DXFファイル

「DXF」は「Autodesk社」が開発した、CAD間でやり取りできる、データ構造の一種ですが、事実上の標準フォーマットになっていてほとんどのCADで読み書きできます。
DXFには、テキストとバイナリ形式が存在するようですが、ここで紹介するのは、テキスト形式に限定させていただきます。

DXFファイルを覗いてみる

テキスト形式のDXFファイルであれば、メモ帳やエディタなどで開く事ができます。

DXFファイルは、ほとんどのCADであれば、作成する事ができると思いますし、このサイトでも取り上げてる、「Fusion360」でも作成可能です。
スケッチモードで適当な図形（今回は穴がテーマなので円など）を描いて、
「スケッチ１」⇒ マウス右クリックから「DXF形式で保存」で作成できます。

Fusion360で作成された「DXFファイル」をエディタなどで開いてみます。
意味は置いといて、数字と単語が羅列されています。
このDXFフォーマットの詳しい内容は理解していませんが、２行が一組で意味があるようです。
ここでは詳細の説明はできませんので、ご了承ください。
興味ありましたら、Autodeskのサイトなどから検索してみてください。

円情報はどこにある？

ここでのテーマは、DXFから穴情報を取り出す事です。
通常、加工図面では、穴は円で描かれていると思うので、まずは円情報を探してみます。
DXF形式の、「円」のキーワードは「CIRCLE」になります。
ちなにみ、「CIRCLE」は閉じている図形です。閉じていない場合には「ARC」となりますので注意してください。
では、「閉じた円」が含まれるDXFファイルを作成し、「CIRCLE」文字列を検索してみます。
位置や円径などは単純でないほうが分析しやすいです

「CIRCLE」と「AcDbCircle」が見つかりました。
私自身、DXF形式を理解しているわけではないので、正確な説明はできませんが、「円」の情報はこの２つのキーワードから取り出すことができそうです。
この例で分析してみると、「0」「CIRCLE」「5」「100」と続き、その後
「8」「0」「100」「AcDbCircle」「10」「-44.847…」「20」「34.949…」が見つかります。
この値を元図面と比較するとルールが見えてきます。

「10」の次が円中心のＸ座標。
「20」の次が円中心のＹ座標。
「30」の次が円中心のＺ座標。
「40」の次が円の半径。

これが分かれば、「DXFファイル」から「AcDbCircle」を検索し、その次の行から「10」「20」・・のキーワードで、穴の中心と径の情報を取り出す事ができますね。
ただ「AcDbCircle」はサブクラスとしての定義みたいなので、単純な「CIRCLE」セクションに直接図形情報がある場合もあるようです。
ソフトを開発する場合、より汎用性を求めるなら、そちらにも対応しておいたほうがいいかもしれません。

穴情報取り出しソフト
GetCircleFromDxf.exe

DXFの円定義方法がわかったので、このルールを基に穴の位置と径の情報として取り出すソフトを作成しました。

C++Builder

開発環境は、C++Builder Community Editiond です。
個人使用の場合には、１年間無料で使用できます。
ライセンス更新もできますからソフト開発の勉強にはもってこいです

C++Builder Community Edition　のライセンス更新

会社では開発環境として、「C++Builder EX6」を使用しています私はソフトウェア開発が商売ではなく、加工が楽になるような、NCデータやNC機械や測定器などのユーティリティソフトを作成していますC++の統合開発環境としては、やはりMSのVisual C++ がメジャーだと思いますが私は、二昔以...

www.kazuban.com

2019.07.29

こんなソフト

まずは、起動した、ウィンドウに「DXFファイル」をドロップします

ドロップすると、ファイル名や作成するデータの選択画面になります。

デフォルトでは、「Text」と「Excel」がチェックされています
必要ない場合には、チェックを外します。
「円座標取出し」ボタンで、ドロップした「DXFファイル」と同じフォルダに、穴の中心位置と穴径の情報ファイルが出力されます。
簡易的なテンプレートデータですが、「NcData」をチェックすると、ファナック系のＮＣデータを作成します。

ＮＣデータは、 ファナックをターゲットにしています
メインプロで工具交換や回転など行い、サブプロには、穴径で分別した穴位置を指令するような構成です

ＮＣプログラムの構成やメイン・サブプログラムについては下記で詳しく説明しています。
興味あれはご覧ください。

NCプログラム／プログラム構成

NCプログラムの構成は、大きく分けると２種類にわける事ができます。一つは加工に必要な準備機能で、もう一つは、実際の加工経路の動作指令です。さらに、マシニングセンターを対象にすると、準備機能は４つに分ける事ができます。CAMのポストプロセッサを編集する場合やプログラム全体の構成を検討する際、この基本構...

www.kazuban.com

2020.01.28

「DXF」では「穴の属性」までは認識できないので、メインプロは、単純な固定サイクルコードを出力するのみです。
固定サイクルの種別、加工深さ、加工条件などは、編集が必要です。

実際の条件などの出力は「DXF」の情報だけでは、取得できないので「DXF」だけで求めるＮＣデータを作成する事はできませんが
ＮＣコードの出力順序など若干のカスタマイズはできるようにしました。
実行ファイルと同梱されている、「TempFile」の中の４つのテキストファイルでカスタマイズできます。

・「Header.txt」
　メインプロ全体の、始まりのコードです。Ｏ番号や初期化コードを指令。

・「Footer.txt」
　メインプロ全体の、終了のコード。キャンセルや「M30」。

・「ToolBegin.txt」
　工具交換など、各工程の始まりのコード。
  工具交換、回転、工具長補正、固定サイクルなど。

・「ToolEnd.txt」
　各工程の終了コード、回転・冷却のキャンセルなど。

ダウンロード

こちらから、ダウンロードできます。
単純な穴あけ加工や、穴位置の最終確認などには、使えるかもしれません。
「Vector」にも登録しました。

「Vector」はこちらから、ダウンロードできます。

サブプロを挿入するソフト公開

ダウンロード後、起動すると、上のようなウィンドウが表示されます。
通常、メイン・サブ構成でNCプログラムを作成した場合、フォルダ内は下記のようなイメージだと思います。

この例では、一番上が「メインプログラム」。
その下、４個がメインから呼ばれる「サブプログラム」です。

「メイン・サブ」構成のNCプログラムを、一つに統合するには、この画面の①エリアへ、「メインプログラムファイル」をドロップします。
もし「サブプログラム」が違うフォルダに登録されている場合には、②のエリアへ「サブプログラム」のどれか一つをドロップします。
後は、「サブプロ挿入実行」のボタンクリックで作成が始まります。
「作成しました」のメッセージダイアログが表示されれば完了です。
作成されたパッケージファイルは、「PackageData.nc」になります。
ただし、サブプロ呼び出しは、ファナックの「M98 / M198」しか対応していません。OSPの「CALL」など他の制御機には対応していません。

無料で使用できる、C++Builder で作成

このソフトは趣味で使わせてもらってる、「C++Builder Community edition」で作成しました。
ランタイムが不要な、Windowsネイティブな「EXE」ファイルが作成できるので遊ぶには持って来いですね。
会社では、有料版の「 C++Builder XE6」を使っていますが、私程度のレベルでは、ほとんど同じ関数しか使用しないので、C＋＋の勉強するには最適です。

フリーソフトとして公開

ベクターに登録しました

メインプロにサブプロを挿入の詳細情報 : Vector ソフトを探す！

www.vector.co.jp

こちらからも、ダウンロードできます。

ソフトの使用条件は、同梱されている「README.TXT」をお読みください。
インストールの必要はありません。
展開された、「SubToPackage.exe」 を実行するのみです。
ただ、ダウンロードされたファイルは実行ファイル（exe）のため、下記のような警告が出る場合があります。
「詳細情報」⇒「実行」で起動してください。

起動後は、メインプログラムファイルをドロップ後、「サブプロ挿入実行」ボタンのクリックするのみです。

ＮＣプログラムの記事

準備機能指令と加工経路指令

加工経路指令

加工経路指令は、主にGコードのページで説明したような、実際の工具の動きを定義する部分です。
使用される指令（Gコード）はかなり少なく、移動先の座標値が主ですね。

 %
 O0402
 (T=T02, D=8.00)
 G90G00G17
 Z50.
 X0Y150.65
 Z3.
 G90G01Z-6.99F1050
 G41X2.5Y154.98D01F300
 G03X0Y155.65I-2.5J-4.33
 G02X-32.502Y159.641J134.35F1120
 X-50.886Y168.633I11.842J47.496
 G03X-58.513Y170.962I-6.823J-8.691
 G02X-68.09Y180.562I-.652J8.927
 G03X-72.281Y191.868I-14.409J1.088
 G01X-75.372Y194.959
・
・
 G02X32.502Y-130.359I-39.048J29.518
 X0Y-134.35I-32.502J130.359
 G03X-2.5Y-135.02J-5.
 G40G01X0Y-139.35
 G00Z50.
 X0Y0
 M99
 %

上は、ファナック機用の実際の加工データの一部ですが、このように実際の加工経路を指令するコードは

• 「G90/G91」の座標系の指令
• 「G17/G18/G19」の平面指定
• 「G00/G01/G02/G03」の移動指令
• 「G40/G41/G42」の工具径補正

この程度です。
基本のコードばかりなので、この加工経路指令の部分は、機械の種類や制御機が違ってもかなり互換性は高いです。
おそらく、 オークマOSP やソディックの制御機など国産の機械では、 「%」や「M99」 の違いがありますが、 基本部分はそのまま使用できると思います。
さらに、ハイデンハインのISOコードやレダースでも若干の修正で使用できます。
ただし、穴あけなどの、「固定サイクル」は互換性は低いです。
ファナックとOSPでも違いがあります。
また、EU機の場合、円弧補間の（I , J , K）のデフォルトが一般的な「インクリメンタル／相対値」でなく「アブソリュート／絶対値」の場合もあるので注意が必要です。
明示的にどちらを使用するかの指令はあるとは思いますので、事前の調査は必要ですね。
このように制御機により若干の違いはありますが、同じ制御機であれば、同じプログラムが使用できます。

準備機能指令

これは工具の動きではなく実際の加工に必要な準備をさせる指令の集まりです。
マシニングセンターであれば、主軸に使用工具を装着したり、回転させたり、工具長補正を完成させたり、クーラントのON・OFFなどです。
この部分は、機械への依存度が高いため、互換性は少ないです。
同じファナックの制御機であっても、機械メーカーや機械仕様によって指令コード番号が違います。
補助機能とも呼ばれる「Mコード」での指令が多いですが、この「Mコード」はユーザー側でもカスタマイズが可能なので同じ機械でも、部署や担当者により違いが出てくる可能性があります。

 %
 O6412(PARTS-02 CAVITY V33 2020/01/01 )
 G90G00G17G40G80G49           <-------　デフォルトとキャンセル
 G54                          <-------　ワーク座標系
 N0001
 ( N0001  T01  DIA = 8.000 )
 T01                          <-------　工具指示
 M06                          <-------　工具交換
 G90G00X0Y0
 G43Z50.H01                   <-------　工具長補正
 S4000                        <-------　スピンドル回転数
 M03                          <-------　回転指令
 M07                          <-------　クーラント
 G04X30.                      <-------　暖機
 　・
 　・              <-------　実際の加工経路 ------------------- 
 　・
 M09                          <--------　クーラント停止
 G91G28Z0                     <--------　Z軸退避
 G49                          <-------- 工具長補正キャンセル
 G90M05                       <--------　回転停止
 M30                          <--------　終了
 %

上の例では一般的なコードを使用したので、ファナック機であれば互換性は高そうですが、「ワーク座標系」「工具長補正」「クーラント」などの指令は制御機や機械仕様により変わってきます。
特に、「クーラント指令」は、同じ機械メーカー、同じ制御機であっても指令コードが違う場合が多いのでかなり厄介です。
また、コード的には同じでも、使用者（会社・部署）によって出力の順番が違う場合もあります。
例えば、工具を回転させる場合、暖気を考慮すれば工具交換後すぐに回転させたい場合もあれば、危険を考慮すれば加工近くまで移動した後に回転させたい場合もあります。
クーラントも、冷却水状態が安定してから加工したい場合、早めに吐き出したいかもしれません。
逆に、工具が高い位置で出してしまうと、冷却水の周辺への飛び散りなど周りへの影響を気にする場合もあるかもしれません。
このように、準備機能は、機種によるコードの違いと共にユーザーの経験や考え方でも違ってきます。
逆に考えると、ノウハウの対応や数種類の機械を使用する場合、この部分は機械依存で用意する必要がありますが、この準備機能指令と工具経路指令を分けて構成する事で比較的簡単に、違う機種でも動作させる事ができそうです。

準備機能指令 を４種類に整理

さらにマシニングセンターを対象に、準備機能指令を考えてみると、全体の最初と最後、各加工工程の前後で４種類に分類できます。
例として、このように分割してみましょう。
「全加工の始まり：Header.nc」
「全加工の終わり：Footer.nc」
「加工工程の前　:ProcessStart.nc」
「加工工程の後　：ProcessEnd.nc」

「全加工の始まり：Header.nc」  

%
 O「番号」(コメント)
 G90G00G17G40G80G49
 G「ワーク座標番号」
(初期暖気など、最初のみやらせたい指令) 

「加工工程の前　:ProcessStart.nc」   

 N「工程番号」
 ( NO.「工程番号」  T「工具番号」  DIA = 「工具径」 必要なら工具情報など)
 G「ワーク座標番号」
 T「工具番号」
 M06
 G90G00X0Y0
 G43Z50.0H「工具長補正番号」
 S「回転数」
 M03
 M「クーラント指令」
 G04X「暖気時間」

（　ここに、実際の加工経路プログラムを置く　）

「加工工程の後　：ProcessEnd.nc」

 M09(Coolant off)
 G91G28Z0
 G49
 G90M05

 「全加工の終わり：Footer.nc」 

 (自動掃除など、加工終了のみやらせたい指令)  
 M30
 %

こんな感じでしょうか。
この構成の「加工工程の前・後」の間に、加工経路指令のNCプログラムを挿入すれば、マシニングセンターでの自動加工プログラムの完成ですね。

メイン・サブ　プログラム方式

もちろん上記のように、「加工工程の前・後」の間に、加工経路指令を直接挿入してもいいですが、「加工経路指令」部分をサブプログラムとして呼びだす方法もあります。
こちらのほうが、「機種依存」だけのプログラムになるので、より読みやすくなります。
上の説明のように、「加工経路指令」は互換性が高いですから、この部分をサブプロとして、互換性の低い「準備機能指令」をメインプロとしてこのメインから呼び出す構成にします。こうする事で、多機種に対応したい場合、メインプロのみ機種依存に応じたデータを用意すればよく、管理も楽になります。
さらに「加工経路指令」部分は、複雑になれば手作業での作成は難しいのでCAMのお世話になる事が多いですが、メインプロだけであれば、テンプレートを作成しておき、少しの編集で作成可能です。
下の例でも、編集箇所はそれほど多くないのがわかります。

  %
 O6412(PARTS-02 CAVITY V33 2020/01/01 )
 G90G00G17G40G80G49    
 G54                          
 N0001
 T01          　　　　　<---------- 使用工具に番号に変更                
 M06                          
 G90G00X0Y0
 G43Z50.H01   　　　　　<---------- 使用工具長補正番号に変更                
 S4000                 <---------- 使用回転数に変更                      
 M03                     
 M07                   <----------　使用クーラントに変更                  
 G04X30.                    
 　・
 M98P2000              <--　実際の加工経路 この部分をサブプロ化し呼び出す
 　・
 M09                  
 G91G28Z0               
 G49                  
 G90M05                   
 M30                   
 % 

メインプロのみ、エディタなどで作成すれば、互換性の高いサブプロ部分は、CAMの標準的なポストプロセッサで出力できますから、最小限のポストプロセッサで、複数の機械を動作させる事ができます。

M98・M198　／　ファナック、サブプロ呼び出し

ファナックでは、サブプロ呼び出しに、「M98 / M198」を使用します
このMコードに、サブプログラムのファイル名を付加して指令します。
二つの違いは、サブプログラムを保存している制御機内の場所になります。
基本的にメインプログラムはメモリー内に登録して実行しますが、「M98」は、メインプログラムと同じメモリーの場所に保存してあるNCプログラムを呼び出します。
「M198」は、メモリとは別に、ハードディスクなど補助記憶装置に保存してあるNCプログラムを呼び出します。
昔はファナック制御機のメモリ容量を増やすのはかなり高価でしたが、３D加工が主流になりプログラム容量が大きくなるにつれて、補助記憶装置を設備する場合が多くなっていると思います

サブプログラムのファイル名

基本的には、ファナックは「O番号」と呼ばれる番号でプログラムを識別するのでその番号と同じファイル名を使用します。
例えば、プログラム番号を「O1234」とした場合、サブプログラムのファイル名も「O1234」とします。
その後、「O」を「P」に変更し、このメインプロに「M98 P1234」の指令をする事で、その箇所にサブプログラムを挿入する事ができます
また多くは、「O」+「数字４桁」という制限があり、４桁の番号で加工プログラムを識別しなければいけません。
なんとも厄介な仕様ですが、制御機によってはファイル名で呼び出せる機種もあります。
こちらであれば、かなりわかりやすいです。
「< >」内に、ファイル名を書いて呼び出しが可能な機種もあります。
こちらであれれば、ファイル管理はかなり楽になりますね。
（例） M198 <Running.nc>

ただし、ソディックの場合は、「< >」でなく「( )」になります。
またまた、面倒ですね～。いじめです！

M99

通常NCプログラムの最後は「M30（もしくはM02）」ですが、サブプログラムの最後は、「M99」にしなければいけません。
完成された一連のNCプログラムを使用する場合には、そえほど問題になりませんが、既存のプログラムを使用して、多数個や多品種加工に対応したい場合、かなり面倒です。
サブプログラムだけでも加工ができる場合、メインプログラムとして使用したいですが、最後の「M99」をそのままにすると、永遠にプログラムを繰り返す事になります。
また、逆にメインプログラムを別のプログラムから呼び出して、サブプログラムとして使用したい場合、最後の「M30」をそのままにすると、そこで終了してしまい、呼び出し元に戻ってきません。
ちなみに、ハイデンハインもレダースも、メイン・サブの違いはありません。
ハイデンハインは「END PRM 」が終了コードですし、レダースはすべてが「M30」です。

まとめ

機械が増えてきて、同じ制御機でもバージョンが変わってきたり、機械メーカー独特の指令が増えてきたりすると、NCプログラムの管理も大変になってきます。
ポストプロセッサでの対応でどうにかなりますが、CAM作成時に加工機械が決定されていない場合、機械の種類だけポストを準備して数種類のNCプログラムを作成しなくてはいけません。
このメイン・サブ方式にすることで、メインプログラムのみを複数作ることで対応できます。

メインプログラムは、エディタ編集やエクセルのマクロでも作成可能です。
私は、ファナックとOSPの機械は、基準のメインプロデータのみ作成し、変換ソフトで複数の機械へ対応させる方法で運用しています。
メイン・サブ方式のほうが変換ソフトを開発する場合でも、作成しやすいです。

ＮＣプログラムの記事