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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Erzeugen von NC-Programmen
zur Lochbearbeitung und insbesondere eine Vorrichtung zum automatischen
Erzeugen von NC-Programmen für die
Lochbearbeitung auf der Basis von CAD-Daten.
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Eine
NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung, die in der offengelegten
JP-Patentveröffentlichung
JP-A-170692/1994 angegeben ist, erfaßt eine in den Lochbearbeitungsformen
von CAD-Daten enthaltene Fasenform und legt eine Lochbearbeitungsmethode
auf der Basis der erfaßten
Fasenform fest. Diese Druckschrift beschreibt, daß eine Lochbearbeitungsmethode
ausgewählt
wird in Abhängigkeit von
Daten, die den Innendurchmesser und die Tiefe eines Lochs und die
an dem Öffnungsrand
des Lochs ausgebildete Fasengestalt bezeichnen und in den CAD-Daten
von Lochbearbeitungsformen enthalten sind. Beispielsweise wird das
Bohren als eine Bearbeitungsmethode für ein Loch ohne Fase gewählt, und
Bohren und Reiben werden für
ein Loch mit Fase gewählt.
Dann wird ein Werkzeugtyp, wie etwa ein Bohrer oder eine Reibahle,
in Abhängigkeit
von der ausgewählten
Lochbearbeitungsmethode festgelegt.
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Da
herkömmliche
NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtungen eine Lochbearbeitungsmethode
auf der Basis einer Fase und eines Fasenwinkels auswählen, sind
sie nicht imstande, verschiedene Lochbearbeitungsarten, wie etwa
Gewindebohren oder komplizierte Lochbearbeitungsformen auszuführen.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die obigen Probleme zu lösen. Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
anzugeben, mit der verschiedene Lochbearbeitungsarten, wie Gewindebohren
und Stufenlochbearbeitung sowie Bohren oder Reiben ausgeführt werden
können.
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Ein
Vorteil der Erfindung ist dabei die Angabe einer NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung,
mit der auch komplizierte Lochbearbeitungsformen ausgeführt werden
können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung gemäß der Erfindung weist folgendes auf:
eine Werkzeuginformation-Speichereinheit zum Speichern von Werkzeuginformation,
wie z.B. Arten und Größen von
Werkzeugen, zur Verwendung bei der Lochbearbeitung; eine Formerkennungseinheit zum
Extrahieren einer zylindrischen Oberfläche und einer konischen Oberfläche als
lokale Geometrie, die eine Lochbearbeitungsform von Zielobjekten
bildet, auf der Basis von CAD-Daten; eine Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit,
die ein Lochbearbeitungsform-Muster auf der Basis der von der Formerkennungseinheit
erfaßten
Lochbearbeitungsform erzeugt und Bearbeitungsmethoden auf der Basis
der Lochbearbeitungsform-Muster bestimmt; eine Werkzeug-Bestimmungseinheit
zum Auswählen
eines Werkzeugs in Abhängigkeit
von den mit der Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit unter Bezugnahme
auf die Werkzeuginformation bestimmten Bearbeitungsmethoden; eine
Werkzeugbahn-Bestimmungseinheit,
die eine Werkzeugbahn für
jedes von der Werkzeug-Bestimmungseinheit ausgewählte Werkzeug bestimmt; und
eine NC-Programm-Erzeugungseinheit, die ein NC-Programm auf der
Basis der mit der Werkzeugbahn-Bestimmungseinheit bestimmten Werkzeugbahnen
erzeugt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale
und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
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1 ein
Blockbild, das eine Ausführungsform
einer NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 ein
Ablaufdiagramm, das Schritte zum Bestimmen von Bearbeitungsmethoden
zeigt;
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3 und 4 Diagramme,
die Beispiele von Lochbearbeitungsformen zeigen;
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5 ein
Diagramm, das eine Erkennungstabelle zeigt;
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6 ein
Diagramm, das Lochbearbeitungsform-Muster zeigt;
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7 ein
Diagramm, das eine Bearbeitungsmethoden-Tabelle zeigt;
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8 ein
Diagramm, das Zusammenhänge zwischen
Lochbearbeitungsform-Mustern und den Bearbeitungsmethoden zeigt;
und
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9 ein
Diagramm, das Zusammenhänge zwischen
den Lochbearbeitungsform-Mustern
und den Bearbeitungsmethoden zeigt.
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Genaue Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
ein Blockbild und zeigt eine Konfiguration einer NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
gemäß der Erfindung.
Die in 1 gezeigte NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
hat eine Formerkennungseinheit 2, eine Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3,
eine Musterinformation-Speichereinheit 41, eine Werkzeuginformation-Speichereinheit 42,
eine Werkzeug- und Werkzeugweg-Bestimmungseinheit 5 und
eine NC-Programm-Erzeugungseinheit 6. Die in 1 gezeigte
NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung 1 besteht aus
einem Mikro computer, und die Musterinformation-Speichereinheit 41 und
die Werkzeuginformation-Speichereinheit 42 bestehen jeweils aus
einem Speicher des Mikrocomputers.
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Die
Formerkennungseinheit 2 erfaßt eine Bearbeitungsform eines
Zielobjekts aus dreidimensionalen CAD-Daten 100 und erkennt
eine Lochbearbeitungsform auf der Basis der erfaßten Form. 3 zeigt
ein Beispiel der von der Formerkennungseinheit 2 erfaßten Bearbeitungsform
des Zielobjekts. Die in 3 gezeigte Bearbeitungsform
weist zwei Lochbearbeitungsformen auf, die mit "a" und "b" bezeichnet sind.
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Jede
in 3 gezeigte Lochbearbeitungsform besteht aus einer
zylindrischen Oberfläche
und konischen Oberflächen.
Die Formerkennungseinheit 2 erkennt jede Lochbearbeitungsform
durch Extraktion einer zylindrischen Oberfläche und einer konischen Oberfläche, die
koaxial angeordnet sind. Nachstehend wird die zylindrische Oberfläche oder die
konische Oberfläche,
welche die Lochbearbeitungsform bildet, als eine lokale Geometrie
bezeichnet.
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Die
CAD-Daten 100 umfassen Dimensionen der lokalen Geometrie
oder genauer den Innendurchmesser und die Tiefe einer zylindrischen
Oberfläche sowie
die Tiefe und den Scheitelwinkel einer konischen Oberfläche, die
jeweils Lochbearbeitungsformen bilden. Die CAD-Daten 100 umfassen
außerdem
Bearbeitungsinformation der lokalen Geometrien, wie etwa ein Schraubengewinde
und eine Reibahle.
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Die
Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 bestimmt Bearbeitungsmethoden,
die für die
von der Formerkennungseinheit 2 erfaßte Lochbearbeitungsform angewandt
werden, indem die folgende Verarbeitung durchgeführt wird.
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Die
Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 erkennt zuerst
Merkmale der lokalen Geometrie, welche die Lochbearbeitungsform
bilden und von der Formerkennungseinheit 2 extrahiert worden sind.
Die lokale Geometrie, welche die Oberfläche eines Konus mit einem Scheitelwinkel
von 90° hat,
wird als eine Fase erkannt. 4 ist ein Diagramm,
das Beispiele von Lochbearbeitungsformen zeigt, die aus einer Vielzahl
von lokalen Geometrien bestehen.
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Die
lokale Geometrie der Lochbearbeitungsform gemäß 4(a) wird
von dem Oberende des Lochs erfaßt,
und diese Lochbearbeitungsform wird als "Konus (Fase) – Zylinder – Konus" erkannt. Auf die gleiche Weise wird
die Lochbearbeitungsform gemäß 4(b) als "Konus (Fase) – Zylinder (Schraubgewinde) – Konus" erkannt, und die
Lochbearbeitungsform gemäß 4(c) wird als "Konus (Fase) – Zylinder – Zylinder – Konus" erkannt.
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Die
Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 erzeugt Lochbearbeitungsform-Muster, welche die
erkannten lokalen Geometrien bezeichnen, unter Verwendung von Bezeichnern. 5 zeigt
eine Bezeichnertabelle, in der die lokalen Geometrien und entsprechende
Bezeichner gespeichert sind. Die Bezeichnertabelle von 5 ist
in der Musterinformation-Speichereinheit 41 gespeichert.
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Das
Diagramm gemäß 6 zeigt
Beispiele von Lochbearbeitungsform-Mustern. Das Lochbearbeitungsform-Muster
in 6(a) ist als "oct" dargestellt;
das Lochbearbeitungsform-Muster in 6(b) ist
als "oCt" dargestellt; und
das Lochbearbeitungsform-Muster
in 6(e) ist als "occt" dargestellt.
Das Lochbearbeitungsform-Muster wird erzeugt durch eine Kombination
von jedem der Bezeichner, welche die lokalen Geometrien bezeichnen,
und zwar in der Reihenfolge der Erfassung (von der Oberseite zur Unterseite
der Lochbearbeitungsform).
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Die
Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 bestimmt die
Bearbeitungsmethode auf der Basis des Lochbearbeitungsform-Musters. 7 zeigt
eine Bearbeitungsmethoden-Tabelle, in der die Lochbearbeitungsform-Muster
und entsprechende Bearbeitungsmethoden gespeichert sind.
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Die
in 7 gezeigte Bearbeitungsmethoden-Tabelle ist in
der Musterinformation-Speichereinheit 41 gemeinsam
mit der in 5 gezeigten Bezeichnertabelle
gespei chert. Die Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 nimmt
Bezug auf die Bearbeitungsmethoden-Tabelle (7), um die
dem Lochbearbeitungsform-Muster entsprechende Bearbeitungsmethode
auszuwählen.
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8 zeigt
Beziehungen zwischen den Lochbearbeitungsformen und den Bearbeitungsmethoden.
Bohren wird für
die in 8(a) gezeigte Lochbearbeitungsform
ausgewählt;
Gewindeschneiden wird für
die in 8(b) gezeigte Lochbearbeitungsform
ausgewählt;
und Stufenlochbearbeitung wird für
die in 8(c) gezeigte Lochbearbeitungsform
ausgewählt.
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Die
Werkzeug- und Werkzeugweg-Bestimmungseinheit 5 wählt für die Bearbeitung
erforderliche Werkzeuge aus auf der Basis der von der Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 bestimmten
Bearbeitungsmethode, der Dimension der Lochbearbeitungsform (Innendurchmesser
und Tiefe eines Zylinders oder Tiefe und Scheitelwinkel eines Konus),
die in den CAD-Daten enthalten ist, und bestimmt außerdem Wege
für die
ausgewählten
Werkzeuge.
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Die
für jede
Bearbeitungsmethode verwendeten Werkzeuge sind vorbestimmt. Beispielsweise wird
ein Bohrwerkzeug zum Bohren verwendet; ein Bohrwerkzeug und ein
Gewindeschneidwerkzeug werden zum Gewindeschneiden verwendet; ein Bohrwerkzeug
und eine Reibahle werden zum Reiben verwendet; und ein Bohrwerkzeug,
ein Stirnfräser
und dergleichen werden für
die Stufenlochbearbeitung verwendet. Zusätzlich zu diesen Werkzeugen
wird im Bedarfsfall ein der Positionierung dienendes Anbohrwerkzeug
verwendet.
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Wenn
ferner Daten, die einen Konus mit einem Scheitelwinkel von 90° bezeichnen,
in den dreidimensionalen CAD-Daten 100 enthalten sind oder wenn
ein Bezeichner "o", der eine Anfasung
bezeichnet, in dem Lochbearbeitungsform-Muster enthalten ist, dann
wird ein Anfaswerkzeug hinzugefügt.
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Beispielsweise
werden für
die in 8(a) gezeigte Lochbearbeitungsform
ein Bohrwerkzeug und ein Anfaswerkzeug zum Bohren und Anfasen ausgewählt. Für die in 8(b) gezeigte Lochbearbeitungsform werden
ein Bohrwerkzeug, ein Gewindeschneidwerkzeug und ein Anfaswerkzeug
zum Gewindeschneiden und Anfasen ausgewählt. Für die in 8(c) gezeigte
Lochbearbeitungsform werden ein Bohrwerkzeug, ein Stirnfräswerkzeug
und ein Anfaswerkzeug zum Stufenlochbearbeiten und Anfasen ausgewählt.
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Das
Bestimmen der Bearbeitungsmethode durch die Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 und
die Auswahl von Werkzeugen und die Bestimmung des Werkzeugwegs für das Werkzeug,
der von der Werkzeug- und Werkzeugweg-Bestimmungseinheit 5 ausgewählt wird,
werden für
jede von der Formerkennungseinheit 2 extrahierte Lochbearbeitungsform
ausgeführt.
Der Werkzeugweg für
eine Vielzahl von Löchern,
welche die gleiche Endform haben, wird so bestimmt, daß eine kontinuierliche Bearbeitung
unter Verwendung eines gemeinsamen Werkzeugs ausgeführt wird.
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Die
NC-Programm-Erzeugungseinheit 6 erzeugt eine Serie von
NC-Programmen auf der Basis der Werkzeuginformation und des Werkzeugwegs, die
von der Werkzeug- und
Werkzeugweg-Bestimmungseinheit 5 erhalten werden, und gibt
die Programme an eine Steuereinheit einer NC-Werkzeugmaschine 200 aus.
Gleichzeitig werden den NC-Programmen
verschiedene Steuerdaten, wie etwa die Bezeichnung einer Werkzeug-Rotationsfrequenz
und Befehle für
den schnellen Vorschub des Werkzeugs hinzugefügt.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm, das eine Reihe von Verarbeitungsschritten in
der Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 zeigt. Wie oben
beschrieben, nimmt die Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit 3 auf
die Bearbeitungsmethoden-Tabelle (7) Bezug,
die in der Musterinformation-Speichereinheit 41 gespeichert
ist, und bestimmt die Bearbeitungsmethode für die Lochbearbeitungsform 300,
die von der Formerkennungseinheit 2 erkannt wird (Schritt
ST1).
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Dann
wird beurteilt (Schritt ST2), ob die Bearbeitungsmethode bestimmt
worden ist. Wenn die Bearbeitungsmethode bestimmt worden ist, wird
der Ablauf beendet (Schritt ST7). Wenn jedoch die Lochbearbeitungsform
zu kompliziert ist, um die Bearbeitungsmethode zu bestimmen, werden
die Abläufe von
Schritt ST3 bis Schritt ST6 ausgeführt. Dabei werden die lokalen
Geometrien von der Unterseite des Lochs erfaßt (Schritt ST3), und die der
erfaßten lokalen
Geometrie entsprechende Bearbeitungsmethode wird bestimmt (Schritt
ST4).
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Danach
wird beurteilt (Schritt ST5), ob die Bearbeitungsmethode bestimmt
worden ist. Wenn die Bearbeitungsmethode nicht bestimmt werden kann,
wird der Ablauf von Schritt ST3 wiederholt. Wenn die Bearbeitungsmethode
bestimmt worden ist, wird beurteilt (Schritt ST6), ob die Bearbeitungsmethode
für die
gesamte Lochbearbeitungsform bestimmt worden ist.
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9 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
von Verarbeitungsschritten zum Bestimmen der Bearbeitungsmethode
für eine
komplizierte Lochbearbeitungsform.
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Die
lokale Geometrie des an der Unterseite befindlichen Konus in 9(a) erhält den Bezeichner "t" (Schritt ST3). Da jedoch das Lochbearbeitungsform-Muster "t" in der Bearbeitungsmethoden-Tabelle
(7) nicht enthalten ist, kann die Bearbeitungsmethode
im Schritt ST4 nicht bestimmt werden. Daher ist die Beurteilung
im Schritt ST5 "Nein", und der Ablauf
von Schritt ST3 wird wiederholt. Im Schritt ST3 wird, wie in 9(b) zu sehen ist, die zylindrische Oberfläche "c" als eine nächste lokale Geometrie erfaßt, und
das Lochbearbeitungsform-Muster "ct" wird erhalten.
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Für das Lochbearbeitungsform-Muster "ct" wird Bohren auf
der Basis der Bearbeitungsmethoden-Tabelle ausgewählt (Schritt
ST4). Daher ist die Beurteilung im Schritt ST5 "Ja",
und der Ablauf von Schritt ST6 wird ausgeführt. Im Schritt ST6 wird beurteilt,
ob die Bearbeitungsmethoden für
die gesamte Lochbearbeitungsform bestimmt worden sind. In diesem
Fall ist das Beurteilungsergebnis "Nein",
und somit wird der Ablauf von Schritt ST3 wiederholt und der Rest
der lokalen Geometrien auf die glei che Weise erfaßt. Dabei
wird, wie 9(c) zeigt, ein Konus "t" als eine nächste lokale Geometrie erfaßt, und
das Lochbearbeitungsform-Muster "t" wird erhalten (Schritt
ST3).
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Da
jedoch das Lochbearbeitungsform-Muster "t" nicht
in der Bearbeitungsmethoden-Tabelle enthalten
ist, kann die Bearbeitungsmethode im Schritt ST4 nicht bestimmt
werden. Daher ist die Beurteilung im Schritt ST5 "Nein", und Schritt ST3
wird wiederholt. Im Schritt ST3 wird, wie 9(d) zeigt, die
zylindrische Oberfläche "c" als eine nächste lokale Geometrie erfaßt, und
das Lochbearbeitungsform-Muster "ct" wird erhalten.
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Für das Lochbearbeitungsform-Muster "ct" wird auf der Basis
der Bearbeitungsmethoden-Tabelle (Schritt ST4) Bohren ausgewählt. Daher
sind die Beurteilungen im Schritt ST5 und Schritt ST6 "Ja", und der Ablauf
wird beendet. Infolgedessen ist die Lochbearbeitungsform in 9 in
zwei Lochbearbeitungsformen mit unterschiedlichen Durchmessern und
Längen
unterteilt, von denen jede aus einem Zylinder und einem Konus besteht,
und Bohren unter Verwendung verschiedener Bohrwerkzeuge wird für jeden
der Bereiche ausgewählt.
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Wie 9 zeigt,
wird eine Vielzahl von Lochbearbeitungsform-Mustern, die eine einzige
Lochbearbeitungsform bilden, erzeugt, und eine Bearbeitungsmethode
wird für
jedes der erzeugten Lochbearbeitungsform-Muster bestimmt, so daß Bearbeitungsmethoden
für komplizierte
Lochbearbeitungsformen bestimmt werden können.
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Außerdem können die
Bearbeitungsmethoden durch Erfassen des Lochbearbeitungsform-Musters
der lokalen Geometrie ausgehend von der Oberseite des Lochs bestimmt
werden.
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In
der vorstehenden Beschreibung werden die lokalen Geometrien, die
eine Konusoberfläche mit
einem Scheitelwinkel von 90° haben,
als Fase angesehen. Die Oberfläche
eines Konus mit einem von 90° verschiedenen
Scheitelwinkel kann aber ebenfalls als eine Fase angesehen werden.
Vom Alphabet verschiedene Zeichen können als Bezeichner oder Identifizierer
verwendet werden, um die lokale Geometrie zu bezeichnen, und die
Lochbearbeitungsform-Muster können
ohne die Verwendung von Bezeichnern dargestellt werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, weist die NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
gemäß der Erfindung
folgendes auf: eine Werkzeuginformation-Speichereinheit, in der
Werkzeuginformation, umfassend Typen und Größen aller für die Lochbearbeitung anbringbaren
Werkzeuge, gespeichert ist; eine Formerkennungseinheit, die auf
der Basis der CAD-Daten eine Lochbearbeitungsform erfaßt und eine
in der Lochbearbeitungsform enthaltene zylindrische Oberfläche oder
eine konische Oberfläche extrahiert;
eine Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit, die auf der Basis
der von der Formerkennungseinheit erfaßten Lochbearbeitungsform ein Lochbearbeitungsform-Muster
erzeugt und auf der Basis der Lochbearbeitungsform-Muster Bearbeitungsmethoden
bestimmt; eine Werkzeugbestimmungseinheit, die in Übereinstimmung
mit den von der Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit bestimmten
Methoden unter Bezugnahme auf die Werkzeuginformation ein Werkzeug
auswählt;
eine Werkzeugweg-Bestimmungseinheit, die für jedes von der Werkzeugbestimmungseinheit
ausgewählte Werkzeug
einen Werkzeugweg bestimmt; und eine NC-Programm-Erzeugungseinheit,
die auf der Basis der mit der Werkzeugweg-Bestimmungseinheit bestimmten
Werkzeugwege eine Serie von NC-Programmen erzeugt.
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Daher
können
die verschiedensten Lochbearbeitungen, wie Gewindeschneiden und
Stufenloch-Bearbeiten sowie Bohren oder Reiben, mit der NC-Lochbearbeitungs-Programmiervorrichtung
gemäß der Erfindung
ausgeführt
werden.
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Außerdem wiederholt
die Bearbeitungsmethoden-Bestimmungseinheit einen Folgeablauf für eine Lochbearbeitungsform,
die eine komplizierte Gestalt hat: Erhalten des Lochbearbeitungsform-Musters
für einen
Bereich der Lochbearbeitungsform und Bestimmen einer Bearbeitungsmethode
für diesen
Bereich und anschließendes
Bestimmen einer Bearbeitungsmethode für die Lochbearbeitungsform
als eine Kombi nation aus einer Vielzahl von Bearbeitungsmethoden.
Durch Wiederholen dieses Ablaufs kann eine komplizierte Lochbearbeitungsform
erhalten werden.