JP4529789B2

JP4529789B2 - Ｎｃデータ生成方法

Info

Publication number: JP4529789B2
Application number: JP2005132977A
Authority: JP
Inventors: 好彦村岡; 富明山本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: JP2006309588A

Description

本発明はＮＣデータ生成方法に関する。

ボールエンドミル等の回転切削工具を回転中心回りに回転駆動しつつワークに対して相対移動させることにより、そのワークを加工工具の移動軌跡に対応する目的形状に加工する加工方法が、金型加工などの各種の分野で広く実施されている。このような加工では、一般にＮＣ工作機械が用いられる。同機械では、予め作成された工具軌跡データに従って加工工具とワークとを相対的に移動させている。

上記工具軌跡データは、一般にＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置を用いて行われる。例えば特許文献１に記載されている方法では、目的形状を得るための工具軌跡を設計し、加工工具が寿命に達するまでの加工距離で工具軌跡を分割する手法が用いられていた。
特開２０００−５９７６号公報

ところで、ＮＣ工作機械による工具の寿命は、工具自身の特性、並びにワークの特性の他、加工精度、加工速度、加工方向、切削量によっても大きく変化するため、一律に設定することができない。また、加工速度や切削量等は、経路をたどる工具の部位や工具の姿勢によっても異なるため、工具軌跡や加工状態に大きく依存する。

しかしながら、従来のＣＡＭシステムでは、そのような諸要因を考慮せずに工具の寿命を定めていたので、工具軌跡や加工状態によっては、許容ダメージ量を超えた工具の使用を継続していたり、寿命に達していない工具を交換したりする等の無理や無駄が生じていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、工具寿命判定をより高精度にすることのできるＮＣデータ生成方法を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために本発明は、回転中心回りに回転駆動しつつワークに対して相対移動する工具を用いて前記ワークを所定形状に加工するＮＣ工作機械のＮＣデータの生成方法において、予め生成された工具軌跡データを所定長さに分割した対象区間データを生成する対象区間データ生成ステップと、生成された対象区間に対応する加工送り速度、加工回転数に基づき工具の主軸傾斜角度及び移動角度を演算するステップとを経て実行され、演算された工具の主軸傾斜角度及び移動角度に基づいて、工具の刃部形状を当該工具の軸方向に分割した第１分割領域と回転方向に分割した第２分割領域とによって分割セグメントを定義する分割工具モデルデータを対象区間毎に生成する分割工具モデル生成ステップと、生成された分割工具モデルデータに基づいて加工シミュレーションを実行することにより、分割セグメント毎のダメージ量を演算する分割セグメントダメージ量演算ステップと、演算された分割セグメントのダメージ量を第１分割領域毎に積算することにより、第１分割領域毎のダメージ量を演算する第１分割領域ダメージ量演算ステップと、演算された第１分割領域毎のダメージ量が、高い加工精度では低く低い加工精度では高くなるように設定される寿命ダメージ量に達しているか否かを判定するダメージ判定ステップと、前記ダメージ判定ステップにおいて寿命ダメージ量に達している第１分割領域がある場合には、第１分割領域毎に工具交換情報を発する情報を設定する工具交換情報設定ステップとを備えていることを特徴とするＮＣデータ生成方法である。この態様では、ＮＣ工作機械の工具を複数の分割セグメントに分割し、分割セグメントを構成する第１分割領域毎に寿命ダメージ量を演算することが可能になる。このため、設計される工具軌跡に応じて、当該工具の第１分割領域毎の寿命ダメージ量を知ることが可能になる。また、加工精度（荒仕上げ、中仕上げ、細仕上げなどの分類）に応じて寿命ダメージ量が変更されるので、要求される加工精度に応じてさらに最適な寿命判定を行うことができる。また、高い加工精度において、寿命ダメージ量に達していると判定されている部位についても、低い加工精度について、さらに使用可否を判定することができるので、より寿命精度の判定を高め、工具を最後まで使い切ることが可能になる。更に、本発明において、前記分割工具モデル生成ステップが、予め生成された工具軌跡データを所定長さに分割した対象区間データを生成する対象区間データ生成ステップと、生成された対象区間に対応する加工送り速度、加工回転数に基づき工具の主軸傾斜角度及び移動角度を演算するステップとを経て実行され、演算された工具の主軸傾斜角度及び移動角度に基づいて分割工具モデルデータを対象区間毎に生成するので、加工方向（工具の主軸に対する傾きや平面座標での進行方向）を精緻にモデル化しやすくなり、その分、精度の高いダメージ量を計算することが可能になる。

好ましい態様において、工具交換情報設定ステップは、前記ダメージ判定ステップにおいて寿命ダメージ量に達していない第１分割領域のみを使用可能に設定するステップである。この態様では、使用可能な領域が残されている工具については、引き続きその領域の使用を継続可能に設定することにより、工具の利用期間を実質的に延長することが可能になる。

好ましい態様において、前記ダメージ判定ステップは、第１分割領域毎に変更される寿命ダメージ量に基づいて実行されるものである。この態様では、第１分割領域毎に応じて寿命ダメージ量が変更されるので、要求される加工精度に応じてさらに最適な寿命判定を行うことができる。

好ましい態様において、前記分割セグメントダメージ量演算ステップは、分割セグメント毎の切削量から各分割セグメントの切削速度および切削方向を演算し、演算された切削速度および切削方向から分割セグメント毎のダメージ量を判定するステップを経て実行される。この態様では、分割セグメント毎に切削速度、切削方向を演算しているので、工具軌跡データを分割した対象区間毎に分割工具モデルデータが生成されることと相俟って、個々の切削速度や切削特性（進行方向に沿って切削しているか、進行方向と逆向きに切削しているか等）に応じて異なるダメージ量（使用量）判定基準を設定することにより、より適切なダメージ量（使用量）を判定することが可能になる。

好ましい態様において、前記工具は、ボールエンドミルである。

以上説明したように、本発明によれば、ＮＣ工作機械の工具を複数の分割セグメントに分割し、分割セグメントを構成する第１分割領域毎に寿命ダメージ量を演算するように構成されているので、工具に対する寿命判定が緻密になり、工具を無理、無駄なく使い切ることが可能になるという顕著な効果を奏する。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステム１の全体構成を示す構成図である。

同図を参照して、本実施形態に係るシミュレーションシステム１は、ＣＡＭ装置１０と、このＣＡＭ装置１０に接続されるシミュレーション装置２０とを備えている。

ＣＡＭ装置１０は、ＣＰＵ１１、主記憶装置１２、並びにハードディスク等で具体化される補助記憶装置１００を備えており、これらが入出力装置１４を介して接続されている。

ＣＡＭ装置１０の入出力装置１４には、ディスプレイ３、キーボード４、ポインティングディバイス（図示の例ではマウス）５、プリンタ６、並びにシミュレーション装置２０等が接続されており、補助記憶装置１００に記憶されたプログラムとデータベースシステムとにより、シミュレーション装置２０の駆動制御とシミュレーション装置２０によるシミュレーション結果によって得られたデータの蓄積とを行うことができるようになっている。

図２は図１のシミュレーション装置２０の概略構成を示す構成図である。

図２を参照して、シミュレーション装置２０は、公知のＮＣ工作機械で具体化されたものであり、ワークＷを切削する工具としてのボールエンドミル２１と、このボールエンドミル２１を回転可能に担持するホルダユニット２２と、ホルダユニット２２をＸＹＺ方向に駆動する駆動ユニット２３とを備えている。ホルダユニット２２および駆動ユニット２３は、ＣＡＭ装置１０の補助記憶装置１００に記憶されているプログラムとデータベースシステムとによって、所定の工具軌跡にそってボールエンドミル２１を駆動し、ワークＷを所定形状に切削するための切削動作をシミュレーションするようになっている。ボールエンドミル２１のホルダユニット２２には、当該ホルダユニット２２を一意に識別するホルダタイプ２２ａが刻印されている。

次に、補助記憶装置１００に記憶されているデータベースシステムについて説明する。

図３は図１の実施形態に係るＥＲ（エンティティ／リレーションシップ）図である。

図３を参照して、データベースシステムは、図略のデータベースマネージメントシステム（ＤＢＭＳ）によって管理されているマスターテーブル１１０〜１５０と、いわゆるＮＣデータを構成する複数のトランザクションテーブル１６０〜１６５を有している。ここで、テーブルとは、データベースシステムにおいて、２次元マトリックス（行と列）でデータを保存するデータの集合のことをいい、以下の説明では、テーブルの項目（列）を属性、テーブルの実現値（行に割り当てられる実際の値）をレコードという。また、図３において、（ＰＫ）は主キーを、（ＦＫ）は外部キーを、それぞれ表わしている。主キーは、テーブル内において、レコードを一意に識別する属性である。外部キーは、主キーと同じ値を持つことによって、当該主キーを有するテーブルのデータを参照するためのものである。さらに、図３中の矢印は、テーブル間の関係（リレーションシップ）を表わしており、矢印の終点側のテーブルにある外部キーが矢印の起点側のテーブルにある主キーを参照していることを示している。また、２つのテーブル間において、主キーと外部キーの対応関係をカーディナリティといい、矢印は、起点が１、終点が多のカーディナリティを有することを示している。

まず、マスターテーブルとしては、材料モデルマスタ１１０、ツールマスタ１２０、ダメージ量係数マスタ１４０、工具寿命ダメージ量マスタ１５０が設けられている。

材料モデルマスタ１１０は、加工対象となるワークＷの材質等を識別するためのものであり、属性「材質モデルコード」を主キーとし、材料モデル名を属性として有している。また、図３のＥＲ図では省略されているが、この材料モデルマスタ１１０に材質、価格等の属性を加えてもよい。

ツールマスタ１２０は、図２のボールエンドミル２１を識別するための情報を保存するテーブルであり、属性｛工具コード、ホルダタイプ｝を主キーとして、｛工具径、刃数、刃長、首下寸法、切削速度領域数、切削速度領域単位長さ、アップダウンカット領域数｝を定義している。

図４は図２のボールエンドミル２１の拡大略図である。

図４を参照して、ボールエンドミル２１は、ホルダユニット２２に装着されるチャック部２１ａと、このチャック部２１ａに連続する刃部２１ｂとを有している。チャック部２１ａと刃部２１ｂとの間には、フランジ部２１ｃが設けられており、フランジ部２１ｃにはボールエンドミル２１を一意に識別するための工具コード２１ｄが刻印されている。ツールマスタ１２０には、この工具コード２１ｄが保存されている。なお、「ツール」という概念は、ボールエンドミル２１をホルダユニット２２に装着したときの組み合わせで特定されるので、ツールマスタ１１０の主キーは、｛工具コード、ホルダタイプ｝に設定されている。

ボールエンドミル２１には、刃部２１ｂの直径を示す工具径Ｄ、刃部２１ｂの刃数、刃部２１ｂの刃長ＬＢ、およびフランジ部２１ｃから刃部２１ｂまでの突出長さを示す首下寸法ＬＡが工具コード２１ｄ毎に設定されており、ツールマスタ１２０には、これらの寸法を保存するように、属性｛工具径、刃数、刃長、首下寸法｝がツールマスタ１２０に定義されている。

図５は、ツールマスタに定義されている第１の分割領域としての切削速度領域および第２の分割領域としてのアップダウンカット領域を説明するための説明図であり、図６は、ツールマスタに定義されている切削速度領域を説明するための説明図である。

図５（Ａ）（Ｂ）並びに図６を参照して、ボールエンドミル２１の切削速度は、当該ボールエンドミル２１の軸方向に沿って分割された領域毎に変化することがわかっている。図示の通り、ボールエンドミル２１の先端部分は、周速半径が異なるため、その先端側から基端側に行くにつれて切削速度が速くなり、切削力も強くなる。そこで、本実施形態では、ボールエンドミル２１を当該軸方向に等分し、個々の要素を切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘとして定義するとともに、各切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘの個数と、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘの軸方向長さをツールマスタ１２０に保存しておくことにより、ボールエンドミル２１毎に切削速度領域を定義することができるようになっている。

図７はボールエンドミル２１の切削状態を示す平面略図である。

次に、図５（Ｃ）（Ｄ）並びに図７を参照して、ボールエンドミル２１は、その回転中心Ｏ回りに回転方向ＲＤに沿いつつ、工具軌跡によって定義される進行方向ＡＤに沿って移動する。このとき、進行方向ＡＤに沿う線Ｌ１を中心にして、回転方向ＲＤの上流側部分（ＤＣで示す範囲）では、ボールエンドミル２１の刃部２１ｂは、ボールエンドミル２１の進行方向ＡＤと逆方向にワークＷを切削することになる一方、下流側部分（ＵＣで示す範囲）では、工具進行方向ＲＤと同方向にワークＷを切削することになる。ＤＣの範囲では、切削負荷、切削量は小さくなる一方、ＵＣの範囲では、切削負荷、切削量は大きくなる。そこで、本実施形態では、前者をダウンカット状態、後者をアップカット状態と定義し、これらの状態を演算に含めるようにしている。具体的には、ボールエンドミル２１を回転方向に沿って等分してアップダウンカット領域Ｃ１〜Ｃ１６を定義するとともに、後述するボールエンドミル２１の加工方向に基づいて、個々のアップダウンカット領域Ｃ１〜Ｃ１６毎に切削状態（アップカットとダウンカットの別）を特定できるようにしている。ツールマスタ１２０には、属性としてアップダウンカット分割個数が保存されており、ボールエンドミル２１毎に領域を特定できるようにしている。

次に、図５（Ｅ）（Ｆ）を参照して、ＮＣデータには、ボールエンドミル２１毎に設定された切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘとアップダウンカット領域Ｃ１〜Ｃ１６とを重ね合わせて定義される分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６を保存できるようになっている。これにより、分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６単位で、寿命判定を行うことができるようになっている。

次に、図３を参照して、ダメージ量係数マスタ１４０は、ボールエンドミル２１のダメージ量を判定するに当たり、分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６単位でダメージ係数を保存しているテーブルであり、属性｛被切削材質、工具コード、ホルダタイプ、主軸傾斜角度、切削速度領域、アップダウンカット領域、切削速度範囲、一刃切削体積｝を主キーとして、属性「ダメージ量係数」を特定できるように定義されている。

図８はダメージ量係数マスタ１４０のビュー表をイメージしたイメージ図である。

図８も参照して、被切削材質は、ワークＷの材質によって切削量やダメージが異なるため、特定される属性であり、この被切削材質と｛工具コード、ホルダタイプ｝とが特定されることにより、ボールエンドミル２１の剛性別にダメージ状態を絞り込むこととしている。

図９はボールエンドミルの加工方向を説明する説明図であり、（Ａ）は主軸傾斜角度、（Ｂ）はＸＹ方向移動角度をそれぞれ示すものである。

次に、加工傾斜方向領域は、ボールエンドミル２１の回転軸の傾斜角度θの範囲である（図９（Ａ）参照）。この傾斜角度θによって、各アップダウンカット領域に作用するダメージ量が異なるので、本実施形態では、加工傾斜方向毎にアップダウンカット領域を特定し、特定されたアップダウンカット領域と切削速度領域とによって特定される加工状態別にダメージ量を絞り込むことができるように設定されている。

次に、一刃切削体積は、ボールエンドミル２１の一刃当たりの切削体積である。この一刃切削体積と切削速度範囲とが特定されることにより（すなわち、上述した主キーの値が全て決まることにより）、ダメージ量係数を分割セグメント単位で特定できるようになっている（図８参照）。

次に、図３を参照して、工具寿命ダメージ量マスタ１５０は｛寿命コード、工具径、加工精度、切削速度領域｝を主キーとし、工具寿命ダメージ量を特定するテーブルである。

図１０は工具寿命ダメージ量マスタ１５０のビュー表をイメージしたイメージ図である。

図１０を参照して、工具径は、ツールマスタ１２０によって、特定される工具径Ｄ（図４参照）である。図示の例では、この工具径Ｄ毎に加工精度が設定されている。

加工精度は、仕上げの状態を特定する属性であり、図示の例では、「荒仕上げ」「中仕上げ」「細仕上げ」の３ランクが設定されている。加工精度によって、工具の寿命評価が異なるので、これら加工精度が各工具径毎に設定されているのである。

そして、工具寿命ダメージ量は、切削速度領域毎に設定されている。これにより、工具径毎、加工精度毎、切削速度領域毎にボールエンドミル２１の工具寿命ダメージ量（寿命と判定されるダメージ量の最小値）を特定することが可能になる。

図３を参照して、トランザクションテーブルとして、図示の例では、ＮＣデータメイン１６０、工具軌跡１６１、対象区間１６２、分割工具モデル１６３、ＮＣデータ内ダメージ量情報１６４が設けられており、さらにテンポラリテーブルとしてダメージ量情報１６５が設定されるようになっている。

ＮＣデータメイン１６０は、設計対象となるＮＣデータの主要な情報を属性として集めたテーブルであり、ＮＣデータコードを主キーとして｛刻み量、材料モデルコード、工具コード、ホルダタイプ、被切削材質｝を属性として有している。

刻み量は、後述する工具軌跡１６１に定義される工具軌跡データを分割する単位を与える値である。

｛材料モデルコード、工具コード｝を外部キーとして有することにより、ツールマスタ１２０に定義されているツール（ボールエンドミル２１とホルダユニット２２との組み合わせ）の情報を参照することができるようになっている。

さらに被切削材質を有することにより、ダメージ量係数マスタ１４０のデータを参照することができるようになっている。

工具軌跡１６１は、ＮＣデータが有する工具軌跡を定義するためのテーブルであり、｛ＮＣデータコード、座標コード｝を主キーとして、｛Ｘ座標始点、Ｘ座標終点、Ｙ座標始点、Ｙ座標終点、Ｚ座標始点、Ｚ座標終点、加工精度、加工回転数、加工送り速度｝を属性として有している。そして、これら各属性によって、主キーによって特定されるツールの軌跡を定義することができるとともに、定義された軌跡毎に、加工精度、加工回転数、加工送り速度が設定されるので、軌跡毎に工具寿命ダメージ量を参照することが可能になっている。

対象区間１６２は、ＮＣデータメイン１６０に設定された刻み量に基づいて、工具軌跡毎に定義される１または複数の対象区間データを保存するテーブルである。対象区間１６２は、｛ＮＣデータコード、対象区間コード、座標コード｝を主キーとして、｛主軸傾斜角度、ＸＹ方向移動角度｝を属性として有している。この結果、対象区間毎に図９（Ａ）（Ｂ）で説明した主軸傾斜角度θ、ＸＹ方向移動角度αを定義することができ、対象区間毎に工具寿命ダメージ量を特定することが可能になる。

分割工具モデル１６３は、対象区間毎に設定される分割工具モデルの情報を保存するためのものであり、｛ＮＣデータコード、対象区間コード、座標コード、切削速度領域、アップダウンカット領域｝を主キーとして、｛切削量、一刃切削体積、切削速度、分割単位ダメージ量｝を属性として有している。非キー属性である｛切削量、一刃切削体積、切削速度、分割単位ダメージ量｝は、何れも後述する演算によって求められるものであり、これらの情報を保存することにより、分割セグメント毎にダメージ量情報を保存することが可能になる。

ＮＣデータ内ダメージ量情報１６４は、対象区間毎にダメージ量を保存するためのものであり、｛ＮＣデータコード、対象区間コード、切削速度領域｝を主キーとして、｛ダメージ量、工具交換（使用禁止）フラグ｝を属性として有している。

ダメージ量は、後述するフローにより演算された対象区間毎、切削速度領域毎のダメージ量を積算した値を保存する属性である。

工具交換（使用禁止）フラグは、設定されたダメージ量が工具寿命ダメージ量を超え得る値に達しているときに設定される属性である。この属性を有することにより、ＮＣデータは、「第１分割領域毎に工具交換情報を発する情報」を保持することになる。また、この属性の値を用いることにより、寿命ダメージ量に達していない第１分割領域のみを使用可能に設定することが可能になる。

ダメージ量情報１６５は、ＮＣデータ内ダメージ量情報１６４のダメージ量を算出するためのテンポラリテーブルであり、演算毎に初期化されて使用される。属性としては、切削速度領域を主キーとして、｛区間ダメージ、区間ダメージ量積算｝を有している。

区間ダメージは、対象区間毎に演算されたダメージ量を保存する属性である。

区間ダメージ量積算は、工具交換（使用禁止フラグ）が立てられるまでの間、区間ダメージを積算した積算値を保存する属性である。

次に、本実施形態の作用について、図１１〜図１３のフローチャートを参照しながら説明する。図１１〜図１３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。

図１、図３並びに図１１を参照して、以上の構成では、キーボード４およびポインティングディバイス５からＣＡＭ装置１０に必要なデータが設定された後、ＮＣデータメイン１６０に材料モデルコード、工具コード、ホルダタイプ、被切削材質、刻み量が入力される（ステップＳ１）。これにより、ＮＣデータメイン１６０に設計対象となるＮＣデータのレコードが追加される。

次に、工具軌跡１６１に対し、設定されたＮＣデータのレコードに対応する座標データ、加工精度、加工回転数、加工送り速度を入力する（ステップＳ２）。これにより、ＮＣデータのレコードに対応するワークＷの加工軌跡、加工精度等が特定可能になる。

次に、ＣＡＭ装置１０は、ＮＣデータメイン１６０に登録された工具コード、ホルダタイプを読取り、ツールマスタ１２０から対応する｛工具コード、ホルダタイプ｝の工具径、刃数、加工精度を読み出す（ステップＳ３）。このステップＳ３は、後のステップで分割工具モデルを生成するためのデータとして利用されるものであり、実行順序は必ずしもこの通りである必要はない。

次に、ＣＡＭ装置１０は、ＮＣデータメイン１６０に設定された刻み量を読み出し、当該刻み量に対応するＮＣ座標データを工具軌跡１６１から読み出して、対象区間を定義し、対象区間データを生成して対象区間１６２に保存する（ステップＳ４）。これにより、一つの対象区間のレコードが対象区間１６２に追加される。

次に、ＣＡＭ装置１０は、ダメージ量情報１６５を初期化する（ステップＳ５）。これにより、テンポラリテーブルであるダメージ量情報１６５は、レコード数０になる。

次に、ＣＡＭ装置１０は、対象区間１６２に設定された対象区間に対応する加工送り速度、加工回転数を工具軌跡１６１から読み出す（ステップＳ６）。次いで読み出された加工送り速度、加工回転数に基づき、図９（Ａ）（Ｂ）で示した主軸傾斜角度θ、ＸＹ方向移動角度αを演算し、対象区間１６２に保存する（ステップＳ７）。

次にＣＡＭ装置１０は、ＸＹ方向移動角度αと、ツールマスタ１２０に登録されている切削速度領域数、切削速度領域単位長さ、アップダウンカット領域数から、図５（Ｅ）（Ｆ）で示す分割工具モデルを生成し、分割工具モデル１６３に保存する（ステップＳ８）。これにより、分割工具モデル１６３に、対象区間毎に分割セグメントのレコードが追加される。

次に、図１２を参照して、ＣＡＭ装置１０は、シミュレーションにより分割セグメント毎の切削量を求め、分割工具モデル１６３に保存する（ステップＳ９）。

次に、ＣＡＭ装置１０は、切削量、加工回転数、加工送り速度、工具径、刃長から各分割単位毎の一刃切削体積と切削速度を求め、分割工具モデル１６３に保存する（ステップＳ１０）。この時点で、ＮＣデータを構成するテーブル１６０〜１６３には、ダメージ量係数マスタ１４０のダメージ量係数を特定する全ての要素（被切削材質、工具コード、ホルダタイプ、主軸傾斜角度、切削速度領域、アップダウンカット領域、切削速度範囲、一刃切削体積、ダメージ量係数）が揃ったことになる。

次に、ＣＡＭ装置１０は、これらの要素に基づき、ダメージ量係数マスタ１４０のダメージ量係数を読み出す（ステップＳ１１）。次いで、読み出されたダメージ量係数と演算された切削量の積を分割セグメント毎に求め、分割単位ダメージ量として分割工具モデル１６３に保存する（ステップＳ１２）。

次に、ＣＡＭ装置１０は、演算された分割単位ダメージ量を切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎に総和し、これを区間ダメージＤｂとしてダメージ量情報に保存する（ステップＳ１３）。

次に、区間ダメージ量が設定されたところで、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎に寿命ダメージ量の検査フローが実行される。

図１３を参照して、この検査フローでは、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘの識別番号（添え字）ｎを初期化し（ステップＳ１４）、加工精度と工具径から切削速度領域Ｖｎの工具寿命ダメージ量Ｄｅを工具寿命ダメージ量マスタ１５０から読み出す（ステップＳ１５）。次いで、ステップＳ１３で登録した区間ダメージＤｂと、既存の区間ダメージ積算ΣＤｂとの和を演算し（ステップＳ１６）、演算結果をステップＳ１５で読み出された工具寿命ダメージ量Ｄｅと比較する（ステップＳ１７）。

仮に演算された値（ΣＤｂ＋Ｄｂ）が工具寿命ダメージ量Ｄｅに満たない場合、区間ダメージ積算ΣＤｂを更新してダメージ量情報１６５に保存し（ステップＳ１８）、切削速度領域Ｖｎについて更新された区間ダメージ積算ΣＤｂをＮＣデータ内ダメージ量情報１６４に保存する（ステップＳ１９）。これにより、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎のダメージ量がＮＣデータに蓄積されていくことになる。

他方、ステップＳ１７において、演算された値（ΣＤｂ＋Ｄｂ）が工具寿命ダメージ量Ｄｅを越えている場合、切削速度領域Ｖｎについて、ＮＣデータ内ダメージ情報１６４の工具交換フラグを立てる（ステップＳ２０）。これにより、ある対象区間（工具軌跡）に沿って加工した際、ある工具のある切削速度領域について、工具寿命を特定することが可能になるとともに、それ以外の切削速度領域については、工具寿命まで使い切っていないことを判定可能になる。次いで、切削速度領域Ｖｎについて区間ダメージＤｂと、区間ダメージ積算ΣＤｂとを初期化し、ステップＳ１６で得た区間ダメージＤｂを保存する（ステップＳ２１）。

ステップＳ１９またはステップＳ２１が終了した後、未判定の切削速度領域の有無を判定し（ステップＳ２２）、未判定の切削速度領域がある場合には、切削速度領域の対象を変更して（ステップＳ２３）、ステップＳ１５に戻り、上述したルーチンを繰り返す。

他方、全ての切削速度領域について、判定が終了した場合には、次のシミュレーションが終わっていない工具軌跡（ＮＣ座標データ）の有無を判別し（ステップＳ２４）、未処理のＮＣ座標データが残っている場合には、区間終点から刻み量分の座標を取り出し、対象区間を再設定して（ステップＳ２５）、ステップＳ５に戻る。他方、全ての工具軌跡について処理が終了した場合には、処理を終了する。

図１４は、処理後のＮＣ内ダメージ量情報１６４のビュー表をイメージしたイメージ図であり、図１５は、シミュレーションで得られたダメージ量総和のイメージ図である。

これらの図に示されるように、上述した実施形態では、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎にダメージ量を判定し、工具交換時期を判別することができる。

このように、本実施形態では、ＮＣ工作機械のボールエンドミル２１を複数の分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６に分割し、分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６を構成する切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎に寿命ダメージ量を演算することが可能になる。このため、設計される工具軌跡に応じて、当該ボールエンドミル２１の切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎の寿命ダメージ量を知ることが可能になる。

また本実施形態では、工具交換情報設定ステップ（ステップＳ２０）は、ダメージ判定ステップ（ステップＳ１７）において寿命ダメージ量に達していない切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘのみを使用可能に設定するステップでもある。このため本実施形態では、使用可能な領域が残されているボールエンドミル２１については、引き続きその領域の使用を継続可能に設定することにより、ボールエンドミル２１の利用期間を実質的に延長することが可能になる。

また本実施形態では、図３に示す工具寿命ダメージ量マスタ１５０のテーブル構成や図１０に示すビュー表から明らかなように、ダメージ判定ステップ（ステップＳ１７）は、加工精度毎に変更される寿命ダメージ量に基づいて実行されるものである。このため本実施形態では、加工精度（荒仕上げ、中仕上げ、細仕上げなどの分類）に応じて寿命ダメージ量が変更されるので、要求される加工精度に応じてさらに最適な寿命判定を行うことができる。また、図１５から明らかなように、高い加工精度において、寿命ダメージ量に達していると判定されている部位についても、低い加工精度について、さらに使用可否を判定することができるので、より寿命精度の判定を高め、ボールエンドミル２１を最後まで使い切ることが可能になる。

また本実施形態では、ダメージ判定ステップ（ステップＳ１７）は、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎に変更される寿命ダメージ量に基づいて実行されるものである。このため本実施形態では、切削速度領域Ｖ１〜Ｖｘ毎に応じて寿命ダメージ量が変更されるので、要求される加工精度に応じてさらに最適な寿命判定を行うことができる。

また本実施形態では、分割工具モデル生成ステップ（ステップＳ８）は、予め生成された工具軌跡データを所定長さに分割した対象区間データを生成する対象区間データ生成ステップ（ステップＳ４、Ｓ２５）と、生成された対象区間毎にボールエンドミル２１の加工方向（主軸傾斜角度θ、ＸＹ方向移動角度α）を演算する加工方向演算ステップ（ステップＳ７）を経て実行され、演算された加工方向に基づいて、対象区間毎に分割工具モデルデータを生成するものである。このため本実施形態では、工具軌跡データを分割した対象区間毎に分割工具モデルデータが生成されるので、加工方向を精緻にモデル化しやすくなり、その分、精度の高いダメージ量を計算することが可能になる。

また本実施形態では、分割セグメントダメージ量演算ステップ（ステップＳ１２）は、分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６毎の切削量から各分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６の切削速度および切削方向を演算し、演算された切削速度および切削方向から分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６毎のダメージ量を判定するステップを経て実行される。このため本実施形態では、分割セグメントＶ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６毎に切削速度、切削方向を演算しているので、工具軌跡データを分割した対象区間毎に分割工具モデルデータが生成されることと相俟って、個々の切削速度や切削特性（進行方向に沿って切削しているか、進行方向と逆向きに切削しているか等）に応じて異なるダメージ量（使用量）判定基準を設定することにより、より適切なダメージ量（使用量）を判定することが可能になる。

上述した実施形態は本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。

例えば、ＮＣデータのテーブル構造やマスターテーブルの構成は、図３で示したＥＲ図の構成に限らず、必要に応じて適宜変更される。その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施の形態に係るシミュレーションシステムの全体構成を示す構成図である。図１のシミュレーション装置の概略構成を示す構成図である。図１の実施形態に係るＥＲ（エンティティ／リレーションシップ）図である。図２のボールエンドミル２１の拡大略図である。ツールマスタに定義されている第１の分割領域としての切削速度領域および第２の分割領域としてのアップダウンカット領域を説明するための説明図である。ツールマスタに定義されている切削速度領域を説明するための説明図である。ボールエンドミル２１の切削状態を示す平面略図である。ダメージ量係数マスタ１４０のビュー表をイメージしたイメージ図である。ボールエンドミルの加工方向を説明する説明図であり、（Ａ）は主軸傾斜角度、（Ｂ）はＸＹ方向移動角度をそれぞれ示すものである。工具寿命ダメージ量マスタのビュー表をイメージしたイメージ図である。本実施形態の動作を示すフローチャートである。本実施形態の動作を示すフローチャートである。本実施形態の動作を示すフローチャートである。処理後のＮＣ内ダメージ量情報のビュー表をイメージしたイメージ図である。シミュレーションで得られたダメージ量総和のイメージ図である。

符号の説明

１シミュレーションシステム
１０ＣＡＭ装置
２０シミュレーション装置
２１ボールエンドミル（工具の一例）
Ｃ１〜Ｃ１６アップダウンカット領域（第２の分割領域）
Ｖ１Ｃ１〜ＶｘＣ１６分割セグメント
Ｖ１〜Ｖｘ切削速度領域（第１の分割領域）
Ｗワーク
α 方向移動角度
θ 主軸傾斜角度

Claims

回転中心回りに回転駆動しつつワークに対して相対移動する工具を用いて前記ワークを所定形状に加工するＮＣ工作機械のＮＣデータの生成方法において、
予め生成された工具軌跡データを所定長さに分割した対象区間データを生成する対象区間データ生成ステップと、生成された対象区間に対応する加工送り速度、加工回転数に基づき工具の主軸傾斜角度及び移動角度を演算するステップとを経て実行され、演算された工具の主軸傾斜角度及び移動角度に基づいて、工具の刃部形状を当該工具の軸方向に分割した第１分割領域と回転方向に分割した第２分割領域とによって分割セグメントを定義する分割工具モデルデータを対象区間毎に生成する分割工具モデル生成ステップと、
生成された分割工具モデルデータに基づいて加工シミュレーションを実行することにより、分割セグメント毎のダメージ量を演算する分割セグメントダメージ量演算ステップと、
演算された分割セグメントのダメージ量を第１分割領域毎に積算することにより、第１分割領域毎のダメージ量を演算する第１分割領域ダメージ量演算ステップと、
演算された第１分割領域毎のダメージ量が、高い加工精度では低く低い加工精度では高くなるように設定される寿命ダメージ量に達しているか否かを判定するダメージ判定ステップと、
前記ダメージ判定ステップにおいて寿命ダメージ量に達している第１分割領域がある場合には、第１分割領域毎に工具交換情報を発する情報を設定する工具交換情報設定ステップとを備えていることを特徴とするＮＣデータ生成方法。
請求項１記載のＮＣデータ生成方法において、
工具交換情報設定ステップは、前記ダメージ判定ステップにおいて寿命ダメージ量に達していない第１分割領域のみを使用可能に設定するステップであることを特徴とするＮＣデータ生成方法。
請求項１または２に記載のＮＣデータ生成方法において、
前記ダメージ判定ステップは、第１分割領域毎に変更される寿命ダメージ量に基づいて実行されるものであることを特徴とするＮＣデータ生成方法。
請求項１から３の何れか１項に記載のＮＣデータ生成方法において、
前記分割セグメントダメージ量演算ステップは、分割セグメント毎の切削量から各分割セグメントの切削速度および切削方向を演算し、演算された切削速度および切削方向から分割セグメント毎のダメージ量を判定するステップを経て実行されることを特徴とするＮＣデータ生成方法。
請求項１から４の何れか１項に記載のＮＣデータ生成方法において、
前記工具は、ボールエンドミルであることを特徴とするＮＣデータ生成方法。