CN107092235B - 加工时间预测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种数值控制机床的加工时间预测装置，其能够汇总地预测加工时间，能够容易地比较这些预测出的加工时间，能够将加工时间缩短作业效率化。本发明的加工时间预测装置具备：存储与多个数值控制机床的各自的加工时间关联的控制参数即机械结构‑时间数据的单元，加工时间预测部，其预测在多个数值控制机床内的第一数值控制机床根据NC指令(2)进行的加工所需要的加工时间；以及机械结构差分时间计算部，其根据多个数值控制机床各自的机械结构‑时间数据，计算在多个数值控制机床内的第一数值控制机床以外的数值控制机床根据NC指令(2)进行的加工所需要的加工时间。

Description

加工时间预测装置
技术领域
本发明涉及一种加工时间预测装置，特别涉及一种预测多个数值控制机床的加工时间的加工时间预测装置。
背景技术
为了有效地运用机床，预先预测数值控制机床的加工时间是重要的。这里所说的加工时间是指数值控制机床的基于刀具移动而进行的加工所涉及的时间。将数值控制机床的加工效率化和成本削减作为目的的加工程序的加工时间缩短，成为加工现场的课题。
存在一种具备以下功能的加工时间预测装置，即为了有效地进行缩短这种加工时间的作业，预测所生成的加工程序的加工时间。在加工时间预测装置中，能够不进行实际的加工而通过计算来求出加工时间。加工时间根据数值控制机床的机械结构(时间常数等的参数设定和M、S、T、B辅助功能所涉及的时间)而发生变化，但是在现有技术的某个加工时间预测装置中，考虑了机械结构的预测是可能的(例如，日本特开2012-093975号公报、日本特开2005-301440号公报以及日本特开2007-025945号公报)。
如上所述，虽然考虑了数值控制机床的机械结构的预测是可能的，但是成为预测对象的机械结构是仅1台数值控制机床的机械结构，当机械结构不同时每次必须执行加工时间预测，从而不能够容易地进行在多个不同的机械结构上所预测的加工时间的比较。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种数值控制机床的加工时间预测装置，能够汇总地预测加工时间，能够容易地比较这些预测到的加工时间，能够使加工时间缩短作业效率化。
本发明的一个实施方式的加工时间预测装置汇总地计算在多个数值控制机床根据NC指令进行的加工所需要的加工时间，该加工时间预测装置具备：机械结构-时间数据存储部，其存储与上述多个数值控制机床的各自的加工时间关联的控制参数即机械结构-时间数据；加工时间预测部，其根据上述NC指令、存储在上述机械结构-时间数据存储部中的上述多个数值控制机床内的第一数值控制机床的机械结构-时间数据，预测在上述第一数值控制机床根据上述NC指令进行的加工所需要的加工时间；NC指令数据计数部，其计数在从上述NC指令解读出的NC指令数据内的、由于机械结构对加工时间造成影响的NC指令数据；以及机械结构差分时间计算部，其根据存储在上述机械结构-时间数据存储部中的机械结构-时间数据、上述加工时间预测部预测出的加工时间、通过上述NC指令数据计数部计数出的因机械结构而对加工时间造成影响的NC指令数据，计算在上述多个数值控制机床内的上述第一数值控制机床以外的数值控制机床根据上述NC指令进行的加工所需要的加工时间。
根据本发明，提供一种数值控制机床的加工时间的预测方法以及预测装置，其能够在多个机械结构上汇总地预测加工时间，能够容易地比较这些预测出的加工时间，能够使加工时间缩短作业效率化。
附图说明
通过参照附图说明以下的实施例，能够更加明确本发明的上述以及其他目的、特征。这些图中：
图1是说明本发明的预测加工时间的计算方法的图。
图2是本发明一个实施方式的加工时间预测装置的功能框图。
图3是表示图2的加工时间预测装置的加工时间预测的例子的图。
图4是表示图2的加工时间预测装置的多个数值控制机床的加工时间预测的整体概要的图。
具体实施方式
以下，结合附图说明本发明的实施方式。
本发明的加工时间预测装置利用根据加工程序而执行的加工所涉及的时间即加工时间由不会因数值控制机床的机械结构而发生变化的加工时间即固定加工时间、以及会因数值控制机床的机械结构而发生变化的加工时间即结构依存加工时间而组成这一情况，在预测基于多台数值控制机床的各自的加工程序的加工的加工时间时，根据对于1台数值控制机床而预测出的加工时间，来预测其他机床的加工时间。本发明的加工时间预测装置针对加工程序中包括的NC指令，将因各个数值控制机床的机械结构而对加工时间造成影响的部分所相关的数据的值(距离、次数)进行计数并保持(保存)，根据保持的值和通过各个数值控制机床的机械结构而决定的各个值(后述的机械结构-时间数据)，来计算各个数值控制机床的结构依存加工时间，并使用计算出的结构依存加工时间，根据对1台数值控制机床预测出的加工时间来预测其他机床的加工时间。
作为上述的因数值控制机床的机械结构而发生变化的加工时间，列举了：进给指令的开始点以及结束点的加减速时间、使用了对数值控制机床设定的进给速度的情况下的进给指令所涉及的时间、以及M、S、T、B辅助功能所涉及的时间等。例如，在数值控制机床中根据进给指令来进行轴的移动时，如图1例示那样，控制该轴的移动速度，但是，对于图1中加速以及减速所涉及的时间即时间常数T，使用作为数值控制机床的参数而设定的时间常数。另外，在进给指令中在加工程序内未指定进给速度F时，这也使用作为数值控制机床的参数而设定的进给速度。
因此，在本发明的数值控制机床中，将在加工程序内所指令的轴的加速以及减速的次数(分别大概与执行进给指令的次数一致)、(在加工程序内未指令进给速度)进给指令的恒速移动部分的距离等进行计数并保持，根据所保持的各值和各个数值控制机床的参数值，能够计算出NC程序执行时的加速以及减速所涉及的结构依存加工时间、加工程序执行时的恒速移动部分所涉及的结构依存加工时间等。同样，也能够根据对基于加工程序中包括的NC指令而计数的加工时间造成影响的部分所相关的数据值、和通过数值控制机床的机械结构决定的各个值，来计算出其他的结构依存加工时间。
图2是说明本发明一个实施方式的加工时间预测装置1的框图。
加工时间预测装置1具备加工时间预测部100，其包括NC指令解读部10、速度限制处理部20、分段数据生成部30、中间存储器(缓冲器)40、分段移动时间计算部50、移动外时间计算部60、以及全部加工时间计算部70，此外，加工时间预测装置1还具备NC指令数据计数部80、机械结构差分时间计算部90以及机械结构-时间数据存储部110。
加工时间预测部100中包括的各个功能单元具备与上述日本特开2012-093975号公报所公开的功能单元相同的功能。
NC指令解读部10接受NC指令(加工程序)2作为输入，解读该内容而分割为NC指令(加工程序)2所记述的每个程序块的指令数据，生成程序块数据。输入的NC指令2与输入到CNC(数值控制装置)的指令相同，是文本文件、存储在CNC的程序存储器中的二进制数据等，不管其形式如何。
程序块数据是表示构成原来的NC指令(加工程序)2的各个程序块的指令内容的数据，包括程序块的始点和终点的位置信息、决定从始点到终点为止的路径的种类(直线、圆弧等)和路径的信息(在圆弧的情况下的中心位置等)、以及移动程序块时的刀具的速度信息。
速度限制处理部20包括全局(大范围)速度限制处理部21、局部速度限制处理部22以及数据量依存速度限制处理部23。
全局速度限制处理部21将在NC指令(加工程序)2中指令的指令速度Vc与根据刀具路径的曲率而预先决定的速度Via进行比较，将小的值作为上限速度V1im。指令速度Vc的数据和刀具路径的曲率数据是基于通过NC指令解读部10而生成的程序块数据。根据刀具路径的曲率而预先决定的速度Via的数据被存储在未图示的存储器中。在计算出施加了速度倍率(speed over ride)的状态下的刀具的移动时间时，代替指令速度Vc，而使用对指令速度Vc乘以倍率比率后得到的速度。局部速度限制处理部22和数据量依存速度限制处理部23使用分段数据，进行后述。
分段数据生成部30接受由NC指令解读部10生成的程序块数据，将从各个程序块的始点到终点为止的刀具路径分割为段。对于该分割方法，将根据预定的系数k或刀具路径的曲率而决定的系数与指令速度Vc相乘，来决定分割速度Vd，将对分割速度Vd乘以预定时间τ后得到的距离Vd·τ设为分割间隔，从程序块始点起依次切出而进行分段。这样而生成的每个分段(段，segment)是刀具路径的细小截段。如果将分段的长度设为L，则能够通过L＝Vd·τ来表示。预定的时间τ为插补周期或比其长的时间。
被切出的细小截段作为分段数据被蓄积(存储)在中间存储器(缓冲器)40中。蓄积(存储)在中间存储器40中的分段数据包括：分段的长度L、分段的方向(从始点向终点的向量)、上述上限速度和通过局部速度限制处理部22求出的拐角速度(corner speed)Vr。
局部速度限制处理部22关于通过分段数据生成部30而生成的分段，求出相邻的分段之间的速度差、加速度差以及在加加速度分别收敛于预先设定的容许值以下的速度中的最大速度，将该速度设为相邻的分段的连接点的拐角速度Vr。另外，可以用局部速度限制处理部22考虑刀具路径的曲率，来代替用全局速度限制处理部21来考虑刀具路径的曲率。这样设定了值的分段数据被蓄积(存储)在中间存储器(缓冲器)40中。
数据量依存速度限制处理部23是用于取入对由分段数据的数而决定的刀具的移动速度的制约，使计算出的加工时间的精度提高的单元。这是为了在加工时间的预测装置中再现例如通过由进行NC指令的预读的预读处理部而读入的数据数来决定对速度的限制这一情况，而具备的处理部。
数据量依存速度限制处理部23使在中间存储器(缓冲器)40中蓄积的末尾分段(最后所生成的分段)的终点成为预定的速度Ua，向中间存储器(缓冲器)40的开头分段形成被称为减速曲线的、表示速度变化的速度曲线U(t)。刀具无法以速度曲线U(t)以上的速度移动，所以将该U(t)称为容许速度。通常，预定的速度Ua设为0，但是也可以是有限的值。
分段移动时间计算部50依次从中间存储器(缓冲器)40的开头取出分段数据，计算该分段的移动所需要的时间。
移动外时间计算部60根据由NC指令解读部10解读出的NC指令2的程序块数据，计算进行刀具停止指令时的停止时间、M指令、S指令、T指令等的移动指令以外的命令的执行时间即移动外时间。
并且，全部加工时间计算部70计算：将分段移动时间计算部50计算出的各个分段的移动所需要的时间与移动外时间计算部60计算出的移动外时间进行相加而得的全部加工时间。
这里所说明的加工时间预测部100中包括的各个功能单元能够使用存储在后述的机械结构-时间数据存储部110中的机械结构-时间数据3，来预测在基于NC指令2的1个数值控制机床中的加工所需要的加工时间。另外，关于上述所说明的各个功能单元，已经通过日本特开2012-093975号公报等而公知，因此省略本说明书的更详细的说明。
在NC指令数据计数部80中，对于在根据NC指令2由NC指令解读部10进行了解读而得的NC指令数据内的、由于机械结构而对加工时间造成影响的NC指令数据，将该值(距离、次数)进行计数并保持。作为一例如图3所示，NC指令数据计数部80对在NC指令2内没有指定进给速度的快进指令(G00)、切削进给指令(G01)的恒速移动部分的总距离或时间常数所涉及的次数(根据各自的时间常数进行了轴的加速、减速控制的次数)、指令了各个辅助功能的次数等进行计数。这些各个值能够通过参照NC指令解读部10解读了NC指令2后的结果即NC指令数据来进行确定。以下，如式1那样表示进行计数而得的NC指令数据n。
[式1]
存储在机械结构-时间数据存储部110中的机械结构-时间数据3，由“与加工时间关联的数值控制机床的控制参数”构成。机械结构-时间数据3根据不同的机械结构的数量而准备多个。在图3所示的例子中，准备了数值控制机床A、B、C所具备的各自的机械结构-时间数据tA、tB、tC。各个机械结构-时间数据tA、tB、tC由“与对数值控制装置设定的加工时间关联的参数(例如，默认的快进速度的倒数、默认的切削进给速度的倒数、各种时间常数等)和(M指令、S指令、T指令、B指令等的辅助功能所相关的时间数据)”构成。这里，通过以下的式2表示机械结构-时间数据tN。
[式2]
tN＝(tN1 tN2 …)
对于机械结构-时间数据3，可以由操作员针对成为加工时间的预测对象的各个数值控制机床进行试验等，取得各个数值控制机床的机械结构-时间数据3，将取得的机械结构-时间数据3预先存储在机械结构-时间数据存储部110中。
机械结构差分时间计算部90使用利用现有技术而预测到的成为基准的数值控制机床的加工时间即基准加工时间T0、由NC指令数据计数部80进行计数而得的NC指令数据n、以及机械结构-时间数据tA、tB、tC，来计算成为基准的数值控制机床与其他数值控制机床之间的加工时间的差值。这里能够通过以下的式3计算在数值控制机床A中预测到的加工时间TA。在式3中，t0是成为基准的数值控制机床的机械结构-时间数据，n和t0之间的内积是成为基准的数值控制机床的结构依存加工时间、n和tA之间的内积是机床A的结构依存加工时间。
[式3]
另外，可以将任意的数值控制机床设为成为基准的数值控制机床。例如，在对数值控制机床A、B、C预测加工时间时，在将数值控制机床A设为成为基准的数值控制机床的基础上，使用现有技术预测数值控制机床A的加工时间T0(＝TA)，使用式3根据成为基准的机械结构-时间数据t0(＝tA)来计算数值控制机床B、C的加工时间。另外，也可以将数值控制机床B、C设为成为基准的数值控制机床。
通过使用上述结构，如图4所示，对于各自具备不同的机械结构的多个数值控制机床，预先取得各个数值控制机床的机械结构-时间数据，从而能够通过只预测1台数值控制机床的加工时间来汇总地计算出其他数值控制机床的加工时间，另外，能够汇总比较这些多个数值控制机床的加工时间。
以上，说明了本发明的实施方式，但是本发明不仅限于上述实施方式的例子，能够通过增加适当的变更以各种方式来实施。

Claims (1)

1.一种加工时间预测装置，其汇总地计算在多个数值控制机床中根据NC指令进行的加工所需要的加工时间，并具备机械结构-时间数据存储部，该机械结构-时间数据存储部存储与上述多个数值控制机床的各自的加工时间相关联的控制参数即机械结构-时间数据，其特征在于，
该加工时间预测装置具备：
加工时间预测部，其根据上述NC指令、以及存储在上述机械结构-时间数据存储部中的上述多个数值控制机床内的第一数值控制机床的机械结构-时间数据，来预测在上述第一数值控制机床中根据上述NC指令进行的加工所需要的加工时间；
NC指令数据计数部，其计数在从上述NC指令解读出的NC指令数据内的、因机械结构而对加工时间造成影响的NC指令数据；以及
机械结构差分时间计算部，其根据存储在上述机械结构-时间数据存储部中的机械结构-时间数据、上述加工时间预测部预测出的加工时间、以及通过上述NC指令数据计数部计数出的因机械结构而对加工时间造成影响的NC指令数据，来计算在上述多个数值控制机床内的除了上述第一数值控制机床以外的数值控制机床中根据上述NC指令进行的加工所需要的加工时间。
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