CN110291475B - 物体表面的评价方法、评价装置及使用该评价方法的工件的加工方法及机床 - Google Patents

物体表面的评价方法、评价装置及使用该评价方法的工件的加工方法及机床 Download PDF

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Abstract

以表示物体表面的表面性状的参数为横轴，以物体表面的形状的法线方向变化率为纵轴，使人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示物体表面的表面性状的参数相关联地制作可视觉辨认区域映射，并且将表示工件的加工面的表面性状的参数与工件的加工面的形状的法线方向变化率的最大值的关系显示于可视觉辨认区域映射上而评价物体表面。

Description

物体表面的评价方法、评价装置及使用该评价方法的工件的 加工方法及机床
技术领域
本发明涉及基于外观评价物体表面的特性的物体表面的评价方法、评价装置、使用该评价方法的工件的加工方法及机床。
背景技术
在用机床加工工件时，工件加工面的评价基准通常为加工后的工件表面的精度，尤其是表面粗糙度。以往，加工面的表面粗糙度越低，越被认为是加工良好。然而，近来，观察者目视加工面时的外观也与加工精度一同受到重视。例如，虽然加工后的工件的表面粗糙度低于用户要求的允许表面粗糙度，但有时会在不期望的部分看到线或图案。因此，开发了不仅基于加工精度或表面粗糙度而且还基于人的视觉特性的表面的评价方法。
例如，在专利文献1中示出了基于人的视觉特性评价加工面并变更控制装置的参数或加工条件的技术。在专利文献2中示出了定量地评价人的视觉特性并基于其结果评价加工面的方法。另外，在非专利文献1中示出了基于加工面的表面性状计算其反射特性并显示在计算机显示器上的方法。在非专利文献2中示出了表面粗糙度对加工面的外观带来的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/155727号
专利文献2：日本特开2016-142720号公报
非专利文献
非专利文献1：R.L.Cook and K.E.Torrance，A Reflectance Model forComputer Graphics，ACM Transactions on Graphics，Vol.1，No.1，(1982)，pp.7-24。
非专利文献2：中西巧，佐藤隆太，白濑敬一，尾田光成，中山野生，基于人的视觉特性的精加工加工面评价方法-表面粗糙度对法线方向变化率视觉辨认限度带来的影响-，2016年度精密工学会春季大会学术讲演会讲演论文集，(2016)，pp.745-746(中西巧，佐藤隆太，白瀬敬一，尾田光成，中山野生，人の視覚特性に基づく仕上げ加工面評価方法-法線方向変化率視認限界に及ぼす表面粗さの影響-，2016年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集，(2016)，pp.745-746)。
发明内容
发明所要解决的技术课题
虽然基于人的视觉特性的物体表面、特别是工件的加工面的评价方法正在开发之中，但是希望有一种进一步反映人的视觉特性的物体表面或工件的加工面的评价方法。此外，需要将基于人的视觉特性的物体表面或工件的加工面的评价应用于实际的工件加工。
本发明的目的在于提供一种基于人的视觉特性的物体表面的评价方法、评价装置及使用该评价方法的工件的加工方法及机床。
用于解决技术课题的技术方案
为了实现上述目的，根据本发明，提供一种物体表面的评价方法，在评价物体表面的评价方法中，以表示物体表面的表面性状的参数为第1轴，以物体表面的形状的法线方向变化率为第2轴，使人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示物体表面的表面性状的参数相关联地制作可视觉辨认区域映射，在所述可视觉辨认区域映射上显示表示物体表面的表面性状的参数与物体表面的法线方向变化率的最大值的关系。
另外，根据本发明，提供一种物体表面的评价装置，在评价物体表面的评价装置中，具备：可视觉辨认区域映射存储部，将人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示物体表面的表面性状的参数相关联地存储；法线方向变化率运算部，基于与评价对象表面的形状相关联的数据，遍及评价对象表面的整体地运算法线方向变化率；表面粗糙度参数运算部，基于与评价对象表面的形状相关联的数据，遍及评价对象表面的整体地运算表示表面粗糙度的参数；标绘部，以表示物体表面的表面性状的参数为第1轴，以物体表面的形状的法线方向变化率为第2轴，对于所述可视觉辨认区域映射存储部所存储的人可视觉辨认的最小的法线方向变化率，生成可视觉辨认区域映射，并且根据所述法线方向变化率运算部和所述表面粗糙度参数运算部的运算结果，将法线方向变化率的最大值和表示给出该最大值的物体表面上的部位的表面粗糙度的参数标绘于可视觉辨认区域映射上，并显示于显示部。
进而，根据本发明，提供一种工件的加工方法，在工件的加工方法中，以表示物体表面的表面性状的参数为第1轴，以物体表面的形状的法线方向变化率为第2轴，使人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示物体表面的表面性状的参数相关联地制作可视觉辨认区域映射，在所述可视觉辨认区域映射上显示表示工件的加工面的表面性状的参数与工件的加工面的形状的法线方向变化率的最大值的关系，并变更刀具条件、加工条件或控制参数，以使表示工件的加工面的表面性状的参数和物体表面的形状的法线方向变化率中的一方或双方变更。
进而，根据本发明，提供一种机床，具有至少正交三轴的进给装置，使安装于主轴的刀具和工件相对移动来加工该工件，该机床具备：可视觉辨认区域映射存储部，将人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示物体表面的表面性状的参数相关联地存储；法线方向变化率运算部，基于与评价对象表面的形状相关联的数据，遍及评价对象表面的整体地运算法线方向变化率；表面粗糙度参数运算部，基于与评价对象表面的形状相关联的数据，遍及评价对象表面的整体地运算表示表面粗糙度的参数；标绘部，以表示物体表面的表面性状的参数为第1轴，以物体表面的形状的法线方向变化率为第2轴，对于所述可视觉辨认区域映射存储部所存储的人可视觉辨认的最小的法线方向变化率，生成可视觉辨认区域映射，并且根据所述法线方向变化率运算部和所述表面粗糙度参数运算部的运算结果，将法线方向变化率的最大值和表示给出该最大值的工件的加工面的部位的表面粗糙度的参数标绘于可视觉辨认区域映射上，并显示于显示部；以及参数变更部，变更刀具条件、加工条件或控制参数，以使表示工件的加工面的表面性状的参数和物体表面的形状的法线方向变化率中的一方或双方变更。
发明效果
根据本发明，能够提供基于人的视觉特性的物体表面的评价方法、评价装置及使用该评价方法的工件的加工方法及机床。另外，根据本发明，不仅能够使得利用机床进行加工后的物体表面的能够由人视觉辨认的部分不易被视觉辨认，而且如果使用模拟器，则能够在利用机床进行加工前，找出用于得到优选的物体表面的刀具条件、加工条件或者控制参数，其效果确实很好。
附图说明
图1是本发明的优选实施方式的物体表面的评价装置的框图。
图2是求出法线方向变化率的方法的说明图。
图3是根据坐标信息求出法线方向的角度的方法的说明图。
图4是表示光入射到物体表面时的状态的示意图。
图5是表示由表面粗糙度引起的漫反射的示意图。
图6是示出表面粗糙度与反射光角度分布的关系的图。
图7是示出本发明的可视觉辨认区域映射的一例的图。
图8是示出基于贝克曼分布的反射光的概率密度分布的计算结果的一例的图。
图9是示出表示表面粗糙度与可视觉辨认的法线方向变化率的关系的可视觉辨认区域映射的其它例子的图。
图10是根据本发明用于使能够视觉辨认的形状变化不能被视觉辨认的方法的说明图。
图11是根据本发明用于使不能视觉辨认的形状变化能够被视觉辨认的方法的说明图。
图12是示出本发明的加工面评价装置的应用例的框图。
图13是示出本发明的加工面评价装置的其它应用例的框图。
图14是示出通过利用本发明的方法改变法线方向变化率而使形状变化难以看出的例子的图。
图15是示出通过利用本发明的方法改变表面粗糙度而使形状变化难以看出的例子的图。
附图标记
10 加工面(物体表面)评价装置
12 加工面数据生成部
14 表面粗糙度参数运算部
16 法线方向变化率运算部
18 可视觉辨认区域映射存储部
20 标绘部
22 显示部
24 参数变更部
26 输入装置
28 映射生成部
30 NC装置
40 设定点
42 设定点
44 设定点
50 机床
52 驱动机构
54 NC装置
56 CAM装置
58 CAD装置
60 加工机
62 床身
64 工作台
66 主轴
68 主轴头
70 模拟器
80 测定装置
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的优选实施方式。
参照图1，作为本发明的物体表面的评价装置的加工面评价装置10具备加工面数据生成部12、映射生成部28和显示部22作为主要构成要素，其中所述映射生成部28包括表面粗糙度参数运算部14、法线方向变化率运算部16、可视觉辨认区域映射存储部18和标绘部20。映射生成部28能够由CPU、RAM、ROM、硬盘、SSD、连接它们的双向总线和相关联的程序来形成。显示部22能够由液晶面板或触摸面板来形成。
加工面评价装置10还能够具备参数变更部24和输入装置26。输入装置26可以是例如键盘、鼠标或形成显示部22的触摸面板。参数变更部24按照操作员通过输入装置26输入的指令，对加工面数据生成部12或机床的NC装置30指示参数的变更。对加工面数据生成部12指示变更的参数包括刀具的类型、刀具直径和最佳切削速度等刀具条件、凿掘进给量、进给速度和主轴的转速等加工条件，对NC装置30指示变更的参数包括加减速的时间常数、齿隙校正和进给轴的反馈控制中的增益等控制参数。
加工面数据生成部12生成与加工后的工件的加工面的形状相关联的数据和与加工面的性状相关联的数据。能够基于根据CAM的加工程序由如模拟器那样的计算机来计算出与加工形状相关联的数据和与加工面的性状相关联的数据。或者，也可以按照加工程序由机床实际加工工件，将测定加工面而得到的数据作为与加工面的加工形状和性状相关联的数据来使用。
表面粗糙度参数运算部14基于来自加工面数据生成部12的与加工面(物体表面)的性状相关联的数据，运算加工面(物体表面)的性状参数、特别是加工面(物体表面)的表面粗糙度参数。作为表面粗糙度参数，能够使用例如JIS B0601所规定的均方根倾斜度Rdq。
法线方向变化率运算部16基于来自加工面数据生成部12的加工面(物体表面)数据，运算加工面(物体表面)的法线方向变化率。参照图2、3说明法线方向变化率。来自加工面数据生成部12的加工面(物体表面)数据包含二维坐标值。在图2所示的例子中，在与X轴和Z轴平行的平面，截断作为评价对象物的工件W。能够在工件W的表面每隔预先确定的间隔来设定法线矢量。在与X轴和Z轴平行的平面上，以规定间隔截断工件W。通过在各个截断面每隔规定间隔设定法线矢量，能够进行工件W的表面整体的评价。
在工件W的加工面(物体表面)，每隔预先确定的间隔来设定设定点40。然后，在设定点40，设定与表面的倾斜垂直的法线矢量ni。法线矢量ni是第i个设定点40的法线矢量。对法线矢量ni能够设定法线方向的角度θi。在此，将相对于Z轴的角度设定为法线方向的角度θi。
在图3中，第i个设定点42和第(i+1)个设定点44的坐标值为已知。能够基于这两个设定点42、44的坐标值来设定矢量ai。矢量ai是从设定点42朝向设定点44的矢量。然后，能够将与矢量ai垂直的矢量设定为法线矢量ni。此时的法线方向的角度θi能够通过以下的式(1)来计算。这样，对于加工面(物体表面)的第i个设定点，能够计算出法线方向的角度θi。
[数学式1]
Figure GDA0002160907070000071
θi：第i个设定点处的法线方向的角度
法线方向变化率运算部16计算设定点40处的法线方向变化率。法线方向变化率是彼此相邻的设定点的法线方向的角度的变化率。例如，是法线方向的角度θi和法线方向的角度θi+1的变化率。法线方向变化率能够通过以下的式(2)来计算。以下的式(2)示出了设计形状的第i个设定点40处的法线方向变化率。评价对象形状的法线方向变化率也能够通过同样的方法来计算。另外，在几何学上明确的是，关于法线方向的变化率，即使作为加工面的切线方向的变化率求出，也为相同的结果。
[数学式2]
Figure GDA0002160907070000081
Figure GDA0002160907070000082
法线方向变化率
可视觉辨认区域映射存储部18在与表面粗糙度参数的关系中，以二维映射(可视觉辨认区域映射)的方式存储有在视觉上可识别的加工面(物体表面)的形状变化的法线方向变化率的范围。对可视觉辨认区域映射进行说明。
人通过感觉从物体表面反射的光的强弱(亮度)来识别物体的形状、质感。图4示意性地示出光照射到物体表面时的状态。由于构成物体的材料分子的特性，照射到物体的光的一部分被吸收。此外，由于短于光的波长的物体表面的细微的形状变化和材料分子的特性产生反射散射光，无论物体表面的宏观方向如何，该反射散射光都在所有方向上均匀传播。基于长于光的波长的物体表面的形状变化的镜面反射光的方向由入射光和物体表面的朝向的关系来决定。
散射光、镜面反射光和被吸收的光的总和不会大于入射光的总量。即，当所有的光被反射为散射光时，无论物体表面的朝向和形状如何，该反射光都向所有方向传播，因此无法在视觉上识别物体表面的朝向或形状。相反，如果作为散射光而被反射的分量小，镜面反射光分量大，则容易在视觉上识别物体表面的朝向和形状。
例如，在被切削加工等机械精加工后的表面，大多数情况下其表面粗糙度曲线的振幅和/或波长大于光的波长。在这种情况下，照射到物体表面的光由于表面的凹凸而漫反射。图5示意性地示出该状态。即使在光从一定方向入射的情况下，当物体表面的方向变化时，反射光的方向也会发生各种变化，相对于完全的平面光入射时的反射光的方向具有角度分布地反射。在这种情况下，也会与散射光的比例较大的情况相同，物体表面的形状变化看起来模糊不清。
能够根据物体表面的粗糙度曲线在几何学上计算反射光的角度分布。在图6示出测定利用切削加工而精加工后的金属表面的粗糙度曲线，并据此计算反射光的角度分布的例子。在表面粗糙度大的情况下，反射光的角度分布变宽，加工面(物体表面)的形状变化变得难以视觉辨认。在表面粗糙度小的情况下，反射光的角度分布变窄，加工面(物体表面)的形状变化变得容易视觉辨认。
在以用人的裸眼观察为前提的情况下，形状变化的波长的数量级与其视觉上的识别的关系大致能够分类如下。
波长数百nm以下→散射光
波长从数百nm到数百μm→漫反射光
波长数百μm以上→形状变化
在本发明中，形状变化是指有意设置的或局部产生的高低差或形状误差，表面粗糙度是指物体表面上的扩展到某一定范围或整体的波长数百μm以下的周期性凹凸。
图7示意性地示出本发明的表示物体表面的状态的可视觉辨认区域映射。
本发明的可视觉辨认区域映射中，第1轴或横轴作为表示表面粗糙度的参数，第2轴或纵轴作为形状的法线方向变化率。第1轴和第2轴可以互换，可以将表示表面粗糙度的参数作为纵轴，并将法线方向变化率作为横轴。如专利文献2所述，人将形状的法线方向的变化在视觉上识别为亮度的变化。当表面粗糙度大时，如图8所示，反射光的漫反射分量变大，即使在有相同的法线方向变化的情况下，亮度的变化也变小，变得难以识别形状。即，即使在有相同形状变化的情况下，也根据表面性状的不同而有时能够在视觉上识别形状变化并且有时不能在视觉上识别形状变化。
在图7中，条件I表示形状的法线方向变化率大、表面粗糙度小的情况，在这种情况下，能够在视觉上识别其形状变化。条件II表示与条件I的情况相同的表面粗糙度而法线方向变化率小的情况，在这种情况下，不能在视觉上识别其形状变化。条件III表示在与条件I的情况相同的法线方向变化率而表面粗糙度大的情况，在这种情况下，也不能在视觉上识别其形状变化。虽然视觉上能否识别形状变化也存在个人差异，但在大致能够识别的区域与不能识别的区域之间能够设定边界线BLcv。
以下说明边界线BLcv的决定方法的一例。
加工面(物体表面)的表面粗糙度与反射光的反射角度分布的关系如例如非专利文献1中也记载地，能够由“贝克曼分布(式(3))”来表示。
[数学式3]
Figure GDA0002160907070000101
在此，D为每个角度的反射光强度，α表示加工面(物体表面)的朝向，m是表示加工面(物体表面)的表面粗糙度的参数，能够使用例如JIS B0601所规定的均方根倾斜度Rdq。
图8示出基于式(3)计算光相对于加工面(物体表面)的朝向α成直角地入射时每个反射角度的反射光的强度的例子。如图8所示，当作为表示表面粗糙度的参数的均方根倾斜度Rdq变大时，反射光的角度分布的宽度变宽，变得难以在视觉上识别加工面(物体表面)的形状变化。
由式(3)中的加工面(物体表面)的朝向α的位置所引起的变化率与加工面(物体表面)的法线方向变化率同义，由此引起的反射强度D的变化率与人识别出的加工面(物体表面)的亮度的变化率同义。根据式(3)导出形状的法线方向变化率与反射光的亮度L的变化率的关系如下。
[数学式4]
Figure GDA0002160907070000111
当使反射光的亮度变化率一定，并将该式(4)整理为表示表面粗糙度的参数m与加工面(物体表面)的形状的法线方向变化率的关系时，成为式(5)。在将横轴设为表示表面粗糙度的参数m的情况下，式(5)表示为了产生一定的亮度变化率所需要的法线方向的变化率。
[数学式5]
Figure GDA0002160907070000112
在式(5)中，A和B是根据作为评价对象的物体(工件)的材质和入射光的状态而决定的常数，能够通过制作例如专利文献2或非专利文献2示出的评价用工件并根据其拍摄结果求出法线方向变化率和亮度变化率的关系来决定。在将此时的法线方向变化率和亮度变化率作为人可视觉辨认的法线方向变化率和亮度变化率而决定了式(5)的常数A和B的情况下，式(5)表示的曲线是人可视觉辨认的最小的法线方向变化率，表示人能否视觉辨认形状变化的边界。这里的法线方向变化率设为从由式(2)规定的加工面(物体表面)的形状的几何学的法线方向变化率中仅提取人在视觉上可识别的空间频率分量而得到的。另外，人在视觉上可识别的空间频率分量的范围可以基于眼科诊疗中的对比敏感度曲线来决定，也可以使用另行准备的评价用形状来决定。
图9示出通过上述方法制作的用于评价加工面(物体表面)的可视觉辨认区域映射的例子。在图9中，边界线BLcv是基于式(5)的曲线，比该边界线BLcv靠上侧的区域为可视觉辨认形状变化的区域。如图9所示，当作为表示表面粗糙度的参数的加工面(物体表面)的均方根倾斜度Rdq变大时，可视觉辨认形状变化的区域呈指数函数地变窄。
这样，关于可视觉辨认区域映射，虽然能够如图9所示解析性地求出，但也可以使用专利文献2和非专利文献2示出的评价用工件来实验性地制作。可视觉辨认区域映射存储部18存储有能够使如图7和图9所示的可视觉辨认区域映射显示于显示部22的数据。
标绘部20基于表面粗糙度参数运算部14和法线方向变化率运算部16的运算结果以及从可视觉辨认区域映射存储部18接收的与可视觉辨认区域映射相关的数据，在可视觉辨认区域映射上标绘法线方向变化率的最大值和表示给出该最大值的工件的加工面(物体表面)的部位的表面粗糙度的参数，并显示于显示部22。由此，能够明确地示出其形状变化是否在视觉上可识别。
CAM的操作员、使用以CAM制作出的加工程序来加工工件的机床的操作员通过参照显示于显示部22的可视觉辨认区域映射，能够判定在工件的加工面(物体表面)是否在视觉上识别出形状变化。例如，在不希望在视觉上识别出加工面(物体表面)的形状变化的情况下，或者相反地，在希望识别出加工面(物体表面)的形状变化的情况下，能够通过输入装置26和参数变更部24来变更刀具条件、加工条件或控制参数，以将表示加工面(物体表面)的表面粗糙度的参数与法线方向变化率的关系转移到本发明的图7、图9的可视觉辨认区域映射上不能视觉辨认形状变化的区域或能够视觉辨认形状变化的区域。
在不希望在视觉上识别出形状变化的情况下，在由标绘部20标绘于可视觉辨认区域映射上的点位于可视觉辨认区域中时，即位于比边界线BLcv靠上侧时，如图10所示，通过变更法线方向变化率和表示表面粗糙度的参数的一方或双方，将表示加工面(物体表面)的状态的点转移到可视觉辨认区域外，从而使得在视觉上不能识别形状变化。
相反，在想要在视觉上识别出形状变化的情况下，在所标绘的点位于可视觉辨认区域外的情况下，如图11所示，通过变更法线方向变化率和表示表面粗糙度的参数的一方或双方，将表示加工面(物体表面)的状态的点转移到可视觉辨认区域外，从而使得在视觉上能够识别形状变化。能够根据对该加工面(物体表面)要求的形状精度或表面粗糙度来选择是变更法线方向变化率和表示表面粗糙度的参数的一方还是双方。
接下来，参照图12，说明本发明的加工面(物体表面)评价装置10的应用例。在图12所示的例子中，加工面数据生成部12由模拟器70来形成。
在图12的机床50中，加工面(物体表面)评价装置10与加工机60被组合。加工机60具备如下结构作为主要构成要素：床身62，作为被固定于工厂的地面上的基台；工作台64，被安装于该床身62的上表面，在上表面固定有工件W；主轴头68，以能够以铅垂的旋转轴线O为中心旋转的方式支承主轴66，该主轴66在前端部安装有与固定于床身62的工件W对置的刀具T；驱动机构52，相对于床身62在X轴、Y轴、Z轴这正交三轴方向上往复驱动主轴头68；以及NC装置54，控制驱动机构52的伺服马达。
作为一例，驱动机构52具备X轴、Y轴、Z轴驱动马达Mx、My、Mz，这些马达由X轴、Y轴、Z轴滚珠丝杠(未图示)、与该滚珠丝杠卡合的螺母(未图示)和伺服马达构成，该伺服马达与X轴、Y轴、Z轴滚珠丝杠各自的一端部连结，对X轴、Y轴、Z轴滚珠丝杠进行旋转驱动。另外，机床50除了X轴、Y轴、Z轴这正交三轴的直线进给轴之外，还可以包括如作为以水平方向的X轴为中心的旋转进给轴的A轴、作为以铅垂方向的Z轴为中心的旋转进给轴的C轴那样的一个或多个旋转进给轴。在这种情况下，驱动机构52除了X轴、Y轴、Z轴驱动马达Mx、My、Mz之外，还包括如A轴、C轴那样的旋转进给轴用的伺服马达。
向模拟器70供给例如由CAM装置56生成的加工程序，该CAM装置56经由如LAN那样的计算机网络与CAD装置58连接。加工程序中包含基于CAD装置58生成的工件W的形状数据而运算出的刀具路径、刀具的类型、刀具直径和最佳切削速度等刀具条件、凿掘进给量、进给速度和主轴的转速等加工条件。
接下来，参照图13，说明本发明的加工面(物体表面)评价装置10的其它应用例。在图13所示的例子中，加工面数据生成部12由测定装置80形成。在图13的例子中，加工面(物体表面)评价装置10也与加工机60组合。测定装置80能够是例如安装于主轴66的前端的测定探针。在这种情况下，能够基于当测定探针与工件W的加工面接触时从测定探针发送到NC装置54的整布(clear)信号，根据此时的各进给轴的坐标值来测定加工面的形状、表面粗糙度。
在图12、13的结构中，加工面评价装置10能够作为加工机60的设备控制装置(未图示)或者NC装置54内的控制程序的一部分而组装。在这种情况下，显示部22和输入装置26能够由设置于加工机60的控制盘(未图示)的触摸面板(未图示)来形成。或者，加工面评价装置10也可以作为CAM装置56的一部分而组装。在这种情况下，显示部22能够由CAM装置56的监视器(未图示)来形成，而且输入设备26能够由CAM装置56的键盘(未图示)和鼠标(未图示)来形成。
接下来，图14示出对实际利用机床50那样的数控机床进行切削加工而做成的工件的加工面应用了本发明的方法的事例。图14中还一并示出了在一定条件下拍摄加工面而得出的结果。
在法线方向变化率的最大值为0.08的情况下，根据本发明的评价方法，该状态为可视觉辨认形状变化的状态，实际上在工件的加工面观察到了由形状变化引起的条纹状的图案。根据本发明，如果法线方向变化率变为0.02以下，则该形状变化变得不能视觉辨认，在调整数控机床的控制参数而实际上使法线方向变化率为0.02时，加工面的条纹变得在视觉上不能识别。
图15示出对实际利用数控机床进行切削加工而做成的工件的加工面应用了本发明的方法的其它事例。图15中还一并示出了在一定条件下拍摄加工面而得出的结果。
在加工面的均方根倾斜度为0.019的情况下，根据本发明的评价方法，该状态为可视觉辨认形状变化的状态，实际上在加工面观察到了由形状变化引起的条纹状图案。根据本发明，如果加工面的均方根倾斜度变为约0.05以上，则该形状变化变得不能视觉辨认，在改变加工中使用的刀具直径而实际上使均方根倾斜度为约0.05以上时，加工面的条纹变为仅略微能够识别的程度。
此外，在实施方式中使用物体表面的形状的法线方向变化率来进行了说明，但本发明不限定于此，还包括例如物体表面的切线方向的变化率、物体表面形状的微分值等与法线方向变化率等效的值。

Claims (12)

1.一种工件的加工面的评价方法，其特征在于，
在评价工件的加工面的评价方法中，
在以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为横轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为纵轴的可视觉辨认区域映射平面、或者以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为纵轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为横轴的可视觉辨认区域映射平面上，使人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地生成设定了视觉上能够识别形状变化的区域与视觉上不能识别形状变化的区域之间的边界线的可视觉辨认区域映射，
基于加工程序，使用模拟器计算所述工件的加工面的加工形状，
计算在所述工件的加工面上每隔预先确定的间隔设定的设定点处的法线方向变化率，
基于加工程序，使用模拟器计算所述工件的加工面的表面粗糙度，
基于计算出的所述表面粗糙度，在设定了所述边界线的所述可视觉辨认区域映射上显示表示所述工件的加工面的表面粗糙度的参数与所述工件的加工面的所计算出的所述法线方向变化率的最大值的关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，表示工件的加工面的表面粗糙度的所述参数为均方根倾斜度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，工件的加工面的形状的所述法线方向变化率是从工件的加工面的形状的几何学的法线方向变化率中仅提取人可在视觉上识别的空间频率分量而得到的。
4.一种工件的加工面的评价装置，其特征在于，
在评价工件的加工面的评价装置中，具备：
可视觉辨认区域映射存储部，将人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地存储；
法线方向变化率运算部，根据基于加工程序并使用模拟器计算出的工件的加工面的加工形状，运算在该工件的加工面上每隔预先确定的间隔设定的设定点处的法线方向变化率；
表面粗糙度参数运算部，运算表示基于加工程序并使用模拟器运算出的所述工件的加工面的表面粗糙度的参数；以及
标绘部，在以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为横轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为纵轴的可视觉辨认区域映射平面、或者以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为纵轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为横轴的可视觉辨认区域映射平面上，使所述可视觉辨认区域映射存储部所存储的人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地生成设定了视觉上能够识别形状变化的区域与视觉上不能识别形状变化的区域之间的边界线的可视觉辨认区域映射，并且根据所述法线方向变化率运算部和所述表面粗糙度参数运算部的运算结果，将所述工件的加工面的法线方向变化率的最大值和表示给出该最大值的所述工件的加工面的部位的表面粗糙度的参数标绘于设定了所述边界线的可视觉辨认区域映射上，并显示于显示部。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述表面粗糙度参数为均方根倾斜度。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，工件的加工面的形状的法线方向变化率是从工件的加工面的形状的几何学的法线方向变化率中仅提取人在视觉上可识别的空间频率分量而得到的。
7.一种工件的加工方法，其特征在于，
在工件的加工方法中，
在以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为横轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为纵轴的可视觉辨认区域映射平面、或者以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为纵轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为横轴的可视觉辨认区域映射平面上，使人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地生成设定了视觉上能够识别形状变化的区域与视觉上不能识别形状变化的区域之间的边界线的可视觉辨认区域映射，
基于加工程序，使用模拟器计算所述工件的加工面的加工形状，
计算在所述工件的加工面上每隔预先确定的间隔设定的设定点处的法线方向变化率，
基于加工程序，使用模拟器计算所述工件的加工面的表面粗糙度，
在设定了所述边界线的所述可视觉辨认区域映射上显示表示所述工件的加工面的表面粗糙度的参数与所述工件的加工面的形状的法线方向变化率的最大值的关系，
变更刀具条件、加工条件或控制参数，以使表示所述工件的加工面的表面粗糙度的参数和所述工件的加工面的形状的法线方向变化率的一方或双方变更。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为均方根倾斜度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，工件的加工面的形状的法线方向变化率是从工件的加工面的形状的几何学的法线方向变化率中仅提取人在视觉上可识别的空间频率分量而得到的。
10.一种机床，具有至少正交三轴的进给装置，使安装于主轴的刀具和工件相对移动来加工该工件，所述机床的特征在于，具备：
可视觉辨认区域映射存储部，将人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地存储；
法线方向变化率运算部，根据基于加工程序并使用模拟器计算出的所述工件的加工面的加工形状，运算在该工件的加工面上每隔预先确定的间隔设定的设定点处的法线方向变化率；
表面粗糙度参数运算部，运算表示基于加工程序并使用模拟器运算出的所述工件的加工面的表面粗糙度的参数；
标绘部，在以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为横轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为纵轴的可视觉辨认区域映射平面、或者以表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为纵轴且以工件的加工面的形状的法线方向变化率为横轴的可视觉辨认区域映射平面上，使所述可视觉辨认区域映射存储部所存储的人可视觉辨认的最小的法线方向变化率与表示工件的加工面的表面粗糙度的参数相关联地生成设定了视觉上能够识别形状变化的区域与视觉上不能识别形状变化的区域之间的边界线的可视觉辨认区域映射，并且根据所述法线方向变化率运算部和所述表面粗糙度参数运算部的运算结果，将所述工件的加工面的法线方向变化率的最大值和表示给出该最大值的所述工件的加工面的部位的表面粗糙度的参数标绘于设定了所述边界线的可视觉辨认区域映射上，并显示于显示部；以及
参数变更部，变更刀具条件、加工条件或控制参数，以使表示所述工件的加工面的表面粗糙度的参数和所述工件的加工面的形状的法线方向变化率中的一方或双方变更。
11.根据权利要求10所述的机床，其特征在于，表示工件的加工面的表面粗糙度的参数为均方根倾斜度。
12.根据权利要求10所述的机床，其特征在于，工件的加工面的形状的法线方向变化率是从工件的加工面的形状的几何学的法线方向变化率中仅提取人在视觉上可识别的空间频率分量而得到的。
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