JP4847428B2 - Machining simulation apparatus and program thereof - Google Patents

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Description

本発明は、加工機でワーク(被加工物)を加工するときの加工の状態をシミュレーションする加工シミュレーション装置およびそのプログラムに関するものである。   The present invention relates to a machining simulation apparatus that simulates a machining state when machining a workpiece (workpiece) with a machining machine, and a program thereof.

従来、工作機械などの加工機の制御を行う数値制御装置は、予め作成されたNCプログラムのNCコードを解析して工具の位置データや工具の移動速度データを求め、これらのデータを指令データとしてモータ制御装置に出力して、ワークを加工するように構成されている。このようなNCプログラムは、数値制御装置の操作パネルからオペレータに直接入力したり、CAMに加工する形状を入力して、CAMでNCプログラムを自動生成して数値制御装置に読み込ませていた。   Conventionally, a numerical control device for controlling a processing machine such as a machine tool obtains tool position data and tool moving speed data by analyzing NC codes of NC programs created in advance, and uses these data as command data. The workpiece is output by outputting to the motor control device. Such an NC program is directly input to the operator from the operation panel of the numerical controller, or a shape to be processed into the CAM is input, and the NC program is automatically generated by the CAM and read into the numerical controller.

複雑な曲面形状や曲線を加工する場合には、CAMで工具軌跡を微小な直線に分割したNCプログラムを生成して、そのNCプログラムに従って数値制御装置で加工を行っている。   When machining a complicated curved surface shape or curve, an NC program is generated by dividing the tool trajectory into minute straight lines by CAM, and machining is performed by a numerical controller according to the NC program.

ところで、実際に加工を行う前に生成されたNCプログラムを実行したときに、どのような加工が行われるかを確認するために、実際に加工機で加工を行う前にNCプログラムをシミュレーションして工具軌跡を表示するものがある。さらに、NCプログラムで指令されている工具の移動速度に応じて工具軌跡の色を変えて表示を行い、工具位置と工具の移動速度とを対応付けて確認することができるようにしたものがある(例えば、特許文献1など)。
特開平7−160317号公報
By the way, in order to confirm what kind of processing is performed when the NC program generated before actual processing is executed, the NC program is simulated before actual processing with the processing machine. Some display tool trajectories. In addition, there is a display in which the color of the tool trajectory is changed in accordance with the moving speed of the tool commanded by the NC program, and the tool position and the moving speed of the tool can be confirmed in association with each other. (For example, patent document 1 etc.).
JP-A-7-160317

しかしながら、NCプログラムに従って工具軌跡や工具の移動速度の表示を行っても、実際に加工が行われるときの工具軌跡や工具の移動速度とは一致しない場合が多い。例えば、図20に示すように、直線lからlに向かって工具の移動方向が急に変化するところでは、NCプログラムから指定された軌跡に沿って加工できるように制御装置が自動的に加減速をおこなうものであるが、このように制御されることによって図21に示すように、NCプログラムで指定された工具軌跡(実線)と実際に加工された軌跡(破線)とにズレが生じる。 However, even if the tool path and the tool moving speed are displayed according to the NC program, the tool path and the tool moving speed when machining is actually performed are often not the same. For example, as shown in FIG. 20, when the moving direction of the tool suddenly changes from the straight line l 1 to the line l 2 , the control device automatically causes the machining along the locus designated by the NC program. Although acceleration / deceleration is performed, as shown in FIG. 21, by controlling in this way, a deviation occurs between the tool locus specified by the NC program (solid line) and the actually processed locus (broken line). .

そこで、本発明では、加工前に正確に工具軌跡や工具移動速度をシミュレーションすることができる加工シミュレーション装置およびそのプログラムを提供することを目的とするものである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a machining simulation device and a program thereof that can accurately simulate a tool path and a tool moving speed before machining.

本発明の加工シミュレーション装置は、工具がワークを加工する加工位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上の各軸位置と各軸方向の工具移動速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに基づいて求められた前記工具がワークを加工する際の工具軌跡、該工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度、該工具位置における工具移動加速度、および、各工具位置における工具移動加加速度のうちの少なくとも1以上を表示するシミュレーション表示手段とを備えたことを特徴とするものである。
The machining simulation device of the present invention is a tool locus storage means for storing a designated tool locus when machining the workpiece into a predetermined shape using a machining machine that moves a machining position where the tool works the workpiece in a plurality of axial directions. When,
Tool movement speed storage means for storing a designated tool movement speed designated in advance when the tool processes the workpiece;
A division trajectory calculating means for dividing the designated tool trajectory into a portion with a small curvature of the designated tool trajectory at a large interval, and obtaining a divided trajectory that is divided at a small interval as the curvature of the designated tool trajectory increases;
The tool position is moved on each divided trajectory at a speed according to the designated tool moving speed for outputting to the drive unit of the processing machine that moves the tool position on the divided trajectory while changing the tool moving speed. Axis control data calculating means for determining, as axis control data, each axis position on the division trajectory when machining the workpiece and a temporal change in the tool movement speed in each axis direction;
Tool trajectory when the tool determined based on the axis control data is to machine a workpiece, tool moving speed at each tool position on the tool trajectory, tool moving acceleration at the tool position, and tool at each tool position And a simulation display means for displaying at least one or more of the moving jerk.

また、本発明のプログラムは、コンピュータを、
工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上の任意の工具位置と各分割軌跡上における各軸方向の工具移動速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに基づいて求められた前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡、該工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度、各工具位置における工具移動加速度、および、各工具位置における工具移動加加速度のうちの少なくとも1以上の情報を求めるシミュレーション手段と、
該シミュレーション手段により求めた情報を表示手段に表示させる表示制御手段として機能させることを特徴とするものである。
The program of the present invention is a computer,
A portion with a small curvature of the designated tool trajectory that is a designated tool trajectory designated in advance when machining the workpiece into a predetermined shape using a processing machine that moves a tool position at which the tool processes the workpiece in a plurality of axial directions. Is divided at a large interval, and divided trajectory calculating means for obtaining a plurality of divided trajectories by dividing at a small interval as the curvature of the designated tool trajectory increases,
Designated tool movement specified in advance when the tool processes the workpiece at the tool position for outputting the tool position to the drive unit of the processing machine that moves the tool position on the divided trajectory while changing the tool movement speed. Axis control of an arbitrary tool position on the division trajectory and the time change of the tool movement speed on each division trajectory on each division trajectory when machining the workpiece by moving on each division trajectory at a speed according to the speed Axis control data calculation means to obtain as data,
The tool trajectory when the tool determined based on the axis control data processes the workpiece, the tool movement speed at each tool position on the tool path, the tool movement acceleration at each tool position, and at each tool position Simulation means for obtaining information of at least one of the tool movement jerk,
It is characterized by functioning as display control means for displaying information obtained by the simulation means on the display means.

「工具位置」とは、工具がワークを加工するときの工具のワークに対する相対的な位置をいい、ワークが移動せず工具のみが移動して加工が行なわれる場合は工具自体の位置を、ワークも移動して加工が行なわれる場合にはワークの工具に対する相対的移動を加味した工具の位置をいう。   “Tool position” refers to the relative position of the tool with respect to the workpiece when the tool processes the workpiece. If the workpiece moves without moving the workpiece, the position of the tool itself is In the case where machining is performed with movement, the tool position takes into account the relative movement of the workpiece with respect to the tool.

「工具軌跡」は、ワーク上を工具位置が移動した軌跡をいう。「工具軌跡」は、工具を移動させてワーク上の工具位置を移動させた軌跡であっても、ワークを移動させてワーク上の工具位置を移動させた軌跡であっても、ワークと工具の双方を移動させながらワーク上の工具位置を移動させた軌跡であってもよい。   “Tool path” refers to a path along which the tool position has moved on the workpiece. The “tool path” is a path in which the tool position on the workpiece is moved by moving the tool, or a path in which the tool position on the workpiece is moved by moving the workpiece. It may be a locus in which the tool position on the workpiece is moved while moving both.

また、「工具移動速度」とは、工具位置がワーク上を移動する速度をいう。また、指定工具移動速度は1のみ指定される場合に限られず、工具軌跡の場所に応じて複数の指定工具移動速度が指定される場合がある。   The “tool moving speed” refers to the speed at which the tool position moves on the workpiece. The designated tool movement speed is not limited to the case where only 1 is designated, and a plurality of designated tool movement speeds may be designated according to the location of the tool locus.

「指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割」とは、工具軌跡の曲率が大きくなるに従って、曲率の小さい部分を分割する大きい間隔よりも小さい間隔で分割することをいう。   “A part with a small curvature of the designated tool path is divided at a large interval, and is divided at a small interval as the curvature of the designated tool path increases” means that a part with a small curvature is divided as the curvature of the tool path increases. Dividing at smaller intervals than larger intervals.

「軸制御データ」とは、分割軌跡に従って工具位置を移動させるときに加工機の各軸を制御するためのデータをいう。   “Axis control data” refers to data for controlling each axis of the processing machine when the tool position is moved according to the divided trajectory.

「指定工具移動速度に従った速度」とは、指定工具移動速度に近くなるように工具位置を移動させる速度をいい、指定工具移動速度と同じ速度でない場合を含む。   The “speed according to the designated tool movement speed” refers to a speed for moving the tool position so as to be close to the designated tool movement speed, and includes a case where the speed is not the same as the designated tool movement speed.

また、前記加工シミュレーション装置が、前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータを記憶するパラメータ記憶手段をさらに備え、
前記分割軌跡算出手段は、前記パラメータに応じて該パラメータが示す加速の許容限度が大きいほど前記指定工具軌跡を分割する間隔を広くするものが望ましい。
The machining simulation apparatus further includes parameter storage means for storing a parameter indicating an allowable limit of acceleration of the processing machine,
It is desirable that the division trajectory calculating means increase the interval for dividing the designated tool trajectory as the allowable acceleration limit indicated by the parameter is larger in accordance with the parameter.

「加工機の加速の許容限度を示すパラメータ」とは、例えば、各加工機における工具移動速度の加速度の許容限度や加加速度の許容限度などを示すパラメータがある。許容限度とは、例えば、加工機で工具を用いてワークを加工する際の、その加工機や工具、ワークによって定まる、ワークを適正に加工し得る工具移動速度の加速の許容限度をいう。   The “parameter indicating the allowable limit of acceleration of the processing machine” includes, for example, a parameter indicating the allowable limit of acceleration of the tool moving speed and the allowable limit of jerk of each processing machine. The allowable limit is, for example, an allowable limit for accelerating the tool moving speed at which a workpiece can be processed properly, which is determined by the processing machine, the tool, and the workpiece when the workpiece is processed using a tool.

前記軸制御データ算出手段は、前記パラメータに基づき、前記工具位置における前記分割軌跡の曲率が大きく、前記指定工具移動速度で加工を行ったときに該分割軌跡に沿って加工できないと予測される部分では、前記軸制御データにより定められる工具移動速度が前記指定工具移動速度より小さくなるように前記各軸方向の工具移動速度の時間変化を求めるものが望ましい。   The axis control data calculation means is a part that is based on the parameter and has a large curvature of the divided locus at the tool position and is predicted not to be machined along the divided locus when machining is performed at the designated tool moving speed. Then, it is desirable to obtain the time change of the tool moving speed in each of the axial directions so that the tool moving speed determined by the axis control data is smaller than the specified tool moving speed.

本発明によれば、指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求め、分割軌跡上で工具位置を移動させるように各軸方向の工具移動速度を変化させて加工機を制御する軸制御データを生成して加工を行うことで、実際に加工する際の工具軌跡と軸制御データに基づいて求められた工具軌跡とのズレが少なくなるため、この軸制御データに従ってシミュレーションすることで、加工前に工具軌跡、工具移動速度、工具移動加速度、工具移動加加速度などを正確に把握することができる。このように、ワークが加工された状態や実際に加工するときの速度、加速度、加加速度を正確に把握することで、加工前に好ましくない加工が行われるところを予測することができる。   According to the present invention, a portion having a small curvature of the designated tool locus is divided at a large interval, and a divided locus divided at a small interval is obtained as the curvature of the designated tool locus increases, and the tool position is moved on the divided locus. Tool trajectory obtained based on the tool trajectory and the axis control data at the time of actual machining by generating axis control data to control the machine by changing the tool movement speed in each axis Therefore, by performing simulation according to the axis control data, it is possible to accurately grasp the tool path, the tool moving speed, the tool moving acceleration, the tool moving jerk, and the like before machining. As described above, by accurately grasping the state in which the workpiece has been machined and the speed, acceleration, and jerk during actual machining, it is possible to predict where undesirable machining is performed before machining.

加工機の加速の許容限度を示すパラメータを記憶して、該パラメータに応じて指定工具軌跡を分割する間隔を変えることにより、加速の許容限度が異なる加工機であっても加工精度が一定となるような加工を行うことができる軸制御データを生成することができるので、シミュレーションを行う際にも常に一定の精度で正確にシミュレーションすることができる。   By storing a parameter indicating the allowable acceleration limit of the processing machine and changing the interval for dividing the specified tool locus according to the parameter, the processing accuracy is constant even with a processing machine with different allowable acceleration limits. Since axis control data capable of performing such machining can be generated, accurate simulation can always be performed with a certain accuracy even during simulation.

さらに、上記パラメータに基づき、分割軌跡の曲率が大きく指定工具移動速度で加工を行ったときに分割軌跡に沿って加工できないと予測される部分では、指定工具移動速度より小さくなるように各軸方向の工具移動速度を求めることによって、実際に加工される軌跡と軸制御データで指定されている軌跡とに大きくなズレが生じることがなく、正確なシミュレーションを行うことができる。   Furthermore, based on the above parameters, the direction of each axis is set to be smaller than the specified tool movement speed at the portion where the curvature of the divided path is large and machining is not possible along the divided path when machining is performed at the specified tool movement speed. By obtaining the tool moving speed, a large simulation does not occur between the trajectory actually processed and the trajectory specified by the axis control data, and an accurate simulation can be performed.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図1は本発明の加工制御装置を含む加工システムの概略構成図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a machining system including a machining control device of the present invention.

本発明の加工システム1は、加工形状を作成するCAD装置2と、加工機を制御する加工制御装置3と、ワーク(被加工物)をテーブルに載置して工具でワークを加工する加工機4とからなる。また、CAD装置2と加工制御装置3とはネットワーク5で接続されている。   A machining system 1 of the present invention includes a CAD device 2 that creates a machining shape, a machining control device 3 that controls a machining machine, and a machining machine that places a workpiece (workpiece) on a table and processes the workpiece with a tool. It consists of four. The CAD device 2 and the machining control device 3 are connected by a network 5.

加工機4は、工具が取り付けられる主軸41と、ワークが載置されるテーブル42と、テーブル42を移動させる送り軸(不図示)と、各軸(主軸、送り軸)を駆動させる駆動部45とを備えている。通常、主軸は切削動力を伝える軸でありZ軸として表わし、テーブル42を移動させる互いに直交する2つの送り軸をX軸とY軸として表す。X軸およびY軸はZ軸と直交している。   The processing machine 4 includes a main shaft 41 to which a tool is attached, a table 42 on which a workpiece is placed, a feed shaft (not shown) that moves the table 42, and a drive unit 45 that drives each shaft (main shaft, feed shaft). And. Usually, the main shaft is an axis for transmitting cutting power and is expressed as a Z-axis, and two feed axes orthogonal to each other for moving the table 42 are expressed as an X-axis and a Y-axis. The X axis and the Y axis are orthogonal to the Z axis.

図2に示すように、駆動部45は、加工制御装置3から各軸を制御する軸制御データAを受取る軸制御データ受信部46と、軸制御データAに従って主軸41であるZ軸の移動信号とテーブル42の送り軸43,44であるX軸とY軸の移動信号を生成する信号生成部47と、主軸を駆動するモータ48aに生成した信号を伝達する主軸アンプ48と、送り軸を駆動するモータ49a,49bに生成した信号を伝達するサーボアンプ49とを備える。なお、図2では回転型のモータが示されているが、リニアモータの場合も同様である。また、サーボアンプ49は、X軸とY軸のそれぞれにあるが、便宜上、図2のブロック図では1つにして示している。   As shown in FIG. 2, the driving unit 45 includes an axis control data receiving unit 46 that receives axis control data A for controlling each axis from the machining control device 3, and a movement signal for the Z axis that is the main shaft 41 according to the axis control data A. And a signal generator 47 for generating movement signals of the X and Y axes, which are the feed axes 43 and 44 of the table 42, a spindle amplifier 48 for transmitting the generated signal to a motor 48a for driving the spindle, and driving the feed axis And a servo amplifier 49 for transmitting the generated signal to the motors 49a and 49b. In FIG. 2, a rotary motor is shown, but the same applies to a linear motor. Further, although there are servo amplifiers 49 on each of the X axis and the Y axis, they are shown as one in the block diagram of FIG. 2 for convenience.

加工制御装置3は、高性能のマイクロコンピュータとメモリが内蔵されており、メモリに記憶されているプログラムをマイクロコンピュータが実行して、X軸、Y軸、Z軸の各軸を駆動する軸制御データAを生成する。プログラムは加工機4から発生するノイズなどの影響を受けて書き換えられることがないようにROMなどの書き換え不可能なメモリ上に記憶するのが望ましいが、加工機4が発生するノイズの影響を受けないような構成になっていれば、書き換え可能なメモリにプログラムをロードして実行するようにしてもよい。また、加工制御装置3は、加工シミュレーション装置としても機能するものであり、軸制御データAを用いて工具位置が移動した工具移動軌跡や各工具位置での工具移動速度・工具移動速度の加速度である工具移動加速度・工具移動速度の加加速度である工具移動加加速度などをシミュレーションして表示させる機能を備えている。   The machining control device 3 has a built-in high-performance microcomputer and memory, and the microcomputer executes a program stored in the memory to drive each axis of the X axis, the Y axis, and the Z axis. Data A is generated. The program is preferably stored in a non-rewritable memory such as a ROM so that the program is not rewritten due to the influence of noise generated from the processing machine 4, but the program is affected by the noise generated by the processing machine 4. If the configuration does not exist, the program may be loaded into a rewritable memory and executed. The machining control device 3 also functions as a machining simulation device, which uses the axis control data A to indicate the tool movement trajectory that the tool position has moved, the tool movement speed at each tool position, and the acceleration of the tool movement speed. It has a function of simulating and displaying a tool movement jerk, which is the jerk of a certain tool movement acceleration / tool movement speed.

CAD装置2は、汎用コンピュータ(例えばワークステーション等)の補助記憶装置に読み込まれたCADプログラムが実行されることにより実現される。本実施の形態のCAD装置2は、オペレータが入力したワークの加工形状を、三次元のソリッドモデルMのデータとして出力するものである。   The CAD device 2 is realized by executing a CAD program read into an auxiliary storage device of a general-purpose computer (for example, a workstation). The CAD apparatus 2 according to the present embodiment outputs a workpiece machining shape input by an operator as data of a three-dimensional solid model M.

図3に示すように、加工制御装置3は、各種パラメータ、指定された工具移動速度である指定工具移動速度(以下、指定加工速度という)F、加工形状をオフセットするオフセット値d、ワークを加工する工具を移動させる間隔であるピックフィードPickなどの入力を行う操作パネル31と、各種データの確認などを行うための表示装置315と、設定されたパラメータを記憶するパラメータ記憶手段311と、指定加工速度Fを記憶する工具移動速度記憶手段(以下、加工速度記憶手段という)312と、オフセット値dを記憶するオフセット値記憶手段313と、ピックフィードPickを記憶するピックフィード記憶手段314と、CAD装置2で生成されたソリッドモデルMのデータを入力する入力手段32と、ソリッドモデルMのデータを記憶するモデルデータ記憶手段321と、ソリッドモデルMをオフセット値d分ほどオフセットした形状(曲面や曲線などで定義される)を生成するオフセット形状生成手段33と、オフセット形状からワークを加工するときに工具位置を移動させる軌跡を指定工具軌跡として求める工具軌跡生成手段34と、指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段341と、指定工具軌跡の曲率に応じて指定工具軌跡を分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段35と、工具を指定加工速度Fに従う速度で分割軌跡上を移動させるときの各軸の軸制御データAを求める軸制御データ算出手段36と、軸制御データAを記憶する軸制御データ記憶手段361と、軸制御データAを駆動部45に出力する出力手段37と、軸制御データAを用いてワークを加工するときの工具軌跡・工具移動速度・工具移動加速度・工具移動加加速度などのシミュレーションを行なって表示装置315上にシミュレーション結果を表示するシミュレーション表示手段38とを備える。   As shown in FIG. 3, the machining control device 3 processes various parameters, a designated tool movement speed (hereinafter referred to as a designated machining speed) F that is a designated tool movement speed, an offset value d that offsets a machining shape, and a workpiece. An operation panel 31 for inputting pick feed Pick, which is an interval for moving a tool to be moved, a display device 315 for confirming various data, a parameter storage means 311 for storing set parameters, and a designated processing Tool moving speed storage means (hereinafter referred to as machining speed storage means) 312 for storing the speed F, offset value storage means 313 for storing the offset value d, pick feed storage means 314 for storing the pick feed Pick, and CAD apparatus 2 for inputting the data of the solid model M generated in step 2, and the data of the solid model M Model data storage means 321 for storing, offset shape generation means 33 for generating a shape (defined by a curved surface or a curve) obtained by offsetting the solid model M by an offset value d, and when machining a workpiece from the offset shape A tool trajectory generation unit 34 that obtains a trajectory for moving the tool position as a designated tool trajectory, a tool trajectory storage unit 341 that stores a designated tool trajectory, and a divided trajectory obtained by dividing the designated tool trajectory according to the curvature of the designated tool trajectory. A division trajectory calculation means 35, an axis control data calculation means 36 for obtaining axis control data A for each axis when the tool is moved on the division trajectory at a speed according to the designated machining speed F, and an axis control for storing the axis control data A Data storage means 361, output means 37 for outputting axis control data A to the drive unit 45, and workpieces using the axis control data A And a simulation display means for displaying a simulation result on the display device 315 by performing a simulation of a tool locus, a tool moving speed, a tool moving acceleration, a tool moving jerk, and the like when machining.

パラメータには、各加工機に依存する物理特性に関するパラメータ、特に最大加速度、最大加加速度など加速の許容限度を示すパラメータがあり、パラメータに応じて各軸の制御が行われる。また、取り付けられている工具によって最大加速度や最大加加速度などは異なるため、工具に応じてそれぞれパラメータを設定するようにしたものが好ましい。   The parameters include parameters relating to physical characteristics depending on each processing machine, in particular, parameters indicating allowable limits of acceleration such as maximum acceleration and maximum jerk, and each axis is controlled according to the parameters. In addition, since the maximum acceleration, maximum jerk, and the like differ depending on the attached tool, it is preferable to set parameters for each tool.

オフセット形状生成手段33は、オフセット値記憶手段313に記憶されたオフセット値d分ほどソリッドモデルMの形状をオフセットした形状を生成する。通常、CAD装置2には仕上げ形状が加工形状として入力され、CAD装置2からは仕上げ形状のソリッドモデルMのデータが出力される。しかし、加工機4に取り付けられた工具で加工を行う際、工具の中心が工具位置となるように各軸を移動させるため、仕上げ形状の表面形状を工具の中心を移動させて加工を行うと、ワークは仕上げ形状より工具半径分余分に切削されることになる。そこで、工具半径分をオフセット値dを用いてソリッドモデルMの表面形状をオフセットした形状を求める。例えば、図4に示すようなソリッドモデルMの表面形状S0を、ボールエンドミルを用いて加工する場合には、表面形状S0を法線方向tにオフセット値d分ほどオフセットした形状S1(以下、オフセット形状という)を求める。   The offset shape generation unit 33 generates a shape obtained by offsetting the shape of the solid model M by the offset value d stored in the offset value storage unit 313. Normally, the finished shape is input to the CAD device 2 as a processed shape, and the CAD device 2 outputs data of the solid model M having the finished shape. However, when machining with a tool attached to the processing machine 4, each axis is moved so that the center of the tool is the tool position. The workpiece is cut in excess of the tool radius from the finished shape. Therefore, a shape obtained by offsetting the surface shape of the solid model M is obtained by using the offset value d for the tool radius. For example, when the surface shape S0 of the solid model M as shown in FIG. 4 is processed using a ball end mill, the surface shape S0 is offset in the normal direction t by an offset value d (hereinafter referred to as offset). Shape).

工具軌跡生成手段34は、オフセット形状S1の上を工具を移動させる指定工具軌跡を生成する。ここでは、等高線加工でワークを加工する場合について説明する。ワークを加工する際には、図5に示すように、オフセット形状S1をXY平面に平行な等高平面Q上で切った交線Lに沿って工具を移動させながらワークを切削し、さらに、一定のピックフィードPickでZ軸方向(上→下)に等高平面Qを移動させながら彫り進めて行く。   The tool trajectory generating means 34 generates a designated tool trajectory for moving the tool on the offset shape S1. Here, the case where a workpiece is machined by contour machining will be described. When machining the workpiece, as shown in FIG. 5, the workpiece is cut while moving the tool along the intersection line L obtained by cutting the offset shape S1 on the contour plane Q parallel to the XY plane. Carving while moving the contour plane Q in the Z-axis direction (up → down) with a constant pick feed Pick.

ピックフィードPickは、工具径やワークの材質に応じて加工に適した値が操作パネル31から入力されてピックフィード記憶手段314に記憶され、XY平面と平行な等高平面Qを指定されたピックフィードPick分動かしながらオフセット形状S1との交線Lを算出して指定工具軌跡を求める。等高平面Qとオフセット形状S1との交線LはBスプラインなどのパラメトリック曲線で表し、パラメトリック曲線を指定工具軌跡Lとしてメモリ(工具軌跡記憶手段341)に記憶する。   The pick feed Pick is a value that is suitable for machining according to the tool diameter and workpiece material, is input from the operation panel 31 and stored in the pick feed storage means 314, and a pick having a specified contour plane Q parallel to the XY plane is designated. The specified tool locus is obtained by calculating the intersection line L with the offset shape S1 while moving the feed pick. An intersection line L between the contour plane Q and the offset shape S1 is represented by a parametric curve such as a B-spline, and the parametric curve is stored as a designated tool locus L in a memory (tool locus storage means 341).

あるいは、ZX平面、YZ平面に平行な平面とオフセット形状S1との交線を求めて、X軸方向あるいはY軸方向に一定のピックフィードで平面を移動させて彫り進めて行くようにしてもよい。その他、走査加工やスパイラル加工などの加工方法に応じて指定工具軌跡Lを生成するようにしてもよい。   Alternatively, an intersection line between the plane parallel to the ZX plane and the YZ plane and the offset shape S1 may be obtained, and the plane may be moved by a constant pick feed in the X-axis direction or the Y-axis direction and carved. . In addition, the specified tool path L may be generated according to a processing method such as scanning processing or spiral processing.

分割軌跡算出手段35は、指定工具軌跡Lの曲率に応じて指定工具軌跡Lを分割した分割軌跡を求める。加工機4は、指定された2点間を各軸の速度を制御しながら工具位置を移動させてワークを加工するが、指定工具軌跡Lの曲率が大きい部分では、加工機4の慣性モーメントや剛性などに影響されて、指定工具軌跡Lに沿って工具位置を移動させるのが難しい場合がある。また、加工機4に指定した2点間を結ぶ指定工具軌跡Lが、直線から大きく外れることがない方が好ましい。そこで、指定工具軌跡Lの曲率を求め、図6に示すように、指定工具軌跡Lを曲率が小さいところは大きい間隔で分割し、曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割し、指定工具軌跡L上の点P1,P2,P3,・・・,Pi,Pi+1、・・・で分割した複数の分割軌跡l1,l2,l3,・・・,li,・・・に分ける。   The divided trajectory calculating means 35 obtains a divided trajectory obtained by dividing the designated tool locus L according to the curvature of the designated tool locus L. The processing machine 4 processes the workpiece by moving the tool position while controlling the speed of each axis between the two specified points. However, in the portion where the curvature of the specified tool locus L is large, the inertia moment of the processing machine 4 In some cases, it is difficult to move the tool position along the designated tool path L due to the influence of rigidity or the like. Further, it is preferable that the designated tool locus L connecting the two points designated to the processing machine 4 does not deviate greatly from the straight line. Accordingly, the curvature of the designated tool locus L is obtained, and as shown in FIG. 6, the designated tool locus L is divided at large intervals when the curvature is small, and is divided at small intervals as the curvature increases. .., Pi, Pi + 1,..., And divided into a plurality of divided trajectories l1, l2, l3,.

つまり、指定工具軌跡Lの曲率が小さく(曲率が0に近い)略直線になるところでは長い分割軌跡lを加工するようなデータを加工機に指示し、曲率が大きいところは短い分割軌跡lを加工するようなデータを加工機に指示できるように分割する。   That is, when the curvature of the designated tool locus L is small (curvature is close to 0), the processing machine is instructed to process data having a long divided locus l, and when the curvature is large, the short divided locus l is designated. The data to be processed is divided so that it can be instructed to the processing machine.

軸制御データ算出手段36は、分割した各分割軌跡l1,l2,l3,・・・,li,・・・に沿って工具を指定された指定加工速度Fで移動させるときの分割軌跡l上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の工具移動速度(以下、軸速度という)の時間変化とを軸制御データAとして求める。軸制御データAには、分割軌跡上の各軸位置として、分割軌跡上の少なくとも1点の各軸の位置を含むものであればよい。例えば、軸制御データAに分割軌跡l上の始点の位置と分割軌跡に沿って移動させるときの各軸の速度変化とが記録されている場合には、始点の位置から各軸を速度変化に従うように各軸を制御することによって、分割軌跡lに沿って工具位置を移動させることができる。   The axis control data calculation means 36 is on the divided locus l when the tool is moved at the designated designated processing speed F along each divided locus l1, l2, l3,..., Li,. Axis control data A is obtained as the change in time of each axis position and the tool movement speed in each axis direction (hereinafter referred to as the axis speed) obtained at a predetermined time interval. The axis control data A only needs to include at least one axis position on the division locus as each axis position on the division locus. For example, if the axis control data A records the position of the starting point on the divided locus l and the speed change of each axis when moving along the divided locus, the axis follows the speed change from the position of the starting point. By controlling the respective axes as described above, the tool position can be moved along the division locus l.

例えば、図7に示すような分割軌跡lに沿って、指定された指定加工速度Fでワークを加工するには、工具位置を分割軌跡lの接線方向に指定加工速度Fで移動させることになる。つまり、指定加工速度Fを分割軌跡lの接線ベクトルのX,Y,Zの各成分に分け、X軸をX方向の速度成分で移動させ、Y軸をY方向の速度成分で移動させ、Z軸をZ方向の速度成分で移動させる。図7では、分割軌跡l上の始点の位置P1での各軸の速度成分(軸速度)は(V1x、V1y、V1z)となり、終点の位置P2での各軸の速度成分は(V2x、V2y、V2z)となるので、各軸を位置P1からP2に移動する間に各軸の軸速度をV1x→V2x、V1y→V2y、V1z→V2zに変化させる。また、分割軌跡lに沿うように工具を移動させるには、工具の進行方向が分割軌跡の接線方向に向くように短い時間間隔で各軸の軸速度を変える必要がある。   For example, in order to machine a workpiece at a designated designated machining speed F along a divided locus l as shown in FIG. 7, the tool position is moved at a designated machining speed F in the tangential direction of the divided locus l. . In other words, the designated machining speed F is divided into X, Y, and Z components of the tangent vector of the division locus l, the X axis is moved by the velocity component in the X direction, the Y axis is moved by the velocity component in the Y direction, and Z The axis is moved with the velocity component in the Z direction. In FIG. 7, the velocity components (axial velocity) of each axis at the starting point position P1 on the divided locus l are (V1x, V1y, V1z), and the velocity components of each axis at the ending point position P2 are (V2x, V2y). V2z), the axis speed of each axis is changed from V1x → V2x, V1y → V2y, and V1z → V2z while moving each axis from position P1 to P2. Further, in order to move the tool along the divided locus l, it is necessary to change the axial speed of each axis at short time intervals so that the traveling direction of the tool is in the tangential direction of the divided locus.

そこで、図8に示すように、各分割軌跡l上を指定加工速度Fで工具を移動させるときの各軸を移動させる軸速度Vx,Vy,Vzの時間変化を表す速度曲線を求める。図8は、Z方向の移動がなくXY平面でのみの移動がある場合を示している。各軸の軸速度をこの速度曲線に従うように制御することにより、工具位置を分割軌跡lに沿って移動させることができる。そこで、軸制御データAに、例えば、各軸の速度曲線を短い一定の時間間隔Δt(以下、セグメントタイムという)で分割した点における各軸の軸速度(つまり、一定の時間間隔で求めた各軸方向の軸速度の時間変化)と、分割軌跡lの開始点を記録する。このような軸制御データAでは、時間T0から時間Tnまでの速度曲線の積分値が時間T0から時間Tnまでに移動した距離となるので、時間Tnにおける各軸の位置は、分割軌跡lの開始点P1に速度曲線のT0〜Tn間の積分値を加えた位置になる。 Therefore, as shown in FIG. 8, a speed curve representing the temporal change of the axial speeds Vx, Vy, and Vz for moving the respective axes when the tool is moved at the designated machining speed F on each divided trajectory l is obtained. FIG. 8 shows a case where there is no movement in the Z direction and there is a movement only in the XY plane. By controlling the axial speed of each axis so as to follow this speed curve, the tool position can be moved along the division locus l. Therefore, for example, in the axis control data A, the axis speed of each axis at the point obtained by dividing the speed curve of each axis at a short constant time interval Δt (hereinafter referred to as segment time) (that is, A change in the axial speed in the axial direction with time) and the start point of the divided trajectory l are recorded. In such axis control data A, the integrated value of the velocity curve from time T0 to time Tn is the distance traveled from time T0 to time Tn, so the position of each axis at time Tn is the start of the divided trajectory l. The position is obtained by adding the integral value between T0 and Tn of the speed curve to the point P1 .

分割軌跡算出手段35では分割軌跡が直線から大きく外れることがないように指定工具軌跡Lの分割を行うが、加工機4には加速度や加加速度に限界があるため指定された指定加工速度Fを維持したまま、分割軌跡lに沿って工具位置を移動させることができないところがある。そこで、最大加速度や最大加加速度など加速の許容限度を示すパラメータに基づいて、工具位置における分割軌跡lの曲率が大きく、指定加工速度Fで加工を行ったときに分割軌跡lに沿って加工できないと予測される部分では、指定された指定加工速度Fより小さくなるように各軸方向の軸速度を求める。具体的には、指定された指定加工速度Fで各軸を移動させたときの加速度と加加速度を求めて、パラメータより加工機4の最大加速度や最大加加速度を超えていると判断される部分では、工具位置の移動速度を加工速度記憶手段312に記憶された指定加工速度Fよりも小さい速度にして最大加速度や最大加加速度を超えないように各軸方向の軸速度を求めて軸制御データAを生成する。   The division trajectory calculation means 35 divides the designated tool trajectory L so that the division trajectory does not greatly deviate from the straight line. However, since the processing machine 4 has a limit on acceleration and jerk, the designated machining speed F is designated. There are places where the tool position cannot be moved along the division trajectory l while maintaining it. Therefore, the curvature of the divided locus l at the tool position is large based on parameters indicating the allowable acceleration limit such as maximum acceleration and maximum jerk, and machining cannot be performed along the divided locus l when machining is performed at the specified machining speed F. In the predicted portion, the axial speed in each axial direction is obtained so as to be smaller than the designated designated machining speed F. Specifically, the acceleration and jerk when each axis is moved at the designated designated machining speed F is obtained, and the portion determined to exceed the maximum acceleration or maximum jerk of the processing machine 4 from the parameters Then, the movement speed of the tool position is set to a speed lower than the designated machining speed F stored in the machining speed storage means 312 and the axis speed in each axis direction is obtained so as not to exceed the maximum acceleration or the maximum jerk. A is generated.

軸制御データ記憶手段361は、ハードディスクなどの大容量記憶装置であり、軸制御データ算出手段36で生成した軸制御データAを記憶する。また、加工物は、複数の加工工程(荒加工、中仕上加工、仕上加工など)を経て仕上げられるが、軸制御データ記憶手段361には軸制御データAが各加工工程に分けて記憶される。   The axis control data storage unit 361 is a mass storage device such as a hard disk, and stores the axis control data A generated by the axis control data calculation unit 36. The workpiece is finished through a plurality of machining steps (rough machining, intermediate finishing, finishing, etc.), but the axis control data storage unit 361 stores the axis control data A for each machining process. .

加工機4の信号生成部47は、軸制御データAの速度変化に従って各軸の移動信号を生成して主軸アンプ48,サーボアンプ49に出力する。例えば、図8に示すように、軸制御データAにΔtの間隔で速度を変化させるためのデータが記録され、時間TiのときX軸方向の軸速度がVxiで、時間Ti+1のときX軸方向の軸速度がVx(i+1)であるときには、移動信号は時間Ti〜時間Ti+1の間で、X軸方向の軸速度がVxiからVx(i+1)に変化するような移動信号をサーボアンプ49に出力する。同様に、時間TiのときY軸方向の軸速度がVyiで、時間Ti+1のときY軸方向の軸速度がVy(i+1)であるときには、移動信号は時間Ti〜時間Ti+1の間で、Y軸方向の軸速度がVyiからVy(i+1)に変化するような移動信号をサーボアンプ49に出力する。図8の例では、Z軸方向の軸速度はないので、主軸アンプ48に対する移動信号の出力はない。このように各軸の速度を変えることで、分割軌跡lに沿って工具位置を始点の位置P1から終点の位置P2まで移動させることができる。   The signal generator 47 of the processing machine 4 generates a movement signal for each axis according to the speed change of the axis control data A, and outputs it to the spindle amplifier 48 and the servo amplifier 49. For example, as shown in FIG. 8, data for changing the speed at intervals of Δt is recorded in the axis control data A, and the axis speed in the X-axis direction is Vxi at time Ti and X at time Ti + 1. When the axial speed in the axial direction is Vx (i + 1), the movement signal is such that the axial speed in the X-axis direction changes from Vxi to Vx (i + 1) between time Ti and time Ti + 1. The movement signal is output to the servo amplifier 49. Similarly, when the axial velocity in the Y-axis direction is Vyi at time Ti and the axial velocity in the Y-axis direction is Vy (i + 1) at time Ti + 1, the movement signal is from time Ti to time Ti + 1. In the meantime, a movement signal is output to the servo amplifier 49 so that the axial velocity in the Y-axis direction changes from Vyi to Vy (i + 1). In the example of FIG. 8, there is no axis speed in the Z-axis direction, and therefore no movement signal is output to the spindle amplifier 48. By changing the speed of each axis in this way, the tool position can be moved from the start point position P1 to the end point position P2 along the division locus l.

シミュレーション表示手段38は、図9に示すように、各加工工程で実際に工具が移動する工具軌跡をシミュレーションする工具軌跡シミュレーション手段381と、各工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度(以下、加工速度という)、工具移動加速度(以下、加速度という)、および、工具移動加加速度(以下、加加速度という)などを算出する速度算出手段382と、工具軌跡に従って加工を行なったとき工具によりワークが切削された切削量を算出する切削量算出手段383とを備える。   As shown in FIG. 9, the simulation display means 38 includes a tool path simulation means 381 for simulating a tool path in which a tool actually moves in each machining step, and a tool movement speed (hereinafter referred to as “tool movement speed”) at each tool position on each tool path. A speed calculation means 382 for calculating a tool movement acceleration (hereinafter referred to as acceleration), a tool movement jerk (hereinafter referred to as jerk), and the like. A cutting amount calculating means 383 for calculating the cut amount after cutting;

工具軌跡シミュレーション手段381は、軸制御データAに従って前記工具が加工物を加工する各加工工程における工具軌跡を表示装置315の画面上にシミュレーション表示する。   The tool trajectory simulation means 381 displays on the screen of the display device 315 a simulation of the tool trajectory in each machining step in which the tool processes the workpiece according to the axis control data A.

軸制御データAには、図8に示すように、Δtの間隔で速度を変化させるデータが記録されているが、各軸の移動量はこの速度曲線を積分した値と一致する。例えば、時間TiのときX軸方向の軸速度がVxiで、時間Ti+1のときX軸方向の軸速度がVx(i+1)であるときには、時間Ti〜Ti+1の間の略台形(斜線部)の面積が時間Ti〜Ti+1の間のX軸方向の工具位置の移動量になる(図8参照)。各軸の工具位置は、各軸制御データAの開始点P1に移動量を加えたところに移動するので、各加工工程の先頭の軸制御データAから順番に速度曲線を積分しながら各軸が移動する工具位置を求め、この工具位置をつないだ軌跡を工具軌跡として表示装置315上に表示する。このようにして求めた工具軌跡は工具の中心位置が移動する軌跡と一致し、図10に示すような、ワイヤーフレームで表示を行なう。
In the axis control data A, as shown in FIG. 8, data for changing the speed at intervals of Δt is recorded, but the movement amount of each axis coincides with a value obtained by integrating this speed curve. For example, when the axis speed in the X-axis direction is Vxi at time Ti and the axis speed in the X-axis direction is Vx (i + 1) at time Ti + 1, the approximate trapezoid between times Ti and Ti + 1. The area of (shaded portion) is the amount of movement of the tool position in the X-axis direction between times Ti and Ti + 1 (see FIG. 8). Since the tool position of each axis moves to the start point P1 of each axis control data A plus the amount of movement, each axis moves while integrating the speed curve in order from the first axis control data A of each machining step. A moving tool position is obtained, and a locus connecting the tool positions is displayed on the display device 315 as a tool locus. The tool trajectory obtained in this way coincides with the trajectory where the center position of the tool moves, and is displayed in a wire frame as shown in FIG.

また、軸制御データAから求めた工具軌跡は、実際の加工と同じ速さで進むように表示するのが好ましいが、加工状況を確認し易くするために、加工速度と等速の表示の他に、実際の加工速度より速く表示を行ったり、遅く表示を行うようにして、詳しく観察する必要がないところでは、実際の加工速度より速く(例えば、加工速度の3倍程度)表示を行い、どのように加工が行われるのかを詳しく観察を行う必要があるところでは、実際の加工速度より遅く(例えば、加工速度の1/3倍程度)表示を行うことができるようにする。   In addition, the tool trajectory obtained from the axis control data A is preferably displayed so as to advance at the same speed as the actual machining. However, in order to make it easy to confirm the machining status, in addition to displaying the machining speed and constant speed, In addition, display faster than the actual machining speed, or display slower than the actual machining speed, where there is no need to observe in detail, display faster than the actual machining speed (for example, about 3 times the machining speed), Where it is necessary to observe in detail how the processing is performed, a display slower than the actual processing speed (for example, about 1/3 times the processing speed) can be displayed.

あるいは、工具軌跡と加工に用いられる工具の工具径とに応じてワークが削られた加工状態をシミュレーションして図11に示すように表示するようにしてもよい。具体的にはワークを多数の要素(例えば、微小な立方体(図12)に分割し、工具が移動した工具軌跡上の工具位置とその工具の工具径から工具と重なる要素を求める。重なった要素は切削された部分であるので、この要素を除いたワークの要素を残して表示を行なう。図11は、円柱状の工具が鉛直方向に起立した状態で加工した様子を表示した例を示している。 Or you may make it display as shown in FIG. 11 by simulating the process state in which the workpiece | work was cut according to the tool locus | trajectory and the tool diameter of the tool used for a process. Specifically, the workpiece is divided into a large number of elements (for example, a minute cube (FIG. 12), and an element that overlaps the tool is obtained from the tool position on the tool trajectory on which the tool has moved and the tool diameter of the tool. Fig. 11 shows an example in which a cylindrical tool is machined while standing in the vertical direction, since the part of the workpiece excluding this element is displayed. Yes.

また、図11に示すようにワークが削られた加工状態をシミュレーションする際には、各分割軌跡lに従って工具が移動したことによって切削が行なわれた部分の要素を各分割軌跡lの軸制御データAを対応させてファイルに記憶する。このように切削された要素を軸制御データAと対応付けて記憶することにより、そのファイルを辿って、現在表示されている状態を複数ブロック分戻したり進めたり(Undo/Redo)しながら切削状態を確認することができる。このように、始めから再シミュレーションを行うことなく、少し前の切削状態に戻って表示できるようにすることにより、切削状態の確認作業を綿密に行うことができる。   Further, when simulating the machining state in which the workpiece is cut as shown in FIG. 11, the element of the portion cut by moving the tool in accordance with each divided locus l is used as the axis control data of each divided locus l. Store A in association with A. By storing the elements cut in this way in association with the axis control data A, the cutting state is traced back and forwarded by a plurality of blocks (Undo / Redo) by tracing the file. Can be confirmed. In this way, by making it possible to return to the previous cutting state and display it without performing re-simulation from the beginning, the cutting state confirmation operation can be performed closely.

さらに、各加工工程の工具軌跡全体の経路長を算出して、現在表示を行なっている工具位置が工具軌跡全体の経路長のどこまで進んだかわかるように、図10、図11に示すように、表示画面の右側にバー表示を行い、全体に経路長B1に対して表示されている経路長B2の割合がわかるように表示する。これにより、現在表示されている状態で全体の何割程度の加工が行なわれた状態であるかを確認することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the path length of the entire tool trajectory of each machining step is calculated so that it can be understood how far the tool position currently displayed has progressed in the path length of the entire tool trajectory. A bar is displayed on the right side of the display screen so that the overall ratio of the path length B2 displayed to the path length B1 can be seen. As a result, it is possible to confirm how many percent of the entire processing has been performed in the currently displayed state.

速度算出手段382は、工具軌跡上の各工具位置における加工速度、加速度、および、加加速度などを算出して表示する。各工具位置における加工速度は軸制御データAに記録されている各軸の軸速度の速度変化から求める(図8参照)。また、図8に示すように、時間TiのときX軸方向の軸速度がVxiで、時間Ti+1のときX軸方向の軸速度がVx(i+1)の時には、X軸方向の加速度は(Vx(i+1)-Vxi)/Δtとなる。同様にして、Y,Z軸の加速度を求めて各工具位置における加速度を求める。   The speed calculation means 382 calculates and displays the machining speed, acceleration, jerk, and the like at each tool position on the tool path. The machining speed at each tool position is obtained from the change in the axial speed of each axis recorded in the axis control data A (see FIG. 8). Further, as shown in FIG. 8, when the axial velocity in the X-axis direction is Vxi at time Ti and when the axial velocity in the X-axis direction is Vx (i + 1) at time Ti + 1, the acceleration in the X-axis direction is obtained. Becomes (Vx (i + 1) −Vxi) / Δt. Similarly, the acceleration at each tool position is obtained by obtaining the acceleration of the Y and Z axes.

さらに、加工速度から加加速度を求めることができ、例えば、時間Ti-1のときX軸方向の軸速度がVx(i-1)で、時間TiのときX軸方向の軸速度がVxiで、時間Ti+1のときX軸方向の軸速度がVx(i+1)の時には、X軸方向の加加速度は{(Vx(i+1)-Vxi)/Δt−(Vxi-Vx (i-1))/Δt}/Δtとなる。同様にして、Y,Z軸の加加速度を求めて各工具位置における加加速度を求める。   Further, the jerk can be obtained from the machining speed. For example, the axial speed in the X-axis direction is Vx (i-1) at time Ti-1, and the axial speed in the X-axis direction is Vxi at time Ti. When the axial velocity in the X-axis direction is Vx (i + 1) at time Ti + 1, the jerk in the X-axis direction is {(Vx (i + 1) −Vxi) / Δt− (Vxi−Vx (i− 1)) / Δt} / Δt. Similarly, the jerk at the Y and Z axes is obtained to obtain the jerk at each tool position.

このようにして求めた加工速度、加速度、加加速度を求めて、工具軌跡上の各工具位置と対応がつくように表示するのが好ましい。例えば、表示された工具軌跡上の工具位置がマウスなどのデバイスを用いて指示されると、その工具位置の加工速度、加速度、加加速度などを表示するようにする。   The machining speed, acceleration, and jerk thus obtained are preferably obtained and displayed so as to correspond to each tool position on the tool trajectory. For example, when the tool position on the displayed tool path is instructed using a device such as a mouse, the processing speed, acceleration, jerk, etc. at the tool position are displayed.

あるいは、工具軌跡上の各工具位置の加工速度、加速度、加加速度を色分けして表示してもよい。具体的には、例えば、速度(加工速度、加速度、加加速度)をいくつかの範囲に区切って範囲ごとに色を変えて表示を行なう。図13に示すような角柱の輪郭を加工する場合、直線部分l,lでは指定された指定加工速度Fで加工が行なわれるが、角の部分(円弧部分)lのように進行方向が急に変化するため指定加工速度Fで加工を行なうと最大加速度や最大加加速度が超える場合には軸制御データ算出手段36で生成した軸制御データAでは指定加工速度Fよりも小さい速度で移動するようなデータになっている場合がある。そこで、ワイヤーフレームで工具軌跡を表示する際に各工具軌跡上の位置における加工速度(あるいは、加速度、加加速度)を随時求めて、その速度に応じて各工具軌跡の色を変えて表示することによって、各部分がどのような速度分布になっているかを即座に認識できる。また、周囲に比べて速度が小さくなっているところでは食い込みが発生する可能性があるが、表示された色から周囲に比べて速度が小さくなっているところを見つけて食い込みが発生しそうな部分を予測することができる。このように色分け表示することによって好ましくない加工が行なわれる部分を予測することができる。また、色分け表示をする際、図11に示すようなワークを削った加工状態を表示するときに削られた部分の色を変えて表示しても良い。 Alternatively, the machining speed, acceleration, and jerk at each tool position on the tool trajectory may be displayed in different colors. Specifically, for example, the speed (machining speed, acceleration, jerk) is divided into several ranges and the color is changed for each range. When machining the contour of a prism as shown in FIG. 13, the straight portions l 1 and l 3 are machined at the designated designated machining speed F, but the traveling direction is as in the corner portion (arc portion) l 2. When the machining is performed at the designated machining speed F, if the maximum acceleration or the maximum jerk is exceeded, the axis control data A generated by the axis control data calculation means 36 moves at a speed smaller than the designated machining speed F. It may be data that does. Therefore, when displaying the tool path on the wire frame, the machining speed (or acceleration, jerk) at the position on each tool path is obtained at any time, and the color of each tool path is changed according to the speed and displayed. Thus, it is possible to immediately recognize what speed distribution each part has. In addition, biting may occur where the speed is lower than the surrounding area, but if the speed is lower than the surrounding area from the displayed color, the part where the biting is likely to occur is detected. Can be predicted. Thus, by performing color-coded display, it is possible to predict a portion where undesirable processing is performed. In addition, when performing color-coded display, the color of the portion that has been cut when displaying the machining state with the workpiece as shown in FIG. 11 may be changed and displayed.

切削量算出手段383は、単位時間当たりに工具がワークを切削して取り除いた除去量を算出する。除去量は、ワークを削った加工状態をシミュレーション表示する際と同様に、ワークを多数の要素に分割し、工具軌跡上の工具位置とその工具の工具径から工具と重なる要素を求め、工具位置が移動したときに工具と重なるワークの単位時間当たり要素の数から除去量を求める。この除去量に応じて、図11に示すようなワークを削った部分の色を変えて表示して行なうことで、各位置での除去量を認識することができる。実際に加工を行なう際には、この除去量が一定である方が工具にかかる切削負荷が一定となり望ましいが、除去量が大きくなっているところでは、工具に大きな切削負荷がかかり工具が振動して加工精度が低下する。そこで、除去量に応じて色を変えて表示することで加工精度が低下する部分を予想することができる。   The cutting amount calculation means 383 calculates the removal amount that the tool cuts and removes the workpiece per unit time. The removal amount is divided into a number of elements in the same way as when displaying the machining state after cutting the workpiece. The tool position is determined by determining the element that overlaps the tool from the tool position on the tool path and the tool diameter of the tool. The removal amount is obtained from the number of elements per unit time of the workpiece that overlaps the tool when the tool moves. Depending on the removal amount, the removal amount at each position can be recognized by changing and displaying the color of the part where the workpiece is cut as shown in FIG. When actually performing machining, it is desirable that the removal amount be constant, because the cutting load on the tool is constant, but when the removal amount is large, a large cutting load is applied to the tool and the tool vibrates. Machining accuracy decreases. Therefore, it is possible to predict a portion where the processing accuracy is lowered by changing the color according to the removal amount and displaying it.

ここで、本発明の加工システム1でワークを加工する流れについて、図14〜16のフローチャートを用いて説明する。   Here, the flow which processes a workpiece | work with the processing system 1 of this invention is demonstrated using the flowchart of FIGS.

加工を行う際、加工機4や用いる工具によって、最大加速度、最大加加速度などに違いがあるため、加工を行う際に一定の加工精度を維持するには、加工機4や用いられる工具に応じて制御方法を調整しなければならない。そこで、まず、加工制御装置3の操作パネル31から、オペレータが最大加速度、最大加加速度などに関する種々のパラメータを設定して、パラメータ記憶手段311に記憶する(S100)。   When machining, there is a difference in the maximum acceleration, maximum jerk, etc. depending on the machine 4 and the tool used. Therefore, in order to maintain a certain machining accuracy when machining, it depends on the machine 4 and the tool used. Control method must be adjusted. Therefore, first, the operator sets various parameters relating to the maximum acceleration, the maximum jerk, and the like from the operation panel 31 of the machining control device 3, and stores them in the parameter storage means 311 (S100).

また、オペレータはCAD装置2を用いて仕上げ形状を加工形状として入力し(S200)、入力された形状に基づいてCAD装置2からソリッドモデルMのデータを出力する(S201)。ソリッドモデルMのデータはネットワーク5を介して加工制御装置3に送信され、加工制御装置3の入力手段32でCAD装置2から送信されたソリッドモデルMを入力してモデルデータ記憶手段321に記憶する(S101)。   The operator inputs the finished shape as a machining shape using the CAD device 2 (S200), and outputs data of the solid model M from the CAD device 2 based on the input shape (S201). The data of the solid model M is transmitted to the machining control device 3 via the network 5, and the solid model M transmitted from the CAD device 2 is input by the input unit 32 of the machining control device 3 and stored in the model data storage unit 321. (S101).

ワークは荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工などの複数の加工工程を経て加工されるが、これらの加工工程の順番や回数は、加工制御装置3の操作パネル31から入力され、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工などの各加工工程に用いられる工具や主軸の回転速度に応じた指定加工速度F、オフセット値d、ピックフィードPickが加工速度記憶手段312、パラメータ記憶手段311、ピックフィード記憶手段314、オフセット値記憶手段313に複数記憶される。あるいは、CAD装置2からその加工工程の順番や回数と、各加工工程で使われる指定加工速度F、オフセット値d、ピックフィードPickを受け取るようにしてもよい(S102)。   The workpiece is processed through a plurality of processing steps such as roughing, intermediate finishing, and finishing. The order and the number of times of these processing steps are input from the operation panel 31 of the processing control device 3, and rough processing, Designated machining speed F, offset value d and pick feed pick corresponding to the rotation speed of the tool and spindle used in each machining process such as finishing and finishing, machining speed storage means 312, parameter storage means 311 and pick feed storage means A plurality of offset values are stored in the offset value storage unit 313. Alternatively, the order and number of machining steps, the designated machining speed F, the offset value d, and the pick feed pick used in each machining step may be received from the CAD device 2 (S102).

加工制御装置3は、オフセット形状生成手段33でソリッドモデルMをオフセット値d分ほどオフセットしたオフセット形状S1を、各加工工程に応じて生成し(S103)、工具軌跡生成手段34でオフセット形状S1の上をピックフィードPick分ずつZ軸方向にXY平面に平行な加工面を移動させながらワークを加工するときの指定工具軌跡Lを生成して工具軌跡記憶手段341に記憶させる(S104)。実際に加工を行う際には、複数の加工工程(荒加工、中仕上加工、仕上加工など)を経て加工が行なわれるため、上述のオフセット形状生成手段33は、各加工工程で用いられる工具に応じたオフセット値を用いてオフセット形状を生成し、工具軌跡生成手段34では、各加工工程で用いられる工具に応じたピックフィードを用いて指定工具軌跡Lを生成する。   The machining control device 3 generates an offset shape S1 obtained by offsetting the solid model M by the offset value d by the offset shape generation means 33 according to each machining step (S103), and the tool locus generation means 34 sets the offset shape S1. A designated tool locus L for machining the workpiece while moving the machining surface parallel to the XY plane in the Z-axis direction by the amount of the pick feed Pick is generated and stored in the tool locus storage means 341 (S104). When machining is actually performed, machining is performed through a plurality of machining processes (rough machining, intermediate finishing, finishing, etc.), and thus the offset shape generation means 33 described above is used as a tool used in each machining process. The offset shape is generated using the corresponding offset value, and the tool locus generating means 34 generates the designated tool locus L using the pick feed corresponding to the tool used in each machining step.

次に、分割軌跡算出手段35で、指定工具軌跡Lの曲率に応じて指定工具軌跡Lを分割した分割軌跡lを求める(S105)。さらに、軸制御データ算出手段36で、分割軌跡lに沿って工具位置を指定された指定加工速度Fに従った速度で移動させるための軸制御データAを、各加工工程ごとに生成して軸制御データ記憶手段361に記憶する(S106)。   Next, the divided locus calculation means 35 obtains a divided locus 1 obtained by dividing the designated tool locus L according to the curvature of the designated tool locus L (S105). Further, the axis control data calculation means 36 generates axis control data A for moving the tool position along the division trajectory l at a speed according to the designated designated machining speed F for each machining step. The data is stored in the control data storage unit 361 (S106).

次に、生成された軸制御データAを用いて工具軌跡のシミュレーションを行なう。まず、オペレータが加工制御装置3の操作パネル31からシミュレーションする加工工程の指示を入力する。加工制御装置3はシミュレーションの指示を受け取ると(S107)、指定された加工工程の軸制御データAを軸制御データ記憶手段361から読み出し、工具軌跡シミュレーション手段381で先頭の軸制御データAから順に各軸の移動量を算出して(S108)、工具軌跡をシミュレーション表示する(S110)。特に、オペレータから指示がない場合には工具軌跡を軸制御データAで求めた加工速度と同じ速さで表示する。必要に応じてオペレータが操作パネル31から表示速度を速くしたり遅くしたりするような指示を入力すると、指示に応じて工具軌跡を表示する速度を変えることができる。   Next, a tool path simulation is performed using the generated axis control data A. First, an operator inputs an instruction of a machining process to be simulated from the operation panel 31 of the machining control device 3. When the machining control device 3 receives the simulation instruction (S107), it reads out the axis control data A of the designated machining process from the axis control data storage unit 361, and the tool path simulation unit 381 sequentially starts with the first axis control data A. The movement amount of the axis is calculated (S108), and the tool path is displayed by simulation (S110). In particular, when there is no instruction from the operator, the tool path is displayed at the same speed as the machining speed obtained from the axis control data A. When the operator inputs an instruction to increase or decrease the display speed from the operation panel 31 as necessary, the speed at which the tool locus is displayed can be changed according to the instruction.

このとき、現在表示している工具軌跡がどの工程の工具軌跡を表示しているかがわかるように、図10に示すような加工工程の一覧を表示画面の左側に表示して、工具軌跡を表示している加工工程を反転して表示する(図10の斜線部)。また、図10に示すように、工具軌跡上の所定の位置にマウスを合わせると対応する軸制御データAのデータがポップアップ表示され、軸制御データAの内容を確認することができる。   At this time, a list of machining processes as shown in FIG. 10 is displayed on the left side of the display screen so that the tool path of the currently displayed tool path is displayed, and the tool path is displayed. The processing steps being performed are reversed and displayed (shaded area in FIG. 10). Further, as shown in FIG. 10, when the mouse is moved to a predetermined position on the tool path, the corresponding axis control data A data is displayed in a pop-up, and the contents of the axis control data A can be confirmed.

さらに、速度算出手段382で各工具位置の加工速度、加速度、加加速度を算出し(S109)、工具軌跡上の各工具位置の加工速度、加速度、加加速度の値に応じて色を変えて表示する(S110)。あるいは、マウスを合わせた工具位置における加工速度、加速度、加加速度を数値で表示するようにしてもよい。   Further, the machining speed, acceleration, and jerk of each tool position are calculated by the speed calculating means 382 (S109), and the colors are displayed in accordance with the machining speed, acceleration, and jerk values of each tool position on the tool trajectory. (S110). Alternatively, the machining speed, acceleration, and jerk at the tool position with the mouse may be displayed numerically.

また、工具軌跡として図11に示すようなワークを削った加工状態を表示するものでもよい。このように表示を行なっている最中にオペレータが操作パネル31からUndo/Redo(図11参照)の指示を行なうと、加工状態を戻したり進めたりしながら加工の状態を確認することができる。   Further, a machining state in which a workpiece is cut as shown in FIG. 11 may be displayed as a tool locus. When the operator gives an instruction for Undo / Redo (see FIG. 11) from the operation panel 31 during the display in this way, the machining state can be confirmed while returning or advancing the machining state.

また、切削量算出手段383を用いて各工具位置の単位時間当たりの切削量を求め、マウスを合わせた工具位置の切削量を数値で表示したり、工具軌跡上の各工具位置の切削量を値に応じて色を変えて表示することもできる。   Further, the cutting amount per unit time at each tool position is obtained by using the cutting amount calculation means 383, and the cutting amount at the tool position with the mouse is displayed numerically, or the cutting amount at each tool position on the tool trajectory is displayed. It is also possible to change the color according to the value.

このようにして、工具軌跡、加工速度、加速度、加加速度、時間単位あたりの切削量を確認して、加工に適さないと思われる部分があった場合には、その部分のソリッドモデルMの形状を変えて再度軸制御データAを生成するようにしてもよい。あるいは、特定の場所の指定加工速度Fを変えてもよい。   In this way, the tool trajectory, machining speed, acceleration, jerk, and cutting amount per unit of time are confirmed, and if there is a part that seems not suitable for machining, the shape of the solid model M of that part The axis control data A may be generated again by changing Alternatively, the designated processing speed F at a specific location may be changed.

さらに、オペレータが操作パネル31から拡大表示の指示があると、図17に示すように部分的に拡大表示を行なってもよい。このとき、拡大部分の分解能を上げて表示するようにすることで、拡大した画像がボケることなく工具が切削したワークの様子を詳細に確認することができる。具体的には、例えば、全体表示のデータ量と拡大表示のときのデータ量とが同じになるように解像度を上げて表示を行なう。   Further, when the operator gives an instruction for enlarged display from the operation panel 31, the enlarged display may be partially performed as shown in FIG. At this time, by increasing the resolution of the enlarged portion and displaying it, the state of the workpiece cut by the tool can be confirmed in detail without blurring the enlarged image. Specifically, for example, the display is performed with an increased resolution so that the data amount of the entire display is the same as the data amount of the enlarged display.

このようにして、各加工工程の工具軌跡、加工速度、加速度、加加速、切削量などの確認を行った後に加工機で加工を行なう。加工制御装置3は、各加工工程ごとに軸制御データ記憶手段361に記憶されている軸制御データAを読み出し(S111)、出力手段37で工具軌跡に沿った順番で分割軌跡l1,l2,l3,・・・,li,・・・の各軸制御データAを加工機4の駆動部45に出力する(S112)。駆動部45の軸制御データ受信部46で軸制御データAを受取り(S301)、信号生成部47で受け取った順に従って軸制御データAから各軸を駆動する信号を生成して主軸アンプ48、サーボアンプ49に出力する(S302)。この軸制御データAには分割軌跡の始点と一定の時間間隔Δtで各軸の速度変化が記録されており、各軸を各分割軌跡lの始点から一定の時間間隔Δtで各軸の軸速度を変えることで分割軌跡lに沿って工具位置を移動させる。このようにして全ての加工工程を指定された順番に実行して加工を行う。駆動部45で各軸の軸速度を変化させるとともに、加工機4に各軸の位置を検出するエンコーダを設けて、工具位置が分割軌跡lからずれないように各軸の軸速度を調整するフィードバック機構を設けたものが望ましい。   In this way, after confirming the tool trajectory, machining speed, acceleration, acceleration, cutting amount and the like of each machining process, machining is performed with the machining machine. The machining control device 3 reads the axis control data A stored in the axis control data storage means 361 for each machining process (S111), and the output means 37 splits the trajectories l1, l2, l3 in order along the tool trajectory. ,..., Li,... Are output to the drive unit 45 of the processing machine 4 (S112). The axis control data receiving unit 46 of the driving unit 45 receives the axis control data A (S301), and generates a signal for driving each axis from the axis control data A according to the order received by the signal generating unit 47 to generate the spindle amplifier 48 and the servo. The signal is output to the amplifier 49 (S302). In this axis control data A, the change in speed of each axis is recorded at a constant time interval Δt from the start point of the divided trajectory, and the axis speed of each axis is changed from the start point of each divided trajectory l at a constant time interval Δt. Is changed to move the tool position along the division trajectory l. In this way, processing is performed by executing all the processing steps in the specified order. A feedback that adjusts the axis speed of each axis so that the tool position does not deviate from the divided trajectory l by changing the axis speed of each axis by the driving unit 45 and providing the processing machine 4 with an encoder that detects the position of each axis. What provided the mechanism is desirable.

上述の実施の形態では、ボールエンドミルを用いて加工を行うときのオフセット方法について説明したが、フラットエンドミルやラジアスエンドミルなど他のタイプの工具を用いて加工を行うときには、それに応じたオフセット形状S1を求めるようにすればよい。   In the above-described embodiment, the offset method when performing processing using a ball end mill has been described, but when performing processing using other types of tools such as a flat end mill and a radius end mill, an offset shape S1 corresponding to the offset shape S1 is set. You just have to ask for it.

上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを用いて制御する場合について説明したが、決められた時間間隔であれば、一定の時間間隔でなくてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the control is performed using the axis control data in which the speed change is recorded at a constant time interval has been described. However, as long as the time interval is determined, the time interval may not be constant.

また、軸制御データにはある時間間隔で各軸の軸速度を記録する場合について説明したが、速度の変化分を記録するようにしてもよい。   Moreover, although the case where the shaft speed of each axis is recorded at a certain time interval has been described in the axis control data, the change in speed may be recorded.

上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを駆動部に出力する場合について説明したが、各軸方向の速度の時間変化を表す数式のデータを軸制御データとして駆動部に出力し、駆動部で受け取った数式に従って各軸の軸速度を変化させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the axis control data in which the speed change is recorded at a constant time interval is output to the drive unit has been described. However, the mathematical formula data representing the time change of the speed in each axis direction is used as the axis control data. The shaft speed of each axis may be changed according to the mathematical expression output to the drive unit and received by the drive unit.

従来のCAM装置などを用いた工具軌跡のシミュレーションは、NCプログラムに従ってシミュレーションを行っていたが、実際に加工機が追従できる加減速には限界があり、最大加速度や最大加加速度を越えるようなところでは、NCプログラムで指定された工具軌跡通りに工具を移動させることができなかったり、制御装置側によっては工具の進行方向を変えるところでは自動的に加減速を行っていたために、NCプログラムで指定された工具軌跡とシミュレーションした軌跡にはズレが生じて正確なシミュレーションを行うことができなかった。しかし、上述で説明したように、本発明の軸制御データは分割軌跡に沿って工具の工具位置を移動させることができないところがあると、最大加速度や最大加加速度に関するパラメータに基づいて、指定された指定加工速度より小さくなるように各軸方向の速度を求めて加工機の性能を越えることがないように軸制御データを生成しているため、軸制御データを用いてシミュレーションを行なえば、実際に加工するときの軌跡と一致した工具軌跡をシミュレーションで確認することができる。さらに、加工速度、加速度、加加速度なども実際の加工するときの速度とズレることがない。   The simulation of the tool path using a conventional CAM device was performed according to the NC program. However, there is a limit to the acceleration / deceleration that the machine can actually follow, and the maximum acceleration or the maximum jerk is exceeded. Is specified in the NC program because the tool cannot be moved according to the tool trajectory specified in the NC program, or depending on the control device side, the acceleration / deceleration was automatically performed where the tool traveling direction was changed. There was a gap between the tool trajectory and the simulated trajectory, and accurate simulation could not be performed. However, as described above, the axis control data of the present invention is specified based on parameters related to the maximum acceleration and maximum jerk when there is a place where the tool position of the tool cannot be moved along the divided trajectory. Since the axis control data is generated so as not to exceed the performance of the processing machine by finding the speed in each axial direction so that it becomes smaller than the specified machining speed, if you perform a simulation using the axis control data, A tool locus that matches the locus when machining can be confirmed by simulation. Further, the machining speed, acceleration, jerk, and the like do not deviate from the actual machining speed.

また、軸制御データに基づいて加工速度、加速度、加加速度と、工具軌跡とを対応させて表示することで、好ましくない加工が行われる箇所を確認することができ、加工前に加工する形状を変えて、好ましい加工が行われるような形状に変形させることができる。   In addition, by displaying the processing speed, acceleration, jerk, and tool trajectory in correspondence with each other based on the axis control data, it is possible to confirm the location where undesirable processing is performed, and the shape to be processed before processing The shape can be changed so that preferable processing is performed.

本実施の形態では、ワークの分割要素は、立方体形状としているが、このような形状に限らず、例えば、Z軸方向に延びる四角柱(図18)や三角錐(図19)等の形状を採用してもよく、この場合においては、工具のZ軸の位置に基づいてZ軸方向における工具と各要素との重なる部分を求め、該重なる部分を除いて表示を行うことによりワークが削られた加工状態をシミュレーションすることができる。   In the present embodiment, the work dividing elements are in a cubic shape. However, the shape is not limited to such a shape. For example, a quadrangular prism (FIG. 18) or a triangular pyramid (FIG. 19) extending in the Z-axis direction is used. In this case, based on the Z-axis position of the tool, the overlapping part between the tool and each element in the Z-axis direction is obtained, and the workpiece is cut by displaying the overlapping part. The machining state can be simulated.

また、本実施の形態では、加工制御装置にソリッドモデルを入力して、軸制御データを生成する場合について説明したが、CAD装置から出力したソリッドモデルをCAM装置に出力して、CAM装置に軸制御データ生成手段を設けて軸制御データを生成して加工制御装置に出力するようにしてもよい。また、CAM装置で軸制御データを生成する場合には、CAM装置側にさらにシミュレーション手段を設けて、軸制御データを用いたシミュレーションをCAM装置で行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the solid model is input to the machining control device and the axis control data is generated has been described. However, the solid model output from the CAD device is output to the CAM device, and the axis is input to the CAM device. Control data generating means may be provided to generate axis control data and output it to the machining control device. Further, when axis control data is generated by the CAM device, a simulation unit may be further provided on the CAM device side, and the simulation using the axis control data may be performed by the CAM device.

CAM装置は、汎用コンピュータ(例えばワークステーション等)の補助記憶装置に軸制御データを生成する機能を備えたプログラムが読み込まれて実行されることにより実現される。上記機能を備えたプログラムは記録媒体やネットワークを介して配布されてコンピュータにインストールされる。   The CAM device is realized by reading and executing a program having a function of generating axis control data in an auxiliary storage device of a general-purpose computer (for example, a workstation). A program having the above functions is distributed via a recording medium or a network and installed in a computer.

加工システムの概略構成図Schematic configuration diagram of processing system 加工機の駆動部の構成図Configuration diagram of the drive unit of the processing machine 加工制御装置(加工シミュレーション装置)の構成図Configuration diagram of machining control device (machining simulation device) 加工形状のオフセットした形状の求め方を説明するための図Diagram for explaining how to obtain the offset shape of the machining shape 指定工具軌跡の求め方を説明するための図Diagram for explaining how to obtain the specified tool path 指定工具軌跡を分割した分割軌跡の求め方を説明するための図A figure for explaining how to find the division trajectory by dividing the specified tool trajectory 分割軌跡と加工速度の関係を表す図Diagram showing the relationship between division trajectory and machining speed 各軸の速度変化を表した図Diagram showing speed change of each axis シミュレーション表示手段の構成図Configuration diagram of simulation display means 工具軌跡の表示の一例(その1)Example of tool path display (1) ワークの切削状態の表示の一例(その2)Example of workpiece cutting status display (Part 2) ワークを分割した要素の一例(その1)Example of an element that divides a work (part 1) 指定加工速度より加工速度が小さくなる部分を説明するための図Diagram for explaining the part where the machining speed is lower than the specified machining speed 加工システムの動作を説明するためのフローチャート(その1)Flow chart for explaining the operation of the machining system (part 1) 加工システムの動作を説明するためのフローチャート(その2)Flow chart for explaining the operation of the machining system (part 2) 加工システムの動作を説明するためのフローチャート(その3)Flow chart for explaining the operation of the machining system (part 3) ワークの切削状態の拡大図の一例Example of enlarged view of workpiece cutting state ワークを分割した要素の一例(その2)An example of an element that divides a work (part 2) ワークを分割した要素の一例(その3)An example of an element that divides a work (part 3) 工具の移動を説明するための図Diagram for explaining tool movement 工具の移動と実際の加工軌跡の違いを説明するための図Diagram for explaining the difference between tool movement and actual machining trajectory

符号の説明Explanation of symbols

1 加工システム
2 CAD装置
3 加工制御装置
4 加工機
5 ネットワーク
31 操作パネル
32 入力手段
33 オフセット形状生成手段
34 工具軌跡生成手段
35 分割軌跡算出手段
36 軸制御データ算出手段
38 シミュレーション表示手段
41 主軸
42 テーブル
43,44 送り軸
45 駆動部
46 軸制御データ受信部
47 信号生成部
48 主軸アンプ
48a モータ
49 サーボアンプ
49a,49b モータ
311 パラメータ記憶手段
312 加工速度記憶手段(工具移動速度記憶手段)
313 オフセット値記憶手段
314 ピックフィード記憶手段
315 表示装置
321 モデルデータ記憶手段
341 工具軌跡記憶手段
361 軸制御データ記憶手段
381 工具軌跡シミュレーション手段
382 速度算出手段
383 切削量算出手段
M ソリッドモデル
d オフセット値
A 軸制御データ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing system 2 CAD apparatus 3 Processing control apparatus 4 Processing machine 5 Network 31 Operation panel 32 Input means 33 Offset shape generation means 34 Tool locus generation means 35 Division locus calculation means 36 Axis control data calculation means 38 Simulation display means 41 Spindle 42 Table 43, 44 Feed axis 45 Drive unit 46 Axis control data reception unit 47 Signal generation unit 48 Spindle amplifier 48a Motor 49 Servo amplifier 49a, 49b Motor 311 Parameter storage means 312 Processing speed storage means (tool movement speed storage means)
313 Offset value storage means 314 Pick feed storage means 315 Display device 321 Model data storage means 341 Tool path storage means 361 Axis control data storage means 381 Tool path simulation means 382 Speed calculation means 383 Cutting amount calculation means M Solid model d Offset value A Axis control data

Claims (3)

加工形状のモデルから形成される曲線であって、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
最大加速度を前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための軸制御データとして、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの、前記分割軌跡上における始点の各軸位置と、前記分割軌跡を所定の時間間隔Δtで分割した各点における前記分割軌跡の曲率に応じて前記各点毎に該各点における前記工具の加速度が前記最大加速度を超えないように求めた各軸方向の工具移動速度と、を求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに基づいて求められた前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡、該工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度、各工具位置における工具移動加速度、および、各工具位置における工具移動加加速度のうちの少なくとも前記工具軌跡を含む1以上を表示するシミュレーション表示手段とを備え、
前記所定の時間間隔Δtで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δtで求めた時間Tiにおける前記各軸方向の工具移動速度Viが次の時間Ti+1(=Ti+Δt)までに次の時間Ti+1(=Ti+Δt)における前記各軸方向の工具移動速度Vi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであり、かつ、
該駆動部は、前記軸制御データに従って、前記各分割軌跡上における始点の位置から各軸方向の工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡に沿って該分割軌跡の終点である次の前記分割軌跡の始点の位置まで移動させるとともに、前記分割軌跡の終点における各軸方向の工具移動速度が次の前記分割軌跡の始点の位置の各軸方向の工具移動速度に一致するように各軸の工具移動速度を変化させるものであり、
前記シミュレーション表示手段が、前記軸制御データに記録された時間間隔Δtの各軸方向の工具移動速度を積分して工具軌跡を求めるものであることを特徴とする加工シミュレーション装置。
A curve formed from a machining shape model, which is designated in advance when machining the workpiece into a predetermined shape using a machining machine that moves the tool position at which the tool works the workpiece in a plurality of axial directions. Tool path storage means for storing the tool path;
Tool movement speed storage means for storing a designated tool movement speed designated in advance when the tool processes the workpiece;
Parameter storage means for storing a maximum acceleration as a parameter indicating an allowable limit of acceleration of the processing machine;
A divided trajectory calculating means for dividing the designated tool trajectory at a portion where the curvature of the designated tool trajectory is small at a large interval and dividing the specified tool trajectory at a small interval as the curvature of the designated tool trajectory increases;
As the axis control data for outputting the tool position to the drive unit of the processing machine that moves the tool position on the divided trajectory while changing the tool moving speed, the divided trajectory at a speed according to the designated tool moving speed is used. Each axis position of the starting point on the division trajectory when moving the workpiece and moving the workpiece according to the curvature of the division trajectory at each point obtained by dividing the division trajectory at a predetermined time interval Δt. each axial direction of the tool moving speed acceleration of the tool at the respective points are determined so as not to exceed the maximum acceleration for each point, and determined Mel axis control data calculating means,
The tool trajectory when the tool determined based on the axis control data processes the workpiece, the tool movement speed at each tool position on the tool path, the tool movement acceleration at each tool position, and at each tool position Simulation display means for displaying at least one of the tool movement jerk including at least the tool trajectory,
The tool moving speed in each axial direction obtained at the predetermined time interval Δt is determined so that the tool moves in a tangential direction on the divided trajectory,
The drive unit moves to the next time Ti + 1 before the next time Ti + 1 (= Ti + Δt) when the tool moving speed Vi in each axis direction at the time Ti obtained at the predetermined time interval Δt of the axis control data. The tool moving speed in each axial direction is changed so that the tool moving speed Vi + 1 in each axial direction at (= Ti + Δt), and
In accordance with the axis control data, the driving unit changes the tool position in the direction of each axis from the position of the starting point on each of the divided trajectories, and moves the tool position along the divided trajectory to the end point of the divided trajectory. Each axis is moved so that the tool moving speed in each axial direction at the end point of the divided locus coincides with the tool moving speed in each axial direction at the position of the next starting point of the divided locus. To change the tool movement speed of
The machining simulation apparatus characterized in that the simulation display means obtains a tool trajectory by integrating the tool moving speeds in the respective axial directions of the time interval Δt recorded in the axis control data.
前記シミュレーション表示手段が、前記工具軌跡を表示するとともに、該工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度、各工具位置における工具移動加速度、および、各工具位置における工具移動加加速度のいずれか1つの速度において、該速度を複数の速度の範囲に分け、それぞれの範囲の速度にそれぞれ異なる色を割り当て、前記工具軌跡上の各工具位置の速度に対応する色で前記工具軌跡を色分けして表示することを特徴とする請求項1記載の加工シミュレーション装置。   The simulation display means displays the tool path, and any one of a tool movement speed at each tool position on the tool path, a tool movement acceleration at each tool position, and a tool movement jerk at each tool position. In the speed, the speed is divided into a plurality of speed ranges, different colors are assigned to the speeds in the respective ranges, and the tool path is color-coded and displayed in a color corresponding to the speed of each tool position on the tool path. The machining simulation apparatus according to claim 1, wherein: コンピュータを、
加工形状のモデルから形成される曲線であって、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための軸制御データとして、前記工具位置を前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの、前記分割軌跡上における始点の各軸位置と、前記分割軌跡を所定の時間間隔Δtで分割した各点における前記分割軌跡の曲率に応じて前記各点毎に該各点における前記工具の加速度が最大加速度を超えないように求めた各軸方向の工具移動速度と、を求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに基づいて求められた前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡、該工具軌跡上の各工具位置における工具移動速度、各工具位置における工具移動加速度、および、各工具位置における工具移動加加速度のうちの少なくとも前記工具軌跡を含む1以上の情報を求めるシミュレーション手段と、
該シミュレーション手段により求めた情報を表示手段に表示させる表示制御手段として機能させるプログラムであって、
前記所定の時間間隔Δtで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δtで求めた時間Tiにおける前記各軸方向の工具移動速度Viが次の時間Ti+1(=Ti+Δt)までに次の時間Ti+1(=Ti+Δt)における前記各軸方向の工具移動速度Vi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであり、かつ、
該駆動部は、前記軸制御データに従って、前記各分割軌跡上における始点の位置から各軸方向の工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡に沿って該分割軌跡の終点である次の前記分割軌跡の始点の位置まで移動させるとともに、前記分割軌跡の終点における各軸方向の工具移動速度が次の前記分割軌跡の始点の位置の各軸方向の工具移動速度に一致するように各軸の工具移動速度を変化させるものであり、
前記シミュレーション表示手段が、前記軸制御データに記録された時間間隔Δtの各軸方向の工具移動速度を積分して工具軌跡を求めるものであることを特徴とする加工シミュレーションプログラム。
Computer
A curve formed from a machining shape model, which is designated in advance when machining the workpiece into a predetermined shape using a machining machine that moves the tool position at which the tool works the workpiece in a plurality of axial directions. A divided trajectory calculating means for dividing a tool trajectory at a portion where the curvature of the designated tool trajectory is small, and dividing the tool trajectory at a small interval as the curvature of the designated tool trajectory increases, and obtaining a plurality of divided trajectories;
As the axis control data for outputting the tool position while changing the tool moving speed to the driving section of the machine to move on the divided trajectory, the tool position the tool is pre-designated at the time of processing the workpiece When the workpiece is machined by moving on each divided trajectory at a speed according to the designated tool moving speed, the axis position of the starting point on the divided trajectory and the divided trajectory are divided at a predetermined time interval Δt. each axial direction of the tool movement speed and the determined mel axis control data acceleration of the tool is determined so as not to exceed the maximum acceleration at respective points the each point in accordance with the curvature of the dividing path at each point A calculation means;
The tool trajectory when the tool determined based on the axis control data processes the workpiece, the tool movement speed at each tool position on the tool path, the tool movement acceleration at each tool position, and at each tool position Simulation means for obtaining one or more pieces of information including at least the tool trajectory of the tool movement jerk;
A program that functions as display control means for displaying information obtained by the simulation means on the display means,
The tool moving speed in each axial direction obtained at the predetermined time interval Δt is determined so that the tool moves in a tangential direction on the divided trajectory,
The drive unit moves to the next time Ti + 1 before the next time Ti + 1 (= Ti + Δt) when the tool moving speed Vi in each axis direction at the time Ti obtained at the predetermined time interval Δt of the axis control data. The tool moving speed in each axial direction is changed so that the tool moving speed Vi + 1 in each axial direction at (= Ti + Δt), and
In accordance with the axis control data, the driving unit changes the tool position in the direction of each axis from the position of the starting point on each of the divided trajectories, and moves the tool position along the divided trajectory to the end point of the divided trajectory. Each axis is moved so that the tool moving speed in each axial direction at the end point of the divided locus coincides with the tool moving speed in each axial direction at the position of the next starting point of the divided locus. To change the tool movement speed of
A machining simulation program characterized in that the simulation display means obtains a tool trajectory by integrating a tool moving speed in each axial direction of a time interval Δt recorded in the axis control data.
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