JP6997360B1 - 数値制御装置、加工システムシミュレータ及び数値制御プログラム - Google Patents

Abstract

先端点制御の設定を簡単にできる本開示の一態様に係る数値制御装置は、エッジ形状情報記憶部と、加工エッジのマルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算部と、エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定部と、エッジ形状情報を考慮して、エッジ切替に伴って中心位置計算部における中心位置の計算方法を変更する計算方法変更部と、計算方法変更部によって変更された計算方法に基づいて、エッジ切替直前の中心位置からエッジ切替後の先端位置を逆算する先端位置逆算部と、先端位置逆算部が算出したエッジ切替後の先端位置及び軸角度並びにエッジ切替前の先端位置及び軸角度に基づいて中心位置の必要な変化量を計算し、計算した変化量だけ工具回転軸を移動させる駆動軸の駆動量を計算する変化量計算部と、を備える。

Description

本発明は、数値制御装置、加工システムシミュレータ及び数値制御プログラムに関する。

複数の加工エッジを有し、各加工エッジに異なる用途の刃具を実装し、多様な加工形状に対応可能なマルチエッジ工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなマルチエッジ工具の中には、工具回転軸周りに異なる方向に加工エッジが突出して配設され、工具の工具回転軸周りの角度位置を変更することによって加工に供される加工エッジが選択されるものが存在する。

特開平７－３１４２９０号公報

一般的に、工作機械において工具を位置決めする駆動軸の座標位置と、実際に加工がおこなわれる加工点の座標位置との間には、工具の形状に応じたずれ、いわゆるオフセットが生じる。また、工具の方向によって、このずれ量は異なる。このため、工作機械を制御する数値制御装置は、予め工具のオフセットを設定することで、加工プログラムにおいて指定される加工点の位置と加工点を基準とした工具の方向から駆動軸の座標位置を求める先端点制御と呼ばれる処理を行う。

前述のマルチエッジ工具を使用する場合、加工に供する加工エッジを変更する度に、一旦先端点制御を終了し、工具のオフセットの設定値と加工点を基準とした工具方向を更新してから先端点制御を再開することが必要となる。従来の数値制御装置では、加工プログラムに先端点制御の終了、工具のオフセットの設定値と加工点を基準とした工具方向の更新、及び先端点制御の開始を指定する命令を記述することで、前述のマルチエッジ工具を用いた加工を行っている。

しかしながら、先端点制御についての命令文を記述すると、加工プログラムが複雑となり、加工プログラムの作成時にミスが生じやすくなると共に、加工のサイクルタイムが長くなるおそれがある。このため、先端点制御の設定を簡単にできる技術が望まれる。

本開示の一態様に係る数値制御装置は、ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置であって、前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報をエッジ形状情報として記憶するエッジ形状情報記憶部と、前記加工プログラムから、使用する前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ形状情報記憶部が記憶する前記エッジ形状情報に基づいて前記加工エッジの前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算部と、前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定部と、前記エッジ切替判定部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更部と、前記計算方法変更部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算部と、先端位置逆算部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算部と、を備える。

本開示の一態様に係る加工システムシミュレータは、ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械と、前記工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置と、を備える加工システムの動作をシミュレートする加工システムシミュレータであって、前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報をエッジ形状情報として記憶するエッジ形状情報記憶部と、前記加工プログラムから、使用する前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ形状情報記憶部が記憶する前記エッジ形状情報に基づいて前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算部と、前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定部と、前記エッジ切替判定部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更部と、前記計算方法変更部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算部と、先端位置逆算部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算部と、を備える。

本開示の一態様に係る数値制御プログラムは、ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置の処理を制御する数値制御プログラムであって、前記加工プログラムから、使用する前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報を含むエッジ形状情報に基づいて前記加工エッジの前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算制御部と、前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定制御部と、前記エッジ切替判定制御部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算制御部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更制御部と、前記計算方法変更制御部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算制御部と、先端位置逆算制御部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算制御部と、を備える。

本開示によれば、先端点制御の設定を簡単にできる数値制御装置、加工システムシミュレータ及び数値制御プログラムを提供できる。

本開示の一実施形態に係る数値制御装置を備える加工システムの構成を示すブロック図である。 図１の工作機械の軸とマルチエッジ工具との関係を説明する模式図である。 図２のマルチエッジ工具の先端点と回転中心との関係を説明する模式図である。 本開示の一実施形態に係る加工システムシミュレータの構成を示すブロック図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る数値制御装置１を備える加工システム１００の構成を示すブロック図である。

加工システム１００は、工作機械Ｍと、加工プログラムに従って工作機械Ｍを制御する数値制御装置１と、数値制御装置１に加工プログラムを提供する加工プログラム記録媒体Ｒと、を備える。

工作機械Ｍは、図２に例示するようにワークＷを加工し得る複数の加工エッジ（第１加工エッジＥ１、第２加工エッジＥ２及び第３加工エッジＥ３）を有するマルチエッジ工具Ｔを用いてワークＷを加工する。このため、工作機械Ｍは、マルチエッジ工具Ｔの角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸（図２の例ではＢ軸）と、ワークＷとマルチエッジ工具Ｔとを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸（図２の例ではＸ軸及びＺ軸）と、を備える。工作機械Ｍは、工具回転軸の回転動作によりワークＷを加工する加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３を切り替えるエッジ切替を行う。

工作機械Ｍは、典型的には、図２に示すように、例えば主軸ＣによりワークＷを回転させ、マルチエッジ工具Ｔのいずれかの加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３をワークＷに接触させてワークＷを切削する旋盤とされる。しかしながら、工作機械Ｍは、旋盤に限られず、例えば平削り盤等であってもよい。

加工プログラム記録媒体Ｒは、ディスク記憶装置、不揮発性メモリ等により構成され得る。また、加工プログラム記録媒体Ｒは、数値制御装置１と一体であってもよい。つまり、加工プログラム記録媒体Ｒは、数値制御装置１の記憶領域の一部であってもよい。

加工プログラムは、例えばＧコード等の言語で記述され、マルチエッジ工具Ｔの加工点となる加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端点が通過すべき複数の通過点の座標位置、通過点の間の移動速度、通過点の間の移動経路の曲率等を複数の命令文に分けて記述する。また、加工プログラムには、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３のいずれの先端点が通過点を通過すべきかを指定する命令を含み得る。

数値制御装置１は、加工プログラム記録媒体Ｒにより提供される加工プログラムに従って、ワークＷを加工する工作機械Ｍの動作を制御する。数値制御装置１は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス等を有するコンピュータ装置に適切な数値制御プログラムを実行させることによって実現できる。数値制御装置１を実現するための数値制御プログラムは、それ自体が本開示の１つの主題である数値制御プログラムの一実施形態であり、プログラムを非一時的に記憶する記憶媒体に記憶された状態で提供され得る。

数値制御装置１は、プログラム指令解析部１１と、エッジ形状情報記憶部１２と、中心位置計算部１３と、エッジ切替判定部１４と、計算方法変更部１５と、先端位置逆算部１６と、変化量計算部１７と、補間処理部１８と、を備える。これらの構成要素は、数値制御装置１の機能を類別したものであって、その物理構成及びプログラム構成において明確に区分できるものでなくてもよい。

プログラム指令解析部１１は、加工プログラム記録媒体Ｒから提供される加工プログラムを命令文ごとに読み込んで解析する。つまり、プログラム指令解析部１１は、加工プログラムを数値制御装置１において処理可能なデータに翻訳する。

エッジ形状情報記憶部１２は、マルチエッジ工具Ｔにおけるそれぞれの加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３についての幾何学的情報をエッジ形状情報として記憶する。エッジ形状情報記憶部１２は、加工プログラムからマルチエッジ工具Ｔのエッジ形状情報を取得してその加工プログラムに実行時に一時的にエッジ形状情報を記憶するよう構成されてもよい。

エッジ形状情報は、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端位置を特定するために、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の間の回転中心Ｏを基準とする角度θ１２，θ２３，θ３１と、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端点から回転中心Ｏまでの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、を含むことが好ましい。エッジ形状情報は、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端位置を特定するために、隣接する加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端点間の距離と、各加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端位置の回転中心Ｏから見た所定方向からの角度と、を含んでもよい。また、エッジ形状情報は、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端部の曲率半径などを含み得る。

中心位置計算部１３は、加工プログラムから、使用する加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３の先端位置及び工具回転軸の軸角度を読解し、読解した先端位置及び軸角度、並びにエッジ形状情報記憶部１２が記憶するエッジ形状情報に基づいてマルチエッジ工具Ｔの回転の中心位置（回転中心Ｏの座標位置）を計算する。以下の説明では、エッジ切替の前に加工に供される加工エッジの番号をｎ、エッジ切替の後に加工に供される加工エッジの番号をｍとして説明する。

図３に示すように、加工エッジＥｎの先端位置を加工エッジＥｎの先端部の曲率中心点Ｐｎの位置とする場合、軸角度βを基準となる加工エッジＥｎのワークＷの表面の法線方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度とすると、マルチエッジ工具Ｔの中心位置、つまり回転中心Ｏの座標（Ｚｎ，Ｘｎ）は、加工プログラムに従う加工エッジＥｎの先端位置（曲率中心点Ｐｎ）の座標（ＺＰｎ，ＸＰｎ）及び加工エッジＥｎから回転中心Ｏまでの距離Ｌｎを用いて次の式（１）によって表すことができる。

また、加工エッジＥｎの先端位置を加工エッジＥｎのワークＷに当接する点（当接点）Ｑｎの位置とする場合、加工エッジＥｎにより加工しているときのマルチエッジ工具Ｔの中心位置（Ｚｎ，Ｘｎ）は、加工プログラムに従う先端位置（当接点Ｑｎ）の座標（ＺＱｎ，ＸＱｎ）、加工エッジＥｎから回転中心Ｏまでの距離Ｌｎ、及び当接点Ｑｎから曲率中心点Ｐｎまでのベクトル（ＺＱｎＰｎ，ＸＱｎＰｎ）を用いて次の式（２）によって表すことができる。

このように、中心位置計算部１３は、工具回転軸の基準位置を定義するためのベクトル、先端位置から中心位置へのベクトル、及び軸角度から定義される回転行列を用いた行列演算を行うことにより、回転中心Ｏの座標を正確に算出し得る。

エッジ切替判定部１４は、加工プログラムに基づいてエッジ切替があるか否かを判定する。具体的には、エッジ切替判定部１４は、加工プログラムの各命令文に次の加工エッジＥｍを指定する命令が含まれるか否かを判別する。

なお、加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３のいずれかがワークＷに当接している状態でエッジ切替を行うとワークＷに傷を付けたり、マルチエッジ工具Ｔを損傷したりするおそれがあるため、通常は、マルチエッジ工具ＴがワークＷから離間しているときにエッジ切替を行うよう加工プログラムが作成される。また、数値制御装置１は、エッジ切替を検出したときに、マルチエッジ工具ＴがワークＷから離間させ、エッジ切替後にマルチエッジ工具ＴをワークＷに対してアプローチさせる処理を行う構成を有してもよい。

計算方法変更部１５は、エッジ切替判定部１４によりエッジ切替があると判定された場合、エッジ形状情報を考慮して、エッジ切替に伴って中心位置計算部１３における中心位置の計算方法を変更する。つまり、計算方法変更部１５は、エッジ切替前に加工に供されている加工エッジＥｎの先端位置（曲率中心点Ｐｎ又は当接点Ｑｎの座標）から中心位置（マルチエッジ工具Ｔの回転中心Ｏ）を算出する計算式を、エッジ切替後に加工に供される加工エッジＥｍの先端位置から中心位置を算出する計算式に変更する。

計算方法変更部１５は、エッジ切替の前後における加工エッジＥｎ，Ｅｍの間の角度差θｎｍを回転方向に応じてエッジ切替の前における軸角度βに加算又は減算することによってエッジ切替の後における軸角度を算出する。また、計算方法変更部１５は、エッジ切替の前後における加工エッジＥｎ，Ｅｍの形状情報に基づいて、エッジ切替の前後の加工エッジの間の角度差θｎｍ及びエッジ切替の前後における加工エッジの先端の中心位置までの距離の変化率（Ｌｍ／Ｌｎ）を算出する。

そして、計算方法変更部１５は、加工エッジＥｎ，Ｅｍの間の角度差θｎｍ及び中心位置までの距離の変化率（Ｌｍ／Ｌｎ）に基づいて、中心位置計算部１３における中心位置の計算の基準とする加工エッジの先端位置をエッジ切替の前における加工エッジＥｎの先端位置（ＺＰｎ，ＸＰｎ）からエッジ切替の後における加工エッジの先端位置（ＺＰｍ，ＸＰｍ）に変更する。このようにしてエッジ切替後の加工エッジの先端位置（ＺＰｍ，ＸＰｍ）と中心位置（Ｚｍ，Ｘｍ）を得る計算式を導出することで、エッジ切替による工具オフセットの変化を算出可能とできる。

具体的には、計算方法変更部１５は、加工エッジＥｎ，Ｅｍの間の角度差θｎｍから定義される回転行列を用いた行列演算を行う。つまり、計算方法変更部１５は、加工に供される加工エッジを加工エッジＥｎから加工エッジＥｍに切り替えた後の中心位置つまり回転中心Ｏの座標（Ｚｍ，Ｘｍ）を算出する計算式を、回転中心Ｏから見た切替前の加工エッジＥｎの先端点と切替後の加工エッジＥｍの先端点との間の角度差θｎｍだけベクトルを回転させる回転行列と、切替前の加工エッジＥｎの先端点ｎから回転中心Ｏまでの距離Ｌｎに対する切替後の加工エッジＥｍの先端点から回転中心Ｏまでの距離Ｌｍの比とを、上述の式（１）又は式（２）に乗じることによって、生成する。このように、エッジ切替前の中心位置（Ｚｎ，Ｘｎ）を得る計算式を用いた行列演算を行うことによよって、エッジ切替後の中心位置（Ｚｍ，Ｘｍ）を得る計算式を比較的容易に導出することができる。

次の式（３）は、加工エッジＥｎ，Ｅｍの先端位置を曲率中心点Ｐｎ，Ｐｍの位置とする場合、つまり式（１）を変更した場合の変更後の計算式である。また、式（４）は、加工エッジＥｎ，Ｅｍの先端位置をワークＷに対する当接点Ｑｎ，Ｑｎの位置とする場合、つまり式（２）を変更した場合の変更後の計算式である。

先端位置逆算部１６は、計算方法変更部１５によって変更されたエッジ切替の後における計算方法、つまり式（３）又は式（４）に基づいて、エッジ切替の直前における中心位置（Ｚｎ，Ｘｎ）から、エッジ切替の後における先端位置（曲率中心点Ｐｍ又は当接点Ｑｍ）を逆算する。従って、先端位置逆算部１６は、工具回転軸の基準位置を定義するためのベクトル、先端位置から中心位置へのベクトル、軸角度から定義される回転行列、及び加工エッジの間の角度から定義される回転行列、を用いた行列演算を行う。つまり、式（３）又は式（４）の中心位置（Ｚｍ，Ｘｍ）にエッジ切替直前の中心位置（Ｚｎ，Ｘｎ）の値を代入することで、曲率中心点Ｐｍの座標（ＺＰｍ，ＸＰｍ）又は当接点Ｑｍの座標（ＺＱｍ，ＸＱｍ）を算出する。これにより、エッジ切替後の先端位置（ＺＰｍ，ＸＰｍ）、（ＺＱｍ，ＸＱｍ）を確認できる。

変化量計算部１７は、先端位置逆算部１６が算出したエッジ切替の後における先端位置（ＺＰｍ，ＸＰｍ）、（ＺＱｍ，ＸＱｍ）及び軸角度（β＋θｎｍ）と、エッジ切替の前における先端位置（ＺＰｎ，ＸＰｎ）、（ＺＱｎ，ＸＱｎ）及び軸角度βに基づいて中心位置の必要な変化量、を計算する。具体的には、変化量計算部１７は、エッジ切替の前後における先端位置及び軸角度の変化量つまり、エッジ切替前の中心位置（Ｚｎ，Ｘｎ）とエッジ切替後の中心位置（Ｚｍ，Ｘｍ）との差分ベクトルを算出し、算出した変化量をエッジ切替の前における先端位置に加算又は減算することで、エッジ切替の後における先端位置を算出する。このような計算によって、エッジ切替後の先端位置を正確に算出できる。

変化量計算部１７は、エッジ切替の後における先端位置に基づいて、加工プログラムにおいて指定される加工点（加工エッジＥｍの曲率中心点Ｐｍ又は当接点Ｑｍ）に対する駆動軸の座標系のオフセット量を計算し、先端点制御の設定値に反映する。これにより、正確に先端点制御の設定を変更できる。

補間処理部１８は、加工プログラムにおいて指定される通過点に対応する駆動軸の複数の座標位置の間の各時刻における座標位置を算出することで、工作機械Ｍに対して出力される指令値を生成する。

以上のように、数値制御装置１は、エッジ形状情報記憶部１２、中心位置計算部１３、エッジ切替判定部１４、計算方法変更部１５、先端位置逆算部１６及び変化量計算部１７を備えるため、加工プログラムにおいてマルチエッジ工具Ｔの加工に供される加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３を指定するだけで、工作機械Ｍの駆動軸の座標位置と加工点の座標位置とのオフセットを加工に供される加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３に合わせて最適化することができる。このため、数値制御装置１では、マルチエッジ工具Ｔの加工エッジＥ１，Ｅ２，Ｅ３を切り替える際に先端点制御の設定処理を行う必要がないため、適切な先端点制御を行うことができ、加工プログラムの作成が容易であり、且つ先端点制御の設定変更に伴う遅延も少ない。

上述の数値制御装置１についての説明から明らかなように、本開示の一実施形態に係る数値制御プログラムは、中心位置計算部１３を実現する中心位置計算制御部と、エッジ切替判定部１４を実現するエッジ切替判定制御部と、計算方法変更部１５を実現する計算方法変更制御部と、先端位置逆算部１６を実現する先端位置逆算制御部と、変化量計算部１７を実現する変化量計算制御部と、を備える。このような数値制御プログラムは、上述のように、先端点制御の設定が簡単かつ確実である。

続いて、図４に、本開示の一実施形態に係る加工システムシミュレータ２００の構成を示す。加工システムシミュレータ２００は、図１の工作機械Ｍ及び数値制御装置１を備える加工システム１００の動作をシミュレートする。

加工システムシミュレータ２００は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス等を有するコンピュータ装置に適切なシミュレーションプログラムを実行させることによって実現できる。図４の加工システムシミュレータ２００の一部の構成要素は、図１の数値制御装置１と同様の構成とされ得る。このため、加工システムシミュレータ２００について、数値制御装置１と同様の構成には図１と同じ符号を付して重複する説明を省略することがある。

加工システムシミュレータ２００は、プログラム指令解析部１１と、エッジ形状情報記憶部１２と、中心位置計算部１３と、エッジ切替判定部１４と、計算方法変更部１５と、先端位置逆算部１６と、変化量計算部１７と、補間処理部１８と、工作機械モデル部２０とを備える。また、加工システムシミュレータ２００は、加工プログラム記録媒体Ｒを含んでもよい。

工作機械モデル部２０は、工作機械Ｍ並びにワークＷ及びマルチエッジ工具Ｔの構成をコンピュータ上にモデル化したものであり、補間処理部１８が生成する指令値に応じた工作機械Ｍの動作を仮想的に再現する。

加工システムシミュレータ２００は、加工プログラムが適切に作成されているか否か、つまり加工プログラムを加工システム１００において実行した場合に意図通りにワークＷを加工できるか否かを確認することができる。加工システムシミュレータ２００は、工作機械Ｍを動作させないため、加工プログラムが不適切であっても、ワークＷを無駄にしたり、工作機械Ｍ及びマルチエッジ工具Ｔを損傷させたりすることがない。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、前述した実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、前述した実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例として、前述した実施形態における計算式は例示に過ぎず、例えば加工エッジのマルチエッジ工具の回転中心から最も遠い点の位置等を先端位置としてもよい。

また、マルチエッジ工具が有する加工エッジの数は、２以上の任意の数とすることができる。

１ 数値制御装置
１１ プログラム指令解析部
１２ エッジ形状情報記憶部
１３ 中心位置計算部
１４ エッジ切替判定部
１５ 計算方法変更部
１６ 先端位置逆算部
１７ 変化量計算部
１８ 補間処理部
２０ 工作機械モデル部
１００ 加工システム
２００ 加工システムシミュレータ
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３ 加工エッジ
Ｍ 工作機械
Ｒ 加工プログラム記録媒体
Ｔ マルチエッジ工具
Ｗ ワーク

Claims (12)

1. ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置であって、
   前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報をエッジ形状情報として記憶するエッジ形状情報記憶部と、
   前記加工プログラムから、使用する
   前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ形状情報記憶部が記憶する前記エッジ形状情報に基づいて前記加工エッジの前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算部と、
   前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定部と、
   前記エッジ切替判定部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更部と、
   前記計算方法変更部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算部と、
   先端位置逆算部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算部と、
   を備える、数値制御装置。
2. 前記エッジ形状情報は、前記マルチエッジ工具の回転中心を基準とする前記加工エッジの間の角度と、前記加工エッジの先端から前記回転中心までの距離と、を含む、請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記加工エッジの前記先端位置は、前記加工エッジの先端部の曲率中心点の位置又は前記加工エッジの前記ワークに当接する点の位置である、請求項１又は２に記載の数値制御装置。
4. 前記計算方法変更部は、
   前記エッジ切替の前後における前記加工エッジの形状情報に基づいて、前記エッジ切替の前後の前記加工エッジの間の角度及び前記エッジ切替の前後における前記加工エッジの先端の前記中心位置までの距離の変化率を算出し、
   前記加工エッジの間の角度及び前記中心位置での距離の変化率に基づいて、前記中心位置計算部における前記中心位置の計算の基準とする前記加工エッジの前記先端位置を前記エッジ切替の前における前記加工エッジの前記先端位置から前記エッジ切替の後における前記加工エッジの前記先端位置に変更する、請求項１から３のいずれかに記載の数値制御装置。
5. 前記中心位置計算部は、前記工具回転軸の基準位置を定義するためのベクトル、前記先端位置から前記中心位置へのベクトル、及び前記軸角度から定義される回転行列を用いた行列演算を行う、請求項１から４のいずれかに記載の数値制御装置。
6. 前記計算方法変更部は、前記加工エッジの間の角度から定義される回転行列を用いた行列演算を行う、請求項１から５のいずれかに記載の数値制御装置。
7. 前記先端位置逆算部は、前記工具回転軸の基準位置を定義するためのベクトル、前記先端位置から前記中心位置へのベクトル、前記軸角度から定義される回転行列、及び前記加工エッジの間の角度から定義される回転行列、を用いた行列演算を行う、請求項１から６のいずれかに記載の数値制御装置。
8. 前記計算方法変更部は、前記エッジ切替の前後における前記加工エッジの間の角度差を前記エッジ切替の前における前記軸角度に加算又は減算することによって前記エッジ切替の後における前記軸角度を算出する、請求項１から７のいずれかに記載の数値制御装置。
9. 前記変化量計算部は、前記エッジ切替の前後における前記先端位置及び前記軸角度の変化量を算出し、算出した前記変化量を前記エッジ切替の前における前記先端位置に加算又は減算する、請求項１に記載の数値制御装置。
10. 前記変化量計算部は、前記エッジ切替の前後における前記先端位置及び前記軸角度の変化量を算出し、算出した前記変化量だけ前記マルチエッジ工具を移動させる、請求項１に記載の数値制御装置。
11. ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械と、前記工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置と、を備える加工システムの動作をシミュレートする加工システムシミュレータであって、
    前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報をエッジ形状情報として記憶するエッジ形状情報記憶部と、
    前記加工プログラムから、使用する前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ形状情報記憶部が記憶する前記エッジ形状情報に基づいて前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算部と、
    前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定部と、
    前記エッジ切替判定部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更部と、
    前記計算方法変更部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算部と、
    先端位置逆算部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算部と、
    を備える、加工システムシミュレータ。
12. ワークを加工し得る複数の加工エッジを有するマルチエッジ工具の角度を変更する少なくとも１つの工具回転軸と、前記ワークと前記マルチエッジ工具とを相対移動させる少なくとも１つの駆動軸と、を備え、前記工具回転軸の回転動作により前記ワークを加工する前記加工エッジを切り替えるエッジ切替を行う工作機械を加工プログラムに従って制御する数値制御装置の処理を制御する数値制御プログラムであって、
    前記加工プログラムから、使用する前記加工エッジの先端位置及び前記工具回転軸の軸角度を読解し、読解した前記先端位置及び前記軸角度並びに前記マルチエッジ工具におけるそれぞれの前記加工エッジについての幾何学的情報を含むエッジ形状情報に基づいて前記加工エッジの前記マルチエッジ工具の回転の中心位置を計算する中心位置計算制御部と、
    前記加工プログラムに基づいて前記エッジ切替があるか否かを判定するエッジ切替判定制御部と、
    前記エッジ切替判定制御部により前記エッジ切替があると判定された場合、前記エッジ形状情報を考慮して、前記エッジ切替に伴って前記中心位置計算制御部における前記中心位置の計算方法を変更する計算方法変更制御部と、
    前記計算方法変更制御部によって変更された前記エッジ切替の後における計算方法に基づいて、前記エッジ切替の直前における前記中心位置から、前記エッジ切替の後における前記先端位置を逆算する先端位置逆算制御部と、
    先端位置逆算制御部が算出した前記エッジ切替の後における前記先端位置及び前記軸角度並びに前記エッジ切替の前における前記先端位置及び前記軸角度に基づいて前記中心位置の必要な変化量を計算する変化量計算制御部と、
    を備える、数値制御プログラム。

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