工作機械におけるワークの加工制御方法
【課題】 箱形状ワークの内部にある所要の加工箇所を、工具とワークの非加工部位との干渉を確実に回避しながら、効率的に加工する。
【解決手段】 ＮＣ装置によって制御軸駆動手段２６を作動させて、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させると共に、回転テーブル９と主軸ヘッド１２とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、回転テーブル９上に固定された箱形状ワークＭの内部の円弧状加工部を主軸ヘッド１２の主軸１３に装着した工具Ｔにより加工する際、箱形状ワークＭの側面の開口部を通して工具Ｔの先端を円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、回転テーブル９に対して主軸ヘッド１２をＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、工具Ｔの先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させる。
【解決手段】 ＮＣ装置によって制御軸駆動手段２６を作動させて、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させると共に、回転テーブル９と主軸ヘッド１２とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、回転テーブル９上に固定された箱形状ワークＭの内部の円弧状加工部を主軸ヘッド１２の主軸１３に装着した工具Ｔにより加工する際、箱形状ワークＭの側面の開口部を通して工具Ｔの先端を円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、回転テーブル９に対して主軸ヘッド１２をＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、工具Ｔの先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱形状ワークの内部に設けられた円弧状の被加工面や円弧状周縁を有する平面を、ワークと工具ホルダとの干渉を回避しながら的確に加工するための工作機械におけるワークの加工制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械において、切削加工に先立ち、ワーク形状計測器によりワークの形状を計測し、その形状の座標をワーク形状記憶器に記憶すると共に、工具形状と干渉を検知すべき機械部位の形状とを工具・機械形状記憶手段に記憶しておき、ＮＣプログラムの移動指令に従って工具および干渉を検知すべき機械部位が移動した時に、ワーク形状と工具および前記機械部位とが干渉するか否かを干渉チェック器でチェックし、切削送りでワークと機械が干渉している場合には、アラームを発生させると共に機械を停止させて、ワークと機械との衝突を回避するようにした加工制御方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−５５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記加工制御方法および装置においては、ワーク形状計測器がワークの外形の形状を計測するものであるので、ワークの外形を加工する場合には、ワークと工具および機械部位との干渉を検知して警報を発生したり、機械を停止させて、その干渉を避けることはできるが、前記ワーク形状計測器では箱形状ワークの内部にある加工箇所の形状までも計測することができないので、所要の加工箇所が箱形状ワークの内部にある場合には、ワークと工具または機械部位との干渉を回避しながら、適切に所要の加工箇所の加工を行うことができない上に、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなければならない問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、箱形状ワークの内部にある所要の加工箇所を、工具とワークの非加工部位との干渉を確実に回避しながら、効率的に加工することができる工作機械におけるワークの加工制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る工作機械におけるワークの加工制御方法は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、前記回転テーブル上に固定されたワークを前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面が閉鎖され側面の一部に開口部が設けられ内部に円弧状加工部を有する箱形状ワークであって、該箱形状ワークに対して、前記開口部を通して工具の先端を前記円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させながら、回転テーブルに対して主軸ヘッドをＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、前記工具の先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させて前記ワークを加工することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る工作機械におけるワークの加工制御方法は、請求項１に記載のワークの加工制御方法において、前記円弧状加工部の円弧の半径と、Ｂ軸を原点とする回転テーブル上の直角座標における前記円弧の中心の座標値と、前記円弧状加工部に沿って移動させる工具の先端の前記円弧の中心回りにおける移動角度と、工具の半径と、工具の均等動作係数とを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブルのＢ軸回りの回転角に対する、前記加工開始点から加工終了点に至るまで前記円弧状加工部に沿って工具が移動する機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値の関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角とＸ，Ｚ座標値に従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段を作動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に係る工作機械におけるワーク加工制御方法によれば、回転テーブルと主軸ヘッドとのＸ，Ｚ軸方向における相対的移動により、箱形状ワークの側壁部の一部に設けられた開口部を通して工具を箱形状ワークの内部にある円弧状加工部に沿って移動させて該円弧状加工部を加工する際に、回転テーブルをＢ軸回りに回転させることによって、箱形状ワークの非加工部位を工具から逃げる方向へ移動させることができるので、前記工具と前記非加工部位との干渉を確実に回避しながら加工を進めることができて、箱形状ワークの内部にある円弧状加工部を安全に、かつ効率的に加工することができる。しかも、従来のように、ワークと工具の干渉をチェックするために、加工に先だってワークの形状を計測する必要がないので、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなくて済む利点がある。
【０００８】
また、請求項２に係る工作機械におけるワークの加工制御方法によれば、回転テーブルのＢ軸回りの回転角と、機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値との関係にもとづいて工具を加工開始点から加工終了点に至るまで円弧状加工部に正確に沿って工具を移動させることができ、工具と箱形状ワークの非加工部位との干渉を一層確実に回避することができると共に、円弧状加工部の加工を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御装置について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御装置１を示す。 この工作機械におけるワーク加工制御装置１は、横型マシニングセンタ等の工作機械２を制御するＮＣ装置の機能の一部として構成されている。
前記工作機械２は、ベッド３上に支持されてＺ軸サーボモータ４によってＺ軸方向（図１で左右方向）に移動されるサドル５と、該サドル５上に支持されてＸ軸サーボモータ６によってＺ軸に直角なＸ軸方向（図１で紙面に垂直な方向）に移動されるテーブルベース（架台）７と、該テーブルベース７上に支持されて、Ｂ軸サーボモータ８によってテーブルベース７の上面に垂直なＢ軸回りに旋回、割出可能な回転テーブル９と、前記ベッド３上に固定されたコラム（支持部材）１０と、該コラム１０に支持されＹ軸サーボモータ１１によってＸ、Ｚ軸に直角なＹ軸方向（図１で上下方向）に移動される主軸ヘッド１２と、該主軸ヘッド１２に軸回りに回転自在に支持され、主軸サーボモータ（図示せず）によって先端に装着された工具Ｔを回転させる主軸１３とを備えている。前記回転テーブル９上にはワークＭが直接または治具等を介して取り付けられるようになっている。
【００１０】
前記ワーク加工制御装置１はマイクロプロセッサ１４を備えており、このマイクロプロセッサ１４にバス１５を介してＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、不揮発性メモリ１８、入力装置１９、表示装置２０がそれぞれ接続されている。さらに、前記マイクロプロセッサ１４には、Ｉ／Ｏインタフェイス２１を介して前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸サーボモータ６，１１，４，８の回転を制御するＸ軸位置制御回路２２、Ｙ軸位置制御回路２３、Ｚ軸位置制御回路２４、Ｂ軸位置制御回路２５（制御軸位置制御回路）がそれぞれ接続されており、該Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸位置制御回路２２，２３，２４，２５が、前記各軸サーボモータ６，１１，４，８に設けたエンコーダ等の位置検出器によって検出された移動位置信号にもとづいて、各軸サーボモータ６，１１，４，８をフィードバック制御するようになっている。
前記各軸サーボモータ６，１１，４，８と前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｂ軸位置制御回路２２，２３，２４，２５とによって、前記テーブルベース７（回転テーブル９）と主軸ヘッド１２とを相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向ｘ，ｙ，ｚに移動させ、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させる制御軸駆動手段２６を構成している。
【００１１】
前記ＲＯＭ１６には、工作機械２やその他を動作させるシステムプログラムが格納されており、このシステムプログラムに従って前記マイクロプロセッサ１４が工作機械２やワーク加工制御装置１の全体の動作を制御するようになっている。また、ＲＡＭ１７は、前記マイクロプロセッサ１４の作業領域として各種のデータの一時記憶等の処理に使用される。不揮発メモリ１８には、前記回転テーブル９上に固定した箱形状ワークＭを加工するための加工プログラムやその加工に必要な各種データ等が記憶されており、前記マイクロプロセッサ１４は、さらに前記加工プログラムに従って各種のデータを用いて前記ワークＭの加工に必要な工具Ｔの移動経路等を演算して求め、前記制御軸駆動手段２６の動作を制御するようになっている。
【００１２】
前記ワークＭは、例えば、図２に示すように、底部２７ａと上部（上面）２７ｂが閉鎖されており、側壁部（側面）２７ｃの少なくとも１部が（図２では四角形箱部Ｍａの左下角部に相当する部位が直角に切り欠かれて）開口された開口部２７ｄを有する箱形状ワークとして形成されており、底部２７ａに設けたフランジ２７ｅを介して前記回転テーブル９の上面９ａに固定されるようになっている。
なお、前記上部２７ｂが閉鎖されているとは、完全に閉鎖されている場合のほか、工具Ｔを移動させて加工を行う余地の無い程度に小さな開口部を有する場合も含むものであり、また、前記側壁部においても開口部２７ｄ以外の部分が同様に閉鎖されている。
前記ワークＭの内部には、前記開口部２７ｄに近接して、開口部２７ｄの内角部２７ｆに中心Ｃを有する平面視で半円弧状とされ、底部２７ａに対して垂直に形成された円弧壁２７ｇが設けられ、該円弧壁２７ｇに前記中心Ｃに軸心を有する略１／４の円弧面である第１加工部（円弧状加工部）２８が設けられると共に、前記底部２７ａに外周輪郭部が前記中心Ｃに中心を有する円弧とされた半円形平面である第２加工部（円弧状加工部）２９が設けられている。
【００１３】
次に、前記工作機械におけるワーク加工制御装置１によって前記回転テーブル９上に固定した前記ワークＭの加工制御方法について説明する。
前記ワークＭは、図２（ａ）に示すように、前記開口部２７ｄを工作機械２の主軸１３側に向けた状態において、主軸１３と回転テーブル９とをＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚに相対的に移動させて、主軸１３に装着したエンドミル等の回転工具である工具Ｔによって前記円弧状の第１，第２加工部２８，２９を加工しようとすると、工具ホルダＴａが前記開口部２７ｄの主軸１３側の外縁部に干渉してしまい、前記第１，第２加工部２８，２９の全面を加工することができない。そこで、主軸１３と回転テーブル９とのＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚにおける相対的移動（以下、単に「工具ＴのＸ，Ｚ軸移動」と称する）で工具ホルダＴａがワークＭに干渉する手前までを加工した後に、一旦工具Ｔを逃がして、図２（ｂ）に示すように、回転テーブル９をＢ軸回りに所定角度だけ回転させ、再び、工具ＴのＸ，Ｚ軸移動で加工をすることもできるが、この場合には、最初の加工と後の加工との接続部に段差が生じて加工面の精度が悪くなるおそれがある。
【００１４】
そのため、本発明では、図３に示すように、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、工具ＴのＸ，Ｚ軸移動により、前記箱形状のワークＭの内部にある円弧状の第１、第２加工部２８，２９を、工具Ｔを前記開口部２７ｄを通して工具ホルダＴａがワークＭの壁部に干渉することなく加工するようにしたものである。この場合、前記第１、第２加工部２８，２９の円弧に沿って工具Ｔを加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで移動させるために、前記回転テーブル９のＢ軸回りの回転に伴う第１、第２加工部２８，２９の円弧の位置変化に追従させて工具ＴをＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚに移動させる。この工具ＴのＸ，Ｚ軸移動による移動軌跡は、前記工具Ｔとしてエンドミルを使用するならば、その先端（ボールエンドミルを使用するならば、その底刃の円弧の中心Ｔｃ（図４参照））が、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に向けてＸ，Ｚ軸方向に徐々に位置を変化させて移動曲線Ｌを辿るものとなる。
【００１５】
そこで、図４に示すように、前記回転テーブル９のＢ軸の中心Ｂを原点とする機械系（テーブルベース７）の直角座標軸をＺ−Ｘ座標軸とし、Ｂ軸の中心Ｂを原点とする回転テーブル９（ワークＭ）上の直角座標軸をＷ−Ｕ座標軸として、前記回転テーブル９がＢ軸回りに回転（回転角β）したとき、この回転で位置変化するワークＭの第１，第２加工部２８，２９の円弧に対して、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に向けて加工の進行方向へ追従する工具Ｔの先端のＺ−Ｘ座標値（Ｚ座標値Ｐｚ、Ｘ座標値Ｐｘ）を求めることにより、前記移動曲線Ｌに沿った工具Ｔの移動を可能とする。
【００１６】
前記回転テーブル９の回転角βに対する工具Ｔの先端のＺ−Ｘ座標値（Ｚ座標値Ｐｚ、Ｘ座標値Ｐｘ）は、以下の演算式（１）〜（５）によって求めることができる。
すなわち、図４に示すように、前記第１，第２加工部２８，２９の円弧の中心ＣのＷ軸，Ｕ軸座標値をそれぞれＣｗ，Ｃｕ、第１，第２加工部２８，２９の円弧の半径をＲｗ、工具Ｔにおける底刃の円弧の中心パスの半径（ボールエンドミルの場合）をＲｔ（＝Ｒｗ−Ｒｎ）、前記第１，第２加工部２８，２９円弧に沿って移動させる工具Ｔの先端の前記円弧の中心Ｃ回りにおける移動角度（Ｗ軸のプラス端を原点位置とし、αｓ（＝２７０°）が加工開始位置（スタート位置）、αｅが加工終了位置（エンド位置））をα、Ｚ−Ｘ軸座標に対するＷ−Ｕ座標の回転角（機械のＢ軸と符号が逆、βｓがスタート位置、βｅがエンド位置）をβ、工具Ｔにおける底刃の円弧の中心のＷ軸，Ｕ軸座標値をそれぞれＰｗ，Ｐｕ、工具Ｔの均等動作係数（工具Ｔに対し第１，第２加工部２８，２９の円弧に沿って均等な切削送りを与えるための係数）をＫ（Ｋ＝βｅ−βｓ）／（αｅ−αｓ））と設定すると、
β＝（α−αｓ）×Ｋ＋βｓ ・・・（１）
Ｐｗ＝Ｒｔ×ｃｏｓα＋Ｃｗ ・・・（２）
Ｐｕ＝Ｒｔ×ｓｉｎα＋Ｃｕ ・・・（３）
Ｐｚ＝Ｐｗ×ｃｏｓβ−Ｐｕ×ｓｉｎβ ・・・（４）
Ｐｘ＝Ｐｗ×ｓｉｎβ＋Ｐｕ×ｃｏｓβ ・・・（５）
となる。
また、工具Ｔの加工戻りＺ座標値Ｐｚｒと設定すると、
Ｐｚｒ＝−Ｐｗ×ｔａｎβ＋（Ｃｗ＋Ｅｗ）／ｃｏｓβ ・・・（６）
となる。
【００１７】
さらに、前記ワーク加工制御装置１の作用と共にワークＭの加工制御方法について図５、図６にもとづいて具体的に説明する。なお、前記第１加工部２８は工具Ｔとしてエンドミルを使用してその底刃で加工し、前記第２加工部２９は工具Ｔとしてエンドミルを使用してその外周刃で加工するものとする。
工作機械２が作動を開始されると、ＮＣ装置によって加工プログラムが実行されて、予め入力装置１９を介して前記不揮発メモリ１８に記憶されていた工具ＴおよびワークＭの第１、第２加工部２８，２９に係る前記データＥｗ，Ｒｗ，Ｃｕ，Ｃｗ，αｓ，αｅ，βｓ，βｅ，Ｒｎ，ＢＬ（微小ブロック長）を前記マイクロプロセッサ１４が読み込む（ステップＳ１）と共に、加工プログラムで指令されている工具Ｔの送り速度Ｆを読み込み（ステップＳ２）、マイクロプロセッサ１４が処理に必要な各種変数の初期化を行い、かつワークＭの加工開始に際して必要な初期設定値の計算を行う（ステップＳ３）。そして、計算された初期設定値に不都合なものが無いか否かをデータチェックを行い（ステップＳ４）、異常があれば表示装置２０にアラーム表示をさせて（ステップＳ５）、工作機械２の動作を終了させる。前記ステップＳ４でデータチェックの結果が正常であれば、第１、第２加工部２８，２９の微小ブロック加工に対応するＢ軸の回転角β、ＸＺ長さ、加工開始から加工終了までの加工回数の総数を計算する（ステップＳ６）。
【００１８】
次に、マイクロプロセッサ１４は工具Ｔの加工開始点Ｅ１（図３参照）を設定し（ステップＳ７）、インタフェイス２１を介して前記制御軸駆動手段２６に指令して、前記サドル５、テーブルベース７、回転テーブル９、主軸ヘッド１２を移動させて、工具Ｔを加工開始位置に着け（ステップＳ８）、また、前記テーブルベース７に設けられている回転テーブル９のクランプ装置に指令して、該回転テーブル９のテーブルベース７に対する位置決め固定状態を解除（アンクランプ）させる（ステップＳ９）。そして、前記マイクロプロセッサ１４は加工回数の現カウンタ値が前記ステップＳ６で求めた加工回数の総数に達しているか否かをチェックし（ステップＳ１０）、前記現カウンタ値が加工回数の総数以上に達している場合には、前記クランプ装置に指令して回転テーブル９のテーブルベース７への位置決め固定（クランプ）を行わせて（ステップＳ１１）、工作機械２の動作を終了させる。
【００１９】
前記ステップＳ１０で現カウンタ値が加工回数の総数に達していない場合には、次の微小ブロック加工に工具Ｔを移動させるために、前記演算式（１）〜（５）にもとづいて工具Ｔの先端のＸ，Ｚ軸座標値Ｐｘ，Ｐｚと回転テーブル９の回転角βを計算した（ステップＳ１２）後に、それらの計算値Ｐｘ，Ｐｚ、βが微小ブロック加工に適合する移動量であるか否かをチェックし（ステップＳ１３）、該移動量が適切でない（異常の）場合には表示装置２０にアラーム表示をさせて（ステップＳ１４）、工作機械２を現在位置を保持した状態として（ステップＳ１５）、その動作を終了させる。前記ステップＳ１３で微小ブロック加工用の移動量が適切（正常）であれば、工具Ｔが加工終了点Ｅ２（図３参照）の位置を超えるか否かをチェックし（ステップＳ１６）、前記工具Ｔが加工終了点Ｅ２の位置を超える場合には、工具Ｔの次の移動点を加工終了点Ｅ２に設定する（ステップＳ１７）。
【００２０】
そして、前記ステップＳ１６で工具Ｔが加工終了点Ｅ２の位置を超えない場合と共に、前記マイクロプロセッサ１４が前記制御軸駆動手段２６に指令して、前記サドル５とテーブルベース７をＸ，Ｚ軸移動させると共に回転テーブル９をＢ軸回りに回転させて、工具Ｔを回転させながら前記移動曲線Ｌ（図３参照）に沿って移動させて、次の微小ブロック加工の領域を加工する（ステップＳ１８）。その際、マイクロプロセッサ１４は前記加工回数の現カウンタに数値１を加算して（ステップＳ１９）、ステップＳ１０に戻って加工回数の現カウンタ値が加工回数の総数に到達したか否かをチェックし、以後、加工回数の現カウンタ値が加工回数の総数に到達するまで前記ステップＳ１２〜Ｓ１９の動作を総繰り返して行うことによって、前記ワークＭの第１、第２加工部２８，２９の加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで前記移動曲線Ｌに沿って工具Ｔが移動され、該工具Ｔは、工具ホルダＴａをワークＭの非加工部に干渉することなく、円弧状加工部である前記第１、第２加工部２８，２９を円滑、確実に加工する。
【００２１】
なお、工具Ｔが加工終了点Ｅ２に到達して第１、第２加工部２８，２９の加工を終了したときには、回転テーブル９がテーブルベース７にクランプされた後に、工具Ｔは前記演算式（６）によって求めた加工戻りＺ軸座標値Ｐｚｒの位置に戻って、工作機械２の動作が停止される。前記第１加工部２８のボールエンドミルによる加工の場合、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２までの一工程の加工が終了すると、前記主軸ヘッド１２の移動により工具Ｔが所定量だけＹ軸方向ｙにシフトされて、次工程の加工開始点Ｅ１に工具Ｔが着けられて同様に加工が継続されて、円弧面からなる加工面が形成されることとなる。
【００２２】
前記のように、実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法は、テーブルベース７上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブル９と、コラム１０に支持した主軸ヘッド１２とを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段２６を作動させて、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブル９と主軸ヘッド１２とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向ｘ，ｙ，ｚに相対移動させ、前記回転テーブル９上に固定されたワークを前記主軸ヘッド１２の主軸１３に装着した工具Ｔにより加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面２７ｂが閉鎖され側面の一部に開口部２７ｄが設けられ内部に第１，第２加工部（円弧状加工部）２８，２９を有する箱形状ワークＭであって、該箱形状ワークＭに対して、前記開口部２７ｄを通して工具Ｔの先端を前記第１，第２加工部２８，２９の加工開始点Ｅ１に位置させた後、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、回転テーブル９に対して主軸ヘッド１２をＸ、Ｚ軸方向ｘ，ｚに相対移動させて、前記工具Ｔの先端を、前記加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで前記第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させて前記ワークを加工する構成されている。
【００２３】
したがって、実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法によれば、回転テーブル９と主軸ヘッド１２とのＸ，Ｚ軸方向ｘ、ｚにおける相対的移動により、箱形状ワークＭの側壁部２７ｃの一部に設けられた開口部２７ｄを通して工具Ｔを箱形状ワークＭの内部にある第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させて該第１，第２加工部２８，２９を加工する際に、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させることによって、箱形状ワークＭの非加工部位を工具Ｔから逃げる方向へ移動させることができるので、前記工具Ｔと前記非加工部位との干渉を確実に回避しながら加工を連続的に進めることができて、箱形状ワークＭの内部にある第１，第２加工部２８，２９を安全に、かつ効率的に加工することができる。しかも、従来のように、ワークと工具の干渉をチェックするために、加工に先だってワークの形状を計測する必要がないので、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなくて済む利点がある。
【００２４】
また、前記工作機械におけるワーク加工制御方法において、前記第１，第２加工部２８，２９の円弧の半径Ｒｗと、Ｂ軸を原点とする回転テーブル９上の直角座標（Ｗ−Ｕ軸座標）における前記円弧の中心Ｃの座標値Ｃｗ，Ｃｕと、前記第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させる工具Ｔの先端の前記円弧の中心Ｃ回りにおける移動角度αと、工具Ｔの半径Ｒｎと、工具Ｔの均等動作係数Ｋとを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブル９のＢ軸回りの回転角βに対する、前記加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に至るまで前記第１，第２加工部２８，２９に沿って工具Ｔが移動する機械系の直角座標（Ｕ−Ｚ軸座標）におけるＸ−Ｚ座標値Ｐｘ．Ｐｚの関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角βとＸ，Ｚ座標値Ｐｘ，Ｐｚに従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段２６を作動させる構成とすると、回転テーブル９のＢ軸回りの回転角βと、機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値Ｐｘ，Ｐｚとの関係にもとづいて工具Ｔを加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に至るまで第１，第２加工部２８，２９に正確に沿って工具Ｔを移動させることができ、工具Ｔと箱形状ワークＭの非加工部位との干渉を一層確実に回避することができると共に、第１，第２加工部２８，２９の加工を高精度に行うことができる。
【００２５】
なお、前記実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御方法においては、本発明を横型のマシニングセンタに適用した例を示したが、本発明は、これに限らず、テーブルベース等の架台上に、回転テーブルに代えて垂直面内で旋回割り出し可能なワーク支持台、治具等を備える場合には、縦型のマシニングセンタやその他の工作機械においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御装置を示すブロック図である。
【図２】ワーク加工部と工具の移動関係を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法における工具の移動経路を示す説明図である。
【図４】同じくワーク加工制御方法における工具の移動位置の設定方法を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法を説明するフロー図（その１）である。
【図６】同じくフロー図（その２）である。
【符号の説明】
【００２７】
１ ワーク加工制御装置
２ 工作機械
４，６，８，１１ Ｚ，Ｘ，Ｂ，Ｙ軸サーボモータ
５ サドル
７ テーブルベース（架台）
１０ コラム（支持部材）
１２ 主軸ヘッド
１３ 主軸
１４ マイクロプロセッサ
１６ ＲＯＭ
１７ ＲＡＭ
１８ 不揮発メモリ
１９ 入力装置
２０ 表示装置
２６ 制御軸駆動手段
２７ｄ 開口部
２８，２９ 第１、第２加工部（円弧状加工部）
Ｃ 第１、第２加工部の円弧の中心
Ｅ１ 加工開始点
Ｅ２ 加工終了点
Ｌ 工具の移動曲線
Ｔ 工具
Ｔａ 工具ホルダ
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、箱形状ワークの内部に設けられた円弧状の被加工面や円弧状周縁を有する平面を、ワークと工具ホルダとの干渉を回避しながら的確に加工するための工作機械におけるワークの加工制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械において、切削加工に先立ち、ワーク形状計測器によりワークの形状を計測し、その形状の座標をワーク形状記憶器に記憶すると共に、工具形状と干渉を検知すべき機械部位の形状とを工具・機械形状記憶手段に記憶しておき、ＮＣプログラムの移動指令に従って工具および干渉を検知すべき機械部位が移動した時に、ワーク形状と工具および前記機械部位とが干渉するか否かを干渉チェック器でチェックし、切削送りでワークと機械が干渉している場合には、アラームを発生させると共に機械を停止させて、ワークと機械との衝突を回避するようにした加工制御方法および装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−５５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記加工制御方法および装置においては、ワーク形状計測器がワークの外形の形状を計測するものであるので、ワークの外形を加工する場合には、ワークと工具および機械部位との干渉を検知して警報を発生したり、機械を停止させて、その干渉を避けることはできるが、前記ワーク形状計測器では箱形状ワークの内部にある加工箇所の形状までも計測することができないので、所要の加工箇所が箱形状ワークの内部にある場合には、ワークと工具または機械部位との干渉を回避しながら、適切に所要の加工箇所の加工を行うことができない上に、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなければならない問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、箱形状ワークの内部にある所要の加工箇所を、工具とワークの非加工部位との干渉を確実に回避しながら、効率的に加工することができる工作機械におけるワークの加工制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る工作機械におけるワークの加工制御方法は、架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、前記回転テーブル上に固定されたワークを前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面が閉鎖され側面の一部に開口部が設けられ内部に円弧状加工部を有する箱形状ワークであって、該箱形状ワークに対して、前記開口部を通して工具の先端を前記円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させながら、回転テーブルに対して主軸ヘッドをＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、前記工具の先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させて前記ワークを加工することを特徴としている。
【０００６】
請求項２に係る工作機械におけるワークの加工制御方法は、請求項１に記載のワークの加工制御方法において、前記円弧状加工部の円弧の半径と、Ｂ軸を原点とする回転テーブル上の直角座標における前記円弧の中心の座標値と、前記円弧状加工部に沿って移動させる工具の先端の前記円弧の中心回りにおける移動角度と、工具の半径と、工具の均等動作係数とを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブルのＢ軸回りの回転角に対する、前記加工開始点から加工終了点に至るまで前記円弧状加工部に沿って工具が移動する機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値の関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角とＸ，Ｚ座標値に従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段を作動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１に係る工作機械におけるワーク加工制御方法によれば、回転テーブルと主軸ヘッドとのＸ，Ｚ軸方向における相対的移動により、箱形状ワークの側壁部の一部に設けられた開口部を通して工具を箱形状ワークの内部にある円弧状加工部に沿って移動させて該円弧状加工部を加工する際に、回転テーブルをＢ軸回りに回転させることによって、箱形状ワークの非加工部位を工具から逃げる方向へ移動させることができるので、前記工具と前記非加工部位との干渉を確実に回避しながら加工を進めることができて、箱形状ワークの内部にある円弧状加工部を安全に、かつ効率的に加工することができる。しかも、従来のように、ワークと工具の干渉をチェックするために、加工に先だってワークの形状を計測する必要がないので、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなくて済む利点がある。
【０００８】
また、請求項２に係る工作機械におけるワークの加工制御方法によれば、回転テーブルのＢ軸回りの回転角と、機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値との関係にもとづいて工具を加工開始点から加工終了点に至るまで円弧状加工部に正確に沿って工具を移動させることができ、工具と箱形状ワークの非加工部位との干渉を一層確実に回避することができると共に、円弧状加工部の加工を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御装置について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御装置１を示す。 この工作機械におけるワーク加工制御装置１は、横型マシニングセンタ等の工作機械２を制御するＮＣ装置の機能の一部として構成されている。
前記工作機械２は、ベッド３上に支持されてＺ軸サーボモータ４によってＺ軸方向（図１で左右方向）に移動されるサドル５と、該サドル５上に支持されてＸ軸サーボモータ６によってＺ軸に直角なＸ軸方向（図１で紙面に垂直な方向）に移動されるテーブルベース（架台）７と、該テーブルベース７上に支持されて、Ｂ軸サーボモータ８によってテーブルベース７の上面に垂直なＢ軸回りに旋回、割出可能な回転テーブル９と、前記ベッド３上に固定されたコラム（支持部材）１０と、該コラム１０に支持されＹ軸サーボモータ１１によってＸ、Ｚ軸に直角なＹ軸方向（図１で上下方向）に移動される主軸ヘッド１２と、該主軸ヘッド１２に軸回りに回転自在に支持され、主軸サーボモータ（図示せず）によって先端に装着された工具Ｔを回転させる主軸１３とを備えている。前記回転テーブル９上にはワークＭが直接または治具等を介して取り付けられるようになっている。
【００１０】
前記ワーク加工制御装置１はマイクロプロセッサ１４を備えており、このマイクロプロセッサ１４にバス１５を介してＲＯＭ１６、ＲＡＭ１７、不揮発性メモリ１８、入力装置１９、表示装置２０がそれぞれ接続されている。さらに、前記マイクロプロセッサ１４には、Ｉ／Ｏインタフェイス２１を介して前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸サーボモータ６，１１，４，８の回転を制御するＸ軸位置制御回路２２、Ｙ軸位置制御回路２３、Ｚ軸位置制御回路２４、Ｂ軸位置制御回路２５（制御軸位置制御回路）がそれぞれ接続されており、該Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸位置制御回路２２，２３，２４，２５が、前記各軸サーボモータ６，１１，４，８に設けたエンコーダ等の位置検出器によって検出された移動位置信号にもとづいて、各軸サーボモータ６，１１，４，８をフィードバック制御するようになっている。
前記各軸サーボモータ６，１１，４，８と前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｂ軸位置制御回路２２，２３，２４，２５とによって、前記テーブルベース７（回転テーブル９）と主軸ヘッド１２とを相対的にＸ，Ｙ，Ｚ軸方向ｘ，ｙ，ｚに移動させ、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させる制御軸駆動手段２６を構成している。
【００１１】
前記ＲＯＭ１６には、工作機械２やその他を動作させるシステムプログラムが格納されており、このシステムプログラムに従って前記マイクロプロセッサ１４が工作機械２やワーク加工制御装置１の全体の動作を制御するようになっている。また、ＲＡＭ１７は、前記マイクロプロセッサ１４の作業領域として各種のデータの一時記憶等の処理に使用される。不揮発メモリ１８には、前記回転テーブル９上に固定した箱形状ワークＭを加工するための加工プログラムやその加工に必要な各種データ等が記憶されており、前記マイクロプロセッサ１４は、さらに前記加工プログラムに従って各種のデータを用いて前記ワークＭの加工に必要な工具Ｔの移動経路等を演算して求め、前記制御軸駆動手段２６の動作を制御するようになっている。
【００１２】
前記ワークＭは、例えば、図２に示すように、底部２７ａと上部（上面）２７ｂが閉鎖されており、側壁部（側面）２７ｃの少なくとも１部が（図２では四角形箱部Ｍａの左下角部に相当する部位が直角に切り欠かれて）開口された開口部２７ｄを有する箱形状ワークとして形成されており、底部２７ａに設けたフランジ２７ｅを介して前記回転テーブル９の上面９ａに固定されるようになっている。
なお、前記上部２７ｂが閉鎖されているとは、完全に閉鎖されている場合のほか、工具Ｔを移動させて加工を行う余地の無い程度に小さな開口部を有する場合も含むものであり、また、前記側壁部においても開口部２７ｄ以外の部分が同様に閉鎖されている。
前記ワークＭの内部には、前記開口部２７ｄに近接して、開口部２７ｄの内角部２７ｆに中心Ｃを有する平面視で半円弧状とされ、底部２７ａに対して垂直に形成された円弧壁２７ｇが設けられ、該円弧壁２７ｇに前記中心Ｃに軸心を有する略１／４の円弧面である第１加工部（円弧状加工部）２８が設けられると共に、前記底部２７ａに外周輪郭部が前記中心Ｃに中心を有する円弧とされた半円形平面である第２加工部（円弧状加工部）２９が設けられている。
【００１３】
次に、前記工作機械におけるワーク加工制御装置１によって前記回転テーブル９上に固定した前記ワークＭの加工制御方法について説明する。
前記ワークＭは、図２（ａ）に示すように、前記開口部２７ｄを工作機械２の主軸１３側に向けた状態において、主軸１３と回転テーブル９とをＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚに相対的に移動させて、主軸１３に装着したエンドミル等の回転工具である工具Ｔによって前記円弧状の第１，第２加工部２８，２９を加工しようとすると、工具ホルダＴａが前記開口部２７ｄの主軸１３側の外縁部に干渉してしまい、前記第１，第２加工部２８，２９の全面を加工することができない。そこで、主軸１３と回転テーブル９とのＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚにおける相対的移動（以下、単に「工具ＴのＸ，Ｚ軸移動」と称する）で工具ホルダＴａがワークＭに干渉する手前までを加工した後に、一旦工具Ｔを逃がして、図２（ｂ）に示すように、回転テーブル９をＢ軸回りに所定角度だけ回転させ、再び、工具ＴのＸ，Ｚ軸移動で加工をすることもできるが、この場合には、最初の加工と後の加工との接続部に段差が生じて加工面の精度が悪くなるおそれがある。
【００１４】
そのため、本発明では、図３に示すように、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、工具ＴのＸ，Ｚ軸移動により、前記箱形状のワークＭの内部にある円弧状の第１、第２加工部２８，２９を、工具Ｔを前記開口部２７ｄを通して工具ホルダＴａがワークＭの壁部に干渉することなく加工するようにしたものである。この場合、前記第１、第２加工部２８，２９の円弧に沿って工具Ｔを加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで移動させるために、前記回転テーブル９のＢ軸回りの回転に伴う第１、第２加工部２８，２９の円弧の位置変化に追従させて工具ＴをＸ，Ｚ軸方向ｘ，ｚに移動させる。この工具ＴのＸ，Ｚ軸移動による移動軌跡は、前記工具Ｔとしてエンドミルを使用するならば、その先端（ボールエンドミルを使用するならば、その底刃の円弧の中心Ｔｃ（図４参照））が、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に向けてＸ，Ｚ軸方向に徐々に位置を変化させて移動曲線Ｌを辿るものとなる。
【００１５】
そこで、図４に示すように、前記回転テーブル９のＢ軸の中心Ｂを原点とする機械系（テーブルベース７）の直角座標軸をＺ−Ｘ座標軸とし、Ｂ軸の中心Ｂを原点とする回転テーブル９（ワークＭ）上の直角座標軸をＷ−Ｕ座標軸として、前記回転テーブル９がＢ軸回りに回転（回転角β）したとき、この回転で位置変化するワークＭの第１，第２加工部２８，２９の円弧に対して、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に向けて加工の進行方向へ追従する工具Ｔの先端のＺ−Ｘ座標値（Ｚ座標値Ｐｚ、Ｘ座標値Ｐｘ）を求めることにより、前記移動曲線Ｌに沿った工具Ｔの移動を可能とする。
【００１６】
前記回転テーブル９の回転角βに対する工具Ｔの先端のＺ−Ｘ座標値（Ｚ座標値Ｐｚ、Ｘ座標値Ｐｘ）は、以下の演算式（１）〜（５）によって求めることができる。
すなわち、図４に示すように、前記第１，第２加工部２８，２９の円弧の中心ＣのＷ軸，Ｕ軸座標値をそれぞれＣｗ，Ｃｕ、第１，第２加工部２８，２９の円弧の半径をＲｗ、工具Ｔにおける底刃の円弧の中心パスの半径（ボールエンドミルの場合）をＲｔ（＝Ｒｗ−Ｒｎ）、前記第１，第２加工部２８，２９円弧に沿って移動させる工具Ｔの先端の前記円弧の中心Ｃ回りにおける移動角度（Ｗ軸のプラス端を原点位置とし、αｓ（＝２７０°）が加工開始位置（スタート位置）、αｅが加工終了位置（エンド位置））をα、Ｚ−Ｘ軸座標に対するＷ−Ｕ座標の回転角（機械のＢ軸と符号が逆、βｓがスタート位置、βｅがエンド位置）をβ、工具Ｔにおける底刃の円弧の中心のＷ軸，Ｕ軸座標値をそれぞれＰｗ，Ｐｕ、工具Ｔの均等動作係数（工具Ｔに対し第１，第２加工部２８，２９の円弧に沿って均等な切削送りを与えるための係数）をＫ（Ｋ＝βｅ−βｓ）／（αｅ−αｓ））と設定すると、
β＝（α−αｓ）×Ｋ＋βｓ ・・・（１）
Ｐｗ＝Ｒｔ×ｃｏｓα＋Ｃｗ ・・・（２）
Ｐｕ＝Ｒｔ×ｓｉｎα＋Ｃｕ ・・・（３）
Ｐｚ＝Ｐｗ×ｃｏｓβ−Ｐｕ×ｓｉｎβ ・・・（４）
Ｐｘ＝Ｐｗ×ｓｉｎβ＋Ｐｕ×ｃｏｓβ ・・・（５）
となる。
また、工具Ｔの加工戻りＺ座標値Ｐｚｒと設定すると、
Ｐｚｒ＝−Ｐｗ×ｔａｎβ＋（Ｃｗ＋Ｅｗ）／ｃｏｓβ ・・・（６）
となる。
【００１７】
さらに、前記ワーク加工制御装置１の作用と共にワークＭの加工制御方法について図５、図６にもとづいて具体的に説明する。なお、前記第１加工部２８は工具Ｔとしてエンドミルを使用してその底刃で加工し、前記第２加工部２９は工具Ｔとしてエンドミルを使用してその外周刃で加工するものとする。
工作機械２が作動を開始されると、ＮＣ装置によって加工プログラムが実行されて、予め入力装置１９を介して前記不揮発メモリ１８に記憶されていた工具ＴおよびワークＭの第１、第２加工部２８，２９に係る前記データＥｗ，Ｒｗ，Ｃｕ，Ｃｗ，αｓ，αｅ，βｓ，βｅ，Ｒｎ，ＢＬ（微小ブロック長）を前記マイクロプロセッサ１４が読み込む（ステップＳ１）と共に、加工プログラムで指令されている工具Ｔの送り速度Ｆを読み込み（ステップＳ２）、マイクロプロセッサ１４が処理に必要な各種変数の初期化を行い、かつワークＭの加工開始に際して必要な初期設定値の計算を行う（ステップＳ３）。そして、計算された初期設定値に不都合なものが無いか否かをデータチェックを行い（ステップＳ４）、異常があれば表示装置２０にアラーム表示をさせて（ステップＳ５）、工作機械２の動作を終了させる。前記ステップＳ４でデータチェックの結果が正常であれば、第１、第２加工部２８，２９の微小ブロック加工に対応するＢ軸の回転角β、ＸＺ長さ、加工開始から加工終了までの加工回数の総数を計算する（ステップＳ６）。
【００１８】
次に、マイクロプロセッサ１４は工具Ｔの加工開始点Ｅ１（図３参照）を設定し（ステップＳ７）、インタフェイス２１を介して前記制御軸駆動手段２６に指令して、前記サドル５、テーブルベース７、回転テーブル９、主軸ヘッド１２を移動させて、工具Ｔを加工開始位置に着け（ステップＳ８）、また、前記テーブルベース７に設けられている回転テーブル９のクランプ装置に指令して、該回転テーブル９のテーブルベース７に対する位置決め固定状態を解除（アンクランプ）させる（ステップＳ９）。そして、前記マイクロプロセッサ１４は加工回数の現カウンタ値が前記ステップＳ６で求めた加工回数の総数に達しているか否かをチェックし（ステップＳ１０）、前記現カウンタ値が加工回数の総数以上に達している場合には、前記クランプ装置に指令して回転テーブル９のテーブルベース７への位置決め固定（クランプ）を行わせて（ステップＳ１１）、工作機械２の動作を終了させる。
【００１９】
前記ステップＳ１０で現カウンタ値が加工回数の総数に達していない場合には、次の微小ブロック加工に工具Ｔを移動させるために、前記演算式（１）〜（５）にもとづいて工具Ｔの先端のＸ，Ｚ軸座標値Ｐｘ，Ｐｚと回転テーブル９の回転角βを計算した（ステップＳ１２）後に、それらの計算値Ｐｘ，Ｐｚ、βが微小ブロック加工に適合する移動量であるか否かをチェックし（ステップＳ１３）、該移動量が適切でない（異常の）場合には表示装置２０にアラーム表示をさせて（ステップＳ１４）、工作機械２を現在位置を保持した状態として（ステップＳ１５）、その動作を終了させる。前記ステップＳ１３で微小ブロック加工用の移動量が適切（正常）であれば、工具Ｔが加工終了点Ｅ２（図３参照）の位置を超えるか否かをチェックし（ステップＳ１６）、前記工具Ｔが加工終了点Ｅ２の位置を超える場合には、工具Ｔの次の移動点を加工終了点Ｅ２に設定する（ステップＳ１７）。
【００２０】
そして、前記ステップＳ１６で工具Ｔが加工終了点Ｅ２の位置を超えない場合と共に、前記マイクロプロセッサ１４が前記制御軸駆動手段２６に指令して、前記サドル５とテーブルベース７をＸ，Ｚ軸移動させると共に回転テーブル９をＢ軸回りに回転させて、工具Ｔを回転させながら前記移動曲線Ｌ（図３参照）に沿って移動させて、次の微小ブロック加工の領域を加工する（ステップＳ１８）。その際、マイクロプロセッサ１４は前記加工回数の現カウンタに数値１を加算して（ステップＳ１９）、ステップＳ１０に戻って加工回数の現カウンタ値が加工回数の総数に到達したか否かをチェックし、以後、加工回数の現カウンタ値が加工回数の総数に到達するまで前記ステップＳ１２〜Ｓ１９の動作を総繰り返して行うことによって、前記ワークＭの第１、第２加工部２８，２９の加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで前記移動曲線Ｌに沿って工具Ｔが移動され、該工具Ｔは、工具ホルダＴａをワークＭの非加工部に干渉することなく、円弧状加工部である前記第１、第２加工部２８，２９を円滑、確実に加工する。
【００２１】
なお、工具Ｔが加工終了点Ｅ２に到達して第１、第２加工部２８，２９の加工を終了したときには、回転テーブル９がテーブルベース７にクランプされた後に、工具Ｔは前記演算式（６）によって求めた加工戻りＺ軸座標値Ｐｚｒの位置に戻って、工作機械２の動作が停止される。前記第１加工部２８のボールエンドミルによる加工の場合、加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２までの一工程の加工が終了すると、前記主軸ヘッド１２の移動により工具Ｔが所定量だけＹ軸方向ｙにシフトされて、次工程の加工開始点Ｅ１に工具Ｔが着けられて同様に加工が継続されて、円弧面からなる加工面が形成されることとなる。
【００２２】
前記のように、実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法は、テーブルベース７上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブル９と、コラム１０に支持した主軸ヘッド１２とを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段２６を作動させて、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブル９と主軸ヘッド１２とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向ｘ，ｙ，ｚに相対移動させ、前記回転テーブル９上に固定されたワークを前記主軸ヘッド１２の主軸１３に装着した工具Ｔにより加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面２７ｂが閉鎖され側面の一部に開口部２７ｄが設けられ内部に第１，第２加工部（円弧状加工部）２８，２９を有する箱形状ワークＭであって、該箱形状ワークＭに対して、前記開口部２７ｄを通して工具Ｔの先端を前記第１，第２加工部２８，２９の加工開始点Ｅ１に位置させた後、前記回転テーブル９をＢ軸回りに回転させながら、回転テーブル９に対して主軸ヘッド１２をＸ、Ｚ軸方向ｘ，ｚに相対移動させて、前記工具Ｔの先端を、前記加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２まで前記第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させて前記ワークを加工する構成されている。
【００２３】
したがって、実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法によれば、回転テーブル９と主軸ヘッド１２とのＸ，Ｚ軸方向ｘ、ｚにおける相対的移動により、箱形状ワークＭの側壁部２７ｃの一部に設けられた開口部２７ｄを通して工具Ｔを箱形状ワークＭの内部にある第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させて該第１，第２加工部２８，２９を加工する際に、回転テーブル９をＢ軸回りに回転させることによって、箱形状ワークＭの非加工部位を工具Ｔから逃げる方向へ移動させることができるので、前記工具Ｔと前記非加工部位との干渉を確実に回避しながら加工を連続的に進めることができて、箱形状ワークＭの内部にある第１，第２加工部２８，２９を安全に、かつ効率的に加工することができる。しかも、従来のように、ワークと工具の干渉をチェックするために、加工に先だってワークの形状を計測する必要がないので、高価なワーク形状計測器を工作機械に付設しなくて済む利点がある。
【００２４】
また、前記工作機械におけるワーク加工制御方法において、前記第１，第２加工部２８，２９の円弧の半径Ｒｗと、Ｂ軸を原点とする回転テーブル９上の直角座標（Ｗ−Ｕ軸座標）における前記円弧の中心Ｃの座標値Ｃｗ，Ｃｕと、前記第１，第２加工部２８，２９に沿って移動させる工具Ｔの先端の前記円弧の中心Ｃ回りにおける移動角度αと、工具Ｔの半径Ｒｎと、工具Ｔの均等動作係数Ｋとを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブル９のＢ軸回りの回転角βに対する、前記加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に至るまで前記第１，第２加工部２８，２９に沿って工具Ｔが移動する機械系の直角座標（Ｕ−Ｚ軸座標）におけるＸ−Ｚ座標値Ｐｘ．Ｐｚの関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角βとＸ，Ｚ座標値Ｐｘ，Ｐｚに従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段２６を作動させる構成とすると、回転テーブル９のＢ軸回りの回転角βと、機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値Ｐｘ，Ｐｚとの関係にもとづいて工具Ｔを加工開始点Ｅ１から加工終了点Ｅ２に至るまで第１，第２加工部２８，２９に正確に沿って工具Ｔを移動させることができ、工具Ｔと箱形状ワークＭの非加工部位との干渉を一層確実に回避することができると共に、第１，第２加工部２８，２９の加工を高精度に行うことができる。
【００２５】
なお、前記実施の形態に係る工作機械におけるワークの加工制御方法においては、本発明を横型のマシニングセンタに適用した例を示したが、本発明は、これに限らず、テーブルベース等の架台上に、回転テーブルに代えて垂直面内で旋回割り出し可能なワーク支持台、治具等を備える場合には、縦型のマシニングセンタやその他の工作機械においても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御装置を示すブロック図である。
【図２】ワーク加工部と工具の移動関係を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法における工具の移動経路を示す説明図である。
【図４】同じくワーク加工制御方法における工具の移動位置の設定方法を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る工作機械におけるワーク加工制御方法を説明するフロー図（その１）である。
【図６】同じくフロー図（その２）である。
【符号の説明】
【００２７】
１ ワーク加工制御装置
２ 工作機械
４，６，８，１１ Ｚ，Ｘ，Ｂ，Ｙ軸サーボモータ
５ サドル
７ テーブルベース（架台）
１０ コラム（支持部材）
１２ 主軸ヘッド
１３ 主軸
１４ マイクロプロセッサ
１６ ＲＯＭ
１７ ＲＡＭ
１８ 不揮発メモリ
１９ 入力装置
２０ 表示装置
２６ 制御軸駆動手段
２７ｄ 開口部
２８，２９ 第１、第２加工部（円弧状加工部）
Ｃ 第１、第２加工部の円弧の中心
Ｅ１ 加工開始点
Ｅ２ 加工終了点
Ｌ 工具の移動曲線
Ｔ 工具
Ｔａ 工具ホルダ
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、前記回転テーブル上に固定されたワークを前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面が閉鎖され側面の一部に開口部が設けられ内部に円弧状加工部を有する箱形状ワークであって、該箱形状ワークに対して、前記開口部を通して工具の先端を前記円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させながら、回転テーブルに対して主軸ヘッドをＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、前記工具の先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させて前記ワークを加工することを特徴とする工作機械におけるワークの加工制御方法。
【請求項２】
前記円弧状加工部の円弧の半径と、Ｂ軸を原点とする回転テーブル上の直角座標における前記円弧の中心の座標値と、前記円弧状加工部に沿って移動させる工具の先端の前記円弧の中心回りにおける移動角度と、工具の半径と、工具の均等動作係数とを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブルのＢ軸回りの回転角に対する、前記加工開始点から加工終了点に至るまで前記円弧状加工部に沿って工具が移動する機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値の関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角とＸ，Ｚ座標値に従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械におけるワークの加工制御方法。
【請求項１】
架台上にＢ軸回りに旋回割出し可能に設けた回転テーブルと、支持部材に支持した主軸ヘッドとを備え、ＮＣ装置によって制御軸駆動手段を作動させて、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させると共に、前記回転テーブルと主軸ヘッドとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動させ、前記回転テーブル上に固定されたワークを前記主軸ヘッドの主軸に装着した工具により加工する工作機械におけるワークの加工制御方法において、
前記ワークが上面が閉鎖され側面の一部に開口部が設けられ内部に円弧状加工部を有する箱形状ワークであって、該箱形状ワークに対して、前記開口部を通して工具の先端を前記円弧状加工部の加工開始点に位置させた後、前記回転テーブルをＢ軸回りに回転させながら、回転テーブルに対して主軸ヘッドをＸ、Ｚ軸方向に相対移動させて、前記工具の先端を、前記加工開始点から加工終了点まで前記円弧状加工部に沿って移動させて前記ワークを加工することを特徴とする工作機械におけるワークの加工制御方法。
【請求項２】
前記円弧状加工部の円弧の半径と、Ｂ軸を原点とする回転テーブル上の直角座標における前記円弧の中心の座標値と、前記円弧状加工部に沿って移動させる工具の先端の前記円弧の中心回りにおける移動角度と、工具の半径と、工具の均等動作係数とを設定値として、該設定値にもとづいて、前記回転テーブルのＢ軸回りの回転角に対する、前記加工開始点から加工終了点に至るまで前記円弧状加工部に沿って工具が移動する機械系の直角座標におけるＸ−Ｚ座標値の関係を求め、この関係にもとづいて求めた前記回転角とＸ，Ｚ座標値に従って前記ＮＣ装置が前記制御軸駆動手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械におけるワークの加工制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３０１８４３（Ｐ２００６−３０１８４３Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２１００２（Ｐ２００５−１２１００２）
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３０３０２４１３８）株式会社ニイガタマシンテクノ (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１９日（２００５．４．１９）
【出願人】（３０３０２４１３８）株式会社ニイガタマシンテクノ (78)
【Ｆターム（参考）】
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