JP3983781B2 - 数値制御プログラミング装置及び数値制御プログラミング方法 - Google Patents

Description

この発明は、加工プログラムを自動的に生成する数値制御プログラミング装置及び数値制御プログラミング方法に関するものである。

例えば、特開平５−１０４３９６号公報に示されている従来の数値制御プログラミング装置は、旋削加工を実施するための加工プログラムを生成するため、入力された素材形状と部品形状から加工形状を抽出する。
そして、その加工形状を外径加工形状と内径加工形状に分割するなどして、加工プログラムを自動的に生成する。

特開平５−１０４３９６号

従来の数値制御プログラミング装置は以上のように構成されているので、旋削加工を実施するための加工プログラムについては自動的に生成することができるが、加工形状に見合う加工の種類が旋削加工以外であっても（例えば、面加工、穴加工、線加工）、旋削加工以外の加工を実施するための加工プログラムを生成することができないなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加工形状に応じて適正な加工を実施することができる数値制御プログラミング装置及び数値制御プログラミング方法を得ることを目的とする。

この発明に係る数値制御プログラミング装置は、部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力手段と、素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力手段と、上記素材形状のソリッドモデルと上記部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状のソリッドモデルを生成する加工形状生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから旋削加工形状のソリッドモデルを生成し、その旋削加工形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから穴加工形状のソリッドモデルを生成し、その穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから上記旋削加工形状のソリッドモデルと上記穴加工形状のソリッドモデルを除去して面加工形状のソリッドモデルを生成し、その面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データを生成する面加工データ生成手段と、上記旋削加工データと上記穴加工データと上記面加工データとから加工プログラムを生成するプログラム生成手段とを備え、上記プログラム生成手段は、旋削加工と面加工を実施してから穴加工を実施する加工順序が記述されている加工プログラムを生成するようにしたものである。

この発明に係る数値制御プログラミング方法は、部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力ステップと、素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力ステップと、上記素材形状のソリッドモデルと上記部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状のソリッドモデルを生成する加工形状生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから旋削加工形状のソリッドモデルを生成し、その旋削加工形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから穴加工形状のソリッドモデルを生成し、その穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから上記旋削加工形状のソリッドモデルと上記穴加工形状のソリッドモデルを除去して面加工形状のソリッドモデルを生成し、その面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データを生成する面加工データ生成ステップと、上記旋削加工データと上記穴加工データと上記面加工データとから加工プログラムを生成するプログラム生成ステップとを備え、上記プログラム生成ステップは、旋削加工と面加工を実施してから穴加工を実施する加工順序が記述されている加工プログラムを生成するようにしたものである。

この発明によれば、部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力手段と、素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力手段と、上記素材形状のソリッドモデルと上記部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状のソリッドモデルを生成する加工形状生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから旋削加工形状のソリッドモデルを生成し、その旋削加工形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから穴加工形状のソリッドモデルを生成し、その穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから上記旋削加工形状のソリッドモデルと上記穴加工形状のソリッドモデルを除去して面加工形状のソリッドモデルを生成し、その面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データを生成する面加工データ生成手段と、上記旋削加工データと上記穴加工データと上記面加工データとから加工プログラムを生成するプログラム生成手段とを備えたので、加工形状に応じて適正な加工を実施することができる効果がある。

また、この発明によれば、プログラム生成手段は、旋削加工と面加工を実施してから穴加工を実施する加工順序が記述されている加工プログラムを生成するプログラム生成手段を有するので、加工形状を問わず、適正な加工を実施することができる効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による数値制御プログラミング装置が適用されるＣＡＤ／ＣＡＭシステムを示す構成図であり、図において、１は部品を設計して部品形状や素材形状のソリッドモデル２などを生成する３次元ＣＡＤ、２は３次元ＣＡＤ１により生成された部品形状や素材形状のソリッドモデル、３は部品形状や素材形状のソリッドモデル２に基づいて加工プログラム４を生成する数値制御プログラミング装置、４は数値制御プログラミング装置３により生成された加工プログラムである。

ここで、数値制御プログラミング装置３は、例えば、部品形状が図２（ａ）のような形状であって、素材形状が図２（ｂ）のような形状であるとき、図２（ｃ）のような形状の面加工と、図２（ｄ）のような形状の面加工を実施するための加工プログラム４を生成する。
図３は加工プログラム４の一構成要素である加工ユニットを示す構成例であり、加工データ（ａ）は加工方法の情報、工具データ（ｂ）は使用工具と加工条件の情報、単一形状の構成の形状シーケンスデータ（ｃ）は加工する形状を定義した形状情報である。図４は加工プログラムの加工ユニットの一例である。
「ＵＮｏ．」で示されたプログラム部分が前記加工データ（ａ）、「ＳＮｏ．」で示されたプログラム部分が前記工具データ（ｂ）、「ＦＩＧ」で示したプログラム部分が前記形状シーケンスデータ（ｃ）である。

図５はこの発明の実施の形態１による数値制御プログラミング装置を示す構成図であり、図において、１１は数値制御プログラミング装置の全体的な制御を行うプロセッサ、１２は例えば作業者が要求する加工の種類の入力等を受け付けるデータ入力装置、１３は各種データや加工プログラム等を表示する表示装置、１４は旋削加工、穴加工、面加工及び線加工のうち、実際に行う加工の組み合わせを決定する加工組み合わせ決定部、１５は加工組み合わせ決定部１４により決定された加工の組み合わせを記憶する加工組み合わせ記憶部である。

１６は３次元ＣＡＤ１により生成された部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力部、１７は部品形状入力部１６により入力された部品形状のソリッドモデルを記憶する部品形状記憶部、１８は３次元ＣＡＤ１により生成された素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力部、１９は３次元ＣＡＤ１により生成された部品形状のソリッドモデルから素材形状のソリッドモデルを生成する素材形状生成部、２０は素材形状入力部１８又は素材形状生成部１９から出力された素材形状のソリッドモデルを記憶する素材形状記憶部である。

２１は素材形状記憶部２０に記憶されている素材形状のソリッドモデルと部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状を生成する加工形状生成部（形状生成手段）、２２は加工形状生成部２１により生成された加工形状のソリッドモデルを記憶する加工形状記憶部である。

２３は加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状のソリッドモデルに基づいて旋削加工を実施するための旋削加工形状のソリッドモデルと１／２断面形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成部、２４は旋削加工データ生成部２３により生成された旋削加工データを記憶する旋削加工データ記憶部、２５は加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状のソリッドモデルに基づいて穴加工を実施するための穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成部、２６は穴加工データ生成部２５により生成された穴加工データを記憶する穴加工データ記憶部である。

２７は加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状のソリッドモデルと旋削加工データ記憶部２４に記憶されている旋削加工形状のソリッドモデルと穴加工データ記憶部２６に記憶されている穴加工形状のソリッドモデルに基づいて面加工を実施するための面加工データを生成する面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データ生成部、２８は面加工データ生成部２７により生成された面加工データを記憶する面加工データ記憶部、２９は加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状のソリッドモデルと部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状のソリッドモデルに基づいて線加工を実施するための線加工形状のソリッドモデルと線加工方法からなる線加工データを生成する線加工データ生成部、３０は線加工データ生成部２９により生成された線加工データを記憶する線加工データ記憶部である。なお、旋削加工データ生成部２３、穴加工データ生成部２５、面加工データ生成部２７及び線加工データ生成部２９から加工データ生成手段が構成されている。以下、部品形状のソリッドモデルを部品形状とし、素材形状のソリッドモデル形状を素材形状とし、加工形状のソリッドモデルを加工形状とし、旋削加工形状のソリッドモデルを旋削加工形状とし、１／２断面形状のソリッドモデルを１／２断面形状とし、穴加工形状のソリッドモデルを穴加工形状とし、面加工形状のソリッドモデルを面加工形状とし、線加工形状のソリッドモデルを線加工形状とする。

３１は例えば加工の種類の優先順位を考慮して加工順序を決定する加工順序決定部、３２は加工順序決定部３１により決定された加工順序を記憶する加工順序記憶部、３３は生成された旋削加工、穴加工、面加工、線加工の各加工データに合わせた工具データを生成する工具データ生成部、３４は工具データ生成部３３により生成された工具データを記憶する工具データ記憶部、３５は加工順序記憶部３２に記憶されている加工順序と、旋削加工データ記憶部２４、穴加工データ記憶部２６、面加工データ記憶部２８、線加工データ記憶部３０に記憶されている旋削加工、穴加工、面加工、線加工の各加工データと、工具データ記憶部３４に記憶されている工具データに基づいて、素材形状から加工形状を除去するための加工プログラムを生成する加工プログラム生成部、３６は、加工プログラム生成部３５により生成された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部である。なお、加工順序決定部３１、工具データ生成部３３及び加工プログラム生成部３５からプログラム生成手段が構成されている。

次に動作について説明する。
まず、作業者がデータ入力装置１２を操作して、所望の加工の種類を入力すると、加工組み合わせ決定部１４がその入力内容を考慮して、旋削加工、穴加工、面加工及び線加工のうち、実際に行う加工の組み合わせを決定し、その決定内容を加工組み合わせ記憶部１５に格納する。
また、作業者が特に加工の種類を指定しない場合は、機械仕様で許されるすべての加工を行うものとして加工の組み合わせを決定する。この場合、機械仕様は図示しない、ＮＣ装置内のパラメータ記憶部に設定されている。
ここでは、説明の便宜上、旋削加工、穴加工、面加工及び線加工の全ての加工を行うものとする。

次に、作業者が部品形状入力部１６を操作して、３次元ＣＡＤ１により生成された部品形状を入力し、その部品形状を部品形状記憶部１７に記憶させる。
図６は部品形状の一例を示す斜視図であり、特に、（ｂ）は加工に関する属性が付加されている部品形状の一例を示す斜視図である。

次に、作業者が素材形状入力部１８を操作して、３次元ＣＡＤ１により生成された素材形状を入力し、その素材形状を素材形状記憶部２０に記憶させる。
ただし、３次元ＣＡＤ１により素材形状が生成されていないような場合においては、素材形状生成部１９が３次元ＣＡＤ１により生成された部品形状から素材形状を生成するようにしてもよい。

具体的には、素材形状生成部１９が次のようにして素材形状を生成する。なお、図７は素材形状生成部１９の処理内容を示すフローチャートである。
まず、素材形状生成部１９は、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状から、その部品形状のＸ軸方向の長さと、Ｙ軸方向の長さと、Ｚ軸方向の長さとを求める。そして、図８に示すように、部品形状のＸ，Ｙ，Ｚ軸の長さと同じ長さの直方体を生成する（ステップＳＴ１）。
次に、素材形状生成部１９は、図９に示すように、加工代を考慮しながら図８の直方体を内包し、中心軸１００を円柱形状のソリッドモデルを素材形状として生成する（ステップＳＴ２）。この中心軸１００は旋削加工における旋削回転軸となる。
なお、素材形状生成部１９により生成された素材形状のソリッドモデルは素材形状記憶部２０に記憶させる。

以上のようにして、部品形状と素材形状がそれぞれ部品形状記憶部１７と素材形状記憶部２０に記憶されると、加工形状生成部２１は、図１０に示すように、素材形状から部品形状を差し引く差演算を実施して加工形状を生成し、その加工形状を加工形状記憶部２２に記憶させる。

旋削加工データ生成部２３は、加工形状が加工形状記憶部２２に記憶されると、その加工形状に基づいて旋削加工を実施するための旋削加工データを生成する。図１１は旋削加工データ生成部２３の処理内容を示すフローチャートであり、以下、図１１を参照して、旋削加工データ生成部２３の処理内容を詳細に説明する。

まず、旋削加工データ生成部２３は、例えば、下記の旋削加工面の抽出規則にしたがって、加工形状から旋削加工面を抽出する（ステップＳＴ１１）。図１２は旋削面の抽出例を示す斜視図である。また、旋削加工面としては、円柱面、円錐面、トーラス面を例に説明する。
・旋削加工面の抽出規則
１）旋削回転軸と同じ中心軸を持つ円柱面を抽出する
２）旋削回転軸と同じ中心軸を持つ円錐面を抽出する
３）旋削回転軸と同じ中心軸を持つトーラス面を抽出する

旋削加工データ生成部２３は、上記の旋削加工面の抽出規則に基づいて、全ての旋削回転軸と同じ中心軸を持つ旋削加工面について旋削形状を生成する（ステップＳＴ１２）。
具体的には、まず、その抽出した旋削加工面が素材形状より大きくなるように、旋削回転軸の垂直方向に広げたオフセット形状のソリッドモデルを生成する（図１３を参照）。
次に、オフセット形状のソリッドモデルと加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状との積演算を実施することにより旋削形状を生成する（図１４を参照）。

旋削加工データ生成部２３は、上記のようにして旋削形状を生成すると、その旋削形状と部品形状の干渉チェックを行う（ステップＳＴ１３）。
干渉チェックの方法は、旋削形状と部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状との積演算を実施し、その積演算結果として形状が存在しない場合には干渉がないものと判断し、その積演算結果として形状が存在する場合には干渉しているものと判断する。
旋削加工データ生成部２３は、干渉チェックの結果、部品形状と干渉している旋削形状については廃棄する（ステップＳＴ１４）。

旋削加工データ生成部２３は、全ての旋削形状についての干渉チェックが終了すると（ステップＳＴ１５）、図１５に示すように、全ての旋削形状のソリッドモデルを互いに足し合わせる和演算により最終的な旋削加工形状を生成する（ステップＳＴ１６）。生成された旋削加工形状は旋削加工データ記憶部に記憶させる。
次に、旋削加工データ生成部２３は、図１６に示すように、その旋削加工形状の旋削回転軸１００を通る平面で切断し、ＸＺ平面上に１／２断面形状を生成する（ステップＳＴ１７）。

旋削加工データ生成部２３は、前記１／２断面形状に凸形状が存在するか否かをチェックする（ステップＳＴ１８）。そして、凸形状が存在する場合、全体の形状のＸ軸方向の長さとＺ軸方向の長さを算出し、次の分割ルールにより凸形状を分割する。（ステップＳＴ１９）。
・分割ルール
１）１／２断面形状がＸ軸方向に長い場合、Ｘ軸と平行に分割する。
２）１／２断面形状がＺ軸方向に長い場合、Ｚ軸と平行に分割する。

なお、図１７の（ａ）（ｂ）はＺ軸と平行に分割された１／２断面形状であり、このようにして分割された１／２断面形状は旋削加工データとして、旋削加工データ記憶部２４に記憶させる。

次に、旋削加工データ生成部２３は、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状を参照して（図６（ｂ）を参照）、旋削加工方法に関する属性が付加されているか否かをチェックする（ステップＳＴ２０）。
そして、旋削加工方法に関する属性が付加されている場合には、旋削加工データ記憶部２４に記憶されている旋削加工データに当該属性の旋削加工方法に関する情報を付加する。

一方、旋削加工形状に関する属性（旋削加工の加工方法）が付加されていない場合には、１／２断面形状のＸ軸方向とＺ軸方向の長さを求め、例えば、下記の旋削加工方法の決定ルールにしたがって旋削加工の加工方法を決定する（ステップＳＴ２１）。そして、旋削加工データ記憶部２４に記憶されている旋削加工データに当該加工方法を付加する。
・旋削加工方法の決定ルール
１）１／２断面形状がＸ軸方向に長い場合は、端面または背面加工方法とする
ａ．＋Ｚ方向からの加工は、端面加工方法とする
ｂ．−Ｚ方向からの加工は、背面加工方法とする
２）１／２断面形状がＺ軸方向に長い場合は、外径または内径加工方法とする
ａ．＋Ｘ方向からの加工は、外径加工方法とする
ｂ．−Ｘ方向からの加工は、内径加工方法とする

例えば、図１７（ａ）の形状は、１／２断面形状がＺ軸方向に長いので、＋Ｘ方向からの加工は、図１８に示すように、外径加工方法とする。
また、図１７（ｂ）の形状は、図６（ｂ）に示すように、「溝加工」の属性が付加されている形状であるので、図１９に示すように、外径溝加工方法が決定される。

次に、穴加工データ生成部２５は、加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状に基づいて穴加工を実施するための穴加工データを生成する。図２０は穴加工データ生成部２５の処理内容を示すフローチャートであり、以下、図２０を参照して、穴加工データ生成部２５の処理内容を詳細に説明する。

まず、穴加工データ生成部２５は、例えば、下記の穴加工面の抽出規則にしたがって、加工形状から穴加工面を抽出する（ステップＳＴ３１）。図２１は穴加工面の抽出例を示す斜視図である。また、穴加工面としては、円柱面、円錐面を例に説明する。
・穴加工面の抽出規則
１）一周した円柱面を抽出する
２）一周した円錐面を抽出する

穴加工データ生成部２５は、上記の穴加工面の抽出規則に基づいて穴加工面を抽出すると、その穴加工面から円筒面の端面を追加して穴加工形状を生成し、例えば、下記のグルーピングルールにしたがって、穴加工形状をグルーピングする(ステップＳＴ３２)。図２２は穴加工形状をグルーピングした穴加工形状を示す斜視図である。
・グルーピングルール
同一の円柱軸もしくは同一円錐軸を持ち、互いに隣接する形状のソリッドモデルを同一グループとする
なお、上記のようにしてグルーピングされた穴加工形状は穴加工データとして、穴加工データ記憶部２６に記憶される。

次に、穴加工データ生成部２５は、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状を参照して（図６（ｂ）を参照）、穴加工形状に関する属性（穴加工の加工方法）が付加されているか否かをチェックする（ステップＳＴ３３）。
そして、穴加工方法に関する属性が付加されている場合には、穴加工データ記憶部２６に記憶されている穴加工データに当該属性の穴加工方法に関する情報を付加する。
図２３は「タップ穴加工Ｍ６」の穴加工方法に関する属性が付加されている場合の穴加工形状を示す斜視図である。

一方、穴加工方法に関する属性が付加されていない場合には、例えば、下記の穴加工方法の決定ルールにしたがって穴加工の加工方法を決定する（ステップＳＴ３４）。そして、穴加工データ記憶部２６に記憶されている穴加工データに当該加工方法を付加する。
・穴加工方法の決定ルール
１）非貫通穴はドリル穴加工方法とする
２）貫通穴はボーリング穴加工方法とする

次に、面加工データ生成部２７は、加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状と、旋削加工データ記憶部２４に記憶されている旋削加工データと、穴加工データ記憶部２６に記憶されている穴加工データとに基づいて面加工を実施するための面加工データを生成する。図２４は面加工データ生成部２７の処理内容を示すフローチャートであり、以下、図２４を参照して、面加工データ生成部２７の処理内容を詳細に説明する。

まず、面加工データ生成部２７は、加工形状から旋削加工データの旋削加工形状と穴加工データの穴加工形状を差し引く差演算を実施することにより面加工形状を生成する（ステップＳＴ４１）。図２５は面加工形状を示す斜視図である。
次に、面加工データ生成部２７は、図２６に示すように、面加工形状から部品形状を構成する平面を抽出すると（ステップＳＴ４２）、各平面の垂直方向の厚みを算出し、最も厚みが短い１面を切断面として面加工形状を分割し、分割形状のソリッドモデルを生成する。以下、分割形状のソリッドモデルを分割形状とする（ステップＳＴ４３）。図２７は分割形状を示す斜視図である。図２８及び図２９は図２７（ｂ）の分割形状をさらに分割したときの分割形状を示す斜視図である。
なお、上記のようにして分割された面加工形状は面加工データとして、面加工データ記憶部２８に記憶される。

次に、面加工データ生成部２７は、例えば、下記の面加工方法の決定ルールにしたがって、分割した面加工形状の加工方向を決定し（ステップＳＴ４４）、その加工方向を面加工データ記憶部２８に記憶されている面加工データに付加する。
・面加工方向の決定ルール
加工方向は、分割した平面に垂直方向とする。

次に、面加工データ生成部２７は、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状を参照して（図６（ｂ）を参照）、面加工方法に関する属性が付加されているか否かをチェックする（ステップＳＴ４５）。
そして、面加工方法に関する属性が付加されている場合、即ち、表面の粗さに関する情報（例えば、面粗度２）が付加されている場合、面加工データ記憶部２８に記憶されている面加工データに当該属性の面加工に関する情報を付加する。
図３０は面加工方法を示す説明図である。

次に、線加工データ生成部２９は、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状と、加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状に基づいて線加工を実施するための線加工データを生成する。図３１は線加工データ生成部２９の処理内容を示すフローチャートであり、以下、図３１を参照して、線加工データ生成部２９の処理内容を詳細に説明する。

まず、線加工データ生成部２９は、加工形状記憶部２２に記憶されている加工形状と、部品形状記憶部１７に記憶されている部品形状を参照して（図６（ｂ）を参照）、線加工に関する属性が付加されている加工形状が存在するか否かをチェックする（ステップＳＴ５１）。

線加工データ生成部２９は、線加工に関する属性が付加されている加工形状が存在する場合、図３２に示すように、その加工形状を抽出する（ステップＳＴ５２）。
なお、線加工データ生成部２９により抽出された加工形状は線加工データとして、線加工データ記憶部３０に記憶される。

次に、線加工データ生成部２９は、線加工に関する属性から線加工方法（例えば、面取り２）を決定し（ステップＳＴ５３）、その線加工方法を線加工データ記憶部３０に記憶されている線加工データに付加する。

加工順序決定部３１は、上記のようにして各加工データ生成部が加工データを生成すると、例えば、下記の加工順序の決定ルールにしたがって加工順序を決定する。
・加工順序の決定ルール
１）旋削加工、面加工、穴加工、線加工の順とする。
２）旋削加工は、旋削回転軸より遠い部位から順とする。
３）面加工は、加工の深さが浅いもの順とする。
なお、加工順序決定部３１により決定された加工順序は加工順序記憶部３２に記憶される。
次に、工具データ生成部３３は、各加工データ生成部が生成した旋削加工、穴加工、面加工、線加工の各加工データに合わせた工具データを生成する。なお、工具データ生成部３３により生成された工具データは工具データ記憶部３４に記憶される。

最後に、加工プログラム生成部３５は、加工順序記憶部３２に記憶されている加工順序と、旋削加工データ記憶部２４に記憶されている旋削加工データ、穴加工データ記憶部２６に記憶されている穴加工データ、面加工データ記憶部２８に記憶されている面加工データ、及び線加工データ記憶部３０に記憶されている線加工データと工具データ生成記憶部３４に記憶されている工具データに基づいて素材形状から加工形状を除去するための加工プログラムを生成する。
なお、加工プログラム生成部３５により生成された加工プログラムは加工プログラム記憶部３６に記憶される。

図３３は加工プログラムにしたがって加工された形状を示す斜視図であり、図３４は加工形状の寸法・座標の一例を示す説明図である。また、図３５は加工プログラムの一例を示す説明図である。
なお、加工プログラムは、素材の形状情報及び位置情報（シーケンスデータ）、加工単位の加工方法、加工条件情報、工具情報、加工形状情報（シーケンスデータ）などから構成されている。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、加工形状生成部２１により生成された加工形状の特徴を考慮して、その加工形状に見合う加工データを生成する旋削加工データ生成部２３や穴加工データ生成部２５等を設け、その加工データに基づいて素材形状から加工形状を除去するための加工プログラムを生成するように構成したので、加工形状に応じて適正な加工を実施することができる効果を奏する。

実施の形態２．
図３６はこの発明の実施の形態２による数値制御プログラミング装置を示す構成図であり、図において、図５と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
４１は加工プログラムを入力する加工プログラム入力部、４２は加工プログラム入力部４１により入力された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部、４３は加工プログラム記憶部４２に記憶されている加工プログラムから素材形状のソリッドモデルを生成する素材形状生成部（素材形状生成手段）、４４は素材形状生成部４３により生成された素材形状のソリッドモデルを記憶する素材形状記憶部、４５は加工プログラム記憶部４２に記憶されている加工プログラムから輪郭形状のソリッドモデルを生成する輪郭形状生成部（輪郭形状生成手段）、４６は輪郭形状生成部４５により生成された輪郭形状のソリッドモデルを記憶する輪郭形状記憶部である。

４７は輪郭形状記憶部４６に記憶されている輪郭形状のソリッドモデルから加工除去形状のソリッドモデルを生成する加工除去形状生成部（加工除去形状生成手段）、４８は加工除去形状生成部４７により生成された加工除去形状のソリッドモデルを記憶する加工除去形状記憶部、４９は加工除去形状記憶部４８に記憶されている加工除去形状のソリッドモデルと素材形状記憶部４４に記憶されている素材形状のソリッドモデルの差演算を実施して部品形状のソリッドモデルを生成する部品形状生成部（部品形状生成手段）、５０は部品形状生成部４９により生成された部品形状のソリッドモデルを記憶する部品形状記憶部である。以下、素材形状のソリッドモデルを素材形状とし、輪郭形状のソリッドモデルを輪郭形状とし、加工除去形状のソリッドモデルを加工除去形状とし、部品形状のソリッドモデルを部品形状とする。
図３７はこの発明の実施の形態２による数値制御プログラミング方法を示すフローチャートである。

次に動作について説明する。
まず、作業者が加工プログラム入力部４１を操作して加工プログラムを入力すると（ステップＳＴ６１）、その加工プログラムが表示装置１３に表示され（図３８を参照）、その加工プログラムが加工プログラム記憶部４２に記憶される。

素材形状生成部４３は、加工プログラムが加工プログラム記憶部４２に記憶されると、その加工プログラムから素材形状を生成し（ステップＳＴ６２）、その素材形状を素材形状記憶部４４に記憶させる。
なお、加工プログラム中の外径は素材円柱の外径、内径は素材円柱の中空部の径を表し、素材長さは素材円柱の高さ、素材端面は素材がＺ＝０からの長さを表している。図３９は素材形状の一例を示す斜視図である。

また、輪郭形状生成部４５は、加工プログラム記憶部４２に記憶されている加工プログラムからＹ＝０のＸ−Ｚ平面上に輪郭形状を生成し（ステップＳＴ６３）、その輪郭形状を輪郭形状記億部４６に記憶させる。
即ち、端面加工は加工プログラム中の始点と終点が対角となるように四角形状を生成する。図４０は端面正面加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。

また、外径加工は加工プログラム中の始点と終点とを結び、次に終点から終点のＸ値と始点のＺ値の地点と始点を結び輪郭形状を生成する。図４１は外径加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。
面加工はＸ軸方向にシフトＸ値、Ｚ軸方向にシフトＺ値の長さ分シフトし、角度ＢだけＸ軸から回転した平面上に形状データに基づいて輪郭形状を生成する。図４２は面加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。

加工除去形状生成部４７は、輪郭形状が輪郭形状記憶部４６に記憶されると、その輪郭形状から加工除去形状を生成し（ステップＳＴ６４）、その加工除去形状を加工除去形状記憶部４８に記憶させる。
なお、端面正面加工や外径加工のような旋削加工の場合、Ｚ軸を回転軸として輪郭形状を掃引した形状となり、面加工の場合、加工プログラム中の加工深さの長さ分、面を垂直方向に掃引した形状となる。図４３は端面加工の加工除去形状の一例を示す斜視図であり、図４４は外径加工の加工除去形状の一例を示す斜視図であり、図４５は面加工の加工除去形状の一例を示す斜視図である。
因みに、線加工は加工プログラム中の工具データの工具形状を、加工プログラム中の形状データに合わせて掃引して加工除去形状を生成する。

部品形状生成部４９は、加工除去形状が加工除去形状記憶部４８に記憶されると、その加工除去形状と素材形状記憶部４４に記憶されている素材形状を差し引くソリッドモデルの差演算を実施することにより部品形状を生成し（ステップＳＴ６５）、その部品形状を部品形状記憶部５０に記憶させる。
図４６は端面加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図であり、図４７は外径加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図であり、図４８は面加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図である。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、加工除去形状生成部４７により生成された加工除去形状と素材形状生成部４３により生成された素材形状の差演算を実施して部品形状を生成するように構成したので、加工プログラムから工具軌跡を求めて実加工を行うことなく、加工される部品形状を確認することができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１による数値制御プログラミング装置が適用されるＣＡＤ／ＣＡＭシステムを示す構成図である。 部品形状や素材形状等を示す斜視図である。 加工ユニットの構成例を示す説明図である。 加工プログラムの加工ユニットの一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態１による数値制御プログラミング装置を示す構成図である。 部品形状の一例を示す斜視図である。 素材形状生成部の処理内容を示すフローチャートである。 直方体の一例を示す斜視図である。 直方体を内包する素材形状を示す斜視図である。 加工形状を示す斜視図である。 旋削加工データ生成部の処理内容を示すフローチャートである。 旋削面の抽出例を示す斜視図である。 オフセット形状を示す斜視図である。 旋削形状を示す斜視図である。 旋削加工形状を斜視図である。 １／２断面形状を示す断面図である。 Ｘ軸方向に切断された１／２断面形状を示す断面図である。 外径方向加工形状を示す断面図である。 外径方向溝加工形状を示す断面図である。 穴加工データ生成部の処理内容を示すフローチャートである。 穴加工面の抽出例を示す斜視図である。 穴加工形状をグルーピングした穴加工形状を示す斜視図である。 「タップ穴加工Ｍ６」の属性が付加されている場合の穴加工形状を示す斜視図である。 面加工データ生成部の処理内容を示すフローチャートである。 面加工形状を示す斜視図である。 部品形状を構成する平面を示す斜視図である。 分割形状を示す斜視図である。 分割形状を示す斜視図である。 分割形状を示す斜視図である。 面加工方法を示す説明図である。 線加工データ生成部の処理内容を示すフローチャートである。 線加工に関する属性が付加されている加工形状を示す斜視図である。 加工プログラムにしたがって加工された形状を示す斜視図である。 加工形状の寸法・座標の一例を示す説明図である。 加工プログラムの一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による数値制御プログラミング装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による数値制御プログラミング方法を示すフローチャートである。 加工プログラムの表示例を示す説明図である。 素材形状の一例を示す斜視図である。 端面正面加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。 外径加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。 面加工の輪郭形状の一例を示す斜視図である。 端面加工の加工除去形状の一例を示す斜視図である。 外径加工の加工除去形状の一例を示す斜視図である。 面加工の加工除去形状の一例を示す斜視図である。 端面加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図である。 外径加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図である。 面加工の加工除去形状を差演算した形状の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ ３次元ＣＡＤ、２ ソリッドモデル、３ 数値制御プログラミング装置、４ 加工プログラム、１１ プロセッサ、１２ データ入力装置、１３ 表示装置、１４ 加工組み合わせ決定部、１５ 加工組み合わせ記憶部、１６ 部品形状入力部、１７ 部品形状記憶部、１８ 素材形状入力部、１９ 素材形状生成部、２０ 素材形状記憶部、２１ 加工形状生成部（形状生成手段）、２２ 加工形状記憶部、２３ 旋削加工データ生成部（加工データ生成手段）、２４ 旋削加工データ記憶部、２５ 穴加工データ生成部（加工データ生成手段）、２６ 穴加工データ記憶部、２７ 面加工データ生成部（加工データ生成手段）、２８ 面加工データ記憶部、２９ 線加工データ生成部（加工データ生成手段）、３０ 線加工データ記憶部、３１ 加工順序決定部（プログラム生成手段）、３２ 加工順序記憶部、３３ 工具データ生成部（プログラム生成手段）、３４ 工具データ記憶部、３５ 加工プログラム生成部（プログラム生成手段）、３６ 加工プログラム記憶部、４１ 加工プログラム入力部、４２ 加工プログラム記憶部、４３ 素材形状生成部（素材形状生成手段）、４４ 素材形状記憶部、４５ 輪郭形状生成部（輪郭形状生成手段）、４６ 輪郭形状記憶部、４７ 加工除去形状生成部（加工除去形状生成手段）、４８ 加工除去形状記憶部、４９ 部品形状生成部（部品形状生成手段）、５０ 部品形状記憶部、１００ 旋削回転軸。

Claims (2)

1. 部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力手段と、素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力手段と、上記素材形状のソリッドモデルと上記部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状のソリッドモデルを生成する加工形状生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから旋削加工形状のソリッドモデルを生成し、その旋削加工形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから穴加工形状のソリッドモデルを生成し、その穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成手段と、上記加工形状生成手段により生成された加工形状のソリッドモデルから上記旋削加工形状のソリッドモデルと上記穴加工形状のソリッドモデルを除去して面加工形状のソリッドモデルを生成し、その面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データを生成する面加工データ生成手段と、上記旋削加工データと上記穴加工データと上記面加工データとから加工プログラムを生成するプログラム生成手段とを備え、上記プログラム生成手段は、旋削加工と面加工を実施してから穴加工を実施する加工順序が記述されている加工プログラムを生成することを特徴とする数値制御プログラミング装置。
2. 部品形状のソリッドモデルを入力する部品形状入力ステップと、素材形状のソリッドモデルを入力する素材形状入力ステップと、上記素材形状のソリッドモデルと上記部品形状のソリッドモデルとの差演算を実施して加工形状のソリッドモデルを生成する加工形状生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから旋削加工形状のソリッドモデルを生成し、その旋削加工形状のソリッドモデルと旋削加工方法からなる旋削加工データを生成する旋削加工データ生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから穴加工形状のソリッドモデルを生成し、その穴加工形状のソリッドモデルと穴加工方法からなる穴加工データを生成する穴加工データ生成ステップと、上記加工形状生成ステップで生成された加工形状のソリッドモデルから上記旋削加工形状のソリッドモデルと上記穴加工形状のソリッドモデルを除去して面加工形状のソリッドモデルを生成し、その面加工形状のソリッドモデルと面加工方法からなる面加工データを生成する面加工データ生成ステップと、上記旋削加工データと上記穴加工データと上記面加工データとから加工プログラムを生成するプログラム生成ステップとを備え、上記プログラム生成ステップは、旋削加工と面加工を実施してから穴加工を実施する加工順序が記述されている加工プログラムを生成することを特徴とする数値制御プログラミング方法。

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