JP2006181691A - 自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに対向した２つの主軸を有するＮＣ工作機械の自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法及び装置において、ＮＣ加工プログラムを作成する際、該ＮＣ工作機械の加工効率を向上できる工程分割を含んだＮＣ加工プログラムを自動的に作成できる加工工程自動分割方法及び装置を提供する。
【解決手段】
自動プログラミング装置１０は、被加工物の素材形状と、製品の製品形状に基づいて、除去形状を演算する１９０を備える。工程分割制御部１９０は、製品形状の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定するとともに、前記基準加工境界、又は、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する。又、自動プログラミング装置１０は、決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する主制御部１００を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被加工物の素材形状や製品形状に基づいて、基準加工境界を決定し、該基準加工境界に基づいて工程分割境界を決定して、加工工程を自動分割する自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法及び装置に関する。

従来から、互いに対向した２つの主軸を有するタイプのＮＣ工作機械では、一方の主軸（以下、第１主軸という）のチャックで被加工物を保持して該素材の表面（すなわち、第１主軸のチャックで把持されていない側の面）を加工するようにしている。そして、他方の主軸（以下、第２主軸という）のチャックで該素材を受け取り保持して、該素材の裏面（すなわち、第２主軸のチャックで把持されていない側の面）を加工するようにしている。本明細書では、以下、この被加工物の表面の加工工程を、以下、第１工程といい、被加工物の裏面の加工工程を、以下、第２工程という。

ところで、この第１工程と第２工程を、被加工物の素材形状に基づいて、自動で工程分割する対話型自動プログラミング装置が提案されている（特許文献１）。
この装置では、オペレータに製品形状の入力開始点を入力させるようにしている。又、この装置では、製品形状上の最大外径上であって製品形状の端面から被加工物の回転中心線方向に最も遠い位置を外径工程分割点とし、前記入力開始点と該外径工程分割点をそれぞれ通過する一対の直線と、製品形状の輪郭線、素材形状の輪郭線とにて囲まれた領域を第１工程領域とし、残りの領域を第２工程領域に決定するようにしている。なお、特許文献１では、仕上げ形状が、本明細書での製品形状に相当する。

又、特許文献２では、ミル加工と旋削加工とが混在する複合加工機械の加工プログラムを作成する加工プログラム作成装置であって、それぞれの加工領域を自動分割する加工プログラム作成装置が開示されている。なお、特許文献２では、３次元の部品形状と３次元の素材形状に基づいて加工領域を抽出する一方、３次元の部品形状に基づき、これを包含する３次元の包含形状を生成するようにしている。又、特許文献２では、前記素材形状と包含形状とに基づいて、３次元の旋削加工領域を抽出するようにし、前記加工領域と、旋削加工領域とから、ミル加工領域を抽出するようにして、工程分割を行うようにしている。
特開平４−２５３４６号公報 国際公開第２００２／０９５５１２号パンフレット

特許文献１では、第１工程と、第２工程の工程分割をオペレータの経験によらないため、自動で行える利点がある。しかし、加工効率の観点で自動分割を行っていないため、下記のような問題がある。

すなわち、特許文献１では、製品形状上の最大外径上であって製品形状の端面から被加工物の回転中心線方向に最も遠い位置を外径工程分割点としているため、この外径工程分割点の位置が、加工による切削量、すなわち、素材形状から除去される体積とは無関係に決定されている。この結果、外径工程分割点の位置によっては、第１主軸側と第２主軸側の機械における切削能力が同じ場合、第１主軸側での第１工程の切削加工時間と、第２主軸側での第２工程の切削加工時間とが同じ程度とはならない場合が生ずる。このため、例えば、第１主軸側で第１工程を終了した場合、第２主軸側で、まだ、素材の第２工程が終了していない場合、第１主軸側は、第１工程が終了した素材を保持したまま、待つことになるため、次の新しい素材の第１工程が実行できず、加工効率が低下することになる。

なお、特許文献２においては、ミル加工と旋削加工の分割については開示されているが、第１工程と、第２工程の自動分割は開示も示唆もされていないものである。
本発明の目的は、互いに対向した２つの主軸を有するＮＣ工作機械の自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法及び装置において、ＮＣ加工プログラムを作成する際、該ＮＣ工作機械の加工効率を向上できる工程分割を含んだＮＣ加工プログラムを自動的に作成できる加工工程自動分割方法及び装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、被加工物の素材形状と、製品の製品形状に基づいて、除去形状を演算する第１ステップと、前記製品形状の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する第２ステップと、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する第３ステップと、決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する第４ステップを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法を要旨とするものである。

なお、本明細書で、中心線は、回転体の中心線と、非回転体の中心線を含む趣旨である。以下では、回転体の中心線を指すときは、説明の便宜上、回転中心線ということがある。

請求項２の発明は、少なくとも素材形状に回転体を含む被加工物から、製品形状に回転体を備える製品を作る自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法において、前記素材形状と、前記製品形状に基づいて、除去形状を演算する第１ステップと、前記製品形状の回転体の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する第２ステップと、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する第３ステップと、決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する第４ステップを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法を要旨とするものである。

本明細書において、回転体とは、２次元の平面図形を、その平面上の任意の一直線を回転中心線として、その回転中心線のまわりに一回転してできる立体をいい、例えば、球・円柱・円錐・円錐台などを含む趣旨である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記素材形状及び製品形状にはそれぞれ外径側輪郭を含み、前記除去形状は、素材形状と製品形状の両者の外径側輪郭の間に形成される外径側除去形状であり、第３ステップでは、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の外径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする。

なお、外径側輪郭とは、素材形状又は製品形状において、中心線から、径方向に離間し、空間から素材又は製品自身を区切る面をいう。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２において、前記製品形状には内径側輪郭を含み、前記除去形状は、前記製品形状の内径側輪郭で仕切られて形成される内径側除去形状であり、第３ステップでは、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の内径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする。

又、内径側輪郭とは、製品形状において、中心線から径方向に離間し、外径側輪郭よりも内側であって、素材から製品自身を区切る面をいう。
請求項５の発明は、被加工物の素材形状と、製品の製品形状に基づいて、除去形状を演算する除去形状演算手段と、前記製品形状の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する基準加工境界決定手段と、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する工程分割境界決定手段と、決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する展開手段とを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置を要旨とするものである。

請求項６の発明は、少なくとも素材形状に回転体を含む被加工物から、製品形状に回転体を備える製品を作る自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置において、前記素材形状と、前記製品形状に基づいて、除去形状を演算する除去形状演算手段と、前記製品形状の回転体の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する基準加工境界決定手段と、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する工程分割境界決定手段と、決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する展開手段を含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置を要旨とするものである。

請求項７の発明は、請求項５又は請求項６において、前記素材形状及び製品形状にはそれぞれ外径側輪郭を含み、前記除去形状は、素材形状と製品形状の両者の外径側輪郭の間に形成される外径側除去形状であり、前記工程分割境界決定手段は、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の外径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項５又は請求項６において、前記製品形状には内径側輪郭を含み、前記除去形状は、前記製品形状の内径側輪郭で仕切られて形成される内径側除去形状であり、前記工程分割境界決定手段は、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の内径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする。

請求項１乃至請求項８の発明によれば、互いに対向した２つの主軸を有するタイプのＮＣ工作機械のＮＣ加工プログラムを作成する際、該ＮＣ工作機械の加工効率を向上できる工程分割を含んだＮＣ加工プログラムを自動的に作成できる効果がある。

以下、本発明を対話型自動プログラミング装置（以下、単に自動プログラミング装置という）に具体化した一実施形態を図１〜１０を参照して説明する。自動プログラミング装置で作成されたＮＣ加工プログラムは、ＮＣ工作機械としての複合加工機に適用される。なお、前記ＮＣ工作機械は、２つの主軸を有するタイプのものであり、第１主軸のチャックで被加工物を保持して該素材の表面を加工し、第２主軸のチャックで該素材を受け取り保持して、該素材の裏面を加工する公知のものである。

図１に示すように、自動プログラミング装置１０は、主制御部１００、入力操作部１１０、システムプログラムメモリ１２０、製品形状モデルメモリ１３０、素材形状モデルメモリ１４０、除去形状モデルメモリ１５０、工程メモリ１６０、表示装置１７０、形状解析制御部１８０、工程分割制御部１９０、ＮＣデータ出力部２００等を備える。前記各部は、バス２１０を介して主制御部１００に電気的に接続されている。なお、主制御部１００、形状解析制御部１８０、工程分割制御部１９０は、共通のＣＰＵ（中央処理装置）にて構成されており、図１の各制御部は、機能ブロックにより示されている。主制御部１００は自動プログラミング装置全体を統括し制御するものである。入力操作部１１０は、キーボード等からなっている。

システムプログラムメモリ１２０は、ＲＯＭから構成されており、自動プログラム作成プログラム等の各種プログラムが格納されている。主制御部１００は前記自動プログラム作成プログラムに従って、オペレータが入力した各種のデータに基づいてＮＣ加工プログラムを作成する。主制御部１００は、当該作成されたＮＣ加工プログラムを工程メモリ１６０に格納するようにされている。

製品形状モデルメモリ１３０、素材形状モデルメモリ１４０、除去形状モデルメモリ１５０は、ＲＡＭから構成されている。製品形状モデルメモリ１３０には、製品の製品形状、すなわち、製品の３次元形状を表すソリッドモデルデータが格納されている。素材形状モデルメモリ１４０には、被加工物の素材形状、すなわち、被加工物の３次元形状を表すソリッドモデルデータが格納されている。除去形状モデルメモリ１５０には、工程分割制御部１９０で算出された除去形状（３次元形状）のソリッドモデルデータが格納可能である。表示装置１７０は、液晶表示装置等から構成されている。ＮＣデータ出力部２００は、作成されたＮＣデータを紙テープ等の外部記憶媒体に出力するための出力手段である。なお、本実施形態では、主制御部１００は、展開手段に相当する。又、工程分割制御部１９０は、除去形状演算手段、工程分割境界決定手段、及び基準加工境界決定手段に相当する。

（実施形態の作用）
次に、図２〜４を参照して工程分割の例を説明する。
なお、本実施形態では、説明の便宜上、被加工物の素材形状は、円柱をなす回転体であるとして説明する。

図２〜４は、自動プログラム作成プログラムによるＮＣ加工プログラム作成のフローチャートであり、入力操作部１１０の図示しないスタートボタンの操作により、開始される。

Ｓ１０，Ｓ２０では、入力操作部１１０の入力指示に応じて主制御部１００は、製品形状のソリッドモデルデータ，被加工物の素材形状のソリッドモデルデータを製品形状モデルメモリ１３０及び素材形状モデルメモリ１４０から図示しない作業メモリに取り込む。なお、作業メモリはＲＡＭからなる。

Ｓ３０では、主制御部１００からの指示で、形状解析制御部１８０は、素材形状における旋削加工部位とミル加工部位との決定を行う。具体的には、形状解析制御部１８０は、前記取り込んだ製品形状のソリッドモデルデータ及び素材形状のソリッドモデルデータを解析し、製品形状の回転体の回転中心線と、素材形状の回転体の回転中心線とが合致できるものを旋削加工の対象部位とし、それ以外の物をミル加工の対象部位とする。ここで、旋削加工の対象部位が旋削加工部位である。又、ミル加工の対象部位が、ミル加工部位である。なお、製品形状に回転体がない場合は、全ての加工部位は、ミル加工部位に決定される。

図７を例にして、素材形状の外径側輪郭におけるミル加工部位と旋削加工部位の決定について説明する。
図７は、本実施形態で説明する被加工物の素材形状の中心線に沿って切断した断面図である。同図においては、素材形状の輪郭は二点鎖線で示し、製品形状の輪郭は、実線で示している。素材形状は円柱であるため、全体が回転体である。図５は、製品の製品形状を示す斜視図である。図５に示すように、製品形状は、中央部βが四角ブロック状をなす、非回転体となっている。又、製品形状は、中央部βの互いに１８０度反対の各端面から各突出端部α，γが突出されている。そして、各突出端部は共通の回転中心線を有する円筒形状をなす回転体となっている。又、中央部βの中心線（なお、中央部βは回転体ではないため、この中心線は回転中心線とはならない）は、前記各突出端部α，γの回転中心線を連結するように一直線上に配置されている。又、製品形状は、中心線（突出端部α，γの回転中心線と、中央部βの中心線を含む）に沿って貫通孔Ｈが形成されている。貫通孔Ｈは、内径が異なる小径部Ｈａと大径部Ｈｂを備える。

従って、素材形状の外径側輪郭のうち、製品形状の回転体の回転中心線と、素材形状の回転体の回転中心線とが合致できる部位は、製品形状の各突出端部α，γと対応する部位であり、該部位が、旋削加工部位となる。又、素材形状の外径側輪郭のうち、中央部βの中心線に対応する部位は、ミル加工部位となる。 なお、素材形状の外径側輪郭のうち、製品形状に対応しない部位（突出端部α，γの端面から外方の部位）は、旋削加工部位とする。

上記のことから、図７の例では、素材形状の外径側輪郭において、中心線に延びる方向における加工領域は、Ａ〜Ｅに区別することができる。ここで、Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅが、旋削加工部位であり、残りの部位Ｃがミル加工部位となる。

なお、素材形状の内径側輪郭は、外径側輪郭の場合と同様にして、ミル加工部位と、旋削加工部位とを決定できる。
Ｓ４０では、入力操作部１１０の入力に、「第２旋削主軸有り」の入力指示があるか否かを判定する。第２旋削主軸は、本発明の第２工程において使用する第２主軸に相当する。因みに、本実施形態で、第１旋削主軸は、本発明の第１工程において使用する第１主軸に相当する。Ｓ４０において、「第２旋削主軸有り」の入力指示がない場合、主制御部１００は、Ｓ７０にジャンプし、「第２旋削主軸有り」の入力指示がある場合、Ｓ５０に移行する。

（工程分割線の決定処理）
Ｓ５０では、主制御部１００の指示により、工程分割制御部１９０は、「工程分割線の決定処理」を行う。Ｓ５０の「工程分割線の決定処理」を、図４のフローチャートを参照して説明する。

Ｓ５１０では、工程分割制御部１９０は、素材形状に回転体があるか、否かを判定する。回転体が素材形状にある場合（Ｓ５１０の判定が「ＹＥＳ」）には、工程分割制御部１９０は、該回転体の回転中心線を素材形状全体の中心線とし、Ｓ５３０に移行する。又、回転体が、素材形状にない場合（Ｓ５１０の判定が「ＮＯ」）の場合には、Ｓ６００において、工程分割制御部１９０は、素材形状の長手方向の中心線を割り出して、該中心線を素材形状全体の中心線とし、Ｓ５３０に移行する。

ここで、Ｓ６００における、素材形状の長手方向の中心線の決定方法について説明する。
図１０に示すように、素材形状のソリッドモデルの座標系のＸＹ平面，ＹＺ平面、ＺＸ平面にそれぞれ平行な面を有する（すなわち、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ軸に平行な辺ａ，ｂ，ｃを有する）とともに、該ソリッドモデルに外接する直方体２０（ａ×ｂ×ｃ）を定義する。なお、直方体２０の辺ａ，ｂ，ｃの長さの長短関係は、ａ＜ｂ＜ｃである。そして、Ｚ軸と平行な辺ｃに平行であって、かつ、この直方体のａｂ面３０の中心を通る直線を中心線Ｏとする。

上記のように、回転中心線（中心線）を決定した後、工程分割制御部１９０は、Ｓ５３０に移行する。
Ｓ５３０では、工程分割制御部１９０は、製品形状に回転体ありか否かを判定し、回転体がある場合には、Ｓ５４０において、製品形状の回転体の回転中心線（中心線）を製品形状全体の中心線とし、Ｓ５５０に移行する。なお、素材形状において、回転中心線が異なる回転体が複数ある場合には、工程分割制御部１９０は、回転中心線の長さ、すなわち、各回転体を貫通する長さが最も長いものを、製品形状全体の中心線とする。

一方、工程分割制御部１９０は、製品形状に回転体がない場合には、Ｓ６１０において、製品形状の長手方向の中心線を製品形状全体の中心線とし、Ｓ５５０に移行する。
Ｓ６１０の、中心線の決定の方法は、Ｓ６００の説明文中、「素材形状」を「製品形状」に置き換えれば、他の文言は同じであるため、詳細な説明を省略する。

Ｓ５５０では、工程分割制御部１９０は、素材形状と製品形状の各中心線を一致させた後、素材形状のソリッドモデルデータから製品形状のソリッドモデルデータを引き、除去形状のソリッドモデルデータを算出（演算）する。ここで、工程分割制御部１９０は、除去形状演算手段に相当する。

ここで、除去形状の説明をする。除去形状は、図８に示すように、図７で説明した、Ａ，Ｅの旋削加工部位と対応する部位Ｐ１，Ｐ２、部位Ｐ１，Ｐ２と素材形状の外径側輪郭５０と製品形状の外径側輪郭５５とで囲まれた部位Ｍ、部位Ｐ１，Ｐ２と製品形状の内径側輪郭６０で囲まれた部位Ｎとにて構成されている。

ここで、本例では、部位Ｐ１，Ｐ２と素材形状の外径側輪郭５０と製品形状の外径側輪郭５５とで囲まれた部位Ｍからなる形状が外径側除去形状に相当する。なお、部位Ｐ１，Ｐ２の部位が省略される場合（該部位がない場合）、素材形状の外径側輪郭５０と製品形状の外径側輪郭５５とで囲まれた部位Ｍからなる形状が外径側形状となる。

又、本例では、部位Ｐ１，Ｐ２と製品形状の内径側輪郭６０で囲まれた部位Ｎが内径側除去形状に相当する。なお、部位Ｐ１，Ｐ２の部位が省略される場合（該部位がない場合）、製品形状の内径側輪郭６０で囲まれた部位Ｎが内径側除去形状となる。なお、Ｓ５５０は、本発明の第１ステップに相当する。

Ｓ５６０では、工程分割制御部１９０は、製品形状に回転体があるか否かを判定し、製品形状に回転体がある場合は、Ｓ５７０において、工程分割制御部１９０は、外径側除去形状である部位Ｍの体積を２等分するとともに、製品形状の中心線（すなわち、素材形状の中心線でもある）に対して垂直方向に延びる加工境界面３００を決定する。この加工境界面３００は、製品形状の中心線に交差する基準加工境界に相当する。Ｓ５７０は、本発明の第２ステップに相当する。

Ｓ５８０では、工程分割制御部１９０は、製品形状の外径側輪郭５５の変化部分において、加工境界面３００（基準加工境界）に最も近い形状の変化部分を検索し、該変化部分を通るとともに、加工境界面３００と平行な面を、外径側工程分割境界３１０に決定する（図８参照）。外径側工程分割境界３１０は、工程分割境界に相当する。ここで、変化部分とは、素材形状の輪郭（外径側輪郭及び内径側輪郭を含む）において、中心線からの径方向の距離を、中心線に沿って計測した場合、その距離が非直線的に、変化する部分であり、例えば、段差部が相当するが、この形状に限定するものではない。従って、中心線からの径方向の距離が、中心線に沿って計測した場合、その距離が直線的に変化する部分は（例えば、外径側輪郭が円錐曲面の場合）、ここでいう、変化部分に相当しないものである。なお、本実施形態では、外径側工程分割境界３１０は、Ｃのミル加工部位とＢの旋削加工部位との境界である。

なお、製品形状の外径側輪郭５５に変化部分がない場合、例えば、外径側輪郭５５の全体が、円柱形状や、円錐形状の場合には、工程分割制御部１９０は、基準加工境界である加工境界面３００を外径側工程分割境界とする。Ｓ５８０は第３ステップに相当する。

次に、Ｓ５９０において、工程分割制御部１９０は、素材形状に内径側輪郭の有無に応じて、処理を行う。すなわち、Ｓ５９０において、素材形状に内径側輪郭がない場合には、工程分割制御部１９０は、工程分割の決定処理を終了する。

又、素材形状に内径側輪郭がある場合には、工程分割制御部１９０は、外径側工程分割境界３１０の工程分割方法と同様に、内径側工程分割境界を決定する。すなわち、工程分割制御部１９０は、内径側除去形状である部位Ｎの体積を２等分するとともに、製品形状の中心線（すなわち、素材形状の中心線でもある）に対して垂直方向に延びる加工境界面４００を決定する（図９参照）。この加工境界面４００は、製品形状の中心線に交差する基準加工境界に相当する。

次に、工程分割制御部１９０は、製品形状の内径側輪郭６０の変化部分において、加工境界面４００（基準加工境界）と最も近い形状の変化部分を検索し、該変化部分を通るとともに、加工境界面４００と平行な面を、内径側工程分割境界４１０に決定する（図９参照）。内径側工程分割境界４１０は、工程分割境界に相当する。

なお、製品形状の内径側輪郭６０に変化部分がない場合、例えば、内径側輪郭６０の全体が、円柱形状や、円錐形状の場合には、工程分割制御部１９０は、基準加工境界である加工境界面４００を内径側工程分割境界とする。

工程分割制御部１９０は、Ｓ５９０の処理を終了後、この工程分割の決定処理を終了する。
又、Ｓ５６０において、工程分割制御部１９０は、製品形状に回転体がないと判定した場合は、Ｓ５７０と同様にＳ６２０において、外径側除去形状である部位Ｍの体積を２等分するとともに、製品形状の中心線（すなわち、素材形状の中心線でもある）に対して垂直方向に延びる加工境界面３００を決定する。この加工境界面３００は、製品形状の中心線に交差する基準加工境界に相当する。Ｓ６２０は、第２ステップに相当する。

Ｓ６３０では、工程分割制御部１９０は、Ｓ５８０と同様に製品形状の外径側輪郭５５の変化部分において、加工境界面３００（基準加工境界）と最も近い形状の変化部分を検索し、該変化部分を通るとともに、加工境界面３００と平行な面を、外径側工程分割境界３１０に決定する（図８参照）。

なお、製品形状の外径側輪郭５５に変化部分がない場合、工程分割制御部１９０は、基準加工境界である加工境界面３００を外径側工程分割境界とする。Ｓ６３０は第３ステップに相当する。

Ｓ６３０の処理を終了後、工程分割制御部１９０は、この工程分割の決定処理を終了する。
次に、図２のフローチャートの説明に戻る。

Ｓ６０では、主制御部１００は、第２工程有りフラグをオンにする。Ｓ７０では、表示装置１７０に表示される項目に対応してオペレータが入力操作部１１０を介して入力した指示に応じて、主制御部１００は、第１工程における各種の加工フラグの設定を行う。

この加工フラグには、例えば、旋削ドリル加工、端面正面の旋削加工、棒材外径加工、フェイスミル面加工、内径の旋削加工、線加工、点加工、面取り加工等の各種加工を行うための加工フラグを含んでいる。

前記旋削ドリル加工は、製品形状の中心線に沿って貫通孔がある場合に、素材の端面に旋削ドリルにて下孔（したあな）形成を行うためのものである。端面正面の旋削加工は、第１主軸のチャックで把持されていない側の素材端部の端面を旋削加工するためのものである。フェイスミル面加工は、フェイスミルにて平面加工を行うためのものである。内径の旋削加工は、前記下孔（したあな）に対して旋削加工を行うためのものである。線加工は、エンドミルにて形状の輪郭加工を行うためのものである。点加工は、穴開け加工をドリル等にて行うためのものである。面取り加工は、ミルにて、例えば面の輪郭に沿って加工を行うためのものである。

Ｓ８０では、第２工程有りフラグがオンとなっているか否かを判定し、第２工程有りフラグが無い場合には、主制御部１００は、Ｓ１１０にジャンプする。又、Ｓ８０において、主制御部１００は、第２工程有りフラグがオンとなっている場合、Ｓ９０において、受け渡しフラグをオンに設定し、Ｓ１００に移行する。

Ｓ１００では、表示装置１７０に表示される項目に対応してオペレータが入力操作部１１０を介して入力した指示に応じて、主制御部１００は、第２工程における各種の加工フラグの設定を行う。この加工フラグには、例えば、端面背面の旋削加工、棒材外径加工、フェィスミル面加工、内径の旋削加工、線加工、点加工、面取り加工等のためのフラグを含んでいる。

端面背面の旋削加工は、第２主軸のチャックで把持されていない側の素材端部の端面を旋削加工するためのものである。棒材外径加工、フェイスミル面加工、内径の旋削加工、線加工、点加工、面取り加工については、既に説明したので省略する。

Ｓ１１０では、主制御部１００は、Ｓ７０において、設定された加工フラグ毎に、順次該加工フラグに基づいて、該加工フラグに対応する第１工程における製品形状の外径側輪郭及び／又は内径側輪郭から、該当する加工部位を抽出する。そして、主制御部１００は、工程メモリ１６０に、抽出した該加工部位のＮＣ加工プログラムにおける実行ブロックナンバー、工程名、加工名、及び当該部分の製品形状のソリッドモデルデータが格納されている製品形状モデルメモリ１３０のアドレスを格納する。

図６は、工程メモリ１６０の説明図である。図６に示すように、工程メモリ１６０は、ＮＣ加工プログラムの実行ブロックの識別ナンバーを示す実行ブロックナンバー記憶領域５０１、工程名記憶領域５０２、加工名記憶領域５０３、形状データが格納されている製品形状モデルメモリ１３０のアドレスの記憶領域５０４を有している。

例えば、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「１」においては、旋削ドリル加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「１」（第１工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「旋削ドリル」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶されている。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７における素材形状のうち、Ｚ軸と重なった中心線に沿って、旋削ドリルにて、下孔（したあな）が加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「２」は、端面正面の切削加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「１」（第１工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「端面正面」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７における素材形状のうち、Ｅで示す旋削加工部位が、旋削加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「３」は、棒材外径加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「１」（第１工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「棒材外径」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７において、Ｄの旋削加工部位が、旋削加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「４」は、フェイスミル面加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「１」（第１工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「フェイスミル面」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７において、Ｃのミル加工部位が、ミル加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「５」は、内径の旋削加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「１」（第１工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「内径の旋削」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。なお、第１工程における、内径の旋削加工における加工部位は、図９の例では、素材形状の端面正面（図９において、右側の端面）から、製品形状の内径側輪郭６０において、内径側工程分割境界４１０までの範囲である。そして、この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図９において、加工部位が、内径の旋削加工される。

なお、このように、工程メモリに格納することは公知であるため、詳細な説明は省略する。
Ｓ１２０では、主制御部１００は、受け渡しフラグがオンになっているか否かを判定し、受け渡しフラグがオンになっていない場合には、このフローチャートを終了する。又、受け渡しフラグがオンになっている場合には、Ｓ１３０において、主制御部１００は、工程メモリ１６０の加工名記憶領域５０３において、第１工程の最終の加工名の次の領域に受け渡しの工程を意味するフラグをセットする。図６の例では、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「１０」の加工名記憶領域５０３において、受け渡しの工程を意味するフラグをセットする。このフラグに基づいて、ＮＣ加工装置は、第１工程を終了したとき、素材を第１主軸から第２主軸に受け渡す。

又、Ｓ１３０では、主制御部１００は、Ｓ１００において、設定された加工フラグ毎に順次該加工フラグに基づいて、該加工フラグに対応する第２工程における製品形状の外径側輪郭及び／又は内径側輪郭から、該当する加工部位を抽出する。そして、主制御部１００は、工程メモリ１６０に、抽出した該加工部位のＮＣ加工プログラムにおける実行ブロックナンバー、工程名、加工名、及び当該部分の製品形状のソリッドモデルデータが格納されている製品形状モデルメモリ１３０のアドレスを格納する。

例えば、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「１１」は、端面背面の切削加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「２」（第２工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「端面背面」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７における素材形状のうち、Ａで示す旋削加工部位が、旋削加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「１２」は、棒材外径加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「２」（第２工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「棒材外径」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図７において、Ｂの旋削加工部位が、旋削加工される。

又、図６の実行ブロックナンバー記憶領域５０１の「１３」は、内径の旋削加工の加工フラグがオンとなっていた場合である。同図に示すように、工程名記憶領域５０２に、工程名「２」（第２工程）が格納され、加工名記憶領域５０３に「内径の旋削」が格納され、記憶領域５０４に当該加工部位の製品形状モデルメモリ１３０のアドレスが記憶される。なお、第２工程における、内径の旋削加工における加工部位は、図９の例では、素材形状の端面背面（図９において、左側の端面）から、製品形状の内径側輪郭６０において、内径側工程分割境界４１０までの範囲である。そして、この実行ブロックに基づいてＮＣ工作機械が加工する場合、図９において、前記加工部位が、内径の旋削加工される。以上のようにして、工程メモリ１６０に、第２工程に関するデータが格納される。

この後、主制御部１００は、このフローチャートを終了する。本実施形態では、Ｓ１１０，Ｓ１３０は、第４ステップにおける第１工程と第２工程の工程展開に相当する。
上記のように、本実施形態の自動プログラミング装置１０及び加工工程自動分割方法は、外径側除去形状の体積を２等分する加工境界面３００を決定し、該加工境界面３００、又は、加工境界面３００に最も近い外径側工程分割境界３１０に基づいて、外径側除去形状を第１工程と第２工程とにて加工できるように分割するようにした。この結果、互いに対向した２つの主軸を有するタイプのＮＣ工作機械のＮＣ加工プログラムを作成する際、該ＮＣ工作機械の加工効率を向上できる工程分割を含んだＮＣ加工プログラムを自動的に作成できる。

又、本実施形態の自動プログラミング装置１０及び加工工程自動分割方法は、内径側除去形状の体積を２等分する加工境界面４００を決定し、加工境界面４００、又は、加工境界面４００に最も近い内径側工程分割境界４１０に基づいて、内径側除去形状を第１工程と第２工程とにて加工できるように分割するようにした。この結果、互いに対向した２つの主軸を有するタイプのＮＣ工作機械のＮＣ加工プログラムを作成する際、該ＮＣ工作機械の加工効率を向上できる工程分割を含んだＮＣ加工プログラムを自動的に作成できる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定するものではない。例えば下記のようにしてもよい。
○ 基準加工境界（加工境界面３００，４００）に最も近い製品形状の変化部分（すなわち、外径側工程分割境界３１０、内径側工程分割境界４１０）が、閾値以上に、基準加工境界と離間していた場合、基準加工境界（加工境界面３００，４００）を、工程分割境界線としてもよい。

これは、基準加工境界（加工境界面３００，４００）に最も近い製品形状の変化部分が、仮に、閾値以上に、基準加工境界と離間していた場合、該変化部分に基づいて工程分割境界を決定すると、第１工程と、第２工程の体積に大きな差ができ、この結果、両工程の加工時間（両工程の切削）に大きな差ができる場合がある。これを防止するために、両工程の加工時間に大きな差が出ないように予め閾値を設定しておくようにする。

自動プログラミング装置のブロック図。 主制御部１００が実行するフローチャート。 主制御部１００が実行するフローチャート。 主制御部１００が実行するフローチャート。 製品の製品形状を示す斜視図。 工程メモリの説明図。 工程分割の説明図。 工程分割の説明図。 工程分割の説明図。 素材形状のソリッドモデルの座標系の説明図。

符号の説明

１０…自動プログラミング装置
１００…主制御部（展開手段）
１１０…入力操作部
１３０…製品形状モデルメモリ
１４０…素材形状モデルメモリ
１５０…除去形状モデルメモリ
１６０…工程メモリ
１８０…形状解析制御部
１９０…工程分割制御部（除去形状演算手段、工程分割境界決定手段、基準加工境界決定手段）

Claims (8)

1. 被加工物の素材形状と、製品の製品形状に基づいて、除去形状を演算する第１ステップと、
   前記製品形状の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する第２ステップと、
   前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する第３ステップと、
   決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する第４ステップを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法。
2. 少なくとも素材形状に回転体を含む被加工物から、製品形状に回転体を備える製品を作る自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法において、
   前記素材形状と、前記製品形状に基づいて、除去形状を演算する第１ステップと、
   前記製品形状の回転体の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する第２ステップと、
   前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する第３ステップと、
   決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する第４ステップを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法。
3. 前記素材形状及び製品形状にはそれぞれ外径側輪郭を含み、
   前記除去形状は、素材形状と製品形状の両者の外径側輪郭の間に形成される外径側除去形状であり、
   第３ステップでは、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の外径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法。
4. 前記製品形状には内径側輪郭を含み、
   前記除去形状は、前記製品形状の内径側輪郭で仕切られて形成される内径側除去形状であり、
   第３ステップでは、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の内径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動プログラミング装置における加工工程自動分割方法。
5. 被加工物の素材形状と、製品の製品形状に基づいて、除去形状を演算する除去形状演算手段と、
   前記製品形状の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する基準加工境界決定手段と、
   前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する工程分割境界決定手段と、
   決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する展開手段とを含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置。
6. 少なくとも素材形状に回転体を含む被加工物から、製品形状に回転体を備える製品を作る自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置において、
   前記素材形状と、前記製品形状に基づいて、除去形状を演算する除去形状演算手段と、
   前記製品形状の回転体の中心線に交差するとともに、前記除去形状の体積を２等分する基準加工境界を決定する基準加工境界決定手段と、
   前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定する工程分割境界決定手段と、
   決定された工程分割境界を境に第１工程と、第２工程に工程展開する展開手段を含む自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置。
7. 前記素材形状及び製品形状にはそれぞれ外径側輪郭を含み、
   前記除去形状は、素材形状と製品形状の両者の外径側輪郭の間に形成される外径側除去形状であり、
   前記工程分割境界決定手段は、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の外径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置。
8. 前記製品形状には内径側輪郭を含み、
   前記除去形状は、前記製品形状の内径側輪郭で仕切られて形成される内径側除去形状であり、
   前記工程分割境界決定手段は、前記基準加工境界、又は、前記製品形状の中心線に交差するとともに、該基準加工境界に最も近い製品形状の内径側輪郭における変化部分を通過する境界を工程分割境界と決定することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の自動プログラミング装置における加工工程自動分割装置。

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