JPH04122545A - 機械加工における工程設計処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、部品を機械加工するための工程設計の自動
処理方法に間するものである。

［従来の技術］ 第５図は、例えは特開平２−０１５９４９号公報に示さ
れた従来の工程設計処理方法の概略を示すフロック図で
ある。図において、（１）は部品モデルを入力するため
の部品入力部で、部品モデルとは、加工対象部品の形状
と精度情報からなる。

〈２）は加工機械、工具、特殊加工なとの生産用データ
ベース部、（３〉は部品モデルと生産用データベースか
ら、工程設計に間する知識を処理して工程計画を求める
工程設計処理部である。（３−３）は部品の概略形状と
工作機械のデータベースとから使用する工作機械を選択
する機械選択部である。

（３−５）は部品モデルから加工のための基準面の知識
を適用して加工基準面を決定する基準面決定部である。

（３−７）は部品モデルと選択された工作機械のデータ
ベースから、加工領域の加工モードを決定する加工モー
ド決定部である。　　（３−６）は上記処理により決定
された情報から工程計画を立案し、立案された工程計画
を検証する工程計画立案・検証部である。

加工対象部品の情報である部品モデルは、上位ＣＡＤシ
ステムから渡される図面を部品入力部て処理することに
より計算ａ！ｔこ入力される。部品モデルとは、形状情
報と、加工形状要素と精度からなる加工技術情報とから
なる。工作機械の選択は、工作機械データペースと部品
モデル情報から処理される。次に部品の公差指示情報と
この工作機械の精度から、公差を指定された加工領域の
加工モードを決定する。さらに工作機械のテーブルにセ
ットするための加工基準面は、部品モデルの情報から、
ある程度以上の面積を持ち、加工済みの状態の良い面と
して決定される。また、部品の位置基準と心出し基準で
ある公差基準面は、加工基準面毎に加工により精度が保
証でき、かつ取付は具を配置できる加工の知識により決
定する。

この段階で複数の加工姿勢が求まる場合があるために、
上記の結果から複数の工程計画の立案を行う。そして各
々の工程計画案に対して、部品に指定された精度が実現
できるかどうかを確認することで、工程計画案の検証を
行う。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の工程設計処理方法では、単純な工程設計以外は生
産設計者の経験やノウハウに依存して決定されるため、
処理過程で生産設計者が誤った判断をすると、その後の
作業設計や取付は具設計も無意味なものとなる欠点があ
る。また、工程計画は加工工程、工作機械や取付は具の
特性、部品精度や加工ノウハウから決まるが、従来方法
では１つの工作機械に間する工程設計でしかなく、複数
の工作機械を対象とした加工プロセスと工作機械の順序
、各プロセスにおける使用取付は具や、素形材の決定は
処理できなかった。

一方、横型マシニングセンタやターニングセンタなどの
複合工作機械により、従来の工作機械の数工程を１工程
で処理できるようになり、高精度・高効率の加工が可能
となってきた。し・かじ、現場によっては複合工作機械
の能力を最大限に活用している所とそうでない所があり
、また、複合工作機械と作業者が操作しなければいけな
い汎用工作機械が混在する現場もあるため、自由度の高
い複合工作機械を含む現場を対象とする工程設計は、非
常に困難であり、単純な工程設計以外は生産設計者の経
験やノウハウに依存している従来の工程設計処理方法で
は対応できないという問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、現場のノウハウに依存したプロセスの作業内
容や工作機械の使用方法を考慮した工程設計ができ、か
つこのようにして求められたプロセスの特徴、加工姿勢
、そして部品モデル情報から工程−計画を自動的に立案
し、それらの条件下で部品の加工可能性を検証すること
により工程計画を求めるような処理方法を確立すること
を目的とする。

［ｙ、題を解決するための手段］ この発明に係苓機械加工における工程設計処理方法では
、複数の一般的な部品モデルに対して、予めプロセスの
流れをパターン化し、与えられた部品モデルと上記一般
的な部品モデルとを対応させて、上記与えられた部品モ
デルのプロセスの流れを決定するとともに、各上記プロ
セスに対する使用可能な工作機械や工具を上記データペ
ースから決定するようにしたものである。

［作用］ この発明の特徴であるプロセス順序の決定においては、
予め複数の一般的な部品モデルに対して、加工プロセス
の性質と現場での工作機械の使用方法とからプロセスを
パターン化し・、与えられた部品モデルと上記一般的な
部品モデルとを対応させて、与えられた部品モデルのプ
ロセスの流れを決定する。また、工作機械の決定におい
ては、公差なとの部品精度情報を計算機処理して、各上
記プロセスに対する使用可能な工作機械や工具をデータ
ペースから決定する。同時に加工領域に対する工作機械
の加工可能性がチエツクされ、加工不可能の加工領域に
対しては、放電加工機等の非切削加工プロセスが割り当
てられる。

また、部品の寸法と素形材データベースを計算機処理し
、素形材を決定する。決定された素形材の寸法と部品の
寸法とから加工により除去される体積を求め、この体積
と部品精度情報を計算機処理し、熱処理が必要であるか
否かを判断して、必要である場合は決定されたプロセス
順序の適切な場所に追加する。ざらに、それまでの処理
過程で決定されたプロセス順序と工作機械の情報などか
ら加工姿勢を決定し、部品が取付は可能であるが否かを
判断して取付は具を決定する工程設計を計算機処理する
。

［実施例コ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図ζこおいて、（１）は部品モデルを作成するため
の部品図面情報入力部で、部品モデルは加工対象部品の
形状と加工技術情報からなる。加工技術情報は、表面粗
さや指定された公差からなる精度情報と、加工面とその
形状特徴を示すフェース、ポケット、穴等の加工形状要
素からなる。部品モデルを第３図に要約する。（２）は
素形材、工作機械、工具などの加工環境データベースと
その管理部である。（３）は部品モデルと加工環境デー
タヘスとから、機械加工の工程設計に間する知識を処理
し・で、工程計画を求める工程設計処理部である。（３
１）は部品の概略形状と素形材のデータベースとから、
使用する素形材を決定する素形材決定部である。（３〜
２）は部品モデルと決定された素形材のデータベースと
からプロセスとその順序を決定するプロセスｌ１ｌｉｉ
序決定部である。（３−３）は部品モデル、工作機械の
データベースと決定されたプロセス順序の情報とから各
プロセスの工作機械を決定する工作機械決定部である。

（３−４）は部品モデル、工作機械と取付は具のデータ
ベースと決定されたプロセス順序の情報とから各プロセ
スの加工姿勢と取付は具を決定する取付は具決定部であ
る。（３−５）は部品モデル、工作機械のデータベース
と決定された取付は具、プロセス順序の情報とから各プ
ロセスの加工基準面を決定する加工基準面決定部である
。（３−６）は上記処理により決定された情報から工程
計画を立案する工程計画立案部である。

加工対象部品の情報である部品モデルは、上位２次元Ｃ
ＡＤシステムから渡される部品図面を部品入力部で処理
することにより計算機に人力される。第３図に示したよ
うに、部品モデルとは、形状情報と、精度、加工形状要
素からなる加工技術情報とからなる。

本方法の処理の流れを第２図を用いて説明する。

まず、ステップ（Ｓｌ）で部品モデルを理解し、ステッ
プ（Ｓ２〉で、部品の概略形状の寸法に加工代を付加し
た寸法を最適な素形材寸法として、素形材データベース
から適切な素形材を選択する。次に、ステップ（Ｓ３）
、では、複数の一般的な部品モデルに対して基準面加工
、荒加工、仕上げ加工等の工程の性質と、現場の工作機
械の使用方法との分析から、予めプロセスの流れをパタ
ーン化し、ステップ（５１）で与えられた部品モデルと
上記一般的な部品モデルとを対応させて上記パターンの
中から与えられた部品モデルにあうパターンを選択し、
プロセス順序を決定する。そして、ステップ（Ｓｌ）で
は各プロセスに対する使用可能な工作機械を決定する。

加工対象部品を第４図に示した板物部品を例に取り、プ
ロセスのパターンの説明を行う。

設計図面において、正面図を表面、その反対側を裏面、
その他を側面とするとプロセスの特徴とその順序、それ
に対する工作機械は以下のように定義できる。

■外形荒加ニー使用可能工作機械は、立フライス盤、横
フライス盤などである。

０表・裏面荒加ニー使用可能工作機械は、マシニングセ
ンタ、立ボール慇などである。

■側面荒加ニー使用可能工作機械は、マシニングセンタ
、立フライス盤などである。

■外形仕上げ加ニー使用可能工作機械は、立フライス盤
、治具中ぐり盤などである。

０表・裏面仕上げ加ニー使用可能工作機械は、マシニン
グセンタ、立ボール盤などである。

■側面仕上げ加ニー使用可能工作機械は、マシニングセ
ンタ、立フライス盤などである。

このプロセスパターンの導入により、工作機械データベ
ースにある機械のテーブルサイズや静的・動的精度の上
限値と、入力された部品の概略形状の寸法、加工形状要
素情報と指定された公差の範囲より、最適なプロセス順
序と各プロセスに対する加工領域と工作機械を決定する
ことが可能となる。もし複雑な加工領域や加工領域が小
さい（狭い）ため、切削工具が進入できない場合なと、
・工作機械で加工できない加工領域がある場合は、放電
加工機等の非切削加工が決定される。

さらに最終部品形状に加工される過程において、加工中
の部品の歪みの影響により指定された精度が保証できな
いと判断される場合、決定されたプロセス順序に、対し
、熱処理（焼なまし）の必要性とその挿入位置を決定す
る。板物部品の場合、熱処理の必要性の判断は、決定さ
れた素形材形状と部品形状から加工により除去される体
積と、部品に指定された公差情報より決定される。熱処
理の挿入場所は、熱処理の判断結果に対応して以下のよ
うに決定する。

■熱処理が必要な場合は荒加工の前に行う。

■熱処理が必要な場合は荒加工の後に行う。

■熱処理が必要な場合は荒加工の前後に行う。

■熱処理は不要である。

次にステップ（Ｓ５）では、部品の加工形状要素情報と
指定された公差情報より、決定された工作機械で使用可
能で、なおかつ加工領域の加工深さと有効刃長のバラン
スが適切な工具を工具データヘースより選択する。

荒加工における各加工領域の仕上げ代は、部品の加工形
状要素情報、指定された公差情報と決定されたプロセス
順序情報と工具情報より、最適な仕上げ代を決定する（
ステップ（５６））。例えは加工形状要素がポケットで
、プロセス順序には熱処理がなく精度が低いならば、仕
上は代は０　、１　ｍｍであるなどの加工知識を応用し
て、処理する。

各プロセスにおける取付は具は、各プロセスの加工領域
と決定された工作機械の工具進入方向より加工姿勢を判
断し、その姿勢で取付は可能で、かつ中間素材形状の寸
法と取付は具の寸法とのバランスが適切な取付は具を取
付は具データヘースより選択する（ステップ（５７））
。

加工基準面は、取付は具による取付は作業において、取
付けの基準となる面と部品の位置決めの基準となる面か
らなる。プロセスにおける加工基準面は、部品モデルの
情報と、決定された取付は具の取付は方法の情報より、
ある程度以上の面積を持ち、平らな面とそれと垂直な２
つの方向に存在する平らな面を加工基準面として決定す
る（ステップ（Ｓ８））。

以上で与えられた部品に対する素形材、プロセス順序、
各プロセスで使用する工作機械、切削工具と取付は具、
荒加工における仕上げ代、各プロセスにおける加工姿勢
と加工基準面が決定された。

ステップ（Ｓ９）では、以上の結果から工程計画の立案
を行い、決定された素形材仕様、プロセス順序、各プロ
セスの加工領域、使用工作機械、使用取付は具、加工基
準面等の情報が出力される。

なお、上記実施例の説明では板物部品形状に対して説明
したが、対象部品形状としては、箱物でも軸物でもよく
、プロセスの性質とその現場での工作機械の使用方法を
考慮して、加工可能性、取付は具、加工基準面の決定方
法に間する知識を応用すれば、本方法は適用可能である
。

、また、実施例の説明ではプロセスのパターンは現場に
おける加工プロセスの性質と、工作機械の使用方法を分
析し、パターンとして整理したが、板物部品のように表
面、裏面、側面のように加工領域の相対位置により加工
ｔＩ２勢が容易に決定できる場合は、現場における取付
は具の使用方法をプロセスのパターンに対応づけること
も可能である。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明では、予め現場の加工プロセスと
工作機械の使用方法の分析により、複数の一般的な部品
モデルに対してプロセスをパターン化し、与えられた加
工対象部品の部品モデルと上記一般的な部品モデルとを
対応させて、プロセス順序を決定するとともに、加工環
境データベースの人力情報から各プロセスに対する工作
機械を決定し、工程計画の立案を行うようにしたので、
従来方法では、処理できなかった現場のノウハウに依存
したプロセスの作業内容や工作機械の使用方法を考慮し
た工程設計が自動的にでき、多品種少量生産システムに
対応した高度で、効率的な工程設計を実現できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による工程設計処理方法の
概略を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例に
よる工程設計処理方法の処理の流れを不すフローチャー
ト、第３図はこの発明の一実施例に係わる部品モデルを
示す説明図、第４図はこの発明の一実施例に係わる加工
対象部品である板物部品の例を示す斜視図、及び第５図
は従来の工程設計処理方法の概略を示すブロック図であ
る。 第１図において、（１）は部品図面情報入力部、（２）
は加工環境データベース、（３）は工程設計処理部、（
３−１）は素形材決定部、（３−２）はプロセス順序決
定部、（３−３）は工作機械決定部、（３−４）は取付
は具決定部、（３−５）は加工基準面決定部、（３−６
）は工程計画立案部である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 部品図面入力部と、工程設計処理部と、工作機械や工具
   に関するデータベースと、その管理部からなる工程設計
   支援システムにおいて、複数の一般的な部品モデルに対
   して、予めプロセスの流れをパターン化し、与えられた
   部品モデルと上記一般的な部品モデルとを対応させて、
   上記与えられた部品モデルのプロセスの流れを決定する
   とともに、各上記プロセスに対する使用可能な工作機械
   や工具を上記データベースから決定するようにした機械
   加工における工程設計処理方法。