JP2007122628A - 工具経路作成装置、方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 荒未加工部に仕上げ工具が進入することを回避するための工具経路作成装置及び方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 荒想定残し代を算出する残し代算出手段と仕上げ工具中心軌跡を荒想定残し代分オフセットしたオフセット形状を算出する荒想定工具中心軌跡作成手段と前記荒想定工具中心軌跡作成手段で作成したオフセット形状を荒想定残し代分逆向きにオフセットしたオフセット形状を作成する仕上げ工具中心軌跡を算出する仕上げ工具中心軌跡作成手段とを備えた工具経路作成装置等、を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）／ＣＡＭ（コンピュータ支援生産）システム等を用いた数値制御加工等における工具経路作成装置、方法及びコンピュータプログラムに関するものである。

従来の工具経路算出方法には、実際の加工で用いる使用工具の径並びに該使用工具の径よりも大径の仮想工具の径を指定する工具径指定ステップと、前記仮想工具の径を用いて前記使用工具の径において、被削物を除去する厚み（切り込み量）が、前記使用工具に加工条件として設定された切り込み量を超えない条件（以下、点接触条件と記述する）を満足して加工できる加工可能範囲を決定する加工可能範囲決定ステップと、前記加工可能範囲に対して前記使用工具の径で工具軌跡を作成する工具軌跡作成ステップとを備えたものがある。この従来技術には、仮想工具の径を用いて作成した工具軌跡は、溝部への工具侵入を防止しているという記載がある（例えば、特許文献１）。

特開２００１−１００８２４号公報

しかしながら、上記従来技術では、仮想工具の径の算出方法が明確になっておらず、仮想工具の径によっては、溝部に進入したり、しなかったりする。そのため、仕上げ工具経路作成時、この仮想工具による工具経路を作成した場合、仮想工具径によっては、荒未加工部に仕上げ工具が進入し、工具破損等の問題が発生することもある。また、荒切削済であるにもかかわらず、仕上げ工具が進入せず、未仕上げ加工が実施されないこともある。

本発明は、以上の点に鑑み、仕上げ加工が可能な部分には確実に切削経路を生成し、荒未加工部には仕上げ工具が進入するのを回避する工具経路作成装置及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、荒想定残し代を算出する残し代算出手段と、仕上げ工具中心軌跡を前記荒想定残し代分オフセットしたオフセット形状を算出する荒想定工具中心軌跡作成手段と、前記荒想定工具中心軌跡作成手段で作成したオフセット形状を前記荒想定残し代分逆向きにオフセットしたオフセット形状を作成する仕上げ工具中心軌跡を算出する仕上げ工具中心軌跡作成手段とを有することを特徴とする工具経路作成装置等、を提供する。

以上説明したように、本発明によれば、仕上げ加工が可能な部分には確実に切削経路を生成し、荒未加工部に仕上げ切削時、工具が進入することを回避した工具経路を作成することができ、工具破損等の問題が発生しなくなる。さらに、仕上げ切削時の厚みが一定となり、また、内コーナー部の残し代分の接円弧が挿入され、工具負荷を一定にすることができ、加工効率も向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は、本発明の等高線作成処理が稼働する装置の構成例を示すブロック図である。図２において、中央処理装置１、入力装置２、表示装置３、記憶装置４、入出力制御装置５、外部記録装置６、通信インターフェイス７、バスライン８を備える構成となっている。尚、この構成は一例であり、図示の構成に限定されるものではない。

上記各部の構成を詳述すると、中央処理装置１は、バスライン８を介して各装置を制御すると共に、記憶装置４に格納された工具経路作成処理を行う。この工具経路作成処理は、入出力制御装置５を介して外部記録装置６から記憶装置４にインストールされる。入力装置２は、データやパラメータ等の入力を行うためのキーボード及びマウス等として構成されている。表示装置３は、データやパラメータ等の表示を行うものであり、例えば液晶ディスプレイから構成されている。記憶装置４は、半導体メモリー、磁気ディスク等から構成され、制御プログラムや本発明の工具経路作成処理を行うプログラム、３次元モデルや幾何形状等の図形要素、切削範囲、工具形状などを含む加工条件、図形要素、加工条件から算出される工具中心軌跡、計算結果として得られる工具経路等を記憶する。外部記録装置６は、磁気テープ、磁気ディスク、光磁気ディスク等から構成される。通信インターフェイス７は、例えばＬＡＮに接続され、他の処理装置と接続されている。バスライン８は、上記各部の共通信号路となる。

図1は、本発明の工具経路作成処理の全体動作を示すフローチャートである。以下、図２と関連付けて説明する。

中央処理装置１は、被加工対象形状、切削範囲、工具情報などを含む工具経路を作成するための加工条件を記憶装置４から取り出し、これから実施する処理の入力データとして、記憶装置４に保持する（ステップＳ１０１）。

次にステップＳ１０２では、加工条件から残し代を算出する。この残し代を他のデータと区別するため、本発明では、荒想定残し代と呼ぶことにする。例えば、仕上げ加工用に選択された工具の残し代と選択した仕上げ工具と同形状を持つ荒加工工具の残し代との差（荒加工工具の残し代から仕上げ加工工具の残し代を引く）を荒想定残し代として算出し、記憶装置４に記憶する。

また、あらかじめパラメータとして、この荒想定残し代を定義しておき、ファイルに登録しておいても良い。この場合には、ステップＳ１０１で加工条件を取り出す際、この荒想定残し代も取り出されているため、記憶装置４から読み込み、所定の記憶域に保存することとなる。一般には、荒加工用の残し代の方が仕上げ加工用の残し代より大きな値を設定しているため、この荒想定残し代は、正の値となる。特殊な条件などで０以下となる場合には、以下に述べるステップＳ１０３からステップＳ１０５をスキップしても良い。

ステップＳ１０３では、工具経路計算対象となる工具に対し、切削範囲、切削形状を基に工具中心軌跡を算出し、仕上げ加工用の工具中心軌跡１とする。算出された工具中心軌跡１は、記憶装置４に記憶される。

例えば、この工具中心軌跡１は、図４に示すように、島形状１と島形状２との間の溝部の幅が工具径よりも大きいため、島形状１を周回する１０２，島形状２を周回する１０３の工具中心軌跡となる。しかし、この溝部を、図３に示すように仕上げ加工時と同じ工具径の工具を使用して荒加工を実施している場合には、残し代ｓ分要求形状を膨らませた範囲を切削することになるため、溝部の幅ｗ−２ｓ分の切削幅となり、場合によって工具径以下となってしまうことがある。

図３はこの例であり、１０１で示す工具中心軌跡が求まり、島形状１と島形状２との間の溝部が未切削のまま残ってしまうことになる。従って、このような場合では、仕上げ加工時に切削する厚みは、溝部以外は、残し代ｓ分の厚みであり、溝部においては工具径となってしまい、工具負荷が増大し工具破損等の問題を引き起こすことになる。そこで、本発明では、この残し代による工具の切削範囲の相違を回避する。

ステップＳ１０４では、中央処理装置１が、記憶装置４に記憶されている工具中心軌跡１を取り出し、荒想定残し代により、オフセット処理して、荒想定工具中心軌跡を算出する。算出した荒想定工具中心軌跡は、記憶装置４に記憶される。ここでのオフセット処理は、切削範囲を縮小する向きにオフセットされる。

図５は、ステップＳ１０４の動作の様子を示す図である。ステップＳ１０３で作成された工具中心軌跡１である１０２、１０３を荒想定残し代（この例では、残し代ｓに相当する）分、オフセット処理を実施して、２０１、２０２のオフセット形状を得る。このオフセット処理のオフセット方向は、例えば、ダウンカット周りである場合を想定している場合には、要素の進行方向左手に向かって実施される。そして、この図に示すようにオフセット形状２０１，２０２は、交差することがあるため、さらに図６に示す２０３の形状となるようこれらを合成処理される。

さらにステップＳ１０５で、荒想定工具中心軌跡をステップＳ１０４とは逆向きにオフセットして、仕上げ工具中心軌跡２を作成する。

図７は、ステップＳ１０５の動作の様子を示す図である。ステップＳ１０４で作成されたオフセット形状２０３に対し、再度逆向きにオフセット形状を作成し、オフセット形状３０１を得る。このオフセット形状３０１が、仕上げ加工用の工具中心軌跡２であり、この一連のオフセット処理により、島形状１と島形状２との間の溝部に回り込む工具中心軌跡が算出される。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で作成された工具中心軌跡２から、記憶装置４に記憶された加工条件から、仕上げ加工用の工具経路が算出される。算出された工具経路は、記憶装置４に記憶される。

また、本発明では、ステップＳ１０４にて仮想的に荒切削工具中心軌跡を想定し、ステップＳ１０５にて、残し代ｓ分のオフセット処理を実施して、工具経路とするため、仕上げ切削時の切削除去量が残し代ｓの厚みで一定となる上、かつ、図７に示す４０１などのコーナー部に半径残し代ｓの円弧が挿入され、工具移動経路を接線連続とすることができるため、ステップＳ１０２での荒想定残し代の算出時、コーナー部に挿入したい円弧の半径をｒとすると、残し代ｓと挿入円弧半径ｒとの最大値を荒想定残し代として設定して本動作を実施しても良い。

本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置の全体動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置の荒加工時の工具経路を示す図である。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置の仕上げ加工時の工具経路を示す図である。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置の仕上げ工具経路のオフセット形状を示す図である。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置のオフセット形状の合成形状を示す図である。 本発明の実施の形態に係る工具経路作成装置のオフセット形状を逆オフセットした形状を示す図である。

符号の説明

１ 中央処理装置
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 記憶装置
５ 入出力制御装置
６ 外部記録装置
７ 通信インターフェイス
８ バスライン

Claims (7)

1. 荒想定残し代を算出する残し代算出手段と、
   仕上げ工具中心軌跡を前記荒想定残し代分オフセットしたオフセット形状を算出する荒想定工具中心軌跡作成手段と、
   前記荒想定工具中心軌跡作成手段で作成したオフセット形状を前記荒想定残し代分逆向きにオフセットしたオフセット形状を作成する仕上げ工具中心軌跡を算出する仕上げ工具中心軌跡作成手段とを有することを特徴とする工具経路作成装置。
2. 前記残し代算出手段は、荒加工用工具の残し代から仕上げ加工用工具の残し代を引いた値を前記荒想定残し代に設定することを特徴とする請求項１に記載の工具経路作成装置。
3. 前記残し代算出手段は、コーナー部に挿入される円弧半径を前記荒想定残し代に設定することを特徴とする請求項１に記載の工具経路作成装置。
4. 荒想定残し代を算出する残し代算出工程と
   仕上げ工具中心軌跡を前記荒想定残し代分オフセットしたオフセット形状を算出する荒想定工具中心軌跡作成工程と、
   前記荒想定工具中心軌跡作成手段で作成したオフセット形状を前記荒想定残し代分逆向きにオフセットしたオフセット形状を作成する仕上げ工具中心軌跡を算出する仕上げ工具中心軌跡作成工程とを有することを特徴とする工具経路作成方法。
5. 前記残し代算出工程は、荒加工用工具の残し代から仕上げ加工用工具の残し代を引いた値を前記荒想定残し代に設定することを特徴とする請求項４に記載の工具経路作成方法。
6. 前記残し代算出工程は、コーナー部に挿入される円弧半径を前記荒想定残し代に設定することを特徴とする請求項４に記載の工具経路作成方法。
7. 請求項４に記載の方法の各工程をコンピュータにて実施させるコンピュータプログラム。

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