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JP2010280028A - Nc machining method and nc data creating method - Google Patents

Nc machining method and nc data creating method Download PDF

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JP2010280028A
JP2010280028A JP2009134571A JP2009134571A JP2010280028A JP 2010280028 A JP2010280028 A JP 2010280028A JP 2009134571 A JP2009134571 A JP 2009134571A JP 2009134571 A JP2009134571 A JP 2009134571A JP 2010280028 A JP2010280028 A JP 2010280028A
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JP
Japan
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tool
axis
angle
angle head
machining
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Pending
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JP2009134571A
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Japanese (ja)
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Masami Niimen
政己 新免
Kankin Gai
歓欣 蓋
Hiroyuki Ikeda
洋幸 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FASOTEC CO Ltd
Original Assignee
FASOTEC CO Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining method mounted with an angle head having a tool shaft in an optional angle direction relative to a main shaft of a 5-axis NC machine tool, and to create NC data adapted to tool attitude. <P>SOLUTION: The machining method with sufficient machining efficiency is provided without using a machining method such as cutting machining and electric discharge machining generally using a specific tool by performing machining in which the angle head is mounted to the main shaft of the 5-axis NC machine tool. Further, mounting information of the angle head and tool correction information are also instructed to tool route information (CL data) prepared by a three-dimensional CAD/CAM system, thereby, the NC data, i.e., control information of the 5-axis NC machine tool corresponding to the input condition can be prepared. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、5軸NC工作機械にアングルヘッドを取り付けた加工方法とそのNCデータ作成方法に関する。 The present invention relates to a machining method in which an angle head is attached to a 5-axis NC machine tool and an NC data creation method thereof.

従来から、例えば円筒及び球面体等、加工物内側からの加工は、切削加工では一般にTスロー等、特殊工具を用いて行う必要がある。また標準工具で加工できたとしても、工具突き出し量が非常に長くなり良好な加工が出来ない。あるいは切削加工では加工できないときは、放電加工等の他の加工方法を用いる必要があり加工時間が大幅に掛かる。また、加工物外側からの加工であっても工作機械の主軸等と干渉する為、同様の問題が発生する場合がある。何れの場合も通常の加工物外側からの加工に比べて工具費の増大や加工時間の面で著しく効率が劣るが、品質面・費用面・日程面を総合的に考え、前述のいずれかの加工方法を用いることが一般的である。また、アングルヘッドを用いての加工方法は、穴あけ加工等3軸加工を中心に使用方法も限定されていた。 Conventionally, for example, machining from the inside of a workpiece, such as a cylinder and a spherical body, generally needs to be performed using a special tool such as a T-throw in cutting. Moreover, even if it can process with a standard tool, the amount of tool protrusion will become very long and good processing will not be possible. Or when it cannot process by cutting, it is necessary to use other processing methods, such as electric discharge machining, and processing time takes a lot. Further, even when machining from the outside of the workpiece, the same problem may occur because of interference with the spindle of the machine tool and the like. In either case, the efficiency is remarkably inferior in terms of increased tool costs and machining time compared to machining from the outside of a normal workpiece, but considering the quality, cost, and schedule overall, It is common to use a processing method. Moreover, the processing method using an angle head has also limited the usage method centering on triaxial processing, such as drilling.

この発明は、前記従来の技術で加工する場合に比べて、5軸NC工作機械にアングルヘッドを取り付けて行う加工は、通常の加工物外側からの加工と同様な工具・切削条件で行う事ができ、特殊工具等の工具費を削減、加工時間の短縮ができる加工方法を提供することを目的としている。 In the present invention, as compared with the case of machining by the conventional technique, machining performed by attaching an angle head to a 5-axis NC machine tool can be performed under the same tool and cutting conditions as machining from the outside of a normal workpiece. It is possible to provide a machining method that can reduce the cost of tools such as special tools and shorten the machining time.

アングルヘッドを取り付けていない通常の加工とアングルヘッドを取り付けた本発明の加工が混在している加工工程のNCデータの作成方法を提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a method of creating NC data for a machining process in which normal machining without an angle head and machining according to the present invention with an angle head are mixed.

そして、各種存在するアングルヘッドを使用可能にする為に、任意の角度を有するアングルヘッドに対応したNCデータ作成方法を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an NC data creation method corresponding to an angle head having an arbitrary angle so that various angle heads can be used.

更に、数値制御装置によって工具長補正は工具軸方向補正、工具先端点補正の様に複数種類存在するが、その補正方式に対応したNCデータ作成方法を提供することを目的としている。 Further, there are a plurality of types of tool length corrections such as tool axis direction correction and tool tip point correction by a numerical controller, and an object of the present invention is to provide an NC data creation method corresponding to the correction method.

この発明は、5軸NC工作機械に工具交換可能なアングルヘッドを取り付けて行うことを特徴とする加工方法である。 The present invention is a machining method characterized by attaching an angle head capable of tool change to a 5-axis NC machine tool.

前記加工方法に対応したNCデータの作成は、3次元CAD/CAMシステム等により作成された工具経路の工具先端情報、アングルヘッドの取り付け情報及び工具補正方式情報を入力とし、その入力条件に対応した5軸NC工作機械の制御情報である直線移動軸位置X、Y、Z及び回転移動軸位置を算出することを特徴とするNCデータ作成方法である。 NC data corresponding to the machining method is input with tool tip information on the tool path, angle head mounting information and tool correction method information created by a three-dimensional CAD / CAM system or the like, corresponding to the input conditions. An NC data creation method characterized by calculating linear movement axis positions X, Y, Z and rotational movement axis positions which are control information of a 5-axis NC machine tool.

前記アングルヘッドの取り付け情報は、アングルヘッド長さ、アングルヘッド角からなるように構成される。なお、アングルヘッドの指示がないときはアングルヘッドを取り付けていない通常の加工として扱うことを特徴とするNC作成方法である。 The mounting information of the angle head is configured to include an angle head length and an angle head angle. Note that the NC creation method is characterized in that when there is no instruction from the angle head, it is handled as a normal process without the angle head attached.

前記工具補正方式情報は、補正方式、補正番号からなるように構成される。 The tool correction method information is configured to include a correction method and a correction number.

この発明は、5軸NC工作機械にアングルヘッドを取り付けて加工を行うことにより、従来加工が難しかった部位に対して、通常の部位加工と同様な工具を用いて、従来加工に比べて加工時間短縮、加工精度向上の加工物を得ることができる。 This invention uses a tool similar to normal part machining for parts that were difficult to machine by machining with an angle head attached to a 5-axis NC machine tool. A shortened workpiece with improved machining accuracy can be obtained.

この発明の原理について、図1に示すような、5軸NC工作機械の主軸ヘッドが、Y軸周りの回転軸であるB軸とZ軸周りの回転軸であるC軸を有する5軸NC工作機械で説明する。しかし、B、C軸以外の軸構成やテーブル回転軸を有する5軸NC工作機械においても同様である。主軸ヘッドに取り付けられたアングルヘッドは、本説明では、B軸と同様にY軸周りにアングルヘッド角を有するものとする。 As for the principle of the present invention, as shown in FIG. 1, the spindle head of a 5-axis NC machine tool has a 5-axis NC machine tool having a B-axis that is a rotation axis around the Y-axis and a C-axis that is a rotation axis around the Z-axis. Explain by machine. However, the same applies to a 5-axis NC machine tool having an axis configuration other than the B and C axes and a table rotation axis. In this description, it is assumed that the angle head attached to the spindle head has an angle head angle around the Y axis in the same manner as the B axis.

図2は本発明のNCデータ作成方法の基本処理を示すフローチャートである。この説明では、CAD/CAMシステム等により作成された工具先端のCLデータには、工具先端情報とアングルヘッドの取り付け情報及び工具補正方式情報が含まれている。 FIG. 2 is a flowchart showing the basic processing of the NC data creation method of the present invention. In this description, the tool tip CL data created by a CAD / CAM system or the like includes tool tip information, angle head mounting information, and tool correction method information.

CLデータに含まれる工具先端情報は、例えば以下の形式で指示する。
GOTO / Ptx、Pty、Ptz、Vx、Vy、Vz
のように、工具先端の座標(Ptx、Pty、Ptz)とその位置での工具軸ベクトル(Vx、 Vy、Vz、大きさ=1)で記述される。
The tool tip information included in the CL data is instructed in the following format, for example.
GOTO / Ptx, Pty, Ptz, Vx, Vy, Vz
In this way, the coordinates of the tool tip (Ptx, Pty, Ptz) and the tool axis vector (Vx, Vy, Vz, size = 1) at that position are described.

図3はアングルヘッドに関するパラメータを示す説明図である。アングルヘッドの取り付け情報は、例えばCLデータに以下の形式で指示する。
HEAD / paraANG, paraL, paraP
paraANGは、主軸ヘッドと工具のなす角度(図3のα)を示す。
paraLは、ゲージラインからアングルヘッド先端中心までの距離(図3のL)を示す。
paraPは、主軸中心からアングルヘッド先端中心までの距離(図3のP)を示す。
以下の説明では、α、L、Pを用いる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing parameters related to the angle head. The mounting information of the angle head is instructed in CL data in the following format, for example.
HEAD / paraANG, paraL, paraP
paraANG indicates the angle (α in FIG. 3) between the spindle head and the tool.
paraL indicates the distance from the gauge line to the center of the tip of the angle head (L in FIG. 3).
paraP indicates the distance (P in FIG. 3) from the center of the main axis to the center of the tip of the angle head.
In the following description, α, L, and P are used.

CLデータに含まれる補正方式情報は、例えば以下の形式で指示する。
CUTCOM/FRONT
FRONT指示があった場合、工具先端位置で座標値を出力する。指示されてない場合は、従来のピボット点で出力する。
The correction method information included in the CL data is instructed in the following format, for example.
CUTCOM / FRONT
When FRONT is specified, the coordinate value is output at the tool tip position. When not instructed, the output is performed using the conventional pivot point.

回転軸Bの位置計算は、アングルヘッドを使用しない場合は、工具のB軸角度と機械のB軸角度は同じであり、下記で算出される。
Angt = acos(Vz)
アングルヘッドを使用する場合、工具のB軸角度にアングルヘッドの角度を加味して、機械のB軸角度を求める。
Angm = Angt - α
回転軸Cの位置計算は、アングルヘッドを使用しない場合と同じであるので、本説明では省略する。
When the angle head is not used, the calculation of the position of the rotation axis B is the same as the B-axis angle of the tool and the B-axis angle of the machine.
Angt = acos (Vz)
When an angle head is used, the B-axis angle of the machine is obtained by adding the angle of the angle head to the B-axis angle of the tool.
Angm = Angt-α
Since the calculation of the position of the rotation axis C is the same as when the angle head is not used, it is omitted in this description.

NCデータの出力座標値は、補正方式情報に従ってピボット点出力あるいは工具先端点出力を以下のように行う。
ピボット点出力の場合の座標値Pvの算出は、図4に示すように回転軸構造がB/Cの場合の工具先端位置から制御点位置を以下のように求める。
Tdx = Tlen * abs(sin(α))
Tdz = Tlen * abs(cos(α))
アングルヘッドの角度が“+”の場合、
Pvx = Ptx + Tdx + P
アングルヘッドの角度が“-”の場合、
Pvx = Ptx - Tdx - P
Pvy = Pty
Pvz = Ptz + Tdz + L
工具先端点補正場合の座標値の算出は、この場合NCデータに出力するのは工具先端の座標値で、NCプログラミング座標系での工具先端の座標値をそのまま使用する。
The output coordinate values of NC data are output as pivot points or tool tip points according to the correction method information as follows.
For the calculation of the coordinate value Pv in the case of pivot point output, as shown in FIG. 4, the control point position is obtained from the tool tip position when the rotary shaft structure is B / C as follows.
Tdx = Tlen * abs (sin (α))
Tdz = Tlen * abs (cos (α))
If the angle head angle is “+”,
Pvx = Ptx + Tdx + P
If the angle head angle is “-”,
Pvx = Ptx-Tdx-P
Pvy = Pty
Pvz = Ptz + Tdz + L
In the calculation of the coordinate value in the case of correcting the tool tip point, the coordinate value of the tool tip is output to the NC data in this case, and the coordinate value of the tool tip in the NC programming coordinate system is used as it is.

5軸NC工作機械にアングルヘッドを取り付けた説明図である。It is explanatory drawing which attached the angle head to the 5-axis NC machine tool. NCデータ作成方法の基本処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the basic process of NC data preparation method. アングルヘッドに関するパラメータを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the parameter regarding an angle head. アングルヘッド使用時の工具先端点から制御点位置を求める方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of calculating | requiring a control point position from the tool front-end | tip point at the time of angle head use.

1 5軸NC工作機械主軸
2 アングルヘッド
3 工具
1 5-axis NC machine tool spindle 2 Angle head 3 Tool

Claims (8)

互いに直交する3軸の直線移動軸及び工具を直線移動軸に対して傾ける回転移動軸を2軸有する5軸NC工作機械の主軸に対して任意の角度を有するアングルヘッドを取り付けた加工方法。 A machining method in which an angle head having an arbitrary angle with respect to a main axis of a 5-axis NC machine tool having two axes of three linear movement axes orthogonal to each other and two rotational movement axes for tilting the tool with respect to the linear movement axis. 前記工作機械は、前記回転移動軸としてテーブルを前記工具に対して傾ける回転移動軸をも含む請求項1記載の加工方法。 The machining method according to claim 1, wherein the machine tool also includes a rotational movement axis that tilts a table with respect to the tool as the rotational movement axis. 前記工作機械は、前記回転移動軸としてテーブルを前記テーブルに対して傾ける回転移動軸をも含む請求項1記載の加工方法。 The processing method according to claim 1, wherein the machine tool also includes a rotational movement axis that tilts a table with respect to the table as the rotational movement axis. 前記の任意の角度を有するアングルヘッドは角度を固定若しくは変更可能な機能を具備しており、そのアングルヘッドに工具を取り付けた請求項1乃至3の内いずれか1項記載の加工方法。 The processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the angle head having an arbitrary angle has a function capable of fixing or changing the angle, and a tool is attached to the angle head. 前記工具の工具先端情報、アングルヘッドの取り付け情報及び工具補正方式情報を入力とし、5軸NC工作機械の制御情報である直線移動軸位置X、Y、Z及び回転移動軸位置を算出するNCデータ作成方法。 NC data for calculating linear movement axis positions X, Y, Z and rotational movement axis positions, which are control information of a 5-axis NC machine tool, by inputting the tool tip information, angle head attachment information and tool correction method information of the tool. How to make. 前記工具先端情報は、工具先端位置の座標と工具軸方向の方向ベクトルとして与えられるNCデータ作成方法。 The tool tip information is an NC data creation method given as coordinates of a tool tip position and a direction vector in the tool axis direction. 前記アングルヘッドの取り付け情報は、アングルヘッドの回転位置を示す情報として、アングルヘッド長さとアングルヘッド角を与えられるNCデータ作成方法。 The angle head mounting information is an NC data creation method in which an angle head length and an angle head angle are given as information indicating the rotational position of the angle head. 前記工具補正方式情報は、工具補正なし方式、工具軸方向補正方式、工具先端点補正方式の補正方法を与えられるNCデータ作成方法。 The tool correction method information is an NC data creation method in which a correction method of a tool no correction method, a tool axis direction correction method, and a tool tip point correction method is given.
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