JP2018112870A - Finishing processing controller and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、仕上げ加工制御装置及びプログラムに関し、特に、工具の偏摩耗を回避可能な工具角を設定し、被加工面の全体を精度よく仕上げ加工することのできる仕上げ加工制御装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a finishing process control device and a program, and more particularly, to a finishing process control device and a program capable of setting a tool angle capable of avoiding uneven wear of a tool and finishing the entire processing surface with high accuracy.
例えば、切削加工後の凹凸面を有する金型をワークとして、その凹凸面に対し研削仕上げ加工を行う場合、従来から、XYZ直交3軸数値制御(3軸NCと称する)の工作機械の主軸ヘッドにボールエンドの砥石工具が取り付けられ、これを主軸周りに高速回転させて使用している。
3軸NC工作機械の場合、図12に模式的に示すように、砥石工具51の軸方向は、常に一定方向、例えば鉛直方向に向けられている。
For example, when a die having an uneven surface after cutting is used as a workpiece and grinding finish processing is performed on the uneven surface, a spindle head of a machine tool for XYZ orthogonal 3-axis numerical control (referred to as 3-axis NC) has been conventionally used. A ball end grindstone tool is attached to the main shaft, which is rotated at high speed around the main axis.
In the case of a 3-axis NC machine tool, as schematically shown in FIG. 12, the axial direction of the
しかしながら、砥石工具51の軸方向が常に一定方向に向けられていると、工具先端の1点が常にワークWに接することになり、砥石工具51の所定部位のみが摩耗し、砥石工具51の寿命が短くなるなどの課題があった。
更には、ワーク形状において凹凸の大きい場合には、図示するようにワークWに干渉部位Bが生じ、砥石工具51の先端を当てることができないという課題があった。
However, if the axial direction of the
Further, when the workpiece shape has large irregularities, there is a problem that an interference site B is generated on the workpiece W as shown in the figure, and the tip of the
前記のような課題に対しては、例えば特許文献1に開示されるような5軸(XYZ直交3軸、回転軸、傾斜軸)のNC工作機械を用いることで解決することができる。
即ち、5軸NC工作機械は、工具を自由に傾斜させることが可能であるため、図13に示すような(3軸NC工作機械では干渉する)部位Bの面に対して、工具軸が交差するように砥石工具52の傾斜角を設定すればよい。
The above-described problems can be solved by using, for example, a 5-axis (XYZ orthogonal 3-axis, rotation axis, tilt axis) NC machine tool as disclosed in
That is, since the 5-axis NC machine tool can tilt the tool freely, the tool axis intersects the surface of the part B as shown in FIG. 13 (interfering with the 3-axis NC machine tool). The inclination angle of the
尚、特許文献1に開示の5軸NC工作機械にあっては、図14のフローに示すように、ワークWの加工面に対する砥石工具52の傾斜角を設定する傾斜角設定データテーブルを作成する工程(ステップSP1)と、ワークWの加工面に対して予め作成した工具用の3軸NCデータを取り込む工程(ステップSP2)と、前記3軸NCデータに前記傾斜角設定テーブルから読み出した傾斜角設定データを付加して前記5軸NCデータを作成する工程(ステップSP3)とを有する。
In the 5-axis NC machine tool disclosed in
特許文献1に開示された発明によれば、前記フローに沿って作成した5軸NCデータに基づいて砥石工具52を傾斜させることにより、砥石工具52先端とワークWとの接点を変えることができ、偏摩耗の発生を抑制することができる。
また、砥石工具52を傾斜させることによって、ワークWと干渉せずに被加工面の加工処理を行うことができる。
According to the invention disclosed in
Further, by inclining the
ところで、特許文献1に開示される工作機械にあっては、加工中の工具送り中に適宜工具角度を変更するよう加工部位ごとの最適工具角を計算している。
しかしながら、自動車部品をワークとするような大型の工作機械に適用する場合、一般には角度変化が1°ピッチであるために微細な角度変更ができず、工具送り中の角度変化が加工誤差に繋がるという課題があった。
そのため、工具送り中の工具角の変更を行うことなく、偏摩耗を抑制し、且つ高精度に被加工面全体を加工できる方法が求められていた。
By the way, in the machine tool disclosed in
However, when applied to a large machine tool that uses automobile parts as a workpiece, the angle change is generally 1 ° pitch, so a fine angle change cannot be made, and the angle change during tool feed leads to a machining error. There was a problem.
Therefore, there has been a demand for a method capable of suppressing uneven wear and machining the entire workpiece surface with high accuracy without changing the tool angle during tool feeding.
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、5軸NC工作機械に保持された砥石工具によりワークの仕上げ加工を行う仕上げ加工制御装置において、工具の偏摩耗を回避可能な工具角を設定し、工具送り中に工具角を変更することなく被加工面の全体を精度よく仕上げ加工することのできる仕上げ加工制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above points, and in a finishing control device for finishing a workpiece with a grindstone tool held by a 5-axis NC machine tool, a tool capable of avoiding uneven wear of the tool. An object of the present invention is to provide a finishing control device and a program capable of accurately finishing the entire surface to be processed without setting a corner and changing the tool angle during tool feeding.
前記した課題を解決するために、本発明に係る仕上げ加工制御装置は、5軸数値演算工作機械に装着された先端球状の砥石工具を、その軸周りに回転させてワークの被加工面を研削し、前記ワークの仕上げ加工を行う仕上げ加工制御装置であって、前記ワークの被加工面を複数の被加工面に分割し、各被加工面について面に直交する加工面方向を算出する加工面方向算出部と、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出する角度差算出部と、予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定する工具角設定部と、前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、加工制御データを作成する加工演算部と、を備えることに特徴を有する。 In order to solve the above-mentioned problems, a finishing control device according to the present invention grinds a work surface of a workpiece by rotating a tip-shaped spherical grindstone tool mounted on a 5-axis numerical calculation machine tool around its axis. A finishing processing control device for finishing the workpiece, wherein the processing surface of the workpiece is divided into a plurality of processing surfaces, and a processing surface direction orthogonal to the surface is calculated for each processing surface. A direction calculation unit, a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and a correlation between the angle difference and the grinding length is calculated for each tool direction. An angle difference calculation unit, a tool angle setting unit that sets a tool direction with the shortest total grinding length as a tool angle in a range of angle differences that defines a preset non-recommended range of the tool tip, and the set tool Machining simulation by angle It was carried out, characterized in further comprising a machining operation unit that creates a machining control data.
また、前記ワークにおいて未加工面の有無を判定する制御部を備え、前記制御部が、未加工面が有ると判定すると、前記加工面方向算出部は、前記未加工面について面に直交する加工面方向を算出し、前記角度差算出部は、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出し、前記工具角設定部は、予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定し、前記加工演算部は、前記工具角設定部が設定した工具角により加工シミュレーションを行い、第2の加工制御データを作成することが望ましい。 In addition, a control unit that determines whether or not there is a non-machined surface in the workpiece is provided, and when the control unit determines that there is a non-machined surface, the machining surface direction calculation unit performs machining that is orthogonal to the surface with respect to the non-machined surface. A surface direction is calculated, and the angle difference calculation unit calculates a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, and an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and the angle difference is calculated for each tool direction. The tool angle setting unit calculates the correlation with the grinding length, and sets the tool direction that has the shortest total grinding length as the tool angle within a range of angle differences that defines a preset deprecated range of the tool tip. The machining operation unit preferably performs machining simulation using the tool angle set by the tool angle setting unit to create second machining control data.
また、前記角度差算出部は、工具方向をXYZ直交3軸のうち、Z軸方向としたときの工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、前記角度差と研削長さとの相関を算出し、工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向で所定の角度ずつ変化させ、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出することが望ましい。
また、前記工具先端の非推奨範囲は、前記砥石工具の回転軸上に位置する先端頂点を含む領域であることが望ましい。
Further, the angle difference calculation unit calculates an angle difference between the tool direction and the machining surface direction when the tool direction is the Z-axis direction among the three XYZ orthogonal axes, and the correlation between the angle difference and the grinding length. It is preferable that the tool direction is changed by a predetermined angle in the XZ-axis direction and the YZ-axis direction, and the correlation between the angle difference and the grinding length is calculated for each tool direction.
The non-recommended range of the tool tip is preferably a region including a tip apex located on the rotation axis of the grindstone tool.
このような装置構成によれば、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した1つの工具角により、ワークにおける出来るだけ広い面積の被加工面を研削加工することができ、残る未加工面についても、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した別の工具角により加工することで、工具の偏摩耗を抑制しつつ、全ての被加工面を精度よく仕上げ加工することができる。
即ち、工具送り中に工具角を変更することなく、被加工面全体を精度よく加工することができる。
According to such an apparatus configuration, it is possible to grind the work surface of the workpiece as wide as possible with one tool angle set so that the tool tip portion where the tool is hard to wear is in contact with the workpiece. As for the machined surface, by machining with a different tool angle set so that the tool tip where the tool is hard to wear is in contact with the workpiece, all the work surfaces are precisely finished while suppressing uneven wear of the tool. be able to.
That is, the entire processing surface can be processed with high accuracy without changing the tool angle during tool feeding.
また、前記した課題を解決するために、本発明に係る仕上げ加工制御プログラムは、5軸数値演算工作機械に装着された先端球状の砥石工具を、その軸周りに回転させてワークの被加工面を研削し、前記ワークの仕上げ加工を行う仕上げ加工制御プログラムであって、コンピュータに、前記ワークの被加工面を複数の被加工面に分割し、各被加工面について面に直交する加工面方向を算出するステップと、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定するステップと、前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、加工制御データを作成するステップと、を実行させることに特徴を有する。 Further, in order to solve the above-described problems, the finishing machining control program according to the present invention rotates a tip-shaped spherical grindstone tool mounted on a 5-axis numerical calculation machine tool around its axis to work a workpiece surface. Is a finishing process control program for performing a finishing process on the workpiece, wherein the computer divides the work surface of the work into a plurality of work surfaces, and each work surface is perpendicular to the surface. Calculating a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, and calculating an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction. And a step of setting a tool direction having the shortest total grinding length as a tool angle in a range of angle differences that define a preset non-recommended range of the tool tip, and the set tool angle. Perform engineering simulations, characterized in that to execute the steps of creating a machining control data.
また、前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、加工制御データを作成するステップの後、コンピュータに、未加工面があるか判定するステップと、未加工面がある場合には、該未加工面について面に直交する加工面方向を算出するステップと、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定するステップと、前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、第2の加工制御データを作成するステップと、を実行させることが望ましい。 In addition, after performing the machining simulation with the set tool angle and creating machining control data, the computer determines whether there is an unmachined surface, and if there is an unmachined surface, the unmachined surface Calculating a machining surface direction orthogonal to the surface, a plurality of tool directions that can be set by the grinding wheel tool, calculating an angular difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating the angular difference for each tool direction. A step of calculating a correlation between the grinding length, a step of setting a tool direction with the shortest total grinding length as a tool angle in a range of angle differences that define a preset non-recommended range of the tool tip, It is desirable to perform a machining simulation with the set tool angle and create the second machining control data.
また、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップは、工具方向をXYZ直交3軸のうち、Z軸方向としたときの工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向で所定の角度ずつ変化させ、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、を含むことが望ましい。
また、前記工具先端の非推奨範囲は、前記砥石工具の回転軸上に位置する先端頂点を含む領域であることが望ましい。
Further, calculating a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction, Calculating the angle difference between the tool direction and the machining surface direction when the tool direction is the Z-axis direction among the three XYZ orthogonal axes, and calculating the correlation between the angle difference and the grinding length; It is desirable to include a step of changing by a predetermined angle in the XZ-axis direction and the YZ-axis direction and calculating a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction.
The non-recommended range of the tool tip is preferably a region including a tip apex located on the rotation axis of the grindstone tool.
このようなプログラムをコンピュータに実行させることにより、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した1つの工具角により、ワークにおける出来るだけ広い面積の被加工面を研削加工することができ、残る未加工面についても、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した別の工具角により加工することで、工具の偏摩耗を抑制しつつ、全ての被加工面を精度よく仕上げ加工することができる。
即ち、工具送り中に工具角を変更することなく、被加工面全体を精度よく加工することができる。
By executing such a program on a computer, it is possible to grind the workpiece surface as wide as possible on the workpiece with one tool angle set so that the tool tip where the tool is less likely to wear is in contact with the workpiece. The remaining unmachined surface is machined with a different tool angle set so that the tool tip where the tool is less likely to wear is in contact with the workpiece. It can be finished.
That is, the entire processing surface can be processed with high accuracy without changing the tool angle during tool feeding.
本発明によれば、5軸NC工作機械に保持された砥石工具によりワークの仕上げ加工を行う仕上げ加工制御装置において、工具の偏摩耗を回避可能な工具角を設定し、工具送り中に工具角を変更することなく被加工面の全体を精度よく仕上げ加工することができる。 According to the present invention, in a finishing control device for finishing a workpiece with a grindstone tool held by a 5-axis NC machine tool, a tool angle capable of avoiding uneven wear of the tool is set, and the tool angle during tool feeding is set. The entire surface to be processed can be finished with high accuracy without changing.
以下、本発明にかかる仕上げ加工制御装置の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る仕上げ加工制御装置において使用する工具の側面図である。具体的には、5軸(XYZの3軸と回転軸R及び傾斜軸K)の数値制御(NC)による工作機械1に、砥石工具2を取り付けた状態を示している。
Embodiments of a finishing control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a tool used in a finishing control device according to the present invention. Specifically, a state in which the
砥石工具2の先端部2aは、例えば直径30mmの半球状に形成され、その表面は図2に示すようにクロムモリブデン鋼等の母材3の上にニッケル層4が形成され、ニッケル層4中に平均粒径が0.25mmのダイヤモンド砥石5が散りばめられている。尚、砥石の材料としては、高精度加工を施すために高い硬度が必要である。特にダイヤモンド砥石5を用いることにより、工具側の耐摩耗性がより高くなる。
The
前記した砥石工具2は、工作機械1に装着され、図3に示すように所定の傾斜角をもって、その軸周りに回転しながらワークWの被加工面に対し接触し、研削加工による仕上げ加工を行うものである。
The above-described
図4は、本発明に係る仕上げ加工制御装置の機能ブロック図である。
図4に示す仕上げ加工制御装置10は、装置全体の動作を制御する制御部11と、砥石工具2のデータ、及び5軸NC加工を行うための工作機械1のデータを取得する工具データ取得部12と、研削仕上げ加工を行うワークの形状データ等を取得するワークデータ取得部13とを備える。
FIG. 4 is a functional block diagram of the finishing control device according to the present invention.
The finishing
更に、ワークの加工面の方向を算出する加工方向算出部14と、加工面と砥石工具の向き(工具方向と称する)との角度差を算出し、各角度差について研削長さを集計する角度差算出部15と、角度差算出部15による集計結果に基づき加工に用いる工具角を設定する工具角設定部16と、ワークへの加工シミュレーションを行い、最適な加工制御データを作成する加工演算部17とを備える。
Further, an angle at which the machining
これら、仕上げ加工制御装置10の各機能は、図示しないコンピュータユニット(CPU、記憶装置、記憶装置に記録されたコンピュータプログラム)によって形成され、CPU(コンピュータ)において前記コンピュータプログラムが実行されることにより機能する。より具体的には、仕上げ加工制御装置10は、CAM(コンピュータ支援製造)システムに組み込まれ、加工演算部17が生成した加工制御データは加工用のNCプログラムに組み込まれる。
即ち、本発明に係る仕上げ加工制御装置10にあっては、前記加工制御データを作成するものであり、実際の仕上げ加工の作業においては、加工制御データが設定された加工用のNCプログラムに基づき、工作機械1がワークWに対する加工を実施することになる。
Each function of the finishing
That is, in the finishing
続いて、図5のフローに沿って、前記加工制御データを作成する手順について説明する。
先ず、仕上げ加工制御装置10において工具データ取得部12により、使用する砥石工具2に関するデータを取得する(図5のステップS1)。具体的には、砥石工具2のデータ(先端形状、径など)、及び5軸NC加工を行うための工作機械1のデータ(傾斜可能角度、角度変化ピッチ、工具回転速度など)を取得する。
また、ワークデータ取得部13により、図6に一例を示すワークWに関する3D形状データ(切削加工後のワークデータ)を取得する(図5のステップS2)。尚、仕上げ加工制御装置10の図示しない記憶装置には、予めワークWの形状目標値が記録されている。
Next, a procedure for creating the machining control data will be described along the flow of FIG.
First, in the finishing
Further, the work
前記工具データ及びワークデータが取得された後、操作者が加工制御データの作成を図示しないキーボード等を介して指示すると、加工面方向算出部14は、ワークデータ取得部13からワークデータを読み込み、加工面全体を所定の単位面積(例えば1mm2)で区切った各加工面について、図に矢印で示すように面に垂直な方向(以下、加工面方向と称する)を算出する(図5のステップS3)。
After the tool data and the work data are acquired, when the operator instructs the creation of the machining control data via a keyboard or the like (not shown), the machining surface
次いで、角度差算出部15は、工具方向をZ軸方向としたときの各加工面方向との角度差を算出し、角度差ごとに各加工面を研削加工した場合の研削長さを集計(角度差と研削長さとの相関を求める)する(図5のステップS4)。Z軸方向とは、図6において鉛直軸方向である。また、研削長さとは、目標値に達するまでの研削の長さのことである。
Next, the angle
また、角度差算出部15は、工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向に所定角度ずつ変化させ、工具方向と各加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに角度差と研削長さとの相関を集計する(図5のステップS5)。
尚、図7に示すように回転軸R及び傾斜軸Kを備える工作機械1のX−Z軸方向かつY−Z軸方向の角度の変化ピッチは、回転軸Rの回転可能角度(例えば、−350°、−340°、・・・−20°、−10°、0°、10°、20°、・・・、340°、350°)、及び傾斜軸Kの傾斜可能角度(例えば、−60°、−50°、・・・、−20°、−10°、0°、10°、20°、・・・、50°、60°)の組み合わせ(例えば36×12通り)により決められ、各組み合わせによる工具方向について角度差が求められる。
Further, the angle
As shown in FIG. 7, the change pitch of the angle in the XZ-axis direction and the Y-Z-axis direction of the
このように、角度差算出部15は、工具方向をZ軸方向に変化させた場合(即ち工具2はZ軸方向に沿った直立状態)の研削長さを角度差ごとに集計し、また、工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向に傾斜させた場合の研削長さを、各工具方向について角度差ごとに集計する。
例えば、工具方向(1,0,1)の場合は、図8のグラフに示すように角度差ごとに研削長さが示される。
また、工具方向(0,1,1)の場合には、図9のグラフに示すように角度差ごとに研削長さが示される。
Thus, the angle
For example, in the case of the tool direction (1, 0, 1), the grinding length is shown for each angle difference as shown in the graph of FIG.
In the case of the tool direction (0, 1, 1), the grinding length is indicated for each angle difference as shown in the graph of FIG.
次に工具角設定部16は、工具先端2aのうち、研削効果が低く、偏摩耗しやすい非推奨の範囲(NG範囲と称する)が、ワークWに接する場合の角度差(例えば30°以内の範囲)において、研削長さの合計が最も短くなる工具方向を工具角に設定する。
そして、加工演算部17は、前記工具角に固定された工具2を用いた加工シミュレーションを行い、工具角の制御データと加工済のワーク形状データとを含む加工制御データを作成する(図5のステップS6)。
即ち、このステップS5においては、工具先端の偏摩耗が少なく、1つの工具角でワークWの可能な限り広い面積を研削可能な加工制御データが作成される。
Next, the tool
Then, the
In other words, in this step S5, machining control data is generated that can reduce the uneven wear of the tool tip and grind the widest possible area of the workpiece W with one tool angle.
尚、NG範囲(例えば角度差30°以下)は予め設定した範囲であるが、そのNG範囲における研削長さの合計が最も短くなる工具方向の例として、前記した図8のグラフに示される工具方向(1,0,1)を挙げることができる。
一方、NG範囲における研削長さの合計が長くなる工具方向の例として、前記した図9のグラフに示される工具方向(0,1,1)を挙げることができる。
The NG range (for example, an angle difference of 30 ° or less) is a preset range. As an example of the tool direction in which the total grinding length in the NG range is the shortest, the tool shown in the graph of FIG. The direction (1, 0, 1) can be mentioned.
On the other hand, as an example of the tool direction in which the total grinding length in the NG range becomes longer, the tool direction (0, 1, 1) shown in the graph of FIG. 9 can be given.
ここでNG範囲について、より詳しく説明すると、図10に工具先端2aの断面図を示すように、半球中心Cを中心とした所定の円弧角度によって定義される、工具先端頂点Pを含む領域がNG範囲である。このNG範囲は、半球状の工具先端の周速と大きく関係する。即ち、工具先端頂点Pは、周速が0m/minであり、半球中心Cを中心とした円弧角度が大きくなるほど周速が大きくなる。工具先端頂点Pなど、周速が遅い部位で加工すると、砥石の1粒(図2のダイヤモンド砥石5)が被加工面に当たる回数が多くなり、摩耗しやすい。
Here, the NG range will be described in more detail. As shown in the sectional view of the
このNG範囲を規定する限界角度をlimθとし、工具径をφとし、砥石工具2の主軸回転数をR(1/min)とし、摩耗が生じ易い研削速度(周速)を600m/min以下とすると、式(1)に示す関係式が規定される。
π・φ・sinθlim・R=600 ・・・(1)
式(1)に基づき、式(2)のようにθlimが定義される。
θlim=sin−1{600/π・φ・R} ・・・(2)
The limit angle that defines this NG range is limθ, the tool diameter is φ, the spindle speed of the
π · φ · sinθlim · R = 600 (1)
Based on equation (1), θlim is defined as in equation (2).
θlim = sin −1 {600 / π · φ · R} (2)
図5のステップS6において形成された加工制御データによれば、1つの工具角の設定により、ワークの被加工面の大部分、或いは全面が加工可能となるが、制御部11は、ステップS7において、前記加工制御データにおいて設定した工具角では加工出来なかった未加工面が存在するか否かを判定し、未加工面が存在する場合には、未加工面について、その加工面方向を算出し、ステップS2〜ステップS4までの処理を続けて行う。 According to the machining control data formed in step S6 of FIG. 5, it is possible to machine most or all of the workpiece surface by setting one tool angle. , It is determined whether there is an unmachined surface that could not be machined with the tool angle set in the machining control data, and if there is an unmachined surface, the machined surface direction of the unmachined surface is calculated. The processing from step S2 to step S4 is continued.
例えば、図11(a)に示すように、砥石工具2が所定の角度をもって傾斜している場合、ワークWの被加工面に対して、殆どの場合、先端2aを当てて研削加工を行うことができる。しかしながら、同じ工具角の状態では、図11(b)に示すように工具2がワークWの被加工面Waに干渉し、研削加工が出来ない場合がある。
制御部11は、このような未加工面Wa(図6にクロスハッチングで示す)が存在する場合には、その面に限定して加工面方向を算出し、ステップS4〜ステップS6までの処理を行う。
For example, as shown in FIG. 11 (a), when the
When such an unprocessed surface Wa (indicated by cross-hatching in FIG. 6) exists, the
そして工具角設定部16は、砥石工具2のNG範囲がワークWに当たる場合の角度差(例えば30°以内の範囲)において、研削長さの合計が最も短くなる工具方向(例えば(−1,1,0)の方向)を工具角に設定し、加工演算部17は、その工具角にて加工シミュレーションを行い、第2の加工制御データを作成する。
Then, the tool
そして、制御部11は、ステップS7において、前記第2の加工制御データで設定した工具角では加工ができなかった未加工面が存在するかを判定し、未加工面が存在しない場合には、処理を終了する。
或いは、未加工面が有る場合には、再びステップS4に戻って処理を行う(未加工面が無くなるまでステップS4からステップS7を繰り返す)。
Then, in step S7, the
Or when there exists an unprocessed surface, it returns to step S4 again and it processes (it repeats step S4 to step S7 until there is no unprocessed surface).
以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した1つの工具角により、ワークWにおける出来るだけ広い面積の被加工面を研削加工することができ、残る未加工面についても、工具の摩耗し難い工具先端部位がワークに接するよう設定した別の工具角により加工することで、工具の摩耗を抑制しつつ、全ての被加工面を精度よく仕上げ加工することができる。
即ち、工具送り中に工具角を変更することなく、被加工面全体を精度よく加工することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the work surface of the work W as wide as possible is ground by one tool angle set so that the tool tip portion where the tool is hard to wear is in contact with the work. The remaining unmachined surface that can be machined is processed with a different tool angle that is set so that the tool tip where the tool is less likely to wear is in contact with the workpiece. The surface can be finished with high accuracy.
That is, the entire processing surface can be processed with high accuracy without changing the tool angle during tool feeding.
尚、前記実施の形態においては、砥石工具2の先端部2aは、半球状としたが、より完全な球状に近いボールエンドの先端部2aであってもよい。
また、砥石工具2の砥石をダイヤモンド砥石5にしたが、ダイヤモンド砥石5に限らず、他の材質により形成された砥石を用いた砥石工具にも適用することができる。
In the above-described embodiment, the
Moreover, although the grindstone of the
1 工作機械
2 砥石工具
2a 工具先端
3 母材
4 ニッケル層
5 ダイヤモンド砥石
10 仕上げ加工制御装置
11 制御部
12 工具データ取得部
13 ワークデータ取得部
14 加工面方向算出部
15 角度差算出部
16 工具角設定部
17 加工演算部
W ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ワークの被加工面を複数の被加工面に分割し、各被加工面について面に直交する加工面方向を算出する加工面方向算出部と、
前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出する角度差算出部と、
予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定する工具角設定部と、
前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、加工制御データを作成する加工演算部と、
を備えることを特徴とする仕上げ加工制御装置。 A finishing control device for grinding a work surface of a work by rotating a tip spherical grindstone tool mounted on a 5-axis numerical operation machine tool around its axis, and finishing the work,
A work surface direction calculation unit that divides a work surface of the workpiece into a plurality of work surfaces and calculates a work surface direction orthogonal to the surface for each work surface;
A plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, an angle difference calculation unit that calculates an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculates a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction; ,
A tool angle setting unit for setting the tool direction to the tool direction with the shortest total grinding length in the range of the angle difference that defines the preset deprecated range of the tool tip;
A machining calculation unit that performs machining simulation with the set tool angle and creates machining control data; and
A finishing process control device comprising:
前記制御部が、未加工面が有ると判定すると、
前記加工面方向算出部は、前記未加工面について面に直交する加工面方向を算出し、
前記角度差算出部は、前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出し、
前記工具角設定部は、予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定し、
前記加工演算部は、前記工具角設定部が設定した工具角により加工シミュレーションを行い、第2の加工制御データを作成することを特徴とする請求項1に記載された仕上げ加工制御装置。 A control unit for determining the presence or absence of an unprocessed surface in the workpiece;
When the control unit determines that there is an unprocessed surface,
The machining surface direction calculation unit calculates a machining surface direction orthogonal to the surface for the unmachined surface,
The angle difference calculation unit calculates a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and correlates the angle difference and the grinding length for each tool direction. Calculate
The tool angle setting unit sets a tool angle that has the shortest total grinding length as a tool angle within a range of angle differences that defines a preset non-recommended range of the tool tip,
The finishing process control device according to claim 1, wherein the process calculation unit performs a process simulation using the tool angle set by the tool angle setting unit and generates second process control data.
工具方向をXYZ直交3軸のうち、Z軸方向としたときの工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、前記角度差と研削長さとの相関を算出し、
工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向で所定の角度ずつ変化させ、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載された仕上げ加工制御装置。 The angle difference calculator is
Calculate the angle difference between the tool direction and the machining surface direction when the tool direction is the Z-axis direction among the three XYZ orthogonal axes, and calculate the correlation between the angle difference and the grinding length,
The tool direction is changed by a predetermined angle in the XZ axis direction and the YZ axis direction, and a correlation between the angle difference and the grinding length is calculated for each tool direction. Finishing processing control device described in 1.
コンピュータに、
前記ワークの被加工面を複数の被加工面に分割し、各被加工面について面に直交する加工面方向を算出するステップと、
前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、
予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定するステップと、
前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、加工制御データを作成するステップと、
を実行させることを特徴とする仕上げ加工制御プログラム。 A finishing control program for grinding a work surface of a workpiece by rotating a tip-shaped spherical grindstone tool mounted on a 5-axis numerical operation machine tool around its axis, and finishing the workpiece,
On the computer,
Dividing the work surface of the workpiece into a plurality of work surfaces, and calculating a work surface direction orthogonal to the surface for each work surface;
A plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, calculating an angular difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating a correlation between the angular difference and the grinding length for each tool direction;
A step of setting a tool direction with the shortest total grinding length as a tool angle in a range of angle difference that defines a preset non-recommended range of the tool tip;
Performing a machining simulation with the set tool angle and creating machining control data;
A finishing machining control program characterized in that
コンピュータに、
未加工面があるか判定するステップと、
未加工面がある場合には、該未加工面について面に直交する加工面方向を算出するステップと、
前記砥石工具が設定可能な複数の工具方向と、各工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、
予め設定した工具先端の非推奨範囲を規定する角度差の範囲において、研削長さの合計が最も短い工具方向を工具角に設定するステップと、
前記設定した工具角により加工シミュレーションを行い、第2の加工制御データを作成するステップと、
を実行させることを特徴とする請求項5に記載された仕上げ加工制御プログラム。 After performing a machining simulation with the set tool angle and creating machining control data,
On the computer,
Determining whether there is an unprocessed surface;
If there is an unprocessed surface, calculating a processed surface direction orthogonal to the surface for the unprocessed surface; and
A plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, calculating an angular difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating a correlation between the angular difference and the grinding length for each tool direction;
A step of setting a tool direction with the shortest total grinding length as a tool angle in a range of angle difference that defines a preset non-recommended range of the tool tip;
Performing a machining simulation with the set tool angle and creating second machining control data;
The finishing machining control program according to claim 5, wherein the finishing machining control program is executed.
工具方向をXYZ直交3軸のうち、Z軸方向としたときの工具方向と前記加工面方向との角度差を算出し、前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、
工具方向をX−Z軸方向かつY−Z軸方向で所定の角度ずつ変化させ、工具方向ごとに前記角度差と研削長さとの相関を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項5または請求項6に記載された仕上げ加工制御プログラム。 A step of calculating a plurality of tool directions that can be set by the grindstone tool, an angle difference between each tool direction and the machining surface direction, and calculating a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction,
Calculating the angle difference between the tool direction and the machining surface direction when the tool direction is the XYZ orthogonal three axes, and calculating the correlation between the angle difference and the grinding length;
Changing the tool direction by a predetermined angle in the XZ axis direction and the YZ axis direction, and calculating a correlation between the angle difference and the grinding length for each tool direction;
The finishing machining control program according to claim 5 or 6, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017002615A JP2018112870A (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Finishing processing controller and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017002615A JP2018112870A (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Finishing processing controller and program |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018112870A true JP2018112870A (en) | 2018-07-19 |
Family
ID=62912306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017002615A Pending JP2018112870A (en) | 2017-01-11 | 2017-01-11 | Finishing processing controller and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018112870A (en) |
-
2017
- 2017-01-11 JP JP2017002615A patent/JP2018112870A/en active Pending
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