WO1993019894A1 - Procede d'elaboration de caracteristiques d'usinage concernant une machine-outil a commande numerique - Google Patents

Description

明 細 書

数値制御工作機械の加工条件生成方法

技 術 分 野

本発明は、 数値制御工作機械によ って加工を行な う た めに必要な加工条件を生成する方法に関する。

背 景 技 術

数値制御工作機械の加エブログラ ムの作成に際 して主 軸回転速度や工具送り速度等の加工条件をワー ク材質に 応じて自動的に算出 し、 加エブロ グラ ム と共に保存する N C (数値制御） 自動プログラ ミ ング装置は公知である。

従来から一般に用い られている N C 自動プロ ダラ ミ ン グ装置では、 ワーク材質を指定して加工条件の算出に必 要と される全てのデータを確定させて装置に入力 しない と加エブロ グラ ムの作成作業が実行できず、 特に、 ディ スブレイ画面に設問を表示 してオペレー タ に入力操作を 指示するよ う な対話形式の自動プログラ ミ ング装置では、 ワーク材質の入力が要求された時にこれを入力 しないと 先の操作に進めない場合もあ る。

対話形式の自動ブログラ ミ ング装置では、 オペレータ が加エブロ グラ ムの作成に必要と される全デー タを入力 した後、 装置に入力されたデータがオペレーティ ングシ ステムによ り一括して加エブログラムに変換されるので、 最終的にフ ロ ッ ピーディ スク ゃ穿孔テープ等に出力され て保存される加工条件は、 全て、 対話形式のデータ入力 作業の段階で指定された ワー ク材質に関係する要素を含 んでいる。

加エブ口グラムの作成が完了してから設計変更等の理 由でワーク材質を変更しなければならないような場合、 データ入力作業で指定された初期のワーク材質に基づく 加工条件では適切な加工を行なえなく なる。 そこで、 新 たに選択されたワーク材質に対応して加工条件を修正し てやる必要があるが、 従来の N C 自動プログラ ミ ング装 置や N C工作機械の制御装置を用いてこのような操作を 行なうためには、 加エブログラムの作成作業の段階でォ ペレ一夕が入力した元データを N C自動プログラ ミ ング 装置に呼び出してディ スプレイ画面上に表示し、 ワーク 材質に関する部分の修正作業を行なって再び N Cデータ への変換作業を行なうか、 或いは、 N C工作機械の制御 装置に初期の加工プログラムを呼び出してディ スブレイ 画面を参照しながら主軸回転速度や工具送り速度等に関 するコマ ン ドを検出した後、 新たな主軸回転速度や工具 送り速度等を手計算で算出してその値を再設定する以外 になく 、 材質変更に関わる修正作業が非常に煩わしく な る o

また、 対話形式の自動プログラ ミ ング装置を用いずに 初期の加工プログラムを穿孔テープ等に直接コ ーディ ン グした場合もこれと同様であり、 やはり、 加工条件 ώ修 正作業を行なうためには、 N C工作機械の制御装置に初 期の加エブログラムを呼び出してディ スブレイ画面を参 照しながら主軸回転速度や工具送り速度等に関するコマ ン ドを検出 して手計算で修正作業を行な う以外にない。 発 明 の 開 示

本発明は、 加エブログラムの作成が完了 してから ヮー ク材質の変更が必要にな っ た場合で も、 初期の加エブ口 グラムを変更する こ とな く 、 簡単な操作によ り新たに選 択されたワーク材質に適 した加工条件で加工を行な う こ とのでき る N C工作機械の加工条件生成方法を提供する。

本発明による数値制御工作機械の加工条件生成方法は、 加工条件を決定するための関数を、 ワーク材質に依存 し ない第 1 の関数部と ワーク材質に依存する第 2 の関数部 とに分割するステ ッ プと、 自動プロ グラ ミ ング装置によ つて加工プログラムを作成する と きに第 1 の関数部を決 定 し、 これを作成された加エブロ グラ ム と共に保存する ステ ッ プと、 数値制御装置によ って加エブロ グラムを実 行する と き に第 2 の関数部を決定するステ ッ プと、 決定 された第 1 の関数部と決定された第 2 の関数部とを合成 して加工条件を生成するステ ッ プとを備える。

更に本発明による方法では、 数値制御装置によって加 エブロ グラムを実行する前に、 第 1 の関数部を保存 して いる加工プログラムを自動プロ グラ ミ ング装置に入力す る と共に、 第 2 の関数部を自動ブログラ ミ ング装置に設 定 し、 第 1 の関数部と第 2 の関数部とを合成 して加工条 件を生成する こ とが出来る。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の方法を実施するための N C工作機械 の制御装置の要部を示すプロ ッ ク図、

図 2は、 本発明の方法を実施するための N C自動プロ グラ ミ ング装置の要部を示すプロ ッ ク図、

図 3 a乃至図 3 dは、 加工条件と しての主軸回転速度 や工具送り速度を決定する関数の構成要素を記憶するフ アイルを示す概念図、

図 4は、 N C工作機械の制御装置による 「材質変更時 の加工処理」 を示すフ ロ ーチャ ー ト、

図 5は、 N C自動プログラ ミ ング装置による 「加工定 義処理」 を示すフ ローチャ ー ト、

図 6は、 N C自動プログラ ミ ング装置による 「加エブ ログラム修正処理」 を示すフローチヤ一 トである。

発明を実施するための最良の形態

図 1及び図 2を参照して本発明の方法を実施する N C 工作機械の制御装置及び N C自動プロダラ ミ ング装置に ついて説明する。

図 1 に示す制御装置 1 0の C P U (セ ン トラノレ · プロ セ シ ング * ユニ ッ ト） 1 1は制御装置 1 0全体を制御す るプロセッサであり、 ノ ス 2 1を介して R O M 1 2に格 納されたシステムプログラムを読み出 し、 この システム プログラムに従って、 制御装置 1 0を全体的に制御する _c R AM I 3には一時的な計算データや表示データおよび C R TZMD I ュニッ ト 7 0を介してオペレータが入力 した各種データ等が格納される。 CM O Sメ モ リ 1 4は 図示しないバッテリでバックアップされ、 制御装置 1 0 の電源がオフに されても記憶状態が保持される不揮発性 メ モ リ と して構成されている。

イ ン タ ー フ ェ イ ス 1 5 には、 紙テープと紙テープ リ 一 ダ パ ンチ ヤ 、 或いはフ ロ ッ ピーディ ス ク と その駆動装 置等から成る外部記憶手段と しての外部機器 7 2が接続 される。 紙テープリ ーダ及びフ ロ ッ ピーディ ス ク装置か らは、 N C 自動プロ ダラ ミ ング装置 1 0 0等で作成され た加エブロ グラ ムを始め、 各種の加エブロ グラ ムが読み 込まれ、 ま た、 制御装置 1 0 内で編集された加エブログ ラムは紙テーブパンチヤ やフ ロ ッ ビーディ スク装置に出 力する こ とがで き る。

P M C (プ ロ グラ マ ブノレ · マ シ ン . コ ン ト ロ ー ラ ） 1 6 は、 制御装置 1 0 に内蔵された シーケ ンスプロ グラ ムで工作機械側の補助装置、 例えば、 工具交換用の ロボ ッ トハ ン ド等と い っ たァ ク チ ユエ一夕を制御する。 即ち、 加エブロ グラ ムで指令された M機能 （補助機能） 、 S機 能 （主軸速度機能） 及び T機能 （工具機能） に従って、 これら シーケ ンスプログラムで補助装置側で必要な信号 に変換し、 1 ノ 0ユニッ ト 1 7 から補助装置側に出力す る。 こ の出力信号によ り 各種ァク チユエ一夕等の補助装 置が作動するよ う になっている。 また、 工作機械機本体 や補助装置側の リ ミ ッ ト スィ ツ チ及び工作機械本体に配 備された操作盤の各種スィ ッ チ等の信号を受け、 必要な 処理を して C P U 1 1 に渡す。

工作機械各軸の現在位置、 アラ ーム、 パラ メ ー タ 、 函 像データ等の画像信号は C R T/MD I ュニッ ト Ί 0に 送られ、 そのディ スプ レイ に表示 される。 C R T Z MD I ュニッ ト 7 0はディ スプレイやキーボー ド等を備 えた手動データ入力装置であり、 イ ンターフヱイス 1 8 は C R TZMD I ュニッ ト 7 0のキ一ボー ドからのデー タを受けて C P U 1 1 に渡す。 イ ンターフ ェイ ス 1 9は 手動パルス発生器 7 1 に接続され、 手動パルス発生器 7 1からのパルスを受ける。 手動パルス発生器 7 1 はェ 作機械本体の操作盤に実装され、 手動操作の分配パルス による各軸制御で工作機械の可動部を精密に位置決めす るために使用される。

軸制御回路 3 0〜 3 4は C P U 1 1 からの各軸の移動 指令を受け、 各軸の指令をサーボアンブ 4 0〜 4 4に出 力する。 サーボアンブ 4 0〜 4 4はこの指令を受けて、 各軸のサーボモータ 5 0〜 5 4を駆動する。 X、 Y、 Ζ、 U、 V軸のサーボモータ 5 0〜 5 4には位置検出用のパ ルスコーダが内蔵されており、 このパルスコーダからの 位置信号がパルス列と してフィ ー ドバッ ク される。 場合 によっては、 位置検出器として、 リニアスケールが使用 される。 また、 このパルス列を F ZV (周波数 Z速度） 変換することにより、 速度信号を生成するこ とができる。 図 1ではこれらの位置信号のフィ 一 ドバッ ク及び速度フ イ ー ドノ ッ クは省略している。

ス ピン ドル制御回路 6 0は C P ϋ 1 1からの主軸回転 速度指令を受けてスピン ドルアンブ 6 1 に主軸速度信号 を出力 し、 ス ピ ン ドルア ンブ 6 1 は こ の主軸速度信号を 受け、 主軸モータ 6 2を指令された回転速度で回転させ る。 ま た、 オ リ エ ンテー シ ョ ン指令によ って、 所定の位 置に主軸を位置決めする。 ス ピン ドルモータ 6 2 には歯 車或いはベル ト等でポ ジ シ ョ ンコーダ 6 3が結合され、 ポ ジ シ ョ ン コーダ 6 3が主軸の回転に同期 して帰還バル スを出力 し、 その帰還パルスはィ ンタ ー フ ェ イ ス 2 0を 経由 して C P U 1 1 に読み取られる。 実施例では 5軸分 の軸制御回路とサーボア ンプとを有する ミ リ ングマ シ ン の制御装置 1 0 について示 しているが、 工作機械によ り サーボア ンブ及びサーボモータの数は様々であ る。 制御 装置 1 0及び工作機械のハー ドウ エアに関する構成自体 は従来の ものと同様であ るから、 細部の説明は省略する。

図 2 に示される N C 自動ブログラ ミ ング装置 1 0 0は、 C P U 1 0 1 、 該自動プログラ ミ ングシステムの制御ブ ロ グラムを格納 した R O M 1 0 7、 フ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1 から ロー ドされた システムプロ グラムや各種のデ 一夕等を格納する R A M 1 0 2、 キーボー ド 1 0 3、 対 、話画面を構成する C R T表示装置 1 0 4、 タブレ ツ ト装 置 1 0 9、 ディ スク コ ン ト ローラ 1 0 8、 システムブロ グラム等を格納 したフ ロ ッ ピーディ ス ク 1 1 1 、 作成図 面を出力するための X— Yプロ ッ タ 1 1 0、 作成された 加工プログラムを穿孔テープと して出力する紙テープバ ンチヤ 1 0 5を備え、 これらの各要素はバス 1 0 6を介 して接続されている。 タブレツ ト装置 1 0 9は画面対応領域 1 0 9 a と メ ニ ユー表 1 0 9 b とを有し、 オペレータがタブレ ツ ト カー ソル 1 0 9 cを画面対応領域 1 ひ 9 a内で移動させる と C R T 1 0 4上のグラフ ィ ッ ク カーソルが移動 し、 オペ レータは C R T 1 0 4の表示画面上で 意の位置を指定 する こ とが出来る。 更に、 メ ニュー表 1 0 9 b上でタブ レ ツ ト カー ソル 1 0 9 cを移動させて指示操作を行なう こ とにより フ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1 に準傭された シス テムプログラムから各種のメ ニュー項目が選択される。

N C自動プログラ ミ ング装置 1 0 0により対話形式で 加工プログラムを作成する場合、 オペレー タがキーボー ド 1 0 3やタブレ ツ ト装置 1 ひ 9を操作して加工定義の システムプログラムを選択して C P U 1 0 1を起動させ る と、 工程定義の設定画面が C R T 1 0 4上に表示され る。 オペレータが加工工程の名称や使用工具の名称を入 力し、 更に、 切削方向や切削镇域およびその他の加工デ 一夕を入力する と、 これらの入力データはシステムプロ グラムのオペレーティ ングシステムによ り一括 して加工 プログラムに変換され、 フ ロ ッ ビーディ スク 1 1 1や穿 孔テープ等に出力される。

また、 エン ド ミ ル等の工具を駆動する主軸の回転速度 や工具の切削送り及び早送り等に関する移動指令、 な ら びに、 工具移動経路の補間指令や座標データ等をキーボ ー ド 1 0 3から コーディ ングする こ とによ り、 N C言語 水準の加工プログラムを直接作成してフ 口 ッ ビーディ ス 61 一 9 一 ク 1 1 1 や穿孔テープ等に出力するこ と もでき る。 N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0に関する構成及び一般機 能等に関しては従来のものと同様であるから、 細部の説 明は省略する。 '

次に、 N C工作機械と しての ミ リ ングマ シ ンの場合を 例に取って、 加工条件と しての主軸回転速度や工具送り 速度を決定する関数について説明する。

主軸回転速度 S (rpm)を決定するための関数は、 回転 速度比を K (無名数）、主軸回転速度係数を C [m/(mm- π )]、 使用工具の標準切削速度を V (m/min.)、 工具径を E (龍)、 加工対象となるワー クの材質に対応した補正値を W (無 名数）と して、 下記の式 （ 1 ) で表わされる。

S = ( K - C - V / E ) - W ( 1 ) 式 （ 1 ) 中の回転速度比 Kは、 荒取り、 中仕上げ、 仕 上げ等の各加工工程に対応して調整される主軸回転速度 の係数であり、 荒取りの加工工程における回転速度比を 1 と して設定され、 一般に、 中仕上げ、 仕上げと加工ェ 程が進むにつれて Kの値が大き く なる。

主軸回転速度係数 Cは、 工具径の単位（mm)と標準切削 速度 Vの単位（m/min.)から主軸回転速度 S の単位（rpm) を得るための変換係数を構成する比例定数項であり、 標 準切削速度 Vはェ ン ドミ ルゃフラ イスの形状や材質の特 性に基いて定められた切削速度、 即ち、 工具の周速の値 あ 。

従って、 上記式 （ 1 ) 中の （ K * C ， V Z E ) はヮ一 ク材質に依存しない第 1 の関数部であって、 この内、 回 転速度比 Kは加工工程にのみ依存する変数 （第 1要素） であり、 また、 標準切削速度 Vと工具径 Eは工具に依存 しない変数 （第 2要素） である。 ワーク材質に依存する 第 2の関数部はワークの材質に応じて設定される補正値 Wのみである。

工具送り速度 F (ra/min.)を決定するための関数は、 荒 取り、 中仕上げ、 仕上げ等の各加工工程に対応して調整 される送り速度比を K' (無名数） 、 エン ドミ ルゃフラ イスの形状や材質の特性に基いて定められた標準送り速 度を V ' (m/min.)、 ワ ーク の材質に対応した捕正値を W' (無名数） と して、 下記の式 （ 2 ) で表わされる。

F = ( K ' · V ' ) · W' ( 2 )

式 （ 2 ) 中の （Κ' · ν' ) はヮーク材質に依存しな い第 1の関数部であり、 この内、 送り速度比 K' は加工 工程にのみ依存する変数 （第 1要素） であり、 標準送り 速度 V' は工具にのみ依存する変数 （第 2要素） である。 ワーク材質に依存する第 2の関数部はワークの材質に応 じて設定される補正値 W' である。

以下、 加工条件を決定するための関数をワーク材質に 依存しない第 1の関数部とワーク材質に依存する第 2の 関数部とに分割し、 N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0 による加エブログラムの作成時に第 1 の関数部を加エブ ログラムと共に保存すると共に、 加エブログラムの実行 段階で N C工作機械の制御装置 1 0に第 2の関数部を設 定するこ とにより、 第 1 の関数部と第 2の関数部とを合 成して加工条件を生成する第 1の実施例について説明す る 0

この実施例では、 N C工作機械における制御装置 1 0 の R O M 1 2に、 各種のワーク材質に対応する複数の補 正値 W及び W' を記憶する図 3 b に示すよ うな補正フ ァ ィルを保存しておき、 また、 図 4に示すような 「材質変 更時の加工処理」 に基いて加工プログラムを処理するた めのシステムプログラムを設けておく 。

N C自動ブログラ ミ ング装置 1 0 0を用いた加エブ口 グラムの作成段階では、 エン ド ミ ル等の工具を駆動する 主軸の回転速度や工具の切削送り及び早送り等に関する 移動指令、 並びに、 工具移動経路の補間指令や座標デー タ等をキーボー ド 1 0 3から N C言語の水準で直接コー ディ ングする方法により加工プログラムを作成する。 従 来は予め選択された特定のワーク材質に対応して主軸の 回転速度や工具の切削送り速度をプログラム していたが、 本実施例では荒取り、 中仕上げ、 仕上げ等の加工工程に 対応して夫々回転速度比 K及び送り速度比 K' を決め、 また、 使用工具に対応して標準切削速度 V及び工具径 E 並びに標準送り速度 V' を決めて主軸回転速度 Sに関す る第 1 の関数部 （K · C · VZ E ) や工具送り速度 Fに 関する第 1 の関数部 （Κ · ν' ) を算出 し、 これらの 値を主軸回転速度や工具の切削送り速度の基準値と して プログラムする。 加エブログラムと共にコーディ ングさ れた主軸回転速度や切削送り速度の基準値は、 ブロ グラ ム作業の終了時点でフ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1 や穿孔テ ーブに出力されて加エブログラム と共に保存される。

加エブ ロ グラ ムが保存 さ れた フ ロ ッ ビーディ ス ク 1 1 1 や穿孔テープを N C工作機械の制御装置 1 0 にセ ッ ト し、 加工対象となる ワークを N C工作機械のテープ ルに取り付けて、 制御装置 1 0を 「材質変更時の加工処 理」 のモー ドに して起動させると、 C P U 1 1 は図 4の フ ローチャー トに示す処理を実行する。

C P U 1 1 は、 まず、 ステッ プ a 1 に於いて加工対象 となる ワークの材質を問い掛けるメ ッセー ジを C R T M D I ュニッ ト 7 0のディ スプレイ に表示 し、 オペレー 夕からの材質名の入力操作を待つ待機状態に入る。

オペレータが C R TZMD I ュニッ ト Ί 0のキーボー ドを操作して加工対象となる ワークの材質名を入力する と、 C P U 1 1 はステッ プ a lの判別処理でこの操作を 検出 しステップ a 2 に進む。 C P U 1 1はステップ a 2 に於いて図 3 bの捕正フ ァイ ルを検索して入力材質名に 対応する補正値 Wと W' 、 即ち、 ワーク材質に依存する 第 2の関数部の値を検出 して記憶する。

次に、 C P U 1 1 はステッ プ a 3 に於いてフ ロ ッ ピー ディ スク 1 1 1や穿孔テープを介して与え られる加エブ ログラムを 1ブロ ッ ク読み込み、 この 1 ブロ ッ クが主軸 の回転速度指令に関する ものであ るのか （ステップ a 4) 、 工具の切削移動指令に関する ものであるのか （ステツ ブ a 5 ) 、 アブローチや退避等に関する早送り のための 移動指令に関する ものであるのかを判別する （ステップ a 6 ) o

ステップ a 4に於いて今回読み込んだブロ ッ クが主軸 の回転速度指令に関する ものである と判別されれば、 。 ？ 11 1 1 はステッ ブ & 1 1 に移行し、 こ の回転速度指 令に対応して加工プログラム中に記憶されている主軸回 転速度の基準値 （K · C · V / E ) 、 即ち、 .主軸回転速 度を決定するための第 1の関数部の値に、 ステップ a 2 に於いて検出 Z記憶された第 2の関数部である補正値 W の値を乗じ、 加工対象となるワー クの材質に応じた主軸 回転速度 Sを求めて、 ス ピン ドル制御回路 6 0に出力す る。 C P U 1 1 はフ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1や穿孔テー ブで与えれた加エブログラムから新たな主軸回転速度指 令が読み込まれるまでの間、 主軸の回転速度を S (rpm) に保持する o

ステップ a 5に於いて今回読み込んだ 1 ブロ ッ クがェ 具の切削移動指令に関する ものである と判断されれば、 ステップ a 9に移行し、 C P U 1 1はこの切削移動指令 に対応して加工プログラム中に指定された切削送り速度 の基準値 （κ · ν' ) 、 即ち、 切削送り速度を決定す るための第 1の関数部の値に、 ステップ a 2で検出 Ζ記 憶された第 2の関数部である補正値 W' の値を乗じ、 加 ェ対象となるワーク の材質に対応した切削送り速度 Fを 求めて各軸の軸制御開路 3 0〜 3 4に分配パルスを出力 する。 C P U 1 1はステップ a 1 0に於いて各軸のサー ボアンブ 4 0〜 4 4を介して工具の切削送り速度が F と なるように各軸のサーボモータ 5 0〜 5 4を駆動制御し て工具を移動せしめる。

ステップ a 6 に於いて工具のアブローチや退避等に関 する移動指令であると判断された場合には、 実際の切削 作業は行なわれず、 ワーク材質を考慮する必要もないの で、 ステップ a 1 0 に於いて予め設定された送り速度で 工具を移動せしめる。 また、 ステップ a 6 に於いて加工 条件に無関係なコー ドが読み込まれた場合には、 ステツ ブ a 7 に移行してこれらの指令に応じて従来と同様の処 理を実施する。

以下、 C P U 1 1 は、 ステップ a 8でフロッ ピーディ スク 1 1 1や穿孔テープで与えれた加エブログラムから プログラムエン ドのコー ドが検出されるまでの間、 加工 プログラムを 1 ブロ ッ ク毎に読み込んで、 前述と同様の 処理を操り返し実行する。

上述の如く第 1の実施例では、 加工条件を決定する関 数に於いてワーク材質に依存する第 1 の関数部のみが加 エブログラムと共に保存され、 ワーク材質に依存しない 第 2の関数部は実際の加工の開始段階に於いて N C工作 機械の制御装置 1 0に入力して加工条件を生成する。

上記第 1 の実施例によれば、 フ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1や穿孔テープに保存された初期の加工プログラムを変 更することなく 加工を施すワーク材質に適応した加工条 件を設定する こ とができ る。 従って、 ワー ク の材質が確 定 していない段階で も 自由に加工プログラムを作成する こ とができ る。 更に、 製品形状、 加工工程及び使用工具 等の条件に基いて作成された初期の加エブロ グラムがそ のま ま ソ ースプログラム と して保存されるので、 加エブ ロ グラ ムの作成が完了 してから加工を施すワー ク材質の 変更が必要にな っ た場合で も加エブロ グラ ムの作り 直 し や修正作業は全く 必要な く 、 実際の加ェ時にオペレータ がワー ク材質を指定するだけで新たに選択されたワーク 材質に応じた適切な加工条件で加工を行な う こ とが出来 る ₀

上記実施例ではオペレータがワーク材質名を選択する こ とによ って制御装置 1 0 に補正値 W及び W ' を設定す る 場合 に つ い て説明 し た が、 オペ レ ー タ が C R T Z M D I ュニ ッ ト 7 0 のキーボー ドを介 して直接に補正値 の値を入力する よ う に しても よい。

N C 自動プロ グラ ミ ング装置 1 0 0 によ る加エブロ グ ラ ムの作成段階でオペレータが N C言語を用いて直接ブ ロ グラ ムをコーディ ングする代わり に、 N C 自動ブロ グ ラ ミ ング装置 1 0 0 の機能を用いて対話形式で加エブ口 グラムを作成する こ と も可能であ る。

N C 自動プロ グラ ミ ング装置 1 0 0 の対話機能を用い た加エブロ グラ ムの作成方法を第 2 の実施例と して図 5 に示す。

本実施例では、 各種の加工工程に対応する複数の回転 速度比 K及び送り速度比 K' を記億するフ ァ イ ル （図 3 c ) や、 使用工具名に対応する標準切削速度 V、 工具径 Ε及び標準送り速度 V' を記憶するフ ァ イ ル （図 3 d ) 、 並びに、 主軸回転速度係数 Cのパラメ ータ （図 3 a ) が R O M 1 0 7内に格納され、 対話形式による加工工程や 使用工具の選択操作により、 第 1 の関数部である主軸回 転速度や切削送り速度の基準値が自動的に算出されて加 エブログラム中に書き込まれる。

オペ レー タ がキーボー ド 1 0 3 やタ ブレ ツ ト装置 1 0 9を操作して加工定義のシステムプログラムを選択 すると、 C R T 1 0 4の表示画面には加工工程の定義、 使用工具の定義、 切削方向や切削領域の設定の順でガイ ダンスメ ッセージが表示されるので、 オペレータはこの 順序に従ってデータを入力するこ ととなる。

以下、 N C 自動プロ グラ ミ ング装置 1 0 0の C P U

1 0 1が実行する 「加工定義処理」 について図 5のフ ロ 一チヤ一 トを参照して説明する。

C P U 1 0 1 はまず、 ステップ b l に於いてデータ入 力を促すメ ッセージを C R T /M D I ュニッ ト 1 0 4の ディ スプレイに表示し、 オペレータからの入力操作を待 つ待機状態に入る。

オペ レー タ がキーボー ド 1 0 3 や タ ブレ ツ ト装置 1 0 9を操作して加工工程の名称を入力すると、 C P U 1 0 1 はステップ b 1 に於いてこの操作を検出し、 ステ ッブ b 2 に進む。 C P ϋ 1 0 1はステップ b 2 に於いて 入力データをバッ フ ァ に一時記憶した後、 ステップ b 3 に於いてこのデータが加工工程の定義に関する ものであ るか否かを判別する。 この場合は加工工程の名称が入力 されたのでステップ b 6 に移行し、 C P U 1 0 1 は今回 の操作で設定された加工工程の名称を工程記憶レ ジスタ に一時記憶して保持し、 ステップ b 1 2の判別処理を実 行した後、 再びステップ b l に復帰して使用工具の名称 が入力されるのを待機する。

オペレータが使用工具の名称を選択して入力すると、 C P U 1 0 1 はステ ッ プ b 1 の判別処理でこの操作を検 出 してステ ッ プ b 2 に進む。 C P U 1 0 1 はステッ プ b 2で入力データをバッ フ ァ に一時記憶し、 前記と同様 に してステップ b 3の判別処理を実行するが、 この場合 判別結果は偽となるからステップ b 4 に移行し、 ステツ ブ b 4 に於いて今回入力されたデータが使用工具の名称 であるか否かを判別する。 ステップ b 4の判別結果は真 となるので、 C P U 1 0 1 はステップ b 7で今回の操作 で設定された使用工具の名称を工具名称記憶レ ジス タ に —時記憶して保持し、 ステップ 1 2の判別処理を実行 した後、 再びステップ b 1 に復帰してオペレータによる 切削方向や切削領域の設定操作を待機する。

以下、 キーボー ド 1 0 3やタブレツ ト装置 1 0 9 を介 して切削方向や切削領域を指定してオペレータが主軸回 転指令や切削指令を入力する と、 C P U 1 0 1 はステツ ブ b 1 の判別処理でこの操作を検出して入力データをバ ッファ に一時記憶し （ステップ b 2 ) 、 前記と同様にし てステップ b 3及びステップ b 4の判別処理を実行する。 この場合には、 ステップ b 4の判別結果は偽となるので、 更に、 今回入力されたデータが主軸回転指令に関する も のであるのか （ステップ b 5 ) 、 切削指令に関する もの であるのかを判別する （ステップ b 1 0 ) 。

そして、 ステップ b 5で今回入力されたデータが主軸 回転指令に関する ものである と判別されればステップ b 8に移行し、 C P ϋ 1 0 1は現段階で工程記憶レ ジス 夕に記億されている工程の名称に基いて図 3 じ の フ ア イ ルから当該加工工程に対応した回転速度比 Κを検出し、 また、 現段階で工具名称記憶レジスタに記憶されている 使用工具の名称に基いて図 3 dのファイルから当該工具 に対応した標準切削速度 Vと工具径 Eを検出して、 これ らの値と主軸回転速度係数 Cのパラメ 一夕及び前述の式 ( 1 ) に基いて第 1の関数部である主軸回転速度の基準 値 （K ' C ' VZE ) を求める。 C P U 1 0 1 はステツ ブ b 9に進み、 ステップ b 8で求めた主軸回転速度の基 準値を主軸回転指令と共に加エブログラムと して R AM 1 0 2に記億する。

ステップ b 1 0に於いて今回入力されたデータが切削 指令に関する も のであ る と判別さ れれば、 ステ ッ プ b 1 3に移行し、 C P U 1 0 1は現段階で工程記憶レジ スタに記憶されている工程の名称に基いて図 3 cのファ ィルから当該加工工程に対応した送り速度比 K ' を検出 し、 ま た、 現段階で工具名称記憶レ ジス タ に記憶されて いる使用工具の名称に基いて図 3 dのフ ァ イ ルから当該 工具に対応 した標準送り 速度 V ' を検出 して、 これらの 値と前述の式 （ 2 ) に基いて第 1 の関数部であ る切削送 り速度の基準値 （ Κ' · ν' ) を求める。 C P U 1 0 1 はステ ッ プ b 1 4に於いて、 ステ ッ プ b 1 3で求めた切 削送り 速度の基準値を切削指令と共に加エブロ グラ ム と して R A M 1 0 2 に記憶する。

加工工程、 使用工具の定義、 主軸回転、 切削移動以外 の指令ゃデ一夕が入力された場合、 即ち、 ステ ッ プ b 3 〜ステ ッ プ b 5及びステ ッ プ b 1 0の判別結果が全て偽 とな っ た場合には、 C P U 1 0 1 はステ ッ プ b 1 1 に於 いて、 これらの指令又はデータを加工プロ グラ ムの一部 と して R A M I 0 2 に記憶する。

以下、 C P U 1 0 1 は 、 オ ペ レ ー タ がキー ボー ド

1 0 3やタ ブレ ツ ト装置 1 0 9を操作 してデー タが入力 される毎に前述の処理を繰り 返 し実行 し、 最終的に、 ェ 程定義の設定処理を完了 したオペ レー タ がキーボー ド 1 0 3の定義完了キーを操作する と、 C P U 1 0 1 は こ の操作をステ ッ プ b 1 の判別処理で検出 して入力データ と して記憶 し （ステ ッ プ b 2 ) 、 ステ ッ プ b 3〜ステ ツ ブ b 5 及びス テ ッ プ b 1 0 の判別処理を実行 した後、 R A M I 0 2 にプロ グラムェ ン ドのコ一 ドを記憶して (ステ ッ プ b 1 1 ) 、 ステ ッ プ b 1 2 の判別処理を以て 工程定義の処理を終了 し 、 こ れ ま で の操作で R A M 1 0 2 に記憶された指令やデータをシステムプログラム のオペレーティ ングシステムで一括して変換し、 フ ロ ッ ピーディ スク 1 1 1 や穿孔テープ等に出力する。

加エブ ロ グラ ム が保存 さ れた フ ロ ッ ビーディ ス ク 1 1 1 や穿孔テープ等を N C工作機械の制御装置 1 0 に セ ッ 卜 してからの処理は、 前述した第 1実施例と同様で あ 。

前述 した第 1 及び第 2 実施例のいずれにおいて も、 N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0 による加エブログラ ムの作成段階でワーク材質の影響を受けない加工条件の 関数部のみを加エブ口グラム と一体に保存する と共に、 加工の開始段階で改めてワーク材質の影響を受ける関数 部を制御装置 1 0 に入力する こ とによ り 、 N C工作機械 側の制御装置 1 0が 1 ブロ ッ クの加エブログラムを読み 込む毎に各プロ ッ クの加工条件を生成して加工を実施す る o

実際の加工を行な う前に、 予め作成されたソースプロ グラムを N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0 に読み込ま せて再処理を行ない、 ソースプログラムを残したま まの 状態で特定のワーク材質に対応する加工条件を生成して ソースプログラムと同様の加工を実施する別の加エブ口 グラムを新たに作成した り、 また、 ソ ースプログラムに 記憶した加工条件をワーク材質に対応して書き替えたり する こ と も可能であ る。

以下、 N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0 によって上 記の処理を行な う第 3の実施例について図 6を参照 して 説明する。

この実施例では、 各種の加工工程に対応 して回転速度 比 Kと送り速度比 K ' を記憶する フ ァ イ ル （図 3 c ) 、 使用工具名に対応して標準切削速度 Vと工具径 Eな らび に標準送り速度 V' を記憶するフ ァ イ ル （図 3 d ) に加 え、 更に、 各種のワーク材質に対応する複数の補正値 W と W ' を記憶す る 補正 フ ァ イ ル （図 3 b_ ) を R O M 1 0 7 内に格納 してお く 。 なお、 ソースプログラム 自体 の作成に関する処理は前述した第 1及び第 2の実施例と 同様であるが、 第 3の実施例では加工プロ グラ ムを実行 する前にソ ースプロ グラ ムを N C 自動プロ グラ ミ ング装 置 1 0 0に読み込ませる こ と によ り、 N C 自動プロ グラ ミ ング装置 1 0 0 によ る処理でワーク材質に対応した加 ェ条件を新たに生成 して加エブロ グラ ム と共にフ ロ ッ ビ 一ディ スク 1 1 1や穿孔テープ等に出力させる点が異な る o

まず、 既に作成した初期のソースプログラムを格納 し たフ ロ ッ ピーディ ス ク 1 1 1 を N C 自動ブロ グラ ミ ング 装置のディ スク コ ン ト ローラ 1 0 8 にセ ッ ト して図 6 に 示す 「加工プロ グラ ム修正処理」 のルーチ ンを起動する と、 C P U 1 0 1 はステ ッ プ c l に於いて C R T 1 0 4 の表示画面に加工対象と なる ワークの材質を問い掛ける メ ッ セー ジを表示 し、 オペレータからの材質名の入力操 作を待つ待機状態に入る。 オペ レー タ がキー ボー ド 1 0 3 や タ ブ レ ツ ト 装置 1 0 9 を操作して加工対象となる ワークの材質名を入力 する と、 C P U 1 0 1 はステップ c l の判別処理でこの 操作を検出 してステップ c 2 に進み、 図 3 b のフ ァイル を検索して入力材質名に対応する補正値 Wと W ' 、 即ち、 ワーク材質に依存する第 2の関数部の値を検出 して記憶 する。

次に C P U 1 0 1 はステッ プ c 3 に於いてフ ロ ッ ビー ディ スク 1 1 1 に保存されている ソースプログラム、 即 ち、 ワーク材質に依存しない第 1 の関数部の値のみを加 ェ条件と して保存している初期の加工プログラムを 1 ブ ロ ッ ク読み込み、 ステッ プ c 4 に於いてバッ フ ァ に記憶 した後、 ステッ プ c 5 に於いて読み込まれたブロ ッ クが 主軸の回転速度指令に関する ものであ るのか、 ステ ップ c 6 に於いて工具の切削移動指令に関する ものであ るの かを判別する。

そ して、 今回読み込んだブロ ッ クが主軸の回転速度 令に関す る も のであれば （ス テ ッ プ c 5 ) 、 C P U 1 0 1 はこの回転速度指令に対応してソースプログラム 中に指定された主軸回転速度の基準値 （ K · C · V / E) 即ち、 主軸回転速度を形成する第 1 の関数部の値に、 第 2 の関数部である捕正値 Wの値を乗じ、 加工対象となる ワーク の材質に対応した主軸回転速度 S を求めてバッ フ ァ のデー タ 内容を修正 し （ステ ッ プ c 1 1 、 ステ ッ プ c 1 0 ) 、 修正された主軸回転速度 S の値を主軸の回転 速度指令と共に R A M 1 0 2の新たな記億領域に記憶す る （ステ ッ プ c 7 ) 。

今回読み込んだ 1 プロ ッ ク が工具の切削移動指令に関 する ものであれば （ステ ッ プ c 6 ) 、 C P U 1 0 1 は こ の切削移動指令に対応してソ ースプロ グラ ム中に指定さ れた切削送り速度の基準値 （Κ' · ν' ) 、 即ち、 切削 送り速度を形成する第 1 の関数部の値に、 第 2の関数部 である補正値 W' の値を乗じ、 加工対象となる ワーク の 材質に対応した切削送り 速度 Fを求めてバッ フ ァ のデー タ内容を修正し （ステ ッ プ c 9、 ステ ッ プ c l O ) 、 修 正 さ れた切削送 り 速度 F の値を切削移動指令 と 共に R A M I 0 2 の新たな記憶領域に記憶する （ステ ッ プ c 7 ) o

実際の切削作業に関係のないアブローチや退避のため の早送り指令や加工条件に無関係なコ ー ドが読み込まれ た場合、 即ち、 ステ ッ プ c 6の判別結果が偽と な っ た場 合には、 これらのデータ に修正を加える こ とな く R A M 1 0 2の新たな記憶領域にそのま ま記憶する （ステ ッ プ c 7 ) 0

以下、 C P U 1 0 1 は、 ステ ッ プ a 8 に於いてフ ロ ッ ビーディ ス ク 1 1 1 や穿孔テープで与えれたソ ースプロ グラムからプロ グラ ムェ ン ドのコ一 ドが検出される まで の間、 初期の加工プログラムを 1 ブロ ッ ク毎に読み込ん で、 前述と同様の処理を繰り 返 し実行 し、 ステ ッ プ c 1 の処理で入力された ワー ク材質に対応する加工条件を設 定した新たな加工プログラムを R A M I 0 2内に作成し、 最終的に、 フロッ ピーディ スク 1 1 1 や穿孔テープ等に 出力する。

この第 3の実施例では、 予め作成されたソースブログ ラムを N C自動ブログラ ミ ング装置 1 0 0に読み込んで 再処理を行なう ことにより、 ソ ースプログラムを残した ままの状態で特定のワーク材質に対応する加工条件を生 成してソースプログラムと同様の加工を実施する別の加 エブログラムを新たに作成するよう に しているので、 N C工作機械の制御装置 1 0で加工を実施する際に捕正 値を乗じるという特別な処理を行なう必要がなく 、 N C 自動プログラ ミ ング装置 1 0 0から出力された穿孔テー ブゃフロ ッ ビーディ スク 1 1 1を制御装置 1 0にセッ ト するだけで、 ワーク材質に対応した適切な加工動作を行 なわせるこ とができる。

更に、 ワーク材質の影響を受けない第 1の関数部の値 のみを加工条件と して保存しているソースプログラムは 穿孔テープやフロッ ビーディ スク 1 1 1内にそのままの 形で保存されるので、 再びワーク材質の変更が必要にな つた場合でも、 図 6 に示すような処理を再び実施するこ とにより新たなワーク材質に対応した加工条件を備えた 加工プログラムを簡単に得るこ とができる。 なお、 ヮー ク材質に対応する新たな加工条件を備えた加エブログラ ムをソースプログラムと別に新規作成する代わり に、 前 述の処理でソースプログラムの加工条件自体を書き替え て しま う こ と も可能であ る。

以上、 第 1 及び第 2 の実施例では、 N C 自動プロ グラ ミ ング装置 1 0 0 による加エブロ グラ ムの作成時に第 1 の関数部の値のみを手動設定ま たは自動設定 して加エブ ロ グラ ムと一体に保存する と共に、 加エブロ グラ ムの実 行段階で N C工作機械の制御装置 1 0 に第 2 の関数部を 設定する こ とによ り第 1 の関数部と第 2 の関数部とを合 成 して加工条件を生成しながら N C工作機械を駆動制御 する。 第 3 の実施例では、 第 1 の関数部の値のみを記憶 する ソ ースプロ グラ ムを加工を行な う前に N C 自動プロ ダラ ミ ング装置 1 0 0 に読み込んで再処理を行な う こ と によ り ソースプログラムを残 したま ま の状態で特定のヮ ーク材質に対応する加工条件を生成 し、 ソ ースブロ グラ ム と同様の加工を実施する別の加工プロ グラ ムを新たに 作成してフ ロ ッ ピーディ スク や穿孔テープに出力 し、 こ の加工プロ グラ ムを制御装置 1 0 にセ ッ トする こ と によ つて加工を実施する。 何れの実施例に於いて も、 制御装 置 1 0 自体が N C 自動プロダラ ミ ング装置 1 0 0 の機能 を兼ね備えた ものであれば、 上述の処理を制御装置 1 0 のみで行なわせる こ と も可能であ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 数値制御工作機械によってワークを加工するために 必要な加工条件を生成する方法であって、

( a ) 加工条件を決定するための関数を、 ワーク材質 に依存しない第 1の関数部とワーク材質に依存する第 2 の関数部とに分割するステップと、

( b ) 自動プログラ ミ ング装置によって加エブログラ ムを作成するときに前記第 1の関数部を決定し、 これを 作成された加エブ口グラムと共に保存するステップと、 ( c ) 数値制御装置によって加工プログラムを実行す るときに前記第 2の関数部を決定するステップと、

( d ) 前記ステッ プ （ b ) で決定された第 1 の関数部 と前記ステップ （ c ) で決定された第 2の関数部とを合 成して加工条件を生成するステップとを備える、 数値制 御工作機械の加工条件生成方法。

2 . 前記加工条件は主軸回転速度 Sであり、 主軸回転速 度 Sを決定するための関数は、

S = ( K · C · V / E ) · W

(但し、 Kは加工工程に応じて設定される回転速度比、 Cは主軸回転速度係数、 Vは使用工具に応じた標準切削 速度、 Eは工具径、 Wはワークの材質に応じた捕正値） で表わされる、 請求の範囲第 1項に記載の数値制御工作 機械の加工条件生成方法。

3 . 前記第 1 の関数部は K ' C ' V Z Eから成り、 前記 第 2の関数部は Wから成る、 請求の範囲第 2項に記載の 数値制御工作機械の加工条件生成方法。

4. 前記加工条件は工具送り速度 Fであり、 工具送り速 度 Fを決定するための関数は、

F = (K, · ν, ) · νΤ

5 (但し、 K' は加工工程に応じて設定される送り速度 比、 V ' は工具の形状及び材質に応じて設定される標準 送り速度を、 W' はワ ー ク の材質に応じた補正値） で表 わされる、 請求の範囲第 1項に記載の数値制御工作機械 の加工条件生成方法。

0 5. 前記第 1の関数部は Κ' · ν ' から成り、 前記第 2 の関数部は から成る、 請求の範囲第 4項に記載の数 値制御工作機械の加工条件生成方法。

6. 前記ステップ （ c ) は、

( c 1 ) 複数のワーク材質に夫々対応する第 2の関数5 部の値を記憶する補正フ ァ イ ル手段を数値制御装置に設 けるステップと、

( c 2 ) 前記補正フ ァ イ ル手段を参照して、 オペレー 夕によって選択されたワーク材質に対応する第 2の関数 部を決定するステップとを備える、 請求の範囲第 1項に0 記載の数値制御工作機械の加工条件生成方法。

7. 前記ステップ （ b ) は、

( b 1 ) 前記第 1 の関数部を加工工程に依存する第 1 - 要素と工具に依存する第 2要素とに分割するステップと、

( b 2 ) 複数の加工工程に夫々対応 る第 1要素の値5 を記億する第 1 ファ イル手段と、 複数の工具に対応する 第 2要素の値を記憶する第 2 フ ァ イル手段とを自動プロ ダラ ミ ング装置に設けるステップと、

( b 3 ) 前記第 1及び第 2 のフ ァイ ル手段を参照して、 オペレータによって選択された加工工程と使用工具とに 夫々対応する第 1要素及び第 2要素を求めるステップと、

( b 4 ) 前記ステップ （ b 3 ) で求められた第 1要素 及び第 2要素に基づいて前記第 1 の関数部を自動ブログ ラ ミ ング装置によって生成させるステップとを備える、 請求の範囲第 1項又は第 6項に記載の数値制御工作機械 の加工条件生成方法。

8 . 数値制御工作機械によってワークを加工するために 必要な加工条件を生成する方法であって、

( e ) 加工条件を決定するための関数を、 ワーク材質 に依存しない第 1 の関数部とワーク材質に依存する第 2 の関数部とに分割するステッ プと、

( f ) 自動プログラ ミ ング装置によって加エブログラ ムを作成するときに前記第 1の関数部を決定し、 これを 作成された加工プログラムと共に保存するステップと、

( ) 数値制御装置によって加工プログラムを実行す る前に、 前記ステップ （ f ) で作成された加エブログ.ラ ムを自動ブログラ ミ ング装置に入力すると共に、 前記第 2の関数部を自動プログラ ミ ング装置に設定するステツ ブと、

( h ) 前記ステップ （ f ) で決定された第 1 の関数部 と、 前記ステップ （ g ) で設定された第 2 の関数部とを 合成して加工条件を生成し、 加エブログラムと共に出力 するステップとを備える、 数値制御工作機械の加工条件 生成方法。

9 . 前記ステップ （ g ) は、

( 1 ) 複数のワーク材質に対応する第 2の関数部の 値を記憶する補正フ ァ イ ル手段を自動プログラ ミ ング装 置に設けるステップと、

( g 2 ) 前記補正フ ァ イ ル手段を参照して、 オペレー 夕によって選択されたワ ー ク材質に対応する第 2の関数 部を決定するステップとを備える、 請求の範囲第 8項に 記載の数値制御工作機械の加工条件生成方法。

1 0 . 前記ステップ （ f ) は、

( f 1 ) 前記第 1 の関数部を加工工程に依存する第 1 要素と工具に依存する第 2要素とに分割するステップと、 ( f 2 ) 複数の加工工程に夫々対応する第 1 要素の値 を記憶する第 1 フ ァ イ ル手段と、 複数の工具に対応する 第 2要素の値を記憶する第 2 フ ァ イ ル手段とを自動プロ グラ ミ ング装置に設けるステップと、

( f 3 ) 前記第 1及び第 2 フ ァ イ ル手段を参照して、 オペレータによって指定された加工工程と使用工具とに 対応する第 1要素及び第 2要素を求めるステップと、

( f 4 ) 前記ステップ （ f 3 ) で求められた第 1 要素 及び第 2要素に基づいて前記第 1 の関数部を自動ブログ ラ ミ ング装置によって生成させるステップとを備える、 請求の範囲第 8項又は第 9項に記載の数値制御工作機械 の加工条件生成方法