JP2016162149A - Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system - Google Patents
Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016162149A JP2016162149A JP2015039719A JP2015039719A JP2016162149A JP 2016162149 A JP2016162149 A JP 2016162149A JP 2015039719 A JP2015039719 A JP 2015039719A JP 2015039719 A JP2015039719 A JP 2015039719A JP 2016162149 A JP2016162149 A JP 2016162149A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- cutting force
- tool
- force
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
Description
本発明は、機械加工の分野で加工プロセスを制御する方法及びシステムに関するものである。 The present invention relates to a method and system for controlling a machining process in the field of machining.
機械加工の中でもエンドミル加工は、複雑な形状や曲面の加工が可能であり、様々な機械部品の金型や航空機部品の製造などに広く用いられている。最近では他社製品との差別化を意識して斬新なデザインの製品が増えており、今後ますますエンドミル加工の重要性が高まると予想される。しかし、工作機械が機械加工を行うための加工工程や切削順序、切削条件の決定といった部分は、未だ人の手に依存しているのが現状である。
加工状況を把握する一つの指標として切削力が挙げられる。切削力はその時の加工状態を表し、また加工面の精度に影響する工具や被削材の変形量を予測するための有用な情報である。しかし、加工中の切削力を検出する切削力センサを工作機械に取付けることは、コストや耐久性の観点で現実的には難しい。
Among machining processes, end milling is capable of machining complex shapes and curved surfaces, and is widely used in the manufacture of dies for various machine parts and aircraft parts. Recently, products with innovative designs are increasing in consideration of differentiation from other companies' products, and it is expected that the importance of end milling will increase further in the future. However, in the current situation, the processing steps for the machine tool to perform machining, the order of cutting, and the determination of cutting conditions are still dependent on human hands.
One index for grasping the machining status is cutting force. The cutting force represents the machining state at that time, and is useful information for predicting the amount of deformation of the tool or work material that affects the accuracy of the machined surface. However, it is practically difficult to attach a cutting force sensor for detecting a cutting force during processing to a machine tool in terms of cost and durability.
そこで、何らかの方法で切削力を予測しようとする研究がなされている。切削力を予測するには切削加工モデルを作成しなければならず、多くの研究者たちによってエンドミル加工における種々の切削モデルが提案されてきており、近年では非常に精度の高い切削力シミュレーションが行えるようになってきている。しかし、こうした切削モデルは工具の切れ刃と被削材の幾何学的な関係に基づいて作成した数学モデルであり、加工形態が変化する場合にはそれに応じた数学モデルを作成しなければならず、様々な加工状況のシミュレーションを行うには、かなりの労力がかかるといった問題がある。また、加工中の被削材の形状変化が複雑になって、工具の切れ刃と被削材の接触状況が一様でなくなると数学モデルで表現することが難しく、切削力の予測が難しいという問題点もある。 Therefore, researches have been made to try to predict the cutting force by some method. In order to predict cutting force, it is necessary to create a cutting model, and many researchers have proposed various cutting models in end milling, and in recent years it is possible to perform very accurate cutting force simulations. It has become like this. However, such a cutting model is a mathematical model created based on the geometric relationship between the cutting edge of the tool and the work material. When the machining form changes, a mathematical model corresponding to the mathematical model must be created. However, there is a problem that considerable labor is required to simulate various processing conditions. In addition, when the shape change of the work material during machining becomes complicated and the contact state between the cutting edge of the tool and the work material is not uniform, it is difficult to express with a mathematical model and it is difficult to predict the cutting force There are also problems.
例えば、エンドミルのように複雑な切れ刃形状をした工具では、加工時の切削力を予測するには、切込み、送り、切削速度などの基本的な加工条件以外に、工具の変形、摩耗、被削材の特性など、切削現象に関するあらゆる影響因子を考慮した切削加工モデルを作成しなければならないにもかかわらず、切削現象は、力学的に見れば高ひずみ速度下での連続的な破壊現象であり、きわめて複雑な物理現象であるため、あらゆる因子を考慮してモデル化することは困難であり、影響の大きい支配的な因子のみに注目して、切削現象を近似的に定式化することが行われているのが実状である。
機械加工の中で加工プロセスを制御する方法として、加工中の切削力をフィードバックして工具送り速度を制御する適応制御の研究が行われているが、上述の如く、実用化に際しては、コストや耐久性の観点で切削力センサの設置が困難、またセンサレスでは精度や分解能の観点で切削力のモニタリングが困難といった問題がある。
For example, in a tool with a complicated cutting edge shape such as an end mill, in order to predict the cutting force during machining, in addition to basic machining conditions such as cutting, feed, and cutting speed, tool deformation, wear, Despite the need to create a cutting model that takes into account all influencing factors related to cutting phenomena, such as the characteristics of the cutting material, the cutting phenomenon is a continuous fracture phenomenon at high strain rates when viewed mechanically. Because it is a very complex physical phenomenon, it is difficult to model it in consideration of all factors, and it is possible to approximate the cutting phenomenon by focusing only on the dominant factor that has a large impact. What is being done is the actual situation.
As a method of controlling the machining process during machining, research on adaptive control for controlling the tool feed speed by feeding back the cutting force during machining has been conducted. It is difficult to install a cutting force sensor from the viewpoint of durability, and it is difficult to monitor the cutting force from the viewpoint of accuracy and resolution without a sensor.
一方、フライス加工では、少量多品種対応やリードタイム短縮などの生産性向上、加工精度の向上などを目指して、数値制御やコンピュータ制御による自動化が進められている。自動化が進んでいるフライス加工では、ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）工作機械を用い、ＮＣ(Numerical Control)プログラムに基づいて運転される。ＮＣプログラムは、工具を被削材に対して相対移動させるための工具経路情報や加工条件などから構成される。所望の加工形状が得られるように、工具が工具経路情報に基づいて、被削材に対して相対移動する。 On the other hand, in milling, automation by numerical control or computer control is being promoted with the aim of improving productivity such as handling a small variety of products, reducing lead time, and improving processing accuracy. In the milling which is being automated, a CNC (Computerized Numerical Control) machine tool is used and operated based on an NC (Numerical Control) program. The NC program includes tool path information and machining conditions for moving the tool relative to the work material. The tool moves relative to the work material based on the tool path information so as to obtain a desired machining shape.
現在のようにＣＡＤ（Computer Aided Design）やＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が普及せず、ＮＣプログラムの作成が容易でなかった時代には、工具経路情報を生成しながらフライス加工を行う「倣い加工」が行われていた。倣い加工では、作業者が製品形状を模した模型であるマスタモデルの表面に接触子であるスタイラスを接触させる倣い動作をさせながら工作機械を制御する。マスタモデルとスタイラスの相対運動を、被削材と工具の相対運動として再現し、マスタモデルの形状をコピーした製品を製造する。倣い加工における工具経路は、スタイラスの倣い動作に並行してリアルタイムで生成される。この倣い加工を、コンピュータを用いて仮想倣い動作として実現するものが既に「仮想倣い加工システム」として提案されている（特許文献１，特許文献２，非特許文献１を参照）。 In the era when CAD (Computer Aided Design) and CAM (Computer Aided Manufacturing) were not widespread and NC program creation was not easy as in the present situation, “profiling” that performs milling while generating tool path information Was done. In the copying process, the operator controls the machine tool while performing a copying operation in which a stylus that is a contact is brought into contact with the surface of a master model that is a model imitating a product shape. The relative motion of the master model and the stylus is reproduced as the relative motion of the work material and the tool, and a product in which the shape of the master model is copied is manufactured. The tool path in the copying process is generated in real time in parallel with the copying operation of the stylus. What realizes this copying as a virtual copying operation using a computer has already been proposed as a “virtual copying processing system” (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1).
仮想倣い加工システムでは、模型とスタイラスをコンピュータによる仮想空間に構築し、仮想マスタモデルと仮想スタイラスを用いる。仮想マスタモデルの表面形状は、製品形状の３次元ＣＡＤモデルに基づいて準備され、ＣＡＤによる製品設計とＣＮＣ工作機械による製造が直結され、フライス加工の自動化をより前進させる。仮想倣い加工システムを用いることにより、予め生成されるＮＣプログラムの介在を必要とせず、工具経路をインプロセスで生成すると共に、切削条件をインプロセスで修正可能とする。すなわち、仮想倣い加工システムでは、ＮＣプログラムによる指令を用いず、製品形状の３次元ＣＡＤモデルに基づいて加工中に工具経路を生成しながら逐次指令する。 In the virtual copying system, a model and a stylus are constructed in a virtual space by a computer, and a virtual master model and a virtual stylus are used. The surface shape of the virtual master model is prepared based on a three-dimensional CAD model of the product shape, and product design by CAD and manufacturing by a CNC machine tool are directly connected to further advance automation of milling. By using the virtual copying system, it is possible to generate the tool path in-process and to correct the cutting conditions in-process without the need for an NC program generated in advance. That is, in the virtual copying machining system, commands are sequentially issued while generating a tool path during machining based on a three-dimensional CAD model of a product shape without using commands by the NC program.
上記の仮想倣い加工システムに、工具モーション制御の機能を付加して、逐次指令の柔軟性と自律性を改善する提案がなされている（非特許文献２を参照）。非特許文献２では、工具モーション制御を実現するに際し、素材形状の３次元ＣＡＤモデルを参照して加工除去領域をボクセルモデルで表現し、ボクセル情報としてボクセル個々の属性値に、工具送り速度や工具姿勢の参照情報を設定している。工具送り速度や工具姿勢が加工中に急変することがないことから、これらの指令値が徐々に変化する状態を拡散現象と捉えて、拡散方程式を用いて、加工除去領域全域のボクセル個々の属性値に自動設定している。
工具送り速度については、製品表面に近い加工除去領域では工具送り速度を遅く，製品表面から離れた加工除去領域では送り速度を早く加工することが望まれることから、加工除去領域のボクセル属性値に、製品表面からの距離に対応した工具送り速度を設定する。具体的には、製品表面近傍のボクセルに境界条件として工具送り速度の下限値を設定し、製品表面近傍以外のボクセルに初期条件として工具送り速度の上限値を設定し、拡散方程式を用いたボクセル属性値（工具送り速度）の設定している。
A proposal has been made to improve the flexibility and autonomy of sequential commands by adding a function of tool motion control to the above-described virtual copying system (see Non-Patent Document 2). In Non-Patent Document 2, when realizing tool motion control, a processing removal area is expressed by a voxel model with reference to a three-dimensional CAD model of a material shape, and a tool feed speed or a tool is added to each voxel attribute value as voxel information. Posture reference information is set. Since the tool feed rate and tool posture do not change suddenly during machining, the state in which these command values change gradually is regarded as a diffusion phenomenon, and the individual attributes of the voxel in the entire machining removal area using the diffusion equation. The value is automatically set.
As for the tool feed rate, it is desired that the tool feed rate is slow in the machining removal area close to the product surface and that the feed speed is fast in the machining removal area far from the product surface. The tool feed speed corresponding to the distance from the product surface is set. Specifically, the lower limit value of the tool feed rate is set as a boundary condition for voxels near the product surface, the upper limit value of the tool feed rate is set as an initial condition for voxels other than the product surface, and voxels using the diffusion equation An attribute value (tool feed speed) is set.
上述したように、機械加工の中で加工プロセスを制御する方法として、加工中の切削力をフィードバックして工具送り速度を制御する適応制御が要望されているが、コストや耐久性の観点で切削力センサの設置が困難であり、現状では切削力のモニタリングが困難であるという問題がある。
かかる状況に鑑みて、本発明は、切削力をモニタリングするのではなく、切削力をリアルタイムで予測し、予測した切削力を適応制御に反映する切削力適応制御方法及びシステムを提供することを目的とする。
As described above, as a method for controlling the machining process during machining, adaptive control is required to feed back the cutting force during machining and control the tool feed rate. However, cutting is required from the viewpoint of cost and durability. There is a problem that it is difficult to install a force sensor, and it is difficult to monitor cutting force at present.
In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a cutting force adaptive control method and system that predicts a cutting force in real time and reflects the predicted cutting force in adaptive control, instead of monitoring the cutting force. And
上記課題を解決すべく、本発明の切削力適応制御方法は、リアルタイムに工作機械の工具経路を生成し、工作機械に対して切削加工中に切削加工指令を動的に変更して逐次出力する方法において、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測し、予測した切削力から算出した切削トルクに応じて、切削加工指令を動的に変更して逐次出力すると共に工具経路を再生成する。
本発明の方法によれば、切削力センサを用いず、加工中の切削負荷（切削力あるいは切削トルク）をリアルタイムで予測し、算出した切削トルクに応じて切削条件を逐次変更することにより適応制御を行うことができる。すなわち、切削加工中にリアルタイムで工具の切削力を予測し、予測した切削力から算出した切削トルクに基づいて、工作機械に対する切削加工指令を修正し、修正された切削加工指令を工作機械に逐次出力して適応制御を行う。また、修正された切削加工指令をフィードバックして、工作機械の工具経路を再生成する。
ここで、切削加工指令は、工具移動指令、工具送り速度、工具送り停止指令、工具交換指令、主軸回転速度など対象とする工作機械を操作するための指令を意味する。
In order to solve the above problems, the cutting force adaptive control method of the present invention generates a tool path of a machine tool in real time, and dynamically changes a cutting command to the machine tool during cutting and sequentially outputs it. In the method, the work material is represented by a voxel model, the actual cutting thickness is calculated discretely to predict the cutting force, and the cutting command is dynamically changed according to the cutting torque calculated from the predicted cutting force. Change and output sequentially and regenerate the tool path.
According to the method of the present invention, adaptive control is performed by predicting a cutting load (cutting force or cutting torque) during processing in real time without using a cutting force sensor and sequentially changing cutting conditions according to the calculated cutting torque. It can be performed. That is, the cutting force of the tool is predicted in real time during the cutting process, the cutting command for the machine tool is corrected based on the cutting torque calculated from the predicted cutting force, and the corrected cutting command is sequentially transmitted to the machine tool. Output to perform adaptive control. Further, the corrected machining command is fed back to regenerate the tool path of the machine tool.
Here, the cutting command means a command for operating a target machine tool such as a tool movement command, a tool feed speed, a tool feed stop command, a tool change command, and a spindle rotation speed.
上記の本発明の切削力適応制御方法は、以下の１）〜６）のステップを繰り返す。
１）切削加工中の被削材をボクセルモデルで表現するステップ
２）リアルタイム性のある微小時間経過後、切削加工指令値に基づく切削後の被削材をボクセルモデルで表現するステップ
３）上記１）のボクセルモデルと上記２）のボクセルモデルの差分から実切込み厚さ方向のボクセル個数を求め、ボクセル個数とボクセルサイズから、実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測するステップ
４）予測された切削力から切削トルクを算出するステップ
５）予測された切削力と目標切削力とを比較、あるいは、算出した切削トルクと目標切削トルクとを比較して、次の微小時間の切削加工指令値を決定するステップ
６）決定された切削加工指令値を工作機械に出力するステップ
The above cutting force adaptive control method of the present invention repeats the following steps 1) to 6).
1) Step 2 for expressing a workpiece being cut by a voxel model 2) Step 3) for expressing a workpiece after cutting based on a cutting command value by a voxel model after a minute time having real-time characteristics Step 4 of obtaining the number of voxels in the actual cutting thickness direction from the difference between the voxel model of) and the voxel model of 2), and predicting the cutting force by discretely calculating the actual cutting thickness from the number of voxels and the voxel size. ) Step 5 of calculating the cutting torque from the predicted cutting force 5) Comparison of the predicted cutting force with the target cutting force, or comparing the calculated cutting torque with the target cutting torque, and cutting for the next minute time Step 6 for determining the machining command value 6) Step for outputting the determined cutting command value to the machine tool
リアルタイム性のある微小時間は、コンピュータに対して、ジョブの実行が命令された時に、命令されたジョブの処理を終わらせる時間であり、数ミリ秒などである。
上記３）では、現時点の被削材のボクセルモデルと、微小時間経過後の切削後の被削材のボクセルモデルの差分から、実切込み厚さ方向のボクセル個数を求める。具体的には、工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求める。ボクセルが立方体であれば、１辺の長さとボクセル個数から、実切込み厚さのｘ方向成分、ｙ方向成分が求まるので、三平方の定理から実切込み厚さを求める。実切込み厚さを微小時間ごとに離散的に演算し、切削力を推定する。これにより、数式に依らず実切込み厚さが求められるため、工具切れ刃と被削材の関係が非一様な場合でも切削力を推定することができる。
The minute time with real time property is a time for ending the processing of the commanded job when the computer is commanded to execute the job, such as several milliseconds.
In the above 3), the number of voxels in the actual cutting thickness direction is obtained from the difference between the current voxel model of the work material and the voxel model of the work material after a minute time has elapsed. Specifically, the rake face of the tool cutting edge is approximated by a plane, and is swept around the tool axis as a function of the tool rotation angle to determine the number of voxels in the actual cutting thickness direction removed by the cutting edge. If the voxel is a cube, the x-direction component and the y-direction component of the actual cutting thickness can be obtained from the length of one side and the number of voxels, so the actual cutting thickness is obtained from the three-square theorem. The actual cutting thickness is calculated discretely every minute time to estimate the cutting force. Thus, since the actual cutting thickness is obtained regardless of the mathematical formula, the cutting force can be estimated even when the relationship between the tool cutting edge and the work material is non-uniform.
上記５）における目標切削力および目標切削トルクは、加工前の準備段階で被削材の材質、工具材質、工具の推奨切削条件などを考慮して予め設定される。また、目標切削力や目標切削トルクは、一つの閾値である場合に限らず、上下限値で指定される目標トルクの範囲でもよい。更に、数段階に上下限値が設定された目標トルクの範囲でも構わない。
また、上記５）の切削加工指令値を決定するステップにおいて、切削力や切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に、切削加工を停止し、切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、切削加工指令値を許容範囲の最大値とすることでもよい。
The target cutting force and the target cutting torque in the above 5) are set in advance in consideration of the material of the work material, the tool material, the recommended cutting conditions of the tool, and the like at the preparatory stage before processing. Further, the target cutting force and the target cutting torque are not limited to one threshold value, but may be a target torque range specified by upper and lower limit values. Further, it may be a target torque range in which upper and lower limit values are set in several stages.
Further, in the step of determining the cutting command value in 5) above, when the cutting force or the cutting torque exceeds a threshold value at which it is determined that the continuous machining is dangerous, the cutting is stopped, and the cutting torque is approximately 0 ( In the case of zero), the cutting command value may be set to the maximum value in the allowable range.
ここで、切削加工指令値は、工具送り速度であり、切削加工中の切削負荷をフィードバッグして工具送り速度を増減することにより、シミュレーションで予測される切削負荷（切削力あるいは切削トルク）に応じて工具送り速度を増減するといった適用制御を行うことが可能になる。 Here, the cutting command value is the tool feed rate, and the cutting load (cutting force or cutting torque) predicted by the simulation is obtained by feeding back the cutting load during cutting and increasing / decreasing the tool feed rate. Accordingly, it is possible to perform application control such as increasing or decreasing the tool feed rate.
本発明の他の観点の切削力適応制御方法は、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測し、予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、工作機械用ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）装置の切削加工パラメータを動的に変更することを特徴とする。
切削力の予測は、具体的には、工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求める。また、切削加工パラメータを変更するとは、具体的には、切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に工具送り速度を０（ゼロ）とし工具を停止するようにしたり、切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、工具送り速度を許容範囲の最大値に変更したりする。
The cutting force adaptive control method according to another aspect of the present invention is a cutting force calculated from a predicted cutting force by expressing the work material by a voxel model, calculating an actual cutting thickness discretely, and predicting the cutting force. Alternatively, the machining parameters of a machine tool CNC (Computerized Numerical Control) device are dynamically changed in accordance with the cutting torque.
Specifically, the cutting force is predicted by approximating the rake face of the tool cutting edge in a plane, rotating and swiveling around the tool axis as a function of the tool rotation angle, and the actual cutting thickness direction removed by the cutting edge. Find the number of voxels. Also, changing the cutting parameters specifically means that the tool feed speed is set to 0 (zero) and the tool is stopped when the cutting force or the cutting torque exceeds a threshold value at which continuous machining is judged to be dangerous. When the cutting force or cutting torque is substantially 0 (zero), the tool feed speed is changed to the maximum value in the allowable range.
次に、本発明の切削力適応制御システムについて説明する。
本発明の切削力適応制御システムは、リアルタイムに工作機械の工具経路を生成する工具経路生成部を有し、工作機械に対して切削加工中に切削加工指令を動的に変更して逐次出力する適応制御システムにおいて、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する切削力シミュレータ部と、予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、切削加工指令を動的に変更して逐次出力する逐次指令部を備える。
本発明の切削力適応制御システムによれば、切削力センサを用いず、加工中の切削負荷（切削力）をリアルタイムで予測し、算出した切削トルクに応じて切削条件を逐次変更することにより適応制御を行うことができる。
Next, the cutting force adaptive control system of the present invention will be described.
The cutting force adaptive control system of the present invention has a tool path generation unit that generates a tool path of a machine tool in real time, and dynamically changes a cutting command to the machine tool during cutting and sequentially outputs the cutting command. In the adaptive control system, the cutting force simulator unit that predicts the cutting force by discretely calculating the actual cutting thickness by expressing the work material with a voxel model, and the cutting force or cutting torque calculated from the predicted cutting force Accordingly, a sequential command unit that dynamically changes and sequentially outputs a cutting command is provided.
According to the cutting force adaptive control system of the present invention, the cutting load (cutting force) during processing is predicted in real time without using the cutting force sensor, and the cutting conditions are sequentially changed according to the calculated cutting torque. Control can be performed.
上記の本発明の切削力適応制御システムにおける切削力シミュレータ部は、以下のａ）〜ｃ）を備える。
ａ）切削加工中の被削材をボクセルモデルで表現する手段
ｂ）リアルタイム性のある微小時間経過後、切削加工指令値に基づく切削後の被削材をボクセルモデルで表現する手段
ｃ）上記ａ）のボクセルモデルと上記ｂ）のボクセルモデルの差分から実切込み厚さ方向のボクセル個数を求め、ボクセル個数とボクセルサイズから、実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する手段
The cutting force simulator unit in the cutting force adaptive control system of the present invention includes the following a) to c).
a) Means for expressing a workpiece being cut with a voxel model b) Means for expressing a workpiece after cutting based on a cutting command value with a voxel model after a lapse of a minute time with real-time properties c) ) And the boxel model of b) above, the number of voxels in the actual cutting thickness direction is obtained, and the cutting force is predicted by discretely calculating the actual cutting thickness from the number of voxels and the voxel size.
また、上記の本発明の切削力適応制御システムにおける逐次指令部は、以下のｄ）〜ｆ）を備える。
ｄ）予測された切削力から切削トルクを算出する手段
ｅ）予測された切削力と目標切削力とを比較、あるいは、算出した切削トルクと目標切削トルクとを比較して、次の微小時間の切削加工指令値を決定する手段
ｆ）決定された切削加工指令値を工作機械に出力する手段
Further, the sequential command unit in the cutting force adaptive control system of the present invention includes the following d) to f).
d) Means for calculating the cutting torque from the predicted cutting force e) Comparing the predicted cutting force with the target cutting force, or comparing the calculated cutting torque with the target cutting torque, Means for determining the cutting command value f) means for outputting the determined cutting command value to the machine tool
上記ｃ）の切削力を予測する手段において、具体的には、工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求める。
上記ｅ）の切削加工指令値を決定する手段において、切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に、切削加工を停止し、切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、切削加工指令値を許容範囲の最大値とする。
ここで、切削加工指令値は、工具送り速度であり、切削加工中の切削負荷をフィードバッグして工具送り速度を増減することにより、シミュレーションで予測される切削負荷（切削力あるいは切削トルク）に応じて工具送り速度を増減するといった適用制御を行うことが可能になる。
In the means for predicting the cutting force in c), specifically, the rake face of the tool cutting edge is approximated by a plane, and is swept around the tool axis as a function of the tool rotation angle and removed by the cutting edge. The number of voxels in the actual cutting thickness direction is obtained.
In the means for determining the cutting command value in e) above, when the cutting torque exceeds a threshold value at which it is determined that continuous machining is dangerous, the cutting process is stopped, and the cutting torque is approximately 0 (zero). The cutting command value is set to the maximum allowable range.
Here, the cutting command value is the tool feed rate, and the cutting load (cutting force or cutting torque) predicted by the simulation is obtained by feeding back the cutting load during cutting and increasing / decreasing the tool feed rate. Accordingly, it is possible to perform application control such as increasing or decreasing the tool feed rate.
本発明の他の観点の切削力適応制御装置は、切削加工パラメータで制御され、切削加工用プログラム（ＮＣプログラム）で運転される数値制御の工作機械を制御するシステムであって、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する切削力シミュレータ部と、予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、工作機械用ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）装置の切削加工パラメータを動的に変更する切削加工パラメータ変更部から成ることを特徴とする。
数値制御の工作機械は、ＮＣ工作機械あるいはＣＮＣ工作機械であり、ＮＣプログラムに基づいて運転される。また、切削力の予測は、エンドミルの場合、工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求める。また、切削加工パラメータを変更するとは、具体的には、切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に工具送り速度を０（ゼロ）とし工具を停止するようにしたり、切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、工具送り速度を許容範囲の最大値に変更したりする。
A cutting force adaptive control device according to another aspect of the present invention is a system for controlling a numerically controlled machine tool controlled by a cutting parameter and operated by a cutting program (NC program). A cutting force simulator that expresses the cutting depth by discretely calculating the actual cutting thickness expressed by a voxel model, and a CNC (Computerized) for machine tools according to the cutting force or cutting torque calculated from the predicted cutting force (Numerical Control) It is characterized by comprising a cutting parameter changing section for dynamically changing the cutting parameters of the apparatus.
The numerically controlled machine tool is an NC machine tool or a CNC machine tool, and is operated based on an NC program. In addition, in the case of an end mill, the cutting force is estimated by approximating the rake face of the tool cutting edge in a plane and rotating sweeping around the tool axis as a function of the tool rotation angle, and the actual cutting thickness removed by the cutting edge. Find the number of voxels in the direction. Also, changing the cutting parameters specifically means that the tool feed speed is set to 0 (zero) and the tool is stopped when the cutting force or the cutting torque exceeds a threshold value at which continuous machining is judged to be dangerous. When the cutting force or cutting torque is substantially 0 (zero), the tool feed speed is changed to the maximum value in the allowable range.
本発明の切削力適応制御プログラムは、上述の切削力適応制御方法に含まれる１）〜６）のステップを繰り返し、コンピュータに実行させるものである。 The cutting force adaptive control program of the present invention repeats the steps 1) to 6) included in the above-described cutting force adaptive control method, and causes a computer to execute the steps.
本発明によれば、切削力をモニタリングするのではなく、切削力をリアルタイムで予測し、予測した切削力を用いて、算出した切削トルクに応じて切削条件を逐次変更することにより適応制御を行うことができるといった効果がある。
現在、機械加工を行う工作機械に切削加工中の切削力を検出する切削力センサが組み込まれておらず、切削加工中の切削力をフィードバックして切削加工プロセスを制御することが行われていない。切削加工プロセスを制御していない現状では、切削加工中の異常や外乱に対処できないため、試し削りを行わざるを得ず、試し削りのための時間を浪費したり、加工条件を抑制し（加工効率を下げて）安全を確保していたが、本発明によって、切削加工中の異常や外乱に対処できるようになり、加工効率を下げることなく安全を確保することができる。
According to the present invention, instead of monitoring the cutting force, the cutting force is predicted in real time, and adaptive control is performed by sequentially changing the cutting conditions according to the calculated cutting torque using the predicted cutting force. There is an effect that can be.
Currently, cutting force sensors that detect cutting force during cutting are not built into machine tools that perform machining, and the cutting force is not fed back to control the cutting process. . In the current situation where the cutting process is not controlled, abnormalities and disturbances during the cutting process cannot be dealt with, so there is no choice but to perform trial cutting, wasting time for trial cutting and reducing machining conditions (processing) Although safety has been ensured (with reduced efficiency), according to the present invention, it becomes possible to cope with abnormalities and disturbances during cutting, and safety can be ensured without reducing machining efficiency.
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and many changes and modifications can be made.
本発明の切削力適応制御方法及びシステムで用いる切削力シミュレーションについて、従来の切削力シミュレーションとその問題点を指摘しながら説明する。
上述の如く、本発明で用いる切削力シミュレーションは、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測するものである。従来、エンドミル加工の切削力を予測する種々の切削モデルが提案されており、下記５種類に主に分類される。
（１）平均切削力モデル (Average Rigid Force, Static Deflection Model)
（２）瞬間切削力モデル (Instantaneous Rigid Force Model)
（３）瞬間切削力モデル，静変形モデル (Instantaneous Rigid Force, Static Deflection Model)
（４）工具変形を考慮した瞬間切削力モデル (Instantaneous Force with Static Deflection Feedback Model)
（５）切り屑再生効果を考慮した瞬間切削力モデル，動変形モデル (Regenerative Force, Dynamic Deflection Model)
The cutting force simulation used in the cutting force adaptive control method and system of the present invention will be described with reference to the conventional cutting force simulation and its problems.
As described above, the cutting force simulation used in the present invention predicts the cutting force by expressing the work material by a voxel model and discretely calculating the actual cutting thickness. Conventionally, various cutting models for predicting the cutting force of end milling have been proposed and are classified mainly into the following five types.
(1) Average cutting force model (Average Rigid Force, Static Deflection Model)
(2) Instantaneous Rigid Force Model
(3) Instantaneous Rigid Force, Static Deflection Model
(4) Instantaneous Force with Static Deflection Feedback Model
(5) Instantaneous cutting force model and dynamic deformation model considering the chip regeneration effect (Regenerative Force, Dynamic Deflection Model)
本発明で用いる切削力シミュレーションでは、上記（１）〜（５）の５つの切削モデルのうち、（２）の瞬間切削力モデルに相当するモデルの考え方に基づいて切削力の予測を行う。瞬間切削力モデルの場合、エンドミルのねじれ刃による複雑な切削機構が考慮され、現実的な切削力の計算をすることが可能である。
瞬間切削力モデルでは、エンドミルを工具回転軸方向に沿って微小薄板要素に分割して個々の要素ごとに微小切削力を計算し、微小切削力を力の方向を考慮しながら足し合わせることによって、工具全体の切削力を求める。
In the cutting force simulation used in the present invention, the cutting force is predicted based on the concept of a model corresponding to the instantaneous cutting force model (2) among the five cutting models (1) to (5). In the case of the instantaneous cutting force model, it is possible to calculate a realistic cutting force in consideration of a complicated cutting mechanism by a twisting blade of an end mill.
In the instantaneous cutting force model, the end mill is divided into minute thin plate elements along the tool rotation axis direction, the minute cutting force is calculated for each element, and the minute cutting force is added while considering the direction of the force, Find the cutting force of the entire tool.
微小切削力は、各薄板要素の切れ刃先端に作用すると仮定し、切れ刃に垂直な面内での加工を二次元切削状態で近似する。このやり方によって、ある工具回転角のときの切削力（瞬間切削力）を求めることができ、回転角度を徐々に変化させながら、工具１回転分を計算すると切削力波形が得られる。また、アップカットとダウンカットの違いや、半径方向および軸方向の切り込みの違いによる切削力波形の違いも予測することができる。但し、瞬間切削力モデルでは、切削力の計算に工具変形の影響は考慮されていないことに留意する必要がある。しかしながら、切削状態が一定であれば工具変形も一定となり、工具変形の切削力への影響は小さく無視しても問題は生じない。 Assuming that the minute cutting force acts on the cutting edge tip of each thin plate element, machining in a plane perpendicular to the cutting edge is approximated in a two-dimensional cutting state. By this method, the cutting force (instantaneous cutting force) at a certain tool rotation angle can be obtained, and a cutting force waveform can be obtained by calculating one rotation of the tool while gradually changing the rotation angle. In addition, it is possible to predict the difference in cutting force waveform due to the difference between up-cut and down-cut and the difference in cutting in the radial direction and the axial direction. However, it should be noted that in the instantaneous cutting force model, the influence of tool deformation is not considered in the calculation of the cutting force. However, if the cutting state is constant, the tool deformation is also constant, and the influence of the tool deformation on the cutting force is small and no problem occurs even if ignored.
従来、瞬間切削力モデルは、工具の切れ刃と被削材の幾何学的な関係に基づいて数学モデルが作成されており、工具の切れ刃と被削材との接触状況が一様であることが前提になる。このため、被削材の形状が加工によって複雑に変化し、工具と被削剤との接触状況が時々刻々と変化する場合には、数学モデルを作成することができず、切削力の予測は困難である。
そこで、本発明では、被削材の形状が複雑に変化する実加工の状態で切削力を予測するために、数学モデルに依らず、ボクセルモデルを用いてエンドミル加工の切削力シミュレーションを行う。
Conventionally, in the instantaneous cutting force model, a mathematical model has been created based on the geometric relationship between the cutting edge of the tool and the work material, and the contact situation between the cutting edge of the tool and the work material is uniform. That is the premise. For this reason, when the shape of the work material changes in a complicated manner due to machining and the contact status between the tool and the work material changes from moment to moment, a mathematical model cannot be created, and the prediction of the cutting force is not possible. Have difficulty.
Therefore, in the present invention, in order to predict the cutting force in the actual machining state in which the shape of the work material changes in a complicated manner, the cutting force simulation of the end mill machining is performed using the voxel model regardless of the mathematical model.
本発明で用いる切削力シミュレーションを説明する前に、従来の瞬間切削力モデルによる切削力予測について説明する。
図１１に、エンドミルの瞬間切削力モデルを示す。座標系は工具送り方向をｘ，工具軸方向をｚ，それらと直角な方向をｙとしている。エンドミルは、一般的に複数の切れ刃があるが、ここではそのうちの一つの刃に着目し、エンドミルを工具回転軸方向に沿って微小薄板要素に分割する。通常、エンドミルの切れ刃はねじれており、薄板要素ごとに切れ刃の位置が異なるため、工具先端（ｚ＝０）を基準とすると、そこから要素ごとに遅れが生じ、その遅れ角は工具ねじれ角をｉ、工具半径をＲ０とすると下記数式１で表される。
Prior to describing the cutting force simulation used in the present invention, cutting force prediction by a conventional instantaneous cutting force model will be described.
FIG. 11 shows an instantaneous cutting force model of the end mill. In the coordinate system, the tool feed direction is x, the tool axis direction is z, and the direction perpendicular to them is y. An end mill generally has a plurality of cutting edges. Here, attention is paid to one of the cutting edges, and the end mill is divided into small thin plate elements along the tool rotation axis direction. Normally, the cutting edge of the end mill is twisted, and the position of the cutting edge differs for each thin plate element. Therefore, when the tool tip (z = 0) is used as a reference, a delay occurs for each element, and the delay angle is determined by the tool twist. When the angle is i and the tool radius is R 0 , the following equation 1 is obtained.
そして、ある微小要素に作用する微小切削力の接線方向，半径方向，軸方向の成分ｄＦｔ、ｄＦｒ、ｄＦａは，それぞれ下記数式２で表される。 The components dF t , dF r , and dF a in the tangential direction, the radial direction, and the axial direction of the minute cutting force acting on a certain minute element are expressed by the following Equation 2, respectively.
ここで、θは工具回転角で切れ刃先端（ｚ＝０）をｙ軸から時計回りに測定した角度に相当し、ｄｚは工具軸方向の微小長さで微小要素の厚みを表す。さらに、上記数式２は、切削力を、逃げ面と被削材との摩擦によって生じる成分と、被削材のせん断によって生じる成分とに分けており、前者の切削係数をＫｔｅ，Ｋｒｅ，Ｋａｅ、後者のそれをＫｔｃ，Ｋｒｃ，Ｋａｃとしている。これらの切削係数は、後述するように、様々な工具送り速度で測定される切削力の平均値から実験的に求めることができる。また、ｈ（θ，ｚ）は実切込み厚さであり、図１２に示すように、着目している切れ刃の軌跡と、一つ前の切れ刃が通過した軌跡の関係から求められる。工具は送りを与えられながら回転しているので、実際には切れ刃の軌跡はトロコイド曲線となるが、一刃あたりの送り量Ｓ１が工具半径に比べて十分に小さい場合は円弧で近似できるので、工具変形やびびり振動を考慮しない場合の実切込み厚さは、下記数式３で表すことができる。ここで、Ψ（θ，ｚ）はｚの位置にある微小切れ刃の工具回転角θにおける切り込み角である。 Here, θ corresponds to the angle of the tool rotation angle and the cutting edge tip (z = 0) measured clockwise from the y-axis, and dz represents the thickness of the microelement by the microlength in the tool axis direction. Further, the above formula 2 divides the cutting force into a component generated by friction between the flank and the work material and a component generated by shearing of the work material, and the former cutting coefficient is expressed as K te , K re , K ae , the latter being K tc , K rc , K ac . As will be described later, these cutting factors can be experimentally obtained from the average values of cutting forces measured at various tool feed rates. Further, h (θ, z) is the actual cutting thickness, and is obtained from the relationship between the locus of the cutting edge of interest and the locus through which the previous cutting edge has passed, as shown in FIG. Since the tool is rotating while given a feed, actual trajectory of cutting the blade becomes a trochoidal curve, when the feed amount S 1 per blade is sufficiently smaller than the tool radius can be approximated by an arc Therefore, the actual cutting thickness when the tool deformation and chatter vibration are not taken into consideration can be expressed by the following Equation 3. Here, Ψ (θ, z) is a cutting angle at the tool rotation angle θ of the minute cutting edge at the position z.
以上のように求めた微小切削力は、送り方向のｘ軸方向と工具軸方向のｚ軸方向、それらと直角な方向のｙ軸方向に分解することができ、下記数式４で表される。 The minute cutting force obtained as described above can be decomposed into the x-axis direction in the feed direction, the z-axis direction in the tool axis direction, and the y-axis direction perpendicular to them.
そして、微小要素に作用する切削トルクは、切削力の接線方向成分と工具半径Ｒ０から求めることができるので、下記数式５で表される。 Since the cutting torque acting on the minute element can be obtained from the tangential direction component of the cutting force and the tool radius R 0 , it is expressed by the following formula 5.
ある工具回転角θにおいて、１つの切れ刃全体に作用する切削力と切削トルクは、微小切削力と微小トルクをｚ軸方向の切削領域に沿って積分することにより求めることができ、下記数式６で表される。そして、これらの計算を他の切れ刃に関しても同じように行い、全て足し合わせることによって、工具全体に作用する切削力あるいは切削トルクを求める。 The cutting force and cutting torque acting on the entire cutting edge at a certain tool rotation angle θ can be obtained by integrating the minute cutting force and minute torque along the cutting region in the z-axis direction. It is represented by These calculations are performed in the same manner for the other cutting edges, and all are added together to obtain the cutting force or cutting torque acting on the entire tool.
上述した従来の瞬間切削力モデルでは、工具や被削材の幾何学形状から数学モデルを作成することで実切込み厚さを求めて切削力を計算していたが、それでは被削材の複雑な形状変化に対処することが困難である。そこで、本発明では、被削材のボクセル表現を用いることで、被削材の形状変化が複雑であっても切削力を予測する。上記の数式２，５よれば、切削力は、切削係数、実切込み厚さ、切込み角、軸方向切削領域がわかれば求められることになる。切削係数は実験的に求められ、切込み角は時間の関数として表せ、軸方向切削領域は薄板要素の厚みから求められる。 すなわち、実切込み厚さを数式に依らない方法で求めることができれば、被削材の形状変化に対応した切削力の予測が可能になる。 In the conventional instantaneous cutting force model described above, the cutting force is calculated by calculating the actual cutting thickness by creating a mathematical model from the geometric shape of the tool or work material. It is difficult to deal with shape changes. Therefore, in the present invention, the cutting force is predicted by using the voxel expression of the work material even if the shape change of the work material is complicated. According to the above formulas 2 and 5, the cutting force can be obtained if the cutting coefficient, the actual cutting thickness, the cutting angle, and the axial cutting region are known. The cutting factor is determined experimentally, the cutting angle can be expressed as a function of time, and the axial cutting area is determined from the thickness of the sheet element. That is, if the actual depth of cut can be obtained by a method that does not depend on a mathematical formula, the cutting force corresponding to the shape change of the work material can be predicted.
図１３に示すように実切込み厚さｈ（θ，ｚ）のｘ方向成分をｈｘ（θ，ｚ）、ｙ方向成分をｈｙ（θ，ｚ）と定義すると、実切込み厚さは下記数式７で表される。 As shown in FIG. 13, when the x-direction component of the actual cut thickness h (θ, z) is defined as h x (θ, z) and the y-direction component is defined as h y (θ, z), the actual cut thickness is It is expressed by Equation 7.
本発明では、被削材のボクセル表現を用いて、実切込み厚さのｘ方向成分ｈｘ（θ，ｚ）とｙ方向成分ｈｙ（θ，ｚ）を離散的に求め、実切込み厚さｈ（θ，ｚ）を算出し、被削材の形状変化に対応した切削力を予測する。
本発明で用いる切削力の予測手順について説明する。
（手順１）先ず、被削材をボクセルで表現して、工具切れ刃を面で近似する。
（手順２）次に、切れ刃を微小回転角度だけ回転させて切削除去されるボクセルを検出し、ｘ方向成分ｈｘ（θ，ｚ）とｙ方向成分ｈｙ（θ，ｚ）を求めて、上記数式７から実切込み厚さｈ（θ，ｚ）を求める。
（手順３）さらに、上記数式２に求めた値を代入して、１枚の薄板要素に作用する切削力を求める。
（手順４）そして、全ての薄板要素の切削力を足し合わせることにより、全体の切削力を予測する。
In the present invention, using the voxel representation of the work material, the x-direction component h x (θ, z) and the y-direction component h y (θ, z) of the actual cutting thickness are obtained discretely, and the actual cutting thickness is obtained. h (θ, z) is calculated, and the cutting force corresponding to the shape change of the work material is predicted.
The cutting force prediction procedure used in the present invention will be described.
(Procedure 1) First, the work material is expressed by voxels, and the tool cutting edge is approximated by a surface.
(Procedure 2) Next, the voxel to be cut and removed is detected by rotating the cutting edge by a minute rotation angle, and the x direction component h x (θ, z) and the y direction component h y (θ, z) are obtained. The actual cutting thickness h (θ, z) is obtained from the above equation 7.
(Procedure 3) Further, the cutting force acting on one thin plate element is obtained by substituting the value obtained in Equation 2 above.
(Procedure 4) Then, the total cutting force is predicted by adding the cutting forces of all the thin plate elements.
ここで、ボクセルモデルを用いて実切込み厚さを求めるアルゴリズムについて説明する。図１４に示すように、先ず、エンドミルを微小薄板要素に分割して、その一つ一つの工具切れ刃を面で近似し、被削材をボクセルモデルで表現する。次に、図１６（ａ）〜（ｄ）に示すように、近似した工具切れ刃の面を工具回転角度とともに回転させていく。図１６（ａ）は切れ刃が被削物に接触する前である（時刻ｔ＝ｔ０）。図１６（ｂ）では、切れ刃が回転して被削物に接触し始め、切れ刃が通過することにより切削されるボクセルが検出されている（時刻ｔ＝ｔ０＋Δｔ）。図１６（ｃ）では、切れ刃が更に回転して被削物に接触し徐々にボクセルが取り除かれている（時刻ｔ＝ｔ０＋２Δｔ）。そして、図１６（ｄ）では、切れ刃が９０°回転し、切れ刃が通過した箇所はボクセルが完全に取り除かれている（時刻ｔ＝ｔ０＋３Δｔ）。
図１５（１）に示すように、工具切れ刃が通過したか、あるいは、通過してないかの判定方法は、ボクセルの中心の座標と工具切れ刃との距離をｄ、ボクセルの一辺の長さをｌとし、下記数式８の条件を満たせば、工具切れ刃がボクセルを通過したと判定する。なお、数式８の右辺はボクセルの中心と工具切れ刃の距離が最大のときの長さである。
Here, an algorithm for obtaining the actual cutting thickness using the voxel model will be described. As shown in FIG. 14, first, the end mill is divided into small thin plate elements, each tool cutting edge is approximated by a surface, and the work material is expressed by a voxel model. Next, as shown in FIGS. 16A to 16D, the surface of the approximate tool cutting edge is rotated together with the tool rotation angle. FIG. 16A is before the cutting edge comes into contact with the work piece (time t = t 0 ). In FIG. 16B, the voxel that is cut by the cutting blade rotating and starting to contact the work piece and passing through the cutting blade is detected (time t = t 0 + Δt). In FIG. 16C, the cutting edge is further rotated to contact the work piece and the voxels are gradually removed (time t = t 0 + 2Δt). In FIG. 16D, the cutting edge is rotated by 90 °, and the voxel is completely removed from the position where the cutting edge has passed (time t = t 0 + 3Δt).
As shown in FIG. 15 (1), the determination method of whether the tool cutting edge has passed or not passed is based on the distance between the coordinate of the center of the voxel and the tool cutting edge, d, the length of one side of the voxel. If the length is 1 and the condition of Equation 8 below is satisfied, it is determined that the tool cutting edge has passed the voxel. The right side of Expression 8 is the length when the distance between the center of the voxel and the tool cutting edge is the maximum.
そして、切削除去されると判定されたボクセルの個数を、ｘ方向、ｙ方向でそれぞれカウントする。最後に求めたボクセルの数とボクセルの一辺の長さを掛けることにより、実切込み厚さのｘ方向成分ｈｘ（θ，ｚ）とｙ方向成分ｈｙ（θ，ｚ）が求められる。切削除去されると判定されたボクセルのｘ，ｙ方向それぞれの個数をｍ，ｎとすると下記数式９のように表される。 Then, the number of voxels determined to be removed by cutting is counted in the x direction and the y direction, respectively. The x-direction component h x (θ, z) and the y-direction component h y (θ, z) of the actual cutting thickness are obtained by multiplying the number of voxels finally obtained and the length of one side of the voxel. When the number of voxels determined to be removed in the x and y directions is m and n, the following equation 9 is obtained.
上記数式９で求められたｘ方向成分ｈｘ（θ，ｚ）とｙ方向成分ｈｙ（θ，ｚ）を上記数式７に代入することにより、実切込み厚さｈ（θ，ｚ）を求めることができる。例えば、図１５（２）では、ｘ方向に４個のボクセル、ｙ方向に３個のボクセルであり、一辺の長さがＬであれば、実切込み厚さは５Ｌになる。
また、求めた実切込み厚さｈ（θ，ｚ）の値を上記数式２に代入すれば、エンドミルの１枚の薄板要素に作用する切削力が得られる。これを薄板要素ごとに求める。但し、２枚目以降は、遅れ角を考慮して工具切れ刃を回転させていく。そして、全ての薄板要素に作用する切削力を足し合わせることにより、工具に作用する全体の切削力を求めることができる。ここで、ボクセルに精密なボクセルモデルを構築しようとすると、ボクセルの個数が膨大になってしまうため、工具切れ刃が切削除去する部分に、ボクセルのオクトツリー構造（１つのボクセルを８個に細分化したボクセルと置き換える構造）を使用して、精度を維持したままでボクセルの使用量を抑えている。
By substituting the x-direction component h x (θ, z) and the y-direction component h y (θ, z) obtained in Equation 9 into Equation 7 above, the actual cutting thickness h (θ, z) is obtained. be able to. For example, in FIG. 15 (2), if there are four voxels in the x direction and three voxels in the y direction, and the length of one side is L, the actual cut thickness is 5L.
Moreover, if the calculated value of the actual cutting thickness h (θ, z) is substituted into the above formula 2, the cutting force acting on one thin plate element of the end mill can be obtained. This is obtained for each thin plate element. However, for the second and subsequent sheets, the tool cutting blade is rotated in consideration of the delay angle. And the total cutting force which acts on a tool can be calculated | required by adding the cutting force which acts on all the thin-plate elements. Here, when trying to build a precise voxel model for the voxel, the number of voxels becomes enormous, so the octree structure of the voxel (one voxel is subdivided into 8 parts) at the part to be cut and removed by the tool cutting edge. The voxel usage is reduced while maintaining accuracy.
本発明で用いる切削力シミュレーションでは、異形断面を有する被削材を加工する場合であっても、切削力を求めることができる。図１７に示すように、被削材に溝がある場合でも、切削工具と被削材のモデルさえあれば、ボクセルの個数を数えることにより、溝のある部分を考慮したｘ方向成分ｈｘ（θ，ｚ）とｙ方向成分ｈｙ（θ，ｚ）を求めることができるので、従来の瞬間切削力モデルによるものと比べて、切削力を容易に推定することができる。
本発明の切削力シミュレーション結果と、従来の瞬間切削力モデルによって求めた切削力の推定結果を比べ、本発明の切削力の予測結果の妥当性を検証したところ、結果がよく一致しており、妥当性を確認できている。
以下の実施例では、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを演算して切削力を求める上述の切削力シミュレーションを用いた切削力適応制御システムについて詳細に説明する。
In the cutting force simulation used in the present invention, the cutting force can be obtained even when a workpiece having an irregular cross section is processed. As shown in FIG. 17, even when there is a groove in the work material, if there is a model of the cutting tool and the work material, the x-direction component h x (in consideration of the grooved portion) is obtained by counting the number of voxels. Since θ, z) and the y-direction component h y (θ, z) can be obtained, the cutting force can be easily estimated as compared with the conventional instantaneous cutting force model.
The cutting force simulation result of the present invention was compared with the cutting force estimation result obtained by the conventional instantaneous cutting force model, and the validity of the cutting force prediction result of the present invention was verified. The validity has been confirmed.
In the following embodiments, a cutting force adaptive control system using the above-described cutting force simulation for calculating a cutting force by expressing a work material by a voxel model and calculating an actual cutting thickness will be described in detail.
図１は、切削力適応制御システムの機能ブロック図を示している。
切削力適応制御システムは、リアルタイムに工作機械の工具経路を生成する工具経路生成部と、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する切削力シミュレータ部と、予測した切削力から算出した切削トルクに応じて、切削加工中に工具送り速度など切削加工指令を動的に変更する切削加工パラメータ変更部と、工具送り速度など切削加工指令をＮＣマシンに対して逐次出力する逐次指令部を備える。
切削力適応制御システムは、製品モデルと被削材（ワークピース）モデルの形状データ（ＣＡＤデータ）を入力すると、ＣＡＤデータに基づき、加工プロセス策定部が加工プロセスを策定し、工具経路生成部が工作機械の工具経路を生成する。工具経路生成部は、切削力シミュレータ部の切削力予測に基づいて工具経路を修正する。逐次指令部は、工具送り速度などの指令データをＮＣマシンに送る。
切削加工パラメータ変更部では、例えば、切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に工具送り速度を０（ゼロ）とし工具を停止したり、切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、工具送り速度を許容範囲の最大値に変更する。
FIG. 1 shows a functional block diagram of the cutting force adaptive control system.
The cutting force adaptive control system is a tool path generator that generates the tool path of a machine tool in real time, and cutting that predicts the cutting force by expressing the work material in a voxel model and discretely calculating the actual cutting thickness. A force simulator unit, a cutting parameter changing unit that dynamically changes a cutting command such as a tool feed rate during cutting, and a cutting command such as a tool feed rate according to the cutting torque calculated from the predicted cutting force A sequential command unit that sequentially outputs to the NC machine is provided.
When the cutting force adaptive control system inputs the shape data (CAD data) of the product model and the workpiece (workpiece) model, the machining process formulation unit formulates the machining process based on the CAD data, and the tool path generation unit Generate a tool path for a machine tool. The tool path generation unit corrects the tool path based on the cutting force prediction of the cutting force simulator unit. The sequential command unit sends command data such as a tool feed speed to the NC machine.
In the cutting parameter changing unit, for example, when the cutting force or cutting torque exceeds a threshold value that is determined to be dangerous for continuous machining, the tool feed speed is set to 0 (zero), the tool is stopped, or the cutting force or cutting torque is In the case of approximately 0 (zero), the tool feed speed is changed to the maximum value in the allowable range.
図２の模式図に示すように、切削力適応制御システムは、ＮＣマシンの工具に作用する切削力を計測するのではなく、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に計算して、切削力を予測する切削力シミュレータを、加工中に工具経路を生成することができる仮想倣い加工システムに組み込むことによって、切削力の予測結果に基づく適応制御を行う。
仮想倣い加工システムは、加工中に工具経路や加工条件が変更できる。従来の機械加工では実際の加工を始める前に工具経路をすべて事前に決定し、それをＮＣコードに置き換えてプログラムを作成する必要があるため、切削異常が起こらないように入念にプログラムを作成しているが、仮想倣い加工システムでは事前に用意されたプログラムによる指令ではなく、工具経路を実時間で生成し、加工中に指令を動的に変更することができる逐次指令といった加工を行う。
As shown in the schematic diagram of FIG. 2, the cutting force adaptive control system does not measure the cutting force acting on the NC machine tool, but expresses the actual cutting thickness in a discrete manner by expressing the work material with a voxel model. By incorporating a cutting force simulator that calculates and predicts the cutting force into a virtual copying system capable of generating a tool path during machining, adaptive control based on the cutting force prediction result is performed.
The virtual copying system can change the tool path and machining conditions during machining. In conventional machining, it is necessary to determine all tool paths in advance before starting actual machining, and to create a program by replacing them with NC codes. Therefore, carefully create a program to prevent cutting abnormalities. However, the virtual copying machining system performs machining such as sequential commands that can generate tool paths in real time and dynamically change the commands during machining, instead of commands by a program prepared in advance.
図３は、適応制御方法のフローの一例を示している。まず、仮想倣い加工システムを用いて、加工中に実時間で工具経路を生成する（Ｓ０１）。次に、生成した工具経路データを切削力シミュレータに渡し、切削力推定を行う（Ｓ０３）。そして、推定した切削力から切削トルクを計算し、それに応じて工具送り速度を適切に修正する（Ｓ０４）。このとき、加工前の準備段階で被削材の材質，工具材質，工具の推奨切削条件などを考慮して加工に適切な切削トルクである目標切削トルクと、加工を続けることが危険と判断される切削トルクを設定しておく。これによって、危険トルクを超えるような非常に大きな切削トルクが予測される場合（Ｓ０５）には、危険と判断して加工（工具）を停止させる（Ｓ１５）。危険トルクには達しないものの、目標切削トルクを超える（Ｓ０６）もしくは下回る（Ｓ０７）場合には、目標切削トルクの範囲に収まるように送り速度を修正する（Ｓ１６，Ｓ１７）。また、切削トルクがほとんど発生しないと予測される場合（Ｓ０８）は、工具送り速度を設定した許容範囲の最大速度（例えば、１５００ｍｍ/ｍｉｎ）まで上げることで、加工時間を短縮する（Ｓ１８）。生成された工具経路データと修正された工具送り速度に基づいてＮＣマシンに指令を出す（Ｓ１０）。そして、これらの一連の処理を繰り返す。
生成された工具経路データに基づく仮想倣い加工システムによる指令と、修正された工具送り速度を、仮想倣い加工システムにフィードバックし、それを反映した工具経路と工具送り速度を計算して工作機械に逐次指令する。このように、２つのシミュレータと工作機械がリアルタイムで通信しながら同時に動作することで、切削負荷のモニタリングが不要な適応制御を実現する。
FIG. 3 shows an example of the flow of the adaptive control method. First, a tool path is generated in real time during machining using a virtual copying machining system (S01). Next, the generated tool path data is transferred to the cutting force simulator, and cutting force estimation is performed (S03). Then, the cutting torque is calculated from the estimated cutting force, and the tool feed speed is appropriately corrected accordingly (S04). At this time, it is judged that it is dangerous to continue with the target cutting torque, which is the appropriate cutting torque for machining, in consideration of the material of the work material, the tool material, the recommended cutting conditions of the tool, etc. in the preparation stage before machining. Set the cutting torque. Accordingly, when a very large cutting torque exceeding the dangerous torque is predicted (S05), it is determined as dangerous and the machining (tool) is stopped (S15). If the critical torque is not reached but exceeds the target cutting torque (S06) or below (S07), the feed speed is corrected so as to be within the target cutting torque range (S16, S17). When it is predicted that almost no cutting torque will be generated (S08), the machining time is shortened by increasing the tool feed speed to a maximum speed within a set allowable range (for example, 1500 mm / min) (S18). A command is issued to the NC machine based on the generated tool path data and the corrected tool feed speed (S10). Then, a series of these processes is repeated.
The command by the virtual copying system based on the generated tool path data and the corrected tool feed speed are fed back to the virtual copying system, and the tool path and the tool feed speed reflecting this are calculated and sequentially sent to the machine tool. Command. In this way, the two simulators and the machine tool operate simultaneously while communicating in real time, thereby realizing adaptive control that does not require cutting load monitoring.
図４は、実施例１の適応制御方法の他のフローを示している。まず、仮想倣い加工システムを用いて、加工中に実時間で工具経路を生成する（Ｓ１０１）。次に、生成した工具経路データを切削力シミュレータに渡し、切削力予測を行う（Ｓ１０３）。そして、予測した切削力から切削トルクを計算し、それに応じて工具送り速度を適切に修正する（Ｓ１０４）。切削トルクは、工具が一回転する間に作用するトルクの中でも、その大きさが最大となる時のトルクの値を用いて、工具送り速度をどのように修正するかを評価する。このとき、加工前の準備段階で被削材の材質・工具材質・工具の推奨切削条件などを考慮して加工に適切な切削トルクである目標切削トルクと、加工を続けることが危険と判断される切削トルクを設定しておく。これによって、危険トルクを超えるような非常に大きな切削トルクが予測される場合（Ｓ１０５）には、危険と判断して加工を停止させる（Ｓ１１５）。危険トルクには達しないものの、目標切削トルクを超える（Ｓ１０１）もしくは下回る（Ｓ１０１）場合には、目標切削トルクの範囲に収まるように工具送り速度を修正する（Ｓ１０１）。さらに、どの程度修正するかを判断するために許容トルクを設定しておく。生成された工具経路データと修正された工具送り速度に基づいてＮＣマシンに指令を出す（Ｓ１１０）。そして、これらの一連の処理を繰り返す。生成された工具経路データに基づく仮想倣い加工システムによる指令と、修正された工具送り速度を、仮想倣い加工システムにフィードバックし、それを反映した工具経路と工具送り速度を計算して工作機械に逐次指令する。 FIG. 4 shows another flow of the adaptive control method of the first embodiment. First, a tool path is generated in real time during machining using a virtual copying machining system (S101). Next, the generated tool path data is transferred to the cutting force simulator, and cutting force prediction is performed (S103). Then, the cutting torque is calculated from the predicted cutting force, and the tool feed speed is appropriately corrected accordingly (S104). The cutting torque evaluates how the tool feed speed is corrected using the torque value when the magnitude of the torque acting during one rotation of the tool is maximized. At this time, it is judged that it is dangerous to continue the machining with the target cutting torque which is the appropriate cutting torque for machining in consideration of the material of the work material, the tool material, the recommended cutting conditions of the tool, etc. in the preparation stage before machining. Set the cutting torque. Accordingly, when a very large cutting torque exceeding the dangerous torque is predicted (S105), the machining is judged to be dangerous and the machining is stopped (S115). If the critical torque is not reached but exceeds the target cutting torque (S101) or below (S101), the tool feed speed is corrected so as to be within the target cutting torque range (S101). Further, an allowable torque is set in order to determine how much to correct. A command is issued to the NC machine based on the generated tool path data and the corrected tool feed speed (S110). Then, a series of these processes is repeated. The command by the virtual copying system based on the generated tool path data and the corrected tool feed speed are fed back to the virtual copying system, and the tool path and the tool feed speed reflecting this are calculated and sequentially sent to the machine tool. Command.
図５は、危険トルク, 目標切削トルク, 許容トルクの関係を示した図である。目標切削トルクの上限値を上限目標切削トルク，下限値を下限目標切削トルク，許容トルクの上限値を上限許容トルク，下限値を下限許容トルク，修正後の新たな送り速度を“new Feed Rate”として、以下に工具送り速度修正のアルゴリズムを説明する。
(１)切削トルク≧危険トルクの場合
切削トルクはまず、危険トルクと比較される（Ｓ１０５）。トルクが危険トルクを超えていた場合、危険と判断して瞬時に加工を停止させる（Ｓ１１５）（修正後の新たな送り速度＝０）。
(２)危険トルク＞切削トルク＞上限目標切削トルクの場合
切削トルクが危険トルクは超えないものの上限目標切削トルクより大きい場合（Ｓ１０６）には、工具送り速度を予め設定された割合で下方修正する（Ｓ１１６）。
(３)下限目標切削トルク ＞ 切削トルクの場合
切削トルクが下限目標切削トルクよりも小さい場合（Ｓ１０７）には、送り速度を予め設定された割合で上方修正する（Ｓ１１７）。
(４)切削トルク＝０
切削トルクがほとんど発生しないと予測される場合（Ｓ１０８）は、工具送り速度を許容範囲の最大速度１５００（ｍｍ／ｍｉｎ）まで上げることで、加工時間を短縮する（Ｓ１１８）。
(５)上限目標切削トルク≧切削トルク≧下限目標切削トルクの場合
切削トルクの値が加工状況に対して適切とされる目標切削トルクの範囲内である場合には、切削条件の修正は行わない。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the dangerous torque, the target cutting torque, and the allowable torque. The upper limit of the target cutting torque is the upper limit target cutting torque, the lower limit is the lower limit target cutting torque, the upper limit of the allowable torque is the upper limit allowable torque, the lower limit is the lower limit allowable torque, and the new feed rate after correction is “new Feed Rate” In the following, an algorithm for correcting the tool feed rate will be described.
(1) When cutting torque ≧ danger torque First, the cutting torque is compared with the dangerous torque (S105). If the torque exceeds the dangerous torque, it is judged as dangerous and the machining is immediately stopped (S115) (new feed speed after correction = 0).
(2) When dangerous torque> cutting torque> upper limit target cutting torque When the cutting torque does not exceed the dangerous torque but is larger than the upper limit target cutting torque (S106), the tool feed speed is corrected downward at a preset ratio. (S116).
(3) Lower Limit Target Cutting Torque> Cutting Torque When the cutting torque is smaller than the lower limit target cutting torque (S107), the feed speed is corrected upward at a preset ratio (S117).
(4) Cutting torque = 0
When it is predicted that almost no cutting torque is generated (S108), the machining time is shortened by increasing the tool feed speed to an allowable maximum speed 1500 (mm / min) (S118).
(5) When upper limit target cutting torque ≧ cutting torque ≧ lower limit target cutting torque If the value of the cutting torque is within the range of the target cutting torque that is appropriate for the machining situation, the cutting condition is not corrected. .
ここで、工具送り速度には標準値，下限値，上限値を設定することで、加工開始時には標準値を採用し、修正後も下限値，上限値を超えないようにする。これは、加工状況によって工具送り速度が修正されるとき、修正後の速度が極端な値になってしまうことを回避するためである。修正された工具送り速度を仮想倣い加工システムにフィードバックし、それを反映した工具経路と工具送り速度を新たに計算して工作機械に逐次指令する。図２に示したように、切削力シミュレータ部と工具経路生成部とＮＣマシンが、リアルタイムでデータを授受しながら同時に動作することで、切削力のモニタリングが不要な適応制御を実現するのである。 Here, by setting a standard value, a lower limit value, and an upper limit value for the tool feed speed, the standard values are adopted at the start of machining so that the lower limit value and the upper limit value are not exceeded even after correction. This is to prevent the corrected speed from becoming an extreme value when the tool feed speed is corrected depending on the machining situation. The corrected tool feed speed is fed back to the virtual copying system, and the tool path and the tool feed speed reflecting the tool feed speed are newly calculated and sequentially commanded to the machine tool. As shown in FIG. 2, the cutting force simulator unit, the tool path generation unit, and the NC machine operate simultaneously while exchanging data in real time, thereby realizing adaptive control that does not require cutting force monitoring.
ここで、本発明の切削力適応制御方法の有効性について述べる。切削力適応制御を用いた場合と用いなかった場合の加工時間，工具送り速度の変化，切削トルクの変化をシミュレーションによって比較した。図６に、加工する被削材の初期形状と最終形状を示す。また、切削条件を下記表１に示す。 Here, the effectiveness of the cutting force adaptive control method of the present invention will be described. We compared the machining time, tool feed rate change, and cutting torque change with and without cutting force adaptive control by simulation. FIG. 6 shows an initial shape and a final shape of a work material to be processed. The cutting conditions are shown in Table 1 below.
被削材の初期形状は、図６（ａ）に示すように、最終形状より一回り大きい８０×８０×１０の直方体とし、直径１２ｍｍのスクエアエンドミルで等高線加工を行うものとする。適応制御を用いない場合は、送り速度を一定（６００ｍｍ／ｍｉｎ）として加工シミュレーションを行った。適応制御を用いた場合は、加工開始時の工具送り速度を、適応制御を用いない場合と同じにし、加工開始後は、加工状況に応じて工具送り速度を修正しながら加工シミュレーションを行った。 As shown in FIG. 6A, the initial shape of the work material is an 80 × 80 × 10 rectangular parallelepiped that is slightly larger than the final shape, and contour processing is performed with a square end mill having a diameter of 12 mm. When adaptive control was not used, a machining simulation was performed with a constant feed rate (600 mm / min). When adaptive control was used, the tool feed speed at the start of machining was the same as when adaptive control was not used, and after starting machining, machining simulation was performed while correcting the tool feed speed according to the machining status.
図６（ａ）に示す被削材の初期形状から、４周分の工具経路を経て、図６（ｂ）に示す最終形状に至るまでの周ごとのＡからＢまでの間の工具送り速度と切削トルクの変化を調べたところ、適応制御を用いた場合、切削トルクが小さい箇所では工具送り速度を上げ、切削トルクが大きい箇所では工具送り速度を下げる制御が行われていた。適応制御を用いた場合と用いない場合の加工時間と平均切削トルクを下記表２に示す。また、切削トルクの分布を表すヒストグラムを図７に示す。 The tool feed speed between A and B for each circumference from the initial shape of the work piece shown in FIG. 6A to the final shape shown in FIG. When the adaptive control is used, the tool feed speed is increased at a position where the cutting torque is small, and the tool feed speed is decreased at a position where the cutting torque is large. Table 2 below shows machining times and average cutting torques with and without adaptive control. A histogram representing the distribution of cutting torque is shown in FIG.
適応制御を用いた場合の方が、加工時間が短縮し、目標切削トルクの範囲に入る切削トルクの割合が大きくなっていることから、適切に工具送り速度が制御できていることが確認できた。
本発明の切削力適応制御方法では、ＮＣプログラムによる加工とは違い、加工中に工具送り速度を制御することで、加工効率を上げられることがわかる。また、工具送り速度が適切に修正されることで工具に作用する切削負荷も平準化されていており、切削トルクの急増による工具破損といった加工トラブルの回避にもつながる。
When adaptive control is used, the machining time is shortened and the ratio of cutting torque that falls within the target cutting torque range is increased, confirming that the tool feed rate can be controlled appropriately. .
In the cutting force adaptive control method of the present invention, it is understood that the machining efficiency can be increased by controlling the tool feed speed during machining, unlike machining by the NC program. In addition, the cutting load acting on the tool is leveled by appropriately correcting the tool feed speed, which leads to avoiding machining troubles such as tool breakage due to a sharp increase in cutting torque.
実際にエンドミルで被削材を削り、切削力のデータを取得する実験を行った結果について説明する。実験の手順は次の通りである。
先ず、工作機械に工具，動力計，被削材，アタッチメントを取り付ける。予め作成しておいたＮＣプログラムを用いて加工を行う。被削材に作用する切削力を動力計で検出し、チャージアンプで増幅したものをデータレコーダに記録する。データレコーダに記録されたデータをコンピュータで解析を行う。
切削力シミュレーションを行うために必要な切削係数は、実際に加工実験を行って得られた平均切削力と切削モデルの平均切削力を比較して求める。実験は６つの異なる送り速度（０．０２５ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１２５ｍｍ、０．１５ｍｍ）を設定して直線加工を行って切削力を計測した。この実験で使用した工具や被削材，各種切削条件を下記表３に示す。
A description will be given of the results of an experiment of actually cutting a work material with an end mill and acquiring cutting force data. The experimental procedure is as follows.
First, a tool, a dynamometer, a work material, and an attachment are attached to the machine tool. Machining is performed using an NC program created in advance. The cutting force acting on the work material is detected by a dynamometer, and the result amplified by a charge amplifier is recorded in a data recorder. The data recorded in the data recorder is analyzed with a computer.
The cutting coefficient necessary for performing the cutting force simulation is obtained by comparing the average cutting force obtained by actually performing the machining experiment with the average cutting force of the cutting model. In the experiment, six different feed speeds (0.025 mm, 0.05 mm, 0.075 mm, 0.1 mm, 0.125 mm, and 0.15 mm) were set and the cutting force was measured by performing linear machining. Table 3 below shows the tools, work materials, and various cutting conditions used in this experiment.
実験データには、ばらつきがあるので工具１０回転分を平均した値を用いた。図８に示すように、平均切削力を一刃あたりの送り量Ｓｔに対してプロットし、線形近似した。これより平均切削力は下記数式１０のように表すことができる。 Since there is variation in the experimental data, a value obtained by averaging 10 tool rotations was used. As shown in FIG. 8, the average cutting force was plotted against the feed amount St per blade, and linear approximation was performed. From this, the average cutting force can be expressed as the following Expression 10.
一方、切削加工モデルから導出した平均切削力の式は、下記数式１１で表される。ただしＰ，Ｑ，Ｓ，Ｔはθinをエンゲージ角，θoutをディスエンゲージ角，Ｚを刃数，Ａｄを軸方向切込みとしてそれぞれ下記数式１２で表される値である。 On the other hand, the formula of the average cutting force derived from the cutting process model is expressed by the following formula 11. However, P, Q, S, and T are values represented by the following Equation 12, where θin is an engagement angle, θout is a disengagement angle, Z is the number of blades, and Ad is an axial cut.
上記数式１２を、数式１１に代入することで切削係数を求めることができる。求めた切削係数を下記表４に示す。 The cutting coefficient can be obtained by substituting Equation 12 into Equation 11. The calculated cutting factors are shown in Table 4 below.
実際に、スクエアエンドミル加工を行って計測した切削力と、切削力シミュレーションで予測された切削力の結果を比較する。図９に示すようなスクエアエンドミルによるステップ加工（大きさの違う穴や溝を有する被削材を対象とした穴や溝を横切るようにステップ加工）の結果を示す。切削条件を下記表５に示す。 Actually, the cutting force measured by square end milling and the cutting force predicted by cutting force simulation are compared. The result of the step process (step process so that the hole and groove | channel for the workpiece which has a hole and a groove | channel with a different magnitude | size) as a target by a square end mill as shown in FIG. 9 is shown. The cutting conditions are shown in Table 5 below.
上記表５に示す切削条件で行った加工のうち、アップカットの場合における切削力シミュレーション結果を図１０に示す。工具切れ刃1刃ごとの切削力波形を右上に、工具１０回転ごとの切削力波形の履歴を右下に示している。
アップカット，ダウンカットともに、実験結果と予測結果が良く一致し、どの加工位置においても被削材の形状を考慮して切削力が予測できていることが確認できた。
FIG. 10 shows a cutting force simulation result in the case of up-cut among the machining performed under the cutting conditions shown in Table 5 above. The cutting force waveform for each cutting edge of the tool is shown in the upper right, and the history of the cutting force waveform for every 10 rotations of the tool is shown in the lower right.
Both the upcut and downcut agree well with the experimental results and the predicted results, confirming that the cutting force can be predicted in consideration of the shape of the work material at any machining position.
図１８は、実施例３で説明する切削力適応制御システムの機能ブロック図を示している。図１８に示すように、実施例３の切削力適応制御システムで、ＮＣマシン用のＣＮＣ（Computerized Numerical Control）装置を制御するものである。ＮＣマシンは、ＣＮＣ装置がＮＣプログラムを入力し、ＮＣプログラムをＮＣ指令解釈部で解釈して、工具位置指令生成部で工具位置を決定し、工具送り速度をＮＣマシンに送り、ＮＣマシンを制御する。
切削力適応制御システムでは、ＣＮＣ装置の工具位置指令生成部から工具位置データを受け取り、切削力シミュレータ部で、被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する。そして、切削加工パラメータ変更部で、予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、ＣＮＣ装置の工具送り速度を変更する。
切削加工パラメータ変更部では、切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に工具送り速度を０（ゼロ）とし工具を停止する。また、切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、工具送り速度を許容範囲の最大値に変更する。
FIG. 18 is a functional block diagram of the cutting force adaptive control system described in the third embodiment. As shown in FIG. 18, a CNC (Computerized Numerical Control) device for an NC machine is controlled by the cutting force adaptive control system of the third embodiment. The NC machine inputs the NC program from the CNC device, interprets the NC program by the NC command interpreter, determines the tool position by the tool position command generator, sends the tool feed speed to the NC machine, and controls the NC machine. To do.
In the cutting force adaptive control system, tool position data is received from the tool position command generation unit of the CNC device, and the cutting force simulator unit expresses the work material as a voxel model and discretely calculates the actual cutting thickness to perform cutting. Predict power. Then, the cutting parameter changing unit changes the tool feed speed of the CNC device according to the cutting force or the cutting torque calculated from the predicted cutting force.
The cutting parameter changing unit sets the tool feed rate to 0 (zero) and stops the tool when the cutting force or the cutting torque exceeds a threshold value at which it is determined that continuous machining is dangerous. Further, when the cutting force or the cutting torque is substantially 0 (zero), the tool feed speed is changed to the maximum value in the allowable range.
本発明は、自律加工を行う工作機械に有用である。 The present invention is useful for machine tools that perform autonomous machining.
Claims (13)
被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測し、予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、前記切削加工指令を動的に変更して逐次出力すると共に前記工具経路を再生成することを特徴とする切削力適応制御方法。 In a method of generating a tool path of a machine tool in real time and dynamically changing and sequentially outputting a cutting command to the machine tool during cutting,
The work material is represented by a voxel model, the actual cutting depth is calculated discretely to predict the cutting force, and the cutting command is dynamically changed according to the cutting force or cutting torque calculated from the predicted cutting force. The cutting force adaptive control method, wherein the tool path is regenerated after being sequentially output.
２）リアルタイム性のある微小時間経過後、切削加工指令値に基づく切削後の被削材をボクセルモデルで表現するステップ、
３）上記１）のボクセルモデルと上記２）のボクセルモデルの差分から実切込み厚さ方向のボクセル個数を求め、前記ボクセル個数とボクセルサイズから、実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測するステップ、
４）予測された切削力から切削トルクを算出するステップ、
５）予測された切削力と目標切削力とを比較、あるいは、算出した切削トルクと目標切削トルクとを比較して、次の微小時間の切削加工指令値を決定するステップ、
６）決定された切削加工指令値を工作機械に出力するステップ、
７）上記１）〜６）のステップを繰り返す、
ことを特徴とする請求項１に記載の切削力適応制御方法。 1) A step of expressing a work material being cut by a voxel model,
2) A step of expressing a work material after cutting based on a cutting command value with a voxel model after a lapse of a minute time with real-time characteristics,
3) The number of voxels in the actual cutting thickness direction is obtained from the difference between the voxel model in 1) and the voxel model in 2), and the cutting force is obtained by discretely calculating the actual cutting thickness from the voxel number and voxel size. Predicting steps,
4) calculating a cutting torque from the predicted cutting force;
5) comparing the predicted cutting force with the target cutting force or comparing the calculated cutting torque with the target cutting torque to determine a cutting command value for the next minute time;
6) a step of outputting the determined cutting command value to the machine tool;
7) Repeat steps 1) to 6) above,
The cutting force adaptive control method according to claim 1.
工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求めることを特徴とする請求項２に記載の切削力適応制御方法。 In the step of predicting the cutting force,
The rake face of the tool cutting edge is approximated by a plane, and swept around the tool axis as a function of the tool rotation angle to determine the number of voxels in the actual cutting thickness direction removed by the cutting edge. Item 3. The cutting force adaptive control method according to Item 2.
前記切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に、切削加工を停止し、
前記切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、切削加工指令値を許容範囲の最大値とする、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の切削力適応制御方法。 In the step of determining the cutting command value,
When the cutting force or cutting torque exceeds a threshold value that is considered dangerous for continuous machining, the cutting process is stopped,
When the cutting force or cutting torque is approximately 0 (zero), the cutting command value is set to the maximum value in the allowable range.
The cutting force adaptive control method according to claim 2 or 3, characterized by the above.
被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する切削力シミュレータ部と、
予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、前記切削加工パラメータを動的に変更する切削加工パラメータ変更部、
を備え
前記切削加工パラメータに応じて、前記工具経路を再生成し、前記切削加工指令を動的に変更することを特徴とする切削力適応制御システム。 Sequential command that has a tool path generation unit that generates the tool path of the machine tool in real time, is controlled by the cutting parameters, and dynamically changes the cutting command to the machine tool during cutting and sequentially outputs it An adaptive control system comprising a unit,
A cutting force simulator unit that expresses the cutting force by discretely calculating the actual cutting thickness by expressing the work material by a voxel model;
A cutting parameter changing unit that dynamically changes the cutting parameter according to a cutting force or a cutting torque calculated from the predicted cutting force,
A cutting force adaptive control system characterized by regenerating the tool path and dynamically changing the cutting command in accordance with the cutting parameter.
１）切削加工中の被削材を第１のボクセルモデルで表現する手段と、
２）リアルタイム性のある微小時間経過後、切削加工指令値に基づく切削後の被削材を第２のボクセルモデルで表現する手段と、
３）上記１）のボクセルモデルと上記２）のボクセルモデルの差分から実切込み厚さ方向のボクセル個数を求め、前記ボクセル個数とボクセルサイズから、実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する手段、を備え、
前記逐次指令部は、
４）予測された切削力から切削トルクを算出する手段、
５）予測された切削力と目標切削力とを比較、あるいは、算出した切削トルクと目標切削トルクとを比較して、次の微小時間の切削加工指令値を決定する手段、
６）決定された切削加工指令値を前記工作機械に出力する手段、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の切削力適応制御システム。 The cutting force simulator unit is
1) means for expressing a work material being cut by a first voxel model;
2) Means for expressing a workpiece after cutting based on a cutting command value with a second voxel model after a lapse of a minute time with real-time characteristics;
3) The number of voxels in the actual cutting thickness direction is obtained from the difference between the voxel model in 1) and the voxel model in 2), and the cutting force is obtained by discretely calculating the actual cutting thickness from the voxel number and voxel size. Means for predicting,
The sequential command unit
4) means for calculating cutting torque from the predicted cutting force;
5) A means for comparing the predicted cutting force with the target cutting force or comparing the calculated cutting torque with the target cutting torque to determine a cutting command value for the next minute time;
6) a means for outputting the determined cutting command value to the machine tool;
The cutting force adaptive control system according to claim 6, further comprising:
エンドミルの場合、工具切れ刃のすくい面を平面で近似し、工具回転角度の関数として工具軸を中心に回転掃引して、切れ刃によって除去される実切込み厚さ方向のボクセル個数を求めることを特徴とする請求項７に記載の切削力適応制御システム。 In the means for predicting the cutting force,
In the case of an end mill, the rake face of the tool cutting edge is approximated by a plane, and swept around the tool axis as a function of the tool rotation angle to determine the number of voxels in the actual cutting thickness direction removed by the cutting edge. 8. The cutting force adaptive control system according to claim 7,
前記切削力あるいは切削トルクが、継続加工は危険と判断される閾値を超える場合に、切削加工を停止し、
前記切削力あるいは切削トルクが、略０（ゼロ）の場合に、切削加工指令値を許容範囲の最大値とする、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の切削力適応制御システム。 In the means for determining the cutting command value,
When the cutting force or cutting torque exceeds a threshold value that is considered dangerous for continuous machining, the cutting process is stopped,
When the cutting force or cutting torque is approximately 0 (zero), the cutting command value is set to the maximum value in the allowable range.
The cutting force adaptive control system according to claim 7 or 8, wherein
被削材をボクセルモデルで表現して実切込み厚さを離散的に演算して切削力を予測する切削力シミュレータ部と、
予測した切削力から算出した切削力あるいは切削トルクに応じて、工作機械用ＣＮＣ（Computerized Numerical Control）装置の前記切削加工パラメータを動的に変更する切削加工パラメータ変更部、
から成ることを特徴とする切削力適応制御システム。
A system for controlling numerically controlled machine tools controlled by cutting parameters and operated by a cutting program (NC program),
A cutting force simulator unit that expresses the cutting force by discretely calculating the actual cutting thickness by expressing the work material by a voxel model;
A cutting parameter changing unit that dynamically changes the cutting parameters of a machine tool CNC (Computerized Numerical Control) device according to a cutting force or a cutting torque calculated from the predicted cutting force,
A cutting force adaptive control system comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015039719A JP6583708B2 (en) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015039719A JP6583708B2 (en) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016162149A true JP2016162149A (en) | 2016-09-05 |
| JP6583708B2 JP6583708B2 (en) | 2019-10-02 |
Family
ID=56845359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015039719A Expired - Fee Related JP6583708B2 (en) | 2015-02-28 | 2015-02-28 | Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6583708B2 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106424969A (en) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 武汉理工大学 | Method for precisely predicting dynamic cutting force of plunge milling by taking cutter eccentricity into consideration |
| CN108733878A (en) * | 2018-04-11 | 2018-11-02 | 兰州城市学院 | A kind of method for building up of the high violent just Predictive Model of Cutting Force of material High-speed machining |
| CN109299581A (en) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 厦门大学 | A kind of face cutter Prediction Method of Milling Forces of combination surface interpolation |
| JP2019070916A (en) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立大学法人神戸大学 | Cutting simulation method and device |
| CN109839842A (en) * | 2019-01-29 | 2019-06-04 | 深圳市眼界科技有限公司 | Control method, apparatus and system based on visual programming |
| CN110488748A (en) * | 2019-09-05 | 2019-11-22 | 中国航空制造技术研究院 | The numerical control cutting self-adaptation control method with preposition pre-control is deduced based on timing |
| CN111176209A (en) * | 2019-10-09 | 2020-05-19 | 上海交通大学 | Off-line planning method for feeding rate and rotating speed of cavity spiral milling |
| CN111428366A (en) * | 2020-03-24 | 2020-07-17 | 湖北文理学院 | Milling force modeling method, device, storage medium and device for three-tooth staggered disc milling cutter |
| CN112100810A (en) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 清华大学 | Flat-bottom milling cutter multi-axis milling force prediction method |
| US11090772B2 (en) | 2019-01-02 | 2021-08-17 | Raytheon Technologies Corporation | Method and apparatus for machining parts with variable stiffness |
| CN113857709A (en) * | 2021-11-19 | 2021-12-31 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | Welding quality control method for welding blisk based on cutting force pre-adjustment |
| CN114871887A (en) * | 2021-12-21 | 2022-08-09 | 华海清科股份有限公司 | Grinding surface shape prediction method and system using mixed kernel function and terminal equipment |
| JP2022176183A (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-25 | 住友電気工業株式会社 | Machining condition management system, machining control device, machining system, and machining program |
| CN115431100A (en) * | 2022-09-30 | 2022-12-06 | 杭州电子科技大学 | Cutting force monitoring and displacement control system of quick cutter servo device |
| CN115494791A (en) * | 2022-11-17 | 2022-12-20 | 广东省科学院智能制造研究所 | Free-form surface milling track planning method and system with minimum cutting force change |
| CN115945963A (en) * | 2023-01-06 | 2023-04-11 | 北京理工大学 | Self-adaptive compensation method and device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224519A (en) * | 1986-03-25 | 1987-10-02 | Fanuc Ltd | Rigid tapping control system |
| JPH09292913A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Toyoda Mach Works Ltd | Nc data preparing device |
| WO1998019822A1 (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Okuma Corporation | Method and appratatus for simulation of nc machining |
| JP2001125613A (en) * | 1999-10-28 | 2001-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | Numerical control simulation device |
| JP2008114333A (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method, apparatus, and program for optimizing feed rate |
| JP2008524006A (en) * | 2004-12-20 | 2008-07-10 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | Machine and control system |
-
2015
- 2015-02-28 JP JP2015039719A patent/JP6583708B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62224519A (en) * | 1986-03-25 | 1987-10-02 | Fanuc Ltd | Rigid tapping control system |
| JPH09292913A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Toyoda Mach Works Ltd | Nc data preparing device |
| WO1998019822A1 (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-14 | Okuma Corporation | Method and appratatus for simulation of nc machining |
| JP2001125613A (en) * | 1999-10-28 | 2001-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | Numerical control simulation device |
| JP2008524006A (en) * | 2004-12-20 | 2008-07-10 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニー | Machine and control system |
| JP2008114333A (en) * | 2006-11-06 | 2008-05-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | Method, apparatus, and program for optimizing feed rate |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 中本 圭一，河野 智之，小山 智，阪口 龍彦，白瀬 敬一: "ボクセルモデルを用いたヴァーチャルマシニングシミュレータの開発", 精密工学会誌, vol. 74巻12号, JPN6019004740, 2008, JP, ISSN: 0003976912 * |
| 白瀬 敬一，近藤 貴茂，岡本 満，若松 栄史，荒井 栄司: "NCプログラムを必要としない機械加工のための仮想倣い加工システムの開発", 日本機械学会論文集 C編, vol. 66巻644号, JPN6019004738, 25 April 2000 (2000-04-25), JP, ISSN: 0003976911 * |
| 白瀬 敬一: "技術解説 自律性と柔軟性を備えた次世代ＮＣ工作機械", 機械と工具, vol. 第５１巻第６号, JPN6019004734, 1 June 2007 (2007-06-01), JP, ISSN: 0003976909 * |
| 船津 竹史，坂口 龍彦，中本 圭一，白瀬 敬一: "ボクセルモデルを取り入れたＮＣ工作機械の自律制御に関する研究", 2007年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集, JPN6019004742, 2007, JP, ISSN: 0003976913 * |
| 長谷川 輝人，佐藤 隆太，白瀬 敬一: "被削材のボクセルモデルを用いたエンドミル加工の切削力シミュレーション", 2014年度精密工学会春季大会学術講演会論文集, JPN6019004736, 1 March 2014 (2014-03-01), JP, ISSN: 0003976910 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106424969A (en) * | 2016-09-09 | 2017-02-22 | 武汉理工大学 | Method for precisely predicting dynamic cutting force of plunge milling by taking cutter eccentricity into consideration |
| JP2019070916A (en) * | 2017-10-06 | 2019-05-09 | 国立大学法人神戸大学 | Cutting simulation method and device |
| JP7015041B2 (en) | 2017-10-06 | 2022-02-02 | 国立大学法人神戸大学 | Cutting simulation method and equipment |
| CN108733878A (en) * | 2018-04-11 | 2018-11-02 | 兰州城市学院 | A kind of method for building up of the high violent just Predictive Model of Cutting Force of material High-speed machining |
| CN108733878B (en) * | 2018-04-11 | 2022-09-27 | 兰州城市学院 | Method for establishing cutting force prediction model for high-speed machining of high-manganese steel material |
| CN109299581B (en) * | 2018-11-30 | 2022-10-14 | 厦门大学 | End mill milling force prediction method combined with curved surface interpolation |
| CN109299581A (en) * | 2018-11-30 | 2019-02-01 | 厦门大学 | A kind of face cutter Prediction Method of Milling Forces of combination surface interpolation |
| US11090772B2 (en) | 2019-01-02 | 2021-08-17 | Raytheon Technologies Corporation | Method and apparatus for machining parts with variable stiffness |
| CN109839842A (en) * | 2019-01-29 | 2019-06-04 | 深圳市眼界科技有限公司 | Control method, apparatus and system based on visual programming |
| CN110488748A (en) * | 2019-09-05 | 2019-11-22 | 中国航空制造技术研究院 | The numerical control cutting self-adaptation control method with preposition pre-control is deduced based on timing |
| CN111176209B (en) * | 2019-10-09 | 2022-09-23 | 上海交通大学 | Off-line planning method for feeding rate and rotating speed of cavity spiral milling |
| CN111176209A (en) * | 2019-10-09 | 2020-05-19 | 上海交通大学 | Off-line planning method for feeding rate and rotating speed of cavity spiral milling |
| CN111428366B (en) * | 2020-03-24 | 2023-08-25 | 湖北文理学院 | Milling force modeling method, equipment, storage medium and device for three-tooth staggered disc milling cutter |
| CN111428366A (en) * | 2020-03-24 | 2020-07-17 | 湖北文理学院 | Milling force modeling method, device, storage medium and device for three-tooth staggered disc milling cutter |
| CN112100810B (en) * | 2020-08-11 | 2022-05-20 | 清华大学 | Flat-bottom milling cutter multi-axis milling force prediction method |
| CN112100810A (en) * | 2020-08-11 | 2020-12-18 | 清华大学 | Flat-bottom milling cutter multi-axis milling force prediction method |
| JP2022176183A (en) * | 2021-05-13 | 2022-11-25 | 住友電気工業株式会社 | Machining condition management system, machining control device, machining system, and machining program |
| CN113857709A (en) * | 2021-11-19 | 2021-12-31 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | Welding quality control method for welding blisk based on cutting force pre-adjustment |
| CN113857709B (en) * | 2021-11-19 | 2022-11-29 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | Welding quality control method for welding blisk based on cutting force pre-adjustment |
| CN114871887A (en) * | 2021-12-21 | 2022-08-09 | 华海清科股份有限公司 | Grinding surface shape prediction method and system using mixed kernel function and terminal equipment |
| CN114871887B (en) * | 2021-12-21 | 2024-01-30 | 华海清科股份有限公司 | Grinding surface shape prediction method and system using mixed kernel function and terminal equipment |
| CN115431100A (en) * | 2022-09-30 | 2022-12-06 | 杭州电子科技大学 | Cutting force monitoring and displacement control system of quick cutter servo device |
| CN115431100B (en) * | 2022-09-30 | 2024-04-05 | 杭州电子科技大学 | Cutting force monitoring and displacement control system of rapid cutter servo device |
| CN115494791A (en) * | 2022-11-17 | 2022-12-20 | 广东省科学院智能制造研究所 | Free-form surface milling track planning method and system with minimum cutting force change |
| CN115494791B (en) * | 2022-11-17 | 2023-06-02 | 广东省科学院智能制造研究所 | Free-form surface milling track planning method and system with minimum cutting force variation |
| CN115945963A (en) * | 2023-01-06 | 2023-04-11 | 北京理工大学 | Self-adaptive compensation method and device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6583708B2 (en) | 2019-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6583708B2 (en) | Cutting force adaptive control method and cutting force adaptive control system | |
| JP7015041B2 (en) | Cutting simulation method and equipment | |
| EP3213161B1 (en) | Method for optimizing the productivity of a machining process of a cnc machine | |
| Merdol et al. | Virtual cutting and optimization of three-axis milling processes | |
| Liang et al. | Machining process monitoring and control: the state-of-the-art | |
| Ridwan et al. | A framework for machining optimisation based on STEP-NC | |
| Erdim et al. | Feedrate scheduling strategies for free-form surfaces | |
| US9423788B2 (en) | Automatic method for milling complex channel-shaped cavities | |
| Antoniadis et al. | Prediction of surface topomorphy and roughness in ball-end milling | |
| Erdim et al. | Offline force control and feedrate scheduling for complex free form surfaces in 5-axis milling | |
| de Souza et al. | Investigating the cutting phenomena in free-form milling using a ball-end cutting tool for die and mold manufacturing | |
| Ko et al. | Off-line feed rate scheduling using virtual CNC based on an evaluation of cutting performance | |
| Huang et al. | Decoupled chip thickness calculation model for cutting force prediction in five-axis ball-end milling | |
| Zhang et al. | Feedrate scheduling strategy for free-form surface machining through an integrated geometric and mechanistic model | |
| Mladenovic et al. | Tool path generation for milling of free form surfaces with feedrate scheduling | |
| Zhang et al. | A force-measuring-based approach for feed rate optimization considering the stochasticity of machining allowance | |
| Petrakov et al. | IMachining technology analysis for contour milling | |
| Vavruska et al. | Increasing tool life and machining performance by dynamic spindle speed control along toolpaths for milling complex shape parts | |
| JP4300322B2 (en) | Machining system by machining information generation and machining information generation program | |
| Ozturk et al. | Analytical methods for increased productivity in five-axis ball-end milling | |
| Flores et al. | Evaluation and modeling of productivity and dynamic capability in high-speed machining centers | |
| Baek et al. | Feedrate scheduling for free-form surface using an NC verification model | |
| Epureanu et al. | On-line geometrical identification of reconfigurable machine tool using virtual machining | |
| Petrović et al. | NC tool path and its influence on cutting force in peripheral milling analyses | |
| Sui et al. | Precision prediction of surface roughness in high speed peripheral milling Ti6Al4V alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190214 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190415 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190807 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190822 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6583708 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |