WO1998019823A1 - Generateur d'instructions pour dispositif de commande numerique et son procede de fonctionnement - Google Patents

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WO1998019823A1
WO1998019823A1 PCT/JP1996/003267 JP9603267W WO9819823A1 WO 1998019823 A1 WO1998019823 A1 WO 1998019823A1 JP 9603267 W JP9603267 W JP 9603267W WO 9819823 A1 WO9819823 A1 WO 9819823A1
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program
numerical control
control command
inclination
orientation
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PCT/JP1996/003267
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuo Yamazaki
Yasushi Fukaya
Naoki Morita
Sadayuki Matsumiya
Original Assignee
Okuma Corporation
Kabushiki Kaisha Mori Seiki Seisakusho
Mitutoyo Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G05B19/40937—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for creating a command for an NC machine tool to perform an orientation operation.
  • the orientation operation is an operation for changing the posture of the workpiece with respect to the tool or the posture of the tool with respect to the workpiece.
  • the automatic programming device generates an interpolation command for the linear axis, calculates an optimal vector for the curved surface for each machining point where the tool contacts the machining surface based on the interpolation command, and determines whether or not the tool has the machining point. Generates interpolation commands for the rotary axis of the unit holding the tool and the rotary axis of the table on which the workpiece is loaded so that the tool is always positioned in the optimal vector direction. An NC program including commands was generated.
  • the object of the present invention is to provide a numerical control command generating apparatus, comprising: a grouping means for grouping a processing surface of a work piece based on processing information in accordance with an inclination of the processing surface; and an angle determining means for determining an orientation angle for each group. And a command generating means for generating a numerical control command including an orientation command based on the determined angle, wherein the machining information is a machining shape, an NC program, or an NC program. Is achieved by using NC program decode data decoded inside the numerical controller, and the numerical control command is an NC program or NC program decode data obtained by decoding the NC program inside the numerical controller.
  • the above object is to provide a numerical control command creating method, wherein a grouping step of grouping a processing surface of a workpiece based on the processing information according to an inclination of the processing surface.
  • a grouping step of grouping a processing surface of a workpiece based on the processing information according to an inclination of the processing surface.
  • the grouping step includes a partitioning step of partitioning a processing surface, a tilt calculating step of calculating a tilt for each of the partitioned processing surfaces, and the processing surface partitioned based on the similarity of the tilt.
  • the present invention for achieving the above object provides a computer with: a grouping procedure for grouping a processing surface of a workpiece based on processing information in accordance with an inclination of the processing surface; and an angle for determining an orientation angle for each group.
  • the program for executing the sectioning procedure for sectioning the machining surface, the program for executing the slope calculating procedure for calculating the slope for each sectioned machining surface, and a program similar to the slope are described.
  • a program for executing a classification procedure for classifying the partitioned machined surface based on the property.
  • FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the machined surface sectioning unit 1 according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing various data relating to a sectioned processed surface according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the degree of inclination of the sectioned processing surface according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the tool path generator 5 according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a tool according to the present invention and a processing curved surface of a workpiece.
  • FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a tool according to the present invention and a processing curved surface of a workpiece.
  • FIG. 8 is a block diagram of a second embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the processed shape generation unit 7 according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram of a third embodiment according to the present invention.
  • _ Fig. 11 is a diagram showing a relationship between a tool according to the related art and a processing curved surface of a workpiece.
  • FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a tool and a processing curved surface of a workpiece according to the related art.
  • the numerical control command creation device of the present invention provides machining information, that is, a machining shape, or a NC program, or a machining surface of a workpiece based on NC program decode data obtained by decoding the NC program inside the numerical controller.
  • a machining surface equivalent to that is grouped according to its inclination, an orientation angle is determined for each group, and a numerical control command including an orientation command based on the determined angle, that is, an NC program or NC It generates NC program decoded data in which the program is decoded inside the numerical controller.
  • a machining shape is input as machining information, and an NC program is output as a numerical control command including an orientation command.
  • the processing surface partitioning unit 1 for partitioning the processing surface first partitions the XY plane corresponding to the bottom surface of the work piece into a grid at a predetermined interval as shown in FIG.
  • the height to the machining surface is generated as the segmented machining surface grid point Z data. This data generation is performed for each grid point that constitutes the processing surface for each processing surface partitioned in the format shown in FIG. 3 (a).
  • the processing surface inclination calculation unit 2 calculates the inclination of the divided processing surface. In other words, the inclination between the sectioned machining surface A ′ generated from the four segmented machining surface grid point Z data shown in FIGS. 4 (a) and (b) and the workpiece bottom surface A is calculated. . This inclination is generated as the sectioned machining plane inclination data for each sectioned machining plane shown in FIG. 3 (b).
  • Machining surface inclination classification unit 3 is used for each of the machining surfaces with similar slopes. Classify and group together.
  • the third diagram by adding the group number to partitioning processed surface each (c), the now c to generate a compartmentalized processing surface group number, the inclination to be used for grouping
  • the range may be set in advance, and in (c) of Fig. 3, the slope a of group number 1 is ⁇ a ⁇ , and the slope a of group number 2 is j3 ⁇ a ⁇ y. al, a2, a3, a4, and a5 are classified into group number 1, and the slope data a6, a7, and a8 are the results classified into group number 2.
  • the orientation angle determination unit 4 determines one orientation angle according to the inclination for each group.
  • the sectioned machined surface grouped into group number 1 has the slope a of a ⁇ a ⁇ / 3, so it should be optimal for the machined surface defined by the slope ( ⁇ +] 3) / 2.
  • the orientation angle with respect to the rotation axis of the unit holding the tool or the rotation axis of the table on which the workpiece is loaded may be determined so that the edge is positioned in the vector direction.
  • the determined orientation angle may be generated as sectioned machining plane orientation angle data as shown in (d) of FIG.
  • the tool trajectory generation unit 5 includes linear axes X, ⁇ , and ⁇ coordinate values from the machining shape corresponding to the segmented machining surface for each of the segmented machining surfaces having the same group number, that is, similar inclination. Generate a tool trajectory.
  • Fig. 5 shows the tool trajectory generated by the tool trajectory generation unit 5 on the ⁇ - ⁇ plane for easy understanding, and the arrow indicated by the thin line and the arrow indicated by the bold line have different group numbers. This is a tool trajectory generated based on a sectioned machining surface having a, which is based on FIG. 12 used in the description of the prior art.
  • the numerical control command generator 6 generates a numerical control command based on the tool trajectory composed of the X, ⁇ , and ⁇ coordinate values generated by the tool trajectory generator 5 and the orientation angle.
  • the orientation command for the rotation axis of the unit holding the tool or the rotation axis of the table on which the work piece is loaded is output to the NC program based on the orientation angle on the NC program.
  • the X, X, and ⁇ interpolation commands are output on the NC program based on the tool trajectory consisting of the ⁇ and ⁇ coordinate values. This output is performed for each sectioned machining surface with similar inclination. Therefore, the machining operation based on the NC program obtained as a result is as follows. First, the orientation of the tool and the workpiece is fixed at the optimum angle by performing the orientation operation on the machining surface with similar inclination. , X, ⁇ , ⁇ .
  • the orientation operation and the operation of machining at the orientation position are performed sequentially for each machining surface classified according to the similarity of the inclination, and the machining surface with the same orientation angle is changed to the other orientation angle. It will be processed prior to the processing surface. Further, in the above description, the case where the tool path generating unit 5 generates the tool path for each sectioned machining surface having the same group number has been described, but when the tool path generating unit 5 generates the tool path regardless of the group number, the following is performed. Operation.
  • the numerical control command generator 6 Based on the tool trajectory generated by the tool trajectory generator 5, the numerical control command generator 6 outputs the X, ⁇ , ⁇ interpolation commands on the NC program, and the tool first passes each time the NC command is output.
  • the sectioning surface is specified, and the orientation angle on the specified sectioning surface is recognized. If the orientation angle is the same as that of the previous sectioning plane, the X, Y, and ⁇ ⁇ interpolation commands are output to the NC program as they are, and the previous sectioning plane is output. If it is different from the orientation angle, output the orientation command and then output the X, ⁇ , and ⁇ interpolation commands on the NC program.
  • the orientation operation based on the orientation command is preferably performed in a state where the tool is not in contact with the workpiece but in a state where the tool is away from the workpiece.
  • the numerical control command generation unit 6 outputs the orientation command before outputting the orientation command.
  • a numerical control command to escape the tool to the position where the orientation operation can be performed is output to the NC program.
  • a numerical control command to approach the tool to the contact position before the escape is output to the NC program. Of course, it is better to do it.
  • the machining surface partitioning unit 1, machining surface inclination calculation unit 2, machining surface inclination classification unit 3, orientation angle determination unit 4, tool path generation unit 5, and numerical control command generation unit 6 as described above
  • the NC program generated by the operation is an NC program that behaves as shown in FIG. 6 based on the tool path shown in FIG.
  • the NC programs are grouped as shown in FIG. 7 (a) and behave as shown in FIG. 7 (b). .
  • a machining shape is input as machining information and an NC program is output as a numerical control command including an orientation command using the block diagram of FIG. 1
  • the embodiment described in the block diagram may be incorporated in an automatic programming device or a numerical control device.
  • the conventional NC program for 5-axis machining or the NC program with only the linear axis X, Y, and ⁇ commands is input as machining information, and the optimal NC program including the optimal orientation command as a numerical control command
  • the mode for outputting the data will be described with reference to the block diagram of FIG. Means common to FIG. 1 are assigned the same numbers.
  • the machining surface sectioning unit 1 generates the segmented machining surface data from the machining shape data, so the machining shape generation unit 7 uses the X, Y, and ⁇ ⁇ interpolation commands in the NC program. From this, the tool trajectory as shown in FIG. 9 (a) is recognized, virtual machining shape data is generated based on this tool trajectory, and input to the machining surface partitioning unit 1.
  • machining plane grid points are defined as shown in Fig. 9 (b), and the height from the XY plane, which is the machining reference, to each virtual machining plane grid point is virtually added. This is performed by generating the work surface grid point Z data and sending that data to the work surface partitioning unit 1.
  • the machining surface of the virtual machining shape is considered to be a set of one virtual partitioning machining surface defined by four points on each of the virtual machining surface grid points defined based on the tool trajectory.
  • the processing surface partitioning unit 1 partitions the XY plane, which is the processing reference, into a lattice at predetermined intervals, and then determines the height from the processing reference XY plane to the virtual partitioned processing surface. It will be generated as the Z data of the sectioned processing surface grid point.
  • machining shape generator 7 sends the generated virtual machining shape to the tool path generator 5.
  • _ Forces, X, Y, and ⁇ ⁇ coordinate commands in the NC program are sent directly to the numerical control command generator 6 as a tool path.
  • the tool trajectory generation unit 5 generates a tool trajectory composed of linear axis X, ⁇ , ⁇ coordinate values from the virtual machining shape corresponding to the segmented machining surface for each of the segmented machining surfaces having the same group number.
  • the numerical control command generator 6 first outputs an orientation command on the NC program based on the tool path and the orientation angle, and then interpolates X, ⁇ , and ⁇ ⁇ to process at the orientation position. Is output on the NC program. That is, an orientation command and an interpolation command of X, ⁇ , ⁇ are output for each machining surface having a similar inclination.
  • the numerical control command generator 6 outputs interpolation commands for X, ⁇ , ⁇ on the NC program based on the tool trajectory received from the machining shape generator 7, Recognizes the orientation angle on the sectioned machining plane where the tool passes each time output is performed, and if it is the same as the orientation angle on the previous sectioned machining plane, the NC, X, Y, and ⁇ ⁇ interpolation commands are used as is. If the orientation is different from the orientation angle on the machining surface, the orientation command is output, and then the X, Y, and ⁇ ⁇ interpolation commands are output on the NC program. .
  • machining surface inclination calculation unit 2 The operations of the machining surface inclination calculation unit 2, machining surface inclination classification unit 3, and orientation angle determination unit 4 are as described with reference to the block diagram in FIG.
  • An NC program is generated that has the behavior shown in Figs. 6 and 7 in relation to the machining surface.
  • the embodiment in which the NC program is input as the processing information and the NC program is output as the numerical control command including the orientation command with reference to the block diagram of FIG. 8 is described. May be incorporated in the automatic programming device as in FIG. 1, or may be incorporated in the numerical controller.
  • the NC program decoded data in which the NC program is decoded in the numerical controller is input as additional information, and the NC program decoded data is output as the numerical control command in the same way as in the block diagram of FIG. It will be described using FIG. Means common to FIGS. 1 and 8 are given the same numbers.
  • the NC program interpreter 8 reads the NC program, decodes it, and converts it into a format that can be easily interpolated by the interpolation controller 9.
  • the interpolation controller 9 performs interpolation on the decoded NC program. Interpolation calculation is performed at regular intervals based on the command, and the result is sent to the servo control unit as a position command.
  • the servo controller 10 performs position control, speed control, and torque control based on the position command, and outputs a control signal for driving the motor to the servo amplifier, thereby driving the motor.
  • the machining shape generation unit 11 receives the X, Y, and ⁇ interpolation commands in the NC program from the NC program interpreting unit 8 in a decoded form, and generates the machining shape in the block diagram in FIG. Virtual processing shape data is generated in the same manner as in Part 7.
  • the numerical control command generation unit 12 uses the same method as the numerical control command generation unit 6 shown in the block diagram of FIG. 8 to generate NC program decoded data including an orientation command and X, ⁇ , ⁇ interpolation commands. Is generated and sent to the interpolation control unit 9.
  • processing surface partitioning unit 1 The operations of the processing surface partitioning unit 1, the processing surface inclination calculation unit 2, the processing surface inclination classification unit 3, and the orientation angle determination unit 4 will be described with reference to the block diagrams of FIGS. 1 and 8. As described.
  • a numerical control command including a rotation axis orientation command capable of performing 5-axis machining with high rigidity and rigidity without performing heavy cutting or reducing machining accuracy. can be generated.
  • the present invention can be applied to an automatic programming device or a numerical control device. If applied to an automatic programming device, an NC program including an optimal orientation command can be created. As a result, the above-mentioned effects can be obtained even when used directly in a conventional numerical control device. Also, if the present invention is applied to a numerical controller, a numerical control command including an optimal orientation command for obtaining the above-mentioned effects is generated inside the numerical controller, so that the conventional automatic programming device can be used as it is.

Description

明細書
発明の名称
数値制御指令作成装置及び方法 技術分野
本発明は、 N C工作機械がオリエンテーション動作を行なうための指令を作成 する装置及び方法に関するものである。
尚、 オリエンテーション動作とは、 工具に対するワークピースの姿勢、 あるい は、 ワークピースに対する工具の姿勢を変更する動作のことである。 背景技術
従来、 5軸加工機を用いて自由曲面を加工する際は、 まず、 直線軸に対する補 間指令と同時に工具を保持するユニッ トの回転軸に対する補間指令やワークピー スを積載するテーブルの回転軸に対する補間指令を含んだ N Cプログラムを自動 プロダラミング装置で作成し、 この N Cプログラムを 5軸加工機用数値制御装置 に与えることにより自由曲面加工を行なっていた。
上記自動プログラミング装置は、 直線軸に対する補間指令を生成するとともに、 この補間指令に基づいて工具が加工曲面に接触する加工ボイント毎にこの曲面に 対する最適べク トルを計算し、 工具がこの加工ポイントで常に最適なべク トル方 向に位置するように工具を保持するュニッ トの回転軸やワークピースを積載する テーブルの回転軸に対する補間指令を生成し、 それら直線軸に対する補間指令と 回転軸に対する補間指令とを含んだ N Cプログラムを生成していた。
その結果得られた N Cプログラムを 5軸加工機用数値制御装置に与えた際の加 ェ時の工具とワークピースの加工曲面との関係は、 第 1 1図のような挙動となり、 拡大して示すと第 1 2図のような挙動となる。 尚、 第 1 1図、 第 1 2図ともに、 便宜上、 Y— Z平面での挙動を図示してある。 発明が解決しようとする課題
上記方法では、 加工中に常時、 X、 Υ、 Ζの直線軸の補間動作と工具を保持す 一 るユニッ トの回転軸制御、 あるいは、 ワークピースを積載するテーブルの回転軸 制御の補間動作が行なわれることになる。 このため剛性が低くなり、 その結果、 加工精度に悪影響を与え、 かつ重切削には適さないという問題があった。
また、 各加工ポイント毎に最適べク トルを算出し、 その方向に工具を位置させ るための回転軸補間指令を生成する必要があるため、 複雑な計算を膨大な回数実 行することになる。 このため、 N Cプログラム作成に時間がかかり、 その時間を 短縮するためには高性能、 すなわち高価な自動プロダラミング装置が必要であつ た。
本発明の目的は、 上記問題を解決し、 重切削を行なったり、 加工精度を低下さ せることなく高い剛性で 5軸加工を行なえるような回転軸のオリエンテーション 指令を含んだ数値制御指令を生成できるようにし、 また、 複雑な計算を膨大な回 数実行することなく前記オリエンテーション指令を生成できるようにすることで ある。 発明の開示
上記目的は、 数値制御指令作成装置において、 加工情報に基づいてワークピー スの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ化するグループ化手段と該グルー プ毎にオリエンテーション角度を決定する角度決定手段と該決定された角度に基 づいたオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を生成する指令生成手段と を具備することによって達成され、 前記加工情報は、 加工形状、 もしくは、 N C プログラム、 もしくは、 N Cプログラムが数値制御装置内部でデコードされた N Cプログラムデコードデータを用いることによって達成され、 また、 前記数値制 御指令は、 N Cプログラム、 もしくは、 N Cプログラムが数値制御装置内部でデ コードされた N Cプログラムデコードデータであることによって達成され、 さら に、 前記グループ化手段は、 加工面を区画化する区画化手段と該区画化された加 工面毎に傾斜を算出する傾斜算出手段と該傾斜の類似性に基づいて前記区画化さ れた加工面を分類する分類手段とを含むことによって達成される。
また上記目的は、 数値制御指令作成方法において、 加工情報に基づいてワーク ピースの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ化するグループ化ステップと _ 該グループ毎にオリエンテ一ション角度を決定する角度決定ステップと該決定さ れた角度に基づいたオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を生成する指 令生成ステップとを有することによって達成され、 さらに、 前記グループ化ステ ップは、 加工面を区画化する区画化ステップと該区画化された加工面毎に傾斜を 算出する傾斜算出ステップと該傾斜の類似性に基づいて前記区画化された加工面 を分類する分類ステップとを含むことによって達成される。
さらに、 上記目的を達成する本発明は、 コンピュータに、 加工情報に基づいて ワークピースの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ化するグループ化手順 と該グループ毎にオリエンテーション角度を決定する角度決定手順と該決定され た角度に基づいたオリエンテ一ション指令を含んだ数値制御指令を生成する指令 生成手順とを実行させるためのプログラムを記録した媒体を含み、 さらに、 前記 グループ化手順を実行させるためのプログラムは、 加工面を区画化する区画化手 順を実行させるためのプログラムと該区画化された加工面毎に傾斜を算出する傾 斜算出手順を実行させるためのプログラムと該傾斜の類似性に基づいて前記区画 化された加工面を分類する分類手順を実行させるためのプログラムとを含む。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に関わる第 1の実施形態のブロック図である。
第 2図は、 本発明に関わる加工面区画化部 1の動作を説明するための図である。 第 3図は、 本発明に関わる区画化加工面に関する各種データを示す図である。 第 4図は、 本発明に関わる区画化加工面の傾斜度を説明するための図である。 第 5図は、 本発明に関わる工具軌跡生成部 5の動作を説明するための図である。 第 6図は、 本発明に関わる工具とワークピースの加工曲面との関係を示す図で
¾>る。
第 7図は、 本発明に関わる工具とワークピースの加工曲面との関係を示す図で める。
第 8図は、 本発明に関わる第 2の実施形態のプロック図である。
第 9図は、 本発明に関わる加工形状生成部 7の動作を説明するための図である。 第 1 0図は、 本発明に関わる第 3の実施形態のブロック図である。 _ 第 1 1図は、 従来技術に関わる工具とワークピースの加工曲面との関係を示す 図である。
第 1 2図は、 従来技術に関わる工具とワークピースの加工曲面との関係を示す 図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の数値制御指令作成装置は、 加工情報、 すなわち、 加工形状、 もしくは、 N Cプログラム、 もしくは、 N Cプログラムが数値制御装置内部でデコードされ た N Cプログラムデコードデータに基づいてワークピースの加工面、 もしくは、 それに同等な加工面をその傾きに応じてグループ化し、 該グループ毎にオリエン テーション角度を決定し、 決定された角度に基づいたオリエンテーション指令を 含んだ数値制御指令、 すなわち、 N Cプログラム、 もしくは、 N Cプログラムが 数値制御装置内部でデコードされた N Cプログラムデコ一ドデ一タを生成するも のである。
ここで最初に第 1図のプロック図を用いて説明する実施形態は、 加工情報とし て加工形状が入力され、 オリエンテ一ション指令を含んだ数値制御指令として N Cプログラムを出力する形態とする。
以下、 第 1図のブロック図を用いて説明する。
加工面を区画化する加工面区画化部 1は、 まず、 第 2図に示すようにワークピ ース底面に対応した X— Y平面を所定間隔で格子状に区画し、 次にワークピース 底面からの加工面までの高さを区画化加工面格子点 Zデータとして生成する。 こ のデータ生成は、 第 3図の （a ) に示すような形式で区画化された加工面毎のそ の加工面を構成する格子点毎に行なわれる。
加工面傾斜算出部 2は、 区画化された加工面の傾斜度を算出する。 すなわち、 第 4図 （a ) 、 ( b ) で示す 4つの区画化加工面格子点 Zデータから生成される 区画化された区画化加工面 A ' とワークピース底面 Aとの傾斜度を算出する。 こ の傾斜度を第 3図の （b ) に示す区画化された加工面毎に区画化加工面傾斜度デ ータとして生成する。
加工面傾斜分類部 3は、 区画化加工面の傾斜度が類似している区画化加工面毎 一 に分類しグループ化する。 この実施形態では、 第 3図の （c ) に示すように区画 化加工面毎にグループ番号を付加し、 区画化加工面グループ番号として生成する c ここで、 グループ化する際に用いる傾斜度の範囲は予め設定されていればよく、 第 3図の （c ) では、 グループ番号 1の傾斜度 aは α≤ a < 、 グループ番号 2 の傾斜度 aは j3≤ a < yとして、 傾斜度データ a l 、 a 2、 a 3、 a 4、 a 5が グループ番号 1に分類され、 傾斜度データ a 6、 a 7、 a 8がグループ番号 2に 分類された結果を示している。
オリエンテーション角度決定部 4は、 各グループ毎に傾斜度に応じた 1つのォ リエンテーシヨン角度を決定する。 例えば、 グループ番号 1にグループ化された 区画化加工面は、 その傾斜度 aが a≤ a < /3であるので、 傾斜度 （ α + ]3 ) / 2 で定義される加工面に最適なべク トル方向にェ ¾が位置するように工具を保持す るュニッ 卜の回転軸やワークピースを積載するテーブルの回転軸に対するオリエ ンテーション角度を決定すれば良い。 この決定されたオリエンテーション角度を 第 3図の （d ) のように区画化加工面オリエンテーション角度データとして生成 すれば良い。
工具軌跡生成部 5は、 グループ番号が同一、 すなわち傾斜が類似している区画 化加工面毎に、 その区画化加工面に対応した加工形状から、 直線軸 X、 Υ、 Ζ座 標値からなるェ具軌跡を生成する。 第 5図は理解を容易にするためにェ具軌跡生 成部 5が Υ— Ζ平面で生成した工具軌跡を示しており、 細線で示した矢印と太線 で示した矢印とは、 異なるグループ番号を持つた区画化加工面に基づいて生成さ れた工具軌跡であり、 先に従来技術の説明で使用した第 1 2図に基づいている。 数値制御指令生成部 6は、 工具軌跡生成部 5で生成された上記 X、 Υ、 Ζ座標 値からなる工具軌跡とオリエンテーション角度とに基づいて数値制御指令を生成 することになる。
その生成は、 まず、 オリエンテーション角度に基づいて、 工具を保持するュニ ッ 卜の回転軸やワークピースを積載するテーブルの回転軸に対するオリエンテー シヨン指令を N Cプログラム上に出力し、 次に、 X、 Υ、 Ζ座標値からなる工具 軌跡に基づいて、 X、 Υ、 Ζの補間指令を N Cプログラム上に出力することであ り、 この出力を傾斜が類似している区画化加工面毎に行なう。 従って、 この結果得られる N Cプログラムに基づいた加工動作は、 傾斜が類似 した加工面に対して、 まず、 オリエンテーション動作を行うことにより工具とヮ ークピースとの相対姿勢を最適な角度に固定し、 それから、 X、 Υ、 Ζの補間指 令に基づいて加工するという順序になる。 すなわち、 オリエンテーション動作と そのオリエンテ一ション位置での加工という動作が、 傾斜の類似性によって分類 された加工面毎に順次行なわれることになり、 同一ォリエンテーション角度の加 工面が他のオリエンテーション角度の加工面より優先して加工されることになる。 また、 上記説明では、 工具軌跡生成部 5がグループ番号が同一の区画化加工面 毎に工具軌跡を生成する場合を説明したが、 グループ番号に無関係に工具軌跡を 生成する場合は、 以下のような動作となる。
工具軌跡生成部 5が生成した工具軌跡に基づいて、 数値制御指令生成部 6は、 X、 Υ、 Ζの補間指令を N Cプログラム上に出力する際に、 その出力都度、 まず、 工具が通過する区画化加工面を特定し、 この特定した区画化加工面でのオリェン テーシヨン角度を認識する。 そして、 1つ前の区画化加工面でのオリエンテーシ ヨン角度と同一であれば、 そのまま、 X、 Y、 Ζの補間指令を N Cプログラム上 に出力し、 1つ前の区画化加工面でのオリエンテーション角度と異なっていれば、 オリエンテーション指令を出力してから X、 γ、 Ζの補間指令を N Cプログラム 上に出力する。
この場合の加工動作は、 加工中に必要に応じて適宜オリエンテーション動作が なされることになる。
尚、 このオリエンテーション指令に基づいたオリエンテーション動作は、 工具 がワークピースに接触した状態でなく離れた状態で行なわれた方が良いので、 数 値制御指令生成部 6は、 オリエンテーション指令を出力する前に工具をオリエン テ一ション動作可能な位置までエスケープさせる数値制御指令を N Cプログラム 上に出力し、 オリエンテーション指令を出力した後にエスケープ前の接触位置ま で工具をアプローチさせる数値制御指令を N Cプログラム上に出力した方が良い のは勿論である。
上記のような加工面区画化部 1、 加工面傾斜算出部 2、 加工面傾斜分類部 3、 オリエンテーション角度決定部 4、 工具軌跡生成部 5、 数値制御指令生成部 6の 動作により生成される N Cプログラムは、 第 5図の工具軌跡に基づいた場合、 第 6図のような挙動となる N Cプログラムである。 また、 先に従来技術の説明で使 用した第 1 1図に基づいた場合、 第 7図 （a ) のようにグループ化され、 第 7図 ( b ) のような挙動となる N Cプログラムである。
以上、 本実施形態説明の冒頭で述べた通り、 加工情報として加工形状が入力さ れ、 オリエンテーション指令を含んだ数値制御指令として N Cプログラムを出力 する実施形態を第 1図のプロック図を用いて説明したが、 本プロック図で説明し た実施形態は、 自動プログラミング装置に組み込まれても良いし、 数値制御装置 に組み込まれても良い。
2番目に加工情報として従来の 5軸加工用 N Cプログラム、 あるいは、 直線軸 X、 Y、 Ζ指令のみの N Cプログラムが入力され、 数値制御指令として最適なォ リエンテーシヨン指令を含んだ最適 N Cプログラムを出力する形態を第 8図のブ ロック図を用いて説明する。 尚、 第 1図と共通する手段は同一番号を付す。 第 1図のプロック図で説明した通り、 加工面区画化部 1は加工形状データから 区画化加工面データを生成するので、 加工形状生成部 7は、 N Cプログラム上の X、 Y、 Ζ補間指令から、 第 9図 （a ) に示すような工具軌跡を認識し、 このェ 具軌跡に基づいて仮想的な加工形状データを生成し、 加工面区画化部 1に入力す ることになる。
これは、 工具軌跡に基づいて、 第 9図 （b ) に示すような仮想加工面格子点を 定義し、 加工基準となる X— Y平面から各仮想加工面格子点までの高さを仮想加 工面格子点 Zデータとして生成し、 そのデータを加工面区画化部 1に送出するこ とによって行なわれる。
すなわち仮想加工形状の加工面は、 工具軌跡に基づいて定義づけられた仮想加 工面格子点群の各々 4点で定義される 1つ 1つの仮想区画化加工面が集合したも のととらえることになる。 従って、 加工面区画化部 1は、 加工基準となっている X— Y平面を所定間隔で格子状に区画し、 次にこの加工基準 X— Y平面から仮想 区画化加工面までの高さを区画化加工面格子点 Zデータとして生成することにな る。
さらに加工形状生成部 7は、 生成した仮想加工形状を工具軌跡生成部 5に送出 _ する力、 N Cプログラム上の X、 Y、 Ζ座標指令を工具軌跡として直接、 数値制 御指令生成部 6に送出する。
前者の場合、 工具軌跡生成部 5は同一グループ番号の区画化加工面毎に、 その 区画化加工面に対応した仮想加工形状から、 直線軸 X、 Υ、 Ζ座標値からなるェ 具軌跡を生成し、 数値制御指令生成部 6は、 この工具軌跡とオリエンテーション 角度とに基づいて、 まず、 オリエンテーション指令を N Cプログラム上に出力し、 次に、 そのオリエンテーション位置で加工する X、 Υ、 Ζの補間指令を N Cプロ グラム上に出力することになる。 すなわち、 傾斜が類似した加工面毎にオリエン テーシヨン指令と X、 Υ、 Ζの補間指令を出力する形態である。
後者の場合は、 数値制御指令生成部 6は、 加工形状生成部 7から受けとつたェ 具軌跡に基づいて X、 Υ、 Ζの補間指令を N Cプログラム上に出力することにな るが、 その出力都度、 工具が通過する区画化加工面でのオリエンテーション角度 を認識し、 1つ前の区画化加工面でのオリエンテーション角度と同一であれば、 そのまま、 X、 Y、 Ζの補間指令を N Cプログラム上に出力し、 1つ前の区画化 加工面でのオリエンテーション角度と異なっていれば、 オリエンテ一ション指令 を出力してから X、 Y、 Ζの補間指令を N Cプログラム上に出力することになる。 尚、 加工面傾斜算出部 2、 加工面傾斜分類部 3、 および、 オリエンテーション 角度決定部 4の動作は、 第 1図のブロック図を用いて説明した通りであり、 この 結果、 工具とワークピースの加工曲面との関係が第 6図、 第 7図で示した挙動と なる N Cプログラムが生成される。
以上、 加工情報として N Cプログラムが入力され、 オリエンテーション指令を 含んだ数値制御指令として N Cプログラムを出力する実施形態を第 8図のブロッ ク図を用いて説明したが、 本ブロック図で説明した実施形態は、 第 1図と同様に 自動プログラミング装置に組み込まれても良いし、 数値制御装置に組み込まれて も良い。
3番目に加ェ情報として N Cプログラムが数値制御装置内でデコードされた N Cプログラムデコードデータが入力され、 数値制御指令として同様に N Cプログ ラムデコードデータを出力する形態を第 1 0図のプロック図を用いて説明する。 尚、 第 1図、 第 8図と共通する手段は同一番号を付す。 通常の数値制御装置において、 N Cプログラム解釈部 8は、 N Cプログラムを 読み込み、 デコードし、 補間制御部 9で補間処理を行ないやすい形式に変換する 補間制御部 9は、 デコードされた N Cプログラム上の補間指令に基づいて一定周 期毎に補間計算を行ない、 その結果を位置指令としてサーボ制御部へ送出する。 サーボ制御部 1 0では、 この位置指令に基づいて位置制御、 速度制御、 トルク制 御を行ない、 モータを駆動させる制御信号をサーボアンプに出力することにより、 モータを駆動させる。
本実施形態の場合、 加工形状生成部 1 1は、 N Cプログラム解釈部 8から N C プログラム上の X、 Y、 Ζ補間指令をデコードされた形式で受けとり、 第 8図の プロック図にある加工形状生成部 7と同様な方法で仮想的な加工形状データを生 成することになる。
また、 数値制御指令生成部 1 2は、 第 8図のブロック図にある数値制御指令生 成部 6と同様な方法でオリエンテーション指令と X、 Υ、 Ζ補間指令とを含んだ N Cプログラムデコ一ドデータを生成し、 補間制御部 9へ送出する。
尚、 加工面区画化部 1、 加工面傾斜算出部 2、 加工面傾斜分類部 3、 及び、 ォ リエンテーシヨン角度決定部 4の動作は、 第 1図、 第 8図のブロック図を用いて 説明した通りである。
この結果、 数値制御指令生成部 1 2が生成した N Cプログラムデコードデータ に基づいて補間処理部 9、 サーボ制御部 1 0が動作することにより、 工具とヮ一 クピースの加工曲面との相対的な挙動は第 6図、 第 7図で示したものとなる。 以上、 加工情報として N Cプログラムデコードデータが入力され、 オリエンテ ーシヨン指令を含んだ数値制御指令として N Cプログラムデコードデータを出力 する実施形態を第 1 0図のプロック図を用いて説明した。 発明の効果
以上説明したように、 本発明によれば、 重切削を行なったり、 加工精度を低下 させることなく高レ、剛性で 5軸加工を行なえるような回転軸のォリエンテーショ ン指令を含んだ数値制御指令を生成することが可能となる。
また、 複雑な計算を膨大な回数実行することなくォリエンテーション指令を含 んだ数値制御指令を生成することが可能となる。
さらに、 本発明は、 実施形態の説明で記載した通り、 自動プログラミング装置 に適用することも数値制御装置に適用することも可能である。 自動プロダラミン グ装置に適用すれば、 最適なオリエンテーション指令を含んだ N Cプログラムを 作成でき、 その結果、 従来の数値制御装置にそのまま使用しても上記効果を得る ことができる。 また、 数値制御装置に適用すれば、 上記効果を得る最適なオリエ ンテーシヨン指令を含んだ数値制御指令を数値制御装置内部で生成するので、 従 来の自動プロダラミング装置をそのまま使用することができる。
尚、 本発明を用いれば、 回転軸を 1軸含んだ 4軸加工においても同様な効果が 得られることは言うまでもなレ、。

Claims

請求の範囲
1 . 加工情報に基づいてオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を作成 する数値制御指令作成装置において、
加工情報に基づいてワークピースの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ 化するグループ化手段と、
該グループ毎にオリエンテーション角度を決定する角度決定手段と、 該決定された角度に基づいたオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を 生成する指令生成手段と
を有することを特徴とする数値制御指令作成装置。
2 . 前記加工情報は加工形状、
もしくは、 N Cプログラム、
もしくは、 N Cプログラムが数値制御装置内部でデコードされた N Cプロダラ ムテコ ^ ドテータ
を含むことを特徴とする請求項 1記載の数値制御指令作成装置。
3 . 前記数値制御指令は N Cプログラム、
もしくは、 N Cプログラムが数値制御装置内部でデコードされた N Cプログラ ムデコ一ドデータ、
を含むことを特徴とする請求項 1記載の数値制御指令作成装置。
4 . 前記グループ化手段は、
加工面を区画化する区画化手段と、
該区画化された加工面毎に傾斜を算出する傾斜算出手段と、
該傾斜の類似性に基づいて前記区画化された加工面を分類する分類手段と、 を含むことを特徴とする請求項 1記載の数値制御指令作成装置。
5 . 加工情報に基づいてオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を作成 する数値制御指令作成方法において、
加工情報に基づいてワークピースの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ 化するグループ化ステップと、
該グループ毎にオリエンテーション角度を決定する角度決定ステップと、 該決定された角度に基づいたオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を 生成する指令生成ステップと
を有することを特徴とする数値制御指令作成方法。
6 . 前記グループ化ステップは、
加工面を区画化する区画化ステップと、
該区画化された加工面毎に傾斜を算出する傾斜算出ステップと、
該傾斜の類似性に基づいて前記区画化された加工面を分類する分類ステップと、 を含むことを特徴とする請求項 5記載の数値制御指令作成方法。
7 . コンピュータに、
加工情報に基づいてワークピースの加工面を該加工面の傾きに応じてグループ 化するグループ化手順と、
該グループ毎にォリエンテーション角度を決定する角度決定手順と、
該決定された角度に基づいたオリエンテーション指令を含んだ数値制御指令を 生成する指令生成手順とを実行させるためのプログラムを記録した媒体。
8 . 前記グループ化手順を実行させるためのプログラムは、
加工面を区画化する区画化手順を実行させるためのプログラムと、
該区画化された加工面毎に傾斜を算出する傾斜算出手順を実行させるためのプ 口グラムと、
該傾斜の類似性に基づレ、て前記区画化された加工面を分類する分類手順を実行 させるためのプログラムと、
を含むことを特徴とする請求項 7記載の媒体。
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