JP4390641B2 - 多軸切削加工ユニットの設計支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の回転工具を備える２以上の多軸切削加工ユニットが回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械における前記多軸切削加工ユニットの設計支援装置、複数の回転工具を備える２以上の多軸切削加工ユニットが回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械を用いた２以上の加工工程における工程情報作成装置に関する。

多軸切削加工ユニット（ギャングヘッドとも呼ばれる）が回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械（例えば、特許文献１参照）が実用化されている。多軸切削加工ユニットには複数の回転工具が備えられていることから、ワークの複数の箇所に対して一度に加工を行うことができ、効率的である。また、多軸切削加工ユニットは、ワークの種類によって交換可能であって、汎用性がある。

ところで、多軸切削加工ユニットを設計する際、回転工具の多軸切削加工ユニットへの割り付けの作業は、習熟した担当者がワーク毎の加工条件を考慮しながら経験に基づいて行っている。

また、ユニット交換式工作機械を動作させるためのＮＣプログラムについても、ワーク毎の加工条件を考慮しながら担当者が経験に基づいてプログラミングを行っている。

一方、工作機械のＮＣプログラムの作成を支援するための各種装置及び方法が提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３及び特許文献４参照）。

実公平２−７００９号公報 特許第３１６１１９５号公報 特開平８−５０５０５号公報 特開２００２−１１６８０７号公報

前記のとおり、回転工具の多軸切削加工ユニットへの割り付けの作業は担当者の経験に基づいて行われていることから、未経験者が行うことは困難である。また、経験者であっても試行錯誤を繰り返して時間がかかることがあり、しかも回転工具が多軸切削加工ユニットに対して適切に割り付けられているとは限らない。さらに、搬送ライン、回転工具、加工順序等に関する多数の資料を参照しながら設計を行う必要があり、資料の収集及び整理に時間がかかる。

一方、前記特許文献２〜４に記載された装置や方法は一般的な加工機械に適用されるものであって、上記のユニット交換式工作機械に対しての適用は困難である。特に、多軸切削加工ユニットに対する回転工具の割付処理はできない。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡便且つ適切に多軸切削加工ユニットの設計を行うことが可能となる多軸切削加工ユニットの設計支援装置を提供することを目的とする。

本発明に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置は、複数の回転工具を備える２以上の多軸切削加工ユニットが回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械における多軸切削加工ユニットの設計支援装置であって、前記ワークの加工に対する複数の設計加工情報を、所定のデータベースに基づいて、分類、分解及び編集し、前記多軸切削加工ユニット毎に割り付けるユニット設計情報を作成するものにおいて、前記設計加工情報を、前記ワークを高精度に加工する加工種類である第１のグループ、前記複数の回転工具を同期回転させる加工種類である第２のグループ、及び前記第１のグループよりも低精度に加工する加工種類である第３のグループに分類する手段と、前記グループ毎に各グループ内で、当該グループに割り付けられる全ての設計加工情報に対応した回転工具を駆動する動力及び多軸切削加工ユニットを前進させるための推力を算出する手段と、算出した動力が最大動力を超えているか否か、及び算出した推力が最大推力を超えているか否かを判断する手段と、前記グループ毎に各グループ内で、当該グループに割り付けられる各設計加工情報を１台の多軸切削加工ユニットに配置した場合の前記回転インデックス装置による前記多軸切削加工ユニットの回転半径を算出する手段と、算出した回転半径が最大回転半径以下であるか否かを判断する手段と、前記第１のグループが、算出した回転半径が最大回転半径以下である条件を満たさないとき、該第１グループ内で基準位置からワークへ向かう方向の長さが最も長く又は最も短く、加工精度の低い設計加工情報を前記第３のグループに移動する手段とを有することを特徴とする。

このように、複数の前記設計加工情報を分類、分解及び編集して、簡便且つ適切に多軸切削加工ユニット毎に割り付けるユニット設計情報を作成することができる。

前記設計加工情報を前記ワークに対する加工方向毎に分類して、前記設計加工情報を適切に多軸切削加工ユニット毎に割り付けることができる。

既存の設計加工情報と、新規の設計加工情報との差分の情報を抽出し、該差分の情報を分類、分解及び編集することにより、既存の設計加工情報を有効に利用することができるとともに処理時間の短縮化を図ることができる。

前記設計加工情報を、前記ワークを高精度に加工する加工種類である第１のグループと、前記複数の回転工具を同期回転させる加工種類である第２のグループと、前記第１のグループよりも低精度に加工する加工種類である第３のグループとに分類すると、第１のグループはより高精度な加工が可能となり、第２のグループは適切な同期加工が可能となる。

この場合、前記第１のグループが所定の設計条件を満たさないとき、該第１のグループ内で加工精度の低い設計加工情報を前記第３のグループに移動すると、第１のグループ内で加工精度の高い設計加工情報による加工を、高精度に維持することができる。

前記第２のグループが所定の設計条件を満たさないとき、該設計条件を満たすように前記設計加工情報のいくつかを新たなグループに移動するとよい。

前記第３のグループが所定の設計条件を満たさないとき、該第３のグループ内で加工精度の低い設計加工情報を新たなグループに移動するとよい。この場合、第３のグループ内で加工精度の比較的高い設計加工情報による加工を、比較的高精度に維持することができる。

また、前記設計加工情報を対応する加工種類毎のグループに分類し、該グループが所定の設計条件を満たさないとき、該設計条件を満たすように１以上の前記設計加工情報を他のグループ又は新たなグループへ移動するとよい。

前記設計条件は、前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以上という条件にすると、回転工具を回転させるギア機構の構成が簡便となる。

前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットに要する動力又は推力が所定閾値以下という条件にするとよい。

前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットの加工に要する加工時間が所定閾値以下という条件として、所定のサイクルタイムを実現するとよい。

前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットの製造に要する原価が所定閾値以下という条件にするとよい。

対応する穴が同径である前記設計加工情報をまとめて移動すると、大径のものが残されたグループに対しては、多軸切削加工ユニットの送り速度を高速に設定可能である。

対応する穴同士に軸間公差が規定されているものをまとめて移動すると、軸間公差が保たれる。

対応する前記回転工具の基準位置からの長さが最も長い設計加工情報又は最も短い設計加工情報を移動すると、前記回転インデックス装置の回転に対する多軸切削加工ユニットの回転半径を小さくすることができる。

前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以下であるもののうち、これら以外の前記設計加工情報が示す穴で同径のものの数が少ない一方を、同径のものの前記設計加工情報とともに移動するとよい。

前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以下であるもののうち、これら以外の設計加工情報が示す穴との距離が近い一方を移動すると、残された設計加工情報が示す穴と他の穴との軸間距離が長く、回転工具を回転させるギア機構の構成が簡便となる。

加工順序の規則が記録された加工順序データベースに基づき、前記設計加工情報を前記ワークに対する加工順に分類、分解及び編集すると、多軸切削加工ユニット毎に割り付けるユニット設計情報を適切に作成することができる。

前記設計加工情報のうち、前記加工順序データベースに記録されていない情報に基づいて該加工順序データベースを更新するとよい。

さらに、前記ユニット交換式工作機械を用いた２以上の加工工程について、前記ワークの加工に関する複数の前記設計加工情報を、所定のデータベースに基づいて、分類、分解及び編集し、前記多軸切削加工ユニット毎に割り振った工程情報を作成する工程情報作成部を有し、前記工程情報作成部は、前記ワークに対して加工を行っている部分のうち最小径である部分に合わせて送り速度が変化するＮＣプログラム情報を作成するように構成してもよい。

このように、複数の設計加工情報を分類、分解及び編集して、多軸切削加工ユニットを用いた一連の加工工程に対する工程情報を簡便に作成することができる。

このように、ワークに対して加工を行っている部分のうち最小径である部分に合わせて送り速度を変化させることにより、加工時間を短縮することができる。

この場合、先端の小径部と後端の大径部とを備える段付きの回転工具の小径部がワークを貫通したときに前記多軸切削加工ユニットの送り速度を速めるようにしてもよい。

本発明に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置によれば、簡便且つ適切に多軸切削加工ユニットの設計を行うことができる。

また、多軸切削加工ユニットを用いた一連の加工工程に対する工程情報を簡便に作成することができる。

以下、本発明に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１７を参照しながら説明する。本実施の形態に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置は、図１に示すユニット交換式工作機械１０に対して適用されるものである。先ず、このユニット交換式工作機械１０及びユニット交換式工作機械１０で用いられる多軸切削加工ユニットについて説明する。

図１に示すように、ユニット交換式工作機械１０はワーク１２を加工する工作機械であって、搬送ライン１４の両側に複数台が設けられている。各ユニット交換式工作機械１０は、６つのアーム１６を備える回転インデックス装置１８を有し、６０°ずつの間欠回転が可能であって、アーム１６のいずれか１つを搬送ライン１４の方向に位置決めすることができる。アーム１６の先端にはワーク１２を加工するための多軸切削加工ユニット２０が設けられている。該多軸切削加工ユニット２０はアーム１６に対して着脱可能であって、ワーク１２の種類によって交換される。

ワーク１２は、搬送ライン１４上を搬送されユニット交換式工作機械１０の正面で停止して固定される。このとき、多軸切削加工ユニット２０がワーク１２に対して接近して、多軸切削加工ユニット２０に設けられた複数の回転工具２２（図２参照）によって、複数箇所が一度に加工される。所定の多軸切削加工ユニット２０によって加工が終了し、多軸切削加工ユニット２０が後退した後、回転インデックス装置１８が間欠回転し他の多軸切削加工ユニット２０をワーク１２に対して対向させる。この後、新しくワーク１２に対向した多軸切削加工ユニット２０によってワーク１２を加工する。このようにしてワーク１２は、１台のユニット交換式工作機械１０によって最大６回の加工がなされる。また、ワーク１２は、停止した位置における両側のユニット交換式工作機械１０から同時に加工される。

なお、回転インデックス装置１８における６本のアーム１６には、必ずしも全てに多軸切削加工ユニット２０が設けられている必要はない。

図２及び図３に示すように、多軸切削加工ユニット２０は四角の箱形状であって、広い面積のフロントプレート２０ａに複数の回転工具２２が設けられている。各回転工具２２はフロントプレート２０ａから突出したスピンドルハウジング２３によって回転可能に軸支されている。

多軸切削加工ユニット２０のリアプレート２０ｂには、アーム１６の回転軸によって駆動される入力シャフト２４が設けられており、内部のギア機構２６を回転させる。ギア機構２６を構成する複数のギア２６ａは相互のギア比によって減速又は増速されて回転し、各回転工具２２を回転駆動する。入力シャフト２４は１本であって、各回転工具２２は所定の速度比を保ったまま定速回転する。

多軸切削加工ユニット２０に設けられる回転工具２２としては、ファインボーリング、リーマ、タップ、ラフボーリング及びドリルを挙げることができる。このうち、ファインボールとリーマは、高い加工精度が必要とされる穴に適用されるものであり、振動の少ない状態で使用されることが好ましい。また、タップは回転速度と送り速度の同期が必要であることから他の種類の回転工具２２とは別の多軸切削加工ユニット２０に設けられることが好ましい。

ところで、図２及び図３に示す多軸切削加工ユニット２０は所定のワーク１２に対応した一例であって、実際には、各ワーク１２の加工工程毎に回転工具２２の種類及び配置が異なる。

次に、多軸切削加工ユニット２０の設計支援装置５０について図４〜図６参照しながら説明する。該設計支援装置５０は、多軸切削加工ユニット２０に設定される回転工具２２の種類及び配置の設計支援のための加工ユニット設計情報８２を作成するものであって、パーソナルコンピュータ又はワークステーション等のコンピュータ５２を主とする構成となっている。

コンピュータ５２は、多軸切削加工ユニット２０の設計支援としての機能以外に、ユニット交換式工作機械１０を動作させるためのＮＣプログラム７８を作成することができ、ＮＣプログラム作成装置としても作用する。また、コンピュータ５２は、搬送ライン１４におけるワーク１２に対する加工の工程情報８６を作成することができ、工程情報作成装置としても作用する。

図４に示すように、設計支援装置５０は、コンピュータ５２と、表示手段としてのモニタ５６と、入力手段としてのキーボード５８及びマウス６０とを有する。また、コンピュータ５２には、図示しないネットワークドライバ、外部記録媒体ドライバ及びプリンタ等の一般的な入出力機器が設けられており、これらのうち入力機能を有するものからワーク１２に関する製品図データ６２が入力可能である。

図５に示すように、該製品図データ６２はＣＡＤ(Computer Aided Design)によって作成された３次元データ（例えば、ソリッドモデル）を含むデータであり、切削穴毎の加工方法等の情報である設計加工情報６４を含む。

また、コンピュータ５２は、主制御部としての演算処理手段６８と、該演算処理手段に対してデータの授受を行うデータベース部７０と、キーボード５８等の入力手段からデータを入力して演算処理手段６８へ伝える入力設定部７２とを有する。

図４に戻り、演算処理手段６８は、設計加工情報６４をデータベース部７０のデータに基づいて分類、分解及び編集し、多軸切削加工ユニット２０毎に割り振った割付情報７４を作成する加工情報作成部７６を有する。ここで、分類とは設計加工情報６４を複数のグループに振り分けることであり、分解とは、１以上の設計加工情報６４を複数の情報に複写することである。編集とは、設計加工情報６４を変更し、分類の間で移動し、並べ替え又は所定のデータを付加することである。なお、分類、分解及び編集は複合的に行われるものでもよい。

また、演算処理手段６８は、該割付情報７４に基づいてＮＣプログラム７８を作成するＮＣプログラム作成部８０と、割付情報７４に基づいて加工ユニット設計情報８２を作成する加工ユニット設計情報作成部８４と、割付情報７４に基づいて工程情報８６を作成する工程情報作成部８８とを有する。ＮＣプログラム７８、加工ユニット設計情報８２及び工程情報８６は、モニタ５６及び図示しないプリンタ、外部記録媒体に所定の形式で出力可能である。

加工情報作成部７６は、製品図データ６２から設計加工情報６４を抽出する設計情報抽出部９０ａと、設計加工情報６４と既存ワークに関する情報との違いを抽出する差分抽出部９０ｂと、各加工部分に対する加工方向を認識して分類した第１の加工情報９２ａを作成する加工方向ソート部９０ｃとを有する。また、加工情報作成部７６は、第１の加工情報９２ａを工程毎に分解した第２の加工情報９２ｂを作成する工程分解部９０ｄと、第２の加工情報９２ｂに加工条件を付加した第３の加工情報９２ｃを作成する加工条件設定部９０ｅと、第３の加工情報９２ｃを多軸切削加工ユニット２０毎に割り振って割付情報７４を作成する軸割付部９０ｆとを有する。

実際上、加工情報作成部７６を含む演算処理手段６８の処理の主体は１以上のプログラムであって、該プログラムがＣＰＵ（Central Processing Unit）によって読み取り実行されることにより演算処理手段６８としての作用を奏する。また、コンピュータ５２には、記録部としてのＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）が設けられている。

図６に示すように、データベース部７０には前記製品図データ６２が一時的に記録される。また、製品図データ６２の設計加工情報６４は、各加工穴毎に穴番号データ１００ａ、穴座標データ１００ｂ、穴加工方向データ１００ｃ、寸法データ１００ｄ、加工種類データ１００ｅ、軸間公差である公差データ１００ｆ及び面粗さデータ１００ｇが記録されている。

データベース部７０には、加工情報データベース１００、加工順序データベース１０２、既存ワーク加工情報データベース１０４、加工条件データベース１０６、原価データベース１０７及びライン情報データベース１０８が記録されている。

加工情報データベース１００は、前記第１〜第４の加工情報９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ及び割付情報７４が記録されるデータベースである。

加工順序データベース１０２は、所定の穴の加工を行う際の標準的な加工順序のルールが記録されたデータベースであり、例えば、「下穴を開ける工程の次にはタップの工程を行う。」という意味のルールが記録されている。

既存ワーク加工情報データベース１０４は、既存のワーク１２に対して作成された割付情報７４に相当する情報が記録されたデータベースである。

加工条件データベース１０６は、回転速度や送り速度等の加工条件が回転工具２２の種類及び穴径に応じたテーブル形式で記録されたデータベースである。

原価データベース１０７は、多軸切削加工ユニット２０のフロントプレート２０ａ等の基本構造部のコスト、各回転工具２２のコスト及びギア機構２６を構成する各ギアのコスト等が記録されたデータベースである。

ライン情報データベース１０８は、前記搬送ライン１４に関する情報が記録されたデータベースであり、対象ワークデータベース１０８ａ、設備スペックデータベース１０８ｂ、ライン構成データベース１０８ｃ及び使用工具データベース１０８ｄからなる。

対象ワークデータベース１０８ａは、搬送ライン１４において対象とされるワーク１２の番号が記録されたデータベースである。

設備スペックデータベース１０８ｂは、ユニット交換式工作機械１０に関する情報が記録されたデータベースであり、具体的には、適用可能な多軸切削加工ユニット２０の最大寸法（縦×横×幅）、前記フロントプレート２０ａ上における回転工具２２の配置可能な範囲（縦×横）、多軸切削加工ユニット２０を押し出す最大動力と最大推力、前記回転インデックス装置１８の最大回転半径等の情報が記録されている。

ライン構成データベース１０８ｃは、各ユニット交換式工作機械１０のアーム１６において多軸切削加工ユニット２０が適用済みであるか否かに関する情報（空き情報）と、各アーム１６毎に適用されている多軸切削加工ユニット２０の識別番号が記録されている。

使用工具データベース１０８ｄは、ユニット交換式工作機械１０のために用意されている全ての回転工具２２についての識別番号とその種類、径及び長さ等の情報が記録されている。

次に、このように構成されるコンピュータ５２を用いてＮＣプログラム７８、加工ユニット設計情報８２及び工程情報８６を作成する手順について図７〜図１７を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、特に断らない限り表記したステップの番号順に実行されるものとする。

図７のステップＳ１において、演算処理手段６８は所定の入力装置から製品図データ６２を読み込み、データベース部７０に一時的に記録する。

ステップＳ２において、設計情報抽出部９０ａは製品図データ６２から設計加工情報６４を抽出する。

ステップＳ３において、差分抽出部９０ｂは、既存ワーク加工情報データベース１０４を参照しながら設計加工情報６４のうち新規の部分のみを抽出する。これにより、例えば、新規のワーク１２が既存のワーク１２に対して所定の１つの穴だけが追加されたものである場合、この追加された穴の設計加工情報６４のみを抽出して以下の処理を適用させることができる。この場合、他の穴の設計加工情報６４に対しては既存ワーク加工情報データベース１０４に記録されている情報を使用してもよい。

なお、所定の設定によりこのステップＳ３の処理は省略可能であり、担当者の判断によっては設計加工情報６４の全てに対応して以下の処理を適用させることができる。

ステップＳ４において、加工方向ソート部９０ｃは、穴加工方向データ１００ｃに基づいて設計加工情報６４を穴の加工方向毎に分類した第１の加工情報９２ａを作成し、所定の記録部に記録する。例えば、図５に示す穴２００ａ、２００ｂ及び２００ｃは上面の加工穴として分類され、穴２００ｄ及び２００ｅは前面の加工穴として分類され、穴２００ｆ、２００ｇ及び２００ｈは側面の加工穴として分類される。

ステップＳ５において、工程分解部９０ｄは加工順序データベース１０２を参照しながら第１の加工情報９２ａの各設計加工情報６４に加工順序を付加し、工程毎に分解した第２の加工情報９２ｂを作成する。例えば、１つの穴であっても、下穴を開ける工程とその後に行われるタップの工程の２つの工程が必要である場合があり、このような穴に対応する設計加工情報６４は２つに分解され、それぞれ工程の順番が付加される。

ステップＳ６において、第１の加工情報９２ａの各設計加工情報６４が全て分解されたか否かを確認する。全ての設計加工情報６４が分解されている場合にはステップＳ８へ移り、処理されていない設計加工情報６４が残っている場合にはステップＳ７へ移る。

ステップＳ７においては、処理されていない設計加工情報６４を、担当者がモニタ５６の画面上で確認し（又は工程分解部９０ｄによって自動的に認識され）、新規の加工順序であるものとして、加工順序データベース１０２に所定の形式で登録、更新する。この後ステップＳ５へ戻り、第２の加工情報９２ｂの作成を続行する。

なお、加工順序データベース１０２を更新するタイミングはステップＳ７以外にも、ステップＳ８を実行する前に一括して更新するようにしてもよい。この場合、処理されていない設計加工情報によって決定される加工順序のデータを仮の加工順序データベースとして保持し、ステップＳ５においては、該仮の加工順序データベースと加工順序データベース１０２とを参照するようにすればよい。

ステップＳ８において、工程分解部９０ｄは第２の加工情報９２ｂの各構成要素に含まれる寸法データ１００ｄに基づいて使用する回転工具２２を使用工具データベース１０８ｄに記録されたものの中から選択する。この構成要素に選択された回転工具２２の識別番号を付加するとともに、構成要素自体の識別番号を付加したスピンドルデータ（設計加工情報）を作成する。スピンドルデータとは当初の設計加工情報６４が分類、分解及び編集された各情報を識別するための呼び名である。各スピンドルデータは、第３の加工情報９２ｃを構成する。

ステップＳ９において、加工条件設定部９０ｅは、加工条件データベース１０６を参照しながら、第３の加工情報９２ｃの各スピンドルデータに加工条件（回転数及び送り速度等）を付加した第４の加工情報９２ｄを作成する。

このようにして作成された第４の加工情報９２ｄの各スピンドルデータには以下のデータが含まれている。すなわち、対象穴識別番号、穴座標、穴径及び長さ、加工種類、公差、面粗さ、使用工具識別番号、加工条件（回転速度及び送り速度）の各データがスピンドルデータの構成要素に含まれる。

また、第４の加工情報９２ｄは、ワーク１２に対する加工面及び加工工程に応じて分類、分解及び編集されている。第４の加工情報９２ｄは、一度加工情報データベース１００に記録される。

次に、軸割付部９０ｆの作用について図８〜図１３を参照しながら説明する。なお、以下の説明はワーク１２における１つの加工面について行われる処理であるが、実際には各加工面について同様の処理が行われる。

図８のステップＳ１０１において、軸割付部９０ｆは加工情報データベース１００から第４の加工情報９２ｄを読み出す。

ステップＳ１０２において、第４の加工情報９２ｄのスピンドルデータを、回転工具２２の種類に応じて３つのグループに分類する（図９参照）。このうち第１のグループとしては、各スピンドルデータのうち加工種類がファインボーリング又はリーマであるものを選択する。また、第２のグループとしては、各スピンドルデータのうち回転工具２２の種類がタップであるものを選択する。さらに第３のグループとしては、第１のグループ及び第２のグループに含まれないその他のスピンドルデータであるものを選択する。第３のグループには、ラフボール及びドリル等の比較的低精度の穴用のスピンドルデータが集められ、これらの加工においては比較的振動が発生しうる。

ステップＳ１０３において、第３のグループのうち、加工種類としてフライス（面削り加工）又はリセス（溝削り加工）のスピンドルデータがあるか否かを確認する。フライス又はリセスのスピンドルデータがある場合にはステップＳ１０４へ移り、それ以外の場合にはステップＳ１０５へ移る。

ステップＳ１０４においては、前記ステップＳ１０３で確認されたフライス又はリセスのスピンドルデータを第３のグループから除外し、所定の記録部に記録する。これらのフライス又はリセスによるスピンドルデータについては、ユニット交換式工作機械１０以外の工作機械（フライス盤等）のＮＣプログラム等に用いるとよい。

ステップＳ１０５において、第１のグループに対する工程割付の処理を所定のサブルーチン処理によって行う。

ステップＳ１０６において、第２のグループに対する工程割付の処理を所定のサブルーチン処理によって行う。

ステップＳ１０７において、第３のグループに対する工程割付の処理を所定のサブルーチン処理によって行う。ステップＳ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７において実行されるサブルーチン処理については後述する。

ステップＳ１０８において、ライン構成データベース１０８ｃを参照しながら、前記ステップＳ１０５〜Ｓ１０７で割り付けられたスピンドルデータのグループを、空いているアーム１６に対して順に割り付け、割付情報７４を作成する。このとき、１台のユニット交換式工作機械１０における６本のアーム１６の全てに多軸切削加工ユニット２０が適用済みであるときには、搬送ライン１４において下流側に隣接するユニット交換式工作機械１０のアーム１６に順に割り付ければよい。また、アーム１６のいくつかを予備としてスピンドルデータのグループの割付を行わないようにしてもよい。

ステップＳ１０９において、割付情報７４をモニタ５６の画面等に出力し、担当者によって結果の確認が行われる。割付情報７４によれば、各多軸切削加工ユニット２０による概略加工時間、原価、及び必要な多軸切削加工ユニット２０の数が確認可能である。加工時間が所定のサイクルタイムを超える場合、原価が所定の基準値を超える場合又は多軸切削加工ユニット２０の数が許容値を超える場合には、担当者によって所定の条件を付加又は変更した後に、再処理を行うとよい。

つまり、加工時間が所定のサイクルタイムを超える場合には、該当する多軸切削加工ユニット２０に分担されている回転工具２２のいくつかを選択して、別の多軸切削加工ユニット２０に分担させるような検討を行うとよい。

また、多軸切削加工ユニット２０の数が許容値を超える場合には、複合工具、特殊スピンドルの採用や、回転工具２２の軸間許容値の変更等を検討し、工程数の低減を図るとよい。

ステップＳ１１０において、加工ユニット設計情報作成部８４は、割付情報７４を所定の形式に変換した加工ユニット設計情報８２を作成し、モニタ５６の画面等又はプリンタ等に出力する。加工ユニット設計情報８２は、各多軸切削加工ユニット２０による加工時間と、各多軸切削加工ユニット２０を製作するための原価見積もり表を含む。原価見積もり表は、原価データベース１０７を参照して作成される。

次に、前記ステップＳ１０５における第１のグループに対する工程割付の処理であるサブルーチン処理について図１０を参照しながら説明する。なお、図１０、図１２及び図１３に示す処理（前記ステップＳ１０５、Ｓ１０６及びＳ１０７にそれぞれ対応する処理）は、基本的に前記軸割付部９０ｆが前記ライン構成データベース１０８ｃを参照しながら実行する処理である。

図１０のステップＳ２０１において、第１のグループに割り付けられた各スピンドルデータの加工種類がリーマであるものであって、他のスピンドルデータに対して軸間距離が所定の許容値以下であるものがあるか否かを確認する。軸間距離が許容値以下のものがある場合にはステップＳ２０４へ移り、許容値が満たされている場合にはステップＳ２０２へ移る。

ステップＳ２０２においては、第１のグループに割り付けられた全てのスピンドルデータに対応した回転工具２２を駆動する動力と、多軸切削加工ユニット２０を前進させるための推力を算出する。

ステップＳ２０３においては、前記ステップＳ２０２で算出した動力及び推力が、前記設備スペックデータベース１０８ｂに記録された最大動力及び最大推力以下であるか否かを確認する。算出した動力が最大動力を超えるとき、又は算出した推力が最大推力を超えるときにはステップＳ２０４へ移り、それ以外のときにはステップＳ２０６へ移る。

ステップＳ２０４において、他のスピンドルデータに対して軸間距離が許容値以下、又は所定の閾値以下であるリーマのスピンドルデータのうち、一方が、それ以外の他のスピンドルデータとの間で軸間公差が規定されていない場合、そのスピンドルデータを前記第３のグループに移動する。つまり、前記のとおり第３のグループは比較的振動が発生する加工種類のスピンドルデータが集められたグループであるが、リーマ加工はファインボール加工と比較して振動に対する影響が小さく、第３のグループに移動可能である。

ステップＳ２０５において、他のスピンドルデータに対して軸間距離が許容値（又は閾値）以下であるリーマのスピンドルデータのうち、他のリーマのスピンドルデータとの間で軸間公差が規定されているスピンドルデータを、該他のリーマのスピンドルデータとともに第３のグループに移動する。

このように、軸間公差が規定されているリーマのスピンドルデータ同士をともに移動することにより、これらのスピンドルデータは、第３のグループにおいて同一の多軸切削加工ユニット２０に割り付けられることになり、複数の穴の間における軸間公差が規定値に維持される。

又はファインボールのスピンドルデータは第１のグループに残されることから、振動を受けることがなく、高い精度の加工が可能になる。ファインボールのスピンドルデータに対して軸間公差が規定されているリーマのスピンドルデータは第１のグループに残されることから、ファインボールの穴とリーマの穴との間における軸間公差が規定値に維持される。

このステップＳ２０５の後、前記ステップＳ２０１へ戻り処理を続行する。

ステップＳ２０６において、第１のグループのうち、ファインボールのスピンドルデータであるものが他のスピンドルデータに対して軸間距離が所定の許容値以下のものがあるか否かを確認する。軸間距離が許容値以下のものがある場合にはステップＳ２０７へ移り、それ以外の場合にはステップＳ２０８へ移る。

ステップＳ２０７においては、担当者によって、該当するファインボール加工による穴を特殊ボス形状に変更する等の仕様の再検討を行うものとする。

ステップＳ２０８においては、第１のグループに割り付けられた各スピンドルデータを１台の多軸切削加工ユニット２０に配置した場合の回転インデックス装置１８における回転半径を算出する。

ステップＳ２０９において、前記ステップＳ２０８で算出された回転半径が前記設備スペックデータベース１０８ｂに記録された最大回転半径以下であるか否かを確認する。算出された回転半径が最大回転半径を超える場合にはステップＳ２１０へ移り、それ以外の場合には本サブルーチンの処理を終了する。

ステップＳ２１０において、第１のグループの各スピンドルデータに対応した回転工具２２のうち、図１１に示すように、所定の基準線からの長さが最大値Ｈｍａｘのものを調べる。高さが最大値Ｈｍａｘであるものに対応するスピンドルデータの加工種類がリーマであって、且つ他のファインボールのスピンドルデータに対して軸間公差が規定されていないものであるとき、この最大値Ｈｍａｘに対応するスピンドルデータを第３のグループへ移動する。

このとき、移動するスピンドルデータに対して他のリーマのスピンドルデータで軸間公差が規定されているものがある場合、該他の穴もともに第３のグループへ移動する。

このようにすることにより、第１のグループに割り振られた各スピンドルデータによって実現される多軸切削加工ユニット２０の回転インデックス装置１８における回転半径を小さくすることができ、隣接する回転インデックス装置１８及び周辺装置（例えば、防護カバー）との干渉を回避することができる。

ステップＳ２１１において、第１のグループの各スピンドルデータに対応した回転工具２２のうち、図１１に示すように、所定の基準線からの高さが最小値Ｈｍｉｎのものを調べる。高さが最小値Ｈｍｉｎであるものに対応するスピンドルデータの加工種類がリーマであって、且つ他のファインボールのスピンドルデータに対して軸間公差が規定されていないものであるとき、この最小値Ｈｍｉｎに対応するスピンドルデータを第３のグループへ移動する。

このとき、移動するスピンドルデータに対して他のリーマのスピンドルデータで軸間公差が規定されているものがある場合、該他のスピンドルデータもともに第３のグループへ移動する。

このようにすることにより、残された他のスピンドルデータに対応する回転工具２２の高さをＨｍｉｎだけ短くすることができ、多軸切削加工ユニット２０の回転インデックス装置１８における回転半径を小さくすることができる。この場合、他の回転工具２２は見かけ上短くなるが、多軸切削加工ユニット２０はアーム１６によって進退可能であることから、ワーク１２に対する加工深さが不足することはない。

また、各回転工具２２を短くすることにより、使用工具データベース１０８ｄを参照して各スピンドルデータにおける使用工具の番号を書き換える。

なお、ステップＳ２１０〜Ｓ２１１における回転工具２２の高さに関する基準を回転インデックス装置１８の回転中心Ｏとし、各回転工具２２の先端位置の回転半径Ｒ（図１１参照）に基づいて処理を行ってもよい。

このステップＳ２１１の処理の後、前記ステップＳ２０１へ戻り処理を続行する。このように、ステップＳ２０１〜Ｓ２１１の処理を繰り返し実行することにより、第１のグループに対応した多軸切削加工ユニット２０の適切な加工ユニット設計情報８２を作成することができる。

また、この一連の処理によれば、ファインボールのスピンドルデータと、ファインボールのスピンドルデータに対して軸間公差が規定されたリーマのスピンドルデータは第１のグループに残されることから、ワーク１２を高精度に加工することができる。

さらに、第３のグループに移動させるリーマのスピンドルデータに対して軸間公差が規定されている他のリーマのスピンドルデータも同時に第３のグループに移動することから、複数のリーマの穴の相互間における軸間公差が規定値に維持される。

次に、前記ステップＳ１０６における第２のグループに対する工程割付の処理であるサブルーチン処理について図１２を参照しながら説明する。

まず、ステップＳ３０１において、第２のグループに割り付けられた各スピンドルデータのうち、他のスピンドルデータに対して軸間距離が所定の許容値以下であるものがあるか否かを確認する。軸間距離が許容値以下のものがある場合にはステップＳ３０４へ移り、許容値が満たされている場合にはステップＳ３０２へ移る。

ステップＳ３０２において、前記ステップＳ２０２と同様に、第２のグループに割り付けられた全てのスピンドルデータに対応した回転工具２２を駆動する動力と、多軸切削加工ユニット２０を前進させるための推力を算出する。

ステップＳ３０３においては、前記ステップＳ２０３と同様の分岐判断を行い、算出した動力が最大動力を超えるとき、又は算出した推力が最大推力を超えるときにはステップＳ３０４へ移り、それ以外のときにはステップＳ３０７へ移る。

ステップＳ３０４において、軸間距離が所定閾値以下のもの同士のスピンドルデータのうち、他のスピンドルデータとの間で同径であるものの数を調べる。同径であるものの数が異なる場合にはステップＳ３０５へ移り、等しい場合にはステップＳ３０６へ移る。

ステップＳ３０５においては、軸間距離が最も小さいスピンドルデータのうち、他のスピンドルデータとの間で同径であるものの数が少ない方を新たなグループ（以下、第２のグループその２と呼ぶ）に移動する。

同径であるものの数が少ない方を移動することにより、不必要に多くのスピンドルデータが移動されることを防止でき、その後の処理において、移動先のグループから更に新たなグループを派生させるという必要性を低減できる。

例えば、図９に示すように、第２のグループにタップのスピンドルデータがＴ１〜Ｔ５の５つあり、このうちＴ１とＴ２が同径で、Ｔ３〜Ｔ５が同径で且つＴ１、Ｔ２より大径であるとき、Ｔ１とＴ３とが軸間距離が許容値以下であるならば、Ｔ１及びＴ２を第２のグループその２へ移動する。

このようにすることにより、Ｔ１とＴ３との軸間距離の不足が解消されるとともに、同径のタップ加工のスピンドルデータ同士を分類することができる。ところで、径の細い工具ほど折損しやすいことから加工時の送り速度を小さく設定するが、同径の工具同士のスピンドルデータをまとめることにより、少なくとも大径の工具が集められたグループ（上記の例では、Ｔ３〜Ｔ５が残された第２のグループ）に対応する多軸切削加工ユニット２０は送り速度を大きく設定することができ、加工時間を短縮することができる。

ステップＳ３０６においては、軸間距離が許容値以下であったスピンドルデータのうち、他のスピンドルデータで異なる径のものとの軸間距離が近いものを第２のグループその２へ移動する。この場合、前記ステップＳ３０５と同様に同径であるスピンドルデータも同時に移動する。

このようにすることにより、スピンドルデータ間の軸間距離がより広がってギア機構２６の構成が簡便となるとともに、大径の工具が集められたグループに対応する多軸切削加工ユニット２０の送り速度を大きく設定することができる。

ステップＳ３０５又はステップＳ３０６の処理の後にはステップＳ３０１へ戻り処理を続行する。

これ以降のステップＳ３０７〜Ｓ３１０では、前記ステップＳ２０８〜Ｓ２１１の処理と同様に、第２のグループによって構成される多軸切削加工ユニット２０の回転半径を小さくするような処理を行う。この場合、スピンドルデータの移動先は第２のグループその２である。また、第２のグループは全てタップのスピンドルデータから構成されるグループであることから、前記ステップＳ２０８〜Ｓ２１１のようにファインボールとリーマとを区別して処理する必要はない。さらに、前記ステップＳ２０９に相当するステップＳ３０８において、回転半径が最大回転半径以下である場合には本サブルーチンの処理を終了する。

このようにして、ステップＳ３０１〜Ｓ３１０の処理を繰り返し実行することにより、第２のグループに対応した多軸切削加工ユニット２０の適切な加工ユニット設計情報８２を作成することができる。

この後、同様の処理を第２のグループその２に対しても適用する。さらに、第２のグループその２から派生的に求められる第２のグループその３以降のグループに対しても同様の処理を適用する（図９参照）。

次に、前記ステップＳ１０７における第３のグループに対する工程割付の処理であるサブルーチン処理について図１３を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ４０１において、第３のグループに割り付けられた各スピンドルデータの加工種類がドリルであるものであって、他のスピンドルデータに対して軸間距離が所定の許容値以下であるものがあるか否かを確認する。軸間距離が許容値以下のものがある場合にはステップＳ４０４へ移り、許容値が満たされている場合にはステップＳ４０２へ移る。

ステップＳ４０２においては、前記ステップＳ２０２と同様に、第３のグループに割り付けられた全てのスピンドルデータに対応した回転工具２２を駆動する動力と、多軸切削加工ユニット２０を前進させるための推力を算出する。

ステップＳ４０３においては、前記ステップＳ２０３と同様の分岐判断を行い、算出した動力が最大動力を超えるとき、又は算出した推力が最大推力を超えるときにはステップＳ４０４へ移り、それ以外のときにはステップＳ４０９へ移る。

ステップＳ４０４において、軸間距離が所定閾値以下のスピンドルデータ同士の加工種類を調べる。対応するスピンドルデータの加工種類の両方がドリル穴であるときにはステップＳ４０５へ移り、一方がドリル穴であるときにはステップＳ４０８へ移り、それ以外のときにはステップＳ４０９へ移る。

ステップＳ４０５においては、軸間距離が最も小さい（軸間距離が許容値以下のものを含む）スピンドルデータ同士のうち、他のドリルのスピンドルデータと同径であるものの数を調べる。同径であるものの数が異なる場合にはステップＳ４０６へ移り、等しい場合にはステップＳ４０７へ移る。

ステップＳ４０６においては、前記ステップＳ３０５と同様に、軸間距離が最も小さいドリルのスピンドルデータのうち、他のスピンドルデータと同径であるものの数が少ない方を新たなグループ（以下、第３のグループその２と呼ぶ）に移動する。この場合、同径であるスピンドルデータも同時に第３のグループその２へ移動する。

ステップＳ４０７においては、前記ステップＳ３０６と同様に、軸間距離が許容値以下であったスピンドルデータ同士のうち、他のラフボール（又は移動されたリーマ）のスピンドルデータ、又は他のドリルのスピンドルデータで異なる径のものとの軸間距離が近いものを第３のグループその２へ移動する。この場合、前記ステップＳ４０６及び前記ステップＳ３０５と同様に同径であるスピンドルデータも同時に第３のグループその２へ移動する。

一方、ステップＳ４０８（軸間距離が最も小さいものの一方がドリル穴であるとき）においては、該当するドリルのスピンドルデータ及びこれと同径のドリルのスピンドルデータを第３のグループその２へ移動する。

ステップＳ４０６〜Ｓ４０８の処理の後にはステップＳ４０１へ戻り処理を続行する。

このように、ステップＳ４０６〜Ｓ４０８の処理によれば、スピンドルデータ間の軸間距離をより広げることによりギア機構２６の構成が簡便となるとともに、大径の工具が集められたグループに対応する多軸切削加工ユニット２０の送り速度を大きく設定することができる。また、ドリル加工はラフボール加工と比較して振動を発生することから、ドリルのスピンドルデータを第３のグループその２へ移動することにより、残されたラフボール加工（又は、第１のグループから移動されたリーマ加工）による加工精度をより向上させることができる。

次に、ステップＳ４０９において、第３のグループのうち、ラフボールのスピンドルデータであるものが他のスピンドルデータに対して軸間距離が所定の許容値以下であるものがあるか否かを確認する。軸間距離が許容値以下のものがある場合にはステップＳ４１０へ移り、それ以外の場合にはステップＳ４１１へ移る。

ステップＳ４１０においては、担当者によって、該当するラフボール加工による穴を特殊ボス形状に変更する等の仕様の再検討を行うものとする。

これ以降のステップＳ４１１〜Ｓ４１４では、前記ステップＳ２０８〜Ｓ２１１の処理と同様に、第３のグループによって構成される多軸切削加工ユニット２０の回転半径を小さくするような処理を行う。この場合、スピンドルデータの移動先は第３のグループその２であり、ドリルのスピンドルデータのうち、同径のものをまとめて移動する。さらに、前記ステップＳ２０９に相当するステップＳ４１２において、回転半径が最大回転半径以下である場合には本サブルーチンの処理を終了する。

このようにして、ステップＳ４０１〜Ｓ４１４の処理を繰り返し実行することにより、第３のグループに対応した多軸切削加工ユニット２０の適切な加工ユニット設計情報８２を作成することができる。

この後、同様の処理を第３のグループその２に対しても適用し、第３のグループその２に対応した多軸切削加工ユニット２０についても適用する。さらに、第３のグループその２から派生的に求められる第３のグループその３以降のグループに対しても同様の処理を適用する（図９参照）。

なお、スピンドルデータを他のグループへ移動させる条件としては、該グループに対応する多軸切削加工ユニット２０の加工に要する加工時間が所定閾値以下という条件として、所定のサイクルタイムを実現するようにしてもよい。この場合、後述する送り速度データ１２６を参照しながら条件判断を行うようにしてもよい。

また、グループに対応する前記多軸切削加工ユニット２０の製造に要する原価が所定閾値以下という条件であることを条件として、多軸切削加工ユニット２０あたりの製造原価を抑えるようにしてもよい。

次に、ＮＣプログラム作成部８０の動作、作用について図１４を参照しながら説明する。以下の説明では、理解を容易にするために対象のワーク１２の表面は平坦であるものとする。

先ず、ステップＳ５０１において、ＮＣプログラム作成部８０は、割付情報７４を読み込む。なお、以下の説明においては、割付情報７４によって設定される多軸切削加工ユニット２０は図１５に示す形状であるものとする。つまり、長さ順に３つの回転工具２２ａ、２２ｂ及び２２ｃを有し、回転工具２２ｂは最も大径であり、回転工具２２ｃは最も小径である。また、回転工具２２ａは段付き形であり、段差部１２０より先端側が小径部１２２、後端側が中径部１２４となっている。段差部１２０はフロントプレート２０ａからみて回転工具２２ｂの頂部よりも遠い位置にある。

ステップＳ５０２において、対象となっている多軸切削加工ユニット２０によるワーク１２の加工開始の点Ｐ１、つまり最も長い回転工具２２ａの頂部の位置を調べる。また、ワーク１２の加工終了の点Ｐ２、つまり最大送り量の点を調べる。

ステップＳ５０３において、２番目以降の長さである回転工具２２ｂ、２２ｃの頂部の点Ｐ３及びＰ４を調べる。

ステップＳ５０４において、段差部１２０の位置である点Ｐ５を調べる。

ステップＳ５０５において、段付きの回転工具２２ａによって切削される箇所におけるワーク１２の厚さｗを調べ、その頂部の位置（つまり点Ｐ１）から厚さｗを差し引いた位置である点Ｐ６を調べる。

ステップＳ５０６において、各点Ｐ１〜Ｐ６をワーク１２の表面から近い順に並べた点の列、つまり、点Ｐ１、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ３、Ｐ４及び点Ｐ２の列を認識する。また、この点の列によって区分される区間Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５を規定する。

ステップＳ５０７において、各回転工具２２ａ、２２ｂ及び２２ｃの単体における最大送り速度を所定のデータベースを参照して調べる。また、回転工具２２ａについては、小径部１２２と中径部１２４について個別に最大送り速度を調べる。

前記のとおり、径の細い工具ほど折損しやすいことから加工時の送り速度を小さく設定する必要があり、回転工具２２ｃ及び小径部１２２の単体における最大送り速度は低速の速度ｖ１である。また、中径部１２４の単体における最大送り速度は中速の速度ｖ２であり、大径である回転工具２２ｂの単体における最大送り速度は高速の速度ｖ３である。

ステップＳ５０８において、各区間Ａ１〜Ａ５における多軸切削加工ユニット２０の送り速度ｖを求める。この場合、送り速度ｖは、その区間において切削を行っている回転工具２２のうち、最も小径であるものに対応した送り速度として設定される。また、段付きの回転工具２２ａは、小径部１２２と中径部１２４とを区別して送り速度ｖを判断する。以下、各区間Ａ１〜Ａ５について送り速度の求め方を具体的に述べる。

区間Ａ１については、ワーク１２に対して切削を行うのは回転工具２２ａのうち小径部１２２のみであることから、該小径部１２２に対応した低速の速度ｖ１が送り速度ｖとして設定される。

区間Ａ２については、回転工具２２ａのうち小径部１２２と中径部１２４の両方がワーク１２に対して切削を行うことから、小径部１２２に対応した低速の速度ｖ１が送り速度ｖとして設定される。

区間Ａ３については、ワーク１２に対して切削を行うのは回転工具２２ａのうち中径部１２４のみである。なぜなら、この箇所におけるワーク１２の厚みはｗであることから小径部１２２の頂部はワーク１２を貫通しており、切削を終了しているからである。従って、この区間Ａ３については、該中径部１２４に対応した低速の速度ｖ２が送り速度ｖとして設定される。

区間Ａ４については、ワーク１２に対して切削を行うのは回転工具２２ａのうち中径部１２４と、大径の回転工具２２ｂであることから、該中径部１２４に対応した中速の速度ｖ２が送り速度ｖとして設定される。つまり、回転工具２２ｂに対応した高速の速度ｖ３は除外されることになる。

区間Ａ５については、ワーク１２に対して切削を行うのは回転工具２２ａのうち中径部１２４と、大径の回転工具２２ｂと、小径の回転工具２２ｃであることから、最も小径である回転工具２２ｃに対応した低速の速度ｖ１が送り速度ｖとして設定される。

また、初期位置から回転工具２２ａの頂部がワーク１２の表面に当接するまでの区間Ａ０については切削を行うことがないため、十分に速い速度ｖ４が設定される。

このようにして、切削を行う回転工具２２の数や、加工径が変化するポイントである点Ｐ１〜Ｐ６を基準とした区間Ａ１〜Ａ５毎に、速度ｖが適切な値となるように考慮されて送り速度データ１２６が設定される。図１５から明らかなように、送り速度データ１２６は各区間Ａ０〜Ａ５に対して適切な送り速度ｖが設定されている。特に、区間Ａ３及びＡ４については、小径の小径部１２２及び回転工具２２ｃが切削を行っていない区間であることから、送り速度ｖを中速のｖ２まで高めることができ、切削時間を短縮化できる。区間Ａ１、Ａ２及びＡ５については、低速の速度ｖ１が設定されることから、小径の小径部１２２及び回転工具２２ｃが折損することがない。

ステップＳ５０９において、送り速度データ１２６に基づいて多軸切削加工ユニット２０の動作をプログラム化し、ユニット交換式工作機械１０を動作させるＮＣプログラム７８に組み込む。得られたＮＣプログラム７８は、所定の手順によってユニット交換式工作機械１０にロードされ、実行される。

なお、対象のワーク１２の表面は平坦であるものとして説明したが、ワーク１２の表面に凹凸がある場合には、該凹凸に応じて点Ｐ１〜Ｐ６を変更するとよい。つまり、ワーク１２の表面が平坦であると仮定し、各回転工具２２ａ〜２２ｃの各頂部と初期位置におけるワーク１２の仮定前の表面との距離を保つように各回転工具２２ａ〜２２ｃの長さを仮修正し、この後に前記ステップＳ５０１〜Ｓ５０９の処理を行えばよい。

次に、工程情報作成部８８の動作、作用について図１６を参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ６０１において、割付情報７４及び送り速度データ１２６を所定の記録部から読み込む。

ステップＳ６０２において、割付情報７４から各多軸切削加工ユニット２０の工程の順序と適用されるユニット交換式工作機械１０の識別番号とを調べる。

ステップＳ６０３において、送り速度データ１２６に基づいて、各多軸切削加工ユニット２０毎の加工時間及び各ユニット交換式工作機械１０毎の加工時間を算出する。

ステップＳ６０４において、前記ステップＳ６０２及びＳ６０３で求めた情報を所定の書式に変換した工程情報８６を作成し、プリンタ等の装置に出力させる。この工程情報８６は、例えば、図１７に示すように各工程毎に行われる処理及び加工時間等の情報が明瞭に把握できるように作成されており、所定の生産管理及び工程管理業務に供される。

本発明に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

搬送ライン及びユニット交換式工作機械の平面図である。 多軸切削加工ユニットの斜視図である。 多軸切削加工ユニットの断面側面図である。 本実施の形態に係る多軸切削加工ユニットの設計支援装置のブロック図である。 製品図データがモニタの画面上に表示された状態を示す図である。 データベース部の内容を示す図である。 加工情報作成部の処理内容を示すフローチャートである。 軸割付部の処理内容を示すフローチャートである。 第４の加工情報を複数のグループに分解及び編集する様子を示す模式図である。 第１のグループに対する工程割付の処理内容を示すフローチャートである。 アーム、多軸切削加工ユニット及び回転工具の模式平面図である。 第２のグループに対する工程割付の処理内容を示すフローチャートである。 第３のグループに対する工程割付の処理内容を示すフローチャートである。 ＮＣプログラム作成部の処理内容の一部を示すフローチャートである。 多軸切削加工ユニットの各回転工具の長さに対応した区間と、該区間毎の送り速度との関係を示した模式図である。 工程情報作成部の処理内容を示すフローチャートである。 出力された工程情報を示す図である。

符号の説明

１０…ユニット交換式工作機械 １２…ワーク
１４…搬送ライン １８…回転インデックス装置
２０…多軸切削加工ユニット ２２、２２ａ〜２２ｃ…回転工具
５０…設計支援装置 ５２…コンピュータ
６２…製品図データ ６４…設計加工情報
６８…演算処理手段 ７０…データベース部
７４…割付情報 ７６…加工情報作成部
７８…ＮＣプログラム ８０…ＮＣプログラム作成部
８２…加工ユニット設計情報 ８４…加工ユニット設計情報作成部
８６…工程情報 ８８…工程情報作成部
９０ａ…設計情報抽出部 ９０ｂ…差分抽出部
９０ｃ…加工方向ソート部 ９０ｄ…工程分解部
９０ｅ…加工条件設定部 ９０ｆ…軸割付部
９２ａ〜９２ｄ…加工情報 １００…加工情報データベース
１０２…加工順序データベース １０４…既存ワーク加工情報データベース
１０６…加工条件データベース １０７…原価データベース
１０８…ライン情報データベース １０８ａ…対象ワークデータベース
１０８ｂ…設備スペックデータベース １０８ｃ…ライン構成データベース
１０８ｄ…使用工具データベース

Claims (22)

1. 複数の回転工具を備える２以上の多軸切削加工ユニットが回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械における多軸切削加工ユニットの設計支援装置であって、
   前記ワークの加工に対する複数の設計加工情報を、所定のデータベースに基づいて、分類、分解及び編集し、前記多軸切削加工ユニット毎に割り付けるユニット設計情報を作成するものにおいて、
   前記設計加工情報を、前記ワークを高精度に加工する加工種類である第１のグループ、前記複数の回転工具を同期回転させる加工種類である第２のグループ、及び前記第１のグループよりも低精度に加工する加工種類である第３のグループに分類する手段と、
   前記グループ毎に各グループ内で、当該グループに割り付けられる全ての設計加工情報に対応した回転工具を駆動する動力及び多軸切削加工ユニットを前進させるための推力を算出する手段と、
   算出した動力が最大動力を超えているか否か、及び算出した推力が最大推力を超えているか否かを判断する手段と、
   前記グループ毎に各グループ内で、当該グループに割り付けられる各設計加工情報を１台の多軸切削加工ユニットに配置した場合の前記回転インデックス装置による前記多軸切削加工ユニットの回転半径を算出する手段と、
   算出した回転半径が最大回転半径以下であるか否かを判断する手段と、
   前記第１のグループが、算出した回転半径が最大回転半径以下である条件を満たさないとき、該第１グループ内で基準位置からワークへ向かう方向の長さが最も長く又は最も短く、加工精度の低い設計加工情報を前記第３のグループに移動する手段と、
   を有することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
2. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第１のグループが、算出した動力が最大動力以下、又は算出した推力が最大推力以下である条件を満たさないとき、該第１のグループ内で軸間距離が閾値以下である加工精度の低い設計加工情報を前記第３のグループに移動すること
   を特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
3. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第２のグループが、算出した動力が最大動力以下、又は算出した推力が最大推力以下である条件を満たさないとき、該第２のグループ内で軸間距離が閾値以下である設計加工情報同士において、該設計加工情報毎に、当該設計加工情報と同径であるものの数を算出する手段と、
   算出された設計加工情報同士における同径のものの数を比較して前記設計加工情報における同径のものの数が最も少ないものをまとめて新たなグループに移動する移動手段と、
   を有することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
4. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第２のグループが、算出した回転半径が最大回転半径以下である条件を満たさないとき、該第２のグループ内で基準位置からワークへ向かう方向の長さが最も長く又は最も短い設計加工情報を新たなグループに移動することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
5. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第３のグループが、算出された動力が最大動力以下、又は算出した推力が最大推力以下である条件を満たさないとき、該第３のグループ内で軸間距離が閾値以下である設計加工情報同士において、加工種類を調べる手段と、
   調べた加工種類の一方がドリル穴加工であるときは、当該ドリル穴加工である設計加工情報を新たなグループに移動する手段と、
   を有することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
6. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第３のグループが、算出した回転半径が最大回転半径以下である条件を満たさないとき、該第３のグループ内で基準位置からワークへ向かう方向の長さが最も長く又は最も短く、加工精度の低い設計加工情報を新たなグループに移動すること
   を有することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
7. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第１のグループの加工種類に、ファインボールとリーマが含まれ、
   前記第２のグループの加工種類に、タップが含まれ、
   前記第３のグループの加工種類に、ラフボールとドリルが含まれていること
   を特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
8. 請求項１又は２に記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
   前記第３のグループに移動される加工種類は、リーマであること
   を特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
9. 複数の回転工具を備える２以上の多軸切削加工ユニットが回転インデックス装置によって位置決めされ、ワークに対して接近しながら加工を行うユニット交換式工作機械における多軸切削加工ユニットの設計支援装置であって、
   前記ワークの加工に対する複数の設計加工情報を、所定のデータベースに基づいて、分類、分解及び編集し、前記多軸切削加工ユニット毎に割り付けるユニット設計情報を作成するものにおいて、
   前記設計加工情報を対応する加工種類毎のグループに分類する手段と、
   前記分類された各グループ内で、当該グループに割り付けられる各設計加工情報を１台の多軸切削加工ユニットに配置した場合の前記回転インデックス装置による前記多軸切削加工ユニットの回転半径を算出する手段と、
   算出した回転半径が最大回転半径以下であるか否かを判断する手段と、
   前記グループが、算出した回転半径が最大回転半径以下である条件を満たさないとき、対応する前記回転工具の基準位置からワークへ向かう方向の長さが最も長く又は最も短い設計加工情報を、他のグループ又は新たなグループに移動する手段と、
   前記グループが所定の設計条件を満たさないとき、さらに、対応する穴が同径である前記設計加工情報をまとめて移動する手段と、
   を有することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
10. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記グループが所定の設計条件を満たさないとき、さらに、対応する穴同士に軸間公差が規定されているものをまとめて移動することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
11. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記グループが所定の設計条件を満たさないとき、さらに、前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以下であるもののうち、これら以外の前記設計加工情報が示す穴で同径のものの数が少ない一方を、同径のものの前記設計加工情報とともに移動することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
12. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記グループが所定の設計条件を満たさないとき、さらに、前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以下であるもののうち、これら以外の設計加工情報が示す穴との距離が近い一方を移動することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
13. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計条件は、前記設計加工情報が示す穴同士の軸間距離が所定閾値以上という条件であることを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
14. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットに要する動力又は推力が所定閾値以下という条件であることを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
15. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットの加工に要する加工時間が所定閾値以下という条件であることを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
16. 請求項９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計条件は、前記グループに対応する前記多軸切削加工ユニットの製造に要する原価が所定閾値以下という条件であることを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
17. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    既存の設計加工情報と、新規の設計加工情報との差分の情報を抽出し、該差分の情報を分類、分解及び編集することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
18. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    加工順序の規則が記録された加工順序データベースに基づき、前記設計加工情報を前記ワークに対する加工順に分類、分解及び編集することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
19. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計加工情報のうち、前記加工順序データベースに記録されていない情報に基づいて該加工順序データベースを更新することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
20. 請求項１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記設計加工情報を前記ワークに対する加工方向毎に分類することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
21. 請求項１又は９記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    さらに、前記ユニット交換式工作機械を用いた２以上の加工工程について、前記ワークの加工に関する複数の前記設計加工情報を、所定のデータベースに基づいて、分類、分解及び編集し、前記多軸切削加工ユニット毎に割り振った工程情報を作成する工程情報作成部を有し、
    前記工程情報作成部は、前記ワークに対して加工を行っている部分のうち最小径である部分に合わせて送り速度が変化するＮＣプログラム情報を作成することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。
22. 請求項２１記載の多軸切削加工ユニットの設計支援装置において、
    前記工程情報作成部は、先端の小径部と後端の大径部とを備える段付きの回転工具の小径部がワークを貫通したときに前記多軸切削加工ユニットの送り速度を速めるＮＣプログラムを作成することを特徴とする多軸切削加工ユニットの設計支援装置。

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