JP2023041304A - 情報処理装置、制御プログラムおよび情報処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1実施形態について、図1~図9を用いて説明する。本実施形態、ならびに後掲の第2および第3実施形態では、本発明の一態様に係る情報処理装置として据え置き型パーソナルコンピュータを例に挙げて説明する。本発明の一態様に係る情報処理装置は、例えば、後述の工作機械3に備えられた制御装置(不図示)またはタブレット端末であってもよい。
図1を用いて、本発明の第1実施形態に係る情報処理装置100の適用場面について説明する。情報処理装置100(図2参照)は、図1に示すような被削物Wの切削加工を行うときに用いられる。図1の例では、工作機械3に取り付けられた回転工具1(工具)によって被削物Wの切削加工が行われる。回転工具1は、例えばスクエアエンドミルであり、工作機械3は、例えばNC3軸加工機である。なお、工作機械3は、例えばNC旋盤であってもよい。この場合、工作機械3には、回転工具1に替えてバイト等の非回転工具が取り付けられる。つまり、工作機械3に取り付けられる工具は、回転するものであっても回転しないものであってもどちらでもよい。
図2を用いて、情報処理装置100の機能的構成について説明する。情報処理装置100は、予め用意された複数のホルダのそれぞれについて、後述のびびり安定性指標を算出する装置である。情報処理装置100の使用者等は、びびり安定性指標を把握することにより、予め用意された複数のホルダの中から、比較的びびり振動が生じ難そうなホルダを特定ホルダ2-1として選択できる。以下、予め用意された複数のホルダを「複数の候補ホルダ2(図4参照)」と称する。特定ホルダ2-1は、複数の候補ホルダ2のうちの1つに該当する。図2に示すように、情報処理装置100は、表示部11、操作入力部12、記憶部13および制御部14を備える。
図3~図9を用いて、情報処理装置100の具体的処理の一例について説明する。以下に説明するステップS11~S15の一連の処理は、本発明の一態様に係る情報処理方法に相当する。図3に示すように、ステップS11では、コンプライアンス算出部21は、操作入力部12を介して回転工具1の工具情報を取得する。工具情報には、回転工具1の径、候補ホルダ2の先端2b(詳細は後述)からの突き出し長さ、刃数、ねじれ角および材質等に関する情報が含まれる。
指標算出部22は、びびり安定性指標として、第3コンプライアンスにおける実部の最小値または虚部の最小値を算出してもよい。第3コンプライアンスの実部(以下、「実部」と略記)は、前述の式(7)および(8)中の「Real」に相当する。第3コンプライアンスの虚部(以下、「虚部」と略記)は、これらの式中の「Imag」に相当する。
情報処理装置100は、第1および第2コンプライアンス情報を取得することにより、第3コンプライアンスが考慮されたびびり安定性指標(本実施形態ではコンプライアンスゲインの最大値)を算出する。したがって、例えば、情報処理装置100が複数の候補ホルダ2のびびり安定性指標を表示部11に表示させることにより、表示部11の表示内容に基づいて、複数の候補ホルダ2をびびり振動の生じ難さの程度が高い順に順位付けできる。これにより、比較的びびり振動が生じ難くそうな候補ホルダ2を簡単に選択できる。
本発明の第2実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、第1実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。このことは、後掲の第3実施形態についても同様である。本発明の第2実施形態に係る情報処理装置200は、制御部14が図2に示すホルダ選択部23を備えている点において、本発明の第1実施形態に係る情報処理装置100と相違する。また、情報処理装置200は、指標算出部22がびびり安定性指標としてびびり安定度を算出する点においても、情報処理装置100と相違する。
図10~図12を用いて、情報処理装置200の具体的処理の一例について説明する。図10のフローチャートにおけるステップS21~S23の各処理は、図3のフローチャートにおけるステップS11~S13の各処理と同様である。
情報処理装置200は、被削物Wの切削条件を加味したびびり安定性指標であるびびり安定度(本実施形態ではゲイン余裕gm)を算出する。したがって、複数の候補ホルダ2のびびり安定度を把握することにより、複数の候補ホルダ2の中から、びびり振動が生じ難い候補ホルダ2を精度高く選択できる。また、情報処理装置200は、複数の候補ホルダ2の中から安定ホルダ2-2を選択するホルダ選択部23を備える。したがって、ホルダ選択部23の選択結果を把握するだけで、びびり振動が生じ難い候補ホルダ2を簡単に選択できる。
本発明の第3実施形態について、以下に説明する。本発明の第3実施形態に係る情報処理装置300は、制御部14が図2に示すホルダ選択部23を備えている点において、本発明の第1実施形態に係る情報処理装置100と相違する。また、情報処理装置300は、指標算出部22がびびり安定性指標としてゲイン余裕gmを算出する点においても、情報処理装置100と相違する。さらには、情報処理装置300は、切削力算出部231、撓み量算出部232、加工誤差算出部233を有し、ホルダ選択部23が被削物Wの加工誤差を算出する点において、情報処理装置100および本発明の第2実施形態に係る情報処理装置200と相違する。
図2を用いて、情報処理装置300の機能的構成について説明する。情報処理装置300のホルダ選択部23は、複数の候補ホルダ2の中に2つ以上の安定ホルダ2-2がある場合に、安定ホルダ2-2を構成要素とする2つ以上のツーリング4のそれぞれについて、被削物Wの加工誤差を算出する。以下、安定ホルダ2-2を構成要素とするツーリング4を「安定ツーリング」と称する。図2に示すように、情報処理装置300のホルダ選択部23は、切削力算出部231、撓み量算出部232、加工誤差算出部233および選択部234を有する。
図13および図14を用いて、情報処理装置300の具体的処理の一例について説明する。図13のフローチャートにおけるステップS31~S37の各処理は、図10のフローチャートにおけるステップS21~S27の各処理と同様である。但し、ステップS27の処理に対応するステップS37の処理は、切削力算出部231により実行される。
情報処理装置300は、2つ以上の安定ツーリングのそれぞれについて被削物Wの加工誤差を算出する。したがって、複数の候補ホルダ2の中に2つ以上の安定ホルダ2-2がある場合でも、被削物Wの加工誤差を把握することにより、びびり振動の生じ難さの程度が許容レベル以上であり、さらに加工精度も高い安定ホルダ2-2を選択できる。また、情報処理装置300は、選択部234を備えている。したがって、選択部234の選択結果を把握することにより、2つ以上の安定ホルダ2-2の中から、びびり振動の生じ難さの程度が許容レベル以上であり、かつ最も加工精度が高い安定ホルダ2-2を特定ホルダ2-1として選択できる。
情報処理装置100~300(以下、「装置」と呼ぶ)の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック(特に制御部14に含まれる各部)としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。
本発明は上述した第1~第3実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
以下、本発明の実施例(第1~第3実施例)について、図15~図19を用いて説明する。第2実施例では、回転工具1として、直径8mm、突き出し長48mm、4枚刃の超硬スクエアエンドミル(以下、「スクエアエンドミル」と略記)を用いた。第1および第3実施例では、回転工具1として、直径8mm、突き出し長48mm、2枚刃の超硬ボールエンドミル(以下、「ボールエンドミル」と略記)を用いた。また、本実施例では、複数の候補ホルダ2として、径が同一で工具軸方向の長さが異なる4種類のホルダ(メガニューベビーチャックシリーズ 13N-60、13N-90、13N-120、13N-165:大昭和精機株式会社製)を用いた。以下、ホルダ(13N-60)を「第1ホルダ」、ホルダ(13N-90)を「第2ホルダ」、ホルダ(13N-120)を「第3ホルダ」、ホルダ(13N-165)を「第4ホルダ」と称する。
先ず、図15~図17を用いて、本発明の第1実施例について説明する。第1実施例では、びびり安定性指標としてコンプライアンスゲインの最大値を用いたホルダ選択について説明する。具体的には、第1~第4ホルダのみを工作機械3に取り付け、〔第1実施形態〕にて説明した方法で加振測定することにより、前述の式(1)のコンプライアンス行列R2b2b(第2コンプライアンス)を算出した。第1~第4ホルダのそれぞれのコンプライアンス行列R2b2bのうち、コンプライアンスh2b2bを図15に示す。
次に、図18を用いて、本発明の第2実施例について説明する。第2実施例では、図18に示すように、第1~第4ツーリングのそれぞれについて、SKD61の側面加工を同一の切削条件でシミュレートした。そして、このシミュレーションにおいて、第1~第4ツーリングのそれぞれのゲイン余裕gmを解析した。第2実施例では、切削パラメータ(切削条件)として下記の表4に示す条件を設定した。
次に、図19を用いて、本発明の第3実施例について説明する。第3実施例でも、図19に示すように、第1~第4ツーリングのそれぞれについて、SKD61の側部(具体的には側部の傾斜面)の等高線加工でのゲイン余裕gmを同一の切削条件でシミュレートした。第3実施例では、傾斜面の傾斜角度を85°とした。傾斜面の傾斜角度は、被削物Wの底面を基準面(0°)とした場合の傾斜角度である。また、第3実施例では、切削条件として下記の表6に示す条件を設定した。
2 候補ホルダ(ホルダ)
2-2 安定ホルダ
3 工作機械
4 ツーリング
21 コンプライアンス算出部
22 指標算出部
23 ホルダ選択部
30 フィードバックループ
31 プロセスゲイン
100、200、300 情報処理装置
W 被削物
Claims (8)
- 被削物を加工するための工具のコンプライアンスを示す第1コンプライアンス情報を取得するともに、前記工具を保持するためのホルダのコンプライアンスを示す第2コンプライアンス情報を複数の前記ホルダのそれぞれについて取得することにより、前記工具を保持した前記ホルダを有するツーリングのコンプライアンスを複数の前記ホルダのそれぞれについて算出するコンプライアンス算出部と、
複数の前記ホルダのそれぞれについて、前記コンプライアンス算出部により算出された、当該ホルダを有する前記ツーリングのコンプライアンスを用いて、前記工具による前記被削物の加工時に生じるびびり振動の生じ難さの程度を示すびびり安定性指標を算出する指標算出部と、を備えた、情報処理装置。 - 前記ツーリングは、工作機械を有しており、
前記ツーリングを構成する、前記工具を保持した前記ホルダは、前記工作機械に取り付けられている、請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記指標算出部は、前記コンプライアンスの大きさであるコンプライアンスゲインの最大値を、前記びびり安定性指標として算出する、請求項1または2に記載の情報処理装置。
- 前記指標算出部は、
前記被削物の加工プロセスについて、前記被削物の加工条件を構成する加工パラメータを用いて算出したプロセスゲインと、前記ツーリングのコンプライアンスと、で構成されるフィードバックループを生成し、
前記フィードバックループの前記びびり振動に対する安定性を示すびびり安定度を、前記びびり安定性指標として算出する、請求項1または2に記載の情報処理装置。 - 複数の前記ホルダの中から、前記びびり安定性指標において前記びびり振動の生じ難さの程度が許容レベル以上の値を示す安定ホルダを選択するホルダ選択部をさらに備えた、請求項1から4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記ホルダ選択部は、複数の前記ホルダの中に2つ以上の前記安定ホルダがある場合、前記被削物の加工条件を構成する加工パラメータを取得し、前記工具を保持した前記安定ホルダを有する2つ以上の前記ツーリングのそれぞれについて、
(i)前記工具に作用する切削力を算出し、
(ii)前記切削力および前記コンプライアンス算出部により算出された当該ツーリングのコンプライアンスを用いて、前記工具の撓みの量を算出し、
(iii)前記撓みの量に基づいて、前記工具への前記切削力の作用に起因する前記被削物の加工誤差を算出する、請求項5に記載の情報処理装置。 - 請求項1に記載の情報処理装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記コンプライアンス算出部および前記指標算出部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
- 被削物を加工するための工具のコンプライアンスを示す第1コンプライアンス情報を取得するともに、前記工具を保持するためのホルダのコンプライアンスを示す第2コンプライアンス情報を複数の前記ホルダのそれぞれについて取得することにより、前記工具を保持した前記ホルダを有するツーリングのコンプライアンスを複数の前記ホルダのそれぞれについて算出するコンプライアンス算出ステップと、
複数の前記ホルダのそれぞれについて、前記コンプライアンス算出ステップにて算出された、当該ホルダを有する前記ツーリングのコンプライアンスを用いて、前記工具による前記被削物の加工時に生じるびびり振動の生じ難さの程度を示すびびり安定性指標を算出する指標算出ステップと、を含む、情報処理方法。
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