JPH0899252A - Ｃａｄ／ｃａｍシステムにおける穴加工位置決め経路作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定の領域に穴加工が密集して定義されてい
るような場合であっても、加工対象が熱変形したり穴径
に誤差を生じたりすることなく適確な穴加工を行うこと
のできる穴加工位置決め経路作成方法を提供すること。 【構成】 直前に選択した穴加工位置から距離の離れた
穴加工位置を検索して次の穴加工のための位置決め位置
として選択し、その選択順序に従って工具の位置決め移
動経路Ｂ′を作成する。密集した位置にある穴加工位置
が連続して加工されないようにすることにより、加工対
象Ａに局部的な温度上昇が生じるのを防ぎ、加工対象Ａ
の熱変形、および、穴明け精度の劣化を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ムにおける穴加工位置決め経路作成方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】穴加工の位置データに基いて工具の位置
決め経路を自動決定する方法として、工具の移動経路が
最短となるように穴加工の順位を選択して位置決め移動
経路を作成するようにした経路作成方法、および、穴加
工の設計段階で穴位置の加工順位を任意に設定してその
順位に従って工具の移動経路を作成するようにした経路
作成方法が既に知られている。一般に、前者は工具経路
の短縮による加工の高速化を目的とし、また、後者は事
情に応じて穴加工の順序をマニュアル設定する際に利用
される。

【０００３】図４は加工対象となるプレート材の形状Ａ
に対して多数の穴加工位置を定義したときのＣＡＤデー
タの一例を視覚化して示す模式図であり、図中の○印に
より予め作成された穴加工の位置データを示している。
そこで、例えば、形状Ａの左上端にある穴加工位置Ｐを
最初に加工すべき穴加工位置として選択した後、上記従
来技術のうち前者に属する方法で穴加工位置決め経路を
作成させると、いうまでもなく、その結果は図４に破線
で示すような移動経路Ｂとなる。このような移動経路Ｂ
は工具の位置決め移動量が最小となるため、多数の穴を
ラフな精度で高速加工する場合に適している。しかし、
穴加工が或る領域に密集して定義されている場合には、
加工による摩擦熱がその領域に集中するため、実際の加
工段階で加工対象を熱変形させてしまうといった問題が
ある。例えば、図４の例では一点鎖線の円で囲んだ領域
Ｃがこれに当たる。このような問題は熱伝導率が低く加
工位置周辺に熱が溜り易い材質や、板厚が薄くて熱変形
しやすい材質等に特に顕著である。また、加工対象自体
が熱膨張するため、正常な径の工具を使用して穴明けを
行ったとしても、加工対象が常温に復したときには正常
な穴径が得られないといった問題が生じる場合もある。

【０００４】そこで、穴加工が密集するような場合に
は、穴加工の順序をマニュアル設定するなどして近接す
る穴加工位置が連続して加工されないようにする必要が
あるが、穴加工位置が多数あるとマニュアルによる設定
操作では作業が面倒であるし、また、順位設定を忘れた
穴加工位置を見逃したまま工具経路を作成してしまうと
未加工穴ができてしまうので、再加工が必要となるとい
った問題もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、前記従来技術の欠点を解消し、特定の領域に穴加工
が密集して定義されているような場合であっても、加工
対象が熱変形したり穴径に誤差を生じたりすることなく
適確な穴加工を行うことのできるＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ムにおける穴加工位置決め経路作成方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、最初に加工す
べき穴加工位置を位置決め位置として選択した後、順
次、直前に選択された穴加工位置から距離の離れた穴加
工位置を検索して次の穴加工のための位置決め位置とし
て選択することにより工具の位置決め移動経路を作成す
ることを特徴とする構成により前記目的を達成した。

【０００７】

【作用】最初に加工すべき穴加工位置を位置決め位置と
して選択する。以下、直前に選択された穴加工位置から
距離の離れた穴加工位置を検索して次の穴加工のための
位置決め位置として順次選択し、穴加工の位置データに
基いて工具の位置決め移動経路を作成する。

【０００８】特定の領域に集中して穴加工が連続的に行
われることがないので加工対象の局所的な加熱による変
形が防止される。また、加工対象の局所的な熱膨張が緩
和される結果、穴径の加工精度が向上する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明による穴加工位置決め経路作成方法
を適用した一実施例の自動プログラミング装置（ＣＡＤ
／ＣＡＭシステムの一種）の構成の概略を示すブロック
図であり、１はマイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵとい
う）、７は該自動プログラミング装置の制御プログラム
を格納したＲＯＭ、２はフロッピーディスク１１からロ
ードされたシステムプログラムや各種のデータ等を格納
するＲＡＭ、３はマウス３ａを備えたキーボード、４は
ディスプレイユニットとしてのＣＲＴ表示装置（以下、
ＣＲＴという）、８はディスクコントローラ、１０はシ
ステムプログラム等を格納したフロッピーディスク、９
は作成図面を出力するためのＸ−Ｙプロッタ、５はプリ
ンタであり、これらの各要素はバス６を介して接続され
ている。

【００１０】キーボード３に設けられたマウス３ａは、
ＣＲＴ４上のグラフィックカーソルを移動して指示操作
を行うことによりＣＲＴ４の表示画面上で任意位置を指
定したり、また、ＣＲＴ４上のメニュー画面から機能メ
ニューを選択して各種処理操作のためのシステムプログ
ラムを起動させる際に使用する。

【００１１】この種の自動プログラミング装置を用いた
加工対象の形状入力操作や穴加工位置の設定操作（ＣＡ
Ｄ機能）、および、加工対象の形状や穴加工位置および
穴加工データに基くＮＣデータの自動作成機能（ＣＡＭ
機能）等に関しては既に公知であるから説明を省略し、
図３に示されるようなプレートＡの形状入力操作および
○印で示されるような多数の穴加工位置（穴加工データ
を含む）の入力操作が完了しているものとして、図２の
フローチャートを参照してＣＰＵ１による「精密加工の
ための穴加工位置決め経路作成処理」について説明す
る。なお、図３に示すＰは最初に加工すべき穴加工位置
であり、既に穴加工位置の入力操作の段階で定義が完了
しているものとする。当然、この実施例の自動プログラ
ミング装置は、図３に示されるようなプレートＡの形状
に対して○印で定義された多数の穴加工位置に対して従
来と同様の経路作成処理、即ち、工具の移動経路が最短
となるように穴加工の順位を選択して位置決め移動経路
を作成する高速加工のための穴加工位置決め経路作成処
理（図４参照）や、マニュアル操作により全ての穴に対
して加工順位を設定することで加工順位および各穴の位
置データに基いて工具の位置決め移動経路を自動作成す
るマニュアル設定式の穴加工位置決め経路作成処理を実
施することも機能メニューの選択によって可能である
が、ここでは、公知事項に関しては説明を省略し、プレ
ートＡが薄い場合、または、穴径の仕上げに精度を要求
される場合の「精密加工のための穴加工位置決め経路作
成処理」が機能メニューによって選択された場合につい
てのみ説明する。

【００１２】そこで、「精密加工のための穴加工位置決
め経路作成処理」を開始したＣＰＵ１は、まず、フロッ
ピーディスク１０もしくはＲＡＭ２のＣＡＤデータ記憶
領域に保存されているＣＡＤデータからプレートＡに関
する穴加工位置の位置データと各々に対応する穴加工デ
ータを全て読み込んでＲＡＭ２の一時記憶用ファイルに
記憶した後、最初の穴加工位置Ｐとして定義された穴加
工位置の位置データを一時記憶用ファイルから読み込み
（ステップＳ１）、工具を退避位置からイニシャルレベ
ルに沿って穴加工位置Ｐまで移動させるための加工プロ
グラム（穴加工位置決め経路）を作成すると共に、その
穴加工データに基いて穴加工位置Ｐにおける穴明け固定
サイクルの加工プログラムを作成する（ステップＳ
２）。この処理で作成される加工プログラムを簡略化し
てその一例を次に示す。 Ｇ Ｘ Ｙ Ｚ Ｒ 加工プログラムにおけるＧ は穴加工モードの指定に
関するＧコードであり、通常のドリリングによる穴明け
加工の固定サイクルの指令の場合では、Ｇ８１の固定サ
イクルが使用される。Ｘ およびＹ （穴加工位置
の位置データ）はイニシャルレベル面における穴加工の
位置決め位置であり、従って、前述の例ではＸ およ
びＹ に穴加工位置ＰのＸ軸成分とＹ軸成分とがセッ
トされることになる。また、Ｒ はイニシャルレベル
から実際の加工開始位置までの距離、要するに、イニシ
ャルレベルにある工具の先端が加工対象であるプレート
Ａの上面に接触するまでのＺ軸方向の距離であり、Ｚ
（穴加工データ）は工具の先端がプレートＡに接触す
る位置から穴底までのＺ軸方向の距離である。当然、イ
ニシャルレベル自体は、工具が穴位置から穴位置への位
置決めのために非切削移動するに際してその先端が加工
対象であるプレートＡに干渉しないような高さに決めら
れている。また、穴位置から穴位置への位置決めのため
の送り速度は、一般に、Ｇ００による早送り速度が適用
される。

【００１３】つまり、前述の例では、ステップＳ２の処
理によって、工具退避位置からイニシャルレベル面に沿
って最初の穴加工位置Ｐの真上までＧ００で工具を早送
りするための加工プログラム（穴加工位置決め経路）
と、イニシャルレベルにある工具の先端をプレートＡの
上面にまで早送り速度で降ろすための加工プログラム
と、プレートＡの上面から穴底まで工具を切削送りさせ
るための加工プログラムと、穴底からイニシャルレベル
まで工具を退避させるための加工プログラムとが作成さ
れることになる。

【００１４】以上、穴明け固定サイクルの加工プログラ
ムを一例を挙げて説明したが、本実施例でいう穴加工位
置決め経路とは穴位置から穴位置への位置決めのための
工具移動に関するもの、要するに、イニシャルレベル面
における工具移動に関するものであって、固定サイクル
の利用方法等に制限を加えるものではない。

【００１５】最初の穴加工位置Ｐまでの工具移動のため
の加工プログラム（穴加工位置決め経路）とその位置に
おける穴明け固定サイクルの加工プログラムを作成した
ＣＰＵ１は、仮想現在位置記憶レジスタに最初の穴加工
位置Ｐの位置データを記憶してＲＡＭ２の一時記憶用フ
ァイルから最初の穴加工位置Ｐの位置データを削除した
後（ステップＳ３）、ＲＡＭ２の一時記憶用ファイルに
他の穴加工位置の位置データが記憶されているか否かを
判別する（ステップＳ４）。

【００１６】そして、他の穴加工位置の位置データが記
憶されていれば、ＣＰＵ１は、仮想現在位置記憶レジス
タに記憶された位置、即ち、直前に選択された穴加工位
置Ｐから最も離れた所（但し、この実施例においてはＺ
軸方向の距離の差は考慮しない）に位置する穴加工位置
Ｑを検索して次の穴加工位置として選択し（ステップＳ
５）、前述したステップＳ２の処理と同様にして、その
穴加工位置Ｑまで工具を早送り移動させるための加工プ
ログラム（穴加工位置決め経路）を作成し、選択した穴
加工位置Ｑの穴加工データに基いて該穴加工位置Ｑにお
ける穴明け固定サイクルの加工プログラムを作成する
（ステップＳ６）。なお、穴明けの固定サイクルが継続
して行われる間はステップＳ２で最初に定義された加工
プログラムの各データがそのまま持ち越されて有効に作
用するので（モーダル）、穴加工モード，イニシャルレ
ベル，穴底の深さ等の穴加工データの指定に関して穴毎
の違いがなければ、例示した加工プログラムにおけるＸ
およびＹ （穴加工位置の位置データ）の項が新
たに加工プログラムとして追加されるだけである。

【００１７】次いで、ＣＰＵ１は、仮想現在位置記憶レ
ジスタに今回選択した穴加工位置Ｑの位置データを記憶
し、更に、ＲＡＭ２の一時記憶用ファイルから選択済み
の穴加工位置Ｑの位置データを削除した後（ステップＳ
７）、再びステップＳ４の判別処理へと移行する。

【００１８】以下、ＲＡＭ２の一時記憶用ファイルから
穴加工位置の位置データが検出されなくなるまでの間、
ＣＰＵ１は、前記と同様にしてステップＳ４〜ステップ
Ｓ７までの処理を繰り返し実行し、直前に選択した穴加
工位置から最も距離の離れた穴加工位置が次の位置決め
位置となるようにして、工具の位置決め移動経路の加工
プログラム、および、各位置における穴明け加工のため
の固定サイクルプログラム（但し、穴加工データが同一
であれば不要）を順次作成して行く。作成された工具の
位置決め移動経路の一例を図３に破線Ｂ′で示す。

【００１９】このようにして作成された工具の位置決め
移動経路によれば、図４に示す従来例ように、近接する
穴加工位置が連続して穴明け加工されることがないの
で、プレートＡの板厚が薄かったり、プレートＡが熱伝
導率の低い素材で形成されているような場合であって
も、局所的な加工による摩擦熱でプレートＡに熱変形が
生じることはない。また、熱による素材の膨張も少ない
ので、加工後に素材が常温に復しても穴径が収縮するこ
とがなく、高い加工精度が維持される。

【００２０】図３に示す例では多数の穴加工位置がプレ
ートＡの左右に分極して集中しており、結果的に、工具
が左右のグループを行き来しながら穴加工を行うことに
なるが、このような場合であっても、左側のグループに
属する穴加工位置（例えばＰ）とその近傍に位置する穴
加工位置（例えばＲ）とが加工される間には、少なくと
も、それらとは駈け離れた位置にある右側のグループの
穴加工位置（例えばＱ）の加工に必要とされる加工所要
時間の分だけプレートＡの左側部分に冷却時間が与えら
れることになる。これは、図４の従来例において近接す
る穴加工位置を次々と加工する場合において、各加工の
間に１穴の加工所要時間に匹敵するインターバルを設け
て加工を断続的に行うのと実質的に同様の冷却効果をプ
レートＡにもたらすことになる。本実施例では、更に、
前記インターバルに対応する時間を利用して熱的に影響
のない他の穴加工位置での加工を行うため、インターバ
ル時間の条件を同じにして考えれば、図４の例でインタ
ーバルをとる場合と比べ、実質的に２倍の処理速度が得
られることになる。

【００２１】なお、極端な例として、一つのみの直線上
に多数の穴加工位置が稠密に定義される場合があるが、
そのような場合は、本実施例による「精密加工のための
穴加工位置決め経路作成処理」が適用範囲外となること
がある。このような場合、直線上の両端から順次内側に
向かって穴加工が進められるため、最初の穴加工位置を
どこに指定しても、最終的には、直線の中央部分に残っ
た穴加工位置が連続して加工されるようになるからであ
り、これを解消するためには、マニュアル操作により全
ての穴に対して加工順位を設定することで工具の位置決
め移動経路を作成するといった従来のマニュアル設定式
の経路作成処理を必要とする場合もある。但し、一つの
みの直線上に多数の穴加工位置が稠密に定義された場合
であっても、決して、直線の一旦の側から加工が連続し
て行われることはない。加工対象の端部に比べて加工対
象の中央部の方が実質的な熱の伝動効率がよいことを考
えれば、加工対象の外周部に熱がこもって局部的な熱変
形が生じるよりは、加工対象の中心部に生じた熱が効率
よく加工対象全体に伝播される方が、結果として好まし
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明の穴加工位置決め経路作成方法
は、順次、直前に選択した穴加工位置から距離の離れた
穴加工位置を検索して次の穴加工のための位置決め位置
として選択し、その選択順序に従って工具の位置決め移
動経路を作成するようにしたので、加工対象の特定の領
域に集中して穴加工が連続的に行われることがなくな
り、この結果、加工対象の局所的な加熱による熱変形、
および、穴径の事後収縮が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による穴加工位置決め経路作成方法を適
用した一実施例の自動プログラミング装置の構成の概略
を示すブロック図である。

【図２】同実施例の自動プログラミング装置による穴加
工位置決め経路作成処理の概略を示すフローチャートで
ある。

【図３】同実施例の穴加工位置決め経路作成処理により
作成された穴加工位置決め経路の一例を示す概念図であ
る。

【図４】従来の方法により作成された穴加工位置決め経
路の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１ マイクロプロセッサ（ＣＰＵ） ２ ＲＡＭ ７ ＲＯＭ Ａ 加工対象（プレート） Ｂ′ 穴加工位置決め経路 Ｐ，Ｑ，Ｒ 穴加工位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森嵜 和彦 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 葉柳 静秋 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め作成された穴加工の位置データに基
   いて穴加工位置決め経路を自動決定するようにしたＣＡ
   Ｄ／ＣＡＭシステムにおける穴加工位置決め経路作成方
   法において、最初に加工すべき穴加工位置を位置決め位
   置として選択した後、順次、直前に選択された穴加工位
   置から距離の離れた穴加工位置を検索して次の穴加工の
   ための位置決め位置として選択することにより穴加工が
   一部分に集中しないように工具の位置決め移動経路を作
   成することを特徴としたＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおけ
   る穴加工位置決め経路作成方法。