JP2004341984A

JP2004341984A - Numerical value control device and numerical value control method

Info

Publication number: JP2004341984A
Application number: JP2003140068A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Matsumoto; 本一郎松; Jun Fujita; 田純藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP4271487B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a numerical value control device and a numerical value control method which can conduct process in accordance with a request. <P>SOLUTION: From a process program including a process route by a plurality of fine straight line blocks and process surface grade information comprising smoothness emphasis information, accuracy emphasis information and speed emphasis information, the process surface grade information and the group of the fine straight line blocks to which the process surface grade information is applied are extracted. When the process surface grade information is the smooth emphasis information, a smooth curve which approximates the group of the fine straight blocks to which the smooth emphasis information is applied is calculated to perform process along the smooth curve. Meanwhile, if the process surface grade information is accuracy emphasis information, the linear interpolation of the part between the starting point and the end point of the individual fine straight blocks is performed. On the contrary, if the process surface grade information is the speed emphasis information, the linear or curve interpolation of the part between the starting point and the end point of the individual fine straight blocks is performed at a speed higher than those of the above two cases. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械を数値制御する数値制御装置及び数値制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲線を点群データに変換したプログラムによって金型加工を行う際に、加工結果が良好かどうかを判定する基準として、加工面の滑らかさ、加工面の精度、加工時間が挙げられる。
【０００３】
これらのうち、加工面の滑らかさと加工面の精度とは相反する関係にある。即ち、各点の間を正確に直線切削すれば、精度の高い加工が実現されるが、加工面における滑らかさの程度は低くなる。これに対し、滑らかな表面（例えば円弧）となるように加工を行うと、例えば各点群の座標が変動して、切削の精度が落ちる。
【０００４】
一方、加工面の滑らかさ、加工面の精度及び加工時間のうち、加工時間は、加工面の滑らかさ及び加工面の精度に対して相反する関係にある。即ち、加工時間を短くすべく、例えば、加工速度を高くすると、機械振動やサーボ系の追従遅れにより加工の精度が落ち、また、機械振動により滑らかさの程度が低下する。
【０００５】
以上の３つの項目（加工面の精度、加工面の滑らかさ、加工速度）のうち、いずれを重視するかは、１つの加工物においても、加工箇所によって異なる場合が多い。このことを、図６を用いて、具体的に説明する。
【０００６】
図６（ａ）は、プレス金型のオス型及びメス型をそれぞれ分離した状態で示す図である。図６（ｂ）は、オス型及びメス型を組み合わせた状態を示す図である。
【０００７】
図６（ａ）において、オス型２１の密着部分２３ａと、メス型２２の密着部分２３ｂとは、プレス時において、図６（ｂ）に示すように、がっちりとくっつく必要があるので、高い「精度」が要求される。
【０００８】
また、図６（ｂ）に示すように、メス型２２の表面部分２４は、意匠面になるので、高い「滑らかさ」が要求される。
【０００９】
また、図６（ｂ）に示すように、オス型２１の裏面部分２５は、製品の裏面になるので、短い「加工時間」が要求される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平８−２９２８０８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１１７６１７号公報
【特許文献３】
特開２００１−２１６０１１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、１つの加工においても、要求内容が加工箇所に変わり得るものの、従来のＮＣプログラムからでは、何が要求されているのかを読み取ることはできなかった。
【００１２】
そこで、数値制御装置は、与えられた点群データを元に、独自に形状認識などをして加工を行っていた。
【００１３】
しかし、これでは、客先の要求を十分に満たした加工を行っているとはいえない。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、要求内容に応じた加工をできる数値制御装置及び数値制御方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の数値制御装置は、複数の微少直線ブロックによる加工経路と、滑らかさ重視情報あるいは精度重視情報からなる加工面品位情報とを含む加工プログラムから、前記加工面品位情報及び前記加工面品位情報が適用される前記微少直線ブロック群を抽出する解析部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報である場合は、抽出された前記微少直線ブロック群を近似する滑らかな曲線を算出する曲線算出部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報である場合は、前記滑らかな曲線に沿った加工を行うための曲線補間データを逐次出力し、一方、前記加工面品位情報が前記精度重視情報である場合は、前記微少直線ブロックの始点及び終点間を直線補間する直線補間データを逐次出力する補間部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記滑らかな曲線は、前記微少直線ブロックの始点及び終点を通過するものであってもよい。また、前記滑らかな曲線は、例えば、円弧や、所定の関数に従った曲線である。上記微少直線ブロックは、例えば直線補間指令である。
【００１７】
上記第１の数値制御装置は、前記加工面品位情報を受け取り、受け取った前記加工面品位情報が前記精度重視情報であると判断した場合は、前記精度重視情報が適用される各前記微少直線ブロックについてそれぞれ第１の許容速度を算出し、一方、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報であると判断した場合は、前記滑らかさ重視情報が適用される各前記微少直線ブロックについてそれぞれ同一の第２の許容速度を算出する許容速度算出部をさらに備え、前記補間部は、前記第１及び第２の許容速度を超えないように、前記曲線補間データ及び前記直線補間データを逐次出力するように構成してもよい。
【００１８】
本発明の第２の数値制御装置は、複数の微少直線ブロックによる加工経路と、精度重視情報あるいは速度重視情報からなる加工面品位情報とを含む加工プログラムから、前記加工面品位情報及び前記加工面品位情報が適用される前記微少直線ブロック群を抽出する解析部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記精度重視情報である場合は、前記微少直線ブロックに対応した許容速度として第１の許容速度を算出し、前記加工面品位情報が前記速度重視情報であると判断した場合は、前記微少直線ブロックに対応した前記許容速度として前記第１の許容速度よりも大きな第２の許容速度を算出する許容速度算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記第２の数値制御装置において、前記許容速度算出部は、前記加工面品位情報が速度重視情報であると判断した場合は、前記速度重視情報が適用される各前記微少直線ブロックについてそれぞれ同一の前記第２の許容速度を算出するものであってもよい。
【００２０】
本発明の第３の数値制御装置は、複数の微少直線ブロックによる加工経路と、滑らかさ重視情報、精度重視情報あるいは速度重視情報からなる加工面品位情報とを含む加工プログラムから、前記加工面品位情報及び前記加工面品位情報が適用される前記微少直線ブロック群を抽出する解析部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報である場合は、抽出された前記微少直線ブロック群を近似する滑らかな曲線を算出する曲線算出部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記精度重視情報あるいは前記滑らかさ重視情報である場合は、前記微少直線ブロックに対応した許容速度として第１あるいは第２の許容速度を算出し、一方、前記加工面品位情報が前記速度重視情報であると判断した場合は、前記微少直線ブロックに対応した前記許容速度として前記第１及び第２の許容速度よりも大きな第３の許容速度を算出する許容速度算出部と、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記精度重視情報である場合は、前記微少直線ブロックの始点及び終点間を直線補間する直線補間データを前記第１の許容速度を超えないように逐次出力し、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報である場合は、前記滑らかな曲線に沿った加工を行うための曲線補間データを前記第２の許容速度を超えないように逐次出力し、前記加工面品位情報が前記速度重視情報である場合は、前記微少直線ブロックの始点及び終点間を直線補間あるいは曲線補間する補間データを前記第３の許容速度を超えないように逐次出力する補間部と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
上記第３の数値制御装置において、前記曲線算出部は、前記加工面品位情報が前記速度重視情報である場合は、抽出された前記微少直線ブロック群を近似する円弧を算出し、前記許容速度算出部は、各前記微少直線ブロックに対応した前記第３の許容速度としてそれぞれ同一のものを算出し、前記補間部は、前記加工面品位情報が前記速度重視情報である場合は、前記円弧に沿った加工を行うための曲線補間データを前記第３の許容速度を超えないように逐次出力するように構成してもよい。
【００２２】
本発明の第１の数値制御方法は、複数の微少直線ブロックによる加工経路と、滑らかさ重視情報あるいは精度重視情報からなる加工面品位情報とを含む加工プログラムから前記加工面品位情報及び前記加工面品位情報が適用される前記微少直線ブロック群を抽出し、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記滑らかさ重視情報である場合は、前記滑らかさ重視情報が適用される前記微少直線ブロック群を近似する滑らかな曲線を算出し、算出された前記滑らかな曲線に沿った加工を行うための曲線補間データを逐次出力し、一方、前記加工面品位情報が前記精度重視情報である場合は、前記精度重視情報が適用される各前記微少直線ブロックの始点及び終点間を直線補間する直線補間データを逐次出力することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第２の数値制御方法は、複数の微少直線ブロックによる加工経路と、精度重視情報あるいは速度重視情報からなる加工面品位情報とを含む加工プログラムから前記加工面品位情報及び前記加工面品位情報が適用される前記微少直線ブロック群を抽出し、前記加工面品位情報の内容を判断し、前記加工面品位情報が前記精度重視情報である場合は、前記精度重視情報が適用される各前記微少直線ブロックのそれぞれについて第１の許容速度を算出し、前記加工面品位情報が前記速度重視情報である場合は、前記精度重視情報が適用される各前記微少直線ブロックのそれぞれについて前記第１の許容速度よりも大きな第２の許容速度を算出することを特徴とする。
【００２４】
上記第２の数値制御方法において、前記加工面品位情報が前記速度重視情報である場合は、各前記微少直線ブロックについてそれぞれ同一の前記第２の許容速度を算出することが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態としての数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、解析部２は、ＣＡＭ等によって出力された加工プログラムを解析して、後述する種々の情報を出力する。
【００２７】
図２は、加工プログラムの一例を示す。
【００２８】
この加工プログラムにおいて、“Ｎ〜”はシーケンス番号を示す。例えば“Ｎ００１”はシーケンス番号が１であることを示す。
【００２９】
“Ｘ〜”“Ｙ〜”“Ｚ〜”は目標点（目標座標）を示す。例えば、シーケンス番号１の“Ｘ０Ｙ０Ｚ０”は目標座標が（０，０，０）であることを示す。但し、シーケンス番号３以降におけるＸ、Ｙ、Ｚ座標の表記は省略してある。
【００３０】
シーケンス番号１の“Ｆ”は切削送り速度（ｍｍ／分）を示す。例えば、“Ｆ５０００”は、切削送り速度が５０００（ｍｍ／分）であることを示す。この切削送り速度は以降の全てのブロックに対して適用される。
【００３１】
シーケンス番号１の“Ｇ００”は早送り指令、シーケンス番号３〜１０、１２〜１８、２０〜２６の“Ｇ０１”は直線補間指令を示す。
【００３２】
シーケンス番号２の“Ｇ９８８Ｐ１”、シーケンス番号１１の“Ｇ９８８Ｐ２”、シーケンス番号１９の“Ｇ９８８Ｐ３”は、それぞれ本実施の形態の特徴となる指令であり、“Ｇ９８８Ｐ１”は精度重視指令、“Ｇ９８８Ｐ２”は滑らかさ重視指令、“Ｇ９８８Ｐ３”は速度重視指令を示す。各指令は、次の指令の直前のブロックまで適用される。例えば、シーケンス番号２の“Ｇ９８８Ｐ１”は、シーケンス番号３〜１０のブロックに、シーケンス番号１１の“Ｇ９８８Ｐ２”はシーケンス番号１２〜１８のブロックに、シーケンス番号１９の“Ｐ９８８Ｐ３”は、シーケンス番号２０〜２６のブロックに適用される。
【００３３】
最後のブロックにおける“Ｍ０２”はプログラムの終了を指示するコードである。
【００３４】
以上のような加工プログラムを解析部２は解析して、品位データ（精度重視、滑らかさ重視、速度重視）と、各品位データの適用されるシーケンス番号とからなる加工面品位情報を抽出する。例えば、解析部２は、上述の加工プログラムから、「精度重視―シーケンス番号３〜１０」「滑らかさ重視―シーケンス番号１２〜１８」「速度重視−シーケンス番号２０〜２６」を抽出する。
【００３５】
一方、解析部２は、“Ｇ００”及び“Ｇ０１”を含むブロックについて、切削有無情報（非切削あるいは切削）、目標点及び送り速度を抽出する。解析部２は、図示しないバッファを備え、このバッファ内に、抽出した切削有無情報、目標点及び送り速度をブロックごとに格納する。
【００３６】
解析部２は、上述の加工面品位情報（図２のプログラム例の場合は３つ）を、図１に示すように、目標点平滑化部３、形状認識部４、許容速度算出部５、目標送り速度算出部６及び加減速処理部８に送出する。
【００３７】
目標点平滑化部３は、解析部２から受け取った各加工面品位情報に含まれる品位データの内容を判断する。目標点平滑過部３は、品位データが精度重視であると判断した場合は何もしない。一方、目標点平滑化部３は、品位データが滑らかさ重視あるいは速度重視であると判断した場合は、その品位データが適用されるブロックの目標点を解析部２から取得し、取得した各目標点を、以下のようにして、平滑化処理する。
【００３８】
即ち、目標点平滑化部３は、まず、取得した各目標点について、各目標点を近似する滑らかな曲線（各目標点を通過するものも含む）を、周知の方法を用いて算出する。例えば、滑らかな曲線として円弧を算出する場合、各目標点から円弧上に法線を下ろしたときの最大長が最も短くなる円弧を算出する。そして、目標点平滑化部３は、各目標点を円弧上の点（平滑化後目標点）に修正して出力する。以上について、図３を用いてさらに詳しく説明する。
【００３９】
図３は、滑らかさ重視の品位データが適用されるブロックの目標点を平滑化処理する例を示した図である。
【００４０】
図３中には、滑らかさ重視の品位データが適用される各ブロックｎ〜ブロックｎ＋３の目標点Ｐｎ〜Ｐｎ＋３がＸ、Ｙ座標上に表示されている。これらの目標点Ｐｎ〜Ｐｎ＋３を近似する円弧として、上述の方法により算出された円弧Ｃ１が表示されている。各目標点Ｐｎ〜Ｐｎ＋３から、図３に示すように、Ｘ軸に対して垂直な方向に直線を引き、この直線と円弧Ｃ１とが交わる点を、各目標点Ｐｎ〜Ｐｎ＋３の平滑化後目標点Ｓｎ〜Ｓｎ＋３とする。なお、図中、目標点Ｐｎ−１は、ブロックｎ−１（図示せず）の目標点である。
【００４１】
目標点平滑化部３は、上のようにして算出した各平滑化後目標点を図示しないバッファに記憶するとともに、算出した滑らかな曲線の情報（例えば円弧の情報）を、図１に示すように、加減速処理部８に送出する。
【００４２】
形状認識部４は、複数の目標点（点群形状データ）あるいは複数の平滑後目標点（平滑化後点群形状データ）を用いて、各ブロックの形状情報及び曲率半径を取得する。
【００４３】
より詳しくは、形状認識部４は、解析部２から受け取った加工面品位情報に含まれる品位データの内容を判断する。
【００４４】
形状認識部４は、品位データが精度重視であると判断した場合は、この品位データが適用されるブロックの各目標点を解析部２から取得し、これら目標点を用いて、各ブロックの形状情報及び曲率半径を取得する。
【００４５】
つまり、解析部２は、各目標点から軌道軌跡を算出し、算出した軌道軌跡に基づき、例えば直線部、コーナー部、円弧部の形状情報を各ブロックについて取得する。
【００４６】
また、解析部２は、各ブロックの曲率半径を算出するには、例えば、まず、３つのブロック（第１〜第３のブロック）による目標点を通過する円弧を求め、その円弧の曲率半径を第２のブロックの曲率半径とする。次いで、第２〜第４のブロックの目標点を通過する円弧を求め、この円弧の曲率半径を第３のブロックの曲率半径とする。これを順次繰り返して、各ブロックの曲率半径を取得する。
【００４７】
但し、第１のブロックの曲率半径は第２のブロックと同じものに、最後のブロックｎの曲率半径はブロックｎ−１の曲率半径と同じものにする。なお、直線部における曲率半径は例えば無限大とする。
【００４８】
一方、形状認識部４は、品位データが滑らかさ重視あるいは速度重視であると判断した場合は、この品位データが適用されるブロックの各平滑化後目標点を目標点平滑化部３から取得する。そして、形状認識部４は、これら平滑化後目標点を用いて、上述と同様にして、各ブロックの曲率半径を取得する。上述の滑らかな曲線として円弧を算出した場合、これらの平滑化後目標点は、同一円弧上に位置するため、算出された各ブロックの曲率半径はいずれも同じ値を有する。
【００４９】
許容速度算出部５は、形状認識部４から各ブロックの曲率半径を受け取り、曲率半径により制限される許容速度を各ブロックについて算出する。
【００５０】
例えば、許容速度算出部５は、曲率半径と許容誤差量（切削時に許容される最大の経路誤差）とによって制限される許容速度を以下の（式１）を用いて算出し、また、曲率半径と設定加速度（切削時に許容される最大の加速度）とによって制限される許容速度等を以下の（式２）を用いて算出する。
【００５１】
許容速度算出部５は、算出した許容速度のうち、一番小さい値を有するものをそのブロックの最終的な許容速度として出力する。
【数１】

【００５２】
ここで、許容速度算出部５は、（式１）及び（式２）における許容誤差ｄＥ及び設定加速度Ａとして、精度重視、滑らかさ重視及び速度重視に対応したものをそれぞれ有している。
【００５３】
許容誤差ｄＥは、精度重視用のものが最も小さく、速度重視用のものが最も大きい。また、設定加速度Ａも同様に、精度重視用のものが最も小さく、速度重視用のものが最も大きい。
【００５４】
許容速度算出部５は、解析部２から受け取った品位データに対応した許容誤差ｄＥ及び設定加速度Ａを用いる。
【００５５】
但し、許容速度の算出に当たって、許容速度算出部５は、受け取った曲率半径が無限大の時は、あらかじめ保持させられた最大切削送り速度を許容速度として出力する。
【００５６】
許容速度算出部５は、上のようにして出力した許容速度を目標送り速度算出部６に送出する。
【００５７】
目標送り速度算出部６は、解析部２から各ブロックの送り速度を受け取り、受け取った送り速度を、目標送り速度算出部６から受け取った許容速度の範囲内で最適化し、目標送り速度として出力する。
【００５８】
より詳しくは、目標送り速度算出部６は、まず、解析部２から切削有無情報を取得し、この切削有無情報の内容を判断する。そして、目標送り速度算出部６は、切削有無情報が非切削であると判断した場合は、受け取った許容速度を目標送り速度として出力する。
【００５９】
一方、目標送り速度算出部６は、切削有無情報が切削であると判断した場合は、解析部２から取得した送り速度と、許容速度算出部５から受け取った許容速度とを比較する。そして、目標送り速度算出部６は、送り速度が許容速度以下であると判断すれば、この送り速度を目標送り速度として出力する。
【００６０】
一方、目標送り速度算出部６は、送り速度が許容速度よりも大きいと判断すれば、この送り速度を、許容速度を超えない範囲内で最適化したものを目標送り速度として出力する。この目標送り速度を許容速度と同じにすることが好ましい。
【００６１】
但し、いずれの場合においても、目標送り速度算出部６は、解析部２から受け取った品位データの内容が精度重視であると判断した場合は、形状認識部４から形状情報を取得し、算出した目標送り速度を形状情報の内容に応じた値に適宜最適化する。例えば、形状情報がコーナー部である場合は、算出した目標送り速度を周知の手段によって小さくする（減速する）。これにより、精度の高い加工を実現する。
【００６２】
目標送り速度算出部６は、以上のようにして出力した目標送り速度を加減速処理部８に送出する。
【００６３】
加減速処理部８は、目標送り速度算出部６から受信した各ブロックについての目標送り速度について、ブロック間における速度の変化が設定加速度以下となるように加減速処理を行う。設定加速度には、非切削時用の設定加速度と、切削時用の設定加速度がある。切削時用の設定加速度には、上述したように、精度重視用、滑らかさ重視用、速度重視用の設定加速度がある。これらの設定加速度は、上述の許容速度算出部５に加え、あらかじめ加減速処理部８に保持されている。
【００６４】
より詳しくは、目標送り速度を受信した加減速処理部８は、まず、各ブロックについての切削有無情報を解析部２から受け取り、この切削有無情報の内容を判断する。
【００６５】
加減速処理部８は、切削有無情報が非切削であると判断した場合は、解析部２からそのブロックの目標点を取得し、この目標点と、目標送り速度算出部６から受け取った目標送り速度とに基づき、所定のサンプリング時間に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各軸方向の移動量を逐次出力する。この際、ブロック間の速度変化が上述の非切削時用の設定加速度を超える場合は、この設定加速度を超えないように加減速処理を行って、各軸方向の移動量を出力する。
【００６６】
一方、加減速処理部８は、切削有無情報の内容が切削であると判断した場合は、解析部２から取得した加工面品位情報に基づき、そのブロックに適用される品位データの内容を判断する。
【００６７】
加減速処理部８は、品位データが精度重視であると判断した場合は、解析部２からそのブロックの目標点を取得し、この目標点と目標送り速度とに基づいて、所定のサンプリング時間に従って、各軸方向の移動量を逐次出力する。即ち、加減速処理部２は、各目標点間を直線補間する。ブロック間の速度変化が上述の精度重視用の設定加速度を超える場合は、この精度重視用の設定加速度を超えないような加減速処理を行う。
【００６８】
一方、加減速処理部８が、品位データが速度重視であると判断した場合は、加減速処理部８は、各ブロックの平滑化後目標点を目標点平滑化部３から取得する。加減速処理部８は、取得した平滑化後目標点と目標送り速度とに基づいて、所定のサンプリング時間に従って、各軸方向の移動量を逐次出力する。即ち、加減速処理部８は、平滑化後目標点間を直線補間あるいは曲線補間する。ブロック間の速度変化が速度重視用の設定加速度を超える場合は、この設定加速度を超えないような加減速処理を行う。
【００６９】
ここで、上述の滑らかな曲線として円弧が算出された場合は、各ブロックにおける目標送り速度が同一であるので（曲率半径が同一のため）、切削の開始及び終了時点等を除き、各ブロック間における加減速は行われないこととなる。即ち、一定の切削速度が保たれる。これにより、サーボ系の追従遅れ等による切削精度の低下が生じつつも高速な加工が行われる。
【００７０】
一方、加減速処理部８は、品位データが滑らかさ重視であると判断した場合も、同様に、各ブロックの平滑化後目標点を目標点平滑化部３から取得する。そして、加減速処理部８は、この平滑化後目標点と、目標点平滑化部３から受信した滑らかな曲線情報と、上述の目標送り速度とを用いて、所定のサンプリング時間に従って、各軸方向の移動量を逐次出力する。つまり、加減速処理部８は、これらのデータを用いて、滑らかな曲線に沿った補間データを逐次出力する。ブロック間の速度変化が滑らかさ重視用の設定加速度を超える場合は、加減速処理部８は、この設定加速度を超えないような加減速処理を行う。
【００７１】
ここで、上述の滑らかな曲線として円弧が算出された場合は、上述同様、目標送り速度が同一であるので、切削の開始及び終了時点等を除き、各ブロック間における加減速は行われない。従って、加減速による振動は発生せず、これにより、滑らかな加工を実現できる。
【００７２】
分配部９は、加減速処理部８によって算出された所定のサンプリング周期ごとの各軸方向の移動量を、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸位置指令として、サーボ系１１におけるＸ軸制御部１１ａ、Ｙ軸制御部１１ｂ及びＺ軸制御部１１ｃに順次送出する。
【００７３】
サーボ系１１におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸制御部１１ａ〜１１ｃは、分配部９から受信したＸ、Ｙ、Ｚ軸位置指令に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸における各送り軸（図示せず）を駆動し、各送り軸上の移動対象物（図示せず）を移動する。
【００７４】
次に、図１及び図４を用いて、この数値制御装置１の動作について説明する。
【００７５】
図４は、この数値制御装置１の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００７６】
まず、加工プログラム解析処理（ステップＳ１）では、解析部２は、図１に示すように、外部から受け取った加工プログラムを解析して、加工面品位情報を取得するとともに、各ブロックについて、切削有無情報、送り速度及び目標点を取得する。解析部２は、取得した切削有無情報、送り速度及び目標点をブロックごとに図示しないバッファに記憶すると共に、取得した加工面品位情報を、目標点平滑化部３、形状認識部４、許容速度算出部５、目標送り速度算出部６及び加減速処理部８に順次送出する。
【００７７】
次に、目標点平滑化処理（ステップＳ２）では、目標点平滑化部３は、図１に示すように、受け取った加工面品位情報における品位データの内容を判断する。そして、目標点平滑化部３は、品位データが滑らかさ重視あるいは速度重視であると判断した場合は、各ブロックの目標点を解析部２から取得する。そして、目標点平滑化部３は、取得した複数の目標点を近似する滑らかな曲線（例えば円弧）を算出し、各目標点を滑らかな曲線上の点に修正した平滑後目標点を求める。一方、目標点平滑化部３は、品位データが精度重視であると判断した場合は、何も行わない。目標点平滑化部３は算出した平滑化後目標点を図示しないバッファに記憶するとともに、算出した滑らかな曲線情報を、加減速処理部８に送出する。
【００７８】
形状情報及び曲率半径取得処理（ステップＳ３）では、形状認識部４は、解析部２から受け取った加工面品位情報における品位データの内容を判断する。そして、形状認識部４は、品位データが滑らかさ重視あるいは速度重視であると判断した場合は、その品位データが適用されるブロックの平滑化後目標点を目標点平滑化部３から取得する。一方、形状認識部４は、品位データが精度重視であると判断した場合は、各ブロックの目標点を解析部２から取得する。以上のようにして平滑化後目標点あるいは目標点を取得した形状認識部４は、取得した各平滑化後目標点あるいは各目標点を用いて、各ブロックの曲率半径、及び各ブロックの形状情報（精度重視の場合）を算出する。形状認識部４は、算出した曲率半径を許容速度算出部５に送出するとともに、算出した形状情報を図示しないバッファに記憶する。
【００７９】
次に、許容速度算出処理（ステップＳ４）では、許容速度算出部５は、形状認識部４から受け取った各ブロックの曲率半径に基づき、曲率半径の大きさによって制限される許容速度を算出する。許容速度算出部５は、算出した各ブロックの許容速度を順次、目標送り速度算出部６に送出する。
【００８０】
次に、目標送り速度算出処理（ステップＳ５）では、許容速度を受信した目標送り速度算出部６は、各ブロックの切削有無情報を解析部２から取得する。目標送り速度算出部６は、取得した切削有無情報の内容を判断し、非切削であると判断した場合は、受け取った許容速度を目標送り速度として出力する。一方、目標送り速度算出部６は、切削有無情報が切削であると判断した場合は、解析部２から各ブロックの送り速度を取得し、この送り速度を許容速度の範囲内で最適化し、目標送り速度として出力する。この際、解析部２は、上のステップＳ１で受信した加工面品位情報の内容が精度重視であると判断した場合は、形状認識部４から形状情報を取得し、この形状情報に基づき、適宜目標送り速度を最適化する。目標送り速度算出部６は、算出した各ブロックの目標送り速度を、加減速処理部８に送出する。
【００８１】
次に、加減速処理（ステップＳ６）では、目標送り速度を受信した加減速処理部８は、解析部２から各ブロックの切削有無情報を取得し、切削有無情報の内容を判断する。
【００８２】
加減速処理部８は、切削有無情報が非切削であると判断した場合は、解析部２からそのブロックの目標点を取得する。そして、加減速処理部８は、受信した目標点と上述の目標送り速度とを用いて、所定のサンプリング時間ごとの各軸方向の移動量を、非切削時用の設定加速度を超えない範囲内で逐次算出する。加減速処理部８は、算出した各軸方向の移動量を逐次、分配部９に送出する。
【００８３】
一方、加減速処理部８は、切削有無情報が切削であると判断した場合は、そのブロックの品位データの内容を、解析部２から取得した加工面品位情報に基づき判断する。
【００８４】
加減速処理部８は、そのブロックの品位データが精度重視であると判断した場合は、そのブロックの目標点を解析部２から取得する。そして、加減速処理部８は、取得した目標点と上述の目標送り速度とを用いて、そのブロックにおける各軸方向の移動量を逐次算出し（各目標点間を直線補間し）、分配部９に送出する。
【００８５】
また、加減速処理部８は、そのブロックの品位データが滑らかさ重視である判断した場合は、そのブロックの平滑化後目標点を目標点平滑化部３から取得し、取得した平滑化後目標点、目標点平滑化部３から受信した滑らかな曲線情報、及び上述の目標送り速度を用いて、そのブロックにおける各軸方向の移動量を逐次算出し（曲線補間を行い）、分配部９に送出する。
【００８６】
また、加減速処理部８は、当該ブロックの品位データが速度重視であると判断した場合は、そのブロックの平滑化後目標点を取得し、取得した平滑化後目標点及び上述の目標送り速度を用いて、そのブロックにおける各軸方向の移動量を逐次算出し（各平滑化後目標点間を直線補間あるいは曲線補間し）、分配部９に送出する。
【００８７】
分配処理（ステップＳ７）では、各軸方向の移動量を受信した分配部９は、受信した各軸方向の移動量を、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸位置指令として、所定のサンプリング周期ごとに、Ｘ軸制御部１１ａ、Ｙ軸制御部１１ｂ及びＺ軸制御部１１ｃに送出する。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸制御部１１ａ〜１１ｃは、受信した各Ｘ、Ｙ、Ｚ軸位置指令に従って、各軸における送り軸を駆動し、各送り軸上の移動対象物を移動する。
【００８８】
次に、所定の指令経路に従って精度重視、滑らかさ重視、速度重視によってそれぞれ加工した例をそれぞれ比較して説明する。
【００８９】
図５（ａ）は、所定の指令経路を示す図である。
【００９０】
図５（ａ）に示すように、この指令経路は、例えば７つの直線補間指令から形成され、各指令の目標点は、それぞれ、目標点ｔ１〜ｔ７である。図中ｔ０は始点である。始点ｔ０において切削工具は停止しているものとする。また、ｔ７は終点である。終点（目標点）ｔ７において、切削工具は停止するものとする。各直線補間指令における指令送り速度（図２の“Ｆ５０００”参照）はそれぞれ同一であるとする。
【００９１】
図５（ｂ）−１は、上述の所定の指令経路に従って精度重視（図２の“Ｇ９８８Ｐ１”参照）により加工した場合の実際の送り速度及び実際の経路を示す図である。
【００９２】
図５（ｂ）−２は、滑らかさ重視（図２の“Ｇ９８８Ｐ２”参照）により上述の所定の指令経路に従って加工を行った場合の実際の送り速度及び実際の経路を示す図である。
【００９３】
図５（ｂ）−３は、速度重視（“Ｇ９８８Ｐ３”）により上述の所定の指令経路に従って加工を行った場合の実際の送り速度及び実際の経路を示す図である。
【００９４】
まず、図５（ｂ）−１の右図に示すように、精度重視の場合、指令経路に正確に沿った加工が行われている。即ち、各目標点間を直線に切削する加工が行われている。左図において、目標点ｔ３及び目標点ｔ４に向けてそれぞれ減速しているのは、目標点ｔ３及び目標点ｔ４が、それぞれコーナー部と認識されたためである。
【００９５】
次に、図５（ｂ）−２の右図に示すように、滑らかさ重視の場合、各目標点ｔ１〜ｔ７から多少はずれるものの、図示しない平滑化後目標点を通過する円弧（滑らかな曲線）に沿った滑らかな加工が行われている。各ブロック（各経路）における曲率半径が一定のため、許容速度は一定である。従って、左図に示すように、切削開始及び切削終了時に加減速を行う場合を除き、切削速度（目標送り速度）は一定とされ、加減速による振動の影響はほとんどない（但し、上述の指令送り速度はこの許容速度よりも大きく、目標送り速度はこの許容速度に制限されるものとする）。
【００９６】
次に、図５（ｂ）−３の右図に示すように、速度重視の場合、図５（ｂ）−２と同様に、図示しない平滑化後目標点を通過する円弧に沿った加工が行われる。この際、左図に示すように、切削速度は高くなり、このため、サーボ系の追従遅れ等が生じ、経路は、円弧から大きくはずれる。
【００９７】
以上のように、本実施の形態によれば、加工の要求内容を加工情報としてＮＣプログラムに組み込み、この加工情報に基づいた加工を行うようにしたので、ＮＣ装置側で加工内容を推測することなく、客先要求を好適に満たした加工を実現することができる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明によれば、加工プログラム中に記述された加工面品位情報に基づいて加工を行うようにしたので、適正な加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態としての数値制御装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】加工プログラムの一例を示す。
【図３】平滑化処理を説明するための図である。
【図４】図１の数値制御装置の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図５】精度重視、滑らかさ重視、速度重視による加工例をそれぞれ比較して示す図である。
【図６】プレス金型のオス型及びメス型例を示す断面図である。
【符号の説明】
１数値制御装置
２解析部
３目標点平滑化部
４形状認識部
５許容速度算出部
６目標送り速度算出部
８加減速処理部
９分配部
１１サーボ系[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a numerical control device and a numerical control method for numerically controlling a machine tool.
[0002]
[Prior art]
When performing die machining using a program in which a free curve is converted into point cloud data, criteria for determining whether or not the machining result is good include smoothness of the machining surface, accuracy of the machining surface, and machining time.
[0003]
Of these, the smoothness of the machined surface and the accuracy of the machined surface are in a conflicting relationship. In other words, if accurate straight cutting is performed between the points, highly accurate machining is realized, but the degree of smoothness on the machined surface is reduced. On the other hand, if processing is performed so as to have a smooth surface (for example, an arc), for example, the coordinates of each point group fluctuate, and the precision of cutting decreases.
[0004]
On the other hand, among the smoothness of the processing surface, the accuracy of the processing surface, and the processing time, the processing time has an opposite relationship with the smoothness of the processing surface and the accuracy of the processing surface. That is, if the processing speed is increased in order to shorten the processing time, for example, the precision of the processing is reduced due to mechanical vibration or a delay in following the servo system, and the degree of smoothness is reduced due to the mechanical vibration.
[0005]
Which of the above three items (accuracy of the processing surface, smoothness of the processing surface, processing speed) is to be prioritized often differs depending on the processing location even in one workpiece. This will be specifically described with reference to FIG.
[0006]
FIG. 6A is a diagram showing a male mold and a female mold of a press die separated from each other. FIG. 6B is a diagram showing a state where the male type and the female type are combined.
[0007]
In FIG. 6 (a), the close contact portion 23a of the male mold 21 and the close contact portion 23b of the female mold 22 need to be firmly adhered during pressing as shown in FIG. 6 (b). Accuracy "is required.
[0008]
In addition, as shown in FIG. 6B, since the surface portion 24 of the female mold 22 becomes a design surface, high “smoothness” is required.
[0009]
In addition, as shown in FIG. 6B, since the back surface portion 25 of the male mold 21 becomes the back surface of the product, a short "processing time" is required.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-8-292808
[Patent Document 2]
JP 2001-117617 A
[Patent Document 3]
JP 2001-216011 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, even in one processing, although the requested content can be changed to the processing location, it is not possible to read what is required from the conventional NC program.
[0012]
Therefore, the numerical control device performs processing by performing shape recognition or the like on the basis of the given point cloud data.
[0013]
However, this cannot be said to be a process that sufficiently satisfies the customer's requirements.
[0014]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a numerical control device and a numerical control method capable of performing processing in accordance with required contents.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The first numerical control device according to the present invention is configured to execute the processing surface quality information and the processing from a processing program including a processing path using a plurality of minute linear blocks and processing surface quality information including smoothness-oriented information or accuracy-oriented information. An analysis unit that extracts the minute linear block group to which the surface quality information is applied, and determines the content of the processed surface quality information. If the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, the extracted A curve calculating unit that calculates a smooth curve approximating the minute linear block group, and determines the content of the processed surface quality information, and when the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, Sequentially outputs curve interpolation data for performing machining along the line, while, when the machining surface quality information is the accuracy-oriented information, the distance between the start point and the end point of the minute linear block is Characterized in that it comprises an interpolation section for outputting a linear interpolation data line interpolation sequentially, the.
[0016]
The smooth curve may pass through a start point and an end point of the minute linear block. The smooth curve is, for example, an arc or a curve according to a predetermined function. The minute linear block is, for example, a linear interpolation command.
[0017]
The first numerical control device receives the processed surface quality information, and, when determining that the received processed surface quality information is the accuracy-oriented information, each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied. For each of the fine straight line blocks to which the smoothness-oriented information is applied, when it is determined that the processed surface quality information is the smoothness-oriented information. The apparatus further includes an allowable speed calculation unit that calculates a second allowable speed, wherein the interpolation unit sequentially outputs the curve interpolation data and the linear interpolation data so as not to exceed the first and second allowable speeds. May be configured.
[0018]
The second numerical control device according to the present invention is configured such that the machining surface quality information and the machining surface are obtained from a machining program including a machining path formed by a plurality of minute linear blocks and machining surface quality information including accuracy-oriented information or speed-oriented information. An analysis unit for extracting the fine straight line block group to which the quality information is applied, and the content of the processed surface quality information is determined. If the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, the analysis unit corresponds to the fine linear block. A first permissible speed is calculated as the permissible speed, and when it is determined that the processed surface quality information is the speed-oriented information, the permissible speed corresponding to the minute linear block is lower than the first permissible speed. An allowable speed calculation unit for calculating a large second allowable speed.
[0019]
In the second numerical control device, when the permissible speed calculation unit determines that the processing surface quality information is speed-oriented information, the permissible speed calculation unit performs the same processing for each of the minute linear blocks to which the speed-oriented information is applied. The second allowable speed may be calculated.
[0020]
The third numerical controller according to the present invention is configured to execute the machining surface quality from a machining program including a machining path formed by a plurality of minute linear blocks and machining surface quality information including smoothness-oriented information, accuracy-oriented information, or speed-oriented information. An analysis unit that extracts the minute linear block group to which the information and the processed surface quality information are applied, and determines the content of the processed surface quality information, and when the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, A curve calculation unit that calculates a smooth curve approximating the extracted minute linear block group, and determines the content of the processed surface quality information, and the processed surface quality information is determined by the accuracy-oriented information or the smoothness-based information. In some cases, the first or second allowable speed is calculated as the allowable speed corresponding to the minute linear block, while the processed surface quality information is the speed-oriented information. If it is determined that the permissible speed is greater than the first and second permissible speeds as the permissible speed corresponding to the minute linear block, an allowable speed calculating unit that calculates a third permissible speed; Judging the contents, and when the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, sequentially outputs linear interpolation data for linearly interpolating between the starting point and the ending point of the minute linear block so as not to exceed the first allowable speed. If the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, curve interpolation data for performing processing along the smooth curve is sequentially output so as not to exceed the second allowable speed, and When the processing surface quality information is the speed-oriented information, interpolation data for linear interpolation or curve interpolation between the start point and the end point of the minute linear block is sequentially processed so as not to exceed the third allowable speed. Characterized in that it comprises a interpolation unit to output.
[0021]
In the third numerical control device, when the processed surface quality information is the speed-oriented information, the curve calculation unit calculates an arc approximating the extracted minute linear block group, and calculates the allowable speed. The unit calculates the same as the third permissible speed corresponding to each of the minute linear blocks, and the interpolating unit follows the circular arc when the machining surface quality information is the speed-oriented information. It may be configured to sequentially output the curve interpolation data for performing the modified processing so as not to exceed the third allowable speed.
[0022]
According to a first numerical control method of the present invention, the machining surface quality information and the machining surface are obtained from a machining program including a machining path using a plurality of minute linear blocks and machining surface quality information including smoothness-oriented information or accuracy-oriented information. The minute linear block group to which the quality information is applied is extracted, and the content of the processed surface quality information is determined. If the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, the smoothness-oriented information is applied. Calculating a smooth curve approximating the group of minute linear blocks, and sequentially outputting curve interpolation data for performing processing along the calculated smooth curve. When the information is information, linear interpolation data for linearly interpolating between the start point and the end point of each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied is sequentially output. That.
[0023]
According to a second numerical control method of the present invention, the machining surface quality information and the machining surface quality are obtained from a machining program including a machining path formed by a plurality of minute linear blocks and machining surface quality information including accuracy-oriented information or speed-oriented information. Extracting the minute linear block group to which the information is applied, determining the content of the processed surface quality information, and when the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, A first permissible speed is calculated for each of the minute linear blocks, and when the processing surface quality information is the speed-oriented information, the first allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied. It is characterized in that a second allowable speed larger than the allowable speed is calculated.
[0024]
In the second numerical control method, when the processing surface quality information is the speed-oriented information, it is preferable that the same second allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a numerical control device according to an embodiment of the present invention.
[0026]
As shown in FIG. 1, the analysis unit 2 analyzes a machining program output by a CAM or the like and outputs various information described later.
[0027]
FIG. 2 shows an example of a machining program.
[0028]
In this machining program, "N-" indicates a sequence number. For example, “N001” indicates that the sequence number is 1.
[0029]
“X to”, “Y to”, and “Z to” indicate target points (target coordinates). For example, “X0 Y0 Z0” of sequence number 1 indicates that the target coordinates are (0, 0, 0). However, the notation of the X, Y, Z coordinates after the sequence number 3 is omitted.
[0030]
“F” in sequence number 1 indicates a cutting feed speed (mm / min). For example, “F5000” indicates that the cutting feed speed is 5000 (mm / min). This cutting feed rate is applied to all subsequent blocks.
[0031]
“G00” of sequence number 1 indicates a fast-forward command, and “G01” of sequence numbers 3 to 10, 12 to 18, and 20 to 26 indicate a linear interpolation command.
[0032]
"G988P1" of sequence number 2, "G988P2" of sequence number 11, and "G988P3" of sequence number 19 are commands that are the features of the present embodiment, respectively. The smoothness priority command “G988P3” indicates a speed priority command. Each command applies to the block immediately before the next command. For example, "G988P1" of sequence number 2 is a block of sequence numbers 3 to 10, "G988P2" of sequence number 11 is a block of sequence numbers 12 to 18, and "P988P3" of sequence number 19 is a block of sequence numbers 20 to Applied to 26 blocks.
[0033]
“M02” in the last block is a code for instructing the end of the program.
[0034]
The analysis unit 2 analyzes the machining program as described above, and extracts machining surface quality information including quality data (emphasis on accuracy, smoothness, and speed) and a sequence number to which each quality data is applied. For example, the analysis unit 2 extracts “accuracy emphasis—sequence numbers 3 to 10”, “smoothness emphasis—sequence numbers 12 to 18”, and “speed emphasis—sequence numbers 20 to 26” from the above-described machining program.
[0035]
On the other hand, the analysis unit 2 extracts cutting presence / absence information (non-cutting or cutting), a target point, and a feed speed for a block including “G00” and “G01”. The analysis unit 2 includes a buffer (not shown), and stores the extracted cutting presence / absence information, the target point, and the feed speed for each block in the buffer.
[0036]
The analysis unit 2 converts the above-mentioned machining surface quality information (three in the case of the program example of FIG. 2) into a target point smoothing unit 3, a shape recognition unit 4, an allowable speed calculation unit 5, It is sent to the target feed speed calculation unit 6 and the acceleration / deceleration processing unit 8.
[0037]
The target point smoothing unit 3 determines the content of the quality data included in each processed surface quality information received from the analysis unit 2. The target point smoothing unit 3 does nothing if it determines that the quality data emphasizes accuracy. On the other hand, if the target point smoothing unit 3 determines that the quality data emphasizes smoothness or speed, the target point smoothing unit 3 acquires from the analysis unit 2 the target point of the block to which the quality data is applied, and obtains each of the acquired target points. The points are smoothed as follows.
[0038]
That is, the target point smoothing unit 3 first calculates, for each of the acquired target points, a smooth curve approximating each of the target points (including a curve passing through each of the target points) using a known method. For example, when calculating a circular arc as a smooth curve, a circular arc having the shortest maximum length when the normal is lowered onto the circular arc from each target point is calculated. Then, the target point smoothing unit 3 corrects each target point to a point on the arc (smoothed target point) and outputs it. The above is described in more detail with reference to FIG.
[0039]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of performing a smoothing process on a target point of a block to which quality data that emphasizes smoothness is applied.
[0040]
In FIG. 3, the target points Pn to Pn + 3 of the blocks n to n + 3 to which the quality data with emphasis on smoothness are applied are displayed on the X and Y coordinates. The arc C1 calculated by the above-described method is displayed as an arc approximating the target points Pn to Pn + 3. As shown in FIG. 3, a straight line is drawn from each of the target points Pn to Pn + 3 in a direction perpendicular to the X-axis, and a point at which this straight line intersects with the arc C1 is defined as the smoothed target of each of the target points Pn to Pn + 3. Points Sn to Sn + 3. In the drawing, a target point Pn-1 is a target point of a block n-1 (not shown).
[0041]
The target point smoothing unit 3 stores each smoothed target point calculated as described above in a buffer (not shown), and stores the information of the calculated smooth curve (for example, the information of the arc) as shown in FIG. Then, it is sent to the acceleration / deceleration processing unit 8.
[0042]
The shape recognition unit 4 acquires the shape information and the radius of curvature of each block using a plurality of target points (point group shape data) or a plurality of smoothed target points (smoothed point group shape data).
[0043]
More specifically, the shape recognition unit 4 determines the content of the quality data included in the processed surface quality information received from the analysis unit 2.
[0044]
When the shape recognition unit 4 determines that the quality data emphasizes the accuracy, the shape recognition unit 4 obtains, from the analysis unit 2, each target point of the block to which the quality data is applied, and uses these target points to form the shape of each block. Get information and radius of curvature.
[0045]
That is, the analysis unit 2 calculates a trajectory trajectory from each target point, and acquires, for each block, shape information of, for example, a straight line part, a corner part, and an arc part based on the calculated trajectory trajectory.
[0046]
In order to calculate the radius of curvature of each block, for example, the analysis unit 2 first obtains an arc passing through a target point by three blocks (first to third blocks), and calculates the radius of curvature of the arc. Let it be the radius of curvature of the second block. Next, an arc passing through the target points of the second to fourth blocks is obtained, and the radius of curvature of this arc is set as the radius of curvature of the third block. This is sequentially repeated to obtain the radius of curvature of each block.
[0047]
However, the radius of curvature of the first block is the same as that of the second block, and the radius of curvature of the last block n is the same as the radius of curvature of the block n-1. The radius of curvature of the straight portion is, for example, infinite.
[0048]
On the other hand, if the shape recognizing unit 4 determines that the quality data emphasizes smoothness or speed, the shape recognizing unit 4 acquires from the target point smoothing unit 3 each smoothed target point of the block to which the quality data is applied. . Then, the shape recognizing unit 4 acquires the radius of curvature of each block in the same manner as described above, using these smoothed target points. When the circular arc is calculated as the above-mentioned smooth curve, these smoothed target points are located on the same circular arc, and thus the calculated radius of curvature of each block has the same value.
[0049]
The allowable speed calculation unit 5 receives the radius of curvature of each block from the shape recognition unit 4 and calculates the allowable speed limited by the radius of curvature for each block.
[0050]
For example, the permissible speed calculation unit 5 calculates the permissible speed limited by the radius of curvature and the permissible error amount (maximum path error permissible during cutting) using the following (Equation 1). Then, the allowable speed and the like limited by the set acceleration (the maximum acceleration allowed during cutting) are calculated using the following (Equation 2).
[0051]
The permissible speed calculation unit 5 outputs the calculated permissible speed having the smallest value as the final permissible speed of the block.
(Equation 1)

[0052]
Here, the permissible speed calculator 5 has, as the permissible error dE and the set acceleration A in (Equation 1) and (Equation 2), those corresponding to emphasis on accuracy, smoothness, and speed, respectively.
[0053]
The tolerance dE is the smallest for accuracy and the largest for speed. Similarly, the set acceleration A is the smallest for accuracy-oriented and the largest for speed-oriented.
[0054]
The allowable speed calculation unit 5 uses the allowable error dE and the set acceleration A corresponding to the quality data received from the analysis unit 2.
[0055]
However, when calculating the allowable speed, when the received radius of curvature is infinite, the allowable speed calculating unit 5 outputs the maximum cutting feed speed held in advance as the allowable speed.
[0056]
The permissible speed calculator 5 sends the permissible speed output as described above to the target feed speed calculator 6.
[0057]
The target feed speed calculation unit 6 receives the feed speed of each block from the analysis unit 2, optimizes the received feed speed within the range of the allowable speed received from the target feed speed calculation unit 6, and outputs it as a target feed speed. .
[0058]
More specifically, the target feed speed calculating unit 6 first obtains cutting presence / absence information from the analysis unit 2 and determines the content of the cutting presence / absence information. Then, when it is determined that the cutting presence / absence information is non-cutting, the target feed speed calculation unit 6 outputs the received allowable speed as the target feed speed.
[0059]
On the other hand, when the target feed speed calculation unit 6 determines that the cutting presence / absence information is cutting, the target feed speed calculation unit 6 compares the feed speed acquired from the analysis unit 2 with the allowable speed received from the allowable speed calculation unit 5. If the target feed speed calculation unit 6 determines that the feed speed is equal to or lower than the allowable speed, it outputs this feed speed as the target feed speed.
[0060]
On the other hand, if the target feed speed calculation unit 6 determines that the feed speed is higher than the allowable speed, the target feed speed is output within a range not exceeding the allowable speed as the target feed speed. It is preferable that the target feed speed be the same as the allowable speed.
[0061]
However, in any case, if the target feed speed calculation unit 6 determines that the content of the quality data received from the analysis unit 2 is important for accuracy, the target feed speed calculation unit 6 acquires and calculates the shape information from the shape recognition unit 4. The target feed speed is appropriately optimized to a value according to the content of the shape information. For example, when the shape information is a corner, the calculated target feed speed is reduced (decelerated) by a known means. Thereby, high-precision processing is realized.
[0062]
The target feed speed calculation unit 6 sends the target feed speed output as described above to the acceleration / deceleration processing unit 8.
[0063]
The acceleration / deceleration processing unit 8 performs acceleration / deceleration processing on the target feed speed for each block received from the target feed speed calculation unit 6 so that the change in speed between the blocks is equal to or less than the set acceleration. The set acceleration includes a set acceleration for non-cutting and a set acceleration for cutting. As described above, the set acceleration for cutting includes the set acceleration for importance on accuracy, the importance for smoothness, and the importance for speed. These set accelerations are stored in the acceleration / deceleration processing unit 8 in advance in addition to the allowable speed calculation unit 5 described above.
[0064]
More specifically, the acceleration / deceleration processing unit 8 that has received the target feed speed first receives the cutting presence / absence information for each block from the analysis unit 2 and determines the content of the cutting presence / absence information.
[0065]
If the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the cutting presence / absence information is non-cutting, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the target point of the block from the analysis unit 2 and the target point and the target feed speed received from the target feed speed calculation unit 6. Based on the speed, the movement amounts in the X, Y, and Z axes are sequentially output in accordance with a predetermined sampling time. At this time, if the speed change between the blocks exceeds the above-described set acceleration for non-cutting, acceleration / deceleration processing is performed so as not to exceed the set acceleration, and the amount of movement in each axis direction is output.
[0066]
On the other hand, if the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the content of the cutting presence / absence information is cutting, the acceleration / deceleration processing unit 8 determines the content of the quality data applied to the block based on the machining surface quality information acquired from the analysis unit 2. .
[0067]
If the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the quality data emphasizes the accuracy, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the target point of the block from the analysis unit 2 and, based on the target point and the target feed speed, according to a predetermined sampling time. , And sequentially outputs the amount of movement in each axis direction. That is, the acceleration / deceleration processing unit 2 performs linear interpolation between the target points. If the speed change between the blocks exceeds the above-mentioned acceleration setting for emphasis, the acceleration / deceleration processing is performed so as not to exceed the acceleration setting for emphasis.
[0068]
On the other hand, when the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the quality data is important for speed, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the smoothed target point of each block from the target point smoothing unit 3. The acceleration / deceleration processing unit 8 sequentially outputs the amount of movement in each axis direction according to a predetermined sampling time based on the acquired smoothed target point and target feed speed. That is, the acceleration / deceleration processing unit 8 performs linear interpolation or curve interpolation between the smoothed target points. When the speed change between the blocks exceeds the set acceleration for speed emphasis, acceleration / deceleration processing is performed so as not to exceed the set acceleration.
[0069]
Here, when the arc is calculated as the above-mentioned smooth curve, the target feed speed in each block is the same (because the radius of curvature is the same). Will not be performed. That is, a constant cutting speed is maintained. Accordingly, high-speed machining is performed while the cutting accuracy is reduced due to a delay in following the servo system.
[0070]
On the other hand, when the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the quality data emphasizes smoothness, the acceleration / deceleration processing unit 8 similarly acquires the smoothed target point of each block from the target point smoothing unit 3. The acceleration / deceleration processing unit 8 uses the smoothed target point, the smooth curve information received from the target point smoothing unit 3 and the target feed speed described above, and sets each axis according to a predetermined sampling time. The movement amount in the direction is sequentially output. That is, the acceleration / deceleration processing unit 8 sequentially outputs interpolation data along a smooth curve using these data. If the speed change between the blocks exceeds the set acceleration for emphasizing smoothness, the acceleration / deceleration processing unit 8 performs acceleration / deceleration processing so as not to exceed the set acceleration.
[0071]
Here, when the arc is calculated as the above-mentioned smooth curve, the target feed speed is the same as described above, so that acceleration / deceleration between the blocks is not performed except at the start and end of cutting. Therefore, vibration due to acceleration / deceleration does not occur, thereby realizing smooth machining.
[0072]
The distribution unit 9 sets the X-axis control unit 11a in the servo system 11 and the Y-axis The signals are sequentially transmitted to the control unit 11b and the Z-axis control unit 11c.
[0073]
The X, Y, and Z axis controllers 11a to 11c in the servo system 11 drive respective feed axes (not shown) in the X, Y, and Z axes according to the X, Y, and Z axis position commands received from the distributor 9. Then, a moving object (not shown) on each feed shaft is moved.
[0074]
Next, the operation of the numerical controller 1 will be described with reference to FIGS.
[0075]
FIG. 4 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the numerical controller 1.
[0076]
First, in the processing program analysis processing (step S1), as shown in FIG. 1, the analysis unit 2 analyzes a processing program received from the outside to acquire processing surface quality information, and determines whether or not each block has a cutting condition. Obtain information, feed speed and target point. The analysis unit 2 stores the acquired cutting presence / absence information, feed speed, and target point for each block in a buffer (not shown), and stores the acquired processed surface quality information in the target point smoothing unit 3, shape recognition unit 4, allowable speed The data is sequentially transmitted to the calculation unit 5, the target feed speed calculation unit 6, and the acceleration / deceleration processing unit 8.
[0077]
Next, in the target point smoothing process (step S2), the target point smoothing unit 3 determines the content of the quality data in the received processed surface quality information as shown in FIG. When determining that the quality data emphasizes smoothness or speed, the target point smoothing unit 3 acquires the target point of each block from the analysis unit 2. Then, the target point smoothing unit 3 calculates a smooth curve (for example, a circular arc) approximating the plurality of obtained target points, and obtains a smoothed target point obtained by correcting each target point to a point on the smooth curve. On the other hand, the target point smoothing unit 3 does nothing when it determines that the quality data emphasizes accuracy. The target point smoothing unit 3 stores the calculated smoothed target point in a buffer (not shown) and sends the calculated smooth curve information to the acceleration / deceleration processing unit 8.
[0078]
In the shape information and curvature radius acquisition process (step S3), the shape recognition unit 4 determines the content of the quality data in the processed surface quality information received from the analysis unit 2. If the shape recognition unit 4 determines that the quality data emphasizes smoothness or speed, the shape recognition unit 4 acquires the smoothed target point of the block to which the quality data is applied from the target point smoothing unit 3. On the other hand, when the shape recognition unit 4 determines that the quality data emphasizes the accuracy, the shape recognition unit 4 acquires the target point of each block from the analysis unit 2. The shape recognizing unit 4 having acquired the smoothed target point or the target point as described above uses the acquired smoothed target point or each target point to obtain the curvature radius of each block and the shape information of each block. (When accuracy is emphasized) is calculated. The shape recognizing unit 4 sends the calculated radius of curvature to the allowable speed calculating unit 5 and stores the calculated shape information in a buffer (not shown).
[0079]
Next, in the allowable speed calculation process (step S4), the allowable speed calculation unit 5 calculates an allowable speed limited by the radius of curvature based on the radius of curvature of each block received from the shape recognition unit 4. The permissible speed calculator 5 sequentially sends out the calculated permissible speed of each block to the target feed speed calculator 6.
[0080]
Next, in the target feed speed calculation process (Step S5), the target feed speed calculation unit 6 that has received the allowable speed acquires the cutting presence / absence information of each block from the analysis unit 2. The target feed speed calculation unit 6 determines the content of the acquired cutting presence / absence information, and outputs the received permissible speed as the target feed speed when it is determined that the cutting is not performed. On the other hand, if the target feed speed calculation unit 6 determines that the cutting presence / absence information is cutting, the target feed speed calculation unit 6 acquires the feed speed of each block from the analysis unit 2, optimizes this feed speed within the range of the allowable speed, and sets the target feed speed. Output as feed rate. At this time, when the analysis unit 2 determines that the content of the processed surface quality information received in step S1 above is important for accuracy, the analysis unit 2 acquires shape information from the shape recognition unit 4 and appropriately determines the shape information based on the shape information. Optimize the target feed speed. The target feed speed calculator 6 sends the calculated target feed speed of each block to the acceleration / deceleration processor 8.
[0081]
Next, in the acceleration / deceleration processing (step S6), the acceleration / deceleration processing unit 8 having received the target feed speed acquires the cutting presence / absence information of each block from the analysis unit 2 and determines the content of the cutting presence / absence information.
[0082]
When the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the cutting presence / absence information is non-cutting, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the target point of the block from the analysis unit 2. Then, the acceleration / deceleration processing unit 8 uses the received target point and the above-described target feed speed to set the amount of movement in each axial direction for each predetermined sampling time within a range that does not exceed the set acceleration for non-cutting. Is calculated sequentially. The acceleration / deceleration processing unit 8 sequentially sends the calculated movement amount in each axis direction to the distribution unit 9.
[0083]
On the other hand, when the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the cutting presence / absence information is cutting, the acceleration / deceleration processing unit 8 determines the content of the quality data of the block based on the processing surface quality information acquired from the analysis unit 2.
[0084]
The acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the target point of the block from the analysis unit 2 when determining that the quality data of the block emphasizes the accuracy. Then, the acceleration / deceleration processing unit 8 sequentially calculates the movement amount in each axis direction in the block using the obtained target point and the above-described target feed speed (linearly interpolates between the target points), and distributes the block. 9
[0085]
If the quality data of the block is determined to emphasize smoothness, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the smoothed target point of the block from the target point smoothing unit 3, and acquires the acquired smoothed target point. Using the points, the smooth curve information received from the target point smoothing unit 3 and the above-described target feed speed, the amount of movement in each axis direction in the block is sequentially calculated (curve interpolation is performed). Send out.
[0086]
If the acceleration / deceleration processing unit 8 determines that the quality data of the block is important for speed, the acceleration / deceleration processing unit 8 acquires the smoothed target point of the block, and acquires the acquired smoothed target point and the target feed speed described above. Is used to sequentially calculate the amount of movement in each axis direction in the block (linear interpolation or curve interpolation between each of the smoothed target points) and sends it to the distribution unit 9.
[0087]
In the distribution process (step S7), the distribution unit 9 that has received the movement amount in each axis direction uses the received movement amount in each axis direction as an X, Y, and Z axis position command at every predetermined sampling period. The data is sent to the axis controller 11a, the Y-axis controller 11b, and the Z-axis controller 11c. The X, Y, and Z axis control units 11a to 11c drive the feed axes in each axis according to the received X, Y, and Z axis position commands, and move the moving object on each feed axis.
[0088]
Next, a description will be given by comparing examples in which processing is performed with emphasis on accuracy, smoothness, and speed in accordance with a predetermined command path.
[0089]
FIG. 5A is a diagram illustrating a predetermined command path.
[0090]
As shown in FIG. 5A, this command path is formed from, for example, seven linear interpolation commands, and the target points of each command are target points t1 to t7, respectively. In the figure, t0 is a starting point. It is assumed that the cutting tool has stopped at the starting point t0. Further, t7 is an end point. At the end point (target point) t7, the cutting tool stops. It is assumed that the command feed speed (see “F5000” in FIG. 2) in each linear interpolation command is the same.
[0091]
FIG. 5B-1 is a diagram showing an actual feed speed and an actual path when processing is performed with emphasis on accuracy (see “G988P1” in FIG. 2) according to the above-described predetermined instruction path.
[0092]
FIG. 5B is a diagram showing an actual feed speed and an actual path when machining is performed according to the above-described predetermined instruction path with emphasis on smoothness (see “G988P2” in FIG. 2).
[0093]
FIG. 5B-3 is a diagram showing an actual feed speed and an actual route when machining is performed in accordance with the above-described predetermined instruction route with emphasis on speed ("G988P3").
[0094]
First, as shown in the right diagram of FIG. 5 (b) -1, in the case where importance is placed on accuracy, machining is performed exactly along the command path. That is, a process of cutting a straight line between the target points is performed. In the left diagram, the vehicle is decelerating toward the target points t3 and t4, respectively, because the target points t3 and t4 are recognized as corner portions.
[0095]
Next, as shown in the right diagram of FIG. 5B-2, in the case where smoothness is emphasized, an arc (smooth curve) that passes through a not-shown smoothed target point, though slightly deviating from each of the target points t1 to t7, is used. ) Smooth processing is performed. Since the radius of curvature in each block (each path) is constant, the allowable speed is constant. Therefore, as shown in the left figure, the cutting speed (target feed speed) is fixed and there is almost no influence of vibration due to the acceleration / deceleration (except for the case where the acceleration / deceleration is performed at the start and end of the cutting). The feed speed is greater than this allowable speed, and the target feed speed is limited to this allowable speed.)
[0096]
Next, as shown in the right diagram of FIG. 5B-3, in the case of emphasizing speed, similarly to FIG. 5B-2, machining along an arc passing through a not-shown target point after smoothing is performed. Done. At this time, as shown in the left figure, the cutting speed becomes high, which causes a delay in following the servo system, and the path largely deviates from the arc.
[0097]
As described above, according to the present embodiment, the processing request contents are incorporated into the NC program as processing information, and processing is performed based on this processing information. In addition, it is possible to realize processing that suitably satisfies customer requirements.
[0098]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the machining is performed based on the machining surface quality information described in the machining program, appropriate machining can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a numerical control device 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an example of a machining program.
FIG. 3 is a diagram illustrating a smoothing process.
FIG. 4 is a diagram showing a flowchart for explaining the operation of the numerical control device of FIG. 1;
FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating examples of processing with emphasis on accuracy, smoothness, and speed;
FIG. 6 is a sectional view showing an example of a male die and a female die of a press die.
[Explanation of symbols]
1 Numerical control device
2 Analysis unit
3 Target point smoothing unit
4 Shape recognition unit
5 Allowable speed calculator
6 Target feed speed calculator
8 Acceleration / deceleration processing section
9 Distribution unit
11 Servo system

Claims

A machining path including a plurality of minute linear blocks and a machining program including machining surface quality information including smoothness-oriented information or accuracy-oriented information, wherein the machining surface quality information and the machining surface quality information are applied to the minute linear block. An analysis unit for extracting a group,
Determine the content of the processed surface quality information, and if the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, a curve calculation unit that calculates a smooth curve approximating the extracted minute linear block group,
Judging the content of the machining surface quality information, if the machining surface quality information is the smoothness-oriented information, sequentially outputs curve interpolation data for performing machining along the smooth curve, When the machining surface quality information is the accuracy-oriented information, an interpolation unit that sequentially outputs linear interpolation data that linearly interpolates between the start point and the end point of the minute linear block,
A numerical control device comprising:

The numerical control device according to claim 1, wherein the smooth curve passes through a start point and an end point of the minute straight line block.

The numerical control device according to claim 1, wherein the smooth curve is a circular arc.

When the processing surface quality information is received and it is determined that the received processing surface quality information is the accuracy-oriented information, a first allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied. On the other hand, when it is determined that the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, the same second allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks to which the smoothness-oriented information is applied. Further provided is a speed calculation unit,
4. The numerical value according to claim 1, wherein the interpolation unit sequentially outputs the curve interpolation data and the linear interpolation data so as not to exceed the first and second allowable speeds. 5. Control device.

The fine straight line block group to which the processing surface quality information and the processing surface quality information are applied from a processing program including a processing path by a plurality of fine linear blocks and a processing surface quality information including accuracy-oriented information or speed-oriented information. An analysis unit that extracts
The content of the processed surface quality information is determined. If the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, a first allowable speed is calculated as an allowable speed corresponding to the minute linear block, and the processed surface quality information is calculated. If it is determined that is the speed important information, an allowable speed calculation unit that calculates a second allowable speed greater than the first allowable speed as the allowable speed corresponding to the minute linear block,
A numerical control device comprising:

When determining that the processed surface quality information is speed-oriented information, the allowable speed calculation unit calculates the same second allowable speed for each of the minute linear blocks to which the speed-oriented information is applied. The numerical control device according to claim 5, wherein:

The processing surface quality information and the processing surface quality information are applied from a processing program including a processing path using a plurality of minute linear blocks and processing surface quality information including smoothness-oriented information, accuracy-oriented information, or speed-oriented information. An analysis unit that extracts the minute linear block group,
Determine the content of the processed surface quality information, and if the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, a curve calculation unit that calculates a smooth curve approximating the extracted minute linear block group,
The content of the processed surface quality information is determined. If the processed surface quality information is the accuracy-oriented information or the smoothness-oriented information, a first or second allowable speed is set as the allowable speed corresponding to the minute linear block. On the other hand, when it is determined that the processed surface quality information is the speed-oriented information, a third speed larger than the first and second allowable speeds is set as the allowable speed corresponding to the minute linear block. An allowable speed calculation unit for calculating an allowable speed,
Judging the content of the processed surface quality information, and when the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, the linear interpolation data for linearly interpolating between the start point and the end point of the fine linear block is set to the first allowable speed. If the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, curve interpolation data for performing processing along the smooth curve should not exceed the second allowable speed. When the processed surface quality information is the speed-oriented information, the interpolation data for performing linear interpolation or curve interpolation between the starting point and the ending point of the minute linear block should not exceed the third allowable speed. An interpolation unit for sequentially outputting,
A numerical control device comprising:

When the processed surface quality information is the speed-oriented information, the curve calculation unit calculates an arc approximating the extracted minute linear block group,
The permissible speed calculation unit calculates the same as the third permissible speed corresponding to each of the minute linear blocks,
The interpolation unit, when the machining surface quality information is the speed-oriented information, sequentially outputs curve interpolation data for performing machining along the arc so as not to exceed the third allowable speed. The numerical control device according to claim 7, wherein:

The fine linear block group to which the processing surface quality information and the processing surface quality information are applied from a processing program including a processing path by a plurality of fine linear blocks and processing surface quality information including smoothness-oriented information or accuracy-oriented information. Extract
The content of the processed surface quality information is determined, and if the processed surface quality information is the smoothness-oriented information, a smooth curve approximating the fine straight line block group to which the smoothness-oriented information is applied is calculated. The calculated curve interpolation data for performing the processing along the smooth curve is sequentially output.On the other hand, when the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, the accuracy-oriented information is applied. A numerical control method for sequentially outputting linear interpolation data for linearly interpolating between a start point and an end point of the minute linear block.

The machining straight line block group to which the machining surface quality information and the machining surface quality information are applied from a machining program including a machining path using a plurality of minute straight line blocks and machining surface quality information including accuracy-oriented information or speed-oriented information. Extract,
The content of the processed surface quality information is determined, and when the processed surface quality information is the accuracy-oriented information, a first allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied. When the processed surface quality information is the speed-oriented information, a second allowable speed greater than the first allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks to which the accuracy-oriented information is applied. A numerical control method characterized by the following.

11. The numerical control method according to claim 10, wherein when the processed surface quality information is the speed-oriented information, the same second allowable speed is calculated for each of the minute linear blocks.