JP2013132733A - Device and method for calculating machined surface property, and device and method for determining machining condition - Google Patents

Device and method for calculating machined surface property, and device and method for determining machining condition Download PDF

Info

Publication number
JP2013132733A
JP2013132733A JP2011285776A JP2011285776A JP2013132733A JP 2013132733 A JP2013132733 A JP 2013132733A JP 2011285776 A JP2011285776 A JP 2011285776A JP 2011285776 A JP2011285776 A JP 2011285776A JP 2013132733 A JP2013132733 A JP 2013132733A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotary tool
calculating
cutting
workpiece
surface property
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011285776A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5942423B2 (en
Inventor
Kenji Hamada
賢治 濱田
Yoshihiko Yamada
良彦 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2011285776A priority Critical patent/JP5942423B2/en
Publication of JP2013132733A publication Critical patent/JP2013132733A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5942423B2 publication Critical patent/JP5942423B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for calculating machined surface properties in which the machined surface properties can be simulated.SOLUTION: A device includes: a tool center displacement amount calculation section 42 for calculating a displacement amount of a rotational center C of a rotating tool 5 based on the cutting resistance of the rotating tool 5 when the cutting resistance of the rotating tool 5 is changed by intermittent cutting; a relative cutting edge position calculation section 14 for calculating the relative cutting edge positions of blades 5a and 5b relative to the rotational center C of the rotating tool 5; an absolute cutting edge position calculating section 15 for calculating the absolute cutting edge positions of the blades 5a and 5b relative to a workpiece W based on the displacement amount of the rotational center C of the rotating tool 5 and the relative cutting edge positions; post-machining shape calculation section 24 for calculating the post-machining shape of the workpiece W by transferring the absolute cutting edge positions to the workpiece W; and a machined surface property calculation section 62 for calculating the machined surface properties ΔY2 in the post-machining shape based on the post-machining shape of the workpiece W calculated.

Description

本発明は、被加工物に対する回転工具による断続的な切削加工において加工面性状を算出する加工面性状算出装置および加工面性状算出方法に関するものである。さらに、本発明は、当該算出装置または算出方法を適用した加工条件決定装置および加工条件決定方法に関するものである。   The present invention relates to a machined surface property calculating apparatus and a machined surface property calculating method for calculating a machined surface property in intermittent cutting with a rotary tool on a workpiece. Furthermore, the present invention relates to a machining condition determination device and a machining condition determination method to which the calculation device or calculation method is applied.

特開平9−47941号公報には、ボールエンドミルを用いて切削加工を行う場合に、加工負荷の増大により、工具系の剛性に応じた工具の変位量を考慮して、送り速度を制御することが記載されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 9-47941, when cutting is performed using a ball end mill, the feed rate is controlled in consideration of the amount of displacement of the tool according to the rigidity of the tool system due to an increase in the processing load. Is described.

特開平9−47941号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-47941

ところで、加工面性状(加工後形状の表面状態)をシミュレーションすることができれば、加工面性状を向上することができる加工条件を見つけ出すことができる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、加工面性状をシミュレーションすることができる加工面性状算出装置および加工面性状算出方法、並びに、加工面性状算出装置を用いた加工条件決定装置、加工条件決定方法を提供することを目的とする。
By the way, if the machined surface properties (surface state of the machined shape) can be simulated, machining conditions that can improve the machined surface properties can be found.
The present invention has been made in view of such circumstances, and a machining surface property calculation device and a machining surface property calculation method capable of simulating the machining surface property, and a machining condition using the machining surface property calculation device. An object of the present invention is to provide a determination device and a processing condition determination method.

(加工面性状算出装置)
(請求項1)本発明に係る加工面性状算出装置は、外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工において、加工面性状を算出する加工面性状算出装置であって、断続的な切削加工に伴って前記回転工具に生じる切削抵抗が変動する場合に、前記回転工具の切削抵抗に基づいて前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出手段と、前記回転工具の回転中心に対する前記刃部の相対刃先位置を算出する相対刃先位置算出手段と、前記回転工具の回転中心の変位量と前記相対刃先位置とに基づいて前記被加工物に対する前記刃部の絶対刃先位置を算出する絶対刃先位置算出手段と、前記絶対刃先位置を前記被加工物に転写させることにより前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出手段と、算出された前記被加工物の加工後形状に基づいて、当該加工後形状おける加工面性状を算出する加工面性状算出手段とを備える。
(Processed surface property calculation device)
(Claim 1) A machined surface property calculation apparatus according to the present invention uses a rotary tool having one or more blade portions in the circumferential direction on the outer peripheral side, and rotates the rotary tool around an axis with respect to a workpiece. In the intermittent cutting performed by moving relative to each other, in the machined surface property calculation device for calculating the processed surface property, when the cutting resistance generated in the rotary tool fluctuates with intermittent cutting, Tool center displacement amount calculating means for calculating the displacement amount of the rotation center of the rotary tool based on the cutting resistance of the rotary tool, and relative blade edge position calculation for calculating the relative blade edge position of the blade portion with respect to the rotation center of the rotary tool. Means, an absolute blade edge position calculating means for calculating an absolute blade edge position of the blade portion with respect to the workpiece based on a displacement amount of the rotation center of the rotary tool and the relative blade edge position; and Addition Based on the calculated post-processing shape of the workpiece, a processing surface property in the post-processing shape is calculated based on the post-processing shape calculation means for calculating the post-processing shape of the workpiece by transferring it to the workpiece. Machined surface property calculating means.

(請求項2)また、前記加工面性状算出手段により算出される前記加工面性状は、前記加工後形状における面粗さとしてもよい。
(請求項3)また、前記加工面性状算出手段により算出される前記加工面性状は、前記回転工具の所定回転における前記加工後形状における切込方向の最深位置を算出し、複数の前記最深位置の中における最大値と最小値の差としてもよい。
(Claim 2) Further, the processed surface property calculated by the processed surface property calculating means may be a surface roughness in the post-processed shape.
(Claim 3) Further, the machining surface property calculated by the machining surface property calculation means calculates a deepest position in a cutting direction in the post-machining shape in a predetermined rotation of the rotary tool, and a plurality of the deepest positions It may be the difference between the maximum value and the minimum value.

(加工条件決定装置)
(請求項4)本発明に係る加工条件決定装置は、前記加工面性状を算出する上述した加工面性状算出装置と、算出された前記加工面性状に基づいて加工条件を決定する加工条件決定手段とを備える。
(請求項5)また、前記加工制御装置は、前記被加工物の加工後形状と前記被加工物の目標形状との差に基づいて、前記被加工物の最小削り残し量を算出する削り残し量算出手段を備え、前記加工条件決定手段は、前記加工面性状および前記最小削り残し量に基づいて前記加工条件を決定するようにしてもよい。
(Processing condition determination device)
(Claim 4) The machining condition determination device according to the present invention includes the above-described machining surface property calculation device that calculates the machining surface property, and a machining condition determination unit that determines the machining condition based on the calculated machining surface property. With.
(Claim 5) Further, the machining control device calculates a minimum uncut amount of the workpiece based on a difference between a processed shape of the workpiece and a target shape of the workpiece. An amount calculation unit may be provided, and the processing condition determination unit may determine the processing condition based on the processed surface property and the minimum uncut amount.

(請求項6)また、前記加工条件決定手段は、前記加工面性状および前記最小削り残し量に基づいて前記回転工具の回転速度を決定するようにしてもよい。
(請求項7)また、前記加工条件決定手段は、前記加工面性状に基づいて前記回転工具の回転速度を決定すると共に、前記最小削り残し量に基づいて前記回転工具の指令位置を切込方向にオフセットするようにしてもよい。
(Claim 6) Further, the machining condition determining means may determine the rotational speed of the rotary tool based on the machined surface properties and the minimum uncut remaining amount.
(Claim 7) Further, the machining condition determining means determines the rotational speed of the rotary tool based on the machined surface properties, and sets the command position of the rotary tool based on the minimum remaining amount of cutting. You may make it offset to.

(加工面性状算出方法)
(請求項8)本発明に係る加工面性状算出方法は、外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工において、加工面性状を算出する加工面性状算出方法であって、断続的な切削加工に伴って前記回転工具に生じる切削抵抗が変動する場合に、前記回転工具の切削抵抗に基づいて前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出工程と、前記回転工具の回転中心に対する前記刃部の相対刃先位置を算出する相対刃先位置算出工程と、前記回転工具の回転中心の変位量と前記相対刃先位置とに基づいて前記被加工物に対する前記刃部の絶対刃先位置を算出する絶対刃先位置算出工程と、前記絶対刃先位置を前記被加工物に転写させることにより前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出工程と、算出された前記被加工物の加工後形状に基づいて、当該加工後形状おける加工面性状を算出する加工面性状算出工程とを備える。
(Processed surface properties calculation method)
(Claim 8) The machining surface property calculation method according to the present invention uses a rotary tool having one or more blade portions in the circumferential direction on the outer peripheral side, and rotates the rotary tool about the axis while rotating the rotary tool about the workpiece. In the intermittent cutting performed by moving relative to each other, in the machining surface property calculation method for calculating the machining surface properties, when the cutting resistance generated in the rotary tool fluctuates with intermittent cutting, A tool center displacement amount calculating step for calculating a displacement amount of the rotation center of the rotary tool based on a cutting resistance of the rotary tool, and a relative blade edge position calculation for calculating a relative blade edge position of the blade portion with respect to the rotation center of the rotary tool. An absolute blade edge position calculating step of calculating an absolute blade edge position of the blade portion with respect to the workpiece based on a displacement amount of the rotation center of the rotary tool and the relative blade edge position; and Addition Based on the post-processing shape calculation step of calculating the post-processing shape of the workpiece by transferring it to the workpiece, and calculating the processed surface properties in the post-processing shape based on the calculated post-processing shape of the workpiece. A machined surface property calculating step.

(加工条件決定方法)
(請求項9)本発明に係る加工条件決定方法は、前記加工面性状を算出する上述した加工面性状算出方法と、前記加工面性状算出方法により算出された前記加工面性状に基づいて加工条件を決定する加工条件決定工程とを備える。
(Processing condition determination method)
(Claim 9) The machining condition determination method according to the present invention includes the above-described machining surface property calculation method for calculating the machining surface property and the machining condition based on the machining surface property calculated by the machining surface property calculation method. And a processing condition determining step for determining.

(請求項1)回転工具による断続的な切削加工においては、回転工具が1回転している間に、回転工具の刃部の位相によって、切削している瞬間と、切削していない空転している瞬間とが存在する。そのため、回転工具の回転中心の変位量が、そのまま加工面性状となるとは限らない。回転工具の回転中心とは、回転工具が変形していない状態での回転工具の軸方向の各断面の回転中心を意味する。さらに、回転工具が1回転している間であって切削している間においても、切削抵抗が変動することがある。   (Claim 1) In intermittent cutting with a rotary tool, while the rotary tool is rotating once, depending on the phase of the blade part of the rotary tool, the moment of cutting and the idling that is not cut. There are moments. For this reason, the displacement amount of the rotation center of the rotary tool does not always become the processed surface property. The rotation center of the rotary tool means the rotation center of each cross section in the axial direction of the rotary tool when the rotary tool is not deformed. Further, the cutting resistance may fluctuate even while the rotary tool is rotating once and cutting.

ここで、本発明によれば、回転工具の回転中心の変位量に加えて、相対刃先位置を考慮することにより、被加工物に対する絶対刃先位置を算出している。つまり、回転工具が1回転している間において、絶対刃先位置の動きを高精度に把握できる。そして、絶対刃先位置を被加工物に転写させることにより、被加工物の加工後形状を算出しているため、加工後形状を高精度に算出することができる。このようにして算出した加工後形状により、当該加工後形状の加工面性状を算出している。従って、シミュレーションにより加工面性状を高精度に得ることができる。   Here, according to the present invention, the absolute cutting edge position relative to the workpiece is calculated by considering the relative cutting edge position in addition to the amount of displacement of the rotation center of the rotary tool. That is, the movement of the absolute cutting edge position can be grasped with high accuracy while the rotary tool is rotated once. And since the post-processing shape of the workpiece is calculated by transferring the absolute cutting edge position to the workpiece, the post-processing shape can be calculated with high accuracy. The processed surface properties of the post-processing shape are calculated from the post-processing shape thus calculated. Therefore, the machined surface properties can be obtained with high accuracy by simulation.

(請求項2)加工面性状を面粗さ、すなわち、切込方向の最深位置と最表面側位置との差としている。つまり、面粗さをシミュレーションにより算出することができる。
(請求項3)加工面性状を、複数の最深位置のうち最大値と最小値の差としている。当該差は容易に算出できる。そして、当該差は、十分に加工後形状の表面状態を表している。
(Claim 2) The processed surface properties are the surface roughness, that is, the difference between the deepest position in the cutting direction and the position of the outermost surface. That is, the surface roughness can be calculated by simulation.
(Claim 3) The processed surface property is a difference between the maximum value and the minimum value among the plurality of deepest positions. The difference can be easily calculated. The difference sufficiently represents the surface state of the shape after processing.

(請求項4)本発明の加工条件決定装置によれば、シミュレーションにより算出した加工面性状を用いて加工条件を決定するため、高い加工精度を得ることができる。ここで、加工条件決定装置は、NCデータの作成装置として適用することもでき、実際の加工において補正処理を行う装置として適用することもできる。ここで、加工条件には、例えば、回転工具の回転速度、切込方向の削り代、回転工具の相対的な送り速度、指令位置の軌跡(加工パス)の中の少なくとも一つである。   (Claim 4) According to the machining condition determining apparatus of the present invention, since the machining condition is determined using the machined surface properties calculated by simulation, high machining accuracy can be obtained. Here, the machining condition determination device can be applied as an NC data creation device, and can also be applied as a device that performs correction processing in actual machining. Here, the machining conditions are, for example, at least one of the rotational speed of the rotary tool, the cutting allowance in the cutting direction, the relative feed speed of the rotary tool, and the trajectory (machining path) of the command position.

(請求項5)加工後形状算出手段により算出された加工後形状は、目標形状との差を算出することにより、最小削り残し量を算出できる。そして、算出した最小削り残し量および加工面性状に基づいて加工条件を決定することで、最小削り残し量を低減しつつ、加工面性状を高精度にすることができる。つまり、加工精度を向上することができる。   (Claim 5) The minimum uncut amount can be calculated by calculating the difference between the post-process shape calculated by the post-process shape calculation means and the target shape. Then, by determining the machining conditions based on the calculated minimum remaining amount of machining and the machined surface properties, the machined surface properties can be made highly accurate while reducing the minimum remaining amount of machining. That is, processing accuracy can be improved.

(請求項6)ここで、回転工具の回転速度に応じて加工面性状および最小削り残し量が変化することが分かった。そこで、算出した加工面性状および最小削り残し量に基づいて、回転速度を決定することで、最小削り残し量を低減しつつ、加工面性状を高精度にすることができる。   (Claim 6) Here, it has been found that the machined surface properties and the minimum uncut remaining amount change according to the rotational speed of the rotary tool. Therefore, by determining the rotation speed based on the calculated machined surface properties and the minimum remaining amount of machining, the machined surface properties can be made highly accurate while reducing the minimum remaining amount of machining.

(請求項7)現在の加工条件が最小削り残し量を大きく加工条件であるとしても、指令位置そのものをオフセットすることで、最小削り残し量を低減することができる。一方、加工面性状は、指令位置をオフセットしたとしても高精度にすることはできない。そこで、加工面性状は、回転工具の回転速度を決定することに適用する。このように、算出した加工面性状を回転速度の決定に適用し、算出した最小削り残し量を指令位置のオフセットに適用することで、最小削り残し量を低減すると共に、加工面性状を高精度にすることができる。   (Claim 7) Even if the current machining condition is a machining condition in which the minimum remaining amount of machining is large, the minimum remaining amount of machining can be reduced by offsetting the command position itself. On the other hand, the machined surface properties cannot be highly accurate even if the command position is offset. Therefore, the machined surface property is applied to determining the rotation speed of the rotary tool. In this way, the calculated machined surface properties are applied to the determination of the rotation speed, and the calculated minimum remaining amount is applied to the command position offset, thereby reducing the minimum remaining amount of machining and improving the machined surface properties with high accuracy. Can be.

(請求項8)本発明に係る加工面性状算出方法によれば、上述した加工面性状算出装置と同様に、高精度に加工面性状を算出できる。
(請求項9)本発明に係る加工条件決定方法は、上述した加工条件決定装置と同様に、加工面性状を高精度にすることができる。
(Claim 8) According to the machined surface property calculation method according to the present invention, the machined surface property can be calculated with high accuracy in the same manner as the machined surface property calculation device described above.
(Claim 9) In the machining condition determination method according to the present invention, the machined surface properties can be made highly accurate as in the above-described machining condition determination apparatus.

本実施形態における加工システムの適用対象の工作機械の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the machine tool of the application object of the processing system in this embodiment. 加工誤差の発生メカニズムを説明するための図であって、回転工具が変形している状態を示す。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of a process error, Comprising: The state in which the rotary tool is deform | transforming is shown. 加工誤差の発生メカニズムを説明するための図であって、回転工具に生じる切削抵抗を示す。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of a process error, Comprising: The cutting resistance which arises in a rotary tool is shown. 加工誤差の発生メカニズムを説明するための図であって、回転工具に生じる切削抵抗および回転工具の回転中心の変位量の経過時間に対する挙動を示す。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of a process error, Comprising: The behavior with respect to the elapsed time of the cutting resistance which arises in a rotary tool, and the displacement amount of the rotation center of a rotary tool is shown. 加工誤差の発生メカニズムを説明するための図であって、図4の各時刻における回転工具と被加工物との位置関係を示す。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of a process error, Comprising: The positional relationship of the rotary tool and a workpiece in each time of FIG. 加工誤差の発生メカニズムを説明するための図であって、回転工具の回転中心の変位量と加工誤差との関係を示す。(a)は、回転工具の回転位相に対する刃部の相対刃先位置を示す。(b)は、回転工具の回転位相に対する回転中心の変位量を示す。(c)は、回転工具の回転位相に対する刃部の絶対刃先位置を示す。It is a figure for demonstrating the generation | occurrence | production mechanism of a process error, Comprising: The relationship between the displacement amount of the rotation center of a rotary tool, and a process error is shown. (A) shows the relative cutting edge position of the blade part with respect to the rotation phase of the rotary tool. (B) shows the amount of displacement of the rotation center with respect to the rotation phase of the rotary tool. (C) shows the absolute cutting edge position of the blade portion with respect to the rotational phase of the rotary tool. 本実施形態の加工システムの詳細な機能ブロック図である。It is a detailed functional block diagram of the processing system of this embodiment. 実切込量hおよび切削長さbを示す図である。It is a figure which shows the actual cutting amount h and the cutting length b. (a)は、図7の加工後形状算出部にて算出される第一の加工後形状に関する図である。(b)は、図7の加工後形状算出部にて算出される第二の加工後形状に関する図である。(A) is a figure regarding the 1st after-process shape calculated in the after-process shape calculation part of FIG. (B) is a figure regarding the 2nd post-process shape calculated in the post-process shape calculation part of FIG. 回転工具の振動位相に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the vibration phase of a rotary tool. 回転工具の回転中心が切込方向に変動した場合における回転中心の軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of a rotation center when the rotation center of a rotary tool changes to a cutting direction. 図11の場合において加工後形状を示す図であり、目標位置との位置関係を示す。この加工後形状は、図9(b)にて算出される第二の加工後形状に相当する。It is a figure which shows the shape after a process in the case of FIG. 11, and shows the positional relationship with a target position. This post-processing shape corresponds to the second post-processing shape calculated in FIG. 図11の場合において、第一の加工後形状を示す図であり、目標位置との位置関係を示す。In the case of FIG. 11, it is a figure which shows the 1st post-processing shape, and shows the positional relationship with a target position. 回転主軸の回転速度と最小削り残し量との関係を示す。The relationship between the rotational speed of the rotating spindle and the minimum uncut amount is shown. 回転主軸の回転速度と回転工具の最大振幅との関係を示す。The relationship between the rotational speed of a rotating spindle and the maximum amplitude of a rotating tool is shown. 回転主軸の回転速度と面性状値との関係を示す。The relationship between the rotational speed of a rotation main axis and a surface property value is shown.

(1.加工システムの概要)
加工システムの概要について説明する。加工システムは、回転工具により被加工物Wを切削加工する場合に、最小削り残し量を小さくすることと共に、加工面性状を高精度にすることを目的とする。つまり、加工誤差を低減することを目的とする。
(1. Outline of processing system)
An outline of the processing system will be described. The machining system aims to reduce the minimum remaining amount of machining and to make the machined surface properties highly accurate when cutting the workpiece W with a rotary tool. That is, it aims at reducing a processing error.

(2.対象工作機械の構成)
加工システムの適用対象の工作機械の構成について説明する。対象の工作機械は、被加工物Wを回転工具により切削加工する工作機械である。その工作機械の一例としての横型マシニングセンタについて、図1を参照して説明する。図1に示すように、当該工作機械は、ベッド1と、ベッド1上にてX軸方向に移動可能なコラム2と、コラム2の前面(図1の左面)にてY軸方向に移動可能なサドル3と、サドル3に回転可能に支持され回転工具5を保持する回転主軸4と、ベッド1上にてZ軸方向に移動可能であり被加工物Wを載置するテーブル6とを備える。
(2. Configuration of the target machine tool)
A configuration of a machine tool to which the machining system is applied will be described. The target machine tool is a machine tool that cuts the workpiece W with a rotary tool. A horizontal machining center as an example of the machine tool will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the machine tool is movable in the Y-axis direction on the bed 1, the column 2 that can move on the bed 1 in the X-axis direction, and the front surface of the column 2 (left surface in FIG. 1). A saddle 3, a rotary spindle 4 that is rotatably supported by the saddle 3 and holds a rotary tool 5, and a table 6 that is movable on the bed 1 in the Z-axis direction and on which a workpiece W is placed. .

ここで、回転工具5は、外周側に周方向に1以上の刃部5a,5bを備える。回転工具5は、例えば、ボールエンドミル、スクエアエンドミル、フライスなどを含む。つまり、当該工作機械は、回転工具5を軸回りに回転しながら、被加工物Wに対して相対移動することにより、断続的な切削加工を行う。なお、図示しないが、当該工作機械は、コラム2、サドル3およびテーブル6を移動するためのモータや、クーラントを供給するクーラントノズル、クーラントポンプなどを備える。   Here, the rotary tool 5 includes one or more blade portions 5a and 5b in the circumferential direction on the outer peripheral side. The rotary tool 5 includes, for example, a ball end mill, a square end mill, and a milling cutter. That is, the machine tool performs intermittent cutting by moving relative to the workpiece W while rotating the rotary tool 5 about the axis. Although not shown, the machine tool includes a motor for moving the column 2, the saddle 3 and the table 6, a coolant nozzle for supplying coolant, a coolant pump, and the like.

(3.加工誤差の発生メカニズム)
次に、加工誤差の発生メカニズムについて、図2〜図6を参照して説明する。加工誤差とは、被加工物Wの実加工後形状と、被加工物Wの目標形状(設計値)との誤差である。
(3. Mechanism of machining error)
Next, a mechanism for generating a machining error will be described with reference to FIGS. The processing error is an error between the actual processed shape of the workpiece W and the target shape (design value) of the workpiece W.

図2に示すように、回転工具5が変形することにより、回転工具5における各Z軸方向断面の回転中心座標が指令座標からずれることが、加工誤差の原因の一つである。Z軸方向とは、回転主軸4の回転軸方向である。特に、L/D(=長さ/直径)の大きな回転工具5(細長い回転工具)を用いる場合には、当該回転工具5の剛性が低いため、切削抵抗Fyによって当該回転工具5の先端側が撓み変形しやすい。ここで、回転工具5の先端外周面に周方向に1以上の刃部5a,5bを備える。つまり、切削抵抗Fyによって、回転工具5の先端側(刃部5a,5bの部位)の回転中心Cが変位することにより、被加工物Wの加工後形状が変化する。その結果、加工誤差を生じる。ここで、回転中心Cとは、回転工具5が変形していない状態での回転工具5の軸方向(回転主軸4の回転軸方向)の各断面の回転中心、すなわち、回転工具5における各Z軸方向断面の回転中心を意味する。ただし、説明を分かりやすくするために、以下においては、回転中心Cは、あるZ軸座標における1箇所の回転中心として説明する。   As shown in FIG. 2, the deformation of the rotary tool 5 causes the rotation center coordinates of the respective cross sections in the Z-axis direction of the rotary tool 5 to deviate from the command coordinates. The Z-axis direction is the rotation axis direction of the rotation main shaft 4. In particular, when a rotary tool 5 (elongated rotary tool) having a large L / D (= length / diameter) is used, the rigidity of the rotary tool 5 is low, so that the distal end side of the rotary tool 5 is bent by the cutting resistance Fy. Easy to deform. Here, one or more blade portions 5a and 5b are provided on the outer peripheral surface of the tip of the rotary tool 5 in the circumferential direction. That is, the post-machining shape of the workpiece W changes due to the displacement of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 (parts of the blade portions 5a and 5b) by the cutting force Fy. As a result, a processing error occurs. Here, the rotation center C is the rotation center of each cross section in the axial direction of the rotary tool 5 (the rotation axis direction of the rotary spindle 4) when the rotary tool 5 is not deformed, that is, each Z in the rotary tool 5. It means the center of rotation of the axial section. However, in order to make the explanation easy to understand, the rotation center C will be described below as one rotation center in a certain Z-axis coordinate.

ここで、回転工具5に生じる切削抵抗Fyが一定であれば、回転工具5の先端側の撓み量は一定となる。しかし、回転工具5による断続的な切削加工においては、回転工具5に生じる切削抵抗Fyは逐次変化する。そのため、回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量は、主としてY方向に逐次変化する。このときの回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量と切削抵抗Fyとは、回転工具5の動特性に依存する。工具の動特性とは、入力された力に対する変形の挙動を示すものであり、伝達関数(コンプライアンスおよび位相遅れ)もしくはそれから算出される質量(M)、粘性減衰係数(C)、バネ定数(K)、共振周波数(ω)、減衰比(ζ)などにより表される。図2において往復矢印は、回転工具5の先端側の回転中心Cが主としてY方向に往復移動することを意味する表示である。   Here, if the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 5 is constant, the amount of deflection on the tip side of the rotary tool 5 is constant. However, in the intermittent cutting with the rotary tool 5, the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 5 changes sequentially. Therefore, the amount of displacement of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 changes sequentially mainly in the Y direction. At this time, the displacement amount of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 and the cutting resistance Fy depend on the dynamic characteristics of the rotary tool 5. The dynamic characteristics of the tool indicate the deformation behavior with respect to the input force, and the transfer function (compliance and phase lag) or the mass (M) calculated therefrom, the viscous damping coefficient (C), the spring constant (K). ), Resonance frequency (ω), damping ratio (ζ), and the like. In FIG. 2, the reciprocating arrow is a display that means that the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 reciprocates mainly in the Y direction.

図2には、Y方向の切削抵抗Fyによる加工誤差について説明した。ただし、実際には、図3に示すように、回転工具5には、反切込方向の切削抵抗Fyの他に、反送り方向の切削抵抗Fxおよび軸方向の切削抵抗Fzが生じる場合がある。つまり、回転工具5の先端側の回転中心Cは、各方向の切削抵抗Fx,Fy、Fzの合成抵抗Fxyz(図示せず)の方向に変位する。なお、図3には、スクエアエンドミルを図示しているが、図2に示すようなボールエンドミルの場合も同様である。   In FIG. 2, the processing error due to the cutting resistance Fy in the Y direction has been described. However, in practice, as shown in FIG. 3, the rotary tool 5 may have a cutting resistance Fx in the counter feed direction and a cutting resistance Fz in the axial direction in addition to the cutting resistance Fy in the counter cutting direction. That is, the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 is displaced in the direction of the combined resistance Fxyz (not shown) of the cutting resistances Fx, Fy, and Fz in each direction. Although FIG. 3 shows a square end mill, the same applies to a ball end mill as shown in FIG.

次に、回転工具5を回転しかつ送りながら被加工物Wの断続的な切削加工を行う際において、回転工具5に生じる切削抵抗Fyおよび回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量Yaの経過時間tに対する挙動について、図4および図5を参照して説明する。ここでは、反切込方向(Y方向)における切削抵抗Fyおよび先端側の回転中心Cの変位量Yaを取り上げて説明する。これは、反切込方向(Y方向)が加工誤差に対して最も影響が大きいためである。   Next, when intermittently cutting the workpiece W while rotating and feeding the rotary tool 5, the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 5 and the displacement amount Ya of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5. Will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. Here, the cutting resistance Fy in the counter-cutting direction (Y direction) and the displacement amount Ya of the rotation center C on the tip side will be described. This is because the anti-cutting direction (Y direction) has the greatest influence on the machining error.

図4と図5(a)〜(e)を参照して、切削抵抗Fyの経過時間tに対する挙動について説明する。図4に示すように、切削抵抗Fyは、ゼロから時刻t1にて大きな値に変化し、時刻t2に再びゼロに変化している。図5(a)(b)が、それぞれ図4の時刻t1,t2に対応する。図5(a)に示すように、時刻t1は、一方の刃部5aが被加工物Wに接触開始した瞬間である。つまり、時刻t1は、一方の刃部5aにより切削加工を開始した瞬間である。一方、図5(b)に示すように、時刻t2は、一方の刃部5aによる被加工物Wの切削加工を終了した瞬間である。このように、t1〜t2の間において、一方の刃部5aが切削加工している。   With reference to FIG. 4 and FIGS. 5A to 5E, the behavior of the cutting resistance Fy with respect to the elapsed time t will be described. As shown in FIG. 4, the cutting resistance Fy changes from zero to a large value at time t1, and then changes to zero again at time t2. FIGS. 5A and 5B correspond to times t1 and t2 in FIG. 4, respectively. As shown in FIG. 5A, time t1 is the moment when one of the blades 5a starts to contact the workpiece W. That is, time t1 is the moment when cutting is started by one of the blade portions 5a. On the other hand, as shown in FIG. 5B, the time t2 is the moment when the cutting of the workpiece W by the one blade portion 5a is finished. Thus, one blade part 5a is cutting between t1 and t2.

その後、図4に示すように、t2〜t4の間は、切削抵抗Fyがゼロとなっている。この間は、時刻t3に対応する図5(c)に示すように、両方の刃部5a,5bが被加工物Wに接触していない。つまり、回転工具5は空転している。   Thereafter, as shown in FIG. 4, the cutting resistance Fy is zero between t2 and t4. During this time, as shown in FIG. 5C corresponding to time t3, both the blade portions 5a and 5b are not in contact with the workpiece W. That is, the rotary tool 5 is idling.

その後、図4に示すように、切削抵抗Fyが時刻t4に再び大きな値に変化し、時刻t5に再びゼロに変化している。図4の時刻t4には、対応する図5(d)に示すように、他方の刃部5bが被加工物Wに接触開始している。つまり、他方の刃部5bにより切削加工を開始している。また、図4の時刻t5には、対応する図5(e)に示すように、他方の刃部5bによる切削加工を終了している。このように、t4〜t5の間において、他方の刃部5bが切削加工している。   Thereafter, as shown in FIG. 4, the cutting resistance Fy changes to a large value again at time t4 and changes to zero again at time t5. At time t4 in FIG. 4, the other blade portion 5b starts to contact the workpiece W as shown in the corresponding FIG. 5 (d). That is, cutting is started by the other blade portion 5b. Further, at time t5 in FIG. 4, as shown in the corresponding FIG. 5 (e), the cutting with the other blade portion 5b is finished. Thus, the other blade part 5b is cutting between t4 and t5.

ここで、図5における今回の切削領域より、t1〜t2、t4〜t5の各瞬間において、実切込量(瞬間的な切込量)が異なることが分かる。つまり、実切込量は、切削開始から一気に多くなり、ピークに達した後に徐々に少なくなっている。より詳細には、前回切削されていない部位と前回切削された部位との境界の前後で変化している。そして、図4の切削抵抗Fyのうち急激に大きくなっている部分に示すように、切削加工中の切削抵抗Fyは、略三角形状になっており、実切込量に応じて変化していることが分かる。   Here, it can be seen from the current cutting region in FIG. 5 that the actual cutting amount (instant cutting amount) differs at the instants t1 to t2 and t4 to t5. That is, the actual cutting amount increases at a stroke from the start of cutting and gradually decreases after reaching the peak. In more detail, it changes before and after the boundary between the part not cut last time and the part cut last time. Then, as shown in the sharply increasing portion of the cutting resistance Fy in FIG. 4, the cutting resistance Fy during the cutting process has a substantially triangular shape and changes according to the actual cutting depth. I understand that.

また、回転工具5は、時刻t1,t4において切削加工を開始するということは、換言すると、時刻t1,t4において被加工物Wに衝突するということになる。つまり、回転工具5が空転状態から切削加工を開始する瞬間には、回転工具5には、被加工物Wとの衝突による断続的な切削抵抗が発生する。   In addition, when the rotary tool 5 starts cutting at times t1 and t4, in other words, it collides with the workpiece W at times t1 and t4. That is, at the moment when the rotary tool 5 starts cutting from the idle state, an intermittent cutting resistance is generated in the rotary tool 5 due to a collision with the workpiece W.

つまり、回転工具5の先端側の回転中心Cは、切削加工している間の切削抵抗Fyの変動によって、少なくとも反切込方向(Y方向)への加速度を生じる。さらに、断続切削であることによって、回転工具5の先端側の回転中心Cは、切削加工している間の切削抵抗Fy(衝撃力のような力)に起因して、少なくとも反切込方向(Y方向)に振動する。   That is, the rotation center C on the distal end side of the rotary tool 5 generates an acceleration in at least the anti-cutting direction (Y direction) due to fluctuations in the cutting resistance Fy during cutting. Furthermore, due to the intermittent cutting, the rotational center C on the tip side of the rotary tool 5 is at least in the anti-cutting direction (Y) due to the cutting resistance Fy (force such as impact force) during cutting. Direction).

従って、回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量Yaは、図4に示すように、回転工具5の固有値に応じて振動している。特に、切削加工中に変動する切削抵抗Fyが発生した直後に、回転中心Cの変位量Yaが最も大きくなり、その後に減衰している。そして、再び、切削抵抗Fyにより変位量Yaが大きくなり、繰り返す。   Therefore, the displacement amount Ya of the rotation center C on the distal end side of the rotary tool 5 vibrates according to the eigenvalue of the rotary tool 5 as shown in FIG. In particular, immediately after the occurrence of the cutting resistance Fy that fluctuates during the cutting process, the displacement amount Ya of the rotation center C becomes the largest and then decays. Then, again, the displacement amount Ya increases due to the cutting resistance Fy, and repeats.

次に、回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量Yaが、加工誤差にどのように影響を与えるかについて図6(a)〜図6(c)を参照して説明する。回転工具5の回転位相φのそれぞれにおいて、回転工具5の先端側の回転中心Cに対する刃部5aの刃先の相対位置(相対刃先位置)は、図6(a)に示すようになる。つまり、刃部5aが被加工物Wを切削加工している回転位相φは、約30°〜90°の位相範囲となる。   Next, how the displacement amount Ya of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 affects the machining error will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (c). In each of the rotational phases φ of the rotary tool 5, the relative position (relative blade edge position) of the blade edge of the blade portion 5a with respect to the rotation center C on the distal end side of the rotary tool 5 is as shown in FIG. That is, the rotational phase φ at which the blade portion 5a cuts the workpiece W is in a phase range of about 30 ° to 90 °.

そして、先端側の回転中心Cの変位量Yaとして、3種類について示す。ただし、これらはいずれも模式的に示しており、図6(b)の縦軸は、図6(a)の縦軸に対する縮尺は同一ではない。第一番(No.1)の変位量Yaは、図4に示したような切込量に応じた挙動とする。第二番(No.2)の変位量Yaは、図4にて示したような振動する挙動とする。第三番(No.3)の変位量Yaは、一定である場合とする。   Three types of displacement Ya of the rotation center C on the front end side are shown. However, these are all shown schematically, and the vertical axis of FIG. 6B is not the same scale as the vertical axis of FIG. The first (No. 1) displacement amount Ya has a behavior corresponding to the depth of cut as shown in FIG. The second (No. 2) displacement amount Ya is a vibration behavior as shown in FIG. The third (No. 3) displacement amount Ya is assumed to be constant.

このように、第一番(No.1)〜第三番(No.3)の変位量Yaの場合に、被加工物Wに対する刃部5aの刃先位置(絶対刃先位置)は、図6(c)に示すようになる。つまり、図6(a)の挙動に、図6(b)のそれぞれの挙動を合算した状態となる。ここで、図6(c)において、ハッチングを付した回転位相φの範囲が、刃部5aにより切削加工を行っている。さらに、実加工においては、回転工具5の回転速度は、回転工具5の送り速度に対して非常に大きい。従って、今回の切削加工における切削面の大部分は、次の切削加工により削り取られる。そうすると、今回の切削加工における切削面のうち、最終加工後形状に表れる部分は、図6(c)のハッチングを付した回転位相φのうち90°付近となる。つまり、少なくとも、ハッチングを付した回転位相φのうち最深位置が、最終加工後形状に表れる。   In this way, in the case of the first (No. 1) to third (No. 3) displacement amount Ya, the cutting edge position (absolute cutting edge position) of the blade portion 5a with respect to the workpiece W is shown in FIG. As shown in c). That is, the behavior shown in FIG. 6A is added to the behavior shown in FIG. 6B. Here, in FIG. 6C, the range of the hatched rotational phase φ is cut by the blade portion 5a. Further, in actual machining, the rotational speed of the rotary tool 5 is very large relative to the feed speed of the rotary tool 5. Therefore, most of the cutting surface in this cutting process is scraped off by the next cutting process. Then, the portion that appears in the shape after the final machining in the cutting surface in the current machining is near 90 ° in the hatched rotational phase φ of FIG. That is, at least the deepest position of the hatched rotational phase φ appears in the final post-processing shape.

このことを鑑みると、図6(c)において、第一番(No.1)の変位量Yaの場合には、工具回転位相φが90°付近において最深位置となり、目標値に一致する。従って、第一番(No.1)の変位量Yaの場合には、加工誤差がほぼゼロとなる。第二番(No.2)の変位量Yaの場合には、工具回転位相φが90°より僅かに手前において最深位置となり、目標値を下回る。従って、第二番(No.2)の変位量Yaの場合には、削りすぎとなる加工誤差が生じる。ただし、第二番(No.2)の変位量Yaによっては、削り残しとなる加工誤差を生じる場合や、加工誤差がゼロとなる場合がある。第三番(No.3)の変位量Yaの場合には、工具回転位相φが90°付近において最深位置となり、目標値より上回る。従って、第三番(No.3)の変位量Yaの場合には、常に削り残しとなる加工誤差が生じる。   In view of this, in the case of the first (No. 1) displacement amount Ya in FIG. 6C, the tool rotation phase φ is at the deepest position in the vicinity of 90 °, and coincides with the target value. Therefore, in the case of the first (No. 1) displacement amount Ya, the machining error is substantially zero. In the case of the second (No. 2) displacement amount Ya, the tool rotation phase φ is at the deepest position slightly before 90 ° and is below the target value. Therefore, in the case of the second (No. 2) displacement amount Ya, a machining error that causes excessive machining occurs. However, depending on the second (No. 2) displacement amount Ya, there may be a machining error that remains uncut or the machining error may be zero. In the case of the third (No. 3) displacement amount Ya, the tool rotation phase φ is at the deepest position in the vicinity of 90 ° and exceeds the target value. Therefore, in the case of the third (No. 3) displacement amount Ya, a machining error that is always left uncut occurs.

このように、刃部5aの絶対刃先位置の最深位置およびその付近が、加工後形状を形成する。つまり、回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量Yaのみならず、刃部5aの刃先位置が回転中心Cに対してどの位置に位置しているかが、加工誤差に影響を及ぼすことが分かる。   Thus, the deepest position of the absolute blade edge position of the blade portion 5a and its vicinity form a post-processing shape. That is, not only the displacement amount Ya of the rotation center C on the distal end side of the rotary tool 5 but also the position of the cutting edge position of the blade portion 5a with respect to the rotation center C affects the machining error. I understand.

(4.加工システムの機能構成)
次に、加工システムの機能構成についての詳細を図7〜図16を参照して説明する。加工システムは、図7の機能ブロック図に示すように構成される。以下に、図7に示す加工システムの機能構成について説明する。
(4. Functional configuration of machining system)
Next, details of the functional configuration of the machining system will be described with reference to FIGS. The machining system is configured as shown in the functional block diagram of FIG. The functional configuration of the processing system shown in FIG. 7 will be described below.

機械情報記憶部10は、適用対象の工作機械に関する各種情報を記憶している。各種情報には、例えば、工作機械の機械構成、コーナー部減速パラメータ、回転主軸4の回転速度上限値、各送り軸の移動速度の上限値などの制御パラメータが含まれる。指令値算出部11は、既に作成されているNCデータおよび機械情報記憶部10に記憶されている機械情報に基づいて、回転工具5の中心位置指令値C0と、回転主軸4の位相指令値とを算出する。回転工具5の中心位置指令値C0は、機械座標系にて表される。   The machine information storage unit 10 stores various types of information related to the application target machine tool. The various information includes, for example, control parameters such as the machine configuration of the machine tool, the corner portion deceleration parameter, the rotation speed upper limit value of the rotation spindle 4, and the upper limit value of the movement speed of each feed axis. The command value calculation unit 11 is based on the NC data already created and the machine information stored in the machine information storage unit 10, and the center position command value C 0 of the rotary tool 5 and the phase command value of the rotary spindle 4. Is calculated. The center position command value C0 of the rotary tool 5 is expressed in the machine coordinate system.

工具中心座標算出部12は、指令値算出部11により算出された回転工具5の中心位置指令値C0と、工具中心変位量算出部42により算出された回転工具5の先端側の回転中心Cの変位量とに基づいて、回転工具5の先端側の回転中心Cの座標を算出する。つまり、シミュレーションを続けることによって先端側の回転中心Cの変位量が変化した場合には、その変化を逐次反映させて先端側の回転中心Cの座標を算出する。刃先形状記憶部13は、1または複数の回転工具5の刃先形状を記憶している。刃先形状記憶部13には、例えば、図2に示すボールエンドミルの場合には、図示する刃部5a,5bの形状が記憶されている。   The tool center coordinate calculation unit 12 includes the center position command value C0 of the rotary tool 5 calculated by the command value calculation unit 11 and the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 calculated by the tool center displacement amount calculation unit 42. Based on the amount of displacement, the coordinates of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 are calculated. That is, if the displacement amount of the rotation center C on the tip side changes by continuing the simulation, the change is sequentially reflected to calculate the coordinates of the rotation center C on the tip side. The cutting edge shape storage unit 13 stores the cutting edge shape of one or a plurality of rotary tools 5. In the case of the ball end mill shown in FIG. 2, for example, the shape of the blade portions 5a and 5b shown in the drawing is stored in the blade shape storage unit 13.

相対刃先位置算出部14は、回転工具5の先端側の回転中心Cに対する刃部5a,5bの相対刃先位置を算出する。ここでは、相対刃先位置算出部14は、指令値算出部11により算出された回転主軸4の位相指令値と、刃先形状記憶部13に記憶されている刃先形状とに基づいて、相対刃先位置を算出する。つまり、相対刃先位置算出部14は、回転工具5の回転位相φのそれぞれについて、刃部5a,5bの相対刃先位置を算出する。相対刃先位置は、例えば、図6(a)に示すような情報である。   The relative blade edge position calculation unit 14 calculates the relative blade edge positions of the blade parts 5 a and 5 b with respect to the rotation center C on the distal end side of the rotary tool 5. Here, the relative cutting edge position calculation unit 14 calculates the relative cutting edge position based on the phase command value of the rotation spindle 4 calculated by the command value calculation unit 11 and the cutting edge shape stored in the cutting edge shape storage unit 13. calculate. That is, the relative cutting edge position calculation unit 14 calculates the relative cutting edge positions of the blade parts 5 a and 5 b for each of the rotation phases φ of the rotary tool 5. The relative cutting edge position is, for example, information as shown in FIG.

絶対刃先位置算出部15は、回転工具5の先端側の回転中心Cの座標と相対刃先位置とに基づいて被加工物Wに対する刃部5a,5bの絶対刃先位置を算出する。この絶対刃先位置算出部15は、回転工具5の1回転中において経過時間tに応じて変化する絶対刃先位置を算出することができる。絶対刃先位置は、例えば、図6(c)に示すような情報である。また、シミュレーションを続けることによって刃部5a,5bの相対刃先位置が変化した場合には、絶対刃先位置算出部15は、その変化を逐次反映させて絶対刃先位置を算出する。   The absolute cutting edge position calculation unit 15 calculates the absolute cutting edge positions of the blade parts 5 a and 5 b with respect to the workpiece W based on the coordinates of the rotation center C on the tip side of the rotary tool 5 and the relative cutting edge position. The absolute cutting edge position calculation unit 15 can calculate an absolute cutting edge position that changes according to the elapsed time t during one rotation of the rotary tool 5. The absolute cutting edge position is information as shown in FIG. 6C, for example. Further, when the relative blade edge positions of the blade portions 5a and 5b change by continuing the simulation, the absolute blade edge position calculation unit 15 calculates the absolute blade edge position by sequentially reflecting the change.

素材形状算出部21は、入力された形状データに基づいて、被加工物Wの素材形状を算出する。加工形状記憶部22は、素材形状算出部21にて算出された被加工物Wの素材形状、および、加工後形状算出部24にて算出された被加工物Wの加工形状の履歴を記憶する。つまり、記憶される情報には、最終加工後形状のみならず、加工途中において逐次変化する被加工物Wの形状が含まれる。   The material shape calculation unit 21 calculates the material shape of the workpiece W based on the input shape data. The machining shape storage unit 22 stores the material shape of the workpiece W calculated by the material shape calculation unit 21 and the history of the machining shape of the workpiece W calculated by the post-machining shape calculation unit 24. . That is, the stored information includes not only the shape after the final machining but also the shape of the workpiece W that sequentially changes during the machining.

実切込量算出部23は、加工の各瞬間において、刃部5a,5bによる実切込量hをシミュレーションにより算出する。実切込量hについて、図8(a)を参照して説明する。図8(a)には、回転工具5の回転位相φが約45°の瞬間の状態を示している。この瞬間において、刃部5aが被加工物Wに接触している部分のうち回転工具5の径方向長さが、実切込量hとなる。図8(a)に示す状態から回転工具5が右回りに回転するとき、実切込量hは、徐々に少なくなっていく。そして、シミュレーションを続けることによって刃部5a,5bの絶対刃先位置が変化した場合には、実切込量算出部23は、その変化を逐次反映させて実切込量hを算出する。つまり、実切込量算出部23は、絶対刃先位置算出部15により算出された絶対刃先位置と加工形状記憶部22に記憶されているその時点の被加工物Wの形状とに基づいて、実切込量hを算出する。なお、図8(a)において、Rdは、切込方向(−Y方向)の削り代である。   The actual cutting amount calculation unit 23 calculates the actual cutting amount h by the blade portions 5a and 5b by simulation at each moment of machining. The actual cutting amount h will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows a state in which the rotational phase φ of the rotary tool 5 is about 45 °. At this moment, the radial length of the rotary tool 5 in the portion where the blade portion 5a is in contact with the workpiece W becomes the actual cutting amount h. When the rotary tool 5 rotates clockwise from the state shown in FIG. 8A, the actual cutting amount h gradually decreases. When the absolute cutting edge positions of the blade portions 5a and 5b change by continuing the simulation, the actual cutting amount calculation unit 23 sequentially reflects the change and calculates the actual cutting amount h. In other words, the actual cutting amount calculation unit 23 performs the actual cutting based on the absolute cutting edge position calculated by the absolute cutting edge position calculation unit 15 and the shape of the workpiece W at that time stored in the machining shape storage unit 22. The cutting depth h is calculated. In FIG. 8A, Rd is a cutting allowance in the cutting direction (−Y direction).

加工後形状算出部24は、逐次移動していく絶対刃先位置を被加工物Wに転写させることにより、被加工物Wの加工後形状を算出する。そして、加工後形状算出部24により算出された被加工物Wの加工後形状は、加工形状記憶部22に記憶される。そして、演算を続けることによって絶対刃先位置が変化した場合には、加工後形状算出部24は、その変化を逐次反映させて新たな加工後形状を算出する。ここで、加工後形状算出部24により算出される加工後形状として、以下の2通りの何れかを採用できる。これらについて、図9(a)(b)を参照して説明する。   The post-machining shape calculation unit 24 calculates the post-machining shape of the workpiece W by transferring the absolute cutting edge position that sequentially moves to the workpiece W. Then, the processed shape of the workpiece W calculated by the processed shape calculation unit 24 is stored in the processed shape storage unit 22. When the absolute cutting edge position changes by continuing the calculation, the post-machining shape calculation unit 24 sequentially reflects the change and calculates a new post-machining shape. Here, as the post-processing shape calculated by the post-processing shape calculation unit 24, any of the following two types can be adopted. These will be described with reference to FIGS. 9 (a) and 9 (b).

第一の加工後形状として、図9(a)に示すように、加工後形状算出部24は、回転工具5の刃部5a,5bのそれぞれの1回転中において絶対刃先位置のうち切込方向(−Y方向)の最深位置P(n)を抽出し、当該最深位置P(n)を被加工物Wの加工後形状として算出する。そして、これを繰り返す。この場合、被加工物Wの加工後形状は、過去の最深位置P(1)〜P(n-1)および今回の最深位置P(n)としての点データとなる。ここで、隣り合う最深位置P(n-1)、P(n)の距離は微小であるため、最深位置P(n)を加工後形状とした場合であっても、十分高精度に加工後形状を認識することができる。   As the first post-machining shape, as shown in FIG. 9A, the post-machining shape calculation unit 24 includes the cutting direction of the absolute cutting edge position during each rotation of the blade parts 5a and 5b of the rotary tool 5. The deepest position P (n) in the (−Y direction) is extracted, and the deepest position P (n) is calculated as the post-machining shape of the workpiece W. Then repeat this. In this case, the processed shape of the workpiece W is point data as the past deepest positions P (1) to P (n-1) and the current deepest position P (n). Here, since the distance between the adjacent deepest positions P (n-1) and P (n) is very small, even if the deepest position P (n) has a post-machining shape, it must be processed with sufficiently high accuracy. The shape can be recognized.

第二の加工後形状として、加工後形状算出部24は、刃部5a,5bの絶対刃先位置の軌跡を被加工物Wに転写させることにより被加工物Wの加工後形状を算出する。そして、これを繰り返す。この場合、図9(a)に示す最深位置P(n)のみではなく、その前後の位置についても加工後形状として記憶することになる。そして、今回切削により過去の形状履歴として記憶されている部分Qb(n-1)を削り取る場合には、削り取られた部分Qb(n-1)の形状情報を新たに形成された形状情報Q(n)に更新する。このようにして、最新の加工後形状が逐次形成されていく。最新の加工後形状としては、過去の形状情報Q(n-1)のうち削り取られていない部分Qa(n-1)と今回形成された部分Q(n)とにより構成される。このようにして形成された第二の加工後形状は、上述した第一の加工後形状に比べてより微細な点データ、もしくは、連続線として記憶される。従って、第二の加工後形状は、面粗さなどを把握することができる。   As the second post-processing shape, the post-processing shape calculation unit 24 calculates the post-processing shape of the workpiece W by transferring the locus of the absolute cutting edge position of the blade portions 5a and 5b to the workpiece W. Then repeat this. In this case, not only the deepest position P (n) shown in FIG. 9A but also the positions before and after the deepest position P (n) are stored as post-processing shapes. When the portion Qb (n-1) stored as the past shape history is cut off by cutting this time, the shape information Q (( Update to n). In this way, the latest post-processing shape is sequentially formed. The latest post-processed shape is composed of a part Qa (n-1) that has not been cut out of the past shape information Q (n-1) and a part Q (n) formed this time. The second processed shape formed in this way is stored as finer point data or continuous lines than the first processed shape described above. Therefore, the second post-processing shape can grasp the surface roughness and the like.

切削抵抗算出部32は、実切込量算出部23により算出された実切込量h、および加工条件から取得される切削長さbを用いて、切削抵抗を算出する。なお、センサを用いて、切削抵抗を検出することもできる。   The cutting resistance calculation unit 32 calculates the cutting resistance by using the actual cutting amount h calculated by the actual cutting amount calculation unit 23 and the cutting length b acquired from the processing conditions. The cutting resistance can also be detected using a sensor.

工具動特性記憶部41は、回転工具5の動特性係数を記憶する。動特性係数には、質量係数M、粘性抵抗係数Cおよびばね定数Kが含まれる。これら動特性係数M,C,Kは、予め回転工具5に対してハンマリング試験を行ったり、シミュレーションを行ったり、機械に設置したセンサにより実際に測定したりすることにより、取得することができる。   The tool dynamic characteristic storage unit 41 stores a dynamic characteristic coefficient of the rotary tool 5. The dynamic characteristic coefficient includes a mass coefficient M, a viscous resistance coefficient C, and a spring constant K. These dynamic characteristic coefficients M, C, and K can be acquired by performing a hammering test on the rotary tool 5 in advance, performing a simulation, or actually measuring with a sensor installed in the machine. .

工具中心変位量算出部42は、切削抵抗算出部32により算出された切削抵抗と、工具動特性記憶部41に記憶されている動特性係数M,C,Kとに基づいて、回転中心Cの変位量を算出する。回転中心Cの変位量の算出に用いる基本式は、式(1)である。そして、工具中心変位量算出部42は、算出した回転中心Cの変位量を、工具中心座標算出部12にフィードバックする。従って、シミュレーションを続けることによって切削抵抗が変化した場合には、工具中心変位量算出部42は、その変化を逐次反映させて回転中心Cの変位量を算出する。ここで、工具中心変位量算出部42は、回転中心Cの変位量に基づいて回転工具5の振動の振幅を算出する。   The tool center displacement amount calculation unit 42 calculates the rotation center C based on the cutting force calculated by the cutting force calculation unit 32 and the dynamic characteristic coefficients M, C, and K stored in the tool dynamic characteristic storage unit 41. The displacement amount is calculated. The basic formula used to calculate the displacement amount of the rotation center C is formula (1). Then, the tool center displacement amount calculation unit 42 feeds back the calculated displacement amount of the rotation center C to the tool center coordinate calculation unit 12. Therefore, when the cutting force changes by continuing the simulation, the tool center displacement amount calculation unit 42 calculates the displacement amount of the rotation center C by sequentially reflecting the change. Here, the tool center displacement amount calculation unit 42 calculates the amplitude of vibration of the rotary tool 5 based on the displacement amount of the rotation center C.

Figure 2013132733
Figure 2013132733

ここで、回転工具5に生じる切削抵抗が変動することによって、回転中心Cの変位量が変化する。また、回転中心Cの変位量は、回転工具5による切削加工中の切削抵抗Fyを受けるときの回転工具5の振動位相θによって変化する。より詳細には、図10に示すように、回転工具5が第1回目の切削抵抗を受ける時を振動位相0°と定義した場合に、回転工具5が第2回目の切削抵抗を受ける時における回転工具5の振動位相θによって、回転中心Cの変位量が変化する。そこで、切削抵抗Fyを受けるときの回転工具5の振動位相θと反切込方向(Y方向)の回転中心Cの変位量(Ya)との関係について、図10を参照して説明する。なお、以下の説明において、回転工具5が第2回目の切削抵抗を受ける時における回転工具5の振動位相θを、単に「振動位相θ」と称する。   Here, the amount of displacement of the rotation center C changes as the cutting resistance generated in the rotary tool 5 fluctuates. Further, the amount of displacement of the rotation center C varies depending on the vibration phase θ of the rotary tool 5 when receiving the cutting resistance Fy during cutting by the rotary tool 5. More specifically, as shown in FIG. 10, when the rotary tool 5 receives the first cutting resistance and the vibration phase is defined as 0 °, the rotary tool 5 receives the second cutting resistance. Depending on the vibration phase θ of the rotary tool 5, the amount of displacement of the rotation center C changes. Therefore, the relationship between the vibration phase θ of the rotary tool 5 when receiving the cutting resistance Fy and the displacement amount (Ya) of the rotation center C in the anti-cutting direction (Y direction) will be described with reference to FIG. In the following description, the vibration phase θ of the rotary tool 5 when the rotary tool 5 receives the second cutting resistance is simply referred to as “vibration phase θ”.

図10に示すように、回転工具5は、X方向に送り移動されながら、反切込方向(Y方向に)に振動する状態とする。そして、当該振動の振動位相θ=0°〜360°を図10に示すように定義する。つまり、振動位相θ=0°,360°は、回転工具5が反切込方向に移動しかつ反切込方向の移動速度が最大となる振動位相である。振動位相θ=90°は、回転工具5が反切込方向から切込方向に切り替わる瞬間の振動位相である。振動位相θ=180°は、回転工具5が切込方向に移動しかつ切込方向の移動速度が最大となる振動位相である。振動位相θ=270°は、回転工具5が切込方向から反切込方向に切り替わる瞬間の振動位相である。   As shown in FIG. 10, the rotary tool 5 is in a state of vibrating in the anti-cutting direction (in the Y direction) while being fed and moved in the X direction. Then, the vibration phase θ = 0 ° to 360 ° of the vibration is defined as shown in FIG. That is, the vibration phases θ = 0 ° and 360 ° are vibration phases in which the rotary tool 5 moves in the anti-cutting direction and the moving speed in the anti-cutting direction is maximized. The vibration phase θ = 90 ° is the vibration phase at the moment when the rotary tool 5 is switched from the anti-cutting direction to the cutting direction. The vibration phase θ = 180 ° is a vibration phase in which the rotary tool 5 moves in the cutting direction and the moving speed in the cutting direction is maximized. The vibration phase θ = 270 ° is the vibration phase at the moment when the rotary tool 5 is switched from the cutting direction to the anti-cutting direction.

図7に戻り、加工システムの機能構成について説明する。加工誤差算出部60は、加工後形状算出部24により算出された被加工物Wの加工後形状と被加工物Wの目標形状とに基づいて、加工誤差ΔYを算出する。ここで、加工誤差ΔYは、最小削り残し量ΔY1と面性状値ΔY2とにより表すことができる。   Returning to FIG. 7, the functional configuration of the machining system will be described. The machining error calculation unit 60 calculates a machining error ΔY based on the post-machining shape of the workpiece W calculated by the post-machining shape calculation unit 24 and the target shape of the workpiece W. Here, the machining error ΔY can be represented by the minimum uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2.

図11および図12を参照して説明する。回転工具5の回転中心Cが図11の矢印方向へ送られている場合に、回転中心Cが図11の一点鎖線のような軌跡で移動すると仮定する。そうすると、刃先は刃数分のトロコイドを描くが、一刃送り量が工具径に対して十分に小さければ、各瞬間において、回転工具5が、図11のそれぞれの円で示すような軌跡を描くと言える。そして、被加工物Wの加工後形状は、図11の各回転工具5の円の領域を除く部分の形状となる。ここで、目標形状は、Ptargetで示す位置とする。   This will be described with reference to FIGS. 11 and 12. When the rotation center C of the rotary tool 5 is sent in the direction of the arrow in FIG. 11, it is assumed that the rotation center C moves along a locus like a one-dot chain line in FIG. 11. Then, the cutting edge draws a trochoid for the number of cutting edges, but if the single blade feed amount is sufficiently small with respect to the tool diameter, the rotary tool 5 draws a locus as shown by each circle in FIG. 11 at each moment. It can be said. And the shape after a process of the to-be-processed object W becomes a shape of the part except the area | region of the circle | round | yen of each rotary tool 5 of FIG. Here, the target shape is a position indicated by Ptarget.

つまり、被加工物Wの加工後形状は、図12に示すような形状となる。ここで、被加工物Wの加工後形状Qにおいて、目標形状(目標値)Ptargetと加工後形状Qの最深位置との差が最小削り残し量ΔY1となり、加工後形状Qの最深位置と最表面側位置との差である面粗さが、面性状値ΔY2となる。このように、加工誤差ΔYは、最小削り残し量ΔY1と面性状値ΔY2との合計値で表される。   That is, the processed shape of the workpiece W is as shown in FIG. Here, in the processed shape Q of the workpiece W, the difference between the target shape (target value) Ptarget and the deepest position of the processed shape Q is the minimum remaining amount ΔY1, and the deepest position and the outermost surface of the processed shape Q The surface roughness that is the difference from the side position is the surface property value ΔY2. As described above, the machining error ΔY is represented by the total value of the minimum uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2.

そこで、加工誤差算出部60は、最小削り残し量ΔY1を算出する削り残し量算出部61と、面性状値ΔY2を算出する加工面性状算出部62とを備える。ここで、図12に示す加工後形状Qは、図9(b)に示す第二の加工後形状に相当する。このとき、図12に示す場合には、面性状値ΔY2は、回転工具5の刃部5a,5bの絶対刃先位置の軌跡を被加工物Wに転写させることにより被加工物Wの第二の加工後形状(図9(b)に示す)を用いる場合には、面粗さRz(JIS B0633:2001)となる。このように、上記方法によれば、面粗さRzを算出できる。   Therefore, the machining error calculation unit 60 includes a remaining machining amount calculation unit 61 that calculates a minimum remaining amount of machining ΔY1, and a machining surface property calculation unit 62 that calculates a surface property value ΔY2. Here, the post-processing shape Q shown in FIG. 12 corresponds to the second post-processing shape shown in FIG. At this time, in the case shown in FIG. 12, the surface property value ΔY <b> 2 is obtained by transferring the trajectory of the absolute cutting edge position of the blade portions 5 a and 5 b of the rotary tool 5 to the workpiece W to transfer the second value of the workpiece W. When the shape after processing (shown in FIG. 9B) is used, the surface roughness is Rz (JIS B0633: 2001). Thus, according to the above method, the surface roughness Rz can be calculated.

また、図9(a)に示すような第一の加工後形状を用いた場合には、図13に示すように、削り残し量算出部61は、最深位置Pの最大値Pmaxと目標形状Ptargetとの差を最小削り残し量ΔY1として算出し、加工面性状算出部62は、最深位置Pの最大値Pmaxと最深位置Pの最小値Pminとの差を面性状値ΔY2として算出する。この面性状値ΔY2は、面粗さRzの近似値となり、十分に加工後形状の表面状態を表している。そして、近似値の算出は、演算処理を容易に行うことができる。   In addition, when the first post-machining shape as shown in FIG. 9A is used, as shown in FIG. 13, the uncut remaining amount calculation unit 61 determines the maximum value Pmax of the deepest position P and the target shape Ptarget. The machined surface property calculation unit 62 calculates the difference between the maximum value Pmax at the deepest position P and the minimum value Pmin at the deepest position P as the surface property value ΔY2. This surface property value ΔY2 is an approximate value of the surface roughness Rz and sufficiently represents the surface state of the post-processing shape. And calculation of an approximate value can perform an arithmetic process easily.

加工条件決定処理部70は、回転工具5の振動状態と回転工具5が第2回目の切削抵抗Fyを受ける時の回転工具5の振動位相θとに基づいて、回転工具5の加工誤差ΔYを小さくするように加工条件を決定する。加工条件決定処理部70により加工条件を決定して、NCデータそのものを変更することもできるし、加工中に加工条件を補正することもできる。   The machining condition determination processing unit 70 calculates a machining error ΔY of the rotary tool 5 based on the vibration state of the rotary tool 5 and the vibration phase θ of the rotary tool 5 when the rotary tool 5 receives the second cutting resistance Fy. The processing conditions are determined so as to make it smaller. The machining conditions can be determined by the machining condition determination processing unit 70 to change the NC data itself, or the machining conditions can be corrected during machining.

図14〜図16を参照して、加工条件決定処理部70による加工条件の決定処理について説明する。図14は、回転主軸4の回転速度Sと削り残し量ΔY1との関係について示し、図15は、回転主軸4の回転速度Sと回転工具5の最大振幅Amaxとの関係について示し、図16は、回転主軸4の回転速度Sと面性状値ΔY2との関係について示す。また、図14〜図16において、振動位相θについても図示している。   With reference to FIGS. 14-16, the process condition determination process by the process condition determination process part 70 is demonstrated. FIG. 14 shows the relationship between the rotational speed S of the rotary spindle 4 and the uncut amount ΔY1, FIG. 15 shows the relation between the rotational speed S of the rotary spindle 4 and the maximum amplitude Amax of the rotary tool 5, and FIG. The relationship between the rotational speed S of the rotary spindle 4 and the surface property value ΔY2 will be described. 14 to 16, the vibration phase θ is also shown.

図16に示すように、面性状値ΔY2は、振動位相θ=0〜90°,180°付近において最も小さくなっている。そして、振動位相θを当該範囲の中で、最小削り残し量ΔY1が小さくなるのは、図14に示すように、振動位相θ=180°付近である。この振動位相θの場合には、図15に示すように、回転工具5の最大振幅Amaxも小さくなっている。そこで、加工条件決定処理部70は、振動位相θ=180°付近となるように、加工条件のうち回転速度Sを決定する。このようにすることで、加工誤差ΔYを小さくできる。   As shown in FIG. 16, the surface property value ΔY2 is smallest in the vicinity of the vibration phase θ = 0 to 90 ° and 180 °. Then, the minimum uncut amount ΔY1 in the vibration phase θ within the range is small in the vicinity of the vibration phase θ = 180 ° as shown in FIG. In the case of this vibration phase θ, as shown in FIG. 15, the maximum amplitude Amax of the rotary tool 5 is also small. Therefore, the machining condition determination processing unit 70 determines the rotation speed S among the machining conditions so that the vibration phase θ is in the vicinity of 180 °. By doing so, the processing error ΔY can be reduced.

当該決定方法とは異なる決定方法について説明する。図16に示すように、振動位相θ=180°付近において、面性状値ΔY2が小さくなる範囲は、非常に僅かである。特に、細長い回転工具5の場合には、このようになりやすい。そのため、振動位相θが僅かにずれただけで、面性状値ΔY2が大きくなってしまう。そこで、面性状値ΔY2が小さくなる振動位相θ=0〜90°を考える。しかし、当該振動位相θ=0〜90°においては、図14に示すように、最小削り残し量ΔY1が大きくなっている。そこで、加工条件決定処理部70は、回転速度Sを振動位相θ=0〜90°の範囲に決定する。これにより、面性状値ΔY2を小さくできる(加工面性状を高精度にできる)。そして、加工条件決定処理部70は、最小削り残し量ΔY1の分として、回転工具5の指令位置を切込方向にオフセットする。これにより、最小削り残し量ΔY1を小さくすることができる。   A determination method different from the determination method will be described. As shown in FIG. 16, in the vicinity of the vibration phase θ = 180 °, the range in which the surface property value ΔY2 is small is very small. In particular, in the case of the elongated rotary tool 5, this is likely to occur. Therefore, even if the vibration phase θ is slightly shifted, the surface property value ΔY2 is increased. Therefore, consider a vibration phase θ = 0 to 90 ° in which the surface property value ΔY2 is small. However, at the vibration phase θ = 0 to 90 °, as shown in FIG. 14, the minimum remaining amount ΔY1 is large. Therefore, the machining condition determination processing unit 70 determines the rotation speed S in the range of the vibration phase θ = 0 to 90 °. Thereby, surface property value (DELTA) Y2 can be made small (a process surface property can be made highly accurate). Then, the machining condition determination processing unit 70 offsets the command position of the rotary tool 5 in the cutting direction as the minimum uncut amount ΔY1. As a result, the minimum uncut amount ΔY1 can be reduced.

機械制御部82は、NCデータに基づいて、各駆動部83を制御する。特に、機械制御部82は、加工条件決定処理部70にて決定されたNCデータの回転速度Sにより、回転主軸4の回転速度を制御すると共に、指令位置がオフセットされた場合には当該指令位置により回転工具5と被加工物Wの相対位置を制御する。   The machine control unit 82 controls each drive unit 83 based on the NC data. In particular, the machine control unit 82 controls the rotation speed of the rotary spindle 4 based on the rotation speed S of the NC data determined by the machining condition determination processing unit 70, and when the command position is offset, the command position To control the relative position of the rotary tool 5 and the workpiece W.

補正部81は、加工中において加工条件決定処理部70にて加工条件が決定された場合には、当該加工条件に応じて補正する。さらに、補正部81は、上記の他、切込方向の削り代Rdまたは送り速度を変更するように指令値を補正することもできる。例えば、切込方向の削り代Rdを小さくまたは送り速度を低くすることで、回転工具5の回転中心Cの変位量を低減させる。その結果、加工誤差を低減できる。   When the machining condition is determined by the machining condition determination processing unit 70 during machining, the correction unit 81 corrects the correction according to the machining condition. Further, in addition to the above, the correction unit 81 can also correct the command value so as to change the cutting allowance Rd or the feed speed in the cutting direction. For example, the amount of displacement of the rotation center C of the rotary tool 5 is reduced by reducing the cutting allowance Rd in the cutting direction or reducing the feed rate. As a result, processing errors can be reduced.

上述した加工システムによれば、以下のような効果を奏する。回転工具5による断続的な切削加工においては、回転工具5が1回転している間に、回転工具5の刃部5a,5bの位相によって、切削している瞬間と、切削していない空転している瞬間とが存在する。そのため、回転工具5の回転中心Cの変位量が、そのまま最小削り残し量ΔY1や面性状値ΔY2となるとは限らない。さらに、回転工具5が1回転している間であって切削している間においても、切削抵抗が変動することがある。   According to the processing system described above, the following effects can be obtained. In intermittent cutting with the rotary tool 5, while the rotary tool 5 is rotating once, depending on the phase of the blade parts 5 a and 5 b of the rotary tool 5, the moment of cutting and the idling that is not cut. And there are moments. Therefore, the displacement amount of the rotation center C of the rotary tool 5 is not always the minimum uncut amount ΔY1 or the surface property value ΔY2. Further, the cutting resistance may fluctuate while the rotary tool 5 is rotating once and during cutting.

そこで、回転工具5の回転中心Cの変位量に加えて、刃部5a,5b相対刃先位置を考慮することにより、被加工物Wに対する刃部5a,5bの絶対刃先位置を算出している。つまり、回転工具5が1回転している間において、絶対刃先位置の動きを高精度に把握できる。そして、絶対刃先位置を被加工物Wに転写させることにより、被加工物Wの加工後形状を算出しているため、加工後形状を高精度に算出することができる。このようにして算出した加工後形状により、当該加工後形状の削り残し量ΔY1および面性状値ΔY2を算出している。従って、シミュレーションにより削り残し量ΔY1および面性状値ΔY2を高精度に得ることができる。   Therefore, in addition to the displacement amount of the rotation center C of the rotary tool 5, the absolute cutting edge positions of the cutting edges 5 a and 5 b with respect to the workpiece W are calculated by considering the relative cutting edge positions of the cutting edges 5 a and 5 b. That is, the movement of the absolute cutting edge position can be grasped with high accuracy while the rotary tool 5 is rotated once. And since the post-processing shape of the workpiece W is calculated by transferring the absolute cutting edge position to the workpiece W, the post-processing shape can be calculated with high accuracy. Based on the post-processing shape thus calculated, the uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2 of the post-processing shape are calculated. Therefore, the uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2 can be obtained with high accuracy by simulation.

さらに、シミュレーションにより算出した削り残し量ΔY1および面性状値ΔY2を用いて上述した2通りの決定処理により加工条件を決定するため、高い加工精度を得ることができる。つまり、最小削り残し量ΔY1および面性状値ΔY2を小さくできる。   Furthermore, since the machining conditions are determined by the two determination processes described above using the uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2 calculated by the simulation, high machining accuracy can be obtained. That is, the minimum uncut amount ΔY1 and the surface property value ΔY2 can be reduced.

5:回転工具、 5a,5b:刃部、 14:相対刃先位置算出部、 15:絶対刃先位置算出部、 24:加工後形状算出部、 42:工具中心変位量算出部、 61:削り残し量算出部、 62:加工面性状算出部、 70:加工条件決定処理部、 C:回転中心、 Ptarget:目標形状、 Pmax:最深位置の最大値、 Pmin:最深位置の最小値、 S:回転速度、 W:被加工物、 ΔY1:最小削り残し量、 ΔY2:面性状値(加工面性状) 5: Rotating tool, 5a, 5b: Cutting edge, 14: Relative cutting edge position calculation section, 15: Absolute cutting edge position calculation section, 24: Post-machining shape calculation section, 42: Tool center displacement calculation section, 61: Uncut amount Calculation unit 62: Machining surface property calculation unit 70: Machining condition determination processing unit C: Center of rotation Ptarget: Target shape Pmax: Maximum value of deepest position Pmin: Minimum value of deepest position S: Rotational speed W: Workpiece, ΔY1: Minimum uncut amount, ΔY2: Surface property value (machined surface property)

Claims (9)

外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工において、加工面性状を算出する加工面性状算出装置であって、
断続的な切削加工に伴って前記回転工具に生じる切削抵抗が変動する場合に、前記回転工具の切削抵抗に基づいて前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出手段と、
前記回転工具の回転中心に対する前記刃部の相対刃先位置を算出する相対刃先位置算出手段と、
前記回転工具の回転中心の変位量と前記相対刃先位置とに基づいて前記被加工物に対する前記刃部の絶対刃先位置を算出する絶対刃先位置算出手段と、
前記絶対刃先位置を前記被加工物に転写させることにより前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出手段と、
算出された前記被加工物の加工後形状に基づいて、当該加工後形状おける加工面性状を算出する加工面性状算出手段と、
を備える加工面性状算出装置。
In intermittent cutting performed by using a rotary tool having one or more blades in the circumferential direction on the outer peripheral side and moving the rotary tool relative to the workpiece while rotating about the axis, the machining surface A machined surface property calculating device for calculating properties,
A tool center displacement amount calculating means for calculating a displacement amount of the rotation center of the rotary tool based on a cutting resistance of the rotary tool when a cutting resistance generated in the rotary tool fluctuates with intermittent cutting;
A relative blade edge position calculating means for calculating a relative blade edge position of the blade portion with respect to the rotation center of the rotary tool;
Absolute edge position calculation means for calculating an absolute edge position of the blade portion with respect to the workpiece based on the displacement amount of the rotation center of the rotary tool and the relative edge position;
A post-processing shape calculation means for calculating a post-processing shape of the workpiece by transferring the absolute cutting edge position to the workpiece;
Based on the calculated post-processing shape of the workpiece, a processing surface property calculation means for calculating a processing surface property in the post-processing shape;
A machined surface texture calculation device comprising:
請求項1において、
前記加工面性状算出手段により算出される前記加工面性状は、前記加工後形状における面粗さである加工面性状算出装置。
In claim 1,
The machined surface property calculating device, wherein the machined surface property calculated by the machined surface property calculating unit is surface roughness in the post-machined shape.
請求項1において、
前記加工面性状算出手段により算出される前記加工面性状は、前記回転工具の所定回転における前記加工後形状における切込方向の最深位置を算出し、複数の前記最深位置の中における最大値と最小値の差である加工面性状算出装置。
In claim 1,
The machined surface property calculated by the machined surface property calculating means calculates the deepest position in the cutting direction in the post-machined shape in a predetermined rotation of the rotary tool, and the maximum value and the minimum value among the plurality of deepest positions. Machined surface property calculation device that is a difference in values.
前記加工面性状を算出する請求項1〜3の何れか一項の加工面性状算出装置と、
算出された前記加工面性状に基づいて加工条件を決定する加工条件決定手段と、
を備える加工条件決定装置。
The machined surface property calculating device according to any one of claims 1 to 3, which calculates the machined surface property,
Machining condition determining means for determining a machining condition based on the calculated machined surface properties;
A processing condition determination apparatus comprising:
請求項4において、
前記加工制御装置は、前記被加工物の加工後形状と前記被加工物の目標形状との差に基づいて、前記被加工物の最小削り残し量を算出する削り残し量算出手段を備え、
前記加工条件決定手段は、前記加工面性状および前記最小削り残し量に基づいて前記加工条件を決定する加工条件決定装置。
In claim 4,
The processing control device includes a remaining amount calculation unit that calculates a minimum remaining amount of the workpiece based on a difference between a processed shape of the workpiece and a target shape of the workpiece,
The processing condition determining device is a processing condition determining device that determines the processing condition based on the processed surface property and the minimum uncut remaining amount.
請求項5において、
前記加工条件決定手段は、前記加工面性状および前記最小削り残し量に基づいて前記回転工具の回転速度を決定する加工条件決定装置。
In claim 5,
The machining condition determining unit is a machining condition determining device that determines a rotation speed of the rotary tool based on the machined surface properties and the minimum uncut amount.
請求項5において、
前記加工条件決定手段は、前記加工面性状に基づいて前記回転工具の回転速度を決定すると共に、前記最小削り残し量に基づいて前記回転工具の指令位置を切込方向にオフセットする加工条件決定装置。
In claim 5,
The machining condition determining means determines the rotational speed of the rotary tool based on the machined surface properties, and offsets the command position of the rotary tool in the cutting direction based on the minimum uncut amount. .
外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工において、加工面性状を算出する加工面性状算出方法であって、
断続的な切削加工に伴って前記回転工具に生じる切削抵抗が変動する場合に、前記回転工具の切削抵抗に基づいて前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出工程と、
前記回転工具の回転中心に対する前記刃部の相対刃先位置を算出する相対刃先位置算出工程と、
前記回転工具の回転中心の変位量と前記相対刃先位置とに基づいて前記被加工物に対する前記刃部の絶対刃先位置を算出する絶対刃先位置算出工程と、
前記絶対刃先位置を前記被加工物に転写させることにより前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出工程と、
算出された前記被加工物の加工後形状に基づいて、当該加工後形状おける加工面性状を算出する加工面性状算出工程と、
を備える加工面性状算出方法。
In intermittent cutting performed by using a rotary tool having one or more blades in the circumferential direction on the outer peripheral side and moving the rotary tool relative to the workpiece while rotating about the axis, the machining surface A machined surface property calculation method for calculating properties,
A tool center displacement amount calculating step of calculating a displacement amount of the rotation center of the rotary tool based on the cutting resistance of the rotary tool when the cutting resistance generated in the rotary tool fluctuates with intermittent cutting;
A relative blade edge position calculating step of calculating a relative blade edge position of the blade portion with respect to the rotation center of the rotary tool;
An absolute cutting edge position calculating step of calculating an absolute cutting edge position of the cutting edge with respect to the workpiece based on a displacement amount of the rotation center of the rotating tool and the relative cutting edge position;
A post-processing shape calculation step of calculating a post-processing shape of the workpiece by transferring the absolute cutting edge position to the workpiece;
Based on the calculated post-processing shape of the workpiece, a processing surface property calculation step for calculating a processing surface property in the post-processing shape;
A machined surface texture calculation method comprising:
前記加工面性状を算出する請求項8の加工面性状算出方法と、
前記加工面性状算出方法により算出された前記加工面性状に基づいて加工条件を決定する加工条件決定工程と、
を備える加工条件決定方法。
The machined surface property calculation method according to claim 8, wherein the machined surface property is calculated.
A machining condition determining step for determining a machining condition based on the machined surface texture calculated by the machined surface texture calculation method;
A processing condition determination method comprising:
JP2011285776A 2011-12-27 2011-12-27 Machined surface property calculating device, machined surface property calculating method, machining condition determining device, and machining condition determining method Active JP5942423B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011285776A JP5942423B2 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Machined surface property calculating device, machined surface property calculating method, machining condition determining device, and machining condition determining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011285776A JP5942423B2 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Machined surface property calculating device, machined surface property calculating method, machining condition determining device, and machining condition determining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013132733A true JP2013132733A (en) 2013-07-08
JP5942423B2 JP5942423B2 (en) 2016-06-29

Family

ID=48909798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011285776A Active JP5942423B2 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Machined surface property calculating device, machined surface property calculating method, machining condition determining device, and machining condition determining method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5942423B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020160830A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 ブラザー工業株式会社 Numerical control device, machine tool, control program, and storage medium
WO2023218648A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 ファナック株式会社 Control device of machine tool

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020183579A1 (en) 2019-03-11 2020-09-17 三菱電機株式会社 Machined surface property evaluation device and machined surface property evaluation method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008044025A (en) * 2006-08-11 2008-02-28 Nagasaki Prefecture Calculation method of uneven surface of cutting machined surface and control method of uneven surface in milling and machining
JP2010237843A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Hiroshima Prefecture Computer program for machining error prediction, machining error detection device and device for correcting tool path based on the same prediction result
JP2011206894A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Nagoya Univ Tool trajectory generation device, tool trajectory computation method, and tool trajectory generation program

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008044025A (en) * 2006-08-11 2008-02-28 Nagasaki Prefecture Calculation method of uneven surface of cutting machined surface and control method of uneven surface in milling and machining
JP2010237843A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Hiroshima Prefecture Computer program for machining error prediction, machining error detection device and device for correcting tool path based on the same prediction result
JP2011206894A (en) * 2010-03-30 2011-10-20 Nagoya Univ Tool trajectory generation device, tool trajectory computation method, and tool trajectory generation program

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020160830A (en) * 2019-03-27 2020-10-01 ブラザー工業株式会社 Numerical control device, machine tool, control program, and storage medium
JP7131454B2 (en) 2019-03-27 2022-09-06 ブラザー工業株式会社 Numerical controllers, machine tools, control programs, and storage media
WO2023218648A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 ファナック株式会社 Control device of machine tool

Also Published As

Publication number Publication date
JP5942423B2 (en) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5163838B1 (en) Machining error calculation device, machining error calculation method, machining control device, and machining control method
JP5299582B1 (en) Machining control device and machining control method
JP5874262B2 (en) Machining simulation apparatus, machining simulation method, machining control apparatus, and machining control method
JPWO2016067392A1 (en) Tool path generation method and machine tool
WO2018003813A1 (en) Machine tool, method for manufacturing processed article, and processing system
US11733673B2 (en) Numerical control system and motor drive controller
EP2363772A1 (en) Method for moving a tool of a CNC machine over a surface
US20180188708A1 (en) Command value generator
JP5734131B2 (en) Rotational speed display device
JP5942423B2 (en) Machined surface property calculating device, machined surface property calculating method, machining condition determining device, and machining condition determining method
JP5838680B2 (en) Machining error calculation device, machining error calculation method, machining control device, and machining control method
JP5874261B2 (en) Machining error calculation device, machining error calculation method, machining control device, and machining control method
JP5631779B2 (en) Vibration suppression method and apparatus for machine tool
US20150293522A1 (en) Machine tool control device and machine tool
JP6038331B2 (en) Tool path generation method and tool path generation apparatus
JP6019582B2 (en) Machining condition pass / fail judgment method and judgment device
JP2006235776A (en) Machine tool and processing method by this machine tool
JP7436658B2 (en) Machine tool control device
JP6967357B2 (en) Machine tool controls and machine tools
CN110989493B (en) Interference component determination method and interference component determination device
EP3447592B1 (en) Milling machine feed rate control
JP6667098B2 (en) Machine tool dynamic characteristic calculation device, calculation method and machine tool
JP2006007363A (en) Nc program correcting device and nc program generating device including it
JP2013008276A (en) Cutting route creation apparatus and method and program
JP6844772B2 (en) Grinding device and grinding method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160426

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160509

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5942423

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150