が記憶されている。実際には、所定のパ
ラメータの第１ビツト、第２ビツト、第３ビツト
の“１”、“０”でそれぞれ外径荒加工、外径中仕
上げ加工、外径仕上げ加工をバランスカツトする
かどうか特定している。たとえば、第１ビツトが
“１”であれば自動プログラミング装置は外径荒
加工はバランスカツトするものであると認識し、
第２ビツトが”１”であれば外径中心仕上げ加工
が、同様に第３ビツトが“１”であれば外径仕上
げ加工がそれぞれバランスカツトするものである
と認識する。

(a) さて、第３図における第９ステツプにおい
て、加工工程が入力されるとプロセツサ１１は
該入力された加工工程が外径旋削（外径荒加
工、外径中仕上げ加工、外径仕上げ加工）かど
うかチエツクする。

(b) 外径旋削でなければ第９ステツプで入力した
加工工程で用いる工具（１種類）を特定するデ
ータを入力させるための対話画面（第６図参
照）をCRTに描画する。

(c) 一方、入力された工程が外径荒加工、外径中
仕上げ加工、外径仕上げ加工のいずれか１つで
あれば、プロセツサ１１はパラメータ記憶域１
３ａに記憶されているパラメータを参照し、該
工程がバランスカツト工程かどうかをチエツク
する。

(d) バランスカツト工程でなければステツプ(b)へ
飛び、バランスカツト工程であれば該バランス
カツトに用いる第１、第２刃物台における２種
類の工具を設問する対話画面（第２図参照）を
デイスプレイ画面CRTに表示する。

(e) オペレータは、 (e‐1) バランスカツト工程でない場合には１種類
の工具の(i)工具管理番号、(ii)工具番号、(iii)工
具位置補正番号、(iv)タレツト番号等を入力
し、 (e‐2) バランスカツト工程の場合には該バランス
カツトに用いられる第１、第２工具の(i)工具
管理番号、(ii)工具番号、(iii)工具位置補正番
号、(iv)タレツト番号、(v)主軸回転方向等を入
力する。

ただし、工具管理番号に対して工具番号、工
具位置補正番号、タレツト、工具形状等がツー
リングフアイルとしてRAM１３に記憶されて
いる場合には、工具管理番号を入力するだけで
他のデータがCRTに自動表示される。

尚、第２図の対話画面において、１つの工具
データのみ入力して他の工具データを未定義に
して次のステツプへ進むとバランスカツト工程
にならない。又、第１、第２の工具のタレツト
番号を同一値にすることはできず、しかも第
１、第２の工具に対する主軸回転方向は同一で
なければならない。タレツト番号が同一であつ
たり、主軸回転方向が異なる場合には次のステ
ツプへは進むことができない。更に、バランス
カツトの場合、片方の刃物台にしか特定された
工具がなかつた場合にはプロセツサ１１はバラ
ンスカツト工程としない。

(f) 第２図あるいは第６図において所定の工具デ
ータが入力されれば第７図に示す工具形状を入
力するための対話画面が描画されるから設問に
応じて順次工具形状データを入力する。尚、ツ
ーリングフアイルがRAM１３に記憶されてい
る場合には自動的に工具形状データを含む画面
が表示される。又、バランスカツトの場合には
第１、第２の工具の刃先半径（RN）が異なる
と次のステツプに進むことができない。これ
は、刃先半径が異なると工具通路が異なつてく
るからである。

(g) 以後必要な全データが対話的に入力され、第
２ステツプ（第３図参照）において、第１、第
２刃物台を制御する第１、第2NCプログラム
の作成が要求されると、プロセツサ１１は
CRTに工程編集画面を描画する。

たとえば、外径荒加工と外径仕上げ加工を共
にバランスカツト工程として登録しておき、第
９ステツプ（第３図参照）以降の「加工定義」
で第８図に示すように工程を定義したとすれ
ば、刃物台別に工程を区分した工程編集画面が
第９図に示すように描画される。

尚、第９図において、G96は周速一定制御を
指令するＧ機能命令、アルフアベツトＶは切削
速度を指令するワードアドレス語、M03は主軸
正転を指令するＭ機能命令である。又、右端の
括弧内数字ｉ（＝１、２）は主軸回転速度を特
定する命令（G96 Ｓ……）が第iNCプログラ
ムに出力されることを意味している。

(h) 工程編集画面が描画されている状態において
オペレータは切削速度Ｖや各刃物台の工程の順
序を修正することができる。従つて、修正が必
要ならば所定の修正操作を行い、不必要ならば
次のステツプへ進む。

尚、所定の工程の切削速度Ｖを修正したい場
合であれば、カーソルCSRをカーソル前進／
後退のソフトキーを押圧して所定の工程に位置
させ、しかる後キーボードから切削速度を入力
すればよい。

又、刃物台１の第５工程の「ねじ切り」を刃
物台２による「ねじ切り」と同時運転加工する
ように修正するには、カーソルCSRを第５工
程に位置させ、しかる後ソフトキー「刃物１ア
ツプ」を押圧すればよい（またはカーソルを第
４工程に位置させてソフトキー「刃物２ダウ
ン」を押圧してもよい）。

(i) 修正が不要であり、あるいは修正操作が完了
してNCプログラムの作成が要求されると、プ
ロセツサ１１は刃物台１、刃物台２用の第１、
第２プログラムを作成する。

尚、加工工程にバランスカツト工程が含まれ
ている場合には、第５図に示す流れに従つて仮
想バランスカツト工具を決定し、該仮想バラン
スカツト工具で加工するものとしてバランスカ
ツト工程のNCデータを作成する。ただし、第
５図の処理は第４図における工具形状データ入
力ステツプ（ステツプ(f)）の後で行つてもよ
い。

以下、仮想バランスカツト工具の決定処理を第
５図、第１０図に従つて説明する。

(1) 第１工具TL１１、第２工具TL１２の切刃角
ACi（ｉ＝１、２）と刃先角ANiを用いて、各
工具の主切刃ベクトルV_Mi、V_Si（ｉ＝１、２）
を演算する（第１０図Ａ，Ｂ参照）。

(2) ついで、次式 V_Mi×V_Si により、各工具の主切刃ベクトルV_Miと副切刃
ベクトルV_Si（ｉ＝１、２）の外積を演算し、そ
の演算結果の符号により主切刃ベクトルV_Miか
ら副切刃ベクトルV_Siへの方向W_i（ｉ＝１、２）
を求める。尚、時計方向であれば負、反時計方
向であれば正となる。

(3) 方向W₁、W₂が求まれば、これらの方向は等
しいか、いなかを判別する。

(4) W₁≠W₂であれば以下の（４−１）または
（４−２）の処理を行う。

(4‐1) …第１、第２工具TL１１，TL１２の切削
方向は逆でありバランスカツト工具として不
適当でありエラーとし、エラーメツセージ表
示等のアラームを出力する。

(4‐2) …副切刃で切削しようとしている方の工具
の該副切刃と主切刃を一時的に反転させ、
V_SiとV_Mi（ｉ＝１または２）を入れ替えるこ
とによりW₁＝W₂とし、以後ステツプ(5)以降
の処理を実行し、バランスカツトを行えるよ
うにする。

尚、（４−１）、（４−２）のいずれの処理
を実行するかはパラメータ指定によるものと
する。

(5) 一方、W₁＝W₂であれば、次式 V_M1×V_M2→V_PM V_S1×V_S2→V_PS によりV_PM、V_PSを求め、V_PMの符号により主切
刃ベクトルV_M1から主切刃ベクトルV_M2への方
向を求め、V_PSの符号により副切刃ベクトル
V_S1から副切刃ベクトルV_S2への方向を求める。
尚、符号が負であれば時計方向、正であれば反
時計方向である。

(6) ついで、V_PMが零か（主切刃ベクトルV_M1、
V_M2が一致しているか）、あるいはV_PMの符号
（主切刃ベクトルV_M1から主刃切ベクトルV_M2へ
の方向）がW₁と一致しているかどうかをチエ
ツクする。

(7) V_PM＝０あるいはV_PMの符号＝W₁であれば主
切刃ベクトルV_M1を仮想バランスカツト工具の
主切刃ベクトルとする。

(8) 一方、V_PMが０でなく、しかもその符号が
W₁に一致していなければ主切刃ベクトルV_M2
を仮想バランスカツト工具の主切刃ベクトルと
する。

尚、第１０図に示す例では主切刃ベクトル
V_M2が仮想バランスカツト工具の主切刃ベクト
ルとみなされる。すなわち、第１、第２工具の
主切刃のうち切削方向に大きく傾斜している方
の主切刃を仮想バランスカツト工具の主切刃と
みなす。

(9) ついで、V_PSが零か（副切刃ベクトルV_S1、
V_S2が一致しているか）、あるいはV_PSの符号
（副切刃ベクトルV_S1から副切刃ベクトルV_S2へ
の方向）がW₁と不一致かどうかをチエツクす
る。

(10) V_PS＝０あるいはV_PSの符号≠W₁であれば副
切刃ベクトルV_S1を仮想バランスカツト工具の
主切刃ベクトルとする。

(11) 一方、V_PSが０でなく、しかもその符号がW₁
に一致していれば副切刃ベクトルV_S2を仮想バ
ランスカツト工具の副切刃ベクトルとする。

尚、第１０図に示す例では副切刃ベクトル
V_S1が仮想バランスカツト工具の副切刃ベクト
ルとみなされる。すなわち、第１、第２工具の
副切刃のうち切削方向と逆方向に大きく傾斜し
ている方の副切刃を仮想バランスカツト工具の
副切刃とみなす。

以上により、仮想バランスカツト工具の工具形
状を求めてから、該仮想バランスカツト工具がワ
ークと干渉しない工具通路を求め、該バランスカ
ツト工程のNCデータを作成する。

第１１図は、第９図に示す工程順序で加工を行
う場合の第１、第2NCプログラムNP１，NP２
の構成説明図である。

第1NCプログラムNP１において、 １ａは刃物台１の第１加工工程である外径荒加
工の工具通路を特定するNCデータ部分、 １ｂは刃物台１の第２加工工程である外径仕上
げ加工の工具通路を特定するNCデータ部分、 １ｃは刃物台１の第３加工工程である溝切り加
工の工具通路を特定するNCデータ部分、 １ｄは刃物台１の第５加工工程であるねじ切り
加工の工具通路を特定するNCデータ部分であ
る。

又、第2NCプログラムNP２において、 ２ａは刃物台２のバランスカツト（外径荒加
工）の工具通路を特定するNCデータ部分、 ２ｂは刃物台２のバランスカツト（外径仕上げ
加工）の工具通路を特定するNCデータ部分、 ２ｃは刃物台２の第４加工工程であるねじ切り
加工の工具通路を特定するNCデータ部分であ
る。

尚、各工程の工具通路は仕上げ形状、切削条件
等を用いて自動決定されてそのNCデータ部分１
ａ〜１ｄ，２ａ〜２ｃが作成される。

又、第１、第2NCプログラムNP１，NP２に
おいて、 先頭の「01001」、「01002」はプログラム番号、 「G50X…Ｚ…」は第３図の第８ステツプで入
力された機械原点とタレツト旋回位置から特定さ
れる座標系設定のNCデータ、 「G00 Ｔ…」のうち「G00」はG01〜G03が指
令される迄以後の通路データが位置決めであるこ
とを示すＧ機能命令、「Ｔ…」は第10ステツプで
入力された工具データにより特定される工具選択
のNCデータ、 「G96 Ｓ…M03」は主軸回転を特定するNCデ
ータ、 「G68」は以後の切削工程がバランスカツト工
程（バランスカツトモード）であることを示すＧ
機能命令、「G69」はバランスカツトモードキヤ
ンセルのＧ機能命令である。「G68」が一方のNC
プログラムで指令されると他方のNCプログラム
により「G68」が指令される迄パルス分配が停止
し、他方のNCプログラムにより「G68」が指令
された時点で両刃物台の切削送りにおけるパルス
分配が同期して開始され、これにより両刃物台は
全く同時に移動してバランスカツトが可能とな
る。従つて、第９図の例ではNCデータ部分１ａ
と２ａとが同時に実行され、又NCデータ部分１
ｂと２ｂとが同時に実行される。

「M100」〜「M103」は待ち合わせ用のＭ機能
命令であり、たとえば一方のNCプログラムから
「M100」が指令されると他方のNCプログラムか
ら「M100」が指令する迄該一方のNCプログラ
ムによる制御が停止する。

尚、プロセツサ１１（第２図）は、NCプログ
ラムの作成が要求されれば、仕上げ形状、切削条
件、工具データ等を用いて加工工程順に第１刃物
台を制御する第１のNCプログラムを作成すると
共に、バランスカツト工程を実行するNCデータ
の前にバランスカツトモードを示す「G68」を挿
入し、又該NCデータの後にバランスカツトモー
ドキヤンセルを示す「G69」を挿入する。しかる
後、プロセツサ１１は同様に第２の刃物台を制御
する第２のNCプログラムを作成すると共に、バ
ランスカツト用NCデータ部分の前後に「G68」、
「G69」を挿入してNCプログラムの作成処理を終
了する。

＜発明の効果＞ 以上本発明によれば、バランスカツトに用いる
工具として特定された第１、第２工具の切刃角や
刃先角が互いに異なる場合であつても、バランス
カツト加工において第１、第２工具の刃先通路を
一致させ、かつワークに干渉しないようにNCデ
ータを作成するように構成したから、工具選択の
自由度が大きくなり、工具の特定が容易になり、
しかも刃物台に適当な工具が存在しないことによ
りバランスカツトができないという事態を減少さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、第２図は本発明
を実現する自動プログラミング装置のブロツク
図、第３図は自動プログラミング処理の概略的な
流れ図、第４図及び第５図はバランスカツト工程
を含む本発明にかかるNCプログラム作成の処理
の流れ図、第６図は工具データ入力用の対話画面
例、第７図は工具形状データ入力用の対話画面
例、第８図及び第９図は工程編集画面説明図、第
１０図は仮想バランスカツト工具の形状決定説明
図、第１１図はバランスカツト工程を含む同時４
軸旋盤の第１、第２のNCプログラムの説明図、
第１２図はバランスカツト説明図、第１３図は工
具形状説明図、第１４図は既提案済み方法の欠点
説明図である。 TL１１〜TL１２……外径加工用の工具、BT
１１〜BT１２……バイト（刃先）、MB１１〜
MB１２……各工具の主切刃、SB１１〜SB１２
……副切刃。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のデータ入力ステツプの各ステツプに応
   じた対話画面をデイスプレイ装置に表示し、該各
   対話画面を参照して仕上げ形状、加工工程、使用
   工具等を特定するためのデータを入力し、該入力
   されたデータを用いて４軸旋盤における第１、第
   ２の刃物台を制御するための第１、第２のNCプ
   ログラムを作成するNCプログラム作成方法にお
   いて、 バランスカツトに用いる第１、第２の刃物台に
   おける工具の刃先形状が異なる場合、 第１の工具の主切刃と第２の工具の主切刃のう
   ち切削方向側に大きく傾いている工具の主切刃を
   仮想的なバランスカツト用工具の主切刃とみな
   し、 第１の工具の副切刃と第２の工具の副切刃のう
   ち切削方向と反対側に大きく傾いている工具の副
   切刃を仮想的なバランスカツト用工具の副切刃と
   みなし、 該仮想的なバランスカツト用工具でバランスカ
   ツトするものとしてバランスカツト工程のNCデ
   ータを作成することを特徴とする４軸旋盤のNC
   プログラム作成方法。