JP2008192001A - Method for preparing nc program - Google Patents

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晴崇 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To grind an axisymmetric aspherical surface shape presenting an arbitrary shape without generating any interference between a working tool and a workpiece regardless of whether the surface of the workpiece is concave or convex. <P>SOLUTION: In a super-precise working device 4 for bringing a rotating tool grinding stone 19 supported by a tool rotary shaft b inclined by a B axial angle θb to a main shaft rotary axis (a) in contact with a rotating workpiece 20 fixed to the main shaft rotary axis (a) to be ground, software 7 for preparing an NC program which controls a super-precise working device 4 is provided with: a workpiece arithmetic function 11 and a workpiece graphing function 12 for calculating the shape of the workpiece 20, and for outputting it as a graph 20a; a tool orbit arithmetic function 13 and a tool orbit graphing function 14 for calculating the orbit of a tool grinding stone 19, and for outputting it as a graph 19a; and an initial angle input function 16 for changing the B axial angle θb when any interference is generated between the graph 20a and the graph 19a. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、NC(数値制御)プログラムの作成技術に関し、たとえば、光学機器に使用される回転軸対称非球面レンズの高精度光学素子、または、それを成形するための成形用金型の成形面部等の製作に用いられるNC加工プログラムの作成方法に関するものである。   The present invention relates to a NC (numerical control) program creation technique, for example, a high-precision optical element of a rotationally symmetric aspherical lens used in an optical instrument, or a molding surface portion of a molding die for molding the same. The present invention relates to a method for creating an NC machining program used for production of the above.

たとえば、軸対称の非球面レンズなどの光学部品や、当該光学部品を成形加工する金型は、非常に高い形状精度、および表面粗さ精度が必要とされている。このような高い精度の光学部品を研削加工する方法として、以下の従来技術が存在する。   For example, an optical component such as an axisymmetric aspheric lens and a mold for molding the optical component are required to have very high shape accuracy and surface roughness accuracy. The following conventional techniques exist as a method for grinding such a highly accurate optical component.

たとえば、特許文献1には、被加工物が取り付けられるワークスピンドルの軸方向と、砥石が取り付けられる砥石スピンドルの軸方向とが斜交可能な、通常の球面加工のための研削加工装置において、前記被加工物の表面を同心円状の複数の輪帯に区分し、各輪帯の表面を加工すべき回転対称非球面における対応する部分との誤差が最小となる球面半径の球面となるように、ワークスピンドル軸方向と砥石スピンドル軸方向とを互いに傾けて研削加工を行うことにより、同心円状の輪帯の区分された球面の集合として回転対称非球面加工を実現しようとする技術が開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses a grinding apparatus for normal spherical machining, in which the axial direction of a work spindle to which a workpiece is attached and the axial direction of a grinding wheel spindle to which a grindstone is attached can be obliquely crossed. The surface of the work piece is divided into a plurality of concentric annular zones, and the surface of each annular zone is a spherical surface having a spherical radius that minimizes the error from the corresponding portion in the rotationally symmetric aspheric surface to be processed. A technique for realizing rotationally symmetric aspherical processing as a set of concentric annular zoned spherical surfaces by performing grinding while tilting the workpiece spindle axis direction and the grindstone spindle axis direction from each other is disclosed. .

この特許文献1の場合には、同心円状の輪帯の区分された球面の集合として、回転対称非球面を加工することがきるとともに、更に、カップ状の砥石の環状を研削作用点とすることで、砥石作用点が線当たりとなるので、加工効率が向上するとともに面粗さも向上する、としている。   In the case of this Patent Document 1, a rotationally symmetric aspherical surface can be processed as a set of concentric circular zone-divided spherical surfaces, and the cup-shaped grindstone ring is used as a grinding action point. Since the grindstone acting point is per line, the processing efficiency is improved and the surface roughness is also improved.

次に、特許文献2には工具の干渉を避ける方法が提案されている。この特許文献2の場合には被加工物の加工範囲における加工曲面の平均傾き角度を演算し、上記角度へワークスピンドル軸方向と砥石スピンドル軸方向の角度を傾けた時、加工範囲全域にわたって干渉チェックを行い、干渉がない場合には上記算出角度固定で加工を行い、干渉する場合には干渉しなくなる干渉回避角度を一定理論に従って求め、この干渉回避角度と上記平均傾き角度とから、干渉が発生しない割出し角度を求めて干渉を避ける方法が提案されている。   Next, Patent Document 2 proposes a method for avoiding tool interference. In the case of Patent Document 2, the average inclination angle of the machining curved surface in the machining range of the workpiece is calculated, and when the angle of the workpiece spindle axis direction and the grinding wheel spindle axis direction is tilted to the above angle, the interference check is performed over the entire machining range. If there is no interference, processing is performed with the above calculated angle fixed, and if there is interference, the interference avoidance angle at which interference does not occur is obtained according to a certain theory, and interference occurs from this interference avoidance angle and the above average tilt angle. There has been proposed a method for avoiding interference by obtaining a non-indexing angle.

しかしながら、上述の特許文献1の回転対称非球面の加工法では、例えば被加工物の加工面が変極点を持つ場合や被加工物の曲率半径の変化の仕方により、加工点以外の点や場所で被加工物と砥石とが干渉する場合があり、全ての回転対称非球面に適用できないという技術的課題があった。   However, in the above-described rotationally symmetric aspherical surface processing method of Patent Document 1, for example, when the processing surface of the workpiece has an inflection point, or depending on how the curvature radius of the workpiece is changed, a point or place other than the processing point is used. However, there is a case where the workpiece and the grindstone interfere with each other, and there is a technical problem that it cannot be applied to all rotationally symmetric aspheric surfaces.

また、上述の特許文献2に開示された工具の干渉を避ける方法では、角度を一定にして加工を行うため、砥石作用点が点当たりとなるので加工量が小さくなり、加工効率の向上が図れないという技術的課題があった。
特許第3482079号公報 特許第3116129号公報
Further, in the method of avoiding the interference of the tool disclosed in Patent Document 2 described above, since the machining is performed with a constant angle, the grindstone acting point becomes a point, so the machining amount is reduced and the machining efficiency can be improved. There was no technical problem.
Japanese Patent No. 3482079 Japanese Patent No. 3116129

本発明の目的は、被加工物の被加工面が凹面か凸面か等に係わらず、加工工具と被加工物との干渉を生じることなく、任意形状を呈する軸対称の非球面形状の研削加工を実現することが可能なNCプログラムの作成技術を提供することにある。   The object of the present invention is to provide an axially symmetric aspherical shape grinding process that exhibits an arbitrary shape without causing interference between the machining tool and the workpiece regardless of whether the workpiece surface of the workpiece is concave or convex. It is to provide an NC program creation technique capable of realizing the above.

本発明の他の目的は、加工効率を低下させることなく、任意形状を呈する軸対称の非球面形状の研削加工を実現することが可能なNCプログラムの作成技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an NC program creation technique capable of realizing an axisymmetric aspherical grinding process having an arbitrary shape without reducing machining efficiency.

本発明は、複数軸の同時移動制御により被加工物の軸対称の曲面を加工するNCプログラムの作成方法であって、
各加工点列を前記曲面の形状設定式に従って作成する第1工程と、
前記形状設定式から前記被加工物の輪郭形状を算出する第2工程と、
前記加工点列を構成する各加工点における加工工具全体の位置の軌跡を前記第1工程より決定される前記加工工具の第1回転軸と前記被加工物の第2回転軸となす角度の点列から算出する第3工程と、
前記加工工具全体の位置の軌跡と前記被加工物の前記輪郭形状との間に前記加工点以外で干渉があるか否かを調べる第4工程と、
前記第4工程にて前記干渉があると判定された場合には前記第1軸と前記第2軸となす角度を変化させて前記第2工程に分岐する第5工程と、
前記第4工程にて前記干渉が無いと判定された場合には、前記第2工程で得られた前記加工工具の前記軌跡を実現するNCプログラムを出力する第6工程と、
を含むNCプログラムの作成方法を提供する。
The present invention is an NC program creation method for machining an axisymmetric curved surface of a workpiece by simultaneous movement control of a plurality of axes,
A first step of creating each machining point sequence according to the curved surface shape setting formula;
A second step of calculating a contour shape of the workpiece from the shape setting formula;
The point of the angle between the first rotation axis of the machining tool and the second rotation axis of the workpiece determined by the first step as the locus of the position of the entire machining tool at each machining point constituting the machining point sequence A third step of calculating from the column;
A fourth step of examining whether there is interference other than the machining point between the locus of the position of the entire machining tool and the contour shape of the workpiece;
A fifth step of branching to the second step by changing the angle between the first axis and the second axis when it is determined in the fourth step that the interference is present;
A sixth step of outputting an NC program for realizing the trajectory of the machining tool obtained in the second step when it is determined in the fourth step that there is no interference;
A method for creating an NC program including

本発明によれば、被加工物の被加工面が凹面か凸面か等に係わらず、加工工具と被加工物との干渉を生じることなく、任意形状を呈する軸対称の非球面形状の研削加工を実現することが可能なNCプログラムの作成技術を提供することができる。   According to the present invention, an axisymmetric aspherical shape grinding process that exhibits an arbitrary shape without causing interference between the machining tool and the workpiece regardless of whether the workpiece surface of the workpiece is concave or convex. It is possible to provide an NC program creation technique capable of realizing the above.

また、加工効率を低下させることなく、任意形状を呈する軸対称の非球面形状の研削加工を実現することが可能なNCプログラムの作成技術を提供することができる。   Further, it is possible to provide an NC program creation technique capable of realizing an axially symmetric aspherical shape grinding process having an arbitrary shape without reducing the machining efficiency.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の一実施の形態であるNCプログラムの作成方法を実施するソフトウェアの機能構成の一例を示す概念図であり、図2は、その作用の一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a functional configuration of software for implementing an NC program creation method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation thereof.

図3は、本実施の形態の超精密加工装置における加工状態の一例を示す概念図、図4は、本実施の形態の超精密加工装置の構成例を示す略斜視図である。
[構成]
まず、本実施の形態1の構成例を説明する。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a machining state in the ultraprecision machining apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating a configuration example of the ultraprecision machining apparatus according to the present embodiment.
[Constitution]
First, a configuration example of the first embodiment will be described.

図4に示すように、本実施の形態の超精密加工装置4は、Z軸方向に移動制御するZ軸ステージ1と、上記Z軸ステージ1と対向する位置にY軸方向を回転軸として回転するB軸テーブル3と、上記B軸テーブル3の下にはX軸方向に移動制御するX軸ステージ2と、制御コントローラ5を備えている。   As shown in FIG. 4, the ultraprecision machining apparatus 4 of the present embodiment rotates the Z-axis stage 1 that is controlled to move in the Z-axis direction and the Y-axis direction as a rotation axis at a position facing the Z-axis stage 1. A B-axis table 3 to be operated, an X-axis stage 2 for controlling movement in the X-axis direction, and a controller 5 are provided below the B-axis table 3.

上記のZ軸ステージ1、X軸ステージ2、B軸テーブル3の3軸の移動は制御コントローラ5で同期制御することが可能となっている。
この超精密加工装置4では、加工時には、工具砥石19(加工工具)の研削作用点とB軸テーブル3の回転中心軸とが一致するように調整されている。
The movement of the three axes of the Z-axis stage 1, the X-axis stage 2, and the B-axis table 3 can be synchronously controlled by the controller 5.
In the ultraprecision machining apparatus 4, during machining, the grinding action point of the tool grindstone 19 (machining tool) is adjusted so that the rotation center axis of the B-axis table 3 coincides.

超精密加工装置4の制御コントローラ5は、ケーブル配線等のネットワークを介して情報処理装置6に接続されている。
この情報処理装置6は、制御コントローラ5に実装されて超精密加工装置4を制御するためのNCプログラム21を作成するソフトウェア7がインストールされている。
The control controller 5 of the ultraprecision machining apparatus 4 is connected to the information processing apparatus 6 via a network such as cable wiring.
The information processing apparatus 6 is installed with software 7 that is mounted on the controller 5 and creates an NC program 21 for controlling the ultraprecision machining apparatus 4.

情報処理装置6は、コンピュータ本体6a、ディスプレイ6b、インタフェースケーブル6cを備えている。
コンピュータ本体6aは、たとえば図示しない中央処理装置および主記憶、外部記憶装置等を備えたコンピュータで構成され、主記憶に格納されたソフトウェア7を中央処理装置が実行することで、後述のようにNCプログラム21を作成する処理が行われる。
The information processing apparatus 6 includes a computer main body 6a, a display 6b, and an interface cable 6c.
The computer main body 6a is composed of, for example, a central processing unit (not shown) and a computer having a main memory, an external storage device, etc., and the central processing unit executes the software 7 stored in the main memory, so Processing for creating the program 21 is performed.

コンピュータ本体6aは、インタフェースケーブル6cを介して制御コントローラ5に接続されており、情報処理装置6で作成されたNCプログラム21が、このインタフェースケーブル6cを介して制御コントローラ5に転送される。   The computer main body 6a is connected to the controller 5 via the interface cable 6c, and the NC program 21 created by the information processing apparatus 6 is transferred to the controller 5 via the interface cable 6c.

ディスプレイ6bは、コンピュータ本体6aで処理される情報を可視化して出力するためのユーザインタフェースである。本実施の形態の場合には、後述のように、コンピュータ本体6aで生成されたグラフの表示等が可能になっている。   The display 6b is a user interface for visualizing and outputting information processed by the computer main body 6a. In the case of the present embodiment, as will be described later, it is possible to display a graph generated by the computer main body 6a.

本実施の形態の情報処理装置6にインストールされる上述のソフトウェア7の内部の論理構造の一例が図1に例示されている。
本実施の形態のソフトウェア7の内部には、被加工物の形状を入力ができ、データとして保存できる被加工物データベース8と、加工工具の形状を入力ができ、データとして保存できる工具データベース9と、加工条件を入力ができ、データとして保存できる加工条件データベース10等の記憶領域が設けられている。
An example of the internal logical structure of the software 7 installed in the information processing apparatus 6 of this embodiment is illustrated in FIG.
Inside the software 7 of the present embodiment, a workpiece database 8 that can input the shape of the workpiece and save it as data, and a tool database 9 that can input the shape of the machining tool and save it as data A storage area such as a processing condition database 10 can be provided in which processing conditions can be input and saved as data.

また、ソフトウェア7の内部には、上記被加工物データベース8より被加工物形状に演算させる被加工物演算機能11と、演算結果をグラフに描画する被加工物グラフ化機能12と、被加工物データベース8と工具データベース9と加工条件データベース10の情報を用いて加工工具の加工軌跡を演算する工具軌跡演算機能13と、上記演算結果を被加工物グラフ化機能12と同じグラフに描画する工具軌跡グラフ化機能14と、干渉を回避するためにB軸テーブル3の工具回転軸bの初期角度を手動入力できる初期角度入力機能16が設けられている。   The software 7 includes a workpiece calculation function 11 for calculating a workpiece shape from the workpiece database 8, a workpiece graphing function 12 for drawing a calculation result on a graph, and a workpiece. A tool trajectory calculation function 13 for calculating the machining trajectory of the machining tool using information in the database 8, the tool database 9 and the machining condition database 10, and a tool trajectory for drawing the calculation result on the same graph as the workpiece graphing function 12 A graphing function 14 and an initial angle input function 16 capable of manually inputting the initial angle of the tool rotation axis b of the B-axis table 3 in order to avoid interference are provided.

更に、ソフトウェア7には、算出された加工点列を、超精密加工装置4の制御コントローラ5のNC(数値制御)装置で読み取れるフォーマットに変換するNC変換機能17と、変換された点列をNCプログラム21としてファイル保存できるファイル保存機能18が設けられている。
[作用]
まず、本実施の形態1の作用を図を用いて説明をする。以下に実施の形態1の作用を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
Further, the software 7 includes an NC conversion function 17 that converts the calculated machining point sequence into a format that can be read by the NC (numerical control) device of the controller 5 of the ultra-precision machining device 4, and the converted point sequence as NC. A file saving function 18 that can save a file as the program 21 is provided.
[Action]
First, the operation of the first embodiment will be described with reference to the drawings. The operation of the first embodiment will be specifically described below, but these do not limit the present invention.

図3に示すように、被加工物20を主軸回転軸a(第1回転軸)に取付け、主軸回転軸aの回りに軸回転させる。同様に工具回転軸b(第2回転軸)の回りに工具砥石19を高速に軸回転させる。この状態で、制御コントローラ5に格納されているNCプログラム21に従い、X軸ステージ2、Z軸ステージ1、B軸テーブル3の3軸移動を制御コントローラ5で同時制御させることで、工具砥石19で被加工物20の加工面を走査しながら研削加工を行う。   As shown in FIG. 3, the workpiece 20 is attached to the main shaft rotation axis a (first rotation shaft), and is rotated about the main shaft rotation axis a. Similarly, the tool grindstone 19 is rotated at high speed around the tool rotation axis b (second rotation axis). In this state, according to the NC program 21 stored in the controller 5, the three-axis movement of the X-axis stage 2, the Z-axis stage 1, and the B-axis table 3 is simultaneously controlled by the controller 5. Grinding is performed while scanning the processing surface of the workpiece 20.

本実施の形態の場合、超精密加工装置4の各軸の移動を制御するNCプログラム21は、一例として、図2のフローチャートに例示されるように下記の方法で作成される。
初めに情報処理装置6の内部のソフトウェア7を起動させる。次に、被加工物20の形状を被加工物データベース8に入力して登録を行い(ステップ101)、工具砥石19の形状を工具データベース9に入力して登録を行い(ステップ102)、研削加工を行う加工条件を加工条件データベース10に入力して登録を行う(ステップ103)。ここまでが、第1工程である。
In the case of the present embodiment, the NC program 21 for controlling the movement of each axis of the ultraprecision machining apparatus 4 is created by the following method as exemplified in the flowchart of FIG.
First, the software 7 inside the information processing apparatus 6 is activated. Next, the shape of the workpiece 20 is input and registered in the workpiece database 8 (step 101), and the shape of the tool grindstone 19 is input and registered in the tool database 9 (step 102). The processing conditions for performing are registered in the processing condition database 10 (step 103). This is the first step.

次に、上記被加工物データベース8と加工条件データベース10の情報を用いて、被加工物演算機能11より被加工面の形状を算出する(ステップ104)(第2工程)。この時、算出には、たとえば、以下の(イ式)で示される非球面式(形状設定式)を用いて算出を行う。   Next, using the information of the workpiece database 8 and the machining condition database 10, the workpiece calculation function 11 calculates the shape of the workpiece surface (step 104) (second step). At this time, the calculation is performed using, for example, an aspherical expression (shape setting expression) represented by the following (Expression A).

ただし、(イ式)において、xは被加工物20の径方向の座標、R0は、非球面曲率半径、kは、conic定数、Ciは、非球面係数、である。
算出後に被加工物グラフ化機能12より、被加工物形状をグラフ20aとしてグラフ化し、ディスプレイ6bに表示する(ステップ105)。
However, in (A), x is a coordinate in the radial direction of the workpiece 20, R 0 is an aspheric curvature radius, k is a conic constant, and C i is an aspheric coefficient.
After the calculation, the workpiece shape is graphed as a graph 20a by the workpiece graphing function 12, and displayed on the display 6b (step 105).

次に、上記被加工物演算機能11の演算結果と工具データベース9の情報を用い、工具軌跡演算機能13にて工具軌跡を演算させる(ステップ106)(第3工程)。この時のB軸角度θbは、(ロ式)で示されるB軸角度変換式(形状式)より算出される。   Next, using the calculation result of the workpiece calculation function 11 and the information in the tool database 9, the tool path calculation function 13 is used to calculate the tool path (step 106) (third step). The B-axis angle θb at this time is calculated from a B-axis angle conversion formula (shape formula) represented by (B formula).

ただし、(ロ式)において、f'(x)は、上述の(イ式)の1回微分式、dは、工具砥石19の径、αは、安全係数、R(x)は、被加工物20のx位置での曲率半径、r0は、砥石ノーズ半径、B0は、工具回転軸bの初期角度、である。 However, in (b), f ′ (x) is the one-time differential equation of the above (b), d is the diameter of the tool grindstone 19, α is a safety factor, and R (x) is the workpiece. The radius of curvature of the object 20 at the x position, r 0 is the grindstone nose radius, and B 0 is the initial angle of the tool rotation axis b.

この時、(ロ式)において、左項は加工点の垂直軸(法線)と被加工物20の主軸回転軸aとのなす角を示し、真中項は被加工物20の加工点における直径方向の曲率半径R(x)に応じて、加工点の垂直軸(法線)と被加工物20の主軸回転軸aとのなす角を示している。また、安全係数αを被加工物20の曲率半径R(x)に乗じておく。   At this time, in (b), the left term indicates the angle formed by the vertical axis (normal line) of the machining point and the spindle rotation axis a of the workpiece 20, and the middle term is the diameter of the workpiece 20 at the machining point. The angle formed by the vertical axis (normal line) of the machining point and the spindle rotation axis a of the workpiece 20 is shown in accordance with the curvature radius R (x) in the direction. In addition, the safety factor α is multiplied by the curvature radius R (x) of the workpiece 20.

B軸角度θbの算出後に工具軌跡グラフ化機能14より、工具軌跡を、ディスプレイ6bの上記被加工物形状のグラフ20aと同一グラフ画面上にグラフ19aとして表示させる(ステップ107)。   After calculating the B-axis angle θb, the tool trajectory graphing function 14 displays the tool trajectory as a graph 19a on the same graph screen as the workpiece shape graph 20a on the display 6b (step 107).

このグラフ19aおよびグラフ20aが表示されたディスプレイ6bの画面例を図5に示す。
ディスプレイ6bに対するグラフ19a、グラフ20aの表示後、グラフ全体となる加工面全体で、研削加工点P0以外の場所で工具砥石19と被加工物20とが干渉する場所がないかを、グラフ19aとグラフ20aの交差の有無等に基づいて確認する(ステップ108)(第4工程)。
FIG. 5 shows a screen example of the display 6b on which the graph 19a and the graph 20a are displayed.
After displaying the graph 19a and the graph 20a on the display 6b, whether or not there is a place where the tool grindstone 19 and the workpiece 20 interfere at a place other than the grinding point P0 on the entire machining surface as the whole graph is shown in the graph 19a Confirmation is made based on the presence or absence of the intersection of the graph 20a (step 108) (fourth step).

干渉が見られる場合には、初期角度入力機能16に回避角度を適当に入力を行い(ステップ109)(第5工程)、ステップ106に戻って、再度、工具軌跡演算機能13より工具軌跡を演算させる。演算後、工具軌跡グラフ化機能14よりグラフ19aをディスプレイ6bに再描画する。干渉が見られる場合には、再度、初期角度入力機能16に回避角度を入力することを繰返し、工具砥石19と被加工物20との間に干渉がなくなるまで繰り返し行う。   If interference is found, an appropriate avoidance angle is input to the initial angle input function 16 (step 109) (fifth step), the process returns to step 106, and the tool path calculation function 13 calculates the tool path again. Let After the calculation, the graph 19a is redrawn on the display 6b by the tool locus graphing function 14. When interference is observed, the input of the avoidance angle to the initial angle input function 16 is repeated again until the interference between the tool grindstone 19 and the workpiece 20 disappears.

干渉がない場合には、工具軌跡演算機能13の演算結果を点列として出力し(ステップ110)(第6工程)、この演算結果に、工具砥石19の磨耗分や形状誤差、工具砥石19とB軸テーブル3のB軸回転中心との位置誤差等の誤差をオフセットさせ、NC変換機能17でNCプログラム21に変換を行う(ステップ111)。   If there is no interference, the calculation result of the tool trajectory calculation function 13 is output as a point sequence (step 110) (sixth step). The calculation result includes the wear amount and shape error of the tool grindstone 19, the tool grindstone 19 and An error such as a position error with respect to the B-axis rotation center of the B-axis table 3 is offset and converted into the NC program 21 by the NC conversion function 17 (step 111).

このNCプログラム21への変換後、ファイル保存機能18にて、NCプログラム21のファイル保存を行う(ステップ112)。上記ファイル保存されたNCプログラム21をインタフェースケーブル6c等のネットワークを介して超精密加工装置4内部の制御コントローラ5へ転送させる。   After the conversion to the NC program 21, the file storage function 18 stores the file of the NC program 21 (step 112). The NC program 21 stored in the file is transferred to the control controller 5 in the ultraprecision machining apparatus 4 via a network such as an interface cable 6c.

転送後、NCプログラム21の点列に従い、Z軸ステージ1、X軸ステージ2、B軸テーブル3を移動制御させ被加工物20の研削加工を行う。
このとき、上述の情報処理装置6におけるNCプログラム21の作成の段階において、上述のように、被加工物20の任意の輪郭形状に工具砥石19が研削加工点P0以外の部分で干渉しないようにNCプログラム21が作成されているので、被加工物20が凹面、凸面等の任意の輪郭形状の場合でも、支障なく研削加工が実行可能になる。
After the transfer, according to the point sequence of the NC program 21, the Z-axis stage 1, the X-axis stage 2, and the B-axis table 3 are moved and controlled, and the workpiece 20 is ground.
At this time, at the stage of creating the NC program 21 in the information processing apparatus 6 described above, as described above, the tool grindstone 19 does not interfere with an arbitrary contour shape of the workpiece 20 at a portion other than the grinding point P0. Since the NC program 21 is created, grinding can be performed without any trouble even when the workpiece 20 has an arbitrary contour shape such as a concave surface or a convex surface.

また、工具砥石19と被加工物20とは内接し、更に研削作用点(研削加工点P0)における工具砥石19の曲率半径と被加工物20の曲率半径とが常に近くなるように設定しているので、加工は三日月形の線接触で加工されることとなる。   Further, the tool grindstone 19 and the workpiece 20 are inscribed, and the curvature radius of the tool grindstone 19 and the curvature radius of the workpiece 20 are always close to each other at the grinding action point (grinding point P0). Therefore, the processing is performed with a crescent-shaped line contact.

すなわち、研削加工点P0における単位時間当たりの研削加工量が従来の点接触の場合に比較して大きくなる。
[効果]
このように、実施の形態1のNCプログラムの作成方法によって作成されたNCプログラム21を用いる研削加工によれば、被加工物20の被加工面が、凹面や凸面に係わらず任意形状を呈する軸対称の非球面形状に対して、工具砥石19と被加工物20との干渉を発生させること無く、研削加工を行うことができる。
That is, the amount of grinding per unit time at the grinding point P0 is larger than that in the case of conventional point contact.
[effect]
As described above, according to the grinding process using the NC program 21 created by the NC program creation method of the first embodiment, the machining surface of the workpiece 20 has an arbitrary shape regardless of the concave surface or the convex surface. Grinding can be performed on the symmetrical aspherical shape without causing interference between the tool grindstone 19 and the workpiece 20.

また、研削加工中において、工具砥石19と被加工物20は内接し、更に研削作用点(研削加工点P0)における工具砥石19の曲率半径と被加工物20の曲率半径とを、常に近くなるように設定できるので、三日月形の線接触で加工を行うことができる。このように線接触を行うことで、単位時間当りに研削領域に作用する砥粒数が増加し高負荷な加工が可能となる。   Further, during grinding, the tool grindstone 19 and the workpiece 20 are inscribed, and the curvature radius of the tool grindstone 19 and the curvature radius of the workpiece 20 at the grinding action point (grinding point P0) are always close. Therefore, processing can be performed with a crescent-shaped line contact. By performing line contact in this way, the number of abrasive grains acting on the grinding area per unit time increases, and high-load machining becomes possible.

また副次効果として、単位時間当たりに研削加工領域に作用する砥粒の数が増加するため、面粗さも向上が図れる被加工物20の加工点の曲率半径に応じた角度が設定される、NCプログラム21を作成することができる。
[実施の形態2]
[構成]
次に、図6を用いて本発明の実施の形態2であるNCプログラムの作成方法を実施するソフトウェア7について説明する。
As a secondary effect, since the number of abrasive grains acting on the grinding region per unit time increases, an angle is set according to the radius of curvature of the machining point of the workpiece 20 that can improve the surface roughness. An NC program 21 can be created.
[Embodiment 2]
[Constitution]
Next, software 7 for implementing the NC program creation method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この実施の形態2の場合、上述の実施の形態1で例示したソフトウェア7の内部に被加工物演算機能11の演算結果と工具軌跡演算機能13の演算結果と差を算出する干渉演算機能22と、上記干渉演算機能22の演算結果より干渉を判定する干渉判定機能23が設けられた構成となっている。   In the case of the second embodiment, an interference calculation function 22 for calculating a difference between the calculation result of the workpiece calculation function 11 and the calculation result of the tool path calculation function 13 in the software 7 exemplified in the first embodiment. The interference determination function 23 for determining interference from the calculation result of the interference calculation function 22 is provided.

また、初期角度入力機能16の代わりに、入力値を自動で変更する入力値変更機能24が設けられている。
以下では、実施の形態1と同一な構成部分は同一番号を付してその説明を省略する。
[作用]
本実施の形態2の作用の一例を、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、上述の図2のフローチャートとの相違部分を説明すると以下のようになる。
Further, instead of the initial angle input function 16, an input value changing function 24 for automatically changing the input value is provided.
In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[Action]
An example of the operation of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The difference from the flowchart of FIG. 2 will be described as follows.

まず、上述の実施の形態1場合と同様に、被加工物演算機能11による演算結果と工具軌跡演算機能13による各演算結果を被加工物グラフ化機能12と工具軌跡グラフ化機能14より、被加工物形状と工具軌跡とを同一グラフに表示させる(ステップ101〜107)。   First, as in the case of the above-described first embodiment, the calculation result by the workpiece calculation function 11 and the calculation result by the tool path calculation function 13 are obtained from the workpiece graphing function 12 and the tool path graphing function 14, respectively. The workpiece shape and the tool trajectory are displayed on the same graph (steps 101 to 107).

次に、干渉演算機能22より被加工物演算機能11の演算結果と工具軌跡演算機能13の演算結果の差を算出する(ステップ121)。その後、干渉判定機能23で、上記差の算出結果に解が幾つかあるかを確認する(ステップ122)。解が2つ以上存在する場合には、干渉ありとして判断する。   Next, the difference between the calculation result of the workpiece calculation function 11 and the calculation result of the tool path calculation function 13 is calculated from the interference calculation function 22 (step 121). Thereafter, the interference determination function 23 checks whether there are several solutions in the difference calculation result (step 122). If there are two or more solutions, it is determined that there is interference.

干渉があると判断された場合には、入力値変更機能24にて初期角度入力機能16の値を、ソフトウェア7ないに設けられた図示しない角度変数の設定値(たとえば、定数値)だけ変更して(ステップ123)、上述のステップ106に戻る。そして、再度、干渉演算機能22より差を差出し、干渉判定機能23にて干渉を判定する。   If it is determined that there is interference, the input value change function 24 changes the value of the initial angle input function 16 by a set value (for example, a constant value) of an angle variable (not shown) provided in the software 7. (Step 123), the process returns to step 106 described above. Then, a difference is again obtained from the interference calculation function 22, and interference is determined by the interference determination function 23.

干渉がなくなるまで、上述の、ステップ105、ステップ107、ステップ121、ステップ122、ステップ123の処理を繰り返し行う。以上のことが、本実施の形態1と異なる。   Until the interference is eliminated, the processes of Step 105, Step 107, Step 121, Step 122, and Step 123 are repeated. The above is different from the first embodiment.

以降のステップ110〜112は、上述の実施の形態1の場合と同様である。
[効果]
本実施の形態2によれば、本実施の形態1と同等の効果を得られるとともに、さらに、ソフトウェア7に設けられた干渉演算機能22および干渉判定機能23等の機能で、工具砥石19と被加工物20との干渉を避ける角度を自動で設定することにより、NCプログラム21の作成時間の短縮を実現できる。
The subsequent steps 110 to 112 are the same as those in the first embodiment.
[effect]
According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the tool grindstone 19 and the object to be covered can be obtained by the functions such as the interference calculation function 22 and the interference determination function 23 provided in the software 7. By automatically setting an angle that avoids interference with the workpiece 20, the creation time of the NC program 21 can be shortened.

以上説明したように、本発明の上述の各実施の形態であるNCプログラムの作成方法によれば、被加工物の被加工面が、凹面や凸面に係わらず任意形状を呈する軸対称の非球面形状の研削加工を行うに際し、工具砥石と被加工物との干渉が無く、工具砥石と被加工物は内接し、更に研削作用点における工具砥石の曲率半径と被加工物の曲率半径とを、常に近くなるように設定可能にして、三日月形の線接触で加工を行うNCプログラムを作成することができる。   As described above, according to the NC program creation method according to each of the above-described embodiments of the present invention, the workpiece surface of the workpiece is an axisymmetric aspherical surface that exhibits an arbitrary shape regardless of a concave surface or a convex surface. When grinding the shape, there is no interference between the tool grindstone and the work piece, the tool grindstone and the work piece are inscribed, and the curvature radius of the tool grindstone and the curvature radius of the work piece at the grinding action point, It is possible to create an NC program that performs machining with a crescent-shaped line contact by making it possible to set it to be always close.

すなわち、本実施の形態によって得られるNCプログラムによれば、被加工物の加工点の曲率半径に応じたB軸角度θbが設定されるので、被加工物20に対して工具砥石19が線接触となるため、単位時間当りに研削に作用する砥粒数が増加し高負荷な加工が可能となる。また副次効果として、単位時間当たりに研削加工に作用する砥粒の数が増加するため、面粗さも向上が図れる。   That is, according to the NC program obtained by the present embodiment, the B-axis angle θb corresponding to the radius of curvature of the machining point of the workpiece is set, so that the tool grindstone 19 is in line contact with the workpiece 20. Therefore, the number of abrasive grains acting on the grinding per unit time increases, and high-load machining becomes possible. Further, as a secondary effect, the number of abrasive grains acting on the grinding process per unit time increases, so that the surface roughness can be improved.

なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、加工工具としては、工具砥石に限らず、他の加工工具でもよい。
Needless to say, the present invention is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the processing tool is not limited to a tool grindstone, and may be another processing tool.

本発明の一実施の形態であるNCプログラムの作成方法を実施するソフトウェアの機能構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the function structure of the software which implements the preparation method of NC program which is one embodiment of this invention. その作用の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the effect | action. 本発明の一実施の形態である超精密加工装置における加工状態の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the processing state in the ultraprecision processing apparatus which is one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態である超精密加工装置の構成例を示す略斜視図である。1 is a schematic perspective view illustrating a configuration example of an ultraprecision machining apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態であるNCプログラムの事故中における表示画面の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the display screen during the accident of NC program which is one embodiment of this invention. 本発明の別の実施の形態であるNCプログラムの作成方法を実施するソフトウェアの機能構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the function structure of the software which implements the preparation method of NC program which is another embodiment of this invention. その作用の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the effect | action.

符号の説明Explanation of symbols

1 Z軸ステージ
2 X軸ステージ
3 B軸テーブル
4 超精密加工装置
5 制御コントローラ
6 情報処理装置
6a コンピュータ本体
6b ディスプレイ
6c インタフェースケーブル
7 ソフトウェア
8 被加工物データベース
9 工具データベース
10 加工条件データベース
11 被加工物演算機能
12 被加工物グラフ化機能
13 工具軌跡演算機能
14 工具軌跡グラフ化機能
16 初期角度入力機能
17 NC変換機能
18 ファイル保存機能
19 工具砥石
19a グラフ
20 被加工物
20a グラフ
21 NCプログラム
22 干渉演算機能
23 干渉判定機能
24 入力値変更機能
B0 初期角度
P0 研削加工点
a 主軸回転軸
b 工具回転軸
θb B軸角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Z-axis stage 2 X-axis stage 3 B-axis table 4 Ultra precision processing apparatus 5 Control controller 6 Information processing apparatus 6a Computer main body 6b Display 6c Interface cable 7 Software 8 Workpiece database 9 Tool database 10 Processing condition database 11 Workpiece Calculation function 12 Workpiece graphing function 13 Tool path calculation function 14 Tool path graphing function 16 Initial angle input function 17 NC conversion function 18 File saving function 19 Tool grindstone 19a Graph 20 Workpiece 20a graph 21 NC program 22 Interference calculation Function 23 Interference judgment function 24 Input value change function B0 Initial angle P0 Grinding point a Spindle axis b Tool rotation axis θb B axis angle

Claims (8)

複数軸の同時移動制御により被加工物の軸対称の曲面を加工するNCプログラムの作成方法であって、
各加工点列を前記曲面の形状設定式に従って作成する第1工程と、
前記形状設定式から前記被加工物の輪郭形状を算出する第2工程と、
前記加工点列を構成する各加工点における加工工具全体の位置の軌跡を前記第1工程より決定される前記加工工具の第1回転軸と前記被加工物の第2回転軸となす角度の点列から算出する第3工程と、
前記加工工具全体の位置の軌跡と前記被加工物の前記輪郭形状との間に前記加工点以外で干渉があるか否かを調べる第4工程と、
前記第4工程にて前記干渉があると判定された場合には前記第1軸と前記第2軸となす角度を変化させて前記第2工程に分岐する第5工程と、
前記第4工程にて前記干渉が無いと判定された場合には、前記第2工程で得られた前記加工工具の前記軌跡を実現するNCプログラムを出力する第6工程と、
を含むことを特徴とするNCプログラムの作成方法。
An NC program creation method for machining an axisymmetric curved surface of a workpiece by simultaneous movement control of a plurality of axes,
A first step of creating each machining point sequence according to the curved surface shape setting formula;
A second step of calculating a contour shape of the workpiece from the shape setting formula;
The point of the angle between the first rotation axis of the machining tool and the second rotation axis of the workpiece determined by the first step as the locus of the position of the entire machining tool at each machining point constituting the machining point sequence A third step of calculating from the column;
A fourth step of examining whether there is interference other than the machining point between the locus of the position of the entire machining tool and the contour shape of the workpiece;
A fifth step of branching to the second step by changing the angle between the first axis and the second axis when it is determined in the fourth step that the interference is present;
A sixth step of outputting an NC program for realizing the trajectory of the machining tool obtained in the second step when it is determined in the fourth step that there is no interference;
A method for creating an NC program, comprising:
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第1回転軸と前記第2回転軸となす角度は、前記被加工物の前記各加工点における曲率半径に応じて設定されることを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
An NC program creation method, wherein an angle formed between the first rotation axis and the second rotation axis is set according to a radius of curvature at each machining point of the workpiece.
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第1回転軸と前記第2回転軸となす角度は、前記被加工物の前記各加工点における法線の傾きに応じて設定されることを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
An NC program creation method, characterized in that an angle formed between the first rotation axis and the second rotation axis is set according to an inclination of a normal line at each machining point of the workpiece.
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第4工程では、前記被加工物の輪郭形状のグラフを描画する工程と、
前記各加工点における前記加工工具の全体の軌跡のグラフを描画する工程と、
前記輪郭形状のグラフと前記軌跡のグラフに交わる部分が存在した場合に干渉ありの判定結果を出力する工程と、
を含むことを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
In the fourth step, a step of drawing a graph of the contour shape of the workpiece;
Drawing a graph of the overall trajectory of the machining tool at each machining point;
Outputting a determination result of interference when there is a portion that intersects the contour shape graph and the trajectory graph;
A method for creating an NC program, comprising:
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第4工程では、
前記被加工物の形状を表す形状設定式を算出する工程と、
前記加工工具の全体の軌跡を表す形状式を算出する工程と、
前記形状設定式と前記形状式との差を求める工程と、
前記形状設定式と前記形状式との差の算出結果より解を求める工程と、
所定の加工範囲内で前記解が前記加工点を含め2つ以上ある場合には干渉ありと判定する工程と、
を含むことを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
In the fourth step,
Calculating a shape setting expression representing the shape of the workpiece;
Calculating a shape formula representing the entire trajectory of the machining tool;
Obtaining a difference between the shape setting formula and the shape formula;
Obtaining a solution from the calculation result of the difference between the shape setting formula and the shape formula;
Determining that there is interference when there are two or more of the solutions including the processing point within a predetermined processing range;
A method for creating an NC program, comprising:
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第5工程では、前記第1回転軸と前記第2回転軸となす角度を手動設定にて変化させることを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
In the fifth step, the NC program creating method is characterized in that an angle formed between the first rotating shaft and the second rotating shaft is changed by manual setting.
請求項1記載のNCプログラムの作成方法において、
前記第5工程では、角度変数の値を加算することで、前記第1回転軸と前記第2回転軸とのなす角度を変化させることを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 1,
In the fifth step, the NC program creation method is characterized in that the angle formed by the first rotating shaft and the second rotating shaft is changed by adding the value of an angle variable.
請求項7記載のNCプログラムの作成方法において、
前記角度変数の値は、定数であることを特徴とするNCプログラムの作成方法。
The NC program creation method according to claim 7,
The method of creating an NC program, wherein the value of the angle variable is a constant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012011499A (en) * 2010-06-30 2012-01-19 Nagase Integrex Co Ltd Grinding work method of workpiece and grinding machine, calculation program of moving route data used for the same and storage medium therefor

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