JP4451381B2 - Ｎｃ加工装置のｎｃ加工プログラム作成方法及びｎｃ加工プログラム作成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法、及びＮＣ加工プログラム作成装置に関する。

従来から、耐熱合金等の難削材からなるワークを旋削加工するＮＣ加工装置が知られている。例えば、ＮＣ加工装置であるＮＣ旋盤装置を使用して、耐熱合金からなるワークを加工する場合について説明する。耐熱合金のワーク旋削加工において、図６に示すように通常の加工工具であるバイト５０を使用した場合、バイト５０は、熱伝導率が低いため、バイト５０からワークＷに熱が逃げずに、熱がたまりやすい性質がある。そのために、ワーク主軸１１０に取着されたワークＷの回転速度を落として、切削するようにしている（以下、従来技術１という）。

なお、図６において、ワーク主軸１１０の軸心が延びる方向の軸をＺ軸とし、バイト５０がワーク主軸１１０に対して直交して配置された方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸とＸ軸にそれぞれ直交する軸をＹ軸とする。なお、以下においての説明も同様である。

この従来技術１では、この通常の加工工具であるバイト５０を使用すると、高熱の発生と境界損傷により、加工能率が低く、工具寿命も短い問題がある。なお、境界損傷は、工具切刃の切込み境界部に発生する異常損傷のことである。

さらに、図６に示すようにワークＷを矢印方向に回転させた場合、同図に示すように、主分力がバイト５０に加わり、バイト５０のたわみが生じて、旋削が安定しない問題がある。

又、耐熱合金の切削加工において、図７に示すように、加工工具としてエンドミル６０を使用することにより、ワークＷ周面を旋削加工する方法もある（以下、従来技術２という）。この場合は、切削熱を抑制することはできるが、ワークＷの加工面が荒くなって面精度が良くないとともに、加工能率も低い問題がある。

又、加工工具としてロータリーバイトを使用して、ワークを切削する方法も提案されている（特許文献１参照）。ロータリバイトで、ワークを切削する場合には、ロータリバイトのチップが、切削負荷により回転され、連続的に切れ刃位置が変化する。このため、ロータリーバイトでワークを切削する場合は、切削負荷の大きさで、ロータリバイトのチップの回転数が決定されるようにされている（以下、従来技術３という）。

ロータリバイトを使用すると、工具の境界損傷は抑制できるが、ロータリバイトのチップの回転数は、切削負荷で規定されるため、高加工能率は期待できない問題がある。
ところで、近年は、円形チップを積極駆動回転させて、円形チップで、ワークを加工する切削技術が提案されている。この円形チップを使用する旋削加工について、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

図８（ａ）に示すように、図示しない刃物台に設けられた工具保持部１５０には、回転工具１２０が取着されている。該刃物台は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に往復移動自在に駆動制御可能とされている。そして、回転工具１２０は、刃物台に設けられた工具保持部１５０に取着される工具本体１３０と、該工具本体１３０の先端面中央に対してボルト１３２にて締め付け固定された円形リング状をなす円形チップ１４０とからなる。又、刃物台（図示しない）は、Ｙ軸を中心に、Ｂ軸方向に旋回位置決め駆動自在に制御される（図８（ａ）参照）。

（リードクリアランスα）
そして、円形チップ１４０は、工具保持部１５０が、図８（ａ）に示すように、Ｘ軸と平行である線（例えば鉛直線Ｌ１）に沿ったＢ軸基準位置からＺ軸方向に平行な送り方向（円形チップ１４０を送る方向）に対して、傾斜して配置される。この鉛直線Ｌ１からの傾斜角度（すなわち、Ｂ軸角度）を、リードクリアランスαという。

リードクリアランスαを設ける理由を図１０を参照して説明する。
旋削時に、リードクリアランスαで円形チップ１４０を傾斜させ、円形チップ１４０を送り方向に移動させた場合、円形チップ１４０に、送り方向に平行な送り分力Ｆａと、送り方向と直交する主分力Ｆｂとが生ずるが、その合成力Ｆを円形チップ１４０（工具）の軸方向で受けて切削を安定させるためである。仮に、リードクリアランスαを０°とすると、加工工具のたわみが生じて、旋削が安定せず、加工面の面精度が落ちる。なお、図１０において、Ｃは、ワークＷの回転方向を示している。

このように、切削負荷の合成力を、円形チップ１４０の軸方向にかけることにより、加工工具のたわみをなくし、ビビリ振動の抑制と、工具寿命及び加工面の面精度の向上を実現することができる。

又、ワークＷが大径になった場合、リードクリアランスαを０°とすると、ワークが小径の場合よりも、刃物台の干渉等を回避するために、刃物台からの工具の突出量を大きくする必要があるが、こうすると、工具の剛性が低下する。しかし、リードクリアランスαを０°以外の所定角度に設定することにより、円形チップの突出量を小さくでき、加工工具の剛性を維持することが可能となる利点がある。

（ラジアルクリアランスβ）
又、円形チップ１４０は、ワークＷに対して図８（ｂ）に示すように、ワーク中心線Ｏと同軸であるＺ軸に対して、例えば上方（この説明では、上方であるが、上方に限定するものではなく、一つの方向であればよい）に位置するように配置される。このＺ軸を含むとともに、回転工具である円形チップ１４０の切削部位１４０ａ（ワークＷを切削する部位）を通過する切削面ＭとＹ軸とのなす角度（切込角度）をβで表し、これをラジアルクリアランスという。なお、切削面Ｍは、図８（ｂ）においては、図面に対して直交する方向に延びている。

このラジアルクリアランスβを設ける理由は、旋削時に、ワークＷが図８（ｂ）に示す回転方向に回転されたとき、円形チップ１４０の逃げ面とワークＷのクリアランスを確保するためである。ラジアルクリアランスβを設定することにより、円形チップ１４０の逃げ面摩耗を低減させ、工具寿命を向上させることができる。

又、ラジアルクリアランスβを調整すると、円形チップ１４０の逃げ面とワークＷのクリアランスの量が変更され、ネガティブチップにおいても、逃げ面摩耗を抑制できる。なお、ネガティブチップとは、刃先の逃げ角が０度であるチップのことをいう。円形チップ１４０は、ネガティブチップに相当する。

なお、仮に、ラジアルクリアランスβが０°の場合には、図９に示すように、円形チップ１４０の逃げ面１４２が、ワークＷに接触することにより、大きな「こすれ」が発生し、円形チップ１４０に摩耗が生ずるため、好ましくない。

又、ワークＷが大径になった場合、円形チップをＹ軸方向側へ移動させるためのストロークに限界がある場合であっても、ラジアルクリアランスβを大きくして調整することにより、対応が可能となる利点がある。

このように、リードクリアランスαとラジアルクリアランスβとを設定して、旋削を行うと、上述したように円形チップ１４０の摩耗を抑制できることや、加工面の面精度を向上できる等の利点がある。
特開平１０−１１８８０３号公報

ところで、従来技術１〜３においては、旋削加工する場合のＮＣ加工プログラムでは、Ｚ軸と同軸であるワークＷの軸心に向かって加工工具をＸ軸に沿って切り込みし、Ｚ軸に沿って移動できるように、加工工具の座標位置を、Ｘ−Ｚの二次元座標で表すだけでよいため、ＮＣ加工プログラムの作成が容易である利点がある。

一方、円形チップを使用して旋削加工する場合、ＮＣ加工プログラムは、図８（ｂ）に示すように、円形チップのＹ軸座標位置が０でないため、加工工具の座標位置をＸ−Ｙ−Ｚの三次元座標で表す必要があり、ＮＣ加工プログラムの作成が複雑となって、容易に作成できない問題があった。

本発明の目的は、回転工具にて旋削加工する場合に使用されるＮＣ加工プログラムの作成を容易に行うことができるＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法、及びＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワーク主軸と、前記ワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸に対して直交する第２軸に沿って相対移動自在に設けられた刃物台を備え、前記ワーク主軸又は前記刃物台が、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と平行な旋回軸の周りに、旋回割り出し自在に設けられ、前記ワーク主軸を軸心周りで回転駆動させ、かつ該ワーク主軸に取着されたワークの周面を、前記刃物台に設けられた回転工具軸により回転駆動された回転工具により旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラムの作成方法であって、前記第１軸，第２軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における前記回転工具の切削部位の位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成する第１工程と、前記ワーク主軸又は前記刃物台の旋削加工時における前記旋回軸の周りの第１角度と、前記第１軸を含むとともに前記回転工具の切削部位を通過する切削面と前記第３軸とのなす第２角度を入力する第２工程と、前記第１工程で作成された前記ＮＣ加工プログラムを、前記第１角度及び第２角度に基づいて、前記第１軸乃至第３軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換する第３工程とを含み、前記第１角度及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢を保持して、前記ワークを旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラムの作成方法を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第３工程では、前記２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１において、前記第３工程では、２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換する際に、前記第１角度、第２角度、及び前記回転工具の大きさのデータに基づいて、前記２次元ワーク座標系の位置指令と、前記第１角度、及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢における切削部位の位置とのズレ量の演算を含み、この演算した結果に基づいて前記２次元ワーク座標系の位置指令を前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする。

請求項４の発明は、ワーク主軸と、前記ワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸に対して直交する第２軸に沿って相対移動自在に設けられた刃物台を備え、前記ワーク主軸又は前記刃物台が、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と平行な旋回軸の周りに、旋回割り出し自在に設けられ、前記ワーク主軸を軸心周りで回転駆動させ、かつ該ワーク主軸に取着されたワークの周面を、前記刃物台に設けられた回転工具軸により回転駆動された回転工具により旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置であって、前記第１軸，第２軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における前記回転工具の切削部位の位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成する作成手段と、前記ワーク主軸又は前記刃物台の旋削加工時における前記旋回軸の周りの第１角度と、前記第１軸を含むとともに前記回転工具の切削部位を通過する切削面と前記第３軸とのなす第２角度を入力する入力手段と、前記作成手段で作成された前記ＮＣ加工プログラムを、前記第１角度及び第２角度に基づいて、前記第１軸乃至第３軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換する変換手段を備えたＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置を要旨とするものである。

請求項５の発明は、請求項４において、前記変換手段は、前記２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４において、前記変換手段は、前記第３工程での２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換する際に、前記第１角度、第２角度、及び前記回転工具の大きさのデータに基づいて、前記２次元ワーク座標系の位置指令と、前記第１角度、及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢における切削部位の位置とのズレ量の演算を行い、この演算した結果に基づいて前記２次元ワーク座標系の位置指令を前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする。

請求項１乃至請求項３の発明によれば、回転工具にて旋削加工する場合に使用されるＮＣ加工プログラムの作成を容易に行うことができるＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法が提供できる。

請求項４乃至請求項６の発明によれば、回転工具にて旋削加工する場合に使用されるＮＣ加工プログラムの作成を容易に行うことができるＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置を提供できる。

図１は本発明を具体化した一実施形態のＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置２００の一例を示すシステムブロック図である。
図１に示すように、ＮＣ加工プログラム作成装置２００の主制御部２１０は、ＣＰＵからなる。主制御部２１０には、バスライン３００を介して、各種のメモリ２２０，２３０，２３５，２９０，３５０、記憶手段２４０、入力操作部２５０、表示装置２６０、ＣＬデータ生成処理部２７０、ＮＣ加工プログラム生成処理部２８０、各種制御部３１０，３３０、工具計測ユニット３６０等が接続されている。又、主制御部２１０には、ＲＡＭからなる作業用メモリ３７０がバスライン３００を介して接続されている。

システムプログラムメモリ２２０はＲＯＭからなり、ＮＣ加工プログラム作成装置２００のシステムプログラムが記憶されている。ＮＣ加工プログラム生成用プログラムメモリ２３０はＲＯＭからなり、ＮＣ加工プログラム生成用プログラムが記憶されている。ＮＣ加工プログラム変換用プログラムメモリ２３５はＲＯＭからなり、ＮＣ加工プログラム変換用プログラムが記憶されている。工具長メモリ３５０は、ＲＡＭからなり、工具長ＴＬを記憶するためのものである。

又、記憶手段２４０は、ハードディスク等の書き込み読み出し可能な記憶装置からなる。記憶手段２４０は、製品形状データ記憶部２４１、素材データ記憶部２４２、工具データ記憶部２４３、加工条件記データ憶部２４４、工作機械データ記憶部２４５及びＣＬデータ記憶部２４６を有する。

製品形状データ記憶部２４１には、図示しないＣＡＤ装置や入力操作部２５０を介して製品の形状データが格納されている。この形状データは、製品の形状を定義するためのデータであって、３次元空間内の座標値で表されるデータである。素材データ記憶部２４２には、図示しないＣＡＤ装置や入力操作部２５０を介して素材の諸元に関するデータが格納されている。素材諸元データは、素材の前記形状データや材質などに関するデータである。

工具データ記憶部２４３には、工具の諸元に関するデータが格納されている。工具諸元データは、本実施形態では、回転工具としての円形チップを含む工具や、ドリル，エンドミル，フェイスミル等の工具の種類，呼び寸法や材質などに関するデータである。又、本実施形態では、工具データ記憶部２４３には、前記円形チップのサイズである半径Ｒが格納されている。なお、円形チップ１４０は、横断面が円形であり、厚み方向が全て同じ半径を備えた円柱形状をしている。

加工条件データ記憶部２４４には、加工条件に関するデータが格納されている。加工条件データは、工具の送り量（例えば、円形チップの場合は１回転当たりの送り量）や切削速度などに関するデータであり、荒加工，仕上加工といった加工工程、前記素材の材質や前記工具材質に応じて工具毎に設定されている。

工作機械データ記憶部２４５には、工作機械の諸元に関するデータが格納されている。該データは、例えば、マシニングセンタ，旋盤といった工作機械の種類や工作機械の構造などに関するデータである。本実施形態では、刃物台１００のＢ軸中心から、回転工具１２０を取着する側の端面までの長さＭＬが少なくとも記憶されている。

ＣＬデータ記憶部２４６には、ＣＬデータ生成処理部２７０により生成されたＣＬデータが格納される。入力操作部２５０は、キーボードや、マウスからなる。又、表示装置２６０は、液晶表示装置等からなる。

ＣＬデータ生成処理部２７０は、製品形状データ記憶部２４１，素材データ記憶部２４２，工具データ記憶部２４３及び加工条件データ記憶部２４４に格納された各データを基にＣＬデータを生成する。このＣＬデータは、少なくともワーク座標系における工具の移動位置、その送り速度及び回転速度を含むデータからなる。

ＮＣ加工プログラム生成処理部２８０は、ＮＣ加工プログラム生成用プログラムメモリ２３０に格納されたＮＣ加工プログラム生成用プログラムに従ってＣＬデータ記憶部２４６に格納されたＣＬデータをＮＣ加工プログラムに変換する処理を行う。具体的には、前記工作機械データ記憶部２４５に格納されたデータを基に、ＣＬデータの前記ワーク座標系に係る移動位置を絶対座標系の移動位置に変換して、ＮＣ加工プログラムを生成する。

そして、このＮＣ加工プログラム生成処理部２８０によって生成されたＮＣ加工プログラムが、バスライン３００に接続されるとともにＲＡＭからなるＮＣ加工プログラムメモリ２９０に一旦格納されるようにされている。

なお、前記絶対座標系は、工作機械に対して設定される固有の座標系であり、前記ワーク座標系は、工作機械上で固定された素材に対し設定される座標系である。
ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、ＮＣ加工プログラムメモリ２９０に一旦格納されたＮＣ加工プログラムを、ＮＣ加工プログラム変換用プログラムメモリ２３５に格納されたＮＣ加工プログラム変換用プログラムに従って変換し、変換後のプログラムを、新たなＮＣ加工プログラムとしてＮＣ加工プログラムメモリ２９０に格納する。

次に、ＮＣ加工プログラム作成装置２００に接続されるＮＣ加工装置としてのＮＣ旋盤装置７０について説明する。なお、説明の便宜上、背景技術で使用した従来技術のＮＣ旋盤装置と同一構成については、同一符号を付す。

ＮＣ旋盤装置７０は、フレーム８０に設置された刃物台１００及びワーク主軸１１０を備えている。ワーク主軸１１０にはチャック１１２が設けられている。チャック１１２には爪１１４が加工すべきワークＷを保持解放自在に矢印Ｒ、Ｓ方向に移動駆動自在に設けられている。

ワーク主軸１１０は、主軸制御部３１０により回転制御される主軸モータ３２０によって、Ｚ軸に並行に設けられた軸心ＣＴ１を中心に回転駆動自在にされている。
刃物台制御部３３０には刃物台駆動モータ３４０（複数）を制御可能に接続されている。刃物台１００は、該刃物台駆動モータ３４０によりＺ軸及びＺ軸に直角な方向である矢印Ｔ、Ｕ方向、即ちＸ軸方向に移動駆動自在に設けられている。更に刃物台１００は、刃物台駆動モータ３４０によりＸ、Ｚ軸に直角な、紙面と直角な方向であるＹ軸方向に、又、該Ｙ軸を中心にＢ軸方向である矢印Ｊ、Ｋ方向に旋回位置決め駆動自在に設けられている。

刃物台１００には工具保持部１５０が形成されており、工具保持部１５０には回転工具１２０が着脱交換自在に設けられている。又、回転工具１２０の先端の構成は、図８（ｂ）を参照して説明した構成と同一であるため、重複説明は省略する。なお、軸心ＣＴ１は、ワーク中心線Ｏと同軸である。

図１に示す工具計測ユニット３６０は、刃物台１００よりも下方に位置するフレーム８０のベース側に配置されており、刃物台１００に取着された工具の工具長ＴＬが測定可能に配置されている。

本実施形態では、Ｚ軸は第１軸に相当し、Ｘ軸は第２軸に相当し、Ｙ軸は第３軸に相当する。Ｂ軸は旋回軸に相当する。
さて、円形チップ１４０を使用して旋削加工を行うためのＮＣ加工プログラムの作成について説明する。なお、予め、入力操作部２５０を介して、製品形状データ記憶部２４１及び素材データ記憶部２４２に対して製品の形状データ及び素材の形状データとして「円柱」がそれぞれ記憶されているとともに、素材データ記憶部２４２には素材の材質として「耐熱合金」が記憶されているものとする。

（Ｓ１０）
旋削加工のＮＣ加工プログラム作成をする際、Ｓ１０において、ＣＬデータ生成処理部２７０は、ＮＣ加工プログラム生成用プログラムに従い製品形状データ記憶部２４１及び素材データ記憶部２４２にそれぞれ格納された形状データ（すなわち、円柱）に基づいて加工を要する部位の形状を抽出する。そして、ＣＬデータ生成処理部２７０は、抽出した加工部位についてその加工順序を決定する。

続いて、ＣＬデータ生成処理部２７０は、決定した加工順序に従い、加工部位毎に、その形状及び前記素材データ記憶部２４２に格納された素材材質データを基に、前記工具データ記憶部２４３に記憶されたデータを参照して、当該加工で使用する工具を設定する。本実施形態では、素材材質データとして、耐熱合金が抽出されると、円形チップが設定される。

ついで、ＣＬデータ生成処理部２７０は、前記加工条件データ記憶部２４４に格納されたデータを参照して、回転工具に応じた加工条件を設定し、設定した加工条件を基に、当該工具の回転速度及び送り速度に関するデータを生成する。又、ＣＬデータ生成処理部２７０は、ワーク座標系における工具の移動位置データを生成して、前記ＣＬデータとする。ここで生成される移動位置は、Ｘ軸座標及びＺ軸座標からなる２次元ワーク座標系での位置指令である。そして、ＣＬデータ記憶部２４６には、上記のようにして、ＣＬデータ生成処理部２７０により生成されたＣＬデータが格納される。

上記のようにして、Ｓ１０では、データ記憶部２４１〜２４４に格納された各データを基に、ＣＬデータ生成処理部２７０において、２次元ワーク座標系におけるＣＬデータが生成され、生成されたＣＬデータに基づいて前記ＮＣ加工プログラム生成処理部２８０において、ＮＣ加工プログラムが生成される（図３（ａ）参照）。ここで、生成されたＮＣ加工プログラムは、主制御部２１０により、ＮＣ加工プログラムメモリ２９０に一旦格納される。

なお、Ｓ１０で生成されたＮＣ加工プログラムは、背景技術で説明した、バイト５０で旋削加工を行う場合に作成されるＮＣ加工プログラムと同じである。
ここで、図３（ａ）に示した位置指令を例に説明する。

図３（ａ）に示すように、位置指令「Ｘ ｘ１ Ｚ ｚ１；」は、刃物台１００をＸ座標値でｘ１に移動させるとともにＺ座標値でｚ１に移動させるものである。図３（ｃ）では、この位置指令の結果、工具の刃先は、Ｐ１（ｘ１，ｚ１）に移動する。

次の位置指令「Ｘ ｘ２ ；」では、刃物台１００をＸ座標値でｘ２に移動させ、Ｚ座標値が示されていないため、Ｚ軸方向には刃物台１００を移動させないというものである。図３（ｃ）では、この位置指令の結果、工具の刃先は、Ｐ２（ｘ２，ｚ１）に移動する。続く位置指令「Ｚ ｚ２；」は、刃物台１００をＸ軸方向には移動させず、Ｚ座標値でｚ２に移動させるというものである。図３（ｃ）では、この位置指令の結果、工具の刃先は、Ｐ３（ｘ２，ｚ２）に移動する。

さらに次の位置指令「Ｘ ｘ３ Ｚ ｚ３；」は、刃物台１００をＸ座標値でｘ３に移動させるとともにＺ座標値でｚ３に移動させるものである。図３（ｃ）では、この位置指令の結果、工具の刃先は、Ｐ４（ｘ３，ｚ３）に移動する。ここで、Ｓ１０は、第１工程に相当する。

（Ｓ２０）
次に、Ｓ２０では、入力操作部２５０の操作により、工具長計測モードに設定する。このモードに入ると、主軸制御部３１０の制御により、工具計測ユニット３６０を制御して、刃物台１００に取着された回転工具１２０の工具長を測定する。なお、工具計測ユニット３６０は、公知の構成であるため、詳細な説明は省略する。工具長ＴＬの測定時には、刃物台１００に取着された回転工具１２０の先端を下方に向けて該回転工具１２０をＸ軸に平行に配置した状態で、工具計測ユニット３６０を上方に延出させて、測定面（上面）を円形チップ１４０の先端面に接触させる。このことにより、工具長ＴＬが測定される。なお、工具長ＴＬは、図１に示すように円形チップ１４０の先端面から、刃物台１００の回転工具１２０を取着する側の端面までの長さである。すなわち、刃物台１００から突出した回転工具１２０の長さである。この測定された工具長ＴＬは、主軸制御部３１０により、工具長メモリ３５０に格納される。

（Ｓ３０）
Ｓ３０では、オペレータが入力操作部２５０により、リードクリアランスα（０＜α＜９０°）と、ラジアルクリアランスβ（０＜β＜９０°）を入力する。主制御部２１０は、作業用メモリ３７０にこれらのデータを記憶する。ここで、Ｓ３０は第２工程に相当する。

（Ｓ４０）
入力終了後、オペレータが、入力操作部２５０に設けられたプログラム変換キー（図示しない）を操作すると、Ｓ４０において、ＮＣ加工プログラム変換用プログラムに従ってＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、ＮＣ加工プログラムの変換処理を行う。ここで、Ｓ４０は第３工程に相当する。

図２（ｂ）は、Ｓ４０のＮＣ加工プログラムの変換処理のフローチャートである。
（Ｓ５０）
Ｓ５０では、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、新たな移動位置（位置指令）のＸ軸座標値を算出する。ここで、新たな移動位置とは、Ｓ１０で作成された位置指令による円形チップの位置が、リードクリアランスαと、ラジアルクリアランスβを設定することにより変わるため、その変更後の位置をいう。

リードクリアランスαの設定により、刃物台１００がＢ軸周りで旋回することになるため、Ｘ軸座標では、図４に示すように、「Ｌ×（１−cosα）」の分だけ、円形チップ１４０の切削位置が変わる。ここで、Ｌは固定値であって、Ｌ＝ＭＬ＋ＴＬであり，すなわち、旋回軸であるＢ軸から回転工具１２０の先端面までの長さである。ここで、αは第１角度に相当する。

又、ラジアルクリアランスβが設定されると、図５に示すように、Ｘ軸座標では、「Ｗｒ×sinβ」の分だけ円形チップ１４０の切削位置が変わる。βは第２角度に相当する。
なお、Ｗｒは、円形チップ１４０によりワークＷの周面が旋削加工されている際のワーク中心線Ｏから円形チップの切削部位１４０ａまでの距離であり、位置指令のＸ軸座標値に等しい。ＷｒはＬとは異なり位置指令のＸ軸座標値が変わる毎に、変わる可変値である。

このため、Ｓ５０では、具体的にはＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は下記式（１）を使用して、変更前の２次元ワーク座標系の各位置指令のＸ軸座標値ｘｎ（ｎ＝１，２，３，…）を基にして、新たな移動位置のＸ軸座標値を算出する。なお、ｎは、Ｘ軸座標値に関して位置指令が出される順番を示している。又、「＊」は乗算を表している。

Ｘ＝（−Ｌ）＊（１−cosα） ＋ ｘｎ ＊ sinβ …（１）
ここで、「Ｌ＊（１−cosα）」は、リードクリアランスαを設定したことによる２次元ワーク座標系の位置指令におけるＸ軸座標のズレ量である。又、「ｘｎ ＊ sinβ」は、ラジアルクリアランスβを設定したことによる２次元ワーク座標系の位置指令におけるＸ軸座標のズレ量である。

上記式（１）により、変更前の２次元ワーク座標系の各位置指令のＸ軸座標値ｘｎにそれぞれ対応する新たな３次元ワーク座標系の各位置指令のＸ軸座標値が算出される。ここで算出された値は、作業用メモリ３７０に一旦格納される。

（Ｓ６０）
次のＳ６０では、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、新たな移動位置のＹ軸座標値を算出する。ラジアルクリアランスβの設定により、図５に示すように、Ｙ軸座標では、「Ｗｒ×cosβ」の分だけ円形チップ１４０の切削位置が変わる。このため、Ｓ６０では、具体的にはＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は下記式（２）を使用して新たな移動位置のＹ軸座標値を算出する。

Ｙ＝ｘｎ＊cosβ …（２）
なお、図５に示す、「（ｘｎ＊（１−cosβ）」は、リードクリアランスαを設定したことによる２次元ワーク座標系の位置指令におけるＹ軸座標のズレ量である。

上記式（２）により、３次元ワーク座標系の各位置指令のＹ軸座標値が算出され、前記Ｓ５０で算出された新たな３次元ワーク座標系の各位置指令のＸ軸座標値とそれぞれ関連付けられて作業用メモリ３７０に一旦格納される。

（Ｓ７０）
Ｓ７０では、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、新たな移動位置のＺ軸座標値を算出する。

前述したようにリードクリアランスαの設定により、刃物台１００がＢ軸周りで旋回することになるため、Ｚ軸座標では、図４に示すように、「Ｌ×sinα」及び「Ｒ×cosα」分だけ、円形チップ１４０の切削位置が変わる。すなわち、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、下記の式（３）で新たな移動位置のＺ軸座標値を算出する。なお、ｎ（ｎ＝１，２，３，…）は、Ｚ軸座標値に関して位置指令が出される順番を示している。

Ｚ＝ ｚｎ＋ Ｌ＊sinα − Ｒ＊cosα …（３）
ここで、「Ｌ＊sinα」は、リードクリアランスαを設定したことによる２次元ワーク座標系の位置指令におけＺ軸座標のズレ量である。なお、「Ｒ×cosα」は、円形チップ１４０の有効径の変化による補正量である。

上記式（３）により、３次元ワーク座標系の各位置指令のＺ軸座標値が算出され、前記Ｓ５０，Ｓ６０で算出された新たな３次元ワーク座標系の各位置指令のＸ軸座標値，及びＹ軸座標値とそれぞれ関連付けられて作業用メモリ３７０に一旦格納される。

（Ｓ８０）
次のＳ８０では、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は、Ｓ５０〜Ｓ７０で算出した新たな移動位置の各軸に関する座標値を、３次元ワーク座標系の位置指令とした新たなＮＣ加工プログラムに変換してＮＣ加工プログラムメモリ２９０に格納し、この処理を終了する。

このようにして、クリアランスα、β及び回転工具１２０に関する大きさのデータ、すなわち、Ｂ軸から回転工具１２０の先端面までの長さＬや、円形チップ１４０の半径Ｒに基づいて、２次元ワーク座標系の位置指令が３次元ワーク座標系の位置指令に変換される（図３（ｂ）参照）。

上記のように構成された、ＮＣ加工プログラム作成装置２００では、第１工程ではＺ軸とＸ軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における回転工具１２０の切削部位１４０ａの位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成するようにしている。又、第２工程では、刃物台１００の旋削加工時におけるＢ軸の周りのリードクリアランスαと、Ｚ軸を含むとともに回転工具１２０の切削部位１４０ａを通過する切削面ＭとＹ軸とのなすラジアルクリアランスβを入力するようにしている。又、第３工程では、第１工程で作成されたＮＣ加工プログラムを、リードクリアランスα及びラジアルクリアランスβに基づいてＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換するようにしている。

このため、リードクリアランスα及びラジアルクリアランスβで表される回転工具１２０の旋削加工時の姿勢を保持して、ワークＷを旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラムの作成を容易に行うことができる。

又、リードクリアランスαが設定されているため、このＮＣ加工プログラムを実行して旋削加工を行うと、切削負荷の合成力を回転工具１２０の軸方向にかけることができるため、回転工具１２０のたわみをなくし、ヒビリ振動の抑制と、それによる工具寿命・面精度の向上ができる。

又、このＮＣ加工プログラムを実行すれば、大径のワークＷに対しても、リードクリアランスαを設定することにより、回転工具１２０の刃物台１００からの突出し量を最小限にとどめて、高い工具剛性を維持することができる。

又、このＮＣ加工プログラムでは、ラジアルクリアランスβが設定されているため、円形チップ１４０の逃げ面摩耗を低減させ、工具寿命を向上させる。さらに、ラジアルクリアランスβの値を調整することにより、円形チップ１４０の逃げ面のクリアランスが変更され、逃げ角がない円形チップ１４０においても、逃げ面の摩耗を抑制することができる。さらに、このＮＣ加工プログラムでは、ラジアルクリアランスβが設定されて、Ｙ軸方向への調整ができるため、大径のワークＷに対しても、工作機械のＹ軸ストローク不足をカバーすることができる。

又、本実施形態のＮＣ加工プログラム作成装置２００は、作成手段としてのＮＣ加工プログラム生成処理部２８０が、Ｚ軸，Ｘ軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における回転工具１２０の切削部位１４０ａの位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成するようにした。又、ＮＣ加工プログラム作成装置２００は、入力手段としての入力操作部２５０により、刃物台１００の旋削加工時におけるＢ軸の周りのリードクリアランスαと、Ｚ軸を含むとともに回転工具１２０の切削部位１４０ａを通過する切削面ＭとＹ軸とのなすラジアルクリアランスβを入力するようにした。

又、ＮＣ加工プログラム変換処理部２８５は変換手段としてＮＣ加工プログラム生成処理部２８０で作成されたＮＣ加工プログラムをリードクリアランスα及びラジアルクリアランスβに基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換するようにした。

この結果、円形チップ等の回転工具にて旋削加工する場合に使用されるＮＣ加工プログラムの作成を容易に行うことができるＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置を提供できる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定するものではない。例えば下記のようにしてもよい。
○ 前記実施形態では、刃物台１００をＢ軸周りで旋回するようにしたが、刃物台１００を固定し、その代わりに、ワーク主軸１１０をＢ軸周りで旋回するＮＣ加工装置用のＮＣ加工プログラム作成装置２００に具体化してもよい。

○ 前記実施形態では、円形チップ１４０としたが、円形チップ１４０の代わりに、円錐台形状をしたチップとしてもよい。円錐台形状は、横断面が円形であり、厚み方向において半径が漸減するようにした形状をしている。

本発明の実施形態のＮＣ加工プログラム作成装置２００の一例を示すシステムブロック図。 （ａ）、（ｂ）はプログラム作成を示すフローチャート。 （ａ）は変換前のＮＣ加工プログラム、（ｂ）は変換後のＮＣ加工プログラムの説明図、（ｃ）は、２次元ワーク座標系の位置指令の説明図。 Ｂ軸角度の説明図。 ラジアルクリアランスの説明図。 バイト５０を使用する旋削加工の説明図。 エンドミル６０を使用する旋削の説明図。 （ａ），（ｂ）は、円形チップを使用する旋削の説明図。 円形チップを使用する旋削の説明図。 円形チップを使用する旋削の説明図。

符号の説明

１００…刃物台、１１０…ワーク主軸、１４０…円形チップ（回転工具）、
２５０…入力操作部（入力手段）、２８０…ＮＣ加工プログラム生成処理部（作成手段）、２８５…ＮＣ加工プログラム変換処理部（変換手段）、
Ｚ軸…第１軸、Ｘ軸…第２軸、Ｙ軸…第３軸、Ｂ軸（旋回軸）、回転工具軸
ＣＴ１…軸心、Ｍ…切削面、α…リードクリアランス（第１角度）
β…ラジアルクリアランス（第２角度）。

Claims (6)

1. ワーク主軸と、前記ワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸に対して直交する第２軸に沿って相対移動自在に設けられた刃物台を備え、前記ワーク主軸又は前記刃物台が、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と平行な旋回軸の周りに、旋回割り出し自在に設けられ、前記ワーク主軸を軸心周りで回転駆動させ、かつ該ワーク主軸に取着されたワークの周面を、前記刃物台に設けられた回転工具軸により回転駆動された回転工具により旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラムの作成方法であって、
   前記第１軸，第２軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における前記回転工具の切削部位の位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成する第１工程と、
   前記ワーク主軸又は前記刃物台の旋削加工時における前記旋回軸の周りの第１角度と、前記第１軸を含むとともに前記回転工具の切削部位を通過する切削面と前記第３軸とのなす第２角度を入力する第２工程と、
   前記第１工程で作成された前記ＮＣ加工プログラムを、前記第１角度及び第２角度に基づいて、前記第１軸乃至第３軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換する第３工程とを含み、前記第１角度及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢を保持して、前記ワークを旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法。
2. 前記第３工程では、
   前記２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする請求項１に記載のＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法。
3. 前記第３工程では、２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換する際に、
   前記第１角度、第２角度、及び前記回転工具の大きさのデータに基づいて、前記２次元ワーク座標系の位置指令と、前記第１角度、及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢における切削部位の位置とのズレ量の演算を含み、この演算した結果に基づいて前記２次元ワーク座標系の位置指令を前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする請求項１に記載のＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成方法。
4. ワーク主軸と、前記ワーク主軸の軸心を第１軸として、前記第１軸に対して直交する第２軸に沿って相対移動自在に設けられた刃物台を備え、前記ワーク主軸又は前記刃物台が、前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸と平行な旋回軸の周りに、旋回割り出し自在に設けられ、前記ワーク主軸を軸心周りで回転駆動させ、かつ該ワーク主軸に取着されたワークの周面を、前記刃物台に設けられた回転工具軸により回転駆動された回転工具により旋削加工するＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置であって、
   前記第１軸，第２軸を座標軸とする２次元ワーク座標系にて、旋削加工時における前記回転工具の切削部位の位置指令を含むＮＣ加工プログラムを作成する作成手段と、
   前記ワーク主軸又は前記刃物台の旋削加工時における前記旋回軸の周りの第１角度と、前記第１軸を含むとともに前記回転工具の切削部位を通過する切削面と前記第３軸とのなす第２角度を入力する入力手段と、
   前記作成手段で作成された前記ＮＣ加工プログラムを、前記第１角度及び第２角度に基づいて、前記第１軸乃至第３軸を座標軸とする３次元ワーク座標系の位置指令を含むＮＣ加工プログラムに変換する変換手段を備えたＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置。
5. 前記変換手段は、前記２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換する
   ことを特徴とする請求項４に記載のＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置。
6. 前記変換手段は、
   ２次元ワーク座標系の位置指令を、前記第１角度、第２角度、前記回転工具に関する大きさのデータに基づいて、前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換する際に、
   前記第１角度、第２角度、及び前記回転工具の大きさのデータに基づいて、前記２次元ワーク座標系の位置指令と、前記第１角度、及び第２角度で表される回転工具の旋削加工時の姿勢における切削部位の位置とのズレ量の演算を行い、この演算した結果に基づいて前記２次元ワーク座標系の位置指令を前記３次元ワーク座標系の位置指令に変換することを特徴とする請求項４に記載のＮＣ加工装置のＮＣ加工プログラム作成装置。

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