JP2015184687A - 工作機械切削条件最適化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷の一定化及び加工時間の短縮を可能とする工作機械切削条件最適化装置及び方法。【解決手段】工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、ＣＡＭ１２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗がより小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行い、変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づいて行われる試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度変更を行うことで、切削条件を最適化するＮＣプログラム最適化機能部と、試加工時の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値を記憶する記憶部とを備えることで、負荷の一定化及び加工時間の短縮を可能とする。【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械切削条件最適化装置及び方法に関する。

従来の切削加工における工作機械のツールパス（工具軌跡）は、例えば下記引用文献１のように、製品ごとにＣＡＭで作成している。ツールパスは、ＮＣシミュレーションなどで工具（ホルダ）と製品との干渉をチェックし、試加工を実施した上で、決定している。

また、従来の工作機械では、切削条件（工具の送り速度と回転数、工具の１刃当たりの切込量と切込角度等）が、ツールパスとは関係なく一定に設定されている。この切削条件は、実績と経験、あるいは、現場の状況（切削加工時の音や振動、切削加工後の仕上がり等）から決定している。

特開２０１１−２０６８９４号公報

従来の工作機械における主軸トルクの時間変化を表すグラフを、図８に示す。当該グラフのように、従来の切削加工では、製品の切削抵抗が大きい箇所を基準として、切削条件を一律で決めているため、主軸トルクのばらつきが大きい。そして、主軸トルクのばらつきが大きいということは、負荷（切削加工時の工具及び工作機械本体の負荷）のばらつきが大きいことを表している。

負荷のばらつきが大きいと、工具の欠損（摩耗増進）が発生したり、製品の加工寸法がＣＡＭの設計値からずれたりする原因となる。さらに、製品の表面性状が悪化し、加工時の振動が発生する。

よって、本発明では、切削時の負荷を一定化することができ、さらには、加工時間を短縮することができる工作機械切削条件最適化装置及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械切削条件最適化装置は、
工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、
ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、切削抵抗がより大きいと予測される箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、前記切削抵抗がより小さいと予測される箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うＮＣプログラム最適化機能部と、
前記試加工時の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値を記憶する記憶部とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械切削条件最適化装置は、
工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、
ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、切削抵抗がより大きいと予測される箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、前記切削抵抗がより小さいと予測される箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる切削加工のシミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うＮＣプログラム最適化機能部と、
前記ＮＣプログラム最適化機能部による最初の変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づき、前記シミュレーションを行い、送り速度及び負荷の値を求める加工シミュレータとを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械切削条件最適化装置は、
上記第１又は２の発明に係る工作機械切削条件最適化装置において、
ＮＣプログラム最適化機能部は、
再度前記変更を行う際に、送り速度、負荷、荷重及び加工時間からなる評価パラメータの制限値を設け、当該制限値の範囲内で前記変更を行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る工作機械の切削条件最適化方法は、
工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、
ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、切削抵抗がより大きいと予測される箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、前記切削抵抗がより小さいと予測される箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、
前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて試加工を行い、
前記試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る工作機械の切削条件最適化方法は、
工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、
ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、切削抵抗がより大きいと予測される箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、前記切削抵抗がより小さいと予測される箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、
前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて切削加工のシミュレーションを行い、
前記シミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る工作機械の切削条件最適化方法は、
上記第４又は５の発明に係る工作機械の切削条件最適化方法において、
再度前記設定を行う際に、送り速度、負荷、荷重及び加工時間からなる評価パラメータの制限値の範囲内で前記変更を行う
ことを特徴とする。

本発明に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法によれば、切削時の負荷を一定化することができ、さらには、加工時間を短縮することができる。

切削加工における送り速度を変更した場合の、主軸トルクの時間変化を表すグラフである。 切削加工における送り速度のみを変更した場合の、時間軸を拡大した主軸トルクの時間変化を表すグラフである。 従来（制御周期及び送り速度が一定）の場合（パターンＡ）、送り速度のみ変更する場合（パターンＢ）、制御周期及び送り速度を変更した場合（パターンＣ）をそれぞれ比較した図である。（ａ）は、切削加工の一例を表す概略図である。（ｂ）は、（ａ）の概略図に沿った負荷の変化を、パターンＡ〜Ｃごとに表すグラフである。 本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置を説明するブロック図である。 本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置による、時間軸を拡大した主軸トルクの時間変化を表すグラフである。 本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置の処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置を説明するブロック図である。 従来の工作機械における主軸トルクの時間変化を表すグラフである。

以下、本発明に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法を実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法は、工作機械の切削条件を最適化するものである。

本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置では、まず、送り速度を加工形状に合わせて負荷が一定となるように変更する。すなわち、ＣＡＭで設計された切削条件及びツールパスに基づき、切削抵抗の変化を予測し、予測した切削抵抗に応じて、工具の送り速度を制御することで、負荷を一定にする。具体的には、予測した切削抵抗が大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗が小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行うことで、負荷を一定にする。

上述のように、切削加工における送り速度を変更した場合の、主軸トルクの時間変化を表すグラフを、図１に示す。当該グラフに示すように、主軸トルクを一定にするように送り速度を変更すると、従来の送り速度一定のものに比べて、加工時間を短縮することができ、また、工具の欠損（摩耗増進）を防ぎ、長寿命化を図ることができる。なお、主軸トルクと一定にするとは、負荷を一定にするということである。

しかしながら、上述のように送り速度を変更しただけでは、製品の加工形状によってはハンチング現象が発生することがあり得る。

ハンチング現象について図２を用いて説明する。図２は、切削加工における送り速度のみを変更した場合の、時間軸を拡大した主軸トルクの時間変化を表すグラフである。当該グラフにおいて、時刻ａ，ｂ，ｃ付近で、送り速度の計測値が階段状に変化している。時刻ａ，ｂ，ｃ付近では、主軸トルクのピーク値の急激な変化、すなわち、ハンチング現象が起きている。なお、当該グラフにおいて、主軸トルクの計測値が終始０．０３［ｓｅｃ］程度の周期で変動しているのは、工具の刃の形状によるものであり、ハンチング現象とは無関係である。

上記ハンチング現象が起こる理由としては、従来の送り速度の制御周期のままでは、製品の加工形状が細かく変化する箇所があると、負荷を一定とする制御が当該変化に追従できないためである。

そこで、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置では、まず、通常の制御周期で、上述したように送り速度を加工形状に合わせて負荷が一定となるように変更し、ＮＣ制御が加工形状に追従できないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度、送り速度を加工形状に合わせて負荷が一定となるように変更することで、ハンチング現象を起こさず負荷を一定にする。なお、従来の切削加工では、制御周期及び送り速度が一定であるため、上述のように負荷を一定にすることができない。

従来（制御周期及び送り速度が一定）の場合（パターンａ）、送り速度のみ変更する場合（パターンｂ）、制御周期及び送り速度を変更した場合（パターンｃ）をそれぞれ比較した図を、図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）は、切削加工の一例を表す概略図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の概略図に沿った負荷の変化を、パターンａ〜ｃごとに表すグラフである。

図３（ａ）では、工具１７（刃）が、曲線矢印で示す方向に回転しながら、回転中心Ｏが矢印Ｆの軌跡を描くように送られ、製品を切削するものとする。なお、当該図中において、太破線は切削前の製品の形状を、ハッチングが施された実線は加工後の製品の形状を、それぞれ示している。図３（ａ）のように切削を行う場合、図３（ｂ）に示すように、パターンａ〜ｃではそれぞれ下記のごとく負荷の変化が異なる。

従来の場合（パターンａ）
位置Ａ〜Ｂ：工具１７の切込量が一定であるため、負荷が一定である。
位置Ｂ〜Ｄ：位置Ｂから、送り速度が一定のまま、工具１７が深く切り込んでいるため、負荷が急激に上昇する。

送り速度のみ変更する場合（パターンｂ）
位置Ａ〜Ｂ：工具１７の切込量が一定であるため、負荷が一定である。
位置Ｂ〜Ｃ：工具１７が深く切り込んでいるが、まだ送り速度は制御されておらず一定のままであるため、負荷が上昇する。
位置Ｃ：送り速度の制御が行われ、負荷が位置Ａ〜Ｂと同じ値に戻る。
位置Ｃ〜Ｄ：位置Ｃから、工具１７がさらに深く切り込んでいるため、再度負荷が上昇する。
すなわち、送り速度のみ変更する場合（パターンｂ）は、加工形状の変化に送り速度の制御が追従できず、ハンチング現象が発生してしまう。

工具１７の制御周期及び送り速度を変更した場合（パターンｃ）
位置Ａ〜Ｂ：負荷が一定である。
位置Ｂ〜Ｄ：負荷が（ほぼ）一定である。
すなわち、制御周期及び送り速度を変更した場合（パターンｃ）では、加工形状の細かく変化する箇所においては制御周期を細分化した上で送り速度を変更することで、加工形状の変化に送り速度の制御が追従でき、ハンチング現象を起こすことなく、負荷が一定となるように制御することができる。

次に、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置の装置構成について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置（工作機械切削条件最適化装置１）の装置構成を説明するブロック図である。当該図には、ＣＡＤ１１、ＣＡＭ１２、工作機械１３及び工具１７が表されており、工作機械切削条件最適化装置１は、ＮＣ制御部１５、サーボモータ１６及びエンコーダ１８と共に工作機械１３内部に設けられている。

そして、工作機械切削条件最適化装置１は、ＮＣプログラム最適化機能部１４及び記憶部１９を備える。

ＮＣプログラム最適化機能部１４は、まず、ＣＡＤ１１及びＣＡＭ１２から切削条件及びツールパスを入力し、ＣＡＭ１２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、切削条件の中の送り速度の設定値を、上述したように加工形状に合わせて変更する。すなわち、ＣＡＭ１２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗がより小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行う。

さらに、ＮＣプログラム最適化機能部１４は、後述する記憶部１９より入力した、上記変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づいて行われる試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度上記変更を行うことで、ＣＡＭ１２で設計された切削条件を最適化し、最適化された切削条件を、後述するＮＣ制御部１５に出力する。

また、ＮＣプログラム最適化機能部１４は、再度上記変更を行う際、評価パラメータの制限値を超えない範囲内で行うものとしてもよい。ここで、評価パラメータとは、以下の、送り速度、負荷（工具１７の負荷及び工作機械１３本体の負荷）、荷重及び加工時間を指す。なお、負荷、荷重及び加工時間の制限値については、任意の値とする。

送り速度（空送り（ｍａｘ）［ｍｍ／ｍｉｎ］、切削時（ｍａｘ）［ｍｍ／ｍｉｎ］、加速度（Ｔｏｔａｌ）［ｍｍ／ｓ²］、加速度（切削時）［ｍｍ／ｓ²］）については、加速度が大きいとサーボモータ１６の負荷が大きくなるため、加速度はサーボモータの許容負荷より低くすることが望ましい。

工作機械１３本体の負荷（トルク×時間［Ｎｍｍ・ｓｅｃ］、Ｘ方向荷重×移動距離［ｋＮ・ｍｍ］、Ｙ方向荷重×移動距離［ｋＮ・ｍｍ］、Ｚ方向荷重×移動距離［ｋＮ・ｍｍ］）については、消費エネルギーであり、工具１７の摩耗や負荷のパラメータであるため、低いほどよい。

工具１７の負荷（最大送り量（計算）［ｍｍ／刃］、最大送り量（実績）［ｍｍ／刃］、最大切削体積［ｃｃ／ｍｉｎ］、接線方向荷重×切削体積［ｋＮ・ｃｃ］、半径方向荷重［ｋＮ・ｃｃ］、軸方向荷重×切削体積［ｋＮ・ｃｃ］）については、工具１７の摩耗を示すものであり、いずれも低いほどよい。

加工時間（総時間［ｓｅｃ］、切削時間［ｓｅｃ］）については、短いほどよい。

荷重（最大トルク［Ｎｍ］、最大接線方向荷重［Ｎ］、最大半径方向荷重［Ｎ］、最大軸方向荷重［Ｎ］、最大Ｘ方向荷重［Ｎ］、最大Ｙ方向荷重［Ｎ］、及び、最大Ｚ方向荷重［Ｎ］）については、ピーク値を見ており、工具１７の欠損や工作機械１３の過負荷の原因となるため、低いほどよい。

また、記憶部１９は、ＮＣ制御部１５から入力した工具１７の実際のツールパス、送り速度及び負荷を記憶する。

なお、ＣＡＭ１２は、ＣＡＤ１１で設計された形状に基づき、工作機械１３の切削条件及びツールパスを設定する。

さらに、ＮＣ制御部１５は、ＮＣプログラム最適化機能部１４から入力した切削条件及びツールパスに基づき、サーボモータ１６に対しＮＣ加工を指令する。

また、ＮＣ制御部１５は、サーボモータ１６の回転角から、エンコーダ１８により工具１７の実際の位置、送り速度及び負荷を検出する。

サーボモータ１６は、ＮＣ制御部１５の指令に基づき、工具１７を駆動する。

上記装置構成とした、工作機械切削条件最適化装置１による、時間軸を拡大した主軸トルクの時間変化を表すグラフを、図５に示す。送り速度のみを変更した（制御周期を変更していない）場合に図２のグラフのように起きていたハンチング現象が、図５のグラフでは、該当箇所において制御周期が細分化され送り速度が細かく制御されているために、発生していない。

すなわち、工作機械切削条件最適化装置１では、上記装置構成によって制御周期及び送り速度を変更（最適化）することにより、ハンチング現象を抑え、負荷を一定にすることができ、工具１７や工作機械１３本体への過負荷を低減することができる。

また、工作機械切削条件最適化装置１は、評価パラメータに基づき制御周期及び送り速度を決定することで、より負荷を抑制することができ、工具寿命延長及び製品の表面性状向上が実現できる。

以下、工作機械切削条件最適化装置１の処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、以下では、上記評価パラメータの制限値を用いた場合の処理について説明する。

ステップＳ１では、切削条件及びツールパスの設定を行う。すなわち、ＮＣプログラム最適化機能部１４にて、ＣＡＭ１２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗がより小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行う。

ステップＳ２では、加工シミュレーションもしくは試加工を行う。試加工の場合、ＮＣ制御部１５にて、ＮＣプログラム最適化機能部１４から入力した切削条件及びツールパスに基づき、サーボモータ１６に対しＮＣ加工を指令し、サーボモータ１６にて、ＮＣ制御部１５の指令に基づき、工具１７を駆動する。

ステップＳ３では、試加工時の実際の送り速度及び負荷を検出する。すなわち、ＮＣ制御部１５にて、サーボモータ１６の回転角から、エンコーダ１８により工具１７の試加工時の実際のツールパス、送り速度、負荷、荷重及び加工時間を検出する。なお、記憶部１９にて、検出された実際のツールパス、送り速度及び負荷を記憶しておく。

ステップＳ４では、ＮＣプログラム最適化機能部１４にて評価パラメータの制限値を設定する。

ステップＳ５では、制御周期及び送り速度の再設定を行う。すなわち、ＮＣプログラム最適化機能部１４にて、記憶部１９から入力した試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度上記変更を行う。

ステップＳ６では、評価パラメータが制限値以下か否かを判断する。すなわち、ＮＣプログラム最適化機能部１４にて、ステップＳ５で再度変更した制御周期及び送り速度の設定値に基づき、（送り速度、）負荷、荷重及び加工時間の値を予測し、予測した値が、制限値以下か否かを判断する。いずれの値も制限値以下であれば、処理を終了し、いずれか１つ以上の値が制限値以上であれば、ステップＳ５に戻り、制御周期及び送り速度を再設定し直す。これにより、ＮＣプログラム最適化機能部１４にて切削条件を最適化することができ、最適化された切削条件をＮＣ制御部１５に出力する。なお、最適化された切削条件がＮＣ制御部１５に出力された後の制御については、上述したように従来の制御と同様のため、ここでは省略する。

以上、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置（工作機械切削条件最適化装置１）について説明したが、換言すれば、本装置は、工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するＮＣプログラム最適化機能部と、前記試加工時の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値を記憶する記憶部とを備えるものである。

また、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置では、ＮＣプログラム最適化機能部が、再度前記変更を行う際に、送り速度、負荷、荷重及び加工時間からなる評価パラメータの制限値を設け、当該制限値の範囲内で前記変更を行うものとしてもよい。

また、本発明の実施例１に係る工作機械の切削条件最適化方法としては、工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて試加工を行い、前記試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するものである。

したがって、本発明の実施例１に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法では、切削時の負荷を一定化することができ、工具寿命延長及び製品の表面性状向上が実現できる。さらには、加工時間を短縮することができる。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法は、実施例１で行った試加工に代えて、加工シミュレータを用いることで、制御周期及び送り速度の設定値を最適化するものである。以下、実施例１と同様の部分は一部省略し、実施例１と異なる部分を中心に説明する。

まず、本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置の装置構成について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置（工作機械切削条件最適化装置２）を説明するブロック図である。当該図には、ＣＡＤ２１、ＣＡＭ２２、工作機械２５及び工具２８が表されており、ＮＣ制御部２６、サーボモータ２７及びエンコーダ２９は、工作機械２５内部に設けられている。

ＣＡＤ２１、ＣＡＭ２２、ＮＣ制御部２６、サーボモータ２７、工具２８及びエンコーダ２９は、実施例１におけるＣＡＤ１１、ＮＣ制御部１５、サーボモータ１６、工具１７及びエンコーダ１８と同様のため、説明は省略する。

そして、工作機械切削条件最適化装置２は、工作機械２５の外部に設けられており、ＮＣプログラム最適化機能部２３及び加工シミュレータ２４を備える。

ＮＣプログラム最適化機能部２３は、実施例１と同様に、まず、ＣＡＤ１１及びＣＡＭ１２から切削条件及びツールパスを入力し、ＣＡＭ２２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、切削条件の中の送り速度の設定値を、上述したように加工形状に合わせて変更する。すなわち、ＣＡＭ２２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗がより小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行う。

さらに、ＮＣプログラム最適化機能部２３は、後述する加工シミュレータ２４から入力した、上記変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づいて行われる切削加工のシミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度上記変更を行うことで、ＣＡＭ２２で設計された切削条件を最適化し、最適化された切削条件を、ＮＣ制御部２６に出力する。

また、ＮＣプログラム最適化機能部２３は、再度上記変更を行う際、評価パラメータ（実施例１参照）の制限値を超えない範囲内で行うものとしてもよい。

加工シミュレータ２４は、ＮＣプログラム最適化機能部２３から入力した、最初の変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づき、シミュレーションを行い、送り速度及び負荷の値を求める。

以下、上記装置構成とした工作機械切削条件最適化装置２の処理を説明する。

まず、ＮＣプログラム最適化機能部２３にて、ＣＡＭ２２で設計された切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した切削抵抗がより小さい箇所ほど送り速度の設定値を速くする変更を行う。

次に、加工シミュレータ２４にて、ＮＣプログラム最適化機能部２３から入力した、最初の変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づき、シミュレーションを行い、送り速度及び負荷の値を求める。

さらに、ＮＣプログラム最適化機能部２３にて、後述する加工シミュレータ２４から入力した、上記変更を行った送り速度の設定値を含む切削条件及びツールパスに基づいて行われる切削加工のシミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度上記変更を行うことで、ＣＡＭ２２で設計された切削条件を最適化し、最適化された切削条件を、ＮＣ制御部２６に出力する。

以上、本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置（工作機械切削条件最適化装置２）について説明したが、換言すれば、本装置は工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる切削加工のシミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するＮＣプログラム最適化機能部と、前記ＮＣプログラム最適化機能部による最初の変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づき、前記シミュレーションを行い、送り速度及び負荷の値を求める加工シミュレータとを備えるものである。

また、本発明の実施例２に係る工作機械の切削条件最適化方法としては、工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて切削加工のシミュレーションを行い、前記シミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するものである。

したがって、本発明の実施例２に係る工作機械切削条件最適化装置及び方法では、切削時の負荷を一定化することができ、工具寿命延長及び製品の表面性状向上が実現できる。さらには、加工時間を短縮することができる。

本発明は、工作機械切削条件最適化装置及び方法として好適である。

１，２ 工作機械切削条件最適化装置
１１，２１ ＣＡＤ
１２，２２ ＣＡＭ
１３，２５ 工作機械
１４，２３ ＮＣプログラム最適化機能部
１５，２６ ＮＣ制御部
１６，２７ サーボモータ
１７，２８ 工具
１８，２９ エンコーダ
１９ 記憶部
２４ 加工シミュレータ

Claims (6)

1. 工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、
   ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するＮＣプログラム最適化機能部と、
   前記試加工時の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値を記憶する記憶部とを備える
   ことを特徴とする工作機械切削条件最適化装置。
2. 工作機械の切削条件を最適化する、工作機械切削条件最適化装置であって、
   ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、当該変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて行われる切削加工のシミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化するＮＣプログラム最適化機能部と、
   前記ＮＣプログラム最適化機能部による最初の変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づき、前記シミュレーションを行い、送り速度及び負荷の値を求める加工シミュレータとを備える
   ことを特徴とする工作機械切削条件最適化装置。
3. ＮＣプログラム最適化機能部は、
   再度前記変更を行う際に、送り速度、負荷、荷重及び加工時間からなる評価パラメータの制限値を設け、当該制限値の範囲内で前記変更を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械切削条件最適化装置。
4. 工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、
   ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、
   前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて試加工を行い、
   前記試加工の際の実際のツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化する
   ことを特徴とする工作機械の切削条件最適化方法。
5. 工作機械の切削条件を最適化する、工作機械の切削条件最適化方法であって、
   ＣＡＭで設計された前記切削条件及びツールパスに基づき、予測した切削抵抗がより大きい箇所ほど送り速度の設定値を遅くし、予測した前記切削抵抗がより小さい箇所ほど前記送り速度の設定値を速くする変更を行い、
   前記変更を行った前記送り速度の設定値を含む前記切削条件及び前記ツールパスに基づいて切削加工のシミュレーションを行い、
   前記シミュレーションによるツールパス、送り速度及び負荷の値に基づき、ＮＣ制御が加工形状の変化に追従できていないと判断した箇所については、制御周期を細分化した上で、再度前記変更を行うことで、前記切削条件を最適化する
   ことを特徴とする工作機械の切削条件最適化方法。
6. 再度前記変更を行う際に、送り速度、負荷、荷重及び加工時間からなる評価パラメータの制限値を設け、当該制限値の範囲内で前記変更を行う
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の工作機械切削条件最適化方法。

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