DE102015112831A1

DE102015112831A1 - Bearbeitungssimulationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015112831A1
Application number: DE102015112831.4A
Authority: DE
Inventors: Daisuke Nagata
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2016-02-18
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: DE102015112831B4; JP6140115B2; US10474130B2; CN105373077B; US20160048616A1; CN105373077A; JP2016040659A

Abstract

Eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung enthält eine Schneidbedingungsextraktionseinheit, eine Werkzeugartbestimmungseinheit, eine Lastberechnungseinheit, die zum Berechnen einer Spindellast konfiguriert ist, eine Lastbestimmungseinheit, die zum Bestimmen konfiguriert ist, ob die Spindellast innerhalb einer vorgegebenen Maximallast liegt, eine Anpassungsbetragsberechnungseinheit, die zum Berechnen eines Anpassungsbetrags der Schneidbedingung konfiguriert ist, wenn bestimmt ist, dass die berechnete Spindellast nicht innerhalb der vorgegebenen Maximallast liegt, und eine Anzeigeeinheit, die zum Anzeigen eines Ergebnisses der Bestimmung konfiguriert ist.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung, insbesondere eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung, die geeignete Bewertung der Schneidbedingung ermöglicht.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Maschinelles Bearbeiten durch eine Werkzeugmaschine erfordert Daten, die in der Steuervorrichtung vor dem Bearbeiten eingestellt werden müssen, neben einem Bearbeitungsprogramm. Die Daten beinhalten eine Ursprungsposition für ein Programm als Setup-Daten, die eine Bezugsposition eines Werkstücks ist, und Werkzeuginformation, darunter eine Werkzeuglänge und eine Werkzeugkonfiguration, während das Bearbeitungsprogramm eine Spindeldrehzahl, eine Zufuhrgeschwindigkeit, ob ein Kühlmittel zu benutzen ist oder nicht, eine Schneidmenge und dergleichen spezifiziert.
Es gibt ein Verfahren zum Bestimmen vor dem Bearbeiten, ob eine Schneidbedingung im Bearbeitungsprogramm geeignet ist oder nicht, auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms. Bei dem Verfahren wird eine Bearbeitungslast beim Versuchsbearbeiten erkannt, um zu bestimmen, ob eine Schneidbedingung im Bearbeitungsprogramm geeignet ist oder nicht (beispielsweise japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-270034 , japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2010-262474 ). Es gibt außerdem ein Verfahren zum Bestimmen, ob eine Schneidbedingung im Bearbeitungsprogramm geeignet ist oder nicht, ohne tatsächliche Bearbeitung. Bei dem Verfahren wird Bearbeitungssimulation mit der Bearbeitungsbedingung ausgeführt, um zu bestimmen, ob eine Schneidbedingung im Bearbeitungsprogramm geeignet ist oder nicht (beispielsweise japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2008-217744 ).
Bei den Techniken, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-270034 , japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2010-262474 beschrieben sind, ist es jedoch notwendig, das Bearbeiten tatsächlich durchzuführen, um zu bestimmen, ob eine Schneidbedingung geeignet ist oder nicht, sodass das Problem besteht, dass das die Werkzeugmaschine defekt werden könnte, wenn die Bearbeitungsbedingung nicht geeignet ist. Bei der Technik, die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2008-217744 beschrieben ist, besteht keine Möglichkeit, dass die Werkzeugmaschine defekt wird, da die Bestimmung ohne tatsächliches Bearbeiten durchgeführt wird, wobei jedoch eine Möglichkeit besteht, dass die Schneidbedingung auf Grundlage falscher Daten (d. h. Daten, die von den im Bearbeitungsprogramm benutzten Daten abweichen) ausgewertet wird, da alle Bearbeitungsbedingungen für die Bestimmung eingegeben und simuliert werden müssen, und es besteht eine Möglichkeit, dass falsche Daten, die von den tatsächlich im Bearbeitungsprogramm benutzten Daten abweichen, eingegeben werden, besonders dann, wenn die Daten, die eingegeben werden sollen, vermehrt sind, um gleichzeitig zu bestimmen, dass mehr als eine Bearbeitungsbedingung geeignet ist oder nicht.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung mit einer Funktion zum Extrahieren eines großen Datenteils vorzusehen, das für die Schneidbedingungsbewertung notwendig ist.
Eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung zum Durchführen von Bearbeitungssimulation auf Grundlage von Setup-Daten, die Werkstückpositionsdaten und Werkzeugdatenbeinhalten, Werkstückdaten, die Daten einer Werkstückart und Konfigurationsdaten beinhalten, und eines Bearbeitungsprogramms gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Schneidbedingungsextraktionseinheit, die zum Extrahieren einer Schneidbedingung beim Bearbeiten auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms aus dem Bearbeitungsprogramm konfiguriert ist, eine Werkzeugartbestimmungseinheit, die zum Bestimmen einer Art eines Werkzeugs, das im Bearbeitungsprogramm benutzt werden soll, konfiguriert ist, eine Lastberechnungseinheit, die zum Berechnen einer Spindellast beim Bearbeiten auf Grundlage der extrahierten Schneidbedingungen und der bestimmten Werkzeugart konfiguriert ist, eine Lastbestimmungseinheit, die zum Bestimmen konfiguriert ist, ob die Spindellast, die durch Lastberechnungseinheit berechnet ist, eine vorgegebene Schwelle übersteigt oder nicht, eine Anpassungsbetragsberechnungseinheit, die zum Berechnen eines Anpassungsbetrags der Schneidbedingung, die der bestimmten Werkzeugart entspricht, konfiguriert ist, sodass die Spindellast gleich der oder kleiner als die Schwelle ist, wenn bestimmt wird, dass die berechnete Spindellast die Schwelle übersteigt, und eine Anzeigeeinheit, die zum Anzeigen eines Ergebnisses der Bestimmung durch die Lastbestimmungseinheit und einer Anpassungsführung, die auf Grundlage des Anpassungsbetrags erstellt ist, konfiguriert ist.
Die Werkzeugartbestimmungseinheit kann die Werkzeugart auf Grundlage eines Programmcodes des Bearbeitungsprogramms bestimmen.
Die Werkzeugartbestimmungseinheit kann das Bearbeitungsprogramm analysieren, eine Schneidrichtung eines Werkzeugs und eine Spindelrichtung erfassen und bestimmen, dass das Werkzeug ein Bohrwerkzeug oder ein Gewindewerkzeug ist, wenn die Schneidrichtung des Werkzeugs mit der Spindelrichtung übereinstimmt, und bestimmen, dass das Werkzeug ein Stirnfräswerkzeug ist, wenn die Schneidrichtung des Werkzeugs nicht mit der Spindelrichtung übereinstimmt.
Der Anpassungsbetrag kann ein Änderungsbetrag eines Zufuhrbetrags und eines vorbereiteten Lochdurchmessers sein, wenn die Werkzeugart ein Bohrwerkzeug ist, der Anpassungsbetrag kann ein Änderungsbetrag eines Zufuhrbetrags und einer Schneidbreite und einer Schneidtiefe sein, wenn die Werkzeugart ein Stirnfräswerkzeug ist, und der Anpassungsbetrag kann ein Änderungsbetrag eines vorbereiteten Lochdurchmessers sein, wenn die Werkzeugart ein Gewindeschneidwerkzeug ist.
Die vorliegende Erfindung mit der oben angegebenen Konfiguration kann die Schneidbedingung direkt aus dem Bearbeitungsprogramm extrahieren und die Schneidbedingung ohne tatsächliches Bearbeiten geeignet bestimmen, sodass Eingabefehler von Daten, die für die Bestimmung notwendig sind, reduziert sind. Zusätzlich können Ingenieure, die die Werkzeugart nicht unterscheiden können, leicht bestimmen, ob die Bearbeitung mit der eingestellten Schneidbedingung durchgeführt werden kann oder nicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben beschriebene Aufgabe, die andere Aufgabe und das Merkmal der Erfindung werden aus der untenstehenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm von relevanten Teilen einer Bearbeitungssimulationsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Funktionsblockdiagramm einer Bearbeitungssimulationsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Ablaufdiagramm, das einen gesamten Ablauf eines Bearbeitungssimulationsprozesses einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess für ein Bohrwerkzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess für ein Stirnfräswerkzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess für ein Gewindeschneidwerkzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung mit einer Funktion zum Bestimmen, ob eine Schneidbedingung im Bearbeitungsprogramm geeignet ist oder nicht. Die Bearbeitungssimulationsvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Verarbeitungseinheit, wie etwa einen Rechner. 1 ist ein Blockdiagramm von relevanten Teilen der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform. In der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 sind eine CPU 11, ein Speicher 12, eine Anzeigesteuerung 13, eine Stromsteuerung 14, eine Eingabegerätsteuerung 15 und eine Speichersteuerung 16 über einen Bus 17 verbunden. Die CPU 11 führt eine Berechnungsverarbeitung durch. Der Speicher 12 enthält RAM oder ROM. Die Anzeigesteuerung 13 steuert eine Anzeige 300. Das Netzteil führt Ein/Aus-Steuerung der Stromzufuhr der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 durch, auf Grundlage des Ein/Aus-Signals von einem Stromschalters 400. Die Eingabegerätsteuerung 15 steuert ein externes Eingabegerät 500. Die Speichersteuerung 16 steuert eine Speichereinheit 200.
Ein Speicher 12 ist eine Speichervorrichtung, die verschiedene Daten speichert, die von außen unter Benutzung einer Speichereinheit 200 eines externen Eingabegeräts 500 oder dergleichen eingegeben werden, und speichert ein Systemprogramm und dergleichen. Das externe Speichergerät 500 enthält eine Tastatur oder eine Maus. Die Eingabegerätsteuerung 15 sendet die Eingabedaten vom externen Eingabegerät 500 zur Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100. Die Speichersteuerung 16 steuert das Eingeben und Ausgeben von Daten mit der Speichereinheit 200.
Ein Bearbeitungsprogramm, das bei der Bearbeitungssimulation simuliert werden soll, Setup-Daten und Werkstückinformation sind in der Speichereinheit 200 gespeichert und werden durch die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 über die Speichersteuerung 16 zur Benutzung durch die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 ausgelesen.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 enthält eine Schneidbedingungsextraktionseinheit 110, eine Werkzeugbestimmungseinheit 120, eine Lastberechnungseinheit 130, eine Lastbestimmungseinheit 140, eine Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 und eine Bewertungsergebnisanzeigeeinheit 160.
Die Speichereinheit 200, die mit der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 verbunden ist, speichert im Voraus ein Bearbeitungsprogramm 210, das bei einer Bearbeitungssimulation simuliert werden soll. Der Speicher 12, der in der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 eingerichtet ist, enthält einen Schneidbedingungsspeicherbereich 18 und einen Setup-Informationsspeicherbereich 19. Der Schneidbedingungsspeicherbereich 18 speichert Schneidbedingungen von Werkzeugen, die beim Bearbeiten benutzt werden sollen, während der Setup-Informationsspeicherbereich 19 Setup-Daten, die Werkstückbezugspositions- und Werkzeuginformation beinhalten, und Werkstückinformation speichert, die eine Werkstückart und Werkstückkonfiguration beinhaltet. Die Setup-Daten und die Werkstückinformation werden über das externe Eingabegerät 500 oder dergleichen in den Setup-Informationsspeicherbereich 19 eingegeben und in dem Bereich gespeichert. Bezüglich des Bearbeitungsprogramms, der Setup-Daten und der Werkstückinformation können Daten, die tatsächlich in eine Steuervorrichtung zum Steuern einer Werkzeugmaschine eingegeben sind, über ein Speichermedium, ein Netzwerk oder dergleichen erfasst werden. Diese Konfiguration schließt Eingabefehler der Daten in die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 aus.
Die Schneidbedingungsextraktionseinheit 110 führt Bearbeitungssimulation auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms 210 und der Daten, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, auf die Schneidbedingung aus, darunter das Extrahieren von Drehzahl, Zufuhrgeschwindigkeit, Schneidmenge und dergleichen in jedem Bearbeitungsschritt unter Benutzung jedes Werkzeugs, das im Bearbeitungsprogramm 210 benutzt wird, und speichert die Schneidbedingungsdaten im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 im Speicher 12.
Für Daten, die im Setup-Informationsspeicherbereich gespeichert sind und in denen die Werkzeugart nicht bestimmt ist, führt die Werkzeugbestimmungseinheit 120 Bearbeitungssimulation auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms 210 und der Daten, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, aus, bestimmt die Werkzeugart des Werkzeugs und speichert die Werkzeugartdaten im Setup-Informationsspeicherbereich 19 als Werkzeuginformation. Die Werkzeugart enthält ein Bohrwerkzeug, ein Stirnfräswerkzeug, ein Gewindeschneidwerkzeug oder dergleichen. Die Werkzeugbestimmungseinheit 120 simuliert Bewegung jedes Werkzeugs auf einer Schneidzufuhrgeschwindigkeit bei der Bearbeitungssimulation. Die Werkzeugbestimmungseinheit 120 bestimmt, dass das Werkzeug ein Bohrwerkzeug ist, wenn die Bewegung des Werkzeugs entlang einer Achse parallel zu einer Spindel verläuft, bestimmt, dass das Werkzeug ein Stirnfräswerkzeug ist, wenn das Werkzeug eine andere Bewegung als entlang einer Achse parallel zur Spindel aufweist, und bestimmt, dass das Werkzeug ein Gewindeschneidwerkzeug ist, wenn ein Befehl nur zum Gewindeschneiden, wie G33 des G-Codes, im Bearbeitungsprogramm an das Werkzeug ausgegeben wird. Hierbei beinhaltet das das Bohrwerkzeug einen Bohrer, einen Räumer und eine Bohrung, während das Stirnfräswerkzeug eine Stirnfräse, eine Fräsung beinhaltet.
Wenn die Bearbeitung durch das Bohrwerkzeug in derselben Position des Werkzeugs vor dem Bearbeiten durchgeführt wird, erachtet die Werkzeugbestimmungseinheit 120 die Bearbeitung als vorbereitete Lochverarbeitung und speichert den Durchmesser des vorbereiteten Lochs im Schneidbedingungsspeicherbereich 18, für das Werkzeug, das als das Bohrwerkzeug oder das Gewindeschneidwerkzeug bestimmt ist.
Die Lastberechnungseinheit 130 liest die Schneidbedingung in jedem Bearbeitungsschritt jedes Werkzeugs, die im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 gespeichert ist, und die Setup-Daten und Werkstückinformation, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert ist, aus. Dann führt die Lastberechnungseinheit 130 einen Lastberechnungsprozess durch und berechnet eine Last (ein Drehmoment) auf die Werkzeugmaschine beim Bearbeitungsbetrieb unter Benutzung jedes Werkzeugs.
Die Lastbestimmungseinheit 140 bestimmt, ob die Last, die durch die Lastberechnungseinheit 130 berechnet ist, die zulässige Maximallast für die Werkzeugmaschine überschreitet und gibt ein Bestimmungsergebnis „OK” aus, wenn die Last nicht größer als die Maximallast ist, und gibt ein Bestimmungsergebnis „NG” aus, wenn die Last die Maximallast übersteigt. Die Maximallast kann in der Speichereinheit 200 des Speichers 12 gespeichert sein oder von der Steuervorrichtung oder der Werkzeugmaschine erhalten werden.
Die Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 passt die Schneidbedingung in einem Anpassungsbetragsberechnungsprozess, der später beschrieben wird, an und gibt den Anpassungsbetrag zum Bearbeiten des Werkzeugs aus, das das Bestimmungsergebnis „NG” durch die Lastbestimmungseinheit 140 erhalten hatte.
Die Bewertungsergebnisanzeigeeinheit zeigt das Bestimmungsergebnis, das von der Lastbestimmungseinheit 140 ausgegeben ist, und eine Anpassungsführung, die auf Grundlage des Anpassungsbetrags, der von der Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 ausgegeben ist, erstellt ist, unter Benutzung der Anzeige 300 an. Hierbei ist die Anpassungsführung eine derartige Führung, die eine Bedienungsperson anleitet, die Schneidbedingung eines Schneidbetriebs auf Grundlage des Anpassungsbetrags, der von der Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 ausgegeben ist, anzupassen, und die Anpassungsführung wird unter Benutzung von Führungssätzen, die im Voraus in der Speichereinheit 200 gespeichert sind, und auf Grundlage des Anpassungsbetrags, der von der Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 ausgegeben ist, erstellt.
Als Nächstes wird der Lastberechnungsprozess, der in der Lastberechnungseinheit 130 der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, beschrieben.
Im Lastberechnungsprozess werden die Schneidbedingungen des Bearbeitens durch jedes Werkzeug, die im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 gespeichert sind, und die Setup-Daten und die Werkstückinformation, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, ausgelesen, wonach eine Last auf die Spindel, die die Last beim Bearbeiten trägt, unter Anwendung von Berechnungsformeln berechnet, die für Werkzeugarten jedes Werkzeugs, das beim Bearbeiten benutzt wird, vorbereitet sind.
Wenn die Werkzeugart ein Bohrwerkzeug ist, werden die Schneidbedingung zum Bearbeiten, die im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 gespeichert sind, und die Setup-Daten und die Werkstückinformation, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, ausgelesen, wonach das Drehmoment, das beim Bearbeiten auf das Werkzeug (die Spindel) ausgeübt wird, unter Anwendung der folgenden Formel (1) berechnet wird. T = 0.0317 × H_B × f^0.8 × (D – d)^1.8 × 9.8/100 Hierbei ist f = F/S (1)
In der Formel (1) bezeichnet T ein Schneidmoment mit der Einheit [Nm], und H_B bezeichnet eine Brinell-Härte für jedes Werkstück. f bezeichnet einen Zufuhrbetrag in jeder Drehung des Werkzeugs und wird unter Nutzung einer Schneidzufuhrgeschwindigkeit F (mit der Einheit [mm/min]) und einer Spindelgeschwindigkeit S (mit der Einheit [min^–1]) erhalten, und die Einheit von f ist [mm/U]. D bezeichnet einen Durchmesser des Werkzeugs mit der Einheit [mm], und d bezeichnet den vorbereiteten Radius mit der Einheit [mm].
Wenn das Werkzeug ein Stirnfräswerkzeug ist, werden die Schneidbedingung zum Bearbeiten, die im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 gespeichert sind, und die Setup-Daten und die Werkstückinformation, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, ausgelesen, wonach das Drehmoment, das beim Bearbeiten auf das Werkzeug (die Spindel) ausgeübt wird, unter Anwendung der folgenden Formel (2) berechnet wird. T = b × V^q × 9.8/100 Hierbei ist f = F/S, V = Ad × Rd × f (2)
In der Formel (2) bezeichnet T ein Schneidmoment mit der Einheit [Nm], f bezeichnet einen Zufuhrbetrag in jeder Drehung des Werkzeugs mit der Einheit [mm/U], Rd bezeichnet eine Schneidbreite in der Radiusrichtung mit der Einheit [mm], und V bezeichnet ein Schneidvolumen des Werkzeugs mit der Einheit [mm³/U/Zahn]. b und q sind eine Konstante, die durch eine Schneidkraft des Werkstücks bestimmt ist.
Wenn das Werkzeug ein gewindeschneidwerkzeug ist, werden die Schneidbedingung zum Bearbeiten, die im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 gespeichert sind, und die Setup-Daten und die Werkstückinformation, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, ausgelesen, wonach das Drehmoment, das beim Bearbeiten auf das Werkzeug (die Spindel) ausgeübt wird, unter Anwendung der folgenden Formel (3) berechnet wird. T = tanθ × (D – d)² × (D + 2d) × K × k/24000 × 9.8 (3)
In der Formel (3) bezeichnet T ein Schneidmoment mit der Einheit [Nm], 8 bezeichnet einen Halbwinkel des Gewindes, der gewöhnlich gleich 30 Grad ist, D bezeichnet einen Durchmesser des Werkzeugs mit der Einheit [mm], d bezeichnet den vorbereiteten Radius mit der Einheit [mm], K bezeichnet eine spezifische Schneidkraft, die durch die Werkstückart bestimmt ist, mit der Einheit [kgf/mm²], k bezeichnet einen Konfigurationskorrekturkoeffizienten, der durch die Konfiguration des Gewindebohrers bestimmt ist.
Die Koeffizienten in den Formeln sind im Voraus in der Speichereinheit oder im Speicher 12 gespeichert.
Als Nächstes wird der Anpassungsbetragsberechnungsprozess, der in der Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 der Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, beschrieben. Wenn das Bestimmungsergebnis durch die Lastbestimmungseinheit 140 „NG” ist, bestimmt die Anpassungsbetragsberechnungseinheit, welche Schneidbedingung der Schneidbedingungen beim Bearbeiten angepasst werden soll, und berechnet des Anpassungsbetrag zum Ausgeben des Ergebnisses.
Wenn das Werkzeug ein Bohrwerkzeug ist, wird die Last der Werkzeugmaschine durch die folgenden zwei Anpassungsverfahren angepasst.
<I. Verfahren zum Anpassen des Zufuhrbetrags „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs>
Im vorliegenden Verfahren wird der Zufuhrbetrag „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, geändert. Die Zufuhrmenge „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs wird durch die folgende Formel (4) berechnet. β^0.8 = α Hierbei ist T_max = α × T (4)
In der Formel (4) bezeichnet β eine Rate, mit der die Schneidbedingung, die angepasst werden soll, geändert wird. T_max bezeichnet die zulässige Maximallast für die Werkzeugmaschine, und T ist eine Last, die durch die Lastberechnungseinheit 130 berechnet ist.
Der Zufuhrbetrag „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs, der durch einen Block oder dergleichen des Bearbeitungsprogramms entsprechend des Bearbeitungsbetriebs zugeordnet werden soll, wird unter Verwendung von β, das durch die Formel berechnet ist, zum derartigen Anpassen der Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, dass sie innerhalb der Maximallast liegt, angepasst.
<II. Verfahren zum Anpassen des Radius „d” des vorbereiteten Lochs>
Im vorliegenden Verfahren wird der Radius „d” zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, geändert. Der Anpassungsbetrag des Radius „d” des vorbereiteten Lochs wird derart durch die Formel (1) berechnet, dass das Drehmoment T innerhalb des Maximalmoments T_max liegt. Genauer gesagt wird der Durchmesser d des vorbereiteten Lochs um 0,1 erhöht, und der Wert d wird als der Anpassungsbetrag bestimmt, wenn das Verhältnis der Maximallast T_max ≧ T gegeben ist.
Wenn die Werkzeugart ein Stirnfräswerkzeug ist, wird die Last der Werkzeugmaschine durch die folgenden drei Anpassungsverfahren angepasst.
<I. Verfahren zum Anpassen des Zufuhrbetrags „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs>
Im vorliegenden Verfahren wird der Zufuhrbetrag „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, geändert. Der Zufuhrbetrag „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs wird durch die folgende Formel (5) berechnet. β^q = α Hierbei ist T_max = α × T (4)
In der Formel (5) bezeichnet β eine Rate, mit der die Schneidbedingung, die angepasst werden soll, geändert wird. q bezeichnet eine Konstante, die durch die Schneidkraft des Werkstücks bestimmt ist, T_max bezeichnet die zulässige Maximallast für die Werkzeugmaschine, und T ist eine Last, die durch die Lastberechnungseinheit 130 berechnet ist. Der Zufuhrbetrag „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs, der durch einen Block oder dergleichen des Bearbeitungsprogramms entsprechend des Bearbeitungsbetriebs zugeordnet werden soll, wird unter Verwendung von β, das durch die Formel berechnet ist, zum derartigen Anpassen der Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, dass sie innerhalb der Maximallast liegt, angepasst.
<II. Verfahren zum Anpassen der Schneidbreite „Rd” in der Radiusrichtung>
Im vorliegenden Verfahren wird die Schneidbreite „Rd” in der Radiusrichtung in der Schneidbedingung zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, angepasst. Die Rate β, mit der die Schneidbreite Rd in der Radiusrichtung geändert wird, wird durch die Formel (5) berechnet. Die Schneidbreite „Rd” in der Radiusrichtung, die durch einen Block oder dergleichen des Bearbeitungsprogramms entsprechend des Bearbeitungsbetriebs zugeordnet werden soll, wird unter Verwendung von β, das durch die Formel berechnet ist, zum derartigen Anpassen der Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, dass sie innerhalb der Maximallast liegt, angepasst.
<III. Verfahren zum Anpassen der Schneidtiefe „Ad” in der axialen Richtung>
Im vorliegenden Verfahren wird die Schneidtiefe „Ad” in der axialen Richtung in der Schneidbedingung zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, angepasst. Die Rate β, mit der die Schneidtiefe „Ad” in der axialen Richtung geändert wird, wird durch die Formel (5) berechnet. Die Schneidtiefe „Ad” in der axialen Richtung, die durch einen Block oder dergleichen des Bearbeitungsprogramms entsprechend des Bearbeitungsbetriebs zugeordnet werden soll, wird unter Verwendung von β, das durch die Formel berechnet ist, zum derartigen Anpassen der Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, dass sie innerhalb der Maximallast liegt, angepasst.
Wenn die Werkzeugart ein Gewindeschneidwerkzeug ist, wird die Last der Werkzeugmaschine durch das folgende Verfahren angepasst.
<I. Verfahren zum Anpassen des Radius „d” des vorbereiteten Lochs>
Im vorliegenden Verfahren wird der Radius „d” des vorbereiteten Lochs zum Anpassen einer Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, geändert. Der Anpassungsbetrag des Radius „d” des vorbereiteten Lochs wird derart durch die Formel (3) berechnet, dass das Drehmoment T innerhalb des Maximalmoments T_max liegt. Genauer gesagt wird der Durchmesser d des vorbereiteten Lochs in der Formel (1) um 0,1 erhöht, und der Wert d wird als der Anpassungsbetrag bestimmt, wenn das Verhältnis der Maximallast T_max ≧ T gegeben ist.
3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen gesamten Ablauf eines Bearbeitungssimulationsprozesses zeigt, der durch eine Bearbeitungssimulationsvorrichtung ausgeführt wird.
(Schritt SA01) Die Werkzeuginformation, die die Werkzeugart, Länge und Konfiguration des Werkzeugs beinhaltet, die Werkstückinformation, die die Werkstückart, Konfiguration und Bezugsposition des Werkstücks beinhaltet, und dergleichen werden als die Setup-Daten eingegeben und im Setup-Informationsspeicherbereich 19 des Speichers 12 gespeichert.
(Schritt SA02) Bearbeitungssimulation wird unter Benutzung des Bearbeitungsprogramms 210, das aus der Speichereinheit 200 ausgelesen wird, und auf Grundlage der Setup-Daten, die aus dem Setup-Informationsspeicherbereich ausgelesen werden, ausgeführt, die Schneidbedingung wird extrahiert und im Schneidbedingungsspeicherbereich 18 des Speichers 12 gespeichert. Die Schneidbedingung beinhaltet Spindeldrehzahl, Zufuhrgeschwindigkeit, ob Kühlmittel benutzt wird oder nicht, Schneidbetrag der Schneidbreite und Schneidbreite und dergleichen.
(Schritt SA03) Für im Setup-Informationsspeicherbereich gespeicherte Daten, bei denen die Werkzeugart nicht bestimmt ist, führt die Werkzeugbestimmungseinheit 120 Bearbeitungssimulation auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms 210 und der Daten, die im Setup-Informationsspeicherbereich 19 gespeichert sind, aus, bestimmt die Werkzeugart des Werkzeugs und speichert die Werkzeugartdaten im Setup-Informationsspeicherbereich 19 als Werkzeuginformation.
(Schritt SA04) Schritt SA05 bis SA10 werden für jeden Bearbeitungsvorgang wiederholt, der durch jeden Block des Bearbeitungsprogramms befohlen wird.
(Schritt SA05) Es wird bestimmt, ob das Werkzeug, das im befohlenen Bearbeitungsvorgang benutzt wird, ein Bohrwerkzeug ist oder nicht. Wenn das Werkzeug ein Bohrwerkzeug ist, leitet der Prozess zu Schritt SA06 weiter und leitet andernfalls zu Schritt SA07 weiter.
(Schritt SA06) Der Lastberechnungsprozess, der Lastbestimmungsprozess und der Anpassungsbetragsberechnungsprozess für ein Bohrwerkzeug werden ausgeführt.
(Schritt SA07) Es wird bestimmt, ob das Werkzeug, das im befohlenen Bearbeitungsvorgang benutzt wird, ein Stirnfräswerkzeug ist oder nicht. Wenn das Werkzeug ein Stirnfräswerkzeug ist, leitet der Prozess zu Schritt SA08 weiter und leitet andernfalls zu Schritt SA09 weiter.
(Schritt SA08) Der Lastberechnungsprozess, der Lastbestimmungsprozess und der Anpassungsbetragsberechnungsprozess für ein Stirnfräswerkzeug werden ausgeführt.
(Schritt SA09) Es wird bestimmt, ob das Werkzeug, das im befohlenen Bearbeitungsvorgang benutzt wird, ein Gewindeschneidwerkzeug ist oder nicht. Wenn das Werkzeug ein Gewindeschneidwerkzeug ist, leitet der Prozess zu Schritt SA10 weiter und leitet andernfalls zu Schritt SA09 weiter.
(Schritt SA10) Der Lastberechnungsprozess, der Lastbestimmungsprozess und der Anpassungsbetragsberechnungsprozess für ein Gewindeschneidwerkzeug werden ausgeführt.
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf des Lastberechnungsprozesses, des Lastbestimmungsprozesses und des Anpassungsbetragsprozesses für das Bohrwerkzeug zeigt, die durch die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 ausgeführt werden.
(Schritt SB01) Die Lastberechnungseinheit 130 berechnet die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, durch die Formel (1), auf Grundlage der Schneidbedingung, die aus dem Schneidbedingungsspeicherbereich 18 ausgelesen wird, und der Setup-Daten, die aus dem Setup-Informationsspeicherbereich 19 ausgelesen werden.
(Schritt SB02) Die Lastbestimmungseinheit 140 bestimmt, ob die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist und durch die Lastberechnungseinheit 130 in Schritt SB01 berechnet wurde, innerhalb der Maximallast liegt oder nicht. Wenn die Last innerhalb der Maximallast liegt, leitet der Prozess zu Schritt SB04 weiter, und wenn die Last die Maximallast übersteigt, leitet der Prozess zu Schritt SB03 weiter.
(Schritt SB03) Die Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 berechnet den Anpassungsbetrag, mit dem der Zufuhrbetrag f des Zufuhrbetrags „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs oder der Durchmesser des vorbereiteten Lochs „d” angepasst wird, damit die Last der Spindel innerhalb der Maximallast zu liegen kommt.
(Schritt SB04) Anpassungsführung, die auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses in Schritt SB02 und des Anpassungsbetrags, der in Schritt SB03 berechnet wurde, erstellt wird, wird derart auf der Anzeige 300 angezeigt, dass die Anpassungsführung dem Block zugeordnet wird, der den entsprechenden Bearbeitungsvorgang ausführt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf des Lastberechnungsprozesses, des Lastbestimmungsprozesses und des Anpassungsbetragsprozesses für das Stirnfräswerkzeug zeigt, die durch die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 ausgeführt werden.
(Schritt SC01) Die Lastberechnungseinheit 130 berechnet die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, durch die Formel (2), auf Grundlage der Schneidbedingung, die aus dem Schneidbedingungsspeicherbereich 18 ausgelesen wird, und der Setup-Daten, die aus dem Setup-Informationsspeicherbereich 19 ausgelesen werden.
(Schritt SC02) Die Lastbestimmungseinheit 140 bestimmt, ob die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist und durch die Lastberechnungseinheit 130 in Schritt SC01 berechnet wurde, innerhalb der Maximallast liegt oder nicht. Wenn die Last innerhalb der Maximallast liegt, leitet der Prozess zu Schritt SC04 weiter, und wenn die Last die Maximallast übersteigt, leitet der Prozess zu Schritt SC03 weiter.
(Schritt SC03) Die Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 berechnet den Anpassungsbetrag, mit dem der Zufuhrbetrag f des Zufuhrbetrags „f” bei jeder Drehung des Werkzeugs, die Schneidbreite „Rd” in der Radiusrichtung oder die Schneidtiefe „Ad” in der axialen Richtung angepasst wird, damit die Last der Spindel innerhalb der Maximallast zu liegen kommt.
(Schritt SC04) Anpassungsführung, die auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses in Schritt SC02 und des Anpassungsbetrags, der in Schritt SC03 berechnet wurde, erstellt wird, wird derart unter Benutzung der Anzeige 300 angezeigt, dass die Anpassungsführung dem Block zugeordnet wird, der den entsprechenden Bearbeitungsvorgang ausführt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess durch ein Gewindeschneidwerkzeug einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf des Lastberechnungsprozesses, des Lastbestimmungsprozesses und des Anpassungsbetragsprozesses für das Gewindeschneidwerkzeug zeigt, die durch die Bearbeitungssimulationsvorrichtung 100 ausgeführt werden.
(Schritt SD01) Die Lastberechnungseinheit 130 berechnet die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist, durch die Formel (3), auf Grundlage der Schneidbedingung, die aus dem Schneidbedingungsspeicherbereich 18 ausgelesen wird, und der Setup-Daten, die aus dem Setup-Informationsspeicherbereich 19 ausgelesen werden.
(Schritt SD02) Die Lastbestimmungseinheit 140 bestimmt, ob die Last, die auf die Spindel ausgeübt ist und durch die Lastberechnungseinheit 130 in Schritt SD01 berechnet wurde, innerhalb der Maximallast liegt oder nicht. Wenn die Last innerhalb der Maximallast liegt, leitet der Prozess zu Schritt SD04 weiter, und wenn die Last die Maximallast übersteigt, leitet der Prozess zu Schritt SD03 weiter.
(Schritt SD03) Die Anpassungsbetragsberechnungseinheit 150 berechnet den Anpassungsbetrag, mit dem der Radius „d” des vorbereiteten Lochs angepasst wird, damit die Last der Spindel innerhalb der Maximallast zu liegen kommt.
(Schritt SD04) Anpassungsführung, die auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses in Schritt SD02 und des Anpassungsbetrags, der in Schritt SD03 berechnet wurde, erstellt wird, wird derart unter Benutzung der Anzeige 300 angezeigt, dass die Anpassungsführung dem Block zugeordnet wird, der den entsprechenden Bearbeitungsvorgang ausführt.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Beispiel gegeben, dass die Schneidbedingung für den Bearbeitungsvorgang des Bearbeitungsprogramms insgesamt durch die Speichervorrichtung ausgelesen und dann benutzt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und jeder Block, der jedem Bearbeitungsvorgang entspricht, kann zum Auslesen und Simulieren konfiguriert sein.
Hinsichtlich der berechneten Anpassungsbeträge können die Anpassungsbeträge für die Anpassungsverfahren alle berechnet, dem Block des Bearbeitungsprogramms zugeordnet und angezeigt werden. Alternativ kann der Anpassungsbetrag für das Anpassungsverfahren, das von einer Bedienungsperson vor dem Beginn der Bearbeitungssimulation zugewiesen wurde, berechnet und angezeigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 6-270034 [0003, 0004]
JP 2010-262474 [0003, 0004]
JP 2008-217744 [0003, 0004]

Claims

Bearbeitungssimulationsvorrichtung zum Durchführen von Bearbeitungssimulation auf Grundlage von Setup-Daten, die Werkstückpositionsdaten und Werkzeugdaten beinhalten, Werkstückdaten, die Daten einer Werkstückart und Konfigurationsdaten beinhalten, und eines Bearbeitungsprogramms, die Bearbeitungssimulationsvorrichtung umfassend: eine Schneidbedingungsextraktionseinheit, die zum Extrahieren einer Schneidbedingung beim Bearbeiten auf Grundlage des Bearbeitungsprogramms aus dem Bearbeitungsprogramm konfiguriert ist; eine Werkzeugartbestimmungseinheit, die zum Bestimmen einer Art eines Werkzeugs, das im Bearbeitungsprogramm benutzt werden soll, konfiguriert ist; eine Lastberechnungseinheit, die zum Berechnen einer Spindellast beim Bearbeiten auf Grundlage der extrahierten Schneidbedingungen und der bestimmten Werkzeugart konfiguriert ist; eine Lastbestimmungseinheit, die zum Bestimmen konfiguriert ist, ob die Spindellast, die durch Lastberechnungseinheit berechnet ist, eine vorgegebene Schwelle übersteigt oder nicht; eine Anpassungsbetragsberechnungseinheit, die zum Berechnen eines Anpassungsbetrags der Schneidbedingung, die der bestimmten Werkzeugart entspricht, konfiguriert ist, sodass die Spindellast gleich der oder kleiner als die Schwelle ist, wenn bestimmt wird, dass die berechnete Spindellast die Schwelle übersteigt; und eine Anzeigeeinheit, die zum Anzeigen eines Ergebnisses der Bestimmung durch die Lastbestimmungseinheit und einer Anpassungsführung, die auf Grundlage des Anpassungsbetrags erstellt ist, konfiguriert ist.
Bearbeitungssimulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Werkzeugartbestimmungseinheit zum Bestimmen der Werkzeugart auf Grundlage eines Programmcodes des Bearbeitungsprogramms konfiguriert ist.
Bearbeitungssimulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Werkzeugartbestimmungseinheit zum Analysieren des Bearbeitungsprogramms, Erfassen einer Schneidrichtung eines Werkzeugs und einer Spindelrichtung und Bestimmen, dass das Werkzeug ein Bohrwerkzeug oder ein Gewindewerkzeug ist, wenn die Schneidrichtung des Werkzeugs mit der Spindelrichtung übereinstimmt, und Bestimmen, dass das Werkzeug ein Stirnfräswerkzeug ist, wenn die Schneidrichtung des Werkzeugs nicht mit der Spindelrichtung übereinstimmt, konfiguriert ist.
Bearbeitungssimulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Anpassungsbetrag ein Änderungsbetrag eines Zufuhrbetrags und eines vorbereiteten Lochdurchmessers ist, wenn die Werkzeugart ein Bohrwerkzeug ist, der Anpassungsbetrag ein Änderungsbetrag eines Zufuhrbetrags und einer Schneidbreite und einer Schneidtiefe ist, wenn die Werkzeugart ein Stirnfräswerkzeug ist, und der Anpassungsbetrag ein Änderungsbetrag eines vorbereiteten Lochdurchmessers sein, wenn die Werkzeugart ein Gewindeschneidwerkzeug ist.