KR20160019936A

KR20160019936A - 공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치

Info

Publication number: KR20160019936A
Application number: KR1020167000799A
Authority: KR
Inventors: 유키 타니가와; 유지 오토모; 소이치로 아사미
Original assignee: 마키노 밀링 머신 주식회사
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2016-02-22
Also published as: WO2015037150A1; EP3045991A1; JPWO2015037150A1; CN105492980B; US10088832B2; US20160224015A1; EP3045991A4; JP6038331B2; CN105492980A

Abstract

본 발명은 가공 프로그램을 생성하는 공구경로 생성장치로서, 제1 공구경로(R1)로 가공하면 공구의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정부(33)와, 공구의 유효날 길이(ECL)가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정부(36)를 구비한다. 공구경로 생성장치는, 제1 공구경로(R1)에 대하여 부족 부분의 경로를 유효날 길이(ECL)의 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 이동한 이동후 공구경로(R3)를 생성하는 이동후 경로 생성부(37)와, 워크에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성부(38)를 구비한다.

Description

공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치{Tool Path Generating Method and Tool Path Generating Device}

본 발명은 공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치에 관한 것이다.

종래 기술에서는, 워크에 대하여 공구를 상대 이동시켜서 절삭 등의 가공을 행하는 공작기계가 알려져 있다. 또한, 이와 같은 공작기계에 있어서, 워크에 대한 공구의 경로를 소정 축의 좌표 등에 의하여 지정하고, 워크에 대하여 공구를 이동시키면서 가공을 행하는 수치제어식 공작기계가 알려져 있다. 워크 및 공구 중 적어도 한쪽을 이동시킴으로써, 워크에 대한 공구의 상대위치를 변경하면서 절삭 등의 가공을 행할 수 있다.

공작기계는, 소정 형상의 워크를 가공함으로써 목표 형상의 워크를 형성한다. 공작기계를 구동하기 위한 가공 프로그램은, 사용자가 작성하는 것 이외에, 설계한 워크의 목표 형상에 근거하여 CAM(Computer Aided Manufacturing) 장치로 생성할 수 있다. 워크의 목표 형상의 작성은, 예를 들어 CAD(Computer Aided Design) 장치로 실시할 수 있다. CAD 장치로 생성한 워크의 목표 형상의 데이터를 CAM 장치에 공급한다. 그리고, CAM 장치는, 워크의 목표 형상에 근거하여 공작기계의 가공 프로그램을 생성할 수 있다. 이와 같은 가공 시스템에서는, 원하는 형상의 워크를 가공하기 위한 많은 공정을 자동화할 수 있다.

일본공개특허공보 2012-164269호에 있어서는, 소재의 일부를 절삭에 의하여 삭제하는 가공 패스를 생성하는 방법으로서, 제품 설계의 3차원 CAD 모델로부터 박리 가능한 형상을 자동 판단하여, 그 박리 가공방법의 가공 패스를 자동 생성하는 가공 패스의 생성방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허공보 2012-164269호

CAM 장치에서는, 워크의 초기 형상, 워크의 목표 형상, 및 공구정보 등에 근거하여, 워크에 대한 공구의 상대 위치를 포함하는 공구경로를 생성할 수 있다. 예를 들어, 소재의 형상, 워크의 목표 형상, 및 공구 직경 등에 근거하여, 공구경로를 생성할 수 있다. 워크의 절삭 가공을 행하는 경우에는, CAM 장치는, 워크의 목표 형상을 따른 공구경로를 생성할 수 있다. 그리고, 생성한 공구경로로부터 가공 프로그램을 생성할 수 있다.

그런데, 공구는, 날부와 생크부(공구의 자루부) 등의 날부 이외의 부분을 포함한다. 공구는 날부로 가공을 행할 수 있지만, 생크부 등에 있어서는 가공을 행할 수 없다. 즉, 공구에는 가공을 행할 수 있는 범위가 존재한다. 공구의 날부의 유효날 길이를 넘는 크기의 부분을 가공하는 경우에는, 1회의 가공으로 목표 형상까지 가공하는 것은 불가능하다. 이 때문에, 워크의 잉여 부분을 사전에 제거할 필요가 있다. 예를 들어 방전가공기 등을 사용하여 워크를 목표 형상에 가까운 형상까지 사전에 가공해 둘 필요가 있다.

또는, 소정의 공구를 사용하여 절삭을 행함으로써 워크의 잉여 부분을 사전에 제거할 수 있다. 사용자는, 워크를 제거하는 잉여 부분을 설정하고, 잉여 부분을 제거하기 위한 공구경로를 작성할 필요가 있다. 잉여 부분을 제거하는 공구경로를 산출하기 위하여, CAM 장치의 파라미터 설정을 조정하면서 공구경로를 산출하는 작업을 반복할 필요가 있다. 또한, 잉여 부분을 제거하는 공구경로를 생성한 후에는, 시뮬레이션 등을 행함으로써, 공구의 유효날 길이의 부분으로 목표 형상까지 가공할 수 있는지 아닌지를 확인할 필요가 있다. 공구경로를 확인한 결과, 문제가 발생한 경우에는, 공구경로를 다시 생성해야만 하는 문제가 있다.

이와 같이, 공구의 유효날 길이를 넘는 크기의 절삭을 행하는 경우에는, 수고가 들며, 시간이 걸린다는 문제가 있다. 또한, 사용자의 간과에 의하여 공구의 유효날 길이의 부족이 발생하여 공구기계에 의한 가공 중에 가공의 중단이 발생할 우려가 있다.

본 발명의 공구경로 생성방법은, 공작기계로 워크를 가공하는 공구경로를 생성하는 공구경로 생성방법으로서, 워크를 가공하기 위한 제1 공구경로가 미리 설정되어 있다. 공구경로 생성방법은, 제1 공구경로와 워크의 형상에 근거하여, 제1 공구경로로 가공하면 공구의 유효날 길이가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정공정과, 판정공정에 있어서 공구의 유효날 길이가 부족한 경우에, 유효날 길이가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정공정을 포함한다. 공구경로 생성방법은, 제1 공구경로에 대하여 부족 부분의 경로를 유효날 길이 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 이동시킨 이동후 공구경로를 생성하는 이동후 경로 생성공정과, 이동후 공구경로로 가공을 행한 후의 워크에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성공정을 포함한다.

상기 발명에 있어서는, 이동후 경로 생성공정은, 워크에 대하여 공구가 공구의 축방향에 상대적으로 멀어지는 방향으로 제1 공구경로를 이동한 이동후 공구경로를 생성하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 보조경로 생성공정은, 판정공정, 추정공정 및 이동후 경로 생성공정을 포함하고, 판정공정에 있어서 공구의 유효날 길이 부분으로 가공이 가능한 경우에는, 제1 공구경로를 선정하는 공정을 포함하며, 보조경로 생성공정은, 판정공정에 있어서 제1 공구경로로 워크를 가공하였을 때에 공구의 유효날 길이의 부분으로 가공이 가능해 질 때까지 판정공정, 추정공정 및 이동후 경로 생성공정을 반복하여 이동후 공구경로를 생성하는 공정과, 이동후 공구경로 및 제1 공구경로를 포함하는 보조 공구경로를 생성하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 제1 공구경로 및 이동후 공구경로는, 복수의 이동점을 이동하는 경로에 의하여 구성되어 있고, 이동후 경로 생성공정은, 제1 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향에 대하여, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향이 판정 각도 이상의 각도로 변하는 특정 경로가 존재하는지 아닌지를 판정하는 공정과, 특정 경로가 존재하는 경우에는, 이동후 공구경로로부터 특정 경로에 대응하는 이동점을 제외하는 공정을 포함할 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 이동후 경로 생성공정은, 이동후 공구경로에 굴곡진 경로가 포함되는지 아닌지를 판정하는 공정과, 굴곡진 경로가 포함되는 경우에, 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 변경하는 공정을 포함할 수 있다.

본 발명의 공구경로 생성장치는, 워크를 가공하는 공구경로를 포함하는 가공 프로그램을 생성하는 공구경로 생성장치로서, 제1 공구경로와 워크의 형상에 근거하여, 제1 공구경로로 가공하면 공구의 유효날 길이가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정부와, 공구의 유효날 길이가 부족한 경우에, 공구의 유효날 길이가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정부를 구비한다. 공구경로 생성장치는, 제1 공구경로에 대하여 부족 부분의 경로를 유효날 길이 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 이동한 이동후 공구경로를 생성하는 이동후 경로 생성부와, 이동후 공구경로로 가공을 행한 후의 워크에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성부를 구비한다. 공구경로 생성장치는, 이동후 공구경로 및 보조 공구경로에 근거하는 제2 공구경로가 설정된 가공 프로그램을 생성하는 프로그램 생성부를 구비한다.

상기 발명에 있어서는, 이동후 경로 생성부는, 제1 공구경로를 워크에 대하여 공구가 공구의 축방향에 상대적으로 멀어지는 방향으로 이동시킨 공구경로를 생성할 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 보조경로 생성부는, 판정부, 추정부 및 이동후 경로 생성부를 포함하고, 판정부는 공구의 유효날 길이 부분으로 가공이 가능한 경우에는, 제1 공구경로를 선정하도록 형성되어 있으며, 보조경로 생성부는 판정부에 있어서 제1 공구경로로 워크를 가공하였을 때에 공구의 유효날 길이 부분으로 가공이 가능해질 때까지 이동후 공구경로를 반복하여 생성하고, 이동후 공구경로 및 제1 공구경로를 포함하는 보조 공구경로를 생성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 공구의 유효날 길이보다 큰 부분을 가공하기 위한 공구경로를 생성하는 공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태에 있어서의 제1 가공 시스템의 블록도이다.
도 2는 공작기계의 개략 측면도이다.
도 3은 워크를 가공하고 있을 때의 워크 및 공구의 개략 평면도이다.
도 4는 워크를 가공하고 있을 때의 워크 및 공구의 제1 개략 단면도이다
도 5는 워크를 가공하고 있을 때의 워크 및 공구의 제2 개략 단면도이다.
도 6은 실시형태에 있어서의 가공 프로그램 변경부의 블록도이다.
도 7은 실시형태에 있어서의 공구경로의 생성방법의 플로차트이다.
도 8은 목표 형상의 워크의 사시도이다.
도 9는 초기 형상의 워크의 사시도이다.
도 10은 제1 공구경로 및 이동후 공구경로를 나타내는 워크의 단면도이다.
도 11은 목표 형상의 워크 및 제1 공구경로를 나타내는 사시도이다.
도 12는 목표 형상의 워크 및 이동후 공구경로를 나타내는 사시도이다.
도 13은 목표 형상의 워크 및 절삭 잔여 부분에 대응하는 공구경로를 나타내는 사시도이다.
도 14는 제1 공구경로와 이동후 공구경로를 설명하는 도면이다.
도 15는 제1 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향과, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향을 설명하는 도면이다.
도 16은 이동후 공구경로와 보정후 공구경로를 설명하는 도면이다.
도 17은 이동후 공구경로와 다른 보정후 공구경로를 설명하는 도면이다.
도 18은 이동점의 위치에 대한 공구의 축방향의 이동량을 나타내는 그래프이다.
도 19는 이동점의 위치에 대한 공구의 축방향의 보정후 이동량을 나타내는 그래프이다.
도 20은 이동후 공구경로를 보정하여 보정후 공구경로를 생성하는 방법의 플로차트이다.
도 21은 실시형태에 있어서의 제2 가공 시스템의 블록도이다.

도 1 내지 도 21을 참조하여, 실시형태에 있어서의 공구경로 생성방법, 공구경로 생성장치 및 공작기계의 제어장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 있어서의 공구경로란, 공구가 워크에 대하여 상대적으로 이동하면서 워크를 가공하는 경우의 워크에 대한 공구의 상대적인 경로를 나타내고 있다.

도 1은 본 실시형태에 있어서의 제1 가공 시스템의 블록도이다. 본 실시형태의 가공 시스템은, CAD 장치(10), CAM 장치(20) 및 공작기계(40)를 구비한다. CAD 장치(10)는 사용자의 조작에 따라서 워크의 목표 형상 데이터(D1)를 생성한다. CAD 장치(10)에 의하여 생성된 목표 형상 데이터(D1)는, CAM 장치(20)에 입력된다.

CAM 장치(20)는 공작기계(40)로 워크를 가공할 때의 공구경로가 설정된 가공 프로그램을 생성한다. 제1 가공 시스템에서는, CAM 장치(20)가 공구경로 생성장치에 상당한다. CAM 장치(20)는 워크를 목표 형상으로 가공하기 위한 제2 가공 프로그램(P2)을 출력한다. CAM 장치(20)는, 형상 데이터 판독부(21) 및 경로설정부(22)를 구비한다. 형상 데이터 판독부(21)는, CAD 장치(10)로 생성된 목표 형상 데이터(D1)를 판독한다. 경로설정부(22)는, 목표 형상 데이터(D1)나 공구의 형상 데이터 등에 근거하여 공구경로를 생성한다. 제1 가공 시스템에서는, 경로설정부(22)에 의하여 생성되는 초기 공구경로를 제1 공구경로(R1)라고 칭한다. 경로설정부(22)는 제1 공구경로(R1)가 설정된 제1 가공 프로그램(P1)을 생성한다.

CAM 장치(20)는 가공 프로그램 변경부(30)를 포함한다. 가공 프로그램 변경부(30)는 제1 가공 프로그램(P1)을 판독하여 제1 공구경로(R1)를 취득한다. 가공 프로그램 변경부(30)는 제1 공구경로(R1)를 수정하여 제2 공구경로(R2)를 생성한다. 그리고, 가공 프로그램 변경부(30)는 제2 공구경로(R2)가 설정된 제2 가공 프로그램(P2)을 생성한다.

CAM 장치(20)에 의하여 생성된 제2 가공 프로그램(P2)은, 공작기계(40)에 입력된다. 공작기계(40)는 수치제어장치(50) 및 각 축 서보모터(S)를 포함한다. 수치제어장치(50)는 제2 가공 프로그램(P2)을 판독하여 해석한다. 수치제어장치(50)는 제2 가공 프로그램(P2)에 근거하여 각 축 서보모터(S)에 동작 지령을 송출한다. 그리고, 동작 지령에 따라서 각 축 서보모터(S)가 구동함으로써 워크에 대하여 공구가 상대적으로 이동한다.

도 2에 본 실시형태에 있어서의 공작기계(40)의 개략 측면도를 나타낸다. 공작기계(40)는 워크(W)를 회전 테이블(46)과 함께 선회시키는 테이블 선회형이다. 공작기계(40)에는 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축이 설정되어 있다. Z축은 주축(43)이 워크(W)를 향하여 이동하는 방향으로 연장되는 직동축이다. Y축은 캐리지(47)가 이동하는 방향으로 평행하게 연장되는 직동축이다. 또한, Z축 및 Y축에 수직인 직동축이 X축으로 설정되어 있다. 더욱이, 공작기계(40)는 Y축에 평행하게 연장되는 축심 둘레의 회전축으로서 B축을 가지고 있다. 공작기계(40)는 Z축에 평행하게 연장되는 축심 둘레의 회전축으로서 C축을 가지고 있다.

공작기계(40)는 기초대인 베드(41)와, 베드(41)의 상면에 세워 설치되는 칼럼(42)을 구비한다. 공작기계(40)는 주축(43)을 회전 가능하게 지지하는 주축 헤드(44)와, 주축 헤드(44)를 칼럼(42)의 전방에 지지하는 새들(45)을 구비한다. 주축 헤드(44)는 주축(43)의 선단이 회전 테이블(46)에 대향하도록 주축(43)을 아래로 향하여 지지하고 있다. 주축(43)의 선단에는 공구(T)가 장착된다.

공작기계(40)는 워크(W)가 배치되는 회전 테이블(46)과, 회전 테이블(46)을 지지하는 U자형의 요동지지부재(48)를 구비한다. 공작기계(40)는 요동지지부재(48)를 지지하는 U자형의 캐리지(47)를 구비한다. 캐리지(47)는 Y축 방향으로 이간된 한쌍의 지주(47a, 47b)에 있어서 요동지지부재(48)를 지지하고 있다. 요동지지부재(48)는 Y축 방향의 양측 단부가 캐리지(47)에 지지되어 있다. 요동지지부재(48)는 B축의 축선 둘레로 요동 가능하게 지지되어 있다.

공작기계(40)는 각각의 이동축에 근거하여 워크에 대하여 공구를 상대적으로 이동시키는 이동장치를 구비한다. 이동장치는, 각각의 이동축을 따라서 구동하는 각 축 서보모터(S)를 포함한다. 이동장치는 칼럼(42)에 대하여 새들(45)을 X축 방향으로 이동시킨다. 이동장치는 베드(41)에 대하여 캐리지(47)를 Y축 방향으로 이동시킨다. 칼럼(42)에는 캐리지(47)가 부분적으로 진입 가능하도록 공동부(42c)가 형성되어 있다. 또한, 이동장치는 새들(45)에 대하여 주축 헤드(44)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 이동장치는 회전 테이블(46)의 이동장치를 포함하고, 회전 테이블(46)은 C축의 축선 둘레로 회전한다. 더욱이, 이동장치는 캐리지(47)에 대하여 B축의 축선 둘레로 요동지지부재(48)를 회전운동시킨다.

이와 같이, 본 실시형태의 공작기계(40)는 서로 직교하는 3개의 직동축과, B축의 축선 및 C축의 축선의 둘레로 회전하는 회전축을 가진다. 본 실시형태의 공작기계(40)는 5축 제어의 공작기계이다.

도 3에 워크를 가공할 때의 워크와 공구의 개략 평면도를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 공구(T)로서 엔드밀을 이용한다. 공구(T)는 절삭을 행할 수 있는 날부(CP)를 가진다. 공구(T)는 날부(CP)의 측면에서 가공을 행할 수 있다.

이러한 가공예에서는, 워크(W)가 목표 형상(TS)이 되도록 절삭 가공을 행한다. 목표 형상(TS)은, 설계시에 정해져 있다. 또한, 목표 형상(TS)을 따른 공구경로가 설정되어 있다. 이러한 공구경로로 공구(T)와 워크(W)를 상대적으로 이동함으로써, 워크(W)를 절삭할 수 있다. 화살표(80)로 나타내는 바와 같이, 워크(W)의 측면을 따라서 이동하는 경우에는, 절삭하는 부분이 작기 때문에, 날부(CP)로 가공을 행할 수 있다. 그런데, 워크(W)의 모서리부에 있어서, 워크(W)의 측면에 대하여 경사지는 방향으로 가공하는 경우가 있다. 워크(W)의 모서리부에 있어서, 화살표(81)로 나타내는 바와 같이 목표 형상(TS)을 따라서 공구(T)를 이동하면, 날부(CP)의 길이가 절삭하는 부분보다 짧아져 버린다.

도 4에 공구의 날부의 유효날 길이가 부족한 상태를 설명하는 워크 및 공구의 개략 단면도를 나타낸다. 공구(T)는 가공을 행할 수 있는 유효날 길이(ECL)를 가진다. 유효날 길이(ECL)는 날부(CP)가 형성되어 있는 영역에 있어서, 가공을 행할 수 있는 공구 선단으로부터의 공구의 축방향의 길이에 상당한다.

도 4에는 목표 형상(TS)을 따른 제1 공구경로(R1)가 나타나 있다. 제1 공구경로(R1)는 블록점이라고 불리는 이동점(MP31a, MP32a, MP33a, MP34a)을 포함한다. 공구(T)는, 예를 들어 공구 선단의 중심이 제1 공구경로(R1)를 따라서 진행하도록 제어된다. 화살표(81)로 나타내는 바와 같이, 공구(T)가 워크(W)에 대하여 이동하면서 가공하고 있다. 여기에서, 가공이 진행되면 제1 공구경로(R1)가 워크(W)의 표면으로부터 떨어져 있다. 이러한 경우에, 절삭하는 깊이가 유효날 길이(ECL)를 넘어버려, 가공이 불가능해진다. 예를 들어, 이동점(MP33a, MP34a)에서는 가공이 불가능해진다.

본 실시형태의 CAM 장치(20)는, 제1 공구경로(R1)로 가공을 행하면, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 절삭하는 부분에 대하여 부족한지 아닌지를 판별한다. CAM 장치(20)는 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 유효날 길이(ECL)의 부분으로 절삭을 행할 수 있도록 제1 공구경로(R1)를 이동한 이동후 공구경로를 생성한다.

도 5에 제1 공구경로 및 이동후 공구경로를 나타내는 워크와 공구의 개략 단면도를 나타낸다. CAM 장치(20)는 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우, 제1 공구경로(R1)를 공구(T)의 축방향으로 이동시킨 이동후 공구경로(R3)를 생성한다. 화살표(82)로 나타내는 바와 같이, 공구(T)의 회전축 방향 중 워크(W)로부터 멀어지는 방향으로 공구(T)의 이동점을 변경한다. 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있도록 이동점(MP33a)을 이동점(MP33b)까지 이동한다. 또한, 이동점(MP34a)을 이동점(MP34b)까지 이동한다. 이동점(MP33b, MP34b)을 포함하는 이동후 공구경로(R3)를 생성한다.

이러한 제어를 행함으로써, 날부(CP)의 유효날 길이(ECL)의 범위 내에서 가공을 행할 수 있다. 그런데, 워크(W)를 목표 형상(TS)까지 절삭하지 않기 때문에, 이동후 공구경로(R3)로 가공하여도, 워크(W)에 절삭 잔여 부분이 잔존한다. CAM 장치(20)는, 다음으로 절삭 잔여 부분을 절삭하기 위한 보조 공구경로를 생성한다.

본 실시형태에 있어서는, 보조 공구경로로서, 제1 공구경로(R1)를 검토한다. 제1 공구경로(R1)로 가공하였을 때, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있는 경우에는, 제1 공구경로(R1)를 선정한다. 제1 공구경로(R1)로 가공하였을 때, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 다시 공구(T)의 축방향에 있어서 워크(W)로부터 멀어지는 방향으로 제1 공구경로(R1)를 이동한 이동후 공구경로를 추가한다. 이와 같이, 최종적으로 제1 공구경로(R1)로 가공을 행할 수 있을 때까지 이동후 공구경로를 생성한다. 그리고, 1개 이상의 이동후 공구경로(R3)와 제1 공구경로(R1)를 조합하여, 제2 공구경로(R2)를 생성한다. 제2 공구경로(R2)는 공구(T)로 워크(W)를 실제로 가공하는 경로가 된다.

도 6에 본 실시형태에 있어서의 CAM 장치의 가공 프로그램 변경부의 블록도를 나타낸다. 도 1 및 도 6을 참조하여, 가공 프로그램 변경부(30)는 입력부(31)를 포함한다. 입력부(31)에는 워크(W)의 초기 형상 데이터(D2)가 입력된다. 워크(W)의 초기 형상 데이터(D2)는, 예를 들어 워크(W)를 가공하기 전 소재의 형상 데이터이다. 또한, 입력부(31)에는 공구의 형상 데이터(D3)가 입력된다. 공구의 형상 데이터(D3)에는 공구(T)의 종류, 공구 직경, 날부(CP)의 유효날 길이(ECL)가 포함된다. 또한, 입력부(31)에는 제1 공구경로(R1)의 정보를 포함하는 제1 가공 프로그램(P1)이 입력된다. 제1 공구경로(R1)는 워크(W)의 목표 형상(TS)을 따른 공구경로이다.

가공 프로그램 변경부(30)는 판정부(33a)를 포함한다. 판정부(33a)는 제1 공구경로(R1), 공구(T)의 형상 및 워크의 초기 형상에 근거하여, 제1 공구경로(R1)로 가공한 경우에, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판정한다. 예를 들어, 판정부(33a)는 공구(T)가 워크(W)에 접촉하는 길이를 추정한다. 그리고, 판정부(33a)는 접촉하는 길이가 유효날 길이(ECL)를 넘는 경우에는, 유효날 길이(ECL)가 부족하다고 판별할 수 있다.

판정부(33a)에 있어서, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 절삭하는 부분보다 긴 경우에는, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능하다고 판별할 수 있다. 이러한 경우에, 판정부(33a)는 제1 가공 프로그램(P1)을 제2 가공 프로그램(P2)으로서 출력한다. 즉, 제1 가공 프로그램(P1)을 변경하지 않고 제2 가공 프로그램(P2)으로서 출력한다.

판정부(33a)는 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 절삭하는 부분보다 짧은 경우에는, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족하다고 판별할 수 있다. 판정부(33a)는 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 제1 공구경로(R1)를 공구경로 변경부(35)로 송출한다.

공구경로 변경부(35)는 추정부(36a)를 포함한다. 추정부(36a)는 제1 공구경로(R1)에 있어서 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 부분인 부족 부분을 추정한다. 본 실시형태에서는, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 영역인 부족 영역을 부족 부분으로서 추정한다. 추정부(36a)는 각각의 이동점에 있어서, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공할 수 있는지 아닌지를 판별하고 부족 영역을 설정한다. 예를 들어, 도 5를 참조하여, 추정부(36a)는 이동점(MP33a, MP34a)을 포함하는 제1 공구경로(R1)의 영역을 부족 영역으로 설정할 수 있다. 다음으로, 각각의 이동점에 있어서 날부(CP)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 이동점을 공구(T)의 축방향으로 이동시키는 연산을 행한다.

도 6을 참조하여, 공구경로 변경부(35)는 이동후 경로 생성부(37a)를 포함한다. 이동후 경로 생성부(37a)는 부족 영역에 있어서 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 제1 공구경로(R1)를 이동하여, 이동후 공구경로(R3)를 생성한다. 예를 들어, 도 5를 참조하여, 이동후 경로 생성부(37a)는 이동점(MP33a, MP34a)을 공구(T)의 축방향으로 이동하여 이동점(MP33b, MP34b)을 생성한다. 이동후 경로 생성부(37a)는 이동점(MP31a, MP32a, MP33b, MP34b)을 포함하는 경로를 이동후 공구경로(R3)로 설정한다.

이와 같이, 공구경로 변경부(35)는 모든 이동점에 대하여 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판별하고, 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 공구(T)의 축방향으로 이동점을 이동하여, 이동후 공구경로(R3)를 생성하고 있다. 공구경로 변경부로서는, 이러한 형태로 한정되지 않으며, 임의의 제어로 제1 공구경로를 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있을 때까지 공구경로를 이동할 수 있다. 예를 들어, 제1 공구경로를 공구의 축방향과는 다른 방향으로 이동시켜도 상관없다.

도 5를 참조하여, 이동후 공구경로(R3)로 가공을 행한 후에는, 절삭 잔여 부분이 워크(W)에 잔존한다. 도 6을 참조하여, 공구경로 변경부(35)는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성부(38)를 포함한다. 보조경로 생성부(38)는 판정부(33b), 추정부(36b) 및 이동후 경로 생성부(37b)를 포함한다.

판정부(33b)는 판정부(33a)와 마찬가지의 기능을 가진다. 판정부(33b)는 현재까지 생성한 공구경로로 가공한 워크(W)를 제1 공구경로(R1)로 가공한 경우에, 부족 영역이 발생하는지 아닌지를 판정한다. 제1 공구경로(R1)로 가공한 경우에 부족 영역이 발생하지 않는 경우에는, 판정부(33b)는 현재까지 생성된 공구경로를 조합하여 제2 공구경로(R2)를 생성한다. 그리고, 판정부(33b)는 제2 공구경로(R2)를 프로그램 생성부(39)로 송출한다. 프로그램 생성부(39)는 제2 공구경로(R2)에 근거하여 제2 가공 프로그램(P2)을 생성한다.

추정부(36b)는 추정부(36a)와 마찬가지의 기능을 가진다. 또한, 이동후 경로 생성부(37b)는 이동후 경로 생성부(37a)와 마찬가지의 기능을 가진다. 판정부(33b)에 있어서, 제1 공구경로(R1)로 가공을 행하면 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족하다고 판별된 경우에는, 추정부(36b)로 부족 영역을 추정한다. 그리고, 이동후 경로 생성부(37b)에서 제1 공구경로(R1)를 이동한 이동후 공구경로를 생성한다.

다음으로, 판정부(33b)로 되돌아가서, 지난 회와 마찬가지로, 제1 공구경로(R1)로 가공한 경우, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판별한다. 즉, 워크(W)의 절삭 잔여 부분을 제1 공구경로로 절삭한 경우, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판별한다. 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 추정부(36b)및 이동후 경로 생성부(37b)에 있어서, 다시 이동후 공구경로를 생성한다.

이와 같이, 판정부(33b)에 있어서 제1 공구경로(R1)로 워크(W)를 가공하였을 때, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능해 질 때까지 이동후 공구경로를 반복하여 생성한다. 즉, 이동후 공구경로를 추가한다. 보조경로 생성부(38)에서 생성된 이동후 공구경로(R3)와, 보조경로 생성부(38)에서 최후에 선정된 제1 공구경로(R1)를 조합한 경로가 보조 공구경로에 상당한다. 그리고, 판정부(33b)는 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능해진 경우에는, 제1 공구경로(R1)와 현재까지 생성된 1개 이상의 이동후 공구경로(R3)를 조합하여 제2 공구경로(R2)를 생성하고, 제2 공구경로(R2)를 프로그램 생성부(39)로 송출한다.

본 실시형태의 가공 프로그램 변경부(30)는 표시부(34)를 구비한다. 표시부(34)에는 판정부(33a, 33b)에 있어서 판정된 결과에 관한 정보, 제1 공구경로(R1)의 정보, 이동후 공구경로(R3)의 정보 및 제2 공구경로(R2)의 정보 등을 표시할 수 있다. 사용자는 이들 정보에 근거하여 생성된 공구경로를 확인하거나, 생성된 공구경로를 수정하거나 할 수 있다.

본 실시형태에서는, 부족 부분으로서 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 영역인 부족 영역을 추정하고, 이후에 부족 영역에 포함되는 이동점을 이동시키고 있다. 부족 부분은 이 형태로 한정되지 않으며, 1개의 이동점을 채용할 수 있다. 즉, 1개의 이동점에 대하여 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판별하고, 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 1개의 이동점을 이동시킨다. 그리고, 이 이동점마다의 판별 및 이동을 모든 이동점에 대하여 반복할 수 있다.

도 7에 본 실시형태의 공구경로의 생성방법의 플로차트를 나타낸다. 본 실시형태에 있어서는, 가공 프로그램 변경부(30)에 있어서 이 방법에 근거하는 제어를 실시하고 있다. 워크(W)를 가공하기 위한 제1 공구경로(R1)는 미리 설정되어 있다.

스텝 S101에 있어서는, 가공 데이터를 취득한다. 가공 데이터에는, 워크의 초기 형상 데이터(D2) 및 공구의 형상 데이터(D3)가 포함된다. 스텝 S102에 있어서는, 제1 공구경로(R1)를 취득한다. 제1 공구경로(R1)는 제1 가공 프로그램(P1)을 취득한 후, 이 제1 가공 프로그램(P1)으로부터 취득할 수 있다.

다음으로, 스텝 S103에 있어서, 제1 공구경로(R1)와 워크(W)의 형상에 근거하여, 제1 공구경로(R1)로 가공하면 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정공정을 행한다. 즉, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있는지 아닌지를 판별한다. 스텝 S103에 있어서 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있는 경우에는, 스텝 S109로 이행한다. 스텝 S109에 있어서는, 현재까지 생성된 공구경로를 조합한 제2 공구경로를 생성한다. 1회째 스텝 S103에 있어서 제1 공구경로로 가공을 행할 수 있다고 판별된 경우에는, 스텝 S109에 있어서 제1 공구경로와 동일한 제2 공구경로를 생성한다.

스텝 S103에 있어서 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 경우에는, 스텝 S104로 이행한다. 스텝 S104에 있어서는, 유효날 길이(ECL)가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정공정을 행한다. 본 실시형태에서는, 부족 부분으로서 부족 영역을 추정한다. 다음으로, 스텝 S105에 있어서는, 부족 영역에 있어서, 이동후 공구경로를 생성하는 이동후 경로 생성공정을 행한다. 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 제1 공구경로를 이동한 이동후 공구경로를 행성한다. 본 실시형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 공구(T)의 축방향을 따라서 워크(W)로부터 멀어지는 방향으로 제1 공구경로(R1)를 이동한 공구경로를 생성한다.

다음으로, 워크(W)에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성공정을 행한다. 스텝 S106에 있어서는, 워크(W)에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위하여, 절삭 잔여 부분에 대응하는 공구경로를 생성하는지 아닌지를 선택한다. 이러한 선택은, 사용자에 의하여 미리 설정되어 있다. 절삭 잔여 부분을 절삭하기 위하여는, 제1 공구경로(R1)의 전체 공구경로를 다시 한 번 선정할 수 있다. 또는, 제1 공구경로(R1) 중 절삭 잔여 부분이 발생하고 있는 영역의 제1 공구경로를 선정할 수 있다. 즉, 제1 공구경로(R1)의 일부분의 경로를 선택할 수 있다. 스텝 S106에 있어서, 제1 공구경로(R1)의 전체 경로가 선택되어 있는 경우에는, 스텝 S107로 이행한다.

스텝 S107에 있어서는, 절삭 잔여 부분을 절삭하기 위한 공구경로로서 제1 공구경로(R1)를 설정하고, 스텝 S103으로 되돌아간다. 스텝 S106에 있어서, 절삭 잔여 부분에 대응하는 공구경로가 선택되어 있는 경우에는 스텝 S108로 이행한다. 스텝 S108에 있어서는, 절삭 잔여 부분에 대응하는 제1 공구경로(R1)의 일부분의 공구경로를 생성한다. 이 후에 스텝 S103으로 이행한다.

스텝 S103에 있어서는, 제1 공구경로의 전체 또는 일부의 공구경로에 근거하여, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능한지 아닌지를 판별한다. 여기에서, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 불가능한 경우에는, 다시 스텝 S104로 이행한다. 그리고, 판정공정, 부족 부분의 추정공정, 이동후 경로 생성공정을 반복한다. 이와 같이, 제1 공구경로(R1)로 워크를 가공하였을 때에 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능해질 때까지 판정공정, 추정공정 및 이동후 경로 생성공정을 반복하고 있다. 이동후 경로 생성공정을 반복할 때마다 이동후 공구경로가 추가된다. 이와 같은 추가된 이동후 공구경로와, 최종적으로 가공을 행하는 제1 공구경로(R1)를 포함하는 보조 공구경로를 생성한다. 한편, 보조 공구경로는, 이동후 공구경로가 추가되지 않고 제1 공구경로(R1)만이 되는 경우도 있다.

스텝 S103에 있어서, 공구(T)의 유효날 길이(ECL) 부분으로 가공이 가능해진 경우에는, 스텝 S109로 이행한다. 스텝 S109에 있어서는, 현재까지 생성한 이동후 공구경로와 제1 공구경로(R1)를 포함하는 제2 공구경로(R2)를 생성한다.

다음으로, 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 공구경로 생성방법에 대하여, 다른 워크를 가공하는 실시예를 들어 설명한다.

도 8에 목표 형상을 가지는 워크의 개략 사시도를 나타낸다. 도 9에 초기 형상을 가지는 워크(W)의 사시도를 나타낸다. 도 8 및 도 9를 참조하여, 이 가공예에서는, 초기 형상의 워크(W)의 일부분을 절삭하여 목표 형상(TS)으로 한다. 이러한 가공에서는 워크(W)에 오목부(61)를 형성하는 공정을 포함한다.

도 10에 워크의 오목부를 형성하는 부분의 확대 개략 단면도를 나타낸다. 워크(W)에 오목부(61)를 형성하기 위하여는, 제1 공구경로(R1)에 나타내는 바와 같이 오목부(61)의 형상을 따른 공구경로로 가공할 필요가 있다. 그런데, 제1 공구경로(R1) 상에 공구(T)의 공구 중심(TC)을 배치하면, 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족하다. 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족한 부족 영역에서는, 제1 공구경로(R1)가 공구(T)의 축방향으로 이동되어 이동후 공구경로(R3)가 생성된다.

도 11에 워크 및 제1 공구경로의 개략 사시도를 나타낸다. 도 12에 워크 및 이동후 공구경로의 개략 사시도를 나타낸다. 도 11 및 도 12에 나타내는 워크(W)는 목표 형상까지 가공하고 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 공구경로(R1)는 워크(W)의 목표 형상을 따른 둘레 방향의 이동을 복수회 반복하는 경로가 생성되어 있다. 그런데, 상술한 바와 같이, 오목부(61) 부분에서는 공구(T)의 유효날 길이(ECL)가 부족하다. 그래서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 이동후 공구경로(R3)에서는 오목부(61)를 형성하는 영역에 있어서 공구(T)를 축방향으로 이동한 경로가 설정되어 있다.

이동후 공구경로(R3)로 절삭을 행함으로써, 워크(W)의 오목부(61)에 대응하는 부분에 절삭 잔여 부분이 발생한다. 절삭 잔여 부분을 절삭하기 위하여는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제1 공구경로(R1)의 전체 경로를 설정할 수 있다. 그런데, 이미 목표 형상까지 절삭한 부분에도 공구경로가 설정되어 있다. 그래서, 목표 형상까지 절삭한 부분을 제외한 공구경로를 생성할 수 있다.

도 13에 워크 및 절삭 잔여 부분에 대응하는 공구경로의 개략 사시도를 나타낸다. 도 13에 나타내는 워크(W)는 목표 형상까지 가공하고 있다. 도 13에 나타내는 예에서는, 절삭 잔여 부분에 대응한 공구경로(R4)를 생성하고 있다. 공구경로(R4)는 제1 공구경로(R1)로부터 절삭 잔여 부분 영역의 공구경로를 발췌한 제1 공구경로(R1)의 일부분의 경로에 상당한다. 이와 같이, 절삭 잔여 부분에 대응하는 공구경로를 생성함으로써, 절삭 잔여 부분의 가공시간을 짧게 할 수 있다.

본 실시형태의 공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치는, 공구의 유효날 길이를 고려하여 공구경로를 생성하기 위하여, 절삭하는 부분이 길어서 1번에 가공을 행할 수 없는 경우에도, 워크의 잉여 부분을 사전에 제거하지 않고 가공할 수 있다. 또는, 잉여 부분을 제거하기 위한 공구경로의 생성, 생성한 공구경로의 확인 및 공구경로의 재생성 등의 작업을 회피할 수 있어, 단시간에 공구경로를 생성할 수 있다. 또한, 공구경로의 생성을 자동화할 수 있어, 쉽게 공구경로를 생성할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 경우에는, 제1 공구경로로 가공이 불가능하면, 공구의 축방향으로 이동한 이동후 공구경로의 생성을 반복하고 있다. 이와 같이, 같은 방법에 의한 공구경로의 생성을 반복함으로써, 공구경로의 생성방법을 간략화할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 보조 공구경로의 생성은, 제1 공구경로로 가공이 가능하면 제1 공구경로를 선정하고 있다. 이와 같이, 제1 공구경로에 근거하여 공구경로를 생성하고 있는데, 이러한 형태로 한정하지 않고, 보조 공구경로로서, 절삭 잔여 부분을 제거할 수 있는 임의의 경로를 설정할 수 있다. 예를 들어, 미리 절삭하는 깊이의 상한을 설정해 두고, 워크의 표면으로부터의 절삭 깊이를 설정하여, 보조 공구경로를 생성하여도 상관없다.

본 실시형태의 이동후 공구경로의 생성에 있어서는, 제1 공구경로를 공구의 축방향으로 멀어지는 방향으로 이동한 이동후 공구경로를 생성하고 있다. 이러한 방법을 채용함으로써, 공구가 워크나 공작기계의 구성 부품과 간섭하는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 공구의 축방향과는 다른 방향으로 공구경로를 이동하면, 공구 홀더가 워크의 일부분에 접촉하는 경우가 있다. 공구의 축방향으로 워크에 대하여 공구를 이동시킴으로써, 이와 같은 공작기계의 일부와 워크의 간섭을 억제할 수 있다. 한편, 공구경로의 이동에 있어서는, 상기 형태로 한정되지 않으며, 이동점의 이동 이외에 워크에 대한 공구의 경사각도를 변경하여도 상관없다.

그런데, 본 실시형태의 공구경로 생성방법 및 공구경로 생성장치에서는, 미리 정해진 방법에 따라서 공구경로를 변경하고 있다. 이 때문에, 이동후 공구경로가 바람직하지 않은 경로를 포함하는 경우가 있다. 예를 들어, 이동후 공구경로에 공구의 진행방향이 크게 변하는 경로가 포함되어 있거나, 굴곡진 경로가 포함되어 있거나 하는 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 이와 같은 경우에 이동후 공구경로를 보정하여, 보정후 공구경로를 생성한다.

도 14에 공구의 진행방향이 크게 변하는 이동후 공구경로의 개략도를 나타낸다. 각각의 공구경로를 이동점과 화살표로 설명하고 있다. 제1 공구경로는 이동점(MP1a~MP6a)을 포함한다.

제1 공구경로에 대하여, 공구의 유효날 길이가 부족하여, 이동후 공구경로가 설정되어 있다. 화살표(82)로 나타내는 바와 같이, 각각의 이동점(MP1a~MP6a)은 공구(T)의 축방향의 이동에 의하여 이동점(MP1b~MP6b)으로 이동하고 있다.

이러한 실시예에서는, 제1 공구경로의 이동점(MP3a)은, 이동점(MP3b)으로 이동하고 있다. 또한, 제1 공구경로의 이동점(MP4a)은 이동점(MP4b)으로 이동하고 있다. 그런데, 이동점(MP3a)으로부터 이동점(MP4a)까지의 경로에 있어서, 워크에 대한 공구의 경사각도가 크게 변하고 있다. 이동점(MP3a)으로부터 이동점(MP4a)으로 이동할 때의 워크에 대한 공구의 진행방향은 화살표(86)로 나타나 있다. 또한, 이동점(MP3b)에서 이동점(MP4b)으로 이동할 때의 워크에 대한 공구의 진행방향은 화살표(87)로 나타나 있다.

도 15에 제1 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향과, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향을 설명하는 개략도를 나타낸다. 도 14에 있어서의 이동점(Mp3a, MP4a, MP3b, MP4b)에 관한 진행방향의 화살표가 발췌되어 있다. 도 14 및 도 15를 참조하여, 제1 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향이 화살표(86)로 나타나 있다. 또한, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향이 화살표(87)로 나타나 있다. 화살표(86)로 나타내는 공구의 진행방향과 화살표(87)로 나타내는 공구의 진행방향은, 거의 역방향인 것을 알 수 있다. 즉, 공구의 진행방향이 반전되어 있다. 워크에 대한 공구의 진행방향이 급격하게 변하면, 큰 가속도가 발생하여, 공작기계에 과잉한 힘이 가해진다는 문제가 있다. 또는 가공 정밀도가 저하될 우려가 발생한다.

본 실시형태에서는, 제1 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향에 대하여, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향이 급격하게 변한 경우에는, 이동후 공구경로를 보정한다. 본 실시형태에 있어서는, 공구의 진행방향의 변화를 나타내는 각도(θ)가 판정 각도 이상이 되는 특정 경로가 존재하는지 아닌지를 판별한다. 본 실시형태에서는, 판정 각도를 90°로 설정하고 있다. 공구의 진행방향이 90°이상의 각도로 변하는 특정 경로가 존재하는 경우에는, 특정 경로에 대응하는 이동점을 제외하는 보정을 행한다.

도 14 및 도 15에 나타나는 예에서는, 이동후 공구경로에 있어서 이동점(MP3b)으로부터 이동점(MP4b)을 향하는 이동에서는, 공구의 진행방향이 90°이상 변하고 있다. 이 때문에, 화살표(87)로 나타내는 경로는, 특정한 경로가 되면 판별할 수 있다.

도 16에 이동후 공구경로의 보정을 설명하는 개략도를 나타낸다. 특정 경로에 대응하는 이동점은, 화살표(87)의 시점인 이동점(MP3b) 및 화살표(87)의 종점인 이동점(MP4b)을 포함한다. 이 때문에, 이동점(MP3b) 및 이동점(MP4b)을 제외한다. 그리고, 화살표(88)로 나타내는 바와 같이, 이동점(MP2b)과 이동점(MP5b)을 단락하는 경로를 생성한다. 이동점(MP1b, MP2b, MP5b, MP6b)을 포함하는 경로가 보정후 공구경로에 상당한다. 여기에서, 단락한 경로에 있어서의 간섭 체크를 행하고, 이 간섭 체크에 의하여 간섭이 있다고 판별되는 경우에는, 이동점(MP3b) 및 이동점(MP4b)의 제외는 행하지 않는다.

이와 같이, 이동후 공구경로로부터 진행방향이 급격하게 변하는 경로를 제외할 수 있다. 이러한 방법에 의하여, 워크에 대하여 공구의 진행방향이 급격하게 변하는 것을 회피하여, 공작기계로의 부담을 억제할 수 있다. 또한, 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.

다음으로, 이동후 공구경로의 다른 보정방법에 대하여 설명한다. 도 17에 공구경로가 굴곡진 이동후 공구경로의 개략도를 나타낸다. 도 17에 나타내는 예에 있어서는, 이동점(MP11b~MP14b)이 나타나 있다. 이동후 공구경로는 화살표(91), 화살표(92) 및 화살표(93)로 나타나 있다. 여기에서, 이동후 공구경로는, 화살표(91)로 나타내는 방향으로 진행한 후에, 화살표(92)로 나타내는 방향으로 진행한다. 이때, 이동후 공구경로가 굴곡져 있다. 즉, 공구경로가 꺾여 있다. 또한, 화살표(92)로 나타내는 방향으로 진행한 후에 화살표(93)로 나타내는 방향으로 진행할 때에도 공구경로가 굴곡져 있다.

다른 보정 방법에서는, 이동후 공구경로에 굴곡진 경로가 포함되는지 아닌지를 판정한다. 이동후 공구경로에 모서리가 되는 부분이 포함되는지 아닌지를 판별한다. 그리고, 이동후 공구경로에 굴곡진 경로가 포함되는 경우에는, 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 변경하는 보정을 행한다. 도 17의 예에 있어서는, 화살표(91, 92, 93)로 나타내는 굴곡진 공구경로를 화살표(99, 93)로 나타내는 곡선 형상의 공구경로로 보정한다. 워크의 바깥측을 향하여 굴곡진 경로는, 오목한 형상의 곡선의 경로로 변경한다. 워크의 안측을 향하여 굴곡진 경로는, 볼록한 형상의 곡선의 경로로 변경한다. 즉, 보정후 공구경로가 이동후 공구경로에 대하여 워크의 바깥측에 위치하도록 경로를 변경한다. 화살표(99)로 나타내는 경로가 보정후 공구경로에 상당한다.

도 18에 이동점의 위치에 대한 공구의 축방향의 이동량의 그래프를 나타낸다. 이 실시예에서는, 화살표(82)로 나타내는 바와 같이, 제1 공구경로를 이동하여 이동후 공구경로가 생성되어 있다. 제1 공구경로는, 이동점(MP10a~MP14a)을 포함하고 있다. 이동후 공구경로는, 이동점(MP10b~MP14b)을 포함하고 있다. 여기에서 화살표(91)로 나타내는 공구경로에 대하여 화살표(92)로 나타내는 공구경로는 굴곡져 있다. 또한, 화살표(92)로 나타내는 공구경로에 대하여 화살표(93)로 나타내는 공구경로는 굴곡져 있다. 이동점(MP12b) 및 이동점(MP13b)은 굴곡점으로 되어 있다. 이 때문에, 이동점(MP11b)으로부터 이동점(MP13b)까지의 공구경로를 보정한다.

도 19에 이동후 공구경로를 보정한 보정후 공구경로의 그래프를 나타낸다. 이동점(MP13b)이 굴곡점이 되는 화살표(92)로 나타내는 공구경로는, 볼록한 형상의 원호의 공구경로로 보정한다. 화살표(95)로 나타내는 바와 같이, 이동점(MP13b)을 통과하도록 원호 형상의 공구경로를 생성한다. 이동점(MP12b)이 굴곡점이 되는 화살표(91)로 나타내는 공구경로는, 오목한 형상의 원호의 공구경로로 보정한다. 이 결과, 이동점(MP15b)과 이동점(MP16b)이 새롭게 생성된다. 그리고, 화살표(96)로 나타내는 바와 같이, 이동점(MP15b)으로부터 이동점(MP16b)을 향하는 공구경로를 생성한다.

보정후 공구경로를 생성할 때의 원호의 직경은, 사용자가 임의의 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 화살표(94)로 나타내는 원호의 직경 및 화살표(95)로 나타내는 원호의 직경을 공구 직경과 동일하게 설정할 수 있다.

다음으로, 각각의 보정후 이동점에 대하여, 보정후 공구의 축방향의 이동량을 기억한다. 각각의 이동점을, 기억한 이동량으로 공구(T)의 축방향으로 이동하고, 보정후 공구경로의 이동점을 생성한다. 보정에 있어서 새롭게 생성된 이동점(MP15b) 및 이동점(MP16b)의 위치는, 예를 들어 이동점(MP11b)과 이동점(MP13b)을 내삽함으로써 설정할 수 있다.

이와 같이, 다른 보정 방법에 있어서도 보정후 공구경로를 생성할 수 있다. 공구의 축방향의 이동량을 보정함으로써, 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 변경할 수 있다. 워크에 대하여 공구의 진행방향이 급격하게 변하는 것을 회피하여, 공구기계로의 부담을 억제할 수 있다. 또한, 가공 정밀도의 저하를 억제할 수 있다. 한편, 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 보정함으로써, 공구의 이동방향의 변화가 커지는 경우에는 공구경로를 보정하지 않는다.

도 20에 본 실시형태에 있어서의 이동후 공구경로를 보정하는 방법의 플로차트를 나타낸다. 이러한 방법은, 예를 들어, 도 7에 나타내는 이동후 공구경로를 생성하는 스텝 S105로서 실시할 수 있다. 스텝 S201에 있어서는, 공구의 축방향으로 이동한 이동후 공구경로를 생성한다.

다음으로, 스텝 S202에 있어서는, 이동후 공구경로에 있어서의 공구의 진행방향이 90°이상 변하는 특정 경로가 존재하는지 아닌지를 판별한다. 스텝 S202에 있어서, 특정 경로가 존재하지 않는 경우에는, 스텝 S204로 이행한다. 스텝 S202에 있어서, 특정 경로가 존재하는 경우에는, 스텝 S203으로 이행한다. 스텝 S203에 있어서는, 특정 경로에 대응하는 이동점을 삭제한다.

다음으로, 스텝 S204에 있어서는, 이동후 공구경로에 굴곡진 부분이 있는지 없는지를 판별한다. 스텝 S204에 있어서, 공구경로에 굴곡진 부분이 없는 경우에는, 이동후 공구경로의 보정을 종료한다. 스텝 S204에 있어서, 공구경로에 굴곡진 부분이 있는 경우에는, 스텝 S205로 이행한다.

스텝 S205에 있어서는, 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 보정한다. 그리고, 이동후 공구경로의 보정을 종료한다. 예를 들어, 도 7의 플로차트의 스텝 S106으로 이행한다.

도 21에 본 실시형태에 있어서의 제2 가공 시스템의 블록도를 나타낸다. 제2 가공 시스템에 있어서는, 공작기계(40)가 상술한 CAM 장치(20)의 공구경로를 변경하는 기능을 가진다. 공작기계(40)의 수치제어장치(50)는 가공 프로그램 변경부(30)를 포함한다. 제2 가공 시스템에서는, 가공 프로그램 변경부(30)가 공구경로 생성장치로서 기능한다. CAM 장치(20)에 의하여 출력되는 제1 가공 프로그램에 포함되는 공구경로가 제1 공구경로에 상당한다.

수치제어장치(50)는 입력부(31)와, 판정부(33a)와, 공구경로 변경부(35)를 포함한다. 입력부(31)는 제1 가공 프로그램(P1)을 판독하여 제1 공구경로를 취득한다. 그리고, 제1 공구경로로 유효날 길이가 부족한 경우에는, 이동후 공구경로를 포함하는 제2 공구경로를 생성하여 제2 가공 프로그램(P2)을 출력한다. 제2 가공 시스템에 있어서의 표시부(34)는, 공작기계(40)에 배치되어 있고, 표시부(34)에는 판정부(33a)의 판정결과 등이 표시된다.

수치제어장치(50)는 판독해석부(51), 보간연산부(52) 및 서보모터 제어부(53)를 포함한다. 판독해석부(51)는, 제2 가공 프로그램(P2)을 판독하여, 이동지령을 보간연산부(52)로 송출한다. 보간연산부(52)는 보간주기마다 위치지령을 연산하고, 위치지령을 서보모터 제어부(53)로 송출한다. 서보모터 제어부(53)는 위치지령에 근거하여 각 이동축의 이동량을 산출하여서, 각 축 서보모터(S)를 구동한다.

이와 같은 가공 프로그램 변경부를 구비하는 공작기계에 있어서도, 워크의 잉여 부분을 사전에 제거하지 않고 가공할 수 있다. 또한, 잉여 부분을 제거하기 위한 공구경로의 생성, 생성한 공구경로의 확인 및 공구경로의 재생성의 작업을 회피할 수 있어, 단시간에 공구경로를 생성할 수 있다. 또한, 쉽게 공구경로를 생성할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 5축의 이동축을 가지는 공작기계를 예시하고 있는데, 이 형태로 한정되지 않으며, 워크에 대하여 공구가 상대이동하는 임의의 공작기계를 사용할 수 있다. 예를 들어, 3개의 직동축을 가지는 3축의 공작기계에 본 발명을 적용할 수 있다.

상술한 각각의 제어나 방법에 있어서는, 기능 및 작용이 변경되지 않는 범위에 있어서 적절하게 스텝의 순서를 변경할 수 있다. 상술한 각각의 도면에 있어서, 동일 또는 상등한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 한편, 상기 실시형태는 예시로, 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시형태에 있어서는, 청구범위에 나타나는 형태의 변경이 포함되어 있다.

20: CAM 장치
30: 가공 프로그램 변경부
31: 입력부
33a, 33b: 판정부
35: 공구경로 변경부
36a, 36b: 추정부
37a, 37b: 이동후 경로 생성부
38: 보조경로 생성부
39: 프로그램 생성부
40: 공작기계
50: 수치제어장치
51: 판독해석부
52: 보간연산부
53: 서보모터 제어부
R1: 제1 공구경로
R2: 제2 공구경로
R3: 이동후 공구경로
D1: 목표 형상 데이터
D2: 초기 형상 데이터
D3: 공구의 형상 데이터
P1: 제1 가공 프로그램
P2: 제2 가공 프로그램
T: 공구
CP: 날부
W: 워크
TS: 목표 형상
ECL: 유효날 길이
MP1b~MP6b: 이동점

Claims

공작기계로 워크를 가공하는 공구경로를 생성하는 공구경로 생성방법으로서,
상기 워크를 가공하기 위한 제1 공구경로가 미리 설정되어 있고,
상기 제1 공구경로와 상기 워크의 형상에 근거하여, 상기 제1 공구경로로 가공하면 공구의 유효날 길이가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정공정과,
상기 판정공정에 있어서 상기 공구의 상기 유효날 길이가 부족한 경우, 상기 유효날 길이가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정공정과,
상기 제1 공구경로에 대하여 상기 부족 부분의 경로를 상기 유효날 길이의 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 이동한 이동후 공구경로를 생성하는 이동후 경로 생성공정과,
상기 이동후 공구경로로 가공을 행한 후의 상기 워크에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성공정을 포함하는 것을 특징으로 한 공구경로 생성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동후 경로 생성공정은, 상기 워크에 대하여 상기 공구가 상기 공구의 축방향에 상대적으로 멀어지는 방향으로 상기 제1 공구경로를 이동한 상기 이동후 공구경로를 생성하는 공정을 포함하는 공구경로 생성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 보조경로 생성공정은, 상기 판정공정, 상기 추정공정 및 상기 이동후 경로 생성공정을 포함하고,
상기 판정공정에 있어서 상기 공구의 상기 유효날 길이의 부분으로 가공이 가능한 경우에는, 상기 제1 공구경로를 선정하는 공정을 포함하며,
상기 보조경로 생성공정은, 상기 판정공정에 있어서 상기 제1 공구경로로 상기 워크를 가공하였을 때에 상기 공구의 상기 유효날 길이 부분으로 가공이 가능해질 때까지, 상기 판정공정, 상기 추정공정 및 상기 이동후 경로 생성공정을 반복하여 상기 이동후 공구경로를 생성하는 공정과, 상기 이동후 공구경로 및 상기 제1 공구경로를 포함하는 상기 보조 공구경로를 생성하는 공정을 포함하는 공구경로 생성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 공구경로 및 상기 이동후 공구경로는, 복수의 이동점을 이동하는 경로에 의하여 구성되어 있고,
상기 이동후 경로 생성공정은, 상기 제1 공구경로에 있어서의 상기 공구의 진행방향에 대하여, 상기 이동후 공구경로에 있어서의 상기 공구의 진행방향이 판정 각도 이상의 각도로 변하는 특정 경로가 존재하는지 아닌지를 판정하는 공정과,
상기 특정 경로가 존재하는 경우에는, 상기 이동후 공구경로로부터 상기 특정 경로에 대응하는 상기 이동점을 제외하는 공정을 포함하는 공구경로 생성방법.
제 1 항에 있어서,
상기 이동후 경로 생성공정은, 상기 이동후 공구경로에 굴곡진 경로가 포함되는지 아닌지를 판정하는 공정과,
상기 굴곡진 경로가 포함되는 경우에, 상기 굴곡진 경로를 곡선 형상의 경로로 변경하는 공정을 포함하는 공구경로 생성방법.
워크를 가공하는 공구경로를 포함하는 가공 프로그램을 생성하는 공구경로 생성장치로서,
제1 공구경로와 상기 워크의 형상에 근거하여, 상기 제1 공구경로로 가공하면 공구의 유효날 길이가 부족한지 아닌지를 판정하는 판정부와,
상기 공구의 상기 유효날 길이가 부족한 경우에, 상기 공구의 상기 유효날 길이가 부족한 부족 부분을 추정하는 추정부와,
상기 제1 공구경로에 대하여 상기 부족 부분의 경로를 상기 유효날 길이의 부분으로 가공을 행할 수 있는 경로까지 이동한 이동후 공구경로를 생성하는 이동후 경로 생성부와,
상기 이동후 공구경로로 가공을 행한 후의 상기 워크에 잔존하는 절삭 잔여 부분을 가공하기 위한 보조 공구경로를 생성하는 보조경로 생성부와,
상기 이동후 공구경로 및 상기 보조 공구경로에 근거하는 제2 공구경로가 설정된 가공 프로그램을 생성하는 프로그램 생성부를 구비하는 것을 특징으로 한 공구경로 생성장치.
제 6 항에 있어서,
상기 이동후 경로 생성부는, 상기 제1 공구경로를 상기 워크에 대하여 상기 공구가 상기 공구의 축방향에 상대적으로 멀어지는 방향으로 이동시킨 공구경로를 생성하는 공구경로 생성장치.
제 6 항에 있어서,
상기 보조경로 생성부는, 상기 판정부, 상기 추정부 및 상기 이동후 경로 생성부를 포함하고,
상기 판정부는, 상기 공구의 상기 유효날 길이 부분으로 가공이 가능한 경우에는, 상기 제1 공구경로를 선정하도록 형성되어 있으며,
상기 보조경로 생성부는, 상기 판정부에 있어서 상기 제1 공구경로로 상기 워크를 가공하였을 때에 상기 공구의 상기 유효날 길이 부분으로 가공이 가능해 질 때까지 상기 이동후 공구경로를 반복하여 생성하고, 상기 이동후 공구경로 및 상기 제1 공구경로를 포함하는 상기 보조 공구경로를 생성하는 공구경로 생성장치.