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CN109725600B - 后处理器装置、加工程序生成方法、cnc加工系统及计算机可读信息记录介质 - Google Patents

后处理器装置、加工程序生成方法、cnc加工系统及计算机可读信息记录介质 Download PDF

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CN109725600B CN201811242657.3A CN201811242657A CN109725600B CN 109725600 B CN109725600 B CN 109725600B CN 201811242657 A CN201811242657 A CN 201811242657A CN 109725600 B CN109725600 B CN 109725600B
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Abstract

本发明提供后处理器装置、加工程序生成方法、CNC加工系统及计算机可读信息记录介质。读取CL数据所包含的特征形状的信息，并生成适合生成特征形状的加工程序。输出用于控制CNC加工机械(30)的加工程序的后处理器装置(22)具备：特征形状识别部(222)，其从包含有特征形状的信息的刀具位置数据读取要加工的特征形状的信息；区间设定部(223)，其根据特征形状的信息，在工具路径上设定一个以上的设定区间；以及动作生成部(224、225)，其在设定区间外和设定区间内生成加工程序，该加工程序包含变更用于控制CNC加工机械的至少一个轴的至少一个参数的命令。

Description

后处理器装置、加工程序生成方法、CNC加工系统及计算机可 读信息记录介质
技术领域
本发明涉及后处理器装置、加工程序生成方法、CNC加工系统及计算机可读信息记录介质。
背景技术
在机械加工，尤其是金属模加工中，正确地加工边缘或者平滑面等特征形状很重要。因此，期望通过例如使刀具位置数据(CL数据)或者数值控制数据(NC数据)包含边缘或者平滑面等特征形状的信息来执行与该特征形状对应的加工处理的加工系统。然而，在现有的加工程序的G代码中，难以根据工具路径判断是加工平滑的曲面还是加工边缘。
例如，专利文献1以及2公开有考虑工件的形状来生成加工程序的加工程序生成装置。
专利文献1记载有一种曲线提取装置以及NC编程系统，在NC程序生成时不需要读取附图信息、坐标计算、数值输入等繁琐的作业，并抑制产生错误。具体而言，曲线提取装置从由CAD系统等生成的附图数据来提取曲线数据(闭环数据、开环数据、孔组数据、槽中心形状数据等)，NC编程系统具备将由CAD系统等生成的附图数据输入曲线提取装置，并输入由曲线提取装置生成的曲线数据，生成NC程序的CAM装置。
专利文献2记载有一种加工控制装置，用于使即使是经验少的操作人员也能够进行加工，且不反复类似的失败。具体而言，加工控制装置根据进行加工的形状的特征检索加工事例，并基于该加工事例设定加工条件，由此能够实现适当的加工条件下的加工。
然而，专利文献1所记载的曲线提取装置以及NC编程系统是对由CAD系统等生成的附图数据进行图形显示，操作者指定附图中的边缘，并使用该边缘提取闭环、开环、孔组、或者槽中心形状来获得加工区域形状数据，并不是通过使边缘或者平滑面等特征形状包含于例如CL数据或者NC数据来执行与该特征形状对应的加工处理。
另外，专利文献2所记载的加工控制装置是根据进行加工的形状的特征检索过去的加工事例，并基于该加工事例设定加工条件，并不是通过使边缘或者平滑面等特征形状包含于例如CL数据或者NC数据来执行与该特征形状对应的加工处理。
专利文献1：日本特开平4－76606号公报
专利文献2：日本特开2004－284002号公报
发明内容
本发明的目的在于提供通过使CL数据包含例如边缘或者平滑面等特征形状的信息，来读取该CL数据中包含的特征形状的信息，并生成适合该特征形状的加工处理的加工程序的后处理器装置、加工程序生成方法、CNC加工系统以及计算机可读信息记录介质。
(1)本发明的后处理器装置(例如，后述的后处理器部22)是输出用于控制CNC加工机械(例如，后述的CNC加工机械30)的加工程序的后处理器装置，具备：
特征形状识别部(例如，后述的特征形状识别部222)，其从包含有特征形状的信息的CL数据(刀具位置数据)读取要加工的特征形状的信息；
区间设定部(例如，后述的区间设定部223)，其根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间；以及
动作生成部(例如，后述的区间内动作生成部224以及区间外动作生成部225)，其在上述设定区间外和设定区间内生成包含命令的加工程序，该命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数。
(2)在(1)所述的后处理器装置中，还可以具备：
数据读取部(例如，后述的数据读取部221)，其读取包含有上述特征形状的信息的上述CL数据；以及
加工程序输出部(例如，后述的加工程序输出部226)，其输出上述加工程序。
(3)在(1)或者(2)所述的后处理器装置中，上述参数也可以包含如下的参数集合(A)、(B)以及(C)中的至少一个：
(A)进给轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、与加减速控制有关的时间常数；
(B)主轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、与加减速控制有关的时间常数；
(C)指令路径与实际路径间允许的误差的量。
(4)在(1)～(3)的任一项所述的后处理器装置中，上述特征形状的信息也可以包含如下的信息集合(a)以及(b)中的至少一个。
(a)关于在工具工具路径上与工件的边缘接触的区间的信息；
(b)关于在工具路径上使工具路径成为平滑的曲线的区间的信息。
(5)在(1)～(4)的任一项所述的后处理器装置中，上述参数也可以包含进给轴的进给速度和主轴的转速，上述动作生成部生成包含使上述主轴的转速与上述进给轴的进给速度的变化同步地变化的命令的加工程序。
(6)在(1)～(5)的任一项所述的后处理器装置中，上述CL数据也可以是以依据分层结构数据模型的形式描述工件的加工形状或者工具路径的信息和加工内容信息的、不依存于机械的通用指令。
(7)本发明的CNC加工系统具备：(1)～(6)的任一项所述的后处理器装置(例如，后述的后处理器部22)；以及CNC加工机械(例如，后述的CNC加工机械30)，其基于由该后处理器装置生成的加工程序进行工件的CNC加工。
(8)本发明的加工程序生成方法是输出用于控制CNC加工机械(例如，后述的CNC加工机械30)的加工程序的后处理器装置(例如，后述的后处理器部22)的加工程序生成方法，具备：
从包含有特征形状的信息的CL数据(刀具位置数据)读取要加工的特征形状的信息的步骤；
根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间的步骤；以及
在上述设定区间外和设定区间内，生成包含命令的加工程序的步骤，其中，该命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数。
(9)本发明的计算机可读信息记录介质存储加工程序生成用程序，该加工程序生成用程序使作为输出控制CNC加工机械(例如，后述的CNC加工机械30)的加工程序的后处理器装置(例如，后述的后处理器部22)的计算机执行：
从包含有特征形状的信息的CL数据(刀具位置数据)读取要加工的特征形状的信息的处理；
根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间的处理；以及
在上述设定区间外和设定区间内，生成包含命令的加工程序的处理，该命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数。
根据本发明，能够提供通过使CL数据包含例如边缘或者平滑面等特征形状的信息，来读取该CL数据所包含的特征形状的信息，并生成适合该特征形状的加工处理的加工程序的后处理器装置、加工程序生成方法、CNC加工系统以及计算机可读信息记录介质。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的CNC加工系统的一构成例的框图。
图2是表示后处理器部的计算机的构成的框图。
图3是表示后处理器部的功能的框图。
图4是表示基于ISO 14649的数据模型的例子的构成图。
图5是表示利用边缘区间的信息作为特征区间信息的例子的说明图。
图6是表示变更了进给速度的情况下的、指令速度与实际速度的关系的特性图。
图7是表示路径半径r和路径误差Δr的图。
图8是表示利用平滑化区间的信息作为特征区间信息的例子的说明图。
图9是表示进给速度和主轴速度是恒定值的情况下的刀痕的密度的图。
图10是表示进给速度变慢且主轴速度是恒定值的情况下的刀痕的密度的图。
图11是表示同时改变进给速度和主轴速度的情况下的刀痕的密度的图。
图12是表示后处理器部的动作的流程图。
附图标记说明
10 CAD装置；20 CAM装置；21 主处理器部；22 后处理器部；30 CNC加工机械；310数值控制装置；320 伺服控制装置；330 主轴马达；340 进给轴马达。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的一实施方式的CNC加工系统的一构成例的框图。
如图1所示，CNC(computerized numerical control：计算机数控)加工系统具备CAD(computer aided design：计算机辅助设计)装置10、CAM(computer aidedmanufacturing：计算机辅助制造)装置20以及CNC加工机械30。
CAD装置10使用CPU使在计算机的画面上进行制图的CAD软件运行。通过二维CAD或者三维CAD进行工件(加工物)的制图。在使用二维CAD的情况下，CAD装置10在X、Y的平面上制成工件的主视图、俯视图、侧视图等。在使用三维CAD的情况下，CAD装置10在X、Y以及Z的立体空间上生成工件的立体像。
CAM装置20具备主处理器部21和后处理器部22。CAM装置20使用计算机的CPU使基于由CAD装置10生成的工件的形状生成加工程序(NC数据)的CAM软件运行。CAM软件由作为主处理器部21而运行的主处理器软件和作为后处理器部22而运行的后处理器软件构成。主处理器软件和后处理器软件既可以由同一计算机运行，也可以由不同的计算机运行。
主处理器部21根据CAD数据设定工具或者机床的动作以得到加工形状，并将该动作转换为刀具位置数据(CL数据)。后处理器部22基于由主处理器部21生成的CL数据生成加工程序(NC数据)。后处理器部22的详细构成将在后面描述。
CNC加工机械30具备数值控制装置310、伺服控制装置320、主轴马达330、以及进给轴马达340。
CNC加工机械30例如是3轴加工机，3轴加工机的加工部分在图1中仅示出主轴马达330以及进给轴马达340。主轴马达330使球头铣刀等工具旋转。进给轴马达340由X轴向、Y轴向以及Z轴向的3个马达构成。X轴向以及Y轴向的马达经由滚珠丝杠等使放置有用于制造工件的基板的工作台分别沿X轴向以及Y轴向直线移动。Z轴向的马达使工具或者工作台沿Z轴向直线移动。此外，3轴加工机的构成并不局限于该构成，例如，3轴加工机也可以构成为固定工具，使工作台沿X轴向、Y轴向以及Z轴向直线移动，或者固定工作台，使工具沿X轴向、Y轴向以及Z轴向直线移动。CNC加工机械30并不局限于3轴加工机，例如也可以是5轴加工机。
数值控制装置310具备指令输出部311以及程序解析部312。程序解析部312从由CAM装置20的后处理器部22生成的加工程序(NC数据)依次读取包含主轴、X轴、Y轴以及Z轴的移动的指令以及主轴的旋转的指令的程序块并解析，基于解析结果生成指示主轴、X轴、Y轴以及Z轴的移动和主轴的旋转的指令数据，并输出到指令输出部311。
指令输出部311基于从程序解析部312输出的指令数据计算各轴的速度，并将基于计算结果的数据向伺服控制装置320的主轴马达伺服控制部321和X轴、Y轴以及Z轴的3个进给轴马达伺服控制部322输出。
主轴马达伺服控制部321基于来自指令输出部311的输出控制主轴马达330。X轴、Y轴以及Z轴的3个进给轴马达伺服控制部322基于来自指令输出部311的输出控制X轴、Y轴以及Z轴的3个进给轴马达340。
主轴马达伺服控制部321和3个进给轴马达伺服控制部322分别包含用于构成位置、速度反馈环路的位置控制部、速度控制部、基于转矩指令值驱动主轴马达或者进给轴马达的马达驱动放大器、以及用于受理用户的操作的操作盘等。
主轴马达伺服控制部321使用来自与主轴马达330连结的编码器等位置检测器的位置反馈信号和从数值控制装置310输出的位置指令来计算间隙补偿(バックラッシ)值，并进行位置指令的修改。3个进给轴马达伺服控制部322使用来自分别与3个进给轴马达340连结的编码器等位置检测器的位置反馈信号和从数值控制装置310输出的位置指令计算间隙补偿值，并进行位置指令的修改。此外，主轴马达伺服控制部321和3个进给轴马达伺服控制部322的内部构成是本领域技术人员公知的，所以省略详细的说明以及图示。
在以上说明的CNC加工系统中，CAD装置10、CAM装置20也可以一体化而由一个计算机构成。另外，CAD装置10、CAM装置20也可以包含于数值控制装置310。并且，伺服控制装置320也可以包含于数值控制装置310。
＜后处理器部22＞
接下来对后处理器部22进行说明。图2示出作为后处理器部22运行的计算机23的构成。如图2所示，构成后处理器部22的计算机23至少具备CPU231、输入输出部232、第一存储部233、第二存储部234以及显示部235。CPU231、输入输出部232、第一存储部233、第二存储部234以及显示部235通过总线连接。
CPU231例如由具有CPU、RAM、ROM、I/O等的微处理器构成。CPU231例如执行从硬盘装置或者ROM等第一存储部233读出的各程序，在该执行时，例如，经由输入输出部232接受CL数据，从第一存储部233、RAM等第二存储部234读出信息，对于第一存储部233、第二存储部234进行运算处理后的信息的写入。CPU231与显示部235以及输入输出部232进行信号的收发，并使显示部235显示例如处理内容。
更具体而言，CPU231通过执行构成后处理器软件的各程序(以下，也通称为“后处理器应用”)，来使计算机23作为后处理器部22发挥作用。
另外，CPU231通过执行各程序来使计算机23执行预定的步骤(以下，通称为“加工程序生成步骤”)。
以下，从后处理器部22的观点对CPU231具有的功能进行说明。此外，基于后处理器部22的加工程序生成步骤(方法)的观点的说明能够通过将“部”置换为“步骤”来说明，所以省略。
图3是表示本发明的后处理器部22的功能的框图。如图3所示，后处理器部22具备数据读取部221、特征形状识别部222、区间设定部223、区间内动作生成部224、区间外动作生成部225、以及加工程序输出部226。在对后处理器部22的各功能部进行说明之前，对输入后处理器部22的CL数据进行说明。
＜CL数据＞
输入后处理器部22的CL数据被构成为包含例如边缘或者平滑面等特征形状的信息等。更具体而言，CL数据能够包含如下的信息Inf1～信息Inf5。
(Inf1)与工具路径有关的信息，
(Inf2)与工具路径上的特征形状有关的信息，
(Inf3)与用于加工的工具有关的信息，
(Inf4)与加工条件有关的信息，
(Inf5)与进行加工的顺序有关的信息。
这里，信息Inf1(＝与工具路径有关的信息)例如包含使工具形状相对于工件的轮廓形状偏移的工具路径等的信息(CL数据本身)。
信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)包含对工具路径上的某区间的特征进行了描述的特征区间信息。特征区间信息例如包含关于工具在工具路径上与工件接触的边缘的边缘区间的信息、或者关于在工具路径上使工具路径成为平滑的曲线的平滑化区间的信息等。
信息Inf3(＝与用于加工的工具有关的信息)例如包含与工具的类型、工具的尺寸等有关的信息等。
信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)例如包含与工具路径上的进给速度、工具路径上的主轴转速、切削液的使用等有关的信息。
信息Inf5(＝与进行加工的顺序有关的信息)包含与加工工序的顺序等有关的信息。此外，在后处理器部22的处理中，信息Inf2、以及信息Inf4尤其重要。
作为具有上述信息的CL数据的数据模型的分层结构的参考例，例如，举出ISO14649等。但是，只要是能够适当地记载必要的信息的形式，则CL数据的数据模型的分层结构并不局限于ISO 14649等例子。
图4是表示基于ISO 14649的数据模型的分层结构的构成图。此外，信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)不包含在基于ISO 14649的数据模型的分层结构中，所以暂时设定为上述数据模型的分层结构中的“工具路径”的下位结构数据“特征形状”。
此外，在参照图4所示的数据模型的分层结构的情况下，例如信息Inf1(＝与工具路径有关的信息)记载为“加工形状”以及“工具路径”，信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)记载为“特征形状”，信息Inf3(＝与用于加工的工具有关的信息)记载为“使用工具”，信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)记载为“加工条件”，信息Inf5(＝与进行加工的顺序有关的信息)能够记载为“工序列表”。
由此，包含信息Inf1～信息Inf5的CL数据能够记载为基于数据模型结构化的信息。
此外，信息Inf1～信息Inf5也可以例如将(由XML等)标记的文本信息作为注释插入CL数据。
以上，对输入后处理器部22的CL数据中包含的信息进行了说明。接下来，对后处理器部22的各功能部进行说明。
数据读取部221例如读取由主处理器部21生成的、包含信息Inf1(＝与工具路径有关的信息)、信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)、信息Inf3(＝与用于加工的工具有关的信息)、信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)以及/或者信息Inf5(＝与进行加工的顺序有关的信息)的CL数据。
特征形状识别部222对每个加工工序检测CL数据包含的所有信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)。
若识别出信息Inf2例如是与边缘区间有关的信息，则特征形状识别部222获取边缘区间的开始点以及边缘区间的结束点，并且，从Inf4获取包含该边缘区间的工具路径上的进给速度、工具路径上的主轴转速等与加工条件有关的信息。
另外，若识别出信息Inf2例如是工具路径上与使工具路径成为平滑的曲线的平滑化区间有关的信息，则特征形状识别部222获取该平滑化区间中由连续的直线段给出的工具路径、以及该工具路径上使形状平滑的平滑化区间的信息。这里，平滑化区间信息能够包含平滑化区间的开始点、结束点、以及平滑化区间内允许的工具方向的变化率(在前进一定距离的期间，行进方向变化多少)的信息等。
区间设定部223对由特征形状识别部222检测到的各信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)，根据信息Inf2的特征形状信息在工具路径上设定恒定的区间。
更具体而言，区间设定部223在由特征形状识别部222检测到的信息Inf2是关于工具路径上的工具与工件的边缘接触的边缘区间的信息的情况下，在包含边缘区间的工具路径上自动地设定低速区间。例如图5所示，低速区间以比边缘区间宽的方式决定低速区间的开始点和结束点。低速区间的范围既可以预先决定，也可以根据加工条件计算。低速区间的设定的处理的详细将在后面描述。
另外，若识别出由特征形状识别部222检测到的信息Inf2是与平滑化区间有关的信息，则区间设定部223根据平滑化区间信息在工具路径上设定平滑化区间。
更具体而言，区间设定部223根据给出的平滑化区间信息在工具路径上设定平滑化区间。这里，由区间设定部223设定的平滑化区间是根据上述的平滑化信息在工具路径上设定的区间。例如，图8所示的开始点和结束点与在平滑化区间信息记载的点一致。另外，区间设定部223在平滑化区间内新生成使工具方向的变化率为允许值以下并且最接近由折线给出的工具路径这样的工具路径。此外，区间设定部223也可以通过对行进方向变化的变化率设定允许值，而生成具有(一般而言，被称为G2连续、G3连续)高阶连续性的工具路径。
另外，区间设定部223也能够通过在平滑区间内调整速度或者最大加速度来提高曲线的平滑度。
许多CNC加工机械通常具有选择忠于指令的第一加工模式和优先平滑度的第二加工模式的任一个作为工具移动模式的功能。这里，第一加工模式是若NC指令的工具路径为折线则准确加工成折线的加工模式。第二加工模式是即使NC指令的工具路径是折线也将其平滑化而平滑地加工的加工模式。
此外，有能够根据工具路径的平滑化的程度在某个阶段选择第一加工模式和第二加工模式的CNC加工机械。
第一加工模式和第二加工模式被允许的马达的最大加减速度的大小不同，被允许的加减速度越大，机械越进行忠于指令的动作。第一加工模式或第二加工模式一般在加工前选择。
这样，在信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)记载与平滑化区间有关的信息的情况下，平滑化区间的信息例如能够指定在平滑化区间的内外自动地切换模式，例如，在平滑化区间的外侧以忠于指令的第一加工模式加工，在平滑化区间内以平滑度优先的第二加工模式加工等。该情况下，由后处理器部22生成的加工程序(NC数据)的参数在平滑化区间的内外切换马达允许的最大加减速度。另外，平滑化区间的信息也能够指定根据平滑化区间中的平滑化的程度选择第一加工模式和第二加工模式。
平滑化区间的设定的处理的细节将在后面描述。
区间内动作生成部224生成由后处理器部22生成的加工程序(NC数据)中、由区间设定部223设定的控制工具路径上的恒定的区间内的动作的加工程序(NC数据)的部分。区间设定部223基于CL数据所包含的各信息Inf2(＝与在工具路径上的特征形状有关的信息)所包含的特征形状信息设定工具路径上的恒定的区间。控制区间内的动作的加工程序(NC数据)的部分的生成的处理的细节将在后面描述。
区间外动作生成部225生成加工程序中控制设定区间外的动作的部分。
例如，在设定区间是边缘区间的情况下，区间外动作生成部225在加工程序(NC数据)内生成在通过低速区间后，使进给速度返回区间外的进给速度F1的速度指令。
此外，也可以不设置区间外动作生成部225，而区间内动作生成部224在加工程序(NC数据)内生成在通过低速区间后，使进给速度返回进给速度F1的速度指令。
另外，也可以在设定区间是平滑化区间的情况下，不设置区间外动作生成部225，而区间内动作生成部224在加工程序(NC数据)内生成在通过平滑化区间后，例如切换为上述的第一加工模式的速度指令。
区间内动作生成部224以及区间外动作生成部225分别生成控制工具路径上的恒定区间内的动作的加工程序(NC数据)的部分的参数、以及控制区间外的动作的加工程序(NC数据)的部分的参数。
这里，生成的参数例如是如下的参数集合(1)、(2)、(3)中的一个或者多个参数。
(1)进给轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、以及与加减速控制有关的时间常数；
(2)主轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、以及与加减速控制有关的时间常数；
(3)指令路径与实际路径间允许的误差的量。
加工程序输出部226通过整合由区间内动作生成部224生成的控制区间内的动作的加工程序(NC数据)的部分和由区间外动作生成部225生成的控制区间外的动作的加工程序(NC数据)的部分这两部分，来生成并输出加工程序(NC数据)。
这样生成的加工程序(NC数据)被输入CNC加工机械30(数值控制装置310)。CNC加工机械30(数值控制装置310)能够基于NC数据执行例如边缘区间以及/或者平滑化区间中的加工处理。
[特征区间信息的利用例1：边缘区间的信息]
接下来，作为特征区间信息的一个例子，参照图5对区间设定部223、以及区间内动作生成部224的边缘区间的处理详细地进行说明。
在该利用例中，CL数据包含记载有与边缘区间有关的信息的信息Inf2、和记载有包含该边缘区间的工具路径上的进给速度以及工具路径上的主轴转速等与加工条件有关的信息的信息Inf4。
区间设定部223在包含边缘区间的工具路径上自动地设定低速区间。如图5所示，以低速区间比边缘区间宽的方式决定低速区间的开始点和结束点。低速区间的范围既可以预先决定，也可以根据加工条件计算。
这里，比边缘区间宽地设置低速区间的理由如下所述。通常，若在机床中速度指令急剧地变化，则对马达施加负荷，机床发出嘎嘎声。因此，在机床中，控制速度指令的变化以使实际的进给速度的变化比加工程序(NC数据)中的速度指令的变化平滑(缓慢)。因此，速度指令通过在边缘稍前点成为低速，以便在进入边缘区间之前完成减速，并且以从经过边缘区间后开始加速的方式来设定在边缘区间内成为适合边缘加工的进给速度F2。
图6是表示变更速度指令的指令速度后的情况下的、加工程序(NC数据)所记载的指令速度的变化与在机床中控制为比指令速度的变化平滑(缓慢)的实际的速度变化的关系的特性图的一个例子。这里，实线表示加工程序(NC数据)所记载的指令速度的变化，虚线表示在机床中控制为比指令速度的变化平滑(缓慢)的实际速度的变化。
在该例中，若将时间常数设为T，则例如如图6所示，某时间t的工具的实际速度为将时间(t－时间常数T)的指令速度与时间(t+时间常数T)的指令速度进行平均的值。因此，若就在边缘区间的开始点之前指示边缘区间内的进给速度为F2，则工具实际上速度不会下降地侵入边缘区间。若对于边缘区间的结束点也指示从边缘区间结束点开始加速，则工具实际上在边缘区间结束前开始加速。
为了防止这样的状况，区间设定部223将从边缘区间开始点起在时间常数T的期间前进的距离(几乎是F2×T)的跟前(手前)作为低速区间的开始点，将从边缘区间的结束点到F2×T之前设定为低速区间的结束点。
此外，在每次计算边缘区间内的进给速度F2的情况下，区间设定部223也每次计算F2×T的值。另外，在将边缘区间内的进给速度F2作为预先决定的值的情况下，F2×T例如能够预先给予信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)。
区间内动作生成部224比较在工具路径上指示的进给速度F1和适合边缘加工的进给速度F2，在进给速度F1＞进给速度F2的情况下，以低速区间内的进给速度F3不超过F2的方式在加工程序(NC数据)内记载速度指令。即使进给速度F2被预先决定值，也可以根据工具直径或者边缘的角度来计算。
图7是表示路径半径r和路径误差Δr的图。路径半径r与工具直径一致，路径误差(指令路径与实际路径的差)Δr是边缘允许的角下垂的大小，机械的加减速时间常数T是取决于机械设定的值。
基本上，工具路径的曲线越陡峭，所允许的误差越小，越要求降低进给速度。角下垂为允许值以下的进给速度F2例如计算公式1的关系式成立的值。
根据公式1可知，工具直径越小，所允许的角下垂越小，越要求减小进给速度F2。
此外，在预先登录进给速度F2的情况下，能够根据假定使用的最小直径的工具和由该机械进行的加工中角下垂的最小允许值，来决定进给速度F2。
【公式1】
F2∝(Δr×r)0.5/T
r：路径半径，
Δr：路径误差，
T：机械的加减速时间常数。
此外，区间外动作生成部225按照上述在加工程序内记载在通过低速区间后将进给速度返回进给速度F1的速度指令。此外，也可以不设置区间外动作生成部225，而由区间内动作生成部224在加工程序内记载在通过低速区间后将进给速度返回进给速度F1的速度指令。
如以上所述，在输入后处理器部22的CL数据中，例如，通过使信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)包含边缘区间等特征形状的信息，并且使信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)包含在包含该边缘区间的工具路径上的进给速度、工具路径上的主轴转速等与加工条件有关的信息，后处理器部22能够生成根据信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)以及信息Inf4(＝与加工条件有关的信息)的、执行边缘区间中的加工处理的加工程序(NC数据)。由此，在以往的G代码中困难的形状的加工变得容易。
[特征区间信息的利用例2：平滑化区间]
接下来，作为特征区间信息的一个例子，参照图8对区间设定部223、以及区间内动作生成部224的平滑化区间的处理详细地进行说明。
该利用例为CL数据包含记载有与平滑化区间有关的信息的信息Inf2。
区间设定部223根据给出的平滑化区间信息在工具路径上设定平滑化区间。
平滑化区间信息按照上述是CL数据所记载的信息，包含平滑化区间的开始点、结束点、平滑化区间内所允许的工具方向的变化率(在前进一定距离的期间行进方向变化多少)的信息。
区间设定部223设定根据平滑化信息在工具路径上设定的区间亦即平滑化区间。图8所示的开始点和结束点与在平滑化区间信息记载的点一致。区间设定部223在平滑化区间内新生成使工具方向的变化率为允许值以下并且最接近由折线给出的工具路径这样的工具路径。此外，区间设定部223也可以通过对行进方向变化的变化率设定允许值，来生成具有(一般而言，被称为G2连续、G3连续)高阶连续性的工具路径。
区间内动作生成部224在平滑化区间内，以使由区间设定部223设定的工具的每个移动距离的行进方向的变化的大小为允许值以下的方式，将所输入的工具路径置换为平滑地连接线段间的工具路径。此外，允许值既可以预先设定，也可以例如记载于平滑化信息。
在本利用例中，如上述那样不使用区间外动作生成部225。这样，区间内动作生成部224使用置换了平滑化区间内的路径后的工具路径来生成加工程序。
如以上所述，在输入后处理器部22的CL数据中，例如，通过使信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)包含平滑化区间信息，后处理器部22能够生成根据信息Inf2(＝与工具路径上的特征形状有关的信息)的、执行平滑化区间中的加工处理的加工程序(NC数据)。由此，在以往的G代码中困难的形状的加工变得容易。
[与进给速度同步的主轴速度的控制的利用例3]
接下来对与进给速度同步的主轴速度的控制的利用例进行说明。该利用例也能够应用于上述的利用例1以及利用例2。
在区间内动作生成部224使进给速度变化的情况下，优选与进给速度一起改变主轴的旋转速度。
例如，如图9所示，若进给速度和主轴速度均是恒定值，则刀痕的密度恒定。这里，刀痕(cutter mark)是指在加工表面残留的工具的刃的轨迹。对此，若进给速度变慢，主轴速度是恒定值，则如图10所示，刀痕的密度改变，加工面的性质以及外观变化。因此，在指定了进给速度F1和主轴速度S1的工具路径中，在例如通过边缘区间的处理等使进给速度变为F2(＜F1)时，优选区间内动作生成部224根据需要使主轴的旋转速度变化为与速度S1不同的速度S2(＜S1)。
该情况下，如图11所示，通过区间内动作生成部224规定主轴速度S2以使S2＝S1×(F2/F1)，能够将刀痕的密度保持恒定，得到均匀的加工面。
以上，对后处理器部22的构成进行了说明。接着，对后处理器部22的动作进行说明。图12是表示后处理器部22的动作的流程图。
在步骤S101中，数据读取部221读取例如由主处理器部21作成的包含特征形状信息的CL数据。
在步骤S102中，特征形状识别部222检测CL数据是否包含有特征形状信息。例如参照图4所示的工序路径检测是否包含有特征形状信息。在CL数据包含有特征形状信息的情况下，移至步骤S103。若CL数据未包含新的特征形状信息，则移至步骤S106。
在步骤S103中，特征形状识别部222在CL数据中识别特征形状信息。
在步骤S104中，区间设定部223根据在步骤S103中由特征形状识别部222识别出的特征形状信息，在工具路径上设定恒定的区间。
在步骤S105中，区间内动作生成部224生成加工程序(NC数据)中控制设定区间内的动作的部分，区间外动作生成部225生成加工程序中控制设定区间外的动作的部分。区间内动作生成部224以及区间外动作生成部225分别生成加工程序的参数。所生成的参数例如是如下的参数集合(1)、(2)、(3)中的一个或者多个参数。
(1)进给轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、以及与加减速控制有关的时间常数，
(2)主轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、以及与加减速控制有关的时间常数，
(3)指令路径与实际路径间允许的误差的量。
并且，在步骤S105中，加工程序输出部226整合由区间内动作生成部224生成的控制设定区间内的动作的部分和由区间外动作生成部225生成的控制设定区间外的动作的部分这两部分。然后，移至步骤S102。在步骤S102中，若CL数据未包含有新的特征形状信息，则移至步骤S106。
在步骤S106中，加工程序输出部226生成加工程序(NC数据)并输出。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但后处理器部22能够由软件实现其功能的全部或者一部分。但是，也能够由硬件、或者软件与硬件的组合实现后处理器部22的功能。这里，所谓由软件实现是指通过计算机读取程序并执行来实现。在由硬件构成的情况下，例如，能够由LSI(Large Scale Integrated circuit：大规模集成电路)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、门阵列、FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)等集成电路(IC)构成后处理器部22的数据读取部221、特征形状识别部222、区间设定部223、区间内动作生成部224、区间外动作生成部225、以及加工程序输出部226的一部分或者全部。
在由软件实现的情况下，将使后处理器部22动作的描述了图12所示那样的动作的后处理器应用存储到硬盘装置、ROM等第一存储部。根据该后处理器应用，能够通过CPU将运算所需要的信息存储到RAM等第二存储部，并执行处理来通过程序执行后处理器部22的动作。后处理器应用能够从记录有程序的计算机可读信息记录介质读取到硬盘等第一存储部。计算机可读信息记录介质包含各种类型的有形记录介质(tangible storage medium)。计算机可读信息记录介质包含非暂时性计算机可读信息记录介质(non-transitorycomputer readable medium)。计算机可读信息记录介质的例子包含磁记录介质(例如，软盘、硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、CD－ROM(Read Only Memory：只读存储器)、CD－R、CD－R/W、半导体存储器(例如，掩膜ROM、PROM(Programmable ROM：可编程ROM)、EPROM(Erasable PROM：可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(random access memory：随机存取存储器))。

Claims (8)

1.一种后处理器装置，输出用于控制CNC加工机械的加工程序，其特征在于，该后处理器装置具备：
特征形状识别部，其从包含有特征形状的信息的刀具位置数据即CL数据读取要加工的特征形状的信息；
区间设定部，其根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间；以及
动作生成部，其在上述设定区间外和上述设定区间内生成包含命令的加工程序，该命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数，
上述特征形状的信息包含如下的信息集合(a)以及(b)中的至少一个：
(a)关于工具在工具路径上与工件的边缘接触的区间的信息，
(b)关于在工具路径上使工具路径成为平滑的曲线的区间的信息。
2.根据权利要求1所述的后处理器装置，其特征在于，
该后处理器装置还具备：
数据读取部，其读取包含有上述特征形状的信息的上述CL数据；和
加工程序输出部，其输出上述加工程序。
3.根据权利要求1所述的后处理器装置，其特征在于，
上述参数包含如下的参数集合(A)、(B)以及(C)中的至少一个：
(A)进给轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、与加减速控制有关的时间常数；
(B)主轴的指令速度、允许加速度、允许加加速度、与加减速控制有关的时间常数；
(C)指令路径与实际路径之间允许的误差的量。
4.根据权利要求1所述的后处理器装置，其特征在于，
上述参数包含进给轴的进给速度和主轴的转速，上述动作生成部生成包含有使上述主轴的转速与上述进给轴的进给速度的变化同步地变化的命令的加工程序。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的后处理器装置，其特征在于，
上述CL数据以依据分层结构数据模型的形式描述工件的加工形状或者工具路径的信息和加工内容信息。
6.一种CNC加工系统，其特征在于，具备：
权利要求1～5的任一项所述的后处理器装置；以及
CNC加工机械，其基于由该后处理器装置生成的加工程序进行工件的CNC加工。
7.一种加工程序生成方法，是输出用于控制CNC加工机械的加工程序的后处理器装置的加工程序生成方法，其特征在于，具备：
从包含有特征形状的信息的刀具位置数据即CL数据读取要加工的特征形状的信息的步骤；
根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间的步骤；以及
在上述设定区间外和上述设定区间内，生成包含命令的加工程序的步骤，
其中，上述命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数，
上述特征形状的信息包含如下的信息集合(a)以及(b)中的至少一个：
(a)关于工具在工具路径上与工件的边缘接触的区间的信息，
(b)关于在工具路径上使工具路径成为平滑的曲线的区间的信息。
8.一种计算机可读信息记录介质，其存储加工程序生成用程序，其特征在于，
该加工程序生成用程序使作为输出用于控制CNC加工机械的加工程序的后处理器装置的计算机执行：
从包含有特征形状的信息的刀具位置数据即CL数据读取要加工的特征形状的信息的处理；
根据上述特征形状的信息在工具路径上设定一个以上的设定区间的处理；以及
在上述设定区间外和上述设定区间内，生成包含命令的加工程序的处理，其中，上述命令用于变更为了控制上述CNC加工机械的至少一个轴而使用的至少一个参数，
上述特征形状的信息包含如下的信息集合(a)以及(b)中的至少一个：
(a)关于工具在工具路径上与工件的边缘接触的区间的信息，
(b)关于在工具路径上使工具路径成为平滑的曲线的区间的信息。
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