(57)【要約】【課題】担当者の労力や時間をかけずに、加工器具の加工条件を特定することのできる加工条件決定装置を提供する。【解決手段】加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、加工器具が加工条件により欠損しないかを判定し、加工条件と加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、加工器具の加工条件での磨耗量と加工器具の寿命閾値とに基づいて、加工器具の使用寿命が適正かを判定する。そして、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、算出した磨耗量と加工器具の寿命閾値とに基づいて加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択する加工条件選択手段と、
前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定する欠損予測手段と、
前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定する使用寿命判定手段と、
少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する加工条件決定手段と、
を備えることを特徴とする加工条件決定装置。
【請求項２】
前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出する使用コスト算出手段と、
前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定する使用コスト判定手段と、を備え、
前記加工条件決定手段は、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の加工条件決定装置。
【請求項３】
加工条件決定装置の加工条件決定方法であって、
前記加工条件決定装置の加工条件選択手段が、加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択し、
前記加工条件決定装置の欠損予測手段が、前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定し、
前記加工条件決定装置の使用寿命判定手段が、前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定し、
前記加工条件決定装置の加工条件決定手段が、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する
ことを特徴とする加工条件決定方法。
【請求項４】
前記加工条件決定装置の使用コスト算出手段が、前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出し、
前記加工条件決定装置の使用コスト判定手段が、前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定し、
前記加工条件決定装置の加工条件決定手段が、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の加工条件決定方法。
【請求項５】
加工条件決定装置のコンピュータを、
加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択する加工条件選択手段、
前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定する欠損予測手段、
前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定する使用寿命判定手段、
少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する加工条件決定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項６】
前記コンピュータを、
前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出する使用コスト算出手段、
前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定する使用コスト判定手段、として機能させ、
前記加工条件決定手段が、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定する
ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工器具の加工条件を決定する加工条件決定装置及び加工条件決定方法並びにそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工対象物を加工するための加工器具の加工条件、エンドミルの加工（切削）対象物に対する主軸回転数や切込量、送り速度などの加工条件を、どの程度に調整して加工処理を行えば、加工器具を欠損させずに、また加工器具の寿命を適切にして、使用することができるかの判定を行っている。この判定は、例えば、加工器具の加工条件を変更して、テストを行い、その実測値を得ることにより行っていた。なお、関連する技術として、人手を介することなく、最適な加工対象物、工具および治具、切削条件の組み合わせを得るための技術が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２２５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加工条件の調整を、テストを繰り返して行う従来の手法では、労力や時間がかかってしまう。そこでこの発明は、担当者の労力や時間をかけずに、加工器具の加工条件を特定することのできる加工条件決定装置及び加工条件決定方法並びにそのプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択する加工条件選択手段と、前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定する欠損予測手段と、前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定する使用寿命判定手段と、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する加工条件決定手段と、を備えることを特徴とする加工条件決定装置である。
【０００６】
また本発明は、上述の加工条件決定装置において、前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出する使用コスト算出手段と、前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定する使用コスト判定手段と、を備え、前記加工条件決定手段は、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定することを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、加工条件決定装置の加工条件決定方法であって、前記加工条件決定装置の加工条件選択手段が、加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択し、前記加工条件決定装置の欠損予測手段が、前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定し、前記加工条件決定装置の使用寿命判定手段が、前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定し、前記加工条件決定装置の加工条件決定手段が、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定することを特徴とする加工条件決定方法である。
【０００８】
また本発明は、上述の加工条件決定方法において、前記加工条件決定装置の使用コスト算出手段が、前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出し、前記加工条件決定装置の使用コスト判定手段が、前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定し、前記加工条件決定装置の加工条件決定手段が、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、加工条件決定装置のコンピュータを、加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択する加工条件選択手段、前記加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、前記加工器具が前記加工条件により欠損しないかを判定する欠損予測手段、前記加工条件と前記加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、前記加工器具の寿命閾値とに基づいて、前記加工器具の使用寿命が適正かを判定する使用寿命判定手段、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、前記算出した磨耗量と前記加工器具の寿命閾値とに基づいて前記加工器具の使用寿命が適正と判定できる加工条件を決定する加工条件決定手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。
【００１０】
また本発明は、上述のコンピュータを、前記加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、前記加工器具の使用コストを算出する使用コスト算出手段、前記使用コストと、前記加工器具の前記加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正かを判定する使用コスト判定手段、として機能させ、前記加工条件決定手段が、さらに、前記加工器具の前記加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定することを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加工器具が加工対象物を加工するにあたり、できるだけ欠損せず、寿命が長く、コストを抑えながら当該加工器具を使用することのできる加工条件を、自動的に、早く導くことができる。これにより、加工器具の使用者の労力を軽減でき、短時間で加工器具を用いた加工処理を行うことができる。そして、加工器具寿命に起因する製品不具合の低減、加工器具寿命の向上、寿命テストの実測値の測定労力の軽減、コスト軽減、などを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加工条件決定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】加工条件決定装置の処理フローを示す図である。
【図３】加工器具の抗折力と温度の関係に基づく欠損判定のための閾値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態による加工条件決定装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による加工条件決定装置の構成を示すブロック図である。
この図において、符号１は、加工器具の加工条件を決定する加工条件決定装置である。そして、加工条件決定装置１は、加工条件選択部１１、欠損予測部１２、使用寿命判定部１３、使用コスト算出部１４、使用コスト判定部１５、加工条件決定部１６の各処理部を備えている。
【００１４】
そして、本実施形態による加工条件決定装置１では、加工条件選択部１１が、加工器具の加工対象物に対する加工条件を選択し、欠損予測部１２が、選択された加工条件における加工器具の抗折力と温度の関係に基づいて、加工器具が加工条件により欠損しないかを判定する。また、使用寿命判定部１３が、選択された加工条件と加工器具の磨耗量算出式とに基づいて、加工器具の加工条件での磨耗量を算出し、当該磨耗量と、加工器具の寿命閾値とに基づいて、加工器具の使用寿命が適正かを判定する。さらに、加工条件決定装置１では、使用コスト算出部１４が、選択された加工条件と使用コスト算出式とに基づいて、加工器具の使用コストを算出し、使用コスト判定部１５が、使用コストと、加工器具の加工条件における使用コスト閾値とに基づいて、加工器具の加工条件における使用コストが適正かを判定する。そして、加工条件決定部１６が、少なくとも、欠損しないと判定でき、かつ、算出した磨耗量と加工器具の寿命閾値とに基づいて加工器具の使用寿命が適正と判定でき、さらに、加工器具の加工条件における使用コストが適正と判定できる加工条件を決定する。
このような処理により、本実施形態の加工条件決定装置１は、担当者の労力や時間をかけずに、加工器具の適正な加工条件を特定する処理を行う。
【００１５】
図２は加工条件決定装置の処理フローを示す図である。
次に、本実施形態の加工条件決定装置の処理フローについて説明する。
まず、加工条件決定装置１が処理を行う前提として、欠損予測方法と、磨耗量算出式におけるモデル定数が定められる。欠損予測方法は、加工器具を用いて加工対象物を加工する際に、当該加工器具が欠損しないかを判定するために用いる欠損予測情報を算出するための方法である。そして、異なる加工条件において複数回、加工器具を用いて加工対象物を加工して、その欠損状況から得られた実測値に基づいて、欠損予測方法の閾値が事前に決定される。また、磨耗量算出式は、加工器具を用いて加工対象物を加工する際に、当該加工器具が使用寿命に達したかを判定するために用いる磨耗量を算出するための式である。そして、異なる加工条件において複数回、加工器具を用いて加工対象物を加工して、その磨耗状況から得られた実測値に基づいて、磨耗量算出式のモデル定数が事前に決定される。具体的には、図３に示す加工器具の抗折力と温度の関係から欠損の判定を行う。また、磨耗量算出式は、磨耗量をｗとすると、
【００１６】
【数１】
2010201523.tif 000003
【００１７】
により表され、この式（１）において、Ｃ１は機械的、物理的作用による影響を表す係数を示し、Ｃ２は熱による影響を表す係数を示し、Ｃ３は初期磨耗、刃先丸みによる影響を表す係数を示している。またこの式においてσ，Ｌ，θがそれぞれ加工条件を示しており、σは加工器具の加工対象物に対する垂直応力、Ｌは加工器具により加工対象物を加工する加工距離、θは加工器具により加工対象物を加工する際の加工器具の加工対象物と接する部位の温度を示している。なお、本実施形態においては、加工器具がエンドミルであり、加工対象物が金属片であり、エンドミルにより金属片を切削加工するような場合の例である。
【００１８】
そして、加工条件決定装置１においては、まず、加工条件選択部１１が加工器具を用いて加工対象物を加工する際の加工条件を選択する（ステップＳ１０１）。加工条件の選択方法は、ユーザから入力を受け付けた垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θを、そのまま加工条件として選択してもよいし、メモリなどに記憶するデータテーブルに登録されている初期値の垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θを加工条件として選択してもよい。データテーブルに登録されている場合には、加工器具の種別の情報と、加工対象物の種別の情報との組み合わせごとに登録されており、加工条件選択部１１は、入力を受け付けた加工器具と加工対象物の種別の情報とに基づいて、データテーブルから加工条件を読み取ればよい。
【００１９】
そして、加工条件選択部１１が加工条件を選択すると、次に、欠損予測部１２が、選択された加工条件、垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θを、欠損予測情報算出式に代入して、欠損予測情報を算出する（ステップＳ１０２）。そして、欠損予測部１２は、予めメモリなどに登録されている欠損閾値と、算出した結果である欠損予測情報の値とを比較して、欠損予測情報の値が欠損閾値未満かを判定する（ステップＳ１０３）。つまり選択された加工条件により欠損しないかを判定する。そして、欠損閾値未満である場合には、加工条件選択部１１は、その欠損予測情報の算出に用いた加工条件を、一時決定テーブルに記録し、寿命予測判定部１３が、寿命予測判定の処理を開始する。
【００２０】
寿命予測判定において、寿命予測判定部１３は、一時決定テーブルに記録されている加工条件を読み取って、当該加工条件、垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θを、を磨耗量算出式に代入して、磨耗量を算出する（ステップＳ１０４）。そして、寿命予測判定部１３は、予めメモリなどに登録されている磨耗量の寿命閾値と、算出した結果である磨耗量の値とを比較して、算出した磨耗量の値が寿命閾値未満かを判定する（ステップＳ１０５）。つまり選択された加工条件により使用寿命を超えないかを判定する。そして、算出した磨耗量の値が寿命閾値未満である場合には、寿命予測判定部１３は、その寿命予測判定に用いた加工条件を、一時決定テーブルに記録し、使用コスト算出部１４が、使用コストの算出の処理を開始する。
【００２１】
使用コストの算出処理において、使用コスト算出部１４は、一時決定テーブルに記録されている加工条件のうち、コスト算出に用いる条件の値を読み取って、また、その他必要な条件の値を他のコスト算出条件テーブルからの読み取りや、入力を受け付けることにより得て、その各コスト算出用の条件の値を使用コスト算出式に代入し、使用コストを算出する（ステップＳ１０６）。例えば、単位時間当たりのコストＭを算出するにあたり、各加工条件を、総切削量Ｋ（加工距離Ｌに基づいて算出）、単位時間当たりの切削量ｋ、切削時間Ｔ、加工器具の交換回数Ｎ、交換所要時間Ｔｎ、としてこれらの入力を受付、またはこれらの情報をメモリ等から読み取り、加工器具により加工対象物を加工する装置の単位時間当たりのコストＭを、Ｍ（Ｔ＋ＮＴｎ）により算出する（切削時間Ｔ＝Ｋ／ｋ）。または、例えば、加工器具により加工対象物を加工する装置の単位時間当たりのコストＭを、Ｍ＝[｛（交換所要時間Ｔｎ×交換回数Ｎ）×交換作業者単位時間当たりのコスト｝＋交換加工器具単価×個数＋再研磨費用×（Ｎ−１）]÷総切削量Ｗ、により算出するようにしてもよい。
【００２２】
そして、使用コストの算出が完了すると、次に使用コスト判定部１５は、使用コスト算出部１４が算出した単位時間当たりのコストと、予めメモリなどに登録されている加工器具の加工条件における使用コスト閾値とを比較して、算出した単位時間当たりの使用コストが使用コスト閾値未満かを判定する（ステップＳ１０７）。つまり、加工器具の加工条件における使用コストが適正かを判定する。そして、算出した単位時間当たりのコストが使用コスト閾値未満であれば、それら単位時間当たりのコストを算出した各加工条件を、一時決定テーブルに記録する。
【００２３】
ここで、現在、一時決定テーブルに記録されている各加工条件は、欠損予測において欠損しないと判定され、また使用寿命判定において使用寿命が適正であると判定され、さらに、使用コストが適正であると判定された加工条件である。しかしながら、もう少し厳しい加工条件でも、欠損予測、使用寿命判定、使用コストにおいて満足できる結果が得られる可能性があるため、加工条件決定部１６は、加工条件選択部１１に対して加工条件を厳しく変更するよう指示する（ステップＳ１０８）。すると加工条件選択部１１は、一時決定テーブルに記録された加工条件を、予め定められた分だけ厳しい加工条件へ変更する（ステップＳ１０９）。例えば、垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θのそれぞれの値を、所定の分だけ上げる。そして、欠損予測部１２、使用寿命判定部１３、使用コスト算出部１４、使用コスト判定部１５が、それぞれ、再度、上述のステップＳ１０２からステップＳ１０８の処理と同様の、ステップＳ１１０〜ステップＳ１１６の処理を行う。そして、欠損予測部１２において欠損すると判定するか、または使用寿命判定部１３において使用寿命が適正でないと判定するか、または使用コスト判定部１５において使用コストが適正出ないと判定するか、の何れかの判定が行われた場合には、加工条件決定部１６が、加工条件を厳しくする前の加工条件（欠損予測、使用寿命判定、使用コストの全てにおいて満足できる加工条件）を、一時決定テーブルから読み取って、その加工条件を、最適な加工条件として決定する（ステップＳ１１７）。
【００２４】
なお、ステップＳ１０３において、欠損予測部１２が、欠損予測情報の値が欠損閾値以上、つまり選択された加工条件により欠損すると判定した場合、またはステップＳ１０５において、使用寿命判定部１３が、算出した磨耗量の値が寿命閾値以上、つまり選択された加工条件は使用寿命を超えると判定した場合、またはステップＳ１０７において、使用コスト判定部１５が、算出した単位時間当たりの使用コストが使用コスト閾値以上、つまり、加工器具の加工条件における使用コストが適正でないと判定した場合の、何れかの場合には、それら各処理部は、加工条件を緩く変更するよう加工条件選択部１１へ通知する。すると、加工条件選択部１１は、一時決定テーブルに記録された加工条件から、予め定められた分だけ緩い加工条件へ変更する（ステップＳ１１８）。例えば、垂直応力σ，加工距離Ｌ，温度θのそれぞれの値を、所定の分だけ下げる。そして、再度、加工条件決定装置１は、上記ステップＳ１０１〜ステップＳ１０８の処理を繰り返し、欠損予測において欠損しないと判定され、また使用寿命判定において使用寿命が適正であると判定され、さらに、使用コストが適正であると判定される加工条件を見つける処理を行う。
【００２５】
以上の処理によれば、加工器具が加工対象物を加工するにあたり、できるだけ欠損せず、寿命が長く、コストを抑えながら当該加工器具を使用することのできる加工条件を、自動的に、早く導くことができる。これにより、加工器具の使用者の労力を軽減でき、短時間で加工器具を用いた加工処理を行うことができる。そして、加工器具寿命に起因する製品不具合の低減、加工器具寿命の向上、寿命テストの実測値の測定労力の軽減、コスト軽減、などを図ることができる。
【００２６】
なお、上述の実施形態においては、加工器具がエンドミルであり、加工対象物が金属片であるような場合について説明したが、加工器具や加工対象物、また加工方法はどのようなものであってもよい。例えば、加工器具がドリルやバイト、カッターでもよく、加工対象物が木片、加工方法が旋削加工であってもよい。
【００２７】
上述の加工条件決定装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００２８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・加工条件決定装置
１１・・・加工条件選択部
１２・・・欠損予測部
１３・・・使用寿命判定部
１４・・・使用コスト算出部
１５・・・使用コスト判定部
１６・・・加工条件決定部
【図１】
2010201523.tif 000004
【図２】
2010201523.tif 000005
【図３】
2010201523.tif 000006