CN107491040B - 具备使加工顺序最佳化的功能的程序生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备使加工顺序最佳化的功能的程序生成装置。程序生成装置从加工程序提取至少1个加工工序并进行分析，生成与该加工工序相关的信息，根据与该加工工序相关的信息对加工工序赋予分数，根据该赋予的分数决定加工工序的顺序。与加工工序相关的信息包括通过加工工序加工的加工形状，根据该加工形状对该加工工序赋予分数。

Description

具备使加工顺序最佳化的功能的程序生成装置

技术领域

本发明涉及一种程序生成装置，尤其涉及一种具备使加工顺序最佳化的功能的程序生成装置。

背景技术

线切割放电加工机或激光加工机、冲压机等机床进行在工件上开孔的加工。但是存在因加工导致其局部工件强度下降，产生由工件自重引起的弯曲的问题。例如，对工件以从右到左的顺序进行图15所示那样的孔加工的情况下，已加工部分的材料强度下降，因此产生工件整体容易弯曲的问题。这样，若发生弯曲，则工件变形，对工件精度也产生较大影响。另外，激光加工、冲压加工等引起加工部位的温度上升，因此在连续对同一位置进行加工的情况下，工件有可能发生热变形。考虑这些情况，操作员需要决定加工顺序。

作为与加工顺序的决定相关的现有技术，例如在日本特开平08-099252号公报中公开了如下的CAD/CAM***中的孔加工定位路径生成方法：为了抑制工件的热变形，如图16所示那样，将位于离前一加工工序中加工过的工件上的位置最远的位置的未加工的加工工序设为下个应进行的加工工序来决定加工顺序(例如，P→Q→R→…的顺序)，从而不对工件上的预定范围连续继续加工。

然而，在上述的日本特开平08-099252号公报所公开的技术中，决定执行各加工工序的顺序时不考虑通过各个加工工序加工的加工形状，因此在对1个工件混合进行加工形状分别不同的多个加工时，存在有可能不是最佳的加工顺序，容易产生弯曲、热变形的问题。例如，即使在某加工工序中加工的加工形状的重心位置离前一加工工序中的加工位置最远，若加工形状大，则在根据前一个加工工序决定下个加工工序的情况下，有可能对离之前的加工较近的位置进行加工。

此外，在上述的日本特开平08-099252号公报所公开的技术中，对加工顺序未考虑加工历史，因此有可能对离2～3个之前的加工较近的位置进行加工，同样存在可能容易产生弯曲、热变形的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种程序生成装置，其具备考虑加工形状、加工历史，使加工顺序最佳化的功能。

在本发明的程序生成装置中，生成如下的加工程序：在对1个工件执行多个加工工序的加工程序中，根据由各个加工工序加工的加工形状、加工历史等条件，对各加工工序赋予分数，并从该分数高的加工工序起依次执行。

并且，本发明涉及根据加工程序对机床进行控制的程序生成装置，该程序生成装置具备：加工工序分析部，其从上述加工程序提取至少1个加工工序并进行分析，生成与上述加工工序相关的信息；加工工序评分部，其根据与上述加工工序相关的信息对上述加工工序赋予分数；以及加工顺序决定部，其根据上述加工工序评分部对上述加工工序赋予的分数，决定上述加工工序的顺序。并且，与上述加工工序相关的信息包括通过上述加工工序加工的加工形状。另外，上述加工工序评分部根据由上述加工工序加工的加工形状，对该加工工序赋予分数。

上述加工工序评分部根据与加工工序相关的信息、以及与由上述加工顺序决定部决定的前1个以上的顺序的加工工序相关的信息，对上述加工工序赋予分数。

上述程序生成装置还具备：加工程序生成部，其根据上述加工顺序决定部决定的上述加工工序的顺序，生成加工程序。

根据本发明，能够生成最佳加工顺序的加工程序，因此能够大幅度缩短考虑形变、热变形的加工程序的生成所需要的时间，有益于作业的高效率化、生产性的提高。另外，即使是经验浅的操作员也能够生成最佳的加工程序。

附图说明

图1是表示通过加工工序加工的加工形状的条件例的图。

图2是表示加工历史的条件例的图。

图3A和图3B是说明图1的“加工形状的条件”之一即“加工形状的平衡”条件中的评分方法的概要的图。

图4A和图4B是表示“加工形状的平衡”条件中的分数的计算方法的示例的图。

图5A和图5B是说明图1的“加工形状的条件”之一即“加工形状的大小”条件中的评分方法的概要的图。

图6A和图6B是说明图1的“加工形状的条件”之一即“离夹具的距离”条件中的评分方法的概要的图。

图7A和图7B是说明将工件划分为象限的中间线的图。

图8A和图8B是说明图1的“加工形状的条件”之一即“加工形状的位置”条件中的评分方法的概要的图。

图9A和图9B是说明决定针对一个工件进行的多个加工工序的顺序时，选择第一个加工工序的方法的图。

图10A和图10B是说明选择第一个加工工序后，选择第二个加工工序的方法的图。

图11A和图11B是说明选择第二个加工工序后，选择第三个加工工序的方法的图。

图12是表示本发明一实施方式的程序生成装置的主要部分的硬件结构图。

图13是本发明一实施方式的程序生成装置的概要性的功能框图。

图14是表示在图13的程序生成装置上执行的处理流程的流程图。

图15是说明针对一个工件进行多个孔加工时的问题的图。

图16是说明现有技术的针对一个工件的孔加工的图。

具体实施方式

本发明一实施方式的程序生成装置具备生成如下加工程序的功能：在针对一个工件执行多个加工工序的加工程序中，根据由各个加工工序加工的加工形状、加工历史等条件对各加工工序赋予分数，之后，从分数高的加工工序开始依次进行加工。另外，在本说明书中加工工序是指针对工件加工一个加工形状的一连串的指令程序块。

在本发明一实施方式的程序生成装置，对进行容易产生弯曲、热变形的加工的加工工序赋予低分数，对进行难以产生弯曲、热变形的加工的加工工序赋予高分数。作为与弯曲相关的评分方法的示例，图1示出了通过加工工序加工的加工形状的条件例，图2示出了加工历史的条件例。此外，操作员可追加、修正弯曲的条件。

首先，参照图1对以加工形状的条件为基础的评分方法进行说明。

作为加工形状的条件之一的“加工形状的平衡”是以通过加工工序加工的加工形状的整体的平衡为基础进行评分的条件。通常，要加工的加工形状越接近真圆，形状的平衡越佳且不容易弯曲，因此赋予高的分数(图3A)，相反，要加工的加工形状越是偏离真圆的形状越容易弯曲，因此赋予低的分数(图3B)。

作为在“加工形状的平衡”条件中测量与真圆的近似度的标准，例如，既可以图4A所示那样，计算形状面积相对于外接圆面积的比例，并以该比例为标准进行评分，也可以如图4B所示那样，计算加工形状的内切圆相对于外接圆的半径差、面积比例，并以此为标准进行评分。并且，以真圆为10分，与真圆的近似度越低，分数越低。

作为加工形状的条件之一的“加工形状的大小”是以通过加工工序加工的加工形状的大小为基础进行评分的条件。通常，要加工的加工形状越小，越难以产生形变，因此赋予高的分数(图5A)，相反，要加工的加工形状越大越容易产生形变，因此赋予低的分数(图5B)。作为“加工形状的大小”条件中的评分方法，例如也可以将10设为最高分数，用以下所示的式(1)来计算分数。

分数＝10×{1－(形状的面积/工件整体的面积)}…(1)

作为加工形状的条件之一的“离夹具的距离”是根据由加工工序对加工形状进行加工的位置离支持工件的夹具的距离进行评分的条件。例如，若考虑夹具4支撑工件3的四个角的情况，则通常越是接近夹具4的位置，即越远离工件3的中心的位置，越难以受到来自周边的负荷，工件3越难以弯曲，因此赋予高的分数(图6A)，相反，越接近中心越容易受到来自周边的负荷，工件3越容易弯曲，因此赋予低的分数(图6B)。

作为“离夹具的距离”条件中的评分方法，例如，也可以将从工件整体看来在最靠近中心的位置对加工形状进行加工的加工工序设为1分，对最远的加工形状进行加工的加工工序设为10分，其他加工工序根据从工件整体看来离中心最近地被加工的加工形状与从工件整体看来离中心最远地被加工的加工形状的面积比例分配计算分数。

作为加工形状的条件之一的“加工形状的位置”是根据要加工的加工形状是否跨越工件的中间线来进行评分的条件。在此，“中间线”是指支持工件的夹具内彼此相邻的夹具之间的线，即将工件划分为4个象限的线。例如，如图7A所示那样，夹具4支撑工件3的四个角的情况下，划分该工件3的横向中央的一条线和划分纵向中央的一条线为“中间线5”。另一方面，如图7B所示那样，夹具4支撑工件3的四个角外还支撑工件3的上端以及下端的各各自的中心部的情况下，划分该工件3的横向中央的一条线和纵向划分的两条线，即将工件划分为6个象限的线为“中间线5”。

通常，要加工的加工形状不跨越中间线5的情况下，在该加工形状的加工中从周边受到的负荷的方向不变化，因此赋予高的分数(图8A)，另一方面，若要加工的加工形状跨越中间线，则在该加工形状的加工中从周边受到的负荷的方向变化而容易产生弯曲，因此赋予低的分数(图8B)。

作为“加工形状的位置”条件中的评分方法，例如，也可以将不跨越中间线5的情况设为10分，若跨越1条中间线5则设为8分，若跨越2条中间线5则设为5分，若跨越3条中间线5则设为3分，若跨越4条中间线5则设为1分。

在本发明一实施方式的程序生成装置中，例如对于针对1个工件进行的多个加工工序，将通过每个加工工序加工的加工形状以上述的各条件进行评分，并求出按每个加工工序合计了其分数的合计分，根据所求出的合计分决定进行加工工序的顺序。例如，对1个工件进行如图9A所示那样的加工的情况下(加工工序A～F)，如图9B所示那样对各加工工序按每个条件求出分数并求出合计后的合计分。然后，根据所求出的合计分，选择合计分最高的加工工序即加工工序A(合计分40)作为第一个加工工序。

在本发明一实施方式的程序生成装置中，在选择第二个以后的加工工序的情况下，除了在上述的加工形状的条件下求出的合计分外，还要考虑基于加工历史的条件“与上次的位置关系”的分数。例如，选择第二个加工工序的情况下，本发明的程序生成装置，对于在加工形状的条件下求出的每个加工工序的合计分，相加从通过第一个加工工序加工的加工形状的位置观察时的通过各个加工工序加工的加工形状的位置的条件即“与上次的位置关系”下求出的分数，根据其计算结果选择第二个加工工序。作为加工历史的条件即“与上次的位置关系”条件下的评分方法的一例，可以在通过加工工序加工的加工形状的位置位于与通过上次的加工工序加工的加工形状的位置相同的象限的情况下设为1分，位于相邻的象限的情况下设为6分，位于更远的象限的情况下设为10分。此时，如图10A所示那样，在作为第一个加工工序选择了加工工序A的情况下，选择第二个加工工序时，对基于加工形状的条件的合计分还加上在加工历史的条件即“与上次的位置关系”条件下求出的分数(图10B)，根据计算结果选择分数最高的加工工序(在图10A中，分数(47分)最高的加工工序即加工工序F)。

并且，在本发明一实施方式的程序生成装置中，在选择第三个以后的加工工序的情况下，除了在上述的加工形状的条件下求出的合计分、加工历史的条件“与上次的位置关系”外，还要考虑基于加工历史的条件“与上上次的位置关系”的分数。例如，选择第三个加工工序的情况下，本发明的程序生成装置，对于在加工形状的条件下求出的每个加工工序的合计分，相加从通过第二个加工工序加工的加工形状的位置观察时的通过各个加工工序加工的加工形状的位置的条件即“与上次的位置关系”条件、以及从通过第一个加工工序加工的加工形状的位置观察时的通过各个加工工序加工的加工形状的位置的条件即“与上上次的位置关系”条件下求出的分数，根据其计算结果选择第三个加工工序。作为加工历史的条件即“与上上次的位置关系”条件下的评分方法的一例，也可以将通过加工工序加工的加工形状的位置位于与通过上上次的加工工序加工的加工形状的位置相同的象限的情况设为1分，位于相邻的象限的情况设为6分，位于更远的象限的情况设为10分。此时，如图11A所示那样，作为第一个加工工序选择了加工工序A，作为第二个加工工序选择了加工工序F的情况下，当选择第三个加工工序时，对基于加工形状的条件的合计分还加上在加工历史的条件即“与上次的位置关系”、“与上上次的位置关系”条件下求出的分数(图11B)，根据计算结果选择分数最高的加工工序(在图11A和图11B中，分数(51分)最高的加工工序即加工工序C)。

本发明一实施方式的程序生成装置反复进行上述的步骤，来决定执行加工程序所包含的各个加工工序的顺序，生成按照所决定的顺序排列了各加工工序的加工程序。

以下，对到此为止说明的本发明一实施方式的程序生成装置的结构进行说明。

图12是表示将本发明一实施方式的程序生成装置构成为数值控制装置时的主要部分的硬件结构图。以处理器10为中心构成数值控制装置(程序生成装置)1。处理器10按照存储于ROM11中的***程序对数值控制装置1整体进行控制。该ROM11使用EPROM或EEPROM。

RAM12使用DRAM等，存储临时的计算数据、显示数据、输入输出信号等。非易失性存储器13使用通过未图示的电池进行后备供电的CMOS或SRAM，存储断电后也应保持的参数、加工程序、刀具修正数据等。

LCD/MDI单元18被配置于数值控制装置1的前面或与机械操作盘相同的位置，用于数据以及图形的显示、数据的输入、数值控制装置1的运转。图形控制电路19将数值数据以及图形数据等数字信号变换为显示用光栅信号，并发送给显示装置20，显示装置20显示这些数值以及图形。显示装置20主要使用液晶显示装置。

键盘21由数值键、符号键、字符键和功能键构成，用于加工程序的生成、编辑以及数值控制装置的运转。

触摸面板22被重叠地配置于显示装置20的画面上，具备检测操作员对画面的触摸、拖动等操作的功能。

轴控制电路14接受来自处理器10的轴的移动指令，向伺服放大器15输出轴的移动指令。伺服放大器15对该移动指令进行放大，驱动与机床2耦合的伺服电动机，控制机床2的刀具和工件的相对运动。此外，在图12中仅示出了1个轴的量，但设置与伺服电动机的轴数对应数量的轴控制电路14和伺服放大器15。

可编程机床控制器(PMC)16从处理器10经由总线17取得M(辅助)功能信号、S(主轴速度控制)功能信号、T(刀具选择)功能信号等。然后，将这些信号通过序列程序进行处理后输出输出信号，并控制机床2内的气动装置、液压装置、电磁致动器等。另外，接受机床2内的机械操作盘的按钮信号、开关信号等各种信号，进行序列处理，经由总线17向处理器10转发必要的输入信号。

此外，在图12中省略了主轴电动机控制电路以及主轴电动机用放大器等。

图13表示将与上述的加工工序的顺序决定相关的功能作为***程序安装于图12所示的数值控制装置1时的概要性功能框图。图12所示的处理器10执行***程序来提供功能，由此实现图13所示的各功能单元。本实施方式的数值控制装置1具备加工工序分析部100、加工工序评分部110、加工顺序决定部120、加工程序生成部130。

加工工序分析部100读出并分析存储于非易失性存储器13(未图示)中的加工程序200来提取加工程序所包含的多个加工工序，生成通过提取出的加工工序加工的加工形状、加工形状的大小、加工位置等与加工工序相关的信息后，将生成的加工工序所相关的信息与加工工序关联起来存储于加工工序信息存储部210中。加工工序分析部100既可以通过通常的模拟处理从加工程序200提取加工工序来生成与加工工序相关的信息，也可以根据来自操作员的操作指示从加工程序200提取加工工序来生成与加工工序相关的信息。

加工工序评分部110根据存储于加工工序信息存储部210中的多个加工工序的与加工工序相关的信息、以及预先存储于加工信息存储部220中的与加工相关的信息(与加工前的工件的形状、材质、设置位置、夹具的位置等相关的信息)，通过上述的方法，对加工工序分析部100存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序进行评分，并与各加工工序关联起来存储于加工工序信息存储部210中。加工工序评分部110具备根据加工形状的条件对加工工序评分的加工形状条件评分部111和根据加工历史的条件对加工工序评分的加工历史条件评分部112。加工形状条件评分部111在加工工序分析部100将与加工工序相关的信息存储于加工工序信息存储部210后对各加工工序进行评分。另一方面，加工历史条件评分部112在后述的加工顺序决定部120每次选择各顺序的加工工序时，对各加工工序进行评分。

加工顺序决定部120针对存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序，求出对加工工序评分部110赋予的分数进行了合计的合计分，根据求出的合计分决定进行各加工工序的顺序，将所决定的顺序与加工工序关联起来存储于加工工序信息存储部210中。加工顺序决定部120在决定加工工序的顺序时，从第一个进行的加工工序开始依次进行选择，每次选择各顺序的加工工序时指示加工历史条件评分部112根据加工历史的条件进行评分(重新评分)。加工顺序决定部120在决定了所有的加工工序的顺序时，指示加工程序生成部130生成加工程序。

加工程序生成部130从加工顺序决定部120接受指令时，生成按加工顺序决定部120决定的顺序进行存储于加工工序信息存储部210中的加工工序的加工程序，将生成的加工程序作为最佳化加工程序230而存储于非易失性存储器13(未图示)中。加工程序生成部130也可以使LCD/MDI单元18显示最佳化加工程序230。

图14是概要地表示在图13所示的数值控制装置1上执行的处理流程的流程图。

[步骤SA01]加工工序分析部100读出并分析加工程序200，在提取该加工程序200所包含的多个加工工序后，生成与该提取的加工工序相关的信息，并将该生成的与加工工序相关的信息存储于加工工序信息存储部210中。

[步骤SA02]加工形状条件评分部111对在步骤SA01中存储的各加工工序赋予基于通过这些加工工序加工的加工形状的平衡的分数，并存储于加工工序信息存储部210中。

[步骤SA03]加工形状条件评分部111对在步骤SA01中存储的各加工工序赋予基于通过这些加工工序加工的加工形状的大小的分数，并存储于加工工序信息存储部210中。

[步骤SA04]加工形状条件评分部111对在步骤SA01中存储的各加工工序赋予基于通过这些加工工序加工的加工形状在工件上的离夹具的距离的分数，并存储于加工工序信息存储部210中。

[步骤SA05]加工形状条件评分部111对在步骤SA01中存储的各加工工序赋予基于通过这些加工工序加工的加工形状在工件上的位置(是否跨越象限)的分数，并存储于加工工序信息存储部210中。

[步骤SA06]加工顺序决定部120针对进行存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序的顺序，判定是否要选择第三个以后的加工工序。在想要选择第三个以后的加工工序的情况下，处理转移至步骤SA07，否则处理转移至步骤SA08。

[步骤SA07]加工顺序决定部120对加工历史条件评分部112发出指令，根据从通过前两个顺序的加工工序加工的加工形状的位置观察时通过存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序加工的加工形状的位置，对各个加工工序赋予分数并存储加工工序信息存储部210中。

[步骤SA08]加工顺序决定部120针对进行存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序的顺序，判定是否要选择第二个以后的加工工序。想要选择第二个以后的加工工序的情况下，处理转移至步骤SA09，否则处理转移至步骤SA10。

[步骤SA09]加工顺序决定部120对加工历史条件评分部112发出指令，根据从通过前一个顺序的加工工序加工的加工形状的位置观察时通过存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序加工的加工形状的位置，对各个加工工序赋予分数并存储加工工序信息存储部210中。

[步骤SA10]加工顺序决定部12求出按每个加工工序合计对存储于加工工序信息存储部210中的各加工工序赋予的分数而得的合计分，将求出的合计分最高的加工工序作为下个应进行的加工工序而决定顺序。

[步骤SA11]加工顺序决定部120判定在存储于加工工序信息存储部210中的加工工序内是否存在未决定顺序的加工工序。存在未决定顺序的加工工序的情况下，处理转移至步骤SA06，不存在未决定顺序的加工工序的情况下，处理转移至SA12。

[步骤SA12]加工程序生成部130按照通过步骤SA06～步骤SA11决定的各加工工序的顺序生成并输出最佳化加工程序230，并结束本处理。

根据以上的结构，能够生成最佳加工顺序的加工程序，因此能够大幅度缩短考虑形变、热变形的加工程序的生成所需要的时间，有益于作业的效率化、生产性的提高。另外，即使是经验浅的操作员也能够生成最佳的加工程序。

此外，到此为止对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅仅限于上述的实施方式的示例，通过加以适当的变更，能够以各种方式实施。

例如，在上述的实施方式中示出了将决定加工工序的顺序并生成最佳化的加工程序的本发明的程序生成装置构成为数值控制装置的情况的示例，但同样也可以将本发明的程序生成装置构成为加工程序模拟装置、个人计算机。

Claims (3)

1.一种程序生成装置，根据加工程序对机床进行控制，其特征在于，

该程序生成装置具备：

加工工序分析部，其从上述加工程序提取至少1个加工工序并进行分析，生成与上述加工工序相关的信息；

加工工序评分部，其根据与上述加工工序相关的信息，对上述加工工序赋予分数，其中，对进行容易产生弯曲、热变形的加工的加工工序赋予低分数，对进行难以产生弯曲、热变形的加工的加工工序赋予高分数；以及

加工顺序决定部，其根据上述加工工序评分部对上述加工工序赋予的分数，决定上述加工工序的顺序，其中，机床基于上述分数以上述加工工序对工件执行加工处理，

并且，与上述加工工序相关的信息中包括通过上述加工工序加工的加工形状，

上述加工工序评分部根据由上述加工工序加工的加工形状，对该加工工序赋予分数；

上述加工形状至少包括以下之一：

加工形状的平衡；

加工形状的大小；或

加工形状的位置。

2.根据权利要求1所述的程序生成装置，其特征在于，

上述加工工序评分部根据与加工工序相关的信息、以及与由上述加工顺序决定部决定的前1个以上的顺序的加工工序相关的信息，对上述加工工序赋予分数。

3.根据权利要求1或2所述的程序生成装置，其特征在于，

该程序生成装置还具备：加工程序生成部，其根据上述加工顺序决定部决定的上述加工工序的顺序，生成加工程序。

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