JP3019387B2

JP3019387B2 - 荒加工データ作成方法

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Publication number: JP3019387B2
Application number: JP2249332A
Authority: JP
Inventors: 淳沢村; 哲造倉賀野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JPH04127204A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野Ｂ発明の概要Ｃ従来の技術（第41図）Ｄ発明が解決しようとする課題（第42図及び第43図）Ｅ課題を解決するための手段（第１図〜第３図、第29
図、第30図）Ｆ作用（第１図〜第３図、第29図、30図）Ｇ実施例（第１図〜第40図）（G1）CAD/CAMシステムの全体構成（第１図）（G2）グリツドポイントの作成（第１図〜第10図）（G3）輪郭点の生成（第１図、第２図、第11図、第12
図）（G4）１次元加工工具経路の作成（第１図、第２図、
第13図〜第21図）（G5）等高線加工工具経路の作成（第１図、第２図、
第22図〜第31図）（G5−１）穴加工位置の設定（第１図、第２図、第29
図〜第31図）（G6）加工データの生成（第１図、第２図、第32図〜
第40図）（G7）実施例の効果（G8）他の実施例Ｈ発明の効果Ａ産業上の利用分野本発明は荒加工データ作成方法に関し、例えばCAD/CA
M（computer aided design/computer aided manufactur
ing）において製品の形状データに基づいて金型を荒加
工する場合に適用し得る。

Ｂ発明の概要本発明は、荒加工データ作成方法において、グリツド
ポイントを生成して等高線加工用の加工データを生成す
る際に、当該グリツドポイントに基づいて各切削平面毎
にモデル凹部の輪郭を表す経路を生成し、その内最深部
に生成した経路内に共通の穴加工位置を設定することに
より、過切削を未然に防止して効率良く荒加工すること
ができる。

Ｃ従来の技術従来、３次のベジエ式でなるベクトル関数を用いて曲
面を表現すると共に当該曲面を接平面連続の条件で接続
することにより、自由曲面（２次関数で規定できないも
のをいう）を有する物体の形状データ作成方法が提案さ
れている（特願昭60−277448号、特願昭60−290849号、
特願昭60−298638号、特願昭61−153969号、特願昭61−
33412号、特願昭61−59790号、特願昭61−64560号、特
願昭61−69368号、特願昭61−69385号）。

すなわち第41図に示すように、デザイナが３次元空間
中に指定した節点に対して、隣接する４つの節点で囲まれる空間に、次式、の３次のベジエ式で表される曲面（以下パツチと呼ぶ）
を規定する。

ここで、ｕ及びｖは、それぞれｕ及びｖ方向のパラメ
ータでなり、制御点でなる節点に対して、シフト演算子Ｅ及びＦを用いて次式０≦ｕ≦１ ……（４）０≦ｖ≦１ ……（５）の関係をもつ。

これにより４つの節点で囲まれた空間に、それぞれ制御点を設定することにより、４つの節点を通り、それぞれ制御点で決まる曲面形状のパツチを生成することができる。

さらにパツチにおいて、共通の制御点を間に挟む内部制御点を、接平面連続の条件で設定し直すことにより、パツチを滑らかに接続することができる。

従つて、デザイナの入力した節点に対して、隣接する
節点に順次パツチを生成すると共に、生成したパツチを
接続し直すことにより、全体として滑らかに変化する自
由曲面を生成することができる。

これにより、デザイナが複雑な形状をデザインした場
合でも、デザイナの意図する形状で全体として滑らかに
形状が変化する形状を生成することができる。

Ｄ発明が解決しようとする課題ところで、このようにして生成された形状データに基
づいて、例えばNCフライス盤を駆動し、自動的に製品の
金型を作成することができれば便利であると考えられ
る。

このとき、従来金型作成時間全体の約７割を占める荒
加工に要する時間を短縮することができれば、全体の作
業時間を短縮することができる。

この場合第42図に示すように、形状データに基づい
て、荒加工の手法の１つでなる等高線加工用の工具経路
のデータを作成し、当該工具経路のデータに基づいて金
型１を作成する方法が考えられる。

ここで等高線加工とは、製品の外形形状で金型を切削
加工する際、例えばエンドミル２のＺ方向の位置を順次
段階的に変化させて金型の外形形状を順次切削加工する
ことにより、等高線状に金型を切削加工する方法で、荒
加工の無人化に適している。

ところが第43図に示すように、凹部３を有する金型４
においては、当該凹部３に予めエンドミル挿入用の穴加
工が必要になる。

このためこのような凹部を有する金型においては、等
高線切削加工の工具経路データの他に別途オペレータが
穴加工用のNCデータを生成する必要があつた。

特に複雑な３次元形状の金型においては、凹部の形状
自体、深さが複雑に変化している場合があり、この場合
オペレータにおいては、当該凹部の断面形状を判断して
過切削しないように穴加工用のNCデータを作成しなけれ
ばならない。

従つてその分、NCデータの作成に時間を要して、結局
効率良く荒加工することが困難な問題があつた。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、過切削
を未然に防止して効率良く金型を荒加工することができ
る荒加工データ作成方法を提案しようとするものであ
る。

Ｅ課題を解決するための手段かかる課題を解決するため本発明においては、XY平面
について所定のピツチ間隔で格子状に位置決めされた格
子点を通りかつ各格子点ごとに加工目標との関係で決ま
るＺ方向の高さ位置を工具の移動点として、複数のパツ
チからなる所定の形状データDT_Sで表される形状を加工目
標にしてエンドミルFMで等高線荒加工する際に、形状デ
ータDT_Sに基づいて、エンドミルFMの移動経路を表す加
工データDT_CLを、コンピユータを利用した工具経路作成
装置13の中央処理装置による演算処理によつて生成する
荒加工データ作成方法であつて、複数のパツチ内において、形状データDT_Sを所定のピツチ間隔で抽出
することにより、形状の概略形状を表す複数の分割点のデータを生成し、エンドミルFMが各格子点位置に移動
した状態において、エンドミルFMの工具半径内に位置す
る複数の分割点のＺ座標値のうちから最大値を選定し、当該最大値の分
割点に対して過切削を生じないようなエンドミルFMの工具中
心のＺ座標値を決定すると共に、各格子点のＸ及びＹ座
標値並びに決定したＺ座標値をもつデータをグリツドポ
イントGP_（i,j）のデータとして生成し、等高線荒加工
のＺ座標のピツチで、加工目標を切断する複数の切削平
面S1、S2、S3、SEを生成し、切削平面S1、S2、S3、SEの
Ｚ座標値及びグリツドポイントGP_（i,j）のＺ座標値の
比較結果に基づいて、各切削平面S1、S2、S3、SE毎に、
該切削平面によつて切断される加工目標の輪郭の位置を
上記グリツドポイントGP_（i,j）によつて表す複数の輪
郭点CTを生成し、各切削平面S1、S2、S3、SE毎に加工目
標の周囲から等高線切削加工することができる輪郭点CT
以外の当該輪郭点CTについて、各切削平面S1、S2、S3、
SE毎に順次隣接する輪郭点CTを結ぶと共に、当該結んだ
輪郭点CTの１つを始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆と
して、各切削平面S1、S2、S3、SEで切断されかつ加工目
標に含まれている凹部の輪郭形状を表す経路LP₁、LP₂、
LP₃、LP₄、LP₅、LP₆を検出し、加工目標の最深部に生成
した切削平面S1、S2、S3、SE上の経路LP₁、LP₂、LP₃、L
P₄、LP₅、LP₆で囲まれる領域内に、複数の切削平面S1、
S2、S3、SEに共通の穴加工位置DP₁を設定し、各切削平
面S1、S2、S3、SE上に、エンドミルFMが共通の穴加工位
置DP₁から始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆を経て経
路LP₁、LP₂、LP₃、LP₄、LP₅、LP₆を通つて移動するよう
な工具移動経路をそれぞれ生成し、これにより、工具移
動経路を表すデータによつて等高線加工用の荒加工デー
タを得る。

また、これに加えて、各切削平面S1、S2、S3、S4、S5
毎に、工具移動経路を生成する際に、共通の穴加工位置
DP₁から始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆までの間に
輪郭点CTが存在するか否かを検出し、輪郭点CTが存在す
るときは、当該始点HP₆を含む凹部の輪郭形状を表す経
路LP5によつて囲まれる領域内に他の穴加工位置DP₂を設
定し、他の穴加工位置DP₂から始点HP₆を経て他の経路LP
5を通つて移動するような他の工具移動経路を生成す
る。

Ｆ作用加工目標の周囲から等高線切削加工することができる
輪郭点CTを除外した残りの輪郭点CTについて、各切削平
面S1、S2、S3、S4、S5毎に順次隣接する輪郭点CTを結ぶ
経路LP1、LP2、LP3、LP4、LP5、LP6を生成すると共に、
各経路LP1、LP2、LP3、LP4、LP5、LP6上の輪郭点CTの１
つを始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆に設定すること
により、各切削平面S1、S2、S3、S4、S5で切断されかつ
始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆を通る加工目標の凹
部の輪郭を検出することができる。

このとき、加工目標の最深部に生成した切削平面S5の
経路LP6で囲まれる領域内に共通の穴加工位置DP₁を設定
し、各切削平面S1、S2、S3、S4、S5上に、共通の穴加工
位置DP₁から始点HP₁、HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆を経て
経路LP1、LP2、LP3、LP4、LP5、LP6を覆って移動する工
具移動経路を生成すれば、共通の穴加工位置DP₁から等
高線加工することができ、その分穴加工の工数を低減し
て効率良く荒加工することができる。

さらにこのとき共通の穴加工位置DP₁から各始点HP₁、
HP₂、HP₃、HP₄、HP₅、HP₆までの間に輪郭点CTが存在す
るとき、該始点HP₆を含む経路LP5で囲まれる領域内に設
定した他の穴加工位置DP₂から始まる他の工具異動経路
を別途生成することにより、複雑な自由形状の場合で
も、共通の穴加工位置から等高線加工することができな
い部分についてだけ、別途穴加工することができる。

Ｇ実施例（G1）CAD/CAMシステムの全体構成第１図において、10は全体としてCAD/CAMシステムを
示し、自由曲面作成装置12で作成された形状データDT_S
に基づいて、工具経路作成装置13で切削加工要の加工デ
ータDT_CLを作成する。

すなわち自由曲面作成装置12は、中央処理装置（CP
U）を有し、デザイナが指定入力したワイヤフレームモ
デルに３次のベジエ式を用いてパツチを張つた後、当該
パツチを接続し直すことにより、自由曲面を有する物体
の形状データDT_Sを作成する。

これに対して工具経路作成装置13は、形状データDT_S
に基づいて、金型を荒加工及び仕上げする加工データDT
_CLを作成した後、当該荒加工用及び仕上げ加工用の加工
データDT_CLを、例えばフロツピデイスク15を介して、NC
ミーリングマシン14に出力する。

NCミーリングマシン14は、当該加工データDT_CLに基づ
いて例えばNCフライス盤を駆動し、これにより形状デー
タDT_Sで表される製品の金型を作成する。

なお工具経路作成装置13は、表示装置16のの表示に応
答して入力装置17を操作することにより、必要に応じて
加工用工具等の条件を入力し得るようになされている。

（G2）グリツドポイントの作成工具経路作成装置13のCPUは、オペレータが入力装置1
7を介して加工データDT_CLの作成を指示すると、第２図
に示す処理手順を実行し、これにより形状データDT_Sに
基づいて加工データDT_CLを作成する。

すなわち工具経路作成装置13のCPUは、オペレータが
指定入力した金型の開き方向に基づいて、パーテイング
ラインを決定する。

さらにパーテイングラインが決まると、オペレータが
指定入力した金型の大きさに応じてパーテイングライン
に沿つて金型の開き方向を垂直にパツチを生成すること
により、形状データDT_Sで表される製品にパーテイング
面を生成する。

これにより工具経路作成装置13のCPUは、形状データD
T_Sに予備的処理を施し、形状データDT_Sで表される製品
を作成するための例えば雄型及び雌型の形状を表す形状
データ（以下当該形状データで表される金型の最終的な
加工目標をモデルと呼ぶ）を作成する。

これに対してモデルについて形状データの作成が完了
すると、工具経路作成装置13のCPUは、ステツプSP1から
ステツプSP2に移り、工具干渉を回避したフラツトエン
ドミル用のグリツドポイントを作成する。

ここでグリツドポイントは、荒加工において、過切削
することなくモデルの外形形状を切削加工し得る格子状
の点で、第３図に示す処理手順を実行して作成される。

すなわち工具経路作成装置13のCPUは、ステツプSP3か
らステツプSP4に移つて、各パツチを分割し、各パツチ
の形状を点データで表現する。

この処理は、予め初期設定された分割数BNで、パツチをｕ及びｖ方向にパラメータ分割し、当該分割数BNで決
まる数の点（以下分割点と呼ぶ）をパツチ上に作成する処理で、第４図においては、パツチを４分割し、パツチ上に25個の分割点（以下で表す）を作成する。

なお、実際上分割数BNの初期値としては値10が設定さ
れ、これによりパツチの形状を121個の分割点で表すようになされている。

さらにこのとき工具経路作成装置13のCPUは、オペレ
ータが予め指定入力した荒加工用フラツトエンドミルの
半径Ｒに基づいて、次式の演算処理を実行して、距離の最大値R_Kを規定する。

さらに工具経路作成装置13のCPUは、隣接する分割点間の距離D_XYZを検出し、当該距離D_XYZが最大値R_K以上の
パツチを検出する。

さらに工具経路作成装置13のCPUは、距離D_XYZが最大
値R_K以上のパツチについて、次式 BN_NEW＝（INT［D_XYZ/R_K］＋１）×BN ……（７）の演算処理を実行して分割数BN_NEWを再設定し、当該分
割数BN_NEWで当該パツチを再分割する。

なおこの（７）式において、INT［D_XYZ/R_K］は、値D
_XYZ/R_Kの少数を切り捨てて整数値化する処理でなる。

かくしてモデルにおいては、値R_Kで決まる複数の分割
点でその形状が表現され、この実施例においては当該分
割点を基準にして荒加工用の加工データを作成すること
により、パツチの形状を実用上充分な精度で表し、加工データDT_CLの作
成時間を短縮するようになされている。

続いて工具経路作成装置13のCPUは、ステツプSP5に移
り、ここでグリツドポイントを仮設定する。

ここでCPUは、ステツプSP4で検出した分割点から、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標値の最大値X_MAX、Y_MAX、Z_MAX及び
最小値X_MIN、Y_MIN、Z_MINを検出し、これによりモデルの
Ｘ、Ｙ及びＺ方向の大きさを検出する。

さらに当該検出結果に基づいて、オペレータが入力し
たグリツドピツチDDで、XY平面上に格子状に連続する点
を生成し、当該点をグリツドポイントに仮設定する（こ
の結果グリツドポイントのＺ座標値は０に仮設定され
る）。

さらにこのときCPUにおいては、工具半径Ｒに対し
て、Ｘ及びＹ座標値が共に値Ｒの位置を基準にして順次
グリツドピツチDDでグリツドポイントを仮設定する。

かくしてこの実施例においては、ステツプSP5で作成
されたグリツドポイントのＺ座標値を分割点で決まる値に再設定することにより、最終的にグリツド
ポイントのＺ座標値を決定するようになされている。

ここでグリツドピツチは、対話形式で入力し得るよう
になされ、これにより荒加工する工具半径Ｒに比して小
さな値（例えば工具半径Ｒが10〔mm〕のとき、2.5〔m
m〕程度）に設定されるようになされている。

続いてCPUは、ステツプSP6に移り、フラツトエンドミ
ルの工具半径Ｒから処理上の工具半径RTを算出する。

すなわちこの実施例においては、モデルの形状を表す
分割点からグリツドポイントGP_（i,j）のＺ座標を再設定し、
加工データDT_CLを作成するようになされている。

これにより第５図に示すように、XY平面において、フ
ラツトエンドミルの中心ＯがグリツドポイントGP
_（i,j）と一致するようになされ、このときフラツトエ
ンドミルの断面が分割点及びを結ぶ直線より飛び出す部分が生じる。

このため次式 RT＝Ｒ＋ΔＲ ……（８）の演算処理を実行して処理上の工具半径RTを算出し、当
該処理上の工具半径RTを用いて、グリツドポイントの座
標データから加工データDT_CLを作成することにより、過
切削を未然に防止するようになされている。

ここでΔＲは、（６）式の関係に従つてパツチを分割した場合、次式の値に設定される。

続いて工具経路作成装置13のCPUは、ステツプSP7に移
り、第６図に示すように各グリツドポイントGP_（i,j）
に処理上の工具半径RTを半径にしてなる円領域Ｃを設定
する。

さらにCPUは、Ｘ、Ｙ座標値が当該円領域Ｃ内に含ま
れるパツチを各グリツドポイントGP_（i,j）毎に検出する。

このときCPUは、各パツチについて分割点のＸ及びＹ座標の最大値X_MAXP、Y_MAXP及び最小値
X_MINP、Y_MINPを検出すると共に、各円領域ＣのＸ及びＹ
座標の最大値D_XMAX、D_YMAX及び最小値D_XMIN、D_YMINを検
出する。

さらに第７図に示すように、各円領域Ｃ毎に、座標値
X_MAXP及びX_MINPが座標値D_XMINより小さいパツチ、座標
値X_MAXP及びX_MINPが座標値D_XMAXより大きいパツチ、座
標値Y_MAXP、Y_MINPが座標値D_YMINより小さいパツチ、座
標値Y_MAXP、Y_MINPが座標値D_YMAXより大きいパツチを順
次取り除くことにより、各円領域Ｃに外接する一辺2RT
の正方形領域Ｓについて、Ｘ、Ｙ座標値が当該正方形領
域Ｓ内に含まれるパツチを各グリツドポイントGP
_（i,j）毎に抽出する。

これによりCPUは、抽出したパツチについて、Ｘ及び
Ｙ座標値が円領域Ｃ内に含まれるか否か内外判定するこ
とにより、仮設定した各グリツドポイントGP_（i,j）毎
に円領域Ｃ内に含まれるパツチを簡易に検出し得るようになされている。

続いてCPUは、ステツプSP8に移り、第８図に示すよう
にステツプSP7において抽出したパツチについて、Ｘ及びＹ座標値が円領域Ｃ内に存在する分割
点を抽出する。

この処理は、ステツプSP7においてパツチを抽出した場合と同様に、分割点のＸ及びＹ座標値と円領域ＣのＸ及びＹ座標の最大値D
_XMAX、D_YMAX及び最大値D_XMIN、D_YMINの比較結果を得る
ことにより、各円領域Ｃに外接する一辺2RTの正方形領
域Ｓについて、当該正方形領域Ｓ内のＸ及びＹ座標値を
有する分割点を抽出した後、抽出した分割点について円領域Ｃの内外判定を実行することにより、簡
易に円領域Ｃ内のＸ及びＹ座標値を有する分割点を抽出し得るようになされている。

かくしてCPUにおいては、（６）式の条件に従つて分
割点を生成したことにより、各円領域Ｃ毎に複数の分割点を抽出することができる。

続いてCPUは、ステツプSP9に移り、抽出した分割点のＺ座標を検出し、各円領域Ｃ毎に当該Ｚ座標の最大値
Z_PMAXを検出する。

さらに仮設定したグリツドポイントGP_（i,j）のＺ座
標値を検出した最大値Z_PMAXで更新し、これによりグリ
ツドポイントGP_（i,j）を再設定する。

続いてCPUは、ステツプSP10に移り、再設定されたグ
リツドポイントGP_（i,j）のＺ座標値を補正する。

ここでCPUは、まずステツプSP7において抽出したパツ
チ毎に、隣接する各点間のＺ座標値の差を順次検出した後、その最大値ΔＺを
検出し、これにより円領域Ｓに含まれるパツチの最も大きな傾きを、Ｚ座標値を基準にして検出する。

さらにCPUは、最大値ΔＺをステツプSP9において更新
したＺ座標値Z_PMAXに加算し、これにより各グリツドポ
イントGP_（i,j）のＺ座標値を補正した後、ステツプSP1
1に移つて当該処理手順を終了する。

すなわち各円領域Ｃ内に存在する分割点のＺ座標最大値Z_PMAXを検出してグリツドポイントGP
_（i,j）を再設定し、この再設定したグリツドポイント
にフラツトエンドミルの先端が位置するように荒加工し
た場合、円領域Ｃ内に存在する分割点については過切削を生じないようにすることができる。

ところが第９図に示すように、パツチの形状を分割点で表現したことにより、各円領域Ｃ内に最大値Z_PMAXよ
りＺ座標の大きな部分が存在すると、当該部分を過切削
するおそれがある。

従つてこの実施例においては、パツチ中の最も大きな傾きをＺ座標値を基準にして検出した
後、当該検出結果に基づいてグリツドポイントGP
_（i,j）のＺ座標値Z_PMAXを補正することにより、過切削
を有効に回避するようになされている。

かくして第10図に示すように、工具半径Ｒのフラツト
エンドミルFMを用いた荒加工において、過切削すること
なくモデルの外形形状を切削加工し得る格子状のグリツ
ドポイントGP_（i,j）を設定し得、このときモデルの形
状を分割点で表現したことにより、全体として簡易な演算処理作業
でグリツドポイントGP_（i,j）を生成することができ
る。

（G3）輪郭点の生成工具経路作成装置13のCPUは、グリツドポイントGP
_（i,j）を生成すると、ステツプSP12に移り、等高線加
工用の平面を設定する。

すなわち第11図に示すように、ステツプSP5で検出し
たＺ座標値の最大値Z_MAXとオペレータが予め指定入力し
たＺピツクフイード値Z_Pに基づいて、最大値Z_MAXから順
次Ｚピツクフイード値Z_Pの間隔で、Ｚ軸と直交する平面
S1、S2、S3（以下切削平面と呼ぶ）を設定する。

さらにCPUは、Ｚ座標値の最小値Z_MINについて切削平
面SEを設定する。

続いて工具経路作成装置13のCPUは、ステツプSP13に
移り、等高線切削加工後に残る余肉を切削加工する際
の、Ｘ又はＹ方向の切削ピツチ（以下ピツクフイード値
と呼ぶ）PICを決定する。

ここでCPUは、グリツドピツチDDに対して整数倍で、
かつ荒加工するフラツトエンドミルFMの工具半径Ｒに対
して、次式 PIC＜2R ……（10）の関係式を満足するピツクフイード値PICを入力する。

これによりCPUにおいては、フラツトエンドミルFMの
工具中心がグリツドポイントGP_（i,j）上を通過するよ
うに工具経路を作成する。

ここで工具経路作成装置13は、表示装置16を介して、
グリツドポイントDDに対して整数倍で（10）式を満足す
ると共に工具半径Ｒに対して値0.8Rに最も近い値をピツ
クフイード値PICの候補として表示した後、オペレータ
の判断を待ち受けることにより、簡易にピツクフイード
値PICを設定し得るようになされている。

これによりオペレータにおいては、表示装置16に表示
された当該ピツクフイード値PICの候補により切削加工
する場合は、「ｙ」の操作子をオン操作することによ
り、グリツドピツチ等を考慮することなく簡易に当該ピ
ツクフイード値PICを設定することができる。

これに対して、当該ピツクフイード値PIC候補以外の
ピツチで切削加工を望む場合、工具経路作成装置13は、
オペレータが「ｎ」の操作子をオン操作することによ
り、ピツクフイード値PICの候補PIC_Kを、次式 PIC＝PIC_K−DD ……（11）で表される値に更新して表示する。

これによりオペレータにおいては、順次表示装置16に
表示されるピツクフイード値PICの候補に基づいて、簡
易にピツクフイード値PICを設定することができる。

ピツクフイード値PICが設定されると、CPUはステツプ
SP14に移り、ここで各切削平面S1、S2、S3、SEごとに、
グリツドポイントGP_（i,j）からモデルの形状輪郭を表
す点（以下輪郭点と呼ぶ）を生成する。

すなわち第12図に示すように、始めに切削平面S1のＺ
座標値Z_S1とグリツドポイントGP_（i,j）のＺ座標値GP
（ｚ）とを順次比較し、次式 GP（ｚ）≦Z_S1 ……（12）の関係を満足するグリツドポイントGP_（i,j）を抽出す
る。

さらに第13図に示すように、抽出されたグリツドポイ
ントGP_（i,j）の周囲８点のグリツドポイントGP
_{（ｉ−1,j−１）}〜GP_{（ｉ＋1,j＋１）}について、次式 GP（ｚ）＞Z_S1 ……（13）の関係式を満足するグリツドポイントGP
_{（ｉ−1,j−１）}〜GP_{（ｉ＋1,j＋１）}が、１点でも存在
するか否か判断する。

ここで（13）式の関係を満足するグリツドポイントGP
_{（ｉ−1,j−１）}〜GP_{（ｉ＋1,j＋１）}が周囲に１点でも
存在すると、CPUは、当該グリツドポイントGP_（i,j）の
Ｘ、Ｙ座標値を有する輪郭点CT_S1を切削平面S1上に設定
する。

これにより、第12図に示すような円筒形状のモデルに
おいては、切削平面S1でモデルを切断した際、当該モデ
ルの切断面の外形輪郭を表す輪郭点CT_S1を得ることがで
きる。

これに対して（12）式を満足し、周囲に（13）式を満
足するグリツドポイントGP_{（ｉ−1,j−１）}〜GP
_{（ｉ＋1,j＋１）}が１点でも存在しない場合は、切削平
面S1より下にグリツドポイントGP_（i,j）が存在するこ
とを表すフラグを有し、かつ当該グリツドポイントGP
_（i,j）のＸ、Ｙ座標値を有する座標データ（以下補助
データと呼ぶ）を作成する。

これに対して、（12）式を満足しないグリツドポイン
トGP_（i,j）については、グリツドポイントGP_（i,j）が
切削平面S1より上に存在することを表すフラグを有し、
かつ当該グリツドポイントGP_（i,j）の、Ｘ、Ｙ座標値
を有する補助データを作成する。

切削平面S1について、輪郭点CT_S1及び補助データの作
成が完了すると、CPUは続く切削平面S2について、同様
に輪郭点CT_S2及び補助データを作成する。

これによりCPUは、各切削平面S1、S2、S3、SEについ
て、順次輪郭点CT_S1〜CT_SE及び補助データを作成する。

（G4）１次元加工工具経路の作成工具経路作成装置13のCPUは、輪郭点CT_S1〜CT_SE及び
補助データを作成すると、ステツプSP15に移り、１次元
加工工具経路を作成する。

この１次元加工は、フラツトエンドミルを用いた切削
加工で、Ｘ又はＹ座標値を順次段階的に切り換えてＹ又
はＸ方向に切削加工を繰り返すことにより、等高線加工
して残つた余肉を取り除く加工である。

ここで第14図に示すように、CPUは、各切削平面S1、S
2、S3、SE上において、それぞれ切削平面S1、S2、S3、S
E全体の始点P_S01、P_S02、P_S03、P_S0Eを設定した後、当
該始点P_S01、P_S02、P_S03、P_S0Eを基準にして順次始点P
_S11、P_S21、……、P_S12、P_S22、……、P_S13、P_S23、…
…、P_S1E、P_S2E……及び終点P_E01、P_E11、……、P_E02、
P_E12、……、P_E03、P_E13、……、P_E0E、P_E1E……を設定
する。

ここでオペレータが一次元加工方向としてＸ方向を入
力した場合、Ｚ座標値がそれぞれ切削平面S1、S2、S3、
SEのＺ座標値GP（ｚ）、Ｘ座標値が値X_MIN−（Ｒ＋α）
（ここでαは通常２〔mm〕に設定される）、Ｙ座標値が
値Ｒの点P_S01、P_S02、P_S03、P_S0Eが全体の始点に設定さ
れる。

これに対して、始点P_S11、P_S21、……、P_S12、P_S22、
……、P_S13、P_S23、……、P_S1E、P_S2E……は、全体の始
点P_S01、P_S02、P_S03、P_S0Eから順次ピツクフイード値PI
CだけＹ方向に変位した位置に設定される。

これに対して終点P_E01、P_E11、……、P_E02、P_E12、…
…、P_E03、P_E13、……、P_E0E、P_E1E……は、それぞれ始
点P_S01、P_S11、……、P_S02、P_S12、……、P_S03、P_S13、
……、P_S0E、P_S1Eと等しいＹ、Ｚ座標値で、Ｘ座標値の
最大値X_MAXからＸ方向に距離Ｒ＋αだけ離れた位置に設
定される。

これにより第14図において矢印で示すように、CPU
は、対応する始点P_S01、P_S11、……、P_S02、P_S12、…
…、P_S03、P_S13、……、P_S0E、P_S1E……から終点を結ぶ
直線路に沿つて工具経路を生成する。

ところで第15図に示すように、例えば工具半径Ｒの大
きなフラツトエンドミルで等高線加工した後、余肉を取
り除く場合、金型の四隅に残る余肉と中央に残る余肉だ
けを取り除けばよい。

すなわち始点P_S21、P_S31、P_S41、からそれぞれ終点P
_E21、P_E31、P_E41に向つて１次元加工したのでは、工具
を無駄に移動させる結果になる。

このためこの実施例においては、始点P_S01、P_S11、…
…、〜P_S0E、P_S1E……及び終点P_E01、P_E11、……、〜P
_E0E、P_E1E……が設定されると、Ｙ座標値が各始点
P_S01、P_S11、……、〜P_S0E、P_S1E……の座標値と等し
く、Ｘ座標値が範囲X_MINからX_MIN＋Ｒの輪郭点CT_S1〜CT
_SEを検出することにより、始点P_S01、P_S11、……、〜P
_S0E、P_S1E……側で余肉を取り除く必要のない部分を検
出する。

このような輪郭点CT_S1が検出されると、CPUは検出さ
れた輪郭点CT_S1に始点P_S21、P_S31、P_S41を設定し直す。

これによりこの実施例においては、始点P_S01、P_S11、
……、〜P_S0E、P_S1E……側で余肉を取り除く必要のない
部分については、１次元加工の工具経路を生成しないよ
うにし、その分荒加工時間を短縮するようになされてい
る。

同様にCPUは、Ｙ座標値が終点P_E01、P_E11、……、〜P
_E0E、P_E1E……のＹ座標値と等しく、Ｘ座標値がX_MAXか
らX_MAX−Ｒの輪郭点CT_S1〜CT_SEを検出することにより、
終点P_E01、P_E11、……、〜P_E0E、P_E1E……側で余肉を取
り除く必要のない部分を検出する。

さらに、このような輪郭点CT_S1〜CT_SEが検出される
と、検出された輪郭点CT_S1に終点を設定し直し、これに
より終点P_E01、P_E11、……、〜P_E0E、P_E1E……側で無駄
な工具経路を削除して荒加工時間を短縮する。

始点P_S01、P_S11、……、〜P_S0E、P_S1E、……及び終点
P_E01、P_E11、……、〜P_E0E、P_E1E……の設定が完了する
と、CPUは、各切削平面S1、S2、S3、SEごとに、順次始
点P_S01、P_S11、……、〜P_S0E、P_S1E、……から対応する
終点P_E01、P_E11、……、〜P_E0E、P_E1E……を結ぶ直線路
に沿つて輪郭点CT_S1〜CT_SE及び補助データを検索する。

ここでステツプSP5において上述したように、Ｘ、Ｙ
座標値が共に値Ｒの位置を基準にしてグリツドピツチDD
でグリツドポイントGP_（i,j）を生成したことにより、
始点P_S01、P_S11、……、P_S0E、P_S1E……から対応する終
点P_E01、P_E11、……、P_E0E、P_E1E……を結ぶ直線路にお
いては、グリツドポイント上を通過し、これにより当該
直線路上で輪郭点CT_S1〜CT_SEを検出することができる。

さらに輪郭点CT_S1〜CT_SE以外の部分においては、補助
データに基づいて、切削平面S1〜SEとモデル表面との上
下関係を判断することができる。

この関係を利用してCPUは、始めにＺ座標が一番大き
い切削平面S1において、順次始点P_S01から終点P_E01、始
点P_S11から終点P_E11、……に向かつて輪郭点を検出す
る。

ここで第16図に示すように、直線路に沿つて始点P_Sn1
から終点P_En1間で輪郭点CT_s1が検出されない場合、CPU
は、始点P_Sn1から終点P_En1間の補助データに基づいて切
削平面S1以下にグリツドポイントGP_（i,j）が存在する
か否か判断し、ここで肯定結果が得られると、始点P_Sn1
及び終点P_En1を結ぶ直線路を工具経路に設定する。

これにより第17図に示すように、最もＹ座標値の小さ
い直線路L0においては、始点P_S01及び終点P_E01を直線で
結ぶ工具経路でフラツトエンドミルを移動させることに
より、直線路L0に沿つて余肉を切削することができる。

これに対して第18図に示すように、始点P_Sn1から終点
P_En1間で輪郭点CT_s11が検出されると、当該輪郭点CT_s11
直前の補助データに基づいて、直前のグリツドポイント
GP_（i,j）が切削平面S1以下に存在するか否か判断す
る。

ここで肯定結果が得られると、CPUは、輪郭点CT_s11の
上方に工具経路の基準点PK₁を設定し、続いて輪郭点CT
_s11から終点P_En1側の輪郭点を検出する。

ここで終点P_En1側で輪郭点が検出されないと、CPUは
終点P_En1の上方に終点P_En1Sを再設定し、これにより順
次始点P_Sn1、輪郭点CT_s11、基準点PK₁₂、終点P_En1Sを結
ぶ工具経路を生成する。

これに対して第19図に示すように、終点P_En1側で輪郭
点CT_s12が検出されると、CPUは、続いて終点P_En1側の輪
郭点を検出する。

ここで続く輪郭点が検出されないと、CPUは、輪郭点C
T_s12上に基準点PK₂を設定した後、始点P_Sn1、輪郭点CT
_s11、基準点PK₁、基準点PK₂、輪郭点CT_s12及び終点P_En1
を順次結ぶ工具経路を生成する。

これにより直線路L1（第17図）に沿つた工具経路を生
成し得、当該直線路L1に沿つて余肉を切削することがで
きる。

これに対して第20図に示すように、輪郭点CT_s12に続
いて輪郭点CT_s13が検出されると、CPUは、輪郭点CT_s12
に基づいて基準点PK₂を設定した後、輪郭点CT_s11に基づ
いて基準点PK₁を設定した場合と同様に輪郭点CT_s13に基
づいて基準点PK₃を設定する。

さらにCPUは、輪郭点CT_s13から終点P_En1の方向に輪郭
点の検出処理を繰り返し、これにより直線路L3（第17
図）に沿つて工具経路を生成する。

かくしてこの実施例においては、切削平面S1で荒加工
する際、基準点PK₁、PK₂、……のＺ座標値をモデルのＺ
座標値Z_MAXに削りしろを加算した値に設定するようにな
され、これによりモデルの最上面も同時に加工するよう
になされている。

これに対して第18図の場合とは逆に、輪郭点CT_s11直
前のグリツドポイントGP_（i,j）が切削平面S1上方に存
在するとき（すなわち第15図に上述したように始点を設
定し直した場合でなる）、終点を再設定した場合と同様
に、当該始点上に始点を再設定する。

さらに元の始点から順次終点まで輪郭点を検出し、順
次基準点を設定し、これにより工具経路を作成する。

かくして切削平面S1について、全体の始点P_S01から順
次始点及び終点間に工具経路を生成することができる。

さらにCPUは、切削平面S1について、始点及び終点間
の工具経路の生成が完了すると、同様に順次切削平面S
2、S3及びSEについて、始点及び終点間の工具経路を生
成する。

このようにして各切削平面S1〜SEについて工具経路が
生成されると、CPUは、１次元加工全体の工具経路を生
成する。

ここでCPUは、第21図に示すように、始めに切削平面S
1において、直線路L0から偶数番目の直線路L1、L3につ
いて、座標データの配列を入れ換え、これにより全体と
してジグザグに工具経路を生成する。

続いてCPUは、順次切削平面S2、S3及びSEについて同
様に座標データを入れ換え、各切削平面S2、S3及びSEに
ついても、ジグザグに工具経路を生成する。

このときCPUにおいては、始点及び終点間の補助デー
タに基づいて、例えば等高線加工の結果、直線路全体と
して余肉が残らない部分においては、当該始点及び終点
間の工具経路を飛び越えるように、全体の工具経路を生
成する。

さらに各始点及び終点の座標データを検出することに
より、第15図について上述したように始点及び終点を再
設定した部分で、始点及び終点が元の始点及び終点の上
方に再設定されている部分を検出する。

この始点から次の輪郭点に至まで経路及び終点部分か
ら当該始点の１つ前の輪郭点までの経路は、切削平面か
ら上方に工具経路が生成された部分であり、CPUは、当
該始点及び終点を省略して全体の工具経路を生成し、こ
れにより無駄な工具の移動を省略して一次元加工用の工
具経路を生成する。

なおこの実施例においては、輪郭点上に形成する基準
点PKについては、検出した輪郭点のデータにフラツグを
立てて表現するようになされている。

（G5）等高線加工工具経路の作成工具経路作成装置13のCPUは、１次元加工工具経路を
作成すると、ステツプSP16に移り、等高線加工用の工具
経路を作成する。

この処理は、各切削平面S1〜SEについて、第22図に示
す処理手順を繰り返し、切削平面S1〜SEごとに等高線加
工用の工具経路を生成する処理である。

すなちCPUは、ステツプSP17からステツプSP18に移
り、切削平面S1上の輪郭点について、エツジ上に存在す
る輪郭点をループ始点として抽出する。

ここでCPUは、第23図に示すように、順次モデル再外
周のグリツドポイント（金型のエツジE1、E2、E3、E4上
にほぼ位置することにより、以下エツジ上のグリツドポ
イントと呼び、当該グリツドポイントに対応する輪郭点
をエツジ上の輪郭点と呼ぶ）について、Ｘ座標最小値X
_MINY座標最小値Y_MINの位置から順次時計回りで対応する
輪郭点を検出する。

これにより第24図に示すように、輪郭点CT₁が１つ検
出されると、CPUは、当該輪郭点CT₁をループ始点ST₁に
設定する。

さらにCPUは、当該ループ始点ST₁からモデルの外側に
距離Ｒ＋αだけ離れた点P₀を、ループ始点CT₁までフラ
ツトエンドミルを進入させる始点（以下アプローチ点と
呼ぶ）に設定する。

すなわちCPUは、第25図に示すように、Ｘ座標値X_MIN
のグリツドポイントからループ始点ST₁が検出された場
合、ループ始点ST₁からＸ方向負側に距離Ｒ＋αだけ離
れた点をアプローチ点P₀に設定するのに対し、Ｘ座標値
X_MAXのグリツドポイントからループ始点CT₆が検出され
た場合、始点CT₆からＸ方向正側に距離Ｒ＋αだけ離れ
た点をアプローチ点P₀に設定する。

さらにＹ座標値Y_MIN又はY_MAXのグリツドポイントから
ループ始点が検出された場合、ループ始点CT₃からＹ方
向負側又はＹ方向正側に距離Ｒ＋αだけ離れた点をアプ
ローチ点P₀に設定する。

続いてCPUは、ステツプSP19に移り、ステツプSP18に
おいて輪郭点が抽出されたか否か判断し、ここで肯定結
果が得られると、ステツプSP20に移り、時計回りのルー
プ検出処理を実行する。

ここでCPUは、順次隣接する輪郭点を検索すると共
に、検索した輪郭点を検索対象から除外する。

さらにこのときCPUは、検索された輪郭点に向かつて
左右向、前方向、右方向の優先順位で輪郭点を検索し、
さらに検索した輪郭点の連続（以下ループと呼ぶ）LOOP
1について、当該輪郭点の順序を必要に応じて入れ換
え、これにより検索順序に向かつて常に右側がモデル壁
面になるようにループLOOP1を生成する。

これによりCPUにおいては、当該ループ始点P₀を起点
又は終点にした工具移動経路を生成して、ステツプSP18
に戻る。

このとき検索順序に向かつて常に右側がモデル外形に
なるようにループを生成したことにより、常にダウンカ
ツトで切削加工し得る順路でループを生成し得、これに
より過切削を有効に回避して等高線加工することができ
る。

これによりCPUにおいては、順次ステツプSP18−SP19
−SP20−SP18の処理ループを繰り返すことにより、順次
ループLOOP1、LOOP2、LOOP3、LOOP4について工具移動経
路を生成する。

これに対し第26図に示すように、最外周のグリツドポ
イントから輪郭点が検出されない場合、又は最外周全て
の輪郭点が検索された場合、ステツプSP19において否定
結果が得られることにより、CPUはステツプSP21に移
り、残りの輪郭点の中からエツジ以外に存在する輪郭点
を抽出する。

ここでCPUは、未検索の輪郭点の中からＸ座標値が最
も小さな輪郭点を抽出した後、抽出した輪郭点からＹ座
標値が最も小さな輪郭点CT₉を抽出し、当該輪郭点CT₉を
ループ始点ST₂に設定する。

続いてCPUは、ステツプSP22に移つて、ステツプSP21
において輪郭点が検出されたか否か判断し、ここで肯定
結果が得られるとステツプSP23に移り、ドリリングが必
要な凹部か否か判断する。

すなわち最外周のグリツドポイントから検出されたル
ープ始点ST₁については、穴加工しなくても金型の周囲
からエンドミルを進入させて切削加工することができ
る。

ところが最外周以外のグリツドポイントから検出され
たループ始点ST₂においては、エツジから当該ループ始
点ST₂までのグリツドポイントが切削平面S1以下のと
き、穴加工しなくても金型の周囲からエンドミルを進入
させることができるのに対し、エツジからループ始点ま
でのグリツドポイントが切削平面S1以上のとき、金型の
周囲からエンドミルを進入させることが困難になる。

このためCPUは、ループ始点ST₂については、第27図に
示すように、ループ始点ST₂からそれぞれＸ及びＹ方向
に延長する直線路について、モデル最外周までの距離D
1、D2、D3、D4を検出する。

さらに距離の短い順に各直線路D1、D2、D3、D4に沿つ
て補助データを検索し、当該直線路上のグリツドポイン
トが切削平面S1より下方か否か判断する。

ここでCPUは、グリツドポイントが切削平面S1より下
方の直線路D1が検出されると、当該ループ始点ST₂につ
いては穴加工が必要ないと判断し、補助データの検索を
終了した後、モデルの最外周から距離Ｒ＋αだけ離れた
当該直線路の延長線上にアプローチP₀を設定して、ステ
ツプSP235に移る。

これにより当該ループ始点ST₂から順次時計回りのル
ープ検出処理を実行し、当該ループ始点ST₂から始まる
ループLOOP5を検出した後、ステツプSP2に戻る。

これに対して第28図に示すように、直線路D1、D2、D
3、D4において、グリツドポイントが切削平面S1より下
方にない場合でも、直線路D1、D2、D4のように隣接する
ループLOOP7までの間でグリツドポイントが切削平面S1
より下方の場合がある。

この場合、ループLOOP7の方が先に生成されることに
より、ループ生成順に等高線加工すれば、ループLOOP7
からエンドミルを進入させてループLOOP8を切削加工す
ることができ、ループLOOP8の穴加工を省略することが
できる。

従つてCPUは直線路D1、D2、D3、D4の何れかが他のル
ープLOOP7と交差し、当該ループLOOP7までの間でグリツ
ドポイントが切削平面より下方に位置するとき、穴加工
が必要ないと判断し、ループLOOP7まで距離が最も短
く、かつループLOOP7までの間でグリツドポイントが切
削平面S1より下方の直線路D4を検出する。

さらに検出した直線路D4とループLOOP7の交点（ルー
プLOOP7の輪郭点の１つと一致する）をLOOP8のアプロー
チ点P₀に設定し、ステツプSP235に移る。

これに対してループ始点ST₃（第26図及び第27図）の
ように、全ての直線路D1、D2、D3、D4においてグリツド
ポイントが切削平面S1より上方で、かつ当該直線路D1、
D2、D3、D4が他のループと交差しない場合、又は交差し
ても交差するループLOOP5までの間切削平面S1がモデル
表面より下方の場合、CPUは当該ループ始点ST₃を穴加工
が必要な位置と判断し、ステツプSP24に移り、当該ルー
プ始点ST₃をホールポイントとして登録した後、ステツ
プSP25に移る。

ここでCPUは、反時計回りのループ検出処理を実行す
ることにより、時計回りのループ検出処理と逆回りに輪
郭点を検索してループを生成し、各ループ始点について
工具移動経路を生成する。

すなわちCPUは、検索された輪郭点に向かつて右方
向、前方向、左方向の優先順位で輪郭点を検索し、さら
に検索した輪郭点の順序を必要に応じて入れ換え、これ
により検索順序に向かつて常に右側がモデル壁面になる
ようにループを生成する。

これによりCPUにおいては、時計回りのループ検出処
理の場合と同様に常にダウンカツトで切削加工する順路
でループを生成し、これにより過切削を有効に回避して
等高線加工するようになされている。

これによりCPUは、順次ステツプSP18−SP19−SP21−S
P22−SP23−SP235−SP21、又はステツプSP18−SP19−SP
21−SP22−SP23−SP24−SP25−SP21の処理ループを繰り
返すことにより、順次ループLOOP5、LOOP6を設定し、各
ループLOOP5、LOOP6について等高線加工用の工具経路を
生成する。

さらにCPUは、当該処理手順を各切削平面毎に繰り返
し、順次ループを生成すると共にホールポイントを登録
した後、ステツプSP26に移つて当該処理手順を終了す
る。

（G5−１）穴加工位置の設定続いてCPUは、ステツプSP27（第２図）に移り、ホー
ルポイントから穴加工位置を設定する。

ここで第29図に示すように、CPUはステツプSP28から
ステツプSP29に移り、ループ検出の際に登録したホール
ポイントからＺ座標値が最も小さい（すなわちモデルの
最も深い位置でなる）ホールポイントを検出する。

これにより第30図に示すような断面形状のモデル（第
30図（Ｂ））においては、切削平面S1〜S5上に設定され
たホールポイントHP₁〜HP₆からホールポイントHP₅が検
出される（第30図（Ａ））。

続いてCPUは、ステツプSP30に移り、第31図に示よう
に検出したホールポイントHP₅からＸ方向正側の輪郭点K
1を検出し、当該輪郭点K1及びホールポイントHP₅間に中
点C1を設定する。

続いてCPUは、ステツプSP31に移り、中点C1からＹ方
向正側及び負側の輪郭点K2及びK3を検出し、当該輪郭点
K2及びK3間の中点DP₁を検出する。

これによりCPUは、ループLP6のほぼ中央部分に中点DP
₁を設定する。

続いてCPUは、ステツプSP32に移り、中点DP₁を穴加工
位置に設定した後、当該穴加工位置DP₁から中点C1を通
つてホールポイントHP₅に至る工具経路KL₁を生成する。

すなわちCPUは、穴加工位置DP₁におけるグリツドポイ
ントのＺ座標値を検出し、当該Ｚ座標値を穴加工位置DP
₁のＺ座標値に設定する。

これにより、当該穴加工位置DP₁を穴加工するとき、
過切削しない範囲でモデル表面まで一気に穴加工し、穴
加工の工数を低減することができる。

さらにこのときループLP6のほぼ中央部分に穴加工位
置を認定し得ることにより、穴加工時、ドリルがたわん
だような場合でも、過切削を有効に回避して穴加工する
ことができる。

実際上、このような穴加工の必要な凹部においては、
当該凹部の中央付近が一般に最も深い部分になる。

従つて、この実施例のようにループLP6のほぼ中央部
分に穴加工位置を設定し、モデル表面まで一気に穴加工
すれば、効率良く荒加工することができ、その分荒加工
全体の加工時間を短縮することができる。

又、ループLP6のほぼ中央部分に穴加工位置を設定す
れば、正しい位置に穴加工しているか否かの加工時にお
ける判断も、容易に判断することができる。

さらにCPUは、ループLP6のループ始点を穴加工位置に
設定し直し、これにより穴加工位置から始まるループLP
6の工具経路を生成した後、続くステツプSP33に移る。

ここでCPUは全てのホールポイントについて、経路の
生成が完了したか否か判断し、この場合否定結果が得ら
れることにより、ステツプSP34に移る。

ここでCPUは、経路を生成したホールポイントに次い
でＺ座標値が最も小さいホールポイントHP₄を検出した
後、ステツプSP35に移る。

ここでCPUは、穴加工位置DP₁からホールポイントHP₄
のＹ座標値までＹ方向正又は負側に延長した後、Ｘ方向
に延長してホールポイントHP₄に至経路を生成し、当該
経路上に輪郭点が存在するか否か判断する。

すなわち当該経路上に輪郭点が存在する場合、経路途
中にモデルの壁が存在すると判断することができる。

ここでホールポイントHP₄については、否定結果が得
られることにより、CPUはステツプSP36に移り、当該経
路をループLP4の工具経路に設定した後、ステツプSP33
に戻る。

かくして穴加工位置DP₁から始まり、それぞれループL
P6及びLP4を切削加工する工具経路を生成することがで
きる。

従つて、穴加工位置を共通に設定し得ることにより、
その分穴加工の工数を低減し得、荒加工全体の加工時間
を短縮することができる。

続いてCPUは、ステツプSP33で否定結果が得られるこ
とにより、ステツプSP34に移り、ここでループLP5のホ
ールポイントHP₆を検出してステツプSP35に移る。

ここで穴加工位置DP₁からホールポイントHP₆に至る経
路KL₃において、ループLP5及びLP6の輪郭点が検出され
ることにより、肯定結果が得られ、CPUはステツプSP37
に移る。

ここでCPUは、ホールポイントHP₅について穴加工位置
DP₁を設定した場合と同様にして、ホールポイントHP₆に
ついて穴加工位置DP₂を設定する。

すなわちホールポイントHP₆からＸ方向正側の輪郭点
を検出し、当該輪郭点及びホールポイントHP₆間に中点
を設定する。

さらに当該中点からＹ方向正側及び負側の輪郭点を検
出し、当該輪郭点間の中点DP₂を検出する。

続いてCPUは、ステツプSP38に移り、当該中点DP₂を穴
加工位置に設定した後、当該穴加工位置DP₂からホール
ポイントHP₆に至る工具経路KL₄を生成する。

かくして穴加工位置からホールポイント間に壁が存在
するか否か判断し、壁が存在しないとき穴加工位置を共
通に用いるのに対し、壁が存在するとき、穴加工位置を
設定し直すことにより、全体の穴加工位置を必要最小限
に低減し得、その分荒加工に要する時間を短縮すること
ができる。

かくして工具経路KL₄を生成すると、CPUはステツプSP
33に戻り、これにより順次ホールポイントHP₃、HP₂、HP
₁について穴加工位置DP₁から始まる経路KL₅、KL₆、KL₇
を生成した後、ステツプSP39に移る。

ここでCPUは、各切削平面毎に、ループ生成順に順次
終点及びアプローチ点、又は終点及びループ始点を結ぶ
等高線加工全体の工具経路を生成した後、当該処理手順
を終了する。

（G6）加工データの生成等高線加工工具経路が生成されると、CPUは、ステツ
プSP40に移り、ここで一次元加工及び等高線加工用の加
工データを作成する。

ここでCPUは第32図に示すように、ステツプSP27で穴
加工位置DPが設定された場合、穴加工位置の座標データ
に、工具半径Ｒのドリルを指定するコマンド、切削速度
のコマンド等を付加し、穴加工用のNCデータを作成す
る。

これにより当該NCデータに基づいて、工具半径Ｒのド
リルを所定の基準位置HPSに設置した後、工具経路DK11
に沿つて移動させ、モデル表面まで穴加工することがで
きる。

さらにこのとき他に穴加工位置が設定されている場
合、続いて当該穴加工位置までドリルを移動された後、
当該穴加工位置を穴加工するようにNCデータを生成す
る。

これによりCPUは、穴加工位置をまとめて穴加工した
後、順次切削平面毎に、等高線加工、１次元切削加工を
繰り返すようにNCデータを生成し、工具交換回数を低減
するようになされている。すなわち、切削平面毎に、穴
加工、等高線加工、１次元切削加工を繰り返すようにす
れば、切削平面の分だけ工具交換が必要になる。

ところがこの実施例のように、まとめて穴加工した
後、順次切削平面毎に、等高線加工、１次元切削加工を
繰り返すようにすれば、工具交換回数を１回に低減する
ことができ、その分効率良く荒加工することができる。

続いてCPUは、ステツプSP16で切削平面S1について検
出された等高線加工工具経路の座標データに、工具半径
Ｒのフラツトエンドミルを指定するコマンド、切削平面
S1のＺ座標値、切削速度のコマンド等を付加し、等高線
加工用のNCデータを作成する。

これにより第33図に示すように、当該NCデータに基づ
いて、工具経路DK12に沿つてフラツトエンドミルを移動
させることができ、切削平面S1全体の始点P₀からループ
LOOP5のループ始点STまで切削加工した後、モデルの輪
郭に沿つてループLOOP5及びLOOP6を順次切削加工するこ
とができる。

このときCPUにおいては、フラツトエンドミルをルー
プLOOP5の終点P_Eからホームポジシヨンまで引き上げた
後、ループLOOP6の始点上方（すなわち穴加工位置DPの
上方）に移動させるまでの間、フラツトエンドミルの移
動速度を高速に切り換えるようにNCデータのコマンドを
切り換え、これにより荒加工時間を短縮する。

かくして第34図に示すように、当該NCデータに基づい
て、所定の金型をモデルの外形形状で等高線加工するこ
とができる。

続いてCPUは、ステツプSP15において検出された一次
元加工工具経路に基づいて、NCデータを作成する。

すなわち等高線加工の場合と同様に、一次元加工工具
経路の座標データに、工具半径Ｒのフラツトエンドミル
を指定するコマンド、モデルのＺ座標値Z_MAX、切削速度
のコマンド等を付加し、NCデータを作成する。

これにより第35図に示すように、工具経路DK13に沿っ
てフラツトエンドミルを移動させることができ、順次段
階的にＹ座標値を切り換えながら、Ｘ方向に余肉を取り
除くことができる。

このときCPUにおいては、モデルの最上面を切削加工
するように、フラツトエンドミルのＺ座標値を設定し、
これにより切削平面S1と同時にモデルの最上面を切削加
工し、その分加工時間を短縮し得るようになされてい
る。

さらに、フラツトエンドミルを上方に移動させるとき
及び等高線加工の終点から当該一次元加工全体の始点P₀
まで移動させるとき（破線で示す経路でなる）、フラツ
トエンドミルが高速度で移動するように移動速度のコマ
ンドを切り換え、これにより荒加工時間を短縮する。

かくして、このようにして生成された穴加工、等高線
加工、１次元切削加工のNCデータに基づいて、切削平面
S1より上面を荒加工することができる。

同様にCPUは、切削平面S2、S3、SEについて、順次等
高線加工、１次元加工のNCデータを作成し、これにより
荒加工データを生成する。

このときCPUは、切削平面S1の１次元切削加工におい
ては、同時にモデルの最上面を切削加工するのに対し、
切削平面S2、S3、SEの１次元加工においては、フラツト
エンドミルをホームポジシヨンまで引き上げて高速度で
移動させ、これにより全体の加工時間を短縮するように
なされている。

これに対して、ステツプSP27で穴加工位置が設定され
ていない場合、穴加工用のNCデータを作成することな
く、切削平面順に等高線加工及び１次元加工用のNCデー
タを作成する。

これにより第24図に示すようなモデルにおいては、各
切削平面について第36図及び第37図に示すような経路で
フラツトエンドミルを移動させるNCデータを生成し得、
かくして必要に応じて自動的に穴加工することができ
る。

これに対して第38図及び第39図に示すように、底面に
円筒形状の突起を有するモデルにおいては、基準位置HP
Sから工具経路DK21に沿つてドリルを移動させ、溝の部
分（穴加工位置DP₁で表す）をモデル表面まで穴加工し
た後、続いて中央部分（穴加工位置DP₂で表す）をモデ
ル表面まで穴加工することができる。

さらに第40図に示すように、フラツトエンドミルに工
具交換した後、最上面の切削平面についてホームポジシ
ヨンからループLP8のアプローチ点P₀までフラツトエン
ドミルを移動させ、ループLP8を等高線加工することが
できる。

続いて、穴加工位置DP₁までフラツトエンドミルを移
動させ、当該穴加工位置DP₁からループLP9及びLP10を順
次等高線加工することができる。

さらに続いて、穴加工位置DP₂までフラツトエンドミ
ルを移動させ、当該穴加工位置DP₂からループLP11を等
高線加工した後、等高線加工で残つた余肉を１次元切削
加工で取り除くことができる。

かくしてCPUにおいては、加工データDT_CLの作成が完
了すると、ステツプSP41に移り、当該処理手順を終了し
た後、オペレータの操作に応動して加工データをフロツ
ピデイスク15に格納する。

これによりNCミーリングマシン14においては、当該加
工データDT_CLに基づいて、金型を荒加工することがで
き、続いて仕上げ加工することにより、過切削を有効に
回避して、全体として短い加工時間で形状データDT_Sで
表される製品の金型を作成することができる。

（G7）実施例の効果以上の構成によれば、モデルの形状を表す複数の分割
点から工具半径に応じた格子状のグリツドポイントを生
成し、当該グリツドポイント及び切削平面の座標値を比
較して等高線加工用の荒加工データを生成する際に、切
削平面毎にモデル凹部の輪郭を表す経路を生成し、モデ
ル最深部に位置する経路の略中央部分に共通の穴加工位
置を設定することにより、過切削を有効に回避して効率
良く荒加工することができる。

（G8）他の実施例なお上述の実施例においては、分割点の最大距離R_Kを
工具半径Ｒの1/3に設定した場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば工具半径Ｒの1/2に設定し
てもよい。

この場合、（９）式の補正値ΔＲを、次式の値に設定すればよい。

さらに上述の実施例においては、穴加工位置のグリツ
ドポイントまで一気に穴加工する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、穴加工位置設定に用いたホ
ールポイントの切削平面まで一気に穴加工するようにし
ても良い。

さらに上述の実施例においては、切削平面S1の１次元
加工で同時にモデル最上面を切削する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、別途モデル最上面を切削
するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、Ｘ座標値が最小値の
輪郭点の中から、Ｙ座標値が最小値の輪郭点をループ始
点に設定する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、必要に応じて例えばＹ座標値が最小値の輪郭点か
らＸ座標値が最小値の輪郭点をループ始点に設定するよ
うにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、Ｘ方向に１次元加工
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、必
要に応じてＹ方向に１次元加工するようにしてもよい。

さらに上述の実施例においては、フラツトエンドミル
で荒加工する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、ボールエンドミルを用いる場合等広く適用するこ
とができる。

さらに上述の実施例においては、３次のベジエ式で表
される自由曲面形状のモデルを荒加工する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、クーンズ式（COON
S）、フーガソン式（FERGUSON）等で表される自由曲面
形状のモデルを荒加工する場合、さらには自由曲面形状
のモデルに限らず、種々の形状データで表されるモデル
を荒加工する場合に広く適用することができる。

このとき本発明においては、モデルの形状を分割点で
表現したことにより、各パツチが滑らかに接続されてい
ない場合においても、簡易かつ確実に荒加工用の加工デ
ータを生成することができる。

さらに上述の実施例においては、金型を荒加工する場
合について述べたが、本発明は金型を荒加工する場合に
限らず、例えば試作品を作成する場合の荒加工等に広く
適用することができる。

Ｈ発明の効果上述のように本発明によれば、凹部を有する加工目標
の形状を表す分割点に基づいてグリツドポイントを生成
し、当該グリツドポイントに基づいて等高線荒加工用の
加工データを生成する際に、切削平面毎に凹部の輪郭を
表す経路を生成し、最深部の切削平面の経路で囲まれる
領域内に共通の穴加工位置を設定し、これに加えて他の
凹部に穴加工位置を設定することにより、過切削するこ
となく、しかも効率良く等高線加工することができるよ
うな荒加工データ作成方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるCAD/CAMシステムを示
すブロツク図、第２図はその動作の説明に供するフロー
チヤート、第３図はグリツドポイントの作成処理の説明
に供するフローチヤート、第４図は分割点作成の説明に
供する略線図、第５図は工具半径の補正の説明に供する
略線図、第６図及び第７図はパツチの抽出の説明に供す
る略線図、第８図は分割点の抽出の説明に供する略線
図、第９図はＺ座標値の補正の説明に供する略線図、第
10図はグリツドポイント設定の説明に供する略線図、第
11図は切削平面の設定の説明に供する略線図、第12図及
び第13図は輪郭点設定の説明に供する略線図、第14図は
１次元加工の説明に供する略線図、第15図は始点及び終
点の再設定の説明に供する略線図、第16図〜第21図は始
点及び終点間の工具経路生成の説明に供する略線図、第
22図は等高線加工工具経路の生成の説明に供するフロー
チヤート、第23図〜第26図はループ始点検出の説明に供
する略線図、第27図及び第28図は凹部の検出の説明に供
する略線図、第29図は穴加工位置設定の説明に供するフ
ローチヤート、第30図及び第31図は穴加工位置設定の説
明に供する略線図、第32図〜第40図は生成された工具移
動経路を示す略線図、第41図は自由曲面の説明に供する
略線図、第42図は等高線加工の説明に供する略線図、第
43図は凹部を有するモデルの説明に供する略線図であ
る。 10……CAD/CAMシステム、12……自由曲面作成装置、13
……工具経路作成装置、14……NCミーリングマシン、DK
11、DK12、DK13……工具経路、 ……パツチ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】XY平面について所定のピツチ間隔で格子状
に位置決めされた格子点を通りかつ上記各格子点ごとに
加工目標との関係で決まるＺ方向の高さ位置を工具の移
動点として、複数のパツチからなる所定の形状データで
表される形状を上記加工目標にしてエンドミルで等高線
荒加工する際に、上記形状データに基づいて、上記エン
ドミルの移動経路を表す加工データを、コンピユータを
利用した工具経路作成装置の中央処理装置による演算処
理によつて生成する荒加工データ作成方法であつて、上記複数のパツチ内において、上記形状データを所定の
ピツチ間隔で抽出することにより、上記形状の概略形状
を表す複数の分割点のデータを生成し、上記エンドミルが上記各格子点位置に移動した状態にお
いて、上記エンドミルの工具半径内に位置する上記複数
の分割点のＺ座標値のうちから最大値を選定し、当該最
大値の分割点に対して過切削を生じないような上記エン
ドミルの工具中心のＺ座標値を決定すると共に、上記各
格子点のＸ及びＹ座標値並びに上記決定したＺ座標値を
もつデータをグリツドポイントのデータとして生成し、上記等高線荒加工のＺ座標のピツチで、上記加工目標を
切断する複数の切削平面を生成し、上記切削平面のＺ座標値及び上記グリツドポイントのＺ
座標値の比較結果に基づいて、上記各切削平面毎に、該
切削平面によつて切断される上記加工目標の輪郭の位置
を上記グリツドポイントによつて表す複数の輪郭点を生
成し、各切削平面毎に上記加工目標の周囲から等高線切削加工
することができる上記輪郭点以外の当該輪郭点につい
て、各切削平面毎に順次隣接する輪郭点を結ぶと共に、
当該結んだ上記輪郭点の１つを始点として、上記各切削
平面で切断されかつ上記加工目標に含まれている凹部の
輪郭形状を表す経路を検出し、上記加工目標の最深部に生成した上記切削平面上の上記
経路で囲まれる領域内に、上記複数の切削平面に共通の
穴加工位置を設定し、上記各切削平面上に、上記エンドミルが上記共通の穴加
工位置から上記始点を経て上記経路を通つて移動するよ
うな工具移動経路をそれぞれ生成し、これにより、上記工具移動経路を表すデータによつて等
高線加工用の荒加工データを得ることを特徴とする荒加工データ作成方法。
【請求項２】上記複数の切削平面について、上記共通の
穴加工位置に上記最深部の切削平面までの深さにドリル
によつて穴加工をした後、上記各切削平面毎に、順次上
記工具移動経路を移動する上記エンドミルによつて切削
加工するような荒加工データを生成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の荒加工
データ作成方法。
【請求項３】上記各切削平面毎に、上記工具移動経路を
生成する際に、上記共通の穴加工位置から上記始点まで
の間に上記輪郭点が存在するか否かを検出し、上記輪郭点が存在するときは、当該始点を含む上記凹部
の輪郭形状を表す経路によつて囲まれる領域内に他の穴
加工位置を設定し、上記他の穴加工位置から上記始点を経て他の経路を通つ
て移動するような他の工具移動経路を生成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の荒加工
データ作成方法。
【請求項４】上記他の穴加工位置を設定した上記切削平
面があるとき、上記複数の切削平面についてドリルによ
つて上記共通の穴加工位置に上記最深部の切削平面まで
の深さに穴加工をすると共に、上記他の穴加工位置に当
該他の穴加工位置を設定した切削平面までの深さに穴加
工をした後、上記各切削平面毎に、順次上記工具移動経
路を移動する上記エンドミルによつて切削加工するよう
な荒加工データを生成することを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の荒加工
データ作成方法。