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STEP-NC

STEP-NCは、ISO 10649 STEP規格をISO 14649の加工モデルで拡張し、検査用の幾何学的寸法と公差データを追加し、より広範な企業に統合するためのSTEP PDMモデルを追加する工作機械制御言語です。結合された結果は、ISO 10303-238（AP238としても知られています）として標準化されています。

STEP-NCは、ISO 6983 / RS274D Gコードを、コンピューター数値制御（CNC）プロセスデータを機械加工される部品の製品説明に接続する最新の連想通信プロトコルに置き換えるように設計されました。

STEP-NCプログラムは、デバイスに依存しないツールパスをCNCに伝達するために、STEP標準のあらゆる範囲の幾何学的構造を使用できます。 CAMの操作説明とSTEP CADジオメトリをCNCに提供できるため、ワークパス、ストック、治具、切削工具の形状をツールパスのコンテキストで視覚化および分析できます。 STEP GD＆T情報を追加して、コントロールの品質測定を有効にしたり、CAMに依存しないボリューム削除機能を追加して、閉ループ製造の加工前または加工中にツールパスの再生成と変更を容易にすることができます。

動機

ISO 6983 / RS274D Gコード制御言語のCNCへの入力は、多くの場合、マシン固有であり、軸モーションコマンドに限定されます。工作機械には、加工の望ましい結果に関する情報がほとんどまたはまったく与えられません。

STEP-NCにより、機械加工プロセスに関する詳細情報を機械制御に送信し、機械加工される製品に関する新しい情報を追加できます。この「スマート加工用のスマートデータ」により、次のようなアプリケーションが可能になります。

  • ポータブルで、マシンジオメトリに依存しないツールパスの説明。
  • 視覚的なプロセス。機械とワークのコンテキストでツールパスを表示し、図面を削除します。
  • On-Machine Simulation。ガウジ、機械干渉、その他の望ましくない動作を確認します。
  • リンクされた公差、オンマシンプローブ、および部品の公差に関連付けられた検査ワークプランを備えた簡易検査。
  • 公差、断面情報、センサーデータを使用したフィードおよび速度の最適化。
  • 連想性により、製造から設計にフィードバックを送信できます。

能力

STEP-NCは、完全な加工プロセスの説明を工作機械の制御装置に、または製造ソフトウェアアプリケーション間で伝達できます。 STEP-NCによって処理される情報は、次の一般的なカテゴリに分類できます。この規格は、フライス加工と旋削の技術固有のパラメータ、および開発中の他の技術の拡張を処理します（将来の作業を参照）。

  • 製品説明
    • ワーク、PDM、製品形状
    • 製造機能
    • 寸法と公差
    • メジャーとパーツプロパティ
  • 一般的なプロセスの説明
    • 事業
    • 実行可能
    • 操作
    • ツールパス
  • 技術固有のプロセスの説明
    • フライス加工の操作と切削工具
    • 旋削加工の操作と切削工具
    • 検査のための操作とデバイス

STEP-NCは、現在使用されている明示的なツールパスの説明を交換し、部品、ストック、治具のジオメトリ、ツールの説明、幾何学的寸法と公差、PDM情報を追加できます。 STEP-NCファイルにはジオメトリの説明が含まれているため、手動で編集するのは困難ですが、STEP-NCはASCIIコードではなく圧縮XML形式を使用するため、大規模なプログラムではファイルサイズを小さくできます。

歴史

STEP-NCは、CNCにより良い品質の情報を提供する最初の試みではありません。 EIA 494基本制御言語（BCL）は、ポータブルで、マシンジオメトリから独立したツールパスを持つ制御言語を定義しましたが、STEP-NCにある他の製品モデル情報は一切含まれていませんでした。

STEP-NCの中核は、1999年に開始されたヨーロッパのESPRITおよびIMS STEP-NCプロジェクトによって開発されたCNC制御用のISO 14649モデルです。これらは、ドイツ、コマツおよびFANUCのRWTHアーヘン大学とシュトゥットガルト大学の貢献によりシーメンスが主導しました日本、スイスのハイデンハイン、韓国の浦項科学技術大学。 CNCフライス盤と旋盤の制御用のモデルは2005年に公開され、EDMと輪郭切断用のドラフトモデルが存在します。

CNCモデルをSTEPに統合してISO 10303-238を作成することは、Fortuneで構成される産業用レビューボード（IRB）を備えたSTEP Tools、Inc.が主導するNIST ATPモデル駆動型製造管理プロジェクトの下で、米国で行われました。 500社、CADおよびCAMソフトウェア開発者、工作機械メーカー、ジョブショップ、業界の専門家。 STEP-NC AP238は2007年に公開されました。

2005年、OMAC STEP-NCワーキンググループはオーランドでAP238テストフォーラムを開催し、AP238 CC1マシン独立ツールパスを使用して機械加工された5軸部品を実証しました。 4つのCAD / CAMシステムは、5軸のテストパーツ（中央に反転したNAS 979コーンテストがあるNAS 979円/ダイヤモンド/正方形）をフライス加工するためのAP238加工プログラムを作成しました。完全に異なる機械形状（ABツールの傾きとBCテーブルの傾き）に合わせて構成された1組のCNCでそれぞれ実行されます。さらに、ボーイングはタルサの施設でさまざまな機械の部品を切断し、ゲーサーズバーグのNISTで機械を切断しました。

2006年6月、ツールーズのPaul Sabatier Laboratoire deGéniemécanique大学で、エアバスが5軸STEP-NC加工の実演デモを開催しました。 2007年に指宿でさらに加工と測定のデモンストレーションが行われました。

2008年3月10〜12日、STEP製造チーム（ISO TC184 SC4 WG3 T24）は、スウェーデンのサンドビケンとストックホルムで会合し、送りと速度の最適化、高速加工、公差駆動工具補正およびトレーサビリティ。デモンストレーションの参加者には、エアバス/ Univが含まれていました。ボルドー、ボーイング、ユーロステップ、KTHロイヤルインスティテュートオブテクノロジー、NIST、サンドビックコロマント、スカニア、STEPツール、大学ビーゴの。

2008年10月1〜2日に、STEP製造チームは、コネチカット州ハートフォードにあるコネチカットアドバンストテクノロジーセンターで、閉ループ加工、送り最適化、STEP-NCを使用した測定を実演しました。ミーティングのハイライトは、チタン製インペラの5軸ライブ加工でした。機械加工のデモンストレーションおよびその他の活動には、ボーイング、コネチカット先端技術センター、コンセプトNRec、DMG、KTHロイヤルインスティテュートオブテクノロジー、ミツトヨ、NIST、サンドビックコロマント、スカニア、シーメンス、およびSTEPツールが含まれます。

これらの参加者およびその他の参加者は、約6か月のサイクルでSTEP-NCの国際的な実装およびテストイベントを開催し続けます。 2009年のデモンストレーションでは、ファナックが開発したSTEP-NC制御で機械加工された1つの部品を含む、同じAP238データから複数のサイトで金型部品を機械加工しました。シアトルでの会議で、CMMプローブとレーザースキャナーを使用して部品の精度が測定されました。

2010年上半期のテスト活動は、工具摩耗管理と、3、4、5軸加工用の複数の代替加工計画による複数のセットアップでの部品の加工に重点を置いていました。新しいテストパーツは、6面すべてを機械加工する必要があるギアボックスでした。工具の摩耗とその結果生じる機械負荷は、STEP-NCデータから予測され、動力計を使用して検証されました。 2010年の後半に、テストフォーラムはSTEP-NCを適用して、FaroArmポータブル測定デバイスを使用した部品と治具のデータムのオンマシン測定による補正を設定しました。

2012年、テストは工作機械の精度計算に焦点を合わせ、6月にストックホルムのKTH生産エンジニアリングラボでのデモで終わりました。このテストケースでは、古いMazak VQC 20のクラウンホイールギア用の鍛造ブランクをフライス加工しました。マシンの精度データをSTEP-NCの工具係合情報と組み合わせて、実際の加工結果に対してテストしたたわみを予測しました。

2014年には、STEP-NCを使用したCAMデータ交換がIMTS 2014で行われ、大熊が主催する毎日の加工デモが行われました。金型部品の基本的な機械加工プロセスは、ボーイングによって作成され、SandvikとISCARに送信されて最適化され、3つのプロセスオプションすべてを含むSTEP-NC記述が作成されました。すべての加工はチタンで行われ、さまざまなCAMソフトウェアが使用され、すべての結果はSTEP-NCとしてキャプチャされました。

IMTS 2018では、エアバス、ボーイング、DMG MORI、ヒュンダイWIA、レニショー、およびミツトヨから成るチームが、STEP-NCモデルとプロセスデータをMTConnect工作機械のステータスおよび品質情報フォーマット（QIF）計測結果と組み合わせて、デジタルツイン製造を実証しました。

今後の仕事

ISO標準委員会内で作業を続け、STEP-NCを新しい技術に拡張し、使用中に発見された改良点を組み込みます。通常、新しいテクノロジーのプロセスモデルは、ISO TC184 / SC1 / WG7委員会によって作成されます。 Wire＆Sink EDMおよび木材または石の輪郭切断のモデルは調査中です。

STEP-NCを製造企業と拡張および統合する作業は、ISO TC184 / SC4 / WG3 / T24 STEP製造チームで行われます。このグループは、テスト中に発見された拡張機能と改良版にも取り組んでいます。 STEP-NC加工プログラムを実行中のセンサーフィードバックおよびマシン状態情報とリンクするために、一連のトレーサビリティ拡張機能が提案されています。

国立造船研究プログラム（NSRP）は、STEP-NCを使用して造船所設計システムをプレート切断に接続するプロトタイプを実装する作業もホストしています。この作業には、レーザーとプラズマトーチを使用したSTEP-NCの鋼板切断およびマーキングへの拡張が含まれていました。

AP238の第2版は、モデルベースの統合製造向けに準備されており、AP242によって最初に導入されたジオメトリ、公差、および運動学の改善が含まれています。

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