加工経路について

Question

現在プレートに穴をあける加工をしているのですが、
サイクルタイムの短縮を考えています。
加工条件に関しては問題ないのですが、動作方法で悩んでいます。

プログラムの確認・編集が簡単になるように、同一形状ごとに加工するようなプログラムになっているので、かなり遠回りな動きをしています。
ドリル穴・長穴・タップ部分があり、面取りは特に無駄な動きをしています。
隣に形状の違う穴があっても、同一形状の加工から行う設定にしてます。ドリル穴の面取りが終わらなければ、長穴の面は取りません
まとめて加工する設定です。

皆さんは加工経路に関してどのように考えるのでしょうか？
何かフリーソフト等で最短経路を算出できるものがあるのでしょうか？
よろしくお願いします。

Accepted Answer

＞最短経路を算出できるものがあるか？

簡単そうな数でもコンピュータはお手上げする難問。
　　巡回セールスマン問題
　　http://www.infonet.co.jp/ueyama/ip/software/tsp.html
　　
なので無理でしょう。

＞面取りは、、隣に形状の違う穴があっても、同一形状の加工から行う
＞ドリル穴の面取りが終わらなければ、長穴の面は取らない

全て長穴の面取のプログラムにする。方向もＸＹだけでなく任意角度も対応。ドリル穴は直線部分の動きをゼロとする。あと径も可変。
そんなマクロを組めば、加工地点は千鳥でも何でも適当に動かせるが、、、
ＣＡＤ／ＣＡＭが吐き出すプログラムとはマッチングしない。

Answer

大きさとしてはどんな程度なんでしょうか。
30番40番くらいの機械ですと、位置決めを最適化したところで、
大した時間短縮にはならないケースもあります。
ブラザーのタッピングセンタとマザックの門型では事情が全く違います。

また、キリ→タップなど位置決めの方向を揃えないと上手くない場合もあり、
この場合、一つ一つ行き過ぎてから戻す事を考えると
一気に大きく戻っても時間的には大して変わらなくなる場合もあります。
つまり、ドリルを右から順に左へ位置決めて行った後、タップを入れるとすれば、
直感的には左から右へ位置決めした方が速い様に感じるかも知れませんが、
位置決めの方向を揃えるには本来の位置よりも一旦右に行き過ぎてから、
右から左に送って位置を決める必要が出て来ます。
加減速の都合上、短い距離では速度が出ませんので、距離の割には時間が掛かる事になり、
右から左を往路とすれば、左から右への復路の方が若干時間が掛かります。
内容によっては振り出しに戻ってから再び右から左へ位置決めしても時間が変わらない場合もある訳です。
リニアモーターだったりリニアスケール搭載機でしたらそういう操作が殆ど不要な場合もありますが、
ねじ駆動の機械の多くは、位置決め方向が違うとバックラッシュ分だけ位置がズレますので。
工具交換でZ軸が退避する、その後退・再前進の間にもテーブルの移動はできますしね。
XYZ全ての早送り速度が同じであれば、
G91G0Z500.も
G91G0Z500.X500.も、所要時間としては一緒なんです。
無駄な動きに見えても、緻密に最適化したところで幾らも時間変わらないっていうケースもある訳ですよ。

早送り速度6m/minの機械では、フルスピード状態なら1秒間に100mm？
仮に200mmの移動を100mmに縮めたところで、1秒と変わりません。
相当回数積み重なればそれなりのボリュームにはなりますけど、
何分と掛かる加工を数秒縮めても、労力に見合っただけの効果にはならないですよね。

また、プログラムを組み替える際にミスって事故ると、
ちょっとやそっとじゃ挽回できない時間のロスになりますので、
1%くらいしか短縮できないなら、リスクを取らない方が無難な場合もあります。

Answer

プリント基板のドリル加工などは経路最適化をしています。
と言っても最適解を求めるわけではなく最適近似解の範疇です。

実際の加工機械では１自由度の座標移動の方が経路コストが安いので
平坦な空間を仮定した等方的な巡回経路解にはならず
最初にベクトル解析をして自由度を割り当てた方が総コストが小さくなるでしょう。

ソフトについてはＪＭＰなどの統計処理ソフトで処理可能ですが、
演算速度的には実用にならないですね。

Answer

加工経路については(1)(2)さんの書かれている通りでしょう。
加工効率も考えて部品設計してくれれば一番良いのですが。
（それにしても巡回セールスマン問題．．．凄いですね！）

穴加工に段付きドリルを用いれば、少なくとも穴の面取りは
不要になります（タップの下穴サイズの段付きドリルは標準
市販されています）。

ご使用機械の年式が1990年代の場合に限りますが、近い距離の
次加工箇所への移動において、GOよりもG01指令の方が所要時間
が短くなる可能性もあります（理由は説明が長くなるので省略）。
また、M98やG65などのサブブログラム呼び出しをやめて、１つの
プログラムに全行程をベタ打ちすると、制御装置の一寸した無駄
な考慮時間を削減できます（あとのメンテが大変ですが）。
　↑　
残念ながら。最近の機械であれば上記内容はあてはまりません。

あとは、面取り工具のＺ軸位置決めを一気にワーク上面よりマイナス
にするとか、次の加工箇所への移動するときのＺ軸逃げをワーク上面
からギリギリにするとか、細かい工夫の積み重ねも大事でしょう。

Answer

最適化は
手組に勝てるものはないです

CAMの中には最適化するCAMもありますが
http://www.saeilo.co.jp/products/detail.asp?id=42
http://www.sescoi.com/jp/products/worknc/worknc-main-features/
など

それでも
脳内のほうが勝ります

加工経路について