JP5013482B2 - 加工シミュレーション装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工機で工具によりワーク（被加工物）を加工するときの工具軌跡やワークの切削状態をシミュレーション表示する加工シミュレーション装置に関するものである。

一般に、工作機械におけるワークの加工は数値制御装置において加工プログラムを実行しつつ行われるが、実際に加工を行うと加工形状を取り過ぎたり、取り残したりすることがある。このため、このような取り過ぎ等の不適切な加工状態を回避すべく、例えば加工プログラムに基づいてシミュレーションを行い事前に加工状態を把握する等している。このような場合の具体的な技術は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平０２−０１９９０６号公報

ところで、上述したシミュレーションの際に不適切な加工状態を発見したときは、通常、前の不適切な状態の表示に戻り、その状態を詳細に確認する等する。しかしながら、従来は、シミュレーションの際に生成したデータを加工シミュレーション装置において記憶させることは行っておらず、前に戻って表示する場合は、最初からその状態までシミュレーションデータを生成し直す必要があり、シミュレーションを効率よく行うことができなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、効率よくシミュレーションを行うことができる加工シミュレーション装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の加工シミュレーション装置に係る発明は、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いてワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、工具がワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、最大加速度を加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、工具移動速度を変えながら工具位置を分割軌跡上で移動させる加工機の駆動部に出力するための、工具位置を指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させてワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から曲率に応じて加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、工具がワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するためのシミュレーションデータを軸制御データに基づいて生成するデータ生成手段と、シミュレーションデータを記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手段により記憶されたシミュレーションデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、を備え、所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、分割軌跡上の接線方向に工具が移動するよう決められたものであり、駆動部が、軸制御データの所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔｉにおける各軸方向の工具移動速度Ｖｉが次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）までに次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）における各軸方向の工具移動速度Ｖｉ＋１になるように各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする。

本発明によれば、シミュレーションで生成されたシミュレーションデータを記憶し、該記憶されたシミュレーションデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態をシミュレーション表示することとしたので、例えば再シミュレーションの際にシミュレーションデータを生成し直す必要がなくなる等、効率よくシミュレーションを行うことができる。

請求項２の加工シミュレーション装置に係る発明は、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いてワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、工具がワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、最大加速度を加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、工具移動速度を変えながら工具位置を分割軌跡上で移動させる加工機の駆動部に出力するための、工具位置を指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させてワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から曲率に応じて加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、工具がワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するためのシミュレーションデータを軸制御データに基づいて生成するデータ生成手段と、シミュレーションデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、シミュレーションデータを記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手段に記憶されたシミュレーションデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、を備え、所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、分割軌跡上の接線方向に工具が移動するよう決められたものであり、駆動部が、軸制御データの所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔｉにおける各軸方向の工具移動速度Ｖｉが次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）までに次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）における各軸方向の工具移動速度Ｖｉ＋１になるように各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする。

本発明によれば、シミュレーションで生成されたシミュレーションデータを記憶し、該記憶されたシミュレーションデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態を再度シミュレーション表示することとしたので、シミュレーションデータを生成し直すことなく効率よく再シミュレーションを行うことができる。

請求項３の加工シミュレーション装置に係る発明は、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いてワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、工具がワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、最大加速度を加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、工具移動速度を変えながら工具位置を分割軌跡上で移動させる加工機の駆動部に出力するための、工具位置を指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させてワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から曲率に応じて加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、工具がワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するために必要なシミュレーションステップ単位のデータを軸制御データに基づいてステップデータとして生成するステップデータ生成手段と、ステップデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、ステップデータを所定のシミュレーションステップ数ごとにステップデータ群として区分し、該ステップデータ群の区分けと該ステップデータ群に含まれるステップデータとを関連させて記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手段に記憶されたステップデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、を備え、所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、分割軌跡上の接線方向に工具が移動するよう決められたものであり、駆動部が、軸制御データの所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔｉにおける各軸方向の工具移動速度Ｖｉが次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）までに次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）における各軸方向の工具移動速度Ｖｉ＋１になるように各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする。

本発明によれば、シミュレーションで生成されたステップデータを記憶し、該記憶したステップデータに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態を再度シミュレーション表示することとしたので、シミュレーション表示に必要なデータを生成し直すことなく効率よく再シミュレーションを行うことができる。

また、本発明によれば、シミュレーションで生成されたステップデータを所定のステップ数ごとにステップデータ群として区分けし、該ステップデータ群の区分けと該ステップデータ群に含まれるステップデータとを関連させて記憶することとしたので、再シミュレーションに必要なステップデータを読み出す際には、必要なステップデータを含むステップデータ群の区分けをまず検索し、次いで該区分けの中から必要なステップデータを検索する等、膨大にステップデータが生成される場合にあってもデータ検索の効率化が図られ更に効率よく再シミュレーションを行うことができる。

請求項４の加工シミュレーション装置に係る発明は、工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いてワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、最大加速度を加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、工具移動速度を変えながら工具位置を分割軌跡上で移動させる加工機の駆動部に出力するための、工具位置を指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させてワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から曲率に応じて加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、工具がワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するために必要なシミュレーションステップ単位のステップデータを軸制御データに基づいてステップデータとして生成するステップデータ生成手段と、ステップデータに基づいて工具軌跡およびワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、ステップデータを積算して積算データを生成する積算データ生成手段と、積算データを記憶するデータ記憶手段と、データ記憶手段に記憶された積算データに基づいて工具軌跡およびワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、を備え、所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、分割軌跡上の接線方向に工具が移動するよう決められたものであり、駆動部が、軸制御データの所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔｉにおける各軸方向の工具移動速度Ｖｉが次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）までに次の時間Ｔｉ＋１（＝Ｔｉ＋Δｔ）における各軸方向の工具移動速度Ｖｉ＋１になるように各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする。

本発明によれば、シミュレーションで生成された積算データを記憶し、該記憶した積算データに基づいて工具軌跡またはワークの切削状態を再度シミュレーション表示することとしたので、シミュレーション表示に必要なデータを生成し直すことなく効率よく再シミュレーションを行うことができる。
また、本発明によれば、積算データに基づいて再度シミュレーション表示することで、再シミュレーションの際にデータ処理時間の短縮が図られ、膨大にステップデータが生成される場合にあっても更に効率よく再シミュレーションを行うことができる。

ここで、積算データ生成手段は、加工工程ごとに積算データを生成することとすれば、各加工工程終了時の加工状態を効率よく再シミュレーションすることができる（請求項５）。
また、積算データ生成手段は、シミュレーションを中断した場合において該中断時までのステップデータを積算した積算データを生成することとすれば、シミュレーション中断後の再シミュレーションも効率よく行うことができる（請求項６）。

なお、上記において「工具位置」とは、工具がワークを加工するときの工具のワークに対する相対的な位置をいい、ワークが移動せず工具のみが移動して加工が行なわれる場合は工具自体の位置を、ワークも移動して加工が行なわれる場合にはワークの工具に対する相対的移動を加味した工具の位置をいう。
「工具軌跡」とは、ワーク上を工具位置が移動した軌跡をいう。「工具軌跡」は、工具を移動させてワーク上の工具位置を移動させた軌跡であっても、ワークを移動させてワーク上の工具位置を移動させた軌跡であっても、ワークと工具の双方を移動させながらワーク上の工具位置を移動させた軌跡であってもよい。

「工具移動速度」とは、工具位置がワーク上を移動する速度をいう。また、指定工具移動速度は１のみ指定される場合に限られず、工具軌跡の場所に応じて複数の指定工具移動速度が指定される場合がある。
「指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割」とは、工具軌跡の曲率が大きくなるに従って、曲率の小さい部分を分割する大きい間隔よりも小さい間隔で分割することをいう。
「軸制御データ」とは、分割軌跡に従って工具位置を移動させるときに加工機の各軸を制御するためのデータをいう。
「指定工具移動速度に従った速度」とは、指定工具移動速度に近くなるように工具位置を移動させる速度をいい、指定工具移動速度と同じ速度でない場合を含む。

本発明によれば、効率よくシミュレーションを行うことができる。

以下、本発明の第１実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の加工制御装置を含む加工システムの概略構成図である。
本発明の加工システム１は、加工形状を作成するＣＡＤ装置２と、加工機を制御する加工制御装置３と、ワーク（被加工物）をテーブルに載置して工具でワークを加工する加工機４とからなる。また、ＣＡＤ装置２と加工制御装置３とはネットワーク５で接続されている。

加工機４は、工具が取り付けられる主軸４１と、ワークが載置されるテーブル４２と、テーブル４２を移動させる送り軸（不図示）と、各軸（主軸、送り軸）を駆動させる駆動部４５とを備えている。通常、主軸は切削動力を伝える軸でありＺ軸として表わし、テーブル４２を移動させる互いに直交する２つの送り軸をＸ軸とＹ軸として表す。Ｘ軸およびＹ軸はＺ軸と直交している。

図２に示すように、駆動部４５は、加工制御装置３から各軸を制御する軸制御データＡを受取る軸制御データ受信部４６と、軸制御データＡに従って主軸４１であるＺ軸の移動信号とテーブル４２の送り軸４３，４４であるＸ軸とＹ軸の移動信号を生成する信号生成部４７と、主軸を駆動するモータ４８ａに生成した信号を伝達する主軸アンプ４８と、送り軸を駆動するモータ４９ａ,４９ｂに生成した信号を伝達するサーボアンプ４９とを備える。なお、図２では回転型のモータが示されているが、リニアモータの場合も同様である。また、サーボアンプ４９は、Ｘ軸とＹ軸のそれぞれにあるが、便宜上、図２のブロック図では１つにして示している。

加工制御装置３は、高性能のマイクロコンピュータとメモリが内蔵されており、メモリに記憶されているプログラムをマイクロコンピュータが実行して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸を駆動する軸制御データＡを生成する。プログラムは加工機４から発生するノイズなどの影響を受けて書き換えられることがないようにＲＯＭなどの書き換え不可能なメモリ上に記憶するのが望ましいが、加工機４が発生するノイズの影響を受けないような構成になっていれば、書き換え可能なメモリにプログラムをロードして実行するようにしてもよい。

また、加工制御装置３は、加工シミュレーション装置としても機能するものである。すなわち、加工制御装置３は、軸制御データＡを用いて工具位置が移動した工具軌跡をシミュレーションして表示させる機能を備えている。更に、加工制御装置３は、軸制御データＡに基づく工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーションして表示させる機能を備えている。

ＣＡＤ装置２は、汎用コンピュータ（例えばワークステーション等）の補助記憶装置に読み込まれたＣＡＤプログラムが実行されることにより実現される。本実施の形態のＣＡＤ装置２は、オペレータが入力したワークの加工形状を、三次元のソリッドモデルＭのデータとして出力するものである。

図３に示すように、加工制御装置３は、軸制御データＡの生成に必要な情報として各種パラメータ、指定された工具移動速度である指定工具移動速度（以下、指定加工速度という）Ｆ、加工形状をオフセットするオフセット値ｄ、ワークを加工する工具を移動させる間隔であるピックフィードＰｉｃｋなどの入力、シミュレーション表示に際し必要な情報として工具およびワークの形状や寸法およびワークをシミュレーション要素に分割するための分割情報などの入力、更にはシミュレーション表示に際して必要な各種操作を行う操作パネル３１と、各種データの確認およびシミュレーション表示などを行うための表示装置３１５と、設定されたパラメータを記憶するパラメータ記憶手段３１１と、指定加工速度Ｆを記憶する工具移動速度記憶手段（以下、加工速度記憶手段という）３１２と、オフセット値ｄを記憶するオフセット値記憶手段３１３と、ピックフィードＰｉｃｋを記憶するピックフィード記憶手段３１４と、ＣＡＤ装置２で生成されたソリッドモデルＭのデータを入力する入力手段３２と、ソリッドモデルＭのデータを記憶するモデルデータ記憶手段３２１と、ソリッドモデルＭをオフセット値ｄ分ほどオフセットした形状（曲面や曲線などで定義される）を生成するオフセット形状生成手段３３と、オフセット形状からワークを加工するときに工具位置を移動させる軌跡を指定工具軌跡として求める工具軌跡生成手段３４と、指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段３４１と、指定工具軌跡の曲率に応じて指定工具軌跡を分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段３５と、工具を指定加工速度Ｆに従う速度で分割軌跡上を移動させるときの各軸の軸制御データＡを求める軸制御データ算出手段３６と、軸制御データＡを記憶する軸制御データ記憶手段３６１と、軸制御データＡを駆動部４５に出力する出力手段３７と、軸制御データＡを用いてワークを加工するときの工具軌跡のシミュレーションやワークの切削状態のシミュレーションを行なって表示装置３１５上にシミュレーション結果を表示するシミュレーション手段３８と、シミュレーションにより生成されるデータに基づいて工具軌跡やワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段３９と、を備える。

パラメータには、各加工機に依存する物理特性に関するパラメータ、特に最大加速度、最大加加速度など加速の許容限度を示すパラメータがあり、パラメータに応じて各軸の制御が行われる。また、取り付けられている工具によって最大加速度や最大加加速度などは異なるため、工具に応じてそれぞれパラメータを設定するようにしたものが好ましい。

オフセット形状生成手段３３は、オフセット値記憶手段３１３に記憶されたオフセット値ｄ分ほどソリッドモデルＭの形状をオフセットした形状を生成する。通常、ＣＡＤ装置２には仕上げ形状が加工形状として入力され、ＣＡＤ装置２からは仕上げ形状のソリッドモデルＭのデータが出力される。しかし、加工機４に取り付けられた工具で加工を行う際、工具の中心が工具位置となるように各軸を移動させるため、仕上げ形状の表面形状を工具の中心を移動させて加工を行うと、ワークは仕上げ形状より工具半径分余分に切削されることになる。そこで、工具半径分をオフセット値ｄを用いてソリッドモデルＭの表面形状をオフセットした形状を求める。例えば、図４に示すようなソリッドモデルＭの表面形状Ｅ０を、ボールエンドミルを用いて加工する場合には、表面形状Ｅ０を法線方向ｔにオフセット値ｄ分ほどオフセットした形状Ｅ１（以下、オフセット形状という）を求める。

工具軌跡生成手段３４は、オフセット形状Ｅ１の上を工具を移動させる指定工具軌跡を生成する。ここでは、等高線加工でワークを加工する場合について説明する。ワークを加工する際には、図５に示すように、オフセット形状Ｅ１をＸＹ平面に平行な等高平面Ｑ上で切った交線Ｇに沿って工具を移動させながらワークを切削し、さらに、一定のピックフィードＰｉｃｋでＺ軸方向（上→下）に等高平面Ｑを移動させながら彫り進めて行く。

ピックフィードＰｉｃｋは、工具径やワークの材質に応じて加工に適した値が操作パネル３１から入力されてピックフィード記憶手段３１４に記憶され、ＸＹ平面と平行な等高平面Ｑを指定されたピックフィードＰｉｃｋ分動かしながらオフセット形状Ｅ１との交線Ｇを算出して指定工具軌跡を求める。等高平面Ｑとオフセット形状Ｅ１との交線ＧはＢスプラインなどのパラメトリック曲線で表し、パラメトリック曲線を指定工具軌跡Ｇとしてメモリ（工具軌跡記憶手段３４１）に記憶する。

あるいは、ＺＸ平面、ＹＺ平面に平行な平面とオフセット形状Ｅ１との交線を求めて、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に一定のピックフィードで平面を移動させて彫り進めて行くようにしてもよい。その他、走査加工やスパイラル加工などの加工方法に応じて指定工具軌跡Ｇを生成するようにしてもよい。

分割軌跡算出手段３５は、指定工具軌跡Ｇの曲率に応じて指定工具軌跡Ｇを分割した分割軌跡を求める。加工機４は、指定された２点間を各軸の速度を制御しながら工具位置を移動させてワークを加工するが、指定工具軌跡Ｇの曲率が大きい部分では、加工機４の慣性モーメントや剛性などに影響されて、指定工具軌跡Ｇに沿って工具位置を移動させるのが難しい場合がある。また、加工機４に指定した２点間を結ぶ指定工具軌跡Ｇが、直線から大きく外れることがない方が好ましい。そこで、指定工具軌跡Ｇの曲率を求め、図６に示すように、指定工具軌跡Ｇを曲率が小さいところは大きい間隔で分割し、曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割し、指定工具軌跡Ｇ上の点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，・・・，Ｐｉ，Ｐｉ＋１，・・・で分割した複数の分割軌跡ｇ１，ｇ２，ｇ３，・・・，ｇｉ,・・・に分ける。

つまり、指定工具軌跡Ｇの曲率が小さく（曲率が０に近い）略直線になるところでは長い分割軌跡ｇを加工するようなデータを加工機に指示し、曲率が大きいところは短い分割軌跡ｇを加工するようなデータを加工機に指示できるように分割する。

軸制御データ算出手段３６は、分割した各分割軌跡ｇ１，ｇ２，ｇ３，・・・，ｇｉ,・・・に沿って工具を指定された指定加工速度Ｆで移動させるときの分割軌跡ｇ上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の工具移動速度（以下、軸速度という）の時間変化とを軸制御データＡとして求める。軸制御データＡには、分割軌跡上の各軸位置として、分割軌跡上の少なくとも１点の各軸の位置を含むものであればよい。例えば、軸制御データＡに分割軌跡ｇ上の始点の位置と分割軌跡に沿って移動させるときの各軸の速度変化とが記録されている場合には、始点の位置から各軸を速度変化に従うように各軸を制御することによって、分割軌跡ｇに沿って工具位置を移動させることができる。

例えば、図７に示すような分割軌跡ｇに沿って、指定された指定加工速度Ｆでワークを加工するには、工具位置を分割軌跡ｇの接線方向に指定加工速度Ｆで移動させることになる。つまり、指定加工速度Fを分割軌跡ｇの接線ベクトルのＸ,Ｙ,Ｚの各成分に分け、Ｘ軸をＸ方向の速度成分で移動させ、Ｙ軸をＹ方向の速度成分で移動させ、Ｚ軸をＺ方向の速度成分で移動させる。図７では、分割軌跡ｇ上の始点の位置Ｐ１での各軸の速度成分（軸速度）は（Ｖ１ｘ、Ｖ１ｙ、Ｖ１ｚ）となり、終点の位置Ｐ２での各軸の速度成分は（Ｖ２ｘ、Ｖ２ｙ、Ｖ２ｚ）となるので、各軸を位置Ｐ１からＰ２に移動する間に各軸の軸速度をＶ１ｘ→Ｖ２ｘ、Ｖ１ｙ→Ｖ２ｙ、Ｖ１ｚ→Ｖ２ｚに変化させる。また、分割軌跡ｇに沿うように工具を移動させるには、工具の進行方向が分割軌跡の接線方向に向くように短い時間間隔で各軸の軸速度を変える必要がある。

そこで、図８に示すように、各分割軌跡ｇ上を指定加工速度Ｆで工具を移動させるときの各軸を移動させる軸速度Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚの時間変化を表す速度曲線を求める。図８は、Ｚ方向の移動がなくＸＹ平面でのみの移動がある場合を示している。各軸の軸速度をこの速度曲線に従うように制御することにより、工具位置を分割軌跡ｇに沿って移動させることができる。そこで、軸制御データＡに、例えば、各軸の速度曲線を短い一定の時間間隔Δｔ（以下、セグメントタイムという）で分割した点における各軸の軸速度（つまり、一定の時間間隔で求めた各軸方向の軸速度の時間変化）と、分割軌跡ｇの開始点を記録する。このような軸制御データＡでは、時間Ｔ０から時間Ｔｎまでの速度曲線の積分値が時間Ｔ０から時間Ｔｎまでに移動した距離となるので、時間Ｔｎにおける各軸の位置は、分割軌跡ｇの開始点Ｐ０に速度曲線のＴ０〜Ｔｎ間の積分値を加えた位置になる。

分割軌跡算出手段３５では分割軌跡が直線から大きく外れることがないように指定工具軌跡Ｇの分割を行うが、加工機４には加速度や加加速度に限界があるため指定された指定加工速度Ｆを維持したまま、分割軌跡ｇに沿って工具位置を移動させることができないところがある。そこで、最大加速度や最大加加速度など加速の許容限度を示すパラメータに基づいて、工具位置における分割軌跡ｇの曲率が大きく、指定加工速度Ｆで加工を行ったときに分割軌跡ｇに沿って加工できないと予測される部分では、指定された指定加工速度Ｆより小さくなるように各軸方向の軸速度を求める。具体的には、指定された指定加工速度Ｆで各軸を移動させたときの加速度と加加速度を求めて、パラメータより加工機４の最大加速度や最大加加速度を超えていると判断される部分では、工具位置の移動速度を加工速度記憶手段３１２に記憶された指定加工速度Ｆよりも小さい速度にして最大加速度や最大加加速度を超えないように各軸方向の軸速度を求めて軸制御データＡを生成する。

軸制御データ記憶手段３６１は、ハードディスクなどの大容量記憶装置上に形成され、軸制御データ算出手段３６で生成した軸制御データＡを記憶する。また、加工物は、複数の加工工程（荒加工、中仕上加工、仕上加工など）を経て仕上げられるが、軸制御データ記憶手段３６１には軸制御データＡが各加工工程に分けて記憶される。

加工機４の信号生成部４７は、軸制御データＡの速度変化に従って各軸の移動信号を生成して主軸アンプ４８，サーボアンプ４９に出力する。例えば、図８に示すように、軸制御データＡにΔｔの間隔で速度を変化させるためのデータが記録され、時間ＴｉのときＸ軸方向の軸速度がＶｘｉで、時間Ｔｉ＋１のときＸ軸方向の軸速度がＶｘ(ｉ＋１)であるときには、移動信号は時間Ｔｉ〜時間Ｔｉ＋１の間で、Ｘ軸方向の軸速度がＶｘｉからＶｘ(ｉ＋１)に変化するような移動信号をサーボアンプ４９に出力する。同様に、時間ＴｉのときＹ軸方向の軸速度がＶｙｉで、時間Ｔｉ＋１のときＹ軸方向の軸速度がＶｙ(ｉ＋１)であるときには、移動信号は時間Ｔｉ〜時間Ｔｉ＋１の間で、Ｙ軸方向の軸速度がＶｙｉからＶｙ(ｉ＋１)に変化するような移動信号をサーボアンプ４９に出力する。図８の例では、Ｚ軸方向の軸速度はないので、主軸アンプ４８に対する移動信号の出力はない。このように各軸の速度を変えることで、分割軌跡ｇに沿って工具位置を始点の位置Ｐ１から終点の位置Ｐ２まで移動させることができる。

シミュレーション手段３８は、上述したセグメントタイムをシミュレーションステップ単位として軸制御データＡに従って工具が加工物を加工する際の工具軌跡や該工具軌跡に対応するワークの切削状態を表示装置３１５の画面上にシミュレーション表示する機能を有しており、図９に示すように、ワーク要素分割手段３８１、ステップデータ生成手段３８２、表示手段３８３、ステップデータ積算手段３８４、データ記憶制御手段３８５、データ記憶手段３８６、計数手段３８７を有している。

ワーク要素分割手段３８１は、操作パネル３１から入力されたワークの形状や寸法およびシミュレーション要素の分割情報に基づいてワークを多数の要素に分割する。この分割情報には、例えば、シミュレーション要素の形状や寸法が含まれる。図１０に示すように、本第１実施形態にあっては、ワークはＺ軸方向に延びる四角柱形状の多数の要素に分割される。

ステップデータ生成手段３８２は、図１１に示すように、シミュレーション表示するために必要なステップデータ（シミュレーションデータ）として、軸制御データＡに基づいてシミュレーションステップ単位で工具位置データを生成するとともに、同じくシミュレーションステップ単位でワークが工具により切削される箇所を特定する切削位置データを生成する。

すなわち、軸制御データＡには、図８に示すように、Δｔの間隔で速度を変化させるデータが記録されているが、各軸の移動量はこの速度曲線を積分した値と一致する。例えば、時間ＴｉのときＸ軸方向の軸速度がＶｘｉで、時間Ｔｉ＋１のときＸ軸方向の軸速度がＶｘ(ｉ＋１)であるときには、時間Ｔｉ〜Ｔｉ＋１の間の略台形（斜線部）の面積が時間Ｔｉ〜Ｔｉ＋１の間のＸ軸方向の工具位置の移動量になる（図８参照）。各軸の工具位置は、各軸制御データＡの開始点Ｔ０に移動量を加えたところに移動するので、ステップデータ生成手段３８２は、各加工工程の先頭の軸制御データＡから順番に速度曲線を積分しながら各軸が移動する工具位置をシミュレーションステップ単位で求めて工具位置データを生成する。

また、ステップデータ生成手段３８２は、求められた工具位置とその工具の形状や寸法から工具と重なるワークのシミュレーション要素および該要素における切削部分の上下のＺ軸座標をシミュレーションステップ単位で特定して切削位置データを生成する。なお、計数手段３８７によりシミュレーションステップ数（以下単にステップ数とする）が計数されており、ステップデータの生成に際しては、該ステップデータに計数されたステップ数が付加される。

表示手段３８３は、ステップデータ生成手段３８２により求められた工具位置を逐次つないで工具軌跡を表示装置３１５に表示させる。このようにして求めた工具軌跡は工具の中心位置が移動する軌跡と一致し、図１２に示すような、ワイヤーフレームで表示を行なう。また、表示手段３８３は、ステップデータ生成手段３８２により求められた工具と重なるワークのシミュレーション要素の切削部分を除くことにより、図１３に示すようにワークの切削状態を表示装置３１５に表示させる。

ステップデータ積算手段３８４は、ステップデータ生成手段３８２により生成されたステップデータを積算して積算データ（シミュレーションデータ）を生成する。すなわち、ステップデータ積算手段３８４は、ステップデータのうち工具位置データや切削位置データについてはシミュレーションの進行に伴って逐次積算するとともに、各データに付加されているステップ数については逐次更新して最後のステップ数のみを積算データとして引き継ぐ。この積算データは図１４に示すように加工工程ごとに生成される。ここで、切削位置データの積算についてより詳しく説明すると、図１５に示すように、ステップデータ積算手段３８４は、加工工程ごとに積算データを生成する際に、切削される部分が同一の要素でＺ軸方向において連続しているときは、その要素における切削部分を示すＺ軸の上下位置座標は連続している切削部分の上下位置座標のみとし中間のＺ軸座標を省略する等、一まとめのデータとして編集する。

データ記憶制御手段３８５は、シミュレーションにより生成されたデータを、ステップデータ記憶手段３８６ａ、ステップデータ群記憶手段３８６ｂ、および積算データ記憶手段３８６ｃからなるデータ記憶手段３８６に適宜記憶させる。

すなわち、図１６に示すように、データ記憶制御手段３８５は、シミュレーションにより生成されたステップデータをまずステップデータ記憶手段３８６ａに記憶させる。このステップデータ記憶手段３８６ａへのステップデータの記憶数は計数手段３８７により計数され、データ記憶制御手段３８５は、ステップデータ記憶手段３８６ａにおける記憶数が所定の許容記憶数ＭＳに達するごとに、このステップデータ群をステップデータ群記憶手段３８６ｂに移し変える。ステップデータ群記憶手段３８６ｂにステップデータ群が移し変えられる回数（ステップデータ群記憶手段３８６ｂにステップデータ群が記憶される回数）は更に計数手段３８７により計数され、データ記憶制御手段３８５は、ステップデータ群が記憶される順に１，…，Ｎの如くファイル名を付する。

このようにステップデータを記憶させることで図１６に示すように例えばシミュレーション終了時のステップ数ＬがＭＳよりも大きい場合はステップデータ記憶手段３８６ａにはステップ数がＭＳ×Ｎ＋１からＬまでのステップデータが記憶され、ステップデータ群記憶手段３８６ｂにはステップ数が１からＭＳ×Ｎまでのステップデータが記憶されることになる。そして、ステップデータ群記憶手段３８６ｂにおいて、ファイル名１にはステップ数が１からＭＳまでのステップデータ、…、ファイル名Ｎにはステップ数がＭＳ×（Ｎ−１）＋１からＭＳ×Ｎまでのステップデータが記憶される。

つまり、ステップデータ記憶手段３８６ａおよびステップデータ群記憶手段３８６ｂとステップデータとはステップ数により関連づけられており、上述の如く各ステップデータにはステップ数が付加されているので、任意のステップ数におけるステップデータがステップデータ記憶手段３８６ａおよびステップデータ群記憶手段３８６ｂのいずれに記憶されているかを容易に特定することができる。

更にステップデータ群記憶手段３８６ｂにおいてもステップデータ群のファイル名と該ファイルに含まれるステップデータがステップ数により関連づけられているので、任意のステップ数におけるステップデータがいずれのファイルに記憶されているかを容易に特定することができる。後に詳述するようにステップ数／ＭＳなる演算の演算値をもって任意のステップ数におけるステップデータが記憶されているファイル名を特定することができる。

なお、ステップデータ群記憶手段３８６ｂにステップデータ群が移し変えられたとき、該ステップデータ群に含まれるステップデータと同一のステップデータはステップデータ記憶手段３８６ａから消去されるとともに、計数手段３８７におけるステップデータ記憶手段３８６ａの記憶数の計数値がリセットされることはいうまでもない。

また、データ記憶制御手段３８５は、ステップデータ積算手段３８４により加工工程ごとに生成された積算データを積算データ記憶手段３８６ｃに記憶させる。これにより積算データ記憶手段３８６ｃには、工具位置データや切削位置データについては加工工程ごとの積算値が記憶され、ステップ数については各加工工程終了時点のステップ数のみが記憶される。なお、本第１実施形態にあっては、ステップデータ記憶手段３８６ａはメモリ上に形成され、ステップデータ群記憶手段３８６ｂおよび積算データ記憶手段３８６ｃはハードディスクのディスクスペース上に形成される。

再シミュレーション手段３９は、シミュレーション手段３８によるシミュレーションの終了後にデータ記憶手段３８６に記憶されているデータに基づいて工具軌跡やワークの切削状態を再度シミュレーションして表示させるべく、再表示ステップ数演算手段３９１、再表示用データ読み出し手段３９２、再表示用データ生成手段３９３、再表示手段３９４を有している。

再表示ステップ数演算手段３９１は、操作パネル３１により再表示操作が行われたときに再表示するステップ数を演算する。すなわち、本第１実施形態にあっては、図１２および図１３に示すように、表示画面上にＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏキーが設けられており、再表示操作としてＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作が行われたときは、再表示ステップ数演算手段３９１は、シミュレーション終了時のステップ数からＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作回数に応じたステップ数を加算または減算することにより再表示ステップ数を演算する。なお、本第１実施形態においては、１回のＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作で戻したり進めたりするステップ数や時間を操作パネル３１から適宜設定することができる。

更に、本第１実施形態にあっては、同じく図１２および図１３に示すように、表示画面には現在表示されているシミュレーションが全体の中でどこまで進んだかがわかるようにステップ数に応じた長さのバー表示がされており、再表示操作としてバー操作を行うことによっても表示を戻したり進めたりすることができる。このようにバー操作が行われたときには、再表示ステップ数演算手段３９１は、バーの全移動可能長さＢ１と再表示操作後のバーの表示長さＢ２との割合および全ステップ数から再表示ステップ数を演算する。

再表示用データ読み出し手段３９２は、再表示ステップ数演算手段３９１により演算された再表示ステップ数に基づいて再表示に必要な全てのステップデータを読み出す。この再表示用データ読み出し手段３９２によるデータの読み出しは、図１６を例に次のように説明される。

すなわち、図１６は仕上げ加工途中の状態を再表示する場合を示しており、再表示用データ読み出し手段３９２は、まず再表示ステップ数ＬＣと積算データに含まれる各加工工程終了時のステップ数ＬＡ，ＬＢ，Ｌとを比較して再表示ステップ数ＬＣに最も近いステップ数を含む加工工程の積算データおよび該当する場合はその前の加工工程の積算データを積算データ記憶手段３８６ｃから読み出す。つまり例示においては、再表示ステップ数は中仕上げ加工工程終了時のステップ数ＬＢに近いので、中仕上げ加工の積算データおよび荒加工の積算データが読み出される。

次いで、再表示用データ読み出し手段３９２は、ステップ数ＬＢ＋１から再表示ステップ数ＬＣまでの全てのステップデータを読み出す。すなわち、図１６に示すように、最後に生成されたステップデータ群のファイル名をＮとしたとき、上述の如くステップデータ群記憶手段３８６ｂには最初のステップ数１からステップ数ＭＳ×Ｎまでのステップデータが記憶され、ステップデータ記憶手段３８６には最後のステップ数ＬからＬ−ＭＳ×Ｎ＋１までのステップデータつまりＭＳ×Ｎよりも大きいステップ数のステップデータが記憶されているので、再表示用データ読み出し手段３９２は、まずステップ数ＬＢ＋１およびＬＣとＭＳ×Ｎとの大小関係を比較する。例示においては、ステップ数ＬＢ＋１およびＬＣはともにＭＳ×Ｎよりも小さいので、いずれのステップデータもステップデータ群記憶手段３８６ｂにあることが特定される。よって、再表示用データ読み出し手段３９２は、ステップデータ群記憶手段３８６ｂからステップ数ＬＢ＋１からＬＣまでの全てのステップデータを検索して読み出す。

この検索方法を更に詳しく説明すると次のようになる。すなわち、再表示用データ読み出し手段３９２は、ステップ数ＬＢ＋１およびＬＣのステップデータが記憶されたファイル名を特定すべく、（ＬＢ＋１）／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳなる演算を行う。この演算値が小数部分を含まず過不足なく整数値で得られる場合は当該整数値によりファイル名を特定する。一方、演算値が少数部分を含んでいる場合は整数部分に１を加えることによりファイル名を特定する。例示においては、ステップ数ＬＢ＋１についてはファイルＮＢが特定され、ステップ数ＬＣについてはファイルＮＣが特定される。したがって、再表示用データ読み出し手段３９２は、ファイルＮＢの中からステップ数ＬＢ＋１以後の全てのステップデータを読み出すとともに、ファイルＮＣの中からステップ数ＬＣ以前の全てのステップデータを読み出し、更にファイルＮＢとファイルＮＣとの間のステップデータはファイルごと全て読み出す。つまり、再表示用データ読み出し手段３９２は、再表示ステップ数に基づいて該当するファイルをまず検索し、次いで検索したファイルの中から必要なステップデータを検索する。

再表示用データ生成手段３９３は、再表示用データ読み出し手段３９２により読み出されたステップデータおよび積算データに基づいて再表示用データを生成する。すなわち、再表示用データ生成手段３９３は、工具位置データおよび切削位置データについてはそれぞれ荒加工の積算値と中仕上げ加工の積算値とステップ数ＬＢ＋１からＬＣにある全てのステップデータとを足し合わせるとともに、ステップ数は再表示ステップ数ＬＣのみを引き継ぐ。なお、上述したステップデータ積算手段３８４と同様の手法で、切削位置データについては、切削部分が同一の要素でＺ軸方向において連続しているときは、その要素における切削部分を示すＺ軸の上下位置座標は連続している切削部分の上下位置座標のみとし、中間のＺ軸座標を省略する等、一まとめのデータとして編集する。

再表示手段３９４は、再表示用データに含まれる工具位置を逐次つないで表示ステップ数における工具軌跡を再表示する。また再表示手段３９４は、再表示用データに含まれる切削位置データに基づいてワークの各シミュレーション要素の切削部分を除くことにより再表示ステップ数におけるワークの切削状態を再表示する。

ここで、本発明の加工システム１でワークを加工する流れについて、図１７〜図２０のフローチャートを用いて説明する。
加工を行う際、加工機４や用いる工具によって、最大加速度、最大加加速度などに違いがあるため、加工を行う際に一定の加工精度を維持するには、加工機４や用いられる工具に応じて制御方法を調整しなければならない。そこで、まず、加工制御装置３の操作パネル３１から、オペレータが最大加速度、最大加加速度などに関する種々のパラメータを設定して、パラメータ記憶手段３１１に記憶する(Ｓ１００)。

また、オペレータはＣＡＤ装置２を用いて仕上げ形状を加工形状として入力し(Ｓ２００)、入力された形状に基づいてＣＡＤ装置２からソリッドモデルＭのデータを出力する(Ｓ２０１)。ソリッドモデルＭのデータはネットワーク５を介して加工制御装置３に送信され、加工制御装置３の入力手段３２でＣＡＤ装置２から送信されたソリッドモデルＭを入力してモデルデータ記憶手段３２１に記憶する(Ｓ１０１)。

ワークは荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工などの複数の加工工程を経て加工されるが、これらの加工工程の順番や回数は、加工制御装置３の操作パネル３１から入力され、荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工などの各加工工程に用いられる工具や主軸の回転速度に応じた指定加工速度Ｆ、オフセット値ｄ、ピックフィードＰｉｃｋが加工速度記憶手段３１２、パラメータ記憶手段３１１、ピックフィード記憶手段３１４、オフセット値記憶手段３１３に複数記憶される。あるいは、ＣＡＤ装置２からその加工工程の順番や回数と、各加工工程で使われる指定加工速度Ｆ、オフセット値ｄ、ピックフィードＰｉｃｋを受け取るようにしてもよい(Ｓ１０２)。

加工制御装置３は、オフセット形状生成手段３３でソリッドモデルＭをオフセット値ｄ分ほどオフセットしたオフセット形状Ｅ１を、各加工工程に応じて生成し(Ｓ１０３)、工具軌跡生成手段３４でオフセット形状Ｅ１の上をピックフィードＰｉｃｋ分ずつＺ軸方向にＸＹ平面に平行な加工面を移動させながらワークを加工するときの指定工具軌跡Ｇを生成して工具軌跡記憶手段３４１に記憶させる(Ｓ１０４)。実際に加工を行う際には、複数の加工工程（荒加工、中仕上加工、仕上加工など）を経て加工が行なわれるため、上述のオフセット形状生成手段３３は、各加工工程で用いられる工具に応じたオフセット値を用いてオフセット形状を生成し、工具軌跡生成手段３４では、各加工工程で用いられる工具に応じたピックフィードを用いて指定工具軌跡Ｇを生成する。

次に、分割軌跡算出手段３５で、指定工具軌跡Ｇの曲率に応じて指定工具軌跡Ｇを分割した分割軌跡ｇを求める(Ｓ１０５)。さらに、軸制御データ算出手段３６で、分割軌跡ｇに沿って工具位置を指定された指定加工速度Ｆに従った速度で移動させるための軸制御データＡを、各加工工程ごとに生成して軸制御データ記憶手段３６１に記憶する(Ｓ１０６)。

次に、生成された軸制御データＡを用いて工具軌跡やワークの切削状態のシミュレーションを行なう。
まず、オペレータが加工制御装置３の操作パネル３１から工具およびワークの形状や寸法、ワークをシミュレーション要素に分割するための分割情報、およびステップデータ記憶手段３８６ａにおける許容記憶数ＭＳを入力するとともに、シミュレーションの開始操作を行う(Ｓ３０１)。

続いて、ワーク要素分割手段３８１がシミュレーション要素の分割情報に基づいて図１０の如くワークを多数のシミュレーション要素に分割する(Ｓ３０２)。
次いで、ステップデータ生成手段３８２がステップデータを生成する(Ｓ３０３)。すなわち、図１１に示すように、ステップデータ生成手段３８２は指定された軸制御データＡを軸制御データ記憶手段３６１から読み出し、先頭の軸制御データＡから順に各軸の移動量を算出してシミュレーションステップ単位で工具位置を求め工具位置データを生成するとともに、同じくシミュレーションステップ単位で求められた工具位置と重なるワークのシミュレーション要素の切削部分を特定して切削位置データを生成する。このステップデータの生成に際しては各ステップデータにステップ数を付加する。

そして、加工制御装置３は、表示装置３１５へのシミュレーション表示、ステップデータの記憶、ステップデータの積算を並行して行う。
すなわち、表示手段３８３は、図１２および図１３に示すように、求められた工具位置を逐次つないで工具軌跡として表示装置３１５に表示させるとともに、切削位置データとして求められた工具位置と重なるワークのシミュレーション要素の切削部分を逐次除くことによりワークの切削状態を表示装置３１５に表示させる(Ｓ３０４)。

また、表示手段３８３における表示に並行して、データ記憶制御手段３８５は、図１６に示すように、生成されたステップデータを許容記憶数ＭＳに達するまでステップデータ記憶手段３８６ａに記憶させる(Ｓ３０５)。

そして、更にデータ記憶制御手段３８５はステップデータ記憶手段３８６ａにおける記憶数が許容記憶数ＭＳに達するごとに、図１６に示すようにこれらステップデータ（ステップデータ群）をステップデータ群記憶手段３８６ｂに移し変える。このステップデータ群の移し変え動作に際しては、ステップデータ群記憶手段３８６ｂにステップデータ群が移し変えられた回数をファイル名に付する(Ｓ３０６)。

更に、表示手段３８３における表示に並行して、ステップデータ積算手段３８４は、ステップデータを積算して積算データを生成する(Ｓ３０７)。すなわち、図１４に示すように、ステップデータ積算手段３８４は、加工工程ごとに積算データを生成し、工具位置データや切削位置データについては逐次積算するとともに、各データに付加されているステップ数については逐次更新して最後のステップ数のみを積算データとして引き継ぐ。図１５に示すように、同一要素の連続している切削部分におけるＺ軸の上下位置座標は一まとめのデータとして編集される。

次いで、データ記憶制御手段３８５は、図１６のように、積算データを加工工程ごとに積算データ記憶手段３８６ｃに記憶させる(Ｓ３０８)。
このように工具軌跡およびワークの切削状態のシミュレーションを行った後に、不適切な状態を発見したときは、再度シミュレーション表示を行う。再シミュレーションは以下のように行う。

すなわち、まずオペレータが操作パネル３１より上述したＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作やバー操作等の再表示操作を行う(Ｓ４０１)。
次いで、再表示ステップ数演算手段３９１が再表示するステップ数を演算する(Ｓ４０２)。すなわち、再表示ステップ数演算手段３９１は、積算データ記憶手段３８６ｃに記憶された仕上げ加工の積算データからシミュレーション終了時のステップ数を読み出すとともに、読み出したシミュレーション終了時のステップ数とＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作回数や操作パネル３１からの再表示操作後のバー表示長さに基づいて再表示ステップ数を演算する。

続いて、再表示用データ読み出し手段３９２は再表示に必要な全てのステップデータを読み出す。すなわち、図１６の例示においては、再表示用データ読み出し手段３８２は、再表示ステップ数ＬＣに最も近いステップ数ＬＢを含む中仕上げ加工の積算データと中仕上げ加工の前の荒加工の積算データを積算データ記憶手段３８６ｃから読み出す(Ｓ４０３)。そして、再表示用データ読み出し手段３９２は、（ＬＢ＋１）／ＭＳおよびＬＣ／ＭＳなる演算を行いステップ数ＬＢ＋１およびＬＣのステップデータが記憶されているファイルＮＢおよびＮＣを特定する(Ｓ４０４)。そして、更に、再表示用データ読み出し手段３９２は、再表示に必要なステップデータとしてステップ数ＬＢ＋１からＬＣまでの全てのステップデータを全て読み出す(Ｓ４０５)。

次に、再表示用データ生成手段３９３は、読み出されたステップデータおよび積算データに基づいて再表示用データを生成する。すなわち、図１６の例示においては、工具位置データおよび切削位置データについてはそれぞれ荒加工の積算値と中仕上げ加工の積算値とステップ数ＬＢ＋１からＬＣにある全てのステップのデータとを足し合わせることにより、再表示用データを生成する。同一要素の連続している切削部分におけるＺ軸の上下位置座標は、ステップデータ積算手段３８４と同様の手法で、一まとめのデータとして編集される(Ｓ４０６)。

そして、再表示手段３９４が、再表示用データの工具位置を逐次つないで工具軌跡を再表示するとともに、再表示用データの切削位置データに基づいて当該位置に相当するワークのシミュレーション要素の切削部分を除いてワークの切削状態を再表示する(Ｓ４０７)。

このようにして、工具軌跡やワークの切削状態を確認して、加工に適さないと思われる部分があった場合には、その部分のソリッドモデルＭの形状を変えて再度軸制御データＡを生成するようにしてもよい。あるいは、特定の場所の指定加工速度Ｆを変えてもよい。

各加工工程の工具軌跡やワークの切削状態などの確認を行った後に加工機で加工を行なう。加工制御装置３は、各加工工程ごとに軸制御データ記憶手段３６１に記憶されている軸制御データＡを読み出し(Ｓ１１１)、出力手段３７で工具軌跡に沿った順番で分割軌跡ｇ１，ｇ２，ｇ３，・・・，ｇｉ,・・・の各軸制御データＡを加工機４の駆動部４５に出力する(Ｓ１１２)。駆動部４５の軸制御データ受信部４６で軸制御データＡを受取り(Ｓ５０１)、信号生成部４７で受け取った順に従って軸制御データＡから各軸を駆動する信号を生成して主軸アンプ４８、サーボアンプ４９に出力する(Ｓ５０２)。この軸制御データＡには分割軌跡の始点と一定の時間間隔Δｔで各軸の速度変化が記録されており、各軸を各分割軌跡ｇの始点から一定の時間間隔Δｔで各軸の軸速度を変えることで分割軌跡ｇに沿って工具位置を移動させる。このようにして全ての加工工程を指定された順番に実行して加工を行う。

このように本第１実施形態においては、シミュレーションで生成されたシミュレーションデータを記憶し、該記憶されたシミュレーションデータに基づいて工具軌跡やワークの切削状態を再度シミュレーション表示することとしたので、シミュレーションデータを生成し直すことなく効率よく再シミュレーションを行うことができる。

また、本第１実施形態においては、シミュレーションで生成されたステップデータを許容記憶数ごとにステップデータ群のファイルとして区分けし、該ステップデータ群のファイルと該ファイルに含まれるステップデータとをステップ数により関連させて記憶することとしたので、再度シミュレーション表示する際に必要なステップデータを読み出すときには、再表示ステップ数に基づいて必要なステップデータを含むステップデータ群のファイルをまず検索し、次いで該ファイルの中から必要なステップデータを検索する等、膨大にステップデータが生成される場合にあってもデータ検索の効率化が図られ更に効率よく再シミュレーションを行うことができる。

更に、本第１実施形態においては、シミュレーションで生成されたステップデータを積算して積算データを生成し、該生成された積算データに基づいて再シミュレーションすることとしたので、再シミュレーションの際にデータ処理時間の短縮が図られ、更に効率よく再シミュレーションを行うことができる。

更にまた、積算データは加工工程ごとに生成されるので、各加工工程終了時の加工状態を効率よく再シミュレーションすることができる。つまり、図１２および図１３に示すように、本第１実施形態においては、表示画面上に加工工程の切り替えキー３１５ａが設けられており、該切り替えキー３１５ａを操作パネル３１より所要に操作することにより各加工工程終了時の加工状態が再表示可能となっている。なお、この再表示に際しては、再表示ステップ数演算手段３９１による再表示ステップ数の演算処理を介さずに、再表示用データ読み出し手段３９２が必要な積算データを直接読み出し、該読み出した積算データに基づいて再表示手段３９４が加工状態を再表示する。

また更に、本第１実施形態においては、シミュレーションで生成されたステップデータを許容記憶数ＭＳに達するごとにメモリ上に形成されたステップデータ記憶手段３８６ａからハードディスク上に形成されたステップデータ群記憶手段３８６ｂに移し変えて記憶させることとしたので、膨大にステップデータが生成される場合にあってもメモリ容量を過度に増加させる必要がなく、加工制御装置（加工シミュレーション装置）３のコストダウンを図ることができる。

続いて、本発明の第２実施形態について図２１乃至図２４に基づいて説明する。すなわち、本発明の第２実施形態はシミュレーションを途中で中断させた場合に、中断時までの積算データを生成する構成を示している。
より詳しくは、オペレータが操作パネル３１を所要に操作することにより、例えば、図２１に示すように、仕上げ加工におけるシミュレーションを途中で中断した場合、ステップデータ積算手段３８４は、荒加工の積算データおよび中仕上げ加工の積算データを生成するとともに、仕上げ加工における最初のステップ数ＬＢ＋１から中断ステップ数Ｌまでの積算データを生成する。そして、図２２に示すように、データ記憶制御手段３８５は、仕上げ加工における中断時までの積算データを荒加工および中仕上げ加工の積算データとともに積算データ記憶手段３８６ｃに記憶させる。

つまり、オペレータがシミュレーションにおいて工具の食い込み等の不適切な加工状態を発見してシミュレーションを強制的に中断させた場合には、戻って再表示させたい不適切な加工状態と中断時点との時間差は通常は僅か数秒に過ぎない。

したがって、本第２実施形態の如くシミュレーション中断時までの積算データを生成して記憶することで、シミュレーション中断後の再表示に際し、再表示用データ読み出し手段３９２および再表示用データ生成手段３９３等は中断時までの積算データ等と僅か数秒間のステップデータを読み出して再表示用データの生成処理をすれば足り、より一層のデータ処理時間の短縮が図られる。

ここで、図２１および図２２においては、仕上げ加工における最初のステップ数ＬＢ＋１から中断ステップ数Ｌまでの積算データを生成することとしているが、図２３および図２４に示すように、シミュレーションの中断時において、シミュレーション開始時のステップ数１から中断ステップ数Ｌまでの積算データを生成することとしても勿論構わない。この場合においては、再表示に際しての積算データの読み出しは中断時までの積算データのみで足り、荒加工および中仕上げ加工における積算データの読み出しは省略することができるので、更に一層のデータ処理時間の短縮が図られる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施形態では再表示ステップ数をＵｎｄｏ／Ｒｅｄｏ操作やバー操作の状況に基づいて演算することとしているが、例えば、表示画面上で直接再表示ステップ数を設定したり、あるいは再表示する切削時間を設定して再シミュレーションを行うこととしてもよい。本実施形態にあっては、セグメントタイムをシミュレーションステップ単位としているので、切削時間を設定して再表示する際にも容易に相当するステップ数を演算することができる。

更に上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを用いて制御する場合について説明したが、決められた時間間隔であれば、一定の時間間隔でなくてもよい。
また、軸制御データにはある時間間隔で各軸の軸速度を記録する場合について説明したが、速度の変化分を記録するようにしてもよい。

上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを駆動部に出力する場合について説明したが、各軸方向の速度の時間変化を表す数式のデータを軸制御データとして駆動部に出力し、駆動部で受け取った数式に従って各軸の軸速度を変化させるようにしてもよい。
本実施の形態では、ワークの分割要素は、直方体形状としているが、このような形状に限らず、例えば、立法体（図２５）やZ軸方向に延びる三角錐（図２６）等の形状を採用してもよい。

また、本実施の形態では、加工制御装置にソリッドモデルを入力して、軸制御データを生成する場合について説明したが、ＣＡＤ装置から出力したソリッドモデルをＣＡＭ装置に出力して、ＣＡＭ装置に軸制御データ生成手段を設けて軸制御データを生成して加工制御装置に出力するようにしてもよい。また、ＣＡＭ装置で軸制御データを生成する場合には、ＣＡＭ装置側にさらにシミュレーション手段および再シミュレーション手段を設けて、軸制御データを用いたシミュレーションをＣＡＭ装置で行うようにしてもよい。

ＣＡＭ装置は、汎用コンピュータ（例えばワークステーション等）の補助記憶装置に軸制御データを生成する機能を備えたプログラムが読み込まれて実行されることにより実現される。上記機能を備えたプログラムは記録媒体やネットワークを介して配布されてコンピュータにインストールされる。

本発明は、加工シミュレーション装置において工具軌跡やワークの切削状態のシミュレーションを行う場合に役立つ。

加工システムの概略構成図 加工機の駆動部の構成図 加工制御装置（加工シミュレーション装置）の構成図 加工形状のオフセットした形状の求め方を説明するための図 指定工具軌跡の求め方を説明するための図 指定工具軌跡を分割した分割軌跡の求め方を説明するための図 分割軌跡と加工速度の関係を表す図 各軸の速度変化を表した図 シミュレーション手段および再シミュレーション手段の構成図 ワークを分割した要素の一例（その１） ステップデータを示す図で、（ａ）は工具位置のステップデータ、（ｂ）は切削位置のステップデータ、を示す図 工具軌跡の表示の一例 ワークの切削状態の表示の一例 積算データ（各加工工程ごと）の生成状態を説明するための図で、（ａ）は工具位置の積算データの生成状態、（ｂ）は切削位置の積算データの生成状態、を説明するための図 切削位置の積算データの編集方法を説明するための図 データ記憶手段におけるデータの記憶状態を説明するための図 加工システムの動作を説明するための第１のフローチャート 加工システムの動作を説明するための第２のフローチャート 加工システムの動作を説明するための第３のフローチャート 加工システムの動作を説明するための第４のフローチャート シミュレーション中断時の積算データの生成状態を説明するための第１の図 シミュレーション中断時の積算データのデータ記憶手段における記憶状態を説明するための第１の図 シミュレーション中断時の積算データの生成状態を説明するための第２の図 シミュレーション中断時の積算データのデータ記憶手段における記憶状態を説明するための第２の図 ワークを分割した要素の一例（その２） ワークを分割した要素の一例（その３）

符号の説明

１ 加工システム
２ ＣＡＤ装置
３ 加工制御装置
４ 加工機
５ ネットワーク
３１ 操作パネル
３２ 入力手段
３３ オフセット形状生成手段
３４ 工具軌跡生成手段
３５ 分割軌跡算出手段
３６ 軸制御データ算出手段
３８ シミュレーション手段
３９ 再シミュレーション手段
４１ 主軸
４２ テーブル
４３，４４ 送り軸
４５ 駆動部
４６ 軸制御データ受信部
４７ 信号生成部
４８ 主軸アンプ
４８ａ モータ
４９ サーボアンプ
４９ａ,４９ｂ モータ
３１１ パラメータ記憶手段
３１２ 加工速度記憶手段（工具移動速度記憶手段）
３１３ オフセット値記憶手段
３１４ ピックフィード記憶手段
３１５ 表示装置
３１５ａ 切り替えキー
３２１ モデルデータ記憶手段
３４１ 工具軌跡記憶手段
３６１ 軸制御データ記憶手段
３８１ ワーク要素分割手段
３８２ ステップデータ生成手段
３８３ 表示手段
３８４ ステップデータ積算手段
３８５ データ記憶制御手段
３８６ データ記憶手段
３８６ａ ステップデータ記憶手段
３８６ｂ ステップデータ群記憶手段
３８６ｃ 積算データ記憶手段
３８７ 計数手段
３９１ 再表示ステップ数演算手段
３９２ 再表示用データ読み出し手段
３９３ 再表示用データ生成手段
３９４ 再表示手段
Ｍ ソリッドモデル
ＭＳ 許容記憶数
ｄ オフセット値
Ａ 軸制御データ
Ｌ シミュレーションステップ数
Ｎ ステップデータ群がステップデータ記憶手段に記憶される回数（ステップデータ群のファイル名）

Claims (6)

1. 工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
   最大加速度を前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
   工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から前記曲率に応じて前記加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するためのシミュレーションデータを前記軸制御データに基づいて生成するデータ生成手段と、
   前記シミュレーションデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記データ記憶手段により記憶されたシミュレーションデータに基づいて前記工具軌跡または前記ワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、
   を備え、
   前記所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
   前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔiにおける前記各軸方向の工具移動速度Ｖiが次の時間Ｔi+1（＝Ｔi＋Δｔ）までに次の時間Ｔi+1（=Ｔi+Δｔ）における前記各軸方向の工具移動速度Ｖi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする加工シミュレーション装置。
2. 工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
   最大加速度を前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
   工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から前記曲率に応じて前記加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するためのシミュレーションデータを前記軸制御データに基づいて生成するデータ生成手段と、
   前記シミュレーションデータに基づいて前記工具軌跡または前記ワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、
   前記シミュレーションデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記データ記憶手段に記憶されたシミュレーションデータに基づいて前記工具軌跡または前記ワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、
   を備え、
   前記所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
   前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔiにおける前記各軸方向の工具移動速度Ｖiが次の時間Ｔi+1（＝Ｔi＋Δｔ）までに次の時間Ｔi+1（=Ｔi+Δｔ）における前記各軸方向の工具移動速度Ｖi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする加工シミュレーション装置。
3. 工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
   最大加速度を前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
   工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から前記曲率に応じて前記加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するために必要なシミュレーションステップ単位のデータを前記軸制御データに基づいてステップデータとして生成するステップデータ生成手段と、
   前記ステップデータに基づいて前記工具軌跡または前記ワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、
   前記ステップデータを所定のシミュレーションステップ数ごとにステップデータ群として区分し、該ステップデータ群の区分けと該ステップデータ群に含まれるステップデータとを関連させて記憶するデータ記憶手段と、
   前記データ記憶手段に記憶されたステップデータに基づいて前記工具軌跡または前記ワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、
   を備え、
   前記所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
   前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔiにおける前記各軸方向の工具移動速度Ｖiが次の時間Ｔi+1（＝Ｔi＋Δｔ）までに次の時間Ｔi+1（=Ｔi+Δｔ）における前記各軸方向の工具移動速度Ｖi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする加工シミュレーション装置。
4. 工具がワークを加工する工具位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記ワークを所定の形状に加工する際の予め指定された指定工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の予め指定された指定工具移動速度を記憶する工具移動速度記憶手段と、
   最大加速度を前記加工機の加速の許容限度を示すパラメータとして記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記指定工具軌跡を、該指定工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該指定工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割して複数の分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
   工具移動速度を変えながら前記工具位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に出力するための、前記工具位置を前記指定工具移動速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記ワークを加工するときの該分割軌跡上における始点の各軸位置と、該各軸位置から前記曲率に応じて前記加速の許容限度を超えないように所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度と、を軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
   前記工具が前記ワークを加工する際の工具軌跡または該工具軌跡に対応するワークの切削状態をシミュレーション表示するために必要なシミュレーションステップ単位のステップデータを前記軸制御データに基づいてステップデータとして生成するステップデータ生成手段と、
   前記ステップデータに基づいて前記工具軌跡および前記ワークの切削状態をシミュレーション表示するシミュレーション手段と、
   前記ステップデータを積算して積算データを生成する積算データ生成手段と、
   前記積算データを記憶するデータ記憶手段と、
   前記データ記憶手段に記憶された積算データに基づいて前記工具軌跡および前記ワークの切削状態を再度シミュレーション表示する再シミュレーション手段と、
   を備え、
   前記所定の時間間隔Δｔで求めた各軸方向の工具移動速度が、前記分割軌跡上の接線方向に前記工具が移動するよう決められたものであり、
   前記駆動部が、前記軸制御データの前記所定の時間間隔Δｔで求めた時間Ｔiにおける前記各軸方向の工具移動速度Ｖiが次の時間Ｔi+1（＝Ｔi＋Δｔ）までに次の時間Ｔi+1（=Ｔi+Δｔ）における前記各軸方向の工具移動速度Ｖi+1になるように前記各軸方向の工具移動速度を変えるものであることを特徴とする加工シミュレーション装置。
5. 前記積算データ生成手段は、加工工程ごとに前記積算データを生成することを特徴とする請求項４に記載の加工シミュレーション装置
6. 前記積算データ生成手段は、シミュレーションを中断した場合において該中断時までのステップデータを積算した積算データを生成することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の加工シミュレーション装置。

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