JP3526292B2 - Ｎｃデータ作成装置、及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＣ工作機械にお
けるＮＣデータ、特に加工エリアやＣＬ（Ｃｕｔｔｅｒ
Ｌｏｃａｔｉｏｎ：工具経路）データを自動的に作成
するのに好適なＮＣデータ作成装置、及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＮＣ工作機械が急速に発達してお
り、ほとんどの工作機械がＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
Ｃｏｎｔｒｏｌ：数値制御）化されている。しかも、生
産のプロセスは設計から製造までコンピュータを駆使し
たシステムになってきており、その加工の全てがＮＣで
行われ、より高精度化と高速度化の技術レベルへと進ん
でいる。

【０００３】しかし、従来のＮＣ工作機械では、切れ刃
以外のシャンク部も含めて工具の干渉を避けたり、バリ
が発生しないような加工エリアを自動的に求めたり、そ
の加工エリアにおけるＣＬデータや削り残しデータを自
動的に作成することはできなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、切れ刃以外
のシャンク部も含めて工具の干渉を避けたり、バリが発
生しないような加工エリアを作成したり、その加工エリ
アにおけるＣＬデータを作成するためには、使用者が対
話形式で干渉するエリアの指示やバリを発生させないよ
うな工具経路の指示をする必要があり、高品質のＣＬデ
ータを作成するには、相当の工数と熟練度を必要として
いた。また，追加工を行なうため、どこがどのように削
り残ったかを正確に調べるには、同様に多大な労力を必
要としていた。

【０００５】本発明は、このような事情の下になされた
もので、第１の目的は、切れ刃以外のシャンク部も含め
て工具の干渉を避け、かつバリが発生しないような加工
エリアを自動的に作成し、更にその加工エリアにおける
ＣＬデータを自動的に作成し得るＮＣデータ作成装置、
及び方法を提供することにある。

【０００６】第２の目的は、切れ刃以外のシャンク部も
含めて工具の干渉を避け、かつバリが発生しないような
加工エリアを自動的に作成し、更にその加工エリアにお
けるＣＬデータと削り残しデータを自動的に作成し得る
ＮＣデータ作成装置、及び方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、第１の発明によるＮＣデータ作成装置は、加工
形状および工具径を含む加工情報を入力する入力手段
と、前記入力手段により入力された加工形状を拡張して
逃げ形状を作成する逃げ形状作成手段と、前記入力手段
により入力された加工形状のうちの加工高さより高い形
状を干渉臨界形状として作成する干渉臨界形状作成手段
と、切れ刃以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避す
るためのシャンク干渉臨界形状を作成するシャンク干渉
臨界形状作成手段と、前記逃げ形状作成手段、干渉臨界
形状作成手段、シャンク干渉臨界形状作成手段により夫
々作成された前記逃げ形状、干渉臨界形状、シャンク干
渉臨界形状に基づいて加工エリアを作成する加工エリア
作成手段と、前記加工エリア作成手段により作成された
加工エリアに基づいて工具中心軌跡を作成する工具中心
軌跡作成手段と、前記工具中心軌跡作成手段により作成
された工具中心軌跡に基づいて輪郭切削経路を作成する
輪郭経路作成手段と、前記輪郭切削経路に基づく切削時
に、前記入力手段によって入力された工具径から得られ
る工具半径から所定量減じた分だけオフセットさせるこ
とにより、前記工具中心軌跡作成手段により作成された
工具中心軌跡を縮小して、加工エリア中央部に残るエリ
アをつぶし切削エリアとして作成するつぶし切削エリア
作成手段と、前記つぶし切削エリア作成手段により作成
されたつぶし切削エリアを所定の軸方向に所定の工具移
動量で分割した線分の集まりから構成される切削経路で
あるつぶし切削経路を作成するつぶし経路作成手段と、
前記輪郭経路作成手段、つぶし経路作成手段により夫々
作成された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づいて工
具経路データを作成する工具経路データ作成手段と、前
記工具経路データ作成手段により作成された各工具中心
軌跡に対応する工具経路データを連結して合成工具経路
データを作成する合成工具経路データ作成手段とを備え
ている。

【０００８】上記第２の目的を達成するため、第２の発
明によるＮＣデータ作成装置は、加工形状および工具径
を含む加工情報を入力する入力手段と、前記入力手段に
より入力された加工形状を拡張して逃げ形状を作成する
逃げ形状作成手段と、前記入力手段により入力された加
工形状のうちの加工高さより高い形状を干渉臨界形状と
して作成する干渉臨界形状作成手段と、切れ刃以外のシ
ャンク部の工具部分の干渉を回避するためのシャンク干
渉臨界形状を作成するシャンク干渉臨界形状作成手段
と、前記逃げ形状作成手段、干渉臨界形状作成手段、シ
ャンク干渉臨界形状作成手段により夫々作成された前記
逃げ形状、干渉臨界形状、シャンク干渉臨界形状に基づ
いて加工エリアを作成する加工エリア作成手段と、前記
加工エリア作成手段により作成された加工エリアに基づ
いて工具中心軌跡を作成する工具中心軌跡作成手段と、
前記工具中心軌跡作成手段により作成された工具中心軌
跡に基づいて輪郭切削経路を作成する輪郭経路作成手段
と、前記輪郭切削経路に基づく切削時に、前記入力手段
によって入力された工具径から得られる工具半径から所
定量減じた分だけオフセットさせることにより、前記工
具中心軌跡作成手段により作成された工具中心軌跡を縮
小して、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切削エ
リアとして作成するつぶし切削エリア作成手段と、前記
つぶし切削エリア作成手段により作成されたつぶし切削
エリアを所定の軸方向に所定の工具移動量で分割した線
分の集まりから構成される切削経路であるつぶし切削経
路を作成するつぶし経路作成手段と、前記輪郭経路作成
手段、つぶし経路作成手段により夫々作成された輪郭切
削経路、つぶし切削経路に基づいて工具経路データを作
成する工具経路データ作成手段と、前記工具経路データ
作成手段により作成された各工具中心軌跡に対応する工
具経路データを連結して合成工具経路データを作成する
合成工具経路データ作成手段と、前記加工エリア作成手
段、輪郭経路作成手段により夫々作成された加工エリ
ア、輪郭切削経路に基づいて削り残しエリアを作成する
削り残しエリア作成手段とを備えている。

【０００９】上記第１の目的を達成するため、第３の発
明によるＮＣデータ作成方法は、加工形状および工具径
を含む加工情報を入力し、入力された加工形状を拡張し
て逃げ形状を作成し、入力された加工形状のうちの加工
高さより高い形状を干渉臨界形状として作成し、切れ刃
以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避するためのシ
ャンク干渉臨界形状を作成し、作成された前記逃げ形
状、干渉臨界形状、シャンク干渉臨界形状に基づいて加
工エリアを作成し、作成された加工エリアに基づいて工
具中心軌跡を作成し、作成された工具中心軌跡に基づい
て輪郭切削経路を作成し、輪郭切削経路に基づく切削時
に、前記入力された工具径から得られる工具半径から所
定量減じた分だけオフセットさせることにより、前記工
具中心軌跡を縮小して、加工エリア中央部に残るエリア
をつぶし切削エリアとして作成し、作成されたつぶし切
削エリアを所定の軸方向に所定の工具移動量で分割した
線分の集まりから構成される切削経路であるつぶし切削
経路を作成し、作成された輪郭切削経路、つぶし切削経
路に基づいて工具経路データを作成し、作成された各工
具中心軌跡に対応する工具経路データを連結して合成工
具経路データを作成するように構成されている。

【００１０】上記第２の目的を達成するため、第４の発
明によるＮＣデータ作成方法は、加工形状および工具径
を含む加工情報を入力し、入力された加工形状を拡張し
て逃げ形状を作成し、入力された加工形状のうちの加工
高さより高い形状を干渉臨界形状として作成し、切れ刃
以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避するためのシ
ャンク干渉臨界形状を作成し、作成された前記逃げ形
状、干渉臨界形状、シャンク干渉臨界形状に基づいて加
工エリアを作成し、作成された加工エリアに基づいて工
具中心軌跡を作成し、作成された工具中心軌跡に基づい
て輪郭切削経路を作成し、輪郭切削経路に基づく切削時
に、前記入力された工具径から得られる工具半径から所
定量減じた分だけオフセットさせることにより、前記工
具中心軌跡を縮小して、加工エリア中央部に残るエリア
をつぶし切削エリアとして作成し、作成されたつぶし切
削エリアを所定の軸方向に所定の工具移動量で分割した
線分の集まりから構成される切削経路であるつぶし切削
経路を作成し、作成された輪郭切削経路、つぶし切削経
路に基づいて工具経路データを作成し、作成された各工
具中心軌跡に対応する工具経路データを連結して合成工
具経路データを作成し、作成された加工エリア、輪郭切
削経路に基づいて削り残しエリアを作成するように構成
されている。

【００１１】

【作用】第１の発明では、入力手段は、予め記憶されて
いる加工形状、加工高さ、および工具径を含む加工情報
を読込む等して、これら加工情報を入力する。すると、
逃げ形状作成手段は、加工形状のエッジにバリが発生す
るのを防止すべく、入力された加工形状を拡張して逃げ
形状を作成する。また、干渉臨界形状作成手段は、入力
された加工高さより高い形状を干渉臨界形状として作成
する。さらに、シャンク干渉臨界形状作成手段は、切れ
刃以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避するための
シャンク干渉臨界形状を作成する。

【００１２】そして、加工エリア作成手段は、例えば、
作成された逃げ形状から干渉臨界形状、またはシャンク
干渉臨界形状を減ずることにより加工エリアを作成す
る。この加工エリアは、バリ、シャンクを含む工具の干
渉を考慮したエリアとなっており、本加工エリア内で工
具を移動する限りバリの発生、シャンクをも含めた工具
の干渉が回避されることとなる。

【００１３】工具中心軌跡作成手段は、例えば、作成さ
れた加工エリアを縮小する方向に工具半径分オフセット
することにより工具中心軌跡を作成する。また、輪郭経
路作成手段は、例えば、作成された工具中心軌跡を拡大
する方向に略工具半径分オフセットすることにより輪郭
切削経路を作成する。また、つぶし切削エリア作成手段
は、輪郭切削経路に基づく切削時に、入力手段によって
入力された工具径から得られる工具半径から所定量減じ
た分だけオフセットさせて前記工具中心軌跡を縮小する
ことにより、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切
削エリアとして作成する。さらに、つぶし経路作成手段
は、例えば、つぶし切削エリアを所定のピッチでＸ軸、
またはＹ軸方向に分割した分割線をつぶし切削経路とし
て作成する。

【００１４】そして、工具経路データ作成手段は、作成
された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づいて、各工
具中心軌跡に対応する工具経路データを個別に作成す
る。すると、合成工具経路データ作成手段は、作成され
た各工具中心軌跡に対応する工具経路データを連結して
合成工具経路データを作成する。

【００１５】このように第１の発明では、切れ刃以外の
シャンク部も含めて工具の干渉を避け、かつバリが発生
しないような加工エリアを自動的に作成し、更にその加
工エリアにおける工具経路（ＣＬ）データを自動的に作
成している。

【００１６】第２の発明では、入力手段、逃げ形状作成
手段、干渉臨界形状作成手段、シャンク干渉臨界形状作
成手段、加工エリア作成手段、工具中心軌跡作成手段、
輪郭経路作成手段、つぶし切削エリア作成手段、つぶし
経路作成手段、工具経路データ作成手段、および合成工
具経路データ作成手段は、第１の発明と全く同様に機能
する。そして、削り残しエリア作成手段は、例えば、作
成された加工エリアから輪郭経路を減ずることにより、
加工エリアの角の部分で発生する削り残しエリアを作成
する。

【００１７】このように第２の発明では、切れ刃以外の
シャンク部も含めて工具の干渉を避け、かつバリが発生
しないような加工エリアを自動的に作成し、更にその加
工エリアにおける工具経路（ＣＬ）データと削り残しデ
ータを自動的に作成している。

【００１８】なお、第３，第４の発明は、それぞれ第
１，第２の発明と全く同様に作用する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施例によるＮＣデー
タ作成装置の概略構成を示すブロック図である。このＮ
Ｃデータ作成装置は、中央処理装置１を中核としてＮＣ
データ作成処理を行うものであり、中央処理装置１に
は、キーボード、マウス等からなる入力装置２と、半導
体メモリ、磁気ディスク等からなる記憶装置３と、入出
力制御装置４と、グラフィックディスプレイ等からなる
表示装置５とが接続されている。また、入出力制御装置
４には、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディス
ク、磁気ディスク等からなる外部記憶媒体６と、ＮＣ工
作機械７が接続されており、入出力制御装置４は、中央
処理装置１の制御の下に、本ＮＣデータ作成装置により
作成したＮＣデータをＮＣ工作機械７に出力する、或い
は外部記憶媒体６から工具経路（ＣＬ）データ作成用、
加工エリア作成用等の各種アプリケーションプログラム
を記憶装置３にロードする等の制御を行う。

【００２１】記憶装置３は、ＣＡＤ図形要素に対応する
デ−タ（二次元線分の場合は始点・終点の座標値、二次
元円弧の場合は始点・終点・中心の座標値と回り方向、
二次元円の場合は中心座標と半径などの図形要素を決定
するのに十分な幾何情報及び図形要素の集合と配置情報
など）、ＣＡＤ図形要素を連結して閉領域化した閉領域
デ−タ、閉領域に高さなどの奥行き方向等の情報を付加
した２．５次元デ−タ、加工工具の形状・使用条件など
の工具デ−タ、加工方法等の加工方法デ−タ、工具の移
動経路を表すＣＬデ−タなどを記憶する。

【００２２】表示装置５には、中央処理装置１の制御の
下にメニューが表示され、このメニューをキーボード、
マウス等の入力装置２により選択・指示しながら対話形
式でＣＬデータ連結処理を進められるように構成されて
いる。この際、中央処理装置１は、メニューにより選択
・指示されたアプリケーションプログラムを、入出力制
御装置４を介して外部記憶媒体６から記憶装置３に読込
み、そのアプリケーションプログラムに従って、各種の
ＮＣデ−タ作成処理を行う。

【００２３】この際、中央処理装置１は、同様に、入力
装置２により入力された上記のような図形データ、加工
データ、工具データ等を記憶装置３に記憶させたり、或
いは外部記憶媒体６に保存したりする。そして、外部記
憶媒体６に保存した場合には、メニューにより選択・指
示された図形データ、加工データ、工具データ等を入出
力制御装置４を介して外部記憶媒体６から記憶装置３に
読込み、必要に応じて表示装置５に表示し、これらデー
タを利用してＮＣデータ作成処理を行う。

【００２４】次に、ＮＣデータの作成動作を図２のフロ
ーチャートを中心にして図３〜図２７を参照しながら詳
細に説明する。

【００２５】中央処理装置１は、まず、記憶装置３の予
め定められた領域に記憶された加工目標形状や加工情報
を指定するか、或いは入力装置２により指定された外部
記憶媒体６の領域から、入出力制御装置４を介して形状
情報（加工目標形状）や加工情報を記憶装置３に読込む
ことにより、被加工物に対する全体の加工目標形状や加
工情報を指定する（ステップＳ１）。

【００２６】加工目標形状としては、図３（ａ）に示し
たようなＸＹ平面上の１つの外側ループと０〜複数の内
側ループで囲まれた閉領域があり、かつ閉領域にはその
Ｚ方向の形状が付随している。各ループは、線分や円弧
などの図形要素の連続で表される。加工目標形状の中に
は一般に閉領域は複数存在する。また加工目標形状に
は、図３（ｂ）に示したようにループを構成する線分や
円弧などの図形要素に付随する面取り形状や、金型で用
いられる抜き勾配情報なども含まれている。

【００２７】また加工情報としては、図４（ａ）に示し
たように工具が一定のＺ値で切削していく時の加工高さ
や、図４（ｂ）に示したような工具径、工具長、シャン
ク径などの工具情報、図４（ｃ）に示したように各閉領
域が現在どのようなＺ方向の形状まで加工されているか
を示す加工済形状や、図４（ｄ）にハッチングで示した
ような１つ或いは複数の閉領域全体、または前回削り残
した削り残し部分等のこれから加工を行おうとしている
加工対象形状がある。また、この他、残ししろ情報等が
ある。なお、上記の加工対象形状は、被加工物に対する
全体の加工目標形状の一部を構成するものであるが、以
後、全体の加工目標形状をも含めて加工対象形状とい
う。

【００２８】次に、ステップＳ１で指定された加工対象
形状を広げる処理を行う（ステップＳ２）。この処理
は、図５（ａ）に示したように加工対象形状に合致して
加工した場合、加工対象形状のエッジにバリが発生する
可能性があるため、図５（ｂ）に示したように加工対象
形状を広めに加工することでバリを防ぎたいからであ
る。加工対象形状は１つの外側ループと０〜複数の内側
ループとからなり、それを広げるには加工対象形状のオ
フセット図形を求める方法等がある。

【００２９】すなわち、図６に破線で示したように、加
工対象形状の外側ループをより外側に、内側ループをよ
り内側にオフセットすることで、加工対象形状を広げる
ことができ、これを以後逃げ形状と呼ぶ。オフセット量
は、例えばステップＳ１で指定される加工情報に予め設
定しておくことも可能であるし、また、ステップＳ１で
指定される加工情報中の工具径に適当な係数をかけるこ
とで決定することもできる。求められた逃げ形状は記憶
装置３に記憶する。

【００３０】次に、工具の切れ刃部分が干渉するのを防
止すべく、工具（切れ刃部分）が侵入してはならない臨
界の形状（以後，干渉臨界形状という）を作成する（ス
テップＳ３）。これは、ステップＳ２で求めた逃げ形状
は、加工対象形状を無条件に拡大したもので、一般にそ
の内部には工具が侵入してはならない部分も含まれてし
まうからである。

【００３１】干渉臨界形状は、次のようにして作成す
る。すなわち、ステップＳ１で指定された加工目標形状
中の閉領域から１つを取出し、同様にステップＳ１で指
定された加工情報から当該閉領域の加工済形状を得る。
この場合、取出した閉領域が加工対象形状である場合
や、加工対象形状を含む場合は、この閉領域には工具が
侵入して良いことになるため、今回取出された閉領域は
対象外として、次の閉領域を取出す。

【００３２】次に、加工情報中の加工高さと取出された
閉領域の加工済形状を比較し、Ｚ方向の加工済形状の一
部、或いは全部が、加工高さより高い位置にある場合
は、図７にハッチングで示したように、その部分に相当
する閉領域の一部あるいは全部を切出し、さらに、加工
情報中の残ししろや、加工目標形状中の抜き勾配情報等
をもとに、図８に破線で示したように、切出された形状
を必要な量だけオフセットさせる。このオフセットさせ
た形状は、干渉臨界形状として記憶装置３に記憶する。

【００３３】この処理を全ての閉領域に対して行い、そ
の干渉臨界形状を逐次、記憶装置３に記憶する。このオ
フセットにより、残ししろや抜き勾配部を工具の侵入か
ら保護できることになる。

【００３４】次に、工具の切れ刃以外のシャンク部分等
が干渉するのを防止すべく、シャンク部分等を含めた工
具が侵入してはならない形状（以後，シャンク干渉臨界
形状という）を作成する（ステップＳ４）。なお、図４
（ｂ）において、シャンク径が工具径以下の場合は、干
渉は発生しないため本ステップをスキップして次のステ
ップへ進む。

【００３５】シャンク干渉臨界形状は、次のようにして
作成する。すなわち、図９（ａ）のように、シャンク部
の干渉を考慮しない場合には、工具のシャンクのＰ１−
Ｐ２点間の幅ｗが干渉のため食い込んでしまうこととな
る。この食い込みを防ぐには、工具上のｐ１点が図中の
ｐ２点の残ししろの位置に来るように、工具を右へシフ
トすればよいことになる。このようにシフトした時の工
具の刃先のｐ３点は、図９（ｂ）に示したように、ｐ２
点からさらに（シャンク径ー工具径）／２だけＸ軸、ま
たはＹ軸上で右側に離れた位置に来る。すなわち、この
位置が工具の侵入できない境界となる。

【００３６】処理方法はステップＳ３とほぼ同様とな
り、まず、ステップＳ１で指定された加工目標形状中の
閉領域から１つを取出し、同様にステップＳ１で指定さ
れた加工情報から当該閉領域の加工済形状を得る。この
場合、取出した閉領域が加工対象形状である場合や、加
工対象形状を含む場合は、この閉領域には工具が侵入し
て良いことになるため、今回取出された閉領域は対象外
として、次の閉領域を取出す。

【００３７】次に、加工情報中の「加工高さ＋工具長」
と取出された閉領域の加工済形状を比較し、Ｚ方向の加
工済形状の一部、或いは全部が、「加工高＋工具長」よ
り高い位置にある場合は、その部分に相当する閉領域の
一部あるいは全部を切出し、さらに、加工情報中の残し
しろや、加工目標形状中の抜き勾配情報等をもとに、切
出された形状を必要な量だけオフセットさせる。このオ
フセット図形が、図９（ａ）でのｐ２点のＸＹ平面上で
の軌跡である。さらに、このオフセット図形を（シャン
ク径ー工具径）／２だけオフセットさせることにより，
図９（ｂ）でのｐ３点のＸＹ平面上での軌跡、すなわち
シャンク干渉臨界形状が求められる。このシャンク干渉
臨界形状は、記憶装置３に記憶される。

【００３８】この処理を全ての閉領域に対して行い、そ
のシャンク干渉臨界形状をステップＳ３で記憶された記
憶装置３内の干渉臨界形状に追加していく。なお、図１
０に示すような工具の場合には、ステップＳ４では、
（Ｄｉ，Ｌｉ）の組合せ（但し、ｉ＝１〜ｎ）で、上記
処理をｎ回行うことになる。

【００３９】次に、ステップＳ５では、ステップＳ２で
作成された逃げ形状と、ステップＳ３、Ｓ４で作成され
た干渉臨界形状、またはシャンク干渉臨界形状の１つを
記憶装置３から読込み、図１１に示したように、逃げ形
状から干渉臨界形状、またはシャンク干渉臨界形状を減
ずる。その結果の図形に対し、次の干渉臨界形状または
シャンク干渉臨界形状を記憶装置３から読出し、同様に
逃げ形状から減ずる。この処理を全ての干渉臨界形状、
シャンク干渉臨界形状について繰り返すことにより得ら
れる最終的な形状を加工エリアという。加工エリアは、
逃げ形状から全ての工具侵入不可の部分が取り除かれた
ものとなっており、かつそのエリア内を加工すればバリ
の発生も防ぐことができる。この加工エリアを記憶装置
３に記憶し、表示装置６に表示して、ステップＳ５の処
理を終了する。

【００４０】ここで、ステップＳ１からステップＳ５ま
での一連の処理の具体例を図１２、図１３に示してお
く。図１２（ａ）は、これから加工しようとしている形
状の３次元イメージ図と工具のイメージ図、図１２
（ｂ）は、ステップＳ１で指定した加工対象形状を斜線
で示した図、図１２（ｃ）は、ステップＳ２で作成され
る逃げ形状を示した図、図１３（ｄ）は、ステップＳ３
で作成される４つの干渉臨界形状を示した図，図１３
（ｅ）は、ステップＳ４で作成される２つのシャンク干
渉臨界形状を示した図で、右側のシャンク干渉臨界形状
が加工対象形状に入り込んでおり、シャンク干渉が発生
することを示している。図１３図（ｆ）は、ステップＳ
５で作成される加工エリアを示した図である。

【００４１】次に、ステップＳ５で作成された加工エリ
アを記憶装置３から読込み、それを縮小する方向に、工
具半径分オフセットさせることにより、図１４のように
工具中心軌跡を作成する（ステップＳ６）。工具半径
は、ステップＳ１で指定された加工情報中の工具径を１
／２して求める。

【００４２】一般に、工具中心軌跡は、図１５に示した
ように、複数の閉領域に分かれて求められる。そこで、
１〜複数の閉領域に分かれて求められた工具中心軌跡と
その個数を記憶装置３へ記憶して、本ステップの処理を
終了する。また、図１６のように、工具径に比べて加工
エリアが狭い場合（狭いポケット部など）は、それを縮
小する方向に工具半径分オフセットすると何もなくな
る、すなわち工具中心軌跡が消滅してしまうことがある
が、これはその加工エリアは、当該工具では加工不可能
（侵入不可能）であることを示している。この場合は、
その旨を示すメッセージ等を表示装置５へ表示して、処
理を中止する。また、径の異なる工具を予め数種類記憶
装置３、或いは外部記憶媒体６に登録してある場合に
は、自動的に径の小さな工具に取りかえて処理を継続で
きるようにしてもよい。

【００４３】ステップＳ７からステップＳ１０までは、
上記工具中心軌跡の個数分の繰返し処理となる。以降の
説明で用いるｉは，この繰り返しの中でｉ番目に処理さ
れているという意味で用いる。

【００４４】ステップＳ７では、ｉ番目の工具中心軌跡
を記憶装置３から読出し、ステップＳ６と同様に工具半
径を求め、工具中心軌跡を拡大する方向に略工具半径分
オフセットさせることにより、輪郭経路を図１７に示し
たように求め、ｉ番目の輪郭経路として記憶装置３に記
憶する。このように工具半径分拡大し、加工対象形状に
沿うようにするのは、加工時にＮＣ工作機械のオフセッ
ト機能を利用するためである。

【００４５】次に、ステップＳ７で求められたｉ番目の
輪郭経路に沿って切削した時に、加工エリア中央部に残
る形状（つぶし切削エリア）を作成する。すなわち、ｉ
番目の工具中心軌跡を記憶装置３から読出し、ステップ
Ｓ６と同様に工具半径を求め、工具半径から所定量減じ
た分だけオフセットさせることにより、工具中心軌跡を
縮小してつぶし切削エリアとする。ここで所定量とは、
工具に応じて予め定められた量であり、ステップＳ１で
読込まれた加工情報の中に設定されているものとする。

【００４６】このつぶし切削エリアは、図１８に示した
ように、実際に輪郭経路に沿った切削で残るエリアより
は大きくなっているが、これは重複する部分を設けるこ
とにより、切削漏れを防ぐためである。一般には、つぶ
し切削エリアは、図１９に示したように複数の閉領域に
分かれる。そこで、個々のつぶし切削エリアを求めて、
各つぶし切削エリアとその個数を記憶装置３に記憶し
て、つぶし切削エリア作成処理を終了する。

【００４７】次に、ステップＳ８で作成されたｉ番目の
輪郭経路に対応する各つぶし切削エリアを記憶装置３か
ら順に読出し、各つぶし切削エリアについて以下に述べ
るような手順で、つぶし切削経路を作成する。

【００４８】すなわち、ステップＳ１で指定された加工
情報中に工具に応じて予め設定されている工具移動ピッ
チを取出し、そのピッチをもとに図２０に示したよう
に、つぶし切削エリアに対してＸ軸、またはＹ軸に平行
にハッチングを施し、そのハッチングデータ、すなわ
ち、つぶし切削エリアをＸ軸、またはＹ軸方向に工具移
動ピッチで分割した線分の集まりを、つぶし切削経路と
して記憶装置３に記憶する。この場合、どちらの軸に平
行とするかの判定は、例えば図２１に示したように、つ
ぶし切削エリアを囲む矩形がＸ軸方向に長ければＸ軸、
Ｙ軸方向に長ければＹ軸とする方法等を用いて行う。な
お、工具移動ピッチは、つぶし残しが生じないように、
工具直径より狭い値となっていることは言うまでもな
い。

【００４９】次に、記憶装置３からｉ番目の輪郭経路
と、その輪郭経路に対してステップＳ８、Ｓ９で作成さ
れたつぶし切削エリア、つぶし切削経路を読込み、以下
に示す手順で工具の動き、すなわち工具経路を示すＣＬ
データを作成する。このＣＬデータは、図２２に示した
ように、工具の動きを（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標値で表した
ものと、工具オフセットのｏｎ／ｏｆｆ等の各座標値に
付随する情報からなり、記憶装置３に形成されたＣＬテ
ーブルに登録される。

【００５０】ＣＬデータは、次のような経路で工具を移
動させるべく作成する。すなわち、図２３（ａ）に示し
たように、複数個のつぶし切削経路のうちの１つに着目
し、その中の１つのハッチング線分の端点Ｐ１へその真
上の点Ｐ0から工具を降下させ、前記ハッチング線分の
他方の端点Ｐ２へ移動させる。この場合、高さ（工具を
降下させる距離）Ｈ0は、ステップＳ１で指定した加工
情報中に含まれているものとする。

【００５１】次に、図２３（ｂ）に示したように、端点
Ｐ２から最も近い位置にある端点Ｐ３へ工具を移動させ
る。端点Ｐ２からＰ３へは、図２３（ｃ）に示したよう
に、端点Ｐ２とＰ３を結ぶ線分が、つぶし切削エリア内
にある場合は、その線分上を直線的に移動させることに
より迅速に移動できるようにし、図２３（ｄ）に示した
ように、端点Ｐ２とＰ３を結ぶ線分がつぶし切削エリア
からはみ出している場合は、直線的に移動させると干渉
の可能性があるため、つぶし切削エリアに沿って移動さ
せる。端点Ｐ３へ移動させた後は、図２３（ｂ）に示し
たように端点Ｐ４へ移動させる。以下、同様の手順で、
着目している切削経路の全てのハッチング線分を通過す
るまで処理を行う。

【００５２】着目している最終のハッチング線分の端点
において、未処理のつぶし切削経路が残っている場合
は、図２３（ｅ）に示したように、ステップＳ１で指定
した加工情報の中に設定されている上方移動高さＨ1に
従ってＺ軸方向に工具を上昇させ、未処理のつぶし切削
経路のハッチング線分の端点の真上まで移動させ、その
ハッチング線分の端点に降下させ、以後はそのつぶし切
削経路を着目して、同様の方法で工具の動きを決定す
る。これらの処理を繰り返し、全てのつぶし切削経路に
ついてＣＬデータを求める。

【００５３】工具は、最終つぶし切削経路における最終
ハッチング線分の端点から、輪郭経路に乗り移った後、
輪郭経路に沿って動くことになるが、その手順を次に説
明する。

【００５４】まず、輪郭経路を構成する線分や円弧など
の図形要素のうち、その中点が現在の工具の位置に最も
近いものを選ぶ。図２４（ａ）に示したように、その輪
郭経路を構成する線分や円弧をＥ、その中点をＣとし、
当該中点Ｃを通り線分、または円弧Ｅに垂直な直線Ｌを
求める。この際、図形要素が円弧の場合は、その始点と
終点を結ぶ線分を想定し、それに垂直な直線として求め
る。

【００５５】次に、直線Ｌとつぶし切削エリアを構成す
る線分や円弧などの図形要素群との交点Ｑ0を求め、図
２４（ｂ）に示したように、つぶし切削エリアに沿って
工具を交点Ｑ0へ移動させた後、前記中点Ｃへ移動させ
る。交点Ｑ0から中点Ｃへ移動させる時は，工具オフセ
ットを利用するため，ＣＬデータの工具オフセットをＯ
Ｎにする。交点Ｑ0から中点Ｃへの移動は、図２４
（ｃ）に示したように、円弧を挿入して行う方法もある
が、この方法で移動させるときは、角度Ａや半径Ｒは加
工情報として予め設定しておく。中点Ｃへ移動させた後
は、図２４（ｄ）に示したように、輪郭経路のループに
沿って工具を一周させて中点Ｃへ戻らせ、工具オフセッ
トをＯＦＦにして交点Ｑ0へ戻らせる。

【００５６】工具中心軌跡は、一般に複数の閉ループで
構成されるため、それを拡大して作成された輪郭経路も
一般に複数の閉ループで構成される。したがって、前述
のように輪郭経路のループを一周しただけでは未処理の
ループが残ったままとなる。そこで、次のようにして、
未処理のループを処理していく。

【００５７】すなわち、未処理の輪郭経路のループを構
成する図形要素のうち、その中点がＱ0に最も近いもの
を選び、前述したのと同様の手順で図２５に示したよう
に、つぶし切削エリア上の点を求め、その点をＱ0’と
する。Ｑ0からＱ0’への工具の移動は、図２３（ｅ）と
同様に上空を経由して行う。以降は、Ｑ0’を改めてＱ0
として前述と同様の手順でそのループを処理し、この繰
返しにより、全ての輪郭経路の閉ループを処理する。最
終閉ループが終了したら、図２３（ａ）におけるＨ0の
高さまで上昇させる。以上の手順で、ｉ番目の工具中心
軌跡に対応するＣＬデータが得られると、これをｉ番目
のＣＬデータとして記憶装置３に記憶する。

【００５８】次に、未処理の工具中心軌跡が残っている
か否を判別し（ステップＳ１１）、未処理の工具中心軌
跡が残っておれば、ステップＳ７へ戻ることにより、未
処理の工具中心軌跡に対応する輪郭経路、つぶし切削エ
リア、つぶし経路、ＣＬデータを順次作成する。

【００５９】一方、全ての工具中心軌跡に対応する輪郭
経路等を作成し終えたときは、各工具中心軌跡毎に作成
されたＣＬデータを連結することにより、加工対象形状
に対する合成ＣＬデータを作成する（ステップＳ１
２）。合成ＣＬデータの形式は、図２２に示したＣＬデ
ータと同様であり、次のようにして作成する。

【００６０】すなわち、まず１番目のＣＬデータを記憶
装置３から読込み、その最終の点Ｐ１ｅを求め、次に２
番目のＣＬデータを記憶装置３から読込み、その先頭の
点Ｐ２ｓを求める。そして、１番目のＣＬデータと、最
終点Ｐ１ｅから先頭点Ｐ２ｓへ移動するＣＬデータと、
２番目ＣＬデータとを合成ＣＬデータとして、順次、記
憶装置３に書込む。なお、最終点Ｐ１ｅから先頭点Ｐ２
ｓへ移動するＣＬデータは、２点間を直線的に移動する
だけのものとして、本ステップで求める。

【００６１】工具中心軌跡がｎ個あるとすると、上記の
ように、ｉ番目のＣＬデータ、ｉ番目のＣＬデータの最
終点Ｐｉｅから（ｉ＋１）番目のＣＬデータの先頭点Ｐ
（ｉ＋１）ｓへ移動するＣＬデータ、（ｉ＋１）番目の
ＣＬデータの順で、ｉ＝１〜（ｎ−１）回繰り返して、
順次、記憶装置３に形成された合成ＣＬテーブルに登録
していく（図２６参照）。

【００６２】次に、加工エリアを該当工具で切削した場
合の削り残しを作成する（ステップＳ１３）。輪郭経路
の内側は、輪郭経路に沿って行なわれる切削、および、
つぶし経路に沿って行なわれる切削により、全て加工さ
れることになるので、削り残しは、輪郭経路の外側で、
かつ加工エリアの内側の部分となり、これは加工エリア
から輪郭経路を減ずることで求められる。

【００６３】すなわち、まず、記憶装置３から加工エリ
アを読込む。次に、記憶装置３から１番目の輪郭経路を
読込み、加工エリアから減じる。その結果に対し、２番
目の輪郭経路を記憶装置３から読込み、同様に加工エリ
アから減じる。このように、加工エリアから輪郭経路を
次々に減じていき、全ての輪郭経路を処理する。最終的
な結果である削り残しは、図２７に示したよううに、複
数の閉領域の集合として求められ、これを削り残しデー
タとして記憶装置３に記憶する。

【００６４】次に、ステップＳ１２で作成された合成Ｃ
Ｌデータと、ステップＳ１３で作成された削り残しデー
タを記憶装置３から読込み、記憶装置３内の予め定めら
れた領域や、入出力チャネル５を介して外部記憶媒体６
に格納し、必要に応じて表示装置６に表示して（ステッ
プＳ１４）、ＮＣデータ作成処理を終了する。

【００６５】このようにして、切れ刃以外のシャンク部
等も含めて工具の干渉を避け、かつバリが発生しないよ
うな加工エリアを自動的に作成すると共に、その加工エ
リアにおけるＣＬデータと削り残しデータをも自動的に
作成している。

【００６６】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ことなく、例えば、ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４は、互い
に独立した処理なので、それらの処理順を入れ換えるこ
とも可能である。また、ステップＳ３では、干渉形状を
逐次記憶装置３に記憶することなく、予め全ての干渉図
形を合成してしまい、その合成図形を記憶装置３に記憶
し、ステップＳ５では逃げ形状から合成形状を減算する
ようにしてもよい。また、ステップＳ４でのシャンク干
渉形状についても同様のことが言える。さらに、ステッ
プＳ７とステップＳ８，Ｓ９も独立しているため、ステ
ップＳ８，Ｓ９の処理が終了した後、ステップＳ７の処
理を実行してもよい。また、ステップＳ１３での削り残
しデータ作成処理は、輪郭経路が作成されておれば求め
ることが可能であるため、ステップＳ７の後に移すこと
も可能である。その場合は、直前で求められた１つの輪
郭経路を、加工エリアから減じて、その結果を逐次記憶
装置３に記憶し、次回の輪郭経路をそれから減じていく
ようにすればよい。

【００６７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、切れ刃以外のシャンク部も含めて工具の干渉を避
け、かつバリが発生しないような加工エリアを自動的に
作成し、更にその加工エリアにおける工具経路（ＣＬ）
データを自動的に作成できるので、経験の浅い人間でも
高品質なＣＬデータが作成でき、かつ作成時間の大幅な
省力化が可能となる。

【００６８】また、本発明によれば、削り残しの形状
も、正確かつ漏れなく自動的に求めることができるの
で、削り残しの形状を調べる手間を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＮＣデータ作成装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】上記ＮＣデータ作成装置によるＮＣデータ作成
動作を示すフローチャートである。

【図３】加工目標形状を説明するための図である。

【図４】加工情報を説明するための図である。

【図５】逃げ形状を作成する意義を説明するための図で
ある。

【図６】逃げ形状を求めるためのオフセット形状を説明
するための図である。

【図７】干渉する部分を切出す処理を説明するための図
である。

【図８】干渉臨界形状を作成する方法を説明するための
図である。

【図９】シャンクが干渉しない工具の位置を説明するた
めの図である。

【図１０】一般的な工具でのシャンク干渉臨界形状を作
成する方法を説明するための図である。

【図１１】逃げ形状より干渉形状またはシャンク干渉臨
界形状を減じて，加工エリアを求めて行く過程を説明す
るための図である。

【図１２】図２のステップＳ１からステップＳ２までの
一連の処理の具体例を示す図である。

【図１３】図２のステップＳ３からステップＳ５までの
一連の処理の具体例を示す図である。

【図１４】工具中心軌跡を示す図である。

【図１５】工具中心軌跡が複数に分かれる場合を示す図
である。

【図１６】工具中心軌跡が求められない場合を示す図で
ある。

【図１７】輪郭経路を示す図である。

【図１８】つぶし切削エリアを示す図である。

【図１９】つぶし切削エリアが複数に分かれる場合を示
す図である。

【図２０】つぶし切削経路となるハッチング線分の集ま
りを示す図である。

【図２１】ハッチング方向の決定方法を説明するための
図である。

【図２２】ＣＬテーブルの内容を示す図である。

【図２３】つぶし切削経路を工具が動く様子を示す図で
ある。

【図２４】つぶし切削経路から輪郭経路に移動し、輪郭
経路に沿って工具が動く様子を示す図である。

【図２５】輪郭経路から次の輪郭経路に移動する様子を
示す図である。

【図２６】合成ＣＬテーブルの内容を示す図である。

【図２７】削り残しデータを示す図である。

【符号の説明】

１：中央処理装置 ２：入力装置 ３：記憶装置 ４：入出力制御装置 ５：表示装置 ６：外部記憶媒体 ７：ＮＣ工作機械

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−164908（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−186548（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−103902（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−23404（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−25508（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132503（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/4093

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工形状および工具径を含む加工情報を
   入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された加工形状を拡張して逃げ
   形状を作成する逃げ形状作成手段と、 前記入力手段により入力された加工形状のうちの加工高
   さより高い形状を干渉臨界形状として作成する干渉臨界
   形状作成手段と、 切れ刃以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避するた
   めのシャンク干渉臨界形状を作成するシャンク干渉臨界
   形状作成手段と、 前記逃げ形状作成手段、干渉臨界形状作成手段、シャン
   ク干渉臨界形状作成手段により夫々作成された前記逃げ
   形状、干渉臨界形状、シャンク干渉臨界形状に基づいて
   加工エリアを作成する加工エリア作成手段と、 前記加工エリア作成手段により作成された加工エリアに
   基づいて工具中心軌跡を作成する工具中心軌跡作成手段
   と、 前記工具中心軌跡作成手段により作成された工具中心軌
   跡に基づいて輪郭切削経路を作成する輪郭経路作成手段
   と、 前記輪郭切削経路に基づく切削時に、前記入力手段によ
   って入力された工具径から得られる工具半径から所定量
   減じた分だけオフセットさせることにより、前記工具中
   心軌跡作成手段により作成された工具中心軌跡を縮小し
   て、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切削エリア
   として作成するつぶし切削エリア作成手段と、 前記つぶし切削エリア作成手段により作成されたつぶし
   切削エリアを所定の軸方向に所定の工具移動量で分割し
   た線分の集まりから構成される切削経路であるつぶし切
   削経路を作成するつぶし経路作成手段と、 前記輪郭経路作成手段、つぶし経路作成手段により夫々
   作成された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づいて工
   具経路データを作成する工具経路データ作成手段と、 前記工具経路データ作成手段により作成された各工具中
   心軌跡に対応する工具経路データを連結して合成工具経
   路データを作成する合成工具経路データ作成手段とを備
   えたことを特徴とするＮＣデータ作成装置。
2. 【請求項２】 加工形状および工具径を含む加工情報を
   入力する入力手段と、 前記入力手段により入力された加工形状を拡張して逃げ
   形状を作成する逃げ形状作成手段と、 前記入力手段により入力された加工形状のうちの加工高
   さより高い形状を干渉臨界形状として作成する干渉臨界
   形状作成手段と、 切れ刃以外のシャンク部の工具部分の干渉を回避するた
   めのシャンク干渉臨界形状を作成するシャンク干渉臨界
   形状作成手段と、 前記逃げ形状作成手段、干渉臨界形状作成手段、シャン
   ク干渉臨界形状作成手段により夫々作成された前記逃げ
   形状、干渉臨界形状、シャンク干渉臨界形状に基づいて
   加工エリアを作成する加工エリア作成手段と、 前記加工エリア作成手段により作成された加工エリアに
   基づいて工具中心軌跡を作成する工具中心軌跡作成手段
   と、 前記工具中心軌跡作成手段により作成された工具中心軌
   跡に基づいて輪郭切削経路を作成する輪郭経路作成手段
   と、 前記輪郭切削経路に基づく切削時に、前記入力手段によ
   って入力された工具径から得られる工具半径から所定量
   減じた分だけオフセットさせることにより、前記工具中
   心軌跡作成手段により作成された工具中心軌跡を縮小し
   て、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切削エリア
   として作成するつぶし切削エリア作成手段と、 前記つぶし切削エリア作成手段により作成されたつぶし
   切削エリアを所定の軸方向に所定の工具移動量で分割し
   た線分の集まりから構成される切削経路であるつぶし切
   削経路を作成するつぶし経路作成手段と、 前記輪郭経路作成手段、つぶし経路作成手段により夫々
   作成された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づいて工
   具経路データを作成する工具経路データ作成手段と、 前記工具経路データ作成手段により作成された各工具中
   心軌跡に対応する工具経路データを連結して合成工具経
   路データを作成する合成工具経路データ作成手段と、 前記加工エリア作成手段、輪郭経路作成手段により夫々
   作成された加工エリア、輪郭切削経路に基づいて削り残
   しエリアを作成する削り残しエリア作成手段とを備えた
   ことを特徴とするＮＣデータ作成装置。
3. 【請求項３】 加工形状および工具径を含む加工情報を
   入力し、入力された加工形状を拡張して逃げ形状を作成
   し、入力された加工形状のうちの加工高さより高い形状
   を干渉臨界形状として作成し、切れ刃以外のシャンク部
   の工具部分の干渉を回避するためのシャンク干渉臨界形
   状を作成し、作成された前記逃げ形状、干渉臨界形状、
   シャンク干渉臨界形状に基づいて加工エリアを作成し、
   作成された加工エリアに基づいて工具中心軌跡を作成
   し、作成された工具中心軌跡に基づいて輪郭切削経路を
   作成し、前記輪郭切削経路に基づく切削時に、前記入力
   された工具径から得られる工具半径から所定量減じた分
   だけオフセットさせることにより、前記工具中心軌跡を
   縮小して、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切削
   エリアとして作成し、作成されたつぶし切削エリアを所
   定の軸方向に所定の工具移動量で分割した線分の集まり
   から構成される切削経路であるつぶし切削経路を作成
   し、作成された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づい
   て工具経路データを作成し、作成された各工具中心軌跡
   に対応する工具経路データを連結して合成工具経路デー
   タを作成することを特徴とするＮＣデータ作成方法。
4. 【請求項４】 加工形状および工具径を含む加工情報を
   入力し、入力された加工形状を拡張して逃げ形状を作成
   し、入力された加工形状のうちの加工高さより高い形状
   を干渉臨界形状として作成し、切れ刃以外のシャンク部
   の工具部分の干渉を回避するためのシャンク干渉臨界形
   状を作成し、作成された前記逃げ形状、干渉臨界形状、
   シャンク干渉臨界形状に基づいて加工エリアを作成し、
   作成された加工エリアに基づいて工具中心軌跡を作成
   し、作成された工具中心軌跡に基づいて輪郭切削経路を
   作成し、輪郭切削経路に基づく切削時に、前記入力され
   た工具径から得られる工具半径から所定量減じた分だけ
   オフセットさせることにより、前記工具中心軌跡を縮小
   して、加工エリア中央部に残るエリアをつぶし切削エリ
   アとして作成し、作成されたつぶし切削エリアを所定の
   軸方向に所定の工具移動量で分割した線分の集まりから
   構成される切削経路であるつぶし切削経路を作成し、作
   成された輪郭切削経路、つぶし切削経路に基づいて工具
   経路データを作成し、作成された各工具中心軌跡に対応
   する工具経路データを連結して合成工具経路データを作
   成し、作成された加工エリア、輪郭切削経路に基づいて
   削り残しエリアを作成することを特徴とするＮＣデータ
   作成方法。