Evaluation of Manufacturability of Machine Parts Based on Quantitative Analysis of Machining Difficulty

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最新のCAMソフトウェアは，切削工具と部品形状の幾何的性質に注目して工具経路を生成し最初の加工を行う．以後は削り残り形状の除去を目的に，工具選択と経路生成を繰り返して加工を進めていく．本研究でもこの手法に基づいて加工工程を解析することとし，以下の機能を有するソフトウェア開発を行った．（１）部品を構成する形状特徴を認識する．今回は穴形状と面取り形状，壁形状，床形状を認識する．認識された穴と面取り形状については専用加工の扱いとした．（２）指示された工具を用いて，指定された方向から加工する場合の工具経路を計算する．その際には，壁と床形状については，加工が適切に行われるように経路に修正を施した．（３）次に得られた経路を用いて切削加工シミュレーションを繰り返すことで，部品の加工結果にあたる工作物の形状モデルを計算する．最後に得られた工作物モデルと部品形状のCADモデルを比較し，削り残り形状を抽出する．令和４年度は，このソフトウェアについて，３つの改良を施した．（１）処理の高速化：抽出された削り残り形状のみ除去するように工具経路の生成アルゴリズムを改良した結果，無駄な加工シミュレーションが減り処理速度が３～１０倍程度向上した．（２）削り残りが生じる理由の説明機能の実現：本ソフトウェアを企業に提供し性能評価を実施したところ，なぜ部品が加工できず削り残りが生じるのか説明機能が欲しいと依頼を受けた．部品加工が困難な理由としては，工具干渉，ホルダー干渉，工具形状の不適合の３つが考えられる．このうちホルダー干渉を可視化する機能を実現した．（３）RTコアの導入：シミュレーション処理のさらなる高速化を考え，GPUのRTコアを利用したアルゴリズムを開発し，計算実験を行った．その結果，部品によっては２～３倍程度の高速化が可能なことが分かった．