JP2018032157A - 数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、生成システム及び生成プログラム - Google Patents

数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、生成システム及び生成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、数値制御プログラムの生成システム及び数値制御プログラムの生成プログラムを提供すること。【解決手段】数値制御プログラムの生成方法は、ステップＳ６２と、ステップＳ６４と、ステップＳ６６と、ステップＳ６７と、を含む。ステップＳ６２では、材料の形状の情報に基づいて、材料の形状に関する要素を作成する。ステップＳ６４では、ステップＳ６２で作成した材料の形状に関する要素を、ステップＳ６６の処理が行われる領域に読み込む処理をする。ステップＳ６６では、ステップＳ６４で読み込んだ要素ごとに、ツールパスを作成する。ステップＳ６７では、ステップＳ６６で要素ごとに作成したツールパスを繋ぎ合わせる。【選択図】図２８

Description

本発明は、数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、数値制御プログラムの生成システム及び数値制御プログラムの生成プログラムに関する。
材料の加工の際に行われる機械加工の加工動作を制御するために、数値制御プログラム（Numerical Control Program、ＮＣプログラム）が用いられている。数値制御プログラムは、材料ごとに１点ずつ、プログラミングを実施することで、作成されている。類似部品が多い材料に対する数値制御プログラムは、一般的な材料に対して作成された雛形プログラムを活用して、作成されている（特許文献１参照）。
特開２００８−１４０３５８号公報
特許文献１に記載の方法では、材料の３次元データから加工形状を抽出する工程において、加工形状の変化に応じた加工形状認識技術が用いられている。しかしながら、特許文献１に記載の方法では、加工形状を抽出することは可能であるものの、加工形状に応じた加工条件を設定することができず、別途、加工条件を設定する必要がある。そのため、特許文献１に記載の方法では、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することが困難である。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、数値制御プログラムの生成システム及び数値制御プログラムの生成プログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、数値制御プログラムの生成方法は、材料の加工の際に行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムの生成方法であって、コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルである材料設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、を含むことを特徴とする。
この構成によれば、要素作成ステップで作成した材料の形状に関する要素を、要素読み込みステップを介して加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップに用いるので、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる。
この構成において、前記要素作成ステップでは、予め準備された既存の材料の設計モデルのうち、前記材料設計モデルに最も形状が近い類似材料設計モデルを、前記材料設計モデルと対比させ、前記材料設計モデルと前記類似材料設計モデルとの該当する部分同士を互いに対応させることで、前記要素を作成し、前記要素読み込みステップでは、前記要素作成ステップで互いに対応させた部分について、類似点と差異点とを読み込み、前記ツールパス作成ステップでは、前記類似点を含む前記要素に対応するツールパスは、前記類似材料設計モデルに基づいて作成されたツールパスを用い、前記差異点を含む前記要素に対応するツールパスは、前記類似材料設計モデルに基づいて作成されたツールパスに対して前記差異点に応じて変更したツールパスを作成する、ことが好ましい。この構成によれば、特に類似の形状が多い材料の加工に関する数値制御プログラムを精度よく作成することができる。
上記類似設計モデルを用いる構成において、前記要素作成ステップでは、前記材料に用いられる素材、前記材料設計モデルの形状の型、大きさ、前記材料設計モデルに設けられたフランジの角度、前記フランジの板厚の変化の程度、及びマウスホールの有無の少なくともいずれかに基づいて、前記類似材料設計モデルを選択することが好ましい。この構成によれば、類似材料設計モデルを精度よく選択することができる。
これらの構成において、前記要素作成ステップでは、前記材料に含まれる面要素を抽出し、前記面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記面要素を第１の基準面に設定し、前記第１の基準面に直交する方向に沿う前記面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記面要素を第２の基準面に設定し、前記第１の基準面と前記第２の基準面との交線をＸ軸とし、前記第１の基準面に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸を作成し、作成した前記座標軸を基準として、前記材料の要素を作成することが好ましい。この構成によれば、要素を自動的に精度よく作成することができる。
これらの構成において、前記要素作成ステップでは、面要素と、端部要素と、２以上の面要素が交錯する交錯部要素とを設定し、前記材料の剛性の影響を受ける一部の前記面要素と、前記交錯部要素と、を前記加工動作の条件を設定するための要素である加工条件設定用要素を用いて前記ツールパスを作成する前記要素に設定することが好ましい。この構成によれば、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ効率よく加工条件を設定することができる。
面要素と、端部要素と、交錯部要素とを設定する構成において、前記要素読み込みステップでは、前記加工条件設定用要素に設定されているか否かの情報を読み込み、前記ツールパス作成ステップでは、前記加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する要素に設定されている要素について、加工条件設定用要素に基づいて加工条件を作成し、前記加工条件を満たすツールパスを作成することが好ましい。この構成によれば、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ効率よく加工条件を設定することができる。
加工条件設定用要素に基づいて加工条件を作成する構成において、前記ツールパス作成ステップでは、前記機械加工に用いられる工具の切削動力と前記要素の静剛性の概算値との比である動力比及び前記工具の切削力と前記静剛性の概算値との比である倒れ量に基づいて、前記加工条件が生成されることが好ましい。この構成によれば、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ、精度よく加工条件を設定することができる。
これらの構成において、前記ツールパス接続ステップでは、前記材料を加工する際に把持する把持部から遠い前記要素に対応する前記ツールパスから近い前記要素に対応する前記ツールパスの順に繋ぎ合わせることが好ましい。この構成によれば、材料の加工の歩留まりが高い数値制御プログラムを生成することができる。
これらの構成において、数値制御プログラム検証ステップと、をさらに有し、数値制御プログラム検証ステップでは、前記ツールパス接続ステップの後に、作成された数値制御プログラムを作動させた場合、前記材料と、前記材料を把持する把持部材及び前記材料を加工する工具とが物理的に干渉するか否かを検証することが好ましい。この構成によれば、材料の加工に用いる前に数値制御プログラムが好ましく用いられるかどうかを検証することができる。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、要素作成方法は、材料の設計モデルの要素を作成する要素作成方法であって、全ての平面要素を抽出し、前記平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記平面要素を第１の基準面に設定し、前記第１の基準面に直交する方向に沿う前記平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記平面要素を第２の基準面に設定し、前記第１の基準面と前記第２の基準面との交線をＸ軸とし、前記第１の基準面に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸を作成し、作成した前記座標軸を基準として、前記材料の要素を作成することを特徴とする。この構成によれば、材料の要素を自動的に精度よく作成することができる。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、数値制御プログラムの生成システムは、材料に対して行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムの生成システムであって、制御部を含み、前記制御部は、コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、を含む各ステップを実行することを特徴とする。この構成によれば、要素作成ステップで作成した材料の形状に関する要素を、要素読み込みステップを介して加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップに用いるので、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる。
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、数値制御プログラムの生成プログラムは、材料に対して行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムをコンピュータに生成させる数値制御プログラムの生成プログラムであって、前記コンピュータに、コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、を実行させることを特徴とする。この構成によれば、要素作成ステップで作成した材料の形状に関する要素を、要素読み込みステップを介して加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップに用いるので、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる。
本発明によれば、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる数値制御プログラムの生成方法、要素作成方法、数値制御プログラムの生成システム及び数値制御プログラムの生成プログラムを提供することができる。
図１は、本発明の実施形態を含む材料加工システムの一例を示す概略構成図である。 図２は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図３は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図４は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図５は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図６は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図７は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図８は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図９は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図１０は、材料加工システムの加工で得られる材料の一例を示す側面図である。 図１１は、曲面部の一例を示す断面図である。 図１２は、テーパ部の一例を示す断面図である。 図１３は、段差部の一例を示す断面図である。 図１４は、段差部の一例を示す断面図である。 図１５は、素材形状の決定方法のフローの一例を示すフローチャートである。 図１６は、フランジ分類ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図１７は、把持部設定ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図１８は、素材形状算出ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図１９は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２０は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２１は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２２は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２３は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２４は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２５は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２６は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２７は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例を示す側面図である。 図２８は、数値制御プログラムの生成方法のフローの一例を示すフローチャートである。 図２９は、要素作成ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図３０は、材料形状の一例である材料設計モデルを示す斜視図である。 図３１は、材料設計モデルの識別条件の一例を示す図である。 図３２は、９０度のフランジ角度の一例を示す断面図である。 図３３は、鋭角のフランジ角度の一例を示す断面図である。 図３４は、フランジにおける段差部の一例を示す斜視図である。 図３５は、マウスホールの一例を示す斜視図である。 図３６は、既存の材料設計モデルの一例であり、材料形状と最も形状が近い類似材料設計モデルを示す斜視図である。 図３７は、材料要素識別ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図３８は、材料設計モデルの要素を自動で識別する場合の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図３９は、モデル要素名から自動識別をする場合の自動識別の様子の一例を示す図である。 図４０は、基準要素選択からの半自動識別をする場合の基準要素選択の様子の一例を示す図である。 図４１は、素材設計モデルの一例を示す図である。 図４２は、素材設計モデルにおける要素分割方法の一例を示す図である。 図４３は、加工条件設定用要素の一例を示す図である。 図４４は、ツールパス作成用要素の一例を示す図である。 図４５は、ツールパス作成ステップの詳細なフローの一例を示すフローチャートである。 図４６は、工具の安定領域の一例を示す図である。 図４７は、荒加工の際の工具の主軸回転数及び１刃あたりの送り量の組み合わせの例である荒加工工具条件を示す図である。 図４８は、仕上げ加工の際の工具の主軸回転数及び１刃あたりの送り量の組み合わせの例である仕上げ加工工具条件を示す図である。 図４９は、主板素材部の加工の順の一例を示す図である。 図５０は、フランジ素材部の加工の順の一例を示す図である。 図５１は、１刃あたりの送り量と比切削抵抗との関係の一例を示す図である。 図５２は、加工条件の算出例の一例を示す図である。 図５３は、加工方法のフローの一例を示すフローチャートである。 図５４は、把持ステップの一例を示す側面図である。 図５５は、把持ステップの一例を示す側面図である。 図５６は、把持ステップの一例を示す側面図である。 図５７は、把持ステップの一例を示す側面図である。 図５８は、把持ステップの一例を示す側面図である。 図５９は、切削加工ステップのフローの詳細の一例を示すフローチャートである。 図６０は、切削加工ステップのフローの詳細の別の一例を示すフローチャートである。 図６１は、穴あけステップを含む加工方法のフローの詳細の一例を示すフローチャートである。 図６２は、穴あけ加工部位を含む主板素材部の加工の順の一例を示す図である。 図６３は、穴あけ加工部位を含むフランジ素材部の加工の順の一例を示す図である。 図６４は、窪み部形成ステップを含む加工方法のフローの詳細の一例を示すフローチャートである。 図６５は、窪み部形成部位を含む部分の加工の順の一例を示す図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
［実施形態］
図１は、本発明の実施形態を含む材料加工システムの一例である材料加工システム１０を示す概略構成図である。材料加工システム１０は、図１に示すように、素材形状決定システム１１と、数値制御プログラム生成システム１２と、機械加工装置１３と、を含む。
素材形状決定システム１１は、制御部１１ｃを備える。制御部１１ｃは、記憶部と処理部とを含む。記憶部は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリー等の記憶装置を有し、処理部により処理されるソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等を記憶する。具体的には、記憶部は、処理部に素材形状の決定方法を実行させるための素材形状の決定プログラム１５を記憶する。また、記憶部は、処理部が処理結果等を一時的に記憶する記憶領域としても機能する。処理部は、記憶部からソフトウェア・プログラム等を読み出して処理することで、ソフトウェア・プログラムの内容に応じた機能を発揮する。具体的には、処理部は、記憶部に記憶された素材形状の決定プログラム１５を読み出して処理することで、素材形状の決定方法を実行する。素材形状決定システム１１は、コンピュータが例示される。
素材形状の決定プログラム１５は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）及びＣＡＤに組み込まれたマクロ機能が例示される。ＣＡＤに組み込まれたマクロ機能は、ＣＡＴＩＡ（登録商標、Computer graphics Aided Three dimensional Interactive Application）のマクロ機能が例示される。
数値制御プログラム生成システム１２は、制御部１２ｃを備える。制御部１２ｃは、記憶部と処理部とを含む。記憶部は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリー等の記憶装置を有し、処理部により処理されるソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等を記憶する。具体的には、記憶部は、処理部に数値制御プログラムの生成方法を実行させるための数値制御プログラムの生成プログラム１６を記憶する。また、記憶部は、処理部が処理結果等を一時的に記憶する記憶領域としても機能する。処理部は、記憶部からソフトウェア・プログラム等を読み出して処理することで、ソフトウェア・プログラムの内容に応じた機能を発揮する。具体的には、処理部は、記憶部に記憶された数値制御プログラムの生成プログラム１６を読み出して処理することで、数値制御プログラムの生成方法を実行して、数値制御プログラム（Numerical Control Program、ＮＣプログラム）１９を生成する。数値制御プログラム生成システム１２は、コンピュータが例示される。
数値制御プログラムの生成プログラム１６は、コンピュータ支援設計プログラム１７と、コンピュータ支援製造プログラム１８とを含む。コンピュータ支援設計プログラム１７は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）及びＣＡＤに組み込まれたマクロ機能が例示される。ＣＡＤに組み込まれたマクロ機能は、ＣＡＴＩＡ（登録商標、Computer graphics Aided Three dimensional Interactive Application）のマクロ機能が例示される。コンピュータ支援製造プログラム１８は、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が例示される。数値制御プログラム１９は、材料に対して行われる機械加工の加工動作を制御するためのプログラムである。
制御部１２ｃは、一体のものに限定されず、例えば、コンピュータ支援設計プログラム１７を記憶及び処理する第１制御部と、コンピュータ支援製造プログラム１８を記憶及び処理する第２制御部と、を有していても良い。すなわち、数値制御プログラムの生成プログラム１６は、複数の制御部にまたがって分離して記憶及び実行されてもよい。
機械加工装置１３は、制御部１３ｃを備える。制御部１３ｃは、記憶部と処理部とを含む。記憶部は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリー等の記憶装置を有し、処理部により処理されるソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等を記憶する。具体的には、記憶部は、処理部に、材料に対して行われる機械加工の加工動作である加工方法を実行させるための数値制御プログラム１９を記憶する。また、記憶部は、処理部が処理結果等を一時的に記憶する記憶領域としても機能する。処理部は、記憶部からソフトウェア・プログラム等を読み出して処理することで、ソフトウェア・プログラムの内容に応じた機能を発揮する。具体的には、処理部は、記憶部に記憶された数値制御プログラム１９を読み出して処理することで、加工方法を実行して、材料を加工する。機械加工装置１３は、切削加工装置が例示される。
材料加工システム１０の加工で得られる材料について、例示して以下に説明する。図２は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料２０を示す側面図である。材料２０は、図２に示すように、主板部２０ｗを有する。主板部２０ｗは、板状であり軸方向Ａに沿って延びて形成され、材料２０において最長の２点間の距離の直線を含む面要素を含む部分である。主板部２０ｗは、広く伸びる形状から、ウェブとも称される。
主板部２０ｗにおいて、最大面要素に沿う面内における高さ、すなわち軸方向Ａに直交する方向の高さは、ｈｗである。主板部２０ｗにおいて、最大面要素に沿う面内における長さ、すなわち軸方向Ａに沿う方向の長さは、ｌｗである。主板部２０ｗにおいて、最大面要素と直交する方向の板厚は、ｔｗである。
材料２０全体の高さ、すなわち主板部２０ｗの高さの方向に沿う材料２０全体の大きさは、ｈである。材料２０の場合、材料２０全体の高さｈは、主板部２０ｗの高さｈｗと等しい。材料２０全体の長さ、すなわち主板部２０ｗの長さの方向に沿う材料２０全体の大きさは、ｌである。材料２０の場合、材料２０全体の長さｌは、主板部２０ｗの長さｌｗと等しい。材料２０全体の幅、すなわち主板部２０ｗの板厚の方向に沿う材料２０全体の大きさは、ｗである。材料２０の場合、材料２０全体の幅ｗは、主板部２０ｗの板厚ｔｗと等しい。
材料２０は、フランジを有さない。材料２０は、軸方向Ａと直交する方向から見た側面の形状がアルファベットのＩに類似するため、Ｉ型と称される。材料２０に例示されるＩ型の材料は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の基準となる形状である。
なお、図２に示す材料２０の他、以下において挙げられる全ての材料において、材料において最長の２点間の距離の直線を含む面要素を、最大面要素と称する。同様に、板状であり軸方向に沿って延びて形成され、その材料において最大面要素を含む部分を、主板部と称する。同様に、主板部において、最大面要素に沿う面内における高さ、すなわち軸方向に直交する方向の高さのことを、主板部の高さと称する。同様に、主板部において、最大面要素に沿う面内における長さ、すなわち軸方向に沿う方向の長さのことを、主板部の長さと称する。同様に、主板部において、最大面要素と直交する方向の板厚のことを、主板部の板厚と称する。同様に、主板部の高さの方向に沿う材料全体の大きさのことを、材料全体の高さと称する。同様に、主板部の長さの方向に沿う材料全体の大きさのことを、材料全体の長さと称する。同様に、主板部の板厚の方向に沿う材料全体の大きさのことを、材料全体の幅と称する。同様に、主板部は、広く伸びる形状から、ウェブとも称される。
図３は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料２２を示す側面図である。材料２２は、図３に示すように、主板部２２ｗと、フランジ２２ｆと、交錯部２２ｍと、を有する。材料２２における軸方向は、図３の紙面と直交する方向に沿っている。フランジ２２ｆは、軸方向に延びて形成され、主板部２２ｗから最大面要素に対して交差する方向に延びて設けられた部分である。交錯部２２ｍは、主板部２２ｗとフランジ２２ｆとが交差している部分であり、軸方向と直交する側面図において円弧状となっている部分を含む。
材料２２における主板部２２ｗの高さ、主板部２２ｗの長さ及び主板部２２ｗの板厚は、それぞれ、材料２０と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。なお、主板部２２ｗの長さｌｗについては、図３では省略されている。
フランジ２２ｆにおいて、フランジ２２ｆの面方向に沿って、かつ、軸方向と直交する方向に沿って延びる距離、すなわち主板部２２ｗからフランジ２２ｆの先端部までの距離であるフランジ２２ｆの高さは、ｈｆである。フランジ２２ｆにおいて、フランジ２２ｆの面方向に沿って、かつ、軸方向に沿って延びる距離であるフランジ２２ｆの長さは、ｌｆである。ｌｆは、主板部２２ｗの長さｌと対応し、概ね共通するため、図３では省略されている。フランジ２２ｆにおいて、フランジ２２ｆの面方向と直交する方向に沿う距離であるフランジ２２ｆの板厚は、ｔｆである。
フランジ２２ｆは、主板部２２ｗとの間で所定の面間の角度を形成して設けられている。フランジ２２ｆと主板部２２ｗとの間で形成するこの所定の面間の角度を、フランジ２２ｆのフランジ角度と称する。フランジ２２ｆは、主板部２２ｗと直交して設けられている。すなわち、フランジ２２ｆのフランジ角度は、９０度である。また、フランジ２２ｆは、主板部２２ｗの一方の面側、具体的には、図３の紙面の右側に設けられている。
フランジ２２ｆは、主板部２２ｗのいずれか一方の端部、具体的には、図３の紙面の上側の端部に設けられている。すなわち、フランジ２２ｆの主板部２２ｗにおける位置であるフランジ位置は、端部である。材料２２におけるフランジ位置は、具体的には、主板部２２ｗにおけるフランジ２２ｆの板厚ｔｆの方向の中心の位置であり、フランジ２２ｆが端部にあり、フランジ角度が９０度である場合、フランジ２２ｆを有さない側の主板部２２ｗの端部、すなわち図３の紙面の下側の端部を原点として、主板部２２ｗの高さｈｗから、フランジ２２ｆの板厚ｔｆの半分を差し引いた値で算出される。
材料２２は、以上のような構成を有するため、材料２２全体の高さｈは、主板部２２ｗの高さｈｗと等しい。また、材料２２全体の長さｌは、主板部２２ｗの長さｌｗとフランジ２２ｆの長さｌｆとのうち長い方と等しい。また、材料２２全体の幅ｗは、主板部２２ｗの板厚ｔｗの半分と、フランジ２２ｆの高さｈｆとの和と等しい。
材料２２は、主板部２２ｗの一方の端部の一方の面側に、フランジ角度が９０度のフランジ２２ｆを有する。そのため、材料２２は、軸方向と直交する方向から見た側面の形状がアルファベットのＬに類似するため、Ｌ型と称される。また、フランジ２２ｆは、Ｌ型フランジと称される。
なお、図３に示す材料２２の他、以下において挙げられる全ての材料において、軸方向に延びて形成され、主板部から最大面要素に対して交差する方向に延びて設けられた部分を、フランジと称する。同様に、主板部とフランジとが交差している部分であり、軸方向と直交する側面図において円弧状となっている部分を含む部分を、交錯部と称する。同様に、フランジにおいて、フランジの面方向に沿って、かつ、軸方向と直交する方向に沿って延びる距離、すなわち主板部からフランジの先端部までの距離のことを、フランジの高さと称する。同様に、フランジにおいて、フランジの面方向に沿って、かつ、軸方向に沿って延びる距離のことを、フランジの長さと称する。同様に、フランジにおいて、フランジの面方向と直交する方向に沿う距離のことを、フランジの板厚と称する。同様に、フランジと主板部との間で形成する所定の面間の角度のことを、フランジ角度と称する。同様に、主板部におけるフランジの板厚の方向の中心の位置のことを、フランジ位置と称する。
図４は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料２４を示す側面図である。材料２４は、図４に示すように、主板部２４ｗと、フランジ２４ｆと、交錯部２４ｍと、を有する。材料２４における軸方向は、図４の紙面と直交する方向に沿っている。材料２４における主板部２４ｗの高さ、主板部２４ｗの長さ及び主板部２４ｗの板厚は、それぞれ、材料２０及び材料２２と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料２４におけるフランジ２４ｆの高さ、フランジ２４ｆの長さ及びフランジ２４ｆの板厚は、それぞれ、材料２２と同じ符号が付されており、ｈｆ、ｌｆ及びｔｆである。なお、主板部２４ｗの長さｌｗと、フランジ２４ｆの長さｌｆとについては、図４では省略されている。
材料２４におけるフランジ２４ｆのフランジ角度は、（９０＋θ）度である。ただし、θは、０度より大きく、９０度未満の値である。また、フランジ２４ｆは、主板部２４ｗの一方の面側、具体的には、図４の紙面の右側に設けられている。フランジ２４ｆは、主板部２４ｗのいずれか一方の端部、具体的には、図４の紙面の上側の端部に設けられている。すなわち、フランジ２４ｆのフランジ位置は、フランジ２４ｆを有さない側の主板部２４ｗの端部、すなわち図４の紙面の下側の端部を原点として、主板部２４ｗの高さｈｗから、フランジ２４ｆの板厚ｔｆの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積を差し引いた値で算出される。
材料２４は、以上のような構成を有するため、材料２４全体の高さｈは、主板部２４ｗの高さｈｗと、フランジ２４ｆの高さｈｆ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、の和に等しい。また、材料２４全体の長さｌは、主板部２４ｗの長さｌｗとフランジ２４ｆの長さｌｆとのうち長い方と等しい。また、材料２４全体の幅ｗは、主板部２４ｗの板厚ｔｗの半分と、フランジ２４ｆの高さｈｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積ｈｆｃｏｓθと、フランジ２４ｆの板厚ｔｆの半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、の和に等しい。
材料２４は、材料２２に対してフランジ角度を９０度から（９０＋θ）度に変更したものであり、材料２２と同様にＬ型に分類される。また、フランジ２４ｆは、Ｌ型フランジに分類される。
図５は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料２６を示す側面図である。材料２６は、図５に示すように、主板部２６ｗと、フランジ２６ｆ１と、フランジ２６ｆ２と、交錯部２６ｍと、を有する。材料２６における軸方向は、図５の紙面と直交する方向に沿っている。材料２６における主板部２６ｗの高さ、主板部２６ｗの長さ及び主板部２６ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２及び材料２４と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料２６におけるフランジ２６ｆ１の高さ、フランジ２６ｆ１の長さ及びフランジ２６ｆ１の板厚は、それぞれ、ｈｆ１、ｌｆ１及びｔｆ１である。材料２６におけるフランジ２６ｆ２の高さ、フランジ２６ｆ２の長さ及びフランジ２６ｆ２の板厚は、それぞれ、ｈｆ２、ｌｆ２及びｔｆ２である。なお、主板部２６ｗの長さｌｗと、フランジ２６ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ２６ｆ２の長さｌｆ２と、については、図５では省略されている。
材料２６におけるフランジ２６ｆ１のフランジ角度は、９０度である。また、材料２６におけるフランジ２６ｆ２のフランジ角度は、９０度である。また、フランジ２６ｆ１は、主板部２６ｗの一方の面側、具体的には、図５の紙面の右側に設けられている。また、フランジ２６ｆ２は、主板部２６ｗの他方の面側、具体的には、図５の紙面の左側に設けられている。すなわち、材料２６においてフランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２を一体としてみた場合、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２は、主板部２６ｗの両方の面側に設けられている。
フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２は、ともに、主板部２６ｗのいずれか一方の端部、具体的には、図５の紙面の上側の端部に設けられている。すなわち、フランジ２６ｆ１のフランジ位置は、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２を有さない側の主板部２６ｗの端部、すなわち図５の紙面の下側の端部を原点として、主板部２６ｗの高さｈｗから、フランジ２６ｆ１の板厚ｔｆ１の半分を差し引いた値で算出される。また、フランジ２６ｆ２のフランジ位置は、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２を有さない側の主板部２６ｗの端部、すなわち図５の紙面の下側の端部を原点として、主板部２６ｗの高さｈｗから、フランジ２６ｆ２の板厚ｔｆ２の半分を差し引いた値で算出される。フランジ２６ｆ１の板厚ｔｆ１と、フランジ２６ｆ２の板厚ｔｆ２とが等しい場合、フランジ２６ｆ１のフランジ位置と、フランジ２６ｆ２のフランジ位置とは、同じとなる。
材料２６は、以上のような構成を有するため、材料２６全体の高さｈは、主板部２６ｗの高さｈｗに等しい。また、材料２６全体の長さｌは、主板部２６ｗの長さｌｗと、フランジ２６ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ２６ｆ２の長さｌｆ２と、のうち最も長いものと等しい。また、材料２６全体の幅ｗは、フランジ２６ｆ１の高さｈｆ１と、フランジ２６ｆ２の高さｈｆ２との和に等しい。
材料２６は、主板部２６ｗの一方の端部の両方の面側に、フランジ角度が９０度のフランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２を有する。そのため、材料２６は、軸方向と直交する方向から見た側面の形状がアルファベットのＴに類似するため、Ｔ型と称される。また、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２は、合わせてＴ型フランジと称される。
図６は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料２８を示す側面図である。材料２８は、図６に示すように、主板部２８ｗと、フランジ２８ｆ１と、フランジ２８ｆ２と、交錯部２８ｍと、を有する。材料２８における軸方向は、図６の紙面と直交する方向に沿っている。材料２８における主板部２８ｗの高さ、主板部２８ｗの長さ及び主板部２８ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２、材料２４及び材料２６と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料２８におけるフランジ２８ｆ１の高さ、フランジ２８ｆ１の長さ及びフランジ２８ｆ１の板厚は、それぞれ、材料２６と同じ符号が付されており、ｈｆ１、ｌｆ１及びｔｆ１である。材料２８におけるフランジ２８ｆ２の高さ、フランジ２８ｆ２の長さ及びフランジ２８ｆ２の板厚は、それぞれ、材料２６と同じ符号が付されており、ｈｆ２、ｌｆ２及びｔｆ２である。なお、主板部２８ｗの長さｌｗと、フランジ２８ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ２８ｆ２の長さｌｆ２と、については、図６では省略されている。
材料２８におけるフランジ２８ｆ１のフランジ角度は、（９０＋θ１）度である。ただし、θ１は、０度より大きく、９０度未満の値である。材料２８におけるフランジ２８ｆ２のフランジ角度は、（９０−θ２）度である。ただし、θ２は、０度より大きく、９０度未満の値である。また、フランジ２８ｆ１は、主板部２８ｗの一方の面側、具体的には、図６の紙面の右側に設けられている。また、フランジ２８ｆ２は、主板部２８ｗの他方の面側、具体的には、図６の紙面の左側に設けられている。すなわち、材料２８においてフランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２を一体としてみた場合、フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２は、主板部２８ｗの両方の面側に設けられている。
フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２は、ともに、主板部２８ｗのいずれか一方の端部、具体的には、図６の紙面の上側の端部に設けられている。すなわち、フランジ２８ｆ１のフランジ位置は、フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２を有さない側の主板部２８ｗの端部、すなわち図６の紙面の下側の端部を原点として、主板部２８ｗの高さｈｗから、フランジ２８ｆ１の板厚ｔｆ１の半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積を差し引いた値で算出される。また、フランジ２８ｆ２のフランジ位置は、フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２を有さない側の主板部２８ｗの端部、すなわち図６の紙面の下側の端部を原点として、主板部２８ｗの高さｈｗから、フランジ２８ｆ２の板厚ｔｆ２の半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積を差し引いた値で算出される。フランジ２８ｆ１の板厚ｔｆ１と、フランジ２８ｆ２の板厚ｔｆ２とが等しい場合、かつ、フランジ２８ｆ１のフランジ角度を決めるパラメータであるθ１と、フランジ２８ｆ２のフランジ角度を決めるパラメータであるθ２とが等しい場合、フランジ２８ｆ１のフランジ位置と、フランジ２８ｆ２のフランジ位置とは、同じとなる。
材料２８は、以上のような構成を有するため、材料２８全体の高さｈは、主板部２８ｗの高さｈｗと、フランジ２８ｆ１の高さｈｆ１及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、の和に等しい。また、材料２８全体の長さｌは、主板部２８ｗの長さｌｗと、フランジ２８ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ２８ｆ２の長さｌｆ２と、のうち最も長いものと等しい。また、材料２８全体の幅ｗは、フランジ２８ｆ１の高さｈｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、フランジ２８ｆ１の板厚ｔｆ１の半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ２８ｆ２の高さｈｆ２及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、フランジ２８ｆ２の板厚ｔｆ２の半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ２の積と、の和に等しい。
材料２８は、材料２６に対してフランジ角度を９０度からそれぞれ（９０＋θ１）度及び（９０−θ２）度に変更したものであり、材料２６と同様にＴ型に分類される。また、フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２は、合わせてＴ型フランジに分類される。
図７は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料３２を示す側面図である。材料３２は、図７に示すように、主板部３２ｗと、フランジ３２ｆと、交錯部３２ｍと、を有する。材料３２における軸方向は、図７の紙面と直交する方向に沿っている。材料３２における主板部３２ｗの高さ、主板部３２ｗの長さ及び主板部３２ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２、材料２４、材料２６及び材料２８と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料３２におけるフランジ３２ｆの高さ、フランジ３２ｆの長さ及びフランジ３２ｆの板厚は、それぞれ、材料２２及び材料２４と同じ符号が付されており、ｈｆ、ｌｆ及びｔｆである。なお、主板部３２ｗの長さｌｗと、フランジ３２ｆの長さｌｆと、については、図７では省略されている。
材料３２におけるフランジ３２ｆのフランジ角度は、９０度である。また、フランジ３２ｆは、主板部３２ｗの一方の面側、具体的には、図７の紙面の右側に設けられている。フランジ３２ｆは、主板部３２ｗの端部以外の位置に設けられている。すなわち、フランジ３２ｆのフランジ位置は、フランジ３２ｆから遠い側の主板部３２ｗの端部、すなわち図７の紙面の下側の端部を原点として、主板部３２ｗの高さｈｗよりも小さい値で算出される。
材料３２は、以上のような構成を有するため、材料３２全体の高さｈは、主板部３２ｗの高さｈｗに等しい。また、材料３２全体の長さｌは、主板部３２ｗの長さｌｗと、フランジ３２ｆの長さｌｆと、のうち長い方と等しい。また、材料３２全体の幅ｗは、主板部３２ｗの板厚ｔｗの半分と、フランジ３２ｆの高さｈｆとの和に等しい。
材料３２は、主板部３２ｗの端部以外の一方の面側に、フランジ角度が９０度のフランジ３２ｆを有する。そのため、材料３２は、軸方向と直交する方向から見た側面の形状が日本語のカタカナのトに類似するため、ト型と称される。フランジ３２ｆは、ト型フランジと称される。
図８は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料３４を示す側面図である。材料３４は、図８に示すように、主板部３４ｗと、フランジ３４ｆと、交錯部３４ｍと、を有する。材料３４における軸方向は、図８の紙面と直交する方向に沿っている。材料３４における主板部３４ｗの高さ、主板部３４ｗの長さ及び主板部３４ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２、材料２４、材料２６、材料２８及び材料３２と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料３４におけるフランジ３４ｆの高さ、フランジ３４ｆの長さ及びフランジ３４ｆの板厚は、それぞれ、材料２２、材料２４及び材料３２と同じ符号が付されており、ｈｆ、ｌｆ及びｔｆである。なお、主板部３４ｗの長さｌｗと、フランジ３４ｆの長さｌｆと、については、図８では省略されている。
材料３４におけるフランジ３４ｆのフランジ角度は、（９０＋θ）度である。また、フランジ３４ｆは、主板部３４ｗの一方の面側、具体的には、図８の紙面の右側に設けられている。フランジ３４ｆは、主板部３４ｗの端部以外の位置に設けられている。すなわち、フランジ３４ｆのフランジ位置は、フランジ３４ｆが主板部３４ｗと形成する角度が鈍角となる側の主板部３４ｗの端部、すなわち図８の紙面の下側の端部を原点として、主板部３４ｗの高さｈｗよりも小さい値で算出される。
材料３４は、以上のような構成を有するため、材料３４全体の高さｈは、主板部３４ｗの高さｈｗと、フランジ位置にフランジ３４ｆの高さｈｆ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積並びにフランジ３４ｆの板厚ｔｆの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積を加えた値と、のうち大きい方と等しい。すなわち、材料３４全体の高さｈは、フランジ３４ｆが主板部３４ｗの一方の端部を高さ方向に突き出していない場合、主板部３４ｗの高さｈｗと等しく、フランジ３４ｆが主板部３４ｗの一方の端部を高さ方向に突き出している場合、フランジ位置にフランジ３４ｆの高さｈｆ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積並びにフランジ３４ｆの板厚ｔｆの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積を加えた値と等しい。
材料３４全体の長さｌは、主板部３４ｗの長さｌｗと、フランジ３４ｆの長さｌｆと、のうち長い方と等しい。また、材料３４全体の幅ｗは、主板部３４ｗの板厚ｔｗの半分と、フランジ３４ｆの高さｈｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積ｈｆｃｏｓθと、フランジ３４ｆの板厚ｔｆの半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、の和に等しい。
材料３４は、材料３２に対してフランジ角度を９０度から（９０＋θ）度に変更したものであり、材料３２と同様にト型に分類される。また、フランジ３４ｆは、ト型フランジに分類される。
図９は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料３６を示す側面図である。材料３６は、図９に示すように、主板部３６ｗと、フランジ３６ｆ１と、フランジ３６ｆ２と、交錯部３６ｍと、を有する。材料３６における軸方向は、図９の紙面と直交する方向に沿っている。材料３６における主板部３６ｗの高さ、主板部３６ｗの長さ及び主板部３６ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２、材料２４、材料２６、材料２８、材料３２及び材料３４と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料３６におけるフランジ３６ｆ１の高さ、フランジ３６ｆ１の長さ及びフランジ３６ｆ１の板厚は、それぞれ、材料２６及び材料２８と同じ符号が付されており、ｈｆ１、ｌｆ１及びｔｆ１である。材料３６におけるフランジ３６ｆ２の高さ、フランジ３６ｆ２の長さ及びフランジ３６ｆ２の板厚は、それぞれ、材料２６及び材料２８と同じ符号が付されており、ｈｆ２、ｌｆ２及びｔｆ２である。なお、主板部３６ｗの長さｌｗと、フランジ３６ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ３６ｆ２の長さｌｆ２と、については、図９では省略されている。
材料３６におけるフランジ３６ｆ１のフランジ角度は、９０度である。また、材料３６におけるフランジ３６ｆ２のフランジ角度は、９０度である。また、フランジ３６ｆ１は、主板部３６ｗの一方の面側、具体的には、図９の紙面の右側に設けられている。また、フランジ３６ｆ２は、主板部３６ｗの他方の面側、具体的には、図９の紙面の左側に設けられている。すなわち、材料３６においてフランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２を一体としてみた場合、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２は、主板部３６ｗの両方の面側に設けられている。
フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２は、ともに、主板部３６ｗの端部以外の位置に設けられている。すなわち、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２のフランジ位置は、いずれも、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２から遠い側の主板部３６ｗの端部、すなわち図９の紙面の下側の端部を原点として、主板部３６ｗの高さｈｗよりも小さい値で算出される。
材料３６は、以上のような構成を有するため、材料３６全体の高さｈは、主板部３６ｗの高さｈｗに等しい。また、材料３６全体の長さｌは、主板部３６ｗの長さｌｗと、フランジ３６ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ３６ｆ２の長さｌｆ２と、のうち最も長いものと等しい。また、材料３６全体の幅ｗは、フランジ３６ｆ１の高さｈｆ１と、フランジ３６ｆ２の高さｈｆ２との和に等しい。
材料３６は、主板部３６ｗの端部以外の両方の面側に、フランジ角度が９０度のフランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２を有する。そのため、材料３６は、軸方向と直交する方向から見た側面の形状が演算記号の＋に類似するため、＋型と称される。また、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２は、合わせて＋型フランジと称される。
図１０は、材料加工システム１０の加工で得られる材料の一例である材料３８を示す側面図である。材料３８は、図１０に示すように、主板部３８ｗと、フランジ３８ｆ１と、フランジ３８ｆ２と、交錯部３８ｍと、を有する。材料３８における軸方向は、図８の紙面と直交する方向に沿っている。材料３８における主板部３８ｗの高さ、主板部３８ｗの長さ及び主板部３８ｗの板厚は、それぞれ、材料２０、材料２２、材料２４、材料２６、材料２８、材料３２、材料３４及び材料３６と同じ符号が付されており、ｈｗ、ｌｗ及びｔｗである。材料３８におけるフランジ３８ｆ１の高さ、フランジ３８ｆ１の長さ及びフランジ３８ｆ１の板厚は、それぞれ、材料２６、材料２８及び材料３６と同じ符号が付されており、ｈｆ１、ｌｆ１及びｔｆ１である。材料３８におけるフランジ３８ｆ２の高さ、フランジ３８ｆ２の長さ及びフランジ３８ｆ２の板厚は、それぞれ、材料２６、材料２８及び材料３６と同じ符号が付されており、ｈｆ２、ｌｆ２及びｔｆ２である。なお、主板部３８ｗの長さｌｗと、フランジ３８ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ３８ｆ２の長さｌｆ２と、については、図１０では省略されている。
材料３８におけるフランジ３８ｆ１のフランジ角度は、（９０＋θ１）度である。ただし、θ１は、０度より大きく、９０度未満の値である。材料３８におけるフランジ３８ｆ２のフランジ角度は、（９０−θ２）度である。ただし、θ２は、０度より大きく、９０度未満の値である。また、フランジ３８ｆ１は、主板部３８ｗの一方の面側、具体的には、図１０の紙面の右側に設けられている。また、フランジ３８ｆ２は、主板部３８ｗの他方の面側、具体的には、図１０の紙面の左側に設けられている。すなわち、材料３８においてフランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２を一体としてみた場合、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２は、主板部３８ｗの両方の面側に設けられている。
フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２は、ともに、主板部３８ｗの端部以外の位置に設けられている。すなわち、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２のフランジ位置は、いずれも、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２から遠い側の主板部３８ｗの端部、すなわち図１０の紙面の下側の端部を原点として、主板部３８ｗの高さｈｗよりも小さい値で算出される。
材料３８は、以上のような構成を有するため、材料３８全体の高さｈは、フランジ３８ｆ１が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しておらず、かつ、フランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの他方の端部を高さ方向に突き出していない場合、主板部３８ｗの高さｈｗと等しい。また、材料３８全体の高さｈは、フランジ３８ｆ１が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しており、かつ、フランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの他方の端部を高さ方向に突き出していない場合、フランジ３８ｆ１が主板部３８ｗと形成する角度が鈍角となる側の主板部３８ｗの端部からのフランジ位置にフランジ３８ｆ１の高さｈｆ１及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積並びにフランジ３８ｆ１の板厚ｔｆ１の半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積を加えた値と等しい。また、材料３８全体の高さｈは、フランジ３８ｆ１が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しておらず、かつ、フランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの他方の端部を高さ方向に突き出している場合、フランジ３８ｆ２が主板部３８ｗと形成する角度が鈍角となる側の主板部３８ｗの端部からのフランジ位置にフランジ３８ｆ２の高さｈｆ２及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ２の積並びにフランジ３８ｆ２の板厚ｔｆ２の半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積を加えた値と等しい。なお、主板部３８ｗは、最長の２点間の距離の直線を含む面要素を含む部分であるので、フランジ３８ｆ１が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しており、かつ、フランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの他方の端部を高さ方向に突き出している場合は、存在しない。
また、材料３８全体の長さｌは、主板部３８ｗの長さｌｗと、フランジ３８ｆ１の長さｌｆ１と、フランジ３８ｆ２の長さｌｆ２と、のうち最も長いものと等しい。また、材料３８全体の幅ｗは、フランジ３８ｆ１の高さｈｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、フランジ３８ｆ１の板厚ｔｆ１の半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ３８ｆ２の高さｈｆ２及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、フランジ３８ｆ２の板厚ｔｆ２の半分及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ２の積と、の和に等しい。
材料３８は、材料３６に対してフランジ角度を９０度からそれぞれ（９０＋θ１）度及び（９０−θ２）度に変更したものであり、材料３６と同様に＋型に分類される。また、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２は、合わせて＋型フランジに分類される。
以上のように、図２から図１０を用いて、材料加工システム１０の加工で得られる材料の例として材料２０、材料２２、材料２４、材料２６、材料２８、材料３２、材料３４、材料３６及び材料３８を例示して説明したが、材料加工システム１０の加工で得られる材料は、これに限定されることはなく、板状であり軸方向に沿って延びて形成され、その材料において最大面要素を含む主板部と、軸方向に延びて形成され、主板部から最大面要素に対して交差する方向に延びて設けられた少なくとも１つ以上のフランジとを有するいかなる材料も含まれる。
図１１は、曲面部の一例である曲面部４１を示す断面図である。図１２は、テーパ部の一例であるテーパ部４２を示す断面図である。図１３は、段差部の一例である段差部４３を示す断面図である。図１４は、段差部の一例である段差部４４を示す断面図である。曲面部４１は、図１１に示すように、主板部及びフランジに例示される板に湾曲が形成されている部分である。曲面部４１は、湾曲が形成されている部分の最も高い点と最も低い点との差が、ｔ＿ｍａｘである。テーパ部４２は、図１２に示すように、主板部及びフランジに例示される板に板厚が徐々に変化する領域が形成されている部分である。テーパ部４２は、最も厚い部分の板厚が、ｔ＿ｍａｘである。段差部４３は、図１３に示すように、主板部及びフランジに例示される板に板厚が急に変化する領域が形成されている部分である。段差部４３は、最も厚い部分の板厚が、ｔ＿ｍａｘである。段差部４４は、図１４に示すように、主板部及びフランジに例示される板に急な折り曲げが形成されている部分である。段差部４４は、急な折り曲げが形成されている部分の最も高い点と最も低い点との差が、ｔ＿ｍａｘである。以下において、図１１に示す曲面部４１、図１２に示すテーパ部４２、図１３に示す段差部４３、及び図１４に示す段差部４４におけるｔ＿ｍａｘを、最厚部の厚さと称する。材料加工システム１０の加工で得られる材料は、上記に加えて、図１１に示す曲面部４１、図１２に示すテーパ部４２、図１３に示す段差部４３、及び図１４に示す段差部４４のいずれか又は複数を含んでも良い。材料加工システム１０の加工で得られる材料は、他にも、各面について、当該面に垂直な方向の高さの変化を含んでいても良い。
以上に挙げた材料加工システム１０の加工で得られる材料は、いずれも、ストリンガー、シアタイ、及びフレーム等に例示される航空機部品に好適に用いられる。
素材形状決定システム１１及び素材形状の決定プログラム１５の作用について、以下に説明する。図１５は、素材形状の決定方法のフローの一例を示すフローチャートである。素材形状の決定方法は、素材形状決定システム１１において、制御部１１ｃが素材形状の決定プログラム１５を読み出して処理することで実行される処理方法である。素材形状の決定方法について、図１５を用いて説明する。素材形状の決定方法は、図１５に示すように、材料情報取得ステップＳ１２と、フランジ分類ステップＳ１４と、把持部設定ステップＳ１６と、素材形状算出ステップＳ１８と、を含む。以下においては、材料情報取得ステップＳ１２、フランジ分類ステップＳ１４、把持部設定ステップＳ１６及び素材形状算出ステップＳ１８を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１６及びステップＳ１８と称する。
まず、制御部１１ｃは、材料の形状の情報を取得する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部１１ｃは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）に例示されるコンピュータ支援設計ソフトウェア等によって、材料について作成された３次元設計モデルの設計モデルの情報を取得する。
次に、制御部１１ｃは、取得した材料の形状の情報に基づいて、フランジの形状を分類する（ステップＳ１４）。具体的には、例えば、制御部１１ｃは、フランジの形状を、上述のＬ型フランジ、Ｔ型フランジ、ト型フランジ、＋型フランジに分類する。なお、フランジがない場合は、ステップＳ１４で自動的に材料がＩ型であると分類される。
フランジ分類ステップＳ１４について、詳細を以下に説明する。図１６は、フランジ分類ステップＳ１４の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。フランジ分類ステップＳ１４は、図１６に示すように、フランジ位置判別ステップＳ２１と、フランジ設置面側判別ステップＳ２２と、Ｌ型フランジ分類ステップＳ２３と、Ｔ型フランジ分類ステップＳ２４と、フランジ設置面側判別ステップＳ２６と、ト型フランジ分類ステップＳ２７と、＋型フランジ分類ステップＳ２８と、を含む。以下においては、フランジ位置判別ステップＳ２１、フランジ設置面側判別ステップＳ２２、Ｌ型フランジ分類ステップＳ２３、Ｔ型フランジ分類ステップＳ２４、フランジ設置面側判別ステップＳ２６、ト型フランジ分類ステップＳ２７、＋型フランジ分類ステップＳ２８を適宜、それぞれ単に、ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３、ステップＳ２４、ステップＳ２６、ステップＳ２７及びステップＳ２８と称する。
フランジ分類ステップＳ１４において、まず、制御部１１ｃは、取得した材料の形状の情報に含まれる各フランジについて、フランジが端部にあるか否かを判別する（ステップＳ２１）。制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にある場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）、分類対象のフランジが主板部に対して、主板部の板厚方向の片側のみに設けられているか否かを判別する（ステップＳ２２）。ここで、制御部１１ｃは、ステップＳ２２では、分類対象のフランジの反対側に、フランジ位置が所定の距離以内に接近してフランジが存在する場合、フランジが両側に設けられていると判別し、分類対象のフランジを含むこれらのフランジを１つのフランジとみなして処理をする。一方、制御部１１ｃは、ステップＳ２２では、分類対象のフランジの反対側に、フランジ位置が所定の距離以内に接近してフランジが存在しない場合、分類対象のフランジが片側のみに設けられていると判別して処理をする。
制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にある場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）、かつ、分類対象のフランジが片側のみに設けられている場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、この分類対象としているフランジをＬ型フランジに分類する（ステップＳ２３）。制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にある場合（ステップＳ２１でＹｅｓ）、かつ、分類対象のフランジが両側に設けられている場合（ステップＳ２２でＮｏ）、この分類対象としているフランジをＴ型フランジに分類する（ステップＳ２４）。
制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にない場合（ステップＳ２１でＮｏ）、分類対象のフランジが片側のみに設けられているか否かを判別する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６は、ステップＳ２２と同じ処理である。
制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にない場合（ステップＳ２１でＮｏ）、かつ、分類対象のフランジが片側のみに設けられている場合（ステップＳ２６でＹｅｓ）、この分類対象としているフランジをト型フランジに分類する（ステップＳ２７）。制御部１１ｃは、分類対象のフランジが端部にない場合（ステップＳ２１でＮｏ）、かつ、分類対象のフランジが両側に設けられている場合（ステップＳ２６でＮｏ）、この分類対象としているフランジを＋型フランジに分類する（ステップＳ２８）。
制御部１１ｃは、取得した材料の形状の情報に含まれるすべてのフランジについて、フランジの形状の分類を終わると、フランジ分類ステップＳ１４を終了する。
なお、図１６に示すフランジ分類ステップＳ１４の詳細は、一例であり、その他の分類方法を用いても良い。例えば、Ｔ型フランジをＬ型フランジ２つとみなし、＋型フランジをト型フランジ２つとみなして、Ｌ型フランジとト型フランジとにのみ分類してもよいし、その他の型のフランジを別途設けて分類してもよい。
次に、制御部１１ｃは、取得した材料の形状の情報及びフランジ分類ステップＳ１４によるフランジの分類情報に基づいて、材料の加工の際に把持する把持部を設定する（ステップＳ１６）。例えば、制御部１１ｃは、把持部を、主板部のいずれか一方の端部に設定する。なお、ステップＳ１４で材料がＩ型であると分類された場合、ステップＳ１６で、自動的に主板部の一方の端部に把持部が設定される。
把持部設定ステップＳ１６について、詳細を以下に説明する。図１７は、把持部設定ステップＳ１６の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。把持部設定ステップＳ１６は、図１７に示すように、第１フランジ情報判別ステップＳ３１と、第２フランジ情報判別ステップＳ３２と、第１把持部設定ステップＳ３３と、第２把持部設定ステップＳ３４と、第３フランジ情報判別ステップＳ３６と、第３把持部設定ステップＳ３７と、第４把持部設定ステップＳ３８と、を含む。以下においては、第１フランジ情報判別ステップＳ３１、第２フランジ情報判別ステップＳ３２、第１把持部設定ステップＳ３３、第２把持部設定ステップＳ３４、第３フランジ情報判別ステップＳ３６、第３把持部設定ステップＳ３７及び第４把持部設定ステップＳ３８を適宜、それぞれ単に、ステップＳ３１、ステップＳ３２、ステップＳ３３、ステップＳ３４、ステップＳ３６、ステップＳ３７及びステップＳ３８と称する。
把持部設定ステップＳ１６において、まず、制御部１１ｃは、フランジ分類ステップＳ１４によるフランジの分類情報について、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジを有するか否かを判別する（ステップＳ３１）。制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがある場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジが主板部の片方の端部のみに設けられているか否かを判別する（ステップＳ３２）。制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、＋型フランジを有するか否かを判別する（ステップＳ３６）。
制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがある場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、かつ、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジが主板部の片方の端部のみに設けられている場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジを有さない側の主板部の端部に把持部を設定して（ステップＳ３３）、把持部設定ステップＳ１６を終了する。制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがある場合（ステップＳ３１でＹｅｓ）、かつ、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジが主板部の両方の端部に設けられている場合（ステップＳ３２でＮｏ）、主板部のいずれか一方の端部に把持部を設定して（ステップＳ３４）、把持部設定ステップＳ１６を終了する。ステップＳ３４では、例えば、それぞれの端部に設けられているＬ型フランジ又はＴ型フランジの形状に基づいて、いずれの端部に把持部を設定するかを決めてもよい。
制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、かつ、＋型フランジがある場合（ステップＳ３６でＹｅｓ）、＋型フランジから遠い側の主板部の端部に把持部を設定して（ステップＳ３７）、把持部設定ステップＳ１６を終了する。制御部１１ｃは、Ｌ型フランジ又はＴ型フランジがない場合（ステップＳ３１でＮｏ）、かつ、＋型フランジがない場合（ステップＳ３６でＮｏ）、ト型フランジが主板部と形成する角度が直角又は鈍角となる側の主板部の端部に把持部を設定して（ステップＳ３８）、把持部設定ステップＳ１６を終了する。
次に、制御部１１ｃは、取得した材料の形状の情報、フランジ分類ステップＳ１４によるフランジの分類情報、及び把持部設定ステップＳ１６による把持部の設定情報に基づいて、材料の加工に必要な素材の形状を算出する（ステップＳ１８）。具体的には、制御部１１ｃは、材料の形状に対して、外周加工代である余肉と、把持するための把持部と、材料加工システム１０の加工で得られる材料と把持部ｖとの間を切断するための部分である切断部と、を設定して、素材の形状を決定する。
素材形状算出ステップＳ１８について、詳細を以下に説明する。図１８は、素材形状算出ステップＳ１８の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。素材形状算出ステップＳ１８は、図１８に示すように、主板部素材高さ算出ステップＳ４１と、主板部素材長さ算出ステップＳ４２と、主板部素材板厚算出ステップＳ４３と、フランジ素材高さ算出ステップＳ４５と、フランジ素材長さ算出ステップＳ４６と、フランジ素材板厚算出ステップＳ４７と、フランジ素材板厚補正ステップＳ４８と、素材高さ算出ステップＳ５１と、素材長さ算出ステップＳ５２と、素材幅算出ステップＳ５３と、補正ステップＳ５５と、を含む。以下においては、主板部素材高さ算出ステップＳ４１、主板部素材長さ算出ステップＳ４２、主板部素材板厚算出ステップＳ４３、フランジ素材高さ算出ステップＳ４５、フランジ素材長さ算出ステップＳ４６、フランジ素材板厚算出ステップＳ４７、フランジ素材板厚補正ステップＳ４８、素材高さ算出ステップＳ５１、素材長さ算出ステップＳ５２、素材幅算出ステップＳ５３及び補正ステップＳ５５を適宜、それぞれ単に、ステップＳ４１、ステップＳ４２、ステップＳ４３、ステップＳ４５、ステップＳ４６、ステップＳ４７、ステップＳ４８、ステップＳ５１、ステップＳ５２、ステップＳ５３及びステップＳ５５と称する。
素材形状算出ステップＳ１８において、まず、制御部１１ｃは、素材に含まれ、主板部に加工される前の主板素材部において、主板部の高さ方向に沿う大きさである主板部素材高さを算出する（ステップＳ４１）。具体的には、制御部１１ｃは、主板部の高さｈｗと、余肉の大きさと、把持部の高さと、切断部の高さとに基づいて、主板部素材高さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、主板部素材高さを、主板部の高さｈｗと、余肉の大きさと、把持部の高さと、切断部の高さと、の和で算出する。
制御部１１ｃは、主板素材部において、主板部の長さ方向に沿う大きさである主板部素材長さを算出する（ステップＳ４２）。具体的には、制御部１１ｃは、主板部の長さｌｗと、余肉の大きさと、に基づいて、主板部素材長さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、主板部素材長さを、主板部の長さｌｗと、主板部の長さ方向の一方に設けられる余肉と、主板部の長さ方向の他方に設けられる余肉と、の和、すなわち、主板部の長さｌｗと、余肉の大きさの２倍と、の和で算出する。
制御部１１ｃは、主板素材部において、主板部の板厚方向に沿う大きさである主板部素材板厚を算出する（ステップＳ４３）。具体的には、制御部１１ｃは、ステップＳ４１で算出した主板部素材高さと、把持部の高さと、材質に基づくパラメータと、に基づいて、主板部素材板厚を算出する。例えば、制御部１１ｃは、主板部素材板厚を、主板部素材高さから把持部の高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さに算出する。ここで、材質に基づくパラメータは、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた値であり、例えば航空機部品に好適に用いられるアルミニウムであれば、１／５が例示される。
ステップＳ４１、ステップＳ４２及びステップＳ４３は、いずれも主板素材部の大きさを算出する処理である。本実施形態では、ステップＳ４１、ステップＳ４２及びステップＳ４３の順に処理が施されているが、これに限定されることはなく、ステップＳ４２、ステップＳ４１及びステップＳ４３の順に処理が施されてもよく、ステップＳ４１、ステップＳ４３及びステップＳ４２の順に処理が施されても良い。ただし、ステップＳ４３は、ステップＳ４１で算出した主板部素材高さを用いる処理であるため、ステップＳ４１の後に行われる。
制御部１１ｃは、素材に含まれ、フランジに加工される前のフランジ素材部において、フランジの高さ方向に沿う大きさであるフランジ素材高さを算出する（ステップＳ４５）。具体的には、制御部１１ｃは、フランジの高さｈｆと、余肉の大きさと、フランジ角度とに基づいて、フランジ素材高さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、フランジ素材高さを、フランジの高さｈｆと、余肉の大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積と、の和で算出する。
制御部１１ｃは、フランジ素材部において、フランジの長さ方向に沿う大きさであるフランジ素材長さを算出する（ステップＳ４６）。具体的には、制御部１１ｃは、フランジの長さｌｆと、余肉の大きさと、に基づいて、フランジ素材長さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、フランジ素材長さを、フランジの長さｌｆと、フランジの長さ方向の一方に設けられる余肉と、フランジの長さ方向の他方に設けられる余肉と、の和、すなわち、フランジの長さｌｆと、余肉の大きさの２倍と、の和で算出する。
制御部１１ｃは、フランジ素材部において、フランジの板厚方向に沿う大きさであるフランジ素材板厚を算出する（ステップＳ４７）。具体的には、制御部１１ｃは、ステップＳ４５で算出したフランジ素材高さと、ステップＳ４３で算出した主板部素材板厚と、フランジ角度と、材質に基づくパラメータと、に基づいて、フランジ素材板厚を算出する。例えば、制御部１１ｃは、フランジ素材板厚を、ステップＳ４５で算出したフランジ素材高さから、ステップＳ４３で算出した主板部素材板厚の半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さに算出する。
制御部１１ｃは、フランジ素材部において、フランジの板厚方向に沿う大きさであるフランジ素材板厚を補正する（ステップＳ４８）。具体的には、制御部１１ｃは、ステップＳ２３でＬ型フランジに分類したフランジ、又は、ステップＳ２４でＴ型フランジに分類したフランジについてフランジ素材部の大きさを算出している場合、フランジ素材部において、主板部の端部側の外周加工代を余肉の大きさに補正して、これに合わせてステップＳ４７で算出したフランジ素材板厚を補正することで、主板部の端部側に余肉を確保する。
ステップＳ４５、ステップＳ４６、ステップＳ４７及びステップＳ４８は、いずれもフランジ素材部の大きさを算出する処理である。本実施形態では、ステップＳ４５、ステップＳ４６、ステップＳ４７及びステップＳ４８の順に処理が施されているが、これに限定されることはなく、ステップＳ４５、ステップＳ４７及びステップＳ４８の順さえ守られていれば、ステップＳ４６はどこの順で処理されても良い。また、ステップＳ４７及びステップＳ４８が上記のステップＳ４３より後に行われれば、ステップＳ４１、ステップＳ４２及びステップＳ４３と適宜処理の順を入れ替えても良い。
また、素材に含まれ、交錯部に加工される前の交錯素材部については、制御部１１ｃにより、算出した主板素材部の大きさ及び形状と、算出したフランジ素材部の大きさ及び形状とに基づいて、主板素材部及びフランジ素材部を滑らかに接続するような大きさ及び形状となるように適宜算出される。
制御部１１ｃは、素材において、主板部の高さ方向に沿う大きさである素材高さを算出する（ステップＳ５１）。具体的には、制御部１１ｃは、ステップＳ２１で判別したフランジ位置と、フランジ角度と、ステップＳ４１で算出した主板部素材高さと、ステップＳ４５で算出したフランジ素材高さと、ステップＳ４７で算出しステップＳ４８で補正したフランジ素材板厚と、に基づいて、素材高さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、フランジが主板部の両方の端部を高さ方向に突き出していない場合、素材高さを、主板部素材高さと等しい値に算出する。また、制御部１１ｃは、フランジ素材部が主板素材部のいずれか一方の端部を高さ方向に突き出している場合、素材高さを、フランジ位置と、主板部素材高さ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ等の積と、フランジ素材板厚及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積と、の和のうち最大となるフランジ、すなわち最も突き出しているフランジについての値に、把持部の高さ及び切断部の高さを加えて算出する。また、制御部１１ｃは、フランジが主板部の両方の端部を高さ方向に突き出している場合、素材高さを、一方の端部側及び他方の端部側に最も突き出している各フランジについて、フランジ位置と、主板部素材高さ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ等の積と、フランジ素材板厚及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積と、の和を算出し、これらの和から主板部素材高さを差し引き、把持部の高さ及び切断部の高さを加えて算出する。
制御部１１ｃは、素材において、主板部の長さ方向に沿う大きさである素材長さを算出する（ステップＳ５２）。具体的には、制御部１１ｃは、ステップＳ４２で算出した主板部素材長さと、ステップＳ４６で算出したフランジ素材長さと、に基づいて、素材長さを算出する。例えば、制御部１１ｃは、素材長さを、主板部素材長さとフランジ素材長さとのうち大きい方として算出する。
制御部１１ｃは、素材において、主板部の板厚方向に沿う大きさである素材幅を算出する（ステップＳ５３）。具体的には、制御部１１ｃは、フランジ角度と、ステップＳ４３で算出した主板部素材板厚と、ステップＳ４５で算出したフランジ素材高さと、ステップＳ４７で算出しステップＳ４８で補正したフランジ素材板厚と、に基づいて、素材幅を算出する。例えば、制御部１１ｃは、フランジが、主板部に対して、主板部の板厚方向の片側のみに設けられている場合、素材幅を、フランジ素材高さ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積と、フランジ素材板厚及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ等の積と、の和のうち最大となるフランジ、すなわち最も主板部の板厚方向に突き出しているフランジについての値に、主板部素材板厚の半分の値を加えて算出する。また、制御部１１ｃは、フランジが、主板部に対して、主板部の板厚方向の両側に設けられている場合、素材幅を、主板部の板厚方向の一方の側及び他方の側の端部に最も突き出している各フランジについて、フランジ素材高さ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ等の積と、フランジ素材板厚及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ等の積と、の和を算出して、これらの和で算出する。
ステップＳ５１、ステップＳ５２及びステップＳ５３は、いずれも素材の大きさを算出する処理である。本実施形態では、ステップＳ５１、ステップＳ５２及びステップＳ５３の順に処理が施されているが、これに限定されることはなく、これら３つの処理については、いかなる順で処理されても良い。ただし、ステップＳ５１は、ステップＳ４１、ステップＳ４５、ステップＳ４７及びステップＳ４８の後に行われる。また、ステップＳ５２は、ステップＳ４２及びステップＳ４６の後に行われる。また、ステップＳ５３は、ステップＳ４３、ステップＳ４５、ステップＳ４７及びステップＳ４８の後に行われる。
制御部１１ｃは、主板部又はフランジが、図１１に示す曲面部４１、図１２に示すテーパ部４２、図１３に示す段差部４３、及び図１４に示す段差部４４のいずれか又は複数を含んでいる場合、それに対応する主板部の板厚ｔｗ又はフランジの板厚ｔｆを補正し、それに対応する主板素材部の主板部素材板厚又はフランジ素材部のフランジ素材板厚を補正することで、素材の大きさ及び形状を補正する（ステップＳ５５）。具体的には、制御部１１ｃは、曲面部４１、テーパ部４２、段差部４３及び段差部４４のいずれか又は複数を含む主板部又はフランジの最厚部の厚さｔ＿ｍａｘを、それに対応する主板部の板厚ｔｗ又はフランジの板厚ｔｆとして、素材の大きさ及び形状を補正する。ステップＳ５５の処理が施されると、素材形状算出ステップＳ１８が終了し、一連の素材形状の決定方法のフローが終了する。
ステップＳ５５は、本実施形態では素材形状算出ステップＳ１８における最後に行われているが、これに限定されることはなく、主板部素材板厚算出ステップＳ４３又はフランジ素材板厚算出ステップＳ４７において適宜行われてもよいし、素材の大きさ及び形状を算出する際に適宜行われても良い。
本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、制御部１１ｃが、フランジ分類ステップＳ１４と、把持部設定ステップＳ１６と、を実行し、フランジに応じて主板部の端部に把持部を設定する。そのため、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、従来と比較して、材料を加工するために必要な、可能な限り小さい素材形状を提供することができる、すなわち、材料を低コストで加工する素材形状を提供することができる。
また、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、フランジから最も離れた主板部の端部に把持部を設定するので、従来と比較して、材料を加工するために必要な、可能な限り小さい１箇所の把持部を提供することができる。そのため、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材料を加工する際に、材料内に蓄積する残留応力が大幅に低減された、素材形状を提供することができる。よって、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材料を高い精度で加工することを可能にする素材形状を提供することができる。
本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、制御部１１ｃが、フランジ分類ステップＳ１４を実行し、Ｌ型フランジ、Ｔ型フランジ、ト型フランジ、及び＋型フランジに分類する。そのため、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、その後の把持部設定ステップＳ１６で把持部をより正確に設定することができる。よって、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材料を低コストで加工する素材形状を提供することができる。また、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材料を加工する際に、材料内に蓄積する残留応力がより大幅に低減された、素材形状を提供することができ、材料をより高い精度で加工することを可能にする素材形状を提供することができる。
また、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、把持部設定ステップＳ１６を実行し、フランジから最も離れた主板部の端部に把持部を設定する。そのため、素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材料を加工する際に、材料内に蓄積する残留応力がさらに大幅に低減された、素材形状を提供することができるので、材料をさらに高い精度で加工することを可能にする素材形状を提供することができる。
また、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、素材形状算出ステップＳ１８で、主板素材部の大きさを算出し、フランジ素材部の大きさを算出し、素材の大きさを算出する。そのため、材料の加工に好ましい素材形状を精度よく算出することができる。
また、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法は、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータを用いて、主板素材部の板厚及びフランジ素材部の板厚を算出する。そのため、加工の際に把持される把持部が小さい場合でも、材料や素材が安定して加工される素材形状を精度よく提供することができる。
材料２０、材料２２、材料２４、材料２６、材料２８、材料３２、材料３４、材料３６及び材料３８の形状の情報に基づいて、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法によって算出されて決定される素材の形状について、以下に説明する。
図１９は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材５０を示す側面図である。素材５０は、材料２０の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材５０は、図１９に示すように、主板素材部５０Ｗを有する。主板素材部５０Ｗは、主板部２０ｗに加工される部分である。主板素材部５０Ｗの高さＨｗは、主板部素材高さ算出ステップＳ４１で算出される主板素材部高さであり、主板部２０ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和であり、素材高さ算出ステップＳ５１で算出される素材高さＨと等しい。主板素材部５０Ｗの長さＬｗは、主板部素材長さ算出ステップＳ４２で算出される主板部素材長さであり、主板部２０ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和であり、素材長さ算出ステップＳ５２で算出される素材長さＬと等しい。主板素材部５０Ｗの板厚Ｔｗは、主板部素材板厚算出ステップＳ４３で算出される主板部素材板厚であり、主板素材部５０Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータとの積以上の長さであり、素材幅算出ステップＳ５３で算出される素材幅Ｗと等しい。
なお、図１９に示す素材５０の他、以下において挙げられる全ての素材において、主板素材部の高さＨｗは、主板部素材高さ算出ステップＳ４１で算出される主板部素材高さであり、主板素材部の長さＬｗは、主板部素材長さ算出ステップＳ４２で算出される主板部素材長さであり、主板素材部の板厚Ｔｗは、主板部素材板厚算出ステップＳ４３で算出される主板部素材板厚である。同様に、素材高さＨは、素材高さ算出ステップＳ５１で算出されるものであり、素材長さＬは、素材長さ算出ステップＳ５２で算出されるものであり、素材幅Ｗは、素材幅算出ステップＳ５３で算出されるものである。
図２０は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材５２を示す側面図である。素材５２は、材料２２の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材５２は、図２０に示すように、主板素材部５２Ｗと、フランジ素材部５２Ｆと、交錯素材部５２Ｍと、を有する。主板素材部５２Ｗは、主板部２２ｗに加工される部分である。フランジ素材部５２Ｆは、フランジ２２ｆに加工される部分である。交錯素材部５２Ｍは、交錯部２２ｍに加工される部分である。
主板素材部５２Ｗの高さＨｗは、主板部２２ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部５２Ｗの長さＬｗは、図２０では省略されているが、主板部２２ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部５２Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部５２Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部５２Ｆの高さＨｆは、フランジ素材高さ算出ステップＳ４５で算出されるフランジ素材高さであり、フランジ２２ｆの高さｈｆと、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部５２Ｆの長さＬｆは、フランジ素材長さ算出ステップＳ４６で算出されるフランジ素材長さであり、図２０では省略されているが、フランジ２２ｆの長さｌｆと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５２Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ素材板厚算出ステップＳ４７で算出され、必要に応じてフランジ素材板厚補正ステップＳ４８で補正されたフランジ素材板厚であり、フランジ素材部５２Ｆの高さＨｆから、主板素材部５２Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５２Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ２２ｆが主板部２２ｗの端部に設けられているので、主板部２２ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
交錯素材部５２Ｍの形状は、主板素材部５２Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部５２Ｆの大きさ及び形状とが滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材５２の高さＨは、フランジ２２ｆが主板部２２ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していないので、主板素材部５２Ｗの高さＨｗと等しい。素材５２の長さＬは、図２０では省略されているが、主板素材部５２Ｗの長さＬｗとフランジ素材部５２Ｆの長さＬｆとのうち大きい方である。素材５２の幅Ｗは、フランジ２２ｆが、主板部２２ｗに対して、主板部２２ｗの板厚ｔｗの方向の片側のみに設けられているので、フランジ素材部５２Ｆの高さＨｆと、主板素材部５２Ｗの板厚Ｔｗの半分の値との和である。
なお、図２０に示す素材５２の他、以下において挙げられる全ての素材において、フランジ素材部の高さＨｆは、フランジ素材高さ算出ステップＳ４５で算出されるフランジ素材高さであり、フランジ素材部の長さＬｆは、フランジ素材長さ算出ステップＳ４６で算出されるフランジ素材長さであり、フランジ素材部の板厚Ｔｆは、フランジ素材板厚算出ステップＳ４７で算出され、必要に応じてフランジ素材板厚補正ステップＳ４８で補正されたフランジ素材板厚である。
図２１は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材５４を示す側面図である。素材５４は、材料２４の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材５４は、図２１に示すように、主板素材部５４Ｗと、フランジ素材部５４Ｆと、交錯素材部５４Ｍと、を有する。主板素材部５４Ｗは、主板部２４ｗに加工される部分である。フランジ素材部５４Ｆは、フランジ２４ｆに加工される部分である。交錯素材部５４Ｍは、交錯部２４ｍに加工される部分である。
主板素材部５４Ｗの高さＨｗは、主板部２４ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部５４Ｗの長さＬｗは、図２１では省略されているが、主板部２４ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部５４Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部５４Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部５４Ｆの高さＨｆは、フランジ２４ｆの高さｈｆと、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、の和である。フランジ素材部５４Ｆの長さＬｆは、図２１では省略されているが、フランジ２４ｆの長さｌｆと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５４Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ素材部５４Ｆの高さＨｆから、主板素材部５４Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５４Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ２４ｆが主板部２４ｗの端部に設けられているので、主板部２４ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
交錯素材部５４Ｍの形状は、主板素材部５４Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部５４Ｆの大きさ及び形状とが滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材５４の高さＨは、フランジ２４ｆが主板部２４ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しているので、フランジ位置と、主板素材部５４Ｗの高さＨｗ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、フランジ素材部５４Ｆの板厚Ｔｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、の和に、把持部ｖの高さ及び切断部ｃの高さを加えた値である。素材５４の長さＬは、図２１では省略されているが、主板素材部５４Ｗの長さＬｗとフランジ素材部５４Ｆの長さＬｆとのうち大きい方である。素材５４の幅Ｗは、フランジ２４ｆが、主板部２４ｗに対して、主板部２４ｗの板厚ｔｗの方向の片側のみに設けられているので、フランジ素材部５４Ｆの高さＨｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、フランジ素材部５４Ｆの板厚Ｔｆ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、主板素材部５４Ｗの板厚Ｔｗの半分の値と、の和である。
図２２は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材５６を示す側面図である。素材５６は、材料２６の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材５６は、図２２に示すように、主板素材部５６Ｗと、フランジ素材部５６Ｆ１と、フランジ素材部５６Ｆ２と、交錯素材部５６Ｍと、を有する。主板素材部５６Ｗは、主板部２６ｗに加工される部分である。フランジ素材部５６Ｆ１は、フランジ２６ｆ１に加工される部分である。フランジ素材部５６Ｆ２は、フランジ２６ｆ２に加工される部分である。交錯素材部５６Ｍは、交錯部２６ｍに加工される部分である。
主板素材部５６Ｗの高さＨｗは、主板部２６ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部５６Ｗの長さＬｗは、図２２では省略されているが、主板部２６ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部５６Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部５６Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部５６Ｆ１の高さＨｆ１は、フランジ２６ｆ１の高さｈｆ１と、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部５６Ｆ１の長さＬｆ１は、図２２では省略されているが、フランジ２６ｆ１の長さｌｆ１と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５６Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ素材部５６Ｆ１の高さＨｆ１から、主板素材部５６Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５６Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ２６ｆ１が主板部２６ｗの端部に設けられているので、主板部２６ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
フランジ素材部５６Ｆ２の高さＨｆ２は、フランジ２６ｆ２の高さｈｆ２と、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部５６Ｆ２の長さＬｆ２は、図２２では省略されているが、フランジ２６ｆ２の長さｌｆ２と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５６Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ素材部５６Ｆ２の高さＨｆ２から、主板素材部５６Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５６Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ２６ｆ２が主板部２６ｗの端部に設けられているので、主板部２６ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
交錯素材部５６Ｍの形状は、主板素材部５６Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部５６Ｆ１の大きさ及び形状と、フランジ素材部５６Ｆ２の大きさ及び形状と、が滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材５６の高さＨは、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２が主板部２６ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していないので、主板素材部５６Ｗの高さＨｗと等しい。素材５６の長さＬは、図２２では省略されているが、主板素材部５６Ｗの長さＬｗと、フランジ素材部５６Ｆ１の長さＬｆ１と、フランジ素材部５６Ｆ２の長さＬｆ２と、のうち最大のものである。素材５６の幅Ｗは、フランジ２６ｆ１及びフランジ２６ｆ２が、主板部２２ｗに対して、主板部２２ｗの板厚ｔｗの方向の両側に設けられているので、フランジ素材部５６Ｆ１の高さＨｆ１と、フランジ素材部５６Ｆ２の高さＨｆ２と、の和である。
図２３は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材５８を示す側面図である。素材５８は、材料２８の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材５８は、図２３に示すように、主板素材部５８Ｗと、フランジ素材部５８Ｆ１と、フランジ素材部５８Ｆ２と、交錯素材部５８Ｍと、を有する。主板素材部５８Ｗは、主板部２８ｗに加工される部分である。フランジ素材部５８Ｆ１は、フランジ２８ｆ１に加工される部分である。フランジ素材部５８Ｆ２は、フランジ２８ｆ２に加工される部分である。交錯素材部５８Ｍは、交錯部２８ｍに加工される部分である。
主板素材部５８Ｗの高さＨｗは、主板部２８ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部５８Ｗの長さＬｗは、図２３では省略されているが、主板部２８ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部５８Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部５８Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部５８Ｆ１の高さＨｆ１は、フランジ２８ｆ１の高さｈｆ１と、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、の和である。フランジ素材部５８Ｆ１の長さＬｆ１は、図２３では省略されているが、フランジ２８ｆ１の長さｌｆ１と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５８Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ素材部５８Ｆ１の高さＨｆ１から、主板素材部５８Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５８Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ２８ｆ１が主板部２８ｗの端部に設けられているので、主板部２８ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
フランジ素材部５８Ｆ２の高さＨｆ２は、フランジ２８ｆ２の高さｈｆ２と、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、の和である。フランジ素材部５８Ｆ２の長さＬｆ２は、図２３では省略されているが、フランジ２８ｆ２の長さｌｆ２と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部５８Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ素材部５８Ｆ２の高さＨｆ２から、主板素材部５８Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。フランジ素材部５８Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ２８ｆ２が主板部２８ｗの端部に設けられているので、主板部２８ｗの端部側に余肉ｅが確保されている。
交錯素材部５８Ｍの形状は、主板素材部５８Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部５８Ｆ１の大きさ及び形状と、フランジ素材部５８Ｆ２の大きさ及び形状と、が滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材５８の高さＨは、フランジ２８ｆ１が主板部２８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出しているので、フランジ２８ｆ１のフランジ位置と、主板素材部５８Ｗの高さＨｗ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ素材部５８Ｆ１の板厚Ｔｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、の和に、把持部ｖの高さ及び切断部ｃの高さを加えた値である。素材５８の長さＬは、図２３では省略されているが、主板素材部５８Ｗの長さＬｗと、フランジ素材部５８Ｆ１の長さＬｆ１と、フランジ素材部５８Ｆ２の長さＬｆ２と、のうち最大のものである。素材５８の幅Ｗは、フランジ２８ｆ１及びフランジ２８ｆ２が、主板部２８ｗに対して、主板部２８ｗの板厚ｔｗの方向の両側に設けられているので、フランジ素材部５８Ｆ１の高さＨｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、フランジ素材部５８Ｆ１の板厚Ｔｆ１及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ素材部５８Ｆ２の高さＨｆ２及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、フランジ素材部５８Ｆ２の板厚Ｔｆ２及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ２の積と、の和である。
図２４は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材６２を示す側面図である。素材６２は、材料３２の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材６２は、図２４に示すように、主板素材部６２Ｗと、フランジ素材部６２Ｆと、交錯素材部６２Ｍと、を有する。主板素材部６２Ｗは、主板部３２ｗに加工される部分である。フランジ素材部６２Ｆは、フランジ３２ｆに加工される部分である。交錯素材部６２Ｍは、交錯部３２ｍに加工される部分である。
主板素材部６２Ｗの高さＨｗは、主板部３２ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部６２Ｗの長さＬｗは、図２４では省略されているが、主板部３２ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部６２Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部６２Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６２Ｆの高さＨｆは、フランジ３２ｆの高さｈｆと、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部６２Ｆの長さＬｆは、図２４では省略されているが、フランジ３２ｆの長さｌｆと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６２Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ素材部６２Ｆの高さＨｆから、主板素材部６２Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
交錯素材部６２Ｍの形状は、主板素材部６２Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部６２Ｆの大きさ及び形状とが滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材６２の高さＨは、フランジ３２ｆが主板部３２ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していないので、主板素材部６２Ｗの高さＨｗと等しい。素材６２の長さＬは、図２４では省略されているが、主板素材部６２Ｗの長さＬｗとフランジ素材部６２Ｆの長さＬｆとのうち大きい方である。素材６２の幅Ｗは、フランジ３２ｆが、主板部３２ｗに対して、主板部３２ｗの板厚ｔｗの方向の片側のみに設けられているので、フランジ素材部６２Ｆの高さＨｆと、主板素材部６２Ｗの板厚Ｔｗの半分の値との和である。
図２５は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材６４を示す側面図である。素材６４は、材料３４の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材６４は、図２５に示すように、主板素材部６４Ｗと、フランジ素材部６４Ｆと、交錯素材部６４Ｍと、を有する。主板素材部６４Ｗは、主板部３４ｗに加工される部分である。フランジ素材部６４Ｆは、フランジ３４ｆに加工される部分である。交錯素材部６４Ｍは、交錯部３４ｍに加工される部分である。
主板素材部６４Ｗの高さＨｗは、主板部３４ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部６４Ｗの長さＬｗは、図２５では省略されているが、主板部３４ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部６４Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部６４Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６４Ｆの高さＨｆは、フランジ３４ｆの高さｈｆと、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、の和である。フランジ素材部６４Ｆの長さＬｆは、図２５では省略されているが、フランジ３４ｆの長さｌｆと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６４Ｆの板厚Ｔｆは、フランジ素材部６４Ｆの高さＨｆから、主板素材部６４Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
交錯素材部６４Ｍの形状は、主板素材部６４Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部６４Ｆの大きさ及び形状とが滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材６４の高さＨは、フランジ３４ｆが主板部３４ｗの両方の端部を高さ方向に突き出しているか否かによって、異なる。具体的には、素材６４の高さＨは、フランジ３４ｆが主板部３４ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していない場合、主板素材部６４Ｗの高さＨｗと等しい。一方、素材６４の高さＨは、フランジ３４ｆが主板部３４ｗの一方の端部を高さ方向に突き出している場合、フランジ位置と、主板素材部６４Ｗの高さＨｗ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、フランジ素材部６４Ｆの板厚Ｔｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、の和に、把持部ｖの高さ及び切断部ｃの高さを加えた値である。
素材６４の長さＬは、図２５では省略されているが、主板素材部６４Ｗの長さＬｗとフランジ素材部６４Ｆの長さＬｆとのうち大きい方である。素材６４の幅Ｗは、フランジ３４ｆが、主板部３４ｗに対して、主板部３４ｗの板厚ｔｗの方向の片側のみに設けられているので、フランジ素材部６４Ｆの高さＨｆ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθの積と、フランジ素材部６４Ｆの板厚Ｔｆ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθの積と、主板素材部６４Ｗの板厚Ｔｗの半分の値と、の和である。
図２６は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材６６を示す側面図である。素材６６は、材料３６の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材６６は、図２６に示すように、主板素材部６６Ｗと、フランジ素材部６６Ｆ１と、フランジ素材部６６Ｆ２と、交錯素材部６６Ｍと、を有する。主板素材部６６Ｗは、主板部３６ｗに加工される部分である。フランジ素材部６６Ｆ１は、フランジ３６ｆ１に加工される部分である。フランジ素材部６６Ｆ２は、フランジ３６ｆ２に加工される部分である。交錯素材部６６Ｍは、交錯部３６ｍに加工される部分である。
主板素材部６６Ｗの高さＨｗは、主板部３６ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部６６Ｗの長さＬｗは、図２６では省略されているが、主板部３６ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部６６Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部６６Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６６Ｆ１の高さＨｆ１は、フランジ３６ｆ１の高さｈｆ１と、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部６６Ｆ１の長さＬｆ１は、図２６では省略されているが、フランジ３６ｆ１の長さｌｆ１と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６６Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ素材部６６Ｆ１の高さＨｆ１から、主板素材部６６Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６６Ｆ２の高さＨｆ２は、フランジ３６ｆ２の高さｈｆ２と、余肉ｅの大きさと、の和である。フランジ素材部６６Ｆ２の長さＬｆ２は、図２６では省略されているが、フランジ３６ｆ２の長さｌｆ２と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６６Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ素材部６６Ｆ２の高さＨｆ２から、主板素材部６６Ｗの板厚Ｔｗの半分を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
交錯素材部６６Ｍの形状は、主板素材部６６Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部６６Ｆ１の大きさ及び形状と、フランジ素材部６６Ｆ２の大きさ及び形状と、が滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材６６の高さＨは、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２が主板部３６ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していないので、主板素材部６６Ｗの高さＨｗと等しい。素材６６の長さＬは、図２６では省略されているが、主板素材部６６Ｗの長さＬｗと、フランジ素材部６６Ｆ１の長さＬｆ１と、フランジ素材部６６Ｆ２の長さＬｆ２と、のうち最大のものである。素材６６の幅Ｗは、フランジ３６ｆ１及びフランジ３６ｆ２が、主板部３６ｗに対して、主板部３６ｗの板厚ｔｗの方向の両側に設けられているので、フランジ素材部６６Ｆ１の高さＨｆ１と、フランジ素材部６６Ｆ２の高さＨｆ２と、の和である。
図２７は、素材形状の決定方法で決定される素材の一例である素材６８を示す側面図である。素材６８は、材料３８の形状の情報に基づいて算出されて決定されたものである。素材６８は、図２７に示すように、主板素材部６８Ｗと、フランジ素材部６８Ｆ１と、フランジ素材部６８Ｆ２と、交錯素材部６８Ｍと、を有する。主板素材部６８Ｗは、主板部３８ｗに加工される部分である。フランジ素材部６８Ｆ１は、フランジ３８ｆ１に加工される部分である。フランジ素材部６８Ｆ２は、フランジ３８ｆ２に加工される部分である。交錯素材部６８Ｍは、交錯部３８ｍに加工される部分である。
主板素材部６８Ｗの高さＨｗは、主板部３８ｗの高さｈｗと、余肉ｅの大きさと、把持部ｖの高さと、切断部ｃの高さと、の和である。主板素材部６８Ｗの長さＬｗは、図２７では省略されているが、主板部３８ｗの長さｌｗと、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。主板素材部６８Ｗの板厚Ｔｗは、主板素材部６８Ｗの高さＨｗから把持部ｖの高さを減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６８Ｆ１の高さＨｆ１は、フランジ３８ｆ１の高さｈｆ１と、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、の和である。フランジ素材部６８Ｆ１の長さＬｆ１は、図２７では省略されているが、フランジ３８ｆ１の長さｌｆ１と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６８Ｆ１の板厚Ｔｆ１は、フランジ素材部６８Ｆ１の高さＨｆ１から、主板素材部６８Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
フランジ素材部６８Ｆ２の高さＨｆ２は、フランジ３８ｆ２の高さｈｆ２と、余肉ｅの大きさ及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、の和である。フランジ素材部６８Ｆ２の長さＬｆ２は、図２７では省略されているが、フランジ３８ｆ２の長さｌｆ２と、余肉ｅの大きさの２倍と、の和である。フランジ素材部６８Ｆ２の板厚Ｔｆ２は、フランジ素材部６８Ｆ２の高さＨｆ２から、主板素材部６８Ｗの板厚Ｔｗの半分及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積を減じた値と、材質に基づくパラメータと、の積以上の長さである。
交錯素材部６８Ｍの形状は、主板素材部６８Ｗの大きさ及び形状と、フランジ素材部６８Ｆ１の大きさ及び形状と、フランジ素材部６８Ｆ２の大きさ及び形状と、が滑らかに接続するような大きさ及び形状である。
素材６８の高さＨは、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの両方の端部を高さ方向に突き出しているか否かによって、異なる。具体的には、素材６８の高さＨは、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの両方の端部を高さ方向に突き出していない場合、主板素材部６８Ｗの高さＨｗと等しい。一方、素材６８の高さＨは、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出している場合、例えば図２７に示すようにフランジ３８ｆ１が主板部３８ｗの一方の端部を高さ方向に突き出している場合、フランジ３８ｆ１のフランジ位置と、主板素材部６８Ｗの高さＨｗ及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ素材部６８Ｆ１の板厚Ｔｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、の和に、把持部ｖの高さ及び切断部ｃの高さを加えた値である。
素材６８の長さＬは、図２７では省略されているが、主板素材部６８Ｗの長さＬｗと、フランジ素材部６８Ｆ１の長さＬｆ１と、フランジ素材部６８Ｆ２の長さＬｆ２と、のうち最大のものである。素材６８の幅Ｗは、フランジ３８ｆ１及びフランジ３８ｆ２が、主板部３８ｗに対して、主板部３８ｗの板厚ｔｗの方向の両側に設けられているので、フランジ素材部６８Ｆ１の高さＨｆ１及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ１の積と、フランジ素材部６８Ｆ１の板厚Ｔｆ１及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ１の積と、フランジ素材部６８Ｆ２の高さＨｆ２及びフランジ角度の正弦の成分に相当するｃｏｓθ２の積と、フランジ素材部６８Ｆ２の板厚Ｔｆ２及びフランジ角度の余弦の成分に相当するｓｉｎθ２の積と、の和である。
数値制御プログラム生成システム１２及び数値制御プログラムの生成プログラム１６の作用について、以下に説明する。図２８は、数値制御プログラムの生成方法のフローの一例を示すフローチャートである。数値制御プログラムの生成方法は、数値制御プログラム生成システム１２において、制御部１２ｃが数値制御プログラムの生成プログラム１６を読み出して処理することで実行される処理方法である。数値制御プログラムの生成方法について、図２８を用いて説明する。数値制御プログラムの生成方法は、図２８に示すように、要素作成ステップＳ６２と、要素読み込みステップＳ６４と、ツールパス作成ステップＳ６６と、ツールパス接続ステップＳ６７と、数値制御プログラム検証ステップＳ６９と、を含む。以下においては、要素作成ステップＳ６２、要素読み込みステップＳ６４、ツールパス作成ステップＳ６６、ツールパス接続ステップＳ６７及び数値制御プログラム検証ステップＳ６９を適宜、それぞれ単に、ステップＳ６２、ステップＳ６４、ステップＳ６６、ステップＳ６７及びステップＳ６９と称する。
まず、制御部１２ｃは、材料の形状の情報に基づいて、材料の形状に関する要素を作成する（ステップＳ６２）。材料の形状に関する要素は、加工条件を設定するための要素である加工条件設定用要素と、ツールパスを作成するための要素であるツールパス作成用要素と、を含む。要素は、材料の形状に含まれる面要素ごとに生成される。
要素作成ステップＳ６２について、詳細を以下に説明する。図２９は、要素作成ステップＳ６２の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。要素作成ステップＳ６２は、図２９に示すように、材料形状取得ステップＳ７１と、材料形状識別ステップＳ７２と、材料要素識別ステップＳ７３と、素材形状取得ステップＳ７４と、素材要素識別ステップＳ７５と、加工条件設定用要素抽出ステップＳ７７と、ツールパス作成用要素作成ステップＳ７８と、ツールパス用要素分類ステップＳ７９と、を含む。以下においては、材料形状取得ステップＳ７１、材料形状識別ステップＳ７２、材料要素識別ステップＳ７３、素材形状取得ステップＳ７４、素材要素識別ステップＳ７５、加工条件設定用要素抽出ステップＳ７７、ツールパス作成用要素作成ステップＳ７８及びツールパス用要素分類ステップＳ７９を適宜、それぞれ単に、ステップＳ７１、ステップＳ７２、ステップＳ７３、ステップＳ７４、ステップＳ７５、ステップＳ７７、ステップＳ７８及びステップＳ７９と称する。
図３０は、材料形状の一例である材料設計モデル７０を示す斜視図である。材料設計モデル７０は、材料について作成された３次元設計モデルである。要素作成ステップＳ６２において、まず、制御部１２ｃは、上記のステップＳ１２と同様に、材料の形状の情報を取得する（ステップＳ７１）。具体的には、制御部１２ｃは、コンピュータ支援設計プログラム１７を実行して、材料について作成された３次元設計モデル、例えば図３０に示す材料設計モデル７０のデータを取得する。以下においては、実施形態として、材料設計モデル７０を扱う一例を記載する。
図３１は、材料設計モデル７０の識別条件の一例である識別条件７２を示す図である。ステップＳ７１の後、制御部１２ｃは、ステップＳ７１で取得した材料の形状の情報に基づいて、材料の形状を識別する（ステップＳ７２）。具体的には、制御部１２ｃは、図３１に示す識別条件７２に従って、材料設計モデル７０の識別をする。
図３２は、９０度のフランジ角度の一例であるフランジ角度ＲＡを示す断面図である。図３３は、鋭角のフランジ角度の一例であるフランジ角度ＡＡを示す断面図である。図３４は、フランジにおける段差部の一例であるフランジ段差部ＦＳを示す斜視図である。図３５は、マウスホールの一例であるマウスホールＭＨを示す斜視図である。識別条件７２は、フランジの型、材料の大きさ、フランジ角度、フランジの段差部の有無及びマウスホールの有無を含む。フランジの型は、例えば、上記のステップＳ１４で分類したＬ型フランジ、Ｔ型フランジ、ト型フランジ及び＋型フランジの４種類が含まれる。材料の大きさは、例えば、３種類程度が含まれる。フランジ角度は、例えば、図３２に示すフランジ角度が９０度であるフランジ角度ＲＡと、図３３に示すフランジ角度が鋭角又は鈍角であるフランジ角度ＡＡと、の２種類が含まれる。フランジの段差部の有無は、例えば、所定の大きさ、例えば図３４に示すＲ１０以下のフランジ段差部ＦＳを有する場合と、フランジ段差部ＦＳを有さない場合と、の２種類が含まれる。フランジの段差部の有無は、板厚変化の有無とみなしてもよい。マウスホールの有無は、例えば、図３５に示すマウスホールＭＨを有する場合と、マウスホールＭＨを有さない場合と、の２種類が含まれる。これらの場合、識別条件７２は、合計で９６種類の識別条件を含む。詳細には、制御部１２ｃは、ステップＳ７２で、図３０に示す材料設計モデル７０を、フランジの型がＴ型フランジであり、材料サイズが中程度であり、フランジ角度が９０度であり、フランジ段差部を有さない場合であり、マウスホールを有さない場合であるという種類に識別する。
ステップＳ７２の後、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の要素を識別する（ステップＳ７３）。図３６は、既存の材料設計モデルの一例であり、材料形状と最も形状が近い、すなわち材料設計モデル７０と同じ種類の類似材料設計モデル７４を示す斜視図である。制御部１２ｃは、ステップＳ７３では、本実施形態では、材料設計モデル７０の要素を、類似材料設計モデル７４の要素と対比し、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との該当する部分同士を互いに対応させて、対応関係を設定することで、識別する。なお、ステップＳ７３はこれに限定されず、類似材料設計モデル７４を用いない方法等、その他の方法を用いることもできる。
類似材料設計モデル７４を用いて処理される材料要素識別ステップＳ７３について、詳細を以下に説明する。図３７は、材料要素識別ステップＳ７３の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。材料要素識別ステップＳ７３は、図３７に示すように、自動識別可否判断ステップＳ８１と、自動識別ステップＳ８２と、モデル要素名識別可否判断ステップＳ８４と、モデル要素名識別ステップＳ８５と、半自動識別ステップＳ８７と、を含む。以下においては、自動識別可否判断ステップＳ８１、自動識別ステップＳ８２、モデル要素名識別可否判断ステップＳ８４、モデル要素名識別ステップＳ８５及び半自動識別ステップＳ８７を適宜、それぞれ単に、ステップＳ８１、ステップＳ８２、ステップＳ８４、ステップＳ８５及びステップＳ８７と称する。
材料要素識別ステップＳ７３において、まず、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４に対して自動識別ステップＳ８２の一部分の処理を実行して、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能か否かを判断する（ステップＳ８１）。制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能であると判断した場合（ステップＳ８１でＹｅｓ）、材料設計モデル７０に対して残りの自動識別ステップＳ８２の処理を実行して、自動で材料設計モデル７０の要素を識別する（ステップＳ８２）。一方、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能ではないと判断した場合（ステップＳ８１でＮｏ）、材料設計モデル７０に対する自動識別ステップＳ８２の処理を停止して、処理をステップＳ８４に進める。
自動識別ステップＳ８２について、詳細を以下に説明する。図３８は、材料設計モデル７０の要素を自動で識別する場合の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。自動識別ステップＳ８２は、図３８に示すように、面要素抽出ステップＳ９１と、第１基準面設定ステップＳ９２と、第２基準面設定ステップＳ９３と、座標軸作成ステップＳ９４と、面エッジライン自動検出ステップＳ９６と、自動対比検出ステップＳ９８と、を含む。以下においては、面要素抽出ステップＳ９１、第１基準面設定ステップＳ９２、第２基準面設定ステップＳ９３、座標軸作成ステップＳ９４、面エッジライン自動検出ステップＳ９６及び自動対比検出ステップＳ９８を適宜、それぞれ単に、ステップＳ９１、ステップＳ９２、ステップＳ９３、ステップＳ９４、ステップＳ９６及びステップＳ９８と称する。
自動識別ステップＳ８２において、まず、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４の全ての面要素を抽出する（ステップＳ９１）。ステップＳ９１において、１つの面要素とみなすか否かの基準は、例えば、曲面部４１、テーパ部４２、段差部４３及び段差部４４、あるいは面に垂直な方向の高さの変化が所定の閾値以下であるか否かである。
ステップＳ９１の処理の後で、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４のそれぞれにおいて、抽出した全ての面要素のうち、最長の２点間の距離の直線を含む面要素を、第１の基準面に設定する（ステップＳ９２）。例えば、制御部１２ｃは、類似材料設計モデル７４において、図３６に示すように上記の条件を満たす面要素を第１の基準面７６に設定する。
ステップＳ９２の処理の後で、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４のそれぞれにおいて、ステップＳ９２で設定した第１の基準面に直交する方向に沿う面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む面要素を、第２の基準面に設定する（ステップＳ９３）。例えば、制御部１２ｃは、類似材料設計モデル７４において、図３６に示すように上記の条件を満たす面要素を第２の基準面７７に設定する。
ステップＳ９３の処理の後で、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４のそれぞれにおいて、ステップＳ９２で設定した第１の基準面とステップＳ９３で設定した第２の基準面との交線をＸ軸とし、第１の基準面に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として、座標軸を作成する（ステップＳ９４）。例えば、制御部１２ｃは、類似材料設計モデル７４において、図３６に示すように、第１の基準面７６と第２の基準面７７との交線をＸ軸とし、第１の基準面７６に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として、図３６に示すように座標軸７８を作成する。
ステップＳ９４の処理の後で、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０及び類似材料設計モデル７４のそれぞれにおいて、面要素及び面要素の境界となるエッジラインを自動検出する（ステップＳ９６）。その際、制御部１２ｃは、面要素及びエッジラインの座標の情報を合わせて検出する。
ステップＳ９６の処理の後で、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４とを対比し、ステップＳ９６で自動検出した材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインと類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとの間で対応関係を検出し、設定する（ステップＳ９８）。この際、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との各座標軸に基づいて、すなわち、座標の情報が近いもの同士が該当する部分同士である可能性が高いとして、対応関係を検出する。
制御部１２ｃは、ステップＳ９１からステップＳ９８まで円滑に処理できて、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との間で対応関係が設定できた場合、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能であると判断し（ステップＳ８１でＹｅｓ）、識別対象である材料設計モデル７０の要素を、面要素ごとに識別することができる（ステップＳ８２）。
制御部１２ｃは、ステップＳ９１からステップＳ９８まで円滑に処理できなかった場合、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能ではないと判断し（ステップＳ８１でＮｏ）、材料設計モデル７０に対する自動識別ステップＳ８２の処理を停止して、処理をステップＳ８４に進める。
図３９は、モデル要素名から自動識別をする場合の自動識別の様子の一例を示す図である。制御部１２ｃは、ステップＳ８４に進んだ場合、材料設計モデル７０における、図３９に示すモデル要素名７９から材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能であるか否かを判断する（ステップＳ８４）。制御部１２ｃは、材料設計モデル７０において使用しているモデル要素名７９と、類似材料設計モデル７４において使用されているモデル要素名と、が一致する場合、例えば、図３９に示す基準座標軸、基準面Ａ、基準要素Ａ、基準要素Ｂ等のモデル要素名７９が、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４とで共通に使用されている場合、材料設計モデル７０におけるモデル要素名７９から材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能であると判断する（ステップＳ８４でＹｅｓ）。制御部１２ｃは、材料設計モデル７０におけるモデル要素名７９から材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能であると判断した場合（ステップＳ８４でＹｅｓ）、材料設計モデル７０におけるモデル要素名７９を、類似材料設計モデル７４におけるモデル要素名と対応関係を設定することで、材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインと類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとの間で対応関係を検出し、設定する（ステップＳ８５）。
制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能ではない場合、かつ、材料設計モデル７０において使用しているモデル要素名７９と、類似材料設計モデル７４において使用されているモデル要素名と、が一致しない場合、材料設計モデル７０におけるモデル要素名７９から材料設計モデル７０の要素を自動で識別が可能ではないと判断し（ステップＳ８４でＮｏ）、処理をステップＳ８７に進める。
図４０は、基準要素選択からの半自動識別をする場合の基準要素選択の様子の一例を示す図である。制御部１２ｃは、処理がステップＳ８７に進んだ場合、材料設計モデル７０の要素を自動識別する処理を一旦停止し、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との間の対応関係の入力を受け付ける。図４０に示すように、手動で、例えばマウス等で、図４０の右側のウインドウで材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインを選択し、図４０の右側を含む全体のウインドウで類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインを選択して、これらの間の対応関係が一部入力されると、制御部１２ｃは、入力された対応関係に基づいて、互いの座標軸及び位置関係等の情報から、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との間の残りの対応関係を自動で検出することができる。これにより、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインと類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとの間で対応関係を検出し、設定する（ステップＳ８７）。
制御部１２ｃは、自動識別ステップＳ８２、モデル要素名識別ステップＳ８５及び半自動識別ステップＳ８７で、材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインと類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとの間で対応関係を検出し、設定する。すなわち、制御部１２ｃは、自動識別ステップＳ８２、モデル要素名識別ステップＳ８５及び半自動識別ステップＳ８７で、材料設計モデル７０を、類似材料設計モデル７４に合わせ込む。具体的には、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインと、類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとを対応させた情報、すなわち材料対応情報と、対応させた部分の類似点及び差異点の情報と、を生成する。制御部１２ｃは、この対応させた情報と、対応させた部分の類似点及び差異点の情報から、要素への分割処理を行う。これにより、制御部１２ｃは、材料要素識別ステップＳ７３の処理を終了させて、処理を素材形状取得ステップＳ７４へ進める。
図２９に戻って、制御部１２ｃは、対象の材料の形状に基づいて素材形状決定システム１１で算出及び決定された素材の形状の情報を取得する（ステップＳ７４）。図４１は、素材設計モデルの一例である素材設計モデル８０を示す図である。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ７４で、対象の素材の形状の情報を含む、図４１に示すような素材設計モデル８０を、素材形状決定システム１１から取得する。制御部１２ｃは、これにより、加工処理の開始時点の形状に相当する素材の形状の情報を素材設計モデル８０として取得し、加工処理の終了時点の形状に相当する材料の形状の情報を材料設計モデル７０として取得している状態となる。
ステップＳ７４の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ７３で生成した材料対応情報並びに対応させた部分の類似点及び差異点の情報と、ステップＳ７４で取得した素材設計モデル８０の情報とに基づいて、素材設計モデル８０の要素を識別する（ステップＳ７５）。具体的には、まず、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の情報に含まれる材料と素材との間の各要素の対応関係の情報を用いて、素材設計モデル８０の要素と、材料設計モデル７０の面要素及びエッジラインとの間の対応関係を設定する。次に、制御部１２ｃは、材料対応情報並びに対応させた部分の類似点及び差異点の情報と、を用いて、素材設計モデル８０の要素と、類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインとの間の対応関係を設定し、類似材料設計モデル７４の面要素及びエッジラインに予め設定された加工条件に関する情報に基づいて、素材設計モデル８０の要素を加工条件の種類ごとに識別する。
図４２は、素材設計モデルにおける要素分割方法の一例である要素分割方法８２を示す図である。素材設計モデル８０は、例えば、ステップＳ７５の処理により、図４１及び図４２に示すように、フランジ端部加工要素Ｅ１と、フランジ面加工要素Ｅ２と、交錯部加工要素Ｅ３と、主板部端部加工要素Ｅ４と、主板部面加工要素Ｅ５と、切断部加工要素Ｅ６と、いくつかの穴あけ加工要素と、に識別される。これらすべての加工要素は、ツールパス作成用要素が作成されるため、図４２に示す要素分割方法８２において、全ての加工要素におけるツールパス用の欄に「〇」が付されている。フランジ面加工要素Ｅ２、交錯部加工要素Ｅ３及び主板部面加工要素Ｅ５は、加工の際の素材や材料の剛性の影響を受けるので、加工条件設定用要素が作成される必要があるため、要素分割方法８２において、これらの加工要素における加工条件設定用の欄に「〇」が付されている。一方、フランジ端部加工要素Ｅ１、主板部端部加工要素Ｅ４、切断部加工要素Ｅ６及びいくつかの穴あけ加工要素は、加工の際の素材や材料の剛性の影響を受けないので、加工条件設定用要素が作成される必要がないため、要素分割方法８２において、これらの加工要素における加工条件設定用の欄に「−」が付されている。
図２９に戻って、ステップＳ７５の処理の後、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０に示される素材から材料設計モデル７０に示される材料を加工するための加工条件設定用要素を抽出する（ステップＳ７７）。ステップＳ７７では、具体的には、制御部１２ｃは、加工条件を設定するために加工の際の素材又は材料の静剛性を簡易的に算出するために必要な各種の値を抽出する。図４３は、加工条件設定用要素の一例を示す図である。制御部１２ｃがステップＳ７７で抽出する加工条件設定用要素は、図４３に示される材料設計モデル７０における主板部の高さｈｗ及び板厚ｔｗ、図４３に示される材料設計モデル７０におけるフランジの高さｈｆ及び板厚ｔｆに加えて、材料設計モデル７０における主板部の長さｌｗ及びフランジの長さｌｆ、素材設計モデル８０における主板素材部の高さＨｗ及び板厚Ｔｗ、素材設計モデル８０におけるフランジ素材部の高さＨｆ及び板厚Ｔｆ、素材設計モデル８０における主板素材部の長さＬｗ及びフランジ素材部の長さＬｆ、素材及び材料の材質のヤング率Ｅ、素材及び材料の材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータ、等が例示される。
図２９に戻って、ステップＳ７７の処理の後、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０に示される素材から材料設計モデル７０に示される材料を加工するためのツールパス作成用要素を作成する（ステップＳ７８）。ステップＳ７８の処理では、制御部１２ｃは、ステップＳ７５で識別された要素ごとに、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するための要素であるツールパス作成用要素を作成する。具体的には、制御部１２ｃは、面要素と、端部要素と、２以上の面要素が交錯する交錯部要素とを設定し、素材又は材料の剛性の影響を受ける一部の面要素と交錯部要素とを、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する要素に設定する。図４４は、ツールパス作成用要素の一例を示す図である。例えば、ステップＳ７８で作成されるツールパス作成用要素は、図４４に示すように、フランジ外周仕上げ要素ＥＬ１と、フランジ面加工要素ＥＬ２と、フランジ穴あけ加工要素ＥＬ３と、長さ方向端部加工要素ＥＬ４と、主板部面加工要素ＥＬ５と、主板部穴あけ加工要素ＥＬ６と、切断加工要素ＥＬ７と、を含む。
この各要素は、加工の順序に関する情報と、加工条件の設定に関する情報とを含む。具体的には、フランジ外周仕上げ要素ＥＬ１は、把持部ｖから最も離れた箇所にあり、フランジの高さ方向に直交する面要素であるため、加工の順序は、軸方向の両端の端面の加工に相当する長さ方向端部加工要素ＥＬ４の次に設定されており、面要素や交錯部の加工ではないため、加工条件設定用要素を用いずに１回で加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。フランジ面加工要素ＥＬ２は、把持部ｖから最も離れた箇所にあり、軸方向及びフランジの高さ方向に沿った面要素であるため、加工の順序は、フランジ外周仕上げ要素ＥＬ１の次に設定されており、面要素や交錯部の加工であるため、加工条件設定用要素を用いて、荒加工と仕上げ加工とに分けて複数回で加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。フランジ穴あけ加工要素ＥＬ３は、穴あけ加工要素であるため、後述するように、加工の順序は、フランジ面加工要素ＥＬ２における所定の荒加工の後、フランジ面加工要素ＥＬ２における所定の仕上げ加工の前に、設定されており、加工条件設定用要素を用いずに所定の穴あけ加工処理方法に基づいて加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。
荒加工は、比較的、工具の回転数を大きく、工具で加工する深さである加工代を大きく、かつ、工具で加工する領域である加工ピッチを大きくした加工であり、加工の精度並びに加工の際に素材及び材料に与える影響の低減よりも加工の速度が優先された加工である。荒加工は、素材を材料の形状に近づけるための加工、例えば切削加工である。一方、仕上げ加工は、荒加工よりも、工具の回転数を小さく、工具で加工する深さである加工代を小さく、かつ、工具で加工する領域である加工ピッチを小さくした加工であり、加工の速度よりも加工の精度並びに加工の際に素材及び材料に与える影響の低減が優先された加工である。仕上げ加工は、素材を材料の形状に仕上げるための加工、例えば切削加工である。そのため、軸方向の両端の端面の加工及び高さ方向に直交する面要素の加工には、加工の精度をあまり考慮する必要がなく、かつ、加工の際に素材及び材料に与える影響を考慮する必要がないので、荒加工が適している。一方、軸方向及び高さ方向に沿った面要素の加工には、加工の精度を考慮する必要があり、かつ、加工の際に素材及び材料に与える影響を考慮する必要があるので、仕上げ加工が適している。そのため、軸方向及び高さ方向に沿った面要素の加工には、加工の精度並びに加工の際に素材及び材料に与える影響を考慮しなくていい段階まで荒加工を使用し、それ以降の段階で仕上げ加工を使用することが好ましい。
長さ方向端部加工要素ＥＬ４は、軸方向の両端の端面の加工であるため、加工の順序は最初に設定されており、面要素や交錯部の加工ではないため、加工条件設定用要素を用いずに１回で加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。主板部面加工要素ＥＬ５は、把持部ｖから近い箇所にあり、軸方向及びフランジの高さ方向に沿った面要素であるため、加工の順序は、フランジ外周仕上げ要素ＥＬ１、フランジ面加工要素ＥＬ２及びフランジ穴あけ加工要素ＥＬ３の後に設定されており、面要素や交錯部の加工であるため、加工条件設定用要素を用いて、荒加工と仕上げ加工とに分けて複数回で加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。主板部穴あけ加工要素ＥＬ６は、穴あけ加工要素であるため、後述するように、加工の順序は、主板部面加工要素ＥＬ５における所定の荒加工の後、主板部面加工要素ＥＬ５における所定の仕上げ加工の前に、設定されており、加工条件設定用要素を用いずに所定の穴あけ加工処理方法に基づいて加工するというツールパスを作成する要素に設定されている。
切断加工要素ＥＬ７は、切断部ｃで材料と把持部ｖとを切り離す加工であるため、加工の順序は最後に設定されており、切り離しやすいように、カットアウトの形状に応じた複数のタブ形状の加工をするというツールパスを作成する要素に設定されている。
図２９に戻って、ステップＳ７８の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ７８で作成したツールパス作成用要素を分類する（ステップＳ７９）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ７８で作成したツールパス作成用要素ごとに、処理上の階層を分ける。例えば、制御部１２ｃは、ステップＳ７８で作成したツールパス作成用要素ごとに、レイヤーを分け、ディスプレイ等に表示させる色を分ける。これにより、制御部１２ｃは、図２８に示す要素作成ステップＳ６２の処理を終了させて、処理を要素読み込みステップＳ６４へ進める。
図２８に戻って、制御部１２ｃは、ステップＳ６２で作成した材料の形状に関する要素、すなわち、材料の形状に含まれる面要素ごとに生成され、加工条件設定用要素とツールパス作成用要素とを含む要素を、コンピュータ支援設計プログラム１７が実行される領域から、コンピュータ支援製造プログラム１８が実行される領域に読み込む処理をする（ステップＳ６４）。ステップＳ６４以降の制御部１２ｃの処理は、コンピュータ支援製造プログラム１８を実行して行われる。
制御部１２ｃは、ステップＳ６４の処理の後、ステップＳ６４で読み込んだ要素ごとに、ツールパスを作成する（ステップＳ６６）。加工条件設定用要素を用いることなくツールパスを作成する要素についてツールパスを作成する場合、例えば、上記の例におけるフランジ外周仕上げ要素ＥＬ１、フランジ穴あけ加工要素ＥＬ３、長さ方向端部加工要素ＥＬ４、主板部穴あけ加工要素ＥＬ６及び切断加工要素ＥＬ７のそれぞれについてツールパスを作成する場合、制御部１２ｃは、これらの要素について設定されたツールパス作成用要素に基づいて、機械加工に用いる工具を選択し、工具のデータベースの値又はコンピュータ支援製造プログラム１８で規定された所定の加工条件から作成されたツールパスを適宜選択することで、ツールパスを作成する。
制御部１２ｃは、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する場合でも、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との間で完全に一致する要素については、類似材料設計モデル７４に基づいて既に作成されたツールパスをそのまま用いることができる。また、制御部１２ｃは、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する場合、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との間で類似点と差異点を有する要素については、類似材料設計モデル７４に基づいて既に作成されたツールパスに対して差異点に応じて変更したツールパスを作成することが好ましい。そのため、本実施形態では、制御部１２ｃは、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する場合のツールパス作成ステップＳ６６について、類似材料設計モデル７４に基づいて既に作成されたツールパスを基準として、各ステップの処理を施す。
加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する場合、例えば、上記の例におけるフランジ面加工要素ＥＬ２及び主板部面加工要素ＥＬ５のそれぞれについてツールパスを作成する場合のツールパス作成ステップＳ６６について、詳細を以下に説明する。図４５は、この場合のツールパス作成ステップＳ６６の詳細なフローの一例を示すフローチャートである。ツールパス作成ステップＳ６６は、図４５に示すように、ツールパス作成領域選択ステップＳ１０１と、工具選定ステップＳ１０２と、工具回転数送り量仮設定ステップＳ１０４と、加工時切込み量仮設定ステップＳ１０５と、切込み量工具仕様内判断ステップＳ１０７と、仮設定切込み量修正ステップＳ１０８と、加工領域形状算出ステップＳ１１１と、加工領域静剛性算出ステップＳ１１２と、工具切削力算出ステップＳ１１３と、倒れ量算出ステップＳ１１４と、倒れ量閾値内判断ステップＳ１１６と、仮設定送り量切込み量修正ステップＳ１１７と、動力比算出ステップＳ１２１と、動力比閾値内判断ステップＳ１２２と、工具仮設定変更ステップＳ１２３と、選択領域ツールパス作成ステップＳ１２５と、全領域ツールパス作成判断ステップＳ１２６と、を含む。以下においては、ツールパス作成領域選択ステップＳ１０１、工具選定ステップＳ１０２、工具回転数送り量仮設定ステップＳ１０４、加工時切込み量仮設定ステップＳ１０５、切込み量工具仕様内判断ステップＳ１０７、仮設定切込み量修正ステップＳ１０８、加工領域形状算出ステップＳ１１１、加工領域静剛性算出ステップＳ１１２、工具切削力算出ステップＳ１１３、倒れ量算出ステップＳ１１４、倒れ量閾値内判断ステップＳ１１６、仮設定送り量切込み量修正ステップＳ１１７、動力比算出ステップＳ１２１、動力比閾値内判断ステップＳ１２２、工具仮設定変更ステップＳ１２３、選択領域ツールパス作成ステップＳ１２５及び全領域ツールパス作成判断ステップＳ１２６を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０４、ステップＳ１０５、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２、ステップＳ１１３、ステップＳ１１４、ステップＳ１１６、ステップＳ１１７、ステップＳ１２１、ステップＳ１２２、ステップＳ１２３、ステップＳ１２５及びステップＳ１２６と称する。
加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する場合のツールパス作成ステップＳ６６において、まず、制御部１２ｃは、ツールパスを作成する領域を選択する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ６４で読み込んだ要素のうち、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する要素を１番目から順に１つずつ選択する。
次に、制御部１２ｃは、加工条件設定用要素に含まれる材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状と、材質とに基づいて、機械加工に用いる工具を選定する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１２ｃは、材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状と、材質と、それに好ましい工具との組み合わせのデータベースを用いて、材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状と、材質との組み合わせに好ましい工具を選定する。なお、ステップＳ１０２では、同じ要素について行う荒加工と、仕上げ加工とで、同じ工具を用いるように選択することが好ましい。また、ステップＳ１０２では、全ての要素について同じ工具を用いるように選択することが好ましい。ステップＳ１０２で、同じ工具を用いるように選択した場合、その選択をした部分について、工具の変更を行わなくて済むため、素早い加工処理をすることを可能にする。
好ましい工具との組み合わせのデータベースについて、詳細を以下に説明する。図４６は、工具の安定領域の一例を示す図である。曲線ＬＬ１は、図４６に示すように、加工の際に工具が安定となる領域と不安定となる領域との境界線である。図４６に示すように、曲線ＬＬ１よりも下側の領域は、加工の際に工具が安定となる領域であり、曲線ＬＬ１よりも上側の領域は、加工の際に工具が不安定となる領域である。曲線ＬＬ１よりも下側の安定領域は、主軸回転数に応じて軸方向切込み量の上限が大きい安定ポケットと称される領域を有する。曲線ＬＬ１は、加工の際の切削力の行列成分と、工具又は素材あるいは材料との伝達関数からなる行列式を解くことで得られる。工具側の伝達関数の測定及び切削力の行列成分の算出は、専用のプログラムを用いることで可能である。一方、素材側あるいは材料側の伝達関数の測定及び切削力の行列成分の算出は、素材側あるいは材料側の形状が複雑である場合、加工中に素材側あるいは材料側の剛性及び重量が変化することにより固有振動数が変化するために困難である。
そこで、本実施形態では、素材側あるいは材料側を簡易的に考慮して、安定して加工できるツールパスを生成するため、主軸回転数に依存しない、無条件安定限界を示す直線ＬＬ２を用いる。図４６に示すように、直線ＬＬ２よりも下側の領域は、主軸回転数に依らず加工の際に工具が安定となる領域であり、直線ＬＬ２よりも上の領域は、主軸回転数に依っては加工の際に工具が不安定となる可能性がある領域である。この無条件安定限界の直線ＬＬ２の算出は、上記の伝達関数の最大負実部から解析的に求める必要がある。
そのため、本実施形態では、素材側あるいは材料側の静剛性の概算値と、加工条件から算出される工具の切削動力及び切削力を求めて、工具の切削動力と素材側あるいは材料側の静剛性の概算値との比である動力比と、工具の切削力と素材側あるいは材料側の静剛性の概算値との比である倒れ量と、を算出して、動力比及び倒れ量に基づいて加工の際に工具が安定となる条件を設定し、この条件に基づいて加工条件を設定する。
図４７は、荒加工の際の工具の主軸回転数及び１刃あたりの送り量の組み合わせの例である荒加工工具条件８３を示す図である。図４８は、仕上げ加工の際の工具の主軸回転数及び１刃あたりの送り量の組み合わせの例である仕上げ加工工具条件８４を示す図である。荒加工工具条件８３は、図４７に示すように、荒加工の際の工具の種類、条件通し番号ｎ、主軸回転数Ｓ（単位；ｍｉｎ−１）、１刃あたりの送り量ｆｚ（単位；ｍｍ／ｔｏｏｔｈ）、軸方向切込み量Ａｄ（単位；ｍｍ）、半径方向切込み量Ｒｄ（単位；ｍｍ）の組み合わせを複数有する。仕上げ加工工具条件８４は、図４８に示すように、荒加工の際の工具の種類、条件通し番号ｎ、主軸回転数Ｓ（単位；ｍｉｎ−１）、１刃あたりの送り量ｆｚ（単位；ｍｍ／ｔｏｏｔｈ）、軸方向切込み量Ａｄ（単位；ｍｍ）、半径方向切込み量Ｒｄ（単位；ｍｍ）の組み合わせを複数有する。
工具の種類は、Ａ，Ｂ，・・・等のように、工具に付された記号で、荒加工工具条件８３及び仕上げ加工工具条件８４の組み合わせに含まれている。条件通し番号ｎは、１，２，３，４，・・・等のように、各条件に付された通し番号である。条件通し番号ｎは、同じ工具の種類において、主軸回転数Ｓが大きい順に付されている。主軸回転数Ｓは、１分あたりの工具の主軸の回転数である。主軸回転数Ｓは、加工の安定性の観点から、荒加工工具条件８３及び仕上げ加工工具条件８４において、安定ポケットを含む規定の値に設定されている。具体的には、主軸回転数Ｓは、荒加工工具条件８３及び仕上げ加工工具条件８４において、３００００ｍｉｎ−１を２以上の整数で割った各値に設定されている。１刃あたりの送り量ｆｚは、１つの刃が素材又は材料と接してから次の刃が素材又は材料と接するまでの工具の半径方向の送り量である。軸方向切込み量Ａｄは、１回の加工における工具の軸方向に沿った方向の加工量（加工長さ）である。半径方向切込み量Ｒｄは、１回の加工における工具の半径方向に沿った方向の加工量（加工長さ）である。
制御部１２ｃは、荒加工時と仕上げ加工時とのそれぞれについて、ステップＳ１０２で選定した機械加工に用いる工具の主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚの組み合わせを仮設定する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ１０２で工具Ａを選定していた場合、例えば、主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚの組み合わせを、条件通し番号ｎが一番小さい組み合わせに仮設定する。制御部１２ｃは、荒加工工具条件８３及び仕上げ加工工具条件８４を用いている場合、条件通し番号ｎが１の組み合わせに、すなわち主軸回転数Ｓが１５０００ｍｉｎ−１及び１刃あたりの送り量ｆｚが０．１ｍｍ／ｔｏｏｔｈの組み合わせに、仮設定する。
ステップＳ１０４の処理の後、制御部１２ｃは、加工条件設定用要素に含まれる材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状の情報と、材質の情報とを用いて、荒加工時及び仕上げ加工時における軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄを仮設定する（ステップＳ１０５）。具体的な軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄの仮設定の方法について、素材設計モデル８０を加工する例を挙げて、詳細を以下に説明する。図４９は、素材設計モデル８０において、主板素材部の加工の順の一例を示す図である。図５０は、素材設計モデル８０において、フランジ素材部の加工の順の一例を示す図である。図４９及び図５０において、図では省略されているが、紙面の下側が把持部ｖとなっている。制御部１２ｃは、主板素材部の加工について、図４９に示す数字が主板素材部の加工順序となるように、把持部ｖから遠い側から近い側に向かって、すなわち紙面の上側から下側に向かう順に、加工処理が行われるように加工順序を仮設定する。制御部１２ｃは、フランジ素材部の加工について、図５０に示す数字がフランジ素材部の加工順序となるように、主板部から遠い側から近い側に向かって、すなわちフランジ素材部の先端側から基端部に向かう順に、加工処理が行われるように加工順序を仮設定する。
詳細には、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の主板素材部において、図４９の１番及び２番に示すように、荒加工を主板素材部の両面で行ってから、図４９の３番、４番、５番及び６番に示すように、仕上げ加工を主板素材部の両面で把持部ｖから遠い側から近い側に向かって２回ずつに分けて行うように、加工順序を仮設定する。また、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の主板素材部において、図４９の１番から６番よりも把持部ｖに近い側についても、図４９の１番から６番と同様の条件及び順序で荒加工及び仕上げ加工を行うように、加工順序を仮設定する。制御部１２ｃは、図４９に示すように、素材設計モデル８０の主板素材部において、荒加工時の軸方向切込み量Ａｄを、主板素材部の高さ方向に沿う方向の高さｈｗｒに設定し、荒加工時の半径方向切込み量Ｒｄを、主板素材部の板厚方向に沿う厚さ（（Ｔｗ−ｔｗｒ）／２）に仮設定する。制御部１２ｃは、図４９に示すように、素材設計モデル８０の主板素材部において、仕上げ加工時の軸方向切込み量Ａｄを、主板素材部の高さ方向に沿う方向の高さｈｗｒ／２に設定し、仕上げ加工時の半径方向切込み量Ｒｄを、主板素材部の板厚方向に沿う厚さ（（ｔｗｒ−ｔｗ）／２）に仮設定する。これにより、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の主板素材部を加工して、材料設計モデル７０の主板部の板厚ｔｗと同じにするまでのツールパスを仮設定する。
本実施形態では、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の主板素材部の加工を、主板素材部の板厚方向に沿う方向に、図４９に示すように荒加工と仕上げ加工との２段階に分離し、荒加工後の主板素材部の板厚を板厚ｔｗｒに仮設定しているが、これに限定されることなく、３段階以上に分離しても良い。本実施形態のように２段階に分離する場合、制御部１２ｃは、荒加工時の半径方向切込み量Ｒｄである厚さ（（Ｔｗ−ｔｗｒ）／２）と仕上げ加工時の半径方向切込み量Ｒｄである厚さ（（ｔｗｒ−ｔｗ）／２）との比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、板厚ｔｗｒを仮設定することが好ましい。例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｗ−ｔｗｒ）／２）と厚さ（（ｔｗｒ−ｔｗ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、板厚ｔｗｒを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
本実施形態では、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０の主板素材部の加工を、主板素材部に沿う方向に、図４９に示すように３段階に分離しているが、これに限定されることなく、分離しなくても良いし、２段階に分離しても良いし、４段階以上に分離しても良い。本実施形態の場合、制御部１２ｃは、荒加工時の加工領域における主板素材部に沿う方向の高さである高さｈｗｒと荒加工後の加工領域における主板素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｗｒとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、高さｈｗｒ及び板厚ｔｗｒを仮設定することが好ましい。また、制御部１２ｃは、仕上げ加工時の加工領域における主板素材部に沿う方向高さである高さｈｗｒ／２と仕上げ加工時の加工領域における主板素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｗとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、高さｈｗｒを仮設定することが好ましい。この場合においても、例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｗ−ｔｗｒ）／２）と厚さ（（ｔｗｒ−ｔｗ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、板厚ｔｗｒを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
あるいは、制御部１２ｃは、仕上げ加工の荒加工に対する主板素材部に沿う方向の分離段階数をＸとしたとき、仕上げ加工時の加工領域における主板素材部に沿う方向の高さである高さｈｗｒ／Ｘと仕上げ加工後の加工領域における主板素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｗとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、Ｘを仮設定することが好ましい。この場合においても、例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｗ−ｔｗｒ）／２）と厚さ（（ｔｗｒ−ｔｗ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、Ｘを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
制御部１２ｃは、素材設計モデル８０のフランジ素材部において、図５０の１番及び２番に示すように、荒加工をフランジ素材部の両面で行ってから、図５０の３番、４番、５番及び６番に示すように、仕上げ加工をフランジ素材部の両面で主板素材部から遠い側から近い側に向かって２回ずつに分けて行うように、加工順序を仮設定する。また、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０のフランジ素材部において、図５０の１番から６番よりも主板素材部に近い側、例えば図５０の７番から１２番についても、図５０の１番から６番と同様の条件及び順序で荒加工及び仕上げ加工を行うように、加工順序を仮設定する。制御部１２ｃは、図５０に示すように、素材設計モデル８０のフランジ素材部において、荒加工時の軸方向切込み量Ａｄを、フランジ素材部の高さ方向に沿う方向の高さｈｆｒに仮設定し、荒加工時の半径方向切込み量Ｒｄを、フランジ素材部の板厚方向に沿う厚さ（（Ｔｆ−ｔｆｒ）／２）に仮設定する。制御部１２ｃは、図５０に示すように、素材設計モデル８０のフランジ素材部において、仕上げ加工時の軸方向切込み量Ａｄを、フランジ素材部の高さ方向に沿う方向の高さｈｆｒ／２に仮設定し、仕上げ加工時の半径方向切込み量Ｒｄを、フランジ素材部の板厚方向に沿う厚さ（（ｔｆｒ−ｔｆ）／２）に仮設定する。これにより、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０のフランジ素材部を加工して、材料設計モデル７０のフランジの板厚ｔｆと同じにするまでのツールパスを仮設定する。
本実施形態では、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０のフランジ素材部の加工を、フランジ素材部の板厚方向に沿う方向に、図５０に示すように荒加工と仕上げ加工との２段階に分離し、荒加工後のフランジ素材部の板厚を板厚ｔｆｒに仮設定しているが、これに限定されることなく、３段階以上に分離しても良い。本実施形態のように２段階に分離する場合、制御部１２ｃは、荒加工時の半径方向切込み量Ｒｄである厚さ（（Ｔｆ−ｔｆｒ）／２）と仕上げ加工時の半径方向切込み量Ｒｄである厚さ（（ｔｆｒ−ｔｆ）／２）との比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、板厚ｔｆｒを仮設定することが好ましい。例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｆ−ｔｆｒ）／２）と厚さ（（ｔｆｒ−ｔｆ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、板厚ｔｆｒを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
本実施形態では、制御部１２ｃは、素材設計モデル８０のフランジ素材部の加工を、フランジ素材部に沿う方向に、図５０に示すように２段階に分離しているが、これに限定されることなく、分離しなくても良いし、３段階以上に分離しても良い。本実施形態の場合、制御部１２ｃは、荒加工時の加工領域におけるフランジ素材部に沿う方向高さである高さｈｆｒと荒加工後の加工領域におけるフランジ素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｆｒとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、高さｈｆｒ及び板厚ｔｆｒを仮設定することが好ましい。また、制御部１２ｃは、仕上げ加工時の加工領域におけるフランジ素材部に沿う方向高さである高さｈｆｒ／２と仕上げ加工時の加工領域におけるフランジ素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｆとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、高さｈｆｒを仮設定することが好ましい。この場合においても、例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｆ−ｔｆｒ）／２）と厚さ（（ｔｆｒ−ｔｆ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、板厚ｔｆｒ及びＸを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
あるいは、制御部１２ｃは、仕上げ加工の荒加工に対するフランジ素材部に沿う方向の分離段階数をＸとしたとき、仕上げ加工時の加工領域におけるフランジ素材部に沿う方向の高さである高さｈｆｒ／Ｘと仕上げ加工後の加工領域におけるフランジ素材部の板厚方向に沿う方向の厚さである板厚ｔｆとの比を、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数にするように、Ｘを仮設定することが好ましい。この場合においても、例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、厚さ（（Ｔｆ−ｔｆｒ）／２）と厚さ（（ｔｆｒ−ｔｆ）／２）との比を１／５の逆数である５にするように、Ｘを仮設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。
ステップＳ１０５の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ１０５で仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄが、ステップＳ１０４で仮設定した工具の仕様内であるかどうかを判断する（ステップＳ１０７）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ１０５で仮設定した荒加工時及び仕上げ加工時におけるそれぞれの軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄが、ステップＳ１０４で仮設定した工具の主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚと組み合わせられている軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄ以下であるか否かを判断する。制御部１２ｃは、仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄが、工具の仕様内である場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、処理をステップＳ１１１へ進める。一方、制御部１２ｃは、仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄが、工具の仕様を超えている場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄを工具の仕様内の値に修正し（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１１１へ進める。制御部１２ｃは、ステップＳ１０８の処理を施す場合、加工を分離する段階数を増やすことで、仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄを工具の仕様内の値に修正してもよい。
制御部１２ｃは、ステップＳ１０５で仮設定した荒加工のツールパス及び仕上げ加工のツールパスにおいて、加工条件設定用要素に含まれる材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状の情報と、材質の情報とを用いて、各荒加工時及び各仕上げ加工時における加工領域の形状を算出する（ステップＳ１１１）。具体的には、制御部１２ｃは、加工領域が主板素材部に含まれる場合、加工領域の先端から把持部ｖまでの主板素材部に沿う方向の高さを算出する。例えば、制御部１２ｃは、図４９に示す１番、２番、３番及び４番のいずれかが加工領域である場合、その高さに該当するＨｗＲを算出する。また、制御部１２ｃは、加工領域がフランジ素材部に含まれる場合、加工領域の先端から主板素材部の加工領域とは反対側の端までのフランジ素材部に沿う方向の高さを算出する。例えば、制御部１２ｃは、図５０に示す１番、２番、３番及び４番のいずれかが加工領域である場合、その高さに該当するＨｆＲを算出する。
ステップＳ１１１の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ１１１で算出した各荒加工時及び各仕上げ加工時における加工領域の形状に基づいて、加工条件設定用要素に含まれる材料設計モデル７０又は素材設計モデル８０の形状の情報と、材質の情報とを用いて、各荒加工時及び各仕上げ加工時における静剛性の概算値、すなわち加工領域を加工する時の素材又は材料の静剛性の概算値を算出する（ステップＳ１１２）。制御部１２ｃは、ステップＳ１１２の処理では、加工領域を加工する時の素材又は材料のうち、加工時に影響を受ける可能性のある要素の静剛性の概算値を算出する。ステップＳ１１２の処理における加工領域を加工する時の素材又は材料の静剛性の概算値の算出の方法について、図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する例と、図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する例と、を挙げて、詳細を以下に説明する。
図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、荒加工時の軸方向に関する断面２次モーメントＩｗｒは、材料設計モデル７０の主板部の長さｌと、素材設計モデル８０の主板素材部の板厚Ｔｗとを用いて、下記の式１のように求められる。
Figure 2018032157
図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、荒加工時の静剛性の概算値ｋｗｒは、素材のヤング率Ｅと、ステップＳ１１１で算出したＨｗＲと、式１で求められる断面２次モーメントＩｗｒとを用いて、下記の式２のように求められる。
Figure 2018032157
図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、仕上げ加工時の軸方向に関する断面２次モーメントＩｗｆは、材料設計モデル７０の主板部の長さｌと、素材設計モデル８０の荒加工後の主板素材部の板厚ｔｗｒとを用いて、下記の式３のように求められる。
Figure 2018032157
図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、仕上げ加工時の静剛性の概算値ｋｗｆは、素材のヤング率Ｅと、ステップＳ１１１で算出したＨｗＲと、ステップＳ１０５で設定したｈｗｒと、式１で求められる断面２次モーメントＩｗｒと、式３で求められる断面２次モーメントＩｗｆと、を用いて、下記の式４のように求められる。
Figure 2018032157
図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、荒加工時及び仕上げ加工時の主板素材部の軸方向に関する断面２次モーメントＩｆｗは、材料設計モデル７０の主板部の長さｌと、素材設計モデル８０の主板素材部の板厚Ｔｗとを用いて、下記の式５のように求められる。
Figure 2018032157
図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、荒加工時のフランジ素材部の軸方向に関する断面２次モーメントＩｆｒは、材料設計モデル７０の主板部の長さｌと、素材設計モデル８０のフランジ素材部の板厚Ｔｆとを用いて、下記の式６のように求められる。
Figure 2018032157
図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、荒加工時の静剛性の概算値ｋｆｒは、素材のヤング率Ｅと、ステップＳ１１１で算出したＨｗＲと、ステップＳ１１１で算出したＨｆＲと、式５で求められる断面２次モーメントＩｆｗと、式６で求められる断面２次モーメントＩｆｒとを用いて、下記の式７のように求められる。
Figure 2018032157
図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、仕上げ加工時のフランジ素材部の軸方向に関する断面２次モーメントＩｆｆは、材料設計モデル７０の主板部の長さｌと、素材設計モデル８０の荒加工後のフランジ素材部の板厚ｔｆｒとを用いて、下記の式８のように求められる。
Figure 2018032157
図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合、仕上げ加工時の静剛性の概算値ｋｆｆは、素材のヤング率Ｅと、ステップＳ１１１で算出したＨｗＲと、ステップＳ１１１で算出したＨｆＲと、ステップＳ１０５で設定したｈｆｒと、式５で求められる断面２次モーメントＩｆｗと、式６で求められる断面２次モーメントＩｆｒと、式８で求められる断面２次モーメントＩｆｆと、を用いて、下記の式９のように求められる。
Figure 2018032157
以上のように、ステップＳ１１２の処理で、制御部１２ｃは、図４９に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合の荒加工時の静剛性の概算値ｋｗｒ及び仕上げ加工時の静剛性の概算値ｋｗｆと、図５０に示す素材設計モデル８０の１番目の加工領域を加工する場合の荒加工時の静剛性の概算値ｋｆｒ及び仕上げ加工時の静剛性の概算値ｋｆｆとを、算出することができる。制御部１２ｃは、これと同様の方法を用いて、ステップＳ１１２の処理で、ステップＳ１０１で選択したツールパスを作成する領域に含まれる全ての加工領域において、荒加工時の静剛性の概算値及び仕上げ加工時の静剛性の概算値を算出する。
ステップＳ１１２の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ１０４で仮設定した工具の主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚと、ステップＳ１０５又はステップＳ１０８で仮設定した軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄとに基づいて、切削力を算出する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３の処理における切削力の算出の方法について、詳細を以下に説明する。
切削力Ｆｃの算出に必要な切削動力Ｐｃは、ステップＳ１０５又はステップＳ１０８で仮設定した軸方向切込み量Ａｄと、ステップＳ１０５又はステップＳ１０８で仮設定した半径方向切込み量Ｒｄと、工具の送り量Ｆと、比切削抵抗Ｋｃとを用いて、下記の式１０のように求められる。
Figure 2018032157
ここで、工具の送り量Ｆは、ステップＳ１０４で仮設定した工具の主軸回転数Ｓと、ステップＳ１０４で仮設定した工具の１刃あたりの送り量ｆｚと、工具の刃数Ｎとを用いて、下記の式１１のように表される。
Figure 2018032157
図５１は、１刃あたりの送り量ｆｚと比切削抵抗Ｋｃとの関係の一例を示す図である。比切削抵抗Ｋｃは、図５１に示すように、１刃あたりの送り量ｆｚに応じて減衰する関係を有する。この比切削抵抗Ｋｃと１刃あたりの送り量ｆｚとの関係は、工具と素材又は材料との組み合わせによって決まるものである。また、この比切削抵抗Ｋｃと１刃あたりの送り量ｆｚとの関係は、代表的な関係を用いることができる。本実施形態では、制御部１２ｃは、工具と素材又は材料との組み合わせによって決まる関係のデータを有している場合、その関係を用いて、１刃あたりの送り量ｆｚに基づいて比切削抵抗Ｋｃを算出することができる。また、制御部１２ｃは、工具と素材又は材料との組み合わせによって決まる関係のデータを有していない場合、代表的な関係のうち最も工具と素材又は材料との組み合わせに適切な関係を用いて、１刃あたりの送り量ｆｚに基づいて比切削抵抗Ｋｃを算出することができる。
切削力Ｆｃは、式１０で表される切削動力Ｐｃと、切削速度Ｖｃとを用いて、算出される。切削速度Ｖｃは、工具径、すなわち工具の直径Ｄａと、工具の主軸回転数Ｓとを用いて、下記の式１２のように表される。
Figure 2018032157
切削力Ｆｃは、式１０で表される切削動力Ｐｃと、式１２で表される切削速度Ｖｃとを用いて、下記の式１３のように求められる。
Figure 2018032157
以上のように、ステップＳ１１３の処理で、制御部１２ｃは、工具の切削力Ｆｃを、算出することができる。
ステップＳ１１３の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ１１２で算出した荒加工時及び仕上げ加工時のそれぞれにおける静剛性の概算値と、ステップＳ１１３で算出した切削力Ｆｃとに基づいて、倒れ量δを算出する（ステップＳ１１４）。具体的には、あらゆる種類の静剛性の概算値をまとめてｋと記載すると、制御部１２ｃは、倒れ量δ（単位；μｍ）を、静剛性の概算値ｋと、切削力Ｆｃとを用いて、下記の式１４を用いて算出する。倒れ量δは、切削力Ｆｃと静剛性の概算値ｋとの比である。
Figure 2018032157
ステップＳ１１４の処理の後、制御部１２ｃは、倒れ量δが閾値内にあるか否かを判断する（ステップＳ１１６）。制御部１２ｃは、荒加工時の倒れ量δを判断する場合、荒加工時の倒れ量δが、荒加工時の倒れ量の閾値δｒ以下であるかどうか判断する。制御部１２ｃは、仕上げ加工時の倒れ量δを判断する場合、仕上げ加工時の倒れ量δが、荒加工時の倒れ量の閾値δｒとは異なる仕上げ加工時の倒れ量の閾値δｆ以下であるかどうか判断する。荒加工時の倒れ量の閾値δｒは、仕上げ加工時の倒れ量の閾値δｆよりも大きい。制御部１２ｃは、荒加工時の倒れ量の閾値δｒと仕上げ加工時の倒れ量の閾値δｆとの比は、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数に設定することが好ましい。例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、荒加工時の倒れ量の閾値δｒと仕上げ加工時の倒れ量の閾値δｆとの比は、１／５の逆数である５に設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。具体的には、荒加工時の倒れ量の閾値δｒと仕上げ加工時の倒れ量の閾値δｆとは、それぞれ１００μｍと２０μｍとが好適に例示される。なお、制御部１２ｃは、ステップＳ１１６の処理において、荒加工時と仕上げ加工時とで別々に判断をする。
制御部１２ｃは、倒れ量δが閾値内にある場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、処理をステップＳ１２１へ進める。一方、制御部１２ｃは、倒れ量δが閾値内にない場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、仮設定した１刃あたりの送り量ｆｚ、軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄを減少させる修正をし（ステップＳ１１７）、修正した１刃あたりの送り量ｆｚ、軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄに基づいて、ステップＳ１１１からステップＳ１１６までの処理を施す。制御部１２ｃは、荒加工時と仕上げ加工時の一方の倒れ量δのみが閾値内にあり（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、他方の倒れ量δのみが閾値内にない（ステップＳ１１６でＮｏ）場合、倒れ量δが閾値内にある方についてのみ処理をステップＳ１２１へ進め、倒れ量δが閾値内にない方についてのみステップＳ１１７の処理及びステップＳ１１１からステップＳ１１６までの処理を施す。制御部１２ｃは、倒れ量δが閾値内にあると判断するまで、ステップＳ１１７の処理及びステップＳ１１１からステップＳ１１６までの処理を繰り返し施す。
制御部１２ｃは、倒れ量δが閾値内にある場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、ステップＳ１１２で算出した荒加工時及び仕上げ加工時のそれぞれにおける静剛性の概算値と、ステップＳ１１３で算出した切削動力Ｐｃとに基づいて、動力比γを算出する（ステップＳ１２１）。具体的には、あらゆる種類の静剛性の概算値をまとめてｋと記載すると、制御部１２ｃは、動力比γを、静剛性の概算値ｋと、切削動力Ｐｃとを用いて、下記の式１５を用いて算出する。動力比γは、切削動力Ｐｃと静剛性の概算値ｋとの比である。
Figure 2018032157
ステップＳ１２１の処理の後、制御部１２ｃは、動力比γが閾値内にあるか否かを判断する（ステップＳ１２２）。制御部１２ｃは、荒加工時の動力比γを判断する場合、荒加工時の動力比γが、荒加工時の動力比の閾値γｒ以下であるかどうか判断する。制御部１２ｃは、仕上げ加工時の動力比γを判断する場合、仕上げ加工時の動力比γが、荒加工時の動力比の閾値γｒとは異なる仕上げ加工時の動力比の閾値γｆ以下であるかどうか判断する。荒加工時の動力比の閾値γｒは、仕上げ加工時の動力比の閾値γｆよりも大きい。制御部１２ｃは、荒加工時の動力比の閾値γｒと仕上げ加工時の動力比の閾値γｆとの比は、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数に設定することが好ましい。例えば、制御部１２ｃは、材質がアルミニウムである場合、荒加工時の動力比の閾値γｒと仕上げ加工時の動力比の閾値γｆとの比は、１／５の逆数である５に設定することが好ましい。この場合、加工処理の歩留まりを高くすることができ、かつ、加工処理を素早くすることを可能にする。具体的には、荒加工時の動力比の閾値γｒと仕上げ加工時の動力比の閾値γｆとは、それぞれ０．６と０．１２とが好適に例示される。なお、制御部１２ｃは、ステップＳ１２２の処理において、荒加工時と仕上げ加工時とで別々に判断をする。
制御部１２ｃは、動力比γが閾値内にある場合（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、仮設定された条件に基づいて、ステップＳ１０１で選択した領域についてツールパスを作成し（ステップＳ１２５）、処理をステップＳ１２６へ進める。一方、制御部１２ｃは、動力比γが閾値内にない場合（ステップＳ１２２でＮｏ）、選定した工具の主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚの組み合わせに付された条件通し番号ｎに１を加える修正をし（ステップＳ１２３）、修正した主軸回転数Ｓ及び１刃あたりの送り量ｆｚの組み合わせに基づいて、ステップＳ１１１からステップＳ１２２までの処理を施す。制御部１２ｃは、荒加工時と仕上げ加工時の一方の動力比γのみが閾値内にあり（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、他方の動力比γのみが閾値内にない（ステップＳ１２２でＮｏ）場合、動力比γが閾値内にある方についてのみ処理をステップＳ１２５へ進め、動力比γが閾値内にない方についてのみステップＳ１２３の処理及びステップＳ１１１からステップＳ１２２までの処理を施す。制御部１２ｃは、動力比γが閾値内にあると判断するまで、ステップＳ１２３の処理及びステップＳ１１１からステップＳ１２２までの処理を繰り返し施す。
図５２は、加工条件の算出例の一例を示す図である。制御部１２ｃは、ステップＳ１０１で選択した領域についてツールパスを作成する場合、図５２に示すように、荒加工時及び仕上げ加工時のそれぞれについて、軸方向切込み量Ａｄ及び半径方向切込み量Ｒｄを決定し、荒加工前の素材における加工領域の板厚及び高さ、荒加工後かつ仕上げ加工前の加工領域の板厚及び高さ、仕上げ加工後の材料における加工領域の板厚及び高さを、それぞれ決定する。
ステップＳ１２５の処理の後、制御部１２ｃは、全領域でツールパスを作成したか否かを判断する（ステップＳ１２６）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ６４で読み込んだ要素のうち、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する全ての要素について、ツールパスを作成したか否かを判断する。制御部１２ｃは、全領域でツールパスを作成した場合（ステップＳ１２６でＹｅｓ）、ツールパス作成ステップＳ６６の処理を終了させて、処理を図２８に示すツールパス接続ステップＳ６７へ進める。一方、制御部１２ｃは、全領域でツールパスを作成していない場合（ステップＳ１２６でＮｏ）、処理をステップＳ１０１へ進め、ツールパスを作成していない領域を選択し（ステップＳ１０１）、新たに選択した領域について、上述のようにステップＳ１０２からステップＳ１２５までの処理を施し、その後にステップＳ１２６の処理を施す。制御部１２ｃは、全領域でツールパスを作成するまで、ステップＳ１０１からステップＳ１２６までの処理を繰り返す。
図２８に戻って、ステップＳ６６の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ６６で要素ごとに作成したツールパスを繋ぎ合わせて、数値制御プログラム１９を作成する（ステップＳ６７）。具体的には、制御部１２ｃは、ステップＳ７８で作成されるツールパス作成用要素に含まれる加工の順序に基づいて、ステップＳ６６で要素ごとに作成したツールパスを繋ぎ合わせて、数値制御プログラム１９を作成する。すなわち、制御部１２ｃは、把持部ｖから遠い要素に対応するツールパスから近い要素に対応するツールパスの順に繋ぎ合わせる。また、制御部１２ｃは、フランジを含む要素に対応するツールパス、交錯部を含む要素に対応するツールパス、主板部を含む要素に対応するツールパスの順に繋ぎ合わせる。また、制御部１２ｃは、軸方向に直交する方向に沿った端面を含む要素に対応するツールパス、軸方向に沿った面を含む要素に対応するツールパスの順に繋ぎ合わせる。なお、制御部１３ｃは、交錯部を含む要素に対応するツールパスと主板部を含む要素に対応するツールパスについては、これらの全体で、把持部ｖから離れた側から順に、各要素に対応するツールパスの順に繋ぎ合わせても良い。
ステップＳ６７の処理の後、制御部１２ｃは、ステップＳ６７で作成された数値制御プログラム１９を機械加工装置１３の制御部１３ｃで作動させた場合、素材又は材料と、素材又は材料を把持する把持部材及び素材又は材料を加工する工具とが物理的に干渉するか否かを検証する（ステップＳ６９）。制御部１２ｃは、ステップＳ６９の処理で、物理的に干渉すると判断される場合、物理的に干渉しないように数値制御プログラム１９を修正する。制御部１２ｃは、ステップＳ６９の処理で、物理的に干渉しないと判断される場合、数値制御プログラム１９を修正せず、物理的に干渉しないことを検証済みの状態とする。制御部１２ｃは、ステップＳ６９の処理の後、数値制御プログラム１９に対して、機械加工装置１３の制御部１３ｃで作動させることを可能にする処理であるポスト処理を施して、機械加工装置１３の制御部１３ｃで作動可能な数値制御プログラム１９を取得する。これにより、制御部１２ｃは、一連の数値制御プログラムの生成方法のフローを終了させる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素作成ステップＳ６２で作成した材料の形状に関する要素を、要素読み込みステップＳ６４を介して加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップＳ６６に用いる。そのため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、加工形状に応じた加工条件を設定することができ、加工形状に応じて、加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素作成ステップＳ６２で、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４とを対比させ、材料設計モデル７０と類似材料設計モデル７４との該当する部分同士を互いに対応させることで要素を作成し、要素読み込みステップＳ６４で、要素作成ステップＳ６２で互いに対応させた部分について、類似点と差異点とを読み込み、ツールパス作成ステップＳ６６で、類似点を含む要素に対応するツールパスは、類似材料設計モデル７４に基づいて作成されたツールパスを用い、差異点を含む要素に対応するツールパスは、類似材料設計モデル７４に基づいて作成されたツールパスに対して差異点に応じて変更したツールパスを作成することができる。そのため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、特に類似の形状が多い材料の加工に関する数値制御プログラム１９を精度よく作成することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素作成ステップＳ６２で、材料に用いられる素材、材料設計モデル７０の形状の型、大きさ、材料設計モデル７０に設けられたフランジの角度、フランジの板厚ｔｆの変化の程度、及びマウスホールＭＨの有無の少なくともいずれかに基づいて、類似材料設計モデル７４を選択することができる。そのため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、類似材料設計モデル７４を精度よく選択することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素作成ステップＳ６２で、素材又は材料に含まれる面要素を抽出し、面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む面要素を第１の基準面７６に設定し、第１の基準面７６に直交する方向に沿う面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む面要素を第２の基準面７７に設定し、第１の基準面７６と第２の基準面７７との交線をＸ軸とし、第１の基準面７６に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸７８を作成し、作成した座標軸７８を基準として、素材又は材料の要素を自動で作成することができる。そのため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、要素を自動的に精度よく作成することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素作成ステップＳ６２で、面要素と、端部要素と、２以上の面要素が交錯する交錯部要素とを設定し、素材又は材料の剛性の影響を受ける一部の面要素と、交錯部要素と、を加工動作の条件を設定するための要素である加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する要素に設定することができる。このため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ効率よく加工条件を設定することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、要素読み込みステップＳ６４で、加工条件設定用要素を用いてツールパスを作成する要素に設定されているか否かの情報を読み込み、ツールパス作成ステップＳ６６で、加工条件設定用要素に設定されている要素について、加工条件設定用要素に基づいて加工条件を作成し、加工条件を満たすツールパスを作成することができる。このため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ効率よく加工条件を設定することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、ツールパス作成ステップＳ６６で、機械加工に用いられる工具の切削動力Ｐｃと要素の静剛性の概算値ｋとの比である動力比γ及び工具の切削力Ｆｃと静剛性の概算値ｋとの比である倒れ量δに基づいて、加工条件を生成することができる。このため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、加工形状に応じて加工条件の設定が必要な要素にのみ、精度よく加工条件を設定することができる。また、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、歩留まりの高い加工条件を設定することができ、かつ、素早い加工条件を設定することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、ツールパス接続ステップＳ６７で、素材又は材料を加工する際に把持する把持部ｖから遠い要素に対応するツールパスから近い要素に対応するツールパスの順に繋ぎ合わせることができる。そのため、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、材料の加工の歩留まりが高い数値制御プログラム１９を生成することができる。
本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法は、制御部１２ｃが、数値制御プログラム検証ステップＳ６９で、ツールパス接続ステップＳ６７の後に、作成された数値制御プログラム１９を作動させた場合、素材又は材料と、素材又は材料を把持する把持部材及び素材又は材料を加工する工具とが物理的に干渉するか否かを検証することができる。そのため、素材又は材料の加工に用いる前に数値制御プログラム１９が好ましく用いられるかどうかを検証することができる。
本実施形態に係る要素作成ステップＳ６２で実行される要素作成方法は、全ての平面要素を抽出し、平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む平面要素を第１の基準面７６に設定し、第１の基準面７６に直交する方向に沿う平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む平面要素を第２の基準面７７に設定し、第１の基準面７６と第２の基準面７７との交線をＸ軸とし、第１の基準面７６に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸７８を作成し、作成した座標軸７８を基準として、材料の要素を作成することができる。そのため、本実施形態に係る要素作成ステップＳ６２で実行される要素作成方法は、材料の要素を自動的に精度よく作成することができる。
機械加工装置１３及び数値制御プログラム１９の作用について、以下に説明する。図５３は、加工方法のフローの一例を示すフローチャートである。加工方法は、機械加工装置１３において、制御部１３ｃが数値制御プログラム１９を読み出して処理することで実行される処理方法である。加工方法について、図５３を用いて説明する。加工方法は、図５３に示すように、把持ステップＳ１３１と、切削加工ステップＳ１３２と、を含む。以下においては、把持ステップＳ１３１及び切削加工ステップＳ１３２を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１３１及びステップＳ１３２と称する。
図５４は、把持ステップＳ１３１の一例である素材５０を把持した状態を示す側面図である。図５５は、把持ステップＳ１３１の一例である素材５２を把持した状態を示す側面図である。図５６は、把持ステップＳ１３１の一例である素材５６を把持した状態を示す側面図である。図５７は、把持ステップＳ１３１の一例である素材６２を把持した状態を示す側面図である。図５８は、把持ステップＳ１３１の一例である素材６６を把持した状態を示す側面図である。素材５０、素材５２、素材５６、素材６２及び素材６６は、それぞれ、図５４、図５５、図５６、図５７及び図５８に示すように、把持部ｖで、機械加工装置１３の把持部材１３ｖに、主板部の板厚方向に挟み込むように、把持されている。
制御部１３ｃは、素材形状決定システム１１において、制御部１１ｃが素材形状の決定プログラム１５を読み出して処理することで実行される素材形状の決定方法により決定された素材を、把持部ｖで、機械加工装置１３の把持部材１３ｖに、主板素材部の板厚方向に挟み込むように、把持させる（ステップＳ１３１）。これにより、把持部材１３ｖに把持された素材の主板素材部は、把持部ｖに対して鉛直方向の上側に沿う方向に向けられる。そして、把持部材１３ｖに把持された把持部ｖは、素材の固定端となり、把持部材１３ｖに把持されていない素材の主板素材部及びフランジ素材部は、素材の自由端となる。そのため、このように把持された素材は、加工処理を受けても、素材内に残留応力が蓄積しないので、加工して得られる材料に蓄積する残留応力が大幅に低減される。
ステップＳ１３１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、機械加工装置１３の把持部材１３ｖに把持させた素材を切削加工させる（ステップＳ１３２）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、数値制御プログラム１９に組み込まれたツールパスの順に、素材を切削加工させる。
切削加工ステップＳ１３２について、詳細を以下に説明する。図５９は、切削加工ステップＳ１３２のフローの詳細の一例を示すフローチャートである。切削加工ステップＳ１３２は、図５９に示すように、フランジ加工ステップＳ１４１と、交錯部加工ステップＳ１４２と、主板部加工ステップＳ１４３と、を含む。以下においては、フランジ加工ステップＳ１４１、交錯部加工ステップＳ１４２及び主板部加工ステップＳ１４３を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１４１、ステップＳ１４２及びステップＳ１４３と称する。
切削加工ステップＳ１３２において、まず、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、素材のフランジ素材部を切削加工させてフランジを形成させる（ステップＳ１４１）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、フランジ位置が把持部ｖから離れたフランジに関するフランジ素材部から順に、切削加工させる。また、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、フランジ素材部の主板素材部から離れた先端部から順に、切削加工させる。
ステップＳ１４１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、素材の交錯素材部を切削加工させて交錯部を形成させる（ステップＳ１４２）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、フランジ位置が把持部ｖから離れたフランジが交錯する交錯素材部から順に、切削加工させる。また、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、交錯素材部の主板素材部から離れた側から順に、切削加工させる。
ステップＳ１４２の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、素材の主板素材部を切削加工させて主板部を形成させる（ステップＳ１４３）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、主板素材部の把持部ｖから離れた側から順に、切削加工させる。なお、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、交錯素材部の加工と主板素材部の加工については、これらの全体で、把持部ｖから離れた側から順に切削加工させても良い。
図６０は、切削加工ステップＳ１３２のフローの詳細の別の一例を示すフローチャートである。切削加工ステップＳ１３２は、図６０に示すように、端面切削加工ステップＳ１５１と、面切削加工ステップＳ１５２と、を含む。以下においては、端面切削加工ステップＳ１５１及び面切削加工ステップＳ１５２を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１５１及びステップＳ１５２と称する。
切削加工ステップＳ１３２において、まず、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、素材の軸方向の両端の端面を切削加工させる（ステップＳ１５１）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、フランジ素材部の軸方向の両端の端面と、交錯素材部の軸方向の両端の端面と、主板素材部の軸方向の両端の端面とを、３度に分けて切削加工させてもよいし、１度に切削加工させても良い。
ステップＳ１５１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、素材の軸方向に沿った面要素等を切削加工させる（ステップＳ１５２）。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、フランジ素材部の軸方向に沿った両側の面要素と、交錯素材部の軸方向に沿った両側の複雑な曲面要素と、主板素材部の軸方向に沿った両端の面要素とを、上記のステップＳ１４１、ステップＳ１４２及びステップＳ１４３の順序に従って切削加工させることができる。
切削加工ステップＳ１３２の処理の後、制御部１３ｃは、素材の切断部を、切り離しやすいように、カットアウトの形状に応じた複数のタブ形状に加工してから、材料と把持部ｖとの間を切断加工する。このようにして、機械加工装置１３において、制御部１３ｃが数値制御プログラム１９を読み出して処理することで実行される処理方法である加工方法により、素材から材料が加工される。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、本実施形態に係る素材形状決定システム１１、素材形状の決定プログラム１５、及びそれらによって処理される素材形状の決定方法により決定された素材を加工処理して、材料を得る加工である。また、本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、数値制御プログラム１９が、本実施形態に係る数値制御プログラム生成システム１２、数値制御プログラムの生成プログラム１６、及びそれらによって処理される数値制御プログラムの生成方法で生成されたものである。そのため、本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、加工形状に応じて、可能な限り小さい素材形状から、素材又は材料の内部に蓄積される残留応力を低減した加工をすることができるので、効率よく、精度よく、素早く、かつ歩留まりの高い加工をすることができる。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、フランジ加工ステップＳ１４１、交錯部加工ステップＳ１４２、主板部加工ステップＳ１４３の順で行われるため、把持部ｖから遠い側から近い側に順に加工されるので、加工領域よりも把持部ｖに近い側の静剛性の概算値が加工中に減少することがないため、より歩留まりが高い加工をすることができる。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、端面切削加工ステップＳ１５１、面切削加工ステップＳ１５２の順で行われるため、より効率よく、かつ、より素早い加工をすることができる。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、数値制御プログラム１９に組み込まれているように、フランジ加工ステップＳ１４１及び交錯部加工ステップＳ１４２では、いずれも、加工中において、フランジ素材部又は主板素材部の高さとフランジ素材部又は主板素材部の板厚との比が、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数以下、例えば、材質がアルミニウムである場合にはパラメータ１／５の逆数である５以下にするように加工処理が行われる。そのため、本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、より素早く、かつ、歩留まりの高い加工をすることができる。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、数値制御プログラム１９に組み込まれているように、フランジ加工ステップＳ１４１、交錯部加工ステップＳ１４２、主板部加工ステップＳ１４３のいずれにおいても、素材を材料の形状に近づけるための切削加工である荒加工が行われ、荒加工の後に、素材を材料の形状に仕上げるための切削加工である仕上げ加工が行われる。そのため、本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、より効率よく、より素早く、かつ、より精度の高い加工をすることができる。
本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、数値制御プログラム１９に組み込まれているように、荒加工の加工代と、仕上げ加工の加工代との比が、材質の剛性に応じてあらかじめ定められた材質に基づくパラメータの逆数以下、例えば、材質がアルミニウムである場合にはパラメータ１／５の逆数である５以下にするように加工処理が行われる。そのため、本実施形態に係る機械加工装置１３、数値制御プログラム１９、及びそれらによって処理される加工方法は、より効率よく、より素早く、かつ、より精度の高い加工をすることができる。
図４４に示されたフランジ穴あけ加工要素ＥＬ３及び主板部穴あけ加工要素ＥＬ６に例示される穴あけ加工要素を含む場合の加工方法について、以下に説明する。図６１は、穴あけステップＳ１６３を含む加工方法のフローの詳細の一例を示すフローチャートである。穴あけ加工要素を含む場合の加工方法は、図６１に示すように、穴あけ前仕上げ加工ステップＳ１６１と、穴あけ領域荒加工ステップＳ１６２と、穴あけステップＳ１６３と、穴あけ領域仕上げ加工ステップＳ１６４と、を含む。以下においては、穴あけ前仕上げ加工ステップＳ１６１、穴あけ領域荒加工ステップＳ１６２、穴あけステップＳ１６３及び穴あけ領域仕上げ加工ステップＳ１６４を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１６１、ステップＳ１６２、ステップＳ１６３及びステップＳ１６４と称する。
図６２は、穴あけ加工部位９２を含む主板素材部９１の加工の順の一例を示す図である。図６３は、穴あけ加工部位９５を含むフランジ素材部９４の加工の順の一例を示す図である。図６２及び図６３において、図では省略されているが、紙面の下側が把持部ｖとなっている。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、図６２に示す数字の順に、すなわち、把持部ｖから遠い側から近い側に向かう順に、紙面の上側から下側に向かう順に、主板素材部９１を切削加工させる。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、図６３に示す数字の順に、すなわち、主板部から遠い側から近い側に向かう順に、フランジ素材部９４を切削加工させる。
図４４に示された主板部穴あけ加工要素ＥＬ６に例示される穴あけ加工要素を含む場合の加工方法において、制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９２よりも把持部ｖから遠い領域、すなわち図６２に示された主板素材部９１よりも図６２の紙面の上側に加工領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この加工領域を仕上げ加工させる（ステップＳ１６１）。制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９２よりも把持部ｖから遠い領域、すなわち図６２に図示された主板素材部９１よりも図６２の紙面の上側に加工領域がない場合、ステップＳ１６１の処理を省略しても良い。
ステップＳ１６１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工部位９２を含む領域、すなわち図６２に示された１番と２番の領域を荒加工させる（ステップＳ１６２）。ステップＳ１６２の処理の後、制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９２よりも把持部ｖから遠い領域、すなわち図６２に示された３番と４番の領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この３番と４番の領域を仕上げ加工させる。その後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工部位９２、すなわち図６２に示された５番の領域を、穴あけ加工させる（ステップＳ１６３）。ステップＳ１６３の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工領域を含む領域、すなわち図６２に示された６番と７番の領域を、仕上げ加工させる（ステップＳ１６４）。ステップＳ１６４の処理の後、上述の加工処理と同様に、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、図６２に示された８番から１３番までの加工処理をさせる。
図４４に示されたフランジ穴あけ加工要素ＥＬ３に例示される穴あけ加工要素を含む場合の加工方法において、制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９５よりも主板部及び把持部ｖから遠い領域、すなわち図６３に示されたフランジ素材部９４よりも図６３の紙面の右側に加工領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この加工領域を仕上げ加工させる（ステップＳ１６１）。制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９５よりも主板部及び把持部ｖから遠い領域、すなわち図６３に図示されたフランジ素材部９４よりも図６３の紙面の右側に加工領域がない場合、ステップＳ１６１の処理を省略しても良い。
ステップＳ１６１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工部位９５を含む領域、すなわち図６３に示された１番と２番の領域を荒加工させる（ステップＳ１６２）。ステップＳ１６２の処理の後、制御部１３ｃは、穴あけ加工部位９５よりも主板部及び把持部ｖから遠い領域、すなわち図６３に示された３番と４番の領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この３番と４番の領域を仕上げ加工させる。その後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工部位９５、すなわち図６３に示された５番の領域を、穴あけ加工させる（ステップＳ１６３）。ステップＳ１６３の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、穴あけ加工領域を含む領域、すなわち図６３に示された６番と７番の領域を、仕上げ加工させる（ステップＳ１６４）。ステップＳ１６４の処理の後、上述の加工処理と同様に、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、図６３に示された８番から１３番までの加工処理をさせる。
穴あけ加工要素を含む場合の加工方法では、穴をあける領域の荒加工である穴あけ領域荒加工ステップＳ１６２が行われた後で、穴をあける領域の仕上げ加工である穴あけ領域仕上げ加工ステップＳ１６４が行われる前に、穴あけステップＳ１６３が行われる。そのため、穴あけステップＳ１６３で、荒加工領域まで穴あけ加工する必要がなく、かつ、穴あけステップＳ１６３で荒れる可能性がある表面を穴あけ領域仕上げ加工ステップＳ１６４で所望の形状に仕上げることができる。よって、この穴あけ加工要素を含む場合の加工方法は、素早くかつ精度よく穴あけ加工をすることができる。
穴あけ加工要素を含む場合の加工方法では、穴をあける領域よりも把持部から遠い領域の仕上げ加工である穴あけ前仕上げ加工ステップＳ１６１が行われた後で、穴をあける領域の仕上げ加工である穴あけ領域仕上げ加工ステップＳ１６４が行われる前に、穴あけステップＳ１６３が行われる。そのため、穴あけステップＳ１６３で、穴あけ前仕上げ加工ステップＳ１６１の際の静剛性が低減することを防止することができる。よって、この穴あけ加工要素を含む場合の加工方法は、穴をあける領域よりも把持部から遠い領域の加工についても、素早くかつ精度よく加工をすることができる。
窪み部形成加工要素を含む場合の加工方法について、以下に説明する。図６４は、窪み部形成ステップＳ１７４を含む加工方法のフローの詳細の一例を示すフローチャートである。窪み部形成加工要素を含む場合の加工方法は、図６４に示すように、窪み部形成前仕上げ加工ステップＳ１７１と、窪み部形成領域荒加工ステップＳ１７２と、窪み部形成領域仕上げ加工ステップＳ１７３と、窪み部形成ステップＳ１７４と、を含む。以下においては、窪み部形成前仕上げ加工ステップＳ１７１、窪み部形成領域荒加工ステップＳ１７２、窪み部形成領域仕上げ加工ステップＳ１７３及び窪み部形成ステップＳ１７４を適宜、それぞれ単に、ステップＳ１７１、ステップＳ１７２、ステップＳ１７３及びステップＳ１７４と称する。
図６５は、窪み部形成部位９８を含む主板素材部９７の加工の順の一例を示す図である。図６５において、紙面の下側が把持部ｖとなっている。制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、図６５に示す数字の順に、すなわち、把持部ｖから遠い側から近い側に向かう順に、紙面の上側から下側に向かう順に、主板素材部９７を切削加工させる。
窪み部形成加工要素を含む場合の加工方法において、制御部１３ｃは、窪み部形成部位９８よりも把持部ｖから遠い領域、すなわち図６５に示された主板素材部９７よりも図６５の紙面の上側に加工領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この加工領域を仕上げ加工させる（ステップＳ１７１）。制御部１３ｃは、窪み部形成部位９８よりも把持部ｖから遠い領域、すなわち図６５に図示された主板素材部９７よりも図６５の紙面の上側に加工領域がない場合、ステップＳ１７１の処理を省略しても良い。
ステップＳ１７１の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８を含む領域の一部、すなわち図６５に示された１番と２番の領域を荒加工させる（ステップＳ１７２）。ステップＳ１７２の処理の後、制御部１３ｃは、窪み部形成部位９８よりも把持部ｖから遠い領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この領域を仕上げ加工させる。その後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８を含む領域の一部、すなわち図６５に示された３番、４番、５番及び６番の領域を、仕上げ加工させる（ステップＳ１７３）。ステップＳ１７３の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８の一部、すなわち図６５に示された７番の領域を、窪み部形成加工させる（ステップＳ１７４）。なお、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８の一部、すなわち図６５に示された７番の領域を、１段階で窪み部形成加工させる必要はなく、複数の段階に分離して窪み部形成加工させてもよい。
また、ステップＳ１７１からステップＳ１７４までの一連の処理で、図６５に示す７番の領域を窪み部形成加工した後、制御部１３ｃは、再びステップＳ１７２に戻って、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８を含む領域の一部、すなわち図６５に示された８番と９番の領域を荒加工させる（ステップＳ１７２）。このステップＳ１７２の処理の後、制御部１３ｃは、窪み部形成部位９８よりも把持部ｖから遠い領域がある場合、機械加工装置１３に対し、この領域を仕上げ加工させる。その後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８を含む領域の一部、すなわち図６５に示された１０番、１１番、１２番及び１３番の領域を、仕上げ加工させる（ステップＳ１７３）。このステップＳ１７３の処理の後、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８の一部、すなわち図６５に示された１２番及び１５番の領域を、順次、窪み部形成加工させる（ステップＳ１７４）。なお、制御部１３ｃは、機械加工装置１３に対し、窪み部形成部位９８の一部、すなわち図６５に示された１２番及び１５番の領域を、２段階で窪み部形成加工させる必要はなく、３段階以上に分離して窪み部形成加工させてもよい。
窪み部形成加工要素を含む場合の加工方法では、窪み部形成部位９８を含む領域の仕上げ加工の加工ピッチ、すなわち図６５に示す３番から６番及び１０番から１４番の加工ピッチに合わせて、窪み部形成領域仕上げ加工ステップＳ１７３の後に逐次、窪み部形成ステップＳ１７４が行われる。そのため、窪み部形成ステップＳ１７４で、窪み部形成前仕上げ加工ステップＳ１７１、窪み部形成領域荒加工ステップＳ１７２及び窪み部形成領域仕上げ加工ステップＳ１７３の際の静剛性が低減することを防止することができる。よって、窪み部形成加工要素を含む場合の加工方法は、窪み部を形成する領域よりも把持部から遠い領域の加工についても、素早くかつ精度よく加工をすることができる。
１０ 材料加工システム
１１ 素材形状決定システム
１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ 制御部
１２ 数値制御プログラム生成システム
１３ 機械加工装置
１５ 素材形状の決定プログラム
１６ 数値制御プログラムの生成プログラム
１７ コンピュータ支援設計プログラム
１８ コンピュータ支援製造プログラム
１９ 数値制御プログラム
２０，２２，２４，２６，２８，３２，３４，３６，３８ 材料
２０ｗ，２２ｗ，２４ｗ，２６ｗ，２８ｗ，３２ｗ，３４ｗ，３６ｗ，３８ｗ 主板部
２２ｆ，２４ｆ，２６ｆ１，２６ｆ２，２８ｆ１，２８ｆ２，３２ｆ，３４ｆ，３６ｆ１，３６ｆ２，３８ｆ１，３８ｆ２ フランジ
２２ｍ，２４ｍ，２６ｍ，２８ｍ，３２ｍ，３４ｍ，３６ｍ，３８ｍ 交錯部
４１ 曲面部
４２ テーパ部
４３，４４ 段差部
５０，５２，５４，５６，５８，６２，６４，６６，６８ 素材
５０Ｗ，５２Ｗ，５４Ｗ，５６Ｗ，５８Ｗ，６２Ｗ，６４Ｗ，６６Ｗ，６８Ｗ 主板素材部
５２Ｆ，５４Ｆ，５６Ｆ１，５６Ｆ２，５８Ｆ１，５８Ｆ２，６２Ｆ，６４Ｆ，６６Ｆ１，６６Ｆ２，６８Ｆ１，６８Ｆ２ フランジ素材部
５２Ｍ，５４Ｍ，５６Ｍ，５８Ｍ，６２Ｍ，６４Ｍ，６６Ｍ，６８Ｍ 交錯素材部
７０ 材料設計モデル
７２ 識別条件
７４ 類似材料設計モデル
７６ 第１の基準面
７７ 第２の基準面
７８ 座標軸
７９ モデル要素名
８０ 素材設計モデル
８２ 要素分割方法
８３ 荒加工工具条件
８４ 仕上げ加工工具条件
９１，９７ 主板素材部
９２，９５ 穴あけ加工部位
９４ フランジ素材部
９８ 窪み部形成部位

Claims (12)

  1. 材料の加工の際に行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムの生成方法であって、
    コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルである材料設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、
    前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、
    を含むことを特徴とする数値制御プログラムの生成方法。
  2. 前記要素作成ステップでは、予め準備された既存の材料の設計モデルのうち、前記材料設計モデルに最も形状が近い類似材料設計モデルを、前記材料設計モデルと対比させ、前記材料設計モデルと前記類似材料設計モデルとの該当する部分同士を互いに対応させることで、前記要素を作成し、
    前記要素読み込みステップでは、前記要素作成ステップで互いに対応させた部分について、類似点と差異点とを読み込み、
    前記ツールパス作成ステップでは、前記類似点を含む前記要素に対応するツールパスは、前記類似材料設計モデルに基づいて作成されたツールパスを用い、前記差異点を含む前記要素に対応するツールパスは、前記類似材料設計モデルに基づいて作成されたツールパスに対して前記差異点に応じて変更したツールパスを作成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  3. 前記要素作成ステップでは、前記材料に用いられる素材、前記材料設計モデルの形状の型、大きさ、前記材料設計モデルに設けられたフランジの角度、前記フランジの板厚の変化の程度、及びマウスホールの有無の少なくともいずれかに基づいて、前記類似材料設計モデルを選択することを特徴とする請求項２に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  4. 前記要素作成ステップでは、
    前記材料に含まれる面要素を抽出し、
    前記面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記面要素を第１の基準面に設定し、
    前記第１の基準面に直交する方向に沿う前記面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記面要素を第２の基準面に設定し、
    前記第１の基準面と前記第２の基準面との交線をＸ軸とし、前記第１の基準面に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸を作成し、
    作成した前記座標軸を基準として、前記材料の要素を作成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  5. 前記要素作成ステップでは、面要素と、端部要素と、２以上の面要素が交錯する交錯部要素とを設定し、前記材料の剛性の影響を受ける一部の前記面要素と、前記交錯部要素と、を前記加工動作の条件を設定するための要素である加工条件設定用要素を用いて前記ツールパスを作成する前記要素に設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  6. 前記要素読み込みステップでは、前記加工条件設定用要素に設定されているか否かの情報を読み込み、
    前記ツールパス作成ステップでは、前記加工条件設定用要素を用いて前記ツールパスを作成する要素に設定されている要素について、加工条件設定用要素に基づいて加工条件を作成し、前記加工条件を満たすツールパスを作成することを特徴とする請求項５に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  7. 前記ツールパス作成ステップでは、前記機械加工に用いられる工具の切削動力と前記要素の静剛性の概算値との比である動力比及び前記工具の切削力と前記静剛性の概算値との比である倒れ量に基づいて、前記加工条件が生成されることを特徴とする請求項６に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  8. 前記ツールパス接続ステップでは、前記材料を加工する際に把持する把持部から遠い前記要素に対応する前記ツールパスから近い前記要素に対応する前記ツールパスの順に繋ぎ合わせることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  9. 数値制御プログラム検証ステップと、をさらに有し、
    数値制御プログラム検証ステップでは、前記ツールパス接続ステップの後に、作成された数値制御プログラムを作動させた場合、前記材料と、前記材料を把持する把持部材及び前記材料を加工する工具とが物理的に干渉するか否かを検証することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の数値制御プログラムの生成方法。
  10. 材料の設計モデルの要素を作成する要素作成方法であって、
    全ての平面要素を抽出し、
    前記平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記平面要素を第１の基準面に設定し、
    前記第１の基準面に直交する方向に沿う前記平面要素のうち最長の２点間の距離の直線を含む前記平面要素を第２の基準面に設定し、
    前記第１の基準面と前記第２の基準面との交線をＸ軸とし、前記第１の基準面に直交するいずれか１つの直線をＺ軸として座標軸を作成し、
    作成した前記座標軸を基準として、前記材料の要素を作成することを特徴とする要素作成方法。
  11. 材料の加工の際に行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムの生成システムであって、
    制御部を含み、
    前記制御部は、
    コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、
    前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、
    を含む各ステップを実行することを特徴とする数値制御プログラムの生成システム。
  12. 材料の加工の際に行われる機械加工の加工動作を制御するための数値制御プログラムをコンピュータに生成させる数値制御プログラムの生成プログラムであって、
    前記コンピュータに、
    コンピュータ支援設計プログラムで実行して、前記材料の設計モデルに基づいて前記材料の形状に関する要素を作成する要素作成ステップと、
    前記コンピュータ支援設計プログラムで作成した前記要素をコンピュータ支援製造プログラムで読み込む要素読み込みステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、読み込んだ前記要素ごとに前記加工動作の道筋をコード化したツールパスを作成するツールパス作成ステップと、
    前記コンピュータ支援製造プログラムを実行して、作成した前記ツールパスを繋ぎ合わせて数値制御プログラムを作成するツールパス接続ステップと、
    を実行させることを特徴とする数値制御プログラムの生成プログラム。
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