(57)【要約】【課題】ＣＡＭにおいて展開図としてのＮＣデータを円柱座標系に変換して得られる加工プログラムに基づいて加工を行う際に、工具（ボールエンドミル）の先端（加工時の周速ゼロポイント部分）で加工が行われることを回避し、加工面の品位の悪化、工具寿命の短期化を防止することが可能な複合加工旋盤の作動制御方法を提供する。【解決手段】複合加工旋盤の作動制御方法は、最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるＮＣデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップと、そのＣＡＭ手段によって作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップと、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップとを有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの並進軸および加工物回転軸及び工具回転軸を備えた複合加工旋盤の作動内容を制御するための作動制御方法であって、
最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるＮＣデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップと、
作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップと、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップとを有することを特徴とする複合加工旋盤の作動制御方法。
【請求項２】
前記第一加工プログラム作成ステップが、前記ＮＣデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであることを特徴とする請求項１に記載の複合加工旋盤の作動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、 ３つの並進軸および加工物回転軸及び工具回転軸を備えた複合加工旋盤の作動を制御するための作動制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合加工旋盤を利用して複雑な３次元形状の加工（たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等）を行う場合には、ミーリングが加工の主体となり、ボールエンドミルが仕上加工に用いられることが多い。そして、そのような複雑な３次元形状の加工を行う場合には、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）のデータを使用して加工プログラムを作成し、その加工プログラムによって複合加工旋盤の作動を制御することが多い。
【０００３】
また、そのようにＣＡＭのデータを使用して加工プログラムを作成する場合には、ＣＡＭの機能を利用して、最終的な被加工体（ワーク）の形状を平面形状に展開してなるＮＣデータを円柱座標系に変換することによって（謂わば、最終的な被加工体の形状の展開図を円筒に巻きつけることによって）作成することがある（特許文献１）。すなわち、ＣＡＭにおいて、展開図としてのＮＣデータを、実際に加工する複合加工旋盤におけるｘ軸（並進軸）、ｚ軸（並進軸）方向の移動（並進）およびｃ軸（加工物回転軸）周りの回転によりワークに加工できるように変換することによってプログラムを作成する。かかる方法を利用すれば、複雑な加工の加工プログラムでも、ワーク全体の３Ｄソリッドモデルを必要とすることなく、比較的容易に作成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の如きＣＡＭにおいてＮＣデータを変換して得られる加工プログラムは、展開図に基づいて作成されるため、展開図上で平面部となる溝底等の部分においては、工具（ボールエンドミル）の先端（加工時の周速ゼロポイント部分）で加工が行われることとなってしまう。それゆえ、加工面の品位が悪くなり、工具寿命も短くなってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の複合加工旋盤における作動制御方法が有する問題点を解消し、上記の如きＣＡＭにおいて展開図としてのＮＣデータを円柱座標系に変換して得られる加工プログラムに基づいて加工を行う際に、ボールエンドミルの先端（加工時の周速ゼロポイント部分）で加工が行われることを回避し、加工面の品位の悪化、工具寿命の短期化を防止することが可能な複合加工旋盤の作動制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内、請求項１に記載された発明は、３つの並進軸および加工物回転軸及び工具回転軸を備えた複合加工旋盤の作動内容を制御するための作動制御方法であって、最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるＮＣデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップと、作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップと、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップとを有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記第一加工プログラム作成ステップが、前記ＮＣデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の作動制御方法によれば、ＣＡＭにおいて展開図としてのＮＣデータを円柱座標系に変換して得られる加工プログラムに基づいて加工を行う際に、ボールエンドミルの先端（加工時の周速ゼロポイント部分）で加工が行われることが回避されるので、加工面品位を向上させることができるとともに、工具寿命を延ばすことが可能となる。また、工具角度の設定ができる高額な５軸のＣＡＭソフトを利用しなくても、安価な３軸のＣＡＭソフトを利用して、複雑な円筒面の３次元形状の加工等における加工面の品位を向上させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の作動制御方法は、第一加工プログラム作成ステップが、ＮＣデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであるため、第一加工プログラムを短時間の内に作成して作動時間を短縮することができる上、作動エラーが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】複合加工旋盤を示す説明図（斜視図）である。
【図２】複合加工旋盤の制御機構を示すブロック図である。
【図３】周速ゼロポイント部分において工具（ボールエンドミル）によりワークへ加工する状態を示す説明図である（ｂはａにおける円Ａ部分の拡大図である）。
【図４】加工点を座標変換する方法を示す説明図である。
【図５】第一加工プログラムから第二加工プログラムを作成する際の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】座標変換後の加工点において工具（ボールエンドミル）によりワークへ加工する状態を示す説明図である（ｂはａにおける円Ｂ部分の拡大図である）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る複合加工旋盤の作動制御方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
＜複合加工旋盤の構成＞
図１は、本発明に係る制御装置を備えた複合加工旋盤を示した説明図である。複合加工旋盤１は、支持台（図示せず）が、ベッド２上に、水平なｚ軸方向（左右方向）へスライド可能に設置されている。また、その支持台上に、スライド台（図示せず）が、ｚ軸と直交するｙ軸方向（前後方向）へスライド可能に設置されている。さらに、そのスライド台の前面に、昇降台（図示せず）がｙ軸及びｚ軸と直交するｘ軸方向（上下方向）へスライド可能に設置されている。そして、その昇降台の前面には、工具を保持するための工具台３が設置されている（すなわち、工具台３は、ｚ，ｙ，ｘ方向に並進可能にベッド２の上に設置されている）。さらに、ベッド２には、主軸台４および心押台５が設置されており、被加工体であるワークＷをｚ軸に平行なｃ軸周りで回転可能に支持している。
【００１３】
＜複合加工旋盤の制御機構＞
一方、図２は、上記した複合加工旋盤１の作動を制御するための制御機構（ＮＣ制御装置）を示すブロック図であり、ＮＣ制御装置１１の制御装置本体１２には、支持台、スライド台、昇降台を並進させるための各サーボモータ１６〜１８、および、主軸（ｃ軸）を回転させるためのサーボモータ１９が、インターフェイス１５を介して接続されている。また、制御装置本体１２には、加工条件等を入力するための入力手段２１、入力された加工条件等を出力するための出力手段２２等が、インターフェイス１５を介して接続されている。さらに、制御装置本体１２には、加工プログラムを作成するためのＣＡＭ手段２０がインターフェイス１５を介して接続されている。加えて、制御装置本体１２には、ＣＰＵ１３および記憶手段１４が設けられており、当該記憶手段１４内には、各種の加工プログラム等を記憶するためのプログラム記憶領域が設けられている。
【００１４】
＜複合加工旋盤の作動内容＞
上記の如く構成された複合加工旋盤１は、サーボモータ１６〜１８によって支持台、スライド台、昇降台を並進させて、昇降台に設置された工具台３の工具Ｔ（ボールエンドミル）を、ｃ軸周りで回転しているワークＷに接触させることによって、ワークＷに加工を施すようになっている。そして、サーボモータ１６〜１８による支持台、スライド台および昇降台の並進、ｃ軸周りのワークＷの回転が、ＮＣ制御装置１１によって制御されるようになっている。
【００１５】
また、複合加工旋盤１においては、複雑な３次元形状の加工（たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等）のプログラムを、ＣＡＭ手段２０を使用して作成することができる。そのように、ＣＡＭ手段２０を使用して３次元形状の加工プログラムを作成する際には、ＣＡＭ手段２０の機能を利用して、最終的な（加工後の）ワークＷの形状の展開図を（計算上で）円筒体に巻きつけることによって作成する。
【００１６】
すなわち、ＣＡＭ手段２０において、展開図としてのＮＣデータを、実際に加工する複合加工旋盤１におけるｘ軸、ｚ軸方向の並進およびｃ軸周りの回転によりワークに加工できるように変換することによって加工プログラム（第一加工プログラム）を作成する。かかる方法としては、平板形状に展開されたＮＣデータをＮＣロータリ変換によって円柱座標系に変換する方法（たとえば、長さＬの線分を、Ｌ／２πの直径を有する円に変換し、この線分Ｌ上の距離ｘの２点を、円の中心に対して２πｘ／Ｌの角度を有する円周上の２点に写像する方法）等を好適に用いることができる（特許文献１参照）。
【００１７】
上記の如くＣＡＭ手段２０の機能にて、展開図上の底面を加工する場合には、工具Ｔ（ポールエンドミル）とワークＷの接触点は、周速がゼロポイントとなる。すなわち、第一加工プログラムにおける加工出力点は、図３の如く、複合加工旋盤１のｘ−ｙ平面においてｘ軸上となり、工具Ｔがｙ軸方向へ移動することなく、ｘ−ｚ−ｃ軸において円筒面に加工を行うこととなる。このような状態での加工では底面加工の際、工具Ｔにおいては周速が発生していないため、加工面は、所謂、“むしれ状態”となり、加工面品位が悪くなり、工具寿命も短くなる。  
【００１８】
そのため、複合加工旋盤１のＮＣ制御装置１１においては、第一加工プログラムにおける加工点を座標変換することによって、加工点を平行移動、回転移動させる。すなわち、任意角度を設定してｘ−ｙ平面において加工点の座標を回転移動させる指令を作成する（図４参照）。そして、その指令を加工プログラムに追記することによって、第一加工プログラムを修正して第二加工プログラムを作成する。そして、その修正後の第二加工プログラムを利用してワークＷへ加工を施す。
【００１９】
図５は、上記した第一加工プログラムを修正して第二加工プログラムを作成する際のＮＣ制御装置１１における処理内容を示すフローチャートである。複合加工旋盤１において、複雑な３次元形状の加工（たとえば、円筒面へネジ山を形成する加工等）を行う際には、まず、ステップ（以下、単にＳで示す）１で、ＣＡＭ手段２０を使用して第一加工プログラムを作成する。その際には、ＣＡＭ手段２０が有する「ワークＷの最終形状の展開図を円筒に巻き付ける方式で加工プログラムを作成する機能」を利用して、ｃ軸の回転に同期した加工軌跡を作成する。
【００２０】
しかる後、Ｓ２で、入力手段２１を利用して、工具Ｔ（ボールエンドミル）の寸法等を入力することによって、Ｓ１で作成された第一加工プログラムにおける出力指令点が工具Ｔの中心（球心）となるように第一加工プログラムを書き換える。
【００２１】
次に、Ｓ３で、上記の如く書き換えられた第一加工プログラムを、制御装置本体１２へ転送する。しかる後、Ｓ４で、入力手段２１によって入力された数値に基づいて、ｘ−ｙ平面で、加工点を座標変換させるための所定の施回角度を決定する。そして、Ｓ５で、Ｓ２で書き換えられた第一加工プログラムに、決定された旋回角度およびその旋回角度での座標旋回指令を追記して第一加工プログラムを修正することによって、第二加工プログラムを作成する。
【００２２】
上記の如く、第二加工プログラムを作成した後には、Ｓ６で、複合加工旋盤１を起動し、Ｓ７で、制御装置本体１２が第二加工プログラムを解析することによって、図６（ａ）の如く座標変換された後の工具Ｔの加工点の指令値を算出する。そして、Ｓ８で、算出された加工点指令値にてワークＷの加工を実行する。
【００２３】
ＮＣ制御装置１１は、上記の如く、プログラム指令値を内部的に変換し、新たな座標系での指令を生成するため、工具Ｔの加工ポイントが変更される。したがって、工具Ｔ（ボールエンドミル）のワークＷとの接触位置を、図６（ｂ）の如く周速ゼロポイントから回避させることが可能となる。なお、上記した作動制御方法を用いる場合には、加工出力点が工具Ｔ（ボールエンドミル）の先端であると座標回転移動後の加工において形状誤差が発生するため、工具Ｔ（ボールエンドミル）の球心を出力点としておく必要がある。
【００２４】
＜複合加工旋盤の作動制御方法の効果＞
ＮＣ制御装置１１による複合加工旋盤１の作動制御方法は、上記の如く、最終的な被加工体の形状を平面形状に展開してなるＮＣデータに基づいて第一加工プログラムを作成する第一加工プログラム作成ステップ（Ｓ１，Ｓ２）と、作成された第一加工プログラムにおける加工出力点に関する指令に座標旋回指令を付加することによって第二加工プログラムを作成する第二加工プログラム作成ステップ（Ｓ４，Ｓ５）と、第二加工プログラムを解析することによって、座標変換された後の加工点の指令値を算出するステップ（Ｓ７）とを有している。それゆえ、この作動制御方法によれば、第二加工プログラムに基づいて加工を行う際に、工具Ｔ（ボールエンドミル）の先端（加工時の周速ゼロポイント部分）で加工が行われることが回避される。したがって、この作動制御方法によれば、加工面の品位を向上させることができるとともに、工具寿命を延ばすことができる。また、工具角度の設定ができる高額な５軸のＣＡＭソフトを利用しなくても、安価な３軸のＣＡＭソフトを利用して、複雑な円筒面の３次元形状の加工における加工面の品位を向上させることができる。
【００２５】
また、ＮＣ制御装置１１による作動制御方法は、第一加工プログラム作成ステップ（Ｓ１，Ｓ２）が、ＮＣデータを円柱座標系に変換することによって第一加工プログラムを作成するものであるため、第一加工プログラムを短時間の内に作成して作動時間を短縮することができる上、作動エラーが生じにくい。
【００２６】
＜複合加工旋盤の作動制御方法の変更例＞
本発明に係る複合加工旋盤の作動制御方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、第一加工プログラム作成ステップ、第二加工プログラム作成ステップ等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて適宜変更することができる。また、制御される複合加工旋盤の構成も、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、ベッド、支持台、スライド台、昇降台、工具台、主軸等の構成を、必要に応じて適宜変更することができる。
【００２７】
たとえば、作動制御方法は、上記実施形態の如く、第一加工プログラムからの第二加工プログラムの作成を、制御装置本体において行うものに限定されず、ＣＡＭ手段において第二加工プログラムの作成（すなわち、第一加工プログラムの修正）を行うものに変更することも可能である。また、本発明に係る作動制御方法は、上記実施形態の如き、工具がｘ，ｙ，ｚ軸に沿って並動し、ｚ軸に沿ったｃ軸を加工物回転軸とするものに限定されず、異なる軸構成を有するものでも良い。
【符号の説明】
【００２８】
１・・複合加工旋盤
２・・ベッド
３・・工具主軸台
４・・主軸台
５・・心押台
１１・・ＮＣ制御装置
１２・・制御装置本体
２０・・ＣＡＭ手段
【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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