JP2015043126A - Simulation device, simulation method, and two-axis cutting machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately simulate a processed shape of a work material to be cutting processed by a two-axis cutting machine on a computer.SOLUTION: A simulation device 50 comprises: position calculation means 61 for calculating the movement of the position of a cutting blade according to time t in a coordinate system having a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis each of which is orthogonal to each other and the origin of which is a rotation center of a work material and having the axis direction of the work material being the third coordinate axis by using a value x of the first coordinate axis, a value y of the second coordinate axis, and a value z of the third coordinate axis of a model equation of the cutting operation of a two-axis cutting machine; shape calculation means 62 for calculating the processed shape of the work material by simulating cutting of the work material by the cutting blade on the basis of the movement of the position of the cutting blade calculated by the position calculation means and a condition of the model equation; and data generation means 63 for generating image data representing the processed shape of the work material calculated by the shape calculation means.

Description

本発明は、2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状のシミュレーション技術に関する。   The present invention relates to a technique for simulating a machining shape of a work material cut by a biaxial cutting machine.

2軸切削加工機は、被削材及び切削刃をそれぞれ回転させながら被削材を切削加工して工作物を製造する。このような2軸切削加工機の1つとして、下記特許文献1及び2には、ワーリング(Whirling)加工装置が提案されている。ワーリング加工装置は、被削材を保持する被削材保持部と、被削材の周囲に配置されて切削刃を保持するリング状の切削刃保持部と、を備える。切削刃は、切削刃保持部の内周より内向きに突出している。被削材は棒状のものである。被削材保持部は、被削材の一端部を保持し、該被削材をその軸周りに回転させる。切削刃保持部は、被削材の軸方向に対して交差する面に沿って配置され、被削材と同方向に回転される。被削材は、切削刃保持部に対して偏心して配置される。このため、切削刃と被削材との距離は、切削刃が被削材の周囲を1回転する度に縮まる。切削刃は、被削材の周囲を1回転する度に一度ずつ被削材を切削する。このようなワーリング加工装置によれば、被削材の外周面に螺旋状の溝を形成することができる。よって、ワーリング加工装置は、主として、ねじ切り加工にもちいられる。   The biaxial cutting machine manufactures a workpiece by cutting the workpiece while rotating the workpiece and the cutting blade. As one of such biaxial cutting machines, Patent Documents 1 and 2 below propose a whirling processing apparatus. The Waring machine includes a work material holding unit that holds a work material, and a ring-shaped cutting blade holding unit that is arranged around the work material and holds a cutting blade. The cutting blade protrudes inward from the inner periphery of the cutting blade holding part. The work material is rod-shaped. The work material holding part holds one end of the work material and rotates the work material around its axis. The cutting blade holding part is disposed along a plane that intersects the axial direction of the work material, and is rotated in the same direction as the work material. The work material is arranged eccentrically with respect to the cutting blade holding part. For this reason, the distance between the cutting blade and the work material is reduced every time the cutting blade makes one revolution around the work material. The cutting blade cuts the work material once each time it rotates around the work material. According to such a Waring machine, a spiral groove can be formed on the outer peripheral surface of the work material. Therefore, the Waring machine is mainly used for threading.

ワーリング加工装置を用いた切削加工では、切削刃が被削材に対して常時接しているわけではなく、切削刃と被削材とが周期的に接離を繰り返すため、切削刃の過熱が抑制され、切削刃の寿命が長くなるというメリットがある。また、切削刃と被削材とが周期的に接離を繰り返すため、切り屑が容易に被削材から分離できるので、被削材又は切削刃への切り屑の絡みつきが抑制される。さらに、切削刃が1回の切削で除去する被削材の体積が小さいため切削抵抗が抑制されることから、切削刃の摩耗が低減される。その結果、加工精度も向上する(加工精度の悪化が抑制される)。これらの特徴から、ワーリング加工装置による切削加工は、特に、ステンレス、チタン或いは耐熱合金などの難削材のねじ切り加工に適している。   In cutting using a Waring machine, the cutting blade is not always in contact with the work material, and the cutting blade and the work material are repeatedly contacted and separated periodically, so overheating of the cutting blade is suppressed. There is an advantage that the life of the cutting blade is prolonged. In addition, since the cutting blade and the work material are periodically contacted and separated, the chips can be easily separated from the work material, so that the entanglement of the chips with the work material or the cutting blade is suppressed. Furthermore, since the cutting force is suppressed because the volume of the work material that the cutting blade removes by one cutting is small, the wear of the cutting blade is reduced. As a result, machining accuracy is improved (deterioration of machining accuracy is suppressed). From these characteristics, the cutting by the Waring machine is particularly suitable for threading of difficult-to-cut materials such as stainless steel, titanium or heat-resistant alloy.

特開2008−296311号公報JP 2008-296311 A 特開平10−58233号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-58233

上述のようにワーリング加工装置は主にねじ切り加工に利用されている。しかしながら、本発明者は、被削材及び切削刃の回転速度や被削材の送り速度のような切削パラメータを適宜調整することにより、2軸切削加工機でねじ切り以外の加工形状を実現できることを見出した。以降、2軸切削加工機とは、次のような構成を有する装置を意味するものとする。   As described above, the Waring machine is mainly used for threading. However, the present inventor is able to realize a machining shape other than thread cutting with a biaxial cutting machine by appropriately adjusting cutting parameters such as the rotation speed of the work material and the cutting blade and the feed speed of the work material. I found it. Hereinafter, the biaxial cutting machine means an apparatus having the following configuration.

2軸切削加工機は、被削材をその軸方向に送り動作する送り機構と、被削材をその軸周りに回転させる第1回転機構と、被削材の回転軸である第1回転軸に対して偏心した第2回転軸を中心として切削刃を回転させる第2回転機構と、を有し、上記被削材が、切削刃の回転運動の経路の内側又は外側に配置され、上記切削刃が、1回転する度に被削材を切削するというものである。   The biaxial cutting machine includes a feed mechanism that feeds a work material in the axial direction thereof, a first rotation mechanism that rotates the work material around its axis, and a first rotation shaft that is a rotation shaft of the work material. A second rotation mechanism that rotates the cutting blade about a second rotation axis that is eccentric with respect to the cutting blade, and the work material is disposed inside or outside the path of the rotational movement of the cutting blade, and the cutting Each time the blade rotates once, the work material is cut.

2軸切削加工機はこのように複数の要素を持つため、2軸切削加工機の切削パラメータは、複数種のパラメータを含む。しかしながら、実際に2軸切削加工機を動作させ被削材を切削加工しながら、試行錯誤的に切削パラメータを調整するわけにはいかない。   Since the biaxial cutting machine has a plurality of elements as described above, the cutting parameters of the biaxial cutting machine include a plurality of types of parameters. However, it is not possible to adjust the cutting parameters by trial and error while actually operating the biaxial cutting machine to cut the work material.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をコンピュータ上で適切にシミュレートする技術を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a technique for appropriately simulating a processing shape of a workpiece to be cut by a biaxial cutting machine on a computer.

本発明の各側面では、上述した課題を解決するために、それぞれ以下の構成を採用する。   Each aspect of the present invention employs the following configurations in order to solve the above-described problems.

第1の側面は、2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートするシミュレーション装置に関する。ここで、2軸切削加工機は、被削材を回転角速度ωでその軸周りに回転させる第1回転機構と、被削材の回転軸である第1回転軸に対して偏心量εで偏心した第2回転軸を中心として切削刃を回転半径R及び回転角速度ωで回転させる第2回転機構と、被削材及び切削刃の少なくとも一方を相対的な送り速度fで被削材の軸方向に送り動作する送り機構と、を備え、被削材は、半径Rの断面円形の棒状の部材であり、切削刃の回転運動の経路の内側又は外側に配置され、切削刃は、1回転する度に被削材を切削する。 A 1st side surface is related with the simulation apparatus which simulates the process shape of the workpiece cut with a biaxial cutting machine. Here, the biaxial cutting machine has an eccentric amount ε with respect to the first rotation mechanism that rotates the work material around the axis at the rotation angular velocity ω W and the first rotation axis that is the rotation axis of the work material. A second rotating mechanism that rotates the cutting blade at a rotation radius RT and a rotational angular velocity ω T around the eccentric second rotation axis, and at least one of the work material and the cutting blade at a relative feed speed f, the work material and a feed mechanism for feeding operation of the axial direction, the work material is a rod-like member of circular cross section having a radius R W, are arranged inside or outside of the path of rotational movement of the cutting blade, the cutting blade The work material is cut every rotation.

第1の側面に係るシミュレーション装置は、被削材の回転中心を原点として各々直交する第1座標軸、第2座標軸及び第3座標軸を有しかつ被削材の軸方向を第3座標軸とする座標系における、時間tに応じた切削刃の位置の推移を、下記式(F1)の第1座標軸の値x、第2座標軸の値y及び第3座標軸の値zを用いて算出する位置算出手段と、位置算出手段により算出される切削刃の位置の推移と下記式(F2)の条件とに基づいて、切削刃による被削材の切削を模擬することにより、被削材の加工形状を算出する形状算出手段と、形状算出手段により算出された被削材の加工形状を表す画像データを生成するデータ生成手段と、を備える。
(式(F1)および式(F2)において、φは切削刃が複数個存在する場合において基準とする切削刃に対する他の切削刃の遅れ角である。)
The simulation apparatus according to the first aspect includes coordinates having a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis that are orthogonal to each other with the rotation center of the work material as an origin, and the axial direction of the work material as a third coordinate axis. Position calculating means for calculating the transition of the position of the cutting blade according to time t in the system using the value x of the first coordinate axis, the value y of the second coordinate axis, and the value z of the third coordinate axis of the following formula (F1) Based on the transition of the position of the cutting blade calculated by the position calculating means and the condition of the following formula (F2), the machining shape of the work material is calculated by simulating the cutting of the work material by the cutting blade And a data generation means for generating image data representing the machining shape of the work material calculated by the shape calculation means.
(In Formula (F1) and Formula (F2), φ is a delay angle of another cutting blade with respect to the reference cutting blade when there are a plurality of cutting blades.)

第2の側面は、上述の2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状の、コンピュータにより実行されるシミュレーション方法に関する。第2の側面に係るシミュレーション方法は、被削材の回転中心を原点として各々直交する第1座標軸、第2座標軸及び第3座標軸を有しかつ被削材の軸方向を第3座標軸とする座標系における、時間tに応じた切削刃の位置の推移を、上記式(F1)の第1座標軸の値x、第2座標軸の値y及び第3座標軸の値zを用いて算出し、算出された切削刃の位置の推移と上記式(F2)の条件とに基づいて、切削刃による被削材の切削を模擬することにより、被削材の加工形状を算出し、算出された被削材の加工形状を表す画像データを生成することを含む。   A 2nd side surface is related with the simulation method performed by the computer of the processing shape of the workpiece cut by the above-mentioned biaxial cutting machine. The simulation method according to the second aspect includes coordinates having a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis that are orthogonal to each other with the rotation center of the work material as an origin, and the axial direction of the work material as the third coordinate axis. The transition of the position of the cutting blade according to time t in the system is calculated by using the value x of the first coordinate axis, the value y of the second coordinate axis, and the value z of the third coordinate axis of the above formula (F1). Based on the transition of the position of the cutting blade and the condition of the above formula (F2), the machining shape of the work material is calculated by simulating the cutting of the work material by the cutting blade, and the calculated work material Generating image data representing the processed shape.

本発明の他の側面としては、上記第1の側面のシミュレーション装置を含む2軸切削加工機であってもよいし、上記第2の側面の方法を少なくとも1つのコンピュータに実行させるプログラムであってもよいし、このようなプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体であってもよい。この記録媒体は、非一時的な有形の媒体を含む。   Another aspect of the present invention may be a biaxial cutting machine including the simulation device of the first aspect, or a program that causes at least one computer to execute the method of the second aspect. Alternatively, a computer-readable recording medium that records such a program may be used. This recording medium includes a non-transitory tangible medium.

上記各側面によれば、2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をコンピュータ上で適切にシミュレートする技術を提供することができる。   According to each said aspect, the technique which simulates appropriately the processing shape of the workpiece cut with a biaxial cutting machine on a computer can be provided.

シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の斜視図である。It is a perspective view of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の正面図である。It is a front view of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の平面図である。It is a top view of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. シミュレーション対象となり得る2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine which can become a simulation object. 被削材の回転方向と切削刃の回転方向とが逆の場合の2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine in case the rotation direction of a workpiece and the rotation direction of a cutting blade are reverse. 被削材の回転方向と切削刃の回転方向とが逆の場合の2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine in case the rotation direction of a workpiece and the rotation direction of a cutting blade are reverse. 被削材の回転方向と切削刃の回転方向とが逆の場合の2軸切削加工機の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation | movement of the biaxial cutting machine in case the rotation direction of a workpiece and the rotation direction of a cutting blade are reverse. 他の例における2軸切削加工機の正面図及びその切削動作により得られた被削材の加工形状の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the front view of the biaxial cutting machine in another example, and the example of the processing shape of the workpiece obtained by the cutting operation. 第1実施形態におけるシミュレーション装置のハードウェア構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the hardware structural example of the simulation apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるシミュレーション装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the simulation apparatus in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるシミュレーション装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the simulation apparatus in 1st Embodiment. 第2実施形態におけるシミュレーション装置の処理構成例を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the process structural example of the simulation apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるシミュレーション装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the simulation apparatus in 2nd Embodiment. 被削材の加工形状が板状となる場合のシミュレーション結果と実際の切削加工結果とを示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the case where the processing shape of a workpiece becomes plate shape, and an actual cutting result. 被削材の加工形状がねじれ形状となる場合のシミュレーション結果と実際の切削加工結果とを示す図である。It is a figure which shows the simulation result in case the processing shape of a workpiece becomes a twist shape, and an actual cutting result. 切削刃の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比と被削材の加工形状との関係についての検証結果を示す図である。It is a figure which shows the verification result about the relationship between the ratio of the rotation speed (N T ) of the cutting blade and the rotation speed (N W ) of the work material 1 and the work shape of the work material. 被削材及び切削刃の回転方向を逆方向にした場合における、切削刃の回転数(N)と被削材の回転数(N)との比と被削材の加工形状との関係についての検証結果を示す図である。Relationship between the ratio of the rotation speed of the cutting blade (N T ) and the rotation speed of the work material (N W ) and the machining shape of the work material when the rotation direction of the work material and the cutting blade is reversed It is a figure which shows the verification result about. 送り速度fが0.04(mm/rev)の場合の被削材の加工形状を示す図である。It is a figure which shows the processing shape of a workpiece material in case the feed speed f is 0.04 (mm / rev). 送り速度fが0.02(mm/rev)の場合の被削材の加工形状を示す図である。It is a figure which shows the process shape of a workpiece material in case the feed speed f is 0.02 (mm / rev). 送り速度fが0.01(mm/rev)の場合の被削材の加工形状を示す図である。It is a figure which shows the process shape of a workpiece material in case the feed speed f is 0.01 (mm / rev). 切り込み回数1回で、切削途中で工具回転数を変えた場合の被削材1の加工形状を示す図である。It is a figure which shows the processing shape of the to-be-cut material 1 at the time of cutting 1 time, and changing the tool rotation speed in the middle of cutting. 被削材の加工形状における断面形状と、切削刃の回転数(N)と被削材の回転数(N)との比(N/N)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cross-sectional shape in the processing shape of a workpiece, and ratio (N T / N W ) of the rotation speed (N T ) of a cutting blade and the rotation speed (N W ) of a work material. 変形例における2軸切削加工機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the biaxial cutting machine in a modification.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、同様の構成要素については適宜に説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same reference numerals are given to the same components, and the description of the same components will be appropriately omitted.

[2軸切削加工機の例]
まず、本実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーション方法のシミュレーション対象となる2軸切削加工機の例を図1、図2、図3及び図4を用いて説明する。但し、本実施形態の模擬対象は、上述した構成を有する2軸切削加工機であればよく、ここで説明される2軸切削加工機に制限されない。以降、2軸切削加工機は単に切削加工機と略称される。
[Example of 2-axis cutting machine]
First, an example of a biaxial cutting machine that is a simulation target of the simulation apparatus and the simulation method in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. However, the simulation target of the present embodiment may be a biaxial cutting machine having the above-described configuration, and is not limited to the biaxial cutting machine described here. Hereinafter, the biaxial cutting machine is simply abbreviated as a cutting machine.

図1は切削加工機100の斜視図である。図2は切削加工機100の正面図である。図2は図1の矢印A方向に切削加工機100を見た図である。図3は切削加工機の平面図である。図3は図1の矢印B方向に切削加工機100を見た図である。図4は切削加工機100の機能ブロック図である。   FIG. 1 is a perspective view of the cutting machine 100. FIG. 2 is a front view of the cutting machine 100. FIG. 2 is a view of the cutting machine 100 viewed in the direction of arrow A in FIG. FIG. 3 is a plan view of the cutting machine. FIG. 3 is a view of the cutting machine 100 viewed in the direction of arrow B in FIG. FIG. 4 is a functional block diagram of the cutting machine 100.

加工対象物としての被削材1としては、例えば、棒状の部材が好適に用いられる。ただし、被削材1の形状は、その他の任意の形状であっても良い。なお、以下では、説明を簡単にするため、被削材1は断面円形の棒状の部材であるものとする。   As the work material 1 as the processing object, for example, a rod-shaped member is preferably used. However, the shape of the work material 1 may be any other shape. Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the work material 1 is a rod-shaped member having a circular cross section.

図1乃至図4に示すように、切削加工機100は、被削材1を保持する被削材保持部3(図3)と、切削刃2を保持する切削刃保持部4と、第1回転機構10と、第2回転機構20と、送り機構30と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the cutting machine 100 includes a work material holding unit 3 (FIG. 3) that holds a work material 1, a cutting blade holding unit 4 that holds a cutting blade 2, and a first A rotation mechanism 10, a second rotation mechanism 20, and a feed mechanism 30 are provided.

図3に示すように、被削材保持部3は、被削材1の一端部1aを保持する。被削材保持部3は、第1回転機構10によって、回転可能に保持されている。被削材保持部3および被削材1の回転軸(第1回転軸11)は、被削材1の中心軸と一致している。   As shown in FIG. 3, the work material holding part 3 holds one end 1 a of the work material 1. The work material holder 3 is rotatably held by the first rotation mechanism 10. The rotation axis (first rotation axis 11) of the work material holder 3 and the work material 1 coincides with the central axis of the work material 1.

第1回転機構10は、第1回転モータ15を備えている。第1回転モータ15が駆動することにより、第1回転機構10は被削材保持部3を第1回転軸11周りに回転させる。被削材保持部3が第1回転軸11周りに回転するのに伴い、被削材保持部3により保持された被削材1も第1回転軸11周りに回転する。   The first rotation mechanism 10 includes a first rotation motor 15. When the first rotation motor 15 is driven, the first rotation mechanism 10 rotates the work material holder 3 around the first rotation shaft 11. As the work material holding part 3 rotates around the first rotation axis 11, the work material 1 held by the work material holding part 3 also rotates around the first rotation axis 11.

本実施形態の場合、切削刃保持部4は、例えば、正面視において円環状に形成された、平坦な板状のものである。切削刃2は、例えば、切削刃保持部4の前面又は背面に固定されている。図1乃至図3の例では、切削刃保持部4の前面に切削刃2が固定されている。切削刃2は、切削刃保持部4の内周4aより内向きに突出している。なお、以下では、図1乃至3に示すように、切削刃2が1個であるものとして説明する。   In the case of this embodiment, the cutting blade holding | maintenance part 4 is a flat plate-shaped thing formed in the annular | circular shape in front view, for example. The cutting blade 2 is being fixed to the front surface or the back surface of the cutting blade holding | maintenance part 4, for example. In the example of FIGS. 1 to 3, the cutting blade 2 is fixed to the front surface of the cutting blade holding portion 4. The cutting blade 2 protrudes inward from the inner periphery 4 a of the cutting blade holding part 4. In the following description, it is assumed that there is one cutting blade 2 as shown in FIGS.

被削材1は切削刃保持部4の開口を通過するように配置される。被削材1は、正面視において、内周4aの内側に配置される。したがって、第1回転軸11は、切削刃2の回転運動の経路(軌跡23)の内側に配置されることになる。   The work material 1 is disposed so as to pass through the opening of the cutting blade holding part 4. The work material 1 is arrange | positioned inside the inner periphery 4a in front view. Therefore, the first rotating shaft 11 is disposed inside the path (trajectory 23) of the rotational movement of the cutting blade 2.

切削刃保持部4は、第2回転機構20によって、回転可能に保持されている。切削刃保持部4および切削刃2の回転軸(第2回転軸21)は、第1回転軸11に対して偏心量ε(図2)だけ偏心している(オフセットされている)。なお、第1回転軸11と第2回転軸21とは、互いに平行である。   The cutting blade holder 4 is rotatably held by the second rotating mechanism 20. The cutting blade holding part 4 and the rotating shaft (second rotating shaft 21) of the cutting blade 2 are eccentric (offset) by an eccentric amount ε (FIG. 2) with respect to the first rotating shaft 11. The first rotating shaft 11 and the second rotating shaft 21 are parallel to each other.

第2回転機構20は、第2回転モータ25を備えている。第2回転モータ25が駆動することにより、第2回転機構20は切削刃保持部4を第2回転軸21周りに回転させる。切削刃保持部4が第2回転軸21周りに回転するのに伴い、切削刃保持部4により保持された切削刃2も第2回転軸21周りに回転する。なお、切削刃2は、第2回転軸21に対して直交する面内において回転する。   The second rotation mechanism 20 includes a second rotation motor 25. When the second rotation motor 25 is driven, the second rotation mechanism 20 rotates the cutting blade holder 4 around the second rotation shaft 21. As the cutting blade holding portion 4 rotates around the second rotation shaft 21, the cutting blade 2 held by the cutting blade holding portion 4 also rotates around the second rotation shaft 21. Note that the cutting blade 2 rotates in a plane orthogonal to the second rotation shaft 21.

送り機構30は、切削刃2に対して相対的に、被削材1を該被削材1の軸方向(Z軸方向)に送り動作する。例えば、送り機構30は、被削材保持部3をZ軸方向に移動させる。送り機構30は、アクチュエータとして、例えば、送りモータ35を備えている。送りモータ35が回転することにより、送り機構30は、この送りモータ35の回転運動を直進運動に変換して被削材保持部3に伝達し、被削材保持部3をZ軸方向に移動させる。なお、送り機構30は、モータ以外のアクチュエータ(シリンダ等)によって、被削材1の送り動作を行うものであっても良い。また、送り機構30は、被削材保持部3をZ軸方向に移動させるのではなく、切削刃保持部4をZ軸方向に移動させるようにしてもよい。被削材1と切削刃2とが被削材1の軸方向(Z軸方向)に相対的に移動すればよい。以降、被削材1が第1回転軸11周りに1回転する間に被削材1が切削刃2に対して相対的にZ軸方向に移動する距離を送り速度fと表記する。即ち、送り速度fは、Z軸方向における、被削材1の切削刃2に対する相対速度、又は、切削刃2の被削材1に対する相対速度である。よって、送り速度fは、切削刃2の送り速度f又は被削材1の送り速度fと表記することができる。   The feed mechanism 30 feeds the work material 1 in the axial direction (Z-axis direction) of the work material 1 relative to the cutting blade 2. For example, the feed mechanism 30 moves the work material holder 3 in the Z-axis direction. The feed mechanism 30 includes, for example, a feed motor 35 as an actuator. When the feed motor 35 is rotated, the feed mechanism 30 converts the rotational motion of the feed motor 35 into a linear motion and transmits it to the work material holding part 3 to move the work material holding part 3 in the Z-axis direction. Let The feed mechanism 30 may perform a feed operation of the work material 1 by an actuator (cylinder or the like) other than the motor. Further, the feed mechanism 30 may move the cutting blade holding part 4 in the Z-axis direction instead of moving the work material holding part 3 in the Z-axis direction. The work material 1 and the cutting blade 2 should just move relatively to the axial direction (Z-axis direction) of the work material 1. Hereinafter, the distance that the work material 1 moves relative to the cutting blade 2 in the Z-axis direction while the work material 1 makes one rotation around the first rotation axis 11 is referred to as a feed speed f. That is, the feed speed f is a relative speed of the work material 1 with respect to the cutting blade 2 or a relative speed of the cutting blade 2 with respect to the work material 1 in the Z-axis direction. Therefore, the feed rate f can be expressed as the feed rate f of the cutting blade 2 or the feed rate f of the work material 1.

切削加工機100は、図示されてはいないが、第1回転モータ15、第2回転モータ25および送りモータ35の動作制御を行う制御部を更に有していてもよい。   Although not shown, the cutting machine 100 may further include a control unit that performs operation control of the first rotary motor 15, the second rotary motor 25, and the feed motor 35.

切削加工機100では、次のように、被削材1の切削加工が行われる。
先ず、被削材保持部3によって被削材1の一端部1aが保持される。第1回転機構10によって被削材1が第1回転軸11周りに回転させられ、第2回転機構20によって切削刃2が第2回転軸21周りに回転させられる。更に、送り機構30によって被削材1がその軸方向に送られる。被削材1の回転方向と切削刃2の回転方向とは少なくとも一方が変更可能である。
In the cutting machine 100, the workpiece 1 is cut as follows.
First, one end 1 a of the work material 1 is held by the work material holding part 3. The workpiece 1 is rotated around the first rotation axis 11 by the first rotation mechanism 10, and the cutting blade 2 is rotated around the second rotation axis 21 by the second rotation mechanism 20. Further, the work material 1 is fed in the axial direction by the feed mechanism 30. At least one of the rotation direction of the work material 1 and the rotation direction of the cutting blade 2 can be changed.

上記のように、第2回転軸21が第1回転軸11に対して偏心しているため、切削刃2は、第1回転軸11に対して近づいては遠ざかる動作を1回転毎に繰り返す。図2に示す軌跡23は、切削刃2の刃先2aの軌跡である。切削刃2の刃先2aが、切削前の被削材1の周面よりも第1回転軸11に近い位置を通過する際に、切削刃2が被削材1を切削する。   As described above, since the second rotating shaft 21 is eccentric with respect to the first rotating shaft 11, the cutting blade 2 repeats the operation of moving away from the first rotating shaft 11 every rotation. A locus 23 shown in FIG. 2 is a locus of the cutting edge 2 a of the cutting blade 2. The cutting blade 2 cuts the work material 1 when the cutting edge 2a of the cutting blade 2 passes a position closer to the first rotation shaft 11 than the peripheral surface of the work material 1 before cutting.

図5乃至図7は、上述の切削加工機100の動作の一例を示す図である。これらの図では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比を2対1に設定した場合の動作が示されている。ここで、回転数(N)と回転数(N)との比は、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比と等しい。 5 to 7 are diagrams illustrating an example of the operation of the cutting machine 100 described above. In these drawings, the operation when the ratio of the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 to the rotational speed (N W ) of the work material 1 is set to 2: 1 is shown. Here, the ratio between the rotational speed (N T ) and the rotational speed (N W ) is equal to the ratio between the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 and the rotational angular velocity ω W of the work material 1.

切削刃2の送り速度fは、Z軸方向における切削刃2の寸法(以下、切削刃の厚み2b(図3)と称する)よりも小さいものとする。切削刃2は、例えば、一定の送り速度fでZ軸方向に送られる。   The feed speed f of the cutting blade 2 is assumed to be smaller than the dimension of the cutting blade 2 in the Z-axis direction (hereinafter referred to as cutting blade thickness 2b (FIG. 3)). For example, the cutting blade 2 is fed in the Z-axis direction at a constant feed speed f.

切削前の段階では、被削材1の断面形状は円形である。図5(a)の段階から図7の段階までの間に、切削刃2は第2回転軸21周りに2回転する。その間に、切削刃2は、被削材1を2度切削する。1度目の切削動作は、図5(c)のタイミングで開始され、図5(e)のタイミングで終了する。2度目の切削動作は、図6(c)のタイミングで開始され、図6(e)のタイミングで終了する。   In the stage before cutting, the cross-sectional shape of the work material 1 is circular. Between the stage of FIG. 5A and the stage of FIG. 7, the cutting blade 2 rotates twice around the second rotation axis 21. Meanwhile, the cutting blade 2 cuts the work material 1 twice. The first cutting operation starts at the timing shown in FIG. 5C and ends at the timing shown in FIG. The second cutting operation starts at the timing shown in FIG. 6C and ends at the timing shown in FIG.

このように被削材1を2度切削することにより、被削材1において切削された部位の断面形状は、図7に示すような形状となる。   By cutting the work material 1 twice in this way, the cross-sectional shape of the part cut in the work material 1 becomes a shape as shown in FIG.

図5乃至図7と同様の切削を被削材1の軸方向において連続的に繰り返し行うことにより、被削材1における切削加工後の部位は、図1に示すような板状の形状となる。以下、被削材1において板状の形状に切削加工された部位をブレード形状部1bと称する。   By repeatedly performing the same cutting as in FIGS. 5 to 7 in the axial direction of the work material 1, the part of the work material 1 after the cutting process has a plate shape as shown in FIG. . Hereinafter, a portion of the work material 1 cut into a plate shape is referred to as a blade-shaped portion 1b.

以下、図5乃至図7に示される動作を詳細に説明する。被削材1および切削刃2は、それぞれ反時計回りに回転するものとする。   Hereinafter, the operation shown in FIGS. 5 to 7 will be described in detail. It is assumed that the work material 1 and the cutting blade 2 rotate counterclockwise.

図5(a)に示すように切削刃2が被削材1から最も遠い位置にあるタイミングを始点と考える。このときの切削刃2の回転角度を0°とする。このとき、被削材1の回転角度も0°である。   As shown in FIG. 5A, the timing at which the cutting blade 2 is located farthest from the work material 1 is considered as the starting point. The rotation angle of the cutting blade 2 at this time is set to 0 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is also 0 °.

図5(b)は切削刃2の回転角度が90°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は45°である。この例では、切削刃2がまだ被削材1に接触していない。   FIG. 5B shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 90 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 45 °. In this example, the cutting blade 2 is not yet in contact with the work material 1.

その後、図5(c)に示すように、切削刃2の回転角度がα°となったタイミングで、切削刃2の刃先2aが被削材1の周面に到達し、切削刃2による1度目の切削動作が開始される。この例では、90<α<180である。このとき、被削材1の回転角度は(α/2)°である。   Thereafter, as shown in FIG. 5C, at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes α °, the cutting edge 2 a of the cutting blade 2 reaches the peripheral surface of the work material 1, and 1 by the cutting blade 2. A second cutting operation is started. In this example, 90 <α <180. At this time, the rotation angle of the work material 1 is (α / 2) °.

図5(d)は切削刃2の回転角度が180°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は90°である。このとき、切削刃2による1度目の切削動作が途中まで進行している。   FIG. 5D shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 180 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 90 °. At this time, the first cutting operation by the cutting blade 2 proceeds partway.

その後、図5(e)に示すように、切削刃2の回転角度がβ°となったタイミングで、切削刃2による1度目の切削動作が完了する。この例では、180<β<270である。このとき、被削材1の回転角度は(β/2)°である。   Thereafter, as shown in FIG. 5E, the first cutting operation by the cutting blade 2 is completed at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes β °. In this example, 180 <β <270. At this time, the rotation angle of the work material 1 is (β / 2) °.

図5(f)は切削刃2の回転角度が270°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は135°である。   FIG. 5F shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 270 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 135 °.

図6(a)は切削刃2の回転角度が360°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は180°である。   FIG. 6A shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 360 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 180 °.

図6(b)は切削刃2の回転角度が450°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は225°である。   FIG. 6B shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 450 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 225 °.

図6(c)に示すように、切削刃2の回転角度が(α+360)°となったタイミングで、再び切削刃2の刃先2aが被削材1の周面に到達し、切削刃2による2度目の切削動作が開始される。このとき、被削材1の回転角度は{(α/2)+180}°である。   As shown in FIG. 6C, at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 reaches (α + 360) °, the cutting edge 2a of the cutting blade 2 reaches the peripheral surface of the work material 1 again, and the cutting blade 2 A second cutting operation is started. At this time, the rotation angle of the work material 1 is {(α / 2) +180} °.

図6(d)は切削刃2の回転角度が540°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は270°である。このとき、切削刃2による2度目の切削動作が途中まで進行している。   FIG. 6D shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 540 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 270 °. At this time, the second cutting operation by the cutting blade 2 proceeds halfway.

その後、図6(e)に示すように、切削刃2の回転角度が(β+360)°となったタイミングで、切削刃2による2度目の切削動作が完了する。このとき、被削材1の回転角度は{(β/2)+180}°である。   Thereafter, as shown in FIG. 6E, the second cutting operation by the cutting blade 2 is completed at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes (β + 360) °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is {(β / 2) +180} °.

図6(f)は切削刃2の回転角度が630°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は315°である。   FIG. 6F shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 630 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 315 °.

図7は切削刃2の回転角度が720°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は360°である。   FIG. 7 shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 720 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is 360 °.

ここで、切削刃2による1度目の切削動作によって被削材1に形成される加工面1cは、厳密には平坦面ではなく、ある程度の曲率の曲面である。この曲面は、被削材1の外方に向けて僅かに膨らんだ形状である。ただし、図5(c)から図5(e)に示すように、切削刃2により加工面1cを形成する際に、切削刃2の回転方向と同方向に被削材1も回転する。具体的には、被削材1は切削刃2の半分の回転角速度で回転する。このため、被削材1が回転しない場合と比べて、加工面1cの曲率が小さくなる(加工面1cの曲率半径が大きくなる)。換言すれば、被削材1が回転しない場合と比べて、被削材1に対する相対的な刃先2aの軌跡が、直線に近くなる。つまり、加工面1cの曲率は軌跡23の曲率よりも小さい(加工面1cの曲率半径は軌跡23の曲率半径よりも大きい)。切削刃2の回転半径Rと被削材1の回転半径Rとの比(R/R)が大きいほど、加工面1cの曲率が小さくなり、加工面1cが平坦面に近づく。 Here, the machining surface 1c formed on the work material 1 by the first cutting operation by the cutting blade 2 is not a flat surface but a curved surface with a certain degree of curvature. This curved surface is a shape that slightly swells toward the outside of the work material 1. However, as shown in FIG. 5C to FIG. 5E, when the machining surface 1 c is formed by the cutting blade 2, the work material 1 also rotates in the same direction as the rotation direction of the cutting blade 2. Specifically, the work material 1 rotates at a rotational angular velocity half that of the cutting blade 2. For this reason, compared with the case where the to-be-cut material 1 does not rotate, the curvature of the processing surface 1c becomes small (the curvature radius of the processing surface 1c becomes large). In other words, the locus of the cutting edge 2a relative to the work material 1 is closer to a straight line than when the work material 1 does not rotate. That is, the curvature of the machining surface 1c is smaller than the curvature of the locus 23 (the curvature radius of the machining surface 1c is larger than the curvature radius of the locus 23). The larger the ratio between the rotation radius R T and the rotation radius R W of the workpiece 1 in the cutting edge 2 (R T / R W) is large, the curvature of the working surface 1c becomes smaller, the processing surface 1c comes closer to the flat surface.

同様に、切削刃2による2度目の切削動作によって被削材1に形成される加工面1dも、厳密には平坦面ではなく、ある程度の曲率の曲面である。この曲面は、被削材1の外方に向けて僅かに膨らんだ形状である。ただし、図6(c)から図6(e)に示すように、切削刃2により加工面1dを形成する際に、切削刃2の回転方向と同方向に被削材1も回転する。具体的には、被削材1は、切削刃2の半分の回転角速度で回転する。このため、被削材1が回転しない場合と比べて、加工面1dが平坦面に近い形状となる。つまり、加工面1dの曲率は軌跡23の曲率よりも小さい(加工面1dの曲率半径は軌跡23の曲率半径よりも大きい)。切削刃2の回転半径Rと被削材1の回転半径Rとの比(R/R)が大きいほど、加工面1dの曲率が小さくなり、加工面1dが平坦面に近づく。 Similarly, the processing surface 1d formed on the work material 1 by the second cutting operation by the cutting blade 2 is not strictly a flat surface but a curved surface with a certain degree of curvature. This curved surface is a shape that slightly swells toward the outside of the work material 1. However, as shown in FIG. 6C to FIG. 6E, when the machining surface 1 d is formed by the cutting blade 2, the work material 1 also rotates in the same direction as the rotation direction of the cutting blade 2. Specifically, the work material 1 rotates at a rotational angular velocity that is half that of the cutting blade 2. For this reason, compared with the case where the to-be-cut material 1 does not rotate, the process surface 1d becomes a shape close | similar to a flat surface. That is, the curvature of the machining surface 1d is smaller than the curvature of the locus 23 (the curvature radius of the machining surface 1d is larger than the curvature radius of the locus 23). The larger the ratio between the rotation radius R T and the rotation radius R W of the workpiece 1 in the cutting edge 2 (R T / R W) is large, the curvature of the working surface 1d is reduced, the processed surface 1d approaches the flat surface.

また、加工面1cは、被削材1の回転角度が(α/2)°で切削刃2の回転角度がα°のときから、被削材1の回転角度が(β/2)°で切削刃2の回転角度がβ°のときまでの間に形成される。一方、加工面1dは、被削材1の回転角度が{(α/2)+180}°で切削刃2の回転角度が(α+360)°のときから、被削材1の回転角度が{(β/2)+180}°で切削刃2の回転角度が(β+360)°のときまでの間に形成される。したがって、被削材1をその軸方向に見たとき、加工面1cと加工面1dとは、第1回転軸11を基準として互いに対称な位置にある。つまり、加工面1cと加工面1dとをそれぞれ平坦面とみなすなら、加工面1cと加工面1dとは、互いに平行である。よって、図5乃至図7に示すような切削動作を被削材1の軸方向において連続的に行うことにより、被削材1にブレード形状部1bを形成することができる(図1参照)。   Further, the machining surface 1c has a rotation angle of (β / 2) ° when the rotation angle of the work material 1 is (α / 2) ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is α °. It is formed until the rotation angle of the cutting blade 2 is β °. On the other hand, since the rotation angle of the work material 1 is {(α / 2) +180} ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is (α + 360) °, the work surface 1d has a rotation angle {( It is formed until β / 2) +180} ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is (β + 360) °. Therefore, when the work material 1 is viewed in the axial direction, the machining surface 1c and the machining surface 1d are in symmetrical positions with respect to the first rotating shaft 11. That is, if the processed surface 1c and the processed surface 1d are regarded as flat surfaces, the processed surface 1c and the processed surface 1d are parallel to each other. Therefore, the blade-shaped portion 1b can be formed on the work material 1 by continuously performing the cutting operations as shown in FIGS. 5 to 7 in the axial direction of the work material 1 (see FIG. 1).

次に、被削材1の回転方向と切削刃2の回転方向とが逆の場合の切削加工機100の動作を説明する。
図8乃至図10は、被削材1の回転方向と切削刃2の回転方向とが逆の場合の切削加工機100の動作の一例を示す図である。これらの図では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比が2対1に設定され、切削刃2は反時計回りに回転し、被削材1は時計回りに回転する場合の動作が示される。
Next, the operation of the cutting machine 100 when the rotation direction of the work material 1 and the rotation direction of the cutting blade 2 are opposite will be described.
8 to 10 are diagrams illustrating an example of the operation of the cutting machine 100 when the rotation direction of the work material 1 and the rotation direction of the cutting blade 2 are opposite to each other. In these figures, the ratio of the rotational speed of the cutting blade 2 (N T ) to the rotational speed of the work material 1 (N W ) is set to 2: 1, and the cutting blade 2 rotates counterclockwise and The operation when the cutting material 1 rotates clockwise is shown.

図8(a)の段階から図10の段階までの間に、切削刃2は第2回転軸21周りに2回転する。その間に、切削刃2は、被削材1を2度切削する。1度目の切削動作は、図8(c)のタイミングで開始され、図8(e)のタイミングで終了する。2度目の切削動作は、図9(c)のタイミングで開始され、図9(e)のタイミングで終了する。   Between the stage of FIG. 8A and the stage of FIG. 10, the cutting blade 2 rotates twice around the second rotation axis 21. Meanwhile, the cutting blade 2 cuts the work material 1 twice. The first cutting operation starts at the timing shown in FIG. 8C and ends at the timing shown in FIG. The second cutting operation starts at the timing shown in FIG. 9C and ends at the timing shown in FIG.

このように被削材1を2度切削することにより、被削材1において切削された部位の断面形状は、図10に示すように、互いに同一形状の2つの弧により囲まれた紡錘形(ラグビーボールのような形)となる。図8乃至図10と同様の切削を被削材1の軸方向において連続的に繰り返し行うことにより、被削材1における切削加工後の部位は、図10に示すような形状となる。   By cutting the work material 1 twice in this way, the cross-sectional shape of the part cut in the work material 1 is a spindle shape (rugby) surrounded by two arcs of the same shape as shown in FIG. Ball-like shape). By repeatedly performing the same cutting as in FIGS. 8 to 10 in the axial direction of the work material 1, the part of the work material 1 after the cutting process has a shape as shown in FIG.

図8(a)に示すように切削刃2が被削材1から最も遠い位置にあるタイミングを始点と考える。このときの切削刃2の回転角度を0°とする。このとき、被削材1の回転角度も0°である。   As shown in FIG. 8A, the timing at which the cutting blade 2 is located farthest from the work material 1 is considered as the starting point. The rotation angle of the cutting blade 2 at this time is set to 0 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is also 0 °.

図8(b)は切削刃2の回転角度が90°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−45°である。この例では、切削刃2がまだ被削材1に接触していない。   FIG. 8B shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 90 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −45 °. In this example, the cutting blade 2 is not yet in contact with the work material 1.

その後、図8(c)に示すように、切削刃2の回転角度がα°となったタイミングで、切削刃2の刃先2aが被削材1の周面に到達し、切削刃2による1度目の切削動作が開始される。この例では、90<α<180である。このとき、被削材1の回転角度は−(α/2)°である。   Thereafter, as shown in FIG. 8C, at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes α °, the cutting edge 2 a of the cutting blade 2 reaches the peripheral surface of the work material 1, and 1 A second cutting operation is started. In this example, 90 <α <180. At this time, the rotation angle of the work material 1 is − (α / 2) °.

図8(d)は切削刃2の回転角度が180°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−90°である。このとき、切削刃2による1度目の切削動作が途中まで進行している。   FIG. 8D shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 180 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −90 °. At this time, the first cutting operation by the cutting blade 2 proceeds partway.

その後、図8(e)に示すように、切削刃2の回転角度がβ°となったタイミングで、切削刃2による1度目の切削動作が完了する。この例では、180<β<270である。このとき、被削材1の回転角度は−(β/2)°である。   Thereafter, as shown in FIG. 8E, the first cutting operation by the cutting blade 2 is completed at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes β °. In this example, 180 <β <270. At this time, the rotation angle of the work material 1 is − (β / 2) °.

図8(f)は切削刃2の回転角度が270°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−135°である。   FIG. 8F shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 270 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −135 °.

図9(a)は切削刃2の回転角度が360°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−180°である。   FIG. 9A shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 360 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −180 °.

図9(b)は切削刃2の回転角度が450°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−225°である。   FIG. 9B shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 450 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −225 °.

図9(c)に示すように、切削刃2の回転角度が(α+360)°となったタイミングで、再び切削刃2の刃先2aが被削材1の周面に到達し、切削刃2による2度目の切削動作が開始される。このとき、被削材1の回転角度は−{(α/2)+180}°である。   As shown in FIG. 9 (c), at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 reaches (α + 360) °, the cutting edge 2 a of the cutting blade 2 reaches the peripheral surface of the work material 1 again, and the cutting blade 2 A second cutting operation is started. At this time, the rotation angle of the work material 1 is − {(α / 2) +180} °.

図9(d)は切削刃2の回転角度が540°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−270°である。このとき、切削刃2による2度目の切削動作が途中まで進行している。   FIG. 9D shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 540 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −270 °. At this time, the second cutting operation by the cutting blade 2 proceeds halfway.

その後、図9(e)に示すように、切削刃2の回転角度が(β+360)°となったタイミングで、切削刃2による2度目の切削動作が完了する。このとき、被削材1の回転角度は−{(β/2)+180}°である。   Thereafter, as shown in FIG. 9E, the second cutting operation by the cutting blade 2 is completed at the timing when the rotation angle of the cutting blade 2 becomes (β + 360) °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is − {(β / 2) +180} °.

図9(f)は切削刃2の回転角度が630°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−315°である。   FIG. 9F shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 630 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −315 °.

図10は切削刃2の回転角度が720°となった状態を示す。このとき、被削材1の回転角度は−360°である。   FIG. 10 shows a state where the rotation angle of the cutting blade 2 is 720 °. At this time, the rotation angle of the work material 1 is −360 °.

ここで、図8(c)から図8(e)に示すように、切削刃2による1度目の切削動作によって加工面1cを形成する際に、切削刃2の回転方向とは逆方向に被削材1が回転する。具体的には、被削材1は切削刃2の半分の回転角速度で逆方向に回転する。このため、被削材1が回転しない場合と比べて、加工面1cの曲率が大きくなる(加工面1cの曲率半径が小さくなる)。つまり、加工面1cの曲率は軌跡23の曲率よりも大きい(加工面1cの曲率半径は軌跡23の曲率半径よりも小さい)。切削刃2の回転半径Rと被削材1の回転半径Rとの比(R/R)が小さいほど、加工面1cの曲率が大きくなる。 Here, as shown in FIGS. 8 (c) to 8 (e), when forming the machining surface 1 c by the first cutting operation by the cutting blade 2, the direction of rotation is opposite to the rotation direction of the cutting blade 2. The cutting material 1 rotates. Specifically, the work material 1 rotates in the reverse direction at a rotational angular velocity half that of the cutting blade 2. For this reason, compared with the case where the to-be-cut material 1 does not rotate, the curvature of the processing surface 1c becomes large (the curvature radius of the processing surface 1c becomes small). That is, the curvature of the machining surface 1c is larger than the curvature of the locus 23 (the curvature radius of the machining surface 1c is smaller than the curvature radius of the locus 23). The larger the ratio between the rotation radius R T and the rotation radius R W of the workpiece 1 in the cutting edge 2 (R T / R W) is small, the curvature of the working surface 1c is increased.

同様に、切削刃2による2度目の切削動作によって加工面1dを形成する際にも、切削刃2の回転方向とは逆方向に被削材1が回転する。具体的には、被削材1は切削刃2の半分の回転角速度で逆方向に回転する。このため、被削材1が回転しない場合と比べて、加工面1dの曲率が大きくなる(加工面1dの曲率半径が小さくなる)。つまり、加工面1dの曲率は軌跡23の曲率よりも大きい(加工面1dの曲率半径は軌跡23の曲率半径よりも小さい)。切削刃2の回転半径Rと被削材1の回転半径Rとの比(R/R)が小さいほど、加工面1dの曲率が大きくなる。 Similarly, when forming the machining surface 1 d by the second cutting operation by the cutting blade 2, the work material 1 rotates in the direction opposite to the rotation direction of the cutting blade 2. Specifically, the work material 1 rotates in the reverse direction at a rotational angular velocity half that of the cutting blade 2. For this reason, compared with the case where the to-be-cut material 1 does not rotate, the curvature of the processing surface 1d becomes large (the curvature radius of the processing surface 1d becomes small). That is, the curvature of the machining surface 1d is larger than the curvature of the locus 23 (the curvature radius of the machining surface 1d is smaller than the curvature radius of the locus 23). The smaller the ratio (R T / R W ) between the rotation radius R T of the cutting blade 2 and the rotation radius R W of the work material 1, the greater the curvature of the processed surface 1d.

また、加工面1cは、被削材1の回転角度が−(α/2)°で切削刃2の回転角度がα°のときから、被削材1の回転角度が−(β/2)°で切削刃2の回転角度がβ°のときまでの間に形成される。一方、加工面1dは、被削材1の回転角度が−{(α/2)+180}°で切削刃2の回転角度が(α+360)°のときから、被削材1の回転角度が−{(β/2)+180}°で切削刃2の回転角度が(β+360)°のときまでの間に形成される。したがって、被削材1をその軸方向に見たとき、加工面1cと加工面1dとは、第1回転軸11を基準として互いに対称な位置にある。   Further, the machining surface 1c has a rotation angle of the work material 1 of-(β / 2) since the rotation angle of the work material 1 is-(α / 2) ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is α °. It is formed until the rotation angle of the cutting blade 2 is β °. On the other hand, on the machined surface 1d, the rotation angle of the work material 1 is − when the rotation angle of the work material 1 is − {(α / 2) +180} ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is (α + 360) °. It is formed until {(β / 2) +180} ° and the rotation angle of the cutting blade 2 is (β + 360) °. Therefore, when the work material 1 is viewed in the axial direction, the machining surface 1c and the machining surface 1d are in symmetrical positions with respect to the first rotating shaft 11.

図11(a)は、他の例における切削加工機200の正面図であり、図11(b)は、切削加工機200により加工された被削材1の形状の例を示す断面図である。   FIG. 11A is a front view of a cutting machine 200 in another example, and FIG. 11B is a cross-sectional view showing an example of the shape of the work material 1 processed by the cutting machine 200. .

上記例では、第1回転軸11が切削刃2の回転運動の経路の内側に配置されていたが、切削加工機200では、図11(a)に示されるように、第1回転軸11が切削刃2の回転運動の経路の外側(つまり軌跡23の外側)に配置される場合もある。この場合、図11(b)に示されるように、被削材1の断面形状は、被削材1の内向きに弧状に抉れた形状となる。   In the above example, the first rotary shaft 11 is arranged inside the path of the rotary motion of the cutting blade 2, but in the cutting machine 200, as shown in FIG. In some cases, the cutting blade 2 is disposed outside the path of the rotational movement (that is, outside the locus 23). In this case, as shown in FIG. 11 (b), the cross-sectional shape of the work material 1 is a shape curled in an arc shape inwardly of the work material 1.

図11(a)に示すように、切削刃保持部4の形状はリング状である必要は無い。切削刃2は、切削刃保持部4より外向きに突出するように、切削刃保持部4に固定されている。切削刃2は、例えば、切削刃保持部4の前面又は背面に固定されている。   As shown to Fig.11 (a), the shape of the cutting blade holding | maintenance part 4 does not need to be ring shape. The cutting blade 2 is fixed to the cutting blade holding portion 4 so as to protrude outward from the cutting blade holding portion 4. The cutting blade 2 is being fixed to the front surface or the back surface of the cutting blade holding | maintenance part 4, for example.

図11(b)には、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)を4に設定した場合の、加工後の被削材1の断面形状を示す。この場合、図11(b)に示すように、被削材1の内向きに抉れた4つの弧状の加工面1fが、被削材1の中心軸周りに90°間隔で形成される。 In FIG. 11 (b), after processing when the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is set to 4 The cross-sectional shape of the workpiece 1 is shown. In this case, as shown in FIG. 11B, four arc-shaped machining surfaces 1 f rolled inwardly of the work material 1 are formed at 90 ° intervals around the central axis of the work material 1.

このように、第1回転軸11を切削刃2の回転運動の経路(軌跡23)の外側に配置することによって、被削材1は、被削材1の内向きに弧状に抉れた断面形状に加工される。   Thus, by arranging the first rotating shaft 11 outside the path (trajectory 23) of the rotational movement of the cutting blade 2, the work material 1 is a cross section in which the work material 1 is wound in an arc inwardly. Processed into shape.

[解析モデル]
本発明者は、上述のような切削加工機100及び200の切削動作のモデル化の必要性に着眼し、当該切削加工機の切削動作をコンピュータ上で模擬するために、次のような解析モデルを導出した。そして、本発明者は、以下の解析モデルをコンピュータ上に実現することにより、切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートすることができることを新たに見出した。
[Analysis model]
The present inventor pays attention to the necessity of modeling the cutting operation of the cutting machines 100 and 200 as described above, and in order to simulate the cutting operation of the cutting machine on a computer, the following analysis model is used. Was derived. And this inventor discovered newly that the processing shape of the workpiece cut by a cutting machine can be simulated by implement | achieving the following analysis models on a computer.

切削加工機100は、図2に示すように、被削材1を第1回転軸11周り(回転中心C周り)に回転角速度ωで反時計回りに回転させるとともに、切削刃2を第2回転軸21周り(回転中心C周り)に回転半径R及び回転角速度ωで反時計回りに回転させる。回転中心Cと回転中心Cとの距離、すなわち第1回転軸11と第2回転軸21との偏心量はεである。 As shown in FIG. 2, the cutting machine 100 rotates the work material 1 counterclockwise around the first rotation axis 11 (around the rotation center CW ) at the rotation angular velocity ω W and the cutting blade 2 2 Rotate counterclockwise around the rotation axis 21 (around the rotation center C T ) with a rotation radius R T and a rotation angular velocity ω T. The distance between the rotation center C W and the rotation center C T, i.e. the amount of eccentricity of the first rotary shaft 11 and the second rotary shaft 21 is epsilon.

ここで、切削刃2の実際の回転中心Cを原点とする切削刃2の座標系X' −Y'−Z'を考える。この座標系X' −Y'−Z'では、切削刃2の刃先2aの座標(x'、y'、z')は、時間tに対して、次式(1)で与えられる。 Now consider the actual rotation center C T coordinate system of the cutting edge 2 as the origin X '-Y'-Z' of the cutting blade 2. In this coordinate system X′-Y′-Z ′, the coordinates (x ′, y ′, z ′) of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 are given by the following equation (1) with respect to time t.

上記式(1)において、遅れ角φは、切削刃2が複数個存在する場合において、基準とする切削刃2に対する他の切削刃2の遅れ角である。図2に示すように切削刃2が反時計回りに回転する場合、回転角速度ωは正の値であり、切削刃2が時計回りに回転する場合には、回転角速度ωは負の値となる。 In the above formula (1), the delay angle φ is the delay angle of another cutting blade 2 with respect to the reference cutting blade 2 when there are a plurality of cutting blades 2. As shown in FIG. 2, when the cutting blade 2 rotates counterclockwise, the rotational angular velocity ω T is a positive value. When the cutting blade 2 rotates clockwise, the rotational angular velocity ω T is a negative value. It becomes.

一方、被削材1が回転せず、かつ、原点が被削材1の中心(回転中心C)となる全体座標系X−Y−Zを考える。全体座標系X−Y−Zは、被削材1の回転中心Cを原点として各々直交する第1座標軸、第2座標軸及び第3座標軸を有し、かつ、被削材1の軸方向(Z方向)を第3座標軸とする座標系である。この場合、切削刃2の座標系X' −Y'−Z'の原点(切削刃2の実際の回転中心C)は、被削材1の中心(回転中心C)の周りを半径ε、回転角速度ωで反時計回りに回転し、かつ、被削材1の軸方向(Z軸方向)に送り速度fで移動すると考えることができる。このため、全体座標系X−Y−Zにおける切削刃2の刃先2aの座標は、時間tに対して、次式(2)で与えられる。 On the other hand, consider a global coordinate system XYZ in which the work material 1 does not rotate and the origin is the center of the work material 1 (rotation center C W ). The global coordinate system XYZ has a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis that are orthogonal to each other with the rotation center CW of the work material 1 as an origin, and the axial direction of the work material 1 ( (Z direction) is a coordinate system having a third coordinate axis. In this case, the origin (the actual center of rotation C T of the cutting blade 2) of the coordinate system X′-Y′-Z ′ of the cutting blade 2 has a radius ε around the center (rotation center C W ) of the work material 1. It can be considered that it rotates counterclockwise at the rotational angular velocity ω W and moves at the feed speed f in the axial direction (Z-axis direction) of the work material 1. For this reason, the coordinates of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 in the global coordinate system XYZ are given by the following equation (2) with respect to time t.

上記式(1)及び上記式(2)から、全体座標系X−Y−Zにおける切削刃2の刃先2aの座標は、下記(式3)で表すことができる。
From the above formula (1) and the above formula (2), the coordinates of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 in the overall coordinate system XYZ can be expressed by the following (formula 3).

更に、切削刃2による被削材1の切削は、下記式(4)により表わすことができる。即ち、全体座標系X−Y−Zの原点(回転中心C)からの切削刃2の刃先2aの距離が、被削材1の半径R以下となるとき、即ち、下記式(4)を満たす場合に、被削材1が切削刃2により切削される。
Further, the cutting of the work material 1 by the cutting blade 2 can be expressed by the following formula (4). That is, the origin of the global coordinate system X-Y-Z when the distance of the cutting edge 2a of the cutting edges 2 from (rotation center C W) is equal to or less than the radius R W of the workpiece 1, i.e., the following formula (4) When satisfy | filling, the workpiece 1 is cut with the cutting blade 2. FIG.

上述の解析モデルは、図11(a)に示される切削加工機200の切削動作にも当てはまる。また、上述の解析モデルは、シミュレーション対象を汎用化させるため、複数の切削刃2を有する切削加工機100も射程に入れたが、1つの切削刃2のみを有する切削加工機100のみに対応させるためには、上記式(3)において、遅れ角φは、省かれてもよい。この場合、上記式(3)において、遅れ角φが0に設定されればよいため、上記式(3)は、1つの切削刃2のみを有する切削加工機100のみも射程に入る。   The analysis model described above also applies to the cutting operation of the cutting machine 200 shown in FIG. In addition, the above-described analysis model includes a cutting machine 100 having a plurality of cutting blades 2 in order to generalize the simulation target, but only the cutting machine 100 having only one cutting blade 2 is supported. Therefore, in the above formula (3), the delay angle φ may be omitted. In this case, in the above equation (3), the delay angle φ only needs to be set to 0, and therefore, only the cutting machine 100 having only one cutting blade 2 enters the range.

以下、上述の解析モデルを用いて、切削加工機100及び200で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートするシミュレーション装置及びシミュレーション方法の各実施形態をそれぞれ説明する。なお、以降の説明では、2軸切削加工機100及び200を切削加工機100と総称する場合もある。   Hereinafter, each embodiment of a simulation apparatus and a simulation method for simulating a machining shape of a work material cut by the cutting machines 100 and 200 using the above-described analysis model will be described. In the following description, the biaxial cutting machines 100 and 200 may be collectively referred to as the cutting machine 100.

後述する各実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーション方法は、上記式(3)及び上記式(4)を用いて、切削加工機100で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートする。上記式(3)及び上記式(4)は、被削材1及び切削刃2が2つの回転軸で回転し、かつ、切削刃2が物理的に3次元空間を移動するという切削加工機100の物理的な切削動作特性を、上述のような全体差座標系X−Y−Zと切削刃2の座標系X' −Y'−Zとからモデル化、即ち、数字式(行列式)化したものであり、上記式(3)及び上記式(4)には、切削加工機100の切削刃2の移動軌跡と切削刃2による被削材1の切削位置という物理的な切削動作特性が反映されている。従って、上記式(3)及び上記式(4)を用いて、切削加工機100で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートする各実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーション方法は、切削加工機100の物理的動作特性が反映された技術的手段を有し、自然法則を利用した技術的思想であると言える。   A simulation apparatus and a simulation method in each embodiment to be described later simulate the processing shape of a work material cut by the cutting machine 100 using the above formula (3) and the above formula (4). The above formula (3) and the above formula (4) indicate that the cutting machine 100 in which the work material 1 and the cutting blade 2 are rotated by two rotating shafts and the cutting blade 2 physically moves in a three-dimensional space. Is modeled from the above-described overall difference coordinate system XYZ and the coordinate system X′-Y′-Z of the cutting blade 2, that is, a numerical formula (determinant). In the above equations (3) and (4), there are physical cutting operation characteristics such as the movement trajectory of the cutting blade 2 of the cutting machine 100 and the cutting position of the work material 1 by the cutting blade 2. It is reflected. Therefore, the simulation device and the simulation method in each embodiment for simulating the machining shape of the workpiece to be cut by the cutting machine 100 using the above formula (3) and the above formula (4) are the cutting machine. It has technical means reflecting 100 physical operation characteristics, and can be said to be a technical idea utilizing the laws of nature.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーション方法について図面を用いて説明する。第1実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーション方法は、切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートする。
[First Embodiment]
Hereinafter, a simulation apparatus and a simulation method according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. The simulation apparatus and the simulation method according to the first embodiment simulate the machining shape of a workpiece to be cut by a cutting machine.

〔装置構成〕
図12は、第1実施形態におけるシミュレーション装置のハードウェア構成例を概念的に示す図である。第1実施形態におけるシミュレーション装置50は、いわゆるコンピュータであり、例えば、バスで相互に接続される、CPU(Central Processing Unit)51、メモリ52、入出力インタフェース(I/F)53等を有する。メモリ52は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、ハードディスク等である。入出力I/F53は、出力装置55や入力装置56等のようなユーザインタフェース装置や、通信装置(図示せず)や、可搬型記憶媒体にアクセスする装置等と接続される。
〔Device configuration〕
FIG. 12 is a diagram conceptually illustrating a hardware configuration example of the simulation apparatus according to the first embodiment. The simulation apparatus 50 according to the first embodiment is a so-called computer, and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 51, a memory 52, an input / output interface (I / F) 53, and the like that are connected to each other via a bus. The memory 52 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a hard disk, or the like. The input / output I / F 53 is connected to a user interface device such as the output device 55 and the input device 56, a communication device (not shown), a device that accesses a portable storage medium, and the like.

出力装置55は、ディスプレイ装置やプリンタ等のようなユーザに情報を提示する装置である。入力装置56は、キーボード、マウス等のようなユーザ操作の入力を受け付ける装置である。但し、本実施形態は、シミュレーション装置50のハードウェア構成を制限しない。   The output device 55 is a device that presents information to the user, such as a display device or a printer. The input device 56 is a device that receives an input of a user operation such as a keyboard and a mouse. However, this embodiment does not limit the hardware configuration of the simulation apparatus 50.

〔処理構成〕
図13は、第1実施形態におけるシミュレーション装置50の処理構成例を概念的に示す図である。第1実施形態におけるシミュレーション装置50は、パラメータ格納部60、位置算出部61、形状算出部62、データ生成部63等を有する。これら各処理部は、例えば、CPU51によりメモリ52に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。また、当該プログラムは、例えば、CD(Compact Disc)、メモリカード等のような可搬型記録媒体やネットワーク上の他のコンピュータから入出力I/F53を介してインストールされ、メモリ52に格納されてもよい。
[Processing configuration]
FIG. 13 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the simulation apparatus 50 in the first embodiment. The simulation apparatus 50 according to the first embodiment includes a parameter storage unit 60, a position calculation unit 61, a shape calculation unit 62, a data generation unit 63, and the like. Each of these processing units is realized, for example, by executing a program stored in the memory 52 by the CPU 51. Further, the program may be installed from a portable recording medium such as a CD (Compact Disc) or a memory card or another computer on the network via the input / output I / F 53 and stored in the memory 52. Good.

パラメータ格納部60は、シミュレーションの切削パラメータとして、被削材1の回転角速度ω、切削刃2の回転角速度ω、切削刃2の回転半径R、切削刃2(被削材1)の送り速度f、被削材1の回転軸(第1回転軸11)と切削刃2の回転軸(第2回転軸21)との偏心量ε、被削材1の断面の半径R、基準とする切削刃2に対する他の切削刃2の遅れ角φ等を格納する。なお、遅れ角φは、切削加工機100が切削刃2を1つだけ有する場合には、0に設定されてもよいし、パラメータ格納部60に格納されなくてもよい。 The parameter storage unit 60 includes the rotational angular velocity ω W of the workpiece 1, the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2, the rotational radius R T of the cutting blade 2, and the cutting blade 2 (workpiece 1) as simulation cutting parameters. feed rate f, the eccentricity of the rotation axis workpiece 1 (first rotary shaft 11) and the cutting blade 2 rotating shaft (second rotational shaft 21) epsilon, the radius R W of the cross section of the workpiece 1, the reference The delay angle φ of the other cutting blade 2 with respect to the cutting blade 2 is stored. When the cutting machine 100 has only one cutting blade 2, the delay angle φ may be set to 0 or may not be stored in the parameter storage unit 60.

パラメータ格納部60に格納される切削パラメータは、シミュレーション対象となる切削加工機の構造や被削材1の形状に応じて、適切に設定されることが望ましい。これら切削パラメータは、予めパラメータ格納部60に格納されていてもよい。また、当該切削パラメータは、他の装置等から入出力I/F53を経由して取得されてもよいし、入力画面等に基づいて入力装置56をユーザが操作することにより入力されてもよい。また、本実施形態では、パラメータ格納部60は、シミュレーション装置50上で実現されるが、他の装置上で実現され、通信を介してシミュレーション装置50によりアクセスされてもよい。   It is desirable that the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60 be appropriately set according to the structure of the cutting machine to be simulated and the shape of the work material 1. These cutting parameters may be stored in the parameter storage unit 60 in advance. In addition, the cutting parameters may be acquired from another device or the like via the input / output I / F 53, or may be input by a user operating the input device 56 based on an input screen or the like. In the present embodiment, the parameter storage unit 60 is realized on the simulation apparatus 50, but may be realized on another apparatus and accessed by the simulation apparatus 50 via communication.

更に、シミュレーション装置50は、パラメータ格納部60に格納される切削パラメータを入力装置56のユーザ操作に応じて変更可能とする画面データを生成し、この画面データに基づく入力画面を出力装置55に出力するようにしてもよい。この場合、パラメータ格納部60に格納される切削パラメータは、ユーザ入力に応じて変更可能となる。   Further, the simulation device 50 generates screen data that allows the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60 to be changed according to the user operation of the input device 56, and outputs an input screen based on the screen data to the output device 55. You may make it do. In this case, the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60 can be changed according to user input.

位置算出部61は、上記全体座標系X−Y−Zにおける、時間tに応じた切削刃2の位置の推移を、上記式(3)の第1座標軸の値x、第2座標軸の値y及び第3座標軸の値zを用いて算出する。時間tの刻み幅は小さい程、計算精度が高くなるが、処理負荷が高くなるため、時間tの刻み幅は適切な値に設定される。位置算出部61は、時間tの刻み幅分の位置データについては、線形補間等の周知のデータ補間技術により補間する。   The position calculation unit 61 uses the transition of the position of the cutting blade 2 according to time t in the global coordinate system XYZ as the value x of the first coordinate axis and the value y of the second coordinate axis of the above equation (3). And using the value z of the third coordinate axis. The smaller the step size of time t, the higher the calculation accuracy, but the processing load increases. Therefore, the step size of time t is set to an appropriate value. The position calculation unit 61 interpolates position data corresponding to the increment of time t by a known data interpolation technique such as linear interpolation.

形状算出部62は、位置算出部61により算出される切削刃2の位置の推移と上記式(4)の条件とに基づいて、切削刃2による被削材1の切削を模擬することにより、被削材1の加工形状を算出する。形状算出部62は、位置算出部61により算出された切削刃2の位置が上記式(4)の条件を満たす場合に、被削材1の回転中心Cとその位置とを結ぶ直線のその位置より外側(回転中心Cから離れる側)が切削されたとみなす。これにより、例えば、形状算出部62は、全体座標系X−Y−Zにおける被削材1の外形を表す座標データ、及び、位置算出部61により算出された切削刃2の位置の推移を表す座標データを取得し、被削材1の外形を表す座標データの中の、対応する外形位置を、上記式(4)の条件を満たす切削刃2の位置に置き換える。 Based on the transition of the position of the cutting blade 2 calculated by the position calculating unit 61 and the condition of the above equation (4), the shape calculating unit 62 simulates the cutting of the work material 1 by the cutting blade 2, The machining shape of the work material 1 is calculated. When the position of the cutting blade 2 calculated by the position calculating unit 61 satisfies the condition of the above expression (4), the shape calculating unit 62 is a straight line connecting the rotation center CW of the work material 1 and the position thereof. It is considered that the outside (the side away from the rotation center CW ) from the position has been cut. Thereby, for example, the shape calculation unit 62 represents coordinate data representing the outer shape of the work material 1 in the global coordinate system XYZ, and the transition of the position of the cutting blade 2 calculated by the position calculation unit 61. The coordinate data is acquired, and the corresponding outer shape position in the coordinate data representing the outer shape of the work material 1 is replaced with the position of the cutting blade 2 that satisfies the condition of the above formula (4).

データ生成部63は、形状算出部62により算出された被削材1の加工形状を表す画像データを生成する。例えば、データ生成部63は、形状算出部62により生成された、被削材1の外形を表す座標データを用いて、被削材1の加工形状を表す3次元画像を出力するための画像データを生成する。画像データは、画像形式のデータであってもよいし、被削材1の外形を表す座標データそのものであってもよい。また、画像形式のデータは、前、後、左、右、上、下の6方向から見た場合の、被削材1の加工形状を表す2次元画像(6面図)を表すものであってもよい。画像データは、印刷出力用のデータであってもよいし、表示出力用のデータであってもよいし、データ出力用のデータであってもよい。本実施形態は、データ生成部63により生成される画像データのデータ形式を制限しない。   The data generation unit 63 generates image data representing the machining shape of the work material 1 calculated by the shape calculation unit 62. For example, the data generation unit 63 uses the coordinate data representing the outer shape of the work material 1 generated by the shape calculation unit 62 to output a three-dimensional image representing the machining shape of the work material 1. Is generated. The image data may be data in an image format, or may be coordinate data representing the outer shape of the work material 1 itself. Further, the data in the image format represents a two-dimensional image (six-face drawing) representing the machining shape of the work material 1 when viewed from the six directions of front, back, left, right, top, and bottom. May be. The image data may be print output data, display output data, or data output data. In the present embodiment, the data format of the image data generated by the data generation unit 63 is not limited.

更に、データ生成部63は、上述のように生成された画像データを出力装置55に出力させることもできる。この場合、出力装置55には、被削材1の加工形状を表す画像が出力される。   Further, the data generation unit 63 can cause the output device 55 to output the image data generated as described above. In this case, an image representing the machining shape of the work material 1 is output to the output device 55.

〔動作例(シミュレーション方法)〕
以下、第1実施形態におけるシミュレーション方法について図14を用いて説明する。図14は、第1実施形態におけるシミュレーション装置50の動作例を示すフローチャートである。以下のシミュレーション方法の説明では、シミュレーション装置50が各方法の実行主体となるが、シミュレーション装置50に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよいし、部分的に他の装置が実行主体となってもよい。
[Operation example (simulation method)]
Hereinafter, the simulation method in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation example of the simulation apparatus 50 according to the first embodiment. In the following description of the simulation method, the simulation device 50 is the execution subject of each method, but each of the above-described processing units included in the simulation device 50 may be the execution subject, or partly executed by another device. It may be the subject.

シミュレーション装置50は、上述の全体座標系X−Y−Zにおける、時間tに応じた切削刃2の位置の推移を、上記式(3)の第1座標軸の値x、第2座標軸の値y及び第3座標軸の値zを用いて算出する(S141)。この算出処理は、上述の位置算出部61で説明したとおりである。上記式(3)で用いられる切削パラメータは、シミュレーション装置50により予め保持されていてもよいし、他の装置から取得されてもよいし、入力装置56の操作を通じてユーザにより入力されてもよい。   The simulation apparatus 50 uses the first coordinate axis value x and the second coordinate axis value y in the above equation (3) to show the transition of the position of the cutting blade 2 according to time t in the global coordinate system XYZ. And it calculates using the value z of a 3rd coordinate axis (S141). This calculation process is as described in the position calculation unit 61 described above. The cutting parameters used in the above equation (3) may be held in advance by the simulation device 50, may be acquired from another device, or may be input by the user through the operation of the input device 56.

シミュレーション装置50は、(S141)で算出された切削刃2の位置の推移と上記式(4)の条件とに基づいて、切削刃2による被削材1の切削を模擬することにより、被削材1の加工形状を算出する(S142)。この算出処理は、上述の形状算出部62で説明したとおりである。   The simulation apparatus 50 simulates the cutting of the work material 1 by the cutting blade 2 based on the transition of the position of the cutting blade 2 calculated in (S141) and the condition of the above formula (4). The machining shape of the material 1 is calculated (S142). This calculation process is as described in the shape calculation unit 62 described above.

シミュレーション装置50は、(S142)で算出された被削材1の加工形状を表す画像データを生成する(S143)。この生成処理は、上述のデータ生成部63で説明したとおりである。   The simulation apparatus 50 generates image data representing the machining shape of the work material 1 calculated in (S142) (S143). This generation process is as described in the data generation unit 63 described above.

また、図14では示されていないものの、シミュレーション装置50は、(S143)で生成された画像データを出力装置55に出力させる工程、及び、出力された被削材1の加工形状に応じて変更された切削パラメータを取得する工程を更に実行するようにしてもよい。この場合、シミュレーション装置50は、(S141)において、変更された切削パラメータを上記式(3)及び上記式(4)に適用することにより、切削刃2の位置の推移を再計算するようにしてもよい。   Although not shown in FIG. 14, the simulation device 50 changes the image data generated in (S <b> 143) to the output device 55 and changes according to the output machining shape of the work material 1. You may make it further perform the process of acquiring the performed cutting parameter. In this case, the simulation device 50 recalculates the transition of the position of the cutting blade 2 by applying the changed cutting parameters to the above formula (3) and the above formula (4) in (S141). Also good.

〔第1実施形態における作用及び効果〕
上述のように、第1実施形態では、切削加工機の切削動作の解析モデルである上記式(3)及び上記式(4)を用いて、時間tに応じた切削刃2の位置の推移が算出され、かつ、切削刃2による被削材1の切削が模擬される。これにより、被削材1の加工形状が算出され、その加工形状を表す画像データが生成される。このように、第1実施形態によれば、切削加工機の切削動作を表す解析モデル(上記式(3)及び上記式(4))を用いて、被削材1の加工形状をコンピュータ(シミュレーション装置50)上で適切にシミュレートすることができる。但し、当該解析モデルが切削加工機の切削動作を適切に表すか否かについては実施例の項において詳述する。
[Operation and Effect in First Embodiment]
As described above, in the first embodiment, the transition of the position of the cutting blade 2 according to the time t is expressed using the above formula (3) and the above formula (4) which are analysis models of the cutting operation of the cutting machine. The cutting of the workpiece 1 by the cutting blade 2 is simulated. Thereby, the machining shape of the work material 1 is calculated, and image data representing the machining shape is generated. As described above, according to the first embodiment, the machining shape of the work material 1 is calculated by the computer (simulation) using the analysis model (the above formula (3) and the above formula (4)) representing the cutting operation of the cutting machine. It can be appropriately simulated on the device 50). However, whether or not the analysis model appropriately represents the cutting operation of the cutting machine will be described in detail in the section of the embodiment.

また、当該解析モデルでは、被削材1の加工形状に影響を及ぼす、切削加工機100及び200の構造及び被削材1の形状に関する切削パラメータが定義されている。これにより、上記式(3)及び上記式(4)で切削動作を表すことができる切削加工機であれば、切削パラメータを適宜調整することにより、様々な形態の切削加工機をシミュレート対象とすることができる。更に、生成される画像データの出力を見ながら、被削材1の加工形状が所望の形状となるように、切削パラメータを調整すれば、所望の加工形状を得るための、切削加工機の構造を設計することも可能である。   In the analysis model, the cutting parameters relating to the structure of the cutting machines 100 and 200 and the shape of the work material 1 that influence the work shape of the work material 1 are defined. Thereby, if it is a cutting machine which can express cutting operation with the above-mentioned formula (3) and the above-mentioned formula (4), various forms of cutting machines can be simulated by adjusting cutting parameters as appropriate. can do. Further, the structure of the cutting machine for obtaining the desired machining shape by adjusting the cutting parameters so that the machining shape of the work material 1 becomes a desired shape while watching the output of the generated image data. It is also possible to design.

更に、上述したとおり、切削パラメータを適宜調整することにより、切削加工機で被削材1を実際に加工することなく、切削加工機でねじ切り以外の加工形状を実現できることを確かめることができる。具体的には、加工後の被削材1の断面の形状を、図7に示されるような板状の形状、及び、図10に示されるような紡錘形(ラグビーボール形状)、並びに、図11(a)に示されるような被削材1の内向きに弧状に抉れた形状とすることが確認できる。   Furthermore, as described above, by appropriately adjusting the cutting parameters, it is possible to confirm that a machining shape other than thread cutting can be realized with the cutting machine without actually machining the workpiece 1 with the cutting machine. Specifically, the cross-sectional shape of the workpiece 1 after processing is changed into a plate shape as shown in FIG. 7, a spindle shape (rugby ball shape) as shown in FIG. 10, and FIG. It can be confirmed that the workpiece 1 has an arc shape inwardly as shown in FIG.

[第2実施形態]
以下、第2実施形態におけるシミュレーション装置50及びシミュレーション方法について図面を用いて説明する。以下、第2実施形態について、第1実施形態と異なる内容を中心に説明する。以下の説明では、第1実施形態と同様の内容については適宜省略する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the simulation apparatus 50 and the simulation method according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on the content different from the first embodiment. In the following description, the same contents as those in the first embodiment are omitted as appropriate.

本発明者は、第1実施形態において説明したとおり、当該解析モデルを用いることで、切削パラメータを適宜調整することにより、被削材1の加工形状を制御できることを見出した。例えば、被削材1の回転方向と切削刃2の回転方向とを逆方向にすることで、加工後の被削材1の断面形状が調整可能である。更に、本発明者は、切削パラメータそのものの値の代わりに、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)を用いて、被削材1の加工形状における、軸周りのねじれ度合い及び軸周りのねじれ方向、並びに、断面形状を制御できることを新たに見出した。これらは、切削加工機の複雑な切削動作を上述のようにモデル化することに成功したことにより初めて明らかにされた技術事項である。第2実施形態は、このように新たに明らかにされた技術事項を用いて、被削材1の加工形状を制御する。 As described in the first embodiment, the inventor has found that the machining shape of the work material 1 can be controlled by appropriately adjusting the cutting parameters by using the analysis model. For example, the cross-sectional shape of the work material 1 after processing can be adjusted by making the rotation direction of the work material 1 and the rotation direction of the cutting blade 2 opposite to each other. Further, the present inventor uses the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 instead of the value of the cutting parameter itself. Thus, it has been newly found that the degree of twisting around the axis, the twisting direction around the axis, and the cross-sectional shape in the machining shape of the work material 1 can be controlled. These are technical matters that have been clarified for the first time by successfully modeling the complicated cutting operation of the cutting machine as described above. In the second embodiment, the machining shape of the work material 1 is controlled using the technical matters newly clarified as described above.

〔処理構成〕
図15は、第2実施形態におけるシミュレーション装置50の処理構成例を概念的に示す図である。第2実施形態におけるシミュレーション装置50は、第1実施形態の構成に加えて、指標取得部65及び形状制御部66を更に有する。指標取得部65及び形状制御部66についても、他の処理部と同様に、CPU51によりメモリ52に格納されるプログラムが実行されることにより実現される。
[Processing configuration]
FIG. 15 is a diagram conceptually illustrating a processing configuration example of the simulation apparatus 50 according to the second embodiment. The simulation apparatus 50 according to the second embodiment further includes an index acquisition unit 65 and a shape control unit 66 in addition to the configuration of the first embodiment. The index acquisition unit 65 and the shape control unit 66 are also realized by executing a program stored in the memory 52 by the CPU 51, as in the other processing units.

形状制御部66は、パラメータ格納部60に格納された切削パラメータの一部を調整(変更)することにより、形状算出部62により算出される被削材1の加工形状を制御する。具体的には、形状制御部66は、次のようにして、被削材1の加工形状における、軸周りのねじれ方向及びねじれ度合い、並びに、断面形状を制御する。但し、形状制御部66は、下記に示す少なくとも1つの制御を行えばよい。   The shape control unit 66 controls the machining shape of the workpiece 1 calculated by the shape calculation unit 62 by adjusting (changing) some of the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60. Specifically, the shape control unit 66 controls the twist direction and the twist degree around the axis, and the cross-sectional shape in the processed shape of the work material 1 as follows. However, the shape control unit 66 may perform at least one control described below.

形状制御部66は、切削刃2の回転半径Rが偏心量εより大きく設定されている状態において、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が、2より小さくなる方向又は大きくなる方向に変わるように、パラメータ格納部60に格納される被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を調整(変更)する。このように変更された回転角速度ω及びωの少なくとも一方を形状算出部62に利用させることにより、形状制御部66は、形状算出部62により算出される被削材1の加工形状における軸周りのねじれ方向及びねじれ度合いの少なくとも一方を制御することができる。ここで、切削刃2の回転半径Rが偏心量εより大きく設定されている状態とは、図2に示されるように、第1回転軸11が切削刃2の回転運動の経路の内側に配置されている状態を意味する。また、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)は、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比(ω/ω)に等しい。また、ねじれ度合いとは、被削材1の軸方向における単位長さ当たりのねじれの回数を意味する。 In the state where the rotation radius RT of the cutting blade 2 is set to be larger than the eccentricity ε, the shape control unit 66 determines the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1. The rotation angular velocity ω W of the work material 1 and the rotation angular velocity ω of the cutting blade 2 stored in the parameter storage unit 60 are changed so that the ratio (N T / N W ) changes to a direction smaller or larger than 2. At least one of T is adjusted (changed). By causing the shape calculation unit 62 to use at least one of the rotation angular velocities ω W and ω T thus changed, the shape control unit 66 can determine the axis in the machining shape of the workpiece 1 calculated by the shape calculation unit 62. It is possible to control at least one of the surrounding twist direction and the twist degree. Here, the state in which the rotation radius RT of the cutting blade 2 is set to be larger than the eccentric amount ε means that the first rotating shaft 11 is located inside the path of the rotational motion of the cutting blade 2 as shown in FIG. It means the state that is arranged. The ratio between the rotational speed cutting blade 2 (N T) and the workpiece 1 rpm (N W) (N T / N W) is the rotational angular velocity omega T and workpiece 1 of the cutting edge 2 It is equal to the ratio (ω T / ω W ) with the rotational angular velocity ω W. Further, the degree of twist means the number of twists per unit length in the axial direction of the work material 1.

切削刃2と被削材1とが同じ反時計回りに回転する場合、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比(ω/ω)が2より小さくなる方向に調整されると(例えば、1.99)、加工形状は、軸周りに時計回りにねじれた形状となる。一方、具体的には、切削刃2と被削材1とが同じ反時計回りに回転する場合、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比(ω/ω)が2より大きくなる方向に調整されると(例えば、2.01)、加工形状は、軸周りに反時計回りにねじれた形状となる。切削刃2と被削材1とが逆方向に回転する場合、上記比(ω/ω)の調整方向と被削材1のねじれ方向との関係は、上述の逆となる。更に、形状制御部66は、上記比(ω/ω)の値を2から離間させることにより、被削材1の加工形状のねじれ度合いを強くすることができる。 When the cutting blade 2 and the work material 1 rotate in the same counterclockwise direction, the ratio (ω T / ω W ) between the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 and the rotational angular velocity ω W of the work material 1 is 2 When adjusted in a decreasing direction (for example, 1.99), the processed shape becomes a shape twisted clockwise around the axis. On the other hand, specifically, when the cutting blade 2 and the workpiece 1 rotate in the same counterclockwise direction, the ratio (ω T) between the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 and the rotational angular velocity ω W of the workpiece 1 / Ω W ) is adjusted in a direction larger than 2 (for example, 2.01), the processed shape becomes a shape twisted counterclockwise around the axis. When the cutting blade 2 and the work material 1 rotate in the opposite direction, the relationship between the adjustment direction of the ratio (ω T / ω W ) and the twist direction of the work material 1 is opposite to that described above. Furthermore, the shape control unit 66 can increase the degree of twist of the processed shape of the work material 1 by separating the value of the ratio (ω T / ω W ) from 2.

加えて、形状制御部66は、パラメータ格納部60に格納される送り速度fを調整(変更)する。このように変更された送り速度fを形状算出部62に更に利用させることにより、形状制御部66は、形状算出部62により算出される被削材1の加工形状における軸周りのねじれ度合いを制御することができる。具体的には、形状制御部66は、送り速度fを上げることで、ねじれ度合いを強くすることができ、送り速度fを下げることで、ねじれ度合いを弱くすることができる。   In addition, the shape control unit 66 adjusts (changes) the feed speed f stored in the parameter storage unit 60. By causing the shape calculation unit 62 to further use the feed speed f thus changed, the shape control unit 66 controls the degree of twist about the axis in the machining shape of the workpiece 1 calculated by the shape calculation unit 62. can do. Specifically, the shape control unit 66 can increase the twist degree by increasing the feed speed f, and can decrease the twist degree by decreasing the feed speed f.

また、形状制御部66は、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの正負を切り替えることにより、形状算出部62により算出される被削材1の加工形状における断面形状を制御することもできる。具体的には、形状制御部66は、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの両方を正又は負とすることで、当該断面の形状を、板状の形状とすることができ、逆に一方を正とし一方を負とすることで、当該断面の形状を、紡錘形(ラグビーボール形状)とすることができる。 In addition, the shape control unit 66 switches between the positive and negative rotation angular velocities ω W of the work material 1 and the rotation angular velocities ω T of the cutting blade 2, thereby cross-sections in the machining shape of the work material 1 calculated by the shape calculation unit 62. The shape can also be controlled. Specifically, the shape control unit 66 sets both the rotational angular velocity ω W of the work material 1 and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 to be positive or negative, thereby changing the shape of the cross section to a plate shape. Conversely, by setting one to be positive and the other to be negative, the shape of the cross section can be a spindle shape (rugby ball shape).

また、形状制御部66は、切削刃2の回転半径Rが偏心量εより大きく設定されている状態において、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)との積が任意の自然数M(Mは2より大きい)となる最小の自然数が存在するように、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を調整(変更)する。ここで、自然数とは0を除く正の整数である。このように変更された回転角速度ω及びωの少なくとも一方を形状算出部62に利用させることにより、形状制御部66は、形状算出部62により算出される被削材1の加工形状における断面形状を上記任意の自然数M個の辺を有する多角形にすることができる。言い換えれば、断面形状の多角形が有する辺の数が指定されている場合に、形状制御部66は、上記比(N/N)と上記最小の自然数との積が、その指定された辺の数と等しくなるように、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を調整することで、その指定に対応する断面形状を有する加工形状を得ることができる。例えば、形状制御部66は、当該比(N/N)と1との積が2より大きい自然数となる、即ち、当該比(N/N)が2より大きい自然数となるように、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を変更することで、算出される被削材1の加工形状における断面形状を当該比(N/N)と同じ数の辺を持つ多角形とすることができる。但し、当該比(N/N)との積が任意の自然数M(Mは2より大きい)となる最小の自然数は1に制限されない。また、上述のように断面形状が制御される場合、送り速度fは、切削刃2の先端部の曲率半径より小さい値のように、十分に小さいことが望ましい。 Further, the shape control unit 66 is configured so that the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 in a state where the rotational radius RT of the cutting blade 2 is set larger than the eccentricity ε. ) And the ratio (N T / N W ) of the workpiece 1 so that there is a minimum natural number M (M is greater than 2) and the rotational angular velocity ω W of the work material 1 and the cutting blade 2 at least one adjustment of the rotational angular velocity omega T (change). Here, the natural number is a positive integer excluding 0. By causing the shape calculation unit 62 to use at least one of the rotation angular velocities ω W and ω T thus changed, the shape control unit 66 can obtain a cross section of the machining shape of the workpiece 1 calculated by the shape calculation unit 62. The shape can be a polygon having the above-mentioned arbitrary natural number M sides. In other words, when the number of sides of the polygon having the cross-sectional shape is specified, the shape control unit 66 determines that the product of the ratio (N T / N W ) and the minimum natural number is the specified value. By adjusting at least one of the rotational angular velocity ω W of the work material 1 and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 so as to be equal to the number of sides, a machining shape having a cross-sectional shape corresponding to the designation is obtained. Can do. For example, the shape control unit 66 sets the product of the ratio (N T / N W ) and 1 to a natural number greater than 2, that is, the ratio (N T / N W ) is a natural number greater than 2. By changing at least one of the rotational angular velocity ω W of the work material 1 and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2, the cross-sectional shape of the calculated work shape of the work material 1 is changed to the ratio (N T / N W ) Can be a polygon with the same number of sides. However, the minimum natural number at which the product of the ratio (N T / N W ) is an arbitrary natural number M (M is greater than 2) is not limited to 1. Further, when the cross-sectional shape is controlled as described above, it is desirable that the feed rate f be sufficiently small, such as a value smaller than the radius of curvature of the tip of the cutting blade 2.

指標取得部65は、被削材1の加工形状における軸周りのねじれ方向及びねじれ度合いの少なくとも一方に関する指標情報、及び、被削材1の加工形状における断面形状に関する指標情報の少なくとも1つを取得する。指標取得部65は、少なくとも1つの指標情報を、入力装置56を用いたユーザ操作に基づいて取得してもよいし、可搬型記録媒体、他の装置等から入出力I/F53を経由して取得してもよい。例えば、指標情報は、時計回り又は反時計回りといった所望のねじれ方向を示す情報である。他の例では、指標情報は、強く又は弱くといったねじれ度合いの調整方向を示す情報であってもよいし、もう少し強く、もう少し弱く、大幅に強く、大幅に弱くといったねじれ度合いの調整方向と調整幅とを示す情報であってもよい。更に他の例では、指標情報は、板状又は紡錘形といった所望の断面形状を示す情報である。また、指標情報は、断面形状の多角形が有する辺の数を示してもよい。上述の形状制御部66は、指標取得部65により取得された指標情報に対応する、被削材1の加工形状となるように、上述のように、パラメータ格納部60に格納される切削パラメータを調整(変更)する。   The index acquisition unit 65 acquires at least one of index information related to at least one of the twist direction around the axis and the degree of twist in the machining shape of the work material 1 and index information related to the cross-sectional shape in the work shape of the work material 1. To do. The index acquisition unit 65 may acquire at least one index information based on a user operation using the input device 56, or from a portable recording medium, another device, or the like via the input / output I / F 53. You may get it. For example, the index information is information indicating a desired twist direction such as clockwise or counterclockwise. In another example, the index information may be information indicating the adjustment direction of the twist degree such as strong or weak, or the adjustment direction and the adjustment range of the twist degree such as slightly stronger, slightly weaker, significantly stronger, and significantly weaker. May be information indicating that. In still another example, the index information is information indicating a desired cross-sectional shape such as a plate shape or a spindle shape. In addition, the index information may indicate the number of sides that the polygon of the cross-sectional shape has. The shape control unit 66 described above sets the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60 as described above so as to obtain the machining shape of the work material 1 corresponding to the index information acquired by the index acquisition unit 65. Adjust (change).

〔動作例(シミュレーション方法)〕
以下、第2実施形態におけるシミュレーション方法について図16を用いて説明する。図16は、第2実施形態におけるシミュレーション装置50の動作例を示すフローチャートである。以下のシミュレーション方法の説明では、シミュレーション装置50が各方法の実行主体となるが、シミュレーション装置50に含まれる上述の各処理部が実行主体となってもよいし、部分的に他の装置が実行主体となってもよい。また、図16では、第1実施形態と同じ工程については、図14と同じ符号が付される。
[Operation example (simulation method)]
Hereinafter, a simulation method in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation example of the simulation apparatus 50 according to the second embodiment. In the following description of the simulation method, the simulation device 50 is the execution subject of each method, but each of the above-described processing units included in the simulation device 50 may be the execution subject, or partly executed by another device. It may be the subject. Moreover, in FIG. 16, the same code | symbol as FIG. 14 is attached | subjected about the same process as 1st Embodiment.

シミュレーション装置50は、被削材1の加工形状における軸周りのねじれ方向に関する指標情報、被削材1の加工形状における軸周りのねじれ度合いに関する指標情報、及び、被削材1の加工形状における断面形状に関する指標情報の少なくとも1つを取得する(S161)。取得される指標情報については、指標取得部65について説明したとおりである。このとき、シミュレーション装置50は、予め保持された切削パラメータを用いて(S143)で生成された画像データを出力装置55に出力させていてもよい。この場合、ユーザは、その画像データにより提示される被削材1の加工形状を見て、上記指標情報を入力装置56を用いて入力することができる。   The simulation device 50 includes index information related to the twist direction around the axis in the machining shape of the work material 1, index information related to the degree of twist around the axis in the work shape of the work material 1, and a cross section of the work shape of the work material 1. At least one piece of index information related to the shape is acquired (S161). The acquired index information is as described for the index acquisition unit 65. At this time, the simulation device 50 may cause the output device 55 to output the image data generated in (S143) using the cutting parameters held in advance. In this case, the user can input the index information using the input device 56 while looking at the machining shape of the work material 1 presented by the image data.

シミュレーション装置50は、(S161)で取得された指標情報に対応する、被削材1の加工形状となるように、切削パラメータを調整(変更)する(S162)。具体的には、シミュレーション装置50は、被削材1の加工形状における軸周りのねじれ方向及び軸周りのねじれ度合いの少なくとも一方に関する指標情報を取得した場合、その指標情報に基づいて、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が、2より小さくなる方向又は大きくなる方向に変わるように、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を変更する。また、シミュレーション装置50は、被削材1の加工形状における軸周りのねじれ度合いに関する指標情報を取得した場合、その指標情報に基づいて、切削刃2の送り速度fを変更する。また、シミュレーション装置50は、被削材1の加工形状における断面形状に関する指標情報を取得した場合、その指標情報に基づいて、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方の正負の符号を変更する。また、シミュレーション装置50は、被削材1の加工形状における断面形状の多角形が有する辺の数を示す指標情報を取得した場合、当該比(N/N)との積が自然数となる最小の自然数と、当該比との積が、その指標情報が示す辺の数と等しくなるように、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方を変更する。シミュレーション装置50は、このように断面形状を制御する場合には、送り速度fについても、十分に小さい値となるように調整するようにしてもよい。 The simulation apparatus 50 adjusts (changes) the cutting parameters so as to obtain the machining shape of the workpiece 1 corresponding to the index information acquired in (S161) (S162). Specifically, when the simulation apparatus 50 acquires index information regarding at least one of the twist direction around the axis and the degree of twist about the axis in the machining shape of the work material 1, the cutting blade 2 is based on the index information. Of the work material 1 so that the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) and the rotation speed (N W ) of the work material 1 changes in a direction smaller or larger than 2. At least one of the rotational angular velocity ω W and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 is changed. Moreover, when the simulation apparatus 50 acquires index information related to the degree of twist about the axis in the machining shape of the work material 1, the simulation apparatus 50 changes the feed speed f of the cutting blade 2 based on the index information. Moreover, when the simulation apparatus 50 acquires the index information regarding the cross-sectional shape in the machining shape of the work material 1, based on the index information, the rotation angular speed ω W of the work material 1 and the rotation angular speed ω T of the cutting blade 2. At least one of the positive and negative signs is changed. Moreover, when the simulation apparatus 50 acquires index information indicating the number of sides of a polygon having a cross-sectional shape in the machining shape of the work material 1, the product of the ratio (N T / N W ) is a natural number. At least one of the rotational angular velocity ω W of the work material 1 and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 is changed so that the product of the minimum natural number and the ratio is equal to the number of sides indicated by the index information. . When the cross-sectional shape is controlled in this way, the simulation apparatus 50 may adjust the feed speed f so as to be a sufficiently small value.

〔第2実施形態における作用及び効果〕
上述のとおり、第2実施形態では、被削材1の加工形状に関する指標情報が取得され、この指標情報が表す形状指標に応じて、切削パラメータの中の、被削材1の回転角速度ω及び切削刃2の回転角速度ωの少なくとも一方、又は、被削材1の送り速度fが調整される。結果、当該指標情報が表す形状指標に近づくように、被削材1の加工形状が制御される。よって、第2実施形態によれば、ユーザは、切削パラメータそのものの細かい値を設定することなく、被削材1の加工形状の指標を表す指標情報さえ与えれば、ねじれ方向及びねじれ度合い並びに断面形状に関し、被削材1の所望の加工形状を得ることができる。断面形状については、板状又は紡錘形若しくは多角形の辺数が指定可能である。更に言えば、そのように指標情報で自動で調整された切削パラメータをパラメータ格納部60から取得することで、被削材1の所望の加工形状を得るための適切な切削パラメータを取得することができる。
[Operations and effects in the second embodiment]
As described above, in the second embodiment, index information related to the machining shape of the work material 1 is acquired, and the rotational angular velocity ω W of the work material 1 in the cutting parameters according to the shape index represented by the index information. and at least one of the rotational angular velocity omega T of the cutting blade 2, or, feed rate f of the workpiece 1 is adjusted. As a result, the machining shape of the work material 1 is controlled so as to approach the shape index represented by the index information. Therefore, according to the second embodiment, if the user gives only index information representing an index of the machining shape of the work material 1 without setting fine values of the cutting parameters themselves, the twist direction, the degree of twist, and the cross-sectional shape The desired machining shape of the work material 1 can be obtained. For the cross-sectional shape, the number of sides of a plate shape, a spindle shape, or a polygon shape can be specified. Furthermore, by acquiring the cutting parameters automatically adjusted with the index information from the parameter storage unit 60, it is possible to acquire appropriate cutting parameters for obtaining a desired machining shape of the work material 1. it can.

以下に実施例を挙げ、上述の各実施形態を更に詳細に説明する。本発明は以下の各実施例から何ら限定を受けない。   Examples will be given below to describe the above-described embodiments in more detail. The present invention is not limited in any way by the following examples.

実施例1では、上記式(3)及び上記式(4)の解析モデルが切削加工機の切削動作を適切に表すことについての検証結果を示す。
図17は、被削材1の加工形状が板状となる場合のシミュレーション結果と実際の切削加工結果とを示す図である。具体的には、図17(a)は、上述の各実施形態のシミュレーション装置50及びシミュレーション方法により得られた被削材1の加工形状を示す図であり、図17(b)は、図17(a)と同じ切削パラメータに設定された切削加工機100で実際に切削加工された被削材1の画像を示す図である。
In Example 1, the verification result about the analytical model of said Formula (3) and said Formula (4) showing the cutting operation | movement of a cutting machine appropriately is shown.
FIG. 17 is a diagram illustrating a simulation result and an actual cutting result when the processing shape of the work material 1 is a plate shape. Specifically, FIG. 17A is a diagram illustrating a machining shape of the work material 1 obtained by the simulation device 50 and the simulation method of each of the above-described embodiments, and FIG. It is a figure which shows the image of the to-be-cut material 1 actually cut with the cutting machine 100 set to the same cutting parameter as (a).

図17の例では、被削材1と切削刃2との回転方向は同じであり、かつ、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比は2対1に設定された。この場合、ねじれの無いブレード形状部1bを形成することができる。図17(a)と図17(b)との比較から、上述の各実施形態におけるシミュレーション装置50及びシミュレーション方法が、実際の切削加工によるブレード形状部1b(図17(b))の加工形状を正確にシミュレーションできていることが実証される。 In the example of FIG. 17, the rotation direction of the work material 1 and the cutting blade 2 is the same, and the ratio between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1. Was set to 2: 1. In this case, it is possible to form the blade-shaped portion 1b without twisting. From comparison between FIG. 17 (a) and FIG. 17 (b), the simulation device 50 and the simulation method in each of the above-described embodiments show the machining shape of the blade-shaped portion 1b (FIG. 17 (b)) by actual cutting. It is proved that the simulation is accurate.

図18は、被削材1の加工形状がねじれ形状となる場合のシミュレーション結果と実際の切削加工結果とを示す図である。具体的には、図18(a)は、上述の各実施形態のシミュレーション装置50及びシミュレーション方法により得られた被削材1の加工形状を示す図であり、図18(b)は、図18(a)と同じ切削パラメータに設定された切削加工機100で実際に切削加工された被削材1の画像を示す図である。   FIG. 18 is a diagram illustrating a simulation result and an actual cutting result when the processing shape of the work material 1 is a twisted shape. Specifically, FIG. 18A is a diagram illustrating a machining shape of the work material 1 obtained by the simulation apparatus 50 and the simulation method of each of the above-described embodiments, and FIG. It is a figure which shows the image of the to-be-cut material 1 actually cut with the cutting machine 100 set to the same cutting parameter as (a).

図18に示されるように、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比を2対1から少しずらすことにより、被削材1の軸周りにねじれた(ヘリカルな)ブレード形状部1bを形成することができる。図18(a)と図18(b)との比較から、上述の各実施形態におけるシミュレーション装置50及びシミュレーション方法が、実際の切削加工によるヘリカルなブレード形状部1b(図18(b))の加工形状を正確にシミュレーションできていることが実証される。 As shown in FIG. 18, the ratio of the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 is slightly shifted from 2 to 1, thereby rotating around the axis of the work material 1. A twisted (helical) blade-shaped portion 1b can be formed. From the comparison between FIG. 18A and FIG. 18B, the simulation apparatus 50 and the simulation method in each of the above-described embodiments show that the helical blade-shaped portion 1b (FIG. 18B) is processed by actual cutting. It is proved that the shape can be accurately simulated.

ブレード形状部1bのねじれの度合いは、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比の調整、又は、その比が上述のような条件を満たす状態での送り速度fの調整により、任意に変更することができる。また、1つの被削材1に対する加工の途中で、それら切削パラメータを調整することで、ブレード形状部1bの長手方向における途中でねじれの度合いを変化させることも可能である。ブレード形状部1bのねじれの度合いは、送り速度fが遅いほど、また、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比が2対1から離れるほど、強くなる。 The degree of twist of the blade-shaped portion 1b is adjusted by adjusting the ratio between the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 or the ratio satisfies the above-described condition. It can be arbitrarily changed by adjusting the feed speed f in the state. It is also possible to change the degree of twisting in the middle of the blade-shaped portion 1b in the longitudinal direction by adjusting the cutting parameters during the machining of one work material 1. The degree of twist of the blade-shaped portion 1b is such that the slower the feed speed f is, the more the ratio between the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 is away from 2: 1. It gets stronger.

次に、切削加工機100の実際の切削加工を通じて、被削材1及び切削刃2の回転方向と被削材1の加工形状との関係、及び、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比と被削材1の加工形状との関係について検証した結果を実施例2として説明する。 Next, through the actual cutting of the cutting machine 100, the relationship between the rotation direction of the work material 1 and the cutting blade 2 and the processing shape of the work material 1, and the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and The result of verifying the relationship between the ratio of the rotational speed (N W ) of the work material 1 and the machining shape of the work material 1 will be described as Example 2.

図19は、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比と被削材1の加工形状との関係についての検証結果を示す図である。 FIG. 19 is a diagram illustrating a verification result of the relationship between the ratio between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 and the machining shape of the work material 1.

図19(b)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2.000に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、ねじれの無い板状のブレード形状部1bを有する。 In FIG. 19B, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 was set to 2.000. In this case, the processed shape of the work material 1 has a plate-like blade-shaped portion 1b without twisting.

図19(a)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が1.999に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、一方向にねじれたブレード形状部1bを有する。 In FIG. 19A, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 was set to 1.999. In this case, the processed shape of the work material 1 has a blade-shaped portion 1b twisted in one direction.

図19(c)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2.001に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、図19(a)の場合とは逆方向にねじれたブレード形状部1bを有する。 In FIG. 19C, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 was set to 2.001. In this case, the processed shape of the work material 1 has a blade-shaped portion 1b twisted in the direction opposite to that in the case of FIG.

このように、図19によれば、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2の場合に、板状の加工形状が得られ、その比(N/N)を2からずらすことにより、軸方向にねじれた加工形状が得られることが実証される。 Thus, according to FIG. 19, when the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is 2, the plate shape It is proved that a machining shape twisted in the axial direction can be obtained by shifting the ratio (N T / N W ) from 2.

図20は、被削材1及び切削刃2の回転方向を逆方向にした場合における、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比と被削材1の加工形状との関係についての検証結果を示す図である。 FIG. 20 shows the ratio between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 and the work piece when the rotation directions of the work material 1 and the cutting blade 2 are reversed. It is a figure which shows the verification result about the relationship with the process shape of the cutting material.

図20(b)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2.000に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、断面形状が紡錘形でありかつねじれの無い被加工部1eを有する。 In FIG. 20B, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is set to 2.000. In this case, the processed shape of the work material 1 has a processed portion 1e having a spindle shape in cross section and no twist.

図20(a)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2.001に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、断面形状が紡錘形でありかつ一方向にねじれた被加工部1eを有する。 In FIG. 20A, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is set to 2.001. In this case, the processed shape of the work material 1 has a processed portion 1e having a spindle shape in cross section and twisted in one direction.

図20(c)では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が1.999に設定された。この場合、被削材1の加工形状は、図20(a)の場合とは逆方向にねじれた被加工部1eを有する。 In FIG. 20 (c), the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is set to 1.999. In this case, the processed shape of the work material 1 has a processed portion 1e that is twisted in the opposite direction to the case of FIG.

このように、図20によれば、被削材1及び切削刃2の回転方向を逆方向にすることで、被削材1の加工形状における断面形状を紡錘形とすることができることが実証される。更に、図20によれば、断面形状を紡錘形としながら、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)が2の場合に、ねじれの無い形状が得られ、その比(N/N)を2からずらすことにより、軸方向にねじれた加工形状が得られることが実証される。また、図20によれば、被削材1及び切削刃2の回転方向が逆方向の場合には、当該比(N/N)の調整方向と加工形状におけるねじれ方向との関係が、回転方向が同じ場合とは逆になることが実証される。図19(c)及び図20(a)に示されるねじれ方向の加工形状は、ねじれ度合いは変わるものの、回転数比(N/N)が2.01までは得られることが実証される。 As described above, according to FIG. 20, it is demonstrated that the cross-sectional shape in the processed shape of the work material 1 can be a spindle shape by turning the work material 1 and the cutting blade 2 in the opposite directions. . Furthermore, according to FIG. 20, the ratio (N T / N W ) between the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 is 2 while the cross-sectional shape is a spindle shape. In some cases, an untwisted shape can be obtained, and by shifting the ratio (N T / N W ) from 2, it is demonstrated that an axially twisted machining shape can be obtained. Further, according to FIG. 20, when the rotation directions of the work material 1 and the cutting blade 2 are opposite directions, the relationship between the adjustment direction of the ratio (N T / N W ) and the twist direction in the machining shape is It is demonstrated that the direction of rotation is the opposite of the same case. 19 (c) and 20 (a), it is demonstrated that the rotational speed ratio (N T / N W ) can be obtained up to 2.01, although the degree of twist varies. .

次に、切削加工機100の実際の切削加工を通じて、被削材1の送り速度fと被削材1の加工形状との関係について検証した結果を実施例3として説明する。   Next, a result of verifying the relationship between the feed speed f of the work material 1 and the work shape of the work material 1 through actual cutting by the cutting machine 100 will be described as a third embodiment.

図21は、送り速度fが0.04(mm/rev)の場合の被削材1の加工形状を示す図である。図22は、送り速度fが0.02(mm/rev)の場合の被削材1の加工形状を示す図である。図23は、送り速度fが0.01(mm/rev)の場合の被削材1の加工形状を示す図である。(mm/rev)とは、被削材1が1回転あたりに何mm(ミリメートル)送られるかを示す単位である。図21、図22及び図23では、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)は、約2.002(=999(回/分)/499(回/分))で固定されている。また、図21、図22及び図23において、(a)には、被削材1の加工形状の画像が示され、(b)には、その加工形状を得るための切削条件が示されている。但し、(b)に示される切削条件は、上述の切削パラメータ以外の情報も含む。 FIG. 21 is a diagram illustrating a machining shape of the work material 1 when the feed speed f is 0.04 (mm / rev). FIG. 22 is a diagram showing a processed shape of the work material 1 when the feed speed f is 0.02 (mm / rev). FIG. 23 is a diagram showing a processed shape of the work material 1 when the feed speed f is 0.01 (mm / rev). (Mm / rev) is a unit indicating how many millimeters (millimeters) the work material 1 is fed per rotation. 21, 22, and 23, the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1 is about 2.002 (= 999 (times / min) / 499 (times / min)). 21, 22, and 23, (a) shows an image of the processed shape of the work material 1, and (b) shows cutting conditions for obtaining the processed shape. Yes. However, the cutting conditions shown in (b) include information other than the cutting parameters described above.

以下、本検証で用いられた被削材1及び工具並びに切削条件について説明する。   Hereinafter, the work material 1 and tool used in this verification and the cutting conditions will be described.

図21では、被削材1の材料としては、チタン、アルミニウムおよびバナジウムからなる合金(Ti−6Al−4V)を用いた。被削材1の直径は10.0mmとした。したがって、回転半径Rは5.0mmである。切削刃2(工具)としては、超硬バイトを用いた。切削刃2の個数は1とした。
切削刃2の回転数(工具回転数)は、999回/分とした。
被削材1の回転数は、499回/分とした。
送り速度fは、0.04mm/revとした。つまり、被削材1が1回転する間に、切削刃2を被削材1の軸方向に0.04mm移動させた。
切削刃2の刃先2aの回転円の直径(刃先円直径)は、14.57mmとした。つまり、切削刃2の回転半径Rを7.285mmとした。
偏心量εは6.28mmとした。
1回の切込み(後述)は、φ1.0mmとした。
切込み回数(後述)は、8回とした。
切削刃2の厚み2b(ブレード厚さ)を2mmとした。
被削材1の軸方向におけるブレード形状部1bの寸法(加工長さ)を30.0mmとした。
切削油として、水溶性切削油を用いた。
加工時間は6分であった。
In FIG. 21, as the material of the work material 1, an alloy (Ti-6Al-4V) made of titanium, aluminum and vanadium was used. The diameter of the work material 1 was 10.0 mm. Therefore, the rotation radius R W is 5.0 mm. A carbide tool was used as the cutting blade 2 (tool). The number of cutting blades 2 was 1.
The rotation speed (tool rotation speed) of the cutting blade 2 was set to 999 times / minute.
The rotation speed of the work material 1 was 499 times / minute.
The feed speed f was 0.04 mm / rev. That is, the cutting blade 2 was moved 0.04 mm in the axial direction of the work material 1 while the work material 1 was rotated once.
The diameter of the rotation circle of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 (cutting edge circle diameter) was 14.57 mm. That is, the rotation radius RT of the cutting blade 2 was 7.285 mm.
The amount of eccentricity ε was 6.28 mm.
One incision (described later) was φ1.0 mm.
The number of cuts (described later) was 8 times.
The thickness 2b (blade thickness) of the cutting blade 2 was 2 mm.
The dimension (working length) of the blade-shaped portion 1b in the axial direction of the work material 1 was 30.0 mm.
A water-soluble cutting oil was used as the cutting oil.
The processing time was 6 minutes.

ここで、切削加工は、切削刃保持部4の内周4aからの刃先2aの突出量を段階的に拡大して、8回の工程に分けて行った。つまり、上記のように切込み回数を8回とした。そして、1回目の切削工程では、切削前の被削材1の周面よりも0.5mmだけ被削材1の内部の位置を刃先2aが通過するように、刃先2aの突出量を設定した。2回目の切削工程では、切削前の被削材1の周面よりも1.0mmだけ被削材1の内部の位置を刃先2aが通過するように、刃先2aの突出量を設定した。以下、3回目以降の切削工程では、順次、前回の切削工程よりも0.5mmだけ刃先2aが被削材1の内側を通過するように、それぞれ刃先2aの突出量を設定した。つまり、上記のように、1回の切込みをφ1.0mmとした。すなわち、1回の切削工程を行う度に、0.5mm×2=1.0mmだけ被削材1が薄くなるように切削を行った。   Here, the cutting process was performed by dividing the protrusion amount of the blade edge 2a from the inner periphery 4a of the cutting blade holding portion 4 in a stepwise manner and dividing it into eight steps. That is, the number of cuts was set to 8 as described above. In the first cutting step, the protruding amount of the blade edge 2a is set so that the blade edge 2a passes through the position inside the workpiece 1 by 0.5 mm from the peripheral surface of the workpiece 1 before cutting. . In the second cutting step, the protruding amount of the blade edge 2a was set so that the blade edge 2a passed through the position inside the workpiece 1 by 1.0 mm from the peripheral surface of the workpiece 1 before cutting. Hereinafter, in the third and subsequent cutting steps, the protruding amount of the cutting edge 2a is set so that the cutting edge 2a passes through the inside of the work material 1 by 0.5 mm sequentially from the previous cutting process. In other words, as described above, one cut was set to φ1.0 mm. That is, the cutting was performed so that the workpiece 1 was thinned by 0.5 mm × 2 = 1.0 mm each time one cutting process was performed.

図22では、以下の条件のみを図21から変更し、その他の条件は、図21と同じにした。
被削材1の直径は8.0mmとした。したがって、回転半径Rは4.0mmである。
送り速度fは、0.02mm/revとした。つまり、被削材1が1回転する間に、切削刃2を被削材1の軸方向に0.02mm移動させた。
切削刃2の刃先2aの回転円の直径(刃先円直径)は、20.06mmとした。つまり、切削刃2の回転半径Rを約10.03mmとした。
偏心量εは9.03mmとした。
切込み回数は、6回とした。つまり、切削加工は、切削刃保持部4の内周4aからの刃先2aの突出量を段階的に拡大して、6回の工程に分けて行った。
被削材1の軸方向におけるブレード形状部1bの寸法(加工長さ)を25.0mmとした。
加工時間は7.5分(7分30秒)であった。
In FIG. 22, only the following conditions are changed from FIG. 21, and the other conditions are the same as those in FIG.
The diameter of the work material 1 was 8.0 mm. Therefore, the rotation radius R W is 4.0 mm.
The feed speed f was 0.02 mm / rev. That is, the cutting blade 2 was moved 0.02 mm in the axial direction of the work material 1 while the work material 1 was rotated once.
The diameter of the rotating circle (blade edge circle diameter) of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 was 20.06 mm. That is, the rotation radius RT of the cutting blade 2 was about 10.03 mm.
The amount of eccentricity ε was 9.03 mm.
The number of cuts was 6 times. That is, the cutting process was performed in six steps by increasing the protrusion amount of the blade edge 2a from the inner periphery 4a of the cutting blade holding portion 4 in a stepwise manner.
The dimension (working length) of the blade-shaped portion 1b in the axial direction of the work material 1 was 25.0 mm.
The processing time was 7.5 minutes (7 minutes 30 seconds).

図23では、以下の条件のみを図22から変更し、その他の条件は、図22と同じにした。
被削材1の材料はステンレス(SUS304)とした。
送り速度fは、0.01mm/revとした。つまり、被削材1が1回転する間に、切削刃2を被削材1の軸方向に0.01mm移動させた。
切削刃2の刃先2aの回転円の直径(刃先円直径)は、18.52mmとした。つまり、切削刃2の回転半径Rを約9.26mmとした。
偏心量εは8.26mmとした。
加工時間は15分であった。
In FIG. 23, only the following conditions are changed from FIG. 22, and other conditions are the same as those in FIG.
The material of the work material 1 was stainless steel (SUS304).
The feed speed f was set to 0.01 mm / rev. That is, the cutting blade 2 was moved 0.01 mm in the axial direction of the work material 1 while the work material 1 was rotated once.
The diameter of the rotation circle (cutting edge circle diameter) of the cutting edge 2a of the cutting blade 2 was 18.52 mm. That is, the rotation radius RT of the cutting blade 2 was about 9.26 mm.
The amount of eccentricity ε was 8.26 mm.
The processing time was 15 minutes.

図21から図23によれば、切削刃2の送り速度fを速くすると、ねじれ度合いが弱くなり、送り速度fを遅くすると、ねじれ度合いが強くなることが実証される。   21 to 23, it is demonstrated that when the feed speed f of the cutting blade 2 is increased, the degree of twist is weakened, and when the feed speed f is decreased, the degree of twist is increased.

上述の検証では、刃先2aの突出量を段階的に変えて、複数回(図21は8回、図22は6回)の切り込み回数で加工を行ったが、切削条件を調整することにより、1回の切り込み回数で加工を行うことも可能である。
図24は、切り込み回数1回で、切削途中で工具回転数を変えた場合の被削材1の加工形状を示す図である。
In the above verification, the amount of protrusion of the blade edge 2a was changed stepwise, and the machining was performed a plurality of times (8 times in FIG. 21 and 6 times in FIG. 22), but by adjusting the cutting conditions, It is also possible to perform processing with one incision.
FIG. 24 is a diagram illustrating a machining shape of the work material 1 when the number of times of cutting is one and the tool rotation speed is changed during cutting.

図24では、被削材1の先端から10mmまでの間、工具回転数を2999回/分に設定し、10mmから20mmまでの間、工具回転数を2997回/分に設定し、20mmから30mmまでの間、工具回転数を2999回/分に設定した。これにより、図24の(a)に示されるように、被削材1の先端から20mm付近及び30mm付近で、ねじれ方向が変わっている。即ち、先端から10mmまでの間、及び、20mmから30mmまでの間は、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比(ω/ω)が2より大きいため、加工形状は、被削材1の軸周りに反時計回りにねじれた形状となり、10mmから20mmまでの間は、切削刃2の回転角速度ωと被削材1の回転角速度ωとの比(ω/ω)が2より小さいため、加工形状は、被削材1の軸周りに時計回りにねじれた形状となっている。本検証に示されるように、図24の(a)に示されるような複雑な加工形状を1回の切り込み回数で実現することができる。 In FIG. 24, the tool rotational speed is set to 2999 times / minute from the tip of the work material 1 to 10 mm, the tool rotational speed is set to 2997 times / minute from 10 mm to 20 mm, and from 20 mm to 30 mm. Until then, the tool rotation speed was set to 2999 times / minute. Accordingly, as shown in FIG. 24A, the twist direction is changed around 20 mm and 30 mm from the tip of the work material 1. That is, the ratio (ω T / ω W ) between the rotational angular velocity ω T of the cutting blade 2 and the rotational angular velocity ω W of the work material 1 is 2 from 10 mm from the tip to 20 mm to 30 mm. Since it is large, the machining shape is twisted counterclockwise around the axis of the work material 1, and the rotation angular speed ω T of the cutting blade 2 and the rotation angular speed ω W of the work material 1 are between 10 mm and 20 mm. Since the ratio (ω T / ω W ) is smaller than 2, the machining shape is a shape twisted clockwise around the axis of the work material 1. As shown in this verification, a complicated machining shape as shown in FIG. 24A can be realized with a single cutting frequency.

次に、被削材1の加工形状における断面形状と、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)との関係について検証された結果を以下に説明する。 Next, the relationship between the cross-sectional shape in the machining shape of the work material 1 and the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1. The results verified for are described below.

図25は、被削材1の加工形状における断面形状と、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)との関係を示す図である。本検証では、2以上3以下の7つの値が当該回転数の比(N/N)としてそれぞれ設定され、当該回転数の比が各値を取る場合の断面形状が検証された。 FIG. 25 shows the cross-sectional shape in the machining shape of the work material 1 and the ratio (N T / N W ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotation speed (N W ) of the work material 1. It is a figure which shows a relationship. In this verification, seven values of 2 or more and 3 or less were set as the rotation speed ratio (N T / N W ), respectively, and the cross-sectional shape when the rotation speed ratio took each value was verified.

回転数比が2の場合、図19(b)に示されるような、ねじれの無い板状の加工形状が得られた。回転数比が2.2の場合、断面形状が11つの辺を持つ多角形(11角形)となる加工形状が得られた。回転数比が2.4の場合、断面形状が12角形となる加工形状が得られた。回転数比が2.5の場合、断面形状が5角形となる加工形状が得られた。回転数比が2.6の場合、断面形状が13角形となる加工形状が得られた。回転数比が2.8の場合、断面形状が14角形となる加工形状が得られた。回転数比が3の場合、断面形状が3角形となる加工形状が得られた。なお、各多角形の各辺は、厳密には円弧状となる。   When the rotation speed ratio was 2, a plate-like processed shape without twisting as shown in FIG. 19B was obtained. When the rotation speed ratio was 2.2, a processed shape having a polygonal shape (11-sided shape) having a cross-sectional shape of 11 sides was obtained. When the rotation speed ratio was 2.4, a processed shape having a dodecagonal cross-sectional shape was obtained. When the rotation speed ratio was 2.5, a machined shape having a pentagonal cross section was obtained. When the rotational speed ratio was 2.6, a processed shape having a cross-sectional shape of 13-sided was obtained. When the rotation speed ratio was 2.8, a machined shape having a cross-sectional shape of 14 squares was obtained. When the rotation speed ratio was 3, a processed shape having a triangular cross-sectional shape was obtained. Strictly speaking, each side of each polygon is arcuate.

本検証により、切削刃2の回転数(N)と被削材1の回転数(N)との比(N/N)との積が自然数となる最小の自然数(倍数)が存在する場合、得られる加工形状の断面形状は、その積の値と同じ辺の数を持つ多角形となることが実証された。これにより、当該回転数の比を調整することにより、被削材1の加工形状における断面形状(多角形)の角数を自在に制御できることが分かる。例えば、図25には示されないが、切削刃2の回転数(N)及び被削材1の回転数(N)並びにそれらの比(N/N)は、以下のどのパターンに設定しても、断面形状が7角形の加工形状を得ることができる。よって、切削刃2の回転数又は被削材1の回転数が制限されている場合にも、所望の断面形状を得るための各回転数を求めることができる。
切削刃2の回転数(N):被削材1の回転数(N):比(N/N
7000(min−1):1000(min−1):7
1400(min−1):1000(min−1):1.4
1750(min−1):1000(min−1):1.75
3500(min−1):1000(min−1):3.5
As a result of this verification, the minimum natural number (multiple) at which the product of the ratio (N T / N W ) of the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2 and the rotational speed (N W ) of the work material 1 is a natural number is obtained. When present, it has been demonstrated that the cross-sectional shape of the resulting processed shape is a polygon having the same number of sides as the product value. Thereby, it turns out that the number of angles of the cross-sectional shape (polygon) in the machining shape of the work material 1 can be freely controlled by adjusting the ratio of the rotation speeds. For example, although not shown in FIG. 25, the rotational speed (N T ) of the cutting blade 2, the rotational speed (N W ) of the work material 1, and their ratio (N T / N W ) Even if it is set, a processed shape having a heptagonal cross-sectional shape can be obtained. Therefore, even when the rotation speed of the cutting blade 2 or the rotation speed of the work material 1 is limited, each rotation speed for obtaining a desired cross-sectional shape can be obtained.
Number of revolutions of cutting blade 2 (N T ): Number of revolutions of work material 1 (N W ): Ratio (N T / N W )
7000 (min −1 ): 1000 (min −1 ): 7
1400 (min −1 ): 1000 (min −1 ): 1.4
1750 (min −1 ): 1000 (min −1 ): 1.75
3500 (min −1 ): 1000 (min −1 ): 3.5

[変形例]
上述の各実施形態におけるシミュレーション装置50は、シミュレーション対象となる切削加工機100と通信可能に接続される、又は、当該切削加工機100の内部に一体化されてもよい。
[Modification]
The simulation device 50 in each of the above-described embodiments may be connected to the cutting machine 100 to be simulated so as to be communicable, or may be integrated within the cutting machine 100.

図26は、変形例における切削加工機100の機能ブロック図である。図26に示される変形例では、切削加工機100とシミュレーション装置50とが一体形成される。変形例における切削加工機100は、図26に示されるように、制御部40、表示部41、入力操作部42を更に有する。   FIG. 26 is a functional block diagram of the cutting machine 100 in a modified example. In the modification shown in FIG. 26, the cutting machine 100 and the simulation apparatus 50 are integrally formed. As shown in FIG. 26, the cutting machine 100 according to the modification further includes a control unit 40, a display unit 41, and an input operation unit 42.

表示部41は、上述の出力装置55の一態様であり、切削パラメータや指標情報の入力画面や、データ生成部63により生成された画像データに基づいて、被削材1の加工形状を表す画面等を表示する。また、表示部41は、パラメータ格納部60に格納される切削パラメータを表す画面を表示することもできる。入力操作部42は、上述の入力装置56の一態様であり、ユーザ(オペレータ)が所望の切削パラメータや所望の指標情報の入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス等の任意のユーザインタフェース装置である。   The display unit 41 is an aspect of the output device 55 described above, and is a screen that represents a machining shape of the work material 1 based on an input screen for cutting parameters and index information and image data generated by the data generation unit 63. Etc. are displayed. The display unit 41 can also display a screen representing cutting parameters stored in the parameter storage unit 60. The input operation unit 42 is an aspect of the input device 56 described above, and is used by a user (operator) to input desired cutting parameters and desired index information. An arbitrary user such as a keyboard or a mouse is used. Interface device.

制御部40は、上述の、CPU51、メモリ52、入出力I/F53等を含む。制御部40は、メモリ52に格納されるプログラムをCPU51で実行することにより、上述の各実施形態におけるシミュレーション方法を実行し、表示部41及び入力操作部42を制御する。   The control unit 40 includes the above-described CPU 51, memory 52, input / output I / F 53, and the like. The control unit 40 executes the simulation method in each of the above-described embodiments by executing a program stored in the memory 52 by the CPU 51, and controls the display unit 41 and the input operation unit 42.

このような変形例によれば、上述の各実施形態におけるシミュレーション装置50及びシミュレーション方法で得られる被削材1の加工形状を表す画像データを、実際の切削加工の前のプレビューデータとして用いることができる。ユーザは、表示部41に表示される被削材1の加工形状のプレビューを視認することにより、上記指標情報や切削パラメータそのものの値を入力することにより、パラメータ格納部60に格納される切削パラメータを適宜調整することができる。   According to such a modification, the image data representing the machining shape of the work material 1 obtained by the simulation device 50 and the simulation method in each of the above-described embodiments is used as preview data before actual cutting. it can. The user views the preview of the machining shape of the work material 1 displayed on the display unit 41, and inputs the index information and the value of the cutting parameter itself, thereby cutting parameters stored in the parameter storage unit 60. Can be adjusted as appropriate.

更に、制御部40は、上述のパラメータ格納部60に格納される切削パラメータの少なくとも一部を用いて、第1回転モータ15、第2回転モータ25および送りモータ35の動作制御や配置制御を行うこともできる。   Further, the control unit 40 performs operation control and arrangement control of the first rotary motor 15, the second rotary motor 25, and the feed motor 35 using at least a part of the cutting parameters stored in the parameter storage unit 60 described above. You can also.

変形例における切削加工機100では、ワーリング加工装置と同様の構造を持つため、ワーリング加工装置による切削加工と同様の優位性がある。すなわち、切削刃2が被削材1に対して常時接しているわけではなく、切削刃2と被削材1とが周期的に接離を繰り返すため、切削刃2の過熱が抑制され、切削刃2の寿命が長くなるというメリットがある。また、切削刃2と被削材1とが周期的に接離を繰り返すため、切り屑が容易に被削材1から分離できるので、被削材1又は切削刃2への切り屑の絡みつきが抑制される。さらに、切削刃2が1回の切削で除去する被削材1の体積が小さいため切削抵抗が抑制されることから、切削刃2の摩耗が低減される。その結果、加工精度も向上する(加工精度の悪化が抑制される)。   Since the cutting machine 100 in the modification has the same structure as the Waring machine, it has the same advantage as the cutting by the Waring machine. That is, the cutting blade 2 is not always in contact with the work material 1, but the cutting blade 2 and the work material 1 are repeatedly contacted and separated periodically, so that overheating of the cutting blade 2 is suppressed and cutting is performed. There is an advantage that the life of the blade 2 is prolonged. Further, since the cutting blade 2 and the work material 1 are repeatedly contacted and separated periodically, the chips can be easily separated from the work material 1, so that the chips 1 or the cutting blade 2 are entangled with the work material 1 or the cutting blade 2. It is suppressed. Furthermore, since the volume of the work material 1 that the cutting blade 2 removes by one cutting is small, the cutting resistance is suppressed, so that the wear of the cutting blade 2 is reduced. As a result, machining accuracy is improved (deterioration of machining accuracy is suppressed).

また、変形例における切削加工機100においては、被削材1の回転、切削刃保持部4の回転(つまり切削刃2変形例におけるの回転)、および切削刃2に対する被削材1の相対的な送りの合計3軸における動作制御を行うことによって、様々な形状の加工が可能である。このため、ボールエンドミルを用いた切削加工を行う場合のように5軸または4軸等の多くの軸を同時に制御する場合と比べて、動作制御が容易になるので、動作制御用のコンピュータプログラムが極めて短くなる。また、ボールエンドミルを用いた切削加工を行う場合と比べて、切削加工に要する時間を大幅に短縮することができる。   Further, in the cutting machine 100 in the modified example, rotation of the work material 1, rotation of the cutting blade holding portion 4 (that is, rotation in the cutting blade 2 modified example), and relative of the work material 1 to the cutting blade 2. Various shapes can be machined by controlling the movement of the three axes in total. For this reason, since operation control becomes easier compared with the case where many axes such as five axes or four axes are simultaneously controlled as in the case of cutting using a ball end mill, a computer program for operation control is provided. Extremely short. In addition, the time required for cutting can be greatly reduced as compared with the case of performing cutting using a ball end mill.

1 被削材
1a 一端部
1b ブレード形状部
1c 加工面
1d 加工面
1e 被加工部
1f 加工面
2 切削刃
2a 刃先
3 被削材保持部
4 切削刃保持部
4a 内周
10 第1回転機構
11 第1回転軸
15 第1回転モータ
20 第2回転機構
21 第2回転軸
23 軌跡
25 第2回転モータ
30 送り機構
35 送りモータ
40 制御部
41 表示部
42 入力操作部
50 シミュレーション装置
51 CPU
52 メモリ
53 入出力I/F
55 出力装置
56 入力装置
60 パラメータ格納部
61 位置算出部
62 形状算出部
63 データ生成部
65 指標取得部
66 形状制御部
100 切削加工機
200 切削加工機
回転中心
回転中心
回転半径
回転半径
ε 偏心量
ω 回転角速度
ω 回転角速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work material 1a One end part 1b Blade shape part 1c Processed surface 1d Processed surface 1e Processed part 1f Processed surface 2 Cutting blade 2a Cutting edge 3 Work material holding part 4 Cutting blade holding part 4a Inner circumference 10 1st rotation mechanism 11 1st 1 rotation shaft 15 1st rotation motor 20 2nd rotation mechanism 21 2nd rotation shaft 23 locus 25 2nd rotation motor 30 feed mechanism 35 feed motor 40 control unit 41 display unit 42 input operation unit 50 simulation device 51 CPU
52 Memory 53 Input / output I / F
55 Output device 56 Input device 60 Parameter storage unit 61 Position calculation unit 62 Shape calculation unit 63 Data generation unit 65 Index acquisition unit 66 Shape control unit 100 Cutting machine 200 Cutting machine C T rotation center C W rotation center R T rotation radius R W turning radius ε eccentricity omega T rotational angular velocity omega W the rotational angular velocity

Claims (12)

2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状をシミュレートするシミュレーション装置において、
前記2軸切削加工機は、
前記被削材を回転角速度ωでその軸周りに回転させる第1回転機構と、
前記被削材の回転軸である第1回転軸に対して偏心量εで偏心した第2回転軸を中心として切削刃を回転半径R及び回転角速度ωで回転させる第2回転機構と、
前記被削材及び前記切削刃の少なくとも一方を相対的な送り速度fで前記被削材の軸方向に送り動作する送り機構と、
を備え、
前記被削材は、半径Rの断面円形の棒状の部材であり、前記切削刃の回転運動の経路の内側又は外側に配置され、
前記切削刃は、1回転する度に前記被削材を切削するものであり、
前記シミュレーション装置は、
前記被削材の回転中心を原点として各々直交する第1座標軸、第2座標軸及び第3座標軸を有しかつ前記被削材の軸方向を第3座標軸とする座標系における、時間tに応じた前記切削刃の位置の推移を、下記式(1)の該第1座標軸の値x、該第2座標軸の値y及び該第3座標軸の値zを用いて算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段により算出される前記切削刃の位置の推移と下記式(2)の条件とに基づいて、前記切削刃による前記被削材の切削を模擬することにより、前記被削材の加工形状を算出する形状算出手段と、
前記形状算出手段により算出された前記被削材の加工形状を表す画像データを生成するデータ生成手段と、
を備えるシミュレーション装置。
(式(1)および式(2)において、φは前記切削刃が複数個存在する場合において基準とする前記切削刃に対する他の前記切削刃の遅れ角である。)
In a simulation device for simulating the machining shape of a work material cut by a biaxial cutting machine,
The biaxial cutting machine is
A first rotation mechanism for rotating the work material around its axis at a rotational angular velocity ω W ;
A second rotation mechanism that rotates the cutting blade at a rotation radius RT and a rotation angular velocity ω T around a second rotation axis that is eccentric with an eccentricity ε with respect to a first rotation axis that is a rotation axis of the work material;
A feed mechanism that feeds at least one of the work material and the cutting blade in the axial direction of the work material at a relative feed speed f;
With
The work material is a member of circular cross section of the rod-shaped with a radius R W, are arranged inside or outside of the path of rotational movement of the cutting blade,
The cutting blade cuts the work material every time it rotates,
The simulation apparatus includes:
According to time t in a coordinate system having a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis that are orthogonal to each other with the rotation center of the work material as an origin, and the axial direction of the work material being a third coordinate axis Position calculation means for calculating the transition of the position of the cutting blade using the value x of the first coordinate axis, the value y of the second coordinate axis, and the value z of the third coordinate axis of the following formula (1);
Based on the transition of the position of the cutting blade calculated by the position calculating means and the condition of the following formula (2), the cutting of the work material by the cutting blade is simulated, thereby processing the work material Shape calculating means for calculating the shape;
Data generating means for generating image data representing the machining shape of the work material calculated by the shape calculating means;
A simulation apparatus comprising:
(In Formula (1) and Formula (2), φ is a delay angle of the other cutting blade with respect to the cutting blade as a reference when there are a plurality of the cutting blades.)
前記切削刃の前記回転半径Rが前記偏心量εより大きく設定されている状態において、前記切削刃の回転数(N)と前記被削材の回転数(N)との比(N/N)が、2より小さくなる方向又は大きくなる方向に変わるように、前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの少なくとも一方を調整することにより、算出される前記被削材の加工形状における軸周りのねじれ方向及びねじれ度合いの少なくとも一方を制御する形状制御手段、
を更に備える請求項1に記載のシミュレーション装置。
In a state where the rotation radius RT of the cutting blade is set larger than the eccentricity ε, the ratio (N T ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade and the rotation speed (N W ) of the work material By adjusting at least one of the rotational angular velocity ω W of the work material and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade so that ( T / N W ) changes in a direction smaller or larger than 2. A shape control means for controlling at least one of a twist direction and a twist degree around an axis in the calculated work shape of the work material;
The simulation apparatus according to claim 1, further comprising:
前記形状制御手段は、前記送り速度fを更に調整することにより、算出される前記被削材の加工形状における軸周りのねじれ度合いを制御する、
請求項2に記載のシミュレーション装置。
The shape control means controls the degree of twist about the axis in the calculated machining shape of the work material by further adjusting the feed speed f.
The simulation apparatus according to claim 2.
前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの正負を切り替えることにより、算出される前記被削材の加工形状における断面形状を制御する形状制御手段、
を更に備える請求項1から3のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
A shape control means for controlling a cross-sectional shape in the machining shape of the workpiece to be calculated by switching between positive and negative of the rotational angular velocity ω W of the workpiece and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade;
The simulation apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記切削刃の前記回転半径Rが前記偏心量εより大きく設定されている状態において、前記切削刃の回転数(N)と前記被削材の回転数(N)との比(N/N)との積が任意の自然数M(Mは2より大きい)となる最小の自然数が存在するように、前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの少なくとも一方を調整することにより、算出される前記被削材の加工形状における断面形状を該自然数M個の辺を有する多角形にする形状制御手段、
を更に備える請求項1から4のいずれか1項に記載のシミュレーション装置。
In a state where the rotation radius RT of the cutting blade is set larger than the eccentricity ε, the ratio (N T ) between the rotation speed (N T ) of the cutting blade and the rotation speed (N W ) of the work material The rotational angular velocity ω W of the work material and the rotational angular velocity ω of the cutting blade are such that there is a minimum natural number whose product of T / N W ) is an arbitrary natural number M (M is greater than 2). A shape control means that adjusts at least one of T to change the cross-sectional shape in the calculated machining shape of the work material into a polygon having M natural sides;
The simulation apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記被削材の加工形状における軸周りのねじれ方向及びねじれ度合いの少なくとも一方に関する指標情報を取得する指標取得手段、
を更に備え、
前記形状制御手段は、前記指標取得手段により取得された前記指標情報に基づいて、前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの少なくとも一方を調整する、
請求項2に記載のシミュレーション装置。
Index acquisition means for acquiring index information regarding at least one of a twist direction and a twist degree around an axis in the machining shape of the work material;
Further comprising
The shape control unit adjusts at least one of the rotational angular velocity ω W of the work material and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade based on the index information acquired by the index acquisition unit.
The simulation apparatus according to claim 2.
前記被削材の加工形状における軸周りのねじれ度合いに関する指標情報を取得する指標取得手段、
を更に備え、
前記形状制御手段は、前記指標取得手段により取得された前記指標情報に基づいて、前記送り速度fを調整する、
請求項3に記載のシミュレーション装置。
Index acquisition means for acquiring index information relating to the degree of twist about an axis in the machining shape of the work material;
Further comprising
The shape control means adjusts the feed speed f based on the index information acquired by the index acquisition means;
The simulation apparatus according to claim 3.
前記被削材の加工形状における断面形状に関する指標情報を取得する指標取得手段、
を更に備え、
前記形状制御手段は、前記指標取得手段により取得された前記指標情報に基づいて、前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの少なくとも一方の正負の符号を変更する、
請求項4に記載のシミュレーション装置。
Index acquisition means for acquiring index information related to a cross-sectional shape in the processing shape of the work material;
Further comprising
The shape control means changes the sign of at least one of the rotational angular velocity ω W of the work material and the rotational angular speed ω T of the cutting blade based on the index information acquired by the index acquiring means. To
The simulation apparatus according to claim 4.
前記被削材の加工形状における断面形状の多角形が有する辺の数を示す指標情報を取得する指標取得手段、
を更に備え、
前記形状制御手段は、前記比(N/N)と前記最小の自然数との積が、前記指標取得手段により取得された前記指標情報が示す辺の数と等しくなるように、前記被削材の前記回転角速度ω及び前記切削刃の前記回転角速度ωの少なくとも一方を調整する、
請求項5に記載のシミュレーション装置。
Index acquisition means for acquiring index information indicating the number of sides of the polygon of the cross-sectional shape in the processed shape of the work material;
Further comprising
The shape control means is configured so that the product of the ratio (N T / N W ) and the minimum natural number is equal to the number of sides indicated by the index information acquired by the index acquisition means. Adjusting at least one of the rotational angular velocity ω W of the material and the rotational angular velocity ω T of the cutting blade;
The simulation apparatus according to claim 5.
請求項1から9のいずれか1項に記載のシミュレーション装置と、
前記データ生成手段により生成された前記画像データに基づいて、前記被削材の加工形状を表す画面を表示する表示部と、
切削パラメータとして、前記被削材の回転角速度ω、前記切削刃の前記回転角速度ω、前記切削刃の前記回転半径R、前記送り速度f、前記偏心量ε、前記被削材の断面の半径Rを格納するパラメータ格納部と、
前記送り機構と、
前記第1回転機構と、
前記第2回転機構と、
前記パラメータ格納部に格納される前記切削パラメータの少なくとも一部を用いて、前記送り機構、前記第1回転機構及び前記第2回転機構を制御する制御部と、
を備え、
前記被削材は、前記半径Rの断面円形の棒状の部材であり、前記切削刃の回転運動の経路の内側又は外側に配置され、
前記切削刃は、1回転する度に前記被削材を切削するものである、
2軸切削加工機。
The simulation apparatus according to any one of claims 1 to 9,
Based on the image data generated by the data generation means, a display unit that displays a screen representing the machining shape of the work material;
As the cutting parameters, the rotational angular velocity ω W of the work material, the rotational angular speed ω T of the cutting blade, the rotational radius R T of the cutting blade, the feed speed f, the eccentricity ε, and the cross section of the work material a parameter storage unit for storing the radius R W,
The feeding mechanism;
The first rotation mechanism;
The second rotation mechanism;
A control unit that controls the feed mechanism, the first rotation mechanism, and the second rotation mechanism, using at least a part of the cutting parameters stored in the parameter storage unit;
With
The work material, said a rod-like member of circular cross section having a radius R W, are arranged inside or outside of the path of rotational movement of the cutting blade,
The cutting blade cuts the work material every time it rotates once.
2-axis cutting machine.
2軸切削加工機で切削加工される被削材の加工形状の、コンピュータにより実行されるシミュレーション方法において、
前記2軸切削加工機は、
前記被削材を回転角速度ωでその軸周りに回転させる第1回転機構と、
前記被削材の回転軸である第1回転軸に対して偏心量εで偏心した第2回転軸を中心として切削刃を回転半径R及び回転角速度ωで回転させる第2回転機構と、
前記被削材及び前記切削刃の少なくとも一方を相対的な送り速度fで前記被削材の軸方向に送り動作する送り機構と、
を備え、
前記被削材は、半径Rの断面円形の棒状の部材であり、前記切削刃の回転運動の経路の内側又は外側に配置され、
前記切削刃は、1回転する度に前記被削材を切削するものであり、
前記シミュレーション方法は、
前記被削材の回転中心を原点として各々直交する第1座標軸、第2座標軸及び第3座標軸を有しかつ前記被削材の軸方向を第3座標軸とする座標系における、時間tに応じた前記切削刃の位置の推移を、下記式(1)の該第1座標軸の値x、該第2座標軸の値y及び該第3座標軸の値zを用いて算出し、
前記算出された前記切削刃の位置の推移と下記式(2)の条件とに基づいて、前記切削刃による前記被削材の切削を模擬することにより、前記被削材の加工形状を算出し、
前記算出された前記被削材の加工形状を表す画像データを生成する、
ことを含むシミュレーション方法。
(式(1)および式(2)において、φは前記切削刃が複数個存在する場合において基準とする前記切削刃に対する他の前記切削刃の遅れ角である。)
In a simulation method executed by a computer of a processing shape of a work material cut by a biaxial cutting machine,
The biaxial cutting machine is
A first rotation mechanism for rotating the work material around its axis at a rotational angular velocity ω W ;
A second rotation mechanism that rotates the cutting blade at a rotation radius RT and a rotation angular velocity ω T around a second rotation axis that is eccentric with an eccentricity ε with respect to a first rotation axis that is a rotation axis of the work material;
A feed mechanism that feeds at least one of the work material and the cutting blade in the axial direction of the work material at a relative feed speed f;
With
The work material is a member of circular cross section of the rod-shaped with a radius R W, are arranged inside or outside of the path of rotational movement of the cutting blade,
The cutting blade cuts the work material every time it rotates,
The simulation method includes:
According to time t in a coordinate system having a first coordinate axis, a second coordinate axis, and a third coordinate axis that are orthogonal to each other with the rotation center of the work material as an origin, and the axial direction of the work material being a third coordinate axis The transition of the position of the cutting blade is calculated using the value x of the first coordinate axis, the value y of the second coordinate axis, and the value z of the third coordinate axis in the following formula (1):
Based on the calculated transition of the position of the cutting blade and the condition of the following formula (2), the machining shape of the work material is calculated by simulating the cutting of the work material by the cutting blade. ,
Generating image data representing the calculated machining shape of the workpiece;
A simulation method including:
(In Formula (1) and Formula (2), φ is a delay angle of the other cutting blade with respect to the cutting blade as a reference when there are a plurality of the cutting blades.)
請求項11に記載されるシミュレーション方法を少なくとも1つのコンピュータに実行させるプログラム。   A program that causes at least one computer to execute the simulation method according to claim 11.
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