加工程序变换装置、数控装置、加工程序变换方法及机器学习装置与流程

1.本发明涉及对数控加工程序进行变换的加工程序变换装置、数控装置、加工程序变换方法及机器学习装置。


背景技术：

2.为了通过数控装置对加工对象物进行加工，使用记述有移动指令的数控加工程序(以下，简称为“加工程序”)，该移动指令用于使加工对象物或者在由数控装置进行控制的工作机械(以下，简称为“数控工作机械”)装载的刀具移动至预先设定的路径。加工程序由例如市售的cad(computer－aided design)/cam(computer－aided manufacturing)系统创建，通过g码及宏语句等字符串的规定的格式记述。
3.以往，在进行具有自由曲面的形状的加工时，将利用cad/cam系统以与加工对象的曲面(以下，简称为“加工曲面”)相接的方式虚拟地使刀具移动的理想路径通过加工程序进行点列化而生成指令点，通过将各指令点连结而成的微小线段创建近似的路径，然后通过数控工作机械沿其刀具路径使刀具移动而对加工对象物进行切削加工。
4.从cad/cam系统输出的刀具路径作为能够由数控装置解释的g码的移动指令而记述于加工程序，加工程序输入至数控工作机械所具有的数控装置。数控装置能够读取解释加工程序，由此能够根据移动指令而创建针对每个插补周期对刀具路径进行插补的插补数据。数控装置通过创建的插补数据对数控工作机械的各轴进行控制，使刀具移动至期望的位置，由此对加工对象物进行加工。
5.在使用通过上述的顺序而生成的刀具路径进行加工的情况下，通过对由微小线段表现的直线上进行插补而加工，因此加工品质会降低。在如上所述的情况下，根据刀具路径而近似地生成曲线路径，对生成的曲线路径进行插补而进行加工。由此，能够期待得到平滑的加工结果。
6.例如，在专利文献1中公开了一种刀具路径的生成方法，其特征在于，在刀具路径上以等间隔设定多个目标点，基于多个目标点对近似曲线进行运算，生成沿近似曲线的刀具路径。
7.专利文献1：日本特开2011－96077号公报


技术实现要素：

8.但是，在专利文献1所记载的刀具路径的生成方法及刀具路径的生成装置中，根据将微小线段相连的刀具路径而近似地生成曲线路径，因此不保证生成的曲线路径与期望的加工曲面一致，存在加工结果从期望的加工曲面的形状偏离这一课题。另外，由于得不到期望的加工精度而需要追加加工，返回至cad/cam系统而重新创建刀具路径，产生再次输出加工程序的工序等，存在作业者的作业效率降低这一课题。
9.本发明就是为了解决上述这样的问题而提出的，其目的在于提供能够使加工对象
物的加工结果的加工精度提高的加工程序变换装置及数控装置。
10.为了解决上述的课题，并达到目的，本发明所涉及的加工程序变换装置具有：曲线路径生成部，其基于根据记述有相对于刀具的移动指令的加工程序而求出的刀具路径，按照移动指令在设置于刀具路径上的多个指令点之间生成曲线路径；容许尺寸公差输入部，其将为了判断按照曲线路径进行动作的刀具是否沿加工对象物的加工成品形状即加工曲面进行动作而在曲线路径上设置的点作为评价点，在将刀具和加工曲面接触的点作为基准点的情况下，被输入相对于评价点和基准点的距离即距离l的容许范围的值；曲线路径评价部，其对距离l是否处于输入至容许尺寸公差输入部的容许范围的值以内进行判断；以及刀具路径修正部，其在距离l从容许范围偏离的情况下，仅使从容许范围偏离的评价点移动至距离l处于容许范围以内的位置，将移动后的评价点作为新的指令点，对刀具路径进行修正。
11.另外，本发明所涉及的数控装置具有：曲线路径生成部，其基于根据记述有相对于刀具的移动指令的加工程序而求出的刀具路径，按照移动指令在设置于刀具路径上的多个指令点之间生成曲线路径；容许尺寸公差输入部，其将为了判断按照曲线路径进行动作的刀具是否沿加工对象物的加工成品形状即加工曲面进行动作而在曲线路径上设置的点作为评价点，在将刀具和加工曲面接触的点作为基准点的情况下，被输入相对于评价点和基准点的距离即距离l的容许范围的值；曲线路径评价部，其对距离l是否处于输入至容许尺寸公差输入部的容许范围的值以内进行判断；以及刀具路径修正部，其在距离l从容许范围偏离的情况下，仅使从容许范围偏离的评价点移动至距离l处于容许范围以内的位置，将移动后的评价点作为新的指令点，对刀具路径进行修正。
12.发明的效果
13.根据本发明所涉及的加工程序变换装置，通过对刀具路径进行修正以使得曲线路径上的评价点和在加工曲面上设置的基准点之间的距离成为小于或等于容许范围，从而能够使加工对象物的加工结果的加工精度提高。
14.另外，根据本发明所涉及的数控装置，能够按照修正后的刀具路径进行数控，因此能够提高作业效率。
附图说明
15.图1是表示实施方式1及实施方式2所涉及的加工程序变换装置的结构的图。
16.图2是实施方式1所涉及的加工程序变换装置的动作的流程图。
17.图3是表示实施方式1所涉及的加工程序变换装置从加工程序读取的刀具路径的一个例子的图。
18.图4是表示按照实施方式1所涉及的加工程序变换装置从加工程序读取的刀具路径而生成的曲线路径的一个例子的图。
19.图5是表示在实施方式1至3中，经过刀具路径上的刀具的一个例子的图。
20.图6是表示在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，通过刀具路径进行加工的加工成品形状的一个例子的图。
21.图7是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，从剖面方向表示以曲线路径和加工成品形状对应的方式配置后的状态的图。
22.图8是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面分离的状态的情形的图。
23.图9是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面相接的状态的情形的图。
24.图10是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面发生干涉的状态的情形的图。
25.图11是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以平端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面分离的状态的情形的图。
26.图12是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以平端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面相接的状态的情形的图。
27.图13是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以平端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面发生干涉的状态的情形的图。
28.图14是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以圆角端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面分离的状态的情形的图。
29.图15是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以圆角端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面相接的状态的情形的图。
30.图16是在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以圆角端铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面发生干涉的状态的情形的图。
31.图17是表示在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，以刀具和加工曲面相接的方式使评价点移动，追加新的指令点的情形的一个例子的图。
32.图18是表示在实施方式1所涉及的加工程序变换装置中，通过追加新的指令点而修正后的刀具路径的图。
33.图19是实施方式2所涉及的加工程序变换装置的动作的流程图。
34.图20是表示实施方式2所涉及的加工程序变换装置从加工程序读取的刀具路径的一个例子的图。
35.图21是表示在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，经过从相邻的3点的指令点将正中的点去除后的2点的曲线路径的一个例子的图。
36.图22是表示在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，通过刀具路径进行加工的加工成品形状的一个例子的图。
37.图23是在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，从剖面方向表示以曲线路径和加工成品形状对应的方式配置后的状态的图。
38.图24是在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面分离的状态的情形的图。
39.图25是在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面相接的状态的情形的图。
40.图26是在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，以球头立铣刀刀具的情况为例，示出处于刀具和加工曲面发生干涉的状态的情形的图。
41.图27是表示在实施方式2所涉及的加工程序变换装置中，从刀具路径将指令点删除而对刀具路径进行修正后的一个例子的图。
42.图28是表示实施方式3所涉及的数控装置的结构的图。
43.图29是实施方式3所涉及的数控装置的动作的流程图。
44.图30是表示实施方式4所涉及的机器学习装置的结构例的图。
具体实施方式
45.下面，基于附图对本发明的实施方式所涉及的加工程序变换装置、数控装置、加工程序变换方法及机器学习装置进行说明。此外，本发明不受本实施方式限定。
46.实施方式1.
47.图1是表示实施方式1所涉及的加工程序变换装置的结构例的图。加工程序变换装置100具有：加工程序输入部101，其接收从外部输入的加工程序；加工程序解析部102，其对输入的加工程序进行解析，求出刀具路径；刀具路径存储部103，其对由加工程序解析部102求出的刀具路径进行存储；曲线路径生成部104，其按照在刀具路径存储部103中存储的刀具路径而生成曲线路径；刀具数据输入部105，其输入刀具的数据；形状数据输入部106，其输入加工对象物的加工后的形状数据；容许尺寸公差输入部107，其为了判断刀具是否沿加工对象物的加工曲面进行动作而输入在曲线路径上设置的点和加工曲面之间的距离的容许范围；曲线路径评价部108，其对在曲线路径上设置的点和加工曲面之间的距离是否处于容许范围内进行判断；刀具路径修正部109，其对刀具路径进行修正；以及变换后加工程序输出部110。变换后加工程序输出部110按照规定的变换方法，将修正后的刀具路径变换为加工程序，输出至外部装置即数控装置111。此外，在本实施方式中对外部装置为数控装置的情况进行说明，但外部装置并不限定于数控装置，例如也可以是程序确认装置、刀具路径显示装置等。
48.图2是表示实施方式1所涉及的加工程序变换装置100的动作例的流程图。基于图2，对由加工程序变换装置100生成或者修正刀具路径的动作的顺序进行说明。
49.在加工程序变换装置100生成刀具路径的动作中，首先，将加工程序输入至加工程序变换装置100(步骤s101)。即，在加工程序变换装置100中，加工程序输入部101从外部读入用于对工作机械进行控制的加工程序。在加工程序中，记述有使加工对象物即被加工物或者刀具移动至预先设定的路径的移动指令。
50.通过步骤s101执行的加工程序的输入是通过对由cad/cam系统输出的、例如g码的格式记述的文件进行读取而实现的。或者，是作业者对键盘等输入设备进行操作，由此输入必要的信息而创建加工程序所实现的。
51.加工程序变换装置100接下来对执行步骤s101而取得的加工程序通过加工程序解析部102进行解析，求出在加工程序中记述的刀具路径(步骤s102)。具体地说，进行通过g码等记述的加工程序的读取，即刀具路径信息的读取。读取的刀具路径存储于刀具路径存储部103(步骤s103)。图3是从加工程序进行变换的刀具路径的一个例子。在图3中，刀具路径具有指令点p1～p6，是将各指令点间以直线连结而成的。在这里，指令点是指由加工程序指定的点。各指令点间的间隔在加工程序中预先决定。
52.接下来，在曲线路径生成部104中，按照在刀具路径存储部103中存储的刀具路径，在各个相邻的指令点间生成曲线路径(步骤s104)。图4示出按照具有指令点p1～p6的刀具路径而生成的曲线路径的一个例子。图4所示的曲线路径是以刀具沿曲线路径tp1～tp6经
过各指令点间的方式生成的。
53.另外，由加工程序变换装置100生成的曲线路径需要是与数控装置111进行动作的曲线，即，使得形成由数控装置111加工的加工对象物的形状的曲线相同的曲线。由此，曲线路径的生成方法优选与输入至加工程序变换装置100的加工程序最终输入的数控装置111中的曲线路径的生成方法相同。作为生成曲线路径的方法的其他例子，例如存在以经过各个指令点的方式对样条曲线进行插补的方法等。
54.向刀具数据输入部105对刀具数据进行外部输入(步骤s105)。刀具数据是对用于对加工对象物进行加工的刀具的形状进行定义的信息，包含表现刀具的类别的信息、如刀具直径、刀具刃尖半径及刀具长度这样的表现刀具的形状的信息。另外，在具有锥等的刀具形状的情况下，可以向刀具数据输入部105赋予刀具外径母线相对于刀具的中心轴的倾斜度的信息等，也可以赋予车削刀具等非对称的形状的刀具的信息。外部输入是基于由作业者进行的键盘等的输入操作、从cad数据的数据变换等方法进行的。加工程序变换装置100能够基于刀具数据而生成刀具模型。图5示出经过刀具路径上的刀具的一个例子。刀具t10是基于刀具数据而生成的球头立铣刀的形状。
55.向形状数据输入部106对形状数据进行外部输入(步骤s105)。形状数据是对加工对象物的加工后的形状进行定义的信息，是能够生成加工对象物的目标形状即加工成品形状的信息。加工成品形状具有应该加工的曲面即加工曲面s1。另外，加工成品形状是通过按照加工程序由工作机械对加工对象物进行加工，从而作为结果而加工出的加工物的理想形状。工作机械以加工成品形状和加工物的误差减小的方式对加工对象物进行加工。外部输入是基于由作业者进行的键盘等的输入操作、从cad数据的数据变换等方法进行的。
56.图6是通过刀具路径进行加工的加工成品形状的一个例子。图6所示的加工成品形状m1是基于输入至形状数据输入部106的形状数据而生成的，因此具有加工曲面s1。
57.图7从剖面方向示出以曲线路径和加工成品形状m1对应的方式配置后的状态，并且作为一个例子，是在曲线路径tp3上设定有评价点q1～q5的图。在这里，评价点是指为了判断按照曲线路径进行动作的刀具是否沿加工对象物的加工曲面进行动作而在曲线路径上设置的点。评价点的求法存在下述方法：例如以曲线参数成为等间隔的方式对曲线路径上进行采样而求出的点；以及直至将相邻的评价点连结的线段和曲线路径之间的最大误差成为小于或等于规定的值为止通过反复处理而求出。
58.图8、图9、图10是表示刀具为球头立铣刀刀具(下面，作为刀具t10)的情况下的刀具t10和加工曲面s1之间的关系的图。图8示出了处于加工曲面s1和刀具t10分离的状态的情形。在图8中，将刀具t10和加工曲面s1之间的距离成为最短的加工曲面s1上的点作为基准点c1。基准点c1还是在后面记述的步骤s106中配置于刀具上的评价点q和加工曲面s1之间的距离成为最短的加工曲面s1上的点。在这里，将评价点q和基准点c1之间的距离作为距离l1。
59.图9示出了处于加工曲面s1和刀具t10相接的状态的情形。在图9中，将刀具t10和加工曲面s1接触的点作为基准点c2。基准点c2还是刀具t10对加工曲面s1进行切削时的切削点。如果将评价点q和基准点c2之间的距离作为距离l2，则距离l2是在由工作机械对加工对象物进行加工时最理想的值。
60.图10示出了处于刀具t10与加工曲面s1发生干涉的状态的情形。在图10中，将刀具
t10的评价点q和加工曲面s1之间的距离成为最短的加工曲面s1上的点作为基准点c3。另外，在如上所述的刀具和加工曲面发生干涉的状态的情况下，也能够直至成为刀具和加工曲面接触的状态为止使刀具偏移，将偏移刀具和加工曲面接触的点作为基准点c3而求出。基准点c3也可以说是在图10中由虚线示出的刀具t10偏移和加工曲面s1接触的点。在这里，将评价点q和基准点c3之间的距离作为距离l3。
61.在这里，关于相对于距离l的容许范围，对将距离l2假定为2.00mm的情况进行说明。如果假设某加工对象物的加工曲面的尺寸公差相对于标准公差为
±
0.05mm，则关于距离l1而成为2.00mm＜距离l1≤2.05mm，关于距离l3而成为1.95mm≤距离l3＜2.00mm。由此，距离l的容许范围成为1.95mm≤距离l≤2.05mm。
62.此外，在图8、图9、图10中，将刀具t10的评价点q设置于刀具t10的中心轴且前端附近，但评价点q也可以设置于例如刀具的前端，也可以设置于刀具t10上的对加工对象物进行切削的部分或者点，也可以设置于使得刀具t10和加工曲面s1之间的距离成为最短的刀具t10上的点。但是，在将刀具上的特定的位置作为评价点q而设定后，通过设定出的评价点q对距离l进行评价。
63.在容许尺寸公差输入部107中，输入相对于距离l的容许范围(步骤s105)。容许范围的值是由将加工对象物各自作为目标的加工精度决定的。另外，在形状数据输入部106中输入的形状数据具有与加工对象物的加工曲面对应的加工公差的信息的情况下，可以按照加工公差而求出容许范围的值。在该情况下，能够与加工部位相应地自动设定容许范围，作业效率提高。此外，相对于距离l的容许范围也能够称为容许尺寸公差。
64.并且，向容许尺寸公差输入部107输入的容许范围的值可以是刀具和加工成品形状之间的最短距离的容许范围。例如，如果假设某加工对象物的加工曲面的尺寸公差相对于标准公差为
±
0.05mm，则只要刀具和加工成品形状的加工曲面的最短距离的差处于0.05mm以内即可，因此容许范围的值被赋予为0.05mm。
65.此外，在本实施方式中，相对于距离l的容许范围输入至容许尺寸公差输入部107，但相对于距离l的容许范围的值可以预先存储于未图示的加工程序变换装置100的容许尺寸公差存储部。
66.图11、图12、图13是表示刀具为平端铣刀刀具(下面，作为刀具t11)的情况下的刀具t11和加工曲面s2之间的关系的图。图11示出了处于加工曲面s2和刀具t11分离的状态的情形。在图11中，将刀具t11和加工曲面s2之间的距离成为最短的加工曲面s2上的点作为基准点c2。将评价点q和基准点c11之间的距离作为距离l11。
67.图12示出了处于加工曲面s2和刀具t11相接的状态的情形。在图12中，将刀具t11和加工曲面s2相接的点作为基准点c12。如果将评价点q和基准点c12之间的距离作为距离l12，则距离l12是由工作机械对加工对象物进行加工时最理想的值。
68.图13示出了处于刀具t11与加工曲面s2发生干涉的状态的情形。在图13中，将刀具t11的评价点q和加工曲面s2之间的距离成为最短的加工曲面s2上的点作为基准点c13。另外，在如上所述的刀具和加工曲面发生干涉的状态的情况下，有时直至成为刀具和加工曲面接触的状态为止将刀具向内侧偏移。基准点c13也可以说是在图13中由虚线示出的刀具t11偏移和加工曲面s2接触的点。将评价点q和基准点c13之间的距离作为距离l13。
69.此外，在图11、图12、图13中，将刀具t11的评价点q设置于刀具t11的前端的中心，
但评价点q例如也可以设置于刀具t11上的对加工对象物进行切削的部分或者点，也可以设置于使得刀具t11和加工曲面s2之间的距离成为最短的刀具t11上的点。但是，在将刀具上的特定的位置作为评价点q而设定后，通过设定出的评价点q对距离l进行评价。
70.图14、图15、图16是表示刀具为圆角端铣刀刀具(下面，作为刀具t12)的情况下的刀具t12和加工曲面s3之间的关系的图。图14示出了处于加工曲面s3和刀具t12分离的状态的情形。在图14中，将刀具t12和加工曲面s3之间的距离成为最短的加工曲面s3上的点作为基准点c21。将评价点q和基准点c21之间的距离作为距离l21。
71.图15示出了处于加工曲面s3和刀具t12相接的状态的情形。在图15中，将刀具t12和加工曲面s3相接的点作为基准点c22。如果将评价点q和基准点c22之间的距离作为距离l22，则距离l22是在由工作机械对加工对象物进行加工时最理想的值。
72.图16示出了处于刀具t12与加工曲面s3发生干涉的状态的情形。在图16中，将刀具t12的评价点q和加工曲面s3之间的距离成为最短的加工曲面s3上的点作为基准点c23。另外，在如上所述的刀具和加工曲面发生干涉的状态的情况下，有时直至成为刀具和加工曲面接触的状态为止将刀具向内侧偏移。基准点c23也可以说是在图16中由虚线示出的刀具t12偏移和加工曲面s3接触的点。将评价点q和基准点c23之间的距离作为距离l23。
73.此外，在图14、图15、图16中，将刀具t12的评价点q设置于刀具t12的中心轴且前端附近，但评价点q例如也可以设置于刀具t12上的对加工对象物进行切削的部分或者点，也可以设置于使得刀具t12和加工曲面s3之间的距离成为最短的刀具t10上的点。但是，在将刀具上的特定的位置作为评价点q而设定后，通过设定出的评价点q对距离l进行评价。
74.接下来，在曲线路径评价部108中，按照刀具数据、形状数据、输入至容许尺寸公差输入部的容许范围的值，对在曲线路径生成部104中生成的曲线路径tp进行评价(步骤s106)。首先，在曲线路径tp1～tp6上求出多个评价点。接下来，如图8～图16所示，以与求出的评价点q相对应的方式，对基于通过步骤5输入的刀具数据而生成的刀具进行配置。此时，如果在评价点q配置刀具，则在理想情况下刀具和加工成品形状的加工曲面相接。
75.曲线路径评价部108关于曲线路径tp，对距离l的值是否处于容许范围内进行评价。在某曲线路径tp中求出的距离l大于相对于距离l的容许范围的情况下，将该曲线路径tp作为修正对象的曲线路径而向后面记述的步骤s107行进。在全部曲线路径tp中求出的距离l处于相对于距离l的容许范围以内的情况下向后面记述的步骤s108行进。
76.在曲线路径评价部108中，在距离l的值超过相对于距离l的容许范围的情况下，即，在步骤s106中为“no”的情况下，对刀具路径进行修正(步骤s107)。在这里，关于用于对刀具路径进行修正的动作，以球头立铣刀即刀具t10是如图10所示那样的刀具t10和加工曲面s1发生干涉的状态的情况为例，使用图17进行说明。
77.图17是表示以刀具t10和加工曲面s1相接的方式使评价点移动，追加新的指令点的情形的一个例子的图。首先，在刀具路径修正部109中，对通过步骤s106得到的修正对象的曲线路径tp上的评价点q之中的、从相对于距离l的容许范围偏离得最大的评价点q进行提取。在图17中，假设曲线路径tp3为修正对象的曲线路径，曲线路径tp3上的评价点q3是从相对于距离l3的容许范围偏离得最大的评价点。
78.接下来，以成为刀具t10和加工曲面s1相接的状态的方式使评价点q3移动。此时，将移动后的评价点作为新的指令点r1。此时，作为使评价点q3移动的方向，可以在刀具轴
向、在评价点q3配置有刀具时的加工曲面上的基准点处的加工曲面的法线方向、或者任意的方向移动。
79.另外，以成为刀具t10和加工曲面s1相接的状态的方式使评价点q3移动的方法，是能够直至成为小于或等于相对于距离l3的容许范围为止反复对在赋予的移动方向以微小距离动作而移动后的移动评价点q处的距离l3进行计算而求出的。
80.并且，在刀具路径修正部109中，相对于通过步骤s103在刀具路径存储部103中存储的刀具路径，将距离l3小于或等于相对于距离l3的容许范围的移动后的评价点q3作为新的指令点r1而追加于刀具路径，对刀具路径进行修正。由此，加工对象物的加工结果的精度提高。
81.修正后的刀具路径存储于刀具路径存储部103。图18是表示关于指令点p1～p6，在步骤s107中对新的指令点r1进行追加而修正后的刀具路径的图。在步骤s107执行后，返回至步骤s104，重复处理。在该情况下，也可以省略步骤s105的处理。
82.在步骤s106的处理中，在全部评价点q处的距离l3成为小于或等于相对于距离l3的容许范围，刀具路径的修正完成的情况下，修正后的刀具路径存储于刀具路径存储部103。接下来，在变换后加工程序输出部110中，按照在刀具路径存储部103中存储的刀具路径，按照规定的变换方法从刀具路径生成修正后的加工程序，将修正后的加工程序进行变换后向加工程序变换装置100的外部输出(步骤s108)。
83.在步骤s108执行后结束处理，输出的变换后的加工程序输入至数控装置111，进行加工对象物的加工。此外，在步骤s106至步骤s108中，对球头立铣刀即刀具t10和加工曲面s1发生干涉的情况进行了说明，但关于其他情况也是同样的。
84.以上，根据实施方式1所涉及的加工程序变换装置，对刀具路径进行修正以使得评价点和基准点之间的距离l成为小于或等于相对于距离l的容许范围，因此能够使加工对象物的加工结果的加工精度提高。
85.并且，仅使距离l超过相对于距离l的容许范围的评价点移动，追加新的指令点，因此能够将追加的指令点抑制为所需的数量，能够避免程序的数据量过度地增加而处理延迟。
86.实施方式2.
87.实施方式2所涉及的加工程序变换装置100的结构与本实施方式1所涉及的加工程序变换装置100的结构相同，因此省略说明。实施方式2所涉及的加工程序变换装置100按照图19所示的流程图进行动作。
88.步骤s201至步骤s203中的动作与实施方式1中的步骤s101至步骤s103为止的动作相同。在实施方式2中，曲线路径的生成方法与本实施方式1存在差异。
89.图20是表示加工程序变换装置从加工程序读取的刀具路径的一个例子的图。图20所示的刀具路径具有指令点p11～p17，是将各指令点间以直线连结而成的。在本实施方式2的步骤s204中，从相邻的3点的指令点即第1、第2、第3指令点，生成经过两端的第1及第3指令点间的曲线路径。图21是作为一个例子，示出了在第1指令点即指令点p13、第2指令点即p14、第3指令点即p15之中的p13和p15之间生成曲线路径tp11的情形。接下来，向刀具数据输入部105对刀具数据进行外部输入，向形状数据输入部106对形状数据进行外部输入(步骤s205)。
90.在曲线路径评价部108中，按照刀具数据、形状数据、输入至容许尺寸公差输入部的容许范围的值对在曲线路径tp11设定多个点的评价点中的各自的距离l进行评价(步骤s206)。即，对距离l是小于或等于相对于距离l的容许范围还是大于容许范围进行评价。在这里，在全部距离l小于或等于相对于距离l的容许范围的情况下，从在刀具路径存储部103中存储的刀具路径将指令点p14删除(步骤s207)。并且，在该情况下没有修正对象的曲线路径，因此曲线路径tp11成为最终变换而输出的刀具路径(步骤s208)。
91.图22是通过刀具路径进行加工的加工成品形状的一个例子。图22所示的加工成品形状m2是基于输入至形状数据输入部106的形状数据而生成的，因此具有加工曲面s4。
92.使用图23、图24、图25对步骤s206具体地进行说明。图23是从剖面方向示出以曲线路径和加工成品形状m2对应的方式配置后的状态，并且作为一个例子，是在曲线路径tp11上设定有评价点q11～q14的图。图24在刀具为球头立铣刀刀具的情况下，示出了处于加工曲面s4和刀具t10相接的状态的情形。在图24中，将刀具t10和加工曲面s4相接的点作为基准点c31。在图24中，在曲线路径tp11上的评价点q12对刀具进行配置，设为评价点q12和基准点c31之间的距离l32。
93.图24、图25、图26是表示刀具为球头立铣刀刀具(下面，作为刀具t10)的情况下的刀具t10和加工曲面s4之间的关系的图。刀具tp10配置于曲线路径tp11上的评价点q12。图24示出了处于加工曲面s4和刀具t10分离的状态的情形。在图24中，将刀具t10和加工曲面s4之间的距离成为最短的加工曲面s4上的点作为基准点c31。在这里，将评价点q12和基准点c31之间的距离作为距离l31。
94.图25示出了处于加工曲面s4和刀具t10相接的状态的情形。在图25中，将刀具t10和加工曲面s4相接的点作为基准点c32。如果将评价点q12和基准点c32之间的距离作为距离l32，则距离l32是在由工作机械对加工对象物进行加工时最理想的值。
95.图26示出了处于刀具t10与加工曲面s4发生干涉的状态的情形。在图26中，将刀具t10的评价点q12和加工曲面s4之间的距离成为最短的加工曲面s4上的点作为基准点c31。另外，在如上所述的刀具和加工曲面发生干涉的状态的情况下，有时直至成为刀具和加工曲面接触的状态为止将刀具偏移。基准点c31也可以说是在图26中由虚线示出的刀具t10偏移和加工曲面s4接触的点。在这里，将评价点q12和基准点c33之间的距离作为距离l33。
96.在曲线路径评价部108中，在全部距离l(距离l31～距离l33)小于或等于相对于距离l的容许范围的情况下，从在刀具路径存储部103中存储的刀具路径将第2指令点即指令点p14删除(步骤s207)。并且，在该情况下没有修正对象的曲线路径，因此曲线路径tp11成为最终变换而输出的刀具路径(步骤s208)。图27是在本实施方式2中对刀具路径进行修正后的最终方式的一个例子。
97.在曲线路径评价部108中，在曲线路径tp11设定有多个点的评价点q中存在各自的距离l之中的至少1点，成为大于相对于距离l的容许范围的距离的评价点的情况下，不将指令点p14删除，生成指令点p13和p14之间的曲线路径、p14和p15之间的曲线路径(步骤s209)。
98.接下来，与实施方式1的步骤s106至108为止的流程同样地，在曲线路径评价部108中，关于在曲线路径生成部104中生成的各曲线路径，按照刀具数据、形状数据、输入至容许尺寸公差输入部的容许范围的值对距离l的值是否处于容许范围内进行评价(步骤s210)。
在曲线路径评价部108中，在距离l的值超过相对于距离l的容许范围的情况下，即，在步骤s210中为“no”的情况下，对刀具路径进行修正(步骤s211)。在这里，用于对刀具路径进行修正的动作与实施方式1相同。
99.在步骤s210的处理中，在全部评价点q中的距离l成为小于或等于相对于距离l的容许范围，刀具路径的修正完成的情况下，将修正后的刀具路径存储于刀具路径存储部103。接下来，在变换后加工程序输出部110中，按照在刀具路径存储部103中存储的刀具路径，按照规定的变换方法从刀具路径生成修正后的加工程序，在将修正后的加工程序变换后向加工程序变换装置100的外部输出(步骤s208)。
100.以上，根据实施方式2所涉及的加工程序变换装置，在满足在经过相邻的3点的指令点之中的两端的2点的曲线路径上设置的评价点、和基准点之间的距离l成为小于或等于相对于距离l的容许范围的情况下，从刀具路径将已有的正中的指令点删除，因此能够削减加工程序的数据量，作业效率提高。并且，加工对象物的加工结果的加工精度也能够满足期望的精度。
101.实施方式3.
102.下面，基于附图对实施方式3所涉及的数控装置进行说明。此外，本发明并不由该实施方式进行限定。
103.数控装置200具有：加工程序输入部201，其对从外部输入的加工程序进行接收；加工程序解析部202，其对输入的加工程序进行解析，求出刀具路径；刀具路径存储部203，其对通过加工程序解析部202求出的刀具路径进行存储；曲线路径生成部204，其按照在刀具路径存储部203中存储的刀具路径而生成曲线路径；刀具数据输入部205，其输入刀具的数据；形状数据输入部206，其输入加工对象物的加工后的形状数据；容许尺寸公差输入部207，其为了判断刀具是否沿加工对象物的加工曲面进行动作而输入在曲线路径上设置的点和加工曲面之间的距离的容许范围；曲线路径评价部208，其对在曲线路径上设置的点和加工曲面之间的距离是否处于容许范围内进行判断；刀具路径修正部209，其对刀具路径进行修正；以及曲线路径插补部210。本实施方式所涉及的数控装置200如果从外部被输入包围程序，则对加工程序进行解析而生成刀具路径，执行向电动机驱动部211输出的动作。
104.对由图28所示的实施方式3所涉及的数控装置200生成刀具路径的顺序进行说明。图29是表示实施方式3所涉及的数控装置200的动作例的流程图。图29的流程图示出了由数控装置200生成刀具路径的动作的顺序。在图29中，步骤s301至步骤s307为止的顺序与实施方式1中的步骤s101至步骤s107为止的动作的顺序相同。
105.在步骤s306中，曲线路径生成部204在评价点q处的距离l成为小于或等于相对于距离l的容许范围的情况下，将生成的曲线路径传送至曲线路径插补部210。
106.数控装置200接下来在曲线路径插补部210中，对曲线路径进行插补(步骤s308)。具体地说，在由曲线路径插补部210从曲线路径生成部204接收到的曲线路径上，生成将每单位时间即插补周期的刀具的移动量求出而插补后的插补点。通过步骤s308进行插补处理后的曲线路径成为最终的刀具路径。曲线路径插补部210如果插补点的生成结束，则将插补点传送至外部的电动机驱动部211。
107.按照以上所述的顺序进行动作，由此实施方式3所涉及的数控装置200生成刀具路径。
108.根据实施方式3所涉及的数控装置，能够按照修正后的刀具路径进行数控，因此在将加工程序进行一次变换后，无需将变换后的加工程序进行输出，另外，能够满足加工对象物的期望的加工精度，因此不会发生返工，作业效率提高。
109.实施方式4.
110.以下基于附图对实施方式4所涉及的机器学习装置详细地进行说明。此外，并不限定于该实施方式。
111.图30是表示实施方式4所涉及的机器学习装置的结构例的图。图30所示的工作机械401由实施方式1的数控装置111进行控制，由此对加工对象物进行加工。数控装置111和工作机械401构成数控工作机械。与实施方式1同样地，向数控装置111输入从加工程序变换装置100输出的变换后的加工程序即变换后加工程序。
112.本实施方式的机器学习装置410使用表示通过工作机械401得到的加工结果的加工精度的信息、和从加工程序变换装置100取得的信息，对通过工作机械401得到的加工结果满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行学习。容许尺寸公差是相对于距离l的容许范围。距离l如实施方式1中所述那样，是将为了判断按照在设置于刀具路径上的多个指令点之间生成的曲线路径进行动作的刀具是否沿加工对象物的加工成品形状即加工曲面进行动作而设置于曲线路径上的点作为评价点，在将刀具和加工曲面接触的点作为基准点的情况下的评价点和基准点之间的距离。通过工作机械401得到的加工结果是基于对刀具路径修正后的加工程序进行以使得距离l成为容许尺寸公差以内的加工结果。
113.本实施方式的加工程序变换装置100将加工对象物的加工成品形状即加工曲面、根据记述有针对刀具的移动指令的加工程序而求出的刀具路径、刀具数据向机器学习装置410输出。另外，加工程序变换装置100从机器学习装置410接收通过使用由后面记述的机械学习生成的训练好的模型进行的推断而求出的容许尺寸公差，将接收到的容许尺寸公差用作输入而进行曲线路径评价部108中的判断。如上所述，在本实施方式中，加工程序变换装置100在与机器学习装置410之间进行输入输出的动作，但除了这些动作以外与实施方式1的加工程序变换装置100的动作相同。具有与实施方式1相同的功能的结构要素标注与实施方式1相同的标号而省略重复的说明。以下主要对与实施方式1的不同点进行说明。
114.机器学习装置410对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行机械学习。在这里，对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行机械学习是指，创建用于对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行推断的训练好的模型。机器学习装置410所使用的学习算法可以使用任意的算法。作为一个例子，对应用了强化学习(reinforcement learning)的情况进行说明。强化学习是某环境内的代理人(行动主体)对当前的状态进行观测，基于观测结果决定应该采取的行动。在强化学习中，代理人通过对行动进行选择而从环境取得收益，对经过一系列的行动而将收益获得最多的方案进行学习。例如，在q学习的情况下，行动价值函数q(s，a)的一般性的更新式(行动价值表)由下面的式(1)表示。
115.【式1】
[0116][0117]
在式(1)中，t表示时刻t的环境，a
t
表示时刻t的行动。通过行动a
t
，环境变化为s
t 1
。r
t 1
表示能够通过该环境的变化而得到的回报，此外，γ设为0＜γ≤1、α设为0＜α≤1的范
围。γ表示折扣率，α表示学习系数。在本实施方式应用q学习的情况下，输入的容许尺寸公差成为行动a
t
。
[0118]
由式(1)表示的更新式，如果时刻t 1的最良好的行动a的行动价值，大于在时刻t执行的行动a的行动价值q，则增大行动价值q，在相反的情况下，减小行动价值q。换言之，对行动价值函数q(s，a)进行更新，以使得将时刻t的行动a的行动价值q接近时刻t 1的最良好的行动价值。由此，某环境中的最良好的行动价值依次不断传播为此前环境中的行动价值。
[0119]
如图30所示，本实施方式的机器学习装置410具有状态观测部411、学习部412及推断部413。状态观测部411是取得包含状态变量的数据集的数据取得部，该状态变量表示通过数控工作机械进行的加工的状态。在学习阶段，状态观测部411将数据集向学习部412输出。状态观测部411在推断阶段，将数据集向推断部413传送。学习部412使用数据集，通过对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行学习而生成训练好的模型，向推断部413传送。推断部413将状态变量向训练好的模型进行输入，由此对满足加工精度的容许尺寸公差进行推断，将推断出的容许尺寸公差向加工程序变换装置100输入。
[0120]
详细地说，状态观测部411从加工程序变换装置100的形状数据输入部106取得表示加工对象物的加工成品形状的信息而作为状态变量。如实施方式1中所述那样，向形状数据输入部106输入能够生成加工对象物的目标形状即加工成品形状的信息，加工成品形状具有应该进行加工的曲面即加工曲面。即，在表示加工成品形状的信息中包含有表示加工曲面的信息。
[0121]
状态观测部411从加工程序变换装置100的刀具路径存储部103取得刀具路径而作为状态变量。刀具路径如实施方式1中所述那样，是根据记述有针对刀具的移动指令的加工程序而求出的。另外，状态观测部411从刀具数据输入部105取得加工程序变换装置100的刀具数据。
[0122]
并且，状态观测部411取得通过基于变换后加工程序的数控装置111的控制而由工作机械401加工出的加工对象物的加工精度，即基于变换后加工程序的加工结果的加工精度而作为状态变量。加工精度例如能够使用通过三维测定机、表面粗糙度测定器、图像尺寸测定器等设备而测定出的值。在图30中，示出了工作机械401具有进行这些测定的设备的例子，但设备也可以设置于工作机械401之外。
[0123]
另外，状态观测部411在学习阶段，从加工程序变换装置100的容许尺寸公差输入部107取得强化学习中的行动即容许尺寸公差，向学习部412传送。
[0124]
学习部412从状态观测部411接收由状态观测部411观测出的状态变量，即，加工对象物的加工成品形状即加工曲面、根据加工程序而求出的刀具路径、刀具数据及基于变换后加工程序的加工结果的加工精度。学习部412按照基于状态变量而创建的数据集，对满足加工精度的最大的容许尺寸公差进行学习。此外，在本实施方式4中，作为一个例子，设为对满足加工精度的最大的容许尺寸公差进行学习，但并不限定于此，进行学习的容许尺寸公差只要满足用户所期望的容许尺寸公差即可。
[0125]
如图30所示，学习部412具有回报计算部421及函数更新部422。回报计算部421对基于状态变量的回报进行计算。回报计算部421基于通过变换后加工程序得到的加工结果的加工精度，对回报r进行计算。例如，回报计算部421在基于变换后加工程序的加工结果的加工精度比期望的加工精度好的情况下使回报r增大。例如，回报计算部421在基于变换后
加工程序的加工结果的加工精度比期望的加工精度好的情况下赋予“1”的回报。另一方面，在基于变换后加工程序的加工结果的加工精度比期望的加工精度差的情况下使回报r减小。例如，回报计算部421在基于变换后加工程序的加工结果的加工精度比期望的加工精度差的情况下赋予“－1”的回报。基于变换后加工程序的加工结果的加工精度按照公知的方法进行提取。例如，针对加工完成的加工对象物，求出使用三维测定机、表面粗糙度测定器、图像尺寸测定器等设备而测定出的值，能够基于加工对象物的设计值对加工结果的加工精度进行计算。
[0126]
函数更新部422按照由回报计算部421计算的回报，对用于决定满足基于变换后加工程序的加工结果的加工精度的容许尺寸公差的函数进行更新。例如在q学习的情况下，将由式(1)表示的行动价值函数q(s
t
，a
t
)用作用于对满足基于变换后加工程序的加工结果的加工精度的容许尺寸公差进行计算的函数。在学习阶段，通过将由回报计算部421进行的回报的计算和由函数更新部422进行的函数的更新反复进行，从而生成训练好的模型即表示与s
t
、a
t
相对应的q的值的函数。
[0127]
推断部413使用由函数更新部422生成的训练好的模型和从状态观测部411取得的状态变量，将行动价值函数q(s
t
，a
t
)变大的行动a
t
即容许尺寸公差求出而作为推断结果。此外，学习部412也可以与由推断部413进行的推断同时进行学习。此外，训练好的模型也能够用于对类似的形状的加工对象物进行加工时。由此，能够缩短学习时间并关于类似的形状而决定满足加工结果的加工精度的容许尺寸公差。
[0128]
此外，在本实施方式中，对将强化学习应用于学习部412所使用的学习算法的情况进行了说明，但并不限定于此。关于学习算法，除了强化学习以外，也能够应用有教师学习、无教师学习或有半教师学习等。例如，在使用有教师学习的情况下，将表示上述的加工对象物的加工成品形状的信息、刀具路径、刀具数据及表示加工结果的加工精度是否满足期望的加工精度的信息作为输入数据，作为教师数据而使用将输入的容许尺寸公差作为正确数据的数据集，生成训练好的模型。而且，向训练好的模型输入表示加工对象物的加工成品形状的信息、刀具路径、刀具数据及表示加工结果的加工精度满足期望的加工精度这一判定结果，由此能够求出满足期望的加工精度的容许尺寸公差。
[0129]
另外，作为上述的学习算法，也能够使用对特征量本身的提取进行学习的深层学习(deep learning)，也可以按照其他公知的方法，例如神经网络、遗传编程、功能逻辑编程、支持向量机等而执行机械学习。
[0130]
此外，机器学习装置410如图30所示，也可以是不同于加工程序变换装置100的其他装置，也可以在加工程序变换装置100的内部设置有机器学习装置410。另外，机器学习装置410也可以设置于数控装置111的内部。并且，机器学习装置410可以由1台或者多台计算机实现，也可以存在于云服务器上。
[0131]
另外，机器学习装置410也可以基于从多个加工程序变换装置100取得的状态变量及行动即数据集，对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行学习。此外，机器学习装置410也可以从在同一现场使用的多个加工程序变换装置100取得数据集，也可以从在不同的现场独立地运转的多个加工程序变换装置100及工作机械401收集数据集，对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行学习。并且，也可以将成为数据集的收集对象的加工程序变换装置100在中途进行追加，也能够反之而从对象去除。并且，也可以将通过关于某加工程序
变换装置100对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行学习的机器学习装置410所生成的训练好的模型设定于与其他加工程序变换装置100相对应的其他机器学习装置410，其他机器学习装置410可以通过使用新取得的数据集的再学习而对训练好的模型进行更新。
[0132]
此外，在以上所述的例子中，机器学习装置410从实施方式1的加工程序变换装置100取得数据集，但也可以取代之，而是从实施方式2的加工程序变换装置100取得数据集，也可以从实施方式3的数控装置200取得数据集。另外，也可以在实施方式3的数控装置200内置有机器学习装置410。
[0133]
在上述的实施方式4中，机器学习装置410的状态观测部411取得基于变换后加工程序的加工结果的加工精度而作为状态变量，但加工精度也可以不是基于变换加工程序的加工结果的加工精度。例如，可以使用基于变换前的加工程序的加工结果的加工精度。即，使用工作机械401，如果是对加工对象物进行加工得到的加工结果的加工精度，则能够与上述的加工曲面、刀具路径、刀具数据一起构成数据集，能够生成用于对满足期望的加工精度的容许尺寸公差进行推断的学习模型。
[0134]
如以上所述，在本实施方式中，能够自动地求出容许尺寸公差，以使得基于变换后加工程序的加工结果满足期望的加工精度。由此，与作业者对适当的容许尺寸公差进行计算的情况等相比，用于决定容许尺寸公差的时间被缩短，因此作业效率提高。
[0135]
标号的说明
[0136]
100加工程序变换装置，101、201加工程序输入部，102、202加工程序解析部，103、203刀具路径存储部，104、204曲线路径生成部，105、205刀具数据输入部，106、206形状数据输入部，107、207容许尺寸公差输入部，108、208曲线路径评价部，109、209刀具路径修正部，110变换后加工程序输出部，111、200数控装置，210曲线路径插补部，401工作机械，410机器学习装置，411状态观测部，412学习部，413推断部，421回报计算部，422函数更新部，p1～p6、p11～p17、r1指令点，q1～q评价点，c1～c3、c11～c13、c21～c23基准点，l1～l3、l11～l13、l21～l23距离，s1～s3加工曲面，t10～t12刀具，tp1～tp曲线路径。