JP7052353B2 - ツーリング及び加工治具の設計支援装置 - Google Patents
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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。
図1は、実施の形態にかかるツーリング及び加工治具の設計支援装置10の機能ブロック図である。図1に示すように、ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、表示部20、入力部30、記憶部40及び演算部50を備える。ツーリング及び加工治具の設計支援装置10は、例えばパーソナルコンピュータにソフトウェアを組み込むことにより実現される。また、上述した機能を備える専用の装置によっても実現される。
図1の表示部20は、使用者が入力する情報を表示する。また、表示部20は、演算結果を表示する。表示部20は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置等である。
図2のステップS1では、各種パラメータ及びデータを設計支援装置10に入力する。換言すると、工具及び加工治具の設計支援装置10は、各種パラメータ及びデータ入力を受け付ける。すなわち、入力部30が、種々のパラメータ又は種々のデータを受け付ける。
図2のステップS2では、演算部50が第1の振動特性を算出する。本実施の形態における第1の振動特性とは、加工設備および工具の振動特性である。第1の振動特性は、工具が取り付けられる加工設備の主軸モデルに対し、工具のCADデータ及び材料特性を組み合わせることによって、算出する。なお、前述の通り、主軸モデルとは、加工設備を弾性と剛体要素とで表現したモデルであり、振動特性を表すモデルである。
図2のステップS3では、第1の振動特性と同様に、演算部50が第2の振動特性を算出する。本実施の形態における第2の振動特性とは、被加工物および被加工物を固定する加工治具の振動特性である。第2の振動特性は、被加工物及び加工治具のCADデータ及び材料特性から算出する。
図2のステップS4では、ステップS1で入力した加工条件における、ステップS3で算出した第2の振動特性値が、ステップS1であらかじめ入力された基準値a(コンプライアンス、μm/N)を超えるか否かを判定する。基準値a(コンプライアンス、μm/N)は、算出した振動特性値の比較対象となる値であり、所望の加工精度に応じて任意に設定される。
一方、第2の振動特性(コンプライアンス)が基準値a(0.1μm/N)未満の条件L、すなわち第2の振動特性小なり基準値aの場合、ステップS7へ進む。
<ステップS5:加工設備および工具の変位量の算出>
図2のステップS5では、演算部50が、加工部位近傍の加工設備および工具の、第1の変位量を算出する。具体的には、ステップS2で算出した第1の振動特性に対し、切削力および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の加工設備および工具の、第1の変位量を算出する。なお、切削力とは、被加工物を削るために工具が必要とする力のことであり、ステップS1において入力された加工条件と、加工設備および工具の材料特性を用いて算出した値である。次に、ステップS6へ進む。
図2のステップS6では、演算部50が、加工部位近傍の被加工物および加工治具の、第2の変位量を算出する。具体的には、ステップS3で算出した第2の振動特性に対し、ステップS5の第1の変位量および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の被加工物および加工治具の第2の変位量を算出する。ここで、ステップS5で算出した、加工設備および工具の第1の変位量を乗じているのは、被加工物および加工治具の振動は、加工設備および工具の変位量である第1の変位量に比例すると考えられるためである。次に、ステップS8へ進む。
<ステップS7:加工設備および工具の変位量の算出>
図2のステップS7では、演算部50が、加工部位近傍の加工設備および工具の変位量を算出する。具体的には、ステップS2で算出した第1の振動特性に対し、切削力および定数を乗じて、x方向およびy方向における加工部位近傍の加工設備および工具の変位量を算出する。なお、切削力とは、被加工物を削るために工具が必要とする力のことであり、ステップS1において入力された加工条件と、加工設備および工具の材料特性を用いて算出したものである。本ステップでは、第1の振動特性が基準値aを下回っているため、被加工物および加工治具についての変位の算出は省略することができる。次に、ステップS8へ進む。
図2のステップS8では、演算部50が、使用者の所望する加工精度と、ステップS6及びステップS7にて算出した変位量を用いて、加工部位の実際の加工精度を算出する。
図2のステップS9では、演算部50は、算出された実際の加工精度が使用者の所望する加工精度の範囲内か否かを判定する。すなわち、使用者があらかじめ入力しておいた加工精度と、演算部50が算出した実際の加工精度とを比較して、入力された条件によって機械加工が行われる場合に、所望の加工精度の範囲内で行われるか否かを判定する。
使用者は、入力部30に対して入力する設計データを変更する。具体的には、例えば、第1の変動特性が大きい場合は、工具の回転数を変更したり、加工の送り速度を変更したり、あるいは、工具の取り付け角度を変更する等の対応を行うことができる。一方、第2の振動特性が大きい場合は、被加工物を固定する加工治具の形状を変更したり、被加工物の材質を変更したりするなどの対応を行うことができる。このようにして変更した条件を、入力部30は再び受け付ける(ステップS1)。演算部50は、入力部30が受け付けた条件について、再びステップS2以降の計算を行う。
20 表示部
30 入力部
40 記憶部
50 演算部
Claims (1)
- 加工設備に取り付けられた工具を用いて、加工治具に固定された被加工物を機械加工するために、ツーリング及び前記加工治具の設計を支援する設計支援装置であって、
前記加工設備を弾性要素と剛体要素とで表現したモデルと、前記工具の形状及び材料特性とから、所定の加工条件における第1の振動特性を算出する手段と、
前記被加工物及び前記加工治具の、形状及び材料特性から、前記所定の加工条件における第2の振動特性を算出する手段と、
加工精度を予測する加工精度予測手段と、を備え、
前記第1の振動特性は、前記加工設備に取り付けられた前記工具における前記被加工物との接触点に関する振動特性であり、
前記第2の振動特性は、前記加工治具に固定された前記被加工物における前記工具による加工部位に関する振動特性であり、
前記加工精度予測手段は、
前記第2の振動特性が、所望の加工精度に応じて予め定められた基準値以上の場合は、
前記第1の振動特性と切削力とに基づいて、前記加工設備に取り付けられた前記工具における前記接触点に関する変位量である第1の変位量を算出し、
前記第1の変位量と前記第2の振動特性とに基づいて、前記加工治具に固定された前記被加工物における前記加工部位に関する変位量である第2の変位量を算出し、
前記第2の変位量から、前記加工部位の加工精度を予測し、
前記第2の振動特性が、前記基準値未満の場合は、
前記第1の振動特性と切削力とに基づいて、前記第1の変位量を算出するが、
前記第2の変位量を算出せず、
前記第1の変位量から、前記加工部位の加工精度を予測する、
ツーリング及び加工治具の設計支援装置。
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JP2017253772A JP7052353B2 (ja) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | ツーリング及び加工治具の設計支援装置 |
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