KR20210073567A

KR20210073567A - 워크의 가공 방법 및 워크의 가공기

Info

Publication number: KR20210073567A
Application number: KR1020217014451A
Authority: KR
Inventors: 고지 즈치야
Original assignee: 시바우라 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2021-06-18
Also published as: CN113227920A; CN113227920B; JP2020184321A; TWI738305B; JP7194707B2; TW202040297A; KR102616092B1

Abstract

워크(5)를 가공하는 공구(3)를 보유 지지하는 공구 보유 지지부(9)와, 워크(5)를 공구(3)로 가공하기 위하여 공구(3)를 이동시키는 이동부(11)와, NC 프로그램에 기초하여, 워크(5)에 대하여 공구(3)를 이동시키도록 이동부(11)를 제어하는 제어부(13)를 갖고, 상기 NC 프로그램에는, 공구(3)의 위치를 산출하기 위한 연산식이 내장되고, 공구(3)의 윤곽 오차에 더해, 절삭 이동 거리와 마모량 및 휨양의 관계에 기초하여 프로그램이 보정되는 워크의 가공기(1)이다.

Description

워크의 가공 방법 및 워크의 가공기

본 발명은 워크의 가공 방법 및 워크의 가공기에 관한 것이며, 특히 공구의 윤곽 보정을 하여 워크를 가공하는 것에 관한 것이다.

종래, NC 프로그램(프로그램)에 의하여 워크(워크)에 대하여 공구(툴)를 상대 이동시키면서 워크에 절삭 가공을 실시하는 워크의 가공기(NC 공작 기계)가 알려져 있다.

종래의 NC 공작 기계에서는, 예를 들어 엔드 밀 등의 공구를 회전시키면서, NC 프로그램에 포함되어 있는 구체적인 숫자(소수 등의 수치)에 따라 공구를 상대 이동시켜 워크의 가공을 행하고 있다. 여기서, 종래의 기술을 나타내는 문헌으로서 특허문헌 1을 예로 든다.

일본 특허 공개 소63-233403호 공보

그런데 공구에는, 그 절삭 거리나 NC 프로그램의 진척률 등에 따라 휨이나 마모가 생긴다. 이 공구의 휨에는, 공구 자신의 휨이나 공구의 베어링의 자세 변화 등이 포함된다. 이 휨이나 마모 등에 의하여 윤곽 오차(이상적인 공구의 윤곽 형상과 실제의 공구의 윤곽 형상의 차)가 생긴다. 초정밀 가공을 하는 공작 기계에서는, 워크의 형상 오차 요인 중의 대다수를 엔드 밀 등의 공구의 윤곽 오차가 차지하고 있다.

그래서, 공구의 윤곽 오차에 따라 공구의 위치를 보정하면서 워크의 가공을 함으로써 워크의 형상 오차를 최대한 작게 하는 것을 생각할 수 있다. 이때, 프로그램에 포함되어 있는 구체적인 숫자에 따라 공구를 상대 이동시키면 프로그램의 구성이 간단해진다.

그러나 구체적인 숫자를 사용하면, 공구를 교환하거나 공구가 마모 및 휨을 생기게 하였을 때 등, 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성해야 한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 공구의 윤곽 오차에 따라 공구의 위치를 보정하면서 워크의 가공을 하는 워크의 가공 방법 및 워크의 가공기에 있어서, 공구를 교환하거나 공구가 마모 및 휨을 생기게 하였을 때 등에 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성하는 것을 불요로 하는 워크의 가공 방법 및 워크의 가공기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 특징은, 공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하는 가공 방법이며, NC 프로그램에, 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하고, 상기 NC 프로그램에 기초하여, 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고, 상기 가공 패스로부터, 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 절삭 이동 거리를 산출하고, 상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량과 휨양을 산출하고, 상기 공구의 윤곽 오차에 더해 마모량과 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하고, 그 보정한 상기 NC 프로그램에 의하여 가공하는 가공 방법이다.

본 발명의 양태는, 상기 가공 방법에 있어서, 상기 NC 프로그램은, 상기 공구의 윤곽 오차에 의한 상기 워크의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 상기 연산식을 사용하여 상기 공구의 위치를 보정하는 가공 방법이다.

본 발명의 다른 양태는, 상기 가공 방법에 있어서, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량과, 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 설정하여, 상기 가공 패스가, 상기 가공의 개시로부터 가공의 종료를 향함에 따라, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 저하시키고, 또한 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 증가시키는 가공 방법이다.

본 발명의 다른 양태는, 상기 가공 방법에 있어서, 상기 마모량은, 가공 전후에 측정한 공구 형상의 변화로부터 구하고, 상기 휨양은, 가공 후에 측정한 워크 형상과, 가공 목표로 하는 형상의 차로부터 절삭 잔여량을 구하고, 절삭 잔여량에서 마모량을 뺀 것이 휨양인 가공 방법이다.

본 발명의 다른 특징은, 공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하는 가공기이며, NC 프로그램에, 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하고, 상기 NC 프로그램에 기초하여, 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고, 상기 가공 패스로부터, 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 절삭 이동 거리를 산출하고, 상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량과 휨양을 산출하고, 상기 공구의 윤곽 오차에 더해 마모량과 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하고, 그 보정한 상기 NC 프로그램에 의하여 가공하는 가공기이다.

본 발명의 다른 특징은, 공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하기 위한 NC 프로그램의 생성 방법이며, 상기 NC 프로그램에, 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하는 스텝과, 상기 연산식에, 가공점의 법선 방향으로 상기 공구의 윤곽 오차를 보정하기 위한 법선 단위 벡터와 변수를 내장하는 스텝과, 상기 NC 프로그램에 기초하여, 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하는 스텝과, 상기 가공 패스로부터, 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 거리인 절삭 이동 거리를 산출하는 스텝과, 상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량 및 휨양을 산출하는 스텝과, 상기 공구의 윤곽 오차에 더해 상기 마모량 및 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하는 스텝을 갖는 NC 프로그램의 생성 방법이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기에 있어서의 워크와 공구를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기와 이 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기에 있어서의 공구의 윤곽 오차를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기에 있어서의 공구의 윤곽 오차를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기에 있어서의 보유 지지필 워크에 대한 공구의 이동 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기의 프로그램에 있어서의, 위치의 보정이 되어 있지 않은 공구의 위치 좌표를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기의 프로그램에 있어서의, 위치의 보정이 된 공구의 위치 좌표를 나타내는 도면이다.
도 8은 보정이 되는 공구의 부위를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에서 나타내는 부위에 있어서의, 위치의 보정이 된 공구의 위치 좌표를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8, 도 9의 양태를 일반화한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기에 있어서의 공구의 마모나 휨을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 공구를 사용하여 가공하는 워크의 표면 형상을 나타내는 도면이다.
도 14는 워크와 공구의 접촉을 나타내는 도면이며, (a)는 가공 방향을 나타내고, (b)는 볼록 형상의 표면을 가공하는 모습을 나타내고, (c)는 오목 형상의 표면을 가공하는 모습을 나타낸다.
도 15는 NC 프로그램의 진척률과 각 영역의 마모량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 공구 선단부의 영역의 절삭 거리를 나타내는 도면이며, (a)는 워크의 표면을 나타내는 도면이고, (b)는 공구에 의한 가공 방향을 나타내는 도면이고, (c)는 공구 선단의 각 영역을 나타내는 도면이고, (d)는 NC 프로그램 진척률과 절삭 이동 거리의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 절삭 이동 거리와 마모량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 절삭 이동 거리와 휨양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 NC 프로그램의 진척률과 각 영역의 휨양의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차와, 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차의 비율을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기의 프로그램에 있어서의, 공구의 좌표를 보정하는 식을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 워크의 가공기의 처리 수순의 다른 실시 형태의 흐름도이다.
도 23은 본 발명에 따른 워크의 가공기의 처리 수순의 다른 실시 형태의 흐름도이다.
도 24는 공구의 베어링의 자세 변화의 모습을 나타내는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기(공작 기계)(1)는, 공구(가공 공구; 예를 들어 볼 엔드 밀)(3)를 사용하여 피가공물로서의 워크(5)를 가공하는 것이며, 도 1이나 도 2에서 나타낸 바와 같이 워크 보유 지지부(7)와 공구 보유 지지부(9)와 이동부(11)와 제어부(13)(제어 장치)를 구비하여 구성되어 있다.

여기서, 공간에 있어서의 소정의 일 방향을 X 방향(X축 방향; 횡 방향)으로 하고, 공간에 있어서의 소정의 다른 일 방향이며 X 방향에 대하여 직교하는 방향을 Y 방향(Y축 방향; 전후 방향)으로 하고, X 방향과 Y 방향에 대하여 직교하는 방향을 Z 방향(Z축 방향; 상하 방향)으로 한다. 또한 이 정의에서는, X 방향과 Y 방향이 수평 방향이고 Z 방향이 상하 방향으로 되지만 이에 한정되는 것은 아니며, X 방향 혹은 Y 방향이 상하 방향으로 되어도 되고, X 방향, Y 방향, Z 방향이 수평 방향이나 상하 방향에 대하여 경사져 있어도 된다.

워크 보유 지지부(7)는 워크(5)를 유지하도록 구성되어 있고, 공구 보유 지지부(9)은 공구(3)를 보유 지지하도록 구성되어 있다. 공구 보유 지지부(9)로 보유 지지되어 있는 보유 지지필 공구(3)(이하, 간단히 「공구(3)」라 함)는, 워크 보유 지지부(7)로 보유 지지되어 있는 보유 지지필 워크(5)(이하, 간단히 「워크(5)」라 함)를 가공(절삭 가공)하도록 되어 있다.

공구(3)로서의 (볼 엔드 밀)은, 외주에 절단 날부가 마련되어 있다. 더 설명하자면, 볼 엔드 밀(3)은, 원기둥형의 기단부(15)(도 1)와 반구형의 선단부(17)를 구비하여 구성되어 있다. 기단부(15)의 외경과 선단부(17)의 직경은 서로가 일치하고 있으며, 기단부(15)의 중심축 C1의 연신 방향의 한쪽 단에 선단부(17)가 들러붙은 형상으로 되어 있다. 또한 선단부(17)의 중심축과 기단부(15)의 중심축 C1은 서로가 일치하고 있다.

여기서, 선단부(17)의 원형의 단부면(기단부(15)의 원형의 단부면에 들러붙어 있는 단부면)의 중심을 선단부(17)의 중심 C2로 한다. 이 중심 C2는 공구(3)의 중심축 C1 상에 존재하고 있다.

볼 엔드 밀(3)의 절단 날은, 선단부(17)의 외주와 기단부(15)의 단부(선단부(17)측의 단부)에 형성되어 있다. 볼 엔드 밀(3)은, 기단부(15)의 다른 쪽 단부가 공구 보유 지지부(9)에 걸림 결합하여 공구 보유 지지부로 보유 지지되도록 되어 있다.

그리고 공구 보유 지지부(9)로 보유 지지되어 있는 공구(3)는, 회전(중심축 C1을 회전 중심으로 하여 자전)함으로써 절단 날로 워크(5)를 절삭 가공하도록 되어 있다.

이동부(11)는, 워크(5)를 보유 지지필 공구(3)로 가공하기 위하여 워크(5)에 대하여 공구(3)를 상대적으로 이동시키도록 구성되어 있다. 또한 공구(3)에 대하여 워크(5)를 이동시켜도 된다.

제어부(13)는, NC 프로그램에 기초하여 이동부(11)를 제어하여 워크(5)에 대하여 공구(3)를 이동시키도록 구성되어 있다.

더 설명하자면, 도 2에서 나타낸 바와 같이 워크(5)의 가공기(1)는, 베드(19)와 테이블(21)과 컬럼(23)과 주축 지지체(25)와 주축 하우징(27)과 스핀들(29)을 구비하여 구성되어 있다.

테이블(21)은, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 개재하여 베드(19)에 지지되어 있으며, 도시하지 않은 리니어 모터 등의 액추에이터에 의하여 X 방향에서 베드(19)에 대하여 상대 이동되도록 되어 있다.

컬럼(23)은 베드(19)에 일체적으로 마련되어 있다. 주축 지지체(25)는, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 개재하여 컬럼(23)에 지지되어 있으며, 도시하지 않은 리니어 모터 등의 액추에이터에 의하여 Y 방향에서 컬럼(23)에 대하여 상대 이동되도록 되어 있다.

주축 하우징(27)은, 도시하지 않은 리니어 가이드 베어링을 개재하여 주축 지지체(25)에 지지되어 있으며, 도시하지 않은 리니어 모터 등의 액추에이터에 의하여 Z 방향에서 주축 지지체(25)에 대하여 상대 이동되도록 되어 있다.

스핀들(29)은 베어링을 개재하여 주축 하우징(27)에 지지되어 있으며, 도시하지 않은 모터 등의 액추에이터에 의하여, 중심축(Z 방향으로 연장되어 있는 공구(3)와 공통의 중심축) C1을 회전 중심으로 하여 주축 하우징(27)에 대하여 회전 가능하게 되어 있다.

스핀들(29)에는 공구 보유 지지부(9)가 마련되어 있고, 테이블(21)의 상면에는 워크 보유 지지부(7)가 마련되어 있다. 이것에 의하여, 워크(5)에 대하여 보유 지지필 공구(3)가 X 방향, Y 방향, Z 방향에서 상대적으로 이동하도록 되어 있다.

NC 프로그램에는, 공구(3)의 위치(워크(5)에 대한 좌표)를 산출하기 위한 연산식(예를 들어 사칙 연산 등을 사용한 수식)이 내장되어 있다. 즉, 보유 지지필 공구(3)가 이동할 때의 위치 좌표는 연산식의 해에 의하여 결정되도록 되어 있다.

또한 NC 프로그램은, 공구(3)의 윤곽 오차에 의한 워크(5)의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 연산식을 사용하여 공구(3)의 위치를 보정하도록 구성되어 있다

공구(3)의 위치의 보정은, 해당 공구(3)의 가공점 T1(상세는 후술함)에 있어서의 가공면에 대한 법선 벡터 V1과, 공구(3)의 윤곽 오차를 사용하여 이루어진다. 이것에 의하여, X 방향, Y 방향, Z 방향 중의 적어도 어느 방향(법선 벡터 V1의 형태로 정해짐)에서 공구(3)의 3차원적인 위치가 보정된다.

여기서는 먼저, 도 2에 나타내는 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 측정되는 윤곽 오차의 보정인 초기 교정 처리(후술하는 도 12의 스텝 S102)에 대하여 설명한다.

공구(3)의 윤곽 오차는, 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여, 워크(5)를 실제로 가공하기 전에 사전에 구해진다. 또한 이하에서는, 「공구 형상 측정 장치(31)」를 사용하여 초기에 공구(3)의 윤곽 오차를 산출하는 처리를 「초기 교정 처리」라 한다.

공구 형상 측정 장치(31)는 워크의 가공기(1)의 소정의 위치에 설치되어 있다. 그리고 보유 지지필 공구(3)의 형상을 공구 형상 측정 장치(31)(레이저나 카메라 등)로 측정 가능한 위치에 보유 지지필 공구(3)를 위치시키고, 보유 지지필 공구(3)를 회전(중심축 C1 둘레에서 자전)시켜 둠으로써, 보유 지지필 공구(3)의 외형을 기상(機上)(워크의 가공기(1)의 기상)에서 측정하도록 되어 있다.

이 측정한 보유 지지필 공구(3)의 외형과, 이상적인 형상의(형상 오차가 없는) 보유 지지필 공구의 외형의 차(공구(3)의 부위마다의 차)를 공구(3)의 「윤곽 오차」로 한다.

도 3의 (a)에 파선으로 나타내는 것은, 이상적인 형상의 공구의 외형 형상이고, 도 3의 (a)에 실선으로 나타내는 것은, 형상 오차가 있는 실제의 공구(3)의 외형 형상이다. 도 3의 (a)에서는, 중심축 C1 둘레에서 공구의 회전을 하고 있지 않다. 또한 도 3의 (a)에 실선으로 나타내는 보유 지지필 공구(3)는 중심축 C1에 대하여 극히 약간 우측에 치우치게 위치하고 있다.

도 3의 (b)에 파선으로 나타내는 것은, 이상적인 형상의 공구의 외형 형상이고, 도 3의 (b)에 실선으로 나타내는 것은, 형상 오차가 있는 실제의 공구(3)(도 3의 (a)에 실선으로 나타낸 공구(3))를 중심축 C1의 둘레에서 회전시켰을 때의 외형 형상이다.

도 3의 (b)에 실선으로 나타내는 공구(3)의 형상은, 당연하게도 중심축 C1에 대하여 선대칭으로 되어 있다. 워크(5)의 가공이 볼 엔드 밀(3)의 선단부(17)에서 된다고 하면, 볼 엔드 밀(3)의 윤곽 오차는, 도 3에서 나타낸 바와 같이 선단부(17)의 1/4의 원호(즉, 각도가 90°인 범위)에서 구하면 되게 된다.

또한 공구 형상 측정 장치로서, 예를 들어 일본 특허 공개 소63-233403호 공보에서 나타내고 있는 것을 예로 들 수 있다.

여기서, 공구(볼 엔드 밀)(3)의 윤곽 오차를, 도 4를 참조하면서 더 상세히 설명한다.

도 4에 2점 쇄선으로 나타내는 반원호형의 것은, 형상 오차가 없는 공구의 외형 형상이다. 도 4에 실선으로 나타내는 것은, 공구 형상 측정 장치(31)로 측정된 공구(3)의 선단부(17)의 외형 형상이다. 또한 도면에서는, 이해를 용이하게 하기 위하여 윤곽 오차를 과장하여 도시하고 있다.

공구(3)의 반구형의 선단부(17)의 중심 C2로부터 공구(3)의, 1/4 원호형의 외형을 향하여 연장되는 복수 개의 반직선 L00 내지 L90을 각도 10° 간격으로 긋는다. 공구(3)의 중심축 C1과 반직선 L00의 교차 각도는 「0°」로 되어 있다. 보유 지지필 공구(3)의 중심축 C1과 반직선 L10의 교차 각도는 「10°」로 되어 있다. 마찬가지로 하여 보유 지지필 공구(3)의 중심축 C1과 반직선 L20 내지 반직선 L90의 교차 각도는 「20°」 내지 「90°」로 되어 있다.

여기서, 반직선 L00과 이상 형상의 공구의 외형의 교점을 교점 Q00a로 한다. 마찬가지로 반직선 L10, L20, ‥L90과 이상 형상의 공구의 외형의 교점을 교점 Q10a, Q20a‥Q90a로 한다. 한편, 반직선 L00, L10, L20, ‥L90과, 공구 형상 측정 장치(31)로 측정한 실제의 공구(3)의 외형의 교점을 교점 Q00b, Q10b, Q20b‥Q90b로 한다.

그리고 각각의 차분을 참조 부호 「#500 내지 #590」으로서 메모리 등에 기억한다. 구체적으로 「#500=Q00b-Q00a」로 하고 「#510=Q10b-Q10a」로 하며, 이하 마찬가지로 하여 「#590=Q90b-Q90a」로 한다.

참조 부호(프로그램 변수 번호로 됨) #500 내지 #590으로 나타내는 치수의 값은, 반직선 L00 내지 L90에 있어서, 이상 형상의 공구의 외형과의 교점 Q00a 내지 Q90a와, 실제의 공구(3)의 외형과의 교점 Q00b 내지 Q90b 사이의 거리이며, 각각의 반직선에 있어서의 공구(3)의 윤곽 오차의 값을 나타내고 있다.

또한 도 4에서는, 공구(3)의 중심축 C1에 대한 반직선 L00 내지 L90의 교차 각도가 10°의 간격으로 구획되어 있음으로써 공구(3)의 윤곽 오차가 10개소에서 구해져서 존재하고 있게 되는데, 교차 각도가 더 미세한 간격(예를 들어 1°의 간격)으로 구획되어 있어도 된다.

즉, 예를 들어 공구(3)의 중심축 C1과의 교차 각도가 「64°」로 되어 있는 반직선 L64의 지점에 있어서의 공구(3)의 윤곽 오차(교점 Q64a와 교점 Q64b 사이의 거리; #564)라는 상태로, 공구(3)의 윤곽 오차가 91개소에서 구해져서 존재하고 있어도 된다.

이들 각 윤곽 오차의 값은, 공구 형상 측정 장치(31)를 사용하여 상술한 「초기 교정 처리」를 실시함으로써, 공구(3)의 윤곽 오차를 나타내는 데이터로서, 공구(3)에 의한 워크(5)의 가공이 되기 전에 미리, 도 2에서 나타내는 PC(33a)의 메모리(PC(33)나 제어부(13)의 메모리(35)여도 됨)에 기억되어 있다. 또한 도 2에 부호 47로 나타내는 것은, 공구(3)의 윤곽 오차를 나타내는 데이터이다.

여기서, 공구(3)의 윤곽 오차에 의한 워크(5)의 가공 정밀도의 악화를 막기 위한 NC 프로그램(유보정 NC 프로그램)에 대하여 설명한다.

도 2에서 나타낸 바와 같이, CAD 데이터(완성품으로서 워크의 형상을 나타내는 데이터)(37)와, CAM(39)로 작성된 가공 패스(공구의 윤곽 오차가 「0」이라고 하는 CAD 데이터에 기초한 NC 프로그램)로부터, 공구(3)의 가공점 T1(도 5 참조)에 있어서의 법선 벡터(단위 법선 벡터) V1을, 예를 들어 PC(33)(PC(33a)여도 됨)에서 구한다.

공구(3)의 반구형의 선단부(17)의 절단 날부가 워크(5)를 절삭 가공하고 있을 때, 공구(3)와 워크(5)의 접촉점이 가공점 T1로 된다.

더 설명하자면, 워크(5)를 공구(3)를 사용하여 소정의 절입량으로 절삭 가공하고 있을 때, 워크(5)에 대하여 공구(3)가 X 방향이나 Y 방향이나 Z 방향으로 이동하고 있는 것인데, 이 가공을 하고 있을 때, 예를 들어 공구(3)가 이 이동 방향의 가장 후단에서 워크(5)에 접해 있는 점(가공 후에 워크의 외형 형상을 정하는 개소)이 가공점 T1로 된다.

가공점 T1을 중심으로 한 가공점 T1의 근방은 곡면이지만, 평면으로 간주할 수 있는 극히 미소한 면이 존재하고 있다고 간주할 수도 있다. 법선 벡터 V1은, 상기 극히 미소한 곡면에 대하여 직교하고 있는 벡터이며, X 방향의 성분과 Y 방향의 성분과 Z 방향의 성분을 구비하고 있다. 또한 법선 벡터 V1은, 이 스칼라양이 「1」로 되어 있다.

즉, 법선 벡터 V1은 단위 벡터이다. 그리고 본 실시 형태에서는, 초기 교정 처리에 의하여 공구(3)의 어긋남양(스칼라양)을 연산한다. 또한 법선 벡터 V1을 연산한다. 그리고 후술하는 바와 같이 법선 벡터 V1을 X 방향, Y 방향, Z 방향의 각각의 방향으로 분해하고, 또한 어긋남양을 승산하여 X 방향, Y 방향, Z 방향의 어긋남양을 연산한다.

워크(5)를 절삭 가공할 때의 보유 지지필 공구(3)의 위치의 보정에 대하여 더 설명한다.

도 5에 나타낸 바와 같이 워크(5)를 절삭 가공할 때, 공구(3)는 X 방향, Y 방향, Z 방향 중의 적어도 어느 방향에서 보유 지지필 워크(5)에 대하여 이동한다. 이때의 공구(3)의 좌표값은, 예를 들어 도 6에서 나타낸 바와 같이 좌표값 f51(X-1.60657 Y-0.42583 Z-1.09809)로부터 좌표값 f52(X-1.62951 Y-0.6141 Z-1.09809)로 소정의 약간의 시간을 들여, 예를 들어 직선적으로 이동한다. 마찬가지로 하여 좌표값 f52로부터 좌표값 f53으로 이동하고, 또한 좌표값 f53으로부터 좌표값 f54로, 좌표값 f54로부터 좌표값 f55로‥‥ 이동한다. 또한 가공점 T1도 당연히 이동한다.

또한 도 6에서 나타내는 것은, 공구(3)의 윤곽 오차에 대한 보정이 되어 있지 않을 때(이상적인 공구로 절삭 가공할 때)의 공구(3)의 좌표값(NC 프로그램의 일부)을 나타내고 있다.

도 7은, 도 6에 나타낸 좌표값 f51 내지 f55에 보정값을 가산한 좌표값 f61 내지 f65를 나타내고 있다. 공구(3)의 윤곽 오차에 대한 보정이 됨으로써, 도 7에서 나타내는 바와 같이 …좌표값 f61, 좌표값 f62, 좌표값 f63, 좌표값 f64, 좌표값 f65…을 이 순으로 공구(3)가 통과하게 된다.

또한 좌표값 f61, 좌표값 f62…은 연산식을 구비하고 있으며, PC(33)에서 작성되어 워크의 가공기(1)의 제어부(13)로 보내진다. 그리고 제어부(13)에서 연산식의 계산이 행해지도록 되어 있다. 또한 PC(33)를 사용하는 일 없이 제어부(13)에서, 연산식을 구비하고 있는 좌표값 f61, 좌표값 f62…가 작성되는 구성이어도 된다.

공구(3)의 윤곽 오차에 대한 보정을 할 때의 보유 지지필 공구(3)의 좌표값을, 좌표값 f61을 예로 들어 설명한다.

좌표값 f61에 있어서의 X 좌표의 「-1.60657」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 보유 지지필 공구(3)의 X 방향의 좌표값이다. 좌표값 f61에 있어서의 「-0.89101」은, 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터 V1의 X 방향 성분이다. 좌표값 f61에 있어서의 「*」는 곱셈 기호(×)이다. 좌표값 f61에 있어서의 참조 부호 「#564」는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다.

좌표값 f61에 있어서의 Y 좌표의 「-0.42583」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 공구(3)의 Y 방향의 좌표값이다. 좌표값 f61에 있어서의 「0.11528」은, 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터 V1의 Y 방향 성분이다. 좌표값 f61에 있어서의 참조 부호 「#564」는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다.

좌표값 f61에 있어서의 Z 좌표의 「-1.09809」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 공구(3)의 Z 방향의 좌표값이다. 좌표값 f61에 있어서의 「-0.4391」은, 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터 V1의 Z 방향 성분이다. 좌표값 f61에 있어서의 참조 부호 「#564」는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 보유 지지필 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다.

또한 좌표값 f61에 있어서의 X 방향 성분과 Y 방향 성분과 Z 방향 성분을 갖는 법선 벡터 V1의 크기는 「1」로 된다. 즉, 「((-0.89101…)²+(0.11528…)²+(-0.4391…)²)^1/2=1」로 된다.

여기서, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 워크(5)의 가공기(1), PC(33), CAM(39)을 구비한 워크의 가공 시스템의 동작에 대하여 설명한다.

초기 상태에서는 공구(3)가 공구 보유 지지부(9)로 보유 지지되어 있고, 워크(5)가 워크 보유 지지부(7)로 보유 지지되어 있으며, 보유 지지필 공구(3)의 윤곽 오차가 측정되고 있다.

상기 초기 상태에서 CAM(39)으로 가공 패스(41)를 작성하고, CAD 데이터(37)와 가공 패스(41)로, PC(33)에 의하여 공구(3)의 윤곽 오차에 기초한 보정이 된 가공 패스(보정필 가공 패스)(43)를 작성하고, 보정필 가공 패스(43)를 워크의 가공기(1)의 제어 장치(제어부(13))로 보낸다.

워크의 가공기(1)는 제어부(13)의 제어 하, 보정필 가공 패스(43)에 기초하여 이동부(11)를 제어하여, 보유 지지필 공구(3)를 회전시키면서 보유 지지필 워크(5)에 대하여 적절히 이동시켜 보유 지지필 워크(5)의 절삭 가공을 행한다.

워크의 가공기(1)에 따르면, NC 프로그램에, 공구(3)의 위치(좌표값)을 산출하기 위한 연산식이 내장되어 있으므로, 공구를 교환하거나 공구가 마모되었을 때 등에 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성할 필요를 없게 할 수 있다.

즉, 구체적인 숫자를 사용하면, 공구를 교환하거나 공구가 마모되거나 하였을 때 등에 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성해야 하지만, 연산식으로 함으로써, 그때그때 변화되는 공구 윤곽 오차에 수시로 대처할 수 있다.

또한 연산식을 사용함으로써, 측정한 공구 윤곽값을 변수로 저장해 두고 가공 시에 계산(연산)이 행해지므로, NC 프로그램을 한 번 작성하면 그 후 줄곧 이용할 수 있다. 또한 NC 프로그램의 연산식의 연산을 제어부(13)에서 행하므로 전용 장치가 불요해진다.

또한 워크의 가공기(1)에 따르면, NC 프로그램이, 공구(3)의 윤곽 오차에 의한 워크(5)의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 연산식을 사용하여 공구(3)의 위치를 보정하도록 구성되어 있으므로, NC 프로그램의 구성을 간소화할 수 있다.

또한 워크의 가공기(1)에 따르면, CAD 데이터(37)와 가공 패스(41)를 사용하여 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터 V1을 구하고, 이 법선 벡터 V1과 가공점 T1에 있어서의 공구(3)의 윤곽 오차를 포함하는 연산식을 사용하여 공구(3)의 위치를 보정하고 있으므로, 보유 지지필 공구(3)의 위치를 확실히 정밀도 높게 보정을 할 수 있다.

그런데 상기 설명에서는, 워크의 가공기(1)에 대한 NC 프로그램의 공급을 외부의 PC(33)로부터 송신으로 행하고 있지만, 워크의 가공기(1)에 대한 NC 프로그램의 공급을 메모리 카드 등의 미디어를 통하여 행해도 된다.

그런데 도 4에서 나타내는 양태에서는, 공구(3)의 윤곽 오차가 1° 단위로 구해져 있다. 즉, 윤곽 오차가 구해져 있는 공구(3)의 부위는 비연속(연속하고 있지 않음), 예를 들어 1°마다의 띄엄띄엄한 상태로 존재하고 있다.

그래서 가공점 T1이, 윤곽 오차가 존재하고 있지 않은 공구(3)의 부위로 되어 있는 경우에는, 가공점 T1을 사이로 하여 서로가 인접해 있는 2개의 부위의 윤곽 오차를 사용하여 가공점 T1의 윤곽 오차를 산출하고, 이 산출한 윤곽 오차를 사용하여 공구(3)의 위치의 보정을 하도록 되어 있다.

상세히 설명하자면, 공구(3)의 윤곽 오차는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 공구(3)의 회전 중심축 C1에 대한 교차 각도를 1°마다의 간격으로 하여 구해져 있다. 그러나 실제로는, 공구(3)의 가공점 T1이, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 예를 들어 63.9°의 각도의 지점으로 되는 사태가 당연히 발생한다.

이 경우, 63.9°의 각도(중도의 각도)의 지점의 공구(3)의 윤곽 오차는, 중도의 각도에 인접해 있는 한쪽 각도 63°의 지점의 공구(3)의 윤곽 오차를 나타내는 참조 부호 「#563」과, 중도의 각도에 인접해 있는 다른 쪽 각도 64°의 지점의 공구(3)의 윤곽 오차를 나타내는 참조 부호 「#564」를 사용하여 구해진다. 이 경우, 한쪽 각도 63°, 다른 쪽 각도 64° 중에서, 상기 중도의 각도 63.9°에 가까운 각도 64°의 지점에 있어서의 윤곽 오차를 나타내는 참조 부호 「#564」를 편중 하여 사용한다.

구체예를 들어 설명하자면, 중도의 각도 63.9°와 한쪽 각도 63°의 제1 차 0.9°를 구하고, 다른 쪽 각도 64°와 중도의 각도 63.9°의 제2 차 0.1°를 구한다.

또한 다른 쪽 각도 64°와 한쪽 각도 63°의 차인 1°에 대한 제1 차 0.9°의 제1 비율인 「0.9」와, 다른 쪽 각도 64°와 한쪽 각도 63°의 차인 1°에 대한 제2 차 0.1°의 제2 비율인 「0.1」을 구한다.

중도의 각도 63.9°의 지점에 있어서의 공구의 윤곽 오차는, 제1 비율 0.9×다른 쪽 각도 64°의 지점의 공구의 윤곽 오차를 나타내는 참조 부호 「#564」와, 제2 비율 0.1×한쪽 각도 63°의 지점의 공구의 윤곽 오차를 나타내는 참조 부호 「#563」의 합으로 구해진다.

중도의 각도 63.9°의 지점의 공구의 윤곽 오차에서 보정을 할 때의 보유 지지필 공구(3)의 좌표값을, 도 9에 나타내는 좌표값 f81을 예로 들어 설명한다.

좌표값 f81에 있어서의 「-1.60657」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 보유 지지필 공구의 X 방향의 좌표값이다. 좌표값 f81에 있어서의 「-0.89101」은, 좌표값 f81의 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터의 X 방향 성분이다.

좌표값 f81에 있어서의 참조 부호 「#563」은, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 보유 지지필 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다. 좌표값 f81에 있어서의 「0.046」은, 상술한 제2 비율 「0.1」에 상당하는 값(비율)이다.

좌표값 f81에 있어서의 참조 부호 「#564」는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 보유 지지필 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다. 좌표값 f81에 있어서의 「0.954」은, 상술한 제1 비율 「0.9」에 상당하는 값(비율)이다.

좌표값 f81에 있어서의 「-0.42583」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 공구(3)의 Y 방향의 좌표값이다. 좌표값 f81에 있어서의 「0.11528」은, 좌표값 f81의 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터의 Y 방향 성분이다.

좌표값 f81에 있어서의 참조 부호 「#563」은, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다. 좌표값 f81에 있어서의 「0.046」은, 상술한 제2 비율 「0.1」에 상당하는 값(비율)이다.

좌표값 f81에 있어서의 참조 부호 「#564」는, 도 4를 사용하여 설명한 바와 같이, 공구(3)의 가공점 T1에 있어서의 윤곽 오차(스칼라양)이다. 좌표값 f81에 있어서의 「0.954」은, 상술한 제1 비율 「0.9」에 상당하는 값(비율)이다.

좌표값 f81에 있어서의 「-1.09809」은, 보정이 되기 전의(윤곽 오차의 보정이 없는) 공구(3)의 Z 방향의 좌표값이다. 좌표값 f81에 있어서의 「-0.4391」은, 좌표값 f81의 가공점 T1에 있어서의 법선 벡터의 Z 방향 성분이다.

좌표값 f82, 좌표값 f83, 좌표값 f84, 좌표값 f85…도 좌표값 f81과 마찬가지로 해석된다.

공구(3)의 윤곽 오차에 대한 보정(중도의 각도의 지점의 공구(3)의 윤곽 오차로 보정)이 됨으로써, 도 9에서 나타낸 바와 같이, …좌표값 f81, 좌표값 f82, 좌표값 f83, 좌표값 f84, 좌표값 f85…를 이 순으로 공구(3)가 통과하여 워크(5)의 절삭 가공이 이루어진다.

또한 도 8, 도 9에서는 구체적인 숫자를 예로 들고 있는데, 도 8에서 나타내는 양태를 일반화하면 도 10의 (a)에서 나타낸 것처럼 되고, 도 9에서 나타내는 양태를 일반화하면 도 10의 (b)에서 나타낸 것처럼 된다.

워크의 가공기(1)에 따르면, 윤곽 오차가 구해져 있는 보유 지지필 공구(3)의 부위가 비연속된 띄엄띄엄한 상태로 존재하고 있고, 가공점 T1이, 윤곽 오차가 존재하고 있지 않은 공구(3)의 부위로 되어 있는 경우가 있다. 이와 같은 경우에도, 가공점 T1을 사이로 하여 서로가 인접해 있는 2개의 부위의 윤곽 오차를 사용하여 가공점 T1의 윤곽 오차를 산출하고, 이 산출한 윤곽 오차를 사용하여 공구(3)의 위치의 보정을 하므로, 피가공면에 있어서의 단차 등의 발생이 방지되어 보다 형상 정밀도가 좋은 워크(5)를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 초기 교정 처리에서는, 공구 형상 측정 장치(31)를 사용하여 공구(3)(보유 지지필 공구)의 윤곽 오차를 연산하여 초기 구성 처리를 실시함으로써 공구(3)의 윤곽 오차를 상쇄하도록 보정하는 처리에 대하여 설명하였다.

다음으로, 상기 초기 교정 처리에 더해, 공구(3)의 마모나 휨에 의하여 생기는 윤곽 오차의 보정 처리에 대하여 설명한다.

본원 발명은, 상술한 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 측정되는 윤곽 오차의 보정에 더해, 공구(3)에 의한 워크(5)의 가공을 개시하고 나서 종료되기까지의 사이의 공구(3)의 마모량 및 휨양을 측정하고, 이 마모량 및 휨양에 기인하여 변화되는 공구(3)의 형상을 고려하여 NC 프로그램을 보정하여 보다 고정밀도의 워크(5)의 가공을 실시한다.

도 11은, 공구(3)의 선단부의 형상을 나타내는 설명도이며, 도 11의 (a)에 나타낸 바와 같이 f0은 이상적인 공구 형상을 나타내고, f1은 실 공구 형상을 나타내고, f2는, 휨양을 합성한 공구 형상을 나타낸다. 도 11의 (b)에 나타낸 바와 같이 사선 부분 R은, 마모에 의한 소실량을 나타낸다. 또한 마모에 의한 소실량 R 및 휨에 의한 변형량 f2의 산출에 대해서는 나중에 상세히 설명한다.

도 11로부터 이해되는 바와 같이, 공구(3)는 가공을 계속함으로써 마모 및 휨에 의하여 형상이 변화된다. 본원 발명에서는, 마모 및 휨에 의한 형상의 변화를 고려하여 NC 프로그램을 보정한다.

마모량의 데이터를 수집하는 처리로서, 공구(3)를 사용하여 실제로 워크(5)를 가공하고, 이 가공 시에 있어서의 마모량을 측정하여 메모리 등에 기억한다.

이 처리에서는, 임의의 가공 처리에 있어서, 공구(3)가 워크(5)의 가공을 개시하고 나서 가공이 종료되기까지의 사이의 가공 패스를 취득한다. 그리고 가공 패스 중에서 공구(3)가 워크(5)와 접촉하고 있는 장소 및 접촉하고 있지 않은 장소를 산출하고, 공구(3)와 워크(5)가 접촉하고 있는 장소에 있어서의 이동 거리를 「절삭 이동 거리」로 한다.

여기서, 도 12에 나타내는 흐름도를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 워크의 가공기의 처리 수순에 대하여 설명한다.

먼저, 도 12의 스텝 S101에 있어서, 시판 중인 CAM에 기초하여, 워크(5)를 가공할 때의 NC 프로그램, 즉, 공구(3)에 의한 가공 패스의 3차원 좌표를 생성한다. 스텝 S102에 있어서, 전술한 초기 교정 처리를 행한다.

스텝 S103에 있어서, NC 프로그램과 가공기의 CAD 데이터를 비교하여 공구(3)의 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리를 산출한다.

여기서, 도 13, 도 14를 참조하여 「절삭 이동 거리」의 산출 방법에 대하여 설명한다. 예를 들어 도 13에 나타낸 바와 같이, 표면이 곡면 형상을 갖는 워크(5)를 공구를 사용하여 절삭하는 경우에는, 도 14의 (a)에 나타낸 바와 같이, 공구(3)를 제1 방향(여기서는 화살표 Y1로 나타내는 방향)을 향하여 이동시키고, 또한 제1 방향에 직교하는 방향으로 슬라이드 이동시키고, 다시 화살표 Y1의 방향으로 이동시켜 절삭하는 처리를 연속적으로 실시한다. 이때, 가공 형상에 따라, 예를 들어 도 14의 (b)에 나타내는 가공점 A, 도 14의 (c)에 나타내는 가공점 B와 같이 가공점에 따라, 공구(3)의 선단부가 워크(5)에 접촉하는 부위를 인식할 수 있다.

즉, 공구(3)에 의한 가공을 개시하고 나서 종료되기까지, 공구(3)가 이동할 때 공구(3)의 선단이 워크(5)와 접촉하여 이동하는 거리, 즉, 절삭 이동 거리를 산출할 수 있다. 또한 접촉, 비접촉의 판단은, 예를 들어 워크(5)의 표면으로부터 공구(3)에 의한 가공의 깊이가 0.5[㎛] 이상인 경우를, 공구(3)와 워크(5)가 접촉하고 있는 것으로 판단한다. 혹은 다른 판단 기준으로서, 공구(3)와 워크(5)의 마무리 형상의 표면의 거리가 일정값 이하인 경우에 공구(3)와 워크(5)가 접촉하고 있는 것으로 판단한다. 그러나 이들에 한정되는 것은 아니다.

스텝 S104에 있어서, 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리마다의 마모량 M을 예측한다. 구체적으로 도 15에 나타낸 그래프를 작성하여 각 영역 R1 내지 R5마다의, 진척률에 따른 마모량 M을 예측한다.

여기서는, 절삭 이동 거리와 공구(3)의 마모량의 관계를 산출하고, 이 관계를 대응 테이블로서 메모리 등에 기억한다. 그리고 실 가공 시에 있어서, 공구(3)가 마모에 의하여 형상 변화된 양을 추정하여 NC 프로그램을 보정한다. 이하에 일례를 들어 상세히 설명한다.

도 16은, 공구(3)를 사용하여 워크(5)를 가공하는 수순, 및 공구(3)의 절삭 이동 거리를 나타내는 설명도이다. 도 16의 (a)는 워크(5)의 형상을 나타내고 있으며, 표면에 평면부 및 곡면부를 갖고 있다. 도 16의 (b)는, 공구(3)에 의하여 워크(5)를 가공할 때의 가공 경로를 나타내는 설명도이다. 도 16의 (b)에 나타낸 바와 같이, 공구(3)를 제1 방향(트래버스 방향)으로 이동시키면서 워크(5)를 가공하고, 또한 제1 방향에 직교하는 제2 방향(픽 피드 방향)으로 슬라이드시키고, 또한 제1 방향으로 이동시키는 동작을 반복하면서 워크(5)를 가공한다.

도 16의 (c)는, 공구(3)의 선단부의 영역을 나타내는 도면, 도 16의 (d)는, NC 프로그램의 진척률[%]과, 공구(3)의 선단부의 각 부위의 절삭 이동 거리의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 16의 (c)에 나타낸 바와 같이, 공구(3)의 축 방향을 「0°」로 하고 공구(3)가 축과 직교하는 방향을 「90°」로 정의하여, 0° 부근을 영역 R1로 하고 90° 부근을 영역 R5로 하여 공구(3)의 선단부를 5개의 영역 R1, R2, R3, R4, R5로 분할한다. 그러면 NC 프로그램의 데이터로부터, 각 영역 R1 내지 R5에 의하여 워크(5)를 절삭하는 거리를 산출할 수 있으며, 예를 들어 도 16의 (d)에 나타내는 그래프처럼 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 5개의 영역 R1 내지 R5로 구분하는 예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 워크(5)의 가공을 실시할 때, NC 프로그램의 진척률에 대한, 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리의 데이터가 얻어진다. 즉, 본 실시 형태에서는, 실제로 워크(5)를 가공할 때의 공구(3)의 가공 패스 중에서, 해당 공구(3)가 워크(5)와 접촉하고 있을 때의 절삭 이동 거리를 산출한다. 이때, CAD 데이터를 참조하여 공구(3)가 워크(5)에 접촉하고 있는 영역 R1 내지 R5를 특정하고, 또한 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 거리를 구한다.

도 17은, 공구(3)를 NC 프로그램에 따라 작동시켜 워크(5)를 가공하였을 때의, 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 마모량 M의 관계를 나타내는 그래프이다.

이 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 마모량 M의 관계는 이하와 같이 구해진다.

먼저, 마모량 M의 데이터를 수집하는 처리로서는, 공구(3)를 사용하여 실제로 워크(5)를 가공하고, 이 가공 시에 있어서의 마모량을 측정하여 메모리 등에 기억한다. 즉, 가공 전후의 공구 형상의 측정 결과를 비교하여 공구(3)의 마모량을 얻는다.

그리고 공구(3)가 워크(5)의 가공을 개시하고 나서 가공이 종료되기까지의 사이의 가공 패스를 취득하고, 그 가공 패스 중에서, 공구(3)가 워크(5)와 접촉하고 있는 장소 및 접촉하고 있지 않은 장소를 산출하고, 공구(3)와 워크(5)가 접촉하고 있는 장소에 있어서의 이동 거리를 「절삭 이동 거리」로 한다.

이와 같이 하여 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 마모량 M의 관계가 얻어진다.

도 17의 그래프로부터 이해되는 바와 같이, 절삭 이동 거리가 일정한 것을 조건으로 하면, 공구(3)의 선단의 「0°」 부근의 영역 R1에서는 마모량이 작고 영역 R2에서는 마모량이 커지고, 또한 영역 R5를 향할수록 마모량이 작아지는 것을 이해할 수 있다. 즉, 대략적으로 말하자면 마모량의 크기는 R2>R3>R4>R5>R1로 되어 있다.

그리고 제어부(13)에서는, 도 16의 (d)에 나타낸 그래프와 도 17에 나타낸 그래프에 기초하여, NC 프로그램의 진척률에 대한 각 영역 R1 내지 R5의 마모량을 추정할 수 있다. 예를 들어 도 15에 나타내는 그래프가 얻어진다.

그리고 도 15에 나타내는 그래프를 참조함으로써, NC 프로그램의 진척률에 대한, 각 영역 R1 내지 R5의 마모량 M을 추정할 수 있다. 이 추정 결과를 사용하여 공구(3)의 형상을 보정함으로써 고정밀도의 가공을 행한다. 상세한 보정 방법은, 전술한 초기 교정 처리에 의한 윤곽 오차를 연산하고, 또한 상술한 마모량 M을 고려하여 NC 프로그램을 보정하면 된다.

구체적으로 공구(3)의 선단 0°로부터 90°까지의 91개의 각도에 대하여 각각 마모량 M을 연산하고, NC 프로그램의 진척률이 100%일 때의 공구(3)의 형상(즉, 마모량 M을 고려한 공구(3)의 형상)을 기준으로 한 윤곽 오차를 참조 부호 「#600 내지 690」으로서 제어부(13)의 메모리에 기억한다. 즉, 「#500 내지 #590」은, 마모량 M을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호이고, 「#600 내지 #690」은, 마모량 M을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호이다.

그리고 가공의 진척률에 따라, 참조 부호 #500 내지 #590 및 참조 부호 #600 내지 #690을 배분하여 보정값을 연산하여 NC 프로그램을 보정한다.

스텝 105에 있어서, 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리마다의 휨양 L을 예측한다. 구체적으로 도 19에 나타낸 그래프를 작성하여 각 영역 R1 내지 R5마다의, 진척률에 따른 휨양 L을 예측한다.

여기서는, 절삭 이동 거리와 공구(3)의 휨양 L의 관계를 산출하고, 이 관계를 대응 테이블로서 메모리 등에 기억한다. 그리고 실 가공 시에 있어서, 공구(3)가 휨에 의하여 형상 변화된 양을 추정하여 NC 프로그램을 보정한다. 이하, 상세히 설명한다.

도 16에는, 공구(3)를 사용하여 워크(5)를 가공하는 수순, 및 공구(3)의 절삭 이동 거리가 나타나 있다.

전술한 바와 같이 NC 프로그램의 데이터로부터, 각 영역 R1 내지 R5에 의하여 워크(5)를 절삭하는 거리를 산출할 수 있으며, 예를 들어 도 16의 (d)에 나타내는 그래프처럼 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 5개의 영역 R1 내지 R5로 구분하는 예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서 워크(5)의 가공을 실시할 때, NC 프로그램의 진척률에 대한, 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리의 데이터가 얻어진다.

도 18은, 공구(3)를 NC 프로그램에 따라 작동시켜 워크(5)를 가공하였을 때의, 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 휨양 L의 관계를 나타내는 그래프이다.

여기서, 이 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 휨양 L의 관계는 이하와 같이 구해진다.

먼저, 공구(3)의 마모량 M의 데이터를 수집한다. 여기서는, 공구(3)를 사용하여 실제로 워크(5)를 가공하고, 이 가공 시에 있어서의 마모량을 측정하여 메모리 등에 기억한다. 즉, 가공 전후의 공구 형상의 측정 결과를 비교하여 공구(3)의 마모량을 얻는다.

다음으로, 가공 후의 워크 형상을 측정하고, 본래 가공할 예정의 형상(CAD 데이터 등)과 비교하여 절삭 잔여량을 얻는다. 즉, 절삭 잔여의 원인은 마모와 휨이므로, 절삭 잔여량이 마모보다 많은 경우에는 그 많은 만큼이 휨으로 된다.

따라서 절삭 잔여량-마모량=휨양의 식으로부터 휨양이 얻어진다.

이와 같이 하여 절삭 이동 거리와 각 영역 R1 내지 R5의 휨양 L의 관계가 얻어진다.

도 18의 그래프로부터 이해되는 바와 같이, 절삭 이동 거리가 일정한 것을 조건으로 하면, 공구(3)의 선단의 「0°」 부근의 영역 R1에서는 휨양 L이 작고 영역 R2에서는 휨양 L이 커지고, 또한 영역 R5을 향할수록 휨양 L이 작아지는 것을 이해할 수 있다. 즉, 대략적으로 말하자면 휨양 L의 크기는 R2>R3>R4>R5>R1로 되어 있다.

그리고 제어부(13)에서는, 도 16의 (d)에 나타낸 그래프와 도 18에 나타낸 그래프에 기초하여, NC 프로그램의 진척률에 대한 각 영역 R1 내지 R5의 휨양 L을 추정할 수 있다. 예를 들어 도 19에 나타내는 그래프가 얻어진다.

그리고 도 19에 나타내는 그래프를 참조함으로써, NC 프로그램의 진척률에 대한, 각 영역 R1 내지 R5의 휨양 L을 추정할 수 있다. 이 추정 결과를 사용하여 공구(3)의 형상을 보정함으로써 고정밀도의 가공을 행한다. 상세한 보정 방법은, 전술한 초기 교정 처리에 의하여 윤곽 오차를 연산하고, 또한 상술한 휨양 L을 고려하여 NC 프로그램을 보정하면 된다.

구체적으로 공구(3)의 선단 0°로부터 90°까지의 91개의 각도에 대하여 각각 휨양 L을 연산하고, NC 프로그램의 진척률이 100%일 때의 공구(3)의 형상(즉, 휨양 L을 고려한 공구(3)의 형상)을 기준으로 한 윤곽 오차를 참조 부호 「#600 내지 690」으로서 제어부(13)의 메모리에 기억한다. 즉, 「#500 내지 #590」은, 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호이고, 「#600 내지 #690」은 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호이다.

도 20은, 0° 로부터 90°까지의 각 각도마다의, 참조 부호 #500과 참조 부호 #600의 배분율을 나타내는 설명도이다. 공구(3)에 의한 가공이 개시되고 나서 종료되기까지의 배분율이 설정되어 있다.

도 20으로부터 이해되는 바와 같이, 가공 개시 전에 있어서는, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #500 내지 #590을 100%, 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #600 내지 #690을 0%로 한다. 그 후, 진척률이 높아짐에 따라 참조 부호 #600 내지 #690의 비율을 증가시키고 참조 부호 #500 내지 #590의 비율을 저하시킨다. 가공 종료 시에 있어서, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #500 내지 #590을 0%, 마모 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #600 내지 #690을 100%로 한다.

예를 들어 전술한 도 9의 (f85)에 기재한 X 성분인 [-1.68077+[-0.90974*[#565*0.227+#566*0.773]]]을 예로 들면, 참조 부호 「#565」를, 「#565」과 「#665」를 소정의 비율로 배분한 수치로 한다. 마찬가지로 참조점 「#566」을, 「#566」과 「#666」을 소정의 비율로 배분한 수치로 한다.

구체적으로 도 9의 (f85)에 나타낸 「#565」를 「(0.667)*(#565)+(0.333)*(#665)」로 한다. 이 경우에는, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #565의 비율은 「0.667」이고, 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #665의 비율은 「0.333」이다.

즉, 각도 65°의 경우에는 도 21의 식에 나타낸 바와 같이 X 좌표를 연산한다. 또한 Y 좌표, Z 좌표는 기재를 생략하고 있지만 X 좌표와 마찬가지의 연산식으로 된다.

마모 및 휨에 의하여 변화된 후의 실제의 공구의 형상은, 가공이 종료되고 측정을 실시하기까지 알 수 없다. 그러나 전술한 도 15 및 도 19에 나타낸 그래프를 참조함으로써 마모량 및 휨양을 추정할 수 있다.

스텝 S106에 있어서, NC 프로그램에, 마모 예측 및 휨 예측을 가한 벡터 연산식을 부가하고, 또한 가공 종료 시점에서의 공구(3)의 각 각도(0° 내지 90°)에 있어서의 총 마모량을 전용 파일 등에 보존한다.

스텝 S107에 있어서, 가공기(1)의 제어부(13)에 NC 프로그램을 읽어들이게 한다.

스텝 S109에 있어서, 스텝 S102의 처리에서 채취한 공구 형상에 기초하여 NC 프로그램의 보정량을 산출하고, 참조 부호(#500 내지 #590)를 제어부(13)의 메모리 등에 세트한다.

스텝 S110에 있어서, 공구(3)의 마모량 및 휨양의 데이터에 기초하여 NC 프로그램의 보정량을 산출하고, 참조 부호(#600 내지 #690)를 제어부(13)의 메모리 등에 세트한다. 그 후, 스텝 S111에 있어서, 공구(3)에 의한 가공을 개시한다.

이렇게 하여, 공구(3)의 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 기초하여 NC 프로그램을 보정하여 공구(3)를 작동시켜 워크(5)의 가공을 실시할 수 있는 것이다.

이와 같이 하여 워크의 가공기에서는, 워크(5)의 가공이 진행됨에 따라 변동되는 공구(3)의 마모량 및 휨양을 미리 측정하여, 절삭 이동 거리에 따른 마모량 및 휨양을 추정한다. 그리고 공구(3)에 의한 워크(5)의 가공이 개시되고 나서 가공이 진척됨에 따라, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 「#500 내지 #590」과, 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 「#600 내지 #690」의 비율을 변화시켜 NC 프로그램을 보정하고 있다. 따라서 공구(3)의 윤곽 오차 및 공구(3)의 마모량에 따른 적절한 NC 프로그램의 보정이 가능해져, 워크(5)를 고정밀도로 가공하는 것이 가능해진다.

또한 참조 부호 #500 내지 #590과, 참조 부호 #600 내지 #690의 비율은, 일례로서 도 20에 나타낸 비율을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 워크(5), 공구(3)의 형상, 상황에 따라 적당한 변경이 가능하다.

그리고, 상기 기재 내용을 워크의 가공 방법으로서 파악해도 된다.

즉, 이 워크의 가공 방법은, 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지 단계와, 상기 워크 보유 지지 단계에서 보유 지지된 보유 지지필 워크를 가공하는 공구를 보유 지지하는 공구 보유 지지 단계와, 상기 보유 지지필 워크를 상기 공구 보유 지지 단계에서 보유 지지된 보유 지지필 공구로 가공한다. 그 때문에, 상기 보유 지지필 워크에 대하여 상기 보유 지지필 공구를 이동시키는 이동 단계를 가지며, 그 이동 단계는, NC 프로그램에 기초하여 상기 보유 지지필 워크에 대하여 상기 보유 지지필 공구를 이동시키는 단계로 된다. 그 때문에, 이 NC 프로그램은, 상기 보유 지지필 공구의 위치를 산출하기 위한 연산식이 내장되어 있는 워크의 가공 방법으로서 파악해도 된다.

상기 워크의 가공 방법에 있어서, 상기 NC 프로그램은, 상기 보유 지지필 공구의 윤곽 오차에 의한 상기 보유 지지필 워크의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 상기 연산식을 사용하여 상기 보유 지지필 공구의 위치를 보정하도록 해도 된다.

또한 상기 워크의 가공 방법에 있어서, 상기 윤곽 오차가 구해져 있는 상기 보유 지지필 공구의 부위는, 비연속된 띄엄띄엄한 상태로 존재하고 있고, 상기 가공점이, 상기 윤곽 오차가 존재하고 있지 않은 상기 보유 지지필 공구의 부위로 되어 있는 경우가 있다. 이 경우에는, 상기 가공점을 사이로 하여 서로가 인접해 있는 2개의 부위의 윤곽 오차를 사용하여 상기 가공점의 윤곽 오차를 산출하고, 이 산출한 윤곽 오차를 사용하여 상기 보유 지지필 공구의 위치의 보정을 하도록 해도 된다.

또한 상기 워크의 가공 방법에 있어서는, 상기 NC 프로그램에 기초하여, 상기 보유 지지필 공구가 상기 워크의 가공을 개시하고 나서 가공이 종료되기까지의 사이에, 상기 워크에 대하여 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고, 상기 보유 지지필 공구에 있어서의 각 부위가, 상기 워크를 절삭하는 거리인 절삭 이동 거리를 산출하고, 또한 상기 보유 지지필 공구에 의한 가공이 종료되었을 때의 상기 각 부위의 마모량 및 휨양에 따라, 상기 각 부위마다의 절삭 이동 거리와 마모량 및 휨양의 관계를 취득하고, 상기 보유 지지필 공구의 윤곽 오차에 더해, 상기 절삭 이동 거리와 마모량 및 휨양의 관계에 기초하여 상기 NC 프로그램을 보정하도록 해도 된다.

또한 상기 워크의 가공 방법에 있어서, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량과, 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 설정하여, 상기 가공 패스가, 상기 가공의 개시로부터 가공의 종료를 향함에 따라, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 저하시키고, 또한 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 증가시키도록 해도 된다.

또한 상기 기재 내용을 프로그램(NC 프로그램; 워크의 가공 프로그램)으로서 파악해도 된다.

즉, 워크 보유 지지부로 보유 지지되어 있는 보유 지지필 워크를, 공구 보유 지지부로 보유 지지되어 있는 보유 지지필 공구로 가공하기 위하여, 상기 보유 지지필 워크에 대하여 상기 보유 지지필 공구를 이동시키는 이동 수순을 워크의 가공기에 실행시키기 위한 프로그램이며, 상기 프로그램에는, 상기 보유 지지필 공구의 위치를 산출하기 위한 연산식이 내장되어 있는 프로그램으로서 파악해도 된다.

상기 프로그램에 있어서, 상기 보유 지지필 공구의 윤곽 오차에 의한 상기 보유 지지필 워크의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 상기 연산식을 사용하여 상기 보유 지지필 공구의 위치를 보정하도록 해도 된다.

또한 상기 프로그램에 있어서, 상기 윤곽 오차가 구해져 있는 상기 보유 지지필 공구의 부위는, 비연속된 띄엄띄엄한 상태로 존재하고 있고, 상기 가공점이, 상기 윤곽 오차가 존재하고 있지 않은 상기 보유 지지필 공구의 부위로 되어 있는 경우에는, 상기 가공점을 사이로 하여 서로가 인접해 있는 2개의 부위의 윤곽 오차를 사용하여 상기 가공점의 윤곽 오차를 산출하고, 이 산출한 윤곽 오차를 사용하여 상기 보유 지지필 공구의 위치의 보정을 하도록 해도 된다.

또한 상기 프로그램에 있어서, NC 프로그램에 기초하여, 상기 보유 지지필 공구가 상기 워크의 가공을 개시하고 나서 가공이 종료되기까지의 사이에, 상기 워크에 대하여 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고, 상기 보유 지지필 공구에 있어서의 각 부위가, 상기 워크를 절삭하는 거리인 절삭 이동 거리를 산출하고, 또한 상기 보유 지지필 공구에 의한 가공이 종료되었을 때의 상기 각 부위의 마모량 및 휨양에 따라, 상기 각 부위마다의 절삭 이동 거리와 마모량 및 휨양의 관계를 취득하고, 상기 보유 지지필 공구의 윤곽 오차에 더해, 상기 절삭 이동 거리와 마모량 및 휨양의 관계에 기초하여 상기 NC 프로그램을 보정하도록 해도 된다.

또한 상기 프로그램에 있어서, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량과, 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 설정하여, 상기 가공 패스가, 상기 가공의 개시로부터 가공의 종료를 향함에 따라, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 저하시키고, 또한 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 증가시키도록 해도 된다.

다음으로, 도 22 및 도 23에 나타내는 흐름도를 참조하여, 본 발명에 따른 워크의 가공기의 처리 수순의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 이 다른 실시 형태에서는, 샘플 가공으로부터 본 가공에 이르기까지의 가공기의 처리 수순을 설명한다.

도 22 및 도 23은, 본 발명에 따른 워크의 가공기의 처리 수순의 다른 실시 형태의 흐름도이다.

먼저, 도 22의 스텝 S201에 있어서, CAM(39)에 의하여, 워크(5)를 샘플 가공할 때의 NC 프로그램, 즉, 공구(3)에 의한 가공 패스의 3차원 좌표가 생성된다. 스텝 S202에 있어서, 전술한 초기 교정 처리를 위하여 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 보유 지지필 공구(3)의 형상이 측정된다.

다음으로, 스텝 203에 있어서, PC(33)에 의하여 샘플 가공용 NC 프로그램에, 공구(3)의 형상을 고려한 벡터 연산식이 부가된다. 즉, 예를 들어 도 21에 나타낸 바 같이, 공구(3)의 좌표를 보정하기 위한 연산식이 NC 프로그램에 내장된다.

이와 같이 NC 프로그램에, 공구(3)의 위치(좌표값)을 보정하기 위한 연산식이 내장되어 있으므로, 공구를 교환하거나 공구가 마모되었을 때 등에 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성할 필요를 없게 할 수 있다.

또한 이 연산식을 사용함으로써, 측정한 공구의 윤곽값을 변수로 저장해 두고 가공 시에 계산(연산)이 행해지므로, NC 프로그램을 한 번 작성하면 그 후 줄곧 이용할 수 있다. 또한 NC 프로그램의 연산식의 연산을 제어부(13)에서 행하므로 전용 장치가 불요해진다.

다음으로, 스텝 204에 있어서, 제어부(13)에 의하여 샘플 가공용 NC 프로그램이 읽어들여지고, 스텝 205에 있어서, PC(33)에 의하여, 상기 스텝(202)에 있어서 채취된 공구 형상에 기초하여, NC 프로그램에 있어서의 공구 형상 보정량이 산출되어 제어부(13)의 메모리 등에 연산 변수로서 세트된다.

다음으로, 스텝 206에 있어서, 가공기(1)에 의하여 워크로서 워크(5)의 샘플 가공이 행해지고, 스텝 207에 있어서, 상기 샘플 가공의 1공정째가 종료된 시점에서 가공이 중단되고, 스텝 208에 있어서, 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 가공기(1) 상의 공구(3)의 형상이 측정되고, 스텝 209에 있어서, 워크(5)의 형상이 측정된다.

다음으로, 스텝 210에 있어서, PC(33)에 의하여 NC 프로그램과 가공기(1)의 CAD 데이터가 비교되어 공구(3)의 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리가 산출된다. 즉, 공구 각도마다의 절삭 이동 거리가 산출된다.

다음으로, 스텝 S211에 있어서, PC(33)에 의하여, 상기 스텝 208에 있어서 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 측정된 공구(3)의 형상으로부터 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리마다의 마모량 M이 산출된다. 즉, 공구 각도마다의 절삭 이동 거리마다의 마모량 M이 산출된다.

구체적으로는, 도 15에 나타낸 그래프를 작성하여 각 영역 R1 내지 R5마다의, 진척률에 따른 마모량 M이 산출되어 PC(33)에 기억된다.

여기서는, 절삭 이동 거리와 공구(3)의 마모량의 관계를 산출하고, 이 관계를 대응 테이블로서 PC(33)의 메모리 등에 기억한다. 그리고 실 가공 시에 있어서, 공구(3)가 마모에 의하여 형상 변화된 양을 추정하여 NC 프로그램을 보정한다. 이하에 일례를 들어 상세히 설명한다.

도 16의 (c)는, 공구(3)의 선단부의 영역을 나타내는 도면, 도 16의 (d)는, NC 프로그램의 진척률[%]과, 공구(3)의 선단부 각 부위의 절삭 이동 거리의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 17의 그래프로부터 이해되는 바와 같이, 절삭 이동 거리가 일정한 것을 조건으로 하면, 공구(3)의 선단의 「0°」 부근의 영역 R1에서는 마모량이 작고 영역 R2에서는 마모량이 커지고, 또한 영역 R5을 향할수록 마모량이 작아지는 것을 이해할 수 있다. 즉, 대략적으로 말하자면 마모량의 크기는 R2>R3>R4>R5>R1로 되어 있다.

그리고 PC(33)에서는, 도 16의 (d)에 나타낸 그래프와 도 17에 나타낸 그래프에 기초하여, NC 프로그램의 진척률에 대한 각 영역 R1 내지 R5의 마모량을 추정할 수 있다. 예를 들어 도 15에 나타내는 그래프가 얻어진다.

그리고 도 15에 나타내는 그래프를 참조함으로써, PC(33)에서는, NC 프로그램의 진척률에 대한, 각 영역 R1 내지 R5의 마모량 M을 산출할 수 있다. 이 산출 결과를 사용하여 공구(3)의 형상을 보정함으로써 고정밀도의 가공을 행한다. 상세한 보정 방법은, 전술한 초기 교정 처리에 의한 윤곽 오차를 연산하고, 또한 상술한 마모량 M을 고려하여 NC 프로그램을 보정하면 된다.

구체적으로는, 공구(3)의 선단 0°로부터 90°까지의 91개의 각도에 대하여 각각 마모량 M을 연산하고, NC 프로그램의 진척률이 100%일 때의 공구(3)의 형상(즉, 마모량 M을 고려한 공구(3)의 형상)을 기준으로 한 윤곽 오차를 참조 부호 「#600 내지 690」으로서 제어부(13)의 메모리에 기억한다. 즉, 「#500 내지 #590」은, 마모량 M을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호이고, 「#600 내지 #690」은 마모량 M을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호이다.

그리고 PC(33)에 의하여, 가공의 진척률에 따라, 참조 부호 #500 내지 #590 및 참조 부호 #600 내지 #690을 배분하여 보정값이 연산되어 NC 프로그램이 보정된다.

다음으로, 스텝 S212에 있어서, PC(33)에 의하여, 각 영역 R1 내지 R5의 절삭 이동 거리마다의 휨양 L이 산출된다. 즉, 공구 각도마다의 휨양 L과 절삭 이동 거리의 대응 관계가 산출된다.

구체적으로는, 도 19에 나타낸 그래프를 작성하여 각 영역 R1 내지 R5마다의, 진척률에 따른 휨양 L이 산출되어 PC(33)에 기억된다.

구체적으로 공구(3)의 선단 0°로부터 90°까지의 91개의 각도에 대하여 각각 휨양 L을 연산하고, NC 프로그램의 진척률이 100%일 때의 공구(3)의 형상(즉, 휨양 L을 고려한 공구(3)의 형상)을 기준으로 한 윤곽 오차를 참조 부호 「#600 내지 690」으로서 제어부(13)의 메모리에 기억한다. 즉, 「#500 내지 #590」은, 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호이고, 「#600 내지 #690」은, 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호이다.

도 20으로부터 이해되는 바와 같이, 가공 개시 전에 있어서는, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #500 내지 #590을 100%, 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #600 내지 #690을 0%로 한다. 그 후, 진척률이 높아짐에 따라 참조 부호 #600 내지 #690의 비율을 증가시키고 참조 부호 #500 내지 #590의 비율을 저하시킨다. 가공 종료 시에 있어서, 마모량 M 및 휨양 L을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #500 내지 #590을 0%, 마모량 M 및 휨양 L을 고려한 윤곽 오차에 의한 참조 부호 #600 내지 #690을 100%로 한다.

마모 및 휨에 의하여 변화된 후의 실제의 공구의 형상은, 가공이 종료되고 측정을 실시하기까지 알 수 없다. 그러나 전술한 도 15 및 도 19에 나타낸 그래프를 참조함으로써 마모량 및 휨양을 산출할 수 있다.

그리고 스텝 S213에 있어서, PC(33)에 의하여, 가공 종료 시점에서의 공구(3)의 각 각도(0° 내지 90°)에 있어서의 휨양 L과 마모량 M과 절삭 이동 거리의 대응 관계가 기억된다.

그리고 총 마모량 및 총 휨양이 PC(33)에 의하여 가공기(1)의 제어부(13)에 읽어들여진다. 또한 가공 종료 시점에서의 공구(3)의 각 각도(0° 내지 90°)에 있어서의 총 마모량 및 총 휨양을 전용 파일 등에 보존해도 된다.

다음으로, 스텝 214에 있어서, PC(33)에 의하여, 모든 샘플 가공 공정이 종료되었는지 여부가 판정되어, 모든 샘플 가공 공정이 종료되어 있지 않은 경우, 모든 샘플 가공 공정이 종료되기까지 상기 스텝 206 내지 213이 반복된다.

그리고 상기 스텝 214에 있어서 모든 샘플 가공 공정이 종료되었다고 판정된 경우, 도 23의 스텝 215에 있어서, PC(33)에 의하여, 모든 샘플 가공 공정이 종료된 시점에 있어서의 공구 각도마다의 마모량과 절삭 이동 거리의 대응 그래프 데이터가 작성되어 PC(33)의 메모리 등에 기억되고, 스텝(216)에 있어서, PC(33)에 의하여, 모든 샘플 가공 공정이 종료된 시점에 있어서의 공구 각도마다의 휨양과 절삭 이동 거리의 대응 그래프 데이터가 작성되어 PC(33)의 메모리 등에 기억된다.

다음으로, 스텝 S217에 있어서, CAM(39)에 의하여, 워크(5)를 본 가공할 때의 패스인 NC 프로그램이 생성되고, 스텝 S218에 있어서, PC(33)에 의하여, 공구 형상 측정 장치(31)에 의하여 본 가공에 있어서의 보유 지지필 공구(3)의 형상이 측정된다.

그리고 스텝 S219에 있어서, PC(33)에 의하여 본 가공용 NC 프로그램과 CAD 데이터가 비교되어 공구 각도마다의 절삭 이동 거리가 산출되고, 스텝 220에 있어서, PC(33)에 의하여 공구 각도마다의 마모량이 예측되고, 스텝 221에 있어서, PC(33)에 의하여 공구 각도마다의 휨양이 예측된다.

다음으로, 스텝 S222에 있어서, PC(33)에 의하여 본 가공용 NC 프로그램에, 공구 형상, 마모량, 휨양을 고려한 벡터 연산식이 부가되고, 스텝 223에 있어서, PC(33)에 의하여 본 가공용 NC 프로그램이 가공기(1)의 제어부(13)에 읽어들여지고, 스텝 224에 있어서, PC(33)에 의하여 공구 형상, 마모량, 휨양에 의한 보정량이 산출되고, 가공기(1)의 제어부(13)에 있어서의 연산식의 연산 변수로 세트된다. 또한 상기 스텝 217 내지 224의 처리 내용은 샘플 가공의 경우와 마찬가지이다.

그리고 스텝 S225에 있어서, 상기 본 가공용 NC 프로그램에 의한 제어부(13)의 제어에 기초하여 가공기(1)에 의하여 워크의 본 가공이 개시되고, 스텝 226에 있어서, 연속되는 다른 본 가공이 있는지 여부가 판정되어, 연속되는 다른 본 가공이 있는 경우, 스텝 217로 되돌아가고, 연속되는 다른 본 가공이 없는 경우에는 처리를 종료한다.

또한 공구의 휨으로는, 공구 자신의 휨 외에 공구의 베어링의 자세 변화를 생각할 수 있다.

도 24는, 공구의 베어링의 자세 변화의 모습을 나타내는 개략도이다.

도 24에 나타낸 바와 같이, 공구(3)를 설치한 베어링(3a)을 공기 정압에 의하여 공구 보유 지지 부재(3b) 내에 보유 지지하는 경우에, 그 공구 보유 지지 부재(3b) 내에 있어서 베어링(3a)이 자세 변화를 일으켜 버리는 경우가 있다.

도 24에 있어서, 베어링(3a)의 정상적인 상태는 점선으로 나타내고, 베어링(3a)이 자세 변화를 일으킨 상태는 실선으로 나타내고 있다.

이와 같이 공구 보유 지지 부재(3b) 내에 있어서 베어링(3a)이 자세 변화를 일으킨 경우에도, 전술한 본원 발명에 의한 도 12 혹은 도 2 2, 23에 나타낸 처리 수순을 적용하여 윤곽 오차를 보정한 워크(5)의 가공을 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 공구의 윤곽 오차에 따라 공구의 위치를 보정하면서 워크의 가공을 하는 워크의 가공 방법 및 워크의 가공기에 있어서, 공구를 교환하거나 공구가 마모되거나 휘거나 하였을 때 등에 그때마다 NC 프로그램을 다시 작성할 필요를 없게 할 수 있다.

Claims

공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하는 가공 방법이며,
NC 프로그램에 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하고,
상기 NC 프로그램에 기초하여 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고,
상기 가공 패스로부터 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 절삭 이동 거리를 산출하고,
상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량과 휨양을 산출하고,
상기 공구의 윤곽 오차에 더해 마모량과 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하고,
그 보정한 상기 NC 프로그램에 의하여 가공하는, 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 NC 프로그램은, 상기 공구의 윤곽 오차에 의한 상기 워크의 가공 오차의 발생을 억제하기 위하여 상기 연산식을 사용하여 상기 공구의 위치를 보정하는, 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량과, 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 설정하여, 상기 가공 패스가, 상기 가공의 개시로부터 가공의 종료를 향함에 따라, 상기 마모량 및 휨양을 고려하지 않는 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 저하시키고, 또한 상기 마모량 및 휨양을 고려한 윤곽 오차에 의한 보정량의 비율을 증가시키는, 가공 방법.
제1항에 있어서,
상기 마모량은, 가공 전후에 측정한 공구 형상의 변화로부터 구하고,
상기 휨양은, 가공 후에 측정한 워크 형상과, 가공 목표로 하는 형상의 차로부터 절삭 잔여량을 구하고, 절삭 잔여량에서 마모량을 뺀 것이 휨양인, 가공 방법.
공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하는 가공기이며,
NC 프로그램에 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하고,
상기 NC 프로그램에 기초하여 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하고,
상기 가공 패스로부터 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 절삭 이동 거리를 산출하고,
상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량과 휨양을 산출하고,
상기 공구의 윤곽 오차에 더해 마모량과 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하고,
그 보정한 상기 NC 프로그램에 의하여 가공하는, 가공기.
공구에 의하여 워크를 원하는 형상으로 가공하기 위한 NC 프로그램의 생성 방법이며,
상기 NC 프로그램에, 상기 공구의 위치를 보정하기 위한 연산식을 내장하는 스텝과,
상기 연산식에, 가공점의 법선 방향으로 상기 공구의 윤곽 오차를 보정하기 위한 법선 단위 벡터와 변수를 내장하는 스텝과,
상기 NC 프로그램에 기초하여 상기 공구가 이동하는 경로인 가공 패스를 연산하는 스텝과,
상기 가공 패스로부터 상기 공구의 각 부위가 상기 워크를 절삭하는 거리인 절삭 이동 거리를 산출하는 스텝과,
상기 절삭 이동 거리로부터 상기 공구의 각 부위의 마모량 및 휨양을 산출하는 스텝과,
상기 공구의 윤곽 오차에 더해 상기 마모량 및 휨양에 의하여 상기 NC 프로그램을 보정하는 스텝을 갖는, NC 프로그램의 생성 방법.