JP3748099B2

JP3748099B2 - Cutting method and NC data creation device for performing this cutting method

Info

Publication number: JP3748099B2
Application number: JP36586799A
Authority: JP
Inventors: 良彦山田
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001179519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドミルなどの切削工具を用いた金型などの加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来マシニングセンタなどの同時３軸制御の工作機械を用いて、工作物に対するボールエンドミルなどの工具の相対位置を変化させて金型などの荒加工を行う場合、前記工具の軸線と平行なＺ軸方向の切り込み量を一定にして、前記Ｚ軸と直交するＸ−Ｙ平面と平行な等高線断面上の工具軌跡に沿って前記工具の位置を移動させて加工を行い、高い方から順々に一段づつ彫り下げていく等高線加工が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の加工方法では、前記工具のＺ軸方向の切り込み量が一定のため、工具が工作物に接触する部分が常に一定となり、前記工具の切削部と非切削部との境界に境界摩耗が生じる。切削量が増加するに連れて前記境界摩耗は促進され、この境界摩耗により工具寿命が決まるため、工具寿命が短いという問題を有している。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決して、工具寿命を延ばすことが可能な切削加工方法を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の切削加工方法は、エンドミルの回転軸線と平行な第１軸を制御して工作物に対して前記エンドミルを前記第１軸方向に所定量づつ切り込むと共に、前記エンドミルの各切り込み段階において当該切り込み段階における前記エンドミルの前記第１軸方向位置に応じた工具軌跡に沿って前記第１軸と直交する第２軸方向にもしくは前記第１軸と直交する平面内で前記エンドミルの移動を制御して加工を行う等高線加工において、前記エンドミルの前記第１軸方向への切り込み量を複数段づつあるいは１段づつ異ならせることにより前記エンドミルの切削部と非切削部との境界の位置を変えるものである。
【０００６】
請求項１の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量を複数段づつあるいは１段づつ異ならせることにより、前記エンドミルの切削部と非切削部との境界の位置が変わり、前記エンドミルに対して摩耗が均等に進行するため、工具寿命が長くなる。
【０００７】
請求項２記載の切削加工方法は、請求項１記載の切削加工方法において、前記エンドミルは先端部が半球に成形されたボールエンドミルであって、前記切り込み量の変化に応じて前記ボールエンドミルの回転速度を制御することにより切削速度を一定に保つものである。
【０００８】
請求項２の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量の変化に関わらず常に最適な切削速度で加工を行うことが可能である。
【０００９】
請求項３記載の切削加工方法は、請求項２記載の切削加工方法において、前記ボールエンドミルの回転速度の変化に応じて前記ボールエンドミルの送り速度を制御することにより前記ボールエンドミルの１刃当りの送り量を一定に保つものである。
【００１０】
請求項３の発明によれば、エンドミルの回転速度の変化に関わらず常に最適な前記エンドミルの１刃当りの送り量で加工を行うことが可能である。
【００１１】
請求項４記載の切削加工方法は、請求項１から３のいずれか１項記載の切削加工方法において、前記エンドミルの前記第１軸方向への切り込み量を段階的に小さくするものである。
【００１２】
請求項４の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量を、最初の切り込み量が最も大きく、この切り込み量に対して順次小さくすることにより、エンドミルに対して摩耗が均等に進行すると共に、摩耗した箇所はその後の切削に関係しないため、工具寿命が長くなる。
【００１３】
請求項５記載のＮＣデータ作成装置は、エンドミルの回転軸線と平行な第１軸を制御して工作物に対して前記エンドミルを前記第１軸方向に所定量づつ切り込むと共に、前記エンドミルの各切り込み段階において当該切り込み段階における前記エンドミルの前記第１軸方向位置に応じた工具軌跡に沿って前記第１軸と直交する第２軸方向にもしくは前記第１軸と直交する平面内で前記エンドミルの移動を制御して加工を行う等高線加工のＮＣデータを作成するＮＣデータ作成装置において、工作物及び使用するエンドミルの形状を示すデータと、段階的に異なる前記エンドミルの前記第１軸方向への複数の切り込み量及び該各切り込み量における切削許容体積とを入力する入力手段と、前記入力手段により入力された前記データに応じて、前記エンドミルの前記第１軸方向の各位置ごとの工具軌跡を演算する工具軌跡演算手段と、前記工具軌跡演算手段により演算された工具軌跡に沿った加工における工作物の切削除去体積を演算すると共に、演算された切削除去体積の前記各切り込み量ごとの累積値が前記入力手段により入力された前記切削許容体積を超えるとき、前記切り込み量を前記入力手段により入力された順次小さい切り込み量に切換える切り込み量変更手段と、前記工具軌跡演算手段により演算された工具軌跡に基づいて、前記工具軌跡に沿って加工を行うためのＮＣデータを作成するＮＣデータ作成手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項５の発明によれば、最初の切り込み量における第１軸方向の各位置ごとの工具軌跡を１段づつ作成していき、前記工具軌跡に沿って加工を行うときの切削除去体積の累積値が前記切り込み量における切削許容体積を越えたら、前記切り込み量に対して順次小さくなる次の切り込み量に変更し、該切り込み量における前記第１軸方向の各位置ごとの工具軌跡を１段づつ作成していく。これを繰り返すことにより、切り込み量を段階的に小さくして加工を行う前記エンドミルの前記第１軸方向の各位置ごとの工具軌跡を、前記第１軸方向の所定の深さまで１段づつ作成していくＮＣデータを自動で作成することができる。
【００１５】
請求項６記載のＮＣデータ作成装置は、請求項５記載のＮＣデータ作成装置において、前記入力手段では、更に前記工作物及び使用するエンドミルに応じて選択されるこのエンドミルの周速度及び１刃当たりの送り量を入力し、前記入力手段により入力された前記周速度となるような前記エンドミルの回転速度を前記各切り込み量ごとに演算する回転速度演算手段と、前記入力手段により入力された１刃当たりの送り量となるような前記エンドミルの送り速度を前記各切り込み量ごとに演算する送り速度演算手段とを備え、前記ＮＣデータ作成手段は、更に前記回転速度演算手段により演算された前記エンドミルの回転速度と、前記送り速度演算手段により演算された前記エンドミルの送り速度とに基づいて、前記工具軌跡に沿って加工を行うためのＮＣデータを作成するものである。
【００１６】
請求項６の発明によれば、切り込み量の変化に応じて入力手段により入力された周速度となるようなエンドミルの回転速度を演算し、前記回転速度の変化に応じて前記入力手段により入力された１刃当たりの送り量となるような前記エンドミルの送り速度を演算することにより、前記切り込み量の変化に応じた前記エンドミルの回転速度及び送り速度で加工を行うＮＣデータを作成するすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は金型加工を行うマシニングセンタなどの工作機械の構成図であり、工作機械１はパーソナルコンピュータなどから構成されたＮＣデータ作成装置３０によって作成されＣＮＣ装置２に入力されるＮＣデータに基づいて工作物Ｗの加工を行う。
【００１８】
次に工作機械１本体の構成について説明する。ベッド１０上には門形状のコラム１１が立設されており、このコラム１１はＸ軸方向（図２において紙面と垂直方向）に延在するＸ軸ガイドレール１２に沿って、Ｘ軸送りモータ１３により移動するサドル１４が設けられている。前記サドル１４にはＹ軸方向（図１において上下方向）に延在するＹ軸ガイドレール１５に沿って、Ｙ軸送りモータ１６によって移動するガントリ１７が設けられている。前記ガントリ１７には主軸ヘッド１８が搭載され、この主軸ヘッド１８には先端に工具Ｔを装着して回転駆動する主軸１９が回転可能に支承されている。また、前記ベッド１０上にはＺ軸方向（図２において左右方向）に延在するＺ軸ガイドレール２０に沿って、Ｚ軸送りモータ２１によって移動するテーブル２２が設けられており、このテーブル２２上に工作物Ｗが治具２３を介して位置決め固定されるようになっている。
【００１９】
工作機械１により工作物Ｗの加工を行うために、ＮＣデータに基づいてＣＮＣ装置２よりサーボモータ駆動回路３、４，５に制御信号が入力される。前記サーボモータ駆動回路３，４，５のそれぞれにより駆動されるＸ，Ｙ，Ｚ軸送りモータ１３，１６，２１によりサドル１４，ガントリ１７，テーブル２２を制御して工具Ｔと工作物Ｗの相対位置を３次元的に変化させることにより加工を行う。
【００２０】
図２はマシニングセンタを用いて、工作物に対するボールエンドミルの相対位置を変化させて金型の荒加工を行う場合の各加工段における平面切削領域を示す工作物の断面図である。
工作物Ｗに対してボールエンドミルＴをＺ軸方向（図２で上下方向）に切り込み量Ｐ１づつ切り込むと共に、前記Ｚ軸と直交するＸ軸（図２で左右方向）とこのＸ軸と直交するＹ軸（図２で紙面と垂直方向）との同時２軸制御により、前記Ｚ軸と直交する各切り込み位置に応じた等高線断面Ｉ上の工具軌跡に沿って前記ボールエンドミルＴの位置を移動させて等高線加工を行い、前記切り込み量Ｐ１における前記ボールエンドミルＴの切削部と非切削部との境界Ｂの境界摩耗が限界に達したら、前記切り込み量Ｐ１に対して順次小さくなる次の切り込み量Ｐ２に変えることにより、前記ボールエンドミルＴの境界Ｂの位置を変えて複数段の加工を行い、前記切り込み量Ｐ２における前記境界Ｂの境界摩耗が限界に達したら、次の切り込み量Ｐ３に変えて複数段の加工を行う。このように前記Ｚ軸方向の切り込み量Ｐｎを段階的に小さくして、深さＰまで１段づつ彫り下げていくものである。なお、前記境界摩耗はボールエンドミルＴの軸線方向に僅かな幅を有しており、この部分が重ならないように前記切り込み量Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）が決められている。
【００２１】
次に、図３のフローチャートを参照して、上述した加工方法を行うためのＮＣデータ作成装置３０によるＮＣデータの作成手順について説明する。
ステップ１で工作物の３次元形状を示す情報、加工形状の深さＰ、工具半径Ｒ、工具の刃数Ｚ、工具周速度Ｖ、１刃当たりの送り量ｆ、切り込み量Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮ（Ｐ１＞Ｐ２＞・・・＞ＰＮ）、前記切り込み量Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮにおける切削許容体積Ｑ１，Ｑ２，・・・，ＱＮ（Ｑ１＞Ｑ２＞・・・＞ＱＮ）を入力する。この入力はＮＣデータ作成装置３０に設けられたキーボードなどを介してオペレータにより行われる。
なお、前記工具周速度Ｖ、１刃当たりの送り量ｆ、切り込み量Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮ、切削許容体積Ｑ１，Ｑ２，・・・，ＱＮは、工作物Ｗ及び工具Ｔの形状や材質を基にデータベースより最適な値を選定する。
【００２２】
ステップ２では、工具軌跡のＮＣデータを作成している等高線断面Ｉの段数を示すｉを初期化する。
【００２３】
ステップ３では、前記切り込み量Ｐｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）及び前記切削許容体積Ｑｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を示すｎを初期化する。
【００２４】
ステップ４において、前記ｎに１加算することにより、ステップ１で入力された切り込み量Ｐｎ及びこの切り込み量Ｐｎにおける切削許容体積Ｑｎが設定される。ここでは、ｎ＝１となり、切り込み量Ｐ１及びこの切り込み量Ｐ１における切削許容体積Ｑ１が設定される。
【００２５】
判断ステップ５において、前記ｎとこのｎの最大値である前記Ｎを比較する。前記ｎが前記Ｎ以下であれば、工具が使用可能であるため、前記判断はＹｅｓとなりステップ６の処理へ進む。
【００２６】
ステップ６では、ステップ１で入力された工具周速度Ｖ、切り込み量Ｐｎ、工具半径Ｒを基に、切り込み量Ｐｎにおける主軸回転速度Ｓを次式に基づいて演算する。
Ｓ＝Ｖ／｛２π√（２・Ｐｎ・Ｒ−Ｐｎ^２）｝
【００２７】
ステップ７では、ステップ１で入力された１刃当たりの送り量ｆ、工具の刃数Ｚ及びステップ６で演算された主軸回転速度Ｓを基に、切り込み量Ｐｎにおける工具送り速度Ｆを次式に基づいて演算する。
Ｆ＝ｆ・Ｚ・Ｓ
【００２８】
ステップ８では、ステップ１で入力されたデータ、ステップ６で演算された主軸回転速度Ｓ及びステップ７で演算された工具送り速度Ｆを基に、ｉ段目の等高線断面Ｉにおける工具軌跡の演算を行う。
【００２９】
ステップ９では、ステップ１で入力された切り込み量Ｐｎ、ステップ８の工具軌跡演算により求められるピックフィードＰｆ及び切削距離Ｌを基に、前記ｉ段目の等高線断面Ｉの工具軌跡に沿って加工を行うときの工作物Ｗの除去体積Ｑを次式に基づいて演算する。
Ｑ＝Ｐｎ・Ｐｆ・Ｌ
【００３０】
ステップ１０において、ステップ１で入力された切り込み量Ｐｎにおける工具の切削許容体積Ｑｎから、ステップ９で演算されたｉ段目の除去体積Ｑを減算することにより、切り込み量Ｐｎにおける残りの切削許容体積を演算する。
【００３１】
判断ステップ１１において、ステップ１０で演算された切り込み量Ｐｎにおける残りの切削許容体積Ｑｎとステップ９で演算されたｉ段目の除去体積Ｑとを比較する。前記残りの切削許容体積Ｑｎが前記ｉ段目の除去体積Ｑ以上であれば、切り込み量Ｐｎにおけるｉ段目の加工が可能であるため、前記判断はＹｅｓとなりステップ１２の処理へ進む。
【００３２】
ステップ１２では、ステップ１で入力された工作物の加工形状の深さＰから、ｉ段目における切り込み量Ｐｎを減算することにより、残りの加工深さを演算する。
【００３３】
判断ステップ１３において、ステップ１２で演算された残りの加工深さＰと前記ｉ段目における切り込み量Ｐｎとを比較する。前記残りの加工深さＰが前記ｉ段目における切り込み量Ｐｎより大きければ、切り込み量Ｐｎにおけるｉ段目の加工が可能であるため、前記判断はＹｅｓとなりステップ１４の処理へ進む。
【００３４】
ステップ１４では、ステップ８で求められたｉ段目の工具軌跡に沿って加工を行うためのＮＣデータを作成する。
【００３５】
ステップ１５では、段数ｉに１加算して、ステップ８へ戻る。
【００３６】
ステップ８〜１５の処理を繰り返すことにより、切り込み量Ｐ１における工具軌跡のＮＣデータを１段づつ作成していき、判断ステップ１１において、前記残りの切削許容体積Ｑｎが前記ｉ段目の除去体積Ｑより小さくなると、工具が摩耗して切り込み量Ｐｎにおけるｉ段目の加工が不可能であるため、前記判断がＮｏとなりステップ４の処理に戻る。
【００３７】
ステップ４において、ｎに１加算することによりｎ＝２となり、ステップ１で入力された切り込み量Ｐ２及びこの切り込み量Ｐ２における切削許容体積Ｑ２が設定され、ステップ６において、切り込み量Ｐ２における主軸回転速度Ｓを演算して、ステップ７において、切り込み量Ｐ２における工具送り速度Ｆを演算して、ステップ８〜１５の処理を繰り返すことにより、切り込み量Ｐ２における工具軌跡のＮＣデータを、前記切り込み量Ｐ２における切削許容体積Ｑ２を越えない範囲で１段づつ作成していく。
【００３８】
ステップ４〜１５の処理を繰り返すことにより、切り込み量をＰ１，Ｐ２，・・・，ＰＮと順に変化させて、工具軌跡のＮＣデータを１段づつ作成していき、判断ステップ５において、ｎがこのｎの最大値であるＮより大きくなると、工具が摩耗して使用不可能であるため、前記判断がＮｏとなりステップ１６の処理に進む。
【００３９】
ステップ１６では、工具交換を行うためのＮＣデータを作成して、ステップ３に戻る。
【００４０】
ステップ３において、前記切り込み量Ｐｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）及び前記切削許容体積Ｑｎ（ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を示すｎを初期化して、再びステップ４〜１５の処理を繰り返し、判断ステップ１３において、前記残りの加工深さＰが前記ｉ段目における切り込み量Ｐｎ以下になれば、前記判断はＮｏとなりステップ１７の処理へ進む。
【００４１】
ステップ１７において、ステップ１２で演算された残りの加工深さＰを切り込み量Ｐｎとして設定する。
【００４２】
ステップ１８では、ステップ１で入力された工具周速度Ｖ、工具半径Ｒ及びステップ１７で設定された切り込み量Ｐｎを基に、切り込み量Ｐｎにおける主軸回転速度Ｓを次式に基づいて演算する。
Ｓ＝Ｖ／｛２π√（２・Ｐｎ・Ｒ−Ｐｎ^２）｝
【００４３】
ステップ１９では、ステップ１で入力された１刃当たりの送り量ｆ、工具の刃数Ｚ及びステップ１８で演算された主軸回転速度Ｓを基に、切り込み量Ｐｎにおける工具送り速度Ｆを次式に基づいて演算する。
Ｆ＝ｆ・Ｚ・Ｓ
【００４４】
ステップ２０では、ステップ１で入力されたデータ、ステップ１８で演算された主軸回転速度Ｓ及びステップ１９で演算された工具送り速度Ｆを基に、最終段の等高線断面Ｉにおける工具軌跡の演算を行う。
【００４５】
ステップ２１では、ステップ２０で求められた最終段の工具軌跡に沿って加工を行うためのＮＣデータを作成して処理を終了する。
【００４６】
なお、上述の実施の形態では、切り込み量Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮ及び前記切り込み量Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮにおける切削許容体積Ｑ１，Ｑ２，・・・，ＱＮを入力しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、基準の切り込み量のみ入力して、この切り込み量に対して６０％づつの値を順次切り込み量として自動的に求め、前記複数の切り込み量における切削許容体積を工作物及び使用するエンドミルの形状を示すデータから自動的に求めるようにしてもよい。
【００４７】
また、上述の実施の形態では、まず切り込み量Ｐ１で複数段加工を行い、この切り込み量Ｐ１における切削許容体積Ｑ１に達したら、次に、切り込み量Ｐ２で複数段加工を行い、この切り込み量Ｐ２における切削許容体積Ｑ２に達したら、次の切り込み量に変えて加工を行う。これを切り込み量ＰＮ及び切削許容体積ＱＮまで繰り返して加工を行うものであるが、切り込み量をＰＮ，・・・，Ｐ２，Ｐ１の順に複数段づつ加工を行ってもよいし、切り込み量をＰ１，Ｐ２，・・・，ＰＮ，Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮ，・・・の順に１段づつ変えて加工を行ってもよい。また、切り込み量を１段づつランダムに変えて加工を行ってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量を複数段づつあるいは１段づつ異ならせることにより、前記エンドミルの切削部と非切削部との境界の位置が変わり、前記エンドミルに対して摩耗が均等に進行するため、工具寿命が長くなる。
【００４９】
請求項２の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量の変化に関わらず常に最適な切削速度で加工を行うことが可能である。
【００５０】
請求項３の発明によれば、エンドミルの回転速度の変化に関わらず常に最適な前記エンドミルの１刃当りの送り量で加工を行うことが可能である。
【００５１】
請求項４の発明によれば、エンドミルの第１軸方向への切り込み量を、最初の切り込み量が最も大きく、この切り込み量に対して順次小さくすることにより、エンドミルに対して摩耗が均等に進行すると共に、摩耗した箇所はその後の切削に関係しないため、工具寿命が長くなる。
【００５２】
請求項５の発明によれば、上述した請求項１又は４の効果を得ることができると共に、加工途中での切り込み量の変更を自動的に行うことが可能なＮＣデータを自動で作成することが可能である。
【００５３】
請求項６の発明によれば、上述した請求項１又は４の効果を得ることができるＮＣデータを自動で作成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す工作機械の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る工作物の加工手順を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＮＣデータの作成処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１工作機械
３０ＮＣデータ作成装置
Ｐｎ切り込み量
Ｔエンドミル、ボールエンドミル、工具
Ｗ工作物[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method for a mold using a cutting tool such as an end mill.
[0002]
[Prior art]
When using a machine tool with simultaneous 3-axis control, such as a conventional machining center, to change the relative position of a tool such as a ball end mill with respect to the workpiece to perform rough machining such as a die, the Z-axis direction parallel to the axis of the tool The tool is moved along the tool trajectory on the contour section parallel to the XY plane perpendicular to the Z axis, and the machining is performed with the cutting depth of the tool being constant, one by one from the highest Contour line machining is generally performed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional machining method, since the cutting amount of the tool in the Z-axis direction is constant, the part where the tool contacts the workpiece is always constant, and the boundary between the cutting part and the non-cutting part of the tool is a boundary. Wear occurs. As the amount of cutting increases, the boundary wear is promoted, and the tool life is determined by the boundary wear, so that there is a problem that the tool life is short.
[0004]
An object of the present invention is to provide a cutting method capable of solving the above problems and extending the tool life.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The cutting method according to claim 1, wherein a first axis parallel to the rotation axis of the end mill is controlled to cut the end mill into the workpiece by a predetermined amount in the first axis direction, and each cutting step of the end mill. In the cutting step, the end mill is moved in a second axis direction orthogonal to the first axis or in a plane orthogonal to the first axis along a tool path corresponding to the position of the end mill in the first axis direction. In contour line machining that performs controlled machining, the position of the boundary between the cutting part and the non-cutting part of the end mill is changed by changing the cutting amount of the end mill in the first axial direction by a plurality of steps or by one step. Is.
[0006]
According to the invention of claim 1, by changing the amount of cut in the first axial direction of the end mill by a plurality of steps or by one step , the position of the boundary between the cutting portion and the non-cutting portion of the end mill changes, Since the wear progresses evenly with respect to the end mill, the tool life is extended.
[0007]
The cutting method according to claim 2 is the cutting method according to claim 1, wherein the end mill is a ball end mill having a tip formed into a hemisphere, and the ball end mill rotates in accordance with a change in the cut amount. The cutting speed is kept constant by controlling the speed.
[0008]
According to the invention of claim 2, it is possible to always perform the machining at the optimum cutting speed regardless of the change of the cutting amount of the end mill in the first axis direction.
[0009]
The cutting method according to claim 3 is the cutting method according to claim 2, wherein a feed rate of the ball end mill is controlled in accordance with a change in a rotation speed of the ball end mill, so that the per end of the ball end mill is controlled. The feed amount is kept constant.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to always perform the machining with the optimum feed amount per blade of the end mill regardless of the change in the rotation speed of the end mill.
[0011]
A cutting method according to a fourth aspect is the cutting method according to any one of the first to third aspects, wherein the cut amount of the end mill in the first axial direction is reduced stepwise.
[0012]
According to the invention of claim 4, the amount of cutting in the first axial direction of the end mill is the largest at the initial cutting amount, and the wear progresses evenly with respect to the end mill by sequentially reducing the cutting amount with respect to this cutting amount. In addition, since the worn portion is not related to the subsequent cutting, the tool life is extended.
[0013]
The NC data creating device according to claim 5, wherein a first axis parallel to the rotation axis of the end mill is controlled to cut the end mill into the workpiece by a predetermined amount in the first axis direction, and each cut of the end mill In the step, the movement of the end mill in a second axis direction orthogonal to the first axis or in a plane orthogonal to the first axis along a tool path corresponding to the first axial direction position of the end mill in the cutting step In NC data creation device for creating NC data for contour line machining for controlling the machining, data indicating the shape of the workpiece and the end mill to be used, and a plurality of end mills in the first axis direction that differ in stages An input means for inputting a cutting amount and a cutting allowable volume at each cutting amount, and according to the data input by the input means, A tool path calculating means for calculating a tool path for each position of the end mill in the first axis direction, and calculating a cutting removal volume of the workpiece in machining along the tool path calculated by the tool path calculating means; A cut amount for switching the cut amount to a successively smaller cut amount input by the input means when the cumulative value of the calculated cut removal volume for each cut amount exceeds the allowable cutting volume input by the input means A change means and NC data creation means for creating NC data for machining along the tool path based on the tool path calculated by the tool path calculation means.
[0014]
According to the invention of claim 5, the tool trajectory for each position in the first axis direction at the initial cutting amount is created step by step, and the cumulative cut removal volume when machining along the tool trajectory is performed. When the value exceeds the allowable cutting volume in the cutting amount, the cutting amount is changed to the next cutting amount that is sequentially decreased with respect to the cutting amount, and the tool trajectory for each position in the first axis direction in the cutting amount is changed by one step. Create. By repeating this, the tool trajectory for each position in the first axial direction of the end mill that performs machining with the cutting amount being reduced stepwise is created step by step to a predetermined depth in the first axial direction. NC data can be created automatically.
[0015]
The NC data creation device according to claim 6 is the NC data creation device according to claim 5, wherein the input means further selects the peripheral speed of the end mill according to the workpiece and the end mill to be used and per tooth. A rotational speed calculating means for calculating the rotational speed of the end mill for each of the cutting depths so as to be the peripheral speed input by the input means, and one blade input by the input means Feed speed calculating means for calculating the feed speed of the end mill for each cutting amount so as to be a hit feed amount, and the NC data creating means is further configured to calculate the rotation speed of the end mill. Based on the rotation speed and the feed speed of the end mill calculated by the feed speed calculation means, machining is performed along the tool trajectory. It is to create NC data for.
[0016]
According to the sixth aspect of the present invention, the rotational speed of the end mill is calculated such that the peripheral speed input by the input means is obtained in accordance with the change in the cut amount, and is input by the input means in accordance with the change in the rotational speed. Further, by calculating the feed rate of the end mill so that the feed amount per blade is obtained, NC data for processing at the rotational speed and feed rate of the end mill corresponding to the change of the cutting amount can be created. it can.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a machine tool such as a machining center for performing die machining. The machine tool 1 is created by an NC data creation device 30 constituted by a personal computer or the like and is input to the CNC device 2 based on NC data. The workpiece W is processed.
[0018]
Next, the configuration of the machine tool 1 main body will be described. A gate-shaped column 11 is erected on the bed 10, and this column 11 extends along an X-axis guide rail 12 extending in the X-axis direction (perpendicular to the paper surface in FIG. 2). A saddle 14 which is moved by 13 is provided. The saddle 14 is provided with a gantry 17 that is moved by a Y-axis feed motor 16 along a Y-axis guide rail 15 that extends in the Y-axis direction (vertical direction in FIG. 1). A spindle head 18 is mounted on the gantry 17, and a spindle 19 that is rotatably driven with a tool T attached to the tip of the spindle head 18 is rotatably supported. A table 22 is provided on the bed 10 and is moved by a Z-axis feed motor 21 along a Z-axis guide rail 20 extending in the Z-axis direction (left-right direction in FIG. 2). The workpiece W is positioned and fixed on the workpiece 23 via the jig 23.
[0019]
In order to process the workpiece W by the machine tool 1, a control signal is input from the CNC device 2 to the servo motor drive circuits 3, 4, 5 based on the NC data. The saddle 14, the gantry 17, and the table 22 are controlled by the X, Y, and Z axis feed motors 13, 16, and 21 driven by the servo motor drive circuits 3, 4, and 5, respectively. Processing is performed by changing the position three-dimensionally.
[0020]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a workpiece showing a plane cutting region in each machining stage when roughing the mold by changing the relative position of the ball end mill with respect to the workpiece using a machining center.
The ball end mill T is cut with respect to the workpiece W in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 2) by a cutting amount P1, and the X-axis (horizontal direction in FIG. 2) orthogonal to the Z-axis is orthogonal to the X-axis. By simultaneous biaxial control with the Y axis (perpendicular to the paper surface in FIG. 2), the position of the ball end mill T is moved along the tool trajectory on the contour section I corresponding to each cutting position orthogonal to the Z axis. When the contour wear at the boundary B between the cutting part and the non-cutting part of the ball end mill T reaches the limit at the cutting amount P1, the next cutting amount P2 that gradually decreases with respect to the cutting amount P1. When the boundary wear of the boundary B at the cutting depth P2 reaches the limit, the next cutting depth P is changed. Carry out the processing of a plurality of stages in place of the. In this way, the cutting amount Pn in the Z-axis direction is reduced stepwise and carved one step at a depth to the depth P. The boundary wear has a slight width in the axial direction of the ball end mill T, and the cut amounts P1, P2, P3 (P1>P2> P3) are determined so that these portions do not overlap.
[0021]
Next, the NC data creation procedure by the NC data creation device 30 for performing the above-described processing method will be described with reference to the flowchart of FIG.
Information indicating the three-dimensional shape of the workpiece in step 1, the depth P of the machining shape, the tool radius R, the number of blades Z of the tool, the tool peripheral speed V, the feed amount f per blade, the cutting amounts P1, P2,. ..., PN (P1>P2>...> PN), cutting allowable volumes Q1, Q2, ..., QN (Q1>Q2> ...) at the incision amounts P1, P2,. QN). This input is performed by an operator via a keyboard or the like provided in the NC data creation device 30.
The tool peripheral speed V, the feed amount f per tooth, the cutting amounts P1, P2,..., PN, the cutting allowable volumes Q1, Q2,. Select the optimum value from the database based on the material and material.
[0022]
In step 2, i indicating the number of steps of the contour section I creating the NC data of the tool path is initialized.
[0023]
In step 3, n indicating the cut amount Pn (n = 1, 2,..., N) and the allowable cutting volume Qn (n = 1, 2,..., N) is initialized.
[0024]
In step 4, by adding 1 to n, the cutting amount Pn input in step 1 and the cutting allowable volume Qn at the cutting amount Pn are set. Here, n = 1, and the cutting amount P1 and the allowable cutting volume Q1 at the cutting amount P1 are set.
[0025]
In decision step 5, the n is compared with the N which is the maximum value of n. If n is less than or equal to N, the tool is usable, so the determination is yes and the process proceeds to step 6.
[0026]
In Step 6, based on the tool peripheral speed V, the cutting amount Pn, and the tool radius R input in Step 1, the spindle rotational speed S at the cutting amount Pn is calculated based on the following equation.
S = V / {2π√ (2 · Pn · R−Pn ² )}
[0027]
In step 7, based on the feed amount f per tooth input in step 1 and the number of blades Z of the tool and the spindle rotation speed S calculated in step 6, the tool feed speed F at the cutting depth Pn is expressed by the following equation. Calculate based on.
F = f · Z · S
[0028]
In step 8, based on the data input in step 1, the spindle rotational speed S calculated in step 6, and the tool feed speed F calculated in step 7, the tool path in the i-th contour section I is calculated. Do.
[0029]
In step 9, based on the cutting amount Pn input in step 1, the pick feed Pf obtained by the tool trajectory calculation in step 8, and the cutting distance L, machining is performed along the tool trajectory of the i-th contour section I. The removal volume Q of the workpiece W when performing is calculated based on the following equation.
Q = Pn · Pf · L
[0030]
In Step 10, the remaining cutting allowable volume at the cutting depth Pn is obtained by subtracting the removal volume Q at the i-th stage calculated at Step 9 from the cutting allowable volume Qn of the tool at the cutting depth Pn input at Step 1. Is calculated.
[0031]
In determination step 11, the remaining cutting allowable volume Qn in the cutting amount Pn calculated in step 10 is compared with the i-th removal volume Q calculated in step 9. If the remaining cutting allowable volume Qn is equal to or greater than the i-th removal volume Q, the i-th machining with the cutting amount Pn is possible, so the determination becomes Yes and the process proceeds to step 12.
[0032]
In step 12, the remaining machining depth is calculated by subtracting the cutting amount Pn at the i-th stage from the depth P of the machining shape of the workpiece input in step 1.
[0033]
In the determination step 13, the remaining machining depth P calculated in step 12 is compared with the cut amount Pn at the i-th stage. If the remaining machining depth P is larger than the cutting depth Pn at the i-th stage, the i-th machining at the cutting depth Pn is possible, so the determination becomes Yes, and the process proceeds to step 14.
[0034]
In step 14, NC data for machining along the i-th tool trajectory obtained in step 8 is created.
[0035]
In step 15, 1 is added to the number of stages i, and the process returns to step 8.
[0036]
By repeating the processes of steps 8 to 15, NC data of the tool path at the cutting depth P1 is created step by step. In the decision step 11, the remaining cutting allowable volume Qn is the removal volume Q of the i-th stage. If it becomes smaller, the tool is worn and the i-th stage machining with the cutting depth Pn is impossible, so the judgment becomes No and the processing returns to Step 4.
[0037]
In step 4, 1 is added to n, so that n = 2, and the cut amount P2 input in step 1 and the allowable cutting volume Q2 at the cut amount P2 are set. In step 6, the spindle rotational speed at the cut amount P2. S is calculated, the tool feed speed F at the cutting amount P2 is calculated at step 7, and the processing of steps 8 to 15 is repeated, so that the NC data of the tool trajectory at the cutting amount P2 is calculated at the cutting amount P2. It is created step by step within a range that does not exceed the cutting allowable volume Q2.
[0038]
By repeating the processing of steps 4 to 15, the cutting amount is changed in order of P1, P2,..., PN, and NC data of the tool trajectory is created step by step. When the value is larger than N, which is the maximum value of n, the tool is worn and cannot be used, so the determination becomes No and the process proceeds to step 16.
[0039]
In step 16, NC data for performing tool change is created, and the process returns to step 3.
[0040]
In step 3, n indicating the cut amount Pn (n = 1, 2,..., N) and the allowable cutting volume Qn (n = 1, 2,..., N) is initialized, and the step is repeated. 4 to 15 are repeated, and in the determination step 13, if the remaining machining depth P is less than or equal to the cutting depth Pn in the i-th stage, the determination is No and the process proceeds to step 17.
[0041]
In step 17, the remaining machining depth P calculated in step 12 is set as the cutting amount Pn.
[0042]
In step 18, based on the tool peripheral speed V and the tool radius R input in step 1 and the cutting amount Pn set in step 17, the spindle rotational speed S at the cutting amount Pn is calculated based on the following equation.
S = V / {2π√ (2 · Pn · R−Pn ² )}
[0043]
In step 19, based on the feed amount f per tooth input in step 1, the number of blades Z of the tool, and the spindle rotational speed S calculated in step 18, the tool feed speed F at the cutting depth Pn is expressed by the following equation. Calculate based on.
F = f · Z · S
[0044]
In step 20, the tool path in the contour line section I in the final stage is calculated based on the data input in step 1, the spindle rotation speed S calculated in step 18, and the tool feed speed F calculated in step 19. .
[0045]
In step 21, NC data for machining along the final stage tool trajectory obtained in step 20 is created, and the process ends.
[0046]
In the above-described embodiment, the cutting amounts P1, P2,... PN and the cutting allowable volumes Q1, Q2,. However, the present invention is not limited to this. For example, only the reference cutting amount is input, and 60% of the cutting amount is automatically obtained as the cutting amount sequentially, and the plurality of cutting amounts are determined. You may make it obtain | require automatically from the data which show the shape of the workpiece and the end mill to be used for the cutting allowable volume in the cutting depth.
[0047]
Further, in the above-described embodiment, first, a plurality of steps are performed with the cutting amount P1, and when the cutting allowable volume Q1 is reached at the cutting amount P1, then a plurality of steps are performed with the cutting amount P2, and the cutting amount P2 is performed. When the cutting allowable volume Q2 is reached, the machining is performed by changing to the next cutting amount. This process is repeated until the cutting amount PN and the cutting allowable volume QN. However, the cutting amount may be processed in multiple steps in the order of PN,..., P2, P1, and the cutting amount is P1. , P2,..., PN, P1, P2,..., PN,. Also, the cutting may be performed by changing the cutting amount at random by one step.
[0048]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, by changing the amount of cut in the first axial direction of the end mill by a plurality of steps or by one step , the position of the boundary between the cutting portion and the non-cutting portion of the end mill changes, Since the wear progresses evenly with respect to the end mill, the tool life is extended.
[0049]
According to the invention of claim 2, it is possible to always perform the machining at the optimum cutting speed regardless of the change of the cutting amount of the end mill in the first axis direction.
[0050]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to always perform the machining with the optimum feed amount per blade of the end mill regardless of the change in the rotation speed of the end mill.
[0051]
According to the invention of claim 4, the amount of cutting in the first axial direction of the end mill is the largest at the initial cutting amount, and the wear progresses evenly with respect to the end mill by sequentially reducing the cutting amount with respect to this cutting amount. In addition, since the worn portion is not related to the subsequent cutting, the tool life is extended.
[0052]
According to the invention of claim 5, NC data that can obtain the effect of claim 1 or 4 described above and can automatically change the cutting amount during processing is automatically created. Is possible.
[0053]
According to the invention of claim 6, it is possible to automatically create NC data capable of obtaining the effect of claim 1 or 4 described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a machine tool showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a machining procedure for a workpiece according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing NC data creation processing according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Machine tool 30 NC data creation device Pn Cutting depth T End mill, ball end mill, tool W Workpiece

Claims

A first axis parallel to the rotation axis of the end mill is controlled to cut the end mill into the workpiece by a predetermined amount in the first axis direction, and the end mill in the cutting stage is cut at each cutting stage of the end mill. In contour processing for performing processing by controlling the movement of the end mill in a second axis direction orthogonal to the first axis or in a plane orthogonal to the first axis along a tool path corresponding to a position in one axial direction, A cutting method characterized in that the position of the boundary between the cutting part and the non-cutting part of the end mill is changed by changing the cut amount of the end mill in the first axial direction by a plurality of steps or by one step .

2. The cutting method according to claim 1, wherein the end mill is a ball end mill having a tip formed into a hemisphere, and the cutting speed is made constant by controlling the rotation speed of the ball end mill in accordance with a change in the cut amount. A cutting method characterized in that it is kept at a low level.

3. The cutting method according to claim 2, wherein a feed amount per blade of the ball end mill is kept constant by controlling a feed speed of the ball end mill according to a change in a rotational speed of the ball end mill. Cutting method to do.

4. The cutting method according to claim 1, wherein a cutting amount of the end mill in the first axial direction is reduced stepwise. 5.

A first axis parallel to the rotation axis of the end mill is controlled to cut the end mill into the workpiece in a predetermined amount in the first axis direction, and the end mill in the cutting stage is cut at each cutting stage of the end mill. Contour line machining NC that performs machining by controlling the movement of the end mill in a second axis direction perpendicular to the first axis or in a plane perpendicular to the first axis along a tool path corresponding to a position in one axis direction. In an NC data creation device for creating data, data indicating the shape of a workpiece and an end mill to be used, a plurality of cut amounts in the first axis direction of the end mill, which are stepwise different, and a cutting allowable volume at each cut amount And an input means for inputting each position of the end mill in the first axial direction according to the data input by the input means. A tool trajectory calculating means for calculating the tool trajectory, and a cutting removal volume of the workpiece in the machining along the tool trajectory calculated by the tool trajectory calculating means, and each cutting of the calculated cutting removal volume When the cumulative value for each quantity exceeds the cutting allowable volume input by the input means, the cutting amount changing means for switching the cutting amount to the successively smaller cutting amounts input by the input means, and the tool locus calculating means An NC data creating apparatus comprising: NC data creating means for creating NC data for performing machining along the tool path based on the calculated tool path.

6. The NC data creating apparatus according to claim 5, wherein the input means further inputs a peripheral speed of the end mill selected according to the workpiece and an end mill to be used and a feed amount per blade, and the input means Rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the end mill for each of the cutting depths so as to achieve the input peripheral speed, and the end mill for the feed amount per tooth input by the input means. A feed speed calculating means for calculating a feed speed for each cutting amount, and the NC data creating means further calculates the rotation speed of the end mill calculated by the rotation speed calculating means and the feed speed calculating means. NC data for machining along the tool path is created based on the feed speed of the end mill. NC data creation device to.