CN103576610A

CN103576610A - 机床、加工方法、程序和nc数据生成装置

Info

Publication number: CN103576610A
Application number: CN201210273934.3A
Authority: CN
Inventors: 木村明�; 大野胜彦
Original assignee: Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明提供一种机床、加工方法、程序和NC数据生成装置，其通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，使工具相对于工件的倾斜的角速度一定，使切削进给速度保持一定。在沿着工件（50）上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具（8）进行的加工开始的点（Ps）到加工结束的点（Pe）的、工件（50）和工具（8）的相对的角度变化的总和（θse），并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具（8）通过工具路径上的各时间的等分点时，工具（8）和工件（50）之间的相对角度以将相对的角度变化的总和（θse）与加工所需的时间同等地等分了的角度量连续地变化地进行加工。

Description

机床、加工方法、程序和NC数据生成装置

技术领域

本发明涉及机床、加工方法、程序和NC数据生成装置，其通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工。

背景技术

近年来，在部件加工以及金属加工等领域中，如专利文献1所示的那样，使用具有X轴、Y轴、Z轴的相互正交的三个直动轴和绕从三个直动轴选定了的两个直动轴的轴方向回转的两个回转轴，可同时控制直动轴和回转轴的5轴控制机床。这样的5轴控制机床大致区分为在加工中心附加两个回转轴的5轴控制加工中心和能进行铣削加工的主轴能旋转地安装在NC转盘上的5轴控制复合加工机，在任一装置中，都能够由一台进行车削加工和铣削加工。另外，5轴控制机床，例如即使对于航空器的喷气式发动机的风扇叶片、涡轮机叶片（以下称为叶片）等的具有剖面非圆形状、复杂的形状的工件，也能够相对于工件使工具倾斜地改变工具的工具姿势，由此进行加工。

如上所述的5轴控制机床的加工程序，由于5轴控制机床的动作复杂，因此，一般由计算机支持制造装置（以下也称为CAM装置）生成。这样的CAM装置具有如下的工具前端点控制功能：在使5轴控制机床的直动轴和回转轴同时驱动进行加工的同时5轴加工时，进行工具的工具姿势变化以及工件长度补正，以工具前端沿着被指令了的路径按被指令了的速度运动的方式进行控制。而且，通过这样的工具前端点控制在同时5轴加工进行驱动指令时，工具的工具姿势变得重要。

例如，在加工叶片等复杂的形状时，为了回避工具与加工点以外的工件、5轴控制机床的构成部件相干涉，必须使工具的工具姿势连续地变化。另外，例如，在用球头立铣刀等工具进行加工时，若使工具的轴线（以下称为工具轴）与工件的表面的法线一致，则在工具的最前端部切削速度不提高地进行良好的加工。由此，用球头立铣刀等工具进行加工时，为了实现表面性状的提高，需要将工具相对于工件的表面的法线倾斜。这样，在同时5轴加工时在通过工具前端点控制进行指令时，工具的工具姿势的控制变得重要，工具的工具姿势的设定方法变得重要。

例如，在DP工艺公司（DPテクノロジー社）的CAM软件（ソフトウェア）“ESPRIT”中，作为5轴控制机床中的工具的工具姿势的设定方法，设有4种方法。第一种设定方法是，使工具的工具轴与工件的表面的法线一致，将工具与工件的表面垂直地设置的，或将工具的工具轴相对于工件的表面的法线倾斜固定角度倾斜地设置的“面垂直（面直）”方法。第二种设定方法是，使工具的工具轴与连结指定的点和工具前端的线一致，将工具朝向指定的点地设置的“点通过”方法。第三种设定方法是，不管加工面的形状如何以固定角度设置工具的工具轴的“固定向量”方法。第四种设定方法是，使工具的工具轴与以最短的方式连结指定的曲线和工具前端的线一致地设置的“仿型（プロフィール）”方法。

然而，即使使用上述四种设定方法设定工具的工具姿势，在加工剖面非圆形状的叶片时，也会有下述问题产生的可能性。例如，在使用“面垂直”方法设定工具的工具姿势时，由于将工具与工件的表面垂直地设置，因此在剖面非圆形的叶片中，产生工具的工具姿势急速地变动的区域，在这样的区域中，必须将工具以相比于其他区域数倍的速度（或加速度）驱动。由此，通过使工具驱动的5轴控制机床的驱动部的驱动能力，有不能够使工具以这样的驱动速度驱动，相比于其他区域切削进给速度降低，不能够使切削径速度保持一定的可能性。

具体地说，如图16所示，在剖面椭圆状的叶片100的情况下，在工具110的工具前端移动的工具路径之中，在长轴120方向的第一区域100a（图16中的从Q₁到Q₂的区域）和第二区域100b（图16中的从Q₃到Q₄的区域）中，相比于其他的区域100c工具110的工具姿势急速地变动。即，如图17（A）~图17（C）、图17（E）~图17（G）所示，5轴控制机床的驱动部，在其他区域100c中，能够使叶片100在C方向回转驱动，并且，使工具110在运送方向F上被驱动，使工具110以被指令了的切削进给速度相对于叶片100的表面垂直地进行设置。

然而，如图17（C）～图17（E）所示，5轴控制机床的驱动部，即使在第一区域100a中，使工具110以被指令了的切削进给速度相对于叶片100的表面垂直地设置，工具110的工具姿势也急速地变动，因此不能够以被指令了的切削进给速度进行驱动，与其他的区域100c相比切削进给速度降低，不能够使切削径速度保持一定。

同样，5轴控制机床的驱动部，即使在第二区域100b中，工具110的工具姿势也急速地变动，因此不能够以被指令了的切削进给速度进行驱动，相比于其他的区域100c，切削进给速度降低，不能够使切削径速度保持一定。

另外，具有如下的可能性：5轴控制机床的驱动部，即使使用“面垂直”方法以外的上述的其他的方法设定工具的工具姿势，同样地，产生使工具以相比于其他区域数倍的速度（或加速度）进行驱动的区域，在这样的区域中，相比于被指令了的切削进给速度，速度降低，不能够使切削进给速度保持一定。

另外，在加工叶片100时，如图16所示，如果开始工具路径上的加工的始点Qs的工具110的工具姿势和使叶片100回转360度结束加工时的终点Qe的工具110的工具姿势不一致，则不能够进行连续加工。然而，在“面垂直”方法以外的其他方法中，有始点Qs的工具110的工具姿势和使叶片100回转360度的终点Qe的工具110的工具姿势不同的可能性，不能够连续加工叶片100。

因此，除了上述四种方法之外，期望如下的工具的工具姿势的设定方法：避免在5轴控制机床的驱动部上施加驱动能力以上的负担地，将工具的工具姿势变化均等化，使随着工具的工具姿势的变化的工具的倾斜的角速度一定，使从开始工具路径上的加工的始点Qs到结束的终点Qe的切削进给速度保持一定，另外，即使将工件回转360度，在始点Qs和终点Qe，工具110的工具姿势也相同。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-289511号公报

发明内容

本发明为了解决这样的状况而做出的，其目的是提供通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，使工具的工具姿势的变化均等化，使工具相对于工件的倾斜的角速度一定，使切削进给速度保持一定，缩短加工时间，实现表面性状的提高的机床、加工方法、程序以及NC数据生成装置。

为了解决上述的课题，本发明提供一种机床，其特征在于，其具备加工部和控制部，

该加工部具有：安装有剖面非圆形状的工件的一主轴、安装有工具的另一主轴和相对于上述工件能相对移动地支承上述一主轴的支承机构，并且该加工部通过上述工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内，一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，

该控制部具有CPU、ROM和RAM，上述CPU根据容纳在上述ROM中的控制程序，控制上述加工部，

上述控制部包括：

计算出从由上述工具进行的加工开始的始点到加工结束的终点的、上述工件和工具的相对的角度变化的总和的计算单元；

将从始点到终点的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上的分配单元；

将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分了的等分单元；以及

从一个时间的等分点到下一个时间的等分点之间，以被上述等分单元等分了的每个角度量连续地变化工具的工具轴的变化单元。

本发明还提供一种NC数据生成装置，其具备控制部，该控制部生成用于控制机床的NC数据，上述机床具有加工部，该加工部具有：安装有剖面非圆形状的工件的一主轴、安装有工具的另一主轴和相对于上述工件能相对移动地支承上述一主轴的支承机构，并且该加工部通过上述工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内，一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，其特征在于，

上述控制部具有CPU、ROM和RAM，上述CPU根据容纳在上述ROM中的控制程序，控制上述加工部，

另外上述控制部包括：

另外，为了解决上述的课题，关于本发明的机床，通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工。另外，关于本发明的机床，在沿着工件上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具通过工具路径上的各时间的等分点时，工具和工件之间的相对角度以将相对的角度变化的总和与加工所需的时间同等地等分了的角度量连续地变化地进行加工。这样的机床，例如具备使被安装了的工件回转驱动的安装部、加工工件的规定区域的工具和控制安装部以及工具的动作的控制部，控制部进行上述处理。

另外，本发明的加工方法，通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工。另外，有关本发明的加工方法，在沿着工件上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、工件和工具之间相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具通过工具路径上的各时间的等分点时，工具和工件之间的相对角度以将相对的角度变化的总和与加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。

另外，有关本发明的程序，将以下的加工方法在计算机中实行：通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工的机床的加工方法。另外，有关本发明的程序，在计算机中，在沿着工件上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具通过工具路径上的各时间的等分点时，工具和工件的相对角度以将相对的角度变化的总和与加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。这样的程序能够经由磁盘、光盘、光磁盘、半导体存储器等的记录介质、经由网络被散布，安装在控制部中。

另外，关于本发明的NC数据生成装置，其生成用于控制机床的NC数据，该机床通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括工件的剖面的一平面内一边使工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工。另外，关于本发明的NC数据生成装置生成以如下方式进行加工的NC数据：在沿着工件上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具所产生的加工开始的点到加工结束的点的、工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具通过工具路径上的各时间的等分点时，工具和工件的相对角度以将相对的角度变化的总和与加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。

根据本发明的机床，在沿着剖面非圆形状的工件上的规定的路径进行加工时，计算出在规定的路径上从由工具所产生的加工开始的点到加工结束的点的、工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在工具通过工具路径上的各时间的等分点时，工具和工件的相对角度以将相对的角度变化的总和与加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工，这样，使工具的工具姿势的变化均等，能够使工具相对于工件的倾斜的角速度一定。从而，根据本发明的机床，如以往那样地沿着剖面非圆形状的工件上的规定的路径进行加工时，不会产生工具的工具姿势急速地变化的区域，在这样的区域中，切削进给速度降低，能够将切削进给速度保持为一定。因此，根据本发明的机床，与以往相比，能够将加工时间缩短，实现表面性状的提高。

附图说明

图1是适用了本发明的机床的立体图。

图2是适用了本发明的机床的框图。

图3是表示使用“刀尖角（ツールアングル）”方法设定工具的工具姿势的顺序的流程图。

图4是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的始点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图5是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第1等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图6是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第2等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图7是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第3等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图8是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第4等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图9是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第5等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图10是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第6等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图11是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第7等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图12是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第8等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图13是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第9等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图14是表示在使用“刀尖角”方法设定了工具的工具姿势时的第10等分点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图15是表示在使用“刀尖角”方法设定工具的工具姿势时的工具的工具轴的工具姿势的变型例的剖视图。

图16是表示在使用“面垂直”方法设定了工具的工具姿势时的始点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图17是表示从使用“面垂直”方法设定了工具的工具姿势时的从始点至终点的工具的工具轴的工具姿势的剖视图。

图18是表示本发明的机床的控制部的结构图。

附图标记的说明

1…复合加工机，2…底座，3…第一主轴台，4…第二主轴台，5…刀架，5a…转塔，5b…驱动马达，6…第三主轴，6a…驱动马达，7…车削加工用的工具，8…铣削加工用的工具，8a…工具前端，8b…工具轴，10…第一主轴，11…第二主轴，10a…卡盘，10b…驱动马达，11a…卡盘，11b…驱动马达，11c…驱动马达，12…支承部件，12a…Z轴运送部件，12b…X轴运送部件，12c…驱动马达，12d…驱动马达，13…主轴支承机构，14…立柱，15…座架，15a…驱动马达，16…横向滑块，16a…驱动马达，17…冲压头（ラム），17a…驱动马达，17b…驱动马达，20…控制部，21…CPU，22…ROM，23…RAM，24…NC数据生成部，25…控制信号生成部，30…驱动部，40…外部装置，50…工件。

具体实施方式

下面一边参照附图一边对适用了本发明的机床进行详细地说明。另外，在此，对适用了本发明的机床，以能进行铣削加工的主轴能旋转地安装在NC转盘上并能同时进行5轴加工的复合加工机为例进行说明。另外，在本实施方式中所称的前后、左右是指从机械正面所看到的前后、左右。

如图1所示，从如图1所示的机械正面看，适用了本发明的复合加工机1具备：底座2；配设在底座2上的第一主轴台3；成为与第一主轴台3同轴、在底座2上能移动地配设在Z轴（左右）方向的第二主轴台4；在底座2上的第一以及第二主轴台3、4之间能移动地配设在X轴（上下）以及Z轴方向的刀架5；在底座2上能移动地配设在X轴、Y轴（前后）以及Z轴方向的第三主轴6和控制该复合加工机1的整体的控制部20。

如图1所示，分别相互相对的第一以及第二主轴10、11回转自由地插装在第一以及第二主轴台3、4上。第一以及第二主轴10、11，分别在前面设有把持工件的卡盘10a、11a，用驱动马达10b、11b在绕Z轴的轴的方向的C方向被回转驱动，据此，使安装的工件回转驱动。另外，第二主轴台4例如，通过与Z轴平行地配置在底座2上的导轨，在Z轴方向能移动地被支承，被拧入的滚珠丝杠用驱动马达11c回转驱动，据此，在Z轴方向被驱动。

刀架5，在外周部隔开间隔地安装多个车削加工用的工具7，将所需的工具7在规定的位置回转分度而定位，具有在加工位置夹紧的转塔5a。转塔5a由驱动马达5b，在绕Z轴的轴方向的C方向被回转驱动。另外，刀架5被支承部件12在X轴以及Z轴方向驱动。

支承部件12具有能在Z轴方向移动地被支承在底座2上的Z轴运送部件12a和能在X轴方向移动地被支承在Z轴运送部件12a的X轴运送部件12b。例如，Z轴运送部件12a通过与Z轴平行地配置的导轨能在Z轴方向移动地被支承在底座2上，被拧入了的滚珠丝杠由驱动马达12c回转驱动，据此，在Z轴方向被驱动。X轴运送部件12b通过与X轴平行地配置的导轨能在X轴方向移动地被支承在Z轴运送部件12a上，被拧入了的滚珠丝杠由驱动马达12d回转驱动，据此，在X轴方向被驱动。

第三主轴6以铣削加工用的工具8的轴线与Y轴正交的方式安装，由驱动马达6a回转驱动。另外，第三主轴6通过主轴支承机构13，在X轴、Y轴和Z轴方向被驱动，并且在绕Y轴的轴方向的B方向被旋转驱动，据此进行所谓的B轴加工。

主轴支承机构13具有：固定在底座2上的立柱14；在Z轴方向能移动地被支承在立柱14的座架15；在X轴方向能移动地被支承在座架15的横向滑块16；和在Y轴方向能移动地被支承在横向滑块16并在绕Y轴的轴方向的B方向能旋转地支承第三主轴6的冲压头17。

例如，座架15通过与Z轴平行地配置的导轨能在Z轴方向移动地被支承在立柱14，被拧入的滚珠丝杠由驱动马达15a回转驱动，据此，在Z轴方向被驱动。横向滑块16通过与X轴平行地配置的导轨能在X轴方向移动地被支承在座架15，被拧入的滚珠丝杠由驱动马达16a回转驱动，据此，在X轴方向被驱动。冲压头17通过与Y轴平行地配置的导轨能在Y轴方向移动地被支承在横向滑块16，被拧入的滚珠丝杠由驱动马达17a回转驱动，据此，在Y轴方向被驱动，并且，设置在第三主轴6的蜗轮等的动力传递部件由驱动马达17b回转驱动，据此，将第三主轴6在绕Y轴的轴方向的B方向旋转驱动。

如图2所示，控制部20控制第一主轴10的驱动马达10b、第二主轴11的驱动马达11b、第二主轴台4的驱动马达11c、转塔5a的驱动马达5b、Z轴运送部件12a的驱动马达12c、X轴运送部件12b的驱动马达12d、第三主轴6的驱动马达6a、座架15的驱动马达15a、横向滑块16的驱动马达16a、冲压头17的驱动马达17a、17b（以下，也总结称为驱动部30）的驱动，控制复合加工机1的整体的动作。

具体地说，控制部20由用CPU21、ROM22、RAM23等构成的计算机所构成，从容纳有控制整体动作的控制程序的ROM22暂时将控制程序读入到RAM23，用CPU21按照控制程序进行规定的运算处理，控制复合加工机1的整体的动作。

另外，控制部20具有生成NC数据并作为CAM装置发挥功能的NC数据生成部24和根据由NC数据生成部24生成的NC数据，生成用于驱动驱动部30的控制信号的控制信号生成部25。

控制部20的NC数据生成部24作为计算机支援设计装置（以下也称为CAD装置）发挥功能，若从与复合加工机1分体的外部装置40输入形状数据和加工条件数据，则根据形状数据和加工条件数据，生成包括工件上的加工区域中的以下内容的NC数据：工具的移动路径、沿着该工具路径工具前端移动的切削进给速度、工具沿着该工具路径以该切削进给速度移动时的工具姿势等。

输入到NC数据生成部24的形状数据，为在外部装置40生成的数据，例如，为加工后的工件的最终的形状、尺寸以及精加工面精度、工件的原材料材质、加工前的工件的原材料形状等的数据。另外，输入到NC数据生成部24的加工条件是例如，工具的种类（型式，材质等），根据工具直径、原材料材质按每种工具种类设定的切削速度，每一回转的切削量、余量等数据。另外，控制部20还可以具有由预先记录加工条件数据的硬盘等构成的加工条件记录部。

另外，NC数据生成部24在设定工具的工具姿势时，以回避工具与加工点以外的工件、复合加工机1的构成部件相干涉的方式进行设定。另外，NC数据生成部24使用以下方法对工具的工具姿势进行设定：使工具的工具轴与工件的表面的法线一致，将工具与工件的表面垂直地设置的，或将工具的工具轴相对于工件的表面的法线倾斜固定角度地设置的“面垂直”方法；使工具的工具轴与连结指定的点和工具前端的线一致，将工具朝向指定的点地设置的“点通过”方法；不管加工面的形状如何以固定角度地设置工具的工具轴的“固定向量”方法；使工具的工具轴与以最短的方式连结指定的曲线和工具前端的线一致地设置的“仿型”方法。

另外，NC数据生成部24除了使用上述四种设定方法设定工具的工具姿势以外，还使用后述的“刀尖角”方法，设定工具的工具姿势。

控制部20的控制信号生成部25，根据包括工具的工具姿势的NC数据，生成使复合加工机1的驱动部30驱动的控制信号，将生成了的控制信号输出到复合加工机1的驱动部30，该工具的工具姿势通过NC数据生成部24使用上述五种设定方法中的任一种而设定。

另外，控制部20的NC数据生成部24的各处理，通过安装在构成控制部20的计算机的ROM22、硬盘等中的程序而实行。该程序能够从磁盘、光盘、光磁盘、半导体存储器等的记录介质、外部的信息处理装置经由网络被散布，安装在控制部20的ROM22、硬盘等中。

具有以上那样的构成的复合加工机1，如上所述，在NC数据生成部24中，根据从外部装置40输入到控制部20的形状数据和加工条件数据，生成NC数据，将生成了的NC数据输出到控制信号生成部25。接着，复合加工机1，在控制信号生成部25中，根据从NC数据生成部24输入了的NC数据，生成使驱动部30驱动的控制信号，将生成了的控制信号输出到驱动部30，使驱动部30驱动。然后，复合加工机1，例如，能够将被安装在第一主轴10的卡盘10a或第二主轴11的卡盘11a的一方或两方上、在绕Z轴的轴方向的C方向被回转驱动的工件，以转塔在X轴和/或Z轴驱动被安装在转塔5a的车削加工用的工具7的方式进行车削加工，同时，能够以在X轴、Y轴、Z轴驱动并且绕Y轴的轴方向的B方向回转驱动被安装在第三主轴6的铣削加工用的工具8的方式进行铣削加工。

接着，参照图3的流程图说明控制部20的NC数据生成部24使用“刀尖角”方法设定工具的工具姿势的方法。该“刀尖角”方法，例如，如图4所示，在使剖面椭圆状的工件50回转360度，进行叶片（ブレード）加工时使用。因此，在此，以安装在第一主轴10的卡盘10a的剖面椭圆状的工件50，在绕Z轴的轴方向的C方向被360度回转驱动，由被安装在第三主轴6的铣削加工用的工具8铣削加工的情况为例进行说明。

如图3所示，在步骤S1中，NC数据生成部24在设置于工件50的外周上的工具路径上，计算出从通过工具8开始加工的始点Ps至结束加工的终点Pe的、工件50和工具8之间的相对的角度变化的总和θse。具体地说，该相对的角度变化的总和θse是如下的角度：相对于始点Ps中的工具8的工具轴8b相对于工件50的表面的法线Ns的角度（以下也称为始点角度），终点Pe中的工具8的工具轴8b相对于工件50的表面的法线Ne的角度（以下也称为终点角度），相对于进给方向F相对地变化了的角度。即，在此，如图4所示，虽然始点角度为0度，终点角度为0度，但是工具8在工件50的外周回转360度，因此，相对的角度变化的总和θse为360度。

接着，在步骤S2中，NC数据生成部24，将沿着从始点Ps至终点Pe的工具路径的加工所需的时间，在工具路径上等分地分配。即，NC数据生成部24，将从始点Ps至终点Pe的加工所需的时间，以任意的数量等分，将与被等分了的各时间相对应的工具路径上的位置设定作为时间的等分点，使得从一个时间的等分点到下一个时间的等分点的加工所需的时间相等。在此，如图4所示，20等分，设定了时间的等分点（Ps、P₁~P₁₉、Pe）。

接着，在步骤S3中，NC数据生成部24，将相对的角度变化的总和θse与加工所需的时间相等地等分。即，在此，相对的角度变化的总和θse为360度，因此，将其20等分，每18度均等地分配到各时间的等分点。

接着，在步骤S4中，NC数据生成部24，使工件50在图4中的箭头C方向回转驱动，并且，使工具8在如图4所示那样的进给方向F被驱动，使工具8以被指令了的切削进给速度进行驱动，使工具8的工具前端8a沿着工具路径依次通过时间的等分点Ps、P₁、P₂、……P₁₈、P₁₉、Pe。此时，NC数据生成部24，使工具8的工具轴8b，在从一个时间的等分点到下一个时间的等分点之间，以每个被分配的角度量连续地变化。

具体地说，如图5所示，NC数据生成部24，从始点Ps到第一时间的等分点P₁之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第一时间的等分点P₁，从始点角度向进给方向F倾斜18度（θ₁）。接着，如图6所示，NC数据生成部24，从第一时间的等分点P₁到第二时间的等分点P₂之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第二时间的等分点P₂，比第一时间的等分点P₁的倾斜（θ₁）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜36度（θ₂）。

接着，如图7所示，NC数据生成部24，从第二时间的等分点P₂到第三时间的等分点P₃之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第三时间的等分点P₃，比第二时间的等分点P₂的倾斜（θ₂）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜54度（θ₃）。接着，如图8所示，NC数据生成部24，从第三时间的等分点P₃到第四时间的等分点P₄之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第四时间的等分点P₄，比第三时间的等分点P₃的倾斜（θ₃）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜72度（θ₄）。

接着，如图9所示，NC数据生成部24，从第四时间的等分点P₄到第五时间的等分点P₅之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第五时间的等分点P₅，比第四时间的等分点P₄的倾斜（θ₄）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜90度（θ₅）。接着，如图10所示，NC数据生成部24，从第五时间的等分点P₅到第六时间的等分点P₆之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第六时间的等分点P₆，比第五时间的等分点P₅的倾斜（θ₅）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜108度（θ₆）。

接着，如图11所示，NC数据生成部24，从第六时间的等分点P₆到第七时间的等分点P₇之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第七时间的等分点P₇，比第六时间的等分点P₆的倾斜（θ₆）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜126度（θ₇）。接着，如图12所示，NC数据生成部24，从第七时间的等分点P₇到第八时间的等分点P₈之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第八时间的等分点P₈，比第七时间的等分点P₇的倾斜（θ₇）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜144度（θ₈）。

接着，如图13所示，NC数据生成部24，从第八时间的等分点P₈到第九时间的等分点P₉之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第九时间的等分点P₉，比第八时间的等分点P₈的倾斜（θ₈）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜162度（θ₉）。接着，如图14所示，NC数据生成部24，从第九时间的等分点P₉到第十时间的等分点P₁₀之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第十时间的等分点P₁₀，比第九时间的等分点P₉的倾斜（θ₉）更向进给方向F倾斜18度，从始点角度向进给方向F倾斜180度（θ₁₀）。

接着，NC数据生成部24，在步骤S5中，与从第一时间的等分点P₁到第十时间的等分点P₁₀同样，从第十一时间的等分点P₁₁到终点Pe，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，每次比最前的等分点的倾斜更向进给方向F倾斜18度，如图4所示，在成为第20个时间的等分点的终点Pe，比始点Ps的工具的倾斜更倾斜360度。

如上所述，NC数据生成部24，即使在通过使用“刀尖角”方法设定工具8的工具姿势，从而使剖面椭圆状的工件50回转360度而加工叶片时，也能够使工具8的工具姿势的变化均等，使随着工具8的工具姿势的变化的工具8的倾斜的角速度一定。因此，NC数据生成部24，在如以往那样地沿着剖面椭圆状的工件上的规定的路径进行加工时，产生工具的工具姿势急速地变动的区域，在这样的区域中，能够使切削进给速度不降低，从开始工具路径上的加工的始点Ps到结束的终点Pe将切削进给速度保持一定。因此，适用了本发明的复合加工机1与以往相比，能够缩短加工时间，实现表面性状的提高。

另外，NC数据生成部24被设置成，即使使工件50回转360度，在始点Ps和终点Pe工具8也能够成为相同工具姿势。因此，适用了本发明的复合加工机1能够连续加工叶片。

另外，NC数据生成部24，如始点Ps、第五、第十、第十五时间等分点P5、P10、P15以及终点Pe那样，在工具8的工具轴8b和工件50的表面的法线一致时，为了实现表面性状的提高，也可以使工具8向与进给方向F正交的Z轴方向倾斜规定的角度地设置。

另外，若NC数据生成部24，在时间的等分点间，平均且工具的工具姿势的变化均等，工具8的倾斜的角速度一定，则在时间的等分点间内，工具的工具姿势的变化不均等，工具8的倾斜的角速度也可以是变动的。即使在此时，在时间的等分点间，平均且工具的工具姿势的变化均等，工具8的倾斜的角速度一定，因此能够将切削进给速度保持一定，能够缩短加工时间，实现表面性状的提高。

另外，以始点角度以及终点角度为0度的情况为例，说明了“刀尖角”方法，但并不局限于此，在始点Ps以及终点Pe，为了实现表面性状的提高，如图15所示，也可以将始点角度以及终点角度，即，将始点Ps以及终点Pe的工具8的工具轴8b相对于工件50的表面的法线Ns、Ne的角度向进给方向F倾斜规定的角度（θs）。

此时，在步骤S3中，NC数据生成部24，从始点Ps到第一时间的等分点P₁之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第一时间的等分点P₁，从始点角度θs向进给方向F倾斜18度。接着，NC数据生成部24，从第一时间的等分点P₁到第二时间的等分点P₂之间，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，在第二时间等分点P₂，比第一时间的等分点P₁更向进给方向F倾斜18度，从始点角度θs向进给方向F倾斜36度。同样地，NC数据生成部24，在从第三时间的等分点P₃到终点Pe，使工具8的工具轴8b向进给方向F连续地倾斜，比最前的时间的等分点的倾斜更向进给方向F每次倾斜18度，在成为第20个时间的等分点的终点Pe，比始点Ps的工具的倾斜更倾斜360度，成为终点角度θs。

另外，NC数据生成部24，即使在使得始点角度以及终点角度倾斜了角度（θs）时，在任意的时间的等分点，在工具8的工具轴8b和工件50的表面的法线方向一致时，为了实现表面性状的提高，也可以使工具8的工具轴8b相对于与进给方向F正交的Z轴方向倾斜规定的角度。

另外，NC数据生成部24，并没有局限为将从始点Ps到终点Pe的距离20等分并且每次分配18度，只要是在加工时使用的工具8的加工容许角度内即可，可以等分成任何的数量并进行分配。

另外，“刀尖角”方法并没有局限为在加工剖面椭圆状的工件50时使用，例如，在加工在外周的一部分具有椭圆曲面的剖面非圆形状的工件50的椭圆曲面时，也能够使用。此时，NC数据生成部24，将椭圆曲面的一端作为始点Ps，将另一端作为终点Pe，使用上述的“刀尖角”方法设定工具的工具姿势，这样，能够使工具8的倾斜的角速度一定，能够使切削进给速度保持一定。

另外，“刀尖角”方法，例如，在外周的一部分或遍及全周地具有椭圆曲面的工件50的椭圆曲面上有突起等障碍部，即使在该障碍部中，工具8加工成为加工容许角度外的工件50的椭圆曲面时，通过如下所述，也能够使用。此时，NC数据生成部24，将椭圆曲面的一端设为始点Ps，将障碍部的始点Ps侧的一端设为终点Pe，使用上述的“刀尖角”方法设定工具的工具姿势，另外，将障碍部的另一端设为新的始点Ps，将椭圆曲面的另一端设为新的终点Pe，使用上述的“刀尖角”方法设定工具的工具姿势，这样，在障碍部以外的区域中，能够使工具8的倾斜的角速度一定，使切削进给速度保持一定。另外，也可以在始点Ps和终点Pe之间，在新的始点Ps和新的终点Pe之间，等分的数量、分配的角度不同。

另外，复合加工机1为将NC数据生成部24装入控制部20的构成，但也可以将NC数据生成部24装入与复合加工机1另行独立的计算机中。此时，另行独立的计算机作为CAM装置发挥功能，成为生成NC数据的NC数据生成装置。另外，此时，另行独立的计算机的NC数据生成部24中各处理，通过安装在另行独立的计算机的ROM、硬盘等中的程序而实行。该程序能够从磁盘、光盘、光磁盘、半导体存储器等的记录介质、外部的信息处理装置经由网络被散布，安装在另行独立的计算机的ROM、硬盘等中。

而且，另行独立的计算机的NC数据生成部24，若从作为CAD装置发挥功能的外部装置40将形状数据和加工条件数据输入到另行独立的计算机中，则与装入控制部20时同样，生成NC数据，将生成了的NC数据输出到复合加工机1的控制部20。而且，复合加工机1的控制部20的控制信号生成部25，根据输入了的NC数据，生成使复合加工机1的驱动部30驱动的控制信号，将生成了的控制信号输出到复合加工机1的驱动部30。这样，复合加工机1，也可以使用“刀尖角”方法设定工具的工具姿势，将剖面椭圆状的工件50铣削加工成叶片状。

另外，适用本发明的机床，并没有局限于复合加工机，也可以是在加工中心附加了两个回转轴的5轴控制加工中心。例如，5轴控制加工中心将直立型的加工中心作为底部，具备：在相互正交的X轴、Y轴、Z轴能驱动且朝向Z轴方向安装铣削加工用的工具的主轴；和安装工件的工作台，该工作台能在绕Y轴的轴方向的B轴方向旋转，也可以在绕Z轴的轴方向的C轴方向回转驱动。在这样的5轴控制加工中心中，使安装工件的工作台在绕Y轴的轴方向的B轴方向旋转90度，使工件在C轴方向回转驱动，这样，与复合加工机1同样，能够使用“刀尖角”方法设定工具的工具姿势，一边使剖面椭圆状的工件50回转一边用安装在主轴的立铣刀等工具铣削加工成叶片状。

下面对控制部20进一步进行说明。图18是表示本发明的机床的控制部的结构图。该控制部包括：计算出从由上述工具进行的加工开始的始点到加工结束的终点的、上述工件和工具的相对的角度变化的总和的计算单元；将从始点到终点的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上的分配单元；将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分了的等分单元；以及从一个时间的等分点到下一个时间的等分点之间，以被上述等分单元等分了的每个角度量连续地变化工具的工具轴的变化单元。

如前所述，在图3中已经示出了设定工具的工具姿势的顺序的流程图。图18中示出的计算单元、分配单元、等分单元和变化单元分别用于实现图3中的步骤S1、S2、S3和S4的各项功能，这些步骤S1、S2、S3和S4的功能可以通过硬件和/或软件的方式实现。通过控制部20所包括的计算单元、分配单元、等分单元和变化单元，能够设定工具的工具姿势，进行加工。根据本发明的NC数据生成装置也可以具备如上所述的控制部，该控制部生成用于控制机床的NC数据，从而进行工件加工。

Claims

1.一种机床，通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，其特征在于，

在沿着上述工件上的规定的路径进行加工时，计算出在上述规定的路径上从由上述工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、上述工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着上述规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在上述工具通过上述工具路径上的各时间的等分点时，上述工具和上述工件之间的相对角度以将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分了的角度量连续地变化地进行加工。

2.一种加工方法，通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，其特征在于，

在沿着上述工件上的规定的路径进行加工时，计算出在上述规定的路径上从由上述工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、上述工件和工具之间相对的角度变化的总和，并且，将沿着规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在上述工具通过上述工具路径上的各时间的等分点时，上述工具和上述工件之间的相对角度以将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。

3.一种程序，将以下的加工方法在计算机中实行：通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工的机床的加工方法，其特征在于，

在上述计算机中，在沿着上述工件上的规定的路径进行加工时，计算出在上述规定的路径上从由上述工具进行的加工开始的点到加工结束的点的、上述工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着上述规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在上述工具通过上述工具路径上的各时间的等分点时，上述工具和上述工件的相对角度以将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。

4.一种NC数据生成装置，其生成用于控制机床的NC数据，该机床通过剖面非圆形的工件和工具的相对移动，在至少包括上述工件的剖面的一平面内一边使上述工件和工具的相对的位置以及相对的角度变化，一边进行加工，其特征在于，

该NC数据生成装置生成以如下方式进行加工的NC数据：在沿着上述工件上的规定的路径进行加工时，计算出在上述规定的路径上从由上述工具所产生的加工开始的点到加工结束的点的、上述工件和工具的相对的角度变化的总和，并且，将沿着上述规定的路径的加工所需要的时间等分地分配在工具路径上，在上述工具通过上述工具路径上的各时间的等分点时，上述工具和上述工件的相对角度以将上述相对的角度变化的总和与上述加工所需的时间同等地等分的角度量连续地变化地进行加工。