(57)【要約】  本発明は回転切削工具（２）によるワーク（１）の機械加工方法に関する。工具（２）はワーク（１）と相対的に経路（３）に沿って移動させられる。本発明によれば、加工される領域の境界線は少なくとも１個の工具（２）によって決定され、その結果工具（２）の調整及び／又は持上げ移動は機械加工される領域の境界線部分において工具（２）によって決定されると共に、調整及び／又は持上げ移動はワーク（１）の機械加工の間に、工具（２）によって機械加工される領域の境界線部分において行われる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転切削工具（２）によるワーク（１）の機械加工方法であって、該工具（２）は経路（３）に沿って該ワーク（１）と相対移動させられ、少なくとも１個の前記工具（２）によって機械加工される機械加工部分の限界点は、該工具（２）によって機械加工される機械加工部分の限界点範囲内において該工具（２）の切込み及び／又は持上げ移動が画定されると共に、該工具（２）によって機械加工される機械加工部分の限界点範囲内において前記ワーク（１）の機械加工の間における切込み又は持上げ移動が実行されるように決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
隣接する機械加工部分の重なりが得られるように前記機械加工限界点は画定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ワーク（１）に対する前記工具（２）の接線又は擬似接線方向への追い込み又は追い出しが行われるように前記切込み及び／又は持上げ移動は実行されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記切込み及び／又は持上げ移動は前記ワークの表面に対して垂直な方向へ行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記切込み及び／又は持上げ移動は夫々の工具軸によって画定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記切込み及び／又は持上げ移動は加工プログラムによって指示される法線ベクトル（４）と平行に行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記切込み及び／又は持上げ移動は加工操作のオンラインシミュレーションを経て、且つ該加工において算出された前記ワークの表面に対して垂直な方向へ実行されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記切込み及び／又は持上げ移動は緩やかな速度で行われることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記切込み及び／又は持上げ移動は所定の機械加工経路全体に行われることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記切込み及び／又は持上げ移動は先行する機械加工における寸法偏差を補うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記工具（２）によって機械加工される機械加工部分の限界点は、前記ワーク（１）の形状寸法に応じて決められることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記工具（２）によって機械加工される機械加工部分の限界点は手動で決められることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメインクレームのプリアンブルの特徴に係る方法に関する。とりわけ、本発明は回転切削工具（或いは機械加工工具又は金属材料切削工具）によるワークの機械加工方法に関し、工具は経路に沿ってワークと相対移動させられる。
【背景技術】
【０００２】
基礎をなす従来技術について図面と関連させて以下に説明する。
ワークがフライス加工又は研削加工によって加工される時には、工具の形状寸法はワークの形状寸法に左右される。より具体的に説明すると、ワークの内側半径は使用できる工具の最大外側直径を決定する。工具製作及びダイ構成の際に、球状フライス工具によるフライス加工によってフリーフォームが製造される時には、フリーフォームを製造し得るように、例えばフライス工具の半径は常に表面の最小内側半径より小さく、又は最小内側半径と等しくなければならない。さもなければ、機械加工後にワークの内側半径内には、好ましくない残留材料が残る。
【０００３】
図１はワーク１のこのような機械加工状態を示しており、ワーク１の表面は水平部分から傾斜フランクへ変化する。前端に半球断面を有する回転工具２の助けを得て機械加工する間に、残留材料５は導管内に残る。
【０００４】
他方では、可能な限り短い加工時間を達成するべく、加工操作のために可能な限り大きな工具を使用することが好ましい。なぜならば、工具半径は所望表面品質と共に可能な横方向の切込みを画定するからである。機械加工工具の半径が大きくなるほど、（同じワーク表面品質において）横方向切込みも大きくなり得る。即ち、例えば球状工具によるフライス加工の間において、個々の工具経路間における線間隔が大きくなり得る。可能な切込み即ち線間隔が大きくなるほど、加工プログラムが短くなり、従って機械加工時間も短くなる。
【０００５】
図２はこの状態を示しており、相互に平行な様々な経路が工具２の外形によって概略的に表されている。残留粗さＲとなる残留材料５が個々の経路間に残ることは明白である。
最小内側半径がワークの小部分に存在するだけの場合には、多くのワーク形状寸法がある。このようなワークでは、最小内側半径により予め決められた機械加工工具によって機械加工操作全体を実行することは極めて非経済的である。原則的に、２個又はそれ以上の工具が使用され、大きい工具はより大きな切込みが選択され得る大きな曲率半径を有する部分を加工するためにあり、小さい工具はその工具によって加工され得るだけの形状寸法部分を加工するためにある。これにより、より大きい工具におけるより大きな切込みに起因して、機械加工時間がより短くなる。
【０００６】
図３は相対的に小さい半径を備えた溝状凹部が組み込まれなければならないこのようなワークの状態を示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した方法は、マシンによる機械加工工具の測定の間における誤差に起因し、様々な切削特性（即ち様々な切削圧力）及び他の影響に起因して、例えば実際には達成され得ないような理想的な精度を伴い機械加工工具がプログラムを実行する場合であっても、ワーク表面には小さな段差が形成されるという欠点を有する。これら好ましくない段差は、とりわけ研磨加工品質を有していなければならない表面において、手動による仕上げ加工操
作の増加を要求する。この段差は仕上げ加工操作において対処されなければならず、且つ例えば研磨加工によってこのように除去されなければならない。
【０００８】
図４は、より小さい直径を備えた図示工具２の使用に起因する段差Ａが明確に図示されているこの状況を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、単純な構成であると共に低コストで容易な利用が可能である一方で、従来技術の欠点を回避し、とりわけ良好なワーク表面を形成する上述したような方法を提供することにある。
【００１０】
本発明によれば、本目的はメインクレームの特徴の組み合わせによって達成され、従属クレームは本発明の更なる有利な構成を示す。
従って本発明によれば、少なくとも１個の夫々の工具によって機械加工される機械加工部分の限界点は先ず、工具の切込み及び／又は持上げ移動が前記限界点範囲内において画定されると共に、切込み及び／又は持上げ移動がワークの機械加工の間に限界点範囲内において実行され又は実現されるように決定される。
【００１１】
本発明に係る方法は多くの重要な効果によって特徴付けられる。
本発明によれば、加工プログラムは操作者の指示に従い機械の制御装置において変更され、或いはまたプログラミングシステム、キャムシステムの中に既にあり、好ましくない段差又は肩部が避けられると共に、ワーク上において様々な工具によって機械加工される表面は実際には接線方向に集中する。
【００１２】
本発明に係る方法の特に有利な構成では、隣接する機械加工部分の重なりが得られるように加工限界点は画定される。
従って、様々な機械加工工具によって加工された部分はワーク上において相互に重なる。また本発明によれば、夫々の加工プログラムの加工部分の端縁に加工工具が接近する位置において、機械加工の間に機械加工工具が所望するワーク表面から離れる方向に最小限移動するように、工具経路はプログラムの機械加工操作の端縁部分において変更され得る。この僅かな「持上げ移動」は極めて小さくなければならず、そのため表面には好ましくない「こぶ」は形成されない。プログラムによる機械加工操作において相互に重なる２個の異なった機械加工工具に対して本方法が使用される時には、ワーク表面の２個の機械加工工具によって製造された部分には「擬似接線方向」移行部分が形成されるが、これらの工具はワーク上に精確に同じ形状寸法を生じさせない。
【００１３】
工具製作及びダイ構成において、ワークの一部分に対する機械加工プログラムはしばしば、蛇行するように構成される。このような蛇行プログラムでは、制御装置は機械加工の間にオンラインで算出された単純な形状寸法分析を介して、機械加工操作の端縁部分を決定し得る。蛇行機械加工操作は通常、矩形の４側面の様な４個の端縁部分を含み、この端縁部分は本目的のために変更されなければならない。１個の側面は機械加工操作の開始によって画定されると共に、機械加工プログラムの始まりと等しくされなければならない。別の側面はプログラムの終了によって生じさせられると共に、対応する予測（最新の制御装置において知られているような先読み機能）の助けを得て容易に認識され得る。他の２個の側面はプログラム内の線間隔によって識別されると共に、例えば機械加工面における単純な形状寸法分析によって容易に認識され得る。蛇行中には、次の線への移行部分のために中間段を伴うプログラムでは、約１８０度の方向反転が実行される。この形状寸法は次の機械加工線への移行部分を明確に特徴づけると共に、単純な数学的関数の助けを得て制御装置内において確実に認識され得る。非蛇行機械加工操作では、機械加工操作の端縁部分を認識するために、同様な基準が得られる。
【００１４】
或いは、スクリーン上で、例えばスクリーン上に工具経路を表示するシミュレーションプログラムの助けを得て、機械加工操作の端縁部分を画定することも可能である。単純な補助線を記すことにより、端縁部分の始まりが操作者によって画定され得る。持上げ移動の程度は別の単純なデータ、例えば０．００１ミリメートル／１ミリメートルのピッチにより画定され得る。
【００１５】
従って、機械加工操作のための限界点の画定、又は機械加工操作のための端縁部分の画定は利用者により、いわば「手動で」実行される。しかしながら、機械加工プログラムによって「自動的に」画定されたこれらの限界点を有することも可能である。
【００１６】
本発明の好ましい構成における本発明によれば、機械加工操作の端縁部分における工具の持上げは、製造されるワーク表面に対して垂直な方向に実行される。この終了のために、機械加工プログラムにおいてプログラミングシステムにより補助的に指示される法線ベクトルを参考にすることが可能であり、このベクトルは夫々のプログラム内位置において、ワーク表面に対する法線を画定する。
【００１７】
或いは、本発明によれば、制御装置内においてオンラインで機械加工操作のシミュレーションを算出することが可能である。シミュレーションはオンラインで制御装置に記憶されている機械加工工具の形状寸法データの助けを得て、ワークの機械加工プログラムを算出すると共に、それに基づいて、どのようにしてワーク表面の傾斜が夫々の機械加工ポイントにおいて空間的に位置決めされるかを検出し得、従って持上げ方向を検出し得る。オンラインシミュレーションはまた、機械加工操作の端縁部分を検出するために使用され得る。この終了のために、プログラム終了を判定するために精確に寸法が定められた先読み機能（予測）が設けられなければならない。
【００１８】
また本発明によれば、単純な方法で、工具軸又は持上げ方向として好ましい他の空間的固定方向を画定することも可能である。本方法は極めて平坦な機械加工操作に適切である。
【００１９】
本発明によれば、例えばプログラムの開始時に、持上げ移動だけでなく、緩やかな切込みも実行するので有利である。機械加工工具の持上げ又は切込み移動により、機械加工における僅かな変化が達成される。これにより、ワークの形状寸法が僅かに変化する。持上げ又は切込み移動は理想的には、可能であればいかなるこぶ又は屈曲を有することなく、接線移行部分が持上げ移動が実行されない機械加工部分へ向けて形成されるように、制御装置によって実行される。持上げ移動によって変化させられたワーク形状寸法はプログラムの機械加工部分の端縁へ向けて直線的に上昇するように構成され得る。当然のことながら、例えば放物線等、他の数学的関数も可能である。
【００２０】
機械加工プログラムにおける説明した変更は当然のことながら、制御装置に代えてキャムシステム又はプログラミングシステムにおいて実行され得る。
機械加工操作の端縁部分の直線状上昇形状寸法が使用される時には、例えば０．００２ミリメートル／１ミリメートルのピッチ及び５ミリメートルの端縁部分幅のような寸法の入力によって極めて容易に画定され得る。これは、機械加工操作が端縁へ接近するミリメートル毎に、工具はワーク表面から０．００２ミリメートル上昇し、機械加工操作の端縁から５ミリメートル離れたところから開始すると共に、端縁上において０．０１ミリメートルの持上げ高さで終了する。当然のことながら、持上げ移動が連続的である一方で、工具は端縁へ向けて移動する。これはまた、工具が機械加工操作の端縁から再度離れるように移動した時の切込み移動にも当てはまる。
【００２１】
例えば環状機械加工部分の場合等、機械加工部分が２個の側面のみを有し、従って持上げ移動は２個の側面のみにおいて実行され得また実行されなければならない場合の機械加工方式もある。形状寸法的にいえば、この部分は２個の境界側面、即ち内円及び外円のみを有する。当然のことながら、機械加工部分の他の好ましい形状も可能であり、従って表面上における段差を回避するために、上述した持上げ方式が次に利用される。機械加工プログラムにおいて実行し得る並進移動の場合には、これらは認識されると共に考慮されなければならない。これは例えば、加工部分における島の場合に要求される。次にその島の周りに追加の端縁部が形成される。
【００２２】
機械加工操作において隣接する部分を加工する別の工具よりも遠くへ離れるように工具が圧迫することがわかっているならば、即ち機械加工力の増加に起因して第１工具が所望寸法を製造しないが、機械加工の間に許容誤差又は過大寸法が形成されるならば、このような動作は僅かに深い平面において、ワーク表面の方向への工具の機械加工操作全体が実行されることで、制御装置により加えて補われ得る。所望する寸法によってより深くにおいて実行されるこのような機械加工操作に対して、いずれにせよ段差を回避するために端縁部分への独創的な補正が実行され得る。
【００２３】
図面を合せて理解される実施形態を参照しつつ、本発明を以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図５は図４から類推される概略図であり、水平面及び傾斜フランクへの移行部分を伴うワーク１を示す。図４に示すような段差Ａを避けるために、本発明によれば、先行する工具の接線方向追い出し及びより小さい直径を有する後続工具の接線方向追い込みが重なり部分Ｌにおいて生じる。図５（図２も参照）の左側から進行する経路状機械加工操作の場合では、接線方向に向けられる持上げ又は追い出し移動が経路Ｔ１に沿って生じる。これにより破線に示すような外形となり、これはより大きい直径を有する先行工具（図示なし）により達成される。工具交換に引き続き、より小さい直径を有する後続工具が経路Ｔ２に沿って緩慢に送り込まれる。これにより、工具の緩慢な接線方向切込みが行われる。図５はこの工程を例証するために顕著に誇張された状態を示す。当然のことながら、本方法の最適な形態における本発明によれば、段差又は移行傾斜は設けられない。
【００２５】
図６はワーク表面に沿った蛇行工具移動を示す。各蛇行移動において総じて４個の機械加工限界点が得られることは明らかである。４個の限界点は図面ではＧ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４により示される。当然のことながら、これらの限界点を異なる方法で、例えば蛇行方法で機械加工されるワーク表面の全体部分に亘り画定及び表示することも可能である。
【００２６】
図７は機械加工される部分の限界点が手動で、例えばスクリーン上で選択される別の変形を示す。この部分は「Ｇ」により記された線によって表される。
工具の移動経路は図６及び図７において「３」により示されている。
【００２７】
図８は工具１の凸状面を示す概略図であり、持上げ又は切込み移動が実行される方向へ幾つかの法線ベクトル４が概略的に記されている。
法線ベクトル４はワーク表面に対して垂直な即ち直交する。
【００２８】
図９は（図５の例証を類推することにより）持上げ経路Ｔ１に沿った工具の持上げ移動を概略的に示す。図から理解できるように、本発明によれば、後続の機械加工部分への平滑な移行部が得られるように、機械加工操作の端縁部には直線状上昇形状寸法が見られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ワークの移行部における機械加工を示す概略図。
【図２】複数の経路に沿ったワークの機械加工を示す図。
【図３】本発明に使用される一般的なワークの形状寸法
【図４】従来技術に係る欠陥移行部分を示す図。
【図５】本発明に係る移行部及び切込み移動又は持上げ移動を示す単純概略図。
【図６】本発明に係る工具の蛇行移動経路を示す図。
【図７】光学解像度による機械加工部の選別を示す図。
【図８】法線ベクトルを示す概略図。
【図９】加工限界に到達した時の追い出し移動を示す概略図。
【符号の説明】
【００３０】
１…ワーク、２…工具、３…経路、４…法線ベクトル、５…残留材料、Ｒ…粗さ、Ａ…段差、Ｌ…重なり部分、Ｇ…機械加工限界点、Ｔw…切込み及び／又は持上げ経路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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