JP6140115B2 - 加工シミュレーション装置 - Google Patents
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Description
本発明は加工プログラムの切削条件が適切であるかを判断する機能を有する加工シミュレーション装置に関する発明であり、本発明の加工シミュレーション装置は、コンピュータなどの演算処理装置によって構成される。図1は、本発明に係る実施の形態の加工シミュレーション装置100の要部ブロック図である。加工シミュレーション装置100は、演算処理を行うプロセッサであるCPU11と、RAMやROMなどのメモリ12、表示器300を制御する表示コントローラ13、電源スイッチ400からのオン・オフ信号により加工シミュレーション装置100の電源をオン・オフ制御する電源コントローラ14、外部入力機器500を制御する入力機器コントローラ15、記憶装置200を制御する記憶装置コントローラ16がバス17を介して接続される。
記憶装置200には、加工シミュレーションの対象となる加工プログラムや、段取りデータ、ワーク情報などが格納されており、それぞれ加工シミュレーション処理において記憶装置コントローラ16を介して加工シミュレーション装置100に読み込まれて利用される。
また、加工シミュレーション装置100に接続された記憶装置200には、加工シミュレーションの対象となる加工プログラム210があらかじめ記憶されている。更に、加工シミュレーション装置100が備えるメモリ12上には、加工の際に用いられる各工具の切削条件を記憶する切削条件保存領域18と、加工の際に用いる段取りデータ(ワークの基準位置、工具情報など)とワーク情報(ワーク種類、形状など)を記憶する段取り情報保存領域19とが設けられており、段取り情報保存領域19には、あらかじめ加工シミュレーションに用いる段取りデータとワーク情報が外部入力機器500などを介して入力され、保存されている。なお、加工プログラム、段取りデータ、ワーク情報については、実際に工作機械を制御する制御装置に入力されたデータを、記憶媒体やネットワークなどを介して取得するように構成してもよく、そのように構成することで加工シミュレーション装置100への入力ミスを防止することができる。
また、工具判別手段120はドリル系工具やタップ工具と判別された工具について、その工具の加工前に同じ位置でのドリル系工具での加工がすでにある場合には、その加工を下穴加工とみなし、下穴径を切削条件保存領域18に保存する。
負荷判定手段140は、負荷算出手段130が算出した負荷が、工作機械に許容される最大負荷を超えるか否かを判別し、最大負荷以下である場合には「OK」、最大負荷を超える場合には「NG」の判定結果を出力する。なお、最大負荷については、記憶装置200やメモリ12に工具毎にあらかじめ記憶しておいてもよいし、制御装置や工作機械などから取得するように構成してもよい。
評価結果表示手段160は、負荷判定手段140から出力された判定結果と、調整方法算出手段150から出力された調整方法に基づいて生成した調整ガイダンスとを、表示器300へ表示する。ここで、調整ガイダンスは、調整方法算出手段150が出力した調整方法に基づいてオペレータに対して加工動作における切削条件の調整を促すガイダンスであり、記憶装置200などにあらかじめ記憶してあるガイダンス文章と、調整方法算出手段150が出力した調整方法とに基づいて生成される。
<I.工具の1回転あたりの送り量fを調整する方法>
本調整方法では、切削条件における工具の1回転あたりの送り量fを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。工具の1回転あたりの送り量fの調整量は、以下の数4式で算出する。
本調整方法では、切削条件における下穴径dを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。下穴径dの調整量は、数1式を用いてトルクTが最大負荷Tmax以下となる下穴径dを算出する。より具体的には、数1式における下穴径dを0.1ずつ大きくしていき、最大負荷Tmax≧Tとなる時のdの値を調整量として算出する。
<I.工具の1回転あたりの送り量fを調整する方法>
本調整方法では、切削条件における工具の1回転あたりの送り量fを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。工具の1回転あたりの送り量fの調整量は、以下の数5式で算出する。
本調整方法では、切削条件における半径方向の切込幅Rdを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。半径方向の切込幅Rdを変更する割合βは、上記数5式により算出する。そして、算出されたβを用いて当該加工動作に対応する加工プログラムのブロックなどにより指令される半径方向の切込幅Rdを変更することで、主軸に掛かる負荷を最大負荷以内に調整することができる。
本調整方法では、切削条件における軸方向の切込深さAdを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。軸方向の切込深さAdを変更する割合βは、上記数5式により算出する。そして、算出されたβを用いて当該加工動作に対応する加工プログラムのブロックなどにより指令される軸方向の切込深さAdを変更することで、主軸に掛かる負荷を最大負荷以内に調整することができる。
<I.下穴径dを調整する方法>
本調整方法では、切削条件における下穴径dを変更することにより主軸に掛かる負荷を調整する。下穴径dの調整量は、数3式を用いてトルクTが最大負荷Tmax以下となる下穴径dを算出する。より具体的には、数1式における下穴径dを0.1ずつ大きくしていき、最大負荷Tmax≧Tとなる時のdの値を調整量として算出する。
発明の効果:
実際に加工を行わずに切削条件を適切に判断でき、判断に必要なデータの入力ミスも少なくすることができる。また、工具種類の判別ができないようなエンジニアでも切削条件の判断が可能となる。
●[ステップSA01]外部入力機器500を介して、工具種類、長さ形状などの情報を含む工具情報、ワーク種類、形状、基準位置などの情報を含むワーク情報、などを段取りデータとして受け付け、メモリ12内に設けられた段取り情報保存領域19に記録する。
●[ステップSA02]記憶装置200から読み出した加工プログラム210と、段取り情報保存領域19から読み出した段取りデータとに基づいて加工シミュレーションを実行し、加工プログラム210で用いられている各工具を用いた加工動作毎に、主軸回転数、送り速度、クーラントの使用有無、切削量(切込幅、切込深さ)などを含む切削条件を抽出し、メモリ12内に設けられた切削条件保存領域18に保存する。
●[ステップSA03]工具判別手段120が、段取り情報保存領域19に保存されているデータの中で工具種類が判別していないものについて、加工プログラム210と段取り情報保存領域に記録されたデータとに基づいて加工シミュレーションを行い、各工具の工具種類を判別して工具情報として段取り情報保存領域19に保存する。
●[ステップSA04]加工プログラムの各ブロックで指令される加工動作毎に、ステップSA05〜ステップSA10を繰り返す。
●[ステップSA05]指令される加工動作に用いている工具がドリル系工具かを判定する。ドリル系工具である場合にはステップSA06へ進み、違う場合にはステップSA07へ進む。
●[ステップSA06]ドリル系工具の負荷算出処理、負荷判定処理、調整方法算出処理を実行する。
●[ステップSA07]指令される加工動作に用いている工具がエンドミル系工具かを判定する。エンドミル系工具である場合にはステップSA08へ進み、違う場合にはステップSA09へ進む。
●[ステップSA08]エンドミル系工具の負荷算出処理、負荷判定処理、調整方法算出処理を実行する。
●[ステップSA09]指令される加工動作に用いている工具がタップ系工具かを判定する。タップ系工具である場合にはステップSA10へ進み、違う場合には次のループへと進む。
●[ステップSA10]タップ系工具の負荷算出処理、負荷判定処理、調整方法算出処理を実行する。
●[ステップSB01]負荷算出手段130が、切削条件保存領域18から読み出した切削条件と、段取り情報保存領域19から読み出した段取りデータとに基づいて、数1式により主軸に掛かる負荷を算出する。
●[ステップSB02]負荷判定手段140が、ステップSB01で負荷算出手段130により求められた主軸に掛かる負荷が、工作機械の最大負荷以内か判定する。最大負荷以内である場合にはステップSB04へ進み、最大負荷を超える場合にはステップSB03へ進む。
●[ステップSB03]調整方法算出手段150が、主軸の負荷が最大負荷以内となるように、工具の1回転あたりの送り量f乃至下穴径dを変更する調整方法を算出する。
●[ステップSB04]ステップSB02の判定結果と、ステップSB03で算出された調整方法に基づいて生成した調整ガイダンスを、該当する加工動作を実行するブロックと対応付けて表示器300に表示する。
●[ステップSC01]負荷算出手段130が、切削条件保存領域18から読み出した切削条件と、段取り情報保存領域19から読み出した段取りデータとに基づいて、数2式により主軸に掛かる負荷を算出する。
●[ステップSC02]負荷判定手段140が、ステップSC01で負荷算出手段130により求められた主軸に掛かる負荷が、工作機械の最大負荷以内か判定する。最大負荷以内である場合にはステップSC04へ進み、最大負荷を超える場合にはステップSC03へ進む。
●[ステップSC03]調整方法算出手段150が、主軸の負荷が工作機械の最大負荷以内となるように、工具の1回転あたりの送り量f、半径方向の切込幅Rd乃至軸方向の切込深さAdを変更する調整方法を算出する。
●[ステップSC04]ステップSC02の判定結果と、ステップSC03で算出された調整方法に基づいて生成した調整ガイダンスを、該当する加工動作を実行するブロックと対応付けて表示器300に表示する。
●[ステップSD01]負荷算出手段130が、切削条件保存領域18から読み出した切削条件と、段取り情報保存領域19から読み出した段取りデータとに基づいて、数3式により主軸に掛かる負荷を算出する。
●[ステップSD02]負荷判定手段140が、ステップSD01で負荷算出手段130により求められた主軸に掛かる負荷が、工作機械の最大負荷以内か判定する。最大負荷以内である場合にはステップSD04へ進み、最大負荷を超える場合にはステップSD03へ進む。
●[ステップSD03]調整方法算出手段150が、主軸の負荷が工作機械の最大負荷以内となるように、下穴径dを変更する調整方法を算出する。
●[ステップSD04]ステップSD02の判定結果と、ステップSD03で算出された調整方法に基づいて生成した調整ガイダンスを、該当する加工動作を実行するブロックと対応付けて表示器300に表示する。
また、調整方法を算出した結果については複数の調整方法をすべて算出して加工プログラムのブロックと関連付けて選択可能に表示するようにしてもよいし、加工シミュレーションを開始する前にオペレータにより設定された調整方法のみを算出して表示するようにしてもよい。
12 メモリ
13 表示コントローラ
14 電源コントローラ
15 入力機器コントローラ
16 記憶装置コントローラ
17 バス
18 切削条件保存領域
19 段取り情報保存領域
100 加工シミュレーション装置
110 切削条件抽出手段
120 工具判別手段
130 負荷算出手段
140 負荷判定手段
150 調整方法算出手段
160 評価結果表示手段
200 記憶装置
300 表示器
400 電源スイッチ
500 外部入力機器
Claims (3)
- ワークの位置データおよび工具データを含む段取り情報、ワークの種類および形状情報を含むワーク情報、加工プログラムに基づき加工シミュレーションを行う加工シミュレーション装置において、
前記加工プログラムで加工を行う際の切削条件を前記加工プログラムから抽出する切削条件抽出手段と、
前記加工プログラムで使用される工具の工具種別を判別する工具判別手段と、
前記抽出した切削条件と前記判別した工具種別とに基づいて加工時の主軸負荷を算出する負荷算出手段と、
前記負荷算出手段により算出された主軸負荷があらかじめ設定した閾値を超えるかどうかを判定する負荷判定手段と、
前記負荷判定手段により、前記算出された負荷が閾値を超えたと判定された場合、前記閾値以内になるように前記判別した工具種別に対応する切削条件の調整方法を算出する調整方法算出手段と、
前記負荷判定手段による判定結果と、前記調整方法に基づいて生成された調整ガイダンスとを表示する表示手段と、
を備え、
前記工具判別手段は、前記加工プログラムを解析し、切削方向と主軸の方向を求め、該求めた切削方向と主軸の方向が一致している場合、ドリル系工具又はねじ切り系工具であると判別し、一致していない場合、エンドミル系工具であると判別する、
ことを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 前記工具判別手段は、前記加工プログラムのプログラムコードに基づいて工具の種類を判別する、
ことを特徴とする請求項1に記載の加工シミュレーション装置。 - 前記調整方法は、
前記工具種別がドリル系工具である場合には、工具の1回転あたりの送り量の変更、下穴径法の変更であり、
前記工具種別がエンドミル系工具である場合には、工具の1回転あたりの送り量の変更、切削幅の変更および切削深さの変更であり、
前記工具種別がタップ工具である場合には、下穴径の変更である、
ことを特徴とする請求項1に記載の加工シミュレーション装置。
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