JP6587763B1

JP6587763B1 - 計算装置

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Publication number: JP6587763B1
Application number: JP2019008370A
Authority: JP
Inventors: 水谷　亘; 亘水谷; 芳修渡邉
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: JP2020119133A

Abstract

【課題】良好な加工を行うための送り速度を容易に算出できる計算装置を提供すること。【解決手段】計算装置の軸制御データ算出手段は、分割軌跡が十分に加速可能な距離を保持している直線である場合に工具が移動する最高速度である仮の送り速度で加工軌跡に沿って加工すると設定した場合の各分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の工具の送り速度の変化を算出して仮の軸制御データとして生成し、仮の軸制御データに含まれる各分割軌跡上の各軸位置の情報から各曲率の分割軌跡の総距離を算出するとともに、仮の軸制御データに含まれる所定の時間間隔で求めた各軸方向の工具の送り速度の変化の情報から各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値を算出し、加工軌跡の全長に対して各曲率の分割軌跡の総距離が占める割合によって各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより修正後の送り速度を算出する。【選択図】図５

Description

本発明は、切削加工を行う工具を複数の軸方向に移動させて加工物を加工する切削加工機の制御に用いる計算装置に関する。

回転する工具によって金属製の加工物を切削加工する切削加工機において設定される工具の送り速度（Ｆ値）は、加工物の材質等に対応して、切込量に応じた一刃送り（ｍｍ／刃）と刃数と主軸の回転速度（ｍｉｎ^−１）とを乗じて得る数値に安全値を見込んだ速度であって、工具が移動する所望の加工軌跡において、十分に加速可能な距離を保持している直線に沿って工具を移動させたときの最高速度である。一般に、作業者は、工具メーカーによって提供される工具データに基づき、上記送り速度を設定している。

しかしながら、実際の切削加工では、特に、曲率が大きく短い曲線において向心加速度が非常に大きくなることから、曲線を曲がりきることができずに所望の加工形状を得ることができなかったり、機械に振動が発生して切削面の質が損なわれたり、刃物が異常に磨耗して刃が損傷してしまう等の問題が発生する場合がある。そのため、実際の加工では、切削加工装置固有の許容し得る加速度を超えないように、初期に設定する送り速度を工具メーカーによって提供される工具データに基づき設定される送り速度よりも十分遅く設定しておかなければならない。その結果、加工時間が長くなってしまっていた。

そこで、特許文献１に記載の切削加工機では、加工軌跡に沿って移動する工具の所定の時間間隔毎の到達点で加工軌跡を分割し、分割軌跡毎の曲率に応じて送り速度を制御している。この切削加工機によれば、上述した問題が発生しない範囲内で最高速度となるように、工具が移動する際の送り速度を分割軌跡毎の曲率に応じて適宜変更することができるため、分割軌跡毎の送り速度の低下を最小限に抑え、加工時間をできる限り短くすることができる。

特許第４７９６９３６号公報

ところが、切削加工中、上述したように工具メーカーによって提供される工具データに基づいて設定される設定値から分割軌跡毎の曲率に応じて変動する送り速度に対して、工具の回転数は設定値に対する回転数から変動することなく常に一定である。

また、上記工具データに含まれる工具の回転数は、送り速度が速くなるに従って多く、送り速度が遅くなるに従って少なくなるように設定されている。

そのため、特に、曲率が大きく短い分割軌跡では、送り速度に対する工具の回転数が必要以上に多くなってしまう。その結果、刃の損耗が激しくなり、工具の寿命が短くなる。さらに、曲率の大きい分割軌跡と曲率の小さい分割軌跡との間で切削面の面質が異なってしまうため、切削面全体が不均質になる。

このような問題は、事前にテスト加工を行うことによって、上記問題が生じない範囲内の最速の送り速度と最遅の送り速度とを探し出して適切な工具の回転数を導き出すことにより、最適な送り速度を求めることができるかもしれない。しかしながら、熟練の作業者でなければ困難な作業であり、作業負担が非常に大きい。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであって、切削加工において、工具寿命が短くなることを防止しつつ、切削面の面質を可能な限り均質化するとともに、上記のような良好な加工を行うための送り速度を容易に算出することできる計算装置を提供することを目的とする。

第１の発明の計算装置は、切削加工を行う工具を複数の軸方向に移動させて加工物を加工する切削加工機の制御に用いる計算装置であって、最大加速度を前記切削加工機の加工精度に関するパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、所望の形状に前記加工物を加工する際に前記工具が移動する加工軌跡を記憶する加工軌跡記憶手段と、前記加工軌跡に沿って前記工具が移動する送り速度の設定値を記憶する送り速度記憶手段と、所定の時間間隔毎の前記加工軌跡上の前記工具の到達点で前記加工軌跡を分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、各分割軌跡に沿って前記工具を移動させて前記加工物を加工するときの、前記分割軌跡上における始点の各軸位置と、前記分割軌跡を所定の時間間隔で分割した各点における前記分割軌跡の曲率に応じて各前記点毎に該各点における前記工具の加速度が前記切削加工機固有の最大加速度を超えないように求めた各軸方向の送り速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、前記軸制御データに従って、各前記分割軌跡上における始点の位置から各軸方向の送り速度を変えながら前記分割軌跡に沿って該分割軌跡の終点である次の前記分割軌跡の始点の位置まで移動させるとともに、前記分割軌跡の終点における各軸方向の送り速度が次の前記分割軌跡の始点の位置の各軸方向の送り速度に一致するように各軸の送り速度を変化させるように前記切削加工機の駆動部に各前記分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、を備え、前記軸制御データ算出手段は、前記分割軌跡が十分に加速可能な距離を保持している直線である場合に前記工具が移動する最高速度である仮の送り速度に送り速度を設定して加工した場合の各前記分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化とを算出して仮の軸制御データとして生成し、前記仮の軸制御データに含まれる各前記分割軌跡上の各軸位置の情報をもとに各曲率の前記分割軌跡の総距離をそれぞれ算出するとともに、前記仮の軸制御データに含まれる所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化の情報をもとに各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値をそれぞれ算出し、前記加工軌跡の全長に対して各曲率の前記分割軌跡の総距離が占める割合によって各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより、前記加工物を実際に加工する際に設定する修正後の送り速度を算出し、前記修正後の送り速度に送り速度を設定して加工した場合の各前記分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化とを算出して修正後の軸制御データとして生成し、前記出力手段は、前記駆動部に各前記分割軌跡の前記修正後の軸制御データを出力することを特徴とするものである。

本発明では、加工軌跡の全長に対して各曲率の分割軌跡の総距離が占める割合によって、各曲率の分割軌跡に沿って移動する工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより、加工物を実際に加工する際に設定する修正後の送り速度を算出する。そして、作業者は、工具メーカーが提供するカタログに記載された工具データに基づき、修正後の送り速度に対応する工具の回転数を決定する。

これにより、工具メーカーが提供するカタログに記載された工具データをもとに設定される仮の送り速度よりも速度が遅く、各加工軌跡の形状により適した修正後の送り速度を算出し、実際の加工における送り速度として設定することができる。さらに、当該修正後の送り速度に対応する回転数を実際の加工における回転数として設定することにより、特に、曲率が大きく短い分割軌跡において、送り速度に対する工具の回転数を抑えることができる。従って、工具寿命が短くなることを防止しつつ、切削面の面質を可能な限り均質化することができる。

また、本発明によれば、上述したような良好な加工を行うための送り速度と回転数を容易に算出することができる。

第２の発明の計算装置は、前記第１の発明において、前記軸制御データ算出手段は、各前記分割軌跡の曲率ごとに設定された１以下の係数を、対応する各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値にそれぞれ乗じることにより、前記修正後の送り速度を算出することを特徴とするものである。

本発明では、軸制御データ算出手段は、各分割軌跡の曲率ごとに設定された１以下の係数を、対応する各曲率の分割軌跡に沿って移動する工具の送り速度の平均値にそれぞれ乗じることにより、修正後の送り速度を算出する。

これにより、加工軌跡の全長に対して各曲率の分割軌跡の総距離が占める割合および各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値のみならず、各分割軌跡の各曲率の情報を含めて修正後の送り速度を算出することができる。従って、各加工軌跡の形状により適した修正後の送り速度を実際の加工における送り速度として設定することができる。

本発明によれば、切削加工において、工具寿命が短くなることを防止しつつ、切削面の面質を可能な限り均質化するとともに、上記のような良好な加工を行うための送り速度を容易に算出することできる。

加工システムの概略構成図である。切削加工機の駆動部の構成図である。制御装置の構成図である。分割軌跡と送り速度の関係を表す図である。加工システムの動作を示すフローチャートである。加工軌跡と加工軌跡を構成する分割軌跡の一例を示す図である。各分割軌跡の曲率ごとに重みづけするための係数を求める関数を示すグラフである。変形例に係る加工システムの動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、本発明の加工システム１は、テーブル４２に設置された加工物に対して切削加工を行う切削加工機４と、命令を示すＮＣコード、各軸の座標値、および、設定する工具の送り速度等のパラメータの値が記されたＮＣプログラムを生成するＣＡＤＣＡＭ装置２と、切削加工機４を制御する制御装置３とからなる。

切削加工機４は、切削加工を行う工具が取り付けられる主軸４１と、加工物が設置されるテーブル４２と、テーブル４２を移動させる送り軸（不図示）と、主軸４１および送り軸（不図示）を駆動させる駆動部４５とを備える。通常、主軸４１は切削動力を伝える軸であってＺ軸として表わし、テーブル４２を移動させる送り軸（不図示）をＸ軸およびＹ軸として表す。

図２に示すように、駆動部４５は、制御装置３から各軸を制御する軸制御データを受け取る軸制御データ受信部４６と、軸制御データに従って主軸４１とテーブル４２の移動信号を生成する信号生成部４７と、主軸４１を駆動するモータ４８ａに生成した信号を伝達する主軸アンプ４８と、送り軸（不図示）を駆動するモータ４９ａ,４９ｂに生成した信号を伝達するサーボアンプ４９とを備える。なお、サーボアンプ４９は、Ｘ軸およびＹ軸に設けられるが、便宜上、図２のブロック図では１つのみ示している。

図１に示すように、ＣＡＤＣＡＭ装置２は、汎用コンピュータによって構成され、ネットワーク５と接続するためのインターフェイス部、マウス、キーボード、タッチパネル等の入力装置、および、ディスプレイ等の表示装置を備える。ＣＡＤＣＡＭ装置２には、オペレーティングシステム等の標準的なソフトウェアおよびＮＣプログラムの作成を支援するソフトウェア等の専用のアプリケーションソフトウェアがインストールされている。ＣＡＤＣＡＭ装置２は、上記専用のソフトウェアによってＮＣプログラムを生成する。ＣＡＤＣＡＭ装置２は、ネットワーク５を介して制御装置３と接続されている。なお、ＣＡＤＣＡＭ装置２と制御装置３とは、必ずしもネットワーク５によって接続されている必要はない。後述するようにＣＡＤＣＡＭ装置２で生成したＮＣプログラムを制御装置３に出力する際には、例えば、ＣＡＤＣＡＭ装置２で生成したＮＣプログラムをＵＳＢ等の記憶媒体に記憶し、同記憶媒体を制御装置３に接続して読み込ませることにより、記憶媒体を介してＮＣプログラムをＣＡＤＣＡＭ装置２から制御装置３に出力しても構わない。

操作パネル３１は、各種パラメータ、送り速度等を制御装置３に入力するためのものである。

制御装置３には、マイクロコンピュータとメモリが内蔵されている。制御装置３は、メモリに記憶されているプログラムをマイクロコンピュータが実行することにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸をそれぞれ駆動させる軸制御データを生成する。なお、制御装置３は、特許請求の範囲における「計算装置」に対応している。

図３に示すように、制御装置３は、設定されたパラメータを記憶するパラメータ記憶手段３１１と、送り速度を記憶する送り速度記憶手段３１２と、ＣＡＤＣＡＭ装置２で生成されたＮＣプログラムを入力する入力手段３２と、ＮＣプログラムを記憶するＮＣプログラム記憶手段３２１と、ＮＣプログラムに従って加工軌跡を生成する加工軌跡生成手段３４と、加工軌跡を記憶する加工軌跡記憶手段３４１と、加工軌跡に沿って移動する工具の所定の時間間隔毎の到達点で加工軌跡を分割した分割軌跡を算出する分割軌跡算出手段３５と、分割軌跡に沿って工具を移動させるときの各軸の軸制御データを算出する軸制御データ算出手段３６と、駆動部４５に軸制御データを出力する出力手段３７とを備えている。

加工軌跡生成手段３４は、ＮＣプログラムに従って加工軌跡を生成する。

分割軌跡算出手段３５は、加工軌跡に沿って移動する工具の所定の時間間隔毎の到達点で加工軌跡を分割した分割軌跡を算出する。加工システム１によれば、送り速度は、曲率の大きい経路ほど遅く、曲率の小さい経路ほど速くなるため、算出される各分割軌跡は、曲率の大きい経路ほど短く、曲率の小さい経路ほど長くなる。

軸制御データ算出手段３６は、各分割軌跡に沿って工具を移動させるときの分割軌跡上の各軸位置と、所定の時間間隔毎の各軸方向の送り速度の時間変化とを軸制御データとして求める。軸制御データには、分割軌跡上の各軸位置として、分割軌跡上の少なくとも１点の各軸の位置を含むものであればよい。例えば、軸制御データに分割軌跡上の始点の位置と分割軌跡に沿って移動させるときの各軸の送り速度変化とが記録されている場合には、始点の位置から各軸を送り速度変化に従うように各軸を制御することによって、分割軌跡に沿って工具を移動させることができる。

例えば、図４に示すような分割軌跡ｔに沿って加工物を加工する場合には、工具を分割軌跡ｔの接線方向に沿って移動させることになる。つまり、送り速度を分割軌跡ｔの接線ベクトルのＸ,Ｙ,Ｚの成分に分け、Ｘ軸をＸ方向の送り速度成分で移動させ、Ｙ軸をＹ方向の送り速度成分で移動させ、Ｚ軸をＺ方向の送り速度成分で移動させる。図５では、分割軌跡ｔ上の始点の位置Ｐ_ｉでの送り速度は、Ｆ_１（Ｖ_１Ｘ，Ｖ_１Ｙ，Ｖ_１ｚ）となり、終点の位置Ｐ_ｉ＋１での送り速度は、Ｆ_２（Ｖ_２Ｘ，Ｖ_２Ｙ，Ｖ_２ｚ）となるので、各軸を位置Ｐ_ｉからＰ_ｉ＋１に移動する間に各軸の送り速度をＶ_１Ｘ→Ｖ_２Ｘ、Ｖ_１Ｙ→Ｖ_２Ｙ、Ｖ_１ｚ→Ｖ_２ｚへと変化させる。具体的には、各分割軌跡ｔに沿って工具を移動させるときの送り速度Ｖ_Ｘ，Ｖ_Ｙ，Ｖ_ｚの時間変化を表す送り速度曲線を求め、各軸の送り速度をこの送り速度曲線に従うように制御することにより、分割軌跡ｔに沿って工具を移動させることができる。

分割軌跡算出手段３５は、設定した送り速度で各軸を移動させたときの加速度と加加速度を求める。そして、切削加工機４固有の最大加速度や最大加加速度を超えている場合には、同最大加速度および最大加加速度を超えないように各軸方向の送り速度を修正する。以上により、各分割軌跡に沿って工具を移動させる際の送り速度が記された軸制御データを生成する。

切削加工機４の信号生成部４７は、軸制御データの送り速度に従って各軸の移動信号を生成し、主軸４１，主軸アンプ４８，サーボアンプ４９に出力する。

ここで、上述した切削加工機４によれば、種々の問題が発生しない範囲内で最高速度となるように、工具が移動する際の送り速度を分割軌跡毎の曲率に応じて適宜変更することができるため、分割軌跡毎の送り速度の低下を最小限に抑え、加工時間をできる限り短くすることができる。

しかしながら、切削加工中、工具メーカーによって提供される工具データに基づいて設定される設定値から分割軌跡毎の曲率に応じて変動する送り速度に対して、工具の回転数は設定値に対する回転数から変動することなく常に一定である。

また、工具データに含まれる工具の回転数は、送り速度が速くなるに従って多く、送り速度が遅くなるに従って少なくなるように設定されている。

なお、工具の回転数を送り速度の変化に追従するように適宜変動させることができれば、上述した問題は生じない。しかしながら、一般的に、工具が取り付けられる主軸４１の駆動部４５は、インバータによる電流制御のみによって制御されているため、送り速度の変化を受けて出力される指令に対して時間の遅れなく回転数を追従させることが困難である。より具体的には、送り速度に対する工具の回転数が大きくなった後、後追いで回転数を変動させることになるため、所望の値に回転数が変更されたときには送り速度が既に変化している可能性がある。従って、上述した問題を確実に解決することはできない。

そこで、本実施形態では、加重平均をとることにより、良好な加工を行うための送り速度を算出する。以下、送り速度の算出方法、および、加工システム１を用いて加工物を切削加工する流れについて、図５、図６を参照しつつ詳細に説明する。

図５に示すように、作業者は、最大加速度、最大加加速度等のパラメータを操作パネル３１から設定して、パラメータ記憶手段３１１に記憶させる（S100）。

作業者は、ＣＡＤＣＡＭ装置２によってＮＣプログラムを生成する（S200）。ＣＡＤＣＡＭ装置２は、生成したＮＣプログラムを制御装置３に出力する（S201）。制御装置３は、入力手段３２によってＮＣプログラムを受信し、ＮＣプログラム記憶手段３２１に記憶させる（S101）。

作業者は、工具メーカーが提供するカタログに記載された工具データをもとに設定される送り速度、すなわち、加工軌跡を構成する分割軌跡が十分に加速可能な距離を保持している直線である場合に同分割軌跡に沿って工具が移動する最高速度である仮の送り速度を決定し、仮の設定値として制御装置３の操作パネル３１から入力する。仮の送り速度は、送り速度記憶手段３１２に記憶される（S102）。

制御装置３は、ＮＣプログラムに従って加工軌跡を生成する（S103）。生成した加工軌跡は、加工軌跡記憶手段３４１に記憶される。

分割軌跡算出手段３５は、送り速度を仮の送り速度に設定して加工軌跡に沿って工具を移動させた場合における、所定の時間間隔毎の加工軌跡上の工具の到達点で加工軌跡を分割した分割軌跡を算出する（S104）

軸制御データ算出手段３６は、仮の送り速度で加工軌跡に沿って加工すると設定した場合の各分割軌跡上の各軸位置と、所定の時間間隔毎に求めた各軸方向の工具の送り速度の時間変化とを算出して仮の軸制御データを生成する（S105）。

軸制御データ算出手段３６は、仮の軸制御データに含まれる各分割軌跡上の各軸位置の情報をもとに、各曲率の分割軌跡の総距離をそれぞれ算出する。また、軸制御データ算出手段３６は、仮の軸制御データに含まれる所定の時間間隔で求めた各軸方向の工具の送り速度の変化の情報をもとに、各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値をそれぞれ算出する（S106）。

軸制御データ算出手段３６は、加工軌跡の全長に対して各曲率の分割軌跡の総距離が占める割合によって、各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより、加工物を実際に加工する際に設定する修正後の送り速度を算出する（S107）。

より具体的には、図６に示すように、全長Ｌの加工軌跡Ｔを点Ｐ_１〜Ｐ_７で分割した分割軌跡ｔ_１〜ｔ_７の曲率、距離、および、仮の送り速度に設定した場合の各分割軌跡ｔ_１〜ｔ_７における送り速度の平均値が表１に示す値であった場合、修正後の送り速度は、（２ｌ_１Ｆ_１＋２ｌ_２Ｆ_２＋２ｌ_３Ｆ_３＋ｌ_３Ｆ_４）／Ｌとなる。

なお、上記のような算出方法では、具体的な曲率の値が計算に含まれていないため、曲率の大小を考慮せず修正後の送り速度を算出することになる。そのため、加工軌跡の全長に対して曲率の小さい分割軌跡の総距離が占める割合が大きくなると、算出された修正後の送り速度が速くなってしまう傾向にある。しかしながら、実際の加工時に送り速度を落とさなければならないのは曲率の大きい軌跡の部分であり、曲率の小さい軌跡よりも曲率の大きい軌跡の送り速度を重視すべきである。従って、加工軌跡の全長に対して曲率の小さい分割軌跡の総距離が占める割合が大きい場合、例えば、図７に示すように、１に漸近する関数Ｓ＝（１−Ｓ_０）（１−ｅ^−ｑＫ）＋Ｓ_０から求められる係数によって、分割軌跡の曲率ごとに重みづけして加重平均を算出することが好ましい。なお、Ｓ_０の範囲は０＜Ｓ_０＜１であって、ｑの範囲は０≦ｑである。

より具体的には、図７に示すように、関数Ｓに基づき求められた曲率Ｋ_１の係数がｓ_１、曲率Ｋ_２の係数がｓ_２、曲率Ｋ_３の係数がｓ_３である場合、修正後の送り速度は、{２ｓ_１ｌ_１Ｆ_１＋２ｓ_２ｌ_２Ｆ_２＋ｓ_３（２ｌ_３Ｆ_３＋ｌ_３Ｆ_４）}／Ｌとなる。

作業者は、操作パネル３１から修正後の送り速度を修正後の設定値として入力し、送り速度記憶手段３１２に記憶させる。作業者は、工具メーカーが提供するカタログに記載された工具データをもとに、修正後の送り速度に対応する工具の回転数を決定して操作パネル３１から入力する。

軸制御データ算出手段３６は、修正後の送り速度で加工軌跡に沿って加工すると設定した場合の各分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の送り速度の変化とを算出して修正後の軸制御データを生成する（S108）。

出力手段３７は、修正後の軸制御データを加工軌跡に沿った順番で切削加工機４の駆動部４５に出力する（S109）。駆動部４５の軸制御データ受信部４６は、修正後の軸制御データを受け取り（S300）、信号生成部４７で受け取った順に従って修正後の軸制御データから各軸を駆動する信号を生成して主軸４１、主軸アンプ４８、サーボアンプ４９に出力する（S301）。修正後の軸制御データには分割軌跡の始点と一定の時間間隔で各軸の送り速度変化が記録されており、各軸を各分割軌跡の始点から一定の時間間隔で各軸の送り速度を変えることで分割軌跡に沿って工具を移動させることができる。

（作用・効果）
本実施形態では、加工軌跡の全長に対して各曲率の分割軌跡の総距離が占める割合によって、各曲率の分割軌跡を移動する工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより、加工物を実際に加工する際に設定する修正後の送り速度を算出する。そして、作業者は、工具メーカーが提供するカタログに記載された工具データに基づき、修正後の送り速度に対応する工具の回転数を決定する。

また、本実施形態によれば、上述したような良好な加工を行うための送り速度と回転数を容易に算出することができる。

また、本実施形態では、軸制御データ算出手段３６は、関数Ｓ＝（１−Ｓ_０）（１−ｅ^−ｑＫ）＋Ｓ_０から求められる係数によって分割軌跡の曲率ごとに重みづけして修正後の送り速度を算出する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

本実施の形態では、制御装置３によって修正後の送り速度、および、修正後の軸制御データを算出する場合について記載したが、修正後の軸制御データを求めるまでの一連の処理のすべてを制御装置３によって行う必要はない。例えば、図８に示すように、汎用コンピュータ等のシミュレーション装置を用いて修正後の送り速度を算出しても構わない。より具体的には、シミュレーション装置によって仮の軸制御データ、および、仮の軸制御データをもとに修正後の送り速度を算出し、修正後の送り速度が送信された制御装置３によって修正後の軸制御データを生成しても構わない。この場合、特許請求の範囲における「計算装置」は、シミュレーション装置および制御装置３に対応する。

１加工システム
２ＣＡＤＣＡＭ装置
３制御装置
４切削加工機
３１操作パネル
３２入力手段
３４加工軌跡生成手段
３５分割軌跡算出手段
３６軸制御データ算出手段
３７出力手段
４１主軸
４５駆動部
４６軸制御データ受信部
４７信号生成部
４８主軸アンプ
４９サーボアンプ
３１１パラメータ記憶手段
３１２送り速度記憶手段
３２１ＮＣプログラム記憶手段
３４１加工軌跡記憶手段
Ｔ加工軌跡
ｔ_１〜ｔ_７分割軌跡

Claims

切削加工を行う工具を複数の軸方向に移動させて加工物を加工する切削加工機の制御に用いる計算装置であって、
最大加速度を前記切削加工機の加工精度に関するパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
所望の形状に前記加工物を加工する際に前記工具が移動する加工軌跡を記憶する加工軌跡記憶手段と、
前記加工軌跡に沿って前記工具が移動する送り速度の設定値を記憶する送り速度記憶手段と、
所定の時間間隔毎の前記加工軌跡上の前記工具の到達点で前記加工軌跡を分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
各分割軌跡に沿って前記工具を移動させて前記加工物を加工するときの、前記分割軌跡上における始点の各軸位置と、前記分割軌跡を所定の時間間隔で分割した各点における前記分割軌跡の曲率に応じて各前記点毎に該各点における前記工具の加速度が前記切削加工機固有の最大加速度を超えないように求めた各軸方向の送り速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに従って、各前記分割軌跡上における始点の位置から各軸方向の送り速度を変えながら前記分割軌跡に沿って該分割軌跡の終点である次の前記分割軌跡の始点の位置まで移動させるとともに、前記分割軌跡の終点における各軸方向の送り速度が次の前記分割軌跡の始点の位置の各軸方向の送り速度に一致するように各軸の送り速度を変化させるように前記切削加工機の駆動部に各前記分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、
を備え、
前記軸制御データ算出手段は、
前記分割軌跡が十分に加速可能な距離を保持している直線である場合に前記工具が移動する最高速度である仮の送り速度に送り速度を設定して加工した場合の各前記分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化とを算出して仮の軸制御データとして生成し、
前記仮の軸制御データに含まれる各前記分割軌跡上の各軸位置の情報をもとに各曲率の前記分割軌跡の総距離をそれぞれ算出するとともに、前記仮の軸制御データに含まれる所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化の情報をもとに各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値をそれぞれ算出し、
前記加工軌跡の全長に対して各曲率の前記分割軌跡の総距離が占める割合によって各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値で加重平均をとることにより、前記加工物を実際に加工する際に設定する修正後の送り速度を算出し、
前記修正後の送り速度に送り速度を設定して加工した場合の各前記分割軌跡上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の前記工具の送り速度の変化とを算出して修正後の軸制御データとして生成し、
前記出力手段は、前記駆動部に各前記分割軌跡の前記修正後の軸制御データを出力することを特徴とする計算装置。
前記軸制御データ算出手段は、各前記分割軌跡の曲率ごとに設定された１以下の係数を、対応する各曲率の前記分割軌跡に沿って移動する前記工具の送り速度の平均値にそれぞれ乗じることにより、前記修正後の送り速度を算出することを特徴とする請求項１に記載の計算装置。