WO2021014749A1 - Ncプログラム生成システム及びncプログラム生成方法 - Google Patents

Ncプログラム生成システム及びncプログラム生成方法 Download PDF

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一平 河野
航平 海保
幸治 内海
英次 坂本
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株式会社日立製作所
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    • G05B2219/45Nc applications
    • G05B2219/45156Grind on lathe

Definitions

  • the present invention relates to a technique for generating an NC program for numerical control (NC).
  • the workpiece (hereinafter sometimes referred to as a workpiece) may be turned.
  • Patent Document 1 states that "in a tool deformation amount correction method in which a tool deformation amount is corrected and machining is performed, a memory for storing a tool deformation parameter for calculating the tool deformation amount and a machining program are read and machining conditions are read.
  • the preprocessing calculation means for outputting, the tool deformation parameter, the tool deformation amount calculation means for obtaining the tool deformation amount from the machining conditions, the tool correction means for calculating the tool correction amount, and the tool deformation amount and the tool correction amount.
  • a tool deformation amount correction method characterized by having an adder for obtaining a movement amount by adding the movement amount to a movement command and an interpolation means for interpolating the movement amount is provided.
  • the machining accuracy is improved by correcting the amount of tool deformation.
  • the effect of improving the machining accuracy may be small.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for generating an NC program capable of ensuring appropriate processing accuracy.
  • the NC program generation system was made by paying attention to the fact that the factor of the machining error of the product is the deformation of the work in the turning process such as the turning process for the elongated work.
  • the NC program generation system is an NC program generation system that includes a processor and generates an NC program for turning a workpiece on a lathe, and the processor processes at a plurality of machining positions during turning. NC that calculates the displacement that occurs in the target work, determines the movement path of the tool to be used during turning based on the displacement that occurs in the work at multiple machining positions, and moves the tool along the determined movement path. Generate a program.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a processing processing system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a conversion computer according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a functional configuration diagram of the conversion computer according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart of the NC program conversion process according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state of turning according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of turning according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the rotation axis of the lathe and the moving axis of the tool post.
  • FIG. 8 is a diagram showing experimental results of diameter error due to turning processing between Example 1 and Comparative Example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating values related to turning of the work.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating roughing and finishing according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a processing processing system according to the first embodiment.
  • the machining processing system 100 includes a conversion computer 10 as an example of an NC program generation system, a lathe 2, and a field computer 30.
  • the conversion computer 10, the lathe 2, and the field computer 30 are connected via the network 5.
  • the network 5 may be a wired network or a wireless network.
  • the lathe 2 and the field computer 30 may be arranged at the same place, for example.
  • the conversion computer 10 performs a process of generating an NC program (corrected NC program) for turning with higher machining accuracy from an NC program (pre-correction NC program) generated by CAM (Computer Aided Manufacturing). Execute.
  • NC program corrected NC program
  • pre-correction NC program pre-correction NC program
  • CAM Computer Aided Manufacturing
  • the lathe 2 includes a spindle 21, a fixing jig 22, a tailstock 23, a steady rest 24, a tool base 25 as an example of a tool fixing portion, and a control device 26.
  • the spindle 21 rotatably supports the fixing jig 22.
  • the fixing jig 22 is a jig for fixing the work 1, and is typically a chuck.
  • the fixing jig 22 may be a fixing jig using bolts, magnets, or the like, and the point is that the work 1 may be fixed to the spindle 21. With this configuration, the work 1 is rotatably fixed to the spindle 21 of the lathe 2 via the fixing jig 22.
  • the tailstock 23 is arranged at a position facing the spindle 21 on the rotation axis O of the spindle 21.
  • the tailstock 23 comes into contact with the end face of the work 1 fixed to the spindle 21 by the fixing jig 22 on the side opposite to the end face on the spindle 21 side, and fixes the work 1 rotatably.
  • the steady rest 24 supports the side surface of the work 1 to prevent the work 1 from swinging during turning. According to the touch stopper 24, it is possible to appropriately process a workpiece having low rigidity, and it is possible to increase the processing accuracy of turning.
  • the tool base 25 fixes the tool 3.
  • the tool base 25 is, for example, a turret, and a plurality of tools can be fixed. By rotating the tool base 25, a tool to be used for machining can be selected.
  • the tool base 25 does not have to be a turret, and the tool stored in the tool magazine and the tool fixed to the tool base 25 may be exchangeable by an ATC (Automatic Tool Changer) device (not shown).
  • the tool may be attached manually.
  • the tool base 25 may be provided with a rotary spindle to which a rotary tool such as a drill can be attached.
  • the tool base 25 uses a drive mechanism (not shown) to, for example, the rotation axis O direction (strictly speaking, this direction may not match due to an error) or the radial direction of the rotation axis O (strictly speaking). It is possible to move to (may not match this direction due to an error).
  • the tool 3 may also include an integrated cutting tool having a cutting edge, an insert having a cutting edge, a cutting tool for attaching the insert, and a holder for fixing these cutting tools to the tool base 25.
  • the control device 26 reads the NC program stored in a recording device (not shown) provided inside, and sets the machining specifications (machining speed and feed rate) and the machining path (moving path) described in the NC program. By controlling the operation of the workpiece and the tool based on, the turning process is controlled.
  • the NC program may be data in which the operation of the lathe is described in a format such as G code, or a format in which the operation of the lathe such as CL (Cutter Location) data cannot be directly controlled, and the machining path and rotation. It may be data in which processing specifications such as numbers and operation of a lathe are described.
  • the control device 26 may have a machining path generation function for generating a machining path (movement path) from the machining shape and machining conditions.
  • the lathe 2 may be turned in a so-called cantilever state without providing the tailstock 23 and fixing the end on the opposite side to the main shaft 21 of the work 1. Further, in a lathe having spindles on both sides, the end portion on the opposite side of the work 1 is rotatably fixed to the other spindle via a fixing jig connected to the spindle without providing a tailstock 23. You may. Further, the lathe 2 does not have to be provided with the steady rest 24.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a conversion computer according to the first embodiment.
  • the conversion computer 10 is, for example, a personal computer or a general-purpose computer.
  • the conversion computer 10 includes a CPU 11 as an example of a processor, a network interface 12 (abbreviated as Net I / F in the figure), a user interface 13 (User I / F in the figure), a storage resource 14 as an example of a storage unit, and a storage resource 14. Includes an internal network connecting these components.
  • the CPU 11 can execute the program stored in the storage resource 14.
  • the storage resource 14 stores a program to be executed by the CPU 11, various information used in this program, an NC program used in the lathe 2, and the like.
  • the storage resource 14 may be, for example, a semiconductor memory, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), or the like, and may be a volatile type memory or a non-volatile type memory.
  • the network interface 12 is an interface for communicating with an external device (for example, the control device 26 of the lathe 2, the on-site computer 30, etc.) via the network 5.
  • an external device for example, the control device 26 of the lathe 2, the on-site computer 30, etc.
  • the user interface 13 is, for example, a touch panel, a display, a keyboard, a mouse, or the like, but may be another device as long as it can accept operations from a worker (user) and display information.
  • the user interface 13 may be composed of these a plurality of devices.
  • the storage resource 14 stores the conversion program 1411, the configuration information acquisition program 1412, the lathe configuration information 1413, the tool information 1414, the work information 1415, the pre-correction NC program 1416, and the post-correction NC program 1417.
  • the storage resource 14 may store information other than this. The details of each data and program are explained from the next paragraph. In addition, each information or some items of each information may be omitted.
  • the lathe configuration information 1413 is configured as, for example, a table that stores information about the lathe 2.
  • the lathe configuration information 1413 includes each information shown below.
  • the predetermined portion may be the main shaft 21 of the lathe 2 or the tool base 25.
  • the shape of the predetermined portion may be the length of the main shaft 21 of the lathe 2 or the shape of the tool base 25.
  • Offset value set according to aging and installation environment. This offset value is a value used to finely correct the coordinates when moving the tool in the NC program, and is a value used to correct a situation such as the stage being slightly tilted due to aged deterioration. .. (A9) Manufacturer, model number, etc.
  • the control device 26 may have a slightly different NC program description format depending on the manufacturer and model number, and is used to determine such a situation. (A10) Rattling of components such as the spindle 21 and the tool base 25, movement accuracy (for example, backlash amount of the tool base, etc.), linearity, flatness, translation degree, vibration width and vibration frequency during device operation. ..
  • the information of (a1), (a2), (a4), (a5), (a8), and (a9) is obtained from, for example, the control device 26 (or the on-site computer 30) of the lathe 2.
  • (a3), (a6), (a7), and (a10) are acquired from the input information by the user.
  • the method of acquiring information is not limited to this, and at least a part of (a1), (a2), (a4), (a5), (a8), and (a9) is obtained via the user interface 13 by the user.
  • Information that can be acquired from the control device 26 (or the on-site computer 30) in (a3), (a6), (a7), and (a10) may be acquired from all the input information. May be obtained from the control device 26 (or field computer 30).
  • the information acquired from the control device 26 (or the on-site computer 30) may also be acquired from an alternative device (for example, another computer or the sensor itself).
  • Tool information 1414 is information about each tool 3.
  • the tool information 1414 includes each of the following information.
  • (B1) Identifier of tool 3 (tool ID: for example, serial number, etc.).
  • the identifier of the tool 3 may be automatically assigned by the CPU 11 that executes the configuration information acquisition program 1412.
  • these pieces of information are also information on the rigidity.
  • the term "shape” means, in addition to the three-dimensional shape and cross-sectional shape generally shown in drawings and CAD data, the tool 3 when the tool 3 is attached to the tool base 25 is a tool. It is assumed that typical values obtained from the shape such as the length protruding from the table 25 (protruding length) and the linearity of the tool 3 are also included.
  • the information (b1) to (b3) is acquired from, for example, input information by the user via the user interface 13, but the control device 26 (or the computer 30 for the field) is used. ) May be obtained from the control device 26 (or the on-site computer 30).
  • the work information 1415 is, for example, information such as shape data before machining of the work 1, material, mechanical material characteristic rigidity (Young's modulus, Poisson's ratio, transverse elasticity coefficient, etc.), machining target shape data of the work 1.
  • the machining target shape data is data indicating the target shape when machining by the NC program. If the work 1 can be machined to the target shape, it means that the error is zero.
  • the work information 1415 may be acquired from the control device 26 (or the on-site computer 30), or may be acquired from the input information by the user via the user interface 13.
  • Pre-correction NC program 1416 is an NC program created by CAM for use on a lathe.
  • the pre-correction NC program 1416 is generated and transmitted by a computer (not shown) including CAM.
  • the corrected NC program 1417 is an NC program obtained by converting the pre-corrected NC program 1416 so as to match the turning process for a specific workpiece on the lathe 2. If the conversion process is not performed on any of the pre-correction NC programs 1416, the post-correction NC program 1417 does not exist.
  • Conversion program 1411 executes the following processing by being executed by the CPU 11. * The conversion program 1411 executes a process of generating the corrected NC program 1417 from the pre-correction NC program 1416. The details of the processing will be described later.
  • Configuration information acquisition program 1412 executes the following processing by being executed by the CPU 11. * The configuration information acquisition program 1412 acquires various information related to the lathe 2 from the control device 26 of the lathe 2. The information to be acquired includes the above-mentioned information (a1), (a2), (a4), (a5), (a8), and (a9). * The configuration information acquisition program 1412 provides various information from the user (information about the lathe 2 acquired from the user ((a3), (a6), (a7), and (a10)), and a tool via the user interface 13. The information of the information 1414 (information of (b1) to (b3))) is acquired.
  • FIG. 3 is a functional configuration diagram of the conversion computer according to the first embodiment.
  • the conversion computer 10 includes an input unit 41, a deflection calculation unit 42, and a processing path determination unit 43.
  • the input unit 41 is configured by the CPU 11 executing the configuration information acquisition program 1412
  • the deflection calculation unit 42 and the machining path determination unit 43 are configured by the CPU 11 executing the conversion program 1411. To.
  • the input unit 41 is an example of the shape of the work, the mechanical material characteristics of the work, and the parts (spindle 21 and fixing jig 22: fixing parts) for fixing the work on the lathe 2 for processing the work, and these are fixed to the work. Enter the rigidity of the part). Further, the input unit 41 inputs the pre-correction NC program 1416.
  • the shape of the work may be the shape before processing the work (material shape) or the target shape after processing the work.
  • the mechanical material properties of the work include at least the Young's modulus of the material of the work. Mechanical material properties may also include Poisson's ratio or modulus of lateral elasticity.
  • the rigidity of the work fixing portion includes the translational spring coefficient and the rotary spring coefficient in the work fixing portion.
  • the translational spring constant is the reciprocal of the displacement with respect to the unit load
  • the rotary spring constant is the reciprocal of the deflection angle with respect to the unit moment.
  • the translational spring coefficient and the rotary spring coefficient may be identified in advance by analysis or measurement, and the identified coefficient may be used.
  • the deflection calculation unit 42 calculates the displacement generated for the workpiece at a plurality of machining positions.
  • the displacement generated with respect to the work includes the deflection of the work and the displacement caused by the deflection of the work fixing portion to which the work is attached. Since the rigidity of the work fixing portion is higher than the rigidity of the work, the latter displacement may not be included in the displacement generated with respect to the work in some cases. Since the work to be turned is generally rotationally symmetric, the work can be modeled as a stepped beam and the deflection of the work can be calculated using the finite elements of the beam.
  • the deflection calculation unit 42 analyzes the machining path before correction, that is, the machining path when the deflection of the work is not taken into consideration, and identifies a plurality of machining positions.
  • the machining path before correction can be specified from the command (block) of the pre-correction NC program 1416.
  • the control device 26 when a machining path is generated based on the target shape of the work, the generated machining path may be used.
  • the stepped beam model of the work is divided at the target machining position, nodes are provided, and the cutting force in turning is applied as a shear load to determine the rigidity of the work fixing portion.
  • the shape of the work used as the stepped beam model is the shape (intermediate shape) when the part that interferes with the tool is sequentially removed based on the material shape and reaches the target machining position. It may be a shape or a target shape after processing.
  • the cutting force it is desirable to calculate the cutting force by analyzing the volume, cross-sectional area, and cut of the removal area at the target machining position, but it may be obtained from the set machining conditions such as cut and feed, or actually.
  • the cutting force measured at the time of processing may be used.
  • the machining path determination unit 43 determines an appropriate machining path using the calculated displacement. If the workpiece during machining is displaced due to deformation due to bending or the like, the machining amount changes and the diameter of the workpiece after machining deviates from the target value. Therefore, when the work is displaced so as to move away from the tool 3, the machining path determination unit 43 makes the diameter of the workpiece after machining larger than the target value, so that the machining path is brought closer to the work side and the tool 3 is used. The machined path after correction is determined so that the target diameter is obtained in a state where the work is displaced by increasing the depth of cut.
  • the processing path after correction may be edited by editing the position coordinates of the pre-correction NC program 1416 into new position coordinates after correction, or by using the position coordinates of the pre-correction NC program 1416 as they are, the positions before and after the correction.
  • the value of the tool offset may be changed based on the difference in coordinates.
  • the position coordinates set in the pre-correction NC program 1416 are also saved in the post-correction NC program 1417, so that the user The confirmation work can be facilitated, and the readability of the corrected NC program 1417 can be maintained.
  • the machining path may be specified by a curve obtained by NURBS (Non-uniform relational B-spline) interpolation.
  • the machining path may be an approximate polygonal line path by linear interpolation or an approximate multi-arc path by circular interpolation by dividing the machining path described in the block of the NC program into a plurality of pieces.
  • NURBS Non-uniform relational B-spline
  • the machining path may be an approximate polygonal line path by linear interpolation or an approximate multi-arc path by circular interpolation by dividing the machining path described in the block of the NC program into a plurality of pieces.
  • the machining path correction is performed by changing the tool offset, it is desirable to use an approximate polygonal line path by linear interpolation.
  • the machining path after correction considering the displacement of the work is not generated by the machining path determination unit 43 without generating the machining path before correction. May be generated directly.
  • the on-site computer 30 is, for example, a personal computer or a general-purpose computer.
  • the field computer 30 includes a CPU as an example of a processor, a network interface, a user interface, a storage resource as an example of a storage unit, and an internal network connecting these components.
  • the storage resource of the on-site computer 30 stores the client program. Further, the storage resource may store the pre-correction NC program.
  • Client Program executes the following processing by being executed by the CPU. * The client program instructs the conversion computer 10 to convert the NC program, receives the corrected NC program from the conversion computer 10, and stores the corrected NC program in the storage resource of the field computer 30 or the recording device of the control device 26. Store in. * The client program may read the pre-correction NC program instructed by the user from the storage resource and transmit it to the conversion computer 10. * The client program receives information input from the user to the conversion computer 10 via the user interface 13, information input by the user from the control device 26, and the like from the user of the on-site computer 30 instead of these. It may be transmitted to the conversion computer 10.
  • the configuration information acquisition program 1412 (strictly speaking, the CPU 11 that executes the configuration information acquisition program 1412) has various information about the lathe 2 that can be acquired from the control device 26 of the lathe 2 connected via the network 5. (For example, (a1), (a2), (a4), (a5), (a8), and (a9)) are acquired. It should be noted that this process does not have to be performed every time the process 2 and subsequent processes described below are performed.
  • the configuration information acquisition program 1412 receives the designation of the pre-correction NC program 1416, which is the conversion target, from the operator via the user interface 13. Further, the configuration information acquisition program 1412 includes various information regarding the lathe 2 ((a3), (a6), (a7), and (a10)) and information regarding the tools used in the lathe 2 ((b1) to (b3)). Information), the shape data of the work 1 used in the lathe 2 before machining, the material, the mechanical material characteristic rigidity (Young ratio, Poisson ratio, transverse elasticity coefficient, etc.), the machining target shape data of the work 1, etc. Accepts input (direct input or selective input).
  • the configuration information acquisition program 1412 transmits the conversion start instruction to the conversion program 1411.
  • the conversion start instruction includes various information input (direct input or selective input) via the user interface 13.
  • the conversion program 1411 Upon receiving the conversion start instruction, the conversion program 1411 reads the designated pre-correction NC program 1416, executes a conversion process of converting the pre-correction NC program 1416 into the corrected NC program 1417, and by conversion.
  • the generated corrected NC program 1417 is stored in the storage resource 14.
  • the conversion program 1411 transmits the corrected NC program 1417 stored in the storage resource 14 to the control device 26 of the lathe 2. After that, the control device 26 of the lathe 2 executes the turning operation on the work 1 by executing the corrected NC program 1417 after the work 1 is fixed to the lathe 2.
  • FIG. 4 is a flowchart of the conversion process according to the embodiment.
  • the conversion program 1411 reads all the blocks of the uncorrected NC program 1416 to be processed with respect to the work area of the memory in the storage resource 14 (S11).
  • the block indicates a description portion including an instruction (address) that can be instructed to the lathe 2 at one time in the machining process executed by the pre-correction NC program 1416.
  • the block contains one or more instructions (addresses) that can be instructed at the same time. Some addresses include, for example, a code indicating the type of instruction and parameters related to the content of the instruction. If the capacity of the pre-correction NC program 1416 is too large to call all the blocks in the work area of the memory, the blocks to be read may be switched according to the progress of the process. Further, all the blocks of the uncorrected NC program 1416 to be processed may not be read out to the work area of the storage resource 14 at once, but may be read out one block at a time, for example.
  • the conversion program 1411 performs loop 1 processing (steps S12 to S19) for each block read in step S11.
  • the block to be processed in loop 1 is referred to as a target block.
  • the conversion program 1411 determines whether or not the target block is a movement command in the rotation axis O direction of the spindle 21 (step S12). As a result, when the target block is not a movement command in the rotation axis O direction (step S12: N), the conversion program 1411 advances the process to the end of loop 1 (after step S19).
  • step S12 determines whether or not it is necessary to divide the processing path of the movement command of the target block (step). S13). For example, if the length of the processing path in the rotation axis O direction is equal to or greater than a predetermined value, it may be determined that division is necessary.
  • the conversion program 1411 divides the machining path into a plurality of unit paths (step S14).
  • the number of divisions is arbitrary, but basically, if the number of divisions is increased, an appropriate processing path can be specified in more detail.
  • step S13 when it is determined that it is not necessary to divide the processing route of the movement command of the target block (step S13: N), the conversion program 1411 determines the processing route of the target block as a unit route (step S15).
  • step S14 After determining the unit route in step S14 or step S15, the conversion program 1411 performs loop 2 processing (steps S16, S17) for each unit route.
  • the conversion program 1411 calculates the radial displacement of the work rotation axis at the end point in the rotation axis direction of the unit path (step S16).
  • the conversion program 1411 corrects the radial coordinates of the end points of the unit path to determine the corrected unit path. Specifically, the conversion program 1411 adds the displacement calculated in step S16 to the radial coordinates at the end points of the unit path (step S17).
  • the conversion program 1211 exits the loop 2 process and is a target based on the corrected unit path.
  • the corrected machining path for the machining path of the block is determined (step S18).
  • the end points of all the corrected unit paths may be connected by a straight line, or an approximate line (straight line or curve) based on each end point may be obtained.
  • the corrected machining path is used as an approximation line, the corrected machining path is divided in the rotation axis direction, and the number of divisions is determined so that the approximation error at each divided point is equal to or less than a predetermined value. You may do so.
  • the conversion program 1411 generates a correction block (or block group) which is a block (or block group) to be the post-correction processing path determined in step S18, and generates a target block of the work area and the generated correction block (or block group).
  • the correction block group) is replaced (step S19).
  • the conversion program 1411 stores the NC program in the work area as the corrected NC program 1417 in the storage resource 14 (step S20), and ends the process.
  • the machining path is corrected based on the radial displacement of the rotating shaft due to the deflection of the workpiece, and a block corresponding to the corrected machining path is generated. Therefore, the workpiece in turning It is possible to generate a corrected NC program that can appropriately suppress the influence of displacement due to deflection or the like. As a result, by executing this corrected NC program, the influence of bending of the work or the like can be appropriately suppressed, and the processing accuracy of the processed product can be improved.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state of turning according to a comparative example.
  • FIG. 5A shows a state before cutting
  • FIG. 5B shows a state in which the tip side of the work is cut
  • FIG. 5C shows a state in which the vicinity of the fixing jig of the work is cut.
  • FIG. 5 (D) shows the state after the cutting is completed.
  • the machining path Pb is a path toward the spindle 21 side in parallel with the rotation axis O.
  • the work 1 is displaced downward in the drawing due to the cutting force of the tool 3 as shown in FIG. 5 (B).
  • the tool 3 is moved to the spindle 21 side along the machining path Pb, the work 1 is displaced downward in the drawing even in the vicinity of the fixing jig 22 as shown in FIG. 5 (C).
  • the amount of displacement of the work 1 is smaller than that at the time of cutting on the tip side.
  • the turning machining on the work 1 is completed, and the state shown in FIG. 5D is obtained.
  • the shape of the work 1 after the cutting is completed is shown in FIG. 5 (D).
  • the diameter of the tip portion is large, and the diameter becomes smaller as it approaches the fixing jig 22.
  • the machining accuracy of the work 1 obtained by machining is poor.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of turning according to the first embodiment.
  • FIG. 6A shows a state before cutting
  • FIG. 6B shows a state in which the tip side of the work is cut
  • FIG. 6C shows a state in which the vicinity of the fixing jig of the work is cut.
  • FIG. 6 (D) shows the state after the cutting is completed.
  • the work 1 is displaced downward in the drawing due to the cutting force of the tool 3, but the machining path. Since Pa is on the lower side of the drawing than the processing path Pb, the depth of cut is larger than that shown in FIG. 5 (B).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the rotation axis of the lathe and the moving axis of the tool post.
  • the inclination (inter-axis inclination) between the rotation axis O of the spindle 21 and the moving axis (Z axis) in the rotation axis direction of the tool base 25 is measured in advance, and the input unit 41 is used.
  • the deflection calculation unit 42 receives the inter-spindle tilt (an example of angle information)
  • the deflection calculation unit 42 adds the displacement based on the inter-axis tilt at the machining position to the displacement of the work at the machining position for which the displacement of the work is calculated. Based on the displacement after addition, the processing path after correction is determined in the same manner as described above.
  • FIG. 8 is a diagram showing the experimental results of the diameter error due to the turning process between Example 1 and Comparative Example.
  • a round bar of S45C (Young's modulus 206 GPa, Poisson's ratio 0.3, diameter 50 mm, length 800 mm) was used as the work 1, and the work 1 was fixed by a fixing jig 22 by 50 mm.
  • the end face on the opposite side of the fixing jig 22 of 1 is fixed by the tailstock 23, the rotation speed is 650 min -1 , the feed is 0.1 mm / rev, and the depth of cut is 0.1 mm.
  • the pre-correction NC program 1416 and the post-correction NC program 1417 The turning process was performed by each of.
  • the inclination of the work 1 was 0.016 mm at the end face of the tailstock.
  • the maximum diameter error was 0.030 mm.
  • the maximum diameter error was 0.010 mm. From this, it can be seen that the maximum diameter error in the work 1 can be reduced by performing the turning process by the corrected NC program 1417.
  • the conversion computer according to the second embodiment is designed to improve the machining accuracy by considering the displacement of the tool 3 such as the deflection.
  • the input unit 41 receives the shape of the tool 3, the mechanical material characteristics of the tool 3, and the rigidity information of the tool base 25.
  • the deflection calculation unit 42 further calculates the displacement of the tool 3 due to the deflection or the like.
  • the deflection of the tool 3 is cut by applying a cutting force as a shear load applied to the cutting edge portion and solving the rigidity matrix with the spring coefficient at the end face of the tool base 25 as a boundary condition, as in the method of calculating the deflection of the work.
  • the displacement of the blade can be calculated as the tool deflection.
  • the relative machining error seen from the tool 3 is the sum of the displacement of the work 1 and the displacement of the tool 3.
  • the deflection calculation unit 42 obtains the displacement obtained by adding the displacement of the work 1 and the displacement of the tool 3.
  • the machining path determination unit 43 determines the correction machining path by performing the same processing as in the first embodiment using the displacement obtained by adding the displacements of the work 1 and the tool 3 obtained by the deflection calculation unit 42.
  • the conversion computer according to the third embodiment will be described.
  • the same reference numerals as those of the conversion computer according to the first embodiment will be used, and the differences will be mainly described.
  • the rigidity of the work 1 is extremely low, if an attempt is made to offset the machining error due to the distortion of the work 1 only by changing the machining path, the depth of cut by the tool 3 becomes excessively large, and the work 1 is plastically deformed. It may be damaged.
  • the feed rate of the tool 3 is corrected in addition to the correction of the machining path.
  • the conversion program 1411 (for example, the machining path determination unit 43) corrects the target when the correction amount of the machining path is large according to the feed rate before correction described in the pre-correction NC program 1416.
  • the feed rate of the tool 3 is corrected so as to be the amount, and the correction amount of the machining path is set as the target correction amount. By doing so, damage to the work 1 can be suppressed.
  • the conversion program 1411 corrects the work 1 so as to increase the feed rate before the correction, and sets the correction amount of the machining path as the correction amount corresponding to the feed rate after the correction. Good. For example, when the work 1 is fixed and processed only by the fixing jig 22, the rigidity is high in the vicinity of the fixing jig 22, so that the feed rate at the time of processing the tip side of the work 1 can be increased.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the values related to the turning of the work.
  • the cutting force F applied to the work 1 can be modeled by the following equation (1).
  • F (Kc ⁇ Vf / S + Ke) ⁇ a ⁇ ⁇ ⁇ (1)
  • a is the notch shown in FIG. 9
  • Vf is the feed rate shown in FIG. 9
  • S is the rotation speed of the work shown in FIG. 9
  • Kc is the cutting force coefficient with respect to the cutting cross-sectional area.
  • Ke is the cutting force coefficient for the cut.
  • the corrected feed rate Vft ( ⁇ t / ⁇ ) ⁇ Vf + ( ⁇ t / ⁇ -1) ⁇ (S ⁇ Ke / Kc) ⁇ ⁇ ⁇ (2)
  • the machining path determination unit 43 determines the target displacement ⁇ t, corrects the feed rate to be changed to the feed rate calculated by the equation (2), corrects the machining path according to the displacement ⁇ t, and after the correction corresponding thereto. Output the NC program. First, the feed rate Vft to be corrected may be determined, and the displacement ⁇ t may be obtained according to the relationship of the equation (2).
  • the conversion computer according to the fourth embodiment will be described.
  • the same reference numerals as those of the conversion computer according to the first embodiment will be used, and the differences will be mainly described.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating roughing and finishing according to the fourth embodiment.
  • the machining of the work 1 there is a case where the work 1 is first roughed to be processed into a shape close to the target shape, and then the work is finished to be processed into the final target shape.
  • the feed rate of the tool 3 is switched during machining in the finishing process, the machined surface roughness of the work changes, and the appearance of the work changes at the switching portion of the feed rate. It can be a problem.
  • the machining path is approximated to a polygonal line, the moving direction vector of the tool 3 changes at the switching portion of the line segment of the machining path, and streaks appear on the machining surface of the work 1, which causes an appearance problem. There is a possibility of becoming. For this reason, it may not be desirable to change the feed rate of the tool 3 or the machining path on the machining surface in finishing machining.
  • the conversion program 1411 makes the displacement of the work 1 in the finishing machining performed thereafter constant in the rotation axis direction for the NC program for rough machining. Specifically, as shown in FIG. 10A, the conversion program 1411 increases the number of cuts in rough machining so as to reduce the finishing allowance in the portion where the rigidity of the work 1 is low, and the rigidity of the work is high. In the portion, the machining path Pr (movement path for rough machining) is determined so as to reduce the depth of cut in rough machining so that the finishing allowance is relatively large.
  • the conversion program 1411 generates the machining path Pr shown in FIG. 10B, which leaves a finishing allowance a so that a / K becomes constant at each machining position in the NC program for rough machining.
  • the machining path Pf for finish machining may be set to an offset from the machining path in the pre-correction NC program 1416, so that no streaks remain on the machined surface.
  • the feed rate and the processing path are not changed during the processing, and high-precision processing can be realized.
  • the conversion program 1411 determines whether or not to perform the roughing process, and executes either the roughing process or the normal process according to the result.
  • the determination of whether or not to perform the roughing process may be made based on, for example, including a comment indicating whether or not the roughing process is performed in the pre-correction NC program. Further, for the tool number or the tool offset number, it is defined that the tool is a roughing tool or a finishing tool, and based on whether or not the tool in the pre-correction NC program is a roughing tool.
  • this embodiment is not limited to the combination of roughing and finishing, but is applied to pre-processing (for example, semi-finishing, intermediate processing, including roughing) which is processing before executing finish processing. You may. In this case, the content described as "rough processing" may be read as "pre-processing".
  • the displacement in the radial direction of the work is made constant over the entire machining range in the rotation axis direction of the work, but the present invention is not limited to this, for example, the work.
  • the radial displacement of the work may be constant in a part of the machining range in the rotation axis direction, and in this case, the machining accuracy in a part of the machining range can be improved.
  • a part or all of the processing performed by the CPU 11 may be performed by the hardware circuit.
  • the program in the above embodiment may be installed from the program source.
  • the program source may be a program distribution server or a non-volatile storage medium (eg, a portable storage medium).
  • the NC program generation system may be configured by the control device 26 of the lathe 2. That is, the control device 26 may be provided with the function of the conversion computer 10.
  • NC program generation system may be configured by a plurality of computers.
  • the functions of the conversion computer 10 may be executed by the processors of the plurality of computers.

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Abstract

適切な加工精度を確保可能なNCプログラムを生成する技術を提供する。CPU11を含み、旋盤でのワークに対する旋削加工用のNCプログラムを生成する変換用計算機10において、CPU11を、旋削加工時の複数の加工位置での処理対象のワークに発生する変位を計算し、複数の加工位置でのワークに発生する変位に基づいて、旋削加工時に使用する工具の移動経路を決定し、決定した移動経路で工具を移動させるNCプログラムを生成するように構成する。

Description

NCプログラム生成システム及びNCプログラム生成方法
 本発明は、数値制御(NC)用のNCプログラムを生成する技術に関する。
 近年、NCプログラムをNC対応の旋盤に入力することによって、被加工物(以後、ワークと呼ぶことがある)の旋削加工を行うことがある。
 例えば、特許文献1には、「工具の変形量を補正して、加工を行う工具変形量補正方式において、工具変形量を計算する工具変形パラメータを格納するメモリと、加工プログラムを読み、加工条件を出力する前処理演算手段と、前記工具変形パラメータと、前記加工条件から工具変形量を求める工具変形量計算手段と、工具補正量を計算する工具補正手段と、前記工具変形量と工具補正量を移動指令に加算して、移動量を求める加算器と、前記移動量を補間する補間手段と、を有することを特徴とする工具変形量補正方式が、提供される。」ことが開示されている。
特開平4-52908号公報
 ワークを加工して製品を生産する分野においては、製品の加工精度を向上することが要請されている。
 特許文献1に開示の技術では、工具変形量を補正することにより加工精度を向上するようにしている。しかしながら、工具変形量の補正では、加工精度の向上効果が少ないような場合がある。
 本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、適切な加工精度を確保可能なNCプログラムを生成する技術を提供することにある。
 一観点に係るNCプログラム生成システムは、例えば、細長いワークに対する旋削加工等のように旋削加工においては、製品の加工誤差の要因がワークの変形にあることに着目してなされたものである。一観点に係るNCプログラム生成システムは、プロセッサを含み、旋盤でのワークに対する旋削加工用のNCプログラムを生成するNCプログラム生成システムであって、プロセッサは、旋削加工時の複数の加工位置での処理対象のワークに発生する変位を計算し、複数の加工位置での前記ワークに発生する変位に基づいて、旋削加工時に使用する工具の移動経路を決定し、決定した移動経路で工具を移動させるNCプログラムを生成する。
 本発明によると、適切な加工精度を確保することのできるNCプログラムを生成することができる。
図1は、実施例1に係る加工処理システムの全体構成図である。 図2は、実施例1に係る変換用計算機の構成図である。 図3は、実施例1に係る変換用計算機の機能構成図である。 図4は、実施例1に係るNCプログラム変換処理のフローチャートである。 図5は、比較例に係る旋削加工の状態を示す図である。 図6は、実施例1に係る旋削加工の状態を示す図である。 図7は、旋盤の回転軸と、工具台の移動軸との関係の一例を示す図である。 図8は、実施例1と比較例との旋削加工による直径誤差の実験結果を示す図である。 図9は、ワークの旋削に関わる値を説明する図である。 図10は、実施例4に係る荒加工と、仕上加工を説明する図である。
 実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施例の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
<システム構成>
 図1は、実施例1に係る加工処理システムの全体構成図である。
 加工処理システム100は、NCプログラム生成システムの一例としての変換用計算機10と、旋盤2と、現場用計算機30とを備える。変換用計算機10と、旋盤2と、現場用計算機30とは、ネットワーク5を介して接続されている。ネットワーク5は、有線ネットワークでも無線ネットワークでもよい。旋盤2と、現場用計算機30とは、例えば、同じ場所に配置されていてもよい。
 変換用計算機10は、例えば、CAM(Computer Aided Manufacturing)により生成されたNCプログラム(補正前NCプログラム)から、加工精度のより高い旋削加工用のNCプログラム(補正後NCプログラム)を生成する処理を実行する。変換用計算機10の詳細については、後述する。
 旋盤2は、主軸21と、固定治具22と、心押し台23と、振れ止め24と、工具固定部の一例としての工具台25と、制御装置26とを含む。
 主軸21は、固定治具22を回転可能に支持する。固定治具22は、ワーク1を固定する治具であり、典型的には、チャックである。固定治具22は、ボルト締結や磁石などを用いた固定治具であってもよく、要は、ワーク1を主軸21に対して固定可能なものであればよい。この構成により、ワーク1は、旋盤2の主軸21に固定治具22を介して回転可能に固定される。
 心押し台23は、主軸21の回転軸O上の主軸21に対向する位置に配置されている。心押し台23は、主軸21に固定治具22で固定されているワーク1の主軸21側の端面と反対側の端面に対して接触し、ワーク1を回転可能に固定する。振れ止め24は、ワーク1の側面を支持することにより、旋削加工時のワーク1の振れを防止する。この触れ止め24によると、剛性の低いワークの加工を適切にでき、また、旋削加工の加工精度を高くすることができる。
 工具台25は、工具3を固定する。工具台25は、例えば、ターレットであり、複数の工具を固定可能であり、工具台25を回転することで、加工に使用する工具を選択することができる。なお、工具台25は、ターレットでなくてもよく、図示しないATC(Automatic ToolChanger)装置により、工具マガジンに格納された工具と、工具台25に固定された工具とを交換可能なものでもよいし、手動で工具を取り付け可能なものでもよい。また、工具台25は、回転主軸を備え、ドリルなどの回転工具を取り付け可能なものであってもよい。工具台25は、制御装置26の制御に基づいて、図示しない駆動機構により、例えば、回転軸O方向(厳密には誤差によりこの方向一致しない場合がある)や、回転軸Oの径方向(厳密には誤差によりこの方向一致しない場合がある)に移動可能である。
 工具3は、切れ刃を有する一体型のバイトや、切れ刃を有するインサート及びインサートを取り付けるバイトや、これらのバイトを工具台25に固定するためのホルダも含んでもよい。
 制御装置26は、内部に設けられた図示しない記録装置内に保存されたNCプログラムを読み込んで、NCプログラムに記載された加工諸元(加工速度や送り速度)と、加工経路(移動経路)とに基づいて、ワーク及び工具の動作を制御することにより、旋削加工を制御する。なお、NCプログラムは、Gコードなどの形式で旋盤の動作が記載されたデータであってもよく、CL(Cutter Location)データ等の旋盤の動作を直接制御できない形式であって、加工経路及び回転数などの加工諸元や旋盤の動作が記載されたデータであってもよい。なお、制御装置26は、加工形状や加工条件から加工経路(移動経路)を生成する加工経路生成機能を有するようにしてもよい。
 なお、旋盤2において、心押し台23を備えず、ワーク1の主軸21に対して反対側の端部を固定せずに、所謂片持ち状態で旋削加工を行うようにしてもよい。また、両側にスピンドルを有する旋盤においては、心押し台23を備えずに、ワーク1の反対側の端部を、他方の主軸にその主軸に接続された固定治具を介して回転可能に固定してもよい。また、旋盤2は、振れ止め24を備えていなくてもよい。
 次に、変換用計算機10について詳細に説明する。
 図2は、実施例1に係る変換用計算機の構成図である。
 <<ハードウェア>>
 変換用計算機10は、一例としてはパーソナルコンピュータ、汎用計算機である。変換用計算機10は、プロセッサの一例としてのCPU11、ネットワークインターフェース12(図ではNet I/Fと省略)、ユーザインターフェース13(図ではUser I/F)、記憶部の一例としての記憶資源14、及びこれら構成物を接続する内部ネットワークを含む。
 CPU11は、記憶資源14に格納されたプログラムを実行することができる。記憶資源14は、CPU11で実行対象となるプログラムや、このプログラムで使用する各種情報、旋盤2で使用するNCプログラム等を格納する。記憶資源14としては、例えば、半導体メモリ、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等であってよく、揮発タイプのメモリでも、不揮発タイプのメモリでもよい。
 ネットワークインターフェース12は、ネットワーク5を介して外部の装置(例えば、旋盤2の制御装置26、現場用計算機30等)と通信するためのインターフェースである。
 ユーザインターフェース13は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、キーボード、マウス等であるが、作業者(ユーザ)からの操作を受け付け、情報表示ができるのであれば、他のデバイスであってもよい。ユーザインターフェース13は、これら複数のデバイスで構成されてもよい。
 <<データ等>>
 記憶資源14は、変換プログラム1411と、構成情報取得プログラム1412と、旋盤構成情報1413と、工具情報1414と、ワーク情報1415と、補正前NCプログラム1416と、補正後NCプログラム1417とを格納する。なお、記憶資源14は、これ以外の情報を格納してもよい。次の段落から各データやプログラムの詳細について説明する。なお、各情報、又は各情報の一部の項目は省略してもよい。
 *旋盤構成情報1413。旋盤構成情報1413は、例えば、旋盤2に関する情報を格納するテーブルとして構成される。旋盤構成情報1413は、以下に示す各情報を含む。
(a1)旋盤2の識別子(旋盤ID)。旋盤IDとして、制御装置26の識別子やネットワークアドレスを代用してもよい。
(a2)旋盤2の型番。
(a3)旋盤2の設置場所。
(a4)旋盤2の使用実績、例えば、使用時間等。
(a5)旋盤2の所定の部位の温度。所定の部位としては、旋盤20の主軸21であってもよい。
(a6)旋盤2の所定の部位の剛性に関する情報(例えば、部位のヤング率や、たわみ量等)。所定の部位としては、旋盤2の主軸21や、工具台25であってもよい。
(a7)旋盤2の所定の部位の形状。所定の部位の形状としては、旋盤2の主軸21の長さ、工具台25の形状であってもよい。
(a8)経年変化や設置環境に合わせて設定されるオフセット値。このオフセット値は、NCプログラムにおける工具移動時の座標を微修正するために使用される値であり、例えば経年劣化でステージが微妙に傾いた等の状況を補正するために使用される値である。
(a9)制御装置26のメーカ、型番等。制御装置26は、メーカや型番に応じて、NCプログラムの記述形式が多少異なる場合があり、このような状況を判断するために用いられる。
(a10)主軸21や工具台25等のコンポーネントのがたつき、移動精度(例えば、工具台のバックラッシュ量等)、直線度、平面度、平行移動度、装置稼働時の振動幅や振動周波数。
 本実施形態では、(a1)、(a2)、(a4)、(a5)、(a8)、及び(a9)の情報については、例えば、旋盤2の制御装置26(又は現場用計算機30)から取得する一方、(a3)、(a6)、(a7)、及び(a10)については、ユーザによる入力情報から取得している。なお、情報を取得する方法はこれに限られず、(a1)、(a2)、(a4)、(a5)、(a8)、及び(a9)の少なくとも一部について、ユーザによるユーザインターフェース13を介しての入力情報から取得するようにしてもよく、また、(a3)、(a6)、(a7)、及び(a10)の中の制御装置26(又は現場用計算機30)から取得可能な情報については、制御装置26(又は現場用計算機30)から取得するようにしてもよい。なお、制御装置26(又は現場用計算機30)から取得するとした情報についても、代替のデバイス(例えば別の計算機や、センサ自体)から取得してもよい。
 *工具情報1414は、各工具3に関する情報である。工具情報1414は、以下に示す各情報を含む。
(b1)工具3の識別子(工具ID:例えば、シリアル番号等)。工具3の識別子としては、構成情報取得プログラム1412を実行するCPU11が自動付与してもよい。
(b2)工具3の型番。
(b3)工具3についての材質、形状、機械的材料特性(ヤング率、ポアソン比、横弾性係数等)、使用履歴、温度等。ここで、工具3の材質、形状によって剛性が変化するので、これらの情報も剛性に関する情報である。なお、明記しない限りは、「形状」とは、一般的に言うところの図面やCADデータが示す立体形状や断面形状に加えて、工具3が工具台25に取り付けられた際の工具3が工具台25から突出する長さ(飛び出し長さ)、工具3の直線度、といった形状から得られる代表的な値も含むものとする。
 なお、本実施形態では、(b1)~(b3)の情報については、例えば、ユーザによるユーザインターフェース13を介しての入力情報から取得するようにしているが、制御装置26(又は現場用計算機30)から取得可能な情報については、制御装置26(又は現場用計算機30)から取得するようにしてもよい。
*ワーク情報1415。ワーク情報1415は、例えば、ワーク1の加工前の形状データ、材質、機械的材料特性剛性(ヤング率、ポアソン比、横弾性係数等)、ワーク1の加工目標形状データ等の情報。加工目標形状データとは、NCプログラムによって加工する時の目標とする形状を示すデータである。当該目標形状にワーク1を加工できた場合は誤差がゼロであることを意味する。ワーク情報1415は、制御装置26(又は現場用計算機30)から取得するようにしてもよく、ユーザによるユーザインターフェース13を介しての入力情報から取得するようにしてもよい。
 *補正前NCプログラム1416は、旋盤で使用させるためにCAMによって作成されたNCプログラムである。補正前NCプログラム1416は、CAMを備える図示しない計算機で生成されて送信される。
 *補正後NCプログラム1417は、旋盤2における特定のワークに対する旋削加工に合うように、補正前NCプログラム1416を変換して得られたNCプログラムである。なお、いずれの補正前NCプログラム1416に対しても変換処理が行われていない場合には、補正後NCプログラム1417は、存在しない。
<変換用計算機で動作するプログラム>
<<変換プログラム1411>>
 変換プログラム1411は、CPU11に実行されることにより、以下の処理を実行する。
*変換プログラム1411は、補正前NCプログラム1416から補正後NCプログラム1417を生成する処理を実行する。なお、処理の詳細については後述する。
<<構成情報取得プログラム1412>>
 構成情報取得プログラム1412は、CPU11に実行されることにより、以下の処理を実行する。
*構成情報取得プログラム1412は、旋盤2の制御装置26から旋盤2に関する各種情報を取得する。取得する情報としては、上記した(a1)、(a2)、(a4)、(a5)、(a8)、及び(a9)の情報がある。
*構成情報取得プログラム1412は、ユーザインターフェース13を介して、ユーザからの各種情報(ユーザから取得する旋盤2に関する情報((a3)、(a6)、(a7)、及び(a10))、及び工具情報1414の情報((b1)~(b3)の情報))を取得する。
 次に、変換用計算機10の機能構成について説明する。
 図3は、実施例1に係る変換用計算機の機能構成図である。
 変換用計算機10は、入力部41と、たわみ演算部42と、加工経路決定部43とを備える。本実施形態では、入力部41は、CPU11が構成情報取得プログラム1412を実行することにより構成され、たわみ演算部42及び加工経路決定部43は、CPU11が変換プログラム1411を実行することにより、構成される。
 入力部41は、ワークの形状と、ワークの機械的材料特性と、ワークを加工する旋盤2においてワークを固定する部位(主軸21及び固定治具22:固定部の一例であり、これらをワーク固定部という。)の剛性と、を入力する。また、入力部41は、補正前NCプログラム1416を入力する。
 ここで、ワークの形状としては、ワークの加工前の形状(素材形状)であってもよく、ワークの加工後の目標形状であってもよい。また、ワークの機械的材料特性は、少なくともワークの材料のヤング率を含む。機械的材料特性には、ポアソン比または横弾性係数も含まれてもよい。ワーク固定部の剛性は、ワーク固定部における並進ばね係数、および回転ばね係数を含む。ここで、並進ばね係数は、単位荷重に対する変位の逆数であり、回転ばね係数は、単位モーメントに対するたわみ角の逆数である。並進ばね係数や、回転ばね係数は、事前に解析または測定により同定しておき、その同定した係数を用いるようにすればよい。
 たわみ演算部42は、複数の加工位置でのワークに対して発生する変位を計算する。ここで、ワークに対して発生する変位には、ワークのたわみと、ワークを取り付けているワーク固定部のたわみに起因する変位とが含まれる。なお、ワークの剛性に対して、ワーク固定部の剛性が高いので、場合によっては、ワークに対して発生する変位に、後者の変位を含めなくてもよい。旋削の対象のワークは、一般に回転対称であるため、ワークを段付き梁としてモデル化し、梁の有限要素を用いてワークのたわみを算出することができる。具体的には、たわみ演算部42は、補正前の加工経路、すなわち、ワークのたわみ等を考慮していない場合の加工経路を分析し、加工位置を複数同定する。ここで、補正前の加工経路は、補正前NCプログラム1416の指令(ブロック)から特定できる。なお、制御装置26内で、ワークの目標形状に基づいて加工経路を生成する場合には、その生成された加工経路を使用すればよい。
 或る加工位置(対象加工位置)における変位は、ワークの段付き梁モデルを対象加工位置において分割し、節点を設けた上で、旋削加工における切削力をせん断荷重として与え、ワーク固定部の剛性を境界条件として解けば、計算することができる。ここで、段付き梁モデルとして用いるワークの形状は、素材形状を基に工具と干渉した部分を逐次除去して対象加工位置に到達した際の形状(中間形状)とすることが望ましいが、素材形状としてもよく、加工後の目標形状としてもよい。また、切削力は、対象加工位置における除去領域の体積や断面積、切込みを分析して、算出することが望ましいが、設定された切込みや送りなどの加工条件から求めてもよいし、実際に加工した際に測定された切削力を用いてもよい。
 加工経路決定部43は、算出された変位を用いて適切な加工経路を決定する。たわみによる変形等により加工時のワークが変位すると、加工量が変化し、加工後のワークの直径が目標値からずれてしまう。そこで、加工経路決定部43は、ワークが工具3から遠ざかるように変位する場合には、加工後のワークの直径が目標値よりも大きくなってしまうため、加工経路をワーク側に近づけて工具3による切込みを大きくしてワークが変位した状態で目標の直径となるように補正後の加工経路を決定する。また、加工経路決定部43は、ワークが工具3に近づくように変位する場合には、加工後のワークの直径が目標値よりも小さくなってしまうため、加工経路をワークから遠ざけて工具3による切込みを小さくしてワークが変位した状態で目標の直径となるように補正後の加工経路を決定する。なお、補正後の加工経路は、補正前NCプログラム1416の位置座標を補正後の新たな位置座標に編集してもよいし、補正前NCプログラム1416の位置座標をそのまま用いて、補正前後の位置座標の差に基づいて工具オフセットの値を変更するようにしてもよい。例えば、補正前NCプログラム1416の位置座標をそのまま用いて、工具オフセットを変更するようにすると、補正前NCプログラム1416で設定されていた位置座標は、補正後NCプログラム1417でも保存されるため、ユーザによる確認作業が容易となり、補正後NCプログラム1417の可読性を保つことができる。
 なお、ワークに発生する変位(基本的にはたわみ)は、一般に回転軸方向に対し、曲線となるため、理想的な加工経路も曲線状となる。このため、NCプログラムの修正に際しては、加工経路をNURBS(Non-uniform rational B-spline)補間により得られる曲線で指定してもよい。また、加工経路は、NCプログラムのブロックに記述された加工経路を複数に分割し、直線補間による近似折れ線経路としてもよく、円弧補間による近似多円弧経路としてもよい。例えば、加工経路補正を工具オフセットの変更で行う場合には、直線補間による近似折れ線経路とすることが望ましい。また、制御装置26内でワーク形状に基づいて加工経路を生成する場合には、補正前の加工経路を生成せずに、加工経路決定部43により、ワークの変位を考慮した補正後の加工経路を直接生成するようにしてもよい。
 図1の説明に戻り、現場用計算機30について説明する。
 現場用計算機30は、一例としてはパーソナルコンピュータ、汎用計算機である。現場用計算機30は、プロセッサの一例としてのCPU、ネットワークインターフェース、ユーザインターフェース、記憶部の一例としての記憶資源、及びこれら構成物を接続する内部ネットワークを含む。
 現場用計算機30の記憶資源は、クライアントプログラムを記憶する。また、記憶資源は、補正前NCプログラムを記憶してもよい。
<<クライアントプログラム>>
 クライアントプログラムは、CPUに実行されることにより、以下の処理を実行する。
*クライアントプログラムは、変換用計算機10にNCプログラムの変換を指示し、変換用計算機10から補正後NCプログラムを受信し、補正後NCプログラムを現場用計算機30の記憶資源又は制御装置26の記録装置に格納する。
*クライアントプログラムは、ユーザに指示された補正前NCプログラムを記憶資源から読み出して、変換用計算機10に送信してもよい。
*クライアントプログラムは、変換用計算機10にユーザインターフェース13を介してユーザから入力される情報や、制御装置26からユーザにより入力される情報等を、これらの代わりに現場用計算機30のユーザから受け付け、変換用計算機10に送信するようにしてもよい。
 次に、変換用計算機10による処理動作について説明する。
 (処理1)構成情報取得プログラム1412(厳密には、構成情報取得プログラム1412を実行するCPU11)は、ネットワーク5を介して接続された旋盤2の制御装置26から、取得可能な旋盤2に関する各種情報(例えば、(a1)、(a2)、(a4)、(a5)、(a8)、及び(a9))を取得する。なお、本処理は、以下で説明する処理2以降の処理を行う度に行う必要はない。
 (処理2)次いで、構成情報取得プログラム1412は、ユーザインターフェース13を介して作業者から、変換対象である補正前NCプログラム1416の指定を受け付ける。また、構成情報取得プログラム1412は、旋盤2に関する各種情報((a3)、(a6)、(a7)、及び(a10))や、旋盤2で使用する工具に関する情報((b1)~(b3)の情報)や、旋盤2で使用するワーク1の加工前の形状データ、材質、機械的材料特性剛性(ヤング率、ポアソン比、横弾性係数等)、ワーク1の加工目標形状データ等の情報の入力(直接入力又は選択入力)を受け付ける。
 (処理3)次いで、ユーザインターフェース13を介してユーザからNCプログラムの変換指示を受け付けると、構成情報取得プログラム1412は、変換プログラム1411に変換開始指示を送信する。ここで、変換開始指示には、ユーザインターフェース13を介して入力(直接入力又は選択入力)された各種情報が含まれる。
 (処理4)変換プログラム1411は、変換開始指示を受け取ると、指定された補正前NCプログラム1416を読み込んで、補正前NCプログラム1416を補正後NCプログラム1417に変換する変換処理を実行し、変換によって生成された補正後NCプログラム1417を記憶資源14に格納する。
 (処理5)次いで、変換プログラム1411は、記憶資源14に格納した補正後NCプログラム1417を旋盤2の制御装置26に送信する。
 この後、旋盤2の制御装置26は、旋盤2にワーク1が固定された後に、補正後NCプログラム1417を実行することにより、ワーク1に対する旋削加工を実行する。
 <変換プログラムによる変換処理の具体例>
 次に、変換用計算機10による処理動作の具体例について説明する。
 図4は、一実施形態に係る変換処理のフローチャートである。
 まず、変換プログラム1411は、処理対象の補正前NCプログラム1416の全ブロックを記憶資源14のうちのメモリのワーク領域に対して読み出す(S11)。ここで、ブロックとは、補正前NCプログラム1416により実行する加工処理において、旋盤2に対して1回に指示することのできる命令(アドレス)を含む記述部分を示す。ブロックには、同時に指示することのできる1以上の命令(アドレス)が含まれる。アドレスとしては、例えば、命令の種類を示すコードと、命令の内容に関するパラメータとが含まれるものがある。なお、補正前NCプログラム1416の容量が大きくて、メモリのワーク領域に全てのブロックを呼び出すことができなければ、処理の進行に応じて読み出すブロックを切り替えるようにすればよい。また、処理対象の補正前NCプログラム1416の全ブロックを記憶資源14のワーク領域に対して一度に読み出さずに、例えば、1ブロックずつ読み出すようにしてもよい。
 次いで、変換プログラム1411は、ステップS11で読み出した各ブロックを対象に、ループ1の処理(ステップS12~S19)を行う。ここで、ループ1の処理対象のブロックを対象ブロックということとする。
 ループ1においては、変換プログラム1411は、対象ブロックが主軸21の回転軸O方向の移動指令であるか否かを判定する(ステップS12)。この結果、対象ブロックが回転軸O方向の移動指令でない場合(ステップS12:N)には、変換プログラム1411は、処理をループ1の最後(ステップS19の後)に進める。
 一方、対象ブロックが回転軸方向の移動指令である場合(ステップS12:Y)には、変換プログラム1411は、対象ブロックの移動指令の加工経路を分割する必要があるか否かを判定する(ステップS13)。例えば、加工経路の回転軸O方向の長さが所定値以上であれば、分割する必要があると判定してもよい。
 この結果、対象ブロックの移動指令の加工経路を分割する必要があると判定した場合(ステップS13:Y)には、変換プログラム1411は、加工経路を複数の単位経路に分割する(ステップS14)。ここで、分割数は任意であるが、基本的には分割数を多くすると、より詳細に適切な加工経路を特定することができるようになる。
 一方、対象ブロックの移動指令の加工経路を分割する必要がないと判定した場合(ステップS13:N)には、変換プログラム1411は、対象ブロックの加工経路を単位経路に決定する(ステップS15)。
 ステップS14又はステップS15において単位経路を決定した後には、変換プログラム1411は、各単位経路を対象にループ2の処理(ステップS16,S17)を行う。
 ループ2においては、変換プログラム1411は、単位経路の回転軸方向の端点におけるワークの回転軸の径方向の変位を算出する(ステップS16)。次いで、変換プログラム1411は、単位経路の端点の径方向の座標を補正して、補正後単位経路を決定する。具体的には、変換プログラム1411は、単位経路の端点における径方向の座標にステップS16で算出された変位を加算する(ステップS17)。
 ステップS14で分割した複数の単位経路の全て、又はステップS15で決定した単位経路についてループ2の処理を実行すると、変換プログラム1211は、ループ2の処理を抜け、補正後単位経路に基づいて、対象ブロックの加工経路に対する補正後加工経路を決定する(ステップS18)。補正後加工経路の決定方法としては、すべての補正後単位経路の端点を直線で結んでもよく、各端点に基づく近似線(直線、又は曲線)を求めるようにしてもよい。また、補正後加工経路を近似線とする場合には、補正後加工経路を回転軸方向において分割して、分割した各点での近似誤差が所定値以下となるように、分割数を決定するようにしてもよい。
 次いで、変換プログラム1411は、ステップS18で決定した補正後加工経路となるブロック(又はブロック群)である補正ブロック(又はブロック群)を生成し、ワーク領域の対象ブロックと、生成した補正ブロック(又は補正ブロック群)とを入れ替える(ステップS19)。
 変換プログラム1411は、対象ブロックに対してループ1の処理を実行した後には、次のブロックを対象ブロックとしてループ1の処理を行い、全てのブロックに対してループ1の処理を行った場合には、ループ1の処理を抜ける。
 次いで、変換プログラム1411は、ワーク領域のNCプログラムを、補正後NCプログラム1417として記憶資源14に格納し(ステップS20)、処理を終了する。
 上記した変換処理によると、ワークのたわみ等による回転軸の径方向の変位に基づいて、加工経路を補正して、補正した加工経路に対応するブロックを生成するようにしたので、旋削加工におけるワークのたわみ等による変位の影響を適切に抑制できる補正後NCプログラムを生成することができる。これにより、この補正後NCプログラムを実行することにより、ワークのたわみ等の影響を適切に抑制でき、加工品の加工精度を向上することができる。
 次に、補正前NCプログラム1416による旋削加工の例(比較例)と、補正後NCプログラム1417による旋削加工の例とを具体的に比較する。なお、ここでは、円柱状のワークを一定の直径となるように旋削する旋削加工を例に挙げる。
 まず、補正前NCプログラム1416による旋削加工について説明する。
 図5は、比較例に係る旋削加工の状態を示す図である。図5(A)は、切削前の状態を示し、図5(B)は、ワークの先端側を切削している状態を示し、図5(C)は、ワークの固定治具近辺を切削している状態を示し、図5(D)は、切削完了後の状態を示している。
 補正前NCプログラム1416においては、図5(A)に示すように、加工経路Pbは、回転軸Oと平行に主軸21側に向かう経路となっている。
 このような加工経路Pbに従って、ワーク1の先端側の旋削加工を開始すると、図5(B)に示すように、工具3の切削力により、ワーク1は、図面下方に変位する。
 この後、工具3を加工経路Pbに沿って主軸21側に移動させると、固定治具22の近辺においても、図5(C)に示すように、ワーク1は、図面下方に変位する。なお、ワーク1の変位量は、先端側の切削時よりも小さくなっている。
 この後、加工経路Pbの終点まで工具3を移動させると、ワーク1への旋削加工が終了し、図5(D)に示す状態となる。
 上記した補正前NCプログラム1416による旋削加工によると、変位の大きいワーク1の先端部に近いほど工具3による切込みが少なくなるので、切削完了後のワーク1の形状は、図5(D)に示すように、先端部の直径が大きく、固定治具22に近づくほど直径が小さくなっている。このように、補正前NCプログラム1416によると、加工により得られるワーク1の加工精度が悪い。
 次に、補正後NCプログラム1417による旋削加工について説明する。
 図6は、実施例1に係る旋削加工の状態を示す図である。図6(A)は、切削前の状態を示し、図6(B)は、ワークの先端側を切削している状態を示し、図6(C)は、ワークの固定治具近辺を切削している状態を示し、図6(D)は、切削完了後の状態を示している。
 補正後NCプログラム1417においては、図6(A)に示すように、加工経路Paは、変位の大きいワーク1の先端部に近いほど、工具3の加工経路が、加工経路Pbに対して図面下側となるように補正されている。
 このような加工経路Paに従って、ワーク1の先端側の旋削加工を開始すると、図6(B)に示すように、工具3の切削力により、ワーク1は、図面下方に変位するが、加工経路Paは、加工経路Pbよりも図面下側となっているので、図5(B)に示す場合よりも切込みが大きくなる。
 この後、工具3を加工経路Paに沿って主軸21側に移動させると、固定治具22の近辺においても、図6(C)に示すように、ワーク1は、図面下方に変位する。ここで、ワーク1の変位量は、先端側の切削時よりも小さくなっているが、加工経路Paの位置は、先端側よりも図面上方となっているので、結果として、図6(B)における先端側の切込みとほぼ同じ切込みとなっている。
 この後、加工経路Paの終点まで工具3を移動させると、ワーク1への旋削加工が終了し、図6(D)に示す状態となる。
 上記した補正後NCプログラム1416による旋削加工によると、変位の大きいワーク1の先端部に近いほど、加工経路の補正量が大きく、変位の小さい固定治具22に近づくほど、加工経路の補正量が小さくなっており、回転軸O方向の全範囲において、工具3による切込みをほぼ同じようにすることができる。この結果、切削完了後のワーク1の形状は、図6(D)に示すように、ほぼ同じ直径とすることができる。このように、補正後NCプログラム1417によると、加工により得られるワーク1の加工精度を向上することができる。また、ワークに発生する変位に、ワーク固定部に起因する変位を含めた場合には、ワーク固定部に起因するワークの変位による加工精度の悪化を抑制できるので、より加工精度を向上することができる。
<実施例1のバリエーション>
 図7は、旋盤の回転軸と、工具台の移動軸との関係の一例を示す図である。
 一般的に旋盤2の主軸21の回転軸Oと、工具台25の回転軸O方向の移動軸(Z軸)との間には微小な傾き誤差が存在し、この傾き誤差が、旋削加工における誤差要因となる。例えば、固定治具22と心押し台23とで固定されたワーク1の回転軸Oと、Z軸との間では、心押し台23の位置が上下することで傾きが生じる。また、他の例としては、ワーク1を固定治具22のみで固定する場合、ワーク1の重量により主軸21が下向きに傾き、Z軸との間で傾きが生じる。そこで、上記実施例において、主軸21の回転軸Oと、工具台25の回転軸方向の移動軸(Z軸)との傾き(軸間傾き)を事前に測定するようにし、入力部41は、軸間傾き(角度情報の一例)を受け付け、たわみ演算部42は、ワークの変位を計算する対象の加工位置におけるワークの変位に対して、その加工位置における軸間傾きに基づく変位を加算し、加算後の変位に基づいて、上記同様に補正後の加工経路を決定する。
 このようにすると、切削加工における軸間傾きの影響を軽減することができ、ワークの加工精度を向上することができる。
 次に、補正前NCプログラム1416と補正後NCプログラム1417とによる旋削加工におけるワーク1の直径誤差の実験結果を示す。
 図8は、実施例1と比較例との旋削加工による直径誤差の実験結果を示す図である。
 図8に示す実験においては、ワーク1として、S45Cの丸棒(ヤング率206GPa、ポアソン比0.3、直径50mm、長さ800mm)を用い、ワーク1を固定治具22で50mm固定し、ワーク1の固定治具22と反対側の端面を心押し台23で固定し、回転数650min-1、送り0.1mm/rev、切込み0.1mmで、補正前NCプログラム1416と補正後NCプログラム1417とのそれぞれによる旋削加工を行った。なお、ワーク1の傾きは心押し台端面において0.016mmであるとした。
 補正前NCプログラム1416による旋削加工を行った場合には、最大直径誤差は0.030mmとなった。一方、ワーク1のたわみ等の変位を考慮した補正後NCプログラム1417による旋削加工を行った場合には、最大直径誤差は0.010mmとなった。これにより、補正後NCプログラム1417により旋削加工を行うことにより、ワーク1における最大直径誤差を低減できることがわかる。
<作用・効果>
 上記した実施例によると、補正前NCプログラムを、加工時におけるワークのたわみを含む変位に基づいて決定された加工経路に補正した補正後NCプログラムに変換するようにしているので、旋盤2における旋削加工における加工精度を向上することができる。
 次に、実施例2に係る変換用計算機について説明する。なお、実施例2においては、便宜的に実施例1に係る変換用計算機と同様な符号を用いて説明し、異なる点を中心に説明する。
 工具3の剛性が低い場合には、工具3のたわみもワーク1の加工精度に悪影響を及ぼす。例えば、ワークに対して内径加工を行う場合には、工具台25からの工具3の突出しが長く、回転軸Oの径方向の剛性が低くなる。そこで、実施例2に係る変換用計算機は、工具3のたわみ等の変位を考慮することで、加工精度を向上するようにしている。
 具体的には、入力部41は、工具3の形状と、工具3の機械的材料特性と、工具台25の剛性情報とを受け付ける。たわみ演算部42は、更に、工具3のたわみ等による変位を算出する。工具3のたわみは、ワークのたわみの算出方法と同様に、切削力を切れ刃部分に負荷されたせん断荷重として与え、工具台25端面におけるばね係数を境界条件として剛性行列を解くことで、切れ刃の変位を工具たわみとして算出できる。ここで、工具3から見た相対的な加工誤差は、ワーク1の変位と、工具3の変位とを足し合わせたものになる。そこで、たわみ演算部42は、ワーク1の変位と、工具3の変位とを加算した変位を求める。加工経路決定部43は、たわみ演算部42で求められたワーク1と工具3との変位を加算した変位を用いて、実施例1と同様の処理を行うことにより補正加工経路を決定する。
 本実施例によると、ワーク1の変位と、工具3の変位とを加味した補正加工経路とすることができるので、切削加工におけるこれらの変位の影響を軽減することができ、ワークの加工精度を向上することができる。
 次に、実施例3に係る変換用計算機について説明する。なお、実施例3においては、便宜的に実施例1に係る変換用計算機と同様な符号を用いて説明し、異なる点を中心に説明する。
 例えば、ワーク1の剛性が著しく低い場合、加工経路の変更のみでワーク1のゆがみ等による加工誤差を相殺しようとすると、工具3による切込み量が過剰に大きくなり、ワーク1が塑性変形したり、破損したりする可能性がある。
 そこで、本実施例では、加工経路の補正に加えて、工具3の送り速度を補正するようにする。具体的には、変換プログラム1411(例えば、加工経路決定部43)は、補正前NCプログラム1416に記述されている補正前の送り速度によると、加工経路の補正量が大きい場合に、目標の補正量となるように工具3の送り速度を低減するように補正し、加工経路の補正量を目標の補正量とする。このようにすることで、ワーク1への損傷を抑制することができる。また、変換プログラム1411は、ワーク1の剛性が十分である場合には、補正前の送り速度を上げるように補正し、加工経路の補正量を、補正後の送り速度に対応する補正量としてもよい。例えば、固定治具22のみでワーク1を固定して加工する場合においては、固定治具22近傍では剛性が高いため、ワーク1の先端側の加工時の送り速度よりも速くすることができる。
 次に、送り速度と加工経路の補正について説明する。
 図9は、ワークの旋削に関わる値を説明する図である。
 ワーク1に加えられる切削力Fは、以下の式(1)でモデル化できる。
 F=(Kc×Vf/S+Ke)×a ・・・(1)
 ここで、aは、図9に示す切込みであり、Vfは、図9に示す送り速度であり、Sは、図9に示すワークの回転数であり、Kcは切削断面積に対する切削力係数であり、Keは切込みに対する切削力係数である。
 ワーク1等の変形を弾性変形であると仮定すれば、変位は、切削力Fに比例する。したがって、送り速度を変えていない場合の補正後NCプログラムにおける変位δと、目標とする変位δtを用いると、補正後の送り速度Vftは、以下の式(2)で表せる。
 Vft=(δt/δ)×Vf+(δt/δ-1)×(S×Ke/Kc)・・・(2)
 そこで、加工経路決定部43は、目標とする変位δtを決定し、式(2)により算出された送り速度に変更する補正をし、加工経路を変位δtに従って補正し、これに対応する補正後NCプログラムを出力する。なお、まず、補正する送り速度Vftを決定し、式(2)の関係に従って、変位δtを求めてもよい。
 この補正後NCプログラム1417によると、過剰な切込み量を低減することや、加工時間を短縮することができる。
 次に、実施例4に係る変換用計算機について説明する。なお、実施例4においては、便宜的に実施例1に係る変換用計算機と同様な符号を用いて説明し、異なる点を中心に説明する。
 図10は、実施例4に係る荒加工と、仕上げ加工を説明する図である。
 例えば、ワーク1の加工においては、まず、ワーク1を目標形状に近い形状に加工する荒加工を行い、その後、ワークを最終的な目標形状に加工する仕上加工を行う場合がある。この際、仕上加工において、工具3の送り速度を加工中に切替えるようにすると、ワークの加工面粗さが変化し、送り速度の切替り部分でワークの外観が変化してしまい、外観上の問題となる可能性がある。また、加工経路を折れ線近似等とすると、加工経路の線分の切替り部分において、工具3の移動方向ベクトルが変化し、ワーク1の加工面状にスジが表れてしまい、外観上の問題となる可能性がある。このため、仕上加工において加工面上で工具3の送り速度や、加工経路を変更することが望ましくない場合がある。
 そこで、本実施例に係る変換プログラム1411は、荒加工用のNCプログラムについては、以降に行われる仕上加工におけるワーク1の変位が、回転軸方向で一定となるようにする。具体的には、変換プログラム1411は、図10(A)に示すように、ワーク1の剛性が低い部分では、仕上代が少なくなるように荒加工での切込みを多くし、ワークの剛性が高い部分では、相対的に仕上代が多くなるように荒加工での切込みを少なくするような加工経路Pr(荒加工用移動経路)に決定する。
 ここで、仕上加工における切削力Fは、仕上代a(=仕上加工時の切込み)に比例するモデルにモデル化できる。
 仕上加工における変位δは、仕上加工における剛性Kを用いると、式(3)で表せる。
 δ=F/K ・・・(3)。
 ここで、F∝aであるから、δ∝a/Kであり、a/Kが一定になるように荒加工において仕上代aを残せば、仕上加工における各加工位置でのワークの変位を一定にできる。
 そこで、変換プログラム1411は、荒加工用のNCプログラムにおいて、各加工位置において、a/Kが一定になるような仕上代aを残す、図10(B)に示す加工経路Prを生成する。
 このように、仕上加工時の変位が一定になれば、仕上加工の加工経路Pfは、補正前NCプログラム1416における加工経路からのオフセットを設定すればよいため、加工面上にスジが残らない。これにより、仕上加工において、送り速度や加工経路を加工途中に変更することがなく、高精度な加工を実現できる。
 本実施例において、荒加工用NCプログラムを生成する処理(荒加工用処理)と、実施例1~3におけるNCプログラムを生成する処理(通常処理)とのいずれを実行するのかを切替可能としてもよい。そこで、変換プログラム1411は、荒加工用処理を行うか否かを判定し、その結果に応じて、荒加工用処理と通常処理とのいずれかを実行する。荒加工用処理を行うか否かの判定は、例えば、補正前NCプログラム中に荒加工用処理であるか否かを示すコメントを含めておき、そのコメントに基づいて判定してもよい。また、工具番号または工具オフセット番号に対して、荒加工用工具、仕上加工用工具であることを定義しておき、補正前NCプログラム中の工具が荒加工用工具であるか否かに基づいて、荒加工用処理を行うか否かを判定してもよい。また、補正前NCプログラムが荒加工用であるか否かを、NCプログラムの番号や、ファイル名により管理しておき、対象の補正前NCプログラムの番号やファイル名から荒加工用処理を行うか否かを判定してもよい。また、本実施例は荒加工と仕上げ加工との組み合わせに限らず、仕上加工を実行する前の加工である前加工(例えば中仕上げ加工や、中加工。荒加工も含まれる)に対して適用してもよい。この場合、「荒加工」と説明していた内容は「前加工」と読み替えればよい。
<バリエーション>
 なお、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。また、下記で説明した処理は組み合わせて用いてもよい。
 例えば、上記実施例4においては、ワークの回転軸方向の加工範囲全体に渡って、ワークの径方向の変位が一定となるようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、ワークの回転軸方向の加工範囲の一部において、ワークの径方向の変位が一定となるようにしてもよく、このようにすると、その加工範囲の一部における加工精度を向上することができる。
 また、上記各実施例において、CPU11が行っていた処理の一部又は全部を、ハードウェア回路で行うようにしてもよい。また、上記実施形態におけるプログラムは、プログラムソースからインストールされてよい。プログラムソースは、プログラム配布サーバ又は不揮発性の記憶メディア(例えば可搬型の記憶メディア)であってもよい。
 また、上記各実施例では、NCプログラム生成システムを、変換用計算機10で構成する例を示していたが、NCプログラム生成システムを、旋盤2の制御装置26により構成してもよい。すなわち、変換用計算機10の機能を制御装置26に持たせるようにしてもよい。
 また、NCプログラム生成システムを、複数の計算機により構成するようにしてもよく、この場合には、変換用計算機10の機能を、複数の計算機のプロセッサに実行させるようにすればよい。
 1 ワーク、2 旋盤、3 工具、5 ネットワーク、10 変換用計算機、11 CPU、12 ネットワークインターフェース、13 ユーザインターフェース、14 記憶資源、21 主軸、22 工具治具、23 心押し台、25 工具台、26 制御装置100 加工処理システム

 

Claims (15)

  1.  プロセッサを含み、旋盤でのワークに対する旋削加工用のNCプログラムを生成するNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     旋削加工時の複数の加工位置での処理対象のワークに発生する変位を計算し、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位に基づいて、前記旋削加工時に使用する工具の移動経路を決定し、
     前記決定した移動経路で前記工具を移動させるNCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成システム。
  2.  請求項1に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とを受け付け、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位を算出する、
    NCプログラム生成システム。
  3.  請求項2に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記旋盤の前記ワークを固定する固定部の剛性情報を受け付け、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報と、前記固定部の剛性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位を算出する、
    NCプログラム生成システム。
  4.  請求項2に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記ワークに対する旋削加工用の前記旋削加工時に前記ワークに発生する変位を考慮していない補正前NCプログラムを受け付け、
     前記決定した移動経路に基づいて、前記補正前NCプログラムにおける前記旋削加工時の前記工具の移動経路を補正することにより、前記NCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成システム。
  5.  請求項2に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とを受け付け、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記工具に発生する変位を算出し、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位と、前記工具に発生する変位とに基づいて、前記旋削加工時の前記工具の移動経路を決定する、
    NCプログラム生成システム。
  6.  請求項5に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とを受け付け、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記工具に発生する変位を算出し、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位と、前記工具に発生する変位とに基づいて、前記旋削加工時の前記工具の送り速度を決定し、
     前記決定した送り速度で前記工具を移動させるNCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成システム。
  7.  請求項2に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記ワークに対する前記旋削加工が仕上加工を実行する前の加工である前加工である場合に、前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とに基づいて、前記複数の加工位置を含む移動範囲での前記ワークに発生する変位が共通となる前記工具の前加工用移動経路を決定し、
     前記前加工用移動経路で前記工具を移動させるNCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成システム。
  8.  請求項2に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記ワークを前記旋盤に固定する固定部の回転軸と、前記工具の移動方向との間の角度情報を受け付け、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位と、前記角度情報とに基づいて、前記旋削加工時に使用する工具の移動経路を決定する、
    NCプログラム生成システム。
  9.  請求項4に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記補正前NCプログラムから、前記工具を、前記ワークを固定する固定部の回転軸の軸方向に移動させるブロックである軸方向移動ブロックを取得し、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とに基づいて、前記軸方向移動ブロックの移動範囲内での前記ワークに発生する変位を算出し、
     前記算出した変位に基づいて、前記軸方向移動ブロックにおける前記回転軸の径方向の移動位置を変更した移動経路である補正移動経路を決定し、
     前記補正移動経路で前記工具を移動させるNCプログラムのブロックを生成する、
    NCプログラム生成システム。
  10.  請求項9に記載のNCプログラム生成システムであって、
     前記プロセッサは、
     前記軸方向移動ブロックにおける移動範囲を複数の部分範囲に分割し、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とに基づいて、それぞれの前記部分範囲での前記ワークに発生する変位を算出し、
     複数の前記部分範囲での前記変位に基づいて、前記軸方向移動ブロックの前記移動範囲における前記回転軸の径方向の移動位置を変更した移動経路である補正移動経路を決定し、
     前記補正移動経路で前記工具を移動させるNCプログラムの1以上のブロックに生成する、
    NCプログラム生成システム。
  11.  プロセッサを含み、旋盤でのワークに対する旋削加工用のNCプログラムを生成するNCプログラム生成システムによるNCプログラム生成方法あって、
     旋削加工時の複数の加工位置での処理対象のワークに発生する変位を計算し、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位に基づいて、旋削加工時に使用する工具の移動経路を決定し、
     前記決定した移動経路で前記工具を移動させるNCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成方法。
  12.  請求項11に記載のNCプログラム生成方法であって、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とを受け付け、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位を算出する、
    NCプログラム生成方法。
  13.  請求項12に記載のNCプログラム生成方法であって、
     前記旋盤の前記ワークを固定する固定部の剛性情報を受け付け、
     前記ワークの形状情報と、前記ワークの機械的材料特性情報と、前記固定部の剛性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位を算出する、
    NCプログラム生成方法。
  14.  請求項12に記載のNCプログラム生成方法であって、
     前記ワークに対する旋削加工用の前記旋削加工時に前記ワークに発生する変位を考慮していない補正前NCプログラムを受け付け、
     前記決定した移動経路に基づいて、前記補正前NCプログラムにおける前記旋削加工時の前記工具の移動経路を補正することにより、前記NCプログラムを生成する、
    NCプログラム生成方法。
  15.  請求項12に記載のNCプログラム生成方法であって、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とを受け付け、
     前記工具の形状情報と、前記工具の機械的材料特性情報と、前記工具を前記旋盤に固定する工具固定部の剛性情報とに基づいて、前記複数の加工位置での前記工具に発生する変位を算出し、
     前記複数の加工位置での前記ワークに発生する変位と、前記工具に発生する変位とに基づいて、前記旋削加工時の前記工具の移動経路を決定する、
    NCプログラム生成方法。
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