JP2002351517A - 溝の表現方法、加工方法選定方法及びその装置、溝切削用ｎｃ加工プログラム作成方法及びその装置、ｎｃ加工プログラム作成用プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溝の加工方法の選定を自動化し、かつ工具軌跡
の計算に要する時間を短縮して、工具軌跡の計算の自由
度を高くすること。 【解決手段】リブ溝１の側面形状ＳＲが曲面であれば切
削加工であると選定し、平坦であれば放電加工であると
選定し、さらにリブ溝１の深さと工具の長さＬｔとを比
較し、リブ溝１の深さが工具の長さＬｔよりも小さけれ
ば切削加工であると選定し、大きければ放電加工である
と選定する加工方法選定の機能と、切削加工と選定され
た場合、中立面ＣＳに基づいてリブ溝１の最高高さ位置
Ｚmaxを算出し、このリブ溝１の最高高さ位置Ｄmaxから
加工を開始してリブ溝１の底面位置Ｚminまで切り込み
ピッチＤＺづつ工具をリブ溝１の深さ方向に下降させた
ときの各深さ位置Ｚにおける各工具軌跡を連結してリブ
溝１を切削するための溝切削用ＮＣ加工プログラムを作
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＡＤ（Computer
Aided Design）装置及びＣＡＭ（Computer Aided Manu
facturing）装置を用いたＮＣ（Numerical Control）
加工技術に関わり、例えばパーソナルコンピュータを製
造するときに用いる金型に形成するリブ溝を表現する溝
の表現方法、リブ溝を加工するときの加工方法を選定す
る加工方法選定方法及びその装置、リブ溝をＮＣ加工機
により切削加工するときのＮＣ加工プログラムを作成す
る溝切削用ＮＣ加工プログラム作成方法及びその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばパーソナルコンピュータの筐体を
製造するときには、金型が用いられる。この金型には、
例えば筐体に強度補強のためのリブを形成するために図
１０に示すようなリブ溝１が形成される。このリブ溝１
を形成するための加工方法としては、例えば小径工具に
よる切削加工と放電加工とがある。これら切削加工にす
るか放電加工にするかの選定は、設計者又はＣＡＭオペ
レータによって行なわれている。そして、切削加工を選
定した場合のＮＣ加工機を数値制御させるＮＣプログラ
ムは、一般的な３次元ＣＡＭ装置による曲面加工用工具
軌跡の計算方法、例えば逆オフセット法によって計算さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リブ溝
１を形成するための加工方法の選定は、設計者又はＣＡ
Ｍオペレータである人間により選定するしかなかったの
で、その自動化が実現されておらず、かつ人間系の作業
のために選定ミスをするおそれがあった。

【０００４】又、リブ溝の切削加工は、使用する工具と
溝幅とが殆ど同一となるという特徴を有しているので、
例えば上記逆オフセット法では、オフセットされた曲面
の自己干渉により適正な工具の軌跡が計算できないこと
がある。これを回避するために、計算精度を高めて工具
径を本来の工具径よりも僅かに小さく設定するなどの工
夫が行われている。

【０００５】ところが、工具軌跡の計算精度を高める
と、この工具軌跡の計算に要する時間が長くなると共
に、その計算処理に必要な記憶容量が膨大な量となって
しまう。さらに、生成された工具軌跡は、非常に細長い
閉曲線形状に限定されてしまい、例えば一方向に工具を
送るだけの軌跡を採用することができず、工具軌跡を選
定するための自由度が低い。

【０００６】そこで本発明は、溝の加工方法の選定を自
動化するためのコンピュータによる溝の表現方法を提供
することを目的とする。

【０００７】又、本発明は、溝の加工方法の選定を自動
化できる加工方法選定方法及びその装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】又、本発明は、工具軌跡の計算に要する時
間を短縮し、かつ工具軌跡の計算の自由度を高くできる
溝切削用ＮＣ加工プログラム作成方法及びその装置を提
供することを目的とする。

【０００９】又、本発明は、工具軌跡の計算に要する時
間を短縮し、かつ工具軌跡の計算の自由度を高くできる
溝切削用ＮＣ加工プログラム及びこれを記憶した記憶媒
体を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、少なく
とも、溝内部の空間を幅方向に略２等分するために生成
される曲面データと、前記溝の深さ方向に対するテーパ
を示すデータと、前記溝の側面形状のデータと、前記溝
の底面形状のデータとをコンピュータにより読み取って
前記溝のモデルデータを表現することを特徴とする溝の
表現方法である。

【００１１】第２の本発明は、溝の側面形状のデータか
ら前記溝の側面形状が曲面であれば切削加工であると選
定し、平坦であれば他の加工であると選定する工程と、
前記側面形状が曲面であると判定した場合、前記溝の加
工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類から
少なくとも工具の長さを取得する工程と、前記曲面のデ
ータに基づいて前記溝の深さを算出する工程と、この溝
の深さと前記工具の長さとを比較し、前記溝の深さが前
記工具の長さよりも小さければ切削加工であると選定
し、大きければ他の加工であると選定する工程とを有す
ることを特徴とする加工方法選定方法である。

【００１２】第３の本発明は、少なくとも、溝内部の空
間を幅方向に略２等分するために生成される曲面データ
と、前記溝の深さのデータと、前記溝の加工に使用する
工具の長さのデータを設定する工程と、前記曲面データ
に基づいて前記溝の開口位置を算出する工程と、この溝
の開口位置から加工を開始して前記溝の底面位置まで前
記工具を前記溝の深さ方向に徐々に下降させたときの前
記各深さ位置における各工具軌跡を連結して前記溝を切
削するためのＮＣプログラムを作成する工程とを有する
ことを特徴とする溝切削用ＮＣ加工プログラム作成方法
である。

【００１３】第４の本発明は、上記第３の本発明におい
て、前記ＮＣプログラムを作成する工程は、前記溝内部
の空間を幅方向に略２等分する前記曲面データとこの曲
面と直交する平面との交線を前記工具の軌跡の中心線と
して求める工程と、前記溝の幅と、前記溝の加工に使用
する工具の径のデータと、前記溝の深さ方向に対するテ
ーパを示すデータと、前記溝の深さデータと、前記溝の
開口位置のデータとに基づいて前記工具軌跡のオフセッ
トを求める工程と、前記工具の軌跡の中心線の両側に対
して前記オフセット分だけオフセットした形状を求める
工程と、このオフセットした形状の両端にそれぞれ前記
工具に接する半円状の曲線を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする請求項３記載の溝切削用ＮＣ加工プログ
ラム作成方法である。

【００１４】第５の本発明は、コンピュータにより表現
した溝のモデルデータに対する加工種別を判定する加工
方法選定装置において、前記溝のモデルデータを表現す
るための少なくとも、溝内部の空間を幅方向に略２等分
するために生成される曲面データと、前記溝の深さ方向
に対するテーパを示すデータと、前記溝の側面形状のデ
ータと、前記溝の底面形状のデータとを格納する溝形状
データベースと、前記溝の側面形状データから前記溝の
側面形状が曲面であれば切削加工であると選定し、平坦
であれば他の加工であると選定する第１の選定手段と、
前記側面形状が曲面であると選定した場合、前記溝の加
工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類から
少なくとも前記工具の長さを取得する工具長取得手段
と、前記曲面データに基づいて前記溝の深さを算出する
溝深さ算出手段と、この溝の深さと前記工具の長さとを
比較し、前記溝の深さが前記工具の長さよりも小さけれ
ば切削加工であると選定し、大きければ他の加工である
と選定する第２の選定手段とを具備したことを特徴とす
る加工方法選定装置である。

【００１５】第６の本発明は、コンピュータにより表現
した溝のモデルデータから被加工部材を切削加工するた
めのＮＣ加工プログラムを作成する溝切削用ＮＣ加工プ
ログラム作成装置において、前記溝のモデルデータを表
現するための少なくとも、溝内部の空間を幅方向に略２
等分するために生成される曲面データと、前記溝の深さ
方向に対するテーパを示すデータと、前記溝の側面形状
のデータと、前記溝の底面形状のデータとを格納する溝
形状データベースと、前記曲面データに基づいて前記溝
の開口位置を算出する開口位置算出手段と、この溝の開
口位置から加工を開始して前記溝の底面位置まで切り込
みピッチづつ前記工具を前記溝の深さ方向に下降させた
ときの前記各深さ位置における各工具軌跡を連結して前
記溝を切削するためのＮＣプログラムを作成するＮＣプ
ログラム作成手段とを具備したことを特徴とする溝切削
用ＮＣ加工プログラム作成装置である。

【００１６】第７の本発明は、コンピュータにより表現
した溝のモデルデータから被加工部材を切削加工するた
めのＮＣ加工プログラムを作成する溝切削用ＮＣ加工プ
ログラム作成装置において、前記溝のモデルデータを表
現するための少なくとも、溝内部の空間を幅方向に略２
等分するために生成される曲面データと、前記溝の深さ
方向に対するテーパを示すデータと、前記溝の側面形状
のデータと、前記溝の底面形状のデータとを格納する溝
形状データベースと、前記溝の側面形状データから前記
溝の側面形状が曲面であれば切削加工であると選定し、
平坦であれば他の加工であると選定する第１の選定手段
と、前記側面形状が曲面であると選定した場合、前記溝
の加工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類
から少なくとも前記工具の長さを取得する工具長取得手
段と、前記曲面データに基づいて前記溝の深さを算出す
る溝深さ算出手段と、この溝の深さと前記工具の長さと
を比較し、前記溝の深さが前記工具の長さよりも小さけ
れば切削加工であると選定し、大きければ他の加工であ
ると選定する第２の選定手段と、この第２の選定手段に
より切削加工と選定された場合に、前記曲面データに基
づいて前記溝の開口位置を算出する開口位置算出手段
と、この溝の開口位置から加工を開始して前記溝の底面
位置まで前記工具を前記溝の深さ方向に徐々に下降させ
たときの前記各深さ位置における各工具軌跡を連結して
前記溝を切削するためのＮＣプログラムを作成するＮＣ
プログラム作成手段とを具備したことを特徴とする溝切
削用ＮＣ加工プログラム作成装置である。

【００１７】第８の本発明は、先ず、前記溝の側面形状
データから前記溝の側面形状が曲面であれば切削加工で
あると選定させ、平坦であれば他の加工であると選定さ
せ、次に前記側面形状が曲面であると選定した場合に前
記溝の加工に使用する工具の種類を判断させ、この工具
の種類から少なくとも前記工具の長さを取得させ、次に
前記曲面データに基づいて前記溝の深さを算出させ、次
にこの溝の深さと前記工具の長さとを比較させ、前記溝
の深さが前記工具の長さよりも小さければ切削加工であ
ると選定させ、大きければ他の加工であると選定させ、
次に前記切削加工と選定された場合に、前記曲面のデー
タに基づいて前記溝の開口位置を算出させ、次にこの溝
の開口位置から加工を開始して前記溝の底面位置まで前
記工具を前記溝の深さ方向に徐々に下降させたときの前
記各深さ位置における各工具軌跡を連結して前記溝を切
削するための溝切削用ＮＣ加工プログラムを作成させる
ことを特徴とするＮＣ加工プログラム作成用プログラム
である。

【００１８】第９の本発明は、上記第８の本発明のＮＣ
加工プログラム作成用プログラムを記憶したことを特徴
とするコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００２０】図１は３次元ＣＡＤ装置及び３次元ＣＡＭ
装置を用いた溝切削用ＮＣ加工プログラム作成装置の全
体構成図である。３次元ＣＡＤ装置１０は、コンピュー
タ本体１１とディスプレイ装置１２とからなり、製品と
して例えばパーソナルコンピュータを製造するときに用
いる金型などを設計するためのもので、この設計データ
には金型に形成するリブ溝が含まれている。

【００２１】この３次元ＣＡＤ装置１０は、リブ溝形状
データベース１３とリブ溝切削工具データベース１４と
にそれぞれアクセス可能となっている。このうちリブ溝
データベース１３には、図２に示すリブ溝１に関する５
種類のパラメータのデータ、すなわちリブ溝１の中立面
ＣＳのデータ（曲面データ）と、リブ溝１の幅Ｗｌのデ
ータと、リブ溝１の側面テーパＡを示すデータと、リブ
溝１の側面形状ＳＲのデータと、リブ溝１の底面形状Ｂ
Ｒのデータとが格納されている。

【００２２】このうち中立面ＣＳのデータは、リブ溝１
の内部の空間を幅方向に略２等分するために生成される
曲面データであって、言い換えれば、リブ溝１の短手方
向の中心線の集合となる曲面で、Ｚ軸に平行な線分をリ
ブ溝１の長手方向に掃引することにより生成される曲面
である。なお、該曲面とは、Ｒ形状を許容する面形状を
意味するもので、平面であることをも含むものである。

【００２３】リブ溝１の幅Ｗｌのデータは、リブ溝１の
最下面での短手方向の寸法である。ここで、リブ溝１の
底面が曲率Ｒを有する形状（以下、Ｒ形状と称する）で
ある溝においては、Ｒ形状を生成する以前の溝形状に該
当する寸法とする。

【００２４】リブ溝１の側面テーパＡを示すデータは、
リブ溝１の深さ方向に対するテーパを示すもので、リブ
溝１の側面に付加される微小な角度である。この側面テ
ーパＡは、一般的に射出成形金型において、成形物が破
損なく金型から抜けるために形成される抜きテーパと呼
ばれるものである。

【００２５】リブ溝１の側面形状ＳＲのデータは、リブ
溝１の長手方向の端面が平坦である必要があるか、又は
Ｒ形状で構わないかを示すものである。例えば、対象と
するリブ溝１がそれを含む製品筐体において、他の機構
要素や回路基板などの位置合わせ要素として設計されて
いる場合に平坦である必要がある場合がある。単なる製
品筐体の強度確保のためのリブ溝１であれば一般にＲ形
状で構わない。その場合、Ｒ形状部の円弧半径寸法は、
特に設計から要求されるものでないので任意の値でよ
い。本実施の形態においては、製品のモデルデータの表
現や以後の処理を簡略化するためＲ形状部の円弧半径形
状をリブ溝１の幅Ｗｌの半分であることを前提とする。
すなわち、リブ溝１の短手方向端面は、任意のＸＹ平面
との断面において、半円となる。

【００２６】リブ溝１の底面形状ＢＲのデータは、リブ
溝１の底面を対象とし、側面形状ＳＲと同様の特徴を持
つパラメータである。

【００２７】以上のようなリブ溝１に関する５種類のパ
ラメータがリブ溝形状データベース１３に格納されるこ
とにより、３次元ＣＡＤ装置１０のコンピュータ本体１
１は、リブ溝形状データベース１３からリブ溝１の中立
面ＣＳのデータ、幅Ｗｌのデータ、側面テーパＡのデー
タ、側面形状ＳＲのデータ、底面形状ＢＲのデータを読
み取ることによりリブ溝１のモデルデータを表現してデ
ィスプレイ装置１２に表示することが可能となってい
る。

【００２８】そこで、製品設計者が３次元ＣＡＤ装置１
０を操作して例えばパーソナルコンピュータなどの筐体
の製品形状をデザインする際、リブ溝１の追加が必要と
なった場合、デザインされる形状をディスプレイ装置１
２に表示して次のような手順で製品設計を行なう。

【００２９】先ず、追加したいリブ溝１のＸＹ方向の形
状を曲線として表現する。

【００３０】次に、この曲線をＺ方向に掃引して曲面を
作成する。

【００３１】次に、製品との干渉を考慮しながら当該曲
面をトリムし、リブ溝１の中立面ＣＳを作成する。

【００３２】最後に、４種類のパラメータとして幅Ｗｌ
のデータ、側面テーパＡのデータ、側面形状ＳＲのデー
タ、底面形状ＢＲのデータを入力する。これらのパラメ
ータによりリブ溝１の形状は一意に決定される。

【００３３】３次元ＣＡＤ装置１０上において、製品の
モデルデータの詳細な表示、例えばレンダリングイメー
ジの作成であるとか、シェーディング表示をする場合、
或いは干渉チェックなどを行なう場合には、上記パラメ
ータを用いて表現されたリブ溝１のモデルデータにより
内部的にリブ溝１の形状を構成する曲面を計算し、これ
をもって上記レンダリングイメージの作成、シェーディ
ング表示、或いは干渉チェックなどの処理を行なうこと
ができる。

【００３４】金型に展開する際には、リブ溝１を表現す
る上記パラメータを、そのまま対応するリブ溝１のパラ
メータとして適用することが可能である。

【００３５】上記リブ溝切削工具データベース１４に
は、リブ溝１の切削加工に使用する各種工具の工具種類
Ｋｔ、工具径Ｄｔ、及び工具長さＬｔなどの各データが
格納されている。

【００３６】３次元ＣＡＭ装置１５は、コンピュータ本
体１６とディスプレイ装置１７とからなり、３次元ＣＡ
Ｄ装置１０において製品設計された３次元モデルデータ
を受け取って、この３次元モデルデータからＮＣ加工機
１８を動作制御するためのＮＣブログラムを作成するも
のである。この３次元ＣＡＭ装置１５は、リブ溝形状デ
ータベース１３とリブ溝切削工具データベース１４とに
それぞれアクセス可能となっている。

【００３７】この３次元ＣＡＭ装置１５は、製品設計さ
れた３次元モデルデータに含まれるリブ溝１のデータに
対する加工種別、例えば切削加工又は放電加工のいずれ
かを判定する加工方法選定の機能と、この加工方法選定
の結果、切削加工であれば、この切削加工するためのＮ
Ｃ加工プログラムを作成する溝切削用ＮＣ加工プログラ
ム作成の機能とを有している。

【００３８】コンピュータ本体１６のプログラムメモリ
１９には、加工方法選定の機能と溝切削用ＮＣ加工プロ
グラム作成の機能とを実現するためのＮＣ加工プログラ
ム作成用プログラムが記憶されている。

【００３９】このうち加工方法選定プログラムは、先
ず、リブ溝１の側面形状ＳＲのデータから当該リブ溝１
の側面形状ＳＲが曲面であれば切削加工であると選定さ
せ、平坦であれば放電加工であると選定させ、次に側面
形状ＳＲが曲面であると選定した場合にリブ溝１の加工
に使用する工具の種類Ｋｔを判断させ、この工具の種類
Ｋｔから少なくとも当該工具の長さＬｔを取得させ、次
に中立面ＣＳのデータに基づいてリブ溝１の深さを算出
させ、次にこのリブ溝１の深さと上記工具の長さＬｔと
を比較させ、リブ溝１の深さが工具の長さＬｔよりも小
さければ切削加工であると選定させ、大きければ放電加
工であると選定させる内容となっている。

【００４０】ＮＣ加工プログラム作成用プログラムは、
上記加工方法選定プログラムに続いて実行され、切削加
工と選定された場合に、中立面ＣＳのデータに基づいて
図３に示すようにリブ溝１の開口位置（最高高さ位置）
Ｚmaxを算出させ、次にこのリブ溝１の最高高さ位置Ｚm
axから加工を開始してリブ溝１の底面位置Ｚminまで切
り込みピッチＤＺづつ工具をリブ溝１の深さ方向に下降
させたときの各深さ位置Ｚにおける各工具軌跡を連結し
てリブ溝１を切削するための溝切削用ＮＣ加工プログラ
ムを作成させる内容となっている。

【００４１】コンピュータ本体１６が溝切削用ＮＣ加工
プログラムを実行することにより３次元ＣＡＭ装置１５
としては、次の各機能を有するものとなる。

【００４２】第１の選定手段２０は、リブ溝形状データ
ベース１３に記憶されているリブ溝１の側面形状ＳＲの
データを読み取り、このデータからリブ溝１の側面形状
ＳＲが曲面であれば切削加工であると選定し、平坦であ
れば放電加工であると選定する機能を有している。

【００４３】工具長取得手段２１は、上記第１の選定手
段２０による選定の結果、リブ溝１の側面形状ＳＲが曲
面であると選定した場合、リブ溝切削工具データベース
１４から底面形状ＢＲのデータを検索し、この底面形状
ＢＲが平坦であった場合、使用する工具種類Ｋｔをフラ
ットエンドミルであると判断し、底面形状ＢＲがＲ形状
であった場合、使用する工具種類Ｋｔをボールエンドミ
ルであると判断し、さらにリブ溝形状データベース１３
を検索してリブ溝１の幅Ｗｌを取得し、これら検索され
た工具種類Ｋｔと幅Ｗｌとを検束キーとしてリブ溝切削
工具データベース１４を検索し、工具径Ｄｔと工具長さ
Ｌｔとを取得する機能を有している。

【００４４】溝深さ算出手段２２は、リブ溝形状データ
ベース１３に格納されている中立面ＣＳのデータに基づ
いてリブ溝１の深さを算出する機能を有している。この
リブ溝１の深さを算出は、例えばリブ溝１の中立面ＣＳ
に対するボックスチェック、すなわち中立面ＣＳを内包
するＸＹＺ軸に沿った直方体を算出し、そのＺ方向の辺
長を調べることにより算出できる。

【００４５】第２の選定手段２３は、リブ溝１の深さＺ
ｌと工具の長さＬｔとを比較し、リブ溝１の深さＺｌが
工具の長さＬｔよりも小さければ切削加工であると選定
し、大きければ放電加工であると選定する機能を有して
いる。

【００４６】なお、以上の第１の選定手段２０と、工具
長取得手段２１と、溝深さ算出手段２２と、第２の選定
手段２３とにより加工方法選定の機能が実現される。

【００４７】開口位置算出手段２４は、上記第２の選定
手段２３により切削加工と選定された場合に、中立面Ｃ
Ｓのデータに基づいてリブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxを
算出する機能を有している。

【００４８】ＮＣプログラム作成手段２５は、上記開口
位置算出手段２４により算出されたリブ溝１の最高高さ
位置Ｚmaxから切削加工を開始してリブ溝１の底面位置
Ｚminまで切り込みピッチＤＺづつ工具をリブ溝１の深
さ方向に下降させたときの各深さ位置Ｚにおける各工具
軌跡を連結してリブ溝１を切削するための溝切削用ＮＣ
加工プログラムを作成する機能を有している。

【００４９】ここで、リブ溝１の各深さ位置Ｚにおける
工具軌跡の計算方法について説明する。

【００５０】先ず、図４に示すようにリブ溝１の深さ方
向Ｚにおける工具軌跡の中立線ａを計算して求める。こ
の中立線ａは、リブ溝１の深さ方向ＺにおけるＸＹ平面
２６とリブ溝形状データベース１３に格納されている中
立面ＣＳとの交線を中立線ａとして求める。

【００５１】次に、リブ溝１の深さ方向Ｚにおける工具
軌跡オフセットＯｔを計算して求める。図５に示すよう
に、この工具軌跡オフセットＯｔの計算に必要なデータ
は、リブ溝１の幅Ｗｌ、工具径Ｄｔ、側面テーパＡ、リ
ブ溝１の深さＺ、リブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxであ
る。工具軌跡オフセットＯｔは、次式を計算することに
より求められる。

【００５２】 Ｏｔ＝（Ｗｌ−Ｄｔ）／２＋（Ｚmax−Ｚ）・tanＡ …（１） ここで、側面テーパＡは、一般的に微小な値であるの
で、tanＡとsinＡとはほぼ同じ値になる。さらに、側面
テーパＡの単位はラジアンであるので、sinＡはＡに近
似できる。従って、上記工具軌跡オフセットＯｔは、次
式のように表わされる。

【００５３】 Ｏｔ＝（Ｗｌ−Ｄｔ）／２＋（Ｚmax−Ｚ）・Ａ …（２） 次に、上記図４に示すリブ溝１の深さ方向Ｚにおける工
具軌跡の中立線ａを図５に示す工具軌跡オフセットＯｔ
分だけ両側にそれぞれオフセットした形状を求める。

【００５４】次に、図６に示すように工具軌跡の中立線
ａの両端側において、それぞれ半径が工具軌跡オフセッ
トＯｔに等しく、かつ中立線ａの端点を通過する半円を
計算する。これにより、工具軌跡の中立線ａに沿った工
具軌跡オフセットＯｔの全体が求められる。

【００５５】最後に、不要部分をトリムすることによ
り、工具軌跡ｂが求められる。

【００５６】なお、３次元ＣＡＭ装置１５のコンピュー
タ本体１６におけるプログラムメモリ１９には、上記の
如く工具軌跡オフセットＯｔを計算して求めるために、
先ず、リブ溝１の内部の空間を幅方向に略２等分する中
立面ＣＳのデータとこの中立面ＣＳと直交するＸＹ平面
２６との交線を工具の軌跡の中心線ａとして求め、次
に、リブ溝１の幅Ｗｌと、リブ溝１の加工に使用する工
具径Ｄｔと、リブ溝１の深さ方向Ｚに対するテーパＡ
と、リブ溝１の深さデータと、リブ溝１の最高位置Ｚma
xとに基づいて工具軌跡のオフセットＯｔを求め、次
に、工具の軌跡の中心線ａの両側に対してオフセット分
だけオフセットした形状を求め、次に、このオフセット
した形状の両端にそれぞれ工具に接する半円状の曲線を
形成するプログラムが格納されている。

【００５７】ＮＣ加工機１８は、３次元ＣＡＭ装置１５
により作成された溝切削用ＮＣ加工プログラムを含む製
品加工用のＮＣ加工プログラムを受け取り、このＮＣ加
工プログラムを実行することにより被加工部材を加工
し、かつそのうちの溝切削用ＮＣ加工プログラムを実行
して切削加工してリブ溝１を形成するものとなってい
る。

【００５８】次に、上記の如く構成された装置の作用に
ついて説明する。

【００５９】先ず、装置の全体の作用について図７に示
す溝切削用ＮＣ加工プログラム作成の全体のフローチャ
ートを参照して説明する。

【００６０】製品設計者は、３次元ＣＡＤ装置１０を操
作して例えばパーソナルコンピュータなどの筐体の製品
形状をデザインする。このデザインされた製品形状は、
ステップ＃１において、３次元モデルデータ（ＣＡＤモ
デル）として作成される。

【００６１】この製品形状のデザインの際に、リブ溝１
の追加が必要となった場合、先ず、追加したいリブ溝１
のＸＹ方向の形状を曲線として表現し、次に、この曲線
をＺ方向に掃引して曲面を作成し、次に、製品との干渉
を考慮しながら当該曲面をトリムし、リブ溝１の中立面
ＣＳを作成し、最後に、４種類のパラメータとして幅Ｗ
ｌのデータ、側面テーパＡのデータ、側面形状ＳＲのデ
ータ、底面形状ＢＲのデータを入力する。

【００６２】３次元ＣＡＤ装置１０のコンピュータ本体
１１は、リブ溝形状データベース１３からリブ溝１の中
立面ＣＳのデータ、幅Ｗｌのデータ、側面テーパＡのデ
ータ、側面形状ＳＲのデータ、底面形状ＢＲのデータを
読み取ることによりリブ溝１のモデルデータを表現して
ディスプレイ装置１２に表示する。

【００６３】このようにして製品設計者が３次元ＣＡＤ
装置１０を操作して製品形状をデザインして取得された
製品の３次元モデルデータは、３次元ＣＡＤ装置１０か
ら３次元ＣＡＭ装置１５に渡される。

【００６４】この３次元ＣＡＭ装置１５では、ステップ
＃２において製品の３次元モデルデータに含まれるリブ
溝１のデータからそのリブ溝１を加工するための加工方
法を選定し、次のステップ＃３において選定された加工
方法で切削加工を行なうための溝切削用ＮＣ加工プログ
ラムを作成し、最終的にステップ＃４において、例えば
パーソナルコンピュータなどの筐体の製品に加工するた
めのＮＣ加工プログラムを作成する。

【００６５】次に、上記ステップ＃２におけるリブ溝１
に加工するための加工方法選定について図８に示す加工
方法選定フローチャートを参照して説明する。

【００６６】３次元ＣＡＭ装置１５の第１の選定手段２
０は、ステップ＃１０において、リブ溝形状データベー
ス１３に記憶されているリブ溝１の側面形状ＳＲのデー
タを検索し、ステップ＃１１でデータを取り込み、次の
ステップ＃１２において、検索した側面形状ＳＲのデー
タからリブ溝１の側面形状ＳＲが曲面であるか又は平坦
かを判断し、この判断の結果、曲面であれば切削加工で
あると選定する。

【００６７】なお、平坦であれば、リブ溝１を切削加工
で形成することができないので、第１の選定手段２０
は、放電加工であると選定する。この放電加工の場合、
リブ溝１を反転させた形状の電極を銅やカーボンで作成
し、これを用いて型彫り放電加工を行なうことによりリ
ブ溝１を形成するものとなる。このときの放電加工用の
電極の計算には、本発明における３次元モデルデータを
適用することも可能であるが、電極の切削加工は、リブ
溝１の切削加工とは異なり、比較的大きな径の工具を用
いることができるので、従来の３次元ＣＡＭ装置による
処理で特に問題はない。よって、ここでは言及しない。

【００６８】次に、上記判断の結果、リブ溝１の側面形
状ＳＲが曲面であって切削加工が選定された場合、工具
長取得手段２１は、ステップ＃１３において、リブ溝切
削工具データベース１４から底面形状ＢＲのデータを検
索し、次のステップ＃１４及び＃１５においてこの検索
された底面形状ＢＲが平坦であるか又はＲ形状であるか
を判断する。

【００６９】この判断の結果、底面形状ＢＲが平坦であ
れば、工具長取得手段２１は、ステップ＃１６に移って
使用する工具種類Ｋｔをフラットエンドミルであると判
断し、底面形状ＢＲがＲ形状であれば、ステップ＃１７
に移って使用する工具種類Ｋｔをボールエンドミルであ
ると判断する。

【００７０】次に、工具長取得手段２１は、ステップ＃
１８において、リブ溝形状データベース１３を検索して
リブ溝１の幅Ｗｌを取得し、これら検索された工具種類
Ｋｔと幅Ｗｌとを検索キーとしてリブ溝切削工具データ
ベース１４を検索し、工具径Ｄｔと工具長さＬｔとを取
得する。

【００７１】次に、溝深さ算出手段２２は、ステップ＃
１９において、リブ溝形状データベース１３に格納され
ている中立面ＣＳのデータに基づいてリブ溝１の深さを
算出する。このリブ溝１の深さの算出は、例えばリブ溝
１の中立面ＣＳに対するボックスチェック、すなわち中
立面ＣＳを内包するＸＹＺ軸に沿った直方体を算出し、
そのＺ方向の辺長を調べることにより算出する。

【００７２】次に、第２の選定手段２３は、ステップ＃
２１において、リブ溝１の深さＺｌと工具の長さＬｔと
を比較し、リブ溝１の深さＺｌが工具の長さＬｔよりも
小さければ切削加工であると選定し、大きければ放電加
工であると選定する。

【００７３】次に、上記ステップ＃３におけるリブ溝１
に切削加工するための溝切削用ＮＣ加工プログラムの作
成について図９に示す溝切削用ＮＣ加工プログラム作成
フローチャートを参照して説明する。

【００７４】３次元ＣＡＭ装置１５は、上記第２の選定
手段２３により切削加工と選定された場合に、ステップ
＃３０において、上記加工方法選定を実行して取得され
たリブ溝１の深さＺｌ、工具径Ｄｔ及びリブ溝１の幅Ｗ
ｌを引き継ぐ。

【００７５】次に、３次元ＣＡＭ装置１５の開口位置算
出手段２４は、ステップ＃３１及び＃３２において、リ
ブ溝形状データベース１３を検索してリブ溝１の側面テ
ーパＡのデータを取得する。

【００７６】次に、開口位置算出手段２４は、ステップ
＃３３及び＃３４において、リブ溝形状データベース１
３を検索してリブ溝１の中立面ＣＳのデータを取得す
る。

【００７７】次に、開口位置算出手段２４は、ステップ
＃３５において、リブ溝１の中立面ＣＳのデータに基づ
いてリブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxを算出する。このリ
ブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxの算出は、中立面ＣＳから
リブ溝１の深さＺｌを算出した際と同様にボックスチェ
ックによる手法が有効である。

【００７８】次に、ＮＣプログラム作成手段２５は、ス
テップ＃３６において、図３に示すリブ溝１の深さ方向
であるＺ方向への切り込みピッチＤＺの入力を受ける。
この場合、切り込みピッチＤＺの入力は、操作者による
手入力に限らず、リブ溝切削工具データベース１４に予
め格納しておくことにより、自動入力が可能である。

【００７９】次に、ＮＣプログラム作成手段２５は、ス
テップ＃３７〜＃４１を繰り返すことによりリブ溝１を
切削するための溝切削用ＮＣ加工プログラムを作成す
る。

【００８０】すなわち、ＮＣプログラム作成手段２５
は、ステップ＃３７において、上記開口位置算出手段２
４により算出されたリブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxから
切削加工を開始して切り込みピッチＤＺづつ工具をリブ
溝１の深さ方向に下降させ、最終的にリブ溝１の底面位
置Ｚminまで切り込む。次のステップ＃３８において、
図４に示すようにリブ溝１の深さ方向Ｚにおける工具軌
跡の中立線ａを計算して求める。

【００８１】次に、ＮＣプログラム作成手段２５は、ス
テップ＃３９において、リブ溝１の深さ方向Ｚにおける
工具軌跡オフセットＯｔを上記式（２）を計算して求め
る。

【００８２】次に、ＮＣプログラム作成手段２５は、ス
テップ＃４０において、上記図４に示すリブ溝１の深さ
方向Ｚにおける工具軌跡の中立線ａを図５に示す工具軌
跡オフセットＯｔ分だけ両側にそれぞれオフセットした
形状を求める。

【００８３】次に、ＮＣプログラム作成手段２５は、図
６に示すように工具軌跡の中立線ａの両端側において、
それぞれ半径が工具軌跡オフセットＯｔに等しく、かつ
中立線ａの端点を通過する半円を計算する。これによ
り、工具軌跡の中立線ａに沿った工具軌跡オフセットＯ
ｔの全体が求められる。

【００８４】最後に、ＮＣプログラム作成手段２５は、
不要部分をトリムすることにより、工具軌跡ｂを求め
る。

【００８５】そして、リブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxか
らリブ溝１の底面位置Ｚminまでの工具軌跡が求められ
ると、ＮＣプログラム作成手段２５は、リブ溝１の最高
高さ位置Ｚmaxからリブ溝１の底面位置Ｚminまでの工具
軌跡を連結してリブ溝１を切削するための溝切削用ＮＣ
加工プログラムを作成する。

【００８６】このように上記一実施の形態においては、
リブ溝１の側面形状ＳＲからリブ溝１の側面形状ＳＲが
曲面であれば切削加工であると選定し、平坦であれば放
電加工であると選定し、次に側面形状ＳＲが曲面である
と選定した場合にリブ溝１の加工に使用する工具の種類
Ｋｔを判断し、この工具の種類Ｋｔから少なくとも当該
工具の長さＬｔを取得し、次に中立面ＣＳに基づいてリ
ブ溝１の深さＺｌを算出し、このリブ溝１の深さＺｌと
工具の長さＬｔとを比較し、リブ溝１の深さＺｌが工具
の長さＬｔよりも小さければ切削加工であると選定し、
大きければ放電加工であると選定するので、リブ溝１を
加工するための加工方法、例えば切削加工か放電加工か
を自動的に選定することができる。

【００８７】そして、上記切削加工と選定された場合
に、中立面ＣＳに基づいてリブ溝１の最高高さ位置Ｚma
xを算出し、このリブ溝１の最高高さ位置Ｚmaxから加工
を開始してピッチＤＺづつ工具をリブ溝１の深さ方向に
下降させて最終的にリブ溝１の底面位置Ｚminまで切り
込み、各深さ位置Ｚにおける各工具軌跡を連結してリブ
溝１を切削するための溝切削用ＮＣ加工プログラムを作
成するので、切削加工の自動選定結果からリブ溝１を対
象とする溝切削用ＮＣ加工プログラムを全自動化して作
成することができる。

【００８８】工具軌跡の計算は、中立面ＣＳとＸＹ平面
２６との交線の計算、平面上の曲面の工具軌跡オフセッ
トＯｔの処理のみで可能であるので、従来の逆オフセッ
ト法などの３次元的な工具軌跡計算法に比べて、計算時
間を大幅に短縮することができる。

【００８９】又、単なる２．５次元的な工具軌跡計算法
と異なり、リブ溝１の長手方向の形状を自由に表現する
ことができ、製品設計の自由度を高くできる。

【００９０】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。

【００９１】さらに、上記実施形態には、種々の段階の
発明が含まれており、開示されている複数の構成要件に
おける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾
つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとす
る課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で
述べられている効果が得られる場合には、この構成要件
が削除された構成が発明として抽出できる。

【００９２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、溝
の加工方法の選定を自動化するためのコンピュータによ
る溝の表現方法を提供できる。

【００９３】又、本発明によれば、溝の加工方法の選定
を自動化できる加工方法選定方法及びその装置を提供で
きる。

【００９４】又、本発明によれば、工具軌跡の計算に要
する時間を短縮し、かつ工具軌跡の計算の自由度を高く
できる溝切削用ＮＣ加工プログラム作成方法及びその装
置を提供できる。

【００９５】又、本発明によれば、工具軌跡の計算に要
する時間を短縮し、かつ工具軌跡の計算の自由度を高く
できる溝切削用ＮＣ加工プログラム及びこれを記憶した
記憶媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態を示す全体構成図。

【図２】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態におけるリブ溝形状データベース
に格納されるリブ溝に関する５種類のパラメータのデー
タを示す模式図。

【図３】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態における工具のリブ溝の深さ方向
への切り込みピッチを示す図。

【図４】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態における工具軌跡の中立線の求め
方を説明するための図。

【図５】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態におけるリブ溝の深さ方向におけ
る工具軌跡オフセットの求め方を説明するための図。

【図６】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態におけるある深さでの工具軌跡の
計算結果を示す図。

【図７】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態における溝切削用ＮＣ加工プログ
ラム作成の全体のフローチャート。

【図８】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態における加工方法選定フローチャ
ート。

【図９】本発明に係わる溝切削用ＮＣ加工プログラム作
成装置の一実施の形態における溝切削用ＮＣ加工プログ
ラム作成フローチャート。

【図１０】リブ溝の外観図。

【符号の説明】

１：リブ溝 １０：３次元ＣＡＤ装置 １１：コンピュータ本体 １２：ディスプレイ装置 １３：リブ溝形状データベース １４：リブ溝切削工具データベース １５：３次元ＣＡＭ装置 １６：コンピュータ本体 １７：ディスプレイ装置 １８：ＮＣ加工機 １９：プログラムメモリ ２０：第１の選定手段 ２１：工具長取得手段 ２２：溝深さ算出手段 ２３：第２の選定手段 ２４：開口位置算出手段 ２５：ＮＣプログラム作成手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、溝内部の空間を幅方向に略
   ２等分するために生成される曲面データと、前記溝の深
   さ方向に対するテーパを示すデータと、前記溝の側面形
   状のデータと、前記溝の底面形状のデータとをコンピュ
   ータにより読み取って前記溝のモデルデータを表現する
   ことを特徴とする溝の表現方法。
2. 【請求項２】 溝の側面形状のデータから前記溝の側面
   形状が曲面であれば切削加工であると選定し、平坦であ
   れば他の加工であると選定する工程と、 前記側面形状が曲面であると判定した場合、前記溝の加
   工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類から
   少なくとも工具の長さを取得する工程と、 前記曲面のデータに基づいて前記溝の深さを算出する工
   程と、 この溝の深さと前記工具の長さとを比較し、前記溝の深
   さが前記工具の長さよりも小さければ切削加工であると
   選定し、大きければ他の加工であると選定する工程と、
   を有することを特徴とする加工方法選定方法。
3. 【請求項３】 少なくとも、溝内部の空間を幅方向に略
   ２等分するために生成される曲面データと、前記溝の深
   さのデータと、前記溝の加工に使用する工具の長さのデ
   ータを設定する工程と、 前記曲面データに基づいて前記溝の開口位置を算出する
   工程と、 この溝の開口位置から加工を開始して前記溝の底面位置
   まで前記工具を前記溝の深さ方向に徐々に下降させたと
   きの前記各深さ位置における各工具軌跡を連結して前記
   溝を切削するためのＮＣプログラムを作成する工程と、
   を有することを特徴とする溝切削用ＮＣ加工プログラム
   作成方法。
4. 【請求項４】 前記ＮＣプログラムを作成する工程は、 前記溝内部の空間を幅方向に略２等分する前記曲面デー
   タとこの曲面と直交する平面との交線を前記工具の軌跡
   の中心線として求める工程と、 前記溝の幅と、前記溝の加工に使用する工具の径のデー
   タと、前記溝の深さ方向に対するテーパを示すデータ
   と、前記溝の深さデータと、前記溝の開口位置のデータ
   とに基づいて前記工具軌跡のオフセットを求める工程
   と、 前記工具の軌跡の中心線の両側に対して前記オフセット
   分だけオフセットした形状を求める工程と、 このオフセットした形状の両端にそれぞれ前記工具に接
   する半円状の曲線を形成する工程と、を有することを特
   徴とする請求項３記載の溝切削用ＮＣ加工プログラム作
   成方法。
5. 【請求項５】 コンピュータにより表現した溝のモデル
   データに対する加工種別を判定する加工方法選定装置に
   おいて、 前記溝のモデルデータを表現するための少なくとも、溝
   内部の空間を幅方向に略２等分するために生成される曲
   面データと、前記溝の深さ方向に対するテーパを示すデ
   ータと、前記溝の側面形状のデータと、前記溝の底面形
   状のデータとを格納する溝形状データベースと、 前記溝の側面形状データから前記溝の側面形状が曲面で
   あれば切削加工であると選定し、平坦であれば他の加工
   であると選定する第１の選定手段と、 前記側面形状が曲面であると選定した場合、前記溝の加
   工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類から
   少なくとも前記工具の長さを取得する工具長取得手段
   と、 前記曲面データに基づいて前記溝の深さを算出する溝深
   さ算出手段と、 この溝の深さと前記工具の長さとを比較し、前記溝の深
   さが前記工具の長さよりも小さければ切削加工であると
   選定し、大きければ他の加工であると選定する第２の選
   定手段と、を具備したことを特徴とする加工方法選定装
   置。
6. 【請求項６】 コンピュータにより表現した溝のモデル
   データから被加工部材を切削加工するためのＮＣ加工プ
   ログラムを作成する溝切削用ＮＣ加工プログラム作成装
   置において、 前記溝のモデルデータを表現するための少なくとも、溝
   内部の空間を幅方向に略２等分するために生成される曲
   面データと、前記溝の深さ方向に対するテーパを示すデ
   ータと、前記溝の側面形状のデータと、前記溝の底面形
   状のデータとを格納する溝形状データベースと、 前記曲面データに基づいて前記溝の開口位置を算出する
   開口位置算出手段と、 この溝の開口位置から加工を開始して前記溝の底面位置
   まで切り込みピッチづつ前記工具を前記溝の深さ方向に
   下降させたときの前記各深さ位置における各工具軌跡を
   連結して前記溝を切削するためのＮＣプログラムを作成
   するＮＣプログラム作成手段と、を具備したことを特徴
   とする溝切削用ＮＣ加工プログラム作成装置。
7. 【請求項７】 コンピュータにより表現した溝のモデル
   データから被加工部材を切削加工するためのＮＣ加工プ
   ログラムを作成する溝切削用ＮＣ加工プログラム作成装
   置において、 前記溝のモデルデータを表現するための少なくとも、溝
   内部の空間を幅方向に略２等分するために生成される曲
   面データと、前記溝の深さ方向に対するテーパを示すデ
   ータと、前記溝の側面形状のデータと、前記溝の底面形
   状のデータとを格納する溝形状データベースと、 前記溝の側面形状データから前記溝の側面形状が曲面で
   あれば切削加工であると選定し、平坦であれば他の加工
   であると選定する第１の選定手段と、 前記側面形状が曲面であると選定した場合、前記溝の加
   工に使用する工具の種類を判断し、この工具の種類から
   少なくとも前記工具の長さを取得する工具長取得手段
   と、 前記曲面データに基づいて前記溝の深さを算出する溝深
   さ算出手段と、 この溝の深さと前記工具の長さとを比較し、前記溝の深
   さが前記工具の長さよりも小さければ切削加工であると
   選定し、大きければ他の加工であると選定する第２の選
   定手段と、 この第２の選定手段により切削加工と選定された場合
   に、前記曲面データに基づいて前記溝の開口位置を算出
   する開口位置算出手段と、 この溝の開口位置から加工を開始して前記溝の底面位置
   まで前記工具を前記溝の深さ方向に徐々に下降させたと
   きの前記各深さ位置における各工具軌跡を連結して前記
   溝を切削するためのＮＣプログラムを作成するＮＣプロ
   グラム作成手段と、を具備したことを特徴とする溝切削
   用ＮＣ加工プログラム作成装置。
8. 【請求項８】 先ず、前記溝の側面形状データから前記
   溝の側面形状が曲面であれば切削加工であると選定さ
   せ、平坦であれば他の加工であると選定させ、次に前記
   側面形状が曲面であると選定した場合に前記溝の加工に
   使用する工具の種類を判断させ、この工具の種類から少
   なくとも前記工具の長さを取得させ、次に前記曲面デー
   タに基づいて前記溝の深さを算出させ、次にこの溝の深
   さと前記工具の長さとを比較させ、前記溝の深さが前記
   工具の長さよりも小さければ切削加工であると選定さ
   せ、大きければ他の加工であると選定させ、次に前記切
   削加工と選定された場合に、前記曲面のデータに基づい
   て前記溝の開口位置を算出させ、次にこの溝の開口位置
   から加工を開始して前記溝の底面位置まで前記工具を前
   記溝の深さ方向に徐々に下降させたときの前記各深さ位
   置における各工具軌跡を連結して前記溝を切削するため
   の溝切削用ＮＣ加工プログラムを作成させることを特徴
   とするＮＣ加工プログラム作成用プログラム。
9. 【請求項９】 請求項８記載のＮＣ加工プログラム作成
   用プログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ
   により読み取り可能な記憶媒体。