JP3998846B2 - 加工情報を用いた数値制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、NCプログラムに基づいて数値制御を行う数値制御装置に係り、とりわけ、NCプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用して効果的な数値制御を実現する数値制御装置に関している。
【0002】
【従来の技術】
従来の数値制御装置は、図7に示すように、NCプログラムが入力される入力部51と、入力部51において入力されたNCプログラムに基づいてサーボ53の数値制御を行う制御部52とを有しており、当該NCプログラムに基づいて数値制御を行うようになっている。
【0003】
NCプログラムは、通常CAM等で生成され、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を制御対象として規定している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来の数値制御装置においてNCプログラムが規定するのは、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数のみである。しかしながら、例えば実際の切削等において得られる付加的な情報は、数値制御を行う上で極めて有用な場合がある。さらに、最近のコンピュータの発達により、加工上有用な情報である工具負荷率等をシミュレーションで計算することが可能となっている。
【0005】
また、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラムは、特定の工作機械のために作成され、異なる工作機械にそのまま流用することは基本的にできない。従って、従来の数値制御装置の場合、適用する工作機械の種類ごとにNCプログラムを作成する必要がある。
【0006】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、NCプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用することにより、効果的な数値制御を実現したり、あるいは、容易な設定変更によって異なる工作機械にも流用可能にした数値制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とNCプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、解析部において読みとられたNCプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、を備えたことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置である。
【0008】
本発明によれば、入力プログラムに含まれる付加加工情報を利用して、加工工具についての分配情報と付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成するため、より高精度な数値制御が実現可能となる。
【0009】
また本発明は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラムが入力される入力部と、入力部において入力されるNCプログラムから、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報に基づいて、付加加工情報を作成する加工情報生成部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報と加工情報生成部で作成された付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、を備えたことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置である。
【0010】
本発明によれば、加工情報生成部によって、加工工具についての分配情報に基づく付加加工情報が生成され、加工工具についての分配情報と付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成するため、より高精度な数値制御が実現可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
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。
【0012】
図1は、本発明の第1の実施の形態による数値制御装置を示す概略ブロック図である。図1に示すように、本発明の第1の実施の形態の数値制御装置20は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラム1と付加加工情報2とを有する入力プログラム3が入力される入力部11を備えている。
【0013】
入力部11は、入力部11において入力される入力プログラム3から、付加加工情報2とNCプログラム1とを各々分けて読みとる解析部12に接続されている。解析部12は、解析部12において読みとられたNCプログラム1に基づいて、加工工具についての分配情報4を作成する分配部13に接続されている。
【0014】
解析部12及び分配部13は、分配部13において作成された加工工具についての分配情報4と解析部12で読みとられた付加加工情報2とを融合して加工工具のための制御情報5を作成する融合部14に接続されている。融合部14は、制御対象であるサーボ15に接続されている。
【0015】
付加加工情報2は、本実施の形態では、加工方式がアップカットであるがダウンカットであるかについての情報である。この情報は、NCプログラム1を用いた各種のシミュレーションによって加工ブロック毎の情報として得ることができる。あるいは、CAM等によってNCプログラム1を作成する際に、内部に持っているデータに基づいて演算等によって得ることができる。
【0016】
入力プログラム3の一例を図2に示す。図2においては、アップカットはG881、ダウンカットはG882、データキャンセルはG883とされ、それぞれモーダルデータである。
【0017】
分配情報3とは、例えば単位サンプリング時間における、加工工具の指令速度及び指令回転数である。
【0018】
制御情報5とは、例えば単位サンプリング時間における、サーボ15の具体的な制御パラメータである。
【0019】
また、本実施の形態の融合部14は、付加加工情報2に基づいて適合するオフセット値を算出するオフセット値算出部14aと、オフセット値算出部14aが算出したオフセット値2aと分配情報4とを融合して制御情報5を作成する本体部14bとを有している。
【0020】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【0021】
まず入力部11に、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラム1と付加加工情報2とを有する入力プログラム3が入力される。
【0022】
入力部11において入力された入力プログラム3は、解析部12によって、付加加工情報2とNCプログラム1とに各々分けて読みとられる。
【0023】
解析部12において読みとられたNCプログラム1に基づいて、分配部13が加工工具についての分配情報4を作成する。
【0024】
一方、解析部12において読みとられた付加加工情報2に基づいて、融合部14のオフセット値算出部14aが適合するオフセット値2aを算出する。付加加工情報2により、高精度にオフセット値2aが算出される。
【0025】
そして、融合部14の本体部14bが、オフセット値算出部14aが算出したオフセット値2aと分配情報4とを融合して制御情報5を作成する。高精度に算出されたオフセット値2aを利用して分配情報を補正することにより、高精度な制御情報5が得られる。制御情報5は、制御対象であるサーボ15に送られる。
【0026】
以上のように、本実施の形態によれば、付加加工情報2によって高精度にオフセット値2aが算出されるため、その加工に最適なオフセット値での加工がより容易であり、そのオフセット値によって分配情報4が補正されるため、加工誤差の少ない高精度な制御情報5が得られる。
【0027】
特に、同じ経路を加工する場合でもアップカットとダウンカットとでは切削抵抗の掛かり方が異なるため、本実施の形態においてアップカットであるかダウンカットであるかの情報を付加加工情報2としてオフセット値の決定に利用していることは、極めて有効である。
【0028】
なお、アップカットまたはダウンカットの各々の加工方式に対応するオフセット値は、各種のシミュレーションやCAMでの演算の他、例えば実際のテスト加工の結果などから求めることができる。そのオフセット値そのものを付加加工情報2とすることも可能である。
【0029】
次に、本発明の第2の実施の形態の数値制御装置について図3を用いて説明する。図3は、第2の実施の形態の数値制御装置の概略ブロック図である。
【0030】
図3に示すように、本実施の形態の数値制御装置20においては、付加加工情報2が、加工工具の工具負荷率に関する情報となっている。工具負荷率は、NCプログラム1を用いた各種のシミュレーションによって加工ブロック毎の情報として得ることができる。あるいは、CAM等によってNCプログラム1を作成する際に、内部に持っているデータに基づいて演算等によって得ることができる。
【0031】
この場合の入力プログラム3の一例を図4に示す。NCプログラム1で指令された速度(分配速度)をF、その速度で加工した場合の負荷率をLとし、目標の工具負荷率をLMとした場合、工具負荷を考慮した場合の速度FLは、FL=F×LM/Lから求められる。すなわち、どの機械で加工されるかを考慮せずCAMが最適な速度指令Fを付けてNCプログラムを生成した場合、その最適な速度で加工した場合の工具負荷率Lを付加情報とすれば、目標とする工具負荷率LMによって速度FLを生成することができる。
【0032】
また、本実施の形態の融合部14は、付加加工情報2に基づいて適合する工具負荷率2b(L)を算出する工具負荷率算出部14cと、工具負荷率算出部14cが算出した工具負荷率2bと分配情報4(Fを含む)とを融合して、工具負荷率(LM)を一定の値に保つような制御情報5(FLを含む)を作成する本体部14dとを有している。本体部14dは、例えば、指定された除去量の場合の負荷を100%とした場合の割合を指令するような態様で、制御情報5を作成するようになっている。
【0033】
その他の構成は、図1に示す第1の実施の形態と同様の構成である。第2の実施の形態において、図1に示す第1の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0034】
本実施の形態においては、融合部14の本体部14dが、工具負荷率算出部14cが算出した工具負荷率2b(L)と分配情報4(Fを含む)とを融合して、工具負荷率(LM)を所定の値において一定に保つような制御情報5(FLを含む)を作成する。
【0035】
本実施の形態によれば、工具負荷率を加工情報として利用する制御を行うことにより、加工工具の異常な摩耗や損傷を防ぎ、最適な速度で加工を行うことができる。
【0036】
また、本実施の形態の数値制御装置20は、工具負荷率が低くないと加工できない工作機械に、工具負荷率が高いNCプログラムを変更すること無く適用して、最適な加工を行うことができる。例えば、指令速度Fが2000で工具負荷率が60%になるNCプログラムがあったとして、このNCプログラムを工具負荷率が30%までしか耐えられない工作機械に適用するとする。従来の数値制御装置では、工具負荷が30%以下になるようにNCプログラムの指令速度を低く書き直す必要があるが、本実施の形態の数値制御装置では、FL=F×LM/Lより、FL=2000×30/60=1000となり、NCプログラムを書き直さなくても、速度を低くして工具負荷を30%に保つような制御情報を生成することができる。
【0037】
なお、前記の実施の形態において、工具負荷率は、シミュレーションに限られずテスト加工等からも得られることは言うまでもない。例えば、主軸電流フィードバックにより工具負荷率を求める数値制御装置を利用してもよい。このような数値制御装置を用いて工具負荷率を付加加工情報2とした入力プログラム3を作成するシステムを、図5に示す。
【0038】
図5のプログラム作成システム30は、NCプログラム1が入力される入力部31と、制御対象のサーボ33と、入力部31によって入力されたNCプログラム1に従ってサーボ33を制御する数値制御装置32と、サーボ33の加工状態における主軸電流を検出する主軸電流センサ34とを備えている。
【0039】
主軸電流センサ34は数値制御装置32に接続されており、数値制御装置32は、主軸電流センサ34が検出した主軸電流に基づいて工具負荷率を演算し、その情報をNCプログラム1に付加することができるようになっている。また、数値制御装置32には出力部35が接続され、工具負荷率の情報が付加されたNCプログラムが出力部35から出力されるようになっている。
【0040】
このようなシステム30によれば、実際の加工状態から工具負荷率に関する情報を得て、工具負荷率を付加加工情報2とする入力プログラム3を容易に作成することができる。
【0041】
以上から、付加加工情報を付加したプログラムを得る方法は、以下のように整理される。
(1)CAMが内部に持っている加工情報をNCプログラムに付加する。
(2)NCプログラムをシミュレーションに用いて加工情報を得て、NCプログラムに付加する。
(3)実際に加工を行い、その時の加工情報をNCプログラムに付加する。
【0042】
その他、数値制御装置内部で加工情報を得る方法もある。このような態様を採用した本発明の第3の実施の形態を図6に示す。図6に示すように、本発明の第3の実施の形態の数値制御装置40は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラム1が入力される入力部41を備えている。
【0043】
入力部41は、入力部41において入力されるNCプログラム1に基づいて、加工工具についての分配情報4を作成する分配部43に接続されている。
【0044】
分配部43には、分配部43において作成された加工工具についての分配情報4に基づいて付加加工情報2を作成する加工情報生成部46が接続されている。また、分配部43には、分配部43において作成された加工工具についての分配情報4と加工情報生成部46で作成された付加加工情報2とを融合して加工工具のための制御情報5を作成する融合部44が接続されている。融合部44は、制御対象であるサーボ45に接続されている。
【0045】
本実施の形態の加工情報生成部46は、ワークデータ6が設定入力され、分配部43による分配情報4に基づいてシミュレーションを行って付加加工情報2を生成するようになっている。ワークデータ6としては、CADデータを用いることも可能であるが、レーザ測定器等で測定した実際のデータを用いる方が、より正確な付加加工情報を得ることができるので好ましい。
【0046】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【0047】
まず入力部41に、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラム1が入力される。
【0048】
入力部41において入力されたNCプログラム1に基づいて、分配部43が加工工具についての分配情報4を作成する。
【0049】
分配部43において作成された分配情報4に基づいて、加工情報生成部46が、ワークデータ6を用いたシミュレーションにより、付加加工情報2を生成する。
【0050】
そして、融合部44が、加工情報生成部46が生成した付加加工情報2と分配情報4とを融合して制御情報5を作成する。制御情報5は、制御対象であるサーボ45に送られる。
【0051】
本実施の形態によれば、加工情報生成部46が付加加工情報2を生成し、これを制御に用いることにより、より高精度な制御が実現できる。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明の数値制御装置によれば、NCプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用するため、効果的な数値制御を実現することができる。あるいは、異なる工作機械にも、容易な設定変更によって流用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による数値制御装置の第1の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図2】 図1の入力部に入力される入力プログラムの一例を示す図。
【図3】 本発明による数値制御装置の第2の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図4】 図3の入力部に入力される入力プログラムの一例を示す図。
【図5】 プログラム作成システムの一例を示す図。
【図6】 本発明による数値制御装置の第3の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図7】 従来の数値制御装置を示す概略ブロック図。
【符号の説明】
1 NCプログラム
2 付加加工情報
2a オフセット値
2b 工具負荷率
3 入力プログラム
4 分配情報
5 制御情報
5s 形状考慮情報
6 ワークデータ
11 入力部
12 解析部
13 分配部
14 融合部
14a オフセット値算出部
14b 本体部
14c 工具負荷率算出部
14d 本体部
15 サーボ
16 形状考慮部
20 数値制御装置
30 プログラム作成システム
31 入力部
32 数値制御装置
33 サーボ
34 主軸電流センサ
35 出力部
40 数値制御装置
41 入力部
43 分配部
44 融合部
45 サーボ
46 加工情報生成部

Claims (2)

  1. 加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、
    入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とNCプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、
    解析部において読みとられたNCプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、
    分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、
    を備え、
    付加加工情報は、加工状態がアップカットであるかダウンカットであるかについての情報である
    ことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置。
  2. 加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するNCプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、
    入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とNCプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、
    解析部において読みとられたNCプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、
    分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、
    を備え、
    付加加工情報は、加工工具の負荷率についての情報である
    ことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置。
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