WO1998019820A1

WO1998019820A1 - Procede et dispositif d'analyse de programme cn destine a l'usinage cn

Info

Publication number: WO1998019820A1
Application number: PCT/JP1996/003264
Authority: WO
Inventors: Kazuo Yamazaki; Naoki Morita; Sadayuki Matsumiya; Yasushi Fukaya
Original assignee: Kabushiki Kaisha Mori Seiki Seisakusho; Mitutoyo Corporation; Okuma Corporation
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-14
Also published as: KR19990077085A; JP3694323B2; US6401004B1; EP0881034A4; DE69637808D1; EP0881034B1; EP0881034A1; KR100421788B1

Description

明細書発明の名称

N C加工における N Cプロダラム解析方法及び装置

技術分野

本発明は N C加工における N Cプログラム解析方法及び装置、特に数値制御情報を用いて各種の加工制御を行う N C加工において、実加工に用いられる N Cプログラムから各種の加工情報あるいは加工条件を抽出し、これを汎用情報として当該数値制御される工作機械あるいは他の数値制御工作機械に発展的に利用可能な情報として記憶することのできる改良された N Cプログラム解析方法及び装置に関するものである。背景技術

数値制御工作機械は、 N Cプログラム入力によってェ作機械の動作を自動制御することができ、更に近年においては、マイクロプロセッサ技術、パワーエレクトロニクス技術、あるいはソフトウエア技術と組み合わされてコンピュータ数値制御工作機械（C N C工作機械）として各種の産業分野に広範囲に利用されている。

通常、 N Cプログラムなどの数値制御情報には、工具割り出し指令、主軸回転数指令、送り速度指令、移動 ·補間指令、補助機能指令等の独自情報や加工履歴が組み込まれ、加工制御対象である工作機械に適する数値制御情報がその都度 N Cプログラムとして作成されている。

従来における数値制御情報は、素材データと最終部品形状が与えられることによって、 C A D , C AMあるいは自動プログラミングッ一ル等を用いて所望の N 。プログラムとして作成され、これを実際の工作機械においてシミュレ一シヨンあるいはテストカツトを繰り返しながら現場にて N Cプログラムの調整（修正編集）を行い、最終的に実加工 N Cプログラムとして工作機械の加工制御に用いられていた。このような従来の N Cプログラム生成過程を図 1に基づいて説明する, 工程設計部 1には、ワーク形状あるいは図面データ等からなる素材データ及び最終部品形状が供給され、機械仕様データベース 2及び治具補治具データベース 3から読み込まれる工作機械及び治具、保持具に関する情報をもとに各工程が決定される。ここで、工程とは、工作機械上で、ワークが固定された姿勢を変えることなく行われる一連の全ての加工作業群を意味する。また、加工要素とは、ヮークの同一加工位置に対する複数の作業要素の一群をいう。すなわち、作業要素は、各工具が行う単一の加工を意味し、例えば穴あけ作業、フライス加工等の単一の作業をいう。そして、加工要素は、ワークの同一加工位置に対して複数の作業要素を組み合わせてひとつの加工を完成させることを意味し、例えばねじ穴加ェの場合に、センター穴加工と下穴加工、そしてタップ加工の 3つの作業要素を合せて加工要素となる。

工程設計部 1がまずこのような工程を決定すると、次に作業設計部 4において、各工程で加工すべき加工要素、及び加工要素を完成させるに必要な作業要素が作業展開データベース 5に基づいて認識され、工具デ一夕ベース 6、切削条件デー夕ベース 7、加工時間算出データベース 8からの各加工情報を用いて各作業要素の工具リスト、作業指示書が符号 9、 1 0で示されるように作成され、第 1工程 N Cプログラム、第 2工程 N Cプログラム、 …で示されるような原数値制御情報が出力される。このようにして作成された原 N Cプログラムは、最適なプログラムとは言い難いという問題があった。このために、前記原 N Cプログラムは、 N Cプログラム修正編集部 1 1に送られ、その出力された数値制御情報をもとに、シュミレーシヨンあるいは空運転又はテストカットを行い、ツールパスを最適化し、切削速度 ·送り速度 ·切り込み量等切削条件を最適化する。このような最適化のためには、通常前述したシュミレーションゃテストカツトを行うに加えて、現場におけるノゥハウ等を盛り込む必要がある。しかしながら従来においては、このような修正作業はデータベース化されておらず、現場の熟練者の手作業による場合がほとんどであった。

例えば、 C A Mから出力された数値制御情報をテストカットし、ある部分でビピリを生じた場合、その部分の送りや回転数を変更するか若しくは切り込み幅、切り込み深さを変更するべく数値制御情報を修正しなければならない。このような修正は従来において現場作業者の熟練により行われ、原 N Cプログラムがそのまま N Cプログラム修正編集部 1 1にて修正されていた。

また、微妙なツールパスの変更を伴う場合には、データベースの変更を行う必要があっても、 C A Mの能力不足等によってこのようなフィードバック自体が不可能である場合も多く、通常の場合、従来においては、現場作業者の保有するノゥハウが N Cプログラムを作成するためのデ一夕ベースへフィードバックされることはほとんどなかった。

更に、従来における現場での原 N Cプログラムの修正が必要な理由は、特定のワークに対する原 N Cプログラムが常に特定の工作機械に適用されるとは限らないことにある。このために、工作機械の性能や仕様の違いにより、数値制御情報を変更することが必要な場合もあり、このような場合には加工時間を算出し直し、それぞれの作業指示書の変更が必要となる。

以上のような最適化が行われた後、再度工具リスト、作業指示書が作成し直され、修正後第 1工程工具リスト作業指示書 1 2あるいは、修正後第 2工程工具リスト作業指示書 1 3として数値制御部 1 4に送られる。従って、従来においては、この修正後の第 1工程 N Cプログラム、第 2工程 N Cプログラム、 …が実際の最終的な現場での実加工 N Cプログラムとなる。

以上説明したように、従来の N C加工システムにおいては、数値制御情報を修正編集したときの作業を繰り返し利用したりフィードバックしたりあるいはノウハウとして蓄積再利用可能としていなかったという問題がある。前述したように、従来においては、これらの各種現場ノウハウその他のプログラム修正編集デ一夕は全て現場の熟練作業者に依存しており、再利用性に乏しいという大きな問題があった。このことは、従来において、 C A D / C A Mシステムあるいは自動プログラミングシステムを用いて容易に作成できる原 N Cプログラムもそのままでは各個別の工作機械に適用することができないことを意味し、各加工の都度プログラムの編集修正を必要とし、このような複雑な過程を経てはじめて最終的に現場で使用可能な実加工 N Cプログラムが量産用加工プログラムとして入手可能であり、工作機械ユーザ一にとつても簡便な利用という点では未だ十分に満足のいくものではなかった。

もちろん、工作機械の種類が変更された場合においては、ほとんどプログラムを大幅に修正しなければならず、更に、異なる機種あるいは同一機種ではあるが改良された仕様を有する新しい工作機械が導入されたような場合においても、過去における N Cプログラムが全く利用できないという事態を生じていた。

本発明はこのような従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、数値制御情報、特に修正編集の完了した実加工 N Cプログラムを解析し、最終的に現場で量産加工に用いられる実加工 N Cプログラムから逆に現場ノゥハウその他の各種の加工条件すなわちある特定の作業に対する最適な加工情報あるいは加工条件を抽出し、これをデータベースとして用いることを可能とすることにある。このような抽出された加工情報あるいは加工条件は、素材情報、図面情報、機械情報、工具情報あるいは計測データ等とシステマティックに関連付けを行うことにより、各々の機械が固有に持っている最適加工方法、最適加工条件を引き出して各場合において最適な現場加工プログラムをこれらのフィードバックされたデ一タベースから瞬時に自動プログラミングすることが可能となる。また、このようなデータベースは、単に自己の工作機械ばかりではなく、他の工作機械に対するデータとしても供与可能であり、これらのデータベースを C I M (Computer Int eglated Manufacturing) を構築している関連する全ての工作機械群に開放することによって、全ての修正編集を熟練者に頼ることなく、その多くの部分をデータベースとの対話によって利用可能となる。発明の開示

本発明は、 N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、 N Cプログラムを解析して加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析手段と、前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶手段と、を有する。

また、本発明は N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、 N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析手段と、前記加工条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する記憶手段と、を有する。更に本発明は、 N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、実加工 N Cプログラム、素材材質データ及び工具リストが入力され、前記実加工 N

Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工条件を抽出する加工方法分析手段と、前記各作業要素加工毎に抽出された加工情報あるいは加工条件を N Cプログラム作成に必要なデータベースに変換するデータベース作成手段と、前記加ェ条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する N Cプログラム作成用のデータベースと、を有する。

更に本発明は、請求項 1 、 2、 3のいずれかに記載の装置において、前記加工方法分析手段は実加工 N Cプログラムを各作業要素加工へ分割する分割部と、実加工 N Cプログラムから加工条件を抽出する加工条件抽出部と、含むことを特徴とする。

更に本発明は、請求項 4記載の装置において、実加工 N Cプログラムを各作業要素加工へ分割する分割部には、工具加工軌跡から作業要素加工を照合判定するためのパターン定義記憶部が接続されている。

更に本発明は、請求項 3記載の装置において、前記データベースは少なくとも切削条件データベース及び工具データベースを含む。

更に本発明は、 N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

N Cプログラムを解析して加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶ステップと、を有する。更に本発明は、 N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、 N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、前記加工条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する記憶ステップと、を有する。

更に本発明は、 N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工方法において、実加工 N Cプログラム、素材材質データ及び工具リストが入力され、前記実加工 N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、前記各作業要素加工毎に抽出された加工情報あるいは加工条件を N Cプログラム作成に必要なデータベースとして各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶するデータベース作成ステップと、を有する。更に本発明は、コンピュータに、 N Cプログラムを解析して加工情報あいは加工条件を抽出する加工方法分析手順と、前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶手順とを実行させるためのプログラムを記録した媒体を含む。図面の簡単な説明

図 1は、従来における N Cプログラム作成手順を示す説明図である。

図 2は、本発明に係る N Cプログラム解析方法及び装置が組み込まれた数値制御システムの全体構成を示すブロック図である。

図 3は、図 2に示したシステム中の本発明に関する N C加工システム要部を示すブロック図である。

図 4 A， 4 B、 4 Cは、本発明の実施形態において用いられる実加工 N Cプ口グラムの一例を示す図である。

図 5は、本実施形態で用いる素材形状を示す図である。

図 6は、本実施形態で用いる最終加工形状を示す図である。

図 7は、本実施形態で用いる工具リストを示す図である。

図 8 A， 8 B， 8 C， 8 D， 8 Eは、本実施形態において、前記実加工 N C プログラムから導かれた Gコード展開リストを示す図である。

図 9は、本実施形態において、加工要素に対する作業要素と仕様工具及びプログラム分析方法を示す説明図である。

図 1 0は、作業要素リストを示す説明図である。

図 1 1は、本実施形態において中間的なデータべ一スとして示されるワークピースデータベースの一例を示す説明図である。

図 1 2は、本実施形態における中間的なデータベースとして用いられる加工パターンリストデータベースを示す説明図である。

図 1 3は、本実施形態における中間的なデータベースとして穴加工要素リストデータベース（解析順）を示す説明図である。

図 1 4は、本実施例の中間的なデータベースとして穴加工要素リストデータベース（同一穴順）を示す説明図である。

図 1 5は、本実施形態における作業要素加工別の加工条件を切削条件データベースとして示した一例を示す説明図である。 ' ― 図 1 6は、本実施形態において、作業要素加工毎に工具の加工条件を示すェ具デ—タベースの一例を示す説明図である。

図 1 7は、本実施形態において、加工パターン定義の一例を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下図面に基づいて、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

図 2には、本発明に係る N Cプログラム解析方法及び装置が適用された数値制御工作機械システムの全体構成が示されている。

従来と同様に、素材データと最終部品形状が与えられることにより、 N Cプログラムが作成される。図において、素材データは素材形状と材質を含む。 N Cプ口グラム作成手段 2 0は前記入力された素材データと最終部品形状に各種のデータベースから与えられる過去に蓄積されたノゥハウデータを加味して所望の N C プログラムを作成する。実施形態において、データベースは、作業展開データべース 2 1、切削条件データベース 2 2、工具データべ一ス 2 3、加工履歴データベ一ス 2 4からなり、これらの各データベースから、過去の現場ノウハウその他実際の加工に必要な条件及び使用する工作機械特有の条件が N Cプログラム作成のために参照データとして N Cプログラム作成手段 2 0に供給されている。以上のようにして作成された N Cプログラム、及び工具リストは数値制御装置 2 5に送られ、必要な空運転、テストカットあるレ、はシミュレーションを行い、従来の図 1で説明した N Cプログラム修正編集を経て、数値制御装置 2 5の最終的に現場で用いられる実加工 N Cプログラムとして完成する。図 2においては、このような N Cプログラムの修正編集部については詳細には図示していない。数値制御装置 2 5は工作機械 2 6を駆動するために N Cプログラム実行手段 2 7、サーボ制御手段 2 8及び誤差補正手段 2 9を含み、前記 N Cプログラム及び工具リストそして素材データはそれぞれ N Cプログラム実行手段 2 7に入力される。 N Cプログラム実行手段 2 7は、後述する測定結果を参照しながら前記各入力データにより適切な送り速度に基づいた補間処理を行ないサーボ制御手段 2 8 にサ一ボ制御信号を供給し、工作機械 2 6をサーボ制御手段 2 8の出力駆 ¾信号によって正しく N Cプログラムに合せた送り駆動制御を行うことができる。誤差補正手段 2 9は、工作機械 2 6の温度変化などによる位置 ·寸法誤差を補正するために設けられ、工作機械 2 6に設けられた測定器の出力を用いて温度に起因する誤差などを補正することができる。

以上のようにして、工作機械 2 6は、テーブルに載置されたワークピース 3 0 に対して、所望の作業要素加工、加工要素加工そして工程加工を N Cプログラムに従って実行し、ワークピース 3 0の第 1姿勢における加工を完了する。

第 1姿勢によるワークピース 3 0の工程加工が完了すると、測定機 3 1が測定制御装置 3 2の測定プログラムに従ってワークピース 3 0の座標測定を行い、この測定結果は測定結果分析手段 3 3を介して前記数値制御装置 2 5の N Cプログラム実行手段 2 7及び加工方法分析手段 3 4へフィードバックされ、また必要に応じて、この測定結果は前記各データベース 2 1， 2 2， 2 3， 2 4へ供給される。以上のようにして、図示した実施形態によれば、作成された N Cプログラムに基づいてワークピース 3 0に所望の数値制御加工を施すことができ、ヮ一クピース 3 0は第 1姿勢での工程加工が終了した後、姿勢替えが行われ、第 2姿勢において同様に N Cプログラムに従った加工が継続的に行われる。

本発明において特徴的なことは、前記数値制御装置 2 5において実行される実加工 N Cプログラムの内容を適宜解析してこの N Cプログラムに含まれている加ェノウハウなどの加工情報を抽出し、また、この抽出された加工情報を書き換え可能に記憶できることにある。本発明において、前記加工情報は、各作業要素加ェ毎の加工条件として、 N Cプログラムの解析結果から抽出され、この加工条件が各作業要素加工と対応して記憶手段に記憶される。

図 2において、加工プログラム及び工具リストそして測定結果は、加工方法分析手段 3 4に供給されており、後に詳述するような所定のアルゴリズムに従い、必要な加工情報が抽出される。そして、このようにして抽出された加工情報は、データべ一ス作成手段 3 5に供給され、それぞれの項目毎に分類された加工情報が各作業要素加工と対応した加工条件として前述した各データベース、すなわち作業展開データベース 2 1、切削条件データベース 2 2、工具データベース 2 3 及び加工履歴データベース 2 4に書込記憶される。 - 従って、各データベース 2 1〜 2 4は工作機械 2 6によるワークピース 3 0の実加工が行われた後は、この実加工に反映された現場ノゥハウ等の加工情報を常時取り込み、そのデータベース内容を更新することができ、これを現在の加工に反映させることが可能となり、通常の場合、次の N Cプログラム作成時に最適なデータベースとして加工情報を与えることが可能となる。

以上のように、本発明に係る N C加工システムによれば、従来は単に原 N Cプログラムの修正編集用のみに用いられていた現場ノウハウその他の加工情報を最終現場加工に用いられる修正済の実加工 N Cプログラムから逆に解析抽出し、これをデータベースに直ちに反映させることができるという大きな利点を奏することができる。このようなデータべ一スへの作業情報の反映によって、 N Cプログラム作成手段は常に最新のかつ現場におけるノウハウを盛り込んだプログラム作成を行うことが可能となり、従来に比して原加工プログラムから実加工プログラムへの修正編集作業を著しく簡素化できるという利点がある。

また、このような加工情報のデータベースへの反映は、例えば実加工が開始されてから数加工要素の加工以内にデータベースへ反映させることができ、これに継続する N Cプログラムあるいは現在の N Cプログラムの再調整にも直ちに応用可能である。

更に、本発明によれば、前述した加工情報の反映された各データベースは、 C I Mを構築しているいずれの工作機械にも任意に適用することができ、もちろん素材あるいは最終部品形状が変更された場合においても、工作機械あるいは工具に関連するデータベースの部分はそのまま他へ転用することができ、このようなデータを C I Mを構築する全ての端末機器に同様に開放することによって、いかなる数値制御情報の作成あるいはこれの実行においても利用可能となる。このような本発明の優れた利点は、本実施形態において、前記加工情報を各作業要素加ェ毎の加工条件としてモジュール化したことに依存しており、このことによって、記憶されたデータベースの汎用性を著しく高めることが可能となる。

以下に、加工方法分析手段 3 4における N Cプログラムの解析及び加工情報あるいは加工条件の抽出工程を実例に合わせて詳細に説明する。図 3は前述した数値制御システム（図 2 ) における本発明に係るプログム解析装置の部分を拡大して示したものであり、加工方法分析手段 3 4には前述したように実加工 N Cプログラム、素材データ、工具リストが入力され、また、必要に応じて最終加工形状、測定結果も入力される。

加工方法分析手段 3 4において、前記入力された各データは記憶装置 4 0に記憶され、実加工 N Cプログラムが 1ブロックずつ解析され、数値データ変換部 4 1によってデータ変換され、 Gコ一ド展開リスト生成部 4 2において Gコード展開リストとして各データが登録される。この時、マクロプログラムやサブプログラム等 1ブロックで複数の動作をする場合には、 R S _ 2 7 4—Dフォ一マツトに従い基本命令に展開後、 Gコード展開リストに登録する。この Gコードへの展開は本発明において必ずしも必要ではないが、この実施形態においては実加ェ N Cプログラムをコンピュータ処理するために解析の容易な Gコ一ドへ展開している。

加工方法分析手段 3 4においては、前記 Gコード展開リストを参照しながら作業要素への分割部 4 3において連続した実加工プログラムが作業要素毎に分割される。そして、作業要素毎に分割された Gコード展開プログラムはパターン定義記憶部 4 4に記憶されているパターン定義を参照しながら作業要素毎の加工条件が抽出部 4 5において抽出される。このようにして抽出された作業要素毎の加工条件は前述したようにデータベース作成手段 3 5を介して作業展開データベース 2 1、切削条件データベース 2 2、工具データベース 2 3及び加工履歴データべース 2 4に記憶される。

前記分割部 4 3における各作業要素加工毎へのプログラム分割は、通常の場合、シーケンス番号（N番号）、工具割り出し（Tコード）、工具交換（M 6 ) 及びオプショナルストップ（M 0 1 ) に注目して行うことが好適である。実際上、このような作業要素へのプログラム分割は、まず工具交換に着目し、工具交換の間は単一の工具が用いられるのでこれを作業要素の区切りとして用いることができる。しかしながら、同一の工具を用いて複数の作業要素加工が行われる場合があり、例えば同一のドリルにて複数の下穴を穴開けするような場合があるので、前記工具交換に加えて工具軌跡パターンを読み取り、これによつて作業要素加工毎 _ の分割を確実に行うことが好適である。 ― 加工条件抽出部 4 5は前記作業要素毎に分割されたプログラムから必要な加工条件を抽出するが、本実施形態では、直接作業条件を抽出することが困難な場合、分割した範囲の工具軌跡とワーク形状から作業要素がどのような内容かを認識し、この結果を中間的にワークピースデータベースあるいは各パタ一ンリストとして作成する。このようなパターンリストとしては、例えば穴加工の場合の穴加工要素リストなどが挙げられる。

本実施形態において、前述した加工条件は、作業要素加工毎に各データベースに書き込まれ、一般的な加工条件としては、各作業要素加工毎に、加工した素材と使用した工具そして各切削条件が関連したデータとして記憶保持される。この場合、切削条件は通常用いられる工具の回転速度あるいは送り量としてではなく、各工具の周速と 1刃当たりの送り及び 1回転当りの送りとしてデータ化することが好適であり、これによつて、汎用性のあるモジュール化されたデータを作成することができ、またこれらの基礎データから近似した工具径の切削条件を必要に応じて演算することが可能となる。

プログラム解析の一例

図 4 A， 4 B , 4 Cには本実施形態で用いられる実加工 N Cプログラムの一例が示されており、 O 0 0 0 1なるプログラム番号が付されている。

図 5はこの実加工 N Cプログラムにおいて加工される素材形状が示されており、また図 6にはこの実加工プログラムによって図 5で示した素材から製作される最終加工形状が示され、これらの素材データ（材質を含む）及び最終加工形状は前述したように加工方法分析手段 3 4にデータ供給されている。図 6から明らかなように、この加工においては、素材の上面フライス加工、側面フライス加工そして正面の 2個のねじ穴加工及び上面の 4個の面取り付穴開け加工そしてスロット溝加工が求められている。

このような加工に対して、 N Cプログラム作成手段 2 0は加工手順を定め、これを作業要素に展開し、各作業要素毎の使用工具を決定し、さらに各工具毎の切削条件を定める。

図 7はプログラム 0 0 0 0 1に用いられる工具リストを示し、各工具番号は T コードで示され、それぞれの工具データが図示のようにリスト化され、この工具リストは前述したように加工方法分析手段 3 4に供給されている。

加工方法分析手段 3 4においては、まず実加工 N Cプログラムが記憶装置 4 0 に記憶された後数値データ変換部 4 1を経て Gコード展開リスト生成部 4 2 よつてコンピュータで解析し易い Gコード展開リストに変換される。図 8 A， 8 B， 8 C， 8 D， 8 Eは前記実加工プログラム O O 0 0 1が Gコードに展開された状態のリストを示し、両者は行番号によってリンクされており、その内容は実質的に全く同一である。

実施形態における実加工プログラムは、シーケンス N番号 1から 9の 9種類に区別され、これら 9個のシーケンスはそれぞれ別個の工具を用いた作業として区別されている。勿論、本発明においては、同一の工具を用いた場合においても素材の異なる加工位置を加工するものは、異なる作業要素として認識しており、前述したように工具の加工軌跡パターンからプログラムが作業要素に分割される。しかしながら、説明を簡略化するために、以下においては前記 9個のシーケンス番号（N ) に分けて各作業要素加工毎の加工条件抽出を例示する。

N 1の作業要素の解析

行番号 4で T 1が指令され、行番号 5で M 6 (工具交換）を行っているので、行番号 7から次の M 6 (工具交換）が指令されるまでは工具 T 1で加工されることが理解される。本実施形態においては、このような一群のプログラムをシーケンス番号 N 1 として示しているが、実際の実加工 N Cプログラムにおいてはこのようなシーケンス番号は工作機械に対して何らの意味もないことは明らかである。工具 T 1は前述した図 7に示す工具リストの Tコード 1から、直径 1 0 0 m m のフェイスミルであることが理解される。次に、行番号 7はワーク座標系 G 5 4 を指定しており、本実施形態においては、座標系 G 5 4は図 6に示した最終加工形状の上面を示しており、これを第 1工程の加工と定義する。

行番号 1 0で初めて切削送りとなり、切削面は Z 0 . 1の座標である（行番号 9 ) 。またフェイスミルの降下点は行番号 7によって（ 1 6 0、 5 0 ) とレ、う X Y座標に設定されている。行番号 1 0から 1 3は Z座標は同じで移動軸は X、 Y、 X、 Υの交互に移動していることが分り、このような工具軌跡パターンをパターン定義記憶部 4 4に記憶されている定義データと照合することによって、この作業要素が面加工要素であると判断することができる。図 9には加工要素に対する作業要素と使用工具、プログラム分析方法のパターン定義の一例が示されており、このようなパターン定義を用いて前記作業要素加工の認定が行われる。

図 1 0には作業要素リストの一例が示され、本実施形態においては、このような作業要素加工毎に加工条件が各種の中間的なリストとして作成され、また最終的に図 3に示したデータベース 2 1から 2 4に汎用性のあるモジュール化されたデータとして格納記憶される。勿論、図 1 0に示す作業要素は一例であり、このような比較的大きな作業要素ばかりでなく、この作業要素をさらに分割した作業要素を定義し、各段階毎の定義された作業要素に従って加工条件データベース化することも本発明において好適であり、このような作業要素の定義レベルは工作機械の精度、あるいは加工システム全体の分解能に応じて任意に定義づけることが可能である。

各作業要素加工毎の分割が行われると、これらは中間的な作業条件リストとして記憶され、本実施形態においては、ワークピ一スデータベース、加工パターンリストデータべ一ス及び穴加工要素リストの 3種類のリストが用意されている。図 1 1はワークピースデータべ一スの一例を示しており、ワークピースの各加ェ要素に対する作業要素の組み合わせ、また各作業要素に対して使用された工具がリスト化され、また同様に各作業要素毎にワークピースファイル及び軌跡リストファイルがデータ化される。図 1 1において、例えば N o . 1 、 2は面加工がフライス荒加工とフライス仕上げ加工の 2つの作業要素によって行われ、それぞれ異なる工具が異なる軌跡で用いられていることを示している。

図 1 2は加工パターンリストデータを示し、各加工パターンは例えば面加工要素、ポケット加工要素、コア加工要素、溝加工要素及び穴加工要素に分類されており、それぞれの加工要素が各作業要素からなり、その時の加工深さ及び切削方法が順次記録される。

図 1 3及び 1 4は穴加工要素リストを示し、図 1 3はプログラムの解析順に記述したものそして図 1 4は同一穴順に記述したものを示す。

本実施形態においては、以上のような 3種類のリストデータベースを中間的に用いて各作業要素の解析を行いながら所望の作業要素加工毎の加工条件を tt出して前記中間的なデータベースに書込みを行う。

前述したように、シーケンス N 1の作業要素に対しては、面加工要素であることが判断されたので、この結果を面加工パターンリストデータベースに所望項目をセットし、主軸回転数や送り速度から必要な切削条件を書き込む。

シーケンス N 1に対してさらにプログラムを解析すると、行番号 1 0、 1 1、

1 2と行番号 1 5、 1 6、 1 7は Z座標が異なるだけで同じ軌跡であり、これ以下に同一工具の作業要素がないことから行番号 1 5、 1 6、 1 7が仕上げ加工であると判断できる。この作業要素は面加工要素であるため、素材寸法を連続した点要素に変換し、ワークピースデータべ一ス（図 1 1 ) のワークピースファイル

A A A 1に格納し、ワークピースデータべ一ス N o . 1、 2に面加工要素として格納する。同時に、行番号 1 5、 1 6、 1 7を軌跡リストファイル 1 2 3 4に格納し、ワークピ一スデータベース N o . 1、 2と関連づける。

次に、行番号 1 9から行番号 3 0まではワーク座標系 G 5 5、すなわち、本実施形態において、図 6に示した最終加工形状の正面加工の座標系を指令しているのでこれを第 2工程と判断する。行番号 2 2、 2 3、 2 4と行番号 2 7、 2 8、 2 9は Z点が異なるだけで同じ軌跡であるため、また Z座標が 0 . 1の差であるため、行番号 2 2、 2 3、 2 4が荒加工、そして行番号 2 7、 2 8、 2 9が仕上げ加ェと判断する。さらに切削領域がワーク全体を覆っているので面加工要素と判断し、第 1工程と同様にワークピースデータベースに登録を行う。

以上のようにして、シーケンス Nには複数の作業要素が含まれており、これを解析に従って各中間的なデータベースに書き込むと共に、これらのデータベースから図 1 5に示した切削条件データベースへの加工条件の書込みが行われる。この切削条件データベースは図 2、 3において符号 2 2で示されており、図から明らかなように、各作業要素加工毎に加工条件が対応して記憶されている。この加ェ条件は、本実施形態において、工具番号にて使用工具を示し、ワーク材質が素材の材質を示しまた前記工具の周速、 1刃当たり送り（F l ) 、 1回転当たりの送り（F 2 ) 、 W ( 1回の切込み幅）及び H ( 1回の切込み高さ）をデータべ一ス化している。従って、この切削条件データベースによれば、各作業要素毎に、ワークピースの材質に対して最適な選択工具そして最適な加工条件を記憶していることとなり、これによつて各作業要素毎にワーク材質、あるいは工具が決定されればそれぞれ最適な加工周速、送り、切込みを選択することが可能となり、このようなモジュール化されたデータべ一スによって N C加工プログラムを作成する時に従来のような複雑な修正編集を必要とすることなく直接最適なプログラムを選択することができる。

すなわち、図 1 5に示した切削条件データベースは既に特定の条件下において現場でのノゥハウ、シュミレーションあるいはテストカツトを経た後の最適条件を表しており、これ以降に発生する同一条件あるいは同一環境下における加工条件を容易にこのようなデータべ一スから取り出すことができるからである。勿論、このような切削条件データベースを全ての場合について網羅することは実際上困難であるが、本 N C加工システムによれば、これらのデータベースは絶え間なく継続的に蓄積され、またこれを単一の工作機械のみでなく C I Mを構築している全ての工作機械あるいはその他の工作機械に対してまでも任意に拡大して汎用的に利用可能であり、新しい N Cプログラムが作られる度にその蓄積量が増大し、このように日々成長するデータベースによってかつ自己の工作機械が休止状態にあっても他の工作機械での加工実績を容易にプログラム作成に反映させることができるので極めて優れた成長性及び拡張性を有するという利点がある。

本実施形態における図 1 5に示した切削条件データベースは、さらに測定結果分析手段 3 3から得られた測定結果を反映して切削時間、切削距離及び切り刃状に設定した複数の刃先ポイント、図においてはポイント 1、 2、 3、 4、 5の 5 箇所についてのワークとの接触回数、切削開始角、切削終了角も記憶しており、これらの工具使用実績からさらに拡張した効果を奏することができる。

すなわち、このような工具の使用実績データは図 1 6に示した工具データべ一スへ反映させることができ、図 2、 3に示した工具データベース 2 3には図 1 6 に示した如く、その寿命値、磨耗量及び余命値を書き込むことができ、各工具に対してどのような使用実績の場合にどのような磨耗履歴を取るかまたその実質的な寿命値を記憶することができ、 N Cプログラム作成時に採用する最適工具選定及び工具交換あるいはさらに進んで最終加工形状と工具との関連性等も考慮した一プログラム作成を行うことが可能となる。 ' ― 以上のようにして、シーケンス N 1の作業要素解析及び作業条件の抽出から本実施形態の具体的な加工方法分析及び抽出そしてデータベースへの記憶作用を説明したが、以下同様にシーケンス N 2から N 9までの作業要素に対する解析を簡単に説明する。

N 2の作業要素の解析

行番号 3 1より主軸工具が T 2となり、 N 2の作業要素に移行する。 T 2は図 7の工具リス卜から直径 3 m mのセンタドリルであると認識され、この結果 N 2 の作業要素は穴加工要素と判断され、以下に述べる第 1工程における 5つの作業要素及び第 2工程における 2個の作業要素が図 1 3、 1 4の穴加工要素リス卜に中間的に記憶され、この時の加工条件が各作業要素加工と対応されて前述したように図 1 5の切削条件データベース及び図 1 6の工具データベースに記憶される。第 1工程（G 54)

座標 1 (70. 000, 50. 000)座標 2 (—70. 000， 50. 000)

座標 3 (-70. 000, 50. 000) 座標 4 (70. 000, -50. 000)

座標 5 (30. 000， 0. 000)

第 2工程（G 55)

座標 1 (40. 000, 0. 000) 座標 2 (-40. 000, 0. 000)

N 3の作業要素の解析

行番号 4 7により主軸工具が T 3となり、 N 3の作業要素に移行する。工具 T 3は工具リストより直径 2 0 m mのドリルであると認識し、 N 3の作業要素は穴加工要素と判断し以下の 5つの作業要素が穴加工要素リスト 1 9、 2 0に書き込まれ、前述したシーケンスと同様に切削条件データベース及び工具データベースへの記憶が行われる。

第 1工程（G 54)

座標 1 (70. 000， 50. 000)座標 2 (-70. 000， 50. 000)

座標 3 (-70. 000， 50. 000) 座標 4 (70. 000， - 50. 000)

N 4の作業要素の解析

行番号 5 7により主軸工具が T 4となり、直径 3 O mmのドリルであること力一ら N 4の作業要素は穴加工要素と判断し、以下の 4個の作業要素が穴加工素リス卜にセットされ、切削条件データべ一ス及び工具データベースが追加される。第 1工程（G 54)

座標 1 (30. 000, 0. 000， -19. 9)

座標 2 (-70. 000, 50. 000) 座標 3 (-70. 000, - 50. 000 )

座標 4 (70. 000, -50. 000)

N 5の作業要素の解析

行番号 6 8により主軸工具が T 5すなわち直径 2 5 m mのェンドミルに交換されている。

通常、エンドミル、フェイスミルなどにおいては、対応可能な加工パターンの種類が多く、単に使用工具のみではいかなる作業要素かの判定が難しいが、本実施形態においては、工具加工軌跡を加工パターン定義と照合することによってこれらの判断が行われ、既にフユイスミル及びドリルに対していくつかの例示を行つたが、さらに図 1 7にはこれらの加工パターン定義と加工要素との対応関係の一例を示す。

シーケンス N 5の作業要素に戻って、行番号 7 1から行番号 7 4によって工程 1 ( G 5 4 ) 座標 3 ( 3 0， 0 ) で加工面（Z— 1 9 . 9 ) に降下していることが分り、また行番号 7 5から行番号 8 1は同一平面を移動し、行番号 7 5の座標 ( - 5 0 , 0 ) と行番号 8 0の座標（一 5 0， 0 ) が同じ座標であるため、閉じた軌跡であることが判断できる。また、行番号 5から行番号 8 0は行番号 7 5で G 4 1の左側補正がかけられているため、軌跡に対して内側であると判断される。そして、その軌跡に対して G 4 1で工具半径分内側にシフトした軌跡を設け、さらにその軌跡に対して工具半径分シフトした軌跡を求める。しかし、この場合、軌跡が無くなつており、これらの工具軌跡から、行番号 7 5から行番号 8 0をェ具が移動すると内側が削り残らないと判断し、ポケット加工要素と判断できる。これは、図 1 7に示した加工パターン定義から加工要素ポケッ卜に関しエンドミルを使用した場合のパターンとなっており、このような複雑なプログラムに対しても、図 1 7のようなパターン定義を用いて確実にプログラムの解析を行うことが可能となる。行番号 7 5の移動はアブローチとして判断され、また行番号 8 1の移動逃げと判断される。そしてこのアプローチ量及び逃げ量は図 1 2のポケット加工要素パターンリストに格納される。

行番号 8 2でワーク面より上に移動し、行番号 8 3で第 2工程（G 5 5 ) の座標（4 0 , 0 ) に位置決めされる。行番号 8 6から行番号 8 8は同一平面を移動し、行番号 8 7で 1周縁の軌跡を移動し、先ほどと同様にその軌跡に対して行番号 8 6で G 4 1の左側補正がかけられているため、軌跡に対して内側であると判断される。それに対して G 4 1で工具半径分内側にシフトした軌跡を求め、さらに工具半径分シフトした軌跡を求める。しかしながら、この場合判断 1によって軌跡がなくなり、この結果内側が削り残らないと判断し、ポケット加工要素と判断される。同様に行番号 9 3から行番号 9 5もポケット加工要素と判断される。しかしながら、このポケット加工要素の中心座標をシーケンス N 2、 N 4の作業要素で前加工されているという条件から、このポケットの形状が円であることから穴加工要素であると最終的に判断される。このように、シーケンス N 5に対しても加工パターン定義を用いることによって作業要素の認識を行い、この時に定められた加工条件を現場ノゥハウを加味した加工条件としてデータベースに反映させることができる。本実施形態においては、作業要素加工毎の加工条件は図 1 5に示した切削条件データベース及び図 1 6に示した工具データベースに記憶しているが、勿論、前述したそれぞれの分析結果は図 2、 3に示した作業展開データベース 2 1及び加工履歴データベース 2 4へも同様にそれぞれ必要なデータを供給しこれを作業要素毎に格納している。

N 6の作業要素の解析

行番号 9 7により主軸工具が T 6となり直径 2 5 m mのェンドミルが用いられる。

行番号 1 0 5から行番号 1 0 8の移動は、同一平面上であり、行番号 1 0 5と行番号 1 0 8の座標が同じであるため閉じた形状と判断できる。また、この軌跡と工具系を判断 1で照合する。その結果、内側に削り残しがないことが分れば、これをポケット加工要素と判断できる。そして、その軌跡はシーケンス N 5の軌跡と同一であるため、仕上げ加工であると判断され、シーケンス N 5の作業要素 _

1の加工は荒加工であると判断することができる。そして、行番号 1 0 5 ら行番号 1 0 8の点を仕上り形状と判断し、ワークピースファイル B B B 1 (ワークピースデータベース図 1 1 ) に格納し、ワークピースデータベースの N o . 5 . 6にポケット加工要素として格納する。

N 7の作業要素の解析

行番号 1 1 1により主軸工具が T 7となり、直径⁸ . 2 mmのドリルと認識する。従って、シーケンス N 7は穴加工要素であると判断され、以下の作業要素が穴加工要素リストに格納される。

第 1工程（G 55)

座標 1 (40. 000， 0. 000)

座標 2 (-40. 000， 0. 000)

N 8の作業要素の解析

行番号 1 1 9により主軸工具が T 8となり直径 2 5 m mの面取り工具であることが認識される。行番号 1 2 4から行番号 1 2 8へ Z軸が上昇するまで G 8 1の穴開け固定サイクルで固定しているため、 N 8の作業要素は穴加工要素と判断され、以下の作業要素が穴加工要素リストに格納される。

第 1工程（G 54)

座標 1 (70. 000, 50. 000)

座標 2 (—70. 000， 50. 000)

座標 3 (-70. 000, -50. 000)

座標 4 (70. 000, -50. 000)

第 2工程（G 55)

座標 1 (40. 000， 0. 000)

座標 2 (-40. 000, 0. 000)

N 9の作業要素の解析

行番号 1 3 4において主軸工具が T 9となり M l 0タップに交換される。従つて、シーケンス N 7の作業要素は穴加工要素と判断され、以下の作業要素が穴加ェ要素リストに格納される。

第 1工程（G 55) 座標 1 (40. 000, 0. 000)

座標 2 (-40. 000, 0. 000)

以上のようにして、実加工プログラムが順次解析され、各作業要素毎に中間的なデータベースとしてワークピースデ―タベース（図 1 1 ) 、加工パターンリストデータベース（図 1 2 ) 及び穴加工要素リストデータベース（図 1 3、図 1 4 ) が作成され、さらにこれらの中間的なデータベースから切削条件データべ一ス

(図 1 5 ) 及び工具データベース（図 1 6 ) が作成され、また図示していないが同様に作業展開データべ一ス 2 1、加工履歴データベース 2 4に実加工 N Cプログラムから抽出された加工条件が直ちに格納記憶される。

前述した中間的なデータベース自体もそれぞれ必要なデータを保有しており、本発明において、これらの中間的なデータベースを N Cプログラム作成手段 2 0 への補助的なデータベースとして用いることも可能であり、これらを本発明の記憶手段として取极うことも勿論可能である。

本発明において、前述した解析プログラムは、コンピュータに加工方法分析手順及びデータベース作成手順を記録した媒体として作成することができ、このような媒体は通常フロッピ一ディスク、ハードディスク、 R OM、 C Dメモリ等として提供可能である。発明の効果

以上説明したように、本発明に係る N C加工システムによれば、最終的に現場で実加工に用いられる N C加工プログラムから加工方法を分析して必要な加工条件を抽出し、これを N Cプログラム作成時のデータベースに反映させることができるので現場ノゥハウ、テストカツトあるいはシミュレ一ションによってのみ得られるプログラムの修正編集を含めた加工条件を確実に抽出してデータべ一ス化することが可能となり、データベース作成に極めて有用な知識データべ一スを容易に構築することが可能となる。

本発明によれば、必要な加工の都度作成される数値制御情報から、素材形状、最終加工形状、加工工程、工具情報、切削条件などとこの数値制御情報が使用された工作機械の性能そしてこの加工時の精度測定データ、加工時間等を対応づけ一て蓄積しており、この結果それぞれの数値制御情報作成者のもつノゥハウ ¾び現場での各種のノゥハウの全てを網羅した結果の加工条件をデータベース化することが可能となる。

この結果、数値制御情報の作成者が代った場合においても、従来必ず必要であつたテストカツトあるいはシミュレ一ションなどで最適な加エノゥハウを模索することなく、単純な自動プロダラミングによっても最適な加エノゥハウを盛り込んだ数値制御プロダラムを自動的に作成することが可能となり、数値制御情報作成者による加工条件のばらつきを無くし、最適な加工条件で効率良く加工ができるため、加工品質の維持向上あるいは加工時間の短縮化を図ることが可能となる。また、特定の工作機械で作成したプログラムを加工能力の異なる他の工作機械に適用した場合においても、モジュール化された加工条件を個別的に使用することによって、プロダラムを作成した時の工作機械と新たな現在の改良された工作機械の加工能力の差を考慮しながら新たな数値制御プログラムを自動作成することが可能となり、例えば旧式の工作機械で蓄積した加工データは新式の工作機械における変更点以外の情報として用い、この変更点に関してのみ新たな情報を注入することによって自動プロダラミングによっても過去の蓄積されたデータを反映させた最適なプロダラミングを容易に行うことが可能となる。

この結果、工場全体の生産効率の向上を図ることができる。

また、本発明に係る N C加工システムで用いられた各作業要素加工毎の加工条件は他の任意の工作機械加工に用いることができ、 C I M全体にこのような加工情報を用いて全体的な加工効率を改善し、またこのようなデータベースを共用化することによって、絶え間なく成長するデータベースを手に入れることが可能となる。

Claims

請求の範囲 _

1 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

N Cプログラムを解析して加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析手段と、

前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶手段と、

を有する N C加工における N Cプログラム解析装置。

2 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析手段と、

前記加工条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する記憶手段と、を有する N C加工における N Cプログラム解析装置。

3 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

実加工 N Cプログラム、素材材質データ及び工具リストが入力され、前記実加ェ N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工条件を抽出する加工方法分析手段と、

前記各作業要素加工毎に抽出された加工情報あるいは加工条件を N Cプログラム作成に必要なデータベースに変換するデータベース作成手段と、

前記加工条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する N Cプログラム作成用のデータベースと、

を有する N C加工装置。

4 . 請求項 1 、 2、 3のいずれかに記載の装置において、

前記加工方法分析手段は実加工 N Cプログラムを各作業要素加工へ分割する分割部と、

実加工 N Cプログラムから加工条件を抽出する加工条件抽出部と、

を含むことを特徴とする N C加工における N Cプログラム解析装置。

5 . 請求項 4記載の装置において、

実加工 N Cプログラムを各作業要素加ェへ分割する分割部には、ェ具加工軌跡から作業要素加工を照合判定するためのパターン定義記憶部が接続されていることを特徴とする N C加工における N Cプログラム解析装置。

6 . 請求項 3記載の装置において、

前記データベースは少なくとも切削条件データベース及び工具データべ一スを含むことを特徴とする N C加工における N Cプログラム解析装置。

7 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

N Cプログラムを解析して加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、

前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶ステップと、

を有する N C加工における N Cプログラム解析方法。

8 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工において、

N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工情報あるいは加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、

前記加工条件を各作業要素加工と対応して書き換え可能に記憶する記憶ステツプと、

を有する N C加工方法。

9 . N Cプログラムにて加工制御が行われる N C加工方法において、実加工 N Cプログラム、素材材質データ及び工具リストが入力され、前記実加ェ N Cプログラムを解析して各作業要素加工毎の加工条件を抽出する加工方法分析ステップと、

前記各作業要素加工毎に抽出された加工情報あるいは加工条件を N Cプログラム作成に必要なデータベースとして各作業要素加ェと対応して書き換え可能に記憶するデータべ一ス作成ステップと、 ― を有する NC加工方法。

1 0. コンピュータに、 NCプログラムを解析して加工情報あるいは加工条件を抽出する加ェ方法分析手順と、前記加工条件を書き換え可能に記憶する記憶手順とを実行させるためのプログラムを記録した媒体。