JP5936781B1 - 数値制御装置、ｎｃ加工装置、ｎｃ加工方法およびシミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

ＮＣ加工プログラム（１０）を読み込むＮＣ加工プログラム読み込み部（１０１）と、ＮＣ加工プログラム（１０）のブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成部（１１１）と、ＮＣ加工プログラム（１０）で使用する工具データを探索する工具データ探索部（１１２）と、加工除去形状生成部（１１１）が生成した加工除去形状から加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部（１１４）とを備える構成とし、ＮＣ加工プログラム（１０）の編集中にブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状を、逐次確認できるようにした。

Description

本発明は、工作機械を数値制御するための数値制御装置、当該数値制御装置を用いたＮＣ加工装置およびＮＣ加工方法に関する。

従来、一般的な数値制御装置で加工を行うためには、加工物または加工工具を予め設定された経路に移動させるための移動指令が記述される数値制御加工プログラムが用いられる。数値制御加工プログラムを以下「ＮＣ（Numerical Control）加工プログラム」と称する。ＮＣ加工プログラムは、例えば市販のＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）ソフトウェアにより作成され、例えばＥＩＡ（Electronic Industries Alliance）で定められたフォーマット形式、または、ＩＳＯ（International Standard Organization）で定められたフォーマット形式に従って定義される、例えばＧコードおよびマクロ文の文字列で記述される。以下ＥＩＡで定められたフォーマット形式を「ＥＩＡフォーマット形式」、ＩＳＯで定められたフォーマット形式を「ＩＳＯフォーマット形式」と称する。ここで、Ｇコードとは、位置決め、直線補間、円弧補間、平面指定などの指令を実行する際に、ＮＣ加工プログラムにおいて記述される指令コードである。

作成されたＮＣ加工プログラムは、実際に動作させる前に、事前に確認を行う必要があるが、ＮＣ加工プログラムのみを見て、ＮＣ加工プログラムの確認作業を行うことは困難である。このため、ＮＣ加工プログラムの確認を行う場合には、例えばＮＣ加工プログラムに記述されている移動指令を工具経路に変換し、変換された工具経路の軌跡を、表示装置に表示させることが行われている。ここで用いられる、表示装置には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）装置または液晶モニタのディスプレイなどがある。

また、ＮＣ加工経路に沿って工具が移動するときに工具が掃引する形状を生成し、生成した形状を素材形状から差し引くことで、加工仕上がり形状を生成する。そして生成した加工仕上がり形状を、例えば、ＣＲＴ装置または液晶モニタのディスプレイといった表示装置に表示させることが行われている。

このような背景技術の下、特許文献１には、掃引容積を表示する高精度のモデルを表現し、レンダリングするための空間および時間効率を向上する技術が開示されている。

また、特許文献２には、切削加工した結果を非多様体データ構造として保持することにより、オペレータが対話的処理により最適な切削加工手順を見出すようにした技術が開示されている。かかる技術では、切削途中での実体空間の合計体積を計算したり、途中形状を表示したりすることが容易になるだけでなく、切削加工手順を変更して切削シミュレーションを行う場合にも、容易かつ迅速に最適な切削加工手順を見出すことができる。ここでは、幾何的集合演算を再度行うことなく、変更された切削加工手順に対して迅速に切削シミュレーション結果を能えるオペレータが、対話的処理により、論理演算を行うことで、少ない計算量で済む。

また、特許文献３には、ハードウェアで構成された３次元グラフィックス表示部を利用して処理装置を用いて切削加工の過程をシミュレーションし、加工後の工作物の形状を可視化する技術が開示されている。この技術では、金型への削り込みあるいは削り残しなどの加工上の問題を実際の加工前に検出確認することができ、加工に要する手間を低減することができる。

特開２０１０−２７７５８５号公報 特開平０７−１７５５０７号公報 特開２０００−２３５４０７号公報

従来のシミュレーション装置およびシミュレーション方法では、ＮＣ加工経路をＮＣ装置が生成しており、いったん、ＮＣ装置でＮＣ加工プログラムを読み込んでから、ＮＣ装置でＮＣ加工プログラムの最初から順にＮＣ加工経路を生成する必要がある。このため、シミュレーションでＮＣ加工プログラムの編集内容に間違いがないか確認するには、ＮＣ加工プログラムの最初から順にＮＣ加工経路を生成する必要があった。

上記特許文献１から３の技術によっても、加工仕上がり形状の各加工部位に対応するＮＣ加工プログラムのブロックとよばれるＮＣ加工プログラムの各行を探す方法もなかった。このため、ＮＣ加工プログラムの編集作業は効率が悪く、時間を要しており、ＮＣ加工プログラムの編集作業の効率化が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、容易かつ、効率的にＮＣ加工プログラムの編集作業を実施することができる数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ＩＳＯ形式またはＥＩＡ形式のＮＣ加工プログラムで使用する工具データと前記ＮＣ加工プログラムから仕上がり形状の加工部位に対応する、各行に対応する、ブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成部と、前記加工除去形状生成部が生成した加工除去形状に基いて、前記ブロック単位毎の加工除去形状から表示部で表示するブロック単位の加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、容易かつ、効率的にＮＣ加工プログラムの編集作業を実施することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る数値制御装置を用いてＮＣ加工を行うためのＮＣ加工装置の機能ブロック図 実施の形態１の数値制御装置における処理フローを示すフローチャート 実施の形態１の数値制御装置におけるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャート 実施の形態１の数値制御装置を用いたＮＣ加工における加工除去形状の一例を示す図 実施の形態２の穴加工固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャート 実施の形態２の加工方法におけるフローで生成される穴加工固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を示す図 実施の形態３の旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャート 実施の形態３の旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を示す図 実施の形態３の旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を示す図 実施の形態４の複数のデータ設定指令によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を示す図 実施の形態４の複数のデータ設定指令によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を示す図 実施の形態４の複数のデータ設定指令によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を示す図 図１０から図１２の一連のＮＣ加工プログラムブロックの経路と加工仕上がり形状を示す図 実施の形態５の加工除去形状色設定部の加工除去形状に色を設定する処理フローを示すフローチャート 実施の形態６の加工シミュレーションの処理フローを示すフローチャート 実施の形態７の干渉チェック処理フローを示すフローチャート 実施の形態８の加工除去形状を強調表示する処理フローを示すフローチャート 実施の形態８の加工仕上がり形状上になされた加工除去形状の強調表示を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置、ＮＣ加工装置およびＮＣ加工方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る数値制御装置を用いて工作機械を制御し、ＮＣ加工を行うためのＮＣ加工装置の機能ブロック図である。本実施の形態１のＮＣ加工装置は、ＮＣ加工プログラム１０をブロック単位で３Ｄ形状処理することを特徴とするもので、数値制御装置１００と数値制御装置１００で制御される工作機械２００とで構成される。本実施の形態に係る数値制御装置１００は、図１に示すように、ＮＣ加工プログラム１０を読み込むＮＣ加工プログラム読み込み部１０１と、読み込まれたＮＣ加工プログラムを格納するＮＣ加工プログラム格納部１０２と、ＮＣ加工プログラム１０に基づき加工シミュレーションを行う加工シミュレーション部１０３と、ＮＣ加工プログラムのブロック単位で３Ｄ形状処理を行う３Ｄ形状処理部１１０と、工具データを格納する工具データ格納部１２０と、３Ｄ形状処理部１１０で生成された加工除去形状格納部１３０とを備えて構成される。ここでブロックとは、ＮＣプログラムの一行を示すものとする。

３Ｄ形状処理部１１０は、ＮＣ加工プログラムのブロック単位で加工シミュレーションにより加工除去形状を生成する加工除去形状生成部１１１と、工具データ格納部１２０からＮＣ加工プログラムで使用する工具データを探索する工具データ探索部１１２と、素材データから素材形状を生成する素材形状生成部１１３と、加工除去形状生成部１１１で生成された加工除去形状から、加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部１１４と、加工除去形状生成部１１１で生成されたデータに基づき加工除去形状の色を設定する加工除去形状色設定部１１５と、３Ｄ形状表示処理部１１６と、素材形状と加工除去形状との干渉をチェックする干渉チェック部１１７と、チャック、テーブルなど加工に用いられる機械構成の形状を生成する機械構成形状生成部１１８とから構成される。

また本実施の形態に係る工作機械２００は、オペレータすなわち作業者が対話的処理により最適な切削加工手順を見出す対話操作処理部２０１、操作状況を表示する表示部２０２、操作指示を入力する指示入力部２０３を備えて構成されている。

つぎに、本実施の形態の数値制御装置１００およびその動作を、図１に示した各構成部に関連付けて説明する。

ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１は、ＮＣ加工プログラム１０を読み込んでＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する。ここで、ＮＣ加工プログラム１０は、背景技術の項でも説明したが、例えば市販のＣＡＭソフトウェアにより作成され、例えばＥＩＡフォーマット形式、または、ＩＳＯフォーマット形式に従って定義される、例えばＧコードおよびマクロ分の文字列で記述されたプログラムである。このプログラムには、例えば加工物または加工工具を予め設定された経路に移動させるための移動指令、工作機械に対する補助動作指令、および加工条件の設定値が記述されている。本実施の形態ではＧコードで記述されたプログラムの場合について説明するが、プログラムの記述方法については適宜選択可能である。

３Ｄ形状処理部１１０は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムから素材形状生成部１１３で素材形状を生成する。３Ｄ形状処理部１１０は、工具データ格納部１２０に格納された工具データから、工具データ探索部１１２でＮＣ加工プログラムが使用する工具データを探索する。３Ｄ形状処理部１１０は、加工除去形状生成部１１１で、工具データ探索部１１２が探索した工具データとＮＣ加工プログラムから、使用する工具に応じて、ＮＣ加工プログラムのブロックごとに加工除去形状を生成する。生成した加工除去形状は加工除去形状格納部１３０に格納される。

３Ｄ形状処理部１１０は、素材形状生成部１１３で生成した素材形状から、加工除去形状生成部１１１で生成した加工除去形状を引き去ることにより、加工仕上がり形状生成部１１４で加工仕上がり形状を生成する。

３Ｄ形状処理部１１０は、加工除去形状生成部１１１で生成した加工除去形状に、加工除去形状色設定部１１５で、加工除去形状の色を設定する。加工仕上がり形状生成部１１４は、加工除去形状色を設定した加工除去形状を素材形状生成部１１３で生成した素材形状から引き去る時、加工除去形状色設定部１１５で設定した色を、加工仕上がり形状のうち、加工除去形状で構成される面に付加する。加工仕上がり形状と加工除去形状は、表示部２０２で、面の色情報に応じた色で表示される。

加工シミュレーション部１０３は、３Ｄ形状処理部１１０の加工仕上がり形状生成部１１４で生成した加工仕上がり形状を、加工途中形状として入力し、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムからサーボ補間指令単位で工具掃引形状を生成し、入力された加工途中形状から引き去ることにより、加工シミュレーションを行う。サーボ補間指令とは、サーボ周期毎の位置指令のことで、ＮＣ装置が工作機械の各軸のサーボ装置に対してサーボ周期毎の位置指令を生成することにより、工作機械の挙動を制御している。

３Ｄ形状処理部１１０は、加工除去形状生成部１１１が生成した位置決め指令Ｇ００などの非切削指令の加工除去形状と、素材形状生成部１１３が生成した素材形状との干渉あるいは、機械構成形状生成部１１８が生成したチャックあるいは、テーブルなどの機械構成形状との干渉チェックを行う。

３Ｄ形状処理部１１０で生成された形状は、工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２において表示される。

対話操作処理部２０１は、作業者と工作機械２００との間および数値制御装置１００と工作機械２００との間のインタフェース処理部である。例えば、対話操作処理部２０１は、数値制御装置１００からの操作処理を受け付けて、表示部２０２に表示することができる。また、対話操作処理部２０１は、作業者が指示入力部２０３を介して入力した指示情報を数値制御装置１００に送ることができる。

図２は、本実施の形態に係る数値制御装置１００における処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて、図１に示した機能ブロックに対応付けて説明する。

まず、ステップＳＴ１００１で、ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１は、ＮＣ加工プログラム１０を読み込み、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する。

次に、ステップＳＴ１００２で、素材形状生成部１１３は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムから、素材形状を生成する。この際、ＮＣ加工プログラムの全指令経路を包含するように直方体形状および円柱形状を生成する。また、ＮＣ加工プログラムに、素材形状の設定情報として、直方体形状、円柱形状などの形状種類と形状の寸法を設定しておき、素材形状を生成してもよい。また、工作機械２００の対話操作処理部２０１で作業者が素材形状の形状種類と寸法を設定し、設定した形状種類と寸法に応じた素材形状を生成してもよい。また、ＣＡＤなどで予め作成した形状を読み込んで、素材形状としてもよい。

次に、ステップＳＴ１００３で、加工除去形状生成部１１１は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納された全ブロック分のＮＣ加工プログラムを読み込んで、１ブロックずつ加工除去形状を生成する。

次に、ステップＳＴ１００４で、加工除去形状生成部１１１は、生成した加工除去形状を加工除去形状格納部１３０に格納する。

次に、ステップＳＴ１００５で、加工仕上がり形状生成部１１４は、素材形状生成部１１３が生成した素材形状から加工除去形状生成部１１１が生成した加工除去形状を引き去り、加工仕上がり形状を生成する。

以下、図２に示した処理フローの内、ステップＳＴ１００３の１ブロックずつ加工除去形状を生成するステップにおける、１つ１つの処理フローについて詳細に説明する。図３は、数値制御装置において、ＮＣ加工プログラムブロックから加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャートである。

まず、ステップＳＴ１１０１で、加工除去形状生成部１１１は、使用工具を探索する。実際には位置決め指令Ｇ００と、直線補間指令Ｇ０１、円弧補間指令Ｇ０２などの移動指令とからなるＮＣ加工プログラムブロックの場合、工具データ探索部１１２が工具交換指令で指定している工具番号を抽出し、その工具番号に対応した使用工具の工具データを工具データ格納部１２０から探索する。

次に、ステップＳＴ１１０２で、加工除去形状生成部１１１は、ＮＣ加工プログラムブロックの移動指令および位置指令から工具の経路を生成する。例えば、図４に、本フローで生成される加工除去形状を示すように、位置決め指令Ｇ００の場合、工具の経路は、前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から、現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２までの直線経路となる。直線補間指令Ｇ０１の場合、使用する工具形状をＴとしたとき、工具の経路は、前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から、現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２までの直線経路Ｌ₁₂となる。また、円弧補間指令Ｇ０２の場合、図示は省略するが、工具の経路は、前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２までの円弧経路となる。

次に、ステップＳＴ１１０３では、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１１０１で探索した工具データから工具形状を生成し、ステップＳＴ１１０２で生成した経路に沿って工具形状を掃引した形状を、加工除去形状として生成する。

図４に、本フローで生成される加工除去形状Ｆ１２を示す。前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２まで直線経路Ｌ₁₂に沿って、工具形状Ｔを掃引して生成した加工除去形状Ｆ１２である。このようにして直線の溝状部からなる加工除去形状が生成される。

また、本実施の形態に係る数値制御装置によれば、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工仕上がり形状を生成するので、サーボ補間指令による加工シミュレーションより少ない計算量で加工仕上がり形状を生成することができ、短時間で加工仕上がり形状を生成することができる。

本実施の形態では、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状を確認することができ、ＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２として、穴加工固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。図５は、実施の形態２の穴加工固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

本実施の形態では、位置決めと穴あけ、中ぐり、タップ等の加工プログラムを１ブロックの指令で予め決められた座標シーケンスに従って行わせる穴加工固定サイクルを実行するものである。ＮＣ加工プログラム１０から、ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１が穴加工固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックを読み込み、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する。ここではＮＣ加工プログラムブロックが、位置決めと穴あけ、中ぐり、タップ等の加工プログラムを１ブロックの指令で予め決められた座標シーケンスに従って行わせる穴加工固定サイクルである場合について説明する。

ステップＳＴ１２０１では、加工除去形状生成部１１１は、ＮＣ加工プログラムブロックの穴加工データと穴位置データを取得する。

次に、ステップＳＴ１２０２で、加工除去形状生成部１１１は、使用工具を探索する。実際には、現ブロックより前にある工具交換指令から工具データ探索部１１２で当該指令が指定している工具データから使用工具を探索する。

次に、ステップＳＴ１２０３で、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１２０１で取得した穴位置データと穴加工データから経路を生成する。

次に、ステップＳＴ１２０４で、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１２０２で探索した工具データから穴加工工具形状を生成し、ステップＳＴ１２０３で生成した経路に沿って掃引した形状を生成し、加工除去形状とする。

図６は、実施の形態２の加工方法におけるフローで生成される穴加工固定サイクルの加工除去形状を示す図である。穴加工固定サイクルからなるＮＣ加工プログラムブロックで、穴加工データと穴位置データから経路を生成し、使用する工具形状Ｔを掃引して生成される加工除去形状である。位置決め指令Ｇ００の場合、前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から、現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２までの直線経路Ｌ₁₂となる。直線補間指令Ｇ０１の場合、前ブロックの位置指令の指令位置Ｇ１から、現ブロックの位置指令の指令位置Ｇ２までの直線経路Ｌ₁₂となる。そして直線経路Ｌ₁₂に対して垂直な方向に、位置指令の指令位置Ｇ３まで直線補間指令Ｇ０１に従って動かしたとき、直線経路Ｌ₂₃となる。このようにして、直線溝である加工除去形状Ｆ１２および穴である加工除去形状Ｆ２３とからなる加工除去形状が生成される。

本実施の形態においても、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状を確認することができ、加工シミュレーション工程で得られたシミュレーション結果と、目的とする加工仕上がり形状とに基づき、ＮＣ加工プログラムをブロック単位で編集するＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３として、旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。

図７は、実施の形態３の旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を生成する処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

本実施の形態では、数ブロックで指令する形状を１ブロックで指令することができる旋削用固定サイクルからなるＮＣ加工プログラムブロックを実行するものである。ＮＣ加工プログラム１０から、ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１が旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックを読み込み、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する。

まず、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１３０１において、数ブロックで指令する形状を１ブロックで指令することができる旋削用固定サイクルからなるＮＣ加工プログラムブロックの指令位置データを取得する。外径内径旋削サイクルＧ２９０指令の場合、ＮＣ加工プログラムＸ指令値、Ｚ指令値から指令位置データを求める。ここで、旋削用固定サイクルとは、旋削加工で通常数ブロックで指令する形状を１ブロックで指令することができ、Ｇ２９０は外径内径旋削サイクルのことである。加工終了点を設定すると、加工開始点から円筒軸方向の連続切削を行なう旋削加工を実行する。

次に、ステップＳＴ１３０２において、加工除去形状生成部１１１は、旋削用固定サイクルから加工開始点と旋削用固定サイクルの加工形状を定義する線分始点と線分終点の位置データを取得する。

次に、ステップＳＴ１３０３において、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１３０１で取得した位置データと、ステップＳＴ１３０２で取得した位置データから、旋削加工除去断面形状を生成する。ステップＳＴ１３０１で取得した位置データと、ステップＳＴ１３０２で取得した位置データから、図８に示す、右上点Ｐ₀₀である加工開始点位置Ｇ₀（Ｘ₀，Ｚ₀）と、旋削用固定サイクルの加工形状を定義する線分始点Ｇ₁（Ｘ₁，Ｚ₀）を直線で結び、さらに線分終点Ｇ₂（Ｘ₁，Ｚ₁）まで直線で結ぶ。次に、加工開始点のＸ₀と線分終点のＺ₁からなる点Ｇ₃（Ｘ₀,Ｚ₁）を生成し、Ｇ₂とＧ₃を直線で結び、さらに、Ｇ₃とＧ₀を直線で結び、長方形Ｆ１２ｓを生成する。上記方法は、旋削加工除去断面形状生成方法の一例である。

次に、ステップＳＴ１３０４において、加工除去形状生成部１１１は、ステップＳＴ１３０３で生成した旋削加工断面形状をなす長方形Ｆ１２ｓを、旋削回転中心軸Ｚを中心に３６０度回転掃引して掃引形状を生成して加工除去形状Ｆ１２とする。

図８は、本フローで生成される旋削用固定サイクルの加工除去形状を示す図である。旋削用固定サイクルからなるＮＣ加工プログラムブロックで、生成される加工除去形状Ｆ１２である。

図９は、旋削用固定サイクルのＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mを示す図である。素材形状から図８で説明した加工除去形状Ｆ１２が、加工除去形状Ｆ_tに相当する。Ｇ₀(Ｘ₀,Ｚ₀)は旋削用工程サイクルの加工開始点であり、Ｇ₁(Ｘ₁,Ｚ₀)は旋削加工形状を定義する線分始点であり、Ｇ₂(Ｘ₁,Ｚ_１)を加工終点として加工除去形状Ｆ_tが得られる。

本実施の形態においても、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状を確認することができ、ＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４として、上記実施の形態１から３で説明したＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状を順次生成したときの、具体的形状について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。図１０から図１３は、実施の形態４の複数のデータ設定指令によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を示す図である。

図１０は、実施の形態３で説明した旋削用固定加工プログラムの実施により形成した加工除去形状を示す図９に引き続き、複数のデータ設定指令Ｇ１０によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mを示す図である。ここでも工具形状Ｔによって実施の形態１の方法による点Ｇ₀₀（Ｘ₅，Ｙ_-6）から点Ｇ₀₁（Ｘ₅，Ｙ₆）、点Ｇ₀₂（Ｘ₃，Ｙ₆）、Ｇ₀₃（Ｘ₃，Ｙ_-6）、点Ｇ₀₄（Ｘ₁，Ｙ_-6）から点Ｇ₁₀（Ｘ₁，Ｙ₆）と掃引され、加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mが得られる。

図１１は、図１０に引き続き、直線補間指令Ｇ０１によるＮＣ加工を行った場合のＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mを示す図である。ここでも工具形状Ｔによって実施の形態１の方法による点Ｇ₁(Ｘ₀,Ｙ₀,Ｚ₀)から点Ｇ₂(Ｘ₁,Ｙ ₁,Ｚ₀)に掃引され、加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mが得られる。

図１２は、図１１に引き続き、穴加工を行った場合の穴加工固定サイクルによるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mを示す図である。ここでも穴加工工具形状Ｔによって実施の形態２の方法による点Ｇ₀₀(Ｘ₀,Ｙ₀,Ｚ₀)から点Ｇ₀₁(Ｘ₀,Ｙ₀,Ｚ₁)に掃引され、加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mが得られる。

図１３は、実施の形態４における、図１０から図１２に示す一連のＮＣ加工プログラムの経路と加工仕上がり形状をまとめて示したものである。図１０から図１３に示した加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mは実施の形態１から３で説明した各加工工程で得られる形状と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施の形態によれば、一連の工程を順次実施して加工仕上がり形状を得る場合にも、順次、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状を確認することができ、ＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

実施の形態５．
次に、実施の形態５として、ＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状に色を設定する方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。

図１４は、実施の形態５の数値制御装置における加工除去形状色設定部１１５の加工除去形状に色を設定する処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

まず、ステップＳＴ１４０１において、加工除去形状色設定部１１５は、加工除去形状生成部１１１が生成した加工除去形状に対して、ＮＣ加工プログラムブロックの指令種類を示すＧコード種類に応じて色情報を設定する。
例えば、色情報の設定例を示す。
Ｇ０指令ＲＧＢ（０，０，２５５）
Ｇ１指令ＲＧＢ（３２，３２，２５５）
Ｇ２指令ＲＧＢ（６４，６４，２５５）
穴加工固定サイクル指令ＲＧＢ（９６，９６，２５５）
旋削加工固定サイクル指令ＲＧＢ（１２８，１２８，２５５）

ＲＧＢの後に続く括弧内の数値は、ＲＧＢの階調を表しており、例えばＲＧＢ（０，０，０）は黒を表し、ＲＧＢ（２５５，２５５，２５５）は白を表し、ＲＧＢ（２５５，０，０）は赤を表し、ＲＧＢ（０，２５５，０）は緑を表し、ＲＧＢ（０，０，２５５）は青を表している。

次に、ステップＳＴ１４０２において、加工除去形状色設定部１１５は、加工除去形状生成部１１１が生成した加工除去形状に対して、現ブロックより前にあるＦ指令（送り速度[mm/rev]）と、S指令（主軸回転数[rpm]）を取得し、工具データ探索部１１２が探索した使用する工具データを取得する。Ｆ指令とＳ指令と工具データから得られた切削条件によりＲＧＢ色情報を得、色を設定する。

例えば、１刃あたりの送り＝Ｆ／（Ｓ×使用工具データの刃数）の値で、ＲＧＢ色情報を設定する。
１刃あたりの送り ０．００〜０．０５ ＲＧＢ（２５５、３２，３２）
１刃あたりの送り ０．０５〜０．１０ ＲＧＢ（２５５、６４，６４）
１刃あたりの送り ０．１０〜０．１５ ＲＧＢ（２５５、９６，９６）
１刃あたりの送り ０．１５〜０．２０ ＲＧＢ（２５５、１２８，１２８）

本実施の形態においても、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状、加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状と加工除去形状との色分けによる表示を、表示部２０２を用いて行うことができ、ＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

また、本実施の形態に係る数値制御装置によれば、Ｇコード指令および切削条件に応じて加工仕上がり形状および加工除去形状の色情報を付加できるようにしたので、加工仕上がり形状の面と加工除去形状の面を色の濃さあるいは色の明るさにより、Ｇコード指令あるいは切削条件を視覚的に確認することができ、プログラムミスを容易に把握することができる。

実施の形態６．
次に、実施の形態６として、ＮＣ加工プログラムを実行途中で、ブロックごとの加工除去形状を生成する方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。

図１５は、実施の形態６の数値制御装置における加工シミュレーションの処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

ステップＳＴ１５０１において、３Ｄ形状処理部１１０は、ＮＣ加工プログラムの先頭ブロックから作業者が工作機械２００の対話操作処理部２０１で指定したＮＣ加工プログラムブロックの直前のブロックまで、加工仕上がり形状生成部１１４で加工仕上がり形状を生成し、加工途中形状とする。

次に、加工シミュレーション部１０３はＮＣ加工プログラムを解析し、サーボ補間指令を生成し、サーボ補間指令から補間経路を生成する。次に、現ブロックより前にある工具交換指令から工具データ探索部１１２で当該指令が指定している工具データを探索し、生成した補間経路に沿って工具データから生成した工具形状を掃引した掃引形状を、加工途中形状を引き去ることにより、ステップＳＴ１５０２で、加工シミュレーションを行う。

次に、加工シミュレーション部１０３はＮＣ加工プログラムを解析し、サーボ補間指令を生成し、サーボ補間指令から補間経路を生成する。次に、工具交換指令で指定している工具番号を抽出し、その工具番号に対応した工具データを工具データ格納部１２０から探索する。次に、探索した工具データから工具形状を生成する。次に、ステップＳＴ１５０２で、補間経路に沿って工具形状を掃引した掃引形状を、加工途中形状から引き去ることにより、加工シミュレーションを行う。

本実施の形態によれば、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時にブロック単位で加工仕上がり形状を確認することができ、加工途中におけるＮＣ加工プログラムの確認および修正を容易化かつ、効率化することができる。

また、本実施の形態に係る数値制御装置によれば、作業者が所望したブロック直前までＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工途中形状を生成し、作業者が所望したブロックからサーボ補間指令による加工シミュレーションに切り替え、作業者が所望するブロック以降をサーボ補間指令による加工シミュレーションを実行することができる。従って、計算量が多い実加工時間に合わせたサーボ補間指令による加工シミュレーションで、高精度に干渉チェックする箇所を絞り込むことができ、ＮＣ加工プログラムの確認を効率的に行うことができる。

実施の形態７．
次に、実施の形態７として、数値制御装置における干渉チェック処理方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。

図１６は、実施の形態７の数値制御装置における干渉チェック処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

まず、ステップＳＴ１６０１では、加工仕上がり形状生成部１１４は加工仕上がり形状を生成する際、現ブロックが位置決め指令Ｇ０である場合、加工除去形状にＧ０属性を付加する。

次に、ステップＳＴ１６０２では、機械構成形状生成部１１８は工作機械から機械を構成するチャックあるいはテーブルなどの情報を取得し、機械構成形状を生成する。

次に、ステップＳＴ１６０３では、干渉チェック部１１７はＧ０属性が付加された加工除去形状と機械構成形状と干渉チェックを行う。干渉チェック方法は、加工除去形状と機械構成形状とを３Ｄ形状処理で積演算を行い、積演算した結果形状が発生したら干渉発生と判断する。また、積演算した結果形状が無くても接していたら干渉発生と判断する。

次に、ステップＳＴ１６０４では、干渉チェック部１１７はＧ０属性が付加された加工除去形状と、加工仕上がり形状生成部１１４が現ブロック直前まで生成した加工仕上がり形状と干渉チェックを行う。

また、本実施の形態に係る数値制御装置によれば、サーボ補間指令による加工シミュレーションを行わなくても、位置決め指令Ｇ０等の非切削指令の加工除去形状の干渉チェックを実行することにより、サーボ補間指令による加工シミュレーションより少ない計算量で位置決め指令Ｇ０等の非切削指令の加工除去形状の干渉チェックを行うことができる。

本実施の形態においても、ＮＣ加工プログラムからブロック単位で加工除去形状および加工仕上がり形状の生成を行ない、ＮＣ加工プログラムの編集時に加工仕上がり形状生成部１１４が現ブロック直前まで生成した加工仕上がり形状と干渉チェックを行うことができ、ＮＣ加工プログラムの確認作業を容易化かつ、効率化することができる。

実施の形態８．
次に、実施の形態８として、数値制御装置における加工除去形状を加工仕上がり形状上に強調表示する方法について説明する。ＮＣ加工装置としては実施の形態１において図１に示したＮＣ加工装置を用いる。

図１７は、実施の形態８の数値制御装置における加工除去形状を加工仕上がり形状上に強調表示する処理フローを示すフローチャートである。以下処理フローについて説明する。

まず、ステップＳＴ１７０１で、３Ｄ形状処理部１１０は、加工除去形状格納部１３０からＮＣ加工プログラムのブロックに対応する加工除去形状を探索する。加工除去形状を生成する際に、ＮＣ加工プログラムのブロック番号を加工除去形状に付加しておき、ＮＣ加工プログラムのブロック番号から対応する加工除去形状を探索できる。

次に、ステップＳＴ１７０２では、工作機械２００の表示部２０２に、加工仕上がり形状とともに加工除去形状を強調表示する。加工仕上がり形状をシェーディング表示した後に、加工除去形状を半透明で表示するとよい。

図１８は、実施の形態８の方法において特定のＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状と加工仕上がり形状を表示図である。データ設定指令によるＮＣ加工プログラムブロックの加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mを示す図である。ここでも工具形状Ｔによって点Ｇ₀₂（Ｘ₃，Ｙ₆）から、Ｇ₀₃（Ｘ₃，Ｙ_-6）に掃引され、加工除去形状Ｆ_tと加工仕上がり形状Ｆ_mが得られる。

ところで、前述した特許文献１、特許文献２および特許文献３の技術によれば、ＮＣ加工プログラムブロック単位で加工除去形状を生成し、加工仕上がり形状を生成するとともに確認するという技術思想が無い。また、ＮＣ加工プログラムを編集しながらブロック単位で加工仕上がり形状を、遂次確認することはできない。また、ＮＣ加工プログラムのブロックに対応する加工除去形状を確認するという技術思想がなく、ＮＣ加工プログラムのブロック単位の加工除去形状の加工仕上がり形状上の部位を逐次確認することはできなかった。

これに対し、本実施の形態に係る数値制御装置によれば、ＮＣ加工プログラムのブロックに対応する加工除去形状を加工仕上がり形状上に表示することにより、ＮＣ加工プログラムのブロックの加工部位を容易に把握することができる。従って、作業者はＮＣ加工プログラムの編集箇所を容易に特定することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る数値制御装置によれば、ブロック単位で加工仕上がり形状を生成できるようにしたので、作業者はＮＣ加工プログラムを編集しながら加工仕上がり形状と加工除去形状を、視覚的に確認することができ、プログラムミスを容易に把握することができる。

以上の実施の形態において、ブロックとは、ＮＣプログラムの各行を示すものとしたが、工具交換までの一連のブロックをまとめる、リファレンス点復帰するまでの一連のブロックをまとめるなど、特定のＧコード指令までの一連のブロックをまとめることにより、大ブロックを形成し、大ブロックごとに、加工仕上がり形状と加工除去形状を形成するようにしても良い。これにより、より効率的にＮＣ加工プログラムを編集することができる。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ ＮＣ加工プログラム、１００ 数値制御装置、１０１ ＮＣ加工プログラム読み込み部、１０２ ＮＣ加工プログラム格納部、１０３ 加工シミュレーション部、１１０
３Ｄ形状処理部、１１１ 加工除去形状生成部、１１２ 工具データ探索部、１１３ 素材形状生成部、１１４ 加工仕上がり形状生成部、１１５ 加工除去形状色設定部、１１６ ３Ｄ形状表示処理部、１１７ 干渉チェック部、１１８ 機械構成形状生成部、１２０ 工具データ格納部、１３０ 加工除去形状格納部、２００ 工作機械、２０１ 対話操作処理部、２０２ 表示部、２０３ 指示入力部、Ｇ１ 前ブロックの位置指令の指令位置、Ｇ２ 現ブロックの位置指令の指令位置、Ｆ１２，Ｆ２３ 加工除去形状、Ｆ_m
加工仕上がり形状、Ｆ_t 加工除去形状。

Claims (20)

1. ＩＳＯ形式またはＥＩＡ形式のＮＣ加工プログラムで使用する工具データと前記ＮＣ加工プログラムから、仕上がり形状の加工部位に対応する、各行に対応するブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成部と、
   前記加工除去形状生成部が生成した加工除去形状に基いて、前記ブロック単位毎の加工除去形状から表示部で表示する前記ブロック単位の加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部と、
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記数値制御装置は、
   前記ＮＣ加工プログラムで使用する工具データを探索する工具データ探索部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記数値制御装置は、
   前記加工除去形状を格納する加工除去形状格納部を備え、
   前記加工仕上がり形状生成部は、前記加工除去形状格納部から、前記ブロック単位毎の加工除去形状を呼び出し、前記ブロック単位の前記加工仕上り形状を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
4. 前記数値制御装置は、
   前記ＮＣ加工プログラムから素材形状を生成する素材形状生成部を備え、
   前記加工仕上がり形状生成部は前記加工除去形状を前記素材形状生成部で得られた前記素材形状から差し引くことにより前記加工仕上がり形状を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
5. 前記数値制御装置は、
   前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状に、指令あるいは切削条件に応じて色情報を設定する加工除去形状色設定部と、設定した加工除去形状の色情報を前記加工仕上がり形状の面に付加する加工仕上がり形状生成部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
6. 前記加工除去形状生成部は、前記ブロック単位毎の加工除去形状を生成し、
   表示部で表示することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
7. 前記数値制御装置は、
   前記加工仕上がり形状生成部が生成した前記加工仕上がり形状を加工途中形状として、サーボ補間指令単位で加工掃引形状を生成し引き去ることにより、前記サーボ補間指令単位で加工シミュレーションを行う加工シミュレーション部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の数値制御装置。
8. 前記数値制御装置は、
   機械構成部品の形状を生成する機械構成形状生成部と、
   前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状のうち、位置決め指令の加工除去形状と前記機械構成部品の形状との干渉チェックを行う干渉チェック部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の数値制御装置。
9. 前記数値制御装置は、
   前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状のうち、位置決め指令の加工除去形状と前記加工仕上がり形状生成部が直前まで生成した前記加工仕上がり形状との干渉チェックを行う干渉チェック部と、
   を備えたことを特徴とする請求項８に記載の数値制御装置。
10. 前記数値制御装置は、
    前記加工除去形状格納部から前記ＮＣ加工プログラムのブロック番号に対応する加工除去形状を探索し、探索した前記加工除去形状を強調表示する形状処理部と、
    を備えたことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
11. ＩＳＯ形式またはＥＩＡ形式のＮＣ加工プログラムで使用する工具データと前記ＮＣ加工プログラムから、仕上がり形状の加工部位に対応する、各行に対応するブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成部と、
    前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状に基いて、前記ブロック単位毎の加工除去形状から表示部で表示する前記ブロック単位の加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部と、
    を備えた数値制御装置と、
    前記数値制御装置に基づいて駆動される工作機械と、
    を備えたことを特徴とするＮＣ加工装置。
12. ＩＳＯ形式またはＥＩＡ形式のＮＣ加工プログラムで使用する工具データと前記ＮＣ加工プログラムから、仕上がり形状の加工部位に対応する、各行に対応するブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成工程と、
    前記加工除去形状生成工程で生成した前記加工除去形状に基いて、前記ブロック単位毎の加工除去形状から表示部で表示する前記ブロック単位の加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成工程と、
    を備えたことを特徴とするＮＣ加工方法。
13. 前記ＮＣ加工プログラムから素材形状を生成する素材形状生成工程を備え、
    前記加工仕上がり形状生成工程は前記加工除去形状を前記素材形状生成工程で得られた前記素材形状から差し引くことにより前記加工仕上がり形状を生成する工程であることを特徴とする請求項１２に記載のＮＣ加工方法。
14. 加工シミュレーション工程で得られたシミュレーション結果と、目的とする加工仕上がり形状とに基づき、前記ＮＣ加工プログラムをブロック単位で編集する編集工程を備えたことを特徴とする請求項１３に記載のＮＣ加工方法。
15. 機械構成部品の形状を生成する機械構成形状生成工程と、
    前記加工除去形状生成工程で生成された前記加工除去形状のうち、位置決め指令の加工除去形状と前記機械構成部品の形状との干渉チェックを行う干渉チェック工程と、
    を備えたことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項に記載のＮＣ加工方法。
16. ＩＳＯ形式またはＥＩＡ形式のＮＣ加工プログラムで使用する工具データと前記ＮＣ加工プログラムから、仕上がり形状の加工部位に対応する、各行に対応するブロック単位で加工除去形状を生成する加工除去形状生成部と、
    前記加工除去形状生成部が生成した加工除去形状に基いて、前記ブロック単位毎の加工除去形状から前記ブロック単位の前記加工仕上がり形状を生成し、前記表示部で表示する前記ブロック単位の加工仕上がり形状を生成する加工仕上がり形状生成部と、
    前記加工除去形状に基づいて加工仕上がり形状を表示する表示部とを備えたことを特徴とするシミュレーション装置。
17. 前記シミュレーション装置は、
    前記ＮＣ加工プログラムから素材形状を生成する素材形状生成部を備え、
    前記加工仕上がり形状生成部は前記加工除去形状を前記素材形状生成部で得られた前記素材形状から差し引くことにより前記加工仕上がり形状を生成することを特徴とする請求項１６に記載のシミュレーション装置。
18. 前記加工除去形状生成部は、前記ブロック単位毎の加工除去形状を生成し、
    前記表示部で表示することを特徴とする請求項１６に記載のシミュレーション装置。
19. 前記シミュレーション装置は、
    機械構成部品の形状を生成する機械構成形状生成部と、
    前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状のうち、位置決め指令の加工除去形状と前記機械構成部品の形状との干渉チェックを行う干渉チェック部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
20. 前記シミュレーション装置は、
    前記加工除去形状生成部が生成した前記加工除去形状のうち、位置決め指令の加工除去形状と前記加工仕上がり形状生成部が直前まで生成した前記加工仕上がり形状との干渉チェックを行う干渉チェック部と、
    を備えたことを特徴とする請求項１９に記載のシミュレーション装置。

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