JP3650027B2 - Ｎｃ加工支援方法及び装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は数値制御情報を用いて各種の加工制御を行なうＮＣ加工において、加工に用いるために準備されたＮＣプログラムから各種の情報を抽出、生成、出力し、ＮＣプログラムを用いて実際の数値制御工作機械を運転する加工オペレータの加工準備を支援する装置に関するものである。
背景技術
数値制御工作機械は、ＮＣプログラム入力によって工作機械の動作を自動制御することができ、更に近年においては、マイクロプロセッサ技術、パワーエレクトロニクス技術、あるいは、ソフトウエア技術と組み合わされてコンピュータ制御工作機械（ＣＮＣ工作機械）として各種の産業分野に広範囲に利用されている。
通常、ＮＣプログラムなどの数値制御情報には、工具選択指令、主軸回転数指令、切削速度指令、送り速度指令、軸移動・補間指令、補助機能指令等から構成され、加工制御対象である工作機械に適する数値制御情報がその都度ＮＣプログラムとして作成されている。
一般的に、このＮＣプログラムは、プログラミング室においてＮＣプログラマによって手作業で作成されるか、加工種類とその加工領域、素材データと部品形状といったデータをＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置等に入力することにより、自動的に作成されている。いずれの場合でも、ＮＣプログラマは、素材形状と部品形状が図示された加工図面に基づいて、加工領域を決定し、各領域を加工するために使用する工具、加工する際の各工具の工具経路、切削条件、加工順序といった加工手順を決めた後に、手作業なり、前述の自動化のための装置に必要なデータを入力するなりして、ＮＣプログラムを作成することになる。加工オペレータは加工現場で、このように作成されたＮＣプログラムを用いて実際の工作機械を使用してテストカットを繰り返しながらＮＣプログラムの調整（修正編集）を行ない、最終的に加工に用いるＮＣプログラムを完成させて、工作機械の加工制御に用いている。
また、加工オペレータが、過去に調整されたＮＣプログラムを用いて工作機械を運転する場合も、工作機械や工具といった加工環境が異なる場合は、ＮＣプログラムを今回の加工環境に適合させるために、同様なテストカットを行ない、必要に応じてＮＣプログラムの調整を行なった上で、工作機械の加工制御に用いている。このような加工オペレータが行なうＮＣプログラムの調整手順を図１のフローチャート及び図２から図４に基づいて説明する。
一般的に加工オペレータには、図２に示すような加工図面と図３に示すようなＮＣプログラムと図４に示すような工具リストが加工準備のための情報として与えられる。図２の加工図面には、素材形状とその寸法、部品形状とその寸法、及び、ＮＣプログラム原点の位置が図示されているのみである。図３のＮＣプログラムは、工具選択指令、切削速度指令、主軸回転数指令、送り速度指令、軸移動・補間指令、補助機能指令等から構成されているが、それらは、数値制御装置が解釈、実行できる原始的な指令コードであり、かつ、その原始的な指令コードが実行される順番に単に羅列されているのみである。さらに、図４の工具リストは、工具番号毎に、工具形状が図示され、工具種類、主軸回転数、切削速度、送り速度、切込量が明記されているのみである。この工具リストの切削条件欄で、Ｎは主軸回転数、Ｖは切削速度、Ｆは送り速度、Ｄは切込量を示している。
加工オペレータは、まず、図１のステップ１で、工具リストに図示された工具を準備し刃物台に取り付ける。この際、工具を取り付けた刃物台や工具ホルダが加工動作中にワークピースに干渉しないような突き出し寸法で刃物台に取り付けなければならない。そのために、加工オペレータは工具リストに基づいて取り付ける工具の工具番号と工具形状を認識し、ＮＣプログラム上でその工具番号が選択されている箇所を探し出し、引き続いて指令されている軸移動・補間指令と加工図面に図示された素材形状、部品形状に基づいて、その工具で加工される領域が素材形状、部品形状全体の中でどのような位置関係であるかを認識し、おおよその突き出し寸法を決めることになる。そして、実際の突き出し寸法がその値以上になるように工具を刃物台に取り付ける。
ステップ２で、加工図面に図示された位置になるようにプログラム原点の数値を数値制御装置に設定、記憶させ、さらに、刃物台に取り付けた工具の位置オフセット値を数値制御装置に設定、記憶させる。さらに、ステップ３でＮＣプログラムを数値制御装置に入力、記憶させる。以上で、以降に説明する空運転のための準備作業は完了する。
次にステップ４で、入力したＮＣプログラムを実行させることにより、そのＮＣプログラムで制御されるおおよその加工動作を素材を取り付けない空運転の状態で把握、確認する。さらに、ＮＣプログラムを１ブロックずつ動作させ、加工図面と照らし合わせながら、各工具毎にその工具が加工する領域、その領域を加工する際の工具経路、その領域を加工する際の切削条件、さらに、各領域が加工されていく加工順序といった加工手順を詳細に把握、確認していく。同時に、それらの加工動作を実行させる工具選択指令、主軸回転数指令、送り速度指令、軸移動・補間指令、補助機能指令等がＮＣプログラム上のどの位置で指令されているかを、詳細に把握、確認することになる。この把握、確認は、後に素材を取り付けて、テストカットを行ないながらＮＣプログラムを調整する際の準備として行なっておく。この空運転での把握、確認作業は、ステップ５で示した通り、加工オペレータが充分に把握、確認できるまで繰り返し行なわれる。以上で、テストカットのための前準備は完了する。
次にテストカットは以下のような手順で行なう。まず、ステップ６で素材を取り付ける。次にステップ７で、早送り位置決めが安全な速度で動作するように、通常、機械で許容された最高速度で動作する早送り速度オーバーライドを１００％以下に調節する。このように安全な速度で早送り位置決め動作を行なう状態にして、ステップ８で、ＮＣプログラムを１ブロックずつ動作させる。１ブロックずつ動作させることにより、工具、工具ホルダ、刃物台などがワークピースに干渉しないかどうか確認する。また、加工時に異常な振動、音などが発生しないかどうかを確認する。さらに、加工後のワークピースの寸法を測定し所望の寸法公差内に収まっているかどうか、ワークピースの加工面を精査し、所望の面粗度になっているかどうかなどを確認する。
ステップ９で、これらの確認の結果、問題があることが分かり、かつ、その問題がＮＣプログラムを起因とするものであると判断すれば、ステップ１０でＮＣプログラムを修正することになる。その際、干渉が発生するような軸移動・補間指令が指令されている箇所、異常な振動、音などが発生するような切削条件が指令されている箇所、所望の寸法公差を外れるような軸移動・補間指令が指令されている箇所、所望の面粗度にならないような切削条件が指令されている箇所などを特定し、その箇所を修正することになる。この修正作業を行なう際に、先に空運転状態で行なっておいたＮＣプログラムの把握、確認作業が有効になる。以上のテストカット、動作確認、ＮＣプログラム修正といった作業を問題点がなくなるまで繰り返し、その結果のＮＣプログラムがその工作機械での加工環境に適したＮＣプログラムとなる。
以上説明したように、加工オペレータがテストカットを行なうために、刃物台に工具を取り付ける際に突き出し寸法を算出したり、テストカットを行ないながらＮＣプログラムを調整（修正作業）する為には、限定して与えられた情報（ＮＣプログラム、加工図面、工具リストなど）のみから、加工の全体の流れ、各工具とその加工領域、工具経路、切削条件、加工順序などの加工手順を加工オペレータ自身が詳細に理解しなければならないという問題がある。前述したように、これら加工に関する手順は、ＮＣプログラマがプログラミング室でＮＣプログラムを作成するにあたって既に構築されたものである。従って、ＮＣプログラマが決めた加工手順は、情報が限定されたＮＣプログラム、加工図面、工具リストといった形態で加工オペレータに通知され、加工オペレータは、それら限定された情報から、加工手順を理解しなければならないという大きな問題があった。さらに、一度、特定の工作機械、特定の工具といった特定の加工環境に適合されたＮＣプログラムでも、加工環境が変われば、加工オペレータは、その加工環境に合わせて、上記の調整作業を行なわなければならず、その場合も同様な事態が発生することになる。
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＮＣプログラム上の加工指令から工具番号、その工具に関する工具経路、切削条件、加工順序といった加工情報をシステマティックに関連付けて抽出し、加工オペレータに提供することにより、ＮＣ工作機械の加工準備支援を可能とすることにある。さらに、素材形状、部品形状、工具情報等を加えることにより、加工領域及び加工途中のワークピースモデルを生成し、これらをシステマティックに関連付けて抽出し、加工オペレータに提供することで、よりいっそうの加工準備支援を可能とすることにある。また、これらの情報を利用して、加工に使用する工具の最適な取付け寸法や切削条件などを加工オペレータに提供することや、手作業で作成されたＮＣプログラムからＣＡＤ／ＣＡＭシステム、自動プログラミング装置といったＮＣプログラム作成装置へ入力可能なデータを自動的に生成し、提供することである。
発明の開示
本発明は、ＮＣプログラムを用いて各種の加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて、加工手順を抽出する加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップと、該抽出された加工手順を出力する加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップとを有する。
更に本発明では、前記加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップは、ＮＣプログラムから工具番号と切削条件とを関連付けて抽出する切削条件抽出手段あるいは切削条件抽出ステップを含み、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記抽出された切削条件を出力する切削条件出力手段あるいは切削条件記憶ステップを含むことを特徴とする。
また、本発明では、前記加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップは、ＮＣプログラムから工具番号と工具経路とを関連付けて生成する工具経路生成手段あるいは工具経路生成ステップを含み、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記生成された工具経路を出力する工具経路出力手段あるいは工具経路出力ステップを含むことを特徴とする。
また、本発明では、前記加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップは、ＮＣプログラムまたはＮＣプログラムと工具種類とから工具番号と加工種類とを関連付けて特定する加工種類特定手段あるいは加工種類特定ステップを含み、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記特定された加工種類を出力する加工種類出力手段あるいは加工種類出力ステップを含むことを特徴とする。
また、本発明では、前記加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップは、ＮＣプログラムと工具形状と素材形状から工具番号と加工領域とを関連付けて生成する加工領域生成手段あるいは加工領域生成ステップを含み、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記生成された加工領域を出力する加工領域出力手段あるいは加工領域出力ステップを含むことを特徴とする。
また、本発明では、前記加工手順抽出手段あるいは加工手順抽出ステップは、ＮＣプログラムと工具形状と素材形状から工具交換毎に該工具交換時点でのワークピースモデルを生成するワークピースモデル生成手段あるいはワークピースモデル生成ステップを含み、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記生成されたワークピースモデルを出力するワークピースモデル出力手段あるいはワークピースモデル出力ステップを含むことを特徴とする。
また、本発明では、前記加工手順出力手段あるいは加工手順出力ステップは、前記抽出された加工手順をＮＣプログラムにコメント文として挿入するコメント出力手段を含むことを特徴とする。
更に本発明は、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて、加工に使用する工具の取付け寸法を算出する取付け寸法算出手段あるいは取付け寸法算出ステップと該算出された取付け寸法を出力する取付け寸法出力手段あるいは取付け寸法出力ステップとを有する。
更に本発明は、前記算出された取付け寸法に応じた切削条件を算出する最適切削条件算出手段あるいは最適切削条件算出ステップと該算出された切削条件を出力する最適切削条件出力手段あるいは最適切削条件出力ステップとを有する。
更に本発明は、ＮＣプログラムまたはＮＣプログラムと工具種類とから加工種類を特定する加工種類特定手段あるいは加工種類特定ステップとＮＣプログラムと工具形状と素材形状とから加工領域を生成する加工領域生成手段あるいは加工領域生成ステップと前記特定された加工種類と前記生成された加工領域とを自動プログラミング装置に入力できる形式に変換する手段あるいはステップとを有する。
更に本発明は、コンピュータに、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて、加工手順を抽出し、記憶し、出力する手順を実行させるためのプログラムを記録した媒体を含む。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＮＣプログラムの調整手順を説明するフローチャートである。
図２は、加工図面の一例を示す図である。
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃは、ＮＣプログラムの一例を示す図である。
図４は、工具リストの一例を示す図である。
図５は、本発明のブロック図である。
図６は、ＮＣプログラム分割表である。
図７は、切削条件の抽出手順を説明するフローチャートである。
図８は、切削条件に関する加工支援情報表である。
図９は、工具経路の生成手順を説明するフローチャートである。
図１０は、工具経路のパターンを示す図である。
図１１Ａ、図１１Ｂは、工具経路に関する加工支援情報表である。
図１２は、加工種類の特定手順を説明するフローチャートである。
図１３は、加工種類に関する加工支援情報表である。
図１４は、ワークピースモデルの生成手順を説明するフローチャートである。
図１５Ａ、図１５Ｂは、ワークピースモデルに関する加工支援情報表である。
図１６は、加工領域の生成手順を説明するフローチャートである。
図１７Ａ、図１７Ｂは、加工領域に関する加工支援情報表である。
図１８は、工具取付け寸法の算出手順を説明するフローチャートである。
図１９は、工具取付け寸法と最適切削条件に関する加工支援情報表である。
図２０Ａ、図２０Ｂ、図２０Ｃ、図２０Ｄは、コメントが挿入されたＮＣプログラムの一例を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下図面に基づいて、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図５には、本発明のＮＣ加工支援装置が示されている。
まず、ＮＣプログラム１は、ＮＣプログラムメモリ２に記憶される。ＮＣプログラム分割部３は、ＮＣプログラムを読み出し、工具選択指令にて指令された工具番号毎に、ＮＣプログラムをその工具での加工に関連するセグメントに分割し、そのＮＣプログラム分割情報を、ＮＣプログラム分割表として図６のような形式でワークメモリ４に一時的に記憶させる。この表において、工具番号毎にその工具での加工が開始されるＮＣプログラムのブロック番号と加工が終了するＮＣプログラムのブロック番号が記憶される。例えば、工具番号１では、加工開始ブロック番号がＮ０１００、加工終了ブロック番号がＮ０１１３である。また、工具番号２では、加工開始ブロック番号がＮ０２００、加工終了ブロック番号Ｎ０３１９となっている。
切削条件抽出部５は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された切削条件に関する指令を抽出し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この抽出手順を図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ２１でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ２２では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報表の工具番号欄に書き込む。ステップ２３では、ＮＣプログラム分割表の加工開始ブロック番号と加工終了ブロック番号を読み出す。ステップ２４では、ＮＣプログラムメモリ２に記憶されているＮＣプログラムを加工開始ブロック番号から１ブロック読み出す。ステップ２５では、読み出したブロックに主軸回転数指令が存在するかどうか判定する。存在すれば、ステップ２６で、その指令がされているブロック番号と主軸回転数指令値とを加工支援情報表の主軸回転数欄に書き込む。ステップ２７では、読み出したブロックに切削速度指令が存在するかどうか判定する。存在すれば、ステップ２８で、その指令がされているブロック番号と切削速度指令値とを加工支援情報表の切削速度欄に書き込む。ステップ２９では、読み出したブロックに送り速度指令が存在するかどうか判定する。存在すれば、ステップ３０で、その指令がされているブロック番号と送り速度指令値とを加工支援情報表の送り速度欄に書き込む。ステップ３１では、読み出したブロックにドリル加工や旋削荒加工などに用いられる固定サイクルでの切込量指令が存在するかどうか判定する。存在すれば、ステップ３２で、その指令がされているブロック番号と切込量指令値とを加工支援情報表の切込量欄に書き込む。ステップ３３では、次の１ブロックを読み出す。ステップ３４では、読み出したブロックの番号が加工終了ブロック番号を越えたかどうか判定し、越えていなければ、ステップ２５へ戻る。越えていれば、ステップ３５へ移行する。ステップ３５はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在すれば、ステップ３６で次の工具番号を読み出しステップ２２へ送る。存在しなければ、処理を終了する。このような手順で、図８に示すような切削条件に関する加工支援情報表が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。
工具経路生成部６は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された軸移動・補間指令に基づいた工具経路を生成し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この生成手順を図９のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ４１でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ４２では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報表の工具番号欄に書き込む。ステップ４３では、ＮＣプログラム分割表の加工開始ブロック番号と加工終了ブロック番号を読み出す。ステップ４４では、ＮＣプログラムメモリ２に記憶されているＮＣプログラムを加工開始ブロック番号から１ブロック読み出す。ステップ４５では、読み出したブロックに軸移動・補間指令があれば、その指令に基づいて補間シミュレーション処理を行なう。この補間処理シミュレーションは、現在位置から指令された目標位置までを早送り位置決め指令、直線切削補間指令、円弧切削補間指令などに基づいて補間演算するのみであり、その演算結果を使用して実際に機械を駆動させることは行なわない。ステップ４６では、補間演算の結果を加工支援情報表の工具経路欄に書き込む。この際、工具経路の開始ブロック番号と終了ブロック番号も書き込む。ステップ４７では、次の１ブロックを読み出す。ステップ４８では、読み出したブロックの番号が加工終了ブロック番号を越えたかどうか判定し、越えていなければ、ステップ４５へ戻る。越えていれば、ステップ４９へ移行する。ステップ４９はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在すれば、ステップ５０で工具番号を読み出しステップ４２へ戻る。存在しなければ、ステップ５１へ移行する。ステップ５１では、加工支援情報表に書き込まれた工具経路をその経路パターンに応じて分割する。例えば、工具番号２の工具経路は、図１０に示すように、Ｚ軸を切り込み方向、Ｘ軸を送り方向とする経路パターンである工具経路（ａ）と、Ｘ軸を切り込み方向、Ｚ軸を送り方向とする経路パターンである工具経路（ｂ）とに分割されて加工支援情報表の工具経路欄に書き込まれる。その際に、書き込まれていた工具経路の開始ブロック番号と終了ブロック番号も、分割された工具経路それぞれの開始ブロック番号と終了ブロック番号に変更して書き込まれる。このような手順で、図１１に示すような工具経路に関する加工支援情報表が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。
加工種類特定部７は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された工具選択指令、軸移動・補間指令、及び工具種類・形状記憶メモリ１４に予め入力され記憶されている工具番号毎の工具種類に基づいて加工種類を特定し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この特定手順を図１２のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ６１でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ６２では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報表の工具番号欄に書き込む。ステップ６３では、工具番号に基づいて、工具種類・形状記憶メモリ１４に工具番号毎に記憶されている工具種類を読み出す。工具種類・形状記憶メモリ１４には、図４に示したような工具形状と工具種類とが工具番号毎に記憶されている。ステップ６４では、読み出した工具種類に基づいて加工種類を特定する。この際、１つの加工種類に特定できる場合もあれば、複数個の加工種類にしか特定できない場合もある。例えば、工具種類がドリル工具であれば、加工種類は必然的にドリル加工となるが、工具種類が外径旋削工具であれば、外径長手荒加工、外径端面荒加工、外径長手仕上加工、外径端面仕上加工の４つの加工種類に特定される。また、内径旋削工具であれば、内径長手荒加工、内径端面荒加工、内径長手仕上加工、内径端面仕上加工の４つの加工種類に特定される。従って、ステップ６５では、特定された加工種類が１種類かどうか判定し、１種類であればステップ６７へ、複数種類であればステップ６６へ移行する。ステップ６６では、先に工具経路生成部６が軸移動・補間指令に基づいて生成した工具経路に基づいて、複数の加工種類の中から１つの加工種類を特定する。この時、１つの工具に対して、複数の工具経路が存在する場合は、各工具経路毎に加工種類を特定する。ステップ６７では、工具種類を加工支援情報表の工具種類欄に書き込み、特定された加工種類を加工支援情報表の加工種類欄に書き込む。ステップ６８はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在すれば、ステップ６９で工具番号を読み出しステップ６２へ戻る。存在しなければ、処理を終了する。このような手順で、図１３に示すような加工種類に関する加工支援情報が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。この図１３の中で、工具番号１のドリル工具については、前述したように、ステップ６４のみで加工種類がドリル加工と特定されている。一方、工具番号２の外径旋削工具に関しては、前述したように、ステップ６４で外径長手荒加工、外径端面荒加工、外径長手仕上加工、外径端面仕上加工の４つの加工種類に特定され、ステップ６６において、図１０に示すＺ軸を切り込み方向、Ｘ軸を送り方向とした工具経路（ａ）の加工種類は外径端面荒加工、Ｘ軸を切り込み方向、Ｚ軸を送り方向とした工具経路（ｂ）の加工種類は外径長手荒加工と特定されている。尚、上記の説明では、加工種類特定部７は、工具経路生成部６が既に生成した工具経路を使用して加工種類を特定する例を説明したが、本加工種類特定部７自身がＮＣプログラム上の軸移動・補間指令に従って補間処理シミュレーションを行なって工具経路を生成し、その生成結果に基づいて加工種類を特定してもよいことは言うまでもない。
ワークピースモデル生成部８は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された工具選択指令、軸移動・補間指令、工具種類・形状記憶メモリ１４に予め入力され記憶されている工具番号毎の工具形状、及び素材形状記憶メモリ１５に予め入力され記憶されている素材形状とから、工具交換毎のワークピースモデルを生成し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この生成手順を図１４のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ８１で素材形状記憶メモリ１５から素材形状を読み出す。ステップ８２でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ８３では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報表の工具番号欄に書き込む。ステップ８４では、工具種類・形状記憶メモリ１４に工具番号毎に記憶されている工具形状を読み出す。ステップ８５では、素材形状上を工具経路生成部６が生成した工具経路に沿って工具刃先を移動させることにより、素材削り取りのシミュレーションを行ない、ワークピースモデルを生成する。ステップ８６では、工具形状を加工支援情報の工具形状欄に書き込み、生成されたワークピースモデルを加工支援情報表のワークピースモデル欄に書き込む。ステップ８７はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在すれば、ステップ８８で工具番号を読み出しステップ８３へ戻る。存在しなければ、処理を終了する。このような手順で、図１５に示すような工具交換時のワークピースモデルに関する加工支援情報が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。尚、上記の説明では、ワークピースモデル生成部８は、工具経路生成部６が既に生成した工具経路を使用してワークピースモデルを生成する例を説明したが、本ワークピースモデル生成部８自身がＮＣプログラム上の軸移動・補間指令に従って補間処理シミュレーションを行なって工具経路を生成し、その生成結果に基づいてワークピースモデルを生成してもよいことは言うまでもない。
加工領域生成部９は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された工具選択指令、軸移動、補間指令、工具種類・形状記憶メモリ１４に予め入力され記憶されている工具番号毎の工具形状、及び素材形状記憶メモリ１５に記憶されている素材形状とから、加工領域を生成し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この生成手順を図１６のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１０１で加工前ワークピースモデルとして、素材形状記憶メモリ１５から素材形状を読み出す。ステップ１０２でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ１０３では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報表の工具番号欄に書き込む。ステップ１０４では、ワークピースモデル生成部８が生成したワークピースモデルをその工具での加工後ワークピースモデルとして読み出す。ステップ１０５では、加工前ワークピースモデルと加工後ワークピースモデルとの差分を演算し、その演算結果をその工具での加工領域として算出する。ステップ１０６で加工領域を加工支援情報表のワークピースモデル欄に書き込む。ステップ１０７はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在しなければ、処理を終了し、存在すれば、ステップ１０８へ移行する。ステップ１０８では、ステップ１０５の演算で使用した加工後ワークピースモデルを次の工具に対する加工前ワークピースモデルに移す。ステップ１０９で工具番号を読み出し、ステップ１０３へ戻る。このような手順で、図１７に示すような加工領域に関する加工支援情報が加工支援情報記憶メモリに記憶される。尚、上記の説明では、加工領域生成部９は、ワークピースモデル生成部８が既に生成したワークピースモデルを生成する例を説明したが、本加工領域生成部９自身が工具経路に基づいてワークピースモデルを生成し、その生成結果に基づいて加工領域を生成してもよいことは言うまでもない。
工具取付け寸法算出部１０は、ＮＣプログラム分割表に記憶された工具番号毎にＮＣプログラム上に指令された工具選択指令、軸移動・補間指令、素材形状記憶メモリ１５に予め入力され記憶されている素材形状、及び工具種類・形状記憶メモリ１４に予め入力され記憶されている工具種類から工具取付け寸法を算出し、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶させる。この算出手順を図１８のフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ１２１で素材形状記憶メモリ１５から素材形状を読み出す。ステップ１２２でワークメモリ４に記憶されているＮＣプログラム分割表の先頭の工具番号を読み出す。ステップ１２３では、工具番号を加工支援情報記憶メモリ１３の中の加工支援情報の工具番号欄に書き込む。ステップ１２４では、工具番号に基づいて、工具種類、形状記憶メモリ１４に工具番号毎に記憶されている工具種類を読み出す。ステップ１２５では、読み出した工具種類が、外径加工用工具か、内径加工用工具かを判定し、外径加工用工具であれば、ステップ１２６へ、内径加工用工具であれば、ステップ１２８へと移行する。ステップ１２６では、工具経路生成部６が生成した工具経路を示すＸ軸座標値の中で最も小さい座標値を探し出す。ステップ１２７では、素材の最大Ｘ軸座標値とステップ１２６で探し出した工具経路最小Ｘ軸座標値との差分を求め、余裕長を加算して、外径加工用工具の取付け寸法を算出する。同様にステップ１２８では、工具経路生成部６が生成した工具経路を示すＺ軸座標値の中で最も小さい座標値を探し出す。ステップ１２９では、素材の最大Ｚ軸座標値とステップ１２８で探し出した工具経路最小Ｚ軸座標値との差分を求め、余裕長を加算して、内径加工用工具の取付け寸法を算出する。ステップ１３０では、算出された取付け寸法を加工支援情報表の取付け寸法欄に書き込む。ステップ１３１はＮＣプログラム分割表の中に次の工具番号が存在するかどうかを判定する。存在しなければ、処理を終了し、存在すれば、ステップ１３２へ移行する。ステップ１３２では、工具番号を読み出し、ステップ１２３へ戻る。このような手順で図１９に示すような工具取付け寸法に関する加工支援情報表が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。
最適切削条件算出部１１は、前記算出された工具取付け寸法に応じた切削条件を算出し、加工支援情報表の最適切削条件欄に書き込む。その結果、図１９に示すような加工取付け寸法と最適切削条件に関する加工支援情報表が加工支援情報記憶メモリ１３に記憶される。本実施例では、最適切削条件の算出は、理想的な切削条件に対する係数を予め取付け寸法毎に最適切削条件係数記憶メモリ１２に入力、記憶させておき、算出された工具取付け寸法に応じて係数を最適切削条件係数記憶メモリ１２から読み出し、切削条件抽出部５が抽出した切削条件に乗算することによって行なわれる。本実施例では、係数を用いた算出を開示したが、本例のみでなく、各工具取付け寸法毎に適合した最適切削条件自体をメモリに予め入力、記憶させておき、算出された工具取付け寸法に従って、メモリから最適切削条件を読み出す方法、あるいは、最適切削条件を工具取付け寸法の関数としてメモリに入力、記憶させておき、算出された工具取付け寸法から関数を用いて最適切削条件を算出する方法を用いても良い。
以上の構成により、本発明は、ＮＣプログラム、工具種類・工具形状、及び素材形状が入力されることにより、工具番号と切削条件、工具番号と工具経路、工具番号と加工種類、工具番号と加工領域、工具交換時のワークピースモデル、各工具の取付け寸法、及び、その取付け寸法に適した切削条件を自動的に抽出、生成することができる。
次に図１に示した加工オペレータが行なうＮＣプログラムの調整手順に合わせて説明を続ける。前に述べたように、加工オペレータは、工具リストに図示された工具を準備し刃物台に取り付ける作業を行なうが、この際、加工中に工具を取り付けた刃物台や工具ホルダがワークピースに干渉しないような突き出し寸法で刃物台に取り付けなければならない。従来はこの突き出し寸法をオペレータ自身がＮＣプログラムや加工図面などに基づいておおよその数値を決めていた。しかしながら、本発明では、加工種類出力部１８がＣＲＴ２４に図１３のように表示出力した結果を見れば、刃物台に取り付ける工具がどのような加工を目的に使用されるかを容易に把握することができ、かつ、工具取付け寸法出力部２１がＣＲＴ２４に図１９のような形態で表示出力した結果を見れば、一目瞭然で、所望の突き出し寸法を得ることができる。この表示出力された工具突き出し寸法は、コンピュータにより演算された結果であるので、信頼できる数値といえる。
次に加工オペレータは、空運転の状態でＮＣプログラムで制御されるおおよその加工動作を把握、確認する必要があるが、この作業に関しても、工具経路出力部１７がＣＲＴ２４に図１１のように表示出力した結果をみれば、各工具毎の加工動作を容易に把握することができる。従って、ＣＲＴに表示された工具経路と機械の動作を対比させながら容易にかつ確実に確認することができる。表示された工具経路に問題があれば、テストカットに進まず、空運転の時点で、ＮＣプログラムを修正することができる。また、ＮＣプログラムの修正の際には、工具経路の開始ブロック番号と終了ブロック番号とが表示されているので、この情報を使用すれば、修正が必要なブロックを容易に探し出すことができる。
次に加工オペレータは、プログラム原点、工具の位置オフセットを数値制御装置に設定、記憶させ、素材を取り付け、テストカットを行なう。前に述べたように加工オペレータは、安全な速度で早送り位置決め動作を行なうように早送り速度オーバーライドを１００％以下に調節し、ＮＣプログラムを１ブロックずつ動作させる。このテストカットにより、工具、工具ホルダ、刃物台などがワークに干渉しないかどうかの確認、加工時に異常な振動、音などが発生しないかどうかの確認を行なう。また、加工後のワークピースの寸法を測定し所望の寸法公差内に収まっているかどうか、ワークピースの加工面を精査し、所望の面粗度になっているかどうかなどを確認する。
この作業の際、工具経路出力部１７がＣＲＴ２４に図１１のように表示出力した結果を見れば、各工具毎の加工動作を容易に把握することができ、加工領域出力部２０がＣＲＴ２４に図１７のように表示出力した結果を見れば、各工具毎の加工領域を容易に把握することができる。また、ワークピースモデル出力部１９がＣＲＴ２４に図１５のように表示出力した結果を見れば、各工具交換時点のワークピース形状を容易に把握することができる。さらに、切削条件出力部１６がＣＲＴ２４に図８のように表示出力した結果を見れば、どのような切削条件で加工しているかを容易に把握することができる。
テストカットでの確認の結果、問題があり、かつ、その問題がＮＣプログラムに起因するものであれば、ＮＣプログラムを修正することになるが、その際、軸移動・補間指令を修正する必要が生じた場合は、工具経路出力部１７が表示出力する工具経路の開始ブロック番号と終了ブロック番号を基に、修正すべきＮＣプログラム上の箇所を容易に特定することができ、切削条件を修正する必要が生じた場合は、切削条件出力部１６が表示出力するブロック番号を基に、修正すべきＮＣプログラム上の箇所を容易に特定することができる。また、最適切削条件出力部２２がＣＲＴ２４に図１９のように表示出力する工具の取付け寸法に応じた最適切削条件を参考に修正することができる。
また、コメント出力部２６は、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶された工具番号、工具種類、切削条件、加工種類などをワークメモリ４に記憶されたＮＣプログラム分割表に従って、ＮＣプログラムメモリ２の中のＮＣプログラム上の所望の位置にコメント文として挿入する。図２０は、図３のＮＣプログラムに基づいてコメント文が挿入された例であり、図２０Ａで示すＮＣプログラムの先頭には、加工種類毎に開始ブロック番号（Ｓｔａｒｔ Ｂｌｏｃｋ Ｎｏ．）、終了ブロック番号（Ｅｎｄ Ｂｌｏｃｋ Ｎｏ．）、工具番号（Ｔｏｏｌ Ｎｏ．）、主軸回転数（Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｓｐｅｅｄ）、送り速度（Ｆｅｅｄｒａｔｅ）、切込量（Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｄｅｐｔｈ）、切削速度（Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｓｐｅｅｄ）が加工順にコメントとして挿入されている。さらに、図２０Ｂで示すブロック番号Ｎ０１００の次の行には、図１３の工具番号１、工具種類ドリル、加工種類ドリル加工に従って、Ｔｏｏｌ Ｎｏ．＝１，Ｔｏｏｌ Ｋｉｎｄ＝ＤＲＩＬＬ，Ｐｒｏｃｅｓｓ＝ＤＲＩＬＬというコメント文が挿入され、ブロック番号Ｎ０１０３の次の行には、図８の主軸回転数指令値３５４に従って、Ｓｐｉｎｄｌｅ Ｓｐｅｅｄ＝３５４ｒｐｍというコメント文が挿入され、また、ブロック番号Ｎ０１０４の次の行には、図８の送り速度指令値０．２０、切込量指令値３．０に従って、Ｆｅｅｄｒａｔｅ＝０．２０ｍｍ／ｒｅｖ，Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｄｅｐｔｈ＝３．０ｍｍというコメント文が挿入されている。図２０Ｂの以降のブロック、及び、図２０Ｃ、図２０Ｄでも同様な形態でコメント文が挿入されている。
さらに本発明は、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置を用いずに手作業で作成されたＮＣプログラムを入力し、図１の加工種類特定部７で特定され、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶された加工種類、及び、加工領域生成部９で特定され、加工支援情報記憶メモリ１３に記憶された加工領域を取り出し、加工情報変換部２３がＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置に入力可能な形式に変換することにより、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置用の入力データを自動的に生成することができる。この結果、自動的に生成されたＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置用入力データをそれらの装置の進化に合わせて発展的に利用することができる。
本発明において、前述した実施のためのブロックは、ＮＣプログラムに基づいた加工手順の抽出手順としてコンピュータに実行させるコンピュータプログラムの形式で媒体に記録させることができ、このような媒体は通常フロッピーディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＣＤメモリ等として提供可能である。
尚、本実施形態の説明では旋削加工の例を用いたが、ミーリング加工においても同様な形態で実施可能なことはいうまでもなく、また、出力装置としてＣＲＴの例を用いたが、プリンタ等を用いても良いことはいうまでもない。
発明の効果
以上説明したように、本発明に関わるＮＣ加工支援方法及び裝置を用いれば、プログラミング室から加工現場に通知されるＮＣプログラム、加工図面、工具リストといった限定された加工情報に基づいて、加工領域、各領域を加工するために使用される工具、各工具の使用目的、工具経路、切削条件や加工途中のワークピースモデルといった加工情報をシステマティックに関連付けて自動的に抽出し、記憶し、適宜出力することができる。また、それら加工手順に合わせた工具の取付け寸法、及び、取付け寸法に合わせた最適な切削条件を自動的に算出し、適宜出力することができる。
この結果、従来加工オペレータ自身がＮＣプログラム、加工図面、工具リストといった限定された加工情報に基づいて行なっていた前述加工情報の抽出作業が必要なくなり、加工オペレータの負担を軽減するとともに、加工準備作業自体の時間を大幅に削減することができる。また、人間が行なっていたことによるヒューマンエラーをなくし、加工準備作業の信頼性を向上させることができる。
また、本発明を用いれば、ＮＣプログラマの手作業で作成されたＮＣプログラムに基づいて、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置用の入力データを自動的に作成することができるため、ＣＡＤ／ＣＡＭあるいは自動プログラミング装置を新たに導入した場合やそれら装置が進化した場合でも、その時点までに手作業で作成したＮＣプログラムをベースに、効率的、かつ、発展的に活用することができる。

Claims (10)

1. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援装置であって、
   ＮＣプログラム上の加工指令から工具番号と切削条件とを関連付けて抽出する切削条件抽出手段と、
   前記抽出された切削条件を出力する切削条件出力手段と、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援装置。
2. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援装置であって、
   工具形状と素材形状とＮＣプログラム上の加工指令とから工具番号と加工領域とを関連付けて生成する加工領域生成手段と、
   前記生成された加工領域を出力する加工領域出力手段と、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援装置。
3. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援装置であって、
   工具形状と素材形状とＮＣプログラム上の加工指令とから工具交換毎に該工具交換時点でのワークピースモデルを生成するワークピースモデル生成手段と、
   前記生成されたワークピースモデルを出力するワークピースモデル出力手段と、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援装置。
4. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援方法であって、
   ＮＣプログラム上の加工指令から工具番号と切削条件とを関連付けて抽出する切削条件抽出ステップと、
   抽出された切削条件を出力する切削条件出力ステップと、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援方法。
5. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援方法であって、
   工具形状と素材形状とＮＣプログラム上の加工指令とから工具番号と加工領域とを関連付けて生成する加工領域生成ステップと、
   前記生成された加工領域を出力する加工領域出力ステップと、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援方法。
6. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて加工手順を抽出し、該抽出された加工手順を出力するＮＣ加工支援方法であって、
   工具形状と素材形状とＮＣプログラム上の加工指令とから工具交換毎に該工具交換時点でのワークピースモデルを生成するワークピースモデル生成ステップと、
   前記生成されたワークピースモデルを出力するワークピースモデル出力ステップと、
   を含むことを特徴とするＮＣ加工支援方法。
7. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、
   ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて、加工に使用する工具の取付け寸法を算出する取付け寸法算出手段と、
   該算出された取付け寸法を出力する取付け寸法出力手段と、
   を有することを特徴とするＮＣ加工支援装置。
8. 請求項７記載のＮＣ加工支援装置において、
   前記算出された取付け寸法に応じた切削条件を算出する切削条件算出手段と、
   該算出された切削条件を出力する切削条件出力手段と、
   を付加したことを特徴とするＮＣ加工支援装置。
9. ＮＣプログラムにて加工制御が行なわれるＮＣ加工において、
   ＮＣプログラム上の加工指令に基づいて、加工に使用する工具の取付け寸法を算出する取付け寸法算出ステップと、
   該算出された取付け寸法を出力する取付け寸法出力ステップと、
   を有することを特徴とするＮＣ加工支援方法。
10. 請求項９記載のＮＣ加工支援方法において、
    前記算出された取付け寸法に応じた切削条件を算出する切削条件算出ステップと、
    該算出された切削条件を出力する切削条件出力ステップと、
    を付加したことを特徴とするＮＣ加工支援方法。

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