(57)【要約】【課題】実加工時に発生する切削抵抗から大きく乖離することなく精度良く切削抵抗を算出することができる切削抵抗の解析プログラムを提供すること。【解決手段】切削加工における切削抵抗をコンピュータを用いて解析する解析プログラムに、切削抵抗の算出中に微少時間Δｔにおける切削抵抗の傾きをモニタリングするステップと、そのモニタリングしている切削抵抗の傾きがマイナスになった場合に切り屑を除去するステップとをコンピュータに実行させる切り屑除去プログラムを追加する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削加工における切削抵抗をコンピュータを用いて解析する解析プログラムであって、
切削抵抗の算出中に微少時間における切削抵抗の傾きをモニタリングするステップと、
モニタリングしている前記切削抵抗の傾きがマイナスになった場合に切り屑を除去するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする切削抵抗の解析プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工における切削抵抗をコンピュータを用いて解析する切削抵抗の解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等の加工作業では、一般に、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）工作機械が用いられている。ＮＣ工作機械の加工動作は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）システムによる形状設計の後、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システムによる加工設計等を行うことにより決定される。
【０００３】
そして近年、加工作業の事前検証として、ＣＡＭシステムで作成されたＮＣデータ等を基に、切削抵抗の解析等が行われている。これにより、加工トラブルを未然に防ぐとともに、加工時間の短縮を図っている。
【０００４】
この種の技術として、例えば、特許文献１には、加工中にエンドミルに実際に加わる切削抵抗を求め、この結果をフィードフォワード制御を実施することにより、多岐にわたる加工条件下にてエンドミルの摩耗及び損傷の低減と加工能率の向上とを併せて達成し得ることが記載されている。
【特許文献１】特開２００６−３３８６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した技術では、実加工データと解析結果とが大きく乖離してしまうという問題があった。具体的には、図６に示すように、解析結果が実加工時における切削抵抗よりも小さくなってしまうのである。これは、切り屑が発生して成長することによって工具に加わる力（マイナス荷重：工具を被加工部材から離さそうとする力）が大きくなり、切削抵抗（スラスト力）が減少するためだと考えられる。
【０００６】
そして、上記したように解析結果と実加工データとが大きく乖離してしまうと、加工トラブルが発生してしまうおそれがあるとともに、加工時間の短縮を図ることができないおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、実加工時に発生する切削抵抗から大きく乖離することなく精度良く切削抵抗を算出することができる切削抵抗の解析プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、切削加工における切削抵抗をコンピュータを用いて解析する解析プログラムであって、切削抵抗の算出中に微少時間における切削抵抗の傾きをモニタリングするステップと、モニタリングしている前記切削抵抗の傾きがマイナスになった場合に切り屑を除去するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００９】
この解析プログラムがコンピュータで実行されることにより、切削抵抗の算出中に微少時間における切削抵抗の傾きがモニタリングされる。微少時間としては、例えば０．５〜１．０ｍｓｅｃ程度の時間を設定すればよい。なお、切削抵抗の算出は公知の方法（市販されている汎用の解析プログラムなど）を用いればよい。そして、モニタリングされている切削抵抗の傾きがマイナスになると切り屑が除去される。これにより、切り屑が発生して成長することによって工具に加わる力（マイナス荷重）が大きくなることがなくなる。その結果、切削抵抗（スラスト力）が減少することが防止され、実加工データと大きく乖離しない解析結果を得ることができる。つまり、精度良く切削抵抗を算出することができる。従って、確実に、工具の摩耗及び損傷の低減と加工能率の向上とを併せて達成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る切削抵抗の解析プログラムによれば、上記した通り、実加工時に発生する切削抵抗から大きく乖離することなく精度良く切削抵抗を算出することができる。これにより、確実に、加工トラブルを未然に防ぐとともに、加工時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。ここで、本実施の形態では、図１に示すように、ワークＷに対して工具（ドリル）Ｔにより穴加工を行う際に発生する切削抵抗の解析について説明する。そして、以下の説明では、図１に示すように、ドリルＴをワークＷに押しつけるスラスト力をプラス荷重とし、ドリルＴをワークＷから離そうとするスラスト力をマイナス荷重とする。なお、図１は、工具に作用する力を説明する図である。
【００１２】
そして、本実施の形態では、コンピュータを用いて市販されている汎用の切削シミュレーションソフトを利用することにより切削抵抗の解析を行う。この切削抵抗の解析の際に（各解析ステップにおいて）本実施の形態では、本発明の切り屑除去プログラムＰを追加実施する。
【００１３】
具体的には、図２に示すように、切削抵抗の解析計算における所定のｎステップが終了したときに、破線で示す従来のように、直ちに次のｎ＋１ステップに進むのではなく、切り屑除去プログラムＰを実施した後に、ｎ＋１ステップに進んで切削抵抗を算出を継続するのである。なお、図２は、切削抵抗の解析プログラムにおける切り屑除去プログラムの内容を示す図である。
【００１４】
切り屑除去プログラムＰは、図２に示すように、切削抵抗の解析計算における各ステップにおいて実施されるように追加されている。そして、切削抵抗の解析計算におけるｎステップの処理中に、この切り屑除去プログラムＰが実施されると、微少時間Δｔにおける切削抵抗（スラスト力）の傾きを計算する（Ｓ１）。なお、微少時間Δｔとしては、例えば０．５〜１．０ｍｓｅｃ程度の時間を設定すればよい。そして、このとき算出される切削抵抗の傾きがプラスであると判断された場合には（Ｓ２）、そのまま次のｎ＋１ステップにおける切削抵抗の解析計算が実行される。
【００１５】
一方、Ｓ１で算出される切削抵抗の傾きがマイナスであると判断された場合には（Ｓ３）、切り屑を切断して（切り屑の長さをゼロにして）、次のｎ＋１ステップにおける切削抵抗の解析計算が実行される（Ｓ４）。その後、ｎ＋１，ｎ＋２，・・・ステップにおいて、上記と同様の処理が順次実施されて切削抵抗の解析が終了する。
【００１６】
このように切削抵抗の解析中に、上記した切り屑の切断処理を行うことにより、切り屑による切削抵抗の解析結果への影響がなくなる。つまり、切り屑が除去されることにより、切り屑が成長することによってドリルＴに作用するマイナス荷重がなくなり、切削抵抗（スラスト力）が減少することが防止される。その結果として、実加工時に発生する切削抵抗から大きく乖離することなく精度良く切削抵抗を算出することができる。これにより、確実に、工具の摩耗及び損傷の低減と加工能率の向上とを併せて達成することができる。
【００１７】
ここで、上記したプログラムにより切削抵抗の解析を行った場合の解析結果について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態に係る解析プログラムと従来の解析プログラムとにより得られる解析結果を示す図である。図４は、切り屑が成長する前における工具に作用する力の関係を説明する図である。図５は、切り屑が成長した後における工具に作用する力の関係を説明する図である。
【００１８】
まず、加工開始から０．００３秒程度までは、図３に示すように、切削抵抗が徐々に大きくなっていく。これは、図４に示すように、加工直後に切り屑１０が生成されるが、この切り屑１０は未だ成長していない。このため、切り屑１０によってはドリルＴにマイナス荷重Ｆｕがほとんど作用することがないので、プラス荷重Ｆｄがマイナス荷重Ｆｕよりも大きい状態（Ｆｄ＞Ｆｕ）が維持されているからである。
【００１９】
そして、加工開始から０．００３秒（３ｍｓｅｃ）程度経過した後には、図５に示すように、切り屑１０が成長してドリルＴ側に伸びる切り屑１０ａが形成される。このため、切り屑１０ａによってドリルＴにマイナス荷重Ｆｕが作用していまい、マイナス荷重Ｆｕがプラス荷重Ｆｄよりも小さく（Ｆｄ≦Ｆｕ）なってしまう。
【００２０】
このようなことから、従来の解析プログラムによる解析では、図３に破線で示すように、切削抵抗が小さくなっていく解析結果しか得られなかった。ところが、実加工データは、図３に一点鎖線で示すように、切削抵抗は徐々に大きくなっていく。このため、従来の解析プログラムでは、図６に示したように、解析結果が実加工時における切削抵抗と大きく乖離して、実際に発生する切削抵抗よりもかなり小さくなっていた。
【００２１】
これに対して、本実施の形態では、切削抵抗の解析計算中に、微少時間Δｔにおける切削抵抗（スラスト力）の傾きがマイナスになると、成長した切り屑１０ａを除去して、切り屑１０ａによってドリルＴにマイナス荷重Ｆｕが作用しないようにする。このため、解析結果は、図３に破線で示す従来のように小さくなっていくことはなく、実線で示すように徐々に大きくなっていき、その後再び、徐々に小さくなっていく。そして、微少時間Δｔにおける切削抵抗（スラスト力）の傾きが再度マイナスになると、成長した切り屑１０ａを再び除去する。以後、同様の処理が繰り返される。
【００２２】
これにより、図３に実線で示すように、切削抵抗が徐々に大きくなっていく解析結果を得ることができる。そして、この解析結果は、図３から明らかなように、実加工データと大きく乖離することなく非常に精度良く算出されていることがわかる。
【００２３】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る解析プログラムによれば、切削抵抗の算出中に微少時間Δｔにおける切削抵抗の傾きがモニタリングされる。そして、モニタリングされている切削抵抗の傾きがマイナスになると切り屑が除去される。これにより、切り屑が発生して成長することによってドリルＴに加わる力Ｆｕ（マイナス荷重）が大きくなることがなくなる。その結果、切削抵抗が減少することが防止され、精度良く切削抵抗を算出することができるため、実加工データと大きく乖離しない解析結果を得ることができる。従って、本実施の形態に係る解析プログラムを用いて切削抵抗を解析することにより、確実に、ドリルＴの摩耗及び損傷の低減と加工能率の向上とを併せて達成することができる。
【００２４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、切削抵抗の解析を開始すると自動的に切り屑除去プログラムが実行されるようにしているが、市販されている解析ソフトの機能を利用して成長してきた切り屑を手動で除去することもできる。この場合でも、上記したような効果を得ることができる。
【００２５】
また、上記した実施の形態では、工具としてドリルを用いてワークに穴加工を行うときの切削抵抗を解析する場合を例示したが、本発明はこれに限られず、例えば、工具としてエンドミルを用いてワークに切削加工を行うときの切削抵抗を解析する場合などに幅広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】工具に作用する力を説明する図である。
【図２】切削抵抗の解析プログラムにおける切り屑除去プログラムの内容を示す図である。
【図３】実施の形態に係る解析プログラムと従来の解析プログラムとにより得られる解析結果を示す図である。
【図４】切り屑が成長する前における工具に作用する力の関係を説明する図である。
【図５】切り屑が成長した後における工具に作用する力の関係を説明する図である。
【図６】従来の解析プログラムで得られる解析結果と実加工データとを比較する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    切り屑
１０ａ  切り屑
Ｐ      切り屑除去プログラム
Ｔ      ドリル（工具）
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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