JP2019070953A - Machining program processing device and multiple-spindle machine equipped with the same - Google Patents

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路彦 伊藤
Michihiko Ito
路彦 伊藤
宗生 脇坂
Muneo Wakizaka
宗生 脇坂
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Abstract

To provide a machining program processing device capable of correcting a tool attitude without cutting a machined surface, improving the surface quality of the machined surface, and shortening a machining time even for a machining program which assumes a blade tip as a tool tip point, and a multiple-spindle machine equipped with the same.SOLUTION: A machining program processing device 1 that processes a machining program for controlling an operation of a multiple-spindle machine 11 having at least two linear shafts and at least one rotary shaft has: a correction reference point calculation unit 34 that calculates a correction reference point for enabling correction of a tool attitude with respect to a workpiece without changing a cut surface by a tool on the basis of the instruction position of a tool tip point and the instruction angle of the tool attitude instructed by the machining program and a tool size; and an instruction position rewriting unit 35 that rewrites the instruction position of the tool tip point to the position of the correction reference point.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、多軸加工機の動作を制御する加工プログラムを処理する加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機に関するものである。   The present invention relates to a processing program processing device for processing a processing program for controlling the operation of a multi-axis processing machine, and a multi-axis processing machine provided with the processing program processing device.

従来、直交する直線軸3軸と回転軸2軸とが同時に制御される5軸加工機等の多軸加工機においては、CAD(Computer-Aided Design:コンピュータ支援設計)機能およびCAM(Computer Aided Manufacturing:コンピュータ支援製造)機能を兼ね備えたCAD/CAM装置によって生成された加工プログラムが使用されている。そして、図14に示すように、当該加工プログラムによって指令された加工経路(Px、Py、Pz)および工具姿勢(α、β)に従って、工具先端点を制御する工具先端点制御が行われている。   Conventionally, CAD (Computer-Aided Design: Computer Aided Design) function and CAM (Computer Aided Manufacturing) function in multi-axis processing machines such as 5-axis processing machines in which three linear axes and two rotational axes orthogonal to each other are simultaneously controlled. Computer-aided manufacturing) A machining program generated by a CAD / CAM device having a function is used. Then, as shown in FIG. 14, tool tip point control for controlling the tool tip point is performed according to the machining path (Px, Py, Pz) and the tool posture (α, β) instructed by the machining program. .

しかしながら、上述したCAD/CAM装置の性能によっては、生成された加工プログラムによって指令される工具姿勢にブレが生じる場合がある。そして、このようなブレが存在する加工プログラムによってワークを加工した場合、加工面に傷が入って面品位が低下したり、移動方向が変わるたびに加減速する必要があるため、加工時間が増大してしまうという問題がある。   However, depending on the performance of the CAD / CAM apparatus described above, there may be a blur in the tool posture instructed by the generated machining program. Then, when the workpiece is machined by a machining program in which such blurring exists, the machining surface may be scratched and the surface quality may be deteriorated, or the machining time may be accelerated because it is necessary to accelerate and decelerate each time the moving direction changes. There is a problem of doing it.

上記のような問題を解決するものとして、例えば、特開2015−15006号公報には、5軸加工機を工具先端点制御によって制御する数値制御装置において、工具方向(工具姿勢)の変化が滑らかとなるように工具方向ベクトルを補正する数値制御装置が開示されている(特許文献1)。   As a solution to the above-mentioned problems, for example, in JP-A-2015-15006, in a numerical control device that controls a 5-axis processing machine by tool tip point control, the change of the tool direction (tool posture) is smooth Patent Document 1 discloses a numerical control device that corrects the tool direction vector so that

特開2015−15006号公報JP, 2015-15006, A

しかしながら、上記特許文献1に記載された発明においては、工具先端点の指令値として、工具の先端における中心位置(以下、先端中心という場合がある)を想定している。具体的には、ボールエンドミルを使用する加工プログラムであれば、図15(a)に示すように、工具の先端に設けられた球状部分の中心位置が工具先端点の指令値とされている。このため、工具先端点として先端中心を想定する場合、工具の刃先までの長さのみならず工具の径を計測し、これらの差から工具の中心位置までの長さを算出しなければならず、手間がかかるという問題がある。   However, in the invention described in Patent Document 1, the central position (hereinafter sometimes referred to as the tip center) at the tip of the tool is assumed as the command value of the tool tip point. Specifically, in the case of a processing program using a ball end mill, as shown in FIG. 15A, the central position of the spherical portion provided at the tip of the tool is taken as the command value of the tool tip point. Therefore, when assuming the tip center as the tool tip point, not only the length to the cutting edge of the tool but also the diameter of the tool must be measured, and the length to the center position of the tool must be calculated from these differences. There is a problem that it takes time and effort.

このため、加工プログラムの生成に際しては、一般的に、工具の刃先位置(以下、先端刃先という場合がある)を工具先端点の指令値と想定する方法が好まれている。しかしながら、工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムにおいて、上記特許文献1に係る工具姿勢の補正を行うと、図15(b)に示すように、補正後の加工プログラムによって工具先端点制御される工具が、ワークの加工面を必要以上に削り込み、傷を発生させてしまうという問題がある。一方、削り込みが発生しないように工具姿勢の補正量を抑制すると、補正による効果が薄れてしまうという問題もある。   For this reason, when generating a machining program, generally, a method of assuming a cutting edge position of a tool (hereinafter sometimes referred to as a tip cutting edge) as a command value of a tool tip point is preferred. However, in the machining program in which the tip of the cutting edge is assumed as the tool tip point, when the tool posture according to Patent Document 1 is corrected, the tool tip point is controlled by the corrected machining program as shown in FIG. Tool has a problem in that the machined surface of the workpiece is cut more than necessary to cause scratches. On the other hand, if the amount of correction of the tool posture is suppressed so as not to cause shaving, there is also a problem that the effect of the correction is diminished.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムに対しても、加工面に対する削り込みを発生させることなく工具姿勢を補正でき、加工面の面品位を向上するとともに、加工時間を短縮することができる加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and a tool orientation can be obtained without generating shavings on a processing surface even for a processing program that assumes a tip end as a tool tip point. An object of the present invention is to provide a processing program processing device capable of performing correction and improving surface quality of a processing surface and shortening processing time, and a multi-axis processing machine provided with the processing program processing device.

本発明に係る加工プログラム処理装置は、工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムに対しても、加工面に対する削り込みを発生させることなく工具姿勢を補正でき、加工面の面品位を向上するとともに、加工時間を短縮するという課題を解決するために、少なくとも2つの直線軸および少なくとも1つの回転軸を有する多軸加工機の動作を制御する加工プログラムを処理する加工プログラム処理装置であって、前記加工プログラムによって指令される工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度と、工具の寸法とに基づいて、前記工具による切削面を変えることなくワークに対する工具姿勢を補正しうる補正基準点を算出する補正基準点算出部と、前記工具先端点の指令位置を前記補正基準点の位置に書き換える指令位置書換部と、を有している。   The machining program processing apparatus according to the present invention can correct the tool posture without generating shaving to the machining surface even with respect to a machining program assuming the tip cutting edge as the tool tip point, and improve the surface quality of the machining surface What is claimed is: 1. A processing program processing apparatus for processing a processing program for controlling the operation of a multi-axis processing machine having at least two linear axes and at least one rotation axis, in order to solve the problem of shortening the processing time. A correction reference point capable of correcting the tool posture with respect to the work without changing the cutting surface by the tool based on the commanded position of the tool tip and the command angle of the tool posture commanded by the machining program and the dimensions of the tool A correction reference point calculation unit to calculate and a command position document that rewrites the command position of the tool tip point to the position of the correction reference point And parts, the has.

また、本発明の一態様として、前記補正基準点の位置を簡便に算出するという課題を解決するために、前記補正基準点算出部は、下記式(1)を用いて前記補正基準点の位置を算出してもよい。
P’=P+R(α)R(β)(P’−P) …式(1)
だだし、各符号は以下を表す。
P’:補正基準点の位置
P:工具先端点(直線軸)の指令位置
R:工具姿勢を定義する回転行列
α:第1の回転軸の指令角度
β:第2の回転軸の指令角度
’−P:所定方向に向けられた工具の先端(刃先)から補正基準点までのベクトル
Further, as one aspect of the present invention, in order to solve the problem of easily calculating the position of the correction reference point, the correction reference point calculation unit uses the following equation (1) to position the correction reference point. May be calculated.
P '= P + R (α ) R (β) (P 0' -P 0) ... formula (1)
However, each code represents the following.
P ': position of correction reference point P: command position of tool tip point (linear axis) R: rotation matrix defining tool attitude α: command angle of first rotation axis β: command angle of second rotation axis P 0 '-P 0 : Vector from the tool tip (edge) directed in a predetermined direction to the correction reference point

さらに、本発明の一態様として、前記加工プログラム処理装置は、前記加工プログラムによって前記多軸加工機を制御しワークの加工を行う数値制御装置、前記多軸加工機で利用可能な前記加工プログラムの生成および編集を行うコンピュータ支援製造(CAM)装置、またはコンピュータ装置であってもよい。   Furthermore, as one aspect of the present invention, the processing program processing device controls the multi-axis processing machine according to the processing program to perform processing of a work, and the processing program usable in the multi-axis processing machine. It may be a computer aided manufacturing (CAM) device, or computer device, that generates and edits.

また、本発明に係る多軸加工機は、上述したいずれかの態様の加工プログラム処理装置を備えてなるものである。   Further, a multi-axis processing machine according to the present invention includes the processing program processing device according to any one of the above-described aspects.

本発明によれば、工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムに対しても、加工面に対する削り込みを発生させることなく工具姿勢を補正でき、加工面の面品位を向上するとともに、加工時間を短縮することができる。   According to the present invention, it is possible to correct the tool posture without generating shaving on the processing surface even for a processing program in which the tip of the cutting edge is assumed as the tool tip point, and the surface quality of the processing surface is improved. Can be shortened.

本発明に係る加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機の第1実施形態を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows 1st Embodiment of the processing program processing apparatus which concerns on this invention, and a multi-axis processing machine provided with the same. 本第1実施形態における、加工プログラムの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the processing program in the 1st Embodiment of this invention. 本第1実施形態の5軸加工機における直線軸3軸および回転軸2軸を示す図である。It is a figure which shows 3 linear axes in 5 axis processing machines of a 1st embodiment, and 2 rotation axes. 本第1実施形態において、(a)ボールエンドミルの補正基準点、および(b)当該補正基準点を基準にして傾けた状態を示す図である。In the first embodiment, (a) a correction reference point of the ball end mill, and (b) a diagram showing a state of being inclined with reference to the correction reference point. 本第1実施形態において、(a)スクエアエンドミルの補正基準点、および(b)当該補正基準点を基準にして傾けた状態を示す図である。In the first embodiment, (a) a correction reference point of the square end mill, and (b) a diagram showing a state of being inclined with respect to the correction reference point. 本第1実施形態において、(a)ラジアスエンドミルの補正基準点、および(b)当該補正基準点を基準にして傾けた状態を示す図である。In the first embodiment, (a) a correction reference point of the radius end mill, and (b) a diagram showing a state of being inclined with reference to the correction reference point. 本第1実施形態において、(a)工具先端点の指令位置Pと補正基準点の位置P’との位置関係を示す図、および(b)Z軸方向を基準方向とした場合における工具の先端から補正基準点までのベクトルP’−Pを示す図である。In the first embodiment, (a) a diagram showing the positional relationship between the command position P of the tool tip point and the position P ′ of the correction reference point, and (b) the tool tip when the Z-axis direction is the reference direction 3 is a diagram showing a vector P 0 ′ −P 0 from S 1 to the correction reference point. 本第1実施形態における、加工プログラムをブロックバッファに保存する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which preserve | saves a processing program in a block buffer in the 1st embodiment. 本第1実施形態における、加工プログラムを補正する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which corrects a processing program in the 1st embodiment. 本発明に係る加工プログラム処理装置およびこれを備えた多軸加工機の第2実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram showing a processing program processing device concerning the present invention, and a 2nd embodiment of a multi-axis processing machine provided with the same. 本実施例1における、ボールエンドミルの補正基準点の算出方法を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a method of calculating a correction reference point of the ball end mill in the first embodiment. 本実施例2における、スクエアエンドミルの補正基準点の算出方法を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a method of calculating a correction reference point of the square end mill in the second embodiment. 本実施例3における、ラジアスエンドミルの補正基準点の算出方法を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a method of calculating a correction reference point of a radius end mill in a third embodiment. 5軸加工機における工具先端点制御の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the tool tip point control in 5 axis processing machine. ボールエンドミルにおける(a)工具先端点を示す図、および(b)先端刃先を基準として工具姿勢を補正した状態を示す図である。It is a figure which shows the (a) tool tip point in a ball end mill, and the state which corrected the tool posture on the basis of the (b) tip blade edge.

以下、本発明に係る加工プログラム処理装置1およびこれを備えた多軸加工機11の各実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明に係る加工プログラム処理装置1は、多軸加工機11の動作を制御する加工プログラムを処理可能な全ての装置を含む概念である。また、本発明にかかる多軸加工機11は、少なくとも2つの直線軸(例えば、X軸およびZ軸)および少なくとも1つの回転軸(例えば、B軸)を有する全ての工作機械を含む概念である。   Hereinafter, embodiments of a processing program processing device 1 according to the present invention and a multi-axis processing machine 11 provided with the processing program processing device 1 will be described using the drawings. The processing program processing device 1 according to the present invention is a concept including all devices capable of processing a processing program for controlling the operation of the multi-axis processing machine 11. Moreover, the multi-axis processing machine 11 according to the present invention is a concept including all machine tools having at least two linear axes (for example, X and Z axes) and at least one rotation axis (for example, B axis). .

まず、本発明に係る加工プログラム処理装置1およびこれを備えた多軸加工機11の第1実施形態として、数値制御装置1Aおよびこれを備えた5軸加工機11Aについて説明する。本第1実施形態の数値制御装置1Aは、図1に示すように、外部記憶装置10に記憶されている加工プログラムに基づいて、5軸加工機11Aへ各種の命令信号を出力することにより5軸加工機11Aを制御し、ワークに対して様々な加工を行うためのものである。以下、各構成について詳細に説明する。なお、本発明に係る数値制御装置1Aは、いわゆるコンピュータ数値制御(CNC:Computerized Numerical Control)等の数値制御処理を実行可能な全ての装置を含む概念である。   First, as a first embodiment of a processing program processing device 1 according to the present invention and a multi-axis processing machine 11 including the same, a numerical control device 1A and a 5-axis processing machine 11A including the numerical control device 1A will be described. As shown in FIG. 1, the numerical control device 1A according to the first embodiment outputs various command signals to the 5-axis processing machine 11A based on the processing program stored in the external storage device 10. It is for controlling the shaft processing machine 11A and performing various processing on a work. Each component will be described in detail below. The numerical control apparatus 1A according to the present invention is a concept including all apparatuses capable of executing numerical control processing such as so-called computerized numerical control (CNC: Computerized Numerical Control).

外部記憶装置10は、一般的なオペレーティングシステムが搭載されたパーソナルコンピュータ等によって構成されている。本第1実施形態において、外部記憶装置10は、CFカード等のメモリーカードを差し込むためのカードスロット(図示せず)を備えており、当該メモリーカード内に加工プログラムが記憶されている。そして、外部記憶装置10は、当該メモリーカードから加工プログラムを読み出し、LANケーブルで通信可能に接続された数値制御装置1Aへ供給するようになっている。   The external storage device 10 is configured of a personal computer or the like on which a general operating system is installed. In the first embodiment, the external storage device 10 includes a card slot (not shown) for inserting a memory card such as a CF card, and a processing program is stored in the memory card. Then, the external storage device 10 reads out the processing program from the memory card and supplies the processing program to the numerical control device 1A communicably connected by the LAN cable.

また、加工プログラムは、CAD機能およびCAM機能を兼ね備えたCAD/CAM装置等によって作成されており、5軸加工機11Aを工具先端点制御するためのプログラム指令を含むものである。本第1実施形態において、加工プログラムは、図2に示すように、複数のブロックによって構成されており、各ブロックには、工具長補正(工具先端点制御の起動に相当)を指令するGコード(G43.3)、工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度、および工具長補正のキャンセル(工具先端点制御の終了に相当)を指令するGコード(G49)等が記述されている。なお、本第1実施形態において、工具先端点の指令位置は、ワーク座標系における工具先端点の位置座標(xn、yn、zn)によって指定され、工具姿勢の指令角度は、回転軸(B軸,C軸)の移動角度(bn、cn)によって指定されている。   The machining program is created by a CAD / CAM device or the like having both a CAD function and a CAM function, and includes program commands for controlling the tool tip point of the 5-axis machining machine 11A. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the machining program is constituted by a plurality of blocks, and each block is a G code for instructing correction of the tool length (corresponding to activation of the tool tip control). (G43.3), a G code (G49) for commanding a command position of the tool tip and a command angle of the tool posture, and cancellation of tool length correction (corresponding to termination of tool tip control) are described. In the first embodiment, the commanded position of the tool tip is designated by the position coordinates (xn, yn, zn) of the tool tip in the workpiece coordinate system, and the command angle of the tool posture is the rotation axis (B axis , C axis) is specified by the movement angle (b n, c n).

5軸加工機11Aは、金属、木材、石材、樹脂等のワークに対して、旋削、中ぐり、フライス削り、穴あけ、ねじ立てなど多種類の加工を施すための工作機械である。具体的には、5軸加工機11Aは、図3に示すように、直交する直線軸3軸(X軸、Y軸、Z軸)と、回転軸2軸(B軸、C軸)とを有している。そして、これら5軸が、後述する命令信号補間部37から出力された命令信号に基づいて同時制御されることにより、工具先端点や工具姿勢を移動させ、各種の加工処理を実行するようになっている。なお、本第1実施形態では、直線軸3軸がX軸、Y軸、Z軸によって構成され、回転軸2軸がB軸、C軸によって構成されているが、これらの構成に限定されるものではなく、各軸の名称は、多軸加工機11の機械構成によって異なる。   The 5-axis processing machine 11A is a machine tool for performing various kinds of processing such as turning, boring, milling, drilling, tapping and the like on a work such as metal, wood, stone or resin. Specifically, as shown in FIG. 3, the 5-axis processing machine 11A comprises: three orthogonal linear axes (X, Y, Z) and two rotational axes (B, C) Have. Then, these five axes are simultaneously controlled based on the command signal output from the command signal interpolation unit 37 described later, thereby moving the tool tip point and the tool posture, and performing various processing processes. ing. In the first embodiment, the three linear axes are formed by the X axis, the Y axis, and the Z axis, and the two rotational axes are formed by the B axis and the C axis. However, the present invention is limited to these configurations. The names of the respective axes differ depending on the machine configuration of the multi-axis processing machine 11.

なお、本第1実施形態において、5軸加工機11Aは、一方の回転軸1軸(B軸)で工具ヘッドを回転させ、もう一方の回転軸(C軸)でテーブルを回転させる混合型を想定しているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、回転軸2軸が工具ヘッド側に設けられる工具回転ヘッド型や、回転軸2軸でテーブルを回転するテーブル回転型であっても本発明は適用可能である。また、本第1実施形態において、5軸加工機11Aは、数値制御装置1Aを備えてなる5軸制御マシニングセンタを想定しているが、この構成に限定されるものではなく、5軸加工機11Aと数値制御装置1Aとは別体として構成されていてもよい。   In the first embodiment, the 5-axis processing machine 11A rotates the tool head on one rotation axis 1 axis (B axis) and rotates the table on the other rotation axis (C axis). Although assumed, it is not limited to this composition. That is, the present invention is applicable even to a tool rotary head type in which two rotation axes are provided on the tool head side or a table rotation type in which the table is rotated by two rotation axes. In the first embodiment, the 5-axis processing machine 11A is assumed to be a 5-axis control machining center including the numerical control device 1A, but the present invention is not limited to this configuration, and the 5-axis processing machine 11A And the numerical control device 1A may be configured separately.

数値制御装置1Aは、コンピュータ等によって構成されており、加工プログラムによって5軸加工機11Aを制御しワークの加工を行うものである。図1に示すように、数値制御装置1Aは、主として、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段3が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能する記憶手段2と、記憶手段2にインストールされた数値制御装置用プログラム1aを実行することにより、各種の演算処理を実行する演算処理手段3とを有している。以下、各構成手段について説明する。   The numerical control apparatus 1A is configured by a computer or the like, and controls the 5-axis processing machine 11A according to a processing program to process a workpiece. As shown in FIG. 1, the numerical control device 1A mainly stores various data and is installed in the storage means 2 functioning as a working area when the arithmetic processing means 3 performs arithmetic processing, and in the storage means 2 By executing the numerical control device program 1a, there is provided an arithmetic processing means 3 for executing various arithmetic processing. Each constituent means will be described below.

記憶手段2は、ハードディスク、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等で構成されており、図1に示すように、プログラム記憶部21と、ブロックバッファ22とを有している。   The storage unit 2 is configured by a hard disk, a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a flash memory, etc., and has a program storage unit 21 and a block buffer 22 as shown in FIG. ing.

プログラム記憶部21には、リアルタイムオペレーティングシステム(RTOS)が搭載されているとともに、本第1実施形態の数値制御装置1Aを制御するための数値制御装置用プログラム1aがインストールされている。そして、演算処理手段3が、当該数値制御装置用プログラム1aを実行することにより、コンピュータを後述する各構成部として機能させるようになっている。   The program storage unit 21 includes a real time operating system (RTOS) and a numerical control device program 1a for controlling the numerical control device 1A according to the first embodiment. Then, the arithmetic processing means 3 causes the computer to function as each component to be described later by executing the numerical control device program 1a.

なお、数値制御装置用プログラム1aの利用形態は、上記構成に限られるものではない。例えば、CD−ROMやUSBメモリ等のように、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に数値制御装置用プログラム1aを記憶させておき、当該記録媒体から直接読み出して実行してもよい。また、外部サーバ等からクラウドコンピューティング方式やASP(Application Service Provider)方式等で利用してもよい。   The application form of the numerical control device program 1a is not limited to the above configuration. For example, the numerical control apparatus program 1a may be stored in a non-transitory recording medium readable by a computer, such as a CD-ROM or USB memory, and read directly from the recording medium and executed. Also, it may be used from an external server or the like by a cloud computing method or an ASP (Application Service Provider) method.

ブロックバッファ22は、加工プログラムを構成する複数のブロックを保存するものである。本第1実施形態において、ブロックバッファ22は、後述する加工プログラム解析部32によって解析された各種のブロックを順次保存するようになっている。そして、各ブロックは、FIFO(ファーストインファーストアウト)方式に従って、ブロックバッファ22に格納された順番で順次処理され、メモリ残量が無くなると処理済みのブロックから順次上書きされるようになっている。   The block buffer 22 is for storing a plurality of blocks constituting a processing program. In the first embodiment, the block buffer 22 sequentially stores various blocks analyzed by the processing program analysis unit 32 described later. Then, each block is sequentially processed in the order stored in the block buffer 22 in accordance with the FIFO (first in first out) method, and when the remaining memory capacity is exhausted, the processed blocks are sequentially overwritten.

つぎに、演算処理手段3は、CPU(Central Processing Unit)等によって構成されており、記憶手段2にインストールされた数値制御装置用プログラム1aを実行することにより、図1に示すように、加工プログラム取得部31と、加工プログラム解析部32と、工具先端点判定部33と、補正基準点算出部34と、指令位置書換部35と、加工プログラム補正部36と、命令信号補間部37として機能するようになっている。以下、各構成部についてより詳細に説明する。   Next, the arithmetic processing means 3 is constituted by a CPU (Central Processing Unit) or the like, and by executing the numerical control device program 1a installed in the storage means 2, as shown in FIG. Functions as an acquisition unit 31, a processing program analysis unit 32, a tool tip point determination unit 33, a correction reference point calculation unit 34, a command position rewriting unit 35, a processing program correction unit 36, and a command signal interpolation unit 37 It is supposed to be. Each component will be described in more detail below.

加工プログラム取得部31は、加工プログラム解析部32からの要求に応じて、加工プログラムを外部記憶装置10から取得するものである。なお、本第1実施形態では、数値制御装置1Aが外部記憶装置10とがLANケーブルで通信可能に接続されているが、この構成に限定されるものではなく、ブルートゥース(登録商標)等の無線通信インターフェースを介して無線通信可能に構成されていてもよく、また、TCP/IP等の通信プロトコルによってネットワークを介して通信可能に構成されていてもよい。さらに、USBメモリ等の記録媒体を用いてデータを移動させてもよい。   The processing program acquisition unit 31 acquires a processing program from the external storage device 10 in response to a request from the processing program analysis unit 32. In the first embodiment, although the numerical control device 1A is communicably connected to the external storage device 10 by the LAN cable, the present invention is not limited to this configuration, and wireless such as Bluetooth (registered trademark) may be used. It may be configured to be capable of wireless communication via a communication interface, and may be configured to be capable of communicating via a network by a communication protocol such as TCP / IP. Furthermore, data may be moved using a recording medium such as a USB memory.

加工プログラム解析部32は、加工プログラムを解析するためのものである。本第1実施形態において、加工プログラム解析部32は、加工プログラム取得部31によって取得された加工プログラムを1ブロックずつ読み込み、記述された動作命令を解析し、解析結果としてのブロックをブロックバッファ22へ順次格納するようになっている。   The processing program analysis unit 32 is for analyzing a processing program. In the first embodiment, the processing program analysis unit 32 reads the processing program acquired by the processing program acquisition unit 31 block by block, analyzes the described operation instruction, and sends the block as the analysis result to the block buffer 22. It is designed to be stored sequentially.

工具先端点判定部33は、加工プログラムの指令値が想定している工具先端点を判定するものである。上述したとおり、工具先端点制御においては、先端中心を工具先端点として想定する場合と、先端刃先を工具先端点として想定する場合がある。このため、工具先端点判定部33は、ブロックバッファ22内の加工プログラムや、数値制御装置1Aに設定されている各種のパラメータを参照し、工具先端点として先端刃先が想定されているか否かを判定するようになっている。   The tool tip point determination unit 33 determines the tool tip point assumed by the command value of the machining program. As described above, in tool tip control, there are cases where it is assumed that the tip center is a tool tip point, and cases where it is assumed that a tip of the tip is a tool tip point. For this reason, the tool tip determination unit 33 refers to the processing program in the block buffer 22 and various parameters set in the numerical control device 1A, and determines whether or not the tip is assumed as the tool tip. It is designed to judge.

具体的には、加工プログラムを参照する場合、工具先端点判定部33は、図2に示すように、工具先端点制御の起動指令(G43.3 Hn)に、工具の種類を指定するコード(P)、刃部の半径(d)を指定するコード(D)、および工具のボール半径またはコーナ半径(r)を指定するコード(R)等の情報が付加されている場合、工具先端点として先端刃先が想定されていると判定する。   Specifically, when referring to the machining program, as shown in FIG. 2, the tool tip determination unit 33 specifies a tool type in a tool tip control start command (G43.3 Hn) (see FIG. 2). P) When the code (D) for specifying the blade radius (d) and the code (R) for specifying the ball radius or corner radius (r) of the tool are added, as the tool tip point It is determined that the tip of the tip is assumed.

また、パラメータを参照する場合、工具先端点判定部33は、上述した工具先端点制御の起動指令(G43.3 Hn)によって工具先端点制御が有効になったとき、工具の種類や工具の寸法が設定されたパラメータを参照する。そして、工具先端点判定部33は、当該パラメータに基づいて指令値が指定する位置を特定し、工具先端点として先端刃先が想定されているか否かを判定するようになっている。   When referring to parameters, the tool tip determination unit 33 determines the type of tool and the dimensions of the tool when the tool tip control becomes effective according to the start command (G43.3 Hn) of the tool tip control described above. Refers to the set parameter. Then, the tool tip determination unit 33 specifies the position designated by the command value based on the parameter, and determines whether or not the tip of the tip is assumed as the tool tip.

補正基準点算出部34は、工具による切削面を変えることなくワークに対する工具姿勢を補正しうる補正基準点を算出するものである。当該補正基準点を有する工具としては、図4(a)に示すように、球状の先端部を有するボールエンドミルやそれにテーパー形状を付けたテーパーボールエンドミルがある。これらの工具では、図4(b)に示すように、球状部の中心位置を基準としてワークに対する工具姿勢を傾けても切削面が変わることがないため、当該球状部の中心位置が補正基準点となる。   The correction reference point calculation unit 34 calculates a correction reference point that can correct the tool posture with respect to the workpiece without changing the cutting surface by the tool. As a tool having the correction reference point, as shown in FIG. 4A, there are a ball end mill having a spherical tip and a tapered ball end mill having a tapered shape. In these tools, as shown in FIG. 4 (b), the cutting surface does not change even if the tool posture with respect to the workpiece is inclined with reference to the center position of the spherical portion. It becomes.

また、補正基準点を有する工具としては、図5(a)に示すように、角型のコーナー部を有するスクエアエンドミルやそれにテーパー形状を付けたテーパースクエアエンドミルがある。これらの工具では、図5(b)に示すように、角部を基準としてワークに対する工具姿勢を傾けても切削面が変わることがないため、当該角部が補正基準点となる。   Moreover, as a tool which has a correction | amendment reference point, as shown to Fig.5 (a), there exist a square end mill which has a square-shaped corner part, and a taper square end mill which added the taper shape to it. In these tools, as shown in FIG. 5B, the cutting surface does not change even if the tool posture with respect to the workpiece is inclined with respect to the corner, and the corner becomes a correction reference point.

さらに、補正基準点を有する工具としては、図6(a)に示すように、丸みを帯びたコーナー部を有するラジアスエンドミルやそれにテーパー形状を付けたテーパーラジアスエンドミルがある。これらの工具では、図6(b)に示すように、丸みの中心位置を基準としてワークに対する工具姿勢を傾けても切削面が変わることがないため、当該丸みの中心位置が補正基準点となる。   Furthermore, as a tool having a correction reference point, as shown in FIG. 6A, there are a radius end mill having rounded corners and a taper radius end mill having a tapered shape. In these tools, as shown in FIG. 6 (b), the cutting surface does not change even if the tool posture with respect to the workpiece is inclined with reference to the center position of the roundness, so the center position of the roundness becomes the correction reference point .

上述したいずれの工具においても、図7(a)に示すように、工具先端点の指令位置である点Pの位置座標に、当該点Pから補正基準点P’までのベクトルを足し合わせることによって補正基準点P’の位置座標が算出される。また、図7(b)に示すように、点Pから点P’までのベクトルは、所定方向に向けられた工具の先端(刃先)Pから補正基準点P’までのベクトルであるP’−Pを、任意の回転軸周りに加工プログラムで指定される指令角度で回転させたベクトルとして特定される。 In any of the above-described tools, as shown in FIG. 7A, the vector from the point P to the correction reference point P ′ is added to the position coordinates of the point P which is the commanded position of the tool tip point. Position coordinates of the correction reference point P ′ are calculated. Further, as shown in FIG. 7B, the vector from the point P to the point P ′ is a vector from the tip (cutting edge) P 0 of the tool directed in a predetermined direction to the correction reference point P 0 ′ P 0 'is -P 0, is identified as a vector is rotated by a command angle specified by the machining program around any axis of rotation.

なお、所定方向に向けられた工具の先端(刃先)から補正基準点までのベクトルP’−Pは、工具の寸法を用いて特定される。具体的には、ボールエンドミルの場合、球状部の半径(ボール半径:r)であり、スクエアエンドミルの場合、刃部の中心から端部までの距離(刃部の半径:d)であり、ラジアスエンドミルの場合、当該刃部の半径(d)と、コーナー部の丸みの半径(コーナ半径:r)である。すなわち、上記ベクトルP’−Pは、工具の種類によって異なるため、後述する実施例1〜3で検討する。 The vector P 0 ′ −P 0 from the tip (edge) of the tool directed in a predetermined direction to the correction reference point is specified using the dimensions of the tool. Specifically, in the case of a ball end mill, the radius of the spherical portion (ball radius: r), and in the case of a square end mill, the distance from the center to the end of the blade (radius of the blade: d) In the case of an end mill, it is the radius of the blade (d) and the radius of the corner rounding (corner radius: r). That is, the vector P 0 '-P 0 is different depending on the kind of the tool, discussed in Examples 1 to 3 described below.

以上より、補正基準点算出部34は、工具先端点として先端刃先が想定されているブロックのそれぞれについて、加工プログラムによって指令される工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度と、工具の寸法とに基づいて、補正基準点を算出するようになっている。具体的には、補正基準点算出部34は、下記式(1)を用いて補正基準点の位置を算出する。
P’=P+R(α)R(β)(P’−P) …式(1)
だだし、各符号は以下を表す。
P’:補正基準点の位置
P:工具先端点(直線軸)の指令位置
R:工具姿勢を定義する回転行列
α:第1の回転軸の指令角度
β:第2の回転軸の指令角度
’−P:所定方向に向けられた工具の先端(刃先)から補正基準点までのベクトル
From the above, the correction reference point calculation unit 34 calculates the command position of the tool tip and the command angle of the tool posture commanded by the processing program, and the dimensions of the tool for each of the blocks where the tip is assumed as the tool tip. The correction reference point is calculated based on Specifically, the correction reference point calculation unit 34 calculates the position of the correction reference point using the following equation (1).
P '= P + R (α ) R (β) (P 0' -P 0) ... formula (1)
However, each code represents the following.
P ': position of correction reference point P: command position of tool tip point (linear axis) R: rotation matrix defining tool attitude α: command angle of first rotation axis β: command angle of second rotation axis P 0 '-P 0 : Vector from the tool tip (edge) directed in a predetermined direction to the correction reference point

なお、上記式(1)におけるパラメータのうち、工具姿勢を定義する回転行列Rは、回転角度と回転中心軸とによって決定される回転行列であり、任意の単位ベクトル(n,n,n)回りの回転行列は、下記式(2)によって表される。

Figure 2019070953
ただし、各符号は以下を表す。
R:任意の単位ベクトルを任意の回転軸周りに任意の回転角度で回転させる回転行列
θ:任意の回転軸の指令角度
:任意の単位ベクトルのx成分
:任意の単位ベクトルのy成分
:任意の単位ベクトルのz成分 Of the parameters in the above equation (1), the rotation matrix R defining the tool attitude is a rotation matrix determined by the rotation angle and the rotation center axis, and any unit vector (n x , n y , n The rotation matrix around z ) is expressed by the following equation (2).
Figure 2019070953
However, each code represents the following.
R: A rotation matrix for rotating an arbitrary unit vector about an arbitrary rotation axis at an arbitrary rotation angle θ: commanded angle of an arbitrary rotation axis n x : x component of an arbitrary unit vector n y : y of an arbitrary unit vector Component n z : z component of an arbitrary unit vector

また、本第1実施形態では、上述したとおり、混合形(工具側B軸、テーブル側C軸、基準方向Z軸)の機械構成を有する5軸加工機11Aを想定している。この場合、R(α)はZ軸まわりの回転行列、R(β)はY軸まわりの回転行列、αは加工プログラムのC軸の指令位置、βは加工プログラムのB軸の指令位置となる。   Further, in the first embodiment, as described above, a 5-axis processing machine 11A having a mixed-type (tool side B axis, table side C axis, reference direction Z axis) machine configuration is assumed. In this case, R (α) is the rotation matrix around Z axis, R (β) is the rotation matrix around Y axis, α is the command position of C axis of machining program, and β is the command position of B axis of machining program .

さらに、上記式(1)に用いられる各種のパラメータは、ワークと工具との相対的な位置関係によって決定されるものである。このため、多軸加工機11の装置構成、工具軸(主軸)の基準方向の向き、および工具の種類等に応じて様々な状況があり得るが、各パラメータを適宜設定することにより、任意の状況に対して上記式(1)は適用可能である。   Furthermore, various parameters used in the above equation (1) are determined by the relative positional relationship between the work and the tool. For this reason, there may be various situations depending on the device configuration of the multi-axis processing machine 11, the orientation of the reference direction of the tool axis (spindle), the type of tool, etc. The above equation (1) is applicable to the situation.

指令位置書換部35は、工具先端点の指令位置を補正基準点の位置に書き換えるものである。本第1実施形態において、指令位置書換部35は、ブロックバッファ22内のブロックのうち、補正基準点が算出された各ブロックについて、工具先端点の指令位置を補正基準点の位置に自動的に書き換える。これにより、工具姿勢を補正する場合、補正基準点が基準となるため、工具による切削面が変化せず、ワークの加工面に対する削り込みが発生しない。   The commanded position rewriting unit 35 rewrites the commanded position of the tool tip point to the position of the correction reference point. In the first embodiment, the command position rewriting unit 35 automatically sets the command position of the tool tip point to the position of the correction reference point for each block of the block buffer 22 for which the correction reference point is calculated. rewrite. As a result, when correcting the tool posture, the correction reference point is a reference, so the cutting surface by the tool does not change, and the cutting of the work surface does not occur.

また、本第1実施形態において、指令位置書換部35は、工具先端点の指令位置を補正基準点の位置に書き換えた場合、各ブロックで指令される5軸座標変換のパラメータ設定を適宜変更するようになっている。例えば、ボールエンドミルを使用する場合であれば、工具先端点の指令位置と補正基準点の位置との距離分だけ、各ブロックで指令される工具長を短く設定するようになっている。これにより、ワークを実際に加工する点の位置を変えることなく、5軸加工機11Aによって制御される点だけが内側にオフセットされる。   In the first embodiment, when the commanded position rewriting unit 35 rewrites the commanded position of the tool tip point to the position of the correction reference point, the parameter setting of the five-axis coordinate conversion commanded in each block is appropriately changed. It is supposed to be. For example, in the case of using a ball end mill, the tool length commanded in each block is set short by the distance between the commanded position of the tool tip point and the position of the correction reference point. As a result, only the point controlled by the 5-axis processing machine 11A is offset inward without changing the position of the point where the workpiece is actually processed.

加工プログラム補正部36は、各ブロックにおける工具先端点の指令位置および/または工具姿勢の指令角度を補正するものである。本第1実施形態において、加工プログラム補正部36は、指令位置書換部35によって書き換えられた補正基準点での新たな指令位置について、指令位置や指令角度を補正する。また、加工プログラム補正部36は、指令位置書換部35によって書き換えられていない場合には、元の指令位置について、指令位置や指令角度を補正する。なお、具体的な補正方法としては、上述した特許文献1や、本願発明者らによる特願2016−94687号に係る工具姿勢の補正等、各種の補正が適用可能である。   The machining program correction unit 36 corrects the commanded position of the tool tip point in each block and / or the commanded angle of the tool attitude. In the first embodiment, the processing program correction unit 36 corrects the command position and the command angle with respect to a new command position at the correction reference point rewritten by the command position rewriting unit 35. In addition, when not being rewritten by the command position rewriting unit 35, the processing program correction unit 36 corrects the command position and the command angle with respect to the original command position. In addition, as a specific correction method, various corrections such as correction of a tool posture according to Patent Document 1 described above or Japanese Patent Application No. 2016-94687 by the present inventors can be applied.

なお、本第1実施形態において、加工プログラム補正部36は、1ブロックずつ順次補正するようになっている。しかしながら、適用する補正方法によっては、補正対象のブロックの前後における複数のブロックを用いて補正する場合もある。この場合には、指令位置書換部35によって書き換えられたブロックを一旦ブロックバッファ22に保存し、当該ブロックバッファ22から必要なブロックを複数読み出すようにしてもよい。   In the first embodiment, the machining program correction unit 36 is configured to sequentially correct one block at a time. However, depending on the correction method to be applied, correction may be performed using a plurality of blocks before and after the block to be corrected. In this case, the block rewritten by the command position rewriting unit 35 may be temporarily stored in the block buffer 22, and a plurality of necessary blocks may be read from the block buffer 22.

また、加工プログラム補正部36は、工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度のうち、いずれか一方のみを補正してもよく、双方を補正してもよい。また、回転軸が複数ある場合には、いずれか一つまたは二以上の回転軸の指令角度を補正してもよく、全ての回転軸の指令角度を補正してもよい。   Further, the machining program correction unit 36 may correct only one of the command position of the tool tip point and the command angle of the tool posture, or may correct both of them. Further, when there are a plurality of rotation axes, the command angles of any one or two or more rotation axes may be corrected, or the command angles of all the rotation axes may be corrected.

命令信号補間部37は、5軸加工機11Aへの命令信号を補間処理し、当該命令信号を実行させるものである。本第1実施形態において、命令信号補間部37は、ブロックバッファ22に格納されている補正後のブロックを順次読み出して各軸の指令位置を求める補間演算を実行する。そして、各軸の移動指令量を、X軸サーボアンプ、Y軸サーボアンプ、Z軸サーボアンプ、B軸サーボアンプおよびC軸サーボアンプのそれぞれへ出力し、当該ブロックに応じた動作を5軸加工機11Aに実行させるようになっている。   The command signal interpolation unit 37 interpolates the command signal to the 5-axis processing machine 11A, and executes the command signal. In the first embodiment, the command signal interpolation unit 37 sequentially reads out the blocks after correction stored in the block buffer 22 and executes an interpolation operation for obtaining the command position of each axis. Then, the movement command amount of each axis is output to each of the X-axis servo amplifier, Y-axis servo amplifier, Z-axis servo amplifier, B-axis servo amplifier and C-axis servo amplifier, and 5-axis processing according to the block It is designed to be executed by machine 11A.

つぎに、本第1実施形態の数値制御装置1Aおよびこれを備えた5軸加工機11Aによる作用について説明する。   Next, the operation of the numerical control device 1A of the first embodiment and the 5-axis processing machine 11A including the same will be described.

まず、本第1実施形態の数値制御装置1Aによって5軸加工機11Aを制御しワークの加工を行う場合、図8に示すように、加工プログラム取得部31が、外部記憶装置10から加工プログラムを取得する(ステップS1)。加工プログラムを外部記憶装置10に保存することで、数値制御装置1A側のメモリを増設することなく、ファイルサイズの大きな加工プログラムを処理することが可能となる。   First, when the 5-axis processing machine 11A is controlled by the numerical control device 1A of the first embodiment to process a workpiece, as shown in FIG. 8, the processing program acquisition unit 31 acquires the processing program from the external storage device 10. Acquire (step S1). By storing the processing program in the external storage device 10, it is possible to process a processing program having a large file size without adding a memory on the numerical control device 1A side.

つぎに、加工プログラム解析部32が、加工プログラム取得部31によって取得された加工プログラムを解析し(ステップS2)、その解析結果としてのブロックをブロックバッファ22へ順次格納する(ステップS3)。これにより、ブロックバッファ22には、工具先端点(直線軸3軸)の指令位置、工具姿勢(回転軸2軸)の指令角度等を含む各ブロックが格納される。   Next, the processing program analysis unit 32 analyzes the processing program acquired by the processing program acquisition unit 31 (step S2), and blocks as analysis results are sequentially stored in the block buffer 22 (step S3). As a result, each block including the command position of the tool tip (three linear axes) and the command angle of the tool posture (two rotational axes) is stored in the block buffer 22.

上述したステップS1〜S3の各処理は、加工プログラムを構成する全ブロックが取得されるまで繰り返された後(ステップS4)、終了する。また、これらの処理と同時並行して、図9に示す加工プログラムの補正処理が実行される。そして、補正されたブロックから順次、命令信号補間部37によって命令信号へ補間処理された後、5軸加工機11Aへ出力されて実行されることとなる。   The processes in steps S1 to S3 described above are repeated until all blocks constituting the machining program are acquired (step S4), and the process ends. Further, simultaneously with these processes, the correction process of the machining program shown in FIG. 9 is executed. Then, after the corrected block is sequentially interpolated by the command signal interpolation unit 37 into a command signal, the command signal is output to the 5-axis processing machine 11A and executed.

具体的には、図9に示すように、パラメータnが1に初期化されると(ステップS11)、ブロックバッファ22から第nブロックが取得される(ステップS12)。そして、当該第nブロックについて、工具先端点判定部33が、工具先端点の指令値が先端刃先を想定しているか否かを判定する(ステップS13)。当該判定の結果、指令値が先端中心を想定している場合(ステップS13:NO)、指令位置を書き換えなくても、工具姿勢の補正による削り込みは発生しないため、後述する補正処理(ステップS16)へ進む。   Specifically, as shown in FIG. 9, when the parameter n is initialized to 1 (step S11), the nth block is obtained from the block buffer 22 (step S12). Then, for the n-th block, the tool tip determination unit 33 determines whether or not the command value of the tool tip assumes the tip of the tip (step S13). As a result of the determination, if the command value assumes the center of the tip (step S13: NO), no cutting occurs due to the correction of the tool posture even if the command position is not rewritten. Go to).

一方、ステップS13における判定の結果、指令値が先端刃先を想定している場合(ステップS13:YES)、補正基準点算出部34が、工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度と、工具の寸法とに基づいて、補正基準点を算出する(ステップS14)。これにより、使用する工具の種類に関わらず、工具による切削面を変えることなくワークに対する工具姿勢を補正しうる補正基準点が算出される。   On the other hand, as a result of the determination in step S13, when the command value assumes the tip cutting edge (step S13: YES), the correction reference point calculation unit 34 determines the command position of the tool tip point and the command angle of the tool attitude, and the tool The correction reference point is calculated on the basis of the dimensions of (step S14). As a result, regardless of the type of tool to be used, a correction reference point capable of correcting the tool posture with respect to the workpiece without changing the cutting surface by the tool is calculated.

また、本第1実施形態において、補正基準点算出部34は、補正基準点の算出に際して、上記式(1)を使用する。これにより、5軸加工機11Aの装置構成、工具軸(主軸)の基準方向の向き、および工具の種類に応じた各種のパラメータを上記式(1)に適宜代入するだけで、補正基準点の位置が簡便に算出される。   Further, in the first embodiment, the correction reference point calculation unit 34 uses the above equation (1) when calculating the correction reference point. As a result, by merely substituting various parameters according to the apparatus configuration of the 5-axis processing machine 11A, the direction of the reference direction of the tool axis (spindle), and the type of tool into the above equation (1), The position is easily calculated.

つづいて、指令位置書換部35が、工具先端点の指令位置をステップS14で算出された補正基準点の指令位置に書き換える(ステップS15)。これにより、指令値が先端刃先であることを想定した加工プログラムであっても、工具姿勢の補正による悪影響を受けない加工プログラムに自動的に書き換えられる。   Subsequently, the command position rewriting unit 35 rewrites the command position of the tool tip point to the command position of the correction reference point calculated in step S14 (step S15). As a result, even if the processing program assumes that the command value is the tip cutting edge, it is automatically rewritten to a processing program that is not adversely affected by the correction of the tool posture.

つぎに、加工プログラム補正部36が、工具先端点の指令位置および/または工具姿勢の指令角度を補正する(ステップS16)。このとき、先端刃先が想定されていた指令値については、全て補正基準点に書き換えられている。このため、当該補正基準点を基準として工具姿勢が補正されるため、工具による切削面が変化せず、ワークの加工面に対する削り込みの発生が防止される。   Next, the machining program correction unit 36 corrects the commanded position of the tool tip point and / or the commanded angle of the tool attitude (step S16). At this time, all the command values for which the tip of the tip was assumed are rewritten as correction reference points. For this reason, since the tool posture is corrected based on the correction reference point, the cutting surface by the tool does not change, and the occurrence of shaving on the processing surface of the workpiece is prevented.

また、加工プログラムを補正することにより、工具姿勢のブレが解消されて加工面の面品位が向上するとともに、加工経路上の移動方向がきれいに揃うため、加工時間が短縮する。さらに、指令角度の補正量を大きくしても工具による切削面は変化しないため、工具の切削面が変わらない範囲で、補正量の制限を緩和することができる。   Further, by correcting the processing program, the deviation of the tool posture is eliminated and the surface quality of the processing surface is improved, and the moving direction on the processing path is well aligned, so that the processing time is shortened. Furthermore, since the cutting surface by the tool does not change even if the correction amount of the command angle is increased, the limitation of the correction amount can be relaxed within the range in which the cutting surface of the tool does not change.

つづいて、パラメータnがインクリメントされ(ステップS17)、当該パラメータnが全ブロック数を超えたか否かが判定される(ステップS18)。当該判定の結果、全ブロック数を超えていなければ(ステップS18:NO)、再びステップS12に戻り、上述したステップS12からステップS17までの処理を繰り返す。一方、パラメータnが全ブロック数を超えていれば(ステップS18:YES)、本処理を終了する。なお、本第1実施形態では、1ブロックずつ処理しているが、この構成に限定されるものではなく、複数ブロックを使用して補正してもよい。   Subsequently, the parameter n is incremented (step S17), and it is determined whether the parameter n exceeds the total number of blocks (step S18). As a result of the determination, if the total number of blocks is not exceeded (step S18: NO), the process returns to step S12 again, and the above-described processes from step S12 to step S17 are repeated. On the other hand, if the parameter n exceeds the total number of blocks (step S18: YES), this process ends. In the first embodiment, although processing is performed block by block, the present invention is not limited to this configuration, and correction may be performed using a plurality of blocks.

なお、上述した各処理が実行されるのと同時並行して、命令信号補間部37は、ブロックバッファ22内のブロックを順次読み出して補間処理し、5軸加工機11Aに命令信号を出力する。これにより、補正前のブロックが順次先読みされて補正されながら、命令信号補間部37が補正後のブロックに基づく命令信号を順次出力することが可能となる。   The instruction signal interpolation unit 37 sequentially reads out and interpolates the blocks in the block buffer 22 and outputs an instruction signal to the 5-axis processing machine 11A in parallel with the execution of each of the above-described processes. This makes it possible for the command signal interpolation unit 37 to sequentially output command signals based on the blocks after correction, while sequentially pre-reading and correcting the blocks before correction.

以上のような本第1実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
1.工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムに対しても、加工面に対する削り込みを発生させることなく工具姿勢を補正でき、加工面の面品位を向上するとともに、加工時間を短縮することができる。
2.加工プログラムの補正量の制限を緩和することができ、補正による効果を最大限に享受することができる。
3.工具先端点として先端刃先を想定する加工プログラムを生成しても、自動的に補正基準点が算出されて書き換えられるため、ユーザの好みに応じて先端刃先を選択し易くすることができる。
4.形状が異なる工具であっても、補正基準点の位置を簡便に算出することができる。
According to the first embodiment as described above, the following effects can be obtained.
1. The tool posture can be corrected without generating shavings on the processing surface even for a processing program that assumes the tip end as a tool tip point, and the surface quality of the processing surface can be improved and the processing time can be shortened. .
2. The limitation of the correction amount of the processing program can be relaxed, and the effect of the correction can be enjoyed to the maximum.
3. Even if a processing program that assumes the tip end as the tool tip is generated, the correction reference point is automatically calculated and rewritten, so that the tip can be easily selected according to the user's preference.
4. Even with tools having different shapes, the position of the correction reference point can be easily calculated.

つぎに、本発明に係る加工プログラム処理装置1およびこれを備えた多軸加工機11の第2実施形態として、コンピュータ支援製造装置(以下、「CAM装置」という)1Bおよびこれを備えた5軸加工機11Aについて説明する。なお、第2実施形態の構成のうち、上述した第1実施形態と同一もしくは相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。   Next, as a second embodiment of a processing program processing device 1 according to the present invention and a multi-axis processing machine 11 provided with the same, a computer-aided manufacturing device (hereinafter referred to as "CAM device") 1B and 5 axes provided with this The processing machine 11A will be described. In the configuration of the second embodiment, the same or corresponding components as or to those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

本第2実施形態の特徴は、多軸加工機11で利用可能な加工プログラムの生成および編集を行うCAM装置1Bに、上述した工具先端点判定部33、補正基準点算出部34および指令位置書換部35を実装した点にある。   The feature of the second embodiment is that the above-described tool tip point determination unit 33, correction reference point calculation unit 34, and command position rewriting are performed on the CAM device 1B that generates and edits a processing program that can be used by the multi-axis processing machine 11. The point is that the part 35 is implemented.

本第2実施形態のCAM装置1Bは、図10に示すように、コンピュータ支援設計装置(以下、「CAD装置12」という)で生成されたCADデータに基づいて、5軸加工機11Aで利用可能な加工プログラムの生成および編集を行うためのものである。以下、各構成について説明する。   As shown in FIG. 10, the CAM device 1B of the second embodiment can be used in the 5-axis processing machine 11A based on CAD data generated by a computer aided design device (hereinafter referred to as "CAD device 12"). To generate and edit various processing programs. Each component will be described below.

CAD装置12は、一般的なオペレーティングシステムが搭載されたパーソナルコンピュータ等によって構成されている。本第2実施形態において、CAD装置12は、図示しない表示手段や入力手段を用いることにより、加工しようとする工作物の3次元形状を定義するCADデータを生成するようになっている。   The CAD device 12 is configured by a personal computer or the like equipped with a general operating system. In the second embodiment, the CAD device 12 generates CAD data that defines a three-dimensional shape of a workpiece to be machined by using display means and input means (not shown).

CAM装置1Bは、一般的なオペレーティングシステムが搭載されたコンピュータ等によって構成されている。本第2実施形態において、CAM装置1Bは、図10に示すように、主として、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段3が演算処理を行う際のワーキングエリアとして機能する記憶手段2と、記憶手段2にインストールされたCAM用プログラム1bを実行することにより、各種の演算処理を実行する演算処理手段3とを有している。以下、各構成手段について説明する。   The CAM device 1B is configured by a computer or the like equipped with a general operating system. In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the CAM device 1B mainly stores various data, and the storage unit 2 which functions as a working area when the arithmetic processing unit 3 performs arithmetic processing, The CAM program 1 b installed in the storage unit 2 is executed to have operation processing unit 3 that executes various types of arithmetic processing. Each constituent means will be described below.

なお、本第2実施形態において、CAM装置1Bは、CAD装置12と別体として構成されているがこの構成に限定されるものではない。すなわち、CAD装置12によるCADデータ生成機能を兼ね備えたCAM装置1Bとして構成してもよい。また、本第2実施形態において、CAM装置1Bは、5軸加工機11Aに加工プログラムを転送可能に接続されているが、この構成に限定されるものではなく、スタンドアローンとしてもよい。   In the second embodiment, the CAM device 1B is configured separately from the CAD device 12, but the present invention is not limited to this configuration. That is, it may be configured as a CAM device 1 B having a CAD data generation function by the CAD device 12. Further, in the second embodiment, the CAM device 1B is connected to the 5-axis processing machine 11A so that the processing program can be transferred. However, the present invention is not limited to this configuration, and may be stand alone.

記憶手段2は、図10に示すように、プログラム記憶部21と、加工プログラム記憶部23とを有している。プログラム記憶部21には、本第2実施形態のCAM装置1Bを制御するためのCAM用プログラム1bがインストールされている。そして、演算処理手段3が、当該CAM用プログラム1bを実行することにより、コンピュータを後述する各構成部としてとして機能させるようになっている。   As shown in FIG. 10, the storage unit 2 includes a program storage unit 21 and a processing program storage unit 23. In the program storage unit 21, a CAM program 1b for controlling the CAM device 1B of the second embodiment is installed. Then, the arithmetic processing means 3 causes the computer to function as each component described later by executing the CAM program 1b.

加工プログラム記憶部23は、CAM装置1Bによって生成および編集された加工プログラムを記憶するものである。本第2実施形態において、加工プログラム記憶部23は、後述する加工プログラム生成部39によって生成された加工プログラム、図示しない加工プログラム編集部によって編集された加工プログラム、および加工プログラム補正部36によって補正された後の加工プログラムを記憶するようになっている。   The processing program storage unit 23 stores the processing program generated and edited by the CAM device 1B. In the second embodiment, the processing program storage unit 23 is corrected by a processing program generated by a processing program generation unit 39 described later, a processing program edited by a processing program editing unit (not shown), and a processing program correction unit 36. It is designed to store the processing program after the

つぎに、演算処理手段3は、記憶手段2にインストールされたCAM用プログラム1bを実行することにより、図10に示すように、工具経路データ生成部38と、加工プログラム生成部39と、工具先端点判定部33と、補正基準点算出部34と、指令位置書換部35と、加工プログラム補正部36と、加工プログラム転送部40として機能するようになっている。以下、各構成部について説明する。   Next, the arithmetic processing unit 3 executes the CAM program 1b installed in the storage unit 2 to generate a tool path data generation unit 38, a processing program generation unit 39, and a tool tip as shown in FIG. It functions as a point determination unit 33, a correction reference point calculation unit 34, a command position rewriting unit 35, a processing program correction unit 36, and a processing program transfer unit 40. Each component will be described below.

工具経路データ生成部38は、メインプロセッサで構成されており、CADデータから工具経路データ(CLデータ)を生成するものである。本第2実施形態において、工具経路データ生成部38は、CAD装置12で生成された工作物のCADデータを取得するとともに、経路生成情報(工具形状、面に対する工具姿勢、送りピッチ等)を取得する。そして、工具経路データ生成部38は、これらCADデータと経路生成情報とからワーク座標系における各工具移動位置の工具中心点を算出し、工具軸(主軸)の方向を表す工具軸ベクトルを算出するようになっている。   The tool path data generation unit 38 is constituted by a main processor, and generates tool path data (CL data) from CAD data. In the second embodiment, the tool path data generation unit 38 acquires CAD data of the workpiece generated by the CAD device 12 and acquires path generation information (tool shape, tool attitude with respect to surface, feed pitch, etc.) Do. Then, the tool path data generation unit 38 calculates the tool center point of each tool movement position in the work coordinate system from the CAD data and the path generation information, and calculates the tool axis vector representing the direction of the tool axis (spindle) It is supposed to be.

また、5軸加工機11Aでは、工具が工作物に対して任意の姿勢をとれることから、主軸側(主軸、工具、チャック等)とテーブル側(テーブル、治具、工作物等)との干渉が問題となる。このため、工具経路データ生成部38は、当該干渉の有無を確認し、干渉がある場合は、当該干渉を回避するように工具姿勢等を変更する。以上のようにして、ワーク座標系における工具経路データ(CLデータ)が生成される。   Further, in the 5-axis processing machine 11A, since the tool can take any posture with respect to the workpiece, interference between the spindle side (spindle, tool, chuck etc.) and the table side (table, jig, workpiece etc.) Is a problem. Therefore, the tool path data generation unit 38 confirms the presence or absence of the interference, and when there is interference, changes the tool posture or the like so as to avoid the interference. As described above, tool path data (CL data) in the workpiece coordinate system is generated.

加工プログラム生成部39は、ポストプロセッサで構成されており、工具経路データから加工プログラムを生成するものである。本第2実施形態において、加工プログラム生成部39は、工具経路データ生成部38によって生成された工具経路データを取得するとともに、工作機械ごとに予め設定された工作機械データを取得する。そして、これら工具経路データおよび工作機械データに基づいて、加工プログラム生成部39は、工具経路データを構成する工具軸ベクトルから回転軸の回転角度を算出する。   The machining program generation unit 39 is configured by a post processor, and generates a machining program from tool path data. In the second embodiment, the machining program generation unit 39 acquires tool path data generated by the tool path data generation unit 38 and acquires machine tool data preset for each machine tool. Then, based on the tool path data and the machine tool data, the processing program generation unit 39 calculates the rotation angle of the rotation axis from the tool axis vector constituting the tool path data.

続いて、加工プログラム生成部39は、当該回転角度および前記ワーク座標系における工具先端点に基づいて、当該回転軸が回転した後の絶対座標系における工具先端点を算出する。そして、加工プログラム生成部39は、工具経路を幾つかに分割して位置偏差を許容値以下に抑えるリニアライゼーション処理を行った後、予め設定された加工条件データに基づいて、送り速度制御処理、主軸回転速度制御処理を順次実行する。以上のようにして、多軸加工機11で利用可能な加工プログラム(NCデータ)が生成され、当該加工プログラムを構成する複数のブロックが加工プログラム記憶部23に保存されるようになっている。   Subsequently, based on the rotation angle and the tool tip point in the workpiece coordinate system, the processing program generation unit 39 calculates the tool tip point in the absolute coordinate system after the rotation axis is rotated. Then, the processing program generation unit 39 divides the tool path into several parts and performs linearization processing to suppress the positional deviation to an allowable value or less, and then performs feed speed control processing based on processing condition data set in advance. The spindle rotational speed control process is sequentially executed. As described above, a machining program (NC data) usable by the multi-axis machining device 11 is generated, and a plurality of blocks constituting the machining program are stored in the machining program storage unit 23.

工具先端点判定部33は、上述した第1実施形態と同様、加工プログラムの指令値が想定している工具先端点を判定するものである。本第2実施形態において、工具先端点判定部33は、加工プログラム記憶部23に記憶されている加工プログラムを参照し、工具先端点として先端刃先が想定されているか否かを判定するようになっている。   The tool tip point determination unit 33 determines the tool tip point assumed by the command value of the machining program, as in the first embodiment described above. In the second embodiment, the tool tip determination unit 33 refers to the processing program stored in the processing program storage unit 23 and determines whether or not the tip is assumed as the tool tip. ing.

補正基準点算出部34は、上述した第1実施形態と同様、工具による切削面を変えることなくワークに対する工具姿勢を補正しうる補正基準点を算出するものである。本第2実施形態において、補正基準点算出部34は、工具先端点として先端刃先が想定されているブロックのそれぞれについて、補正基準点を算出するようになっている。   The correction reference point calculation unit 34 calculates a correction reference point that can correct the tool posture with respect to the workpiece without changing the cutting surface by the tool, as in the first embodiment described above. In the second embodiment, the correction reference point calculation unit 34 is configured to calculate the correction reference point for each of the blocks in which the cutting edge is assumed as the tool tip point.

指令位置書換部35は、上述した第1実施形態と同様、工具先端点の指令位置を補正基準点の位置に書き換えるものである。本第2実施形態において、指令位置書換部35は、補正基準点が算出されたブロックのそれぞれについて、当該ブロックの指令位置を補正基準点の位置に書き換えるようになっている。   The commanded position rewriting unit 35 rewrites the commanded position of the tool tip point to the position of the correction reference point, as in the first embodiment described above. In the second embodiment, the command position rewriting unit 35 rewrites the command position of the block to the position of the correction reference point for each of the blocks for which the correction reference point has been calculated.

加工プログラム補正部36は、上述した第1実施形態と同様、各ブロックにおける指令位置および/または指令角度を補正するものである。本第2実施形態において、加工プログラム補正部36は、各ブロックにおける指令位置および/または指令角度について、各種の補正を行うようになっている。   The processing program correction unit 36 corrects the command position and / or the command angle in each block, as in the first embodiment described above. In the second embodiment, the machining program correction unit 36 performs various corrections on the command position and / or command angle in each block.

なお、本第2実施形態では、補正処理の終了後、補正前の指令位置や指令角度が、補正後の指令位置や指令角度によって上書きされる。そして、補正基準点に書き換えられたブロックについては、補正後の指令位置に基づいて、再度、工具先端点(先端刃先)の指令位置に変換されるようになっている。   In the second embodiment, after the end of the correction process, the command position and the command angle before the correction are overwritten by the command position and the command angle after the correction. And about the block rewritten to the correction | amendment reference point, based on the command position after correction | amendment, it is converted into the command position of a tool front-end | tip point (tip tip) again.

加工プログラム転送部40は、CAM装置1Bによって生成、編集または補正された加工プログラムを多軸加工機11へ転送するものである。本第2実施形態において、加工プログラム転送部40は、加工プログラム補正部36によって、各ブロックの指令位置や指令角度が補正された加工プログラムを図示しない有線通信手段または無線通信手段によって転送するようになっている。なお、上述したとおり、CAM装置1Bをスタンドアローンで使用する場合、加工プログラム転送部40を機能させる必要はない。   The processing program transfer unit 40 transfers the processing program generated, edited or corrected by the CAM device 1 B to the multi-axis processing machine 11. In the second embodiment, the processing program transfer unit 40 transfers the processing program in which the command position and the command angle of each block have been corrected by the processing program correction unit 36 by wired communication means or wireless communication means (not shown). It has become. As described above, when using the CAM device 1B in a stand-alone manner, there is no need to cause the processing program transfer unit 40 to function.

以上のような本第2実施形態のCAM装置1Bおよびこれを備えた5軸加工機11Aによれば、工具先端点判定部33によって、先端刃先を想定していると判定されたブロックについては、補正基準点算出部34によって補正基準点が算出され、指令位置書換部35によって工具先端点の指令値が補正基準点の位置に書き換えられる。このため、上述した第1実施形態と同様の作用効果を奏するとともに、本発明に係る工具先端点判定機能、補正基準点算出機能および指令位置書換機能をCAM装置1Bに実装することができる。   According to the CAM device 1B of the second embodiment and the five-axis processing machine 11A having the same as described above, the block determined to have the tip of the tip by the tool tip point determination unit 33 The correction reference point is calculated by the correction reference point calculation unit 34, and the command value of the tool tip point is rewritten by the command position rewriting unit 35 to the position of the correction reference point. Therefore, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained, and the tool tip determination function, the correction reference point calculation function, and the command position rewriting function according to the present invention can be implemented in the CAM device 1B.

なお、本発明に係る加工プログラム処理装置1は、上述した第1実施形態の数値制御装置1Aや、第2実施形態のCAM装置1B以外にも、パーソナルコンピュータやタブレット等の独立したコンピュータ装置によって実施することができる。この場合、当該コンピュータ装置には、上述した工具先端点判定部33、補正基準点算出部34、指令位置書換部35、加工プログラム補正部36および加工プログラム転送部40が実装される。   The processing program processing device 1 according to the present invention is implemented by an independent computer device such as a personal computer or a tablet besides the numerical control device 1A of the first embodiment and the CAM device 1B of the second embodiment. can do. In this case, the tool tip determination unit 33, the correction reference point calculation unit 34, the command position rewriting unit 35, the processing program correction unit 36, and the processing program transfer unit 40 are mounted on the computer device.

つぎに、本発明に係る加工プログラム処理装置1およびこれを備えた多軸加工機11の具体的な実施例について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の各実施例によって示される特徴に限定されるものではない。   Below, the concrete Example of the processing program processing apparatus 1 which concerns on this invention, and the multi-axis processing machine 11 provided with this is described. The technical scope of the present invention is not limited to the features shown by the following embodiments.

なお、以下の各実施例では、多軸加工機11として、図2に示すような混合形の5軸加工機11Aを想定した。そして、上述した補正基準点の一般的な算出式(1)を刃先の形状が異なる工具ごとに具体化する検討を行った。   In each of the following embodiments, a mixed-type 5-axis processing machine 11A as shown in FIG. 2 is assumed as the multi-axis processing machine 11. Then, the general calculation formula (1) of the correction reference point described above was studied to be embodied for each tool having a different shape of the cutting edge.

本実施例1では、上述したボールエンドミルおよびテーパーボールエンドミルについて、補正基準点の位置を算出する算出式を検討した。ボールエンドミルの場合、上記式(1)におけるベクトルP’−P(Z軸に向けられた工具の先端刃先Pから補正基準点P’までのベクトル)は、球状部のボール半径をrとした場合、図11に示すように、(0,0,r)で表される。 In the first embodiment, a calculation formula for calculating the position of the correction reference point was examined for the ball end mill and the tapered ball end mill described above. In the case of a ball end mill, the vector P 0 '-P 0 (the vector from the tip edge P 0 of the tool tip directed to the Z axis to the correction reference point P 0 ') in the above equation (1) In the case of r, as shown in FIG. 11, it is represented by (0, 0, r).

したがって、多軸加工機11が、直交する3つの直線軸(X軸,Y軸,Z軸)と、2つの回転軸(B軸,C軸)を有する5軸加工機11Aであって、工具がZ軸方向に向けられたボールエンドミルまたはテーパーボールエンドミルの場合、上述した一般式(1)は、上記式(2)を用いて、下記式(3)によって表される。

Figure 2019070953
ただし、各符号は以下を表す。
P’x:補正基準点のX座標
P’y:補正基準点のY座標
P’z:補正基準点のZ座標
Px:工具先端点のX座標
Py:工具先端点のY座標
Pz:工具先端点のZ座標
Pb:B軸の指令角度
Pc:C軸の指令角度
r:ボール半径 Therefore, the multi-axis processing machine 11 is a 5-axis processing machine 11A having three linear axes (X axis, Y axis, Z axis) and two rotation axes (B axis, C axis) orthogonal to each other. In the case of a ball end mill or a tapered ball end mill in which is oriented in the Z-axis direction, the general formula (1) described above is represented by the following formula (3) using the above formula (2).
Figure 2019070953
However, each code represents the following.
P'x: X coordinate of correction reference point P'y: Y coordinate of correction reference point P'z: Z coordinate of correction reference point Px: X coordinate of tool tip point Py: Y coordinate of tool tip point Pz: tool tip Point Z coordinate Pb: command angle of B axis Pc: command angle of C axis r: ball radius

以上のような本実施例1によれば、ボールエンドミルまたはテーパーボールエンドミルを装着した5軸加工機11Aにおいては、上記式(3)を用いることで、補正基準点の位置が容易に算出されることが示された。   According to the first embodiment as described above, the position of the correction reference point can be easily calculated by using the above equation (3) in the 5-axis processing machine 11A equipped with the ball end mill or the tapered ball end mill. It was shown.

本実施例2では、上述したスクエアエンドミルおよびテーパースクエアエンドミルについて、補正基準点の位置を算出する算出式を検討した。スクエアエンドミルの場合、上記式(1)におけるベクトルP’−P(Z軸に向けられた工具の先端刃先Pから補正基準点P’までのベクトル)は、刃部の半径をdとした場合、図12に示すように、(d,0,0)で表される。 In the second embodiment, a calculation formula for calculating the position of the correction reference point was examined for the above-described square end mill and tapered square end mill. In the case of a square end mill, the vector P 0 '-P 0 (the vector from the tip edge P 0 of the tool pointed to the Z axis to the correction reference point P 0 ') in the above equation (1) In this case, as shown in FIG. 12, it is represented by (d, 0, 0).

したがって、多軸加工機11が、直交する3つの直線軸(X軸,Y軸,Z軸)と、2つの回転軸(B軸,C軸)を有する5軸加工機11Aであって、工具がZ軸方向にスクエアエンドミルまたはテーパースクエアエンドミルの場合、上述した一般式(1)は、上記式(2)を用いて、下記式(4)によって表される。

Figure 2019070953
ただし、各符号は以下を表す。
P’x:補正基準点のX座標
P’y:補正基準点のY座標
P’z:補正基準点のZ座標
Px:工具先端点のX座標
Py:工具先端点のY座標
Pz:工具先端点のZ座標
Pb:B軸の指令角度
Pc:C軸の指令角度
d:刃部の半径 Therefore, the multi-axis processing machine 11 is a 5-axis processing machine 11A having three linear axes (X axis, Y axis, Z axis) and two rotation axes (B axis, C axis) orthogonal to each other. When Z is a square end mill or a tapered square end mill in the Z-axis direction, the general formula (1) described above is represented by the following formula (4) using the above formula (2).
Figure 2019070953
However, each code represents the following.
P'x: X coordinate of correction reference point P'y: Y coordinate of correction reference point P'z: Z coordinate of correction reference point Px: X coordinate of tool tip point Py: Y coordinate of tool tip point Pz: tool tip Point Z coordinate Pb: command angle of B axis Pc: command angle of C axis d: radius of blade

以上のような本実施例2によれば、スクエアエンドミルまたはテーパースクエアエンドミルを装着した5軸加工機11Aにおいては、上記式(4)を用いることで、補正基準点の位置が容易に算出されることが示された。   According to the second embodiment as described above, the position of the correction reference point can be easily calculated by using the above equation (4) in the 5-axis processing machine 11A equipped with the square end mill or the tapered square end mill. It was shown.

本実施例3では、上述したラジアスエンドミルおよびテーパーラジアスエンドミルについて、補正基準点の位置を算出する算出式を検討した。ラジアスエンドミルの場合、上記式(1)におけるベクトルP’−P(Z軸に向けられた工具の先端刃先Pから補正基準点P’までのベクトル)は、刃部の半径をdとし、丸みのコーナ半径をrとした場合、図13に示すように、(d−r,0,r)で表される。 In the third embodiment, a calculation formula for calculating the position of the correction reference point was examined for the radius end mill and the tapered radius end mill described above. In the case of a radius end mill, the vector P 0 '-P 0 (the vector from the tip edge P 0 of the tool pointed to the Z axis to the correction reference point P 0 ') in the above equation (1) Assuming that the corner radius of the roundness is r, as shown in FIG. 13, it is represented by (d−r, 0, r).

したがって、多軸加工機11が、直交する3つの直線軸(X軸,Y軸,Z軸)と、2つの回転軸(B軸,C軸)を有する5軸加工機11Aであって、工具がZ軸方向に向けられたラジアスエンドミルまたはテーパーラジアスエンドミルの場合、上述した一般式(1)は、上記式(2)を用いて、下記式(5)によって表される。

Figure 2019070953
だだし、各符号は以下を表す。
P’x:補正基準点のX座標
P’y:補正基準点のY座標
P’z:補正基準点のZ座標
Px:工具先端点のX座標
Py:工具先端点のY座標
Pz:工具先端点のZ座標
Pb:Y軸の指令角度
Pc:Z軸の指令角度
d:刃部の半径
r:コーナ半径 Therefore, the multi-axis processing machine 11 is a 5-axis processing machine 11A having three linear axes (X axis, Y axis, Z axis) and two rotation axes (B axis, C axis) orthogonal to each other. In the case of a radius end mill or a tapered radius end mill in which Z is oriented in the Z-axis direction, the general formula (1) described above is represented by the following formula (5) using the above formula (2).
Figure 2019070953
However, each code represents the following.
P'x: X coordinate of correction reference point P'y: Y coordinate of correction reference point P'z: Z coordinate of correction reference point Px: X coordinate of tool tip point Py: Y coordinate of tool tip point Pz: tool tip Point Z coordinate Pb: command angle of Y axis Pc: command angle of Z axis d: radius of blade r: corner radius

以上のような本実施例3によれば、ラジアスエンドミルまたはテーパーラジアスエンドミルを装着した5軸加工機11Aにおいては、上記式(5)を用いることで、補正基準点の位置が容易に算出されることが示された。   According to Example 3 as described above, in the 5-axis processing machine 11A equipped with a radius end mill or a tapered radius end mill, the position of the correction reference point can be easily calculated by using the above equation (5). It was shown.

なお、本発明に係る加工プログラム処理装置1およびこれを備えた多軸加工機11は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、上述した各実施形態では、工具として、ボールエンドミル、テーパーボールエンドミル、スクエアエンドミル、テーパースクエアエンドミル、ラジアスエンドミル、テーパーラジアスエンドミルを例示しているが、これらに限定されるものではなく、工具姿勢を傾けても工具による切削面が変わることのない補正基準点が一意に特定される刃部を有する全ての工具に対して、本発明は適用可能である。   In addition, the processing program processing apparatus 1 which concerns on this invention, and the multi-axis processing machine 11 provided with this are not limited to each embodiment mentioned above, It can change suitably. For example, in each embodiment mentioned above, although a ball end mill, a taper ball end mill, a square end mill, a taper square end mill, a radius end mill, and a taper radius end mill are illustrated as a tool, it is not limited to these. The present invention is applicable to all tools having a blade portion for uniquely identifying a correction reference point at which the cutting surface by the tool does not change even when tilting.

1 加工プログラム処理装置
1A 数値制御装置
1a 数値制御装置用プログラム
1B コンピュータ支援製造(CAM)装置
1b CAM用プログラム
2 記憶手段
3 演算処理手段
10 外部記憶装置
11 多軸加工機
11A 5軸加工機
12 コンピュータ支援設計(CAD)装置
21 プログラム記憶部
22 ブロックバッファ
23 加工プログラム記憶部
31 加工プログラム取得部
32 加工プログラム解析部
33 工具先端点判定部
34 補正基準点算出部
35 指令位置書換部
36 加工プログラム補正部
37 命令信号補間部
38 工具経路データ生成部
39 加工プログラム生成部
40 加工プログラム転送部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 machining program processing device 1A numerical control device 1a program for numerical control device 1B computer aided manufacturing (CAM) device 1b program for CAM 2 storage means 3 arithmetic processing means 10 external storage device 11 multi-axis processing machine 11A 5-axis processing machine 12 computer Assisted design (CAD) device 21 program storage unit 22 block buffer 23 machining program storage unit 31 machining program acquisition unit 32 machining program analysis unit 33 tool tip point judgment unit 34 correction reference point calculation unit 35 command position rewriting unit 36 machining program correction unit 37 command signal interpolation unit 38 tool path data generation unit 39 machining program generation unit 40 machining program transfer unit

Claims (4)

少なくとも2つの直線軸および少なくとも1つの回転軸を有する多軸加工機の動作を制御する加工プログラムを処理する加工プログラム処理装置であって、
前記加工プログラムによって指令される工具先端点の指令位置および工具姿勢の指令角度と、工具の寸法とに基づいて、前記工具による切削面を変えることなくワークに対する工具姿勢を補正しうる補正基準点を算出する補正基準点算出部と、
前記工具先端点の指令位置を前記補正基準点の位置に書き換える指令位置書換部と、
を有している、加工プログラム処理装置。
A processing program processing apparatus for processing a processing program for controlling the operation of a multi-axis processing machine having at least two linear axes and at least one rotation axis, comprising:
A correction reference point capable of correcting the tool posture with respect to the work without changing the cutting surface by the tool based on the commanded position of the tool tip and the command angle of the tool posture commanded by the machining program and the dimensions of the tool A correction reference point calculation unit to calculate
A command position rewriting unit that rewrites the command position of the tool tip point to the position of the correction reference point;
A processing program processing device.
前記補正基準点算出部は、下記式(1)を用いて前記補正基準点の位置を算出する、請求項1に記載の加工プログラム処理装置;
P’=P+R(α)R(β)(P’−P) …式(1)
だだし、各符号は以下を表す。
P’:補正基準点の位置
P:工具先端点(直線軸)の指令位置
R:工具姿勢を定義する回転行列
α:第1の回転軸の指令角度
β:第2の回転軸の指令角度
’−P:所定方向に向けられた工具の先端(刃先)から補正基準点までのベクトル
The processing program processing device according to claim 1, wherein the correction reference point calculation unit calculates the position of the correction reference point using the following equation (1):
P '= P + R (α ) R (β) (P 0' -P 0) ... formula (1)
However, each code represents the following.
P ': position of correction reference point P: command position of tool tip point (linear axis) R: rotation matrix defining tool attitude α: command angle of first rotation axis β: command angle of second rotation axis P 0 '-P 0 : Vector from the tool tip (edge) directed in a predetermined direction to the correction reference point
前記加工プログラム処理装置は、前記加工プログラムによって前記多軸加工機を制御しワークの加工を行う数値制御装置、前記多軸加工機で利用可能な前記加工プログラムの生成および編集を行うコンピュータ支援製造(CAM)装置、またはコンピュータ装置である、請求項1または請求項2に記載の加工プログラム処理装置。   The processing program processing device is a numerical control device that controls the multi-axis processing machine according to the processing program to process a workpiece, and computer-aided manufacturing that generates and edits the processing program that can be used by the multi-axis processing machine The processing program processing device according to claim 1 or 2, which is a CAM) device or a computer device. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の加工プログラム処理装置を備えてなる多軸加工機。   A multi-axis processing machine comprising the processing program processing device according to any one of claims 1 to 3.
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