JPH11129141A - 加工情報自動作成評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種加工情報を自動で作成・評価し、評価が
所定条件を満たさない場合に、作成した加工情報を自動
で変更設定する。 【解決手段】 加工情報自動作成評価装置は、製品形状
と粗材形状とから加工部位を抽出し、加工形状を決定す
る加工部位決定部１と、決定された加工形状に加工する
ための、工具を選択する工具選択部21と工具を設計する
工具設計部22との少なくとも一つを有する工具決定部２
と、選択されまたは設計された工具の加工条件を決定す
る加工条件決定部３と、工具軌跡を作成し、決定された
加工条件と作成された工具軌跡とから加工時間を算出す
る加工時間算出部４と、算出された加工時間が目標値と
なるように、各決定部1,2,3 、加工時間算出部４により
決定された各加工情報の少なくとも一つを自動修正して
該当決定部1,2,3 、加工時間算出部４にフィードバック
するフィードバック処理部５とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工情報自動作成
評価装置に関し、さらに詳しくは、例えば、粗材から製
品へと加工するための加工部位、加工部位を加工するた
めの工具、加工条件等の加工情報を自動作成し、この作
成された加工情報が目標値を満たすかを自動評価し、目
標値を満たさない場合には、目標値を満たすように所定
の加工情報を自動変更設定する加工情報自動作成評価装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工情報を作成してその評価を行う場合
には、以下のような作業が従前から一般に行われてい
る。すなわち、図１０に示すように、設計者が手作業で
製品図とその粗材図と比較して加工が必要な部位を抽出
し、その加工部位が複雑である場合には容易に加工でき
るような形状に分割して、加工法別に加工形状を決定す
る。そして、決定した加工形状に適した工具を、現在保
有している工具のリスト等のなかから捜して選択する。
加工形状に適した工具が工具のリスト等のなかにない場
合には、加工形状から工具を新たに設計し、その工具を
製作するための加工指示図を作成し、加工指示図の内容
を確認して工具図を作成する。その後、被加工物および
工具の材質や工具の加工形状に対する寸法等を確認して
加工速度Ｖおよび工具の送り速度ｆ等の加工条件を計算
する。次いで、加工形状および工具形状から工具の送り
距離を計算すると共に、加工形状に応じて工具の早送り
および加工送り区間を決定して、工具軌跡を作成する。
続いて、工具の早送りおよび加工送り区間の距離とその
速度、工具交換時間、工具駆動主軸立ち上がり時間、ワ
ーク姿勢変換時間等から加工時間を算出している。これ
らの一連の作業は手作業で行われている。算出された加
工時間はあらかじめ設定された目標加工時間と比較さ
れ、目標加工時間を満たしていない場合には、算出加工
時間が目標値を満たすように加工条件や各形状等の各種
条件を変更設定してフィードバックし、再度加工時間を
算出し、その都度目標加工時間と比較する。

【０００３】一方、特開平２−１０９６５７号公報に開
示されているように、対話型数値制御装置あるいは対話
型自動プログラム作成装置の加工プログラム作成過程で
の工具自動選択方式において、入力された加工形状に対
応する工具ファイルから工具を読み出し、入力された粗
材材質データおよび工具の切削条件ファイルから切削条
件を読み出し、工具ごとの加工時間を計算し、最短の加
工時間の工具を選択する工具自動選択方式が、従来より
知られている。このものは、加工形状の入力によって、
工具ファイルの工具が決まり、この工具の切削条件によ
って、各工具の加工時間が数値制御装置等によって計算
され、最適の加工時間の工具が選択される。そして、こ
のものによれば、加工形状に対応した工具ファイルの工
具を自動的に選択するようにしたので、工具選択の操作
が簡単になり、加工プログラムの作成が短縮される、等
と記載されている。

【０００４】また、特開平１−１８０００９号公報に開
示されているように、複数のデータ入力ステップの各ス
テップに応じて対話画像をディスプレイ装置に表示し、
該対話画像を参照して素材形状や、溝を含む部品形状や
加工工程、使用工具等を特定するデータを入力し、該入
力されたデータを用いて旋削加工用のＮＣプログラムを
作成するプログラミング装置において、工具を素材中心
方向に所定量送って切り込ませた後、素材長手方向に溝
幅に応じた量送って溝加工する第１の加工方法と、工具
を素材中心方向に送って溝深さ迄加工した後、工具を引
き上げて溝加工する第２の加工方法を用意し、溝加工に
使用する工具の工具データに、前記第１の加工方法を繰
り返して溝深さ迄溝加工するか、前記第２の加工方法を
繰り返して全溝幅迄溝加工するかを決定する識別データ
を含ませ、使用工具が決定された時、該使用工具の工具
データに含まれる前記識別データに基づいて溝加工方法
を決定し、該決定された加工方法に基づいて溝切り加工
用の工具通路を作成し、該工具通路に沿って溝加工する
溝加工用のＮＣデータを作成する自動プログラミング方
式が、従来より知られている。このものは、決定された
加工方法に基づいて溝切り加工用の工具通路を作成し、
該工具通路に沿って工具を移動させるＮＣデータを作成
する。そして、このものによれば、使用工具によっては
溝加工時間の短縮可能な工具通路を自動決定でき、特に
溝の幅が広く、深い場合に有効である、等と記載されて
いる。

【０００５】さらに、特開昭６１−９５８５１号公報に
開示されているデータ処理装置や、特開平６−３３２５
１５号公報に開示されている加工データ作成システム、
特開昭６２−１７６７３０号公報に開示されている自動
プログラミングにおける最適切削経路生成方法等が知ら
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従前から一般に行われている技術として図１０に示した
ものにあっては、一連の加工情報の作成およびその評価
のための作業を手作業により行っていたため、膨大な手
間や時間がかかる等、種々の問題がある。例えば、加工
部位の抽出は、手作業で図面を比較して加工が必要な箇
所を抽出しなければならない。また、工具の選択は、加
工形状に適した工具を工具のリスト等のなかから捜して
選択しなければならない。さらに、加工形状に適した工
具が工具のリスト等のなかに無く、工具を新たに設計す
る場合には、製品図および粗材図を比較して手作業で工
具図を作成する必要があり、また、工具図の作成等が終
了するまでは次の加工条件の計算以降の作業に進むこと
ができないという問題があった。さらにまた、加工条件
の計算を行うに際しては、工具の加工径寸法を確認しな
ければならない。また、工具軌跡を作成するためには、
工具形状および加工形状に応じて工具の送り距離をその
都度変更しなければならない。さらに、工具の決定およ
び工具軌跡の作成が終了するまでは、必要な設備台数等
を把握することができない。これらの問題に加えて、工
具の重さによっては、工具交換装置の負荷が異なり、ま
た、工具を交換する際に、重い工具を一定の速度で移動
させて周囲に接触させた場合には破損することもあり得
るため、加工時間を算出する際の工具交換時間に、工具
の重量による違いを考慮する必要がある。さらには、算
出された加工時間が目標加工時間を満たさない場合に
は、加工条件や加工形状の変更を手作業で行い、これら
の変更設定以後の処理を再度手作業で行い、その都度目
標加工時間と比較して繰り返し検討評価しなければなら
ない。そのための作業には、膨大な手間や時間がかかる
という問題や、算出された加工時間が目標加工時間を満
たすように各種条件を変更設定してフィードバックし、
各種条件が与える影響を掌握するまで時間がかかり、多
大な困難を伴うという問題もあった。

【０００７】一方、特開平２−１０９６５７号公報に開
示された工具自動選択方式にあっては、工具ファイルや
切削条件ファイルに記憶されたデータのみを用いて加工
時間を算出するため、複雑な条件下での加工時間の算出
が困難であるという問題があった。また、加工形状に対
応した工具を工具ファイルのなかから自動的に選択する
にとどまり、加工形状に対応した工具が工具ファイルに
ない場合には、対応することができないという問題があ
った。さらに、このものにおいては、加工形状に対応し
た工具ファイルの工具の加工時間を計算して最短加工時
間の工具を選択するのみで、算出した加工時間が目標加
工時間を満たすか否かを評価することも、算出加工時間
が目標加工時間を満たさない場合に各種加工条件を変更
設定してフィードバックすることについても、一切考慮
していない。

【０００８】また、特開平１−１８０００９号公報に開
示された自動プログラミング方式にあっては、幅の広い
深穴溝形状を含む部品を加工するＮＣプログラムを作成
するためのものであって、使用工具によって第１または
第２の溝加工方法を決定し、この方法に基づいて工具通
路（工具軌跡）を作成するのみである。したがって、加
工時間を算出することや、算出加工時間を目標加工時間
と比較することはもちろんのこと、算出加工時間が目標
加工時間を満たさない場合に各種加工条件を変更設定し
てフィードバックすることについて一切考慮していな
い。そして、決定された使用工具に基づいて溝加工方法
の決定、工具通路の作成、溝加工用のＮＣデータの作成
を行うので、溝加工方法および工具通路を変更するため
には、工具自体を溝加工方法の異なるものに変更しなけ
ればならない。そのため、算出加工時間が目標加工時間
を満たすように各種条件を変更設定してフィードバック
することは困難である。

【０００９】さらに、特開昭６１−９５８５１号公報に
開示されたものにあっては、加工の進行に伴って逐次切
削効率が最適となるような加工条件指令を算出し、加工
状況の変化に追従した加工を行うものである。また、特
開平６−３３２５１５号公報に開示されたものにあって
は、コーナー部を処理する際に、最初にコーナー部に挿
入可能な最大径の第１の工具を選択し、その工具による
加工領域の切削残り部分を算出し、この切削残り部分を
第２の工具によって切削することにより、加工時間の短
縮等を図るものである。特開昭６２−１７６７３０号公
報に開示されたものにあっては、切込量の自動調整を行
い、効率の良い切削経路を自動生成するようにしたもの
である。したがって、これらの特開昭６１−９５８５１
号公報、特開平６−３３２５１５号公報および特開昭６
２−１７６７３０号公報に開示されたものにあっては、
その結果として算出加工時間が目標加工時間を満たす
か、あるいは、目標加工時間を満たすようにするために
一度決定した送り等の加工条件を変更設定してフィード
バックすることについては考慮されていないものであっ
た。

【００１０】そして、特開平２−１０９６５７号公報、
特開平１−１８０００９号公報、特開昭６１−９５８５
１号公報、特開平６−３３２５１５号公報、および特開
昭６２−１７６７３０号公報に開示されたものにあって
は、総合的に加工情報を自動作成し、この作成された加
工情報が目標値を満たすかを自動評価し、目標値を満た
さない場合には、目標値を満たすように所定の加工情報
を自動変更設定するようなものはなかった。さらに、上
記従来の技術は、いずれのものであっても、加工形状に
応じた工具がない場合に、その工具を自動設計するよう
な技術的思想を有するものは無く、そのため、その後の
加工条件等の作成検討に進むことができないという問題
があった。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、各種加工情報を自動で作成し、この作
成された加工情報を自動評価し、評価が所定条件を満た
さない場合に、評価が所定条件を満たすように作成した
加工情報を自動で変更設定することができる加工情報自
動作成評価装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る加工情報自
動作成評価装置は、上記目的を達成するため、製品形状
と粗材形状とから加工部位を抽出し、加工形状を決定す
る加工部位決定部と、決定された加工形状に加工するた
めの、工具を選択する工具選択部と工具を設計する工具
設計部との少なくとも一つを有する工具決定部と、選択
されまたは設計された工具の加工条件を決定する加工条
件決定部と、工具軌跡を作成し、決定された加工条件と
作成された工具軌跡とから加工時間を算出する加工時間
算出部と、算出された加工時間が目標値を満たすよう
に、各決定部および加工時間算出部により決定された各
加工情報の少なくとも一つを自動修正して該当決定部ま
たは加工時間算出部にフィードバックするフィードバッ
ク処理部とを備えたことを特徴とするものである。

【００１３】本発明に係る加工条件検討装置では、加工
部位決定部により自動で加工部位を抽出し、加工形状を
決定する。決定された加工形状に加工するための工具
は、工具決定部の工具設計部により自動設計されるか、
あるいは、加工形状に加工するための工具が現に保有し
ている工具のなかにある場合には、その工具が工具選択
部により自動選択され、加工形状に適した工具が現に保
有している工具のなかにない場合に工具設計部によって
その工具が自動設計される。加工条件決定部は選択され
または設計された工具の加工条件を自動決定し、加工時
間算出部は決定された加工条件と作成された工具軌跡と
から加工時間を自動算出する。そして、算出加工時間
は、あらかじめ設定された目標加工時間を満たすか判断
され、目標加工時間を満たさない場合には、フィードバ
ック処理部は、各決定部および加工時間算出部により決
定された加工条件、工具、加工形状、設備等の加工情報
の少なくとも一つを自動修正して該当決定部または加工
時間算出部にフィードバックし、再度加工時間を算出し
て評価する。

【００１４】

【発明の実施の形態】最初に、本発明に係る加工情報自
動作成評価装置の実施の一形態を図１ないし図９に基づ
いて詳細に説明する。なお、図において同一符号は同一
部分または相当部分とする。図２、図３および図６に示
した各ステップの符号は、本発明の加工条件検討装置を
用いて加工条件を検討する際の制御を示す図９のフロー
チャートの各ステップと対応させて示されている。

【００１５】図１に示すように、本発明に係る加工情報
自動作成評価装置は、概略、製品形状と粗材形状とから
加工部位を抽出し、加工形状を決定する加工部位決定部
１と、決定された加工形状に加工するための、工具を選
択する工具選択部２１と工具を設計する工具設計部２２
との少なくとも一つを有する工具決定部２と、選択され
または設計された工具の加工条件を決定する加工条件決
定部３と、工具軌跡を作成し、決定された加工条件と作
成された工具軌跡とから加工時間を算出する加工時間算
出部４と、算出された加工時間が目標値を満たすよう
に、各決定部１，２，３および加工時間算出部４により
決定された各加工情報の少なくとも一つを自動修正して
該当決定部１，２，３または加工時間算出部４にフィー
ドバックするフィードバック処理部５とを備えてなる。
加工部位決定部１、工具決定部２、加工条件自動決定部
３、および加工時間算出部４は、フィードバック処理部
５とそれぞれ独立して接続され、また、入出力インター
フェース６を介してキーボード等の入力装置７、ディス
プレイ８およびプリンタ９等の出力装置とそれぞれ接続
されている。

【００１６】加工部位決定部１は、加工部位抽出部１１
と加工形状決定部１２とを備えてなるもので、必要に応
じて三次元ＣＡＤで記憶された製品形状ＣＡＤデータフ
ァイル１３および粗材形状ＣＡＤデータファイル１４に
アクセスして、これらに格納された情報を読み取ること
が可能となっている。製品形状ＣＡＤデータファイル１
３には、製品の寸法やその公差等が記憶されている。ま
た、粗材形状ＣＡＤデータファイル１４には、粗材の寸
法や材質等が記憶されている。

【００１７】加工部位抽出部１１は、製品形状ＣＡＤデ
ータファイル１３および粗材形状ＣＡＤデータファイル
１４にアクセスし、それぞれ最終的な製品形状と加工前
の粗材形状とを読み取って解析し、粗材の形状から所望
の製品形状に加工するための加工部位を抽出する。製品
形状ＣＡＤデータファイル１３および粗材形状ＣＡＤデ
ータファイル１４が三次元ＣＡＤで記憶されているた
め、両ＣＡＤデータの差分により、例えば図２や図３中
のＳ２に示したような穴や面といった加工部位の抽出を
自動で行うことができる。

【００１８】加工形状決定部１２は、加工部位抽出部１
１によって抽出された加工部位から、加工形状とその各
加工形状の径Ｄや深さ（長さ）Ｌ等、加工形状のパラメ
ータを決定する。加工形状決定部１２により決定される
加工形状は、加工部位抽出部１１によって抽出された加
工部位が複雑ではない場合には、その加工部位を加工形
状として決定し、たとえば図２中のＳ３に示すように、
抽出された加工部位である穴が小径部ｄ１と大径部ｄ２
と面取り部Ｃとを有するような複雑な場合には、小径部
ｄ１と面取り部Ｃを一の工具で加工して、大径部ｄ２を
別の工具で加工するように、加工部位を複数に分割した
加工形状として決定する。加工部位を各加工形状に分割
するに際しては、加工精度が互いに密接に関係する加工
部位が組み合わせられるよう設定されている。図２に示
した例では、小径部ｄ１が、大径部ｄ２よりも、面取り
部Ｃと高い精度の中心軸の同心度の公差を要求されるよ
うな場合に小径部ｄ１と面取り部Ｃを組合せた加工形状
とされる。

【００１９】工具決定部２は、工具選択部２１と工具設
計部２２とを備えてなるもので、必要に応じて工具デー
タベース２３にアクセスして、そのなかに格納された工
具データを読み取ることが可能となっている。工具デー
タベース２３に格納された工具データには、具体例とし
て図４に参照されるように、現在保有している工具の、
割りつけた番号、種類、加工可能な長さＬや径Ｄ等工具
の大きさ、刃具枚数、一度に加工可能な穴等の部位の数
等が含まれている。

【００２０】工具選択部２１は、工具データベース２３
にアクセスして現在保有している工具データの中から、
例えば、加工形状決定部１２により決定された加工形状
が穴である場合には穴あけ加工が可能なドリルを、ま
た、加工形状が面である場合には平面削り加工が可能な
フライスを、というように工具の種類を選択する。そし
て、加工形状決定部１２によって決定された各加工形状
の加工径、加工深さ、面取り角度、加工面の幅等、加工
形状のパラメータから、径Ｄや長さＬが適合する工具形
状パラメータを有する工具を自動選択してそれぞれに割
り当てる。加工形状のパラメータにより、工具を自動選
択することが可能となっている。

【００２１】一方、工具データベース２３に格納された
現在保有している工具データの中に加工形状に適した工
具形状パラメータを有する工具がない場合には、加工形
状決定部１２によって決定された各加工形状の径Ｄや深
さ（長さ）Ｌ等の加工パラメータから、工具設計部２２
が工具の外径Ｄや長さＬ等を求め、その加工形状に加工
するのに適した工具形状パラメータを有する工具を自動
設計する。加工形状のパラメータにより、工具形状を自
動で設計することが可能となっている。なお、上述した
ように加工部位を加工が容易な加工形状に分割した場合
には、その加工形状パラメータに応じた工具形状パラメ
ータを有する工具が、工具選択部２１により割り当てら
れ、あるいは、工具設計部２２により設計される。工具
自動設計部２２により作成された設計図等は、新たな工
具データして工具データベース２３に記憶されると共
に、必要に応じてディスプレイ８に表示したり、プリン
タ９によってプリントアウトされる。

【００２２】加工条件決定部３は、必要に応じて加工条
件データベース３１にアクセスして、そのなかに格納さ
れた切削等の加工条件データを読み取ることが可能とな
っている。加工条件データベース３１に格納された加工
条件データには、具体例として図５に参照されるよう
に、工具の材質と粗材の材質との各種組み合わせが設定
された加工条件と、この各加工条件において推奨される
加工速度Ｖや送り速度ｆ、および最大加工速度Ｖｍや送
り速度ｆｍ等が含まれている。加工条件決定部３は、工
具の加工条件として、工具の加工速度Ｖを自動で決定す
ると共に、工具の送り速度Ｆを自動で算出して決定す
る。この加工条件決定部３による加工条件の決定は、被
削材の材質や、工具決定部２で選択されまたは設計され
た工具の材質および工具形状パラメータ等に基づいて行
われるため、自動で決定することが可能となる。

【００２３】加工条件決定部３による工具の加工速度Ｖ
の決定および送り速度Ｆの算出は、以下のようにして行
われる。すなわち、最初に工具データベース２３から工
具の長さＬと径Ｄを読み取り、工具の長さに対する加工
径の比（Ｌ／Ｄ）を求める。そして、例えば、Ｌ／Ｄ＜
４のときには、図５に参照されるような加工条件の中か
ら推奨加工速度Ｖや推奨送り速度ｆが選択され、Ｌ／Ｄ
＜４ではないときには、図５の加工条件とは異なる他の
加工条件における推奨加工速度や推奨送り速度および最
高加速度や送り速度等が選択される。工具の長さのその
径に対して長い場合（Ｌ／Ｄが大きい場合）には、加工
速度や送り速度を速くすることはできない。また、加速
度および送り速度を最高加速度Ｖｍおよび送り速度ｆｍ
に近づけることによりサイクルタイムは短縮されるが、
工具寿命が短くなるために工具交換頻度が増加して、後
述する加工時間が増加する要因となる。ここで、加工速
度とは、被削材（粗材）と工具との相対運動の速度を意
味し、回転工具の場合には次式のように表される。 加工速度Ｖ＝（円周率π×工具径Ｄ×加工回転数Ｎ）／１０００ （単位：ｍ／ ｍｉｎ）・・・・・ したがって加工回転数Ｎは次式のように表される（図
３のＳ７を参照）。 加工回転数Ｎ＝（１０００×加工速度Ｖ）／（円周率π×工具径Ｄ）・・・・・ そして、加工条件決定部３は、上記式に基づいて、送
り速度Ｆを次式にしたがって自動算出する。 送り速度Ｆ＝推奨送り速度ｆ×刃具枚数ｚ×加工回転数Ｎ・・・・・

【００２４】なお、例えば図３のＳ８に参照されるよう
に、加工形状が小径部ｄ３と大径部ｄ４を有する多段穴
とされ、この多段穴を一の工具で加工する場合には、加
工条件は、小径部ｄ３を加工する際には条件Ｎｏ．Ｔ１
（図５）の推奨加工速度＝Ｖ１に決定し、推奨工具送り
速度ｆ１に基づいて送り速度Ｆを算出する。また、大径
部ｄ４を加工する際には条件Ｎｏ．Ｔ２（図５）の推奨
加工速度＝Ｖ２に決定し、推奨工具送り速度ｆ２に基づ
いて送り速度Ｆを算出する。そして、工具が大径部ｄ４
の加工を開始するとき、すなわち、加工速度Ｖ１，送り
速度ｆ１から加工速度Ｖ２，送り速度ｆ２に移行する際
には、自動で、例えば加工速度をＶ２に変更すると共
に、送り速度ｆ３を送り速度ｆ２の半分に一端変更する
（送り速度変更）。

【００２５】加工時間算出部４は、工具軌跡作成部４１
と加工時間演算部４２とを備えてなるもので、必要に応
じて設備データベース４３にアクセスして、そのなかに
格納された設備データを読み取ることが可能となってい
る。設備データベース４３に格納された設備データに
は、工具決定部２で選択または設計された各種工具を駆
動するための各設備の形状に関する情報や、メンテナン
スのための設備停止頻度の他、各設備毎の生産ライン内
での設備順序、設備番号、設備性能データ等が含まれて
いる。

【００２６】工具軌跡作成部４１は、各加工形状に対す
る工具の加工送り移動軌跡と、工具の各加工形状に対す
る近接退避移動軌跡と、各加工部位間の移動軌跡（例え
ば、一の穴加工から次の穴加工を行うための移動軌跡）
とを作成する。この工具軌跡の作成は、加工形状のパラ
メータと工具形状パラメータによって行うため、加工残
りがないように、工具の切削等の加工送りの開始点と終
了点を自動で計算することが可能となる。また、工具軌
跡作成部４１は、この作成した工具の移動軌跡に基づい
て、設備データベース４３に記憶された設備の中から工
具を駆動するための設備を選択・指定する。

【００２７】加工時間演算部４２は、加工条件決定部３
により決定された送り速度（上述した「送り速度変更」
を含む）等の加工条件と、工具軌跡作成部４１により作
成された工具の移動軌跡の距離等から加工時間を自動で
演算する。なお、この加工時間の演算には、工具による
ワークの実加工時間の他、工具の各加工形状に対する近
接退避移動のための時間、工具を駆動する設備の主軸が
所定の設定された回転数Ｎに達するまでにの加減速に要
する時間、および寿命による工具交換のための時間等も
考慮される。そして、この工具交換のための時間は、一
般に工具を取付ける設備によってあらかじめ設定されて
いるが（例えばｔ４とする）、本発明の加工条件検討装
置では、工具の重量ｗによって、あらかじめ設定された
交換時間（ｔ４）から、他のあらかじめ設定された交換
時間（例えばｔ５とする）に変更するよう構成されてい
る。すなわち、工具の重量ｗとあらかじめ設定された工
具の重量ｗｍとを比較し、推定された工具の重量ｗが設
定された工具の重量ｗｍよりも小であるときには、工具
交換時間をあらかじめ設定されたｔ４とし、推定された
工具の重量ｗが設定された工具の重量ｗｍ以上であると
きには、工具交換時間をあらかじめ設定されたｔ５とす
る。工具の重量ｗは、工具データベース２３に記憶され
たあるいは工具自動設計部で設計された工具の三次元Ｃ
ＡＤにより計算することができる工具の体積と、加工条
件データベース３１に記憶された工具材質により一義的
に求まる比重とから、自動で算出・推定することができ
る。したがって、工具交換のための実情に即した時間を
自動で計算することが可能となる。

【００２８】フィードバック処理部５は、加工時間算出
部４で算出された加工時間ｔと、あらかじめ設定された
目標加工時間とを比較することにより評価し、算出され
た加工時間ｔが目標加工時間を満たさない場合には、加
工部位決定部１により決定された加工形状、工具決定部
２により決定された工具、加工条件自動決定部３により
決定された加工条件、および加工時間算出部４で決定さ
れた工具を駆動するための設備の少なくとも１つを自動
修正して、所定の決定部等１，２，３，４にフィードバ
ックし、再度加工時間の算出を行わせる。加工時間算出
部４により算出された加工時間と、フィードバック処理
部にあらかじめ設定された目標加工時間は、必要に応じ
てディスプレイ８に表示したり、プリンタ９によってプ
リントアウトされる。

【００２９】次に、以上のように構成された本発明の加
工情報自動作成評価装置により加工情報を作成し、その
加工情報を評価するための一連の制御を詳細に説明す
る。最初に、基本制御を図９に示したフローチャートに
基づいて説明する。加工条件の検討を開始すると（Ｓ
１）、加工部位抽出部１１が製品形状ＣＡＤデータファ
イル１３と粗材形状ＣＡＤデータファイル１４とにアク
セスして最終的な製品形状と加工前の粗材形状とをそれ
ぞれ読み取って粗材の形状から所望の製品形状に加工す
るための部位を抽出し（Ｓ２）、加工形状決定部１２が
加工部位から加工形状を決定する（Ｓ３）。

【００３０】その後、工具決定部２が工具データベース
２３にアクセスして決定された加工形状に応じた工具が
工具データのなかにあるかを判断し（Ｓ４）、加工形状
に応じた工具がある場合（ＹＥＳの場合）には工具自動
選択部２１により工具データのなかから該当工具が自動
選択され（Ｓ５）、該当工具がない場合（ＮＯの場合）
には工具自動設計部２２により加工形状に応じた工具が
設計される（Ｓ６）。

【００３１】続いて、加工条件自動決定部３が上記式
および式にしたがって自動計算することにより加工回
転数Ｎおよび送り速度Ｆ等の加工条件を決定し（Ｓ
７）、工具軌跡作成部４１が各加工形状に対する工具の
加工送りの開始点および終了点等の工具の移動軌跡を作
成して（Ｓ８）、設備データベース４３にアクセスして
使用する設備を指定する（Ｓ９）。そして、加工時間演
算部４２は、決定された工具の加工速度Ｖおよび送り速
度Ｆ（加工条件）と作成された工具の移動軌跡の距離、
および工具の重量に基づく交換時間等から加工時間を演
算し（Ｓ１０）、算出された加工時間をあらかじめ設定
された加工時間と比較してこの設定時間を満たすかを判
断する（Ｓ１１）。算出加工時間が設定加工時間を満た
す場合（ＹＥＳの場合）には、必要に応じて、各決定部
１，２，３，４により決定された内容をディスプレイ９
に表示し、あるいはプリンタ１０によりプリントアウト
して、加工条件の検討を終了する（Ｓ１２）。

【００３２】算出加工時間が設定加工時間を満たさない
場合（Ｓ１１でＮＯの場合）には、最初に使用設備を変
更すると判断する（Ｓ１３でＹＥＳ）。この場合には、
ステップ９に戻って設備データベース４３にアクセス
し、先に指定した設備とは性能等が異なる別の設備を選
択・指定し直し（Ｓ９）、加工時間演算部４２により、
再度加工時間を演算して（Ｓ１０）あらかじめ設定され
た加工時間を満たすかを判断し（Ｓ１１）、満たす場合
には加工情報の作成およびその評価を終了する（Ｓ１
２）。

【００３３】また算出加工時間が設定加工時間を満たさ
ない場合（Ｓ１１でＮＯの場合）には、次に、加工条件
を変更して算出加工時間が設定加工時間を満たすかを判
断する。すなわち、使用設備を変更しないと判断し（Ｓ
１３でＮＯ）、加工条件を変更すると判断する（Ｓ１４
でＹＥＳ）。そして、ステップ７に戻って加工条件決定
部３により加工条件の設定を変更する。このとき、加工
時間を短縮するためには、工具の加工速度Ｖあるいは工
具の送り速度ｆを速くするように設定することとなる
が、各工具には、図５に示すように、最高加工速度Ｖｍ
および最高送り速度ｆｍが設定されており、これらの速
度の範囲内で加工条件が変更される。また、この場合に
は、工具寿命が短くなって交換頻度が高くなるため、工
具交換時間の増加が考慮される。続いて、ステップ８以
降の処理を再度行い、加工時間演算部４２により再度演
算された（Ｓ１０）加工時間が、あらかじめ設定された
加工時間を満たすかを判断し（Ｓ１１）、満たす場合に
は加工情報の作成を終了する（Ｓ１２）。

【００３４】さらに算出加工時間が設定加工時間を満た
さない場合には、次に、加工形状を変更して算出加工時
間が設定加工時間を満たすかを判断する。すなわち、使
用設備を変更しないと判断し（Ｓ１３でＮＯ）、加工条
件を変更しないと判断し（Ｓ１４でＮＯ）、加工形状を
変更することとし（Ｓ１５）、短縮したい時間から加工
可能な穴の深さや面の長さを計算し、ステップ３に戻っ
てその計算された穴の深さや面の長さとなるように、加
工部位決定部１によって先に決定した加工形状とは異な
る加工形状を決定する。そして、ステップ４以降の処理
を再度行い、加工時間演算部４２により再度演算された
（Ｓ１０）加工時間が、あらかじめ設定された加工時間
を満たすかを判断する（Ｓ１１）。ここで、加工形状の
変更とは、製品形状と粗材形状の両形状の変更を意味し
ており、短縮したい時間から計算された加工可能な穴の
深さや面の長さとなるように、製品形状を変更すること
なく粗材形状を変更し、または粗材形状を変更すること
なく製品形状を変更し、あるいは粗材形状および製品形
状の両形状を変更することもできる。

【００３５】なお、この実施の形態では、算出加工時間
が設定加工時間を満たさない場合に、使用設備と、加工
条件と、加工形状を一つづつ順に変更する場合によって
説明したが、本発明の加工情報自動作成評価装置はこれ
に限定されることなく、既述したように、決定された加
工形状に加工するための工具を性能等が異なるものに変
更してもよく、さらに、使用設備と、加工条件と、加工
形状と工具とを組み合わての変更させることもできる。

【００３６】次に、上述したフローチャートを参照しつ
つ、図３ないし図５に基づいて穴加工を行う場合を説明
する。加工部位抽出部１１により、三次元ＣＡＤ情報と
して記憶された製品形状ＣＡＤデータファイル１３およ
び粗材形状ＣＡＤデータファイル１４から、それぞれ最
終的な製品形状と加工前の粗材形状とを読み取って解析
し、加工部位である穴を抽出する（Ｓ２）。

【００３７】抽出された加工部位から、加工形状とその
各加工形状の径Ｄや深さ（長さ）Ｌ等の三次元ＣＡＤの
加工形状のパラメータが加工形状決定部１２により決定
され、このパラメータに適合する工具が工具データベー
ス２３に記憶された工具の中から選択・指定される（Ｓ
５）。一方、適合する工具が工具データベース２３に記
憶された工具の中にない場合には、三次元ＣＡＤで決定
された加工形状のパラメータに基づいて三次元の工具形
状が自動設計される（Ｓ６）。

【００３８】次いで、選択あるいは設計された工具の工
具形状パラメータを基に加工条件が自動計算される（Ｓ
７）。この加工条件の計算は、上述したように、最初に
求めた工具の長さに対する加工径の比（Ｌ／Ｄ）から、
加工条件データベース３１に記憶された適合する加工条
件データを選択し（図５を参照）、その加工条件データ
の中から推奨加工速度Ｖや推奨送り速度ｆを読み込み、
式から加工回転数Ｎを求め、式にしたがって送り速
度Ｆを自動で計算する。

【００３９】そして、図３のＳ８に示したように、加工
形状が多段穴に決定された場合には、図５の条件Ｎｏ．
Ｔ１の推奨加工速度＝Ｖ１、推奨工具送り速度ｆ１が選
択された小径部ｄ３の加工を続けつつ、工具の大径部の
端面が被削材に当接して、条件Ｎｏ．Ｔ２の推奨加工速
度＝Ｖ２、推奨工具送り速度ｆ２が選択される大径部ｄ
４の加工を開始するとき、すなわち、加工速度Ｖ１，送
り速度ｆ１から加工速度Ｖ２，送り速度ｆ２に移行する
ときには、例えば、送り速度をｆ１からｆ２の半分のｆ
３に自動変更する。

【００４０】工具軌跡決定部４１により工具軌跡が作成
されると共に、設備データベースの中から使用設備が指
定されると、加工時間演算部４２は、工具材質と工具形
状パラメータによって工具の重量を自動で計算すること
により、その工具を交換することが可能なスピードを自
動で計算し、工具交換時間を求める。そして、加工時間
演算部４２は、加工条件および工具軌跡から実加工時間
および移動時間を求め、主軸加減速時間と、先に求めた
工具交換時間を加えて加工時間ｔを計算する（Ｓ１
０）。

【００４１】計算された加工時間ｔはあらかじめ設定さ
れた目標となる加工時間と比較され、この目標加工時間
に計算加工時間ｔが入らない場合には、この穴加工の場
合には、加工条件を変更する。この加工条件の変更は、
目標加工時間と計算加工時間ｔの差Δｔを計算し、ステ
ップ７で計算された加工速度および工具の送り速度を、
推奨加工速度Ｖおよび推奨送り速度ｆから、最高加高速
度Ｖｍおよび最高送り速度ｆｍとなるまで、所定のある
比率で上げる。これにより、Δｔの削減を図るのであ
る。

【００４２】加工条件を変更しても計算加工時間ｔが目
標加工時間に入らない場合には、加工形状を変更する。
この加工形状の変更は、目標加工時間および計算加工時
間ｔの差Δｔと、工具の送り速度Ｆとから、Δｔが無く
なるように穴の深さ（加工距離）が計算され、その深さ
の穴を有するような形状の製品が提案され、あるいは、
その深さの穴加工で済むような粗材の形状が提案され
る。そして、これらの提案された製品あるいは粗材の形
状とした場合で、加工時間の計算を再度行う。

【００４３】次に、面加工を行う場合を図６ないし図８
に基づいて説明する。なお、この説明においては、上述
した穴加工と異なる部分のみを説明することとし、同様
または相当する部分についてはその説明を省略する。例
えば、被削材が図６に示すような加工面を有する場合、
三次元ＣＡＤ情報として記憶された製品形状ＣＡＤデー
タファイル１３および粗材形状ＣＡＤデータファイル１
４から、それぞれ最終的な製品形状と加工前の粗材形状
とを読み取って解析し、加工面の最大長Ｌおよび最大幅
Ｗを抽出し、加工形状決定部１２により、三次元ＣＡＤ
の加工形状のパラメータを決定する。工具自動選択部２
１では、この三次元の加工形状パラメータから工具デー
タベース２３に記憶された工具の中から適合する工具を
自動で選択する（Ｓ５）。工具Ｍとしての面加工用のフ
ライスカッタは一般に入射角αおよび逃げ角βが設定さ
れており、これらの入射角α、逃げ角β、および加工部
位抽出部１１によって抽出された加工面の最大幅Ｗ等の
加工形状パラメータにより、フライスカッタＭの径Ｄを
計算する。

【００４４】一方、工具データベース２３の工具データ
の中で適切な工具が無い場合には、加工形状決定部１２
により決定された三次元ＣＡＤの加工形状のパラメータ
で、工具自動設計部２２が自動で三次元工具形状を作成
する（Ｓ６）。工具自動設計部２２では、加工面の最大
長Ｌおよび最大幅Ｗから計算されたフライスカッタＭの
径Ｄを決定し、工具形状を自動設計する。また、フライ
スカッタＭの刃具の枚数Ｚは、アルミニウムや鋳鉄等と
いったように被削材によって異なるが、次式により求
められる。 ｚ＝（円周率π×工具径Ｄ）／Ｃ （但し、Ｃは被削材の材料係数）・・・・

【００４５】工具軌跡作成部４１では、加工時間演算部
４２により工具材質と工具形状パラメータによって工具
の重量を自動で計算し、その工具を交換することが可能
なスピードを自動で計算し、工具交換時間を求める。ま
た、加工（切削）距離は、設備のタイプによって自動計
算される。すなわち、例えば、設備タイプが図７に示す
ように、フライスカッタＭを回転駆動する主軸Ｍｃが被
削材の加工面に対して傾斜した所謂ヒーリングを行う専
用機の場合、フライスカッタＭの刃先が被削材に接触開
始する点（一点接触）から、フライスカッタＭが被削材
から離脱して加工を終了する点（三点接触）までの距離
Ｌを自動で計算する。また、設備タイプが図８に示すよ
うに、正面フライスカッタＭを回転駆動する主軸Ｍｃが
被削材の加工面に対して垂直なＮＣ加工機の場合、フラ
イスカッタＭの刃先が被削材に接触開始する点（一点接
触）から、フライスカッタＭの刃先が被削材から離脱し
て加工を終了する点（一点接触）までの距離Ｌを自動で
計算する。これらにより、ステップ８で工具軌跡が作成
され、加工時間ｔが計算される（Ｓ１０）。

【００４６】

【発明の効果】本発明に係る加工情報自動作成評価装置
によれば、製品形状と粗材形状とから加工部位を抽出
し、加工形状を決定する加工部位決定部と、決定された
加工形状に加工するための、工具を選択する工具選択部
と工具を設計する工具設計部との少なくとも一つを有す
る工具決定部と、選択されまたは設計された工具の加工
条件を決定する加工条件決定部と、工具軌跡を作成し、
決定された加工条件と作成された工具軌跡とから加工時
間を算出する加工時間算出部と、算出された加工時間が
目標値を満たすように、各決定部および加工時間算出部
により決定された各加工情報の少なくとも一つを自動修
正して該当決定部または加工時間算出部にフィードバッ
クするフィードバック処理部とを備えたことにより、総
合的に各種加工情報を自動で作成し、この作成された加
工情報を評価し、評価が所定条件を満たさない場合に、
評価が所定条件を満たすように作成した加工情報を自動
で変更設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加工情報自動作成評価装置の実施
の一形態を示すブロック図である。

【図２】本発明に係る加工情報自動作成評価装置が行う
作業の概要を示す説明図である。

【図３】本発明に係る加工情報自動作成評価装置により
穴加工のための加工情報の作成とその評価を行う場合の
具体例を示す説明図である。

【図４】工具データベースに格納された工具データの一
具体例を示す表である。

【図５】加工条件データベースに格納された加工条件デ
ータの一具体例を示す表である。

【図６】本発明に係る加工情報自動作成評価装置により
面加工のための加工情報の作成を行う場合の具体例を示
す説明図である。

【図７】図６に示した設備タイプが、工具を回転駆動す
る主軸が被削材に対して傾斜した所謂ヒーリングを行う
専用機の場合を示す説明図である。

【図８】図６に示した設備タイプが、工具を回転駆動す
る主軸が被削材に対して垂直な正面フライスＮＣ加工機
である場合を示す説明図である。

【図９】本発明の加工情報自動作成評価装置により加工
情報を作成し、その加工情報を評価するための一連の基
本制御を示すフローチャートである。

【図１０】従前の一般的な加工情報の作成とその評価を
行う場合の作業の概要を示す説明図である。

【符合の説明】

１ 加工部位決定部 ２ 工具決定部 ２１ 工具選択部 ２２ 工具設計部 ３ 加工条件決定部 ４ 加工時間算出部 ５ フィードバック処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品形状と粗材形状とから加工部位を抽
   出し、加工形状を決定する加工部位決定部と、 決定された加工形状に加工するための、工具を選択する
   工具選択部と工具を設計する工具設計部との少なくとも
   一つを有する工具決定部と、 選択されまたは設計された工具の加工条件を決定する加
   工条件決定部と、 工具軌跡を作成し、決定された加工条件と作成された工
   具軌跡とから加工時間を算出する加工時間算出部と、 算出された加工時間が目標値を満たすように、各決定部
   および加工時間算出部により決定された各加工情報の少
   なくとも一つを自動修正して該当決定部または加工時間
   算出部にフィードバックするフィードバック処理部とを
   備えたことを特徴とする加工情報自動作成評価装置。