JP4778675B2 - Shape processing method, numerical control device, and machine tool - Google Patents

Shape processing method, numerical control device, and machine tool Download PDF

Info

Publication number
JP4778675B2
JP4778675B2 JP2003387871A JP2003387871A JP4778675B2 JP 4778675 B2 JP4778675 B2 JP 4778675B2 JP 2003387871 A JP2003387871 A JP 2003387871A JP 2003387871 A JP2003387871 A JP 2003387871A JP 4778675 B2 JP4778675 B2 JP 4778675B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
normal vector
deflection correction
correction amount
block data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003387871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005144620A (en
Inventor
孝一 加藤
純 藤田
一郎 松本
純照 三上
裕之 伴野
隆一 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Priority to JP2003387871A priority Critical patent/JP4778675B2/en
Publication of JP2005144620A publication Critical patent/JP2005144620A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4778675B2 publication Critical patent/JP4778675B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

この発明は、数値制御加工機による形状加工方法、数値制御装置、および工作機械に関し、特に、直交3軸の数値制御加工機を用いて金型等の形状加工を行う加工方法、その形状加工方法を実施する数値制御装置、および工作機械に関するものである。 The present invention, shaping methods by numerical control machines, numerical control device, and relates to machine tools, in particular, a processing method of performing shaping of the mold such as by using a numerically controlled machine of the three orthogonal axes, the shape numerical control device for implementing a processing method, and to a related to machine tools.

ボールエンドミル等の切削工具を用いて金型等の自由曲面を含む形状加工を行う数値制御装置、数値制御加工機(工作機械)がある(例えば、特許文献1、特許文献2)。   There are numerical control devices and numerical control processing machines (machine tools) that perform shape processing including a free-form surface such as a die using a cutting tool such as a ball end mill (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

X軸、Y軸、Z軸の直交3軸の工作機械によってボールエンドミル等を使用して形状加工を行う場合、工具軸線は垂直で不変にあるのに対し、加工面は曲面(傾斜面)であるため、工具軸線に対して90度以外の角度をもつ。   When shape machining is performed using a ball end mill or the like with a machine tool with three axes orthogonal to the X, Y, and Z axes, the tool axis is vertical and unchanged, while the machining surface is a curved surface (inclined surface). Therefore, it has an angle other than 90 degrees with respect to the tool axis.

このため、ボールエンドミル等の工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルは、工具軸線とは一致せず、工具先端に径方向の切削荷重が作用する。このため、工具に径方向のたわみが生じ、形状加工精度が低下する。
特開平9−29584号公報 特開2002−96243号公報
For this reason, the normal vector of the machining surface at the contact point between the tool such as a ball end mill and the workpiece does not coincide with the tool axis, and a radial cutting load acts on the tool tip. For this reason, a deflection in the radial direction occurs in the tool, and the shape machining accuracy is lowered.
JP-A-9-29584 JP 2002-96243 A

この発明が解決しようとする課題は、直交3軸の工作機械によるボールエンドミル等を使用した形状加工において、工具の径方向たわみによる形状加工精度の低下を回避し、高精度な形状加工を行えるようにすることである。   The problem to be solved by the present invention is that, in shape processing using a ball end mill or the like with an orthogonal three-axis machine tool, it is possible to avoid a decrease in shape processing accuracy due to radial deflection of the tool and perform high-precision shape processing. Is to do.

この発明による形状加工方法は、直交3軸の数値制御加工機を用いて形状加工を行う加工方法において、送り軸位置情報と送り速度とを含む各ブロックデータ毎に、工具と被加工物との接触点における加工面の加工方向ベクトルと、法線ベクトルを示す法線ベクトル情報とが記述されたNCプログラムを用い、前記NCプログラムを各ブロックデータ毎に解析し、解析した各ブロックデータ毎の送り軸位置と、前記送り速度に対して前記加工方向ベクトルに応じて加減補正を行ってベクトル合成される実速度を算出し、解析した各ブロックデータ毎に、実験計測値及び経験則値によって同定された算出式に基づき、前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量を算出し、算出された工具たわみ補正量に応じて送り軸位置を補正し、前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量は、前記加工面の法線ベクトルと、1ブロックの加工方向ベクトルと、実速度と、切込量と、主軸回転数と、切削法と、工具の種類と、工具材質と、工具長と、工具突き出し長と、工具径と、被加工物の材質とにより決定する。 The shape machining method according to the present invention is a machining method in which shape machining is performed using an orthogonal three-axis numerically controlled machining machine. For each block data including feed axis position information and feed speed , a tool and a workpiece are processed. and machining direction vector of the processing surface at the contact point, using the NC program in which the normal vector information is described showing a normal vector, the NC program parses for each block data, for each block data analyzed a feed shaft position, wherein the relative feeding speed by performing to best match with acceleration correction processing direction vector is calculated and the actual rate at which the vector synthesis, for each block data analyzed, experimental measurements and heuristics value Based on the calculation formula identified by the above, the tool deflection correction amount according to the normal vector of the machining surface is calculated, the feed axis position is corrected according to the calculated tool deflection correction amount, The amount of tool deflection correction according to the normal vector of the machining surface includes the normal vector of the machining surface, the machining direction vector of one block, the actual speed, the depth of cut, the spindle speed, and the cutting method. The tool type, tool material, tool length, tool protrusion length, tool diameter, and workpiece material are determined.

この発明による数値制御装置は、直交3軸加工機用の数値制御装置において、送り軸位置情報と送り速度とを含む各ブロックデータ毎に、工具と被加工物との接触点における加工面の加工方向ベクトルと、法線ベクトルを示す法線ベクトル情報とが記述されたNCプログラムを各ブロックデータ毎に解析する解析部と、前記解析部により解析された各ブロックデータ毎の送り軸位置と、前記送り速度に対して前記加工方向ベクトルに応じて加減補正を行って実速度を算出する実速度演算部と、前記解析部により解析された各ブロックデータ毎に、実験計測値及び経験則値によって同定された算出式に基づき、前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量を算出するたわみ補正量算出部と、前記たわみ補正量算出部によって算出された工具たわみ補正量に応じて送り軸位置を補正する送り軸位置補正部とを備えており、前記たわみ補正量算出部は、前記加工面の法線ベクトルと、1ブロックの加工方向ベクトルと、実速度と、切込量と、主軸回転数と、切削法と、工具の種類と、工具材質と、工具長と、工具突き出し長と、工具径と、被加工物の材質とにより、前記たわみ補正量を算出する。 Numerical control apparatus according to the present invention, the numerical controller for the orthogonal 3-axis machine, each block data including the speed feed and the feed axis position information, the processing of the processing surface at the contact point between the tool and the workpiece the direction vector, an analysis unit the NC program in which the normal vector information is described showing a normal vector to analysis for each block data, the feed shaft position of each block data analyzed by the analysis unit, wherein the actual speed calculating unit performs acceleration correction the working direction vector depending to the feed rate to calculate the actual speed, for each block data analyzed by the analysis unit, the experimental measurements and heuristics Based on a calculation formula identified by the value, a deflection correction amount calculation unit that calculates a tool deflection correction amount according to a normal vector of the machining surface and a deflection correction amount calculation unit are used. A feed axis position correction unit that corrects the feed axis position according to the tool deflection correction amount, and the deflection correction amount calculation unit includes a normal vector of the machining surface, a machining direction vector of one block, an actual vector The deflection correction is performed by the speed, depth of cut, spindle speed, cutting method, tool type, tool material, tool length, tool protrusion length, tool diameter, and workpiece material. Calculate the amount.

この発明による工作機械は、上述の発明による数値制御装置を有する。   The machine tool according to the present invention includes the numerical control device according to the above-described invention.

この発明によれば、加工面の法線ベクトルに応じた工具のたわみを補償して形状加工を行うことができ、工具の径方向たわみによる形状加工精度の低下をキャンセルして高精度な形状加工を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to perform shape machining by compensating for tool deflection in accordance with the normal vector of the machining surface, canceling reduction in shape machining accuracy due to radial deflection of the tool, and high-precision shape machining. It can be performed.

この発明による形状加工方法の実施に使用される直交3軸の数値制御加工機および数値制御装置の一つの実施形態を、図1、図2を参照して説明する。   One embodiment of an orthogonal three-axis numerically controlled processing machine and a numerical control device used to implement the shape processing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

数値制御加工機は直交3軸の門形の工作機械10である。工作機械10は、ベッド11と、ベッド11上に設けられY軸方向(図1の紙面を直角に貫通する水平方向)に移動可能なワークテーブル12と、ベッド11の両側に設けられた左右一対のコラム13、14と、ベッド11を跨いでコラム13とコラム14との間に掛け渡されたクロスレール15と、クロスレール15に設けられX軸方向(図1の左右水平方向)に移動可能なサドル16と、サドル16に設けられZ軸方向(図1の上下垂直方向)に移動可能なラム17とを有する。 The numerically controlled processing machine is a portal machine tool 10 having three orthogonal axes. The machine tool 10 includes a bed 11, a work table 12 provided on the bed 11 and movable in the Y-axis direction (horizontal direction penetrating the paper surface of FIG. 1 at right angles), and a pair of left and right provided on both sides of the bed 11. and column 13, a cross rail 15 which is stretched between the column 13 and the column 14 across the bed 11, can move in the provided cross rail 15 X-axis direction (left-right horizontal direction in FIG. 1) And a ram 17 provided on the saddle 16 and movable in the Z-axis direction (vertical direction in FIG. 1).

ラム17の下端には主軸18Aを含む主軸へッド18が取り付けられる。主軸へッド18の主軸18Aにはボールエンドミル等の工具19が交換可能に装着される。ラム17には主軸18Aを回転駆動する主軸モータ20が搭載されている。   A spindle head 18 including a spindle 18A is attached to the lower end of the ram 17. A tool 19 such as a ball end mill is replaceably mounted on a main shaft 18A of the main shaft head 18. A ram 17 is equipped with a spindle motor 20 that rotates the spindle 18A.

サドル16は、X軸送りねじ21、X軸送りねじ21を駆動するX軸サーボモータ22によってX軸方向に軸送りされる。ワークテーブル12は、Y軸送りねじ(図示省略)、Y軸送りねじを駆動するY軸サーボモータ23によってY軸方向に軸送りされる。ラム17は、Z軸送りねじ24、Z軸送りねじ24を駆動するZ軸サーボモータ25によってZ軸方向に軸送りされる。 The saddle 16 is axially fed in the X-axis direction by an X-axis feed screw 21 and an X-axis servomotor 22 that drives the X-axis feed screw 21. The work table 12 is axially fed in the Y-axis direction by a Y-axis feed screw (not shown) and a Y-axis servomotor 23 that drives the Y-axis feed screw. The ram 17 is axially fed in the Z-axis direction by a Z-axis feed screw 24 and a Z-axis servomotor 25 that drives the Z-axis feed screw 24.

主軸モータ20による主軸回転、X軸サーボモータ22、Y軸サーボモータ23、Z軸サーボモータ25による各軸送りは、数値制御装置30によって制御される。   The rotation of the main shaft by the main shaft motor 20 and the respective axis feeds by the X-axis servo motor 22, the Y-axis servo motor 23, and the Z-axis servo motor 25 are controlled by the numerical controller 30.

数値制御装置30は、コンピュータ式のものであり、以下、CNC30と云う。CNC30は、解析部31と、分配部32と、送り軸指令算出部33と、実速度演算部34と、たわみ補正量算出部35と、データベース36と、送り軸指令補正部37と、各送り軸のサーボコントローラであるX軸制御部38と、Y軸制御部39と、Z軸制御部40と、主軸モータ20に主軸回転指令を出力する機械制御インタフェース部41とを有する。   The numerical control device 30 is of a computer type and is hereinafter referred to as a CNC 30. The CNC 30 includes an analysis unit 31, a distribution unit 32, a feed axis command calculation unit 33, an actual speed calculation unit 34, a deflection correction amount calculation unit 35, a database 36, a feed axis command correction unit 37, and each feed. An X-axis control unit 38, a Y-axis control unit 39, a Z-axis control unit 40, and a machine control interface unit 41 that outputs a spindle rotation command to the spindle motor 20 are included.

解析部31は、CAM50よりNCプログラムを入力し、NCプログラムを解析する。NCプログラムは、先頭行に、たわみ補正を行うか否かを宣言するGコード記述による制御モード設定行を有する。たとえば、G300であれば、たわみ補正キャンセルで、たわみ補正を行わず、G301であれば、たわみ補正オンで、たわみ補正を行う。G301である場合には、この先頭行に、たわみ補正に必要な基本情報が記述される。この記述は、たとえば、
G301,H,L,Q
ただし、H:使用工具情報(工具管理番号)
L:加工情報{切削法(走査線加工or等高線加工),加工種類
(荒加工or仕上加工)}
Q:被削材情報(被加工物の材質)
である。
The analysis unit 31 inputs an NC program from the CAM 50 and analyzes the NC program. The NC program has a control mode setting line based on a G code description that declares whether or not to perform deflection correction in the first line. For example, if G300, the deflection correction is cancelled, and the deflection correction is not performed. If G301, the deflection correction is performed when the deflection correction is on. In the case of G301, basic information necessary for deflection correction is described in the first line. This description is, for example,
G301, H, L, Q
H: Tool information (tool management number)
L: Machining information {Cutting method (scan line machining or contour machining), machining type
(Roughing or finishing)}
Q: Work material information (work material)
It is.

NCプログラムは、上述の先頭行以下に、複数個のブロックデータを有する。ブロックデータは、「G01 X,Y,Z,U,F,S」のように、各々、送り軸位置(X,Y,Z)と、各ブロックデータ毎の工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルを示す法線ベクトルUと、送り速度Fと、主軸回転数Sとが記述されている。 The NC program has a plurality of block data in the first row and below. The block data, such as “G01 X, Y, Z, U, F, S”, respectively, is the feed axis position (X, Y, Z) and the contact point between the tool and the workpiece for each block data. The normal vector U indicating the normal vector of the machined surface, feed speed F, and spindle speed S are described.

工具19と被加工物Wとの接触点Aにおける加工面の法線ベクトルUは、図3に示されているように、工具19と被加工物Wとの接触点Aから工具中心Tcに向かう方向を示すベクトルであり、CAMにおいて、CAD等の図面データの面データより算出される。法線ベクトルUは、面創成の数式より、機械三次元座標のX軸、Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義することができる。   The normal vector U of the machining surface at the contact point A between the tool 19 and the workpiece W is directed from the contact point A between the tool 19 and the workpiece W to the tool center Tc, as shown in FIG. This is a vector indicating the direction, and is calculated from surface data of drawing data such as CAD in the CAM. The normal vector U can be defined by the vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the machine three-dimensional coordinates from the surface creation formula.

解析部31は、このNCプログラムを解析し、各ブロックデータ毎に、送り軸位置(X,Y,Z)を分配部32に渡し、送り軸位置(X,Y,Z)と、送り軸位置(X,Y,Z)より決まる1ブロックの加工方向ベクトルV(図4参照)と、送り速度Fを実速度演算部34に渡し、1ブロックの加工方向ベクトルVと、加工面の法線ベクトルUと、送り速度Fと、主軸回転数Sと、加工情報Lと、被削材情報Qと、使用工具情報Hをたわみ補正量算出部35に渡し、主軸回転数Sを機械制御インタフェース部41に渡す。   The analysis unit 31 analyzes this NC program, passes the feed axis position (X, Y, Z) to the distribution unit 32 for each block data, and feed axis position (X, Y, Z) and feed axis position. One block machining direction vector V (see FIG. 4) determined by (X, Y, Z) and the feed speed F are passed to the actual speed calculator 34, and one block machining direction vector V and the normal vector of the machining surface. U, feed speed F, spindle speed S, machining information L, work material information Q, and tool information H used are passed to the deflection correction amount calculation unit 35, and the spindle speed S is transmitted to the machine control interface unit 41. To pass.

実速度演算部34は、送り軸位置(X,Y,Z)と1ブロックの加工方向ベクトルVに応じて送り速度Fに対して加減補正を行い、実速度Frを算出する。実速度演算部34は、実速度Frを、分配部32と、たわみ補正量算出部35に出力する。   The actual speed calculation unit 34 corrects and corrects the feed speed F according to the feed axis position (X, Y, Z) and the machining direction vector V of one block, and calculates the actual speed Fr. The actual speed calculation unit 34 outputs the actual speed Fr to the distribution unit 32 and the deflection correction amount calculation unit 35.

分配部32は、解析部31よりの送り軸位置(X,Y,Z)と、実速度演算部34よりの実速度Frに応じて各送り軸の1ブロックの移動量(ΔX,ΔY,ΔZ)を算出し、算出した移動量(ΔX,ΔY,ΔZ)を送り軸指令演算出部33に出力する。   The distribution unit 32 determines the movement amount (ΔX, ΔY, ΔZ) of one block of each feed shaft according to the feed shaft position (X, Y, Z) from the analysis unit 31 and the actual speed Fr from the actual speed calculation unit 34. ) And the calculated movement amounts (ΔX, ΔY, ΔZ) are output to the feed axis command calculation output unit 33.

送り軸指令演算出部33は、移動量(ΔX,ΔY,ΔZ)に基づいて送り軸指令X*,Y*,Z*を生成する。   The feed axis command calculation output unit 33 generates feed axis commands X *, Y *, Z * based on the movement amounts (ΔX, ΔY, ΔZ).

たわみ補正量算出部35は、ブロックデータ毎に、工具19と被加工物Wとの接触点Aにおける加工面の法線ベクトルVに応じた工具のたわみ補正量を算出する。   The deflection correction amount calculation unit 35 calculates the deflection correction amount of the tool according to the normal vector V of the machining surface at the contact point A between the tool 19 and the workpiece W for each block data.

たわみ補正量算出部35は、より詳細には、工具19と被加工物Wとの接触点Aにおける加工面の法線ベクトルUと、1ブロックの加工方向ベクトルVと、実速度Frと、主軸回転数Sと、加工情報Lと、被削材情報Qと、使用工具情報Hを入力し、これら情報とデータベース36に格納されている、たわみ補正量算出関数、パラメータ、使用工具データに基づいて工具たわみ補正量aを算出する。 More specifically, the deflection correction amount calculation unit 35 includes a normal vector U of the machining surface at the contact point A between the tool 19 and the workpiece W, a machining direction vector V of one block, an actual speed Fr, a spindle The rotational speed S, the machining information L, the work material information Q, and the used tool information H are input, and based on these information and the deflection correction amount calculation function, parameters, and used tool data stored in the database 36. to calculate the engineering tool was Wami correction amount a.

データベース36に格納される使用工具データは、使用工具情報Hが示す工具管理番号を検索キーとして、各工具管理番号毎に、工具の種類Tk、工具材質Tz、工具長Tla、工具突き出し長Tlb、工具径Tdを予め定義している。   The used tool data stored in the database 36 uses the tool management number indicated by the used tool information H as a search key, and for each tool management number, the tool type Tk, the tool material Tz, the tool length Tla, the tool protrusion length Tlb, The tool diameter Td is defined in advance.

加工情報Lは、切削法、すなわち、走査線加工であるか、等高線加工であるかと、加工種類、すなわち、荒加工であるか、仕上加工であるかを示す。ここでは、荒加工であるか、仕上加工であるかにより、切込量を特定する。   The processing information L indicates a cutting method, that is, scanning line processing or contour line processing, and a processing type, that is, rough processing or finishing processing. Here, the amount of cutting is specified depending on whether it is roughing or finishing.

工具たわみ補正量aの計算式は、下式により表される。 The calculation formula of the tool deflection correction amount a is expressed by the following formula.

=f(U,V,Fr,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)
ただし、f:たわみ補正量算出関数である。
a = f (U, V, Fr, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L)
Where f is a deflection correction amount calculation function.

工具たわみ補正量aは、各送り軸のたわみ補正Lx、Ly、Lzよりなり、(V,U,Fr,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)は、すべて、ブロックデータ実行による切削加工時における工具の径方向たわみ量を決定するファクタである。 The tool deflection correction amount a is made up of deflection correction amounts Lx, Ly, and Lz for each feed axis, and (V, U, Fr, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) are all executed as block data. This is a factor for determining the amount of deflection in the radial direction of the tool at the time of cutting by.

工具たわみ補正量a=f(V,U,Fr,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)による工具たわみ補正は、実験計測、経験則等によって同定された演算式により算出することも、データベース36に格納された径方向たわみ量決定ファクタ毎の各種パラメータを参照して算出することもできる。 Tool deflection compensation amount a = f (V, U, Fr, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) Tool deflection compensation amount by the calculated experimentally measured, arithmetic expressions identified by heuristics, etc. It is also possible to calculate with reference to various parameters for each radial deflection amount determination factor stored in the database 36.

送り軸指令補正部37は、送り軸位置補正部であり、送り軸指令算出部33より送り軸指令X*,Y*,Z*を、たわみ補正量算出部35より工具たわみ補正量a=(Lx、Ly、Lz)を入力し、各送り軸の送り軸指令X*,Y*,Z*を、各送り軸の工具たわみ補正Lx、Ly、Lzに応じて補正する。送り軸指令補正部37は、補正された送り軸指令X*,Y*,Z*を、軸制御部38、Y軸制御部39、Z軸制御部40の各々に出力する。 The feed axis command correction unit 37 is a feed axis position correction unit, and feed axis commands X *, Y *, and Z * from the feed axis command calculation unit 33, and tool deflection correction amount a = () from the deflection correction amount calculation unit 35. Lx, Ly, Lz) is input, and the feed axis commands X *, Y *, Z * of each feed axis are corrected according to the tool deflection correction amounts Lx, Ly, Lz of each feed axis. The feed axis command correction unit 37 outputs the corrected feed axis commands X *, Y *, and Z * to each of the X axis control unit 38, the Y axis control unit 39, and the Z axis control unit 40.

これにより、工具19の径方向のたわみ量に応じて補正された送り軸指令X*,Y*,Z*によって形状加工が行われ、工具の径方向のたわみによる座標位置誤差がキャンセルされ、工具中心軸線を加工面の法線方向に向ける5軸制御を行うことなく、3軸制御で、高速度の高精度な形状加工が行われる。   Thereby, shape processing is performed by the feed axis commands X *, Y *, Z * corrected according to the radial deflection amount of the tool 19, the coordinate position error due to the radial deflection of the tool is canceled, and the tool High-speed and high-precision shape processing is performed by three-axis control without performing five-axis control in which the central axis is directed in the normal direction of the processing surface.

つぎに、この発明によるNCプログラム作成装置の一つの実施形態を、図5を参照して説明する。   Next, one embodiment of an NC program creation device according to the present invention will be described with reference to FIG.

NCプログラム作成装置60は、CAMのような自動プログラミング装置であり、図1に示されているような直交3軸加工機を用いて形状加工を行う数値制御装置のNCプログラムを作成する。   The NC program creation device 60 is an automatic programming device such as a CAM, and creates an NC program of a numerical control device that performs shape machining using an orthogonal three-axis machining machine as shown in FIG.

NCプログラム作成装置60は、NCブロックデータ作成部61と、法線ベクトル算出部62と、加工方向ベクトル算出部63と、たわみ補正量算出部64と、データベース65と、出力用NCブロックデータ作成部66とを含む。   The NC program creation device 60 includes an NC block data creation unit 61, a normal vector calculation unit 62, a machining direction vector calculation unit 63, a deflection correction amount calculation unit 64, a database 65, and an output NC block data creation unit. 66.

NCブロックデータ作成部61は、CADデータ等の図形データと、キーボード67等によるユーザ入力の送り速度F、主軸回転数S、加工情報L、被削材情報Q、使用工具情報Hなどから、Gコード、送り軸位置(X,Y,Z)を含むNCブロックデータを作成する。   The NC block data creation unit 61 uses G data from CAD data and the like, G feed from a user input speed F, spindle rotation speed S, machining information L, work material information Q, tool information H, etc. NC block data including code and feed axis position (X, Y, Z) is created.

法線ベクトル算出部62は、CADデータ等の図形データとNCブロックデータから、各NCブロックデータ毎の工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルUを算出する。   The normal vector calculation unit 62 calculates the normal vector U of the machining surface at the contact point between the tool and the workpiece for each NC block data from the graphic data such as CAD data and the NC block data.

前述した図3に示されているように、工具19と被加工物Wとの接触点Aにおける加工面の法線ベクトルUは、工具19と被加工物Wとの接触点Aから工具中心Tcに向かう方向を示すベクトルであり、図面データの面データより面創成の数式よって算出される。この法線ベクトルUも、機械三次元座標のX軸、Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義する。   As shown in FIG. 3 described above, the normal vector U of the machining surface at the contact point A between the tool 19 and the workpiece W is expressed by the tool center Tc from the contact point A between the tool 19 and the workpiece W. Is a vector indicating the direction toward the surface, and is calculated from the surface data of the drawing data by a surface creation formula. This normal vector U is also defined by vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the machine three-dimensional coordinates.

加工方向ベクトル算出部63は、NCブロックデータ作成部61が作成したNCブロックデータの送り軸位置(X,Y,Z)より1ブロックの加工方向ベクトルVを算出する。   The machining direction vector calculation unit 63 calculates a machining direction vector V for one block from the feed axis position (X, Y, Z) of the NC block data created by the NC block data creation unit 61.

たわみ補正量算出部64は、法線ベクトル算出部62によって算出された法線ベクトルUに応じた工具たわみ補正量を算出する。 Deflection correction amount calculation unit 64 calculates the Wami correction amount a was the engineering tool according to the normal vector U calculated by the vector generator 62.

たわみ補正量算出部64は、より詳細には、法線ベクトル算出部62により算出された工具19と被加工物Wとの接触点Aにおける加工面の法線ベクトルUと、加工方向ベクトル算出部63により算出された1ブロックの加工方向ベクトルVと、キーボード67等によるユーザ入力の送り速度F、主軸回転数S、加工情報L、被削材情報Q、使用工具情報Hを取り込み、これら情報とデータベース65に格納されている、たわみ補正量算出関数、パラメータ、使用工具データに基づいて工具たわみ補正量aを算出する。 More specifically, the deflection correction amount calculation unit 64 includes a normal vector U of the machining surface at the contact point A between the tool 19 and the workpiece W calculated by the normal vector calculation unit 62, and a machining direction vector calculation unit. The processing direction vector V of one block calculated by 63, the feed speed F of the user input from the keyboard 67, the spindle rotation speed S, the processing information L, the work material information Q, and the tool information H to be used are fetched. stored in the database 65, the deflection correction calculation function, parameter, and calculates the Wami correction amount a was Engineering tools based on the use the tool data.

データベース65に格納される使用工具データは、使用工具情報Hが示す工具管理番号を検索キーとして、各工具管理番号毎に、工具の種類Tk、工具材質Tz、工具長Tla、工具突き出し長Tlb、工具径Tdを予め定義している。   The used tool data stored in the database 65 uses the tool management number indicated by the used tool information H as a search key, and for each tool management number, the tool type Tk, the tool material Tz, the tool length Tla, the tool protrusion length Tlb, The tool diameter Td is defined in advance.

加工情報Lは、切削法、すなわち、走査線加工であるか、等高線加工であるかと、加工種類、すなわち、荒加工であるか、仕上加工であるかを示す。ここでは、荒加工であるか、仕上加工であるかにより、切込量を特定する。   The processing information L indicates a cutting method, that is, scanning line processing or contour line processing, and a processing type, that is, rough processing or finishing processing. Here, the amount of cutting is specified depending on whether it is roughing or finishing.

工具たわみ補正量aの計算式は、下式により表される。 The calculation formula of the tool deflection correction amount a is expressed by the following formula.

=f(U,V,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)
ただし、f:たわみ補正量算出関数である。
a = f (U, V, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L)
Where f is a deflection correction amount calculation function.

工具たわみ補正量aは、各送り軸の工具たわみ補正Lx、Ly、Lzよりなり、(V,U,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)は、すべて、ブロックデータ実行による切削加工時における工具の径方向たわみ量を決定するファクタである。 The tool deflection correction amount a is composed of tool deflection correction amounts Lx, Ly, and Lz of each feed axis, and (V, U, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) are all block data. This is a factor for determining the radial deflection amount of the tool at the time of cutting by execution.

工具たわみ補正量a=f(V,U,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)による工具たわみ補正は、実験計測、経験則等によって同定された演算式により算出することも、データベース65に格納された径方向たわみ量決定ファクタ毎の各種パラメータを参照して算出することもできる。 Tool deflection compensation amount a = f (V, U, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) Tool deflection compensation amount by the calculated experimentally measured, arithmetic expressions identified by heuristics, etc. It is also possible to calculate with reference to various parameters for each radial deflection amount determination factor stored in the database 65.

出力用NCブロックデータ作成部66は、NCブロックデータ作成部61が作成したNCブロックデータの送り軸位置(X,Y,Z)を、たわみ補正量算出部64により算出された各送り軸の工具たわみ補正Lx、Ly、Lzによって補正し、出力用のNCブロックデータを作成する。 The output NC block data creation unit 66 uses the feed axis position (X, Y, Z) of the NC block data created by the NC block data creation unit 61 to calculate the tool for each feed axis calculated by the deflection correction amount calculation unit 64. Correction is made by the deflection correction amounts Lx, Ly, and Lz, and NC block data for output is created.

出力用のNCブロックデータによるNCプログラムによって形状加工を行うことにより、汎用の直交3軸の数値制御加工機による形状加工において、工具の径方向のたわみによる座標位置誤差をキャンセルでき、工具中心軸線を加工面の法線方向に向ける5軸制御を行うことなく、3軸制御で、高速度の高精度な形状加工を行うことができる。   By performing shape processing using an NC program based on NC block data for output, coordinate position errors due to deflection in the radial direction of the tool can be canceled in shape processing using a general-purpose orthogonal 3-axis numerically controlled processing machine. High-speed and high-precision shape processing can be performed by three-axis control without performing five-axis control directed in the normal direction of the processing surface.

上述したNCプログラム作成装置60は、コンピュータがシステムプログラムを実行することにより具現される。そして、この発明によるNCプログラム作成のプログラムは、CAM用ソフトウェアであり、コンピュータに、図形データから送り軸位置情報を含むNCブロックデータを作成する手順と、図形データから各NCブロックデータ毎の工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルを算出する手順と、算出された前記法線ベクトルに応じた工具のたわみ補正量を算出する手順と、算出された前記工具たわみ補正量に応じて前記NCブロックデータの送り軸位置情報を補正し、出力用のNCブロックデータを作成する手順を実行させる。   The NC program creation device 60 described above is implemented by a computer executing a system program. An NC program creation program according to the present invention is CAM software, and a procedure for creating NC block data including feed axis position information from graphic data in a computer, a tool for each NC block data from graphic data, and The procedure for calculating the normal vector of the machining surface at the contact point with the workpiece, the procedure for calculating the tool deflection correction amount according to the calculated normal vector, and the calculated tool deflection correction amount. In response, the feed axis position information of the NC block data is corrected, and a procedure for creating NC block data for output is executed.

このNCプログラム作成プログラムにおけるたわみ補正量を算出する手順は、前記加工面の法線ベクトルと、1ブロックの加工方向ベクトル、送り速度、切込量、主軸回転数、切削法、工具の種類、工具材質、工具長、工具突き出し長、工具径、被加工物の材質の少なくとも一つの組み合わせ、あるいは、それら複数個の組み合わせにより、たわみ補正量を算出する。   The procedure for calculating the deflection correction amount in this NC program creation program is as follows: the normal vector of the machining surface, the machining direction vector of one block, the feed speed, the cutting depth, the spindle rotation speed, the cutting method, the tool type, the tool The deflection correction amount is calculated from at least one combination of a material, a tool length, a tool protrusion length, a tool diameter, and a workpiece material, or a combination thereof.

つぎに、この発明によるNCプログラム作成装置の他の実施形態を、図6を参照して説明する。   Next, another embodiment of the NC program creating device according to the present invention will be described with reference to FIG.

この実施形態のNCプログラム作成装置70も、CAMのような自動プログラミング装置であり、図1に示されているような直交3軸加工機を用いて形状加工を行う数値制御装置のNCプログラムを作成する。   The NC program creation device 70 of this embodiment is also an automatic programming device such as CAM, and creates an NC program for a numerical control device that performs shape machining using an orthogonal three-axis machining machine as shown in FIG. To do.

NCプログラム作成装置70は、多面体近似モデル作成部71と、法線ベクトル算出部72と、たわみ補正量算出部73と、データベース74と、補正多面体近似モデル作成部75と、NCブロックデータ作成部76とを有する。   The NC program creating device 70 includes a polyhedral approximate model creating unit 71, a normal vector calculating unit 72, a deflection correction amount calculating unit 73, a database 74, a corrected polyhedral approximate model creating unit 75, and an NC block data creating unit 76. And have.

多面体近似モデル作成部71は、CADデータ等の図形データよりポリゴン等による多面体近似モデル(3次元モデル)を作成する。   The polyhedral approximate model creation unit 71 creates a polyhedral approximate model (three-dimensional model) using polygons or the like from graphic data such as CAD data.

法線ベクトル算出部72は、多面体近似モデル作成部71によって作成された多面体近似モデルの各面の法線ベクトルUaを算出する。この法線ベクトルUaは、多面体近似モデルの各面の面データより面創成の数式よって算出される。この法線ベクトルUaも、機械三次元座標のX軸、Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義する。   The normal vector calculation unit 72 calculates the normal vector Ua of each surface of the polyhedral approximate model created by the polyhedral approximate model creation unit 71. This normal vector Ua is calculated from the surface data of each surface of the polyhedral approximate model by a surface creation formula. This normal vector Ua is also defined by vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the machine three-dimensional coordinates.

たわみ補正量算出部73は、法線ベクトル算出部72により算出された多面体近似モデルの各面の法線ベクトルUaに応じた工具たわみ補正量を、前記多面体近似モデルの各面毎に算出する。 Deflection correction amount calculation unit 73, the Wami correction amount a was the engineering tool according to the normal vector Ua of each face of the polyhedral approximation model calculated by the vector generator 72, each surface of the polyhedral approximation model To calculate.

たわみ補正量算出部73は、より詳細には、法線ベクトル算出部72により算出された多面体近似モデルの各面の法線ベクトルUaと、キーボード77等によるユーザ入力の送り速度F、主軸回転数S、加工情報L、被削材情報Q、使用工具情報Hを取り込み、これら情報とデータベース74に格納されている、たわみ補正量算出関数、パラメータ、使用工具データに基づいて工具たわみ補正量aを算出する。 More specifically, the deflection correction amount calculation unit 73 includes the normal vector Ua of each surface of the polyhedral approximate model calculated by the normal vector calculation unit 72, the feed speed F input by the user using the keyboard 77 and the like, and the spindle rotation speed. S, processing information L, workpiece information Q, captures use tool information H, stored in these information and database 74, the deflection correction calculation function, parameter, Wami correction was Engineering tools based on the use tool data The amount a is calculated.

データベース74に格納される使用工具データは、使用工具情報Hが示す工具管理番号を検索キーとして、各工具管理番号毎に、工具の種類Tk、工具材質Tz、工具長Tla、工具突き出し長Tlb、工具径Tdを予め定義している。   The used tool data stored in the database 74 uses the tool management number indicated by the used tool information H as a search key, and for each tool management number, the tool type Tk, the tool material Tz, the tool length Tla, the tool protrusion length Tlb, The tool diameter Td is defined in advance.

加工情報Lは、切削法、すなわち、走査線加工であるか、等高線加工であるかと、加工種類、すなわち、荒加工であるか、仕上加工であるかを示す。ここでは、荒加工であるか、仕上加工であるかにより、切込量を特定する。   The processing information L indicates a cutting method, that is, scanning line processing or contour line processing, and a processing type, that is, rough processing or finishing processing. Here, the amount of cutting is specified depending on whether it is roughing or finishing.

工具たわみ補正量aの計算式は、下式により表される。 The calculation formula of the tool deflection correction amount a is expressed by the following formula.

=f(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)
ただし、f:たわみ補正量算出関数である。
a = f (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L)
Where f is a deflection correction amount calculation function.

工具たわみ補正量aは、各送り軸の工具たわみ補正Lx、Ly、Lzよりなり、(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)は、すべて、ブロックデータ実行による切削加工時における工具の径方向たわみ量を決定するファクタである。 The tool deflection correction amount a is composed of tool deflection correction amounts Lx, Ly, and Lz of each feed axis, and (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) are all due to execution of block data. This is a factor that determines the radial deflection amount of the tool during cutting.

工具たわみ補正量a=f(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)によるた工具わみ補正は、実験計測、経験則等によって同定された演算式により算出することも、データベース74に格納された径方向たわみ量決定ファクタ毎の各種パラメータを参照して算出することもできる。 Tool Wami correction amount by the tool deflection correction amount a = f (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) is calculated by experiment measurements, arithmetic expressions identified by heuristics, etc. It is also possible to calculate with reference to various parameters for each radial deflection amount determination factor stored in the database 74.

補正多面体近似モデル作成部75は、たわみ補正量算出部73により算出された工具たわみ補正量に応じ、工具たわみをキャンセルする形状に補正した補正多面体近似モデルを作成する。この補正多面体近似モデルもポリゴン等による3次元モデルである。 The corrected polyhedron approximate model creation unit 75 creates a corrected polyhedron approximation model that has been corrected to a shape that cancels tool deflection in accordance with the tool deflection correction amount a calculated by the deflection correction amount calculation unit 73. This corrected polyhedron approximation model is also a three-dimensional model using polygons or the like.

NCブロックデータ作成部76は、補正多面体近似モデル作成部75により作成された補正多面体近似モデルから送り軸位置情報を含む各NCブロックデータを作成する。   The NC block data creating unit 76 creates each NC block data including feed axis position information from the corrected polyhedral approximate model created by the corrected polyhedral approximate model creating unit 75.

これにより、NCブロックデータ作成部76が作成したNCブロックデータによるNCプログラムによって形状加工を行うことにより、汎用の直交3軸の数値制御加工機による形状加工において、工具の径方向のたわみによる座標位置誤差をキャンセルでき、工具中心軸線を加工面の法線方向に向ける5軸制御を行うことなく、3軸制御で、高速度の高精度な形状加工を行うことができる
上述したNCプログラム作成装置70も、コンピュータがシステムプログラムを実行することにより具現される。そして、この発明によるNCプログラム作成のプログラムも、CAM用ソフトウェアであり、コンピュータに、図形データより多面体近似モデルを作成する手順と、前記多面体近似モデルの各面の法線ベクトルを算出する手順と、算出された前記多面体近似モデルの各面の法線ベクトルに応じた工具のたわみ補正量を算出する手順と、算出された前記工具たわみ補正量に応じて補正した補正多面体近似モデルを作成する手順と、作成された補正多面体近似モデルから送り軸位置情報を含むNCブロックデータを作成する手順を実行させる。
As a result, by performing shape machining by the NC program based on the NC block data created by the NC block data creation unit 76, the coordinate position due to deflection in the radial direction of the tool in shape machining by a general-purpose orthogonal three-axis numerically controlled machining machine The error can be canceled, and high-speed and high-precision shape machining can be performed by 3-axis control without performing 5-axis control in which the tool center axis is directed in the normal direction of the machining surface .
The NC program creation device 70 described above is also realized by a computer executing a system program. The NC program creation program according to the present invention is also CAM software, a procedure for creating a polyhedral approximate model from graphic data in a computer, a procedure for calculating a normal vector of each surface of the polyhedral approximate model, A procedure for calculating the deflection correction amount of the tool according to the normal vector of each surface of the calculated polyhedral approximation model, and a procedure for creating a corrected polyhedral approximation model corrected according to the calculated tool deflection correction amount; Then, a procedure for creating NC block data including feed axis position information from the created corrected polyhedral approximate model is executed.

このNCプログラム作成プログラムにおけるたわみ補正量を算出する手順は、前記多面体近似モデルの各面の法線ベクトルと、送り速度、切込量、主軸回転数、切削法、工具の種類、工具材質、工具長、工具突き出し長、工具径、被加工物の材質の少なくとも一つの組み合わせ、あるいは、それら複数個の組み合わせにより、たわみ補正量を算出する。   The procedure for calculating the deflection correction amount in this NC program creation program is as follows: the normal vector of each surface of the polyhedral approximation model, feed rate, depth of cut, spindle speed, cutting method, tool type, tool material, tool The deflection correction amount is calculated by a combination of at least one of the length, the tool protrusion length, the tool diameter, and the material of the workpiece, or a combination thereof.

つぎに、この発明によるNCプログラム作成装置の他の実施形態を、図7を参照して説明する。   Next, another embodiment of the NC program creation device according to the present invention will be described with reference to FIG.

この実施形態のNCプログラム作成装置80も、CAMのような自動プログラミング装置であり、図1に示されているような直交3軸加工機を用いて形状加工を行う数値制御装置のNCプログラムを作成する。   The NC program creation device 80 of this embodiment is also an automatic programming device such as CAM, and creates an NC program for a numerical control device that performs shape machining using an orthogonal three-axis machining machine as shown in FIG. To do.

NCプログラム作成装置80は、面モデル作成部81と、法線ベクトル算出部82と、たわみ補正量算出部83と、データベース84と、補正面モデル作成部85と、NCブロックデータ作成部86とを有する。   The NC program creation device 80 includes a surface model creation unit 81, a normal vector calculation unit 82, a deflection correction amount calculation unit 83, a database 84, a correction surface model creation unit 85, and an NC block data creation unit 86. Have.

面モデル作成部81は、CADデータ等の図形データより面モデルを作成する。   The surface model creation unit 81 creates a surface model from graphic data such as CAD data.

法線ベクトル算出部82は、面モデル作成部81によって作成された面モデルの各面の法線ベクトルUaを算出する。この法線ベクトルUaは、面モデルの各面の面データより面創成の数式よって算出される。この法線ベクトルUaも、機械三次元座標のX軸、Y軸、Z軸の各軸方向のベクトルi、j、kによって定義する。   The normal vector calculation unit 82 calculates the normal vector Ua of each surface of the surface model created by the surface model creation unit 81. This normal vector Ua is calculated from the surface data of each surface of the surface model by a surface creation formula. This normal vector Ua is also defined by vectors i, j, and k in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the machine three-dimensional coordinates.

たわみ補正量算出部83は、法線ベクトル算出部82により算出された面モデルの各面の法線ベクトルUaに応じた工具たわみ補正量を、前記面モデルの各面毎に算出する。 Deflection correction amount calculation unit 83, the Wami correction amount a was the engineering tool according to the normal vector Ua of each surface of the calculated surface model by the vector generator 82, calculated per each side of the plane model To do.

たわみ補正量算出部83は、より詳細には、法線ベクトル算出部82により算出された面モデルの各面の法線ベクトルUaと、キーボード87等によるユーザ入力の送り速度F、主軸回転数S、加工情報L、被削材情報Q、使用工具情報Hを取り込み、これら情報とデータベース74に格納されている、たわみ補正量算出関数、パラメータ、使用工具データに基づいて工具たわみ補正量aを算出する。 More specifically, the deflection correction amount calculation unit 83 includes the normal vector Ua of each surface of the surface model calculated by the normal vector calculation unit 82, the feed speed F input by the keyboard 87 and the like, and the spindle rotation speed S. , processing information L, workpiece information Q, captures use tool information H, stored in these information and database 74, the deflection correction calculation function, parameter, Wami correction was Engineering tools based on the use tool data a is calculated.

データベース84に格納される使用工具データは、使用工具情報Hが示す工具管理番号を検索キーとして、各工具管理番号毎に、工具の種類Tk、工具材質Tz、工具長Tla、工具突き出し長Tlb、工具径Tdを予め定義している。   The used tool data stored in the database 84 uses the tool management number indicated by the used tool information H as a search key, and for each tool management number, the tool type Tk, the tool material Tz, the tool length Tla, the tool protrusion length Tlb, The tool diameter Td is defined in advance.

加工情報Lは、切削法、すなわち、走査線加工であるか、等高線加工であるかと、加工種類、すなわち、荒加工であるか、仕上加工であるかを示す。ここでは、荒加工であるか、仕上加工であるかにより、切込量を特定する。   The processing information L indicates a cutting method, that is, scanning line processing or contour line processing, and a processing type, that is, rough processing or finishing processing. Here, the amount of cutting is specified depending on whether it is roughing or finishing.

工具たわみ補正量aの計算式は、下式により表される。 The calculation formula of the tool deflection correction amount a is expressed by the following formula.

=f(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)
ただし、f:たわみ補正量算出関数である。
a = f (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L)
Where f is a deflection correction amount calculation function.

工具たわみ補正量aは、各送り軸の工具たわみ補正Lx、Ly、Lzよりなり、(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)は、すべて、ブロックデータ実行による切削加工時における工具の径方向たわみ量を決定するファクタである。 The tool deflection correction amount a is composed of tool deflection correction amounts Lx, Ly, and Lz of each feed axis, and (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) are all due to execution of block data. This is a factor that determines the radial deflection amount of the tool during cutting.

工具たわみ補正量a=f(Ua,F,S、Tk,Tz,Tla、Tlb,Td,L)による工具たわみ補正は、実験計測、経験則等によって同定された演算式により算出することも、データベース84に格納された径方向たわみ量決定ファクタ毎の各種パラメータを参照して算出することもできる。 Tool deflection correction amount a = f (Ua, F, S, Tk, Tz, Tla, Tlb, Td, L) The tool deflection correction amount may be calculated by an arithmetic expression identified by experimental measurement, empirical rule, or the like. It can also be calculated with reference to various parameters for each radial deflection amount determination factor stored in the database 84.

補正面モデル作成部85は、たわみ補正量算出部83により算出された工具たわみ補正量に応じ、工具たわみをキャンセルする形状に補正した補正面モデルを作成する。 The correction surface model creation unit 85 creates a correction surface model that has been corrected to a shape that cancels tool deflection in accordance with the tool deflection correction amount a calculated by the deflection correction amount calculation unit 83.

NCブロックデータ作成部86は、補正面モデル作成部85により作成された補正面モデルから送り軸位置情報を含む各NCブロックデータを作成する。   The NC block data creation unit 86 creates each NC block data including feed axis position information from the correction surface model created by the correction surface model creation unit 85.

これにより、NCブロックデータ作成部86が作成したNCブロックデータによるNCプログラムによって形状加工を行うことにより、汎用の直交3軸の数値制御加工機による形状加工において、工具の径方向のたわみによる座標位置誤差をキャンセルでき、工具中心軸線を加工面の法線方向に向ける5軸制御を行うことなく、3軸制御で、高速度の高精度な形状加工を行うことができる
上述したNCプログラム作成装置80も、コンピュータがシステムプログラムを実行することにより具現される。そして、この発明によるNCプログラム作成のプログラムも、CAM用ソフトウェアであり、コンピュータに、図形データより面モデルを作成する手順と、前記面モデルの各面の法線ベクトルを算出する手順と、算出された前記面モデルの各面の法線ベクトルに応じた工具のたわみ補正量を算出する手順と、算出された前記工具たわみ補正量に応じて補正した補正面モデルを作成する手順と、作成された補正面モデルから送り軸位置情報を含むNCブロックデータを作成する手順を実行させる。
Thus, by performing shape processing by the NC program based on the NC block data created by the NC block data creation unit 86, the coordinate position due to the deflection in the radial direction of the tool in shape machining by a general-purpose orthogonal three-axis numerically controlled processing machine The error can be canceled, and high-speed and high-precision shape machining can be performed by 3-axis control without performing 5-axis control in which the tool center axis is directed in the normal direction of the machining surface .
The NC program creation device 80 described above is also realized by a computer executing a system program. The NC program creation program according to the present invention is also CAM software, and includes a procedure for creating a surface model from graphic data and a procedure for calculating a normal vector of each surface of the surface model. A procedure for calculating a deflection correction amount of the tool according to the normal vector of each surface of the surface model, a procedure for creating a correction surface model corrected according to the calculated tool deflection correction amount, and A procedure for creating NC block data including feed axis position information from the correction surface model is executed.

このNCプログラム作成プログラムにおけるたわみ補正量を算出する手順は、前記面モデルの各面の法線ベクトルと、送り速度、切込量、主軸回転数、切削法、工具の種類、工具材質、工具長、工具突き出し長、工具径、被加工物の材質の少なくとも一つの組み合わせ、あるいは、それら複数個の組み合わせにより、たわみ補正量を算出する。   The procedure for calculating the deflection correction amount in this NC program creation program is as follows: normal vector of each surface of the surface model, feed rate, depth of cut, spindle speed, cutting method, tool type, tool material, tool length The deflection correction amount is calculated from at least one combination of the tool protrusion length, the tool diameter, and the material of the workpiece, or a combination thereof.

なお、この発明によるNCプログラム作成のプログラムは、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行され、またこのプログラムは、上述のような記録媒体を介してインターネット等のネットワークを介して配布することもできる。   The NC program creation program according to the present invention is recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a floppy (registered trademark) disk, a CD-ROM, an MO, and a DVD, and is read from the recording medium by the computer. The program is executed and can also be distributed via a network such as the Internet via the recording medium as described above.

この発明による形状加工方法の実施に使用される直交3軸の数値制御加工機の一つの実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the orthogonal three-axis numerical control processing machine used for implementation of the shape processing method by this invention. この発明による形状加工方法の実施に使用される数値制御装置の一つの実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the numerical control apparatus used for implementation of the shape processing method by this invention. 工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the normal vector of the processing surface in the contact point of a tool and a workpiece. 工具と被加工物との接触点における加工面の法線ベクトルと1ブロックの加工方向ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the normal vector of the processing surface in the contact point of a tool and a workpiece, and the processing direction vector of 1 block. この発明によるNCプログラム作成装置の一つの実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of NC program creation apparatus by this invention. この発明によるNCプログラム作成装置の他の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows other embodiment of the NC program creation apparatus by this invention. この発明によるNCプログラム作成装置の他の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows other embodiment of the NC program creation apparatus by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 工作機械
11 ベッド
12 ワークテーブル
15 クロスレール
16 サドル
17 ラム
18 主軸へッド
19 工具
20 主軸モータ
22 X軸サーボモータ
23 Y軸サーボモータ
25 Z軸サーボモータ
30 数値制御装置(CNC)
31 解析部
32 分配部
33 送り軸指令算出部
34 実速度演算部
35 たわみ補正量算出部
36 データベース
37 送り軸指令補正部
38 X軸制御部
39 Y軸制御部
40 Z軸制御部
41 機械制御インタフェース部
50 CAM
60 NCプログラム作成装置
61 NCブロックデータ作成部
62 法線ベクトル算出部
63 加工方向ベクトル算出部
64 たわみ補正量算出部
65 データベース
66 出力用NCブロックデータ作成部
67 キーボード
70 NCプログラム作成装置
71 多面体近似モデル作成部
72 法線ベクトル算出部
73 たわみ補正量算出部
74 データベース
75 補正多面体近似モデル作成部
76 NCブロックデータ作成部
77 キーボード
80 NCプログラム作成装置
81 面モデル作成部
82 法線ベクトル算出部
83 たわみ補正量算出部
84 データベース
85 補正面モデル作成部
86 NCブロックデータ作成部
87 キーボード
10 machine tools 11 beds 12 work tables
15 Cross rail 16 Saddle 17 Ram 18 Spindle head 19 Tool 20 Spindle motor 22 X-axis servo motor 23 Y-axis servo motor 25 Z-axis servo motor 30 Numerical controller (CNC)
31 Analysis Unit 32 Distribution Unit 33 Feed Axis Command Calculation Unit 34 Actual Speed Calculation Unit 35 Deflection Correction Amount Calculation Unit 36 Database 37 Feed Axis Command Correction Unit 38 X Axis Control Unit 39 Y Axis Control Unit 40 Z Axis Control Unit 41 Machine Control Interface 50 CAM
60 NC program creation device 61 NC block data creation unit 62 Normal vector calculation unit 63 Machining direction vector calculation unit 64 Deflection correction amount calculation unit 65 Database 66 NC block data creation unit for output 67 Keyboard 70 NC program creation device 71 Polyhedral approximation model Creation unit 72 Normal vector calculation unit 73 Deflection correction amount calculation unit 74 Database 75 Correction polyhedron approximate model creation unit 76 NC block data creation unit 77 Keyboard 80 NC program creation device 81 Plane model creation unit 82 Normal vector calculation unit 83 Deflection correction Quantity calculation unit 84 Database 85 Correction surface model creation unit 86 NC block data creation unit 87 Keyboard

Claims (3)

直交3軸の数値制御加工機を用いて形状加工を行う加工方法において、
送り軸位置情報と送り速度とを含む各ブロックデータ毎に、工具と被加工物との接触点における加工面の加工方向ベクトルと、法線ベクトルを示す法線ベクトル情報とが記述されたNCプログラムを用い、
前記NCプログラムを各ブロックデータ毎に解析し、
解析した各ブロックデータ毎の送り軸位置と、前記送り速度に対して前記加工方向ベクトルに応じて加減補正を行ってベクトル合成される実速度を算出し、
解析した各ブロックデータ毎に、実験計測値及び経験則値によって同定された算出式に基づき、前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量を算出し、
算出された工具たわみ補正量に応じて送り軸位置を補正し、
前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量は、前記加工面の法線ベクトルと、1ブロックの加工方向ベクトルと、実速度と、切込量と、主軸回転数と、切削法と、工具の種類と、工具材質と、工具長と、工具突き出し長と、工具径と、被加工物の材質とにより決定する形状加工方法。
In a processing method for performing shape processing using an orthogonal three-axis numerically controlled processing machine,
NC program in which for each block data including feed axis position information and feed speed, the machining direction vector of the machining surface at the contact point between the tool and the workpiece and normal vector information indicating the normal vector are described. Use
Parses the NC program for each block data,
A feed shaft position of each block data analyzed by performing acceleration correction depending on the working direction vector with respect to the feed rate to calculate the actual speed is the vector synthesis,
For each analyzed block data, based on the calculation formula identified by the experimental measurement value and the empirical value, calculate the tool deflection correction amount according to the normal vector of the machining surface,
Correct the feed axis position according to the calculated tool deflection correction amount,
The amount of tool deflection correction according to the normal vector of the machining surface includes the normal vector of the machining surface, the machining direction vector of one block, the actual speed, the cutting depth, the spindle speed, and the cutting method. Shape processing method determined by the type of tool, tool material, tool length, tool protrusion length, tool diameter, and workpiece material.
直交3軸加工機用の数値制御装置において、
送り軸位置情報と送り速度とを含む各ブロックデータ毎に、工具と被加工物との接触点における加工面の加工方向ベクトルと、法線ベクトルを示す法線ベクトル情報とが記述されたNCプログラムを各ブロックデータ毎に解析する解析部と、
前記解析部により解析された各ブロックデータ毎の送り軸位置と、前記送り速度に対して前記加工方向ベクトルに応じて加減補正を行って実速度を算出する実速度演算部と、
前記解析部により解析された各ブロックデータ毎に、実験計測値及び経験則値によって同定された算出式に基づき、前記加工面の法線ベクトルに応じた工具たわみ補正量を算出するたわみ補正量算出部と、
前記たわみ補正量算出部によって算出された工具たわみ補正量に応じて送り軸位置を補正する送り軸位置補正部と、
を備えており、
前記たわみ補正量算出部は、前記加工面の法線ベクトルと、1ブロックの加工方向ベクトルと、実速度と、切込量と、主軸回転数と、切削法と、工具の種類と、工具材質と、工具長と、工具突き出し長と、工具径と、被加工物の材質とにより、前記たわみ補正量を算出する数値制御装置。
In a numerical controller for an orthogonal three-axis machine,
NC program in which for each block data including feed axis position information and feed speed, the machining direction vector of the machining surface at the contact point between the tool and the workpiece and normal vector information indicating the normal vector are described. and an analysis unit for analysis for each block data,
A feed shaft position of each block data analyzed by the analysis unit, and the actual speed calculation unit for calculating and said performing to best match with acceleration correction processing direction vector actual speed relative to the feed rate,
Deflection correction calculation for calculating the tool deflection correction amount according to the normal vector of the machining surface based on the calculation formula identified by the experimental measurement value and the empirical rule value for each block data analyzed by the analysis unit And
A feed axis position correction unit that corrects the feed axis position according to the tool deflection correction amount calculated by the deflection correction amount calculation unit;
With
The deflection correction amount calculation unit includes a normal vector of the machining surface, a machining direction vector of one block, an actual speed, a cutting amount, a spindle rotation speed, a cutting method, a tool type, and a tool material. And a numerical control device that calculates the deflection correction amount based on the tool length, the tool protrusion length, the tool diameter, and the material of the workpiece.
請求項2記載の数値制御装置を有する工作機械。   A machine tool comprising the numerical control device according to claim 2.
JP2003387871A 2003-11-18 2003-11-18 Shape processing method, numerical control device, and machine tool Expired - Lifetime JP4778675B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003387871A JP4778675B2 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Shape processing method, numerical control device, and machine tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003387871A JP4778675B2 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Shape processing method, numerical control device, and machine tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005144620A JP2005144620A (en) 2005-06-09
JP4778675B2 true JP4778675B2 (en) 2011-09-21

Family

ID=34695105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003387871A Expired - Lifetime JP4778675B2 (en) 2003-11-18 2003-11-18 Shape processing method, numerical control device, and machine tool

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4778675B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369407A (en) * 2015-12-24 2018-08-03 三菱电机株式会社 Cutter path correcting device and cutter path modification method

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910369B1 (en) * 2016-04-29 2018-10-23 건국대학교 산학협력단 Apparatus and method for processing of inserts
JP7219555B2 (en) * 2018-06-04 2023-02-08 株式会社日立製作所 NC program conversion processing method and processing system
DE112020002112T5 (en) 2019-04-26 2022-01-27 Shibaura Machine Co., Ltd. Process and device for processing workpieces
JP7194707B2 (en) * 2019-04-26 2022-12-22 芝浦機械株式会社 Work processing method and work processing machine
JP7253995B2 (en) * 2019-07-24 2023-04-07 株式会社日立製作所 Manufacturing process design method and manufacturing process design system
JP7362468B2 (en) * 2019-12-20 2023-10-17 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Machined surface shape prediction device and method
CN111913438B (en) * 2020-08-04 2022-03-04 天津大学 Control method for nonlinear error of tool nose point and tool shaft direction in five-axis machining

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108369407A (en) * 2015-12-24 2018-08-03 三菱电机株式会社 Cutter path correcting device and cutter path modification method
CN108369407B (en) * 2015-12-24 2020-08-07 三菱电机株式会社 Tool path correction device and tool path correction method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005144620A (en) 2005-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6644630B2 (en) Machining program processing device and multi-axis machine equipped with the same
JP6646027B2 (en) Post-processor device, machining program generation method, CNC machining system, and machining program generation program
JP5411617B2 (en) Numerical control device with error correction means
JP6684962B2 (en) Tool path generation method and device
JP2003108206A (en) Correction system for nc machine tool
US10328542B2 (en) Tool path-generating method, drilling method, and tool path-generating device
JP6740199B2 (en) Numerical control device, CNC machine tool, numerical control method, and numerical control program
TWI459167B (en) Method for controlling a movable tool, system and computer readable media
JP4796936B2 (en) Processing control device
JP2008090463A (en) Working control method and working information preparation method in machine tool
JP2005074569A (en) Program, computer device, multiple spindle machine, nc program forming method, and workpiece machining method
KR20130095762A (en) Tool path generation method and tool path generation device
JP2019070953A (en) Machining program processing device and multiple-spindle machine equipped with the same
JP4778675B2 (en) Shape processing method, numerical control device, and machine tool
KR100898034B1 (en) Method for regulating a path of an instrument
JP2002304203A (en) Nc machine tool and machining method
JP3173808B2 (en) Tool attitude control data generator
KR20190013993A (en) Part program generation device and processing method
TWI684841B (en) Program code generating method and device of multi-axis machine tool for machining inclined plane the same
JP5355693B2 (en) Error correction method and machine tool
JP2016038674A (en) Correction value computing method and correction value computing program for machine tool
JP2022034241A (en) Machine tool
Estrems et al. Trajectory generation in 5-axis milling of freeform surfaces using circular arc approximation and its influence in surface roughness
WO2022185640A1 (en) Program, cl data editing device, and machine tool
JP2020008979A (en) Numerical control device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050322

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060926

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080902

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081027

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090929

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091210

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100108

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20100219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110304

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110518

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4778675

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140708

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term