JP4472508B2 - 旋削用数値制御プログラム作成装置及び数値制御旋削加工機 - Google Patents

Description

本発明は、外周面に周方向に延びる凹形状部が旋削されている製品形状モデルの軸線を含む平面で切断した断面形状データから前記凹形状部を検出し、この凹形状部を製品素材に旋削する加工工程のための数値制御プログラムを作成する旋削用数値制御プログラム作成装置及び数値制御旋削加工機に関するものである。

数値制御工作機械を用いて加工を行うには、製品素材の加工工程に対応した数値制御プログラムを作成する。数値制御旋削加工機の数値制御プログラムでは、旋削工具、旋削経路、旋削条件等が指定される。近年、製品形状モデルの断面形状データから、この数値制御プログラムを自動で作成する数値制御プログラム作成装置が普及している。

例えば、特許文献１に記載の数値制御プログラム作成装置では、製品素材を旋削するために、製品素材の断面形状データと製品の断面形状データから周方向に延びる凹形状部を含む加工領域が認識される。そして、この凹形状部が旋削バイトを用いて旋削可能であるか否かが判定され、旋削可能と判定されたときには、旋削バイトを用いてこの凹形状部を旋削する加工工程のための数値制御プログラムが作成される。一方、旋削不可能と判定されたときには、この凹形状部を、旋削バイトにより旋削可能な領域と不可能な領域とに分割可能であるか否かが判定される。そして、分割可能と判定されたときには、旋削バイトにより旋削可能な凹形状部の領域を旋削する加工工程のための数値制御プログラムと、旋削不可能な凹形状部の領域を溝入れバイトにより旋削する加工工程のための数値制御プログラムとが作成される。また、凹形状部が分割不能と判定されたときには、この凹形状部を溝入れバイトにより旋削する加工工程のための数値制御プログラムが作成される。
特開平３−２５１９０７号公報

ところで、溝入れバイトによる凹形状部の旋削は、その凹形状部に対し溝入れバイトを主に深さ方向に変位させることで行われるが、その加工工程を、この凹形状部の断面形状に応じて変える必要がある。すなわち、図９（ａ）に示すような、製品の外周面に位置する断面四角形状の凹形状部を旋削するには、製品の軸線方向（Ｚ軸方向）の少なくとも１箇所以上の位置で溝入れバイトを同軸線に対する径方向（Ｘ軸の負の向き）に変位させる。また、図９（ｅ）に示すような、製品の内周面に位置する断面四角形状の凹形状部を旋削するには、製品の軸線方向（Ｚ軸方向）の少なくとも１箇所以上の位置で溝入れバイトを同軸線に対する径方向（Ｘ軸の正の向き）に変位させる。また、図９（ｆ）に示すような、製品の端面に位置する断面四角形状の凹形状部を旋削するには、製品の同軸線に対する径方向（Ｘ軸方向）の少なくとも１箇所以上の位置で溝入れバイトを軸線方向（Ｚ軸の負の向き）に変位させる。なお、説明の便宜上、以下の凹形状部の製品に対する位置と断面形状とその加工方向に関する記述は、製品の外周面に位置する凹形状部のみに対応したものとなっている。

また、図９（ｂ）に示すような断面形状の凹形状部を加工するには、まず、断面四角形状の凹形状部を形成した後、この凹形状部の左側において、溝入れバイトを軸線方向及び径方向に同時に変位させて、凹形状部の左側部を斜めに旋削する。また、図９（ｃ）に示すような断面形状の凹形状部を加工するには、まず、断面四角形状の凹形状部を形成した後、この凹形状部の右側において、溝入れバイトを軸線方向及び径方向に同時に変位させて、同凹形状部の右側部を斜めに旋削する。さらに、図９（ｄ）に示すような断面形状の凹形状部を加工するには、断面四角形の凹形状部を形成した後、同凹形状部の両側部を順に斜めに旋削する。従って、凹形状部を溝入れバイトによって旋削する場合には、まず、その凹形状部の断面形状を把握し、その断面形状に応じた溝入れバイトによる加工工程のための数値制御プログラムを作成する必要がある。しかしながら、上記特許公報１の技術は、溝入れバイトをＸ軸方向に変位させて凹形状部を旋削するための数値制御プログラムを作成するのみであり、このように種々の断面形状の凹形状部を溝入れバイトによって旋削するための数値制御プログラムを作成することはできない。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、周溝の断面形状に応じた同周溝の加工工程のための数値制御プログラムを自動作成することができる数値制御プログラム作成装置、及び、同数値制御プログラム作成装置を備えた数値制御旋削加工機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、外周面に周方向に延びる凹形状部が旋削されている製品形状モデルの軸線を含む平面で切断した断面形状データから前記凹形状部を検出し、検出された凹形状部を製品素材に旋削する加工工程のための数値制御プログラムを作成する旋削用数値制御プログラム作成装置において、前記凹形状部の幅及び深さに基づき、同凹形状部が溝入れバイトを用いて旋削可能な周溝であるか否かを判別する周溝判別手段と、周溝であると判別された前記凹形状部のデータに基づき、同凹形状部の断面形状パターンを判別する断面パターン判別手段と、判別された断面形状パターンの加工工程のための数値制御プログラムを作成するプログラム作成手段とを有し、さらに、前記凹形状部の位置がコーナ部であり、同凹形状部の幅及び深さに基づき、同凹形状部がヌスミ溝であるか否かを判別するヌスミ溝判別手段を備え、前記プログラム作成手段は、前記ヌスミ溝を旋削バイトで旋削するための数値制御プログラムをも作成することを特徴とする数値制御プログラム作成装置を要旨とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、周溝であると判別された前記凹形状部のデータが前記断面形状データから除かれた旋削データを作成するデータ処理手段を備え、前記プログラム作成手段は、前記凹形状部を除く部位を旋削バイトで旋削するための数値制御プログラムを前記旋削データに基づいて作成することを要旨とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記断面形状パターンは、前記凹形状部の底面に対しその両側面が共に直交する第１の断面形状パターンと、同底面に対し一方の側面が直交するとともに他方の側面が傾斜した第２の断面形状パターンと、同底面に対し前記他方の側面が直交するとともに前記一方の側面が傾斜した第３の断面形状パターンと、同底面に対しその両側面が共に傾斜した第４の断面形状パターンとからなることを要旨とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の数値制御プログラム作成装置を備えたことを特徴とする数値制御旋削加工機を要旨とするものである。

請求項１〜請求項４に記載の発明では、製品形状モデルの断面形状データから周方向に延びる凹形状部を検索し、この凹形状部の中から溝入れバイトで旋削すべき周溝を判別する。次に、周溝のデータに基づき、溝入れバイトによる加工工程が異なる複数の断面形状パターンのなかからその周溝に対応する断面形状パターンを判別する。そして、この判別された断面形状パターンに応じた周溝の加工工程のための数値制御プログラムを作成する。従って、周溝の断面形状に応じた同周溝の加工工程のための数値制御プログラムを自動作成することができる。

請求項１に記載の発明では、断面形状データから検索した凹形状部の位置がコーナ部であり、同凹形状部の幅及び深さに基づき同凹形状部がヌスミ溝であるか否かを判定し、ヌスミ溝であると判定したときには、このヌスミ溝を旋削する加工工程に対応する数値制御プログラムを自動作成する。従って、必要に応じて頻繁に設けられるヌスミ溝を旋削するための数値制御プログラムをも自動作成することができる。

次に、本発明をコンピュータ化数値制御旋削加工機に具体化した一実施形態を図１〜図２０に従って説明する。なお、説明の便宜上、以下の本発明の実施形態の説明は、製品の外周面のみに対応したものとなっている。

図１（ｂ）に示すように、コンピュータ化数値制御旋削加工機（以下、ＣＮＣ（Computerized Numerically Controlled ）旋削加工機という。）１は、制御部２及び加工部３から構成されている。制御部２には、図示しないＣＡＤ装置で作成された、図７に示すような製品形状モデル４の３次元ＣＡＤデータが入力される。制御部２は、入力した３次元ＣＡＤデータから、製品形状モデル４をその軸線を含む平面で切断した図８に示すような２次元の断面形状データを作成し、この断面形状データから、加工部３を数値制御して製品素材を旋削するための数値制御プログラムを作成する。そして、制御部２は、この数値制御プログラムに従って加工部３を数値制御する。断面形状データは、製品の軸線（すなわち、加工部３における主軸の軸線）をＺ軸とし、このＺ軸に直交する平面上にＸ軸をとった直交座標系で表現される。そして、この断面形状データにおいて、製品の外周面の形状は、製品の外周面を構成する複数の直線要素の接続点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎに対応した座標を含むデータで示される。

製品素材の旋削は、図４（ａ）に示すような旋削バイト５と図４（ｂ）に示すような溝入れバイト６とを使い分けて行われる。すなわち、加工工程は、前記旋削バイト５を主に主軸の軸線方向（Ｚ軸方向）へ移動させることで製品素材に周面、凹部又はヌスミ溝を旋削する工程と、前記溝入れバイト６を主軸の軸線に対して主として径方向（Ｘ軸方向）に移動させることで製品素材に周溝を旋削する工程とからなる。ここで、凹部とは、製品の周方向に延びる凹形状部の内、製品の軸線方向における幅と深さとの比が所定値未満のもの、すなわち比較的浅いものをいう。また、周溝とは、前記凹形状部の内、前記比が所定値以上のもの、すなわち比較的深いものをいう。また、ヌスミ溝は、いわゆる逃げ溝のことである。これは、旋削バイト５は、溝入れバイト６よりも旋削効率が高いものの、旋削バイト５を用いて旋削可能な凹形状部の比に上限があるためである。一方、溝入れバイト６は、旋削バイト５によって旋削可能な最大比を超える比を有する周溝を旋削可能である。

図１（ａ）に示すように、制御部２は、主制御部１１、入力操作部１２、システムプログラムメモリ１３、製品形状モデルメモリ１４、パラメータメモリ１５、工程メモリ１６、溝パターン番号メモリ１７、表示部１８、形状解析制御部（周溝判別手段、ヌスミ溝判別手段）１９、溝形状解析部（断面パターン判別手段）２０、溝フラグ２１、プログラム作成部（プログラム作成手段）２２及びデータ処理部（データ処理手段）２３を備えている。なお、主制御部１１を含む各制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成されており、図１（ａ）における各制御部は、機能ブロックとして示されている。

主制御部１１には、前記各制御部及びメモリ等がバス２４を介して接続されている。入力操作部１２は、キーボードやスイッチ等から構成されている。システムプログラムメモリ１３には、前記３次元ＣＡＤデータから、加工部３を数値制御するための数値制御プログラムを作成するためのシステムプログラムが格納されている。主制御部１１は、前記システムプログラムに基づいて各部を制御する。製品形状モデルメモリ１４には、前記製品形状モデル４の３次元ＣＡＤデータが記憶される。パラメータメモリ１５には、前記断面形状データに基づき、前記凹形状部を凹部、周溝及びヌスミ溝に判別するために用いる３つのパラメータＮ１，Ｎ２，Ｎ３が記憶されている。工程メモリ１６には、主制御部１１が断面形状データから随時作成する旋削データ及び溝加工データが記憶される。旋削データは、前記旋削バイト５を用いて製品の周面、凹部及びヌスミ溝を旋削するために用いられる。また、溝加工データは、溝入れバイト６を用いて製品の周溝を旋削するために用いられる。溝パターン番号メモリ１７には、溝入れバイト６を用いて旋削する周溝について、その加工工程が異なる４つの断面形状パターンが記憶されている。形状解析制御部１９は、断面形状データから、製品の外周面、内周面又は端面における凹形状部を検出する。また、形状解析制御部１９は、検出された凹形状部の断面形状データから、前記パラメータＮ１，Ｎ２，Ｎ３を用いて凹部、周溝及びヌスミ溝を判別する。溝形状解析部２０は、断面形状データから、周溝の断面形状パターンを判別する。溝フラグ２１は、周溝が形状解析制御部１９により検索される毎にＯＮとされる。そして、溝フラグがＯＮとされているときには、形状解析制御部１９により新たな凹形状部の検索が繰り返し実行される。

次に、上記のように構成されたＣＮＣ旋削加工機１の動作について説明する。
制御部２は、断面形状データから凹形状部を検索し、この凹形状部が凹部、周溝及びヌスミ溝のいずれであるかを判別する。また、制御部２は、周溝の断面形状パターンを判別し、その断面形状パターンに対応する加工工程を設定する。

図２に示すフローチャートは、制御部２が、断面形状データから凹形状部を検索し、検索した凹形状部に対する加工工程を決定する処理手順を示している。この処理は、入力操作部１２に対するオペレータの入力操作に基づき、主制御部１１がシステムプログラムを実行することで実行される。

この処理において、主制御部１１は、まず、ステップ（以下、Ｓと略記する。）１００において、製品形状モデルメモリ１４に記憶されている３次元ＣＡＤデータから断面形状データを作成し、この断面形状データを工程メモリ１６に図１０に示すような旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮとして登録する。

次に、Ｓ１０１において溝フラグ２１が初期化（ＯＦＦ）される。
次に、Ｓ１０２において、形状解析制御部１９により、工程メモリ１６に登録されている旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮから図１１（ａ）に示すような凹形状部ＤＥＦＧが検索される。このとき、製品の外周又は内周における凹形状部は、製品の軸線に平行な底面を１つだけ持ち、その両側を側面に挟まれた部分として検索される。また、製品の端面における凹形状部は、製品の軸線に直交する底面を１つだけ持ち、その両側を側面に挟まれた部分として検索される。また、凹形状部は、図６（ａ）に示すように、底面の両側面の高さが等しいもの、図６（ｂ）に示すように、同図左側面の高さが同図右側面の高さよりも高いもの、又は、図６（ｃ）に示すように、同図右側面の高さが同図左側面の高さよりも高いものが検索される。凹形状部の検索は、断面形状データの端面及び外周面をＺ軸の正側から負側に向かう方向にたどっていくことで行われる。このため、最初に登録された旋削データである図１０に示す断面形状データからは、まず、図１１（ａ）に示すような凹形状部ＤＥＦＧが検索される。

次に、Ｓ１０３において、旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮから凹形状部が検索されたか否かが判定され、凹形状部が検索されたときには、次にＳ１０４が実行される。

Ｓ１０４において、主制御部１１は、検索された凹形状部ＤＥＦＧのデータに基づき、この凹形状部ＤＥＦＧが、凹部、周溝及びヌスミ溝のいずれであるかを判別する。そして、その判別結果に応じた加工工程を決定する。さらに、凹形状部ＤＥＦＧを周溝と判定したときには、その周溝の断面形状パターンに応じた加工工程を決定する。

周溝の断面形状パターンとしては、加工工程が異なる４つのものが想定されている。その第１の断面形状パターンは、図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、周溝の底面に対しその両側面が共に直交しているものである。その第２の断面形状パターンは、図１５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、同底面に対しＺ軸の正側（一方）の側面のみが直交し、その反対側（他方）の側面が傾斜しているものである。その第３の断面形状パターンは、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、同底面に対しＺ軸の負側（他方）の側面のみが直交し、その反対側（一方）の側面が傾斜しているものである。その第４の断面形状パターンは、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、同底面に対しその両側面が共に傾斜しているものである。

第１の断面形状パターンを備えた周溝は、図９（ａ）に示すように、Ｚ軸方向の正方向に向かって順に溝入れバイト６をＸ軸の負方向に変位させる加工工程（１，２，３）により旋削される。また、第２の断面形状パターンを備えた周溝は、図９（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向の負方向に向かって順に溝入れバイト６をＸ軸の負方向に変位させる加工工程（１，２）と、溝入れバイト６をＺ軸正方向及びＸ軸負方向に同時に変位させてＺ軸の負側の側面を形成する加工工程（３）とにより旋削される。また、第３の断面形状パターンを備えた周溝は、図９（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向の正方向に向かって順に溝入れバイト６をＸ軸の負方向に変位させる加工工程（１，２）と、溝入れバイト６をＺ軸負方向及びＸ軸負方向に同時に変位させてＺ軸の正側の側面を形成する加工工程（３）とにより旋削される。さらに、第４の断面形状パターンを備えた周溝は、図９（ｄ）に示すように、溝入れバイト６をＸ軸の負方向に変位させる加工工程（１）と、溝入れバイト６をＺ軸負方向及びＸ軸負方向に同時に変位させる加工工程（２）と、同じくＺ軸正方向及びＸ軸負方向に同時に変位させる加工工程（３）とにより旋削される。第４の断面パターンを備えた周溝では、加工工程（２）によりＺ軸の正側の側面が形成され、加工工程（３）によりＺ軸の負側の側面が形成される。

図３に示すフローチャートは、前記Ｓ１０４において、主制御部１１が、検索された凹形状部が凹部、周溝及びヌスミ溝のいずれであるかを判別し、その判別結果に応じた加工工程を決定する処理手順を示している。

この処理では、まずＳ２００において、検索された凹形状部が、ヌスミ溝であるか否かが形状解析制御部１９により判別される。ヌスミ溝であるか否かの判別は、凹形状部のデータに基づき、その凹形状部の位置が図５（ａ），（ｂ）に示すようなコーナ部であり、かつ、その幅Ｗが所定のパラメータＮ１以下、その深さＶが所定のパラメータＮ２以下である条件が成立するか否かに基づいて判別される。このパラメータＮ１，Ｎ２は、ヌスミ溝として通常設定される幅Ｗ及び深さＶに基づいて設定されている。そして、この条件が成立する凹形状部はヌスミ溝であると判定され、この条件が成立しない凹形状部はヌスミ溝ではないと判定される。図１０に示す旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮから検索された周溝ＤＥＦＧは、コーナ部にないのでヌスミ溝ではないと判定される。

Ｓ２００において、凹形状部がヌスミ溝でないと判定されると、次にＳ２０１において、この凹形状部の深さＶに対する幅Ｗの比率Ｗ／ＶがパラメータＮ３以下（Ｗ／Ｖ＜＝Ｎ３）であるかが判定される。このパラメータＮ３は、旋削バイト５の切れ刃角から設定されている。そして、比率Ｗ／ＶがＮ３を超えるときには、旋削バイト５により旋削可能な凹形状部、すなわち凹部であると判定される。Ｓ２０１において、凹形状部が旋削バイト５により旋削可能であると判定されると、この凹形状部に対する加工工程を旋削バイト５による旋削で行うことが決定され、この処理が終了される。

一方、前記Ｓ２０１において、凹形状部の比率Ｗ／ＶがパラメータＮ３以下であるときには、この凹形状部が溝入れバイト６を用いて旋削する周溝であると判定される。そして、次にＳ２０２において、データ処理部２３により、工程メモリ１６に記憶されている旋削データから同周溝を除いた旋削データが生成され、この旋削データにより工程メモリ１６の旋削データが更新される。同時に、データ処理部２３により、周溝のデータが溝加工データとして工程メモリ１６に記憶される。すなわち、図１０に示す旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮから図１１（ａ）に示すような凹形状部ＤＥＦＧが周溝として検索されると、図１１（ｂ）に示すような旋削データＡＢＣＨＩＪＫＬＭＮと溝加工データＤＥＦＧとが生成される。

次にＳ２０３で、溝形状解析部２０により、この周溝の断面形状パターンとして、４種類の断面形状パターンのうち図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す第１の断面形状パターンが設定される。すなわち、断面パターンを示す番号Ｇｎｏとして第１の断面パターンに対応する「１」が設定される。

次にＳ２０４で、この周溝を決定する点Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇのうち、Ｚ軸の正側から１番目及び二番目の点Ｄ，Ｅの座標、すなわち、周溝において図１１（ａ）における右側面を決定する２つの点Ｄ，ＥのＺ軸における座標ＺＰ１，ＺＰ２が等しいか否かが判定される。すなわち、このＳ２０４では、同周溝の右側面が、Ｚ軸に直交しているか否かが判定される。そして、このＳ２０４において、周溝の右側面がＺ軸に直交していると判定されたときには、第１の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「１」が設定されたまま、次に、Ｓ２０５が実行される。一方、Ｓ２０４において、２つの点Ｄ，ＥのＺ軸における座標ＺＰ１，ＺＰ２が異なると判定されたときには、次にＳ２０６において、この周溝の断面形状パターンとして、第１の断面形状パターンに代えて、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す第３の断面パターンが新たに設定された後、前記Ｓ２０５が実行される。すなわち、断面パターンを示す番号Ｇｎｏとして、第１の断面パターンに対応する「１」に代えて、第３の断面パターンに対応する「３」が新たに設定される。

Ｓ２０５においては、図１１（ａ）において周溝の左側面を決定する２つの点Ｆ，ＧのＺ軸における座標ＺＰ３，ＺＰ４が等しいか否かが判定される。すなわち、このＳ２０５では、同周溝の左側面がＺ軸に直交しているか否かが判定される。そして、Ｓ２０５において、周溝の左側面がＺ軸に直交していると判定されたときには、第１の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「１」、又は、第３の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「３」が設定されたまま、次に、Ｓ２０７が実行される。

一方、Ｓ２０５において、２つの点Ｆ，ＧのＺ軸における座標ＺＰ３，ＺＰ４が異なると判定されたときには、次に、Ｓ２０８において、この周溝の断面形状パターンとして、番号Ｇｎｏ「１」、又は、番号Ｇｎｏ「３」に「１」を加算した番号Ｇｎｏの断面形状パターンが設定された後、前記Ｓ２０７が実行される。すなわち、Ｓ２０５までの処理で、第１の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「１」が設定されていたときには、新たに、第２の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「２」が設定される。また、Ｓ２０５までの処理で、第３の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「３」が設定されていたときには、新たに、第４の断面パターンを示す番号Ｇｎｏ「４」が設定される。

すなわち、Ｓ２０４，Ｓ２０５において共にＹＥＳと判定される周溝は、Ｇｎｏが「１」のままであり、これは第１の断面パターンに対応する。また、Ｓ２０４でＹＥＳ、Ｓ２０５でＮＯと判定される周溝は、Ｇｎｏが「２」となり、これは第２の断面パターンに対応する。また、Ｓ２０４でＮＯ、Ｓ２０５でＹＥＳと判定される周溝は、Ｇｎｏが「３」となり、これは第３の断面パターンに対応する。さらに、Ｓ２０４，Ｓ２０５において、共にＮＯと判定される周溝は、Ｇｎｏが「４」となり、これは第４の断面パターンに対応する。

Ｓ２０７においては、Ｓ２０３〜Ｓ２０８までにおいて判定された断面形状パターンがこの周溝に対応する断面形状パターンとして把握されるとともに、その断面形状データが溝加工データとして工程メモリ１６に記憶される。図１１（ａ）に示す周溝については、第１の断面形状パターンであると判定されるとともに、その断面形状データが溝加工データＤＥＦＧとして工程メモリ１６に記憶される。

Ｓ２０７の終了後、次に、Ｓ２０９において溝フラグ２１がオンとされた後に、この周溝に対する加工工程を溝入れバイト６を用いて行うことが決定され、Ｓ１０４の処理が終了される。

図２のフローチャートに示す処理において、Ｓ１０４の終了後、次にＳ１０５において新たな凹形状部が検索される。図１０に示す旋削データＡＢＣＤＥＦＧＨＪＫＬＭＮに対しては、まず凹形状部ＤＥＦＧが検索された後、次に、図１２（ａ）に示すような凹形状部ＪＫＬＭが検索される。このため、Ｓ１０３の次にＳ１０４が再び実行される。

再度実行されるＳ１０４において、まずＳ２００では、凹形状部ＪＫＬＭは、コーナにあり、かつ、Ｗ＜＝Ｎ１、Ｖ＜＝Ｎ２であることから、ヌスミ溝であると判定される。この場合、次に、Ｓ２１０において、工程メモリ１６に記憶されている旋削データＡＢＣＨＩＪＫＬＭＮが、同旋削データＡＢＣＨＩＪＫＬＭＮから凹形状部ＪＫＬＭのデータを除いた図１２（ｂ）に示すような旋削データＡＢＣＨＩＯＭＮに更新される。このとき、ヌスミ溝に対しては、旋削バイト５で行う定型的な加工工程が予め設定されているので、ヌスミ溝の位置のみが記憶され、溝加工データは図１２（ｂ）に示すように更新されない。すなわち、凹形状部ＪＫＬＭは、所定形状のヌスミ溝に変更される。ヌスミ溝の存在は、フラグを用いて記憶される。従って、溝加工データＤＥＦＧは、図１２（ｂ）に示すように、そのままとされる。そして、凹形状部ＪＫＬＭを、ヌスミ溝として旋削バイト５を用いて旋削することが決定され、Ｓ１０４の処理が終了される。

Ｓ１０４の終了後、Ｓ１０５において、新たな凹形状部が検索されないと、次にＳ１０６において溝フラグ２１がＯＮであるか否かが判定される。そして、溝フラグ２１がＯＮでなかったときには、これ以上の凹形状部が存在しないと判断され、処理が終了される。

一方、Ｓ１０６において溝フラグ２１がＯＮであったときには、すでに検索された周溝（凹形状部ＤＥＦＧ）を包含する凹形状部が存在する可能性があると判断され、その凹形状部を検索するために、Ｓ１０１からの処理が改めて実行される。本実施形態では、凹形状部ＤＥＦＧが周溝として検索され、溝フラグ２１がＯＮとされているので、Ｓ１０１からの処理が改めて実行される。

Ｓ１０１で溝フラグ２１がＯＦＦとされた後Ｓ１０２が実行されると、工程メモリ１６に記憶されている旋削データＡＢＣＨＩＯＭＮから、図１３（ａ）に示すような凹形状部ＢＣＨＩが検索される。このため、再びＳ１０４が実行される。そして、Ｓ２００において、凹形状部ＢＣＨＩはヌスミ溝ではないと判定され、次にＳ２０１において凹形状部ＢＣＨＩは周溝ではないと判定される。すなわち、凹形状部ＢＣＨＩは、凹部であると判定される。このため、図１３（ｂ）に示すように、工程メモリ１６の旋削データＡＢＣＨＩＯＭＮ及び溝データＤＥＦＧは共に更新されない。このとき、凹形状部ＢＣＨＩが周溝でないので、溝フラグ２１はＯＦＦのままとなる。

次にＳ１０５において新たな凹形状部が検索されないので、Ｓ１０３の後にＳ１０６が実行され、溝フラグ２１がＯＮであるか否かが判定される。そして、Ｓ１０６において溝フラグ２１がＯＮでないので、この処理が終了される。

以上の処理により、製品の断面形状データから、旋削バイト５によって旋削する周面及び凹部を示す旋削データＡＢＣＨＩＯＭＮと、溝入れバイト６によって旋削する周溝を示す溝加工データＤＥＦＧとが作成される。また、旋削バイト５によって旋削するヌスミ溝の位置が記憶される。

プログラム作成部２２は、以上の処理により作成された旋削データ及び溝加工データから、旋削バイト５及び溝入れバイト６を用いて製品素材の周面、凹部、周溝及びヌスミ溝を旋削する加工工程のための数値制御プログラムを周知の方法により作成する。

本実施形態において検索される周溝は、その両側面の高さ（周溝の深さＶに相当）が互いに等しいものであった。一方、両側面の高さが互いに異なる周溝が存在する断面形状データからは、次のように旋削データ及び溝加工データが生成される。

例えば、図１８（ａ）に示すような断面形状データＡＢＣＤＥＦにおいては、製品の端面からＺ軸の負向きに離れた位置に凹形状部ＢＣＤＥが存在し、この凹形状部ＢＣＤＥにおいて右側面ＢＣの高さよりも左側面ＤＥの高さの方が高くなっている。

このような断面形状データにおいて、図１８（ｂ）に示すように検索された凹形状部ＢＣＤＥが周溝であると判別されると、図１８（ｃ）に示すように、凹形状部ＢＣＤＥの左側面ＤＥに対するＺ軸の軸線方向での点Ｂの対応位置に座標Ｇが設定された上で、元の旋削データＡＢＣＤＥＦから凹形状部ＢＣＤＧを除いた旋削データＡＧＥＦが生成される。同時に、図１８（ｃ）に示すような凹形状部ＢＣＤＧからなる溝加工データＢＣＤＧが生成される。

また、図１９（ａ）に示すような断面形状データＡＢＣＤＥＦＧにおいては、製品の端面からＺ軸方向の負向きに離れた位置に二重の凹形状部ＢＣＤＥＦＧが存在し、その内側の凹形状部ＢＣＤＥにおいて左側面ＤＥの高さよりも右側面ＢＣの高さの方が高くなっている。

このような断面形状データにおいて、図１９（ｂ）に示すように検索された凹形状部ＢＣＤＥが周溝であると判別されると、図１９（ｃ）に示すように、凹形状部ＢＣＤＥの右側面ＢＣに対するＺ軸の軸線方向での点Ｅの対応位置に座標Ｈが設定された上で、元の旋削データＡＢＣＤＥＦＧから凹形状部ＨＣＤＥを除いた旋削データＡＢＨＦＧが生成される。同時に、図１９（ｃ）に示すような凹形状部ＨＣＤＥからなる溝加工データＨＣＤＥが生成される。

次に、図２０（ａ）に示すように、旋削データＡＢＨＦＧから凹形状部ＢＨＦＧが改めて検索される。そして、凹形状部ＢＨＦＧが凹部であると判定されると、図２０（ｂ）に示すように、旋削データＡＢＨＦＧ及び溝加工データＨＣＤＥは更新されない。

従って、左右両側面の高さが互いに異なる周溝が存在する断面形状データからも、旋削バイト５及び溝入れバイト６を用いた加工工程のための数値制御プログラムが作成される。

以上詳述したように、この実施形態によれば、検出された凹形状部の幅Ｗ及び深さＶに基づき、凹形状部が溝入れバイト６を用いて旋削可能な周溝であるか否かが判定され、周溝であると判定されたときにはそのデータに基づいて周溝の断面形状パターンが判別される。そして、判別された断面形状パターンを有する周溝の加工工程のための数値制御プログラムが作成される。従って、周溝の断面形状に応じた同周溝の加工工程のための数値制御プログラムを自動作成することができる。

また、断面形状データから検索した凹形状部の位置、幅及び深さに基づき同凹形状部がヌスミ溝であるか否かが判定され、ヌスミ溝であると判定されたときには、このヌスミ溝を旋削する加工工程に対応する数値制御プログラムが作成される。従って、必要に応じて頻繁に設けられるヌスミ溝を旋削するための数値制御プログラムをも自動作成することができる。

なお、この発明を、ＣＮＣ旋削加工機１ではなく、ＣＡＤ装置で作成された３次元ＣＡＤデータを入力し、この３次元ＣＡＤデータから旋削データ及び溝加工データを作成するとともに、この旋削データ及び溝加工データから数値制御プログラムを作成するだけの旋削用数値制御プログラム作成装置（コンピュータ）に具体化してもよい。そして、この旋削用数値制御プログラム作成装置で作成された数値制御プログラムは、ＣＮＣ旋削加工機に入力され、この数値制御プログラムに従って旋削加工が行われる。

（ａ）は一実施形態のＣＮＣ旋削加工機における制御部の機能ブロック図、（ｂ）はＣＮＣ旋削加工機を示すブロック図。 加工工程展開処理のフローチャート。 溝工程展開処理のフローチャート。 （ａ）は旋削バイトを示す側面図、（ｂ）は溝入れバイトを示す側面図。 （ａ），（ｂ）は共にヌスミ溝を示す断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも凹形状部を示す断面図。 ３次元ＣＡＤデータが示す製品形状モデルの斜視図。 断面形状データが示す製品の断面形状。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はいずれも製品の外周面における周溝の加工工程を示す断面図、（ｅ）は製品の内周面における周溝の加工工程を示す断面図、（ｆ）は製品の端面における周溝の加工工程を示す断面図。 最初の旋削データが示す製品の断面形状。 （ａ）は凹形状部を示す断面図、（ｂ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。 （ａ）は凹形状部を示す断面図、（ｂ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。 （ａ）は凹形状部を示す断面図、（ｂ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも周溝の断面形状パターン図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも周溝の断面形状パターン図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも周溝の断面形状パターン図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも周溝の断面形状パターン図。 （ａ）は旋削データが示す加工部断面形状、（ｂ）は凹形状部を示す断面図、（ｃ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。 （ａ）は旋削データが示す加工部断面形状、（ｂ）は凹形状部を示す断面図、（ｃ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。 （ａ）は凹形状部を示す断面図、（ｂ）は旋削データ及び溝加工データが示す加工部断面形状。

符号の説明

１…ＣＮＣ旋削加工機、２…制御部、３…加工部、４…製品形状モデル、５…旋削バイト、６…溝入れバイト、１１…主制御部、１３…システムプログラムメモリ、１４…製品形状モデルメモリ、１９…周溝判別手段及びヌスミ溝判別手段としての形状解析制御部、２０…断面パターン判別手段としての溝形状解析部、２２…プログラム作成手段としてのプログラム作成部、２３…データ処理手段としてのデータ処理部、Ｖ…深さ、Ｗ…幅。

Claims (4)

1. 外周面に周方向に延びる凹形状部が旋削されている製品形状モデルの軸線を含む平面で切断した断面形状データから前記凹形状部を検出し、検出された凹形状部を製品素材に旋削する加工工程のための数値制御プログラムを作成する旋削用数値制御プログラム作成装置において、
   前記凹形状部の幅及び深さに基づき、同凹形状部が溝入れバイトを用いて旋削可能な周溝であるか否かを判別する周溝判別手段と、
   周溝であると判別された前記凹形状部のデータに基づき、同凹形状部の断面形状パターンを判別する断面パターン判別手段と、
   判別された断面形状パターンの加工工程のための数値制御プログラムを作成するプログラム作成手段とを有し、
   さらに、前記凹形状部の位置がコーナ部であり、同凹形状部の幅及び深さに基づき、同凹形状部がヌスミ溝であるか否かを判別するヌスミ溝判別手段を備え、
   前記プログラム作成手段は、前記ヌスミ溝を旋削バイトで旋削するための数値制御プログラムをも作成することを特徴とする旋削用数値制御プログラム作成装置。
2. 周溝であると判別された前記凹形状部のデータが前記断面形状データから除かれた旋削データを作成するデータ処理手段を備え、
   前記プログラム作成手段は、前記凹形状部を除く部位を旋削バイトで旋削するための数値制御プログラムを前記旋削データに基づいて作成することを特徴とする請求項１に記載の旋削用数値制御プログラム作成装置。
3. 前記断面形状パターンは、前記凹形状部の底面に対しその両側面が共に直交する第１の断面形状パターンと、同底面に対し一方の側面が直交するとともに他方の側面が傾斜した第２の断面形状パターンと、同底面に対し前記他方の側面が直交するとともに前記一方の側面が傾斜した第３の断面形状パターンと、同底面に対しその両側面が共に傾斜した第４の断面形状パターンとからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の数値制御プログラム作成装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の数値制御プログラム作成装置を備えたことを特徴とする数値制御旋削加工機。

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