JP2019076977A - 工作機械の加工条件選定装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】対象物に対して高品位加工を効率良く実施することができる工作機械の加工条件選定装置を提供すること。【解決手段】加工条件選定装置１は、複数の加工条件の各々と、対象物の三次元表面粗さパラメータ、対象物の生産性に関する要求条件のそれぞれの各項目に対する寄与度とを関連付ける加工条件寄与度データを管理する加工条件寄与度データ管理部１１１と、三次元表面粗さパラメータ、要求条件のそれぞれ少なくとも一項目の組み合わせを優先事項として取得する優先事項取得部１１２と、複数の加工条件の各々について、優先事項の組み合わせパターンと、その組み合わせパターンの各項目に対する寄与度の合計値を関連付ける加工条件選定データを管理する加工条件選定データ管理部１１３とを備え、加工条件選定データ管理部１１３は、優先事項の組み合わせと一致する組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値に基づいて加工条件を選定する。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械の加工条件選定装置に関する。
工作機械による表面加工の分野においては、工具、機械等の進化に伴って加工面の高品位化が進み、例えば、金属の表面に鏡面に近い加工面が可能となっている。この種の表面加工に関する従来技術として、入力されたデータに基づいて加工条件を適宜に選択することにより、加工品としての対象物に高精度の加工ができるようにした加工方法が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平９−２６８１１号公報 特開２０１７−１５６１７０号公報 特開平８−２９７０２４号公報
従来、高品位化された加工面の品質を定量的に表すパラメータとして、例えば、Ｒａ（算出平均粗さ）、Ｒｚ（最大高さ粗さ）等の二次元面粗さパラメータが用いられている。しかし、対象物の加工面を比較した場合に、二次元粗さのパラメータが同じでも、見た目の品位（いわゆる綺麗さ）が異なる場合がある。そのため、二次元粗さのパラメータを目安にして加工するだけでは、見た目を高品位にすることは難しい。また、見た目の品位だけでなく、加工時間の短縮、コストの低減が要求されることもある。このような観点から、見た目の品位、要求される加工時間及びコスト（以下、総称して「優先事項」ともいう）のすべてを満足させるために、対象物に対して高品位加工を効率良く実施することが求められている。
本発明の目的は、対象物に対して高品位加工を効率良く実施することができる工作機械の加工条件選定装置を提供することにある。
（１）本発明は、工作機械が対象物を加工する際に実施可能な複数の加工条件の各々と、対象物の加工面における三次元表面粗さパラメータの各項目に対する寄与度及び対象物の生産性に関する要求条件の各項目に対する寄与度とを関連付ける加工条件寄与度データを管理する加工条件寄与度データ管理部（例えば、後述する加工条件寄与度データ管理部１１１）と、前記三次元表面粗さパラメータの少なくとも一項目及び前記要求条件の少なくとも一項目の組み合わせを、オペレータの指定する優先事項として取得する優先事項取得部（例えば、後述する優先事項取得部１１２）と、複数の前記加工条件の各々について、前記優先事項として指定可能な項目の組み合わせパターンと、その組み合わせパターンの各項目に対する前記寄与度の合計値とを関連付ける加工条件選定データを管理する加工条件選定データ管理部（例えば、後述する加工条件選定データ管理部１１３）と、を備え、前記加工条件選定データ管理部は、前記優先事項の組み合わせと一致する、前記加工条件選定データの前記組み合わせパターンと関連付けられた前記寄与度の合計値に基づいて前記加工条件を選定する工作機械の加工条件選定装置（例えば、後述する加工条件選定装置１）に関する。
（２） （１）の工作機械の加工条件選定装置において、前記加工条件寄与度データ管理部は、前記優先事項に含まれる前記三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値との差分値に基づいて、前記加工条件寄与度データの前記寄与度を変更し、前記加工条件選定データ管理部は、前記加工条件寄与度データの変更された前記寄与度に基づいて、前記加工条件選定データにおける前記寄与度の合計値を変更するようにしてもよい。
（３） （１）又は（２）の工作機械の加工条件選定装置において、前記三次元表面粗さパラメータは、対象物の加工面における凹凸の高さを表す高さパラメータ、対象物の加工面における筋目の有無を表す空間パラメータ、対象物の加工面における光沢度を表す複合パラメータのうちの少なくとも１つを含むものであってもよい。
（４） （１）から（３）までのいずれかの工作機械の加工条件選定装置において、複数の前記加工条件は、工具の材種、切削液の種類、ホルダの回転バランスの調整、主軸の回転数／送り速度の調整、切り込み量の調整、軸の動作の制御、治具の構造、加工プログラム、加工品の素材の選択、機械振動の抑制のうちの少なくとも２つを含むものであってもよい。
本発明によれば、対象物に対して高品位加工を効率良く実施することができる工作機械の加工条件選定装置を提供することができる。
第１実施形態における工作機械の加工条件選定装置１の構成を示すブロック図である。 加工条件寄与度データの一例を示すデータテーブルである。 加工条件選定データの一例を示すデータテーブルである。 加工条件選定データの一例を示すデータテーブルである。 第１実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。 第２実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における工作機械の加工条件選定装置１の構成を示すブロック図である。
第１実施形態の加工条件選定装置１は、工作機械（不図示）で実施可能な加工条件のうち、加工品（対象物）に対する優先事項に最も適した加工条件を選定する装置である。なお、第１実施形態の加工条件選定装置１の構成は、後述する第２実施形態の加工条件選定装置１と実質的に同じである。
図１に示すように、第１実施形態の加工条件選定装置１は、表示装置２、表示制御部３、データ取得部４、操作入力部５、入力制御部６、記憶部７、データベース装置８、データ制御部９、制御部１０及び加工条件処理部１１を備える。このうち、表示制御部３、入力制御部６、記憶部７、データ制御部９、制御部１０及び加工条件処理部１１は、装置本体１２を構成する。
表示装置２は、各種のデータ、メッセージ、図形等を表示可能なディスプレイ装置である。例えば、表示装置２には、後述する実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータの項目が表示される。
表示制御部３は、表示装置２における各種データの表示を制御する。表示制御部３は、操作入力部５から入力されたオペレータの操作指示に従って、例えば、後述する加工条件寄与度データ（図２参照）、加工条件選定データ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）等を表形式で表示装置２に表示させる。
データ取得部４は、加工品の三次元表面粗さパラメータの実測値等のデータを取得可能な装置である。データ取得部４は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ネットワーク通信端末装置、記録媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭ）の読取装置等のいずれか１つ又は複数により構成される。
操作入力部５は、オペレータが各種の文字情報、数値データ、操作指示、動作指示等を入力可能な装置である。操作入力部５は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等（不図示）により構成される。
入力制御部６は、データ取得部４で取得された各種のデータ、操作入力部５から入力されたデータ、指示等を取得して、記憶部７に記憶させたり、データ制御部９を介してデータベース装置８に記憶させたりする。
記憶部７は、制御部１０、加工条件処理部１１で実行される各種のプログラム、データ等が記憶される内部記憶装置である。記憶部７は、例えば、半導体メモリ、ハードディスク装置等により構成される。
データベース装置８は、データ取得部４で取得された三次元表面粗さパラメータの実測値等のデータの他、後述する加工条件寄与度データ、加工条件選定データ等のデータが記憶される外部記憶装置である。
データ制御部９は、データベース装置８にデータを記憶させたり、データベース装置８から読み出したデータを表示制御部３へ送出したりする。
制御部１０は、加工条件選定装置１の動作を統括的に制御するユニットであり、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ等を含むマイクロプロセッサにより構成される。制御部１０は、記憶部７からオペレーティングシステム、アプリケーションプログラム等を読み出して実行することにより、各ハードウェアと協働して、各種の機能を実現する。なお、後述する加工条件処理部１１の機能は、その一部又は全部を制御部１０で実行してもよい。
加工条件処理部１１は、ＣＰＵ、メモリ等を含むマイクロプロセッサにより構成される。加工条件処理部１１は、記憶部７から加工条件選定のためのアプリケーションプログラム（加工条件選定プログラム）を読み出して実行することにより、各ハードウェアと協働して、後述する各種のデータを作成して、表示装置２に表示させる。
加工条件処理部１１は、加工条件寄与度データ管理部１１１、優先事項取得部１１２及び加工条件選定データ管理部１１３を備える。以下、加工条件処理部１１を構成する上記各部の機能を、図面を参照して説明する。
加工条件寄与度データ管理部１１１は、工作機械により加工品を加工する際に実施可能な複数の加工条件の各々と、後述する三次元表面粗さパラメータ及び要求条件の各項目に対する寄与度とを関連付けた加工条件寄与度データを管理する。加工条件寄与度データについては、後述する。
また、加工条件寄与度データ管理部１１１は、後述する三次元表面粗さパラメータの実測値及び目標値を取得する。三次元表面粗さパラメータの実測値は、加工品の加工面を測定することにより得られた値（後述するＳｔｒ、Ｓｄｑ等）である。三次元表面粗さパラメータの実測値は、例えば、データ取得部４から入力され、記憶部７に一時的に記憶される。三次元表面粗さパラメータの目標値は、オペレータにより指定された値である。三次元表面粗さパラメータの目標値は、例えば、操作入力部５から入力され、記憶部７に一時的に記憶される。
なお、加工条件寄与度データ管理部１１１で取得される三次元表面粗さパラメータは、三次元表面粗さパラメータとして設定されたすべての項目を含む。例えば、三次元表面粗さパラメータとして、後述する高さパラメータ、空間パラメータ、複合パラメータが設定されている場合、加工条件寄与度データ管理部１１１で取得される三次元表面粗さパラメータは、それらすべてを含む高さパラメータ、空間パラメータ及び複合パラメータとなる。本実施形態において、設定された三次元表面粗さパラメータは、空間パラメータ及び複合パラメータである。そのため、加工条件寄与度データ管理部１１１で取得される三次元表面粗さパラメータは、空間パラメータ及び複合パラメータとなる。
一方、後述する優先事項取得部１１２で取得される三次元表面粗さパラメータは、オペレータの指定するパラメータである。そのため、三次元表面粗さパラメータとして、空間パラメータ及び複合パラメータが設定されていても、必ずしもその両方が指定される訳ではない。例えば、空間パラメータ及び複合パラメータの両方が指定される場合もあれば、空間パラメータのみ又は複合パラメータのみが指定されることもある。
加工条件寄与度データ管理部１１１は、記憶部７から取得した三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値とを比較し、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータがある場合には、該当するパラメータを表示装置２に表示させる。オペレータは、表示装置２に表示された三次元表面粗さパラメータを参照して、優先事項として必要な三次元表面粗さパラメータを指定する。
図２は、加工条件寄与度データの一例を示すデータテーブルである。加工条件寄与度データは、データベース装置８（図１参照）に記憶されている。以下、加工条件寄与度データに含まれる加工条件及び寄与度について説明する。
図２に示す加工条件寄与度データにおいて、加工条件は、加工品を高品位加工する際に、工作機械において実施可能な調整要素である。本実施形態において、加工条件は、工具の材種、切削液の種類、ホルダの回転バランスの調整、主軸の回転数／送り速度の調整、切り込み量の調整、軸の動作の制御、治具の構造、加工プログラム、加工品の素材の選択、機械振動の抑制の１０項目を含む。
図２に示す加工条件寄与度データにおいて、寄与度は、その調整要素が、優先事項（見た目の品位、加工時間及びコスト）の達成にどのぐらい貢献するかを数値化したものである。寄与度が大きいほど、優先事項の達成に貢献する割合が高いことを示している。第１実施形態では、寄与度を１０段階（１〜１０）で表している。例えば、後述する工具の材種は、見た目の品位を決定する筋目及び光沢度に対する寄与度は大きいが、高価な材種を選択する必要があるため、コストに対する寄与度は小さい。以下、加工条件の各項目とその寄与度について説明する。
工具の材種は、切削工具を形成する材料の種類に関する調整要素である。切削工具に用いられる一般的な材種としては、例えば、単結晶ダイヤモンド（ＭＣＤ）、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）、超硬質合金等が挙げられる。これらの材種は、超硬質合金、焼結ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドの順に刃先をよりシャープにできる。そのため、より刃先をシャープにできる材種を選択することにより、加工品に高品位な加工面を形成できる。図２に示すように、工具の材種の選択は、見た目の品位に対する寄与度は大きいが、加工時間の短縮、コストの低減に対する寄与度は小さい。
切削液は、加工品の加工面と切削工具との間に供給される潤滑剤であり、切削抵抗の低減、冷却作用等の効果を有する。切削液の種類は、不水溶性と水溶性とに大別される。不水溶性の切削液を使用することにより、切削抵抗が低減し、高品位な加工面を形成できる。図２に示すように、切削液の種類択は、筋目の低減に対する寄与度は小さいが、光沢度に対する寄与度は大きい。また、切削液の種類は、加工時間の短縮に対する寄与度は大きいが、コストの低減に対する寄与度は大きくない（ほぼ中程度）。
ホルダの回転バランスの調整は、切削工具を保持するホルダの回転バランスに関する調整要素である。ホルダの回転バランスを適正化することにより、高速回転時の振動が抑制されるため、より高品位な加工面を形成できる。図２に示すように、ホルダ回転バランスの調整は、筋目の低減及び加工時間の短縮に対する寄与度は比較的大きいが、光沢度及びコストの低減に対する寄与度は、それほど大きくない。
主軸の回転数／送り速度の調整は、切削工具の回転数、加工品の加工面への送り速度に関する調整要素である。なお、主軸とは、後述する工具ホルダを把持し、その工具ホルダに把持された切削工具を回転させて加工を行う主軸ユニットである。切削工具の回転時に生じる振動は、回転数毎に異なり、共振領域では最も大きくなる。そのため、振動の少ない回転数を選択することにより、切削工具の振動を抑制して、より高品位な加工面を形成できる。送り速度は、回転数との兼ね合いで、加工面の凹凸がより小さくなる速度に設定することが望ましい。また、ヘール加工の場合には、出来るだけ速い速度を選択することが望ましい。図２に示すように、主軸の回転数／送り速度の調整は、筋目、光沢度及びコストの低減に対する寄与度は大きいが、加工時間の短縮に対する寄与度は大きくない。
切り込み量の調整は、軸方向の切り込み量（Ａｐ）と径方向の切り込み量（Ａｅ）に関する調整要素である。切り込み量は、切削工具の撓みを少なくして、より高品位な加工面を形成するために、出来るだけ小さくすることが望ましい。図２に示すように、切り込み量の調整は、光沢度及びコストに対する寄与度は大きいが、筋目及び加工時間の短縮に対する寄与度は大きくない。
軸の動作の制御は、主に送り軸の送り動作に関する調整要素である。送り軸の送りムラを低減して、より滑らかな動作を可能にするため、送り軸を駆動するサーボモータの電流制御をより高精度に行うことが望ましい。図２に示すように、軸の動作の制御は、筋目、加工時間の短縮及びコストの低減に対する寄与度は大きいが、光沢度に対する寄与度は小さい。
治具の構造は、ワークを固定するための部材である治具の構造に関する調整要素である。切削時に治具に振動が発生すると、その振動が加工品に転写され、高品位な加工面を形成できない。そのため、治具は、出来るだけ振動が発生しないような構造とすることが望ましい。図２に示すように、治具の構造は、筋目及び光沢度に対する寄与度は少ないが、加工時間の短縮及びコストの低減に対する寄与度は大きい。
加工プログラムは、切削工具を移動させるプログラムに関する調整要素である。切削工具の移動量（単位時間当たりの移動ピッチ）を細かくして、より滑らかな工具軌跡となるように制御することで、高品位な加工面を形成できる。図２に示すように、加工プログラムは、筋目、光沢度及び加工時間の短縮に対する寄与度は大きくないが、コストの低減に対する寄与度は大きい。
加工品の素材の選択は、加工品の素材に関する調整要素である。加工品として、より均質で剛性の高い素材を選択することにより、高品位な加工面が得られる。図２に示すように、加工品の素材の選択は、加工時間の短縮に対する寄与度は大きいが、光沢度及びコストの低減に対する寄与度は大きくない。また、加工品の素材の選択は、筋目に対する寄与度は小さい。
機械振動の抑制は、切削工具の振動に関する調整要素である。周囲のポンプ、ファン等の回転体の振動が切削工具の刃先の振動に影響する場合、振動源を出来る限り取り除くことにより、高品位な加工面を形成できる。図２に示すように、機械振動の抑制は、加工時間の短縮及びコストに対する寄与度は大きいが、筋目に対する寄与度は大きくない。また、機械振動の抑制は、光沢度に対する寄与度は小さい。
再び、図１に戻って、加工条件選定装置１の構成について説明する。
優先事項取得部１１２は、後述する三次元表面粗さパラメータの少なくとも一項目及び要求条件の少なくとも一項目の組み合わせを、オペレータの指定する優先事項として取得する。三次元表面粗さパラメータとは、加工物の加工面の三次元粗さを表すパラメータである。三次元表面粗さパラメータには、後述するように複数のパラメータがある。オペレータの指定する三次元表面粗さパラメータには、複数のパラメータが含まれる場合もあるし、１つのパラメータのみの場合もある。
要求条件とは、加工品の生産性に関する条件である。本実施形態において、要求条件は、加工時間及びコストである。加工時間とは、その加工条件の準備、実施等に要する時間である。コストとは、その加工条件を実施する際に必要な費用である。オペレータの指定する要求条件には、加工時間及びコストの両方が含まれる場合もあるし、加工時間又はコストの一方のみの場合もある。
上述した三次元表面粗さパラメータ及び要求条件を含む優先事項は、オペレータにより操作入力部５を介して入力され、記憶部７に一時的に記憶される。優先事項取得部１１２は、記憶部７から優先事項に関するデータを読み出すことにより、オペレータにより指定された優先事項を取得する。
ここで、三次元表面粗さパラメータについて説明する。
三次元表面粗さパラメータは、加工品の加工面の三次元表面粗さを表すパラメータである。三次元表面粗さパラメータは、加工品の加工面における凹凸の高さを表す高さパラメータ、加工品の加工面における筋目の有無（程度）を表す空間パラメータ、加工品の加工面における光沢度を表す複合パラメータのうちの少なくとも１つを含む。
高さパラメータとしては、例えば、Ｓａ（算術平均高さ）、Ｓｚ（最大高さ）等が挙げられる。空間パラメータとしては、例えば、Ｓａｌ（最小自己相関長さ）、Ｓｔｒ（表面性状のアスペクト比）等が挙げられる。複合パラメータとしては、例えば、Ｓｄｑ（二乗平均平方根傾斜）、Ｓｄｒ（界面の展開面積比）等が挙げられる。これらの各パラメータは、三次元表面性状国際規格（ＩＳＯ２５１７８）に準拠した数値により表される。
本実施形態では、加工品の加工面における筋目を表す指標として、空間パラメータのＳｔｒ（表面性状のアスペクト比）を用い、加工品の加工面における光沢度を表す指標として、複合パラメータのＳｄｑ（二乗平均平方根傾斜）を用いる例について説明する。第１実施形態では、筋目及び光沢度を表す指標をそれぞれ１つ用いる例について説明するが、後述するように、筋目、光沢度共に、それぞれ複数の指標を用いてもよい。
先に説明したように、Ｒａ（算出平均粗さ）、Ｒｚ（最大高さ粗さ）等の二次元面粗さパラメータでは、加工品の加工面、特に鏡面に近い加工面の見た目の品位を定量的に表すには、必ずしも十分ではない。加工品を比較した場合、加工面における二次元粗さのパラメータが同じでも、見た目の品位が異なる場合があるからである。しかし、上述した空間パラメータ（Ｓｔｒ等）、複合パラメータ（Ｓｄｑ等）を用いることにより、優先事項の１つである加工品の加工面における見た目の品位を定量的に表すことができる。
上述した優先事項に含まれる三次元表面粗さパラメータ（筋目、光沢度）、加工時間及び／又はコストの各項目には、複数の組み合わせパターンがある。組み合わせパターンの具体例については、後述する。
加工条件選定データ管理部１１３は、後述する加工条件選定データを管理する。
図３Ａ及び図３Ｂは、加工条件選定データの一例を示すデータテーブルである。なお、図３Ｂは、図３Ａの右側に繋がるものである。加工条件選定データは、複数の加工条件の各々について、優先事項ごとの合計値とその合計値の順位（以下、「調整順位」ともいう）とを関連付けたデータ列の集合である。加工条件選定データは、データベース装置８（図１参照）に記憶されている。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、優先事項は、「筋目」、「光沢度」、「加工時間」及び「コスト」の組み合わせによって、９種類の組み合わせパターンに区分されている。例えば、図３Ａに示す加工条件選定データの優先事項において、最も左側の組み合わせパターンには、「筋目」、「光沢度」、「加工時間」及び「コスト」のすべてが含まれる。また、図３Ｂに示す加工条件選定データにおいて、最も右側の組み合わせパターンには、「光沢度」及び「コスト」の２項目が含まれる。優先事項のうち、「筋目」、「光沢度」については、例えば、表示装置２に表示される、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータに基づいて決定される。また、優先事項のうち、「加工時間」、「コスト」については、例えば、加工品の仕様、客先からの要望等により決定される。優先事項の組み合わせパターンは、オペレータにより操作入力部５を介して指定される。
図３Ａ及び図３Ｂに示す加工条件選定データにおいて、各加工条件の項目と優先事項の項目とが交わる位置（欄）には、図２に示す寄与度の合計値が記録されている。例えば、「工具の材種」の項目と、「筋目、光沢度、加工時間、コスト」を含む優先事項の項目とが交わる位置の数値は、図２に示す各項目の寄与度、「筋目＝１０」、「光沢度＝１０」、「加工時間＝６」、「コスト＝１」の合計値「２７」となる。また、図３Ａ及び図３Ｂに示す加工条件選定データにおいて、優先事項の右隣に位置する調整順位の欄は、合計値の順位を示している。例えば、図３Ａに示すように、先に説明した「工具の材種」は、「筋目、光沢度、加工時間、コスト」を含む優先事項において、６番目の調整順位となる。「筋目、光沢度、加工時間、コスト」を含む優先事項において、最も調整順位が高いのは、軸の動作の制御となる。
また、加工条件選定データ管理部１１３は、優先事項取得部１１２で取得された優先事項の組み合わせと一致する、加工条件選定データ（後述）の組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値に基づいて、優先して実施すべき加工条件を選定する。本実施形態において、加工条件選定データ管理部１１３は、優先して実施すべき加工条件として、寄与度の合計値が最も大きい加工条件を選定する。
加工条件選定データ管理部１１３は、選定した加工条件の項目名（例えば、「工具の材種」等）を、表示制御部３を介して表示装置２に表示させる。この後、オペレータは、表示装置２に表示された加工条件等に基づいて工作機械の調整等を行う。これにより、オペレータは、工作機械において、加工品に対する高品位加工を効率良く実施できる。
次に、第１実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理内容について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
図４は、第１実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
図４に示すステップＳ１０１において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、加工品の三次元表面粗さパラメータの実測値及び目標値を取得する。ここで取得される三次元表面粗さパラメータは、三次元表面粗さパラメータとして設定されたすべての項目（本例では、空間パラメータ及び複合パラメータ）である。
ステップＳ１０２において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、それぞれの三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値とを比較する。
ステップＳ１０３において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータが検出された場合、その三次元表面粗さパラメータを表示装置２に表示させる。なお、図示を省略するが、すべての三次元表面粗さパラメータの実測値が目標値に達している場合には、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータがないことを知らせるメッセージを表示装置２に表示させた後、本フローチャートの処理を終了する。この場合には、加工品に対して、更に高品位加工を実施する必要がないからである。
ステップＳ１０４において、優先事項取得部１１２は、三次元表面粗さパラメータの少なくとも一項目及び要求条件の少なくとも一項目の組み合わせを、オペレータの指定する優先事項として取得する。
なお、オペレータの指定する優先事項は、本フローチャートの処理を実行する前に入力されていてもよい。例えば、優先事項として、「筋目」、「光沢度」、「加工時間」及び「コスト」の組み合わせが予め指定されている場合、ステップＳ１０３において、筋目を表す三次元表面粗さパラメータの実測値が目標値に達しており、光沢度を表す三次元表面粗さパラメータの実測値が目標値に達していないとすると、優先事項取得部１１２は、ユーザの指定する優先事項として、筋目を除いた「光沢度」、「加工時間」及び「コスト」の組み合わせを取得する。
ステップＳ１０５において、加工条件選定データ管理部１１３は、優先事項取得部１１２で取得された優先事項の組み合わせと一致する、加工条件選定データ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値に基づいて、優先して実施すべき加工条件を選定する。
例えば、ステップＳ１０４において、オペレータが優先事項として、「筋目」、「光沢度」、「加工時間」及び「コスト」のすべてを指定したとすると、図３Ａに示す加工条件選定データにおいて、この組み合わせと一致する組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値（２０〜３４）のうち、合計値が最も大きい加工条件は、「主軸の回転数／送り速度の調整」となる。一方、オペレータが優先事項として、「光沢度」及び「加工時間」を指定したとすると、図３Ｂに示す加工条件選定データにおいて、この組み合わせと一致する組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値（１１〜１７）のうち、合計値が最も大きい加工条件は、「切削液の種類」となる。
ステップＳ１０６において、加工条件選定データ管理部１１３は、選定した加工条件の項目名として、例えば、「主軸の回転数／送り速度の調整」、「切削液の種類」等を、表示制御部３を介して表示装置２に表示させる。ステップＳ１０６の処理を実行した後、加工条件処理部１１（図１参照）は、例えば、オペレータから加工条件選定プログラムの終了が指示されることにより、本フローチャートの処理を終了する。
上述した第１実施形態の加工条件選定装置１によれば、オペレータから指定された優先事項において、寄与度の合計値が最も大きい加工条件を、優先して実施すべき加工条件として選定できる。そのため、オペレータは、表示装置２に表示された加工条件に基づいて工作機械を調整することにより、加工品に対して高品位加工を効率良く実施できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態では、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分に同一の符号を付して説明する。
第２実施形態の加工条件寄与度データ管理部１１１は、記憶部７から取得した三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値とを比較し、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータがある場合、実測値と目標値との差分値を算出する。そして、加工条件寄与度データ管理部１１１は、算出した差分値に基づいて、加工条件寄与度データ（図２参照）の三次元表面粗さパラメータに設定された寄与度を変更する。
例えば、三次元表面粗パラメータとしての空間パラメータＳｔｒ（表面性状のアスペクト比）の実測値が０．１、目標値が０．５であった場合、その差分値は０．４となる。加工条件寄与度データ管理部１１１は、差分値が大きいほど係数（重み付け値）を大きくして、図２に示す加工条件選定データにおいて、複数の加工条件の各々に設定された寄与度に乗算する（以下、「寄与度の重み付け」ともいう）。なお、空間パラメータＳｔｒは、０〜１の値となり、０に近いほど方向依存性（筋目等）があり、１に近いほど表面に方向依存性が少ないことを示している。
ここで、係数としては、例えば、１．１〜２．０の範囲で設定する。この例では、差分値が最も小さい場合の係数は１．１となり、差分値が最も大きい場合の係数は２．０となる。例えば、差分値が最も大きい場合、図２に示す加工条件選定データにおいて、加工条件「工具の種類」の筋目に対する寄与度は、１０×２．０（係数）＝２０となる。他の加工条件についても、同様に寄与度に係数が乗算される。
加工条件寄与度データ管理部１１１は、基準となる加工条件寄与度データに対して、寄与度の重み付けをした場合、新たに作成した加工条件寄与度データを、記憶部７において、基準となる加工条件寄与度データとは別のデータとして記憶させる。すなわち、寄与度の重み付けにより、新たに加工条件寄与度データを作成した場合でも、基準となる加工条件寄与度データは、記憶部７に保持される。
また、第２実施形態の加工条件選定データ管理部１１３は、加工条件寄与度データ管理部１１１において、新たに加工条件寄与度データが作成された場合、変更された寄与度に基づいて、加工条件選定データ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）における寄与度の合計値及び調整順位を変更する。この変更により、加工条件選定データにおける寄与度の合計値及び調整順位は、新たに加工条件寄与度データにおいて、寄与度の重み付けの結果を反映したものとなる。
次に、第２実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理内容について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
図５は、第２実施形態の加工条件選定装置１において実行される加工条件選定プログラムの処理手順を示すフローチャートである。なお、図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５の処理は、サブルーチンとして実行してもよい。
図５に示すステップＳ２０１において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、加工品の三次元表面粗さパラメータの実測値及び目標値を取得する。ここで取得される三次元表面粗さパラメータは、三次元表面粗さパラメータとして設定されたすべての項目である。
ステップＳ２０２において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、それぞれの三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値とを比較する。
ステップＳ２０３において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータが検出された場合、その三次元表面粗さパラメータを表示装置２に表示させる。なお、図示を省略するが、すべての三次元表面粗さパラメータの実測値が目標値に達している場合には、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータがないことを知らせるメッセージを表示装置２に表示させた後、本フローチャートの処理を終了する。
ステップＳ２０４において、加工条件寄与度データ管理部１１１は、実測値が目標値に達していない三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値との差分値を算出する。そして、加工条件寄与度データ管理部１１１は、算出した差分値に基づいて、加工条件寄与度データ（図２参照）の三次元表面粗さパラメータに設定された寄与度を変更する。
ステップＳ２０５において、加工条件選定データ管理部１１３は、新たに作成された加工条件寄与度データの寄与度に基づいて、加工条件選定データ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）における寄与度の合計値及び調整順位を変更する。
ステップＳ２０６において、優先事項取得部１１２は、三次元表面粗さパラメータの少なくとも一項目及び要求条件の少なくとも一項目の組み合わせを、オペレータの指定する優先事項として取得する。なお、オペレータから指定された優先事項の取得は、上述したステップＳ２０４及びステップＳ２０５の処理を実施する前であってもよい。
ステップＳ２０７において、加工条件選定データ管理部１１３は、優先事項取得部１１２で取得された優先事項の組み合わせと一致する、加工条件選定データ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の組み合わせパターンと関連付けられた寄与度の合計値に基づいて、優先して実施すべき加工条件を選定する。
ステップＳ２０８において、加工条件選定データ管理部１１３は、選定した加工条件の項目名を、表示制御部３を介して表示装置２に表示させる。ステップＳ２０８の処理を実行した後、加工条件処理部１１（図１参照）は、例えば、オペレータから加工条件選定プログラムの終了が指示されることにより、本フローチャートの処理を終了する。
上述した第２実施形態の加工条件選定装置１によれば、三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値との差分値に基づいて、加工条件寄与度データの寄与度及び加工条件選定データにおける寄与度の合計値及び調整順位が変更される。これによれば、差分値に応じてより適切な加工条件が選定されるため、加工品に対して高品位加工をより効率良く実施できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
（変形形態）
実施形態においては、三次元表面粗さパラメータとして、空間パラメータ及び複合パラメータを設定した例について説明したが、これに限定されない。三次元表面粗さパラメータとしては、高さパラメータ、空間パラメータ及び複合パラメータのうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
実施形態においては、筋目を表す指標として、空間パラメータのＳｔｒ（表面性状のアスペクト比）を用い、光沢度を表す指標として、複合パラメータのＳｄｑ（二乗平均平方根傾斜）を用いる例について説明したが、これに限定されない。筋目を表す指標として、空間パラメータのＳａｌ（最小自己相関長さ）を用いてもよいし、ＳａｌとＳｔｒの両方を用いてもよい。同様に、光沢度を表す指標として、複合パラメータのＳｄｒ（界面の展開面積比）を用いてもよいし、ＳｄｒとＳｄｑの両方を用いてもよい。例えば、筋目を表す空間パラメータとして、ＳａｌとＳｔｒの両方を用いた場合、加工条件寄与度データ（図２参照）においては、ＳａｌとＳｔｒのそれぞれについて、寄与度が設定される。光沢度を表す複合パラメータについても同様である。
なお、筋目、光沢度を表す指標として、それぞれ複数の三次元表面粗さパラメータを設定した場合には、それぞれの三次元表面粗さパラメータについて、実測値と目標値との比較、差分値の算出等が行われる。このように、筋目、光沢度を表す指標として、それぞれ複数の三次元表面粗さパラメータを設定した場合、寄与率は、それぞれのパラメータで異なっていてもよい。
筋目、光沢度を表す指標として、それぞれ複数の三次元表面粗さパラメータを設定した場合、実測値と目標値との差分値に応じて設定される係数（重み付け値）は、それぞれのパラメータで異なっていてもよいし、差分値が小さい場合には、寄与度の重み付けをしないようにしてもよい。
寄与度の重み付けは、すべての加工条件に対して一律でもよいし、特定の加工条件、例えば、その時点で最も寄与率の高い加工条件のみに寄与度の重み付けをしてもよい。係数は、実施形態のように寄与度に乗算する例に限らず、寄与度に加算してもよい。
また、差分値が判れば、目標値に対する実測値の割合(目標値／実測値)が算出できるので、寄与度にその割合を乗算するようにしてもよい。例えば、空間パラメータＳｔｒ（表面性状のアスペクト比）の実測値が０．１、目標値が０．５であった場合、目標値に対する実測値の割合は「５」となるため、係数５を寄与度に乗算する。同様に、実測値が０．２５、目標値が０．５であった場合には、目標値に対する実測値の割合は「２」となるため、係数２を寄与度に乗算すればよい。
実施形態では、加工条件寄与度データの加工条件として、１０項目を設定する例について説明したが、これに限定されない。加工条件寄与度データの加工条件としては、上記１０項目の少なくとも２つを含んでいればよい。また、加工条件寄与度データの加工条件は、１０項目を超えてもよい。例えば、加工条件として、切削工具を把持する工具ホルダの構造を含めてもよい。工具ホルダの構造は、主に工具ホルダの防振構造に関する調整要素である。工具ホルダとして、例えば、防振構造を有するハイドロチャック、防振スリーブ等を適用することにより、高品位な加工面を形成できる。
実施形態において、加工条件寄与度データ管理部１１１及び加工条件選定データ管理部１１３における各種データの取得、データ演算等の処理は、制御部１０において実行してもよい。その場合、加工条件寄与度データ管理部１１１及び加工条件選定データ管理部１１３におけるデータテーブルの書き換え等の処理は、データベース装置８（図１参照）において実行される。このように、加工条件選定装置１の構成を簡素化した場合等において、加工条件寄与度データ管理部１１１及び加工条件選定データ管理部１１３は、データテーブルの記憶、書き換え等が可能な記憶媒体（例えば、データベース装置８）であってもよい。
１：加工条件選定装置、７：記憶部、８：データベース装置、１０：制御部、１１：加工条件処理部、１１１：加工条件寄与度データ管理部、１１２：優先事項取得部、１１３：加工条件選定データ管理部

Claims (4)

  1. 工作機械が対象物を加工する際に実施可能な複数の加工条件の各々と、対象物の加工面における三次元表面粗さパラメータの各項目に対する寄与度及び対象物の生産性に関する要求条件の各項目に対する寄与度とを関連付ける加工条件寄与度データを管理する加工条件寄与度データ管理部と、
    前記三次元表面粗さパラメータの少なくとも一項目及び前記要求条件の少なくとも一項目の組み合わせを、オペレータの指定する優先事項として取得する優先事項取得部と、
    複数の前記加工条件の各々について、前記優先事項として指定可能な項目の組み合わせパターンと、その組み合わせパターンの各項目に対する前記寄与度の合計値とを関連付ける加工条件選定データを管理する加工条件選定データ管理部と、
    を備え、
    前記加工条件選定データ管理部は、前記優先事項の組み合わせと一致する、前記加工条件選定データの前記組み合わせパターンと関連付けられた前記寄与度の合計値に基づいて前記加工条件を選定する、
    工作機械の加工条件選定装置。
  2. 前記加工条件寄与度データ管理部は、前記優先事項に含まれる前記三次元表面粗さパラメータの実測値と目標値との差分値に基づいて、前記加工条件寄与度データの前記寄与度を変更し、
    前記加工条件選定データ管理部は、前記加工条件寄与度データの変更された前記寄与度に基づいて、前記加工条件選定データにおける前記寄与度の合計値を変更する、
    請求項１に記載の工作機械の加工条件選定装置。
  3. 前記三次元表面粗さパラメータは、対象物の加工面における凹凸の高さを表す高さパラメータ、対象物の加工面における筋目の有無を表す空間パラメータ、対象物の加工面における光沢度を表す複合パラメータのうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１又は請求項２に記載の工作機械の加工条件選定装置。
  4. 複数の前記加工条件は、工具の材種、切削液の種類、ホルダの回転バランスの調整、主軸の回転数／送り速度の調整、切り込み量の調整、軸の動作の制御、治具の構造、加工プログラム、加工品の素材の選択、機械振動の抑制のうちの少なくとも２つを含む、
    請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の工作機械の加工条件選定装置。
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