JP2019118973A - Design support device of tooling and processing jig - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はツーリング及び加工治具の設計支援装置に関する。 The present invention relates to a tooling and processing jig design support device.
回転する工具を用いた機械加工では、加工の精度と効率を上げるために、びびり振動または歪みを未然に防止する必要がある。特許文献1には、工具を装着した加工装置のコンプライアンスの周波数応答において、安定限界線図を用いてびびり振動の発生しない条件を設定し、びびり振動を未然に防止する方法が開示されている。
In machining using a rotating tool, it is necessary to prevent chatter vibration or distortion in order to increase the processing accuracy and efficiency.
びびり振動の原因は、被加工物である製品または被加工物を固定する治具に起因する場合がある。一般に一つの要因に起因する場合に比べて、複数の要因に起因するびびり振動を回避することは困難である。その一方で、ツーリング及び加工治具の設計効率を高めることが望まれている。 The cause of chatter vibration may be attributed to a workpiece as a workpiece or a jig for fixing the workpiece. In general, it is difficult to avoid chatter vibration caused by a plurality of factors as compared to the case caused by one factor. On the other hand, it is desirable to increase the design efficiency of tooling and processing jigs.
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、機械加工において、加工精度を上げつつ、ツーリング及び加工治具の設計効率の低下を防ぐことが可能な、ツーリング及び加工治具の設計支援装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above problems, and in tooling, designing of tooling and processing jig capable of preventing a decrease in design efficiency of tooling and processing jig while improving machining accuracy It provides a support device.
本発明にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置は、加工設備に取り付けられた工具を用いて、加工治具に固定された被加工物を機械加工するために、ツーリング及び前記加工治具の設計を支援する設計支援装置であって、前記加工設備の振動特性と、前記工具の形状および材料特性とから、所定の加工条件における第1の振動特性を算出する手段と、前記被加工物および前記加工治具の、形状および材料特性から、前記所定の加工条件における第2の振動特性を算出する手段と、加工精度を予測する加工精度予測手段と、を備え、前記加工精度予測手段は、前記第2の振動特性が所定の値以上の場合は、前記第1の振動特性と切削力とに基づいて第1の変位量を算出し、前記第1の変位量と前記第2の振動特性とに基づいて算出される第2の変位量から、加工部位の加工精度を予測する一方、前記第2の振動特性が所定の値未満の場合は、前記第1の振動特性と切削力とに基づいた第1の変位量を算出し、前記第1の変位量から、加工部位の加工精度を予測する。 The tooling and processing jig design support apparatus according to the present invention is a tooling and processing tool for machining a workpiece fixed to a processing jig using a tool attached to processing equipment. A design support apparatus for supporting a design, which calculates a first vibration characteristic under a predetermined processing condition from the vibration characteristic of the processing equipment and the shape and material characteristic of the tool; The processing accuracy prediction means comprises means for calculating a second vibration characteristic under the predetermined processing conditions from the shape and material characteristics of the processing jig, and processing accuracy prediction means for predicting processing accuracy. When the second vibration characteristic is equal to or more than a predetermined value, a first displacement amount is calculated based on the first vibration characteristic and the cutting force, and the first displacement amount and the second vibration characteristic are calculated. Calculated based on From the second displacement amount, the processing accuracy of the processed portion is predicted, and when the second vibration characteristic is less than a predetermined value, a first displacement amount based on the first vibration characteristic and the cutting force Is calculated, and the processing accuracy of the processing site is predicted from the first displacement amount.
本発明にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置では、加工精度予測手段は、第2の振動特性が所定の値以上の場合は、第1の振動特性と切削力とに基づいて第1の変位量を算出し、第1の変位量と前記第2の振動特性とに基づいて算出される第2の変位量から、加工部位の加工精度を予測する一方、第2の振動特性が所定の値未満の場合は、第1の振動特性と切削力とに基づいた第1の変位量を算出し、第1の変位量から、加工部位の加工精度を予測する。よって、機械加工において、所望の加工精度を得つつ、ツーリング及び加工治具の設計効率の低下を防ぐことができる。 In the tooling and processing jig design support device according to the present invention, when the second vibration characteristic is equal to or more than the predetermined value, the processing accuracy prediction means performs the first processing based on the first vibration characteristic and the cutting force. The displacement amount is calculated, and the processing accuracy of the processed portion is predicted from the second displacement amount calculated based on the first displacement amount and the second vibration characteristic, while the second vibration characteristic is predetermined. If less than the value, the first displacement amount is calculated based on the first vibration characteristic and the cutting force, and the processing accuracy of the processing site is predicted from the first displacement amount. Therefore, in machining, it is possible to prevent a reduction in the design efficiency of the tooling and the processing jig while obtaining desired processing accuracy.
本発明により、機械加工において、所望の加工精度を得つつ、ツーリング及び加工治具の設計効率の低下を防ぐことができる。 According to the present invention, in machining, it is possible to prevent a reduction in design efficiency of tooling and a processing jig while obtaining desired processing accuracy.
<実施の形態>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態における「ツーリング」とは、例えば、工具および加工条件のことである。「ツーリングの設計」とは、例えば、使用する工具の選択および加工条件の選択をすることである。「加工治具の設計」とは、例えば、被加工物を固定する加工治具の材料や形状を決定することである。 The “tooling” in the present embodiment is, for example, tools and processing conditions. The "tooling design" is, for example, selecting a tool to be used and selecting a processing condition. The “designing of the processing jig” is, for example, to determine the material and the shape of the processing jig for fixing the workpiece.
ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、被加工物を加工治具に固定し、ツーリングを用いて機械加工するにあたり、入力された条件に基づいて、加工精度を算出する。
図1は、実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置10の機能ブロック図である。図1に示すように、ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、表示部20、入力部30、記憶部40及び演算部50を備える。ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、例えばパーソナルコンピュータにソフトウェアを組み込むことにより実現される。また、上述した機能を備える専用の装置によっても実現される。
The tooling and processing jig
FIG. 1 is a functional block diagram of a tooling and processing jig
次に、各機能ブロックについて説明する。
図1の表示部20は、使用者が入力する情報を表示する。また、表示部20は、演算結果を表示する。表示部20は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置等である。
Next, each functional block will be described.
The
図1の入力部30は、使用者が「種々のパラメータ」と「種々のデータ」とを入力するための装置である。換言すると、入力部30は、種々のパラメータと種々のデータとを受け付ける。
The
本実施の形態における「種々のパラメータ」とは、例えば、工具、被加工物および被加工物の固定に用いる加工治具の材料特性等を示す。具体的には、工具、加工治具の材料や、材料特性等である。材料特性とは、例えば、材料のヤング率、ポアソン比、密度または減衰係数等のことである。 The “various parameters” in the present embodiment indicate, for example, material characteristics and the like of a tool, a workpiece, and a processing jig used to fix the workpiece. Specifically, they are materials of tools, processing jigs, and material characteristics. Material properties are, for example, the Young's modulus, Poisson's ratio, density or damping coefficient of the material.
また、本実施の形態における「種々のデータ」とは、例えば、工具、被加工物、被加工物の固定などに用いる加工治具、および加工設備の形状のデータであるCAD(Computer-Aided Design)データや、被加工物の加工条件等のことである。加工設備とは、例えば、マシニングセンター等のことである。マシニングセンター等の加工設備は、被加工物を加工するための工具を把持する。具体的には、マシニングセンター等の加工設備は、例えば刃具などを把持し、当該刃具を回転させ、被加工物の穴開け加工等を行う。 Moreover, “various data” in the present embodiment is, for example, CAD (Computer-Aided Design) which is data of the shape of a tool, a workpiece, a processing jig used for fixing a workpiece, etc., and processing equipment. ) Data, processing conditions of the workpiece, etc. The processing equipment is, for example, a machining center or the like. A processing facility such as a machining center holds a tool for processing a workpiece. Specifically, processing equipment such as a machining center grips, for example, a cutting tool, rotates the cutting tool, and performs drilling and the like on a workpiece.
加工設備のデータについては、CADデータの代わりに主軸モデルを用いることもできる。主軸モデルとは、加工設備を弾性と剛体要素とで表現したモデルであり、振動特性を表すことができる。なお、通常、「振動特性」という語句が示す意味は複数あり、変位を計測したコンプライアンス、速度を計測したモビリティ、加速度を計測したアクセレランス等を示す。ただし、本実施の形態における「振動特性」とは、1Nの力が加えられた際の変位(μm)を示す、「コンプライアンス(μm/N)」のことを示すものとする。 As data of processing equipment, a spindle model can be used instead of CAD data. The main spindle model is a model representing processing equipment with elasticity and a rigid element, and can represent vibration characteristics. In general, the term "vibration characteristics" indicates a plurality of meanings, and indicates compliance in which displacement is measured, mobility in which velocity is measured, and acceleration in which acceleration is measured. However, “vibration characteristics” in the present embodiment indicates “compliance (μm / N)” indicating displacement (μm) when a force of 1 N is applied.
図1に示す入力部30は、かかる種々のパラメータ又は種々のデータを使用者が入力するためのキーボードを有する。さらに、入力部30は、通信手段を介して、かかる種々のパラメータ又は種々のデータを取り込むことができる。また、入力部30は、メモリーカード等の記憶媒体を介して、かかる種々のパラメータ又は種々のデータを取り込むことができる。
The
図1に示す記憶部40は、入力部30から入力された種々のパラメータ又は種々のデータや、演算部50が演算した結果等を記憶する。また、記憶部40は、演算に頻繁に使用される材料特性、例えばヤング率、ポアソン比、密度または減衰係数等を、あらかじめ記憶することもできる。また、記憶部40は、不揮発性の記憶装置により構成される。不揮発性の記憶装置は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスク装置等である。
A
図1に示す演算部50は、入力部30に入力された種々のパラメータ又は種々のデータや、記憶部40にあらかじめ記憶させておいた情報に基づき、振動特性を算出する。そして、振動特性が所望の基準値以上の場合は、算出した第1の振動特性と切削力から第1の変位量を算出する。さらに、第2の振動特性と第1の変位量とから第2の変位量を算出する。そして、第2の変位量と所望の加工精度とに基づいて、加工部位の加工精度を算出する。一方、振動特性が所望の基準値未満の場合は、算出した振動特性と切削力から変位量を算出し、当該変位量と所望の加工精度とに基づいて、加工部位の加工精度を算出する。
The
さらに、演算部50は、算出された加工精度が、使用者の所望する加工精度の範囲内か否かを判定する。すなわち、使用者があらかじめ入力しておいた加工精度と、演算部50が算出した加工精度とを比較して、入力された条件によって機械加工が行われる場合に、所望の加工精度の範囲内か否かを判定する。
Furthermore, the
図2は、実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置10の一連の動作を示すフローチャートである。図2の各ステップの一部に対応する図3〜図5を参照しつつ、説明する。
FIG. 2 is a flowchart showing a series of operations of the tooling and processing jig
<ステップS1:データ入力>
図2のステップS1では、各種パラメータ及びデータを設計支援装置10に入力する。換言すると、工具及び加工治具の設計支援装置10は、各種パラメータ及びデータ入力を受け付ける。すなわち、入力部30が、種々のパラメータ又は種々のデータを受け付ける。
<Step S1: Data Input>
In step S1 of FIG. 2, various parameters and data are input to the
具体的には、入力部30は、種々のパラメータを受け付ける。より具体的には、加工設備、工具、加工治具および被加工物についての材料特性を受け付ける。材料特性とは、工具、加工治具および被加工物の材料についての、ヤング率、ポアソン比、密度、減数係数等のことである。
Specifically, the
また、入力部30は、種々のデータを受け付ける。具体的には、加工設備、工具、加工治具および被加工物のCADデータを受け付ける。なお、加工設備については、CADデータの代わりに主軸モデルを用いてもよく、例えば、ハンマリング試験等によって得られる周波数応答の振動特性(コンプライアンス、μm/N)を示すような主軸モデルを用いてもよい。
Also, the
また、入力部30は、種々のデータとして、工具を用いて被加工物を加工する際の加工条件を受け付ける。例えば、被加工物を加工するために工具として刃具を用いる場合、工具に係る加工条件として、刃物の角度、回転数、送り速度等を受け付ける。また、工具について、振動が加わる位置、すなわち被加工物との接触点、すなわち加工位置である加振点と、被加工物および加工治具について、被加工物と工具との接触点、すなわち被加工物が工具により加工される位置である加振点と、を受け付ける。さらに、入力部30は、基準値a(コンプライアンス、μm/N)を受け付ける。基準値a(コンプライアンス、μm/N)は、算出した振動特性値の比較対象となる値であり、所望の加工精度に応じて任意に設定される、所定の値である。
Further, the
なお、入力部30が受け付ける上記種々のパラメータまたは種々のデータは、すべてを受け付ける必要はなく、後述する加工精度の算出が可能であれば適宜省略することができる。また、記憶部40に、材料特性に関するデータ、一般的な加工条件、基準となる加工精度等をあらかじめ記憶させておき、記憶させたデータや条件を用いて、後述する加工精度の算出を行うこともできる。
Note that the various parameters or various data received by the
<ステップS2:第1の振動特性の算出>
図2のステップS2では、演算部50が第1の振動特性を算出する。本実施の形態における第1の振動特性とは、加工設備および工具の振動特性である。第1の振動特性は、工具が取り付けられる加工設備の主軸モデルに対し、工具のCADデータ及び材料特性を組み合わせることによって、算出する。なお、前述の通り、主軸モデルとは、加工設備を弾性と剛体要素とで表現したモデルであり、振動特性を表すモデルである。
<Step S2: Calculation of First Vibration Characteristic>
In step S2 of FIG. 2, the
第1の振動特性を算出するにあたり、まず、工具に対する加振点と、第1の振動特性を算出する位置である振動特性算出点と、を定める。加振点および振動特性算出点は、x方向とy方向の両方を定める。x方向及びy方向の各振動特性算出点において、ステップS1で入力された加工条件の場合の加工設備および工具の振動特性を算出する。具体的には、ステップS1にて入力された加工設備の主軸モデルと、工具のCADデータ及び材料特性と、を組み合わせ、CAE(Computer-aided engineering)を用いて、入力された加工条件における第1の振動特性を算出する。 In calculating the first vibration characteristic, first, an excitation point for the tool and a vibration characteristic calculation point which is a position for calculating the first vibration characteristic are determined. The excitation point and the vibration characteristic calculation point define both the x direction and the y direction. At each vibration characteristic calculation point in the x direction and y direction, the vibration characteristics of the processing equipment and the tool under the processing conditions input in step S1 are calculated. Specifically, the spindle model of the processing facility input in step S1 is combined with CAD data and material characteristics of the tool, and the first processing under the input processing conditions is performed using CAE (Computer-aided engineering). Calculate the vibration characteristics of
図3は、実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置10が算出する、加工設備および工具の振動特性を示すグラフの例示である。図3のグラフ100の横軸は周波数(Hz)を示しており、縦軸はコンプライアンス(μm/N)、すなわち振動特性を示す。図3に示すグラフ100は、x方向及びy方向の各振動特性算出点における第1の振動特性を示している。
FIG. 3 is an example of a graph showing the vibration characteristics of processing equipment and tools calculated by the tooling and processing jig
図3に示すグラフ100では、例えば、周波数が約700Hzのときのピークが、約0.5μm/Nを示している。すなわち、図3のグラフ100に示す振動特性を有する加工設備および工具を用いて加工を行い、約700Hzの周期のときに、1Nの力が加えられた場合、約0.5μm/N変位することになる。これに対し、例えば周波数が約500Hzのときの振動特性(コンプライアンス)は約0.2μm/Nであり、約700Hzのときに比べ変位が少ないと考えられる。このように、算出した振動特性から、どの周波数においてコンプライアンスが低くなるか、すなわち振動が低減されるかを予測することができる。
In the
<ステップS3:第2の振動特性の算出>
図2のステップS3では、第1の振動特性と同様に、演算部50が第2の振動特性を算出する。本実施の形態における第2の振動特性とは、被加工物および被加工物を固定する加工治具の振動特性である。第2の振動特性は、被加工物及び加工治具のCADデータ及び材料特性から算出する。
<Step S3: Calculation of Second Vibration Characteristic>
In step S3 of FIG. 2, the
第2の振動特性を算出するにあたり、まず、被加工物の加工部位における加振点と、第2の振動特性を算出する位置、すなわち被加工物の加工部位である振動特性算出点と、を定める。加振点および振動特性算出点は、x方向とy方向の両方を定める。x方向及びy方向の各振動特性算出点において、ステップS1にて入力された加工条件の場合の被加工物および加工治具の振動特性を算出する。具体的には、第2の振動特性は、ステップS1において入力された被加工物および加工治具のCADデータ及び材料特性を組み合わせ、CAEを用いて算出する。 In calculating the second vibration characteristic, first, an excitation point at the processing portion of the workpiece and a position at which the second vibration characteristic is calculated, that is, a vibration characteristic calculation point which is the processing portion of the workpiece Determined. The excitation point and the vibration characteristic calculation point define both the x direction and the y direction. At each vibration characteristic calculation point in the x direction and the y direction, the vibration characteristics of the workpiece and the processing jig under the processing conditions input in step S1 are calculated. Specifically, the second vibration characteristic is calculated using CAE by combining the CAD data and the material characteristic of the workpiece and the processing jig inputted in step S1.
図4は、実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置10が算出する、被加工物および加工治具の振動特性を示すグラフの例示である。図4のグラフ200の横軸は周波数(Hz)を示しており、縦軸はコンプライアンス(μm/N)、すなわち振動特性を示す。図4に示すグラフ200は、x方向及びy方向の各振動特性算出点における第2の振動特性を示している。
FIG. 4 is an example of a graph showing the vibration characteristics of the workpiece and the processing jig calculated by the tooling and processing jig
図4に示すグラフ200では、周波数が約250Hzのときのピークが、約0.25μm/Nを示している。すなわち、図4のグラフ200に示す振動特性を有する被加工物および加工治具に対して加工を行い、約250Hzの周期のときに、1Nの力が加えられた場合、約0.25N変位することになる。これに対し、例えば周波数が約50Hz以上であり、約250Hzのピーク以外の場合は、振動特性(コンプライアンス)が約0.1μm/Nであり、約250Hzのときに比べ変位が少ないと考えられる。
In the
なお、第1の振動特性(ステップS2)と第2の振動特性(ステップS3)とを算出する順番はこれに限定されるものではなく、順番は逆であってもよいし、ステップS2とステップS3とを同時に行ってもよい。 The order in which the first vibration characteristic (step S2) and the second vibration characteristic (step S3) are calculated is not limited to this, and the order may be reversed. S3 may be performed simultaneously.
<ステップS4:振動特性値の判定>
図2のステップS4では、ステップS1で入力した加工条件における、ステップS3で算出した第2の振動特性値が、ステップS1であらかじめ入力された基準値a(コンプライアンス、μm/N)を超えるか否かを判定する。基準値a(コンプライアンス、μm/N)は、算出した振動特性値の比較対象となる値であり、所望の加工精度に応じて任意に設定される。
<Step S4: Determination of Vibration Characteristic Value>
In step S4 in FIG. 2, under the processing conditions input in step S1, whether the second vibration characteristic value calculated in step S3 exceeds the reference value a (compliance, μm / N) input in advance in step S1. Determine if The reference value a (compliance, μm / N) is a value to be compared with the calculated vibration characteristic value, and is arbitrarily set according to the desired processing accuracy.
図5は、図4に基準値aと各条件の例示を示したグラフである。図4のグラフ300の横軸は周波数(Hz)を示しており、縦軸はコンプライアンス(μm/N)、すなわち振動特性を示す。本実施の形態では、例として、図5に示すように、基準値aを0.1μm/Nに設定している。
FIG. 5 is a graph showing an example of the reference value a and each condition in FIG. The horizontal axis of the
第2の振動特性(コンプライアンス)が基準値a(0.1μm/N)以上の条件K、すなわち第2の振動特性大なりイコール基準値aの条件の場合、ステップS5へ進む。
一方、第2の振動特性(コンプライアンス)が基準値a(0.1μm/N)未満の条件L、すなわち第2の振動特性小なり基準値aの場合、ステップS7へ進む。
When the second vibration characteristic (compliance) is the condition K of the reference value a (0.1 μm / N) or more, that is, the second vibration characteristic greater than the equal reference value a, the process proceeds to step S5.
On the other hand, when the second vibration characteristic (compliance) is the condition L less than the reference value a (0.1 μm / N), that is, the second vibration characteristic smaller reference value a, the process proceeds to step S7.
(ステップS4:YES、第2の振動特性≧基準値aの場合)
<ステップS5:加工設備および工具の変位量の算出>
図2のステップS5では、演算部50が、加工部位近傍の加工設備および工具の、第1の変位量を算出する。具体的には、ステップS2で算出した第1の振動特性に対し、切削力および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の加工設備および工具の、第1の変位量を算出する。なお、切削力とは、被加工物を削るために工具が必要とする力のことであり、ステップS1において入力された加工条件と、加工設備および工具の材料特性を用いて算出した値である。次に、ステップS6へ進む。
(Step S4: In the case of YES, second vibration characteristic 基準 reference value a)
<Step S5: Calculation of Displacement of Machining Equipment and Tool>
In step S5 of FIG. 2, the
<ステップS6:被加工物および加工治具の変位量の算出>
図2のステップS6では、演算部50が、加工部位近傍の被加工物および加工治具の、第2の変位量を算出する。具体的には、ステップS3で算出した第2の振動特性に対し、ステップS5の第1の変位量および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の被加工物および加工治具の第2の変位量を算出する。ここで、ステップS5で算出した、加工設備および工具の第1の変位量を乗じているのは、被加工物および加工治具の振動は、加工設備および工具の変位量である第1の変位量に比例すると考えられるためである。次に、ステップS8へ進む。
<Step S6: Calculation of Displacement of Workpiece and Processing Jig>
In step S6 of FIG. 2, the
(ステップS4:NO、第2の振動特性<基準値aの場合)
<ステップS7:加工設備および工具の変位量の算出>
図2のステップS7では、演算部50が、加工部位近傍の加工設備および工具の変位量を算出する。具体的には、ステップS2で算出した第1の振動特性に対し、切削力および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の加工設備および工具の変位量を算出する。なお、切削力とは、被加工物を削るために工具が必要とする力のことであり、ステップS1において入力された加工条件と、加工設備および工具の材料特性を用いて算出したものである。本ステップでは、第1の振動特性が基準値aを下回っているため、被加工物および加工治具についての変位の算出は省略することができる。次に、ステップS8へ進む。
(Step S4: NO, Case of Second Vibration Characteristic <Reference Value a)
<Step S7: Calculation of displacement of machining equipment and tools>
In step S7 of FIG. 2, the
<ステップS8:加工精度の算出>
図2のステップS8では、演算部50が、使用者の所望する加工精度と、ステップS6及びステップS7にて算出した変位量を用いて、加工部位の実際の加工精度を算出する。
<Step S8: Calculation of Processing Accuracy>
In step S8 of FIG. 2, the
所望の加工精度が、例えば、被加工物に対して丸穴を切削する場合における真円度の場合は、穴の径方向、すなわち背分力の方向における、加工設備および工具と、被加工物および加工治具との相対的な変位を算出する。 When the desired machining accuracy is, for example, roundness in the case of cutting a round hole in a workpiece, machining equipment and tools in the radial direction of the hole, that is, in the direction of vertical force, and the workpiece And calculate relative displacement with the processing jig.
<ステップS9:加工精度の判定>
図2のステップS9では、演算部50は、算出された実際の加工精度が使用者の所望する加工精度の範囲内か否かを判定する。すなわち、使用者があらかじめ入力しておいた加工精度と、演算部50が算出した実際の加工精度とを比較して、入力された条件によって機械加工が行われる場合に、所望の加工精度の範囲内で行われるか否かを判定する。
<Step S9: Determination of Processing Accuracy>
In step S9 of FIG. 2, the
演算部によって算出された加工精度が、使用者の所望する加工精度の範囲内であった場合(ステップS9:YES)、入力された条件によって問題なく機械加工が行われると判定される。この場合、ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、動作を完了する。
If the machining accuracy calculated by the arithmetic unit is within the range of the machining accuracy desired by the user (step S9: YES), it is determined that the machining is performed without problems according to the input condition. In this case, the tooling and processing jig
一方、演算部50により算出された加工精度が、使用者の所望する加工精度の範囲内ではなかった場合(ステップS9:NO)、入力された条件では所望する機械加工が行われないと判定され、ステップS10へ進む。
On the other hand, when the processing accuracy calculated by
<ステップS10:設計データ変更>
使用者は、入力部30に対して入力する設計データを変更する。具体的には、例えば、第1の変動特性が大きい場合は、工具の回転数を変更したり、加工の送り速度を変更したり、あるいは、工具の取り付け角度を変更する等の対応を行うことができる。一方、第2の振動特性が大きい場合は、被加工物を固定する加工治具の形状を変更したり、被加工物の材質を変更したりするなどの対応を行うことができる。このようにして変更した条件を、入力部30は再び受け付ける(ステップS1)。演算部50は、入力部30が受け付けた条件について、再びステップS2以降の計算を行う。
<Step S10: Change Design Data>
The user changes the design data input to the
なお、上述した設計データの変更は、特定のパラメータについて、所定の範囲内において加工精度が最適化されるように、一定のステップごとにパラメータを変化させながら、上述した加工精度の計算を行うこともできる。さらに、このような最適化の計算をするために、演算部50や、その他のコンピュータなどの装置により、パラメータの変更を自動で行わせることもできる。
The above-mentioned modification of the design data is to calculate the above-mentioned machining accuracy while changing the parameter for each fixed step so that the machining accuracy is optimized within a predetermined range for a specific parameter. You can also. Furthermore, in order to perform such optimization calculations, parameter changes can be made automatically by a
従来は、機械加工において、一般に一つの要因に起因する場合に比べて、複数の要因に起因するびびり振動を回避することが困難であった。その一方で、設計効率を高めることが望まれていた。 Conventionally, in machining, it has been difficult to avoid chatter vibration caused by a plurality of factors, as compared with the case generally caused by one factor. On the other hand, it has been desired to improve design efficiency.
本実施の形態では、加工設備および工具に起因する第1の振動特性に加え、被加工物および被加工物を固定する加工治具に起因する第2の振動特性を算出する。さらに、第2の振動特性が基準値となる振動特性以上の場合は、第1の振動特性に切削力および定数を乗じて、加工部位近傍における加工設備および工具の第1の変位量を算出する。さらに、第2の振動特性に、加工設備および工具の変位量と、定数とを乗じて、第2の変位量を算出する。 In the present embodiment, in addition to the first vibration characteristic caused by the processing equipment and the tool, the second vibration characteristic caused by the workpiece and the processing jig for fixing the workpiece is calculated. Furthermore, when the second vibration characteristic is equal to or higher than the reference vibration value, the first vibration characteristic is multiplied by the cutting force and a constant to calculate the first displacement amount of the processing equipment and the tool in the vicinity of the processing site. . Furthermore, the second displacement amount is calculated by multiplying the second vibration characteristic by the displacement amount of the processing equipment and the tool and the constant.
一方、加工装置および工具に起因する振動特性が基準値となる振動特性未満の場合は、振動特性に切削力および定数を乗じて、加工部位近傍における加工設備および工具の変位量を算出する。 On the other hand, when the vibration characteristic caused by the processing device and the tool is less than the vibration characteristic as the reference value, the vibration characteristic is multiplied by the cutting force and the constant to calculate the displacement of the processing equipment and the tool in the vicinity of the processing site.
次に、所望の加工精度と、算出した各変位量とから、加工精度を算出する。当該加工精度が、所望の加工精度以上の場合は終了し、所望の加工精度未満の場合は、設計データを変更し、再度最初から算出し直す。 Next, the processing accuracy is calculated from the desired processing accuracy and each calculated displacement amount. If the processing accuracy is equal to or more than the desired processing accuracy, the process ends. If the processing accuracy is less than the desired processing accuracy, the design data is changed and recalculated from the beginning.
したがって、加工設備および工具の振動特性が、基準値以上の場合は、被加工物および加工治具の振動特性も算出することによって、より精度の高い加工精度を予測することができる。さらに、加工設備および工具の振動特性が、基準値未満の場合は、被加工物および加工治具の振動特性を算出することなく、加工精度の算出および判定のステップへと進むことができ、ステップを短縮できる。したがって、設計効率の低下を防ぐことができる。つまり、本実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置によって、機械加工において所望の加工精度を得つつ、ツーリング及び加工治具の設計効率の低下を防ぐことができる。 Therefore, when the vibration characteristics of the processing equipment and the tool are equal to or greater than the reference value, it is possible to predict more accurate processing accuracy by calculating the vibration characteristics of the workpiece and the processing jig. Furthermore, when the vibration characteristics of the processing equipment and the tool are less than the reference value, it is possible to proceed to the step of calculating and judging the processing accuracy without calculating the vibration characteristics of the workpiece and the processing jig. Can be shortened. Therefore, a reduction in design efficiency can be prevented. That is, with the tooling and processing jig design support device according to the present embodiment, it is possible to prevent a reduction in the design efficiency of the tooling and the processing jig while obtaining desired processing accuracy in machining.
本実施例では、トランスアクスルのハウジングに各部品を入れ込むための丸穴の加工精度について、従来のツーリング及び加工治具の設計支援装置および本願発明にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置によって予測した値と、実際に測定した加工精度の値とを比較した。従来のツーリング及び加工治具の設計支援装置によって予測した加工精度とは、加工設備および工具の振動特性に切削力を乗ずることによって算出したものである。 In this embodiment, with regard to the processing accuracy of the round hole for inserting each part into the housing of the transaxle, the conventional tooling and processing jig design support device and the tooling and processing jig design support device according to the present invention The predicted value was compared with the value of the processing accuracy actually measured. The processing accuracy predicted by the conventional tooling and processing jig design support device is calculated by multiplying the vibration characteristics of processing equipment and tools by the cutting force.
図6は、トランスアクスルのハウジングに各部品を入れ込むための穴の加工精度について、従来のツーリング及び加工治具の設計支援装置によって予測した加工精度と、本願発明にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置によって予測した加工精度と、実際の加工精度の結果とを示したグラフである。各棒グラフは、左から、従来の設計支援装置による加工精度の予測値(白抜き)、実施例の設計支援装置による加工精度の予測値(斜線)、加工精度の実測値(斑点)を示す。また、本実施例における加工精度とは、丸穴加工した穴の真円度のことである。 FIG. 6 shows the processing accuracy predicted by the conventional tooling and processing jig design support device with respect to the processing accuracy of the hole for inserting each part in the housing of the transaxle, and the tooling and processing jig according to the present invention. It is the graph which showed the result of the processing accuracy predicted by the design support device, and the actual processing accuracy. Each bar shows, from the left, a predicted value (blank) of processing accuracy by the conventional design support device, a predicted value (hatched) of processing accuracy by the design support device of the embodiment, and an actual measured value (spots) of processing accuracy. Further, the processing accuracy in the present embodiment is the roundness of a hole processed by round hole processing.
図6のグラフの横軸は、ハウジングに設ける各部品を入れるための穴の種類を示し、縦軸は真円度を示している。横軸は左から、リダクションを入れるための穴、副軸を入れるための穴、ディファレンシャルギヤ(デフ)を入れるための穴、デフオイルシールを入れるための穴を示す。 The horizontal axis of the graph of FIG. 6 indicates the type of hole for inserting each component provided in the housing, and the vertical axis indicates the degree of roundness. From the left, the horizontal axis shows the holes for reduction, the holes for the countershaft, the holes for the differential gear (differential), and the holes for the differential oil seal.
図6の、特に副軸用の穴について見ると、従来の真円度の予測値は約40弱の値を示しており、真円度の実測値である約30とは異なる値である。これに対し、実施例の真円度の予測値では約30を示しており、真円度の実測値である約30と近い値を示している。同様に、リダクション用の穴、デフ用の穴、デフオイルシート用の穴についても、従来の真円度の予測値より、本実施例の真円度の予測値の方が、より精度の高い予測値を算出することができた。この結果は、本発明のツーリング及び加工治具の設計支援装置を用いた機械加工において、所望の加工精度を得つつ、ツーリング及び加工治具の設計効率の低下を防ぐことができたことを示す。 As for the holes for the sub-shaft in FIG. 6, in particular, the predicted value of the conventional roundness shows a value of about 40, which is different from about 30 which is the actual value of the circularity. On the other hand, the predicted value of the circularity of the example shows about 30 and shows a value close to about 30 which is the measured value of the circularity. Similarly, with regard to the reduction hole, the differential hole, and the differential oil sheet hole, the predicted value of the roundness of this embodiment is more accurate than the conventional predicted value of the circularity. It was possible to calculate the value. The results show that, in machining using the tooling and processing jig design support apparatus of the present invention, it is possible to prevent a decrease in the design efficiency of the tooling and the processing jig while obtaining desired processing accuracy. .
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the scope of the present invention.
10 ツーリング及び加工治具の設計支援装置
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DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記加工設備の振動特性と、前記工具の形状および材料特性とから、所定の加工条件における第1の振動特性を算出する手段と、
前記被加工物および前記加工治具の、形状および材料特性から、前記所定の加工条件における第2の振動特性を算出する手段と、
加工精度を予測する加工精度予測手段と、を備え、
前記加工精度予測手段は、前記第2の振動特性が所定の値以上の場合は、前記第1の振動特性と切削力とに基づいて第1の変位量を算出し、前記第1の変位量と前記第2の振動特性とに基づいて算出される第2の変位量から、加工部位の加工精度を予測する一方、
前記第2の振動特性が所定の値未満の場合は、前記第1の振動特性と切削力とに基づいた第1の変位量を算出し、前記第1の変位量から、加工部位の加工精度を予測する、
ツーリング及び加工治具の設計支援装置。 A design support device for supporting the design of a tooling and the processing jig in order to machine a workpiece fixed to a processing jig using a tool attached to a processing facility,
A means for calculating a first vibration characteristic under predetermined processing conditions from the vibration characteristic of the processing equipment and the shape and material characteristics of the tool;
A means for calculating a second vibration characteristic under the predetermined processing condition from the shape and the material characteristic of the workpiece and the processing jig;
Processing accuracy prediction means for predicting processing accuracy;
The processing accuracy prediction means calculates a first displacement amount based on the first vibration characteristic and the cutting force when the second vibration characteristic is equal to or more than a predetermined value, and the first displacement amount The processing accuracy of the processing site is predicted from the second displacement amount calculated based on the second vibration characteristic and the second vibration characteristic,
If the second vibration characteristic is less than a predetermined value, a first displacement amount is calculated based on the first vibration characteristic and the cutting force, and the processing accuracy of the processing site is calculated from the first displacement amount. Predict
Design support device for tooling and processing jig.
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