WO2015037143A1 - 工具経路評価方法、工具経路生成方法、及び工具経路生成装置 - Google Patents

工具経路評価方法、工具経路生成方法、及び工具経路生成装置 Download PDF

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WO2015037143A1
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tool
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path
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祐二 大友
優毅 谷川
聡一郎 浅見
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株式会社牧野フライス製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a tool path evaluation method, a tool path generation method, and a tool path generation apparatus.
  • machining using a milling tool such as an end mill has been highly automated by techniques such as numerical control and computer control.
  • Such an automated machine tool is operated according to a machining program in which tool path information, workpiece machining conditions, and the like are described.
  • a CAM (Computer Aided Manufacturing) device that can automatically create a machining program based on workpiece shape data created by a CAD (Computer Aided Design) device is also widespread.
  • the CAM device automatically generates a machining program including a tool path by inputting various types of information related to tools, workpieces, and the like in addition to the workpiece shape data output from the CAD device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-257182 discloses a calculation method for calculating the amount of interference that a milling tool enters into a workpiece in virtual copying using a computer.
  • the tool path included in the machining program generated by the CAM device is, for example, a path along the outer shape of the target shape of the workpiece, and is not a path considering the load applied to the tool during machining of the workpiece.
  • an excessive load is applied to the tool during machining of the workpiece, the tool may be damaged, the tool may be bent and the machining accuracy may be lowered, or an excessive load may be applied to the spindle of the machine tool.
  • a method for predicting a load by determining the amount of contact between a tool and a workpiece and generating a tool path has been invented.
  • the cylindrical part side surface of the rotary tool can be processed even with a large amount of contact because the peripheral speed of the cutting edge is fast.
  • the bottom surface of the rotary tool has a point where the peripheral speed of the cutting edge becomes zero at the center portion, and it may not be processed even with the same contact amount. Further, on the bottom surface of the rotary tool, the peripheral speed of the blade edge is slow except at the center portion, and problems such as the tool being easily damaged even with a small contact amount are likely to occur. Thus, if the load is predicted by the contact amount between the tool and the workpiece, the load cannot be appropriately evaluated.
  • the tool path evaluation method of the present invention is a tool path evaluation method for evaluating a tool path when a workpiece is machined while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • Tool path evaluation method is based on the target tool path determined in advance and the shape of the workpiece before machining by the target tool path.
  • the calculation step can determine the size of the contact region as a ratio of the area of the contact region to the area of the bottom surface portion.
  • the calculation step can convert the bottom surface portion of the rotary tool into a circular area on a virtual plane orthogonal to the tool rotation axis, and calculate the size of the contact area in the circular area.
  • the tool path evaluation method of the present invention is a tool path evaluation method for evaluating a tool path when a workpiece is machined while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • Tool path evaluation method is based on the target tool path determined in advance and the shape of the workpiece before machining by the target tool path.
  • the tool path generation method of the present invention is a tool path generation method for generating a tool path when machining a workpiece while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • the tool path generation method is based on a predetermined target tool path and a shape of a workpiece before machining by the target tool path, and is performing machining by the target tool path at the bottom surface portion of the rotary tool tip that intersects the tool rotation axis.
  • a calculation step for calculating the size of the contact area that is predicted to actually contact the workpiece, and when the size of the contact area exceeds a predetermined threshold, the target is set until the size of the contact area is equal to or less than the threshold.
  • a post-movement path generation step of generating a post-movement tool path that has moved along the tool path.
  • the tool path generation method may further include an auxiliary path generation step of generating an auxiliary tool path for processing an uncut portion remaining on the workpiece after processing by the tool path after movement.
  • the tool path after movement is preferably a tool path that moves the target tool path in a direction away from the workpiece along the direction of the tool rotation axis.
  • the auxiliary path generation step includes an additional calculation step of calculating the size of the contact area based on the target tool path and the shape of the workpiece after machining by the moved tool path, and the additional calculation step If the size of the contact area calculated by (1) exceeds the threshold value, the additional movement that generates the moved tool path after moving the target tool path until the size of the contact area calculated by the additional calculation step is equal to or less than the threshold value.
  • a post-path generation step In the auxiliary route generation step, the additional calculation step and the additional post-movement route generation step can be repeated until the size of the contact area calculated in the additional calculation step is equal to or smaller than the threshold value.
  • the tool path generation method of the present invention is a tool path generation method for evaluating a tool path when machining a workpiece while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • the tool path generation method is based on a predetermined target tool path and a shape of a workpiece before machining by the target tool path, and is performing machining by the target tool path at the bottom surface portion of the rotary tool tip that intersects the tool rotation axis.
  • the tool path generation device of the present invention is a tool path generation device that generates a tool path when machining a workpiece while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • the tool path generation device is performing machining by the target tool path at the bottom surface portion of the tip of the rotary tool that intersects the tool rotation axis based on the predetermined target tool path and the shape of the workpiece before processing by the target tool path.
  • a calculation unit that calculates the size of the contact area that is predicted to actually contact the workpiece, and when the size of the contact area exceeds a predetermined threshold, the target is set until the size of the contact area is equal to or less than the threshold.
  • a post-movement path generation unit that generates a post-movement tool path that has moved along the tool path, and an auxiliary path that generates an auxiliary tool path for machining an uncut portion remaining on the workpiece after machining by the post-movement tool path A generating unit.
  • the calculation unit can determine the size of the contact region as a ratio of the area of the contact region to the area of the bottom surface portion.
  • the calculation unit can convert the bottom surface portion of the rotary tool into a circular area on a virtual plane orthogonal to the tool rotation axis and calculate the size of the contact area in the circular area.
  • the tool path after movement is preferably a tool path that moves the target tool path in a direction away from the workpiece along the direction of the tool rotation axis.
  • the tool path generation device of the present invention is a tool path generation device that generates a tool path for machining a workpiece while the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • the tool path generation device is performing machining by the target tool path at the bottom surface portion of the tip of the rotary tool that intersects the tool rotation axis based on the predetermined target tool path and the shape of the workpiece before processing by the target tool path.
  • a contact area calculation unit for obtaining a contact area that is expected to actually contact the workpiece, and when at least a part of the contact area overlaps a predetermined center area in the bottom surface portion, the entire contact area is detached from the center area.
  • a post-movement path generator that generates a post-movement tool path that has moved the target tool path until it is completed, and generates an auxiliary tool path for machining the remaining uncut portion of the workpiece after machining using the post-movement tool path
  • An auxiliary route generation unit Generates a post-movement path generator that generates a post-movement tool path that has moved the target tool path until it is completed, and generates an auxiliary tool path for machining the remaining uncut portion of the workpiece after machining using the post-movement tool path An auxiliary route generation unit.
  • 1 is a block diagram of a CAM device and a machine tool according to a first embodiment.
  • 1 is a schematic side view of a machine tool according to a first embodiment. It is a block diagram of the tool path change part in a 1st embodiment. It is the schematic of the 1st tool in 1st Embodiment. It is the schematic of the 2nd tool in 1st Embodiment. It is the schematic of the 3rd tool in 1st Embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows the tool which moves along one tool path
  • the tool path in the present invention means a relative path of the rotary tool with respect to the workpiece when machining the workpiece.
  • FIG. 1 is a block diagram of a machining system according to the present embodiment.
  • the machining system according to the present embodiment includes a CAD device 10, a CAM device 20, and a machine tool 40.
  • the CAD device 10 generates target shape data D1 of a workpiece in accordance with a user operation.
  • the target shape data D1 generated by the CAD device 10 is input to the CAM device 20.
  • the CAM device 20 outputs a second machining program P2 for machining a workpiece into a target shape.
  • the CAM device 20 includes a shape data reading unit 21 and a path setting unit 22.
  • the shape data reading unit 21 reads the target shape data D1 generated by the CAD device 10.
  • the path setting unit 22 generates a tool path based on the target shape data D1 and the like.
  • the path setting unit 22 generates a machining program in which the tool path is set.
  • the initial tool path generated by the path setting unit 22 is referred to as a target tool path R1.
  • the machining program generated by the path setting unit 22 is referred to as a first machining program P1.
  • the CAM device 20 includes a machining program changing unit 30.
  • the machining program changing unit 30 changes the target tool path R1 and generates a post-change tool path R2. Then, the machining program change unit 30 generates a second machining program P2 in which the changed tool path is set.
  • the CAM device 20 functions as a tool path generation device of the present invention.
  • the second machining program P2 generated by the CAM device 20 is sent to the machine tool 40.
  • the machine tool 40 includes a numerical controller 50 and servo motors S for each axis.
  • the numerical controller 50 reads and interprets the second machining program P2 and performs an interpolation operation.
  • the numerical controller 50 sends an operation command to each axis servo motor S based on the second machining program P2. Then, each axis servo motor S is driven according to the operation command, so that the rotary tool moves relative to the workpiece.
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the machine tool 40 in the present embodiment.
  • the machine tool 40 is a table turning type machine tool that turns the workpiece W together with the rotary table 46.
  • the machine tool 40 has an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other.
  • the Z axis is a linear feed axis in which the main shaft 43 moves toward the workpiece W.
  • the Y axis is a linear feed axis on which the carriage 47 moves.
  • a linear feed axis perpendicular to the Z axis and the Y axis is set as the X axis.
  • the machine tool 40 has a B axis as a rotation axis around an axis extending in parallel to the Y axis. Furthermore, it has a C axis as a rotation axis around an axis extending parallel to the Z axis.
  • the machine tool 40 includes a bed 41 that is a base and a column 42 that stands on the upper surface of the bed 41.
  • the machine tool 40 includes a spindle head 44 that rotatably supports the spindle 43 and a saddle 45 that supports the spindle head 44 in front of the column 42.
  • the spindle head 44 supports the spindle 43 downward so that the tip of the spindle 43 faces the rotary table 46.
  • a rotary tool T is attached to the tip of the main shaft 43.
  • the machine tool 40 includes a rotary table 46 on which the workpiece W is disposed, and a U-shaped swing support member 48 that supports the rotary table 46.
  • the machine tool 40 includes a U-shaped carriage 47 that supports a swing support member 48.
  • the carriage 47 supports the swing support member 48 on a pair of support columns 47a and 47b that are separated in the Y-axis direction.
  • the swing support member 48 is supported by the carriage 47 at both ends in the Y-axis direction.
  • the swing support member 48 is supported so as to be swingable in the B-axis direction.
  • the machine tool 40 includes a moving device that moves the rotary tool relative to the workpiece based on each moving axis.
  • the moving device includes each axis servo motor S that is driven along each moving axis.
  • the moving device moves the saddle 45 with respect to the column 42 in the X-axis direction.
  • the moving device moves the carriage 47 with respect to the bed 41 in the Y-axis direction.
  • a cavity 42c is formed so that the carriage 47 can partially enter.
  • the moving device moves the spindle head 44 in the Z-axis direction with respect to the saddle 45.
  • the moving device includes a rotary table 46.
  • the rotary table 46 rotates in the C-axis direction with respect to the swing support member 48.
  • the moving device rotates the swing support member 48 in the B-axis direction with respect to the carriage 47.
  • the machine tool 40 has three linear motion axes orthogonal to each other and two rotation axes.
  • the machine tool 40 of the present embodiment is a 5-axis control machine tool.
  • FIG. 3 is a block diagram of the tool path changing unit 35 in the machining program changing unit 30 of the CAM device 20.
  • the machining program change unit 30 includes an input unit 31, a contact area calculation unit 32a, a determination unit 33a, a display unit 34, a tool path change unit 35, and a program generation unit 39a.
  • the input unit 31 receives the first machining program P1, the initial shape data D2 of the workpiece W, the tool shape data D3, and the threshold value D4.
  • the first machining program P1 includes a predetermined target tool path R1.
  • the target tool path R1 is, for example, a tool path along the target shape of the workpiece.
  • the initial shape data D2 is, for example, shape data of a material before processing the workpiece W.
  • the tool shape data D3 is data such as the type and size of the tool.
  • the tool shape data D3 includes the shape and dimensions of the bottom surface portion of the rotary tool.
  • the threshold value D4 is a determination value for determining the magnitude of the load applied to the bottom surface portion of the rotary tool during processing of the workpiece W.
  • the load in the present embodiment means a load that acts on the rotary tool T from the workpiece W when the work W and the rotary tool T come into contact with each other.
  • FIG. 4 is a side view showing one rotating tool, in which a flat end mill is shown.
  • FIG. 5 is a side view showing another rotary tool, in which a radius end mill is shown.
  • FIG. 6 is a side view showing still another rotary tool, in which a ball end mill is shown.
  • all or a part of the tool tip that intersects the rotation axis TS of the rotary tool T is the bottom surface portion TB of the rotary tool T.
  • a flat tool tip perpendicular to the rotation axis TS can be used as the bottom surface portion TB.
  • intersects rotation axis TS can be made into the bottom face part TB. More specifically, the angle ⁇ 1 of the vertex of the virtual cone whose apex is the tool center point a of the ball end mill can be specified. And the part contained in the virtual cone among the curved-surface tool tips of a ball end mill can be made into bottom face part TB.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the rotary tool T that processes the workpiece W while moving relative to the workpiece W.
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view showing a portion of the rotary tool T in FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a bottom portion TB of the rotary tool T in FIG.
  • An arrow A1 in FIG. 7 indicates the traveling direction of the rotary tool T that moves relative to the workpiece W along a certain tool path.
  • the rotation axis TS of the rotary tool T is inclined in the direction opposite to the traveling direction with respect to the virtual plane VP1 perpendicular to the traveling direction.
  • the virtual plane VP1 is a plane passing through the tool tip point b.
  • a load from the workpiece W may act on the bottom surface portion TB of the rotary tool T that moves relative to the workpiece W. Therefore, in the present embodiment, it is determined whether or not the tool path is appropriate in the case described above.
  • the state in which the rotation axis TS is inclined in the direction opposite to the traveling direction is a state in which the rotation axis TS of the rotary tool T is located behind the virtual plane VP1 (that is, on the side opposite to the traveling direction).
  • the contact area calculation unit 32a in the present embodiment calculates the size of the contact area AT based on the target tool path R1 and the shape of the workpiece W before processing. For example, the contact area calculation unit 32a calculates the ratio of the area of the contact area AT to the area of the bottom surface portion TB. Thereby, the process of the contact area
  • the contact area calculation unit 32a may calculate the dimension of the contact area AT with respect to the dimension (for example, diameter, outer periphery, etc.) of the bottom surface portion TB.
  • the contact area calculation unit 32a can also calculate the ratio of the length of the outer circumference of the portion where the contact area AT exists in the outer circumference of the bottom surface portion TB.
  • the calculated size of the contact area AT is transmitted to the determination unit 33a.
  • the contact area calculation unit 32a converts the actual bottom surface portion TB of the rotary tool T into a circular area on a virtual plane orthogonal to the rotation axis TS, and calculates the size of the contact area AT in the circular area. be able to.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a side surface and a circular region of one rotary tool, and shows a radius end mill.
  • the actual bottom surface portion TB of the rotary tool T is converted into a circular area AR whose center coincides with the rotation axis TS on the virtual plane VP2 orthogonal to the rotation axis TS.
  • the determination unit 33a compares the size of the contact area AT with the threshold value D4 for each of the moving points on the target tool path R1 set at predetermined intervals.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the rotary tool T that moves relative to the workpiece W along the target tool path R1.
  • FIG. 11 shows movement points MP31, MP32, and MP33 on the target tool path R1.
  • the determination unit 33a determines that the target tool path R1 is inappropriate when the size of the contact area AT exceeds the threshold D4 at the moving point on the target tool path R1.
  • a moving point where the size of the contact area AT exceeds the threshold value D4 is particularly referred to as an overload moving point.
  • the rotary tool T advances from the left to the right, and cutting is performed on the side surface of the rotary tool T.
  • the size of the contact area AT becomes zero, and it is determined that the tool path is appropriate.
  • the rotary tool T advances from the top to the bottom, and the entire bottom surface portion TB of the rotary tool T comes into contact with the cutting, and the moving point MP32 is determined to be an overload moving point.
  • the determination unit 33a determines that the target tool path R1 is appropriate when the size of the contact area AT is equal to or less than the threshold value D4 at any moving point on the target tool path R1. In this case, the determination unit 33a generates the changed tool path R2 that is the same as the target tool path R1, and sends the generated tool path R2 to the program generation unit 39a.
  • the program generation unit 39a generates a second machining program P2 based on the changed tool path R2.
  • the tool path changing unit 35 includes a post-movement path generation unit 37a, an auxiliary path generation unit 38, and a program generation unit 39b.
  • the post-movement path generation unit 37a generates a post-movement tool path R3 that moves the target tool path R1 until the size of the contact area AT is equal to or less than the threshold value D4 when the target tool path R1 is determined to be inappropriate.
  • the post-movement tool path R3 is, for example, a tool path in which a part or all of the target tool path R1 is moved in a direction away from the workpiece W along the rotation axis TS.
  • FIG. 12 is a sectional view schematically showing the rotary tool T that moves relative to the workpiece W along the post-movement tool path R3 that avoids the overload movement point MP32 of FIG.
  • the post-movement path generation unit 37a moves the overload movement point MP32 on the target tool path R1 in the direction away from the workpiece W along the rotational axis direction of the rotary tool T (that is, in the direction of arrow A2 in the drawing).
  • a new movement point MP32 ′ is generated.
  • the post-movement tool path R3 in this case is a tool path including movement points MP31, MP32 ', and MP33.
  • the tool path changing unit 35 determines the overload movement point on the target tool path R1 as the rotation axis direction of the tool path T when it is determined that the target tool path R1 is inappropriate.
  • the tool path R3 after movement is generated by moving along Thereby, it is possible to prevent the spindle 43 and the spindle head 44 from interfering with the workpiece W in the post-movement tool path R3.
  • the post-movement path generation unit 37a can also move the overload movement point on the target tool path R1 in a direction different from the rotation axis direction of the tool path T.
  • the post-movement path generation unit 37a can generate a new movement point MP32 'by changing the inclination angle of the rotation axis TS with respect to the machining surface of the workpiece W.
  • the auxiliary path generation unit 38 of the present embodiment generates an auxiliary tool path for processing the uncut portion of the workpiece W.
  • the auxiliary route generation unit 38 includes an additional contact area calculation unit 32b, an additional determination unit 33b, and an additional post-movement route generation unit 37b.
  • the additional contact area calculation unit 32b has the same function as the contact area calculation unit 32a described above. More specifically, the additional contact area calculation unit 32b calculates the size of the contact area AT based on the target tool path R1 and the shape of the workpiece W after being processed by the post-movement tool path R3. That is, the additional contact area calculation unit 32b calculates the size of the contact area AT when machining the workpiece W after machining by the post-movement tool path R3 generated up to now according to the target tool path R1.
  • the additional determination unit 33b has the same function as the determination unit 33a described above. That is, the additional determination unit 33b determines whether the target tool path R1 is appropriate by comparing the size of the contact area AT calculated by the additional contact area calculation unit 32b with the threshold value D4. The determination result by the additional determination unit 33 b is transmitted to the display unit 34. When the additional determination unit 33b determines that the target tool path R1 is appropriate, the post-movement tool path R3 generated up to the present and the target tool path R1 are combined to generate the post-change tool path R2. The generated post-change tool path R2 is sent to the program generation unit 39b. The program generation unit 39b generates a second machining program P2 based on the changed tool path R2.
  • the additional post-movement route generation unit 37b has the same function as the post-movement route generation unit 37a described above. In other words, when the additional determination unit 33b determines that the target tool path R1 is inappropriate, the additional post-movement path generation unit 37b determines the target tool path R1 until the size of the contact area AT becomes equal to or less than the threshold value D4. The moved tool path R3 that has moved is generated.
  • the additional contact area calculation unit 32b again calculates the size of the contact area AT when machining the workpiece W machined so far by the target tool path R1, similarly to the previous time.
  • the additional determination unit 33b determines whether or not the target tool path R1 is appropriate for machining the workpiece W that has been machined so far, similarly to the previous time.
  • the post-movement path generation unit 37b generates the post-movement tool path R3 again as in the previous time.
  • the auxiliary path generation unit 38 repeatedly generates the post-movement tool path R3 until the size of the contact area AT becomes equal to or less than the threshold value D4.
  • the auxiliary tool path is a tool path obtained by combining one or more generated post-movement tool paths R3 and the target tool path R1.
  • the auxiliary tool path may be a tool path configured from the target tool path R1.
  • the determination unit 33b generates a post-change tool path R2 by combining all the post-movement tool paths R3 generated by the post-movement path generation units 37a and 37b and the target tool path R1.
  • the generated post-change tool path R2 is sent to the program generation unit 39b.
  • the CAM device 20 of the present embodiment includes a display unit 34.
  • the display unit 34 displays the determination results by the determination units 33a and 33b, information on the target tool path R1, information on the changed tool path R2, and the like on the screen.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a procedure of processing for generating the changed tool path R2 by the machining program changing unit 30.
  • the machining program changing unit 30 first acquires machining data including target workpiece shape data D1, initial shape data D2, and tool shape data D3 (step S101). Subsequently, the machining program change unit 30 reads the target tool path R1 from the first machining program P1 (step S102).
  • the machining program changing unit 30 reads the target shape of the workpiece W, the shape of the bottom surface portion TB of the rotary tool T, the initial shape of the workpiece W, and the threshold value D4 (step S103).
  • the target shape of the workpiece W is included in the target shape data D1.
  • the shape of the bottom surface portion TB is included in the tool shape data D3.
  • the initial shape of the workpiece W is included in the initial shape data D2.
  • FIG. 14 is a perspective view showing a target shape of the workpiece W
  • FIG. 15 is a perspective view showing an initial shape of the workpiece W.
  • the machining program changing unit 30 executes a calculation process for calculating the size of the contact area AT in the bottom surface portion TB of the rotary tool T based on the target tool path R1 and the initial shape of the workpiece W (step S104). ). More specifically, in the calculation step, the ratio of the area of the contact area AT to the area of the bottom surface portion TB is calculated as the size of the contact area AT. Further, in the calculation step, the actual bottom surface portion TB is converted into a circular area AR whose center coincides with the rotational axis TS on a virtual plane orthogonal to the rotational axis TS, and the size of the contact area AT in the circular area AR. Is calculated.
  • the machining program changing unit 30 executes a determination process for determining whether or not the size of the contact area AT calculated in the calculation process (step S104) exceeds the threshold value D4 (step S105). More specifically, in the determination step, it is determined that the target tool path R1 is inappropriate when the size of the contact area AT exceeds the threshold value D4 at an arbitrary location on the target tool path R1. On the other hand, if the size of the contact area AT is equal to or smaller than the threshold value D4 at any location on the target tool path R1, it is determined that the target tool path R1 is appropriate. If the size of the contact area AT does not exceed the threshold value D4 (NO in step S105), the machining program changing unit 30 proceeds directly to step S107.
  • the machining program changing unit 30 when the size of the contact area AT exceeds the threshold value D4 (YES in step S105), the machining program changing unit 30 generates a post-movement tool path R3 that has moved the target tool path R1. Is executed (step S106).
  • the post-movement tool path R3 is, for example, a tool path that has moved all or part of the target tool path R1 in a direction away from the workpiece W along the rotation axis TS.
  • the calculation process (step S104), determination process (step S105), and post-movement path generation process (step S106) described above are executed at once for all the movement points on the target tool path R1. However, these steps may be repeatedly executed for each movement point on the target tool path R1.
  • step S ⁇ b> 107 the machining program change unit 30 determines whether there is an uncut portion for the target shape on the workpiece W. When there is no uncut residue on the workpiece W (NO in step S107), the machining program changing unit 30 outputs the target tool path R1 as the changed tool path R2 (step S108). On the other hand, if there is any uncut material on the workpiece W (YES in step S107), the machining program changing unit 30 executes an auxiliary route generating step for generating an auxiliary tool path for machining the uncut material portion remaining on the workpiece W. To do.
  • FIG. 16 is a perspective view showing the shape of the workpiece W being processed.
  • the shape indicated by the solid line in FIG. 16 is the shape of the workpiece that has been processed so far. Moreover, the shape shown with a broken line is a part of target shape. That is, the upper part of the area surrounded by the broken line in the workpiece W in FIG.
  • the machining program change unit 30 performs an additional calculation process (step S104) based on the target tool path R1 and the shape of the workpiece W after machining by the post-movement tool path R3 generated so far. ), An additional determination step (step S105), and an additional post-movement route generation step (step S106). Thereafter, when it is determined that there is an uncut portion (YES in step S107), the machining program change unit 30 proceeds to step S104 again. As described above, the machining program changing unit 30 cuts the workpiece W after machining by the tool path generated up to now until the size of the contact area AT calculated by the additional determination process becomes equal to or less than the threshold value D4.
  • step S104 The additional calculation process (step S104), the additional determination process (step S105), and the additional post-movement route generation process (step S106) are repeated until there is no remaining.
  • Such a series of steps is an auxiliary route generation step.
  • an additional post-movement path generation step is performed, an additional post-movement tool path R3 is generated.
  • the auxiliary tool path in this case is a tool path obtained by combining one or more generated post-movement tool paths R3 and the target tool path R1.
  • step S108 the machining program change unit 30 generates a post-change tool path R2 by combining the post-movement tool path R3 generated up to the present and the target tool path R1.
  • the machining program changing unit 30 in the CAM device 20 of the present embodiment determines the size of the contact area AT in the bottom surface portion TB that is predicted to actually contact the workpiece W during machining by the target tool path R1. calculate. Then, the machining program changing unit 30 determines that the target tool path R1 is inappropriate when the size of the calculated contact area AT exceeds the threshold value D4. Therefore, according to the CAM device 20 of the present embodiment, it is possible to appropriately evaluate whether or not an excessive load is applied to the rotary tool during workpiece machining by the machine tool 40. Further, according to the CAM device 20 of the present embodiment, it is possible to generate the post-movement tool path R3 for avoiding an excessive load applied to the rotary tool.
  • the tool path is changed according to a predetermined method.
  • the post-movement tool path R3 may include an undesired path.
  • the post-movement tool path R3 may include a path in which the traveling direction of the rotary tool T is reversed, or may include a path that bends.
  • the post-movement tool path R3 is corrected in such a case to generate a post-correction tool path R3 '.
  • FIG. 17 shows a schematic view of the post-movement tool path R3 in which the traveling direction of the rotary tool T greatly changes.
  • Each tool path is described by a moving point and an arrow.
  • the target tool path R1 includes movement points MP1a to MP6a.
  • a post-movement tool path R3 is set with respect to the target tool path R1.
  • the respective movement points MP1a to MP6a are moved to the movement points MP1b to MP6b by the movement of the rotary tool T along the rotation axis direction.
  • the movement point MP3a of the target tool path R1 is moved to the movement point MP3b. Further, the moving point MP4a of the target tool path R1 has moved to the moving point MP4b.
  • the inclination angle of the rotary tool T with respect to the workpiece changes greatly in the path from the movement point MP3a to the movement point MP4a.
  • the advancing direction of the rotary tool T with respect to the workpiece when moving from the moving point MP3a to the moving point MP4a is indicated by an arrow 86.
  • the traveling direction of the rotary tool T relative to the workpiece when moving from the moving point MP3b to the moving point MP4b is indicated by an arrow 87.
  • FIG. 18 is a schematic diagram illustrating the traveling direction of the rotary tool T in the target tool path R1 and the traveling direction of the rotary tool T in the post-movement tool path R3.
  • the arrows of the traveling directions relating to the moving points MP3a, MP4a, MP3b, and MP4b are extracted.
  • the traveling direction of the rotary tool T in the target tool path R ⁇ b> 1 is indicated by an arrow 86.
  • the traveling direction of the rotary tool T in the post-movement tool path R3 is indicated by an arrow 87.
  • the traveling direction of the rotary tool T indicated by the arrow 86 and the traveling direction of the rotary tool T indicated by the arrow 87 are substantially opposite. That is, the traveling direction of the rotary tool T is reversed.
  • the traveling direction of the rotary tool T with respect to the workpiece changes rapidly, there is a problem that a large acceleration is generated and an excessive force is applied to the machine tool. Or there exists a possibility that processing accuracy may fall.
  • the post-movement tool path R3 is corrected when the advancing direction of the rotary tool T in the post-movement tool path R3 suddenly changes with respect to the direction of travel of the rotary tool T in the target tool path R1. .
  • the determination angle is set to 90 °.
  • the moving direction of the rotary tool T changes by 90 ° or more in the movement from the movement point MP3b to the movement point MP4b. For this reason, the route indicated by the arrow 87 can be determined to be a specific route.
  • FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the correction of the post-movement tool path R3.
  • the movement point corresponding to the specific route includes a movement point MP3b that is the start point of the arrow 87 and a movement point MP4b that is the end point of the arrow 87. For this reason, the moving point MP3b and the moving point MP4b are excluded. Then, as indicated by an arrow 88, a path that short-circuits the movement point MP2b and the movement point MP5b is generated. A path including the movement points MP1b, MP2b, MP5b, and MP6b corresponds to the corrected tool path R3 '. In this way, it is possible to exclude a path in which the traveling direction changes rapidly from the post-movement tool path R3.
  • FIG. 20 shows a schematic view of the post-movement tool path R3 in which the tool path is bent.
  • the post-movement tool path R3 is indicated by an arrow 91, an arrow 92, and an arrow 93.
  • the post-movement tool path R3 proceeds in the direction indicated by the arrow 91 and then proceeds in the direction indicated by the arrow 92.
  • the post-movement tool path R3 is bent. That is, the tool path is bent.
  • the tool path is also bent when it travels in the direction shown by arrow 92 and then travels in the direction shown by arrow 93.
  • the bending path is changed to a curved path.
  • the bending tool path indicated by arrows 91, 92, 93 is corrected to a curved tool path indicated by arrows 99, 93.
  • the path bent toward the outside of the workpiece is changed to a concave curved path.
  • the path bent toward the inside of the workpiece is changed to a curved path. That is, the path is changed so that the corrected tool path is positioned outside the workpiece with respect to the post-movement tool path.
  • the path indicated by the arrow 99 corresponds to the corrected tool path R3 '.
  • FIG. 21 shows a graph of the amount of movement of the rotary tool T in the direction of the rotation axis with respect to the position of the moving point.
  • a post-movement tool path R3 is generated by moving the target tool path R1.
  • the target tool path R1 includes movement points MP10a to MP14a.
  • the post-movement tool path R3 includes movement points MP10b to MP14b.
  • the tool path indicated by the arrow 92 is bent with respect to the tool path indicated by the arrow 91.
  • the tool path indicated by the arrow 93 is bent with respect to the tool path indicated by the arrow 92.
  • the moving point MP12b and the moving point MP13b are bending points. For this purpose, the tool path from the movement point MP11b to the movement point MP13b is corrected.
  • FIG. 22 shows a graph of the corrected tool path R3 'obtained by correcting the post-movement tool path R3.
  • the tool path indicated by the arrow 92 where the moving point MP13b is a bending point is corrected to a tool path of a convex arc.
  • an arcuate tool path is generated so as to pass through the moving point MP13b.
  • the tool path indicated by the arrow 91 whose moving point MP12b is the bending point is corrected to a concave arc tool path.
  • a movement point MP15b and a movement point MP16b are newly generated.
  • a tool path from the movement point MP15b to the movement point MP16b is generated.
  • the diameter of the arc when generating the corrected tool path R3 ' can be set to an arbitrary value by the user.
  • the arc diameter indicated by the arrow 94 and the arc diameter indicated by the arrow 95 can be set to be the same as the tool diameter.
  • each movement point is moved in the rotation axis direction of rotary tool T by the stored movement amount to generate a movement point of corrected tool path R ⁇ b> 3 ′.
  • the positions of the movement point MP15b and the movement point MP16b newly generated in the correction can be set by interpolating the movement point MP11b and the movement point MP13b, for example.
  • the path of bending can be changed to a curved path. It is possible to avoid a sudden change in the traveling direction of the rotary tool T with respect to the workpiece W, and to suppress the burden on the machine tool. Or the fall of processing accuracy can be controlled.
  • amendment is not performed.
  • FIG. 23 is a flowchart showing a procedure of processing for correcting the tool path R3 after movement by the machining program changing unit 30 in the present embodiment. This process can be performed, for example, as step S106 shown in FIG. As shown in FIG. 23, the machining program change unit 30 first generates a post-movement tool path R3 that has moved in the direction of the rotation axis of the rotary tool T (step S201).
  • the machining program change unit 30 determines whether there is a specific path in which the traveling direction of the rotary tool T in the post-movement tool path R3 changes by 90 ° or more with respect to the traveling direction of the rotary tool T in the target tool path R1. Is determined (step S202). If there is no specific route (NO in step S202), the machining program changing unit 30 proceeds to step S204. If there is a specific route (YES in step S202), the machining program changing unit 30 proceeds to step S203. In step S203, the machining program change unit 30 deletes the movement point corresponding to the specific route.
  • the machining program change unit 30 determines whether or not there is a bent portion in the tool path R3 after movement (step S204). If there is no bent portion in the tool path R3 after movement (NO in step S204), the machining program change unit 30 ends the series of processes. If there is a bent portion in the tool path R3 after movement (YES in step S204), the machining program change unit 30 proceeds to step S205. In step S205, the machining program change unit 30 corrects the bending path into a curved path. Thereafter, the machining program change unit 30 ends the series of processes.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a basic configuration of the machining system in the present embodiment.
  • the machining program changing unit 30 that functions as a tool path generation device is mounted on the numerical control device 50 of the machine tool 40 instead of the CAM device 20.
  • the first machining program P1 is output from the CAM device 20, and the second machining program P2 is generated inside the machine tool 40.
  • the reading interpretation unit 51 reads and interprets the second machining program P2, and sends a movement command to the interpolation calculation unit 52.
  • the interpolation calculation unit 52 calculates a position command value for each interpolation cycle and sends the position command value to the servo motor control unit 53.
  • the servo motor control unit 53 calculates the amount of movement of each moving axis based on the position command and drives each axis servo motor S.
  • the machining program changing unit 30 in the numerical control device 50 calculates the size of the contact area AT in the bottom surface portion TB that is predicted to actually contact the workpiece W during machining by the target tool path R1. Then, the machining program changing unit 30 determines that the target tool path R1 is inappropriate when the size of the calculated contact area AT exceeds the threshold value D4. Therefore, according to the numerical control device 50 of the present embodiment, whether or not an excessive load is applied to the rotary tool during the work machining by the machine tool 40 is appropriately determined as in the CAM device 20 of the first embodiment described above. Can be evaluated. Further, according to the numerical control device 50 of the present embodiment, the post-movement tool path R3 for avoiding an excessive load applied to the rotary tool can be generated.
  • the machining system of the present embodiment has the same functions and functions as those of the machining system of the first embodiment except for the contact area calculation units 32a and 32b, the determination units 33a and 33b, and the post-movement path generation units 37a and 37b. It has a configuration (see FIGS. 1 and 3).
  • the center area AC in the bottom surface portion TB of the rotary tool T is determined in advance.
  • FIG. 25 is a schematic view showing a side surface and a bottom surface of the rotary tool T in the present embodiment, and shows a ball end mill.
  • a center area AC in the bottom surface portion TB of the rotary tool T is determined in advance.
  • a central region AC located in the vicinity of the rotation axis TS in the bottom surface portion TB is predetermined.
  • Information about the center area AC is stored in the tool shape data D3.
  • the contact area calculation unit 32a executes a step of obtaining the contact area AT in the bottom surface portion TB based on the target tool path R1 and the shape of the workpiece W before processing.
  • the determination unit 33a executes a step of determining that the target tool path R1 is inappropriate when at least a part of the contact area AT overlaps the center area AC in the bottom surface portion TB at an arbitrary position of the target tool path R1.
  • the post-movement path generation unit 37a uses the post-movement tool path R3 that has moved along the target tool path R1 until the entire contact area AT leaves the center area AC. The process to generate is executed.
  • the additional contact area calculation unit 32b executes a step of obtaining the contact area AT based on the target tool path R1 and the shape of the workpiece W after being processed by the post-movement tool path R3.
  • the additional determination unit 33b executes a step of determining that the target tool path R1 is inappropriate when at least a part of the contact area AT obtained by the additional contact area calculation unit 32b overlaps the center area AC.
  • the additional post-movement path generation unit 37b determines the target tool path R1 until the entire contact area AT leaves the center area AC.
  • a step of generating the moved tool path R3 after the movement is executed. These additional steps are repeated until the entire contact area AT obtained by the additional contact area calculation unit 32b leaves the central area AC.
  • the CAM device 20 of the present embodiment it is possible to appropriately evaluate whether or not an excessive load is applied to the rotary tool during workpiece machining by the machine tool 40, as in the first embodiment described above. Further, according to the CAM device 20 of the present embodiment, it is possible to generate the post-movement tool path R3 for avoiding an excessive load applied to the rotary tool. Furthermore, in the present embodiment, since the tool path is determined to be inappropriate when the contact area AT in the bottom surface portion TB overlaps the center region AC, in the center region AC of the bottom surface portion TB in which the peripheral speed during machining becomes particularly small. The possibility that the workpiece is cut can be reduced.
  • the machining system of the present embodiment has the same functions and functions as those of the machining system of the second embodiment, except for the contact area calculation units 32a and 32b, the determination units 33a and 33b, and the post-movement path generation units 37a and 37b. It has a configuration (see FIGS. 3 and 24).
  • the contact area calculation units 32a and 32b of the present embodiment have the same functions as the contact area calculation units 32a and 32b of the third embodiment.
  • the determination units 33a and 33b according to the present embodiment have the same functions as the determination units 33a and 33b according to the third embodiment.
  • the post-movement route generation units 37a and 37b of the present embodiment have the same functions as the post-movement route generation units 37a and 37b of the third embodiment.
  • a center area AC in the bottom surface portion TB of the rotary tool T is determined in advance (see FIG. 25).
  • the numerical control device 50 of the present embodiment it is possible to appropriately evaluate whether or not an excessive load is applied to the rotary tool during workpiece machining by the machine tool 40, as in the above-described embodiment. Further, according to the numerical control device 50 of the present embodiment, the post-movement tool path R3 for avoiding an excessive load applied to the rotary tool can be generated. Furthermore, in the present embodiment, since the tool path is determined to be inappropriate when the contact area AT in the bottom surface portion TB overlaps the center region AC, in the center region AC of the bottom surface portion TB in which the peripheral speed during machining becomes particularly small. The possibility that the workpiece is cut can be reduced.
  • a machine tool having five moving axes is illustrated, but the present invention is not limited to this form, and any machine tool in which the tool moves relative to the workpiece can be used.
  • the present invention can be applied to a three-axis machine tool having three linear motion axes.
  • a rotary tool such as a flat end mill, a radius end mill, or a ball end mill is illustrated.
  • any rotary tool that moves the workpiece relative to the workpiece to process the workpiece can be employed.
  • the present invention can be applied to other rotary tools such as various types of milling cutters.

Abstract

　ワーク（Ｗ）に対して回転工具（Ｔ）が相対移動しながらワーク（Ｗ）を加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、予め定められた目標工具経路（Ｒ１）と、目標工具経路（Ｒ１）による加工前のワーク（Ｗ）の形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分（ＴＢ）における、目標工具経路（Ｒ１）による加工中にワーク（Ｗ）に実際に接触すると予測される接触領域（ＡＴ）の大きさを算出する算出工程と、目標工具経路（Ｒ１）の任意の場所において接触領域（ＡＴ）の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、目標工具経路（Ｒ１）が不適切であると判定する判定工程と、を含む。

Description

工具経路評価方法、工具経路生成方法、及び工具経路生成装置
　本発明は、工具経路評価方法、工具経路生成方法、及び工具経路生成装置に関する。
　近年、エンドミル等のフライス工具を用いた機械加工は、数値制御やコンピュータ制御等の技術によって高度に自動化されている。このような自動化された工作機械は、工具の経路情報やワークの加工条件等が記述された加工プログラムに従って運転される。また、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）装置により作成されたワークの形状データに基づいて、加工プログラムを自動的に作成できるＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置も普及している。ＣＡＭ装置は、ＣＡＤ装置から出力されたワークの形状データに加えて、工具やワーク等に関する各種情報を入力することによって工具経路を含む加工プログラムを自動的に生成する。
　特開２００７－２５７１８２号公報には、コンピュータを用いた仮想的な倣い加工においてフライス工具がワーク内部に入り込む干渉量を計算するための計算方法が開示されている。
特開２００７－２５７１８２号公報
　ＣＡＭ装置により生成される加工プログラムに含まれる工具経路は、例えば、ワークの目標形状の外形に沿った経路であり、ワークの加工中に工具に加わる負荷を考慮した経路ではない。ところが、ワークの加工中に工具に過剰に負荷が加わると、工具が破損したり、工具が撓んで加工精度が低下したり、工作機械の主軸に過度の負荷が加わったりする虞がある。そのため、従来から、工具とワークの接触量を求めて負荷を予測し、工具経路を生成する方法が発明されており、特許文献１でも公開されている。
　回転工具の円筒部側面は刃先の周速が速いため、接触量が多くても加工できる。これに対し、回転工具の底面は、中心部分に刃先の周速が零となる点があり、同じ接触量であっても加工できないことがある。また、回転工具の底面では、中心部分以外も刃先の周速が遅く、少ない接触量でも工具が破損するなどの問題が発生しやすい。このように、工具とワークの接触量で負荷を予測してしまうと、負荷を適切に評価することができない。
　本発明の工具経路評価方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法である。工具経路評価方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、目標工具経路が不適切であると判定する判定工程と、を含む。
　上記発明において、算出工程は、接触領域の大きさを、底面部分の面積に対する接触領域の面積の割合として求めることができる。
　上記発明において、算出工程は、回転工具が有する底面部分を、工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、円形領域における接触領域の大きさを算出することができる。
　本発明の工具経路評価方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法である。工具経路評価方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、目標工具経路が不適切であると判定する工程と、を含む。
　本発明の工具経路生成方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成方法である。工具経路生成方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成工程と、を含む。
　上記発明において、工具経路生成方法は、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成工程をさらに含むことができる。
　上記発明において、移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに目標工具経路を移動した工具経路であることが好ましい。
　上記発明において、補助経路生成工程は、目標工具経路と、移動後の工具経路による加工後のワークの形状とに基づいて、接触領域の大きさを算出する追加の算出工程と、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値を超える場合に、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する追加の移動後経路生成工程と、を含むことができる。補助経路生成工程は、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値以下になるまで、追加の算出工程、及び追加の移動後経路生成工程を繰り返すことができる。
　本発明の工具経路生成方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路生成方法である。工具経路生成方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、接触領域の全体が中心領域から離脱するまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する工程と、を含む。
　本発明の工具経路生成装置は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成装置である。工具経路生成装置は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出部と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備える。
　上記発明において、算出部は、接触領域の大きさを、底面部分の面積に対する接触領域の面積の割合として求めることができる。
　上記発明において、算出部は、回転工具が有する底面部分を、工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、円形領域における接触領域の大きさを算出することができる。
　上記発明において、移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに目標工具経路を移動した工具経路であることが好ましい。
　本発明の工具経路生成装置は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置である。工具経路生成装置は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める接触領域算出部と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、接触領域の全体が中心領域から離脱するまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備える。
　本発明によると、工作機械によるワークの加工中に工具に過度の負荷が加わるかどうかを、工具の底面が接触領域に含まれるか否かを考慮した上で適切に評価することができる。これにより、過度の負荷が加わることを回避するための工具経路を生成することができる。
第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置及び工作機械のブロック図である。 第１の実施の形態における工作機械の概略側面図である。 第１の実施の形態における工具経路変更部のブロック図である。 第１の実施の形態における第１の工具の概略図である。 第１の実施の形態における第２の工具の概略図である。 第１の実施の形態における第３の工具の概略図である。 第１の実施の形態における１つの工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。 図７における工具の部分を示す概略斜視図である。 図８における工具の底面を示す斜視図である。 第１の実施の形態における第１の工具の概略図である。 第１の実施の形態における目標工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。 第１の実施の形態における移動後工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。 第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置により工具経路を生成する制御のフローチャートである。 第１の実施の形態におけるワークの目標形状を示す斜視図である。 第１の実施の形態におけるワークの初期形状を示す斜視図である。 第１の実施の形態におけるワークの加工途中の形状を示す斜視図である。 目標工具経路と移動後工具経路とを説明する図である。 目標工具経路における回転工具の進行方向と、移動後工具経路における回転工具の進行方向とを説明する図である。 移動後工具経路と補正後工具経路とを説明する図である。 移動後工具経路と他の補正後工具経路とを説明する図である。 移動点の位置に対する回転工具の回転軸線方向の移動量を示す第２のグラフである。 移動点の位置に対する回転工具の回転軸線方向の移動量を示す第３のグラフである。 第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置により移動後工具経路を補正して補正後工具経路を生成する制御のフローチャートである。 第２の実施の形態におけるＣＡＭ装置及び工作機械のブロック図である。 第３の実施の形態における１つの工具の概略図である。
　図１から図１６を参照して、本発明の第１の実施の形態における工具経路評価方法、工具経路生成方法、工具経路生成装置、及び工作機械の数値制御装置について説明する。本発明における工具経路とは、ワークを加工するときのワークに対する回転工具の相対的な経路を意味している。
　図１は、本実施の形態における加工システムのブロック図である。本実施の形態の加工システムは、ＣＡＤ装置１０、ＣＡＭ装置２０、及び工作機械４０を備える。ＣＡＤ装置１０は、使用者の操作に従ってワークの目標形状データＤ１を生成する。ＣＡＤ装置１０により生成された目標形状データＤ１は、ＣＡＭ装置２０に入力される。
　ＣＡＭ装置２０は、ワークを目標形状に加工するための第２の加工プログラムＰ２を出力する。ＣＡＭ装置２０は、形状データ読取部２１及び経路設定部２２を備えている。形状データ読取部２１は、ＣＡＤ装置１０で生成された目標形状データＤ１を読み取る。経路設定部２２は、目標形状データＤ１等に基づいて工具経路を生成する。また、経路設定部２２は、その工具経路が設定された加工プログラムを生成する。本実施の形態では、経路設定部２２により生成される初期の工具経路を目標工具経路Ｒ１と称する。また、経路設定部２２により生成される加工プログラムを第１の加工プログラムＰ１と称する。
　ＣＡＭ装置２０は、加工プログラム変更部３０を備えている。加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を変更して変更後工具経路Ｒ２を生成する。そして、加工プログラム変更部３０は、変更後工具経路が設定された第２の加工プログラムＰ２を生成する。ＣＡＭ装置２０は、本発明の工具経路生成装置として機能する。
　ＣＡＭ装置２０により生成された第２の加工プログラムＰ２は、工作機械４０に送出される。工作機械４０は、数値制御装置５０及び各軸サーボモータＳを備えている。数値制御装置５０は、第２の加工プログラムＰ２を読み取り解釈するとともに補間演算を実施する。数値制御装置５０は、第２の加工プログラムＰ２に基づいて各軸サーボモータＳに動作指令を送出する。そして、動作指令に従って各軸サーボモータＳが駆動することによって回転工具がワークに対して相対移動する。
　図２に、本実施の形態における工作機械４０の概略側面図を示す。工作機械４０は、ワークＷを回転テーブル４６とともに旋回させるテーブル旋回型の工作機械である。工作機械４０には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が設定されている。Ｚ軸は、主軸４３がワークＷに向かって移動する直動送り軸である。Ｙ軸は、キャリッジ４７が移動する直動送り軸である。Ｚ軸及びＹ軸に垂直な直動送り軸がＸ軸に設定されている。また、工作機械４０は、Ｙ軸に対して平行に延びる軸線周りの回転軸としてＢ軸を有している。さらに、Ｚ軸に対して平行に延びる軸線周りの回転軸としてＣ軸を有している。
　工作機械４０は、基台であるベッド４１と、ベッド４１の上面に立設されるコラム４２を備えている。工作機械４０は、主軸４３を回転可能に支持する主軸頭４４と、主軸頭４４をコラム４２の前方に支持するサドル４５とを備えている。主軸頭４４は、主軸４３の先端が回転テーブル４６に対向するように主軸４３を下向きに支持している。主軸４３の先端には回転工具Ｔが装着される。
　工作機械４０は、ワークＷが配置される回転テーブル４６と、回転テーブル４６を支持するＵ字形の揺動支持部材４８とを備えている。工作機械４０は、揺動支持部材４８を支持するＵ字形のキャリッジ４７を備えている。キャリッジ４７は、Ｙ軸方向に離間された一対の支柱４７ａ，４７ｂにおいて揺動支持部材４８を支持している。揺動支持部材４８は、Ｙ軸方向の両側の端部がキャリッジ４７に支持されている。揺動支持部材４８は、Ｂ軸方向に揺動可能に支持されている。
　工作機械４０は、それぞれの移動軸に基づいてワークに対して回転工具を相対的に移動させる移動装置を備えている。移動装置は、それぞれの移動軸に沿って駆動する各軸サーボモータＳを含んでいる。移動装置は、コラム４２に対してサドル４５をＸ軸方向に移動させる。移動装置は、ベッド４１に対してキャリッジ４７をＹ軸方向に移動させる。コラム４２には、キャリッジ４７が部分的に進入可能なように空洞部４２ｃが形成されている。また、移動装置は、サドル４５に対して主軸頭４４をＺ軸方向に移動させる。移動装置は、回転テーブル４６を含んでいる。回転テーブル４６は、揺動支持部材４８に対してＣ軸方向に回転する。さらに、移動装置は、キャリッジ４７に対して、Ｂ軸方向に揺動支持部材４８を回転させる。このように、工作機械４０は、互いに直交する３つの直動軸と、２つの回転軸とを有する。本実施の形態の工作機械４０は、５軸制御の工作機械である。
　本実施の形態では、このような５軸制御の工作機械４０によってワークを加工する。図３は、ＣＡＭ装置２０の加工プログラム変更部３０における工具経路変更部３５のブロック図である。図１及び図３を参照して、ＣＡＭ装置２０の加工プログラム変更部３０について詳細に説明する。加工プログラム変更部３０は、入力部３１、接触領域算出部３２ａ、判定部３３ａ、表示部３４、工具経路変更部３５、及びプログラム生成部３９ａを含んでいる。入力部３１には、第１の加工プログラムＰ１、ワークＷの初期形状データＤ２、工具形状データＤ３、及び閾値Ｄ４が入力される。第１の加工プログラムＰ１には、予め定められた目標工具経路Ｒ１が含まれている。目標工具経路Ｒ１は、例えば、ワークの目標形状に沿った工具経路である。初期形状データＤ２は、例えば、ワークＷを加工する前の素材の形状データである。工具形状データＤ３は、工具の種類や寸法等のデータである。工具形状データＤ３には、回転工具の底面部分の形状や寸法等が含まれている。閾値Ｄ４は、ワークＷの加工中に回転工具の底面部分に加わる負荷の大きさを判定するための判定値である。本実施形態における負荷とは、ワークＷと回転工具Ｔとが接触したときにワークＷから回転工具Ｔに作用する荷重を意味する。
　図４は、１つの回転工具を示す側面図であり、フラットエンドミルが示されている。図５は、他の回転工具を示す側面図であり、ラジアスエンドミルが示されている。図６は、さらに他の回転工具を示す側面図であり、ボールエンドミルが示されている。図４から図６のように、本実施の形態では、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳに交差する工具先端の全部又は一部を回転工具Ｔの底面部分ＴＢとしている。例えば、フラットエンドミル及びラジアスエンドミルについては、回転軸線ＴＳに直交する平面状の工具先端を底面部分ＴＢとすることができる。また、ボールエンドミルについては、回転軸線ＴＳに交差する曲面状の工具先端の一部を底面部分ＴＢとすることができる。より具体的には、ボールエンドミルの工具中心点ａを頂点とする仮想錐体の頂点の角度θ１を指定することができる。そして、ボールエンドミルの曲面状の工具先端のうちの仮想錐体に含まれる部分を底面部分ＴＢとすることができる。
　図１を参照すると、接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。図７は、ワークＷに対して相対移動しながらワークＷを加工する回転工具Ｔを示す概略断面図である。図８は、図７における回転工具Ｔの部分を拡大して示す斜視図である。また、図９は、図８における回転工具Ｔの底面部分ＴＢを示す斜視図である。図７における矢印Ａ１は、或る工具経路に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔの進行方向を示している。
　図７において、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳは、進行方向に垂直な仮想平面ＶＰ１に対して進行方向と逆向きに傾斜している。仮想平面ＶＰ１は工具先端点ｂを通る平面である。このような場合には、ワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔの底面部分ＴＢにワークＷからの負荷が作用することがある。そこで、本実施の形態では、上述した場合に工具経路が適切であるかどうかを判定する。なお、回転軸線ＴＳが進行方向の逆向きに傾斜した状態とは、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳが仮想平面ＶＰ１よりも後方（すなわち、進行方向の反対側）に位置している状態である。
　図８におけるハッチング部分は、ワークＷに対して相対移動している回転工具Ｔの外面のうちワークＷに接触している部分を示している。また、図９におけるハッチング部分は、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴを示している。本実施の形態における接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴの大きさを算出する。例えば、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの面積に対する接触領域ＡＴの面積の割合を算出する。これにより接触領域算出部３２ａの処理が簡略化される。ただし、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの寸法（例えば、直径や外周等）に対する接触領域ＡＴの寸法を算出してもよい。例えば、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの外周のうちの接触領域ＡＴが存在する部分の外周の長さの比率を算出することもできる。算出された接触領域ＡＴの大きさは判定部３３ａに送信される。
　また、接触領域算出部３２ａは、回転工具Ｔの実際の底面部分ＴＢを、回転軸線ＴＳに直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、その円形領域における接触領域ＡＴの大きさを算出することができる。図１０は、１つの回転工具の側面及び円形領域を示す概略図であり、ラジアスエンドミルが示されている。図１０において、回転工具Ｔの実際の底面部分ＴＢは、回転軸線ＴＳに直交する仮想平面ＶＰ２上で、かつ回転軸線ＴＳに中心が一致する円形領域ＡＲに変換されている。このようにして実際の底面部分ＴＢを円形領域ＡＲに変換することによって、底面部分ＴＢが平面状でない場合や工具先端に切削刃が設けられている場合における接触領域算出部３２ａの処理を簡略化できる。
　図１を参照すると、判定部３３ａは、所定の間隔ごとに設定された目標工具経路Ｒ１上の移動点のそれぞれについて、接触領域ＡＴの大きさと閾値Ｄ４とを比較する。図１１は、目標工具経路Ｒ１に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔを概略的に示す断面図である。図１１には、目標工具経路Ｒ１上の移動点ＭＰ３１，ＭＰ３２，ＭＰ３３が示されている。本実施の形態において、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１上の移動点において接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。以下の説明において、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える移動点のことを特に過負荷移動点と称する。
　図１１の例では、移動点ＭＰ３１及び移動点ＭＰ３３においては、左から右方向へと回転工具Ｔが進んでおり回転工具Ｔの側面での切削になる。この場合は、底面部分ＴＢがワークに接触しないので接触領域ＡＴの大きさが零となり、工具経路が適切であると判断される。移動点ＭＰ３２においては、上から下方向へと回転工具Ｔが進んでおり回転工具Ｔの底面部分ＴＢの全体が接触する切削になり、移動点ＭＰ３２は過負荷移動点と判断される。
　他方、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１上のどの移動点においても接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下である場合には、目標工具経路Ｒ１を適切と判定する。この場合、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１と同一の変更後工具経路Ｒ２を生成してプログラム生成部３９ａに送出する。プログラム生成部３９ａは、変更後工具経路Ｒ２に基づいて第２の加工プログラムＰ２を生成する。
　図３のように、工具経路変更部３５は、移動後経路生成部３７ａ、補助経路生成部３８、及びプログラム生成部３９ｂを含んでいる。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する。移動後工具経路Ｒ３は、例えば、目標工具経路Ｒ１の一部又は全部を回転軸線ＴＳに沿ってワークＷから離れる向きに移動した工具経路である。
　図１２は、図１１の過負荷移動点ＭＰ３２を回避した移動後工具経路Ｒ３に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔを概略的に示す断面図である。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点ＭＰ３２を回転工具Ｔの回転軸線方向に沿ってワークＷから離れる向きに（すなわち、図中の矢印Ａ２の方向に）移動させて新たな移動点ＭＰ３２’を生成する。この場合の移動後工具経路Ｒ３は、移動点ＭＰ３１，ＭＰ３２’，ＭＰ３３を含む工具経路である。
　このように、本実施の形態の工具経路変更部３５は、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定された場合に、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点を工具経路Ｔの回転軸線方向に沿って移動させることによって移動後工具経路Ｒ３を生成している。これにより、移動後工具経路Ｒ３において、主軸４３や主軸頭４４がワークＷに干渉することを防止できる。ただし、移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点を工具経路Ｔの回転軸線方向とは異なる方向に移動させることもできる。例えば、移動後経路生成部３７ａは、ワークＷの加工面に対する回転軸線ＴＳの傾斜角度を変更することによって新たな移動点ＭＰ３２’を生成することもできる。
　ところで、移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷには、目的形状に対する削り残し部分が残存することになる。図１２における目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３との間の部分が、この削り残し部分である。そこで、本実施の形態の補助経路生成部３８は、ワークＷの削り残し部分を加工するための補助工具経路を生成する。図３のように、補助経路生成部３８は、追加の接触領域算出部３２ｂ、追加の判定部３３ｂ、及び追加の移動後経路生成部３７ｂを含んでいる。
　追加の接触領域算出部３２ｂは、前述した接触領域算出部３２ａと同様の機能を有する。より具体的に、追加の接触領域算出部３２ｂは、目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴの大きさを算出する。すなわち、追加の接触領域算出部３２ｂは、現在までに生成した移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷを目標工具経路Ｒ１に従って加工するときの接触領域ＡＴの大きさを算出する。
　追加の判定部３３ｂは、前述した判定部３３ａと同様の機能を有する。すなわち、追加の判定部３３ｂは、追加の接触領域算出部３２ｂで算出した接触領域ＡＴの大きさと閾値Ｄ４とを比較することによって目標工具経路Ｒ１が適切であるかどうかを判定する。追加の判定部３３ｂによる判定結果は表示部３４に送信される。そして、追加の判定部３３ｂは、目標工具経路Ｒ１を適切と判定した場合に、現在までに生成した移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。生成された変更後工具経路Ｒ２はプログラム生成部３９ｂに送出される。プログラム生成部３９ｂは、変更後工具経路Ｒ２に基づいて第２の加工プログラムＰ２を生成する。
　追加の移動後経路生成部３７ｂは、前述した移動後経路生成部３７ａと同様の機能を有する。すなわち、追加の移動後経路生成部３７ｂは、追加の判定部３３ｂで目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する。
　次いで、追加の接触領域算出部３２ｂが、再び前回と同様に、現在までに加工されたワークＷを目標工具経路Ｒ１によって加工するときの接触領域ＡＴの大きさを算出する。次いで、追加の判定部３３ｂが、再び前回と同様に、目標工具経路Ｒ１が現在までに加工されたワークＷを加工するのに適切であるかどうかを判定する。目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合には、移動後経路生成部３７ｂが、再び前回と同様に、移動後工具経路Ｒ３を生成する。
　このように、補助経路生成部３８は、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで、移動後工具経路Ｒ３を繰り返し生成する。補助工具経路は、生成された１つ以上の移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせた工具経路である。或いは、補助工具経路は、目標工具経路Ｒ１から構成された工具経路である場合もある。そして、判定部３３ｂは、移動後経路生成部３７ａ，３７ｂで生成された全ての移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。生成された変更後工具経路Ｒ２はプログラム生成部３９ｂに送出される。
　図１及び図３を参照すると、本実施の形態のＣＡＭ装置２０は表示部３４を備えている。表示部３４は、判定部３３ａ，３３ｂによる判定結果や、目標工具経路Ｒ１の情報や、変更後工具経路Ｒ２の情報等を画面に表示する。
　次に、図１３から図１６を参照して、本実施の形態における加工プログラム変更部３０の動作の概要について説明する。図１３は、加工プログラム変更部３０により変更後工具経路Ｒ２を生成する処理の手順を示すフローチャートである。図１３のように、加工プログラム変更部３０は、先ず、ワークの目標形状データＤ１、初期形状データＤ２、及び工具形状データＤ３を含む加工データを取得する（ステップＳ１０１）。続いて、加工プログラム変更部３０は、第１の加工プログラムＰ１から目標工具経路Ｒ１を読み込む（ステップＳ１０２）。
　続いて、加工プログラム変更部３０は、ワークＷの目標形状、回転工具Ｔの底面部分ＴＢの形状、ワークＷの初期形状、及び閾値Ｄ４を読み込む（ステップＳ１０３）。ワークＷの目標形状は目標形状データＤ１に含まれている。底面部分ＴＢの形状は工具形状データＤ３に含まれている。ワークＷの初期形状は初期形状データＤ２に含まれている。図１４はワークＷの目標形状を示す斜視図であり、図１５はワークＷの初期形状を示す斜視図である。
　続いて、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１とワークＷの初期形状とに基づいて、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する算出工程を実行する（ステップＳ１０４）。より具体的に、算出工程では、底面部分ＴＢの面積に対する接触領域ＡＴの面積の割合を接触領域ＡＴの大きさとして算出する。また、算出工程では、実際の底面部分ＴＢを回転軸線ＴＳに直交する仮想平面上で、かつ回転軸線ＴＳに中心が一致する円形領域ＡＲに変換し、その円形領域ＡＲにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。
　続いて、加工プログラム変更部３０は、算出工程（ステップＳ１０４）で算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超えるかどうかを判定する判定工程を実行する（ステップＳ１０５）。より具体的に、判定工程では、目標工具経路Ｒ１の任意の場所において接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合に、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定する。他方、目標工具経路Ｒ１のいずれの場所においても接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下である場合には、目標工具経路Ｒ１が適切であると判定する。接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超えない場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、加工プログラム変更部３０はそのままステップＳ１０７に進む。
　それに対して、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する移動後経路生成工程を実行する（ステップＳ１０６）。移動後工具経路Ｒ３は、例えば、目標工具経路Ｒ１の全部又は一部を回転軸線ＴＳに沿ってワークＷから離れる向きに移動した工具経路である。上述した算出工程（ステップＳ１０４）、判定工程（ステップＳ１０５）、及び移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）は、目標工具経路Ｒ１上の全ての移動点について一度に実行される。ただし、これら工程は、目標工具経路Ｒ１上の移動点ごとに繰り返し実行されてもよい。
　その後、加工プログラム変更部３０はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、加工プログラム変更部３０は、ワークＷに目標形状に対する削り残しが存在するかどうかを判定する。ワークＷに削り残しが存在しない場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を変更後工具経路Ｒ２として出力する（ステップＳ１０８）。他方、ワークＷに削り残しが存在する場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は、ワークＷに残存する削り残し部分を加工するための補助工具経路を生成する補助経路生成工程を実行する。図１６は加工途中のワークＷの形状を示す斜視図である。図１６において実線で示される形状は現在までに加工されたワークの形状である。また、破線で示される形状は目標形状の一部である。すなわち、図１６のワークＷにおける破線で囲まれた領域の上方の部分がワークＷの削り残し部分である。
　補助経路生成工程において、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１と、現在までに生成された移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて、追加の算出工程（ステップＳ１０４）、追加の判定工程（ステップＳ１０５）、及び追加の移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）を再び実行する。その後、削り残し部分が存在すると判定された場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は再びステップＳ１０４に進む。このように、加工プログラム変更部３０は、追加の判定工程により算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで、すなわち、現在までに生成された工具経路による加工後のワークＷに削り残しが存在しなくなるまで、追加の算出工程（ステップＳ１０４）、追加の判定工程（ステップＳ１０５）、及び追加の移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）を繰り返す。このような一連の工程が補助経路生成工程である。追加の移動後経路生成工程が実行される都度、追加の移動後工具経路Ｒ３が生成される。この場合の補助工具経路は、生成された１つ以上の追加の移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせた工具経路である。
　そして、追加の判定工程により算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になったら、すなわち、現在までに生成された工具経路による加工後のワークＷに削り残しが存在しなくなったら、加工プログラム変更部３０はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、加工プログラム変更部３０は、現在までに生成された移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。以上のような処理を通じて本発明の工具経路評価方法及び工具経路生成方法が実行される。
　以上のように、本実施の形態のＣＡＭ装置２０における加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。そして、加工プログラム変更部３０は、算出した接触領域ＡＴに大きさが閾値Ｄ４を超える場合に目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。従って、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるか否かを適切に評価できる。また、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。
　ところで、本実施の形態の工具経路生成装置及び工具経路生成方法では、予め定められた方法に従って工具経路を変更している。このために、移動後工具経路Ｒ３が望ましくない経路を含む場合がある。例えば、移動後工具経路Ｒ３に回転工具Ｔの進行方向が逆転する経路が含まれていたり、屈曲する経路が含まれていたりする場合がある。本実施の形態では、このような場合に移動後工具経路Ｒ３を補正して、補正後工具経路Ｒ３’を生成する。
　図１７に、回転工具Ｔの進行方向が大きく変化する移動後工具経路Ｒ３の概略図を示す。それぞれの工具経路を移動点と矢印にて説明している。目標工具経路Ｒ１は、移動点ＭＰ１ａ～ＭＰ６ａを含んでいる。目標工具経路Ｒ１に対して移動後工具経路Ｒ３が設定されている。矢印８２に示すように、それぞれの移動点ＭＰ１ａ～ＭＰ６ａは、回転工具Ｔの回転軸線方向に沿った移動により移動点ＭＰ１ｂ～ＭＰ６ｂに移動している。
　この実施例では、目標工具経路Ｒ１において、目標工具経路Ｒ１の移動点ＭＰ３ａは、移動点ＭＰ３ｂに移動している。また、目標工具経路Ｒ１の移動点ＭＰ４ａは、移動点ＭＰ４ｂに移動している。ところで、移動点ＭＰ３ａから移動点ＭＰ４ａまでの経路において、ワークに対する回転工具Ｔの傾斜角度が大きく変化している。移動点ＭＰ３ａから移動点ＭＰ４ａに移動するときのワークに対する回転工具Ｔの進行方向は、矢印８６にて示されている。また、移動点ＭＰ３ｂから移動点ＭＰ４ｂに移動するときのワークに対する回転工具Ｔの進行方向は、矢印８７にて示されている。
　図１８に、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向と、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向とを説明する概略図を示す。図１７における移動点ＭＰ３ａ，ＭＰ４ａ，ＭＰ３ｂ，ＭＰ４ｂに関する進行方向の矢印が抜粋されている。図１７及び図１８を参照して、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向が矢印８６にて示されている。また、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が矢印８７にて示されている。矢印８６に示す回転工具Ｔの進行方向と矢印８７に示す回転工具Ｔの進行方向とは、ほぼ逆向きであることが分かる。すなわち、回転工具Ｔの進行方向が反転している。ワークに対する回転工具Ｔの進行方向が急激に変化すると、大きな加速度が生じて、工作機械に過剰な力が加わるという問題がある。または、加工精度が低下する虞が生じる。
　本実施の形態では、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向に対して、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が急激に変化した場合には、移動後工具経路Ｒ３を補正する。本実施の形態においては、回転工具Ｔの進行方向の変化を示す角度θ３が判定角度以上になる特定の経路が存在するか否かを判別する。本実施の形態では、判定角度を９０°に設定している。回転工具Ｔの進行方向が９０°以上の角度にて変化する特定の経路が存在する場合には、特定の経路に対応する移動点を除外する補正を行う。
　図１７及び図１８に示される例では、移動後工具経路Ｒ３において移動点ＭＰ３ｂから移動点ＭＰ４ｂに向かう移動では、回転工具Ｔの進行方向が９０°以上変化している。このために、矢印８７に示す経路は、特定の経路である判別することができる。
　図１９に、移動後工具経路Ｒ３の補正を説明する概略図を示す。特定の経路に対応する移動点は、矢印８７の始点である移動点ＭＰ３ｂ、及び矢印８７の終点である移動点ＭＰ４ｂを含んでいる。このため、移動点ＭＰ３ｂ及び移動点ＭＰ４ｂを除外する。そして、矢印８８に示すように、移動点ＭＰ２ｂと移動点ＭＰ５ｂとを短絡する経路を生成する。移動点ＭＰ１ｂ，ＭＰ２ｂ，ＭＰ５ｂ，ＭＰ６ｂを含む経路が補正後工具経路Ｒ３’に相当する。このように、移動後工具経路Ｒ３から進行方向が急激に変化する経路を除外することができる。この方法により、ワークに対して回転工具Ｔの進行方向が急激に変化することを回避して、工作機械への負担を抑制することができる。または、加工精度の低下を抑制することができる。ここで、短絡した経路における干渉チェックを行い、干渉がある場合は、移動点ＭＰ３ｂ及び移動点ＭＰ４ｂの除外を行わない。
　次に、移動後工具経路Ｒ３の他の補正方法について説明する。図２０に、工具経路が屈曲する移動後工具経路Ｒ３の概略図を示す。図２０に示す例においては、移動点ＭＰ１１ｂ～ＭＰ１４ｂが示されている。移動後工具経路Ｒ３は、矢印９１、矢印９２、及び矢印９３にて示されている。ここで、移動後工具経路Ｒ３は、矢印９１に示す向きに進行した後に、矢印９２に示す向きに進行する。このときに、移動後工具経路Ｒ３が屈曲している。すなわち、工具経路が折れ曲がっている。また、矢印９２に示す向きに進行した後に矢印９３に示す向きに進行するときも工具経路が屈曲している。
　他の補正方法では、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する経路が含まれるか否かを判定する。そして、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する経路が含まれる場合には、屈曲する経路を曲線状の経路に変更する補正を行う。図２０の例においては、矢印９１，９２，９３に示す屈曲する工具経路を、矢印９９，９３に示す曲線状の工具経路に補正する。ワークの外側に向かって屈曲する経路は、凹状の曲線状の経路に変更する。ワークの内側に向かって屈曲する経路は、凸状の曲線の経路に変更する。すなわち、補正後工具経路が、移動後工具経路に対してワークの外側に位置するように経路を変更する。矢印９９に示す経路が、補正後工具経路Ｒ３’に相当する。
　図２１に、移動点の位置に対する回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量のグラフを示す。この実施例では、矢印８２に示すように、目標工具経路Ｒ１を移動して移動後工具経路Ｒ３が生成されている。目標工具経路Ｒ１は、移動点ＭＰ１０ａ～ＭＰ１４ａを含んでいる。移動後工具経路Ｒ３は、移動点ＭＰ１０ｂ～ＭＰ１４ｂを含んでいる。ここで、矢印９１に示す工具経路に対して矢印９２に示す工具経路は屈曲している。また、矢印９２に示す工具経路に対して矢印９３に示す工具経路は屈曲している。移動点ＭＰ１２ｂ及び移動点ＭＰ１３ｂは、屈曲点になっている。このために、移動点ＭＰ１１ｂから移動点ＭＰ１３ｂまでの工具経路を補正する。
　図２２に、移動後工具経路Ｒ３を補正した補正後工具経路Ｒ３’のグラフを示す。移動点ＭＰ１３ｂが屈曲点になる矢印９２に示す工具経路は、凸状の円弧の工具経路に補正する。矢印９５に示すように、移動点ＭＰ１３ｂを通るように円弧状の工具経路を生成する。移動点ＭＰ１２ｂが屈曲点になる矢印９１に示す工具経路は、凹状の円弧の工具経路に補正する。この結果、移動点ＭＰ１５ｂと移動点ＭＰ１６ｂが新たに生成される。そして、矢印９６に示すように、移動点ＭＰ１５ｂから移動点ＭＰ１６ｂに向かう工具経路を生成する。
　補正後工具経路Ｒ３’を生成するときの円弧の直径は、使用者が任意の値に設定することができる。例えば、矢印９４に示す円弧の直径と矢印９５に示す円弧の直径とを、工具径と同一に設定することができる。
　次に、それぞれの補正後の移動点について、補正後の回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量を記憶する。図２２を参照して、それぞれの移動点を、記憶した移動量にて回転工具Ｔの回転軸線方向に移動させて補正後工具経路Ｒ３’の移動点を生成する。補正において新たに生成された移動点ＭＰ１５ｂ及び移動点ＭＰ１６ｂの位置は、例えば、移動点ＭＰ１１ｂと移動点ＭＰ１３ｂとを内挿することにより設定することができる。このように、補正後工具経路Ｒ３’を生成することができる。
　以上のように、回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量を補正することによって、屈曲する経路を曲線状の経路に変更することができる。ワークＷに対して回転工具Ｔの進行方向が急激に変化することを回避して、工作機械への負担を抑制することができる。又は、加工精度の低下を抑制することができる。なお、屈曲する経路を曲線状の経路にすることで回転工具Ｔの移動方向の変化が大きくなる場合は、補正を行わない。
　図２３は、本実施の形態における加工プログラム変更部３０により移動後工具経路Ｒ３を補正する処理の手順を示すフローチャートを示す。この処理は、例えば、図１３に示すステップＳ１０６として実施することができる。図２３のように、加工プログラム変更部３０は、先ず回転工具Ｔの回転軸線方向に移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する（ステップＳ２０１）。
　続いて、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向に対して移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が９０°以上変化する特定の経路が存在するか否かを判別する（ステップＳ２０２）。特定の経路が存在しない場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０４に進む。特定の経路が存在する場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において、加工プログラム変更部３０は特定の経路に対応する移動点を削除する。
　続いて、加工プログラム変更部３０は、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分があるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分がない場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、加工プログラム変更部３０は一連の処理を終了する。移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分がある場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、加工プログラム変更部３０は、屈曲する経路を曲線状の経路に補正する。その後、加工プログラム変更部３０は一連の処理を終了する。
　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２４は、本実施の形態における加工システムの基本的構成を示すブロック図である。本実施の形態では、工具経路生成装置として機能する加工プログラム変更部３０がＣＡＭ装置２０ではなく工作機械４０の数値制御装置５０に搭載されている。また、本実施の形態では、第１の加工プログラムＰ１がＣＡＭ装置２０から出力され、第２の加工プログラムＰ２が工作機械４０の内部で生成される。
　図２４において、読取解釈部５１は、第２の加工プログラムＰ２を読み取り解釈するとともに、移動指令を補間演算部５２に送出する。補間演算部５２は、補間周期ごとの位置指令値を演算するとともに、位置指令値をサーボモータ制御部５３に送出する。サーボモータ制御部５３は、位置指令に基づいて各移動軸の移動量を算出して各軸サーボモータＳを駆動する。本実施の形態の加工システムにおけるその他の部分の機能及び構成は、前述した第１の実施の形態と同様である。
　本実施の形態の数値制御装置５０における加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。そして、加工プログラム変更部３０は、算出した接触領域ＡＴに大きさが閾値Ｄ４を超える場合に目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。従って、本実施の形態の数値制御装置５０によると、前述した第１の実施の形態のＣＡＭ装置２０と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態の数値制御装置５０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。
　次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の加工システムは、接触領域算出部３２ａ，３２ｂ、判定部３３ａ，３３ｂ、及び移動後経路生成部３７ａ，３７ｂを除いて、第１の実施の形態の加工システムと同様の機能及び構成を有する（図１及び図３参照）。また、本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている。
　図２５は、本実施の形態における回転工具Ｔの側面及び底面を示す概略図であり、ボールエンドミルが示されている。本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている。特に、図２５では、底面部分ＴＢにおける回転軸線ＴＳ近傍に位置する中心領域ＡＣが予め定められている。この中心領域ＡＣに関する情報は工具形状データＤ３に格納されている。
　本実施の形態において、接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴを求める工程を実行する。判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１の任意の場所において接触領域ＡＴの少なくとも一部が底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣに重なる場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する工程を実行する。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定された場合に、接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する工程を実行する。
　同様に、追加の接触領域算出部３２ｂは、目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴを求める工程を実行する。追加の判定部３３ｂは、追加の接触領域算出部３２ｂで求めた接触領域ＡＴの少なくとも一部が中心領域ＡＣに重なる場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する工程を実行する。そして、追加の移動後経路生成部３７ｂは、追加の判定部３３ｂで目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する工程を実行する。これら追加の工程は、追加の接触領域算出部３２ｂで求めた接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで繰り返される。
　従って、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、前述した第１の実施の形態と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。さらに、本実施の形態では、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴが中心領域ＡＣに重なるときに工具経路を不適切と判定するので、加工時の周速が特に小さくなる底面部分ＴＢの中心領域ＡＣにおいてワークが切削される虞を低減できる。
　次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態の加工システムは、接触領域算出部３２ａ，３２ｂ、判定部３３ａ，３３ｂ、及び移動後経路生成部３７ａ，３７ｂを除いて、第２の実施の形態の加工システムと同様の機能及び構成を有する（図３及び図２４参照）。本実施の形態の接触領域算出部３２ａ，３２ｂは、第３の実施の形態の接触領域算出部３２ａ，３２ｂと同様の機能を有する。本実施の形態の判定部３３ａ，３３ｂは、第３の実施の形態の判定部３３ａ，３３ｂと同様の機能を有する。本実施の形態の移動後経路生成部３７ａ，３７ｂは、第３の実施の形態の移動後経路生成部３７ａ，３７ｂと同様の機能を有する。また、本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている（図２５参照）。
　従って、本実施の形態の数値制御装置５０によると、上記の実施の形態と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態の数値制御装置５０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。さらに、本実施の形態では、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴが中心領域ＡＣに重なるときに工具経路を不適切と判定するので、加工時の周速が特に小さくなる底面部分ＴＢの中心領域ＡＣにおいてワークが切削される虞を低減できる。
　上記の実施の形態では、５軸の移動軸を有する工作機械を例示しているが、この形態に限られず、ワークに対して工具が相対移動する任意の工作機械を使用できる。例えば、３つの直動軸を有する３軸の工作機械に本発明を適用できる。また、上記の実施の形態では、フラットエンドミルやラジアスエンドミルやボールエンドミル等の回転工具を例示しているが、ワークに対して相対移動してワークを加工する任意の回転工具を採用できる。例えば、各種フライス等の他の回転工具に本発明を適用できる。
　上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一又は相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態には、請求の範囲に示される変更が含まれている。
　３０　　加工プログラム変更部
　３２ａ　　接触領域算出部
　３２ｂ　　接触領域算出部
　３３ａ　　判定部
　３３ｂ　　判定部
　３５　　工具経路変更部
　３７ａ　　移動後経路生成部
　３７ｂ　　移動後経路生成部
　３８　　補助経路生成部
　３９ａ　　プログラム生成部
　３９ｂ　　プログラム生成部
　ａ　　工具中心点
　ｂ　　工具先端点
　ＡＣ　　中心領域
　ＡＲ　　円形領域
　ＡＴ　　接触領域
　Ｄ１　　目標形状データ
　Ｄ２　　初期形状データ
　Ｄ３　　工具形状データ
　Ｄ４　　閾値
　Ｐ１　　第１の加工プログラム
　Ｐ２　　第２の加工プログラム
　Ｒ１　　目標工具経路
　Ｒ２　　変更後工具経路
　Ｒ３　　移動後工具経路
　Ｒ３’　　補正後工具経路
　ＴＢ　　底面部分
　ＴＳ　　回転軸線

Claims (14)

  1. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
    　前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する判定工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
  2. 　前記算出工程は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１に記載の工具経路評価方法。
  3. 　前記算出工程は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１に記載の工具経路評価方法。
  4. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
    　前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
  5. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成方法であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
    　前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
  6. 　前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成工程をさらに含む、請求項５に記載の工具経路生成方法。
  7. 　前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項５に記載の工具経路生成方法。
  8. 　前記補助経路生成工程は、
    　前記目標工具経路と、前記移動後の工具経路による加工後のワークの形状とに基づいて、前記接触領域の大きさを算出する追加の算出工程と、
    　前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値を超える場合に、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した前記移動後の工具経路を生成する追加の移動後経路生成工程と、を含んでおり、
    　前記補助経路生成工程は、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで、前記追加の算出工程、及び前記追加の移動後経路生成工程を繰り返す、請求項６に記載の工具経路生成方法。
  9. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路生成方法であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
    　前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
  10. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出部と、
    　前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
    　前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
  11. 　前記算出部は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
  12. 　前記算出部は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
  13. 　前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
  14. 　ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
    　予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める算出部と、
    　前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
    　前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
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EP13893433.6A EP3045988B1 (en) 2013-09-13 2013-09-13 Methods and apparatuses for toolpath evaluation
CN201380079485.1A CN105518550B (zh) 2013-09-13 2013-09-13 工具路径评价方法、工具路径生成方法及工具路径生成装置
US15/021,619 US10088824B2 (en) 2013-09-13 2013-09-13 Toolpath evaluation method, toolpath generation method, and toolpath generation device
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106054812A (zh) * 2015-04-13 2016-10-26 发那科株式会社 能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置
DE112021004868T5 (de) 2020-10-28 2023-07-06 Fanuc Corporation Optimierungsvorrichtung und Optimierungsprogramm für Werkzeugwege

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3045993A1 (de) * 2015-01-15 2016-07-20 Siemens Aktiengesellschaft Fertigungssystem mit zusätzlicher Funktionalität und Betriebsverfahren
US20170038760A1 (en) * 2015-08-08 2017-02-09 General Electric Company Machine toolpath compensation using vibration sensing
JP6396346B2 (ja) * 2016-01-15 2018-09-26 ファナック株式会社 タレット回転による切込み制御機能を有する数値制御装置
JP6731793B2 (ja) * 2016-06-08 2020-07-29 株式会社ディスコ ウェーハ加工システム
TWI738601B (zh) * 2020-07-28 2021-09-01 盟立自動化股份有限公司 工具的移動路徑的生成方法
CN112904796B (zh) * 2021-01-15 2022-05-06 西北工业大学 一种五轴铣削中刀具底刃刮蹭现象预测方法
CN114115118B (zh) * 2022-01-24 2022-06-10 广州中望龙腾软件股份有限公司 一种自动识别槽特征的刀轨生成方法、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08229770A (ja) * 1995-02-27 1996-09-10 Honda Motor Co Ltd ５軸ｎｃデータの作成方法
JP2003256010A (ja) * 2002-03-06 2003-09-10 Mazda Motor Corp 工作機械の制御方法及びその制御装置、並びに、その制御をコンピュータに実行させるプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2007061935A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Mazda Motor Corp 工具の加工パスデータ生成方法及び加工パス生成プログラム
JP2007257182A (ja) 2006-03-22 2007-10-04 New Industry Research Organization 仮想倣い加工における干渉計算方法、工具経路生成方法、仮想スタイラス制御方法、及びフライス加工制御システム
JP2011183528A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Mitsubishi Electric Corp 自動プログラミング装置、およびその動作プログラム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09155690A (ja) * 1995-12-06 1997-06-17 Nissan Motor Co Ltd 稜線沿い加工用工具過負荷判定方法およびその方法を用いた工具過負荷防止稜線沿い加工方法
CA2205782C (en) * 1996-03-21 2002-10-22 Newnes Machine Ltd. Position-based integrated motion controlled curve sawing
EP0890890B1 (en) * 1996-03-26 2008-05-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method and apparatus for preparing data on tool moving path, and machining method and system
JPH11202916A (ja) * 1998-01-16 1999-07-30 Toyoda Mach Works Ltd 数値制御装置
US7287939B2 (en) * 2003-01-29 2007-10-30 Josef Koch Method for controlling relative displacements of a tool against a workpiece
DE102005050205A1 (de) * 2005-10-20 2007-04-26 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kompensieren von Lage-und Formabweichungen
DE102009008124A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-19 Deckel Maho Pfronten Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Steuerdaten zum Steuern eines Werkzeugs an einer zumindest 5 Achsen umfassenden Werkzeugmaschine
EP2768630B1 (de) * 2011-10-19 2016-12-07 Walter Maschinenbau GmbH Verfahren und vorrichtung zur bearbeitung eines rotationswerkzeugs mit einer vielzahl von schneidkörpern

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08229770A (ja) * 1995-02-27 1996-09-10 Honda Motor Co Ltd ５軸ｎｃデータの作成方法
JP2003256010A (ja) * 2002-03-06 2003-09-10 Mazda Motor Corp 工作機械の制御方法及びその制御装置、並びに、その制御をコンピュータに実行させるプログラム及びそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2007061935A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Mazda Motor Corp 工具の加工パスデータ生成方法及び加工パス生成プログラム
JP2007257182A (ja) 2006-03-22 2007-10-04 New Industry Research Organization 仮想倣い加工における干渉計算方法、工具経路生成方法、仮想スタイラス制御方法、及びフライス加工制御システム
JP2011183528A (ja) * 2010-03-10 2011-09-22 Mitsubishi Electric Corp 自動プログラミング装置、およびその動作プログラム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106054812A (zh) * 2015-04-13 2016-10-26 发那科株式会社 能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置
CN106054812B (zh) * 2015-04-13 2018-10-09 发那科株式会社 能够检查工具和被加工物的干扰的数值控制装置
DE112021004868T5 (de) 2020-10-28 2023-07-06 Fanuc Corporation Optimierungsvorrichtung und Optimierungsprogramm für Werkzeugwege

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