CN102473008B - 自动编程装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

为了得到一种即使在圆筒面上形成的孔、槽的边沿等加工的对象部位的形状是复杂的曲线形状的情况下，也可以容易地定义加工单位数据并根据曲线部的形状形成适当的加工区域形状的自动编程装置，具备：原材料形状数据输入部(1)，输入原材料形状的数据；加工程序存储部(3)，存储原材料形状的数据以及加工单位数据；加工单位数据输入部(2)，输入参照加工单位数据中包含的加工区域形状数据的其他加工单位参照型的加工单位数据；加工区域形状生成部(8)，根据原材料形状的数据以及其他加工单位参照型的加工单位数据参照的加工区域形状数据，生成部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据；以及控制指令生成部(10)，根据包括加工区域形状数据的部分加工的加工单位数据，生成控制指令数据。

Description

自动编程装置以及方法
技术领域
本发明涉及输入包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据的用于进行部分性的加工的加工单位数据，并根据所输入的加工单位数据生成用于使机床动作的控制指令信息的自动编程装置以及自动编程方法。 
背景技术
在输入包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据的用于进行部分性的加工的加工单位数据，并根据所输入的加工单位数据生成用于使机床动作的控制指令信息的自动编程装置中，作为倒角等加工的定义方式，有直接用线段或圆弧等形状要素指定该加工的对象部位的形状的方式(例如，参照专利文献1)、根据直至倒角加工为止的NC(Numerical Control，数控)程序生成倒角加工前的中间加工品形状并从所生成的中间加工品形状自动地抽取倒角加工的对象部位的方式等(例如，参照专利文献2)。 
专利文献1：日本特开昭62-224550号公报(第4页、第8图) 
专利文献2：日本特开2005-31904号公报(第6-9页、第1图) 
发明内容
在以往的自动编程装置中，在圆筒面上形成的孔、槽的边沿等加工的对象部位的形状是复杂的曲线形状的情况下，存在无法正确地指定加工部位的形状的问题。另外，在从根据直至倒角加工前为止的NC程序生成的倒角加工前的中间加工品形状自动地抽取倒角加工的对象部位的方式中，对倒角加工部的形状成为各种状态的曲面的边沿 的倒角加工部，存在无法针对每个加工部分配与加工部的形状匹配的适当的倒角加工这样的问题。 
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，得到一种自动编程装置，即使在圆筒面上形成的孔、槽的边沿等加工的对象部位的形状是复杂的曲线形状的情况下，也可以容易地定义加工单位数据，根据曲线部的形状形成适当的加工区域形状。 
本发明的自动编程装置，根据用于对原材料形状进行部分性的加工的部分加工的加工单位数据生成控制指令数据，具备：原材料形状数据输入部，输入原材料形状的数据；加工程序存储部，存储原材料形状的数据以及加工单位数据；加工单位数据输入部，输入参照在加工程序存储部中存储的加工单位数据所包含的加工区域形状数据的其他加工单位参照型的加工单位数据，将其他加工单位参照型的加工单位数据输出到加工程序存储部；加工区域形状生成部，根据原材料形状的数据以及其他加工单位参照型的加工单位数据所参照的加工区域形状数据，生成部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据；以及控制指令生成部，根据包括加工区域形状数据的部分加工的加工单位数据，生成控制指令数据。 
本发明根据原材料形状的数据以及其他加工单位参照型的加工单位数据参照的加工区域形状数据，生成部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据，所以即使在圆筒面上形成的孔、槽的边沿等加工的对象部位的形状是复杂的曲线形状的情况下，也可以容易地定义加工单位数据，根据曲线部的形状形成适当的加工区域形状。 
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的自动编程装置的结构图。 
图2是本发明的实施方式1中的自动编程装置的流程图。 
图3是本发明的实施方式1中的车削外径加工的加工单位数据。 
图4是本发明的实施方式1中的车削外径加工前后的原材料形状的立体图。 
图5是本发明的实施方式1中的车削外径加工中的加工区域形状的详细图。 
图6是本发明的实施方式1中的加工前后的原材料形状的立体图。 
图7是本发明的实施方式1中的3个加工单位的每一个的加工区域形状的立体图。 
图8是示出本发明的实施方式1中的选择出的边缘的立体图。 
图9是本发明的实施方式1中的倒角加工的加工单位数据。 
图10是本发明的实施方式1中的倒角加工对象部位形状参照数据。 
图11是示出本发明的实施方式2中的倒角加工工具路径生成部的结构的框图。 
图12是示出本发明的实施方式2中的倒角加工工具路径生成的说明中使用的原材料形状的一个例子的图。 
图13是本发明的实施方式2中的由倒角加工工具路径生成部进行的处理的流程图。 
图14是示出一般的加工图中使用的倒角加工的图案的一个例子的图。 
图15是本发明的实施方式2中的将转印边缘分割而生成基准点的处理的说明图。 
图16是本发明的实施方式2中的将转印边缘分割而生成基准点的处理的说明图的部分放大图。 
图17是本发明的实施方式2中的剖面平面的说明图。 
图18是图17的倒角加工的对象部位的放大图。 
图19是本发明的实施方式2中的在使用球头立铣刀的情况下的求出基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。 
图20是本发明的实施方式2中的在使用平底立铣刀的情况下的求出基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。 
图21是本发明的实施方式2中的在使用倒角铣刀的情况下的求 出基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。 
图22是本发明的实施方式2中的实施了倒角加工之后的倒角加工部位的立体图。 
图23是本发明的实施方式3中的剖面平面的说明图。 
(附图标记说明) 
1：原材料形状数据输入部；2：加工单位数据输入部；3：加工程序存储部；4：加工后原材料形状生成部；5：关联加工单位数据抽取部；6：加工程序解析部；7：工具路径生成部；8：加工区域形状生成部；9：倒角加工工具路径生成部；10：控制指令生成部；21：倒角加工面定义部；22：基准点序列生成部；23：工具基准位置生成部；50：加工后原材料形状；51、52：倒角加工部位；61：第1加工面；62：第2加工面；101：加工区域形状；102：加工区域轮廓形状；103：加工目的轮廓形状；Ei：交叉边缘；Ei’：转印边缘；Fij：剖面平面；N1ij、N2ij：法线矢量；Pij：基准点；Qij：工具基准位置；Vij：基准矢量；Vij’：转印矢量。 
具体实施方式
实施方式1. 
图1是本发明的实施方式1中的自动编程装置的结构图。自动编程装置根据用于对原材料形状进行部分性的加工的部分加工的加工单位数据生成控制指令数据，输入包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据的用于进行部分性的加工的加工单位数据，解析所输入的加工单位数据而生成用于使机床动作的控制指令数据。在图1中，自动编程装置由原材料形状数据输入部1、加工单位数据输入部2、加工程序存储部3、加工区域形状生成部8、以及控制指令生成部10构成。 
原材料形状数据输入部1从外部输入定义原材料形状的数据，在加工程序存储部3中保存数据。作为定义原材料形状的数据，如果以空心圆筒状的原材料形状为例子，则相当于外周部圆筒面的直径、空 心部圆筒面的直径、以及圆筒面中心轴方向范围。加工单位数据输入部2输入参照加工程序存储部3中存储的加工单位数据中包含的加工区域形状数据的其他加工单位参照型的加工单位数据，将其他加工单位参照型的加工单位数据输出到加工程序存储部3，从外部输入定义加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等加工单位的数据，在加工程序存储部3中保存数据。作为其他加工单位参照型的加工单位数据，有倒角加工的加工单位数据等。加工程序存储部3存储原材料形状数据和包括其他加工单位参照型的加工单位数据的加工单位数据的按照加工顺序排列的列表。 
另外，加工后原材料形状生成部4根据加工程序存储部3中存储的原材料形状数据以及加工单位数据生成加工后原材料形状数据，由关联加工单位数据抽取部5显示·处理所生成的加工后原材料形状数据。加工后原材料形状数据是根据原材料形状数据和已经定义完毕的加工单位的加工区域形状数据，从原材料形状去除了已经定义完毕的加工单位的加工区域形状的加工区域去除原材料形状数据。关联加工单位数据抽取部5在加工单位数据输入部2从外部输入倒角加工的加工单位数据时，对由加工后原材料形状生成部4生成的加工后原材料形状数据进行图形显示。而且，接受来自操作人员的倒角加工对象部位的指示，对转印成加工区域去除原材料形状的加工区域形状的面，附加用于确定对应的加工单位的加工区域形状的面的数据而作为属性，从在加工区域去除原材料形状上指示的边缘，抽取用于确定附属于与其邻接的面的加工单位的加工区域形状的面的数据，从所抽取的数据抽取其他加工单位参照型加工单位的加工区域形状数据的参照数据，向加工单位数据输入部2发送参照数据。 
另外，加工程序解析部6在根据加工程序生成控制指令时，解析加工程序存储部3中存储的加工单位数据，准备用于生成工具路径(path)数据的使用工具数据、加工条件数据等，向工具路径生成部7以及倒角加工工具路径生成部9发送数据。工具路径生成部7针对倒角加工以外的加工单位根据加工单位数据生成工具路径数据，向控 制指令生成部10发送工具路径数据。加工区域形状生成部8在解析加工单位数据而生成控制指令数据时，针对其他加工单位参照型加工单位数据，根据所参照的加工单位的加工区域形状数据和加工程序存储部3中存储的原材料形状数据，生成进行部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据、即实施倒角加工的部位的加工区域形状数据。而且，加工区域形状生成部8将实施倒角加工的部位的加工区域形状数据发送到倒角加工工具路径生成部9。 
倒角加工工具路径生成部9根据针对倒角加工的加工单位由加工区域形状生成部8抽取的倒角加工的加工区域形状数据、由加工程序解析部6抽取的使用工具数据、加工条件数据等生成用于倒角加工的工具路径数据，向控制指令生成部10发送工具路径数据。控制指令生成部10根据包括加工区域形状数据的部分加工的加工单位数据生成控制指令数据，接收由工具路径生成部7以及倒角加工工具路径生成部9生成的工具路径数据，生成用于控制机床的控制指令数据并输出到控制装置的控制部(未图示)。 
说明这样构成的自动编程装置的动作。图2示出本实施方式中的自动编程装置的流程图。自动编程装置按照图2所示的流程图动作。 
在步骤S201中，检查是否进行程序输入的操作人员指示，在实施程序输入的指示的情况下进入到步骤S202，在不实施的指示的情况下进入到步骤S209。 
在步骤S202中，检查是否进行原材料形状数据的输入的操作人员指示，在实施原材料形状数据输入的指示的情况下进入到步骤S203，在不实施的指示的情况下进入到步骤S204。 
在步骤S203中，在原材料形状数据输入部1中，通过来自操作人员的指示等从外部输入原材料形状数据，将所输入的数据保存到加工程序存储部3。在步骤S203的处理之后，返回到步骤S201。 
在步骤S204中，检查是否进行倒角加工的加工单位数据的输入的操作人员指示，在实施倒角加工的加工单位数据的输入的指示的情况下进入到步骤S206，在不实施的指示的情况下进入到步骤S205。 
在步骤S205中，在原材料形状数据输入部1中，通过来自操作人员的指示从外部输入倒角加工以外的加工单位的数据，将所输入的数据保存到加工程序存储部3。 
图3～图5示出倒角加工以外的加工单位数据的一个例子。加工单位数据由加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据构成。图3是示出车削外径加工的加工单位数据的例子的图。作为加工区域形状数据具有ZX平面内的闭轮廓形状数据，作为加工方法数据具有加工的种类(车削外径)、加工步骤(从粗加工至精加工)，作为使用工具具有确定各加工步骤(粗加工、精加工)中的工具的数据，作为加工条件具有各加工步骤中的主轴转速、进给速度等数据。 
图4是车削外径加工前后的原材料形状的立体图。图4(a)示出进行车削外径加工之前的原材料形状，图4(b)示出进行了车削外径加工之后的原材料形状。图5是示出从图4所示的原材料形状形成加工后原材料形状的车削外径加工中的加工区域形状的详细内容的图。 
在加工方法是车削外径加工的情况下，ZX平面内的2种轮廓形状(加工目的轮廓形状103以及加工区域轮廓形状102)是加工区域形状定义数据，使该轮廓形状绕车削旋转中心轴(与Z轴平行的轴)旋转了的形状成为实际的加工区域形状101。实际的加工区域形状101的边界面由表示作为目的的加工后形状的位置的面(以后，将该面称为加工目的面)和其另一面(以后，将该面称为加工区域面)构成，分别作为加工区域形状数据的加工目的轮廓形状103和加工区域轮廓形状102的旋转面而得到，并分别附加了编号。在图5中，FT(i)(i是编号)表示加工目的面，FW(j)(j是编号)表示加工区域面。 
对于具有车削外径以外的加工方法的加工单位，其实际的加工区域形状的边界也由附加了编号的加工目的面和加工区域面构成。这样，如果倒角加工以外的加工单位的数据输入、向加工程序存储部3的保存完成，则返回到步骤S201。 
在步骤S204中，在实施倒角加工的加工单位数据的输入的指示 的情况下，进入到步骤S206。步骤S206～S208是在输入·设定倒角加工的加工单位时实施的工序。 
在步骤206中，在加工后原材料形状生成部4中，根据加工程序存储部3中保存的原材料形状以及保存完毕的加工单位数据生成加工后原材料形状数据。 
图6是加工前后的原材料形状的立体图。图6(a)示出进行车削外径加工之前的原材料形状，图6(b)示出由车削外径加工、型腔加工(pocket processing)以及键槽加工这3个加工单位形成的加工后的原材料形状。加工后的原材料形状是通过从原材料形状去除针对各个加工单位的加工区域形状而得到的。在图6(b)中，(i、j)表示加工单位和加工面，i是加工单位编号、j是加工目的面的面编号。在本实施方式中，i＝1表示车削外径加工、i＝2表示型腔加工、i＝3表示键槽加工。 
图7示出3个加工单位的每一个的加工区域形状的立体图。图7(a)示出原材料形状W和车削外径加工的加工区域形状R0，图7(b)示出车削外径加工的加工区域形状被去除了的加工后原材料形状W-R0和例如通过铣削端面加工进行的型腔加工的加工区域形状R1，图7(c)示出型腔加工的加工区域形状被去除了的加工后原材料形状W-R0-R1和例如通过铣削槽加工进行的键槽加工的加工区域形状。进而，通过从加工后原材料形状去除键槽加工的加工区域形状，得到图6(b)所示的加工后原材料形状。在从原材料形状或者加工后原材料形状去除加工区域形状时，对转印成去除后的加工后区域形状的加工区域形状的加工目的面附加加工单位编号i和加工目的面的面编号j的对(pair)而作为属性信息。 
在步骤S207中，在关联加工单位数据抽取部5中，根据由加工后原材料形状生成部4生成的加工后原材料形状数据来确定与倒角加工对象部位相关联的加工单位的加工区域形状数据的确定数据是如下那样抽取的。首先，使加工后原材料形状数据图形显示于画面上，通过由操作人员用指示设备等进行的指示，选择加工后原材料形状数 据的倒角加工对象部位的一连串的边缘。此处，可成为选择候补的边缘是转印成加工后原材料形状的属于各个加工单位的加工目的面之间的边缘、或者原材料形状的面与加工目的面之间的边缘中的某一个。接下来，针对所选择出的每个边缘，抽取附属于邻接的加工目的面的属性数据，作为与倒角加工对象部位关联的加工区域形状数据的确定数据。 
图8～图10示出针对选择出的边缘的倒角加工的加工单位的一个例子。图8是示出作为倒角加工对象部位选择的边缘的立体图。图8中，粗线是边缘，E(k)(k＝0、1、2、3)是示出作为倒角加工对象部位选择的边缘的边缘编号。另外，(i、j)表示加工单位和加工面，i是加工单位编号、j是加工目的面的面编号。图9是示出倒角加工的加工单位数据的例子的图。作为加工区域形状数据，具有倒角对象部位形状参照数据、倒角形状的图案、指定倒角形状的大小、角度等的参数。此处，图10所示的倒角加工对象部位形状参照数据是用于参照与加工对象部位关联的加工区域形状数据的数据，汇集所抽取的加工区域形状数据的确定数据而构成了表格。 
在该倒角加工对象部位形状参照数据的表格中，用邻接的加工目的面的组合来表示倒角加工对象部位的边缘，进而用加工单位的编号和该加工单位中的加工目的面的编号来表示加工目的面，但没有将倒角加工对象部位的边缘的位置信息直接保有为数据。对于倒角加工对象部位的边缘的位置信息，在生成控制指令数据的阶段计算。因此，即使在所参照的加工单位的加工区域形状数据的位置被调整了的情况下，也可以向倒角加工的控制指令数据自动地反映调整结果，所以可以节省倒角加工单位数据的调整的劳力。 
在步骤S208中，输入由关联加工单位数据抽取部5抽取的加工区域形状数据的确定数据和其他倒角加工的加工单位数据，在加工程序存储部3中存储倒角加工的加工单位数据。在步骤S208的处理之后，回到步骤S201。 
在步骤S209中，检查是否由操作人员指示了程序的执行，在指 示了程序执行的情况下进入到步骤S211，在没有指示程序执行的情况下进入到步骤S210。 
在步骤S211～S218中，构成了将加工程序存储部3中存储的加工单位数据一个一个取出而生成控制指令数据的循环处理。 
在步骤S212中，通过加工程序解析部6对处理对象的加工单位数据的内容进行解析，进行工具路径数据生成的准备。 
在步骤S213中，检查处理对象的加工单位数据是否为倒角加工的数据，在是倒角加工的数据的情况下进入到步骤S215，在不是倒角加工的数据的情况下进入到步骤S214。 
在步骤S214中，通过工具路径生成部7针对倒角加工以外的加工单位数据生成工具路径，将生成数据递给控制指令生成部10。 
在步骤S215中，在加工区域形状生成部8中，针对倒角加工的加工单位数据，从加工程序存储部3中存储的原材料形状数据和倒角加工的加工单位数据所参照的加工单位的加工区域形状数据，抽取倒角加工对象部位的形状数据，向倒角加工工具路径生成部9递给数据。从图10所示的倒角对象部位形状参照数据，针对倒角加工对象部位的每个边缘，参照加工单位编号和加工区域形状数据内的面编号，二个二个地抽取加工区域形状的面数据。 
在步骤S216中，根据从步骤S215递给的与倒角加工部的边缘关联的数据，生成倒角加工工具路径。 
在步骤S217中，在控制指令生成部10中，接收工具路径的数据以及倒角加工工具路径，生成用于使机床动作的控制指令数据，输出到数值控制装置的控制部。在步骤S216中生成了倒角加工工具路径的情况下，根据工具路径的数据和倒角加工工具路径，生成控制指令数据。 
在步骤S218中，检查是否存在未处理的加工单位，在存在的情况下在与S211之间使处理循环。 
在步骤S210中，检查是否由操作人员进行操作结束的指示，在有操作结束的指示的情况下使程序结束，在没有操作结束的指示的情 况下回到步骤S201。 
这样，在原材料形状数据输入部1中，从外部输入定义每个加工单位的原材料形状的数据，将该数据保存到加工程序存储部3，在加工单位数据输入部2中，输入包括参照数据的其他加工单位参照型加工单位数据，并将该数据保存到加工程序存储部3，其中，该参照数据是向成为定义每个加工单位的加工区域形状的基础的1个以上的其他加工单位的加工区域形状数据的参照数据。而且，在加工区域形状生成部8中，在解析加工单位信息而生成控制指令数据时，针对其他加工单位参照型加工单位数据，根据所存储的原材料形状数据和其他加工单位参照型加工单位数据参照的加工单位的加工区域形状数据，生成该加工单位的加工区域形状数据。在倒角加工对象部位的形状数据中，也包括倒角加工对象部位的形状数据。因此，针对圆筒面上形成的孔、槽的边沿等加工的对象部位的形状复杂的曲线形状，在曲面的边沿的倒角等加工中，也可以仅通过参照成为加工区域形状的基础的加工单位的加工区域形状数据，来定义倒角加工等加工单位，所以无需输入复杂的形状信息而加工单位的定义变得容易。由于可以针对每个加工对象部位定义倒角等的加工单位，所以可以得到用于进行与曲线部等复杂的加工对象部位的形状匹配的适当的加工的数值控制信息。 
实施方式2. 
图11是示出本发明的实施方式2中的倒角加工工具路径生成部的结构的框图。倒角加工工具路径生成部9从加工区域形状生成部8输入实施倒角加工的部位的加工区域形状数据。在本实施方式中，详细说明根据从加工区域形状生成部8输入的与倒角加工部的边缘相关联的数据来生成倒角加工工具路径的内容。倒角加工工具路径生成部9从存储有与倒角加工相关的数据的数据存储部取得倒角加工数据，生成倒角加工工具路径。在本实施方式中，加工区域形状生成部8相当于数据存储部，但也可以根据所取得的数据的内容，与加工程序存储部3分散。倒角加工工具路径生成部9从数据存储部取得数据，生 成用于生成工具路径的工具基准位置数据，将该工具基准位置数据递给进行接下来的处理的控制指令生成部10。 
在图11中，倒角加工工具路径生成部9由倒角加工面定义部21、基准点序列生成部22、以及工具基准位置生成部23构成，控制基于例如加工中心(machining center)的加工动作。倒角加工面定义部21针对根据与倒角加工相关的数据作为倒角加工的对象部位抽取的加工面的交叉边缘和其邻接面，根据对交叉边缘作为属性附加的倒角形状图案，定义倒角加工后的倒角加工面(以后，倒角加工面)。基准点序列生成部22生成在根据与倒角加工相关的数据生成倒角加工工具路径时作为基准的点序列。工具基准位置生成部23根据与倒角加工相关的数据和由基准点序列生成部22生成的基准点，运算出工具一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置。 
图12是倒角加工工具路径生成的说明中使用的原材料形状的一个例子。图12(b)是立体图，图12(a)是由俯视图、正面图、侧面图构成的三面图。在图12所示的加工后原材料形状50的情况下，倒角加工部位51、52是通过数据存储部3中存储的倒角加工部位的确定信息确定的倒角加工部位。例如，倒角加工部位51是进行键槽加工而得到的，由圆筒面与具有X轴方向的深度的槽形状的侧面的交叉边缘构成。倒角加工部位52是进行型腔加工而得到的，由圆筒面与相对圆筒面为45°的斜面的交叉边缘构成。以下，在本实施方式中，关于倒角加工工具路径生成，说明针对倒角加工部位51的工具路径生成。具体而言，倒角加工工具路径生成部9例如按照图13所示的流程图执行处理。 
首先，在步骤S301中，从在加工区域形状生成部8中存储的倒角加工的加工单位读出加工信息。具体而言，是针对每个加工单位存储的、倒角加工中使用的工具的信息、实施倒角加工的部位的形状信息、加工条件、倒角形状的图案以及参数。 
在步骤S302中，判断所读出的加工信息中的、根据倒角加工部位形状数据和倒角形状图案定义的倒角加工后的倒角加工面形状是 否非法。例如，无法对厚度0.5mm的部位实施0.5mm的倒角量的加工，在本实施方式中判断为非法。在针对成为对象的形状部位判断为倒角加工形状生成非法的情况下，脱离与读出的加工单位相关的倒角加工工具路径生成处理，对操作者显示警告(步骤S351)。 
倒角形状图案是对倒角加工的定义方法进行图案化而得到的。图14示出在一般的加工图中使用的、针对交叉边缘的邻接面彼此形成的拐角部的角度(以后，棱角)是α的倒角加工部位的倒角加工面的形状图案的一个例子。在图14中，将加工面的交叉边缘表示为ISE。图14(a)是用作为通过倒角加工去除的倒角形状的一边的长度(以后，称为倒角量)的a、和作为交叉边缘的邻接面与倒角加工面的角度(以后，称为倒角角)的θ定义的形状图案。通常，另一边的倒角量也成为a的情况较多。图14(b)是用与交叉边缘邻接的一方的邻接面侧的倒角量a、和另一方的邻接面侧的倒角量b定义的形状图案。通常，成为b＝a的情况较多。图14(c)是在棱角是90°、且交叉边缘各自的邻接面的倒角量相等的情况下使用的表述方法，是用作为倒角加工面的宽度(以后，倒角宽度)的c定义的形状图案。 
在倒角加工形状的生成不是非法的情况下，进入到步骤S303。在步骤S303中，读出通过与图2所示的流程图的步骤S215相当的倒角加工部位形状数据抽取处理来抽取的边缘Ei(i＝0、1、…、N-1)。为了对所读出的边缘Ei依次进行处理，在步骤S311中，将i设定为0。然后，在步骤S312中，判断i是否小于N(边缘的总数)。在满足i＜N的情况下进入到步骤S321。在不满足i＜N的情况下，倒角加工工具路径的生成的处理结束，进入到图2所示的流程图的步骤S217。 
接下来，在步骤S321中，针对读出的边缘Ei求出成为工具路径的基准的基准点序列。虽然作为根据边缘求出基准点的方法有几个，但在本实施方式中，如果边缘是直线，则将其端点作为基准点，如果边缘是曲线，则将以直线近似的方式分割边缘而得到的点作为基准点。但是，在三维的曲线边缘的情况下如果追求精度，则有时运算变 为必要以上地复杂，所以关于本实施方式中的倒角加工工具路径生成，通过以下叙述的简便的运算方法取得近似值。 
首先，将成为对象的以三维表示的边缘转印到某平面，对转印了的二维边缘进行分割，将与这些分割点对应的原来的三维边缘上的点作为基准点。此时，根据分割方法，有时在二维上的分割点的间隔中产生疏密，所以在该情况下以使分割点间隔成为适当的方式修整分割点。在本实施方式中，把针对边缘Ei将根据加工条件决定的平面作为转印平面而得到的转印边缘设为Ei’。 
具体而言，根据从在步骤S301中读出的加工单位得到的工具和加工条件的数据，取得与加工中的控制轴相关的数据。通常，在倒角加工的情况下，如果想要对加工对象部位以某一定的范围内的角度使工具接触，则在球头立铣刀(ball-end mill)的情况下也可以是3轴加工。但是，在使用平底立铣刀(flat-end mill)、倒角铣刀进行加工的情况下，有时还需要进行旋转轴的控制。在本实施方式的情况下也是如果考虑加工质量、效率性，则优选使用平底立铣刀、倒角铣刀，在该情况下，针对圆筒形状的原材料形状，还需要作为绕Z轴的旋转轴的C轴的控制，所以通过5轴加工来进行。 
另外，在本实施方式的情况下，通过倒角加工部位的形状特征和加工时的控制轴决定了转印平面。具体而言，圆筒形状的面与构成槽形状的侧面部的面的交叉边缘是倒角加工部位，由与Z轴平行的直线和作为在圆筒面上出现的切口的曲线构成，所以将与作为圆筒形状的中心轴的Z轴垂直的平面即XY平面作为转印平面。由此，直线边缘分别是始点和终点重叠到1点，曲线边缘与转印了圆筒形状的圆筒面的圆弧的一部分重叠。 
接下来，使用图15，针对分割转印边缘Ei’而生成基准点的处理，说明具体的例子。图15是按照图12所示的原材料形状进行了键槽加工的区域周边的放大图。图15(a)是在YZ平面上观察的图，图15(b)是将图15(a)转印到了XY平面的图。另外，符号51x表示在YZ平面上观察的槽形状，符号51a表示槽形状51x的结构要素中的 作为曲线边缘的交叉边缘Ei，符号51z表示与符号51x相当的槽形状的转印影形状，符号51b表示与符号51a相当的交叉边缘Ei的转印边缘Ei’，符号51c表示与符号51b相当的成为圆弧的转印边缘Ei’的中心角。另外，符号51r表示槽形状51x的圆弧区域，图16示出槽形状51x的圆弧区域的部分放大图。 
符号51b的转印边缘Ei’成为圆弧，所以对其中心角进行等分割。可以通过分割角度或者分割数设定等分割，在本实施方式中设为M等分。所得到的分割点存在于转印平面XY平面上，所以为了反映到原来的交叉边缘Ei，在与Z轴平行的方向上，将分割点转印到交叉边缘Ei，新得到分割点Pij(j＝0、1、…、M-1)。如图16(a)所示，将XY平面上的分割点转印到交叉边缘Ei而生成，在YZ平面上设定分割点Pij(j＝0、1、…、M-1)。 
接下来，在步骤S323中，针对得到的分割点Pij判断点的间隔的疏密。如果间隔疏，则在步骤S324中进行修正处理。对于分割点的疏密的判断，例如可以根据预先设定的容许值判断。使用在图16(a)的YZ平面上观察的交叉边缘Ei的部位，说明分割点的疏密的判断的一个例子。求出连接相邻的2个分割点Pij和Pi(j+1)的直线Lij，将直线Lij与圆弧Pij·Pi(j+1)的间隔成为最大的距离设为Dij。此时，如果最大距离值Dij是预先设定的容许值以上，则判定为“疏”，将圆弧Pij·Pi(j+1)分割为2部分，对分割了的位置新追加分割点。包括新追加的分割点在内，直至相邻的2个分割点不被判断为“疏”为止，重复进行上述处理。在图16的例子中，如图16(b)所示，对圆弧Pi0·Pi1以及圆弧Pi(M-2)·Pi(M-1)分别进行再分割而新生成的分割点分别是PiM’、Pi(M+1)′。将包括它们的分割点作为针对交叉边缘Ei的基准点Pij(i＝0、1、…、N-1、j＝0、1、…)。 
接下来，说明用于求出工具一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置的处理。 
在步骤S325中，将得到的分割点Pij作为基准点Pij，将基准点Pij一个一个读出。 
为了针对读出的基准点Pij依次进行处理，在步骤S331中，将j设定为0。然后，在步骤S332中，判断j是否小于M(分割点的总数)。在不满足j＜M的情况下处理结束，在满足j＜M的情况下进入到步骤S341。 
在步骤S341中，进行用于针对各个基准点Pij(i＝0、1、…、N-1、j＝0、1、…)生成工具基准位置Qij(i＝0、1、…、N-1、j＝0、1、…)的运算。首先，为了针对各个基准点Pij的工具基准位置Qij的运算，在本实施方式中，定义剖面平面Fij。例如，关于剖面平面Fij，可以定义为通过基准点Pij，并与作为交叉边缘Ei中的基准点Pij的方向矢量的基准矢量Vij垂直的平面。 
图17是在本实施方式中定义的剖面平面的说明图。图17(a)是加工后原材料形状50的立体图、图17(b)是槽形状的倒角加工部位51周边的在YZ平面上观察的图、图17(c)是槽形状的倒角加工部位51周边的在XZ平面上观察的图。Vij表示基准点Pij中的基准矢量、Fij表示作为与基准矢量Vij垂直的平面的剖面平面。 
具体而言，如图17所示，针对根据作为倒角加工的对象部位抽取的加工面的交叉边缘Ei运算而得到的基准点Pij，求出基准矢量Vij，将与该基准矢量Vij垂直的平面作为剖面平面Fij。此处，说明基准矢量Vij的求出方法。关于基准矢量Vij，针对作为与交叉边缘Ei邻接的二个面的第1加工面、第2加工面，求出各自的法线矢量N1ij、N2ij，将与这些二个法线矢量垂直的矢量设为基准矢量Vij。具体而言，可以根据法线矢量N1ij、N2ij的外积求出基准矢量Vij。 
接下来，说明生成为了求出实施倒角加工时的工具位置而作为基准的工具基准位置坐标的处理。图18是通过剖面平面Fij表示了剖面的倒角加工的对象部位的放大图。在图18中，符号61表示第1加工面、符号62表示第2加工面、符号63表示通过倒角加工去除的倒角形状。首先，在如上所述求出的基准点Pij中，在剖面平面Fij上，以由第1加工面的法线矢量N1ij与第2加工面的法线矢量N2ij所成的角βij的二等分线Lb和倒角加工面的交点为基准，求出根据使用工 具数据、倒角形状图案运算出的工具基准位置Qij。另外，如果将与剖面平面Fij上的二等分线Lb平行的单位矢量设为Vu，则可以对(N1ij+N2ij)/2进行标准化而求出单位矢量Vu。 
接下来，说明根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的方法。图19～图21是根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的处理的说明图，是从基准矢量Vij的正方向观察了基于剖面平面Fij的剖面的图。图19是求出使用球头立铣刀的情况下的工具基准位置Qij的处理的说明图、图20是求出使用平底立铣刀的情况下的工具基准位置Qij的处理的说明图、图21是求出使用倒角铣刀的情况下的工具基准位置Qij的处理的说明图。 
工具基准位置Qij是为了生成工具路径而成为基准的，该工具路径是针对倒角加工部位实施生成在步骤S302以及图14中说明的用倒角形状图案定义的倒角加工面那样的加工的工具路径。以下，说明求出工具基准位置Qij的方法。另外，在本实施方式中，由于使用工具形状的多样性，关于求出工具基准位置的方法，针对所使用的工具分别定义，在使用球头立铣刀的情况下，将工具的球部的中心作为工具基准位置，在使用平底立铣刀的情况下，将工具底边部的中心作为工具基准位置，在使用倒角铣刀的情况下，将工具的刃部长度的中间位置作为工具基准位置。另外，在本实施方式中说明的倒角加工是针对棱角(α)的倒角加工部位，用倒角量(a)和倒角角(θ)定义的图14(a)所示的倒角形状图案。 
在本实施例的方式中，示出通过图14(a)的倒角形状图案求出工具基准位置Qij的例子，但即使是图14(b)以及(c)的图案也可以应用。即，在图14(b)所示那样的倒角形状图案的情况下，设倒角量a是所提供的值，将倒角角θ置换为通过式(1)求出的值，从而可以与图14(a)同样地考虑。 
θ＝tan-1(b·sinα/(a-b·cosα))··(1) 
(其中，根据倒角加工的特征，0＜θ＜π/2、0＜α＜π) 
另外，在图14(c)所示那样的倒角形状图案的情况下，在图14 (a)中，将倒角量a设为 将倒角角θ设为45°，而可以与图14(a)同样地考虑。 
接下来，说明针对每个工具分别根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的方法。在使用图19所示那样的工具半径R的球头立铣刀71的情况下，工具基准位置Qij是工具的球部的中心，通过近似地计算从基准点Pij至工具基准位置Qij的距离d1，求出Qij。根据图19，可以将工具半径R与距离d1、倒角角θ、以及倒角量a的关系置换为式(2)。 
R2＝(d1+d2)2+(a·cosθ)2
(其中，R≥a)··(2) 
此处，距离d2是从基准点Pij至倒角加工面的距离，可以视为d2＝a·sinθ，所以可以对式(2)进行变形而如式(3)那样表示距离d1。 
d1＝(R2-(a·cosθ)2)1/2-a·sinθ··(3) 
根据R≥a的关系，工具基准位置Qij在从基准点Pij观察时存在于单位矢量Vu的方向上，所以可以近似地如式(4)那样表示工具基准位置Qij。 
Qij＝Pij+d1·Vu＝Pij+((R2-(a·cosθ)2)1/2-a·sinθ)·Vu··(4) 
在使用图20所示那样的工具径D、刃长L的平底立铣刀72的情况下，在本实施方式中，将工具底边部的中心作为工具基准位置Qij求出，将剖面平面Fij中的二等分线Lb与倒角加工面的交点作为Sij，使其与工具侧面部的中心一致。根据图20，可以如式(5)那样表示基准点Pij与点Sij之间的距离d2和倒角量a、倒角角θ、以及棱角α的关系。 
d2＝(a·tanθ·(1+tan2(α/2))1/2)/(tanθ+tan(α/2))··(5) 
点Sij存在于倒角加工面上，所以在从基准点Pij观察时向点Sij是朝向与单位矢量Vu相逆的方向，所以可以如式(6)那样表示点Sij。 
Sij＝Pij-d2·Vu··(6) 
进而，如果将工具底边部的周缘部中的、离点Sij最短的点设为Tij、将从点Sij向点Tij的单位矢量设为V1、将从点Tij向点Qij的单位矢量设为V2，则可以如式(7)那样表示点Tij。 
Tij＝Sij+(L/2)·V1··(7) 
在点Sij中，单位矢量V1相当于以与剖面平面Fij的法线矢量相当的基准矢量Vij为轴而使单位矢量Vu绕右旋方向旋转了(θ+α/2)的矢量，可以如式(8)那样表示，所以在式(7)中代入式(8)即可。 
V1＝Vu·cos(θ+α/2) 
+(1-cos(θ+α/2))·(Vu、N)·N 
+(N×Vu)·sin(θ+α/2)··(8) 
其中，在本实施方式中，(Vu、N)表示内积、(N×Vu)表示外积。 
另外，对于工具基准位置Qij，可以如式(9)那样表示。 
Qij＝Tij+(D/2)·V2··(9) 
根据SijTij⊥TijQij，对于V2，可以如式(10)那样表示。 
V2＝(V1×Vij)··(10) 
通过以上内容，可以如式(11)那样表示工具基准位置Qij，所以可以适宜地代入式(5)、式(8)、式(10)而求出。 
Qij＝Pij-d2·Vu+(L/2)·V1+D/2·V2··(11) 
在使用图21所示那样的刃长L的倒角铣刀73的情况下，在本实施方式中，将工具基准位置Qij设为剖面平面Fij中的二等分线Lb与倒角加工面的交点，使其与工具侧面部的中心一致。根据图21，如果将基准点Pij与工具基准位置Qij之间的距离设为d2，则可以使用倒角量a、倒角角θ、以及棱角α，如式(12)那样表示工具基准位置Qij。 
Qij＝Pij-d2·Vu··(12) 
工具基准位置Qij存在于倒角加工面上，所以在从基准点Pij观察时，向工具基准位置Qij是朝向与单位矢量Vu相逆的方向。另外， 由于可以如式(13)那样表示距离d2，所以如果在式(12)中代入式(13)，则可以得到工具基准位置Qij的位置坐标。 
d2＝(a·tanθ·(1+tan2(α/2))1/2)/(tanθ+tan(α/2))··(13) 
这样，可以求出倒角铣刀73一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置即工具基准位置Qij。另外，上述中求出的工具基准位置Qij是为了生成路径而成为基准的点，如果原样地应用，则有时还引起工具干扰，所以在生成路径时需要调整。 
在5轴加工的情况下，还需要加工时的工具的姿势信息，但可以以使工具中心与在本实施方式中定义的剖面平面Fij平行那样的位置为基准来决定工具姿势，由此，可以减轻5轴加工中的倒角加工工具路径的运算处理。 
图22是通过上述那样的方法实施了倒角加工之后的倒角加工部位51、52的立体图。在图22中倒角加工部位51、52中的看起来附加了黑边框的区域51m、52m是实施了倒角加工的区域。 
之后，进入到图2所示的流程图的步骤S217，接收工具路径的数据，生成用于使机床动作的控制指令数据，输出到数值控制装置的控制部。 
在步骤S218中，检查是否存在未处理的加工单位，在存在的情况下在与步骤S211之间使处理循环。 
在步骤S210中，检查是否由操作人员进行操作结束的指示，在有指示的情况下结束，否则回到S201。 
通过按照以上那样的方法实施倒角加工，即使没有CAD装置、具有特别的功能的NC装置，也可以通过简单的操作生成倒角加工的工具路径，所以可以缩短操作时间，提高加工效率。另外，可以选择与倒角加工部位对应的倒角形状图案、工具，所以还可以通过使用了例如倒角铣刀、平底立铣刀的5轴加工一气地进行倒角加工来提高加工效率，可以实现与操作者的要求对应的倒角加工。 
实施方式3. 
图23是在本实施方式3中定义的剖面平面的说明图。在实施方 式2中，针对倒角加工工具路径生成，假设为5轴加工，但在3轴加工的情况下也可以应用而近似地求出工具路径。但是，在3轴加工的情况下，与5轴加工的情况不同，工具姿势是恒定的，所以在与剖面平面Fij相关的处理中存在稍微不同的方面。以下说明与实施方式2不同的方面。 
如图23所示，将3轴加工的情况下的剖面平面Fij定义为：通过基准点Pij，并与把边缘Ei中的基准点Pij的方向矢量即基准矢量Vij转印到垂直于槽的深度方向(X方向)的平面而生成的转印矢量Vij’垂直的平面。具体而言，针对对作为倒角加工的对象部位抽取的加工面的交叉边缘Ei的转印边缘Ei’进行分割而得到的基准点Pij，求出基准矢量Vij，将与把该基准矢量Vij转印到垂直于槽的深度方向的平面而生成的转印矢量Vij’垂直的平面设为剖面平面Fij。 
另外，对于基准矢量Vij的求出方法，可以通过与实施方式2同样的方法求出。另外，在实施方式2的图18所示的基于剖面平面Fij的剖面部的说明图中，将矢量N1ij置换为针对第1加工面61的法线矢量N1转印到通过上述方法求出的剖面平面Fij的矢量，将矢量N2ij置换为针对第2加工面62的法线矢量N2转印到通过上述方法求出的剖面平面Fij的矢量来处理即可，在以后的处理中也同样地与实施方式2同样地处理即可。这样，即使在3轴加工的情况下也可以应用而近似地求出工具路径。 

Claims (2)

1.一种自动编程装置，根据用于对原材料形状进行部分性的加工的部分加工的加工单位数据生成控制指令数据，该自动编程装置的特征在于，具备：
原材料形状数据输入部，输入所述原材料形状的数据；
加工程序存储部，存储所述原材料形状的数据以及加工单位数据；
加工单位数据输入部，输入参照在该加工程序存储部中存储的加工单位数据所包含的加工区域形状数据的其他加工单位参照型的加工单位数据，将该其他加工单位参照型的加工单位数据输出到所述加工程序存储部；
加工后原材料形状生成部，根据所述加工程序存储部中存储的所述原材料形状的数据以及定义完毕的加工单位数据的加工区域形状数据，生成从所述原材料形状去除了所述定义完毕的加工单位数据的加工区域形状的加工区域去除原材料形状的形状数据，对转印成所述加工区域去除原材料形状的加工区域形状的面，附加用于确定对应的加工单位的加工区域形状的面的数据作为属性；以及
关联加工单位数据抽取部，从在所述加工区域去除原材料形状上所指示的边缘，抽取用于确定附属于与该边缘邻接的面的加工单位的加工区域形状的面的数据，构成所述其他加工单位参照型的加工单位数据的参照数据；
加工区域形状生成部，根据所述原材料形状的数据以及所述其他加工单位参照型的加工单位数据所参照的加工区域形状数据，生成所述部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据；以及
控制指令生成部，根据包括该加工区域形状数据的所述部分加工的加工单位数据，生成所述控制指令数据。
2.一种自动编程方法，根据用于对原材料形状进行部分性的加工的部分加工的加工单位数据生成控制指令数据，该自动编程方法的特征在于，
输入所述原材料形状的数据，
存储所述原材料形状的数据以及加工单位数据，
输入参照所存储的加工单位数据中包含的加工区域形状数据的其他加工单位参照型的加工单位数据，将该其他加工单位参照型的加工单位数据输出到加工程序存储部，
根据所述加工程序存储部中存储的所述原材料形状的数据以及定义完毕的加工单位数据的加工区域形状数据，生成从所述原材料形状去除了所述定义完毕的加工单位数据的加工区域形状的加工区域去除原材料形状的形状数据，对转印成所述加工区域去除原材料形状的加工区域形状的面，附加用于确定对应的加工单位的加工区域形状的面的数据作为属性，
从在所述加工区域去除原材料形状上所指示的边缘，抽取用于确定附属于与该边缘邻接的面的加工单位的加工区域形状的面的数据，构成所述其他加工单位参照型的加工单位数据的参照数据，
根据所述原材料形状的数据以及所述其他加工单位参照型的加工单位数据所参照的加工区域形状数据，生成所述部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据，
根据包括该加工区域形状数据的所述部分加工的加工单位数据，生成所述控制指令数据。
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