JPH06335841A - 数値制御装置および数値制御加工方法 - Google Patents

数値制御装置および数値制御加工方法

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JPH06335841A
JPH06335841A JP3193794A JP3193794A JPH06335841A JP H06335841 A JPH06335841 A JP H06335841A JP 3193794 A JP3193794 A JP 3193794A JP 3193794 A JP3193794 A JP 3193794A JP H06335841 A JPH06335841 A JP H06335841A
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Toshiaki Yamane
俊明 山根
Kiyoshi Komiyama
清志 小見山
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 工作機械の各加工工程における切削条件やワ
ーク材質、工具データ、要求仕上面精度等の加工条件を
記録する加工条件記録手段1と、工作機械における加工
中の情報を入力する外部信号入力手段3と、実行中の工
具経路を識別する工具経路認識手段2と、入力された外
部信号を解析して工具経路変更の要不要を決定する外部
信号解析部4と、工具経路変更の必要があると決定され
た場合に加工を中断させる加工中断手段5と、中断後の
新しい工具経路を自動生成する工具経路算出部6と、工
具経路変更の前・後の工具経路および加工条件を記録す
る加工条件履歴記録手段7と、NCプログラムの加工条
件を修正することが可能なNCプログラム修正部8とを
設けたものである。 【効果】 オフラインでのNCプログラム再作成手順を
不要とすると共に、本機能を持たない通常のNC工作機
械における加工においても加工異常回避と加工能率向上
を可能とすることで、生産性を大きく高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、NC工作機械で加工
するための工具経路をオンラインで自動修正すること
で、最適な加工経路をもつNCプログラムを自動作成す
る機能を有する、数値制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】NC工作機械でワークを加工する場合、
加工を開始する前に工具やワークの材質や最終形状等を
考慮して、工具の経路や送り速度、主軸回転数等の加工
条件を決定し、それらの情報を含んだNCプログラムを
作成する手順が必要である。上記NCプログラム作成
は、作業者が単独で行なう場合と、NCプログラム自動
作成ソフトウェアを用いて行なう場合がある。上記NC
プログラム自動作成ソフトウェアは、すでに数多く開発
されており、最終形状データが与えられると、上記工具
やワークの材質等のデータを基にした計算を行ない、上
記加工条件を自動決定するものが市販されている。しか
し、機械加工においては、工具の破損や、磨耗による切
削抵抗力の時間的増大、ワークの材質及び形状の不均
一、びびりの発生などの予測不能な要因が数多く、安定
した加工を行なわせるためには、オフラインで加工開始
前に決定する加工条件は、上記人間が単独で行なう場合
でも上記NCプログラム自動作成ソフトウェアを用いる
場合でも、安全をみた低い条件にする必要があり、加工
能率から見ると低くなっている。この問題の解決を目的
とし、加工能率を高めながら工具の破損やびびり等の加
工異常の発生を防止しようとする手段が開示されてい
る。例えば、実開平1−64357に開示されているよ
うに、データ設定手段で入力される工具の許容負荷値と
外部信号入力手段で入力される工具の負荷値とを解析手
段で比較し、上記負荷値が許容負荷値に達すると加工を
中断させる加工中断手段と、加工中断後に許容負荷値に
達しない負荷の範囲内で加工経路を自動的に生成する加
工経路算出手段を設けると共に、上記加工中断および加
工経路算出を機械制御手段から工作機械に指令し、加工
を行うようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術では、工具の負荷値が許容負荷値に達したあと、加工
経路を算出して加工経路を変更し、その加工経路を工作
機械に指令することにより加工を行うが、同じ形状、材
質の素材をくり返し加工する時は、前回の加工条件を変
更していないNCプログラムにより、加工を始めるた
め、前回と同じように工具の負荷値が許容負荷値荷達す
る加工を行うことになり、加工を中断し、加工経路を算
出して前回と同じ加工経路に変更するというステップを
くり返すことになる。したがって、加工の中断や加工経
路の変更、加工条件の設定などに無駄なステップをくり
返すことになって、加工能率が低下するという問題があ
った。本発明は、加工を開始する前段階で作成されたN
Cプログラムに対して、オンラインで工具経路の自動修
正を可能とすることで、加工異常の発生防止と加工能率
向上を満たす最適なNCプログラムの自動生成を可能と
し、オフラインでのNCプログラム再作成手順を不要と
する機能を備えた数値制御装置を提供することを目的と
するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、工作機械の各加工工程における切削条件やワーク
材質、工具データ、要求仕上面精度等の加工条件を記録
する加工条件記録手段と、前記工作機械における加工中
の情報を入力する外部信号入力手段と、実行中の工具経
路を識別する工具経路認識手段と、入力された外部信号
を解析して工具経路変更の要不要を決定する外部信号解
析部と、工具経路変更の必要があると決定された場合に
加工を中断させる加工中断手段と、中断後の新しい工具
経路を自動生成する工具経路算出部とを備えた数値制御
装置において、前記工具経路変更の前・後の工具経路お
よび加工条件を記録する加工条件履歴記録手段と、NC
プログラムの加工条件を修正することが可能なNCプロ
グラム修正部とを設けたものである。そして加工を実行
中のある工程において、前記外部信号入力手段に入力さ
れた加工に関する情報を、前記外部信号解析部が解析
し、加工異常の発生防止や加工能率向上のために工具経
路変更の必要があると決定すると、前記加工中断手段が
加工を中断し、前記工具経路算出部が新たな工具経路を
自動生成した後、その新たに生成された経路にしたがっ
て加工を再開すると共に、前記加工条件履歴記録手段が
経路変更前・後の工具経路と加工条件を記録する。その
後の加工工程において、前記NCプログラム修正部は、
前記加工条件履歴記録手段に記録された前記工具経路変
更前の工具経路および加工条件と、同一の工具経路およ
び加工条件の加工工程の有無を判別する。そのような前
記工具経路変更前の工具経路および加工条件と同一の工
程が存在している場合には、前記NCプログラム修正部
は前記加工条件記録手段に記録された情報を基にして、
NCプログラムの修正を行なうかどうかを判断する。N
Cプログラムの修正を行なうことが決定された場合に
は、前記NCプログラム修正部は当該工程を開始する以
前に工具経路を、上記加工条件履歴記録手段に記録され
ている上記工具経路変更後の工具経路に修正し、当該工
程を開始する。そして、この修正動作を繰り返すことに
より、最適な加工条件を持つNCプログラムを自動生成
していく。
【0005】
【作用】この発明における数値制御装置は、加工を開始
する前の段階で作成されたNCプログラムに対して、オ
ンラインで工具経路の自動修正を可能とすることで、加
工異常の発生防止と加工能率向上を満たす最適なNCプ
ログラムの自動作成を可能とし、オフラインでのNCプ
ログラム再作成手順を不要とする。また、本発明の数値
制御装置で加工を行なった結果自動作成されたNCプロ
グラムをロードすることで、本発明の機能を持たない通
常のNC工作機械においても、加工異常の発生防止と加
工能率向上を満たす最適な加工が可能となる。さらに、
前述したNCプログラム自動作成ソフトウェアのもつ、
最終形状データから加工条件を自動決定する機能を、本
発明の数値制御装置に組み込むことにより、オフライン
での加工開始前NCプログラム作成手順も不要となり、
最終形状データを与えるだけで、次第に最適な加工条件
に近づいていくNCプログラムの自動生成機能をもった
数値制御装置が実現する。
【0006】
【実施例】図1に本発明の装置の実施例を示す。1は当
該加工工程における加工条件を記録する加工条件記録手
段であり、2は加工実行中の工具経路を認識する工具経
路認識手段、3は工作機械における加工中の情報を入力
する外部信号入力手段、4は入力された外部信号を解析
して工具経路の変更が必要かどうかを識別する外部信号
解析部である。5は工具経路の変更が決定された場合に
加工を中断させる加工中断手段であり、6は新しい工具
経路を自動生成する工具経路算出部、7は工具経路変更
前/後の工具経路および加工条件を記録する加工条件履
歴記録手段、8はNCプログラムの加工条件を修正する
NCプログラム修正部、9は指令にしたがった動作を工
作機械をに実行させる機械制御手段である。10は数値
制御装置とオペレータが情報をやり取りするマンマシン
インタフェースであり、11は工作機械、12が工作機
械で実行される加工の情報を測定する測定装置である。
30は最終形状のデータを含むNCプログラムを記録す
るNCプログラム記録部である。以下に、工作機械11
において異なる3種類の加工が行なわれる場合の例を用
いて、この数値制御装置の動作を説明する。
【0007】[例1:ドリルよる穴加工]加工種類が工
作機械11に取り付けたドリルによる穴加工、測定する
外部信号が工具負荷の場合の例について、図2を基に説
明する。図2(a)がNCプログラム変更前における工
具経路修正動作であり、図2(b)がNCプログラム変
更後の加工動作である。 工作機械11が、加工開始前
に作成されてNCプログラム記録部30に記録されたN
Cプログラムに従って、穴加工位置にドリル14を位置
決めした後、矢印16に示すように工具ホルダ13を移
動し、ワーク15に対する穴加工を開始する。ドリル1
4が切削を開始すると、ドリル14に負荷がかかる。こ
の負荷の値が測定装置12によって測定され、外部信号
入力手段3に入力された後、加工条件記録手段1に記録
されている当該加工工程における許容負荷値と外部信号
解析部4において比較される。上記負荷値が上記許容負
荷値に達すると、外部信号解析部が加工の中断を加工中
断手段5に指令し、加工が中断される。工具経路算出部
6が作成した新工具経路に従って、機械制御手段9が加
工を再開すると共に、加工条件履歴記録手段7が工具経
路変更前/後の加工条件を記録する。以下この穴加工に
おいて、新工具経路として一旦穴加工開始位置に退避す
る経路と、その位置から穴加工を再開する経路が作成さ
れ、それに従い加工が続行され、上記工具負荷が2度と
上記許容負荷に達せず、目標深さ17の穴加工が終了し
た場合を例示する。NCプログラム修正部8が、先ずN
Cプログラム記録部30と加工条件記録手段1の記録を
検索し、上記加工条件履歴記録手段7に記録された工具
経路変更前加工条件と同じ加工条件を持つ加工工程の有
無を判別する。その工程が存在した場合には、加工条件
記録手段1に記録されたNCプログラムの修正許可/禁
止を調べる。その結果、上記加工工程のNCプログラム
修正が許可されている場合に、NCプログラム修正部8
は加工条件履歴記録手段7に記録された工具経路変更後
の加工条件をもつように、NCプログラム記録部30に
記録されているNCプログラムに修正を加えると共に、
その修正の結果変わることになる加工条件について、加
工条件記録手段1の当該記録部分を更新する。この例で
は1回目の加工穴深さ18が上記穴加工中断した深さ1
9であり、2回目の加工穴深さ20が目標深さ17であ
るところの、2回の穴加工を行なうNCプログラムに修
正される。この加工中断穴深さ19は、NCプログラム
変更前における加工中断時点において、工具経路認識手
段2で認識され、加工条件履歴記録手段7に記録されて
いる。上記NCプログラムの修正許可/禁止は、加工開
始前のNCプログラム作成時に決定し、NCプログラム
を数値制御装置にロードすると同時に加工条件記録手段
1に記録する場合と、マンマシンインタフェース10を
用いてオペレータが任意の時点に記録する場合がある。
上記許容負荷値は、加工開始前のNCプログラム作成時
に決定し、NCプログラムを数値制御装置にロードする
と同時に加工条件記録手段1に記録する場合と、マンマ
シンインタフェース10を用いてオペレータが任意の時
点に記録する場合がある。この例ではドリル加工の場合
について説明したが、タップ加工の場合も同様の手順の
適用が可能である。
【0008】[例2:フライス加工における形状削り出
し]加工種類がフライス加工における形状削り出しであ
り、測定する外部信号がびびり振動等加工中に発生する
異常振動の場合の例を、図3に示す加工動作例を基に説
明する。図3(a)に示す工作機械11のテーブル21
に固定された素材22を最終形状23に、ボールエンド
ミル24を用いて加工する場合において、工作機械11
が加工開始前に作成され、NCプログラム記録部30に
記録されたNCプログラムに従って、加工を開始する。
加工中に発生する振動が測定装置12によって測定さ
れ、外部信号入力手段3に入力された後、加工条件記録
手段1に記録されている当該加工工程における振動許容
値と外部信号解析部4において比較される。図3(b)
に示す、ボールエンドミル24が加工開始前に作成され
たNCプログラムで指定された初期工具経路25に従っ
て加工を行なっている時点において、上記振動測定値が
上記振動許容値に達し、外部信号解析部が加工の中断を
加工中断手段5に指令し、加工が中断される。図3
(c)は上記加工を中断した部分の拡大図である。工具
経路算出部6は新工具経路26を算出すると共に、工具
経路認識手段2が認識しているボールエンドミル24の
経路の情報を基にして、削り残し部分27と干渉しない
退避経路28を算出する。機械制御手段9によりボール
エンドミル24が上記退避経路28に従い加工再開点2
9まで移動し、上記加工再開点29に達した後、新工具
経路26に従って加工を再開すると共に、加工条件履歴
記録手段7が工具経路変更前/後の加工条件を記録す
る。その後のNCプログラム修正動作は上記ドリル加工
の例と同様である。上記の削り残し部分27と干渉しな
い退避経路28の作成方法は、加工開始前のNCプログ
ラム作成時に指定し、NCプログラムを数値制御装置に
ロードすると同時に加工条件記録手段1に記録する場合
と、マンマシンインタフェース10を用いてオペレータ
が任意の時点に指定する場合がある。
【0009】[例3:多段切削フライス加工における切
削幅変更]加工種類が多段切削フライス加工であり、測
定する加工情報が工具負荷の場合の例を、図4に示す加
工動作例を基に説明する。図4(a)に示す素材31を
最終形状32にエンドミル33を用いて多段切削フライ
ス加工する場合において、工作機械11が加工開始前に
作成され、NCプログラム記録部30に記録されたNC
プログラムに従って、図4(b)に示す初期切削幅34
をもつ初期工具経路35に従った多段切削加工を開始す
る。エンドミル33が素材31に接触して切削を開始す
ると、エンドミル33に負荷がかかる。この負荷の値が
測定装置12によって測定され、外部信号入力手段3に
入力された後、加工条件記録手段1に記録されている当
該加工工程における許容負荷値と外部信号解析部4にお
いて比較される。図4(c)において、上記負荷値が上
記許容負荷値に達すると、外部信号解析部が加工の中断
を加工中断手段5に指令し、加工が中断される。図4
(d)は上記加工を中断した部分の拡大図である。工具
経路算出部6は、新切削幅36を持つ新工具経路37を
算出すると共に、工具経路認識手段2が認識しているエ
ンドミル33の初期工具経路35の情報を基にして、削
り残し部分38と干渉しない退避経路39を算出する。
機械制御手段9により、エンドミル33が上記退避経路
39に従い加工再開点40まで移動し、上記加工再開点
40に達した後、新切削幅36をもつ新工具経路37に
従って加工を再開すると共に、加工条件履歴記録手段7
が工具経路変更前/後の加工条件を記録する。その後の
NCプログラム修正動作は上記ドリル加工の例と同様で
ある。上記削り残し部分38と干渉しない退避経路39
の作成方法は、加工開始前のNCプログラム作成時に指
定し、NCプログラムを数値制御装置にロードすると同
時に、加工条件記録手段1に記録する場合と、マンマシ
ンインターフェース10を用いて、オペレータが任意の
時点に指定する場合がある。
【0010】[例4:工具軸方向に複数回数切り込む溝
加工における切込み幅変更]加工種類が工具軸方向に複
数回数切り込む溝加工であり、測定する加工情報が工具
の径方向負荷の場合の例を、図5に示す加工動作例を基
に説明する。図5(a)に示す素材41において最終形
状42を形成する様に、エンドミル43を用いて溝加工
する場合において、工作機械11が加工開始前に作成さ
れ、NCプログラム記録部30に記録されたNCプログ
ラムに従って、図5(b)に示す初期切込み幅44をも
つ初期工具経路45に従った溝加工を開始する。先ずエ
ンドミル43が素材41に初期切込み幅44だけ工具軸
方向の切込みを行なう。次いで工具径方向の切削を開始
し、エンドミル43にかかる径方向負荷の値が測定装置
12によって測定され、外部信号入力手段3に入力され
た後、加工条件記録手段1に記録されている当該加工工
程における許容径方向負荷値と外部信号解析部4におい
て比較される。図5(c)において上記径方向負荷値が
上記許容負荷値に達すると、外部信号解析部が加工の中
断を加工中断手段5に指令し,加工が中断される。図5
(d)は上記加工を中断した部分の拡大図である。工具
経路算出部6は新切込み幅46をもつ新工具経路47を
算出すると共に、工具経路認識手段2が認識しているエ
ンドミル43の初期工具経路45の情報を基にして、削
り残し部分48と干渉しない退避経路49を算出する。
機械制御手段9によりエンドミル43が上記退避経路4
9に従い加工再開点50まで移動し、上記加工再開点5
0に達した後、新切込み幅46をもつ新工具経路47に
従って加工を再開すると共に、加工条件履歴記録手段7
が工具経路変更前/後の加工条件を記録する。その後の
NCプログラム修正動作は例1のドリル加工の場合と同
様である。上記の削り残し部分48と干渉しない退避経
路49の作成方法は、加工開始前のNCプログラム作成
時に指定し、NCプログラムを数値制御装置にロードす
ると同時に加工条件記録手段1に記録する場合と、マン
マシンインタフェース10を用いてオペレータが任意の
時点に指定する場合がある。なお、例示は省くが、例3
で示した「多段切削フライス加工における切削幅変更」
機能と、例4で示した「工具軸方向に複数回数切り込む
溝加工における切込み幅変更」機能を組み合わせること
により、「工具軸方向に複数回数切り込み、工具径方向
に多段切削を行なう、領域加工」においても「工具径方
向切込み幅および工具軸方向切込み幅の変更」を行なう
ことができ、本発明の適用が可能となる。また、例示は
省くが、NCプログラム自動作成ソフトウェアのもつ、
最終形状データから加工条件を自動決定する機能を、本
発明の数値制御装置に組み込むことにより、オフライン
での加工開始前NCプログラム作成手順も不要となり、
最終形状データを与えるだけで、次第に最適な加工条件
に近づいていくNCプログラムの自動生成機能をもった
数値制御装置が実現する。上記実施例では、測定装置1
2によって測定される外部信号を、工具負荷の場合と異
常振動の場合について説明したが、本発明は上記外部信
号がその他の加工異常の場合においても適応可能であ
る。また上記実施例では、切削加工の場合について説明
したが、本発明は研削その他の加工についても数値制御
を行なう場合には全て適用可能である。
【0011】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、加工を開
始する前の段階で作成されたNCプログラムに対して、
オンラインで工具経路の自動修正を可能とすることで、
最適な工具経路をもつNCプログラムの自動作成を可能
する。その結果、加工異常回避と加工能率向上を可能と
し、オフラインでのNCプログラム再作成手順を不要と
する。そして、作成された最適な加工条件の工具経路を
もつNCプログラムをロードすることで、本機能を持た
ない通常のNC工作機械における加工においても加工異
常回避と加工能率向上を可能とし、生産性を大きく高め
る。さらに、前述したNCプログラム自動作成ソフトウ
ェアのもつ、最終形状データから加工条件を自動決定す
る機能を、本発明の数値制御装置に組み込むことによ
り、オフラインでの加工開始前NCプログラム作成手順
も不要となり、最終形状データを与えるだけで、次第に
最適な加工条件に近づいていくNCプログラムの自動生
成機能をもった数値制御装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】本発明の一実施例の動作を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施例の動作を示す断面図である。
【図4】本発明の一実施例の動作を示す横断面図であ
る。
【図5】本発明の一実施例の動作を示す断面図である.
【符号の説明】
1 加工条件記録手段、2 工具経路認識手段、3 外
部信号入力手段、4外部信号解析部、5 加工中断手
段、6 工具経路算出部、7 加工条件履歴記録手段、
8 NCプログラム修正部、9 機械制御手段、10
マンマシンインタフェース、11 工作機械、12 測
定装置、13 工具ホルダ、14 ドリル、15 ワー
ク、16 工具移動を示す矢印、17 目標穴深さ、1
8 1回目の加工穴深さ、19 加工中断穴深さ、20
2回目の加工穴深さ、21 テーブル、22 素材、
23 最終形状、24 ボールエンドミル、25 初期
工具経路、26 新工具経路、27 削り残し部分、2
8 退避経路、29 加工再開点、30 NCプログラ
ム記録部、31 素材、32 最終形状、33 エンド
ミル、34 初期切削幅、35 初期工具経路、36
新切削幅、37 新工具経路、38 削り残し部分、3
9 退避経路、40 加工再開点、41 素材、42
最終形状、43 エンドミル、44 初期切込み幅、4
5 初期工具経路、46 新切込み幅、47 新工具経
路、48 削り残し部分、49 退避経路、50 加工
再開点

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の各加工工程における切削条件
    やワーク材質、工具データ、要求仕上面精度等の加工条
    件を記録する加工条件記録手段と、工作機械における加
    工中の情報を入力する外部信号入力手段と、実行中の工
    具経路を識別する工具経路認識手段と、入力された外部
    信号を解析して工具経路変更の要不要を決定する外部信
    号解析部と、工具経路変更の必要があると決定された場
    合に加工を中断させる加工中断手段と、中断後の新しい
    工具経路を自動生成する工具経路算出部とを備えた数値
    制御装置において、 工具経路変更の前・後の工具経路および加工条件を記録
    する加工条件履歴記録手段と、NCプログラムの加工条
    件を修正することが可能なNCプログラム修正部とを設
    けたことを特徴とする数値制御装置。
  2. 【請求項2】 工作機械の各加工工程における切削条件
    やワーク材質、工具データ、要求仕上面精度等の加工条
    件を記録する加工条件記録手段と、前記工作機械におけ
    る加工中の情報を入力する外部信号入力手段と、実行中
    の工具経路を識別する工具経路認識手段と、入力された
    外部信号を解析して工具経路変更の要不要を決定する外
    部信号解析部と、工具経路変更の必要があると決定され
    た場合に加工を中断させる加工中断手段と、中断後の新
    しい工具経路を自動生成する工具経路算出部と、前記工
    具経路変更の前・後の工具経路および加工条件を記録す
    る加工条件履歴記録手段と、NCプログラムの加工条件
    を修正することが可能なNCプログラム修正部とを設け
    た数値制御装置を用い、 前記外部信号入力手段に入力された加工に関する情報
    を、前記外部信号解析部が解析し、工具経路変更の必要
    があると決定すると、前記加工中断手段が加工を中断
    し、前記工具経路算出部が新たな工具経路を自動生成し
    た後、その新たに生成された経路にしたがって加工を再
    開すると共に、前記加工条件履歴記録手段が経路変更前
    ・後の工具経路と加工条件を記録し、その後の加工工程
    において、前記NCプログラム修正部は、前記加工条件
    履歴記録手段に記録された前記工具経路変更前の工具経
    路および加工条件と、同一の工具経路および加工条件の
    加工工程の有無を判別し、前記工具経路変更前の工具経
    路および加工条件と同一の工程が存在している場合に
    は、前記NCプログラム修正部は前記加工条件記録手段
    に記録された情報を基にして当該工程を開始する以前に
    工具経路を上記加工条件履歴記録手段に記録されている
    上記工具経路変更後の工具経路に修正し、当該工程を開
    始することを特徴とする数値制御加工方法。
  3. 【請求項3】 前記工具経路変更後の工具経路の修正動
    作を繰り返すことにより、最適な加工条件を持つNCプ
    ログラムを自動生成する請求項2記載の数値制御加工方
    法。
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