(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸に装着される主軸装着部と、加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有する工具ホルダを備えたＮＣ加工装置において、加工工具を用いてワークに斜め穴を加工する斜め穴の加工方法であって、
１つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むＮＣ加工プログラムを記憶部に記憶させ、
この記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、
ＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、
この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、ワークに斜め穴を加工することを特徴とする斜め穴の加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の斜め穴の加工方法において、
前記１つのブロック中には、前記加工工具の毎分送り移動量または毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれていることを特徴とする斜め穴の加工方法。
【請求項３】
１つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むＮＣ加工プログラムを用いて斜め穴を加工するＮＣ加工装置であって、
主軸に対して加工工具を姿勢調整可能に保持する工具ホルダと、
前記加工工具とワークとを三次元方向へ相対移動させる移動機構と、
前記ＮＣ加工プログラムを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムを解読して前記加工工具の姿勢および前記移動機構の相対移動を制御する制御装置とを備え、
前記工具ホルダは、前記主軸に装着される主軸装着部と、前記加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有し、
前記制御装置は、前記記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの中に斜め穴加工プログラムが含まれているか否かを解読する手段と、前記傾き角度および旋回角度に対応した角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記傾き角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機構の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸方向へ移動させる手段とを含み、前記記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、ＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、斜め穴の加工を実行することを特徴とするＮＣ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜め穴の加工方法およびＮＣ加工装置に関する。たとえば、ドリルやタップなどの加工工具を用いて、ワークに対して斜め穴を加工する斜め穴の加工方法およびＮＣ加工装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、ワークに対して斜めに孔を加工する場合、図９に示す工具ホルダを用いて加工が行われている。
この工具ホルダ１００は、主軸１０１に装着される主軸装着部１０２と、ドリルなどの加工工具１０３を保持する工具保持部１０４とが予め設定された角度に形成されたホルダ本体１０５と、このホルダ本体１０５内に収納され主軸１０１からの回転を工具保持部１０４に伝達するギア伝達機構１０６とを備える。
ワークに対して斜め穴を加工する場合には、主軸装着部１０２に対する工具保持部１０４の角度が、加工しようとする斜め穴の角度に対応する工具ホルダ１００を選択し、この工具ホルダ１００を主軸１０１に装着して斜め穴の加工を実行する。
【０００３】
具体的には、加工工具１０３の軸に対して直交する平面の座標系を作り、この座標系に従って斜め穴の加工を行う。座標系の変換にあたっては、たとえば、図１０に示すような手順が取られる。
（１）平面をＸ軸を中心に３０度起こす。
（２）平面をY'軸を中心に１０度起こす。
（３）加工工具を・・平面の加工点位置に位置決め。
（４）加工工具を・・平面に対して直交するＺ方向へ送って斜め穴を加工する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のような工具ホルダによる斜め穴の加工では、１つの工具ホルダでは１種類（１種類の角度）の斜め穴しか加工することができない。
そこで、複数種の角度の斜め穴を加工できるようにするには、加工しようとする斜め穴の角度に対応して、複数種の工具ホルダを予め準備しておかなければならないので、経済的負担が大きいうえ、交換作業も面倒である。
【０００５】
しかも、ある一定ピッチ角度毎に、複数種の工具ホルダを予め準備したとしても、その角度の間の角度の斜め穴の加工には対応できないという課題がある。
また、座標系の変換手順についても、複雑な指令を入力しなければならないうえ、それに基づく処理も面倒であるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来の課題を解決すべくなされたもので、簡単な加工プログラムによって、ワークに斜め穴を加工できる斜め穴の加工方法およびＮＣ加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の斜め穴の加工方法およびＮＣ加工装置は、上記目的を達成するため、次の構成を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の斜め穴の加工方法は、主軸に装着される主軸装着部と、加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有する工具ホルダを備えたＮＣ加工装置において、加工工具を用いてワークに斜め穴を加工する斜め穴の加工方法であって、１つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むＮＣ加工プログラムを記憶部に記憶させ、この記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、ＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、
この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、ワークに斜め穴を加工することを特徴とする。
ここで、加工工具としては、ドリル、タップ、リーマなどである。従って、それによって加工される斜め穴も、ねじ穴を含む。
【０００９】
この加工方法によれば、１つのブロック中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラムを用いて、斜め穴を加工するようにしたので、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【００１０】
請求項２に記載の斜め穴の加工方法は、請求項１に記載の斜め穴の加工方法において、  前記１つのブロック中には、前記加工工具の毎分送り移動量または毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれていることを特徴とする。
ここで、毎分送り移動量を指定する場合にはドリル加工、毎回転送り移動量を指定する場合にはタップ加工である。
この加工方法によれば、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ加工による斜め穴加工を実現できる。
【００１１】
請求項３に記載のＮＣ加工装置は、１つのブロック中に、加工点座標、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータを有する斜め穴加工プログラムを含むＮＣ加工プログラムを用いて斜め穴を加工するＮＣ加工装置であって、主軸に対して加工工具を姿勢調整可能に保持する工具ホルダと、前記加工工具とワークとを三次元方向へ相対移動させる移動機構と、前記ＮＣ加工プログラムを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムを解読して前記加工工具の姿勢および前記移動機構の相対移動を制御する制御装置とを備え、前記工具ホルダは、前記主軸に装着される主軸装着部と、前記加工工具を保持する工具保持部と、前記主軸装着部に対して前記工具保持部を傾斜可能かつばねによって基の姿勢に復帰可能に保持するとともに前記主軸からの回転を前記加工工具に伝達する自在継手部とを有し、前記制御装置は、前記記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの中に斜め穴加工プログラムが含まれているか否かを解読する手段と、前記傾き角度および旋回角度に対応した角度に前記加工工具の姿勢を傾ける手段と、前記傾き角度、旋回角度および切り込み深さから前記移動機構の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構を各軸方向へ移動させる手段とを含み、前記記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムの前記加工点座標に加工工具の先端を位置決めしたのち、このＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであるか否かを解読し、ＮＣ加工プログラムが斜め穴加工プログラムであることを条件に、前記ワークにセンタ穴加工を行ったのち、前記加工工具の先端を支点として、前記加工工具を前記傾き角度および旋回角度に対応した姿勢に傾け、この姿勢のまま、前記加工工具とワークとを相対移動させながら、斜め穴の加工を実行することを特徴とする。
【００１２】
このＮＣ加工装置によれば、記憶部に記憶されたＮＣ加工プログラムが解読されたのち、傾き角度および旋回角度に対応した角度に加工工具が傾けられ、続いて、傾き角度、旋回角度および切り込み深さから移動機構の三次元方向の相対移動量を算出されて移動機構が各軸方向へ移動されるから、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態のＮＣ加工装置を示している。同ＮＣ加工装置は、加工工具８とワークＷとを三次元方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動させる移動機構１０を備える。
移動機構１０は、テーブル１と、このテーブル１の前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能に設けられた門形フレーム２と、この門形フレーム２の水平ビーム２Ａに沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に設けられたサドル３と、このサドル３に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられた昇降ブロック４と、この昇降ブロック４に設けられた主軸５を有する主軸ヘッド６とから構成されている。主軸５には工具ホルダ７を介して、ドリルやタップなどの加工工具８が取り付けられている。
【００１４】
図２は工具ホルダ７を示している。同工具ホルダ７は、前記主軸５に装着される主軸装着部としてのシャンク部１１と、前記加工工具８を保持する工具保持部１２と、前記シャンク部１１に対して前記工具保持部１２を支軸１３を支点として傾斜可能かつばねなどによって基の姿勢に復帰可能に保持する自在継手部１４とを備える。工具保持部１２には、前記ドリルやタップなどの加工工具８が装着されるとともに、主軸５からの回転が自在継手部１４を介して伝達されるようになっている。加工工具８をワークＷの加工部位に位置決めしたのち、シャンク部１１を所定の方向へかつ下方へ移動させると、加工工具８の先端を支点として、加工工具８が所定の方向へ傾斜し、この姿勢のまま主軸５からの回転によって加工工具８が回転されるようになっている。
なお、シャンク部１１から加工工具８の先端までの寸法Ｈ（工具長）は測定により求められ、支軸１３からシャンク部１１までの寸法Ｈ１は予め求められているから（既知であるから）、支軸１３から加工工具８の先端までの寸法Ｈ２は、Ｈ２＝Ｈ−Ｈ１から求めることができる。
【００１５】
図３は上記ＮＣ加工装置を制御するためのブロック図である。同制御装置は、ＣＰＵ２１を備える。ＣＰＵ２１には、バス２２を介して、入力部２３、マクロプログラム記憶部２４、ＲＯＭ２５、ＲＡＭ２６、前記サドル３をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動系２７、門形フレーム２をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動系２８、昇降ブロック４をＺ軸方向へ昇降させるＺ軸駆動系２９、および、主軸５を回転駆動させるモータ３０などがそれぞれ接続されている。
ＲＡＭ２６には、前記入力部２３から入力された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部２６Ａや、加工プログラムで使用される工具に関する工具補正テーブル２６Ｂなどが設けられている。
【００１６】
次に、本実施形態の作用を、図４、図５、図６、図７、図８を参照しながら説明する。
ドリル（加工工具）によって斜め穴を加工する場合には図４（Ａ）に示す加工プログラムを、タップ（加工工具）によって斜めのねじ孔を加工する場合には図４（Ｂ）に示す加工プログラムを、入力部２３からそれぞれ入力する。
ここで、図４（Ａ）（Ｂ）に示す加工プログラムにおいて、「Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｐ」は、図５に示す内容である。すなわち、「Ｘ，Ｙ」は加工工具８の位置決め座標、「Ｚ」は加工工具８の傾いた方向への切り込み深さ、「Ｂ」は加工工具８の傾き角度、「Ｃ」は加工工具８の旋回角度、「Ｆ」は加工工具８の毎分送り移動量、「Ｐ」は加工工具８の毎回転送り移動量である。
【００１７】
加工にあたっては、図６〜図８に示すフローチャートに従って処理が実行される。
まず、加工工具８が加工点、つまり、入力された加工プログラムの位置決め座標「Ｘ，Ｙ」に位置決めされたのち（ＳＴ１）、加工プログラムの中に「Ｚ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ２）。「Ｚ」指令がなければ、アラーム処理が行われる（ＳＴ３）。
「Ｚ」指令があれば、加工プログラムの中に「Ｐ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ４）。「Ｐ」指令があれば、続いて、加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ５）。「Ｆ」指令があれば、アラーム処理が行われる。つまり、加工プログラム中に「Ｐ」指令および「Ｆ」指令が共にある場合には、アラーム処理が行われる。
【００１８】
加工プログラムの中に「Ｐ」指令がない場合、あるいは、加工プログラムの中に「Ｐ」指令がありかつ「Ｆ」指令がない場合には、続いて、加工プログラム中に「Ｓ」指令、つまり、回転数指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ６）。
「Ｓ」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「Ｓ」指令があれば、続いて、加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ７）。「Ｆ」指令があれば、加工プログラムの中に「Ｑ」指令、つまり、繰り返し加工指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ８）。「Ｑ」指令があれば、繰り返し加工ステップ数Ｑ＝３の処理が行われる（ＳＴ９）。
【００１９】
加工プログラム中に「Ｆ」指令がない場合、あるいは、加工プログラムの中に「Ｆ」指令がありかつ「Ｑ」指令がない場合には、加工プログラム中に「Ｂ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ１０）。
ここで、「Ｂ」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「Ｂ」指令があれば、「Ｂ」指令が０度より小さいか否かがチェックされる（ＳＴ１１）。「Ｂ」指令が０度より小さければ、アラーム処理が行われる。「Ｂ」指令が０度より小さくなければ、「Ｂ」指令が４５度を超えているか否かがチェックされる（ＳＴ１２）。「Ｂ」指令が４５度を超えていれば、アラーム処理が行われる。「Ｂ」指令が４５度を超えていなければ、次の処理（ＳＴ１３）へ進む。つまり、加工プログラム中に「Ｂ」指令がある場合には、「Ｂ」指令が０度〜４５度の角度範囲の条件のときに、ＳＴ１３へ進む。
【００２０】
ＳＴ１３において、加工プログラム中に「Ｃ」指令があるか否かがチェックされる。
ここで、「Ｃ」指令がなければ、アラーム処理が行われる。「Ｃ」指令があれば、「Ｃ」指令が０度より小さいか否かがチェックされ（ＳＴ１４）。「Ｃ」指令が０度より小さければ、アラーム処理が行われる。「Ｃ」指令が０度より小さくなければ、「Ｃ」指令が３６０度より大か否かがチェックされる（ＳＴ１５）。「Ｃ」指令が３６０より大であれば、アラーム処理が行われる。「Ｃ」指令が３６０度より大でなければ、次の処理（ＳＴ１６）へ進む。つまり、加工プログラム中に「Ｃ」指令がある場合には、「Ｃ」指令が０度〜３６０度の角度範囲の条件のときに、ＳＴ１６へ進む。
【００２１】
ＳＴ１６において、加工プログラムの回転数が設定され、続いて、ＳＴ１７において、工具ホルダ７のゲージライン〜ジョイント部までの距離、つまり、図２に示す寸法Ｈ２が設定される。これには、寸法Ｈを測定し、Ｈ２＝Ｈ−Ｈ１から求める。続いて、ＳＴ１８において、加工径の設定および旋回半径の計算が行われる。たとえば、加工径の設定では、加工プログラムに含まれる加工工具８のデータから、その直径Ｄが設定される。旋回半径の計算については、前記寸法Ｈ２と傾き角度Ｂとから図２に示す旋回半径ｒを求めることができる。
【００２２】
次に、クリアランス点への移動が行われる（ＳＴ１９）。つまり、加工工具８の安全な位置（たとえば、工具、機械、ワークなどの干渉がない位置）への移動が行われる。続いて、加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かがチェックされる（ＳＴ２０）。
加工プログラム中に「Ｆ」指令がない場合、つまり、タップ加工の場合には、旋回半径の再計算、Ｚ軸の０．２Ｄ切り込み（最初のセンタ穴加工）、回転数設定が行われたのち（ＳＴ２１）、工具旋回処理へ進む（ＳＴ２２）。
加工プログラム中に「Ｆ」指令がある場合には、つまり、ドリル加工の場合には、旋回半径の再計算、Ｚ軸の０．６Ｄ切り込み（最初のセンタ穴加工）、回転数設定が行われたのち（ＳＴ２３）、加工工具８の旋回処理（ＳＴ２２）へ進む。
【００２３】
ＳＴ２２において、加工工具８が旋回されたのち、加工プログラム中に「Ｆ」指令があるか否かのチェック（ＳＴ２４〜ＳＴ２６）、加工プログラム中に「Ｑ」指令があるか否かのチェック（ＳＴ２７〜２８）、加工プログラム中に「Ｐ」指令があるか否かのチェック（ＳＴ２９）が行われる。
ここで、加工プログラム中に「Ｆ」指令がありかつ「Ｑ」指令がない場合には、穴あけ加工（ドリル加工）が実行される（ＳＴ３０）。つまり、ＳＴ２１，２３で求められた加工工具８の先端を支点として加工工具８を、旋回半径ｒおよび旋回角度Ｃを基に傾け、この姿勢のまま切り込み深さＺだけ加工工具８が軸方向へ送られるように、移動機構１０の三次元方向の相対移動量を算出して移動機構１０を各軸方向へ移動させる。
【００２４】
また、加工プログラム中に「Ｆ」指令がありかつ「Ｑ」指令がある場合には、穴あけ加工が実行される（ＳＴ３１）。この場合には、本来の軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）以外の方向に向いている穴を加工するもので、Ｃ軸を回転させながら傾けた方向に穴をあける。
さらに、加工プログラム中に「Ｆ」指令がなくかつ「Ｐ」指令がある場合には、穴あけ加工、つまり、タップ加工が実行される（ＳＴ３２）。
これらの加工終了後、主軸が停止され、工具８が垂直に戻されたのち、Ｚ軸が逃がされ（ＳＴ３３）、処理が終了される。
【００２５】
従って、本実施形態によれば、１つのブロック中に、加工工具８の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラムを用いて、斜め穴を加工するようにしたので、加工しようとする斜め穴の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するだけで、所望の角度の斜め穴を加工することができる。従って、従来のような複数種の工具ホルダを予め準備しておかなくてもよいので、経済的に実現できるうえ、複雑な指令を入力しなくてもよいので、簡単な作業でワークに斜め穴を加工することができる。
【００２６】
また、１つのブロック中には、上記加工工具８の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータのほかに、加工点座標と、ドリル加工の場合に用いられる毎分送り移動量またはタップ加工の場合に用いられる毎回転送り移動量を指定するデータとが含まれているから、ドリル加工による斜め穴加工のほかに、タップ加工による斜め穴加工を実現できる。
【００２７】
また、加工工具８を主軸５に装着する工具ホルダ７は、主軸５に装着されるシャンク部１１と、加工工具８を保持する工具保持部１２と、シャンク部１１に対して工具保持部１２を支軸１３を支点として傾斜可能かつばねなどによって基の姿勢に復帰可能に保持する自在継手部１４とを有しているから、簡単な構成で加工工具８の姿勢を任意の角度に傾斜させることができるとともに、自動的に基の姿勢に復帰させることができるから、加工工具８の姿勢制御が容易である。
【００２８】
なお、上記実施形態では、加工工具８として、ドリルやタップを用いる場合について説明したが、リーマなどでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の斜め穴の加工方法およびＮＣ加工装置によれば、１つのブロック中に、加工工具の傾き角度、旋回角度、切り込み深さを指定するデータが含まれているＮＣ加工プログラムを用いて、斜め穴を加工することができるから、簡単な操作でワークに斜め穴を加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すＮＣ加工装置の正面図である。
【図２】  同上実施形態の工具ホルダおよび加工工具を示す図である。
【図３】  同上実施形態のブロック図である。
【図４】  同上実施形態の加工プログラムを示す図である。
【図５】  同上実施形態の加工プログラムの内容を説明するための図である。
【図６】  同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図７】  同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図８】  同上実施形態の加工の流れを示すフローチャートである
【図９】  従来の斜め穴加工に用いられる工具ホルダおよび加工工具を示す図である。
【図１０】  従来の斜め穴加工において座標変換するための手順を示す図である。
【符号の説明】
５    主軸
７    工具ホルダ
８    加工工具
１０  移動機構
１１  シャンク部（主軸装着部）
１２  工具保持部
１３  支軸
１４  自在継手部
２１  ＣＰＵ（制御手段）
２６Ａ  プログラム記憶部
Ｗ    ワーク
【図１】
0004063460.tif 000002
【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】
0004063460.tif 000008
【図８】
0004063460.tif 000009
【図９】
0004063460.tif 000010
【図１０】
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