CN102067050B - 数控编程方法及其装置 - Google Patents

Abstract

根据制品形状和原材料形状，生成加工形状，根据从加工形状中提取出的面加工形状，取得可以进行面加工的全部刀具方向，求出按照各刀具方向可以进行加工的面积，另外，求出按照各刀具方向无法进行加工的凹部边缘的长度，根据可以加工的面积成为最大且无法加工的凹部边缘的长度成为最小的刀具方向，生成进行加工的加工程序，以使得即使存在多个可以进行加工的刀具方向，也可以自动地设定精加工面积最大、凹部边缘的切削残留量最小等的适当的刀具方向。

Description

数控编程方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种自动地生成数控用加工程序的数控编程方法及其装置。

背景技术

当前，提出一种工序设计辅助系统，其具有：去除区域提取单元，其根据原材料及制品形状数据提取加工去除区域；最小分割单元，其对加工去除区域进行分割，形成最小去除区域的集合；去除区域再构成单元，其作为将最小分割区域结合而成的加工基本要素的集合，再次构成加工去除区域，形成多种加工用再构成去除区域；加工顺序确定单元，其针对各加工基本要素而确定加工顺序；加工特征识别单元，其向各加工基本要素分配加工特征，而作为加工工序候补；以及加工工序评价单元，其评价各加工工序候补，选择最佳的加工工序(例如，参照日本特开2005-309713号公报)。

专利文献1：日本特开2005-309713号公报

发明内容

由于现有的工序设计辅助系统如上所述构成，所以可以提示多个加工工序，由作业人员选择工序，但存在无法自动地选择加工工序等课题。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，得到一种数控编程方法及其装置，即使存在多个可进行加工的刀具方向，也可以自动地设定精加工面积最大、凹部边缘的切削残留量最小等的适当的刀具方向，由此可以生成适当的加工程序，实施适当的加工。

本发明所涉及的数控编程方法具有下述步骤而构成，即：部件形状输入步骤，其输入部件形状的实体模型；部件形状配置步骤，其配置所述部件形状；原材料形状输入步骤，其输入原材料形状的实体模型；原材料形状配置步骤，其配置所述原材料形状；加工形状生成步骤，其实施所述原材料形状的实体模型和所述部件形状的实体模型之间的差运算，从而生成加工形状的实体模型；根据所述加工形状的实体模型，将精加工面积大的刀具方向设定为刀具方向的步骤；根据所述加工形状的实体模型和所述设定的刀具方向，提取可以加工的加工形状的实体模型的步骤；线·面加工数据生成步骤，其根据该提取出的加工形状的实体模型，生成由线加工形状的实体模型和线加工方法构成的线加工数据、及由面加工形状的实体模型和面加工方法构成的面加工数据；以及程序生成步骤，其基于所述线·面加工数据，生成记述有实施线加工和面加工的加工顺序的加工程序。

另外，本发明所涉及的数控编程方法的特征在于，在根据所述加工形状的实体模型将精加工面积大的刀具方向设定为刀具方向的步骤中，根据从加工形状的实体模型中提取出的面加工形状，取得可以进行面加工的全部刀具方向，将精加工面积最大的刀具方向设定为刀具方向。

另外，本发明所涉及的数控编程方法的特征在于，具有在对加工形状设定刀具方向时将切削残留量最小的刀具方向设定为刀具方向的步骤。

另外，本发明所涉及的数控编程装置具有：部件形状输入单元，其输入部件形状的实体模型；部件形状配置单元，其配置所述部件形状；原材料形状输入单元，其输入原材料形状的实体模型；原材料形状配置单元，其配置所述原材料形状；加工形状生成单元，其实施所述原材料形状的实体模型和所述部件形状的实体模型之间的差运算，生成加工形状的实体模型；线·面加工数据生成单元，其根据由所述加工形状生成单元生成的加工形状的实体模型，将精加工面积大的刀具方向设定为刀具方向，并且根据由所述加工形状生成单元生成的加工形状的实体模型、和所述设定的刀具方向，提取可以加工的加工形状的实体模型，根据该提取出的加工形状的实体模型，生成由线加工形状的实体模型和线加工方法构成的线加工数据、及由面加工形状的实体模型和面加工方法构成的面加工数据；以及程序生成单元，其基于所述线·面加工数据，生成记述有实施线加工和面加工的加工顺序的加工程序。

另外，在本发明所涉及的数控编程装置中，所述线·面加工数据生成单元根据从加工形状的实体模型中提取出的面加工形状，取得可以进行面加工的全部刀具方向，将精加工面积最大的刀具方向设定为刀具方向。

另外，在本发明所涉及的数控编程装置中，所述线·面加工数据生成单元在对加工形状设定刀具方向时，将切削残留量最小的刀具方向设定为刀具方向。

发明的效果

根据本发明，即使存在多个可以进行加工的刀具方向，也可以自动地设定精加工面积最大、凹部边缘的切削残留量最小等的适当的刀具方向，由此可以生成适当的加工程序，实施适当的加工。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的数控编程装置所适用的CAD/CAM系统的结构图。

图2是表示利用由本发明所涉及的数控编程装置生成的加工程序进行加工的形状例的图。

图3是表示由本发明所涉及的数控编程装置生成的加工程序的一个构成要素即加工单元的构成例的图。

图4是表示由本发明所涉及的数控编程装置生成的加工程序中的一个构成要素即加工单元的一个例子的图。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的结构的框图。

图6是表示利用由本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置生成的加工程序进行加工的部件形状的一个例子的图。

图7是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的原材料形状输入单元的动作的流程图。

图8是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的原材料形状输入单元的动作的图。

图9是表示利用由本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置生成的加工程序进行加工的部件形状和原材料形状之间的关系的斜视图。

图10是表示对原材料进行加工的机械的原材料夹具形状及其尺寸的一个例子的图。

图11是表示对原材料进行加工的机械的第1夹具形状、第2夹具形状和原材料形状之间的关系的一个例子的图。

图12是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的加工形状生成单元的动作的、对加工形状进行图示的图。

图13是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的端面加工数据生成单元的动作的流程图。

图14是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的端面加工数据生成单元的动作的、对形状进行图示的图。

图15是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的动作的流程图。

图16是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的动作的、对线·面加工形状进行图示的图。

图17是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的确定刀具方向的处理的流程图。

图18是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的动作的、对形状进行图示的图。

图19是表示根据图18的对象形状求出的矢量数组的图。

图20是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的动作的、对形状进行图示的图。

图21是用于补充说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的动作的图。

图22是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的形状分割处理的流程图。

图23是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线加工单元的图。

图24是用于说明本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的面加工单元的图。

图25是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的线加工单元、面加工单元分配处理的流程图。

图26是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置的线·面加工数据生成单元的线加工单元、面加工单元分配处理的流程图。

图27是用于说明利用由本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置生成的加工程序进行加工的形状的图。

符号的说明

102数控编程装置

205部件形状输入单元

206部件形状配置单元

208原材料形状输入单元

210原材料形状配置单元

218加工形状生成单元

221线·面加工数据生成单元

224加工程序生成单元

具体实施方式

实施方式1

下面，利用附图，说明本发明的实施方式1。

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置所适用的CAD/CAM系统的结构图，在图中，100是三维CAD，其对部件进行设计，生成部件形状及原材料形状的实体模型(solid model)等，101是由三维CAD100生成的部件形状及原材料形状的实体模型，102是作为本发明的对象的数控编程装置，其基于部件形状及原材料形状的实体模型，生成数控用加工程序(以下，称为加工程序)，103是由数控编程装置102生成的加工程序。

另外，数控编程装置102在例如部件形状为如图2(A)所示的形状、且原材料形状为如图2(B)所示的形状时，生成加工程序103，该加工程序103用于实施如图2(C)所示的形状的面加工和如图2(D)所示的形状的面加工。

图3是表示数控编程装置102中的加工程序103的一个构成要素即加工单元的构成例，加工数据104是加工方法的信息，刀具数据105是使用刀具和加工条件的信息，单一形状构成的形状序列数据106是定义要加工的形状的形状数据。

图4是数控编程装置102中的加工程序103的加工单元的一个例子(将加工单元显示在画面上的例子)，由“UNo.”表示的程序部分为所述加工数据104，由“SNo.”表示的程序部分为所述刀具数据105，由“FIG”表示的程序部分为所述形状序列数据106。

图5是表示本发明的实施方式1所涉及的数控编程装置102的结构图，在图中，200是数控编程装置的进行整体控制的处理器，202是例如接受作业人员输入设定值等的数据输入装置，201是显示各种数据及加工程序等的显示装置。

203是输入在加工数据生成时利用的参数的单元，204是存储所输入的参数的参数存储部。

205是作业人员输入由三维CAD100生成的部件形状的实体模型的部件形状输入单元，206是将所输入的部件形状的实体模型配置在程序坐标上的部件形状配置单元，207是存储配置在程序坐标上的部件形状的实体模型的部件形状存储部。

208是原材料形状输入单元，其具有作业人员输入由三维CAD100生成的原材料形状的实体模型的功能、以及基于存储在部件形状存储部205中的部件形状的实体模型来生成原材料形状的功能，210是将原材料形状的实体模型配置在程序坐标上的原材料形状配置单元，211是存储配置在程序坐标上的原材料形状的实体模型的原材料形状存储部。另外，原材料形状输入单元208也可以具有下述功能中的任一种功能，即：作业人员输入由三维CAD100生成的原材料形状的实体模型的功能；以及基于存储在部件形状存储部205中的部件形状的实体模型，生成原材料形状的功能。

212是第1夹具形状设定单元，其用于使作业人员设定第1夹具形状的实体模型，该第1夹具用于保持第1工序中进行加工时的原材料形状，213是存储该设定的第1夹具形状的实体模型的第1夹具形状存储部，214是第2夹具形状设定单元，其用于使作业人员设定第2夹具形状的实体模型，该第2夹具用于保持第2工序中进行加工时的原材料形状，215是存储该设定的第2夹具形状的实体模型的第2夹具形状存储部，216是工序分割位置设定单元，其用于使作业人员设定最初进行加工的第1工序和接下来进行加工的第2工序之间的分割位置，217是存储该设定的工序分割位置的工序分割存储部。

218是加工形状生成单元，其根据存储在部件形状存储部207中的部件形状的实体模型、和由原材料形状存储部211存储的原材料形状的实体模型，生成加工形状的实体模型，219是存储所生成的加工形状的实体模型的加工形状存储部。

220是端面加工数据生成单元，其基于存储在部件形状存储部207中的部件形状的实体模型、存储在加工形状存储部219中的加工形状的实体模型、存储在第1夹具形状存储部213中的第1夹具形状的实体模型、存储在第2夹具形状存储部215中的第2夹具形状的实体模型、以及由工序分割位置存储部217存储的工序分割位置，生成由端面加工形状的实体模型和端面加工方法构成的端面加工数据，221是存储所生成的端面加工数据的端面加工数据存储部。

222是线·面加工数据生成单元，其基于存储在部件形状存储部207中的部件形状的实体模型、存储在加工形状存储部219中的加工形状的实体模型、存储在端面加工数据存储部221中的端面加工数据、存储在第1夹具形状存储部213中的第1夹具形状的实体模型、存储在第2夹具形状存储部215中的第2夹具形状的实体模型、以及由工序分割位置存储部217存储的工序分割位置，生成由线加工形状的实体模型和线加工方法构成的线加工数据、和由面加工形状的实体模型和面加工方法构成的面加工数据，223是存储所生成的线加工数据和面加工数据的线·面加工数据存储部。

224是加工程序生成单元，其基于存储在端面加工数据存储部221中的端面加工数据、和存储在线·面加工数据存储部223中的线·面加工数据，生成加工程序。225是存储所生成的加工程序的加工程序存储部。

以下，将部件形状的实体模型称为部件形状，将原材料形状的实体模型称为原材料形状，将第1夹具形状的实体模型称为第1夹具形状，将第2夹具形状的实体模型称为第2夹具形状，将加工形状的实体模型称为加工形状。

下面，说明本装置的动作。

首先，作业人员操作参数输入单元203，设定在生成加工数据时所需的参数。另外，作为参数，例如设定端面切除量、线加工用径向最大加工余量、线加工用轴向最大加工余量、面铣刀切入量、立铣刀切入量、存在凹针尖圆角时的刀具直径、以及线加工最大刀具直径等。另外，将设定的参数存储在参数存储部204中。

然后，作业人员操作部件形状输入单元205，输入由三维CAD100生成的例如如图6所示的部件形状。

然后，利用部件形状配置单元206，根据部件形状的X轴方向尺寸、Y轴方向尺寸、Z轴方向尺寸，求出部件形状的X轴方向的中间位置、Y轴方向的中间位置、Z轴方向的中间位置，将X轴方向的中间位置的X坐标值、Y轴方向的中间位置的Y坐标值、Z轴方向的中间位置的Z坐标值，作为部件形状的中心位置坐标的X坐标值、Y坐标值、Z坐标值。另外，平行移动部件形状，以使部件形状的中心位置坐标位于Z轴上。并且通过以使部件形状的-Z轴方向端面成为Z＝0.0的方式平行移动部件形状，而将其配置在编程坐标上，并将配置在编程坐标上的部件形状存储在部件形状存储部207中。

在这里，部件形状的X轴方向尺寸、Y轴方向尺寸、Z轴方向尺寸，通过对部件形状进行几何解析而求出。

然后，作业人员操作原材料形状输入单元208，输入由三维CAD100生成的原材料形状，利用原材料形状配置单元210，根据原材料形状的X轴方向尺寸、Y轴方向尺寸、Z轴方向尺寸，求出原材料形状的X轴方向的中间位置、Y轴方向的中间位置、Z轴方向的中间位置，将X轴方向的中间位置的X坐标值、Y轴方向的中间位置的Y坐标值和Z轴方向的中间位置的Z坐标值，作为原材料形状的中心位置坐标的X坐标值、Y坐标值、Z坐标值，平行移动原材料形状，以使原材料形状的中心位置坐标与存储在部件形状存储部207中的配置在编程坐标上的部件形状的中心位置坐标一致，将配置在编程坐标上的原材料形状存储在原材料形状存储部211中。

在这里，原材料形状的X轴方向尺寸、Y轴方向尺寸、Z轴方向尺寸，通过对部件形状进行几何解析而求出。

但是，在没有利用三维CAD100生成原材料形状的情况下，由原材料形状输入单元208生成原材料形状，利用原材料形状配置单元210，将生成的原材料形状平行移动至程序坐标，并存储在原材料形状存储部211中。

在这里，基于图7的流程图，说明原材料形状输入单元209的动作。

即，为了生成直径比所述部件形状充分大的圆柱，如图8(A)所示，生成下述假想的圆柱面，即，将所述部件形状的X轴方向尺寸和所述部件形状的Y轴方向尺寸相加后的值作为半径R，将所述部件形状的Z轴方向尺寸的2倍作为轴向长度，将Z轴作为轴中心(步骤S301)。

然后，如图8(B)所示，进行平行移动，以使所述部件形状的中心坐标成为圆柱面的中心(步骤S302)。

然后，如图8(B)所示，通过几何解析，求出假想的圆柱面和部件形状之间的最接近距离cl(步骤S303)。

然后，将从假想的圆柱的半径R中减去最接近距离cl后的值作为半径值r，将所述部件形状的Z轴方向尺寸与参数存储部204所存储的端面切除量相加而得到的值，作为轴向长度1，生成圆柱形状的实体模型，并作为原材料形状(步骤S304)。

在这里，利用原材料形状配置单元210，根据原材料形状的X轴方向尺寸、Y轴方向尺寸、Z轴方向尺寸，求出原材料形状的X轴方向的中间位置、Y轴方向的中间位置以及Z轴方向的中间位置，将X轴方向的中间位置的X坐标值、Y轴方向的中间位置的Y坐标值、Z轴方向的中间位置的Z坐标值，作为部件形状的中心位置坐标的X坐标值、Y坐标值以及Z坐标值。平行移动原材料形状，以使原材料形状的中心位置坐标，与存储在部件形状存储部207中的配置在编程坐标上的部件形状的中心位置坐标一致，将配置在编程坐标上的原材料形状存储在原材料形状存储部211中。其结果，如图9所示，生成最适于对部件形状进行加工的原材料形状(在对原材料形状进行加工并生成部件形状时加工量最少的原材料形状)。

然后，作业人员操作第1夹具形状设定单元212，如图10所示，对于第1夹具形状，设定外爪或内爪、以及保持直径、爪个数、爪内径、爪高度、爪长度、爪宽度、夹持量Z、夹持量X、避让台阶Z、避让台阶X的各值，生成第1夹具形状的实体模型，并存储在第1夹具形状存储部213中。

然后，作业人员操作第2夹具形状设定单元214，对于第2夹具形状，设定外爪或内爪、以及保持直径、爪个数、爪内径、爪高度、爪长度、爪宽度、夹持量Z、夹持量X、避让台阶Z、避让台阶X的各值，生成第2夹具形状的实体模型，并存储在第2夹具形状存储部215中。

其结果，如图11所示，在对原材料形状进行加工并生成部件形状时，可以可靠地利用第1夹具、第2夹具保持原材料形状。

然后，作业人员操作工序分割位置设定单元216，设定第1工序和第2工序的工序分割位置的Z坐标值，并将第1工序和第2工序重复加工的长度设定为重叠(overlap)量，将工序分割位置的Z坐标值和重叠量存储在工序分割位置存储部217中。

如果将部件形状和原材料形状分别存储在部件形状存储部207和原材料形状存储部211中，则加工形状生成单元218实施从原材料形状中减去部件形状的差运算，生成如图12所示的加工形状，并将该加工形状存储在加工形状存储部219中。

在这里，基于图13的流程图，说明端面加工数据生成单元220的动作。

首先，端面加工数据生成单元220求出部件形状的-Z轴方向的极值的Z坐标min_z和+Z轴方向的极值的Z坐标max_z(步骤S401)。其中，根据部件形状，通过几何解析可以求出相对于任意方向的极值。

然后，如图14(A)所示，生成下述圆柱形状的实体模型，即，半径值大于或等于原材料形状，轴向长度成为所述(max_z-min_z)，Z轴为轴中心。下面，将圆柱形状的实体模型称为圆柱形状(步骤S402)。

然后，进行平行移动，使圆柱形状的-Z轴方向的端面的Z坐标值成为所述min_z(步骤S403)。

然后，从加工形状中减去所述圆柱形状。其中，其可以通过实体模型的集合运算而求出(步骤S404)。

然后，如图14(B)所示，在减法计算后的形状的实体模型中，将位于-Z轴侧的形状的实体模型作为第1工序的端面加工形状的实体模型，将位于+Z轴侧的形状的实体模型作为第2工序的端面加工形状的实体模型，并存储在端面加工数据存储部221中(步骤S405)。下面，将端面加工形状的实体模型称为端面形状。

另外，线·面加工数据生成单元222基于存储在加工形状存储部219中的加工形状、和存储在端面加工数据存储部221中的端面加工数据，生成用于实施线·面加工的线·面加工数据。图15是表示线·面加工数据生成部222的处理内容的流程图，下面，参照图15，详细说明线·面加工数据生成部222的处理内容。

首先，线·面加工数据生成单元222如图16所示，通过实施从加工形状中减去端面加工数据的端面加工形状的差运算，而生成线·面加工形状的实体模型(步骤S501)。下面，将线·面加工形状的实体模型称为线·面加工形状。

然后，线·面加工数据生成单元222将线·面加工形状中成为对象的形状作为一个对象形状的实体模型，确定对象形状的实体模型(以下，称为对象形状)的刀具方向矢量(步骤S502)。另外，利用图17～图21，在后面记述该步骤S502的详细内容。

然后，线·面加工数据生成部222汇总具有与刀具方向矢量相同的法线矢量的平面，将相对于刀具方向矢量而位于最近处的平面作为分割面。另外，在不存在具有与刀具方向矢量相同的法线矢量的平面的情况下，求出对象形状相对于刀具方向矢量的朝向的极值坐标，生成将极值坐标作为位置矢量、将法线矢量作为刀具方向矢量的平面，并作为分割面(步骤S503)。

其中，可以通过几何解析，求出对象形状的极值坐标。

然后，线·面加工数据生成单元222将分割面作为边界，将形状上下分割(步骤S504)。另外，利用图22，在后面记述步骤S504的详细内容。

然后，线·面加工数据生成单元222将分割的形状中，相对于刀具方向位于近处的形状作为分割上形状，位于远处的形状作为分割下形状(步骤S505)。

然后，线·面加工数据生成单元222针对所述分割上形状，将与存储在工序分割位置存储单元217中的工序分割位置相比位于-Z侧的形状，分配为第1工序，将与所述工序分割位置相比位于+Z侧的形状，分配为第2工序(步骤S506)。

然后，线·面加工数据生成单元222针对所述分割上形状，从线加工单元和面加工单元中分配适当的单元(步骤S507)。另外，利用图23至图25，在后面记述步骤S507的详细内容。

然后，线·面加工数据生成单元222将所述分割下形状分配为下一个对象形状，进行与所述分割上形状的处理相同的处理(步骤S508)。并且，对是否存在其他对象形状进行判断，如果不存在对象形状，则结束处理。

在这里，详细说明步骤502。图17是表示线·面加工数据生成单元222的确定刀具方向的处理的流程图，下面，参照图17，详细说明线·面数据生成单元222的刀具方向确定。

首先，线·面数据生成单元222如图18所示，在构成对象形状的面中，取得构成部件形状的面(步骤S601)。

另外，图18(A)为对象形状，图18(B)为构成部件形状的所有面。

然后，在构成所述部件形状的所有面中，提取平面和圆柱面(步骤S602)。

然后，从所述提取出的面中，汇总平面的法线矢量，并添加至矢量数组中(步骤S603)。在向矢量数组中添加时，相同的矢量不重复向矢量数组中添加。

然后，从所述提取出的面中，汇总圆柱面的轴向矢量，并添加至所述矢量数组中(步骤S604)。

然后，从所述提取出的面中，汇总相邻的平面的法线矢量，求出外积矢量，并向所述矢量数组中添加(步骤S605)。

另外，图19是根据图18的对象形状求出的矢量数组。

然后，在进行将所述矢量数组的要素作为刀具方向的加工的情况下，通过没有切削残留量地进行加工，从而作为部件形状，求出精加工面，求出该所有面的面积并求出总和(步骤S606)。

另外，图20(A)是根据矢量1(-0.70710678，0.0，0.70710678)精加工的面，图20(B)是根据矢量3(0.0，1.0，0.0)精加工的面。

然后，在将所述矢量数组的要素作为刀具方向，利用立铣刀进行加工的情况下，提取在凹陷位置的内壁角产生切削残留量的边、即凹部边缘，求出提取出的边缘的全长(步骤S607)。

在图21中示出由于凹部边缘而产生切削残留量的一个例子。

其中，凹部边缘可以通过向对象形状进行几何解析而求出。

然后，将所述矢量数组的要素中凹部边缘的长度最小、精加工面的面积最大的矢量数组的要素，作为刀具方向(步骤S608)。

在这里，详细说明步骤S504。图22是表示线·面加工数据生成单元222的形状分割处理的流程图，下面，参照图22，详细说明线·面数据生成单元222的形状分割。

首先，线·面数据生成单元222将所述分割面作为底面，生成尺寸与所述对象形状相比充分大的高度、宽度、纵深的长方体(步骤S701)。另外，由于通过对对象形状进行几何解析而求出X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的各尺寸，所以将各尺寸值全部相加后的值，作为与对象形状相比充分大的尺寸，而生成长方体。

然后，平行移动长方体，以使所述长方体的底面的中心坐标与所述分割面的中心坐标一致(步骤S702)。

然后，通过所述长方体和所述对象形状之间的积运算，求出分割上形状(步骤S703)。

然后，通过所述长方体和所述对象形状之间的差运算，求出分割下形状(步骤S704)。

在这里，详细说明步骤S507。图25、图26是表示线·面加工数据生成单元222的线加工单元、面加工单元分配处理的流程图，下面，参照图23至图26，详细说明线·面加工数据生成单元222的线加工单元、面加工单元分配处理。

首先，说明线加工单元。

线中心单元，是以刀具中心在定义的形状上移动的方式进行加工的(参照图23(A))。

线右单元，是以刀具在定义的形状的右侧移动的方式进行加工的(参照图23(B))。

线左单元，是以刀具在定义的形状的左侧移动的方式进行加工的(参照图23(C))。

线外单元，是以刀具在定义的形状的外侧绕一周而移动的方式进行加工的(参照图23(D))。

线内单元，是以刀具在定义的形状的内侧绕一周而移动的方式进行加工的(参照图23(E))。

下面，说明面加工单元。

对于面铣刀单元，是使用面铣刀，对定义的形状的整个轮廓面进行加工。在加工时，以刀具直径量切入而对定义的形状进行加工(参照图24(A))。

对于立铣刀面单元，是使用立铣刀，对定义的形状的整个轮廓面进行加工。在加工时，以刀具半径量切入而对定义的形状进行加工(参照图24(B))。

对于立铣刀凸部单元，是使用立铣刀，以保留定义的形状中的内侧的形状轮廓的方式进行加工。将外侧的形状形成为池形状，将内侧的形状形成为凸部形状。对于池形状，是以不考虑刀具直径量的方式进行加工，但对于凸部形状，不使刀具切入(参照图24(C))。

对于凹槽铣刀单元，是使用立铣刀，以使定义的形状形成为凹槽的方式进行加工(参照图24(D))。

对于凹槽凸部单元，是使用立铣刀，以保留定义的形状中的内侧形状的轮廓，并将定义的形状形成为凹槽的方式进行加工。将外侧的形状形成为池形状，将内侧的形状形成为凸部形状。对于池形状和凸部形状，不使刀具切入(参照图24(E))。

对于凹槽凹部单元，是使用立铣刀，以保留定义的形状中的内侧形状的轮廓，并将定义的形状形成为凹槽的方式进行加工。将外侧的形状形成为池形状，将内侧的形状形成为凹部形状。对于池形状，不使刀具切入，但对于凹部形状，以刀具半径量切入而进行加工(参照图24(F))。

首先，线·面数据生成单元222如图25所示，生成将所述分割上形状从所述刀具方向向所述分割面投影而形成的投影平面形状(步骤S800)。

其中，投影平面形状可以通过对所述分割上形状进行几何解析而求出。

然后，判断有无凸部·凹部形状(步骤S801)。在这里，判断有无凸部·凹部形状的方法为数出所述投影平面形状的闭合环(loop)的个数，在闭合环的个数为多个的情况下，存在凸部·凹部形状，在闭合环的个数为1的情况下，没有凸部·凹部形状。另外，在不存在凸部·凹部形状的情况下，跳转至图26所示的流程图。

然后，在存在凸部·凹部形状的情况下，在进行加工时，对是不可切入的凸部形状、还是可以切入的凹部形状进行判断(步骤S802)。在这里，对是凸部形状还是凹部形状进行判断的方法，是基于位于所述投影平面形状内侧的闭合环，在该闭合环的内侧成为所述部件形状内侧的情况下，判断为凸部形状，在该闭合环的内侧成为所述部件形状外侧的情况下，判断为凹部形状。在步骤802中，在为凸部形状的情况下，跳转至步骤S805，在为凹部形状的情况下，跳转至步骤803。

然后，线·面加工数据生成单元220在为凹部形状的情况下，参照存储在参数存储部204中的线加工用径向最大加工余量和线加工用轴向最大加工余量，判断是否是所述分割上形状相对于刀具方向的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、轴向的加工余量小于或等于线加工用轴向最大加工余量(步骤S803)。并且，在并非是所述分割上形状相对于刀具方向的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、轴向加工余量小于或等于线加工用轴向最大加工余量的情况下，分配为凹槽凹部单元。另外，在所述分割上形状相对于刀具方向的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、轴向加工余量小于或等于线加工用轴向最大加工余量的情况下，跳转至步骤S804。

其中，所述分割上形状相对于刀具方向的径向加工余量，是所述投影的平面形状的外侧闭合环成为池形状，而通过对池形状和凹部形状之间的最大距离进行几何解析而求出。轴向加工余量成为所述分割上形状在刀具方向上的尺寸。刀具方向上的尺寸可以通过几何解析而求出。在这里，所谓池形状，是指在定义加工的形状时作为外侧的形状轮廓而定义的形状，以下称为池形状。

然后，在所述分割上形状相对于刀具方向的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、轴向加工余量小于或等于线加工用轴向最大加工余量的情况下，判断所述分割上形状的池形状是否为相对于刀具方向而可以向外侧切入的全开放的形状(步骤S804)。对于池形状是否为全开放的形状，如果针对所述投影平面形状的池形状，相对于刀具方向向外侧偏移的形状为所述部件形状的外侧，则成为全开放。在全开放的情况下，分配将凹部形状作为形状序列的线中心单元，在不是线开放的情况下，分配将池形状作为形状序列的线内单元。

在步骤S802中判断为凸部形状的情况下，对所述投影的平面形状的外侧闭合环的池形状是否为全开放进行判断(步骤S805)。对于是否为全开放的形状，与步骤S804相同地进行判断。

然后，在步骤S805中判断为所述投影平面形状的池形状不是全开放的情况下，分配将所述投影平面形状作为形状序列的凹槽凸部单元。

在步骤S805中判断为所述投影平面形状的池形状为全开放的情况下，进一步对是否是所述分割上形状的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、所述分割上形状的轴向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量进行判断(步骤S806)。在所述分割上形状的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、所述分割上形状的轴向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量的情况下，分配将所述投影平面形状的凸部形状作为形状序列的线外单元。

然后，在步骤S806中判断为并非是所述分割上形状的径向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量、所述分割上形状的轴向加工余量小于或等于线加工用径向最大加工余量的情况下，参照存储在参数存储部204中的立铣刀切入量，在即使沿径向以立铣刀切入量的长度切入所述投影平面的池形状，也不与所述部件形状发生干涉的情况下，分配将所述投影平面形状的形状要素作为形状序列的立铣刀凸部单元。在与所述部件形状发生干涉的情况下，分配将所述投影平面形状的形状要素作为形状序列的凹槽凸部单元(步骤S807)。

在步骤S801中判断为不存在凸部·凹部形状的情况下，如图26所示，参照存储在参数存储部204中的面铣刀切入量，在即使沿径向以面铣刀切入量的长度切入所述投影平面的池形状，也不与所述部件形状发生干涉的情况下，分配将所述投影平面作为形状要素的面铣刀单元(步骤S808)。

然后，在步骤S808中判断为发生干涉的情况下，参照存储在参数存储部204中的立铣刀切入量，判断沿径向以立铣刀切入量的长度切入所述投影平面形状的池形状，是否与所述部件形状发生干涉(步骤S809)。并且，在不发生干涉的情况下，分配将所述投影平面形状作为形状序列的立铣刀单元，在发生干涉的情况下，跳转至步骤S810。

然后，判断所述分割上形状中有无进行切入加工的开放部(步骤S810)。在没有开放部的情况下，分配将所述投影平面形状作为形状序列的凹槽铣刀单元。

然后，在步骤S810中，在所述分割上形状中有进行切入加工的开放部的情况下，与分割上形状相对应，取得适当的刀具直径(步骤S811)。

在这里，为了与分割上形状相对应取得适当的刀具直径，在所述投影平面形状中，在无法通过切入而加工的要素中搜索凹圆弧形状要素。在存在凹圆弧形状要素的情况下，作为刀具直径而选择小于或等于凹圆弧半径中的最小半径的值。在存在凹针尖圆角的情况下，参照参数存储部204的凹针尖圆角时的刀具直径，而设置刀具直径。在凹圆弧形状和凹针尖圆角都不存在的情况下，参照参数存储部204的线加工最大刀具直径，而设置刀具直径。

然后，对于所述投影平面形状的不是开放部的形状要素，以上述确定的刀具直径生成刀具扫过(sweep)形状，对在所述分割上形状中是否存在切削残留量进行判断(步骤S812)。刀具扫过形状是通过实体模型的运算而求出的。从分割上形状中减去求出的扫过形状，在形状没有残留的情况下，为不存在切削残留量，在残留形状的情况下，为存在切削残留量。

在这里，在存在切削残留量的情况下，分配将所述投影平面形状作为形状序列的凹槽铣刀单元。在不存在切削残留量的情况下，参照参数存储部204的线右指定(步骤S813)，在线右指定的情况下，分配将所述投影平面形状的不开放的形状作为形状序列的线右单元。在不是线右指定的情况下，分配将所述投影平面形状的不开放的形状作为形状序列的线左单元。

图27是表示按照以上述方式生成的加工程序而加工出的形状的斜视图。另外，加工程序由原材料的形状信息及位置信息(序列数据)、加工单位的加工方法、加工条件信息、刀具信息、加工形状信息(序列数据)等构成。

即，在加工图6所示的部件形状的情况下，按照生成的加工程序，如图27(A)～(C)所示，在第1工序中实施端面加工、面铣刀加工、立铣刀凸部加工。

另外，如图27(D)～(H)所示，在第2工序中实施凹槽铣刀加工、线外加工、凹槽铣刀加工、凹槽凸部加工、端面加工。

从以上内容明确可知，根据本实施方式1，即使存在多个可以进行加工的刀具方向，也可以自动地设定精加工面积最大、凹部边缘的切削残留量最小等的适当的刀具方向，由此可以生成适当的加工程序，实施适当的加工。

工业实用性

本发明所涉及的数控编程方法及其装置，适用于自动生成数控用加工程序。

Claims (4)

1.一种数控编程方法，其特征在于，具有： 

部件形状输入步骤，其输入部件形状的实体模型；部件形状配置步骤，其将所输入的所述部件形状的实体模型配置在程序坐标上； 

原材料形状输入步骤，其输入原材料形状的实体模型；原材料形状配置步骤，其将所输入的所述原材料形状的实体模型配置在所述程序坐标上； 

加工形状生成步骤，其实施所述原材料形状的实体模型和所述部件形状的实体模型之间的差运算，从而生成加工形状的实体模型； 

根据从所述加工形状的实体模型中提取出的面加工形状，取得可以进行面加工的全部刀具方向，将作为部件形状而进行精加工的精加工面积最大的刀具方向设定为刀具方向的步骤，该全部刀具方向是提取构成所述部件形状的所有的平面和圆柱面，从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总平面的法线矢量，添加至刀具方向中，从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总所述圆柱面的轴向矢量，添加至刀具方向中，以及从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总相邻的所述平面的法线矢量，求出外积矢量，并添加至刀具方向中而构成的； 

根据所述加工形状的实体模型和所述设定的刀具方向，提取可以加工的加工形状的实体模型的步骤； 

线·面加工数据生成步骤，其根据该提取出的加工形状的实体模型，生成由线加工形状的实体模型和线加工方法构成的线加工数据、及由面加工形状的实体模型和面加工方法构成的面加工数据； 

以及程序生成步骤，其基于所述线·面加工数据，生成记述有实施线加工和面加工的加工顺序的加工程序。 

2.如权利要求1所述的数控编程方法，其特征在于， 

具有下述步骤，即，在作为刀具而使用立铣刀的情况下，提取 在凹陷位置的内壁角产生切削残留量的边、即凹部边缘，将该提取出的边缘的长度最小的刀具方向设定为刀具方向。 

3.一种数控编程装置，其特征在于，具有： 

部件形状输入单元，其输入部件形状的实体模型；部件形状配置单元，其将所输入的所述部件形状的实体模型配置在程序坐标上；原材料形状输入单元，其输入原材料形状的实体模型；原材料形状配置单元，其将所输入的所述原材料形状的实体模型配置在所述程序坐标上；加工形状生成单元，其实施所述原材料形状的实体模型和所述部件形状的实体模型之间的差运算，生成加工形状的实体模型；线·面加工数据生成单元，其根据从由所述加工形状生成单元生成的加工形状的实体模型中提取出的面加工形状，取得可以进行面加工的全部刀具方向，将作为部件形状而进行精加工的精加工面积最大的刀具方向设定为刀具方向，并且根据由所述加工形状生成单元生成的加工形状的实体模型、和所述设定的刀具方向，提取可以加工的加工形状的实体模型，根据该提取出的加工形状的实体模型，生成由线加工形状的实体模型和线加工方法构成的线加工数据、及由面加工形状的实体模型和面加工方法构成的面加工数据，该全部刀具方向是提取构成所述部件形状的所有的平面和圆柱面，从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总平面的法线矢量，添加至刀具方向中，从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总所述圆柱面的轴向矢量，添加至刀具方向中，以及从所述提取出的所有的平面和圆柱面中，汇总相邻的所述平面的法线矢量，求出外积矢量，并添加至刀具方向中而构成的；以及程序生成单元，其基于所述线·面加工数据，生成记述有实施线加工和面加工的加工顺序的加工程序。 

4.如权利要求3所述的数控编程装置，其特征在于， 

在作为刀具而使用立铣刀的情况下，所述线·面加工数据生成单元提取在凹陷位置的内壁角产生切削残留量的边、即凹部边缘，将该提取出的边缘的长度最小的刀具方向设定为刀具方向。 

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