JPH10277880A - 工具軸と平行な平面の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具軸と平行な面をプランジング加工する場
合に工具軌跡を簡単なプログラミングにより高精度に加
工する方法を提供。 【解決手段】 工具面決定のデータ，工具径データ，ピ
ック量等にもとづき工具オフッセト量の決定、ピック時
の逃げ量の方向決定、ピック回数の自動演算を行わせて
工具の１サイクル軌跡を求め、１ブロックプログラム指
定で工具軸と平行な平面の全面加工を行わせる。工具の
１サイクル軌跡としては、切削の工程と、ワークからの
工具の逃げ工程と、工具の上昇工程と、工具のピック工
程の４工程としてこの繰り返しで全面加工を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は垂直な平面をプラン
ジ工具によるプランジング加工で高精度且つ自動的に加
工する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】板金をプレス加工する場合、通常金型の
上型と下型との形状を合わせた状態でクリアランスとし
て板金の板厚寸法が上型と下型との間に正しく確保され
ていることが必要である。また板金が塑性変形する場
合、形状が鋭角となっている部分や変形に際し拘束され
やすい形状部分ではプレス時にしわになり易かったり、
破断し易かったり、面歪を生じ易い現象が発生する。こ
のような現象を防止するために形状を保つことが出来る
範囲で意図的に逃がし用の隙間を設けたり、Ｒ付けを行
う必要がある。そしてこの金型の上型と下型との間隔が
製品の仕上がり状態に影響を与えるものであり、極めて
重要な要素である。そのためには金型の上型と下型とを
相対移動させるに際し正確に案内させることが重要とな
る。案内手段としてはピンとガイド穴による案内構造、
若しくは平面的な案内面による案内構造が通常用いられ
ている。

【０００３】このうちピンとガイド穴による案内構造の
ものは比較的小型で力のかからないプレス加工に対して
用いられる。また平面案内面の安定構造のものは大型で
力のかかるプレス加工に対して用いられていて、プレス
金型の大半はこの構造である。そしてこの平面案内面は
通常は図４に示すように金型の下型であるダイを取り付
ける枠体即ちダイホルダに一体的に形成されている。或
いは図５で示すように金型本体に一体的に形成されてい
る。そして金型の上型であるポンチを直接案内したり、
またブランクホルダを案内するものである。

【０００４】枠体であるダイホルダ及び金型は一般的に
は鋳物構成であり、寸法も１〜１０ｍと大きく、また複
雑な形状のものが多い。ダイホルダに形成される案内面
は図４に見るようにダイホルダ全体に対して外側方向を
向いている面ばかりではなく、内側方向を向いている場
合が多く、また非常に狭い部分に設けられている場合も
あり、案内面の加工が困難である。金型本体の場合も同
様である。これらの個所の加工は通常マシニングセンタ
を用いて行われるが、マシニングセンタの主軸頭に取り
付ける標準アタッチメント４１では枠体との間や、図５
に見るように金型本体との干渉があり、加工できないこ
とが多い。そのため図５のように特殊アタッチメント４
２を製作して用いることもあるが、全ての案内面を加工
することは困難である。

【０００５】そこで従来は細長いエンドミルをマシニン
グセンタの主軸に取り付けて加工を行っていたが、加工
時にはエンドミルの刃部のほぼ全長にわたって切削力が
加わり、エンドミルが工作物から逃げて所望の加工が出
来ない状態であった。またエンドミルの刃の振れ、刃の
リードによるうねりが加工面に転写されて完全な平面を
得ることが出来なかった。

【０００６】細長いエンドミルによる加工のこれらの欠
点を解消するために、最近では図１のようにプランジ工
具２によるプランジング加工が行われるようになった。
しかしこのプランジング加工も、従来は特開平５−９２
３４７号に見るように最終ワーク形状に対して仕上代ｔ
をオフセットした二次加工輪郭線ｂを設け、この二次加
工輪郭線ｂから一次加工輪郭線ｄを算出する。そして別
に二次加工輪郭線ｂから工具半径をオフセットした中心
形状線Ｃを求める。次いで前記一次加工輪郭線ｄを等分
した各点から工具半径Ｒだけ離れた中心形状線Ｃ上のの
各加工点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３……を求める。これら
の各加工点にてワークに対しプランジング加工を行うも
のである。このように多くの演算をそれぞれの加工面に
ついて行いそれぞれプログラムする必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記プランジング加工
では各加工面それぞれに対してそれぞれ複雑な演算を行
わせて、一つ一つの工具軌跡をプログラムする必要があ
りプログラムが非常に煩雑であるという問題を有してい
た。本発明は従来の有するこのような問題に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは垂直面（工具軸
と平行な平面）のプランジング加工について、プランジ
工具を１サイクル移動させる軌跡として１ブロックプロ
グラミングを求め、このサイクルを繰り返すことによ
り、簡単なプログラミングにて垂直面全面を加工させる
方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の工具軸と平行な平面の加工方法は、Ｘ・Ｙ・Ｚ
三軸制御可能な工作機械の主軸に装着したプランジ工具
を用いてプランジング加工により工具軸と平行な平面を
加工する方法であって、入力された工具の加工開始点座
標、加工開始点からの下降端位置座標、加工終了点座標
の各データより加工面を決定し、工具径より工具のオフ
セット量を決定し、入力された逃がし量と加工面ピック
量より１サイクルの工具軌跡を求め、１ブロックのプロ
グラム指定にて加工面全面の工具軌跡を決めて加工を実
施するものである。

【０００９】また、前記１サイクルの工具軌跡は、ワー
ク上部にて加工面から工具オフセットされた加工ストロ
ークスタート点を始点として加工ストローク終端位置ま
で工具を切削加工（＋Ｚ軸方向）させる第一行程と、ワ
ーク下部の加工ストローク終端位置で工具のピック移動
進行方向に対し略直角となるよう工具を逃がし量ワーク
から逃がす（−Ｙ軸方向）第二行程と、加工ストローク
終端位置から垂直にワーク上部の加工ストロークスター
ト点の高さまで工具を上昇させる（−Ｚ軸方向）第三行
程と、次の加工ストロークスタート点から逃がし量離れ
た点まで工具をピック量移動させる（＋Ｘ軸方向）第四
行程と、工具を次の加工ストロークスタート点までワー
クに近寄せる（＋Ｙ軸方向）第五行程とから構成され、
このサイクルを連続して順次加工開始点から加工終了点
まで（＋Ｘ軸方向に）繰り返すことにより加工面全体の
工具軌跡を決めて加工を実施するようになしたものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
もとづき説明する。図示しないマシニングセンタの立主
軸の先端にプランジ工具２を装着し、主軸を回転させな
がら図１のように工具を垂直下方に移動させてワーク垂
直平面１を加工するものである。プランジ工具２の各刃
具は先端がＲ形状またはシャープエッジのものを使用し
て刃具先端のみがワークと接触するようにする。

【００１１】

【実施例】このときの工具軌跡を図２の制御用ブロック
線図にもとづき説明する。ＮＣプログラム認識回路３に
より入力された第１加工スタート点の位置座標のデータ
（ＸＡ，ＹＡ，ＲＡ）、第１加工ストローク終端の位置
座標のデータ（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）、全加工終了点の位
置座標のデータ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）、加工面の工具上
昇位置での終点座標のデータ（ＸＢ，ＹＢ，ＲＢ）、ピ
ック量データ（ＰＰＴ）、ワークからの工具の逃がし量
データ（ＰＧＰ）、工具径データ（ＰＤ）、工具長デー
タ（ＰＨ），主軸回転数（ＰＳ），主軸送り速度（Ｐ
Ｆ）を読み取る。

【００１２】加工面定義回路４ではＮＣプログラム認識
回路３から加工スタート点の位置データ（ＸＡ，ＹＡ，
ＲＡ），第１加工ストローク終端の位置データ（ＸＡ，
ＹＡ，ＺＡ）、加工終了点の位置データ（ＸＢ，ＹＢ，
ＺＢ）を受けて加工垂直面を決定する。

【００１３】ワーク長（Ａ）演算回路５では加工面定義
回路４からＸ軸方向の位置データ（ＸＡ，ＸＢ）を受け
てＸ軸方向のワークの長さＡ＝ＸＢ−ＸＡを演算する。
ピック回数設定回路６ではＮＣプログラム認識回路３か
らピック量データ（ＰＰＴ）を受け、またワーク長
（Ａ）演算回路５からワーク長寸法データＡを受けて実
際に実施するピック回数Ａ÷ＰＰＴを演算する。

【００１４】工具径・工具長データ記憶回路７ではＮＣ
プログラム認識回路３から工具径と工具長のデータを受
けて保管している。工具オフセット演算回路８では加工
面定義回路４から加工垂直面のデータを受け、また工具
径・工具長データ記憶回路７から工具データを受けて工
具のオフセット量を演算する。ピック時の逃がし量演算
回路９では加工面定義回路４から加工垂直面のデータを
受け、また工具オフセット演算回路８からオフセット量
を受けて工具の逃がし量を演算する。

【００１５】工具軌跡設定回路１０ではＮＣプログラム
認識回路３から加工スタート点の位置データ，第１加工
ストローク終端の位置データ，加工終了点の位置データ
を受け、工具オフセット演算回路８から工具のオフセッ
ト量データを受け、また逃がし量演算回路９から工具の
逃がし量データを受け、更にピック回数設定回路６から
ピック回数のデータを受けて工具の移動のプログラムを
設定する。

【００１６】プログラム解釈回路１１では工具軌跡設定
回路１０からの出力を受けて一つの加工ストローク毎の
加工プログラムを解釈する。ＮＣプログラム制御回路１
２ではフログラム解釈回路１１からの出力を受けて一つ
の加工ストローク毎の加工プログラムを指令する。本機
指定回路１３ではＮＣプログラム制御回路１２の出力を
受けて機械に加工サイクルの実施を指令する。

【００１７】次に工具を移動させる軌跡形成を図３にも
とづき説明する。各指令値は加工面の加工スタート点を
基準として与えられるが説明上工具オフセットされた工
具中心の加工開始点を原点とする。加工スタート点を原
点として工具の下降方向を＋Ｚ軸方向、上昇方向を−Ｚ
軸方向、工具のワークへの近寄り方向を＋Ｙ軸方向、離
れる方向を−Ｙ軸方向、工具が図面にて右に移動する方
向を＋Ｘ軸方向、逆を−Ｘ軸方向とする。

【００１８】ＮＣ加工プログラム認識回路３で読み取っ
た加工面の工具スタート点の座標のデータ〔ＸＡ，Ｙ
Ａ，ＲＡ〕、第１加工ストローク終端の位置座標データ
（ＸＡ，ＹＡ，ＺＡ）、全加工終了点の位置座標のデー
タ（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）、加工面の工具上昇位置の終点
座標のデータ〔ＸＢ，ＹＢ，ＲＢ〕、これによりワーク
の加工面が決定される。

【００１９】ワークの切削面がピックの進行方向（＋Ｘ
軸方向）に対して右側にあるか或いは左側にあるかを設
定する。工具径値（ＰＤ）を設定する。次いでワークに
対してピック進行方向に（＋Ｘ軸方向）に対するワーク
切削面の右または左の設定した方向に工具２がオフセッ
トされる。このオフセットされた工具中心位置を説明上
加工原点（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とする。またＺ軸方向下
降端位置から上昇する直前のピックに直角な方向の逃げ
量（ＰＧＰ）を設定する。ピック量（ＰＰＴ），主軸回
転数（ＰＳ），Ｚ軸送り速度（ＰＦ）を設定する。工具
長値（ＰＨ）を設定する。Ｚ軸の下降後逃げを行わず、
そのままＺ軸方向に上昇して切削するという往復切削を
行うかどうかの判定フラッグを設定する。

【００２０】工具中心の加工原点である第１加工ストロ
ークスタート点位置（イ）〔Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１〕から第
１加工ストロークでＺ軸＋方向位置（ロ）〔Ｘ１，Ｙ
１，Ｚ２〕まで下降させる。この下降位置（ロ）〔Ｘ
１，Ｙ１，Ｚ２〕から工具は逃げ量（ＰＧＰ）だけピッ
ク方向Ｘ軸＋方向に対して直角方向Ｙ軸−方向に（ハ）
位置〔Ｘ１，Ｙ２，Ｚ２〕まで後退する。次いでＺ軸方
向に上昇位置（ニ）〔Ｘ１，Ｙ２，Ｚ１〕までＺ軸−方
向に上昇させた後、ピック移動にて工具は第２ストロー
クスタート点（ホ）〔Ｘ２，Ｙ１，Ｚ１〕まで移動す
る。これはＸ軸＋方向移動とＹ軸−方向移動との二軸制
御の合成移動である。このようにして工具軌跡が自動的
に形成されるものである。これを順次Ｘ軸＋方向に繰り
返せば垂直面加工が可能となる。この方法では加工プロ
グラム上で１ブロック指令で容易に加工面の工具軌跡を
形成できるものである。

【００２１】尚、上記説明では第四行程と第五行程とを
合成移動となしたが、上記説明に限定されるものではな
く、第二行程から第四行程のうち少なくとも二つの行程
を同時に行う、あるいは第三行程から第五行程のうち少
なくとも二つの行程を同時に行う、第三行程と第四行程
との順序を逆とする、あるいはこれらと第二行程または
第五行程の順序を逆とするなど、各工程の順序は任意に
変更可能なものである。また上記説明に当たりＸ軸，Ｙ
軸とその＋−を規定したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、Ｘ，Ｙ軸いずれの軸線にも平行でない加
工面であっても、この加工面に平行なピック移動方向
と、ピック移動方向に直角な逃げ方向であればよい。ま
た、ピックに略直角な逃げ方向の移動を省略し、ワーク
下部よりワーク上部の加工ストロークスタート点までの
移動で上部向きへの加工を行うようにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので次に
述べるような効果を奏する。１サイクルの工具軌跡を求
めて、このサイクルを順次繰り返し移動加工するように
なしたので、１ブロックプログラムにより全加工を実施
できるためプログラムが簡単になった。また各サイクル
におけるピック量は同一となるため加工仕上面が高精度
になった。工具径データ，ピック量データを入力するこ
とにより工具オフセット量が自動的に演算され、また加
工面全体に対するピック回数も自動的に演算されるた
め、特別に計算する必要がなくなった。ピック移動を工
具上昇位置から次の加工ストローク開始位置まで直線移
動させるようになしたため加工ストローク開始位置への
アプローチ時間が短縮された。

【図面の簡単な説明】

【図１】プランジング加工を示す図である。

【図２】工具の制御用ブロック線図である。

【図３】本発明の加工を行う工具の軌跡の説明図であ
る。

【図４】垂直面をもった金型枠体の状態図である。

【図５】金型本体の垂直案内面の加工状態を示す従来図
である。

【符号の説明】

１ 垂直加工面 ２ プランジ工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ・Ｙ・Ｚ三軸制御可能な工作機械の主
   軸に装着したプランジ工具を用いてプランジング加工に
   より工具軸と平行な平面を加工する方法であって、入力
   された工具の加工開始点座標、加工開始点からの下降端
   位置座標、加工終了点座標の各データより加工面を決定
   し、工具径より工具のオフセット量を決定し、入力され
   た逃がし量と加工面ピック量より１サイクルの工具軌跡
   を求め、１ブロックのプログラム指定にて加工面全面の
   工具軌跡を決めて加工を実施することを特徴とする工具
   軸と平行な平面の加工方法。
2. 【請求項２】 前記１サイクルの工具軌跡は、ワーク上
   部にて加工面から工具オフセットされた加工ストローク
   スタート点を始点として加工ストローク終端位置まで工
   具を切削加工（＋Ｚ軸方向）させる第一行程と、ワーク
   下部の加工ストローク終端位置で工具のピック移動進行
   方向に対し略直角となるよう工具を逃がし量ワークから
   逃がす（−Ｙ軸方向）第二行程と、加工ストローク終端
   位置から垂直にワーク上部の加工ストロークスタート点
   の高さまで工具を上昇させる（−Ｚ軸方向）第三行程
   と、次の加工ストロークスタート点から逃がし量離れた
   点まで工具をピック量移動させる（＋Ｘ軸方向）第四行
   程と、工具を次の加工ストロークスタート点までワーク
   に近寄せる（＋Ｙ軸方向）第五行程とから構成され、こ
   のサイクルを連続して順次加工開始点から加工終了点ま
   で（＋Ｘ軸方向に）繰り返すことにより加工面全体の工
   具軌跡を決めて加工を実施することを特徴とする請求項
   １記載の工具軸と平行な平面の加工方法。