WO1992012469A1 - Method of forming nc data - Google Patents

Description

明 細 書

N Cデータ作成方法 技 術 分 野

本発明は対話形数値制御装置などによる N Cデータ作成方 法に関し、 特に旋盤系の荒加工データを切削条件画面から入 力し、 N Cプログラムを自動的に作成するための N Cデータ 作成方法に関する。 背 景 技 術

従来から、 対話形式で切削加工のプログラムを作成する時 に、 複数回の工具の切り込みが必要とされる場合があった。 例えばヮ一クの目標切削量が大きい場合には、 工具種類ゃヮ ークの素材、 切削方向などに対応した一回の切り込み量が指 定され、 全切削量を指定された切り込み量で割り、 複数の切 り込み回数が指定される。

しかし、 従来の荒加工では、 指定された切り込み量によつ て目標切削量を割り、 その商と余りから切り込み回数と最終 の工具切り込み量を求めていたため、 最終切り込み量が 0 と 指定された切り込み量との間で種々の値をとることになる。 そしてこの値が非常に小さい時には、 荒加工用のバイ トによ る実際の加工に支障をもたらす。

即ち、 切削加工において切刃をワークに切り込む深さは、 切削の状態や工具の寿命を左右するから、 工具の形状、 被切 削材の材質、 切削速度、 送りに応じて切り込み量が最適な値 に指定されなくてはならない。 そこで一般に対話形の自動プ ログラ ミ ング装置では、 この切り込み量は標準値がパラメ 一 タ設定されていて、 オペレータは必要に応じて、 切削有効範 囲内で任意に変更する。 ところが、 切り込み量はプログラム の効率や実際の加工の劲率を高めるうえでも最適値に設定さ れなくてはならない _n しかし、 オペレータがマニュアル操作 で最終切り込み量を最適な範囲に変更設定することは極めて 困難であった。 発 .明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 最後 の切り込み量を適切な値で設定できる N Cデータ作成方法を 提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

対話形式で切削加工のプログラムを作成する際に、 工具の —回の切り込み量とヮークの目標切削量を指定する N Cデー タ作成方法において、 前記工具による一回当たりの切り込み 量についての下限値を設定し、 前記切り込み量 a と目標切削 量 bに基づいて必要な切り込み回数 n及び最終切り込み量 d を次式から演算し、

n = 【 b Z a」 ， d = b— a X n

各回の切り込み量が前記下限値を下廻らない値に： N Cデ一 タを変更することを特徴とする N Cデータ作成方法が、 提供 される。 対話形の自動プログラ ミ ング装置等で、 一回当たりの切り 込み量 （ a ) についての下限値 （ s ) が設定でき、 それに基 づいて、 標準値としてパラメ ータ設定された切り込み量を、 最終切り込み量を含めて常に切削有効範囲内の適切な値に自 動的に変更できる。 図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は本発明の方法の一例を示すフローチ ャー ト、

図 2 は外径荒加工条件を設定する切削条件画面の一例を示 す図、

図 3は対話形数値制御装置の一例を示すプロ ッ ク図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明方法の一実施例を図面に基づいて説明する。 図 2 は外径荒加工条件を設定する切削条件画面の一例であ る。 画面には、 X— Z平面における部品形状 1、 切削領域 2、 バイ ト形状 3が表示されている。 工具の一回 Ο切り込み量や ワークの目標切削量は既にパラメ ータ設定され、 あるいはォ ペレータによつて指定されている。 Z軸廻りにワークが回転 しつつ、 バイ トは図の左側から繰り返し一定の切り込み量 a でワークに切り込んで、 荒加工が実行される。 切削による全 切り込み幅が 1 0 . 5 mmに設定されていれば、 切り込みの回 数は 1 0 . 5 + aで決まる。

今、 切り込み量 aを 2 . 0 mmに設定すれば、 6回の切り込 みによって荒加工は終了する。 その際に、 最終切り込み量 l ' は、

1 0 . 5 = 2 . 0 x 5 + 0 . 5

より、 d = 0 . 5 mmとなる。

切り込み量の下限値 sが 0 . 5 mmであれば， このように作 成された N Cデータに問題は生じない。 しかし、 下限値 sが 0 . 6 mmに設定されていると、 このままでは実際の加工に支 障をきたすことになる。 従来のデータ作成の方法では、 一回 当たりの切り込み量 aをオペレータが修正し、 再度必要な切 り込み回数 n及び最終切り込み量 dが演算される。

本発明では、 切り込み量 aに対する下限値 sが予め設定さ れていて、 最終切り込み量を潢算した時、 下限値 s と比較す る。 そして、 それが設定されている下限値 sより大きな値で あれば、 そのまま最終切り込み量と して記憶する。 下限値 s より も小さな値であれば、 一回前の切り込み量と最終切り込 み量とを足して、 2で割った値 Xを下限値 s と比較する。 そ の値が下限値 sより大きな値であれば、 最後の 2回の切り込 み量を Xと して記憶する。 その値 Xがなお下限値 sよりも小 さい時には、 更に一回前の切り込み量を、 同様の手順で変更 して、 下限値 s と比較し、 下限値 sより大きな値になるまで 繰り返して、 最終切り込み量を含めて常に切削有効範囲内の 適切な値に変更している。

もし、 最初の回の切り込み量まで変更してもなお、 その値 Xがなお下限値 sよりも小さい場合には、 目標切削量 bを全 切り込み回数 n - 1で割った平均値になるよう、 一回当たり の切り込み量 aを決定する。 次に、 本発明の N Cデータ作成方法における切り込み量の 演算手順を説明する。 図 1 は本発明方法の一例を示すフロ一 チャー トである。 図において、 Sに続く数値はステップ番号 を示す。

〔 S 1 〕 切り込み量 a、 切削量 bを読み込む。 ここでは切削 量 bがワークの目標切削量であり、 一回の切り込み量 a との 関係では、 a く bの場合が想定されている。

C S 2〕 一回の切り込み量 aについての下限値 s、 及び次に 説明する更新演算のための湞算変数 mの初期値として m = 2 を設定する。 この下限値 sは、 s < aであり、 切削条件画面 から切り込み量 aゃク リ アラ ンス、 戻し逃げ量、 送り速度、 仕上げ代などとともに設定されるもので、 パラメ ータで基準 値が自動設定され、 オペレータはそれを自由に変更できる。

[ S 3〕 切削量 bを、 切り込み量 aで割り、 その整数値 [ b / a ] = nから切り込み回数 （ n + 1 ) を演算する。 nは、 切り込み量 aで実行すべき切削の回数であって、 [ ] 内の 商の整数部分に等しい。

〔 S 4〕 切り込み量 a、 切削量 b、 及び切り込み回数 nから、 最終切り込み量 dを演算する。

〔 S 5〕 ステ ップ 4で算出した最終切り込み量 dを下限値 s と比較する。 この切り込み量 dが下限値 sを下廻らないとき

( d≥ s ) は、 ステップ 11に進む。 この切り込み量 dが下限 値 sを下廻る場合には、 ステップ 6に進む。

〔 S 6〕 切り込み量 a、 最終切り込み量 d と上記演算変数 in から、 仮の切り込み量 Xを次の更新演算式により演算する。 x = { d + (m— 1 ) a } /

〔 S 7〕 更新演算の演算変数 mに 1を加える。

〔 S 8〕 ステップ 6で算出した仮の切り込み量 Xを下限値 s と比較する。 仮の切り込み量 Xが下限値 sを下廻らないとき ( X ≥ s ) は、 ステップ 10に進む。 仮の切り込み量 Xが下限 值 sを下廻る場合には、 ステップ 9に進む。

〔 S 9〕 演算変数 mと切り込み回数 （II + 1 ) とを比較する。 m≤ n + 1であればステップ 6に戻り、 ステップ 6からステ ップ 9までの更新演算を繰り返す。 更新演算変数 mが切り込 み回数 （ n + 1 ) を越えていれば、 更新演算不能として、 次 のステツプ 10に進む。

〔 S 10〕 ステップ 4の最終切り込み量 dの渲算結果に代えて、 ステップ 6で算出した仮の切り込み量 Xを、 変更すべき切り 込み量 d と して設定する。

S 11： 更新演算の演算変数 mから 1を減算する。

C S 12； ( n— m+ 1 ) を切り込み量 aによる切り込み回数、 dを （ n— m+ 2 ) 回目から最終回までの m回の切り込み量、 即ち、 mを切り込み量 dによる切り込み回数として読み込む。 次に、 切り込みの下限値が設定されたとき、 本発明の N C データ作成方法により算出される切り込み量の具体例を説明 する。 切り込み量 aはいずれも 2. 0 ram. 切削による全切り 込み幅は 1 0. 5 mmに設定されているものとする。

( 1 ) 切り込み下限値 sが、 0. 3 mmに設定されている場合 _c 1 回から 5回目までの切り込み量 aは 2. 0 mm、 6回目の 切り込み暈 dは 0. 5 mmとなる。 すなわち、 a = 2. 0 x 5 + 0. 5 = 1 0. 5

これは、 図 1の更新演算の演算変数 mが 1の場合であって、 この場合には、 最終切り込み量 dだけがステップ 4において 決定される。

( 2 ) 切り込み下限値 sが、 0. 6 mmに設定されている場合。

1 回から 4回目までの切り込み量 aは 2. 0 mm. 5回目と 6回目の切り込み量 dは 1. 2 5 mmとなる。 すなわち、

a = 2. 0 x 4 + 1 . 5 x 2 = 1 0. 5

これは、 図 1の更新演算の演算変数 mが初期値 2のままで 上記ステップ 6で演算された仮の切り込み量 Xを最後の 2回 の切り込み量と して決定した場合である。

( 3 ) 切り込み下限値 sが、 1. 5 mmに設定されている場合。

1 回から 3回目までの切り込み量 aは 2. 0 mm. 4回目か ら 6回目までの切り込み量 dは 1 . 5 mmとなる。 すなわち、 a = 2. 0 x 3 + 1 . 5 x 3 = 1 0. 5

これは、 図 1のステ ップ 5の条件が成立せず、 ステ ップ 6 〜 9のループで更新演算の演算変数 mが 3まで繰り返して実 行された場合である。

( 4 ) 切り込み下限値 sが、 切り込み量 aに更に近い値、 例 えば 1 . 8 mmに設定されている場合。

1 回から 6回目まですべての切り込み量が 1. 7 5 mmとな る o

a = 1 . 7 5 x 6 = 1 0. 5

これは、 図 1 のステップ 8の条件が成立しないままに、 ス テツプ 6 ~ 9のループを抜けてしまった場合である。 こ こで は結果的に、 設定された下限値が無視される。

なお、 図 1の演算手順の一部を変更し、 例えば、 ステ ッ プ

9で更新演算不能となったときも、 次のステップ 10に進まず、 一回の切り込み量 aの値を例えば dだけ小さ く変更して、 ス テツプ 3に戻るようにしても良い。 こうすることで、 一旦設 定された下限値内にすべての切り込み量が入るように変更し て、 ： N Cデータを作成できる。 ' 次に本発明方法を実現する対話形数值制御装置の構成を説 明する。 図 3は、 対話形数值制御装置の一例を示すブロック 図である。 - プロセッサ 1 1 は R O. M 1 2に格納されたシステムプログ ラ ムに従って数値制御装置全体を制御する。 R O M 1 2には E P R O M或いは E E P R O Mが使用される。 R A M I 3は S R A M等が使用され、 各種のデータ或いは入出力信号が格 納される。 不揮発性メ モ リ 1 4にはバッテ リバックアップさ れた C M O Sが使用され、 電源切断後も保持すべきパラ メ 一 タと して、 例えば切り込み量の標準値や下限値などが格納さ れている。

グラ フィ ック制御回路 1 5はディ ジタル信号を表示用の信 号に変換し、 表示画面 1 6に与える。 表示画面 1 6には C R T或いは液晶表示装置が使用される。 表示画面 1 6は対話形 式で加工プログラムを作成していく ときに、 形状、 加工条件 設定用の画面や生成された加工プログラム等を表示する。

キーボー ド 1 7はシンボリ ッ クキー、 数値キー等からなり、 上記下限値 sの他、 切り込み量 aやク リ アラ ンス、 戻し逃げ 量、 送り速度、 仕上げ代など必要な N Cデータ等をこれらの キーを使用して入力する。

軸制御回路 1 8はプロセ ッ サ 1 1から、 軸の移動指令を受 けて、 軸の指令をサーボアンプ 1 9に出力する。 サ一ボアン プ 1 9 はこの移動指令を受けて、 工作機械 2 0のサーボモー タを駆動する。 これらの構成要素はバス 2 1 によって互いに 結合されている。

P M C (プロ グラ マブル ' マ シン · コ ン ト ローラ） 2 2 は N Cプログラ ムの実行時に、 バス 2 1経由で T機能信号 （ェ 具選択指令） 等を受け取る。 この信号をシーケ ンス ' プログ ラ ムで処理して、 動作指令と して信号を出力し、 工作機械 2 0を制御する。 また、 工作機械 2 0から状態信号を受けて、 シーケ ンス処理を行い、 バス 2 1を経由して、 プロセ ッ サ 1 1 に必要な入力信号を転送する。

なお、 バス 2 1 には更に、 システムプログラム等によって 機能が変化するソ フ ト ゥヱアキ一 2 3、 N Cデータをフ ロ ッ ピディスク、 プリ ンタ或いは紙テープリ ーダ （ P T R ) など の外部機器に送るシ リ アルイ ンタ フ ヱ一ス 2 4が接続されて いる。 このソフ トゥュアキ一 2 3は、 上記表示画面 1 6、 キ —ボー ド 1 7 とともに、 C R T Z M D I ノ、。ネル 2 5に設けら れる。

上記バス 2 1 には、 N C用の C P Uであるプロセッサ 1 1 とは別に、 バス 3 0を有する対話用のプロセッサ 3 1が接続 される。 対話用のプロセッサ 3 1では、 切り込み量 a と目標 切削量 bとに基づいて必要な切り込み回数 n及び最終切り込 み量 dを演算している。 このプロセッサ 3 1のバス 3 0 には R〇M 3 2、 R A M 3 3、 及び不揮発性メモリ 3 4が接続さ れている。

上記表示画面 1 6に表示される対話形データの入力画面は、 R O M 3 2に格納されている。 この対話形データの入力画面 において、 N C文の作成時にバックグラ ウ ン ドアニメ 一シ ョ ンとして、 工具の全体の動作軌跡などが表示される。 また、 表示画面 1 6にはその入力画面により設定可能な作業または データが、 メ ニュー形式で表示される。 メ ニューのうちどの 項目を選択するかは、 メニューに対応して、 画面下部に配置 されたソ フ トウヱアキ一 2 3により行う。 ソ フ トウヱアキ一 2 3の意味は各画面毎に変化する。 R A M 3 3には S R A M 等が使用され、 ここに対話用の各種データが格納される。

入力された N Cデータは対話用のプロセッサ 3 1 において、 上記図 1 のような手順の演算によつて処理され、 ワーク加工 プログラ ムが作成される。 作成されたプログラムデータは、 対話形式で使用される表示画面 1 6に、 逐次に、 バッ クグラ ゥ ドアニメ 一ショ ン表示される。 また、 不揮発性メモリ 3

4に N C文として格納されたワーク加工プログラムは、 工作 機械 2 0 の加工シミ ュレーシ ョ ンの際にも実行され、 フ ォ ア グラウ ン ドアニメ ーショ ン表示される。

上記の説明では、 荒加工の条件を設定する切削条件画面か ら切り込み量を設定する場合について述べたが、 ベッキング のための溝加工ゃフラィス加工についても同様に適用して、 自動的に最適な切り込み量を設定することもできる。 以上説明したように本発明方法によれば、 切り込み量の下 限値を設定でき、 それに基づいて自動的に最終切り込み量を 調整することができる。

このため、 常に切り込み量を切削有効範囲内の適切な値で

N C文を作成でき、 特に対話形のプログラ ミ ング装置を使用 して、 簡単に最適なプ πグラムを作成できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 対話形式で切削加工のプログラムを作成する際に、 ェ 具の一回の切り込み量とワークの目標切削量を指定する N C データ作成方法において、

前記工具による一回当たりの切り込み量についての下限値 を設定し、

前記切り込み量 aと目標切削量 bに基づいて必要な切り込 み回数 n及び最終切り込み量 dを次式から演算し、

= — b / a 」 ， d 二 b — a X n

各回の切り込み量が前記下限値を下廻らない値に X Cデー タを変更することを特徴とする N Cデータ作成方法。

2. 前記最終切り込み量 dが前記下限値を下廻る場合に、 ( η — m二 2 ) 回目から最終回 （mは正の整数） までの m 回の各切り込み量を平均化して、 この切り込み量

X = 〔 d — [m— 1 ) a〕 / m

が前記下限値を下廻らない範囲に前記 m及び切り込み量 Xの 値を定めることを特徴とする請求項 1 に記載の X Cデータ作 乂カ法 o

3. 前記切り込み量 Xが下限値を下廻らない範囲で前記 m 及び切り込み量 Xの値を定めることができない場合に、 前記一回当たりの切り込み量を、 平均化した値 （= bZ ( n - 1 ) ) に変更することを特徴とする請求項 2に記載の X Cデータ作成方法。