JP4517156B2 - Method for calculating uneven shape of cutting surface in milling and processing control method for uneven shape - Google Patents
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Description
本発明は、フライス盤の金属加工機を用いてフライス加工する際に被加工面に発生する微細凹凸形状を被加工面と工具の切れ刃の設定及び切削加工条件から算出する技術であり、又、目標の凹凸形状にする切削加工条件を求める加工制御技術に関する。 The present invention is a technique for calculating the fine unevenness generated on the work surface when milling using a metal working machine of a milling machine from the setting of the work surface and the cutting edge of the tool and the cutting process conditions, The present invention relates to a processing control technique for obtaining a cutting processing condition to obtain a target uneven shape.
従来、フライス加工はビーム加工やフォトリソグラフィックプロセスに比べて加工精度が低いが、加工効率はよいとされている。このフライス加工において、被加工面には削り残しの微細な凹凸形状が発生する。この凹凸形状を制御することは難しいとされていた。 Conventionally, milling has lower processing accuracy than beam processing or photolithographic process, but processing efficiency is said to be good. In this milling, a fine uneven shape left uncut occurs on the surface to be processed. It has been considered difficult to control the uneven shape.
従来の曲面加工用のCAMシステムは、使用者が対話的に入力する加工範囲、加工方法(往復切削、等高線切削など)、ボールエンドミルの半径、加工精度の情報と、目標とする曲面(以後、目標曲面と呼ぶ)に基づいて、ボールエンドミルの移動経路を計算する。この移動経路による切削後の工作物形状は、立体モデリングシステムの集合演算機能を用いて、切削前の工作物の形状を表す立体モデルから、工具の移動軌跡形状を表すスウィープ立体モデルを差し引くことで計算する。 The conventional CAM system for curved surface processing includes information on the processing range, processing method (reciprocal cutting, contour cutting, etc.), ball end mill radius, processing accuracy, and target curved surface (hereinafter referred to as the user's interactive input). The movement path of the ball end mill is calculated based on the target curved surface. The workpiece shape after cutting along this movement path is obtained by subtracting the sweep 3D model representing the tool movement trajectory shape from the 3D model representing the shape of the workpiece before cutting using the collective calculation function of the 3D modeling system. calculate.
このとき工作物の形状を表す立体モデルは、デクセル表現に基づく方法やボクセル表現に基づく方法がある。 At this time, there are a method based on the dexel expression and a method based on the voxel expression for the solid model representing the shape of the workpiece.
この従来技術では、切削時間の短縮や工作物表面に生じる凹凸形状を機能として利用する等の目的で、エンドミルを、工具の回転に対し高速に送りをかけたとき、これまでの方法では、精度よく切削後の工作物形状を予測することができなかった。
また、ソリッドモデルの工具と工作物を時々刻々と干渉計算を行う方法は、精度のわりに計算時間がかかるという問題点があった。
With this conventional technology, when the end mill is fed at high speed with respect to the rotation of the tool for the purpose of shortening the cutting time or using the uneven shape generated on the workpiece surface as a function, The shape of the workpiece after cutting could not be predicted well.
In addition, the method of performing interference calculation between a solid model tool and a work piece by piece has a problem that it takes time for calculation instead of accuracy.
又、フライス加工の高精度に曲面切削する方法として、特開2001−198718号公報に開示されている。この切削加工方法は、切刃回転軌跡が円形をなすフライス工具を、その回転軸線を各切削点における加工面の法線に対して傾斜させる状態で、所定の工具送り方向に移動させることにより切刃回転軸軌跡の工具送り方向側領域を通過する切刃によって被加工物の表面を切削加工するものである。しかしながら、この切削加工された切削加工面の大きな形状・寸法は制御されても、削り残しの凹凸の形状が正確に算出できるものでなかった。又その凹凸形状を制御できるものではなかった。
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、切削加工条件から切削加工面の削り残し凹凸の形状を正確且つ迅速に算出することができ、削り残し凹凸の形状を所定の形状・寸法のものに制御可能とする、フライス加工における切削加工面の削り残し凹凸の形状を正確に算出する方法及び凹凸形状・寸法を制御する方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to solve these conventional problems, and to calculate the shape of the uncut unevenness of the cutting surface from the cutting conditions accurately and quickly, and to determine the shape of the uncut unevenness It is an object of the present invention to provide a method for accurately calculating the shape of the remaining unevenness on the cut surface in milling, and a method for controlling the uneven shape / dimension, which can be controlled to have a predetermined shape / size.
かかる課題を解決した本発明の構成は、
1) 工作物の被加工面形状とフライス加工の工具の切れ刃形状とを設定し、前記被加工面と交差する補助曲面を導入し、同補助曲面と前記被加工面との交線を切削点の軌跡とし、その切削点の軌跡に切削点の速度・工具の回転速度・工具の姿勢及び工具の切削開始回転角の切削加工条件を設定して、フライス加工することで形成される工作物の被加工面の微細な凹凸形状を高速に算出する方法であって、下記の第1,第2の設定行程後に下記のイ〜ホのステップからなるコンピュータのソフトによる算出工程で削り残し高さを算出し、同削り残し高さを被加工面の微細な凹凸形状とする、フライス加工における切削加工面の凹凸形状の算出方法
第1設定行程:閉曲線で囲まれた工作物の被加工面上の位置をパラメータ m,n でもって設定してコンピュータに入力する設定行程
第2設定行程:工具の回転軸上にある工具原点を基準として工具の工具断面曲線及び切れ刃曲線を、工具断面曲線上及び切れ刃曲線上の位置を示すパラメータ w でもって設定してコンピュータに入力する設定行程
算出行程:イ〜ホのステップからなるコンピュータのソフトによる算出工程
ステップ イ:被加工面と交差する補助曲面を複数枚設定し、被加工面と補助曲面との交線計算を行い、この交線を切削点の軌跡とし、実空間の切削点の軌跡および被加工面のパラメータ空間における切削点の軌跡を切削点の位置を示すパラメータ u でもって記述できるようにするステップ
ステップ ロ:切削点の軌跡に対して、切削点の速度,工具の回転速度を離散的に設定し、切削開始回転角を設定し、及び工具旋回角と工具傾斜角と工具の回転角をパラメータ u に対し連続的に設定するステップ
ステップ ハ:切れ刃の移動によってできる曲面をパラメータ u,w でもって導出し、又CLデータである工具原点位置と工具軸ベクトルをパラメータ u でもって導出するステップ
ステップ ニ:被加工面上に複数の仮想線をピックフィード方向に所定ピッチで整列して配置するステップ
ステップ ホ:仮想線と工具切れ刃の移動によってできる曲面との交点として削り残し高さの位置を算出し、同削り残し高さの位置を工具のもつ切れ刃毎に求め、求められた削り残し高さの位置のうち最小の削り残し高さの位置を削り残し高さとするステップ
2) 前記1)のフライス加工における切削加工面の凹凸形状の算出方法によって算出した算出された凹凸形状と、目標の凹凸の目標形状と比較して、その比較が小さくなるように切削加工条件を変更して、満足いく切削加工条件を求める、フライス加工の被加工面の凹凸形状の加工制御方法
3) 前記2)で求められた満足いく切削加工条件のCLデータである工具原点位置と工具軸ベクトルを出力してフライス加工装置の制御データとする、フライス加工の被加工面の凹凸形状の加工制御方法
にある。
The configuration of the present invention that solves this problem is as follows.
1) Set the workpiece surface shape of the workpiece and the cutting edge shape of the milling tool, introduce an auxiliary curved surface that intersects the workpiece surface, and cut the line of intersection between the auxiliary curved surface and the workpiece surface A workpiece formed by milling by setting a point trajectory and setting the cutting point speed, tool rotation speed, tool posture, and cutting start rotation angle of the tool to the cutting point trajectory. This is a method for calculating the fine uneven shape of the processed surface at a high speed, and the uncut height in the calculation process by the computer software comprising the following steps a to e after the following first and second setting steps. To calculate the uneven shape of the cutting surface in milling, the first setting process: on the work surface of the workpiece surrounded by the closed curve Is set with parameters m and n Setting process input to the computer Second setting process: The tool cross section curve and cutting edge curve of the tool with reference to the tool origin on the rotation axis of the tool, the parameter w indicating the position on the tool cross section curve and cutting edge curve Setting process calculation process to be set and input to the computer: Calculation process step by computer software consisting of steps i to e A: Set a plurality of auxiliary curved surfaces intersecting the work surface, The intersection line can be used as a cutting point locus, and the locus of the cutting point in the real space and the locus of the cutting point in the parameter space of the work surface can be described with the parameter u indicating the position of the cutting point. Step b): Set the cutting point speed and tool rotation speed discretely with respect to the cutting point trajectory, set the cutting start rotation angle, Steps for continuously setting the tool inclination angle and tool rotation angle with respect to parameter u Step C: Deriving a curved surface by moving the cutting edge with parameters u and w, and the tool origin position and tool axis as CL data Step of deriving vector with parameter u D: Step of arranging multiple virtual lines on the work surface by aligning them at a predetermined pitch in the pick feed direction E: Curved surface created by movement of virtual lines and tool cutting edge The position of the uncut height is calculated for each cutting edge of the tool, and the position of the minimum uncut height is obtained from the calculated remaining height positions. Step 2) to determine unremoved height 2) The calculated uneven shape calculated by the method for calculating the uneven shape of the cut surface in the milling process of 1) and the target uneven surface. The cutting control conditions are changed so that the comparison becomes small compared with the shape, and a satisfactory cutting processing condition is obtained. The processing control method 3) of the concave and convex shape on the processing surface of the milling processing is obtained in 2) above. Further, the present invention is a machining control method for the concave and convex shape of a milling work surface by outputting a tool origin position and a tool axis vector, which are CL data of satisfactory cutting conditions, and using them as control data for a milling machine.
本発明では、被加工面形状・工具の形状と、補助曲面を導入して切削点の軌跡を定め、これに工具の回転速度,切削点の速度,工具の姿勢、工具の切削開始回転角の切削加工条件が与えることによって、切削加工面の削り残し凹凸形状寸法が容易且つ迅速に算出でき、切削条件の良否の判定に使用できるものとなる。又削り残し凹凸形状寸法を所定のものにするための工具の形状・切削点の軌跡・切削加工条件の決定が容易に出来るものとなる。 In the present invention, the shape of the surface to be machined, the shape of the tool, and the auxiliary curved surface are introduced to determine the locus of the cutting point. By giving the cutting conditions, it is possible to easily and quickly calculate the uncut shape of the cut surface of the cut surface, and it can be used to determine whether the cutting conditions are good or bad. In addition, it is possible to easily determine the shape of the tool, the locus of the cutting point, and the cutting processing condition for making the uncut shape of the uncut shape predetermined.
被加工面の形状の設定はCAD装置によって、工具の形状の設定は工具設定装置で入力し、その設定は処理コンピュータに入力され、コンピュータのソフト(プログラム)でイ〜ホのステップの処理で計算されるものである。 The shape of the work surface is set by a CAD device, the setting of the tool shape is input by a tool setting device, the setting is input to a processing computer, and the computer software (program) calculates in steps i to e. It is what is done.
以下、本発明の算出について具体的に説明する。 Hereinafter, the calculation of the present invention will be specifically described.
本発明では、工具の形状と工作物の被加工面上に切削点の軌跡と切削加工条件を設定し、被加工面上に仮想線を配置することで、工具切れ刃の移動によってできる曲面と仮想線との交点から、切削加工面の凹凸形状を算出する。 In the present invention, by setting the shape of the tool, the locus of the cutting point on the work surface of the workpiece and the cutting conditions, and placing a virtual line on the work surface, The concavo-convex shape of the cut surface is calculated from the intersection with the virtual line.
本発明の切削加工面の凹凸形状の算出方法の実施例の手順は図1に示している。そして凹凸形状の算出行程のプログラムのステップを図2に示している。更に算定された凹凸形状が目標の凹凸形状となっているか判定し、目標のものになっていなければ工具形状・切削点の軌跡、切削加工条件を代えて、同じように凹凸形状を算出し、判定する。判定結果が良ければ、設定・切削加工条件データをNCデータに変換し、実際の工作物(被加工物)に対してNC加工装置を作動して被加工面に所要の凹凸形状を加工する。 The procedure of the embodiment of the method for calculating the uneven shape of the cut surface of the present invention is shown in FIG. FIG. 2 shows the program steps of the uneven shape calculation process. Furthermore, it is determined whether the calculated uneven shape is the target uneven shape, and if it is not the target, the uneven shape is calculated in the same manner by changing the tool shape / cutting point trajectory and cutting conditions. judge. If the determination result is good, the setting / cutting condition data is converted into NC data, and the NC processing device is operated on the actual workpiece (workpiece) to process the required uneven shape on the workpiece surface.
図1は、本実施例の行程を示す行程説明図である。1は被加工面形状をCAD装置で設定する第1設定行程である。2は工具形状を工具設定装置で設定する第2設定行程である。3は切削加工条件を設定し、コンピュータのソフト(プログラム)を用いた被加工面上の凹凸形状データを算出する算出行程である。4は判定装置で目標値と比較する評価行程である。5はNCデータを算出する行程である。10はフライスNC加工装置である。
図2は、凹凸形状データの算出行程のプログラムのフローチャート図である。
FIG. 1 is a process explanatory diagram showing the process of the present embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a program for calculating uneven shape data.
以下、各行程について順次説明する。図面及び式・数式上の表記について説明する。
大文字:座標系であることを示す。
太字:ベクトルまたは点を示す。
右下付き添え字 p :切削点の軌跡の番号
右下付き添え字 q :切削点の速度および工具の回転速度の番号
右下付き添え字 k :切れ刃の番号
右下付き添え字 j :ピックフィード方向の仮想線の番号
右下付き添え字 x,y,z :ベクトルまたは点の要素を示す
下記表1・表2は明細書、特許請求の範囲の変数・符号の用語と数式・図面の用語が同じものを意味する対応を示す対照表である。
Hereinafter, each process will be described sequentially. The notation on the drawings and the formulas and formulas will be described.
Capital letter: Indicates a coordinate system.
Bold: indicates a vector or a point.
Lower right subscript p : Cutting point trajectory number Lower right subscript q : Cutting point speed and tool rotation number lower right subscript k : Cutting blade number Lower right subscript j : Pick Number of virtual line in feed direction Subscript x, y, z : The following Table 1 and Table 2 showing elements of vectors or points are used in the description, claims, variables, symbols, mathematical formulas and drawings. It is a control table which shows the correspondence in which a term means the same thing.
本発明のフライス加工に使用する工具としては、ダイヤモンド工具のような、なるべく硬い工具を用いる。また、快削黄銅のような、なるべく切削性のよい工作物を使用する。 As a tool used for milling of the present invention, a hard tool such as a diamond tool is used. In addition, use a workpiece with good cutting properties such as free-cutting brass.
(第1設定行程)
閉曲線で囲まれた工作物の被加工面形状 wp(m,n) をCAD装置を用いて入力する。ここで、m,nは被加工面の位置を表すパラメータである。
(First setting process)
The workpiece surface shape wp (m, n) of the workpiece surrounded by the closed curve is input using a CAD device. Here, m and n are parameters representing the position of the work surface.
(第2設定行程)
次に、図3を用いて工具形状を工具設定装置(図示せず)によって設定する方法を説明する。一般的なCAD/CAMではこのような工具形状の設定の仕方はしない。
まず、工具断面曲線 tp(w) を下記の式のように設定する。また、刃数 enum 、工具軸まわりの切れ刃曲線のねじれ ψk(w)(k=1L enum) も設定する。ここで、 w は工具断面曲線上および切れ刃曲線上の位置を表すパラメータであり、 k は切れ刃の番号である。
(Second setting process)
Next, a method for setting the tool shape using a tool setting device (not shown) will be described with reference to FIG. In general CAD / CAM, there is no such way to set the tool shape.
First, the tool cross section curve tp (w) is set as in the following equation. Also, set the number of teeth enum and the twist ψ k (w) (k = 1L enum) of the cutting edge curve around the tool axis. Here, w is a parameter indicating the position on the tool cross section curve and the cutting edge curve, and k is the number of the cutting edge.
(算出行程)
(ステップ イ)
次に、図4を用いて、切削点の軌跡を設定する方法を説明する。
切削点の軌跡の数を pnum とすると、 pnum 枚の補助曲面 ipp を作成し、その補助曲面 ipp と被加工面 wp(m,n) との交線計算によって、 pnum 本の実空間の切削点の軌跡 cpp(u) と被加工面のパラメータ空間における切削点の軌跡 upp(u) を算出する。
ここで、 u は切削点の位置を示すパラメータであり、 p は切削点の軌跡の番号であり、p=1,2,L pnum である。
(Calculation process)
(Step i)
Next, a method for setting the locus of the cutting point will be described with reference to FIG.
If the number of trajectories of the cutting point is pnum, pnum auxiliary curved surfaces ip p are created, and by calculating the intersection line of the auxiliary curved surfaces ip p and the work surface wp (m, n), pnum real space The cutting point trajectory cp p (u) and the cutting point trajectory up p (u) in the parameter space of the work surface are calculated.
Here, u is a parameter indicating the position of the cutting point, p is the number of the locus of the cutting point, and p = 1, 2, L pnum.
(ステップ ロ)
次に、図4を用いて、他の切削加工条件を設定する方法を説明する。
まず、切削点の軌跡 cpp(u) に工具旋回角 αp(u) 、工具傾斜角 βp(u) を設定する。
(Step B)
Next, a method of setting other cutting conditions will be described with reference to FIG.
First, the tool turning angle α p (u) and the tool inclination angle β p (u) are set in the locus cp p (u) of the cutting point.
次に、切削点の軌跡 cpp(u) に切削点の速度 fp,q と工具の回転速度 φp,q および、工具の切削開始回転角 △θp を設定し、工具の回転角 θp(u) を下記の式から導出する。
ここで、 qdivp は切削点の軌跡 cpp(u) の分割数である。また、 q は切削点の速度および工具の回転速度の番号であり、 q=1,2,L qdivp である。また、切削点の速度 fp,q と回転速度 φp,q の範囲は、 up,q-1 < u < up,q となる。
Next, the cutting point speed fp p (u), the cutting point speed f p, q and the tool rotation speed φ p, q and the tool cutting start rotation angle △ θ p are set, and the tool rotation angle θ p (u) is derived from the following equation.
Here, qdiv p is the number of divisions of the locus cp p (u) of the cutting point. Q is the number of the cutting point speed and the rotation speed of the tool, and q = 1, 2, L qdiv p . Further, the range of the cutting point speed f p, q and the rotation speed φ p, q is up , q-1 < u <up , q .
(ステップ ハ)
次に、図5を用いて、工具切れ刃の移動によってできる曲面 m epp,k(u,w) の導出方法、およびCLデータである工具原点 pp(u) 、工具軸方向ベクトル ap(u) の導出方法を説明する。
(Step C)
Next, referring to FIG. 5, a method for deriving a curved surface m ep p, k (u, w) that can be obtained by moving the tool cutting edge, a tool origin p p (u) that is CL data, a tool axis direction vector a p The derivation method of (u) is explained.
まず、下記のベクトルを導出する。ここで、 wn(m,n) は被加工面の単位法線ベクトルであり、 cnp(u) は切削点の軌跡上の被加工面の単位法線ベクトルであり、 cf p(u) は切削点の軌跡の単位接線ベクトルであり、 cbp(u) は cfp(u) と cnp(u) が直交する単位ベクトルである。 First, the following vector is derived. Where wn (m, n) is the unit normal vector of the machined surface, cn p (u) is the unit normal vector of the machined surface on the locus of the cutting point, and cf p (u) is The unit tangent vector of the locus of the cutting point, cb p (u) is the unit vector where cf p (u) and cn p (u) are orthogonal.
次に、工具座標系 Tp(u) 、工具原点 pp(u) 、工具軸方向ベクトル ap(u) を、次式より導出する。 Next, the tool coordinate system T p (u), the tool origin p p (u), and the tool axis direction vector a p (u) are derived from the following equations.
次に、工具切れ刃の移動によってできる曲面 m epp,k(u,w) は、次式より導出する。 Next, the curved surface m ep p, k (u, w) generated by the movement of the tool cutting edge is derived from the following equation.
(ステップ ニ)
次に、図6を用いて仮想線の配置方法を説明する。
(Step D)
Next, a virtual line arrangement method will be described with reference to FIG.
まず、ピックフィード方向の分割数 jdiv を設定する。次に、被加工面の凹凸形状の中心となる切削点の軌跡の番号 pc(1<pc<pnum) を設定する。次に、切削点の軌跡 cppc(u) のパラメータ ucpc を設定する。 First, set the number of divisions jdiv in the pick feed direction. Next, the number pc (1 <pc <pnum) of the locus of the cutting point that becomes the center of the uneven shape of the work surface is set. Next, the parameter uc pc of the locus cp pc (u) of the cutting point is set.
次に、切削点の軌跡の仮想線が位置する点 cppc(ucpc) を通り、その点での接線ベクトル cfpc(ucpc) を法線とする平面 jp を算出する。 Next, a plane jp is calculated which passes through the point cp pc (uc pc ) where the virtual line of the locus of the cutting point is located, and which is normal to the tangent vector cf pc (uc pc ) at that point.
次に、平面 jp と切削点の軌跡 cppc−1(u) との交点計算を行い、 upc−1 を算出する。同様に、パラメータ upc+1 も算出する。 Next, the intersection point between the plane jp and the locus cp pc−1 (u) of the cutting point is calculated, and u pc−1 is calculated. Similarly, the parameter u pc + 1 is also calculated.
仮想線の位置 (mj,nj) は以下のようにして算出する。ここで、 j は仮想線番号である。 The position (m j , n j ) of the virtual line is calculated as follows. Where j is the virtual line number.
次に、仮想線 lpj(d) は下記のように定義される。ここで、 d は削り残し高さ位置である。 Next, the virtual line lp j (d) is defined as follows. Here, d is the uncut height position.
(ステップ ホ)
次に、凹凸形状の算出方法を説明する。仮想線 lpj(d) と切れ刃の移動によってできる曲面 m epp,k(u,w) の交点を算出することで、仮想線 lpj(d) の削り残し高さの候補 dj,p,k(k=1L enum)、(p=pc−1,pc,pc+1) を算出でき、この中で最小のものを仮想線 lpj(d) の削り残し高さ dj とする。
(1)、(2)、(3)に交点の算出方法を示す。
(Stepho)
Next, a method for calculating the uneven shape will be described. Curved m ep p can by movement of the cutting edge and imaginary line lp j (d), k ( u, w) by calculating the intersection of an imaginary line lp j (d) of the uncut height of the candidate d j, p, k (k = 1L enum) and (p = pc-1, pc, pc + 1) can be calculated, and the smallest of these is the uncut height d j of the virtual line lp j (d).
(1), (2) and (3) show the method of calculating the intersection.
(1)ニュートン・ラプソン法を用いた交点算出方法
下記の非線形連立方程式にニュートン・ラプソン法を適用して、交点を算出することができる。ニュートン・ラプソン法の説明は省く。ここでは、ニュートン・ラプソン法に用いる初期値 ds、us、ws の決定方法について説明する。
まず、初期値 ds は下記の式から算出する。 First, the initial value ds is calculated from the following equation.
次に、初期値 ws は下記の式から算出する。
Next, the initial value ws is calculated from the following equation.
(2)切れ刃の移動によってできる曲面を三角形の集合として近似することによる交点算出方法。
切れ刃の移動によってできる曲面を三角形の集合として近似することによって、交点を算出することができる。曲面を三角形の集合として近似する方法および三角形と直線の交点算出方法の説明は省く。ここでは、切れ刃の移動によってできる曲面のパラメータの範囲[ uss,uee ]、[ wss,wee ]、の決定方法について説明する。
(2) An intersection calculation method by approximating a curved surface formed by moving the cutting edge as a set of triangles.
The intersection point can be calculated by approximating the curved surface formed by the movement of the cutting edge as a set of triangles. A description of a method for approximating a curved surface as a set of triangles and a method for calculating the intersection of a triangle and a straight line will be omitted. Here, a method of determining the parameter ranges [uss, uee] and [wss, wee] of the curved surface that can be generated by moving the cutting edge will be described.
まず、 uss は、 θp(u)=θ(ucpc)+ε を、 u についてニュートン・ラプソン法で解いた解とする。ここで、 ε は角度増分となる設定値である。この方程式を解くための初期値は、仮想線 lpj(d) を配置する際に用いたパラメータ ucpc である。 uee も同様である。 First, uss is a solution obtained by solving θ p (u) = θ (uc pc ) + ε for u by the Newton-Raphson method. Here, ε is a set value that is an angle increment. The initial value for solving this equation is the parameter uc pc used to place the virtual line lp j (d). The same is true for uee.
次に、 wss は数16または数17を w について解いた解とする。ここで、 zv は切削点から被加工面の法線方向の距離となる設定値であり、 xv は切削点から被加工面の法線方向と垂直方向の距離となる設定値である。この方程式を解くための初期値は、仮想線 lpj(d) を配置する際に用いたパラメータ ucpc を用いた wc(β(ucpc)) となる。 wee も同様である。 Next, wss is a solution obtained by solving Equation 16 or Equation 17 for w. Here, zv is a set value that is the distance in the normal direction of the processing surface from the cutting point, and xv is a setting value that is the distance in the direction normal to the normal direction of the processing surface from the cutting point. The initial value for solving this equation is w c (β (uc pc )) using the parameter uc pc used when placing the virtual line lp j (d). The same applies to wee.
(3)切れ刃の移動によってできる曲面を三角形の集合として近似し交点を求め、その交点を初期値 ds、us、ws とし、ニュートン・ラプソン法を行う方法。 (3) A method in which a curved surface formed by moving the cutting edge is approximated as a set of triangles to obtain intersection points, and the intersection points are set to initial values ds, us, ws, and the Newton-Raphson method is performed.
(評価行程4)
次に、図7のように算出された凹凸形状から、工具断面曲線 tp(w) 、工具軸まわりの切れ刃曲線のねじれ ψk(w) 、切削点の軌跡 cpp(u) 、工具旋回角 αp(u) 、工具傾斜角 βp(u) 、切削点の速度 f p,q 、工具の回転速度 φp,q 、工具の切削開始位相角 △θp の良し悪しを判定し、改良してゆく。
(Evaluation process 4)
Next, from the concavo-convex shape calculated as shown in FIG. 7, the tool cross section curve tp (w), the twist of the cutting edge curve around the tool axis ψ k (w), the locus of the cutting point cp p (u), the tool turning The angle α p (u), tool inclination angle β p (u), cutting point speed f p, q , tool rotation speed φ p, q , tool cutting start phase angle △ θ p We will improve.
(NCデータの算出行程5)
工具原点 pp(u) 、工具軸方向ベクトル ap(u) 、切削点の速度 f p,q と工具の回転速度 φp,q からNCを算出する。このとき、NCで設定される送り速度は、切削点の切削点の速度ではなく、工具原点の速度である。よって、切削点の速度を工具原点の速度に変換する。
(NC data calculation process 5)
NC is calculated from the tool origin p p (u), the tool axis direction vector a p (u), the cutting point speed f p, q and the tool rotation speed φ p, q . At this time, the feed speed set by the NC is not the speed of the cutting point of the cutting point but the speed of the tool origin. Therefore, the cutting point speed is converted into the tool origin speed.
工具の回転を制御できる場合、工具の回転を制御して切削を行う。工具の回転を制御できない場合、各工具経路において、切削前に主軸オリエンテーションを行い、工具の初期回転角度を0とすることで、擬似的に工具の回転を制御する。 When the rotation of the tool can be controlled, cutting is performed by controlling the rotation of the tool. When the rotation of the tool cannot be controlled, the orientation of the spindle is performed before cutting in each tool path, and the rotation of the tool is controlled in a pseudo manner by setting the initial rotation angle of the tool to zero.
本発明の切削加工される表面の凹凸形状を形成するものとして次のものがあり、本発明はその製品の加工方法に有用である。
(1)摩擦力の制御のために、微細な凹凸形状を制御する。
(2)摺動部での潤滑油確保のために、微細な凹凸を設ける。
(3)反射、回折、見栄え、光沢といった表面に求められる光学機能を制御するために、微細な凹凸を制御する。
(4)熱伝達特性の向上や境界層流れの制御のために、表面に微細な凹凸を設ける。
(5)表面に装飾用の凹凸を設ける。
(6)離型特性の向上のため、金型に微細な凹凸を設ける。
(7)体内に挿入されるインプラントの表面の微細凹凸形状を制御して、再生医療の質を向上させる。
(8)強い撥水性を持たせるとともに、ゴミなど固体粒子付着しにくいといった浄化作用を持つ微細凹凸を設ける。
(9)表面の接着現象の制御のために、微細凹凸を制御する。
(10)微細な凹凸を共振器として利用し、放熱器の表面にこれを適用すれば効率を上げることができる。
(11)工作物表面の削り残し高さの低減のための切削条件決定に利用できる。
Examples of the method for forming the uneven shape of the surface to be cut according to the present invention include the following, and the present invention is useful for a method for processing the product.
(1) To control the frictional force, the fine uneven shape is controlled.
(2) Provide fine irregularities to ensure lubricating oil at the sliding part.
(3) In order to control optical functions required for the surface such as reflection, diffraction, appearance, and gloss, fine irregularities are controlled.
(4) Provide fine irregularities on the surface to improve heat transfer characteristics and control boundary layer flow.
(5) Provide decorative irregularities on the surface.
(6) Provide fine irregularities on the mold to improve the release characteristics.
(7) The quality of regenerative medicine is improved by controlling the fine irregularities on the surface of the implant inserted into the body.
(8) Provide fine water ruggedness that has a strong water repellency and has a purifying action such that solid particles such as dust hardly adhere.
(9) To control the surface adhesion phenomenon, fine irregularities are controlled.
(10) The efficiency can be improved by using fine unevenness as a resonator and applying it to the surface of the radiator.
(11) It can be used to determine cutting conditions for reducing the uncut height of the workpiece surface.
1 第1設定行程
2 第2設定行程
3 凹凸形状データの算出行程
4 評価行程
5 NCデータの算出行程
10 フライスNC加工装置
イ〜ホ ソフトのステップ
1
Claims (3)
第1設定行程:閉曲線で囲まれた工作物の被加工面上の位置をパラメータ m,n でもって設定してコンピュータに入力する設定行程
第2設定行程:工具の回転軸上にある工具原点を基準として工具の工具断面曲線及び切れ刃曲線を、工具断面曲線上及び切れ刃曲線上の位置を示すパラメータ w でもって設定してコンピュータに入力する設定行程
算出行程:イ〜ホのステップからなるコンピュータのソフトによる算出工程
ステップ イ:被加工面と交差する補助曲面を複数枚設定し、被加工面と補助曲面との交線計算を行い、この交線を切削点の軌跡とし、実空間の切削点の軌跡および被加工面のパラメータ空間における切削点の軌跡を切削点の位置を示すパラメータ uでもって記述できるようにするステップ
ステップ ロ:切削点の軌跡に対して、切削点の速度,工具の回転速度を離散的に設定し、切削開始回転角を設定し、及び工具旋回角と工具傾斜角と工具の回転角をパラメータ u に対し連続的に設定するステップ
ステップ ハ:切れ刃の移動によってできる曲面をパラメータ u,w でもって導出し、又CLデータである工具原点位置と工具軸ベクトルをパラメータ u でもって導出するステップ
ステップ ニ:被加工面上に複数の仮想線をピックフィード方向に所定ピッチで整列して配置するステップ
ステップ ホ:仮想線と工具切れ刃の移動によってできる曲面との交点として削り残し高さの位置を算出し、同削り残し高さの位置を工具のもつ切れ刃毎に求め、求められた削り残し高さの位置のうち最小の削り残し高さの位置を削り残し高さとするステップ Set the work surface shape of the workpiece and the cutting edge shape of the milling tool, introduce an auxiliary curved surface that intersects the work surface, and set the intersection line of the auxiliary curved surface and the work surface to the cutting point Set the cutting point speed, the rotation speed of the tool, the posture of the tool, and the cutting condition of the cutting start rotation angle of the tool in the locus of the cutting point, and the workpiece coverage formed by milling. This is a method to calculate the fine uneven shape of the machined surface at high speed, and calculate the uncut height after the following first and second setting steps in the calculation process by the computer software consisting of the following steps (i) to (e). Then, a method for calculating the uneven shape of the cut surface in milling, in which the uncut height is defined as a fine uneven shape on the surface to be processed.
1st setting process: Setting process where the position on the work surface of the workpiece surrounded by the closed curve is set with parameters m, n and input to the computer 2nd setting process: Tool origin on the rotation axis of the tool Setting process calculation process for setting the tool cross section curve and the cutting edge curve of the tool as a reference with the parameter w indicating the position on the tool cross section curve and the cutting edge curve and inputting it to the computer: A computer comprising steps i to e Steps of calculation using the software: A: Set a plurality of auxiliary curved surfaces intersecting the work surface, calculate the intersection line between the work surface and the auxiliary curved surface, and use this intersection line as the locus of the cutting point to cut in the real space Steps that allow the locus of the point and the locus of the cutting point in the parameter space of the work surface to be described by the parameter u indicating the position of the cutting point Step B: For the locus of the cutting point Steps for setting the cutting point speed and the tool rotation speed discretely, setting the cutting start rotation angle, and continuously setting the tool turning angle, tool tilt angle and tool rotation angle with respect to the parameter u : Deriving a curved surface generated by moving the cutting edge with parameters u and w, and deriving the tool origin position and tool axis vector as CL data with parameter u Step d: Multiple virtual lines on the work surface Steps of arranging and aligning at a predetermined pitch in the pick-feed direction Step E: Calculate the position of uncut height as the intersection of the virtual line and the curved surface formed by the movement of the tool cutting edge, and calculate the position of the uncut height A step of obtaining the minimum uncut height position from the obtained uncut height position for each cutting edge of the tool and setting the uncut height as the uncut height position.
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