JP5493826B2 - Machining simulation apparatus and machining simulation method - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械でNCデータに基づいて被加工物を加工する際のシミュレーションを行う装置およびその方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and a method for performing a simulation when machining a workpiece based on NC data with a machine tool.
従来、加工シミュレーションにおいて、例えば、特開平8−108345号公報(特許文献1)に記載されたものがある。特許文献1に記載の加工シミュレーションにおいては、工具の移動経路に沿った点列に工具を配置した状態で、加工後における被加工物の形状を得ることが記載されている。また、特開平11−235646号公報(特許文献2)には、加工工程を決定する際に、加工シミュレーションを行うことが記載されている。
Conventional machining simulations are described in, for example, JP-A-8-108345 (Patent Document 1). In the machining simulation described in
ところで、加工シミュレーションにおける演算処理時間が非常に長い。特に、複雑な形状を有する金型などについて加工シミュレーションを行う場合には、多大な時間を要するのが実状である。そこで、加工シミュレーションにおける演算処理時間の短縮が求められている。 By the way, the calculation processing time in the machining simulation is very long. In particular, when machining simulation is performed on a mold having a complicated shape, it is actually necessary to take a long time. Therefore, there is a demand for shortening the calculation processing time in the machining simulation.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、演算処理時間を短縮できる加工シミュレーション装置および加工シミュレーション方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a machining simulation device and a machining simulation method that can shorten the calculation processing time.
(加工シミュレーション装置)
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、
工作機械における工具による被加工物の加工をシミュレーションする加工シミュレーション装置であって、
前記被加工物の形状を記憶する形状記憶手段と、
前記被加工物に対する前記工具の相対的な移動経路を点列として記憶する工具移動経路記憶手段と、
前記移動経路における前記点列のそれぞれの点に前記工具を配置する工具配置手段と、
前記工具配置手段において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて、前記形状記憶手段に記憶されている前記被加工物の形状を加工後における前記被加工物の形状に更新する形状更新手段と、
を備え、
前記工具配置手段は、前記移動経路における前記点列のうち第一位置に前記工具を配置する第一工程、前記点列のうち前記第一位置から前記工具の相対移動方向に少なくとも前記点列の一点を超えるよう設定された距離を隔てた第二位置に前記工具を配置する第二工程、前記点列のうち前記第一位置と前記第二位置との間における前記点列の全ての点である第三位置に前記工具を配置する第三工程の順に実行し、
前記形状更新手段は、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されると判定される場合には、各前記工程のそれぞれの処理の後に、前記被加工物の形状を更新する処理を実行し、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されないと判定される場合には、前記被加工物の形状を更新する処理を実行しないことである。
(Processing simulation equipment)
In order to solve the above problem, the feature of the invention according to
A machining simulation device for simulating machining of a workpiece by a tool in a machine tool,
Shape storage means for storing the shape of the workpiece;
Tool movement path storage means for storing a relative movement path of the tool with respect to the workpiece as a point sequence;
Tool placement means for placing the tool at each point of the point sequence in the movement path;
When the workpiece is machined by each of the tools sequentially arranged in the tool placement means, the shape of the workpiece stored in the shape storage means is machined based on the position of the tool. Shape update means for updating to the shape of the workpiece afterwards;
With
The tool placement means is a first step of placing the tool at a first position in the point sequence in the movement path, and at least the point sequence in the relative movement direction of the tool from the first position in the point sequence. A second step of placing the tool at a second position separated by a distance set to exceed one point, at all points of the point sequence between the first position and the second position of the point sequence; Execute in the order of the third step of placing the tool in a third position,
When it is determined that the workpiece is machined by the tool in each step, the shape update means performs a process of updating the shape of the workpiece after each processing in each step. If it is determined that the workpiece is not machined by the tool in each step, the process of updating the shape of the workpiece is not executed .
請求項2に係る発明の特徴は、前記第一位置と前記第二位置との離間距離は、前記工具の直径未満に設定されることである。
請求項3に係る発明の特徴は、前記第三位置は、前記第一位置と前記第二位置との中間位置であることである。
A feature of the invention according to
A feature of the invention according to
請求項4に係る発明の特徴は、前記形状記憶手段は、前記被加工物の形状を第一画素数により表した粗精度形状、および、前記被加工物の形状を前記第一画素数よりも大きな第二画素数により表した詳細精度形状として記憶し、前記加工シミュレーション装置は、前記粗精度形状の各第一画素において、前記工具を前記移動経路に沿って移動させた場合に前記被加工物が加工されるか否かを判定する粗加工判定手段をさらに備え、前記工具配置手段は、前記粗加工判定手段にて前記被加工物が加工されると判定された前記第一画素において実行し、前記粗加工判定手段にて前記被加工物が加工されていないと判定された前記第一画素において実行せず、前記形状更新手段は、前記工具配置手段において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて前記詳細精度形状を加工後における前記被加工物の形状に更新すると共に、当該工具の位置に基づいて前記粗精度形状を加工後における前記被加工物の形状に更新することである。
A feature of the invention according to
請求項5に係る発明の特徴は、前記工具配置手段は、前記第三工程の後に、前記移動経路における前記点列のうち前記第一位置と前記第三位置との間、または、前記第二位置と前記第三位置との間に前記工具を配置する第四工程を実行することである。
The feature of the invention according to
(加工シミュレーション方法)
請求項6に係る発明の特徴は、
工作機械における工具による被加工物の加工をシミュレーションする加工シミュレーション方法であって、
前記被加工物に対する前記工具の相対的な移動経路における点列のそれぞれの点に前記工具を配置する工具配置工程と、
前記工具配置工程において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて、形状記憶手段に記憶されている前記被加工物の形状を加工後における前記被加工物の形状に更新する形状更新工程と、
を備え、
前記工具配置工程は、前記移動経路における前記点列のうち第一位置に前記工具を配置する第一工程、前記点列のうち前記第一位置から前記工具の相対移動方向に少なくとも前記点列の一点を超えるよう設定された距離を隔てた第二位置に前記工具を配置する第二工程、前記点列のうち前記第一位置と前記第二位置との間における前記点列の全ての点である第三位置に前記工具を配置する第三工程の順に実行し、
前記形状更新工程は、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されると判定される場合には、前記工具配置工程における各前記工程のそれぞれの処理の後に、前記被加工物の形状を更新する処理を実行し、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されないと判定される場合には、前記被加工物の形状を更新する処理を実行しないことである。
(Machining simulation method)
The feature of the invention according to
A machining simulation method for simulating machining of a workpiece by a tool in a machine tool,
And tool locating step of arranging the tool each point of the point sequence in the relative movement path of the tool relative to the workpiece,
When the workpiece is machined by each of the tools sequentially arranged in the tool arranging step, after machining the shape of the workpiece stored in the shape storage means based on the position of the tool A shape update step for updating to the shape of the workpiece in
With
The tool placement step includes a first step of placing the tool at a first position in the point sequence in the movement path, and at least the point sequence in the relative movement direction of the tool from the first position in the point sequence. A second step of placing the tool at a second position separated by a distance set to exceed one point, at all points of the point sequence between the first position and the second position of the point sequence; Execute in the order of the third step of placing the tool in a third position,
In the shape update step, when it is determined that the workpiece is processed by the tool in each step, the shape of the workpiece is determined after each of the steps in the tool placement step. If the workpiece is determined not to be processed by the tool in each step, the processing of updating the shape of the workpiece is not executed.
上記のように構成した請求項1に係る発明によれば、第一位置→第二位置→第三位置の順に工具を配置して被加工物の形状の更新処理を行っている。ここで、実際の加工において工具が被加工物に対して相対移動する順序は、第一位置→第三位置→第二位置の順となる。つまり、本発明は、加工シミュレーションにおいて工具を配置する順序を、実際の工具の移動順序とは異なる順序として、被加工物の形状更新処理を行っている。 According to the first aspect of the present invention configured as described above, the tool is arranged in the order of the first position → the second position → the third position to perform the process of updating the shape of the workpiece. Here, the order in which the tool moves relative to the workpiece in actual machining is in the order of the first position → the third position → the second position. That is, according to the present invention, the shape update processing of the workpiece is performed by setting the order in which the tools are arranged in the machining simulation to be different from the actual tool moving order.
つまり、実際の工具の移動経路としては第二位置よりも第三位置の方が先に位置するが、加工シミュレーションにおいては、工具の配置を第三位置よりも第二位置の方を先に配置している。そして、工具を第一位置の次に第二位置に配置した場合に加工される領域と、工具を第一位置の次に第三位置に配置した場合に加工される領域とは、重なり合う部分を有している。従って、第一位置→第二位置→第三位置の順に工具を配置して、当該重なり合う部分を大部分とすることで、第三位置に工具を配置した場合に新たに被加工物の加工する領域が存在しないようになる。つまり、第三位置に工具を配置した場合には、被加工物の形状の更新処理が不要となる。これにより、加工シミュレーションの演算処理を低減することができ、結果として演算処理時間を短縮できる。 In other words, as the actual tool movement path, the third position is located before the second position, but in the machining simulation, the tool is placed in the second position before the third position. doing. And the area processed when the tool is arranged at the second position next to the first position and the area processed when the tool is arranged at the third position next to the first position are overlapping portions. Have. Therefore, the tool is arranged in the order of the first position → the second position → the third position, and the overlapping portion is made a large part so that the workpiece is newly machined when the tool is arranged at the third position. The area will no longer exist. That is, when the tool is arranged at the third position, the processing for updating the shape of the workpiece is not necessary. Thereby, the calculation processing of the machining simulation can be reduced, and as a result, the calculation processing time can be shortened.
請求項2に係る発明によれば、確実に、第一位置に位置する工具と第二位置に位置する工具とが重なり合う状態となる。従って、第三位置に工具を配置した場合に、確実に、新たに被加工物の加工する領域が存在しないようにできる。その結果、加工シミュレーションの演算処理を低減することができ、演算処理時間を短縮できる。
According to the invention which concerns on
請求項3に係る発明によれば、工具を第一位置の次に第二位置に配置した場合に加工される領域と、工具を第一位置の次に第三位置に配置した場合に加工される領域とが重なり合う部分が、確実に存在するようにできる。従って、第三位置に工具を配置した場合に、より確実に、新たに被加工物の加工する領域が存在しないようにできる。その結果、加工シミュレーションの演算処理を低減することができ、演算処理時間を短縮できる。 According to the third aspect of the present invention, the region processed when the tool is arranged at the second position next to the first position and the region processed when the tool is arranged at the third position next to the first position are processed. It is possible to ensure that there is a portion where the region overlaps. Therefore, when the tool is arranged at the third position, it is possible to ensure that there is no new region for processing the workpiece. As a result, the calculation processing of the machining simulation can be reduced and the calculation processing time can be shortened.
請求項4に係る発明によれば、粗精度形状と詳細精度形状とを用いて、粗精度形状で加工される場合にのみ詳細精度形状で加工して形状更新処理を行うようにしている。これにより、詳細精度形状における形状更新処理の回数を低減することができる。従って、加工シミュレーションの演算処理をさらに低減することができ、演算処理時間をより短縮できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the shape update process is performed by using the rough accuracy shape and the detailed accuracy shape and processing with the detailed accuracy shape only when the rough accuracy shape is processed. Thereby, the frequency | count of the shape update process in a detailed precision shape can be reduced. Therefore, the calculation processing of the machining simulation can be further reduced, and the calculation processing time can be further shortened.
請求項5に係る発明によれば、第一工程から第四工程までを行う場合に、第四工程における位置に工具を配置した場合には、被加工物の形状の更新処理が不要となる場合がある。これにより、加工シミュレーションの演算処理を低減することができ、結果として演算処理時間を短縮できる。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によれば、上述した請求項1に係る加工シミュレーション装置の発明による効果を同一の効果を奏する。また、加工シミュレーション装置の他の特徴について、加工シミュレーション方法に同様に適用できる。この場合、同様の効果を奏する。
According to the invention which concerns on
以下、本発明の加工シミュレーション装置およびその方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment embodying a machining simulation apparatus and a method of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第一実施形態>
第一実施形態の加工シミュレーション装置20について、図1を参照して説明する。図1に示すように、加工シミュレーション装置20は、工作機械における工具による被加工物の加工をシミュレーションする装置である。工作機械としては、直交する直進軸3軸を有する工作機械や直進軸3軸および回転軸を有する工作機械が適用対象である。回転軸は、1軸有するものと、2軸以上有するものを含む。
<First embodiment>
A
この加工シミュレーション装置20は、入力部21と、工具移動経路記憶部22と、形状記憶部23と、演算部24とから構成される。
入力部21は、製品形状情報11、素材形状情報12、工具形状情報13、および、被加工物に対する工具の相対的な移動経路を点列として表した工具移動経路の情報14を入力する。工具移動経路の情報14は、工具移動経路記憶部22に記憶される。また、製品形状情報11、素材形状情報12および工具形状情報13は、形状記憶部23に記憶される。この形状記憶部23に記憶されている素材形状は、被加工物の形状であって、加工により更新される。そして、形状記憶部23には、更新された被加工物の形状が記憶される。
The
The
演算部24は、工具移動経路の情報14に基づいて工具を被加工物に対して相対移動させた場合に、素材形状が工具により加工される加工シミュレーションを行う。具体的には、演算部24は、工具配置部241と、形状更新部242とから構成される。工具配置部241は、加工シミュレーションにおいて、工具移動経路における点列のそれぞれに工具を配置する。形状更新部242は、加工シミュレーションにおいて、工具配置部241において順次配置されるそれぞれの工具により被加工物が加工される場合に、工具の位置に基づいて、形状記憶部23に記憶されている被加工物の形状を加工後における被加工物の形状に更新する。つまり、工具配置部241と形状更新部242の処理を順次繰り返すことにより、素材形状が工具移動経路に基づいて加工された場合の加工後の被加工物の形状を取得できる。
The
この演算部24において被加工物Wの形状の認識について、図2〜図4を参照して詳細に説明する。まず、図2には、演算部24において、被加工物Wの座標系を示している。本実施形態においては、直方体の素材形状Wに対して、凹部(ポケット穴)を形成する場合を例にあげて説明する。ここで、図2において、直方体の素材形状Wの外面の各面が、X−Y平面、Y−Z平面、または、Z−X平面のいずれかに平行となるような位置に、位置決めしている。そして、素材形状Wに対してZ軸方向から工具により穴を深くするように加工するものとする。図3には、X−Y平面において、演算部24が被加工物Wの形状として認識する画素を表示している。つまり、各画素の各辺は、L1の正方形としている。
The recognition of the shape of the workpiece W in the
そして、図4(a)には、素材形状W1における、あるX−Z平面の断面形状を示している。つまり、素材形状W1は、長方形である。図4(b)には、製品形状W2における、あるX−Z平面の断面形状を示している。図4(b)に示すように、製品形状W2は、X軸方向の中央部が球面凹状の凹部が形成されている。図4(c)は、図4(b)に示す製品形状W2を、辺長L1の画素によって表示した場合の製品形状W3を示している。つまり、製品形状W3の中央凹部は、画素の辺長L1によって、階段状に表示されていることが分かる。ここで、この画素の辺長L1は、工具移動経路における隣り合う点列の離間距離に対応している。そして、演算部24においては、辺長L1の画素として認識しているため、図4(b)の形状は、図4(c)に示すような形状として認識することになる。
FIG. 4A shows a cross-sectional shape of a certain XZ plane in the material shape W1. That is, the material shape W1 is a rectangle. FIG. 4B shows a cross-sectional shape of a certain XZ plane in the product shape W2. As shown in FIG. 4B, the product shape W2 is formed with a concave portion having a spherical concave shape at the center in the X-axis direction. FIG. 4C shows a product shape W3 when the product shape W2 shown in FIG. 4B is displayed by pixels having a side length L1. That is, it can be seen that the central recess of the product shape W3 is displayed in a staircase pattern by the side length L1 of the pixel. Here, the side length L1 of this pixel corresponds to the separation distance between adjacent point sequences in the tool movement path. And since the calculating
次に、演算部24の処理について、図5および図6のフローチャートを参照して説明する。この説明において、図7〜図14を参照しながら詳細に説明する。図5に示すように、演算部24は、形状記憶部23に記憶されている製品形状情報11を読み込み(S1)、続いて素材形状情報12を読み込み(S2)、続いて工具形状情報13を読み込む(S3)。
Next, the process of the calculating
続いて、工具移動経路記憶部22に記憶されている工具移動経路の情報14を読み込む(S4)。ここで読み込まれる工具移動経路の情報14は、点列P(i,j)である。この点列P(i,j)について、図7を参照して説明する。図7には、工具移動経路の進行方向を図の左側から右側へ直線的となる場合を示しており、そして、点列P(i,j)の離間距離は等距離であって、パラメータiが1つの範囲に、パラメータjが1〜5が含まれている。そして、ここでは、点P(i,5)と点P(i+1,1)の位置が同位置としている。
Subsequently, the tool
つまり、点列P(i,j)は、P(1,1)→P(1,2)→P(1,3)→P(1,4)→P(1,5)(P(2,1)と同位置)→P(2,2)→P(2,3)→P(2,4)→P(2,5)(P(3,1)と同位置)→・・・の順に連続している。そして、各点列P(i,j)の離間距離は、画素の辺長L1に一致している。また、点P(i,j)と点P(i+1,j)との離間距離は、L1の5倍となるL2としている。 That is, the point sequence P (i, j) is represented by P (1,1) → P (1,2) → P (1,3) → P (1,4) → P (1,5) (P (2 , 1)) → P (2,2) → P (2,3) → P (2,4) → P (2,5) (same position as P (3,1)) →. It is continuous in the order. The separation distance of each point sequence P (i, j) is equal to the side length L1 of the pixel. Further, the separation distance between the point P (i, j) and the point P (i + 1, j) is L2, which is five times L1.
点P(i,j)と点P(i+1,j)との離間距離L2は、工具Tの半径Rに基づいて設定している。図8に示すように、離間距離L2は、工具Tの直径2R未満に設定されている。なお、当該離間距離L2の最適値の算出方法については後述する。 The separation distance L2 between the point P (i, j) and the point P (i + 1, j) is set based on the radius R of the tool T. As shown in FIG. 8, the separation distance L2 is set to be less than the diameter 2R of the tool T. A method for calculating the optimum value of the separation distance L2 will be described later.
図5に戻り説明する。工具移動経路の情報14を読み込んだ後には、加工形状演算を行う(S5)。そして、加工形状演算によって最終的に得られた加工後の被加工物の形状を取得する(S6)。
Returning to FIG. After reading the tool
加工形状演算の処理は、図6に示すように、まず、パラメータiを1にセットし(S11)、続いてパラメータjを1にセットする(S12)。続いて、工具配置部241にて、点P(i,j)の位置に工具Tを配置する(S13)。そして、工具Tを点P(i,j)に配置した状態において、形状更新部242にて、被加工物Wが工具Tにより加工されるか否かを判定する(S14)。ここで、例えば、加工前の形状を図9に示すような、階段状の形状、具体的には、工具移動経路の進行方向において点P(1,1)以前に対して、点P(1,1)以後のZ軸方向の高さが高い状態とする。そして、S13において、最初は、図10(a)に示すように、点P(1,1)に工具Tが配置されることになる。この状態において、図10(a)のハッチングで示す範囲は、工具Tにより被加工物Wが加工される領域となる。つまり、工具Tが点P(1,1)に配置された状態においては、S14において、被加工物Wが加工されると判定される。
As shown in FIG. 6, the machining shape calculation process first sets the parameter i to 1 (S11), and then sets the parameter j to 1 (S12). Subsequently, the
そして、S14において、被加工物Wが加工されると判定される場合に(S14:Y)、形状更新部242にて、工具形状に合わせて素材形状Wを変形させ、記憶する(S15)。ただし、演算部24においては、画素の辺長L1として認識するため、点P(1,1)から点P(1,4)までの間が、図10(b)に示すように、階段状として変更される。このように、素材形状、すなわち被加工物Wの形状が更新される。この更新された被加工物Wの形状は、形状記憶部23に記憶する。
If it is determined in S14 that the workpiece W is to be processed (S14: Y), the
続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定する(S16)。まず最初の段階では、パラメータjは1であるため、当然に、1〜5の全てが終了していない。つまり、パラメータjが1〜5の全てを終了していない場合(S16:N)、パラメータjを1→5→3→2→4の順に変更していく(S17)。そして、S13に戻る。
Subsequently, it is determined whether or not all
ここで、最初は、パラメータjは、S12において1にセットされていたため、次は5にセットされる。続いて、今回のS13において、図11(a)に示すように、工具配置部241にて、点P(1,5)の位置に工具Tを配置する。この状態において、図11(a)のハッチングで示す範囲は、工具Tにより被加工物Wが加工される領域となる。つまり、工具Tが点P(1,5)に配置された状態においては、S14において、被加工物Wが加工されると判定される。
Here, since the parameter j was initially set to 1 in S12, next, it is set to 5. Subsequently, in this S13, as shown in FIG. 11A, the
続いて、S14において、被加工物Wが加工されると判定されるため、図11(b)に示すように、工具形状に合わせて素材形状Wを変形させ、記憶する(S15)。このように、素材形状、すなわち被加工物Wの形状が更新され、更新された被加工物Wの形状は、形状記憶部23に記憶する。
Subsequently, since it is determined in S14 that the workpiece W is to be processed, as shown in FIG. 11B, the material shape W is deformed according to the tool shape and stored (S15). Thus, the material shape, that is, the shape of the workpiece W is updated, and the updated shape of the workpiece W is stored in the
続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定するが(S16)、この時点においても、パラメータjは1,5であるため、当然に、1〜5の全てが終了していない。つまり、パラメータjが1〜5の全てを終了していないため(S16:N)、パラメータjを次は3にセットする(S17)。そして、S13に戻る。ここで、パラメータj=3の点P(1,3)は、既に加工により形状更新した2カ所の点P(1,1)と点P(1,5)の中間位置である。 Subsequently, it is determined whether or not the parameter j has completed all of 1 to 5 (S16), but since the parameter j is 1, 5 even at this time, naturally, all of 1 to 5 are completed. Not done. That is, since parameter j does not end all of 1 to 5 (S16: N), parameter j is set to 3 next (S17). Then, the process returns to S13. Here, the point P (1, 3) with the parameter j = 3 is an intermediate position between the two points P (1, 1) and P (1, 5) whose shape has already been updated by machining.
続いて、今回のS13において、図12(a)に示すように、工具配置部241にて、点P(1,3)の位置に工具Tを配置する。この状態において、図12(a)のハッチングで示す範囲は、工具Tにより被加工物Wが加工される領域となる。つまり、工具Tが点P(1,3)に配置された状態においては、S14において、被加工物Wが加工されると判定される。
Subsequently, in S13 of this time, as shown in FIG. 12A, the
続いて、S14において、被加工物Wが加工されると判定されるため、図12(b)に示すように、工具形状に合わせて素材形状Wを変形させ、記憶する(S15)。このように、素材形状、すなわち被加工物Wの形状が更新され、更新された被加工物Wの形状は、形状記憶部23に記憶する。
Subsequently, since it is determined in S14 that the workpiece W is to be processed, as shown in FIG. 12B, the material shape W is deformed according to the tool shape and stored (S15). Thus, the material shape, that is, the shape of the workpiece W is updated, and the updated shape of the workpiece W is stored in the
続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定するが(S16)、この時点においても、パラメータjは1,5,3であるため、当然に、1〜5の全てが終了していない。つまり、パラメータjが1〜5の全てを終了していないため(S16:N)、パラメータjを次は2にセットする(S17)。そして、S13に戻る。ここで、パラメータj=2の点P(1,2)は、既に加工により形状更新した2カ所の点P(1,1)と点P(1,3)の中間位置である。 Subsequently, it is determined whether or not the parameter j has finished all of 1 to 5 (S16). Even at this time, since the parameter j is 1, 5, and 3, all of 1 to 5 are naturally. Is not finished. That is, since parameter j does not end all of 1 to 5 (S16: N), parameter j is set to 2 next (S17). Then, the process returns to S13. Here, the point P (1, 2) with the parameter j = 2 is an intermediate position between the two points P (1, 1) and P (1, 3) whose shape has already been updated by machining.
続いて、今回のS13において、図13に示すように、工具配置部241にて、点P(1,2)の位置に工具Tを配置する。この状態においては、被加工物Wは工具Tにより加工される領域が存在しない。つまり、工具Tが点P(1,2)に配置された状態においては、S14において、被加工物Wが加工されないと判定される。
Subsequently, in this S13, as shown in FIG. 13, the
続いて、S14において、被加工物Wが加工されると判定されないため(S14:N)、S15をスキップして、S16が処理される。つまり、点P(1,2)においては、形状更新処理が行われないことになる。続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定するが(S16)、この時点においても、パラメータjは1,5,3,2であるため、当然に、1〜5の全てが終了していない。つまり、パラメータjが1〜5の全てを終了していないため(S16:N)、パラメータjを次は4にセットする(S17)。そして、S13に戻る。ここで、パラメータj=4の点P(1,4)は、既に加工により形状更新した2カ所の点P(1,3)と点P(1,5)の中間位置である。 Subsequently, in S14, since it is not determined that the workpiece W is processed (S14: N), S16 is skipped and S16 is processed. That is, the shape update process is not performed at the point P (1, 2). Subsequently, it is determined whether or not the parameter j has completed all of 1 to 5 (S16). Since the parameter j is 1, 5, 3, and 2 at this time as well, of course, 1 to 5 is naturally obtained. All of is not finished. That is, since the parameter j has not finished all of 1 to 5 (S16: N), the parameter j is set to 4 next (S17). Then, the process returns to S13. Here, the point P (1, 4) with the parameter j = 4 is an intermediate position between the two points P (1, 3) and P (1, 5) whose shape has already been updated by machining.
続いて、今回のS13において、図14に示すように、工具配置部241にて、点P(1,4)の位置に工具Tを配置する。この状態においては、被加工物Wは工具Tにより加工される領域が存在しない。つまり、工具Tが点P(1,4)に配置された状態においては、S14において、被加工物Wが加工されないと判定される。
Subsequently, in this S13, as shown in FIG. 14, the
続いて、S14において、被加工物Wが加工されると判定されないため(S14:N)、S15をスキップして、S16が処理される。つまり、点P(1,4)においては、形状更新処理が行われないことになる。続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定する(S16)。この時点においては、パラメータjは1,5,3,2,4であるため、1〜5の全てが終了している。そうすると、次は、パラメータiが最大値に達しているか否かを判定する(S18)。パラメータiが最大値に達していない場合には(S18:N)、パラメータiに1を加算して(S19)、S12に戻り、処理を繰り返す。
Subsequently, in S14, since it is not determined that the workpiece W is processed (S14: N), S16 is skipped and S16 is processed. That is, the shape update process is not performed at the point P (1, 4). Subsequently, it is determined whether or not all
一方、パラメータiが最大値に達していれば(S18:Y)、加工形状演算処理を終了する。なお、最初は、S11において、パラメータiは1にセットされている。従って、パラメータiに1を加算して、2にセットして、処理を繰り返すことになる。ここで、点P(2,1)は、点P(1,5)に一致するとしているため、点P(2,1)に工具Tを配置した場合には、S15における形状更新処理は行われず、点P(2,5)、点P(2,3)にて形状更新処理が行われる。そして、点P(2,2)および点P(2,4)に工具Tを配置した場合にも、S15における形状更新処理は行われない。 On the other hand, if the parameter i has reached the maximum value (S18: Y), the machining shape calculation process is terminated. Initially, the parameter i is set to 1 in S11. Therefore, 1 is added to the parameter i, the parameter i is set to 2, and the process is repeated. Here, since the point P (2, 1) coincides with the point P (1, 5), when the tool T is arranged at the point P (2, 1), the shape update process in S15 is performed. Instead, the shape update process is performed at the points P (2, 5) and P (2, 3). And also when the tool T is arrange | positioned at the point P (2, 2) and the point P (2, 4), the shape update process in S15 is not performed.
以上説明したように、点P(i,1)→点P(i,5)→点P(i,3)→点P(i,2)→点P(i,4)の順に工具Tを配置して被加工物Wの形状の更新処理を行っている。ここで、実際の加工において工具Tが被加工物Wに対して相対移動する順序は、点P(i,1)→点P(i,2)→点P(i,3)→点P(i,4)→点P(i,5)の順となる。つまり、加工シミュレーションにおいて工具Tを配置する順序を、実際の工具Tの移動順序とは異なる順序として、被加工物Wの形状更新処理を行っている。 As described above, the tool T is arranged in the order of point P (i, 1) → point P (i, 5) → point P (i, 3) → point P (i, 2) → point P (i, 4). The update processing of the shape of the work piece W is performed by arranging. Here, the order in which the tool T moves relative to the workpiece W in actual machining is as follows: point P (i, 1) → point P (i, 2) → point P (i, 3) → point P ( i, 4) → point P (i, 5). That is, the shape update process of the workpiece W is performed by setting the order in which the tools T are arranged in the machining simulation to be different from the actual movement order of the tools T.
そして、工具Tを点P(1,1)の次に点P(1,3)に配置した場合に加工される領域と、工具Tを点P(1,1)の次に点P(1,2)に配置した場合に加工される領域とは、重なり合う部分を有している。そして、演算部24が認識する画素の辺長L1との関係もあって、点P(1,2)に工具Tを配置した場合に新たに被加工物Wの加工する領域が存在しないようになる。つまり、点P(1,2)に工具Tを配置した場合には、被加工物Wの形状の更新処理が不要となる。これにより、加工シミュレーションの演算処理を低減することができ、結果として演算処理時間を短縮できる。このことは、上記の例において、点P(1,4)も同様である。そして、特に、点P(1,2)が点P(1,1)と点P(1,3)との中間位置にあるようにしているため、被加工物Wの形状の更新処理をより効果的に不要とできる。
And the area | region processed when the tool T is arrange | positioned at the point P (1, 3) next to the point P (1, 1), and the point P (1) after the tool T is point P (1, 1). , 2) has an overlapping portion with the region to be processed. Also, there is a relationship with the side length L1 of the pixel recognized by the
また、本実施形態においては、点P(1,3)に工具Tを配置した場合には、被加工物Wの形状更新処理を行ったが、点列の離間距離や工具Tの半径Rの関係によっては、当該点P(1,3)の位置に工具Tを配置した場合にも、形状更新処理が不要となる場合がある。 In this embodiment, when the tool T is arranged at the point P (1, 3), the shape update process of the workpiece W is performed. However, the distance between the point rows and the radius R of the tool T are changed. Depending on the relationship, even when the tool T is arranged at the position of the point P (1, 3), the shape update process may not be necessary.
ここで、点P(i,j)と点P(i+1,j)との離間距離L2の最適値の算出方法の一例について、図8を参照して以下に説明する。ここで、被加工物Wの加工残りの高さ(カスプ)をHとした場合に、工具Tの半径Rと離間距離L2とを用いて、式(1)の関係を導き出すことができる。また、カスプ減少量をVとすると、式(2)の関係を導き出すことができる。 Here, an example of a method for calculating the optimum value of the separation distance L2 between the point P (i, j) and the point P (i + 1, j) will be described below with reference to FIG. Here, when the remaining machining height (cusp) of the workpiece W is H, the relationship of the expression (1) can be derived using the radius R of the tool T and the separation distance L2. Further, when the cusp reduction amount is V, the relationship of Expression (2) can be derived.
[数1]
H=R−√(R^2−(0.5*L2)^2) ・・・ (1)
V=R−H=√(R^2−(0.5*L2)^2) ・・・ (2)
[Equation 1]
H = R-√ (R ^ 2- (0.5 * L2) ^ 2) (1)
V = R−H = √ (R ^ 2- (0.5 * L2) ^ 2) (2)
ここで、離間距離L2とカスプ減少量Vの両者が長いほど、形状更新処理を不要とする回数が増加すると考えられる。従って、評価関数をS=L2*Vとして、当該評価関数Sが最大となる場合の離間距離L2が最適値とすることができる。このようにして得られた離間距離L2の最適値は、(√2/2)*Rとなる。 Here, it is considered that the number of times that the shape update process is not required increases as both the separation distance L2 and the cusp reduction amount V are longer. Therefore, the evaluation function is S = L2 * V, and the separation distance L2 when the evaluation function S is maximized can be set to the optimum value. The optimum value of the separation distance L2 obtained in this way is (√2 / 2) * R.
<第二実施形態>
次に、第二実施形態の加工シミュレーション装置30について、図15を参照して説明する。図15に示すように、加工シミュレーション装置30は、工作機械において工具により被加工物を加工するとした場合の加工シミュレーションを行う装置である。この加工シミュレーション装置30は、入力部31と、工具移動経路記憶部32と、形状記憶部33と、演算部34とから構成される。
<Second embodiment>
Next, the
入力部31および工具移動経路記憶部32は、第一実施形態の入力部21および工具移動経路記憶部22のそれぞれと同一の構成である。形状記憶部33は、製品形状情報11、素材形状情報12および工具形状情報13が記憶される。さらに、形状記憶部33は、逐次形状更新処理が施される被加工物の形状を、第一画素数により表した粗精度形状、および、第一画素数よりも大きな第二画素数により表した詳細精度形状として記憶する。詳細精度形状とは、図4に示すように、画素の辺長がL1となる形状である。一方、粗精度形状とは、図18(b)に示すように、画素の辺長がL2となる形状である。ここで、図18(a)は、製品形状W2を示し、この製品形状を粗精度形状として表したものが図18(b)に示すものである。そして、形状記憶部33に記憶されている粗精度形状および詳細精度形状は、加工により更新される。そして、形状記憶部33には、更新された粗精度形状および詳細精度形状が記憶される。
The
演算部34は、工具移動経路の情報14に基づいて工具を被加工物に対して相対移動させた場合に、素材形状が工具により加工される加工シミュレーションを行う。具体的には、演算部34は、粗加工判定部341と、工具配置部342と、形状更新部343とから構成される。
The calculation unit 34 performs a machining simulation in which the material shape is machined by the tool when the tool is moved relative to the workpiece based on the tool
粗加工判定部341は、現在記憶されている粗精度形状の各第一画素において、工具を工具移動経路に沿って移動させた場合に被加工物Wが加工されるか否かを判定する。工具配置部342は、加工シミュレーションにおいて、工具移動経路における点列のそれぞれに工具を配置する。この工具配置部342は、粗加工判定部341にて被加工物Wが加工されると判定された第一画素において、点列のそれぞれに工具を配置する処理を実行する。一方、工具配置部342は、粗加工判定部341にて被加工物Wが加工されていないと判定された第一画素においては、点列に工具を配置する処理を実行しない。
The rough
形状更新部343は、加工シミュレーションにおいて、工具配置部342において順次配置されるそれぞれの工具により被加工物Wが加工される場合に、工具の位置に基づいて、形状記憶部33に記憶されている粗精度形状を加工後における被加工物Wの形状に更新すると共に、詳細精度形状を加工後における被加工物Wの形状に更新する。つまり、粗加工判定部341、工具配置部342および形状更新部343の処理を順次繰り返すことにより、素材形状が工具移動経路に基づいて加工された場合の加工後の被加工物の形状を取得できる。
The
次に、演算部34の処理について、図16および図17のフローチャートを参照して説明する。図16に示すように、演算部34は、形状記憶部33に記憶されている製品形状情報11を読み込み(S21)、続いて素材形状情報12を読み込み(S22)、続いて工具形状情報13を読み込む(S23)。
Next, the process of the calculating part 34 is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. 16 and FIG. As shown in FIG. 16, the calculation unit 34 reads the
続いて、工具移動経路記憶部32に記憶されている工具移動経路の情報14を読み込む(S24)。ここで読み込まれる工具移動経路の情報14は、点列P(i,j)である。この点列P(i,j)については、第一実施形態において図7を参照して説明したとおりである。
Subsequently, the tool
そして、工具移動経路の情報14を読み込んだ後には、粗精度形状の生成を行う(S25)。この粗精度形状は、図18(b)に示すような形状に相当する。続いて、加工形状演算を行う(S26)。そして、加工形状演算によって最終的に得られた加工後の被加工物の形状を取得する(S27)。
Then, after the tool
加工形状演算の処理は、図17に示すように、まず、パラメータiを1にセットし(S31)、粗精度形状における点P(i,1)から点P(i+1,1)の間に工具Tを配置する(S32)。このとき、粗精度形状において、被加工物Wが加工されるか否かを判定する(S33)。 As shown in FIG. 17, the machining shape calculation is performed by first setting the parameter i to 1 (S31), and between the point P (i, 1) and the point P (i + 1,1) in the coarse accuracy shape. T is arranged (S32). At this time, it is determined whether or not the workpiece W is machined in the coarse accuracy shape (S33).
そして、S33にて、粗精度形状において被加工物Wが加工されると判定される場合には(S33:Y)、パラメータjを1にセットする(S34)。続いて、工具配置部342にて、詳細精度形状において、点P(i,j)の位置に工具Tを配置する(S35)。そして、工具Tを点P(i,j)に配置した状態において、形状更新部343にて、被加工物Wが工具Tにより加工されるか否かを判定する(S36)。
If it is determined in S33 that the workpiece W is to be machined in the coarse shape (S33: Y), the parameter j is set to 1 (S34). Subsequently, the
そして、S36において、詳細精度形状において被加工物Wが加工されると判定される場合に(S36:Y)、形状更新部343にて、工具形状に合わせて素材形状Wを変形させ、記憶する(S37)。このように、詳細精度形状において、素材形状、すなわち被加工物Wの形状が更新される。この更新された詳細精度形状としての被加工物Wの形状は、形状記憶部23に記憶する。続いて、詳細精度形状の更新に伴って、粗精度形状についても更新して記憶する(S38)。
In S36, when it is determined that the workpiece W is machined with the detailed accuracy shape (S36: Y), the
続いて、パラメータjが1〜5の全てを終了したか否かを判定する(S39)。ところで、S36にて、詳細精度形状において被加工物Wが加工されないと判定される場合には(S36:N)、S37およびS38をスキップして、S39の処理を実行する。
Subsequently, it is determined whether or not all
そして、パラメータjが1〜5の全て終了していないと判定される場合には(S39:N)、パラメータjを1→5→3→2→4の順に変更していく(S40)。そして、S35に戻る。一方、パラメータjが1〜5の全てを終了したと判定される場合には(S39:Y)、パラメータiが最大値に達しているか否かを判定する(S41)。そして、パラメータiが最大値に達していない場合には(S41:N)、パラメータiに1を加算して(S42)、S32に戻り、処理を繰り返す。一方、パラメータiが最大値に達していれば(S41:Y)、加工形状演算処理を終了する。また、S33にて、粗精度形状において被加工物Wが加工されないと判定される場合には(S33:N)、S41にスキップして、処理を行う。
If it is determined that all
以上説明したように、粗精度形状と詳細精度形状とを用いて、粗精度形状で加工される場合にのみ詳細精度形状で加工して形状更新処理を行うようにしている。これにより、詳細精度形状における形状更新処理の回数を低減することができる。従って、加工シミュレーションの演算処理をさらに低減することができ、演算処理時間をより短縮できる。また、第一実施形態における効果と同様の効果を奏する。 As described above, the shape update process is performed by processing with the detailed accuracy shape only when processing with the coarse accuracy shape using the coarse accuracy shape and the detailed accuracy shape. Thereby, the frequency | count of the shape update process in a detailed precision shape can be reduced. Therefore, the calculation processing of the machining simulation can be further reduced, and the calculation processing time can be further shortened. Moreover, there exists an effect similar to the effect in 1st embodiment.
20,30:加工シミュレーション装置
21,31:入力部、 22,32:工具移動経路記憶部
23,33:形状記憶部、 24,34:演算部
241:工具配置部、 242:形状更新部
341:粗加工判定部、 342:工具配置部、 343:形状更新部
L1:辺長、 L2:離間距離、 P:点列、 T:工具
V:カスプ減少量、 W:被加工物,素材形状,製品形状
20, 30:
Claims (6)
前記被加工物の形状を記憶する形状記憶手段と、
前記被加工物に対する前記工具の相対的な移動経路を点列として記憶する工具移動経路記憶手段と、
前記移動経路における前記点列のそれぞれの点に前記工具を配置する工具配置手段と、
前記工具配置手段において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて、前記形状記憶手段に記憶されている前記被加工物の形状を加工後における前記被加工物の形状に更新する形状更新手段と、
を備え、
前記工具配置手段は、前記移動経路における前記点列のうち第一位置に前記工具を配置する第一工程、前記点列のうち前記第一位置から前記工具の相対移動方向に少なくとも前記点列の一点を超えるよう設定された距離を隔てた第二位置に前記工具を配置する第二工程、前記点列のうち前記第一位置と前記第二位置との間における前記点列の全ての点である第三位置に前記工具を配置する第三工程の順に実行し、
前記形状更新手段は、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されると判定される場合には、各前記工程のそれぞれの処理の後に、前記被加工物の形状を更新する処理を実行し、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されないと判定される場合には、前記被加工物の形状を更新する処理を実行しない、とを特徴とする加工シミュレーション装置。 A machining simulation device for simulating machining of a workpiece by a tool in a machine tool,
Shape storage means for storing the shape of the workpiece;
Tool movement path storage means for storing a relative movement path of the tool with respect to the workpiece as a point sequence;
Tool placement means for placing the tool at each point of the point sequence in the movement path;
When the workpiece is machined by each of the tools sequentially arranged in the tool placement means, the shape of the workpiece stored in the shape storage means is machined based on the position of the tool. Shape update means for updating to the shape of the workpiece afterwards;
With
The tool placement means is a first step of placing the tool at a first position in the point sequence in the movement path, and at least the point sequence in the relative movement direction of the tool from the first position in the point sequence. A second step of placing the tool at a second position separated by a distance set to exceed one point, at all points of the point sequence between the first position and the second position of the point sequence; Execute in the order of the third step of placing the tool in a third position,
When it is determined that the workpiece is machined by the tool in each step, the shape update means performs a process of updating the shape of the workpiece after each processing in each step. A machining simulation apparatus , which is executed and does not execute a process of updating a shape of the workpiece when it is determined that the workpiece is not machined by the tool in each of the steps .
前記第一位置と前記第二位置との離間距離は、前記工具の直径未満に設定されることを特徴とする加工シミュレーション装置。 In claim 1,
The machining simulation device characterized in that a separation distance between the first position and the second position is set to be less than a diameter of the tool.
前記第三位置は、前記第一位置と前記第二位置との中間位置であることを特徴とする加工シミュレーション装置。 In claim 1 or 2,
The machining simulation device, wherein the third position is an intermediate position between the first position and the second position.
前記形状記憶手段は、前記被加工物の形状を第一画素数により表した粗精度形状、および、前記被加工物の形状を前記第一画素数よりも大きな第二画素数により表した詳細精度形状として記憶し、
前記加工シミュレーション装置は、前記粗精度形状の各第一画素において、前記工具を前記移動経路に沿って移動させた場合に前記被加工物が加工されるか否かを判定する粗加工判定手段をさらに備え、
前記工具配置手段は、前記粗加工判定手段にて前記被加工物が加工されると判定された前記第一画素において実行し、前記粗加工判定手段にて前記被加工物が加工されていないと判定された前記第一画素において実行せず、
前記形状更新手段は、前記工具配置手段において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて前記詳細精度形状を加工後における前記被加工物の形状に更新すると共に、当該工具の位置に基づいて前記粗精度形状を加工後における前記被加工物の形状に更新することを特徴とする加工シミュレーション装置。 In any one of Claims 1-3,
The shape storage means includes a coarse accuracy shape in which the shape of the workpiece is represented by a first pixel number, and a detailed accuracy in which the shape of the workpiece is represented by a second pixel number larger than the first pixel number. Remember as shape,
The machining simulation device includes rough machining determination means for determining whether or not the workpiece is machined when the tool is moved along the movement path in each first pixel of the coarse accuracy shape. In addition,
The tool placement means is executed in the first pixel determined to be processed by the rough machining determination means, and the workpiece is not processed by the rough machining determination means. Do not execute on the determined first pixel,
When the workpiece is machined by each of the tools sequentially arranged in the tool placement unit, the shape update unit is configured to machine the workpiece after machining the detailed accuracy shape based on the position of the tool. A machining simulation apparatus characterized by updating the rough precision shape to the shape of the workpiece after machining based on the position of the tool.
前記工具配置手段は、前記第三工程の後に、前記移動経路における前記点列のうち前記第一位置と前記第三位置との間、または、前記第二位置と前記第三位置との間に前記工具を配置する第四工程を実行することを特徴とする加工シミュレーション装置。 In any one of Claims 1-4,
The tool placement means, after the third step, between the first position and the third position in the point sequence in the movement path, or between the second position and the third position. A machining simulation apparatus, wherein a fourth step of arranging the tool is executed.
前記被加工物に対する前記工具の相対的な移動経路における点列のそれぞれの点に前記工具を配置する工具配置工程と、
前記工具配置工程において順次配置されるそれぞれの当該工具により前記被加工物が加工される場合に、当該工具の位置に基づいて、形状記憶手段に記憶されている前記被加工物の形状を加工後における前記被加工物の形状に更新する形状更新工程と、
を備え、
前記工具配置工程は、前記移動経路における前記点列のうち第一位置に前記工具を配置する第一工程、前記点列のうち前記第一位置から前記工具の相対移動方向に少なくとも前記点列の一点を超えるよう設定された距離を隔てた第二位置に前記工具を配置する第二工程、前記点列のうち前記第一位置と前記第二位置との間における前記点列の全ての点である第三位置に前記工具を配置する第三工程の順に実行し、
前記形状更新工程は、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されると判定される場合には、前記工具配置工程における各前記工程のそれぞれの処理の後に、前記被加工物の形状を更新する処理を実行し、各前記工程において前記被加工物が前記工具により加工されないと判定される場合には、前記被加工物の形状を更新する処理を実行しない、ことを特徴とする加工シミュレーション方法。 A machining simulation method for simulating machining of a workpiece by a tool in a machine tool,
And tool locating step of arranging the tool each point of the point sequence in the relative movement path of the tool relative to the workpiece,
When the workpiece is machined by each of the tools sequentially arranged in the tool arranging step, after machining the shape of the workpiece stored in the shape storage means based on the position of the tool A shape update step for updating to the shape of the workpiece in
With
The tool placement step includes a first step of placing the tool at a first position in the point sequence in the movement path, and at least the point sequence in the relative movement direction of the tool from the first position in the point sequence. A second step of placing the tool at a second position separated by a distance set to exceed one point, at all points of the point sequence between the first position and the second position of the point sequence; Execute in the order of the third step of placing the tool in a third position,
In the shape update step, when it is determined that the workpiece is processed by the tool in each step, the shape of the workpiece is determined after each of the steps in the tool placement step. The process of updating the shape of the workpiece is not executed when it is determined that the workpiece is not processed by the tool in each of the steps. Simulation method.
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