JP2010262474A - 工作機械の加工支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＮＣデータや加工状況を適切に評価することが可能となり、工具の折損や加工中の振動などを防止できる工作機械の加工支援システムを提供することを目的とする。
【解決手段】工作機械１０の実加工における加工状態を検出する加工状態検出手段２０と、加工状態に基づいて、検出された加工状態と当該加工状態の検出時における前記工作物Ｗの加工位置情報との関連付け情報を記憶する関連付け手段３０と、加工状態に応じた表示属性を記憶する表示属性記憶手段４０と、関連付け情報および表示属性に基づいて、表示属性に応じた前記工作物Ｗの前記加工位置情報を表示する表示手段５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＮＣデータに基づいて加工工具と工作物を相対移動させて工作物を加工する工作機械の加工支援システムに関する。

数値制御装置を備える工作機械は、例えば、工具の加工軌跡や加工条件を予めプログラムされたＮＣデータに基づいて工作物の加工を行う。このような工作機械による加工において、工具に高負荷が加わると工具が折損してしまうことがある。また、工具や工作物などの振動により、工作物にびびりが転写されて加工面の品質が低下してしまうことがある。

そこで、例えば、実開平５−３１７５０号公報（特許文献１）には、切削加工時に発生する切削音（加工音）の音量に応じた切削速度の制御を行うことにより、工具の折損を防止する方法が開示されている。また、特開２００６−２５８７４７号公報（特許文献２）には、加工中の振動がどの工具、工作物、およびこれら以外の何れかに起因するかを判定する方法が開示されている。この特許文献２の方法は、切削音の他に、工具および工作物の加速度もしくは変位をそれぞれ測定し、これらの周波数の分析結果に基づき上記判定を行っている。

実開平５−３１７５０号公報 特開２００６−２５８７４７号公報

しかし、特許文献１の方法では、加工音を検知する加工点と、検知した加工音に基づいて切削速度を制御している加工点とが時間的に異なっている。そのため、同じＮＣデータによる再加工を行った場合に、加工音を検知した同じ加工点において工具に同様の負荷が加わることになる。また、特許文献１，２の何れの方法においてもＮＣデータのどの加工ブロックで工具にどの程度の負荷が加わっているかを特定するものではない。そのため、実加工に基づいて、工具の加工軌跡や加工条件をプログラムされたＮＣデータを十分に評価することが困難であった。ここで、ＮＣデータの加工ブロックとは、ＮＣデータに基づき工具と工作物とが接触して加工するブロックであり、接触状態であれば相対的な移動を伴わない場合も含まれる。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ＮＣデータや加工状況を適切に評価することが可能となり、工具の折損や加工中の振動などを防止できる工作機械の加工支援システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、
ＮＣデータに基づいて工具と工作物を相対移動させて前記工作物を加工する工作機械の加工支援システムであって、
前記工作機械の実加工における加工状態を検出する加工状態検出手段と、
前記加工状態に基づいて、検出された前記加工状態と当該加工状態の検出時における前記工作物の加工位置情報との関連付け情報を記憶する関連付け手段と、
前記加工状態に応じた表示属性を記憶している表示属性記憶手段と、
前記関連付け情報および前記表示属性に基づいて、前記表示属性に応じた前記工作物の前記加工位置情報を表示する表示手段と、
を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記工作物の前記加工位置情報は、前記ＮＣデータの加工ブロックであることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項２において、
前記表示手段は、前記工作物に対する前記工具の加工軌跡を前記加工ブロックとして表示することである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項２または３において、
前記加工状態検出手段により検出された前記加工状態に基づいて、加工予定にある前記加工ブロックの加工条件を補正する補正手段をさらに備えることである。

請求項５に係る発明の特徴は、請求項１において、
前記工作機械の加工支援システムは、実加工における前記工作機械の駆動軸の位置を検出する実加工位置検出手段をさらに備え、
前記関連付け手段は、検出された前記工作機械の駆動軸の位置と前記加工状態とに基づいて、検出された前記加工状態と当該加工状態の検出時における前記工作物の前記加工位置情報との関連付け情報を記憶し、
前記工作物の前記加工位置情報は、前記工作物に対する前記工具の加工位置であることである。

請求項６に係る発明の特徴は、請求項５において、
前記表示手段は、前記工作物に対する前記工具の加工軌跡を前記工作物に対する前記工具の加工位置として表示することである。

請求項７に係る発明の特徴は、請求項１〜６の何れか一項において、
前記加工状態検出手段は、実加工時に発生する加工音、前記工具と前記工作物の相対的な加工振動、および前記工具を回転駆動する主軸動力、前記工具の前記工作物に対する変位量、前記工具に加わる加工抵抗、実加工時に発生する加工温度、および前記工具と前記工作物を相対移動させる送り軸動力、のうち少なくとも一つを前記加工状態として検出することである。

請求項８に係る発明の特徴は、請求項７において、
前記加工状態は、周期性を有する信号であり、
前記表示属性は、検出された前記加工状態における所定の周波数帯の振幅に応じて設定されることである。

請求項１に係る発明によると、実加工における加工状態を検出し、加工状態の検出時における工作物の加工位置情報と関連付けして表示する構成となっている。ここで、「工作物の加工位置情報」とは、例えば、ＮＣデータの指令値、工作機械の数値制御装置により変換された工具の位置指令値、または、数値制御装置によるフィードバック制御の信号に含まれる位置情報などが含まれる。また、加工状態検出手段により検出される加工状態は、ＮＣデータに基づく工作機械の実加工において検出可能な少なくとも一つ以上の情報に含まれる実加工の状態である。そして、関連付け手段は、加工状態と当該加工状態の検出時における工作物の加工位置情報との関連付け情報を記憶している。

さらに、表示手段は、工作物の加工位置情報を関連付け情報および表示属性に基づいて表示する。そして、表示属性記憶手段が記憶している表示属性は、例えば、検出された加工状態に応じて割り付けられる予め設定された属性である。このような構成とすることで、工作機械の実加工における加工状態を工作物の加工位置情報の表示に反映させることができる。よって、従来におけるＮＣデータのみの表示と比較して、工作物の加工位置情報と加工状態を併せて目視で確認することができるため、ＮＣデータや加工状況を適切に評価することができる。

請求項２に係る発明によると、工作物の加工位置情報は、ＮＣデータの加工ブロックである構成となっている。ここで、「ＮＣデータの加工ブロック」は、上述したように、ＮＣデータに基づき工具と工作物とが接触して加工が行われるブロックである。この加工ブロックは、例えば、研削加工の仕上げ工程のスパークアウトのように、工具と工作物が接触状態にあり、且つ、切り込み量がない（相対的な移動距離がない）ブロックも含まれる。また、加工ブロックは、ＮＣデータにおいて工具と工作物が接触状態にあるブロックの他に、工作機械の数値制御装置によりＮＣデータから位置指令値に変換されたものでもよい。そして、関連付け手段は、加工状態と当該加工状態の検出時におけるＮＣデータの加工ブロックとの関連付け情報を記憶している。

また、表示手段は、工作機械の数値制御装置から入力される加工ブロックを関連付け情報および表示属性に基づいて表示する。これにより、工作機械の実加工における加工状態を加工ブロックの表示に反映させることができる。よって、従来における加工ブロックのみの表示と比較して、加工ブロックと加工状態を併せて目視で確認することができるため、ＮＣデータを適切に評価することができる。

さらに、このような構成により、工具に加わる負荷を加工ブロック毎に評価することができる。よって、その加工ブロックに係るＮＣデータにおいて加工条件や加工軌跡を補正することで、工具への負荷の低減や、工具の振動の防止、加工の効率化を図ることができる。さらに、工具の折損があった場合には、例えば、加工抵抗などの加工状態として検出されるため、工具の折損が生じた加工ブロックを特定することができる。これにより、ＮＣデータを容易に補正することができるとともに、その加工ブロックに類似する加工ブロックに補正を加えることで工具の折損を防止することができる。

請求項３に係る発明によると、表示手段は、工作物に対する工具の加工軌跡を加工ブロックとして表示する構成となっている。ここで、表示手段による加工ブロックの表示は、２次元または３次元の描画やテキスト表示などが含まれる。よって、表示属性記憶手段が記憶している表示属性は、具体的には、表示手段による加工ブロックの表示方法に対応した、表示色や太さ、線種、フォントなどが含まれる。そこで、例えば、加工ブロックを数値制御装置やコンピュータのモニタにおいて工具の加工軌跡を線描画する。そして、この表示方法に対応した表示属性を加工状態に応じて割り付けることにより、加工ブロックに対する加工状態の視認性を向上できる。これにより、工具に高負荷が加わっているなどの加工ブロックを全体から特定しやすくなる。よって、表示されたＮＣデータ全体に亘ってより適切に評価することができる。

請求項４に係る発明によると、補正手段は、加工状態検出手段により検出された加工状態に基づいて、加工予定にある加工ブロックの加工条件を補正する構成となっている。つまり、補正手段は、まず、加工済みの加工ブロックにおける加工状態に基づいて、加工予定にある加工ブロックのうち補正対象とする加工ブロックを特定する。そして、補正手段は、加工状態に基づいて補正量を算出し、補正対象の加工ブロックの加工条件を補正する。これにより、実加工において検出される加工状態を即時に反映し、その後の加工予定にある加工ブロックにおいて、工具の折損や振動を防止することができる。また、補正手段は、加工状態に基づく関連付け情報、または加工状態に応じて割り付けられる表示属性から補正対象とする加工ブロックの特定、および補正量の算出をするものとしてもよい。このような構成により、加工予定にある加工ブロックにおいて工具の折損を防止することができる。また、一方で、加工状態の検出値が小さい加工ブロックでは、意図したよりも工作物の除去量が少ないことが考えられる。このような場合に、例えば、その加工ブロックおよび当該加工ブロックに類似する加工ブロックに係る加工条件や加工軌跡を併せて補正を行う。これにより、加工時間を短縮することができるとともに、加工抵抗などを平均化した安定的な加工を行うことができる。

請求項５に係る発明によると、関連付け手段は、加工状態と当該加工状態の検出時における工作物の加工位置情報との関連付け情報を記憶している。そして、工作物の加工位置情報は、工具の加工位置である構成となっている。ここで、「工具の加工位置」とは、実加工位置検出手段により検出される駆動軸の位置に基づいて算出されものであり、加工時における工具の実際の位置に相当する。この工具の加工位置は、駆動軸の位置から変換されたワーク座標データである工具の位置情報と、工具の工具長とに基づいて算出される加工時の工具の先端位置とするものでもよい。また、実加工における工作機械は、例えば、工具と工作物の各駆動軸のエンコーダやリニアスケールから入力されるフィードバック信号などに基づいて制御を行っている。そこで、関連付け手段は、加工状態と、このフィードバック信号に含まれる工作物の加工位置情報との関連付け情報を記憶するものとしてもよい。

また、表示手段は、工具の加工位置を関連付け情報および表示属性に基づいて表示する。これにより、工作機械の実加工における加工状態を工具の加工位置の表示に反映させることができる。よって、工具に加わる負荷を工具の加工位置毎に評価することができるので、より適切に加工状況を評価することができる。従って、その工具の加工位置の算出に係る駆動軸の位置を補正することで、工具への負荷の低減や、工具の振動の防止、加工の効率化を図ることができる。さらに、工具の折損があった場合には、例えば、加工抵抗などの加工状態として検出されるため、工具の折損が生じた工具の加工位置を特定することができる。

請求項６に係る発明によると、表示手段は、工作物に対する工具の加工軌跡を工具の加工位置として表示する構成となっている。例えば、工具の加工位置を数値制御装置やコンピュータのモニタにおいて工具の加工軌跡を線描画する。そして、この表示方法に対応した表示属性を加工状態に応じて割り付けることにより、工具の加工位置に対する加工状態の視認性を向上できる。これにより、工具に高負荷が加わっているなどの工具の加工位置を全体から特定しやすくなる。このように、請求項３に係る発明と同様の効果を奏する。

請求項７に係る発明によると、加工状態検出手段は、加工音、加工振動、主軸動力、工具の変位量、加工抵抗、加工温度、および送り軸動力、のうち少なくとも一つを検出する構成となっている。加工音は、工具が工作物と接触することにより発生する音であり、例えば、回転工具の場合には回転速度と切れ刃の数に基づく周波数帯で検出される。加工振動は、加工抵抗などにより工具と工作物の間に生じる相対的な振動であり、工具または工作物の共振周波数を含む帯域で検出される。主軸動力は、例えば回転工具の場合に、工具主軸を回転駆動する主軸モータのトルク変動を電流値として、トルク変動の周波数を含む帯域で検知される。このように、実加工時における加工状態は、これら加工音など実加工時に発生する振動に反映される。

また、工具の変位量は、工具が工作物に圧接されることにより変形し、本来の加工点から変位した加工点までの距離として検出される。加工抵抗は、工具主軸や工作物とテーブルの間に配置される圧力センサなどにより、工具と工作物の間に働く圧力値して検出される。加工温度は、加工時における工具や工作物の温度、または、各駆動軸の駆動モータなどの温度であり、温度センサにより検出される。送り軸動力は、例えば各駆動軸の駆動モータのトルク変動を電流値として、トルク変動の周波数を含む帯域で検知される。

このように、加工状態検出手段は、これらのうち少なくとも一つを検出することによりＮＣデータをより適切に評価することができる。また、特に加工音については、実加工時の加工状態を顕著に示すため、検出対象として好ましい。その他、工具の変位量や加工抵抗は、実加工時における工具への圧接力または加工抵抗から直接的に検知される加工状態である。よって、特に工具の劣化状態などを重視してＮＣデータを評価することができる。従って、この評価に基づきＮＣデータを補正することで、工具の折損を防止するとともに、工具の劣化を低減させることができる。

請求項８に係る発明によると、表示属性は、検出された振動である加工状態における所定の周波数帯の振幅に応じて設定される構成となっている。上述したように、実加工時に発生する加工状態は、工作機械に係る振動に反映される。つまり、加工状態が周期性を有する信号である場合に、検出された振動に対して、加工状態が含まれる周波数帯でフィルタリングすることにより、ノイズなどの不要な情報を除外することができる。よって、加工状態を加工ブロックの表示により確実に反映できるので、ＮＣデータをより高精度に評価することができる。

第一実施形態：工作機械の加工支援システム１を示すブロック図である 工作物Ｗと加工軌跡の一部を表示した図である 加工状態の表示属性に応じた加工軌跡を表示した図である 第二実施形態：工作機械の加工支援システム１０１を示すブロック図である 第三実施形態：工作機械の加工支援システム２０１を示すブロック図である

以下、本発明の工作機械の加工支援システムを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＜第一実施形態＞
本発明の加工支援システム１について、図１を参照して説明する。図１は、第一実施形態の工作機械の加工支援システム１を示すブロック図である。
加工支援システム１は、図１に示すように、工作機械１０と、加工状態検出部２０と、関連付け部３０と、表示属性記憶部４０と、表示部５０を主体として構成される。また、工作物Ｗは、工作機械１０によって加工される被加工部材である。

工作機械１０は、本実施形態において、マシニングセンタとしている。工作機械１０は、数値制御装置１１からの制御信号により工具と工作物Ｗを相対移動させて工作物Ｗを加工する。数値制御装置１１は、主としてＣＰＵとメモリから構成される。数値制御装置１１は、入力されたＮＣデータの加工ブロックから、各駆動軸を制御するための制御信号を出力する。この加工ブロックは、ＮＣデータに基づき工具と工作物Ｗとが接触して加工するブロックであり、相対的な移動距離がない場合も含まれる。本実施形態において、ＮＣデータの加工ブロックは、本発明の「工作物の加工位置情報」に相当する。また、このＮＣデータは、ＣＡＤ等によって作成された工作物Ｗの目標形状データをＣＡＭにより変換されたデータである。このＮＣデータには、工具の座標値、工具番号、回転速度、送り速度等の制御データが含まれている。

加工状態検出部２０は、マイク２１と、図示しないアンプ、およびＡ／Ｄ変換器を有する加工状態検出手段である。マイク２１は、工作機械１０の機内において、工具が工作物Ｗと接触することにより発生する加工音などを検出し、電気信号に変換する。この加工音は、回転工具の回転速度と切れ刃の数に基づく周波数帯に含まれ、工作機械１０による実加工時の加工状態を反映している。そして、電気信号となった加工音は、周期性を有する信号であり、本実施形態において、アンプにより増幅されたのち、Ａ／Ｄ変換器によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。

関連付け部３０は、バンドパスフィルタ３１を有する関連付け手段である。関連付け部３０は、加工状態検出部２０によって検出された工作機械１０の実加工における加工状態として加工音を入力する。この加工音には、工具による工作物Ｗの切削加工に伴う音の他に、工作機械１０の動作に伴う機械音や環境音、ノイズなどが含まれている。そこで、関連付け部３０は、入力された加工音に対して、バンドパスフィルタ３１により所定の周波数帯でのフィルタリング処理を行っている。

そして、関連付け部３０は、実加工時おいて逐次入力される加工音と、工作機械１０の数値制御装置１１から入力される加工ブロックとを関連付けている。加工ブロックは、ＮＣデータに含まれる工具の座標値により、始点から終点までの長さが異なり、その加工ブロックにおける加工時間も異なる。そこで、関連付け部３０は、関連付け部３０に入力された加工音において、どの時刻にどの加工ブロックによる加工が実行されていたかの関連付け情報を生成している。そして、加工音と加工ブロックの関連付け情報は、加工支援システム１のメモリに記憶される。この時、関連付け部３０による関連付け情報は、デジタル信号である加工音をＮＣデータの行番号に対応させた情報としてもよい。

表示属性記憶部４０は、加工状態検出部２０により検出された加工状態に応じた表示属性を記憶している表示属性記憶手段である。本実施形態において、表示属性は、後述する表示部５０による加工ブロックを加工軌跡とする表示方法に対応し、加工状態である加工音の音量（振幅）と当該音量に応じた表示色として記憶されるマップである。その他に、表示属性は、例えば、線の太さ、線種などとしてもよい。

表示部５０は、関連付け部３０より入力される加工ブロックを工作物Ｗに対する工具の加工軌跡としてモニタ上に線描画して表示する表示手段である。また、表示部５０は、関連付け部３０より工作機械１０の実加工における加工音と、当該加工音と加工ブロックとの関連付け情報も同様に入力される。さらに、表示部５０は、表示属性記憶部４０より表示属性を示すマップを取得する。そして、表示部５０は、連続的に線描画される加工ブロックに対して、関連付け部３０より入力される関連付け情報と、表示属性記憶部４０に記憶される表示属性とに基づき、加工ブロック毎に表示色を割り付けている。本実施形態において、表示属性は、フィルタリング処理された加工音における所定の周波数帯の振幅に応じて設定される。

次に、本実施形態の工作機械の加工支援システム１による加工支援について図２，図３を参照して説明する。図２は、工作物Ｗと加工軌跡の一部を表示した図である。図３は、加工状態の表示属性に応じた加工軌跡を表示した図である。

上述したように、ＮＣデータは、ＣＡＭオペレータにより工作物Ｗの目標形状に対して、加工精度や加工時間の観点から最適となるように設計される。また、このようなＮＣデータは、一般に、工作機械１０により実行される前に、コンピュータまたは数値制御装置１１のモニタ上で描画され、内容を検証されている。この検証では、ＮＣデータに含まれる複数の座標値（点群データ）を結ぶことにより、モニタ上に加工軌跡を描画している。例えば、図２に示すように、工作物Ｗと加工軌跡の一部はモニタ上に表示される。これにより、ＣＡＭオペレータは、工作物Ｗが目標形状となるような加工軌跡となっているかを判定する他、加工条件の適正、工具の食い込みや干渉などを確認する。

しかし、このような検証では、工具にどの程度の負荷が加わるのかを目視で確認することはできない。そのため、高負荷となる加工軌跡の部位を特定することは困難である。同様に、工具と工作物Ｗが空振りし非接触状態となっている加工軌跡の部位を特定することも困難である。そして、工作機械１０による実加工において、工具に想定しない負荷が加わることにより、工具の折損や振動が生じることがある。このような場合に、加工軌跡または加工条件のどの部分に起因するのかを特定することも困難である。つまり、実加工後においてもＮＣデータを適切に評価することができなかった。そのため、従来において、ＣＡＭオペレータは、工具の切り込み量などの加工軌跡や送り速度や工具の回転数などの加工条件を経験上から調整し、ＮＣデータを補正していた。

そこで、本実施形態では、まず工作機械１０の実加工時に加工状態検出部２０のマイク２１により、加工状態として工作機械１０の機内の加工音を検出している。次に、関連付け部３０により、加工音と、加工音が検出された加工ブロックとを関連付けている。そして、表示部５０は、連続的に線描画された加工ブロックに、関連付け情報と表示属性記憶部４０より取得する表示属性に基づき表示色を追加して表示している。これにより、加工軌跡は、図３に示すように、表示される。図３では、加工音の音量が大きい加工ブロックほど淡色で表示されている。

このように加工ブロックを表示することにより、加工軌跡のコーナー部において加工音の音量が大きくなっていることが視認できる。これは、例えば、工具の送り速度の減速が不十分であることなどが考えられる。また、工具の折損や振動が生じた場合に、同様に加工ブロックの音量を参照することにより、加工軌跡または加工条件に原因があるかを特定することができる。従って、その加工ブロックに係るＮＣデータを適切に評価できるとともに、ＮＣデータの適切な補正を行うことができる。さらに、その加工ブロックに類似する加工予定にある加工ブロックに対して同様の補正を行うことで、類似するブロックにおける工具の折損を防止することができる。

また、加工状態検出部２０は、工作機械１０の加工状態として加工音を検出している。特に加工音は、実加工時の加工状態を顕著に示すため、加工状態の変化を高精度に加工ブロックの表示に反映することができる。さらに、関連付け部３０は、入力された加工音に対して、バンドパスフィルタ３１により所定帯域でのフィルタリング処理を行っている。これにより、ノイズなどの不要な情報を除外することができる。よって、加工状態を加工ブロックの表示により確実に反映できるので、ＮＣデータをより高精度に評価することができる。また、表示部５０は、加工ブロックを工作物Ｗに対する工具の加工軌跡を線描画している。そして、この表示方法に対応した表示属性を加工状態に応じて割り付けることにより、加工ブロックに対する加工状態の視認性を向上できる。これにより、工具に高負荷が加わっているなどの加工ブロックを全体から特定することができる。以上説明したように、ＮＣデータに基づく加工ブロックを実加工における加工状態を反映して表示することで、ＮＣデータ全体に亘って適切に評価し、工作機械１０に対して加工支援することが可能となる。

＜第一実施形態の変形態様＞
第一実施形態において、加工状態検出部２０は、加工状態として加工音を検出するものとした。これに対して、加工状態検出部２０は、加工振動、主軸動力、または送り軸動力を検出するものとしてもよい。加工振動は、加工抵抗や工具および工作物Ｗの剛性などに起因して、工具と工作物Ｗとの間に生じる相対的な振動である。この加工振動の周波数は、工具または工作物Ｗの共振周波数を含む帯域で検出される。また、主軸動力は、例えば、本実施形態のようにマシニングセンタの回転工具の場合に、工具主軸を回転駆動する主軸モータのトルク変動を電流値として検出する振動である。この主軸動力（電流値）の周波数は、主軸のトルク変動の周波数を含む帯域で検知される。同様に、送り軸動力は、例えば、各駆動軸の駆動モータのトルク変動を電流値として検出する振動である。この送り軸動力（電流値）の周波数は、各駆動軸のトルク変動の周波数を含む帯域で検知される。このように、実加工時に発生する加工状態は、加工音と同様に、加工振動、主軸動力、または送り軸動力にも反映される。よって、加工状態検出部２０は、加工音、加工振動、主軸動力、および送り軸動力のうち、少なくとも一つを検出することによりＮＣデータをより適切に評価することができる。

また、加工状態検出部２０は、加工状態として、工具の変位量および加工抵抗を検出するものとしてもよい。工具の変位量は、工具が工作物Ｗに圧接されることにより変形し、本来の加工点から変位した加工点までの距離として検出される。また、加工抵抗は、工具主軸や工作物とテーブルの間に配置される圧力センサなどにより、工具と工作物Ｗの間に働く圧力値して検出される。このように、実加工時における工具への圧接力または加工抵抗を実加工時における加工状態として、直接的に検知することにより、特に工具の劣化状態などを重視してＮＣデータを評価することができる。これにより、工具の折損を防止するとともに、工具の劣化を低減させることができる。

その他に、加工検出部２０は、加工状態として、加工温度を検出するものとしてもよい。加工温度は、実加工時において、工具や工作物Ｗ、各駆動軸の駆動モータなどに発生する温度である。そこで、例えば、温度線センサにより検出される各駆動軸の駆動モータ、または、工具の加工点や工作物Ｗの加工面の温度変動を加工状態としてもよい。このような構成とすることで、同様の効果を奏する。

さらに、加工状態として上述した、加工音、加工振動、主軸動力、工具の変位量、加工抵抗、加工温度、および送り軸動力を挙げたが、これらを複数検出し、それらに重み付けするなどして加工ブロックに応じた表示属性を割り付けてもより。このような構成において、同様の効果を奏するとともに、それぞれの工作機械に適用した表示属性とすることができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の加工支援システム１０１について図４を参照して説明する。図４は、第二実施形態の工作機械の加工支援システム１０１を示すブロック図である。
ここで、第二実施形態の構成は、主に、第一実施形態の加工支援システム１に対して、補正部１６０を備える点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。

補正部１６０は、表示部５０により入力される加工ブロック、関連付け情報、および表示属性に基づき、数値制御装置１１に記憶されるＮＣデータを補正する補正手段である。本実施形態において、補正部１６０は、まず、表示部５０により表示された複数の加工ブロックにおいて、当該加工ブロックに割り付けられた表示属性を表示色として数値化した値と、予め設定された閾値とを比較してこれらの偏差を算出する。そして、補正部１６０は、閾値を超える複数の加工ブロックに基づいて、数値制御装置１１より入力された加工予定にあるＮＣデータの加工ブロックのうち、類似または同一の加工ブロックや加工工程、同一のサブプログラム呼び出しなどから補正対象を特定する。さらに、補正部１６０は、補正対象の加工ブロックと、表示属性の偏差とに基づく補正量を算出し、補正対象の加工ブロックに係るＮＣデータの加工条件を補正する。

このような構成により、工具に加わっている負荷を加工ブロック毎に確認することができる。そして、加工ブロックに割り付けられた表示属性に基づいて、加工予定にある加工ブロックにおける工具の折損や振動などを防止できる。さらに、補正された加工ブロックの加工抵抗を低減できる。また、補正部１６０は、数値化した表示属性を予め設定された所定領域に収まっているかを判定するものとしてもよい。つまり、下限値よりも表示属性が小さい加工ブロックおよび当該加工ブロックに類似する加工ブロックに係る加工条件や加工軌跡を併せて補正する構成としてもより。これにより、加工条件をより最適化し加工時間の短縮を図ることができるとともに、加工抵抗を平均化した安定的な加工を行うことができる。

このような補正において、複数算出される表示属性の偏差のうち、閾値を超える偏差があった場合に、その偏差に係る加工ブロックにおいて、工具に折損の発生、または工具に高負荷が加わっていることが考えられる。そこで、上述したように、加工予定の加工ブロックうち、閾値を超える偏差の加工ブロックに類似する加工ブロックなどの加工条件を算出された補正量に基づき補正する。つまり、例えば、曲率の小さい前後複数の加工ブロックにおいて工具に高負荷が加わっていることを検出する。そして、補正量算出部は、その偏差に基づき補正量を算出する。また、補正部１６０は、その後の加工工程において、その加工ブロックに類似する加工ブロックに係るＮＣデータの加工条件を算出した補正量に基づいて補正する。これにより、加工予定にある加工ブロックにおいて、工具の折損を防止することができるものである。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の加工支援システム２０１について図５を参照して説明する。図５は、第三実施形態の工作機械の加工支援システム２０１を示すブロック図である。
ここで、第三実施形態の構成は、主に、第一実施形態の加工支援システム１に対して、実加工位置検出部２１２を備える点が相違する。なお、その他の構成については、第一実施形態と同一であるため、詳細な説明を省略する。以下、相違点のみについて説明する。

実加工位置検出部２１２は、工作機械２１０の実加工における各駆動軸の位置を検出可能な加工位置検出手段である。具体的には、各駆動軸の駆動モータに設けられるエンコーダやリニアスケールに相当する。実加工における工作機械２１０は、実加工位置検出部２１２から入力されるフィードバック信号などに基づいて制御を行っている。そして、関連付け部３０は、実加工時おいて逐次入力される加工音と、数値制御装置１１を介して入力される工具の加工位置とを関連付けている。この「工具の加工位置」は、本実施形態において、フィードバック信号に含まれる駆動軸の位置を数値制御装置１１によりワーク座標データに変換された工具の位置情報と、工具の工具長とに基づいて算出される工具の先端位置としている。つまり、本実施形態において、工具の加工位置は、本発明の「工作物の加工位置情報」に相当する。

そして、関連付け部３０は、関連付け部３０に入力された加工音において、どの時刻に工作物Ｗのどの位置を加工していたかの関連付け情報を生成している。そして、関連付け情報は、加工支援システム２０１のメモリに記憶される。表示部５０は、工具の加工位置を工作物Ｗに対する工具の加工軌跡としてモニタ上に線描画して表示する。また、表示部５０は、関連付け部３０より工作機械２１０の実加工における加工音と、当該加工音と加工位置との関連付け情報も同様に入力される。さらに、表示部５０は、表示属性記憶部４０より表示属性を示すマップを取得する。そして、表示部５０は、連続的に線描画される工具の加工位置に対して、関連付け部３０より入力される関連付け情報と、表示属性記憶部４０に記憶される表示属性とに基づき、工具の加工位置毎に表示色を割り付けている。

また、実加工位置検出部２１２によるフィードバック信号は、非常に短い周期で数値制御装置１１に入力される。そのため、数値制御装置１１は、所定期間において入力された複数のフィードバック信号に基づいて工具の加工位置を算出するものとしてもよい。上述した所定期間については、単位時間毎、または対応するＮＣデータの加工ブロックから算出される工具の移動距離を適宜分割するように設定してもよい。また、表示部５０は、工具の加工位置、すなわち加工時における工具の実際の位置と、その加工位置に対応するＮＣデータの加工ブロックを併せて表示するものとしてもよい。

このような構成とすることにより、工作機械２１０の実加工における加工状態を工具の加工位置の表示に反映させることができる。よって、工具に加わる負荷を工具の加工位置毎に評価することができるので、より適切に加工状況を評価することができる。従って、その工具の加工位置の算出に係る駆動軸の位置を補正することで、工具への負荷の低減や、工具の振動の防止、加工の効率化を図ることができる。さらに、工具の折損があった場合には、例えば、加工抵抗などの加工状態として検出されるため、工具の折損が生じた工具の加工位置を特定することができる。

＜その他＞
第一、第二実施形態において、工作機械１０はマシニングセンタとした。これに対して、工作機械１０は、ＮＣデータに基づいて工作物を加工する旋盤、フライス盤、または研削盤などに適用することができる。このような場合においても同様の効果を奏する。また、工作機械が直線軸と旋回軸を有するような加工機の場合、加工温度や送り軸動力を検出する対象として、直線軸および旋回軸の駆動モータとしてもよい。

その他、表示部５０は、関連付け部３０より入力される加工ブロックを工作物Ｗに対する工具の加工軌跡としてモニタ上に線描画して表示するものとした。これに対して、表示部５０は、３次元の描画やテキスト表示などにより加工ブロックを表示してもよい。例えば、加工ブロックの実行結果として工作物Ｗをポリゴンで描画する場合には、加工された部位を表示属性に基づいた表示色で表示する構成としてもよい。また、テキスト表示の場合には、表示色の他に、フォントやサイズを表示属性に応じて設定する構成としてもよい。このような場合においても同様に、加工ブロックに対する加工状態の視認性を向上し、ＮＣデータを適切に評価することができる。

１，１０１，２０１：加工支援システム、 Ｗ：工作物
１０，２１０：工作機械、 １１：数値制御装置
２１２：実加工位置検出部（実加工位置検出手段）
２０：加工状態検出部（加工状態検出手段）、 ２１：マイク
３０：関連付け部（関連付け手段）、 ３１：バンドパスフィルタ
４０：表示属性記憶部（表示属性記憶手段）
５０：表示部（表示手段）
１６０：補正部（補正手段）

Claims (8)

1. ＮＣデータに基づいて工具と工作物を相対移動させて前記工作物を加工する工作機械の加工支援システムであって、
   前記工作機械の実加工における加工状態を検出する加工状態検出手段と、
   前記加工状態に基づいて、検出された前記加工状態と当該加工状態の検出時における前記工作物の加工位置情報との関連付け情報を記憶する関連付け手段と、
   前記加工状態に応じた表示属性を記憶している表示属性記憶手段と、
   前記関連付け情報および前記表示属性に基づいて、前記表示属性に応じた前記工作物の前記加工位置情報を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする工作機械の加工支援システム。
2. 請求項１において、
   前記工作物の前記加工位置情報は、前記ＮＣデータの加工ブロックであることを特徴とする工作機械の加工支援システム。
3. 請求項２において、
   前記表示手段は、前記工作物に対する前記工具の加工軌跡を前記加工ブロックとして表示することを特徴とする工作機械の加工支援システム。
4. 請求項２または３において、
   前記加工状態検出手段により検出された前記加工状態に基づいて、加工予定にある前記加工ブロックの加工条件を補正する補正手段をさらに備えることを特徴とする工作機械の加工支援システム。
5. 請求項１において、
   前記工作機械の加工支援システムは、実加工における前記工作機械の駆動軸の位置を検出する実加工位置検出手段をさらに備え、
   前記関連付け手段は、検出された前記工作機械の駆動軸の位置と前記加工状態とに基づいて、検出された前記加工状態と当該加工状態の検出時における前記工作物の前記加工位置情報との関連付け情報を記憶し、
   前記工作物の前記加工位置情報は、前記工作物に対する前記工具の加工位置であることを特徴とする工作物の加工支援システム。
6. 請求項５において、
   前記表示手段は、前記工作物に対する前記工具の加工軌跡を前記工作物に対する前記工具の加工位置として表示することを特徴とする工作機械の加工支援システム。
7. 請求項１〜６の何れか一項において、
   前記加工状態検出手段は、実加工時に発生する加工音、前記工具と前記工作物の相対的な加工振動、前記工具を回転駆動する主軸動力、前記工具の前記工作物に対する変位量、前記工具に加わる加工抵抗、実加工時に発生する加工温度、および前記工具と前記工作物を相対移動させる送り軸動力、のうち少なくとも一つを前記加工状態として検出することを特徴とする工作機械の加工支援システム。
8. 請求項７において、
   前記加工状態は、周期性を有する信号であり、
   前記表示属性は、検出された前記加工状態における所定の周波数帯の振幅に応じて設定されることを特徴とする工作機械の加工支援システム。