KR19990077086A - 엔시가공에 있어서 가공 시뮬레이션장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소재형상데이터, 공구형상데이터, 그리고 NC프로그램 자체를 수정한 NC프로그램 또는 피드포워드 제어에 의한 보간데이터에 따라 가공 시뮬레이션이 수행되는 NC가공 시뮬레이션방법을 개시하여, 최적의 절삭조건이 얻어질 수 있도록 한다. 이러한 시뮬레이션 결과는 다음 단계에서의 NC프로그램 및 보간데이터를 보정하기 위하여 사용되며, 더욱이 사용되는 공구의 기록이 이러한 시뮬레이션 결과에 기초하여 생성된다.

Description

엔시가공에 있어서 가공 시뮬레이션장치 및 방법

도 1의 블럭도에 기초하여 종래의 수치제어시스템의 적응 제어명령작성 시스템을 설명한다.

NC프로그램 메모리(11)에는, 이들에서 수행하는 가공에 사용되는 NC프로그램이 저장되어 있다.

NC프로그램 해석부(12)는, NC프로그램 메모리(11)에서 1블럭씩 NC프로그램을 읽고, 해석하며, 본 블럭에서 명령되어 있는 혹은 모들(modal)명령으로서 전(前)블럭까지에서 명령되어 있는 보간 종류, 목표위치, 보내기 속도를 보간처리부(13)에 송출한다.

보간처리부(13)는, 보간종류, 보간종류, 보내기 속도에 기초하여, 각 축 마다의 단위 시간(보간 주기) 마다의 이송량(Δx,Δy,Δz)을 산출하고, 서보제어부(14)로 송출한다.

서보제어부(14)는, 보간처리부(13)에서 얻어진 각 축 마다의 단위 시간당의 이동량(Δx,Δy,Δz)에 기초하여, 각축 모터의 회전을 제어하고, 각축의 동작을 실시한다.

절삭감시부(15)에 있어서는, 서보제어부(14)에서 실제로 검지한 주축 부하나 보내기축부하을 수취하고, 이들 가운데 적어도 일방을 적응제어부(16)로 송출한다.

적응제어부(16)에 있어서는, 절삭감시부(15)에서 얻어진 주축부하나 보내기축부하와 미리 설정된 값을 비교하여, 주축부하나 보내기축부하가 미리 설정된 과부하판정값을 초과하는 경우에는, 경고 등을 발생시켜 각축을 정지하는 명령을 보간처리부(13)으로 보낸다. 또한 주축부하 또는 보내기축부하가 미리 설정된 속도제어검지범위를 이탈하는 경우에는, 보내기속도를 높이거나 낮추는 속도변경명령을 보간처리부(13)에 송출한다. 더욱이 주축부하 또는 보내기축부하가 기설정된 에어컷트판정값을 하회하는 경우에는 에어컷트에 적당한 보내기속도 명령을 보간처리부(13)에 송출한다.

이들 명령에 기초하여 보간처리부(13)는, 각축 마다의 단위시간(보간주기) 마다의 이동량(Δx,Δy,Δz)의 재계산을 수행하여, 서보제어부(14)에 송출한다.

이하, 가공이 종료되기 까지의 상기 처리를 반복한다.

다음에 도 2의 블럭도를 기초하여, 종래의 NC프로그램 작성시스템을 설명하기로 한다.

가공데이터 입력부(21)에 있어서는 NC프로그램을 작성하고, 필요한 정보인 공구종류, 공구사이즈, 소재재질, 가공궤적 등을 오퍼레이터가 입력하고, 입력된 결과는 NC프로그램 작성부(23)에 송출된다.

적삭조건 데이터테이블(22)은, 가공종류, 공구사이즈, 소재재질 등에서 그들에 적절한 보내기 속도, 주축회전수 등이 결정가능하도록 데이터테이블 구조로 되어 있고, NC프로그램작성부에 의하여 참조된다.

NC프로그램작성부(23)는, 가공데이터입력부(21)에서 송출된 공구종류, 공구사이즈, 소재재질, 가공궤적 등의 가공데이터 더욱이 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등에 기초하여 절삭조건 데이터테이블(22)에서 읽어낸 보내기속도, 주축회전수 등의 절삭조건을 기본으로, NC프로그램을 작성한다.

테이블데이터변경부(24)는, 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등과 보내기속도, 주축회전수 등과의 관계테이블의 변경을 지시하는 것이다.

NC프로그램편집부(25)는, NC프로그램을 오퍼레이터가 직접 편접하는 것이다.

이와 같은 구성의 NC프로그램작성 시스템에는, 오퍼레이터가 NC프로그램에 있어서의 보내기속도 등을 변경한 경우에는, 다음의 3종류 가운데 어떠한 방법을 취해야 한다.

즉, 가공데이터입력부(21)에서 직접 보내기속도 등을 지시한다. 혹은 테이블데이터변경부(24)에 있어서, 미리 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등과 보내기속도, 주축회전수 등과의 관계테이블의 변경을 지시하여 두거나 또는 NC프로그램편집부(25)에 있어서, F명령 등을 변경하든지 등과 같은 것이다.

더욱이 도 3의 블럭도을 기초하여, 종래의 공구실절정보작성 시스템을 설명한다.

NC프로그램메모리(31)에는, 이들에서 수행하는 가공에 사용되는 NC프로그램이 저장되어 있다.

NC프로그램해석부(32)는, NC프로그램메모리(31)에서 1블럭씩 NC프로그램을 읽고 해석하며, 본 블럭에서 명령되어 있는 혹은 모들명령으로서 전 블럭까지에서 명령되어 있던 보간종류, 목표위치, 보내기속도를 보간처리부(33)로 송출한다. 그리고 동시에 명령되어 있던 NC프로그램에 기초하여 공구실적정보를 작성하기 위한 정보(예를 들면 T명령, G01/G02/G03 명령과 부속하는 F명령, S명령, 더욱이 M02명령 등)을 공구실적정보작성부(36)로 송출한다.

보간처리부(33)는, 보간종류, 목표위치, 보내기속도에 기초하여 각 축 마다의 단위시간(보간주기) 당의 이동량(Δx,Δy,Δz)을 산출하고, 서보제어부(34)에 송출한다.

서보제어부(34)는, 보간처리부(33)에서 얻어진 각 축 마다의 단위시간 당의 이동량(Δx,Δy,Δz)에 기초하여 각 축 모터의 회전을 제어하고, 각축의 동작을 실시한다.

절삭감시부(35)에 있어서는, 서보제어부(34)에서 실제로 검지한 주축부하나 보내기축부하를 받고, 이들 가운데 적어도 일측을 공구실적정보작성부(36)에 송출한다.

공구실적정보작성부(36)에 있어서는, NC프로그램해석부(32)에서 얻어진 정보에 기초하여, 공구실적정보의 산출 등을 수행한다. 구체적으로는 T명령에 기초하여 공구번호를 확정하고, G01/G02/G03 명령에 기초하여 가공중인 것을 인식하며, M02 또는 M30 명령에 기초하여 워크가공수를 인식하고, F명령, S명령 및 T명령이 보이는 공구의 지름 등의 정보에 기초하여 그 경우의 보내기속도나 절삭속도를 계산한다. 더욱이 절삭감시부(35)에서 얻어진 주축부하나 보내기축부하에 의하여 에어컷트 상태인가 아닌가를 판정한다.

그리고 얻어진 공구실적정보를, 예를 들면 공구 마다의 실절삭시간, 전원입력시간, 가공보내기 중의 에어컷트 시간, 공구 마다의 워크 가공수 등의 형으로, 공구실적정보기억부(37)에 기억한다.

그러나 종래의 수치제어시스템의 적응제어명령 작성시스템에 있어서는, 더욱이 고속으로 주축부하나 보내기축부하 등의 가공상태 정보가 피드백되도록 되는 것과 같이 원리적으로 추종 지각이 발생하는 것은 피할 수 없고, 과거의 정보에 기초하여 현재의 제어를 수행할 수도 있는 상황이었다.

이 때문에 가공부하가 큰 부분의 가공에서 가공부가가 작은 부분의 가공으로 이동시점에 있어서는, 실제 가공부하는 적음에도 불구하고 보내기 속도가 늦게 되도록 제어되어, 가공효율이 저하되거나, 가공부하가 작은 부분의 가공에서 가공부하가 큰 부분의 가공으로 이동하는 시점에 있어서는 실제의 가공부하는 큼에도 불구하고 보내기속도가 빨리되록 제어되어, 공구에 부하가 과도하게 걸리거나 적정한 면조도(粗度)가 얻어지지 않는 등의 문제가 있었다. 이와 같은 경향은 특히 보내기속도를 고속으로 하여 가공하는 경우에 있어서 현저하게 나타난다.

또한 종래의 NC프로그램작성 시스템에 있어서는, 보내기속도 등의 절삭조건은, 오퍼레이터가 자기의 판단에 의하여 명령하거나, 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등에서 일의적으로 결정되는 것이었기 때문에, 가공에 있어서 실제의 절삭저항값이나 절삭토오크는 서로 관계가 없었다.

이 때문에 최적의 보내기 속도 또는 절삭속도로 절삭을 계속하는 것이 극히 곤란하고, 공구의 조기마모나 가공정밀도, 면조도의 저하를 초래하기 쉬웠다. 더욱이 절삭저항값이 극단적으로 증가하는 부위에 대해서는, 공구나 가공물의 손상 등을 초래하기 쉬운 문제점이 있었다.

또한 종래의 공구실적정보 작성시스템에 있어서는, 공구실적정보로서는, 공구마다의 실절삭시간, 전원입력시간, 가공보내기 중의 에어컷트시간, 공구마다의 워크 가공수 등을 기록하는 정도이고, 예를 들면 공구의 절삭진입각이 어느 정도 변화하고 있는가, 공구의 어떤 부분이 최고 부하가 걸리고 있는가 등 공구수명이나 가공면 정밀도에 영향을 미치는가에 대한 정보가 충분히 얻어지지 않았다.

이 때문에 시시각각 변화하는 가공환경이 공구에 미치는 영향을 분석하여 공구관리 기술이나 제품 가공기술, 더욱이 공구개발기술의 향상을 도모하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 이상과 같은 문제점을 해결하고, 그래픽데이터 상의 가공시뮬레이션을 가공에 앞서 실행하고, 그 결과에 기초하여 보내기속도, 토오크피드포워드(feedforward)량 등을 실가공에 적합한 조건으로 실가공이나 가공프로그램 작성에 반영할 수 있음과 동시에, 공구관리 기술과 제품 가공기술, 더욱이 공구개발기술의 향상에 도움이 되는 공구실적정보를 제공할 수 있는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, NC가공에 있어서 가공 시뮬레이션장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 소재형상 데이터나 공구형상 데이터 및 가공형상을 특정하는 데이터에 기초한 가공시뮬레이션에 기초하고, 수치제어명령이나 공구 실적정보를 작성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은, 종래의 수치제어시스템의 적응제어명령작성시스템의 블럭도.

도 2는, 종래의 NC프로그램작성 시스템의 블럭도.

도 3은, 종래의 공구실적정보작성 시스템의 블럭도.

도 4는, 본 발명의 NC가공의 가공 시뮬레이션장치에 관한 제1실시예의 블럭도.

도 5는, 본 발명의 NC가공의 가공 시뮬레이션장치에 관한 제2실시예의 블럭도.

도 6은, 본 발명의 NC가공의 가공 시뮬레이션장치에 관한 제3실시예의 블럭도.

도 7a, 7b는, 본 발명에 관한 시뮬레이션 형상데이터의 구조예.

도 8은, 본 발명에 관한 가공 시뮬레이션의 원리 설명도.

도 9는, 본 발명에 관한 공구실적정보 가운데 절삭량 변화의 예를 보인 설명도.

도 10은, 본 발명에 관한 공구실적정보 가운데 절삭각변화의 예를 보인 설명도.

도 11은, 본 발명에 관한 공구실적정보의 유지예를 보인 도면.

도 12는, 본 발명에 관한 공구실적정보 가운데 절삭각의 설명도.

도 13은, 본 발명에 관한 소재 형상데이터를 가공물을 실제로 계측한 결과에 기초하여 보정하는 경우의 설명도.

도 14a, 14b는, 본 발명에 관한 소재형상데이터를 3차원격자점으로 구획하는 경우의 시뮬레이션 형상데이터의 구조예를 보인 도면.

상기 목적은, 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 장치에 있어서, 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬레이션하는 가공시뮬레이션수단과, 상기 가공시뮬레이션수단에서 얻어진 절삭정보를 기본으로 수치제어명령을 작성하는 수치제어명령 작성수단을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은 가공정보에 기초하여 NC가공 시뮬레이션을 수행하는 장치에 있어서, 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭취급을 시뮬레이션 하는 가공 시뮬레이션수단과, 상기 가공 시뮬레이션 수단에서 얻어진 절삭정보를 기초로 공구실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성수단을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 가공정보가, NC프로그램, 소재형상데이터 및 공구형상데이터로 되는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 가공 시뮬레이션수단이, 상기 시뮬레이션에 앞서 상기 소재형상데이터를 3차원 격자점으로 구획한 가공 시뮬레이션형상데이터로 변환하는 소재형상 데이터생성수단과, 상기 가공시뮬레이션형상테이터를 기억하는 시뮬레이션 형상기억수단과, 상기 NC프로그램과 상기 공구형상데이터로 되는 상기 격자점상의 소재영역을 공구가 통과하는 경우에 커팅되는 양을 절삭량으로서 산출함과 같이 상기 공구가 통과하는 격자점의 소재유무의 정보를 커팅에 맞춰서 갱신하는 절삭량 산정수단을 포함하는 것에 의하여 달설된다.

또한 상기 목적은, 상기 가공 시뮬레이션수단이, 상기 시뮬레이션에 앞서 상기 소재형상데이터의 소재저면을 격자점에서 구획하고 소재높이를 상기 격자점의 수직방향 높이데이터로 하는 가공시뮬레이션 형상데이터로 변환하는 소재형상데이터 생성수단과, 상기 가공시뮬레이션형상데이터를 기억하는 시뮬레이션 형상기억수단과, 상기 NC프로그램과 상기 공구형상데이터로 되는 상기 격자점상의 소재영역을 공구가 통과하는 경우에 커팅량을 절삭량으로 산출함과 도시에 상기 공구가 통과하는 격자점의 수직방향높이데이터를 절삭에 맞워서 갱신하는 절삭량 산정수단을 포함하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수직방향 높이데이터가, 소재가 존재하는 영역의 높이데이터, 혹은 소재가 존재하는 영역의 높이데이터와 존재하지 않는 영역의 높이데이터의 조랍으로 구성되는 것에 의하여 달성된다.

상기 목적은, 상기 수치제어 명령작성수단이, 절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 일정 범위에 수납되도록, NC프로그램 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에 디코드된 NC프로그램디코드데이터 또는 상기 NC프로그램디코드데이터에서 생성된 보간데이터를 작성하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수치제어명령작성수단이, 보내기속도 또는 절삭속도가 일정한 범위에 들어가도록, 절삭정보로서 얻어진 절삭량의 변화량에서 토오크피드포워드량을 결정하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수치제어명령작성수단이, 절삭정보로서 얻어진 절삭저항값이 0으로 된 경우에는, NC프로그램 보내기속도 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에 디코드된 NC프로그램디코드데이터에 있어서의 보내기속도를 기계의 빠른 보내기 속도로 치환하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수치제어명령 작성수단이, 절삭정보로서 얻어진 절삭저항이 0으로 된 경우에는, NC프로그램 보내기속도 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터에 있어서의 보내기속도를 보다 고속의 보간보내기 속도로 치환하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수치제어명령 작성수단이, 주축부하, 보내기축 부하의 적어도 일측의 부하를 실제로 검지하는 부하검지수단과, 상기 부하검지수단에서 검지된 부하와 절삭정보로서 얻어진 절삭량 도는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 소망의 관계를 이탈한 경우에 보간처리를 정지시키는 보간정지수단을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 공구실적정보 작성수단이, 가공에 사용되는 공구마다의 절삭량, 절삭 길이 가운데 적어도 일측을 적산하는 기능을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은 상기 공구실적정보 작성수단이, 가공에 사용되는 공구의 공구의 날 마다의 가공물로의 충돌회수를 적산하는 기능을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 공구실적정보작성수단이, 가공에 사용되는 공구 마다의 절삭각, 업컷트다운컷트의 구별, 절삭폭, 절삭깊이 가운데 적어도 하나를 기록하는 기능을 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 소재형상데이터가, 입력된 가공물형상데이터를 기초로, 상기 상기 가공시뮬레이션에 의하여 얻어진 형상데이터 또는 가공시뮬레이션에 의하여 얻어진 형상데이터의 일부를 가공물을 실제로 계측하여 얻어진 형상데이터에 의하여 보정한 데이터인 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 공구형상데이터가, 입력된 공구형상데이터를 기초로 공구를 실제로 계측하여 얻어진 형상데이터에 의하여 보정한 데이터인 것에 의하여 달성된다.

상기 목적은, 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 방법에 있어서, 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션단계와, 상기 가공 시뮬레이션단계에서 얻어진 절삭정보를 기초로 수치제어며령을 작성하는 수치제어명령 작성단계를 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공시뮬레이션을 수행하는 방법에 있어서 가공정보에 기초하여가공물의 작석을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션단계와, 상기 가공 시뮬레이션단계에서 얻어진 절삭정보를 기초로 공구실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성단계를 구비하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적은, 상기 수치제어명령 작성단계에 있어서, 절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 일정범위에 수납되도록, NC프로그램 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터 또는 상기 NC프로그램디코드데이터에서 생성된 보간데이터를 작성하는 것에 의하여 달성된다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 컴퓨터에 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션수순와 절삭정보를 기초로 수치제어명령을 작성하는 수치제어명령작성수순를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 매체를 포함한다.

더욱이 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 컴퓨터에 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬레이션하는 가공시뮬레이션수순와, 절삭정보를 기초로 가공실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성수순를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 매체를 포함한다.

본 발명의 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 제1실시예는, 소재나 공구의 형상데이터에 기초하는 가공시뮬레이션을 실시간에서 수행하고, 그 결과인식 가능한 절삭량, 혹은 그 절삭량에서 구해진 절삭 저항값에 기초하여, 사전에 보간속도, 혹은 모터토오크를 적정한 값으로 제어하도록 수치제어명령을 실시하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치이다.

여기서는, 본 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치에 의한 보내기 속도제어를 보간처리 후에 수행하는 형태 및 본 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치에 의한 모터토오크 보정값을 서보 제어에 있어서 전류제어부로 송출하는 형태로 조합한 예를 설명한다.

이하, 도 4의 블럭도를 사용하여 설명한다.

본 블럭도에서는 도 1의 블럭도와 공통되는 항목에는, 공통의 번호를 사용하기 위하여, 블럭(16)이 생략되어 있다.

NC프로그램메모리(11)에는, 이들에서 수행되는 가공에 사용되는 NC프로그램이 저장되어 있다.

NC프로그램해석부(12)는, NC프로그램메모리(11)에서 1블럭씩 NC프로그램을 읽고, 해석하며, 본 블럭에서 명령되어 있는 혹은 모들(modal)명령으로써 전블럭까지에서 명력되어 있는 보간종류, 목표위치, 보내기속도를 보간처리부(13)에 통지함과 같이, 공구번호와 주축회전속도를 가공 시뮬레이션부(17)에 통지하고, 더욱이 공구번호와 보내기속도를 시뮬레이션 예견제어부(17)에 통지한다.

가공전형상생성부(110)는, 가공에 앞서, 미리 본 시스템이 가지고 있는 소재메모리(19)에서 소재형상데이터를 읽어내고, 행하고자 하는 가공 시뮬레이션에 적당한 데이터구조를 변환하여, 가공시뮬레이션 형상데이터로서 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)에 저장하여 둔다. 혹은 오퍼레이터가 가공 시뮬레이션의 경우, 소재형상을 입력하고, 입력된 데이터를 전술한 바와 같이 가공 시뮬레이션 형상데이터로서 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)에 저장하여 둔다.

그리고 가공전 형상생성부(110)은, 도 7a에 도시한 바와 같이 소재저면에 대응한 X-Y평면상에 소정 간격의 격자점을 정의하고, 각 격자점 마다 Z방향 공간으로 소재가 존재하는가 아닌가를 소재형상데이터를 기초로 판별하고, 존재하면 소재저면에서의 높이를, 존재하지 않으면 0을 그 격자점에 대응하는 Z좌표값으로서 기억하는 수순으로, 소재메모리(19)의 소재형상데이터를 가공 시뮬레이션에 이용하는 형상의 데이터구조로 변환하고, 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)에 저장한다.

또한 도 7b와 같이 한 개의 격자점에 Z방향 공간에 대하여, 소재가 존재하는 영역 사이에 소재가 존재하지 않은 중공 영역이 끼워져 있으며, 그 격자점에 대응하여 기억된 Z좌표값데이터는 한 개뿐 아니라, 소재영역의 높이, 중공영역의 높이 및 소재영역의 높이라고 하는 복수개의 Z좌표값데이터를 기억한다.

가공 시뮬레이션부(17)는, NC프로그램해석부(12)에서 수취한 공구번호와 미리 본 시스템이 가지고 있는 사용공구데이터메모리에서 현재 가공에 사용되는 공구의 형상, 예를 들면 공구의 지름을 인식하고, 그 공구와 보간처리부(13)에서 수취한 Δx,Δy,Δz와 시뮬레이션형상 데이터메모리(111)에서 필요에 따라 순차적으로 읽어낸 가공 시뮬레이션용 형상데이터에 기초하여 단위시간당 절삭량을 산출하며, 더욱이 그 절삭량과 NC프로그램 해석부(12)에서 수취한 주축회전속도에 기초하여 공구 1회전당 절삭량을 산출하며, 시뮬레이션 예견제어부(18)에 통지한다.

상기 단위시간당 절삭량은, 도 8에 도시한 바와 같이 공구의 현재위치(X,Y)와 공구지름과 Δx,Δy에서 X-Y평면상에 소정 간격으로 정의된 격자점 가운데, 어떠한 격자점을 공구가 통과하는가를 특정하고, 더욱이 그 격자점이 가지는 가공 시뮬레이션형상의 Z좌표값과 공구의 현재위치(Z)와 Δz에서 공구가 가공물을 절삭하는가 아닌가를 판단하고, 그 판단된 격자점 하나하나에 대하여 절삭량을 산출하여 그 총합을 산출하는 것에 의하여 얻어질 수 있다.

그 시점에서 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구의 이동이 실제로 수행되는가 아닌가가 미정이기 때문에, 이번의 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구이동에 의하여 절삭에 대응한 가공 시뮬레이션 형상데이터의 갱신 및 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)로의 저장은 수행하지 않는다.

시뮬레이션 예견제어부(18)는, 가공 시뮬레이션부(17)에서 수취한 공구 1회전당의 절삭량과 미리 본 시스템이 가지는 소재재질에서 가공 시뮬레이션 절삭저항값(R) 및 절삭토오크(T)를 산출한다.

여기서는, 엔드밀에 있어서의 시뮬레이션 절삭저항값(R) 및 절삭토오크(T)의 예를 보이고 있다.

R = a·Vp(kgf) ...(식 1)

T = b·(n·V)q(kgf·cm) ...(식 2)

여기서 V는 1회전당의 절삭체적, n은 엔드밀의 날수, a,b,p,q는 소재재질의 고유 파라미터이다.

다음에 NC프로그램 해석부(12)에서 수취한 공구범호와 미미 본 시스템이 가지는 사용공구 데이터메모리에서 현재 가공에 사용되고 있는 공구의 적정 절삭 저항을 읽어낸다.

공구의 적정 절삭저항은, 오퍼레이터가 가공에 앞서 공구 마다 설정하고 있어도 좋다.

상기 (식 1)에서 산출한 시뮬레이션 절삭저항값과 적정한 절삭저항값을 비교하고, 시뮬레이션 절삭저항값이 적정절삭저항값을 이탈하고 있는 경우에는, 적절한 절삭저항으로 되도록 보내기 속도를 계산하고, 적정보내기 속도로서 재보간요수신호와 같이 보간처리부(13)에 통지한다.

상기 적정 보내기속도를 산출하는 식은 예를 들면 다음과 같다.

Sg = S·Rg/Rs ... (식 3)

Sg는 적정보내기 속도, S는 명령보내기속도, Rg는 적정절삭저항값, Rs는 시뮬레이션 절삭저항값이다.

한편 이탈하지 않고 있는 경우에는, 가공형상갱신신호를 가공 시뮬레이션부(17)로 보내고, 속도 적정신호를 보간처리부(13)으로 통지한다.

가공 시뮬레이션부(17)는, 시뮬레이션 예견제어부(18)에서 가공형상 갱신신호를 받으며, 이번의 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구이동에 의한 절삭에 따라 가공 시뮬레이션 형상데이터를 갱신하고, 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)에 저장한다.

이러한 갱신은, 걱자점 마다에 기억되어 있는 z좌표값을 절삭된 양 만큼 감산하는 것에 의하여 수행된다.

시뮬레이션 예견제어부(18)에서 보내기 속도 적정신호를 수취하면, 보간처리부(13)는, 이번에 산출한 Δx,Δy,Δz를 그대로 서보제어부(14)로 전송한다. 그 결과 적정한 절삭저항이라고 판단되는 보내기속도로 절삭이 수행되는 것으로 된다.

한편, 재보간요구신호를 수취한 경우에는, 앞서 보간처리한 데이터를 전부 파기하고, 시뮬레이션 예견제어부(18)에서 수취한 적정보재기 속도에 기초하여 다시 단위 시간당의 각축의 이동량(Δx',Δy',Δz')을 계산하고 가공 시뮬레이션부(17)에 통지한다.

가공 시뮬레이션부(17)에서는, 상기 Δx',Δy',Δz'에 기초하여 전술한 바와 같은 방법으로 공구 1회전당의 절삭량을 산출하고, 시뮬레이션 예견제어부(18)에 통지한다.

시뮬레이션 예견제어부(18)에서는, 이러한 공구 1회전당의 절삭량에 기초하여 전술한 동일한 방법으로 시뮬레이션 절삭저항값을 산출한다.

이러한 시뮬레이션 절삭저항값은, 시뮬레이션 예견제어부(18)에서 계산된 적정한 보내기속도에 기초한 보간처리, 가공 시뮬레이션의 결과에 기초한 것이고, 당연히 적정 절삭저항값을 이탈하지 않기 때문에, 가공형상갱신신호를 가공 시뮬레이션부(17)로 통지됨과 같이 보내기속도 적정신호가 보간처리부(13)으로 통지되는 것으로 된다.

그 결과 보간처리부13)에서는, 앞서 시뮬레이션 예견제어부918)에서 계산한 적절한 보내기 속도에 기초하여 보간처리를 수행하고 산출한 Δx',Δy',Δz'를 서보제어부(14)에 통지하여서, 적정한 절삭저항으로 되는 보내기 속도로 절삭이 수행되는 것으로 된다.

또한 상기 (식 2)에서 산출한 절삭토오크에 기초하여, 상기 보간시의 절삭토오크와 비교를 행하고, 절삭토오크의 전회에서의 변화량에서 토오크피드포워드량을 산정하고, 그 토오크피드포워드량을 서보제어부(14)로 송출하는 것도 가능하다.

이 경우, 서보제어부(14)에서는, 이 토오크피드포워드량을 보내기속도 또는 절삭속도가 일정하게 되도록 하는 토오크제어에 사용하는 것으로 된다.

절삭감시부(15)에 있어서는, 서보제어부(14)에서 실제로 검지한 주축부하나 보내기축부하를 수취하고, 적정한 보내기속도에 기초하여 산출된 시뮬레이션 절삭저항과의 관계를 상시 감시하고, 그 관계가 예를 들면 비례관계를 이탈한 경우는 즉각 보내기 정지신호를 보간처리부(13)에 통지하여 보간을 즉시 정지시키는 것이 가능하다.

본 발명의 NC가공에 있어서 가공 시뮬레이션장치 및 방법에 관한 제2실시예는, 오퍼레이터에 의한 가공데이터 입력에서 NC프로그램 작성을 일단 수행하고, 그 NC프로그램과 소재형상데이터에 기초하여 가공시뮬레이션을 수행하며, 그 결과 인식 가능한 절삭량, 혹은 그 절삭량에서 구해지는 절삭저항값에 기초하여, 그 NC프로그램의 속도명령결정을 실시하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치이다.

여기서는, 본 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션 장치를 수치제어장치와 분리된 예를 설명한다.

이하, 도 5의 블럭도를 사용하여 설명한다.

본 블럭도는, 도 2의 블럭도와 공통되는 항목에는, 공통된 번호를 부여하고 있고, 이 때문에 블럭 25가 빠져 있지만, 도 4의 블럭도와 기능적으로 공통 또는 유사한 블럭에 대해서는 알기 쉽게 하기 위하여 재설명하고 있어서, 공통의 번호를 부여하고 있지 않다.

가공데이터입력부(21)에 있어서는, NC프로그램을 작성한 뒤에 필요한 정보인 공구종류, 공구사이즈, 소재재질, 가공궤적 등을 오퍼레이터가 입력하고, 입력된 결과는 NC프로르램작성부(23)에 송출된다.

절삭조건 데이터테이블(22)은, 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등에서 각각 적절한 보내기속도, 주축회전수 등이 결정 가능하도록 데이터테이블 구조로 되어 있으며, NC프로그램작성부(23)에 의하여 참조된다.

NC프로그램작성부(23)에서는, 가공데이터입력부에서 송출된 공구종류, 공구사이즈, 소재재질, 가공궤적 등의 가공데이터, 더 나가서는 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등에 기초하여 절삭조건데이터테이블(22)에서 읽어낸 보내기속도, 주축회전수 등의 절삭조건을 기초로, 일단 NC프로그램을 작성한다.

NC프로그램해석부(26)는, NC프로그램작성부(23)에서 1블럭씩 NC프로그램을 읽고, 해석마고 본 블럭에서 명령되어 있는 혹은 모들명령으로서 전블럭까지에서 명령되어 있는 보간종류, 목표위치, 보내기속도를 보간처리부(27)에 통지함과 같이, 공구번호와 주축회전속도를 가공 시뮬레이션부(28)에 통지한다.

보간처리부(27)는, 보간종류, 목표위치, 보내기속도에 기초하여, 각 축마다의 단위시간(예를 들면 타겟트로 되는 NC장치의 보간주기)당의 가상적인 보간이동량(Δx,Δy,Δz)을 산출하고, 가공 시뮬레이션부(28)에 통지한다.

가공전 형상생성부(210)는, NC프로그램작성에 앞서, 미리 본 시스템이 가지고 있는 소재 메모리(29)에서 소재형상데이터를 읽어내고, 이들에서 수행하는 가공 시뮬레이션에 적절한 데이터구조로 변환하여, 가공시뮬레이션 형상데이터로서 시뮬레이션 형상데이터메모리(211)에 저장하여 둔다. 혹은 오퍼레이터가 가공시뮬레이션의 경우, 소재 형상을 입력하고, 그 입력된 데이터를 전술한 바와 같이 가공 시뮬레이션형상데이터로서 시뮬레이션형상데이터메모리(211)에 저장하여 둔다.

그리고 가공전 형상생성부(210)는, 도 7a에 도시한 바와 같이 소재저면에 대응한 X-Y평면상에서 소정 간격의 격자점을 정의하고, 각 격자점 마다에 Z방향 공간으로 소재가 존재하는가 아닌가를 소재형상 데이터를 기초로 판별하고, 존재하면 소재저면에서의 높이를, 존재하지 않으면 0을 그 격자점에 대응한 Z좌표값으로 기억하는 수순로, 소재메모리(29)의 소재형상데이터를 가공 시뮬레이션에 사용하는 형상의 데이터구조로 변환하고, 시뮬레이션형상데이터메모리(211)에 저장한다.

또한 도 7b와 같이 한 개의 격자점의 Z방향공간에 대하여, 소재가 존재하는 영역 사이에 소재가 존재하지 않는 중공영역이 끼워져 있으며 그 격자점에 대응하여 기억되는 Z좌표값데이터는 한 개만이 아닌, 소재영역의 높이, 중공영역의 높이 및 소재영역의 높이라고 하는 복수개의 Z좌표값데이터를 기억하는 것으로 된다.

가공 시뮬레이션부(28)는, NC프로그램작성부(23)에서 수취한 공구번호와 미리 본 시스템이 가지고 있는 사용공구데이터메모리에서 현재 가공가공에 사용되고 있는 공구의 형상, 예를 들면 공구지름을 인식하고, 그 공구지름과 보간처리부(27)에서 수취한 Δx,Δy,Δz와 시뮬레이션형상데이터메모리(211)에서 필요에 따라 순차적으로 읽어낸 가공 시뮬레이션용 형상데이터에 기초하여 단위시간당 절삭량을 산출하고, 더 나아가 그 절삭량과 NC프로그램해석부(26)에서 수취한 주축회전속도에 기초하여 공구 1회전당의 절삭량을 산출하며, NC프로그램작성부(23)에 통지한다.

상기 단위시간당 절삭량은, 도 8에 도시한 바와 같이 공구의현재위치(X,Y)와 공구지름과 Δx,Δy에서 X-Y평면상에소 소정간격으로 정의된 격자점 가운데, 어떤 격자점을 공구가 통과하는가를 특정하고, 더욱이 그 격자점이 가지는 가공시뮬레이션형상의 Z좌표값과 공구의 현재위치(Z)와 Δz에서 공구가 가공물을 절삭하는가 아닌가를 판별하고, 이렇게 판별된 격자점 하나 하나에 대하여 절삭량을 산출하여 이들의 총합을 산출하는 것에 의하여 얻을 수 있다.

그리고 이러한 시점에서는 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구의 이동이 실제로 수행되는가 아닌가 미정이기 때문에, 이번의 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구이동에 의한 절삭에 따라 가공 시뮬레이션 형상데이터의 갱신 및 시뮬레이션 형상데이터메모리(211)으로의 저장은 수행되지 않는다.

NC프로그램작성부(23)은, 가공 시뮬레이션부(28)에서 수취한 공구 1회전당의 절삭량과 미리 본 시스템이 가지고 있는 소재재질에서 가공 시뮬레이션 절삭저항값(R)(식 1), 및 절삭토오크(T)(식 2)를 산출한다.

다음에 공구번호와 미리 본 시스템이 가지고 있는 사용공구 데이터메모리에서 현재 가공에 사용되고 있는 공구의 적정 절삭저항을 읽어낸다.

다음, 공구의 적절 절삭저항값은, 오퍼레이터가 가공에 앞서 공구 마다 설정하고 있어도 좋다.

상기 (식 1)에서 산출된 시뮬레이션 절삭저항값과 적정 절삭저항값을 비교하고, 시뮬레이션 절삭저항값이 적정 절삭저항값을 이탈하는 경우에는, 적정한 절삭저항으로 되도록 보내기 속도를 계산한다.

상기 적정 보내기속도를 산출하는 식은 예를 들면 (식 3)과 같은 것이다.

한편 이탈하지 않는 경우는, 가공형상 갱신신호를 가공시뮬레이션부(28)로 송부한다.

가공 시뮬레이션부(28)는, NC프로그램작성부(23)에서 가공형상갱신신호를 쉬취하면, 이번의 Δx,Δy,Δz에 기초한 공구 이동에 의한 절삭에 따라 가공 시뮬레이션형상데이터를 갱신하고, 시뮬레이션형상데이터메모리(211)에 저장한다.

이러한 갱신은, 격자점 마다 기억되어 있는 z좌표값을 절삭된 양 만큼 감산하는 것에 의하여 실행된다.

적정한 절삭저항으로 되도록 보내기속도를 계산한 경우에는, 앞서 보간처리한 데이터를 전부 파기하고, 다시 단위시간당의 각축의 이동량(Δx',Δy',Δz')를 계산하고 가공 시뮬레이션부(28)에 통지한다.

가공 시뮬레이션부(28)에는, 이러한 Δx',Δy',Δz'에 기초하여 전술한 바와 같은 방법으로 공구 1회전당의 절삭량을 산출한다.

NC 프로그램작성부(23)에는, 이러한 공구 1회전당의 절삭량에 기초하여, 전술한 바와 같은 방법으로 시뮬레이션 절삭저항값을 산출한다.

이러한 시뮬레이션 절삭저항값은, NC프로그램작성부(23) 내부에서 계산된 적정한 보내기속도에 기초한 가상적인 보간처리, 가공 시뮬레이션의 결과에 기초한 것이고, 당연히 적정 절삭저항을 이탈하지 않아서, 가공형상개신신호를 가공 시뮬레이션부(28)로 통지하는 것으로 된다.

그리고 NC프로그램작성부(23)에 있어서는, 각 보간단위 마다 적정보내기속도를 계산하고, 이러한 적정 보내기속도가 일정 범위에 들어가는 보간단위가 연속하는 것이라면 이것을 결합하여 적정한 F명령을 부가하는 것과 같이, 적정보내기 속도가 일정 범위에 들어가지 않는 보간단위가 인접하면, 별도의 블럭으로 분할하여 각각 적정한 F명령을 부가하는 방법을 사용하여, 당초의 NC프로그램을 적절하게 분할한다.

전술한 NC프로그램작성부(23)에서의 계산에 있어서, 시뮬레이션 절삭저항값이 0이외에서 0으로 된, 0 그대로 인 0에서 0이외로 되는 등을 판별하는 것에 의하여 절삭상태에서 에어컷트 상태로 된다. 에어컷트 상태가 계속하고 있는, 에어컷트상태에서 절삭상태로 되는 상태 변이를 검지하고, 절삭보내기속도를 미리 기계사양메모리(212)에 저장되어 있는 빨리보내기속도 혹은 미리 기계사양 메모리(212)에 저장되어 있는 최대보간속도로 업(up)시키거나, 업(up)된 속도를 유지하거나, 업된 속도에서 적정한 절삭 보내기속도로 돌아오게 하는 것이 가능하다.

또한 본 실시예에 있어서, 보간처리부(27)를 제외하고, 가공 시뮬레이션부(28)에 있어서, NC프로그램해석부(26)에서 얻어진 블럭궤적을 사용하여 블럭당의 절삭량과 블럭당의 가공시간을 계산하고, 이들 데이터에서 보내기속도의 적정/부적정을 판정하여 F 명령변경을 수행하는 방법을 채택하여도 좋다.

한편 오퍼레이터가 미리 기본으로 되는 보내기속도를 변경하는 경우에는, 예를 들면 테이블데이터변경부(24)에 있어서, 공구종류, 공구사이즈, 소재재질 등과 보내기속도, 주축회전수 등의 관계테이블의 변경을 지시하는 것으로 된다.

본 발명의 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치 및 방법에 관한 제3실시예는, 소재나 공구의 형상데이터에 기초한 가공 시뮬레이션을 실시간으로 수행하고, 그 결과 인식 가능한 절삭량, 절삭개소 등의 데이터에 기초하여 공구실적정보를 작성하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치이다.

다음에는 도 6의 블럭도를 사용하여 설명한다.

본 블럭도에서는, 도 3의 블럭도와 공통되는 항목에는, 공통의 번호를 붙이고 있지만, 도 4의 블럭도와 기능적으로 공통 또는 유사한 블럭에 대해서는 쉽게 하기 위하여 다시 설명하기 때문에 공통의 번호를 부여하지 않는다.

NC프로그램메모리(31)에는, 이들에서 수행되는 가공에 사용되는 NC프로그램이 저장되어 있다.

NC프로그램해석부(32)는, NC프로그램메모리(31)에서 블럭씩 NC프로그램을 읽고, 해석하고, 본 블럭에서 명령되어 있는, 혹은, 모들명령으로서 전(前)블럭까지에서 명령되어 있는 보간종류, 목표위치, 보내기속도를 보간처리부(33)에 통지함과 같이 공구범호와 주축회전속도를 가공 시뮬레이션부(38)에 통지하고, 동시에 명령되어 있는 NC프로그램에 기초하여 공구 실적정보를 작성하기 위한 정보(예를 들면 T명령, S명령, 공구회전방향의 M명령등)을 공구 실적정보작성부(36)에 송출한다.

보간처리부(33)는, 보간종류, 목표위치, 보내기속도에 기초하여, 각 축마다의 단위시간(보간주기)당의 이동량(Δx,Δy,Δz)을 산출하고, 가공 시뮬레이션부(38)에 통지한다.

가공전 형상생성부(310)는, 가공에 앞서, 미리 본 시스템이 가지고 있는 소재메모리(39)에서 소재형상데이터를 읽어내고, 수행되는 가공 시뮬레이션에 적합한 데이터구조로 변환하여, 가공 시뮬레이션 형상데이터로서 시뮬레이션형상데이터메로리(311)에 저장하여 둔다. 혹은, 오퍼레이터가 가공 시뮬레이션의 경우마다 소재형상을 입력하고, 입력된 데이터를 전술한 바와 같이 가공 시뮬레이션 형상데이터로서 시뮬레이션형상데이터메모리(311)에 저장하여 둔다.

그리고 가공전 형상 생성부(310)는, 도 7a에 도시한 바와 같이 소재 저면에 대응한 X-Y평면상에 소정 간격의 격자점을 정의하고, 각 격자점 마다 Z방향 공간으로 소재가 존재하는가 아닌가를 소재형상 데이터를 기초로 판별하고, 존재하면 소재저면에서의 높이를, 존재하지 않으면 0을 그 격자점에 대응한 Z좌표값으로서 기억하는 수순로, 소재메모리(39)의 소재형상데이터를 가공 시뮬레이션에 이용하는 형상의 데이터구조로 변환하고, 시뮬레이션 형상데이터메모리(311)에 저장한다.

또한 도 7b와 같이 한 개의 격자점의 Z방향 공간에 대하여, 소재가 존재하는 영역 사이에 소재가 존재하지 않는 중공영역이 끼워져 있으며, 이러한 격자점에 대응하여 기억된 Z좌표값데이터는 하나뿐 아니라, 소재영역의 높이, 중공영역의 높이, 다시 소재영역의 높이라고 하는 복수개의 Z좌표값데이터를 기억하는 것으로 한다.

가공 시뮬레이션부(38)는, NC프로그램해석부(32)에서 수취한 공구번호와 미리 본 시스템이 가지고 있는 사용공구 데이터메모리에서 현재 가공에 사용되는 공구의 형상, 예를 들면 공구지름을 인식하고, 그 공구지름과 보간처리부(33)에서 수취한 Δx,Δy,Δz와 시뮬레이션형상데이터메모리(311)에서 필요에 따라 순차적으로 읽어낸 가공 시뮬레이션용 형상데이터에 기초하여 보간 마다의 절삭량, 절삭길이나 절삭개소(공구의 어떤 부분에서 가공하고 있는가) 등의 데이터를 공구실적정보 작성부(36)으로 통지한다.

또한 여기서는 설명을 간단하게 하지만, 가공 시뮬레이션부(38)는, 가공의 진행에 수반하여 시뮬레이션 형상데이터메모리(311)의 소재형상에서 절삭된 부분을 제외한 갱신처리를 동시에 수행하는 것으로 된다.

갱신실적정보작성부(36)에 있어서는, 예를 들면 이하와 같은 공구실적정보의 작성을 수행한다.

1) NC프로그램해석부(32)에서 송출되는 T명령과 가공 시뮬레이션부(38)에서 송출되는 보간 마다의 절삭량, 절삭길이에 의한 공구 마다의 절삭량, 절삭길이의 적산값,

2) NC프로그램해석부(32)에서 송출되는 S명령과 가공 시뮬레이션부(38)에서 송출되는 절삭 개소 및 상기 공구마다의 절삭량, 절삭길이의 적산값에 의한 공구 날끝 마다의 절삭량, 절삭길의 적산값,

3) NC프로그램 해석부(32)에서 송출되는 T명령, S명령과 가공 시뮬레이션부(38)에서 송출되는 절삭 개소에 의한 공구의 날 마다의 가공물로의 충돌 회수의 적산값,

4) NC프로그램해석부(32)에서 송출되는 T명령, 공구 회전방향의 M명령과 가공 시뮬레이션부(38)에서 송출되는 절삭개소에 의한 공구의 절삭각, 업컷트다운커트의 구별, 절삭폭, 절삭깊이.

예를 들면 도 9와 같은 가공에 있어서는, 종래에는 절삭중인가 아닌가가 판정될 수 있는 정도이었지만, 본 실시예에 의하면, A점에서는, 날끝 포인트 가운데, 1-2, 2-3, 3-4, 4-5의 각각의 사이에서 개별적으로 절삭량이 인식될 수 있고, B점에서는 날끝 포인트 가운데 1-2, 2-3의 사이의 개별의 절삭량과 3-4, 4-5의 사이에 절삭량이 없는 것이 확인될 수 있다. 그리고 각 날끝 포인트 마다의 절삭량으로서 적산되는 것으로 된다.

또한 도 10과 같은 가공에 있어서는 종래이면 역시 절삭중인가 아닌가가 판정될 수 있을 정도지만, 본 실시예에 의하면 A 점에서는 절삭각이 크고 공구에 부하가 걸려 있는 상태인 사실, B점에서는 절삭각이 작고 공구에 큰 부하가 걸려 있지 않은 상태임을 확인할 수 있다. 그리고 절삭각은, 도 12도에 도시한 바와 같이, 가공 적정도를 판정할 수 있는 지표의 하나로 되는 정보이다. 그리고 도 10과 같은 경우에도 절삭량이 인식되어 얻을 수 있는 것은 당연하다.

공구실적정보기억부(37)에는, 이와 같은 상세한 정보가 도 11에 도시한 형태로, 공구 마다 혹은 공구날끝 마다의 정보로서 기록되어 있는 것으로 되어 있다.

역시 공구 실적정보작성부(36)에 있어서는 절삭감시부(35)에서 얻어진 주축부하나 보내기축부하에 의하여 에어컷트 상태인가 어떤가를 판정하고, 이것과 가공 시뮬레이션부(38)에서 얻어진 데이터(절삭개소의 유무)를 비교하여도 좋다.

제3실시예는, 제1실시예를 기초로 설명하고 있지만, 제2실시예를 기초로 하는 것도 가능하다.

또한 각각의 실시형태의 복수개를 조합하는 것도 가능하다.

상기의 어떠한 실시예에 있어서도, 소재형상데이터나 공구형상 데이터로서 실제의 가공물이나 공구의 계측 데이터를 사용하는 것이 가능하고, 도 13과 같이 소재형상데이터를 가공물을 실제로 계측한 결과에 기초하여 보정하거나, 동일하게 공구형상데이터를 공구를 실제로 계측한 결과에 기초하여 보정하는 것도 가능하다.

상기의 어떠한 실시예에 있어서도, 가공전 형상생성부(110)(또는 210 혹은 310)는, 소재메모리(19)(또는 29 혹은 39)에서 읽혀진 소재형상데이터에 기초하여, 시행하고자 하는 가공 시뮬레이션에 적합한 데이터 구조로 변경하는 경우에, 이러한 소재형상데이터를 도 14b와 같이 3차원 격자점으로 구획하여 시뮬레이션 형상데이터메모리(111)(또는 211 혹은 311)에 자장하여 두는 것도 가능하다. 예를 들면 도 14의 반전부분을 제거하는 경우에는 도 14a와 같이 X-Y평면을 격자점에서 구획하고 각 소재높이를 Z높이데이터로 가진 경우네는 z(x)(y) = h1에서 (h1-1)로 변화하는 것으로 되고, 도 14b와 같이 3차원 격자점으로 구획된 경우에는 P(x,y,h1) = 1에서 0으로 변화하는 것으로 된다.

제1실시예의 설명에 있어서는, 본 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치에 의한 보내기 속도제어를 보간 처리후에 수행하는 형태 및 본 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션 장치에 의한 모터토오크 보정값을 서보제어에서의 전류제어부에 송출하는 형태로 조합한 형태로 설명하였다.

제2실시예의 설명에 있어서는, 본 NC가공에 있어서의 가공시뮬레이션장치를 수치제어장치로 분리하고, 가공에 앞서 NC프로그램의 속도명령결정을 실시하는 형태로 설명하였다.

제3실시예의 설명에 있어서는, 본 NC가공에 있어서 가공 시뮬레이션장치에 의하여 소재나 공구의 형태데이터에 기초한 가공 시뮬레이션을 실시간으로 행하고, 그 결과 인식이 가능한 절삭량, 절삭개소 등의 데이터에 기초하여 공구 실적정보의 작성을 실시하는 형태로 설명하였다.

그러나 본 발명의 실시예는 이들에 한정되는 것은 아니고, 상기 장치를 구성하는 각각의 구단을 각각의 기능의 실현단계로 치환하는 형태로 실시하는 것도 가능하다.

그리고 적어도 제1 및 제2실시예에 있어서는, 본 발명의 장치 또는 방법으로의 입력으로써 필요한 소재형상, 공구형상 및 보간 데이터에 상당하는 것을 준비하고, 본 발명의 장치 및 방법으로 입력하면 본 실시형태에서 설명한 바와 같은 수순로 절삭량, 절삭저항이나 가공전, 가공도중, 가공완료후의 가공물 형상 및 적정한 보내기 속도를 적적하게 구할 수 있게 된다.

또한 이러한 적정한 보내기속도를 생성하는 기능을 이용하여, NC프로그램해석부와 보간처리부 사이에, 본 발명의 장치 또는 방법에 의한 보내기 속도제어를 조합하면, 실제 보간처리 전에 적절한 보내기 속도를 미리 결정하여 두는 것이 가능하다.

더욱이 보내기 속도의 급격한 변동에 의한 기계의 진동, 공구의 파손, 혹은 보내기 속도의 변화 즉 가감속에 수반하는 형상 오차의 발생을 방지하기 위하여, 보간처리에 앞서 보간전 가감속 처리부를 구비하는 수치제어시스템이면 NC프로그램해석부와 보간전 가감속처리부와의 사이에 본 발명의 장치 또는 방법에 의한 보내기 속도제어를 조합하면, 기계를 진동시키는 것 없이, 가감속에 따른 형상 오차발생을 억제하여, 적절한 보내기 속도로 가공을 수행할 수 있다.

여기서 설명을 하지는 않았지만, 가공전, 가공도중, 가공완료후의 가공물 형상을 수순대로 생성하고 있기 때문에, 그 가공물 형상데이터를 그래픽표시부에 입력하면, 그래픽표시기능으로 이용할 수 있다. 동일하게 절삭량, 절삭저항값을 설정하여, 색분할 등을 수행하여 그래픽으로 표시하면, 가공상황의 변화의 모양을 그래픽으로 표시할 수 있다.

본 발명에 의하면 그래픽데이터 상의 가공 시뮬레이션을 가공에 앞서 실행하고, 그 결과에 기초하여, 보내기속도 토오크피드포워드량 등을 실가공에 적합한 조건으로 실가공이나 가공 프로그램 작성에 반영할 수 있기 때문에, 최적의 보내기속도로 가공이 용이하게 실현된다.

그리고 보내기 속도의 최적화는 NC프로그램 작성단계, NC프로그램해석후, 보간처리시의 어디에 있어서도 가능하다.

더욱이 가공 시뮬레이션에 기초한 엄밀한 공구실적정보를 제공하는 것이 가능하기 때문에, 공작기계 사용자는 그 분석에 의하여 주말 등의 장시간 무인운전에 견딜 수 있는 가공조건을 결정하거나, 가공물의 형상정밀도, 가공면의 정밀도를 높이는 제품 가공기술을 향상시키는 것, 혹은 공구 메이커가 이러한 분석에 의하여 고객의 사용환경에서의 공구 수명이나 내마모성이 높은 공구를 개발하는 것이 가능하게 된다.

Claims (23)

1. 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 장치에 있어서,

   가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬에이션하는 가공 시뮬레이션수단과,

   상기 가공 시뮬레이션수단에서 얻어진 절삭정보를 기초로 수치제어명령을 작성하는 수치제어명령 작성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
2. 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 장치에 있어서,

   상기 가공정보에 기초하여 가공물의 절삭을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션수단과,

   상기 가공 시뮬레이션수단에서 얻어진 절삭정보를 기초로 공구실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가공정보는, NC프로그램, 소재형상데이터 및 공구형상데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가공 시뮬레이션수단은,

   상기 시뮬레이션에 앞서 상기 소재형상데이터를 3차원 격자점으로 구획한 가공 시뮬레이션 형상데이터로 변환하는 소재형상데이터 생성수단과,

   상기 가공 시뮬레이션 형상데이터를 기억하는 시뮬레이션 형상기억수단과,

   상기 NC프로그램과 공구형상데이터에서 상기 격자점상의 소재영역을 공구가 통과하는 경우 커팅량을 절삭량으로 산출하는 것과 같이 상기 공구가 통과하는 격자점의 소재 유무의 정보를 커팅에 맞춰 갱신하는 절삭량 산정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가공 시뮬레이션수단은,

   상기 시뮬레이션에 앞서 상기 소재형상데이터의 소재저면을 격자점으로 구획하고 소재높이를 격자점의 수직방향 높이데이터로 한 가공 시뮬레이션형상데이터로 변환하는 소재형상데이터 생성수단과,

   상기 가공 시뮬레이션 형상데이터를 기억하는 시뮬레이션 형성기억수단과,

   상기 NC프로그램과 상기 공구형상데이터에서 상기 격자점상의 소재영역을 공구가 통과하는 경우 커팅량을 절삭량으로 산출함과 같이 상기 공구가 통과하는 격자점의 수직방향높이데이터를 커팅에 맞춰서 갱신하는 절삭량산정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 수직방향 높이데이터는,

   소재가 존재하는 영역의 높이데이터, 혹은 소재가 존재하는 영역의 높이데이터와 존재하지 않는 영역의 높이데이터와의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성수단은,

   절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 일정범위에 수납되도록,

   NC프로그램 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터, 또는 상기 NC프로그램디코드데이터에서 생성되는 보간데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성수단은,

   보내기속도 또는 절삭속도가 일정범위에 수납되도록

   절삭정보로서 얻어진 절삭량의 변화량에서 토오크피드포워드량을 결정하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성수단은,

   절삭정보로서 얻어진 절삭저항값이 0으로 된 경우에는

   NC프로그램 보내기속도, 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터에 있어서의 보내기속도를 기계의 빨리보내기 속도로 치환 가능한 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성수단은,

    절삭정보로서 얻어진 절삭저항값이 0으로 된 경우에는

    NC프로그램 보내기속도 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터에 있어서의 보내기속도를 보다 고속의 보간 보내기 속도로 치환 가능한 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성수단은,

    주축부하, 보내기축부하의 적어도 일측의 부하를 시레로 검지하는 부하검지수단과,

    상기 부하검지수단에서 검지된 부하와 절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 소망의 관계를 이탈한 경우에 보간처리를 정지시키는 보간정지수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
12. 제2항에 있어서, 상기 공구실적정보 작성수단은,

    가공에 사용하는 공구 마다의 절삭량, 절삭길이 가운데 적어도 일측을 적산하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
13. 제2항에 있어서, 상기 공구실적정보 작성수단은,

    가공에 사용하는 공구의 날 마다의 가공물로의 충돌회수를 적산하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
14. 제2항에 있어서, 상기 공구실적정보작성수단은,

    가공에 사용하는 공구의 날 마다의 가공물로의 충돌회수를 적산하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
15. 제2항에 있어서, 상기 공구실적정보 작성수단은,

    가공에 사용하는 공구 마다의 절삭각, 업컷트다운컷트의 구별, 절삭폭, 절삭깊이 가운데 적어도 하나를 기록하는 기능을 구비하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
16. 제3항에 있어서, 상기 소재형상데이터는,

    입력된 가공물형상데이터를 기초로 상기 가공 시뮬레이션에 의하여 얻어진 형상데이터 또는 상기 꽁 시뮬레이션에 의하여 얻어진 형상데이터의 일부를 가공물을 실제로 계측하여 얻어진 형상데이터에 의하여 보정한 데이터인 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
17. 제3항에 있어서, 상기 공구형상데이터는,

    입력된 공구형상데이터를 기초로 공구를 실제로 계측하여 얻어진 형상데이터에 의하여 보정한 데이터인 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션장치.
18. 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 방법에 있어서,

    가공정보에 기초하여 가공물의 커팅을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션단계와,

    상기 가공 시뮬레이션단계에서 얻어진 절삭정보를 기초로 수치제어명령을 작성하는 수치제어명령 작성단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션방법.
19. 가공정보에 기초하여 NC가공의 가공 시뮬레이션을 수행하는 방법에 있어서,

    가공정보에 기초하여 가공물의 커팅을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션 단계와,

    상기 가공 시뮬레이션단계에서 얻어진 절삭정보를 기초로 공구실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션방법.
20. 제18항에 있어서, 상기 수치제어명령 작성단계에서는,

    절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 일정범위에 수납되도록

    NC프로그램 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터, 또는 상기 NC프로그램디코드데이터에서 생성된 보간데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 NC가공에 있어서의 가공 시뮬레이션방법.
21. 컴퓨터에,

    가공정보에 기초하여 가공물의 커팅을 시뮬레이션하는 가공 시뮬레이션 수순과,

    절삭정보를 기초로 수치제어명령을 작성하는 수치제어명령 작성수순를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 매체.
22. 제21항에 있어서, 상기 가공 시뮬레이션수순를 실행시키기 위한 프로그램은,

    절삭정보로서 얻어진 절삭량 또는 절삭저항값 또는 절삭토오크가 일정 범위에 수납되도록

    NC프로그램, 또는 NC프로그램이 수치제어장치 내부에서 디코드된 NC프로그램디코드데이터, 또는 상기 NC프로그램디코드데이터에서 생성된 보간데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 매체.
23. 컴퓨터에,

    가공정보에 기초하여 가공물의 커팅을 시뮬레이션하는 시뮬레이션수순와,

    절삭정보를 기초로 공구실적정보를 작성하는 공구실적정보 작성수순를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 매체.