JPH0531162B2 - - Google Patents

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JPH0531162B2
JPH0531162B2 JP56147919A JP14791981A JPH0531162B2 JP H0531162 B2 JPH0531162 B2 JP H0531162B2 JP 56147919 A JP56147919 A JP 56147919A JP 14791981 A JP14791981 A JP 14791981A JP H0531162 B2 JPH0531162 B2 JP H0531162B2
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Japan
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ball end
machining
end mill
point
tape
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Kimizo Yabe
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JAPATSUKUSU KK
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INOE JAPATSUKUSU KENKYUSHO KK
JAPATSUKUSU KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボールエンドミル又は之と同等の工
具、例えば放電加工用工具電極を使用する数値制
御（以下NCと略記する）工作機械により３次元
加工を行う場合のボールエンドミル等工具の位置
情報作成方法に関する。
第１図に示すように、被加工物１の凸状又はキ
ヤビテイ状３次元加工面２をボールエンドミル３
で切削加工する場合、又はボールエンドミルと同
等の工具電極で放電加工する場合、従来、NCテ
ープには、多数の各加工点Ａにおける法線上の一
点にあるボールエンドミル３の中心Ｏの３次元座
標値を夫々所定の計算等により求めて記憶してお
き、切削加工時には、NCテープから順次読み込
まれる上記計算済ボールエンドミル３の中心Ｏの
３次元座標値について２点の座標値間を直線補間
あるいは円弧補間しながらボールエンドミル３と
被加工物１とを相対的に移動させると共に、ボー
ルエンドミル３を軸の廻りに回転させて切削加工
することが行われている。しかしこの従来技術に
よりキヤビテイ状３次元加工面２を等高線制御走
査により加工を行う場合に、第１図のイ，ロに示
すように大径R1のボールエンドミル３で荒加工
する場合と、ハ，ニに示すように小径R2のボー
ルエンドミル３′で仕上加工する場合とでは、同
じ加工点であつてもボールエンドミル３，３′の
各中心座標値が前者Ol（Xl，Yl，Zl）、後者OS
（XS，YS，ZS）のように異なるため、荒加工用の
NCテープと仕上加工用のNCテープとを別々に
作成しなければならず、プログラム作業およびテ
ープ打出し作業に多大の時間を要するという欠点
がある。
本発明は、同一被加工物を径の異なるボールエ
ンドミルによつて切削加工する場合、異なる径毎
に別々にNCテープを作成する必要がなく、能率
向上が達成できるボールエンドミルの位置情報作
成方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明はボールエン
ドミルの径が異なつても、加工点とボールエンド
ミル中心点とを結ぶ線、すなわち１加工点の法線
は１つであつて、これが異径のボールエンドミル
の中心座標値と加工点を結ぶ直線として共通の直
線であることに鑑み、NCテープに記憶する情報
を、各加工点に於て、当該加工点の三次元座標値
と、前記法線の方向に関する角度等の情報とし、
一方、ボールエンドミルの径情報は別の数値設定
手段によつて与えるようにし、これらの各情報か
ら各加工点に対応するボールエンドミルの中心の
三次元座標値をNC（通常CNC）装置で算出する
ようにしたものである。尤も、この場合、上記本
発明の目的を達するには、径の異なるボールエン
ドミルによる各加工の際の各等高線のピツチ（又
はピツクフイード）を同一とするほか、又は仕上
げの際の小ピツチに基づく座標情報を基準とし、
荒切削の場合のピツチは、仕上げ切削の際のピツ
チを１個以上必要に応じて複数個飛び越したピツ
チとする等の条件又は工夫が必要となる。
以下本発明の一実施例を第２図ないし第５図に
より説明する。第２図および第３図は本発明の前
提となる加工点Ａの座標値とボールエンドミル３
の中心の座標値との関係を示しており、４は被加
工物１の加工面２上のある加工点Ａに関するＸ−
Ｚ平面における接線、５は同じくＸ−Ｙ平面にお
ける接線、６はこれらの接線に対して直角をなす
加工点Ａにおける法線であり、該法線６はボール
エンドミル３の中心Ｏ（すなわち下端半球部の中
心点）を通る。ここで、ボールエンドミル３の中
心Ｏの座標を（Xp，Yp，Zp）、加工点Ａの座標を
（Xa，Ya，Za）とすれば、各座標値の間に下記の
(1)〜(3)式が成立する。
Xp＝Xa−△Ｘ ＝Xa−l1cosβ ＝Xa−R1sinαcosβ ……(1) Yp＝Ya＋△Ｙ ＝Ya＋l1sinβ ＝Ya＋R1sinαsinβ ……(2) Zp＝Za＋△Ｚ ＝Za＋R1cosα ……(3) ただし、(1)〜(3)式において、 R1：ホールエンドミル３の半径 α：法線６とボールエンドミル３の中心軸線Z1
（これはＺ軸に平行な線である）とのなす角
度、 β：法線６のＸ−Ｙ平面上の投影線とＸ軸との間
の角度（すなわち、加工点Ａから中心軸線Z1
への垂線６ａとこれらの交点P1を通るＸ軸
に平行な線X1とのなす角度）、 l1：加工点Ａと前記交点P1との間の距離、 △Ｘ：加工点Ａとボールエンドミルの中心Ｏとの
間のＸ軸方向の距離（すなわち、加工点Ａを
通るＸ軸に平行な線X2と、前記交点P1を通
るＹ軸に平行な線Y1との交点P2と、加工点
Ａとの距離）、 △Ｙ：加工点Ａとボールエンドミルの中心Ｏとの
間のＹ軸方向の距離（すなわち、前記交点
P1，P2間の距離）、 △Ｚ：加工点Ａとボールエンドミルの中心Ｏとの
間のＺ軸方向の距離（すなわち、中心Ｏと前
記交点P1との距離）、 である。また、α′は、法線６のＸ−Ｚ平面上の投
影線６ｂと、Ｚ軸に平行な線で、点P2を通る線
Z2とのなす角度である。
ここで、前記ボールエンドミル３が、第２図の
大径R1のボールエンドミル３から第４図のよう
に小径R2（R2＜R1）のボールエンドミル３′とな
つた場合であつても、加工点Ａが同じであれば、
前記角度α（α′）、βは同一であり、上記(1)〜(3)式
は同様に成立する。
従つて、各加工点Ａの座標値と、前記角度α，
βの情報（Xa，Ya，Za，α，β）をNCテープに
記憶しておき、数値設定手段により設定されるボ
ールエンドミルの半径R1またはR2と、NCテープ
から読み出される座標値および角度とから、上記
(1)〜(3)式によつてボールエンドミル３、又は３′
の中心座標（Xp，Yp，Zp）を求めることができ
る。
第５図は、このような処理、および補間演算を
行うシステムの一例であり、７はNCテープであ
る紙テープ及び紙テープリーダ、８はプログラム
を記憶しておくカセツトテープ及びカセツトテー
プリーダ、９は演算に必要な諸定数等を記憶して
おく磁気バブルメモリ及びその読み出し器、１０
は演算処理装置、１１は数値設定手段および処理
装置１０への指令入力手段として備えられた入力
キー、１２はCRT等の表示装置であり、処理装
置１０は、第１、第２、第３のcpu（マイクロコ
ンピユータ）である１０ａ，１０ｂ，１０ｃから
なり、之等は例えば第１のCPU１０ａが入力デ
ータの処理、CRT表示装置１２への入力処理お
よび第２のcpu１０ｂへのデータ入力の処理を行
い、第２のCPU１０ｂが後述のボールエンドミ
ルの中心座標値Ｘ(t)，Ｙ(t)，Ｚ(t)の計算を行い、
第３のCPU１０Ｃは前記の第２のCPU１０ｂに
よつて計算された各データの各軸アクチユエータ
への分配指令処理を行うものである。
この処理装置１０においては、次のような演算
が行われる。第１のcpu１０ａにおいては、対象
となるある加工点Aiの座標および角度（Xi，Yi，
Zi，αi，βi）の値と、次点の加工点Ai+1の座標お
よび角度（Xi+1，Yi+1，Zi+1，αi+1，βi+1）の値を
入力して、各座標値、角度について２点間の差を
下記(4)〜(8)式により算出する。
Xd＝Xi+1−Xi ……(4) Yd＝Yi+1−Yi ……(5) Zd＝Zi+1−Zi ……(6) αd＝αi+1−αi ……(7) βd＝βi+1−βi ……(8) 第２のcpu１０ｂは、これらの値と、Xi，Yi，
Zi，αi，βiとキー１１によつて入力されたボール
エンドミルの半径Ｒと、０から１までの間で除々
に段階的に増加させる係数ｔとから、加工点Aiに
対応したボールエンドミルの中心座標値から、次
加工点Ai+1に対応したボールエンドミルの中心座
標値に至る座標値Ｘ(t)，Ｙ(t)，Ｚ(t)を次の(9)〜(11)
式により算出する。
Ｘ(t)＝Xi＋Xd・ｔ−Rsin （αi＋αd・ｔ） cos（βi＋βd・ｔ） ……(9) Ｙ(t)＝Yi＋Yd・ｔ＋Rsin （αi＋αd・ｔ） sin（βi＋βd・ｔ） ……(10) Ｚ(t)＝Zi＋Zd・ｔ＋Rcos （αi＋αd・ｔ） ……(11) 即ち上記(9)〜(11)に於て、係数ｔ＝０とすればＸ
(t)，Ｙ(t)，Ｚ(t)は最初加工点Aiにおけるボールエ
ンドミルの中心座標値であつて、ｔ＝１とすれば
次の到達加工点Ai+1におけるボールエンドミルの
中心座標値となるから、係数ｔ＝０〜１の設定単
位を１mmとすれば、係数ｔの最小変化量を0.001
とした場合は1μまた変化量を0.01とした場合は
10μの各座標軸変化量に対応して加工点Aiから
Ai+1間の移動軌跡中の各点（ボールエンドミルの
中心座標）を次々に計算し出力する。
このようにして算出された各座標値は、第３の
CPU１０ＣによりそれぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の
ボールエンドミル制御系統のアクチユエータ、例
えばステツピングモータ、直流モータ、又は交流
モータ等に回動指令のパルス分配として送出さ
れ、ボールエンドミルの滑らかな移動が行われ
る。また、第３のCPU１０Ｃの出力をNCテープ
に書き込み新たなNCテープを作成するようにす
ることも可能である。そして上記(9)〜(11)式によれ
ば、使用ボールエンドミルの半径に応じ、式中の
Ｒのみをキー１１によりRiと変更入力するのみで
対応できると言う極めて簡単にして有用なもので
あることが判る。
なお、上記実施例において、前記α，βの値は
設計データまたは図面から、或いは実測により、
または該当加工点まわりの加工点の座標値をデー
タとする演算により算出することもできる。
以上述べたように、本発明においては、ボール
エンドミルの軸をＺ軸方向に設定して三次元加工
を行なうに当り、ボールエンドミルの径を設定す
る数値設定手段を設けると共に、加工面上の各加
工点Ａに於ける法線とＺ軸方向とのなす角度α及
び該法線のＸ−Ｙ平面上の投影線とＸ軸方向との
なす角度βとからなる各加工点Ａに於ける法線方
向に関する情報と各加工点Ａの座標値Xa，Ya，
ZaとをNCテープに記憶させておき、該NCテー
プから読み出される前記法線方向に関する情報及
び座標値と前記数値設定手段により設定されるボ
ールエンドミルの径情報とから各加工点に対応す
るボールエンドミルの中心座標値を算出するよう
にしたので、異なる径のボールエンドミルで荒加
工、仕上加工する場合、基本的な加工ピツチ、又
はピツクフイード値に変更がない以上、別々に
NCテープを作成する必要がなくなり、NCテー
プ作成のためのプログラム作業およびテープ打出
し作業が容易化され、能率化が達成される。ま
た、本発明によれば、ボールエンドミルの長期使
用によつて径が変化した場合、あるいはボールエ
ンドミルの径を既存のものと異なる径のものに変
化する場合、数値設定手段によつて設定される径
の設定値を変えることによつて対処することがで
き、新たにNCテープを作成する必要がなくなる
ので、省力化、能率化が達成できる。
以上は本発明を回転駆動により機械的切削能の
あるボールエンドミル工具の場合について説明を
加えたが、径の異なる円柱状で先端がボールエン
ドミル状の半球状に成形された単純形状の電極工
具を予め複数本用意しておいて、キヤビテイ状の
３次元形状の型等をNC放電加工機により、電極
工具を軸の廻りに回転させつゝ放電加工する場合
の最初大径の工具電極により１次荒取りのNC放
電加工または機械加工により荒取りされた部分の
２次荒取りNC放電加工後、中位の径の電極工具
により中加工条件でのNC放電加工をし、次いで
小径の電極工具により仕上加工条件でのNC放電
加工を行なう場合等のNC制御テープ作成等にも
適用できるもので、本発明は、ボールエンドミル
と同等形状の工具及び工具電極を使用する各種の
３次元NC加工機に適用できるものである。な
お、放電加工の際のピツチまたはピツクフイード
の値（α）は、放電加工面の粗さ寸法（β）に対
し、α／β役≒３〜６程度に選定して加工を行な
うと良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術の説明図であり、イはボール
エンドミルが大径の場合の加工物とボールエンド
ミルの切削時の位置関係を示すＸ−Ｚ平面に沿う
断面図、ロは同じくＸ−Ｙ平面に沿う断面図、
ハ，ニはボールエンドミルの径がイ，ロの場合よ
りも小径のイ，ロ相当断面図である。第２図ない
し第４図は本発明の一実施例の説明図であり、第
２図ａ，ｂは第１図イ，ロ相当図、第３図はボー
ルエンドミルの中心と加工点の位置関係を示す斜
視図、第４図ａ，ｂは第１図ハ，ニ相当図、第５
図は本発明を実施するシステムの一例を示す構成
図である。 １……被加工物、２……加工面、３，３′……
ボールエンドミル、６……法線、７……紙テー
プ、８……カセツトテープ、９……磁気バブルメ
モリ、１０……演算処理装置、１１……入力キ
ー、１２……CTR表示装置、Ａ……加工点、Ｏ
……ボールエンドミルの中心、Ｒ……ボールエン
ドミルの半径。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸による三次元直角座標に於
    ける位置情報により、Ｚ軸方向に軸が設定される
    ボールエンドミル等の工具の被加工物に対する相
    対的な移動を制御して三次元加工を行なうに当
    り、前記工具の径を設定する数値設定手段を設け
    ると共に、加工面上の各加工点Ａに於ける法線と
    Ｚ軸方向とのなす角度α及び該法線のＸ−Ｙ平面
    上の投影線とＸ軸方向とのなす角度βとからなる
    各加工点Ａに於ける法線方向に関する情報と各加
    工点Ａの座標値Xa，Ya，ZaとをNCテープに記
    憶させておき、該NCテープから読み出される前
    記法線方向に関する情報及び座標値と前記数値設
    定手段により設定される前記工具の径情報とから
    各加工点に対応する前記工具の中心座標値を算出
    することを特徴とするボールエンドミル等工具の
    位置情報作成方法。
JP56147919A 1981-09-21 1981-09-21 ジヤパツクス株式会社 Granted JPS5850414A (ja)

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