JP2001225243A - 機械加工最適化装置 - Google Patents
機械加工最適化装置Info
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- JP2001225243A JP2001225243A JP2000037757A JP2000037757A JP2001225243A JP 2001225243 A JP2001225243 A JP 2001225243A JP 2000037757 A JP2000037757 A JP 2000037757A JP 2000037757 A JP2000037757 A JP 2000037757A JP 2001225243 A JP2001225243 A JP 2001225243A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 人手を介することなく、最適な工作物、工具
および治具、切削条件の組み合わせを得ることを可能に
した機械加工最適化装置を提供する。 【解決手段】 機械加工最適化装置は工作物の加工面の
変形で生じる切り込み量の変化量を演算する切り込み量
予測手段１と、切り込み量に対する加工力を演算する加
工力予測手段２と、工具側動特性モデルと工作物側動特
性モデルとを合成し、各々の動特性モデルを再度計算す
る動特性予測手段３と、それぞれの応答変位波形を演算
する応答解析模擬手段４と、加工精度および工具寿命の
予測値を決定する加工精度・工具寿命予測手段５と、予
測値と目標値とを比較し、適正であるか、否を判定する
判定手段６とを備える。
および治具、切削条件の組み合わせを得ることを可能に
した機械加工最適化装置を提供する。 【解決手段】 機械加工最適化装置は工作物の加工面の
変形で生じる切り込み量の変化量を演算する切り込み量
予測手段１と、切り込み量に対する加工力を演算する加
工力予測手段２と、工具側動特性モデルと工作物側動特
性モデルとを合成し、各々の動特性モデルを再度計算す
る動特性予測手段３と、それぞれの応答変位波形を演算
する応答解析模擬手段４と、加工精度および工具寿命の
予測値を決定する加工精度・工具寿命予測手段５と、予
測値と目標値とを比較し、適正であるか、否を判定する
判定手段６とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は刻々変動する切り込
み量、工作物の動特性、工具および治具の動特性を考慮
することにより機械加工における良好な工作物、工具お
よび治具、切削条件の組み合わせを得ることのできる機
械加工最適化装置に関する。
み量、工作物の動特性、工具および治具の動特性を考慮
することにより機械加工における良好な工作物、工具お
よび治具、切削条件の組み合わせを得ることのできる機
械加工最適化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械加工は、一般に、切削工具と工作物
との相対運動によって行われる。工具の切れ刃と工作物
との相対運動の結果、工作物には切り込み量に応じた形
状の変化が生じ、同時にある量の切りくずが発生する。
この機械加工における切削工具の重要性はいうまでもな
いところである。もちろん、切削工具だけでなく、良好
な条件を得ようとした場合、こうした加工に関係する工
作物、工作機械、治具、切削条件にも細心の注意を払う
必要がある。
との相対運動によって行われる。工具の切れ刃と工作物
との相対運動の結果、工作物には切り込み量に応じた形
状の変化が生じ、同時にある量の切りくずが発生する。
この機械加工における切削工具の重要性はいうまでもな
いところである。もちろん、切削工具だけでなく、良好
な条件を得ようとした場合、こうした加工に関係する工
作物、工作機械、治具、切削条件にも細心の注意を払う
必要がある。
【０００３】これまで多くの場合、切削工具の選定は技
術者の経験を頼りに決定しているが、必ずしも最良の結
果が得られるとは限らない。他の加工に関係する部分に
ついても経験に基づいた様々な知見を頼りに最適な条件
の確立に努めているが、こうした方法によっても常に成
功が保証されているとは限らない。
術者の経験を頼りに決定しているが、必ずしも最良の結
果が得られるとは限らない。他の加工に関係する部分に
ついても経験に基づいた様々な知見を頼りに最適な条件
の確立に努めているが、こうした方法によっても常に成
功が保証されているとは限らない。
【０００４】たとえば、切削工具については、仮に、選
定を誤れば、加工面の精度が低くなって所望の製品精度
を得ることができず、また工具寿命が極端に短くなって
頻繁な工具交換を強いられ、さらに切削条件の変更によ
り能率が著しく低下してしまうなどの不具合が発生す
る。
定を誤れば、加工面の精度が低くなって所望の製品精度
を得ることができず、また工具寿命が極端に短くなって
頻繁な工具交換を強いられ、さらに切削条件の変更によ
り能率が著しく低下してしまうなどの不具合が発生す
る。
【０００５】ところで、機械加工では工作物および切削
工具の応答変位、あるいは加工面の変形などにより切り
込み量は刻々変動することが避けられない。さらに、工
具と工作物と接触状態が変わるために工具および工作物
の動特性も刻々変動する。これまでにこれらの影響の大
きい因子を考慮することはあまりなされていない。しか
し、これらの因子についても考慮しなければ、精度が高
く、能率のよい機械加工は全く望めない。
工具の応答変位、あるいは加工面の変形などにより切り
込み量は刻々変動することが避けられない。さらに、工
具と工作物と接触状態が変わるために工具および工作物
の動特性も刻々変動する。これまでにこれらの影響の大
きい因子を考慮することはあまりなされていない。しか
し、これらの因子についても考慮しなければ、精度が高
く、能率のよい機械加工は全く望めない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した経験を主体に
条件を詰める方法はいずれも人手に依存するやり方であ
り、最終的に結論を得るまでに長時間を費やし、得られ
た結論も実際に加工において確かめないと良否を決定す
ることができない。特に、良好な条件を得るために影響
の大きい因子である工具動特性、治具動特性については
正確に取り扱う必要があるが、何分このような動特性デ
ータは著しく不足しており、正確に取り扱うことは期待
できない。
条件を詰める方法はいずれも人手に依存するやり方であ
り、最終的に結論を得るまでに長時間を費やし、得られ
た結論も実際に加工において確かめないと良否を決定す
ることができない。特に、良好な条件を得るために影響
の大きい因子である工具動特性、治具動特性については
正確に取り扱う必要があるが、何分このような動特性デ
ータは著しく不足しており、正確に取り扱うことは期待
できない。
【０００７】動特性データなど膨大な量のデータは計算
機を利用する方法が得策であり、新たな手段が求められ
ている。
機を利用する方法が得策であり、新たな手段が求められ
ている。
【０００８】本発明の目的は人手を介することなく、最
適な工作物、工具および治具、切削条件の組み合わせを
得ることを可能にした機械加工最適化装置を提供するこ
とにある。
適な工作物、工具および治具、切削条件の組み合わせを
得ることを可能にした機械加工最適化装置を提供するこ
とにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はデータを入力す
る入力手段と、工作物の加工面の変形で生じる切り込み
量の変化量を演算する切り込み量予測手段と、微小時間
ステップ毎に切り込み量に対する加工力を演算する加工
力予測手段と、与えられる工具側動特性モデルと工作物
側動特性モデルとを合成し、各々の動特性モデルを再度
計算する動特性予測手段と、得られた工具および治具の
動特性ならびに工作物の動特性モデルに加工力を作用さ
せたときのそれぞれの応答変位波形を演算する応答解析
模擬手段と、与えられる加工精度および工具寿命予測デ
ータと照合し、予測値を決定する加工精度・工具寿命予
測手段と、それぞれ与えられる加工精度および工具寿命
の予測値と目標値とを比較し、適正であるか、否を判定
する判定手段とを備えるものである。
る入力手段と、工作物の加工面の変形で生じる切り込み
量の変化量を演算する切り込み量予測手段と、微小時間
ステップ毎に切り込み量に対する加工力を演算する加工
力予測手段と、与えられる工具側動特性モデルと工作物
側動特性モデルとを合成し、各々の動特性モデルを再度
計算する動特性予測手段と、得られた工具および治具の
動特性ならびに工作物の動特性モデルに加工力を作用さ
せたときのそれぞれの応答変位波形を演算する応答解析
模擬手段と、与えられる加工精度および工具寿命予測デ
ータと照合し、予測値を決定する加工精度・工具寿命予
測手段と、それぞれ与えられる加工精度および工具寿命
の予測値と目標値とを比較し、適正であるか、否を判定
する判定手段とを備えるものである。
【００１０】上記構成からなる機械加工最適化装置にお
いては人手によらないで、工作物、工具および治具、切
削条件を効率よく最適化することができ、最適な条件を
求める過程で個人的な技量に左右されず、機械的に同一
の結果を得ることが可能になる。
いては人手によらないで、工作物、工具および治具、切
削条件を効率よく最適化することができ、最適な条件を
求める過程で個人的な技量に左右されず、機械的に同一
の結果を得ることが可能になる。
【００１１】さらに、過去の少ない経験に基づく判断に
依存しないで、試験加工から得る多量のデータに基づく
判断が可能で、工作物、工具および治具、切削条件の選
定においてミスをなくすことができる。
依存しないで、試験加工から得る多量のデータに基づく
判断が可能で、工作物、工具および治具、切削条件の選
定においてミスをなくすことができる。
【００１２】また、本発明は、望ましくは、さらに、工
具の動特性を演算し、工具動特性データを出力する工具
動特性構築手段、治具の動特性を演算し、治具動特性デ
ータを出力する治具動特性構築手段、標準テストピース
を試験加工したときの切り込み量および加工力を測定
し、得られた切り込み量および加工力に基づく動剛性デ
ータを出力する動剛性データ構築手段および加工精度お
よび工具寿命を演算し、加工精度および工具寿命予測デ
ータを出力する加工精度・工具寿命構築手段を備える。
具の動特性を演算し、工具動特性データを出力する工具
動特性構築手段、治具の動特性を演算し、治具動特性デ
ータを出力する治具動特性構築手段、標準テストピース
を試験加工したときの切り込み量および加工力を測定
し、得られた切り込み量および加工力に基づく動剛性デ
ータを出力する動剛性データ構築手段および加工精度お
よび工具寿命を演算し、加工精度および工具寿命予測デ
ータを出力する加工精度・工具寿命構築手段を備える。
【００１３】上記構成からなる機械加工最適化装置にお
いてはそれぞれ工具動特性構築手段、治具動特性構築手
段、動剛性データ構築手段および加工精度・工具寿命構
築手段を用いて工具動特性データ、治具動特性データ、
切り込み量および加工力に基づく動剛性データおよび加
工精度および工具寿命予測データを効率よく作成するこ
とができ、多量のデータを蓄えることができる。
いてはそれぞれ工具動特性構築手段、治具動特性構築手
段、動剛性データ構築手段および加工精度・工具寿命構
築手段を用いて工具動特性データ、治具動特性データ、
切り込み量および加工力に基づく動剛性データおよび加
工精度および工具寿命予測データを効率よく作成するこ
とができ、多量のデータを蓄えることができる。
【００１４】さらに、本発明は、望ましくは、切り込み
量予測手段が工作物を治具に固定した状態における加工
面の変形を解析して求め、切り込み量の変化量を微小時
間ステップ毎に算出するようにする。
量予測手段が工作物を治具に固定した状態における加工
面の変形を解析して求め、切り込み量の変化量を微小時
間ステップ毎に算出するようにする。
【００１５】上記構成からなる機械加工最適化装置にお
いては切り込み量の変化量を微小時間ステップ毎に算出
するので、模擬における精度を向上させることができ
る。
いては切り込み量の変化量を微小時間ステップ毎に算出
するので、模擬における精度を向上させることができ
る。
【００１６】また、本発明は、望ましくは、動特性予測
手段が工具側の動特性モデルと加工物側の動特性モデル
とを合成することにより工具回転角度に応じて工作物工
具との接触状態が変化するために起こる各々の動特性モ
デルの変化量を微小時間ステップ毎に算出するようにす
る。
手段が工具側の動特性モデルと加工物側の動特性モデル
とを合成することにより工具回転角度に応じて工作物工
具との接触状態が変化するために起こる各々の動特性モ
デルの変化量を微小時間ステップ毎に算出するようにす
る。
【００１７】上記構成からなる機械加工最適化装置にお
いては工具回転角度に応じて工作物工具との接触状態が
変化するために起こる各々の動特性モデルの変化量を微
小時間ステップ毎に算出するので、模擬における精度を
向上させることができる。
いては工具回転角度に応じて工作物工具との接触状態が
変化するために起こる各々の動特性モデルの変化量を微
小時間ステップ毎に算出するので、模擬における精度を
向上させることができる。
【００１８】さらに、本発明は、望ましくは、応答解析
模擬手段が工具位置および工具回転角度による加工力の
作用点および加工力方向の変化を微小時間ステップ毎に
算出するようにする。
模擬手段が工具位置および工具回転角度による加工力の
作用点および加工力方向の変化を微小時間ステップ毎に
算出するようにする。
【００１９】上記構成からなる機械加工最適化装置にお
いては工具位置および工具回転角度による加工力の作用
点および加工力方向の変化を微小時間ステップ毎に算出
するので、模擬における精度を向上させることができ
る。
いては工具位置および工具回転角度による加工力の作用
点および加工力方向の変化を微小時間ステップ毎に算出
するので、模擬における精度を向上させることができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図1において、計算機の演算処理
部は切り込み量予測手段1、動特性予測手段2、加工力予
測手段３、応答解析模擬手段４、加工精度・工具寿命予
測手段５および判定手段６を備えている。また、計算処
理部は切削過程の動剛性データを得るための動剛性デー
タ構築手段７、工具の動特性データを得るための工具動
特性構築手段８、治具の動特性データを得るための治具
動特性構築手段９および加工精度および工具寿命予測デ
ータを得るための加工精度・工具寿命構築手段１０を備
えている。
を参照して説明する。図1において、計算機の演算処理
部は切り込み量予測手段1、動特性予測手段2、加工力予
測手段３、応答解析模擬手段４、加工精度・工具寿命予
測手段５および判定手段６を備えている。また、計算処
理部は切削過程の動剛性データを得るための動剛性デー
タ構築手段７、工具の動特性データを得るための工具動
特性構築手段８、治具の動特性データを得るための治具
動特性構築手段９および加工精度および工具寿命予測デ
ータを得るための加工精度・工具寿命構築手段１０を備
えている。
【００２１】さらに、入力手段１１を備えており、キー
ボードなどの入力装置からの各種の入力データが入力手
段１１からそれぞれ切り込み量予測手段1、動特性予測
手段2および加工力予測手段３等に与えられ、さらに各
種の入力データが動特性データ構築手段７、工具動特性
構築手段８、治具動特性構築手段９および加工精度・工
具寿命予測構築手段１０に与えられるようになってい
る。
ボードなどの入力装置からの各種の入力データが入力手
段１１からそれぞれ切り込み量予測手段1、動特性予測
手段2および加工力予測手段３等に与えられ、さらに各
種の入力データが動特性データ構築手段７、工具動特性
構築手段８、治具動特性構築手段９および加工精度・工
具寿命予測構築手段１０に与えられるようになってい
る。
【００２２】また、演算処理部は動剛性データ構築手段
７で得られる切削過程の動剛性データを保存する動剛性
データ記憶手段１２、工具動特性構築手段８で得られる
工具動特性データを保存する工具動特性データ記憶手段
１３、治具動特性構築手段９で得られる治具動特性デー
タを保存する治具動特性データ記憶手段１４および加工
精度・工具寿命構築手段１０で得られる加工精度および
工具寿命予測データを保存する加工精度・工具寿命予測
データ記憶手段1５を有する。さらに、工作物、工具お
よび治具、切削条件を作成する統計データ処理手段1６
を備えている。
７で得られる切削過程の動剛性データを保存する動剛性
データ記憶手段１２、工具動特性構築手段８で得られる
工具動特性データを保存する工具動特性データ記憶手段
１３、治具動特性構築手段９で得られる治具動特性デー
タを保存する治具動特性データ記憶手段１４および加工
精度・工具寿命構築手段１０で得られる加工精度および
工具寿命予測データを保存する加工精度・工具寿命予測
データ記憶手段1５を有する。さらに、工作物、工具お
よび治具、切削条件を作成する統計データ処理手段1６
を備えている。
【００２３】また、出力手段1７を備えており、それぞ
れ動特性予測手段３、応答解析模擬手段４、加工精度・
工具寿命予測手段５および判定手段６において求めた演
算結果が出力手段1７からディスプレイおよびプリンタ
などの表示および出力装置に出力されるようになってい
る。
れ動特性予測手段３、応答解析模擬手段４、加工精度・
工具寿命予測手段５および判定手段６において求めた演
算結果が出力手段1７からディスプレイおよびプリンタ
などの表示および出力装置に出力されるようになってい
る。
【００２４】以下、フローチャートを参照して処理手順
を説明する。図2において、初めに、加工対象の工作
物、使用する工具および治具、切削条件について各々初
期値を入力する（ステップ１０１）。次に、加工精度お
よび工具寿命の目標値を入力する（ステップ１０２）。
次いで、動剛性データ構築手段７にアクセスしてそれぞ
れ初期値における切削過程の動剛性データを算出する
（ステップ１０３）。
を説明する。図2において、初めに、加工対象の工作
物、使用する工具および治具、切削条件について各々初
期値を入力する（ステップ１０１）。次に、加工精度お
よび工具寿命の目標値を入力する（ステップ１０２）。
次いで、動剛性データ構築手段７にアクセスしてそれぞ
れ初期値における切削過程の動剛性データを算出する
（ステップ１０３）。
【００２５】次に、切り込み量予測手段１において工作
物を治具に固定した状態における加工面の変形に基づく
切り込み量の変化量を算出する（ステップ１０４）。こ
の変化量を算出するのは図３（ａ）に示す固定前の変形
のない状態の工作物に対して図３（ｂ）に示す固定した
工作物における加工面の変形量ｌを考慮する必要がある
ためである。この加工面の変形量ｌおよび切削条件から
切り込み量の変化量を算出する。
物を治具に固定した状態における加工面の変形に基づく
切り込み量の変化量を算出する（ステップ１０４）。こ
の変化量を算出するのは図３（ａ）に示す固定前の変形
のない状態の工作物に対して図３（ｂ）に示す固定した
工作物における加工面の変形量ｌを考慮する必要がある
ためである。この加工面の変形量ｌおよび切削条件から
切り込み量の変化量を算出する。
【００２６】次に、加工力予測手段２において動剛性デ
ータ記憶手段１２に記憶している切削過程の動剛性デー
タおよび先に求めた加工面の変形による切り込み量の変
化量に基づいて微小時間ステップの切り込み量に対する
加工力を算出する（ステップ１０５）。微小時間ステッ
プ毎に切り込み量に対する加工力を算出するために図４
に示すテーブルを利用する。この解析はテーブル上のス
テップ時間毎に順番に行う。こうして、加工力の作用点
および加工力方向を微小時間ステップ毎に算出すること
ができる。
ータ記憶手段１２に記憶している切削過程の動剛性デー
タおよび先に求めた加工面の変形による切り込み量の変
化量に基づいて微小時間ステップの切り込み量に対する
加工力を算出する（ステップ１０５）。微小時間ステッ
プ毎に切り込み量に対する加工力を算出するために図４
に示すテーブルを利用する。この解析はテーブル上のス
テップ時間毎に順番に行う。こうして、加工力の作用点
および加工力方向を微小時間ステップ毎に算出すること
ができる。
【００２７】次に、工具動特性データを記憶している工
具動特性データ記憶手段１３のデータと照合して使用す
る工具の初期値に対する動特性モデルを決定する（ステ
ップ１０６）。次いで、治具動特性データを記憶してい
る治具動特性データ記憶手段１４のデータと照合して使
用する治具の初期値において工作物を固定したときの動
特性モデルを決定する（ステップ１０７）。
具動特性データ記憶手段１３のデータと照合して使用す
る工具の初期値に対する動特性モデルを決定する（ステ
ップ１０６）。次いで、治具動特性データを記憶してい
る治具動特性データ記憶手段１４のデータと照合して使
用する治具の初期値において工作物を固定したときの動
特性モデルを決定する（ステップ１０７）。
【００２８】次に、動特性予測手段３にアクセスして先
に決定した工具動特性モデルおよび治具動特性モデルと
工作物の動特性モデルとを合成し（ステップ１０８）、
さらに、工具の回転角度に応じて工具と工作物との接触
状態が変化する場合の各々の動特性モデルを再度計算す
る（ステップ１０９）。ステップ１０８の動特性モデル
の合成からステップ１０９の動特性モデルの再計算に至
る処理について視覚化して示すと図５に示すようにな
る。
に決定した工具動特性モデルおよび治具動特性モデルと
工作物の動特性モデルとを合成し（ステップ１０８）、
さらに、工具の回転角度に応じて工具と工作物との接触
状態が変化する場合の各々の動特性モデルを再度計算す
る（ステップ１０９）。ステップ１０８の動特性モデル
の合成からステップ１０９の動特性モデルの再計算に至
る処理について視覚化して示すと図５に示すようにな
る。
【００２９】すなわち、工具の動特性モデルＭ１と工作
物の動特性モデルＭ２とから合成したモデルを作成す
る。次いで、固有値解析を行い、各々の動特性モデルＭ
１´、Ｍ２´を再計算する。これは微小時間ステップ毎
に算出する。このようにして、工具の回転角度に応じて
工作物と工具との接触状態が変化するために起こる各々
の動特性モデルの変化量を微小時間ステップ毎に求める
ことができる。
物の動特性モデルＭ２とから合成したモデルを作成す
る。次いで、固有値解析を行い、各々の動特性モデルＭ
１´、Ｍ２´を再計算する。これは微小時間ステップ毎
に算出する。このようにして、工具の回転角度に応じて
工作物と工具との接触状態が変化するために起こる各々
の動特性モデルの変化量を微小時間ステップ毎に求める
ことができる。
【００３０】次に、応答解析模擬手段４において再計算
後の工具および治具の動特性モデルならびに工作物の動
特性モデルに対して加工力を作用させたときのそれぞれ
の応答変位波形を算出する（ステップ１１０）。次い
で、それぞれの応答変位波形を足し合わせて次ぎのステ
ップの切り込み量にフィードバックする（ステップ１１
１）。図６にステップ１１０およびステップ１１１を実
行し、応答変位波形を得るまでの流れを示している。
後の工具および治具の動特性モデルならびに工作物の動
特性モデルに対して加工力を作用させたときのそれぞれ
の応答変位波形を算出する（ステップ１１０）。次い
で、それぞれの応答変位波形を足し合わせて次ぎのステ
ップの切り込み量にフィードバックする（ステップ１１
１）。図６にステップ１１０およびステップ１１１を実
行し、応答変位波形を得るまでの流れを示している。
【００３１】次に、ステップ１０５、１０８、１０９、
１１０、１１１を所定回数だけ繰り返し、トータルの応
答変位波形を算出する（ステップ１１２）。次に、加工
精度・工具寿命予測手段５において加工精および工具寿
命予測データを記憶している加工精度・工具寿命予測デ
ータ記憶手段1５のデータと照合して加工精度および工
具寿命の予測値を決定する（ステップ１１３）。
１１０、１１１を所定回数だけ繰り返し、トータルの応
答変位波形を算出する（ステップ１１２）。次に、加工
精度・工具寿命予測手段５において加工精および工具寿
命予測データを記憶している加工精度・工具寿命予測デ
ータ記憶手段1５のデータと照合して加工精度および工
具寿命の予測値を決定する（ステップ１１３）。
【００３２】次に、判定手段６において加工精度および
工具寿命の予測値と先に与えた目標値とを比較する（ス
テップ１１４）。比較の結果、予測値が目標値に対して
同等ないしそれに近い値であり、適正であると判定でき
るとき、工具および治具、工作物ならびに切削条件が望
ましい条件であるとして作業を終了する。
工具寿命の予測値と先に与えた目標値とを比較する（ス
テップ１１４）。比較の結果、予測値が目標値に対して
同等ないしそれに近い値であり、適正であると判定でき
るとき、工具および治具、工作物ならびに切削条件が望
ましい条件であるとして作業を終了する。
【００３３】一方、目標値に対して満足できない値であ
り、否と判定できるとき、工作物、工具および治具、切
削条件を作成する統計データ処理手段1６において２度
目の操作に向けてそれぞれ新たな工作物、工具および治
具、切削条件の組み合わせを作成し（ステップ１１
５）、ステップ１０３に戻ってそれ以降の各ステップを
繰り返し実行する。そして、目標値に対して満足できる
値に達したとき、作業を終了する。以上の順を経て工作
物、工具および治具、切削条件を最適化することができ
る。
り、否と判定できるとき、工作物、工具および治具、切
削条件を作成する統計データ処理手段1６において２度
目の操作に向けてそれぞれ新たな工作物、工具および治
具、切削条件の組み合わせを作成し（ステップ１１
５）、ステップ１０３に戻ってそれ以降の各ステップを
繰り返し実行する。そして、目標値に対して満足できる
値に達したとき、作業を終了する。以上の順を経て工作
物、工具および治具、切削条件を最適化することができ
る。
【００３４】ちなみに、動剛性データ構築手段７は次の
ように切削過程の動剛性データを得る。図７において、
標準テストピースＰを標準治具Ｊに固定する。この状態
で工作物の材質Ｍａ、工具リストＬｔおよび切削条件テ
ーブルＴａの組み合わせについて順番に試験加工を実施
する。加工時の加工力をロードセンサＳｌ、ＮＣデータ
をＮＣデータ収集ボードＮを介して同期信号として演算
処理装置Ｃに入力する。演算処理装置Ｃにおいて工作物
の材質Ｍａ、工具リストＬｔ、切削条件テーブルＴａお
よび加工力を整理し、これを動剛性データ記憶手段１２
に保存する。
ように切削過程の動剛性データを得る。図７において、
標準テストピースＰを標準治具Ｊに固定する。この状態
で工作物の材質Ｍａ、工具リストＬｔおよび切削条件テ
ーブルＴａの組み合わせについて順番に試験加工を実施
する。加工時の加工力をロードセンサＳｌ、ＮＣデータ
をＮＣデータ収集ボードＮを介して同期信号として演算
処理装置Ｃに入力する。演算処理装置Ｃにおいて工作物
の材質Ｍａ、工具リストＬｔ、切削条件テーブルＴａお
よび加工力を整理し、これを動剛性データ記憶手段１２
に保存する。
【００３５】また、工具動特性構築手段８は次ぎのよう
に工具動特性データを得る。図８において、工具リスト
Ｌｔの中から順番に工具を選択し、工作機械Ｍに取り付
ける。工具をインパルスハンマＨで加振し、このときの
応答を振動センサＳｂで測定する。振動センサＳｂから
の検出信号を演算処理装置Ｃに入力して当該工具の動特
性を求める。得られた動特性を整理して工具動特性デー
タ記憶手段１３に保存する。
に工具動特性データを得る。図８において、工具リスト
Ｌｔの中から順番に工具を選択し、工作機械Ｍに取り付
ける。工具をインパルスハンマＨで加振し、このときの
応答を振動センサＳｂで測定する。振動センサＳｂから
の検出信号を演算処理装置Ｃに入力して当該工具の動特
性を求める。得られた動特性を整理して工具動特性デー
タ記憶手段１３に保存する。
【００３６】なお、本実施の形態は図９に示すインナモ
ジュレーションＭｉｎおよびアウタモジュレーションＭ
ｏｕｔによる切り込み量の変化分を考慮したアルゴリズ
ムを使用してもよい。
ジュレーションＭｉｎおよびアウタモジュレーションＭ
ｏｕｔによる切り込み量の変化分を考慮したアルゴリズ
ムを使用してもよい。
【００３７】このように、本実施の形態においては人手
を介することなく、工作物、工具および治具、切削条件
を最適化することができる。これにより、最適な条件を
求める過程で個人的な技量に左右されず、機械的に同一
の結果を得ることが可能になる。
を介することなく、工作物、工具および治具、切削条件
を最適化することができる。これにより、最適な条件を
求める過程で個人的な技量に左右されず、機械的に同一
の結果を得ることが可能になる。
【００３８】さらに、過去の少ない経験に基づく判断に
依存しないで、より多く蓄積することのできる試験加工
からの多量のデータに基づく判断が可能になり、工作
物、工具および治具、切削条件の選定ミスをなくすこと
ができる。
依存しないで、より多く蓄積することのできる試験加工
からの多量のデータに基づく判断が可能になり、工作
物、工具および治具、切削条件の選定ミスをなくすこと
ができる。
【００３９】また、データ処理はすべて計算機を用いる
方法であるので、素早く、しかもタイムリーに必要な情
報を提供することができる。
方法であるので、素早く、しかもタイムリーに必要な情
報を提供することができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、人手によらないで、工
作物、工具および治具、切削条件を効率よく最適化する
ことができ、最適な条件を求める過程で個人的な技量に
左右されず、機械的に同一の結果を得ることが可能にな
る。
作物、工具および治具、切削条件を効率よく最適化する
ことができ、最適な条件を求める過程で個人的な技量に
左右されず、機械的に同一の結果を得ることが可能にな
る。
【００４１】さらに、過去の少ない経験に基づく判断に
依存しないで、試験加工から得る多量のデータに基づく
判断が可能で、工作物、工具および治具、切削条件の選
定においてミスをなくすことができる。
依存しないで、試験加工から得る多量のデータに基づく
判断が可能で、工作物、工具および治具、切削条件の選
定においてミスをなくすことができる。
【００４２】また、計算機を用いる方法であるので、素
早く、しかもタイムリーに必要な情報を提供することが
できる。
早く、しかもタイムリーに必要な情報を提供することが
できる。
【図１】本発明による機械加工最適化装置の実施の形態
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明の処理手順を示すフローチャート。
【図３】本発明に係る切りこみ量の変化量算出ステップ
における工作物を示す図であり、（ａ）は固定前の工作
物を示し、（ｂ）は固定後の変形した工作物を示す。
における工作物を示す図であり、（ａ）は固定前の工作
物を示し、（ｂ）は固定後の変形した工作物を示す。
【図４】本発明に係る切り込み量に対する加工力算出ス
テップで使用するテーブルを示す図。
テップで使用するテーブルを示す図。
【図５】本発明に係る工具および工作物の動特性モデル
の合成および動特性再計算の概念を示す図。
の合成および動特性再計算の概念を示す図。
【図６】本発明に係る応答変位波形の算出例を示す図。
【図７】本発明の動剛性データ構築手段における動剛性
データ算出例を示す図。
データ算出例を示す図。
【図８】本発明の工具動特性構築手段における工具動特
性データ算出例を示す図。
性データ算出例を示す図。
【図９】本発明に係る算出対象項目を示す図。
１ 切り込み量予測手段 ３ 動特性予測手段 ４ 応答解析模擬手段 ６ 判定手段 ７ 動剛性データ構築手段 ８ 工具動特性構築手段 １０ 加工精度・工具寿命構築手段 １１ 入力手段
Claims (5)
- 【請求項１】 データを入力する入力手段と、工作物の
加工面の変形で生じる切り込み量の変化量を演算する切
り込み量予測手段と、微小時間ステップ毎に切り込み量
に対する加工力を演算する加工力予測手段と、与えられ
る工具側動特性モデルと工作物側動特性モデルとを合成
し、各々の動特性モデルを再度計算する動特性予測手段
と、得られた工具および治具の動特性ならびに工作物の
動特性モデルに加工力を作用させたときのそれぞれの応
答変位波形を演算する応答解析模擬手段と、与えられる
加工精度および工具寿命予測データと照合し、予測値を
決定する加工精度・工具寿命予測手段と、それぞれ与え
られる加工精度および工具寿命の予測値と目標値とを比
較し、適正であるか、否を判定する判定手段とを備えて
なる機械加工最適化装置。 - 【請求項２】 さらに、工具の動特性を演算し、工具動
特性データを出力する工具動特性構築手段、治具の動特
性を演算し、治具動特性データを出力する治具動特性構
築手段、標準テストピースを試験加工したときの切り込
み量および加工力を測定し、得られた切り込み量および
加工力に基づく動剛性データを出力する動剛性データ構
築手段および加工精度および工具寿命を演算し、加工精
度および工具寿命予測データを出力する加工精度・工具
寿命構築手段を備えることを特徴とする請求項１記載の
機械加工最適化装置。 - 【請求項３】 前記切り込み量予測手段が工作物を治具
に固定した状態における加工面の変形を解析して求め、
切り込み量の変化量を微小時間ステップ毎に算出するよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の機械加工最適
化装置。 - 【請求項４】 前記動特性予測手段が工具側の動特性モ
デルと加工物側の動特性モデルとを合成することにより
工具回転角度に応じて工作物工具との接触状態が変化す
るために起こる各々の動特性モデルの変化量を微小時間
ステップ毎に算出するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の機械加工最適化装置。 - 【請求項５】 前記応答解析模擬手段が工具位置および
工具回転角度による加工力の作用点および加工力方向の
変化を微小時間ステップ毎に算出するようにしたことを
特徴とする請求項１記載の機械加工最適化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000037757A JP2001225243A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 機械加工最適化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000037757A JP2001225243A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 機械加工最適化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001225243A true JP2001225243A (ja) | 2001-08-21 |
Family
ID=18561599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000037757A Withdrawn JP2001225243A (ja) | 2000-02-16 | 2000-02-16 | 機械加工最適化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001225243A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006247810A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Jtekt Corp | 加工条件設定方法及び加工装置 |
| JP2008040588A (ja) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Toyota Motor Corp | 形状予測装置と形状予測方法とそのためのコンピュータプログラム |
| JP2013132706A (ja) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Jtekt Corp | 工作機械の動特性算出装置 |
| JPWO2015079520A1 (ja) * | 2013-11-27 | 2017-03-16 | 株式会社日立製作所 | インサート交換式切削工具を使用する自動切削システム |
| JP2019118973A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | トヨタ自動車株式会社 | ツーリング及び加工治具の設計支援装置 |
-
2000
- 2000-02-16 JP JP2000037757A patent/JP2001225243A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP7052353B2 (ja) | 2017-12-28 | 2022-04-12 | トヨタ自動車株式会社 | ツーリング及び加工治具の設計支援装置 |
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