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JP7659657B2 - Method and system for processing workpiece - Google Patents
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Description

本発明は、被加工物の加工方法および被加工物の加工システムに係り、特に、工具の輪郭補正をして被加工物を加工するものに関する。 The present invention relates to a method and system for processing a workpiece, and in particular to a system for processing a workpiece by correcting the contour of a tool.

従来、NCプログラム(プログラム)によって、被加工物(ワーク)に対して工具(ツール)を相対移動しつつ、被加工物に加工を施す加工機(NC工作機械)を有する被加工物の加工システム(NC工作システム)が知られている。Conventionally, a workpiece machining system (NC machining system) has been known that has a machining machine (NC machine tool) that processes a workpiece by moving a tool relative to the workpiece using an NC program.

従来のNC工作システムでは、たとえば、エンドミル等の工具を回転しつつ、NCプログラムに含まれている具体的な数字(小数等の数値)に応じて、工具を相対移動し被加工物の加工を行っている。ここで、従来の技術を示す文献として特許文献1を掲げる。In conventional NC machining systems, for example, a tool such as an end mill is rotated while the tool is moved relatively in accordance with specific numbers (numeric values such as decimals) contained in the NC program to machine the workpiece. Here, Patent Document 1 is cited as a document showing the conventional technology.

また、本出願人は、保持済み工具の位置を算出するための演算式をNCプログラムに組み込んで保持済み工具の位置を補正する技術を提案している(特許文献2)。The applicant has also proposed a technology for correcting the position of a held tool by incorporating an arithmetic formula for calculating the position of the held tool into an NC program (Patent Document 2).

特開昭63-233403号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-233403 特許第6574915号公報Patent No. 6574915

ところで、工具には輪郭誤差(理想的な工具の輪郭形状と実際の工具の輪郭形状との差)が存在する。超精密加工をする工作機械では、被加工物の形状誤差要因のうちの多くをエンドミル等の工具の輪郭誤差が占めている。 However, tools have contour errors (the difference between the ideal tool contour shape and the actual tool contour shape). In machine tools that perform ultra-precision machining, contour errors of tools such as end mills account for many of the causes of shape errors in workpieces.

本出願人提案の保持済み工具の位置を算出するための演算式をNCプログラムに組み込んで保持済み工具の位置を補正する技術(特許文献2)によれば、工具に起因する誤差は取り切ることができる。According to a technology proposed by the present applicant (Patent Document 2) in which an arithmetic formula for calculating the position of a held tool is incorporated into an NC program to correct the position of the held tool, errors caused by the tool can be completely eliminated.

しかしながら、工具以外の要素に起因する加工誤差を補正することは出来なかった。However, it was not possible to correct machining errors caused by factors other than the tool.

通常、工具以外の要素に起因する加工誤差を補正する場合、NC工作機械の機上もしくは機外で加工済ワークの加工形状を測定し、その測定結果からCADにて3Dモデルを修正し、その修正した3Dモデルに基づいてCAMにてNCプログラムを修正して補正を行うしか無かった。 Normally, when correcting machining errors caused by factors other than tools, the only way to make corrections was to measure the machining shape of the machined workpiece on or off the NC machine tool, modify the 3D model in CAD based on the measurement results, and then modify the NC program in CAM based on the modified 3D model.

しかしながら、上記3Dモデルの修正には、多大な作業が要求されると共に、多くの時間も必要とされる問題があった。However, modifying the 3D model required a great deal of work and time.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、NCプログラムを作り直すことなく加工誤差を補正して、被加工物を精度良く加工することができる被加工物の加工方法および被加工物の加工システムを提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a method and system for machining a workpiece that can correct machining errors without recreating the NC program and machine the workpiece with high precision.

本発明の一態様は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、前記被加工物保持手段で保持された被加工物を加工する工具を保持する工具保持手段と、前記被加工物を前記工具保持手段で保持された工具で加工するために、前記被加工物に対し前記工具を移動する移動手段と、を有する加工システムが実行する被加工物の加工方法において、第1の測定装置により測定された前記工具の外形から求められる工具の輪郭誤差である第1の誤差を求める第1工程と、第2の測定装置により測定された前記被加工物の加工面の形状から求められる加工誤差を工具の輪郭誤差に変換した第2の誤差を求める第2工程と、所定のNCプログラムに基づいて、前記移動手段が前記被加工物に対し前記工具を移動する第3工程と、を有し、前記第3工程において、前記NCプログラムは、前記第1の誤差に前記第2の誤差を加算した合成誤差に基づいて、前記工具の位置を補正する被加工物の加工方法である。One aspect of the present invention is a method for machining a workpiece executed by a machining system having a workpiece holding means for holding a workpiece, a tool holding means for holding a tool for machining the workpiece held by the workpiece holding means, and a moving means for moving the tool relative to the workpiece in order to machine the workpiece with the tool held by the tool holding means, the method comprising: a first step of determining a first error, which is a contour error of the tool, from the outer shape of the tool measured by a first measuring device; a second step of determining a second error in which a machining error, which is determined from the shape of the machining surface of the workpiece measured by a second measuring device, is converted into a contour error of the tool; and a third step in which the moving means moves the tool relative to the workpiece based on a predetermined NC program, and in the third step, the NC program corrects the position of the tool based on a composite error obtained by adding the second error to the first error.

本発明の別の態様は、上述した被加工物の加工方法を実行するための被加工物の加工システムである。Another aspect of the present invention is a workpiece processing system for performing the above-mentioned workpiece processing method.

本発明によれば、NCプログラムを作り直すことなく加工誤差を補正でき、被加工物を精度良く加工することができるという効果を奏する。 According to the present invention, machining errors can be corrected without recreating the NC program, and the workpiece can be machined with high precision.

本発明の実施形態に係る被加工物の加工方法を行う加工システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a processing system that performs a method for processing a workpiece according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る被加工物の加工機における被加工物と工具とを示す図である。1 is a diagram showing a workpiece and a tool in a machine for processing a workpiece according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係る被加工物の加工機における工具の輪郭誤差(第1の誤差)を説明する図である。1 is a diagram for explaining a contour error (first error) of a tool in a machine tool for processing a workpiece according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に係る被加工物の加工機における工具の輪郭誤差(第1の誤差)を説明する図である。1 is a diagram for explaining a contour error (first error) of a tool in a machine tool for processing a workpiece according to an embodiment of the present invention. FIG. NC工作機械の機上においてタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a workpiece three-dimensional measuring device configured with a touch sensor mounted on an NC machine tool. NC工作機械の機外でワーク5の加工形状を測定するワーク3次元測定装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a workpiece three-dimensional measuring device that measures the machined shape of a workpiece 5 outside an NC machine tool. 図1に示した加工システムにおける被加工物の加工機の処理手順を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing a processing procedure of a processing machine for a workpiece in the processing system shown in FIG. 1 . 工具の輪郭誤差による第1の工具誤差形状を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a first tool error shape due to a contour error of a tool. 工具の円弧の半径と被加工物の被加工面の円弧の半径とによって変化する、被加工物の加工範囲を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing a machining range of a workpiece that changes depending on the arc radius of a tool and the arc radius of a machined surface of the workpiece; FIG. 図5に示すタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置により被加工物の加工面の形状を測定する様子を示す概略図である。6 is a schematic diagram showing how the shape of the machined surface of a workpiece is measured by a workpiece three-dimensional measuring device configured with the touch sensor shown in FIG. 5 . 図10に例示した加工誤差として被加工物の加工面の45°の面に2μmの削り残しが有る場合における工具3の補正値込みの工具輪郭形状としての、第2の工具誤差形状を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a second tool error shape as a tool contour shape including a compensation value of the tool 3 when there is a 2 μm uncut portion on a 45° surface of the machining surface of the workpiece as an example of the machining error shown in FIG. 10 . 第1の工具誤差形状と第2の工具誤差形状とを重ね合わせて合成した合成工具形状を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a composite tool shape obtained by superimposing a first tool error shape and a second tool error shape together;

本発明の実施形態に係る被加工物の加工方法を行う加工システム1について説明する。 We will describe a processing system 1 that performs a processing method for a workpiece according to an embodiment of the present invention.

図1は、本発明の実施形態に係る被加工物の加工方法を行う加工システム1の概略構成図である。 Figure 1 is a schematic diagram of a processing system 1 that performs a processing method for a workpiece relating to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、加工システム1は、加工機としてマシニングセンタ等のNC工作機械2を有しており、このNC工作機械2では、工具3(加工工具:例えば、ボールエンドミル)を用い、被加工物(ワーク)5を加工する。As shown in FIG. 1, the machining system 1 has an NC machine tool 2 such as a machining center as a processing machine, and this NC machine tool 2 uses a tool 3 (machining tool: for example, a ball end mill) to machine a workpiece (workpiece) 5.

このNC工作機械2は、被加工物保持部7と工具保持部9とを備え、工具保持部9は、移動部(移動手段)11により、所定方向へ移動されるようになっている。 This NC machine tool 2 has a workpiece holding unit 7 and a tool holding unit 9, and the tool holding unit 9 is adapted to be moved in a predetermined direction by a moving unit (moving means) 11.

NC工作機械2には、制御部13(制御装置)が接続され、制御部13には、制御部13にて使用されるNCプログラムを作成するPC33aもしくはPC33およびCAM39が備えられ、PC33aもしくはPC33およびCAM39で作成されたNCプログラムに基づいて制御部13によりNC工作機械2の動作が制御される。A control unit 13 (control device) is connected to the NC machine tool 2, and the control unit 13 is equipped with a PC 33a or PC 33 and a CAM 39 which create the NC program used by the control unit 13, and the operation of the NC machine tool 2 is controlled by the control unit 13 based on the NC program created by the PC 33a or PC 33 and CAM 39.

このNC工作機械2は、さらに、工具形状測定装置31およびワーク3次元測定装置32を有している。なお、工具形状測定装置31およびワーク3次元測定装置32については後で詳しく説明する。The NC machine tool 2 further includes a tool shape measuring device 31 and a workpiece three-dimensional measuring device 32. The tool shape measuring device 31 and the workpiece three-dimensional measuring device 32 will be described in detail later.

また、ワーク3次元測定装置32については、NC工作機械2の機上で測定する実施形態で説明するが、後述するようにNC工作機械2の機外で測定するものでも良い。 Furthermore, the workpiece 3D measuring device 32 will be described in an embodiment in which measurements are performed on-board the NC machine tool 2, but it may also be capable of performing measurements outside the NC machine tool 2, as described below.

そして、本発明は、工具(保持済み工具)の位置を算出するための演算式をNCプログラムに組み込んで工具の位置を補正する技術により、工具に起因する誤差(工具そのものの輪郭誤差)、および工具以外の要素に起因する誤差を補正して被加工物(ワーク)の加工をすることを要旨とする。The gist of the present invention is that by incorporating an equation for calculating the position of a tool (held tool) into an NC program and correcting the position of the tool, errors caused by the tool (contour error of the tool itself) and errors caused by factors other than the tool are corrected to machine a workpiece (workpiece).

ここで、工具以外の要素に起因する誤差としては、ワークの形状に起因する誤差、加工機の個体差に起因する誤差などが挙げられる。Here, errors caused by factors other than the tool include errors caused by the shape of the workpiece and errors caused by individual differences in the machining machine.

ワークの形状に起因する誤差とは、ワークの形状によって切削抵抗が変わり、工具の加工代が相違することで生じる誤差をいう。例えば、四角形状のポケット加工では、直線部では工具が一点で接触するために切削抵抗は小さい。一方、コーナー部においては工具の接触点が増えるため、切削抵抗が大きくなる。この場合、直線部とコーナー部とでは切削抵抗が変わり、コーナー部では工具の逃げ量が変化し、削り残しが発生するといった如くである。 Errors caused by the shape of the workpiece are errors that occur when cutting resistance changes depending on the shape of the workpiece and the machining allowance of the tool differs. For example, when machining a square-shaped pocket, the cutting resistance is small on straight sections because the tool contacts at one point. On the other hand, the cutting resistance increases on corner sections because the number of contact points of the tool increases. In this case, the cutting resistance changes between straight sections and corner sections, and the amount of tool clearance changes in corner sections, resulting in uncut material.

加工機の個体差に起因する誤差とは、加工機固有の特性によって工具の移動軌跡が相違することで生じる誤差をいう。サーボモータのゲインなどのパラメータによって加工機の動きに差が現れる。特に、加工機では、NCプログラムに規定されるコード上の指定点に沿って正確に移動するのではなく、滑らかに動くように工具の移動軌跡が補正されることがある。このとき、加工機の動きに差があると、工具の移動軌跡に相違が発生する。加えて、周囲環境(高温環境など)や加工機自身の影響(例えば発熱)による機械的な撓みなどが原因で工具位置が本来の位置からオフセットしてしまうことがある。このような場合にも、工具の移動軌跡に相違が発生する。 Errors caused by individual differences in processing machines refer to errors that occur when the tool movement trajectory differs due to the unique characteristics of the processing machine. Differences in the movement of the processing machine appear due to parameters such as the gain of the servo motor. In particular, in processing machines, the tool movement trajectory may be corrected so that the tool moves smoothly, rather than moving precisely along the specified points on the code specified in the NC program. In this case, differences in the movement of the processing machine will cause differences in the tool movement trajectory. In addition, the tool position may be offset from its original position due to mechanical bending caused by the surrounding environment (such as a high-temperature environment) or the influence of the processing machine itself (for example, heat generation). In such cases, differences in the tool movement trajectory will also occur.

なお、工具以外の要素に起因する誤差には、外乱などの偶発的に発生する誤差も含まれるが、本明細書では、ワークの形状に起因する加工誤差や、加工機の個体差に起因する加工誤差といった再現性のある誤差を想定する。 Note that errors caused by factors other than tools include errors that occur accidentally, such as due to disturbances, but in this specification we consider reproducible errors, such as machining errors caused by the shape of the workpiece and machining errors caused by individual differences in the processing machine.

すなわち、実施形態に係るNC工作機械2では、工具形状測定装置31により計測した工具3に起因する誤差を含む第1の工具誤差形状を取得し、ワーク3次元測定装置32によって測定した、工具3以外の要素に起因する誤差を打ち消すような第2の工具誤差形状を取得し、上記第1の工具誤差形状と上記第2の工具誤差形状とを合成し、その合成した工具誤差形状に基づいて、工具3に起因する誤差および工具3以外の要素に起因する誤差を取除くように工具3の形状を補正してワークの加工をするようにしている。That is, in the NC machine tool 2 according to the embodiment, a first tool error shape including errors caused by the tool 3 measured by the tool shape measuring device 31 is obtained, a second tool error shape measured by the workpiece 3D measuring device 32 is obtained so as to cancel out errors caused by elements other than the tool 3, the first tool error shape and the second tool error shape are synthesized, and based on the synthesized tool error shape, the shape of the tool 3 is corrected so as to remove errors caused by the tool 3 and errors caused by elements other than the tool 3, and the workpiece is machined.

なお、この工具3の形状補正は、工具3の位置を算出するための演算式をNCプログラムに組み込んで工具3の位置を補正する技術により行われる。 The shape correction of tool 3 is performed using a technique in which an arithmetic formula for calculating the position of tool 3 is incorporated into the NC program to correct the position of tool 3.

図1において、被加工物保持部7は、ワーク5を保持するように構成されている。工具保持部9は、工具3を保持するように構成されている。工具保持部9で保持されている工具3により、被加工物保持部7で保持されているワーク5が加工される。加工の一例としては、切削加工である。In Figure 1, the workpiece holding unit 7 is configured to hold a workpiece 5. The tool holding unit 9 is configured to hold a tool 3. The workpiece 5 held by the workpiece holding unit 7 is machined by the tool 3 held by the tool holding unit 9. One example of the machining is cutting.

図2は、本発明の実施形態に係るNC工作機械2におけるワーク5と工具3とを示す図である。以下の説明では、工具3としてボールエンドミルを例示する。工具3の外周には、切れ刃が設けられている。 Figure 2 is a diagram showing a workpiece 5 and a tool 3 in an NC machine tool 2 according to an embodiment of the present invention. In the following description, a ball end mill is used as an example of the tool 3. A cutting edge is provided on the outer periphery of the tool 3.

ここで、空間における所定の一方向をX方向(X軸方向;横方向)とし、空間における所定の他の一方向であってX方向に対して直交する方向をY方向(Y軸方向;前後方向)とする。また、X方向とY方向とに対して直交する方向をZ方向(Z軸方向;上下方向)する。なお、この定義では、X方向とY方向とが水平方向であってZ方向が上下方向になるがこれに限定されるものではない。X方向もしくはY方向が上下方向となってもよいし、X方向、Y方向、Z方向が、水平方向や上下方向に対して斜めになっていてもよい。Here, one specific direction in space is the X direction (X-axis direction; horizontal direction), and another specific direction in space that is perpendicular to the X direction is the Y direction (Y-axis direction; front-to-back direction). The direction perpendicular to the X and Y directions is the Z direction (Z-axis direction; up-down direction). Note that in this definition, the X and Y directions are horizontal directions and the Z direction is the up-down direction, but this is not limited to this. The X or Y direction may be the up-down direction, or the X, Y, and Z directions may be oblique to the horizontal or up-down direction.

さらに説明すると、図2に示すように、工具3は、円柱状の基端部15と半球状の先端部17とを備えて構成されている。基端部15の外径と先端部17の直径とはお互いが一致しており、基端部15の中心軸C1の延伸方向の一方の端に、先端部17がくっついた形状になっている。なお、先端部17の中心軸と基端部15の中心軸C1とはお互いが一致している。 To explain further, as shown in Figure 2, the tool 3 is configured with a cylindrical base end 15 and a hemispherical tip end 17. The outer diameter of the base end 15 and the diameter of the tip end 17 are the same, and the tip end 17 is attached to one end of the extension direction of the central axis C1 of the base end 15. The central axis of the tip end 17 and the central axis C1 of the base end 15 are the same.

この実施形態では、工具3としてボールエンドミルを挙げて説明しているが、これに限定されず、ラジアスエンドミル(底面が平らで角部にRが付いたエンドミル)等他の工具を使用しても良い。In this embodiment, a ball end mill is described as tool 3, but this is not limited to this and other tools such as a radius end mill (an end mill with a flat bottom and rounded corners) may also be used.

ここで、先端部17の円形の端面(基端部15の円形の端面にくっついている端面)の中心を、先端部17の中心C2とする。この中心C2は、工具3の中心軸C1上に存在している。Here, the center of the circular end face of the tip portion 17 (the end face attached to the circular end face of the base portion 15) is defined as the center C2 of the tip portion 17. This center C2 exists on the central axis C1 of the tool 3.

工具3の切れ刃は、先端部17の外周と基端部15の端部(先端部17側の端部)とに形成されている。工具3は、基端部15の他方の端部が工具保持部9に係合して工具保持部で保持されるようになっている。The cutting edge of the tool 3 is formed on the outer periphery of the tip 17 and on the end of the base 15 (the end on the tip 17 side). The other end of the base 15 of the tool 3 engages with the tool holder 9 and is held by the tool holder.

そして、工具保持部9で保持されている工具3は、回転(中心軸C1を回転中心にして自転)することで、切れ刃でワーク5を切削加工するようになっている。The tool 3 held by the tool holding portion 9 rotates (rotates about the central axis C1) to cut the workpiece 5 with its cutting edge.

移動部11は、ワーク5を工具3で加工するために、ワーク5に対して工具3を相対的に移動するように構成されている。すなわち、ワーク5に対して工具3が移動するように構成されていてもよいし、工具3に対してワーク5が移動するように構成されていてもよい。The moving unit 11 is configured to move the tool 3 relative to the workpiece 5 in order to machine the workpiece 5 with the tool 3. In other words, the moving unit 11 may be configured so that the tool 3 moves relative to the workpiece 5, or the workpiece 5 moves relative to the tool 3.

制御部13は、NCプログラムに基づいて移動部11を制御し、ワーク5に対し工具3を移動するように構成されている。 The control unit 13 is configured to control the moving unit 11 based on the NC program and move the tool 3 relative to the workpiece 5.

さらに説明すると、図1で示すように、ワーク5のNC工作機械2は、ベッド19とテーブル21とコラム23と主軸支持体25と主軸筐体27とスピンドル29と備えて構成されている。 To explain further, as shown in Figure 1, the NC machine tool 2 for the workpiece 5 is configured to include a bed 19, a table 21, a column 23, a spindle support 25, a spindle housing 27 and a spindle 29.

テーブル21は、図示しないリニアガイドベアリングを介してベッド19に支持されており、図示しないリニアモータ等のアクチュエータにより、X方向でベッド19に対して相対的に移動する(移動位置決めされる)ようになっている。The table 21 is supported on the bed 19 via a linear guide bearing (not shown), and is adapted to move (be moved and positioned) relative to the bed 19 in the X direction by an actuator such as a linear motor (not shown).

コラム23はベッド19に一体的に設けられている。主軸支持体25は、図示しないリニアガイドベアリングを介してコラム23に支持されており、図示しないリニアモータ等のアクチュエータにより、Y方向でコラム23に対して相対移動されるようになっている。The column 23 is integrally provided on the bed 19. The spindle support 25 is supported by the column 23 via a linear guide bearing (not shown) and is moved relative to the column 23 in the Y direction by an actuator such as a linear motor (not shown).

主軸筐体27は、図示しないリニアガイドベアリングを介して主軸支持体25に支持されており、図示しないリニアモータ等のアクチュエータにより、Z方向で主軸支持体25に対して相対移動されるようになっている。The spindle housing 27 is supported on the spindle support 25 via a linear guide bearing (not shown), and is adapted to move relative to the spindle support 25 in the Z direction by an actuator such as a linear motor (not shown).

スピンドル29は、ベアリングを介して主軸筐体27に支持されており、図示しないモータ等のアクチュエータにより、中心軸(Z方向に延びている工具3と共通の中心軸)C1を回転中心にして主軸筐体27に対し回転自在になっている。The spindle 29 is supported on the spindle housing 27 via bearings, and is freely rotatable relative to the spindle housing 27 around the central axis C1 (a central axis shared with the tool 3 extending in the Z direction) by an actuator such as a motor (not shown).

スピンドル29には、工具保持部9が設けられており、テーブル21の上面には、被加工物保持部7が設けられている。これにより、ワーク5に対し工具3がX方向、Y方向、Z方向で相対的に移動するようになっている。The spindle 29 is provided with a tool holder 9, and the top surface of the table 21 is provided with a workpiece holder 7. This allows the tool 3 to move relative to the workpiece 5 in the X, Y, and Z directions.

次に、工具形状測定装置31により計測した工具3の輪郭誤差(第1の誤差)を取り除くための第1の工具誤差形状について説明する。 Next, we will explain the first tool error shape for removing the contour error (first error) of the tool 3 measured by the tool shape measuring device 31.

また、NCプログラムには、後述するように、工具3の位置(ワーク5に対する座標)を算出するための演算式(たとえば、四則演算等を用いた数式式)が組み込まれている。 In addition, the NC program incorporates an arithmetic formula (for example, a mathematical expression using arithmetic operations, etc.) for calculating the position of the tool 3 (coordinates relative to the workpiece 5), as described below.

すなわち、本願発明は、以下に説明する第1の工具誤差形状と後述する第2の工具誤差形状とを合成し、その合成した工具誤差形状に基づいて、工具3が移動するときの補正位置座標を、上記演算式の解によって決定するように構成されている。In other words, the present invention is configured to synthesize a first tool error shape described below and a second tool error shape described later, and determine the compensation position coordinates when tool 3 moves based on the synthesized tool error shape by solving the above equation.

工具3の位置の補正は、該工具3の加工点T1(詳細は後述する)における加工面に対する法線ベクトルV1と、工具3との輪郭誤差とを用いてなされる。これにより、X方向、Y方向、Z方向のうちの少なくともいずれかの方向(法線ベクトルV1の形態で決まる)で、工具3の三次元的な位置が補正される。The position of the tool 3 is corrected using a normal vector V1 to the machining surface at the machining point T1 (details will be described later) of the tool 3 and a contour error with the tool 3. This allows the three-dimensional position of the tool 3 to be corrected in at least one of the X, Y, and Z directions (determined by the shape of the normal vector V1).

さらに説明すると、工具3の輪郭誤差は、ワーク5を本加工する前に、図1に示す工具形状測定装置31によって、事前に求められる。 To explain further, the contour error of the tool 3 is determined in advance by the tool shape measuring device 31 shown in Figure 1 before the workpiece 5 is actually machined.

工具形状測定装置31は、NC工作機械2の所定の位置に設置されている。そして、工具3の形状を工具形状測定装置31(レーザやカメラなど)で測定可能な位置に工具3を位置させて、工具3を回転(中心軸C1まわりで自転)させておくことで、工具3の外形を機上(NC工作機械2の機上)で測定するようになっている。The tool shape measuring device 31 is installed at a predetermined position on the NC machine tool 2. Then, the tool 3 is positioned at a position where the shape of the tool 3 can be measured by the tool shape measuring device 31 (laser, camera, etc.) and the tool 3 is rotated (rotates around the central axis C1), so that the outer shape of the tool 3 is measured on the machine (on the NC machine tool 2).

この測定した工具3の外形と、理想的な工具3の外形(形状誤差の無い工具3の外形)との差(工具3の部位毎の差)を、工具3そのものの輪郭誤差(第1の誤差)とする。The difference (difference between each part of the tool 3) between the measured outer shape of the tool 3 and the ideal outer shape of the tool 3 (the outer shape of the tool 3 without any shape error) is regarded as the contour error (first error) of the tool 3 itself.

図3は、本発明の実施形態に係る被加工物の加工機における工具の輪郭誤差(第1の誤差)を説明する図である。 Figure 3 is a diagram illustrating the contour error (first error) of a tool in a workpiece processing machine according to an embodiment of the present invention.

図3(a)に破線で示すものは、理想的な工具3の外形であり、図3(a)に実線で示すものは、形状誤差のある実際の工具3の外形である。図3(a)では、中心軸C1まわりで工具の回転をしていない。また、図3(a)に実線で示す工具3は、中心軸C1に対してごく僅かに右側に偏って位置している。 The dashed line in Fig. 3(a) shows the ideal outer shape of the tool 3, and the solid line in Fig. 3(a) shows the actual outer shape of the tool 3 with a shape error. In Fig. 3(a), the tool is not rotating around the central axis C1. Also, the tool 3 shown by the solid line in Fig. 3(a) is positioned slightly off to the right of the central axis C1.

図3(b)に破線で示すものは、理想的な工具3の外形であり、図3(b)に実線で示すものは、形状誤差のある実際の工具3(図3(a)に実線で示した工具3)を中心軸C1のまわりで回転させたときの外形である。The dotted line in Figure 3(b) shows the outer shape of an ideal tool 3, and the solid line in Figure 3(b) shows the outer shape of an actual tool 3 with a shape error (the tool 3 shown by the solid line in Figure 3(a)) when rotated around the central axis C1.

図3(b)に実線で示す工具3の外形は、当然のことであるが中心軸C1に対して線対称になっている。ワーク5の加工が、工具3の先端部17でされるとすれば、工具3の輪郭誤差は、図4で示すように、先端部17の1/4の円弧(即ち、角度が90°の範囲)で求めればよいことになる。The outline of the tool 3 shown by the solid line in Figure 3(b) is, naturally, linearly symmetrical with respect to the central axis C1. If the workpiece 5 is machined by the tip 17 of the tool 3, the contour error of the tool 3 can be found in a 1/4 arc of the tip 17 (i.e., a range of 90° angles), as shown in Figure 4.

図4は、本発明の実施形態に係る被加工物の加工機における工具の輪郭誤差(第1の誤差)を説明する図である。 Figure 4 is a diagram illustrating the contour error (first error) of a tool in a workpiece processing machine according to an embodiment of the present invention.

なお、工具形状測定装置31として、たとえば、特開昭63-233403号公報で示されているものを掲げることができる。 As an example of a tool shape measuring device 31, one such as that shown in JP 63-233403 A can be used.

また、工具形状測定装置31により計測した工具3の輪郭誤差を取除く処理の詳細については、本出願人による特許6574915号公報に記載されている。 In addition, details of the process of removing the contour error of the tool 3 measured by the tool shape measuring device 31 are described in Patent Publication No. 6,574,915 by the present applicant.

次に、工具3以外の要素に起因する誤差(加工誤差)を取除くために、ワーク3次元測定装置32によって測定した、例えばワーク5の削り残しなどの加工誤差に基づく第2の工具誤差形状について説明する。Next, in order to remove errors (machining errors) caused by factors other than the tool 3, we will explain the second tool error shape based on machining errors, such as uncut portions of the workpiece 5, measured by the workpiece 3D measuring device 32.

まず、NC工作機械2の機上でワーク5の加工形状を測定するワーク3次元測定装置32について説明する。図5は、NC工作機械の機上においてタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置の概略図である。First, we will explain the workpiece 3D measuring device 32 that measures the machined shape of the workpiece 5 on the NC machine tool 2. Figure 5 is a schematic diagram of the workpiece 3D measuring device composed of a touch sensor on the NC machine tool.

図1および図5に概略構成を示すように、ワーク3次元測定装置32は、一般的にタッチプローブと呼ばれるタッチセンサで構成される。As shown generally in Figures 1 and 5, the workpiece 3D measuring device 32 is composed of a touch sensor generally called a touch probe.

このタッチセンサ32は、NC工作機械2の主軸支持体25の主軸筐体27に工具3とは別に備えられ、工具3と入れ替えることができる。タッチセンサ32は、NC工作機械2で加工されたワーク5の加工面の寸法を測定するようになっている。This touch sensor 32 is provided separately from the tool 3 on the spindle housing 27 of the spindle support 25 of the NC machine tool 2, and can be replaced with the tool 3. The touch sensor 32 is configured to measure the dimensions of the machined surface of the workpiece 5 machined by the NC machine tool 2.

そして、タッチセンサ32により測定されたワーク5の加工面の形状のデータは、PC33aに送られ記憶される。 Then, data on the shape of the machined surface of the workpiece 5 measured by the touch sensor 32 is sent to the PC 33a and stored.

このワーク5は、これから本加工によってなされるワーク5と同じもの(サンプル)である。そのため、ワーク5の加工面は、本加工によってなされる加工面と同じとなる。This workpiece 5 is the same (sample) as the workpiece 5 that will be machined in the actual machining process. Therefore, the machined surface of the workpiece 5 will be the same as the machined surface that will be machined in the actual machining process.

PC33aでは、後述するように、測定されたワーク5の加工面の寸法のデータに基づき、所定のソフトウェアを使用して、測定されたワーク5の加工面の測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得る。 As described below, PC 33a uses specified software based on the dimensional data of the measured machined surface of workpiece 5 to obtain measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. of the measured machined surface of workpiece 5.

図5に示した機上のタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置32の場合は、加工されたワーク5を、NC工作機械2の機上から移動すること無く、ワーク5の加工面を測定することができる。In the case of the workpiece 3D measuring device 32 configured with an on-machine touch sensor as shown in Figure 5, the machined surface of the workpiece 5 can be measured without moving the machined workpiece 5 from on the NC machine tool 2.

ただし、この場合、NC工作機械2の主軸支持体25の主軸筐体27に工具3とは別にタッチセンサ32を備える機構が必要となる。 In this case, however, a mechanism is required that provides a touch sensor 32 in addition to the tool 3 on the spindle housing 27 of the spindle support 25 of the NC machine tool 2.

なお、上記実施形態では、ワーク3次元測定装置32として、NC工作機械2の機上でワーク5の加工形状を測定するタッチセンサを用いた。しかしながら、他の実施形態としては、NC工作機械2の機外でワーク5の加工形状を測定するワーク3次元測定装置51を用いることもできる。In the above embodiment, a touch sensor that measures the machined shape of the workpiece 5 on the NC machine tool 2 is used as the workpiece 3D measuring device 32. However, in another embodiment, a workpiece 3D measuring device 51 that measures the machined shape of the workpiece 5 outside the NC machine tool 2 can be used.

図6は、NC工作機械2の機外でワーク5の加工形状を測定するワーク3次元測定装置51の概略図である。 Figure 6 is a schematic diagram of a workpiece 3D measuring device 51 that measures the machining shape of a workpiece 5 outside the NC machine tool 2.

図6に示すように、このワーク3次元測定装置51は、NC工作機械2で加工されたワーク5を所定位置に載置するためのテーブル53と、テーブル53に載置されたワーク5の上方に、加工されたワーク5の加工面を測定する形状センサ55とを有しており、固定設置されたワーク5に対して形状センサ55が上下左右に移動することにより、ワーク5の加工面を測定するようになっている。As shown in Figure 6, this workpiece 3D measuring device 51 has a table 53 for placing the workpiece 5 machined by the NC machine tool 2 at a predetermined position, and a shape sensor 55 above the workpiece 5 placed on the table 53 for measuring the machined surface of the machined workpiece 5. The shape sensor 55 moves up, down, left and right relative to the fixedly installed workpiece 5 to measure the machined surface of the workpiece 5.

ここで、NC工作機械2の機外のワーク3次元測定装置51は、測定された加工ワーク5の加工面の寸法のデータに基づき、その測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得て、PC33aへ送るようになっている。Here, the workpiece 3D measuring device 51 outside the NC machine tool 2 obtains the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. based on the data on the dimensions of the machined surface of the measured workpiece 5, and sends them to the PC 33a.

この実施形態の場合、当然ながら、NC工作機械2の機外にワーク5の加工形状を測定して、その測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るワーク3次元測定装置51が必要となる。In this embodiment, of course, a work 3D measuring device 51 is required outside the NC machine tool 2 to measure the machining shape of the workpiece 5 and obtain the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc.

次に、図7を参照して、本発明の実施形態に係る被加工物(ワーク)の加工機による加工処理手順について説明する。Next, referring to Figure 7, the processing procedure for the workpiece (workpiece) by the processing machine according to an embodiment of the present invention will be described.

図7は、本発明の実施形態に係る被加工物の加工機による加工処理手順のフローチャートである。 Figure 7 is a flowchart of the processing procedure for a workpiece by a processing machine according to an embodiment of the present invention.

初めに、図7のステップS11において、市販のCAMに基づいて、ワーク5を加工する際のNCプログラム、即ち、工具3による加工パスの3次元座標を生成する。ここでは、工具3として、ボールエンドミルが使用される。First, in step S11 of Fig. 7, an NC program for machining the workpiece 5, i.e., the three-dimensional coordinates of the machining path by the tool 3, is generated based on a commercially available CAM. Here, a ball end mill is used as the tool 3.

次に、ステップS12において、NCプログラムに、補正ベクトル(法線ベクトル)を付加し、ステップS13において、NC工作機械2の制御部13にNCプログラムを読み込ませる。Next, in step S12, a correction vector (normal vector) is added to the NC program, and in step S13, the NC program is read into the control unit 13 of the NC machine tool 2.

このステップS11~S13の処理は、NCプログラムを作成するPC33aもしくはPC33およびCAM39にて行われる。 The processing of steps S11 to S13 is performed by PC33a or PC33 and CAM39 which create the NC program.

ここで、工具3の位置の補正は、該工具3の加工点における加工面に対する法線ベクトルと、工具3との輪郭誤差とを用いてなされる。これにより、X方向、Y方向、Z方向のうちの少なくともいずれかの方向(法線ベクトルの形態で決まる)で、工具3の三次元的な位置が補正される。Here, the position of the tool 3 is corrected using the normal vector to the machining surface at the machining point of the tool 3 and the contour error with the tool 3. This allows the three-dimensional position of the tool 3 to be corrected in at least one of the X, Y, and Z directions (determined by the shape of the normal vector).

次に、下記ステップS14~ステップS16において、工具3に起因する、および工具以外の要素に起因する誤差を取除く処理について説明する。Next, in steps S14 to S16 below, we will explain the process of removing errors caused by the tool 3 and errors caused by factors other than the tool.

まず、ステップS14において、ワーク5を加工する工具3の形状をレーザなどを用いた工具形状測定装置31で測定し、その工具3の形状から工具3の輪郭誤差である第1の誤差を求め、その第1の誤差から第1の工具誤差形状を得る(第1工程)。第1の工具誤差形状は、第1の誤差を含んだ工具3の輪郭形状を意味する。First, in step S14, the shape of the tool 3 for machining the workpiece 5 is measured by a tool shape measuring device 31 using a laser or the like, a first error, which is a contour error of the tool 3, is obtained from the shape of the tool 3, and a first tool error shape is obtained from the first error (first process). The first tool error shape means the contour shape of the tool 3 including the first error.

すなわち、工具形状測定装置31は、図1に示すように、NC工作機械2の所定の位置に設置され、工具形状測定装置31(レーザやカメラなど)で測定可能な位置に工具3を位置させて、工具3を回転(中心軸C1まわりで自転)させておくことで、工具3の外形を機上(NC工作機械2の機上)で測定する。That is, as shown in FIG. 1, the tool shape measuring device 31 is installed at a predetermined position on the NC machine tool 2, and the tool 3 is positioned at a position where it can be measured by the tool shape measuring device 31 (laser, camera, etc.), and the tool 3 is rotated (rotated around the central axis C1) to measure the outer shape of the tool 3 on the machine (on the NC machine tool 2).

この測定した工具3の外形と、理想的な工具3の外形(形状誤差の無い工具3の外形)との差(工具3の部位毎の差)を求め、工具3の輪郭誤差(第1の誤差)とする。理想的な工具3の外形は、外形データとして制御部13に格納されており、工具3の形状及び寸法から定義されている。The difference (difference for each part of the tool 3) between the measured outer shape of the tool 3 and the ideal outer shape of the tool 3 (the outer shape of the tool 3 without any shape error) is calculated and regarded as the contour error (first error) of the tool 3. The outer shape of the ideal tool 3 is stored in the control unit 13 as outer shape data and is defined from the shape and dimensions of the tool 3.

図8は、工具の輪郭誤差による第1の工具誤差形状を示す説明図である。上述のように、例えば、細かい角度である0.1°毎に工具3の輪郭誤差を測定すると、図8(a)に曲線で示すような細かく波打った輪郭誤差CV1を得る。 Figure 8 is an explanatory diagram showing the first tool error shape due to the contour error of the tool. As described above, for example, if the contour error of the tool 3 is measured every 0.1°, which is a fine angle, a finely wavy contour error CV1 is obtained as shown by the curve in Figure 8(a).

図8(a)に示す曲線(輪郭誤差CV1)に関して高周波数成分を除くフィルタリングをすると、図8(b)に曲線で示すようなある程度波打った輪郭誤差CV2を得る。以下に述べるように、図8(b)に曲線で示す輪郭誤差CV2を含む工具3の輪郭形状を第1の工具誤差形状として用いて補正をする(以下「第1の工具誤差形状CV2」という)。 When filtering the curve (contour error CV1) shown in Fig. 8(a) to remove high frequency components, a contour error CV2 with a certain degree of wavyness is obtained as shown by the curve in Fig. 8(b). As described below, correction is performed using the contour shape of tool 3 including the contour error CV2 shown by the curve in Fig. 8(b) as the first tool error shape (hereinafter referred to as the "first tool error shape CV2").

図9は、工具3の円弧の半径と被加工物の被加工面の円弧の半径とによって変化する、被加工物の加工範囲を示す図である。工具3の円弧の半径とワーク5の被加工面の半径との差の値が小さい場合には、ワーク5と工具3との接触長さ(接触面積)CT3の値が大きくなる。 Figure 9 shows the machining range of a workpiece, which changes depending on the radius of the arc of the tool 3 and the radius of the arc of the machined surface of the workpiece. When the difference between the radius of the arc of the tool 3 and the radius of the machined surface of the workpiece 5 is small, the value of the contact length (contact area) CT3 between the workpiece 5 and the tool 3 becomes large.

このように、ワーク5を加工する工具3の形状をレーザなどを用いた工具形状測定装置31で測定し、工具3の形状から第1の誤差を求め、その第1の誤差から第1の工具誤差形状を得ても、この第1の工具誤差形状による工具補正だけでは、工具3以外の要素に起因する誤差(加工誤差)が出てきてしまう場合がある。In this way, even if the shape of the tool 3 used to machine the workpiece 5 is measured by a tool shape measuring device 31 using a laser or the like, a first error is determined from the shape of the tool 3, and a first tool error shape is obtained from this first error, tool correction based on this first tool error shape alone may result in errors (machining errors) caused by factors other than the tool 3.

そのような加工誤差に対応するため、本発明では、以下に説明するステップS15以降の処理を行う。In order to accommodate such processing errors, the present invention performs the processing from step S15 onwards, as described below.

図7のステップS15において、工具3以外の要素に起因する加工誤差を取除くために、ワーク3次元測定装置32によって測定した、加工済のワーク5の加工面の形状から求められる加工誤差を工具3の輪郭誤差に変換した第2の誤差を求め、その第2の誤差から第2の工具誤差形状を得る(第2工程)。第2の工具誤差形状は、第2の誤差を含んだ工具3の輪郭形状を意味する。7, in order to remove machining errors caused by factors other than the tool 3, a second error is obtained by converting the machining error obtained from the shape of the machined surface of the machined workpiece 5 measured by the workpiece three-dimensional measuring device 32 into a contour error of the tool 3, and a second tool error shape is obtained from the second error (second step). The second tool error shape means the contour shape of the tool 3 including the second error.

以下に、ワーク3次元測定装置32によって測定したワーク5の加工面の形状から工具3の輪郭誤差を求め、この工具3の輪郭誤差である第2の誤差を含む第2の工具誤差形状の求め方について詳しく説明する。 Below, we will explain in detail how to determine the contour error of the tool 3 from the shape of the machining surface of the workpiece 5 measured by the workpiece 3D measuring device 32, and how to determine the second tool error shape including the second error, which is the contour error of the tool 3.

まず、テスト用のワーク5に対してテスト加工を行う。テスト加工の際には、移動部11は、NCプログラムに基づいて、テスト用のワーク5に対し工具3を移動する。このとき、NCプログラムは、後述するようなNCプログラムの補正量に基づいて工具3の位置補正を行う。すなわち、NCプログラムは、第1の誤差を含んだ第1の工具誤差形状CV2に基づいて、工具3の位置を補正する。これにより、工具3の輪郭誤差によるワーク5の加工誤差を補正して工具3を作動させ、テスト用のワーク5が加工される。 First, test machining is performed on the test workpiece 5. During the test machining, the movement unit 11 moves the tool 3 relative to the test workpiece 5 based on the NC program. At this time, the NC program corrects the position of the tool 3 based on the correction amount of the NC program as described below. That is, the NC program corrects the position of the tool 3 based on the first tool error shape CV2 including the first error. As a result, the machining error of the workpiece 5 due to the contour error of the tool 3 is corrected, and the tool 3 is operated to machine the test workpiece 5.

図5に示すような、NC工作機械2の機上においてタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置32により、加工されたテスト用のワーク5の加工面の形状を測定する。As shown in Figure 5, the shape of the machined surface of a machined test workpiece 5 is measured using a workpiece 3D measuring device 32 consisting of a touch sensor mounted on the NC machine tool 2.

すなわち、本加工前に、NC工作機械2によって加工されたテスト用のワーク5の加工面に、タッチセンサ32の先端を接触させて、テスト用のワーク5の加工面の形状を計測する。That is, before the actual machining, the tip of the touch sensor 32 is brought into contact with the machined surface of the test workpiece 5 machined by the NC machine tool 2 to measure the shape of the machined surface of the test workpiece 5.

ここで、このテスト用のワーク5は、これから本加工に供される本加工用のワーク5と同じもの(テストピース)である。そのため、テスト用のワーク5の加工面も、本加工によってなされる本加工用のワーク5の加工面と同じとなる。Here, this test workpiece 5 is the same as the workpiece 5 for actual machining that will be used in the actual machining (test piece). Therefore, the machined surface of the test workpiece 5 will be the same as the machined surface of the workpiece 5 for actual machining that will be used in the actual machining.

テスト用のワーク5の加工面に、タッチセンサ32の先端を接触させることにより、タッチセンサ32は、テスト用のワーク5の加工面の形状を測定する。測定データは、制御部13にて使用されるNCプログラムを作成するPC33aに送られ記憶される。By contacting the tip of the touch sensor 32 with the machined surface of the test workpiece 5, the touch sensor 32 measures the shape of the machined surface of the test workpiece 5. The measurement data is sent to and stored in the PC 33a, which creates the NC program used by the control unit 13.

PC33aでは、測定されたテスト用のワーク5の加工面の寸法のデータに基づき、所定のソフトウェアを使用して測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得る。 Based on the measured dimensional data of the machined surface of the test workpiece 5, PC 33a uses specified software to obtain measurement points (design values), shape errors, normal vectors of measurement points, etc.

すなわち、PC33aは、例えば、3次元測定機メーカーHexagon等が開発した工作機械向け計測ソフトウェアを用いて、CADから測定ポイントに対する面直ベクトル方向からアプローチを行って計測し、高度な機上計測を実現して、測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るようにする。In other words, PC33a uses measurement software for machine tools developed by, for example, a 3D measuring machine manufacturer, Hexagon, to approach and measure the measurement point from the CAD in the direction of a vector perpendicular to the surface, thereby achieving advanced on-machine measurement and obtaining the measurement point (design value), shape error, normal vector of the measurement point, etc.

そして、PC33aは、上述した工作機械向け計測ソフトウェアを用いた得られたテスト用のワーク5の測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトルから、加工後の理想的なワークの形状を示すCADモデルと比較して、テスト用のワーク5の加工面5aのどの部分にどの位の加工誤差があるかを計算して求める。 Then, the PC 33a compares the measurement points (design values), shape errors, and normal vectors of the measurement points of the test workpiece 5 obtained using the above-mentioned machine tool measurement software with a CAD model that shows the ideal workpiece shape after machining, and calculates and determines the amount of machining error in which part of the machining surface 5a of the test workpiece 5.

図10は、図5に示すタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置32によりワーク5の加工面5aの形状を測定する様子を示す概略図である。 Figure 10 is a schematic diagram showing how the shape of the machined surface 5a of the workpiece 5 is measured using a workpiece 3D measuring device 32 consisting of a touch sensor shown in Figure 5.

図10においては、加工誤差としてテスト用のワーク5の加工面5aの45°の面に2μmの削り残しが有ることが例示されている。 Figure 10 illustrates an example of a machining error in which there is a 2 μm uncut portion on the 45° surface of the machining surface 5a of the test workpiece 5.

なお、本実施形態では、テスト用のワーク5の加工面5aを、NC工作機械2の機上においてタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置32を用いて測定し、PC33aで、その測定されたテスト用のワーク5の加工面の寸法のデータに基づき、PC33a上で所定のソフトウェアを使用して測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るようにしていた。In this embodiment, the machining surface 5a of the test workpiece 5 is measured using a workpiece 3D measuring device 32 consisting of a touch sensor on the NC machine tool 2, and based on the measured dimensional data of the machining surface of the test workpiece 5, the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. are obtained on the PC 33a using specified software on the PC 33a.

しかしながら、NC工作機械2の機外において、前述したワーク3次元測定装置51を用いてテスト用のワーク5の加工面の形状を測定し、その測定データから測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るようにしても良い。However, it is also possible to measure the shape of the machined surface of the test workpiece 5 using the aforementioned workpiece 3D measuring device 51 outside the NC machine tool 2, and obtain the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. from the measurement data.

次に、PC33aは、テスト用のワーク5の加工面5aのどの部分にどの位の加工誤差があるかを計算する。PC33aは、その計算データから、ワーク5の加工面5aの加工誤差を打ち消すように求めた工具3の輪郭誤差を含む工具輪郭形状を、第2の工具誤差形状3a1として抽出する。Next, the PC 33a calculates the amount of machining error in which part of the machining surface 5a of the test workpiece 5. From the calculation data, the PC 33a extracts the tool contour shape including the contour error of the tool 3 obtained to cancel out the machining error of the machining surface 5a of the workpiece 5 as the second tool error shape 3a1.

図11は、図10に例示した加工誤差としてワーク5の加工面5aの45°の近傍の面に2μmの削り残しが有る場合における工具3の補正値込みの工具輪郭形状としての、第2の工具誤差形状を示す概略図である。図11において、実線は工具輪郭形状を示し、点線は補正値込みの工具輪郭形状を示す。 Figure 11 is a schematic diagram showing a second tool error shape as a tool contour shape including a compensation value of the tool 3 in the case where there is a 2 μm uncut portion on the surface near 45° of the machining surface 5a of the workpiece 5 as the machining error exemplified in Figure 10. In Figure 11, the solid line shows the tool contour shape, and the dotted line shows the tool contour shape including the compensation value.

図11の点線で示すように、点線の補正値込みの工具輪郭形状では、図10に例示した加工誤差としてテスト用のワーク5の加工面5aの45°の近傍の面に2μmの削り残しを打ち消すような第2の工具誤差形状3a1となっている。As shown by the dotted line in Figure 11, the tool contour shape including the dotted correction value results in a second tool error shape 3a1 that cancels out the 2 μm of unmachined material on the surface near 45° of the machining surface 5a of the test workpiece 5, which is the machining error illustrated in Figure 10.

ここでは、第2の工具誤差形状3a1は、テスト用のワーク5の加工面5aの45°の近傍の面に2μmの削り残しを打ち消すような凹形状となっている。Here, the second tool error shape 3a1 is a concave shape that cancels out the 2 μm of remaining cutting surface on the surface near 45° of the machining surface 5a of the test workpiece 5.

すなわち、テスト用のワーク5に削り残しが出来る場合は、工具形状に凹があるのと同じと見做す事が出来る。そこで工具形状の補正値に凹をもうけることで、工具に凹があるとして補正が働くのでワーク5の削り残しが無くなる。In other words, if there is a remaining cut on the test workpiece 5, it can be considered the same as if there is a concave in the tool shape. Therefore, by adding a concave to the correction value of the tool shape, the correction works as if there is a concave in the tool, and there is no remaining cut on the workpiece 5.

なお、テスト用のワーク5の加工面5aに削り過ぎがある場合、第2の工具誤差形状は、削り過ぎを打ち消すような凸形状となる。 In addition, if there is over-cutting on the machining surface 5a of the test workpiece 5, the second tool error shape will be a convex shape that cancels out the over-cutting.

次に、ステップS16において、制御部13は、上記第1の工具誤差形状CV2および第2の工具誤差形状3a1を合成して合成工具誤差形状(CV2+3a1)を作成する(第4工程)。Next, in step S16, the control unit 13 combines the first tool error shape CV2 and the second tool error shape 3a1 to create a combined tool error shape (CV2+3a1) (fourth step).

すなわち、図8に示す工具の輪郭誤差(第1の誤差)を含む第1の工具誤差形状CV2と、図11に示す工具3の輪郭誤差(第2の誤差)を含む第2の工具誤差形状3a1とを重ね合わせて合成し、図12に示すような合成工具誤差形状(CV2+3a1)を得る。すなわち、合成工具誤差形状(CV2+3a1)は、第1の誤差に第2の誤差を加算した合成誤差を含んだ工具誤差形状である。That is, the first tool error shape CV2 including the contour error (first error) of the tool shown in Fig. 8 and the second tool error shape 3a1 including the contour error (second error) of the tool 3 shown in Fig. 11 are superimposed and synthesized to obtain a composite tool error shape (CV2+3a1) as shown in Fig. 12. That is, the composite tool error shape (CV2+3a1) is a tool error shape including a composite error obtained by adding the second error to the first error.

具体的には、図11に示す第2の工具誤差形状3a1の第1の移行点X1から第2の移行点X2への工具3の輪郭を、図8(b)に曲線CV2で示す波打った輪郭に替えて、図12に示すような合成工具誤差形状(CV2+3a1)を得る。Specifically, the contour of the tool 3 from the first transition point X1 to the second transition point X2 of the second tool error shape 3a1 shown in Figure 11 is replaced with a wavy contour shown by the curve CV2 in Figure 8 (b) to obtain a composite tool error shape (CV2 + 3a1) as shown in Figure 12.

すなわち、前記第2の工具誤差形状3a1における削り残しを打ち消すような凹形状へ移行する移行点X1およびX2を求め、前記第1の工具誤差形状CV2における前記移行点X1およびX2の間の輪郭を、前記第2の工具誤差形状3a1の凹形状に替えて合成工具形状を得る。That is, transition points X1 and X2 at which the second tool error shape 3a1 transitions to a concave shape that cancels out the remaining cutting area are determined, and the contour between the transition points X1 and X2 in the first tool error shape CV2 is replaced with the concave shape of the second tool error shape 3a1 to obtain a composite tool shape.

図12は、第1の工具誤差形状CV2と第2の工具誤差形状3a1とを重ね合わせて合成した合成工具誤差形状(CV2+3a1)を示す説明図である。 Figure 12 is an explanatory diagram showing a composite tool error shape (CV2 + 3a1) obtained by superimposing and combining the first tool error shape CV2 and the second tool error shape 3a1.

なお、実際には、図3(b)に実線で示す工具3の形状は、当然のことであるが中心軸C1に対して線対称になっている。In reality, the shape of tool 3 shown by solid lines in Figure 3 (b) is, of course, linearly symmetrical with respect to the central axis C1.

すなわち、工具3の先端部17は、中心軸C1に対して線対称となっているので、工具3の輪郭誤差は、図12に示すように、1/4の円弧(即ち、角度が90°の範囲)で左右同じとなる。In other words, since the tip 17 of the tool 3 is linearly symmetrical with respect to the central axis C1, the contour error of the tool 3 is the same on both sides within a 1/4 arc (i.e., an angle range of 90°), as shown in Figure 12.

従って、ワーク5の加工が、工具3の先端部17でされるとすれば、工具3の輪郭誤差は、どちらか一方に先端部17の1/4の円弧(即ち、角度が90°の範囲)で求めればよいことになる。 Therefore, if the workpiece 5 is machined using the tip 17 of the tool 3, the contour error of the tool 3 can be found by determining an arc that is 1/4 of the tip 17 on either side (i.e., an angle range of 90°).

次に、ステップS16において、図12に示すような第1の工具誤差形状CV2と第2の工具誤差形状3a1とを重ね合わせて合成した合成工具形状(CV2+3a1)に基づいて、NCプログラムの補正量を算出し、その補正量を制御部13のメモリ等にセットする。Next, in step S16, a correction amount for the NC program is calculated based on a composite tool shape (CV2+3a1) obtained by superimposing the first tool error shape CV2 and the second tool error shape 3a1 as shown in FIG. 12, and the correction amount is set in the memory of the control unit 13, etc.

ここで、NCプログラムには、工具3の位置(ワーク5に対する座標)を算出するための演算式(たとえば、四則演算等を用いた数式式)が組み込まれている。すなわち、工具3が移動するときの位置座標は、演算式の解によって決定されるようになっている。Here, the NC program incorporates an arithmetic expression (for example, a mathematical expression using arithmetic operations) for calculating the position of the tool 3 (coordinates relative to the workpiece 5). In other words, the position coordinates when the tool 3 moves are determined by the solution of the arithmetic expression.

すなわち、NCプログラムは、工具3の輪郭誤差によるワーク5の加工誤差を取除くと共に、工具以外の要素に起因する加工誤差を取除くために、演算式を用いて、補正量に応じて工具3の位置を補正するように構成されている。In other words, the NC program is configured to correct the position of the tool 3 according to the correction amount using an arithmetic formula in order to eliminate machining errors of the workpiece 5 caused by contour errors of the tool 3, as well as to eliminate machining errors caused by factors other than the tool.

すなわち、具体的な数字を使うと、加工機が変更されたり工具を交換したり工具が摩耗したりしたとき等に、その都度、NCプログラムを作り直さなければいけないが、演算式にすることで、その時々に変化する工具輪郭誤差に随時対処することができる。In other words, if specific numbers were used, the NC program would have to be remade each time the machining machine was changed, the tool was replaced, or the tool wore out, but by making it a formula, it is possible to deal with tool contour errors that change from time to time as needed.

また、演算式を用いることで、測定した工具輪郭値を変数に格納しておき、加工時に計算(演算)が行われるので、NCプログラムを一度作成すればその後ずっと利用することができる。また、NCプログラムの演算式の演算を制御部13で行うので、専用の装置が不要になる。 In addition, by using an arithmetic formula, the measured tool contour values are stored in variables and calculations (operations) are performed during machining, so once an NC program is created, it can be used continuously. Also, since the calculation of the arithmetic formula of the NC program is performed by the control unit 13, a dedicated device is not required.

なお、上記演算式を用いての工具の位置の補正については、本出願人による先願である特許第6574915号に詳しく記載されている。 The correction of tool position using the above formula is described in detail in Patent No. 6,574,915, a previous application filed by the applicant.

この実施形態の場合、上記合成工具形状(CV2+3a1)を得る処理は、PC33aにおいて実行される。ただし、上記合成処理をPC33a以外のPC33およびCAM39で実行することも可能である。In this embodiment, the process for obtaining the composite tool shape (CV2+3a1) is executed in PC33a. However, the composite process can also be executed in PC33 and CAM39 other than PC33a.

その後、ステップS17において、NC工作機械2において工具3による本加工を開始する。移動部11は、NCプログラムに基づいて、本加工用のワーク5に対し工具3を移動する(第3工程)。Then, in step S17, the NC machine tool 2 starts the actual machining using the tool 3. The movement unit 11 moves the tool 3 relative to the workpiece 5 for the actual machining based on the NC program (third step).

このとき、NCプログラムは、NCプログラムの補正量に基づいて工具3の位置補正を行う。すなわち、NCプログラムは、第1の誤差に第2の誤差を加算した合成誤差を含んだ工具誤差形状に基づいて、工具3の位置を補正する。こうして、工具3の輪郭誤差によるワーク5の加工誤差および工具3以外の要素に起因するワーク5の加工誤差を補正して工具3を作動させ、ワーク5の加工を実施することができるのである。At this time, the NC program corrects the position of the tool 3 based on the correction amount of the NC program. That is, the NC program corrects the position of the tool 3 based on the tool error shape including a composite error obtained by adding the second error to the first error. In this way, the machining error of the workpiece 5 caused by the contour error of the tool 3 and the machining error of the workpiece 5 caused by elements other than the tool 3 can be corrected, and the tool 3 can be operated to machine the workpiece 5.

この実施形態におけるNC工作機械2によれば、工具3の輪郭誤差を取り除くと共に、さらに、工具3以外の要素に起因する加工誤差を取除くため、非常に正確な加工を達成できる。 In this embodiment, the NC machine tool 2 eliminates contour errors of the tool 3 and also eliminates machining errors caused by factors other than the tool 3, thereby achieving very accurate machining.

また、この実施形態におけるNC工作機械2によれば、NCプログラムに、工具3の位置(座標値)を算出するための演算式が組み込まれているので、工具を交換したり、工具が摩耗したりしたとき等に、その都度、NCプログラムを作り直す必要を無くすことができる。 In addition, according to the NC machine tool 2 in this embodiment, an arithmetic formula for calculating the position (coordinate value) of the tool 3 is incorporated into the NC program, eliminating the need to recreate the NC program each time a tool is replaced or worn out.

本発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。The present invention is not limited to the above-described embodiments of the invention, but can be embodied in other forms by making appropriate modifications.

例えば、上述した工具3に起因する誤差および工具3以外の要素に起因する誤差の補正に加えて、工具3によるワーク5の加工を開始してから終了するまでの間の工具3の摩耗量を測定し、上述した工具3以外の要素に起因する加工誤差に加え、この摩耗量に起因して変化する工具3の形状を考慮してNCプログラムを補正し、より高精度なワーク5の加工を行うようにしても良い。For example, in addition to correcting the errors caused by the tool 3 and the errors caused by factors other than the tool 3 described above, the amount of wear on the tool 3 from the start to the end of machining of the workpiece 5 with the tool 3 can be measured, and the NC program can be corrected taking into account the machining errors caused by factors other than the tool 3 described above, as well as the shape of the tool 3 that changes due to this amount of wear, thereby machining the workpiece 5 with higher precision.

なお、摩耗量に起因して変化する工具3の形状を考慮したNCプログラムの補正については、本出願人による先願である特許第6574915号に詳しく記載されている。 The correction of the NC program taking into account the shape of the tool 3 that changes due to the amount of wear is described in detail in Patent No. 6,574,915, a previous application filed by the applicant.

また、上述した実施形態では、図8に示す工具の輪郭誤差を含む第1の工具誤差形状CV2と、図11に示す工具3の輪郭誤差を含む第2の工具誤差形状3a1とを重ね合わせて合成し、図12に示すような合成工具誤差形状(CV2+3a1)を得る場合、図11に示す第2の工具誤差形状3a1の第1の移行点X1から第2の移行点X2への工具3の輪郭を、図8(b)に曲線で示す波打った輪郭誤差CV2に替えて、図12に示すような合成工具誤差形状(CV2+3a1)を得るようにしていたが、これに限定されず、以下のように合成しても良い。In addition, in the above-described embodiment, when the first tool error shape CV2 including the contour error of the tool shown in Figure 8 and the second tool error shape 3a1 including the contour error of the tool 3 shown in Figure 11 are superimposed and synthesized to obtain a synthesized tool error shape (CV2 + 3a1) as shown in Figure 12, the contour of the tool 3 from the first transition point X1 to the second transition point X2 of the second tool error shape 3a1 shown in Figure 11 is replaced with the wavy contour error CV2 shown by a curve in Figure 8 (b) to obtain a synthesized tool error shape (CV2 + 3a1) as shown in Figure 12, but this is not limited to this and the synthesis may also be performed as follows.

すなわち、図8(b)に曲線で示す波打った輪郭誤差CV2における、ワーク5の加工面5aの45°の近傍の面に相当する部分に、図11に示す工具3の輪郭誤差を含む第2の工具誤差形状3a1を加えて、合成工具誤差形状(CV2+3a1)を得るようにしても良い。That is, a second tool error shape 3a1 including the contour error of the tool 3 shown in Figure 11 can be added to the portion of the wavy contour error CV2 shown by a curve in Figure 8 (b) that corresponds to the surface near 45° of the machining surface 5a of the workpiece 5 to obtain a composite tool error shape (CV2 + 3a1).

また、ワーク5の加工面の形状を測定し、その測定データから測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得る手段として、NC工作機械2の機上においてはタッチセンサで構成されるワーク3次元測定装置32を用いて測定し、PC33aでは、その測定された加工ワーク5の加工面の寸法のデータに基づき、PC33a上で所定のソフトウェアを使用して測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るようにし、NC工作機械2の機外においては、その測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得るワーク3次元測定装置51を用いていたが、これに限定されず、ワーク5の加工面の形状を測定し、その測定データから測定点(設計値)、形状誤差、測定点の法線ベクトル等を得ることができればどのような形態でも良い。In addition, as a means for measuring the shape of the machined surface of the workpiece 5 and obtaining the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. from the measurement data, a workpiece 3D measuring device 32 consisting of a touch sensor is used on the NC machine tool 2, and in the PC 33a, the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. are obtained using a specified software on the PC 33a based on the measured dimensional data of the machined surface of the machined workpiece 5, and outside the NC machine tool 2, a workpiece 3D measuring device 51 is used to obtain the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc., but this is not limited to this and any form is acceptable as long as the shape of the machined surface of the workpiece 5 can be measured and the measurement points (design values), shape errors, normal vectors of the measurement points, etc. can be obtained from the measurement data.

上述した実施形態では、本加工に先立ち、テスト用のワーク5を加工して、工具3の輪郭誤差によるワーク5の加工誤差および工具3以外の要素に起因するワーク5の加工誤差を補正している。すなわち、本実施形態に係る加工方法の概略は、以下の通りである。In the above-described embodiment, prior to the actual machining, a test workpiece 5 is machined to correct machining errors of the workpiece 5 due to contour errors of the tool 3 and machining errors of the workpiece 5 due to factors other than the tool 3. That is, the outline of the machining method according to this embodiment is as follows.

(1)テスト加工前に工具3の形状を測定して第1の工具誤差形状を得る(図7のステップS14)。
(2)テスト用のワーク5にテスト加工を行う。
(3)テスト用ワーク5の加工面を測定して第2の工具誤差形状を得る(図7のステップS15)。
(4)第1の工具誤差形状と第2の工具誤差形状とを合成して合成工具誤差形状を求め、この合成工具誤差形状から補正量を算出して制御部13にセットする(図7のステップS16)。
(5)算出された補正量を用いて、本加工用のワーク5に加工を行う(図7のステップS17)。
(1) Before the test machining, the shape of the tool 3 is measured to obtain a first tool error shape (step S14 in FIG. 7).
(2) Test processing is performed on a test workpiece 5.
(3) The machined surface of the test workpiece 5 is measured to obtain a second tool error shape (step S15 in FIG. 7).
(4) The first tool error shape and the second tool error shape are synthesized to obtain a synthetic tool error shape, and a compensation amount is calculated from this synthetic tool error shape and set in the control unit 13 (step S16 in FIG. 7).
(5) Using the calculated correction amount, machining is performed on the workpiece 5 for main machining (step S17 in FIG. 7).

もっとも、本実施形態に係る加工方法は、テスト加工を行うことなく、本加工のなかで実施されてもよい。例えば、本実施形態に係る加工方法は、本加工用のワーク5に対する初回加工時に行われる。この場合における加工方法の概略は、以下の通りである。However, the machining method according to this embodiment may be carried out during the actual machining without performing test machining. For example, the machining method according to this embodiment is carried out during the initial machining of the workpiece 5 for the actual machining. The outline of the machining method in this case is as follows.

(1)本加工前に工具3の形状を測定して第1の工具誤差形状を得る(図7のステップS14に相当)。
(2)本加工用のワーク5に加工を行う。
(3)本加工用のワーク5の加工面を測定して第2の工具誤差形状を得る(図7のステップS15に相当)。
(4)第1の工具誤差形状と第2の工具誤差形状とを合成して合成工具誤差形状を求め、この合成工具誤差形状から補正量を算出して制御部13にセットする(図7のステップS16に相当)。
(5)2回目以降の加工では、算出された補正量を用いて、本加工用のワーク5に対して本加工を行う(図7のステップS17に相当)。
(1) Before the actual machining, the shape of the tool 3 is measured to obtain a first tool error shape (corresponding to step S14 in FIG. 7).
(2) Processing is performed on the workpiece 5 for main processing.
(3) The machined surface of the workpiece 5 for main machining is measured to obtain a second tool error shape (corresponding to step S15 in FIG. 7).
(4) The first tool error shape and the second tool error shape are synthesized to obtain a synthetic tool error shape, and a compensation amount is calculated from this synthetic tool error shape and set in the control unit 13 (corresponding to step S16 in FIG. 7).
(5) In the second and subsequent machining operations, the calculated correction amount is used to perform the main machining on the workpiece 5 for main machining (corresponding to step S17 in FIG. 7).

なお、2回目以降の加工では、加工毎に上記(2)から(5)の工程を実施してもよいし、加工回数が一定数に到達したときに定期的に上記(2)から(5)の工程を実施してもよい。また、本加工が、粗加工、中加工、仕上げ加工といったように複数の工程を含む場合には、最終の仕上げ工程の後に、本加工用のワーク5の加工面を測定することが好ましい。また、本加工用のワーク5の加工面を測定したときに、加工誤差が無い、或いはその加工誤差が加工良否を判断する基準値よりも小さい場合には、(4)から(5)までの工程をスキップしてもよい。In addition, in the second and subsequent machining operations, the above steps (2) to (5) may be performed for each machining operation, or the above steps (2) to (5) may be performed periodically when a certain number of machining operations have been performed. In addition, when the main machining includes multiple steps such as rough machining, medium machining, and finishing machining, it is preferable to measure the machined surface of the workpiece 5 for main machining after the final finishing step. In addition, when the machined surface of the workpiece 5 for main machining is measured, if there is no machining error or the machining error is smaller than the reference value for judging whether the machining is good or bad, steps (4) to (5) may be skipped.

前者に示す、テスト加工を用いて補正を行う方法の場合、加工誤差の補正は、本加工を行う際に反映される。前者の手法における(5)の本加工は、(3)において加工面を測定して第2の工具誤差形状を得たテスト用のワーク5とは異なる本加工用のワーク5に対して行われる。一方、後者に示す、本加工のなかで補正を行う方法の場合、加工誤差の補正は、次の本加工用のワーク5に対する本加工の時に反映されてもよいし、同一の本加工用のワーク5に対する修正加工時に反映されてもよい。すなわち、後者の手法における(5)の本加工は、(3)において加工面を測定して第2の工具誤差形状を得た本加工用のワーク5とは異なる、新たな本加工用のワーク5に対して行われてもよいし、(3)において加工面を測定して第2の工具誤差形状を得た本加工用のワーク5に対して行われてもよい。In the case of the method of performing correction using test machining shown in the former, the correction of machining errors is reflected when performing actual machining. The actual machining in (5) in the former method is performed on a workpiece 5 for actual machining that is different from the test workpiece 5 for which the machining surface was measured in (3) to obtain the second tool error shape. On the other hand, in the case of the method of performing correction during actual machining shown in the latter, the correction of machining errors may be reflected during actual machining of the next workpiece 5 for actual machining, or may be reflected during correction machining of the same workpiece 5 for actual machining. In other words, the actual machining in (5) in the latter method may be performed on a new workpiece 5 for actual machining that is different from the workpiece 5 for actual machining for which the machining surface was measured in (3) to obtain the second tool error shape, or may be performed on the workpiece 5 for actual machining for which the machining surface was measured in (3) to obtain the second tool error shape.

1 加工システム
2 NC工作機械
3 工具(ボールエンドミル)
3a1 第2の工具誤差形状
5 被加工物(ワーク)
5a 加工面
7 被加工物保持部
9 工具保持部
11 移動部
13 制御部
31 工具形状測定装置
32、51 ワーク3次元測定装置
33 PC
39 CAM
41、43 加工パス
C1 中心軸
C2 中心
CV1、CV2 輪郭誤差
CV2 第1の工具誤差形状
3a1 第2の工具誤差形状
T1 加工点
X1 第1の移行点
X2 第2の移行点
1. Machining system 2. NC machine tool 3. Tool (ball end mill)
3a1 Second tool error shape 5 Workpiece (work)
5a Machining surface 7 Workpiece holding section 9 Tool holding section 11 Moving section 13 Control section 31 Tool shape measuring device 32, 51 Work three-dimensional measuring device 33 PC
39 C.A.M.
41, 43 Machining path C1 Center axis C2 Center CV1, CV2 Contour error CV2 First tool error shape 3a1 Second tool error shape T1 Machining point X1 First transition point X2 Second transition point

Claims (5)

被加工物を保持する被加工物保持手段と、
前記被加工物保持手段で保持された被加工物を加工する工具を保持する工具保持手段と、
前記被加工物を前記工具保持手段で保持された工具で加工するために、前記被加工物に対し前記工具を移動する移動手段と、を有する加工システムが実行する被加工物の加工方法において、
第1の測定装置により測定された前記工具の外形から求められる工具の輪郭誤差である第1の誤差を求める第1工程と、
第2の測定装置により測定された前記被加工物の加工面の形状から求められる加工誤差を工具の輪郭誤差に変換した第2の誤差を求める第2工程と、
所定のNCプログラムに基づいて、前記移動手段が前記被加工物に対し前記工具を移動する第3工程と、を有し、
前記第3工程において、前記NCプログラムは、前記第1の誤差に前記第2の誤差を加算した合成誤差に基づいて、前記工具の位置を補正し、
前記第1工程は、前記工具の形状を前記第1の測定装置により測定し、この測定した工具の外形と理想的な工具の外形との輪郭誤差を前記第1の誤差として求める処理を含み、
前記第2工程は、前記被加工物の加工面の形状を前記第2の測定装置により測定し、この測定した前記被加工物の加工面の形状と理想的な被加工物の加工面の形状との差である加工誤差を打ち消すような工具の輪郭誤差を前記第2の誤差として求める処理を含み、
前記第2の測定装置により測定された前記被加工物の加工面の形状から、測定された前記被加工物の加工面の測定点、形状誤差、測定点の法線ベクトルが得られ、その前記被加工物の加工面の測定点、形状誤差、測定点の法線ベクトルから前記第2の誤差が求められることを特徴とする被加工物の加工方法。
A workpiece holding means for holding a workpiece;
a tool holding means for holding a tool for processing the workpiece held by the workpiece holding means;
a moving means for moving the tool held by the tool holding means relative to the workpiece in order to process the workpiece with the tool,
a first step of determining a first error, which is a contour error of the tool determined from an outer shape of the tool measured by a first measuring device;
a second step of calculating a second error by converting a machining error calculated from a shape of a machined surface of the workpiece measured by a second measuring device into a contour error of a tool;
and a third step of the moving means moving the tool relative to the workpiece based on a predetermined NC program,
In the third step, the NC program corrects the position of the tool based on a combined error obtained by adding the second error to the first error,
the first step includes a process of measuring a shape of the tool by the first measuring device and determining a contour error between the measured outer shape of the tool and an ideal outer shape of the tool as the first error;
the second step includes a process of measuring a shape of the machined surface of the workpiece by the second measuring device, and determining, as the second error, a contour error of a tool that cancels out a machining error that is a difference between the measured shape of the machined surface of the workpiece and an ideal shape of the machined surface of the workpiece;
a measurement point, a shape error, and a normal vector of the measurement point of the measured machining surface of the workpiece are obtained from the shape of the machining surface of the workpiece measured by the second measuring device, and the second error is calculated from the measurement point, the shape error, and the normal vector of the measurement point of the machining surface of the workpiece.
被加工物を保持する被加工物保持手段と、
前記被加工物保持手段で保持された被加工物を加工する工具を保持する工具保持手段と、
前記被加工物を前記工具保持手段で保持された工具で加工するために、前記被加工物に対し前記工具を移動する移動手段と、を有する加工システムが実行する被加工物の加工方法において、
第1の測定装置により測定された前記工具の外形から求められる工具の輪郭誤差である第1の誤差を求める第1工程と、
第2の測定装置により測定された前記被加工物の加工面の形状から求められる加工誤差を工具の輪郭誤差に変換した第2の誤差を求める第2工程と、
所定のNCプログラムに基づいて、前記移動手段が前記被加工物に対し前記工具を移動する第3工程と、を有し、
前記第3工程において、前記NCプログラムは、前記第1の誤差に前記第2の誤差を加算した合成誤差に基づいて、前記工具の位置を補正し、
前記第1工程は、前記工具の形状を前記第1の測定装置により測定し、この測定した工具の外形と理想的な工具の外形との輪郭誤差を前記第1の誤差として求める処理を含み、
前記第2工程は、前記被加工物の加工面の形状を前記第2の測定装置により測定し、この測定した前記被加工物の加工面の形状と理想的な被加工物の加工面の形状との差である加工誤差を打ち消すような工具の輪郭誤差を前記第2の誤差として求める処理を含み、
前記第1工程は、前記第1の誤差を含む工具の輪郭形状を第1の工具誤差形状として抽出する処理をさらに含み、
前記第2工程は、前記第2の誤差を含む工具の輪郭形状を第2の工具誤差形状として抽出する処理をさらに含み、
前記加工物の加工方法は、
前記第1の工具誤差形状および第2の工具誤差形状を合成した合成工具誤差形状に基づいて、前記NCプログラムの補正量を算出する第4工程をさらに有し、
前記第3工程において、前記NCプログラムは、前記補正量に基づいて前記工具の位置補正を行うことを特徴とする被加工物の加工方法。
A workpiece holding means for holding a workpiece;
a tool holding means for holding a tool for processing the workpiece held by the workpiece holding means;
a moving means for moving the tool held by the tool holding means relative to the workpiece in order to process the workpiece with the tool,
a first step of determining a first error, which is a contour error of the tool determined from an outer shape of the tool measured by a first measuring device;
a second step of calculating a second error by converting a machining error calculated from a shape of a machined surface of the workpiece measured by a second measuring device into a contour error of a tool;
and a third step of the moving means moving the tool relative to the workpiece based on a predetermined NC program,
In the third step, the NC program corrects the position of the tool based on a combined error obtained by adding the second error to the first error,
the first step includes a process of measuring a shape of the tool by the first measuring device and determining a contour error between the measured outer shape of the tool and an ideal outer shape of the tool as the first error;
the second step includes a process of measuring a shape of the machined surface of the workpiece by the second measuring device, and determining, as the second error, a contour error of a tool that cancels out a machining error that is a difference between the measured shape of the machined surface of the workpiece and an ideal shape of the machined surface of the workpiece;
The first step further includes a process of extracting a contour shape of a tool including the first error as a first tool error shape,
The second step further includes a process of extracting a contour shape of a tool including the second error as a second tool error shape,
The method for processing the workpiece comprises the steps of:
a fourth step of calculating a correction amount of the NC program based on a composite tool error shape obtained by combining the first tool error shape and the second tool error shape,
A method for machining a workpiece, characterized in that in the third step, the NC program corrects the position of the tool based on the correction amount.
請求項1又は2に記載の被加工物の加工方法において、
前記NCプログラムには、前記工具の位置を算出するための演算式が組み込まれており、前記NCプログラムは、前記演算式を用いて、前記工具の位置を補正することを特徴とする被加工物の加工方法。
The method for processing a workpiece according to claim 1 or 2,
A method for machining a workpiece, characterized in that the NC program incorporates an arithmetic formula for calculating the position of the tool, and the NC program corrects the position of the tool using the arithmetic formula.
請求項1又は2に記載の被加工物の加工方法において、
前記工具が、前記被加工物を加工するボールエンドミルもしくはラジアスエンドミルであることを特徴とする被加工物の加工方法。
The method for processing a workpiece according to claim 1 or 2,
2. A method for machining a workpiece, wherein the tool is a ball end mill or a radius end mill for machining the workpiece.
請求項1又は請求項2に記載の被加工物の加工方法を実行するための被加工物の加工システム。 A workpiece processing system for carrying out the workpiece processing method according to claim 1 or 2.
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