JP3767404B2 - Ｃａｄ／ｃａｍシステムによるｎｃデータ生成システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のワークを加工するためのＮＣデータを生成するＮＣデータ生成システムに関し、特に、単一操作で異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを連携させて複数工程の数値制御（ＮＣ）データを生成するＣＡＤ／ＣＡＭシステムによるＮＣデータ生成システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のＮＣデータの生成方法の説明図である。図示のように、ＮＣデータを生成するメインＣＡＤ／ＣＡＭシステム（以下、メインシステム）と、ＮＣデータに基づいて荒加工及び仕上げ加工を行なうマシニングセンタ（種々の加工が可能な複合工作機械）で構成されている。
【０００３】
メインシステムでは、まず、ユーザ（オペレータ）からの入力に基づいて荒加工条件を設定する。設定する荒加工条件は、例えば、加工範囲、切削速度、主軸速度、パスピッチ、加工方法（等高線、走査線）等である。これらの荒加工条件は、荒加工パス演算後に、ＮＣデータのデータベースに格納された後、マシニングセンタで荒加工される。メインシステムでは、荒加工パス演算（座標系に基づく工具の移動経路等の演算）が行なわれ、データベースに格納すると共に、その演算結果と、次に入力されるユーザからの入力に基づいて仕上げ加工条件が設定される。
【０００４】
設定する仕上げ加工条件は、荒加工と同様に、例えば、加工範囲、切削速度、主軸速度、パスピッチ、加工方法（等高線、走査線）等である。これらの仕上げ加工条件にそって仕上げ加工パス演算が行なわれ、一旦、ＮＣデータのデータベースに格納された後、マシニングセンタで仕上げ加工され、ワークの加工が終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のＮＣデータの生成方法では、荒加工から仕上げ加工までの一連のＮＣデータの生成が、単一のＣＡＤ／ＣＡＭシステム（即ち、図示のメインシステム）により直列的に行なわれていた。従って、このような従来の方法では、以下の問題があった。
【０００６】
（１）前工程のパス生成処理(荒加工パス演算処理)が終了するまで、次工程のパス生成処理（仕上げ加工パス演算処理）を実行することができず、その結果、マシニングセンタにおける加工工程に待ち時間が発生し、仕上げ加工完成までの時間が長時間になる。
（２）異種のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いてパス生成処理する場合、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム毎に、ユーザによりＣＡＭ設定のための対話作業を、その都度実施しなければならず、その結果、ユーザとシステムとの間の対話作業数が多くなる。
【０００７】
（３）異種のＣＡＤ／ＣＡＭシステムの間では、一般的に操作の統一性に欠けているため、ユーザは各システム毎に操作を習得しなければならない。
そこで、本発明の目的は、上述した従来の諸問題に鑑み、仕上げ加工を終了するまでの加工期間短縮と工数の低減を図ったＮＣデータ生成システムを提供することにある。この目的を達成するために、本発明では、以下に詳しく説明するように、異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを連携して並列処理でＮＣデータを生成する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜５の発明によれば、本発明のＮＣデータ生成システムは、ユーザ入力に基づいて荒加工条件を設定し、引き続きユーザ入力に基づいて仕上げ加工条件を設定し、さらに引き続いて仕上げ加工パス演算を行い、演算結果のＮＣデータをマシニングセンタに出力する第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステム（メインシステム）と、メインシステムと処理を連携すべくメインシステムに結合され、メインシステムからの荒加工条件に基づいて荒加工パス演算を行い、かつ荒加工のＮＣデータに基づいてシミュレーションした結果をＮＣデータとしてマシニングセンタに出力する第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステム（サブシステム）とで構成され、さらにメインシステムは、前記荒加工条件及び仕上げ加工条件設定用にメインシステムとサブシステムとで統一されたユーザインタフェースを備え、サブシステムは、メインシステムで仕上げ加工条件を設定する間に、荒加工パス演算及びシミュレーションを並列処理し、
サブシステムは、前記荒加工のＮＣデータをシミュレーションした結果を荒加工形状データとしてメインシステムに引き渡し、メインシステムは、引き渡された前記荒加工形状データにより、荒加工後の近似形状をユーザに確認可能とし、
メインシステムは、前記ユーザインタフェースにより設定された加工条件に基づいて少なくとも仕上げ加工パスを含むＮＣデータを生成する演算プロセッサと、サブシステムからの荒加工形状データを受けるインタフェースと、荒加工後の近似形状を生成しユーザに出力する近似形状生成部とで構成され、
サブシステムは、メインシステムからの荒加工条件を受けるインタフェースと、荒加工条件に基づいて少なくとも荒加工パスを含むＮＣデータを生成する演算プロセッサと、荒加工のＮＣデータに基づいて加工後の形状をユーザに視覚的に確認させるべくシミュレーションを行いメインシステムのインタフェースに出力するシミュレータとで構成される。本発明のこのような構成によって、以下のような顕著な効果を奏する。
【０００９】
（１）メインシステムとサブシステムを設けてこれらを連携させてＮＣデータの生成を並列処理することにより、荒加工から仕上げ加工までの一連のＮＣデータの生成時間を大幅に短縮することができる。
（２）また、異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステム（例えばメインシステムとサブシステム）のユーザインタフェースを統合し操作性を簡略化することにより、ユーザとシステムとの間の対話作業数の増加を抑え、その結果、諸操作の混乱と操作ミスを未然に防止することができる。
【００１０】
（３）また、異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおけるユーザの操作習得に必要な時間を削減でき、ユーザの操作習熟度を早期に立ち上げることができ、その結果、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの操作時間を短縮することができる。
（４）さらに、サブシステムで生成した荒加工後の形状データを含むＮＣデータを、メインシステムで確認できるインタフェースとプロセッサを設けることにより、統一されたユーザインタフェース内で、サブシステムで生成したＮＣデータを低減した工数で、かつ視覚的にユーザが確認でき、その結果、仕上げ加工の加工条件の設定が容易でかつ誤りなく実施することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるＮＣデータの生成方法の説明図である。本発明のＮＣデータ生成システムは、メインＣＡＤ／ＣＡＭシステム（メインシステム）と、サブＣＡＤ／ＣＡＭシステム（サブシステム））と、マシニングセンタで構成される。
【００１２】
メインシステムでは、まず、ユーザからの入力に基づいて荒加工条件を設定する。設定する荒加工条件は、例えば、加工範囲、切削速度、主軸速度、パスピッチ、加工方法（等高線、走査線）等である。これらの荒加工条件は、一旦、ＮＣデータのデータベースに格納された後、サブシステムに渡される。
サブシステムでは、上記荒加工条件に基づいて荒加工パス演算が行なわれ、シミュレータとして、例えば切削シミュレータに渡される。切削シミュレータでは荒加工パス演算の結果、削り残し量等から、工具の移動経路、移動量等の設定に問題がないかシミュレートしてチェックする。そして、切削シミュレータのデータは、荒加工後の削り残し量、設定ミスチェック用の形状データとして一旦、データベースに格納された後、仕上げ加工条件設定に引き渡される。さらに、他方のＮＣデータベースに格納された後、マシニングセンタで荒加工される。
【００１３】
さらに、メインシステムでは、荒加工条件の設定に引き続いて、仕上げ加工の条件設定が行なわれる。設定する仕上げ加工条件は、荒加工の条件と同様に、例えば、加工範囲、切削速度、主軸速度、パスピッチ、加工方法（等高線、走査線）、等である。さらに引き続いてこれらの仕上げ加工条件にそって仕上げ加工パス演算が行なわれる。図示のように、メインシステムの仕上げ加工条件設定の間に、サブシステムでは荒加工パス演算とシミュレーションが並列処理されている。
【００１４】
次にマシニングセンタで荒加工が実行されている時点で、メインシステムの仕上げ加工パス演算が行なわれている。仕上げ加工パス演算の結果がマシニングセンタに送られ、マシニングセンタで荒加工が終了すると、引き続いて仕上げ加工が行なわれ、ワークの加工が終了する。
このようにメインシステムとサブシステムで並列処理するため、マシニングセンタでの荒加工と仕上げ加工との間の加工待ち時間がなくなり、仕上げ加工が早まるため、加工期間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
図２は本発明によるＮＣデータ生成システムの一実施形態としてのブロック構成図である。図示のように、本発明のＮＣデータ生成システムは、基本的にメインシステムとサブシステムとマシニングセンタで構成されている。本発明では、異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステム（例えば、メインシステム１とサブシステム２）を連携して並列処理によりＮＣデータを生成するために、ワーク形状、加工範囲、加工条件等を設定するための、メインとサブシステムで統一されたユーザインタフェース（１１参照）を備えている。
【００１６】
また、メインシステムからサブシステムへ、ワーク形状、加工範囲、加工条件を引き渡すインタフェースを備え、異種のＣＡＤ／ＣＡＭシステムのワークの座標系を同期させながら、ワーク形状をシステム間で授受する。
さらに、サブシステムからメインシステムへ、荒加工後の形状データを引き渡すインタフェースを備え、サブシステムで生成したＮＣデータを切削シミュレータ（２５参照）でシミュレートした後、メインシステムでユーザが確認することができる。
【００１７】
このような基本構成によって、単一の操作により荒加工から仕上げ加工までの一連のＮＣデータの生成作業を、異種複数のＣＡＤ／ＣＡＭシステムで自動的に並列処理し、短時間で低減した工数でＮＣデータを生成することができる。
以下、図面にそって具体的なシステム構成を説明する。本発明のＮＣデータ生成システムは、ユーザ（オペレータ）からの入力を受けるメインシステム１と、メインシステム１と連携するサブシステム２と、実際に加工する複合工作機械で構成されるマシニングセンタ３とで構成される。メインシステム１とサブシステム２との連携は、メインシステム１からサブシステム２へ加工条件を引き渡すインタフェース２１と、サブシステム２の切削シミュレータ２５で生成した形状データをメインシステム１に引き渡すインタフェース１４とで行なわれる。
【００１８】
メインシステム１は、ユーザからのワーク形状、加工範囲、加工条件等を受けるユーザインタフェース１１と、ワーク形状、加工範囲、送り速度、主軸回転数等の加工条件データを格納するデータベース１２と、１軸加工、２軸加工、３軸加工等のＮＣデータを生成するＮＣデータ生成演算プロセッサ１３と、サブシステム２からの形状データを受けるインタフェース１４と、ＮＣデータ生成演算プロセッサ１３の演算結果をＮＣデータとして格納するデータベース１５と、サブシステム２での荒加工後の形状データを格納するデータベース１６と、サブシステム２で生成された切削シミュレータ２５の形状データをもとに、シミュレート後の近似形状をメインシステム１で表示する近似形状生成部５とで構成される。
【００１９】
また、サブシステム２は、メインシステム１の加工条件データを受けるインタフェース２１と、このＮＣデータを格納するデータベース２２と、荒加工のＮＣデータを生成するＮＣデータ生成演算プロセッサ２３と、このＮＣデータを格納するデータベース２４と、加工後の形状をシミュレートする切削シミュレータ２５と、切削シミュレータ２５での荒加工後の形状データを格納するデータベース２６と、ＮＣデータを格納するデータベース２７とで構成される。
【００２０】
このような構成において、ユーザは、荒加工から仕上げ加工までのＮＣデータ生成に必要なワークの形状、加工範囲、加工条件の設定等、をメインシステム１に設けられたユーザインタフェース１１を介して入力する。
メインシステム１に設定された荒加工のワーク形状、加工範囲、加工条件等は、インタフェース２１を介してサブシステム２に引き渡され、サブシステム２のＮＣデータ生成演算プロセッサ２３にて荒加工用ＮＣデータが生成される。荒加工用ＮＣデータは、切削シミュレータ２５の内蔵プロセッサによって仮想的に切削後の加工形状に変換され、変換された形状データが、メインシステム１のインタフェース１４を介して、メインシステム１のプロセッサに引き渡される。メインシステム１の加工後近似形状生成部１７のデータはユーザに渡され、ユーザは視覚的に加工後の形状を確認することができる。マシニングセンタ３は、データベース１５及び２７のＮＣデータに基づいて、荒加工及び仕上げ加工を行なうことができる（図１参照）。
【００２１】
図３は本発明の加工工程の一実施形態として説明図である。荒加工とは、ワーク素材から仕上げ加工代を残して製品形状に近い形状になるように加工する工程である。さらに、仕上げ加工とは、仕上げ代を除去し要求精度どおりの製品形状に仕上げる工程である。１軸加工、２軸仕上げ加工、３軸仕上げ加工、等のＮＣデータは、メインシステム１のＮＣデータ生成演算プロセッサで生成される。マシニングセンタ３は、必要な製品形状（左側のワーク形状）を得るために、生成されたＮＣデータに基づいて、まず工具１を矢印の経路（パス）のように移動させてワークを荒加工する。次に工具２を矢印の経路（１軸パス）で移動させてワークを穿孔し、次に工具３を矢印の経路（２軸仕上げパス）で移動させて側面の仕上げを行い、そして工具４を矢印の経路（３軸仕上げパス）で移動させて表面仕上げを行なう。本発明によれば、荒加工→１軸加工→２軸加工→３軸加工、を待ち時間なく実行することができ、ワーク加工時間の短縮を図ることができる。
【００２２】
図４は本発明と従来のＮＣデータ生成の工程比較図である。本発明と従来の加工工程を時系列的に比較した図である。本発明によれば、マシニングセンタの仕上げ加工の完成を、図示のように、大幅に早めることができ、その結果、加工時間を大幅に短縮することができる。
既に説明したように、本発明ではメインシステムとサブシステムの連携により並列処理することにより、マシニングセンタに引き渡すＮＣデータの待ち時間を無くしているが、従来ではメインシステムのみが直列処理を行なうため、マシニングセンタに引き渡すＮＣデータに待ち時間が発生し、その結果仕上げ加工の完成が遅れていた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＮＣデータの生成方法の説明図である。
【図２】本発明によるＮＣデータ生成システムの一実施形態としてのブロック構成図である。
【図３】本発明の加工工程の一実施形態として説明図である。
【図４】本発明と従来のＮＣデータ生成の工程比較図である。
【図５】従来のＮＣデータの生成方法の説明図である。
【符号の説明】
１…メインシステム
２…サブシステム
３…マシニングセンタ
１１…ユーザインタフェース
１２、２２…加工条件データベース
１３、２３…ＮＣデータ生成演算プロセッサ
１４、２１…インタフェース
１５、２４、２７…ＮＣデータベース
１６、２６…形状データベース
１７…近似形状生成部
２５…切削シミュレータ

Claims (5)

1. ＣＡＤ／ＣＡＭシステムによるＮＣデータ生成システムであって、
   ユーザ入力に基づいて荒加工条件を設定し、引き続きユーザ入力に基づいて仕上げ加工条件を設定し、さらに引き続いて仕上げ加工パス演算を行い、演算結果のＮＣデータをマシニングセンタに出力する第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムと、
   前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに結合され、前記荒加工条件に基づいて荒加工パス演算を行い、かつ荒加工のＮＣデータをシミュレーションした結果を前記マシニングセンタにＮＣデータとして出力する第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムと、
   を具備し、
   前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、前記荒加工条件及び仕上げ加工条件設定用に第１及び第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムで統一されたユーザインタフェースを備え、
   前記第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムで仕上げ加工条件を設定する間に、荒加工パス演算及びシミュレーションを並列処理することを特徴とするＮＣデータ生成システム。
2. 第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、前記荒加工のＮＣデータをシミュレーションした結果を荒加工形状データとして前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに引き渡し、前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、引き渡された前記荒加工形状データにより、荒加工後の近似形状をユーザに確認可能とする請求項１に記載のＮＣデータ生成システム。
3. 前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、前記ユーザインタフェースにより設定された加工条件に基づいて少なくとも仕上げ加工パスを含むＮＣデータを生成する演算プロセッサと、前記第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムからの荒加工形状データを受けるインタフェースと、荒加工後の近似形状を生成し前記ユーザに出力する近似形状生成部と、を具備する請求項２に記載のＮＣデータ生成システム。
4. 前記第２のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭからの荒加工条件を受けるインタフェースと、前記荒加工条件に基づいて少なくとも荒加工パスを含むＮＣデータを生成する演算プロセッサと、前記荒加工のＮＣデータに基づいてシミュレーションを行い前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムのインタフェースに出力するシミュレータと、を具備する請求項３に記載のＮＣデータ生成システム。
5. 前記シミュレータは、荒加工のＮＣデータを仮想的に加工後の形状に変換し、変換された形状データを前記第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに引き渡し、加工後の近似形状として、ユーザに視覚的に確認させるようにした請求項４に記載のＮＣデータ生成システム。

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