JP2006068901A - Machine tool controller - Google Patents

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JP2006068901A JP2005331691A JP2005331691A JP2006068901A JP 2006068901 A JP2006068901 A JP 2006068901A JP 2005331691 A JP2005331691 A JP 2005331691A JP 2005331691 A JP2005331691 A JP 2005331691A JP 2006068901 A JP2006068901 A JP 2006068901A
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Jun Yoshida
順 吉田
Hiroshi Kawana
啓 川名
Shinichi Inoue
真一 井上
Tatsuya Kuki
達也 久木
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Makino Milling Machine Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically machine a product only by inputting shape data of the product to be machined and data regarding an unmachined workpiece. <P>SOLUTION: A machine tool controller 100 includes: an input unit 1 for inputting machining shape data 1a and workpiece data 1b; a database 3 for storing at least one of machine data and tool data of a machine tool 11; a prediction operation unit 7 for predicting at least a machining load or interference between the tool and the workpiece based on the data in the input unit 1 and the data in the database 3; a tool path determination unit 5 for creating a tool path and determining machining conditions based on the data in the input unit 1, the data in the database 3 and the prediction operation results of the operation unit 7; and an operator change operation determination unit 5f for reflecting a change operation on the tool path and machining conditions if theres is the change operation in the determined tool path and the machining conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、未加工ワークを投入し、最終的な製品の加工形状に関するデータ(以下、加工形状データと記載する)を入力することにより、未加工ワークが前記加工形状データに基づき加工され、目的とする加工製品を得ることができる工作機械の制御装置に関する。   The present invention inputs an unmachined workpiece and inputs data related to the final product machining shape (hereinafter referred to as machining shape data), whereby the workpiece is machined based on the machining shape data. The present invention relates to a machine tool control device capable of obtaining a processed product.

従来、NC工作機械で製品を加工する場合、まず、目的とする加工製品の形状を表した図面が作成される。プログラマは、その図面から加工工程を決定し、手動または自動プログラミング装置でNCプログラムを作成する。オペレータは、そのNCプログラムをNC工作機械に入力すると共に、加工すべき未加工ワークを手動またはワーク自動交換装置でNC工作機械に装着する。そして使用工具のプリセットと工具オフセット量の設定を行い、NC工作機械の工具マガジンに使用工具を装着する。その後、NCプログラムを実行することによりワークが加工され製品が製作される。これらの工程を可及的に自動化し、かつ、プログラマやオペレータが蓄積しているノウハウを加工に反映させるために種々の発明がなされてきた。   Conventionally, when a product is processed by an NC machine tool, first, a drawing representing the shape of the target processed product is created. The programmer determines a machining process from the drawing and creates an NC program manually or with an automatic programming device. The operator inputs the NC program to the NC machine tool and attaches an unprocessed workpiece to be processed to the NC machine tool manually or by an automatic workpiece changer. Then, the preset of the tool to be used and the tool offset amount are set, and the tool to be used is mounted on the tool magazine of the NC machine tool. Thereafter, the NC program is executed to process the workpiece and produce a product. Various inventions have been made to automate these processes as much as possible and reflect the know-how accumulated by programmers and operators in machining.

まず、第1の従来技術として、特許文献1に開示された自動プログラミング装置がある。これは、ワークの加工形状を表すデータから加工形状を抽出する形状認識手段と、加工されるワークの加工形状について、最適な加工条件が格納されている加工条件記憶手段と、前記形状認識手段からの出力に基づいて、前記加工条件記憶手段に格納されている最適な加工条件を自動的に設定する自動加工条件設定手段とを備えている。これにより、オペレータが加工条件を設定することなく自動的に設定可能となり、オペレータの人的過誤が排除され良好な加工が行え、さらに、オペレータの負荷が軽減され、かつ、作業時間も短縮されるものである。   First, there is an automatic programming device disclosed in Patent Document 1 as a first conventional technique. This is because the shape recognition means for extracting the machining shape from the data representing the machining shape of the workpiece, the machining condition storage means for storing the optimum machining conditions for the machining shape of the workpiece to be machined, and the shape recognition means And automatic machining condition setting means for automatically setting optimum machining conditions stored in the machining condition storage means. As a result, the operator can automatically set the machining conditions without setting the machining conditions, the operator's human error can be eliminated, good machining can be performed, the operator's load can be reduced, and the working time can be shortened. Is.

第2の従来技術として、特許文献2に開示された加工システムがある。このシステムでは、素材、表面あらさ、寸法精度などのワークに関するデータを予め記憶し、第1のニューラルネットワークにより加工条件が決定される。この加工条件は、オペレータが修正することもできる。そして、実際に加工された後、加工結果に基づき加工条件を修正して修正加工条件を求めると共に、第1のニューラルネットワークの重みを修正する学習手段を備えている。さらに、加工中に発生する火花、音、力などを検出するセンサを有しており、このセンサからの入力データを時系列データとして第2のニューラルネットワークに入力し、ある時点での加工状況を所定の時間幅で平均化して把握し、加工条件を動的に修正する適応制御手段を具備している。こうして熟練作業者でなくとも最適な加工条件で加工を行うことを可能としたものである。   As a second conventional technique, there is a processing system disclosed in Patent Document 2. In this system, data relating to a workpiece such as material, surface roughness, dimensional accuracy and the like are stored in advance, and a machining condition is determined by a first neural network. The machining conditions can be corrected by the operator. Then, after the actual processing is performed, the processing condition is corrected based on the processing result to obtain the corrected processing condition, and learning means for correcting the weight of the first neural network is provided. Furthermore, it has a sensor that detects sparks, sound, force, etc. that occur during processing, and the input data from this sensor is input to the second neural network as time-series data, and the processing status at a certain point in time is input. An adaptive control means is provided that averages and grasps a predetermined time width and dynamically corrects machining conditions. In this way, it is possible to perform machining under optimum machining conditions even if not a skilled worker.

第3の従来技術として、特許文献3に開示された数値制御を用いた加工方法がある。これは、各種情報ファイルの登録、加工図形のデータの入力、仕上図形の処理、パターン認識及び加工プロセスの決定処理に基づいて、簡素化されたデータ入力により、加工プロセスや工作機械を最適に選択し、生産効率の高い加工領域、加工手順を設定し、入力図形に最適な工具や加工条件、工具経路を決定し、加工後の測定及び補正により、生産効率を高めると共に、加工精度を高めようとするものである。   As a third conventional technique, there is a processing method using numerical control disclosed in Patent Document 3. This is based on the registration of various information files, input of machining figure data, finishing figure processing, pattern recognition and machining process decision processing, and optimal selection of machining processes and machine tools through simplified data input. Set the machining area and machining procedure with high production efficiency, determine the optimal tool, machining conditions, and tool path for the input figure, and increase the production efficiency and machining accuracy by measuring and correcting after machining. It is what.

特開平4−315550号公報JP-A-4-315550 特開平4−138504号公報JP-A-4-138504 特開平9−26811号公報JP-A-9-26811

加工すべき製品の形状データから工具経路を自動生成する技術は周知であり、これに種々の加工条件を付加することによりNCプログラムが自動的に作成可能となる。第1の従来技術による発明は、加工すべき製品の形状データに基づいて、この加工条件をデータベースから所定のアルゴリズムに従って選択するようにしたものである。これは、いわば静的な加工条件である。これに対して、第2の従来技術による発明は、刻々の加工状態をセンサで検出し、検出結果に基づいて設定した加工条件をニューラルネットワークの学習機能を用いて適応制御し、刻々の加工状態に応じた動的な加工条件を求めるようにしたものである。第1と第2の従来技術は、加工条件の自動決定に重点を置いている。   A technique for automatically generating a tool path from shape data of a product to be machined is well known, and an NC program can be automatically created by adding various machining conditions thereto. In the invention according to the first prior art, the processing conditions are selected from a database according to a predetermined algorithm based on the shape data of the product to be processed. This is a so-called static processing condition. On the other hand, the invention according to the second prior art detects the machining state by the sensor and adaptively controls the machining condition set based on the detection result using the learning function of the neural network. The dynamic machining conditions according to the above are obtained. The first and second prior arts place emphasis on automatic determination of machining conditions.

第3の従来技術は、オペレータがデータ入力することにより、第1と第2の従来技術と同様な技術を用いて加工条件を自動決定し、さらに、工具及び工具経路の自動決定、加工後の測定及び補正の技術を組合せ、目的とする製品を無人で加工する発明である。   In the third prior art, when the operator inputs data, the processing conditions are automatically determined using the same technology as the first and second prior art, and further, the automatic determination of the tool and the tool path, and the post-processing It is an invention for unattended processing of a target product by combining measurement and correction techniques.

然しながら、これらの従来技術は、加工状態をフィードバックして補正する方法にて高い精度と生産効率を確保するという技術思想であるが、加工状態を予測して、その予測結果に基づいて工具経路や加工条件を決定し、より高精度、高効率な加工を実現するものではない。   However, these conventional technologies are technical ideas that ensure high accuracy and production efficiency by a method of feedback and correction of the machining state. However, by predicting the machining state, the tool path and It does not determine the processing conditions and realizes high-precision and high-efficiency processing.

本発明の目的は、加工すべき製品の形状データと未加工ワークに関するデータとを入力するのみで要求精度に合致した加工が高効率を以て実行され、目的とする製品を自動的に加工できるようにした工作機械の制御装置を提供するものである。   It is an object of the present invention to perform machining with high efficiency by simply inputting shape data of a product to be machined and data concerning an unmachined workpiece with high efficiency, and automatically machining a target product. A control device for a machine tool is provided.

また、本発明の他の目的は、加工状態を予測して、予測した加工状態に合致するように工具経路、加工条件を自動的に決定して、高精度な加工を高速にて実行可能な工作機械の制御装置を提供するものである。   Another object of the present invention is to predict the machining state, automatically determine the tool path and machining conditions so as to match the predicted machining state, and perform high-precision machining at high speed. A control device for a machine tool is provided.

更に本発明の他の目的は、オペレータによる工具経路、加工条件の変更操作およびオペレータによる手動操作を可能とした工作機械の制御装置を提供することである。   It is still another object of the present invention to provide a machine tool control device that enables an operator to change a tool path, a machining condition, and a manual operation by the operator.

本発明は、加工形状データを入力してワークを加工する工作機械の制御装置であって、最終的なワークの形状に関する加工形状データ、加工前のワークの材質、形状に関するワークデータを入力する入力手段と、前記ワークを加工する前記工作機械の機械仕様を表す機械データ、前記工作機械が保有する工具の工具仕様を表す工具データのうち少なくとも1つを格納するデータ格納手段と、前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータに基づき、少なくとも加工負荷、または工具とワークとの干渉を予測する予測演算手段と、前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータ、及び前記予測演算手段による予測演算結果に基づき、前記ワークを加工する工具経路を生成すると共に、前記工作機械の主軸回転速度、送り速度等の前記ワークを加工する際の加工条件を決定する工具経路決定手段と、前記工具経路決定手段により生成、決定された工具経路及び加工条件に対するオペレータによる変更操作を認識、記憶し、前記変更操作が妥当か否かを判断し、前記変更操作を工具経路及び加工条件の生成、決定に反映させるオペレータ変更操作判断手段とを具備して構成される工作機械の制御装置を要旨とする。   The present invention is a machine tool control device for machining a workpiece by inputting machining shape data, and is an input for inputting machining shape data relating to a final workpiece shape, workpiece material before machining, and workpiece data relating to a shape. Means for storing at least one of machine data representing machine specifications of the machine tool for machining the workpiece, tool data representing tool specifications of the tool held by the machine tool, and the input means. Based on the input data and the data stored in the data storage means, at least a processing load or a prediction calculation means for predicting the interference between the tool and the workpiece, the data input by the input means, the data storage means When a tool path for machining the workpiece is generated based on the stored data and the prediction calculation result by the prediction calculation means Tool path determining means for determining machining conditions for machining the workpiece such as the spindle rotation speed and feed speed of the machine tool, and an operator for the tool path and machining conditions generated and determined by the tool path determining means. Recognizing and storing the change operation by the operator, determining whether or not the change operation is appropriate, and comprising an operator change operation determination means for reflecting the change operation in generation and determination of the tool path and the machining condition. The gist is a machine tool control device.

前記工具経路決定手段は、工具及び加工パターンを選択すると共に、加工工程を決定する加工工程決定手段を含んで構成されていることが好ましい。
また、前記オペレータ変更操作判断手段は、前記入力手段により入力された加工形状データ及びワークデータ、前記加工工程決定手段により選択された工具を認識し、前記工具の手動による送り動作時または早送り動作時に、前記工具が前記ワークに干渉しない領域を前記工具の可動領域とし、前記可動領域を越えて動作させようとしたときには、前記ワークとの干渉が発生する前に前記工具の動作を停止させることが好ましい。
The tool path determining means preferably includes a machining process determining means for selecting a tool and a machining pattern and determining a machining process.
The operator change operation determination means recognizes the machining shape data and workpiece data input by the input means, and the tool selected by the machining step determination means, and at the time of manual feed operation or fast feed operation of the tool The region in which the tool does not interfere with the workpiece is defined as the movable region of the tool, and when the operation is attempted beyond the movable region, the operation of the tool may be stopped before the interference with the workpiece occurs. preferable.

さらに本発明の一実施形態によれば、加工形状データを入力してワークを加工する工作機械の制御装置であって、最終的なワークの形状に関する加工形状データ、加工前のワークの材質、形状に関するワークデータを入力する入力手段と、前記ワークを加工する前記工作機械の機械仕様を表す機械データ、前記工作機械が保有する工具の工具仕様を表す工具データのうち少なくとも1つを格納するデータ格納手段と、前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータに基づき、前記ワークを加工する工具経路を生成すると共に、前記工作機械の主軸回転速度、送り速度等の前記ワークを加工する際の加工条件を決定する工具経路決定手段と、前記工具経路決定手段により生成、決定された工具経路及び加工条件に対するオペレータによる変更操作を認識、記憶し、前記変更操作が妥当か否かを判断し、前記変更操作を工具経路及び加工条件の生成、決定に反映させるオペレータ変更操作判断手段とを具備して構成される工作機械の制御装置が提供される。   Furthermore, according to one embodiment of the present invention, there is provided a machine tool control apparatus for processing a workpiece by inputting machining shape data, the machining shape data relating to the final workpiece shape, the material and shape of the workpiece before machining. Data storage for storing at least one of input means for inputting work data relating to, machine data representing machine specifications of the machine tool for machining the workpiece, and tool data representing tool specifications of the tool held by the machine tool And a tool path for machining the workpiece based on the data input by the input means, the data input by the input means, and the data stored in the data storage means, and the workpiece such as the spindle rotational speed and feed speed of the machine tool. Tool path determining means for determining a machining condition when machining a tool, and a tool path and machining conditions generated and determined by the tool path determining means An operator change operation determination means for recognizing and storing a change operation by an operator, determining whether the change operation is appropriate, and reflecting the change operation in generation and determination of a tool path and a machining condition. A machine tool control apparatus is provided.

更に、本発明の他の実施形態によれば、加工形状データを入力してワークを加工する工作機械の制御装置であって、最終的なワークの形状に関する加工形状データ、加工前のワークの材質、形状に関するワークデータを入力する入力手段と、前記ワークを加工する前記工作機械の機械仕様を表す機械データ、前記工作機械が保有する工具の工具仕様を表す工具データのうち少なくとも1つを格納するデータ格納手段と、前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータに基づき、前記ワークを加工する工具経路を生成すると共に、前記工作機械の主軸回転速度、送り速度等の前記ワークを加工する際の加工条件を決定する工具経路決定手段と、前記工具経路決定手段により生成、決定された工具経路及び加工条件に対するオペレータによる変更操作を認識、記憶し、前記変更操作が妥当か否かを判断し、前記変更操作を工具経路及び加工条件の生成、決定に反映させるオペレータ変更操作判断手段と、前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータ、前記工具経路決定手段又は前記オペレータ変更操作判断手段により決定した工具経路及び加工条件のデータに基づき、前記ワークの加工コストを演算するコスト演算手段とを具備して構成される工作機械の制御装置が提供される。   Furthermore, according to another embodiment of the present invention, there is provided a machine tool control apparatus for machining a workpiece by inputting machining shape data, the machining shape data relating to the final workpiece shape, and the workpiece material before machining. Storing at least one of input means for inputting workpiece data relating to the shape, machine data representing the machine specifications of the machine tool for machining the workpiece, and tool data representing the tool specifications of the tool held by the machine tool Based on data storage means, data input by the input means, and data stored in the data storage means, a tool path for machining the workpiece is generated, and the spindle rotational speed, feed speed, etc. of the machine tool are generated. Tool path determining means for determining a machining condition when machining the workpiece, and the tool path and the machining line generated and determined by the tool path determining means. An operator change operation determination means for recognizing and storing a change operation by an operator, determining whether the change operation is appropriate, and reflecting the change operation in generation and determination of a tool path and a machining condition, and the input means Cost calculation for calculating the machining cost of the workpiece based on the input data, the data stored in the data storage means, the tool path determination means or the tool path and machining condition data determined by the operator change operation determination means There is provided a machine tool control device comprising the above-described means.

本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
図1は、本発明実施形態による工作機械の制御装置100のブロック図である。制御装置100は、入力部1、データベース3、工具経路決定部5、予測演算部7を主要な構成要素として含んでいる。詳細には図示されていないが、制御装置100は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェース、データ記憶装置及びこれらを相互接続する双方向バスにより構成することができる。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a machine tool control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The control device 100 includes an input unit 1, a database 3, a tool path determination unit 5, and a prediction calculation unit 7 as main components. Although not shown in detail, the control device 100 can be constituted by a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, a data storage device, and a bidirectional bus interconnecting them.

入力部1は、制御装置100に必要なデータや指令を入力するための装置構成であって、キーボードのみならず、フロッピディスクや光磁気ディスク等の情報媒体及びその駆動装置、さらには、後述する各種データを格納し指令を発するネットワークコンピュータおよびそのインタフェース装置等により構成することができる。   The input unit 1 is a device configuration for inputting necessary data and commands to the control device 100. The input unit 1 is not only a keyboard, but also an information medium such as a floppy disk or a magneto-optical disk and its driving device, and will be described later. It can be constituted by a network computer that stores various data and issues commands, and its interface device.

オペレータは、入力部1から加工形状データ1a、ワークデータ1b、工具経路変更操作指令1c、手動操作指令1d、加工条件変更操作指令1e等のデータや指令を入力することができる。加工形状データ1aは、目的とする加工製品の形状に関するデータであり、例えばCADデータ等の電子化された図形情報とすることができる。また、加工形状データ1aは、加工精度や表面あらさ等に関するデータを含んでいても良い。ワークデータ1bは、当該製品を加工する未加工ワークの形状、材質に関するデータである。ワークデータ1bは、未加工ワークを工作機械11に装着、固定するための取付具やパレット等の治具の寸法、形状、工作機械11上での取付位置、及び治具への未加工ワークの取付位置に関するデータをも含んでいてもよい。   The operator can input data and commands such as machining shape data 1a, workpiece data 1b, tool path changing operation command 1c, manual operation command 1d, and machining condition changing operation command 1e from the input unit 1. The processed shape data 1a is data relating to the shape of the target processed product, and can be, for example, digitized graphic information such as CAD data. Further, the machining shape data 1a may include data related to machining accuracy, surface roughness, and the like. The workpiece data 1b is data relating to the shape and material of an unprocessed workpiece that is used to process the product. The workpiece data 1b includes dimensions and shapes of jigs such as fixtures and pallets for mounting and fixing an unmachined workpiece on the machine tool 11, an attachment position on the machine tool 11, and an unmachined workpiece on the jig. Data regarding the mounting position may also be included.

工具経路変更操作指令1cは、制御装置100が自動生成した工具経路をワークの加工が進捗する間にオペレータが変更するための指令である。手動操作指令1dは、ワークの加工が進捗する間にオペレータが手動操作にて加工を行うための指令である。加工条件変更操作指令1eは、制御装置100が自動生成した加工条件をワークの加工が進捗する間にオペレータが変更するための指令である。工具経路変更操作指令1c、手動操作指令1d、加工条件変更操作指令1eについては詳細に後述する。   The tool path changing operation command 1c is a command for the operator to change the tool path automatically generated by the control device 100 while the workpiece machining progresses. The manual operation command 1d is a command for the operator to perform manual processing while the workpiece processing progresses. The machining condition change operation command 1e is a command for the operator to change the machining conditions automatically generated by the control device 100 while the workpiece machining progresses. The tool path changing operation command 1c, the manual operation command 1d, and the machining condition changing operation command 1e will be described in detail later.

入力部1から入力されたデータは、データ格納手段としてのデータベース3に格納される。データベース3は、機械データベース3a、工具/ホルダデータベース3b、加工条件データベース3c、材料データベース3d、NC/サーボデータベース3e、入力データベース3f、ユーザデータベース3gを含んでいる。データベース3は、例えばハードディスク装置や光ディスク装置等のデータ格納装置により構成することができる。また、データベース3内の機械データベース3a、工具/ホルダデータベース3b、加工条件データベース3c、材料データベース3d、NC/サーボデータベース3e、入力データベース3f、ユーザデータベース3gの各々は、個別のデータ格納装置により構成しても或いは1つのデータ格納装置内を複数の領域に区切って、各データベース3a〜3gとしてもよい。   Data input from the input unit 1 is stored in a database 3 as data storage means. The database 3 includes a machine database 3a, a tool / holder database 3b, a machining condition database 3c, a material database 3d, an NC / servo database 3e, an input database 3f, and a user database 3g. The database 3 can be configured by a data storage device such as a hard disk device or an optical disk device. Each of the machine database 3a, tool / holder database 3b, machining condition database 3c, material database 3d, NC / servo database 3e, input database 3f, and user database 3g in the database 3 is configured by an individual data storage device. Alternatively, one data storage device may be divided into a plurality of areas to form the databases 3a to 3g.

図2を参照すると、機械データベース3aに格納されるデータには、工作機械11の各送り軸のストローク、主軸最高回転速度、最大送り速度、温度に対する機械の変形特性に関するデータ、ワークの重量による機械の変形特性に関するデータ等が含まれる。工具/ホルダデータベース3bに格納されるデータには、工具の管理番号、工具及び工具ホルダの寸法、形状、工具の材質、工具寿命、工具の負荷に対する倒れ特性、及び振れ特性に関するデータ、主軸先端部の寸法、形状等が含まれる。加工条件データベース3cに格納されるデータには、1刃当たりの送り量、切込量、ピックフィード量、クーラント使用の有無、加工パターン、加工面を複数の加工領域に区分するための領域区分データ、ある加工面を加工する最適な工具を選択するための基礎データ等が含まれる。材料データベース3dに格納されるデータには、材料の種類、硬さ、引張強さ、弾性係数等が含まれる。NC/サーボデータベース3eに格納されるデータには、数値制御装置の諸元、設定パラメータ、サーボの時定数、ゲイン等が含まれる。入力データベース3fには、入力部1から入力された加工形状データ1a、ワークデータ1b、及び工具経路変更操作指令1c、手動操作指令1d、加工条件変更操作指令1eに関するデータが格納される。ユーザデータベース3gには、後述するオペレータまたはユーザが過去に変更操作した加工条件に関するデータが蓄積、格納される。   Referring to FIG. 2, the data stored in the machine database 3a includes the stroke of each feed axis of the machine tool 11, the maximum rotation speed of the spindle, the maximum feed speed, data on the deformation characteristics of the machine with respect to temperature, and the machine based on the weight of the workpiece. Data on the deformation characteristics of the Data stored in the tool / holder database 3b includes tool management number, tool and tool holder dimensions, shape, tool material, tool life, tilt characteristics with respect to tool load, and deflection characteristics, spindle tip Dimensions, shapes, etc. The data stored in the machining condition database 3c includes a feed amount per blade, a cut amount, a pick feed amount, whether or not coolant is used, a machining pattern, and region classification data for dividing a machining surface into a plurality of machining regions. Basic data for selecting an optimum tool for machining a certain machining surface is included. The data stored in the material database 3d includes the type of material, hardness, tensile strength, elastic modulus, and the like. The data stored in the NC / servo database 3e includes specifications of the numerical control device, setting parameters, servo time constant, gain, and the like. The input database 3f stores data related to the machining shape data 1a, the workpiece data 1b, the tool path changing operation command 1c, the manual operation command 1d, and the machining condition changing operation command 1e input from the input unit 1. In the user database 3g, data related to machining conditions changed in the past by an operator or a user, which will be described later, is accumulated and stored.

ここで、データベース3に格納されるデータは、オペレータが任意に入力するデータ、工作機械11に既に登録されているデータ、所定の記憶手段にあらかじめ記憶されたデータのうち少なくとも1つであればよい。   Here, the data stored in the database 3 may be at least one of data arbitrarily input by the operator, data already registered in the machine tool 11, and data stored in advance in a predetermined storage unit. .

図3、4を参照して、工具経路決定部5を説明する。
工具経路決定部5は、以下に詳細に説明する加工工程決定部5a、工具経路生成部5b、加工条件決定部5c、及び補正部5dを主要な構成要素として含んで成る。
The tool path determination unit 5 will be described with reference to FIGS.
The tool path determination unit 5 includes a machining step determination unit 5a, a tool path generation unit 5b, a machining condition determination unit 5c, and a correction unit 5d, which will be described in detail below, as main components.

先ず、入力データベース3fに格納されている加工形状データ1a及びワークデータ1bが加工工程決定部5aに送られる(ステップS11)。このデータに基づいて、加工工程決定部5aは、未加工ワークおよび最終的に製作されるワークの加工面の形状を認識する。次いで、加工工程決定部5aは加工条件データベース3c内に格納されている領域区分データと認識した加工面の形状に基づいて、加工表面の曲率、傾斜角度及び深さ等を表面パラメータとして、加工表面を複数の加工領域に区分する(ステップS13)。次いで、加工工程決定部5aは、前記加工領域の各々の表面パラメータに対応させて、当該加工領域を加工するために最適な工具及び加工パターンを、加工条件データベース3c内に格納されている加工面を加工する最適な工具を選択するための基礎データ及び加工パターンから選択する(ステップS15)。例えば、急傾斜面をスキャンパスで加工すると、工具に過負荷がかかったり、異常振動が発生したりする。これを防止するために、急傾斜面では等高線加工パスが選択される。また、このとき、加工条件データベース3cからクーラント供給の要否に関するデータも導入される。次いで、各々の加工領域を加工する加工順序が決定される(ステップS17)。   First, the machining shape data 1a and the workpiece data 1b stored in the input database 3f are sent to the machining process determination unit 5a (step S11). Based on this data, the machining process determination unit 5a recognizes the shape of the machined surface of the unmachined workpiece and the workpiece finally produced. Next, the machining process determining unit 5a uses the curvature, inclination angle, depth, etc. of the machining surface as surface parameters based on the recognized shape of the machining surface and the area classification data stored in the machining condition database 3c. Are divided into a plurality of processing regions (step S13). Next, the machining step determination unit 5a stores the optimum tool and machining pattern for machining the machining area in correspondence with the respective surface parameters of the machining area, stored in the machining condition database 3c. Is selected from basic data and a machining pattern for selecting an optimum tool for machining (step S15). For example, if a steeply inclined surface is machined with a scan path, the tool is overloaded or abnormal vibration occurs. In order to prevent this, a contour line machining path is selected on a steeply inclined surface. At this time, data on the necessity of coolant supply is also introduced from the processing condition database 3c. Next, the processing order for processing each processing region is determined (step S17).

図5から図12に加工パターンの例を示す。図5はスキャン(走査)加工パスであり、図6は等高輪郭加工パスである。図7はワークが存在している部位のみを加工領域として切削効率の向上を図るスキャン(走査)加工パス、いわゆるキャラクタライン加工パス、図8は点Oを中心とする放射加工パスである。   Examples of processing patterns are shown in FIGS. FIG. 5 shows a scanning (scanning) processing pass, and FIG. 6 shows a contour contour processing pass. FIG. 7 shows a scan processing path, ie, a so-called character line processing pass, in which only the portion where the workpiece is present is used as a processing region to improve cutting efficiency, and FIG. 8 shows a radial processing pass centered on the point O.

図9は鋳物等、仕上形状からほぼ一定量の取り代があるワークでその形状の法線方向に一定量ずつ追い込んでいく、例えばワークをオフセットしていくことで繰り狭めていくような等高輪郭加工パス、図10は鋳物等、仕上形状からほぼ一定量の取り代があるワークでその形状の法線方向に一定量ずつ追い込んでいくスキャン(走査)加工パス、図11はワークが存在している部位のみを加工領域として、例えばワークが存在している部位から加工を開始したり、ワークが加工すべき加工形状に近くなった場合にピックフィード量を小さくする等して、切削効率の向上を図る等高線加工パスである。   Fig. 9 shows a workpiece that has a certain amount of machining allowance from the finished shape, such as a casting, and is driven by a certain amount in the normal direction of the shape. For example, the contour is narrowed by offsetting the workpiece. FIG. 10 shows a contour machining path, FIG. 10 shows a workpiece that has a certain amount of machining allowance from the finished shape, such as a casting, and a scanning machining path in which a certain amount is driven in the normal direction of the shape. FIG. For example, starting from the part where the workpiece is present, or reducing the pick feed amount when the workpiece is close to the machining shape to be machined. This is a contour line processing path for improvement.

図12は加工領域の境界部を隣の加工領域と自動的にオーバラップさせ、オーバラップ部分をスムーズに工具をリトラクトさせることで境界部の段差を防止する、例えば加工領域における所定距離離れている退避位置から前記加工領域に向かい、使用する工具径での工具経路より所定量だけ法線方向に離れた位置から工具の移動を開始し、前記加工領域では使用する工具径での工具経路に一致するよう前記工具を移動させ、前記加工領域の加工を行う加工パスである。これらの加工パターンは、蓄積されたノウハウを反映させて、加工領域の曲率、傾斜角度、深さ等の表面パラメータと対応させて加工パターンが選択できるようにデータベース3に格納されている。また、図示する加工パターンは、一例であって本発明を限定する趣旨ではない。   FIG. 12 automatically overlaps the boundary portion of the machining area with the adjacent machining area, and smoothly retracts the overlap portion to prevent the step of the boundary portion. For example, a predetermined distance in the machining area is separated The tool starts moving from the retracted position to the machining area and is moved in the normal direction by a predetermined amount from the tool path at the tool diameter to be used, and matches the tool path at the tool diameter to be used in the machining area. This is a machining path for moving the tool so that the machining area is machined. These machining patterns are stored in the database 3 so that the machining patterns can be selected by reflecting the accumulated know-how and corresponding to surface parameters such as the curvature, inclination angle, and depth of the machining area. The illustrated processing pattern is an example and is not intended to limit the present invention.

次に、図13から図15を参照して、加工工程決定部5aにおける切削方向の自動決定方法を説明する。図13(a)には、加工すべきワークの1つの曲面Rcが図示されている。一例として、図13に示すようなワークの曲面Rcを図5のスキャン(走査)加工パスにて加工する際、ワーク曲面Rcの長手方向を決定して、これに平行な方向を工具の送り方向とすることにより、ピックフィードの回数を可及的に少なくすることが可能となる。ピックフィードの回数を減らすことにより、ピックフィードに伴う工具の移動停止時間が短縮され、加工時間が短縮可能となる。   Next, with reference to FIG. 13 to FIG. 15, an automatic determination method of the cutting direction in the processing step determination unit 5a will be described. FIG. 13A shows one curved surface Rc of the workpiece to be machined. As an example, when the curved surface Rc of the workpiece as shown in FIG. 13 is machined by the scanning (scanning) machining path of FIG. 5, the longitudinal direction of the workpiece curved surface Rc is determined, and the direction parallel to this is determined as the tool feed direction. By doing so, the number of pick feeds can be reduced as much as possible. By reducing the number of pick feeds, the tool movement stop time associated with the pick feed is shortened, and the machining time can be shortened.

先ず、図13(b)のようなワーク曲面Rcの最大投影面積を与える平面TPを決定する(ステップS21)。次いで、ワーク曲面Rcを平面TPに投影する(ステップS23)。図14に、ワーク曲面Rcを平面TPに投影した図形を示す。次いで、投影された図形Prcの重心Gを求める(ステップ25)。これは、図形Prcが決定されれば、一義的に決定することができる。重心Gを通過する直線Li(i=1〜n)を発生させる(ステップ27)。直線Liの発生の方法は、充分な大きさのiに対して任意に発生させても、或いは、重心Gを中心として等角度間隔で発生させてもよい。   First, a plane TP that gives the maximum projected area of the workpiece curved surface Rc as shown in FIG. 13B is determined (step S21). Next, the workpiece curved surface Rc is projected onto the plane TP (step S23). FIG. 14 shows a figure obtained by projecting the workpiece curved surface Rc onto the plane TP. Next, the center of gravity G of the projected figure Prc is obtained (step 25). This can be uniquely determined if the figure Prc is determined. A straight line Li (i = 1 to n) passing through the center of gravity G is generated (step 27). The method of generating the straight line Li may be arbitrarily generated for a sufficiently large i, or may be generated at equal angular intervals around the center of gravity G.

次いで、図形Prcと直線Liの交点Ai、Biを求め(ステップS29)、交点Ai、Bi間の距離|Ai、Bi|を演算する(ステップS31)。この距離が、最大値|Ai、Bi|max となる直線Liの方向を長手方向と決定する(ステップS33)。後述する工具経路生成部5bで工具経路を生成する際、このようにして決定された直線Liの方向を長手方向として、この方向に工具をワークに対して送ることにより、ピックフィードの回数を最小とすることができ、加工時間の短縮が可能となる。   Next, intersections Ai and Bi between the figure Prc and the straight line Li are obtained (step S29), and distances | Ai and Bi | between the intersections Ai and Bi are calculated (step S31). The direction of the straight line Li where this distance is the maximum value | Ai, Bi | max is determined as the longitudinal direction (step S33). When generating the tool path by the tool path generation unit 5b described later, the direction of the straight line Li thus determined is the longitudinal direction, and the number of pick feeds is minimized by feeding the tool to the workpiece in this direction. Thus, the machining time can be shortened.

次に、図16〜図20を参照してキャラクタラインを図7に示すようにスキャン(走査)加工パスにて高精度に加工する方法を説明する。図16は、キャラクタラインLcを有する加工すべきワークの1つの曲面Rcの斜視図である。なお、以下の説明では図16〜図19に示すように凸状のキャラクタラインを加工する場合に付いて説明するが、図7に示すように凹状のキャラクタラインをスキャン加工パスにて加工する場合も同様であることは言うまでもない。   Next, a method of processing a character line with high accuracy in a scan processing path as shown in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a perspective view of one curved surface Rc of a workpiece to be machined having a character line Lc. In the following description, a case where a convex character line is processed as shown in FIGS. 16 to 19 will be described. However, a case where a concave character line is processed in a scan processing pass as shown in FIG. It goes without saying that the same applies.

キャラクタラインは、曲面に表情を付けるために設けられる曲線部または直線部分であって、他の曲面領域とは際立って目立つ部分であるので、他の加工領域よりも高い精度で加工することが要求される。そのために、このキャラクタラインを特定し、この部分だけを他の領域とは異なる加工条件にて加工することが必要となる。   A character line is a curved or straight part provided to add a facial expression to a curved surface, and is a conspicuous part of the other curved surface area, so it must be processed with higher accuracy than other processing areas. Is done. Therefore, it is necessary to specify this character line and process only this part under processing conditions different from those of other regions.

ワーク曲面RcからキャラクタラインLcを抽出するために、本実施形態では、先ず、図17に示すように、ワーク曲面Rcを複数の曲面要素S1 〜Sn (本実施形態ではn=14)に分割する(ステップS35)。曲面要素S1 〜S14の各々の大きさは、当該曲面要素部分の曲率等を加味して適宜に決定する。次いで、隣接する曲面要素(本実施形態では図18に示すように面要素S1と面要素S13)の間の境界線L を確定する(ステップS37)。   In order to extract the character line Lc from the workpiece curved surface Rc, in the present embodiment, first, as shown in FIG. 17, the workpiece curved surface Rc is divided into a plurality of curved surface elements S1 to Sn (n = 14 in this embodiment). (Step S35). The size of each of the curved surface elements S1 to S14 is appropriately determined in consideration of the curvature of the curved surface element portion. Next, a boundary line L between adjacent curved surface elements (in this embodiment, the surface element S1 and the surface element S13 as shown in FIG. 18) is determined (step S37).

更に、この境界線L に接する接線Lt を求める(ステップS39)。この場合、境界線L と接線Lt との接点Pt は、境界線L 上に任意に選択することができるが、例えば、境界線L の中点とすることができる。次に、接点Tt において接線Lt に対して垂直に交差する平面Tp を求める(ステップS41)。そして、平面Tp と2つの面要素S1、S13との交線L1、L12 を求め(ステップS43)、この2つの交線L1、L13 の連続性を確認する( ステップS45) 。その方法としては、接点Pt における交線L1、L13 の微分係数が一致することを確認する方法を採ることができる。交線L1、L13 が不連続である場合(ステップS47においてYes の場合)には、境界線L をキャラクタラインと判断し(ステップS49)、交線L1、L13 が連続である場合(ステップS47においてNoの場合)には、境界線L をキャラクタラインではないと判断する(ステップS51)。このようにして加工工程決定部5aでキャラクタラインLcを抽出した後に、図21に示すように、キャラクタラインLcに対して垂直な方向を加工方向として所定のピックフィード量Pで移動する工具経路を工具経路生成部5bで生成することにより、高精度に切削加工を行うことができる。このとき、隣接する2つのキャラクタラインの交点における接線の傾きから、当該2本のキャラクタラインが1本のキャラクタラインであるか否かを判断して、加工工程を決定することもできる。   Further, a tangent line Lt in contact with the boundary line L is obtained (step S39). In this case, the contact point Pt between the boundary line L and the tangent line Lt can be arbitrarily selected on the boundary line L, but can be, for example, the midpoint of the boundary line L 1. Next, a plane Tp perpendicular to the tangent line Lt at the contact point Tt is obtained (step S41). Then, intersecting lines L1 and L12 between the plane Tp and the two surface elements S1 and S13 are obtained (step S43), and the continuity of the two intersecting lines L1 and L13 is confirmed (step S45). As the method, a method of confirming that the differential coefficients of the intersection lines L1 and L13 at the contact point Pt coincide can be adopted. If the intersection lines L1 and L13 are discontinuous (Yes in step S47), the boundary line L is determined to be a character line (step S49), and if the intersection lines L1 and L13 are continuous (in step S47). In the case of No), it is determined that the boundary line L is not a character line (step S51). After the character line Lc is extracted by the processing step determination unit 5a in this way, as shown in FIG. 21, a tool path that moves by a predetermined pick feed amount P with the direction perpendicular to the character line Lc as the processing direction is shown. By generating with the tool path generation unit 5b, cutting can be performed with high accuracy. At this time, it is also possible to determine whether the two character lines are one character line from the inclination of the tangent line at the intersection of two adjacent character lines, thereby determining the processing step.

また、キャラクタラインと同様に高精度に仕上げなければならない加工領域として、プレス用の金型の凸R部がある。凸R部の一例が、図22(a)に示されている。図22(a)においてAで示す凸R部は、例えば金型等では、プレス加工したときに型の表面形状が非常によく転写され、また、見た目にも目立つ部分であるので、金型のなかでも高精度に仕上げなければならない領域である。   Further, as a processing region that must be finished with high accuracy like the character line, there is a convex R portion of a press mold. An example of the convex R portion is shown in FIG. The convex R portion indicated by A in FIG. 22 (a) is, for example, in a mold, the surface shape of the mold is very well transferred when pressed, and is also a conspicuous portion. This is an area that must be finished with high precision.

例えば、こうした加工領域を判断するために、加工工程決定部5aは、加工形状データから加工面を一定の公差以下で近似する微小な三角形の面要素に分割し(図22(b)参照)、その大きさが所定の閾値よりも小さい面要素が集中している領域を抽出して形状急変領域とし、この急変領域が凸形か凹形かを判断して、凸形の場合に当該領域を凸R部とすることができる。こうして決定された凸R部のみを高精度に加工する工具経路を工具経路生成部5bで生成することにより、不必要にワーク全体を高精度に加工する無駄を省くことができる。   For example, in order to determine such a machining region, the machining process determination unit 5a divides the machining surface from the machining shape data into small triangular surface elements approximating a certain tolerance or less (see FIG. 22B). A region where the surface elements whose size is smaller than the predetermined threshold is concentrated is extracted as a shape sudden change region, and it is determined whether the sudden change region is a convex shape or a concave shape. It can be a convex R part. By generating a tool path for processing only the convex R portion thus determined with high accuracy by the tool path generation unit 5b, it is possible to eliminate unnecessary waste of processing the entire workpiece with high accuracy.

次に、図23を参照して、加工パターンの一例としてコンタリングによる溝加工を説明する。図23(a)で示すように、ワークWに加工する溝30の幅と同じ直径の工具Tを用いて溝加工を行うと、工具TがワークWへの出入口において撓んだり、撓みが解放されたりして負荷変動が大きくなり、溝30の底に疵が形成される。これに対して、図23(b)に示すように、溝30の幅よりも小さな直径の工具Tを用いて長円コンタリング動作させる工具経路を工具経路生成部5bで生成して溝加工を行うと、工具Tに負荷される切削荷重が小さくなり、工具Tの撓みも小さくなるので、ワークへの出入口での工具Tの撓みや撓みが解放されることにより負荷変動が小さくなる。また、高速高精度送りかつ軽負荷高速送りにより安定した切削加工が得られる。   Next, referring to FIG. 23, a description will be given of groove processing by contouring as an example of a processing pattern. As shown in FIG. 23 (a), when the groove machining is performed using the tool T having the same diameter as the width of the groove 30 to be machined into the workpiece W, the tool T is bent at the entrance to the workpiece W or the deflection is released. As a result, the load fluctuation increases, and a ridge is formed at the bottom of the groove 30. On the other hand, as shown in FIG. 23 (b), the tool path generating unit 5b generates a tool path that causes an oval contouring operation using a tool T having a diameter smaller than the width of the groove 30 to perform grooving. If it does, since the cutting load applied to the tool T will become small and the bending of the tool T will also become small, a load fluctuation will become small by releasing the bending and bending of the tool T in the entrance and exit to a workpiece | work. In addition, stable cutting can be obtained by high-speed high-precision feed and light load high-speed feed.

上述のようにして加工工程決定部5aにおいて決定された加工領域、工具、加工パターン、加工順序に関するデータは、加工工程決定部5aの加工工程保存手段(図示せず)に一旦保存され、次いで、工具経路生成部5bに送られる。工具経路生成部5bは、この加工領域、工具、加工パターンに関するデータと、入力データベース3fに格納されているワークデータ1b、特に未加工ワークの材料データと、材料データベース3dに格納されている材料の種類、引張強さ、弾性係数に関するデータとに対応させて、加工条件データベース3cに格納されている1刃当たりの送り量、切込み量、ピックフィード量のデータ群から当該ワークを加工するために最適な値を決定すると共に、工具経路及びピックフィード経路を生成する。工具経路及びピックフィード経路の生成は、加工条件データベース3cに格納されている演算式により行われる。   Data relating to the machining area, tool, machining pattern, and machining order determined by the machining process determination unit 5a as described above is temporarily stored in a machining process storage unit (not shown) of the machining process determination unit 5a. It is sent to the tool path generator 5b. The tool path generation unit 5b includes data on the machining area, tool, and machining pattern, workpiece data 1b stored in the input database 3f, particularly material data of an unmachined workpiece, and material data stored in the material database 3d. Optimum for machining the workpiece from the data group of feed amount, cutting amount, and pick feed amount per blade stored in the machining condition database 3c, corresponding to the data on type, tensile strength, and elastic modulus. A tool path and a pick feed path are generated. The generation of the tool path and the pick feed path is performed by an arithmetic expression stored in the machining condition database 3c.

ピックフィード経路の方向の決定方法の一例を図24、25を参照して説明する。
図24に示すように周方向に傾斜角が一定していない形状のワーク加工面を等高加工パターンで切削加工し、ピックフィード量を接線方向の量として設定する場合、急な斜面においてピックフィードを行うと、より緩かな部分で前回の工具経路との間隙が広くなりすぎ、削り残しが発生する。そこで、図24において矢印で示すように、傾斜の緩やかな位置でピックフィードを行えば、このような削り残しを防止することができる。
An example of a method for determining the direction of the pick feed path will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 24, when a workpiece machining surface having a shape with a constant inclination angle in the circumferential direction is cut with a contour machining pattern and the pick feed amount is set as a tangential amount, the pick feed is performed on a steep slope. If this is performed, the gap with the previous tool path becomes too wide at the looser part, and uncut parts are generated. Therefore, as shown by the arrows in FIG. 24, such uncut portions can be prevented by performing pick-feeding at a position with a gentle slope.

先ず、加工工程決定部5aでは、等高加工パターンの工具経路に沿って複数の接平面を定め(ステップS53)、接平面の法線ベクトルを演算する(ステップS55)。接平面は、例えば、等高加工パターンの工具経路に沿って周方向に等角度間隔で複数の接点を離散的に定め、該接点におけるワーク曲面に対する接平面を演算することにより求めることができる。次いで、上記法線ベクトルの各々の傾きを求め(ステップS57)、最も急峻な角度の法線ベクトルを有する接平面の接点を求める(ステップS59)。法線ベクトルの傾きが最も急峻な接平面が最も緩やかな面となっているので、この最も傾きの急峻な法線ベクトルを与える接点からピックフィードを行うように工具経路生成部5bではピックフィード経路を発生させる(ステップS61)。つまり、当該接点で接線方向の移動量が設定したピックフィード量となるピックフィード経路を発生させる。なお、ピックフィードの方向は、上記接点において前記工具経路に接する直線に対して垂直な接線方向である。   First, the machining step determination unit 5a determines a plurality of tangent planes along the tool path of the contour machining pattern (step S53), and calculates a normal vector of the tangent planes (step S55). The tangent plane can be obtained, for example, by discretely defining a plurality of contacts at equal angular intervals in the circumferential direction along the tool path of the contour machining pattern and calculating the tangent plane with respect to the workpiece curved surface at the contacts. Next, the inclination of each normal vector is obtained (step S57), and the contact point of the tangent plane having the normal vector with the steepest angle is obtained (step S59). Since the tangential plane with the steepest inclination of the normal vector is the gradual surface, the tool path generation unit 5b performs pick-feed path so that pick feed is performed from the contact point that gives the normal vector with the steepest inclination. Is generated (step S61). That is, a pick feed path is generated in which the amount of movement in the tangential direction at the contact is the pick feed amount set. The direction of pick feed is a tangential direction perpendicular to the straight line in contact with the tool path at the contact point.

ここで、加工工程決定部5aで工具、加工パターン及び加工工程を選択、決定せずに、オペレータが、後述するように任意に工具、加工パターン及び加工工程を入力または変更するようにしてもよい。また、ある加工工程の処理中に別の加工工程の処理を行うことも可能である。   Here, the operator may arbitrarily input or change the tool, the machining pattern, and the machining process as will be described later, without selecting and determining the tool, the machining pattern, and the machining process by the machining process determination unit 5a. . It is also possible to perform another processing step during a certain processing step.

次いで、加工条件決定部5cが工具経路生成部5bからの演算結果に基づいて、1刃当たりの送り量、切込み量、ピックフィード量から工作機械11の主軸回転速度、送り速度を決定すると共に、各加工工程毎の工具交換指令、後述するセンサ部13による測定工程の挿入に関する指令を数値制御部9に発生する。   Next, the machining condition determination unit 5c determines the spindle rotational speed and feed speed of the machine tool 11 from the feed amount, cutting amount, and pick feed amount per blade based on the calculation result from the tool path generation unit 5b. A tool change command for each machining process and a command related to insertion of a measurement process by the sensor unit 13 described later are generated in the numerical control unit 9.

図26、27を参照して、加工条件決定部5cで決定される加工条件のうちピックフィード量Pと送り速度Fの決定方法の一例を説明する。図26は、ボールエンドミルTをワークWに対して矢印Dfの方向に送ることにより、スキャン(走査)パスにて切削加工する様子を示す斜視図である。   With reference to FIGS. 26 and 27, an example of a method for determining the pick feed amount P and the feed speed F among the processing conditions determined by the processing condition determination unit 5c will be described. FIG. 26 is a perspective view showing a state in which the ball end mill T is cut in a scan (scanning) pass by sending the ball end mill T in the direction of the arrow Df with respect to the workpiece W.

先ず、入力データベース3f内の加工形状データに含まれる仕上精度からカスプ高さhを決定する(ステップS63)。次いで、加工形状データ、ワークデータから機械データベース3a及び工具/工具ホルダデータベース3bを参照して使用工具を決定する(ステップS65)。使用工具を決定すると、工具半径rおよび刃数nが自動的に決定される。こうして決定されたカスプ高さhおよび工具半径rから以下の式にてピックフィード量Pを演算する(ステップS67)。
P=√(8rh)
First, the cusp height h is determined from the finishing accuracy included in the machining shape data in the input database 3f (step S63). Next, a tool to be used is determined by referring to the machine database 3a and the tool / tool holder database 3b from the machining shape data and work data (step S65). When the tool to be used is determined, the tool radius r and the number n of blades are automatically determined. The pick feed amount P is calculated from the cusp height h and the tool radius r thus determined by the following equation (step S67).
P = √ (8 rh)

次いで、ワークデータに含まれるワークの材料から工具/工具ホルダデータベース3bおよび加工条件データベース3cを参照して、切削速度Vを決定し(ステップS69)、ピックフィード量Pと切削速度Vから主軸回転速度N(rpm)を求める(ステップS71)。ここで、求められた主軸回転速度Nが実際の機械の最大主軸回転速度Nmax を越えているか否かを確認する(ステップS73)。主軸回転速度Nが実際の工作機械の最大主軸回転速度Nmax を越えていない場合(ステップS73でYes の場合)、ステップS71で求められた主軸回転速度Nにて切削加工を行うようにし(ステップS75)、主軸回転速度Nが実際の工作機械の最大主軸回転速度Nmax を越えている場合(ステップS73でNoの場合)、当該工作機械の最大主軸回転速度Nmax を主軸回転速度Nとして切削を行うように設定する(ステップS77)。次いで、こうして求められた刃数n、さらにはピックフィード量Pと等しく設定された工具の1刃あたりの送り量f、主軸回転速度Nから以下の式にて送り速度Fを求める(ステップS97)。
F=nfN
Next, the cutting speed V is determined from the workpiece material included in the workpiece data with reference to the tool / tool holder database 3b and the machining condition database 3c (step S69), and the spindle rotational speed is determined from the pick feed amount P and the cutting speed V. N (rpm) is obtained (step S71). Here, it is confirmed whether or not the obtained spindle rotational speed N exceeds the maximum spindle rotational speed Nmax of the actual machine (step S73). If the spindle rotational speed N does not exceed the maximum spindle rotational speed Nmax of the actual machine tool (Yes in step S73), cutting is performed at the spindle rotational speed N obtained in step S71 (step S75). ) When the spindle speed N exceeds the maximum spindle speed Nmax of the actual machine tool (No in step S73), cutting is performed with the maximum spindle speed Nmax of the machine tool set as the spindle speed N. (Step S77). Next, the feed speed F is obtained by the following formula from the number n of blades obtained in this way, the feed amount f per blade of the tool set equal to the pick feed amount P, and the spindle rotational speed N (step S97). .
F = nfN

これにより、図26に示すように、ワークWの加工面に形成される波形の条痕は、工具の1刃あたりの送り量fとピックフィード量Pが等しくなり加工面が均一に分布することとなる。これにより、特に金型を加工する場合に、後工程の磨き作業に特定の方向性がなく、形状に沿って磨き仕上をすることが可能となり、磨き仕上に要する時間が短縮される。   As a result, as shown in FIG. 26, the wavy traces formed on the machining surface of the workpiece W have the same feed amount f and pick feed amount P per blade of the tool, and the machining surface is uniformly distributed. It becomes. Thereby, especially when processing a mold, there is no specific direction in the polishing process in the subsequent process, and it is possible to perform polishing finishing along the shape, and the time required for polishing finishing is shortened.

ここで、加工条件決定部5cで加工条件を決定せずに、後述するようにオペレータが任意に入力した加工条件を利用したり、或いは、所定の記憶手段にあらかじめ記憶された加工条件を利用してもよい。   Here, without determining the processing conditions by the processing condition determination unit 5c, the processing conditions arbitrarily input by the operator as described later are used, or the processing conditions stored in advance in a predetermined storage unit are used. May be.

補正部5dは、後述する予測演算部7からの予測演算結果に基づき、工具経路生成部5bまたは加工工程決定部5aへ補正指令を発生する。   The correction unit 5d generates a correction command to the tool path generation unit 5b or the machining process determination unit 5a based on the prediction calculation result from the prediction calculation unit 7 described later.

数値制御部9は、一般的に周知のNC装置9aと、サーボモータ、アンプを含むサーボシステム9bとを具備しており、工作機械11の軸送り及び主軸の回転を制御する。つまり、NC装置9aは周知の通り、工具経路データ及び加工条件データからX、Y、Zの各送り軸の移動指令を生成すると共に、工作機械11の主軸の起動、停止、クーラントのON/OFF、自動工具交換、自動パレット交換等の動作指令を発する。サーボシステム9bはNC装置9aから移動指令を受け取り、送り軸のサーボモータを制御する。こうして、数値制御部9により工作機械11が制御される。   The numerical control unit 9 includes a generally known NC device 9a and a servo system 9b including a servo motor and an amplifier, and controls the axis feed of the machine tool 11 and the rotation of the spindle. That is, as is well known, the NC device 9a generates movement commands for the X, Y, and Z feed axes from the tool path data and machining condition data, and also starts and stops the spindle of the machine tool 11, and turns the coolant on / off. Issue operation commands such as automatic tool change and automatic pallet change. The servo system 9b receives a movement command from the NC device 9a and controls the servo motor of the feed axis. Thus, the machine tool 11 is controlled by the numerical controller 9.

工作機械11は、例えば自動工具交換装置を備えたマシニングセンタなどの一般的に周知の工作機械である。工作機械11には、工作機械11のコラムやベッドなどの機体各部の温度、クーラントの温度、工作機械11が設置されている環境温度を測定するためのサーミスタ等の温度センサおよび工作機械11のモータに供給される電流値を測定する電流計等を含む機械センサ、工作機械11に装着されている工具の工具長、工具径、工具先端形状等を測定するための工具センサ、及び、加工されているワークの形状を実際に測定するワークセンサを含むセンサ部13が設けられている。センサ部13で測定された値は後述する予測演算部7へ送られる。さらに、センサ部13の工具センサで測定された工具径、工具長、回転中の工具の振れ、中心位置変動等はデータ補正部15を介してデータベース3の工具/ホルダデータベース3bに送られ、データベース3の内容、特に、工具の摩耗特性、工具寿命、工具の振れ特性が補正、更新される。   The machine tool 11 is a generally well-known machine tool such as a machining center equipped with an automatic tool changer, for example. The machine tool 11 includes a temperature sensor such as a thermistor for measuring the temperature of each part of the machine body such as a column and a bed of the machine tool 11, the temperature of the coolant, and the environment temperature where the machine tool 11 is installed, and a motor of the machine tool 11. Machine sensor including an ammeter for measuring a current value supplied to the tool, a tool sensor for measuring a tool length, a tool diameter, a tool tip shape, and the like of a tool mounted on the machine tool 11, and being processed A sensor unit 13 including a workpiece sensor that actually measures the shape of the workpiece is provided. The value measured by the sensor unit 13 is sent to the prediction calculation unit 7 described later. Further, the tool diameter, the tool length, the deflection of the rotating tool, the fluctuation of the center position, and the like measured by the tool sensor of the sensor unit 13 are sent to the tool / holder database 3b of the database 3 via the data correction unit 15, and the database 3 is corrected and updated, in particular, the wear characteristics of the tool, the tool life, and the runout characteristics of the tool.

また、センサ部13の機械センサの温度センサで測定された機体各部の温度、クーラントの温度、環境温度等はデータ補正部15を介してデータベース3の機械データベース3aに送られ、機械データベース3aの該当部が補正、更新される。さらに、センサ部13のワークセンサで測定された加工誤差から工作機械11の動作時の位置決め誤差を演算し、データ補正部15を介してデータベース3の機械データベース3aに送り、機械データベース3aの該当部を補正、更新するようにしてもよい。センサ部13のワークセンサで測定された加工誤差を工具経路決定部5の補正部5dへ送り、ここで加工誤差データから補正データを生成し、工具経路生成部5bで補正工具経路を生成して再加工することもできる。   Further, the temperature of each part of the machine body, the temperature of the coolant, the environmental temperature, etc. measured by the temperature sensor of the mechanical sensor of the sensor unit 13 are sent to the machine database 3a of the database 3 via the data correction unit 15, and the corresponding of the machine database 3a. Parts are corrected and updated. Further, a positioning error during the operation of the machine tool 11 is calculated from the machining error measured by the work sensor of the sensor unit 13, and sent to the machine database 3a of the database 3 via the data correction unit 15, and the corresponding part of the machine database 3a. May be corrected and updated. The machining error measured by the work sensor of the sensor unit 13 is sent to the correction unit 5d of the tool path determination unit 5, where correction data is generated from the machining error data, and a correction tool path is generated by the tool path generation unit 5b. It can also be reworked.

次に、図28を参照して予測演算部7を説明する。
予測演算部7は、加工状態シミュレーション部7a、機械挙動シミュレーション部7b、ワークシミュレーション部7c、工具挙動シミュレーション部7dを主要な構成要素として具備している。
Next, the prediction calculation unit 7 will be described with reference to FIG.
The prediction calculation unit 7 includes a machining state simulation unit 7a, a machine behavior simulation unit 7b, a workpiece simulation unit 7c, and a tool behavior simulation unit 7d as main components.

加工状態シミュレーション部7aは、入力データベース3fから加工形状データ1a及びワークデータ1bを受け取り、工具/ホルダデータベース3bから、加工工程決定部5aにて決定された工具及び工具ホルダの寸法、形状、主軸先端部の形状、寸法を受け取る。さらに、加工状態シミュレーション部7aは、工具経路生成部5bで決定、演算された1刃当たりの送り量、切込み量、ピックフィード量、工具経路及びピックフィード経路を受け取り、かつ、加工条件決定部5cで決定された主軸回転速度、送り速度を受け取る。   The machining state simulation unit 7a receives the machining shape data 1a and the workpiece data 1b from the input database 3f, and the tool, tool holder size, shape, and spindle tip determined by the machining process decision unit 5a from the tool / holder database 3b. Receives the shape and dimensions of the part. Further, the machining state simulation unit 7a receives the feed amount per blade, the cutting amount, the pick feed amount, the tool path, and the pick feed path determined and calculated by the tool path generation unit 5b, and the machining condition determination unit 5c. The spindle rotation speed and feed speed determined in (1) are received.

加工状態シミュレーション部7aは、加工に先立って、つまり、一番最初に工具経路決定部5が工具経路等を生成する際に、加工形状データ1a及びワークデータ1bと、工具、工具ホルダ及び主軸先端部の形状、寸法と、工具経路と、ピックフィード経路とから工具、工具ホルダ、主軸先端部とワークとが、加工中に干渉するか否かを予測する。ある加工領域での加工中に干渉が生じることが予測される場合には、加工状態シミュレーション部7aは加工工程決定部5aに対して、当該加工領域を加工不可領域とするように指令する。このとき、当該加工不可領域を他の工具により加工可能である場合または加工不可領域の加工パターンを変更できる場合には、加工工程決定部5aは、工具または加工パターンを変更して加工領域、工具、加工パターン、加工順序を決定し直し、工具経路決定部5に送出する。そして、上記手順が繰り返される。工具や加工パターンが変更できない場合には、加工工程決定部5aは、当該加工不可領域を加工工程から外した加工順序を工具経路決定部5に送出する。   Prior to machining, that is, when the tool path determination unit 5 first generates a tool path or the like, the machining state simulation unit 7a performs machining shape data 1a and workpiece data 1b, a tool, a tool holder, and a spindle tip. Whether the tool, the tool holder, the spindle tip, and the workpiece interfere with each other during machining is predicted from the shape and size of the part, the tool path, and the pick feed path. When it is predicted that interference will occur during machining in a certain machining area, the machining state simulation unit 7a instructs the machining process determination unit 5a to make the machining area a non-machining area. At this time, when the non-machining area can be machined by another tool or when the machining pattern of the non-machining area can be changed, the machining step determination unit 5a changes the machining area or tool by changing the tool or the machining pattern. Then, the machining pattern and the machining order are determined again and sent to the tool path determination unit 5. Then, the above procedure is repeated. When the tool or the machining pattern cannot be changed, the machining process determination unit 5a sends the machining sequence in which the non-machining region is excluded from the machining process to the tool path determination unit 5.

図29を参照して、予測演算結果を加味した加工領域の決定方法の一例を説明する。ある工具に対して干渉の発生しない領域21aが加工状態シミュレーション部7aにより予測演算された場合に、当該工具で加工可能な領域、例えば面傾斜角度が66度以下の領域が21bの領域で示されるような場合(図29(a))、両者の重なり合う部分が加工領域21cとして決定される(図29(b))。   With reference to FIG. 29, an example of a method for determining a machining area in consideration of a prediction calculation result will be described. When an area 21a where no interference occurs with a tool is predicted and calculated by the machining state simulation unit 7a, an area that can be machined by the tool, for example, an area having a surface inclination angle of 66 degrees or less is shown as an area 21b. In such a case (FIG. 29A), the overlapping portion of both is determined as the processing region 21c (FIG. 29B).

加工工程決定部5aは、図29に示す方法と同様に、工具とワークとの干渉チェックにより決定された加工領域、または入力部1から入力した加工形状データ1aに対して任意に決定した工具とワークとの干渉チェックにより決定された加工領域と、入力部1から入力した加工形状データ1aの面傾斜角度、面の曲率、深さに基づき決定された加工領域との重複領域を加工すべき範囲とすることもできる。   In the same manner as the method shown in FIG. 29, the machining process determination unit 5 a is a tool that is arbitrarily determined with respect to the machining region determined by the interference check between the tool and the workpiece, or the machining shape data 1 a input from the input unit 1. Range to be overlapped with the machining area determined by the interference check with the workpiece and the machining area determined based on the surface inclination angle, surface curvature, and depth of the machining shape data 1a input from the input unit 1 It can also be.

加工状態シミュレーション部7aは、さらに、加工が開始された後にも同様の干渉チェックをリアルタイムで実行している。その結果、工具とワークの干渉が予測される場合には、その旨のデータを工具経路生成部5bに送出する。工具経路生成部5bは、この干渉を避ける工具経路、例えばZ軸方向に逃げる干渉回避工具経路を演算、生成する。   The machining state simulation unit 7a further performs a similar interference check in real time even after machining is started. As a result, when the interference between the tool and the workpiece is predicted, data to that effect is sent to the tool path generation unit 5b. The tool path generation unit 5b calculates and generates a tool path that avoids this interference, for example, an interference avoidance tool path that escapes in the Z-axis direction.

また、加工状態シミュレーション部7aは、実際に加工が行われている間、加工形状データ1a、ワークデータ1b、加工パターン、工具経路に関するデータに基づき、加工が進捗するワークにおける入隅部(インコーナ部)を予測する。この予測結果は加工条件決定部5cへ送出され、加工条件決定部5cが、前記入隅部(インコーナ部)で工具の送り速度を減速させる加工条件を決定する。   In addition, the machining state simulation unit 7a is configured to provide a corner portion (in-corner unit) in a workpiece in which machining progresses based on data on the machining shape data 1a, the workpiece data 1b, the machining pattern, and the tool path while machining is actually performed. ). This prediction result is sent to the machining condition determining unit 5c, and the machining condition determining unit 5c determines a machining condition for decelerating the feed speed of the tool at the corner (in-corner portion).

さらに、加工状態シミュレーション部7aは、ワークデータ1bと、工具経路生成部5bで決定、演算された工具の1刃当たりの送り量、切込み量、ピックフィード量、工具経路と、加工条件決定部5cで決定された主軸回転速度、送り速度から加工負荷を予測演算する。さらに、加工状態シミュレーション部7aは、加工形状データ1aと、ワークデータ1bと、加工工程決定部5cで決定された工具、工具ホルダ及び主軸先端部の形状、寸法と、工具経路生成部5bで決定、演算されたピックフィード量、工具経路から、加工中のワークの現時点の形状を予測すると共に、工具とワークとの接触点、ワークの重量を予測する。   Further, the machining state simulation unit 7a includes a workpiece data 1b, a tool path generation unit 5b, and a tool feed amount, a cutting amount, a pick feed amount, a tool path, and a machining condition determination unit 5c determined and calculated per tool. The machining load is predicted and calculated from the spindle rotation speed and the feed speed determined in (1). Further, the machining state simulation unit 7a determines the machining shape data 1a, the workpiece data 1b, the shape and dimensions of the tool, tool holder and spindle tip determined by the machining process determination unit 5c, and the tool path generation unit 5b. The current shape of the workpiece being processed is predicted from the calculated pick feed amount and the tool path, and the contact point between the tool and the workpiece and the weight of the workpiece are predicted.

また、加工状態シミュレーション部7aは、予想されるワークの重量変化と加工条件決定部5cで決定された加工条件とに基づきワークの負荷イナーシャを予測する。この予測される負荷イナーシャは数値制御部9へ送られ、数値制御部9のサーボシステム9bのパラメータが補正される。   Further, the machining state simulation unit 7a predicts the load inertia of the workpiece based on the expected change in the weight of the workpiece and the machining condition determined by the machining condition determination unit 5c. This predicted load inertia is sent to the numerical control unit 9, and the parameters of the servo system 9b of the numerical control unit 9 are corrected.

工具とワークとの接触点の予測に基づいて、例えば、工具がある工具経路を移動中にワークを切削していない、いわゆるエアカットが生じることが予測される場合、加工状態シミュレーション部7aは、その旨のデータを加工条件決定部5cに送出する。これにより、加工条件決定部5cは、エアカットが予測される領域を通過する工具経路に沿って工具が移動する際、最大送り速度で移動するよう数値制御部9に指令を出すことが可能となる。   Based on the prediction of the contact point between the tool and the workpiece, for example, when it is predicted that a so-called air cut that does not cut the workpiece while the tool is moving along a certain tool path will occur, the machining state simulation unit 7a Data to that effect is sent to the machining condition determination unit 5c. Thereby, the machining condition determination unit 5c can issue a command to the numerical control unit 9 to move at the maximum feed speed when the tool moves along the tool path passing through the region where the air cut is predicted. Become.

機械挙動シミュレーション部7bは、機械データベース3aに格納されている温度に対する機械の熱変形特性に関するデータと、センサ部13の温度センサからの温度データに基づき工作機械11の熱変形を予測する。また、加工状態シミュレーション部7aで予測演算されたワークの重量データ及び機械データベース3aに格納されているワークの重量による機械の変形特性に関するデータに基づき、工作機械11のワークの重量による変形を予測する。   The machine behavior simulation unit 7b predicts the thermal deformation of the machine tool 11 based on the data regarding the thermal deformation characteristics of the machine with respect to the temperature stored in the machine database 3a and the temperature data from the temperature sensor of the sensor unit 13. Further, the deformation due to the weight of the workpiece of the machine tool 11 is predicted based on the weight data of the workpiece calculated by the machining state simulation unit 7a and the data regarding the deformation characteristics of the machine due to the weight of the workpiece stored in the machine database 3a. .

ワークシミュレーション部7cは、入力データベース3fから加工形状データ1a及びワークデータ1bを受け取り、工具/ホルダデータベース3bから、加工工程決定部5cにて決定された工具及び工具ホルダの寸法、形状、主軸先端部の形状、寸法を受け取る。さらに、ワークシミュレーション部7cは、工具経路生成部5bで決定、演算された工具の1刃当たりの送り量、切込み量、ピックフィード量、工具経路及びピックフィード経路を受け取り、かつ、加工条件決定部5cで決定された主軸回転速度、送り速度を受け取る。そして、ワークシミュレーション部7cは、受け取ったデータに基づき加工が進捗する刻々のワークの中間形状を予測演算し、その予測演算結果を加工状態シミュレーション部7a、機械挙動シミュレーション部7bへ送る。   The workpiece simulation unit 7c receives the machining shape data 1a and the workpiece data 1b from the input database 3f, and the tool and tool holder dimensions and shapes determined by the machining process decision unit 5c from the tool / holder database 3b, and the spindle tip portion. Receive the shape and dimensions. Further, the workpiece simulation unit 7c receives the feed amount, cutting amount, pick feed amount, tool path, and pick feed path of the tool determined and calculated by the tool path generation unit 5b, and a machining condition determination unit. The spindle rotation speed and feed speed determined in 5c are received. Then, the workpiece simulation unit 7c predicts and calculates the intermediate shape of the workpiece for which machining progresses based on the received data, and sends the prediction calculation result to the machining state simulation unit 7a and the machine behavior simulation unit 7b.

工具挙動シミュレーション部7dは、加工状態シミュレーション部7aで予測される加工負荷、工具/ホルダデータベース3bに格納されている工具の負荷に対する倒れ及び振れ特性に関するデータから工具の倒れ量、振れ量を予測する。また、工具/ホルダデータベース3bに格納されている工具寿命に関するデータと、前記加工状態シミュレーション部7aで予測された加工負荷、加工接点、切込み量、加工時間から工具の摩耗量、摩耗分布を予測演算する。摩耗分布とは、例えばボールエンドミルの場合、先端が摩耗するのか、或いは、先端からどの位置で摩耗するのか、ストレート部か等の工具の摩耗部位を予測するものである。この摩耗の予測演算により、工具寿命に達したか否かの判断が行われる。さらに、センサ部13の工具センサによっても回転中の工具の形状(工具径、工具長、中心位置、姿勢など)の変化から予測値の修正が行われる。   The tool behavior simulation unit 7d predicts the amount of tool tilt and the amount of deflection from the processing load predicted by the machining state simulation unit 7a, the data on the tilt and the deflection characteristics of the tool stored in the tool / holder database 3b. . The tool wear amount and wear distribution are predicted and calculated from the tool life data stored in the tool / holder database 3b and the machining load, machining contact point, cutting depth and machining time predicted by the machining state simulation unit 7a. To do. For example, in the case of a ball end mill, the wear distribution is a prediction of the wear site of the tool such as whether the tip is worn, where the tip is worn, or whether it is a straight portion. By this wear prediction calculation, it is determined whether or not the tool life has been reached. Furthermore, the predicted value is corrected from the change in the shape (tool diameter, tool length, center position, posture, etc.) of the rotating tool also by the tool sensor of the sensor unit 13.

また、工具挙動シミュレーション部7dにおいて予測演算された工具の倒れ量は工具経路決定部5の補正部5dに送られ、予測される工具の倒れ量が所定値よりも大きいときには、工具の倒れを考慮した工具経路を生成するよう工具経路生成部5bに送出する。例えばワークと工具とを水平方向に相対移動させるときに加工負荷が大きい場合には、工具は移動方向に対して前方に倒れるように変形するために主軸の座標位置よりも工具の先端位置が遅れて移動する。そのために、必要な加工を行うために工具の先端位置が所定の加工位置まで移動するように送り量を補正しなければならない。これにより、高精度な加工が可能となる。   Further, the amount of tool fall predicted by the tool behavior simulation unit 7d is sent to the correction unit 5d of the tool path determination unit 5, and when the predicted amount of tool fall is larger than a predetermined value, the tool fall is considered. The generated tool path is sent to the tool path generation unit 5b. For example, if the machining load is large when the workpiece and the tool are moved relative to each other in the horizontal direction, the tool tip deforms so as to fall forward with respect to the moving direction, so that the tip position of the tool is delayed from the coordinate position of the spindle. Move. Therefore, in order to perform necessary machining, it is necessary to correct the feed amount so that the tip position of the tool moves to a predetermined machining position. Thereby, highly accurate processing becomes possible.

次にオペレータ変更操作判断部5fを説明する。
工作機械11が自動加工を実施している間に、オペレータが加工の進捗するワークの中間形状を見て、オペレータの経験に照らして工具経路の変更を望んだり、既述したように加工に際して制御装置100が自動的に提示した加工条件に対してオペレータが変更を望むことがある。オペレータ変更操作判断部5fは、こうした制御装置100が提示する加工条件や工具経路に対するオペレータの変更を可能とする。
Next, the operator change operation determination unit 5f will be described.
While the machine tool 11 is performing the automatic machining, the operator looks at the intermediate shape of the workpiece that is being machined, and desires to change the tool path in light of the operator's experience, or controls the machining as described above. The operator may want to change the machining conditions automatically presented by the apparatus 100. The operator change operation determination unit 5f enables the operator to change the machining conditions and the tool path presented by the control device 100.

つまり、オペレータ変更制御部5fは、入力部1から入力された工具経路変更操作指令1c、手動操作指令1d、加工条件変更操作指令1eに応答して、加工中に数値制御部9に対して割込を掛けて、オペレータによる加工プロセスの変更を可能とするのである。   That is, the operator change control unit 5f allocates to the numerical control unit 9 during machining in response to the tool path change operation command 1c, manual operation command 1d, and machining condition change operation command 1e input from the input unit 1. This makes it possible for the operator to change the machining process.

図30を参照して、加工中の工具経路の変更操作について説明する。
先ずステップS81において工具経路変更操作指令1cが入力されたか否かを判断する。工具経路変更操作指令1cが入力されていなければ(つまり、ステップS81においてNoの場合)、オペレータ変更操作判断部5fは何らの処理も行わずに、進捗する従前の加工がそのまま継続される。工具経路変更操作指令1cが入力部1に入力されると(ステップS81においてYes の場合)、ステップS83において、オペレータ変更操作判断部5fは、工具経路の変更が現在の送り速度や主軸の回転速度といった加工条件に対して妥当であるか否かを判断する。
With reference to FIG. 30, an operation for changing the tool path during machining will be described.
First, in step S81, it is determined whether or not a tool path changing operation command 1c has been input. If the tool path changing operation command 1c has not been input (that is, in the case of No in step S81), the operator changing operation determination unit 5f does not perform any processing and continues the previous machining as it is. When the tool path changing operation command 1c is input to the input unit 1 (in the case of Yes in step S81), in step S83, the operator changing operation determination unit 5f determines that the change of the tool path is the current feed speed or the rotation speed of the spindle. It is determined whether or not the processing conditions are appropriate.

工具経路の変更が妥当であると判断されると(ステップS83においてYes の場合)、ステップS85においてワークの加工面に未切削部分、つまり削り残しが存在するか否かが判断される。この判断は、既述した予測演算部15からのデータに基づいて行うことができる。ワークの加工面に未切削部分が残らないと判断されると(ステップS83においてNoの場合)、ステップS87において、工具経路の変更指令がオペレータ変更操作判断部5fから工具経路生成部5bに発せられる。   If it is determined that the change of the tool path is appropriate (in the case of Yes in step S83), it is determined in step S85 whether or not there is an uncut portion, that is, an uncut portion on the work surface of the workpiece. This determination can be made based on the data from the prediction calculation unit 15 described above. If it is determined that no uncut portion remains on the machined surface of the workpiece (No in step S83), a tool path change command is issued from the operator change operation determination unit 5f to the tool path generation unit 5b in step S87. .

工具経路の変更が妥当ではないと判断されると(ステップS83においてNoの場合)、ステップS89において、加工条件を変更することにより工具経路の変更が可能になるか否かを判断する。加工条件を変更することにより妥当な工具経路が変更となると判断される場合(ステップS89においてYes の場合)、ステップS91において、オペレータ変更操作判断部5fから加工条件決定部5cに対して、妥当な工具経路の変更を与える加工条件に変更するよう指令が発せられ、上述したステップS85へ進み未切削部分の存否が判断される。ステップS89において、加工条件を変更しても妥当な工具経路が変更とならないと判断されると(ステップS89においてNoの場合)、ステップS97において、オペレータ変更操作判断部5fから後述する表示部17へ変更の受入が不能である旨表示するように指令が発せられる。   If it is determined that the change of the tool path is not appropriate (No in step S83), it is determined in step S89 whether or not the tool path can be changed by changing the machining conditions. When it is determined that the appropriate tool path is changed by changing the machining conditions (Yes in step S89), in step S91, the operator change operation determination unit 5f makes a reasonable decision to the machining condition determination unit 5c. A command is issued to change the machining condition to change the tool path, and the process proceeds to step S85 described above to determine whether or not there is an uncut portion. If it is determined in step S89 that the appropriate tool path is not changed even if the machining conditions are changed (No in step S89), in step S97, from the operator change operation determination unit 5f to the display unit 17 described later. A command is issued to indicate that the change is not acceptable.

ステップS85において、未切削部分が存在すると予測される場合(ステップS85においてYes の場合)には、ステップS93において工具経路の変更を待機することにより、つまり、現在進捗する加工プロセスを一定時間継続した後に工具経路の変更を行うことにより、未切削部分が残らないと予測される場合(ステップS93においてYes の場合)、ステップS95において、工具経路の変更を一定時間待機した後に、ステップS87において工具経路の変更が実行される。工具経路の変更を一定時間待機しても未切削部分が存在すると判断される場合(ステップS93においてNoの場合)には、ステップS97において変更受入不能が表示される。   In step S85, when it is predicted that an uncut portion exists (in the case of Yes in step S85), by waiting for the change of the tool path in step S93, that is, the machining process that is currently progressing is continued for a certain time. If it is predicted that an uncut portion will not remain by changing the tool path later (Yes in step S93), the tool path is waited for a predetermined time in step S95 and then the tool path is changed in step S87. Changes are performed. If it is determined that there is an uncut portion even after waiting for a change in the tool path for a certain time (No in step S93), the status indicating that the change cannot be accepted is displayed in step S97.

次に、図31を参照して、加工の開始に際して制御装置100が自動的に提示した加工条件に対してオペレータが変更した加工条件への変更操作を説明する。 既述のようにして、オペレータが、加工形状データ1a及びワークデータ1bを入力部1に入力すると、それに基づいて工具経路決定部5、特に加工条件決定部5cがオペレータに加工条件を提示する(ステップ99)。この加工条件は、データベース3に格納されている過去の実績、経験則、公知技術に基づく加工条件に関するデータを参照することにより決定される。一方で、ユーザまたはオペレータは、これとは異なる独自の経験により蓄えられた加工条件を持っている場合が少なくない。また、製品の納期等の関係から制御装置100が提示する加工条件よりも加工時間が短くなる加工条件を望む場合もある。   Next, with reference to FIG. 31, an operation for changing the machining condition changed by the operator with respect to the machining condition automatically presented by the control device 100 at the start of machining will be described. As described above, when the operator inputs the machining shape data 1a and the workpiece data 1b to the input unit 1, the tool path determination unit 5, particularly the machining condition determination unit 5c presents the machining conditions to the operator based on the input data ( Step 99). This machining condition is determined by referring to past results, empirical rules, and data relating to machining conditions based on known techniques stored in the database 3. On the other hand, a user or an operator often has machining conditions stored by a unique experience different from this. Further, there may be a case where a machining condition is desired in which the machining time is shorter than the machining condition presented by the control device 100 due to the delivery date of the product.

ステップS101において、加工条件変更操作指令1eが入力されているか否かを判断する。オペレータが入力部1から加工条件変更操作指令1eを入力してないければ(ステップS101においてNoの場合)、ステップS99において提示した加工条件で加工を開始する(ステップS103)。   In step S101, it is determined whether or not a machining condition change operation command 1e has been input. If the operator does not input the machining condition change operation command 1e from the input unit 1 (No in step S101), machining is started under the machining conditions presented in step S99 (step S103).

オペレータが入力部1から加工条件変更操作指令1eを入力すると(ステップS101においてYes の場合)、ステップS105において変更内容を解析し、その妥当性を判断する(ステップS107)。変更内容が妥当ではないと判断されると(ステップS107においてNoの場合)、オペレータ変更操作判断部5fは、加工条件の変更が妥当ではない理由、及び加工条件の変更、修正を促す表示をするよう表示部17に指令を発し(ステップS109)、ステップS101に戻る。オペレータが再び加工条件の変更を入力すると、既述したようにその妥当性が判断される。ステップS107における変更の妥当性判断の際に妥当でないと判断された場合に、ステップS99において提示した加工条件にリセットできるようにプログラムすることもできる。   When the operator inputs a machining condition change operation command 1e from the input unit 1 (in the case of Yes in step S101), the contents of the change are analyzed in step S105, and the validity is judged (step S107). If it is determined that the content of the change is not appropriate (No in step S107), the operator change operation determination unit 5f displays a reason why the change of the processing condition is not appropriate, and prompts the change or correction of the processing condition. The display unit 17 is instructed (step S109), and the process returns to step S101. When the operator inputs a change in the machining conditions again, the validity is determined as described above. If it is determined that the change is not appropriate in step S107, the program can be programmed so that the processing conditions presented in step S99 can be reset.

ステップS107において、加工条件の変更が妥当であると判断された場合(ステップS107においてYes の場合)には、ステップS111においてオペレータによる当該加工条件の変更内容がユーザデータベース3gに保存される。このオペレータによる加工条件の変更内容は、過去の変更内容に照らし合わせて類型的に分析、分類され、同様の内容を有する加工条件の変更の頻度が演算される(ステップS113)。変更頻度が高い場合には、オペレータまたはユーザは、この頻度の高い類型に属する変更または同類の変更を望むことが多いと判断できる。そこで、ステップS115において、変更頻度が所定の閾値よりも高いか否かを判断する。変更頻度が高ければ(ステップS115においてYes の場合)、加工条件を提示する際に、こうしたオペレータまたはユーザの意図若しくは好みを反映して、変更頻度が高い類型に属する加工条件を優先的に提示できるようにユーザデータベース3gの内容を修正する共に、データベース3の内容を更新(ステップS117)。次いで、変更した加工条件で加工を行う(ステップS119)。   If it is determined in step S107 that the change of the machining condition is appropriate (Yes in step S107), the change contents of the machining condition by the operator are stored in the user database 3g in step S111. The change contents of the machining conditions by the operator are analyzed and classified according to the past change contents, and the frequency of changing the machining conditions having the same contents is calculated (step S113). When the change frequency is high, it can be determined that the operator or the user often desires a change belonging to this high-frequency type or a similar change. Therefore, in step S115, it is determined whether the change frequency is higher than a predetermined threshold value. If the change frequency is high (in the case of Yes in step S115), when presenting the machining conditions, it is possible to preferentially present the machining conditions belonging to the type with a high change frequency reflecting the intention or preference of the operator or the user. As described above, the contents of the user database 3g are corrected and the contents of the database 3 are updated (step S117). Next, processing is performed under the changed processing conditions (step S119).

また、オペレータ変更操作判断部5fは、更に、オペレータによる手動操作を可能とする。
図32、33を参照すると、既述したように、オペレータが入力部1から加工形状データ1a及びワークデータ1bを入力すると、制御装置100は、最終的なワークの形状である加工形状及び加工前のワーク形状を認識し(ステップS121)、加工形状データ1aに基づき選択された工具Tおよび工具ホルダTHを認識する(ステップS123)。次に、ワークがワークテーブルに固定されているか、主軸SPに工具Tが装着されているか、主軸SPは回転しているかといった事項を確認して、加工の準備が整っているかを判断する(ステップS125)。準備が整っていない場合(ステップS125においてNoの場合)には、オペレータ変更操作判断部5fは何らの処理も行わない。
Further, the operator change operation determination unit 5f further enables manual operation by the operator.
Referring to FIGS. 32 and 33, as described above, when the operator inputs the machining shape data 1a and the workpiece data 1b from the input unit 1, the control device 100 causes the machining shape and the shape before machining to be the final workpiece shape. Are recognized (step S121), and the tool T and tool holder TH selected based on the machining shape data 1a are recognized (step S123). Next, whether the workpiece is fixed to the work table, whether the tool T is mounted on the spindle SP, or whether the spindle SP is rotating is checked to determine whether or not preparation for machining is ready (step). S125). If preparation is not complete (No in step S125), the operator change operation determination unit 5f does not perform any processing.

加工準備が整っている場合(ステップS125においてYes の場合)には、ステップS127において、手動操作指令1dが入力されているか否かを判断する。手動操作指令1dが入力されていない場合(ステップS127においてNoの場合)には、オペレータ変更操作判断部5fは何らの処理も行わない。手動操作指令1dが入力されると、当該手動操作指令1dが早送りであるか否かを判断する(ステップS129)。   If processing preparation is complete (Yes in step S125), it is determined in step S127 whether or not a manual operation command 1d is input. When the manual operation command 1d is not input (No in step S127), the operator change operation determination unit 5f does not perform any processing. When the manual operation command 1d is input, it is determined whether or not the manual operation command 1d is fast-forward (step S129).

早送りの場合(ステップS129においてYes の場合)、ステップS131において、予測演算部7による予測演算結果に基づいて、工具Tおよび工具ホルダTHがワーク、特に入力部1に入力されたワーク形状に干渉するか否かを判断する(図33参照)。工具Tおよび工具ホルダTHがワークに干渉すると判断される場合(ステップS131においてYes の場合)、オペレータ変更操作判断部5fは、数値制御部9に対して送り軸を停止するよう指令を発する(ステップS133)。工具Tおよび工具ホルダTHがワークに干渉しないと判断される場合(ステップS131においてNoの場合)、オペレータ変更操作判断部5fは特に処理を行わず、オペレータは、手動により早送りにて送り軸を操作可能となる。   In the case of fast-forwarding (in the case of Yes in step S129), in step S131, the tool T and the tool holder TH interfere with the workpiece, particularly the workpiece shape input to the input unit 1, based on the prediction calculation result by the prediction calculation unit 7. Whether or not (see FIG. 33). When it is determined that the tool T and the tool holder TH interfere with the workpiece (Yes in Step S131), the operator change operation determination unit 5f issues a command to the numerical control unit 9 to stop the feed axis (Step S131). S133). When it is determined that the tool T and the tool holder TH do not interfere with the workpiece (No in step S131), the operator change operation determination unit 5f does not perform any particular processing, and the operator manually operates the feed axis by rapid feed. It becomes possible.

手動操作指令1dが早送りではない場合(ステップS129においてNoの場合)、更にステップS135において、手動操作指令1dがジョグ(JOG )送りまたはハンドル操作による送りであるかを判断する。手動操作指令1dが、その何れでもない場合(ステップS135においてNoの場合)には、軸送りは停止していると判断し(ステップS137)、オペレータ変更操作判断部5fは、それ以上処理を行わない。   If the manual operation command 1d is not a rapid feed (No in step S129), it is further determined in step S135 whether the manual operation command 1d is a jog (JOG) feed or a handle operation feed. If the manual operation command 1d is none of them (No in step S135), it is determined that the axis feed is stopped (step S137), and the operator change operation determination unit 5f performs further processing. Absent.

手動操作指令1dがジョグ(JOG )送りまたはハンドル操作による送りである場合(ステップ135においてYes の場合)には、オペレータ変更操作判断部5fは、予測演算部7による予測演算結果に基づいて、工具ホルダTHがワーク、特にワーク形状と干渉するか否かを判断する(ステップS139)。工具ホルダTHがワークと干渉すると判断される場合(ステップS139においてYes の場合)、オペレータ変更操作判断部5fは、数値制御部9に対して送り軸を停止するよう指令を発する(ステップS133)。   When the manual operation command 1d is a jog (JOG) feed or a feed by a handle operation (Yes in step 135), the operator change operation determination unit 5f determines the tool based on the prediction calculation result by the prediction calculation unit 7. It is determined whether or not the holder TH interferes with the workpiece, particularly the workpiece shape (step S139). If it is determined that the tool holder TH interferes with the workpiece (Yes in step S139), the operator change operation determination unit 5f issues a command to the numerical control unit 9 to stop the feed axis (step S133).

工具ホルダTHがワークと干渉しないと判断される場合(ステップS139においてNoの場合)、オペレータ変更操作判断部5fは、予測演算部7による予測演算結果に基づいて、工具Tが加工形状と干渉するか否かを判断する(ステップS141)。工具Tが加工形状と干渉すると判断される場合(ステップS141においてYes の場合)、オペレータ変更操作判断部5fは、数値制御部9に対して送り軸を停止するよう指令を発する(ステップS133)。工具Tが加工形状と干渉しないと判断される場合(ステップS141においてNoの場合)、オペレータ変更操作判断部5fは特に処理を行わず、オペレータは、手動によりジョグ(JOG )送りまたはハンドル操作による送りにて送り軸を操作可能となる。   When it is determined that the tool holder TH does not interfere with the workpiece (No in step S139), the operator change operation determination unit 5f causes the tool T to interfere with the machining shape based on the prediction calculation result by the prediction calculation unit 7. Whether or not (step S141). When it is determined that the tool T interferes with the machining shape (Yes in step S141), the operator change operation determination unit 5f issues a command to the numerical control unit 9 to stop the feed axis (step S133). When it is determined that the tool T does not interfere with the machining shape (No in step S141), the operator change operation determination unit 5f does not perform any particular processing, and the operator manually performs jog (JOG) feed or handle feed. The feed axis can be operated with.

次に、コスト演算部5eを説明する。
既述したオペレータによる加工条件の変更は、製品の納期や加工コストとの関連で行われることも予想される。つまり、制御装置100が提示する加工条件が、過去の実績、経験則、公知技術から最適であると考えられても、製品の納期が差し迫っているために、最適値よりも若干高い主軸回転速度や送り速度を選択することは従来から行われているのである。そこで、コスト演算部5eが、提示された加工条件または変更された加工条件のコストまたは利益を演算し、オペレータがコストや納期を考慮した加工条件を選択できるよう支援する。
Next, the cost calculation unit 5e will be described.
It is expected that the change of the processing conditions by the operator described above is performed in relation to the delivery date of the product and the processing cost. That is, even if the machining conditions presented by the control device 100 are considered optimal from past results, empirical rules, and publicly known techniques, the spindle rotation speed is slightly higher than the optimum value because the delivery date of the product is imminent. The selection of the feed speed is conventionally performed. Therefore, the cost calculation unit 5e calculates the cost or profit of the presented machining condition or the changed machining condition, and assists the operator in selecting the machining condition in consideration of the cost and the delivery date.

図35を参照すると、加工時間に対するコスト曲線が示されている。一般的に加工時間が長くなると、工作機械の使用電力、消費される切削油等の工作機械のランニングコスト曲線 Iは高くなり、主として工具摩耗のために必要となる工具交換に基づく工具コスト曲線 IIは低くなる。加工のトータルコストは曲線 IIIにて示すことができ、最小コストを与える加工時間Aが存在する。本実施形態では、コスト演算部5eが、こうしたコスト曲線を用いて上述したようにオペレータがコストや納期を考慮した加工条件を選択できるよう支援する。   Referring to FIG. 35, a cost curve with respect to processing time is shown. In general, the longer the machining time, the higher the running cost curve I of the machine tool, such as the power consumption of the machine tool and the consumed cutting oil, and the tool cost curve based mainly on the tool change necessary for tool wear II Becomes lower. The total cost of processing can be shown by curve III, and there is a processing time A that gives the minimum cost. In the present embodiment, the cost calculation unit 5e uses such a cost curve to assist the operator in selecting processing conditions that take cost and delivery time into consideration as described above.

先ず、図35において曲線III で示すようなコスト曲線を求める(ステップS143)。基本的にはコスト曲線は工作機械のランニングコストと工具コストから求められるが、更に、人件費や光熱費その他の費用を考慮しても良い。次いで、図35においてAで示すような最小コストと、そのときの加工条件を求め、それを例えば表示部17を介してオペレータに提示する(ステップS145)。このとき、単に数値のみを示すのではなく、図35に示すようなコスト曲線にて示しても良い。   First, a cost curve as shown by curve III in FIG. 35 is obtained (step S143). Basically, the cost curve is obtained from the running cost of the machine tool and the tool cost, but it is also possible to consider labor costs, utility costs and other costs. Next, the minimum cost as indicated by A in FIG. 35 and the machining conditions at that time are obtained and presented to the operator via the display unit 17 (step S145). At this time, not only numerical values but also cost curves as shown in FIG. 35 may be used.

オペレータは、既述したように提示された加工条件およびコスト、納期等を勘案して加工条件を変更することもある。コスト演算部5eは、ステップS147において、加工条件が変更されたか否かを監視している。加工条件が変更されなければ(ステップS147においてNoの場合)、そのまま加工が開始される(ステップS149)。オペレータが、加工条件を変更すると(ステップS147においてYes の場合)、変更された加工条件でのコストを演算するとともに(ステップS151)、そのコストを提示し(ステップS153)再びステップS147に帰還する。オペレータが、そのコスト、加工条件を選択すれば加工が開始され(ステップS149)、再び変更を望めば、その変更が演算、提示される(ステップS151、S153)。加工条件の変更方法として、既述した加工条件変更操作指令1eを入力することもできるが、例えば、加工時間を入力パラメータとして、制御装置100が入力された加工時間に合致するように加工条件を選択するようにしてもよい。例えば、図35において最小コストを与える加工時間AからBへ変更するようにしても良い。   The operator may change the machining conditions in consideration of the presented machining conditions, cost, delivery date, and the like. In step S147, the cost calculation unit 5e monitors whether the machining conditions have been changed. If the machining conditions are not changed (No in step S147), the machining is started as it is (step S149). When the operator changes the machining condition (Yes in step S147), the operator calculates the cost under the changed machining condition (step S151), presents the cost (step S153), and returns to step S147 again. If the operator selects the cost and processing conditions, the processing is started (step S149), and if the change is desired again, the change is calculated and presented (steps S151 and S153). The machining condition changing operation command 1e described above can be input as a machining condition changing method. For example, the machining conditions are set so that the control device 100 matches the input machining time with the machining time as an input parameter. You may make it select. For example, the processing time A that gives the minimum cost in FIG. 35 may be changed to B.

図34、35では、単にトータルコストをオペレータに提示することにより、オペレータの加工条件の選択を支援することを説明したが、当該製品加工により得られる売上が分かっている場合には、オペレータに利益または利益率を提示することもできる。図37(a)を参照すると、曲線Vは、図35の曲線III に相当するトータルコスト曲線であり、直線IVは売上を表し、曲線VIは売上からトータルコストを減じた利益を示している。コストが売上より大きくなれば、利益がマイナスになることは言うまでもない。また、利益曲線VIを時間で除することにより図37(b)に示す単位時間当たりの利益曲線VII となる。図37(b)において、単位時間当たりの利益が最大となる条件がCで示されている。   In FIGS. 34 and 35, it has been described that the operator selects the processing conditions by simply presenting the total cost to the operator. However, if the sales obtained by the product processing are known, the operator can benefit. Alternatively, the profit margin can be presented. Referring to FIG. 37A, a curve V is a total cost curve corresponding to the curve III in FIG. 35, a straight line IV represents sales, and a curve VI represents a profit obtained by subtracting the total cost from the sales. It goes without saying that profits will be negative if costs are greater than sales. Further, by dividing the profit curve VI by time, a profit curve VII per unit time shown in FIG. 37B is obtained. In FIG. 37 (b), the condition that maximizes the profit per unit time is indicated by C.

先ず、利益曲線VIを求め(ステップS155)、次いで、利益曲線VIを時間で除して単位時間当たりの利益曲線VII を求める(ステップS157)。次いで、表示部17を介して最大の単位時間当たりの利益と、そのときの加工条件を提示する。オペレータは、既述したように提示された加工条件および単位時間当たりの利益、納期等を勘案して加工条件を変更することがある。コスト演算部5eは、ステップS161において、加工条件が変更されたか否かを監視している。加工条件が変更されなければ(ステップS161においてNoの場合)、そのまま加工が開始される(ステップS167)。オペレータが、加工条件を変更すると(ステップS161においてYes の場合)、変更された加工条件での単位時間当たりの利益を演算するとともに(ステップS163)、そのコストを提示し(ステップS165)再びステップS161に帰還する。オペレータが、その単位時間当たりの利益、加工条件を選択すれば加工が開始され(ステップS167)、再び変更を望めば、その変更が演算、提示される(ステップS163、S165)。加工条件の変更方法として、既述した加工条件変更操作指令1eを入力することもできるが、例えば、加工時間を入力パラメータとして、制御装置100が入力された加工時間に合致するように加工条件を選択するようにしてもよい。例えば、図37(b)において最大の単位時間当たりの利益を与える加工時間CからDへ変更するようにしても良い。   First, a profit curve VI is obtained (step S155), and then the profit curve VI is divided by time to obtain a profit curve VII per unit time (step S157). Next, the maximum profit per unit time and processing conditions at that time are presented via the display unit 17. The operator may change the machining conditions in consideration of the machining conditions presented as described above, the profit per unit time, the delivery date, and the like. In step S161, the cost calculation unit 5e monitors whether the machining conditions have been changed. If the machining conditions are not changed (No in step S161), machining is started as it is (step S167). When the operator changes the machining conditions (Yes in step S161), the operator calculates the profit per unit time under the changed machining conditions (step S163) and presents the cost (step S165) again. Return to If the operator selects the profit per unit time and the processing conditions, the processing is started (step S167), and if the change is desired again, the change is calculated and presented (steps S163, S165). The machining condition changing operation command 1e described above can be input as a machining condition changing method. For example, the machining conditions are set so that the control device 100 matches the input machining time with the machining time as an input parameter. You may make it select. For example, the machining time C that gives the maximum profit per unit time in FIG. 37B may be changed from D to D.

次に、表示部17を説明する。表示部17は画像処理部17aと、CRT等のモニタ17bとを具備している。表示部17は工具経路決定部5の加工工程決定部5aにおいて決定された加工領域、加工パターン、工具の形状及び管理番号等を表示することができる。画像処理部17aは、加工工程決定部5aからの前記加工領域の曲率、傾斜角度、深さに関するデータを受け取り、各々の領域を色分けして三次元表示するためのデータを生成することができる。   Next, the display unit 17 will be described. The display unit 17 includes an image processing unit 17a and a monitor 17b such as a CRT. The display unit 17 can display a machining area, a machining pattern, a tool shape, a management number, and the like determined by the machining process determination unit 5a of the tool path determination unit 5. The image processing unit 17a can receive data on the curvature, inclination angle, and depth of the processing region from the processing step determination unit 5a, and can generate data for three-dimensional display by color-coding each region.

また、詳細には図1に示されていないが、データベース3、予測演算部7、数値制御部9、センサ部13と接続されており、各々からの情報をグラフィック表示またはテキスト表示することができる。例えば表示部17は予測演算部7からのデータに基づき工具とワークとの干渉チェックの結果をグラフィック表示することができる。さらに、入力データベース3fに入力されている加工形状データ1aにおける加工精度のデータと、センサ部13において測定されたワークの形状測定データを比較して表示させてもよい。また、既述したように、ワークと工具との干渉を回避するための干渉回避工具経路により、ワークの削り残された部分をグラフィック表示することもできる。更に、図38に示すように、テキスト表示画面で「工具経路生成中」、「工具経路生成済」、「加工中」、「加工済」といった処理の進行状況や、「エリア1:等高加工」「エリア2:スキャン加工」といった加工領域をその進行状況に合わせて色分け表示したり、グラフィック画面において、その対応した領域をハイライト点滅表示や色分け表示により示しても良い。   Although not shown in detail in FIG. 1, it is connected to the database 3, the prediction calculation unit 7, the numerical control unit 9, and the sensor unit 13, and information from each can be displayed graphically or in text. . For example, the display unit 17 can graphically display the result of the interference check between the tool and the workpiece based on the data from the prediction calculation unit 7. Furthermore, the machining accuracy data in the machining shape data 1a input to the input database 3f and the workpiece shape measurement data measured by the sensor unit 13 may be compared and displayed. Further, as described above, the uncut portion of the workpiece can be displayed graphically by the interference avoidance tool path for avoiding the interference between the workpiece and the tool. Further, as shown in FIG. 38, the progress of the processing such as “Tool path generation in progress”, “Tool path generation completed”, “Processing in progress”, “Processed” in the text display screen, and “Area 1: Contour processing”. Processing areas such as “Area 2: Scanning” may be displayed in different colors according to their progress, or the corresponding areas may be displayed on the graphic screen by highlight blinking display or color display.

本発明の実施形態の作用について説明する。
まず、オペレータは入力部1から加工形状データ1a及びワークデータ1bをデータベース3に入力すると、入力した加工形状データ1a及びワークデータ1bと、データベース3に格納されている各データとに基づき、工具経路決定部5の加工工程決定部5aで加工領域、工具、加工パターン、及び加工工程が選択、決定される。次いで、工具経路決定部5の工具経路生成部5bで工具経路が、加工条件決定部5cで加工条件が決定される。このように生成、決定された工具経路、加工条件等の機械駆動データにより数値制御部9を介して工作機械11が駆動制御され、ワークの加工が行われ加工製品が完成する。
The operation of the embodiment of the present invention will be described.
First, when the operator inputs the machining shape data 1a and the workpiece data 1b from the input unit 1 to the database 3, the tool path is based on the inputted machining shape data 1a and workpiece data 1b and each data stored in the database 3. The machining area, tool, machining pattern, and machining process are selected and determined by the machining process determination unit 5a of the determination unit 5. Next, the tool path generation unit 5b of the tool path determination unit 5 determines the tool path, and the processing condition determination unit 5c determines the processing conditions. The machine tool 11 is driven and controlled through the numerical control unit 9 based on the machine drive data such as the tool path and machining conditions generated and determined in this way, and the workpiece is machined to complete the machined product.

このとき、予測演算部7では、オペレータが入力部1から加工形状データ1a及びワークデータ1bと、データベース3に格納されている各データとに基づき、加工負荷、工具とワークとの干渉等の各種の予測演算が行われ、その予測演算結果が工具経路決定部5の加工工程決定部5aへ送られ、予測演算部7での予測演算結果に基づき工具、加工パターン、及び加工工程が決定される。同様に、予測演算部7での予測演算結果に基づき工具経路決定部5の工具経路生成部5bで工具経路が、加工条件決定部5cで加工条件が決定され、それに対応したコストや利益がコスト演算部5eで演算される。オペレータが工具経路や加工条件を変更したり、手動操作したりする場合には、オペレータ変更操作判断部5fがそうした操作を監視する。   At this time, in the predictive calculation unit 7, the operator performs various processes such as machining load, interference between the tool and the workpiece based on the machining shape data 1 a and the workpiece data 1 b from the input unit 1 and each data stored in the database 3. The prediction calculation result is sent to the machining step determination unit 5a of the tool path determination unit 5, and the tool, the machining pattern, and the machining step are determined based on the prediction calculation result in the prediction calculation unit 7. . Similarly, a tool path is determined by the tool path generation unit 5b of the tool path determination unit 5 and a machining condition is determined by the machining condition determination unit 5c based on the prediction calculation result of the prediction calculation unit 7, and the cost and profit corresponding to the tool path are determined as costs. It is calculated by the calculation unit 5e. When the operator changes the tool path and machining conditions or performs manual operation, the operator change operation determination unit 5f monitors such operation.

このように本発明は、入力部1から入力した加工形状データ1a及びワークデータ1bと、データベース3に格納されている各データとに基づき、予測演算部7で加工負荷、工具とワークとの干渉等の各種の予測演算が事前に行われるのである。つまり、従来はまず加工を行い、そのときの加工状態を検出してフィードバックして最適な制御を試みていたのに対して、本発明ではまず予測演算をして、その予測演算結果でフィードフォワード制御して加工を行う。また、検出した加工状態をフィードバックしてフィードフォワード制御の精度を更に向上させるようにしている。よって、最適化される速度が従来より速くなり、高精度な加工をより速く遂行できる。   As described above, the present invention is based on the machining shape data 1a and the workpiece data 1b input from the input unit 1 and each data stored in the database 3, and the prediction calculation unit 7 uses the machining load and the interference between the tool and the workpiece. Various prediction calculations such as are performed in advance. In other words, in the past, machining was first performed, and the machining state at that time was detected and fed back to attempt optimal control. In the present invention, first, a prediction calculation is performed, and the prediction calculation result is fed forward. Control and process. Further, the accuracy of feedforward control is further improved by feeding back the detected machining state. Therefore, the speed to be optimized becomes faster than before, and high-precision machining can be performed faster.

従来技術と本発明の比較例を図39に示す。
図39(a)に示すような図面形状に対して、実際には図39(b)のような削り残し部があった場合に、従来技術では、工具の送り速度を高速のまま、例えば16m/minで加工すると、その削り残し部で工具に過大な負荷が作用し、加工精度が著しく低下したり、極端な場合には工具が切損してしまうことがある。従来技術でも工具の送りを低速にする、例えば200mm/minで加工すれば、そのような不都合は生じないが、加工時間の大幅な長期化を招いてしまう。これに対して本発明では、工具の送り速度を高速に保ったまま加工してもこうしたことが生じない。これは、予測演算部9において、加工負荷の予測値の算出や、工具とワークとの干渉回避チェックが事前に行われ、かつ予めデータベース3に格納されている各種データベースを利用することにより初めて達成される。
A comparative example of the prior art and the present invention is shown in FIG.
In contrast to the drawing shape as shown in FIG. 39 (a), when there is actually an uncut portion as shown in FIG. 39 (b), in the prior art, the tool feed rate remains at a high speed, for example, 16 m. When machining at / min, an excessive load is applied to the tool at the uncut portion, and the machining accuracy may be significantly lowered, or the tool may be damaged in an extreme case. Even in the prior art, if the tool is fed at a low speed, for example, machining at 200 mm / min, such inconvenience does not occur, but the machining time is greatly prolonged. On the other hand, in the present invention, such a problem does not occur even if machining is performed while keeping the feed speed of the tool high. This is achieved for the first time by using the various databases stored in the database 3 in advance, in which the predicted calculation unit 9 calculates the predicted value of the machining load and checks for avoiding the interference between the tool and the workpiece. Is done.

以上説明したように、本発明によれば、オペレータは加工すべき製品の形状データと、投入する未加工ワークの形状および材料に関するデータのみを入力することにより、要求精度に合致した加工が適切な工具、工具経路、加工条件で自動的に実行され、短時間で製品の加工が可能となる。   As described above, according to the present invention, the operator can input only the shape data of the product to be processed and the data regarding the shape and material of the unprocessed workpiece to be input, so that the processing that matches the required accuracy is appropriate. It is automatically executed according to the tool, tool path, and processing conditions, and the product can be processed in a short time.

本発明実施形態による工作機械の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of a control device of a machine tool according to an embodiment of the present invention. データベースのブロック図である。It is a block diagram of a database. 工具経路決定部のブロック図である。It is a block diagram of a tool path determination part. 加工工程決定部のフローチャートである。It is a flowchart of a process process determination part. 加工パターンの一例としてスキャン(走査)加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a scanning (scanning) processing path as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例として等高輪郭加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a contour contour processing path as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例としてキャラクタライン加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a character line processing pass as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例として放射加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a radiation processing path as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例として等高輪郭加工パスによる荒削りを示す略図である。It is a schematic diagram showing rough cutting by a contour contour processing pass as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例として図5とは別のスキャン(走査)加工パスを示す略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing another scan (scanning) processing path as an example of the processing pattern. 加工パターンの一例として等高線加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a contour line processing path as an example of a processing pattern. 加工パターンの一例として加工領域の境界部を隣の加工領域と自動的にオーバラップさせ、オーバラップ部分をスムーズに工具をリトラクトさせることで境界部の段差を防止する加工パスを示す略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a machining path that prevents a step in the boundary portion by automatically overlapping a boundary portion of a machining region with an adjacent machining region as an example of a machining pattern and smoothly retracting the overlap portion. ワークの加工曲面の長手方向決定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the longitudinal direction determination method of the process curved surface of a workpiece | work. ワークの加工曲面の長手方向決定方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the longitudinal direction determination method of the process curved surface of a workpiece | work. ワークの加工曲面の長手方向決定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the longitudinal direction determination method of the process curved surface of a workpiece | work. キャラクタラインの決定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination method of a character line. キャラクタラインの決定方法を説明するための別の模式図である。It is another schematic diagram for demonstrating the determination method of a character line. キャラクタラインの決定方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the determination method of a character line. キャラクタラインの決定方法を説明するための別の説明図である。It is another explanatory drawing for demonstrating the determination method of a character line. キャラクタラインの決定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the determination method of a character line. キャラクタラインを加工するための加工パスを示す略図である。It is a schematic diagram showing a processing pass for processing a character line. 凸R部決定方法を説明するための模式図であり、(a)はワークの全体斜視図、(b)は(a)の部分拡大図である。It is a schematic diagram for demonstrating the convex R part determination method, (a) is a whole perspective view of a workpiece | work, (b) is the elements on larger scale of (a). 溝加工の説明図であり、(a)は従来技術による溝加工を示す図、(b)は本発明のコンタリングによる溝加工を示す図である。It is explanatory drawing of a groove processing, (a) is a figure which shows the groove processing by a prior art, (b) is a figure which shows the groove processing by the contouring of this invention. 等高加工パスにおけるピックフィードを行う位置の決定方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the determination method of the position which performs the pick feed in a contour processing pass. 等高加工パスにおけるピックフィードを行う位置の決定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the determination method of the position which performs the pick feed in a contour processing pass. 面加工におけるピックフィード量及び送り速度の決定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination method of the pick feed amount and feed speed in surface processing. 面加工におけるピックフィード量及び送り速度の決定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the determination method of the pick feed amount and feed speed in surface processing. 予測演算部のブロック図である。It is a block diagram of a prediction calculation part. 加工領域の決定方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the determination method of a process area. オペレータによる工具経路変更操作方法のフローチャートである。It is a flowchart of the tool path change operation method by an operator. オペレータによる加工条件変更操作方法のフローチャートである。It is a flowchart of the processing condition change operation method by an operator. オペレータによる手動操作方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manual operation method by an operator. オペレータによる手動操作方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manual operation method by an operator. コストを考慮した加工条件の変更操作方法のフローチャートである。It is a flowchart of the change operation method of the process conditions in consideration of cost. コストを考慮した加工条件の変更操作方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change operation method of the process conditions in consideration of cost. 単位時間当たりの利益を考慮した加工条件の変更操作方法のフローチャートである。It is a flowchart of the change operation method of the process conditions which considered the profit per unit time. 単位時間当たりの利益を考慮した加工条件の変更操作方法を説明するための図であり、(a)は利益曲線、(b)は単位時間当たりの利益曲線である。It is a figure for demonstrating the change operation method of the process conditions which considered the profit per unit time, (a) is a profit curve, (b) is the profit curve per unit time. 加工進行状況の表示を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the display of a process progress condition. 本発明の効果を説明するための略図であり、(a)は加工形状データに基づく図面形状、(b)は本発明の制御装置を用いて加工した場合と、従来技術とを比較する図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic for demonstrating the effect of this invention, (a) is drawing shape based on process shape data, (b) is a figure which compares the case where it processed using the control apparatus of this invention, and a prior art. is there.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力部
3 データベース
3a 機械データベース
3b 工具/ホルダデータベース
3c 加工条件データベース
3d 材料データベース
3e NC/サーボデータベース
3f 入力データベース
3g ユーザデータベース
5 工具経路決定部
5a 加工工程決定部
5b 工具経路生成部
5c 加工条件決定部
5d 補正部
5e コスト演算部
5f オペレータ変更操作判断部
7 予測演算部
7a 加工状態シミュレーション部
7b 機械挙動シミュレーション部
7c ワークシミュレーション部
7d 工具挙動シミュレーション部
9 数値制御部
11 工作機械
13 センサ部
15 データ補正部
17 表示部
100 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input part 3 Database 3a Machine database 3b Tool / holder database 3c Processing condition database 3d Material database 3e NC / servo database 3f Input database 3g User database 5 Tool path determination part 5a Machining process determination part 5b Tool path generation part 5c Machining condition determination Unit 5d Correction unit 5e Cost calculation unit 5f Operator change operation determination unit 7 Prediction calculation unit 7a Machining state simulation unit 7b Machine behavior simulation unit 7c Work simulation unit 7d Tool behavior simulation unit 9 Numerical control unit 11 Machine tool 13 Sensor unit 15 Data correction Unit 17 Display unit 100 Control device

Claims (3)

加工形状データを入力してワークを加工する工作機械の制御装置であって、
最終的なワークの形状に関する加工形状データ、加工前のワークの材質、形状に関するワークデータを入力する入力手段と、
前記ワークを加工する前記工作機械の機械仕様を表す機械データ、前記工作機械が保有する工具の工具仕様を表す工具データのうち少なくとも1つを格納するデータ格納手段と、
前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータに基づき、少なくとも加工負荷、または工具とワークとの干渉を予測する予測演算手段と、
前記入力手段により入力されたデータ、前記データ格納手段に格納されたデータ、及び前記予測演算手段による予測演算結果に基づき、前記ワークを加工する工具経路を生成すると共に、前記工作機械の主軸回転速度、送り速度等の前記ワークを加工する際の加工条件を決定する工具経路決定手段と、
前記工具経路決定手段により生成、決定された工具経路及び加工条件に対するオペレータによる変更操作を認識、記憶し、前記変更操作が妥当か否かを判断し、前記変更操作を工具経路及び加工条件の生成、決定に反映させるオペレータ変更操作判断手段と、
を具備して構成されることを特徴とした工作機械の制御装置。
A machine tool control device for machining a workpiece by inputting machining shape data,
An input means for inputting the machining shape data related to the final workpiece shape, the material of the workpiece before machining, and the workpiece data relating to the shape,
Data storage means for storing at least one of machine data representing machine specifications of the machine tool for machining the workpiece and tool data representing tool specifications of the tool held by the machine tool;
Prediction calculating means for predicting at least machining load or interference between a tool and a workpiece based on data input by the input means and data stored in the data storage means;
Based on the data input by the input means, the data stored in the data storage means, and the prediction calculation result by the prediction calculation means, a tool path for machining the workpiece is generated, and the spindle rotational speed of the machine tool Tool path determining means for determining processing conditions when processing the workpiece such as a feed rate;
Recognizing and storing a change operation by the operator with respect to the tool path and machining conditions generated and determined by the tool path determination means, determining whether or not the change operation is valid, and generating the change operation as a tool path and a machining condition Operator change operation determination means to be reflected in the decision;
A machine tool control device comprising:
前記工具経路決定手段は、工具及び加工パターンを選択すると共に、加工工程を決定する加工工程決定手段を含んで構成される請求項1に記載の工作機械の制御装置。   The machine tool control device according to claim 1, wherein the tool path determination unit includes a machining step determination unit that selects a tool and a machining pattern and determines a machining step. 前記オペレータ変更操作判断手段は、前記入力手段により入力された加工形状データ及びワークデータ、前記加工工程決定手段により選択された工具を認識し、前記工具の手動による送り動作時または早送り動作時に、前記工具が前記ワークに干渉しない領域を前記工具の可動領域とし、前記可動領域を越えて動作させようとしたときには、前記ワークとの干渉が発生する前に前記工具の動作を停止させる請求項2に記載の工作機械の制御装置。   The operator change operation determination means recognizes the machining shape data and workpiece data input by the input means, the tool selected by the machining step determination means, and at the time of manual feed operation or fast feed operation of the tool, The region in which the tool does not interfere with the workpiece is defined as a movable region of the tool, and when the operation is attempted beyond the movable region, the operation of the tool is stopped before the interference with the workpiece occurs. The machine tool control device described.
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