(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具モデルの情報を登録する工具設計情報データベースと、
利用者が通信網を介して工具設計情報データベースから抽出した工具モデルの情報と、利用者が設定した切削条件とを基に工具モデル使用時の切りくず生成過程をシミュレートして性能項目の結果を予測する切削性能予測手段と、
この予測手段で得た予測結果を蓄積する計算結果データベースと、
利用者が通信網を介して計算結果データベースから抽出した予測結果に対する評価結果を登録する評価情報データベースと、
前記評価結果を集計する手段とを具え、
前記評価情報データベースには、各性能項目評価と工具モデルの使用希望度評価とが数値化して蓄積され、
前記集計する手段は、各性能項目評価と使用希望度評価の差の絶対値を求め、この絶対値の集計結果に基づいて利用者の重視する性能項目を判定する手段を具えることを特徴とする切削工具性能評価システム。
【請求項２】
前記予測手段は、複数の工具モデルについて予測結果を求めるように構成され、
前記集計する手段は、各性能項目ごとに工具モデルの順位付けを行う手段を具えることを特徴とする請求項１に記載の切削工具性能評価システム。
【請求項３】
前記集計する手段は、工具モデルの用途、工具の使用形態および工具使用者の業種の少なくとも一つごとに利用者の評価結果を集計することを特徴とする請求項1に記載の切削工具性能評価システム。
【請求項４】
前記切削性能予測手段は、複数の評価指標パラメータにより性能項目の予測結果を指標化し、
前記集計する手段は、評価指標パラメータと、性能項目ごとの予測結果に対する評価との相関関係を求め、この相関関係に基づいて好適な評価指標パラメータを判定する手段を具えることを特徴とする請求項１に記載の切削工具性能評価システム。
【請求項５】
さらに、工具モデルの各用途に対応した切削条件の範囲を記録する切削条件データベースと、
利用者が設定した切削条件と切削条件データベースから読み出した用途毎の切削条件の範囲とを比較して工具モデルの用途を判断する手段とを具えることを特徴とする請求項１に記載の切削工具性能評価システム。
【請求項６】
利用者がアクセスできる評価サーバーを用いた切削工具設計方法であって、
モデル提供者が提示した工具モデルの情報を評価サーバーの工具設計情報データベースに登録するステップと、
評価サーバーが、利用者が工具設計情報データベースから選択した工具モデルの情報と利用者が設定した切削条件とで工具モデル使用時の切りくず生成過程をシミュレートして性能項目の結果を予測するステップと、
評価サーバーが、この予測結果を計算結果データベースに蓄積するステップと、
評価サーバーが、利用者が計算結果データベースから抽出した予測結果に対する評価結果を、各性能項目評価と工具モデルの使用希望度評価とを数値化して評価情報データベースに登録するステップと、
評価サーバーが、各性能項目評価と使用希望度評価の差の絶対値を求め、この絶対値に基づいて利用者の重視する性能項目を判定する集計ステップと、
この集計結果に基づいてモデル提供者により変更された工具モデルの情報を評価サーバーの工具設計情報データベースに追加するステップとを具えることを特徴とする切削工具設計方法。
【請求項７】
さらにモデル提供者以外の利用者も、前記集計結果に基づいて工具モデルの情報を変更し、新たな工具モデル情報を工具設計情報データベースに登録することを特徴とする請求項６に記載の切削工具の設計方法。
【請求項８】
モデル提供者がユーザで、
その工具モデルを評価する利用者もモデル提供者と同一のユーザであることを特徴とする請求項６に記載の切削工具の設計方法。
【請求項９】
モデル提供者がユーザで、
その工具モデルを評価する利用者はモデル提供者とは別の複数のユーザであることを特徴とする請求項６に記載の切削工具の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多くのユーザのニーズを反映した切削工具の性能評価システムおよび切削工具の設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
切削工具の設計は、従来、日常の営業活動によりユーザの要求を捉え、それらを満足するよう設計者が工具形状、材質などを決定し、工具試作と試験加工・評価、および再設計のプロセスを繰り返し、その結果得られた開発品をユーザに提供して、最終的な性能確認を行い製品化している。
【０００３】
しかし、切削工具の性能基準としては耐摩耗性や耐欠損性、加工力、加工精度や仕上げ面光沢などさまざまなものがあって、トレードオフの関係になっているものも多い。さらには切りくず処理性のように普遍的な良否判断のむずかしいものもある。一般に、これら性能基準の一部のみが満たされれば良いわけではないため、それぞれの重み付けが必要であるが、各ユーザが重み付けに関して定量的な基準を持っているケースは少なく、それぞれのユーザの求める性能基準は非明示的となる。このため従来、設計者は営業担当者からの間接的な情報を基に、ユーザの評価基準を推測して設計目標を設定している。
【０００４】
また、実際の加工により試作品の評価を行うプロセスは時間がかかり、多くの試作品を評価することは困難である。これについてはコンピューターシミュレーションを利用し、仮想空間で切削加工を実行することにより効率化を図る試みが行われている。
【０００５】
「切削工具の設計方法および設計システム」と題された米国特許第５，３７７，１１６号では、工具形状を表すいくつかのパラメータに関し、シミュレーションによる性能予測と、エキスパートシステムのような知識ベースの推論機構を利用して、工具形状を自動的に最適化する。しかし、現実の加工で頻繁に用いられている三次元形状工具、すなわち切刃稜線に垂直な方向のすくい面断面形状が一様でない工具においては、すくい面形状をいくつかのパラメータによって定義することができないため、要求性能が仮に明確であっても、工具形状を同様の手法で最適化することは不可能である。すなわち設計途中の工具形状について、実験やシミュレーションで切削性能が予測された場合でも、設計形状の変更方法には明確な基準がなく、現実には担当設計者の勘や経験に依存している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の方法はサプライヤの設計者による設計、評価が主体であり、ユーザのニーズは間接的にしか反映されていなかった。このような問題を解決するには、設計プロセスでの試作品の評価を、ユーザが直接実施することが考えられる。これにより、特定のユーザのニーズを満たすような切削工具の設計は可能になると考えられるが、量産品の切削工具では特定のユーザのみだけでなく複数のユーザの総合的な評価を高める必要がある。さらに、工具形状の修正に関しても、特定の傾向に偏らず多様で、かつ効率を極端に落とさないためある程度の性能が出ると考えられる解候補集団を生み出すことが必要である。
【０００７】
従って、本発明の主目的は、切削工具の設計において複数のユーザが切削工具の設計過程に参加し、そのニーズ、知識を的確かつ効率良く取り込むことができる切削工具の評価システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、ユーザのニーズ、知識を十分に反映した満足度の高い切削工具を設計する方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工具のサプライヤとユーザの双方が仮想切削加工システム（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；以下ＶＭＳと称す）を利用して工具モデルの切削過程における性能をシミュレーションによって予測し、その予測結果に基づいて切削工具の性能評価および設計を行うことで上記の目的を達成する。
【００１０】
すなわち、本発明切削工具性能評価システムは、工具モデルの情報を登録する工具設計情報データベースと、利用者が通信網を介して工具設計情報データベースから抽出した工具モデルの情報と、利用者が設定した切削条件とを基に工具モデル使用時の切りくず生成過程をシミュレートして性能項目の結果を予測する手段と、この予測手段で得た予測結果を蓄積する計算結果データベースと、利用者が通信網を介して計算結果データベースから抽出した予測結果に対する評価結果を登録する評価情報データベースと、前記評価結果を集計する手段とを具えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明切削工具の設計方法は、モデル提供者が提示した工具モデルの情報を工具設計情報データベースに登録するステップと、利用者が工具設計情報データベースから工具モデルの情報を抽出し、その情報と利用者が設定した切削条件とで工具モデル使用時の切りくず生成過程をシミュレートして性能項目の結果を予測するステップと、この予測結果を計算結果データベースに蓄積するステップと、利用者が計算結果データベースから抽出した予測結果に対する評価結果を評価情報データベースに登録するステップと、前記利用者の評価結果を集計するステップと、この集計結果に基づいてモデル提供者が工具モデルの情報の変更を行い、変更後の工具モデルを工具設計情報データベースに追加するステップとを具えることを特徴とする。
【００１２】
このように、サプライヤとユーザがＶＭＳを利用して効率的な工具モデルの評価を行い、その結果を工具の設計に反映させることで、ユーザのニーズを十分に反映した満足度の高い切削工具を設計することができる。さらに、従来設計に関わっていなかった営業担当者等の意見を反映させることもできる。
【００１３】
また、複数の利用者の評価を集計することで、特定の利用者の評価傾向に偏らないため、多くのユーザのニーズを満足する製品を設計することができる。
【００１４】
特に、本発明システムでは、予測結果の集計手法に後述する工夫を施すことで、評価者がどの性能項目を重視して工具を購入しているかを知ることができ、さらには各性能項目の評価指標としてより最適なパラメータを抽出することができる。そのため、評価者が重視する性能項目を改善し、各性能項目も最適なパラメータを評価指標とすることができ、一層ユーザ満足度の高い切削工具を設計することができる。
【００１５】
以下、本発明システムとそれを用いた設計方法をより詳しく説明する。
まず、サプライヤ、ユーザ、利用者、モデル提供者の定義を説明する。
サプライヤ：工具を製造・販売する人のことである。
ユーザ：工具を購入・使用する人のことである。
モデル提供者：工具性能評価システムに工具モデルを登録する人のことで、サプライヤの場合もユーザの場合もある。
利用者：工具性能評価システムを利用する人のことで、サプライヤ、ユーザ、モデル提供者のいずれも含まれる。
この定義から明らかなように、本発明システムは、サプライヤが工具モデルの提供を行って、そのモデルをユーザが評価する場合だけでなく、ユーザ自身が工具モデルの提供者となり、そのモデルを他のユーザやサプライヤが評価する場合やモデル提供者自身が自己評価する場合などのいずれの利用形態も可能である。特に、複数の利用者により工具モデルを評価することで、よりニーズが反映された満足度の高い工具を得ることができる。
【００１６】
工具情報データベースには工具モデルが登録される。工具モデルには、工具形状と工具の材種が含まれる。最も一般的にはサプライヤが工具モデルを作成して登録する。サプライヤだけでなく、ユーザが工具モデルの作成・登録を行っても良い。すなわち、サプライヤの設計者などが工具モデルの情報の登録を行い、その工具モデルの評価をユーザが行うことはもちろん、あるユーザが工具モデルの情報の登録を行い、その工具モデルの評価は別のユーザが行うことも可能である。これにより、サプライヤだけでなく、ユーザも直接設計を実施することができ、ユーザニーズを反映した工具を容易に設計することができる。
【００１７】
工具モデルの登録は、インターネットなどの通信網を介してＦＴＰサーバなどのファイル転送サービスサーバを利用して行う。登録された工具モデルは、通信網を介してＷＷＷサーバなどのドキュメントブラウズサーバを利用して閲覧することができる。その際、利用者の認証を行う認証手段を設けることが好ましい。
【００１８】
ＷＷＷサーバなどを利用して工具モデルを閲覧し、この工具モデルの切削過程における性能をＶＭＳでシミュレートして予測する。このシミュレーションには、工具モデルのほか、切削条件の設定が必要となる。一般的には、工具モデルを閲覧したユーザが自己の希望する切削条件を設定してシミュレーションを行う。もちろん、サプライヤ自身が工具モデルの自己評価を行うためにシミュレートすることも可能である。切削条件には、切削速度、送り、切り込み、被削材種などが含まれる。シミュレーションにより予測される性能項目は、切り屑形状、工具応力、工具温度などの複数の項目が含まれ、これらを処理して摩耗速度、欠損確率、切削力などを求める。
【００１９】
計算により得られた各性能項目の予測結果は、計算結果データベースに蓄積される。計算結果データベースには、利用者（サプライヤ・ユーザ）が通信網を介してＷＷＷサーバなどを利用してアクセスし、予測結果を閲覧することができる。
【００２０】
予測結果を閲覧して、各性能項目ごとに工具モデルの評価を行う。通常、評価は点数化して行うことが好適である。同時にその工具モデルの使用希望度を点数化する。この評価は評価情報データベースに蓄積される。
【００２１】
そして、予測結果と利用者の評価結果とを集計する。この集計では、例えば複数の評価者が行った評価点数の平均を求める。工具モデルの設計者は評価の高かった工具について工具形状等を変更し、再びユーザによるシミュレーションを実行して予測結果および評価結果を閲覧可能な状態にするというプロセスを繰り返す。
【００２２】
工具モデルの変更を行っていくことで複数種の工具モデルについての評価が得られ、工具モデルごとの平均値を順位付けすることで一層好ましい工具モデルを明確化することができる。この順位付け結果も利用者が通信網を介してＷＷＷサーバなどを利用することで閲覧することができる。工具モデルの設計者は、上述した繰り返しプロセスを通して複数のユーザの評価が高まるように工具の設計を行うことは言うまでもない。そして、サプライヤの設計者は、これらのうち評価の高かった工具について詳細設計を施す。
【００２３】
上記の順位付けは、工具モデルの用途、工具の使用形態および工具使用者の業種の少なくとも一つごとに分類して行うことが好ましい。工具モデルのカテゴリ（用途）には、汎用、高速加工向け、仕上げ加工向け、難削材向などがある。工具の使用形態には、自動ライン向けや少量生産向けなどがある。工具モデルの用途判断には切削条件を登録した切削条件データベースを利用することが好ましい。切削条件データベースには、汎用、高速加工向け、仕上げ加工向け、難削材向けなどのカテゴリごとに対応する切削条件の範囲を登録しておく。そして、利用者の設定した切削条件と各切削条件の範囲とを比較し、例えば、利用者の設定した切削速度が高速加工向け切削条件範囲の下限値以上であれば高速加工向け、送り・切り込みが仕上げ加工向け切削条件範囲の上限値以下であれば仕上げ加工向け、被削材種がＴｉ合金などの難削性のものであれば難削材向けなどと判断する。工具の使用形態および工具使用者の業種は、ユーザ登録情報から判断する。さらに、登録した切削条件の範囲中の代表的な条件を標準切削条件として規定し、標準切削条件によりシミュレーションを行えるようにすることも好適である。
【００２４】
特に、評価情報データベースに各性能項目評価と工具モデルの使用希望度評価とが数値化して蓄積し、集計する手段で各性能項目評価と使用希望度評価の差の絶対値を求め、この絶対値の集計結果に基づいて利用者の重視する性能項目を判定することができる。例えば、各ユーザが出した性能項目ごとの得点と使用希望度との差をヒストグラム化し、それをサプライヤが閲覧可能とすることで、ユーザが工具購入の際に重要視する性能項目を抽出する。
【００２５】
また、各性能項目のうち、切りくず形状や工具すくい面温度分布形状などのように、各ユーザの評価指標として最適な数値パラメータが十分に定まっていない項目に関しては、次のように相関分析を行うことで、どの評価パラメータが最適かも判定することができる。すなわち、切削性能予測手段で、複数の評価指標パラメータにより性能項目の予測結果を指標化する。また、集計する手段は、評価指標パラメータと、性能項目ごとの予測結果に対する評価との相関関係を求め、この相関関係に基づいて好適な評価指標パラメータを判定する。例えば、サプライヤの設計者が仮の評価パラメータを設定し、各パラメータと、ユーザが出した性能項目ごとの得点平均値との相関図を作成し、その結果を設計者が閲覧可能とする。これにより、ユーザの評価と相関の強いパラメータがより好ましい評価パラメータであることがわかる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００２７】
＜システムの構成＞
図１は本発明切削工具性能評価システムの概略図である。設計者（工具サプライヤ）とユーザ（工具ユーザ）は、各々自己のクライアントからインターネットを介して工具性能評価システム１（以下評価サーバ）に接続する。ここでは、設計者が工具モデルを提示し、この工具モデルについてユーザＡが切削のシミュレーションによる性能項目の予測と、予測結果に対する評価とを行う。他のユーザＢも、ユーザＡと同様にシミュレーションによる性能項目の予測と、予測結果に対する評価とを行う。そして、設計者やユーザＡ，Ｂは、これら予測結果と評価をブラウザにより互いに閲覧することができる。
【００２８】
評価サーバは図２のように大きく分けて、ユーザインターフェース１０、工具情報提供システム２０、ＶＭＳ３０、評価サポートシステム４０および全般情報データベース５０から構成されており、それぞれのシステムは次のような構成となっている。
【００２９】
（工具情報提供システム）
工具情報提供システム２０は工具モデルの設計情報、すなわち工具形状、工具の材種を登録する工具設計情報データベース２１と、提供された工具モデルの設計情報が、このデータベースへの蓄積に適した形式であるかどうかを判断する情報形式検査部２２とを具えている。それぞれの設計情報には個別の工具番号が割り当てられ、工具形状を閲覧する場合やシミュレーションを実行する場合には、この工具番号を基に設計情報が呼び出される。工具形状として必要なデータとしては、最低限シミュレーションに必要な工具すくい面に関するデータがあれば良い。
【００３０】
（ＶＭＳ）
ＶＭＳ３０は工具設計情報データベースから抽出した工具モデルの情報と、利用者が設定した切削条件とを基に工具モデル使用時の切りくず生成過程をシミュレートして性能項目の結果を予測するシミュレーションシステムである。
【００３１】
ＶＭＳ３０は、シミュレーションに必要である被削材特性（材種、流動応力特性、弾性率、熱伝導特性などの物性値）を蓄積する被削材特性データベース３１と、工具材料特性（材種、弾性率、熱伝導特性などの物性値およびすくい面摩擦特性に関する情報）が蓄えられた工具材料特性データベース３２とを具える。また、メッシュ作成部３３により、有限要素法のための被削材および工具のＦＥ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）モデルが作成される。このメッシュ作成部３３へは、制御部３４を介して、利用者の選択した工具番号に対応する工具モデルと工具材種の物性値の抽出指令や、被削材種の物性値の抽出指令、ならびに被削材のＦＥモデル作成に必要な切削条件の伝達が行われる。
【００３２】
さらに、メッシュ作成部３３で作成された被削材、工具の初期座標、境界条件、物性値などの入力に対して、変形後の有限要素モデル各節点の座標、変位、節点力、温度や、各要素積分点の応力、ひずみなどの計算を行う計算部３５が設けられている。計算部３５での計算結果は計算結果番号と共に出力される。
【００３３】
（評価サポートシステム）
評価サポートシステム４０は、シミュレーションの計算結果を基にユーザが工具の評価を行うための情報作成・登録を行う。ＶＭＳ３０から出力された計算結果から、計算結果処理部４１により切削力、工具面摩耗速度分布などを求め、各種のパラメータを計算し、閲覧用の画像情報が作成される。この計算結果は計算結果データベース４２に蓄積され、ＷＷＷブラウザを用いて各性能項目ごとの予測結果としてユーザが閲覧することができる。ユーザは閲覧した各性能項目ごとの予測結果に対して評価を行うことができる。ユーザの評価情報は評価情報データベース４３に登録される。計算結果データベース４２の計算結果と評価情報データベース４３の評価結果は閲覧情報作成部４４により集計され、さらに集計結果をＷＷＷサーバを通して閲覧できるよう閲覧情報が作成される。この計算結果や評価結果についても、工具毎に個別に計算結果番号と評価結果番号を割り当てるものとする。さらに、切削条件を記憶する切削条件データベース４５も設けられている。この切削条件データベース４５は、汎用、高速加工向け、仕上げ加工向け、難削材向けなどのカテゴリごとに対応する切削条件の範囲を登録しておく。
【００３４】
（全般情報データベース）
工具番号と設計者情報、計算結果番号および評価結果番号との対応や、設計・評価の履歴情報、ユーザの住所・氏名・会社名・メールアドレスや業種、工具の使用形態（自動ライン向けか少量生産向け）などの情報とユーザＩＤの対応といった全般的な情報は、全般情報データベース５０に格納されている。
【００３５】
（ユーザインターフェース）
これらの各部２０、３０、４０、５０とユーザが情報をやり取りするためのユーザインターフェース１０は、工具情報登録のためのＦＴＰサーバ１１、シミュレーションの実行命令受付、結果閲覧、評価登録などのためのＷＷＷサーバ１２、ユーザへの電子メールによる各種情報通知のためのＳＭＴＰサーバ１３から構成される。また、ＦＴＰサーバ１１やＷＷＷサーバ１２にアクセスする利用者へのユーザＩＤの発行や認証を行う認証部１４も具える。さらに、電子メールで通知される各種情報を作成する通知情報作成部１５も設けられている。
【００３６】
（その他）
各ユーザでは、シミュレーション命令や結果の閲覧、評価の登録だけを行う場合、ＷＷＷブラウザのみが必要であり、工具設計者においてはその他にＣＡＤ計算システムおよびＦＴＰクライアントソフトが必要である。
【００３７】
設計者がサプライヤ内部のものであれば、評価サーバとＣＡＤ計算システムとを同一の計算機上で実現しても良い。また、前記のように形状設計の対象は工具すくい面のみであるので、ＣＡＤ計算システムは一般的なものの他、切削形態毎に専用の簡易型のシステムであってもよい。
【００３８】
＜工具性能予測の流れ＞
図３にユーザが工具性能予測を行うまでの流れを示す。前もって、評価に参加するユーザはユーザ登録を行い、会社名や業種、工具の使用形態（自動ライン向けｏｒ少量生産向け）などの情報を登録し、ユーザＩＤの交付を受けておく。サプライヤの設計者もユーザＩＤの交付を受けておく。
【００３９】
まず、サプライヤ内部の設計者はＣＡＤ計算システムを利用し、工具の設計を行う。設計者はこの設計情報（すくい面形状および材質）を、評価サーバに登録する。ＣＡＤ計算システムが評価サーバと別の計算機上にある設計者の場合、イントラネットやインターネットを介してＦＴＰなどのファイル転送サービスにより設計情報を登録する。その際、設計者のユーザＩＤは認証部にて認証が行われる。工具モデルの登録が行われたことや設計情報の形式に問題があったことは、通知情報作成部１５に送られ、全般情報データベースより設計者（モデル提供者）のメールアドレスを読み出して、メールで通知される。サプライヤが工具モデルの登録を行う場合、サプライヤの設計者にのみこの通知が送られる。ＣＡＤ計算システムが評価サーバと同じ計算機上にある場合（ＦＴＰサーバを介さない場合）、メールで通知するまでもなく、この通知は行われない。
【００４０】
次に、ユーザは工具モデルを使用した場合の切削性能を調べるためにクライアントから評価サーバ１ヘＷＷＷブラウザを通してアクセスする。工具の設計者自身も評価を行っても良い。
【００４１】
ＷＷＷサーバ１２では、全般受付、仮想切削命令受付、工具形状・計算結果閲覧、結果評価・所感受付、価格情報受付などの各ドキュメントページを選択して閲覧できるように構成されている。ユーザはクライアントよりユーザＩＤを入力し、評価サーバの「全般受付」を通して認証部にて認証を行う。認証部１４は入力されたユーザＩＤを全般情報データベース５０のユーザＩＤに関するデータと照合して認証を行う。
【００４２】
認証が終わると、ユーザは「工具形状・計算結果閲覧」から工具設計情報データベース２１に対して工具形状のデータ読み出しの指令を出し、評価を行いたい工具形状を閲覧する。
【００４３】
次に、「仮想切削命令受付」から評価を行いたい工具形状について、登録されている工具番号と切削速度、送り、切り込み、被削材種等の切削条件を入力し、シミュレーションを行うよう命じる。その際、利用者の設定した切削条件と切削条件データベース４５の各用途毎の切削条件の範囲とを比較し、例えば、利用者の設定した切削速度が高速加工切削条件の下限値以上であれば高速加工向け、送り・切り込みが仕上げ加工切削条件の上限値以下であれば仕上げ加工向け、被削材種がＴｉ合金などの難削性のものであれば難削材向けなどと判断する。
【００４４】
シミュレーション命令はＣＧＩ等を利用してＶＭＳ３０に伝えられる。命令は制御部３４に伝達され、制御部３４から工具設計情報データベース２１に対して工具番号に対応する工具形状と工具材種の抽出が指令される。工具設計情報データベース２１は工具形状に関するデータをメッシュ作成部３３に出力し、工具材種に関するデータを工具材料特性データベース３２に出力して、この工具材種に対応する物性値をメッシュ作成部３３に出力させる。また、制御部３４は被削材種に関するデータを被削材特性データベース３１に出力して、この被削材種に対応する物性値をメッシュ作成部３３に出力させる。さらに制御部３４は切削速度、送り、切り込み等の切削条件もメッシュ作成部３３に出力する。メッシュ作成部３３では得られた情報から有限要素モデルを作成し、計算部３５にて計算が実行される。この計算により、有限要素モデルの節点座標、節点力や応力などが計算され、その計算結果は評価サポートシステム４０ヘと送られる。これらの計算には数時間の計算時間を要することが多いため、計算終了後に計算結果が閲覧できる状態になったことを計算結果番号と共に電子メール等によりユーザに伝える。その際、計算結果には計算結果番号が付与され、通知情報作成部１５に出力される。
【００４５】
評価サポートシステム４０では、ＶＭＳ３０での計算結果に基づいて計算結果処理部４１により摩耗速度分布などが計算されるとともに、それら各種分布や切りくず形状をユーザがブラウザで閲覧できるよう画像やアニメーションの形に変換される。そして、この画像やアニメーションなどのデータは、切削力等の定量データとともに計算結果データベース４２に蓄えられる。
【００４６】
＜各ユーザの工具に対する評価方法＞
ユーザは計算終了通知を受け取ると再度サーバにアクセスし「工具形状・結果閲覧」を通して計算結果番号に対応する計算結果を計算結果データベースから抽出する。例えば図４のような計算結果画面が閲覧できる。ここでは工具モデル番号、被削材種、切削条件と共に切りくず形状を画像で示し、各種カール径などの数値も示している。同様に他の性能項目の結果、さらに他のユーザが作成、性能予測した工具モデルの評価も閲覧することができる。
【００４７】
シミュレーション結果として示される主な性能項目とその評価指標は以下の通りである。
・切りくず形状：切りくずの立体形状のことで、上向きカール径、横向きカール径、流出角、切りくず幅などが評価指標となる。
・工具温度：切削時の工具の温度ことで、切削時の最高温度、あるいは最高温度から所定温度幅以内の面積などが評価指標となる。
・工具応力：工具面上での、各点での単位面積当たりの垂直方向の力（垂直応力）、または接線方向の力（せん断応力）。工具面上で応力が作用するのは被削材と接触している部分のみであり、作用反作用の法則により、被削材側の応力分布から計算する。
・摩耗速度：工具面が摩耗していくときの、各点での単位時間あたりの摩耗深さ。工具垂直応力、切り屑による擦過速度、温度の関数として求めることができる。
・欠損確率：工具面上での各点で、その点が起点となって工具が破損する確率。１回の衝撃（被削材への食いつき）で、それぞれの有限要素内で破損が発生する確率を求める。
・切削力：切削加工時に工具にかかる力のことである。
ただし、切削性能としては、工具温度、工具応力等は最終的に摩耗速度や欠損確率の結果に反映されるため、特に切りくず形状、摩耗速度、欠損確率の３つを示すようにしても良い。
【００４８】
これらのうち切削力や各種分布の最高値に関しては小さいほどよいとの判断基準で良いため、このような評価基準が明確な定量データは計算結果データベース４２から閲覧情報作成部４４に出力して工具間での順位付けを行ってユーザが閲覧可能な状態とし、後ほど述べるユーザの評価の参考データとする。閲覧情報作成部４４は、評価情報データベースに記録された複数の評価データと計算結果データベースから出力された定量データを基にして集計と順位付けを行う。また、この閲覧情報作成部４４は、後述する重要性能項目の探索や定量化の難しいデータの評価指標探索に関する演算も行う。
【００４９】
しかし、切りくず形状を表すパラメータ等についてはユーザによって評価が異なったものとなることが予想される。各種分布の形態については、一般的な定量化基準がないため、分布そのものをユーザに閲覧してもらい、その判断を数値化することが適当である。よって、各性能項目について、それぞれ例えば１００点満点で「１００〜８０点：非常に適している」、「７９〜６０点：おおむね適している」、「５９〜４０点：どちらとも言えない」、「３９〜２０点：あまり適していない」、「１９〜０点：全く適していない」といった形で採点する。
【００５０】
そして、項目毎の評価の後に、この工具を買いたい（使いたい）かどうかという観点からの使用希望度を評価してもらう。この評価も１００点満点で、「１００〜８０点：非常に買いたい」、「７９〜６０点：買いたい」、「５９〜４０点：普通」、「３９〜２０点：あまり買いたくない」、「１９〜０点：絶対に買いたくない」といった形で採点する。このような評価の際には、その前にその評価者が性能項目毎に採点した得点の一覧をユーザが閲覧できるようにし、評価の参考とするようにしても良い。
【００５１】
また、すべての結果に対してユーザに評価を求めるのは難しいことから、例えば▲１▼高速切削や仕上げ加工、難削材加工といった各カテゴリー（用途）毎に標準の切削条件を設定し、その条件下での計算結果の評価をしてもらう、▲２▼各カテゴリーの中で複数の切削条件での結果を閲覧してもらい、それらの総合的な判断から各項目毎に評価をしてもらう、といった形も考えられる。その場合、評価の参考となる切削力等の定量データも各カテゴリーの中で順位付けを行うものとする。
【００５２】
以上のような形の得点をＷＷＷサーバの「結果評価・所感等受付」より評価情報データベース４３に登録する。評価に際しては全般情報データベース５０の内容を参照し、特定のユーザがある結果に対して２回目の評価を登録しようとした場合には警告を発し、なお登録しようとする場合は前回の評価情報を削除することで、特定のユーザの評価に偏らないよう配慮する。
【００５３】
また、得点を登録する際に、後に述べる平均点からある基準点以上離れた得点をつけた場合に、ユーザに対して確認の画面を表示し、間違いではないかを確認するようにして、データの信頼性を確保できるようにしても良い。その場合、まだ母数が少ない時点で平均点が異常となることも考えられるため、設計者自らが付けた得点を仮の平均点として、確認に利用するようにしても良い。このような仮の平均点は予め評価情報データベースに登録しておけばよい。
【００５４】
＜評価の組み合わせ方＞
基本的には、それぞれの計算結果（または各カテゴリーでの複数の結果）に対して、複数のユーザのつけた得点を平均化する。得点は性能項目毎、および使用希望度のそれぞれにつけてあるので、図５のようにそれぞれの得点を平均化するものとする。そして、各工具の使用希望度について、▲１▼各カテゴリー別（汎用、高速加工向け、仕上げ加工向け、難削材向など）、▲２▼業種別（ユーザ登録情報から判断）、▲３▼使用形態別（自動ライン向け又は少量生産向け：ユーザ登録情報から判断）、およびそれらの組み合わせのそれぞれについて順位として表し、ユーザおよび設計者が閲覧できるようにする。
順位の上位品目についてはサプライヤが予想価格を提示することも効果的である。例えば、評価情報データベース４３で順位が入れ替わった際に、そのことを工具番号と共に閲覧情報作成部４４を介して通知情報作成部１５に伝達し、サプライヤにメールで知らせる。メールを受け取ったサプライヤは、その工具の見積り情報をＷＷＷサーバを介して「価格情報受付」画面より登録する。そして、価格情報は、閲覧情報作成部４４に転送されて閲覧画面に反映される。
【００５５】
さらに、各性能項目について、複数のユーザのつけた得点を平均化したものに関しても、カテゴリー、業種、使用形態の分類毎に工具の順位を表し、評価の参考となるようユーザが閲覧できるようにしても良い。
【００５６】
＜工具設計プロセスヘのフィードバック＞
開発優先品は基本的に各カテゴリー毎の使用希望度順位上位のものとなる。ただし、今後伸びそうな業種、購入量の多い自動ライン向けで順位の高かった工具なども開発優先品とする効果が大きいため、適宜業種別や使用形態別でも上位品を開発優先品とする。設計者は、このような上位の工具についてさらに修正を施した単数あるいは複数の新たな工具モデルを登録し、評価対象に加えるものとする。
【００５７】
そして、最終的に人気の高かった工具について、サプライヤは詳細設計（すくい面以外の形状設計、刃先処理、詳細な材質設計、工程設計など）を実施する。この詳細設計に基づく試作品を試験し、製品化する。
【００５８】
＜複数の設計者による切削工具設計＞
上記の切削工具性能評価方法は、サプライヤ内の極限られた者が設計を行う従来と同様の場合にも幅広いユーザのニーズを反映することができて効果的である。さらに、これを拡張することで図６のようにユーザが主体となる工具設計も可能となる。すなわち、ユーザがＣＡＤ計算システムを用いて設計した工具モデルを工具設計情報データベース２１に登録し、それらの切削性能をＶＭＳ３０を用いて予測する。ここでは、サプライヤの設計者の他にユーザＡも工具モデルの登録・変更を行い、評価の対象としている例を示している。ユーザＢは評価のみを行い、工具モデルの登録や変更は行っていない。
【００５９】
ユーザが工具の設計自体を行う場合の、設計、評価、製造の流れとしては、次の２つの形態が考えられる。
【００６０】
▲１▼各ユーザが自身の設計した工具モデルのみをＶＭＳを用いて評価し、設計変更を行うプロセスを繰り返して、各ユーザが最終決定した工具モデルをサプライヤが製造し、各ユーザに提供する。
【００６１】
▲２▼多くのユーザのそれぞれが設計した工具モデルの評価を相互に行い、ＶＭＳを用いた評価方法で多くのユーザから評価が高かった工具をサプライヤが製造・販売する。
【００６２】
前者に関しては、いわば各ユーザのために切削工具をオーダーメードする形となるため、適宜サプライヤが見積情報を提供することが好ましい。後者に関しては、無論設計自体は行わないで評価のみに加わるユーザが存在しても良い。また、通常のサプライヤ内の設計者が一評価者として加わっても良い。
【００６３】
さらに、工具設計情報は共通のフォーマットとすることで、他のユーザの設計した工具情報を引き出し、それを修正して再び性能予測することができるようシステムを構成しても良い。このような形で設計された工具は、それぞれのユーザのもつ経験や知識、勘に基づいて初期設計や修正が施されるため、特定の設計者のみが設計・修正を行う場合より多様な解候補が生まれるものと考えられる。
【００６４】
このようにＶＭＳの利用者としては、顧客ニーズなどを把握しやすいサプライヤの営業担当者、秘密保持契約等を締結した限られた数の契約ユーザ、あるいは一般のユーザに広げることも可能である。また、サプライヤ内の営業担当者が利用することで、工具設計情報の秘密性を高めるためにサプライヤ内で閉じた利用をしても多くの顧客ニーズを反映させることができる。このように利用者の範囲は、工具設計情報の秘密保持の観点などからサプライヤが適宜その範囲を選択するものとする。
【００６５】
＜情報の活用＞
上記のような方法により、より多くのユーザのニーズを反映した切削工具の設計が可能になるが、そのプロセスにおいて現れる各種の情報は、通常の工具開発を行う場合や、少数意見をもつユーザへの対応にも重要なものが多い。以下に、そのような情報の抽出方法について示す。
【００６６】
▲１▼重要性能項目（ユーザニーズ）の探索
先ほどの評価で、性能項目ごとの得点と、使用希望度の得点とをつけてもらっていることから、どの項目を重視して購入の判断を下しているかが分かる。たとえば図７のように、「項目ごとの得点」と「使用希望度の得点」の差の絶対値を各項目毎にヒストグラムにし、設計者が閲覧したり、統計値を計算することで、絶対値の平均が小さいものほど重要性が高く、分散の大きいものほどユーザの判断基準がばらばらといったことが分かる。
【００６７】
ある性能項目での得点が高い（低い）のに使用希望度の得点が低（高）ければ、その性能項目は重要でなく、他の性能項目が重要であると言える。逆にある性能項目の得点と使用希望との得点が共に高（低）ければ、その性能項目が重要と言える。例えば、切削力の得点が１０点で使用希望度が８０点とし、切りくずの得点が８０点で使用希望度も８０点とする。すると、切削力に関する前記絶対値は大きく、切りくずに関する絶対値は小さくなる。そのため、絶対値が小さくなる評価者が多ければ、その性能評価が重視されていることになり、図７の例では、切りくずがより重要な性能項目であることがわかる。
【００６８】
さらに、この重視される性能項目が各カテゴリー毎（高速切削、仕上げ加工など）、業種毎に分かるため、今後の工具開発や販売戦略に重要な情報となる。
【００６９】
▲２▼定量化の難しいデータの評価指標探索
切りくず形状はいくつかのパラメータに数値化できるが、必ずしも特定のパラメータの大小でその良否を判断できない。さらに、各種分布の形状などは評価基準となるパラメータ自体十分確立されていないが、例えばある点での値、基準値以上の値をもつ面積や、あるいは何らかの統計値など、いくらでもパラメータにあらわすことはできる。それらの数値データと、ユーザがつけた性能項目毎の評価の平均値との相関度をいくつかの工具のデータから取ることで、それらのパラメータのうち重要なパラメータというのが見えてくる。
【００７０】
例えば図８のように、工具すくい面上の温度分布に関し、最高温度と評価との関係、および最高温度から５０℃以内の面積と評価との関係をグラフ化する。より好適なパラメータであれば、パラメータの変化と評価点数との間には相関関係が見られるはずである。図８の例では、最高温度から５０℃以内の面積の方が相関が高く、最高温度よりも工具すくい面温度の評価指標として適していると判断できる。
【００７１】
この相関度は、図８に示すようにグラフに表示して閲覧者が相関度を判断しても良いし、相関分析により相関係数を求めることで、計算機で自動的に判断させても良い。
【００７２】
これらは各カテゴリー毎に異なった傾向になることが考えられるため、それぞれに相関を取ることとしても良い。これで相関度の高かったパラメータはさらにユーザ閲覧情報、順位付け定量データに新たに加え、低かったものは削除するという形で、前記評価システムにおける閲覧情報の最適化も可能である。
【００７３】
また、前記の重要な性能項目についてユーザ評価との相関度の高かったパラメータが決まれば、これを評価基準としてサプライヤ内の設計者が切削工具の設計を行うことで、ユーザニーズに適合した切削工具を提供できるものと考えられる。
【００７４】
▲３▼ユーザの知識獲得
本発明における設計方法では少数意見が切り捨てられる方向であるが、それらの中に重要なユーザの知識が反映されている可能性もある。例えば評価方法において述べたように、あるユーザが平均点からある基準点以上離れた得点をつけたときに、ユーザに対して確認の画面を表示するようにし、間違いでなければさらにその理由をコメントとしてもらうこともできる。その内容を設計者が閲覧し、重要と思われる情報をピックアップすれば、今後の工具開発に生かすことができる。
【００７５】
▲４▼工具形状の効果的な変更方法
一人のユーザが特定の工具に対し種々変更を加えていった場合で、ある評価項目の変化との対応を追跡していけば、そのユーザが評価項目と工具形状の関係についてもっている知識、考えを明らかにすることができる。
【００７６】
▲５▼ソリユーションの提供
本発明における設計方法では、多数の意見が優先されるため少数意見をもつユーザが所望の工具を手に入れることが困難と思われるが、個々のユーザのもつニーズは個別に分析可能である。それらを分析すれば、別用途向けの工具や既製品のうちにも代替可能なものが含まれることは大いに考えられることから、少数意見のユーザに対しても個別にソリユーションを提供することが可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、切削工具の設計において、多くのユーザが工具性能を評価することができ、多くのユーザのニーズを取り込んだユーザ満足度の高い切削工具を開発することができる。
【００７８】
また、本発明によれば、サプライヤの設計者だけでなく多くのユーザが切削工具の設計を行うことができるため、設計解候補の多様性が生まれることから、設計解が局所解に落ち込むことを避けやすくなり、最適化に近い効果が現れる。
【００７９】
さらに、本発明によれば、工具モデルの変更と評価を繰り返すことで、評価や設計などがユーザの知識、経験を反映したものとなるため、それを分析することで新たな知識の獲得とユーザへのソリユーション提供の材料獲得が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明システムの全体構成を示す概略模式図である。
【図２】本発明システムにおける評価サーバーの構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明システムを用いた評価手順を示すフローチャートである。
【図４】性能予測結果の閲覧画面例の説明図である。
【図５】評価得点のつけ方と集計方法の説明図である。
【図６】ユーザも工具モデルの提案を行う場合の本発明システムの全体構成を示す概略模式図である。
【図７】重要な性能項目を探索する手順の説明図である。
【図８】性能項目の評価指標となる最適なパラメータを探索する手順の説明図である。
【符号の説明】
１  評価サーバ
１０  ユーザインターフェース
１１  ＦＴＰサーバ
１２  ＷＷＷサーバ
１３  ＳＭＴＰサーバ
１４  認証部
１５  通知情報作成部
２０  工具情報提供システム
２１  工具設計情報データベース
２２  情報形式検査部
３０  仮想切削加工システム（ＶＭＳ）
３１  被削材特性データベース
３２  工具材料特性データベース
３３  メッシュ作成部
３４  制御部
３５  計算部
４０  評価サポートシステム
４１  計算結果処理部
４２  計算結果データベース
４３  評価情報データベース
４４  閲覧情報作成部
５０  全般情報データベース
【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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【図７】
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【図８】
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