JP2022134753A

JP2022134753A - Device for evaluating nc programs for multi-axis processing machine, evaluation method, and processing method

Info

Publication number: JP2022134753A
Application number: JP2021034121A
Authority: JP
Inventors: 綾子杉本; Ayako Sugimoto; 一雅竹中; Kazumasa Takenaka; 章栗栖; Akira Kurisu; 浩之中野; Hiroyuki Nakano
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2021-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2022-09-15

Abstract

To evaluate NC programs for a multi-axis processing machine including a rotation axis that can change at least one of a relative direction and inclination of a working tool with respect to workpiece without processing the workpiece.SOLUTION: NC programs for a multi-axis processing machine including a rotation axis that can change at least one of a relative direction and inclination of a working tool with respect to workpiece are evaluated as follows: acquiring a plurality of types of NC programs in which the multi-axis processing machine processes the workpiece into a predetermined shape, the NC programs created by changing at least a tilt angle and a lead angle of the working tool; simulating the operation of the working tool according to these NC programs, analyzing movements of parts of the multi-axis processing machine including a change in an angle around the rotation axis, and according to the movements of the parts of the multi-axis processing machine, specifying and outputting an NC program in which reversal of the rotation axis is smaller than that in other NC programs.SELECTED DRAWING: Figure 2B

Description

本開示は、多軸加工機のＮＣプログラムを評価する技術に関する。 The present disclosure relates to technology for evaluating an NC program for a multi-axis machine.

ＮＣ加工では、近年５軸加工機などの多軸加工機が用いられる。こうした多軸加工機では、加工面の形状によらず、加工面に対するボールエンドミルなどのツールの角度を比較的自由に設定できる。このため、加工の際には、工具が加工面の法線方向に対してなす角度のうち、工具の移動方向への倒れ角度であるリード角や移動方向に直交する左右方向に対する角度であるチルト角を適切な角度にすることで、加工後の表面を、所定の表面粗さよりも滑らかに仕上げることが行なわれている。 In NC processing, multi-axis processing machines such as 5-axis processing machines are used in recent years. With such a multi-axis machine, the angle of a tool such as a ball end mill with respect to the machined surface can be relatively freely set regardless of the shape of the machined surface. For this reason, during machining, of the angles formed by the tool with respect to the normal direction of the machining surface, the lead angle, which is the inclination angle of the tool in the direction of movement of the tool, and the tilt angle, which is the angle with respect to the horizontal direction orthogonal to the movement direction By setting the corner to an appropriate angle, the surface after processing is finished smoother than a predetermined surface roughness.

こうした多軸加工機のＮＣプログラムは、加工形状に応じて、作成されるが、ＣＡＤＣＡＭを利用してツールの加工経路などを自動的に生成し、また加工状況をシミュレーションすることも行なわれている（例えば、下記特許文献１）。 NC programs for such multi-axis machines are created according to the shape to be machined, and CADCAM is used to automatically generate tool machining paths and to simulate machining conditions. (For example, Patent Document 1 below).

特開２０２０－９８５２３号公報JP 2020-98523 A

しかしながら、多軸加工機は、加工上の各種設定の自由度が高く、自由曲面を加工する場合などに、リード角やチルト角をどのように設定すれば、加工面の表面粗さの少ない加工が行なえるかは、プログラム作成者の勘や経験に頼っているのが実情である。例えば５軸加工機であれば、リード角やチルト角はもとより、主軸の回転角度であるＣ軸角度や、ワークのＹ軸周りの回転角度であるＢ軸角度などが自由に設定できるので、被加工物を加工するＮＣプログラムを生成できても、そのＮＣプログラムが望ましいものとなっているかを判断することは容易ではない。条件を変えて、複数のプログラムを作成しても、どのプログラムによる加工が最も望ましいか不明であり、加工してみなければ優劣が分からなかった。このため、試作数を減らすことができず、材料を無駄にしてしまう。 However, multi-axis machines have a high degree of freedom in various settings for machining, and when machining a free-form surface, how to set the lead angle and tilt angle will reduce the surface roughness of the machined surface. Whether or not it can be done depends on the intuition and experience of the program creator. For example, with a 5-axis machine, you can freely set not only the lead angle and tilt angle, but also the C-axis angle, which is the rotation angle of the main shaft, and the B-axis angle, which is the rotation angle of the workpiece around the Y-axis. Even if an NC program for machining a workpiece can be generated, it is not easy to judge whether the NC program is desirable. Even if the conditions were changed and multiple programs were created, it was unclear which program would be the most desirable for processing, and the superiority or inferiority could not be determined until processing was performed. For this reason, the number of prototypes cannot be reduced, and materials are wasted.

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 The present disclosure can be implemented as the following forms or application examples.

（１）本開示の第１の態様は、加工工具の被加工物に対する相対的な向きと傾斜との少なくとも一方を変更可能な回転軸を備えた多軸加工機のＮＣプログラムを評価する評価装置としての態様である。このＮＣプログラムの評価装置は、前記多軸加工機が、前記被加工物を所定の形状に加工するＮＣプログラムであって、少なくとも加工工具のチルト角とリード角とを変更して作成された複数種類のＮＣプログラムを取得するプログラム取得部と、取得したＮＣプログラムによる前記加工工具の動作をシミュレーションし、前記回転軸まわりの角度変化を含む前記多軸加工機の各部の動きを、前記複数種類のＮＣプログラム毎に解析する解析部と、前記解析された多軸加工機の各部の動きに応じて、前記複数種類の前記ＮＣプログラムのうち、前記回転軸の反転が他のＮＣプログラムより少ないＮＣプログラムを特定し、その結果を出力する出力部と、を備える。
かかるＮＣプログラムの評価装置によれば、加工工具の被加工物に対する相対的な向きと傾斜との少なくとも一方を変更可能な回転軸の反転が他のＮＣプログラムより少ないＮＣプログラムを特定し、その結果を出力するので、実際に被加工物を加工することなく、ＮＣプログラムを評価できる。しかも、不適切なＮＣプログラムを用いた加工を回避しやすい。出力部による出力は、ディスプレイなどに表示することにより実現してもよいし、実際に多軸加工機を動作させるのに用いてもよい。
（２）こうしたＮＣプログラムの評価装置において、前記解析部は、前記多軸加工機の各部の動きとして、前記回転軸まわりの角度変化に加えて、前記多軸加工機の各部の加速度を、前記複数種類のＮＣプログラム毎に解析し、前記出力部は、前記回転軸の反転による前記ＮＣプログラムの特定に加えて、前記多軸加工機の各部の加速度の変化量が他のＮＣプログラムより小さいＮＣプログラムを特定し、その結果を出力するものとしてもよい。こうすれば、回転軸まわりの角度変化に加えて、多軸加工機の各部の加速度の変化の小さいＮＣプログラムを選定できるので、多軸加工機の各部の加速度の変化の大きなＮＣプログラムを用いた加工を回避しやすい。
（３）こうしたＮＣプログラムの評価装置において、前記出力部は、前記回転軸の反転による前記ＮＣプログラムの特定、および前記多軸加工機の各部の加速度の変化量による前記ＮＣプログラムの特定のいずれか一方または両方により、前記複数種類のＮＣプログラムのうちから、最も評価の高いＮＣプログラムを出力するものとしてもよい。こうすれば、２つの条件を単独または組み合わせて、最も評価の高いＮＣプログラムを特定できる。
（４）こうしたＮＣプログラムの評価装置において、前記解析部は、前記多軸加工機の各部の動きとして、前記回転軸まわりの角度変化に加えて、前記多軸加工機の各部の移動範囲を、前記複数種類のＮＣプログラム毎に解析し、前記出力部は、前記回転軸の反転による前記ＮＣプログラムの特定に加えて、前記多軸加工機の各部の移動範囲が他のＮＣプログラムより小さいＮＣプログラムを特定し、その結果を出力するものとしてもよい。こうすれば、更に多軸加工機の各部の移動範囲によってもＮＣプログラムを評価できる。
（５）こうしたＮＣプログラムの評価装置において、前記出力部は、前記回転軸の反転による前記ＮＣプログラムの特定、前記多軸加工機の各部の加速度の変化量による前記ＮＣプログラムの特定、および前記多軸加工機の各部の移動範囲による前記ＮＣプログラムの特定うちのいずれか１つ、またはいずれか２つ以上の組み合わせにより、前記複数種類のＮＣプログラムのうちから、最も評価の高いＮＣプログラムを出力するものとしてもよい。こうすれば、３つの条件を単独または組み合わせて、最も評価の高いＮＣプログラムを特定できる。
（６）本開示の第２の態様は、加工工具の被加工物に対する相対的な向きと傾斜との少なくとも一方を変更可能な回転軸を備えた多軸加工機のＮＣプログラムを評価する方法である。この方法は、前記多軸加工機が、前記被加工物を所定の形状に加工するＮＣプログラムであって、少なくとも加工工具のチルト角とリード角とを変更して作成された複数種類のＮＣプログラムを取得し、取得したＮＣプログラムによる前記加工工具の動作をシミュレーションし、前記回転軸まわりの角度変化を含む前記多軸加工機の各部の動きを、前記複数種類のＮＣプログラム毎に解析し、前記解析された多軸加工機の各部の動きに応じて、前記複数種類の前記ＮＣプログラムのうち、前記回転軸の反転が他のＮＣプログラムより少ないＮＣプログラムを特定し、その結果を出力する。かかるＮＣプログラムの評価方法によれば、加工工具の被加工物に対する相対的な向きと傾斜との少なくとも一方を変更可能な回転軸の反転が他のＮＣプログラムより少ないＮＣプログラムを特定し、その結果を出力するので、実際に被加工物を加工することなく、ＮＣプログラムを評価できる。
（７）更に、本開示の第３の態様は、第２の態様であるＮＣプログラムの評価方法により特定された前記ＮＣプログラムを用いて、前記多軸加工機を動作させ、前記被加工物を加工する、多軸加工機を用いた加工方法として態様である。こうすれば、不適切なＮＣプログラムによる被加工物の加工を回避しやすい。
（８）こうした加工方法において、前記多軸加工機は、前記加工工具をチャッキングして回転する主軸装置を、上下方向に沿ったＹ軸に対して４５度傾斜した旋回軸であるＣ軸の周りに旋回させる傾斜旋回式５軸加工機としてもよい。
（９）また、前記加工工具は、先端に所定半径の加工半球を有するボールエンドミルとしてもよい。
（１０）更に、前記ボールエンドミルの前記加工半球の中心点を前記Ｃ軸が通るものとすることも好適である。
こうすれば、ボールエンドミルの加工半球の中心点回りにＣ軸を旋回させるので、Ｃ軸の大きな旋回が抑制され、加工精度を高めることができる。
（１１）本開示は、上記以外の態様、例えば多軸加工機の制御方法やＮＣプログラムの選択方法、ＮＣプログラムの生成方法などとしても実施可能である。更には、上記のＮＣプログラムの評価装置を組み込んだ多軸加工機の制御装置や、これらの多軸加工機や他の加工装置、搬送装置などを統合した生産システムとしても実施してもよい。 (1) A first aspect of the present disclosure is an evaluation device that evaluates an NC program of a multi-axis machine equipped with a rotary axis capable of changing at least one of the relative orientation and inclination of the machining tool with respect to the workpiece. It is an aspect as. This NC program evaluation device is an NC program for the multi-axis machine to machine the workpiece into a predetermined shape, and a plurality of NC programs created by changing at least the tilt angle and the lead angle of the machining tool. a program acquisition unit that acquires NC programs of different types; and a motion of the machining tool according to the acquired NC program is simulated, and movements of each part of the multi-axis machine, including angular changes around the rotation axis, are obtained from the plurality of types. an analysis unit that analyzes each NC program, and an NC program, among the plurality of types of NC programs, in which the rotation axis is reversed less than the other NC programs, according to the analyzed movement of each part of the multi-axis machine. and an output unit that identifies and outputs the result.
According to such an NC program evaluation device, an NC program capable of changing at least one of the relative orientation and inclination of the machining tool with respect to the workpiece is specified, and the reversal of the rotation axis is less than other NC programs. is output, the NC program can be evaluated without actually machining the workpiece. Moreover, it is easy to avoid machining using an inappropriate NC program. The output from the output section may be realized by displaying on a display or the like, or may be used to actually operate the multi-axis machine.
(2) In such an NC program evaluation device, the analysis unit analyzes the acceleration of each part of the multi-axis machine in addition to the angular change around the rotation axis as the movement of each part of the multi-axis machine. Analysis is performed for each of a plurality of types of NC programs, and in addition to specifying the NC program by reversing the rotation axis, the output unit outputs an NC program in which the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine is smaller than other NC programs. It is also possible to specify a program and output the result. In this way, it is possible to select an NC program with small changes in the acceleration of each part of the multi-axis machine in addition to the change in the angle around the rotation axis. Easy to avoid machining.
(3) In such an NC program evaluation device, the output unit specifies the NC program by reversing the rotation axis, or specifies the NC program by the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine. One or both of them may output the NC program with the highest evaluation among the plurality of types of NC programs. In this way, the two conditions alone or in combination can identify the NC program with the highest evaluation.
(4) In such an NC program evaluation device, the analysis unit, as the movement of each part of the multi-axis machine, determines the movement range of each part of the multi-axis machine, in addition to the change in angle around the rotation axis, Each of the plurality of types of NC programs is analyzed, and in addition to specifying the NC program by reversing the rotation axis, the output unit outputs an NC program in which the movement range of each part of the multi-axis machine is smaller than other NC programs and output the result. By doing so, the NC program can be evaluated further by the movement range of each part of the multi-axis machine.
(5) In such an NC program evaluation device, the output unit specifies the NC program by reversing the rotation axis, specifies the NC program by the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine, and Outputting the NC program with the highest evaluation from among the plurality of types of NC programs by specifying one of the NC programs according to the movement range of each part of the shaft processing machine, or by combining two or more of them. It can be a thing. In this way, the NC program with the highest evaluation can be identified using the three conditions alone or in combination.
(6) A second aspect of the present disclosure is a method of evaluating an NC program of a multi-axis machine equipped with a rotary axis capable of changing at least one of the orientation and inclination of the machining tool relative to the workpiece. be. This method is an NC program for machining the workpiece into a predetermined shape by the multi-axis machine, and includes a plurality of types of NC programs created by changing at least the tilt angle and the lead angle of the machining tool. is acquired, the operation of the machining tool by the acquired NC program is simulated, the movement of each part of the multi-axis machine including the angle change around the rotation axis is analyzed for each of the plurality of types of NC programs, and the According to the analyzed movement of each part of the multi-axis machine, among the plurality of types of NC programs, an NC program in which the reversal of the rotation axis is less than other NC programs is specified, and the result is output. According to such an NC program evaluation method, an NC program capable of changing at least one of the relative orientation and inclination of the machining tool with respect to the workpiece is specified, and the NC program is identified with less reversal of the rotation axis than other NC programs, and as a result is output, the NC program can be evaluated without actually machining the workpiece.
(7) Furthermore, a third aspect of the present disclosure operates the multi-axis machine using the NC program specified by the NC program evaluation method of the second aspect, It is an aspect as a processing method using a multi-axis processing machine. In this way, it is easy to avoid machining the workpiece with an inappropriate NC program.
(8) In such a machining method, the multi-axis machine has a spindle device that chucks and rotates the machining tool so that the C-axis, which is a turning axis inclined at 45 degrees with respect to the Y-axis along the vertical direction. It may be a 5-axis processing machine that rotates around.
(9) Further, the processing tool may be a ball end mill having a processing hemisphere with a predetermined radius at its tip.
(10) Furthermore, it is also preferable that the C-axis passes through the center point of the machining hemisphere of the ball end mill.
In this way, the C-axis is turned around the center point of the machining hemisphere of the ball end mill, so large turning of the C-axis is suppressed, and machining accuracy can be improved.
(11) The present disclosure can also be implemented as modes other than those described above, such as a control method for a multi-axis machine, a method for selecting an NC program, and a method for generating an NC program. Furthermore, it may be implemented as a control device for a multi-axis machine incorporating the above-described NC program evaluation device, or as a production system integrating these multi-axis machine, other processing devices, transfer devices, and the like.

５軸加工機の概略構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows schematic structure of a 5-axis processing machine. 旋回主軸装置の斜視図。The perspective view of a turning spindle device. 旋回主軸装置における主軸の旋回範囲を旋回軸方向から見た説明図。FIG. 4 is an explanatory view of the turning range of the main shaft in the turning main shaft device as viewed from the turning axis direction; 実施形態のプログラム評価装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a program evaluation device according to an embodiment; FIG. ＮＣプログラム評価装置のブロック構成図。A block diagram of an NC program evaluation device. 自由曲面における工具の状態を説明するための説明図。Explanatory drawing for demonstrating the state of the tool in a free-form surface. 工具のチルト角を示す説明図。Explanatory drawing which shows the tilt angle of a tool. Ｘ－Ｚ平面における加工点列の並びの一例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of processing point sequences on the XZ plane; 機械原点から見たボールエンドミルの各部のベクトル座標を示す説明図。Explanatory drawing showing the vector coordinates of each part of the ball end mill viewed from the origin of the machine. ＮＣプログラムの評価処理を示すフローチャート。4 is a flowchart showing evaluation processing of an NC program; リード角とチルト角の設定の様子を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing how lead angles and tilt angles are set; ＮＣプログラムにおけるステップ毎の各軸の座標値を例示する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating coordinate values of each axis for each step in an NC program; 工具先端のＢ軸、Ｃ軸の回転量を例示する説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the amount of rotation of the tip of the tool about the B-axis and the C-axis; 工具先端の加速度を例示する説明図。Explanatory drawing which illustrates the acceleration of a tool tip. 工具先端の３次元の移動量の一例を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a three-dimensional movement amount of the tip of the tool;

Ａ．５軸加工機の構成：
実施形態の多軸加工機のＮＣプログラム評価装置１００（図２Ａ、図２Ｂ）は、５軸加工機１０用の加工用のプログラムを評価する。そこで、まず加工用のプログラムにより加工を行なう５軸加工機１０の概要について、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃを参照しながら説明する。尚、説明に用いる各図は概略図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。 A. Configuration of 5-axis machine:
An NC program evaluation device 100 (FIGS. 2A and 2B) for a multi-axis machine according to an embodiment evaluates a machining program for a 5-axis machine 10. FIG. Therefore, first, an overview of the five-axis machine 10 that performs machining according to a machining program will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 1C. Each figure used for explanation is a schematic diagram, and the shape of each part may not necessarily be exact.

５軸加工機１０は、Ｙ軸に対して４５度傾いた旋回軸（Ｃ軸）の周りに主軸装置３０を旋回させる傾斜旋回式５軸加工機である。５軸加工機１０は、図１Ａに示すように、ベッド１１、コラム１２、サドル１３、旋回主軸装置２０、スライドテーブル１４及びターンテーブル１５を備えている。ベッド１１は、ほぼ矩形状であり、床上に配置される。ベッド１１上には、コラム１２が起立して設けられている。 The 5-axis processing machine 10 is a tilting and turning type 5-axis processing machine that turns the spindle device 30 around a turning axis (C-axis) that is tilted 45 degrees with respect to the Y-axis. The 5-axis machine 10 includes a bed 11, a column 12, a saddle 13, a swivel spindle device 20, a slide table 14 and a turntable 15, as shown in FIG. 1A. The bed 11 has a substantially rectangular shape and is placed on the floor. A column 12 is erected on the bed 11 .

コラム１２の側面には、サドル１３がサーボモータ７１によってＸ方向に移動可能に設けられる。サドル１３の側面には、サーボモータ７２が設けられ、主軸装置３０が取り付けられる旋回主軸装置２０を鉛直方向に一致するＹ方向に移動可能に設けられている。また、ベッド１１の上には、スライドテーブル１４が設けられ、サーボモータ７３によってＺ方向に移動可能に設けられている。スライドテーブル１４の上には、ターンテーブル１５がＹ方向に沿った軸（Ｂ軸）の周りに回転可能に設けられている。ターンテーブル１５には、ワークＷＫが冶具を介して固定される。Ｂ軸の回転角度θｂは、ターンテーブル１５に正対した状態でターンテーブル１５に設定された原点位置を角度０゜とし、ここから反時計回りに計測する。Ｂ軸の角度θｂは、図示を省略するエンコーダ等の検出器を用いて検出される。 A saddle 13 is provided on the side surface of the column 12 so as to be movable in the X direction by a servomotor 71 . A servomotor 72 is provided on the side surface of the saddle 13 so that the turning spindle device 20 to which the spindle device 30 is attached can be moved in the Y direction corresponding to the vertical direction. A slide table 14 is provided on the bed 11 and is movable in the Z direction by a servomotor 73 . A turntable 15 is provided on the slide table 14 so as to be rotatable around an axis (B axis) along the Y direction. A work WK is fixed to the turntable 15 via a jig. The rotation angle .theta.b of the B-axis is measured counterclockwise from the origin position set on the turntable 15 facing the turntable 15 as an angle of 0.degree. The angle θb of the B axis is detected using a detector such as an encoder (not shown).

図１Ｂに示すように、旋回主軸装置２０は、旋回部を構成する旋回軸２１および旋回本体部２２と、固定部としての固定本体部２３と、減速機構部２４と、サーボモータ２５と、を備えている。旋回主軸装置２０は、図１Ｂに示したＹ－Ｚ平面において、Ｙ軸に対して４５度傾いた旋回軸（Ｃ軸）の周りに、旋回本体部２２を回転させる。この様子を、図１Ｃに示した。図１Ｃは、旋回本体部２２に取り付けられた主軸装置３０を、旋回軸であるＣ軸方向に見た矢視図である。旋回主軸装置２０は、固定本体部２３に対して、旋回軸２１を旋回本体部２２と共に回転させる。これにより、旋回主軸装置２０は、図示するように、主軸装置３０の姿勢（回転軸Ｒの向き）を水平方向（０度）から垂直方向（１８０度）を経て所定角度θ（例えば、２７０度）までの間で変化させて主軸装置３０の旋回割出しを行う。尚、旋回本体部２２（旋回軸２１）の回転角度は、主軸装置３０のＲ軸が水平になった状態を原点（θｃ＝０）として、主軸装置３０正対した状態での反時計回りに計測する。この角度θｃは、例えば、図示を省略するエンコーダ等の検出器を用いて検出される。 As shown in FIG. 1B, the turning spindle device 20 includes a turning shaft 21 and a turning main body portion 22 that constitute a turning portion, a fixed main body portion 23 as a fixed portion, a speed reduction mechanism portion 24, and a servomotor 25. I have. The swivel spindle device 20 rotates the swivel main body 22 around a swivel axis (C-axis) tilted 45 degrees with respect to the Y-axis in the YZ plane shown in FIG. 1B. This state is shown in FIG. 1C. FIG. 1C is an arrow view of the spindle device 30 attached to the swivel main body 22 as seen in the C-axis direction, which is the swivel axis. The swivel spindle device 20 rotates the swivel shaft 21 together with the swivel main body portion 22 with respect to the fixed main body portion 23 . As a result, the turning spindle device 20 changes the posture (orientation of the rotation axis R) of the spindle device 30 from the horizontal direction (0 degrees) through the vertical direction (180 degrees) to a predetermined angle θ (for example, 270 degrees), as shown in the figure. ) to index the rotation of the spindle device 30 . The rotation angle of the swivel body 22 (swivel shaft 21) rotates counterclockwise when the main spindle unit 30 faces the spindle unit 30, with the R-axis of the spindle unit 30 being horizontal as the origin (θc=0). measure. This angle θc is detected, for example, using a detector such as an encoder (not shown).

Ｃ軸回りの回転角度θに対するＲ軸の方向ベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、図１Ｃに示すように、
Ｃ軸角度θｃが０゜の場合に（０，０，２）であり、
Ｃ軸角度θｃが９０゜の場合に（√２，１，１）であり、
Ｃ軸角度θｃが１８０゜の場合に（０，２，０）であり、
Ｃ軸角度θｃが２８０゜の場合に（－√２，１，１）である。
一般式（１）は、
Ｘ＝√２・ｓinθｃ
Ｙ＝－ｃosθｃ＋１
Ｚ＝ｃosθｃ＋１ …（１）
である。Ｃ軸角度θｃが０゜の場合に（０，０，２）としているのは、θｃ＝０では、Ｒ軸は水平であり、Ｚ軸方向に沿った状態になっているものとしたからである。方向ベクトルは、軸の方向を示すだけなので、ベクトルの大きさ（長さ）が単位ベクトルなるように正規化する必要はないが、一般式の結果と一致するように、ここでは正規化している。従って、一般化する必要がなければ、単に方向のみを示すものとして扱い、方向ベクトルの大きさが角度θｃにより一定にならないものとしてもよい。これは、Ｂ軸周りの角度θｂについての方向ベクトルを扱う場合も同様である。また、ＸＹＺ方向の正負は、図１Ａに示したように、鉛直方向に一致するＹ軸については、鉛直上方が正（＋）、鉛直下方が負（－）であり、Ｘ軸については、主軸装置３０を正面に見て、右手方向が正（＋）、左手方向が負（－）であり、Ｚ軸については、奥行き方向が正（＋）、手前方向が負（－）である。 The direction vector (X, Y, Z) of the R axis with respect to the rotation angle θ about the C axis is, as shown in FIG. 1C,
(0, 0, 2) when the C-axis angle θc is 0°,
(√2, 1, 1) when the C-axis angle θc is 90°,
(0, 2, 0) when the C-axis angle θc is 180°,
(-√2, 1, 1) when the C-axis angle θc is 280°.
General formula (1) is
X=√2·sin θc
Y=-cosθc+1
Z = cos θc + 1 (1)
is. When the C-axis angle θc is 0°, it is set to (0, 0, 2) because when θc=0, the R-axis is horizontal and is in a state along the Z-axis direction. be. Since the direction vector only indicates the direction of the axis, it is not necessary to normalize the magnitude (length) of the vector so that it becomes a unit vector, but it is normalized here so that it matches the result of the general expression. . Therefore, if there is no need for generalization, it may simply be treated as indicating only the direction, and the magnitude of the direction vector may not be constant depending on the angle θc. This is the same when dealing with the direction vector about the angle θb around the B axis. As shown in FIG. 1A, positive and negative values in the X, Y, and Z directions are positive (+) in the vertical direction and negative (-) in the vertical direction. When the device 30 is viewed from the front, the right-hand direction is positive (+) and the left-hand direction is negative (-). With respect to the Z-axis, the depth direction is positive (+) and the front direction is negative (-).

主軸装置３０は、回転軸Ｒ回りに回転する主軸３１と、主軸装置３０にビルトインされた主軸３１を回転するサーボモータ２５とを有する。主軸３１は、回転工具３２を把持するチャック装置を先端に有し、回転工具３２は、ボールエンドミルと、ボールエンドミルを把持する工具ホルダ４１を有する。回転工具３２は、図示しない自動工具交換装置により工具マガジン６０から取り出され、主軸３１に取り付けられ、また取り外されて工具マガジン６０に収納される。ボールエンドミルは、ボールエンドミルの加工上の基準点ｂがＣ軸とＲ軸の交点に位置するように、主軸装置３０に装着される。加工上の基準点ｂについては、後で説明する。 The main shaft device 30 has a main shaft 31 that rotates around a rotation axis R and a servomotor 25 that rotates the main shaft 31 built into the main shaft device 30 . The spindle 31 has a chuck device for gripping the rotating tool 32 at its tip, and the rotating tool 32 has a ball end mill and a tool holder 41 for gripping the ball end mill. The rotary tool 32 is taken out from the tool magazine 60 by an automatic tool changer (not shown), attached to the spindle 31, removed, and stored in the tool magazine 60. FIG. The ball end mill is mounted on the spindle device 30 so that the reference point b for machining of the ball end mill is positioned at the intersection of the C axis and the R axis. The processing reference point b will be described later.

Ｂ．ＮＣプログラムの作成：
図２Ａは、ＮＣプログラム評価装置１００を５軸加工機１０と共に示す概略構成図である。図では、ＮＣプログラム評価装置１００が特定し出力したＮＣプログラムにより５軸加工機１０を動作させて加工させられるように、ＮＣプログラム評価装置１００と５軸加工機１０とをＮＣ制御装置９０を介して接続している。ＮＣ制御装置９０と５軸加工機１０の接続については後述する。また、ＮＣプログラム評価装置１００は、ＣＡＤ装置８０とも接続されており、ＣＡＤ装置８０の支援を受けて、ＮＣプログラムを作成も行なう。もとより、ＮＣプログラム評価装置１００は、５軸加工機１０やＣＡＤ装置８０の一方または両方と独立に構成することも可能である。 B. Creating an NC program:
FIG. 2A is a schematic configuration diagram showing the NC program evaluation device 100 together with the 5-axis machine 10. As shown in FIG. In the figure, the NC program evaluation device 100 and the 5-axis machine 10 are connected via the NC control device 90 so that the 5-axis machine 10 can be operated and processed by the NC program specified and output by the NC program evaluation device 100. connected. The connection between the NC control device 90 and the 5-axis machine 10 will be described later. The NC program evaluation device 100 is also connected to a CAD device 80, and with the support of the CAD device 80, also creates an NC program. Of course, the NC program evaluation device 100 can also be configured independently of one or both of the 5-axis machine 10 and the CAD device 80 .

ＮＣプログラム評価装置１００は、図２Ｂに示すように、ＮＣプログラム評価装置１００の動作に必要な各種情報やデータを入力する入力部１０１、入力した情報やデータを記憶する入力記憶部１０２、入力された情報やデータにしたがってＮＣプログラムを作成するＮＣプログラム作成部１０３、作成されたＮＣプログラムを記憶するＮＣプログラム記憶部１０４、記憶されたＮＣプログラムを読み出してこれをシミュレーションする加工シミュレーション部１０５、シミュレーションした５軸加工機１０の動作を記憶する動作記憶部１０６、シミュレーションした動作を解析する解析部１０７、解析結果を記憶する解析結果記憶部１０８，ＮＣプログラム評価装置１００の処理に必要な各種情報を表示する表示部１１０とを備え、これらの各部が協働してＣＡＭ（コンピュータ支援製造）としても機能する。ＣＡＭは、ＣＡＭ用のアプリケーションを搭載したコンピュータである。入力部１０１など、外部の機器、例えばキーボードやマウス等に接続されるものには、外部の機器と電気的な信号をやり取りするためのハードウェアも組み込まれている。 As shown in FIG. 2B, the NC program evaluation apparatus 100 has an input unit 101 for inputting various information and data necessary for the operation of the NC program evaluation apparatus 100, an input storage unit 102 for storing the input information and data, and an input unit 102 for storing the input information and data. An NC program creation unit 103 creates an NC program according to the information and data obtained, an NC program storage unit 104 stores the created NC program, a machining simulation unit 105 reads out the stored NC program and simulates it, and a simulation A motion storage unit 106 for storing motions of the 5-axis machine 10, an analysis unit 107 for analyzing simulated motions, an analysis result storage unit 108 for storing analysis results, and various information necessary for processing of the NC program evaluation device 100 are displayed. and a display unit 110 that functions as a CAM (computer-aided manufacturing) in cooperation with each other. A CAM is a computer loaded with a CAM application. Hardware for exchanging electrical signals with the external device is also incorporated in the input unit 101 or the like that is connected to an external device such as a keyboard or a mouse.

本実施形態では、図２Ｂに示した各部のうち、ＮＣプログラム作成部１０３，加工シミュレーション部１０５，解析部１０７は、ハードウェアとしては単一のＣＰＵ１１１により実現され、このＣＰＵ１１１が特定のプログラムを実行することにより各部の機能が実現される。また、ＮＣプログラム記憶部１０４，動作記憶部１０６，解析結果記憶部１０８は、記憶装置１１２の特定の記憶領域として実現される。もとより、ＣＰＵ１１１は、機能毎に設けてもよく、記憶装置１１２も各記憶部毎に異なるハードウェアとして実現してもよい。記憶装置１１２は、半導体メモリによる主記憶の一部として実現してもよく、あるいはハードディスクやＳＳＤなどの外部記憶装置として実現してもよい。 In this embodiment, among the units shown in FIG. 2B, the NC program creation unit 103, the machining simulation unit 105, and the analysis unit 107 are realized by a single CPU 111 as hardware, and this CPU 111 executes a specific program. By doing so, the function of each part is realized. Also, the NC program storage unit 104 , the motion storage unit 106 , and the analysis result storage unit 108 are realized as specific storage areas of the storage device 112 . Of course, the CPU 111 may be provided for each function, and the storage device 112 may also be implemented as different hardware for each storage unit. The storage device 112 may be implemented as part of the main memory by a semiconductor memory, or may be implemented as an external storage device such as a hard disk or SSD.

ＮＣプログラム作成部１０３は、ＣＡＤ装置８０で作成されたワークＷＫの形状データと、自由曲面に対する法線ＮＬに対する回転工具３２の傾き（リード角とチルト角）とを入力データとして、加工用のＮＣプログラムを作成する。回転工具３２は、回転中心から遠ざかるにつれて周速が速くなるため、加工の際には、ワークＷＫの表面に対して傾けられる。この状態を、図３Ａに例示した。回転工具３２の進行方向を符号ＴＤにより示す。この場合、加工された自由曲面に対する法線方向ＮＬに対して、回転工具３２が移動方向に傾く角度をリード角θＬという。ここで、加工された自由曲面に対する法線方向ＮＬは、回転工具３２であるボールエンドミルによる加工点ａとボールエンドミルの中心点ｂとを通る方向である。中心点ｂは、回転工具３２として用いるボールエンドミルの旋回中心軸上であって、半径ｒの加工半球の中心点である。また、図３Ｂに示すように、加工地点おける法線ＮＬから、回転工具３２が移動方向ＴＤおよび法線方向に直交する方向に傾く角度をチルト角θＴという。なお、リード角θＬとチルト角θＴとは、共に、正負の符号を持つ。リード角θＬは、移動方向ＴＤに対して倒れる角度を正の角度として表わし、移動方向ＴＤとは逆の後方に倒れる角度を負の角度として表わす。チルト角θＴは、移動方向ＴＤ側から見て右側に倒れる角度を正の角度として表わし、移動方向ＴＤ側から見て左側に倒れる角度を負の角度として表わす。ＮＣプログラム作成部１０３によるＮＣプログラムの作成については後で詳しく説明する。 The NC program creation unit 103 uses, as input data, the shape data of the workpiece WK created by the CAD device 80 and the inclination (lead angle and tilt angle) of the rotary tool 32 with respect to the normal line NL to the free-form surface, to create an NC for machining. create a program Since the peripheral speed of the rotating tool 32 increases as it moves away from the center of rotation, it is tilted with respect to the surface of the work WK during machining. This state is illustrated in FIG. 3A. The traveling direction of the rotary tool 32 is indicated by TD. In this case, the lead angle θL is the angle at which the rotary tool 32 is inclined in the moving direction with respect to the normal direction NL to the machined free-form surface. Here, the normal direction NL to the machined free-form surface is a direction passing through the machining point a by the ball end mill, which is the rotary tool 32, and the center point b of the ball end mill. The center point b is on the turning center axis of the ball end mill used as the rotary tool 32 and is the center point of the machining hemisphere with the radius r. Further, as shown in FIG. 3B, the angle at which the rotary tool 32 is inclined from the normal line NL at the machining point in the direction perpendicular to the moving direction TD and the normal line direction is called a tilt angle θT. Both the lead angle θL and the tilt angle θT have positive and negative signs. The lead angle .theta.L represents an angle of tilting with respect to the moving direction TD as a positive angle, and an angle of tilting backward in the direction opposite to the moving direction TD as a negative angle. The tilt angle θT is a positive angle when viewed from the movement direction TD, and a negative angle when viewed from the movement direction TD. Creation of an NC program by the NC program creation unit 103 will be described later in detail.

作成された複数のＮＣプログラムは、ＮＣプログラム記憶部１０４に記憶する。ＮＣプログラム作成部１０３から表示部１１０に入力画面が表示される。自由曲面に対する法線ＮＬに対する回転工具３２の傾き（リード角とチルト角）は、入力画面を介して入力部１０１よりＮＣプログラム作成部１０３に入力される。ボールエンドミルの先端は半球形状を有し、半球形状の半径ｒが入力画面を介して入力部１０１よりＮＣプログラム作成部１０３に入力される。先端から工具ホルダ４１までのボールエンドミルの長さが入力画面を介して入力部１０１よりＮＣプログラム作成部１０３に入力される。後述する機械原点Ｍに対するワークＷＫの形状データが入力画面を介して入力部１０１よりＮＣプログラム作成部１０３に入力される。ＮＣプログラム作成部１０３から表示部１１０にワークＷＫの形状が表示され、ワークＷＫのエリア毎に加工パターン（等高線切削、ＸＺ直線切削）を選択できるようになっている。入力部１０１よりＮＣプログラム作成部１０３に入力されたデータは、入力記憶部１０２に記憶される。 A plurality of created NC programs are stored in the NC program storage unit 104 . An input screen is displayed on the display unit 110 from the NC program creation unit 103 . The inclination (lead angle and tilt angle) of the rotary tool 32 with respect to the normal NL to the free-form surface is input from the input unit 101 to the NC program creating unit 103 via the input screen. The tip of the ball end mill has a hemispherical shape, and the radius r of the hemispherical shape is input from the input unit 101 to the NC program creating unit 103 via the input screen. The length of the ball end mill from the tip to the tool holder 41 is input from the input unit 101 to the NC program creating unit 103 via the input screen. The shape data of the workpiece WK with respect to the machine origin M, which will be described later, is input from the input unit 101 to the NC program creating unit 103 via the input screen. The shape of the work WK is displayed on the display unit 110 from the NC program creation unit 103, and a machining pattern (contour line cutting, XZ straight line cutting) can be selected for each area of the work WK. Data input from the input unit 101 to the NC program creation unit 103 is stored in the input storage unit 102 .

ワークＷＫを所定の形状に加工するＮＣプログラムは、回転工具３２の先端をトレースする点列の集合として作成される。図４は、ワークＷＫの上面（Ｘ－Ｚ平面）をＸＺ直線切削により自由曲面として加工する場合の回転工具３２先端の移動を模式的に示している。この例では、回転工具３２としてボールエンドミルを用い、ワークＷＫの最初の加工点ａである点Ｇｄ１から、点Ｇｄ２、Ｇｄ３・・・と。順次ボールエンドミルをＺ方向に移動しつつ加工を行なう。各点Ｇｄ１、Ｇｄ２・・・には、ワークＷＫの表面形状に対応した点データが対応付けられている。したがって、図４は、加工点ａの３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、ワークＷＫの上面（Ｘ－Ｚ平面）におけるＸＺの並びに沿って配列したものに相当する。５軸加工機１０では、後述するように、この加工点ａの座標から、回転工具３２であるボールエンドミルの中心点ｂを求めて加工制御が行なわれる。各点Ｇｄ１、Ｇｄ２・・・の間隔Δｚは、均一としてもよいし、加工形状に応じて変更してもよい。ワークＷＫの上面をＺ方向端部まで加工すると、ボールエンドミルの先端位置を、Ｘ方向に、Δｘだけ移動する。この移動量Δｘは、ボールエンドミルの先端の半球形状の直径未満であればよい。ボールエンドミルの先端をＸ方向にΔｘだけ移動した後、今度は、Ｚ方向の反対側端部に向かって、つまり－Ｚ方向に移動しつつ加工を行なう。以後、同様に、ワークＷＫの上面を連続的に加工する。 An NC program for machining the workpiece WK into a predetermined shape is created as a set of point sequences tracing the tip of the rotary tool 32 . FIG. 4 schematically shows movement of the tip of the rotary tool 32 when the upper surface (XZ plane) of the work WK is machined as a free-form surface by XZ linear cutting. In this example, a ball end mill is used as the rotary tool 32, and from point Gd1, which is the first machining point a of the workpiece WK, to points Gd2, Gd3, and so on. Machining is performed while sequentially moving the ball end mill in the Z direction. Each point Gd1, Gd2, . . . is associated with point data corresponding to the surface shape of the work WK. Therefore, FIG. 4 corresponds to the arrangement of the three-dimensional coordinates (X, Y, Z) of the machining point a along the XZ alignment on the upper surface (XZ plane) of the work WK. As will be described later, the 5-axis machine 10 obtains the center point b of the ball end mill, which is the rotary tool 32, from the coordinates of the machining point a, and performs machining control. The interval Δz between the points Gd1, Gd2, . When the upper surface of the work WK is machined to the end in the Z direction, the tip position of the ball end mill is moved in the X direction by Δx. This amount of movement Δx should be less than the diameter of the hemispherical tip of the ball end mill. After moving the tip of the ball end mill by .DELTA.x in the X direction, machining is performed while moving toward the end on the opposite side in the Z direction, that is, in the -Z direction. Thereafter, similarly, the upper surface of the work WK is continuously machined.

こうした加工の際には、回転工具３２をワークＷＫに対して所定のリード角θＬおよびチルト角θＴとする。このため、加工がＺ方向端部まで至って、加工方向を反転すると、加工の際のリード角θＬおよびチルト角θＴを同じにするには、回転工具３２のワークＷＫに対する角度を変更する必要が生じる。ワークＷＫ正面に対するボールエンドミルの角度は、実際には、主軸装置３０の主軸（回転軸）ＲをＣ軸の周りに回転させることで実現されるが、Ｃ軸は、鉛直から４５度傾いているので、所定のリード角θＬ，チルト角θＴを実現しつつ、ボールエンドミルの先端をワークＷＫのＺ軸方向移動するには、ワークＷＫをＢ軸回りに回転して、ワークＷＫをＺ軸に対して所定の角度とし、更にワークＷＫをＺ軸およびＸ軸方向に相対的に移動することになる。 During such machining, the rotary tool 32 is set at a predetermined lead angle θL and tilt angle θT with respect to the work WK. Therefore, when the machining reaches the end in the Z direction and the machining direction is reversed, it becomes necessary to change the angle of the rotary tool 32 with respect to the workpiece WK in order to make the lead angle θL and the tilt angle θT the same during machining. . The angle of the ball end mill with respect to the front surface of the workpiece WK is actually realized by rotating the main shaft (rotating shaft) R of the main shaft device 30 around the C-axis, but the C-axis is tilted 45 degrees from the vertical. Therefore, in order to move the tip of the ball end mill in the Z-axis direction of the work WK while realizing the predetermined lead angle θL and tilt angle θT, the work WK is rotated around the B-axis, and the work WK is moved with respect to the Z-axis. is set to a predetermined angle, and the workpiece WK is relatively moved in the Z-axis and X-axis directions.

また、加工形状によりワークＷＫ表面の法線方向は変化するから、リード角θＬ，チルト角θＴを一定に保つためには、Ｃ軸角度を変更し、これに合わせて、Ｚ方向およびＸ方向の相対的に移動量も変更する必要が生じる。場合によっては、ワークＷＫをＢ軸回りに回転する必要が生じることもあり得る。こうした加工中のＣ軸角度、Ｂ軸角度の変化や、Ｚ方向およびＸ方向の変位並びに時間当たりの変位速度の変化（加速度）などが生じると、ワークＷＫの加工面の精度が変化する。したがって、ＮＣプログラムの作成は、こうした加工において高い加工精度が得られるように行なうことが求められる。なお、ワークＷＫのＺ方向端部では、Ｃ軸の角度は大きく変化することになるが、こうした加工端でのＣ軸の回転はワークＷＫ表面の加工精度に直接的な影響を与える訳ではない。 In addition, since the normal direction of the surface of the workpiece WK changes depending on the machining shape, in order to keep the lead angle θL and the tilt angle θT constant, the C-axis angle is changed. It is necessary to change the amount of movement relatively. In some cases, it may be necessary to rotate the work WK around the B axis. Changes in the C-axis angle and B-axis angle during machining, displacement in the Z and X directions, and changes in displacement speed per time (acceleration) change the accuracy of the machined surface of the workpiece WK. Therefore, NC programs are required to be created so as to obtain high machining accuracy in such machining. Although the angle of the C-axis changes greatly at the end of the work WK in the Z direction, the rotation of the C-axis at the end of processing does not directly affect the machining accuracy of the surface of the work WK. .

ＮＣプログラムは、ＸＺ直線切削では、上述した様にＺ方向に沿った点データの集合として作成される。点データは、ワーク原点（０，０，０）から見たボールエンドミルによる加工点の座標として把握できる。加工点の座標は、図５に示すように、ワーク原点（０，０，０）および機械原点からのベクトルとして求めることができる。図５は、図示左側に、Ｘ・Ｙ・Ｚ方向を上段と下段については別々に示しているように、上段が、加工位置をＸ方向から見た状態を示し、下段が、Ｙ方向から見た状態を示す。 The NC program is created as a set of point data along the Z direction in XZ straight line cutting as described above. The point data can be grasped as the coordinates of the machining point by the ball end mill viewed from the work origin (0, 0, 0). The coordinates of the machining point can be obtained as a vector from the work origin (0, 0, 0) and the machine origin, as shown in FIG. FIG. 5 shows the X, Y, and Z directions separately for the upper and lower stages on the left side of the drawing. state.

図５において、ｂ点は、他の図に示したのと同様、回転工具３２として用いるボールエンドミルの旋回中心軸上であって、半径ｒの加工半球の中心点である。加工点ａから中心点ｂを通る方向が法線方向ＮＬである。回転工具３２のリード角θＬやチルト角θＴはこの法線方向ＮＬに対する角度である。本実施形態では、回転工具３２としてボールエンドミルを用いているので、回転工具３２がこの中心点ｂの周りに、所定のリード角θＬ，チルト角θＴだけ傾いても、加工点ａは変化しない。加工点ａの位置は、加工面からの法線が加工半球の中心点ｂを通る位置となる。この加工点ａから加工半球の中心点ｂに向かう法線ベクトルを、Ｖａｂと表わす。 In FIG. 5, point b is the central point of the machining hemisphere with radius r, on the center axis of rotation of the ball end mill used as rotary tool 32, as shown in other figures. A direction passing through the center point b from the processing point a is the normal direction NL. The lead angle θL and tilt angle θT of the rotary tool 32 are angles with respect to the normal direction NL. In this embodiment, since a ball end mill is used as the rotary tool 32, the machining point a does not change even if the rotary tool 32 is tilted about the center point b by the predetermined lead angle .theta.L and tilt angle .theta.T. The position of the machining point a is a position where the normal line from the machining surface passes through the center point b of the machining hemisphere. A normal vector from the machining point a to the center point b of the machining hemisphere is represented by Vab.

加工用の回転工具３２であるボールエンドミルによるワークＷＫ上面の加工点ａをワークＷＫの原点に対して、（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ，Ｖａｂ）として表わされる。同様に、加工半球の中心点ｂは、ワーク原点に対して、（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ，Ｖａｂ）として表わされる。ＮＣプログラムを作成する場合、主軸装置３０をＣ軸の周りに回転しても、ボールエンドミルの加工半球の中心点ｂの位置が変化しないように、回転工具３２を取り付けているが、加工形状によって加工点ａの位置は変化する。他方、回転工具３２がこの中心点ｂの周りに、所定のリード角θＬ，チルト角θＴだけ傾いても、加工点ａは変化しないから、図４に示した加工点ａの座標から、中心点ｂの座標を求めれば、５軸加工機１０は、Ｃ軸周りの回転角度の制御を含めて、加工制御を行なうことできる。そこで、加工形状を表わす加工点ａの３次元座標値に上述した法線ベクトルＶａｂを含めた加工点ａの点データ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ，Ｖａｂ）に基づき、加工点ａの位置（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）から、法線ベクトルＶａｂに沿って半径ｒだけ移動した位置として、中心点ｂの点データ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を求める。こうして、加工形状に対応した加工点ａの点データ列（図４）から、回転工具３２の制御に必要な点ｂの点データ列が生成される。 A machining point a on the upper surface of the work WK by the ball end mill, which is the rotating tool 32 for machining, is expressed as (Xa, Ya, Za, Vab) with respect to the origin of the work WK. Similarly, the center point b of the working hemisphere is expressed as (Xb, Yb, Zb, Vab) with respect to the work origin. When creating an NC program, a rotating tool 32 is attached so that the position of the center point b of the machining hemisphere of the ball end mill does not change even if the spindle device 30 is rotated around the C axis. The position of the processing point a changes. On the other hand, even if the rotary tool 32 is tilted about the center point b by the predetermined lead angle .theta.L and tilt angle .theta.T, the machining point a does not change. If the coordinate of b is obtained, the five-axis machine 10 can perform machining control including control of the rotation angle around the C-axis. Therefore, the position (Xa, Point data (Xb, Yb, Zb) of the center point b is obtained as a position moved by a radius r along the normal vector Vab from Ya, Za). In this way, the point data string of the point b necessary for controlling the rotary tool 32 is generated from the point data string of the machining point a corresponding to the machining shape (FIG. 4).

ワークＷＫを加工する際のワークＷＫと回転工具３２であるボールエンドミルとの位置関係は、ワーク原点（０，０，０）からの加工点ａの座標に加えて、ボールエンドミルを旋回する主軸装置３０のＣ軸周りの回転角度θｃとワークＷＫを載置するターンテーブル１５のＢ軸周りの回転角度θｂによって変化する。まず、主軸装置３０のＣ軸回りの回転角度θｃについて説明すると、Ｃ軸周りの回転角度θｃに対する方向ベクトルが一般式（１）で表わせることは既に説明した。加工のために所定のリード角θＬ，チルト角θＴを設定すると、加工面の法線方向ＮＬとリード角θＬ，チルト角θＴに応じて、主軸装置３０はＣ軸周りに回転される。 The positional relationship between the workpiece WK and the ball end mill, which is the rotating tool 32, when machining the workpiece WK is determined by the coordinates of the machining point a from the workpiece origin (0, 0, 0), and the spindle device for turning the ball end mill. 30 around the C-axis and the rotation angle .theta.b around the B-axis of the turntable 15 on which the workpiece WK is placed. First, the rotation angle .theta.c about the C-axis of the spindle device 30 will be explained. It has already been explained that the direction vector for the rotation angle .theta.c about the C-axis can be expressed by the general formula (1). When a predetermined lead angle .theta.L and tilt angle .theta.T are set for machining, the spindle device 30 is rotated around the C-axis according to the normal direction NL of the machining surface, the lead angle .theta.L and the tilt angle .theta.T.

所定のリード角θＬ，チルト角θＴを実現するためには、ワークＷＫをＢ軸周りに回転する必要が生じる場合もありえる。実際、Ｃ軸周りの回転だけでは、回転工具３２のリード角θＬを負の角度にすること、つまりを－Ｚ方向に回転工具３２を倒すことはできない。この場合には、ワークＷＫをＢ軸周りに回転することが通常必要になる。Ｂ軸の回転角度θｂが０゜の場合の方向ベクトル（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を（０，０，１）で表わすものとすると、０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜での方向ベクトルは、
Ｂ軸角度θｂが０゜の場合に（０，０，１）であり、
Ｂ軸角度θｂが９０゜の場合に（－１，０，０）であり、
Ｂ軸角度θｂが１８０゜の場合に（０，０，－１）であり、
Ｂ軸角度θｂが２８０゜の場合に（１，０，０）である。
のように変化する。これを一般式にすれば、
Ｂ軸角度θｂが０゜の場合に、（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）であるとすると、
Ｂ軸角度θｂが９０゜の場合には（－ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）であり、
Ｂ軸角度θｂが１８０゜の場合には（－ｘｂ，ｙｂ，－ｚｂ）であり、
Ｂ軸角度θｂが２８０゜の場合には（ｘｂ，ｙｂ，－ｚｂ）である。
Ｂ軸は、Ｙ方向に沿った軸なので、Ｂ軸周りの角度θｂが変化しても、加工点ａＹの値は変化しない。 In order to achieve the predetermined lead angle .theta.L and tilt angle .theta.T, it may be necessary to rotate the workpiece WK around the B axis. Actually, it is not possible to set the lead angle θL of the rotary tool 32 to a negative angle, that is, to tilt the rotary tool 32 in the -Z direction only by rotating around the C axis. In this case, it is usually necessary to rotate the work WK around the B axis. If the direction vector (X, Y, Z) when the rotation angle θb of the B axis is 0° is represented by (0, 0, 1), the direction vectors at 0°, 90°, 180°, and 270° are teeth,
(0, 0, 1) when the B-axis angle θb is 0°,
(-1, 0, 0) when the B-axis angle θb is 90°,
(0, 0, -1) when the B-axis angle θb is 180°,
(1, 0, 0) when the B-axis angle θb is 280°.
changes like Putting this into a general formula,
Assuming that (xb, yb, zb) when the B-axis angle θb is 0°,
When the B-axis angle θb is 90°, (-xb, yb, zb),
When the B-axis angle θb is 180°, (-xb, yb, -zb),
When the B-axis angle θb is 280°, it is (xb, yb, -zb).
Since the B axis is an axis along the Y direction, even if the angle θb around the B axis changes, the value of the machining point aY does not change.

そこで、ＮＣプログラムの作成に際しては、加工の際のリード角θＬ，チルト角θＴを入力し、ＣＡＤ装置８０から取得した加工形状にリード角θＬ，チルト角θＴを考慮して、複数の加工点ａの中から１つの加工点ａにおける法線ベクトルを含む座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ，Ｖａｂ）を選択し、点ｂからＶａｂ方向に半径ｒだけずれた位置を中心点ｂの位置として求め、中心点ｂ回りに法線ＮＬ（Ｖａｂ）に対して回転工具３２をリード角θＬ、チルト角θＴだけ傾けた状態とするＣ軸、Ｂ軸の角度を求める。ＮＣプログラムは、これらを満たすように、Ｃ軸、Ｂ軸、Ｙ軸、ＸＺ軸の順に５軸加工機１０の各部（旋回本体部２２、ターンテーブル１５）の角度と５軸加工機１０の各部（旋回主軸装置２０、サドル１３、スライドテーブル１４）の位置とを求めて、ＮＣ制御装置９０を介して５軸加工機１０を動作させるものである。他の加工点ａについても同様に、Ｃ軸、Ｂ軸、Ｙ軸、ＸＺ軸の順に５軸加工機１０の各部の角度と位置とを求める。 Therefore, when creating an NC program, the lead angle θL and tilt angle θT for machining are input, and the lead angle θL and tilt angle θT are considered in the machining shape acquired from the CAD device 80, and a plurality of machining points a Select the coordinates (Xa, Ya, Za, Vab) containing the normal vector at one processing point a from among, find the position shifted from the point b by the radius r in the Vab direction as the position of the center point b, and find the center The angles of the C axis and the B axis are obtained when the rotary tool 32 is tilted by the lead angle θL and the tilt angle θT with respect to the normal line NL (Vab) around the point b. The NC program sets the angle of each part of the 5-axis machine 10 (revolving main body part 22, turntable 15) and each part of the 5-axis machine 10 in the order of the C-axis, B-axis, Y-axis, and XZ-axis so as to satisfy these. The positions of (swing spindle device 20, saddle 13, slide table 14) are obtained, and the 5-axis machine 10 is operated via the NC control device 90. FIG. Similarly, for the other machining point a, the angles and positions of the parts of the 5-axis machine 10 are obtained in the order of the C-axis, B-axis, Y-axis, and XZ-axis.

こうした作業を加工形状に合わせて行なうことで、作業者は、自由曲面における法線ＮＬに対する回転工具３２の傾き（リード角とチルト角）を変えて、複数種類のＮＣプログラムを作成する。作成された複数のＮＣプログラムは、ＮＣプログラム記憶部１０４に記憶される。 By performing such work in accordance with the machining shape, the operator changes the inclination (lead angle and tilt angle) of the rotary tool 32 with respect to the normal NL of the free-form surface to create a plurality of types of NC programs. A plurality of created NC programs are stored in the NC program storage unit 104 .

このようにして作成された複数のＮＣプログラムにより実現されるワークＷＫの加工は、加工シミュレーション部１０５によりシミュレーションすることができる。各ＮＣプログラムによるワークＷＫとボールエンドミルの動きをシミュレーションし、これを表示部１１０に表示する。このときのＸ軸の位置、Ｙ軸の位置、Ｚ軸の位置、Ｂ軸の角度、Ｃ軸の角度をワークＷＫとボールエンドミルの動きに合わせて、表示部１１０の同じ画面内のエリア１１０ａに表示する（図２Ｂ参照）。Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位置、Ｚ軸の位置、Ｂ軸の角度、Ｃ軸の角度は、時刻毎に動作記憶部１０６に記憶される。解析部１０７は、動作記憶部１０６に記憶された時刻毎のＸ軸の位置、Ｙ軸の位置、Ｚ軸の位置、Ｂ軸の角度、Ｃ軸の角度に基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の動きを解析する。解析の内容については、後で詳しく説明する。解析されたＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸、Ｃ軸の動きは、ＮＣプログラム毎に、解析結果記憶部１０８に保存される。複数種類のＮＣプログラムの解析が終わると、解析結果記憶部１０８からＮＣプログラム毎に解析結果を読み出し、その内容を比較する。比較の結果、複数種類のＮＣプログラムのうちのいずれかを特定し、これを出力する。出力先は、表示部１１０またはＮＣ制御装置９０である。表示部１１０は、液晶ディスプレイ等であり、解析結果記憶部１０８による特定の結果、つまりいずれのＮＣプログラムが、ワークＷＫの加工として望ましいかを表示する。 Machining of the workpiece WK realized by a plurality of NC programs created in this manner can be simulated by the machining simulation unit 105 . The movement of the workpiece WK and the ball end mill by each NC program is simulated and displayed on the display unit 110 . At this time, the X-axis position, Y-axis position, Z-axis position, B-axis angle, and C-axis angle are displayed in the area 110a in the same screen of the display unit 110 according to the movement of the workpiece WK and the ball end mill. display (see FIG. 2B). The X-axis position, Y-axis position, Z-axis position, B-axis angle, and C-axis angle are stored in the motion storage unit 106 for each time. Based on the X-axis position, Y-axis position, Z-axis position, B-axis angle, and C-axis angle for each time stored in the motion storage unit 106, the analysis unit 107 analyzes the X-axis, Y-axis, Analyze Z-axis, B-axis, and C-axis motion. Details of the analysis will be described later. The analyzed X-axis, Y-axis, Z-axis, B-axis, and C-axis movements are stored in the analysis result storage unit 108 for each NC program. After analysis of a plurality of types of NC programs is completed, analysis results are read out for each NC program from the analysis result storage unit 108, and the contents thereof are compared. As a result of the comparison, one of a plurality of types of NC programs is specified and output. The output destination is the display section 110 or the NC control device 90 . The display unit 110 is a liquid crystal display or the like, and displays the specified result from the analysis result storage unit 108, that is, which NC program is desirable for machining the workpiece WK.

５軸加工機１０のＮＣ制御装置９０に伝達されたＮＣプログラムを使えば、ＮＣ制御装置９０は、５軸加工機１０を実際に稼働させることができる。この場合の５軸加工機１０の稼働は、実際に被加工材を加工するものであってもよいし、被加工材を置かず、スライドテーブル１４および回転工具３２の動きを確認するものであってもよい。ＮＣ制御装置９０からは、ＮＣプログラムに従って、５軸加工機１０に設けられたサーボモータ７１から７４およびサーボモータ２５に駆動信号を出力して、ワークＷＫと主軸装置３０との位置関係を制御し、回転工具３２であるボールエンドミルを高速回転させて、ワークＷＫの加工を行なうことが可能である。 Using the NC program transmitted to the NC controller 90 of the 5-axis machine 10, the NC controller 90 can actually operate the 5-axis machine 10. FIG. The operation of the five-axis machine 10 in this case may be to actually machine the workpiece, or to check the movement of the slide table 14 and the rotary tool 32 without placing the workpiece. may The NC controller 90 outputs drive signals to the servomotors 71 to 74 and the servomotor 25 provided in the 5-axis machine 10 according to the NC program to control the positional relationship between the workpiece WK and the spindle device 30. , the ball end mill, which is the rotating tool 32, can be rotated at high speed to machine the workpiece WK.

Ｃ．ＮＣプログラムの評価：
図６のフローチャートにしたがって、ＮＣプログラムの評価を行なう処理について説明する。この処理は、上述したＮＣプログラム評価装置１００における処理であり、ワークＷＫを特定の加工形状に加工するＮＣプログラムを作成し、これを評価する場合に起動され、実行される。この処理ルーチンが開始されると、まず加工形状を特定する処理を行なう（ステップＳ１１０）。加工形状は、ＣＡＤ装置８０からの３次元データとして与えられる。 C. Evaluation of the NC program:
Processing for evaluating the NC program will be described according to the flow chart of FIG. This process is a process in the NC program evaluation apparatus 100 described above, and is started and executed when an NC program for machining the workpiece WK into a specific machining shape is created and evaluated. When this processing routine is started, processing for identifying a machining shape is first performed (step S110). The machining shape is given as three-dimensional data from the CAD device 80 .

ＮＣプログラムを作成する担当者は、取得した加工形状を表示部１１０に表示させ、これを見ながら、入力部１０１を用いて、リード角θＬとチルト角θＴとを設定し（ステップＳ１２０）、ＣＡＤ装置８０の支援を受けながら、ＮＣプログラムを作成する（ステップＳ１３０）。リード角θＬとチルト角θＴの設定は、図７に例示したように、適宜設定される。回転工具３２としてボールエンドミルを用いる場合には、リード角θＬおよびチルト角θＴは、少なくとも１０度以上であることが好ましい。１０度以上であれば、加工後の表面粗さに、角度それ自体による大きな差異は生じないからである。こうして取得した加工形状を加工するＮＣプログラムが１種類できあがると、このＮＣプログラムを解析する（ステップＳ１４０）。解析は、まずＮＣプログラムを加工シミュレーション部１０５を用いてミュレーションする処理（ステップＳ１４２）、シミュレーションにより動作記憶部１０６に記憶され５軸加工機１０の各部の位置を示すＸＹＺ軸上の座標やＢ軸，Ｃ軸の回転角度座標などを取得しこれを解析部１０７より解析する解析処理（ステップＳ１４５）、解析されたデータを作成されたＮＣプログラムと対応付けて解析結果記憶部１０８に記憶する処理（ステップＳ１４７）を含む。 The person in charge of creating the NC program displays the acquired machining shape on the display unit 110, and while viewing this, uses the input unit 101 to set the lead angle θL and the tilt angle θT (step S120). An NC program is created with the assistance of the device 80 (step S130). The setting of the lead angle θL and the tilt angle θT is appropriately set as illustrated in FIG. When a ball end mill is used as the rotary tool 32, it is preferable that the lead angle θL and the tilt angle θT are at least 10 degrees or more. This is because if the angle is 10 degrees or more, the surface roughness after processing does not vary greatly depending on the angle itself. When one type of NC program for machining the obtained machining shape is completed, this NC program is analyzed (step S140). In the analysis, first, the NC program is simulated using the machining simulation unit 105 (step S142), and the XYZ axis coordinates and B Analysis processing of obtaining rotation angle coordinates of the axis and C-axis and analyzing them by the analysis unit 107 (step S145), and processing of storing the analyzed data in the analysis result storage unit 108 in association with the created NC program. (Step S147) is included.

シミュレーションの結果、解析され取得された５軸加工機１０の各部の位置を示すＸＹＺ軸上の座標やＢ軸，Ｃ軸の回転角度座標の一例を、図８に示す。図において、ステップは、図４に示した加工点Ｇｄ毎に付与された番号である。このステップ毎に、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標が求められ、またＢ軸，Ｃ軸まわりの回転角度が求められ、動作記憶部１０６に記憶される。 FIG. 8 shows an example of the coordinates on the XYZ axes and the rotation angle coordinates of the B and C axes indicating the position of each part of the 5-axis machine 10 analyzed and acquired as a result of the simulation. In the figure, steps are numbers assigned to each processing point Gd shown in FIG. For each step, the X coordinate, Y coordinate, and Z coordinate are obtained, and the rotation angles about the B axis and C axis are obtained and stored in the motion storage unit 106 .

１種類のＮＣプログラムについて、作成とデータ解析とが完了すると、複数種類のＮＣプログラムの作成が完了したかを判断し（ステップＳ１５０）、まだ他に作成するＮＣプログラムがあれば、ステップＳ１２０に戻って、リード角θＬおよびチルト角θＴの設定から、上述した処理（ステップＳ１２０からＳ１５０）を繰り返す。ＮＣプログラムの作成が完了したかは、プログラムの作成担当者が決定してもよいし、予め定めた数、例えば３種類のＮＣプログラムを作成したら、完了と判断するとしておいてもよい。少なくとも２種類のＮＣプログラムを作成する。 When the creation and data analysis of one type of NC program are completed, it is determined whether the creation of a plurality of types of NC programs has been completed (step S150), and if there are still other NC programs to be created, the process returns to step S120. Then, the above-described processing (steps S120 to S150) is repeated from the setting of the lead angle .theta.L and the tilt angle .theta.T. Whether or not the creation of the NC program is completed may be determined by the person in charge of creating the program, or may be determined to be complete when a predetermined number of NC programs, for example, three types of NC programs have been created. Create at least two types of NC programs.

こうした複数種類のＮＣプログラムの作成が完了したら（ステップＳ１５０：「ＹＥＳ」）、次にＮＣプログラムの選定処理を行なう（ステップＳ１６０）。選定処理は、次のように行なう。まず、解析結果記憶部１０８に記憶された各ＮＣプログラム毎の解析済みのデータを読み出し、このデータから、次の観点でＮＣプログラムを比較する。
［１］Ｂ軸、Ｃ軸の反転がないか、最も少ないＮＣプログラムはどれか。
［２］回転工具３２先端の加速度の変化が最も小さいＮＣプログラムはどれか。
［３］回転工具３２先端の移動範囲が最も小さいＮＣプログラムはどれか。
この３つの検討を行ない、いずれかのＮＣプログラムが［１］の点で、Ｂ軸，Ｃ軸の反転がなければ、これを加工に用いて良いＮＣプログラムとして選定する。なお、ワークＷＫのＺ方向端部では、各軸の角度は大きく変化することが生じるが、こうした加工端での各軸の回転はワークＷＫ表面の加工精度に直接的な影響を与える訳ではないので、ワークＷＫのＺ方向端部での各軸の反転は、上記の［１］の評価には含めない。 When the creation of such a plurality of types of NC programs is completed (step S150: "YES"), then NC program selection processing is performed (step S160). The selection process is performed as follows. First, the analyzed data for each NC program stored in the analysis result storage unit 108 is read, and the NC programs are compared from this data from the following viewpoints.
[1] Which NC program has the least number of B-axis and C-axis inversions?
[2] Which NC program has the smallest change in acceleration at the tip of the rotary tool 32?
[3] Which NC program has the smallest moving range of the tip of the rotary tool 32?
After examining these three points, if any NC program does not invert the B-axis and C-axis at point [1], it is selected as an NC program that can be used for machining. Although the angle of each axis may change greatly at the end of the work WK in the Z direction, the rotation of each axis at the end to be machined does not directly affect the machining accuracy of the surface of the work WK. Therefore, the reversal of each axis at the end of the workpiece WK in the Z direction is not included in the evaluation of [1] above.

複数種類のＮＣプログラムにしたがって５軸加工機１０を稼働させた場合のシミュレーション（ステップＳ１４２）の結果から、Ｂ軸，Ｃ軸の回転角度を図９に例示した。図の横軸はステップ数、縦軸は各軸の回転量である。図において、タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４では、Ｂ軸まわりの回転方向が反転していることが分かる。またＣ軸については、反転は生じていない。ＮＣプログラムを作成する段階では、Ｂ軸やＣ軸周りの反転が生じるか否かを把握することはできない。なぜなら、ＮＣプログラムは、図４に示した例では、各加工点ａの点データ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ，Ｖａｂ）をＺ方向に並べたものであり、ある位置Ｇｄn とこれに隣接する位置Ｇｄn+1 との点データ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ，Ｖａｂ）は、加工形状等により変化し、僅かな変化でも、Ｃ軸周りの回転角度θｃやＢ軸周りの回転角度θｂが大きく変化する場合があり得る。そこで、こうしたＢ軸やＣ軸まわりの反転が起きるＮＣプログラムは選定しない。Ｂ軸またはＣ軸のまわりで反転が起きれば、ワークＷＫに対して回転工具３２が加工のために接する位置が不連続に変化する場合があるからである。従って、こうした反転が生じないＮＣプログラムを選定すれば、加工後の表面粗さは小さくなる。もとより、複数種類のＮＣプログラムにおいて、Ｂ軸およびＣ軸まわりの反転が起きないＮＣプログラムがなかった場合には、反転の回数が最も少ない加工用ブログラムを選定する。反転の回数が同じ場合には、上記の［２］［３］の観点により選定を行なってもよいし、軸まわり反転に付随する観点、例えば反転の前後の回転角度の変化量（回転角速度）の大きさを比べて、回転角速度の変化が小さいものを選定してもよい。 Rotation angles of the B-axis and the C-axis are illustrated in FIG. The horizontal axis of the figure is the number of steps, and the vertical axis is the amount of rotation of each axis. In the figure, it can be seen that the direction of rotation about the B axis is reversed at timings t1, t2, t3, and t4. Inversion does not occur for the C-axis. At the stage of creating the NC program, it is impossible to grasp whether or not reversal around the B-axis and C-axis will occur. This is because, in the example shown in FIG. 4, the NC program is a line of point data (Xa, Ya, Za, Vab) of each machining point a in the Z direction. +1 and point data (Xa, Ya, Za, Vab) change depending on the machining shape, etc. Even a slight change may cause a large change in the rotation angle θc around the C axis and the rotation angle θb around the B axis. could be. Therefore, do not select an NC program that causes reversal around the B-axis or C-axis. This is because if a reversal occurs around the B-axis or the C-axis, the position at which the rotary tool 32 contacts the workpiece WK for machining may change discontinuously. Therefore, if an NC program that does not cause such reversal is selected, the surface roughness after machining will be small. Of course, if there is no NC program that does not cause reversal around the B-axis and C-axis among a plurality of types of NC programs, the machining program with the least number of reversals is selected. When the number of reversals is the same, the selection may be made from the viewpoints of [2] and [3] above, or from the viewpoints accompanying the reversal around the axis, such as the amount of change in the rotation angle before and after the reversal (rotational angular velocity). By comparing the magnitudes of , the one with the smallest change in rotational angular velocity may be selected.

［１］の観点で、複数種類のＮＣプログラムに優劣がなかった場合は、［２］の観点について判断する。回転工具３２先端の角速度の一例を図１０に示した。図の横軸はステップ数、縦軸は加速度（単位は、ｍ／ｓ²）である。図において、Ｚ軸方向の加速度を検討すると、タイミングｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４などでは、回転工具３２先端の加速度の変化は大きい。Ｘ軸，Ｙ軸についても、ほぼ同じタイミングで、加速度の変化は大きくなっている。こうした各軸の加速度の変化が大きいＮＣプログラムは選定しない。各軸の加速度の変化が大きいＮＣプログラムか否かは、例えば予め定めた閾値以上の加速度変化が生じた回数が多いものを、加速度変化の大きいプログラムとして扱ってもよいし、最も大きな加速度変化が生じるＮＣプログラムを加速度変化の大きいプログラムとして扱ってもよい。加速度変化が大きいとは、回転工具３２先端とワークＷＫとが相互に受ける力が大きく変化することを意味する。こうした回転工具３２とワークＷＫの間に働く力の変化が小さいＮＣプログラムを選定すれば、加工後の表面粗さは小さくなる。 From the viewpoint of [1], if there is no superiority or inferiority among the plural types of NC programs, the viewpoint of [2] is judged. An example of the angular velocity of the tip of the rotary tool 32 is shown in FIG. The horizontal axis of the figure is the number of steps, and the vertical axis is the acceleration (unit: m/s ² ). In the figure, when the acceleration in the Z-axis direction is examined, changes in the acceleration of the tip of the rotary tool 32 are large at timings t11, t12, t13, t14, and the like. About the X-axis and the Y-axis, the change in acceleration becomes large at substantially the same timing. NC programs with large changes in acceleration of each axis are not selected. Whether or not the NC program has a large change in the acceleration of each axis may be determined, for example, by treating an NC program with a large number of acceleration changes equal to or greater than a predetermined threshold value as a program with a large acceleration change, or by treating the program with a large acceleration change. The resulting NC program may be treated as a program with large acceleration changes. A large change in acceleration means a large change in the force that the tip of the rotary tool 32 and the workpiece WK receive from each other. If an NC program with a small change in the force acting between the rotary tool 32 and the workpiece WK is selected, the surface roughness after machining will be small.

［１］［２］の観点で、複数種類のＮＣプログラムに優劣がなかった場合は、［３］の観点について判断する。回転工具３２先端の移動範囲の一例を図１１に示した。図の横軸はステップ数、縦軸は各軸方向の移動量を示す。この図に示した例では、Ｘ軸方向の移動範囲ＲＸ，Ｙ軸方向の移動範囲ＲＹ，Ｚ軸方向の移動範囲ＲＺを比較すると、Ｘ軸方向の移動範囲ＲＸが、各軸の移動範囲のうちで一番大きい。そこで、複数種類のＮＣプログラムについて、この最大の移動範囲を比較し、移動範囲が最も小さいＮＣプログラムを選定する。移動範囲が小さい方が回転工具３２とワークＷＫとの位置関係の変化が小さく、また回転工具３２の摩耗も小さいからである。もとより、加工工具の移動範囲は、ＸＹＺの各軸方向の移動範囲を足して、各ＮＣプログラム間で、移動範囲の総和を比較して、最も移動範囲の小さいＮＣプログラムを特定してもよい。あるいは、少なくとも２つの軸方向において回転工具３２が移動される場合には、各軸毎の移動範囲ではなく、加工しながら回転工具３２が実際に移動した距離を求め、これが一番小さいＮＣプログラムを選定するようにしてもよい。 [1] If there is no superiority or inferiority among multiple types of NC programs from the viewpoints of [1] and [2], the viewpoint of [3] is judged. An example of the moving range of the tip of the rotary tool 32 is shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the number of steps, and the vertical axis indicates the amount of movement in each axial direction. In the example shown in this figure, comparing the moving range RX in the X-axis direction, the moving range RY in the Y-axis direction, and the moving range RZ in the Z-axis direction, the moving range RX in the X-axis direction is the moving range of each axis. the largest of them. Therefore, the maximum movement range is compared for a plurality of types of NC programs, and the NC program with the smallest movement range is selected. This is because the smaller the movement range, the smaller the change in the positional relationship between the rotary tool 32 and the work WK, and the smaller the wear of the rotary tool 32 . Of course, the movement range of the machining tool may be obtained by adding the movement ranges in each of the XYZ axes, comparing the sum of the movement ranges among the NC programs, and specifying the NC program with the smallest movement range. Alternatively, when the rotary tool 32 is moved in at least two axial directions, the distance that the rotary tool 32 actually moves during machining is obtained instead of the movement range for each axis, and this determines the smallest NC program. You may make it select.

こうして選定処理（ステップＳ１６０）を行なった後、選定したＮＣプログラムによる加工を評価する（ステップＳ１７０）。加工評価は、選定したＮＣプログラムを評価し、ステップＳ１２０でのリード角θＬおよびチルト角θＴの設定とＮＣプログラムの作成とが、どのような関係にある場合に、Ｂ軸，Ｃ軸まわりの反転が少なく、また回転工具３２先端の加速度の変化の小さな、更には回転工具３２先端の移動範囲の狭い加工が実現できたかを評価し、将来のＮＣプログラムの作成に生かすために行なう。こうした加工評価は、シミュレーションによって行なってもよいし、実際にワークＷＫを加工しながら行なってもよい。また、加工評価により、選定したＮＣプログラムに微修正を加えて、更にその完成度を高めてもよい。以上の処理により、ＮＣプログラム評価処理ルーチンを終了する。 After the selection process (step S160) is performed in this manner, machining by the selected NC program is evaluated (step S170). In the machining evaluation, the selected NC program is evaluated, and if there is a relationship between the setting of the lead angle θL and the tilt angle θT in step S120 and the creation of the NC program, reversal around the B and C axes is performed. It is evaluated whether or not machining can be realized with less force, less change in acceleration at the tip of the rotary tool 32, and narrower range of movement of the tip of the rotary tool 32, and the results are utilized in the creation of future NC programs. Such machining evaluation may be performed by simulation, or may be performed while actually machining the workpiece WK. In addition, the selected NC program may be slightly modified based on machining evaluation to further improve its completeness. With the above processing, the NC program evaluation processing routine is terminated.

以上説明した５軸加工機１０のＮＣプログラム評価装置１００によれば、リード角θＬおよびチルト角θＴの設定の異なる複数種類のＮＣプログラムを作成した上で、これらをＢ軸，Ｃ軸まわりの反転の少なさ、回転工具３２先端の加速度の変化の大きさ、回転工具３２先端の移動範囲の狭さで評価して、ＮＣプログラムを選定する。この結果、実際にワークＷＫを加工しなくても、望ましいＮＣプログラムを選定できる。したがって、ＮＣプログラムを作成した後、実際に５軸加工機１０で加工して、表面粗さなどを測って、ＮＣプログラムを修正するといった繰り返しの手間を削減できる。この結果、ＮＣプログラム開発時間の短縮、試作用材料や工数の削減を図ることができる。更に、リード角θＬおよびチルト角θＴの設定と、得られたＮＣプログラムの良否との関係が、知見として蓄積され、ＮＣプログラム作成者のスキルの向上に資することもできる。 According to the NC program evaluation device 100 of the 5-axis machine 10 described above, a plurality of types of NC programs with different settings of the lead angle θL and the tilt angle θT are created, and these are reversed around the B and C axes. The NC program is selected by evaluating the degree of change in the acceleration of the tip of the rotary tool 32 and the narrowness of the movement range of the tip of the rotary tool 32 . As a result, a desired NC program can be selected without actually machining the work WK. Therefore, after creating an NC program, it is possible to save the trouble of repeatedly performing machining with the 5-axis machine 10, measuring the surface roughness, etc., and correcting the NC program. As a result, it is possible to shorten the NC program development time, and reduce the materials and man-hours for trial production. Furthermore, the relationship between the setting of the lead angle .theta.L and the tilt angle .theta.T and the quality of the obtained NC program is accumulated as knowledge, which can also contribute to improving the skill of the NC program creator.

以上、５軸加工機１０として、Ｂ軸，Ｃ軸を備えた５軸のマシンニングセンタを例にして説明したが、５軸加工機１０としては、Ａ軸，Ｃ軸タイプのマシンニングセンタであっても差し支えない。また、必ずしも５軸に限らず、加工工具の被加工物に対する相対的な向きと傾斜との少なくとも一方を変更可能な回転軸を備えた多軸加工機であれば、例えば４軸加工機や旋盤機能を付加した複合機であっても、そのＮＣプログラムを評価する評価装置として実施可能である。また、加工の種類としては、５軸を同時に制御する同時５軸加工において用いるとメリットが大きいが、割り出し５軸加工に適用しても差し支えない。本実施形態では、切削方法としてはＸＺ直線切削を例に挙げて説明したが、等高線切削であっても同様である。 As described above, the 5-axis machining center having the B-axis and the C-axis has been described as an example of the 5-axis machining center 10. It doesn't matter if it is. In addition, the machine is not necessarily limited to 5 axes, and may be a multi-axis machine equipped with a rotary axis capable of changing at least one of the orientation and inclination of the machining tool relative to the workpiece, such as a 4-axis machine and a lathe. Even a multifunction machine with added functions can be implemented as an evaluation device for evaluating the NC program. As for the type of machining, it is advantageous to use it in simultaneous 5-axis machining in which 5 axes are controlled simultaneously, but it can also be applied to indexed 5-axis machining. In the present embodiment, XZ straight line cutting has been described as an example of the cutting method, but the same applies to contour line cutting.

上述したＮＣプログラム評価装置１００では、回転軸の反転の多寡によるＮＣプログラムの特定と、加工工具先端の加速度の変化量によるＮＣプログラムの特定とを組み合わせたが、いずれか一方により、複数種類のＮＣプログラムのうちから、最も評価の高いＮＣプログラムを出力するものとしてもよい。また、実施形態では更に、加工工具先端の移動範囲によるＮＣプログラムの特定も組み合わせたが、これら３つの評価項目のいずれか１つ、またはいずれか２つ以上の組み合わせにより、複数種類のＮＣプログラムのうちから、最も評価の高いＮＣプログラムを出力するものとしてもよい。更に、他の項目を組み合わせることも差し支えない。 In the NC program evaluation apparatus 100 described above, the identification of the NC program by the degree of reversal of the rotation axis and the identification of the NC program by the amount of change in the acceleration of the tip of the machining tool are combined. Of the programs, the NC program with the highest evaluation may be output. Further, in the embodiment, the movement range of the tip of the machining tool is used to specify the NC program. Among them, the NC program with the highest evaluation may be output. Furthermore, other items may be combined.

ＮＣプログラムとしては、上記の例では、回転工具３２を取り替えて加工する工程を含まないものとして説明したが、自動工具交換装置を用いて、工具マガジン６０に用意された回転工具３２との取り替えを行ない、加工を継続するようなＮＣプログラムに適用し、評価を行なうものとしてもよい。また、回転工具３２としては、先端が半径ｒの加工半球を備えるボールエンドミルを例に挙げて説明したが、ボールエンドミルの半径ｒは変更してもよい。 In the above example, the NC program does not include the process of machining by replacing the rotary tool 32, but the automatic tool changer can be used to replace the rotary tool 32 prepared in the tool magazine 60. It may be applied to an NC program in which machining is continued and the evaluation is performed. Also, as the rotary tool 32, a ball end mill having a machining hemisphere with a radius r at the tip has been described as an example, but the radius r of the ball end mill may be changed.

以上説明した５軸加工機１０のＮＣプログラム評価装置１００により最も適切と判断されたＮＣプログラムを用いて、ワークＷＫを実際に加工する。この場合、図２Ａに示したＮＣ制御装置９０に、適切と判断されたＮＣプログラムをロードし、ＮＣプログラムを実行する。加工の際には、ＮＣプログラムの評価において使用した回転工具３２と同じ形状、つまり加工半球の半径ｒが同一であるボールエンドミルを主軸装置３０に取り付けて、ワークＷＫの加工を行なう。このとき、評価の際の条件と同様に、主軸装置３０の旋回軸であるＣ軸が、ボールエンドミルの加工半球の中心点ｂを通るものとする。こうすれば、ボールエンドミルの加工半球の中心点回りにＣ軸が旋回することになり、Ｃ軸の大きな旋回が無くなり、加工精度が向上する。 The workpiece WK is actually machined using the NC program judged to be the most appropriate by the NC program evaluation device 100 of the 5-axis machine 10 described above. In this case, the NC program determined to be appropriate is loaded into the NC controller 90 shown in FIG. 2A, and the NC program is executed. During machining, a ball end mill having the same shape as the rotary tool 32 used in the evaluation of the NC program, that is, the radius r of the machining hemisphere is the same, is attached to the spindle device 30 to machine the workpiece WK. At this time, it is assumed that the C-axis, which is the turning axis of the spindle device 30, passes through the center point b of the machining hemisphere of the ball end mill, as in the evaluation conditions. By doing so, the C-axis turns around the center point of the machining hemisphere of the ball end mill, eliminating large turning of the C-axis and improving the machining accuracy.

上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ－ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。 In each of the above embodiments, part of the configuration implemented by hardware may be replaced with software. At least part of the configuration implemented by software can also be implemented by a discrete circuit configuration. In addition, when part or all of the functions of the present disclosure are realized by software, the software (computer program) can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. "Computer-readable recording medium" means not only portable recording media such as flexible disks and CD-ROMs, but also various internal storage devices such as RAM and ROM, and fixed to computers such as hard disks. It also includes an external storage device. That is, the term "computer-readable recording medium" has a broad meaning including any recording medium capable of fixing data packets instead of being temporary.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in the respective modes described in the Summary of the Invention column may be used to solve some or all of the above problems, or Substitutions and combinations may be made as appropriate to achieve part or all. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.

１１…ベッド、１２…コラム、１３…サドル、１４…スライドテーブル、１５…ターンテーブル、２０…旋回主軸装置、２１…旋回軸、２２…旋回本体部、２３…固定本体部、２４…減速機構部、２５…サーボモータ、３０…主軸装置、３１…主軸、３２…回転工具、４１…チャック、５１…Ｘ軸、５２…Ｙ軸、５３…Ｚ軸、６０…工具マガジン、７１，７２，７３，７４…サーボモータ、８０…ＣＡＤ装置、９０…ＮＣ制御装置、１００…ＮＣプログラム評価装置、１０１…入力部、１０２…入力記憶部、１０３…ＮＣプログラム作成部、１０４…ＮＣプログラム記憶部、１０５…加工シミュレーション部、１０６…動作記憶部、１０７…解析部、１０８…解析結果記憶部、１１０…表示部、１１１…ＣＰＵ、１１２…記憶装置、θＬ…リード角、θＴ…チルト角、ＮＬ…法線、ＲＸ，ＲＹ，ＲＺ…移動範囲、ＷＫ…ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Bed, 12... Column, 13... Saddle, 14... Slide table, 15... Turntable, 20... Turning spindle device, 21... Turning shaft, 22... Turning main body part, 23... Fixed main body part, 24... Reduction mechanism part , 25... Servo motor, 30... Spindle device, 31... Spindle, 32... Rotary tool, 41... Chuck, 51... X axis, 52... Y axis, 53... Z axis, 60... Tool magazine, 71, 72, 73, 74... Servo motor 80... CAD device 90... NC control device 100... NC program evaluation device 101... Input unit 102... Input storage unit 103... NC program creation unit 104... NC program storage unit 105... Machining simulation unit 106 Operation storage unit 107 Analysis unit 108 Analysis result storage unit 110 Display unit 111 CPU 112 Storage device θL Lead angle θT Tilt angle NL Normal , RX, RY, RZ... Movement range, WK... Work

Claims

An evaluation device for evaluating an NC program of a multi-axis machine having a rotation axis capable of changing at least one of the orientation and inclination of the machining tool relative to the workpiece,
An NC program for the multi-axis machine to machine the workpiece into a predetermined shape, the program for obtaining a plurality of types of NC programs created by changing at least the tilt angle and the lead angle of the machining tool. an acquisition unit;
An analysis unit that simulates the operation of each part of the multi-axis machine according to the acquired NC program, and analyzes the movement of each part of the multi-axis machine, including angular changes around the rotation axis, for each of the plurality of types of NC programs. When,
Output for specifying an NC program among the plurality of types of NC programs in which the rotation axis is reversed less than other NC programs according to the analyzed movement of each part of the multi-axis machine, and outputting the result thereof. Department and
An evaluation device for an NC program.

The NC program evaluation device according to claim 1,
The analysis unit analyzes the acceleration of each part of the multi-axis machine in addition to the angular change around the rotation axis as the movement of each part of the multi-axis machine for each of the plurality of types of NC programs,
In addition to specifying the NC program by reversing the rotation axis, the output unit specifies an NC program in which the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine is smaller than other NC programs, and outputs the result. ,
NC program evaluation device.

The output unit specifies the NC programs by one or both of specifying the NC programs by reversing the rotation axis, and specifying the NC programs by the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine. 3. The NC program evaluation device according to claim 2, which outputs the NC program with the highest evaluation from among them.

The NC program evaluation device according to any one of claims 1 to 3,
The analysis unit analyzes the movement range of each part of the multi-axis machine for each of the plurality of types of NC programs, in addition to the change in angle around the rotation axis, as the movement of each part of the multi-axis machine.
In addition to specifying the NC program by reversing the rotation axis, the output unit specifies an NC program in which the movement range of each part of the multi-axis machine is smaller than other NC programs, and outputs the result.
NC program evaluation device.

The output unit specifies the NC program by reversing the rotation axis, specifies the NC program by the amount of change in acceleration of each part of the multi-axis machine, and specifies the NC program by the movement range of each part of the multi-axis machine. 5. The NC program evaluation according to claim 4, wherein the NC program with the highest evaluation is output from among the plurality of types of NC programs by any one of the program identifications or a combination of two or more of them. Device.

A method for evaluating an NC program of a multi-axis machine having a rotary axis capable of changing at least one of the orientation and inclination of the machining tool relative to the workpiece, comprising:
The multi-axis machine acquires a plurality of types of NC programs for machining the workpiece into a predetermined shape, which are created by changing at least the tilt angle and the lead angle of the machining tool,
simulating the operation of each part of the multi-axis machine according to the acquired NC program, and analyzing the movement of each part of the multi-axis machine including angular changes around the rotation axis for each of the plurality of types of NC programs;
identifying an NC program among the plurality of types of NC programs in which the reversal of the rotation axis is less than other NC programs according to the analyzed movement of each part of the multi-axis machine, and outputting the result;
NC program evaluation method.

7. A machining method using a multi-axis machine, wherein the NC program specified by the NC program evaluation method according to claim 6 is used to operate the multi-axis machine to machine the workpiece.

The multi-axis machine is a tilt turning type 5 in which a spindle device that chucks and rotates the machining tool is turned around a C-axis that is a turning axis that is tilted at 45 degrees with respect to the Y-axis along the vertical direction. 8. The processing method according to claim 7, which is a shaft processing machine.

9. The processing method according to claim 8, wherein said processing tool is a ball end mill having a processing hemisphere with a predetermined radius at its tip.

10. The machining method according to claim 9, wherein said C-axis passes through the center point of said machining hemisphere of said ball end mill.