JP5566194B2

JP5566194B2 - 最適加工工程決定装置

Info

Publication number: JP5566194B2
Application number: JP2010133589A
Authority: JP
Inventors: 俊之沖田; 良彦山田; 義正桑野; 一成寺本
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: JP2011255476A

Description

本発明は、素材形状から製品形状へ加工するための最適加工工程を決定する装置に関するものである。

従来、最適加工工程を決定する装置として、特許文献１，２に記載されたものがある。特許文献１，２には、複数の単位加工工程候補の中から加工能力の高い順に単位加工工程候補を選定し、単位加工工程候補によって加工することのできる最大加工領域を加工前形状と加工後形状から求め、最大加工領域と加工後形状との差分を求め、その差分が許容値以下になるまで単位加工工程候補の選定を繰り返す。そして、選定した複数の単位加工工程候補を配列した加工工程候補を複数生成する。各加工工程候補に含まれる各単位加工工程候補による加工時間を求め、加工工程候補ごとに各単位加工工程候補の加工時間を総和して、加工工程候補による総実効加工時間を求め、総実効加工時間が最短になる加工工程候補を最適加工工程に決定する。

特開平１１−２３５６４６号公報特開２００７−１０５８７４号公報

ところで、単位加工工程候補の選定において、工具の種類、ホルダの種類、工具突出量の組み合わせは非常に多数存在する。しかしながら、全ての組合せについて処理を行うと、非常に多大な処理時間を要することになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、最適加工工程を決定するための処理時間を短縮することができる最適加工工程決定装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、素材形状から製品形状へ加工する際に複数の単位加工工程を順次実行する加工方法に適用され、複数の前記単位加工工程のそれぞれに含まれる工具、ホルダおよび工具突出量に関する情報とそれぞれの前記単位加工工程の実行順序とにより表される最適加工工程を決定する最適加工工程決定装置において、前記素材形状および前記製品形状を記憶する形状記憶部と、複数の前記工具の情報および複数の前記ホルダの情報をそれぞれ記憶する工具ホルダ情報記憶部と、前記形状記憶部および前記工具ホルダ情報記憶部に記憶されている各情報を用いて前記最適加工工程を決定する最適加工工程決定部とを備える。

そして、前記最適加工工程決定部は、前記素材形状および前記製品形状を用いて、前記工具ホルダ情報記憶部に記憶されている複数の前記工具の中から前記素材形状から前記製品形状へ加工するために有効な刃径の前記工具を抽出する有効刃径工具抽出処理を実行し、前記有効刃径工具抽出処理により抽出された前記工具を用いて、前記最適加工工程を決定するための最適加工工程決定処理を実行する。
さらに、前記有効刃径工具抽出処理が、前記工具ホルダ情報記憶手段に記憶されている最大径の前記工具から小径になる順に用いて前記素材形状から前記製品形状へ加工するとした場合に、直前の刃径の前記工具により加工された前記素材形状を現在の刃径の前記工具により加工したときの加工時間が、設定された基準値Ｔｈｔ以下の場合に、前記現在の刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項２に係る発明は、前記有効刃径工具抽出処理が、前記工具ホルダ情報記憶手段に記憶されている最大径の前記工具から小径になる順に用いて前記素材形状から前記製品形状へ加工するとした場合に、直前の刃径の前記工具により前記素材形状を加工したときの加工残体積Ｖａと、現在の刃径の前記工具により前記素材形状を加工したときの加工残体積Ｖｂとの比Ｖａ／Ｖｂが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｖ１以下の場合に、前記現在の刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項３に係る発明は、前記製品形状が、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、前記有効刃径工具抽出処理が、前記工具を工具軸方向に延長した場合に前記素材形状から前記製品形状へ加工したときの加工可能体積Ｖｔと、前記素材形状から前記製品形状へ加工するための加工総体積Ｖallとの比Ｖｔ／Ｖallが、設定された１より小さな基準値Ｔｈｖ２以下の場合に、当該工具の刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項４に係る発明は、前記製品形状が、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、前記有効刃径工具抽出処理が、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影面積Ｓallと、前記工具の軸直交方向面積Ｓｔとの比Ｓall／Ｓｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｓ以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項５に係る発明は、前記製品形状が、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、前記有効刃径工具抽出処理が、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影形状の最大幅Ｗmaxと前記工具の刃径Ｄｔとの比Ｗmax／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ１以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項６に係る発明は、前記製品形状が、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、前記有効刃径工具抽出処理が、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影形状の最小幅Ｗminと前記工具の刃径Ｄｔとの比Ｗmin／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ２以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外する。

請求項１に係る発明によれば、最適加工工程決定部の最適加工工程決定処理に際して検討される工具は、有効刃径工具抽出処理により有効な刃径とされた工具としている。従って、工具ホルダ情報記憶手段に記憶されている全ての工具について、最適加工工程決定処理に際して検討しないので、最適加工工程を決定するための処理時間を短縮することができる。
また、有効刃径工具抽出処理において、最大径から小径になる順に処理をして、直前の刃径の工具により加工された素材形状を現在の刃径の工具により加工したときの加工時間が短い場合とは、上記現在の刃径の工具によって加工する体積が小さいということになる。このような場合には、上記現在の刃径の工具を使用せずに、次に小径の工具を使用した方が効率的となることがある。すなわち、工作機械において工具とホルダとによるツーリングの準備や、工具交換に要する時間などを考慮すると、上記現在の刃径の工具による単位加工工程は不要なものと判断される。つまり、請求項１に係る発明によれば、不要となる刃径の工具を最適加工工程決定処理に際して検討しないことで、処理時間を確実に短縮できる。なお、上記現在の刃径の次に処理される小径の工具について加工時間を算出するときには、上記現在の刃径を除外して考える。つまり、除外した刃径を除いて直前の刃径の工具により加工された素材形状を次の刃径の工具により加工したときの加工時間を算出する。

ここで、有効刃径工具抽出処理において、最大径から小径になる順に処理をして、直前の刃径の工具により素材形状を加工したときの加工残体積Ｖａと現在の刃径の工具により素材形状を加工したときの加工残体積Ｖｂとの比Ｖａ／Ｖｂが小さい場合とは、現在の刃径の工具によって加工する体積が小さいということになる。このような場合には、上記現在の刃径の工具を使用せずに、次に小径の工具を使用した方が効率的となることがある。すなわち、工作機械において工具とホルダとによるツーリングの準備や、工具交換に要する時間などを考慮すると、上記現在の刃径の工具による単位加工工程は不要なものと判断される。つまり、請求項２に係る発明によれば、不要となる刃径の工具を最適加工工程決定処理に際して検討しないことで、処理時間を確実に短縮できる。なお、上記現在の刃径の次に処理される小径の工具について加工残体積の比を算出するときには、上記現在の刃径を除外して考える。つまり、除外した刃径を除いて直前の刃径の工具による加工残体積と比較する。

請求項３に係る発明によれば、例えば、工具の刃径が大きい場合に、加工可能体積Ｖｔが加工総体積Ｖallに比べて十分に小さくなる。このような場合には、当該刃径は除外する処理を行う。つまり、大径の工具を有効でない工具として除外することができる。
請求項４に係る発明によれば、例えば、工具の刃径が大きい場合に、投影面積Ｓallが工具の軸直交方向面積Ｓｔに対してそれほど大きくない関係となる。このような場合には、当該刃径は除外する処理を行う。つまり、大径の工具を有効でない工具として除外することができる。

請求項５に係る発明において、比Ｗmax／Ｄｔが１より大きな基準値Ｔｈｗ１以下の場合とは、例えば、工具の刃径が大きい場合に、投影形状の最大幅Ｗmaxが工具の刃径Ｄｔに対してそれほど大きくない関係となる。
また、請求項６に係る発明において、比Ｗmin／Ｄｔが１より大きな基準値Ｔｈｗ２以下の場合とは、例えば、投影形状の最小幅Ｗminが工具の刃径Ｄｔに対してそれほど大きくない関係となる。これらの場合には、当該刃径は除外する処理を行う。つまり、投影形状に対して大径の工具を有効でない工具として除外することができる。なお、比Ｗmin／Ｄｔが１未満の場合は、投影形状の最小幅Ｗminより工具の刃径Ｄｔが大きい場合となる。この場合には、そもそも当該工具により所望形状に加工することができない。そこで、当該刃径Ｄｔは除外する処理を行う。

本実施形態の最適加工工程決定装置のブロック図である。素材形状および製品形状を示す図である。工具ＤＢに記憶されている複数の工具の情報を示す図である。ホルダＤＢに記憶されている複数のホルダの情報を示す図である。代表ツーリングＤＢに記憶されている複数の代表ツーリングを示す図である。最適加工工程決定部のメイン処理を示すフローチャートである。有効刃径抽出処理を示すフローチャートである。有効刃径抽出処理のステップＳ１２における判断を説明する図である。有効刃径抽出処理のステップＳ１３における判断を説明する図である。有効刃径抽出処理のステップＳ１４における判断を説明する図である。有効刃径抽出処理のステップＳ１５における判断を説明する図である。単位加工工程候補算出処理を示すフローチャートである。最適加工工程決定処理を示すフローチャートである。

本実施形態の最適加工工程決定装置は、最適加工工程を決定する装置である。最適加工工程について簡単に説明する。一般に、素材形状から製品形状へ加工する際には、複数の単位加工工程を順次実行する加工方法が適用される。仮に、一種類のツーリング（工具、ホルダおよび工具突出量の組み合わせ）のみを用いて素材形状を製品形状へ加工すると、加工時間が長くなる。そのため、荒加工、中荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工、隅取り加工などといった複数の単位加工工程に分けて、それらの単位加工工程を順次実行することが行われる。そして、それぞれの単位加工工程に適したツーリングを選定することが必要となる。

そこで、素材形状から製品形状へ加工するために、どのような単位加工工程に分けて、どのような順序で実行すると最適となるのかについて、演算処理を行って算出する。そして、複数の単位加工工程とその実行順序とにより表されるものを加工工程と称し、この加工工程の最適なものを最適加工工程と称する。ここで、最適とは、例えば、加工時間が最も短くなるような状態を意味する。ここで、単位加工工程は、上述したように例えば、荒加工工程や仕上げ加工工程などに相当するものであるが、詳細には、工具、ホルダおよび工具突出量に関するツーリング情報と、当該ツーリングによって加工される加工領域とにより表される。

以下に、最適加工工程決定装置の詳細について図１〜図５を参照して説明する。図１に示すように、最適加工工程決定装置は、形状記憶部１と、工具ＤＢ２と、ホルダＤＢ３と、代表ツーリングＤＢ４と、最適加工工程決定部５とを備えている。

形状記憶部１は、ＣＡＤ（図示せず）により形成された素材形状および製品形状を記憶する。本実施形態においては、図２の断面図に示すように、素材形状を枠線の１１で示し、製品形状をハッチング部分の１２で示す。すなわち、製品形状１２は、素材形状１１からポケット加工を行った形状である。より詳細には、製品形状１２は、素材形状１１をテーブル基準面１３（図２の下側水平線）に設置した状態において、テーブル基準面１３に垂直な方向から加工して、テーブル基準面１３に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工される。例えば、本実施形態の製品形状１２としては、金型が対象となる。

工具ＤＢ２（本発明の工具ホルダ情報記憶部に相当する）は、複数の工具の情報を記憶する。この工具は、図３に示すように、例えばボールエンドミルであって、刃径および形状が異なるものが複数存在する。ここで、本明細書において、「工具の刃径」とは、工具の刃部の外径を意味する。例えば、図３において、（ａ）に示す工具の刃径が最も大きく、（ｂ）に示す工具の刃径が次に大きく、（ｃ）（ｄ）に示す工具の刃径が最も小さい。また、図３において、（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す工具の形状は、先端部を除く部分が円柱状をなしており、（ｄ）に示す工具の形状は、先端部を除く部分が円柱二段状をなしている。つまり、図３（ｄ）に示す工具の形状は、刃部の外径よりも大きな外径の基部を有する形状からなる。そして、この工具ＤＢ２には、工具の情報それぞれに工具番号が関連づけられている。

ホルダＤＢ３（本発明の工具ホルダ情報記憶部に相当する）は、複数のホルダの情報を記憶する。このホルダには、図４の実線にて示すように、刃径および形状の異なるそれぞれの工具（図４の破線にて示す）を保持できる複数種類あり、且つ、同一の工具を保持できるホルダにも、複数の形状が存在する。このホルダＤＢ３には、ホルダの情報それぞれにホルダ番号が関連づけられている。

代表ツーリングＤＢ４は、複数の加工能率グループ（ａ）（ｂ）（ｃ）ごとに、複数の工具の刃径について、代表ツーリングを記憶する。「代表ツーリング」とは、工具、ホルダおよび工具突出量の組み合わせからなる。この代表ツーリングにより設定される工具およびホルダは、工具ＤＢ２およびホルダＤＢ３に記憶されている工具の情報およびホルダの情報の中から代表的なものが選択されている。ここで、図５において、（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ加工能率グループが大、中、小となる代表ツーリングである。「加工能率」とは、単位時間あたりの加工体積に相当し、例えば、同じ被加工物（ワーク）を同じ材質の工具で加工する場合には、工具突出量（Ｌ）／工具刃径（Ｄ）（≒剛性）を用いることができる。例えば、図５（ａ）に示す加工能率グループが大のものは、Ｌ／Ｄが５以下とし、図５（ｂ）に示す加工能率グループが中のものは、Ｌ／Ｄが５〜１０とし、図５（ｃ）に示す加工能率グループが小のものは、Ｌ／Ｄが１０以上とする。

最適加工工程決定部５は、素材形状から製品形状に加工するための最適加工工程を決定する。つまり、最適加工工程決定部５は、形状記憶部１、工具ＤＢ２、ホルダＤＢ３および代表ツーリングＤＢ４の情報を用いて、最適加工工程を決定する。最適加工工程は、単位加工工程とその実行順序とにより表される。また、単位加工工程は、工具、ホルダおよび工具突出量に関するツーリング情報と、当該ツーリングにより加工される加工領域とにより表される。

この最適加工工程決定部５による最適加工工程の決定処理について、図６〜図１３を参照して説明する。図６に示すように、最適加工工程決定部５は、まず製品形状１２を形状記憶部１から読み込む（Ｓ１）。続いて、素材形状１１を形状記憶部１から読み込む（Ｓ２）。続いて、複数個の工具候補を工具ＤＢ２から、複数のホルダ候補をホルダＤＢ３からそれぞれ読み込む（Ｓ３、Ｓ４）。

続いて、素材形状１１および製品形状１２を用いて、複数個の工具候補の中から有効な刃径の工具を抽出する（Ｓ５）。有効な刃径の工具の抽出処理について、図７〜図１１を参照して説明する。図７に示すように、工具刃径カウンタＰを１にセットする（Ｓ１１）。ここでは、工具ＤＢ２に記憶されている工具のうち、最大の刃径、例えば、φ１８をＰ＝１とし、次の刃径、例えば、φ１２をＰ＝２とし、φ１０、φ８、φ４、φ２、φ１をそれぞれＰ＝３，４，５，６，７とする。そして、工具ＤＢ２に記憶されている工具の刃径の種類数が、工具刃径カウンタＰの最大値Ｐｍａｘとして設定される。

続いて、図８（ａ）（ｂ）に示すように、素材形状１１に対して製品形状に加工する加工領域をテーブル基準面１３に投影したときの投影形状１５の最大幅Ｗmaxおよび最小幅Ｗminと工具Ｔの刃径Ｄｔとにより判定する。具体的には、図８（ａ）に示すように、投影形状１５の最大幅Ｗmaxと工具Ｔの刃径Ｄｔとの比Ｗmax／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ１以下であるか否かを判定する（図７：Ｓ１２）。設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ１は、例えば、２とする。つまり、最大線分比Ｗmax／Ｄｔが２以下であるか否かを判定する。刃径Ｄｔが大きすぎる場合には、素材形状１１に対して加工する加工領域が小さくなってしまう。そこで、最大線分比Ｗmax／Ｄｔが２以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、最大線分比Ｗmax／Ｄｔが２より大きい場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。

さらに、図７のステップＳ１２において、図８（ｂ）に示すように、投影形状１５の最小幅Ｗminと工具Ｔの刃径Ｄｔとの比Ｗmin／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ２以下であるか否かを判定する。最小線分比Ｗmin／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ２は、例えば、１．３とする。つまり、最小線分比Ｗmin／Ｄｔが１．３以下であるか否かを判定する。このような場合にも、投影形状１５の最小幅Ｗminを形成する部分において、素材形状１１に対して加工する加工領域が小さくなってしまう。そこで、最小線分比Ｗmin／Ｄｔが１．３以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、最小線分比Ｗmin／Ｄｔが１．３より大きい場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。

そして、ステップＳ１２においては、上述した両方の判断（最大幅Ｗmaxと最小幅Ｗmin）により有効と判断された場合の刃径Ｄｔを有効として、両者の判断の何れかにより除外と判断された場合の刃径Ｄｔは除外される。なお、上記の図８（ｂ）を用いて説明した処理は、投影形状１５の最小幅Ｗminと工具Ｔの刃径Ｄｔとの比Ｗmin／Ｄｔが、１未満の場合には、当該刃径の工具を除外する処理を含んでいる。ここで、図８（ｃ）に示すように、最小線分比Ｗmin／Ｄｔが１未満の場合とは、工具Ｔの刃径Ｄｔが投影形状１５の最小幅Ｗminよりも小さい場合となる。このような場合には、そもそも当該工具Ｔにより加工することができない。

ステップＳ１２において有効と判断された場合には、図９に示すように、素材形状１１に対して製品形状に加工する加工領域をテーブル基準面１３に投影した時の投影形状１５の面積Ｓallと、工具Ｔの軸直交方向面積Ｓｔとの比Ｓall／Ｓｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｓ以下であるか否かを判定する（図７：Ｓ１３）。設定された１より大きな基準値Ｔｈｓは、例えば、２とする。つまり、面積比Ｓall／Ｓｔが２以下であるか否かを判定する。刃径Ｄｔが大きい場合には、素材形状１１に対して加工する加工領域が小さくなってしまう。そこで、面積比Ｓall／Ｓｔが２以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、面積比Ｓall／Ｓｔが２より大きい場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。

ステップＳ１３において有効と判断された場合には、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、工具Ｔを工具軸方向に十分に延長した場合に素材形状１１から製品形状１２へ加工したときの加工可能体積Ｖｔと、素材形状１１から製品形状１２へ加工するための加工総体積Ｖallとの比Ｖｔ／Ｖallが、設定された１より小さな基準値Ｔｈｖ２以下であるか否かを判定する（図７：Ｓ１４）。設定された１より小さな基準値Ｔｈｖ２は、例えば、１／２とする。つまり、体積比Ｖｔ／Ｖallが１／２以下であるか否かを判定する。刃径Ｄｔが大きすぎる場合には、素材形状１１に対して加工する加工領域が小さくなってしまう。そこで、体積比Ｖｔ／Ｖallが１／２以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、体積比Ｖｔ／Ｖallが１／２より大きい場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。

ステップＳ１４において有効と判断された場合には、工具ＤＢ２に記憶されている最大径の工具から小径になる順に用いて素材形状１１から製品形状１２へ加工する処理を考える。すなわち、工具刃径カウンタＰが１から７の順に順次用いる。そして、図１１（ａ）に示すように、直前の刃径の工具Ｔａにより素材形状１１を加工したときの加工残体積をＶａとする。また、図１１（ｂ）に示すように、現在の刃径の工具Ｔｂにより素材形状１１を加工したときの加工残体積をＶｂとする。そして、加工残体積比Ｖａ／Ｖｂが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｖ１以下であるか否かを判定する（図７：Ｓ１５）。設定された１より大きな基準値Ｔｈｖ１は、例えば、２とする。つまり、加工残体積比Ｖａ／Ｖｂが２以下であるか否かを判定する。現在の刃径の工具Ｔｂによる加工体積が少ない場合には、加工残体積比Ｖａ／Ｖｂが２以下となる。そこで、加工残体積比Ｖａ／Ｖｂが２以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、加工残体積比Ｖａ／Ｖｂが２より大きい場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。ここで、上記現在の刃径の次に処理される小径の工具について加工残体積比Ｖａ／Ｖｂを算出するときには、上記現在の刃径を除外して考える。つまり、除外した刃径を除いて直前の刃径の工具による加工残体積Ｖａと比較する。

ステップＳ１５において有効と判断された場合には、工具ＤＢ２に記憶されている最大径の工具から小径になる順に用いて素材形状１１から製品形状１２へ加工する処理を考える。すなわち、工具刃径カウンタＰが１から７の順に順次用いる。そして、直前の刃径の工具Ｔにより加工された素材形状１１を現在の刃径の工具Ｔにより加工したときの加工時間が、設定された基準値Ｔｈｔ以下であるか否かを判定する（図７：Ｓ１６）。現在の刃径の工具Ｔによる加工時間が基準値Ｔｈｔ以下の場合には、当該刃径の工具を除外する。一方、現在の刃径の工具Ｔによる加工時間が基準値Ｔｈｔより長い場合には、当該刃径の工具は有効と判断する。ここで、上記現在の刃径の次に処理される小径の工具について加工時間を算出するときには、上記現在の刃径を除外して考える。つまり、除外した刃径を除いて直前の刃径の工具により加工された素材形状１１に対して、次の刃径の工具により加工する加工時間を算出する。

ステップＳ１６において有効と判断された場合には、当該刃径を有効刃径として記憶する（Ｓ１７）。有効刃径を記憶した後、および、ステップＳ１２〜Ｓ１６において除外と判断された後には、工具刃径カウンタＰが最大値Ｐｍａｘであるか否かを判定し（Ｓ１８）、最大値Ｐｍａｘでない場合には工具刃径カウンタＰに１を加算して（Ｓ１９）、ステップＳ１２から繰り返す。このようにして、工具ＤＢ２に記憶されている複数の刃径の中から、有効な刃径を抽出することができる。

再び図６に戻り説明する。図６のステップＳ６における有効刃径抽出処理の後には、単位加工工程候補を算出する処理を行う（Ｓ７）。ここで、単位加工工程とは、工具、ホルダおよび工具突出量に関するツーリング情報と、当該ツーリングにより加工される加工領域とを有する情報である。つまり、単位加工工程候補算出処理においては、単位加工工程の候補になるものを算出する。

この単位加工工程候補算出処理は、図１２に示すように、有効刃径抽出処理により有効刃径として抽出され刃径の工具について処理する。そこで、工具刃径カウンタＱを１にセットする（Ｓ２１）。ここでは、有効刃径抽出処理により有効刃径として抽出された刃径の工具のうち最大の刃径をＱ＝１として、小径に行くに従ってＱの値を大きくする。そして、有効刃径抽出処理により有効刃径として抽出された刃径の数が、工具刃径カウンタＱの最大値Ｑｍａｘとして設定される。続いて、代表ツーリングＤＢ４から代表ツーリングを読み込む（Ｓ２２）。続いて、現在の刃径の工具を有する代表ツーリングにより素材形状１１を加工したときの加工後形状を算出する（Ｓ２３）。加工後形状とは、代表ツーリングにより素材形状１１を加工した場合における加工後の形状である。

続いて、ステップＳ２３にて算出された加工後形状に干渉を起こすことなく素材形状１１に対して加工後形状となるように加工可能であり、且つ、最も加工能率が高くなるツーリングである最適ツーリングを算出する（Ｓ２４）。例えば、同径の工具が複数存在するとし、工具突出量がそれぞれ異なるものとする。そして、複数のツーリング共に上記加工後形状となるように加工可能であるとする。この場合、両者を比較して、工具突出量が短いツーリングの方が、加工能率が高いツーリングとなる。このように、複数の工具、ホルダおよび工具突出量の組み合わせが複数得られた場合に、その中のうち最も加工能率が高いものが選択される。代表ツーリングは、所定の加工能率グループを得るために目安となるツーリングであって、ここで選択される最適ツーリングとは異なる場合もあり、場合によっては同一となることもある。

続いて、ステップＳ２４にて算出された最適ツーリングによる単位加工工程候補を記憶し、複数の単位加工工程候補を統合した統合加工工程を生成する（Ｓ２５）。単位加工工程候補とは、最適ツーリングおよび加工領域を有する。続いて、工具刃径カウンタＱが最大値Ｑｍａｘであるか否かを判定し（Ｓ２６）、最大値Ｑｍａｘでない場合には工具刃径カウンタＱに１を加算して（Ｓ２７）、ステップ２２から繰り返す。つまり、複数の有効刃径の工具のそれぞれについて、単位加工工程候補が算出される。そして、工具刃径カウンタＱが最大値Ｑｍａｘに達すれば、単位加工工程候補算出処理を終了する。

続いて、算出された複数の単位加工工程候補により生成された統合加工工程を元に、必要な単位加工工程候補を抽出すると共にその順序が最適となる最適加工工程を決定する。この処理については、図１３に示す。図１３に示すように、まず、最適加工工程決定処理は、図１２のステップＳ２５で記憶された統合加工工程を読み込む（Ｓ３１）。

工程数カウンタｊを１にセットする（Ｓ３２）。さらに、統合加工工程から第ｊ番目の単位加工工程候補を排除した暫定最適加工工程を算出する（Ｓ３３）。次に、統合加工工程に含まれる全ての単位加工工程候補を実行した場合における総加工領域を算出する（Ｓ３４）。同時に、第ｊ番目の単位加工工程候補を排除した暫定最適加工工程に含まれる全ての単位加工工程候補を実行した場合における総加工領域を算出する（Ｓ３４）。続いて、統合加工工程に含まれる全ての単位加工工程候補を実行した場合における実加工時間を算出する（Ｓ３５）。同時に、第ｊ番目の単位加工工程候補を排除した暫定最適加工工程に含まれる全ての単位加工工程候補を実行した場合における実加工時間を算出する（Ｓ３５）。

続いて、工程数カウンタｊが最大値であるか否かを判定し（Ｓ３６）、最大値でない場合には工程数カウンタｊに１を加算して（Ｓ３７）、ステップＳ３３から繰り返す。つまり、複数の単位加工工程候補の何れか１つを排除した場合の残りの単位加工工程候補について、総加工領域および実加工時間が算出される。

そして、工程数カウンタｊが最大値に達すると、暫定最適加工工程を算出（更新）する。つまり、複数の単位加工工程候補の中から一部を排除した場合に、統合加工工程の総加工領域と一部の単位加工工程候補を排除した暫定最適加工工程の総加工領域とが一致する暫定最適加工工程を抽出する。換言すると、一部の単位加工工程候補を排除した暫定最適加工工程において、統合加工工程による総加工領域を加工可能となる暫定最適加工工程が抽出される。さらに、抽出された暫定最適加工工程が複数ある場合には、それらの中から実加工時間が最も短くなる工程を暫定最適加工工程として更新する（Ｓ３８）。

続いて、暫定最適加工工程が更新された場合には（Ｓ３９）、ステップＳ３１から繰り返す。ここで、ステップＳ３１においては、上述した統合加工工程を算出された暫定最適加工工程に置換して、以下ステップの処理を行う。つまり、ステップＳ３１〜Ｓ３８を繰り返すことにより、総加工領域が変わらないように、且つ、実加工時間が短くなるように、複数の単位加工工程候補を排除していくことができる。これにより、実質的に重複する加工領域を有していた単位加工工程候補が排除されていく。

そして、暫定最適加工工程が更新されなくなった場合に（Ｓ３９）、ステップＳ３８で算出された暫定最適加工工程を、最適加工工程として決定する（Ｓ４０）。そして、最適加工工程決定処理を終了する。

以上説明したように、有効刃径抽出処理により有効な刃径の工具を抽出しておき、抽出された刃径の工具のみに対して最適加工工程決定処理を実行している。従って、最適加工工程決定処理において、処理を行う工具の刃径の数を減少させることができる。結果として、最適加工工程を決定するために要する処理時間を大幅に短縮することができる。

１：形状記憶部、５：最適加工工程決定部
１１：素材形状、１２：製品形状
１３：テーブル基準面、１５：投影形状

Claims

素材形状から製品形状へ加工する際に複数の単位加工工程を順次実行する加工方法に適用され、複数の前記単位加工工程のそれぞれに含まれる工具、ホルダおよび工具突出量に関する情報とそれぞれの前記単位加工工程の実行順序とにより表される最適加工工程を決定する最適加工工程決定装置において、
前記素材形状および前記製品形状を記憶する形状記憶部と、
複数の前記工具の情報および複数の前記ホルダの情報をそれぞれ記憶する工具ホルダ情報記憶部と、
前記形状記憶部および前記工具ホルダ情報記憶部に記憶されている各情報を用いて前記最適加工工程を決定する最適加工工程決定部と、
を備え、
前記最適加工工程決定部は、
前記素材形状および前記製品形状を用いて、前記工具ホルダ情報記憶部に記憶されている複数の前記工具の中から前記素材形状から前記製品形状へ加工するために有効な刃径の前記工具を抽出する有効刃径工具抽出処理を実行し、
前記有効刃径工具抽出処理により抽出された前記工具を用いて、前記最適加工工程を決定するための最適加工工程決定処理を実行し、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記工具ホルダ情報記憶手段に記憶されている最大径の前記工具から小径になる順に用いて前記素材形状から前記製品形状へ加工するとした場合に、直前の刃径の前記工具により加工された前記素材形状を現在の刃径の前記工具により加工したときの加工時間が、設定された基準値Ｔｈｔ以下の場合に、前記現在の刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。
請求項１において、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記工具ホルダ情報記憶手段に記憶されている最大径の前記工具から小径になる順に用いて前記素材形状から前記製品形状へ加工するとした場合に、直前の刃径の前記工具により前記素材形状を加工したときの加工残体積Ｖａと、現在の刃径の前記工具により前記素材形状を加工したときの加工残体積Ｖｂとの比Ｖａ／Ｖｂが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｖ１以下の場合に、前記現在の刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。
請求項１または２において、
前記製品形状は、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記工具を工具軸方向に延長した場合に前記素材形状から前記製品形状へ加工したときの加工可能体積Ｖｔと、前記素材形状から前記製品形状へ加工するための加工総体積Ｖallとの比Ｖｔ／Ｖallが、設定された１より小さな基準値Ｔｈｖ２以下の場合に、当該工具の刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。
請求項１〜３の何れか一項において、
前記製品形状は、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影面積Ｓallと、前記工具の軸直交方向面積Ｓｔとの比Ｓall／Ｓｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｓ以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。
請求項１〜４の何れか一項において、
前記製品形状は、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影形状の最大幅Ｗmaxと前記工具の刃径Ｄｔとの比Ｗmax／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ１以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。
請求項１〜５の何れか一項において、
前記製品形状は、前記素材形状をテーブル基準面に設置した状態において、前記テーブル基準面に垂直な方向から加工して、前記テーブル基準面に垂直な方向にアンダーカット形状とならない形状に加工され、
前記有効刃径工具抽出処理は、前記素材形状に対して前記製品形状に加工する加工領域を前記テーブル基準面に投影したときの投影形状の最小幅Ｗminと前記工具の刃径Ｄｔとの比Ｗmin／Ｄｔが、設定された１より大きな基準値Ｔｈｗ２以下の場合に、当該刃径を前記有効な刃径から除外することを特徴とする最適加工工程決定装置。