JP7129469B2

JP7129469B2 - 切削加工機及び切削加工方法

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Publication number: JP7129469B2
Application number: JP2020506416A
Authority: JP
Inventors: 岳大永山; 和宏菅野
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2022-09-01
Anticipated expiration: 2039-03-05
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Description

本開示は、レーザビームを照射して加工対象物を加工するレーザ加工機等の切削加工機及び切削加工方法に関する。

切削加工機として、レーザビームを照射して加工対象物を加工し、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機は、製品が所定の形状を有して製作されるように、レーザビームによる切削量を考慮した工具径補正により加工対象物を切削加工する。特許文献１には、工具径補正により加工対象物を切削加工するレーザ加工機の一例が記載されている。

特許第６０８７４８３号公報

レーザ加工機において、レーザビームを射出するノズルと加工対象物を載せる加工テーブルとの相対位置が固定されている状態では、レーザビームは通常、円形状を有するため、切削加工跡も円形状を有する。複数の種類の回転工具を備えたマシニングセンタにおいても、回転工具の位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。ウォータジェット加工機においても、高圧水が射出される位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。従って、工具径補正は、ノズル、回転工具、高圧水等の切削工具の位置座標が固定されている状態における切削加工跡が円形状であることを前提としている。

そのため、レーザ加工機等の切削加工機は、切削工具による切削加工跡の半径分または切削加工跡の半幅分を工具径補正量に設定し、工具径補正量分だけシフトさせて加工対象物を切削加工するときの軌跡を制御する。一般的に、従来の切削加工機では、工具径補正は切削加工跡が非円形状の場合に対応していない。

実施形態は、切削工具の位置座標が固定されている状態における切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる切削加工機及び切削加工方法を提供することを目的とする。

実施形態の第１の態様によれば、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザ発振器より射出されるレーザビームを用いて加工対象物を切削加工する加工機本体と、前記加工機本体を制御するＮＣ装置とを備え、前記ＮＣ装置は、前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための固定の工具径補正値を含む工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、前記加工プログラムに基づいて左工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するか右工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定し、前記加工プログラムと、前記加工条件と、前記固定の工具径補正値を含む前記工具径補正情報と、前記切削加工補正条件とに基づいて、工具径を固定的に補正するための工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御信号を生成する駆動制御部とを有し、前記加工機本体は、前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、前記駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物に照射されるレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させ、前記振動パターンが描く図形の工具軌跡を前記切削工具とすることにより、非円形状を有する前記工具軌跡を制御する工具軌跡制御部とを有し、前記加工対象物に対して前記最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するとき、前記加工条件に前記工具軌跡を制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合に、前記工具径補正量演算部は、前記工具軌跡の制御を開始する位置から前記最終加工製品の角部に対応する位置まで前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に小さくなるように、工具径補正値を前記固定の工具径補正値から連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、切削加工する位置が前記最終加工製品の角部に対応する位置に到達した後に、前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に大きくなるように、前記固定の工具径補正値まで工具径補正値を連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、前記加工軌跡演算部は、前記工具径補正量演算部によって補正された前記工具径補正情報に基づいて、前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号を生成し、前記工具軌跡制御部は、前記駆動制御部によって前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号に基づいて生成された駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物における前記最終加工製品の角部に対応する位置において前記工具軌跡が目標の工具径となるように前記工具軌跡を制御する切削加工機が提供される。

実施形態の第２の態様によれば、加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工するための切削工具の工具径を補正するための固定の工具径補正値を含む工具径補正情報を生成し、前記加工プログラムに基づいて左工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するか右工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定し、前記加工プログラムと、前記加工条件と、前記固定の工具径補正値を含む前記工具径補正情報と、前記切削加工補正条件とに基づいて、工具径を固定的に補正するための工具径補正制御信号を生成し、前記工具径補正制御信号に基づいて、レーザビームを用いて加工対象物を切削加工する加工機本体を制御する駆動制御信号を生成し、前記駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物に照射されるレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させ、前記振動パターンが描く図形の工具軌跡を前記切削工具とすることにより、非円形状を有する前記工具軌跡を制御し、前記加工対象物に対して、前記最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するとき、前記加工条件に前記工具軌跡を制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合に、前記工具軌跡の制御を開始する位置から前記最終加工製品の角部に対応する位置まで前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に小さくなるように、工具径補正値を前記固定の工具径補正値から連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、切削加工する位置が前記最終加工製品の角部に対応する位置に到達した後に、前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に大きくなるように、前記固定の工具径補正値まで工具径補正値を連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、補正された前記工具径補正情報に基づいて、前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号を生成し、前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号に基づいて生成された駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物における前記最終加工製品の角部に対応する位置において前記工具軌跡が目標の工具径となるように前記工具軌跡を制御する切削加工方法が提供される。

実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削工具の位置座標が固定されている状態における切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。

図１は、一実施形態の切削加工機の全体的な構成例を示す図である。図２は、工具軌跡の一例を示す図である。図３は、工具軌跡制御部の構成例を示す図である。図４は、最終加工製品の角部と工具軌跡との関係を示す図である。図５は、最終加工製品の角部と工具軌跡との関係を示す図である。図６は、最終加工製品の角部と工具軌跡との関係を示す図である。図７は、最終加工製品の角部と工具軌跡との関係を示す図である。図８Ａは、一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。図８Ｂは、一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。

以下、一実施形態の切削加工機及び切削加工方法について、添付図面を参照して説明する。切削加工機及び切削加工方法の一例として、レーザ加工機及びレーザ加工方法について説明する。

図１に示すように、切削加工機１は、レーザ発振器１０と、加工機本体１００と、ＮＣ装置（数値制御装置）２００とを備える。ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と加工機本体１００とを制御する。レーザ発振器１０はレーザビームを生成して射出する。レーザ発振器１０から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ１１を介して加工機本体１００へ伝送される。加工機本体１００は、レーザビームを加工対象物Ｗに照射し、かつ、加工対象物Ｗとレーザビームのビームスポットとの相対位置を変化させることにより、加工対象物Ｗを切削加工する。

レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、または、レーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、または、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。

レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ～９５０ｎｍのレーザビームを射出する。

加工機本体１００は、加工対象物Ｗを載せる加工テーブル１０１と、門型のＸ軸キャリッジ１０２と、Ｙ軸キャリッジ１０３と、加工ユニット１０４と、工具軌跡制御部３００とを有する。加工対象物Ｗは例えばステンレス鋼よりなる板金である。加工対象物はステンレス鋼以外の鉄系の板金であっても構わないし、アルミニウム、アルミニウム合金、銅鋼などの板金であっても構わない。レーザ発振器１０から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ１１を介して加工機本体１００の加工ユニット１０４へ伝送される。工具軌跡制御部３００は加工ユニット１０４の内部に収容されている。

Ｘ軸キャリッジ１０２は、加工テーブル１０１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ１０３は、Ｘ軸キャリッジ１０２上でＸ軸と直交するＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３は、加工ユニット１０４を加工対象物Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。

加工機本体１００は、加工ユニット１０４を加工対象物Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ユニット１０４は位置が固定されていて、加工対象物Ｗが移動するように構成されていてもよい。加工機本体１００は、加工対象物Ｗの面に対する加工ユニット１０４の相対的な位置を移動させる移動機構を備えていればよい。

加工ユニット１０４にはノズル１０６が取り付けられている。ノズル１０６の先端部には円形の開口部１０５が形成されている。加工ユニット１０４に伝送されたレーザビームは、ノズル１０６の開口部１０５から射出され、加工対象物Ｗに照射される。

加工ユニット１０４には、窒素または空気等のアシストガスが供給される。アシストガスは酸素であってもよく、その目的が酸化抑制なのか、酸化反応熱を利用するのかによって、混合比を任意に設定できるものである。レーザビームが開口部１０５から加工対象物Ｗに照射され、かつ、アシストガスが開口部１０５から加工対象物Ｗへと吹き付けられる。アシストガスは、加工対象物Ｗが溶融したカーフ幅内の溶融物を排出する。

工具軌跡制御部３００は、加工ユニット１０４内を進行して開口部１０５から射出されるレーザビームを、非円形状の振動パターンで振動させるビーム振動機構として機能する。工具軌跡制御部３００がレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させることにより、加工ユニット１０４は非円形状の工具軌跡により加工対象物Ｗを切削加工する。工具軌跡制御部３００の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部３００がレーザビームのビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる方法については後述する。ここで、工具軌跡とは、一定時間内に非円形状の振動パターンで振動させたビーム振動によってなされたビームの軌跡が描いた図形であって、振動工具形状を指す。つまり、通常は、ノズル１０６から射出される円形のレーザビームそのものが切削工具であり、そのビーム半径分が工具径補正となるが、ここでは、振動パターンで描いた図形の工具軌跡を切削工具とする。ノズル１０６と加工テーブル１０１との相対位置が固定されている状態における切削加工跡は、工具軌跡に対応する。

ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置２０は、加工対象物Ｗを切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データ（ＣＡＤデータ）ＳＤを生成し、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置２１へ出力する。ＣＡＭ装置２１は、製品形状データＳＤに基づいて、切削加工機１が加工対象物Ｗを切削加工するための加工プログラム（ＮＣデータ）ＰＰを生成し、加工条件ＣＰを指定する。即ち、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとは、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定させる。

加工プログラムＰＰには、切削加工の進行方向の左側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するＧ４１（左工具径補正）、または、切削加工の進行方向の右側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するＧ４２（右工具径補正）で示されるＧコードが含まれている。

ＣＡＭ装置２１は、加工条件ＣＰとして、切削工具に相当する工具軌跡を指定する。工具軌跡は例えば非円形状を有する。ＣＡＭ装置２１では、加工対象物Ｗに対して、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡を制御するか否かを設定することができる。

加工条件ＣＰには、加工対象物Ｗに対して、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡を制御するか否かが設定された工具軌跡制御情報が含まれている。工具軌跡を制御することにより、工具軌跡の工具径を変更することができる。工具軌跡を制御するように設定されている場合、工具軌跡制御情報には工具軌跡制御範囲と工具軌跡制御比率とが設定されている。

ＣＡＭ装置２１は、工具軌跡制御範囲、及び、工具軌跡制御比率をそれぞれ任意の値に設定することができる。工具軌跡制御範囲は、工具軌跡を制御する範囲であり、工具軌跡の制御を開始する位置から最終加工製品の角部に対応する位置までの範囲である。工具軌跡制御比率は、工具軌跡の工具径を制御する比率である。工具軌跡の工具径は工具軌跡制御比率に応じて変更される。

加工条件ＣＰには、加工対象物Ｗの材質及び厚さ等の材料パラメータが指定された加工対象情報が含まれている。加工条件ＣＰには、レーザビームの出力、加工速度、及び、ノズル１０６の開口部１０５の直径（ノズル径）等の加工パラメータ、及び、アシストガス条件等の切削加工情報が含まれている。即ち、加工条件ＣＰには、工具軌跡制御情報と加工対象情報と切削加工情報とが含まれている。

ＣＡＭ装置２１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいてレーザ発振器１０を制御する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、加工機本体１００を制御してＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させることにより、ノズル１０６を目標の位置へ移動させる。

ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡制御部３００を制御することにより、ノズル１０６の開口部１０５より射出されるレーザビームのビームスポットの軌跡を制御する。ビームスポットの軌跡は工具軌跡に相当する。

ＮＣ装置２００は、工具径補正量演算部２０１と、加工軌跡演算部２０２と、駆動制御部２０３とを有する。工具径補正量演算部２０１、及び、加工軌跡演算部２０２には、ＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力される。工具径補正量演算部２０１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、加工対象物Ｗを切削加工するための切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。

図２を用いて、工具径補正情報ＴＣについて説明する。図２は、ノズル１０６の内部から開口部１０５を介して加工対象物Ｗに照射されるレーザビームのビームスポットの軌跡（工具軌跡）を示している。

工具径補正量演算部２０１は、加工条件ＣＰに含まれる工具軌跡ＴＰを認識する。工具径補正量演算部２０１は、認識された工具軌跡ＴＰとノズル１０６の軌跡ＮＰ（以下、ノズル軌跡ＮＰとする）と切削加工の進行方向ＤＴとに基づいて、工具径補正情報ＴＣを生成する。工具軌跡ＴＰは加工対象物Ｗを切削加工するための切削工具に相当する。工具軌跡ＴＰの形状は切削工具の形状に相当する。工具軌跡ＴＰは例えば非円形状を有する。

図２に示す符号ＢＳは、工具軌跡ＴＰ上を移動するレーザビームのビームスポットを示している。図２には、非円形状の一例として、ビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンの工具軌跡ＴＰを示している。なお、工具軌跡ＴＰの振動パターンは非円形状を含む自由形状であればよい。

レーザ加工機の場合、工具軌跡ＴＰはレーザビームのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。ビームスポットＢＳは工具軌跡ＴＰ上を回転移動する。図２に示す矢印は、ビームスポットＢＳの回転方向を示している。なお、図２ではビームスポットＢＳが左回りに回転移動する状態を示しているが、ビームスポットＢＳが右回りに回転移動するようにしてもよい。

工具径補正情報ＴＣは、工具軌跡ＴＰと、工具軌跡ＴＰを制御するための基準となる制御中心点ＣＬと、ノズル軌跡ＮＰにおけるノズル１０６の中心点ＣＮ（以下、ノズル中心点ＣＮとする）とを含む。なお、制御中心点ＣＬとは、従前のレーザ加工の工具径補正の場合のレーザビーム中心であり、本件の場合は工具軌跡を非円形状の切削工具とするとき、切断ラインを切削工具と製品の境界とするときの切断ライン（切断位置）に対して切削工具を制御する中心の位置である。
ノズル軌跡ＮＰとは、具体的にはノズル中心点ＣＮの軌跡である。ノズル１０６の中心点ＣＮと開口部１０５の中心点とは一致している。図２は、制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとが一致している場合を示している。

工具径補正情報ＴＣは、工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲを含む。工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは、制御中心点ＣＬ（ノズル中心点ＣＮ）から加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲまでの距離に相当する。加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲは、工具軌跡ＴＰが切削加工の進行方向ＤＴに移動したときに、加工対象物Ｗに加工面が形成される位置である。即ち、加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲは、工具軌跡ＴＰにおいて工具径が最大となる位置である。工具径補正値ＭＶＬは左工具径補正におけるパラメータであり、工具径補正値ＭＶＲは右工具径補正におけるパラメータである。

図２に示す符号ＤＴｘ及びＤＴｙは切削加工の進行方向を示す。進行方向ＤＴｘは切削加工がｘ方向に進行する場合を示す。進行方向ＤＴｙは切削加工がｙ方向に進行する場合を示す。符号ＭＶＬｘ及びＭＶＲｘは進行方向ＤＴｘにおける工具径補正値を示す。符号ＭＶＬｙ及びＭＶＲｙは進行方向ＤＴｙにおける工具径補正値を示す。

符号ＭＰＬｘ及びＭＰＲｘは工具軌跡ＴＰが進行方向ＤＴｘに移動したときに、加工対象物Ｗに加工面が形成される加工面形成位置を示す。符号ＭＰＬｙ及びＭＰＲｙは工具軌跡ＴＰが進行方向ＤＴｙに移動したときに、加工対象物Ｗに加工面が形成される位置を示す。工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＬｙ、並びに、加工面形成位置ＭＰＬｘ及びＭＰＬｙは左工具径補正におけるパラメータである。工具径補正値ＭＶＲｘ及びＭＶＲｙ、並びに、加工面形成位置ＭＰＲｘ及びＭＰＲｙは右工具径補正におけるパラメータである。

工具径補正量演算部２０１は、左工具径補正と右工具径補正の両方の補正情報を含む工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。加工軌跡演算部２０２には、ＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力され、工具径補正量演算部２０１から工具径補正情報ＴＣが入力される。加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。なお、加工プログラムＰＰはＧコードの代わりにロボット言語等を含んでいてもよい。

加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。

加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと工具径補正情報ＴＣと決定された切削加工補正条件とに基づいて工具径補正制御信号ＴＳを生成する。加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。駆動制御部２０３は駆動制御信号ＣＳを加工機本体１００へ出力する。

左工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部２０３は、ノズル軌跡ＮＰと工具軌跡ＴＰと工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬと工具径補正値ＭＶＬと加工面形成位置ＭＰＬとに基づいて駆動制御信号ＣＳを生成する。右工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部２０３は、ノズル軌跡ＮＰと工具軌跡ＴＰと工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬと工具径補正値ＭＶＲと加工面形成位置ＭＰＲに基づいて駆動制御信号ＣＳを生成する。

駆動制御部２０３は、駆動制御信号ＣＳにより、加工機本体１００の工具軌跡制御部３００を制御する。工具軌跡制御部３００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、ノズル１０６の開口部１０５より射出されるレーザビームのビームスポットＢＳの軌跡を制御する。

図３を用いて、工具軌跡制御部３００の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部３００がレーザビームのビームスポットＢＳを非円形状の振動パターンで振動させる方法の一例を説明する。

図３に示すように、工具軌跡制御部３００は加工ユニット１０４の内部に収容されている。工具軌跡制御部３００は、コリメータレンズ３３１と、ガルバノスキャナユニット３４０と、ベンドミラー３３４と、集束レンズ３３５とを有する。コリメータレンズ３３１は、プロセスファイバ１１より射出されたレーザビームを平行光（コリメート光）に変換する。

ガルバノスキャナユニット３４０は、スキャンミラー３４１（第１のスキャンミラー）と、スキャンミラー３４１を回転駆動させる駆動部３４２（第１の駆動部）と、スキャンミラー３４３（第２のスキャンミラー）と、スキャンミラー３４３を回転駆動させる駆動部３４４（第２の駆動部）とを有する。

駆動部３４２は、駆動制御部２０３の制御により、スキャンミラー３４１を所定の方向（例えばＸ方向）に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー３４１は、コリメータレンズ３２１により平行光に変換されたレーザビームをスキャンミラー３４３に向けて反射する。

駆動部３４４は、駆動制御部２０３の制御により、スキャンミラー３４３を、スキャンミラー３４１の駆動方向とは異なる方向（例えばＹ方向）に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー３４３は、スキャンミラー３４１により反射されたレーザビームをベンドミラー３３４に向けて反射する。

ベンドミラー３３４は、スキャンミラー３４３により反射されたレーザビームをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させる。集束レンズ３３５はベンドミラー３３４により反射したレーザビームを集束して、加工対象物Ｗに照射する。

ガルバノスキャナユニット３４０は、スキャンミラー３４１とスキャンミラー３４３とのいずれか一方または双方を高速で例えば１０００Ｈｚ以上で往復振動させることにより、工具軌跡ＴＰを多種の非円形状にすることができる。即ち、一定の光強度以上のレーザビームを単位時間当たりに複数個所へ集束（集光）させることにより、加工対象物Ｗに接して実質的に加工に寄与する工具形状を、多種の非円形状にすることが任意にできる。

図４、図５、図６、及び、図７を用いて、加工条件ＣＰに、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡ＴＰを制御するか否かが設定された工具軌跡制御情報が含まれていない場合と含まれている場合とについて説明する。図４～図７は、工具軌跡ＴＰを用いて左工具径補正にて切削加工する場合を示している。図４～図６は制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致する場合を示し、図７は制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致しない場合を示している。

加工条件ＣＰには、加工対象物Ｗに対して、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡ＴＰを制御するか否かが設定された工具軌跡制御情報が含まれていない場合と含まれている場合とがある。工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報には、工具軌跡ＴＰと工具軌跡制御範囲と工具軌跡制御比率とが含まれている。

工具軌跡制御範囲は、工具軌跡を制御する範囲であり、工具軌跡ＴＰの制御を開始する位置から最終加工製品の角部に対応する位置までの範囲である。工具軌跡制御比率は工具軌跡ＴＰの工具径を制御する比率である。工具軌跡ＴＰの工具径は工具軌跡制御比率に応じて変更される。

図４は、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていない場合、または、加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御しないように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合を示している。図４は、ノズル１０６がＸ方向に移動し、さらにＹ方向に移動する状態を示している。図４に一点鎖線で示す符号ＮＰはノズル軌跡を示し、かつ、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬの軌跡を示している。

工具径補正量演算部２０１は、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれているか否かを認識する。加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていないと認識された場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰを固定する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径に対応する工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは固定される。加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御しないように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合も同様である。

工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰと工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲとが固定された工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。

加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。

左工具径補正にて切削加工すると決定された場合、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正情報ＴＣに基づいて、工具軌跡ＴＰと工具径補正値ＭＶＬとが固定された工具径補正制御信号ＴＳを生成する。なお、右工具径補正にて切削加工すると決定された場合、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正情報ＴＣに基づいて、工具軌跡ＴＰと工具径補正値ＭＶＲとが固定された工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて駆動制御信号ＣＳを生成する。駆動制御部２０３は、駆動制御信号ＣＳにより、加工機本体１００を制御する。加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させてノズル軌跡ＮＰ１を制御する。また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、工具軌跡制御部３００を駆動させて工具軌跡ＴＰを制御する。

加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていないと認識された場合、または、加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御しないように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動するように、制御中心点ＣＬを基準として工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径は、工具径補正値ＭＶＬｘまたはＭＶＬｙが一定となるように補正される。

図４に示すように、最終加工製品の角部は、固定された工具軌跡ＴＰの工具径により形成される。そのため、最終加工製品の角部には、工具軌跡ＴＰの工具径に応じて未切削領域ＵＡが形成される。

工具径補正量演算部２０１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡ＴＰと、工具軌跡ＴＰにおける制御中心点ＣＬと工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲと加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲとを含む工具径補正情報ＴＣを生成する。

図５～図７を用いて、加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合について説明する。図５、図６、及び、図７に示す符号ＳＰ１、ＳＰ２、及び、ＳＰ３は、工具軌跡ＴＰの制御を開始する位置ＳＰ（以下、制御開始位置ＳＰ（ＳＰ１、ＳＰ２、及び、ＳＰ３）とする）を示している。図５、図６、及び、図７に示す符号ＫＰ１、ＫＰ２、及び、ＫＰ３は、最終加工製品の角部に対応する位置ＫＰ（以下、角部対応位置ＫＰ（ＫＰ１、ＫＰ２、及び、ＫＰ３）とする）を示している。

図５、図６、及び、図７に示す符号ＣＤ１、ＣＤ２、及び、ＣＤ３は、工具軌跡ＴＰを制御する工具軌跡制御範囲ＣＤを示している。具体的には、工具軌跡制御範囲ＣＤ１は、制御開始位置ＳＰ１から角部対応位置ＫＰ１までの範囲である。工具軌跡制御範囲ＣＤ２は、制御開始位置ＳＰ２から角部対応位置ＫＰ２までの範囲である。工具軌跡制御範囲ＣＤ３は、制御開始位置ＳＰ３から角部対応位置ＫＰ３までの範囲である。

ＣＡＭ装置２１は工具軌跡制御比率ＣＲを任意の値に設定することができる。工具軌跡制御比率ＣＲは、角部対応位置ＫＰにおける工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋを、制御開始位置ＳＰにおける工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓ（設計値）で除算した値（ＣＲ＝ＴＤｋ／ＴＤｓ）に相当する。なお、工具軌跡制御比率ＣＲをパーセントで示す場合はＣＲ（％）＝（ＴＤｋ／ＴＤｓ）×１００となる。

図５、図６、及び、図７を用いて工具軌跡ＴＰの制御方法を実施例１、実施例２、及び、実施例３として説明する。

図５は、ノズル１０６がＸ方向に移動し、さらにＹ方向に移動する状態を示している。図５に一点鎖線で示す符号ＮＰ１はノズル軌跡を示し、かつ、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬの軌跡を示している。図５は、工具軌跡制御情報に工具軌跡制御範囲ＣＤ１と工具軌跡制御比率ＣＲ１とが設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ１は上記の工具軌跡制御比率ＣＲに相当する。

図５は、工具軌跡制御比率ＣＲ１が最小となるように設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ１が最小となる場合とは、角部対応位置ＫＰ１における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋがビームスポットＢＳのビーム径、具体的にはビームスポットＢＳのビームウェスト径となる場合である。例えば、工具径ＴＤｓを１００μｍに設定し、工具径ＴＤｋを３０μｍ（＝ビームウェスト径）に設定する場合、工具軌跡制御比率ＣＲ１は３０％に設定される。なお、デフォーカスされたレーザビームで加工対象物Ｗを切削加工する場合には、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋはデフォーカスされたレーザビームのビーム径となる。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲ１に基づいて、制御開始位置ＳＰ１における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓが角部対応位置ＫＰ１で目標の工具径ＴＤｋとなるように、工具軌跡制御範囲ＣＤ１において工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲ１に応じて、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応する工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＲｘを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ１に到達した後に、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋが設計値の工具径ＴＤｓとなるように、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応させて工具径補正値ＭＶＬｙ及びＭＶＲｙを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。

左工具径補正にて切削加工すると決定された場合、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正情報ＴＣに基づいて、工具軌跡制御範囲ＣＤ1において工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｘを連続的または段階的に変化させるための第１の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

また、加工軌跡演算部２０２は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ１に到達した後に、工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｙを連続的または段階的に変化させるための第２の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。即ち、工具径補正量演算部２０１は、第１及び第２の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動するように、制御中心点ＣＬを基準として工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具軌跡制御範囲ＣＤ1において、工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ１に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。

また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動し、かつ、加工対象物Ｗにおける最終加工製品の角部に対応する角部対応位置ＫＰ１において工具軌跡ＴＰが目標の工具径ＴＤとなるように、制御中心点ＣＬを基準として工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具径補正値ＭＶＬｘまたはＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ１に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。

工具軌跡制御比率ＣＲ１が最小となるように設定されている場合、図５に示すように、角部対応位置ＫＰ１における工具軌跡ＴＰはビームスポットＢＳとなる。これにより、最終加工製品の角部は、最小の工具径ＴＤを有する工具軌跡ＴＰにより形成される。そのため、工具軌跡ＴＰを制御しない場合と比較して、角部における未切削領域ＵＡを低減することができる。

図６は、ノズル１０６がＸ方向に移動し、さらにＹ方向に移動する状態を示している。図６に一点鎖線で示す符号ＮＰ２はノズル軌跡を示し、かつ、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬの軌跡を示している。図６は、工具軌跡制御情報に工具軌跡制御範囲ＣＤ２と工具軌跡制御比率ＣＲ２とが設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ２は上記の工具軌跡制御比率ＣＲに相当する。

図６は、工具軌跡制御比率ＣＲ２が任意の値（ｇ％）に設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ２がｇ％となる場合とは、角部対応位置ＫＰ２における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋが、制御開始位置ＳＰ２における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓのｇ％となる場合である。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲ２に基づいて、制御開始位置ＳＰ２における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓ（設計値）が角部対応位置ＫＰ２で目標の工具径ＴＤｋとなるように、工具軌跡制御範囲ＣＤ２において工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲ２に応じて、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応する工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＲｘを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ２に到達した後に、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋが設計値の工具径ＴＤｓとなるように、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応させて工具径補正値ＭＶＬｙ及びＭＶＲｙを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。

左工具径補正にて切削加工すると決定された場合、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正情報ＴＣに基づいて、工具軌跡制御範囲ＣＤ２において工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｘを連続的または段階的に変化させるための第３の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

また、加工軌跡演算部２０２は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ２に到達した後に、工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｙを連続的または段階的に変化させるための第４の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。即ち、工具径補正量演算部２０１は、第３及び第４の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動するように、制御中心点ＣＬを基準として工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具軌跡制御範囲ＣＤ２において、工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ２に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。

また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動し、かつ、加工対象物Ｗにおける最終加工製品の角部に対応する角部対応位置ＫＰ２において工具軌跡ＴＰが目標の工具径ＴＤとなるように、制御中心点ＣＬを基準として工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具径補正値ＭＶＬｘまたはＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ２に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。

図６に示すように、最終加工製品の角部は、工具軌跡制御比率ＣＲ２（ＣＲ２＝ｇ％）に応じて制御された工具径ＴＤを有する工具軌跡ＴＰにより形成される。そのため、工具軌跡ＴＰを制御しない場合と比較して、角部における未切削領域ＵＡを低減することができる。

図７は、ノズル１０６がＸ方向に移動し、さらにＹ方向に移動する状態を示している。図７に一点鎖線で示す符号ＮＰ３はノズル軌跡を示し、符号ＣＬ３は工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬの軌跡を示している。図７は、工具軌跡制御情報に工具軌跡制御範囲ＣＤ３と工具軌跡制御比率ＣＲ３とが設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ３は上記の工具軌跡制御比率ＣＲに相当する。

図７は、工具軌跡制御比率ＣＲ３が最小となるように設定されている場合を示している。工具軌跡制御比率ＣＲ３が最小となる場合とは、角部対応位置ＫＰ３における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋがビームスポットＢＳのビーム径、具体的にはビームスポットＢＳのビームウェスト径となる場合である。

例えば、工具径ＴＤｓが１００μｍであり、工具径ＴＤｋを３０μｍ（＝ビームウェスト径）に設定する場合、工具軌跡制御比率ＣＲ３は３０％に設定される。なお、デフォーカスされたレーザビームで加工対象物Ｗを切削加工する場合には、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋはデフォーカスされたレーザビームのビーム径となる。図７は、工具軌跡制御範囲ＣＤ３を含む、工具軌跡ＴＰを制御する範囲において、制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致しない場合を示している。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において、ノズル１０６の工具径を一定とする工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において、工具軌跡制御比率ＣＲ３に基づいて、制御開始位置ＳＰ３における工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓが角部対応位置ＫＰ３で目標の工具径ＴＤｋとなる工具径補正情報ＴＣを生成する。

具体的には、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において、工具軌跡制御比率ＣＲ３に基づいて、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正し、かつ、制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲ３に応じて、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応する工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＲｘを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ１に到達した後に、ノズル１０６の工具径を一定とする工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋが設計値の工具径ＴＤｓとなる工具径補正情報ＴＣを生成する。

具体的には、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正し、かつ、制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応させて工具径補正値ＭＶＬｙ及びＭＶＲｙを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。

左工具径補正にて切削加工すると決定された場合、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正情報ＴＣに基づいて、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において、ノズル１０６の工具径を一定とし、かつ、工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｘを連続的または段階的に変化させ、かつ、制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動させるための第５の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

また、加工軌跡演算部２０２は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰ３に到達した後に、ノズル１０６の工具径を一定とし、かつ、工具軌跡ＴＰ及び工具径補正値ＭＶＬｙを連続的または段階的に変化させ、かつ、制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動させるための第６の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。即ち、工具径補正量演算部２０１は、第５及び第６の工具軌跡制御情報を含む工具径補正制御信号ＴＳを生成する。

加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて駆動制御信号ＣＳを生成する。駆動制御部２０３は、駆動制御信号ＣＳにより、加工機本体１００を制御する。加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させてノズル軌跡ＮＰ３を制御する。また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、工具軌跡制御部３００を駆動させて工具軌跡ＴＰを制御する。

加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、ノズル１０６の工具径を一定とし、かつ、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動し、かつ、制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動するように工具軌跡ＴＰを制御する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具軌跡制御範囲ＣＤ３において、工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ３に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。

また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、加工面形成位置ＭＰＬｘまたはＭＰＬｙが最終加工製品の外形線に沿って移動し、かつ、加工対象物Ｗにおける最終加工製品の角部に対応する角部対応位置ＫＰ３において、ノズル１０６の工具径を一定とし、かつ、工具軌跡ＴＰが目標の工具径ＴＤとなるように工具軌跡ＴＰを制御する。

これにより、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤは、工具径補正値ＭＶＬｘまたはＭＶＬｙが工具軌跡制御比率ＣＲ３に応じて連続的または段階的に変化するように補正される。即ち、工具軌跡ＴＰを制御する範囲では、ノズル軌跡ＭＰ３と工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬの軌跡ＣＬ３とは別々に制御されることになる。

ノズル中心点ＣＮを通るノズル１０６の中心軸を親軸とすると、工具軌跡ＴＰを構成するレーザビームの光軸が子軸に相当する。即ち、工具軌跡ＴＰを制御する範囲において、親軸と子軸とは工具軌跡制御比率ＣＲ３に応じて軸分配される。

工具軌跡制御比率ＣＲ１が最小となるように設定されている場合、図７に示すように、角部対応位置ＫＰ３における工具軌跡ＴＰはビームスポットＢＳとなる。これにより、最終加工製品の角部は、最小の工具径ＴＤを有する工具軌跡ＴＰにより形成される。そのため、工具軌跡ＴＰを制御しない場合と比較して、角部における未切削領域ＵＡを低減することができる。

図８Ａ及び図８Ｂに示すフローチャートを用いて、切削加工方法の一例を説明する。ＣＡＤ装置２０は、図８Ａに示すフローチャートのステップＳ１にて、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データＳＤを生成する。さらに、ＣＡＤ装置２０は、製品形状データＳＤをＣＡＭ装置２１へ出力する。

ＣＡＭ装置２１は、ステップＳ２にて、製品形状データＳＤに基づいて、切削加工機１の加工プログラムＰＰ（Ｇコードを含む）を生成し、加工条件ＣＰを指定する。さらに、ＣＡＭ装置２１は加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。

ＮＣ装置２００は、ステップＳ３にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、加工機本体１００を制御してＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させることにより、ノズル１０６を目標の位置へ移動させる。また、ＮＣ装置２００は、ステップＳ４にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいてレーザ発振器１０を制御することにより、レーザビームをノズル１０６の開口部１０５から射出し、加工対象物Ｗに照射する。ステップＳ３とステップＳ４とのタイミングは加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて制御される。

ＮＣ装置２００の工具径補正量演算部２０１、及び、加工軌跡演算部２０２には、ステップＳ２にてＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力される。工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ５にて、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれているか否かを認識する。

工具軌跡制御情報には、加工対象物Ｗに対して、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡ＴＰを制御するか否かが設定されている。工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報には、工具軌跡制御範囲ＣＤと工具軌跡制御比率ＣＲとが設定されている。加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていると認識された場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御情報が工具軌跡ＴＰを制御するように設定されているか否かを認識する。

加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていないと認識された場合、または、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていると認識され、かつ、工具軌跡制御情報が工具軌跡を制御しないように設定されている場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの工具径を固定する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径に対応する工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは固定される。

工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ６にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡ＴＰと、工具軌跡ＴＰにおける制御中心点ＣＬと工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲと加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲとを含む工具径補正情報ＴＣを生成する。

ステップＳ５にて加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていると認識され、かつ、工具軌跡制御情報が工具軌跡を制御するように設定されている場合、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御情報に含まれている工具軌跡制御範囲ＣＤと工具軌跡制御比率ＣＲとを認識する。

工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ６にて、工具軌跡制御比率ＣＲ１に基づいて、制御開始位置ＳＰにおける工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｓ（設計値）が角部対応位置ＫＰで目標の工具径ＴＤｋとなるように、工具軌跡制御範囲ＣＤにおいて工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正し、かつ、制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動するための工具径補正情報ＴＣを生成する。

さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲに応じて、工具軌跡ＴＰの工具径に対応する工具径補正値ＭＶＬｘ及びＭＶＲｘを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡ＴＰの加工面形成位置ＭＰＬｙが角部対応位置ＫＰに到達した後に、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤｋが設計値の工具径ＴＤｓとなるように、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを連続的または段階的に補正し、かつ、制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動するための工具径補正情報ＴＣを生成する。

さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具軌跡制御比率ＣＲに応じて、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤに対応する工具径補正値ＭＶＬｙ及びＭＶＲｙを連続的または段階的に変化させる工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。

加工軌跡演算部２０２には、ステップＳ２にてＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力され、ステップＳ６にて工具径補正量演算部２０１から工具径補正情報ＴＣが入力される。加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ７にて、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。

加工軌跡演算部２０２は、図８Ｂに示すフローチャートのステップＳ８にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと工具径補正情報ＴＣと決定された切削加工補正条件とに基づいて、工具径補正制御信号ＴＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、ステップＳ９にて、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。さらに、駆動制御部２０３は駆動制御信号ＣＳを加工機本体１００へ出力する。

加工機本体１００は、ステップＳ１０にて、駆動制御信号ＣＳに基づいて、Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させてノズル軌跡ＮＰを制御する。また、加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、工具軌跡制御部３００を駆動させて工具軌跡ＴＰを制御する。

ステップＳ５にて加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていないと認識された場合、または、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていると認識され、かつ、工具軌跡制御情報が工具軌跡ＴＰを制御しないように設定されている場合、加工機本体１００は、ステップＳ１１にて、工具軌跡ＴＰの工具径を固定する。これにより、工具軌跡ＴＰの工具径に対応する工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは固定される。

ステップＳ５にて加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていると認識され、かつ、工具軌跡制御情報が工具軌跡ＴＰを制御するように設定されている場合、加工機本体１００は、ステップＳ１２にて、工具軌跡制御範囲ＣＤにおいて、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲが最終加工製品の外形線に沿って移動し、かつ、工具軌跡制御比率ＣＲが連続的または段階的に変化するように、工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを制御する。

さらに、加工機本体１００は、工具軌跡制御範囲ＣＤにおいて、制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに連続的または段階的に移動するように、工具軌跡ＴＰを制御する。

本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具軌跡ＴＰに基づく補正情報とノズル軌跡ＮＰに基づく補正情報とを含む工具径補正情報ＴＣを生成する。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具径補正情報ＴＣに基づいて加工ユニット１０４の駆動と工具軌跡制御部３００の駆動とを制御することにより、ノズル軌跡ＮＰと工具軌跡ＴＰとを制御する。従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削工具に相当する工具軌跡、または、ノズルと加工ステージとの相対位置が固定されている状態における切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。

加工条件ＣＰに、加工対象物Ｗに対して、最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するときに工具軌跡ＴＰを制御するか否かが設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合がある。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報が含まれていない場合、または、工具軌跡ＴＰを制御しないように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合には、工具軌跡ＴＰの工具径を固定する。

本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、加工条件ＣＰに工具軌跡ＴＰを制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合には、工具軌跡制御範囲ＣＤにおいて工具軌跡制御比率ＣＲが連続的または段階的に変化するように工具軌跡ＴＰの工具径ＴＤを制御する。

従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、工具軌跡ＴＰを制御することにより、最終加工製品の角部を目標の工具径により形成することができる。これにより、工具軌跡ＴＰを制御しない場合と比較して、最終加工製品の角部における未切削領域ＵＡを低減することができる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、レーザ加工機及びレーザ加工方法を例に挙げて説明したが、本発明は例えばウォータジェット加工機に対しても適用可能である。

本願の開示は、２０１８年３月１２日に出願された特願２０１８－０４４１１６号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims

レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器より射出されるレーザビームを用いて加工対象物を切削加工する加工機本体と、
前記加工機本体を制御するＮＣ装置と、
を備え、
前記ＮＣ装置は、
前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための固定の工具径補正値を含む工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、
前記加工プログラムに基づいて左工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するか右工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定し、前記加工プログラムと、前記加工条件と、前記固定の工具径補正値を含む前記工具径補正情報と、前記切削加工補正条件とに基づいて、工具径を固定的に補正するための工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御信号を生成する駆動制御部と、
を有し、
前記加工機本体は、
前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、
前記駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物に照射されるレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させ、前記振動パターンが描く図形の工具軌跡を前記切削工具とすることにより、非円形状を有する前記工具軌跡を制御する工具軌跡制御部と、
を有し、
前記加工対象物に対して前記最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するとき、前記加工条件に前記工具軌跡を制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合に、
前記工具径補正量演算部は、前記工具軌跡の制御を開始する位置から前記最終加工製品の角部に対応する位置まで前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に小さくなるように、工具径補正値を前記固定の工具径補正値から連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、切削加工する位置が前記最終加工製品の角部に対応する位置に到達した後に、前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に大きくなるように、前記固定の工具径補正値まで工具径補正値を連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、
前記加工軌跡演算部は、前記工具径補正量演算部によって補正された前記工具径補正情報に基づいて、前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号を生成し、
前記工具軌跡制御部は、前記駆動制御部によって前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号に基づいて生成された駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物における前記最終加工製品の角部に対応する位置において前記工具軌跡が目標の工具径となるように前記工具軌跡を制御する
切削加工機。
前記工具軌跡制御情報は、前記最終加工製品の角部に対応する位置における工具径を前記工具軌跡の制御を開始する位置における工具径で除算した工具軌跡制御比率を含み、
前記工具径補正量演算部は、前記最終加工製品の角部に対応する位置における工具径が前記工具軌跡制御比率で決まる工具径となるよう前記工具径補正情報を補正する
請求項１に記載の切削加工機。
加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工するための切削工具の工具径を補正するための固定の工具径補正値を含む工具径補正情報を生成し、
前記加工プログラムに基づいて左工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するか右工具径補正にて前記加工対象物を切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定し、
前記加工プログラムと、前記加工条件と、前記固定の工具径補正値を含む前記工具径補正情報と、前記切削加工補正条件とに基づいて、工具径を固定的に補正するための工具径補正制御信号を生成し、
前記工具径補正制御信号に基づいて、レーザビームを用いて加工対象物を切削加工する加工機本体を制御する駆動制御信号を生成し、
前記駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物に照射されるレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させ、前記振動パターンが描く図形の工具軌跡を前記切削工具とすることにより、非円形状を有する前記工具軌跡を制御し、
前記加工対象物に対して、前記最終加工製品の角部に対応する部分を切削加工するとき、前記加工条件に前記工具軌跡を制御するように設定された工具軌跡制御情報が含まれている場合に、
前記工具軌跡の制御を開始する位置から前記最終加工製品の角部に対応する位置まで前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に小さくなるように、工具径補正値を前記固定の工具径補正値から連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、切削加工する位置が前記最終加工製品の角部に対応する位置に到達した後に、前記工具軌跡の工具径が連続的または段階的に大きくなるように、前記固定の工具径補正値まで工具径補正値を連続的または段階的に変化させるよう前記工具径補正情報を補正し、
補正された前記工具径補正情報に基づいて、前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号を生成し、
前記工具軌跡の工具径を連続的または段階的に変化させる工具径補正制御信号に基づいて生成された駆動制御信号に基づいて、前記加工対象物における前記最終加工製品の角部に対応する位置において前記工具軌跡が目標の工具径となるように前記工具軌跡を制御する
切削加工方法。
前記最終加工製品の角部に対応する位置における前記工具軌跡の工具径が、前記加工対象物に照射されるレーザビームのビームスポットの径となるように前記工具径補正情報を補正する請求項３に記載の切削加工方法。