JP5874262B2 - 加工シミュレーション装置、加工シミュレーション方法、加工制御装置および加工制御方法 - Google Patents
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Description
(請求項1)第一の加工シミュレーション装置は、外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工に適用する加工シミュレーション装置であって、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出するシミュレーション手段と、実加工中の実切削抵抗を検出する抵抗検出センサと、前記シミュレーション手段にて予め設定された暫定切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値と前記抵抗検出センサにより検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出手段と、を備える。前記シミュレーション手段は、前記実切削乗数算出手段にて前記実切削乗数が算出された後に、前記実切削乗数算出手段により算出された前記実切削乗数を用いて前記切削抵抗の推定値を算出する。前記加工シミュレーション装置は、前記シミュレーション手段にて前記実切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて、前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出手段と、前記回転工具の回転中心の変位量に基づいて、前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出手段と、を備える。前記シミュレーション手段は、前記加工後形状をフィードバックして、過去の前記加工後形状に基づいて次の前記切込量を算出し、当該切込量を用いてシミュレーションを行う。
(請求項5)本発明に係る加工制御装置は、上述した加工シミュレーション装置と、前記加工シミュレーション装置により算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて加工条件を補正する補正手段とを備える。
(請求項6)第一の加工シミュレーション方法は、外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工に適用する加工シミュレーション方法であって、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出工程と、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記実切削乗数算出工程にて算出された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する実シミュレーション工程と、前記実シミュレーション工程にて前記実切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて、前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出工程と、前記回転工具の回転中心の変位量に基づいて、前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出工程と、を備える。
前記実シミュレーション工程は、前記加工後形状をフィードバックして、過去の前記加工後形状に基づいて次の前記切込量を算出し、当該切込量を用いてシミュレーションを行う。
(請求項7)第二の加工シミュレーション方法は、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、荒加工工程または中仕上げ加工工程において抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と荒加工工程または中仕上げ加工工程において前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出工程と、前記荒加工工程または中仕上げ加工工程の後工程である仕上げ加工工程において、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記実切削乗数算出工程にて算出された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する実シミュレーション工程と、を備える。
(請求項8)第三の加工シミュレーション方法は、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出すると共に、切削乗数記憶手段に記憶されている前記切削乗数を、算出した前記実切削乗数に更新する実切削乗数算出工程と、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記切削乗数記憶手段に記憶され更新された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を逐次算出する実シミュレーション工程と、を備える。
(請求項9)本発明に係る加工制御方法によれば、上述した加工シミュレーション方法と、前記加工シミュレーション方法の前記実シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて加工条件を補正する補正工程とを備える。
(請求項6,7,8)第一、第二、第三の加工シミュレーション方法によれば、上述した第一、第二、第三の加工シミュレーション装置と同様に、高精度に切削抵抗の推定値を算出できる。
(請求項9)本発明に係る加工制御方法によれば、上述した加工制御装置と同様に、加工精度を高精度にできる。
加工システムの概要について説明する。加工システムは、回転工具により被加工物Wを切削加工する場合に、加工誤差を極めて小さくすることを目的とする。その具体的な手段として、以下のことを行う。
(a2)算出した切削抵抗の推定値を用いて、加工誤差が小さくなるように工作機械を制御する際に補正を行うこと
(b1)加工誤差の推定値をシミュレーションにより高精度に算出すること
(b2)算出した加工誤差の推定値を用いて、加工誤差が小さくなる加工条件(特に回転工具の回転速度)を決定し、その加工条件に従ってNCデータを作成すること
(b3)算出した加工誤差の推定値を用いて、加工誤差が小さくなるように工作機械を制御する際に補正を行うこと
(c1)工具摩耗量の推定値をシミュレーションにより高精度に算出すること
(c2)工具摩耗量の推定値を用いて、加工誤差が小さくなるように工作機械を制御する際に補正を行うこと
加工システムの適用対象の工作機械の構成について説明する。対象の工作機械は、被加工物Wを回転工具により切削加工する工作機械である。その工作機械の一例としての横型マシニングセンタについて、図1を参照して説明する。図1に示すように、当該工作機械は、ベッド1と、ベッド1上にてX軸方向に移動可能なコラム2と、コラム2の前面(図1の左面)にてY軸方向に移動可能なサドル3と、サドル3に回転可能に支持され回転工具5を保持する回転主軸4と、ベッド1上にてZ軸方向に移動可能であり被加工物Wを載置するテーブル6とを備える。
次に、加工誤差の発生メカニズムについて、図2〜図6を参照して説明する。加工誤差とは、被加工物Wの実加工後形状と、被加工物Wの目標形状(設計値)との誤差である。
次に、加工システムの機能構成についての詳細を図7〜図17を参照して説明する。加工システムは、図7の機能ブロック図に示すように構成される。以下に、図7に示す加工システムの機能構成について説明する。
Claims (9)
- 外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工に適用する加工シミュレーション装置であって、
加工条件から取得される切削長さおよび切込量と切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出するシミュレーション手段と、
実加工中の実切削抵抗を検出する抵抗検出センサと、
前記シミュレーション手段にて予め設定された暫定切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値と前記抵抗検出センサにより検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出手段と、
を備え、
前記シミュレーション手段は、前記実切削乗数算出手段にて前記実切削乗数が算出された後に、前記実切削乗数算出手段により算出された前記実切削乗数を用いて前記切削抵抗の推定値を算出し、
前記加工シミュレーション装置は、
前記シミュレーション手段にて前記実切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて、前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出手段と、
前記回転工具の回転中心の変位量に基づいて、前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出手段と、
を備え、
前記シミュレーション手段は、前記加工後形状をフィードバックして、過去の前記加工後形状に基づいて次の前記切込量を算出し、当該切込量を用いてシミュレーションを行う、加工シミュレーション装置。 - 加工条件から取得される切削長さおよび切込量と切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出するシミュレーション手段と、
荒加工工程または中仕上げ加工工程において実加工中の実切削抵抗を検出する抵抗検出センサと、
前記シミュレーション手段にて予め設定された暫定切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値と荒加工工程または中仕上げ加工工程において前記抵抗検出センサにより検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出手段と、
を備え、
前記シミュレーション手段は、前記荒加工工程または中仕上げ加工工程の後工程である仕上げ加工工程において、前記実切削乗数算出手段により算出された前記実切削乗数を用いて前記切削抵抗の推定値を算出する、加工シミュレーション装置。 - 加工条件から取得される切削長さおよび切込量と切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出するシミュレーション手段と、
実加工中の実切削抵抗を検出する抵抗検出センサと、
前記シミュレーション手段にて予め設定された暫定切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値と前記抵抗検出センサにより検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出手段と、
前記切削乗数を記憶する切削乗数記憶手段と、
を備え、
前記実切削乗数算出手段は、前記切削乗数記憶手段に記憶されている前記切削乗数を、算出した前記実切削乗数に更新し、
前記シミュレーション手段は、前記実切削乗数算出手段にて前記実切削乗数が算出された後に、前記切削乗数記憶手段に記憶され更新された前記実切削乗数を用いて前記切削抵抗の推定値を逐次算出する、加工シミュレーション装置。 - 請求項3において、
前記加工シミュレーション装置は、前記シミュレーション手段により算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて工具の摩耗量を推定する摩耗量推定手段を備え、
前記摩耗量推定手段は、逐次算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて前記工具の摩耗量を推定する、加工シミュレーション装置。 - 請求項1〜4の何れか一項の加工シミュレーション装置と、
前記加工シミュレーション装置により算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて加工条件を補正する補正手段と、
を備える、加工制御装置。 - 外周側に周方向に1以上の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を軸回りに回転しながら被加工物に対して相対移動することにより行う断続的な切削加工に適用する加工シミュレーション方法であって、
加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、
抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、
前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出工程と、
加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記実切削乗数算出工程にて算出された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する実シミュレーション工程と、
前記実シミュレーション工程にて前記実切削乗数を用いて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて、前記回転工具の回転中心の変位量を算出する工具中心変位量算出工程と、
前記回転工具の回転中心の変位量に基づいて、前記被加工物の加工後形状を算出する加工後形状算出工程と、
を備え、
前記実シミュレーション工程は、前記加工後形状をフィードバックして、過去の前記加工後形状に基づいて次の前記切込量を算出し、当該切込量を用いてシミュレーションを行う、加工シミュレーション方法。 - 加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、
荒加工工程または中仕上げ加工工程において抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、
前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と荒加工工程または中仕上げ加工工程において前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出する実切削乗数算出工程と、
前記荒加工工程または中仕上げ加工工程の後工程である仕上げ加工工程において、加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記実切削乗数算出工程にて算出された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する実シミュレーション工程と、
を備える、加工シミュレーション方法。 - 加工条件から取得される切削長さおよび切込量と予め設定された暫定切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を算出する暫定シミュレーション工程と、
抵抗検出センサにより実加工中の実切削抵抗を検出する実切削抵抗検出工程と、
前記暫定シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値と前記実切削抵抗検出工程にて検出された前記実切削抵抗とを比較して、実切削乗数を算出すると共に、切削乗数記憶手段に記憶されている前記切削乗数を、算出した前記実切削乗数に更新する実切削乗数算出工程と、
加工条件から取得される切削長さおよび切込量と前記切削乗数記憶手段に記憶され更新された前記実切削乗数とに基づいて、シミュレーションにより切削抵抗の推定値を逐次算出する実シミュレーション工程と、
を備える、加工シミュレーション方法。 - 請求項6〜8の何れか一項の加工シミュレーション方法と、
前記加工シミュレーション方法の前記実シミュレーション工程にて算出された前記切削抵抗の推定値に基づいて加工条件を補正する補正工程と、
を備える、加工制御方法。
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