CN111730332B - 钻孔方法及钻孔机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在较短的加工时间内对在一个方向上无规律配置的孔进行加工的方法。针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与第1主轴在第1方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，使加工工作台旋转，以使得第1孔和第2孔在第1方向上并列并且第1孔位于第1主轴侧，使第1主轴及第2主轴相对于加工工作台相对地移动，以使得第1孔与第1主轴的中心、以及第2孔与第2主轴的中心分别一致，第1主轴对第1孔进行加工，第2主轴对第2孔进行加工。

Description

钻孔方法及钻孔机
技术领域
本发明涉及一种钻孔方法及钻孔机。
背景技术
作为能够对多个对象孔进行钻孔加工的机床，已知有加工中心机或多轴钻孔机(例如日本特开平05－111813号公报，以下称为专利文献1)。
发明内容
在利用加工中心机钻孔的情况下，逐个孔地进行加工。在使用如专利文献1那样的钻孔机的情况下，未以同一间距排列的孔也逐个孔地进行加工。
本发明提供一种在较短的加工时间内对在一个方向上无规律地配置的孔进行加工的钻孔方法及钻孔机。
本发明的第1方面提供一种钻孔方法，
针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与所述第1主轴在X方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，
所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且使所述加工工作台旋转以使得所述第1孔位于所述第1主轴侧，
使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动，以使得所述第1孔与所述第1主轴的中心、以及所述第2孔与所述第2主轴的中心分别一致，
所述第1主轴对所述第1孔进行加工，所述第2主轴对所述第2孔进行加工。
本发明的第2方面提供一种钻孔机，其包括：
沿着X方向延伸的X直线导轨；
第1主轴，其能够在Z方向上移动，并且能够沿着所述X直线导轨在所述X方向上移动；
第2主轴，其能够在Z方向上移动，并且能够沿着所述X直线导轨在所述X方向上移动；
Y直线导轨，其沿着Y方向延伸；
加工工作台，其能够利用所述Y直线导轨在所述Y方向上移动，并且能够以沿着Z方向延伸的旋转中心为中心进行旋转；以及
控制装置，其具有：
存储装置，其存储多个对象孔相对于所述旋转中心的孔坐标；
加工顺序生成部，其基于所述孔坐标生成由所述第1主轴进行加工的第1孔和由所述第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序；
程序生成部，其按所述加工顺序生成由所述第1主轴对所述第1孔进行加工、由所述第2主轴对所述第2孔进行加工的加工程序；以及
数值控制部，其根据所述加工程序，使所述加工工作台旋转，以使得所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且所述第1孔位于所述第1主轴侧，对所述加工工作台、所述第1主轴、以及所述第2主轴进行数值控制，以使得由所述第1主轴对所述第1孔进行加工、由所述第2主轴对所述第2孔进行加工。
优选所述第1主轴及所述第2主轴分别沿着Z方向延伸。加工工作台围绕与所述第1主轴及所述第2主轴平行的旋转轴进行旋转。将加工工作台的旋转轴称为旋转中心。
机床的坐标系是直角坐标系，按如下方式设置。
将加工工作台的旋转轴作为坐标原点，在左右方向上设X轴(以从正面朝向时的右方向为正)，在加工工作台的前后方向上设Y轴(以前方向为正)，在上下方向上设Z轴(以上方向为正)，在围绕加工工作台的旋转轴的旋转方向上设C轴(以从上方观察时的顺时针为正)。分别将第1主轴的X坐标、Y坐标、Z坐标称为x1、y1、z1。分别将第2主轴的X坐标、Y坐标、Z坐标称为x2、y2、z2。还存在在同时对一组孔进行钻孔加工时始终是y1＝y2并且简记为y的情况。
关于孔坐标，在以使旋转中心位于原点的方式设置工件38时，使工件38上的各孔的X坐标为U坐标，使Y坐标为V坐标。特别是，将第1孔的X坐标值、Y坐标值分别记为u1、v1，将第2孔的X坐标值、Y坐标值分别记为u2、v2。
坐标的单位在针对直线轴时设为mm、在针对旋转轴时设为rad。
此外，轴名称及单位也可以自由地变更。
钻孔机具有底架、柱、横梁、第1X驱动装置、第2X驱动装置、Y驱动装置及工作台驱动装置(C驱动装置)。横梁固定于柱。X直线导轨配置于横梁。第1Z单元及第2Z单元配置于X直线导轨。Y直线导轨(Y导轨)配置于底架。第1X驱动装置沿着X方向延伸而配置于横梁使第1Z单元在X方向上移动。第2X驱动装置沿着X方向延伸而配置于横梁，使第2Z单元在X方向上移动。Y驱动装置沿着Y方向延伸而配置于底架，使前后滑鞍(Y滑鞍)移动。C驱动装置配置于Y滑鞍，使加工工作台以Z方向为中心进行旋转。数值控制部对第1X驱动装置、第2X驱动装置、Y驱动装置及工作台驱动装置(C驱动装置)进行数值控制，使第1Z单元、第2Z单元、Y滑鞍、加工工作台移动。
第1Z单元具有第1主干部、第1Z导轨、第1Z滑鞍、第1Z驱动装置及第1主轴单元。Z导轨及Z驱动装置沿着Z方向延伸，配置于主干部。Z滑鞍以能够在Z方向上移动的方式配置在Z导轨上。Z滑鞍以能够上下移动的方式配置在Z导轨上，将主轴单元固定。第2Z单元与第1Z单元实质上相同。
此外，也可以利用滚珠花键、或者滑动导轨和滑动轴的组合来替代Z导轨。
优选第1X驱动装置、第2X驱动装置、Y驱动装置、第1Z驱动装置及第2Z驱动装置均具有伺服电动机及滚珠丝杠。此外，也可以利用线性电动机来替代伺服电动机及滚珠丝杠。
此外，Z驱动装置也可以为气缸。
优选在加工工作台旋转的同时，使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动。更优选不对第1孔和第2孔进行加工的范围内的、所述第1主轴及所述第2主轴在Z方向上的移动与加工工作台的旋转和第1主轴及第2主轴在X方向上的移动同时执行。优选非加工部分的左右、前后及旋转方向的各轴移动结束后，使第1主轴及第2主轴同时下降对工件进行加工。
优选程序生成部生成加工程序。加工程序存储在存储装置中。此外，用户也可以生成加工程序。
加工顺序优选由运算装置最优化。加工顺序优选使用遗传算法来决定。
孔坐标与孔编号一起存储。孔坐标及孔编号可以存储在孔坐标表中。
作为加工对象的孔可以分别与邻近的孔(邻近孔)的孔编号(邻近孔编号)一起存储。
此外，孔坐标例如也可以用自工件坐标原点起的坐标来存储。在该情况下，还另外存储自旋转中心起的工件坐标原点的坐标。
孔坐标可以由坐标转换部转换为机床坐标。
对由第1主轴进行钻孔的第1孔和与第1孔同时地由第2主轴进行钻孔的第2孔的孔坐标进行坐标转换，得到机床坐标。首先，求取连接第1孔和第2孔的直线与U轴构成的旋转角(c，t)。其次，使第1孔和第2孔的孔坐标以原点为中心旋转了旋转角(c，t)而得到第1转换坐标。接着，第1转换坐标在U坐标中被调整为第1孔和第2孔中的某一方始终大于另一方。例如，使u1坐标小于u2坐标。在第1转换坐标的第1孔的U坐标(u1，t)小于第1转换坐标的第2孔的U坐标(u2，t)时，使第1转换坐标为机床坐标。如果并非这样，则使第1转换坐标以原点为中心旋转π，得到第2转换坐标。使第2转换坐标为机床坐标。这里，使U坐标为X坐标、V坐标为Y坐标。使旋转角的总和为C坐标。C坐标例如可以被调整为0～2π的同相位。
程序生成部基于对第1孔和第2孔的孔坐标进行转换而得到的机床坐标来生成加工程序。
此外，用户也可以将加工程序或孔坐标从输入部或输入输出端口输入。孔坐标可以以表的形式成批输入。孔坐标存储在坐标存储部中。
优选目标函数表示与在按加工顺序加工个体时第1主轴和第2主轴在XY平面上的定位时间的积算值相对应的值。换言之，目标函数表示与非加工时间相对应的值。特别优选目标函数表示与各轴的空程时间的累计值相对应的值。
主轴的X方向移动量、加工工作台的Y方向移动量、加工工作台的旋转移动量与各轴的移动时间相对应。在使主轴的位置与孔位置一致时使各轴同时以最大速度移动的情况较多。优选评价部以下述移动距离作为移动量进行计算，即，该移动距离与工作台Y方向及工作台旋转方向的移动时间相对于X方向移动时间的最大值相对应。使X方向移动时间和各轴的移动量的最大值的积算值为适应度。
优选在C坐标的移动量超过2π时，坐标转换部将C坐标按2π进行加减使其为2π以下。
第1系数可以设为工作台移动方向的伺服参数相对于第1主轴或第2主轴的伺服参数的比较值。例如可以设为工作台移动方向的加减速的值相对于第1主轴的加减速的值的倍率。
第2系数可以设为工作台旋转轴的伺服参数相对于第1主轴或第2主轴的伺服参数的比较值。例如可以设为工作台旋转轴的加减速的值相对于第1主轴的加减速的值的倍率。
目标函数可以根据各轴的移动速度变更。例如，在直线轴的移动时间非常短的情况下，目标函数的值可以设为工作台旋转方向的移动量的累计值。
复制时能够利用精英选择、轮盘式选择、分级选择、锦标赛选择、GENITOR算法等代表性的选择方法。也可以组合利用这些选择方法。精英选择例如是第二代精英选择。
通过复制，使适应度较小的个体增加，适应度较大的个体消失。
能够适当地利用附加限制的选择。限制部将包含有小于最小距离的加工孔的组合的个体排除。这里，最小距离作为第1主轴和第2主轴不会发生干扰的最小距离来决定。附加限制的选择也可以与某个选择方法组合。
优选限制部按第1孔和第2孔的组合将包含有坐标转换后的机床坐标的X坐标之差小于最小距离的组合的个体排除。
从个体群中以一定的比例选择要交叉的个体进行交叉。也可以使由交叉导致局部被变更了的个体群的一部分突然变异。
交叉优选单点交叉或两点交叉。随机选择一组父代个体。随机选择1个或2个交叉点。在两点交叉的情况下，将2个交叉点之间的孔的顺序在一组父代个体之间进行交换。交叉点设为路径表达式(path representation)中的某个第1孔及第2孔的组合与其次的第1孔及第2孔的组合的边界。
遗传操作部可以包含使个体突然变异而生成新的个体的突然变异部。
遗传操作部从个体群中以一定的比例选择随机突然变异的个体。突然变异例如能够利用以下3种方法。也可以将它们组合利用。突然变异也可以与某一个交叉方法组合。
(1)将随机选择的2个加工孔交换。
(2)交换随机选择的2组孔的组合。
(3)将个体中的孔的组合取出一组并使该组合后面的组合连续上，将其插入到随机选择的孔的组合的位置。
通过复制、交叉、突然变异，进化到下一代的个体群。
遗传算法的结束条件例如是预先设定的世代交替的次数(结束次数)。在世代交替数达到结束次数时，决定部选择适应度最小的个体作为加工顺序。
对象孔的个数也可以是奇数。选择此时未成组的孔(单独孔)。单独孔由第1主轴和第2主轴中的某一方进行加工。优选单独孔被最后进行加工。
优选个体通过将第1孔和第2孔的孔编号的组合和单独孔的孔编号按加工顺序排列来表达。
关于对单独孔进行加工时的机床坐标(x，y)，使X坐标及Y坐标分别为C坐标的函数，基于单独孔的孔坐标(u，v)来表示。根据前面紧挨着单独孔的加工顺序的组合的机床坐标，以使向单独孔的孔坐标的移动时间为最小的方式决定单独孔的C坐标。优选以使加工时间为最小的方式决定对单独孔进行加工的主轴(选择主轴)。例如，分别计算在由第1主轴进行加工的情况下的加工时间和由第2主轴进行加工的情况下的加工时间，以使加工时间为最小的方式决定单独孔的机床坐标及进行加工的主轴。
在由选择主轴对单独孔进行加工时，另一个主轴(非选择主轴)的X坐标以下述方式决定：选择主轴与非选择主轴的距离为最小距离以上，并且自刚刚之前进行的加工中的X坐标起非选择主轴的移动量为最小。
奇数的个体表达也可以与上述的某一评价方法、复制方法、交叉方法或突然变异方法组合。
程序生成部根据所生成的加工顺序，生成加工程序。程序生成部基于由评价部进行转换而得到的各轴坐标来生成数值控制程序。在孔坐标包含Z坐标的情况下，程序生成部从孔坐标存储部读取Z坐标，生成加工程序。Z坐标也可以与孔坐标分别存储。
附图说明
图1是实施方式1的钻孔机。
图2是实施方式1的Z单元的纵截面图。
图3是实施方式1的钻孔方法的流程图。
图4是实施方式1的钻孔机的控制装置。
图5是实施方式1的加工顺序的决定方法的流程图。
图6是实施方式1的坐标表。
图7是表示实施方式1的加工顺序的染色体表达(个体)。
图8A是实施方式1的坐标转换方法。
图8B是实施方式1的坐标转换方法。
图9是实施方式1的交叉方法。
图10是基于实施方式1的2个孔的交换产生的突然变异。
图11是基于实施方式1的2组组合的交换产生的突然变异。
图12是基于实施方式1的1组组合的插入产生的突然变异。
图13是表示实施方式2的加工顺序的染色体表达(个体)。
附图标记说明
10 钻孔机
11b 柱
11c 横梁
15 X直线导轨
18 Z单元(第1主轴单元)
28 第1主轴
31 Z单元(第2主轴单元)
32 Y导轨
36 Y滑鞍
37 加工工作台
39 第2主轴
41 控制装置
43 加工顺序生成部
44 数值控制部
45 程序生成部
47 存储装置
具体实施方式
(实施方式1)
在实施方式1中，对对象孔的个数为偶数的情况进行处理。如图1所示，钻孔机10具有架11、Y导轨(Y直线导轨)32、Y驱动装置35、Y滑鞍36、加工工作台37、X导轨(X直线导轨)15、第1X驱动装置16、第2X驱动装置17、第1Z单元18、第2Z单元31、第1主轴28及第2主轴39。
架11具有底架11a、一组柱11b及横梁11c。各柱11b固定于底架11a。横梁11c沿着X方向延伸固定于一组柱11b之间。
一组Y导轨32沿着Y方向延伸而固定于底架11a。Y滑鞍36以能够在Y方向上移动的方式配置在Y导轨32上。Y驱动装置35具有Y滚珠丝杠(未图示)及Y电动机(未图示)。
加工工作台37以能够以旋转中心65为中心进行旋转的方式配置在Y滑鞍36上。加工工作台37与工作台旋转装置(C电动机，未图示)连接，在C电动机的作用下进行旋转。加工工作台37将工件38固定。
一组X导轨15沿着X方向延伸而配置于横梁11c。第1Z单元18及第2Z单元31以能够在X方向上移动的方式配置于横梁11c。第1Z单元18在主视图中配置在第2Z单元31的左侧。
第1X驱动装置16具有第1X电动机16a及第1X滚珠丝杠16b。第1X驱动装置16沿着X方向延伸而配置于横梁11c，对第1Z单元18进行驱动。优选第1X驱动装置16在横梁11c的主视图中配置在左侧，延伸至X导轨的50～70％的范围。
第2X驱动装置17在横梁11c的主视图中配置在右侧，对第2Z单元31进行驱动。关于其他方面，与第1X驱动装置16实质上相同。
如图2所示，第1Z单元18具有X滑鞍19、主干部33、Z导轨24、Z滑鞍23、Z驱动装置22、主轴单元30及套筒25。Z驱动装置22具有Z电动机22a、Z滚珠丝杠22b及轴承22c。Z滚珠丝杠22b被轴承22c支承，与Z电动机22a直接连接，该Z滚珠丝杠22b的螺母固定于Z滑鞍23。主轴单元30被套筒25滑动导向。主轴单元30具有滑枕(ram)26、主轴28、主轴电动机27。主轴28以能够旋转的方式被支承在滑枕26内，与主轴电动机27的转子直接连接。主轴28例如将作为钻头、绞刀或丝锥的工具29固定。第1Z单元18能够使用日本专利3792456号公报、日本实用新型登记第3130456号公报中公开的机床。
第2Z单元31具有第2Z驱动装置(未图示)。第2Z驱动装置在Z方向上对第2主轴39进行驱动。
根据图3，对加工方法进行说明。首先，将多个对象孔分成各为2个的组合。将2个孔的组合依序排列来生成加工顺序(S1)。接着，根据加工顺序，生成加工程序(S2)。第1主轴28、第2主轴39在主轴电动机的作用下进行旋转(S3)。Y驱动装置35算出加工工作台37的Y方向。C电动机算出加工工作台37的旋转方向(C轴)(S4)。第1X驱动装置16算出第1Z单元18的X方向(X1轴)。第2X驱动装置17算出第2Z单元31的X方向(X2轴)(S5)。第1主轴28及第2主轴39下降，对工件38进行钻孔加工(S6)。第1主轴28及第2主轴39上升，并且第1主轴28、第2主轴39退避(S7)。反复进行步骤S4～S7直至加工程序结束(S8)。
如图4所示，控制装置41具有运算装置42、存储装置47、输入输出端口49、输入部50、输出部51及总线46。总线46连接运算装置42、存储装置47、输入输出端口49、输入部50及输出部51进行通信。
运算装置42具有数值控制部44。数值控制部44对第1X驱动装置16、第2X驱动装置17、Y驱动装置35、第1Z驱动装置22、第2Z驱动装置、工作台旋转装置、第1主轴28及第2主轴39进行控制。优选运算装置42具有加工顺序生成部43及程序生成部45。加工顺序生成部43具有第一代生成部43a、评价部43b、坐标转换部43c、复制部43d、遗传操作部43e、决定部43i。优选加工顺序生成部43具有限制部43h。遗传操作部43e具有交叉部43f及突然变异部43g。程序生成部45基于所决定的加工顺序、以及被转换为机床坐标的孔坐标来生成加工程序。
存储装置47具有主存储装置、外部存储装置。存储装置47也可以具有坐标存储部47a、程序存储部47b。坐标存储部47a及程序存储部47b分别存储孔坐标及加工程序。
输入部例如是键盘、定点设备。输出部例如是显示器。输入输出端口例如是USB端口、无线通信端口等通信端口。输入输出端口与第1X驱动装置16、第2X驱动装置17、Y驱动装置35、第1Z驱动装置22、第2Z驱动装置、工作台旋转装置、第1主轴28及第2主轴39进行通信。
根据图5，对基于遗传算法的加工顺序的决定方法进行说明。首先，存储装置47存储孔位置(S11)。第一代生成部43a生成第一代的个体群(S12)。坐标转换部43c对第1孔和第2孔的孔坐标进行转换，对机床坐标进行计算(S13、S19)。限制部43h将所生成的各个体中的无法加工的个体排除(S14、S20)。评价部43b对各个体的适应度进行评价(S15、S21)。复制部43d复制(日语：再生)适应度较小的个体(S16)。交叉部43f使2个父代个体交叉，生成子代个体(S17)。通过突然变异部43g，使个体突然变异(S18)。决定部43i判断是否达到结束条件，反复进行步骤S16～S21直至达到结束条件(S22)。在达到结束条件的情况下，决定部43i决定加工顺序(S23)。
将孔坐标输入到孔坐标表54中(S11)。如图6所示，孔坐标表54具有孔编号54a、u坐标及v坐标54b。孔坐标表54也可以具有z1坐标及z2坐标54c。z1坐标是孔的上方端的Z坐标，z2坐标是孔的下方端的Z坐标。
第一代生成部43a将孔编号随机排列来生成预先确定的数量(第一代数量)的第一代(S12)。
如图7所示，个体通过将第1孔的孔编号和第2孔的孔编号的组合依序排列而成的路径表达式而被编码化也就是说，个体依照加工顺序以第1个第1孔、第1个第2孔、第2个第1孔、第2个第2孔、第n个第1孔、第n个第2孔这样的顺序将孔编号排列来进行表达。
以下，对步骤S13、S19中的坐标转换进行说明。图8A表示C轴位于原点时从上方观察到的工件38。工件38具有多个加工对象孔66。加工对象孔66具有按加工顺序确定的第1孔661和第2孔662。设连接第1孔661和第2孔662的直线663与U轴构成的角为旋转角(c，t)。图8B表示使加工工作台37旋转了旋转角(c，t)时从上方观察到的工件38。如图8B所示，在对第1孔661及第2孔662进行加工时，直线663与X轴平行，第1孔661位于第2孔662的左侧。
对第1孔和第2孔的组合进行加工时的机床坐标由下式计算。
(数1)
Figure BDA0002238870100000081
Figure BDA0002238870100000082
Figure BDA0002238870100000083
if u1，t＜u2，t；
x1＝u1，t
x2＝u2，t
y＝y1，t＝y2，t
c＝c，t
else；
x1＝-u1，t
x2＝-u2，t
y＝-y1，t＝-y2，t
c＝c，t+π
(式1)
这里，
(u1，v1)：第1孔的孔坐标
(u2，v2)：第2孔的孔坐标
(c，t)：连接第1孔和第2孔的直线与U轴的角度(rad)
(u1，t，v1，t)：以原点为中心，以旋转角(c，t)进行了旋转坐标转换的转换后的第1孔的坐标
(u2，t，v2，t)：以原点为中心，以旋转角(c，t)进行了旋转坐标转换的转换后的第2孔的坐标
x1：第1主轴的X坐标(机床坐标)
y1：第1主轴的Y坐标(机床坐标)
x2：第2主轴的X坐标(机床坐标)
y2：第2主轴的Y坐标(机床坐标)
c：C坐标(机床坐标)
此外，C坐标是旋转角的总和。
限制部43h从各个体所包含的全部组合中将包含有满足下式的组合的个体排除(S14、S20)。
x2－x1＜L74 (式2)
这里，
L74＝L75+L76+L77
L74：最小距离
L75：从第1主轴28的中心轴至第1Z单元18的右端的距离(参照图1)
L76：从第2主轴39的中心轴至第2Z单元31的左端的距离(参照图1)
L77：碰撞安全距离
此外，限制部43h也可以将包含有满足下式的组合的个体排除。
(数2)
Figure BDA0002238870100000091
(式3)
在步骤S14、S20中，由限制部43h将个体排除的结果为，在个体群的数量低于预先确定的个体数量的情况下，第一代生成部43a可以生成新的个体。
通过评价部43b，适应度作为目标函数f(s)的值而被计算出(S15、S21)。
这里，设
x1n：第n个第1孔和第2孔的组合涉及的第1主轴的X坐标(x1坐标、机床坐标)
x2n：第n个第1孔和第2孔的组合涉及的第2主轴的X坐标(x2坐标、机床坐标)
yn：第n个第1孔和第2孔的组合涉及的Y坐标(机床坐标)
cn：第n个第1孔和第2孔的组合涉及的C坐标，
则目标函数f(s)例如由下式表示。
(数3)
Figure BDA0002238870100000092
(式4)
这里，
E：第1系数
F：第2系数
第1系数E及第2系数F是分别表示在要移动与X轴相同的量时Y轴及C轴与X轴相比较所需要的时间的常量。例如，E、F满足下式。
E＝AX/AY
F＝AX/AC
(式5)
这里，
AX：X轴的加速度
AY：Y轴的加速度
AC：C轴的加速度
复制部43d从各个体中优先复制目标函数f(s)的值较小的个体(S16)。选择例如能够利用精英(Elite)选择、轮盘式(Roulette)选择、分级(Ranking)选择、锦标赛(Tournament)选择、GENITOR算法。例如，复制部43d从父代和子代中复制个体数量个评价值较小的个体。
交叉部43f随机选择2个父代个体使其交叉而生成子代个体(S17)。交叉部43f以第1孔和第2孔的组合为单位，通过部分匹配交叉(partially matched crossover；PMX)、顺序交叉(ordered crossover；OX)、循环交叉(cyclecrossover；CX)或边重组交叉(edgerecombi nation；ER)来进行交叉。
例如，图9示出基于PMX的两点交叉。交叉部43f随机选择交叉点。
突然变异部43g从个体群中随机选择个体，使其突然变异(S18)。以下，例示3种突然变异的方法。
如图10所示，随机选择2个孔进行交换。
如图11所示，随机选择2组第1孔和第2孔的组合，进行交换。此时，不变更第1孔和第2孔的组合。
如图12所示，抽取随机选择的第1孔和第2孔的1组组合并使该组合后面的组合连续上。将抽取出的组合插入到随机选择的组合的位置，使该位置后面的组合依次后移。
在步骤S22中，结束条件可以设为世代交替数达到预先确定的末代交替数。在反复进行步骤S16～S21的循环的次数达到末代交替数时，决定部43i判断为满足了结束条件。
决定部43i将此时的个体群设为末代。决定部43i选定末代中的适应度最小的个体。决定部43i将选定的个体所表示的第1孔的孔编号和第2孔的孔编号的组合的顺序决定为加工顺序(S23)。
根据本实施方式的钻孔方法，由于能够同时加工2个孔，所以能够大幅缩短加工时间。钻孔机10能够使加工工作台37旋转，将任意2个孔与X轴平行地定位。因此，即使对于沿着X轴无规律地排列的多个加工孔，也能够同时加工2个孔。钻孔机10是立式的装置。能够使主轴28、39在Z方向上移动的Z单元18、31以能够在被固定的横梁11c上沿着X方向移动的方式设置。工作台旋转轴及工作台前后轴设置于底架11a。因此，制作仅关注推力方向的Z单元即可。因此，能够以低廉价格制作钻孔机10整体。
另外，本实施方式的钻孔方法利用遗传算法来决定第1孔和第2孔的组合、以及其加工顺序。因此，即使对于包含多个钻孔对象孔的工件38而言，也能够容易地生成加工程序。限制部43h将包含有2个Z单元18、31会发生干扰的孔的组合的个体排除。因此，能够从2个Z单元不会发生干扰的第1孔和第2孔的组合中选定由适当的组合构成的加工顺序。
此外，本实施方式中对对象孔的个数为偶数的情况进行了说明，但是在对象孔的个数为奇数的情况下，除去与后述的实施方式2的不同之处，也能够适用本实施方式。
(实施方式2)
实施方式2对对象孔的个数为奇数的情况进行处理。本实施方式与实施方式1的不同之处在于：个体表达式、以及基于坐标转换部43c进行的单独孔的坐标决定方法。在对2个对象孔的组合逐个进行加工之后对单独孔进行加工。其他方面与实施方式1实质上相同。
优选如图13所示，个体将第1孔和第2孔的组合、单独孔的孔编号按加工顺序排列，进行路径表达。也就是说，按第1个第1孔、第1个第2孔、第2个第1孔、第2个第2孔单独孔的顺序排列孔编号。将前面紧挨着单独孔的组合作为组合的边界处理。
单独孔的机床坐标如下述方式决定。首先，将X坐标及Y坐标表示为C坐标的函数。
(数4)
Figure BDA0002238870100000111
(式6)
这里，
(ua，va)：单独孔的孔坐标
xa：单独孔的X坐标(机床坐标)
ya：单独孔的Y坐标(机床坐标)
ca：单独孔的C坐标(机床坐标)
其次，以使表示从前面紧挨着单独孔的组合的机床坐标向单独孔的机床坐标的移动距离的函数g(c)为最小值的方式决定C坐标。函数g(c)由下式表示。
(数5)
g(c)＝max(|xa-x1a-1|，|xa-x2a-1|，E|ya-ya-1|，F|ca-ca-1|)
(式7)
这里，
x1a-1：前面紧挨着单独孔的第1孔和第2孔的组合涉及的第1主轴的X坐标(X1坐标，机床坐标)
x2a-1：前面紧挨着单独孔的第1孔和第2孔的组合涉及的第2主轴的X坐标(X2坐标，机床坐标)
ya－1：前面紧挨着单独孔的第1孔和第2孔的组合涉及的Y坐标(机床坐标)
ca－1：前面紧挨着单独孔的第1孔和第2孔的组合涉及的C坐标(机床坐标)
接着，将已决定的C坐标代入式6，来决定单独孔的机床坐标(xa，ya，ca)。
最后，分别计算从单独孔的X坐标(xa)至前面紧挨着单独孔的加工孔涉及的X1坐标(x1a－1)及前面紧挨着单独孔的加工孔涉及的X2坐标(x2a－1)的距离。决定由距离较近的一个主轴(选择主轴)对单独孔进行加工。也就是说，在对前面紧挨着单独孔的组合进行了加工时，选择距单独孔的X坐标较近的一个主轴作为选择主轴。在第1主轴距单独孔较近的情况下，设单独孔为第1孔，设单独孔的X坐标为X1坐标。反之，在第2主轴距单独孔较近的情况下，设单独孔为第2孔，设单独孔的X坐标为X2坐标。
如果在个体表达式中将单独孔记载在加工顺序的最后，则与对象孔数为奇数还是偶数无关，组合的划分按从个体表达式的开头起每隔2个的位置来操作。因此计算很容易。通过在加工顺序的最后对单独孔进行加工，能够按个体表达式所表示的那样进行加工。
此外，单独孔也可以在开头进行加工。在该情况下，坐标决定时根据单独孔的孔坐标来决定单独孔之后要加工的第1孔和第2孔的组合涉及的机床坐标。
本发明不限定于前述的实施方式，能够在不脱离本发明要旨的范围内进行各种变形，记载在权利要求书范围内的技术思想所包含的全部技术事项都是本发明的对象。前述实施方式示出了优选的示例，但是本领域技术人员能够根据本说明书公开的内容来实现各种替代例、修正例、变形例或改良例，它们都包含在记载于附加的权利要求书范围内的技术范围中。
例如，个体表达式也可以在按加工顺序排列了第1孔的孔编号之后，按加工顺序排列第2孔的孔编号。在该情况下，在交叉中使第2孔的交叉点与第1孔的交叉点一致，以使得父代个体的加工顺序的第1孔和第2孔的组合不会遭到破坏。

Claims (14)

1.一种钻孔方法，其特征在于：
针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与所述第1主轴在X方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，
所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且使所述加工工作台旋转以使得所述第1孔位于所述第1主轴侧，
使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动，以使得所述第1孔与所述第1主轴的中心、以及所述第2孔与所述第2主轴的中心分别一致，
所述第1主轴对所述第1孔进行加工，所述第2主轴对所述第2孔进行加工，
以使整体的加工时间减少的方式使用遗传算法生成所述第1孔和所述第2孔的组合和加工顺序，
随机生成第一代的一群个体，该个体表示所述第1孔及所述第2孔的组合和加工顺序，
使选自所述一群个体的2个个体交叉，
针对所述个体，基于所述加工对象孔相对于所述加工工作台的旋转中心的孔坐标，将以第1主轴移动量、第2主轴移动量、工作台移动量及工作台旋转量作为参数的目标函数的值作为适应度进行评价，
将所述适应度较小的一群个体复制为新一代的个体；
反复进行所述交叉、评价所述适应度、复制所述新一代的个体直至满足结束条件，
基于满足所述结束条件时得到的末代的个体，将所述适应度最小的个体决定为所述加工顺序。
2.一种钻孔方法，其特征在于：
针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与所述第1主轴在X方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，
所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且使所述加工工作台旋转以使得所述第1孔位于所述第1主轴侧，
使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动，以使得所述第1孔与所述第1主轴的中心、以及所述第2孔与所述第2主轴的中心分别一致，
所述第1主轴对所述第1孔进行加工，所述第2主轴对所述第2孔进行加工，
以使整体的加工时间减少的方式使用遗传算法生成所述第1孔和所述第2孔的组合和加工顺序，
随机生成第一代的一群个体，该个体表示所述第1孔及所述第2孔的组合和加工顺序，
将所述加工对象孔相对于所述加工工作台的旋转中心的孔坐标与孔编号相对应地存储，
生成通过路径表达式而编码化的所述个体，该路径表达式是预先将所述第1孔的所述孔编号和所述第2孔的所述孔编号的组合按加工顺序排列而得到的，
将所述个体的组合作为单位，通过部分匹配交叉、顺序交叉、循环交叉或边重组交叉来进行交叉。
3.一种钻孔方法，其特征在于：
针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与所述第1主轴在X方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，
所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且使所述加工工作台旋转以使得所述第1孔位于所述第1主轴侧，
使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动，以使得所述第1孔与所述第1主轴的中心、以及所述第2孔与所述第2主轴的中心分别一致，
所述第1主轴对所述第1孔进行加工，所述第2主轴对所述第2孔进行加工，
以使整体的加工时间减少的方式使用遗传算法生成所述第1孔和所述第2孔的组合和加工顺序，
随机生成第一代的一群个体，该个体表示所述第1孔及所述第2孔的组合和加工顺序，
针对所述个体，基于所述加工对象孔相对于所述加工工作台的旋转中心的孔坐标，将以第1主轴移动量、第2主轴移动量、工作台移动量及工作台旋转量作为参数的目标函数的值作为适应度进行评价，
所述目标函数的值是下述值中最大的值：所述第1主轴的X方向的移动量、所述第2主轴的X方向的移动量、所述工作台移动量的Y方向移动量、以及所述工作台旋转量的旋转移动量。
4.一种钻孔方法，其特征在于：
针对设置于加工工作台的具有多个加工对象孔的对象物，生成由第1主轴进行加工的第1孔、以及由与所述第1主轴在X方向上并列配置的第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序，
所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且使所述加工工作台旋转以使得所述第1孔位于所述第1主轴侧，
使所述第1主轴及所述第2主轴相对于所述加工工作台相对地移动，以使得所述第1孔与所述第1主轴的中心、以及所述第2孔与所述第2主轴的中心分别一致，
所述第1主轴对所述第1孔进行加工，所述第2主轴对所述第2孔进行加工，
以使整体的加工时间减少的方式使用遗传算法生成所述第1孔和所述第2孔的组合和加工顺序，
随机生成第一代的一群个体，该个体表示所述第1孔及所述第2孔的组合和加工顺序，
将包含有所述第1孔和所述第2孔的距离小于所述第1主轴和所述第2主轴不会发生干扰的最小距离的组合的所述个体排除。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，在所述加工工作台旋转的同时，所述第1主轴及所述第2主轴在所述X方向上移动。
6.根据权利要求1或3所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，存储所述孔坐标。
7.根据权利要求2或4所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，使选自所述一群个体的2个个体交叉，
针对所述个体，基于所述加工对象孔相对于所述加工工作台的旋转中心的孔坐标，将以第1主轴移动量、第2主轴移动量、工作台移动量及工作台旋转量作为参数的目标函数的值作为适应度进行评价，
将所述适应度较小的一群个体复制为新一代的个体；
反复进行所述交叉、评价所述适应度、复制所述新一代的个体直至满足结束条件，
基于满足所述结束条件时得到的末代的个体，将所述适应度最小的个体决定为所述加工顺序。
8.根据权利要求3所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，使选自所述一群个体的2个个体交叉，
将所述适应度较小的一群个体复制为新一代的个体；
反复进行所述交叉、评价所述适应度、复制所述新一代的个体直至满足结束条件，
基于满足所述结束条件时得到的末代的个体，将所述适应度最小的个体决定为所述加工顺序。
9.根据权利要求1、3、4中任一项所述的钻孔方法，其特征在于：
将所述加工对象孔相对于所述加工工作台的旋转中心的孔坐标与孔编号相对应地存储，
生成通过路径表达式而编码化的所述个体，该路径表达式是预先将所述第1孔的所述孔编号和所述第2孔的所述孔编号的组合按加工顺序排列而得到的。
10.根据权利要求1、3、4中任一项所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，将所述个体的组合作为单位，通过部分匹配交叉、顺序交叉、循环交叉或边重组交叉来进行交叉。
11.根据权利要求1所述的钻孔方法，其特征在于：
所述目标函数的值是下述值中最大的值：所述第1主轴的X方向的移动量、所述第2主轴的X方向的移动量、所述工作台移动量的Y方向移动量、以及所述工作台旋转量的旋转移动量。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的钻孔方法，其特征在于：
进一步，将包含有所述第1孔和所述第2孔的距离小于所述第1主轴和所述第2主轴不会发生干扰的最小距离的组合的所述个体排除。
13.一种钻孔机，其特征在于，包括：
沿着X方向延伸的X直线导轨；
第1主轴，其能够在Z方向上移动，并且能够沿着所述X直线导轨在所述X方向上移动；
第2主轴，其能够在Z方向上移动，并且能够沿着所述X直线导轨在所述X方向上移动；
Y直线导轨，其沿着Y方向延伸；
加工工作台，其能够利用所述Y直线导轨在所述Y方向上移动，并且能够以沿着Z方向延伸的旋转中心为中心进行旋转；以及
控制装置，其具有：
存储装置，其存储多个对象孔相对于所述旋转中心的孔坐标；
加工顺序生成部，其基于所述孔坐标生成由所述第1主轴进行加工的第1孔和由所述第2主轴进行加工的第2孔的加工顺序；
程序生成部，其按所述加工顺序生成由所述第1主轴对所述第1孔进行加工、由所述第2主轴对所述第2孔进行加工的加工程序；以及
数值控制部，其根据所述加工程序，使所述加工工作台旋转，以使得所述第1孔和所述第2孔在所述X方向上并列，并且所述第1孔位于所述第1主轴侧，对所述加工工作台、所述第1主轴、以及所述第2主轴进行数值控制，以使得由所述第1主轴对所述第1孔进行加工、由所述第2主轴对所述第2孔进行加工，
所述加工顺序生成部以使整体的加工时间减少的方式使用遗传算法决定所述加工顺序，
所述加工顺序生成部包括：
第一代生成部，其随机生成第一代的一群个体，所述个体表示所述第1孔及所述第2孔的组合和加工顺序；
评价部，其针对所述个体，基于所述组合的所述孔坐标及所述加工顺序来计算适应度，该适应度是以所述第1主轴、所述第2主轴、所述加工工作台的移动量、以及所述加工工作台的旋转量作为参数的目标函数的值；
复制部，其将所述适应度较小的一群所述个体复制为新一代的所述个体；
交叉部，其使选自所述一群个体的2个个体交叉，生成新的所述个体；
限制部，其将包含有所述第1孔和所述第2孔的距离小于所述第1主轴和所述第2主轴不会发生干扰的最小距离的组合的所述个体去除；以及
决定部，其基于在满足结束条件时得到的末代个体将所述适应度最小的个体设为所述加工顺序。
14.根据权利要求13所述的钻孔机，其特征在于：
所述加工顺序生成部具有基于组合的孔坐标计算所述第1主轴的X坐标、所述第2主轴的X坐标、所述加工工作台的Y坐标及C坐标的坐标转换部。
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