TWI717733B - 被加工物的加工方法及被加工物的加工機 - Google Patents

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Abstract

利用工具對被加工物加工的方法,是藉由以下所形成:保持前述被加工物,保持前述工具,依循含有「用來算出前述所保持之工具的位置的演算式」之NC程式的控制,相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持的工具。

Description

被加工物的加工方法及被加工物的加工機
本發明關於被加工物的加工方法及被加工物的加工機,特別是有關修正工具的輪廓並對被加工物加工的發明。
傳統以來,藉由NC程式(Numerical Control program;數值控制程式,以下有時簡稱為程式),使工具(tool)對被加工物(工件)形成相對移動,而對被加工物實施切削加工之被加工物的加工機(NC工具機),已為大眾所知悉。 傳統的NC工具機,譬如使端銑刀(end mill)等工具轉動,並對應NC程式所含有的具體數字(小數等的數值),使工具形成相對移動而執行被加工物的加工。在本案中,舉出專利文獻1作為表示傳統技術的文獻。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 日本特開第S63-233403號公報
然而,工具存在輪廓誤差(理想的工具的輪廓形狀、與實際的工具的輪廓形狀之間的差異)。執行超精密加工的工具機,端銑刀等工具的輪廓誤差佔了被加工物之形狀誤差要因中絕大多數。 有鑑於此,考慮藉由對應於工具的輪廓誤差修正工具的位置而執行被加工物的加工,而極力縮小被加工物的形狀誤差。此時,倘若藉由程式所含有的具體數字使工具形成相對移動,程式的構成變得簡單。 但是,卻存在以下的問題:一旦使用具體的數字,當更換工具、或者工具已磨耗等時,每次必須重建NC程式。 本發明是有鑑於上述問題點所研發的發明,其目的是提供一種:在對應於工具的輪廓誤差修正工具的位置並執行被加工物的加工之被加工物的加工機、被加工物的加工方法及程式中,當更換工具、或工具已磨耗等時,不需每次重建NC程式之被加工物的加工方法的被加工物的加工機。 根據其中一個特徵,藉由工具加工被加工物的方法,是由以下方式形成:保持前述被加工物,並保持前述工具,依循含有「用來算出前述所保持之工具的位置的演算式」的NC程式的控制,相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持的工具。 根據其它的特徵,藉由工具加工被加工物的裝置具備:保持部,用來保持前述被加工物;和工具保持部,用來保持前述工具;及移動部,由含有「用來算出前述所保持之工具的位置的演算式」的NC程式所控制,相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持的工具。
以下,參考圖面說明本發明之幾個例示性的實施形態。 本發明之實施形態的被加工物的加工機(工具機)1,是使用工具(加工工具,譬如球形端銑刀(ball end mill))3對被加工物(工件)5進行加工的機器,如第1圖和第17圖所示,具備被加工物保持部7、工具保持部9、移動部11及控制部13(控制裝置)。 在本文中,將空間中特定的一個方向設為X方向(X軸方向;橫方向),將空間中特定的另一個方向,亦即對X方向形成正交的方向設為Y方向(Y軸方向;前後方向),將對X方向與Y方向形成正交的方向設為Z方向(Z軸方向;上下方向)。雖然在該定義中,X方向及Y方向為水平方向,而Z方向為上下方向,但是本發明並不侷限於此,X方向或者Y方向也可以成為上下方向,X方向、Y方向、Z方向也可以對水平方向和上下方向形成傾斜。 被加工物保持部7,構成保持被加工物5,工具保持部9,構成保持工具3。在工具保持部9受到保持之所保持的工具3(以下,簡稱為「工具3」),形成對在被加工保持部7受到保持之所保持的被加工物5(以下,簡稱為「被加工物5」)進行加工。 作為工具3的球形端銑刀,在外周設有切刃部。更進一步說明,球形端銑刀3具備:圓柱狀的基端部15(第1圖)、半球狀的前端部17。基端部15的外徑與前端部17的直徑彼此一致,形成前端部17接合於基端部15之中心軸C1的延伸方向的其中一端的形狀。前端部17的中心軸與基端部15的中心軸C1彼此形成一致。 在本文中,將前端部17之圓形端面(接合於基端部15之圓形端面的端面)的中心,設為前端部17的中心C2。該中心C2,存在工具3的中心軸C1上。 球形端銑刀3的切刃(cutting edge),形成於前端部17的外周與基端部15的端部(前端部17側的端部)。球形端銑刀3形成:基端部15另一側的端部卡合於工具保持部9,而由工具保持部所保持。 然後,在工具保持部9受到保持的工具3形成:藉由轉動(將中心軸C1作為轉動中心而自轉),以切刃對被加工物5進行切削加工。 移動部11,為了利用所保持的工具3對被加工物5加工,而構成使工具3對被加工物5形成相對移動。亦即,可構成「工具3對被加工物5形成相對移動」,亦可構成「被加工物5對工具3形成相對移動」。 控制部13,譬如是至少具備「如同中央處理單元(CPU)的處理器」與「如同半導體記憶體35的記憶裝置」之一般用途的電腦。控制部13,是透過無線或者有線的通訊路徑12而連接於移動部11,此外,內含預先安裝(pre-install)或者事後安裝(Post-install)之後述的NC程式。控制部13,透過通訊路徑12依循NC程式的控制對移動部11進行控制,藉此相對於被加工物5使工具3移動。 更進一步說明,如第17圖所示,被加工物5的加工機1具備:底座19、工作台21、機柱23、主軸支承體25、主軸框體27及心軸29。 工作台21,透過圖面中未顯示的線性導引軸承(linear guide bearing)由底座19所支承,而形成藉由圖面中未顯示之線性馬達等的致動器,在X方向上對底座19形成相對性移動(移動和定位)。 機柱23一體地設於底座19。主軸支承體25,透過圖面中未顯示的線性導引軸承由機柱23所支承,而形成藉由圖面中未顯示之線性馬達等的致動器,在Y方向上對機柱23形成相對移動。 主軸框體27,透過圖面中未顯示的線性導引軸承由主軸支承體25所支承,而形成藉由圖面中未顯示之線性馬達等的致動器,在Z方向上對主軸支承體25形成相對移動。 心軸29,透過軸承由主軸框體27所支承,而形成藉由圖面中未顯示之線性馬達等的致動器,以中心軸(與延伸於Z方向的工具3共同的中心軸)C1作為轉動中心,對主軸框體27形成自由轉動。 在心軸29設有工具保持部9,在工作台21的上表面設有被加工物保持部7。藉此形成:相對於被加工物5,所保持的工具3在X方向、Y方向、Z方向上形成相對性移動。 NC程式包含:用來求出工具3的位置(對被加工物5的座標)的演算式(譬如,採用四則運算等的數學公式)。亦即,所保持的工具3移動時的位置座標,是根據演算式的解(solution)所決定。 此外,NC程式,為了抑制因工具3的輪廓誤差而產生的被加工物5的加工誤差,而構成使用演算式修正工具3的位置。 工具3之位置的修正,是採用:該工具3的加工點T1 (詳細後述)中,對加工面的法線向量(normal vector)V1、及與工具3間之輪廓誤差。如此一來,在X方向、Y方向、Z方向中的至少任一個方向(由法線向量V1的形態決定),修正工具3的三維位置(three-dimensional position)。 更進一步地說明,工具3的輪廓誤差,是在對被加工物5實際加工之前,藉由第17圖所示的工具形狀測量裝置31所預先求出。 工具形狀測量裝置31,設置於被加工物之加工機1的特定位置。然後,使所保持的工具3位在「能以工具形狀測量裝置31(雷射和相機等)測量所保持的工具3之形狀」的位置,藉由預先使所保持的工具3轉動(繞著中心軸C1自轉),而執行在機上(被加工物之加工機1的機上)測量所保持的工具3的外形。 將該測量後之所保持的工具3的外形、與理想形狀(沒有形狀誤差)之所保持的工具的外形之間的差異(工具3之每個部位的差),作為工具3的「輪廓誤差」。在以下的說明中,將採用「工具形狀測量裝置31」於初期算出工具3之輪廓誤差的處理,稱為「初期校正處理」。 第2圖A中以虛線所示的部分,是理想形狀之工具的外形形狀,實線所示的部分,則是具有形狀誤差之實際的工具3的外形形狀。在第2圖A中,工具不會繞著中心軸C1轉動。此外,在第2圖A中以實線顯示之所保持的工具3,相對於中心軸C1位在稍微偏向右側。 第2圖B中以虛線所示的部分,是理想形狀之工具的外形形狀,實線所示的部分,則是使具有形狀誤差之實際的工具3(第2圖A中以實線顯示的工具3)繞著中心軸C1轉動時的外形形狀。 當然,在第2圖B中以實線顯示之工具3的形狀,相對於中心軸C1成為線對稱。被加工物5的加工,倘若以球形端銑刀3的前端部17執行,球形端銑刀3的輪廓誤差,如第3圖所示,只需以前端部17之1/4的圓弧(亦即,角度為90°的範圍)求取即可。 作為工具形狀測量裝置,譬如可舉出日本特開昭63-233403號公報所揭示的裝置。 在此,參考第3圖更詳細地說明工具(球形端銑刀)3的輪廓誤差。 第3圖中以兩點鏈線所示之半圓弧狀的部分,是沒有形狀誤差之工具的外形形狀。第3圖中以實線所示的部分,是由工具形狀測量裝置31所測量的工具3之前端部17的外形形狀。在圖面中,為了能簡單地理解,誇張地標示輪廓誤差。 從工具3之半球狀的前端部17的中心C2朝向工具3之1/4圓弧狀外形延伸的複數條半直線L00~L90,以角度10°拉出。工具3的中心軸C1與半直線L00的交叉角度成為「0°」。所保持之工具3的中心軸C1與半直線L10的交叉角度成為「10°」。相同地,所保持之工具3的中心軸C1與半直線L20~半直線L90的交叉角度成為「20°」~「90°」。 以下,將半直線L00與理想形狀的工具外形之間的交點作為交點Q00a。相同地,將半直線L10、L20、...L90與理想形狀的工具外形之間的交點作為交點Q10a、Q20a、...Q90a。另外,將半直線L00、L10、L20、...L90與「由工具形狀測量裝置31所測量之實際的工具3外形」之間的交點作為交點Q00b、Q10b、Q20b...Q90b。 接著,將各自的差異值作為參考符號「#500~#590」記憶於記憶體等。具體地說,形成「#500=Q00b-Q00a」,並形成「#510=Q10b-Q10a」,以下同樣形成「#590=Q90b-Q90a」。 以參考符號(程式變數號碼)#500~#590表示之尺寸的值,在半直線L00~L90中,是「與理想形狀的工具外形之間的交點Q00a~Q90a」、和「與實際的工具3外形之間的交點Q00b~Q90b」之間的距離,是顯示在各個半直線之工具3的輪廓誤差的值。 雖然在第3圖中,半直線L00~L90對工具3之中心軸C1的交叉角度以10°的間隔刻劃,而形成工具3的輪廓誤差在10個位置發現並存在,但是,交叉角度也能以更細的間隔(譬如1°的間隔)刻劃。 亦即,譬如與工具3之中心軸C1之間的交叉角度成為「64°」半直線L64處之工具3的輪廓誤差(交點Q64a與交點Q64b之間的距離;#564)的狀態下,工具3的輪廓誤差亦可在91個位置發現並存在。 上述各輪廓誤差的值,藉由採用工具形狀測量裝置31並實施上述的「初期校正處理」,而作為顯示工具3之輪廓誤差的資料,在工具3對被加工物5進行加工之前,預先記憶於第17圖所示之PC33a的記憶體(也可以是PC33和控制部13的記憶體35)。在第17圖中以符號47表示的部分,是表示工具3之輪廓誤差的資料(data)。 以下,說明用來防止因工具3的輪廓誤差導致被加工物5之加工精度惡化的NC程式(具有修正的NC程式)。 如同第17圖所示,根據CAD資料(作為完成品,顯示被加工物形狀的資料)37、及在CAM39所建立的加工路徑(依據工具的輪廓誤差為「0」之CAD資料的NC程式),譬如以PC33(亦可為PC33a),求出工具3之加工點T1(請參考第4圖)的法線向量(單位法線向量)V1。 當工具3的半球狀之前端部17的切刃部對被加工物5切削加工時,工具3與被加工物5之間的接觸點成為加工點T1。 更進一步說明,當利用工具3以預定地切入量對被加工物5切削加工時,雖然相對於被加工物5,工具3朝X方向和Y方向和Z方向移動,當執行該加工時,譬如,工具3在該移動方向的最後端接觸於被加工物5的點(決定加工後之被加工物的外形形狀的位置)成為加工點T1。 將加工點T1作為中心之加工點T1的鄰域(neighborhood)雖為曲面,但也可以視為「趨近於平面之極微小的面」。法線向量V1,是正交於上述極微小曲面的向量,具備X方向的成分、Y方向的成分、Z方向的成分。此外,法線向量V1,其純量(scalar quantity)成為「1」。亦即,法線向量V1為單位向量。然後,在本實施形態中,藉由初期校正處理來演算工具3的偏移量(純量)。更演算法線向量V1。然後,如稍後所述,將法線向量V1朝X方向、Y方向、Z方向的各個方向分解,更進一步乘(multiplication)以偏移量,而演算X方向、Y方向、Z方向的偏移量。 更進一步說明切削加工被加工物5時所保持之工具3的位置修正。 如第4圖所示,當切削加工被加工物5時,工具3在X方向、Y方向、Z方向中的至少任一個方向,相對於所保持的被加工物5形成移動。此時工具3的座標值,舉例來說,如第5圖所示,花費些微的時間,譬如直線地從座標值f51(X-1.60657 Y-0.42583 Z-1.09809)移動至座標值f52(X-1.62951 Y-0.6141 Z-1.09809)。同樣地,從座標值f52移動至座標值f53,更進一步地從座標值f53移動至座標值f54,從座標值f54移動至座標值f55....。此外,加工點T1當然也形成移動。 第5圖所示的內容,是顯示當未執行對工具3之輪廓誤差的修正時(以理想的工具進行切削加工時),工具3的座標值(NC 程式的一部分)。 第6圖顯示:對第5圖所示的座標值f51~f55加上修正值的座標值f61~f65。藉由執行對工具3之輪廓誤差的修正,工具3依據第6圖所示的...座標值f61、座標值f62、座標值f63、座標值f64、座標值f65...的順序通過,形成對被加工物5的切削加工。座標值f61、座標值f62...具備演算式,由PC33所建立,並送往被加工物之加工機1的控制部13。接著,以控制部13執行演算式的計算。也可以是不採用PC33,而以控制部13來建立具備演算式的座標值f61、座標值f62...的構造。 對工具3的輪廓誤差執行修正時之所保持的工具3的座標值,以座標值f61作為例子進行說明。 座標值f61的X座標的「-1.60657」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之所保持的工具3之X方向的座標值。座標值f61的「-0.89101」,是加工點T1之法線向量V1的X方向成分。座標值f61的「*」,是乘法的記號(×)。座標值f61的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。 座標值f61的Y座標的「-0.42583」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之所保持的工具3之Y方向的座標值。座標值f61的「0.11528」,是加工點T1之法線向量V1的Y方向成分。座標值f61的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。
座標值f61的Z座標的「-1.09809」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之所保持的工具3之Z方向的座標值。座標值f61的「-0.4391」,是加工點T1之法線向量V1的Z方向成分。座標值f61的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。
具有「座標值f61的X方向成分、Y方向成分、Z方向成分」之法線向量V1的大小成為「1」。亦即,成為「((-0.89101...)2+(0.11528...)2+(-0.4391...)2)1/2=1」。
以下,針對第17圖所示,具備被加工物5的加工機1、PC33、CAM39的被加工物之加工系統的動作進行說明。
在初期狀態下,工具3由工具保持部9所保持,被加工物5由被加工物保持部7所保持,測量所保持之工具3的輪廓誤差。
在上述的初期狀態下,以CAM39創立加工路徑41,以CAD資料37與加工路徑41,創立「由PC33依據工具3的輪廓誤差所修正的加工路徑(經修正的加工路徑)43」,並將經修正的加工路徑43送往被加工物之加工機1的控制裝置(控制部13)。
被加工物的加工機1,在控制部13的控制下,基於經修正的加工路徑43控制移動部11,使所保持的工具3轉動並相對於所保持的被加工物5形成適當的移動,而執行對所保持的被加工物5的切削加工。
以下,參考第29圖所示的流程圖,說明上述第1實施形態的被加工物之加工機的處理步驟。起初,在第29圖的步驟S11中,依據市售的CAM,產生加工被加工物5時的NC程式,亦即工具3之加工路徑的三維座標。
在步驟S12中,將前述的修正向量(法線向量)附加於NC程式。
在步驟S13中,由加工機1的控制部13讀取NC程式。
在步驟S14中,以使用雷射等的工具形狀測量裝置,測量「用來加工被加工物5之工具3的形狀」,而取得工具形狀。
在步驟S15中,依據以步驟S14的處理所取得的工具形狀,算出NC程式的修正量,並設定於控制部13的記憶體。
在此之後,在步驟S16中,開始工具3的加工。
如此一來,可修正工具3的輪廓誤差並促使工具3作動,而實施被加工物5的加工。
根據被加工物的加工機1,由於可將「用來算出工具3的位置(座標值)的演算式」組合於NC程式,因此當更換工具、或工具已磨耗等時,不需要每次都重新建立NC程式。
亦即,一旦使用具體的數字,雖然當更換工具、或者工具已磨耗等時,每次必須重建NC程式,但藉由使用演算式,可隨時對應於「隨時變化的工具輪廓誤差」。此外,藉由採用演算式,預先將經測量的工具輪廓值納入變數,於加工時執行計算(演算),因此,只要建立的NC程式,往後便能持續使用。此外,由於以控制部13執行NC程式之演算式的演算,因此不需要專用的裝置。 此外,根據被加工物的加工機1,NC程式為了抑制因工具3的輪廓誤差而產生之被加工物5的加工誤差,而構成採用演算式來修正工具3的位置,因此,能簡化NC程式的構造。 此外,根據被加工物的加工機1,採用CAD資料37與加工路徑41求出「工具3在加工點T1的法線向量V1」,並採用含有「該法線向量V1」與「在加工點T1之工具3的輪廓誤差」的演算式來修正工具3的位置,因此,能確實且精確地修正所保持之工具3的位置。 工具3,因執行被加工物5的加工而磨耗。因此,工具3之輪廓誤差的測量,最好是當被加工物5的加工每執行特定的時間便進行。 此外,倘若每當被加工物5的加工執行特定時間後執行工具3之輪廓誤差的測量,並對應於該測量結果進行工具3之位置的修正,恐將導致在修正前後,於被加工物5的表面形成段差。有鑑於此,亦可伴隨著加工的進行而緩緩地變更修正量,而非執行了工具3之輪廓誤差的測量後立刻變更修正量。 換言之,控制部13亦可形成:為了防止「所保持之被加工物5的加工每執行特定時間,便由工具形狀測量裝置31執行所保持的工具3之輪廓誤差的測量,導致當對應該測量結果進行所保持的工具3之位置的修正時,在該修正的前後,於所保持之被加工物5的表面形成段差」,而伴隨著所保持的工具3對所保持的被加工物5之加工的進行,修正所保持之工具3的位置(對所保持之工具的位置修正從「0」開始,並使該修正量譬如以增加的方式緩緩地變化),而不是當執行了所保持的工具3之輪廓誤差的測量後,立即變更所保持之工具3的修正量。 參考第35圖A、第35圖B、第35圖C進一步說明。第35圖A,是示意地顯示在時刻t1、t2、t3,以工具形狀測量裝置31所測量之所保持的工具3之外形的圖。第35圖A、第35圖B、第35圖C所示的時刻t2,是較時刻t1更延後的時刻(從時刻t1,經過「時刻t2-時刻t1」的時間後的時刻),時刻t3是較時刻t2更延後的時刻。 此外,時刻t1,是以所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工開始的時刻。如第35圖A所示,由於從時刻t1到時刻t3以所保持的工具3來加工所保持的被加工物5,所保持的工具3逐漸形成磨耗。 雖然在上述的說明中,是以一瞬間的時刻來取得時刻t2和時刻t3,但實際上,時刻t2等具有一定程度的持續時間(duration,也稱為歷時)。亦即,時刻t2等形成:具備從「所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工結束時」起,到「所保持之工具3經測量後,所保持的工具3對所保持的被加工物5的下一個加工開始時」為止的持續時間(歷時)。 第35圖B顯示:在執行了所保持之工具3的輪廓誤差的測量後,立即進行所保持之工具3的位置修正(容許段差產生的修正),並利用所保持的工具3加工所保持的被加工物5時,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀)。第35圖B之上方曲線所表示的內容,是以時刻t2、t3所形成的段差49。 相對於此,藉由伴隨著「所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工」的進行適當地變更修正量,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀),成為不會形成段差之第35圖B下方曲線所顯示的形狀。以第35圖B之下方曲線顯示之加工後的所保持之被加工物5的形狀誤差,在容許值的範圍內。 更進一步說明,第35圖B之下方曲線所顯示的樣態,是從時刻t1到時刻t2為止,譬如以所保持的工具3進行對所保持之被加工物5的加工。接著,在時刻t2進行對所保持的工具3之輪廓誤差的測量。此時,所保持的工具3形成值CA1的磨耗。 在時刻t2,為了避免在所保持之被加工物5的表面形成段差,對應於在時刻t2所測得之所保持的工具3的輪廓誤差而適當地修正所保持之工具3的位置,並開始對所保持之被加工物5的加工。在時刻t2,立即開始加工,並不會依據值CA1進行修正。 從時刻t2到時刻t3,伴隨著「對所保持之被加工物5的加工」的進行,緩緩地變更所保持之工具3的修正量。除此之外,亦可從時刻t2到時刻t3,依據從時刻t1到時刻t2的磨耗量(譬如,預期的磨耗量),適當地修正所保持之工具3的位置,同時進行所保持之被加工物5的加工。在執行「所保持的工具3之輪廓誤差的側量」的下一個時刻,亦即時刻t3,所保持之被加工物5的形狀與目標形狀形成一致、或成為稍微大於目標形狀的稍大形狀(Positive shape)、或者成為稍微小於目標形狀的稍小形狀(Negative shape)。第35圖B之下方的曲線,成為稍小的形狀。 即使在時刻t3以後的時刻,也和時刻t1~時刻t3相同,執行所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工。 再者,雖然在上述的說明中,NC程式對被加工物之加工機1的供給,是從外部的PC33以發送的方式進行,但是NC程式對被加工物之加工機1的供給,亦可透過記憶卡等的媒體(media)來進行。 此外,雖然在上述的說明中,針對1個加工點時的修正進行說明,但有時加工點存在複數個(同時存在複數個加工點)。 亦即,基於工具3的輪廓誤差之工具3位置修正,在加工被加工物5時,有時是針對工具3的複數個加工點進行。 以下,舉出「同時存在2個加工點的場合」作為例子詳細地說明。 第10圖A中以兩點鏈線所示的部分,是理想形狀的工具(沒有形狀誤差的工具)的輪廓。第10圖A中以實線所示的部分,是具有實際形狀誤差之工具3的輪廓。 依據工具的輪廓誤差之工具3的位置修正,倘若如第10圖B所示,僅配合加工點T1執行,便成為第10圖B所示的狀態。在第10圖B所示的狀態中,在加工點T2及其附近,產生工具3對被加工物5的侵入(切入)45。倘若在這樣的狀態下進行切銷加工,將過度地切削被加工物5,如此一來被加工物5將產生形狀誤差。 有鑑於此,依據工具的輪廓誤差之工具3的位置修正(干涉的迴避),倘若也配合加工點T2來執行,便成為第10圖C所示的狀態。在第10圖C中,根據第10圖B所示的狀態,譬如採用迴避向量(存在於「由加工點T1與加工點T2之間的法線向量所規定的平面」,並且正交於加工點T1之法線向量VB的向量),執行工具3的位置修正(請參考第10圖D)。 亦即,執行使工具3僅以迴避量(加工點T1的修正量×tanθ)VA朝「與加工點T1的法線正交的方向」脫離的修正(請參考第10圖D)。「θ」是加工點T1的法線、與接觸於加工點T2的平面(與「包含加工點T2的加工點T2的法線」正交的平面)之間的交叉角度。 第10圖C中以虛線所示的部分,是第10圖B中工具3的位置。此外,在加工點T1的法線、及在加工點T2的法線,是在工具3之前端部17的中心C2彼此交叉。 更進一步說明,在X方向、Y方向、Z方向中經修正之工具3的座標,是由「第11圖A中(1)、(2)、(3)、(4)所記載之內容的總和」來表示。 在工具3的X方向中經修正之工具3的座標,是由第11圖B的座標值(演算式)f111所表示。 在座標值f111的「0.123」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之工具3的X方向的座標值。在座標值f111的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f111的「0.216」,是加工點T1之法線向量的X方向成分。 在座標值f111的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f111的「0.808」,是加工點T2之法線向量的X方向成分。 在座標值f111的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f111的「-0.816」,是加工點T1之迴避向量(單位向量)的X方向成分。在座標值f111的「0.613」,是上述tanθ的值。 在座標值f111的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f111的「0.243」,是加工點T2之迴避向量(單位向量)的X方向成分。在座標值f111的「0.613」,是上述tanθ的值。 在工具3的Y方向中經修正之工具3的座標,是由第11圖B的座標值f112所表示。 在座標值f112的「0.234」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之工具3的Y方向的座標值。在座標值f112的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f112的「0.108」,是加工點T1之法線向量的Y方向成分。 在座標值f112的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f112的「0.505」,是加工點T2之法線向量的Y方向成分。 在座標值f112的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f112的「-0.526」,是加工點T1之迴避向量(單位向量)的Y方向成分。在座標值f112的「0.613」,是上述tanθ的值。 在座標值f112的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f112的「0.183」,是加工點T2之迴避向量(單位向量)的Y方向成分。在座標值f112的「0.613」,是上述tanθ的值。 在工具3的Z方向中經修正之工具3的座標,是由第11圖B的座標值f113所表示。 在座標值f113的「0.345」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之工具3的Z方向的座標值。在座標值f113的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f113的「0.97」,是加工點T1之法線向量的Z方向成分。 在座標值f113的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f113的「0.303」,是加工點T2之法線向量的Z方向成分。 在座標值f113的參考符號「#513」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f113的「0.24」,是加工點T1之迴避向量(單位向量)的Z方向成分。在座標值f113的「0.613」,是上述tanθ的值。 在座標值f113的參考符號「#572」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T2的輪廓誤差(純量)」。在座標值f113的「-0.953」,是加工點T2之迴避向量(單位向量)的Z方向成分。在座標值f113的「0.613」,是上述tanθ的值。 由於加工點T1的法線向量與迴避向量彼此形成正交,因此,第11圖B的加工點T1之法線向量的成分(0.216、0.108、0.97)、與第11圖B的加工點T1之迴避向量的成分(-0.816、-0.526、0.24)成為以下的關係(純量積(scalar product)=0)。 亦即,成為(0.216)×(-0.816)+(0.108)×(-0.526)+(0.97)×(0.24)≒0。同樣地,對於加工點T2,也成為(0.808)×(0.243)+(0.505)×(0.183)+(0.303)×(-0.953)≒0。 第12圖所示的演算式,是將第11圖B所示的演算式予以整理後的結果,藉此,能加速程式執行時的處理速度。 雖然在第11圖、第12圖中揭示了具體的數字,一旦將第11圖所示的樣態一般化,便成為如第14圖A、第14圖B所示,一旦將第12圖所示的樣態一般化,則成為第15圖所示。 根據被加工物的加工機1,由於「基於工具的輪廓誤差之所保持的工具3的位置修正」,是針對加工被加工物5時的複數個加工點所進行,因此能防止工具3對被加工物5的侵入(防止第10圖B所示之事態的產生),能獲得形狀精確度更好的被加工物5。 在同時存在3個以上的加工點的場合中,也可考慮與「同時存在2個加工點的場合」相同。 再者,在第3圖所示的樣態中,工具3的輪廓誤差是以1°單位所求取。亦即,求取輪廓誤差之工具3的部位,譬如是每1°分散地(不連續地)選擇。 有鑑於此,在加工點T1(T2)成為「不存在輪廓誤差之工具3的部位」的場合,採用將加工點T1(T2)作為中間之彼此相鄰的2個部位的輪廓誤差,算出加工點T1(T2)的輪廓誤差,並採用所算出的輪廓誤差,進行工具3的位置修正。 更詳細地說,工具3的輪廓誤差,如同採用第3圖所說明,將「對工具3之轉動中心軸C1的交叉角度」設成以每1°的間隔來求取。但是,實際上當然會產生如第7圖所示,工具3的加工點T1譬如成為63.9°的角度的情形。 在該場合中,在63.9°角度(中途角度)處之工具3的輪廓誤差,是採用表示「鄰接於中途角度之其中一個角度63°處之工具3的輪廓誤差」的參考符號「#563」、與表示「鄰接於中途角度的另一個角度64°處之工具3的輪廓誤差」的參考符號「#564」所求取。在該場合中,在其中一個角度63°、另一個角度64°之中,偏重採用表示「靠近上述中途角度63.9°之角度64°處之輪廓誤差」的參考符號「#564」。 列舉具體的例子說明,求出中途角度63.9°與其中一個角度63°之間的第1差值0.9°,並求出另一個角度64°與中途角度63.9°之間的第2差值0.1°。 此外,求出第1差值0.9°對「另一個角度64°與其中一個角度63°之間的1°差值」的第1比例「0.9」、第2差值0.1°對「另一個角度64°與其中一個角度63°之間的1°差值」的第2比例「0.1」。 在63.9°角度處之工具的輪廓誤差,是以第1比例0.9×表示另一個角度64°處之工具的輪廓誤差的參考符號「#564」、與第2比例0.1×表示其中一個角度63°處之工具3的輪廓誤差的參考符號「#563」的總和所求取。 對於「在中途角度63.9°處之工具的輪廓誤差」執行修正時之所保持的工具3的座標值,列舉第8圖所示的座標值f81作為例子進行說明。 在座標值f81的「-1.60657」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之所保持的工具的X方向的座標值。在座標值f81的「-0.89101」,是座標值f81的加工點T1之法線向量的X方向成分。 在座標值f81的參考符號「#563」,是採用第3圖所說明的「所保持的工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.046」,是相當於上述第2比例「0.1」的值(比例)。 在座標值f81的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「所保持的工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.954」,是相當於上述第1比例「0.9」的值(比例)。 在座標值f81的「-0.42583」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之工具3的Y方向的座標值。在座標值f81的「0.11528」,是座標值f81的加工點T1之法線向量的Y方向成分。 在座標值f81的參考符號「#563」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.046」,是相當於上述第2比例「0.1」的值(比例)。 在座標值f81的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.954」,是相當於上述第1比例「0.9」的值(比例)。 在座標值f81的「-1.09809」,是修正前(沒有輪廓誤差的修正)之工具3的Z方向的座標值。在座標值f81的「 -0.4391」,是座標值f81的加工點T1之法線向量的Z方向成分。 在座標值f81的參考符號「#563」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.046」,是相當於上述第2比例「0.1」的值(比例)。 在座標值f81的參考符號「#564」,是採用第3圖所說明的「工具3之加工點T1的輪廓誤差(純量)」。在座標值f81的「0.954」,是相當於上述第1比例「0.9」的值(比例)。 座標值f82、座標值f83、座標值f84、座標值f85、.....,其說明與座標值f81相同。 藉由執行對工具3之輪廓誤差的修正(以中途角度處之工具3的輪廓誤差進行修正),工具3依據第8圖所示的...座標值f81、座標值f82、座標值f83、座標值f84、座標值f85...的順序通過,形成對被加工物5的切削加工。 雖然在第7圖、第8圖中揭示了具體的數字,一旦將第7圖所示的樣態一般化,便成為如第9圖A所示,一旦將第8圖所示的樣態一般化,則成為第9圖B所示。此外,在存有2個加工點的場合中,形成如第13圖所示。一旦將第13圖所示的樣態一般化,便成為如第16圖所示。 根據被加工物的加工機1,求取輪廓誤差之所保持的工具3的部位,是分散地(不連續地)選擇,即使加工點T1(T2)成為「不存在輪廓誤差之工具3的部位」,採用將加工點T1(T2)作為中間之彼此相鄰的2個部位的輪廓誤差,算出加工點T1(T2)的輪廓誤差,並採用所算出的輪廓誤差,進行工具3的位置修正,因此,能防止被加工面上的段差等產生,並獲得形狀精確度更好的被加工物5。 再者,在被加工物的加工機1中,亦可依據經過濾的輪廓誤差,執行工具3的位置修正。 亦即,對應於被加工物5對「工具3之圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更工具3之輪廓誤差的遮斷頻率(截斷值),並針對表示工具3之輪廓誤差的曲線(表示經實際測量之輪廓誤差的曲線),譬如除去高頻成分地進行過濾,依據該經過濾的輪廓誤差,執行工具3的位置修正。 針對該部分進行詳細地說明。在採用第3圖的說明中,每1°獲得所保持之工具3的輪廓誤差。倘若以更細的角度譬如每0.1°來測量所保持之工具3的輪廓誤差,可獲得如第19圖A中曲線CV1所示之細小波型的輪廓誤差。 關於第19圖A所示的曲線CV1,倘若進行過濾而去除高頻成分,可獲得第19圖B中曲線CV2所示之一定程度波型的輪廓誤差。 此外,關於第19圖B所示的曲線CV2,倘若進行過濾而去除波長較上述高頻成分更長的高頻成分(中頻成分),可獲得第3圖、第19圖中曲線CV3所示之幾乎不具波型的輪廓誤差。 第3圖、第19圖所示之圓弧狀的曲線CV0,表示沒有誤差之所保持的工具3的輪廓形狀。此外,第3圖、第10圖、第19圖等所示之輪廓誤差的形態,當然只是例子,並且誇大地描繪輪廓誤差。 如第18圖A所示,在「工具3的圓弧半徑」與「被加工物5的被加工面半徑」之間的差異值大的場合中,由於被加工物5與工具3之間的接觸長度(接觸面積)CT1的值變小,因此在第19圖A採用以曲線CV1表示的輪廓誤差進行修正。 如第18圖B所示,在「工具3的圓弧半徑」與「被加工物5的被加工面半徑」之間的差異值中等的場合中,由於被加工物5與工具3之間的接觸長度(接觸面積)CT2的值變中等,因此在第19圖B採用以曲線CV2表示的輪廓誤差進行修正。 如第18圖C所示,在「工具3的圓弧半徑」與「被加工物5的被加工面半徑」之間的差異值小的場合中,由於被加工物5與工具3之間的接觸長度(接觸面積)CT3的值變大,因此在第19圖C採用以曲線CV3表示的輪廓誤差進行修正。 以下,說明「工具3的圓弧半徑」與「被加工物5的被加工面半徑」之間的差異值。工具3之前端部17的圓弧,形成一定(恆定)半徑的凸狀。相對於此,被加工物5的被加工面則形成凸狀、或形成平面狀、或形成凹狀。 在被加工物5的被加工面形成凸狀的場合,凸的半徑(半徑的絕對值)越小,則「工具3的圓弧半徑(半徑的絕對值)」與「被加工物5的半加工面半徑」之間的差異值就變大。 在被加工物5的被加工面形成平面狀的場合,「工具3的圓弧半徑(半徑的絕對值)」與「被加工物5的半加工面半徑」之間的差異值,較「被加工物5的被加工面形成凸狀」的場合小。 在被加工物5的被加工面形成凹狀的場合,「工具3的圓弧半徑(半徑的絕對值)」與「被加工物5的半加工面半徑」之間的差異值,較「被加工物5的被加工面形成平面狀」的場合小。 不僅如此,在被加工物5的被加工面形成凹狀的場合,凹的半徑變小且越接近工具3的圓弧半徑,「工具3的圓弧半徑」與「被加工物5的半加工面半徑」之間的差異值就變小。 根據這樣的被加工物的加工機1,由於對應於被加工物5對「工具3之圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更工具3之輪廓誤差的遮斷頻率,並針對表示工具3之輪廓誤差的曲線進行過濾,依據該經過濾的輪廓誤差,執行工具3的位置修正,因此,可執行「考慮了工具3之加工點T1(T2)的鄰接部的磨耗」的修正。 除了過濾之外,亦可採用:根據曲率變更平均化範圍,而變更「凹凸之除去範圍」的方法。 亦即,亦可對應於被加工物5對「工具3之圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更「將工具3之輪廓誤差平均化時之平均化的範圍」,而將表示工具3之輪廓誤差的曲線平均化,並依據該經平均化的輪廓誤差,執行工具3的位置修正。 針對該部分進行詳細地說明。第18圖A所示的點T1,是表示加工點,工具3是在「加工點(其中一個端點)T1」與「點(另一個端點)Ta」之間(較小的值CT1的範圍),接觸被加工物5。在第18圖A所示的狀態中,是以「由加工點T1、工具3之前端部17的中心C2、及點Ta所規定的角度∠ABC(Φ1)的範圍CT1」,將工具3之圓弧的輪廓誤差平均化。 藉由角度∠ABC之範圍的平均化,求出工具3的前端部17之圓弧半徑的平均值Rav(角度∠ABC之範圍的平均值)。平均值Rav,舉例來說,倘若求取輪廓誤差之工具的部位以連續的狀態存在,則藉由「Rav={∫rdΦ}/Φ1」來求出。然後,採用工具3的平均值Rav,對被加工物5進行加工。 與第18圖A所示的場合相同,第18圖B所示的點T1是表示加工點,工具3是在「加工點T1」與「點Ta」之間(中等的值CT2的範圍),接觸被加工物5。在第18圖B所示的狀態中,是以「由加工點T1、工具3之前端部17的中心C2、及點Ta所規定的角度∠ABC(Φ2)的範圍CT2」,將工具3之圓弧的輪廓誤差平均化。 藉由角度∠ABC之範圍的平均化,求出工具3的前端部17之圓弧半徑的平均值Rav(角度∠ABC之範圍的平均值)。平均值Rav,如以上所述,譬如是藉由「Rav= {∫rdΦ}/Φ2」所求出。然後,採用工具3的平均值Rav,對所保持的被加工物5進行加工。 此外,與第18圖A所示的場合相同,第18圖C所示的點T1是表示加工點,工具3是在「加工點T1」與「點Ta」之間(較大的值CT3的範圍),接觸被加工物5。在第18圖C所示的狀態中,是以「由加工點T1、工具3之前端部17的中心C2、及點Ta所規定的角度∠ABC(Φ3)的範圍CT3」,將工具3之圓弧的輪廓誤差平均化。 藉由角度∠ABC之範圍的平均化,求出工具3的前端部17之圓弧半徑的平均值Rav(角度∠ABC之範圍的平均值)。平均值Rav,如以上所述,譬如是藉由「Rav= {∫rdΦ}/Φ3」所求出。然後,採用工具3的平均值Rav,對被加工物5進行加工。 從上述說明可理解,對工具3的輪廓誤差執行平均化時之平均化的範圍,是隨著「被加工物5、與所保持之工具3之間的接觸長度的值」變大而變寬廣。 此外,當對工具3的輪廓誤差平均化時之執行平均化的部位,是包含加工點T1之加工點T1鄰域的部位。舉例來說,可以是將加工點T1作為其中一端的部位,也可以是將加工點T1作為中間的部位。 不僅如此,雖然將工具3之圓弧的輪廓誤差平均化的範圍,與「被加工物5與工具3形成接觸的範圍」形成一致,但亦可與「被加工物5與工具3形成接觸的範圍」不一致。 舉例來說,將工具3之圓弧的輪廓誤差平均化的範圍,亦可形成較「被加工物5與工具3形成接觸的範圍」更窄、或亦可形成更寬。 除此之外,第18圖A中輪廓誤差之平均化的範圍,譬如是形成由α1=20°、β1=25°所規定的範圍,第18圖B中輪廓誤差之平均化的範圍,譬如是形成由α1=10°、β1=30°所規定的範圍,第18圖C中輪廓誤差之平均化的範圍,譬如是形成由α1=0°、β1=45°所規定的範圍。 再者,倘若被加工物5之被加工部的曲率半徑趨近於工具的曲率半徑,便如第18圖C所示,切削範圍變寬,鄰接部的範圍產生變化。倘若被加工物5之被加工部的曲率半徑從工具3的曲率半徑遠離,便如第18圖A所示,切削範圍變窄,鄰接部的範圍也產生變化。 有鑑於此,當修正工具3的位置時,也要判斷切削範圍,並分配適當的修正表格(table)。亦即,在切削範圍如第18圖C所示的寬的場合中,採用第3圖的曲線CV3所表示的輪廓形狀執行對所保持之工具3的位置修正,在切削範圍如第18圖B所示的中等的場合中,採用第19圖B的曲線CV2所表示的輪廓形狀執行對所保持之工具3的位置修正,在切削範圍如第18圖A所示的窄的場合中,採用第19圖A的曲線CV1所表示的輪廓形狀執行對所保持之工具3的位置修正。 如此一來,能以「也考慮了工具3之加工點T1(T2)的鄰接部」的樣態,執行工具3的修正,並能獲得形狀精確度良好的被加工物5。 此外,在被加工物的加工機1中,亦可對應於在加工點T1(T2)之被加工物5的形狀公差,採用「在加工點T1 (T2)之工具3的輪廓誤差」、或者「在加工點T1(T2)鄰域之工具3的輪廓誤差」,執行工具3的位置修正。 針對該部分進行詳細地說明。在第20圖中,以圓弧CV200表示工具3的理想形狀,以曲線CV201表示「伴隨著輪廓誤差之所保持的工具3的形狀」。將加工點設為P201。在該加工點P201,所保持之工具3的輪廓誤差,譬如成為「0」。 在加工點P201的其中一側(以參考符號UP表示之側),工具3的輪廓誤差成為正值(工具3的輪廓,較理想形狀的輪廓更突出)。在加工點P201的另一側(以參考符號DN表示之側),工具3的輪廓誤差成為負值(工具3的輪廓,較理想形狀的輪廓更凹陷)。 如第21圖A所示,在被加工物5以負公差形成的場合中,採用在加工點P201另一側鄰域之工具3的輪廓誤差(譬如,採用更為凹陷的點P203)進行工具3的位置修正,執行被加工物5的切削加工。 亦即,如第21圖B所示,點P203接觸於被加工物5的被加工面(作為目標的被加工面CVA),執行被加工物5的切削加工。如此一來,工具3朝被加工物5的切入量,變得較工具3的輪廓誤差不存在時更大,而如第21圖A所示,被加工物5以負公差形成。 另外,如第22圖A所示,在被加工物5以正公差形成的場合中,採用在加工點P201其中一側鄰域之工具3的輪廓誤差(譬如,採用更為突出的點P202)進行工具3的位置修正,執行被加工物5的切削加工。 亦即,如第22圖B所示,點P202接觸於被加工物5的被加工面(作為目標的被加工面CVA),執行被加工物5的切削加工。如此一來,工具3朝被加工物5的切入量,變得較工具3的輪廓誤差不存在時更小,而如第22圖A所示,被加工物5以正公差形成。 根據這種被加工物的加工機1,由於對應於被加工物5的形狀公差,採用「在加工點之工具3的輪廓誤差」、或者「在加工點鄰域之工具3的輪廓誤差」,執行工具3的位置修正,因此,即便工具3的磨耗並未均等地形成(即便工具3的磨耗量因工具3的部位而有所不同),也能獲得正確且形狀精確度良好的被加工物。 亦即,因為被加工物的加工,工具之間的磨耗並未均等地形成,在每個角度因切銷量而有所不同、或者因端銑刀3的特性而使得中心部不易磨耗等,因為使用而使形狀逐漸崩壞。 倘若無視於端銑刀3的磨耗形狀而僅以磨耗量來決定修正量,將以「形成不同形狀的工具3」來執行「單純的切入量」的追加,在加工點的鄰接部分產生多餘的切入,恐有被加工物5的形狀精確度惡化的疑慮。 有鑑於此,只要所求出的加工精確度為負公差(請參考第21圖A),便將切入(量)作為優先考量(請參考第21圖B),只要所求出的加工精確度為正公差(請參考第22圖A),便將殘餘量的移除(residual stock removal)作為優先考量(請參考第22圖B),倘若需要絕對精確,便將鄰域的修正量予以平均化,根據上述的方式來決定修正量,便能獲得鄰接修正量微調功能。 再者,倘若在一個被加工物5的加工途中更換工具3、或對工具進行修整(truing),有時工具3的形狀將改變而在被加工物5的表面產生段差。有鑑於此,亦可在更換工具3前或進行修整前測量工具3的形狀,並於更換後或修整後也測量工具3的形狀,求出兩者的形狀差,模擬更換前的磨耗來決定修正量,以防止段差的產生。 亦即,控制部13,亦可在更換所保持的工具3之前、與更換之後,由工具形狀測量裝置31執行所保持之工具3的輪廓誤差的測量,而求出上述更換前後之所保持的工具形狀差異。 或者,控制部13,亦可在所保持的工具3之修整前、與所保持的工具3之修整後,由工具形狀測量裝置31執行所保持之工具3的輪廓誤差的測量,而求出上述修整前後之所保持的工具形狀差異。 然後,為了防止控制部13,因為所保持之工具3的更換、或者所保持之工具3的修整,導致在所保持之被加工具5的表面形成段差,因此亦可構成:對應於上述所求得之所保持的工具形狀差異,修正所保持之工具3的位置(從「0」開始所保持之工具的位置修正,在此之後,譬如以緩緩增加的方式使修正量改變)。 更進一步說明,所謂「所保持的工具3更換之前」是指:所保持的工具3對所保持之被加工物5的加工結束,在此之後,上述所保持的工具3不會對所保持的被加工物5進行加工的狀態。所謂「所保持的工具3更換之後」是指:更換所保持的工具3,在此之前,上述所保持的工具3不對所保持的被加工物5進行加工的狀態。 所謂「所保持的工具3之修整前」是指:所保持的工具3對所保持之被加工物5的加工結束,在此之後,上述所保持的工具3不會對所保持的被加工物5進行加工的狀態。所謂「所保持的工具3之修整後」是指:修整所保持的工具3,在此之前,上述所保持的工具3不對所保持的被加工物5進行加工的狀態。 參考第35圖A、第35圖B、第35圖C,說明更換所保持之工具3的場合。 第35圖A中以參考符號t1表示的內容,是表示所保持的工具(譬如,未使用或者全新之所保持的工具)3於更換之後的形狀。第35圖A中以參考符號t2表示的內容,是表示所保持的工具3於更換之前的形狀。藉由以參考符號t2所表示之所保持的工具3執行對所保持之被加工物5的加工,較第35圖A中以參考符號t1所示者更為磨耗,產生工具形狀差異值CA1。 雖然在上述的說明中,也是以一瞬間的時刻來取得時刻t2和時刻t3,但實際上,時刻t2等具有一定程度的持續時間(duration,也稱為歷時)。 第35圖B之上方的曲線表示:未執行「對應於所保持之工具3的更換之所保持的工具3的位置修正」,當利用所保持的工具3已對所保持的被加工物5加工時,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀)。 為了說明上的方便,在第35圖B之上方曲線所示的樣態中,在時刻t1、時刻t2、時刻t3,對所保持的工具3進行新品更換。此外,在時刻t1更換成新品之所保持的工具3、與在時刻t2更換成新品之所保持的工具3、與在時刻t3換成新品的之所保持的工具3,不存在彼此的形狀誤差。第35圖B之上方曲線所表示的樣態,在所保持的工具3被更換的時刻t2、t3,形成段差49。 相對於此,藉由對應於所保持之工具3的工具形狀差異而適當地修正所保持之工具3的位置,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀),成為不會形成段差之第35圖B下方曲線所表示的形狀。以第35圖B之下方曲線表示之加工後的所保持之被加工物5的形狀誤差,在容許值的範圍內。 更進一步說明,第35圖B之下方曲線所表示的樣態,是從時刻t1到時刻t2為止,譬如以所保持的工具3進行對所保持之被加工物5的加工。接著,在時刻t2測量「加工所使用之所保持的工具3的輪廓誤差」,更換所保持的工具3,並測量該更換之所保持的工具3的輪廓誤差。藉此,求出工具形狀差異值CA1。 在時刻t2,為了避免在所保持之被加工物5的表面形成段差,對應於在時刻t2所求出之所保持的工具3的輪廓誤差而適當地修正所保持之工具3的位置,並開始對所保持之被加工物5的加工。在時刻t2,立即開始加工,並不會依據值CA1進行修正。 從時刻t2到時刻t3,伴隨著「對所保持之被加工物5的加工」的進行,緩緩地變更所保持之工具3的修正量。除此之外,亦可從時刻t2到時刻t3,將所保持的工具3在時刻t3的磨耗量,依據從時刻t1到時刻t2的磨耗量(譬如,預期的磨耗量),適當地修正所保持之工具3的位置,同時以所保持的工具3進行所保持之被加工物5的加工。在執行「所保持的工具3之更換等」的下一個時刻,亦即時刻t3,所保持之被加工物5的形狀與目標形狀形成一致、或成為稍微大於目標形狀的稍大形狀(Positive shape)、或者成為稍微小於目標形狀的稍小形狀(Negative shape)。第35圖B之下方的曲線,成為稍小的形狀。 即使在時刻t3以後的時刻,也和時刻t1~時刻t3相同,執行所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工。 接著,參考第35圖A、第35圖B、第35圖C,更進一步說明修整所保持之工具3的場合。 第35圖C中以參考符號t1表示的內容,在所保持之被加工物5的加工中未使用之所保持的工具(譬如,未使用或者全新之所保持的工具)3的形狀。第35圖C中以參考符號t2a表示的內容,是表示所保持的工具3於修整之前的形狀。第35圖C中以參考符號t2b表示的內容,是表示所保持的工具3於修整之後的形狀。 雖然在上述的說明中,也是以一瞬間的時刻來取得時刻t2(t2a、t2b)和時刻t3,但實際上,時刻t2等具有一定程度的持續時間(duration,也稱為歷時)。 第35圖B之上方的曲線表示:執行「對應於所保持之工具3的修整之所保持的工具3的位置修正」,當利用所保持的工具3已對所保持的被加工物5加工時,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀)。 為了說明上的方便,在第35圖B之上方曲線所示的樣態中,在時刻t2、時刻t3,對所保持的工具3進行修整。第35圖B之上方曲線所表示的樣態,在所保持的工具3被修整的時刻t2、t3,形成段差49。 相對於此,藉由對應於所保持之工具3的工具形狀差異而適當地修正所保持之工具3的位置,所保持之被加工物5的表面形狀(工件形狀),成為不會形成段差之第35圖B下方曲線所表示的形狀。以第35圖B之下方曲線表示之加工後的所保持之被加工物5的形狀誤差,在容許值的範圍內。 更進一步說明,第35圖B之下方曲線所表示的樣態,是從時刻t1到時刻t2為止,譬如以所保持的工具3進行對所保持之被加工物5的加工。藉由該加工,在所保持的工具3產生值CA1的磨耗(請參考第35圖C)。 接著,在時刻t2(t2a),對加工所使用,且修整之前的所保持的工具3進行輪廓誤差的測量。亦即,測量在第35圖C中以參考符號t2a表示之所保持的工具3的形狀。 接著,對所保持的工具3實施修整。藉由該修整,在所保持的工具3產生值CA2的形狀差異(請參考第35圖C)。 接著,在時刻t2(t2b),對已實施開修整之對所保持的工具3進行輪廓誤差的測量。亦即,測量在第35圖C中以參考符號t2b表示之所保持的工具3的形狀。 然後,在時刻t2,為了避免在所保持之被加工物5的表面形成段差,根據在時刻t2所求出的工具形狀差值CA2,適當地修正已修整的所保持之工具3的位置,並開始對所保持之被加工物5的加工。在時刻t2,立即開始加工,並不會依據值CA2進行修正。 從時刻t2到時刻t3,伴隨著「對所保持之被加工物5的加工」的進行,緩緩地變更所保持之工具3的修正量。除此之外,亦可從時刻t2到時刻t3,依據從時刻t1到時刻t2的磨耗量,預期所保持的工具3在時刻t3的磨耗量,以所保持的工具3進行所保持之被加工物5的加工。在執行「所保持的工具3之更換等」的下一個時刻,亦即時刻t3,所保持之被加工物5的形狀與目標形狀形成一致、或成為稍微大於目標形狀的稍大形狀、或者成為稍微小於目標形狀的稍小形狀。第35圖B之下方的曲線,成為稍小的形狀。 即使在時刻t3以後的時刻,也和時刻t1~時刻t3相同,執行所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工。 此外,更換前的工具3,其磨耗持續進行,被加工物5成為切削部的狀態。有鑑於此,亦可將「更換前之工具3所加工的範圍(加工路徑)」回溯(retroactive)一定量,一開始先減少修正量並控制切入(減少切入量),藉由緩緩地調整成適當的修正量,抑制段差的產生。 換言之,亦可構成:控制部13,為了防止所保持之被加工物5的切銷量不足(為了減少所保持的被加工物5於加工後的形狀誤差),而回溯至「對所保持的工具3執行了輪廓誤差測量的2個時刻之間的加工路徑的中間部」為止,修正前述所保持之工具3的位置。 參考第36圖A、第36圖B進一步說明。第36圖A,是示意地顯示在時刻t1、t12、t2,所保持的工具3之外形的圖。第36圖所示的時刻t2,是較時刻t1更延後的時刻,時刻t3是較時刻t2更延後的時刻。此外,時刻t12,是存在時刻t1與時刻t2之間的時刻。時刻t12,雖是位於加工路徑之中間部的時刻,但時刻t12、與位於加工路徑之中間部的時刻彼此產生若干的差異也無妨。 第36圖B之上方曲線,顯示執行了與「第35圖B之下方曲線所示的場合」相同的加工時,被加工物5的形狀誤差。第36圖B之上方的曲線,在時刻t2,產生了值為CA1 (CA2)的形狀誤差。 在執行了與「第35圖B的下方曲線所表示的場合」相同的加工後,在時刻t1~時刻t2之間,為了防止所保持之被加工物5的切削量不足,而回溯至「對所保持的工具3執行了輪廓誤差測量的2個時刻t1、t2之間的加工路徑的中間部(譬如,時刻t12所示的部位)」為止,修正所保持之工具3的位置並進行額外的加工。藉此,如第35圖B之下方曲線所示,提高所保持之被加工物5的加工精確度。如此一來,在時刻t12,產生了值為CA3(值CA3<值CA2)的形狀誤差。 更進一步說明,以第36圖B的下方曲線所示之所保持的被加工物5的形狀,在相當於時刻t1~時刻t12之加工路徑的部位,相對於第36圖B的上方曲線所示,並未執行加工,在相當於時刻t12~時刻t2之加工路徑的部位,相對於第36圖B的上方曲線所示,進行加工。 在執行了與「第35圖B的下方曲線所表示的場合」相同的加工後,在時刻t2~時刻t3之間,為了防止所保持之被加工物5的切削量不足,而回溯至「對所保持的工具3執行了輪廓誤差測量的2個時刻t2、t3之間的加工路徑的中間部(譬如,時刻t23所示的部位)」為止,修正所保持之工具3的位置並進行額外的加工。該加工,在相當於時刻t2~時刻t23的部位進行,不會在時刻t2產生段差。藉此,如第36圖B之下方曲線所示,提高所保持之被加工物5的加工精確度。 即使在時刻t3以後的時刻,也和時刻t1~時刻t3相同,執行所保持的工具3對所保持的被加工物5的加工。 此外,亦可採用如第23圖所示的半徑端銑刀,取代球形端銑刀作為工具3。 半徑端銑刀3,雖然形成略圓柱狀,但在該圓柱之中心軸C1的延伸方向的其中一側端,圓柱的側面與圓柱的底面(圓形的底面)之間的邊境,被倒圓(round)成預定半徑的圓弧狀。該圓弧的半徑,較上述圓柱的半徑更小。倘若上述邊境之圓弧的半徑與上述圓柱的半徑相等,便成為球形端銑刀的形狀。 半徑端銑刀3的切刃形成於:圓柱之中心軸的延伸方向的其中一個端部(其中一個端面、與圓弧處、與圓弧附近之圓柱側面的部位)的外周。和球形端銑刀3一樣,半徑端銑刀3也形成:基端部另一側的端部卡合於工具保持部,而由工具保持部所保持。 在上述的說明中,採用工具形狀測量裝置31演算工具3(所保持的工具)的輪廓誤差,並藉由實施初期結構處理,以抵銷工具3之輪廓誤差的方式,實施「修正加工時之NC程式(加工路徑)」的處理。 而這些處理可形成如以下所述的變形。亦即,除了「由上述的工具形狀測量裝置31所測量之輪廓誤差的修正」之外,還測量「從工具3開始被加工物5的加工至結束期間,工具3的磨耗量」,並考慮「因該磨耗量而產生變化之工具3的形狀」來修正NC程式,可以實施更高精確度之被加工物5的加工。 第33圖,是顯示工具3之前端部形狀的說明圖,第33圖A顯示加工前之工具3的形狀,第33圖B顯示加工結束時之工具3的形狀、及磨耗量f1。從第33圖可得知,工具3為加工的持續進行而磨耗,導致形狀產生變化。在本實施形態中,考慮了因磨耗所產生的形狀變化,而修正NC程式。 作為「收集磨耗量的資料」的處理,可採用工具3實際地加工被加工物5,並測量該加工時的磨耗量而記憶於記憶體等。 該處理,是在任意的加工處理中,取得「從工具3開始被加工物5的加工、到加工結束為止的期間」的加工路徑。然後,算出在加工路徑中,工具3與被加工物5接觸的場所、與未接觸的場所,將在「工具3與被加工物5接觸的場所」中的移動距離,作為「切削移動距離」。 以下,參考第24圖、第25圖A、第25圖B、第25圖C說明「切削移動距離」的計算方法。舉例來說,在使用工具對「如第24圖所示,表面具有曲面形狀的被加工物5」進行切削的場合中,如第25圖A所示,連續地實施以下的處理:使工具3朝向第1方向(在此,是箭號Y1所示的方向)移動,更進一步朝正交於第1方向的方向滑動移動,再度朝向箭號Y1的方向移動並切削。此時,對應於加工形狀,舉例來說,如同第25圖B所示的加工點A、第25圖C所示的加工點B,對應於加工點,識別「工具3的前端部接觸於被加工物5」的部位。 亦即,可算出從工具3的加工開始到結束為止,當工具3移動時,工具3的前端與被加工物5接觸並移動的距離,亦即切削移動距離。而接觸、非接觸的判斷,舉例來說,在「工具3的加工深度,從被加工物5的表面起為0.5[μm]以上」的場合,則判斷為工具3與被加工物5形成接觸。或者,作為其他的判斷基準,在工具3、與被加工物5之表面處理形狀的表面之間的距離為一定值以下的場合中,判定為工具3與被加工物5形成接觸。然而,本發明並不侷限於此。 接著,算出切削移動距離與工具3的磨耗量之間的關係,將該關係作為對應表格記憶於記憶體等。然後,在實際加工中,預估工具3因磨耗導致形狀變化的量,並修正NC程式。以下,進行詳細的說明。 第26圖,是顯示採用工具3加工被加工物5的步驟、及工具3之切削移動距離的說明圖。第26圖A顯示被加工物5的形狀,在表面具有平面部及曲面部。第26圖B,是顯示利用工具3加工被加工物5時之加工路徑的說明圖。如第26圖B所示,反覆地執行「使工具3朝第1方向(橫越(traverse)方向)移動並同時對被加工物5加工,更進一步朝正交於第1方向的第2方向(進給(pick feed)方向)滑動,更進一步朝第1方向移動」的動作,同時加工被加工物5。 第26圖C是顯示工具3之前端部領域的圖,第26圖D,是顯示NC程式的進步率[%]、與工具3之前端部的各部位的切削移動距離間之關係的圖表。 如第26圖C所示,將工具3的軸方向定義為「0°」,將與工具3的軸正交的方向定義為「90°」,將0°附近定義為領域R1,將90°附近定義為領域R5,將工具3的前端部分割為5個領域R1、R2、R3、R4、R5。一旦如此,便可從NC程式的資料,根據各領域R1~R5算出切削被加工物5的距離,成為譬如第26圖D所示的圖表。雖然在本實施形態中,針對區分為5個領域R1~R5的例子進行說明,但本發明並不侷限於該實施形態。 因此,實施被加工物5的加工時,可獲得各領域R1~R5的切削移動距離相對於NC程式之進步率的資料。亦即,在本實施形態中,在實際地加工被加工物5的工具3的加工路徑中,算出該工具3與被加工物5接觸時的切削移動距離。此時,參考CAD資料,指定「工具3接觸於被加工物5的領域R1~R5」,更進一步求出各領域R1~R5的切削移動距離。 第27圖,是顯示遵循NC程式使工具3作動並加工了被加工物5時,切削移動距離與各領域R1~R5的磨耗之間的關係的圖表。從第27圖的圖表可得知,倘若將「切削移動距離為一定」作為條件,工具3前端之「0°」附近的領域R1的磨耗量小,在領域R2磨耗量變大,越朝領域R5則磨耗量變小。亦即,總括來說,磨耗量的大小是形成:R2>R3>R4>R5>R1。 然後,在控制部13,可依據第26圖D所示的圖表、第27圖所示的圖表,估算各領域R1~R5相對於NC程式之進步率的磨耗量。可獲得譬如第28圖所示的圖表。 然後,可藉由參考第28圖所示的圖表,估算各領域R1~R5相對於NC程式之進步率的磨耗量M。採用該估算結果,藉由修正工具3的形狀,執行高精確度的加工。詳細的修正方法,只要演算「前述第1實施形態所示的輪廓誤差」,並更進一步考慮上述磨耗量M,來修正NC程式即可。 具體地說,針對工具3前端的0°~90°的91個角度分別算出磨耗量M,將「NC程式的進步率為100%時工具3的形狀(亦即,考慮了磨耗量M之工具3的形狀)」作為基準的輪廓誤差,作為參考符號「#600~690」,記憶於控制部13的記憶體。亦即,「#500~#590」是未考慮磨耗量M之輪廓誤差的參考符號,「#600~#690」是考慮了磨耗量M之輪廓誤差的參考符號。 然後,對應於加工的進步率,分配參考符號#500~ #590及參考符號#600~#690並演算修正值,並修正NC程式。第32圖,是顯示0°~90°之各角度的參考符號#500與參考符號#600的分配率的說明圖。設定工具3的加工從開始到結束的分配率。從第32圖可得知,在加工開始前,將「未考慮磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#500~#590」作為100%,將「考慮了磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#600~#690」作為0%。在此之後,隨著進步率的提高而增加參考符號#600~#690的比率,並降低參考符號#500~#590的比率。在加工結束時,將「未考慮磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#500~#590」作為0%,將「考慮了磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#600~#690」作為100%。 舉例來說,倘若列舉「前述第8圖之(f85)所記載的X成分,亦即[-1.68077+[-0.90974×[#565×0.227+#566×0.773]]]」作為例子,便將參考符號「#565」作為:以特定的比率分配「#565」與「#665」的數值。同樣地,將參考符號「#566」作為:以特定的比率分配「#566」與「#666」的數值。 具體地說,將第8圖的(f85)所示的「#565×0.227」,作為「(0.667)×(#565)+(0.333)×(#665)」。在該場合中,未考慮磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#565的比率為「0.667」,考慮了磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#665的比率為「0.333」。 亦即,在角度65°的場合中,如第30圖的演算式所示,演算X座標。雖然省略了Y座標、Z座標的記載,但形成與X座標相同的演算式。 因磨耗而產生變化後之實際的工具形狀,在加工結束並實施測量之前並無法得知。但是,可藉由參考前述第28圖所示的圖表,來估算磨耗量。 以下,參考第31圖所示的流程圖,說明被加工物之加工機的處理步驟。 起初,在第31圖的步驟S31中,依據市售的CAM,產生加工被加工物5時的NC程式,亦即工具3之加工路徑的三維座標。 在步驟S32中,比對NC程式與加工機的CAD資料,採用上述的方法算出工具3之各領域R1~R5的切削移動距離。 在步驟S33中,預測各領域R1~R5之每個切削移動距離的磨耗量M。具體地說,製作第28圖所示的圖表,預測對應於各領域R1~R5之各進步率的磨耗量M。 在步驟S34中,將「已加入磨耗預測的向量演算式」加入NC程式,更進一步將「加工結束時工具3的各角度(0°~90°)的總磨耗量」保存於專用的檔案等。 在步驟S35中,由加工機1的控制部13讀取NC程式。 在步驟S36中,以使用雷射等的工具形狀測量裝置31,測量「用來加工被加工物5之工具3的形狀」,而取得工具形狀。 在步驟S37中,依據以步驟S36的處理所取得的工具形狀,算出NC程式的修正量,並將參考符號(#500~#590)設定於控制部13的記憶體等。 在步驟S38中,依據工具3的磨耗量資料,算出NC程式的修正量,並將參考符號(#600~#690)設定於控制部13的記憶體等。在此之後,在步驟S39中,開始工具3的加工。如此一來,可依據「考慮了工具3之磨耗量M的輪廓誤差」修正NC程式並促使工具3作動,而實施被加工物5的加工。 如此一來,本實施形態之被加工物的加工機,預先測量「隨著被加工物5之加工的進行而變動的工具3的磨耗量」,並估計「對應於切削移動距離」的磨耗量。然後,從工具3對被加工物5的加工開始起,隨著加工的進行,變更「未考慮磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#500~#590」與「考慮了磨耗量M之輪廓誤差的參考符號#600~#690」的比率,修正NC程式。因此,「對應於工具3的輪廓誤差、及工具3的磨耗量之適當的NC程式的修正」變得可能,「高精確度地加工被加工物5」也變得可能。 參考符號#500~#590、與參考符號#600~#690的比率,雖列舉了第32圖所示的比率作為例子說明,但是本發明並不侷限於此,可對應於被加工物5、工具3的形狀而適當地變更。 其次,針對本實施形態的變形例進行說明。在上述的說明中,如第32圖所示,在「從工具3的加工開始時,到加工結束為止」的期間,表示「未考慮磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#500~#590、與表示「考慮了磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#600~#690的分配,是對應於NC程式的進步率而變更。 在變形例中,在「從加工開始時,到加工結束為止」的期間,設定1個或複數個中間點,將中間點作為區隔,設定表示「未考慮磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號「#500~#590」、與表示「考慮了磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號「#600~#690」,並變更其分配。 舉例來說,如第34圖所示,在加工開始點P0與加工結束點P4之間,設定3個中間點P1、P2、P3。然後,在各中間點P1~P3,取得預先測量之磨耗量的資料,並記憶於記憶體。接著,在從加工開始點P0到中間點P1、從中間點P1到P2、從中間點P2到P3、從中間點P3到加工結束點P4的各區間,設定「參考符號#500~#590」與「參考符號#600~ #690」的比率。X軸、Y軸、Z軸之加工位置的演算方法,和先前所說明的方法相同。 加工P0~P1區間時,將在中間點P1的「未考慮磨耗量的輪廓誤差之修正值」,作為在P0~P1區間的參考符號#500~#590。此外,將在中間點P1所預測的「考慮了磨耗量的輪廓誤差之修正值」,作為在P0~P1區間的參考符號#600~#690。 當工具3到達中間點P1時,在該中間點P1使工具3停止,並測量工具3的工具形狀。然後,依據所算出的輪廓誤差(在中間點P1之工具形狀的實測值)、與在中間點P2之磨耗量的預測值算出修正值,而作為在P1~P2區間的參考符號#600~#690。 除此之外,將P0~P1區間的參考符號#600~#690,代入(substitution)在P1~P2區間的參考符號#500~#590。 然後,當工具3到達中間點P2時,在該中間點P2使工具3停止並測量工具3的工具形狀,依據所算出的輪廓誤差(在中間點P2之工具形狀的實測值)、與在中間點P3之磨耗量的預測值算出修正值,而作為在P2~P3區間的參考符號#600~#690。 同樣地,將P1~P2區間的參考符號#600~#690,代入在P2~P3區間的參考符號#500~#590。 然後,當工具3到達中間點P3時,在該中間點P3使工具3停止並測量工具3的工具形狀,依據所算出的輪廓誤差(在中間點P3之工具形狀的實測值)、與在加工結束點P4之磨耗量的預測值算出修正值,而作為在P3~P4區間的參考符號#600~#690。 更進一步將P2~P3區間的參考符號#600~#690,代入在P3~P4區間的參考符號#500~#590。 如此一來,由於每到達中間點P1~P3,便測量工具3的工具形狀,設定表示「考慮了預測之磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#600~#690,因此能更進一步提高加工的精確度。 亦即,雖然在先前所說明的例子中,僅考慮加工結束時的磨耗量,來設定表示「考慮了磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#600~#690,但是在變形例中,由於將「從加工開始時,到加工結束為止的加工路徑」分割為4個區間,並在每個區間,設定表示「未考慮磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#500~#590、及表示「考慮了磨耗量的輪廓誤差之修正值」的參考符號#600~#690,因此,能更進一步提升加工的精確度。 除此之外,在各中間點P1、P2、P3,由於區間結束時之「#600的比率為100%」的數值、與下一個區間開時之「#500的比率為100%」的數值一致,因此能避免工具3的急遽變動。此外,當使工具3停止後再度開始加工之際,可避免段差的產生。 如此一來,在本變形例中,由於將工具3的加工路徑分割成複數個(譬如4個)並設定磨耗的參考符號,因此能以更高的精確度,設定工具3的加工位置。 再者,亦可將上述所記載的內容,視為被加工物的加工方法。 亦即,具有「保持被加工物的被加工物保持階段」、保持對「前述被加工物保持階段所保持之所保持的被加工物」進行加工之工具的工具保持階段、「為了以前述工具保持階段所保持之所保持的工具,加工前述所保持的被加工物,而相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持之工具」的移動階段,前述移動階段,是依據NC程式,相對於前述所保持的被加工物,而移動前述所保持之工具的階段,亦可視為「將用來算出前述所保持之工具位置的演算式,組合於前述NC程式」之被加工物的加工方法。 在上述被加工物的加工方法中,前述NC程式,為了抑制因前述所保持之工具的輪廓誤差而產生的前述所保持之被加工物的加工誤差,亦可構成:採用前述演算式,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述被加工物的加工方法中,基於「前述所保持之工具的輪廓誤差」對前述所保持之工具的位置修正,亦可在加工前述所保持的被加工物時,在前述所保持之工具的1個加工點或者複數個加工點進行。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可形成:求取前述輪廓誤差之所保持的工具的部位,是分散地(不連續地)選擇,在前述加工點成為「不存在輪廓誤差之前述所保持的工具的部位」的場合中,採用將前述加工點作為中間之彼此相鄰的2個部位的輪廓誤差,算出前述加工點的輪廓誤差,並採用所算出的輪廓誤差,進行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可對應於前述所保持之被加工物對「前述所保持之工具的圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更前述所保持之工具的輪廓誤差的遮斷頻率,並針對表示前述所保持之工具的輪廓誤差的曲線進行過濾,依據該經過濾的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可對應於前述所保持之被加工物對「前述所保持之工具的圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更將「前述所保持之工具的輪廓誤差」平均化時的平均化範圍,將表示「前述所保持之工具的輪廓誤差」的曲線平均化,依據該經平均化的曲線,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可對應於前述所保持的工具在前述加工點的形狀公差,採用前述所保持的工具在前述加工點的輪廓誤差、或者前述所保持的工具在前述加工點鄰域的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述被加工物的加工方法中,具有「前述所保持之被加工物的加工每執行特定時間,便執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量」的輪廓誤差測量階段,當對應於前述輪廓誤差測量階段的測量結果,進行前述所保持的工具之位置的修正時,為了防止在該修正的前後,於前述所保持之被加工物的表面形成段差,亦可伴隨著前述所保持的工具對前述所保持的被加工物之加工的進行,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述被加工物的加工方法中,具有工具形狀差值測量階段,是在更換前述所保持的工具之前與更換之後,執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量,而求出前述所保持的工具在前述更換前後的形狀差值;或者在修整前述所保持的工具之前與修整之後,執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量,而求出前述所保持的工具在前述修整前後的形狀差值,為了防止因前述所保持之工具的更換、或者前述所保持之工具的修整,導致在前述所保持被加工物的表面形成段差,亦可對應於在前述工具形狀差值測量階段所求出的工具形狀差值,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述被加工物的加工方法中,為了防止前述所保持之被加工物的切銷量不足,亦可回溯至「對前述所保持的工具執行了輪廓誤差測量的2個時刻之間的加工路徑的中間部」為止,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可依據前述NC程式,演算「前述所保持的工具,在從前述被加工物的加工開始到加工結束期間,相對於前述被加工物而移動的路徑,亦即加工路徑」,並算出「前述所保持之工具的各部位,切削前述被加工物的距離,亦即切削移動距離」,並且對應於「當前述所保持之工具的加工結束時前述各部位的磨耗量」,取得前述各部位之每個切削移動距離與磨耗量之間的關係,除了前述所保持之工具的輪廓誤差,還依據前述切削移動距離與磨耗量之間的關係,修正前述NC程式。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可設定「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」與「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率,前述加工路徑,隨著從前述加工開始朝向加工結束,降低「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率,且增加「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率。 此外,在上述被加工物的加工方法中,亦可將前述加工路徑區分為複數個路徑,在區分的每個路徑取得前述所保持之工具的磨耗量,並在前述各路徑的開始到結束的期間,設定「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」與「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率。 此外,亦可將上述所記載的內容,視為程式(NC程式;被加工物的加工程式)。 亦即,為了以工具保持部所保持之所保持的工具,加工由被加工物保持部所保持之所保持的被加工物,亦可將「相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持之工具」的移動步驟視為:由被加工物的加工機所實施,且「組合有用來算出前述所保持之工具位置的演算式」的程式。 在上述程式中,為了抑制因前述所保持之工具的輪廓誤差而產生的前述所保持之被加工物的加工誤差,亦可採用前述演算式,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述程式中,基於「前述所保持之工具的輪廓誤差」對前述所保持之工具的位置修正,亦可在加工前述所保持的被加工物時,在前述所保持之工具的1個加工點或者複數個加工點進行。 此外,在上述程式中,亦可形成:求取前述輪廓誤差之前述所保持的工具的部位,是分散地(不連續地)選擇,在前述加工點成為「不存在前述輪廓誤差之前述所保持的工具的部位」的場合中,採用將前述加工點作為中間之彼此相鄰的2個部位的輪廓誤差,算出前述加工點的輪廓誤差,並採用所算出的輪廓誤差,進行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述程式中,亦可對應於前述所保持之被加工物對「前述所保持之工具的圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更前述所保持之工具的輪廓誤差的遮斷頻率,並針對表示前述所保持之工具的輪廓誤差的曲線進行過濾,依據該經過濾的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述程式中,亦可對應於前述所保持之被加工物對「前述所保持之工具的圓弧部半徑」的被加工面半徑,變更將「前述所保持之工具的輪廓誤差」平均化時的平均化範圍,將表示「前述所保持之工具的輪廓誤差」的曲線平均化,依據該經平均化的曲線,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述程式中,亦可對應於前述所保持的工具在加工點的形狀公差,採用前述所保持的工具在前述加工點的輪廓誤差、或者前述所保持的工具在前述加工點鄰域的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。 此外,在上述程式中,前述所保持之被加工物的加工每執行特定時間,便執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量,當對應於前述輪廓誤差測量的測量結果,進行前述所保持的工具之位置的修正時,為了防止在該修正的前後,於前述所保持之被加工物的表面形成段差,亦可伴隨著前述所保持的工具對前述所保持的被加工物之加工的進行,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述程式中,在更換前述所保持的工具之前與更換之後,執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量,而求出前述所保持的工具在前述更換前後的形狀差值;或者在修整前述所保持的工具之前與修整之後,執行前述所保持的工具之輪廓誤差的測量,而求出前述所保持的工具在前述修整前後的形狀差值,為了防止因前述所保持之工具的更換、或者前述所保持之工具的修整,導致在前述所保持之被加工物的表面形成段差,亦可對應於前述所求出的工具形狀差值,修正前述所保持之工具的位置。 此外,在上述程式中,為了防止前述所保持之被加工物的切銷量不足,亦可回溯至「對前述所保持的工具執行了輪廓誤差測量的2個時刻之間的加工路徑的中間部」為止,修正前述所保持之工具的位置。
此外,在上述程式中,亦可依據NC程式,演算「前述所保持的工具,在從前述被加工物的加工開始到加工結束期間,相對於前述被加工物而移動的路徑,亦即加工路徑」,並算出「前述所保持之工具的各部位,切削前述被加工物的距離,亦即切削移動距離」,並且對應於「當前述所保持之工具的加工結束時前述各部位的磨耗量」,取得前述各部位之每個切削移動距離與磨耗量之間的關係,除了前述所保持之工具的輪廓誤差,還依據前述切削移動距離與磨耗量之間的關係,修正前述NC程式。
此外,在上述程式中,亦可設定「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」與「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率,前述加工路徑,隨著從前述加工開始朝向加工結束,降低「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率,且增加「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率。
此外,在上述程式中,亦可將前述加工路徑區分為複數個路徑,在區分的每個路徑取得前述所保持之工具的磨耗量,並在前述各路徑的開始到結束的期間,設定「未考慮前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」與「考慮了前述磨耗量之輪廓誤差的修正值」的比率。
雖然說明了若干個實施形態,但能依據上述所揭示的內容,執行實施形態的修正或者變形。
1:被加工物的加工機
3:工具
5:被加工物
7:被加工物保持部
9:工具保持部
11:移動部
12:通訊路徑
13:控制部
15:基端部
17:前端部
19:底座
21:工作台
23:機柱(column)
25:主軸支承體
27:主軸框體
29:心軸
31:工具形狀測量裝置
33、33a:PC
35:記憶體
37:資料
39:CAM(Computer Aided Manufacturing;電腦輔助製造)
41、43:加工路徑(machining path)
45:侵入(切入)
47:表示輪廓誤差的資料
C1:中心軸
C2:中心
CV1、CV2、CV3:曲線(輪廓誤差)
S11~S16、S31~S39:步驟
T1、T2:加工點
第1圖:第1圖是其中一個實施形態的加工機中,所保持的被加工物與接觸該被加工物的工具的示意立體圖。 第2圖A:第2圖A是說明工具之輪廓誤差的示意立面圖(elevation),為工具已靜止的狀態。 第2圖B:第2圖B是說明工具之輪廓誤差的示意立面圖,為工具轉動中的狀態。 第3圖:第3圖是說明工具之輪廓誤差的示意立面圖,為說明求出各點誤差之樣態的狀態的圖。 第4圖:第4圖是示意地顯示相對於所保持的被加工物,工具之移動路徑的立面局部剖面圖。 第5圖:第5圖是未經位置修正的工具之位置座標的例子。 第6圖:第6圖是本實施形態之經修正的位置座標的例子。 第7圖:第7圖為加工點附近之工具的示意立面圖,用來說明「工具中的加工點」。 第8圖:第8圖是考慮第7圖所示的加工點而實施了修正之座標位置的例子。 第9圖A:第9圖A為加工點附近之工具的示意立面圖,是將加工點一般化說明。 第9圖B:第9圖B是經修正之位置座標的例子,是將加工點一般化(generalization)說明。 第10圖A:第10圖A是加工點及其周圍的示意立面局部剖面圖,用來說明2個加工點的場合。 第10圖B:第10圖B是加工點及其周圍的示意立面局部剖面圖,用來說明不考慮干涉且經修正的場合。 第10圖C:第10圖C是加工點及其周圍的示意立面局部剖面圖,用來說明考慮了干涉而經修正的場合。 第10圖D:第10圖D為加工點附近之被加工物的立面剖面圖,用來說明迴避向量。 第11圖A:第11圖A為位置座標之修正量的例子。 第11圖B:第11圖B為經修正之位置座標的例子。 第12圖:第12圖是對第11圖B之例子施以變形的例子。 第13圖:是第7圖所示例子中,考慮2個加工點而施以修正後之位置座標的例子。 第14圖A:第14圖A是第11圖A的例子中,經一般化的修正量的例子。 第14圖B:第14圖B是第11圖B的例子中,經一般化之修正位置座標的例子。 第15圖:第15圖是對第14圖B之例子施以變形的例子。 第16圖:第16圖是考慮了2個加工點而將第13圖的例子一般化的例子。 第17圖:第17圖是示意地顯示含有本實施形態的加工機、與用來控制加工機之泛用電腦的系統的圖。 第18圖A:第18圖A是加工點及其周圍之示意的立面局部剖面圖,為工具與被加工面之間的接觸面積較小的例子,用來說明被加工物中所加工的範圍。 第18圖B:第18圖B是加工點及其周圍之示意的立面局部剖面圖,為工具與被加工面之間的接觸面積為中等程度的例子,用來說明被加工物中所加工的範圍。 第18圖C:第18圖C是加工點及其周圍之示意的立面局部剖面圖,為工具與被加工面之間的接觸面積較大的例子,用來說明被加工物中所加工的範圍。 第19圖A:第19圖A為工具的示意立面圖,用來說明以比較小的間隔量測輪廓誤差的例子。 第19圖B:第19圖B為工具的示意立面圖,用來說明以去除高頻(high frequency)成分之輪廓誤差的例子。 第20圖:第20圖為工具的示意立面圖,用來說明加工點附近之輪廓誤差的例子。 第21圖A:第21圖A為被加工物的示意立面圖,用來說明利用輪廓誤差修正位置座標的例子。 第21圖B:第21圖B為工具與被加工物的示意立面圖,是依據第21圖A所示的例子來表示「工具的輪廓」與「作為目標的被加工面」之間的關係。 第22圖A:第22圖A為被加工物的示意立面圖,用來說明利用輪廓誤差修正位置座標的其它例子。 第22圖B:第22圖B為工具與被加工物的示意立面圖,是依據第22圖A所示的例子來表示「工具的輪廓」與「作為目標的被加工面」之間的關係。 第23圖:第23圖是其它例子的工具,為半徑端銑刀(radius end mill)的工具的示意立面圖。 第24圖:第24圖為其中一例之被加工物的表面形狀的示意立體圖。 第25圖A:第25圖A為工具與被加工物的示意立體圖,用來說明工具接觸於被加工物並移動的過程。 第25圖B:第25圖B為工具與被加工物的示意立面圖,顯示加工凸表面的樣態。 第25圖C:第25圖C為工具與被加工物的示意立面圖,顯示加工凹表面的樣態。 第26圖A:第26圖A為其中一例之被加工物的表面形狀的示意立體圖。 第26圖B:第26圖B為移動於第26圖A所示之被加工物上的工具的示意立體圖。 第26圖C:第26圖C為工具的示意立面圖,用來說明將第26圖B所示之工具的前端區分成若干的領域的例子。 第26圖D:第26圖D是顯示每個領域中對NC程式進步率(progress rate)的切削移動距離的圖表。 第27圖:第27圖是顯示每個領域中對切削移動距離的磨耗量的圖表。 第28圖:第28圖是顯示NC程式的進步率與各領域的磨耗量間之關係的圖表。 第29圖:第29圖是顯示其中一個實施形態之加工機的處理步驟的流程圖。 第30圖:第30圖是考慮磨耗量並施以修正後之位置座標的例子。 第31圖:第31圖是顯示其它實施形態之加工機的處理步驟的流程圖。 第32圖:第32圖是用來說明「考慮磨耗量的變化來計算修正值之例子」的圖。 第33圖A:第33圖A為加工開始時工具的示意立面圖。 第33圖B:第33圖B為加工結束時工具的示意立面圖。 第34圖:第34圖是用來說明根據「從加工開始到加工結束之複數個時間點的磨耗量預測」來計算修正值之例子的圖。 第35圖A:第35圖A為工具的示意立面圖,用來說明外形的時序變化(aging variation)。 第35圖B:第35圖B為加工形狀中誤差之時序變化的圖表,用來比較修正方法的差異。 第35圖C:第35圖C為工具的示意立面圖,用來說明「反覆執行輪廓誤差之測量」的樣態。 第36圖A:第36圖A為工具的示意立面圖,用來說明外形的時序變化。 第36圖B:第36圖B為加工形狀中誤差之時序變化的圖表,用來比較修正方法的差異。
1‧‧‧被加工物的加工機
3‧‧‧工具
5‧‧‧被加工物
7‧‧‧被加工物保持部
9‧‧‧工具保持部
11‧‧‧移動部
13‧‧‧控制部
19‧‧‧底座
21‧‧‧工作台
23‧‧‧機柱
25‧‧‧主軸支承體
27‧‧‧主軸框體
29‧‧‧心軸
31‧‧‧工具形狀測量裝置
33‧‧‧PC
33a‧‧‧PC
37‧‧‧資料
39‧‧‧CAM
41、43‧‧‧加工路徑
47‧‧‧工具之輪廓誤差的資料

Claims (5)

  1. 一種被加工物的加工方法,是利用工具對被加工物進行加工的方法,其特徵為:保持前述被加工物,保持前述工具,依循含有用來算出前述所保持之工具的位置的演算式的NC程式的控制,相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持的工具,前述演算式含有用來修正前述所保持之被加工物的加工誤差的量,前述所保持之被加工物的加工誤差是因前述所保持之工具的輪廓誤差而產生,前述所保持的工具,是球形端銑刀或者半徑端銑刀,更進一步含有:對應於前述所保持之被加工物面對前述所保持之工具的圓弧部半徑的被加工面半徑,變更前述所保持之工具的輪廓誤差的遮斷頻率,並針對表示前述所保持之工具的輪廓誤差的曲線進行過濾,依據該經過濾的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。
  2. 一種被加工物的加工方法,是利用工具對被加工物進行加工的方法,其特徵為:保持前述被加工物, 保持前述工具,依循含有用來算出前述所保持之工具的位置的演算式的NC程式的控制,相對於前述所保持的被加工物,移動前述所保持的工具,前述演算式含有用來修正前述所保持之被加工物的加工誤差的量,前述所保持之被加工物的加工誤差是因前述所保持之工具的輪廓誤差而產生,前述所保持的工具,是球形端銑刀或者半徑端銑刀,更進一步含有:對應於前述所保持之被加工物面對前述所保持之工具的圓弧部半徑的被加工面半徑,變更將前述所保持之工具的輪廓誤差平均化時之平均化的範圍,並將表示前述所保持之工具的輪廓誤差的曲線平均化,依據該經平均化的輪廓誤差,執行前述所保持之工具的位置修正。
  3. 如請求項1或請求項2所記載的方法,其中在前述演算式中用來修正的量,是針對前述所保持的工具之1個以上的加工點所算出。
  4. 如請求項3所記載的方法,其中在前述所保持的工具中,分散地選擇用來測量前述輪廓誤差的複數個部位,更進一步含有:在前述加工點,與前述分散地選擇的部位不同的場合中,採用在將前述加工點作為中間之彼此相鄰的2個部位所測量的前述輪廓誤差,算出在前述加工 點的輪廓誤差,並採用前述所算出的輪廓誤差,進行前述所保持之工具的位置修正。
  5. 一種被加工物的加工裝置,構成可執行請求項1至請求項4之其中任一項所記載的方法,利用前述工具對前述被加工物進行加工。
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