JP5239650B2 - Wear amount simulation device for rotating tools - Google Patents

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Description

本発明は、回転工具による研削加工おいて、回転工具の摩耗量をシミュレーションするシミュレーション装置に関するものである。   The present invention relates to a simulation apparatus for simulating the amount of wear of a rotary tool in grinding with a rotary tool.

研削加工は、例えば、高速に回転する砥石と、回転する工作物とを相対的に移動させ、砥石と工作物を接触させて行われる。このような研削加工においては、びびり現象が生じ、工作物の研削精度を低下させてしまう問題があった。そのため、作業者の経験や勘等により研削加工条件を変更することで、上記問題の解消を図っていた。つまり、研削加工を実施した後、その加工面状態を確認し、そこで研削焼けやびびり現象が生じていることを発見した場合、研削加工条件を変更し、再度研削加工を行い、加工面状態を確認していた。このため、同様の作業を繰り返すこととなり、多大な作業量および作業時間が必要であった。   The grinding process is performed, for example, by relatively moving the grindstone rotating at high speed and the rotating workpiece, and bringing the grindstone and the workpiece into contact with each other. In such a grinding process, there has been a problem that chattering occurs and the grinding accuracy of the workpiece is lowered. Therefore, the above-mentioned problem has been solved by changing the grinding conditions according to the experience and intuition of the operator. In other words, after carrying out the grinding process, check the state of the machined surface, and if you find that there is a grinding burn or chatter phenomenon, change the grinding process conditions, perform the grinding process again, and change the machined surface condition. I was checking. For this reason, the same operation is repeated, and a large amount of work and work time are required.

そこで、特開平8−174379号公報(特許文献1)に記載されたびびり振動制御方法では、びびり現象の抑制作業を自動的に行うことが開示されている。特許文献1には、工作機械の振動を検出して、検出結果に基づいて加工条件を変更することが記載されている。特許文献1には、びびり現象の一つとして、工具と工作物間に生じた相対変位が工作物表面にうねりを形成し、これが工作物1回転後の切込み深さの変動として作用することによって発生する再生形自励振動があることが記載されている。   Therefore, the chatter vibration control method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-174379 (Patent Document 1) discloses that a chatter phenomenon suppression operation is automatically performed. Patent Document 1 describes that vibration of a machine tool is detected and a machining condition is changed based on the detection result. In Patent Document 1, as one of the chatter phenomenon, a relative displacement generated between a tool and a workpiece forms a swell on the workpiece surface, which acts as a variation in the depth of cut after one rotation of the workpiece. It is described that there is a regenerative self-excited vibration that occurs.

ところで、工作物表面にうねりを形成することの他、工具、例えば砥石の表面にもうねりを形成することがある。つまり、砥石の表面の各部位によって摩耗量が異なるという意味である。この砥石の表面に形成されたうねり形状は、工作物を加工する際に、工作物と砥石との相対変位を起こす原因の一つと考えられる。さらに、砥石表面にうねり形状を有する砥石により、工作物を加工することで、砥石表面のうねり形状が工作物表面に転写される可能性もある。その結果、工作物表面にうねり形状を形成することになると考えられる。   By the way, in addition to forming waviness on the surface of a workpiece, waviness may be formed on the surface of a tool, for example, a grindstone. In other words, this means that the amount of wear differs depending on each part of the surface of the grindstone. The waviness formed on the surface of the grindstone is considered to be one of the causes of relative displacement between the work and the grindstone when machining the work. Furthermore, the waviness shape of the grindstone surface may be transferred to the work surface by processing the work piece with the grindstone having the waviness shape on the grindstone surface. As a result, it is considered that a waviness shape is formed on the workpiece surface.

なお、特開2002−224954号公報(特許文献2)では、砥石車の摩耗量を算出し、砥石修正処理をするかを判定する工作機械の制御システムが開示されている。特許文献2では、例えば、砥石車を駆動する電動モータの電流に基づいて砥石車の回動力を検出し、この回動力に基づいて工作物の研削除去量を算出し、さらに累積した研削除去量から砥石車の摩耗量を推定することが可能とされている。よって、この方法により算出される砥石車の摩耗量から研削加工を続行するか砥石車をドレッシング等の砥石修正処理をするかを判定する。
特開平8−174379号公報 特開2002−224954号公報
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-224955 (Patent Document 2) discloses a machine tool control system that calculates the wear amount of a grinding wheel and determines whether to perform grinding wheel correction processing. In Patent Document 2, for example, the turning power of the grinding wheel is detected based on the electric current of the electric motor that drives the grinding wheel, the grinding removal amount of the workpiece is calculated based on this turning power, and the accumulated grinding removal amount is further calculated. From this, it is possible to estimate the wear amount of the grinding wheel. Therefore, it is determined whether the grinding process is continued or the grinding wheel correction processing such as dressing is performed on the grinding wheel from the abrasion amount of the grinding wheel calculated by this method.
JP-A-8-174379 JP 2002-224554 A

しかし、特許文献2に記載の工作機械の制御システムは、モータ電流に基づいて工作物の除去量を算出して、その除去量に基づいて砥石車の摩耗量を算出し、その累積値を砥石修正処理を実施する時期の判定に利用する構成であった。つまり、砥石車が摩耗した状態であっても、砥石車は常に真円形と仮定していた。従って、仮に、特許文献2の技術を用いたとしても、びびり現象の原因の一つと考えられている工具の表面に形成されるうねり形状については考慮されていない。   However, the machine tool control system described in Patent Document 2 calculates the removal amount of the workpiece based on the motor current, calculates the wear amount of the grinding wheel based on the removal amount, and uses the accumulated value as the grinding wheel. The configuration is used to determine when to perform the correction process. That is, even if the grinding wheel is worn, the grinding wheel has always been assumed to be a perfect circle. Therefore, even if the technique of Patent Document 2 is used, the waviness formed on the surface of the tool, which is considered to be one of the causes of the chatter phenomenon, is not considered.

また、特許文献1に記載の方法では、工作機械の振動を研削加工中に測定する必要がある。また、特許文献2に記載の方法では、砥石車を駆動する電動モータの電流値を研削加工中に測定する必要がある。よって、何れの方法においても、実際に研削加工を行わなければならず、作業時間の増加や生産効率の低下を招くこととなる。そこで、研削加工において、回転工具の摩耗量について、研削加工を実施する前にシミュレーションをする必要性がある。   In the method described in Patent Document 1, it is necessary to measure the vibration of the machine tool during grinding. In the method described in Patent Document 2, it is necessary to measure the current value of the electric motor that drives the grinding wheel during grinding. Therefore, in any method, grinding must actually be performed, which leads to an increase in working time and a decrease in production efficiency. Therefore, in the grinding process, it is necessary to simulate the wear amount of the rotary tool before performing the grinding process.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、研削加工におけるびびり現象等の原因の一つと考えられる回転工具表面のうねり形状についてシミュレーションできる回転工具の摩耗量シミュレーション装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wear amount simulation device for a rotary tool capable of simulating the waviness shape of the surface of the rotary tool, which is considered to be one of the causes of chatter phenomenon in grinding. With the goal.

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。   Hereinafter, each means suitable for solving the above-described problems will be described with additional effects and the like as necessary.

(手段1)手段1に係る回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
回転工具を回転駆動させながら、工作物に前記回転工具の周縁部を接触させ且つ前記工作物と前記回転工具とを相対的に移動させて行う加工において、前記回転工具の摩耗量をシミュレーションする回転工具の摩耗量シミュレーション装置であって、
前記回転工具の周縁上の複数の回転位相点のそれぞれによる、前記工作物の除去量を算出する工作物除去量算出部と、
各前記回転位相点における前記工作物の除去量に基づいて各前記回転位相点の摩耗量を算出することで、前記回転工具の周縁部の摩耗量を算出する工具摩耗量算出部と、
を備えることを特徴とする。
(Means 1) An apparatus for simulating the wear amount of a rotary tool according to means 1 comprises:
Rotation for simulating the amount of wear of the rotary tool in processing performed by rotating the rotary tool while bringing the peripheral edge of the rotary tool into contact with the workpiece and relatively moving the workpiece and the rotary tool. A tool wear amount simulation device,
A workpiece removal amount calculation unit that calculates the removal amount of the workpiece by each of a plurality of rotational phase points on the periphery of the rotary tool;
A tool wear amount calculation unit for calculating a wear amount at a peripheral portion of the rotary tool by calculating a wear amount at each of the rotation phase points based on a removal amount of the workpiece at each of the rotation phase points;
It is characterized by providing.

本発明によれば、回転工具による加工のシミュレーションにおいて、回転工具をその周縁上の複数の回転位相点により形状認定している。また、この回転位相点のそれぞれによる、工作物の除去量を算出することで、各回転位相点における摩耗量を算出する構成となっている。従来、同様のシミュレーションにおける回転工具は真円形を想定して摩耗量を反映していたので、全周に亘って一様に摩耗していることになる。これでは、回転工具のうねり形状、すなわち回転工具の偏摩耗をシミュレーションすることができなかった。しかし、上記のような構成とすることで、回転工具の周縁における回転位相に応じた摩耗量を算出することができる。よって、より正確な回転工具の摩耗量をシミュレーションすることができるようになる。従って、びびり現象等の原因となる回転工具の偏摩耗が、所定加工条件下で生じる可能性があることを加工を実施する前にシミュレーションによって確認することができる。   According to the present invention, in the simulation of machining with a rotary tool, the shape of the rotary tool is identified by a plurality of rotational phase points on the periphery thereof. Further, the amount of wear at each rotational phase point is calculated by calculating the amount of removal of the workpiece by each of the rotational phase points. Conventionally, the rotating tool in the same simulation reflects the amount of wear assuming a perfect circle, and therefore wears uniformly over the entire circumference. In this case, the waviness shape of the rotary tool, that is, the uneven wear of the rotary tool could not be simulated. However, with the above-described configuration, it is possible to calculate the wear amount according to the rotation phase at the periphery of the rotary tool. Therefore, it becomes possible to simulate the more accurate wear amount of the rotary tool. Therefore, it is possible to confirm by simulation that the uneven wear of the rotary tool, which causes the chatter phenomenon or the like, may occur under a predetermined processing condition before performing the processing.

(手段2)手段1の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記工作物が静止する座標系において、前記工作物に対する各前記回転位相点の移動軌跡を算出する軌跡算出部を備え、
前記工作物除去量算出部は、前記工作物の形状と前記移動軌跡とに基づいて前記工作物の除去量を算出するとよい。
(Means 2) In the rotating tool wear amount simulation apparatus of the means 1,
The rotary tool wear amount simulation device is:
In a coordinate system in which the workpiece is stationary, a trajectory calculation unit that calculates a movement trajectory of each rotation phase point with respect to the workpiece,
The workpiece removal amount calculation unit may calculate the removal amount of the workpiece based on the shape of the workpiece and the movement trajectory.

本手段によれば、回転工具が回転し工作物と回転工具とが相対移動する加工の際に、工作物が静止した座標系において、回転工具を形状認定する回転位相点の移動軌跡を算出する。さらに、工作物の形状と各回転位相点の移動軌跡とに基づいて、回転位相点毎の工作物の除去量を算出する。そして、この移動軌跡と静止した工作物の形状から、単位時間当たりまたは、単位移動量当たりの工作物の除去量を算出することができる。   According to this means, when the rotary tool rotates and the workpiece and the rotary tool move relative to each other, the movement trajectory of the rotational phase point that qualifies the rotary tool is calculated in the coordinate system where the workpiece is stationary. . Furthermore, the removal amount of the workpiece for each rotational phase point is calculated based on the shape of the workpiece and the movement trajectory of each rotational phase point. The removal amount of the workpiece per unit time or per unit movement amount can be calculated from the movement locus and the shape of the stationary workpiece.

(手段3)手段2の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記工作物の形状を記憶する工作物形状記憶部と、
前記軌跡算出部で算出された前記移動軌跡に基づいて、前記工作物形状記憶部に記憶される前記工作物の形状を変更する工作物形状変更部と、
を備え、
前記工作物除去量算出部は、前記工作物形状変更部により逐次変更された工作物の形状において、前記回転位相点のそれぞれによる、前記工作物の除去量を算出するとよい。
(Means 3) In the rotating tool wear amount simulation apparatus of the means 2,
The rotary tool wear amount simulation device is:
A workpiece shape storage unit for storing the shape of the workpiece;
Based on the movement trajectory calculated by the trajectory calculation unit, a workpiece shape changing unit that changes the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit;
With
The workpiece removal amount calculation unit may calculate the removal amount of the workpiece by each of the rotation phase points in the workpiece shape sequentially changed by the workpiece shape changing unit.

本手段によれば、手段2の工作物の除去量を算出した際に、工作物形状記憶部に記憶された工作物の形状を回転位相点の移動軌跡に基づいて変更する。さらに、除去後の工作物の形状を工作物形状記憶部に記憶し、次の回転位相点の移動軌跡との除去量の算出に反映させる。これにより、工作物の形状は、一つの回転位相点における除去量の算出の度に逐次変更され、より正確な除去量を算出することができる。   According to this means, when the removal amount of the workpiece of the means 2 is calculated, the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit is changed based on the movement locus of the rotation phase point. Further, the shape of the workpiece after the removal is stored in the workpiece shape storage unit, and is reflected in the calculation of the removal amount with the movement locus of the next rotational phase point. Thereby, the shape of the workpiece is sequentially changed every time the removal amount at one rotational phase point is calculated, and a more accurate removal amount can be calculated.

(手段4)手段3の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、前記回転工具を回転駆動させ且つ前記工作物を回転駆動させながら、前記工作物の周面に前記回転工具の周縁部を接触させ且つ前記工作物と前記回転工具とを相対的に移動させて行う加工において、前記回転工具の摩耗量をシミュレーションする装置であって、
前記工作物形状記憶部は、前記工作物の周縁上の複数の点と前記工作物の回転中心とをそれぞれ結ぶ工作物線分をもって前記工作物の形状として記憶し、
前記摩耗量シミュレーション装置は、さらに、前記工作物線分と前記移動軌跡の交点である加工点を算出する加工点算出部を備え、
前記工作物形状変更部は、前記加工点に基づき前記工作物線分を変更することで前記工作物を形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、前記形状変更前の前記工作物線分と、前記形状変更後の前記工作物線分とに基づいて前記工作物の除去量を算出するとよい。
(Means 4) In the rotating tool wear amount simulation apparatus of the means 3,
The apparatus for simulating the amount of wear of a rotating tool brings the peripheral edge of the rotating tool into contact with the peripheral surface of the workpiece while rotating the rotating tool and rotating the workpiece, and rotates the workpiece and the rotating tool. In processing performed by relatively moving the tool, a device for simulating the amount of wear of the rotary tool,
The workpiece shape storage unit stores a workpiece line segment connecting a plurality of points on the periphery of the workpiece and the rotation center of the workpiece as the shape of the workpiece,
The wear amount simulation device further includes a machining point calculation unit that calculates a machining point that is an intersection of the workpiece line segment and the movement locus,
The workpiece shape changing unit changes the shape of the workpiece by changing the workpiece line based on the machining point,
The workpiece removal amount calculation unit may calculate the removal amount of the workpiece based on the workpiece line segment before the shape change and the workpiece line segment after the shape change.

本手段によれば、工作物および回転工具を回転駆動させて行う加工における摩耗量シミュレーションにおいて、工作物をその周縁上の複数の点と回転中心とをそれぞれ結ぶ線分により形状認定している。そして、この工作物を形状認定する複数の工作物線分と、回転位相点の移動軌跡との交点である加工点を算出することで、工作物の除去量を算出する。これにより、工作物の形状を複数の線分で認識することができ、また、加工点により除去量および除去後の工作物の形状を算出することができる。つまり、工作物線分と移動軌跡の交点計算により演算することができるので、大幅に演算負荷を軽減することができ、回転工具の摩耗量シミュレーションの円滑化を図ることができる。   According to this means, in a wear amount simulation in machining performed by rotationally driving the workpiece and the rotary tool, the shape of the workpiece is recognized by line segments respectively connecting a plurality of points on the periphery and the rotation center. Then, the removal amount of the workpiece is calculated by calculating a machining point that is an intersection of a plurality of workpiece line segments that recognize the shape of the workpiece and the movement locus of the rotation phase point. Thereby, the shape of the workpiece can be recognized by a plurality of line segments, and the removal amount and the shape of the workpiece after removal can be calculated from the machining points. In other words, since the calculation can be performed by calculating the intersection of the workpiece line segment and the movement trajectory, the calculation load can be greatly reduced, and the wear amount simulation of the rotary tool can be facilitated.

(手段5)手段4の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記工作物線分の前記工作物の周縁上の複数の点は、前記工作物を等角分割した周縁上の分割点であるとよい。
(Means 5) In the rotary tool wear amount simulation apparatus of the means 4,
The plurality of points on the periphery of the workpiece line segment may be division points on the periphery obtained by equiangularly dividing the workpiece.

本手段によれば、工作物線分が等角に配置されていることになるので、周方向に亘り偏りがなくなり、高精度に回転位相点毎の除去量を算出できる。その結果、高精度に回転工具の摩耗量をシミュレーションできる。さらに、加工点算出の演算負荷を軽減することができる。   According to this means, since the workpiece line segments are arranged at equal angles, there is no deviation in the circumferential direction, and the removal amount for each rotational phase point can be calculated with high accuracy. As a result, the wear amount of the rotary tool can be simulated with high accuracy. Furthermore, the calculation load for processing point calculation can be reduced.

(手段6)手段4または5の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記工作物形状変更部は、前記工作物線分の周縁側端点を前記工作物線分上の前記加工点に変更することで形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、
隣り合う二つの前記工作物線分において、前記形状変更の前後のそれぞれ前記周縁側端点により形成される領域の面積を断片面積とし、
全ての隣り合う二つの前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片面積を積算し、その積算面積に基づき前記工作物の除去量を算出するとよい。
(Means 6) In the rotating tool wear amount simulation apparatus of the means 4 or 5,
The workpiece shape changing unit changes a shape by changing a peripheral side end point of the workpiece line segment to the machining point on the workpiece line segment,
The workpiece removal amount calculation unit
In the two adjacent workpiece line segments, the area of the region formed by each of the peripheral side end points before and after the shape change is a fragment area,
The piece areas calculated for the shape changes of all two adjacent workpiece line segments may be integrated, and the removal amount of the workpiece may be calculated based on the integrated area.

本手段によれば、所定の工作物線分と回転位相点の移動軌跡とが交差し加工点を有する場合は、この加工点と工作物の回転中心とを結ぶ線分を新たな所定の工作物線分とする。これを全ての工作物線分を対象に変更することにより、工作物は形状変更される。さらに、隣り合う二つの工作物線分において、形状変更前の端点と形状変更後の端点(加工点)により形成される、三角形または四角形の断片面積を算出する。この断片面積を少なくとも加工点を有する工作物線分に対して算出し、その積算面積に基づいて工作物の除去量を算出する。従って、曲線からなる移動軌跡と、工作物形状とが接触し研削除去される除去量を断片面積の積算面積に基づいて算出できるので、大幅に演算負荷を軽減することができる。   According to this means, when a predetermined workpiece line segment and the movement locus of the rotational phase point intersect and have a machining point, a line segment connecting the machining point and the rotation center of the workpiece is defined as a new predetermined workpiece. A line segment. By changing this to all the workpiece line segments, the shape of the workpiece is changed. Further, in two adjacent workpiece line segments, a triangular or quadrilateral fragment area formed by the end point before the shape change and the end point after the shape change (processing point) is calculated. The fragment area is calculated for at least a workpiece line segment having a machining point, and the amount of workpiece removal is calculated based on the integrated area. Therefore, the removal amount that is removed by grinding when the moving locus made of a curve comes into contact with the workpiece shape can be calculated based on the integrated area of the fragment areas, so that the calculation load can be greatly reduced.

(手段7)手段4または5の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記工作物形状変更部は、前記工作物線分の周縁側端点を前記工作物線分上の前記加工点に変更することで形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、
前記形状変更の前後の前記周縁側端点を結ぶ線分の長さを断片線分長とし、
全ての前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片線分長を積算し、その積算長に基づき前記工作物の除去量を算出するとよい。
(Means 7) In the rotary tool wear amount simulation apparatus of means 4 or 5,
The workpiece shape changing unit changes a shape by changing a peripheral side end point of the workpiece line segment to the machining point on the workpiece line segment,
The workpiece removal amount calculation unit
The length of the line segment connecting the peripheral side end points before and after the shape change is a fragment line segment length,
It is preferable to integrate the fragment line lengths calculated for the shape changes of all the workpiece line segments and calculate the removal amount of the workpieces based on the integrated length.

本手段によれば、所定の工作物線分と回転位相点の移動軌跡とが交差し加工点を有する場合は、この加工点と工作物の回転中心とを結ぶ線分を新たな所定の工作物線分とする。これを全ての工作物線分を対象に変更することにより、工作物は形状変更される。さらに、形状変更前の端点と形状変更後の端点(加工点)とを結ぶ断片線分の長さを算出する。この断片線分長を少なくとも加工点を有する工作物線分に対して算出し、その積算長に基づいて工作物の除去量を算出する。従って、曲線からなる移動軌跡と、工作物形状とが接触し研削除去される除去量を断片線分長の積算長に基づいて算出できるので、大幅に演算負荷を軽減することができる。   According to this means, when a predetermined workpiece line segment and the movement locus of the rotational phase point intersect and have a machining point, a line segment connecting the machining point and the rotation center of the workpiece is defined as a new predetermined workpiece. A line segment. By changing this to all the workpiece line segments, the shape of the workpiece is changed. Further, the length of the segment line connecting the end point before the shape change and the end point (the machining point) after the shape change is calculated. The segment line length is calculated for at least a workpiece line segment having a machining point, and the removal amount of the workpiece is calculated based on the integrated length. Accordingly, since the removal amount that is ground and removed by contact between the movement locus formed by the curve and the workpiece shape can be calculated based on the integrated length of the fragment line segment length, the calculation load can be greatly reduced.

(手段8)手段7の回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記工作物除去量算出部は、
隣り合う所定数の前記回転位相点の前記移動軌跡に基づく前記形状変更において、算出される前記積算長の総和に対する各前記積算長の比率をそれぞれ算出し、
隣り合う二つの前記工作物線分において、前記所定数の前記形状変更の前後のそれぞれ前記周縁側端点により形成される領域の面積を断片面積とし、
全ての隣り合う二つの前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片面積を積算し、その積算面積と前記積算長の前記比率とに基づき前記工作物の除去量をそれぞれ算出するとよい。
(Means 8) In the rotating tool wear amount simulation device of the means 7,
The workpiece removal amount calculation unit
In the shape change based on the movement trajectory of a predetermined number of adjacent rotation phase points, the ratio of each integrated length to the total sum of the calculated integrated lengths is calculated,
In the two adjacent workpiece line segments, the area of the region formed by each of the peripheral side end points before and after the predetermined number of the shape change, the fragment area,
When the piece area calculated for the shape change of all two adjacent workpiece line segments is integrated, and the removal amount of the workpiece is calculated based on the integrated area and the ratio of the integrated length, respectively. Good.

本手段によれば、隣り合う所定数の回転位相点の移動軌跡に基づく形状変更を対象として工作物の除去量を算出する。つまり、最初に、工作物の形状変更において算出される所定数分の各積算長について、積算長の総和と、総和に対する各積算長の比率をそれぞれ算出する。次に、隣り合う二つの工作物線分において、所定回数の形状変更前の端点と形状変更後の端点(加工点)により形成される、三角形または四角形の断片面積を算出する。この断片面積を少なくとも加工点を有する工作物線分に対して算出し、その積算面積と積算長の比率とに基づいて、各回転位相点における工作物の除去量をそれぞれ算出する。これにより、断片面積の算出回数を低減できるので、計算負荷を大幅に軽減することができる。さらに、所定回数の形状変更からまとめて除去量を算出するため、演算誤差の発生を減少させることができる。   According to this means, the removal amount of the workpiece is calculated for the shape change based on the movement trajectory of the predetermined number of adjacent rotation phase points. That is, first, for each of the predetermined number of integrated lengths calculated in the shape change of the workpiece, the total of the integrated lengths and the ratio of each integrated length to the total are calculated. Next, in two adjacent workpiece line segments, the triangular or quadrilateral fragment area formed by the end point before the shape change and the end point (work point) after the shape change a predetermined number of times is calculated. The fragment area is calculated for at least a workpiece line segment having a machining point, and the removal amount of the workpiece at each rotational phase point is calculated based on the ratio between the integrated area and the integrated length. Thereby, since the number of calculation of the fragment area can be reduced, the calculation load can be greatly reduced. Furthermore, since the removal amount is calculated collectively from a predetermined number of shape changes, the occurrence of calculation errors can be reduced.

(手段9)手段2〜8のいずれかの回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記軌跡算出部が算出する前記移動軌跡は、
前記工作物が静止する座標系において、前記工作物に対する各前記回転位相点の少なくとも異なる三つの時刻における点群により円弧近似された曲線とするとよい。
(Means 9) In the rotary tool wear amount simulation apparatus according to any one of the means 2 to 8,
The movement trajectory calculated by the trajectory calculation unit is:
In the coordinate system in which the workpiece is stationary, the curve may be a curve approximated by an arc by point groups at at least three different times of the rotational phase points with respect to the workpiece.

実際の回転位相点の移動軌跡は、回転工具と工作物との相対的な移動に応じて決定される連続した任意の曲線である。ただし、この連続した回転位相点の移動軌跡を微小時間で見ると、円弧近似することが可能である。そこで、本手段によれば、少なくとも異なる三つの時刻における回転位相点の点群により円弧近似された曲線を、微小時間の移動軌跡としている。これにより、回転位相点の移動軌跡の演算負荷を軽減できるとともに、移動軌跡と工作物線分との交点である加工点を算出する演算負荷を軽減することができる。また、円弧近似に用いる点群は、工作物と回転工具が接触する範囲内、もしくは、当該接触する範囲の近傍における範囲から抽出するとよい。好ましくは、円弧近似に用いる点群のうち少なくとも一つは、工作物と回転工具が接触する範囲から抽出するとよい。もちろん、円弧近似に用いる点群全てが、工作物と回転工具が接触する範囲から抽出するようにしてもよい。   The actual movement trajectory of the rotational phase point is an arbitrary continuous curve determined according to the relative movement between the rotary tool and the workpiece. However, when the movement locus of the continuous rotational phase points is viewed in a minute time, it is possible to approximate the circular arc. Therefore, according to the present means, a curved line approximated by an arc by a point group of rotational phase points at at least three different times is used as a moving trace of minute time. Thereby, the calculation load of the movement locus of the rotation phase point can be reduced, and the calculation load for calculating the machining point that is the intersection of the movement locus and the workpiece line segment can be reduced. In addition, the point group used for the circular arc approximation may be extracted from a range where the workpiece and the rotary tool are in contact with each other or in the vicinity of the contact range. Preferably, at least one of the point groups used for the circular arc approximation is extracted from a range where the workpiece and the rotary tool are in contact with each other. Of course, all the point groups used for the circular arc approximation may be extracted from a range where the workpiece and the rotary tool are in contact with each other.

(手段10)手段1〜9のいずれかの回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具は、砥石車であり、
前記回転工具の周縁上の複数の前記回転位相点は、前記砥石車を等角分割した前記砥石車の周縁上の点とするとよい。
(Means 10) In the wear amount simulation apparatus for the rotary tool of any one of means 1 to 9,
The rotary tool is a grinding wheel,
The plurality of rotation phase points on the periphery of the rotary tool may be points on the periphery of the grinding wheel obtained by equiangular division of the grinding wheel.

本手段によれば、回転工具に砥石車を使用した研削加工の摩耗量シミュレーションができる。   According to this means, it is possible to simulate the amount of wear in grinding using a grinding wheel as a rotary tool.

(手段11)手段1〜9のいずれかの回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具は、複数刃を有するエンドミルであり、
前記回転工具の周縁上の複数の前記回転位相点は、前記エンドミルの各刃の端点とするとよい。
(Means 11) In the wear amount simulation apparatus for the rotary tool of any one of means 1 to 9,
The rotary tool is an end mill having a plurality of blades,
The plurality of rotational phase points on the periphery of the rotary tool may be the end points of the blades of the end mill.

本手段によれば、回転工具にエンドミルを使用した切削加工の摩耗量シミュレーションができる。   According to this means, it is possible to simulate the amount of wear in cutting using an end mill as a rotary tool.

(手段12)手段1〜11のいずれかの回転工具の摩耗量シミュレーション装置において、
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記回転工具の周縁形状を記憶する工具形状記憶部と、
前記工具摩耗量算出部で算出された前記摩耗量に基づいて、前記工具形状記憶部に記憶される前記回転工具の周縁形状を変更する工具形状変更部と、
を備えるとよい。
(Means 12) In the apparatus for simulating the amount of wear of a rotating tool according to any one of means 1 to 11,
The rotary tool wear amount simulation device is:
A tool shape storage unit for storing a peripheral shape of the rotary tool;
A tool shape changing unit that changes a peripheral shape of the rotary tool stored in the tool shape storage unit based on the wear amount calculated by the tool wear amount calculating unit;
It is good to have.

本手段によれば、回転位相点毎に算出した工作物の除去量に基づいて、その回転位相点毎の摩耗量を算出する。そして、摩耗量に応じて回転工具の形状を変更する。これにより、回転位相点の移動軌跡を算出して更新すれば、工具摩耗量を反映した工作物の摩耗量を算出することができる。よって、より正確な摩耗量シミュレーションができる。   According to this means, the wear amount for each rotational phase point is calculated based on the removal amount of the workpiece calculated for each rotational phase point. Then, the shape of the rotary tool is changed according to the wear amount. Thereby, if the movement locus of the rotation phase point is calculated and updated, the wear amount of the workpiece reflecting the tool wear amount can be calculated. Therefore, a more accurate wear amount simulation can be performed.

以下、本発明の回転工具の摩耗量シミュレーション装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a rotary tool wear amount simulation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<第一実施形態>
第一実施形態の回転工具の摩耗量シミュレーション装置について、図1〜図5を参照して説明する。ここで、本実施形態の回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、研削盤1での研削加工を実施する場合を例に挙げて説明する。具体的には、回転工具である砥石車30を回転駆動させ且つ円柱状の工作物40を回転駆動させながら、工作物40の周面に砥石車30の周縁部を接触させ且つ工作物40と砥石車30とを相対的にX軸方向に移動させて行う加工を実施する場合を例に挙げて説明する。
<First embodiment>
A wear amount simulation apparatus for a rotary tool according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, the rotary tool wear amount simulation apparatus of the present embodiment will be described by taking as an example the case of performing grinding with the grinding machine 1. Specifically, while rotating the grinding wheel 30 as a rotary tool and rotating the cylindrical workpiece 40, the peripheral portion of the grinding wheel 30 is brought into contact with the peripheral surface of the workpiece 40, and the workpiece 40 and The case where the machining performed by moving the grinding wheel 30 relatively in the X-axis direction will be described as an example.

図1は、第一実施形態の研削盤1と回転工具の摩耗量シミュレーション装置20を示す模式図である。図2は、回転工具の摩耗量シミュレーション装置20を示すブロック図である。図3は、摩耗量シミュレーションにおける砥石車30を回転軸方向から見た場合の模式図である。図4は、砥石車30の回転位相点32の移動軌跡35と工作物40の周面形状との関係を示す模式図である。図5は、工作物40の除去領域45を示す、図4の一部の拡大図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a grinding machine 1 and a rotary tool wear amount simulation device 20 according to the first embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing the rotary tool wear amount simulation apparatus 20. FIG. 3 is a schematic diagram when the grinding wheel 30 in the wear amount simulation is viewed from the rotation axis direction. FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the movement trajectory 35 of the rotational phase point 32 of the grinding wheel 30 and the peripheral surface shape of the workpiece 40. FIG. 5 is an enlarged view of a portion of FIG. 4 showing the removal region 45 of the workpiece 40.

研削盤1は、図1に示すように、砥石台10と、主軸台11と、制御部12と、砥石車30とを備えている。砥石車30は、大量の砥粒により円板状に形成され、砥石台10に軸回りに回転可能に軸支されている。砥石台10は、制御部24からの指令により、砥石車30を砥石軸回りに回転させる。また、砥石台10は、制御部24からの指令により、砥石車30をその砥石軸方向(Z軸方向、図1の前後方向)、および、砥石軸に直交する方向(X軸方向、図1の左右方向)に移動させる。   As shown in FIG. 1, the grinding machine 1 includes a grinding wheel base 10, a head stock 11, a control unit 12, and a grinding wheel 30. The grinding wheel 30 is formed in a disk shape by a large amount of abrasive grains, and is pivotally supported on the grinding wheel base 10 so as to be rotatable about an axis. The grinding wheel platform 10 rotates the grinding wheel 30 around the grinding wheel axis according to a command from the control unit 24. In addition, the grinding wheel base 10 is configured to move the grinding wheel 30 in the grinding wheel axis direction (Z-axis direction, front-rear direction in FIG. 1) and the direction orthogonal to the grinding wheel axis (X-axis direction, FIG. 1) according to a command from the control unit 24. To the left and right).

主軸台11は、工作物40を主軸回りに回転可能に軸支し、制御部12からの指令により工作物40を主軸回りに回転させる。制御部12は、砥石台10および主軸台11に指令し、砥石車30と工作物40との相対位置、および、砥石車30および工作物40それぞれの回転速度を制御する。なお、工作物40がカム形状や偏心形状の場合には、制御部12は、工作物40の回転角制御も行う。   The headstock 11 pivotally supports the workpiece 40 so as to be rotatable around the spindle, and rotates the workpiece 40 around the spindle in response to a command from the control unit 12. The control unit 12 instructs the grinding wheel platform 10 and the head stock 11 to control the relative positions of the grinding wheel 30 and the workpiece 40 and the rotational speeds of the grinding wheel 30 and the workpiece 40. When the workpiece 40 has a cam shape or an eccentric shape, the control unit 12 also controls the rotation angle of the workpiece 40.

つまり、研削盤1は、主軸台11により回転駆動される工作物40の周面に、砥石台10により回転駆動される砥石車30の周面を接触させて、工作物40の周面の研削加工を行う装置である。なお、図示しないが、研削盤1には、研削点周辺をクーラントにより冷却する冷却装置が備えられている。   That is, the grinding machine 1 contacts the circumferential surface of the grinding wheel 30 that is rotationally driven by the grinding wheel base 10 with the circumferential surface of the workpiece 40 that is rotationally driven by the headstock 11, and grinds the circumferential surface of the workpiece 40. It is a device that performs processing. Although not shown, the grinding machine 1 is provided with a cooling device that cools the periphery of the grinding point with a coolant.

次に、回転工具の摩耗量シミュレーション装置20について説明する。本実施形態において、回転工具のシミュレーション装置20は、図1に示すように、研削盤1とは別個の装置となっている。ただし、図1の点線で示すように、制御部12と通信可能に接続されていてもよい。また、回転工具のシミュレーション装置20は、制御部12に内蔵されていてもよい。   Next, the wear amount simulation device 20 of the rotary tool will be described. In this embodiment, the rotary tool simulation device 20 is a separate device from the grinding machine 1 as shown in FIG. However, as indicated by a dotted line in FIG. 1, the control unit 12 may be communicably connected. Further, the rotary tool simulation device 20 may be incorporated in the control unit 12.

そして、回転工具のシミュレーション装置20は、図2に示すように、工作物形状記憶部21と、工具形状記憶部22と、指令値記憶部23と、軌跡算出部24と、加工点算出部25と、工作物除去量算出部26と、工具摩耗量算出部27と、工作物形状変更部29と、工具形状変更部28とを備えている。   As shown in FIG. 2, the rotary tool simulation device 20 includes a workpiece shape storage unit 21, a tool shape storage unit 22, a command value storage unit 23, a locus calculation unit 24, and a machining point calculation unit 25. A workpiece removal amount calculation unit 26, a tool wear amount calculation unit 27, a workpiece shape change unit 29, and a tool shape change unit 28.

工作物形状記憶部21は、円柱状の工作物40の周面形状が記憶されている。ここで、工作物40の形状は、工作物40の軸方向形状が同一であると仮定しておく。つまり、シミュレーション開始直前にあっては、工作物形状記憶部21は、工作物40の研削対象とする部位の周面形状を記憶する。また、摩耗量シミュレーション開始後においては、工作物形状記憶部21は、工作物形状変更部29によって逐次変更される工作物40の周面形状を記憶する。   The workpiece shape storage unit 21 stores the circumferential shape of the columnar workpiece 40. Here, it is assumed that the shape of the workpiece 40 is the same as the shape of the workpiece 40 in the axial direction. That is, immediately before the start of simulation, the workpiece shape storage unit 21 stores the peripheral surface shape of the part to be ground of the workpiece 40. In addition, after starting the wear amount simulation, the workpiece shape storage unit 21 stores the circumferential shape of the workpiece 40 that is sequentially changed by the workpiece shape changing unit 29.

ここで、本実施形態における工作物40の周面形状を記憶する形態について説明する。また、本実施形態では、説明を簡略化するため、工作物40の研削対象とする部位の周面形状を円形状としている。工作物40は、図4に示すように、円形状の周縁を初期状態とし、この工作物40の回転軸を中心に等角に分割する。工作物40の周縁上の複数の分割点と、回転中心41とをそれぞれ結んだ線分を工作物線分42(個々の工作物線分として説明する場合には42a、42b、42c、・・・を用いる)とする。つまり、周縁上の分割点が工作物線分42a、42b、42c、・・・の端点43(個々の端点として説明する場合には43a、43b、43c、・・・を用いる)となる。このように、工作物形状記憶部21は、工作物40の各位相における工作物線分42a、42b、42c、・・・をもって工作物40の周面形状として記憶している。より具体的には、工作物40の周面形状は、工作物線分42a、42b、42c、・・・の線分長さにより認識されている。   Here, the form which memorize | stores the surrounding surface shape of the workpiece 40 in this embodiment is demonstrated. Moreover, in this embodiment, in order to simplify description, the peripheral surface shape of the site | part made into the grinding object of the workpiece 40 is made into circular shape. As shown in FIG. 4, the workpiece 40 has a circular peripheral edge as an initial state, and is divided into equiangular angles around the rotation axis of the workpiece 40. Line segments respectively connecting a plurality of division points on the periphery of the workpiece 40 and the rotation center 41 are workpiece line segments 42 (42a, 42b, 42c in the case of explaining as individual workpiece line segments,... Is used). That is, the dividing points on the periphery are the end points 43 of the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... (43a, 43b, 43c,... Are used when described as individual end points). As described above, the workpiece shape storage unit 21 stores the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... At each phase of the workpiece 40 as the peripheral shape of the workpiece 40. More specifically, the peripheral surface shape of the workpiece 40 is recognized by the line segment length of the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,.

工具形状記憶部22は、回転工具である砥石車30の周面形状が記憶されている。ここで、砥石車30の形状は、砥石車30の軸方向形状が同一であると仮定しておく。つまりシミュレーション開始直前にあっては、工具形状記憶部22は、砥石車30の周面形状として円形として記憶する。また、摩耗量シミュレーション開始後においては、工具形状記憶部22は、工具形状変更部28によって変更される砥石車30の周面形状を記憶する。   The tool shape storage unit 22 stores the peripheral shape of the grinding wheel 30 that is a rotary tool. Here, it is assumed that the shape of the grinding wheel 30 is the same as the shape of the grinding wheel 30 in the axial direction. That is, immediately before the start of simulation, the tool shape storage unit 22 stores a circular shape as the peripheral shape of the grinding wheel 30. In addition, after starting the wear amount simulation, the tool shape storage unit 22 stores the circumferential shape of the grinding wheel 30 changed by the tool shape changing unit 28.

ここで、本実施形態における砥石車30の周面形状を記憶する形態について説明する。砥石車30は、図3に示すように、初期状態の周縁を円形状とし、この砥石車30の周縁上に回転軸を中心に等角に回転位相点32a、32b、32c、・・・を複数配置する。このように、工具形状記憶部22は、砥石車30の各位相における回転位相点32a、32b、32c、・・・をもって砥石車30の周面形状として記憶している。   Here, the form which memorize | stores the surrounding surface shape of the grinding wheel 30 in this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 3, the grinding wheel 30 has a circular periphery at the initial state, and rotational phase points 32 a, 32 b, 32 c,... Are equiangular about the rotation axis on the periphery of the grinding wheel 30. Place multiple. As described above, the tool shape storage unit 22 stores the rotational phase points 32a, 32b, 32c,... At each phase of the grinding wheel 30 as the circumferential shape of the grinding wheel 30.

指令値記憶部23は、研削加工における研削盤1に対するX軸値とC軸値の指令値が記憶されている。X軸値は、ある時刻における工作物40の回転中心41と砥石車30の回転中心31とのX軸方向の離間距離を指令する値である。また、C軸値は、ある時刻における工作物40の回転角を指令する値であるC軸値(C=ωt)である。指令値は、工作物回転数、砥石回転数、および、砥石の送り量(送り速度)等の研削加工条件に基づいて算出されている。なお、ωは、工作物40の角速度である。   The command value storage unit 23 stores command values for the X-axis value and the C-axis value for the grinding machine 1 in grinding. The X-axis value is a value that commands the separation distance in the X-axis direction between the rotation center 41 of the workpiece 40 and the rotation center 31 of the grinding wheel 30 at a certain time. The C-axis value is a C-axis value (C = ωt) that is a value for instructing the rotation angle of the workpiece 40 at a certain time. The command value is calculated based on grinding processing conditions such as the workpiece rotation speed, the grindstone rotation speed, and the feed amount (feed speed) of the grindstone. Note that ω is the angular velocity of the workpiece 40.

軌跡算出部24は、砥石車30および工作物40がそれぞれ回転しながら、両者をX軸方向に相対移動する研削加工の際に、工作物40が静止する座標系を考える。この座標系において、実際には、砥石車30の回転位相点32aの移動軌跡はサイクロイド状の曲線33となる。ただし、シミュレーションに用いる回転位相点32aの移動軌跡は、サイクロイド状の曲線33を用いずに、演算が容易な以下の円弧曲線35aを用いる。   The trajectory calculation unit 24 considers a coordinate system in which the workpiece 40 is stationary during the grinding process in which the grinding wheel 30 and the workpiece 40 are rotated and the two are relatively moved in the X-axis direction. In this coordinate system, the movement locus of the rotational phase point 32 a of the grinding wheel 30 is actually a cycloid curve 33. However, the movement locus of the rotational phase point 32a used for the simulation does not use the cycloid curve 33 but uses the following arc curve 35a that is easy to calculate.

この円弧状の移動軌跡の算出方法について説明する。ここでは、回転位相点32aの移動軌跡35aについて説明するが、他の回転位相点32b、32c、・・・の移動軌跡35b、35c、・・・についても同様に算出できる。   A method for calculating the arc-shaped movement locus will be described. Here, the movement locus 35a of the rotation phase point 32a will be described, but the movement locus 35b, 35c,... Of the other rotation phase points 32b, 32c,.

まず、サイクロイド状の曲線33上の三点を抽出し、この抽出点34a〜34cに基づき円弧近似して移動軌跡35を算出する。つまり、抽出点34a〜34cは、微小時間内の異なる三つの時刻における回転位相点32aの位置である。   First, three points on the cycloid-shaped curve 33 are extracted, and a moving trajectory 35 is calculated by approximating an arc based on the extracted points 34a to 34c. That is, the extraction points 34a to 34c are positions of the rotational phase point 32a at three different times within a minute time.

この時、抽出点34aは、図4に示すように、工作物40と砥石車30が接触する範囲の僅かに外側に位置する時刻t1における回転位相点32aの位置とする。また、抽出点34cは、工作物40と砥石車30が接触する範囲の僅かに外側のうち、抽出点34aとは反対側の部位に位置する時刻t2における回転位相点32aの位置とする。抽出点34bは、抽出点34a、34cの中間の時刻(t1+t2)/2における回転位相点32aの位置とする。つまり、抽出点34bは、工作物40と砥石車30が接触する範囲の中央付近から抽出している。抽出点34bは、サイクロイド状の曲線33が工作物40の周縁よりも内側に位置する領域の中央近傍から抽出している。軌跡算出部24は、上述したように移動軌跡35を砥石車30の周縁上に配置した回転位相点32a、32b、32c、・・・の数だけ算出する。   At this time, as shown in FIG. 4, the extraction point 34a is the position of the rotational phase point 32a at time t1, which is located slightly outside the range where the workpiece 40 and the grinding wheel 30 are in contact with each other. The extraction point 34c is the position of the rotational phase point 32a at time t2 located in a portion on the opposite side to the extraction point 34a in the slightly outside range where the workpiece 40 and the grinding wheel 30 contact. The extraction point 34b is the position of the rotation phase point 32a at a time (t1 + t2) / 2 between the extraction points 34a and 34c. That is, the extraction point 34b is extracted from the vicinity of the center of the range where the workpiece 40 and the grinding wheel 30 are in contact. The extraction point 34 b is extracted from the vicinity of the center of the region where the cycloid-shaped curve 33 is located inside the periphery of the workpiece 40. The trajectory calculation unit 24 calculates the movement trajectory 35 by the number of rotational phase points 32a, 32b, 32c,... Arranged on the periphery of the grinding wheel 30 as described above.

加工点算出部25は、工作物形状記憶部21に記憶された工作物40の周面形状と、砥石車30の移動軌跡35とから研削加工される工作物40の部位を算出する。具体的には、図4に示すように、加工点算出部25は、複数の工作物線分42と円弧近似した移動軌跡35との交点である加工点44を算出する。この加工点算出部25は、各回転位相点32a、32b、32c、・・・の移動軌跡35毎の加工点44(個々の加工点として説明する場合には44a、44b、44c、・・・を用いる)を算出する。   The machining point calculation unit 25 calculates a part of the workpiece 40 to be ground from the circumferential shape of the workpiece 40 stored in the workpiece shape storage unit 21 and the movement locus 35 of the grinding wheel 30. Specifically, as shown in FIG. 4, the machining point calculation unit 25 calculates a machining point 44 that is an intersection of a plurality of workpiece line segments 42 and a moving locus 35 that approximates an arc. This processing point calculation unit 25 is processing point 44 for each movement locus 35 of each rotation phase point 32a, 32b, 32c,... (44a, 44b, 44c,. Is used).

工作物除去量算出部26は、各回転位相点32a、32b、32c、・・・が工作物40と一回の接触で研削加工する除去量を算出する。ここでいう「一回の接触」とは、ある回転位相点32aが、現時点の工作物40に接触開始した時点から、工作物40との当該接触が解消される時点までの間をいう。除去量は、図4に示すように、工作物40の周面形状と移動軌跡35とで囲まれる除去領域45の面積に、工作物40の軸方向長さを乗算した体積である。実際の除去量は、除去領域45の面積に比例する量であるため、本実施形態においては、工作物40の軸方向長さを考慮せずに、除去領域45の面積を除去量としている。   The workpiece removal amount calculation unit 26 calculates a removal amount that each rotational phase point 32a, 32b, 32c,... Grinds with a single contact with the workpiece 40. The term “single contact” here refers to a period from when a certain rotational phase point 32 a starts to contact the current workpiece 40 to when the contact with the workpiece 40 is canceled. As shown in FIG. 4, the removal amount is a volume obtained by multiplying the area of the removal region 45 surrounded by the circumferential shape of the workpiece 40 and the movement locus 35 by the axial length of the workpiece 40. Since the actual removal amount is an amount proportional to the area of the removal region 45, in this embodiment, the removal region 45 is used as the removal amount without considering the axial length of the workpiece 40.

さらに、除去領域45の面積を算出する演算負荷を軽減するために、図5に示すように、除去量は、複数の除去断片46a〜46fを積算したものとしている。除去断片46は、隣り合う二つの工作物線分42において、端点43と加工点44とにより形成される、三角形または四角形の領域の面積である。例えば、除去断片46bは、隣り合う二つの工作物線分42bと42cにおいて、端点43b、43cと加工点44b、44cとにより形成される四角形の領域である。他の除去断片46a、46c〜46fについても、同様に、端点43a〜43gと加工点44a〜44fとに基づいて算出される。   Furthermore, in order to reduce the calculation load for calculating the area of the removal region 45, as shown in FIG. 5, the removal amount is obtained by integrating a plurality of removal fragments 46a to 46f. The removed piece 46 is an area of a triangular or quadrangular area formed by the end point 43 and the machining point 44 in two adjacent workpiece line segments 42. For example, the removed piece 46b is a rectangular region formed by the end points 43b and 43c and the machining points 44b and 44c in the two adjacent workpiece line segments 42b and 42c. The other removed pieces 46a and 46c to 46f are similarly calculated based on the end points 43a to 43g and the processing points 44a to 44f.

そして、工作物除去量算出部26は、複数の除去断片46a〜46fを積算し、その積算面積に基づいて除去量を算出する。本実施形態では、除去領域45における両端部の三角形状の除去断片46a、46fを積算の対象としたが、除去断片46a、46fは、微小な領域なので積算の対象外としてもよい。または、移動軌跡35と工作物40の周縁との交点である加工端点47を求めて、より正確な三角形状の除去断片46を算出する構成としてもよい。   Then, the workpiece removal amount calculation unit 26 integrates the plurality of removal pieces 46a to 46f, and calculates the removal amount based on the integrated area. In the present embodiment, the triangular removal fragments 46a and 46f at both ends in the removal region 45 are targeted for integration, but the removal fragments 46a and 46f may be excluded from integration because they are very small regions. Alternatively, a processing end point 47 that is an intersection point of the movement locus 35 and the peripheral edge of the workpiece 40 may be obtained to calculate a more accurate triangular removed piece 46.

工具摩耗量算出部27は、工作物除去量算出部26で算出した各回転位相点32a、32b、32c、・・・における工作物40の除去量に基づいて、砥石車30の摩耗量を算出する。つまり、各回転位相点32が工作物40と一回の接触で研削加工した除去量に応じて、回転位相点32毎に摩耗量を算出する。ここで、当該除去量と回転位相点32毎の摩耗量との関係は、予め実験や解析などにより求めておく。   The tool wear amount calculation unit 27 calculates the wear amount of the grinding wheel 30 based on the removal amount of the workpiece 40 at each rotational phase point 32a, 32b, 32c,... Calculated by the workpiece removal amount calculation unit 26. To do. That is, the amount of wear is calculated for each rotational phase point 32 in accordance with the removal amount of each rotational phase point 32 ground by one contact with the workpiece 40. Here, the relationship between the removal amount and the wear amount for each rotation phase point 32 is obtained in advance by experiments or analysis.

工具形状変更部28は、工具摩耗量算出部27が算出した摩耗量に基づき、工具形状記憶部22に記憶されている砥石車30の周面形状を変更する。具体的には、各回転位相点32a、32b、32c、・・・が工作物40と一回の接触で研削加工して生じたその回転位相点32a、32b、32c、・・・の摩耗量に応じて、回転位相点32を砥石車30の回転中心31に近接する方向に移動させる。これを工具摩耗量算出部27が算出した全ての摩耗量に対して回転位相点32の移動をすることで、砥石車30の周面形状を変更する。   The tool shape changing unit 28 changes the circumferential shape of the grinding wheel 30 stored in the tool shape storage unit 22 based on the wear amount calculated by the tool wear amount calculating unit 27. Specifically, each rotational phase point 32a, 32b, 32c,... Wears at the rotational phase point 32a, 32b, 32c,. Accordingly, the rotational phase point 32 is moved in the direction approaching the rotational center 31 of the grinding wheel 30. The circumferential shape of the grinding wheel 30 is changed by moving the rotational phase point 32 with respect to all the wear amounts calculated by the tool wear amount calculation unit 27.

工作物形状変更部29は、軌跡算出部24が算出した移動軌跡35に基づいて、工作物形状記憶部21に記憶された工作物40の周面形状を変更する。具体的には、加工点算出部25が移動軌跡35に基づいて算出した工作物線分42上の加工点44を、その工作物線分42の新たな端点43に変更する。これを全ての加工点44b、44c、・・・に対して工作物線分42b、42c、・・・の端点43b、43c、・・・の移動をすることで、工作物40の周面形状を変更する。   The workpiece shape changing unit 29 changes the circumferential shape of the workpiece 40 stored in the workpiece shape storage unit 21 based on the movement track 35 calculated by the track calculation unit 24. Specifically, the machining point 44 on the workpiece line segment 42 calculated by the machining point calculation unit 25 based on the movement locus 35 is changed to a new end point 43 of the workpiece line segment 42. The peripheral shape of the workpiece 40 is obtained by moving the end points 43b, 43c,... Of the workpiece line segments 42b, 42c,. To change.

回転工具の摩耗量シミュレーション装置20を用いた摩耗量のシミュレーション例について、図6〜図8を参照して説明する。図6(a)は、回転位相点32aの移動軌跡35aによる研削加工の図であり、図6(b)は、回転位相点32bの移動軌跡35bによる研削加工の図であり、図6(c)は、回転位相点32cの移動軌跡35cによる研削加工の図である。図7は、移動軌跡35a〜移動軌跡35cによる研削加工後の工作物40dの図である。図8は、摩耗量シミュレーションにおける砥石車30の拡大図である。   A wear amount simulation example using the rotary tool wear amount simulation apparatus 20 will be described with reference to FIGS. FIG. 6A is a diagram of grinding by the movement locus 35a of the rotation phase point 32a, and FIG. 6B is a diagram of grinding by the movement locus 35b of the rotation phase point 32b. ) Is a diagram of grinding by the movement locus 35c of the rotational phase point 32c. FIG. 7 is a view of the workpiece 40d after grinding by the movement locus 35a to the movement locus 35c. FIG. 8 is an enlarged view of the grinding wheel 30 in the wear amount simulation.

まず、作業者等は、砥石車30の周面形状、工作物40の周面形状、加工条件、およびシミュレーション条件等を入力する。工作物形状記憶部21は、工作物40の周面形状とシミュレーション条件に基づき、工作物線分42a、42b、42c、・・・を等角に配置するように設定し記憶する。工具形状記憶部22は、砥石車30の周面形状とシミュレーション条件に基づき、回転位相点32a、32b、32c、・・・を設定し記憶する。指令値記憶部23は、加工条件およびシミュレーション条件に基づき指令値を算出し記憶する。   First, an operator or the like inputs the peripheral shape of the grinding wheel 30, the peripheral shape of the workpiece 40, processing conditions, simulation conditions, and the like. The workpiece shape storage unit 21 is set and stored so that the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... Are arranged at equal angles based on the peripheral surface shape of the workpiece 40 and the simulation conditions. The tool shape storage unit 22 sets and stores rotational phase points 32a, 32b, 32c,... Based on the peripheral surface shape of the grinding wheel 30 and simulation conditions. The command value storage unit 23 calculates and stores a command value based on the machining condition and the simulation condition.

次に、工具形状記憶部22が算出した複数の回転位相点32a〜32cについて作用を詳述する。軌跡算出部24は、砥石車30の周縁上の回転位相点32aと、指令値記憶部23に記憶されたX軸値とC軸値の指令値とに基づき、異なる三つの時刻における回転位相点32aの位置である三点をそれぞれ抽出する。この抽出点に基づき円弧近似して、移動軌跡35aを算出する。軌跡算出部24は、他の回転位相点32b、32cについても同様に、移動軌跡35b、35cを算出する。   Next, the operation of the plurality of rotational phase points 32a to 32c calculated by the tool shape storage unit 22 will be described in detail. The trajectory calculation unit 24 is based on the rotational phase point 32a on the periphery of the grinding wheel 30 and the command values of the X-axis value and the C-axis value stored in the command value storage unit 23, and the rotational phase points at three different times. The three points 32a are extracted. Based on this extracted point, a circular arc is approximated to calculate the movement locus 35a. The trajectory calculation unit 24 similarly calculates the movement trajectories 35b and 35c for the other rotational phase points 32b and 32c.

加工点算出部25は、図6(a)に示すように、工作物形状記憶部21に記憶された複数の工作物線分42a、42b、42c、・・・と、移動軌跡35aの交点である各加工点44a、44b、44c、・・・を算出する。ここで、移動軌跡35aに関する各工作物線分42a、42b、42c、・・・と各加工点44a、44b、44c、・・・との情報は、工作物除去量算出部26に一時記憶される。   As shown in FIG. 6 (a), the machining point calculation unit 25 is an intersection of a plurality of workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... Stored in the workpiece shape storage unit 21 and a movement locus 35a. Each machining point 44a, 44b, 44c,... Is calculated. Here, information on each workpiece line segment 42a, 42b, 42c,... And each machining point 44a, 44b, 44c,... Relating to the movement locus 35a is temporarily stored in the workpiece removal amount calculation unit 26. The

次に、工作物形状変更部29は、回転位相点32aの移動軌跡35aに関する各工作物線分42a、42b、42c、・・・と各加工点44a、44b、44c、・・・との情報に基づき、工作物線分42a、42b、42c、・・・の端点43a、43b、43c、・・・を加工点44a、44b、44c、・・・に変更する。加工点44が算出された全ての工作物線分42に対して端点43を変更することで、工作物40の周面形状は変更される。変更された工作物形状は、工作物形状記憶部21に記憶される。   Next, the workpiece shape changing unit 29 receives information on the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... And the machining points 44a, 44b, 44c,. , The end points 43a, 43b, 43c, ... of the workpiece line segments 42a, 42b, 42c, ... are changed to machining points 44a, 44b, 44c, .... The peripheral shape of the workpiece 40 is changed by changing the end points 43 for all the workpiece line segments 42 for which the machining points 44 are calculated. The changed workpiece shape is stored in the workpiece shape storage unit 21.

再び、加工点算出部25は、図6(b)に示すように、更新された複数の工作物線分42a、42b、42c、・・・と、回転位相点32bの移動軌跡35bの交点である加工点44a、44b、44c、・・・を算出する。ここで、回転位相点32aの移動軌跡35aの時と同様に、移動軌跡35bに関する各工作物線分42a、42b、42c、・・・と各加工点44a、44b、44c、・・・との情報は、工作物除去量算出部26に一時記憶される。   Again, as shown in FIG. 6 (b), the machining point calculation unit 25 is the intersection of the updated plurality of workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... And the movement locus 35b of the rotational phase point 32b. A certain processing point 44a, 44b, 44c,... Is calculated. Here, as with the movement locus 35a of the rotational phase point 32a, the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... And the machining points 44a, 44b, 44c,. The information is temporarily stored in the workpiece removal amount calculation unit 26.

工作物形状変更部29は、回転位相点32aの移動軌跡35aの時と同様に、移動軌跡35bに関する各工作物線分42a、42b、42c、・・・と各加工点44a、44b、44c、・・・との情報に基づき、工作物線分42の端点43を加工点44に変更し、工作物40の周面形状を変更する。変更された工作物形状は、工作物形状記憶部21に記憶される。そして、加工点算出部25は、図6(c)に示すように、再び更新された複数の工作物線分42と、移動軌跡35cの交点である加工点44を算出する。   The workpiece shape changing unit 29 is similar to the movement locus 35a of the rotational phase point 32a, and each workpiece line segment 42a, 42b, 42c,... And the machining points 44a, 44b, 44c,. ..., the end point 43 of the workpiece line segment 42 is changed to a machining point 44, and the peripheral shape of the workpiece 40 is changed. The changed workpiece shape is stored in the workpiece shape storage unit 21. Then, as illustrated in FIG. 6C, the machining point calculation unit 25 calculates a machining point 44 that is an intersection of the plurality of workpiece line segments 42 updated again and the movement locus 35c.

上述したように、加工点算出部25が一つの移動軌跡35に関する複数の加工点44を算出すると、その度に工作物40の周面形状を逐次変更する。これにより、次の移動軌跡35に関する加工点44の算出に、先に変更された工作物40の周面形状が反映される。つまり、移動軌跡35a〜35cに関する加工点44を算出した後には、図7に示すように、工作物40dの工作物線分42が工作物形状記憶部21に記憶されている。   As described above, when the machining point calculation unit 25 calculates a plurality of machining points 44 related to one movement locus 35, the peripheral shape of the workpiece 40 is sequentially changed each time. As a result, the previously changed peripheral surface shape of the workpiece 40 is reflected in the calculation of the machining point 44 related to the next movement trajectory 35. That is, after calculating the machining points 44 related to the movement trajectories 35a to 35c, the workpiece line segment 42 of the workpiece 40d is stored in the workpiece shape storage unit 21, as shown in FIG.

そして、工作物除去量算出部26は、一時記憶された移動軌跡35aに関する工作物線分42a、42b、42c、・・・と各加工点44a、44b、44c、・・・との情報に基づき、工作物40aにおける除去領域45aの面積を算出する。除去領域45aの面積は、隣り合う二つの工作物線分42の端点と加工点44とにより形成される除去断片46の面積を積算した積算面積に基づき近似して算出される。この処理を一時記憶された移動軌跡35a〜35cのそれぞれに対して繰り返すことにより、工作物40a〜40cにおける除去領域45a〜45cの面積をもって、各回転位相点32a〜32cによる除去量が算出される。   And the workpiece removal amount calculation part 26 is based on the information of the workpiece line segments 42a, 42b, 42c,... And the machining points 44a, 44b, 44c,. Then, the area of the removal region 45a in the workpiece 40a is calculated. The area of the removal region 45 a is calculated by approximation based on the integrated area obtained by integrating the areas of the removal pieces 46 formed by the end points of the two adjacent workpiece line segments 42 and the machining point 44. By repeating this process for each of the temporarily stored movement trajectories 35a to 35c, the removal amounts by the rotational phase points 32a to 32c are calculated with the areas of the removal regions 45a to 45c in the workpieces 40a to 40c. .

次に、工具摩耗量算出部27は、各移動軌跡35a〜35cに関する工作物40の除去量に基づき、各回転位相点32a〜32cにおける摩耗量を算出する。本実施形態では、除去量と定数の積を工具摩耗量としている。そして、工具形状変更部28は、図8に示すように、この工具摩耗量の値の分だけ、回転位相点32a〜32cをそれぞれ砥石車30の回転中心に近接する方向に移動させる。移動後の回転位相点32a’〜32c’により、変更された砥石車30の周面形状とし、工具形状記憶部22に記憶される。このようにして、回転工具(砥石車30)の摩耗量はシミュレーションされる。   Next, the tool wear amount calculation unit 27 calculates the wear amount at each of the rotation phase points 32a to 32c based on the removal amount of the workpiece 40 with respect to each of the movement trajectories 35a to 35c. In this embodiment, the product of the removal amount and the constant is used as the tool wear amount. Then, as shown in FIG. 8, the tool shape changing unit 28 moves the rotation phase points 32 a to 32 c in the direction approaching the rotation center of the grinding wheel 30 by the amount of the tool wear amount. Based on the rotational phase points 32 a ′ to 32 c ′ after movement, the changed peripheral shape of the grinding wheel 30 is stored in the tool shape storage unit 22. In this way, the wear amount of the rotary tool (grinding wheel 30) is simulated.

また、回転位相点32の位置が変更され回転工具として形状が変更された場合に、軌跡算出部24は、変更された回転位相点32と、指令値記憶部23に記憶された指令値とに基づき、改めて各回転位相点32の移動軌跡35を算出する。これにより、砥石車30の周縁上における一つの回転位相点32が再び工作物40と接触する前に変更されることになる。従って、工具形状変更部28で変更された砥石車30の周面形状が次の工作物形状変更および工具摩耗量に反映されるため、より正確な回転工具の摩耗量をシミュレーションすることができる。   Further, when the position of the rotational phase point 32 is changed and the shape is changed as a rotary tool, the trajectory calculation unit 24 converts the changed rotational phase point 32 and the command value stored in the command value storage unit 23. Based on this, the movement trajectory 35 of each rotational phase point 32 is calculated again. As a result, one rotational phase point 32 on the periphery of the grinding wheel 30 is changed before coming into contact with the workpiece 40 again. Therefore, since the peripheral surface shape of the grinding wheel 30 changed by the tool shape changing unit 28 is reflected in the next work shape change and the tool wear amount, a more accurate wear amount of the rotary tool can be simulated.

このような回転工具の摩耗量シミュレーション装置20では、従来では算出した摩耗量を常に真円形の回転工具に反映していたのに対し、砥石車30の周面形状における偏摩耗をシミュレーションすることができる。また、砥石車30を回転位相点32で形状認定し、回転位相点32の移動軌跡35を算出し、さらに工作物40を工作物線分42で形状認定することで、加工点算出や工作物除去量の算出における演算負荷を大幅に軽減している。よって、円滑な回転工具の摩耗量シミュレーションを実施することができる。   In such a rotary tool wear amount simulation device 20, the calculated wear amount has always been reflected in a true circular rotary tool, whereas uneven wear on the circumferential shape of the grinding wheel 30 can be simulated. it can. In addition, the grinding wheel 30 is certified at the rotational phase point 32, the movement trajectory 35 of the rotational phase point 32 is calculated, and the workpiece 40 is certified by the workpiece line segment 42, thereby calculating the machining point and the workpiece. The calculation load in calculating the removal amount is greatly reduced. Therefore, smooth wear amount simulation of the rotary tool can be performed.

<第一実施形態の変形態様>
上述した第一実施形態において、工作物線分42の端点43は、工作物40の回転軸を中心に等角に分割した円周上の分割点であるとした。円柱状の工作物40の場合には、等角に分割することが最も好ましい。この他に、工作物線分42の端点43は、工作物40の回転軸を中心に不等角に分割した円周上の分割点としてもよい。この場合、他の構成は第一実施形態と同一である。
<Modification of First Embodiment>
In the first embodiment described above, the end point 43 of the workpiece line segment 42 is a division point on the circumference that is divided equiangularly around the rotation axis of the workpiece 40. In the case of the cylindrical workpiece 40, it is most preferable to divide it into equiangular parts. In addition, the end point 43 of the workpiece line segment 42 may be a division point on a circumference obtained by dividing the workpiece line segment 42 at an irregular angle around the rotation axis of the workpiece 40. In this case, other configurations are the same as those in the first embodiment.

第一実施形態において、工作物40は、円柱状で偏心していない回転軸としたため、回転軸を中心に等角に分割して例示した。つまり、工作物40の軸直交断面形状が非真円形状、例えばカム形状である場合や、円形状であるが偏心した回転軸とした場合、C軸値の指令値が不等速である場合等には、回転軸を中心に不等角に分割する構成としてもよい。   In the first embodiment, since the workpiece 40 is a columnar and non-eccentric rotating shaft, the workpiece 40 is illustrated by being equiangularly divided around the rotating shaft. That is, when the cross-sectional shape of the workpiece 40 is a non-circular shape, for example, a cam shape, or when it is a circular but eccentric rotating shaft, the command value of the C-axis value is inconstant For example, a configuration in which the rotation axis is divided at an irregular angle may be employed.

上述したように場合の分割方法として、以下のようなものが考えられる。例えば、隣り合う二つの工作物線分42と、工作物40の周縁とで形成される領域の面積が等しくなるように、工作物40の回転軸を中心に分割してもよい。他にも、例えば、工作物線分42で区画される工作物40の周縁の一片の長さが等しくなるように、工作物40の回転軸を中心に分割してもよい。これにより、種々の研削加工に適応した工作物の除去量算出が可能となり、より正確な回転工具の摩耗量をシミュレーションすることができる。ただし、カム形状などの非真円形状の工作物40に対しても、演算負荷の観点においては、等角とすることが好ましい。   As described above, the following division methods can be considered. For example, the workpiece 40 may be divided around the rotation axis so that the areas of the regions formed by two adjacent workpiece line segments 42 and the periphery of the workpiece 40 are equal. Alternatively, for example, the workpiece 40 may be divided around the rotation axis so that the lengths of the peripheral pieces of the workpiece 40 divided by the workpiece line segment 42 are equal. Thereby, it is possible to calculate the removal amount of the workpiece adapted to various grinding processes, and it is possible to simulate a more accurate wear amount of the rotary tool. However, the non-circular workpiece 40 such as a cam shape is preferably equiangular from the viewpoint of calculation load.

<第二実施形態>
第二実施形態の構成について、図5〜図7を参照して説明する。本実施形態の回転工具の摩耗量シミュレーション装置の構成は、主に、第一実施形態の工作物除去量算出部26が複数の回転位相点の移動軌跡に基づく形状変更を対象とし、まとめてそれぞれの除去量を算出している点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態とそれぞれ同一であるため、詳細な説明を省略する。以下相違点のみについて説明する。
<Second embodiment>
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The configuration of the rotary tool wear amount simulation apparatus of the present embodiment is mainly directed to shape change based on movement trajectories of a plurality of rotational phase points by the workpiece removal amount calculation unit 26 of the first embodiment. The difference is that the removal amount is calculated. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Only the differences will be described below.

第一実施形態では、工作物40におけるそれぞれの除去領域45を複数の除去断片46a〜46fを積算して算出し、これを各回転位相点による一回の接触に対して毎回行っていた。本実施形態では、さらに除去量算出の演算負荷を軽減するために、まず回転位相点の一回の接触に対して工作物除去量算出部26は、断片線分長を算出する。つまり、図5における、工作物40の形状変更前の端点43b〜43fと、形状変更後の端点である加工点44b〜44fとをそれぞれ結んだ断片線分43b−44b、43c−44c、・・・の線分長をそれぞれ算出して積算する。ここで、例えば、この断片線分長の積算長に対して定数を乗ずることで、回転位相点の一回の接触による除去量としてもよい。このようにすることで、工作物の除去面積を算出することなく、回転位相点毎の工作物の除去量を算出できるので、演算負荷を軽減できる。   In the first embodiment, each removal region 45 in the workpiece 40 is calculated by accumulating a plurality of removal pieces 46a to 46f, and this is performed each time for one contact by each rotation phase point. In the present embodiment, in order to further reduce the calculation load of the removal amount calculation, the workpiece removal amount calculation unit 26 first calculates a fragment line segment length for a single contact of the rotational phase point. That is, fragment line segments 43b-44b, 43c-44c, respectively connecting the end points 43b to 43f before the shape change of the workpiece 40 and the processing points 44b to 44f which are the end points after the shape change in FIG.・ Calculate and integrate each line segment length. Here, for example, the removal amount by one contact of the rotational phase point may be obtained by multiplying the integrated length of the segment line segment length by a constant. By doing in this way, since the removal amount of the workpiece for each rotation phase point can be calculated without calculating the removal area of the workpiece, the calculation load can be reduced.

本実施形態ではさらに、単位時間において、隣り合う三点の回転位相点32a〜32cによる工作物の研削に伴う三回の工作物の形状変更処理を対象とした場合について説明する。ここで、「三回」は、本願の「所定数」の一例に相当する。また、この「所定数」は、シミュレーションの条件などにより設定された一定の値としてもよく、また、本実施形態のように単位時間内に工作物の研削に係る回転位相点の数としてもよい。その他、演算負荷の観点から、回転工具に配置した回転位相点の数を上回らない数で調整して設定するとよい。   Further, in the present embodiment, a case will be described in which the shape change processing of the workpiece three times accompanying the grinding of the workpiece by the three adjacent rotation phase points 32a to 32c in the unit time is an object. Here, “three times” corresponds to an example of the “predetermined number” in the present application. The “predetermined number” may be a constant value set according to simulation conditions or the like, or may be the number of rotational phase points related to grinding of a workpiece within a unit time as in the present embodiment. . In addition, from the viewpoint of calculation load, it is preferable to adjust and set the number so as not to exceed the number of rotational phase points arranged on the rotary tool.

工作物除去量算出部26は、工作物40a〜40cの研削加工におけるそれぞれの断片線分長の積算長を保持している。次に、それぞれの積算長について、三回分の積算長の総和に対する比率を算出する。さらに、三回の形状変更処理を経た工作物40dに対し、複数の除去断片を積算して除去領域の面積を算出する。この除去領域の面積の算出については、三回の形状変更処理を一回の接触とみなし、第一実施形態における複数の除去断片の面積を積算して算出するものと同様なので説明を省略する。そして、算出した三回の工作物の形状変更処理による除去領域の面積に対し、回転位相点32a〜32cのそれぞれ積算長の比率を乗ずることで、工作物の除去量をそれぞれ算出する。つまり、各回転位相点の積算長の比率によって、三回の形状変更処理による工作物の除去面積を分配している。   The workpiece removal amount calculation unit 26 holds an integrated length of each segment line segment length in the grinding of the workpieces 40a to 40c. Next, for each accumulated length, a ratio to the total sum of accumulated lengths for three times is calculated. Further, the removal area is calculated by accumulating a plurality of removed pieces for the workpiece 40d that has undergone the shape change process three times. The calculation of the area of the removal region is the same as that for calculating the shape change process of three times as one contact and calculating the area of the plurality of removal fragments in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. And the removal amount of a workpiece is each calculated by multiplying the area of the removal area | region by the shape change process of the calculated three times of workpieces by the ratio of each integration length of the rotation phase points 32a-32c. That is, the removal area of the workpiece by the shape changing process three times is distributed according to the ratio of the accumulated lengths of the respective rotation phase points.

このように各回転位相点による工作物の除去量を算出することで、断片面積を所定数分まとめて行うため、演算回数を低減でき、計算負荷を大幅に軽減できる。また、所定数を適正に設定することで、毎回の形状変更に対して除去量を算出した場合に生じる誤差がなくなるので、全体として演算誤差の発生を減少させることができる。   By calculating the removal amount of the workpiece at each rotational phase point in this way, a predetermined number of fragment areas are collected, so that the number of calculations can be reduced and the calculation load can be greatly reduced. In addition, by appropriately setting the predetermined number, an error that occurs when the removal amount is calculated for each shape change is eliminated, so that the generation of calculation errors can be reduced as a whole.

<第三実施形態>
第三実施形態の構成について、図9を参照して説明する。本実施形態の回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、マシニングセンタ(図示せず)などでの加工を実施する場合となる。具体的には、回転工具としてエンドミル130を適用する場合である。つまり、回転工具であるエンドミル130を回転駆動させながら、工作物40にエンドミル130の周縁部を接触させ且つ工作物40とエンドミル130とを相対的に任意の軸方向に移動させて行う加工を実施する場合である。ここで、図9は、第三実施形態のエンドミル130の端面の模式図である。
<Third embodiment>
The configuration of the third embodiment will be described with reference to FIG. The apparatus for simulating the amount of wear of a rotary tool according to this embodiment is a case where machining is performed at a machining center (not shown). Specifically, the end mill 130 is applied as a rotating tool. That is, while rotating the end mill 130 that is a rotary tool, the workpiece 40 is brought into contact with the peripheral portion of the end mill 130 and the workpiece 40 and the end mill 130 are relatively moved in an arbitrary axial direction. This is the case. Here, FIG. 9 is a schematic view of an end face of the end mill 130 of the third embodiment.

ここで、本実施形態の構成は、主に、第一実施形態の回転工具をエンドミル130とした点が相違する。これに伴い、第一実施形態における研削盤1をエンドミル130を適用するマシニングセンタとする点が、第一実施形態の構成と異なる。このような構成の場合、シミュレーション装置20の工具形状記憶部22は、図9に示すように、回転位相点32をエンドミルの各刃の端点とするとよい。これは、回転工具が砥石車30の場合は、多量の砥粒が工作物40と接触して研削するのに対し、エンドミル130の場合は、各刃の刃先が工作物40と接触して研削するからである。   Here, the configuration of the present embodiment is mainly different in that the rotary tool of the first embodiment is an end mill 130. In connection with this, the point which makes the grinding machine 1 in 1st embodiment the machining center which applies the end mill 130 differs from the structure of 1st embodiment. In the case of such a configuration, the tool shape storage unit 22 of the simulation apparatus 20 may use the rotational phase point 32 as the end point of each blade of the end mill, as shown in FIG. When the rotary tool is the grinding wheel 30, a large amount of abrasive grains are in contact with the workpiece 40 for grinding, whereas in the case of the end mill 130, the cutting edge of each blade is in contact with the workpiece 40 for grinding. Because it does.

また、第一実施形態の工具形状変更部28は、工具摩耗量算出部27が算出した工具摩耗量に対して、回転位相点32を砥石車30の回転中心31に近接する方向に移動することで周面形状を変更していた。しかし、図9に示すように、底刃136が直線状のエンドミル130の場合であっても、一般に外周刃(不図示)は螺旋状であり、刃先が摩耗する方向は必ずしも回転中心31に近接する方向とはならない。さらに、底刃にチップポケットを有する場合や、シェルエンドミルのように底刃が径方向になく湾曲している場合もあり、摩耗方向はエンドミルの刃形状により異なる。   Further, the tool shape changing unit 28 of the first embodiment moves the rotational phase point 32 in a direction closer to the rotation center 31 of the grinding wheel 30 with respect to the tool wear amount calculated by the tool wear amount calculating unit 27. The peripheral shape was changed. However, as shown in FIG. 9, even when the bottom blade 136 is a linear end mill 130, the outer peripheral blade (not shown) is generally spiral, and the direction in which the blade edge wears is not necessarily close to the rotation center 31. It is not the direction to do. Furthermore, the bottom blade may have a tip pocket, or the bottom blade may be curved in the radial direction unlike a shell end mill, and the wear direction varies depending on the shape of the end mill.

そこで、回転工具がエンドミル130の場合は、エンドミル130の底刃136および外周刃の形状に基づき、また実測から得られる摩耗方向を摩耗量シミュレーション装置に予め入力するとよい。これにより、工具形状変更部28は、入力された摩耗方向に倣い、回転位相点32を移動することでエンドミル130の周面形状を変更することができる。よって、回転工具がエンドミル130の場合であっても、エンドミル130に適応した摩耗量をシミュレーションすることができる。   Therefore, when the rotary tool is the end mill 130, the wear direction obtained from the actual measurement based on the shapes of the bottom blade 136 and the outer peripheral blade of the end mill 130 may be input to the wear amount simulation apparatus in advance. Thereby, the tool shape changing unit 28 can change the peripheral shape of the end mill 130 by moving the rotational phase point 32 in accordance with the input wear direction. Therefore, even if the rotary tool is the end mill 130, it is possible to simulate the wear amount adapted to the end mill 130.

<その他の実施形態>
第一〜第三実施形態では、本発明の回転工具のシミュレーション装置20は、研削盤1と別個の装置としたが、その他のシミュレーション装置と組み合わせてもよい。例えば、NCデータの描画シミュレーション装置、びびり現象のシミュレーション装置、研削加工条件決定のシミュレーション装置が挙げられる。これらのシミュレーション装置と連携することで、回転工具と工作物位置偏差を求めることができ、より正確な回転工具の摩耗量をシミュレーションすることができる。また、回転工具の偏摩耗がびびり現象の原因となっている場合には、実際に研削加工を実施する前にびびり現象が発生しないように加工条件等を変更することが可能となる。
<Other embodiments>
In 1st-3rd embodiment, although the simulation apparatus 20 of the rotary tool of this invention was used as the apparatus different from the grinding machine 1, you may combine with another simulation apparatus. For example, a NC data drawing simulation device, a chatter phenomenon simulation device, and a grinding processing condition determination simulation device may be used. By cooperating with these simulation devices, it is possible to obtain the rotational tool and workpiece position deviation, and more accurately simulate the wear amount of the rotational tool. In addition, when uneven wear of the rotary tool causes the chatter phenomenon, it is possible to change the machining conditions and the like so that the chatter phenomenon does not occur before actual grinding.

第一実施形態:研削盤1と回転工具の摩耗量シミュレーション装置20を示す模式図である。1st embodiment: It is a schematic diagram which shows the abrasion amount simulation apparatus 20 of the grinding machine 1 and a rotary tool. 回転工具の摩耗量シミュレーション装置20を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the wear amount simulation apparatus 20 of a rotary tool. 摩耗量シミュレーションにおける砥石車30の模式図である。It is a schematic diagram of the grinding wheel 30 in the wear amount simulation. 移動軌跡35と工作物40による研削加工の模式図である。It is a schematic diagram of the grinding process by the movement track | truck 35 and the workpiece 40. FIG. 除去領域45を示す、図4の一部の拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a part of FIG. 4 showing a removal region 45. (a)回転位相点32aの移動軌跡35aによる研削加工の図であり、(b)回転位相点32bの移動軌跡35bによる研削加工の図であり、(c)回転位相点32cの移動軌跡35cによる研削加工の図である。(A) It is a figure of the grinding process by the movement locus | trajectory 35a of the rotation phase point 32a, (b) It is a figure of the grinding process by the movement locus | trajectory 35b of the rotation phase point 32b, (c) By the movement locus | trajectory 35c of the rotation phase point 32c. It is a figure of a grinding process. 移動軌跡35a〜移動軌跡35cによる研削加工後の工作物40dの図である。It is the figure of the workpiece 40d after the grinding process by the movement locus | trajectory 35a-the movement locus | trajectory 35c. 摩耗量シミュレーションにおける砥石車30の拡大図である。It is an enlarged view of the grinding wheel 30 in wear amount simulation. 第三実施形態:エンドミル130の端面の模式図である。3rd embodiment: It is a schematic diagram of the end surface of the end mill 130. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:研削盤
10:砥石台、 11:主軸台、 12:制御部
20:回転工具の摩耗量シミュレーション装置、 21:工作物形状記憶部
22:工具形状記憶部、 23:指令値記憶部、 24:軌跡算出部
25:加工点算出部、 26:工作物除去量算出部、 27:工具摩耗量算出部
28:工具形状変更部、 29:工作物形状変更部
30:砥石車、 130a、130b、130c:エンドミル、 31:回転中心
32、32a、32b、32c、32a’、32b’、32c’:回転位相点
33:曲線、 34:抽出点、 35、35a、35b、35c:移動軌跡
136:底刃
40、40a、40b、40c、40d:工作物、 41:回転中心
42、42a、42b、42c、42d、42e、42f、42g:工作物線分
43、43a、43b、43c、43d、43e、43f、43g:端点
44、44b、44c、44d、44e、44f:加工点
45、45a、45b、45c:除去領域、 46:除去断片、 47:加工端点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Grinding machine 10: Grinding wheel base, 11: Spindle head, 12: Control part 20: Wear amount simulation apparatus of a rotary tool, 21: Workpiece shape memory | storage part 22: Tool shape memory | storage part, 23: Command value memory | storage part, 24 : Locus calculation unit 25: machining point calculation unit, 26: workpiece removal amount calculation unit, 27: tool wear amount calculation unit, 28: tool shape change unit, 29: workpiece shape change unit, 30: grinding wheel, 130a, 130b, 130c: End mill, 31: Center of rotation 32, 32a, 32b, 32c, 32a ′, 32b ′, 32c ′: Rotation phase point 33: Curve, 34: Extraction point, 35, 35a, 35b, 35c: Trajectory 136: Bottom Blade 40, 40a, 40b, 40c, 40d: Work piece, 41: Center of rotation 42, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f, 42g: Work piece line segment 43, 43a, 43b 43c, 43d, 43e, 43f, 43g: end points 44, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f: machining points 45, 45a, 45b, 45c: removal regions, 46: removal fragments, 47: machining end points

Claims (12)

回転工具を回転駆動させながら、工作物に前記回転工具の周縁部を接触させ且つ前記工作物と前記回転工具とを相対的に移動させて行う加工において、前記回転工具の摩耗量をシミュレーションする回転工具の摩耗量シミュレーション装置であって、
前記回転工具の周縁上の複数の回転位相点のそれぞれによる、前記工作物の除去量を算出する工作物除去量算出部と、
各前記回転位相点における前記工作物の除去量に基づいて各前記回転位相点の摩耗量を算出することで、前記回転工具の周縁部の摩耗量を算出する工具摩耗量算出部と、
を備えることを特徴とする回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
Rotation for simulating the amount of wear of the rotary tool in processing performed by rotating the rotary tool while bringing the peripheral edge of the rotary tool into contact with the workpiece and relatively moving the workpiece and the rotary tool. A tool wear amount simulation device,
A workpiece removal amount calculation unit that calculates the removal amount of the workpiece by each of a plurality of rotational phase points on the periphery of the rotary tool;
A tool wear amount calculation unit for calculating a wear amount at a peripheral portion of the rotary tool by calculating a wear amount at each of the rotation phase points based on a removal amount of the workpiece at each of the rotation phase points;
A wear amount simulation apparatus for a rotary tool, comprising:
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記工作物が静止する座標系において、前記工作物に対する各前記回転位相点の移動軌跡を算出する軌跡算出部を備え、
前記工作物除去量算出部は、前記工作物の形状と前記移動軌跡とに基づいて前記工作物の除去量を算出することを特徴とする請求項1に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The rotary tool wear amount simulation device is:
In a coordinate system in which the workpiece is stationary, a trajectory calculation unit that calculates a movement trajectory of each rotation phase point with respect to the workpiece,
2. The rotary tool wear amount simulation apparatus according to claim 1, wherein the workpiece removal amount calculation unit calculates the removal amount of the workpiece based on the shape of the workpiece and the movement trajectory.
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記工作物の形状を記憶する工作物形状記憶部と、
前記軌跡算出部で算出された前記移動軌跡に基づいて、前記工作物形状記憶部に記憶される前記工作物の形状を変更する工作物形状変更部と、
を備え、
前記工作物除去量算出部は、前記工作物形状変更部により逐次変更された工作物の形状において、前記回転位相点のそれぞれによる、前記工作物の除去量を算出することを特徴とする請求項2に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The rotary tool wear amount simulation device is:
A workpiece shape storage unit for storing the shape of the workpiece;
Based on the movement trajectory calculated by the trajectory calculation unit, a workpiece shape changing unit that changes the shape of the workpiece stored in the workpiece shape storage unit;
With
The workpiece removal amount calculation unit calculates the removal amount of the workpiece by each of the rotational phase points in the shape of the workpiece sequentially changed by the workpiece shape changing unit. The wear amount simulation apparatus for a rotary tool according to 2.
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、前記回転工具を回転駆動させ且つ前記工作物を回転駆動させながら、前記工作物の周面に前記回転工具の周縁部を接触させ且つ前記工作物と前記回転工具とを相対的に移動させて行う加工において、前記回転工具の摩耗量をシミュレーションする装置であって、
前記工作物形状記憶部は、前記工作物の周縁上の複数の点と前記工作物の回転中心とをそれぞれ結ぶ工作物線分をもって前記工作物の形状として記憶し、
前記摩耗量シミュレーション装置は、さらに、前記工作物線分と前記移動軌跡の交点である加工点を算出する加工点算出部を備え、
前記工作物形状変更部は、前記加工点に基づき前記工作物線分を変更することで前記工作物を形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、前記形状変更前の前記工作物線分と、前記形状変更後の前記工作物線分とに基づいて前記工作物の除去量を算出することを特徴とする請求項3に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The apparatus for simulating the amount of wear of a rotating tool brings the peripheral edge of the rotating tool into contact with the peripheral surface of the workpiece while rotating the rotating tool and rotating the workpiece, and rotates the workpiece and the rotating tool. In processing performed by relatively moving the tool, a device for simulating the amount of wear of the rotary tool,
The workpiece shape storage unit stores a workpiece line segment connecting a plurality of points on the periphery of the workpiece and the rotation center of the workpiece as the shape of the workpiece,
The wear amount simulation device further includes a machining point calculation unit that calculates a machining point that is an intersection of the workpiece line segment and the movement locus,
The workpiece shape changing unit changes the shape of the workpiece by changing the workpiece line based on the machining point,
The workpiece removal amount calculation unit calculates the removal amount of the workpiece based on the workpiece line segment before the shape change and the workpiece line segment after the shape change. Item 4. The wear amount simulation device for a rotary tool according to Item 3.
前記工作物線分の前記工作物の周縁上の複数の点は、前記工作物を等角分割した周縁上の分割点であることを特徴とする請求項4に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。   The wear amount simulation of the rotary tool according to claim 4, wherein the plurality of points on the periphery of the workpiece line segment are division points on the periphery obtained by equiangularly dividing the workpiece. apparatus. 前記工作物形状変更部は、前記工作物線分の周縁側端点を前記工作物線分上の前記加工点に変更することで形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、
隣り合う二つの前記工作物線分において、前記形状変更の前後のそれぞれ前記周縁側端点により形成される領域の面積を断片面積とし、
全ての隣り合う二つの前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片面積を積算し、その積算面積に基づき前記工作物の除去量を算出することを特徴とする請求項4または5に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The workpiece shape changing unit changes a shape by changing a peripheral side end point of the workpiece line segment to the machining point on the workpiece line segment,
The workpiece removal amount calculation unit
In the two adjacent workpiece line segments, the area of the region formed by each of the peripheral side end points before and after the shape change is a fragment area,
5. The piece area calculated for the shape change of all two adjacent workpiece line segments is integrated, and the removal amount of the workpiece is calculated based on the integrated area. The wear amount simulation apparatus for a rotary tool according to claim 5.
前記工作物形状変更部は、前記工作物線分の周縁側端点を前記工作物線分上の前記加工点に変更することで形状変更し、
前記工作物除去量算出部は、
前記形状変更の前後の前記周縁側端点を結ぶ線分の長さを断片線分長とし、
全ての前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片線分長を積算し、その積算長に基づき前記工作物の除去量を算出することを特徴とする請求項4または5に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The workpiece shape changing unit changes a shape by changing a peripheral side end point of the workpiece line segment to the machining point on the workpiece line segment,
The workpiece removal amount calculation unit
The length of the line segment connecting the peripheral side end points before and after the shape change is a fragment line segment length,
6. The piece removal length calculated for the shape change of all the workpiece line segments is integrated, and the removal amount of the workpiece is calculated based on the integration length. The wear amount simulation apparatus of the described rotary tool.
前記工作物除去量算出部は、
隣り合う所定数の前記回転位相点の前記移動軌跡に基づく前記形状変更において、算出される前記積算長の総和に対する各前記積算長の比率をそれぞれ算出し、
隣り合う二つの前記工作物線分において、前記所定数の前記形状変更の前後のそれぞれ前記周縁側端点により形成される領域の面積を断片面積とし、
全ての隣り合う二つの前記工作物線分の前記形状変更に対して算出する前記断片面積を積算し、その積算面積と前記積算長の前記比率とに基づき前記工作物の除去量をそれぞれ算出することを特徴とする請求項7に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The workpiece removal amount calculation unit
In the shape change based on the movement trajectory of a predetermined number of adjacent rotation phase points, the ratio of each integrated length to the total sum of the calculated integrated lengths is calculated,
In the two adjacent workpiece line segments, the area of the region formed by each of the peripheral side end points before and after the predetermined number of the shape change, the fragment area,
The piece areas calculated for the shape changes of all two adjacent workpiece line segments are integrated, and the removal amount of the workpiece is calculated based on the integrated area and the ratio of the integrated lengths. The wear amount simulation apparatus for a rotary tool according to claim 7.
前記軌跡算出部が算出する前記移動軌跡は、
前記工作物が静止する座標系において、前記工作物に対する各前記回転位相点の少なくとも異なる三つの時刻における点群により円弧近似された曲線とすることを特徴とする請求項2〜8のいずれか一項に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The movement trajectory calculated by the trajectory calculation unit is:
9. The coordinate system in which the workpiece is stationary is a curve approximated by a circular arc by point groups at at least three different times of the rotational phase points for the workpiece. The wear amount simulation apparatus of a rotary tool as described in the item.
前記回転工具は、砥石車であり、
前記回転工具の周縁上の複数の前記回転位相点は、前記砥石車を等角分割した前記砥石車の周縁上の点とすることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The rotary tool is a grinding wheel,
The plurality of rotation phase points on the periphery of the rotary tool are points on the periphery of the grinding wheel obtained by equiangular division of the grinding wheel. Wear amount simulation device for rotary tools.
前記回転工具は、複数刃を有するエンドミルであり、
前記回転工具の周縁上の複数の前記回転位相点は、前記エンドミルの各刃の端点とすることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The rotary tool is an end mill having a plurality of blades,
The wear amount simulation device for a rotary tool according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of rotation phase points on a peripheral edge of the rotary tool are end points of each blade of the end mill.
前記回転工具の摩耗量シミュレーション装置は、
前記回転工具の周縁形状を記憶する工具形状記憶部と、
前記工具摩耗量算出部で算出された前記摩耗量に基づいて、前記工具形状記憶部に記憶される前記回転工具の周縁形状を変更する工具形状変更部と、
を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の回転工具の摩耗量シミュレーション装置。
The rotary tool wear amount simulation device is:
A tool shape storage unit for storing a peripheral shape of the rotary tool;
A tool shape changing unit that changes a peripheral shape of the rotary tool stored in the tool shape storage unit based on the wear amount calculated by the tool wear amount calculating unit;
The wear amount simulation apparatus for a rotary tool according to any one of claims 1 to 11, comprising:
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