WO2006137120A1 - 加工工程生成装置 - Google Patents

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shape data
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Hiroshi Takahashi
Shingo Yamaguchi
Yoshio Takeuchi
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Fujitsu Limited
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    • G05B2219/45—Nc applications
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention analyzes CAD data, extracts a machining shape, searches and combines appropriate machining methods in a data base, and thereby combines parts and molds by a machining center controlled by an NC program.
  • the present invention relates to a processing process generation device that generates a manufacturing process for manufacturing the present invention.
  • the operator determines the processing method.
  • the operator sets the cutting method and cutting conditions of the tool with CAM (Computer Aided Manufacturing) according to the determined cleaning method, and calculates the NC program for controlling the machining center. Then, the machining center is controlled by the output NC program, and the material is checked with the specified tool.
  • CAM Computer Aided Manufacturing
  • Machining know-how for creating NC programs includes determining the machining method, determining the tool to be used, and cutting conditions for the tool. Machining methods include machining shapes such as “planing”, “shouldering”, “drilling”, and “counterbore”, tools such as “ball end mill” and “flat end mill”, “contouring machining” and “scanning line”. It consists of a combination of tool operations such as “machining”. processing
  • a computer supports the CAM settings that an operator uses to create NC programs using know-how is automatic specification of tool cutting conditions using a database. This is because the computer supports the operator to specify the optimum cutting conditions for the combined force of tools and materials, instead of the operator inputting the cutting conditions to the computer. In some cases, the computer supports the optimization of cutting conditions in the database. The automatic designation and optimization of these cutting conditions are originally numerical information, and since they are relatively compatible with computers, many systems have been developed.
  • Patent Document 1 stores machining procedures for workpiece shapes and standard calorie shapes that are classified into machining attribute data for each machining unit based on CAD / CAM data, and machining procedures or machining tools are used as conditional expressions.
  • a technique for retrieving attribute data is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a technique for generating a cage program from an input cutting condition according to a program generation algorithm corresponding to a designated process.
  • Patent Document 3 discloses a technique for deriving ideal machining conditions from the shape of a part to be subjected to electrical discharge machining based on judgment criterion data and determining the combination force of the machining condition data and the shape dimensions of the electrode and the machining program.
  • Patent Document 4 stores recesses and other shape data, material data, tool data, and machining condition data, and generates data for the selected combination of tools.
  • a technique for generating NC programs is disclosed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-177505
  • Patent Document 2 JP 2002-132313 A
  • Patent Document 3 JP-A-5-169348
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-306202
  • An object of the present invention is to realize a highly efficient and highly accurate machining by automating a method for determining a machining shape and a machining method and outputting an NC program according to the decision method. It is to provide a machining process generation device.
  • the machining process generation apparatus of the present invention receives and receives the shape data and the shape data of the product to be processed, storage means for storing the shape data and the processing method used when processing the shape in association with each other.
  • Shape data detection means for detecting whether shape data corresponding to shape data is stored in the storage means, and a processing method acquisition means for acquiring a processing method corresponding to the detected shape data from the storage means
  • processing step generation means for generating data specifying a processing step of a product to be processed by combining one or more processing methods acquired by the processing method acquisition means.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a method for determining a combination of processing steps.
  • FIG. 2 is a diagram showing a process of generating a machining process according to an embodiment of the present invention, determining a machining process from CAD data, and outputting an NC program to a machining center.
  • FIG. 3 is a diagram showing a processing flow of a machining shape recognition function 11.
  • FIG. 4 is a diagram (part 1) for explaining a machining shape database 15.
  • FIG. 5 is a diagram (part 2) for explaining the machining shape database 15;
  • FIG. 6 is a diagram (part 3) for explaining the machining shape database 15;
  • FIG. 7 is a diagram (part 4) for explaining the machining shape database 15
  • FIG. 8 is a diagram (part 5) for explaining the machining shape database 15;
  • FIG. 9 is a diagram (part 6) for explaining the machining shape database 15;
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing flow of a machining process determination function 12.
  • FIG. 11 is a diagram (part 1) for explaining the machining method database 16;
  • FIG. 12 is a diagram (part 2) for explaining the machining method database 16;
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of parameters passed from the machining process determination function 12 to the tool path generation function 13.
  • a product such as a part or a die is processed from a material
  • it is generally divided into a plurality of processing steps such as “rough processing step”, “medium finishing processing step”, and “finishing processing step”.
  • processing steps such as “rough processing step”, “medium finishing processing step”, and “finishing processing step”.
  • machining methods such as “planing”, “shouldering”, “drilling”, and “spotting” are applied. Then, the combination of machining methods that can finish the product with the highest efficiency and accuracy is determined, and the NC program that controls the machining center is output.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a method for determining a combination of processing steps.
  • the machining process is divided into three stages, the first stage has A and A 'machining methods, the second stage has B and B' machining methods, and the third stage has C, C ', C
  • a processing method of '' There are many ways to select these processing methods, so there are many possible combinations of processing steps. From these, it is necessary to select one optimal cache process.
  • FIG. 1 a process is selected in which the product is manufactured by capping the material with the caging method A, then with the processing method B, and finally with the processing method C ′ ′. ing.
  • FIG. 2 is a diagram showing a process generation device according to an embodiment of the present invention, which shows a process of determining an additional process from CAD data and outputting an NC program to a machining center.
  • the machining process generator has a machining shape recognition function 11 that recognizes the machining shape by importing CAD data output from CAD10, a machining shape database 15 that stores machining shapes, and a combination of machining methods based on machining shape information.
  • Machining process decision function 12 to determine machining process, machining method database 16 to save machining method, machining process information ability NC program to control machining center It is composed of a tool locus generation function 13.
  • the created three-dimensional data is taken into the shape recognition function 11 by the CAD 10.
  • the shape recognition function 11 connects to the machining shape database 15 and compares the registered machining shape with the captured 3D data, and searches for a matching machining shape.
  • the machining method database 16 is connected to search for a machining method to which the matching machining shape information power is applied, and the combination of the searched machining methods is determined in consideration of efficiency and accuracy.
  • the machining center 14 is controlled by the NC program generated by the tool path generation function 13 to manufacture a product.
  • the tool path generation function 13 can use an existing CAM function, and only the CAM function may be incorporated into the machining process generation apparatus according to the embodiment of the present invention. Data may be automatically input to the provided CAM to perform the tool path generation process. In any case, since the tool path generation function 13 can be realized by an existing apparatus, detailed description will not be given in the following description.
  • machining shape database 15 and the cache method database 16 are described as separate devices, they may be configured in the same device.
  • FIG. 3 is a diagram showing a processing flow of the machining shape recognition function 11.
  • the machining shape recognition function 11 is a function for extracting the CAD data force acquired from the shape that matches the shape defined in the machining shape database 15.
  • CAD data is acquired and compared with the cache shape acquired from the machining shape database 15 and a matching machining shape is extracted. These series of operations are repeated until all shapes in the machining shape database 15 are performed. The extracted machining shape is transferred to the machining process decision function 1 2.
  • step S10 the machining shape recognition function 11 acquires CAD data.
  • step S11 a machining shape is obtained from the machining shape database 15.
  • step S12 a machining shape that matches the shape of the CAD data is extracted from the machining shapes obtained from the machining shape database 15.
  • step S13 it is determined whether or not the matching with the shape of the CAD data has been detected for all the shapes in the machining shape database 15, and if not, the process is repeated. When it is finished, the process is terminated.
  • 4 to 9 are diagrams for explaining the machining shape database 15.
  • the machining shape database 15 stores machining shapes. There are two types of machining shapes stored, which can be divided into machining shape extraction algorithms and machining shape bitmaps.
  • the machining shape extraction algorithm is to define a machining shape called "planing” as shown in Fig. 4 by an algorithm. Since “planing” is applied to a plane, the plane face is the target. Furthermore, since “planing” is performed so that the tool protrudes from the target flat face, it is necessary to allow the tool to protrude 50 mm or more from the target face during processing. Therefore, an algorithm for extracting a flat face that can be secured outside the machining range by 50 mm or more is defined.
  • the machining shape extraction algorithm for "planing” is as shown in FIG. Since “planing” targets a plane, first, a plane face is extracted (step S15). Inspect these planes to see if the machining area can be secured outside by 50mm or more (step S16). Here, if the machining range can be secured, it is added to the target face for “planing” (step S 17), and if it cannot be secured, the next face is inspected. By performing these inspections on all the extracted flat faces (step S18), it is possible to extract the faces to be subjected to “planing”.
  • machining shape extraction algorithm is created by creating machining databases by defining machining shapes such as “shouldering”, “drilling”, and “spot facing” by the same method.
  • a machining shape bitmap is defined by a machining shape extraction algorithm and defines a machining shape.
  • a machining shape bitmap is used.
  • the machining shape bitmap in order to register the machining shape in FIG. 6 in the cache shape database 15, the user selects a face related to the machining shape. The selected faces are divided into equal grids and height information is extracted. The height information is stored in the database as machining shape bitmap information.
  • step S20 a face related to the machining shape is acquired.
  • step S21 the shape is divided by the equal lattice.
  • step S22 the maximum height in the equal lattice is acquired.
  • step S23 the necessary portion is registered in the machining shape database 15.
  • the machining shape given as CAD data is converted to a bitmap, and the machining shape database 15 and the machining shape database 15 are registered! Search for a location that matches the shape bitmap. The matched location is transferred to the machining shape recognition function 11.
  • step S25 the machining shape is acquired, in step S26, the shape is divided by an equal grid, and in step S27, the machining shape database 15 also acquires the machining shape bitmap. Then, in step S28, it is determined whether or not there is a place that matches the machining shape acquired from the CAD data in the machining shape bitmap of the machining shape database 15. If it is determined in step S28 that they match, the machining shape is extracted in step S29 and the process proceeds to step S30. If they do not match, the process proceeds to step S30 as it is. In step S30, it is determined whether or not the calorie shape acquired as CAD data has been compared with the machining shape bitmaps of all machining shape databases 15. If it is not finished in step S30, the process is repeated from step S28, and if it is finished, the process is terminated.
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing flow of the machining process determination function 12.
  • the machining process decision function 12 selects the appropriate machining method for the machining shape recognized by the machining shape recognition function 11, selects an appropriate machining method, assembles the machining process according to the machining rules, and generates a tool path. This is a function to output information necessary for this.
  • a machining shape recognized by the machining shape recognition function 11 is acquired, and a machining method appropriate for the machining shape is obtained from the machining method database 16. Force according to the situation Generally, the machining shape and machining method are a pair. If not, register the machining method for the machining shape according to the situation. Then, after obtaining the caching method from the caching method database 16 for all machining shapes obtained from the machining shape recognition function 11, a plurality of machining steps are created by combining these machining methods. The most suitable among the created machining processes Select the right combination and output the machining process.
  • step S35 the machining shape information is obtained from the machining shape recognition function 11, and in step S36, the machining method corresponding to the obtained machining shape is obtained from the machining method database 16. To do.
  • step S37 it is determined whether or not machining methods have been acquired for all machining shapes. If the determination in step S37 is No, the process returns to step S36. If the determination in step S37 is Yes, a plurality of processing steps are created by combining the acquired processing methods in step S38. In step S39, the most appropriate combination is selected from a plurality of processing steps.
  • the processing steps are created by combining processing methods based on processing rules.
  • Processing rules are the setting items required depending on the site where the system is operated, the operator, and the type of product.
  • the machining rules used at this time are, for example, the types and priorities of tools that can be used, the priority of machining information, and the inability to use them.
  • multiple processing steps are created by combining processing methods. The plurality of processing steps are performed on a region where the processing shapes overlap.
  • the most suitable combination of the plurality of machining processes is selected based on the caerule rule.
  • the processing rules used at this time are, for example, items such as whether time is given priority or safety is given priority. This processing rule shall be entered by the operator using a keyboard or the like.
  • the time-priority machining rule is to increase the work amount of the tool per unit time and shorten the machining time.
  • the machining rule that gives priority to safety is to prevent the tool from being damaged by reducing the work amount of the tool per unit time. Processing rules that prioritize safety are effective when operating the processing equipment unattended at night, etc., and processing rules that prioritize time are effective when processing under human supervision.
  • the size of the tool which is information for determining such a carrule, is stored in the machining method database 16 in association with the additional method.
  • FIGS. 11 and 12 are diagrams for explaining the processing method database 16.
  • the processing method database 16 stores processing methods.
  • the stored machining method is paired with the machining shape, and the NC program is generated by the tool path generation function 13
  • the information for performing, the algorithm which determines a tool, etc. are preserve
  • the machining method "planing" for the machining shape “planing” includes the target machining shape, the type of tool used, the method of determining the tool diameter used, the tool path used, Consists of Since the machining shape to be processed is the machining method “planing” with respect to the machining shape “planing”, it is referred to as “planing” at this time.
  • the type of tool used is a flat end mill (upper left in Fig. 11) or front milling (upper right in Fig. 11), and the tool trajectory used is zigzag (lower in Fig. 11). It is assumed that the machining rule performs the approach and escape operations in the horizontal plane direction with respect to the target plane.
  • the algorithm for determining the tool diameter is shown in Fig.
  • step S40 the length hx in the X direction and the length hy in the Y direction are calculated (steps S40 and S41). Comparing hx and hy, the shorter one is set as a (step S42). At this time, the tool having the maximum diameter within ⁇ times or + ⁇ mm of a is selected (step S43).
  • a machining method is created by creating a database by defining machining methods such as "shoulder cutting”, “drilling”, and “spot facing” by the same method.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of parameters passed from the machining process determination function 12 to the tool path generation function 13.
  • Parameters common to the entire machining process for manufacturing a shape represented by a single CAD data are the CAD data file name, the origin position when machining, the machining start point, the machining end point, and the avoidance surface. Is set. Parameters for each process include target face ID, machining method, type of trajectory, direction of entry and escape, tool type, tool diameter, tool spindle speed, tool feed rate, tool pitch The cutting oil used for processing is set.
  • the tool trajectory generation function 13 controls the machining center that processes material force into the product based on the CAD data input to the machining process generation device and the information output from the force balance determination function 12. Generate an NC program to do This tool path generation function 13 has the same function as the CAM used for conventional force. Therefore, a general-purpose CAM may be used as a substitute for the tool path generation function 13.
  • Machining Center 14 is a numerically controlled (NC) machine tool with automatic tool change function, and completes a series of operations such as milling, drilling, boring, tapping, etc. with a single installation of the workpiece. Or it can be done almost completely automatically. If the tool path generation function 13 can output an NC program specific to the machining center 14, a general-purpose machining center 14 can be used.

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Abstract

　加工形状データベースには、加工形状が登録されている。加工形状認識機能は、ＣＡＤからのＣＡＤデータと登録されている加工形状とを比較し、一致する登録加工形状を抽出する。加工方法データベースには、登録された加工形状に対応して、その加工形状の加工方法を特定するのに必要な情報が格納される。加工形状認識機能で抽出された加工形状に対応する加工方法の情報が加工工程決定機能によって加工方法データベースから抽出され、適切な順番に各加工方法を配列し、加工工程を生成する。

Description

明 細 書
加工工程生成装置
技術分野
[0001] 本発明は、 CADデータを分析して加工形状を抽出し、適切な加工方法をデータべ 一スカも検索して組み合わせることによって、 NCプログラムによって制御されたマシ ユングセンタによる部品や金型の製造のための製造加工工程を生成する加工工程 生成装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、マシニングセンタを用いて部品や金型を製造する場合、加工方法はォペレ ータが決定している。オペレータは決定したカ卩ェ方法に沿って CAM (Computer Aid ed Manufacturing)でカ卩ェ方法や工具の切削条件を設定し、マシユングセンタを制御 するための NCプログラムを計算させる。そして出力された NCプログラムによって、マ シユングセンタは制御され、指定された工具で材料をカ卩ェする。
[0003] 加工方法の決定のために、オペレータは経験や知識と!/、つたカ卩ェに関するノウハ ゥを駆使している。決定した加工方法が妥当であるかどうか検証するために、出力し た NCプログラムのシミュレーションを行う。シミュレーション結果の分析のためにもォ ペレータの経験や知識と 、つたカ卩ェに関するノウハウが必要となる。違う加工方法を 比較するためには、 CAMの設定を変更して NCプログラムを再計算する必要がある 。このように、一連のトライ &エラーを繰り返すためには、オペレータの労力と加工に 関するノウハウが必要不可欠である。トライ &エラーをコンピュータが代替して行う場 合、工具や材料のデータベースを作成し、データベースに登録された情報を組み合 わせて、トライ &エラーを行い、加工時間が最も短くなる工具の組み合わせを決定す る方法などがあるが、膨大な計算時間が必要となっている。
[0004] NCプログラムを作成するための加工ノウハウは、加工方法の決定や使用する工具 の決定、工具の切削条件などがある。加工方法は、「平削り」や「肩削り」、「穴あけ」、 「座ぐり」などの加工形状、「ボールエンドミル」や「フラットエンドミル」などの工具、「等 高線加工」や「走査線加工」などの工具動作の組み合わせによって構成される。加工 ノウハウを利用してオペレータが NCプログラムを作成するために行う CAMの設定を コンピュータが支援する最も一般的な方法の一つにデータベースによる工具の切削 条件の自動指定が挙げられる。これは、オペレータが切削条件をコンピュータに入力 する代わりに、工具や材料などの組み合わせ力 最適な切削条件を指定することを コンピュータが支援するものである。また、データベース内の切削条件の最適化をコ ンピュータが支援しているものもある。これらの切削条件の自動指定や最適化などは 、元々数値情報であり、比較的コンピュータとの相性が良いので、多くのシステムが 開発されている。
[0005] し力しながらカ卩ェ方法や工具を決定するコンピュータ支援システムはあまり開発が 行われていないのが現状である。一番の原因は、これらの加工ノウハウはあいまいで 複雑な決定要因が多いために数値ィ匕しにくいことが挙げられる。例えば、「平削り」と いう加工形状は、「ボールエンドミル」や「フラットエンドミル」、「ラジアスエンドミル」な ど様々な工具でカ卩ェすることが可能である。仮に、工具を「フラットエンドミル」と決定 しても、工具のサイズを決定しなければならない。さらに、幅 10mmの溝に対して、直 径 10mmの工具で切削すれば「溝削り」になるが、直径 5mmの工具で切削する場合 は「肩削り」になる。このようなあいまいで複雑な加工方法の決定要因を数値ィ匕し、人 間と同様な結果を出力するシステムを実現するのは容易でな力つた。
[0006] 従来技術としては、特許文献 1〜4の技術がある。特許文献 1には、 CAD/CAM データに基づ 、た加工単位ごとの加工属性データに区分した被加工形状、標準カロ ェ形状に対する加工手順を格納し、加工手順あるいは加工工具を条件式として加工 属性データを検索する技術が開示されている。特許文献 2には、入力された切削条 件から、指定工程に対応するプログラム生成アルゴリズムにしたがってカ卩ェプロダラ ムを生成する技術が開示されている。特許文献 3には、放電加工すべき箇所の形状 から、判断基準データを基づいて、理想となる加工条件を導き出し、加工条件データ の組み合わせ力 電極の形状寸法や加工プログラムを決定する技術が開示されて いる。特許文献 4には、凹部その他の形状データ、素材データ、工具データ、加工条 件データを記憶し、選択された工具の組み合わせについて、データを生成し、加工 時間のもっとも短 、データにつ 、て NCプログラムを生成する技術が開示されて 、る 特許文献 1：特開平 5 - 177505号公報
特許文献 2：特開 2002— 132313号公報
特許文献 3 :特開平 5— 169348号公報
特許文献 4：特開 2004 - 306202号公報
発明の開示
[0007] 本発明の課題は、加工形状や加工方法の決定方法を自動化し、決定方法に従つ た NCプログラムを出力することによって、高効率で高精度な加工を実現することが可 能な加工工程生成装置を提供することである。
[0008] 本発明の加工工程生成装置は、形状データとその形状に加工するときに使用する 加工方法を対応付けて格納する格納手段と、加工すべき製品の形状データを受け 取り、該受け取った形状データに対応する形状データが該格納手段に格納されて 、 るかを検出する形状データ検出手段と、該検出された形状データに対応する加工方 法を該格納手段から取得する加工方法取得手段と、該加工方法取得手段によって 取得された 1以上の加工方法を組み合わせて、加工すべき製品の加工工程を指定 するデータを生成する加工工程生成手段とを備えることを特徴とする。
[0009] 本発明によれば、従来、人間が行っていたカ卩ェ工程の決定を自動化するので、加 ェ工程の決定に要求されるオペレータの労力を削減でき、また、オペレータの熟練 度に寄らず、高精度な加工を可能とすることができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]加工工程の組み合わせの決定方法を説明する図である。
[図 2]本発明の実施形態に従った加工工程生成装置を示し、 CADデータから加工 工程を決定し、マシニングセンタへ NCプログラムを出力する過程を示す図である。
[図 3]加工形状認識機能 11の処理フローを示す図である。
[図 4]加工形状データベース 15を説明する図（その 1)である。
[図 5]加工形状データベース 15を説明する図（その 2)である。
[図 6]加工形状データベース 15を説明する図（その 3)である。
[図 7]加工形状データベース 15を説明する図（その 4)である。 [図 8]加工形状データベース 15を説明する図（その 5)である。
[図 9]加工形状データベース 15を説明する図（その 6)である。
[図 10]加工工程決定機能 12の処理フローを示す図である。
[図 11]加工方法データベース 16を説明する図（その 1)である。
[図 12]加工方法データベース 16を説明する図（その 2)である。
[図 13]加工工程決定機能 12から工具軌跡生成機能 13へ渡されるパラメータの例を 示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 部品や金型などの製品を材料から加工する場合、一般的に「荒加工工程」「中仕上 加工工程」「仕上加工工程」などの複数の加工工程に分けられ、それらの加工工程 は加工形状によって「平削り」や「肩削り」「穴あけ」「座ぐり」などの加工方法が適用さ れる。そして、製品が最も効率良くかつ高精度で製品を仕上げることができる加工方 法の組み合わせを決定し、マシユングセンタを制御する NCプログラムを出力する。
[0012] 図 1は、加工工程の組み合わせの決定方法を説明する図である。
加工工程が、 3段階に分かれており、第 1段階に Aと A'の加工方法があり、第 2段 階に Bと B'の加工方法があり、第 3段階に C、 C'、 C' 'の加工方法があるとする。これ らの加工方法の選択方法は何通りもあり、したがって、可能な加工工程の組み合わ せも多数ある。これらのなかから、 1つの最適なカ卩ェ工程を選択することが必要である 。図 1では、材料をカ卩ェ方法 A，でカ卩ェし、次に、加工方法 Bで加工し、最後に、加工 方法 C' 'で加工することによって製品を製造する加工工程が選択されている。
[0013] 図 2は、本発明の実施形態に従った加工工程生成装置を示し、 CADデータから加 ェ工程を決定し、マシニングセンタへ NCプログラムを出力する過程を示す図である 本発明の実施形態の加工工程生成装置の構成は、 CAD10から出力される CAD データを取り込んで加工形状を認識する加工形状認識機能 11、加工形状を保存し ておく加工形状データベース 15、加工形状情報から加工方法を組み合わせて加工 工程を決定する加工工程決定機能 12、加工方法を保存しておく加工方法データべ ース 16、加工工程情報力 マシユングセンタを制御する NCプログラムを生成するェ 具軌跡生成機能 13から構成される。
[0014] まず、 CAD10で、作成された 3次元データを形状認識機能 11に取り込む。形状認 識機能 11では、加工形状データベース 15と接続して、登録されている加工形状と取 り込んだ 3次元データと比較し、一致する加工形状を検索する。加工工程決定機能 1 2では、加工方法データベース 16と接続して、一致した加工形状情報力も適用する 加工方法を検索し、効率や精度を考慮して検索した加工方法の組み合わせを決定 する。決定したカ卩ェ工程情報によって、工具軌跡生成機能 13で生成された NCプロ グラムによってマシユングセンタ 14は制御され、製品を製造する。
[0015] ここで、工具軌跡生成機能 13は、既存の CAMの機能を利用可能であり、本発明 の実施形態の加工工程生成装置に、 CAMの当該機能のみを組み入れてもよいし、 別個に設けられた CAMに自動的にデータを入力し、工具軌跡生成処理を行わせる ようにしてもよい。いずれにせよ、工具軌跡生成機能 13は、既存の装置で実現可能 であるので、以下の説明では、特に詳しい説明は行わない。
[0016] なお、加工形状データベース 15とカ卩ェ方法データベース 16は別々の装置として説 明しているが、同じ装置内に構成されてもよい。
図 3は、加工形状認識機能 11の処理フローを示す図である。
[0017] 加工形状認識機能 11は、加工形状データベース 15で定義された形状と一致した 形状を、取り込んだ CADデータ力も抽出する機能である。
CADデータを取得し、加工形状データベース 15から取得したカ卩ェ形状と比較、一 致する加工形状を抽出する。これら一連の作業が加工形状データベース 15のすベ ての形状に対して行われるまで繰り返す。抽出した加工形状は加工工程決定機能 1 2へ受け渡す。
[0018] 図 3によれば、ステップ S10において、加工形状認識機能 11は、 CADデータを取 得する。そして、ステップ S11において、加工形状データベース 15から加工形状を取 得し、ステップ S12において、加工形状データベース 15から取得された加工形状の 中から CADデータの形状と一致する加工形状を抽出する。ステップ S13においては 、加工形状データベース 15のすベての形状について、 CADデータの形状との一致 を検出し終わったカゝ否かを判断しており、終わってない場合には、処理を繰り返し、 終わった場合には、処理を終了する。
[0019] 図 4〜図 9は、加工形状データベース 15を説明する図である。
加工形状データベース 15には、加工形状が格納されている。格納されている加工 形状には 2種類あり、加工形状抽出アルゴリズムと、加工形状ビットマップに分けられ る。
[0020] 加工形状抽出アルゴリズムとは、例えば、図 4のような「平削り」という加工形状をァ ルゴリズムで定義することである。「平削り」を適用するのは平面なので、平面フェース が対象となる。さらに「平削り」は対象となる平面フェースから工具がはみ出るようにカロ ェが行われるので、加工の際にカ卩ェ対象フェースから 50mm以上工具がはみ出るこ とが可能である必要がある。したがって、加工範囲が 50mm以上外側に確保できる 平面フェースを抽出するアルゴリズムを定義する。
[0021] 「平削り」の加工形状抽出アルゴリズムは図 5のようになる。「平削り」は平面を対象と するので、まず初めに、平面フェースを抽出する (ステップ S15)。それらの平面に対 して、加工範囲を 50mm以上外側に確保可能であるかどうかを検査する (ステップ S1 6)。ここで、加工範囲が確保可能であれば「平削り」の対象フェースに追加し (ステツ プ S 17)、確保不可であれば、次のフェースを検査する。これらの検査を抽出したす ベての平面フェースに対して行うことによって (ステップ S18)、「平削り」の対象となる フェースの抽出を実施できる。
[0022] そして、同様の方法で「肩削り」や「穴あけ」「座ぐり」などの加工形状を定義すること によって加工形状抽出アルゴリズムを作成し、データベース化する。
加工形状ビットマップとは、加工形状抽出アルゴリズムで定義されて 、な 、加工形 状を定義する。オペレータが加工形状を新規登録する場合、アルゴリズムを構築して 加工形状データベースに登録することは困難であるので、加工形状ビットマップを用 いる。加工形状ビットマップでは、図 6の加工形状をカ卩ェ形状データベース 15に登 録するために、ユーザは加工形状に関係するフェースを選択する。それらの選択さ れたフェースを等格子に区切り、高さ情報を抽出する。その高さ情報を加工形状ビッ トマップ情報としてデータベースに保存する。
[0023] 図 7に示されるように、ステップ S20において、加工形状に関係するフェースを取得 し、ステップ S21において、等格子で形状を分割し、ステップ S22で、等格子内の最 大の高さを取得し、ステップ S23において、必要な部分を加工形状データベース 15 に登録する。
[0024] 登録された加工形状を認識するために、 CADデータとして与えられた加工形状を ビットマップに変換したものである加ェ形状ビットマップと加ェ形状データベース 15 に登録されて!ヽる加工形状ビットマップが一致する場所を検索する。一致した場所を 加工形状認識機能 11に受け渡す。
[0025] 図 9に示されるように、ステップ S25において、加工形状を取得し、ステップ S26に おいて、等格子で形状を分割し、ステップ S27において、加工形状データベース 15 力も加工形状ビットマップを取得し、ステップ S28において、加工形状データベース 1 5の加工形状ビットマップに CADデータから取得した加工形状と一致する場所が存 在するか否かを判断する。ステップ S28において、一致すると判断された場合には、 ステップ S29において、加工形状を抽出してステップ S30に進み、一致しない場合に は、そのままステップ S 30に進む。ステップ S30では、 CADデータとして取得したカロ ェ形状を、すべての加工形状データベース 15の加工形状ビットマップと比較し終え たかを判断する。ステップ S30で、終わってない場合には、ステップ S28から処理を 繰り返し、終わっている場合には、処理を終了する。
[0026] 図 10は、加工工程決定機能 12の処理フローを示す図である。
加工工程決定機能 12は、加工形状認識機能 11で認識された加工形状に対して、 加工方法データベース 16の中力 適切な加工方法を選択し、加工ルールに従って 加工工程を組み立て、工具軌跡を生成するために必要な情報を出力する機能であ る。
[0027] 加工形状認識機能 11で認識された加工形状を取得し、加工方法データベース 16 から、その加工形状に適切な加工方法を取得する。状況による力 一般的には加工 形状と加工方法は対になっている。そうでない場合は、状況別に加工形状に対して 加工方法を登録する。そして、加工形状認識機能 11から取得したすべての加工形 状に対してカ卩ェ方法をカ卩ェ方法データベース 16から取得したら、それらの加工方法 を組合せて、複数の加工工程を作成する。作成した複数の加工工程の中から最も適 切な組み合わせを選択して加工工程を出力する。
[0028] 図 10に示されるように、ステップ S35において、加工形状認識機能 11から加工形 状情報を取得し、ステップ S36において、加工方法データベース 16から、取得した 加工形状に対応する加工方法を取得する。ステップ S37において、すべての加工形 状に対して加工方法を取得したか否かを判断する。ステップ S37の判断が Noの場合 には、ステップ S36に戻し、ステップ S37の判断が Yesの場合には、ステップ S38に おいて、取得した加工方法を組み合わせて、複数の加工工程を作成する。そして、ス テツプ S39において、複数の加工工程からもっとも適切な組み合わせを選択する。
[0029] 加工工程は、加工ルールにもとづ ヽて加工方法を組み合わせて作成される。加工 ルールとは、システムを運用している現場やオペレータ、製品の種類によって必要な 設定項目のことである。この時使用する加工ルールは、例えば、使用できる工具の種 類や優先度、加工情報の優先度や使用の不可等である。この加工ルールにもとづい て加工方法を組み合わせて複数の加工工程を作成する。複数の加工工程は、加工 形状が重複して 、る領域に対して行われる。
[0030] そして複数の加工工程の中力 最も適切なカ卩ェ方法の組み合わせをカ卩エルール にもとづいて選択する。この時使用する加工ルールは、例えば、時間を優先するか安 全を優先するかという項目等である。この加工ルールは、オペレータがキーボード等 を使って入力するものとする。また、時間を優先する加工ルールとは、単位時間当た りの工具の仕事量を大きくして、加工時間を短くするというものである。また、安全を 優先するという加工ルールは、単位時間当たりの工具の仕事量を小さくすることによ つて、工具が破損しないようにするというものである。安全を優先する加工ルールは、 夜間などに無人で加工装置を運転する場合などに有効であり、時間を優先する加工 ルールは、人間の監視の下に加工を行う場合などに有効である。このようなカ卩エルー ルの判断のための情報となる、工具の大きさなどは、加工方法データベース 16に加 ェ方法に対応付けられて格納されて ヽるものとする。
[0031] 図 11及び図 12は、加工方法データベース 16を説明する図である。
加工方法データベース 16には、加工方法が格納されている。格納されている加工 方法は、加工形状と対になっており、工具軌跡生成機能 13で NCプログラムを生成 するための情報や工具を決定するアルゴリズム等が保存されている。
[0032] 例えば、「平削り」という加工形状に対する加工方法「平削り」は、対象となる加工形 状、使用する工具の種類、使用する工具径の決定方法、使用する工具軌跡、加エル ールから構成される。対象となる加工形状は、加工形状「平削り」に対する加工方法「 平削り」なので、この時は、「平削り」とする。使用する工具の種類はフラットエンドミル (図 11左上)か正面フライス（図 11右上）、使用する工具軌跡はジグザグ（図 11下）と する。加工ルールは対象となる平面に対して、進入動作、逃げ動作を水平面方向に 行うとする。工具径を決定するアルゴリズムを図 12 (a)に示す。図 12 (b)のような平面 が与えられ時に、まず、 X方向の長さ hxと Y方向の長さ hyを算出する (ステップ S40、 S41)。 hxと hyを比較して短いほうを aとする（ステップ S42)。この時、工具は aの α倍 もしくは + β mm以内で最大径の工具を選択する（ステップ S43)。
[0033] そして、同様の方法で「肩削り」や「穴あけ」「座ぐり」などの加工方法を定義すること によって加工方法を作成し、データベース化する。
以上のようにして、工具軌跡生成機能 13がマシユングセンタ 14を駆動するために 必要な NCプログラムを生成するための各種パラメータが準備される。
[0034] 図 13は、加工工程決定機能 12から工具軌跡生成機能 13へ渡されるパラメータの 例を示す図である。
1つの CADデータで示される形状を製造するための加工工程全体に共通のパラメ ータとしては、 CADデータのファイル名、加工を行う際の原点の位置、加工開始点、 加工終了点、回避面が設定される。そして、各工程におけるパラメータとしては、対象 フェースの ID、加工方法、軌跡の種類、進入 '逃げの方向、工具の種類、工具の直 径、工具の主軸回転数、工具の送り速度、工具のピッチ、加工に使う切削油が設定さ れる。
[0035] 工具軌跡生成機能 13は、加工工程生成装置に入力された CADデータと力卩ェェ 程決定機能 12から出力された情報をもとに、材料力も製品へ加工を行うマシユング センタを制御するための NCプログラムを生成する。この工具軌跡生成機能 13は従 来力 使用している CAMと同等の機能を保有している。したがって、この工具軌跡 生成機能 13の代用として、汎用的な CAMを用いてもよい。 マシユングセンタ 14は、工具の自動交換機能を備えた数値制御 (NC)工作機械で 、フライス削り、穴あけ、中ぐり、ねじ立てなどのいろいろな一連の作業を、一度のェ 作物取り付けで、完全に、あるいは、ほぼ完全に自動的に行うことのできるものである 。工具軌跡生成機能 13がマシユングセンタ 14固有の NCプログラムを出力できれば 、汎用的なマシニングセンタ 14を使用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 形状データとその形状に加工するときに使用する加工方法を対応付けて格納する 格納手段と、
加工すべき製品の形状データを受け取り、該受け取った形状データに対応する形 状データが該格納手段に格納されているかを検出する形状データ検出手段と、 該検出された形状データに対応する加工方法を該格納手段から取得する加工方 法取得手段と、
該加工方法取得手段によって取得された 1以上の加工方法を組み合わせて、加工 すべき製品の加工工程を指定するデータを生成する加工工程生成手段と、 を備えることを特徴とする加工工程生成装置。
[2] 前記加工工程生成手段は、前記 1以上の加工方法を組み合わせて、 1以上の加工 工程を指定するデータを生成し、その中から、所定の条件を満たす 1つの加工工程 を指定するデータを選択することを特徴とする請求項 1に記載の加工工程生成装置
[3] 前記所定の条件は、ユーザが指定することを特徴とする請求項 2に記載の加工ェ 程生成装置。
[4] 前記加工工程を指定するデータは、 NCプログラムに変換され、該 NCプログラムは 、マシユングセンタによって実行されることを特徴とする請求項 1に記載の加工工程 生成装置。
[5] 形状データとその形状に加工するときに使用する加工方法を対応付けて格納し、 加工すべき製品の形状データを受け取り、該受け取った形状データに対応する形 状データが該格納ステップで格納された形状データに格納されているかを検出し、 該検出された形状データに対応する加工方法を該格納ステップで格納された加工 方法から取得し、
該カ卩ェ方法取得ステップによって取得された 1以上の加工方法を組み合わせて、 加工すべき製品の加工工程を指定するデータを生成する、
ことを特徴とする加工工程生成方法。
[6] 形状データとその形状に加工するときに使用する加工方法を対応付けて格納する 格納手段と、
加工すべき製品の形状データを受け取り、該受け取った形状データに対応する形 状データが該格納手段に格納されているかを検出する形状データ検出手段と、 該検出された形状データに対応する加工方法を該格納手段から取得する加工方 法取得手段と、
該加工方法取得手段によって取得された 1以上の加工方法を組み合わせて、加工 すべき製品の加工工程を指定するデータを生成する加工工程生成手段と、 をコンピュータに実現させる加工工程生成プログラム。
[7] 加工対象の形状が所定の形状データに一致するか否かの処理に使用されるデー タベースであって、
該形状データで表される形状を加工するさいに要求される加工のための条件が加 ェ対象の形状において成り立つ力否かを判定することにより、該形状データで表され る形状が該加工対象の形状に存在するか否かを判断するプログラムを格納する格納 手段
を備えることを特徴とするデータベース。
[8] 前記格納手段は、ユーザが設定する形状のビットマップを等格子で分割し、各等格 子内に形状の高さを設定したデータを格納することを特徴とする請求項 7に記載のデ ータベース。
[9] 前記ビットマップ力 生成されたデータは、加工対象の形状データを等格子に分割 し、各等格子内に高さを設定したデータに変換した後に、加工対象の形状と一致す る力否かが判断されることを特徴とする請求項 8に記載のデータベース。
[10] 前記データベースは、前記形状データに対応して、該形状データで表される形状 を加工する際に用いられる加工方法に関する情報を格納することを特徴とする請求 項 7に記載のデータベース。
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