JP5595146B2 - 加工シミュレーション装置および最適工程決定装置 - Google Patents
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上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の特徴は、工作機械により被加工物を加工する場合の加工シミュレーション装置において、被加工物形状記憶手段と、工具情報更新手段と、を備えることである。被加工物形状記憶手段は、加工面の高さの基準として設定された基準平面を所定間隔で分割した区画にそれぞれ配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、を有する。さらに、被加工物形状記憶手段は、前記工具情報に基づいて前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状を取得し、前記区画内において前記工具の表面形状に倣う前記被加工物の加工面を前記掃引形状により表現して記憶する。工具情報更新手段は、前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する。
上記の課題を解決するため、請求項2に係る発明の特徴は、工作機械により被加工物を加工する場合の加工シミュレーション装置において、被加工物形状記憶手段と、工具情報更新手段と、変換工具情報設定手段と、を備えることである。被加工物形状記憶手段は、加工面の高さの基準として設定された基準平面に所定間隔で配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、前記被加工物の表現精度を変換するために前記基準平面に前記所定間隔を拡張または縮小した間隔で配置された複数の変換点と、を有する。さらに、被加工物形状記憶手段は、前記工具情報に基づいて各前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状をそれぞれ取得し、複数の当該掃引形状により前記被加工物の加工面を表現して記憶する。工具情報更新手段は、前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する。変換工具情報設定手段は、前記変換点から前記基準平面の法線方向に位置する前記加工面を検出し、当該加工面を前記掃引形状により表現するために前記基準平面の前記点に関連付けられた前記工具情報を取得し、当該工具情報を前記変換点に関連付けて設定する。前記被加工物形状記憶手段は、複数の前記工具情報に基づいて各前記変換点における前記掃引形状をそれぞれ取得し、複数の当該掃引形状により前記基準平面における前記被加工物の前記加工面を表現して記憶する。
上記の課題を解決するため、請求項6に係る発明の特徴は、工作機械により被加工物を加工するための最適工程決定装置であって、前記被加工物の素材形状および製品形状を記憶する形状記憶部と、複数の工具の情報および複数のホルダの情報をそれぞれ記憶する工具ホルダ情報記憶部と、前記素材形状から前記製品形状に加工するための、加工に使用する前記工具、前記ホルダおよび工具突出量を有する複数の個工程と、複数の当該個工程の順序とからなる最適工程を決定する最適工程決定部と、を備える。
最適工程決定部は、被加工物形状記憶手段と、工具情報更新手段と、を備えることである。被加工物形状記憶手段は、加工面の高さの基準として設定された基準平面を所定間隔で分割した区画にそれぞれ配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、を有する。さらに、被加工物形状記憶手段は、前記工具情報に基づいて前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状を取得し、前記区画内において前記工具の表面形状に倣う前記被加工物の加工面を前記掃引形状により表現して記憶する。工具情報更新手段は、前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する。
(最適工程決定装置1の構成)
本実施形態の最適工程決定装置は、最適工程を決定する装置である。ここで、最適工程について簡単に説明する。一般に、素材形状から製品形状へ加工する際には、複数の個工程を順次実行する加工方法が適用される。仮に、製品形状に加工可能な一種類のツーリング(工具、ホルダおよび工具突出量の組み合わせ)のみを用いて素材形状を製品形状へ加工すると、加工の初期段階ではそのツーリングによる除去量では非効率となり、加工時間が長くなることがある。そのため、荒加工、中荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工、隅取り加工などといった複数の個工程に分けて、それらの個工程を順次実行することが行われる。そして、それぞれの個工程に適したツーリングを選定することが必要となる。
加工シミュレーション部20の構成について、図1,図2,図5を参照して説明する。加工シミュレーション部20は、図1に示すように、工具情報更新部21と、接触状態取得部22と、変換工具情報設定部23と、旋回工具情報設定部24を備えている。この加工シミュレーション部20は、最適工程の決定処理において、最適工程決定部15により適宜呼出されて、加工後形状などを算出する際に(図4S3,S6)加工シミュレーションを行う。ここで、加工シミュレーション部20は、図2(a)に示すような被加工物Wの形状について、図2(b)に示すように所定間隔で区画した各要素により表現し、各要素を適宜変形させることで被加工物Wの形状をシミュレーションするものである。
次に、このような構成からなる加工シミュレーション部20により、最適工程の決定処理における加工シミュレーションについて説明する。まず、最適工程決定部15は、形状記憶部11に記憶された素材形状Wiを加工シミュレーション部20に出力する。これにより、加工シミュレーション部20は、基準平面Stを基準間隔Tsで区画した各要素によりこの素材形状Wiを把握する。この時、各要素の中央に位置する基準点Psは、初期値として素材形状Wiの上面が表現されるように設定された工具情報が関連付けられている。
上述した最適工程決定装置1によれば、以下の効果を奏する。加工シミュレーション部20は、形状記憶部11により被加工物Wの加工面Swを被加工物Wと工具の掃引形状により表現し記憶する構成としている。この形状記憶部11は、複数の基準点Psと、この基準点Psに関連付けられた複数の工具情報とを有している。つまり、Zマップ形式において、高さ情報(Z値)に換えて、当該工具情報を有するものである。ここで、Zマップ形式により被加工物Wの形状をシミュレーションすると、特に被加工物Wの立ち壁の部位において加工と未加工の状態を誤認することがあった。これは、Zマップ形式において高さ情報を関連付けられる点と点の間隔に被加工物Wにおける立ち壁があると、最大で上記間隔の半分だけ立ち壁の位置がずれて認識されることに起因する。
第二実施形態の構成について、図8を参照して説明する。ここで、第一実施形態の最適工程決定装置1は、最適工程の決定処理において、加工シミュレーション部20を適宜呼出すことにより加工シミュレーションを行うものとした。これに対して、第二実施形態では、上述の加工シミュレーションについて独立した装置とし、NCデータの評価を行うことを目的とする。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。
第一、第二実施形態において、形状記憶部11の工具情報は、工具の形状情報、位置情報、および姿勢情報とした。これに対して、例えば、工具情報を関連付けられる点における最大高さ情報をさらに有する構成としてもよい。これにより、例えば、初期値として素材形状Wiの上面のZ値を設定することにより、被加工物Wを表現する際に最大高さとして上面を打ち切って処理することができる。さらに、この点(Ps,Pc,Pl)に関連付ける工具情報は単数に限られない。つまり、複数の工具情報を関連付けることにより被加工物Wの多様な形状を表現することができる。また、工作機械が直進軸のみで構成される場合に、工具情報は、姿勢情報を有さない構成としてもよい。
11:形状記憶部、 12:工具DB、 13:ホルダDB
14:代表ツーリングDB、 15:最適工程決定部
20:加工シミュレーション部、 120:加工シミュレーション装置
21:工具情報更新部、 22:接触状態取得部、 23:変換工具情報設定部、
24:旋回工具情報設定部、 125:表示部
W:被加工物、 Wi:素材形状、 Wp:製品形状
St:基準平面、 St2:旋回後基準平面、 Sl:新基準平面(旋回平面)
Sw:加工面、 Sw2:旋回後加工面
Ts:基準間隔 Tc:変換後間隔
Ps:基準点、 Pc:変換点
Ps2:旋回後基準点、 Pl:新基準点(旋回点)
Claims (6)
- 工作機械により被加工物を加工する場合の加工シミュレーション装置において、
加工面の高さの基準として設定された基準平面を所定間隔で分割した区画にそれぞれ配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、を有し、前記工具情報に基づいて前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状を取得し、前記区画内において前記工具の表面形状に倣う前記被加工物の加工面を前記掃引形状により表現して記憶する被加工物形状記憶手段と、
前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する工具情報更新手段と、
を備えることを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 工作機械により被加工物を加工する場合の加工シミュレーション装置において、
加工面の高さの基準として設定された基準平面に所定間隔で配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、前記被加工物の表現精度を変換するために前記基準平面に前記所定間隔を拡張または縮小した間隔で配置された複数の変換点と、を有し、前記工具情報に基づいて各前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状をそれぞれ取得し、複数の当該掃引形状により前記被加工物の加工面を表現して記憶する被加工物形状記憶手段と、
前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する工具情報更新手段と、
前記変換点から前記基準平面の法線方向に位置する前記加工面を検出し、当該加工面を前記掃引形状により表現するために前記基準平面の前記点に関連付けられた前記工具情報を取得し、当該工具情報を前記変換点に関連付けて設定する変換工具情報設定手段と、
を備え、
前記被加工物形状記憶手段は、複数の前記工具情報に基づいて各前記変換点における前記掃引形状をそれぞれ取得し、複数の当該掃引形状により前記基準平面における前記被加工物の前記加工面を表現して記憶することを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 請求項1または2において、
前記工具情報は、複数の前記点にそれぞれ関連付けられるとともに、前記被加工物に相対する前記工具の姿勢情報を有し、
前記被加工物形状記憶手段は、前記工具情報に基づいて取得する前記掃引形状により、前記被加工物に相対する前記工具による加工により形成される前記加工面を表現して記憶することを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 請求項1〜3の何れか一項において、
前記被加工物形状記憶手段は、前記基準平面に対して所定角度だけ傾斜した旋回平面に所定間隔で配置された複数の旋回点を有し、
前記旋回点から前記旋回平面の法線方向に位置する前記加工面を検出し、当該加工面を前記掃引形状により表現するために前記基準平面の前記点に関連付けられた前記工具情報を取得し、当該工具情報を前記旋回平面および前記所定角度に応じて変更した旋回工具情報を前記旋回点に関連付けて設定する旋回工具情報設定手段をさらに備え、
前記被加工物形状記憶手段は、複数の前記旋回工具情報に基づいて各前記旋回点における前記掃引形状をそれぞれ取得し、複数の当該掃引形状により前記旋回平面における前記被加工物の前記加工面を表現して記憶することを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 請求項1〜4の何れか一項において、
前記工具による加工の際に前記区画において前記被加工物と前記工具が接触するか否かを示す接触状態を、前記被加工物形状記憶手段に記憶された前記被加工物の形状に基づいて取得する接触状態取得手段をさらに備えることを特徴とする加工シミュレーション装置。 - 工作機械により被加工物を加工するための最適工程決定装置であって、
前記被加工物の素材形状および製品形状を記憶する形状記憶部と、
複数の工具の情報および複数のホルダの情報をそれぞれ記憶する工具ホルダ情報記憶部と、
前記素材形状から前記製品形状に加工するための、加工に使用する前記工具、前記ホルダおよび工具突出量を有する複数の個工程と、複数の当該個工程の順序とからなる最適工程を決定する最適工程決定部と、
を備え、
最適工程決定部は、
加工面の高さの基準として設定された基準平面を所定間隔で分割した区画にそれぞれ配置された複数の点と、複数の当該点にそれぞれ関連付けられた工具の位置情報および形状情報を有する複数の工具情報と、を有し、前記工具情報に基づいて前記点における前記被加工物と前記工具の掃引形状を取得し、前記区画内において前記工具の表面形状に倣う前記被加工物の加工面を前記掃引形状により表現して記憶する被加工物形状記憶手段と、
前記工具による加工により前記点における前記加工面の高さが低下する場合に、当該加工面を加工する前記工具の前記工具情報を前記被加工物形状記憶手段の前記点に関連付けて更新する工具情報更新手段と、
を備えることを特徴とする最適工程決定装置。
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