CN107664985A - Cad/cam‑cnc 集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供CAD/CAM‑CNC集成系统，包含CAD、CAM以及CNC机床、由与从产品的设计到加工相关的装置构成，在该系统中设置有将加工过程中采集的信息和操作员施加给加工指令的变更、与加工指令的结构化后的信息关联起来记录的共享数据库，经由该共享数据库将从加工现场采集的信息反馈到CAM侧，对该反馈的信息进行分析，通过更新加工技术信息，容易地灵活运用在加工现场积攒的技术诀窍。

Description

CAD/CAM-CNC集成系统
技术领域
本发明涉及CAD/CAM-CNC集成系统。
背景技术
众所周知在通过CAM(Computer Aided Manufacturing：利用计算机辅助制作对数值控制装置的指令数据的系统)制作加工指令时，利用了加工形状和通过工具整理出的加工条件这样的CNC集成CAM系统(例如，ISO14649标准，日本特表2015-525420号公报等)。此外，还已知有为了实现拥有机械中立性(不包含依赖于机床的信息，不依赖于机械)的加工指令，而能够以结构化的形式记述加工指令这样的系统(例如，日本特开2009-53736号公报等)。
另一方面，多数情况下在加工现场使用CAM制作出的加工指令不仅被直接使用，还在由操作员施加了修正等之后被CNC机床(Computer Numerical Controlled MachineTool)使用。并且，由操作员对加工指令施加的修正、使用了该修正后的加工指令的加工中的加工状态涉及的数据，在多数情况下为了改善加工条件而包含有效的信息。
在上述的以往技术中，通过制作拥有机械中立性的结构化了的加工指令，能够高效地利用该制作出的加工指令而不依赖于机床。但是，虽然加工指令被结构化，但是没有提供将加工涉及的数据与该结构化了的加工指令关联起来使其结构化来进行管理的手段，因此，不能够将在加工现场操作员对加工指令施加的修正、使用了该修正后的加工指令的加工中的加工状态涉及的数据高效地反馈给CAM侧，结果存在无法通过CNC集成CAM系统等充分灵活运用这些数据这样的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种CAD/CAM-CNC集成系统，易于将在加工现场积攒的技术诀窍(know-how)反馈给CAM来进行灵活运用。
在本发明中，在经由网络来连接CAD/CAM与CNC机床的系统中，设置有将加工过程中采集的信息、操作员对加工指令施加的变更、与加工指令的结构化后的信息关联起来存储的共享数据库，经由该共享数据库将从加工现场采集的信息反馈到CAM侧，对该反馈的信息进行分析，更新加工技术信息，由此来解决上述问题。
本发明涉及一种包含CAD、CAM以及CNC机床的CAD/CAM-CNC集成系统，该系统由与从产品设计到加工相关的装置构成，所述装置分别与能够设定并读出信息的共享数据库相连接，所述共享数据库包含有制作加工指令时参照的加工技术信息，进行加工时由所述CNC机床使用的加工指令以遵照分层结构的数据模型的形式记述有与加工相关的信息，CNC机床具有：加工指令解读/执行部，其解读所述加工指令，并根据解读出的结果来执行基于所述加工指令的加工；变更记录部，其将操作员进行的针对加工指令的变更与所述加工指令的变更后的分层关联起来，作为变更信息记录于共享数据库中；以及加工信息记录部，其将执行基于所述加工指令的加工过程中的该加工涉及的信息与所述加工指令关联起来，作为加工执行信息记录于共享数据库中。并且，在所述装置中还包含：加工技术信息更新部，其根据所述变更信息以及所述加工执行信息来更新所述加工技术信息。
可以是，所述加工指令具有附加信息，该附加信息包含工具路径与产品形状中至少某一个特征点的指定。
也可以是，所述加工指令以不依赖个别机床的形式记述对机床的指令，在通过CNC机床解读加工指令时变更为个别机床用的命令。
也可以是，所述加工执行信息至少包含进给轴驱动电动机的电流值。
也可以是，所述加工执行信息至少包含机械的振动信息。
也可以是，将所述变更记录部设为请求作业员输入变更理由。
也可以是，所述加工执行信息还包含作业员的操作记录，该操作记录包含速度倍率的变更。
根据本发明，能够灵活运用在加工现在积攒的技术诀窍来改良加工指令，能够实现加工质量的提升和加工时间的缩短。此外，分析加工状态来改良CAM的加工技术数据库，由此能够实现加工质量的提升。
附图说明
图1是本发明的一实施方式涉及的CAD/CAM-CNC集成系统的概略结构图。
图2A是表示图1的CAD/CAM-CNC集成系统所使用的加工指令的示例的图。
图2B是表示通过图2A的加工指令加工的产品形状的一例的图。
图3A是表示图1的加工指令解读/执行部根据加工指令执行加工的处理流程的流程图。
图3B是表示通过图3A的步骤SA02的处理设定的“执行中信息”的一例的图。
图4A是表示图1的加工信息记录部执行的处理流程的流程图。
图4B是表示图1的加工信息记录部记录的加工执行信息的示例的图。
图5是表示图1的变更记录部记录的变更信息的示例的图。
图6是表示图1的加工技术信息更新部更新加工技术信息的处理流程的流程图。
具体实施方式
图1表示本发明的一实施方式涉及的CAD/CAM-CNC集成系统的概略结构图。
本实施方式的CAD/CAM-CNC集成系统1、CAD2、CAM3、CNC机床4、计量器5等与从产品的设计到加工相关的装置构成为经由网络等与共享数据库6相连接。
CAD(Computer Aided Design)2是用于进行产品设计的计算机系统。CAD2辅助经由未图示的用户接口的设计者进行的产品设计，制作表示设计者设计出的产品形状的CAD数据。CAD2将制作出的CAD数据存储于共享数据库6中。该CAD2可以构成为单体装置，也可以与CAM3合并而构成为CAD/CAM系统。对于CAD2具备的用于辅助产品设计的各功能来说作为一般的CAD系统已经众所周知，因此，在本说明书中省略详细的说明。
CAM3是根据CAD2制作出的CAD数据制作CNC机床4使用的加工指令60的计算机系统。CAM3制作包含工具路径和其他信息(CAM的内部数据等)的加工指令60，其中，该路径信息是根据CAD2制作出的CAD数据、来自CAD数据的自动识别的或者通过CAD数据与经由CAM3的用户接口(未图示)的输入而识别出的加工形状、从共享数据库读出的加工技术信息61中包含的使用工具、切削条件等信息而计算出的。另外，当CNC机床4取得求工具路径的方式时，工具路径不包含在加工指令中。两个面的交线上的点等产品形状的特征点记述为工具路径中的特征点或者加工形状的特征点。
CAM3将制作出的加工指令存储于共享数据库中。该CAM3可以构成为单体装置，也可以与CAD2一起而构成为CAD/CAM系统。对于CAM3具有的用于制作加工形状的各功能来说作为一般的CAM系统已经众所周知，因此，在本说明书中省略详细的说明。
图2A表示本实施方式涉及的CAD/CAM-CNC集成系统1所使用的加工指令60的示例。
CAD/CAM-CNC集成系统1中使用的加工指令是呈分层状结构化的信息，最上位的信息单位为加工指令(包含加工指令名称等识别信息)，在加工指令的下位分层中具有：加工物、加工形状、作业顺序、加工作业(开孔、袋型孔(pocket hole)加工、袋型孔精加工)等信息单位。这些各信息单位也可以具有更下位的信息单位。
对于各信息单位所包含的信息来说，以加工产品形状20的情况(需要进行开孔、袋型孔22的粗加工、袋型孔22的精加工这三个加工作业)为例进行说明，所述产品形状20具有图2B所示的两个加工形状(孔21与袋型孔22)。在加工物的信息单位中，更进一步在其下位包含加工物的3D形状和夹具位置等信息单位，在加工形状的信息单位中，进一步在其下位包含要加工的孔的位置与形状、要加工的袋型孔的位置与形状等信息单位。此外，在作业顺序的信息单位中包含表示加工作业顺序的信息(开孔→袋型孔22的粗加工→袋型孔22的精加工)，在加工作业的信息单位中包含开孔加工的信息单位(进一步在其下位包含使用工具、切削条件、工具路径的类型等信息单位)、袋型孔加工的信息单位(进一步在其下位包含使用工具、切削条件、工具路径的类型等信息单位)、袋型孔精加工的信息单位(进一步在其下位包含使用工具、切削条件、工具路径的类型等信息单位)。
CNC机床4从共享数据库6中读出由CAM3制作出的加工指令60，根据该读出的加工指令60来执行加工作业。CNC机床4具有：加工指令解读/执行部40、加工信息记录部41、变更记录部42以及DB接口43。
加工指令解读/执行部40经由DB接口43从共享数据库6中读出加工指令60进行解读，根据其解读结果决定加工工序，之后按照决定好的加工工序来执行工件的加工。加工指令解读/执行部40在执行基于从共享数据库6中读出的加工指令60的加工时，参照加工指令60中包含的作业顺序的信息单位来决定加工作业的顺序，按照该决定好的加工顺序依次参照加工指令60中包含的加工作业的信息单位来执行加工。
图3A是表示加工指令解读/执行部40根据加工指令执行加工的处理流程的流程图。
加工指令解读/执行部40若从加工指令60中包含的作业顺序的信息单位中确定最初的加工作业(步骤SA01)，则从该确定出的加工作业的信息单位中取得加工相关的信息，将该信息作为“执行中信息”设定于在未图示的存储器上设置的执行中信息存储区域中(步骤SA02)。图3B表示该设定的执行中信息的一例。
然后，加工指令解读/执行部40执行基于设定出的执行中信息的加工作业(步骤SA03)。在执行加工作业时，根据设定为该执行中信息的切削条件等各信息，生成能够由CNC机床4执行的NC指令并执行该指令，由此，进行加工。然后，当基于设定出的执行中信息的加工作业结束时，加工指令解读/执行部40参照加工指令60中包含的作业顺序的信息单位判定是否有下一加工作业(步骤SA04)，当有下一加工作业时，在将该加工作业设为下一作业对象之后重复自步骤SA02起的处理。另一方面，在没有下一加工作业时，结束基于加工指令60的加工作业。另外，关于根据不依赖CNC机床4的指令、加工形状而制作出能够由CNC机床执行的NC指令的技术，例如在日本特开2009-53736号公报等所公开的技术中已经众所周知，因此，省略本说明书中的详细说明。
关于加工信息记录部41，在加工指令解读/执行部40正在执行基于加工指令60的加工作业时，收集从安装于CNC机床4的各部分的伺服放大器、伺服电动机、传感器等获得的信息，将该收集到的信息作为加工执行信息进行记录。
图4A是表示图1的加工信息记录部41执行的处理流程的流程图，图4B是表示该加工信息记录部41记录的加工执行信息的示例的图。
加工信息记录部41判定取得加工执行信息的时刻是否到来(步骤SB01)，当取得加工执行信息的时刻到来时，从CNC机床4的各部收集信息使其作为加工执行信息暂时存储于在未图示的存储器上设置的加工执行信息存储区域中，然后，在加工作业结束之后等，经由DB接口43与加工指令60关联起来存储于共享数据库6中(步骤SB02)。在该加工执行信息中例如图4B所示，包含有要执行的加工指令的名称、要执行的加工作业的名称、各加工作业的开始时刻和结束时刻、以时间序列记录的机械温度、进给驱动轴电动机的电流值、由振动传感器检测出的CNC机床4的振动信息、倍率(override)值等与加工相关的各种信息。
变更记录部42在加工指令60所包含的信息内记录由操作员变更后的信息的变更内容。在CNC机床4中，在开始加工指令解读/执行部40进行的基于加工指令60的加工作业之前，操作员能够将从加工指令60读出的加工作业涉及的信息显示于未图示的显示装置上来进行参照，操作员根据需要操作未图示的输入装置，从而能够变更加工作业中包含的切削条件等。变更记录部42将该变更内容作为变更信息暂时存储于在未图示的存储器上设置的变更信息存储区域中，然后，在加工作业结束之后等经由DB接口43与加工指令60关联起来存储于共享数据库6中。
图5是表示变更记录部42记录的变更信息的示例的图。
在变更信息中包含：施加了变更的加工作业名称、进行了变更的操作员姓名、进行了变更的时刻、包含进行了变更的信息的信息单位的加工指令信息结构上的位置(到达该信息的路径(path))，进行了变更的信息的变更前的值与变更后的值等。变更记录部42可以要求操作员输入变更理由，将输入的变更理由增加到变更信息中。
计量器5是计量根据加工指令60而进行了加工的产品的完成情况(加工面的粗糙度、角部的误差等)的机械。该计量器5可以设为：计量通过操作员的操作而进行了加工的产品的完成情况，也可以设为：通过与CNC机床4连动地进行动作的机器人手臂等取得进行了加工的产品而自动进行计量。计量器5计量出的计量结果与计量时刻等一起同加工指令60关联起来而记录于共享数据库6中。
加工技术信息更新部7将存储于共享数据库6中的加工技术信息61进行更新。加工技术信息61是利用CAM3制作加工指令60时参照的信息，至少包含加工形状、加工物的材质、尺寸公差、几何公差、加工面粗糙度等产品的完成情况相关的信息、与表示加工时间和加工精度的优先级等的加工意图信息对应的使用工具以及切削条件相关的信息。在想要将使用的机床或加工物的夹具的做法等也增加为条件时，这些信息也可以都包含于加工技术信息61中。
CAM3在制作加工指令60时，除了操作员等输入的信息之外，还参照从共享数据库6中读出的加工技术信息61，设定各加工条件下所使用的工具和切削条件，根据设定的内容制作加工指令60。加工技术信息更新部7根据加工指令60、从CNC机床4和计量器5反馈的变更信息和加工执行信息、产品的完成情况相关的信息、加工意图信息来更新该加工技术信息61。
图6是表示加工技术信息更新部7进行的加工技术信息61的更新处理流程的流程图。
加工技术信息更新部7参照从CNC机床4反馈的变更信息，确定与该变更信息表示的变更对应的加工技术信息61内的信息(步骤SC01)。由于在变更信息中包含施加了变更而得的加工指令60的识别信息、和通向进行了变更而得的信息的路径等，因此在确定出与变更信息表示的变更对应的加工指令60之后，从该加工指令60所包含的切削条件等中确定出加工时的条件，由此，能够确定出与该变更信息表示的变更对应的加工技术信息61内的信息。
另外，这里加工指令60所记述的加工技术涉及的信息全部记录于共享数据库的加工技术信息61中，并与以该信息加工时的表面粗糙度等信息一起被记录。
接下来，加工技术信息更新部7通过将完成了变更信息表示的变更时的加工中的加工执行信息和产品的完成情况相关的信息、与变更前的加工执行信息和产品的完成情况相关的信息进行比较，判定变更前和变更后的加工结果中哪一个优秀(步骤SC02)。通过对照与加工指令60的关联起来信息和各信息所记录的时刻等信息能够确定变更信息与加工执行信息或产品的完成情况相关的信息的对应关系。在判定加工结果优劣的过程中，例如对产品的表面粗糙度、加工时间的长短、在机床产生的振动等附加权重来计算分数，在将该分数合计而基于变更后的各信息的分数比变更前的分数高时，判断为变更后的加工结果优秀。另外，判定时优先使用的信息可以根据目的而适当决定。
另外，这里变更后加工时的信息也被从计量器5记录于共享数据库中。加工技术信息更新部7当在加工结果的优劣判定过程中判定为变更后优秀时(步骤SC03)，将加工技术信息61的该处信息置换为变更后的信息(步骤SC04)。此外，加工技术信息更新部7当在加工结果的优劣判定过程中判定为变更后不优秀时，不更新加工技术信息61而结束该处理。
以上，至此对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非只局限于上述实施方式的示例，可以通过施加适当的变更以各种方式来进行实施。
加工信息记录部41也可以设为：将在进行基于加工指令60的加工时由操作员进行的操作记录为加工执行信息。作为一个示例，当在执行基于加工指令60的加工的过程中操作员对操作盘进行操作而变更了速度倍率时，也可以将该变更内容作为加工执行信息与加工指令60关联起来记录于共享数据库6中。加工技术信息更新部7也可以将像这样记录的加工执行信息与变更信息一样地用于加工技术信息61的更新。
在上述的实施例中，设为通过加工技术信息更新部7来自动更新加工技术信息61，但也可以以当前的加工技术信息61和加工执行信息为基础，在CAM3上通过手动作业来进行更新。此外，也可以设为：将这些信息显示于CNC机床4的显示画面等上，加工现场的作业员能够通过自身的判断将这些数据用于切削条件等的改良。

Claims (7)

1.一种包含CAD、CAM以及CNC机床的CAD/CAM-CNC集成系统，该系统由与从产品设计到加工相关的装置构成，其特征在于，
所述装置分别与能够设定并读出信息的共享数据库相连接，
所述共享数据库包含有制作加工指令时参照的加工技术信息，
进行加工时由所述CNC机床使用的加工指令以遵照分层结构的数据模型的形式记述有与加工相关的信息，
CNC机床具有：
加工指令解读/执行部，其解读所述加工指令，并根据解读出的结果来执行基于所述加工指令的加工；
变更记录部，其将操作员进行的针对加工指令的变更与所述加工指令的变更后的分层关联起来，作为变更信息记录于共享数据库中；以及
加工信息记录部，其将执行基于所述加工指令的加工过程中的该加工涉及的信息与所述加工指令关联起来，作为加工执行信息记录于共享数据库中，
并且，在所述装置中还包含：加工技术信息更新部，其根据所述变更信息以及所述加工执行信息来更新所述加工技术信息。
2.根据权利要求1所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
所述加工指令具有附加信息，该附加信息包含工具路径与产品形状中至少某一个特征点的指定。
3.根据权利要求1或2所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
所述加工指令以不依赖个别机床的形式记述对机床的指令，在通过CNC机床解读加工指令时变更为个别机床用的命令。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
所述加工执行信息至少包含进给轴驱动电动机的电流值。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
所述加工执行信息至少包含机械的振动信息。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
将所述变更记录部设为请求作业员输入变更理由。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的CAD/CAM-CNC集成系统，其特征在于，
所述加工执行信息还包含作业员的操作记录，该操作记录包含速度倍率的变更。
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