【書類名】 明細書
【発明の名称】 機械部品を生成するための画像ＣＮＣプログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】 平面と曲面と回転面とを有する部品を加工するためにＣＮＣプログラムを生成するシステムにおいて、
（ａ）前記部品の複数の表面に対応すると共に独立のウィンドウに表示された複数の面と、（ｂ）前記複数の面の各々に関連する一組のフィーチャーと、（ｃ）前記一組のフィーチャーの各要素に関連した一組の加工工程および切削工具とを定義するための部品情報を入力するためのグラフィカルインターフェースと、
前記グラフィカルインターフェースに接続され前記部品情報を格納するためのデータストアを保持するデータストアメモリ要素と、
前記一組の加工工程および切削工具のための加工パラメータを選択して前記一組の加工工程を選択的に要求するための材料加工性データベースを保持するためのメモリ要素を含み、前記データストアメモリ要素に接続され前記部品情報を受信する工程最適化モジュールと、
前記工程最適化モジュールに接続され、要求された一組の加工工程を受信するコード生成モジュールであって、構成ファイルを作成し、その後前記構成ファイルを用いて要求された一組の加工工程を前記部品を加工するためのＣＮＣプログラムに変換する構成サブシステムを含むコード生成モジュールとを具備するシステム。
【請求項２】 各々が１つのフィーチャーを加工するための加工工程および切削工具を定義する情報を保持した複数のサイクルレコードを格納するためのサイクルデータベースを保持するためのメモリ要素をさらに具備する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】 各々が前記システムで利用可能な工具を定義する情報を保持する複数の工具レコードを格納するための工具データベースを保持するためのメモリ要素をさらに具備する請求項１に記載のシステム。
【請求項４】 前記面を定義する情報が、境界と、方向と、加工機能のタイプとを含んでいる請求項１に記載のシステム。
【請求項５】 前記ＣＮＣプログラムが、回転ミル、多軸ＣＮＣマシニングセンタ、多軸旋盤の何れか１つのためのＣＮＣプログラムである請求項１に記載のシステム。
【請求項６】 平面、曲面および回転面を有する部品を加工するためのＣＮＣプログラムを生成する方法において、
（ａ）前記部品の複数の表面に対応すると共に独立のウィンドウに表示された複数の面と、（ｂ）前記複数の面の各々に関連する一組のフィーチャーと、（ｃ）前記一組のフィーチャーの各要素に関連した一組の加工工程および切削工具とを定義するための部品情報を入力する段階と、
データストアメモリ要素に前記部品情報を格納する段階と、
材料加工性データベースを用いて一組の加工工程を選択的に要求する段階と、
前記要求された一組の加工工程を前記部品を加工するためのＣＮＣプログラムに変換する段階とを含む方法。
【請求項７】 前記面を定義する情報が、境界と、方向と、加工機能のタイプとを含んでいる請求項６に記載の方法。
【請求項８】 前記一組の加工工程を入力する段階は、サイクルデータベースにサイクルレコードを作成する段階を含み、前記サイクルレコードの各々が１つのフィーチャーを加工するための加工工程および切削工具を定義する情報を保持する請求項６に記載の方法。
【請求項９】 前記一組の加工工程を選択的に要求する段階は、前記一組の加工工程の各要素に対して最適な工具切削速度および送り速度を選択する段階を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】 前記要求された一組の加工工程をＣＮＣプログラムへ変換する段階は、構成サブシステムをカスタマイズして機械特定構成ファイルを作成する段階を含む請求項６に記載の方法。
【請求項１１】 前記ＣＮＣプログラムが、旋削及びフライス加工用マシニングセンタ、多軸ＣＮＣマシニングセンタ、多軸旋盤の何れか１つのためのＣＮＣプログラムである請求項６に記載の方法。
【請求項１２】 平面、曲面および回転面を有する部品を加工するためのＣＮＣプログラムを生成する方法において、
前記部品の１つの表面に対応した面を定義する部品情報であって、境界と、方向と、前記面を加工するために必要な加工機能のタイプとを含む部品情報を生成する段階と、
前記部品の表面に対応した一組の部品フィーチャーと、前記一組の部品フィーチャーに対応した一組の加工工程と切削工具とを定義する部品情報を生成する段階と、
前記一組の部品フィーチャーの加工工程と切削工具の最適化され要求されたリストを含む工程テーブルを生成する段階と、
前記工程テーブルに基づき前記部品を加工するためのＣＮＣプログラムを生成する段階とを含んで成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、多様な平面及び／又は曲面を有する部品を機械加工するためのコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）加工プログラムを自動生成するシステム及び方法に関する。更に詳しくは、本発明は、複雑な工具集中部分（tooling intensive part）を複数の単純な平面及び曲面並びにそれら面における関連の要素的フィーチャー（例えば穴、スロット及びポケット）として表示することにより、ＣＮＣプログラムを生成するシステム及び方法に関する。
【０００２】
発明の背景
ＣＮＣ機械は、一連の加工工程で複数の切削工具を使用してワークから材料を切削し特定の部品を生産する。ＣＮＣ機械は、それら工具とワークとを予め定めた経路に沿って三次元空間において移動させ、両者の相互作用とそれによる材料除去とを容易にする。図１ａ、図１ｂ、図２及び図３に示すＣＮＣ工作機械の例は、手動機械に比べて精度及び生産性に優れている。
【０００３】
コンピュータは、ＣＮＣプログラムのコマンド群を実行することによりＣＮＣ機械の動作を指示する。これらのコマンド群は、使用すべき工具、工具の切削送り及び回転速度情報を定義するとともに、所与の工程に関して材料除去に必要な工具経路を記述する。ＣＮＣ機械は、機械の製造元によって異なる特別な言語を認識する。ＣＮＣ機械の言語は、人間にとって概して扱い難く、ユーザーフレンドリとは言えない。
【０００４】
製造支援（ＣＡＭ）ソフトウエアシステムが、ＣＮＣプログラムの生成工程を簡略化する場合もある。ＣＡＭシステムは、対話式での、またしばしば３Ｄソリッドモデル形式での、グラフィックデザイン入力を可能にする。伝統的なＣＡＭシステムは、計算機援用設計（ＣＡＤ）及び計算機援用技術（ＣＡＥ）システムから生まれたものであった。ＣＡＤ及びＣＡＥの主眼は、部品全体の機能性及び特性に置かれている。これに関連して、ソリッドモデリングは、例えば熱分布や応力下の変形等の材料の多様な特性を調査するのに不可欠である。
【０００５】
設計及び技術用途とは異なり、機械加工用途は本質的に表面加工である。多くの場合、部品の全表面のうち小部分のみが加工される。例えば、鋳物部品同士の嵌合面のみを加工して、その表面の大部分を未加工のままにすることがある。機械工は、加工しなければならない複数の表面とそれら表面間の関連性とだけに関心がある。設計及び技術用途のために作製されたソリッドモデルにおける全ての部品要素群のグローバル座標は既知であるが、機械加工オペレーションのためには、オペレータが加工を要する表面の各々に対してローカル座標系を作成しなければならない。この工程は困難で、工作機械オペレータにとって労働集約的である。
【０００６】
典型的な機械部品は、例えば穴、スロット、ポケット、溝、ねじ等の、多数の標準的な機械的フィーチャー群を各々に含み得る１つ又は複数の表面を有する。部品の機械製図は、部品を定義する幾何学的形状、フィーチャー及び部品材料に関する十分な情報を含んでいる。フィーチャー群は通常、それらが位置する表面を基準とする。各表面は、部品の個別の図として描かれる。それら表面は、フライス削りにより生成された平面又は曲面であるか、旋削により生成された曲面又は回転面であり得る。それらフィーチャー群の機械加工は、多数の切削工具の使用、及び工程毎の加工パラメータの設定を含んでいる。例えば単純なタップ穴は、センタドリル、ドリル、タップ及び面取り工具の最低で４個の工具を必要とするであろう。速度、送り速度及び切込み深さ等の多数のパラメータが各工程に必要となるかもしれない。製造工程を最適化するために、加工工程シーケンスを最初にデータを入力した順序から変更しなければならないこともあり得る。費用効率が高い製造のためには、有効なＣＮＣプログラムの生成に費やされる時間を削減し、かつ、工具及び設備の有用性を向上させることが要求される。
【０００７】
大抵のＣＡＭシステムにおけるＣＮＣプログラムのための工具及び工程シーケンスは、機械の性能及びオペレータの熟練度（工場毎に異なる）によって決まるので、通常はオペレータによって定義される。したがって、伝統的なＣＡＭシステムは、凹凸のはっきりとした自由加工表面を有する複数のジョブに対して工具経路の計算の支援を行う一方で、多数の工具の使用を要する多数の異なるフィーチャーを有する部品を加工するための援助についてはあまり提供していない。
【０００８】
工具情報の入力を単純化するための１つの方法が、カネマツ他に付与された米国特許第４，５２１，８６０号に記載されている。この特許は、フロントパネル上の専用キーに接続された３つのオペレーションモードの入力が可能な特殊なＣＮＣコンピュータを開示する。各モードは、穴明け、タップ立て、スロットフライス削り、ポケットフライス削り等の、予め定めた数のオペレーションユニットを含んでいる。それらユニットは、再使用可能な幾何学的情報と工具情報とを組合せて入力することを許容する。加工データを所定ユニットに入力するためのハードルールを確立することにより、コンピュータは、部品の一表面の境界内の情報を再使用できる。
【０００９】
更に、プレーナ（二次元）フライス盤のためのＣＡＭシステムとして、ＣＮＣボール盤、中ぐり盤又はプレーナフライス盤で生産される工具集中部分のためのＣＮＣプログラム自動生成器を有するものがある。これらのシステムは、部品のフィーチャー群を平面上に加工すること、及びこの知識を同一又は異なる部品上への同一又は類似のフィーチャー群の加工に再適用することに関する、オペレータの専門的技術を巧妙に捕捉する能力を有する。プログラム準備工程を更に簡略化するために、このシステムは、オペレータが、部品上の幾つかの平面を識別し、各面を独立してプログラミングして、部品全体に対し１つのＣＮＣプログラムを生成することを可能にする。
【００１０】
図１Ａに例示するＣＮＣフライス加工機及びマシンセンタは、本質的に平坦な又は凹凸状の表面を作製してこれら表面にフィーチャー群（穴、スロット及びポケット等）を加工するために使用される。このシステムでは、ワークは直線状に移動し、切削工具は単純に回転する。切削工具に対し、部品はＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に相対移動する。図１ｂに例示する多軸マシニングセンタは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を中心にそれぞれＡ角度、Ｂ角度及びＣ角度傾けることを許容する。より簡単な機械は、ＣＮＣボール盤及び中ぐり盤のように材料を１つの軸上でのみ切削する。
【００１１】
図２に例示するＣＮＣ旋盤（ＣＮＣ旋削機械）は、中実又は中空の円筒、円錐、半球等の、内外の回転曲面を有する部品、並びに部品の回転運動により生成される溝及びねじを含む複数の表面フィーチャーを有する部品を生産するものである。丸い表面を生成するために、ＣＮＣ旋盤はワークを回転させるとともに、刃物を回転軸線の平面に沿って移動させる。この点で、ＣＮＣ旋盤は、ＣＮＣフライス盤、ボール盤及び中ぐり盤とは実質的に異なる。ＣＮＣ旋盤の刃物は通常、ただ１つの切削面を有する。それにより、ＣＮＣプログラム自動生成工程において工具方向性に更なる制約が加わる。
【００１２】
図３に例示する最新型のＣＮＣ旋削／フライス加工マシニングセンタは、ＣＮＣフライス盤、ボール盤、中ぐり盤及び旋盤の能力を組合せたものである。平面及び曲面を有する複雑な部品を、１つの機械により１回の段取りで完全に製造できる。旋削／フライス加工マシンは、旋削加工とフライス加工との間でワークを再位置決めする必要性を排除するので、他のＣＮＣ機械よりも優れた精度で部品を作製する。しかし、このような強力な機械のプログラミングは、機械オペレータに対し相当な難問となっている。
【００１３】
発明の概要
本発明は、平面及び曲面を有する部品を機械加工するためのＣＮＣプログラムを自動的に生成するための視覚的システム及び方法を提供する。こうした部品は、一般に、その部品を視覚的に定義のために複数の面を必要とする。面は、特定の面に寸法的に関係する特定の表面及び多くのフィーチャー（例えば、開口、スロット、溝、ねじ等）を詳述する情報のグラフィック表現を表す部品の二次元図である。面は平面又は曲面を示しても良い。フィーチャーを機械加工するために非常に多くのツールが必要な部分は、「工具集中部分」として一般的に説明される。本発明は、多数のウィンドウがコンピュータのモニタに表示され、同時にアクセスされるグラフィッカルユーザーインターフェース(graphical user interfaces) （ＧＵＩ）を使用する。
【００１４】
本発明のシステムは、（ａ）各面が部品の表面に対応していて個別のウィンドウに表示される複数の面と、（ｂ）各複数の面に関係する一組のフィーチャーと、（ｃ）一組のフィーチャーの各要素に関係する一組の加工工程及び切削工具とを定義するための部品情報を入力するためのグラフィカルインターフェースを備える。本発明のシステムはまた、インターフェースとの通信において部品情報を格納するためのデータストアを保持するデータストアメモリ要素と、データストアメモリ要素との通信において部品情報を受信するための工程最適化モジュールとを具備する。工程最適化モジュールは、一組の加工工程及び切削工具、及びその後の一組の加工工程の選択的な命令のための選択工程パラメータの材料機械加工性データベースを保持するためのメモリ要素を具備する。コード生成モジュールは、工程最適化モジュールとの通信において、命じられた一組の加工工程を受信する。コード生成モジュールは、構成ファイルの作成、及びその後に命じられた一組の機械工程を部品機械加工のためのＣＮＣプログラムに変換するために、構成ファイルを使用するのための構成サブシステムを具備する。
【００１５】
本発明の方法は、（１）各面が部品の表面に対応する複数の面と（２）各複数の面に関係する一組のフィーチャーと（３）前記一組のフィーチャーの各要素に関係する一組の加工工程及び切削工具とを定義する部品情報を入力することと、データストアメモリ要素に部品情報を格納することと、材料機械加工性データベースを使用する一組の加工工程を選択的に命令することと、命じられた一組の機械工程を部品機械加工のためのＣＮＣプログラムに変換することとから成る手順を具備する。
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明による平面及び曲面及び回転面を有する機械加工部品のためのＣＮＣプログラムを生成するための装置及び方法が図示されている。図４は、複数の平面、曲面及び回転面を有する部品１２のエンジニアリング図面１０を示す。部品１２を定義するために必要な全ての情報は、図面１０から得ることができる。図面１０は、回転面１２、１４、１６、及び平面１８、２０を定義する絵入の寸法の情報を含む。図面１０に詳述される部品１２は、通常、長さ７６ｍｍ（３インチ）、直径１２．７ｍｍ（０．５インチ）の円筒柱から機械加工される。図面１０は印刷された紙の図面、又は図面交換フォーマット(Drawing Exchange Format) （ＤＸＦ）又はイニシャルグラフィックス交換システム（ＩＧＥＳ）等の標準形式の電子図面ファイルであって良い。図面１０は、部品１２の幾何学形状及び部品１２を製作するために使用されるワークの材料性状を含む。図面１０が紙図面である場合には、情報は本発明のシステムに組み込まれている従来のＣＡＤプログラムを使用して本発明のシステムに入力され得る。このＣＡＤプログラムは、図面１０に示されているように、部品情報をシステムへ入力するグラフィックツールをオペレータへ提供する。
【００１７】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの任意の組合せを使用して実施されても良い。更に、本発明のシステムは、図１から図３に図示された装置の任意の一つへ組み込まれても良い。図５は、本発明のシステムのコンポーネントの一例が示されている。これらは、中央処理装置（ＣＰＵ）２４、コントロールプログラムメモリ要素２６、サイクルデータベースメモリ要素２８、工具データベースメモリ要素３０、インターフェイスモジュール３２、及びオペレーションモジュール３４を含んでいる。ＣＰＵ２４は、本発明の動作を制御し、このようなシステムを制御することが可能な任意のプロセッサーで良い。コントロールプログラムメモリ要素２６は、コントロールプログラムを記憶しており、このコントロールプログラムは、ＣＰＵ２４がシステムを作用させ、本発明の方法を実行するようにする。このコントロールプログラムメモリ要素２６はＣＰＵ２４に組み込まれていても良いし、又は、分離型メモリ要素であっても良い。同様に、サイクルデータベースメモリ要素２８、工具データベースメモリ要素３０、及びインターフェイスモジュール３２は、ＣＰＵ２４に組み込まれていても、分離型の要素であっても良く、あるいは、本発明の機能性を向上する任意の形式に組合されていても良い。オペレーションモジュール３４は、データストアメモリ要素３６、工程最適化モジュール３８、及びコード生成モジュール４０を含んでいる。
【００１８】
インターフェイスモジュール３２は、本発明のオペレータがＧＵＩ、例えば図６に図示したものと同様のウィンドウ４２を開くことを可能にする。ウィンドウ４２は、メニュープルダウンシステム４４及びアイコンシステム４６を含み、従来のように作用する。オペレータは、メニュープルダウンシステム４４及び／又はアイコンシステム４６を使用して、部品１２の各表面（１４〜２０）について説明している部品情報に入る。部品情報は、データストアメモリ要素３６に記憶されており、このデータストアメモリ要素３６は、データを貯蔵可能なメモリ要素である。部品情報は、複数の面４８、部品１２の異なる表面（１４〜２０）に対応する各面を定義する情報を含む。部品１２の全ての表面を定義するのに必要とされる、面４８の各々は、別々のウィンドウ内に図示され、データストアメモリ要素３６に結合して記憶される。例えば、面４８ａはウィンドウ４２ａに図示され、面４８ｂはウィンドウ４２ｂに図示され、面４８ｃはウィンドウ４２ｃに図示される。面情報は、境界、向き、及び、個々の面４８を機械加工するのに必要とされる機械加工の機能のタイプを含んでいる。図面１０が電子ファイルである場合には、各面４８の形状寸法は、別々の面ウィンドウ４２に図示されるのが好ましい。しかしながら、このやり方に従わないとしても、ＣＡＤツールによれば、各面４８の形状寸法をコピーし、別々の面ウィンドウ４２へ貼り込むことが可能となる。
【００１９】
面は位相的に異なるタイプで有り得るので、所定の面ウィンドウ４２の隅のグラフィックアイコン５０は、面のタイプを図的に識別する。例えば、ウィンドウ４２ａに表示されたアイコン５０ａは回転表面(turn surface)を示し、ウィンドウ４２ｂに表示されたアイコン５０ｂは、丸いワークの平端面に切削された表面を示し、ウィンドウ４２ｃに表示されたアイコン５０ｃは、円筒状切削表面を示す。個々のＣＮＣ機械の能力により、利用可能な面の選択が決定される。面ウィンドウ４２内で利用可能なプルダウンメニューシステム４４を使用して、各面ウィンドウ４２に関連するダイアログウィンドウ５２が開かれ得る。図７に例が図示されている、面パラメータダイアログウィンドウ５２は、アイコン５０に対応する個々の面タイプの絵画化表示５４と、面境界の複数の記述的パラメータ及びＣＮＣ機械の調整システムに関する面の位置決めに関係するパラメータとを含んでいる。面パラメータダイアログウィンドウ５２を使用して、オペレータは、境界及び位置決めパラメータの各々に対する値を個々の面を定義するように入力しても良い。ダイアログウィンドウ５２を使用して入力された各面に対する情報は、各面４８に対する記録の形でデータストア３６に別々に記憶される。
【００２０】
各面４８に対して、その面に関連した一組のフィーチャーを定義する情報が、ＧＵＩを使用してシステムへ入力される。プルダウンメニューシステム４４を使用して、オペレータは、図８に一例が図示されている、サイクルダイアログウィンドウ５６を開くことが出来る。サイクルダイアログウィンドウ５６は、オペレータが特定のフィーチャー機械加工するためのサイクルを定義することを可能にする。サイクルは、特定のフィーチャーを機械加工するための一連の工程である。例えば、図８に図示したサイクルは、面取りされ、タップを立てられた穴を作る４つの工程を含んでいる。サイクルパラメータ情報は、ツーリング、切削経路、及び特定のフィーチャーを機械加工するために必要とされるその他の工程情報を含む。サイクルは、工程タイプ、キャンドサイクル(canned cycle)、穴直径、穴深さ、及び工具ＩＤナンバーを含む。サイクルダイアログウィンドウ５６を使用して、オペレータは新しいサイクルを作っても良く、あるいは、予め定義されたサイクルを検索するために、サイクルデータベースメモリ要素３０に記憶されたサイクルデータベースへアクセスしても良い。新しいサイクルが定義される度に、それは後の使用のためにサイクルデータベースに記憶される。検索されたサイクルは再利用でき、又は、新しいサイクルを作るために変更され得る。サイクルダイアログウィンドウ５６は、サイクルで使用される工具のアイコン６２を有する、容易に変更可能な表６０を用いて、サイクルパラメータ情報を表示する。これは、新しいサイクルを作るための既存のサイクルの素早く容易な変更を促進する。一度サイクルが定義されると、それは面４８に適用され、それを通して特定のサイクルダイアログウィンドウ５６が開かれ、面のフィーチャー（例えば、穴、スロット、ポケット、溝及びねじ山）の図式化表示を使用して面ウィンドウ４２のワークスペース５８に図示される。個々の面の各フィーチャーを機械加工するためのサイクルは、その面へ適用されなければならない。個々の面に対する全てのサイクルのリストが、ワークスペース５８に現れる。各フィーチャーはそフィーチャーを機械加工するためのサイクルを必要とする。サイクルパラメータ情報を含むサイクルの記録が各々の新しいフィーチャーに対して作られ、そのサイクルの記録がデータストア内に記憶され、適切な面情報と関連付けられる。
【００２１】
新しいサイクルを定義する時、又は既存サイクルを変更する時には、システムは、工具データベース要素３０に記憶されている工具データベースから情報を引き出す。工具データベースは、ＣＮＣ機械に対して使用可能な各工具に関する工具の記録を保存する。工具データベースは、ＣＮＣ機械に、完全な、事前定義された工具能力の明細を提供する。プルダウンメニューシステム４４を使用して、オペレータは工具ダイアログウィンドウ６４を開くことが出来る。工具ダイアログウィンドウ６４は、オペレータが、ＣＮＣ機械による使用で利用可能な複数の工具、例えば、エンドミル、フェイスミル、スロットミル、センタリング工具、あり溝フライス工具、ねじ切りフライス工具、スポットドリル、ドリル、コーナリング工具、ボア(bores) 、リーム(reams) 、タップ、チャンファ(chamfers)、フェイシング旋削工具、ミゾ切りバイト、ターニングカッター、ねじ切り工具等を定義することを可能にする。工具ダイアログウィンドウ６４は、特定の工具の絵画化表示６６と、工具パラメータのリストを含む。その工具を説明する工具パラメータが一度入れられると、その工具が所定のＣＮＣ機械で利用可能である限り、恒久的に工具データベース内で保存される。このシステムは、特定の部品フィーチャーを形成するための、工具経路及び工程、材料の除去をシミュレート及び表示することが出来る。前記システムは、所定のＣＮＣプログラムに与えられた特別のカスタム形状の工具を定義可能である。
【００２２】
全ての面に関して全てのフィーチャーが記述されると、各サイクルにおける面情報および加工工程はデータストア３６から工程最適化モジュール３８のメモリ６８に伝達される。工程最適化モジュール３８はプロセスタイムが最小になるように加工工程の予定を立てる。工程最適化モジュール３８では、サイクルは簡単な独立した加工工程として扱われ、そしてこれら加工工程は工具毎にまとめられるので工具の交換回数が最少になる。また、ＣＮＣ機械の制約によっても工程順序が決定される。例えば、孔開け工程では、直径の大きなドリルの前に直径の小さなドリルを使用し、これらドリルの使用後にタップを使用する。フライス加工では仕上げ用ミルの前に荒削り用ミルを使用する。
【００２３】
工程最適化モジュール３８は、材料データベースメモリ要素７０に貯蔵された材料の被加工性のデータベースを使用して、各工程に対する最適な工具の切削速度および送り量を選択する。材料の被加工性のデータベースには、切刃の直径や数のような工具のパラメータの関数としての材料移動の推奨速度が含まれる。被加工性のデータベースの情報は、例えば図１０に示したようなカスタマイズ可能なグラフ７２で表される。オペレータはその経験に適合するように、グラフ上でポイントを上下にドラッグすることで標準グラフを修正することができる。切削速度および送り量は、一度選択すると、材料が同じで工具が異なった後の適用例で自動的に再使用される。さらに、工程最適化モジュールは過度な工具交換および異なった面を加工するのに過度な部品の再位置決めをなくすことによりプロセスタイムを最少にする。
【００２４】
工程最適化モジュール３８は、図１１に例示したような工程表７４を生成する。この工程表７４は選択的に順序付けられた加工工程を有する。工程表７４の列は加工工程に対応し、工具および工程を表示する。各列には工具アイコン、送り速度、工具速度、工程が為される面、および工程にかかる時間が含まれる。特別な同期入力は、同時に工程する複数の工具保持タレットおよび複数のスピンドルを備えた機械で工具が衝突するのを防止するようにオペレータが工程の予定を立てられるようにする。後者は部品の両端部から材料を同時に切削することができるようにする。工程表７４の表示された列を再配列すると、装置の工程順序が変わる。
【００２５】
コード生成モジュール４０は、工程表７４のデータと、装置の特定の構成ファイル（環境設定ファイル）とを使用する。この構成ファイルは図１２に例示したようなＣＮＣ装置で使用するための一組のコード７８を生成するために構成ファイルメモリ要素７６に貯蔵される。装置の特定の構成ファイルはポスト構成サブシステム８０を使用して作成される。こうすることで、どんな種類のＣＮＣ装置にも適合するフォーマットのコードを生成させるために、高度な知識を持ったユーザがコード生成モジュール４０の出力をカスタマイズできるようになる。製造工程において、部品を一つ以上のＣＮＣ装置でまたは一つ以上のＣＮＣ工程を実行できる複合スピンドル装置で製造しなければならない場合、コード生成モジュール４０は複数のＣＮＣプログラムを生成しなければならない。これらプログラムは類似工程の実行を同期化させる特別なコードを有してもよい。
【００２６】
ポスト構成サブシステム８０で作成された構成ファイルは、工程表のデータをＣＮＣプログラムコード７８に変換するための一組のテンプレートとしてコード生成モジュール４０で使用される。個々のテンプレートは、Ｇ０１＝直線移動やＧ０６＝工具交換のように異なった動作に対応する。テンプレートでは、データの順序を示すために、例えばＸ、Ｙ、Ｚや＜Ｘ−ＣＯＯＲＤ＞、＜Ｙ−ＣＯＯＲＤ＞、＜Ｚ−ＣＯＯＲＤ＞のような変数等の特定の記号（レターアドレス記号と称される）の組み合わせが使用される。例えば、直線移動のテンプレートは一般に「Ｇ０１Ｘ＜Ｘ−ＣＯＯＲＤ＞Ｙ＜Ｙ−ＣＯＯＲＤ＞Ｚ＜Ｚ−ＣＯＯＲＤ＞」のように示される。コード生成モジュール４０は、変数の代わりに工程表７４から得た対応する値を用いることによりテンプレートをＣＮＣプログラムコード７８に変換する。例えば、工具がポイントＸ＝１、Ｙ＝２、Ｚ＝３へ移動する場合、直線移動のテンプレートは文字列「Ｇ０１Ｘ１．０Ｙ２．０Ｚ３．０」に変換される。結果として作成されたＣＮＣプログラムコード７８はＣＮＣ制御プログラムで認識可能なテキストファイルである。
【００２７】
ポスト構成サブシステム８０はスクリーン上にウィンドウで表示された変数からテンプレートを作製するのに、ＧＵＩ「ポイントおよびクリック」アプローチを使用する。テンプレートに加えて、ポスト構成サブシステム８０はユーザが、動作の種類、冷媒の制御、および工具の摩耗のような、しかし限定するものではない全ての装置のコードをカスタマイズできるようにする。ポスト構成サブシステム８０は全ての装置の記述を有する。
【００２８】
複数の主軸および複数の工具保持タレットおよび複数のカートリッジを備えたＣＮＣ回転ミル装置で湾曲面および平面を加工する時、ポスト構成サブシステム８０は二つの「フォーク」を有する。一方のフォークはＣＮＣミルの全ての記述を有し、一方のフォークはＣＮＣ旋盤の全ての記述を有する。製造工程において、部品が一つ以上のＣＮＣ装置でまたは一つ以上のＣＮＣ工程を実行できる複合スピンドル装置で製造されなけらばならない場合、コード生成モジュール４０は複数のＣＮＣプログラムを作成する。
【００２９】
最後のＣＮＣプログラムを有効にするために、任意のコード検孔機がＣＮＣコードの各ラインを読み込み、翻訳処理し、実行することができ、結果の動作を表示する。３Ｄ立体モデルシュミレータが切刃の動作、材料の除去、およびワークを被加工部品の形にすることを再現する。システムは特定のフィーチャーにするための装置の作動と連動する工具の行路のデモを表示することにより、特定のフィーチャーの構成を視覚的にシュミレートする。加えて、システムは表面のために装置の作動と連動する全ての工具の全ての工具の行路のデモを表示することにより、面に関する全てのフィーチャーの構成を視覚的にシュミレートする。
【００３０】
本発明を遂行することは、従来からあるフィーチャー、すなわち面、孔、スロットおよびネジ山にデータを系統立てることによって部品を定義することで、ＣＡＭシステムに入力されたデータを使用する。各フィーチャーを加工するために、複数の工具および複数の工程が各サイクルで割り当てられる。システムに入力された特定のフィーチャー用の新しい情報は自動的にサイクルデータベースおよび工具データベースに貯蔵され、同様なフィーチャーで他の部品をプログラムする時に再利用することができる。このアプローチは、工具情報および工程情報を順序立てて入力することを必要とする従来のＣＡＭシステムと対比して繰り返しのデータ入力およびデータ保存をなくし、これら工程は各新しい部品毎にＣＮＣ装置により実行されるようにする。
【００３１】
本発明は本発明の精神または本質的な属性を逸脱することなく別の特定の形態で実施してもよく、よって発明の範囲を示すものとして前述の発明の詳細な範囲でなく請求の範囲を参照する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１（図１ａと１ｂ）は、多軸ＣＮＣミリングマシンの例を図示する。
【図２】
図２は、２基のツールタレットを有するＣＮＣ旋盤の例を図示する。
【図３】
図３は、ＣＮＣ回転ミルセンターの例を図示する。
【図４】
図４は、機械加工可能な部品のエンジニアリング図を示す。
【図５】
図５は、本発明のシステムの実施の形態のブロック系統図を示す。
【図６】
図６は、本発明に使用するためのＧＵＩのウィンドウの３つの例を図示する。
【図７】
図７は、本発明に使用するためのＧＵＩのこれとは別のウィンドウの３つの例を図示する。
【図８】
図８は、本発明に使用するためのＧＵＩのこれとは別のウィンドウの例を図示する。
【図９】
図９は、本発明に使用するためのＧＵＩのこれとは別のウィンドウの３つの例を図示する。
【図１０】
図１０は、本発明に使用するためのＧＵＩのこれとは別のウィンドウの例を図示する。
【図１１】
図１１は、本発明に使用するためのＧＵＩのこれとは別のウィンドウの例を図示する。
【図１２】
図１２は、本発明により生成されるプログラムコードの例を図示する。
【図１３】
図１３は、本発明により製作される三次元の固体モデルを図示する。
[Document name] Specification [Title of invention] Image CNC program for generating machine parts [Claims]
1. In a system that generates a CNC program for machining a part having a flat surface, a curved surface, and a rotating surface.
(A) a plurality of faces corresponding to a plurality of surfaces of the component and displayed in independent windows, (b) a set of features associated with each of the plurality of faces, and (c) a set of the above-mentioned sets. A graphical interface for entering part information to define a set of machining processes and cutting tools associated with each element of the feature,
A data store memory element that is connected to the graphical interface and holds a data store for storing the component information.
The data store memory includes a memory element for holding a material processability database for selecting the set of machining steps and machining parameters for the cutting tool and selectively requesting the set of machining steps. A process optimization module that is connected to the element and receives the component information,
A code generation module that is connected to the process optimization module and receives a requested set of machining steps, creates a configuration file, and then uses the configuration file to perform the requested set of machining steps. A system comprising a code generation module including a configuration subsystem that transforms into a CNC program for machining parts.
2. A claim further comprising a memory element for holding a cycle database for storing a plurality of cycle records each holding information defining a machining process and a cutting tool for machining one feature. Item 1. The system according to item 1.
3. The system of claim 1, further comprising a memory element for holding a tool database for storing a plurality of tool records, each holding information defining tools available in the system. ..
4. The system of claim 1, wherein the information defining the surface includes boundaries, directions, and types of machining functions.
5. The system according to claim 1, wherein the CNC program is a CNC program for any one of a rotary mill, a multi-axis CNC machining center, and a multi-axis lathe.
6. In a method of generating a CNC program for machining a part having a flat surface, a curved surface and a rotating surface.
(A) a plurality of faces corresponding to a plurality of surfaces of the component and displayed in independent windows, (b) a set of features associated with each of the plurality of faces, and (c) a set of the above-mentioned sets. Entering part information to define a set of machining processes and cutting tools associated with each element of the feature, and
At the stage of storing the component information in the data store memory element,
The stage of selectively requesting a set of processing processes using the material processability database, and
A method comprising converting the required set of machining steps into a CNC program for machining the part.
7. The method of claim 6, wherein the information defining the surface includes boundaries, directions, and types of machining functions.
8. The step of inputting the set of machining steps includes a step of creating a cycle record in a cycle database, and each of the cycle records defines a machining process and a cutting tool for machining one feature. The method according to claim 6, which retains the information to be used.
9. The step of selectively requesting the set of machining steps includes the step of selecting the optimum tool cutting speed and feed rate for each element of the set of machining steps according to claim 6. The method described.
10. The method of claim 6, wherein the step of converting the requested set of machining steps into a CNC program includes the step of customizing the configuration subsystem to create a machine specific configuration file.
11. The method of claim 6, wherein the CNC program is a CNC program for any one of a turning and milling machining center, a multi-axis CNC machining center, and a multi-axis lathe.
12. In a method of generating a CNC program for machining a part having a flat surface, a curved surface and a rotating surface.
Part information that defines a surface corresponding to one surface of the part, including a boundary, a direction, and a stage of generating part information including the type of machining function required to machine the face.
A stage of generating part information that defines a set of part features corresponding to the surface of the part, a set of machining processes corresponding to the set of part features, and a cutting tool.
The process of machining the set of part features and the stage of generating a process table containing an optimized and requested list of cutting tools, and
A method comprising the steps of generating a CNC program for machining the part based on the process table.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
Field of Invention The present invention relates to a system and method for automatically generating a computer numerically controlled (CNC) machining program for machining parts having various planes and / or curved surfaces. More specifically, the present invention presents CNC by displaying complex tooling intensive parts as multiple simple planes and curved surfaces and related elemental features (eg, holes, slots and pockets) on those planes. Regarding the system and method of generating a program.
0002.
Background of the Invention A CNC machine uses a plurality of cutting tools in a series of machining steps to cut a material from a workpiece to produce a specific part. The CNC machine moves these tools and workpieces in a three-dimensional space along a predetermined path, facilitating the interaction between the two and the resulting material removal. The examples of CNC machine tools shown in FIGS. 1a, 1b, 2 and 3 are superior in accuracy and productivity as compared with manual machines.
0003
The computer directs the operation of the CNC machine by executing the commands of the CNC program. These commands define the tool to be used, the cutting feed and rotational speed information of the tool, and describe the tool path required for material removal for a given process. CNC machines recognize special languages that vary by machine manufacturer. The language of CNC machines is generally awkward for humans and not user-friendly.
0004
Manufacturing assistance (CAM) software systems may also simplify the process of generating CNC programs. The CAM system allows graphic design input interactively and often in 3D solid model format. Traditional CAM systems were born of computer-assisted design (CAD) and computer-assisted technology (CAE) systems. The focus of CAD and CAE is on the functionality and characteristics of the entire component. In this regard, solid modeling is essential for investigating various properties of materials, such as thermal distribution and deformation under stress.
0005
Unlike design and technical applications, machining applications are essentially surface processing. In many cases, only a small portion of the entire surface of the part is machined. For example, only the mating surfaces of cast parts may be machined, leaving most of the surface unprocessed. Machinists are only interested in the multiple surfaces that must be machined and the relationships between those surfaces. The global coordinates of all component elements in solid models made for design and technical applications are known, but for machining operations, the operator has a local coordinate system for each of the surfaces that need to be machined. Must be created. This process is difficult and labor intensive for machine tool operators.
0006
A typical mechanical component has one or more surfaces, each of which may contain a number of standard mechanical features such as holes, slots, pockets, grooves, screws, etc. The mechanical drawing of a part contains sufficient information about the geometry, features and part materials that define the part. Features are usually relative to the surface on which they are located. Each surface is drawn as a separate view of the part. The surfaces can be flat or curved surfaces created by milling, or curved or rotating surfaces created by turning. Machining of these features includes the use of numerous cutting tools and the setting of machining parameters for each process. For example, a simple tap hole would require a minimum of four tools: center drill, drill, tap and chamfering tool. Numerous parameters such as speed, feed rate and depth of cut may be required for each process. In order to optimize the manufacturing process, it may be necessary to change the machining process sequence from the order in which the data was first entered. For cost-effective manufacturing, it is required to reduce the time spent generating effective CNC programs and improve the usefulness of tools and equipment.
0007
The tool and process sequence for a CNC program in most CAM systems is usually defined by the operator as it depends on the performance of the machine and the proficiency of the operator (varies from factory to factory). Therefore, traditional CAM systems assist in the calculation of tool paths for multiple jobs with well-defined free-machined surfaces, while parts with many different features that require the use of many tools. Does not provide much assistance for processing.
0008
One method for simplifying the input of tool information is described in US Pat. No. 4,521,860 granted to Kanematsu et al. The patent discloses a special CNC computer capable of inputting three modes of operation connected to a dedicated key on the front panel. Each mode includes a predetermined number of operation units such as drilling, tapping, slot milling, pocket milling, etc. These units allow the input of a combination of reusable geometric information and tool information. By establishing hard rules for inputting machining data into a given unit, a computer can reuse information within the boundaries of one surface of a part.
0009
In addition, some CAM systems for planar (two-dimensional) milling machines have a CNC program auto-generator for tool concentration parts produced on CNC drilling machines, drilling machines or planar milling machines. These systems skillfully utilize the operator's expertise in machining part features on a flat surface and reapplying this knowledge to machining identical or similar features on the same or different parts. Has the ability to capture. To further simplify the program preparation process, the system allows the operator to identify several planes on the part and program each plane independently to generate one CNC program for the entire part. Make it possible.
0010
The CNC milling machines and machine centers illustrated in FIG. 1A are used to create essentially flat or uneven surfaces and machine features (holes, slots, pockets, etc.) on these surfaces. In this system, the workpiece moves linearly and the cutting tool simply rotates. The parts move relative to the cutting tool in the X, Y, and Z directions. The multi-axis machining center illustrated in FIG. 1b allows tilting of A, B and C angles about the X, Y and Z axes, respectively. Simpler machines cut material on only one axis, such as CNC drilling machines and boring machines.
0011
The CNC lathe (CNC turning machine) illustrated in FIG. 2 includes a plurality of parts having internal and external rotating curved surfaces such as a solid or hollow cylinder, a cone, and a hemisphere, and grooves and screws generated by the rotational movement of the parts. It produces parts with the surface features of. To create a round surface, the CNC lathe rotates the workpiece and moves the blade along the plane of the axis of rotation. In this respect, CNC lathes are substantially different from CNC milling machines, drilling machines and boring machines. CNC lathe blades typically have only one cutting surface. As a result, the tool directionality is further restricted in the CNC program automatic generation process.
0012
The latest CNC turning / milling machining center illustrated in FIG. 3 combines the capabilities of a CNC milling machine, drilling machine, boring machine and lathe. Complex parts with flat and curved surfaces can be completely manufactured by one machine in one setup. Turning / milling machines eliminate the need to reposition workpieces between turning and milling, thus producing parts with greater accuracy than other CNC machines. However, programming such powerful machines poses considerable challenges to machine operators.
0013
Description of the Invention The present invention provides a visual system and method for automatically generating a CNC program for machining parts having planes and curved surfaces. Such parts generally require multiple faces to visually define the part. A face is a two-dimensional view of a component representing a graphic representation of information detailing a particular surface and many features (eg, openings, slots, grooves, screws, etc.) that are dimensionally related to the particular face. The surface may be a flat surface or a curved surface. A part that requires a large number of tools to machine a feature is commonly described as a "tool concentrated part". The present invention uses a graphical user interfaces (GUI) in which a large number of windows are displayed on a computer monitor and accessed simultaneously.
0014.
The system of the present invention includes (a) a plurality of faces in which each face corresponds to a surface of a component and is displayed in a separate window, (b) a set of features related to each of the plurality of faces, and (c). ) Provide a graphical interface for inputting part information to define a set of machining processes and cutting tools related to each element of a set of features. The system of the present invention also includes a data store memory element that holds a data store for storing component information in communication with an interface, and a process optimization module for receiving component information in communication with the data store memory element. Equipped with. The process optimization module comprises a set of machining processes and cutting tools, and a memory element for holding a material machinability database of selection process parameters for selective instructions of a subsequent set of machining processes. .. The code generation module receives the ordered set of machining steps in communication with the process optimization module. The code generation module comprises a configuration subsystem for using the configuration file to create the configuration file and then convert a set of machine processes ordered to it into a CNC program for machining parts. ..
0015.
The method of the present invention relates to (1) a plurality of surfaces in which each surface corresponds to the surface of a component, (2) a set of features related to each of the plurality of surfaces, and (3) each element of the set of features. Input part information that defines a set of machining processes and cutting tools to be performed, store part information in a data store memory element, and selectively select a set of machining processes using a material machinability database. It comprises a procedure consisting of instructing and converting the ordered set of machining processes into a CNC program for machining parts.
0016.
Detailed Description of the Invention An apparatus and method for generating a CNC program for machined parts having planes and curved surfaces and rotating surfaces according to the present invention is illustrated. FIG. 4 shows an engineering drawing 10 of a component 12 having a plurality of planes, curved surfaces, and rotating surfaces. All the information needed to define the part 12 can be obtained from drawing 10. FIG. 10 contains information on the dimensions of the pictograms that define the surfaces 12, 14, 16 and the planes 18, 20. The part 12 detailed in FIG. 10 is typically machined from a cylindrical column measuring 76 mm (3 inches) in length and 12.7 mm (0.5 inches) in diameter. Drawing 10 may be a printed paper drawing or an electronic drawing file in a standard format such as Drawing Exchange Format (DXF) or Initial Graphics Exchange System (IGES). FIG. 10 includes the geometry of the part 12 and the material properties of the workpiece used to make the part 12. If the drawing 10 is a paper drawing, the information can be input to the system of the invention using a conventional CAD program built into the system of the invention. This CAD program provides the operator with a graphic tool for inputting component information into the system, as shown in FIG.
[0017]
The present invention may be implemented using hardware, software, or any combination thereof. Further, the system of the present invention may be incorporated into any one of the devices shown in FIGS. 1 to 3. FIG. 5 shows an example of the components of the system of the present invention. These include a central processing unit (CPU) 24, a control program memory element 26, a cycle database memory element 28, a tool database memory element 30, an interface module 32, and an operation module 34. The CPU 24 may be any processor capable of controlling the operation of the present invention and controlling such a system. The control program memory element 26 stores a control program, which causes the CPU 24 to operate the system and execute the method of the present invention. The control program memory element 26 may be incorporated in the CPU 24, or may be a separate memory element. Similarly, the cycle database memory element 28, the tool database memory element 30, and the interface module 32 may be built into the CPU 24, may be separable elements, or may be optional to improve the functionality of the present invention. It may be combined in the form of. The operation module 34 includes a data store memory element 36, a process optimization module 38, and a code generation module 40.
0018
The interface module 32 allows the operator of the present invention to open a GUI, eg, a window 42 similar to that illustrated in FIG. The window 42 includes a menu pull-down system 44 and an icon system 46 and operates as conventional. The operator uses the menu pull-down system 44 and / or the icon system 46 to enter the part information that describes each surface (14-20) of the part 12. The component information is stored in the data store memory element 36, and the data store memory element 36 is a memory element capable of storing data. The component information includes information that defines each surface corresponding to a plurality of surfaces 48 and different surfaces (14 to 20) of the component 12. Each of the faces 48, which is required to define all the surfaces of the component 12, is illustrated in a separate window and is coupled and stored in the data store memory element 36. For example, the surface 48a is illustrated in the window 42a, the surface 48b is illustrated in the window 42b, and the surface 48c is illustrated in the window 42c. The surface information includes boundaries, orientations, and types of machining functions required to machine the individual surfaces 48. When the drawing 10 is an electronic file, the shape dimensions of each surface 48 are preferably illustrated in separate surface windows 42. However, even if this method is not followed, according to the CAD tool, it is possible to copy the shape and dimensions of each surface 48 and paste them into separate surface windows 42.
0019
Since the faces can be of different types in phase, the graphic icon 50 in the corner of a given face window 42 graphically identifies the type of face. For example, the icon 50a displayed in window 42a indicates a turn surface, the icon 50b displayed in window 42b indicates a surface cut into the flat end face of a round workpiece, and the icon displayed in window 42c. Reference numeral 50c indicates a cylindrical cutting surface. The capabilities of the individual CNC machines determine the choice of available faces. A dialog window 52 associated with each face window 42 may be opened using the pull-down menu system 44 available within the face window 42. The surface parameter dialog window 52, an example of which is illustrated in FIG. 7, is a pictorial display 54 of the individual surface types corresponding to the icon 50 and a plurality of descriptive parameters of the surface boundaries and surfaces relating to the CNC machine adjustment system. Includes parameters related to positioning. Using the Face Parameters dialog window 52, the operator may enter values for each of the boundary and positioning parameters to define the individual faces. The information for each face entered using the dialog window 52 is stored separately in the data store 36 in the form of a record for each face 48.
0020
For each face 48, information defining a set of features associated with that face is input to the system using the GUI. Using the pull-down menu system 44, the operator can open the cycle dialog window 56, an example of which is illustrated in FIG. The cycle dialog window 56 allows the operator to define a cycle for machining a particular feature. A cycle is a series of steps for machining a particular feature. For example, the cycle illustrated in FIG. 8 includes four steps of making chamfered and tapped holes. Cycle parameter information includes tooling, cutting paths, and other process information required to machine a particular feature. The cycle includes the process type, canned cycle, hole diameter, hole depth, and tool ID number. Using the cycle dialog window 56, the operator may create a new cycle or access the cycle database stored in the cycle database memory element 30 to search for a predefined cycle. Each time a new cycle is defined, it is stored in the cycle database for later use. The searched cycle can be reused or modified to create a new cycle. The cycle dialog window 56 displays cycle parameter information using an easily modifiable Table 60 with the icon 62 of the tool used in the cycle. This facilitates quick and easy changes to existing cycles to create new cycles. Once a cycle is defined, it is applied to face 48 through which a specific cycle dialog window 56 is opened, using a schematic representation of face features (eg holes, slots, pockets, grooves and threads). It is illustrated in the workspace 58 of the surface window 42. The cycle for machining each feature of an individual surface must be applied to that surface. A list of all cycles for individual faces appears in workspace 58. Each feature requires a cycle to machine it. A cycle record containing cycle parameter information is created for each new feature, and that cycle record is stored in the data store and associated with the appropriate surface information.
0021.
When defining a new cycle or modifying an existing cycle, the system pulls information from the tool database stored in the tool database element 30. The tool database keeps a record of the tools for each tool available for the CNC machine. The tool database provides CNC machines with a complete, pre-defined tool capacity statement. The pull-down menu system 44 allows the operator to open the tool dialog window 64. The tool dialog window 64 allows the operator to use a plurality of tools available for use with CNC machines, such as end mills, face mills, slot mills, centering tools, groove milling tools, thread cutting milling tools, spot drills, drills, cornering tools. , Bores, reams, taps, chamfers, facing turning tools, groove cutting tools, turning cutters, thread cutting tools, etc. can be defined. The tool dialog window 64 includes a pictorial display 66 of a particular tool and a list of tool parameters. Once the tool parameters that describe the tool are entered, they are permanently stored in the tool database as long as the tool is available on a given CNC machine. The system can simulate and display tool paths and processes, material removal to form specific part features. The system can define a special custom shaped tool given to a given CNC program.
0022.
When all features are described for all faces, the face information and machining steps in each cycle are transmitted from the data store 36 to the memory 68 of the process optimization module 38. The process optimization module 38 schedules the machining process so that the process time is minimized. In the process optimization module 38, the cycle is treated as a simple independent machining process, and since these machining processes are grouped for each tool, the number of tool changes is minimized. The process sequence is also determined by the restrictions of the CNC machine. For example, in the drilling process, a small diameter drill is used before the large diameter drill and a tap is used after the use of these drills. In milling, a roughing mill is used before the finishing mill.
[0023]
The process optimization module 38 uses a database of material machinability stored in the material database memory element 70 to select the optimum tool cutting speed and feed rate for each process. The material machinability database contains recommended speeds of material movement as a function of tool parameters such as cutting edge diameter and number. Information in the workability database is represented by, for example, a customizable graph 72 as shown in FIG. The operator can modify the standard graph by dragging points up and down on the graph to suit his experience. Once selected, the cutting speed and feed rate are automatically reused in later applications of the same material but different tools. In addition, process optimization modules minimize process time by eliminating excessive tool changes and excessive component repositioning to machine different surfaces.
0024
The process optimization module 38 produces a process chart 74 as illustrated in FIG. The process chart 74 has a selectively ordered processing process. Columns in process chart 74 correspond to machining processes and display tools and processes. Each column contains the tool icon, feed rate, tool speed, surface on which the process is performed, and the time required for the process. A special synchronous input allows the operator to schedule the process to prevent tool collisions on machines with multiple tool holding turrets and multiple spindles operating simultaneously. The latter allows the material to be cut simultaneously from both ends of the part. Rearranging the displayed columns in process chart 74 changes the process order of the equipment.
0025
The code generation module 40 uses the data of the process chart 74 and a specific configuration file (environment setting file) of the apparatus. This configuration file is stored in the configuration file memory element 76 to generate a set of codes 78 for use in a CNC device as illustrated in FIG. Specific configuration files for the device are created using the post-configuration subsystem 80. This allows a highly knowledgeable user to customize the output of the code generation module 40 in order to generate code in a format suitable for any kind of CNC device. In the manufacturing process, if the part must be manufactured on one or more CNC devices or on a composite spindle device capable of performing one or more CNC steps, the code generation module 40 must generate multiple CNC programs. These programs may have special code that synchronizes the execution of similar steps.
0026
The configuration file created by the post-configuration subsystem 80 is used by the code generation module 40 as a set of templates for converting the process chart data into CNC program code 78. The individual templates correspond to different movements such as G01 = linear movement and G06 = tool change. In the template, specific symbols (called letter address symbols) such as variables such as X, Y, Z and <X-COORD>, <Y-COORD>, <Z-COORD> are used to indicate the order of data. The combination of) is used. For example, a linear movement template is generally shown as "G01X <X-COORD> Y <Y-COORD> Z <Z-COORD>". The code generation module 40 converts the template to CNC program code 78 by using the corresponding values obtained from the process chart 74 instead of the variables. For example, when the tool moves to points X = 1, Y = 2, Z = 3, the linear movement template is converted to the character string "G01X1.0Y2.0Z3.0". The resulting CNC program code 78 is a text file recognizable by the CNC control program.
[0027]
The post-configuration subsystem 80 uses a GUI "point and click" approach to create a template from variables displayed in a window on the screen. In addition to the template, the post-configuration subsystem 80 allows the user to customize the code for all devices, such as, but not limited to, type of operation, refrigerant control, and tool wear. The post-configuration subsystem 80 has a description of all devices.
[0028]
When machining curved surfaces and planes with a CNC rotary mill device equipped with multiple spindles and multiple tool holding turrets and multiple cartridges, the post configuration subsystem 80 has two "forks". One fork has all the descriptions of the CNC mill and one fork has all the descriptions of the CNC lathe. In the manufacturing process, if the part must be manufactured in one or more CNC devices or in a composite spindle device capable of performing one or more CNC steps, the code generation module 40 creates a plurality of CNC programs.
[0029]
To enable the final CNC program, any code perforator can read, translate and execute each line of CNC code and display the resulting behavior. The 3D 3D model simulator reproduces the behavior of the cutting edge, the removal of materials, and the shaping of the workpiece into the shape of the part to be machined. The system visually simulates the configuration of a particular feature by displaying a demo of the tool path that works with the operation of the device to make it a particular feature. In addition, the system visually simulates the composition of all features with respect to the surface by displaying a demo of all tool paths for all tools that work with the operation of the device for the surface.
[0030]
To carry out the present invention uses data input to a CAM system by defining parts by systematizing data into traditional features, namely faces, holes, slots and threads. Multiple tools and multiple steps are assigned in each cycle to machine each feature. New information entered into the system for a particular feature is automatically stored in the cycle database and tool database and can be reused when programming other parts with similar features. This approach eliminates repetitive data entry and data storage as opposed to traditional CAM systems that require sequential input of tool and process information, and these processes are performed by a CNC device for each new part. To be done.
0031
The present invention may be implemented in another particular embodiment without departing from the spirit or essential attributes of the invention, and thus the claims, rather than the detailed scope of the invention described above, as an indication of the scope of the invention. refer.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
FIG. 1 (FIGS. 1a and 1b) illustrates an example of a multi-axis CNC milling machine.
FIG. 2
FIG. 2 illustrates an example of a CNC lathe with two tool turrets.
FIG. 3
FIG. 3 illustrates an example of a CNC rotary mill center.
FIG. 4
FIG. 4 shows an engineering diagram of a machineable part.
FIG. 5
FIG. 5 shows a block system diagram of an embodiment of the system of the present invention.
FIG. 6
FIG. 6 illustrates three examples of GUI windows for use in the present invention.
FIG. 7
FIG. 7 illustrates three examples of different windows of the GUI for use in the present invention.
FIG. 8
FIG. 8 illustrates an example of another window of the GUI for use in the present invention.
FIG. 9
FIG. 9 illustrates three examples of different windows of the GUI for use in the present invention.
FIG. 10
FIG. 10 illustrates an example of another window of the GUI for use in the present invention.
FIG. 11
FIG. 11 illustrates an example of another window of the GUI for use in the present invention.
FIG. 12
FIG. 12 illustrates an example of the program code generated by the present invention.
FIG. 13
FIG. 13 illustrates a three-dimensional solid model manufactured by the present invention.
