JP2007058531A - Use order determination method and use order determination program for tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工工具の使用順序決定方法等に係り、特に、ワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定方法等に関する。 The present invention relates to a method for determining the order of use of machining tools, and more particularly to a method for determining the order of use of a tool for determining the order of use of a plurality of rotating processing tools for machining a workpiece into a product shape.
一般に、NC工作機械によりエンドミルなどの加工工具を用いて素材を切削加工して製品形状に仕上げる場合、様々な寸法及び種類の工具を用いる。従来、このような複数の工具で素材を切削加工する場合、使用する工具の使用順序は、製品形状に応じて、その都度、作業者が経験や勘に基づいて設定していた。 In general, when a material is cut by an NC machine tool using a processing tool such as an end mill and finished into a product shape, tools of various sizes and types are used. Conventionally, when cutting a material with such a plurality of tools, the use order of the tools to be used has been set by the operator based on experience and intuition each time according to the product shape.
一方、特許文献1には、各工具毎に加工シミュレーションを行い、そのシミュレーション結果から、加工時間が最短となる工具の組み合わせを決定する方法が開示されている。
On the other hand,
ここで、近年、特に自動車業界では車両の開発期間が短縮される傾向にあり、それに伴い、製造工程においては、個々の部品の加工時間の短縮はもちろん、工具設定を含むNCデータの作成期間やダイキャスト金型の作製時間などの製造準備期間をも短縮することが要求されている。 Here, in recent years, especially in the automobile industry, the development period of vehicles tends to be shortened. Accordingly, in the manufacturing process, not only the machining time of individual parts is shortened, but also the creation period of NC data including tool settings and the like. It is also required to shorten the manufacturing preparation period such as the production time of the die cast mold.
しかしながら、上述した作業者の経験などに基づいて工具設定では、加工時間や準備期間を短縮するには限界があり、また、作業者によるばらつきもある。即ち、工具設定の明確な判断基準がなく、加工に多大な時間を要したり、工具設定を何度も繰り返す場合があった。特に、例えば複数の割型(コア)で構成されるダイキャスト金型を切削加工で成形する場合、NCデータの作成を含め、割型全てを作製するのに合計で数百時間と多大な時間がかかることがあった。 However, in the tool setting based on the above-mentioned operator's experience and the like, there is a limit to shortening the machining time and the preparation period, and there are variations among operators. In other words, there is no clear criterion for tool setting, and it takes a lot of time for machining, and the tool setting may be repeated many times. In particular, for example, when a die-cast die composed of a plurality of split dies (cores) is formed by cutting, a total of several hundred hours are required to produce all the split dies, including the creation of NC data. Sometimes it took.
一方、特許文献1の方法では、3次元的な形状を有する製品のシミュレーション自体に多大な時間がかかり、さらに、全ての工具について加工シミュレーションを行う必要があるので、工具の組み合わせの最終結果を得るまでに多大な時間を要してしまうという問題があり、実用的ではない。
On the other hand, in the method of
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、加工時間を短縮することが出来る加工工具の使用順序を簡便且つ迅速に決定することが出来る加工工具の使用順序決定方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and a machining tool that can easily and quickly determine the order of use of machining tools that can reduce machining time. The purpose is to provide a method for determining the order of use.
上記の目的を達成するために、本発明は、ワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定方法であって、ワークの3次元形状を示すワークモデル、製品の3次元形状を示す製品モデル、及び、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをそれぞれデータベースに格納する工程と、データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の2次元ワーク断面モデル及び複数の2次元製品断面モデルを生成する工程と、複数のスライス面の各々において、2次元ワーク断面モデル及び2次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、ワーク断面形状から製品断面形状を除いた加工断面部を生成する工程と、データベースに格納された工具順序パターン毎に、加工断面部のうち、工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出すると共に削り残る断面部を生成し、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成を繰り返す工程と、この工程により算出された各工具による加工時間を足し合わせて工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出し、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出する工程と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、ワークモデル及び製品モデルの各断面モデルを利用して総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出しているので、2次元的な計算処理で済み、その結果、計算時間を大幅に短縮することが出来る。さらに、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをデータベースに格納し、この格納された工具順序パターンの中から総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出するので、工具使用順序を効率的に決定することが出来、そして、その工具使用順序によれば、加工時間を短縮することが出来る。さらに、削り残る断面部が存在しない状態になるまで、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出を繰り返すので、加工時間を精度良く算出することが出来る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a tool usage order determination method for determining the usage order of a plurality of rotating processing tools for processing a workpiece into a product shape, and a workpiece model showing a three-dimensional shape of a workpiece Storing a plurality of tool order patterns in which a product model showing a three-dimensional shape of a product and a processing tool in a predetermined pattern in order from a large diameter to a small diameter are stored in a database, and workpieces stored in the database From the model and product model, a plurality of two-dimensional workpiece cross-section models and a plurality of two-dimensional workpiece cross-section models showing the workpiece cross-sectional shape and the product cross-sectional shape when the workpiece model and product model are sliced at a plurality of surfaces at predetermined intervals in the height direction The two-dimensional workpiece cross-sectional model and the two-dimensional product cross-sectional model are mutually exchanged in each of the plurality of slice planes For each tool sequence pattern stored in the database, a tool with the maximum diameter of the tool sequence pattern is used to generate a machined cross-section that excludes the product profile from the workpiece profile. With a tool that calculates the machining time of the part that can be scraped off, generates a cross-sectional portion that remains uncut, and further reduces the diameter in order according to the tool sequence pattern until there is no cross-sectional portion that remains uncut. The process of repeatedly calculating the machining time of the portion that can be cut out of the remaining cross-sectional portion and the generation of the remaining cross-sectional portion are combined with the machining time calculated by each tool in this step. And a step of calculating a total machining time and extracting a tool sequence pattern having the shortest total machining time.
In the present invention configured as described above, the tool sequence pattern having the shortest total machining time is extracted using the cross-sectional models of the workpiece model and the product model, so that a two-dimensional calculation process is sufficient. As a result, the calculation time can be greatly shortened. Furthermore, a plurality of tool order patterns in which machining tools are arranged in a predetermined pattern in order from the largest diameter to the smallest diameter are stored in the database, and the tool order pattern with the shortest total machining time is selected from the stored tool order patterns. Since the extraction is performed, the tool usage order can be determined efficiently, and the machining time can be shortened according to the tool usage order. Furthermore, since the calculation of the machining time of the portion that can be scraped out of the remaining cross-sectional portion is repeated until there is no remaining cross-sectional portion, the machining time can be accurately calculated.
また、本発明において、好ましくは、削り残る断面部は、工具の工具モデルを製品断面形状に沿って移動させたときの工具モデルと製品断面形状との間の工具モデルが通過しない部分として生成される。
このように構成された本発明においては、削り残る断面部が、工具モデルを製品断面形状に沿って移動させたときの工具モデルが通過しない部分として生成されるので、削り残る断面部を簡便に精度良く生成することが出来る。
In the present invention, preferably, the remaining cross-sectional portion is generated as a portion through which the tool model between the tool model and the product cross-sectional shape when the tool model of the tool is moved along the product cross-sectional shape does not pass. The
In the present invention configured as described above, the cross-sectional portion that remains uncut is generated as a portion through which the tool model does not pass when the tool model is moved along the product cross-sectional shape. It can be generated with high accuracy.
また、本発明において、好ましくは、所定間隔は、工具順序パターンの最小径の工具の加工深さと同一である。
このように構成された本発明においては、ワークモデル及び製品モデルを工具順序パターンの最小径の工具の加工深さと同一の間隔でスライスして各断面モデルを生成するので、加工時間をより確実に精度良く算出することが出来る。
In the present invention, preferably, the predetermined interval is the same as the machining depth of the tool having the smallest diameter in the tool order pattern.
In the present invention configured as above, each cross-section model is generated by slicing the workpiece model and the product model at the same interval as the machining depth of the tool with the smallest diameter in the tool order pattern, so that the machining time is more reliably ensured. It is possible to calculate with high accuracy.
また、上記の目的を達成するために、本発明の工具使用順序決定プログラムは、ワークの3次元形状を示すワークモデル、製品の3次元形状を示す製品モデル、及び、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンを格納したデータベースを利用してワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定用コンピュータのための工具使用順序決定プログラムであって、データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の2次元ワーク断面モデル及び複数の2次元製品断面モデルを生成させ、複数のスライス面の各々において、2次元ワーク断面モデル及び2次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、ワーク断面形状から製品断面形状を除いた加工断面部を生成させ、データベースに格納された工具順序パターン毎に、加工断面部のうち、工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出させると共に削り残る断面部を生成させ、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成の繰り返しを行わせ、算出された各工具による加工時間を足し合わせて工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出させ、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出させるように、工具使用順序決定用コンピュータを制御する。
In order to achieve the above object, a tool use order determination program according to the present invention includes a workpiece model indicating a three-dimensional shape of a workpiece, a product model indicating a three-dimensional shape of a product, and a machining tool from a large diameter to a small diameter. A computer for determining a tool usage order for determining a usage order of a plurality of rotating machining tools for machining a workpiece into a product shape using a database storing a plurality of tool order patterns arranged in a predetermined pattern in the order of A tool use order determination program according to
本発明によれば、加工時間を短縮することが出来る加工工具の使用順序を簡便且つ迅速に決定することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the usage order of the processing tool which can shorten processing time can be determined simply and rapidly.
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、本実施形態による加工工具の使用順序の設定に用いるNCデータ生成システム(加工条件決定システム)について説明する。図1は、本実施形態による加工工具使用順序設定機能を有するNCデータ生成システムの概略構成図である。
図1に示すように、NC工作機械(数値制御工作機械)1には、NCデータ生成システム2が接続され、このNCデータ生成システム2は、CPU、メモリ、ディスプレイ、キーボードなど(図示せず)を含むコンピュータ4及びデータベース6を備えている。コンピュータ4には、データベース6に格納された、後述する工具使用順序設定プログラムを含むNCデータ生成プログラムが読み込まれ、メモリに記憶される。NC工作機械1には、コンピュータ4により作成された工具や加工軌跡などに関するNCデータ(数値制御データ)が入力され、NC工作機械1は、そのNCデータに基づいて作動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, the NC data generation system (machining condition determination system) used for setting the working tool use order according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an NC data generation system having a machining tool use order setting function according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, an NC
次に、図2乃至図4により、データベース6に格納されているデータについて説明する。図2は、本実施形態による3次元形状のワークモデルを示す斜視図(a)、3次元形状の製品モデルを示す斜視図(b)及びその平面図(c)であり、図3は、本実施形態によるデータベースに格納された工具情報の一部を示す図であり、図4は、本実施形態による工具パターンの一般加工用データ(a)及び高精度加工用データ(b)を示す図である。
データベース6には、自動車の部品や成型用金型などの製品に関する3次元CADデータ、製品を削り出す前のワーク(素材)に関する3次元CADデータ、或いは、製品及びワークの3次元形状を規定する座標データ等で規定された3次元ワーク形状モデル及び3次元製品形状モデルが格納されている。例えば、図2に示すように、ワーク10(図2(a))は立方体の形状を有し、これを削り出して製品形状12(図2(b))に仕上げることになる。
Next, data stored in the
The
さらに、データベース6には、図3に示すような、NC工作機械1で使用する工具に関する各種のデータが格納されている。例えば、図3に示すデータでは、工具毎に、加工精度、単位面積当たりの加工時間、一回の切り込みにおける最大の加工深さなどが規定されている。工具は、径の大きさ(D20等)や、ボールエンドミル(B)やフラットエンドミル(F)などの種類によって規定されている。なお、工具の送り速度や切り込み速度などの加工条件を左右する種々のデータも工具毎に規定されている。
Further, the
さらに、データベース6には、図4に示すように、複数の工具パターンが格納されている。この工具パターンとは、作業者が、使用する工具の数及びその順番を複数のパターン(例えば、数十パターン)で予め定めたものである。それらのパターン情報は、コンピュータ4によりデータベース6に格納される。図4(a)に示すデータは、一般加工(型割面などを除く一般的な金型の表面部分の加工)で使用する工具の複数の工具パターンを規定したものである。例えば工具パターン(1)では、4つのボールエンドミルを使用し、その使用順番が、径20mm、径12mm、径10mm、径6mmと、工具径の大きい順に使用するように規定されている。他の工具パターンも、基本的に、工具径の大きい順に規定されている。同様に、図4(b)に示すデータは、高精度加工(例えば、割型(コア)同士を組み合わせる際の型割面の加工)で使用する工具の複数の工具パターンを同様に規定したものである。例えば工具パターン(4)では、径10mmのフラットエンドミルで加工した後、径6mmのボールエンドミルで加工する、というパターンが規定されている。
Further, as shown in FIG. 4, the
さらに、データベース6には、図示しないが、各工具の加工軌跡(加工パス)を生成するために用いられるデータ、工具ホルダーに関するデータ及びNCデータ変換用データが格納されている。これらのデータは、等高線パス及び形状沿いパス及びホルダーを設定する際に用いられる。NC変換用データは、使用工具、加工パス及びホルダーなどに関するNCデータを生成するためのものである。
Furthermore, although not shown, the
ここで、NCデータ生成プログラムによる、コンピュータ4のNCデータ生成処理の流れの概略を説明する。先ず、工具使用順序設定プログラムに基づいて、作業者の所定の入力により、加工しようとする製品及びワーク(素材)に関する3次元形状データがデータベース6から読み出され、そのデータに基づき、製品形状及びワーク形状に応じて最適な工具パターンが決定される。この処理の詳細は後述する。その後、NCデータ生成プログラムに基づいて、製品形状及びワーク形状のデータ及び使用する工具のデータに基づき等高線パス及び形状沿いパスが各工具毎に設定され、その後、使用する工具及び決定した加工パス毎に、工具を支持する剛性の高いホルダーが設定される。これらの処理により決定した工具及びパスは、NCデータに変換される。
Here, an outline of a flow of NC data generation processing of the
次に、主に図5を参照して、本実施形態による工具使用順序設定プログラムによりコンピュータ4により実行される工具使用順序設定の処理を説明する。図5は、本実施形態による一般加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートである。図5において、「S」は、各ステップを示している。
本実施形態では、この処理フローにより、加工時間が最短となる工具パターンを自動的に決定するようにしている。なお、本実施形態は、本発明による工具使用順序設定処理を、製品としてダイキャスト金型の割型の切削加工に適用したものであり、ここでは、図2(a)に示すワーク10を切削加工して、図2(b)に示す金型(割型)12を得る例について説明する。図2(b)に示す割型12は、形状部14、型割部16及び台座部18で構成されている。
Next, mainly with reference to FIG. 5, a tool use order setting process executed by the
In the present embodiment, a tool pattern having the shortest machining time is automatically determined by this processing flow. In the present embodiment, the tool use order setting process according to the present invention is applied to the cutting of a die-cast mold as a product. Here, the
先ず、図5により、一般加工における工具使用順序設定の処理を説明する。この処理フローでは、先ず、S1において、作業者が、データベース6に格納されたCADデータ等を選択することにより、金型形状及びワーク形状を規定する3次元座標の各数値で規定された3次元形状モデルがそれぞれコンピュータ4に読み込まれる。なお、これらの形状に関するデータは、このS1において作業者が新たに入力し或いは修正することも可能である。
次に、S2において、データベース6に格納にされた複数の工具パターン(図4(a))のうち1つのパターンがコンピュータ4に読み込まれる。
First, referring to FIG. 5, the process of setting the tool use order in general machining will be described. In this processing flow, first, in S1, the operator selects CAD data or the like stored in the
Next, in S <b> 2, one pattern among a plurality of tool patterns (FIG. 4A) stored in the
次に、S3及びS4において、S1で読み込まれた3次元形状の金型モデル及びワークモデルのスライス(カット)処理が行われる。この処理内容を図6及び図7により説明する。図6は、金型モデルのスライス処理を説明するための3次元形状の金型モデルの側面図(a)及び3次元形状のワークモデルのスライス処理を説明するためのワークモデルの側面図(b)であり、図7は、図6(a)に示す金型モデルのスライス断面線、図6(b)に示すワーク形状のスライス断面線及び加工すべき断面をスライス面1(a)、スライス面2(b)、スライス面3(c)及びスライス面4(d)のそれぞれについて示す図である。 Next, in S3 and S4, a slice (cut) process of the three-dimensional mold model and the work model read in S1 is performed. The contents of this processing will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a side view (a) of a three-dimensional shape mold model for explaining the die model slicing process, and a side view (b) of the work model for explaining the three-dimensional shape work model slicing process. FIG. 7 shows the slice cross section line of the mold model shown in FIG. 6A, the slice cross section line of the workpiece shape shown in FIG. It is a figure shown about each of surface 2 (b), slice surface 3 (c), and slice surface 4 (d).
先ず、S3においては、図6(a)に示すように、S1で読み込まれた3次元形状の金型モデルが、高さ方向に対して所定の間隔(ピッチ)で、いずれも水平にスライス(カット)処理される。本実施形態では、上方から順にスライスされ、形状部14はスライス面1〜3で、型割部16はスライス面4で、それぞれスライスされている。なお、本実施形態においては、台座部18は切削加工しないので、スライスされないようになっている。
First, at S3, as shown in FIG. 6A, the three-dimensional mold model read at S1 is sliced horizontally at a predetermined interval (pitch) in the height direction ( Cut) processed. In the present embodiment, the slice is sequentially sliced from above, and the
このS3におけるスライス処理は、具体的には、3次元金型モデルの座標データのうち、スライスする面のZ座標(高さ方向の座標)を有するデータを抽出し、そのデータのXY座標により規定される、その断面の2次元形状の金型断面形状データを生成するものである。そして、図7(a)〜(d)に示すように、各スライス面1〜4に対応した金型断面の外形線を示す4つ(N=4)の断面線(金型断面モデル)20a、20b、20c、20dが得られる。 Specifically, the slicing process in S3 extracts data having the Z coordinate (coordinate in the height direction) of the surface to be sliced from the coordinate data of the three-dimensional mold model, and is defined by the XY coordinates of the data The two-dimensional mold cross-sectional shape data of the cross section is generated. Then, as shown in FIGS. 7A to 7D, four (N = 4) cross-sectional lines (mold cross-section models) 20a indicating the outer shape lines of the mold cross-sections corresponding to the slice planes 1 to 4, respectively. , 20b, 20c, 20d.
次に、S4において、図6(b)に示すように、S1で読み込まれた3次元形状のワークモデルがスライスされる。各スライス面の高さ位置、間隔、数は、S3における金型モデルのスライス面と同一である。このS4におけるスライス処理は、S3の処理と同様に、3次元ワークモデルの座標データのうち、スライスする面のZ座標(高さ方向の座標)を有するデータを抽出し、そのデータのXY座標により規定される、その断面の2次元形状のワーク断面形状データを生成するものである。そして、図7(a)〜(d)に示すように、各スライス面1〜4に対応したワーク断面の外形線を示す4つ(N=4)の断面線(ワーク断面モデル)22a、22b、22c、22dが得られる。 Next, in S4, as shown in FIG. 6B, the three-dimensional work model read in S1 is sliced. The height position, interval, and number of each slice surface are the same as the slice surface of the mold model in S3. In the slicing process in S4, data having the Z coordinate (coordinate in the height direction) of the surface to be sliced is extracted from the coordinate data of the three-dimensional work model in the same manner as in S3, and the XY coordinates of the data are extracted. The workpiece cross-sectional shape data of the two-dimensional shape of the cross section defined is generated. Then, as shown in FIGS. 7A to 7D, four (N = 4) cross-sectional lines (work cross-section models) 22a and 22b showing the outlines of the work cross-sections corresponding to the slice planes 1 to 4, respectively. 22c and 22d are obtained.
ここで、本実施形態では、スライス面の間隔は、S2において読み込まれた複数の工具パターンに含まれる全ての工具のうち、最小径の工具の加工深さ(図3参照)に設定されている。つまり、一般に、加工負荷を考慮すると、工具径が小さい程加工深さが小さくなるので、スライス面の間隔が、実際の加工における加工深さ(1回の切り込み量)より大きくならないようにしているのである。従って、各工具パターンによる加工時間の比較を精度良く行うことが出来、その結果、本実施形態により設定される工具使用順序が、確実に加工時間を短縮出来るものとなる。 Here, in the present embodiment, the interval between the slice planes is set to the machining depth (see FIG. 3) of the smallest diameter tool among all the tools included in the plurality of tool patterns read in S2. . That is, in general, when the machining load is taken into consideration, the machining depth decreases as the tool diameter decreases, so that the interval between the slicing surfaces is prevented from becoming larger than the machining depth in actual machining (a single cutting depth). It is. Therefore, it is possible to accurately compare the machining time by each tool pattern, and as a result, the tool use order set by the present embodiment can surely shorten the machining time.
次に、S5において、以下のS6乃至S12で処理されるスライス面が1つ選定される。本実施形態では、上方のスライス面から順に選定されるようになっている。
次に、S6において、S5で選定されたスライス面について、各断面形状モデル(各断面線)が重ね合わせ処理される。図7に示すように、このS6における重ね合わせ処理では、各断面モデルが所定の基準座標上で重ね合わせられ、この重ね合わせにより、図7中斜線で示すように、加工すべき断面(加工断面部)24a、24b、24c、24dが得られる。つまり、ワーク断面形状から金型断面形状を除いた部分が、加工すべき断面であり、S6では、金型断面形状データ及びワーク断面形状データから、この加工断面部の形状及び面積に関する加工断面データが生成される。以下のS7乃至S12の繰り返しの処理により、この加工断面部を所定の工具パターンに従って加工する場合の加工時間が計算される。
Next, in S5, one slice plane to be processed in S6 to S12 below is selected. In this embodiment, selection is made in order from the upper slice plane.
Next, in S6, each cross-sectional shape model (each cross-sectional line) is superimposed on the slice surface selected in S5. As shown in FIG. 7, in the superposition process in S6, the cross-sectional models are superposed on predetermined reference coordinates, and as a result of this superposition, the cross-section to be processed (processed cross-section) as shown by the oblique lines in FIG. Part) 24a, 24b, 24c, 24d. In other words, the part obtained by removing the mold cross-sectional shape from the work cross-sectional shape is a cross-section to be processed. Is generated. By repeating the following steps S7 to S12, the processing time for processing the processed cross section according to a predetermined tool pattern is calculated.
次に、S7において、S2で読み込まれた工具パターンの各工具のうち1つが、その工具パターンの順序に従って選定される。つまり、最初は、順序が最も早いもの(最も径の大きい工具)が選定される。例えば、図4(a)に示す工具パターン(1)では、D20Bの工具が選定される。 Next, in S7, one of the tools of the tool pattern read in S2 is selected according to the order of the tool pattern. That is, first, the tool with the earliest order (the tool with the largest diameter) is selected. For example, in the tool pattern (1) shown in FIG. 4A, a tool D20B is selected.
次に、S8において、加工可能断面部及び削り残り断面部が生成される。このS8における処理内容を図8及び図9により説明する。図8は、加工可能断面部及び削り残り断面部を生成する方法を説明するための金型断面形状及びワーク断面形状を重ね合わせた図であり、図9は、各スライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。なお、図8(a)及び(b)は、いずれも、スライス面1を示す図7(a)に対応している。
ここで、金型断面の小さな隙間や、隅部の小さなRなど、工具の径の大きさによっては、加工出来ない部分(削り残り部分)が生じる。このS8においては、S5で選定されたスライス面(スライス面1)における加工断面部(24a)のうち、S7で選定された工具(D20B)で削り取ることが出来る領域を加工可能断面部として生成し、削り取ることが出来ない領域を削り残り断面部として生成する。本実施形態では、工具をそのスライス面の金型断面の外形に沿って移動(掃引)させた場合に、その工具が通過しない部分を金型形状と工具径との幾何学的な関係により算出し、削り残り断面部としている。
Next, in S8, a workable cross section and an uncut cross section are generated. The processing contents in S8 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram in which a mold cross-sectional shape and a work cross-sectional shape are overlapped for explaining a method of generating a workable cross-sectional portion and an uncut cross-sectional portion, and FIG. 9 is a drawing of each tool on each slice plane. It is a figure for demonstrating a possible cross-section part and a non-cutting cross-section part. 8A and 8B correspond to FIG. 7A showing the
Here, depending on the size of the diameter of the tool, such as a small gap in the mold cross section and a small R at the corner, a portion that cannot be processed (uncut portion) occurs. In S8, a region that can be cut off by the tool (D20B) selected in S7 is generated as a workable cross-sectional portion of the processed cross-sectional portion (24a) in the slice surface (slice surface 1) selected in S5. A region that cannot be cut off is generated as a remaining cross-sectional portion. In this embodiment, when the tool is moved (swept) along the outer shape of the die cross section of the slice surface, a portion through which the tool does not pass is calculated based on the geometric relationship between the die shape and the tool diameter. In addition, the remaining cross-sectional portion is used.
先ず、図8(a)に示すように、工具モデル30を金型断面モデルの外形の沿って移動させる。工具モデル30は、この場合には工具径が20mmであるので、直径20mmの円形のモデルとなっている。具体的には、S3において得られた金型断面形状データの座標データ或いはS6において得られた加工断面データの座標データを基に、工具モデル30を金型断面の外形に沿って移動させた場合の移動経路と通過した部分の面積が計算される。なお、工具モデル30が通過する部分より外方の部分は工具により加工可能であるので、工具モデル30が通過した部分として処理される。
そして、図8(a)で視覚的に分かるように、その工具モデル30と金型断面モデルとの間に工具モデル30が通過しない部分があり、この部分が削り残り断面部として生成される。具体的には、削り残り断面形状データとして、この削り残り断面部の形状に関するデータが生成される。このように、工具モデルを金型断面に沿って移動させることにより、削り残り断面部が簡単に精度よく生成される。一方、削り残り断面部以外の部分が、加工可能断面部として生成される。具体的には、加工可能断面形状データとして、加工可能断面部の形状に関するデータが生成される。
First, as shown in FIG. 8A, the
8A, there is a portion where the
次に、S9において、S8で生成されたデータから、加工可能断面部の面積が算出される。図8(a)に示す例では、面積A1(mm2)と算出されている。
次に、S10において、S9で算出された面積、及び、データベース6に格納された各工具の単位面積当たりの加工時間(図3参照)により、この加工可能断面部の加工時間が算出される。図8(a)に示す例では、加工面積A1(mm2)、及び、工具D20Bの単位面積当たりの加工時間d20t(mm2/s)により、加工時間がa1(s)であると算出されている。
Next, in S9, the area of the workable cross section is calculated from the data generated in S8. In the example shown in FIG. 8A, the area A1 (mm 2 ) is calculated.
Next, in S10, the machining time of the workable cross section is calculated from the area calculated in S9 and the machining time per unit area of each tool stored in the database 6 (see FIG. 3). In the example shown in FIG. 8A, the machining time is calculated to be a1 (s) based on the machining area A1 (mm 2 ) and the machining time d20t (mm 2 / s) per unit area of the tool D20B. ing.
次に、S11において、削り残り断面部が存在すると判定された場合には、S12に進み、S12において、S2で選定された工具パターンにおいて次の工具があると判定された場合には、S7に戻り、次の工具であるD12Bが選定され、再び、S8乃至S10の処理が行われる。
S8においては、図8(b)で示すように、前回にS8で生成された削り残り断面部(図8(a)或いは図9参照)のうち、S7で選定された工具(D12B)で削り取ることが出来る領域を加工可能断面部として生成し、削り取ることが出来ない領域を削り残り断面部として生成する。この場合は、径12mmの工具モデル32を、上述したS8の処理内容と同様に金型断面の外形に沿って移動させて、新たに、このステップに対応した加工可能断面形状データ及び削り残り断面形状データが生成される。そして、S9において、加工可能断面部の面積がA2(mm2)と算出され、S10において、上述したように、この面積A2と、工具D12Bの単位面積当たりの加工時間d12t(mm2/s)とにより、加工時間がa2(s)であると算出される(図8(b)参照)。
Next, in S11, if it is determined that there is an uncut cross section, the process proceeds to S12. In S12, if it is determined that there is a next tool in the tool pattern selected in S2, the process proceeds to S7. Returning, D12B which is the next tool is selected, and the processing of S8 to S10 is performed again.
In S8, as shown in FIG. 8 (b), the tool (D12B) selected in S7 is scraped out of the remaining uncut cross-sectional portion (see FIG. 8 (a) or FIG. 9) generated in S8 last time. A region that can be processed is generated as a workable cross section, and a region that cannot be cut off is generated as a remaining cross section. In this case, the
このようなS7乃至S10の処理が、S11で削り残り断面部が無いと判定されるか、或いは、S12で次の工具が無いと判定されるまで繰り返される。即ち、削り残り断面部が無くなるまで、S2で選定された工具パターンの工具について計算が繰り返される。なお、削り残り断面部があるが、次の工具が無い場合には、その工具パターン(S2で選定)は、後述するS16において、最終的に選択されないようになっている。
ここで、図9に、工具パターン(1)の算出結果を示す。図9に示すように、スライス面1ではD10ボールエンドミル、スライス面2ではD6ボールエンドミル、スライス面3ではD20ボールエンドミル、スライス面4ではD12ボールエンドミルで、それぞれ、加工可能断面部しか存在しない状態、即ち、削り残り断面部が無い状態となっている。
Such processes of S7 to S10 are repeated until it is determined in S11 that there is no uncut cross section or in S12 that there is no next tool. That is, the calculation is repeated for the tool having the tool pattern selected in S2 until there is no remaining uncut cross section. When there is an uncut cross section, but there is no next tool, the tool pattern (selected in S2) is not finally selected in S16 described later.
Here, the calculation result of the tool pattern (1) is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the
次に、S13において、次のスライス面が無いと判定されるまで、他のスライス面2〜4についても、上述した処理と同様にS5乃至S12の処理が繰り返される。
S13において、次のスライス面が無いと判定された場合、即ち、全てのスライス面1〜4についての処理が終了すると、S14に進み、各工具(工具パターン(1)においては、D20B、D12B、D10B、D6B)の各スライス面1〜4における加工時間が全て足し合わされて、工具パターン(1)における金型12の総加工時間が算出される。
Next, until it is determined in S13 that there is no next slice plane, the processes of S5 to S12 are repeated for the
When it is determined in S13 that there is no next slice plane, that is, when the processing for all
図9に計算例を示すように、スライス面1における加工時間t1は、3つの工具のそれぞれの加工時間a1〜a3を足し合わせて得られ、スライス面2における加工時間t2は、4つの工具のそれぞれの加工時間b1〜b4を足し合わせて得られ、スライス面3における加工時間t3は、工具D20Bによる加工時間c1であり、スライス面4における加工時間t4は、2つの工具による加工時間d1、d2を足し合わせて得られる。そして、各スライス面1〜4のそれぞれの加工時間t1〜t4が足し合わされて、工具パターン(1)の総加工時間T1が算出される。
As shown in the calculation example in FIG. 9, the machining time t1 on the
次に、S15に進み、このS15において、他の工具パターン(図4参照)がある場合には、S2に戻り、上述したような処理と同様の処理を残りの工具パターンの全てについて行う。
全ての工具パターンについてのS2乃至14の処理が終了した場合には、S16に進み、使用工具パターンが決定される。このS16では、S14で算出された各工具パターン毎の総加工時間T1、T2・・・を比較して、総加工時間が最も短い工具パターンを抽出する。
このようにして、複数の工具パターンの中から、一般加工において総加工時間が最も短い工具パターン(加工工具の使用順序)を、コンピュータ4で自動的に抽出させることが出来る。特に、本実施形態では、3次元形状の金型モデル及びワークモデルをスライスして、2次元データにより表される金型断面形状データ及びワーク断面形状データにより各工具の加工時間を算出するようにしているので、計算時間が短時間で済み、その結果、簡便且つ短い時間で最適な加工工具の使用順序を抽出することが出来る。
Next, the process proceeds to S15. If there is another tool pattern (see FIG. 4) in S15, the process returns to S2, and the same process as described above is performed for all the remaining tool patterns.
When the processes of S2 to S14 for all the tool patterns are completed, the process proceeds to S16, and the tool pattern to be used is determined. In S16, the total machining times T1, T2,... For each tool pattern calculated in S14 are compared, and the tool pattern with the shortest total machining time is extracted.
In this way, a tool pattern (order of use of machining tools) having the shortest total machining time in general machining can be automatically extracted by the
次に、図10及び図11により、図5の処理に引き続き行われる型割面の高精度加工における工具使用順序設定の処理を説明する。図10は、本実施形態による高精度加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートであり、図11は、型割部のスライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。図10において、「S」は、各ステップを示している。
ここで、エンジンブロックなどを成形するためのダイキャスト金型は、製品形状に合わせて、複数の割型で構成される。それらの複数の割型には、一般に、各型同士を合わせるための凸状部或いは凹状部を有する型割面が形成され、これらの型割面を高精度に加工することにより、割型同士が精度良く組み合わされて、型内の溶融金属が外部に流れ出さないようになっている。本実施形態では、図10に示す処理フローにより、このような型割面を短時間で加工出来る加工工具の使用順序を設定するようにしている。
Next, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, processing for setting the tool usage order in the high-precision machining of the parting surface, which is performed following the processing of FIG. FIG. 10 is a flowchart showing the processing of setting the tool use order for high-precision machining according to the present embodiment, and FIG. 11 explains the cross-sections that can be machined and the remaining uncut cross-sections of each tool on the slice plane of the mold part. FIG. In FIG. 10, “S” indicates each step.
Here, the die-casting mold for molding the engine block and the like is constituted by a plurality of split molds according to the product shape. The plurality of split molds are generally formed with mold split surfaces having convex portions or concave portions for matching the molds, and by processing these mold split surfaces with high precision, Are combined with high precision so that the molten metal in the mold does not flow outside. In the present embodiment, the processing sequence shown in FIG. 10 sets the order of use of the processing tools that can process such a parting surface in a short time.
この図10に示す処理フローでは、先ず、S20において、型割部が検出される。ここで、図2(b)に示すように、型割部16の型割面は、通常、勾配が0度、即ち、垂直な型割面を有するように成形される。従って、このS20では、上述したS1(図5)で読み込まれた金型モデルの3次元データの高さ方向の座標値から、勾配が0度の領域が検出され、その領域部分(高さ方向の一定の部分)が型割部として検出される。
In the processing flow shown in FIG. 10, first, in S <b> 20, the mold part is detected. Here, as shown in FIG. 2B, the mold parting surface of the
次に、S21において、この型割部に存在するコーナー部分の検出及びそのRの最小値が算出される。コーナー部分とは、図2(b)及び(c)、図7(d)に示すように、平面視で水平方向に突出する凸状部16aの両側の凹状のコーナーの部分16bであり、この部分16bは、凸状部16aの曲率やRよりも小さいRで形成される。S21においては、S1(図5)で読み込まれた金型モデルの3次元データの座標値から、コーナー部分が検出され、このコーナー部分のRの最小値が算出される。
Next, in S21, detection of a corner portion existing in the mold part and the minimum value of R are calculated. As shown in FIGS. 2B, 2C, and 7D, the corner portion is a
次に、S22において、データベース6に格納にされた高精度加工用の工具パターン(図4(b))がコンピュータ4に読み込まれる。このS22においては、S21で検出されたコーナーRの最小値を加工可能な工具を含む工具パターンのみが読み込まれる。例えば、コーナーRの最小値が5mmである場合には、径10mm以下の工具を含む工具パターンが選定されて、読み込まれる。
次に、S23において、S22で読み出された工具パターン毎の加工時間が算出される。ここで、型割部は、上述したように勾配が0度であるので、スライス面は1つだけ設定される。本実施形態では、図6(a)及び図7(d)に示すように、スライス面4が設定されている。このスライス面4について、上述した図5のS6〜S12、S14及びS15の処理と同様の処理により、各工具パターン毎の加工時間が算出される。
Next, in S <b> 22, the high-precision machining tool pattern (FIG. 4B) stored in the
Next, in S23, the machining time for each tool pattern read in S22 is calculated. Here, since the slope of the mold part is 0 degree as described above, only one slice plane is set. In the present embodiment, the
例えば、図11に示すように、高精度工具パターン(1)(図4(b)参照)では、工具D20F(フラットエンドミル)による加工時間がe1(s)であり、その工具D20Fにより削り取ることが出来なかった削り残り断面部が、工具D10Fにより、加工時間e2(s)で加工可能と計算されている。その結果、高精度工具パターン(1)の総加工時間は、Tf1=e1+e2の計算式により算出される。このような処理が、各工具パターン毎に行われる。
次に、S24において、上述した図5のS16の処理と同様に、複数の工具パターンのうち、加工時間が最も短い工具パターンが抽出される。
このようにして、高い加工精度が要求される型割部においても、2次元的な演算処理により、簡便且つ短い時間で最適な加工工具の使用順序を抽出することが出来る。さらに、コーナー部分のRの最小値を加工可能な工具を含む工具パターンについてのみ計算を行うので、計算時間をより短くすることが出来る。なお、上述した図5のS2において、隙間や隅部のRの大きさを検出した後に、それらの部分を加工可能な工具を含む工具パターンのみを選定するようにしても良い。
For example, as shown in FIG. 11, in the high-precision tool pattern (1) (see FIG. 4B), the machining time by the tool D20F (flat end mill) is e1 (s), and the tool D20F can be scraped off. It is calculated that the uncut remaining cross-sectional portion that could not be formed can be processed by the tool D10F in the processing time e2 (s). As a result, the total machining time of the high-precision tool pattern (1) is calculated by the calculation formula of Tf1 = e1 + e2. Such a process is performed for each tool pattern.
Next, in S24, the tool pattern with the shortest machining time is extracted from among the plurality of tool patterns in the same manner as the process of S16 in FIG.
In this way, even in a parting section where high machining accuracy is required, an optimal use order of machining tools can be extracted easily and in a short time by two-dimensional calculation processing. Furthermore, since the calculation is performed only for the tool pattern including the tool capable of machining the minimum value of R at the corner portion, the calculation time can be further shortened. Note that, in S2 of FIG. 5 described above, after detecting the size of the gap or the corner R, only a tool pattern including a tool capable of machining those portions may be selected.
次に、S25においては、上述した図5のS16で抽出された一般加工用の工具パターンと、S24で抽出された高精度加工用の工具パターンとを組み合わせて、最終的な工具パターンが決定される。例えば、S16において、図4(a)に示す工具パターン(4)(D20B→D10B)が抽出され、S24において、図4(b)に示す高精度用工具パターン(3)(D10F)が抽出された場合には、D20B→D10B→D10Fという工具使用順序に関するデータが最終結果として出力(生成)され、NC工作機械1で使用する工具順序として設定される。この設定されたデータを基に、上述したように、加工パス或いはホルダーの決定が行われ、さらに、NCデータに変換される。
Next, in S25, the final tool pattern is determined by combining the general machining tool pattern extracted in S16 of FIG. 5 and the high precision machining tool pattern extracted in S24. The For example, in S16, the tool pattern (4) (D20B → D10B) shown in FIG. 4A is extracted, and in S24, the high-precision tool pattern (3) (D10F) shown in FIG. 4B is extracted. In this case, data relating to the tool usage order D20B → D10B → D10F is output (generated) as a final result and set as the tool order used in the
1 NC工作機械
2 NCデータ生成システム
4 コンピュータ
6 データベース
10 ワークモデル
12 金型モデル
16 型割部
20a〜d 金型断面モデル
22a〜d ワーク断面モデル
24a〜d 加工断面部
30、32 工具モデル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記ワークの3次元形状を示すワークモデル、上記製品の3次元形状を示す製品モデル、及び、上記加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをそれぞれデータベースに格納する工程と、
上記データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の2次元ワーク断面モデル及び複数の2次元製品断面モデルを生成する工程と、
上記複数のスライス面の各々において、上記2次元ワーク断面モデル及び上記2次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、上記ワーク断面形状から上記製品断面形状を除いた加工断面部を生成する工程と、
上記データベースに格納された工具順序パターン毎に、上記加工断面部のうち、上記工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出すると共に削り残る断面部を生成し、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、上記工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成を繰り返す工程と、
この工程により算出された各工具による加工時間を足し合わせて上記工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出し、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出する工程と、
を有することを特徴とする工具使用順序決定方法。 A tool use order determination method for determining a use order of a plurality of rotating processing tools for processing a workpiece into a product shape,
A workpiece model indicating the three-dimensional shape of the workpiece, a product model indicating the three-dimensional shape of the product, and a plurality of tool order patterns in which the machining tools are arranged in a predetermined pattern in order from the large diameter to the small diameter, respectively. A process of storing in
A plurality of two-dimensional shapes showing a workpiece cross-sectional shape and a product cross-sectional shape when the work model and product model stored in the database are sliced at a plurality of surfaces at predetermined intervals in the height direction. Generating a workpiece section model and a plurality of two-dimensional product section models;
A step of superimposing the two-dimensional workpiece cross-sectional model and the two-dimensional product cross-sectional model on each other in each of the plurality of slice planes to generate a processed cross-sectional portion excluding the product cross-sectional shape from the work cross-sectional shape;
For each tool sequence pattern stored in the database, calculate the machining time of the portion that can be scraped with the tool with the maximum diameter of the tool sequence pattern, and generate a cross-sectional portion that remains uncut, Then, until the remaining cross-sectional portion does not exist, calculation of the machining time of the portion that can be scraped out of the remaining cross-sectional portion with a tool whose diameter is reduced in order according to the above-mentioned tool order pattern and further shaving Repeating the generation of the remaining cross-section,
Adding the machining time for each tool calculated in this step to calculate the total machining time for each tool sequence pattern, and extracting the tool sequence pattern with the shortest total machining time;
A method for determining the order of tool use.
上記データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の2次元ワーク断面モデル及び複数の2次元製品断面モデルを生成させ、
上記複数のスライス面の各々において、上記2次元ワーク断面モデル及び上記2次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、上記ワーク断面形状から上記製品断面形状を除いた加工断面部を生成させ、
上記データベースに格納された工具順序パターン毎に、上記加工断面部のうち、上記工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出させると共に削り残る断面部を生成させ、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、上記工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成の繰り返しを行わせ、
算出された各工具による加工時間を足し合わせて上記工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出させ、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出させるように、上記工具使用順序決定用コンピュータを制御する加工工具使用順序決定プログラム。 Uses a database that stores a workpiece model that shows the three-dimensional shape of the workpiece, a product model that shows the three-dimensional shape of the product, and a plurality of tool order patterns in which machining tools are arranged in a predetermined pattern from the largest to the smallest diameter. A tool use order determination program for a tool use order determination computer for determining a use order of a plurality of rotating processing tools for processing a workpiece into a product shape,
A plurality of two-dimensional shapes showing a workpiece cross-sectional shape and a product cross-sectional shape when the work model and the product model stored in the database are sliced on a plurality of surfaces at predetermined intervals in the height direction. Generate a workpiece cross-section model and multiple 2D product cross-section models,
In each of the plurality of slice planes, the two-dimensional workpiece cross-sectional model and the two-dimensional product cross-sectional model are overlapped with each other to generate a processed cross-sectional portion excluding the product cross-sectional shape from the work cross-sectional shape,
For each tool sequence pattern stored in the database, the machining time of the portion that can be scraped off with the tool having the maximum diameter of the tool sequence pattern is calculated and the remaining cross-sectional portion is generated, Then, until the remaining cross-sectional portion does not exist, calculation of the machining time of the portion that can be scraped out of the remaining cross-sectional portion with a tool whose diameter is reduced in order according to the above-mentioned tool order pattern and further shaving Let the generation of the remaining cross section be repeated,
The tool use order determination computer is configured to calculate the total machining time for each tool sequence pattern by adding the calculated machining times for each tool and to extract the tool sequence pattern with the shortest total machining time. Processing tool usage order determination program to be controlled.
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