JP5253829B2

JP5253829B2 - Ｃａｄシステム及びｃａｍ加工情報の生成方法

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Publication number: JP5253829B2
Application number: JP2008019675A
Authority: JP
Inventors: 英生長原; 盛雄田中
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP2009181330A

Description

本発明は、ＣＡＤシステム及びＣＡＭ加工情報の生成方法等に関する。さらに詳しくは、処理装置と、画像を表示するモニタと、入力装置とを有しており、前記処理装置は三次元ＣＡＤ画像を生成し前記モニタに表示可能であり、この三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＤシステム、及び、三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＭ加工情報の生成方法等に関する。

曲面形状を表現し加工したり、複雑で高精度な製品を段取り替えになしで多方向から加工することが求められている。そして、これらの要求に応えるためには三次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムが不可欠であり、実用されている（特許文献１）。

ところで、一般に機械部品は、円筒（軸）、円（穴、軸）と直方体（直線）で構成されることが多い。しかし、三次元モデルでは、形状はＢ−Ｒｅｐ（頂点、稜線、面で形状を位相情報として表現し、稜線の幾何情報は曲線、面の幾何情報は曲面で表現する。）で表現されることが多く、その幾何情報は、常に直線・二次曲線、平面・二次曲面など単純な表現ではなく高次の数式で表されることが多い。従って、例えば穴加工に三次元モデルを使用すると、穴と認識するには前後の面の情報から求めねばならず、図形サーチの速度が遅くなる。また、形状に沿った加工では、稜線を指示することになるので、ＮＣコード出力は微小直線の連続になり煩雑である。

これらの問題の解決手段として、三次元モデルに図形属性を付加する方法がある。しかし、異なるＣＡＤ間ではデータ互換性に乏しく、これらの図形属性は殆ど伝わりがたい。そのため、図形属性を再付与する作業が必要となる。

また、加工属性の活用できない三次元モデルを元に加工する場合、三面図を作成して加工をすることも考えられる。しかし、三面図は二次元図面であるから、深さ方向の情報は失われるか、不完全な情報を有するに留まる。そのため、加工深さの入力・修正が必要となる。
特開平７−２７６１８５号

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、ＣＡＭ加工情報を生成する三次元ＣＡＤシステム及び三次元ＣＡＤを利用したＣＡＭ加工情報の生成方法において、二次元ＣＡＤを合理的に利用する手法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るＣＡＤシステムの特徴は、処理装置と、画像を表示するモニタと、入力装置とを有しており、前記処理装置は三次元ＣＡＤ画像を生成し前記モニタに表示可能であり、この三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成する構成であって、前記処理装置は、二次元輪郭抽出部、区画分割部、最高点抽出部及び二次元加工範囲抽出部を備え、前記二次元輪郭抽出部は、製品における加工対象部側視で加工対象部の二次元輪郭を投影させて抽出するものであり、前記区画分割部は、前記投影された二次元輪郭を面の種別毎に区分して複数の区画に分割し、前記最高点抽出部は、前記複数の区画毎に区画に含まれる面における加工対象部側に対する最高点を区画高さとして抽出するものであり、前記二次元加工範囲抽出部は、前記複数の区画と前記区画高さにより定まる二次元加工範囲を抽出するものであり、この抽出された二次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成することにある。同構成によれば、三次元ＣＡＤ画像から二次元加工範囲を抽出し、ＣＡＭによる加工情報を生成することで、迅速な二次元加工の領域を確保し、合理的な加工を行うことができる。

ここで、前記最高点抽出部は、前記区画に含まれる面を複数に分割して基準平面と前記区画に含まれる面との間で最短距離となる小区画を求め、求めた小区画に含まれる面をさらに複数に分割して前記最短距離となる領域を求めることを繰り返して収束させることで前記最高点を抽出するとよい。また、前記最高点抽出部は、前記対象区画中で最高点となる区画とその区画高さをさらに求めるものであり、前記二次元加工範囲抽出部は、前記対象区画とこの対象区画中での最高点となる区画高さとにより二次元加工範囲を抽出すると共に、この最高点となった区画を前記対象区画から順次除くことにより、異なる高さの二次元加工範囲を順次抽出するように構成してもよい。同構成によれば、各区画における区画高さを手がかりに二次元加工範囲を順次求めることができ、システムを合理的且つ簡素に設計することが可能となる。しかも、二次元平面方向に対し、加工広範囲を高さが低くなるにつれて狭くすることができ、工具を合理的に動作させることができる。

前記処理装置は、さらに加工対象部と二次元加工範囲との差分として三次元加工範囲を抽出する三次元加工範囲抽出部を備え、この抽出された三次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成するものとしてもよい。これにより、二次元加工のみでは不可能な三次元曲面等の加工を行うことが出来て加工の自由度が向上すると共に、迅速な二次元加工を併用し、合理的な加工を行うことができる。

なお、上記いずれかに記載のＣＡＤシステムを実行するためのコンピュータプログラム又はコンピュータプログラムを記録した記録媒体としても本発明は実施しうる。

一方、ＣＡＭ加工情報の生成方法の特徴は、処理装置と、画像を表示するモニタと、入力装置とを有し、前記処理装置は三次元ＣＡＤ画像を生成し前記モニタに表示可能なＣＡＤシステムを利用して、この三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成する方法であって、前記処理装置は、二次元輪郭抽出部、区画分割部、最高点抽出部及び二次元加工範囲抽出部を備え、前記二次元輪郭抽出部により製品における加工対象部側視で加工対象部の二次元輪郭を投影させて抽出し、前記区画分割部により前記投影された二次元輪郭を面の種別毎に区分して複数の区画に分割し、前記最高点抽出部により前記複数の区画毎に区画に含まれる面における加工対象部側に対する最高点を区画高さとして抽出し、前記二次元加工範囲抽出部により前記複数の区画と前記区画高さにより定まる二次元加工範囲を抽出し、この抽出された二次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成することにある。

この方法において、前記最高点抽出部は、前記区画に含まれる面を複数に分割して基準平面と前記区画に含まれる面との間で最短距離となる小区画を求め、求めた小区画に含まれる面をさらに複数に分割して前記最短距離となる領域を求めることを繰り返して収束させることで前記最高点を抽出するとよい。また、前記最高点抽出部により前記対象区画中で最高点となる区画とその区画高さをさらに求め、前記二次元加工範囲抽出部により前記対象区画とこの対象区画中での最高点となる区画高さとにより二次元加工範囲を抽出すると共に、この最高点となった区画を前記対象区画から順次除くことにより、異なる高さの二次元加工範囲を順次抽出するようにしてもよい。

また、前記処理装置は三次元加工範囲抽出部を備え、この三次元加工範囲抽出部により、さらに加工対象部と二次元加工範囲との差分として三次元加工範囲を抽出し、この抽出された三次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成してもよい。これにより、前述の如く加工の自由度を向上させると共に迅速な二次元加工を併用できる。

このように、上記本発明に係るＣＡＭ加工情報を生成する三次元ＣＡＤシステム及び三次元ＣＡＤを利用したＣＡＭ加工情報の生成方法の特徴によれば、区画を利用して加工深さを的確に求めることができ、二次元ＣＡＤを合理的に利用することが可能となった。

また、上述の如き合理的な二次元、三次元加工の併用で、加工の自由度を向上させると共に三次元曲面等を含む加工において迅速な加工を行うことができるようになった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
本実施形態では、図１に示す製品５０を切削加工するケースを例に説明する。この製品５０は本体５１の上面５２にポケット部５３を有し、そのポケット部５３の中央に円筒状の突出部５４を備えている。上面５２から二次元ミル加工により単純曲面で構成される多くの容積を切削し、三次元ミル加工により傾斜曲面を切削する。これら二次元及び三次元の加工を合理的に併用することで、全体としての加工時間の短縮を図るものである。

ここで、二次元加工及び三次元加工について定義する。二次元加工とは、加工時の工具移動を平面上（例えば、Ｘ−Ｙ面）で行い、残りの一軸（例えばＺ軸）方向に切り込みする加工をいう。一方、三次元加工とは、三軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ）方向に工具を移動させながら行う加工をいい、多くは曲面の加工に使用される。なお、等高加工の場合は、二次元加工と同じような動作を行うが、切り込み時には、三軸の移動を出力することもある。

次に、本発明に係るＣＡＤシステム１の構成について説明する。
図１０に示すように、本発明に係るＣＡＤシステム１は、アドレスバス・データバスを含むバス２にモニタ３と、ＣＰＵ４ａ及びメモリ４ｂを含む処理装置４とが接続され、更に操作用のキーボード６ａ，マウス６ｂ，デジタイザ６ｃを含む入力装置６が接続されている。メモリ４ｂに含まれるハードディスク、ＲＡＭ等には、図１０に示すソフトウェアが記憶され、入力装置６の指示により操作されてＣＰＵ４ａにより処理がなされ、モニタ３に処理結果が表示される。ＣＡＤにより作成されたデータはＣＬファイル（カッターロケーションファイル）等のＣＡＭデータとしてネットワークアダプタ７ａ，７ｂや電子記録媒体子等を介してＮＣ装置８に転送され、加工が行われる。

図１１に本発明に係るＣＡＤシステム１により実施されるソフトウエア構成１０を示す。このソフトウエア構成１０は、主として加工基礎データ作成部１１と加工制御部１２とよりなる。加工基礎データ作成部１１は、本体５１の上面５２から二次元輪郭を自動抽出する二次元輪郭抽出部１１ａと、この二次元輪郭抽出部１１ａにより抽出された輪郭を区分する区画分割部１１ｂとを備えている。さらにこの加工基礎データ作成部１１は、最高点抽出部１１ｃ、二次元加工範囲抽出部１１ｄ、二次元加工基礎データ作成部１１ｅ、未加工範囲抽出部１１ｆ、三次元加工基礎データ作成部１１ｇを備えている。

加工制御部１２は加工シーケンス定義部１２ａ及び加工シーケンス作成部１２ｂを備えている。加工シーケンス定義部１２ａは工具とその加工のためのパラメータ設定部と入力インタフェイスが含まれたデータベースである。また、加工シーケンス作成部１２ｂは加工シーケンス定義部１２ａとこれに入力されたパラメータよりＣＬファイル（カッターロケーションファイル）等のＣＡＭデータを作成する。

ＣＡＤシステム１による処理工程は図１２に示すフローによって実行される。また、同図の二次元加工基礎データ作成ステップ（Ｓ１）は、図１３のフローに従って実行される。さらに、図１２の加工実施フロー（Ｓ６）は図１４のフローに従って実行される。これら図１２〜１４のフロー及び図１０，加工基礎データ作成部１１の構成図と図１〜９の斜視図とを対照させながら、ＣＡＤシステム１による処理工程を以下に説明する。

処理装置４で処理されモニタ３に表示される画像は、図２〜５の如き平面図又は断面図の他、図６〜９の如き投影面７０を含む斜視図としてもよく、表示の選択が可能である。投影面７０には製品５０における上面５２の加工対象部としてのポケット部５３が平面図として加工対象部視であるＺ軸方向に投影され、表示確認の便宜が図られている。以下、図７の符号５６’に例示するように、「’」は製品５０における部位の投影面７０への投影部位を表示するものとする。また、投影面７０における加工範囲の理解の容易のために図中に工具４０を記載することがある。製品５０は三次元における種々の方向に向けての表示が可能である。本実施形態では、ポケット部５３を有する上面５２が投影面７０に投影すべき面として選択されており、投影面は適宜変更が可能である。

図１２のフローにおける二次元加工基礎データ作成ステップ（Ｓ１）は図１３のフローにより実行される。Ｓ１１の上面選択ステップでは、上述の如く三次元立体画像の中からポケット部５３を含む上面５２が自動又は手動により選択される。上面５２が対象面として選択されると、二次元輪郭抽出部１１ａは上面を投影面に平面図として投影する（Ｓ１２）。この投影により、ポケット部５３の各要素は二次元輪郭である投影平面図７２として投影面７０に表示される。そして、投影面７０において、マウス６ｂ等を利用して操作の可能な選択カーソル７１により投影平面図７２の必要部分を囲むことで、対象範囲の選択がなされる（Ｓ１３）。

区画分割部１１ｂでは、ポケット部５３を構成する平面の特徴に応じて選択された投影平面図７２が複数の区画に分割される（Ｓ１４）。本実施形態では。ポケット部５３は、図１〜５に示すように、Ａ〜Ｎで表示される１４の区画を有しており、Ｓ１４では投影平面図７２がこの１４区画に分割される。

最高点抽出部１１ｃは上記各区画Ａ〜Ｎ個々の最高点を区画高さとして抽出（Ｓ１５）すると共に複数区画における最高点とその高さの区画も抽出可能である。最高点の抽出は、例えば、基準平面と各区画Ａ〜Ｎに含まれる面との間で最短距離となる点を求めることにより実行される。具体的には各区画をさらに複数に分割して最短距離の小区画を求め、この選択された小区画をさらに分割して同様の操作を繰り返して収束させることで、最高点が抽出される。なお、最高点は加工深さを求める趣旨であるから、基準面との距離として把握され、加工深さの最も浅い点として把握される。本実施形態では、上面５２が基準面である。

図１〜５に示すように、区画Ａ〜Ｈは凸曲面として構成され、区画Ｉ〜Ｌは凹曲面として構成される。凸曲面の区画Ａ〜Ｈは高さＺ０〜Ｚ１の範囲に属しており、凹曲面の区画Ｉ〜Ｌは高さＺ３〜Ｚ４の範囲に属している。従って、これらの範囲のみを三次元加工すれば、残余は二次元加工で足り、加工時間の短縮となる。よって、ポケット部５３のうち、Ｐ１〜Ｐ３で示される残余の区域を二次元加工し、Ｑ１，Ｑ２で示される曲面の区域を三次元加工する。

上述の如く、区画分割部１１ｂ、最高点抽出部１１ｃにより、各区画（Ａ〜Ｎ）の「最高点」（Ｚ０〜４）が「区画高さ」として求められる。この最高点毎に区画を整理すると次のようになる。
Ｚ０：区画Ａ〜Ｈ
Ｚ２：区画Ｎ
Ｚ３：区画Ｉ〜Ｌ
Ｚ４：区画Ｍ

これを区画高さの範囲で整理すると次のようになる。
基準面〜Ｚ０：区画Ａ〜Ｈ：加工不用範囲
Ｚ０〜Ｚ２：区画Ｉ〜Ｎ：第一区域Ｐ１
Ｚ２〜Ｚ３：区画Ｉ〜Ｍ：第二区域Ｐ２
Ｚ３〜Ｚ４：区画Ｍ：第三区域Ｐ３

この第一〜第三区域Ｐ１〜Ｐ３は、二次元加工範囲抽出部１１ｄ，二次元加工基礎データ作成部１１ｅにおいて、Ｓ１６を経た後、Ｓ１７〜Ｓ２３のステップが次のように繰り返されて求められる。

まず、区画高さが上面高さである区画Ａ〜Ｈを対象区画から加工不用範囲として除去する（Ｓ１６）。そして、上面高さＺ０を加工開始高さに設定する（Ｓ１７）。

次に、対象区画Ｉ〜Ｎ（図７、符号５６’）中の最高区画高さを抽出する（Ｓ１８）。これにより、まず、区画Ｎの区画高さＺ２が最高区画高さとなる。そして、対象区画Ｉ〜Ｎ中の加工開始高さＺ０と最高区画高さＺ２との間を加工範囲である第一区域Ｐ１に設定（Ｓ１９、図４（ａ）（ｂ））し、二次元加工基礎データを作成する（Ｓ２０）。

そして、最高区画高さＺ２の区画Ｎを対象区画から除去する（Ｓ２１）。残余の区画Ｉ〜Ｍが存在するので（Ｓ２２）、ステップＳ２３で最高区画高さＺ２を開始高さに設定し、ステップＳ１８〜２２が同様に繰り返されて、対象区画Ｉ〜Ｍ（図８、符号５６’、５８’間）中で第二区域Ｐ２（図４（ｃ）（ｄ））が、対象区画Ｍ（図９、符号５７’、５８’間）で第三区域Ｐ３（図４（ｅ）（ｆ））が選択され、これらの二次元加工基礎データが作成される（Ｓ２０）。

最高区画高さＺ４の区画Ｍを対象区画Ｍから除去する（Ｓ２１）と、残余の区画が存在しない（Ｓ２２）。よって、ステップＳ２に復帰し、三次元加工が必要に応じて行われる。

未加工範囲抽出部１１ｆで実行されるステップＳ２では、製品５０を構成する方形から先の第一〜第三区域Ｐ１〜Ｐ３を除いた区域と、ポケット部５３との差分を二次元加工では未加工となっている未加工範囲として抽出する。この未加工範囲である第四、第五区域Ｑ１，Ｑ２が三次元加工範囲であり、三次元加工基礎データが作成される（Ｓ３）。

加工制御部１２では先の二次元、三次元加工基礎データを用いて加工シーケンスが設定される（Ｓ４）。加工制御部１２の加工シーケンス定義部１２ａは図１５〜１７に示されるような工具とその加工のためのパラメータ設定部と入力インタフェイスが含まれたデータベースである。各パラメータは先の二次元、三次元加工基礎データから自動又は手動により入力される。また、加工シーケンス作成部１２ｂは加工シーケンス定義部１２ａとこれに入力されたパラメータよりＣＬファイル（カッターロケーションファイル）等のＣＡＭデータを作成し（Ｓ５）、図１４のフローに従って加工が実施される（Ｓ６）。

二次元加工については、図３（ｃ）及び図１４に示すように、Ｐ１〜３ポケット加工・荒加工（Ｓ３１）及びＰ１〜３ポケット加工・底仕上げ（Ｓ３２）が行われる。その後、Ｐ１〜３輪郭加工（Ｓ３３）が行われて二次元加工が終了する。続いて２．５次元加工（三次元加工）としてＱ１、Ｑ２加工（Ｓ３４）が行われる。

図３、図４において、基準面位置Ｚ０と凸面Ａ〜Ｈの下端位置Ｚ１との距離、Ｚ１と突出部５４の上面位置Ｚ２との距離、Ｚ２と凹面Ｉ〜Ｌの上端位置Ｚ３との距離、Ｚ３と底面Ｍの位置Ｚ４との距離は、本実施形態ではそれぞれ１０ｍｍに設定してある。加工に用いられる工具とその加工深さは次の表１の通りである。

Ｐ１〜３ポケット加工・荒加工（Ｓ３１）については、先のモニタ３に表示される図１５に示す入力画面又は同等の項目を有するデータベースによりパラメータが入力される。ＸＹ方向及びＺ方向にそれぞれ仕上げしろ０．１ｍｍを設定してある。これにより、第一〜第三区域Ｐ１〜３が順次ポケット加工でＸＹ軸方向及びＺ方向にそれぞれ仕上げしろ０．１ｍｍを残した状態で切削される。

Ｐ１〜３ポケット加工・底仕上げ（Ｓ３２）については、先のモニタ３に表示される図１６に示す入力画面又は同等の項目を有するデータベースによりパラメータが入力される。ＸＹ方向の仕上げしろ０．１ｍｍを設定してあるが、Ｚ軸方向には仕上げしろを有していない。これにより、第一〜第三区域Ｐ１〜３における底面Ｔ１〜３が順次Ｚ方向の仕上げしろ０．１ｍｍを切削する。

Ｐ１〜３輪郭加工（Ｓ３３）については、先のモニタ３に表示される図１７に示す入力画面又は同等の項目を有するデータベースによりパラメータが入力される。ＸＹ方向及びＺ方向の全てに対して仕上げしろが零である。これによりＸＹ軸方向に対する仕上げがなされる。具体的には、第一、第二区域Ｐ１，Ｐ２の外面Ｕ１、突出部の外面Ｕ２、第三区域Ｐ３の外面Ｕ３がそれぞれ仕上げしろ０．１ｍｍずつ切削される。

第四、第五区域Ｑ１、Ｑ２の加工（Ｓ３４）については、周知の方法による２．５次元加工（三次元加工）でそれぞれ曲面加工がなされる。これらの加工により、区画Ａ〜Ｈの凸曲面が切削され、区画Ｉ〜Ｌの凹曲面が切削される。以上により、全ての加工が完了し、加工スピードの速い二次元加工の区域を増やすことで加工時間の短縮が図られる。

次に、本発明の他の実施形態の可能性について説明する。
上記実施形態では、各区域における最高点の位置を求めるには、基準面との最短距離を求めることとした。その他、平面領域で製品であるモデルの表面を切り取り、その曲面から底面座標を求めてもよい。例えば、図１８に示すように、まず、基準となる平面領域下方に仮想的に立方体１１０を作成し、その立方体１１０によってモデルの表面を切り取る。そして、切り取った曲面１０１内で一番高い位置の座標値を平面領域の底面座標とする。

上記実施形態とは異なり、最高点抽出部により、加工対象部視に直交する投影面に対し最も広範囲となる区画群から順次範囲を狭めた区画群のそれぞれにおける加工対象部側に対する最高点を抽出してもよい。しかし、同構成によれば、高さ情報のない投影図をもとに順次範囲を狭めた区画群をあらかじめ求めることは困難でシステム構築が複雑になるため、上記実施形態が優れている。また、上記実施形態の如く高さを手がかりに対象区画を順次狭めることで、水平方向に連続する二次元加工範囲を確定し易く、加工工具に負担が少なく合理的な加工を実施することが可能となる。

上記実施形態では、加工対象部であるポケット部５３が上面５２のみに形成されていた。しかし、上面５２以外の他面に同時に加工対象部が形成されていてもよい。

上述の製品５０について、本発明に係るＣＡＤシステム１を利用して三次元加工と二次元加工とを併用した場合（条件Ａ）と２．５次元加工のみでの加工を行った場合（条件Ｂ）との比較シミュレーションを行った。条件Ａ、Ｂの設定を以下にそれぞれ示す。
１）条件Ａ：本発明／加工総合計時間：231.094分
「加工工程１」
使用工具：６mm２枚刃エンドミル（アラミル MILL）
加工種別：ポケット(荒加工)
仕上げしろ：ＸＹ０．１mm、Ｚ０．１mm
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、オーバーラップ 60％、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min
ぺック量：3mm
「加工工程２」
使用工具：６mm２枚刃エンドミル（アラミル MILL）
加工種別：ポケット(底仕上げ)
仕上げしろ：ＸＹ０．１mm、Ｚ０mm
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、オーバーラップ 60％、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min
「加工工程３」
使用工具：６mm２枚刃エンドミル（アラミル MILL）
加工種別：輪郭(仕上げ)
仕上げしろ：ＸＹ０mm、Ｚ０mm
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min、アプローチ半径 3mm
加工工程１〜３合計時間：28.793分
「加工工程４」
使用工具：６mmボールエンドミル（シアゲミル MILF）
加工種別：１０Ｒ荒
仕上げしろ：Ｚ０．５刻み
加工条件：三次元（2.5軸）加工・Ｒ部加工のために使用
「加工工程５」
使用工具：６mmボールエンドミル（シアゲミル MILF）
加工種別：１０Ｒ仕上げ
仕上げしろ：０．０５刻み
加工条件：三次元（2.5軸）加工・Ｒ部加工のために使用
加工工程４，５合計時間：202.301分
２）条件Ｂ：従来方法／加工総合計時間：526.986分
「加工工程１」
使用工具：６mmボールエンドミル
加工種類：等高削り出し
仕上げしろ：Ｚ０．５刻み仕上げ代０．１
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、オーバーラップ 60％、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min
「加工工程２」
使用工具：６mmボールエンドミル
加工種類：等高
仕上げしろ：０．０５刻み
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、オーバーラップ６０％、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min、アプローチ半径 3mm
加工工程１，２合計時間：525.581分
「加工工程３」
使用工具：６mm２枚刃エンドミル
加工種類：水平部追い込み加工
加工条件：ヘリカル切り込み、ヘリカル径 1mm、掘り下げ量 3mm、オーバーラップ 60％、アプローチ速度 260mm/min、切り込み速度 150mm/min、切削速度 520mm/min
加工工程３加工時間：1.405分

以上の結果より、本発明に係る条件Ａは大幅に加工時間が短縮されていることが理解される。

本発明は、三次元ＣＡＤ／ＣＡＭ装置における二次元加工部分の抽出システムとして利用することができる。

本発明に係るＣＡＤシステムにより加工される製品の一例を説明する斜視図である。製品の平面図である。（ａ）は製品の断面図、（ｂ）は製品の区画を説明するための断面図、（ｃ）は二次元加工シーケンスを説明するための製品の断面図である。二次元加工される区域と加工順を説明するための図であり、（ａ）は第一区域Ｐ１の平面図、（ｂ）は第一区域Ｐ１の断面図、（ｃ）は第二区域Ｐ２の平面図、（ｄ）は第二区域Ｐ２の断面図、（ｅ）は第三区域Ｐ３の平面図、（ｆ）は第三区域Ｐ３の断面図である。三次元加工される区域と加工順を説明するための図であり、（ａ）は第四区域Ｑ１の平面図、（ｂ）は第四区域Ｑ１の断面図、（ｃ）は第五区域Ｑ２の平面図、（ｄ）は第五区域Ｑ２の断面図である。製品と投影面との関係を表す斜視図である。図４（ａ）の状態における製品と投影面との関係を表す斜視図である。図４（ｃ）の状態における製品と投影面との関係を表す斜視図である。図４（ｄ）の状態における製品と投影面との関係を表す斜視図である。本発明に係るＣＡＤシステムのハードウエア構成図である。本発明に係るＣＡＤシステムのソフトウエア構成図である。基礎加工手順のフローチャートである。二次元加工基礎データ作成（Ｓ１）、未加工範囲抽出（Ｓ２）、三次元加工基礎データ作成（Ｓ３）、加工シーケンス設定（Ｓ４）、ＣＬファイル作成（Ｓ５）、加工実施（Ｓ６）図１２のＳ１ステップを説明するフローチャートである。上面選択（Ｓ１１）、上面を投影面に平面図として投影（Ｓ１２）、対象範囲選択（Ｓ１３）、区画分割（Ｓ１４）、各区画内での最高点を区画高さとして抽出（Ｓ１５）、区画高さが上面高さである区画を対象区画から除去（Ｓ１６）、上面高さを加工開始高さに設定（Ｓ１７）、対象区画中の最高区画高さを抽出（Ｓ１８）、対象区画中の加工開始高さと最高区画高さとの間を加工範囲に設定（Ｓ１９）、二次元加工基礎データ作成（Ｓ２０）、最高区画高さの区画を対象区画から除去（Ｓ２１）、残余の区画が存在するか？（Ｓ２２）、最高区画高さを加工開始高さに設定（Ｓ２３）図１２のＳ６ステップを説明するフローチャートである。Ｐ１〜３ポケット加工・荒加工（Ｓ３１）、Ｐ１〜３ポケット加工・底仕上げ（Ｓ３２）、Ｐ１〜３輪郭加工（Ｓ３３）、Ｑ１、Ｑ２加工（Ｓ３４）Ｐ１〜３ポケット加工・荒加工（Ｓ３１）で用いられるユーザーインタフェイスの画面表示である。Ｐ１〜３ポケット加工・底仕上げ（Ｓ３２）で用いられるユーザーインタフェイスの画面表示である。Ｐ１〜３輪郭加工（Ｓ３３）で用いられるユーザーインタフェイスの画面表示である。曲面から平面の最高点を抽出する方法を説明する模式図である。

符号の説明

１：ＣＡＤシステム、２：バス、３：モニタ、４：処理装置、４ａ：ＣＰＵ、４ｂ：メモリ、６：入力装置、６ａ：キーボード、６ｂ：マウス、６ｃ：デジタイザ、７ａ，７ｂ：ネットワークアダプタ、８：ＮＣ装置、１０：ソフトウエア構成、１１：加工基礎データ作成部、１１ａ：二次元輪郭抽出部、１１ｂ：区画分割部、１１ｃ：最高点抽出部、１１ｄ：二次元加工範囲抽出部、１１ｅ：二次元加工基礎データ作成部、１１ｆ：未加工範囲抽出部、１１ｇ：三次元加工基礎データ作成部、１２：加工制御部、１２ａ：加工シーケンス定義部、１２ｂ：加工シーケンス作成部、４０：工具、５０：製品、５１：本体、５２：上面、５３：ポケット部、５４：突出部、５５：第一外輪郭、５６：第二外輪郭、５７：第三外輪郭、５８：内輪郭、５９：外縁、７０：投影面、７１：選択カーソル、７２：投影平面図

Claims

処理装置と、画像を表示するモニタと、入力装置とを有しており、前記処理装置は三次元ＣＡＤ画像を生成し前記モニタに表示可能であり、この三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＤシステムであって、
前記処理装置は、二次元輪郭抽出部、区画分割部、最高点抽出部及び二次元加工範囲抽出部を備え、
前記二次元輪郭抽出部は、製品における加工対象部側視で加工対象部の二次元輪郭を投影させて抽出するものであり、
前記区画分割部は、前記投影された二次元輪郭を面の種別毎に区分して複数の区画に分割し、
前記最高点抽出部は、前記複数の区画毎に区画に含まれる面における加工対象部側に対する最高点を区画高さとして抽出するものであり、
前記二次元加工範囲抽出部は、前記複数の区画と前記区画高さにより定まる二次元加工範囲を抽出するものであり、この抽出された二次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＤシステム。
前記最高点抽出部は、前記区画に含まれる面を複数に分割して基準平面と前記区画に含まれる面との間で最短距離となる小区画を求め、求めた小区画に含まれる面をさらに複数に分割して前記最短距離となる領域を求めることを繰り返して収束させることで前記最高点を抽出する請求項１記載のＣＡＤシステム。
前記最高点抽出部は、前記対象区画中で最高点となる区画とその区画高さをさらに求めるものであり、
前記二次元加工範囲抽出部は、前記対象区画とこの対象区画中での最高点となる区画高さとにより二次元加工範囲を抽出すると共に、この最高点となった区画を前記対象区画から順次除くことにより、異なる高さの二次元加工範囲を順次抽出するものである請求項１又は２記載のＣＡＤシステム。
前記処理装置は、さらに加工対象部と二次元加工範囲との差分として三次元加工範囲を抽出する三次元加工範囲抽出部を備え、この抽出された三次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成する請求項１〜３のいずれかに記載のＣＡＤシステム。
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＡＤシステムを実行するためのコンピュータプログラム。
請求項１〜４のいずれかに記載のＣＡＤシステムを実行するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
処理装置と、画像を表示するモニタと、入力装置とを有し、前記処理装置は三次元ＣＡＤ画像を生成し前記モニタに表示可能なＣＡＤシステムを利用して、この三次元ＣＡＤ画像からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＭ加工情報の生成方法であって、
前記処理装置は、二次元輪郭抽出部、区画分割部、最高点抽出部及び二次元加工範囲抽出部を備え、
前記二次元輪郭抽出部により製品における加工対象部側視で加工対象部の二次元輪郭を投影させて抽出し、
前記区画分割部により前記投影された二次元輪郭を面の種別毎に区分して複数の区画に分割し、
前記最高点抽出部により前記複数の区画毎に区画に含まれる面における加工対象部側に対する最高点を区画高さとして抽出し、
前記二次元加工範囲抽出部により前記複数の区画と前記区画高さにより定まる二次元加工範囲を抽出し、
この抽出された二次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成するＣＡＭ加工情報の生成方法。
前記最高点抽出部は、前記区画に含まれる面を複数に分割して基準平面と前記区画に含まれる面との間で最短距離となる小区画を求め、求めた小区画に含まれる面をさらに複数に分割して前記最短距離となる領域を求めることを繰り返して収束させることで前記最高点を抽出する請求項７記載のＣＡＭ加工情報の生成方法。
前記最高点抽出部により前記対象区画中で最高点となる区画とその区画高さをさらに求め、前記二次元加工範囲抽出部により前記対象区画とこの対象区画中での最高点となる区画高さとにより二次元加工範囲を抽出すると共に、この最高点となった区画を前記対象区画から順次除くことにより、異なる高さの二次元加工範囲を順次抽出する請求項７又は８記載のＣＡＭ加工情報の生成方法。
前記処理装置は三次元加工範囲抽出部を備え、この三次元加工範囲抽出部により、さらに加工対象部と二次元加工範囲との差分として三次元加工範囲を抽出し、この抽出された三次元加工範囲からＣＡＭによる加工情報を生成する請求項７〜９のいずれかに記載のＣＡＭ加工情報の生成方法。