JPWO2019176632A1 - 切削加工機及び切削加工方法 - Google Patents

Abstract

切削加工機（１）は加工機本体（１００）とＮＣ装置（２００）を備える。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。加工機本体（１００）は加工ユニット（１０４）と工具軌跡制御部（３００）とを有する。加工条件（ＣＰ）として工具軌跡（ＴＰ）の制御中心点（ＣＬ）とノズル（１０６）の中心点（ＣＮ）とのオフセット量（ＳＴ）が設定されている場合に、加工軌跡演算部（２０２）は制御中心点（ＣＬ）をノズル（１０６）の中心点（ＣＮ）に対して所定の方向（ＤＴ）にオフセット量（ＳＴ）だけ変位させる工具軌跡制御信号（ＴＳ）を生成する。加工機本体（１００）は工具軌跡制御信号（ＴＳ）に基づいて制御中心点（ＣＬ）がノズル（１０６）の中心点（ＣＮ）に対して所定の方向（ＤＴ）に変位するように工具軌跡（ＴＰ）を制御する。

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切削加工を実行する。特許文献１には、工具径補正により切削加工を実行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、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と前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて工具軌跡制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具軌跡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、ノズルが先端に取り付けられ、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、前記切削工具に相当し、かつ、非円形状を有する工具軌跡を制御する工具軌跡制御部とを有し、前記加工条件として前記工具軌跡を制御するための基準となる制御中心点と前記ノズルの中心点とのオフセット量が設定されている場合に、前記加工軌跡演算部は、前記制御中心点を前記ノズルの中心点に対して所定の方向に前記オフセット量だけ変位させる前記工具軌跡制御信号を生成し、前記加工機本体は、前記駆動制御信号に基づいて、前記制御中心点が前記ノズルの中心点に対して前記所定の方向に変位するように前記工具軌跡を制御することを特徴と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切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて工具軌跡制御信号を生成し、前記工具軌跡制御信号に基づいて駆動制御信号を生成し、前記加工条件として、前記加工対象物を切削加工するためのノズルの中心点と、前記切削工具に相当し、かつ、非円形状を有する工具軌跡を制御するための基準となる制御中心点とのオフセット量が設定されている場合に、前記制御中心点を前記ノズルの中心点に対して所定の方向に前記オフセット量だけ変位させる前記工具軌跡制御信号を生成し、前記駆動制御信号に基づいて、前記制御中心点が前記ノズルの中心点に対して前記所定の方向に変位するように前記工具軌跡を制御することを特徴と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２Ａは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図２Ｂは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図２Ｃは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図３は、工具軌跡制御部の構成例を示す図である。 図４は、工具軌跡の制御を開始するときのノズルの移動速度と工具軌跡の移動速度との関係を示す図である。 図５Ａは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図５Ｂは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図５Ｃは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図５Ｄは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図５Ｅは、ノズルと工具軌跡との関係を示す図である。 図６は、工具軌跡の制御を終了するときのノズルの移動速度と工具軌跡の移動速度との関係を示す図である。 図７は、工具軌跡をノズルの中心点に対して切削加工の進行方向に変位させたときのアシストガスの流れを概念的に示す一部破断の側面図である。 図８は、工具軌跡をノズルの中心点に対して切削加工の進行方向に変位させたときのアシストガスの流れを概念的に示す一部破断の平面図である。 図９は、工具軌跡の制御を開始するときのノズルの移動速度と工具軌跡の移動速度との関係を示す図である。 図１０は、工具軌跡の制御を終了するときのノズルの移動速度と工具軌跡の移動速度との関係を示す図である。 図１１Ａ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１１Ｂ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、アシストガス供給装置４００とを備える。ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と加工機本体１００とアシストガス供給装置４００とを制御する。アシストガス供給装置４００は、切削加工機１の外部に設置してもよい。

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。

アシストガス供給装置４００は、アシストガスＡＧを加工機本体１００の加工ユニット１０４に供給する。アシストガス供給装置４００は、加工対象物Ｗがステンレス鋼であれば窒素を、加工対象物Ｗが軟鋼であれば酸素をアシストガスＡＧとして加工ユニット１０４に供給する。アシストガスＡＧは、混合ガスでもよく、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。

加工機本体１００の加工ユニット１０４は、加工対象物Ｗを切削加工するときに、ノズル１０６の開口部１０５からレーザビームを加工対象物Ｗに照射し、かつ、アシストガスＡＧを加工対象物Ｗに吹き付ける。アシストガスＡＧは、レーザビームによる加工対象物Ｗ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が切削加工を実行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軌跡制御を実行する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軌跡制御を実行する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は、工具軌跡の制御中心点とノズル１０６の中心点とのオフセット量を設定することができる。加工条件ＣＰには、工具軌跡が指定され、かつ、工具軌跡の制御中心点とノズル１０６の中心点とのオフセット量が設定された工具軌跡制御情報が含まれている。なお、制御中心点とは、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。

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とアシストガス供給装置４００とを制御する。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を目的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、加工機本体１００の工具軌跡制御部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。切削加工機１は、ノズル１０６の開口部１０５内において、工具軌跡をオフセット量に応じて変位させることができる。

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２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃを用いて、ノズル１０６と工具軌跡との関係について説明する。図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃ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。

図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃに示す各符号について説明する。符号ＴＰは工具軌跡を示している。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。

符号ＢＳは加工対象物Ｗに照射されるレーザビームのビームスポットを示している。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。図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃには、非円形状の一例として、ビームスポットＢＳが楕円上を回転するよう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。

ビームスポットＢＳは工具軌跡ＴＰ上を回転移動する。図２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃ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２Ａ、図２Ｂ、及び、図２Ｃ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。

符号ＣＮはノズル１０６の中心点（以下、ノズル中心点ＣＮとする）を示している。ノズル中心点ＣＮと開口部１０５の中心点とは一致している。符号ＣＬは工具軌跡ＴＰを制御するための基準となる制御中心点を示している。符号ＬＴは工具軌跡ＴＰが移動する軌跡、具体的には制御中心点ＣＬの軌跡（以下、制御中心軌跡ＬＴとする）を示している。

符号ＤＴは切削加工の進行方向（所定の方向）を示す。制御中心軌跡ＬＴは、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬが進行方向ＤＴに移動する軌跡に相当する。図２Ａは加工対象物Ｗを右方向に切削加工する状態を示している。図２Ｂは加工対象物Ｗを右下方向に円弧上に切削加工する状態を示している。図２Ｃは加工対象物Ｗを右方向に切削加工し、さらに左下方向に切削加工する状態を示している。

図２Ａに示す符号ＭＶＬ及びＭＶＲは工具径補正値を示している。工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは、制御中心点ＣＬ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。

符号ＳＴは工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとのオフセット量を示している。オフセット量ＳＴは、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離（長さ）に相当する。

図２Ａに示すように、加工対象物Ｗを右方向に切削加工する場合、オフセット量ＳＴは、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの制御中心軌跡ＬＴ上における右方向の距離（長さ）に相当する。図２Ｂに示すように、加工対象物Ｗを右下方向に円弧上に切削加工する場合、オフセット量ＳＴは、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの制御中心軌跡ＬＴ上における右下方向の円弧上の距離（長さ）に相当する。図２Ｃに示すように、加工対象物Ｗを右方向に切削加工し、さらに左下方向に切削加工する場合、オフセット量ＳＴは、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの制御中心軌跡ＬＴ上における右方向の距離（長さ）と左下方向の距離（長さ）とが加算された距離（長さ）に相当する。

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、加工条件ＣＰに工具軌跡制御情報としてオフセット量ＳＴが設定されているか否かを認識する。

加工条件ＣＰにオフセット量ＳＴが設定されていないと認識された場合、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、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとを一致させる工具径補正情報ＴＣを生成する。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。

加工条件ＣＰにオフセット量ＳＴが設定されていると認識された場合、工具径補正量演算部２０１は、認識された工具軌跡ＴＰとノズル軌跡ＮＰと切削加工の進行方向ＤＴとオフセット量ＳＴとに基づいて、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴにオフセット量ＳＴだけ変位させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

加工条件ＣＰにオフセット量ＳＴが設定されている場合、工具径補正情報ＴＣは、ノズル軌跡ＮＰ（ノズル中心点ＣＮを含む）と、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬを含む）と、制御中心軌跡ＬＴと、工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲと、オフセット量ＳＴとを含む。

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、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にオフセット量ＳＴだけ変位させるための工具軌跡制御信号ＴＳを生成する。加工軌跡演算部２０２は、工具軌跡制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、工具軌跡制御信号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と制御中心軌跡ＬＴと工具径補正値ＭＶＬとオフセット量ＳＴ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と制御中心軌跡ＬＴと工具径補正値ＭＶＲとオフセット量ＳＴと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Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３と工具軌跡制御部３００とを制御する。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、ノズル１０６を、ノズル軌跡ＮＰ上を移動させる。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５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅ、図６、図７、及び、図８を用いて、加工対象物Ｗの切削加工方法における工具軌跡ＴＰの実施例１の制御方法について説明する。

図４は工具軌跡ＴＰの制御を開始するときのノズル１０６（具体的にはノズル中心点ＣＮ）の移動速度と工具軌跡ＴＰ（具体的には制御中心点ＣＬ）の移動速度との関係を示している。図４は、縦軸がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）、及び、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の移動速度（相対速度）を示し、横軸が時間軸を示している。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、及び、図５Ｅは、図４に示す各時点ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、及びｔ１４におけるノズル１０６（開口部１０５）と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、及び、図５Ｅは、図２Ａに対応し、加工対象物Ｗを右方向に切削加工する状態を示している。

切削加工機１の加工機本体１００は、駆動制御信号ＣＳに基づいて、図４に示す時点ｔ１０にて工具軌跡ＴＰの制御を開始する。時点ｔ１０では、ノズル１０６、及び、工具軌跡ＴＰは停止した状態である。時点ｔ１０では、図５Ａに示すように、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致した状態である。

切削加工機１は、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に変位するように工具軌跡ＴＰを制御する。切削加工機１は、時点ｔ１０にて制御中心点ＣＬが進行方向ＤＴに第１の加速度ＡＲ１で移動するように工具軌跡ＴＰの制御を開始する。

時点ｔ１０後の時点ｔ１１では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）は第１の加速度ＡＲ１で進行方向ＤＴに移動中であり、ノズル１０６は停止した状態である。時点ｔ１１では、図５Ｂに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２未満（ＤＬ＜１／２×ＳＴ）である。距離ＤＬは、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮに対する制御中心点ＣＬの変位量に相当する。

切削加工機１は、時点ｔ１１後の時点ｔ１２にて、第１の加速度ＡＲ１で移動する工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）を、進行方向ＤＴに所定の速度（一定速度）ＰＳで移動させる。時点ｔ１０から時点ｔ１２までの期間では、ノズル１０６は停止した状態である。切削加工機１は、時点ｔ１２にてノズル中心点ＣＮが進行方向ＤＴに第２の加速度ＡＲ２で移動するようにノズル１０６の移動を開始する。

図４は、進行方向ＤＴにおいて工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の第１の加速度ＡＲ１とノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）の第２の加速度ＡＲ２とが同じ（ＡＲ１＝ＡＲ２）である場合を示している。時点ｔ１２では、図５Ｃに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２（ＤＬ＝１／２×ＳＴ）である。

時点ｔ１２後の時点ｔ１３では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中であり、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）は第２の加速度ＡＲ２で進行方向ＤＴに移動中である。時点ｔ１３では、図５Ｄに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２よりも長く、オフセット量ＳＴよりも短い（１／２×ＳＴ＜ＤＬ＜ＳＴ）。

時点ｔ１３後の時点ｔ１４にて、図５Ｅに示すように、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬはオフセット量ＳＴと一致する。即ち、制御中心点ＣＬは、ノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴにオフセット量ＳＴだけ変位した状態となる。

切削加工機１は、時点ｔ１４にて、第２の加速度ＡＲ２で移動するノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）を、進行方向ＤＴに所定の速度ＰＳで移動させる。時点ｔ１４以降は、切削加工機１は、ノズル１０６と工具軌跡ＴＰとを一定のオフセット量ＳＴを維持して、進行方向ＤＴに同じ速度ＰＳで移動させる。従って、切削加工機１は、時点ｔ１４以降は、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と一定のオフセット量ＳＴを維持した状態で加工対象物Ｗを切削加工する。

図６は工具軌跡ＴＰの制御を終了するときのノズル１０６（具体的にはノズル中心点ＣＮ）の移動速度と工具軌跡ＴＰ（具体的には制御中心点ＣＬ）の移動速度との関係を示している。図６は、縦軸がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）、及び、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の移動速度（相対速度）を示し、横軸が時間軸を示している。図６は図４に対応する。

図５Ｅ、図５Ｄ、図５Ｃ、図５Ｂ、及び、図５Ａは、図６に示す各時点ｔ２０、ｔ２１、ｔ２２、ｔ２３、及びｔ２４におけるノズル１０６（開口部１０５）と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。

図４に示す時点ｔ１４から図６に示す時点ｔ２０までの期間では、図５Ｅに示すように、切削加工機１は、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）とを一定のオフセット量ＳＴを維持して、進行方向ＤＴに同じ速度ＰＳで移動させる。

時点ｔ１４から時点ｔ２０までの期間では、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬがオフセット量ＳＴと一致している。即ち、切削加工機１は、時点ｔ１４から時点ｔ２０までの期間では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と一定のオフセット量ＳＴを維持した状態で加工対象物Ｗを切削加工する。

切削加工機１は、時点ｔ２０にて、所定の速度ＰＳで移動する工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）を、進行方向ＤＴにマイナスの加速度である第３の加速度ＡＲ３で減速させる。時点ｔ２０ではノズル１０６は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中である。

時点ｔ２０後の時点ｔ２１では、ノズル１０６は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中であり、工具軌跡ＴＰは第３の加速度ＡＲ３で進行方向ＤＴに減速中である。時点ｔ２１では、図５Ｄに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２よりも長く、オフセット量ＳＴよりも短い（１／２×ＳＴ＜ＤＬ＜ＳＴ）。

切削加工機１は、時点ｔ２１後の時点ｔ２２にて、第３の加速度ＡＲ３で進行方向ＤＴに減速する工具軌跡ＴＰの移動を停止させる。切削加工機１は、時点ｔ２２にて、レーザビームの振動を停止させ、かつ、加工対象物Ｗへのレーザビームの照射を停止させる。時点ｔ１４から時点ｔ２２までの期間では、ノズル１０６は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動する。切削加工機１は、時点ｔ２２にて、所定の速度ＰＳで移動するノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）を、進行方向ＤＴにマイナスの加速度である第４の加速度ＡＲ４で減速させる。

図６は、進行方向ＤＴにおいて工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の第３の加速度ＡＲ３とノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）の第４の加速度ＡＲ４とが同じである場合を示している。時点ｔ２２では、図５Ｃに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２（ＤＬ＝１／２×ＳＴ）である。

時点ｔ２２後の時点ｔ２３では、ノズル１０６は第４の加速度ＡＲ４で進行方向ＤＴに減速中である。時点ｔ２３では、図５Ｂに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２未満（ＤＬ＜１／２×ＳＴ）である。切削加工機１は、時点ｔ２３後の時点ｔ２４にて、ノズル１０６の移動を停止させ、加工対象物Ｗの切削加工を終了する。時点ｔ２４では、図５Ａに示すように、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致した状態、即ち、初期状態となる。

加工条件ＣＰに工具軌跡の制御中心点とノズルの中心点とのオフセット量ＳＴが設定されている場合、切削加工機１は、工具軌跡ＴＰをオフセット量ＳＴに応じてノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに変位させた状態で、加工対象物Ｗを切削加工する。図７、及び、図８は、加工機本体１００が、ノズル１０６の中心軸に対して工具軌跡ＴＰを切削加工の進行方向に変位させ、加工対象物Ｗを切削加工する状態を示している。図７、及び、図８に示す符号ＣＡは、ノズル中心点ＣＮを通る、ノズル１０６の中心軸（以下、ノズル中心軸ＣＡとする）を示している。

図７、及び、図８において、アシストガス供給装置４００から加工機本体１００へ供給されるアシストガスＡＧは、ノズル１０６の開口部１０５から加工対象物Ｗに吹き付けられる。加工機本体１００は、工具軌跡ＴＰをオフセット量ＳＴに応じてノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに変位させた状態で加工対象物Ｗを切削加工する。そのため、進行方向ＤＴの後方側に生成される溶融物Ｗmeltに作用するアシストガスＡＧの量を増やすことができる。これにより、溶融物Ｗmeltの排出性を向上させることができる。

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｄ、図５Ｅ、図９、及び、図１０を用いて、加工対象物Ｗの切削加工方法における工具軌跡ＴＰの実施例２の制御方法について説明する。

図９は工具軌跡ＴＰの制御を開始するときのノズル１０６（具体的にはノズル中心点ＣＮ）の移動速度と工具軌跡ＴＰ（具体的には制御中心点ＣＬ）の移動速度との関係を示している。図９は、縦軸がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）、及び、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の移動速度（相対速度）を示し、横軸が時間軸を示している。図９は図４に対応する。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｄ、及び、図５Ｅは、図９に示す各時点ｔ３０、ｔ３１、ｔ３３、及びｔ３４におけるノズル１０６（開口部１０５）と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。

切削加工機１は、図９に示す時点ｔ３０にて工具軌跡ＴＰの制御を開始する。時点ｔ３０では、ノズル１０６、及び、工具軌跡ＴＰは停止した状態である。時点ｔ３０では、図５Ａに示すように、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致した状態である。

切削加工機１は、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に変位するように工具軌跡ＴＰを制御する。切削加工機１は、時点ｔ３０にて制御中心点ＣＬが進行方向ＤＴに第５の加速度ＡＲ５で移動するように工具軌跡ＴＰの制御を開始する。切削加工機１は、時点ｔ３０にてノズル中心点ＣＮが切削加工の進行方向ＤＴに第６の加速度ＡＲ６（ＡＲ６＜ＡＲ５）で移動するようにＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動する。

時点ｔ３０後の時点ｔ３１では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）は第５の加速度ＡＲ５で進行方向ＤＴに移動中であり、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）は第６の加速度ＡＲ６で進行方向ＤＴに移動中である。時点ｔ３１では、図５Ｂに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２未満（ＤＬ＜１／２×ＳＴ）である。距離ＤＬは、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮに対する制御中心点ＣＬの変位量に相当する。

切削加工機１は、時点ｔ３１後の時点ｔ３２にて、第５の加速度ＡＲ５で移動する工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）を、進行方向ＤＴに所定の速度（一定速度）ＰＳで移動させる。時点ｔ３２では、ノズル１０６は進行方向ＤＴに第６の加速度ＡＲ６で移動中である。

時点ｔ３２後の時点ｔ３３では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中であり、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）は第６の加速度ＡＲ６で進行方向ＤＴに移動中である。時点ｔ３３では、図５Ｄに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２よりも長く、オフセット量ＳＴよりも短い（１／２×ＳＴ＜ＤＬ＜ＳＴ）。

時点ｔ３３後の時点ｔ３４にて、図５Ｅに示すように、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬはオフセット量ＳＴと一致する。即ち、制御中心点ＣＬは、ノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴにオフセット量ＳＴだけ変位した状態となる。

切削加工機１は、時点ｔ３４にて、第６の加速度ＡＲ６で移動するノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）を、進行方向ＤＴに所定の速度ＰＳで移動させる。時点ｔ３４以降は、切削加工機１は、ノズル１０６と工具軌跡ＴＰとを一定のオフセット量ＳＴを維持して、進行方向ＤＴに同じ速度ＰＳで移動させる。従って、切削加工機１は、時点ｔ３４以降は、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と一定のオフセット量ＳＴを維持した状態で加工対象物Ｗを切削加工する。

図１０は工具軌跡ＴＰの制御を終了するときのノズル１０６（具体的にはノズル中心点ＣＮ）の移動速度と工具軌跡ＴＰ（具体的には制御中心点ＣＬ）の移動速度との関係を示している。図１０は、縦軸がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）、及び、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）の移動速度（相対速度）を示し、横軸が時間軸を示している。図１０は図６または図９に対応する。

図５Ｅ、図５Ｄ、図５Ｂ、及び、図５Ａは、図１０に示す各時点ｔ４０、ｔ４１、ｔ４３、及びｔ４４におけるノズル１０６（開口部１０５）と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。

図９に示す時点ｔ３４から図１０に示す時点ｔ４０までの期間では、図５Ｅに示すように、切削加工機１は、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）とを一定のオフセット量ＳＴを維持して、進行方向ＤＴに同じ速度ＰＳで移動させる。

時点ｔ３４から時点ｔ４０までの期間では、ノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬがオフセット量ＳＴと一致している。即ち、切削加工機１は、時点ｔ３４から時点ｔ４０までの期間では、工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）がノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）と一定のオフセット量ＳＴを維持した状態で加工対象物Ｗを切削加工する。

切削加工機１は、時点ｔ４０にて、所定の速度ＰＳで移動する工具軌跡ＴＰ（制御中心点ＣＬ）を、進行方向ＤＴにマイナスの加速度である第７の加速度ＡＲ７で減速させる。時点ｔ４０ではノズル１０６は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中である。

時点ｔ４０後の時点ｔ４１では、ノズル１０６は所定の速度ＰＳで進行方向ＤＴに移動中であり、工具軌跡ＴＰは第７の加速度ＡＲ７で進行方向ＤＴに減速中である。時点ｔ４１では、図５Ｄに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２よりも長く、オフセット量ＳＴよりも短い（１／２×ＳＴ＜ＤＬ＜ＳＴ）。距離ＤＬは、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮに対する制御中心点ＣＬの変位量に相当する。

切削加工機１は、時点ｔ４１後の時点ｔ４２にて、所定の速度ＰＳで移動するノズル１０６を、進行方向ＤＴにマイナスの加速度である第８の加速度ＡＲ８で減速させる。時点ｔ４２では工具軌跡ＴＰは第７の加速度ＡＲ７で進行方向ＤＴに減速中である。

時点ｔ４２後の時点ｔ４３では、工具軌跡ＴＰは第７の加速度ＡＲ７で進行方向ＤＴに減速中であり、ノズル１０６は第８の加速度ＡＲ８で進行方向ＤＴに減速中である。時点ｔ４３では、図５Ｂに示すように、制御中心軌跡ＬＴ上におけるノズル中心点ＣＮから制御中心点ＣＬまでの距離ＤＬは、オフセット量ＳＴの１／２未満（ＤＬ＜１／２×ＳＴ）である。

時点ｔ４３後の時点ｔ４４では、図５Ａに示すように、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬがノズル中心点ＣＮと一致した状態、即ち、初期状態となる。切削加工機１は、時点ｔ４４にてレーザビームの振動を停止させ、かつ、加工対象物Ｗへのレーザビームの照射を停止させる。切削加工機１は、時点ｔ４４にてノズル１０６の移動を停止させ、加工対象物Ｗの切削加工を終了する。

切削加工機１は、加工条件ＣＰに工具軌跡の制御中心点とノズルの中心点とのオフセット量ＳＴが設定されている場合、切削加工機１は、工具軌跡ＴＰをオフセット量ＳＴに応じてノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに変位させた状態で、加工対象物Ｗを切削加工する。そのため、図７、及び、図８に示すように、切削加工の進行方向ＤＴの後方側に生成される溶融物Ｗmeltに作用するアシストガスＡＧの量を増やすことができる。これにより、溶融物Ｗmeltの排出性を向上させることができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示すフローチャートを用いて、切削加工機１による加工対象物Ｗの切削加工方法の一例を説明する。ＣＡＤ装置２０は、図１１Ａ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Ｓ３にて、加工条件ＣＰとして工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとのオフセット量ＳＴが設定されているか否かを認識する。

加工条件ＣＰとしてオフセット量ＳＴが設定されていないと認識された場合、工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ４にて、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとを一致させる工具径補正情報ＴＣを生成する。加工条件ＣＰとしてオフセット量ＳＴが設定されていると認識された場合、工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ４にて、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬをノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴにオフセット量ＳＴだけ変位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Ｓ４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Ｓ５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、ステップＳ６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、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にオフセット量ＳＴだけ変位させるための工具軌跡制御信号ＴＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、工具軌跡制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。

駆動制御部２０３は、図１１Ｂに示すフローチャートのステップＳ７にて、工具軌跡制御信号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。

ＮＣ装置２００は、ステップＳ８にて、レーザ発振器１０と加工機本体１００とアシストガス供給装置４００とを制御する。これにより、加工機本体１００の加工ユニット１０４は、ノズル１０６の開口部１０５から、アシストガス供給装置４００から供給されるアシストガスＡＧを加工対象物Ｗに吹き付け、かつ、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームを加工対象物Ｗに照射し、かつ、レーザビームを工具軌跡制御部３００により所定の振動パターンで振動させる。

レーザ発振器１０、加工機本体１００、及び、アシストガス供給装置４００における各動作のタイミングは、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいてＮＣ装置２００により制御される。

加工機本体１００は、ステップＳ９にて、ノズル１０６を移動させ、かつ、工具軌跡ＴＰをオフセット量ＳＴに応じてノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに変位させた状態で、加工対象物Ｗを切削加工する。

ＮＣ装置２００は、ステップＳ１０にて、レーザ発振器１０と加工機本体１００とアシストガス供給装置４００とを制御する。加工機本体１００の工具軌跡制御部３００はレーザビームの振動を停止する。レーザ発振器１０はレーザビームの射出を停止する。アシストガス供給装置４００は加工機本体１００へのアシストガスＡＧの供給を停止する。切削加工機１は加工対象物Ｗの切削加工を終了する。

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、工具軌跡の制御中心点とノズル１０６の中心点とのオフセット量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には、工具軌跡ＴＰの制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとを一致させる工具径補正情報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、加工条件ＣＰに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にオフセット量ＳＴだけ変位させる工具径補正情報ＴＣを生成する。

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をオフセット量ＳＴに応じてノズル中心点ＣＮに対して切削加工の進行方向ＤＴに変位させた状態で加工対象物Ｗを切削加工するため、進行方向ＤＴの後方側に生成される溶融物Ｗmeltに作用するアシストガスＡＧの量を増やすことができる。これにより、溶融物Ｗmeltの排出性を向上させることができる。

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２０１８−０４４１１８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 (6)

1. 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と前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて工具軌跡制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
   前記工具軌跡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、
   ノズルが先端に取り付けられ、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、前記切削工具に相当し、かつ、非円形状を有する工具軌跡を制御する工具軌跡制御部と、
   を有し、
   前記加工条件として前記工具軌跡を制御するための基準となる制御中心点と前記ノズルの中心点とのオフセット量が設定されている場合に、
   前記加工軌跡演算部は、前記制御中心点を前記ノズルの中心点に対して所定の方向に前記オフセット量だけ変位させる前記工具軌跡制御信号を生成し、
   前記加工機本体は、前記駆動制御信号に基づいて、前記制御中心点が前記ノズルの中心点に対して前記所定の方向に変位するように前記工具軌跡を制御する
   ことを特徴とする切削加工機。
2. 前記加工機本体は、前記ＮＣ装置により制御され、レーザビームを射出するレーザ発振器をさらに備え、
   前記ノズルは、前記レーザビームを前記加工対象物に照射するための開口部を有し、
   前記工具軌跡制御部は、前記加工ユニットの内部に収容され、前記開口部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ことにより、前記工具軌跡を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の切削加工機。
3. 前記レーザビームによる前記加工対象物の溶融物を排出するアシストガスを前記加工機本体へ供給するアシストガス供給装置をさらに備え、
   前記加工ユニットは、前記ノズルの開口部から前記アシストガスを前記加工対象物に吹き付ける
   ことを特徴とする請求項２に記載の切削加工機。
4. 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工具径補正情報を生成し、
   前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて工具軌跡制御信号を生成し、
   前記工具軌跡制御信号に基づいて駆動制御信号を生成し、
   前記加工条件として、前記加工対象物を切削加工するためのノズルの中心点と、前記切削工具に相当し、かつ、非円形状を有する工具軌跡を制御するための基準となる制御中心点とのオフセット量が設定されている場合に、
   前記制御中心点を前記ノズルの中心点に対して所定の方向に前記オフセット量だけ変位させる前記工具軌跡制御信号を生成し、
   前記駆動制御信号に基づいて、前記制御中心点が前記ノズルの中心点に対して前記所定の方向に変位するように前記工具軌跡を制御する
   ことを特徴とする切削加工方法。
5. 前記ノズルの先端部に形成されている開口部からレーザビームを射出して前記加工対象物に照射し、
   前記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、前記工具軌跡を制御する
   ことを特徴とする請求項４に記載の切削加工方法。
6. 前記加工対象物にアシストガスを吹き付け、前記レーザビームによる前記加工対象物の溶融物を排出する
   ことを特徴とする請求項５に記載の切削加工方法。

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