CN112105998A - 被加工物的加工方法及被加工物的加工机 - Google Patents
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Abstract
一种利用工具加工被加工物的方法,包括:保持所述被加工物,保持所述工具,根据由包含计算被保持的所述工具的位置的运算公式的NC程序进行的控制,使被保持的所述工具相对于被保持的所述被加工物移动。
Description
技术领域
本发明涉及被加工物的加工方法以及被加工物的加工机,特别是,涉及进行工具的轮廓修正而对被加工物进行加工。
背景技术
过去,利用NC(Numerical Control:数控)程序,使工具(工具)相对于被加工物(工件)相对移动,对被加工物实施切削加工的被加工物的加工机(NC加工机械)是已知的。
在过去的NC加工机械中,例如,一边使立铣刀等工具旋转,一边根据包含在NC程序中的具体的数字(小数等数值)使工具相对移动并进行被加工物的加工。这里,作为表示现有技术的文献,引用专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开S63-233403号公报
发明内容
不过,在工具中存在着轮廓误差(理想的工具的轮廓形状和实际的工具的轮廓形状之差)。在进行超精密加工的加工机械中,立铣刀等工具的轮廓误差占据了被加工物的形状误差的主要因素的大部分。
因此,考虑通过一边根据工具的轮廓误差修正工具的位置,一边进行被加工物的加工,尽量减小被加工物的形状误差。这时,当根据包含在程序中的具体的数字使工具相对移动时,程序的结构变得简单。
但是,若使用具体的数字,则存在着在更换工具或者工具磨损等时,每一次都不得不修改NC程序的问题。
本发明是鉴于上述问题作出的,其目的是提供一种被加工物的加工方法及被加工物的加工机,在一边根据工具的轮廓误差修正工具的位置一边进行被加工物的加工的被加工物的加工机、被加工物的加工方法及程序中,在更换工具或者工具磨损等时,不需要每一次都修改NC程序。
根据一个方面,一种利用工具加工被加工物的方法,包括:保持所述被加工物,保持所述工具,根据由包含有计算被保持的所述工具的位置的运算公式的NC程序进行的控制,使被保持的所述工具相对于被保持的所述被加工物移动。
根据另外一个方面,一种利用工具加工所述被加工物的装置,配备有:保持所述被加工物的保持部;保持所述工具的工具保持部;以及移动部,所述移动部由包含计算被保持的所述工具的位置的运算公式的NC程序来控制,使被保持的所述工具相对于被保持的所述被加工物移动。
附图说明
图1是在根据一种实施方式的加工机中,被保持的被加工物和与之接触的工具的示意的正视图。
图2A是说明工具的轮廓误差的示意的正视图,是工具静止的状态。
图2B是说明工具的轮廓误差的示意的正视图,是工具正在旋转的状态。
图3是说明工具的轮廓误差的示意的正视图,是说明求出各个点的误差的方式的图。
图4是表示工具相对于被保持的被加工物的移动路径的示意的正视局部剖视图。
图5是没有进行位置的修正的工具的位置坐标的例子。
图6是根据本实施方式的进行了修正的位置坐标的例子。
图7是说明工具的加工点的在加工点附近的工具的示意的正视图。
图8是考虑到图7所示的加工点而进行了修正的位置坐标的例子。
图9A是一般化地说明加工点的在加工点附近的工具的示意的正视图。
图9B是一般化地说明加工点的进行了修正的位置坐标的例子。
图10A是用于说明两个加工点的情况的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图。
图10B是用于说明不考虑干扰而进行了修正的情况的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图。
图10C是用于说明考虑到干扰而进行了修正的情况的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图。
图10D是用于说明规避矢量的加工点附近的被加工物的正视剖视图。
图11A是位置坐标的修正量的例子。
图11B是进行了修正的位置坐标的例子。
图12是对图11B的例子进行了变形的例子。
图13是在图7所示的例子中,考虑两个加工点而进行了修正的位置坐标的例子。
图14A是在图11A的例子中一般化了的修正量的例子。
图14B是在图11B的例子中一般化了的修正位置坐标的例子。
图15是将图14B的例子进行了变形的例子。
图16是考虑到两个加工点而将图13的例子一般化了的例子。
图17是示意地表示包括根据本实施方式的加工机和控制加工机的通用计算机的系统的图。
图18A是说明在被加工物中被加工的范围的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图,是工具与被加工面的接触面积比较小的例子。
图18B是说明在被加工物中被加工的范围的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图,是工具与被加工面的接触面积为中等程度的例子。
图18C是说明在被加工物中被加工的范围的加工点及其周围的示意的正视局部剖视图,是工具与被加工面的接触面积比较大的例子。
图19A是说明以比较小的间隔测定轮廓误差的例子的工具的示意的正视图。
图19B是说明除去高频率成分的轮廓误差的例子的工具的示意的正视图。
图20是说明加工点附近的轮廓误差的例子的工具的示意的正视图。
图21A是说明利用轮廓误差修正位置坐标的例子的被加工物的示意的正视图。
图21B是基于图21A所示的例子表示工具的轮廓与作为目标的被加工面的关系的工具与被加工物的示意的正视图。
图22A是说明利用轮廓误差修正位置坐标的另外的例子的被加工物的示意的正视图。
图22B是基于图22A所示的例子表示工具的轮廓与作为目标的被加工面的关系的工具和被加工物的示意的正视图。
图23是作为根据另外的例子的工具,作为圆角端铣刀的工具示意的正视图。
图24是根据一个例子的被加工物的表面形状的示意的立体图。
图25A是说明工具一边接触被加工物一边移动的过程的工具和被加工物的示意的立体图。
图25B是表示加工凸的表面的方式的工具和被加工物的示意的正视图。
图25C是表示加工凹的表面的方式的工具和被加工物的示意的正视图。
图26A是根据一个例子的被加工物的表面形状的示意的立体图。
图26B是在图26A所示的被加工物上移动的工具的示意的立体图。
图26C是说明将图26B所示的工具的末端划分成几个区域的例子的工具的示意的正视图。
图26D是对每个区域表示相对于NC程序进度率的切削移动距离的曲线图。
图27是对每个区域表示相对于切削移动距离的磨损量的曲线图。
图28是表示NC程序的进度率与各个区域的磨损量的关系的曲线图。
图29是表示根据一种实施方式的加工机的处理步骤的流程图。
图30是考虑到磨损量而进行了修正的位置坐标的例子。
图31是表示根据另外的实施方式的加工机的处理步骤的流程图。
图32是说明考虑到磨损量的变化而计算修正值的例子的图。
图33A是在加工开始时的工具的示意的正视图。
图33B是在加工结束时的工具的示意的正视图。
图34说明根据在从加工开始到加工结束为止的多个时间点的磨损量的预测来计算修正值的例子的图。
图35A是说明外形随时间的变化的工具的示意的正视图。
图35B是用于对修正方法的不同进行比较的加工形状的误差随时间的变化的曲线图。
图35C是说明反复进行轮廓误差的测定的方式的工具的示意的正视图。
图36A是说明外形随着时间的变化的工具的示意的正视图。
图36B是用于对修正方法的不同进行比较的加工形状的误差随着时间的变化的曲线图。
具体实施方式
下面参照附图,说明几个示例性的实施方式。
根据本发明的实施方式的被加工物的加工机(加工机械)1是利用工具(加工工具;例如球头立铣刀)3对被加工物(工件)5进行加工的加工机,如图1或图17所示,配备有被加工物保持部7、工具保持部9、移动部11和控制部13(控制装置)。
这里,将空间中的规定的一个方向作为X方向(X轴方向;横向方向),将空间中的规定的另一个方向、即相对于X方向正交的方向作为Y方向(Y轴方向;前后方向),将相对于X方向和Y方向正交的方向作为Z方向(Z轴方向;上下方向)。另外,在该定义中,X方向和Y方向是水平方向,Z方向是上下方向,但是,并不局限于此,也可以使X方向或者Y方向成为上下方向,X方向、Y方向,Z方向也可以相对于水平方向或上下方向倾斜。
被加工物保持部7构成为保持被加工物5,工具保持部9构成为保持工具3。由工具保持部9保持的已经被保持的工具3(下面,简称为“工具3”),对由被加工物保持部7保持的已经被保持的被加工物5(下面,简称为“被加工物5”)进行加工(切削加工)。
作为工具3的(球头立铣刀),在外周设有切削刃部。若进一步进行说明,则球头立铣刀3具有圆柱状的基端部15(图1)和半球状的末端部17。基端部15的外径与末端部17的直径相互一致,形成末端部17紧挨基端部15的在中心轴C1的延伸方向上的一端的形状。另外,末端部17的中心轴与基端部15的中心轴C1相互一致。
这里,将末端部17的圆形的端面(与基端部15的圆形的端面紧挨着的端面)的中心作为末端部17的中心C2。该中心C2存在于工具3的中心轴C1上。
球头立铣刀3的切削刃形成于末端部17的外周和基端部15的端部(末端部17侧的端部)。球头立铣刀3的基端部15的另一个端部与工具保持部9卡合,由工具保持部保持。
并且,由工具保持部9保持的工具3,通过进行旋转(以中心轴C1为旋转中心进行自转),利用切削刃切削加工被加工物5。
移动部11为了利用已经被保持的工具3加工被加工物5,使工具3相对于被加工物5相对移动。即,可以构成为使工具3相对于被加工物5移动,也可以构成为使被加工物5相对于工具3移动。
控制部13例如是至少配备有诸如中央运算元件(CPU:中央处理器)的处理器和诸如半导体存储器35的存储装置的一般用途计算机。控制部13经由无线或者有线的信道12被连接于移动部11,另外,内置有预安装或者后安装的后面将要描述的NC程序。控制部13经由信道12根据由NC程序进行的控制来控制移动部11,由此,使工具3相对于被加工物5移动。
若进一步说明,则如图17所示,被加工物5的加工机1配备有:底座19、工作台21、立柱23、主轴支承体25、主轴框体27和心轴29。
工作台21经由图中未示出的直线导轨轴承被支承于底座19,利用图中未示出的线性马达等促动器,在X方向上相对于底座19相对地移动(移动定位)。
立柱23被成一体地设置于底座19。主轴支承体25经由图中未示出的直线导轨轴承被支承于立柱23,被图中未示出的线性马达等促动器在Y方向上相对于立柱23相对移动。
主轴框体27经由图中未示出的直线导轨轴承被支承于主轴支承体25,被图中未示出的线性马达等促动器在Z方向上相对于主轴支承体25相对移动。
心轴29经由轴承被支承于主轴框体27,被图中未示出的马达等促动器以中心轴(与在Z方向上延伸的工具3共同的中心轴)C1为旋转中心相对于主轴框体27自由旋转。
在心轴29上设置有工具保持部9,在工作台21的上表面设置有被加工物保持部7。由此,已经被保持的工具3相对于被加工物5在X方向、Y方向、Z方向上相对移动。
在NC程序中,写入有计算工具3的位置(相对于被加工物5的坐标)用的运算公式(例如,利用四则运算等的数学式)。即,已经被保持的工具3移动时的位置坐标由运算公式的解来确定。
另外,NC程序被构成为,为了抑制由工具3的轮廓误差引起的被加工物5的加工误差的产生,利用运算公式来修正工具3的位置。
利用相对于该工具3的加工点T1(将在后面详细描述)处的加工面的法线矢量V1、以及与工具3的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。由此,在X方向、Y方向、Z方向之中的至少任一个方向(由法线矢量V1的形态来确定),修正工具3的三维位置。
若进一步说明,则利用图17所示的工具形状测定装置31,在实际加工被加工物5之前,事先求出工具3的轮廓误差。
工具形状测定装置31设置在被加工物的加工机1的规定位置。并且,使已经被保持的工具3位于能够利用工具形状测定装置31(激光或照相机等)测定已经被保持的工具3的形状的位置处,使已经被保持的工具3旋转(围绕中心轴C1进行自转),由此,在机器上(被加工物的加工机1的机器上)测定已经被保持的工具3的外形。
将该测定过的已经被保持的工具3的外形与理想形状(没有形状误差)的已经被保持的工具的外形之差(工具3的各部位之差)作为工具3的“轮廓误差”。另外,下面,将利用“工具形状测定装置31”初步计算工具3的轮廓误差的处理称作“初始校正处理”。
图2A中用虚线表示的是理想形状的工具的外形形状,由实线表示的是具有形状误差的实际的工具3的外形形状。在图2A中,没有进行工具围绕中心轴C1的旋转。另外,在图2A中用实线表示的已经被保持的工具3处于相对于中心轴C1非常少地向右侧偏离的位置。
图2B中虚线所示的是理想形状的工具的外形形状,实线所示的是使具有形状误差的实际的工具3(图2中用实施表示的工具3)围绕中心轴C1旋转时的外形形状。
图2B中用实线表示的工具3的形状当然是相对于中心轴C1呈线对称的。如果被加工物5的加工是利用球头立铣刀3的末端部17进行的,则如图3所示,以末端部17的1/4圆弧(即,角度90°的范围)求出球头立铣刀3的轮廓误差即可。
另外,作为工具形状测定装置,例如,可以列举出日本特开昭63-233403号公报所示的装置。
这里,参照图3更详细地说明工具(球头立铣刀)3的轮廓误差。
图3中用双点划线所示的半圆弧状的是没有形状误差的工具的外形形状。图3中用实线所示的是用工具形状测定装置31测定的工具3的末端部17的外形形状。另外,在图中,为了容易理解,夸张地画出了轮廓误差。
以角度为10°的间隔引出从工具3的半球状的末端部17的中心C2向工具3的1/4圆弧状的外形延伸的多条半直线L00~L90。工具3的中心轴C1与半直线L00的交叉角度为“0°”。已经被保持的工具3的中心轴C1与半直线L10的交叉角度为“10°”。同样地,已经被保持的工具3的中心轴C1与半直线L20~半直线L90的交叉角度为“20°”~“90°”。
这里,使半直线L00与理想形状的工具的外形的交点为交点Q00a。同样地,使半直线L10、L20、···L90与理想形状的工具的外形的交点为交点Q10a、Q20a、···Q90a。另一方面,使半直线L00、L10、L20、···L90与用工具形状测定装置31测定的实际的工具3的外形的交点为交点Q00b、Q10b、Q20b、···Q90b。
并且,将各个差作为参考标号“#500~#590”存储到存储器等中。具体地说,设“#500=Q00b-Q00a”,设“#510=Q10b-Q10a”,以下同样,设“#590=Q90b-Q90a”。
由参考标号(成为程序变量编号)#500~#590表示的尺寸的值,是在半直线L00~L90中,与理想形状的工具的外形的交点Q00a~Q90a和与实际的工具3的外形的交点Q00b~Q90b之间的距离,表示各个半直线上的工具3的轮廓误差的值。
另外,在图3中,通过以10°的间隔划分半直线L00~L90相对于工具3的中心轴C1的交叉角度,在10个部位求出存在工具3的轮廓误差,但是,也可以以更细的间隔(例如,1°的间隔)划分交叉角度。
即,例如,也可以以在与工具3的中心轴C1的交叉角度成为“64°”的半直线L64处的工具3的轮廓误差(交点Q64a与交点Q64之间的距离;#564)的方式,在91个部位求出存在工具3的轮廓误差。
这些各个轮廓误差的值,通过利用工具形状测定装置31实施上述的“初始校正处理”,作为表示工具3的轮廓误差的数据,在利用工具3进行被加工物5的加工之前,被预先存储在图17所示的PC33a的存储器(PC33或控制部13的存储器35也可以)中。另外,图17中用附图标记47表示的是表示工具3的轮廓误差的数据。
这里,对于用于防止由工具3的轮廓误差引起的被加工物5的加工精度的恶化的NC程序(修正用NC程序)进行说明。
如图17所示,由CAD数据(表示作为成品的被加工物的形状的数据)37和利用CAM数据39作成的加工路径(基于工具的轮廓误差为“0”的CAD数据的NC程序),例如利用PC33(PC33a也可以)求出工具3的加工点T1(参照图4)处的法线矢量(单位法线矢量)V1。
在工具3的半球状的末端部17的切削刃部对被加工物5进行切削加工时,工具3与被加工物5的接触点成为加工点T1。
若进一步说明,则在用工具3以规定的切入量切削加工被加工物5时,工具3在X方向、Y方向或Z方向上相对于被加工物5移动,但是,在进行该加工时,例如,工具3在该移动方向上的最后端与被加工物5接触的点(在加工后确定被加工物5的外形形状的部位)成为加工点T1。
以加工点T1为中心的加工点T1的附近是曲面,但是,可以认为是存在着被看作平面的极其微小的面。法线矢量V1是相对于上述极其微小的曲面正交的法线,具有X方向的成分、Y方向的成分和Z方向的成分。另外,法线矢量V1的标量为“1”。即,法线矢量V1是单位矢量。并且,在本实施方式中,通过初始校正处理,计算工具3的偏移量(标量)。进而,计算法线矢量V1。并且,如后面将要描述的那样,将法线矢量V1分解到X方向、Y方向、Z方向各个方向上,进而,乘以偏移量,计算X方向、Y方向、Z方向上的偏移量。
下面,进一步对于切削加工被加工物5时的已经被保持的工具3的位置的修正进行说明。
如图4所示,在切削加工被加工物5时,工具3在X方向、Y方向、Z方向中的至少任一个方向上,相对于已经被保持的被加工物5移动。这时的工具3的坐标值,例如,如图5所示,从坐标值f51(X-1.60657,Y-0.42583,Z-1.09809)花费规定的微小时间例如直线地移动到坐标值f52(X-1.62951,Y-0.6141,Z-1.09809)。同样地,从坐标值f52移动到坐标值f53,进而,从坐标值f53移动到坐标值f54,从坐标值f54移动到坐标值f55···。另外,加工点T1当然也移动。
另外,图5中所示表示没有对工具3的轮廓误差进行修正时的(用理想的工具进行切削加工时)的工具3的坐标值(NC程序的一部分)。
图6表示将图5所示的坐标值f51~f55加上修正值而得到的坐标值f61~f65。通过对工具3的轮廓误差进行修正,工具3依次通过如图6所示的···坐标值f61、坐标值f62、坐标值f63、坐标值f64、坐标值F65···,进行被加工物5的切削加工。另外,对于坐标值f61、坐标值f62···,具有运算公式,由PC33作成,被输送给被加工物的加工机1的控制部13。并且,在控制部13进行运算公式的计算。另外,也可以不用PC33,而由控制部13作成具有运算公式的坐标值f61、坐标值f62···。
下面,以坐标值f61为例,说明在对工具3的轮廓误差进行修正时的已经被保持的工具3的坐标值。
坐标值f61中的X坐标“-1.60657”是被修正之前的(没有轮廓误差的修正的)已经被保持的工具3在X方向上的坐标值。坐标值f61中的“-0.89101”是在加工点T处的法线矢量V1的X方向成分。在坐标值f61中的“*”是乘号(×)。坐标值f61中的参考标号“#564”是用图3说明的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。
坐标值f61中的Y坐标“-0.42583”是被修正前的(没有进行轮廓误差修正的)工具3在Y方向上的坐标值。坐标值f61中的“0.11528”是在加工点T1处的法线矢量V1的Y方向成分。坐标值f61中的参考标号“#564”是用图3说明的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。
坐标值f61中的Z坐标“-1.09809”是修正前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在Z方向上的坐标值。坐标值f61中的“-0.4391”是加工点T1处的法线矢量V1的Z方向成分。坐标值f61中的参考标号“#564”是用图3说明的已经被保持的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。
另外,坐标值f61中具有X方向成分、Y方向成分和Z方向成分的法线矢量V1的大小为“1”。即,为“((-0.89101···)2+(0.11528···)2+(-0.4391···)2)1/2=1”。
这里,对于如图17所示的配备有被加工物5的加工机1、PC33、CAM39的被加工物的加工系统的动作进行说明。
在初始状态,工具3由工具保持部9保持,被加工物5由被加工物保持部7保持,测定已经被保持的工具3的轮廓误差。
在上述初始状态,由CAM39作成加工路径41,由CAD数据37和加工路径41作成利用PC33进行了基于工具3的轮廓误差的修正的加工路径(已经被修正的加工路径)43,将已经被修正的加工路径43输送给被加工物的加工机1的控制装置(控制部13)。
被加工物的加工机1,在控制部13的控制下,基于已经被修正的加工路径43来控制移动部11,使已经被保持的工具3一边旋转一边相对于已经被保持的被加工物5恰当地移动,进行已经被保持的被加工物5的切削加工。
下面,参照图29所示的流程图,对于根据上述第一种实施方式的被加工物的加工机的处理步骤进行说明。开始,在图29的步骤S11,基于市面上销售的CAM,生成对被加工物5进行加工时的NC程序、也就是工具3的加工路径的三维坐标。
在步骤S12,在NC程序中,附加所述的修正矢量(法线矢量)。
在步骤S13,将NC程序读取到加工机1的控制部13中。
在步骤S14,利用采用激光等的工具形状测定器测定对被加工物5进行加工的工具3的形状,采集工具形状。
在步骤S15,基于在步骤S14的处理中采集的工具形状,计算NC程序的修正量,设置到控制部13的存储器中。
之后,在步骤S16,开始由工具3进行的加工。
这样,能够对工具3的轮廓误差进行修正,使工具3动作,实施被加工物5的加工。
采用被加工物的加工机1,由于在NC程序中装入了用于计算工具3的位置(坐标值)的运算公式,因此,在更换工具或者工具磨损了时等,可以不必每次都修改NC程序。
即,当使用具体的数字时,在更换工具或者工具磨损了时等,不得不每次都修改NC程序,但是,通过作成运算公式,能够随时应对时时变化的工具轮廓误差。另外,由于通过采用运算公式,将测定的工具轮廓值存储到变量中,在加工时进行计算(运算),因此,如果一旦制成NC程序,则之后可以一直利用该NC程序。另外,由于利用控制部13进行NC程序的运算公式的运算,因此,不需要专用的装置。
另外,采用被加工物的加工机1,由于NC程序为了抑制因工具3的轮廓误差而引起被加工物5产生加工误差,利用运算公式对工具3的位置进行修正,因此,可以简化NC程序的结构。
另外,采用被加工物的加工机1,由于利用CAD数据37和加工路径41求出在工具3的加工点T1处的法线矢量V1,利用包含有该法线矢量V1和加工点T1处的工具3的轮廓误差的运算公式对工具3的位置进行修正,因此,能够可靠且高精度地修正已经被保持的工具3的位置。
另外,通过进行被加工物5的加工,工具3会磨损。从而,希望每进行规定时间的被加工物5的加工,就进行工具3的轮廓误差的测定。
另外,若每进行规定时间的被加工物5的加工,就进行工具3的轮廓误差的测定,根据该测定结果来进行工具3的位置的修正,则存在着在修正的前后,在被加工物5的表面上形成阶梯差的风险。因此,也可以在刚刚进行了工具3的轮廓误差的测定之后,不立即变更修正量,而是随着加工的进行,逐渐地使修正量变化。
即,控制部13也可以这样进行控制:每进行规定时间的对已经被保持的被加工物5的加工,就利用工具形状测定装置31进行对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定,当根据该测定结果进行对已经被保持的工具3的位置的修正时,为了防止在该修正的前后在已经被保持的被加工物5的表面上形成阶梯差,在刚刚进行了对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定之后,不立即变更已经被保持的工具3的修正量,而是伴随着已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工的进行,对已经被保持的工具3的位置进行修正(从“0”开始对已经被保持的工具的位置的修正,例如以增加的方式逐渐地使之后的修正量变化)。
下面,参照图35A、35B、35C进一步进行说明。图35A是示意地表示在时刻t1、t2、t3由工具形状测定装置31测定的已经被保持的工具3的外形的图。图35A、35B、35C中所示的时刻t2是比时刻t1晚的时刻(是从时刻t1经过了“时刻t2-时刻t1”的时间的时刻),时刻t3是比时刻t2晚的时刻。
另外,时刻t1是开始利用已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5进行加工的时刻。如图35A所示,从时刻t1直到时刻t3,利用已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5进行加工,从而,已经被保持的工具3逐渐磨损。
另外,在上述说明中,时刻t2、时刻t3会被理解为一瞬间的时刻,但是,实际上,时刻t2等具有一定程度上的时间宽度。即,时刻t2等具有从已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工结束时起,经过已经被保持的工具3的测定,直到开始已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的下一次加工为止时的时间宽度。
图35B表示在刚刚进行了已经被保持的工具3的轮廓误差的测定之后,进行已经被保持的工具3的位置的修正(允许产生阶梯差的修正),利用已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5进行了加工时的已经被保持的被加工物5的表面形状(工件形状)。如由图35B中上面的曲线所示,在时刻t2、t3,形成阶梯差49。
与此相对,通过伴随着已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工的进行,使修正量适当地变化,已经被保持的被加工物5的表面的形状(工件形状)变成由不形成阶梯差的图35B的下面的曲线所示那样的形状。另外,由图35B中的下面的曲线所示的加工后的已经被保持的被加工物5的形状的误差落入允许值内。
若进一步说明,则在图35B的下面的曲线所示的情况下,从时刻t1到时刻t2,例如,利用已经被保持的工具3进行对已经被保持的被加工物5的加工。接着,在时刻t2进行对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定。这时,已经被保持的工具3磨损了值CA1的程度。
在时刻t2,为了在已经被保持的被加工物5的表面不形成阶梯差,根据在时刻t2测定的已经被保持的工具3的轮廓误差,适当地修正已经被保持的工具3的位置,并且,开始对已经被保持的被加工物5的加工。另外,在时刻t2,不立即进行基于值CA1的修正,而开始加工。
从时刻t2到时刻t3,伴随着对已经被保持的被加工物5的加工的进行,使已经被保持的工具3的修正量逐渐地变化。进而,从时刻t2到时刻t3,也可以使时刻t3的已经被保持的工具3的磨损量以从时刻t1到时刻t2的磨损量为基础(例如,预估磨损量),一边适当地修正已经被保持的工具3的位置,一边进行已经被保持的被加工物5的加工。在作为进行已经被保持的工具3的轮廓误差的测定的下一个时刻的时刻t3,已经被保持的被加工物5的形状与目标形状相一致,或者成为比目标形状略微大一点的正的形状,或者,变成比目标形状略微大一点的负的形状。在图35B中的下面的曲线中,成为负的形状。
在时刻t3以后的时刻,也与时刻t1~时刻t3的情况一样,进行已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工。
不过,在以上的说明中,从外部的PC33通过发送信息向被加工物的加工机1提供NC程序,但是,也可以经由存储卡等媒体向被加工物的加工机1提供NC程序。
另外,在以上的说明中,对于加工点为一个的情况下的修正进行了描述,但是,也存在有多个加工点的情况。(也存在同时有多个加工点的情况)。
即,存在对于加工被加工物5时的工具3的多个加工点进行基于工具3的轮廓误差的工具3的位置修正的情况。
这里,以同时存在两个加工点的情况为例详细地进行说明。
图10A中用双点划线表示的是理想形状的工具(没有形状误差的工具)的轮廓。图10A中用实线表示的是实际的具有形状误差的工具3的轮廓。
如图10B所示,当只按照加工点T1进行基于工具的轮廓误差的工具3的位置的修正时,变成如图10B所示那样。在图10B所示的状态下,在加工点T2及其近旁,发生工具3向被加工物5的咬入45。当在该状态下进行切削加工时,会过度地切削被加工物5,从而,在被加工物5上产生形状误差。
因此,当也按照加工点T2进行基于工具的轮廓误差的工具3的位置的修正(规避干扰)时,变成如图10C所示那样。在图10C中,从图10B所示的状态起,例如,使用规避法线(存在于由加工点T1和加工点T2的法线矢量规定的平面上且相对于加工点T1的法线矢量VB正交的矢量),进行工具3的位置的修正(参照图10D)。
即,进行将工具3在与加工点T1的法线正交的方向上退避出规避量(加工点T1的修正量×tanθ)VA的程度的修正(参照图10D)。“θ”是加工点T1的法线和与加工点T2相切的平面(包含加工点T2且与加工点T2的法线正交的平面)的交叉角度。
另外,图10C中用虚线表示的是在图10B中的工具3的位置。另外,加工点T1处的法线与加工点T2处的法线在工具3的末端部17的中心C2处相互交叉。
若进一步说明,则在X方向、Y方向、Z方向上的已经被修正的工具3的坐标由图11A中的(1)、(2)、(3)、(4)所示的修正量之和表示。
工具3在X方向上的已经被修正的工具3的坐标值由图11B的坐标值(运算公式)f111表示。
坐标值f111中的“0.123”是进行修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在X方向上的坐标值。坐标值f111中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3在加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f111中的“0.216”是在加工点T1处的法线矢量的X方向成分。
坐标值f111中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f111中的“0.808”是加工点T2处的法线矢量的X方向成分。
坐标值f111中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f111中的“-0.816”是加工点T1处的规避矢量(单位矢量)的X方向成分。坐标值f111中的“0.613”是上述的tanθ的值。
坐标值f111中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f111中的“0.243”是在加工点T2处的规避矢量(单位矢量)的X方向成分。坐标值f111中的“0.613”是上述的tanθ的值。
工具3在Y方向上的已经被修正的坐标由图11B的坐标值f112表示。
坐标值f112中的“0.234”是修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在Y方向上的坐标值。坐标值f112中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f112中的“0.108”是加工点T1处的法线矢量的Y方向成分。
坐标值f112中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f112中的“0.505”是加工点T2处的法线矢量的Y方向成分。
坐标值f112中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f112中的“-0.526”是加工点T1处的规避矢量(单位矢量)的Y方向成分。坐标值f112中的“0.613”是上述的tanθ的值。
坐标值f112中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f112中的“0.183”是加工点T2处的规避矢量(单位矢量)的Y方向成分。坐标值f112中的“0.613”是上述的tanθ的值。
工具3在Z方向上的已经被修正的坐标由图11B的坐标值f113表示。
坐标值f113中的“0.345”是修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在Z方向上的坐标值。坐标值f113中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f113中的“0.97”是在加工点T1处的法线矢量的Z方向成分。
坐标值f113中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f113中的“0.303”是在加工点T2处的法线矢量的Z方向成分。
坐标值f113中的参考标号“#513”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f113中的“0.24”是加工点T1处的规避矢量(单位矢量)的Z方向成分。坐标值f113中的“0.613”是上述的tanθ的值。
坐标值f113中的参考标号“#572”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T2处的轮廓误差(标量)。坐标值f113中的“-0.953”是在加工点T2处的规避矢量(单位矢量)的Z方向成分。坐标值f113中的“0.613”是上述的tanθ的值。
另外,由于加工点T1的法线矢量与规避矢量相互正交,因此,图11B中的加工点T1的法线矢量的成分(0.216,0.108,0.97)和图11B中的加工点T1的规避矢量的成分(-0.816,-0.526,0.24)的成为下面所述的关系(内积=0)。
即,成为(0.216)×(-0.816)+(0.108)×(-0.526)+(0.97)×(0.24)≒0。同样地,对于加工点T2,成为(0.808)×(0.243)+(0.505)×(0.183)+(0.303)×(-0.953)≒0。
另外,图12所示的运算公式是将图11B所示的运算公式整理得到的运算公式,从而,在实施程序时的处理速度变快。
另外,在图11、图12中,列举了具体的数字,但是,若将图11所示的方式一般化,则成为图14A、14B所示的那样,若将图12所示的方式一般化,则成为图15所示的那样。
根据被加工物的加工机1,由于对于加工被加工物5时的多个加工点进行基于工具的轮廓误差的已经被保持的工具3的位置的修正,因此,可以防止工具3向被加工物5的咬入(防止图10B中所示的事态的发生),可以获得形状精度更高的被加工物5。
另外,在同时存在着三个以上加工点的情况下,也可以与同时存在着两个加工点的情况一样地来考虑。
不过,在图3所示的方式中,以1°为单位求出工具3的轮廓误差。即,例如每隔1°离散地(不连续地)选择求出轮廓误差的工具3的部位。
因此,在加工点T1(T2)成为不存在轮廓误差的工具3的部位的情况下,利用加工点T1(T2)位于中间的相邻的两个部位的轮廓误差,计算加工点T1(T2)的轮廓误差,利用该计算出的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。
更详细地说,如利用图3说明的那样,将相对于工具3的旋转中心轴C1的交叉角度按每隔1°的间隔求出工具3的轮廓误差。但是,实际上,如图7所示,当然会发生工具3的加工点T1处于例如63.9°的角度处的情况。
在该情况下,对于在63.9°的角度(中途的角度)处的工具3的轮廓误差,利用表示与中途的角度邻接的一方的角度63°处的工具3的轮廓误差的参考标号“#563”和表示与中途的角度邻接的另一方的角度64°处的工具3的轮廓误差的参考标号“#564”来求出。在该情况下,在一方的角度63°、另一方的角度64°之中,偏重于使用表示与上述中途的角度63.9°接近的角度64°处的轮廓误差的参考标号“#564”。
列举具体的例子说明,求出中途的角度63.9°与一方的角度63°的第一差0.9°,求出另一方的角度64°与中途的角度63.9°的第二差0.1°。
另外,求出作为第一差0.9°相对于作为另一方的角度64°与一方的角度63°之差的1°的比例“0.9”、和作为第二差0.1°相对于作为另一方的角度64°与一方的角度63°之差的1°的比例“0.1”。
对于中途的角度63.9°处的工具的轮廓误差,利用表示第一比例0.9×另一方的角度64°处的工具的轮廓误差的参考标号“#564”和表示第二比例0.1×一方的角度63°处的工具的轮廓误差的参考标号“#563”之和来求出。
以图8所示的坐标值f81为例,说明以中途的角度63.9°处的工具的轮廓误差进行修正时的已经被保持的工具3的坐标值。
坐标值f81中的“-1.60657”是被修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)已经被保持的工具在X方向上的坐标值。坐标值f81中的“-0.89101”是在坐标值f81的加工点T1处的法线矢量的X方向成分。
坐标值f81中的参考标号“#563”是如利用图3说明的那样的已经被保持的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.046”是相当于上述的第二比例“0.1”的值(比例)。
坐标值f81中的参考标号“#564”是如利用图3说明的那样的已经被保持的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.954”是相当于上述的第一比例“0.9”的值(比例)。
坐标值f81中的“-0.42583”是被修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在Y方向上的坐标值。坐标值f81中的“0.11528”是坐标值f81的加工点T1处的法线矢量的Y方向成分。
坐标值f81中的参考标号“#563”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.046”是相当于上述第二比例“0.1”的值(比例)。
坐标值f81中的参考标号“#564”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.954”是相当于上述第二比例“0.9”的值(比例)。
坐标值f81中的“-1.09809”是被修正之前的(没有进行轮廓误差的修正的)工具3在Z方向上的坐标值。坐标值f81中的“-0.4391”是坐标值f81的加工点T1处的法线矢量的Z方向成分。
坐标值f81中的参考标号“#563”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.046”是相当于上述第二比例“0.1”的值(比例)。
坐标值f81中的参考标号“#564”是如用图3说明的那样的工具3的加工点T1处的轮廓误差(标量)。坐标值f81中的“0.954”是相当于上述第一比例“0.9”的值(比例)。
对于坐标值f82、坐标值f83、坐标值f84、坐标值f85···也与坐标值f81同样地进行解释。
通过进行对工具3的轮廓误差的修正(以中途的角度处的工具3的轮廓误差进行修正),工具3依次通过如图8所示的那样的···坐标值f81、坐标值f82、坐标值f83、坐标值f84、坐标值f85···,进行对被加工物5的切削加工。
另外,在图7、图8中,列举了具体的数字,但是,若将图7所示的情况一般化,则成为图9A中所示那样,若将图8所示的情况一般化,则成为图9B中所示那样。另外,在存在两个加工点的情况下,成为图13所示那样。若将图13中所示的情况一般化,则成为图16所示那样。
采用被加工物的加工机1,离散地(不连续地)选择被求解轮廓误差的已经被保持的工具3的部位,即使加工点T1(T2)成为不存在轮廓误差的工具3的部位,也可以利用加工点T1(T2)位于中间的相邻的两个部位的轮廓误差,计算加工点T1(T2)的轮廓误差,利用该计算出的轮廓误差,进行工具3的位置的修正,因此,能够防止在被加工面上产生阶梯差等,获得形状精度更高的被加工物5。
不过,在被加工物的加工机1中,也可以基于进行已经被滤波的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。
即,对于与相对于工具3的圆弧部的半径而言的被加工物5的被加工面的半径相应地改变工具3的轮廓误差的截止频率(截止值)来表示工具3的轮廓误差的曲线(表示实际测定的原样的轮廓误差的曲线),例如,进行除去高频率成分的滤波,基于该已经被滤波的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。
下面,对此详细地进行说明。在利用图3的说明中,对于每1°获得已经被保持的工具3的轮廓误差。不过,例如,当对于作为更小角度的每0.1°测定已经被保持的工具3的轮廓误差时,可以获得在图19A中用曲线CV1表示的那样的小的波动起伏的轮廓误差。
若对于图19A所示的曲线CV1进行除去高频率成分的滤波,则可以得到在图19B中用曲线CV2表示的那样的某种程度的波动起伏的轮廓误差。
另外,若对于图19B中所示的曲线CV2进行除去比上述高频率成分波长更长的高频率成为(中频率成分)的滤波,则可以获得在图3、图19中用曲线CV3表示的那样的几乎没有波动起伏的轮廓误差。
另外,图3、图19中所示的圆弧状的曲线CV0表示没有误差的已经被保持的工具3的轮廓形状。另外,在图3、图10、图19等中表示的轮廓误差的状态当然是列举的例子,而且,夸张地画出了轮廓误差。
如图18A所示,由于在工具3的圆弧的半径与被加工物5的被加工面的半径之差的值大的情况下,被加工物5与工具3的接触长度(接触面积)CT1的值变小,因此,利用图19A中用曲线CV1表示的轮廓误差进行修正。
如图18B所示,由于在工具3的圆弧的半径与被加工物5的被加工面的半径之差的值为中等的情况下,被加工物5与已经被保持的工具3的接触长度(接触面积)CT2的值变为中等,因此,采用在图19B中由曲线CV2表示的轮廓误差进行修正。
另外,如图18C所示,由于在工具3的圆弧的半径与被加工物5的被加工面的半径之差的值小的情况下,被加工物5与已经被保持的工具3的接触长度(接触面积)CT3的值变大,因此,采用在图19C中由曲线CV3表示的轮廓误差进行修正。
这里,对于工具3的圆弧的半径与被加工物5的被加工面的半径之差的值进行说明。工具3的末端部17的圆弧呈一定半径的凸状。与此相对,被加工物5的被加工面或者呈凸状,或者呈平面状,或者呈凹状。
在被加工物5的被加工面呈凸状的情况下,凸的半径(半径的绝对值)越小,则工具3的圆弧的半径(半径的绝对值)与被加工物5的被加工面的半径之差的值变得越大。
在被加工物5的被加工面呈平面状的情况下,与被加工物5的被加工面呈凸状的情况时相比,工具3的圆弧的半径与已经被保持的被加工物5的被加工面的半径之差的值变小。
在被加工物5的被加工面呈凹状的情况下,与被加工物5的被加工面呈平面状的情况时相比,工具3的圆弧的半径与已经被保持的被加工物5的被加工面的半径之差的值变小。
进而,在被加工物5的被加工面呈凹状的情况下,凹的半径越变小而接近工具3的圆弧的半径,则工具3的圆弧的半径与被加工物5的被加工面的半径之差的值变得越小。
采用这样的被加工物的加工机1,由于根据与工具3的圆弧部的半径相对的被加工物5的被加工面的半径,改变工具3的轮廓误差的截止频率,对于表示工具3的轮廓误差的曲线进行滤波,基于该已经被滤波的轮廓误差,进行已经被保持的工具3的位置的修正,因此,可以进行考虑到了工具3的加工点T1(T2)的邻接部的磨损的修正。
另外,除了滤波之外,也可以采用根据曲率来改变平均化范围,可以改变凹凸的除去幅度的方式。
即,也可以根据与工具3的圆弧部的半径相对的已经被保持的被加工物5的被加工面的半径,改变将工具3的轮廓误差平均化时的平均化的范围,将表示工具3的轮廓误差的曲线平均化,基于该已经被平均化的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。
下面,进一步详细地进行说明。图18A中所示的点T1表示加工点,工具3在加工点(一个端点)T1和点(另一个端点)Ta之间(小的值CT1的范围)与被加工物5接触。在图18A所示的状态下,在由加工点T1、工具3的末端部17的中心C2和点Ta规定的角度∠ABC(ψ1)的范围CT1中,将工具3的圆弧的轮廓误差平均化。
通过在角度∠ABC的范围内的平均化,求出工具3的末端部17的圆弧的半径的平均值Rav(在角度∠ABC的范围中的平均值)。例如,当轮廓误差被求出的工具的部位以连续的状态存在时,利用“Rav={∫rdψ}/ψ1”求出平均值Rav。并且,利用工具3的平均值Rav,对被加工物5进行加工。
与在图18A中所示的情况一样,图18B中所示的点T1表示加工点,工具3在加工点T1与点Ta之间(中等的值CT2的范围)与被加工物5接触。在图18B所示的状态下,由加工点T1、工具3的末端部17的中心C2和点Ta规定的角度∠ABC(ψ2)的范围CT2中,将工具3的圆弧的轮廓误差平均化。
通过在角度∠ABC的范围中的平均化,求出工具3的末端部17的圆弧的半径的平均值Rav(在角度∠ABC范围中的平均值)。如上所述,例如利用“Rav={∫rdψ}/ψ2”求出平均值Rav。并且,采用工具3的平均值Rav,对已经被保持的被加工物5进行加工。
另外,与图18A中所示的情况一样,图18C中所示的点T1表示加工点,工具3在加工点T1与点Ta之间(大的值CT3的范围)与被加工物5接触。在图18C所示的状态下,在由加工点T1、工具3的末端部17的中心C2和点Ta规定的角度∠ABC(ψ3)的范围CT3中,将工具3的圆弧的轮廓误差平均化。
通过在角度∠ABC的范围中的平均化,求出工具3的末端部17的圆弧的半径的平均值Rav(角度∠ABC的范围中的平均值)。如上所述,例如利用“Rav={∫rdψ}/ψ3”求出平均值Rav。并且,采用工具3的平均值Rav,对被加工物5进行加工。
另外,如从上面说明所理解的那样,将工具3的轮廓误差平均化时的平均化的范围,随着被加工物5与已经被保持的工具3的接触长度的值变大而变宽。
另外,将工具3的轮廓误差平均化时进行平均化的部位,成为包含加工点T1在内的加工点T1附近的部位。例如,成为将加工点T1作为一端的部位,但是,也可以是将加工点T1作为中间的部位。
进而,将工具3的圆弧的轮廓误差平均化的范围,和被加工物5与工具3接触的范围相一致,但是,也可以和被加工物5与工具3接触的范围不同。
例如,将工具3的圆弧的轮廓误差平均化的范围,可以比被加工物5与工具3接触的范围窄,也可以比该范围宽。
进而,图18A中的轮廓误差的平均化的范围,例如,为由α1=20°,β1=25°规定的范围,图18B中的轮廓误差的平均化的范围,例如,为由α1=10°,β1=30°规定的范围,图18C中的轮廓误差的平均化的范围,例如,为由α1=0°,β1=45°规定的范围。
不过,如果被加工物5的被加工部的曲率半径接近工具的曲率半径,则如图18C所示,切削范围扩大,邻接部的范围变化。如果被加工物5的被加工部的曲率半径远离工具3的曲率半径,则如图18A所示,切削范围变窄,邻接部的范围终究发生变化。
因此,在进行工具3的位置的修正时,也判定切削范围,分配适当的修正表。即,在如图18C所示,切削范围宽的情况下,利用由图3的曲线CV3表示的轮廓形状,进行已经被保持的工具3的位置的修正,在如图18B所示,切削范围中等的情况下,利用由图19B的曲线CV2表示的轮廓形状,进行已经被保持的工具3的位置的修正,在如图18A所示,切削范围窄的情况下,利用由图19A的曲线CV1所示的轮廓形状,进行已经被保持的工具3的位置的修正。
从而,在考虑到了工具3的加工点T1(T2)的邻接部的方式中,可以进行工具3的修正,可以获得形状精度高的被加工物5。
另外,在被加工物的加工机1中,也可以根据加工点T1(T2)处的被加工物5的形状公差,利用加工点T1(T2)处的工具3的轮廓误差或者加工点T1(T2)附近的工具3的轮廓误差,进行工具3的位置的修正。
下面,详细地对此进行说明。在图20中,用圆弧CV200表示工具3的理想形状,用曲线CV201表示伴有轮廓误差的已经被保持的工具3的形状。设加工点为P201。在该加工点P201,已经被保持的工具3的轮廓误差例如成为“0”。
在加工点P201的一侧(用附图标记UP表示的一侧),工具3的轮廓误差变成正的值(工具3的轮廓比理想形状突出)。在加工点P201的另一侧(用附图标记DN表示的一侧),工具3的轮廓误差成为负的值(工具3的轮廓比理想形状凹入)。
如图21A所示,在被加工物5以负的公差形成的情况下,利用在加工点P201的另一侧的附近的工具3的轮廓误差(例如,采用最凹入的点P203)进行工具3的位置的修正,进行被加工物5的切削加工。
即,如图21B所示,点P203与被加工物5的被加工面(作为目标的被加工面CVA)接触,进行被加工物5的切削加工。由此,与不存在工具3的轮廓误差的情况相比,工具3向被加工物5的切入量变大,如图21A所示,以负的公差形成被加工物5。
另一方面,如图22A所示,在被加工物5以正的公差形成的情况下,利用加工点P201的一侧附近的工具3的轮廓误差(例如,利用最突出的点P202)进行工具3的位置的修正,进行被加工物5的切削加工。
即,如图22B所示,以点P202与被加工物5的被加工面(作为目标的被加工面CVA)接触的方式,进行被加工物5的切削加工。由此,与不存在工具3的轮廓误差的情况相比,工具3向被加工物5的切入量小,如图22A所示,被加工物5以正的公差形成。
采用这样的被加工物的加工机1,由于根据被加工物5的形状公差,利用加工点处的工具3的轮廓误差或者加工点附近的工具3的轮廓误差,进行工具3的位置的修正,因此,例如,即使工具3的磨损没有均匀地进行(即使因工具3的部位不同而使得工具3的磨损量不同),也能够获得确实形状精度良好的被加工物。
即,由被加工物的加工引起的工具间的磨损没有均匀地进行,对于每个角度,因切削量不同而异,另外,作为立铣刀3的特性,中心部不容易磨损等,因使用而使得形状变形。
当不根据立铣刀3的磨损形状而只由磨损量来决定修正量时,存在着用成为异形的工具3进行单纯的切入量的追加,存在着在加工点的邻接部分产生过分切入,被加工物5的形状精度恶化的风险。
因此,如果求出的加工精度是负的公差(参照图21A),则优先考虑切入量(参照图21B),如果求出的加工精度是负公差(参照图22A),则优先考虑切削剩余量(参照图22B),如果绝对精度是必要的,则将近边的修正量平均化,如果确定修正量,则可以获得邻接修正量微调功能。
不过,若在一个被加工物5的加工途中更换工具3或者进行整形修整,则存在工具3的形状发生变化而在被加工物5的表面产生阶梯差的情况。因此,也可以在工具3的更换之前或整形修整之前,测定工具3的形状,还测定进行了更换或整形修整的工具3的形状,求出两者的形状差,模拟更换前的磨损来确定修正量,防止阶梯差的产生。
即,控制部13也可以在即将更换已经被保持的工具3之前或者刚刚更换之后,对工具形状测定装置31进行已经被保持的工具3的轮廓误差的测定,求出上述之前之后的已经被保持的工具的形状差。
或者,控制部13也可以在即将进行已经被保持的工具3的整形修整之前和刚刚进行了已经被保持的工具3的整形修整之后,对工具形状测定装置31进行已经被保持的工具3的轮廓误差的测定,求出上述之前之后的已经被保持的工具的形状差。
并且,为了防止因进行了已经被保持的工具3的更换或者已经被保持的工具3的整形修整,而在已经被保持的被加工物5的表面形成阶梯差,控制部13也可以构成为,根据上述求出的已经被保持的工具的形状差,对已经被保持的工具3的位置进行修正(从“0”开始进行已经被保持的工具的位置的修正,例如,以增加的方式逐渐地使之后的修正量变化)。
若进一步说明,则所谓刚刚更换已经被保持的工具3之前,是指已经被保持的工具3结束对已经被保持的被加工物5的加工,之后,上述已经被保持的工具3不再对已经被保持的被加工物5进行加工的状态。所谓刚刚更换了已经被保持的工具3之后,是指已经被保持的工具被更换,在此之前,上述已经被保持的工具3不对已经被保持的被加工物5进行加工的状态。
所谓即将进行已经被保持的工具3的整形修整之前,是指已经被保持的工具3结束对已经被保持的被加工物5的加工,在此之后,上述已经被保持的工具3不对已经被保持的被加工物5进行加工的状态。所谓刚刚进行了已经被保持的工具3的整形装修之后,是指已经被保持的工具3被整形整修,在此之前,上述已经被保持的工具3不对已经被保持的被加工物5进行加工的状态。
下面参照图35A、35B、35C,对于更换已经被保持的工具3的情况进一步地进行说明。
图35A中由附图标记t1所示的是表示刚刚更换之后的已经被保持的工具(例如,未使用或者新的已经被保持的工具)3的形状。图35A中由附图标记t2所示的是表示即将更换之前的已经被保持的工具3的形状。附图标记t2所示的已经被保持的工具3,因对已经被保持的被加工物5进行了加工,而与图35A中由附图标记t1所示的已经被保持的工具3相比,发生磨损,产生工具形状差CA1。
另外,在上述说明中,时刻t2或时刻t3会被理解为一瞬间的时刻,但是,实际上,时刻t2等具有一定程度的时间宽度。
图35B的上面的曲线表示不进行与已经被保持的工具3的更换相应的已经被保持的工具3的位置的修正,而利用已经被保持的工具3加工已经被保持的被加工物5时的已经被保持的被加工物5的表面的形状(工件形状)。
另外,为了便于说明,在由图35B的上面的曲线表示的方式中,在时刻t1、时刻t2和时刻t3,已经被保持的工具3被更换成新的。另外,在时刻t1被更换成新的已经被保持的工具3、在时刻t2被更换成新的已经被保持的工具3和在时刻t3被更换成新的已经被保持的工具3,彼此没有形状误差。在由图35B的上面的曲线表示的方式中,在已经被保持的工具3被更换了的时刻t2、t3,形成阶梯差49。
与此相对,通过根据已经被保持的工具3的工具形状差适当地进行已经被保持的工具3的位置的修正,已经被保持的被加工物5的表面的形状(工件形状)成为不形成阶梯差的由图35B的下面的曲线表示的形状。另外,由图35B的下面的曲线表示的加工后的已经被保持的被加工物5的形状的误差落入允许值以内。
若进一步说明,则在由图35B的下面的曲线表示的方式中,从时刻t1到时刻t2,例如,利用已经被保持的工具3进行已经被保持的被加工物5的加工。接着,在时刻t2,进行被用于加工的已经被保持的工具3的轮廓误差的测定,更换已经被保持的工具3,进行该更换了的已经被保持的工具3的轮廓误差的测定。由此,求出工具形状差CA1。
在时刻t2,为了在已经被保持的被加工物5的表面不形成阶梯差,根据在时刻t2求出的已经被保持的工具3的轮廓误差,适当地修正已经被保持的工具3的位置,并且,开始已经被保持的被加工物5的加工。另外,在时刻t2,不立即进行基于值CA1的修正,而开始加工。
从时刻t2到时刻t3,伴随着已经被保持的被加工物5的加工的进行,使已经被保持的工具3的修正量逐渐地变化。进而,也可以从时刻t2直到时刻t3,基于从时刻t1到时刻t2的磨损量(例如,预测)在时刻t3的已经被保持的工具3的磨损量,适当地修正已经被保持的工具3的位置,并且,利用已经被保持的工具3进行已经被保持的被加工物5的加工。在作为进行已经被保持的工具3的更换等的下一个时刻的时刻t3,变成已经被保持的被加工物5的形状与目标形状相一致,或者比目标形状略微大一点的正的形状,或者比目标形状略微大一点的负的形状。在图35B的下面的曲线中,为负的形状。
在时刻t3以后的时刻,也与时刻t1~时刻t3的情况一样,进行已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工。
接着,参照图35A、35B、35C对于对已经被保持的工具3进行整形修整的情况,进一步进行说明。
图35C中由附图标记t1所示的是表示在已经被保持的被加工物5的加工中未被使用的已经被保持的工具(未使用或者新的已经被保持的工具)3的形状。图35C中由附图标记t2a所示的是表示即将整形修整之前的已经被保持的工具3的形状。图35C中由附图标记t2b所示的是表示刚刚整形修整之后的已经被保持的工具3的形状。
另外,在上面的说明中,时刻t2(t2a、t2b)、时刻t3会被理解为一瞬间,但是,实际上,时刻t2等有一定程度的时间宽度。
图35B的上面的曲线表示进行与已经被保持的工具3的整形修整相应的已经被保持的工具3的位置的修正(允许阶梯差的修正),利用已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5进行了加工时的已经被保持的被加工物5的表面的形状(工件形状)。
另外,为了便于说明,在由图35B的上面的曲线表示的方式中,在时刻t2和时刻t3,进行已经被保持的工具3的整形修整。在由图35B的上面的曲线表示的方式中,进行了已经被保持的工具3的整形修整的时刻t2、t3,形成阶梯差49。
与此相对,通过根据已经被保持的工具3的工具形状差适当地进行已经被保持的工具3的位置的修正,已经被保持的被加工物5的表面的形状(工件形状)成为不形成阶梯差的由图35B的下面的曲线表示的形状。另外,由图35B的下面的曲线表示的加工后的已经被保持的被加工物5的形状的误差落入允许值内。
若进一步说明,则在由图35B的下面的曲线表示的方式中,从时刻t1直到时刻t2,例如,利用已经被保持的工具3进行对已经被保持的被加工物5的加工。通过该加工,在已经被保持的工具3中产生值为CA1的磨损(参照图35C)。
接着,在时刻t2(t2a),测定在加工中使用的被整形修整之前的已经被保持的工具3的轮廓误差。即,测定在图35C中由附图标记t2a所示的已经被保持的工具3的形状。
接着,对已经被保持的工具3实施整形修整。通过该整形修整,在已经被保持的工具3中产生值为CA2的形状差(参照图35C)。
接着,在时刻t2(t2b),进行对施行了该整形修整的已经被保持的工具3的轮廓误差的测定。即,测定在图35C中由附图标记t2b表示的已经被保持的工具3的形状。
并且,在时刻t2,为了在已经被保持的被加工物5的表面不形成阶梯差,利用在时刻t2求出的工具形状差CA2,对进行了整形修整的已经被保持的工具3的位置适当地进行修正,并且,开始对已经被保持的被加工物5的加工。另外,在时刻t2,不立即进行基于值CA2的修正,而开始加工。
从时刻2到时刻t3,伴随着已经被保持的被加工物5的加工的进行,使已经被保持的工具3的修正量逐渐地变化。进而,也可以从时刻t2到时刻t3,基于从时刻t1到时刻t2的磨损量预测时刻t3的已经被保持的工具3的磨损量,利用已经被保持的工具3进行对已经被保持的被加工物5的加工。在作为进行已经被保持的工具3的更换等的下一个时刻的时刻t3,已经被保持的被加工物5的形状与目标形状相一致,或者成为比目标形状略微大一点的正的形状,或者,成为比目标形状略微大一点的负的形状。在图35B的下面的曲线中,成为负的形状。
在时刻t3以后的时刻,也与时刻t1~时刻t3的情况一样,进行已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工。
另外,在更换之前的工具3的磨损进行,被加工物5变成切削不足的状态。因此,通过将更换前的工具3加工过的范围(加工路径)退回一定量,最初,减小修正量并对切入进行控制(减少切入量),逐渐地过渡到正确的修正量,由此,抑制阶梯差的发生。
即,为了防止已经被保持的被加工物5的切削量变得不足(为了减小已经被保持的被加工物5在加工后的形状误差),控制部13也可以构成为退回至进行了对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定的两个时刻之间的加工路径的中间部,对所述已经被保持的工具的位置进行修正。
下面,参照图36A、36B进一步进行说明。图36A是示意地表示在时刻t1、时刻t12、时刻t2的已经被保持的工具3的外形的图。图36中所示的时刻t2是比时刻t1晚的时刻,时刻t3是比时刻t2晚的时刻。另外,时刻t12是存在于时刻t1与时刻t2之间的时刻。时刻t12是在加工路径的中间部的时刻,但是,时刻t12与加工路径的中间部的时刻也可以相互有若干差异。
图36B的上面的曲线表示进行了与由图35B的下面的曲线所示的情况同样的加工时的被加工物5的形状误差。在图36B的上面的曲线中,在时刻t2产生值为CA1(CA2)的形状误差。
在进行了与由图35B的下面的曲线所示的情况同样的加工之后,在时刻t1~时刻t2之间,为了防止已经被保持的被加工物5的切削量变得不足,退回到进行了对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定的两个时刻t1、t2之间的加工路径的中间部(例如,由时刻t12表示的部位),对已经被保持的工具3的位置进行修正,进行另外的加工。由此,如由图35B的下面的曲线所示,已经被保持的被加工物5的加工精度提高。从而,在时刻t12,产生值为CA3(值CA3<值CA2)的形状误差。
若进一步进行说明,则在由图36B的下面的曲线所示的已经被保持的被加工物5的形状中,在与时刻t1~时刻t12相当的加工路径的部位,对于由图36B的上面的曲线所示的被加工物5不进行加工,在与时刻t12~时刻t2相当的加工路径的部位,对由图36B的上面的曲线表示的被加工物5进行加工。
在进行了由与图35B的下面的曲线表示的情况同样的加工之后,在时刻t2~时刻t3之间,为了防止已经被保持的被加工物5的切削量变得不足,退回至进行了对已经被保持的工具3的轮廓误差的测定的两个时刻t2、t3之间的加工路径的中间部(例如,由时刻t23所示的部位),修正已经被保持的工具3的位置,进行另外的加工。为了在时刻t2不产生阶梯差,在与时刻t2~时刻t23相当的部位进行该加工。由此,如由图36B的下面的曲线所示,已经被保持的被加工物5的加工精度提高。
在时刻t3以后的时刻,也与时刻t1~时刻t3的情况一样,进行已经被保持的工具3对已经被保持的被加工物5的加工。
另外,作为工具3,代替球头铣刀,也可以使用图23中所示的圆角端铣刀。
圆角端铣刀形成为大致圆柱状,但是,在该圆柱的中心轴C1的延伸方向的一个端部,将圆柱的侧面与圆柱的底面(圆形的底面)的交界被形成规定的半径的圆弧状。该圆弧的半径比上述圆柱的半径小。另外,上述交界的圆弧的半径,如果与上述圆柱的半径相等,则变成球头铣刀的修正。
圆角端铣刀3的切削刃形成于圆柱的中心轴的延伸方向上的一个端部(一个端部与圆弧的部位和圆弧附近的圆柱的侧面的部位)的外周。圆角端铣刀3也与球头铣刀3一样,使基端部的另一端部卡合于工具保持部而被工具保持部保持。
在上述的说明中,通过利用工具形状测定装置31计算工具3(已经被保持的工具)的轮廓误差并实施初始结构处理,实施对加工时的NC程序(加工路径)进行修正,以抵消工具3的轮廓误差的处理。
对此,可以如下面所述地进行变形。即,除了对由上述的工具形状测定装置31测定的轮廓误差的修正之外,还可以测定在从工具3对被加工物5的加工开始起到结束为止的期间的工具3的磨损量,考虑到因该磨损量而变化的工具3的形状,对NC程序进行修正,实施更高精度的对被加工物5的加工。
图33是表示工具3的末端部的形状的说明图,图33A表示加工前的工具3的形状,图33B表示加工结束时的工具3的形状、以及磨损量f1。如从图33理解到的那样,工具3因持续进行加工而磨损,形状变化。在本实施方式中,考虑到由磨损引起的形状的变化,对NC程序进行修正。
作为收集磨损量的数据的处理,将利用工具3实际对被加工物5进行加工,测定在该加工时的磨损量,存储到存储器等中。
在该处理中,取得在任意的加工处理中,在从工具3开始对被加工物5的加工到加工结束为止的期间的加工路径。并且,计算在加工路径中,工具3与被加工物5接触的部位、以及不接触的部位,将工具3与被加工物5接触的部位中的移动距离作为“切削移动距离”。
下面,参照图24、图25A、25B、25C,对于“切削移动距离”的计算方法进行说明。例如,如图24所示的在用工具切削表面具有曲面形状的被加工物5的情况下,如图25A所示,连续地实施使工具3向第一方向(在此,为箭头Y1表示的方向)移动,进而,向与第一方向正交的方向滑动移动,并再次向Y1方向移动,并且进行切削的处理。这时,根据加工形状,例如,如图25B所示的加工点A、图25C所示的加工点B那样,可以根据加工点,识别工具3的末端部接触被加工物5的部位。
即,可以计算出从用工具3开始加工到结束为止,在工具3移动时,工具3的末端与被加工物5接触并移动的距离、即切削移动距离。另外,对于接触、非接触的判断,例如,将从被加工物5的表面起的工具3加工的深度在0.5[μm]以上的情况判断为工具3与被加工物5接触。或者,作为另外的判断基准,在工具3与被加工物5的精加工形状的表面的距离在一定值以下的情况下,判断为工具3与被加工物5接触。但是,并不局限于此。
并且,计算切削移动距离与工具3的磨损量的关系,将该关系作为对应表存储到存储器等中。并且,在实际加工时,推定工具3因磨损而形状变化的量,对NC程序进行修正。下面,详细地进行说明。
图26是表示利用工具3加工被加工物5的步骤、以及工具3的切削移动距离的说明图。图26A表示被加工物5的形状,在表面具有平面部及曲面部。图26B是表示利用工具3加工被加工物5时的加工路径的说明图。如图26B所示,一边使工具3在第一方向(横向方向)上移动一边加工被加工物5,进而,使工具3在与第一方向正交的第二方向(行切方向)上滑动,进而,一边反复进行使工具3在第一方向上移动的动作,一边加工被加工物5。
图26C是表示工具3的末端部的区域的图,图26D是表示NC程序的进度率[%]与工具3的末端部的各部位的切削移动距离的关系的曲线图。
如图26C所示,设工具3的轴向方向为“0°”,将与工具3的轴正交的方向定义为“90°”,将0°附近作为区域R1,将90°附近作为区域R5,将工具3的末端部划分成五个区域R1、R2、R3、R4、R5。这样,可以由NC程序的数据计算出由各个区域R1~R5切削被加工物5的距离,例如,成为如图26D所示的曲线。另外,在本实施方式中,对于划分成五个区域R1~R5的例子进行了说明,但是,本发明并不局限于此。
从而,在实施被加工物5的加工时,得到与NC程序的进度率相对的各个区域R1~R5的切削移动距离的数据。即,在本实施方式中,计算出在实际加工被加工物5时的工具3的加工路径中,该工具3与被加工物5接触时的切削移动距离。这时,参照CAD数据,确定工具3接触被加工物5的区域R1~R5,进而,求出各个区域R1~R5的切削距离。
图27是表示按照NC程序使工具3动作而对被加工物5进行了加工时的切削移动距离与各个区域R1~R5的磨损量的关系的曲线图。如从图27的曲线理解到的那样,当以切削移动距离恒定作为条件时,在工具3的尖端的“0°”附近的区域R1,磨损量小,在区域R2,磨损量变大,进而,越趋向区域R5,则磨损量变得越小。即,换句话说,磨损量的大小为R2>R3>R4>R5>R1。
并且,在控制部13,可以基于图26D所示的曲线和图27所示的曲线,推定与NC程序的进度率相对的各区域R1~R5的磨损量。例如,得到图28所示的曲线。
并且,通过参照图28所示的曲线,可以推定与NC程序的进度率相对的各区域R1~R5的磨损量M。通过利用该推定结果来修正工具3的形状,进行高精度的加工。作为详细的修正方法,计算所述第一种实施方式中所示的轮廓误差,进而,考虑到上述的磨损量M,对NC程序进行修正即可。
具体地说,对于工具3的尖端的0°到90°为止的91个角度,分别计算磨损量M,将以NC程序的进度率为100%时的工具3的形状(即,考虑到磨损量M的工具3的形状)为基准的轮廓误差作为参考标号“#600~690”存储到控制部13的存储器中。即,“#500~#590”是没有考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号,“#600~#690”是考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号。
并且,根据加工的进度率,分配参考标号#500~#590、以及参考标号#600~#690,并计算修正值,对NC程序进行修正。图32是表示0°~90°的各个角度的参考标号#500和参考标号#600的分配率的说明图。设定从工具3进行的加工开始起直到结束为止的分配率。如从图32理解到的那样,在加工开始之前,将没有考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#500~#590作为100%,将考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#600~#690作为0%。之后,随着进度率升高,使参考标号#600~#690的比例增加,使参考标号#500~#590的比例降低。在加工结束时,将没有考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#500~#590作为0%,将考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#600~#690作为100%。
例如,当例举作为前面所述的图8的(f85)中记载的X成分的[-1.68077+[-0.90974*[#565*0.227+#566*0.773]]]的例子时,将参考标号“#565”作为以规定的比例分配“#565”和“#665”得到的数值。同样地,将参照点“#566”作为以规定的比例分配“#566”和“#666”得到的数值。
具体地说,在图8的(f8)所示的“#565*0.227”为“(0.667)*(#565)+(0.333)*(#665)”。在该情况下,没有考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#565的比例为“0.667”,考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号#665的比例为“0.333”。
即,在角度为65°的情况下,如图30的公式所示,计算X坐标。另外,对于Y坐标、Z坐标,虽然省略了说明,但是采用与X坐标同样的运算公式。
因磨损而变化后的实际的工具的形状,直到加工结束并实施测定之前是无法知道的。但是,通过参照在前面所述的图28中所示的曲线,可以推定磨损量。
接着,参照图31所示的流程图,对于被加工物的加工机的处理步骤进行说明。
起初,在图31的步骤S31,基于市面上销售的CAM,生成加工被加工物5时的NC程序、即工具3的加工路径的三维坐标。
在步骤S32,对NC程序和加工机的CAD数据进行比较,利用上述方法,计算工具3的各区域R1~R5的切削移动距离。
在步骤S33,预测各区域R1~R5的每个切削移动距离的磨损量M。具体地说,作成图28中所示的曲线,预测各区域R1~R5的每一个的与进度率相应的磨损量M。
在步骤S34,在NC程序中,附加增加了磨损预测的矢量运算公式,进而,将加工结束时刻的工具3的各个角度(0°~90°)的总磨损量保存在专用的文件等中。
在步骤S35,将NC程序读取到加工机1的控制部13中。
在步骤S36,由采用激光等的工具形状测定装置31测定对被加工物5进行加工的工具3的形状,采集工具形状。
在步骤S37,基于在步骤S14的处理中采集的工具形状,计算NC程序的修正量,将参考标号(#500~#590)设置到控制部13的存储器等中。
在步骤S38,基于工具3的磨损量的数据,计算NC程序的修正量,将参考标号(#600~#690)设置到控制部13的存储器等中。之后,在步骤S39,开始由工具3进行的加工。这样,可以基于考虑到工具3的磨损量M的轮廓误差来修正NC程序并使工具3动作,实施被加工物5的加工。
这样,在根据本实施方式的被加工物的加工机中,预先测定随着对被加工物5的加工的进行而变动的工具3的磨损量,推定与切削移动距离相应的磨损量。并且,在工具3对被加工物5的加工开始之后,随着加工的进行,使没有考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号“#500~#590”和考虑到磨损量M的轮廓误差的参考标号“#600~#690”的比例变化,对NC程序进行修正。从而,能够进行与工具3的轮廓误差以及工具3的磨损量相应的恰当的NC程序的修正,能够高精度地加工被加工物5。
另外,对于参考标号#500~#590与参考标号#600~#690的比例,作为一个例子,可以以图32所示的比例为例进行说明,但是,本发明并不局限于此,可以根据被加工物5、工具3的形状、状况适当地变更。
接着,对于本实施方式的变形例进行说明。在上述的说明中,如图32所示,在从工具3进行加工开始时起直到加工结束为止的期间,根据NC程序的进度率,变更表示没有考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#500~#590和表示考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#600~#690的分配。
在变形例中,在从开始加工起直到结束为止的期间,设定一个或者多个中间点,以中间点作为区分,设定表示没有考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号“#500~#590”和考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号“#600~#690”,变更它们的分配。
例如,如图34所示,在加工开始点P0和加工结束点P4之间,设定三个中间点P1、P2、P3。并且,将在各个中间点P1~P3,取得预先预测的磨损量的数据,存储到存储器中。并且,在从加工开始点P0到中间点P1、从中间点P1到P2、从中间点P2到P3、从中间点P3到加工结束点P4的各个区间,设定参考标号#500~#590与参考标号#600~#690的比例。X轴、Y轴、Z轴的加工位置的运算方法与已经说明过的一样。
在对P0~P1的区间进行加工时,将在中间点P1处的没有考虑到磨损量的轮廓误差的修正值作为P0~P1区间的参考标号#500~#590。另外,将在中间点P1处考虑到预测的磨损量的轮廓误差的修正值作为P0~P1区间的参考标号#600~#690。
在工具3到达中间点P时,在该中间点P1,使工具3停止,测定该工具3的工具形状。并且,基于计算出的轮廓误差(中间点P1处的工具形状的实测值)和中间点P2处的磨损量的预测值,计算修正值,作为P1~P2区间中的参考标号#600~#690。
进而,将P0~P1区间的参考标号#600~#690代入到P1~P2区间的参考标号#500~#590中。
并且,在工具3到达中间点P2时,在该中间点P2处,使工具3停止,测定该工具3的工具形状,基于计算出的轮廓误差(中间点P2处的工具形状的实测值)和中间点P3处的磨损量的预测值来计算修正值,作为P2~P3区间的参考标号#600~#690。
同样地,将P1~P2区间的参考标号#600~#690代入到P2~P3区间的参考标号#500~#590中。
并且,在工具3到达中间点P3时,在该中间点P3,使工具3停止,测定该工具3的工具形状,基于计算出的轮廓误差(中间点P3处的工具形状的实测值)和加工结束点P4处的磨损量的预测值来计算修正值,作为P3~P4区间的参考标号#600~#690。
进而,将P2~P3区间的参考标号#600~#690代入到P3~P4区间的参考标号#500~#590中。
这样,由于每当到达中间点P1~P3时,测定工具3的工具形状,设定表示考虑到预测的磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#600~#690,因此,可以进一步提高加工的精度。
即,在已经说明的例子中,只考虑到加工结束时的磨损量,而设定表示考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#600~#690,但是,在变形例中,由于将从加工开始到加工结束为止的加工路径划分成四个区间,对每个区间设定表示没有考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#500~#590、以及表示考虑到磨损量的轮廓误差的修正值的参考标号#600~#690,因此,能够进一步提高加工精度。
进而,在各中间点P1、P2、P3处,由于在区间结束时的“#600的比例为100%”的数值与下一个区间开始时的“#500的比例为100%”的数值相一致,因此,可以避免工具3的急剧变动。另外,在使工具3停止之后再次开始加工时,可以避免产生阶梯差。
这样,在本变形例中,由于将工具3的加工路径划分成多个(例如,划分成四个)来设定磨损的参考标号,因此,能够以更高的精度设定工具3的加工位置。
不过,也可以将上面记载的内容作为被加工物的加工方法来掌握。
即,也可以作为下面所述的被加工物的加工方法来掌握,即,所述加工方法具有:被加工物保持阶段,在该阶段,保持被加工物;工具保持阶段,在该阶段,保持对在所述被加工物保持阶段被保持的已经被保持的被加工物进行加工的工具;以及移动阶段,在该阶段,为了利用在所述工具保持阶段被保持的已经被保持的工具对所述已经被保持的被加工物进行加工,使所述已经被保持的工具相对于所述已经被保持的被加工物移动,所述移动阶段是基于NC程序使所述已经被保持的工具相对于所述已经被保持的被加工物移动的阶段,在所述NC程序中,装入有用于计算所述已经被保持的工具的位置的运算公式。
在上述被加工物的加工方法中也可以为,为了抑制由所述已经被保持的工具的轮廓误差引起的所述已经被保持的被加工物的加工误差的产生,所述NC程序利用所述运算公式来修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,对在加工所述已经被保持的被加工物时的所述已经被保持的工具的一个加工点或者多个加工点,进行基于所述已经被保持的工具的轮廓误差的所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,离散地(不连续地)选择求出所述轮廓误差的所述已经被保持的工具的部位,在所述加工点为不存在所述轮廓误差的所述已经被保持的工具的部位的情况下,利用所述加工点位于其间的相互邻接的两个部位的轮廓误差,计算所述加工点的轮廓误差,利用该计算出的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,根据与所述已经被保持的工具的圆弧部的半径相对的所述已经被保持的被加工物的被加工面的半径,改变所述已经被保持的工具的轮廓误差的截止频率,对于表示所述已经被保持的工具的轮廓误差的曲线进行滤波,基于该已经被滤波的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,根据与所述已经被保持的工具的圆弧部的半径相对的所述已经被保持的被加工物的被加工面的半径,改变将所述已经被保持的工具的轮廓误差平均化时的平均化的范围,将表示所述已经被保持的工具的轮廓误差的曲线平均化,基于该已经被平均化的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,根据所述加工点处的所述已经被保持的被加工物的形状公差,利用所述加工点处的所述已经被保持的工具的轮廓误差或者所述加工点附近的所述已经被保持的工具的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,具有轮廓误差测定阶段,在该阶段,每进行规定时间所述已经被保持的被加工物的加工,就进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,在根据所述轮廓误差测定阶段的测定结果进行所述已经被保持的工具的位置的修正时,为了防止在该修正的前后在所述已经被保持的被加工物的表面形成阶梯差,伴随着所述已经被保持的工具对所述已经被保持的被加工物的加工的进行,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,具有工具形状差测定阶段,在该阶段,在即将更换所述已经被保持的工具之前和刚刚更换之后,进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,求出所述之前之后的所述已经被保持的工具形状差,或者,在即将进行所述已经被保持的工具的整形修整之前和刚刚进行了所述已经被保持的工具的整形修整之后,进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,求出在所述之前之后的所述已经被保持的工具形状差,为了防止因进行了所述已经被保持的工具的更换或者所述已经被保持的工具的整形修整,而在所述已经被保持的被加工物的表面形成阶梯差,根据在所述工具形状差测定阶段求出的工具形状差,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,为了防止所述已经被保持的被加工物的切削量变得不足,而退回到进行了所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定的两个时刻之间的加工路径的中间部,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,基于所述NC程序,在从所述已经被保持的工具开始所述被加工物的加工起直到加工结束为止的期间,计算作为相对于所述被加工物移动的路径的加工路径,对所述已经被保持的工具中的各个部位,计算作为切削所述被加工物的距离的切削移动距离,并且,根据由所述已经被保持的工具进行的加工结束时的所述各个部位的磨损量,取得所述各个部位的切削移动距离与磨损量之间的关系,除了所述已经被保持的工具的轮廓误差之外,还基于所述切削移动距离与磨损量的关系,修正所述NC程序。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,设定没有考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量和考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例,随着所述加工路径从所述加工开始趋向加工结束,使没有考虑所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例降低,并且,使考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例增加。
另外,在上述被加工物的加工方法中也可以为,将所述加工路径划分成多个路径,对于划分出的各个路径的每一个,取得所述已经被保持的工具的磨损量,在从所述各个路径的开始起到路径的结束为止的期间,设定没有考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量与考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例。
另外,上面记载的内容,也可以作为程序(NC程序;被加工物的加工程序)来掌握。
即,也可以作为如下的程序来掌握:所述程序为了利用由工具保持部保持的已经被保持的工具对由被加工物保持部保持的已经被保持的被加工物进行加工,在被加工物的加工机中实施使所述已经被保持的工具相对于所述已经被保持的被加工物移动的移动步骤,所述程序装入有用于计算所述已经被保持的工具的位置的运算公式。
在上述程序中也可以为,为了抑制由所述已经被保持的工具的轮廓误差引起的所述已经被保持的被加工物的加工误差的产生,利用所述运算公式来修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述程序中也可以为,对于在加工所述已经被保持的被加工物时的所述已经被保持的工具的一个加工点或者多个加工点,进行基于所述已经被保持的工具的轮廓误差的所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述程序中也可以为,离散地(不连续地)选择求出所述轮廓误差的所述已经被保持的工具的部位,在所述加工点成为不存在所述轮廓误差的所述已经被保持的工具的部位的情况下,利用所述加工点位于其间的相互邻接的两个部位的轮廓误差,计算所述加工点的轮廓误差,利用该计算出的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述程序中也可以为,根据与所述已经被保持的工具的圆弧部的半径相对的所述已经被保持的被加工物的被加工面的半径,改变所述已经被保持的工具的轮廓误差的截止频率,对于表示所述已经被保持的工具的轮廓误差的曲线进行滤波,基于该已经被滤波的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述程序中也可以为,根据与所述已经被保持的工具的圆弧部的半径相对的所述已经被保持的被加工物的被加工面的半径,改变将所述已经被保持的工具的轮廓误差平均化时的平均化的范围,将表示所述已经被保持的工具的轮廓误差的曲线平均化,基于该已经被平均化的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述程序中也可以为,根据加工点处的所述已经被保持的被加工物的形状公差,利用所述加工点处的所述已经被保持的工具的轮廓误差或者所述加工点附近的所述已经被保持的工具的轮廓误差,进行所述已经被保持的工具的位置的修正。
另外,在上述程序中也可以为,每进行规定时间的所述已经被保持的被加工物的加工,就进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,在根据所述轮廓误差的测定的测定结果来进行所述已经被保持的工具的位置的修正时,为了防止在该修正的前后,在所述已经被保持的被加工物的表面形成阶梯差,伴随着所述已经被保持的工具对所述已经被保持的被加工物的加工的进行,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述程序中也可以为,在即将更换所述已经被保持的工具之前和刚刚更换之后,进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,求出所述之前之后的所述已经被保持的工具的形状差,或者,在即将进行所述已经被保持的工具的整形修整之前和刚刚进行了所述已经被保持的工具的整形修整之后,进行所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定,求出所述之前之后的所述已经被保持的工具的形状差,为了防止因进行了所述已经被保持的工具的更换或者所述已经被保持的工具的整形修整而在所述已经被保持的被加工物的表面形成阶梯差,根据所述求出的工具形状差,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述程序中也可以为,为了防止所述已经被保持的被加工物的切削量变得不足,退回至进行了所述已经被保持的工具的轮廓误差的测定的两个时刻之间的加工路径的中间部,修正所述已经被保持的工具的位置。
另外,在上述程序中也可以为,基于NC程序,在从所述已经被保持的工具开始所述被加工物的加工起直到加工结束为止的期间,计算作为相对于所述被加工物移动的路径的加工路径,对于所述已经被保持的工具中的各个部位,计算作为切削所述被加工物的距离的切削移动距离,并且,根据由所述已经被保持的工具进行的加工结束时的所述各个部位的磨损量,取得所述各个部位的切削移动距离与磨损量的关系,除了所述已经被保持的工具的轮廓误差之外,还基于所述切削移动距离与磨损量的关系,修正所述NC程序。
另外,在上述程序中也可以为,设定没有考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量与考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例,随着所述加工路径从所述加工开始趋向加工结束,使没有考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例降低,并且,使考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例增加。
另外,在上述程序中也可以为,将所述加工路径划分成多个路径,对划分出的各个路径取得所述已经被保持的工具的磨损量,在从所述各个路径的开始起直到路径结束为止的期间,设定没有考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量与考虑到所述磨损量的轮廓误差的修正量的比例。
上面,说明了几种实施方式,但是,基于上述公开的内容,可以进行实施方式的修正乃至变形。
Claims (8)
1.一种利用工具对被加工物进行加工的方法,其中,包括:
保持所述被加工物,
保持所述工具,
根据由包含有计算被保持的所述工具的位置的运算公式的NC程序进行的控制,使被保持的所述工具相对于被保持的所述被加工物移动。
2.如权利要求1所述的方法,其中,
所述运算公式包含有对由被保持的所述工具的轮廓误差引起的被保持的所述被加工物的加工误差进行修正的量。
3.如权利要求2所述的方法,其中,
对于被保持的所述工具的一个以上加工点,计算在所述运算公式中进行修正的量。
4.如权利要求3所述的方法,其中,还包括:
在被保持的所述工具中离散地选择测定所述轮廓误差的多个部位,
在所述加工点与离散地选择的所述部位不同的情况下,利用在所述加工点位于其间的相互邻接的两个部位测定的所述轮廓误差,计算所述加工点处的轮廓误差,利用计算出的轮廓误差进行被保持的所述工具的位置的修正。
5.如权利要求2~4中任一项所述的方法,其中,还包括:
被保持的所述工具是球头铣刀或者圆角端铣刀,
根据与被保持的所述工具的圆弧部的半径相对的被保持的所述被加工物的被加工面的半径,改变被保持的所述工具的轮廓误差的截止频率,对于表示被保持的所述工具的轮廓误差的曲线进行滤波,基于已经被滤波的轮廓误差,进行对被保持的所述工具的位置的修正。
6.如权利要求2~4中任一项所述的方法,其中,还包括:
被保持的所述工具是球头铣刀或者圆角端铣刀,
根据与被保持的所述工具的圆弧部的半径相对的被保持的所述被加工物的被加工面的半径,改变将被保持的所述工具的轮廓误差平均化时的平均化的范围,将表示被保持的所述工具的轮廓误差的曲线平均化,基于已经被平均化的轮廓误差,进行对被保持的所述工具的位置的修正。
7.如权利要求3或4所述的方法,其中,还包括:
被保持的所述工具是球头铣刀或者圆角端铣刀,
根据所述加工点处的被保持的所述被加工物的形状公差,利用所述加工点处的被保持的所述工具的轮廓误差或者所述加工点附近的被保持的所述工具的轮廓误差,进行对被保持的所述工具的位置的修正。
8.一种利用工具对被加工物进行加工的装置,配备有:
保持所述被加工物的保持部;
保持所述工具的工具保持部;以及
移动部,所述移动部由NC程序来控制,所述NC程序包含有计算被保持的所述工具的位置的运算公式,所述移动部使被保持的所述工具相对于被保持的所述被加工物移动。
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