JP5406166B2 - Tool path generation device, tool path generation method and program therefor - Google Patents

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Description

本発明は、回転切削工具を用いて被加工物を切削加工するための工具経路生成装置、工具経路生成方法およびそのためのプログラムに関する。   The present invention relates to a tool path generation device, a tool path generation method, and a program therefor for cutting a workpiece using a rotary cutting tool.

本技術分野の背景技術として、特開2005−74569号公報(特許文献1)がある。この公報には、「加工ツールのびびり振動限界だけでなく、ワークのびびり振動限界を求め、これに基づいて加工条件およびNCパスを生成するようにした。また、ワークのびびり振動限界は、有限要素法によってシミュレーションにより求めるようにした。また、切削が困難な場合や、加工条件が十分に高くない場合には、ワークを複数のセクションに分割し、それぞれのセクションでびびり振動限界チャートの作成を行い、加工条件の設定を行うようにした。加えて、原形状態のワークでも、切削が可能か否かを検討し、切削が困難な場合や、加工条件が十分に高くない場合には、原形状態のワークの寸法を、当初の設計寸法から自動的に修正することもできる。」と記載されている(要約参照)。   As background art of this technical field, there is JP-A-2005-74569 (Patent Document 1). In this publication, “not only the chatter vibration limit of the machining tool but also the chatter vibration limit of the workpiece is obtained, and based on this, the machining conditions and NC path are generated. Also, the chatter vibration limit of the workpiece is finite. If the cutting is difficult or the machining conditions are not high enough, the workpiece is divided into multiple sections and a chatter vibration limit chart is created for each section. In addition, we examined whether cutting is possible even with the original workpiece, and if the cutting is difficult or the cutting conditions are not high enough, The dimensions of the workpiece in the state can also be automatically corrected from the original design dimensions ”(see summary).

特開2005−74569号公報JP-A-2005-74569

前記特許文献1には、びびり振動を生じない範囲で高い加工能率で加工条件を設定する方法が記載されている。設定される加工条件とは、回転数、送り速度、径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さである。しかし、被加工領域の形状によっては、前記特許文献1で設定された径方向切込み深さよりも小さい径方向切込み深さで加工される場合がある。例えば、被加工領域の工具径方向最大切削幅が、設定された径方向切込み深さの整数倍になっていない場合である。この場合、実際の加工能率は、前記特許文献1で設定された加工条件での加工能率よりも低くなる。   Patent Document 1 describes a method of setting machining conditions with high machining efficiency within a range in which chatter vibration does not occur. The machining conditions to be set are the rotation speed, feed speed, radial cutting depth and axial cutting depth. However, depending on the shape of the region to be processed, there is a case where processing is performed with a radial cutting depth smaller than the radial cutting depth set in Patent Document 1. For example, this is a case where the maximum cutting width in the tool radial direction of the region to be processed is not an integral multiple of the set radial cutting depth. In this case, the actual machining efficiency is lower than the machining efficiency under the machining conditions set in Patent Document 1.

本発明は、被加工領域の形状にかかわることなく、加工能率の高い工具経路を生成することを目的とする。   An object of this invention is to produce | generate a tool path with high machining efficiency, irrespective of the shape of a to-be-processed area | region.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置であって、工具経路生成に必要なデータを入力するデータ入力部と、加工条件を設定する加工条件設定部と、前記設定された加工条件に基づき工具経路を生成する工具経路生成部とを備え、前記加工条件設定部は、等高線加工の工具経路において、任意の高さの加工において径方向切込み深さが前記加工高さで加工する被加工領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定し、前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. To give an example, a tool path generation device that generates a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool, A data input unit that inputs data necessary for generation; a machining condition setting unit that sets machining conditions; and a tool path generation unit that generates a tool path based on the set machining conditions, the machining condition setting unit In a tool path for contour machining, the radial cutting depth is such that the radial cutting depth is an integral fraction of the maximum radial cutting width of the work area to be machined at the machining height. The depth is set, and the value of the axial cut depth is changed according to the set radial cut depth.

他の例は、回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成する工具経路生成方法であって、工具経路生成に必要なデータを入力するステップと、前記工具経路で加工される領域を前記回転切削工具で加工する際の高さ毎に分割した被加工断面領域を演算するステップと、前記演算された被加工断面領域での径方向切込み深さが前記被加工断面領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定するステップと、前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更するステップと、前記設定された径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さに基づいて工具経路を生成するステップを備えることを特徴とするものである。   Another example is a tool path generation method for generating a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool, the step of inputting data necessary for generating the tool path, and machining with the tool path. A step of calculating a cross-sectional area to be processed divided for each height when the area to be processed by the rotary cutting tool, and a radial cutting depth in the calculated cross-sectional area of the processed cross-sectional area Setting the radial cutting depth to be an integral fraction of the maximum radial cutting width, changing the axial cutting depth according to the set radial cutting depth, and A step of generating a tool path based on the set radial cutting depth and axial cutting depth is provided.

また他の例は、コンピュータに、回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成するプログラムであって、工具経路生成に必要なデータを入力するステップと、前記工具経路で加工される領域を前記回転切削工具で加工する際の高さ毎に分割した被加工断面領域を演算するステップと、前記演算された被加工断面領域での径方向切込み深さが前記被加工断面領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定するステップと、前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更するステップと、前記設定された径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さに基づいて工具経路を生成するステップを実行させるものである。   Another example is a program for generating a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool into a computer, the step of inputting data necessary for generating the tool path, and machining with the tool path. A step of calculating a cross-sectional area to be processed divided for each height when the region to be processed is processed by the rotary cutting tool, and a radial cutting depth in the calculated cross-sectional area is the cross-sectional area to be processed A step of setting the radial cutting depth so as to be an integral fraction of the maximum radial cutting width, and a step of changing the value of the axial cutting depth according to the set radial cutting depth; The step of generating a tool path based on the set radial cutting depth and axial cutting depth is executed.

本発明によれば、径方向切込み深さを均等にすることで、軸方向切込み深さを増加することができ、加工能率の高い等高線加工の工具経路を生成する工具経路生成装置および工具経路生成方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tool path generation | occurrence | production apparatus and tool path generation | occurrence | production which can increase the axial direction cutting depth by equalizing radial direction cutting depth, and generate | occur | produce the tool path | route of contour processing with high machining efficiency. A method can be provided.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の実施例の工具経路生成装置の構成図である。It is a block diagram of the tool path | route production | generation apparatus of the Example of this invention. 被加工領域を説明する図の例である。It is an example of a figure explaining a processed field. 等高線加工を説明する図の例である。It is an example of a figure explaining contour line processing. 本発明の実施例の加工条件設定部の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the process condition setting part of the Example of this invention. 傾斜面を等高線加工する場合の軸方向切込み深さと被加工断面領域の径方向最大切削幅の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the axial direction cutting depth in the case of contour-line processing of an inclined surface, and the radial direction maximum cutting width of a to-be-processed cross-sectional area. 本発明の実施例の径方向切込み深さ演算部の処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the radial direction cutting depth calculating part of the Example of this invention. 径方向最大切削幅の算出方法を説明する図の例である。It is an example of the figure explaining the calculation method of the radial direction maximum cutting width. 本発明の実施例の軸方向切込み深さ演算部で径方向切込み深さから軸方向切込み深さを算出する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating an axial direction cutting depth from a radial direction cutting depth in the axial direction cutting depth calculating part of the Example of this invention. ある被加工断面領域Vnでの本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路を説明する図である。It illustrates a tool path generated by the tool path generating device according to this example of a certain workpiece sectional area V n. 図8の被加工断面領域Vnでの従来方法により生成した工具経路を説明する図である。It illustrates a tool path generated by conventional methods in the processed cross section region V n in FIG. 本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路を用いた加工を示す図である。It is a figure which shows the process using the tool path | route produced | generated by the tool path | route production | generation apparatus by a present Example. 従来方法により生成した工具経路を用いた加工を示す図である。It is a figure which shows the process using the tool path | route produced | generated by the conventional method. 本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路による加工能率向上の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of the machining efficiency improvement by the tool path | route produced | generated by the tool path | route production | generation apparatus by a present Example.

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
本実施例では、工具経路を作成する工具経路生成装置の例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the present embodiment, an example of a tool path generation device that creates a tool path will be described.

図1は、本実施例の工具経路生成装置の構成図である。
工具経路生成装置は、データ入力部101、加工条件設定部102、被加工断面領域演算部103、径方向切込み深さ演算部104、軸方向切込み深さ演算部105、工具経路生成部106、工具経路出力部107を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a tool path generation apparatus according to the present embodiment.
The tool path generation device includes a data input unit 101, a machining condition setting unit 102, a cross-sectional area calculation unit 103, a radial cutting depth calculation unit 104, an axial cutting depth calculation unit 105, a tool path generation unit 106, a tool A route output unit 107 is provided.

データ入力部101は、工具情報、被削材情報、形状情報、加工条件情報、加工パターン情報などを入力する手段である。データの入力は、キーボードやマウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を介して行っても良い。また、CD、DVD、MO等のメディア装置やHDDやフラッシュメモリ等の記憶装置を介して行っても良い。   The data input unit 101 is a means for inputting tool information, work material information, shape information, machining condition information, machining pattern information, and the like. Data may be input via a pointing device such as a keyboard or a mouse, or an input device such as a numeric keypad. Alternatively, it may be performed via a media device such as a CD, DVD, or MO, or a storage device such as an HDD or a flash memory.

加工条件設定部102は、被加工領域演算部103、径方向切込み深さ演算部104、軸方向切込み深さ演算部105を含み、データ入力部101で入力された加工条件に基づき、回転数および送り速度を設定する。   The machining condition setting unit 102 includes a work area calculation unit 103, a radial cutting depth calculation unit 104, and an axial cutting depth calculation unit 105. Based on the machining conditions input by the data input unit 101, Set the feed speed.

被加工断面領域演算部103は、高さZn〜Zn-1の範囲で囲まれた被加工領域Vの被加工断面領域Vnを算出する。ただし、被加工領域Vは図2(a)に示す前記作成される工具経路で加工する領域であり、素材形状と目標形状の差分領域あるいはその一部である。また、Znは図2(b)に示すn番目に加工する被加工断面領域Vnを加工するときの工具先端の高さである。 The processed cross-sectional area calculation unit 103 calculates a processed cross-sectional area V n of the processed area V surrounded by the range of the heights Z n to Z n−1 . However, the to-be-processed area | region V is an area | region processed with the said created tool path | route shown to Fig.2 (a), and is a difference area | region of a raw material shape and a target shape, or its part. Z n is the height of the tool tip when machining the n-th workpiece cross-sectional area V n shown in FIG. 2 (b).

径方向切込み深さ演算部104は、前記被加工領域を等高線加工する際に、任意の被加工断面領域Vnにおける径方向切込み深さRdnを算出する。 Radial cutting depth calculating unit 104, the workpiece area when contouring, to calculate the radial depth of cut Rd n at any of the processed cross section region V n.

軸方向切込み深さ演算部105は、前記で算出された工具径方向切込みRdnから、実際の軸方向切込み深さAdnを設定する。 Axial cutting depth calculating unit 105, the the tool radial cuts Rd n calculated in sets actual axial depth of cut Ad n.

工具経路生成部106は、前記被加工領域Vに対し、前記径方向切込み深さ演算部104および軸方向切込み深さ演算部105で設定された加工条件を用いて工具経路を生成する。   The tool path generation unit 106 generates a tool path for the work area V using the machining conditions set by the radial cutting depth calculation unit 104 and the axial cutting depth calculation unit 105.

工具経路出力部107は、工具経路生成部106で生成された工具経路を出力する。データの出力は、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワークを介して他のコンピュータや工作機械の制御装置にデータ送信を行っても良い。   The tool path output unit 107 outputs the tool path generated by the tool path generation unit 106. Data may be output to a file having an appropriate file format. In addition, data may be transmitted to a control device of another computer or machine tool via a network.

次にデータ入力部101で入力するデータについて説明する。
工具情報は、寸法、刃数、工具形状、振動特性などである。寸法は、例えば工具径や刃長等の数値である。刃数は、工具の切れ刃の数である。工具形状は、例えば、エンドミルであれば、フラット、ボール、ブルノーズ、テーパなどである。振動特性は、当該工具あるいは被削材の周波数応答データであり、モード質量、バネ定数、減衰比などの数値パラメータ、あるいは周波数毎の振動振幅および位相データなどである。
被削材情報は、例えば、切削力係数である。切削力係数は、単位切削断面積(=(軸方向切込み深さ)×(切取り厚さ))当りの切削力であり、工具の軸方向、周方向、半径方向毎の値とすることが望ましい。
形状情報は、例えば、被削材の素材形状データあるいは前加工後の中間形状および加工後の目標形状データである。また、被加工領域の形状データでも良い。
切削条件情報は、基準となる基準軸方向切込み深さ、基準径方向切込み深さや回転数、送り速度、加工パターンなどである。軸方向切込み深さは、工具軸方向において工具が被削材に切り込んでいる深さであり、径方向切込み深さは、工具進行方向に対し直角な方向において工具が被削材に切り込んでいる深さである。回転数は、工具主軸の回転速度である。送り速度は、工具と被削材の相対移動速度である。加工パターンは、ジグザグや渦巻きなどの工具の移動パターンである。
Next, data input by the data input unit 101 will be described.
The tool information includes dimensions, number of blades, tool shape, vibration characteristics, and the like. The dimension is a numerical value such as a tool diameter or a blade length. The number of blades is the number of cutting edges of the tool. For example, in the case of an end mill, the tool shape is flat, ball, bull nose, taper, or the like. The vibration characteristics are frequency response data of the tool or work material, and are numerical parameters such as mode mass, spring constant, damping ratio, vibration amplitude and phase data for each frequency, and the like.
The work material information is, for example, a cutting force coefficient. The cutting force coefficient is a cutting force per unit cutting cross-sectional area (= (axial cutting depth) × (cutting thickness)), and is preferably a value for each of the axial direction, circumferential direction, and radial direction of the tool. .
The shape information is, for example, material shape data of the work material or intermediate shape after pre-processing and target shape data after processing. Moreover, the shape data of a to-be-processed area | region may be sufficient.
The cutting condition information includes a reference axial direction cutting depth, a reference radial direction cutting depth, a rotational speed, a feed rate, a machining pattern, and the like. The axial cutting depth is the depth at which the tool cuts into the work material in the tool axial direction, and the radial cutting depth is the tool cut into the work material in a direction perpendicular to the tool traveling direction. Is the depth. The rotation speed is the rotation speed of the tool spindle. The feed speed is a relative movement speed of the tool and the work material. The machining pattern is a movement pattern of a tool such as a zigzag or a spiral.

図3は、本実施例による工具経路生成装置において、加工条件設定部102で径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さを設定する方法について説明するフローチャートの例である。本フローチャートでは、n番目の被加工断面領域Vnに対する径方向切込み深さRdnおよび軸方向切込み深さAdnを設定する方法について説明する。 FIG. 3 is an example of a flowchart illustrating a method for setting the radial cutting depth and the axial cutting depth by the machining condition setting unit 102 in the tool path generation device according to the present embodiment. In this flowchart, the n-th how to set the radial depth of cut Rd n and axial depth of cut Ad n with respect to the processed cross section region V n will be described.

まずステップS201で加工条件設定部102は初期高さZ0を設定する。初期高さZ0は、被加工領域Vにおいて最も高い位置の高さとする。ステップS202では加工条件設定部102は軸方向切込み深さAdnの値をデータ入力部101で設定された軸方向切込み深さAdsetとする。ステップS203では、加工条件設定部102は一つ前の被加工断面領域の高さZn-1からAdnだけオフセットした被加工断面領域高さZn=Zn-1-Adnを算出する。
ステップS204では、被加工断面領域演算部103は被加工領域Vを高さZnおよびZn-1の断面でスライスし、高さZn〜Zn-1で囲まれた範囲の領域を被加工断面領域Vnとして抽出する。ステップS205では、被加工断面領域演算部103は抽出した被加工断面領域Vnが存在するかどうか判断し、存在しない場合は被加工領域Vに対する加工条件設定を終了する。被加工断面領域Vnが存在する場合には、ステップS206に進む。
ステップS206は、径方向切込み深さ演算部104は被加工断面領域Vn内において径方向切込み深さが均等になるような径方向切込み深さRdnを算出する。ステップS207では、軸方向切込み深さ演算部105は前記ステップS206で設定された径方向切込み深さRdnに対応する軸方向切込み深さAdnを算出する。
ステップS208では、加工条件設定部102は例えば図4に示すように傾斜面を加工する場合には、軸方向切込み深さを変えると被加工断面領域Vnの径方向最大切削幅が変わるため、径方向切込み深さRdnあるいは軸方向切込み深さAdnの変化分が所定の範囲内におさまる場合を適切であると判断し、設定された径方向切込み深さRdnおよび軸方向切込み深さAdnが適切になるまでステップS203〜S207を繰り返す。なお、削り残し部分の体積あるいは目標仕上げ形状からの削り残し高さに許容値を設定して、前記削り残し部分の体積あるいは高さが設定した許容値に収まる範囲内で、径方向切込み深さRdnと軸方向切込み深さAdnの積が最大になる場合を適切と判断してもよい。
ステップS208で径方向切込み深さRdnおよび軸方向切込み深さAdnが適切であった場合には加工条件設定部102はステップS209でn=n+1として、次の被加工断面領域Vn+1に対しステップS202〜S208を繰り返す。これにより、被加工領域Vをいくつかの被加工断面領域に分割し、それぞれの被加工断面領域毎に径方向切込み深さRdnおよび軸方向切込み深さAdnを設定できる。
First processing condition setting unit 102 in step S201 sets the initial height Z 0. The initial height Z 0 is the height of the highest position in the work area V. In step S202, the machining condition setting unit 102 sets the value of the axial cutting depth Ad n as the axial cutting depth Ad set set by the data input unit 101. In step S203, the machining condition setting unit 102 calculates a processed cross - sectional area height Z n = Z n−1 −Ad n that is offset by Ad n from the height Z n−1 of the previous processed cross-sectional area. .
In step S204, the processed cross section region calculation section 103 slicing the processed region V height Z n and Z n-1 of the cross section, the area of the range surrounded by height Z n to Z n-1 to be Extracted as a machining cross-sectional area V n . In step S205, the to-be-processed cross-sectional area calculation unit 103 determines whether or not the extracted cross-sectional area to be processed V n exists. If not, the processing condition setting for the processed area V ends. When the cross-sectional area V n to be processed exists, the process proceeds to step S206.
Step S206 is the radial cutting depth calculating unit 104 calculates the radial depth of cut Rd n as the radial depth of cut in the processed cross section region V n is equalized. In step S207, the axial cutting depth calculating unit 105 calculates the axial depth of cut Ad n corresponding to the set radial depth of cut Rd n in step S206.
In step S208, when machining the inclined surface as shown in FIG. 4 for example, the machining condition setting unit 102 changes the maximum cutting width in the radial direction of the cross-sectional area V n to be machined when the axial cutting depth is changed. Judging that the change in the radial cutting depth Rd n or the axial cutting depth Ad n falls within a predetermined range, it is judged appropriate, and the set radial cutting depth Rd n and axial cutting depth are set. Steps S203 to S207 are repeated until Ad n becomes appropriate. In addition, by setting an allowable value for the volume of the uncut portion or the uncut height from the target finish shape, the radial cutting depth is within a range where the volume or height of the uncut portion falls within the set allowable value. The case where the product of Rd n and the axial cutting depth Ad n is maximized may be determined as appropriate.
Step S208 processing condition setting unit 102 when the radial depth of cut Rd n and axial depth of cut Ad n were appropriate in the n = n + 1 in step S209, the next workpiece section area V n Steps S202 to S208 are repeated for +1 . Thus, dividing the processed region V some to be processed cross section region can be set in the radial direction depth of cut Rd n and axial depth of cut Ad n to each of the processed cross section each area.

なお、前記ステップS201〜S203は被加工領域Vの上から順に被加工断面領域Vnを定義し、加工条件を設定していく方法について説明しているが、S201で加工条件設定部102が初期高さZ0を被加工領域Vにおいて最も低い位置の高さとし、ステップS203で加工条件設定部102が被加工断面領域高さZn=Zn-1+Adnとして、被加工領域Vの下から被加工断面領域Vnを定義してもよい。 Incidentally, the step S201~S203 defines the processed cross section region V n in the order from the top of the processing region V, has described how to continue to set the processing conditions, the processing condition setting unit 102 is initialized in step S201 The height Z 0 is defined as the lowest position in the processing region V, and the processing condition setting unit 102 sets the processing cross-sectional region height Z n = Z n-1 + Ad n in step S203 to be below the processing region V. From the above, the cross-sectional area V n to be processed may be defined.

図5は径方向切込み深さ演算部104での径方向切込み深さ設定方法(ステップS206)について説明するフローチャートの例である。ステップS401では、データ入力部101で設定された加工パターンに基づき、被加工断面領域Vnを加工する際の径方向最大切削幅Wnを算出する。径方向最大切削幅Wnは、加工される領域のピックフィード方向の最大幅である。例えば図6に示すように加工パターンがX方向にピックフィードするジグザグの場合には、等高線加工により除去される領域についてX座標の最大値と最小値の差分を径方向最大切削幅Wnとする。
次にステップS402では、図2(b)に示す被加工断面領域Vnを加工する際に径方向にピックフィードする回数である加工回数Nnを算出する。加工回数Nnは径方向最大切削幅Wnをデータ入力部101で設定した径方向切込み深さRdsetで割った値を小数点第一位で切り上げた整数値とする。ステップS403では、径方向切込み深さRdnを径方向最大切削幅WnをNnで割った値として設定する。これにより、加工領域Vnに対し、均等な径方向切込み深さRdnが設定される。
なお、ステップS402で加工回数NnはWn/Rdsetを切り上げた整数でなく、小数点第一位で四捨五入して求めた整数値でもよい。ただし、ステップS403でRdnが工具の直径より大きくなる場合には、切り上げた値を加工回数Nnとして用いることが望ましい。
FIG. 5 is an example of a flowchart for explaining the radial cutting depth setting method (step S206) in the radial cutting depth calculation unit 104. In step S401, based on the machining pattern set by the data input unit 101 calculates the radial maximum cutting width W n at the time of processing the processed cross section region V n. The maximum radial cutting width W n is the maximum width in the pick feed direction of the region to be processed. For example, as shown in FIG. 6, in the case of a zigzag where the machining pattern is pick-feeded in the X direction, the difference between the maximum value and the minimum value of the X coordinate is set as the radial maximum cutting width W n for the region removed by the contour processing. .
In step S402, it calculates the processing number N n is the number of times that pick feed radially when processing the processed cross section region V n shown in FIG. 2 (b). The number of machining times N n is an integer value obtained by dividing the maximum radial cutting width W n by the radial cutting depth Rd set set by the data input unit 101 and rounded up to the first decimal place. In step S403, it sets the radial depth of cut Rd n radial maximum cutting width W n as a value divided by N n. Thus, to the processing region V n, uniform radial depth of cut Rd n is set.
In step S402, the number of times of processing N n may not be an integer obtained by rounding up W n / Rd set , but may be an integer value obtained by rounding off to the first decimal place. However, if the Rd n is greater than the diameter of the tool in step S403, it is desirable to use the ceiling of the processing number N n.

図7は、軸方向切込み深さ演算部105での軸方向切込み深さ設定方法(ステップS207)を説明する図の例である。図7は、びびり振動の安定限界線図であり、横軸に径方向切込み深さ、縦軸に軸方向切込み深さをとり、プロットされた線より下側部分が安定領域、上側部分がびびり振動が発生する不安定領域である。この安定限界線図において、径方向切込み深さ演算部104(ステップ206)で設定された径方向切込み深さRdnに対するびびり振動しない最大の軸方向切込み深さを被加工断面領域Vnの軸方向切込み深さAdnとして設定する。 FIG. 7 is an example of a diagram illustrating an axial cutting depth setting method (step S207) in the axial cutting depth calculation unit 105. Fig. 7 is a stability limit diagram of chatter vibration. The horizontal axis indicates the radial cut depth, the vertical axis indicates the axial cut depth, the lower part of the plotted line is the stable region, and the upper part is chattered. This is an unstable region where vibration occurs. Axis of the in stability limit diagram, the radial cutting depth calculating unit 104 to be processed the maximum axial depth of cut without chattering against radial depth of cut Rd n set in (step 206) cross-sectional area V n Set as direction cut depth Ad n .

なお、軸方向切込み深さAdnは、設定された径方向切込み深さRdnにおけるびびり振動しない最大の軸方向切込み深さでなく、安全率Sを設け、びびり振動しない最大の軸方向切込み深さに1/Sを乗じた値を用いても良い。 Incidentally, the axial depth of cut Ad n is not the maximum axial depth of cut of not chatter vibrations in the set radial depth of cut Rd n, the safety factor S is provided, the maximum axial depth of cut of not chattering A value obtained by multiplying 1 / S may be used.

図7の安定限界線図は解析により求めることができ、例えばAltintasらの周波数領域での解法がある。また、運動方程式を時間領域で積分して振動の発散を評価する方法でも良い。どちらの場合でもデータ入力部101で入力した工具あるいは被削材の振動特性と切削力係数を用いる必要がある。また、径方向切込み深さと軸方向切込み深さを変えて加工試験を実施し、びびり振動の発生を評価した実験結果から図7のような安定限界線図を求めても良い。
また、上記のびびり振動の安定限界に基づいた設定方法に限らず、軸方向切込み深さAdnを設定しても良い。例えば送り速度が一定の場合の加工能率が一定になるように、軸方向切込み深さAdnと径方向切込み深さRdnの積が、設定された軸方向切込み深さAdsetと径方向切込み深さRdsetの積と等しくなるように軸方向切込み深さAdnを設定しても良い。
The stability limit diagram of FIG. 7 can be obtained by analysis, for example, there is a solution in the frequency domain of Altintas et al. Alternatively, a method of evaluating the divergence of vibration by integrating the equation of motion in the time domain may be used. In either case, it is necessary to use the vibration characteristics and cutting force coefficient of the tool or work material input by the data input unit 101. Further, the stability limit diagram as shown in FIG. 7 may be obtained from the experimental results of evaluating the occurrence of chatter vibration by performing a machining test while changing the radial cut depth and the axial cut depth.
Further, the setting is not limited to the above-described chatter vibration stability limit, and the axial cutting depth Ad n may be set. For example, the product of the axial cutting depth Ad n and the radial cutting depth Rd n is the set axial cutting depth Ad set and the radial cutting so that the machining efficiency is constant when the feed rate is constant. The axial cutting depth Ad n may be set to be equal to the product of the depth Rd set .

図8は、ある被加工断面領域Vnでの本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路を説明する図の例であり、図9は、前記被加工断面領域Vnでの従来方法による工具経路を説明する図の例である。図8に示されるように、本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路では、前記被加工断面領域Vnにおける径方向切込み深さRdnが均等になるため、被加工断面領域Vnの高さZnを変え、軸方向切込み深さAdnを大きくすることができる。一方、図9に示される従来方法による工具経路では、径方向切込み深さRdnが均等でないため、軸方向切込み深さAdnは径方向切込み深さRdnの最大値(=Rdset)に対応する値にする必要があり、径方向切込み深さRdnが小さいRdの部分の工具経路では加工能率が低くなる。 FIG. 8 is an example of a diagram illustrating a tool path generated by the tool path generation apparatus according to the present embodiment in a certain cross-sectional area V n , and FIG. 9 is a conventional method in the cross-sectional area V n to be processed It is an example of the figure explaining the tool path by. As shown in FIG. 8, the tool path generated by the tool path generating device according to this embodiment, since the radial direction depth of cut Rd n in the processed cross section region V n becomes equal, the processed cross section region V n of the height Z n changed, it is possible to increase the axial depth of cut Ad n. On the other hand, the tool path according to the conventional method shown in FIG. 9, since the radial depth of cut Rd n unequal, axially depth of cut Ad n the radial depth of cut maximum value of Rd n (= Rd set) It is necessary to set a corresponding value, and the machining efficiency is low in the tool path in the portion of Rd where the radial cutting depth Rdn is small.

図10は、本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路を用いた加工を示す図の例であり、図11は、従来方法による工具経路での加工を示す図の例である。図10に示されるように、本実施例における工具経路では、各被加工断面領域Vn毎の軸方向切込み深さAdnが必ずしも一定値ではない。特に被加工断面領域Vnの径方向最大切削幅Wnが小さい部分では径方向切込み深さRdsetが小さいため、軸方向切込み深さAdnが大きくなっている。これに対して、図11に示される従来方法による工具経路では、軸方向切り込み深さAdnはRdsetに対応する一定値となる。 FIG. 10 is an example of a diagram illustrating machining using a tool path generated by the tool path generation apparatus according to the present embodiment, and FIG. 11 is an example of a diagram illustrating machining on a tool path according to a conventional method. As shown in FIG. 10, in the tool path in the present embodiment, the axial cutting depth Ad n for each cross-sectional area V n to be processed is not necessarily a constant value. In particular, since the radial maximum width of cut W n radial cuts in a small partial-depth Rd The set of the processed cross section region V n is small, the axial depth of cut Ad n is large. On the other hand, in the tool path by the conventional method shown in FIG. 11, the axial cutting depth Ad n is a constant value corresponding to Rd set .

図12は、本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路による加工能率向上の効果について説明する図である。工具の送り速度が一定の場合、加工能率は軸方向切込み深さAdnと径方向切込み深さRdnの積となる。径方向切込み深さ演算部104(ステップ206)で径方向切込み深さRdnを均等にしても、軸方向切込み深さAdnが一定であれば加工能率は同じであるため、従来方法による工具経路での加工能率は領域1201の面積に相当する。本実施例による工具経路生成装置により生成した工具経路での加工能率は領域1202の面積に相当するため、領域1201と領域1202の差分である領域1203の面積分だけ加工能率が向上する。 FIG. 12 is a diagram for explaining the effect of improving the machining efficiency by the tool path generated by the tool path generating apparatus according to the present embodiment. If the feed speed of the tool is constant, the processing efficiency is the axial depth of cut Ad n and radial depth of cut product of Rd n. Radial cutting depth calculating unit 104 be set to equalize the radial depth of cut Rd n in (step 206), since the axial depth of cut Ad n machining efficiency if constant is the same, the tool according to the conventional method The machining efficiency in the path corresponds to the area of the region 1201. Since the machining efficiency in the tool path generated by the tool path generation apparatus according to the present embodiment corresponds to the area of the area 1202, the machining efficiency is improved by the area of the area 1203 which is the difference between the area 1201 and the area 1202.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。   Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

101 データ入力部
102 加工条件設定部
103 被加工断面領域演算部
104 径方向切込み深さ演算部
105 軸方向切込み深さ演算部
106 工具経路生成部
107 工具経路出力部
1201 従来方法による加工能率
1202 本実施例を適用した場合の加工能率
1203 本実施例を適用した場合の加工能率の増加分。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Data input part 102 Machining condition setting part 103 Work area area calculation part 104 Radial direction cutting depth calculation part 105 Axial direction cutting depth calculation part 106 Tool path generation part 107 Tool path output part 1201 Machining efficiency by conventional method 1202 Machining efficiency when the embodiment is applied 1203 Increase in machining efficiency when the embodiment is applied.

Claims (15)

回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
工具経路生成に必要なデータを入力するデータ入力部と、加工条件を設定する加工条件設定部と、前記設定された加工条件に基づき工具経路を生成する工具経路生成部とを備え、
前記加工条件設定部は、前記工具経路で加工される領域を前記回転切削工具で加工する際の高さ毎に分割した被加工断面領域を演算する被加工断面領域演算部と、前記演算された被加工断面領域での径方向切込み深さが前記被加工断面領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定する径方向切込み深さ演算部と、前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更する軸方向切込み深さ演算部とを有することを特徴とする工具経路生成装置。
A tool path generation device that generates a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool,
A data input unit that inputs data necessary for tool path generation, a machining condition setting unit that sets machining conditions, and a tool path generation unit that generates a tool path based on the set machining conditions,
The processing condition setting unit includes a processing cross-sectional area calculation unit that calculates a processing cross-sectional area divided for each height when processing an area processed by the tool path with the rotary cutting tool, and the calculation A radial cutting depth calculation unit that sets a radial cutting depth so that a radial cutting depth in a cross-sectional area to be processed is an integer fraction of a maximum cutting width in the radial direction of the cross-sectional area to be processed; A tool path generation device comprising: an axial cutting depth calculator that changes a value of an axial cutting depth according to a set radial cutting depth.
請求項1に記載の工具経路生成装置であって、
前記データ入力部は、径方向切込み深さの基準値を入力する機能を有し、前記径方向切込み深さ演算部は、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記径方向切込み深さの基準値で加工する場合と同じ加工回数で加工できる径方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成装置。
The tool path generation device according to claim 1,
The data input unit has a function of inputting a reference value of a radial cutting depth, and the radial cutting depth calculation unit is configured to determine the radial cutting depth in any machining of the cross-sectional area to be processed. A tool path generation device, characterized in that it is set to a radial cutting depth that can be machined with the same number of machining operations as when machining with a reference value.
請求項1または2に記載の工具経路生成装置であって、
前記データ入力部は、前記回転工具あるいは前記被加工物の振動周波数応答特性を入力する機能を有し、前記軸方向切込み深さ演算部は、びびり振動の安定限界を解析し、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない軸方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成装置。
The tool path generation device according to claim 1 or 2,
The data input unit has a function of inputting a vibration frequency response characteristic of the rotary tool or the workpiece, and the axial depth-of-cut calculation unit analyzes a stability limit of chatter vibration, and arbitrarily selects the workpiece. In machining a cross-sectional area, the axial cutting depth is set from the analysis result to an axial cutting depth that does not chatter at the radial cutting depth set by the radial cutting depth calculation unit. A tool path generation device.
請求項3に記載の工具経路生成装置であって、
前記軸方向切込み深さ演算部は、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない最大の軸方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成装置。
The tool path generation device according to claim 3,
The axial cutting depth calculator calculates the axial cutting depth based on the analysis result in the radial cutting depth set by the radial cutting depth calculator in the processing of the arbitrary cross-sectional area to be processed. A tool path generation device characterized in that it is set to a maximum axial depth of cut that does not cause chatter vibration.
請求項1または2に記載の工具経路生成装置であって、
前記軸方向切込み深さ演算部は、任意の高さの加工において、径方向切込み深さと軸方向切込み深さの積が一定になるように軸方向切込み深さを設定することを特徴とする工具経路生成装置。
The tool path generation device according to claim 1 or 2,
The axial cut depth calculator sets the axial cut depth so that the product of the radial cut depth and the axial cut depth is constant in machining at an arbitrary height. Route generator.
回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成する工具経路生成方法であって、
工具経路生成に必要なデータを入力するステップと、
前記工具経路で加工される領域を前記回転切削工具で加工する際の高さ毎に分割した被加工断面領域を演算するステップと、
前記演算された被加工断面領域での径方向切込み深さが前記被加工断面領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定するステップと、
前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更するステップと、
前記設定された径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さに基づいて工具経路を生成するステップを備えることを特徴とする工具経路生成方法。
A tool path generation method for generating a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool,
Entering the data required for tool path generation;
Calculating a cross-sectional area to be processed divided for each height when the area to be processed by the tool path is processed by the rotary cutting tool;
Setting the radial cutting depth so that the calculated radial cutting depth in the cross-sectional area to be processed is an integral fraction of the maximum radial cutting width of the cross-sectional area to be processed;
Changing the value of the axial cutting depth according to the set radial cutting depth;
A tool path generation method comprising the step of generating a tool path based on the set radial cutting depth and axial cutting depth.
請求項6に記載の工具経路生成方法であって、
前記データを入力するステップは、径方向切込み深さの基準値を入力する機能を有し、
前記径方向切込み深さを設定するステップは、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記径方向切込み深さの基準値で加工する場合と同じ加工回数で加工できる径方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成方法。
The tool path generation method according to claim 6,
The step of inputting the data has a function of inputting a reference value of the radial cutting depth,
The step of setting the radial cut depth is set to a radial cut depth that can be machined with the same number of machining operations as when machining with the reference value of the radial cut depth in machining of any of the cross-sectional areas to be machined. A tool path generation method characterized by:
請求項6または7に記載の工具経路生成方法であって、
前記データを入力するステップは、前記回転工具あるいは前記被加工物の振動周波数応答特性を入力する機能を有し、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、びびり振動の安定限界を解析し、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない軸方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成方法。
The tool path generation method according to claim 6 or 7,
The step of inputting the data has a function of inputting a vibration frequency response characteristic of the rotary tool or the workpiece,
The step of setting the axial depth of cut analyzes the stability limit of chatter vibration, and in the machining of the arbitrary cross-sectional area to be machined, the axial depth of cut is calculated from the analysis result and the radial direction depth of cut is calculated. A tool path generation method characterized by setting an axial cutting depth at which no chatter vibration occurs at a radial cutting depth set by a section.
請求項8に記載の工具経路生成方法であって、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない最大の軸方向切込み深さに設定することを特徴とする工具経路生成方法。
The tool path generation method according to claim 8,
In the step of setting the axial cutting depth, in the machining of the arbitrary cross-sectional area to be processed, the axial cutting depth is calculated from the analysis result, and the radial cutting depth set by the radial cutting depth calculator is determined. A tool path generation method characterized by setting the maximum axial depth of cut that does not cause chatter vibration.
請求項6または7に記載の工具経路生成方法であって、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、任意の高さの加工において、径方向切込み深さと軸方向切込み深さの積が一定になるように軸方向切込み深さを設定することを特徴とする工具経路生成方法。
The tool path generation method according to claim 6 or 7,
The step of setting the axial cutting depth is characterized by setting the axial cutting depth so that the product of the radial cutting depth and the axial cutting depth is constant in machining at an arbitrary height. Tool path generation method.
コンピュータに、回転切削工具により被加工物を等高線加工するための工具経路を生成するプログラムであって、
工具経路生成に必要なデータを入力するステップと、前記工具経路で加工される領域を前記回転切削工具で加工する際の高さ毎に分割した被加工断面領域を演算するステップと、前記演算された被加工断面領域での径方向切込み深さが前記被加工断面領域の径方向最大切削幅の整数分の一となるように径方向切込み深さを設定するステップと、前記設定された径方向切込み深さに応じて軸方向切込み深さの値を変更するステップと、前記設定された径方向切込み深さおよび軸方向切込み深さに基づいて工具経路を生成するステップを実行させるプログラム。
A program for generating a tool path for contouring a workpiece with a rotary cutting tool on a computer,
A step of inputting data necessary for generating a tool path; a step of calculating a cross-sectional area to be machined divided for each height when the area to be machined by the tool path is machined by the rotary cutting tool; Setting the radial cutting depth so that the radial cutting depth in the processed cross-sectional area is an integral fraction of the maximum radial cutting width of the processed cross-sectional area, and the set radial direction A program for executing a step of changing a value of an axial cutting depth according to a cutting depth and a step of generating a tool path based on the set radial cutting depth and the axial cutting depth.
請求項11に記載のプログラムであって、
前記データを入力するステップは、径方向切込み深さの基準値を入力する機能を有し、
前記径方向切込み深さを設定するステップは、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記径方向切込み深さの基準値で加工する場合と同じ加工回数で加工できる径方向切込み深さに設定することを特徴とするプログラム。
The program according to claim 11,
The step of inputting the data has a function of inputting a reference value of the radial cutting depth,
The step of setting the radial cut depth is set to a radial cut depth that can be machined with the same number of machining operations as when machining with the reference value of the radial cut depth in machining of any of the cross-sectional areas to be machined. The program characterized by doing.
請求項11または12に記載のプログラムであって、
前記データを入力するステップは、前記回転工具あるいは前記被加工物の振動周波数応答特性を入力する機能を有し、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、びびり振動の安定限界を解析し、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない軸方向切込み深さに設定することを特徴とするプログラム。
The program according to claim 11 or 12,
The step of inputting the data has a function of inputting a vibration frequency response characteristic of the rotary tool or the workpiece,
The step of setting the axial depth of cut analyzes the stability limit of chatter vibration, and in the machining of the arbitrary cross-sectional area to be machined, the axial depth of cut is calculated from the analysis result and the radial direction depth of cut is calculated. A program characterized in that it is set to an axial cut depth that does not chatter at the radial cut depth set in the section.
請求項13に記載のプログラムであって、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、任意の前記被加工断面領域の加工において、前記解析結果から軸方向切込み深さを、前記径方向切込み深さ演算部で設定された径方向切込み深さにおいてびびり振動しない最大の軸方向切込み深さに設定することを特徴とするプログラム。
The program according to claim 13,
In the step of setting the axial cutting depth, in the machining of the arbitrary cross-sectional area to be processed, the axial cutting depth is calculated from the analysis result, and the radial cutting depth set by the radial cutting depth calculator is determined. A program characterized in that it is set to the maximum axial depth of cut that does not cause chatter vibration.
請求項11または12に記載のプログラムであって、
前記軸方向切込み深さを設定するステップは、任意の高さの加工において、径方向切込み深さと軸方向切込み深さの積が一定になるように軸方向切込み深さを設定することを特徴とするプログラム。
The program according to claim 11 or 12,
The step of setting the axial cutting depth is characterized by setting the axial cutting depth so that the product of the radial cutting depth and the axial cutting depth is constant in machining at an arbitrary height. Program to do.
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