JPH05324043A - 加工シミュレーション表示機能を有する数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工シミュレーション表示機能を有する数値
制御装置において、数値制御工作機械での加工時の加工
負荷状態を分り易く表示する。 【構成】 加工負荷判定情報登録部１４は被加工物の素
材材質毎に工具に対する加工負荷と切込量、切削速度、
送り速度及び切削動力の内の一つ以上との関係を示す加
工負荷判定情報を登録する。表示色情報登録部１５は前
記加工負荷の程度と前記加工シミュレーションの表示色
との関係を示す表示色情報を登録する。加工負荷演算部
１７は加工する被加工物の素材材質及び数値制御情報に
より切込量、切削速度、送り速度及び切削動力を演算す
る。加工負荷比較部１８は前記演算した切込量、切削速
度、送り速度及び切削動力と前記加工する被加工物の素
材材質に対応する前記加工負荷判定情報とを比較する。
表示色決定部１１０は前記比較結果に応じた前記表示色
情報に従って前記加工シミュレーションの表示色を決定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工シミュレーション
を表示する機能を有する数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御工作機械による加工において無
人化や省人化を実現するためには、工具或は被加工物に
かかる加工負荷が適切となる加工条件を得るようにして
加工の安全化や工具の長寿命化を図ることが重要であ
る。従来の数値制御装置においては、例えば入力される
工程種類、工具種類、工具軌跡、ワーク材質等により切
込量、切削速度、送り速度等の加工条件を決定して表示
するので、オペレータは決定された加工条件を見て適切
な加工負荷となる加工条件であるか否かを判断してい
る。また、従来の別の数値制御装置においては、例えば
入力される切込量、切削速度、送り速度等の加工条件か
ら切削動力を算出して表示するので、オペレータは算出
された切削動力を見て適切な加工負荷となる加工条件で
あるか否かを判断している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の前者の
数値制御装置にて決定される加工条件は加工プログラム
の指令に基づいた一義的なものであるが、実際の加工に
おける加工条件は時々刻々変化するものであるため、以
下の問題があった。例えば図５における外径荒旋削加工
の加工条件が切込量＝３ｍｍ、切削速度＝１００ｍ／ｍ
ｉｎ、送り速度＝０．５ｍｍ／ｒｅｖと決定されたと
し、適切な加工負荷となる加工条件であるとする。とこ
ろが、２回目の送り（Ａ）のときの実際の切込量は０．
２ｍｍとなるので加工負荷が変動し、切削速度＝１００
ｍ／ｍｉｎ、送り速度＝０．５ｍｍ／ｒｅｖのままでは
工具の摩耗を早める加工条件となってしまう。従って、
オペレータは決定された加工条件による加工が常に適切
な加工負荷となっているか否かを加工シミュレーション
において確認しなければならず、特に被加工物の形状が
複雑なときはその確認が困難であるという問題があっ
た。

【０００４】また、従来の後者の数値制御装置にて算出
される切削動力は切込量、切削速度、送り速度及び切削
抵抗の乗算値であり、チップやチップブレーカの種類等
を考慮していないので、以下の問題があった。例えば数
値制御工作機械に適切な切削動力＝４ｋＷ〜８ｋＷ、切
削速度＝１００ｍ／ｍｉｎで構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ：
切削抵抗＝２００ｋｇ／ｍｍ）を加工する場合、チップ
やチップブレーカの種類等を考慮した切込量と送り速度
の適切な組合せは図６に示す範囲となる。ところが例え
ば上記範囲内である（Ａ）切込量＝３ｍｍ、送り速度＝
０．５ｍｍ／ｒｅｖの組合せにより算出される切削動力
と上記範囲外である（Ｂ）切込量＝６ｍｍ、送り速度＝
０．２５ｍｍ／ｒｅｖの組合せにより算出される切削動
力はいずれも５ｋＷとなり、（Ｂ）の場合には工具の欠
損が発生し易いにも拘らず数値制御工作機械に適切な切
削動力となってオペレータが適切な加工負荷となる加工
条件であると判断してしまうという問題があった。本発
明は上述した事情から成されたものであり、本発明の目
的は、数値制御工作機械での加工時の加工負荷状態を分
り易く表示する加工シミュレーション表示機能を有する
数値制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、加工シミュレ
ーションを表示する機能を有する数値制御装置に関する
ものであり、本発明の上記目的は、被加工物の素材材質
毎に工具に対する加工負荷と切込量、切削速度、送り速
度及び切削動力の内の一つ以上との関係を示す加工負荷
判定情報を登録する第１の登録手段と、前記加工負荷の
程度と前記加工シミュレーションの表示色との関係を示
す表示色情報を登録する第２の登録手段と、加工する被
加工物の素材材質及び数値制御情報により切込量、切削
速度、送り速度及び切削動力を演算する演算手段と、前
記演算した切込量、切削速度、送り速度及び切削動力と
前記加工する被加工物の素材材質に対応する前記加工負
荷判定情報とを比較する比較手段と、前記比較結果に応
じた前記表示色情報に従って前記加工シミュレーション
の表示色を決定する決定手段とを具備することによって
達成される。

【０００６】

【作用】本発明にあっては、予め登録してある加工負荷
判定情報に基づいて現時点での加工負荷の状態を色を変
えて表示するようにしているので、オペレータは一目で
正確に状況判断を行なうことができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の加工シミュレーション表示機
能を有する数値制御装置の一例を示すブロック図であ
り、図２はその動作例を説明するフローチャートであ
る。加工負荷演算部１７は素材情報登録部１２に予め登
録されている素材形状データＤＦと切削抵抗データＤＲ
を入力し、加工負荷比較部１８は素材情報登録部１２に
予め登録されている素材材質データＤＭを入力する（ス
テップＳ１）。さらに、加工負荷演算部１７は数値制御
情報解釈部１１から工具位置データＤＰや工具交換指令
ＳＣ、送り速度指令ＳＶＢ、切削速度指令ＳＶＣ等の加
工情報を入力し（ステッップＳ２）、加工終了指令の有
無を判定する（ステップＳ３）。加工終了指令が有ると
きは全ての処理を終了し、加工終了指令が無いときは加
工負荷演算部１７はオーバーライド指令部１６から送り
速度のオーバーライド指令ＳＯＢと切削速度のオーバー
ライド指令ＳＯＣを入力し（ステップＳ４）、工具交換
指令ＳＣの有無を判定する（ステップＳ５）。

【０００８】工具交換指令ＳＣが無いときはステップＳ
７に進み、工具交換指令ＳＣが有るときは加工負荷比較
部１８は工具情報登録部１３に予め登録されている工具
やチップブレーカの種類等の工具情報ＩＴを入力する
（ステップＳ６）。加工負荷演算部１７は入力した工具
位置データＤＰと素材形状データＤＦにより素材形状デ
ータＤＦを逐次変更して現時点における切込量ｔを演算
し（ステップＳ７）、入力した切削速度指令ＳＶＣとそ
のオーバーライド指令ＳＯＣにより現時点における切削
速度ｖを演算し（ステップＳ８）、入力した送り速度指
令ＳＶＢとそのオーバーライド指令ＳＯＢにより現時点
における送り速度Ｆを演算する（ステップＳ９）。そし
て、数１により現時点における切削動力Ｗを演算する
（ステップＳ１０）。

【０００９】

【数１】Ｗ＝Ｋ×ｔ×ｖ×Ｆ／６０００ ただし、Ｗ：切削動力（ｋＷ） Ｋ：切削抵抗（ｋｇ／ｍｍ） ｔ：切込量（ｍｍ） ｖ：切削速度（ｍ／ｍｉｎ） Ｆ：送り速度（ｍｍ／ｒｅｖ） 次に、加工負荷比較部１８は入力した素材材質データＤ
Ｍと工具情報ＩＴに対応する加工負荷判定情報ＩＬを加
工負荷判定情報登録部１４に予め登録されている加工負
荷判定情報の中から選択して入力する（ステップＳ１
１）。なお、この加工負荷判定情報は単独で、若しくは
表示色情報とともに図３に示すような形で登録されてい
る。また、登録手段としてはオペレータが直接境界値を
入力しても良く、また、素材材質、工程種類、チップ種
類、チップブレーカ種類等のデータからシステムが自動
決定するようにしても良い。

【００１０】加工負荷比較部１８は加工負荷演算部１７
から入力した切込量ｔ、切削速度ｖ、送り速度Ｆ及び切
削動力Ｗと加工負荷判定情報登録部１４から入力した加
工負荷判定情報ＩＬとを比較し、過重負荷領域に入る切
込量ｔ、切削速度ｖ、送り速度Ｆ、切削動力Ｗの有無を
判定し（ステップＳ１２）、過重負荷領域に入るものが
一つでも有ればその旨を表示色決定部１１０に送出す
る。一方、過重負荷領域に入るものが一つも無ければ過
軽負荷領域に入る切込量ｔ、切削速度ｖ、送り速度Ｆ、
切削動力Ｗの有無を判定し（ステップＳ１３）、過軽負
荷領域に入るものが一つでも有ればその旨を表示色決定
部１１０に送出する。一方、過軽負荷領域に入るものが
一つも無ければ重負荷領域に入る切込量ｔ、切削速度
ｖ、送り速度Ｆ、切削動力Ｗの有無を判定し（ステップ
Ｓ１４）、重負荷領域に入るものが一つでも有ればその
旨を表示色決定部１１０に送出する。一方、重負荷領域
に入るものが一つも無ければ軽負荷領域に入る切込量
ｔ、切削速度ｖ、送り速度Ｆ、切削動力Ｗの有無を判定
し（ステップＳ１５）、過軽負荷領域に入るものが一つ
でも有ればその旨を表示色決定部１１０に送出し、軽負
荷領域に入るものが一つも無ければその旨を表示色決定
部１１０に送出する。

【００１１】そして、表示色決定部１１０は表示色情報
登録部１５に予め登録されている表示色情報ＩＣを読出
して加工シミュレーションの際の被加工部と工具の刃先
の塗りつぶし色を決定してその色指定ＳＣＬを加工シミ
ュレーション表示指令部１９に送出する。即ち、過重負
荷のときは赤色を指定し（ステップＳ１６）、過軽負荷
のときは紫色を指定し（ステップＳ１７）、重負荷のと
きは黄色を指定し（ステップＳ１８）、軽負荷のときは
水色を指定し（ステップＳ１９）、加工負荷が適切であ
るときは被加工部を無色、工具の刃先を緑色と指定する
（ステップＳ２０）。加工シミュレーション表示指令部
１９は数値制御情報解釈部１１から入力したデータＤＴ
に基づいて指定された色で被加工部と工具の刃先を塗り
つぶす加工シミュレーション表示指令ＳＤを生成して画
像データ生成部１１１へ送出する。画像データ生成部１
１１は加工シミュレーションのための画像データを生成
して表示装置１１２に表示し（ステップＳ２１）、ステ
ップＳ２に戻って上述した動作を繰返す。例えば図４に
示す（Ａ）、（Ｂ）の加工時点データの切込量、切削速
度、送り速度、切削動力が以下のようであったとする。

【００１２】 （Ａ） （Ｂ） 切込量（ｍｍ） ３ ０．２ 切削速度（ｍ／ｍｉｎ） １００ １２０（オーバーライド操作） 送り速度（ｍｍ／ｒｅｖ） ０．５ ０．５ 切削動力（ｋＷ） ５ ０．４ 図３の加工負荷判定情報と比較すると、（Ａ）について
は全条件が適切であるので被加工部は無色で工具の刃先
が緑色に塗りつぶされ、（Ｂ）については切削動力が過
軽負荷領域に入っているので被加工部と工具の刃先が紫
色に塗りつぶされる。なお、切削速度として工具の回転
周速、切込量として工具中心軸方向及び工具幅方向のも
のを用いても同様の加工負荷表示を行なうことが可能で
ある。また、塗りつぶし色や負荷領域数は上述した実施
例に限定されるものではない。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本発明の加工シミュレーシ
ョン表示機能を有する数値制御装置によれば、数値制御
工作機械での加工時の加工負荷状態を分り易く表示する
ので、加工負荷が適切であるか否かを即座に判断するこ
とができ、安全で効率の良い加工を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工シミュレーション表示機能を有す
る数値制御装置の一例を示すブロック図である。

【図２】本発明装置の動作例を説明するフローチャート
である。

【図３】本発明装置に用いられる情報例を示す図であ
る。

【図４】本発明装置による表示例を示す図である。

【図５】従来の数値制御装置の問題点を説明するための
第１の図である。

【図６】従来の数値制御装置の問題点を説明するための
第２の図である。

【符号の説明】

１４ 加工負荷判定情報登録部 １５ 表示色情報登録部 １７ 加工負荷演算部 １８ 加工負荷比較部 １１０ 表示色決定部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工シミュレーション表示機能を有する
   数値制御装置において、被加工物の素材材質毎に工具に
   対する加工負荷と切込量、切削速度、送り速度及び切削
   動力の内の一つ以上との関係を示す加工負荷判定情報を
   登録する第１の登録手段と、前記加工負荷の程度と前記
   加工シミュレーションの表示色との関係を示す表示色情
   報を登録する第２の登録手段と、加工する被加工物の素
   材材質及び数値制御情報により切込量、切削速度、送り
   速度及び切削動力を演算する演算手段と、前記演算した
   切込量、切削速度、送り速度及び切削動力と前記加工す
   る被加工物の素材材質に対応する前記加工負荷判定情報
   とを比較する比較手段と、前記比較結果に応じた前記表
   示色情報に従って前記加工シミュレーションの表示色を
   決定する決定手段とを備えたことを特徴とする加工シミ
   ュレーション表示機能を有する数値制御装置。
2. 【請求項２】 前記決定した表示色により前記被加工物
   の色及び／又は前記工具の色を変化させるようにした請
   求項１に記載の加工シミュレーション表示機能を有する
   数値制御装置。