JP2019181543A - Cutting machine and cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザビームを照射して加工対象物を加工するレーザ加工機等の切削加工機及び切削加工方法に関する。 The present invention relates to a cutting machine such as a laser processing machine and a cutting method for processing a workpiece by irradiating a laser beam.
切削加工機として、レーザビームを照射して加工対象物を加工し、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機は、製品が所定の形状を有して製作されるように、レーザビームによる切削量を考慮した工具径補正により加工対象物を切削加工する。特許文献1には、工具径補正により加工対象物を切削加工するレーザ加工機の一例が記載されている。 2. Description of the Related Art Laser cutting machines that process a workpiece by irradiating a laser beam and manufacture a product having a predetermined shape are widely used as cutting machines. The laser processing machine cuts a workpiece by tool diameter correction in consideration of a cutting amount by a laser beam so that a product has a predetermined shape. Patent Document 1 describes an example of a laser processing machine that cuts a workpiece by tool diameter correction.
レーザ加工機において、レーザビームが照射される位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。複数の種類の回転工具を備えたマシニングセンタにおいても、回転工具の位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。ウォータジェット加工機においても、高圧水が射出される位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。従って、工具径補正は、切削工具の位置座標が固定されている状態における切削加工跡が円形状であることを前提としている。 In a laser processing machine, in a state where position coordinates irradiated with a laser beam are fixed, a cutting trace usually has a circular shape. Even in a machining center provided with a plurality of types of rotary tools, the cutting trace usually has a circular shape when the position coordinates of the rotary tools are fixed. Also in a water jet processing machine, a cutting trace usually has a circular shape in a state where the position coordinates at which high-pressure water is injected are fixed. Therefore, the tool radius correction is based on the premise that the cutting trace in a state where the position coordinates of the cutting tool are fixed is circular.
そのため、レーザ加工機等の切削加工機は、切削工具による切削加工跡の半径分または切削加工跡の半幅分を工具径補正量に設定し、工具径補正量分だけシフトさせて加工対象物を切削加工するときの軌跡を制御する。一般的に、従来の切削加工機では、工具径補正は切削加工跡が非円形状の場合に対応していない。 For this reason, a cutting machine such as a laser processing machine sets the radius of the cutting trace by the cutting tool or the half width of the cutting trace as the tool radius correction amount, and shifts the workpiece by shifting the tool radius correction amount. Controls the trajectory when cutting. In general, in a conventional cutting machine, the tool diameter correction does not correspond to a case where the cutting trace is non-circular.
本発明は、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる切削加工機及び切削加工方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the cutting machine and the cutting method which can correct | amend the tool diameter of a cutting tool accurately, even if a cutting trace is non-circular.
本発明は、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するNC装置とを備え、前記NC装置は、前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部とを有し、前記加工機本体は、前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部とを有し、前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記加工軌跡演算部は、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力が制御されるように前記レーザ発振器を制御するビーム出力制御信号を生成し、前記レーザ発振器は、前記ビーム出力制御信号に基づいて前記レーザビームの出力を制御し、前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工機を提供する。 The present invention controls a laser oscillator that emits a laser beam, a processing machine body that irradiates the processing object with the laser beam, and that cuts the processing object, the laser oscillator, and the processing machine body. An NC device, the NC device based on a processing program and processing conditions set based on product shape information including the size and shape of the final processed product obtained by cutting the workpiece. A tool radius correction amount calculation unit for generating tool radius correction information for correcting a tool radius of a cutting tool for cutting the workpiece, the machining program, the machining conditions, and the tool radius correction information. A machining locus calculation unit that generates a tool radius correction control signal including a cutting correction condition, and a drive control that controls the processing machine body based on the tool radius correction control signal. The processing machine main body changes the relative position with the processing object, and the processing unit for cutting the processing object and the laser beam are irradiated to the processing object. A tool trajectory control unit that vibrates the beam spot formed by a non-circular vibration pattern, and the drive control unit vibrates the beam spot in the vibration pattern based on the tool radius correction control signal. Generating a beam drive control signal for controlling the tool trajectory control unit, and the tool trajectory control unit generates the laser beam so that the beam spot vibrates in the vibration pattern based on the beam drive control signal. And the processing trajectory calculation unit recognizes whether or not the processing conditions include output control information for controlling the output of the laser beam. When the output control information is included in the processing condition, the processing trajectory calculation unit controls the laser oscillator so that the output of the laser beam in which the beam spot vibrates in the vibration pattern is controlled. An output control signal is generated, the laser oscillator controls the output of the laser beam based on the beam output control signal, the processing machine body corresponds to the cutting tool, and the laser beam is in an on state There is provided a cutting machine that cuts the workpiece by a tool trajectory corresponding to the trajectory of the beam spot.
また、本発明は、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するNC装置とを備え、前記NC装置は、前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部とを有し、前記加工機本体は、前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部とを有し、前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、前記加工軌跡演算部は、前記振動方向制御情報に基づいて前記工具径補正制御信号を生成し、前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工機を提供する。 Further, the present invention provides a laser oscillator that emits a laser beam, a processing machine body that irradiates the processing object with the laser beam, and that cuts the processing object, the laser oscillator, and the processing machine body. An NC device that controls the machining program and machining conditions set based on product shape information including dimensions and shape of a final processed product obtained by cutting the workpiece. A tool radius correction amount calculation unit that generates tool radius correction information for correcting a tool radius of a cutting tool for cutting the workpiece, the machining program, the machining conditions, and the tool radius correction information; A machining locus calculation unit that generates a tool radius correction control signal including a cutting correction condition, and a drive that controls the processing machine body based on the tool radius correction control signal. A control unit, wherein the processing machine main body changes a relative position with respect to the processing target, thereby irradiating the processing target with the processing unit for cutting the processing target. A tool trajectory control section that vibrates a beam spot formed by a non-circular vibration pattern, and the processing trajectory calculation section controls vibration direction control for controlling the vibration direction of the laser beam to the processing conditions. Whether or not information is included, and when the vibration direction control information is included in the machining condition, the machining trajectory calculation unit is configured to transmit the tool radius correction control signal based on the vibration direction control information. The drive control unit generates the tool trajectory control so that the beam spot vibrates in the designated vibration direction on the vibration pattern based on the tool radius correction control signal. Generating a beam drive control signal for controlling the laser beam, and the tool trajectory control unit controls the laser beam so that the beam spot vibrates on the vibration pattern in a designated vibration direction based on the beam drive control signal. And the processing machine body cuts the workpiece by a tool trajectory corresponding to the trajectory of the beam spot that oscillates in the specified vibration direction on the vibration pattern. A cutting machine is provided.
また、本発明は加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成し、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工対象物にレーザビームが照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力を制御し、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工方法を提供する。 Further, the present invention cuts the workpiece based on a machining program and machining conditions set based on product shape information including the size and shape of the final processed product obtained by cutting the workpiece. Tool diameter correction information for correcting the tool diameter of the cutting tool to be processed is generated, and a tool diameter correction control signal including a cutting correction condition is generated based on the processing program, the processing condition, and the tool diameter correction information. Generating and controlling the laser beam based on the tool diameter correction control signal so that a beam spot formed by irradiating the workpiece with the laser beam vibrates in a non-circular vibration pattern; Recognizing whether or not the processing conditions include output control information for controlling the output of the laser beam, the processing conditions include the output control information. The beam spot controls the output of the laser beam that vibrates in the vibration pattern, corresponds to the cutting tool, and corresponds to the trajectory of the beam spot when the laser beam is on. Provided is a cutting method for cutting the workpiece by a locus.
また、本発明は、加工対象物をレーザビームにより切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、前記振動方向制御情報に基づいて工具径補正制御信号を生成し、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工方法を提供する。 Further, the present invention is based on the processing program and processing conditions set based on the product shape information including the size and shape of the final processed product obtained by cutting the workpiece with a laser beam. Tool radius correction information for correcting the tool radius of a cutting tool for cutting an object is generated, and it is recognized whether or not the machining condition includes vibration direction control information for controlling the vibration direction of the laser beam. When the machining direction includes the vibration direction control information, a tool radius correction control signal is generated based on the vibration direction control information, and the laser beam is generated based on the tool diameter correction control signal. The laser beam is radiated so that a beam spot formed by irradiating the workpiece is vibrated in a designated vibration direction on a non-circular vibration pattern. Provided is a cutting method that cuts the workpiece by a tool trajectory corresponding to the trajectory of the beam spot that corresponds to the cutting tool and vibrates in a specified vibration direction on the vibration pattern. To do.
本発明の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。 According to the cutting machine and the cutting method of the present invention, the tool diameter of the cutting tool can be accurately corrected even if the cutting trace is non-circular.
以下、一実施形態の切削加工機及び切削加工方法について、添付図面を参照して説明する。切削加工機及び切削加工方法の一例として、レーザ加工機及びレーザ加工方法について説明する。 Hereinafter, a cutting machine and a cutting method according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. As an example of the cutting machine and the cutting method, a laser processing machine and a laser processing method will be described.
図1に示すように、切削加工機1は、レーザ発振器10と、加工機本体100と、NC装置(数値制御装置)200とを備える。NC装置200は、レーザ発振器10と加工機本体100とを制御する。レーザ発振器10はレーザビームを生成して射出する。レーザ発振器10から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ11を介して加工機本体100へ伝送される。加工機本体100は、レーザビームを加工対象物Wに照射し、かつ、加工対象物Wとレーザビームのビームスポットとの相対位置を変化させることにより、加工対象物Wを切削加工する。
As shown in FIG. 1, the cutting machine 1 includes a
レーザ発振器10としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、または、レーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器10は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、または、ダイレクトダイオードレーザ発振器(DDL発振器)である。
The
レーザ発振器10は、波長900nm〜1100nmの1μm帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びDDL発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長1060nm〜1080nmのレーザビームを射出し、DDL発振器は、波長910nm〜950nmのレーザビームを射出する。
The
加工機本体100は、加工対象物Wを載せる加工テーブル101と、門型のX軸キャリッジ102と、Y軸キャリッジ103と、加工ユニット104と、工具軌跡制御部300とを有する。加工対象物Wは例えばステンレス鋼よりなる板金である。加工対象物はステンレス鋼以外の鉄系の板金であっても構わないし、アルミニウム、アルミニウム合金、銅鋼などの板金であっても構わない。レーザ発振器10から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ11を介して加工機本体100の加工ユニット104へ伝送される。工具軌跡制御部300は加工ユニット104の内部に収容されている。
The processing machine
X軸キャリッジ102は、加工テーブル101上でX軸方向に移動自在に構成されている。Y軸キャリッジ103は、X軸キャリッジ102上でX軸と直交するY軸方向に移動自在に構成されている。X軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103は、加工ユニット104を加工対象物Wの面に沿って、X軸方向、Y軸方向、または、X軸とY軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
The
加工機本体100は、加工ユニット104を加工対象物Wの面に沿って移動させる代わりに、加工ユニット104は位置が固定されていて、加工対象物Wが移動するように構成されていてもよい。加工機本体100は、加工対象物Wの面に対する加工ユニット104の相対的な位置を移動させる移動機構を備えていればよい。
Instead of moving the
加工ユニット104にはノズル106が取り付けられている。ノズル106の先端部には円形の開口部105が形成されている。加工ユニット104に伝送されたレーザビームは、ノズル106の開口部105から射出され、加工対象物Wに照射される。
A
加工ユニット104には、窒素または空気等のアシストガスが供給される。アシストガスは酸素であってもよく、その目的が酸化抑制なのか、酸化反応熱を利用するのかによって、混合比を任意に設定できるものである。加工機本体100の加工ユニット104は、加工対象物Wを切削加工するときに、ノズル106の開口部105からレーザビームを加工対象物Wに照射し、かつ、アシストガスAGを加工対象物Wに吹き付ける。アシストガスAGは、レーザビームによる加工対象物Wの溶融物を排出する。
An assist gas such as nitrogen or air is supplied to the
工具軌跡制御部300は、加工ユニット104内を進行して開口部105から射出されるレーザビームを、非円形状の振動パターンで振動させるビーム振動機構として機能する。工具軌跡制御部300がレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させることにより、加工ユニット104は非円形状の工具軌跡により加工対象物Wを切削加工する。工具軌跡制御部300の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部300がレーザビームのビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる方法については後述する。
The tool
CAD(Computer Aided Design)装置20は、加工対象物Wを切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データ(CADデータ)SDを生成する。CAD装置20は、製品形状データSDをCAM(Computer Aided Manufacturing)装置21へ出力する。CAM装置21は、製品形状データSDに基づいて、切削加工機1が加工対象物Wを切削加工するための加工プログラム(NCデータ)PPを生成し、加工条件CPを指定する。即ち、加工プログラムPPと加工条件CPとは、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定される。
A CAD (Computer Aided Design)
加工プログラムPPには、切削加工の進行方向の左側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するG41(左工具径補正)、または、切削加工の進行方向の右側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するG42(右工具径補正)で示されるGコードが含まれている。 The machining program PP includes G41 (left tool radius correction) for controlling the locus of the cutting tool by shifting the tool radius correction amount to the left side in the cutting progress direction, or the tool diameter on the right side in the cutting progress direction. A G code indicated by G42 (right tool diameter correction) for controlling the locus of the cutting tool by shifting by the correction amount is included.
CAM装置21は、加工条件CPとして、切削工具に相当する工具軌跡、及び、工具軌跡を形成するためのレーザビームの振動パターンを指定する。レーザビームの振動パターンとは、レーザビームが加工対象物Wに照射されることにより形成されるビームスポットを振動させるための振動パターンである。工具軌跡、及び、振動パターンは例えば非円形状を有する。CAM装置21は、レーザ発振器10を制御することにより、加工対象物Wに照射されるレーザビームの出力を制御することができる。例えば、CAM装置21は、レーザビームの振動パターンに対して、レーザビームがオン状態となるタイミングと期間とを設定することができる。
The CAM device 21 designates a tool path corresponding to the cutting tool and a laser beam vibration pattern for forming the tool path as the machining condition CP. The laser beam vibration pattern is a vibration pattern for vibrating a beam spot formed by irradiating the workpiece W with the laser beam. The tool path and the vibration pattern have, for example, a non-circular shape. The CAM device 21 can control the output of the laser beam irradiated to the workpiece W by controlling the
具体的には、CAM装置21は、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とを設定することができる。レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器10がパルス駆動する場合には、CAM装置21は、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点と、パルス駆動におけるデューティ比とを設定することができる。デューティ比は、レーザビームがオン状態となる期間を設定するためのパラメータである。
Specifically, the CAM device 21 can set a start time corresponding to the start position where the laser beam is turned on and an end time corresponding to the end position where the laser beam is turned off, with respect to the vibration pattern of the laser beam. it can. When the
加工条件CPには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれている。例えば、加工条件CPには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれている。または、加工条件CPには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれている。 The machining condition CP includes output control information for controlling the output of the laser beam with respect to the vibration pattern of the laser beam. For example, in the machining condition CP, output control information in which a start time corresponding to a start position where the laser beam is turned on and an end time corresponding to an end position where the laser beam is turned off are set with respect to the vibration pattern of the laser beam. It is included. Alternatively, the processing condition CP includes output control information in which a start time corresponding to a start position where the laser beam is turned on with respect to the vibration pattern of the laser beam and a duty ratio in pulse driving are set.
加工条件CPには、加工対象物Wの材質及び厚さ等の材料パラメータが指定された加工対象情報が含まれている。加工条件CPには、レーザビームの出力、加工速度、及び、ノズル106の開口部105の直径(ノズル径)等の加工パラメータ、及び、アシストガス条件等の切削加工情報が含まれている。即ち、加工条件CPには、出力制御情報と加工対象情報と切削加工情報とが含まれている。
The processing condition CP includes processing target information in which material parameters such as the material and thickness of the processing target W are specified. The machining conditions CP include machining parameters such as laser beam output, machining speed, diameter (nozzle diameter) of the
CAM装置21は、加工プログラムPPと加工条件CPとを切削加工機1のNC装置200へ出力する。NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、工具軌跡制御部300を制御することにより、ノズル106の開口部105より射出されるレーザビームのビームスポットの軌跡を制御する。
The CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining conditions CP to the
NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいてレーザ発振器10を制御する。具体的には、NC装置200は、レーザビームが開始時点でオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点でオフ状態となるようにレーザ発振器10を制御する。NC装置200は、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させる同期信号を生成し、レーザ発振器10、及び、工具軌跡制御部300へ出力する。
The
NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、加工機本体100を制御してX軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103を駆動させることにより、ノズル106を目的の位置へ移動させる。
The
図2を用いて、工具軌跡制御部300の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部300がレーザビームのビームスポットBSを非円形状の振動パターンで振動させる方法の一例を説明する。
A specific configuration example of the tool path control
図2に示すように、工具軌跡制御部300は加工ユニット104の内部に収容されている。工具軌跡制御部300は、コリメータレンズ331と、ガルバノスキャナユニット340と、ベンドミラー334と、集束レンズ335とを有する。コリメータレンズ331は、プロセスファイバ11より射出されたレーザビームを平行光(コリメート光)に変換する。
As shown in FIG. 2, the tool path control
ガルバノスキャナユニット340は、スキャンミラー341(第1のスキャンミラー)と、スキャンミラー341を回転駆動させる駆動部342(第1の駆動部)と、スキャンミラー343(第2のスキャンミラー)と、スキャンミラー343を回転駆動させる駆動部344(第2の駆動部)とを有する。
The
駆動部342は、駆動制御部203の制御により、スキャンミラー341を所定の方向(例えばX方向)に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー341は、コリメータレンズ331により平行光に変換されたレーザビームをスキャンミラー343に向けて反射する。
The
駆動部344は、駆動制御部203の制御により、スキャンミラー343を、スキャンミラー341の駆動方向とは異なる方向(例えばY方向)に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー343は、スキャンミラー341により反射されたレーザビームをベンドミラー334に向けて反射する。
The
ベンドミラー334は、スキャンミラー343により反射されたレーザビームをX軸及びY軸に垂直なZ軸方向下方に向けて反射させる。集束レンズ335はベンドミラー334により反射したレーザビームを集束して、加工対象物Wに照射する。
The
ガルバノスキャナユニット340は、スキャンミラー341とスキャンミラー343とのいずれか一方または双方を高速で例えば1000Hz以上で往復振動させることにより、切削加工跡を多種の非円形状にすることができる。即ち、一定の光強度以上のレーザビームを単位時間当たりに複数個所へ集束(集光)させることにより、加工対象物Wに接して実質的に加工に寄与する工具形状を、多種の非円形状にすることが任意にできる。
The
図1に示すように、NC装置200は、工具径補正量演算部201と、加工軌跡演算部202と、駆動制御部203とを有する。工具径補正量演算部201、及び、加工軌跡演算部202には、CAM装置21から加工プログラムPPと加工条件CPとが入力される。工具径補正量演算部201は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、加工対象物Wを切削加工するための切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報TCを生成する。
As shown in FIG. 1, the
図3A、及び、図3Bを用いて、ビームスポットの振動パターンと工具軌跡との関係、及び、工具径補正情報TCについて説明する。図3A、及び、図3Bは、ノズル106の内部から開口部105を介して加工対象物Wに照射されるレーザビームのビームスポットの軌跡を示している。
The relationship between the beam spot vibration pattern and the tool trajectory, and the tool radius correction information TC will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. 3A and 3B show the trajectory of the beam spot of the laser beam irradiated from the inside of the
図3A、及び、図3Bに示す各符号について説明する。符号BSはレーザビームが加工対象物Wに照射されることにより形成されるビームスポットを示している。符号VPはビームスポットBSの振動パターンを示している。図3A、及び、図3Bには、ビームスポットBSの振動パターンVSの一例として、ビームスポットBSが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。ビームスポットBSは振動パターンVP上を回転振動する。 Each symbol shown in FIGS. 3A and 3B will be described. A symbol BS indicates a beam spot formed by irradiating the workpiece W with a laser beam. Symbol VP indicates the vibration pattern of the beam spot BS. In FIG. 3A and FIG. 3B, as an example of the vibration pattern VS of the beam spot BS, a vibration pattern in which the beam spot BS vibrates in the rotation direction is indicated by a one-dot chain line. The beam spot BS rotates and vibrates on the vibration pattern VP.
図3A、及び、図3Bに示す矢印は、ビームスポットBSの回転方向を示している。なお、図3A、及び、図3BではビームスポットBSが右回りに回転振動する状態を示しているが、ビームスポットBSが左回りに回転振動するようにしてもよい。なお、ビームスポットBSの振動パターンVPは非円形状を含む自由形状であればよい。 The arrows shown in FIGS. 3A and 3B indicate the rotation direction of the beam spot BS. 3A and 3B show a state in which the beam spot BS rotates and oscillates clockwise, but the beam spot BS may oscillate counterclockwise. The vibration pattern VP of the beam spot BS may be a free shape including a non-circular shape.
図3A、及び、図3Bでは、レーザビームがHIGHレベルのオン状態であるときのビームスポットBSを実線の円で示し、LOWレベルのオフ状態であるときのビームスポットBSを破線の円で示している。図3Aは、振動パターンVP上の50%(デューティ比=50%)の範囲でレーザビームがオン状態となる場合を示している。図3Bは、振動パターンVP上の75%(デューティ比=75%)の範囲でレーザビームがオン状態となる場合を示している。 In FIG. 3A and FIG. 3B, the beam spot BS when the laser beam is in the HIGH level on state is indicated by a solid circle, and the beam spot BS when the laser beam is in the LOW level off state is indicated by a dashed circle. Yes. FIG. 3A shows a case where the laser beam is turned on in a range of 50% (duty ratio = 50%) on the vibration pattern VP. FIG. 3B shows a case where the laser beam is turned on in a range of 75% (duty ratio = 75%) on the vibration pattern VP.
符号TPは工具軌跡を示している。レーザ加工機の場合、工具軌跡TPは、振動パターンVPで振動するビームスポットBSにおいてレーザビームがオン状態であるときのビームスポットBSの軌跡に相当する。図3Aでは、工具軌跡TPは振動パターンVPの50%の範囲でレーザビームがオン状態であるときのビームスポットBSの軌跡に相当する。図3Bでは、工具軌跡TPは振動パターンVPの75%の範囲でレーザビームがオン状態であるときのビームスポットBSの軌跡に相当する。 A symbol TP indicates a tool path. In the case of a laser beam machine, the tool trajectory TP corresponds to the trajectory of the beam spot BS when the laser beam is on in the beam spot BS that vibrates with the vibration pattern VP. In FIG. 3A, the tool trajectory TP corresponds to the trajectory of the beam spot BS when the laser beam is in the ON state within a range of 50% of the vibration pattern VP. In FIG. 3B, the tool trajectory TP corresponds to the trajectory of the beam spot BS when the laser beam is in the ON state in a range of 75% of the vibration pattern VP.
工具軌跡TPは加工対象物Wを切削加工するための切削工具に相当する。工具軌跡TPの形状は切削工具の形状に相当する。工具軌跡TPは例えば非円形状を有する。図3A、及び、図3Bでは、工具軌跡TPの一例として、ビームスポットBSがアルファベットのCを左右反転させた逆Cを描く形状を有する工具軌跡を実線で示している。なお、工具軌跡TPは、ビームスポットBSがアルファベットのCを描く形状を有していてもよく、非円形状を含む自由形状であればよい。 The tool path TP corresponds to a cutting tool for cutting the workpiece W. The shape of the tool trajectory TP corresponds to the shape of the cutting tool. The tool path TP has, for example, a non-circular shape. In FIG. 3A and FIG. 3B, as an example of the tool trajectory TP, a tool trajectory having a shape in which the beam spot BS draws an inverted C obtained by horizontally inverting the alphabet C is indicated by a solid line. The tool locus TP may have a shape in which the beam spot BS draws the letter C, and may be a free shape including a non-circular shape.
符号CNはノズル106の中心点(以下、ノズル中心点CNとする)を示している。ノズル中心点CNと開口部105の中心点とは一致している。符号CLは振動パターンVP、及び、工具軌跡TPを制御するための基準となる制御中心点を示している。図3A、及び、図3Bでは、制御中心点CLとノズル中心点CNとが一致する場合を示している。
The symbol CN indicates the center point of the nozzle 106 (hereinafter referred to as the nozzle center point CN). The nozzle center point CN coincides with the center point of the
符号DTは切削加工の進行方向(所定の方向)を示している。工具軌跡TPは、ビームスポットBSが振動パターンVP上を移動し、かつ、レーザビームがオン状態であるときのビームスポットBSの軌跡に相当する。従って、加工機本体100は、加工条件CPに含まれる出力制御情報に基づいてレーザビームのオン状態となる時点と期間とを制御することにより、工具軌跡TPの形状を変更することができる。レーザビームがオン状態であるときのビームスポットBSが振動パターンVP上を移動し、かつ、工具軌跡TP、及び、ノズル106が進行方向DTに移動することにより、加工対象物Wは工具軌跡TPの形状に応じて切削加工される。
Reference numeral DT indicates the direction of travel of the cutting process (predetermined direction). The tool trajectory TP corresponds to the trajectory of the beam spot BS when the beam spot BS moves on the vibration pattern VP and the laser beam is on. Therefore, the processing machine
符号NPはノズル106の軌跡(以下、ノズル軌跡NPとする)を示している。ノズル軌跡NPとは、具体的にはノズル中心点CNの軌跡である。符号LTは工具軌跡TPが移動する軌跡、具体的には制御中心点CLの軌跡(以下、制御中心軌跡LTとする)を示している。図3A、及び、図3Bでは、制御中心軌跡LTとノズル軌跡NPとが一致する場合を示している。 A symbol NP indicates a locus of the nozzle 106 (hereinafter referred to as a nozzle locus NP). The nozzle locus NP is specifically the locus of the nozzle center point CN. Reference symbol LT indicates a trajectory along which the tool trajectory TP moves, specifically, a trajectory of the control center point CL (hereinafter referred to as a control center trajectory LT). 3A and 3B show a case where the control center locus LT and the nozzle locus NP coincide with each other.
符号MPL及びMPRは工具軌跡TPが進行方向DTに移動したときに、加工対象物Wに加工面が形成される加工面形成位置を示している。符号MVL及びMVRは工具径補正値を示している。工具径補正値MVL及びMVRは、制御中心点CL(ノズル中心点CN)から加工面形成位置MPL及びMPRまでの距離に相当する。即ち、加工面形成位置MPL及びMPRは、工具軌跡TPにおいて工具径が最大となる位置である。工具径補正値MVLは左工具径補正におけるパラメータであり、工具径補正値MVRは右工具径補正におけるパラメータである。 Reference numerals MPL and MPR indicate machining surface formation positions at which machining surfaces are formed on the workpiece W when the tool trajectory TP moves in the traveling direction DT. Reference numerals MVL and MVR indicate tool radius correction values. The tool radius correction values MVL and MVR correspond to the distances from the control center point CL (nozzle center point CN) to the machining surface formation positions MPL and MPR. That is, the machining surface formation positions MPL and MPR are positions where the tool diameter is maximum in the tool path TP. The tool radius correction value MVL is a parameter in the left tool radius correction, and the tool radius correction value MVR is a parameter in the right tool radius correction.
工具径補正量演算部201は、加工条件CPに含まれる工具軌跡TPを認識する。工具径補正量演算部201は、認識された工具軌跡TPとノズル軌跡NPまたは制御中心軌跡LTと切削加工の進行方向DTとに基づいて、工具径補正情報TCを生成する。工具径補正情報TCは、工具軌跡TPと制御中心点CLとノズル中心点CNと工具径補正値MVL及びMVRとを含む。
The tool radius correction
工具径補正量演算部201は、左工具径補正と右工具径補正の両方の補正情報を含む工具径補正情報TCを加工軌跡演算部202へ出力する。加工軌跡演算部202には、CAM装置21から加工プログラムPPと加工条件CPとが入力され、工具径補正量演算部201から工具径補正情報TCが入力される。
The tool radius correction
加工軌跡演算部202は、加工プログラムPPに含まれているGコードを翻訳する。加工軌跡演算部202は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。なお、加工プログラムPPはGコードの代わりにロボット言語等を含んでいてもよい。
The machining
加工軌跡演算部202は、加工プログラムPPと加工条件CPと工具径補正情報TCと決定された切削加工補正条件とに基づいて工具径補正制御信号TSを生成する。加工軌跡演算部202は、工具径補正制御信号TSを駆動制御部203へ出力する。駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、加工機本体100を制御する駆動制御信号CSを生成する。
The machining
駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、ノズル106のノズル中心点CNがノズル軌跡NP上を切削加工の進行方向DTに移動するように加工機本体100のX軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103を駆動させるノズル駆動制御信号NCSを生成する。
Based on the tool radius correction control signal TS, the
左工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部203は、切削加工の進行方向DTとノズル中心点CNと工具径補正値MVLとに基づいてノズル駆動制御信号NCSを生成する。右工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部203は、切削加工の進行方向DTとノズル中心点CNと工具径補正値MVRとに基づいてノズル駆動制御信号NCSを生成する。駆動制御部203は、ノズル駆動制御信号NCSを加工機本体100へ出力する。
When cutting with left tool radius correction, the
駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSが所定の振動パターンVPで振動するように加工機本体100の工具軌跡制御部300を制御するビーム駆動制御信号BCSを生成する。駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSを加工機本体100の工具軌跡制御部300へ出力する。
Based on the tool radius correction control signal TS, the
加工軌跡演算部202は、加工条件CPに、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識する。加工軌跡演算部202は、加工条件CPに、例えばレーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部202は、加工条件CPに、例えばレーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
The machining
加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームの出力を、例えばオン/オフ制御しない。従って、加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡TPはレーザビームの振動パターンVPに相当する。
If the output control information is not included in the processing condition CP, the processing
加工条件CPに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームの出力を、例えばオン/オフ制御する。加工軌跡演算部202は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御するビーム出力制御信号BOSを生成する。
When the output control information is included in the processing condition CP, the processing
具体的には、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。
Specifically, the machining
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器10がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。加工軌跡演算部202はビーム出力制御信号BOSをレーザ発振器10へ出力する。
When the
切削加工機1が加工対象物Wを切削加工するときに、NC装置200は、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させる同期信号SS1及びSS2を、レーザ発振器10、及び、工具軌跡制御部300へ出力するようにしてもよい。
When the cutting machine 1 cuts the workpiece W, the
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300との同期が時間経過によってずれる場合がある。そのため、NC装置200は、切削加工中においても定期的に同期信号SS1及びSS2をレーザ発振器10、及び、工具軌跡制御部300へ出力することが望ましい。
There is a case where the synchronization between the
加工機本体100は、ノズル駆動制御信号NCSに基づいて、ノズル106のノズル中心点CNがノズル軌跡NP上を切削加工の進行方向DTに移動するようにX軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103を駆動させる。加工機本体100は、ビーム駆動制御信号BCSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSが所定の振動パターンVPで振動するように工具軌跡制御部300を駆動させる。
Based on the nozzle drive control signal NCS, the processing machine
レーザ発振器10は、ビーム駆動制御信号BCSに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
Based on the beam drive control signal BCS, the
図3A、図3B、図4A、図4B、図5A、図5B、図5C、及び、図5Dを用いて、ビームスポットBSの振動パターンVPと工具軌跡TPとの関係について説明する。図4A、及び、図4Bはレーザビームのパルス駆動の周期(Period)を示している。図4A、及び、図4Bの縦軸はレーザビームの出力値(相対値)を示し、横軸は時間軸を示している。図4A、及び、図4Bに示す符号1PRDはパルス駆動における1周期を示している。 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 5C, and 5D, the relationship between the vibration pattern VP of the beam spot BS and the tool trajectory TP will be described. 4A and 4B show the period (Period) of pulse driving of the laser beam. 4A and 4B, the vertical axis indicates the output value (relative value) of the laser beam, and the horizontal axis indicates the time axis. Reference numeral 1PRD shown in FIGS. 4A and 4B indicates one cycle in pulse driving.
図4Aは図3Aに対応し、パルス駆動におけるデューティ比が50%である場合を示している。レーザビームがオン状態となる期間は0.5PRDとなる。図4Bは図3Bに対応し、パルス駆動におけるデューティ比が75%である場合を示している。レーザビームがオン状態となる期間は0.75PRDとなる。 FIG. 4A corresponds to FIG. 3A and shows a case where the duty ratio in the pulse drive is 50%. The period during which the laser beam is on is 0.5 PRD. FIG. 4B corresponds to FIG. 3B and shows a case where the duty ratio in pulse driving is 75%. The period during which the laser beam is turned on is 0.75 PRD.
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している状態において、図3Aまたは図4Aに示すように、レーザビームは、振動パターンVP上の開始位置SP1に対応する開始時点ST1にてHIGHレベルのオン状態となり、振動パターンVP上の終了位置EP1に対応し、デューティ比が50%となる終了時点ET1にてLOWレベルのオフ状態となる。従って、工具軌跡TPは、振動パターンVP上の開始位置SP1から終了位置EP1までのビームスポットBSの軌跡に相当する。図3Aは、開始位置SP1が加工面形成位置MPRに対応し、終了位置EP1が加工面形成位置MPLに対応する場合を示している。
In a state where the
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している状態において、図3Bまたは図4Bに示すように、レーザビームは、振動パターンVP上の開始位置SP2に対応する開始時点ST2にてHIGHレベルのオン状態となり、振動パターンVP上の終了位置EP2に対応し、デューティ比が75%となる終了時点ET2にてLOWレベルのオフ状態となる。従って、工具軌跡TPは、振動パターンVP上の開始位置SP2から終了位置EP2までのビームスポットBSの軌跡に相当する。図3Bは、開始位置SP1が加工面形成位置MPRに対応する場合を示している。
In a state where the
NC装置200からレーザ発振器10へ入力される同期信号SS1と、NC装置200から加工機本体100へ入力される同期信号SS2とにおいて、遅延等により位相差が生じる場合がある。同期信号SS1と同期信号SS2との位相差は、NC装置200と、レーザ発振器10、及び、加工機本体100とがネットワークを介して接続されている場合に生じやすい。
There may be a phase difference between the synchronization signal SS1 input from the
同期信号SS1と同期信号SS2との位相差が生じると、開始位置SP1またはSP2、及び、終了位置EP1またはEP2が目的の位置からずれるため、工具軌跡TPは目的の工具軌跡とは異なった形状を有する。同期信号SS1と同期信号SS2との位相差が生じる場合、NC装置200は、同期信号SS1と同期信号SS2との位相差が生じないように同期信号SS1と同期信号SS2とを出力するタイミングを調整する。
When the phase difference between the synchronization signal SS1 and the synchronization signal SS2 occurs, the start position SP1 or SP2 and the end position EP1 or EP2 deviate from the target position, so that the tool path TP has a shape different from the target tool path. Have. When the phase difference between the synchronization signal SS1 and the synchronization signal SS2 occurs, the
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させることにより、レーザビームがオン状態となる開始時点ST1またはST2に、ビームスポットBSを開始位置SP1またはSP2に位置させることができる。即ち、開始時点ST1またはST2と開始位置SP1またはSP2とを一致させることができる。
By synchronizing the
図3Aにおいて、右方向を+X方向とし、左方向を−X方向とし、上方向を+Y方向とし、下方向を−Y方向とし、左右方向を水平方向とし、上下方向を垂直方向とする。図3Aは、切削加工の進行方向DTが+X方向である場合を示している。図3Aに示すように、ビームスポットBSは振動パターンVP上を回転振動する。従って、図4Aに示すレーザビームのパルス駆動における1周期(1PRD)は、ビームスポットBSが振動パターンVP上を1回転、即ち360°回転振動することに相当(1PRD=360°)する。 In FIG. 3A, the right direction is the + X direction, the left direction is the -X direction, the upward direction is the + Y direction, the downward direction is the -Y direction, the horizontal direction is the horizontal direction, and the vertical direction is the vertical direction. FIG. 3A shows a case where the traveling direction DT of the cutting process is the + X direction. As shown in FIG. 3A, the beam spot BS rotates and vibrates on the vibration pattern VP. Therefore, one period (1PRD) in the pulse driving of the laser beam shown in FIG. 4A corresponds to the beam spot BS rotating once on the vibration pattern VP, that is, rotating 360 ° (1PRD = 360 °).
切削加工の進行方向DTを基準とした場合、図3Aに示すように、+X方向は、振動パターンVP上の0°の位置に対応する。−Y方向、−X方向、及び、+Y方向は、振動パターンVP上の90°、180°、及び、270°の位置にそれぞれ対応する。 When the cutting direction DT is used as a reference, the + X direction corresponds to a position of 0 ° on the vibration pattern VP as shown in FIG. 3A. The −Y direction, the −X direction, and the + Y direction correspond to positions of 90 °, 180 °, and 270 ° on the vibration pattern VP, respectively.
図4Aに示すようにレーザビームの出力がオン/オフ制御されている状態において、駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を制御することができる。具体的には、駆動制御部203は、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることができる。
In the state where the output of the laser beam is on / off controlled as shown in FIG. 4A, the
図5A、図5B、図5C、及び、図5Dは、レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターンVP上のビームスポットBSの位置との関係を示している。図5A、図5B、図5C、及び、図5Dの縦軸はレーザビームの出力値(相対値)を示し、横軸は振動パターンVP上のビームスポットBSの位置を示している。図5A、図5B、図5C、及び、図5Dに示す符号1PRDはパルス駆動における1周期を示している。 5A, FIG. 5B, FIG. 5C, and FIG. 5D show the relationship between the pulse driving period of the laser beam and the position of the beam spot BS on the vibration pattern VP. 5A, 5B, 5C, and 5D, the vertical axis indicates the output value (relative value) of the laser beam, and the horizontal axis indicates the position of the beam spot BS on the vibration pattern VP. Reference numeral 1PRD shown in FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D indicates one cycle in pulse driving.
図5Aは図4Aに対応する。駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することにより、ビームスポットBSが振動パターンVP上の270°の位置に到達した時点でオン状態となり、90°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
FIG. 5A corresponds to FIG. 4A. The
図5Bは、図5Aと比較して、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットBSの回転方向に90°シフトさせた状態を示している。駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することにより、ビームスポットBSが振動パターンVP上の0°の位置に到達した時点でオン状態となり、180°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
FIG. 5B shows a state where the range in which the laser beam is turned on on the vibration pattern VP is shifted by 90 ° in the rotation direction of the beam spot BS, as compared with FIG. 5A. The
図5Cは、図5Aと比較して、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットBSの回転方向に180°シフトさせた状態を示している。駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することにより、ビームスポットBSが振動パターンVP上の90°の位置に到達した時点でオン状態となり、270°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
FIG. 5C shows a state where the range in which the laser beam is turned on on the vibration pattern VP is shifted by 180 ° in the rotation direction of the beam spot BS as compared with FIG. 5A. The
図5Dは、図5Aと比較して、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットBSの回転方向に270°シフトさせた状態を示している。駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することにより、ビームスポットBSが振動パターンVP上の180°の位置に到達した時点でオン状態となり、0°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
FIG. 5D shows a state where the range in which the laser beam is turned on on the vibration pattern VP is shifted by 270 ° in the rotation direction of the beam spot BS, as compared with FIG. 5A. The
図5A〜図5Dでは図4Aに対応させてレーザビームのパルス駆動におけるデューティ比が50%である場合、即ち、レーザビームがオン状態となる期間が0.5PRDとなる場合について説明した。図4Bに示すようにデューティ比が75%である場合、即ち、レーザビームがオン状態となる期間が0.75PRDとなる場合、及びそれ以外の場合においても、駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を制御することができる。
5A to 5D, the case where the duty ratio in the pulse driving of the laser beam is 50%, that is, the case where the period during which the laser beam is turned on is 0.5 PRD has been described corresponding to FIG. 4A. As shown in FIG. 4B, when the duty ratio is 75%, that is, when the period during which the laser beam is on is 0.75 PRD, and in other cases, the
なお、ビームスポットBSが振動パターンVP上を回転振動している状態において、加工軌跡演算部202がビーム出力制御信号BOSによりレーザ発振器10を制御することによって、レーザビームの位相を制御してもよい。従って、駆動制御部203による振動パターンVP上のビームスポットBSの位置制御、及び、加工軌跡演算部202によるレーザビームの出力制御の少なくとも一方の制御により、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることができる。
In the state where the beam spot BS is rotating and vibrating on the vibration pattern VP, the processing
よって、切削加工機1は、振動パターンVP上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることにより、1つの振動パターンVPに対して、切削加工開始時または切削加工中に多種多様な工具軌跡TPを形成したり、変更したりすることができる。 Therefore, the cutting machine 1 arbitrarily sets or shifts the range in which the laser beam is turned on on the vibration pattern VP, thereby starting or cutting the one vibration pattern VP. A wide variety of tool trajectories TP can be formed or changed during machining.
図6A及び図6Bに示すフローチャートを用いて、切削加工方法の一例を説明する。CAD装置20は、図6Aに示すフローチャートのステップS1にて、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データSDを生成する。さらに、CAD装置20は、製品形状データSDをCAM装置21へ出力する。
An example of a cutting method will be described using the flowcharts shown in FIGS. 6A and 6B. The
CAM装置21は、ステップS2にて、製品形状データSDに基づいて、切削加工機1の加工プログラムPP(Gコードを含む)を生成し、加工条件CPを指定する。さらに、CAM装置21は加工プログラムPPと加工条件CPとを、切削加工機1のNC装置200の工具径補正量演算部201、及び、加工軌跡演算部202へ出力する。
In step S2, the CAM device 21 generates a machining program PP (including a G code) for the cutting machine 1 based on the product shape data SD, and designates a machining condition CP. Further, the CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining condition CP to the tool radius correction
NC装置200において、工具径補正量演算部201は、ステップS3にて、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、工具軌跡TPの工具径を補正するための工具径補正情報TCを生成する。さらに、工具径補正量演算部201は、工具径補正情報TCを加工軌跡演算部202へ出力する。
In the
加工軌跡演算部202は、ステップS2にてCAM装置21から加工プログラムPPと加工条件CPとが入力され、ステップS3にて工具径補正量演算部201から工具径補正情報TCが入力される。加工軌跡演算部202は、ステップS4にて、加工プログラムPPに含まれているGコードを翻訳する。さらに、加工軌跡演算部202は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。
The machining
加工軌跡演算部202は、ステップS5にて、加工プログラムPPと加工条件CPと工具径補正情報TCと決定された切削加工補正条件とに基づいて、工具径補正制御信号TSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202は、工具径補正制御信号TSを駆動制御部203へ出力する。
In step S5, the machining
駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、加工機本体100を制御する駆動制御信号CSを生成する。具体的には、駆動制御部203は、ステップS6にて、工具径補正制御信号TSに基づいて、ノズル106(ノズル中心点CN)の移動を制御するノズル駆動制御信号NCSを生成する。
The
駆動制御部203は、ステップS7にて、工具径補正制御信号TSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSの軌跡(振動パターンVP)を制御するビーム駆動制御信号BCSを生成する。さらに、駆動制御部203は、ノズル駆動制御信号NCSを加工機本体100へ出力し、ビーム駆動制御信号BCSを加工機本体100の工具軌跡制御部300へ出力する。
In step S7, the
加工軌跡演算部202は、図6Bに示すフローチャートのステップS8にて、加工条件CPに、レーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
In step S8 of the flowchart shown in FIG. 6B, the processing
加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームをオン/オフ制御しない。従って、加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡TPはレーザビームの振動パターンVPに相当する。
When the output control information is not included in the processing condition CP, the processing
加工条件CPに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームをオン/オフ制御する。加工軌跡演算部202は、ステップS9にて、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御するビーム出力制御信号BOSを生成する。
When the output control information is included in the processing condition CP, the processing
具体的には、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。
Specifically, the machining
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器10がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202はビーム出力制御信号BOSをレーザ発振器10へ出力する。
When the
NC装置200は、ステップS10にて、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させる同期信号SS1及びSS2を、レーザ発振器10、及び、工具軌跡制御部300へ出力する。なお、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している場合、ステップS10を省略してもよい。
In step S <b> 10, the
レーザ発振器10は、ステップS11にて、ビーム出力制御信号BOSに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
In step S11, the
加工機本体100は、ステップS12にて、工具軌跡制御部300をレーザ発振器10と同期させ、ビーム駆動制御信号BCSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSが指定された振動パターンVPで振動するように工具軌跡制御部300を駆動させる。切削加工機1は、ビームスポットBSを指定された振動パターンVPで振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡TPを制御する。
In step S12, the processing machine
加工機本体100は、ステップS13にて、ノズル駆動制御信号NCSに基づいて、ノズル106の移動を制御する。具体的には、加工機本体100は、ノズル駆動制御信号NCSに基づいて、ノズル106のノズル中心点CNがノズル軌跡NP上を進行方向DTに移動するようにX軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103を駆動させる。
In step S13, the processing machine
ステップS11とステップS12とステップS13とのタイミングは加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて制御される。切削加工機1は、ステップS11〜S13により、工具軌跡TPを工具径補正値MVLまたはMVRに基づいて進行方向DTに移動させることにより、加工対象物Wを切削加工する。 The timing of step S11, step S12, and step S13 is controlled based on the machining program PP and the machining condition CP. The cutting machine 1 cuts the workpiece W by moving the tool path TP in the traveling direction DT based on the tool radius correction value MVL or MVR in steps S11 to S13.
加工プログラムPPに基づく処理が完了すると、切削加工機1は加工対象物Wの切削加工を終了する。具体的には、切削加工機1のNC装置200は、レーザ発振器10を制御してレーザビームの制御及び射出を停止させ、加工機本体100を制御して工具軌跡制御部300、X軸キャリッジ102、及び、Y軸キャリッジ103の駆動を停止させる。
When the processing based on the processing program PP is completed, the cutting machine 1 ends the cutting of the workpiece W. Specifically, the
CAM装置21では切削工具の回転方向を指定することができる。CAM装置21では切削工具に相当する工具軌跡TPを指定することができる。CAM装置21では指定された工具軌跡TPを形成するためのレーザビームのビームスポットBSの振動パターンVPを指定することができる。従って、CAM装置21では切削工具の回転方向に相当する、振動パターンVP上を振動するビームスポットBSの振動方向を指定することができる。 In the CAM device 21, the rotation direction of the cutting tool can be specified. The CAM device 21 can designate a tool locus TP corresponding to a cutting tool. The CAM device 21 can designate the vibration pattern VP of the beam spot BS of the laser beam for forming the designated tool path TP. Accordingly, the CAM device 21 can designate the vibration direction of the beam spot BS that vibrates on the vibration pattern VP, which corresponds to the rotation direction of the cutting tool.
ビームスポットBSの振動方向を指定することにより、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを切削加工する方向、即ち順方向及び逆方向のいずれかの方向を指定することができる。順方向とは、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを切削加工するレーザビームの移動速度がノズル106の移動速度よりも速くなる方向である。逆方向とは、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを切削加工するレーザビームの移動速度がノズル106の移動速度よりも遅くなる方向である。
By designating the vibration direction of the beam spot BS, it is possible to designate the direction of cutting the workpiece W at the machining surface forming position MPL or MPR, that is, either the forward direction or the reverse direction. The forward direction is a direction in which the moving speed of the laser beam for cutting the workpiece W at the machining surface forming position MPL or MPR is faster than the moving speed of the
加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工する場合、加工対象物Wを逆方向で切削加工する場合と比較して加工対象物Wに対する切削加工速度を相対的に速くすることができる。切削加工速度が遅いと加工対象物Wによっては切断面の加工品質を悪化させる要因となる。 When the workpiece W is cut in the forward direction at the machining surface formation position MPL or MPR, the cutting speed relative to the workpiece W is relatively higher than when the workpiece W is cut in the reverse direction. can do. When the cutting speed is slow, depending on the workpiece W, it becomes a factor that deteriorates the processing quality of the cut surface.
加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを逆方向で切削加工する場合、加工対象物Wを順方向で切削加工する場合と比較して加工対象物Wに対する切削加工速度を相対的に遅くすることができる。切削加工速度が速いと加工対象物Wによっては切断加工するために必要な熱量が不足し、加工対象物Wが精度よく切断されなかったり、ドロスと称される加工対象物Wの溶融物が切断部に付着したりする。 When the workpiece W is cut in the reverse direction at the machining surface formation position MPL or MPR, the cutting speed for the workpiece W is relatively slow compared to the case where the workpiece W is cut in the forward direction. can do. If the cutting speed is high, the amount of heat required for cutting may be insufficient depending on the workpiece W, and the workpiece W may not be cut accurately, or the melt of the workpiece W called dross may be cut. It may stick to the part.
従って、加工対象物Wまたは切削加工条件等に応じて工具軌跡TPを形成するレーザビームの振動方向を制御することにより、加工対象物Wの切断面の加工品質の悪化、及び、加工対象物Wを切断加工するために必要な熱量の不足等の課題を解決することができる。 Therefore, by controlling the vibration direction of the laser beam that forms the tool trajectory TP according to the workpiece W or cutting conditions, the processing quality of the cut surface of the workpiece W is deteriorated, and the workpiece W It is possible to solve problems such as a shortage of heat necessary for cutting the material.
加工条件CPには、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを切削加工する方向を制御する振動方向制御情報が含まれている。具体的には、加工条件CPには、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。即ち、加工条件CPには、振動方向制御情報と加工対象情報と切削加工情報とが含まれている。 The machining condition CP includes vibration direction control information for controlling the direction of cutting the workpiece W at the machining surface formation position MPL or MPR. Specifically, the machining condition CP includes vibration direction control information that specifies whether to cut the workpiece W in the forward direction or in the reverse direction at the machining surface formation position MPL or MPR. Yes. That is, the machining condition CP includes vibration direction control information, machining target information, and cutting information.
CAM装置21は、加工プログラムPPと加工条件CPとを切削加工機1のNC装置200へ出力する。NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて工具軌跡制御部300を制御することにより、ノズル106の開口部105より射出されるレーザビームのビームスポットBSの軌跡と振動方向とを制御する。
The CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining conditions CP to the
具体的には、NC装置200の加工軌跡演算部202は、CAM装置21により生成された加工プログラムPPと、CAM装置21により指定された加工条件CPと、工具径補正量演算部201により生成された工具径補正情報TCと、加工軌跡演算部202により左工具径補正にて切削加工するか右工具径補正にて切削加工するかのいずれかに決定された切削加工補正条件と、加工条件CPに含まれている振動方向制御情報とに基づいて、工具径補正制御信号TSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202は、工具径補正制御信号TSを駆動制御部203へ出力する。
Specifically, the machining
駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、加工機本体100を制御する駆動制御信号CSを生成する。具体的には、駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、ノズル106(ノズル中心点CN)の移動を制御するノズル駆動制御信号NCSと、レーザビームのビームスポットBSの軌跡(振動パターンVP)と振動方向とを制御するビーム駆動制御信号BCSを生成する。さらに、駆動制御部203は、ノズル駆動制御信号NCSを加工機本体100へ出力し、ビーム駆動制御信号BCSを加工機本体100の工具軌跡制御部300へ出力する。
The
NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいてレーザ発振器10を制御する。具体的には、NC装置200の加工軌跡演算部202は、ビームスポットBSが振動パターンVP上を指定された方向に振動するレーザビームの出力を例えばオン/オフ制御する出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202はビーム出力制御信号BOSをレーザ発振器10へ出力する。
The
NC装置200は、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させる同期信号SS1及びSS2を生成し、レーザ発振器10及び工具軌跡制御部300へ出力する。NC装置200において、加工軌跡演算部202が同期信号SS1を生成してレーザ発振器10へ出力し、駆動制御部203が同期信号SS2を生成して工具軌跡制御部300へ出力してもよい。
The
図7A、及び、図7Bを用いて、加工条件CPとして、レーザビームのビームスポットBSが回転方向に振動する振動パターンVPが指定され、工具軌跡TPがアルファベットのCを左右反転させた逆Cを描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムPPにGコードとしてG41(左工具径補正)が指定されている場合について説明する。 7A and 7B, a vibration pattern VP in which the beam spot BS of the laser beam vibrates in the rotation direction is designated as the processing condition CP, and the tool path TP is an inverted C obtained by horizontally inverting the alphabet C. A case will be described in which output control information for controlling the output of the laser beam to include a drawn shape is included, and G41 (left tool radius correction) is designated as the G code in the machining program PP.
図7A、及び、図7Bは、GコードがG41である場合のビームスポットBSの振動パターンVP及び振動方向と工具軌跡TPとの関係を示している。図7A、及び、図7Bには、振動パターンVSの一例として、ビームスポットBSが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。図7A、及び、図7Bは図3Aに対応する。 7A and 7B show the relationship between the vibration pattern VP and vibration direction of the beam spot BS and the tool trajectory TP when the G code is G41. In FIG. 7A and FIG. 7B, as an example of the vibration pattern VS, a vibration pattern in which the beam spot BS vibrates in the rotation direction is indicated by a one-dot chain line. 7A and 7B correspond to FIG. 3A.
ビームスポットBSは振動パターンVP上を回転振動する。図7A、及び、図7Bに示す矢印は、ビームスポットBSの振動方向(回転方向)を示している。図7A、及び、図7Bでは、レーザビームがHIGHレベルのオン状態であるときのビームスポットBSを実線の円で示し、LOWレベルのオフ状態であるときのビームスポットBSを破線の円で示している。 The beam spot BS rotates and vibrates on the vibration pattern VP. The arrows shown in FIGS. 7A and 7B indicate the vibration direction (rotation direction) of the beam spot BS. In FIG. 7A and FIG. 7B, the beam spot BS when the laser beam is in an ON state at a HIGH level is indicated by a solid circle, and the beam spot BS when the laser beam is in an OFF state at a LOW level is indicated by a dashed circle. Yes.
符号TPは工具軌跡を示している。レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している状態において、図7A、図7B、または、図4Aに示すように、レーザビームは、振動パターンVP上の開始位置SP1に対応する開始時点ST1にてオン状態となり、振動パターンVP上の終了位置EP1に対応する終了時点ET1にてオフ状態となる。
A symbol TP indicates a tool path. In a state where the
従って、図7A、及び、図7Bに示す工具軌跡TPは、振動パターンVP上の開始位置SP1から終了位置EP1までのビームスポットBSの軌跡に相当する。図7Aは終了位置EP1が加工面形成位置MPLに対応する場合を示している。図7Bは開始位置SP1が加工面形成位置MPLに対応する場合を示している。 Therefore, the tool locus TP shown in FIGS. 7A and 7B corresponds to the locus of the beam spot BS from the start position SP1 to the end position EP1 on the vibration pattern VP. FIG. 7A shows a case where the end position EP1 corresponds to the machining surface formation position MPL. FIG. 7B shows a case where the start position SP1 corresponds to the machining surface formation position MPL.
CAM装置21では、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかを指定することができる。加工条件CPには加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。 The CAM device 21 can specify whether the workpiece W is to be cut in the forward direction or the reverse direction at the machining surface formation position MPL or MPR. The machining condition CP includes vibration direction control information that specifies whether the workpiece W is to be cut in the forward direction or the reverse direction at the machining surface formation position MPL or MPR.
CAM装置21は、加工プログラムPP及び加工条件CPを切削加工機1のNC装置200へ出力する。NC装置200は、Gコードを翻訳し、加工プログラムPPと加工条件CPと翻訳されたGコードG41とに基づいて、工具軌跡制御部300を制御する。
The CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining conditions CP to the
振動方向制御情報として、図7Aまたは図7Bに示すように加工面形成位置MPLにおいて加工対象物Wを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、NC装置200は、ビームスポットBSが振動パターンVP上を右回りまたは左回りに振動するように工具軌跡制御部300を制御する。NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御する。
As vibration direction control information, as shown in FIG. 7A or FIG. 7B, when the direction of cutting the workpiece W at the machining surface formation position MPL is designated as the forward direction or the reverse direction, the
これにより、加工機本体100は、逆C形状を有する工具軌跡TPを工具径補正値MVLに基づいて進行方向DTに移動させることにより、加工対象物Wを加工面形成位置MPLにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
Accordingly, the processing machine
図8、図9A、図9B、図9C、図9D、及び、図9Eを用いて、加工面形成位置MPLにおいて加工対象物Wを切削加工する方向が順方向に指定され、かつ、切削加工の進行方向DTが切削加工中に変更される場合について説明する。図8は、図7Aに示す工具軌跡TPを用いて加工面形成位置MPLにて加工対象物Wを水平方向(+X方向)に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向(−Y方向)に切削加工する場合を示している。 8, 9A, 9B, 9C, 9D, and 9E, the direction of cutting the workpiece W at the machining surface formation position MPL is designated as the forward direction, and the cutting process is performed. A case where the traveling direction DT is changed during cutting will be described. 8A and 8B, the workpiece W is cut in the horizontal direction (+ X direction) at the machining surface formation position MPL using the tool trajectory TP shown in FIG. 7A, further cut into an arc shape, and further in the vertical direction (− The case of cutting in the Y direction) is shown.
図9Aは、レーザビームがオン状態となる期間と振動パターンVP上のビームスポットBSの位置との関係を示している。図9B〜図9Eは、レーザビームのパルス駆動と振動パターンVP上のビームスポットBSの位置との関係を示している。図9A〜図9Eの縦軸はレーザビームの出力値(相対値)を示し、横軸は振動パターンVP上のビームスポットBSの位置を示している。 FIG. 9A shows the relationship between the period during which the laser beam is turned on and the position of the beam spot BS on the vibration pattern VP. 9B to 9E show the relationship between the pulse driving of the laser beam and the position of the beam spot BS on the vibration pattern VP. 9A to 9E, the vertical axis represents the output value (relative value) of the laser beam, and the horizontal axis represents the position of the beam spot BS on the vibration pattern VP.
図9Aは、図8に対応し、図7Aに示す工具軌跡TPを用いて加工面形成位置MPLにて加工対象物Wを水平方向に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向に切削加工する場合を示している。 FIG. 9A corresponds to FIG. 8 and uses the tool trajectory TP shown in FIG. 7A to cut the workpiece W in the horizontal direction at the machining surface formation position MPL, and further cut it into an arc shape, and further in the vertical direction. Fig. 6 shows the case of cutting.
図7Aに示す工具軌跡TPを用いて加工面形成位置MPLにて加工対象物Wを切削加工する場合、図4Aに示すようにレーザビームの出力がオン/オフ制御されている状態において、駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を制御する。
When cutting the workpiece W at the machining surface formation position MPL using the tool trajectory TP shown in FIG. 7A, drive control is performed in a state where the output of the laser beam is on / off controlled as shown in FIG. 4A. The
図8に示すように、図7Aに示す工具軌跡TPを用いて加工対象物Wを水平方向(+X方向)に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向(−Y方向)に切削加工する場合について説明する。 As shown in FIG. 8, the workpiece W is cut in the horizontal direction (+ X direction) using the tool path TP shown in FIG. 7A, further cut in an arc shape, and further in the vertical direction (−Y direction). The case of cutting will be described.
工具軌跡TPを形成するビームスポットBSの移動速度は、ノズル106の移動速度と比較して速いため、駆動制御部203は、レーザビームの位相を切削加工の進行方向DTに応じて連続的に制御することができる。説明をわかりやすくするために、図8には、切削加工の進行方向DTに応じてレーザビームの位相が連続的に変更されている工具軌跡TPのうちの4つの工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdのみを示している。
Since the moving speed of the beam spot BS forming the tool locus TP is faster than the moving speed of the
図8に示す工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdは、図7Aに示す工具軌跡TPに対応する。+X方向を基準とした場合、工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdの切削加工の進行方向DTの+X方向に対する角度は、例えば0°、30°、60°、及び、90°である。図9Aは、工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdに相当するレーザビームがオン状態となる期間のみを示している。 Tool trajectories TPa, TPb, TPc, and TPd shown in FIG. 8 correspond to the tool trajectory TP shown in FIG. 7A. When the + X direction is used as a reference, the angles of the cutting process progress direction DT of the tool trajectories TPa, TPb, TPc, and TPd with respect to the + X direction are, for example, 0 °, 30 °, 60 °, and 90 °. FIG. 9A shows only a period in which the laser beams corresponding to the tool trajectories TPa, TPb, TPc, and TPd are in the on state.
加工対象物Wを水平方向(DT=0°)に切削する場合、駆動制御部203は、工具軌跡制御部300を制御し、図9Bに示すように、ビームスポットBSが振動パターンVP上の270°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、90°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡TPaを形成する。図9Bは図5Aに相当する。
When cutting the workpiece W in the horizontal direction (DT = 0 °), the
+X方向に対して進行方向DTの角度が30°(DT=30°)である場合、駆動制御部203は、工具軌跡制御部300を制御し、図9Cに示すように、ビームスポットBSが振動パターンVP上の300°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、120°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡TPbを形成する。即ち、駆動制御部203は、工具軌跡TPa(θa=0°)に対して進行方向DTに応じて30°(θb=30°)シフトした工具軌跡TPbを形成する。
When the angle of the traveling direction DT with respect to the + X direction is 30 ° (DT = 30 °), the
+X方向に対して進行方向DTの角度が60°(DT=60°)である場合、駆動制御部203は、工具軌跡制御部300を制御し、図9Dに示すように、ビームスポットBSが振動パターンVP上の330°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、150°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡TPcを形成する。即ち、駆動制御部203は、工具軌跡TPaに対して進行方向DTに応じて60°(θc=60°)シフトした工具軌跡TPcを形成する。
When the angle of the traveling direction DT with respect to the + X direction is 60 ° (DT = 60 °), the
加工対象物Wを垂直方向(DT=90°)に切削する場合、駆動制御部203は、工具軌跡制御部300を制御し、図9Eに示すように、ビームスポットBSが振動パターンVP上の0°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、180°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡TPdを形成する。図9Eは図5Bに相当する。即ち、駆動制御部203は、工具軌跡TPaに対して進行方向DTに応じて90°(θd=90°)シフトした工具軌跡TPdを形成する。
When cutting the workpiece W in the vertical direction (DT = 90 °), the
説明をわかりやすくするために、図8及び図9A〜図9Eでは4つの工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdについて説明したが、実際には、駆動制御部203は、切削加工の進行方向DTに応じて工具軌跡TPを連続的に変更させる。従って、工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdでは進行方向DTが連続的に変更されているため、実際には、各工具軌跡TPa、TPb、TPc、及び、TPdの開始角度及び終了角度は進行方向DTに応じて経時的に変更される。 For ease of explanation, FIGS. 8 and 9A to 9E have described four tool trajectories TPa, TPb, TPc, and TPd. The tool trajectory TP is continuously changed according to DT. Therefore, since the traveling direction DT is continuously changed in the tool trajectories TPa, TPb, TPc, and TPd, the start angle and the end angle of each tool trajectory TPa, TPb, TPc, and TPd are actually It changes with time according to the advancing direction DT.
従って、駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Wを切削加工する進行方向DTに応じて制御することができる。これにより、切削加工機1は、切削加工中に進行方向DTが変更された場合においても、進行方向DTに対して工具軌跡TPの形状を一定にすることができる。
Therefore, the
図10A、及び、図10Bを用いて、加工条件CPとして、レーザビームのビームスポットBSが回転方向に振動する振動パターンVPが指定され、工具軌跡TPがアルファベットのCを左右反転させた逆Cを描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムPPにGコードとしてG42(右工具径補正)が指定されている場合について説明する。 10A and 10B, a vibration pattern VP in which the beam spot BS of the laser beam vibrates in the rotation direction is designated as the machining condition CP, and the tool path TP is an inverted C obtained by reversing the alphabet C from left to right. A case will be described in which output control information for controlling the output of the laser beam so as to obtain a drawn shape is included, and G42 (right tool radius correction) is designated as the G code in the machining program PP.
図10A、及び、図10Bは、GコードがG42である場合のビームスポットBSの振動パターンVP及び振動方向と工具軌跡TPとの関係を示している。図10A、及び、図10Bには、振動パターンVSの一例として、ビームスポットBSが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。図10A、及び、図10Bは図3Aに対応する。 10A and 10B show the relationship between the vibration pattern VP and vibration direction of the beam spot BS and the tool trajectory TP when the G code is G42. In FIG. 10A and FIG. 10B, as an example of the vibration pattern VS, a vibration pattern in which the beam spot BS vibrates in the rotation direction is indicated by a one-dot chain line. 10A and 10B correspond to FIG. 3A.
ビームスポットBSは振動パターンVP上を回転振動する。図10A、及び、図10Bに示す矢印は、ビームスポットBSの振動方向(回転方向)を示している。図10A、及び、図10Bでは、レーザビームがHIGHレベルのオン状態であるときのビームスポットBSを実線の円で示し、LOWレベルのオフ状態であるときのビームスポットBSを破線の円で示している。 The beam spot BS rotates and vibrates on the vibration pattern VP. The arrows shown in FIGS. 10A and 10B indicate the vibration direction (rotation direction) of the beam spot BS. In FIG. 10A and FIG. 10B, the beam spot BS when the laser beam is in an ON state at a HIGH level is indicated by a solid circle, and the beam spot BS when the laser beam is in an OFF state at a LOW level is indicated by a broken circle. Yes.
符号TPは工具軌跡を示している。レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している状態において、図10A、図10B、または、図4Aに示すように、レーザビームは、振動パターンVP上の開始位置SP1に対応する開始時点ST1にてオン状態となり、振動パターンVP上の終了位置EP1に対応する終了時点ET1にてオフ状態となる。
A symbol TP indicates a tool path. In a state where the
従って、図10A、及び、図10Bに示す工具軌跡TPは、振動パターンVP上の開始位置SP1から終了位置EP1までのビームスポットBSの軌跡に相当する。図10Aは終了位置EP1が加工面形成位置MPRに対応する場合を示している。図10Bは開始位置SP1が加工面形成位置MPRに対応する場合を示している。 Accordingly, the tool trajectory TP shown in FIGS. 10A and 10B corresponds to the trajectory of the beam spot BS from the start position SP1 to the end position EP1 on the vibration pattern VP. FIG. 10A shows a case where the end position EP1 corresponds to the machining surface formation position MPR. FIG. 10B shows a case where the start position SP1 corresponds to the machining surface formation position MPR.
NC装置200は、Gコードを翻訳し、加工プログラムPPと加工条件CPと翻訳されたGコードG42とに基づいて、工具軌跡制御部300を制御する。振動方向制御情報として、図10Aまたは図10Bに示すように加工面形成位置MPRにおいて加工対象物Wを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、NC装置200は、ビームスポットBSが振動パターンVP上を左回りまたは右回りに振動するように工具軌跡制御部300を制御する。NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御する。
The
これにより、加工機本体100は、逆C形状を有する工具軌跡TPを工具径補正値MVRに基づいて進行方向DTに移動させることにより、加工対象物Wを加工面形成位置MPRにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
Thereby, the processing machine
GコードがG42である場合においても、GコードがG41である場合と同様に、駆動制御部203は、ビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Wを切削加工する進行方向DTに応じて制御することができる。これにより、切削加工中に進行方向DTが変更された場合においても、進行方向DTに対して工具軌跡TPの形状を一定にすることができる。
Even when the G code is G42, as in the case where the G code is G41, the
図11A、図11B、及び、図12を用いて、加工条件CPとして、レーザビームのビームスポットBSが数字の8を描くように振動する振動パターンVPが指定され、工具軌跡TPが逆Cを連続して描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムPPにGコードとしてG41またはG42が指定されている場合について説明する。 Using FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 12, a vibration pattern VP that vibrates so that the beam spot BS of the laser beam draws the numeral 8 is designated as the processing condition CP, and the tool locus TP continues in reverse C. A case will be described in which output control information for controlling the output of the laser beam is included so as to obtain a shape to be drawn, and G41 or G42 is designated as the G code in the machining program PP.
図11A、及び、図11Bは、振動パターンVSの一例として、ビームスポットBSが数字の8を描く形状を有する振動パターンを示している。なお、ビームスポットBSの振動パターンVPは非円形状を含む自由形状であればよい。 FIG. 11A and FIG. 11B show vibration patterns having a shape in which the beam spot BS draws the number 8 as an example of the vibration pattern VS. The vibration pattern VP of the beam spot BS may be a free shape including a non-circular shape.
図12は、図4Aまたは図4Bに対応し、レーザビームのパルス駆動の周期を示している。図12の縦軸はレーザビームの出力値(相対値)を示し、横軸は時間軸を示している。図12に示す符号1PRDはパルス駆動における1周期を示している。 FIG. 12 corresponds to FIG. 4A or FIG. 4B and shows the pulse driving period of the laser beam. The vertical axis in FIG. 12 indicates the output value (relative value) of the laser beam, and the horizontal axis indicates the time axis. Reference numeral 1PRD shown in FIG. 12 indicates one cycle in pulse driving.
図11A、図11B、または、図12に示すように、レーザビームは、振動パターンVP上の開始位置SP3に対応する開始時点ST3にてオン状態となり、第1の途中位置SP4に対応する第1の途中時点ST4にてオフ状態となり、第2の途中位置SP5に対応する第2の途中時点ST5にてオン状態となり、第3の途中位置SP6に対応する第3の途中時点ST6にてオフ状態となる。 As shown in FIG. 11A, FIG. 11B, or FIG. 12, the laser beam is turned on at the start time point ST3 corresponding to the start position SP3 on the vibration pattern VP, and the first corresponding to the first intermediate position SP4. Is turned off at the intermediate point ST4, turned on at the second intermediate point ST5 corresponding to the second intermediate position SP5, and off at the third intermediate point ST6 corresponding to the third intermediate position SP6. It becomes.
図11Aは、開始位置SP3及び第2の途中位置SP5がノズル中心点CN及び制御中心点CLに対応し、第1の途中位置SP4が加工面形成位置MPLに対応し、第3の途中位置SP6が加工面形成位置MPRに対応する場合を示している。図11Bは、開始位置SP3が加工面形成位置MPRに対応し、第1及び第3の途中位置SP4及びSP6がノズル中心点CN及び制御中心点CLに対応し、第2の途中位置SP5が加工面形成位置MPLに対応する場合を示している。 In FIG. 11A, the start position SP3 and the second intermediate position SP5 correspond to the nozzle center point CN and the control center point CL, the first intermediate position SP4 corresponds to the machining surface formation position MPL, and the third intermediate position SP6. Corresponds to the machining surface formation position MPR. In FIG. 11B, the start position SP3 corresponds to the machining surface forming position MPR, the first and third intermediate positions SP4 and SP6 correspond to the nozzle center point CN and the control center point CL, and the second intermediate position SP5 is processed. A case corresponding to the surface formation position MPL is shown.
CAM装置21は、加工プログラムPP及び加工条件CPを切削加工機1のNC装置200へ出力する。加工条件CPには加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。NC装置200は、Gコードを翻訳し、加工プログラムPPと加工条件CPと翻訳されたGコードG41またはG42とに基づいて、工具軌跡制御部300を制御する。
The CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining conditions CP to the
振動方向制御情報として、図11Aまたは図11Bに示すように加工面形成位置MPL及びMPRにおいて加工対象物Wを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、NC装置200は、ビームスポットBSが振動パターンVP上を加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて順方向または逆方向に移動するように工具軌跡制御部300を制御する。NC装置200は、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御する。
As vibration direction control information, as shown in FIG. 11A or FIG. 11B, when the direction of cutting the workpiece W at the machining surface formation positions MPL and MPR is designated as the forward direction or the reverse direction, the
これにより、加工機本体100は、逆Cを連続して描く形状を有する工具軌跡TPを工具径補正値MVLまたはMVRに基づいて進行方向DTに移動させることにより、加工対象物Wを加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
Thereby, the processing machine
図13A及び図13Bに示すフローチャートを用いて、加工条件CPとして振動方向制御情報が設定されている場合の切削加工方法の一例を説明する。図13A及び図13Bは図6A及び図6Bに対応する。 An example of a cutting method when vibration direction control information is set as the machining condition CP will be described using the flowcharts shown in FIGS. 13A and 13B. 13A and 13B correspond to FIGS. 6A and 6B.
CAD装置20は、図13Aに示すフローチャートのステップS21にて、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データSDを生成する。さらに、CAD装置20は、製品形状データSDをCAM装置21へ出力する。
In step S21 of the flowchart shown in FIG. 13A, the
CAM装置21は、ステップS22にて、製品形状データSDに基づいて、切削加工機1の加工プログラムPP(Gコードを含む)を生成し、加工条件CPを指定する。加工条件CPには、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。さらに、CAM装置21は加工プログラムPPと加工条件CPとを、切削加工機1のNC装置200の工具径補正量演算部201、及び、加工軌跡演算部202へ出力する。
In step S22, the CAM device 21 generates a machining program PP (including a G code) for the cutting machine 1 based on the product shape data SD, and designates a machining condition CP. The machining condition CP includes vibration direction control information that specifies whether the workpiece W is to be cut in the forward direction or the reverse direction at the machining surface formation position MPL or MPR. Further, the CAM device 21 outputs the machining program PP and the machining condition CP to the tool radius correction
NC装置200において、工具径補正量演算部201は、ステップS23にて、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、工具軌跡TPの工具径を補正するための工具径補正情報TCを生成する。さらに、工具径補正量演算部201は、工具径補正情報TCを加工軌跡演算部202へ出力する。
In the
加工軌跡演算部202は、ステップS22にてCAM装置21から加工プログラムPPと加工条件CPとが入力され、ステップS23にて工具径補正量演算部201から工具径補正情報TCが入力される。加工軌跡演算部202は、ステップS24にて、加工プログラムPPに含まれているGコードを翻訳する。さらに、加工軌跡演算部202は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。
The machining
加工軌跡演算部202は、ステップS25にて、加工プログラムPPと、加工条件CPと、工具径補正情報TCと、ステップS24にて決定された切削加工補正条件と、加工条件CPに含まれている振動方向制御情報とに基づいて、工具径補正制御信号TSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202は、工具径補正制御信号TSを駆動制御部203へ出力する。
In step S25, the machining
駆動制御部203は、工具径補正制御信号TSに基づいて、加工機本体100を制御する駆動制御信号CSを生成する。具体的には、駆動制御部203は、ステップS26にて、工具径補正制御信号TSに基づいて、ノズル106(ノズル中心点CN)の移動を制御するノズル駆動制御信号NCSを生成する。
The
駆動制御部203は、ステップS27にて、工具径補正制御信号TSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSの軌跡(振動パターンVP)と振動方向とを制御するビーム駆動制御信号BCSを生成する。さらに、駆動制御部203は、ノズル駆動制御信号NCSを加工機本体100へ出力し、ビーム駆動制御信号BCSを加工機本体100の工具軌跡制御部300へ出力する。
In step S27, the
加工軌跡演算部202は、図13Bに示すフローチャートのステップS28にて、加工条件CPに、レーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVPに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
In step S28 of the flowchart shown in FIG. 13B, the processing
加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームをオン/オフ制御しない。従って、加工条件CPに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡TPはレーザビームの振動パターンVPに相当する。
When the output control information is not included in the processing condition CP, the processing
加工条件CPに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部202は、レーザ発振器10から射出されるレーザビームをオン/オフ制御する。加工軌跡演算部202は、ステップS29にて、加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて、レーザ発振器10を制御するビーム出力制御信号BOSを生成する。具体的には、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。
When the output control information is included in the processing condition CP, the processing
レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器10がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部202は、レーザビームの振動パターンVP上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号BOSを生成する。さらに、加工軌跡演算部202はビーム出力制御信号BOSをレーザ発振器10へ出力する。
When the
NC装置200は、ステップS30にて、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とを同期させる同期信号SS1及びSS2を、レーザ発振器10、及び、工具軌跡制御部300へ出力する。なお、レーザ発振器10と工具軌跡制御部300とが同期している場合、ステップS10を省略してもよい。
In step S30, the
レーザ発振器10は、ステップS31にて、ビーム出力制御信号BOSに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
In step S31, the
加工機本体100は、ステップS32にて、工具軌跡制御部300をレーザ発振器10と同期させ、ビーム駆動制御信号BCSに基づいて、レーザビームのビームスポットBSが、指定された振動パターンVP上を指定された振動方向で振動するように工具軌跡制御部300を駆動させる。切削加工機1は、ビームスポットBSを、指定された振動パターンVP上を指定された振動方向で振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡TPを制御する。
In step S32, the processing machine
加工機本体100は、ステップS33にて、ノズル駆動制御信号NCSに基づいて、ノズル106の移動を制御する。具体的には、加工機本体100は、ノズル駆動制御信号NCSに基づいて、ノズル106のノズル中心点CNがノズル軌跡NP上を進行方向DTに移動するようにX軸キャリッジ102及びY軸キャリッジ103を駆動させる。
In step S33, the processing machine
ステップS31とステップS32とステップS33とのタイミングは加工プログラムPPと加工条件CPとに基づいて制御される。切削加工機1は、ステップS31〜S33により、工具軌跡TPを工具径補正値MVLまたはMVRに基づいて進行方向DTに移動させることにより、加工対象物Wを切削加工する。 The timing of step S31, step S32, and step S33 is controlled based on the machining program PP and the machining condition CP. In steps S31 to S33, the cutting machine 1 cuts the workpiece W by moving the tool trajectory TP in the traveling direction DT based on the tool radius correction value MVL or MVR.
加工プログラムPPに基づく処理が完了すると、切削加工機1は加工対象物Wの切削加工を終了する。具体的には、切削加工機1のNC装置200は、レーザ発振器10を制御してレーザビームの制御及び射出を停止させ、加工機本体100を制御して工具軌跡制御部300、X軸キャリッジ102、及び、Y軸キャリッジ103の駆動を停止させる。
When the processing based on the processing program PP is completed, the cutting machine 1 ends the cutting of the workpiece W. Specifically, the
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具軌跡TPに基づく補正情報とノズル軌跡NPに基づく補正情報とを含む工具径補正情報TCを生成する。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具径補正情報TCに基づいて加工ユニット104の駆動と工具軌跡制御部300の駆動とを制御することにより、ノズル軌跡NPと工具軌跡TPとを制御する。従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。
In the cutting machine and the cutting method of the present embodiment, tool radius correction information TC including correction information based on the tool trajectory TP and correction information based on the nozzle trajectory NP is generated. In the cutting machine and the cutting method of the present embodiment, the nozzle locus NP and the tool locus TP are obtained by controlling the drive of the
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、レーザビームのビームスポットBSを指定された振動パターンVPで振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡TPの形状を制御する。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、指定された振動パターンで振動するビームスポットBSに対して、工具軌跡TPに対応する所定の期間だけレーザビームをオン状態とする。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、高出力のレーザビームを所定の期間だけ加工対象物Wに照射することができるので、加工対象物Wを精度よく切削加工することができる。 In the cutting machine and the cutting method of the present embodiment, the shape of the tool trajectory TP is controlled by vibrating the beam spot BS of the laser beam with the specified vibration pattern VP and controlling the output of the laser beam. . In the cutting machine and the cutting method according to the present embodiment, the laser beam is turned on for a predetermined period corresponding to the tool trajectory TP with respect to the beam spot BS that vibrates with a specified vibration pattern. According to the cutting machine and the cutting method of the present embodiment, the workpiece W can be irradiated with a high-power laser beam only for a predetermined period, so that the workpiece W can be cut with high accuracy. .
レーザビームの出力を制御しないと、工具軌跡TPの形状によって、工具軌跡制御部300のガルバノスキャナユニット340が駆動するときに負荷が生じる場合がある。例えば、工具軌跡TPがアルファベットのCまたは逆Cを描く形状を有する場合、振動パターンVPを円形状とすることにより、振動パターンVPをアルファベットのCまたは逆Cを描く形状とする場合と比較して、ガルバノスキャナユニット340が駆動するときに生じる負荷を低減することができる。
If the output of the laser beam is not controlled, a load may be generated when the
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、加工面形成位置MPLまたはMPRにおいて加工対象物Wを切削加工する方向が指定された振動方向制御情報が加工条件CPに含まれている場合、振動方向制御情報に基づいて、ビームスポットBSが指定された振動パターンVP上を指定された方向に振動するようにレーザビームを制御する。これにより、加工対象物Wを、指定された工具軌跡TPと、加工面形成位置MPL及びMPRの少なくともいずれかにおいて順方向または逆方向に指定された切削方向とによって切削加工することができる。 In the cutting machine and the cutting method according to the present embodiment, when the machining condition CP includes vibration direction control information in which the direction of cutting the workpiece W at the machining surface formation position MPL or MPR is included in the machining condition CP, Based on the direction control information, the laser beam is controlled so that the beam spot BS vibrates in the designated direction on the designated vibration pattern VP. Thereby, the workpiece W can be cut by the designated tool trajectory TP and the cutting direction designated in the forward direction or the reverse direction in at least one of the machining surface formation positions MPL and MPR.
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、駆動制御部203がビーム駆動制御信号BCSにより工具軌跡制御部300を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Wを切削加工する進行方向DTに応じて制御することができる。従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工中に進行方向DTが変更された場合においても、進行方向DTに対して工具軌跡TPの形状を一定にすることができる。
In the cutting machine and the cutting method according to this embodiment, the
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、レーザ加工機及びレーザ加工方法を例に挙げて説明したが、本発明は例えばウォータジェット加工機に対しても適用可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. In the cutting machine and the cutting method of the present embodiment, the laser processing machine and the laser processing method have been described as examples. However, the present invention can be applied to, for example, a water jet processing machine.
1 切削加工機
10 レーザ発振器
100 加工機本体
104 加工ユニット
200 NC装置
201 工具径補正量演算部
202 加工軌跡演算部
203 駆動制御部
300 工具軌跡制御部
BCS ビーム駆動制御信号
BOS ビーム出力制御信号
CP 加工条件
PP 加工プログラム
TC 工具径補正情報
TP 工具軌跡
TS 工具径補正制御信号
VP 振動パターン
W 加工対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、
前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するNC装置と、
を備え、
前記NC装置は、
前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記加工機本体は、
前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、
前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、
前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、
前記加工軌跡演算部は、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力が制御されるように前記レーザ発振器を制御するビーム出力制御信号を生成し、
前記レーザ発振器は、前記ビーム出力制御信号に基づいて前記レーザビームの出力を制御し、
前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工機。 A laser oscillator for emitting a laser beam;
A processing machine main body for irradiating a workpiece with the laser beam and cutting the workpiece,
NC apparatus for controlling the laser oscillator and the processing machine main body;
With
The NC device
A cutting tool for cutting the workpiece based on a machining program and machining conditions set based on product shape information including the size and shape of the final processed product obtained by cutting the workpiece. A tool radius correction amount calculation unit for generating tool radius correction information for correcting the tool radius of
Based on the machining program, the machining conditions, and the tool radius correction information, a machining locus calculation unit that generates a tool radius correction control signal including a cutting correction condition;
Based on the tool radius correction control signal, a drive control unit for controlling the processing machine body,
Have
The processing machine body is
A machining unit that cuts the workpiece by changing a relative position with the workpiece;
A tool trajectory control unit that vibrates a beam spot formed by irradiating the workpiece with the laser beam in a non-circular vibration pattern;
Have
The drive control unit generates a beam drive control signal for controlling the tool trajectory control unit based on the tool radius correction control signal so that the beam spot vibrates in the vibration pattern,
The tool trajectory control unit controls the laser beam based on the beam drive control signal so that the beam spot vibrates in the vibration pattern;
The processing locus calculation unit recognizes whether or not the processing conditions include output control information for controlling the output of the laser beam,
When the output control information is included in the processing conditions,
The processing locus calculation unit generates a beam output control signal for controlling the laser oscillator so that the output of the laser beam in which the beam spot vibrates in the vibration pattern is controlled,
The laser oscillator controls the output of the laser beam based on the beam output control signal,
The said processing machine main body cuts the said process target object with the tool locus | trajectory corresponded to the locus | trajectory of the said beam spot when the said laser beam is an ON state corresponding to the said cutting tool.
請求項1に記載の切削加工機。 The cutting machine according to claim 1, wherein when the output control information is not included in the processing conditions, the processing machine body cuts the processing object by a tool locus corresponding to the vibration pattern.
請求項1に記載の切削加工機。 The output control information includes a start time corresponding to a start position where the laser beam is turned on with respect to the vibration pattern, an end time corresponding to an end position where the laser beam is turned off, and the laser for the vibration pattern. The cutting machine according to claim 1, wherein one of a start time corresponding to a start position at which the beam is turned on and a duty ratio for setting a period during which the laser beam is turned on is set.
請求項3に記載の切削加工機。 The cutting machine according to claim 3, wherein the drive control unit controls the phase of the laser beam by controlling the tool path control unit by the tool radius correction control signal.
請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の切削加工機。 The NC device outputs a synchronization signal for synchronizing the laser oscillator and the tool path control unit to the laser oscillator and the tool path control unit. Cutting machine.
前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、
前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するNC装置と、
を備え、
前記NC装置は、
前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記加工機本体は、
前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、
前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部と、
を有し、
前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、
前記加工軌跡演算部は、前記振動方向制御情報に基づいて前記工具径補正制御信号を生成し、
前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、
前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工機。 A laser oscillator for emitting a laser beam;
A processing machine main body for irradiating a workpiece with the laser beam and cutting the workpiece,
NC apparatus for controlling the laser oscillator and the processing machine main body;
With
The NC device
A cutting tool for cutting the workpiece based on a machining program and machining conditions set based on product shape information including the size and shape of the final processed product obtained by cutting the workpiece. A tool radius correction amount calculation unit for generating tool radius correction information for correcting the tool radius of
Based on the machining program, the machining conditions, and the tool radius correction information, a machining locus calculation unit that generates a tool radius correction control signal including a cutting correction condition;
Based on the tool radius correction control signal, a drive control unit for controlling the processing machine body,
Have
The processing machine body is
A machining unit that cuts the workpiece by changing a relative position with the workpiece;
A tool trajectory control unit that vibrates a beam spot formed by irradiating the workpiece with the laser beam in a non-circular vibration pattern;
Have
The processing locus calculation unit recognizes whether or not the processing condition includes vibration direction control information for controlling a vibration direction of the laser beam,
When the vibration direction control information is included in the processing conditions,
The machining locus calculation unit generates the tool radius correction control signal based on the vibration direction control information,
The drive control unit generates a beam drive control signal for controlling the tool trajectory control unit based on the tool radius correction control signal so that the beam spot vibrates in a designated vibration direction on the vibration pattern. ,
The tool trajectory control unit controls the laser beam so that the beam spot vibrates in a designated vibration direction on the vibration pattern based on the beam drive control signal,
The processing machine body cuts the workpiece by a tool trajectory corresponding to the trajectory of the beam spot that corresponds to the cutting tool and vibrates in the specified vibration direction on the vibration pattern. Machine.
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成し、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工対象物にレーザビームが照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力を制御し、
前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工方法。 Based on a machining program and machining conditions set based on product shape information including dimensions and shape of a final processed product obtained by cutting the workpiece, the cutting tool for cutting the workpiece is processed. Generate tool radius correction information to correct the tool radius,
Based on the machining program, the machining conditions, and the tool radius correction information, a tool radius correction control signal including a cutting correction condition is generated,
Based on the tool radius correction control signal, the laser beam is controlled so that a beam spot formed by irradiating the workpiece with the laser beam vibrates in a non-circular vibration pattern,
Recognizing whether the processing conditions include output control information for controlling the output of the laser beam,
When the output control information is included in the processing conditions, the output of the laser beam that the beam spot vibrates in the vibration pattern is controlled,
The cutting method which cuts the said process target object with the tool locus | trajectory corresponded to the said cutting tool and corresponding to the locus | trajectory of the said beam spot when the said laser beam is an ON state.
請求項7に記載の切削加工方法。 The cutting method according to claim 7, wherein when the output condition is not included in the processing condition, the processing target is cut by a tool locus corresponding to the vibration pattern.
請求項7または8に記載の切削加工方法。 The output control information includes a start time corresponding to a start position where the laser beam is turned on with respect to the vibration pattern, an end time corresponding to an end position where the laser beam is turned off, and the laser for the vibration pattern. The cutting process according to claim 7 or 8, wherein one of a start time corresponding to a start position at which the beam is turned on and a duty ratio for setting a period during which the laser beam is turned on is set. Method.
前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、
前記振動方向制御情報に基づいて工具径補正制御信号を生成し、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、
前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工方法。 Cutting the workpiece based on the machining program and machining conditions set based on the product shape information including the size and shape of the final machined product obtained by cutting the workpiece with a laser beam. Generate tool radius correction information to correct the tool radius of the cutting tool,
Recognizing whether or not the processing conditions include vibration direction control information for controlling the vibration direction of the laser beam,
When the vibration direction control information is included in the processing conditions,
A tool radius correction control signal is generated based on the vibration direction control information,
Based on the tool radius correction control signal, the laser beam is formed such that a beam spot formed by irradiating the workpiece with the laser beam vibrates in a designated vibration direction on a non-circular vibration pattern. Control the beam,
A cutting method that cuts the workpiece by a tool trajectory that corresponds to the cutting tool and that corresponds to the trajectory of the beam spot that vibrates in a specified vibration direction on the vibration pattern.
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