JPH05108133A - オフセツト加工用ｎｃデータ作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフセット加工用ＮＣデータの作成時間の短
縮化およびデータ作成精度の向上を図る。 【構成】 複数の第一格子線および第二格子線の交点で
ある各格子点５６上に突起１８，２０の断面３２の輪郭
線４６，４８を重ね、すべての格子点５６において、輪
郭線４６，４８を形成するすべての点までの距離をそれ
ぞれ演算し、最短距離のみを記憶する。そして、オフセ
ット距離と各格子点５６の最短距離とに基づいてオフセ
ット線５８の通過点たるオフセット点６０を比例計算に
より求め、それらを結ぶことによりオフセット線５８を
作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオフセット加工用のＮＣ
データを作成する方法に関するものであり、特に、デー
タ作成の簡易化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＡＭ（Computer Aided Manufac
turing) システムによる被加工物の荒加工が行われてい
る。例えば、樹脂金型，鋳造金型，鍛造金型等の金型を
形成する場合には、加工すべき製品の形状に応じた切削
個所や切削量等に基づいてＮＣ（Numerical Control)デ
ータが作成され、そのＮＣデータに基づいて被加工物の
加工が行われる。

【０００３】ＣＡＭシステムによる荒加工は、通常、オ
フセット加工かスキャン加工かによって行われる。オフ
セット加工は、加工すべき製品を平面で切断した断面の
輪郭線に沿って波紋状に設定したオフセット線上を、エ
ンドミル等の刃具を移動させて切削を行うものであり、
刃具を一方向に往復移動させつつそれと直角な方向に切
込みを与えて切削するスキャン加工に比較して、加工時
間が約半分で済み、加工能率が高い。

【０００４】このオフセット加工を行うためのためのＮ
Ｃデータ作成方法として、従来、加工すべき製品を平面
で切断した断面において、製品の輪郭線と予め設定され
たオフセット距離とに基づいて被加工物のオフセット線
を幾何計算により求める方法が採用されていた。

【０００５】例えば図９に示すように、製品の断面１０
０，１０２のオフセット線を作成する場合には、まず、
断面１００の輪郭線１０４とオフセット距離とに基づい
てオフセット線１０６が演算されるとともに、断面１０
２の輪郭線１０８とオフセット距離とに基づいてオフセ
ット線１１０が演算される。これら断面１００，１０２
の両輪郭線１０４，１０８が近接する部分においては、
破線で示すようにオフセット線１０６とオフセット線１
１０とが交差して互いに干渉し合う部分が生じることが
ある。この場合には、両オフセット線１０６，１１０の
交点１１２，１１４が演算されて干渉部分が除去される
ことにより、両オフセット線１０６，１１０の実線部分
から成るオフセット線１１６が作成される。オフセット
距離が大きい場合にも同様に、断面１００のオフセット
線１２０と断面１０２のオフセット線１２２との交点１
２４が求められ、各オフセット線１２０，１２２の互い
に干渉し合う部分が除去されることにより、適正なオフ
セット線が作成される。

【０００６】一方、特開昭６３−１０２８５３号公報に
は、グラフィックディスプレイ装置を用いたＮＣデータ
作成方法が記載されている。ディスプレイ画面に加工す
べき製品を平面で切断した断面を写し出し、作業者が入
力装置を操作することにより、所望の輪郭線に対応する
オフセット線をコンピュータに作成させるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】幾何計算によってオフ
セット線を求める場合には、いちいちオフセット線同士
の交点を演算して干渉部分の除去を行うことが面倒であ
り、ＮＣデータの作成に時間を要するという問題があっ
た。特に、製品の形状が複雑な場合には、複数のオフセ
ット線の交点を算出しなければならず、多大な時間を要
するとともに、交点の正確な位置を算出することが不可
能な場合があり、ＮＣデータの作成が困難となることが
あるという問題もあった。

【０００８】また、特開昭６３−１０２８５３号公報に
記載のグラフィックディスプレイ装置においては、作業
者が入力装置の操作によりオフセット線の位置を指定し
なければならず、手間がかかるという問題があった。ま
た、コンピュータにグラフィックディスプレイ装置を設
けなければならず、装置コストが高いという問題もあっ
た。

【０００９】本発明は、上記各問題点に鑑み、オフセッ
ト加工用のＮＣデータを、短時間で容易にしかも低コス
トで作成し得るＮＣデータ作成方法を得ることを課題と
して為されたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そして、本発明に係るＮ
Ｃデータ作成方法は、互いに平行な複数本の第一格子線
とそれら第一格子線と交差する互いに平行な第二格子線
とによって規定される格子面に、加工すべき製品を平面
で切断した断面の輪郭線を重ね、前記格子線同士の交点
である各格子点から前記輪郭線までの最短距離を求め、
その最短距離と予め設定されたオフセット距離とに基づ
いて被加工物のオフセット線を求めるものである。

【００１１】

【作用】上記方法においては、まず、第一格子線と第二
格子線との交点である複数の格子点のすべてにおいて、
各格子点から製品の断面のすべての輪郭線までの距離が
演算され、それらのうちの最短距離が求められる。そし
て、それら最短距離とオフセット距離とに基づいてオフ
セット線が作成される。例えば、オフセット距離が所定
の値Ｍに設定されている場合に、ある格子点から製品の
輪郭線までの最短距離の値がＭ、すなわちオフセット距
離と等しければ、その格子点がオフセット線の通過点と
される。また、別の格子点から輪郭線までの最短距離の
値が１．５Ｍであり、その格子点に隣接する格子点のう
ち輪郭線に近い側に位置する格子点の最短距離の値が
０．５Ｍである場合には、両格子点間を結ぶ直線の中間
点がオフセット線の通過点とされる。このようにして、
オフセット線の通過点が決定され、それらが結ばれるこ
とによりオフセット線が作成される。

【００１２】なお、製品の断面形状が加工深さ方向にお
いて変化する場合には、各加工深さに応じた平面で切断
した複数の断面について、それぞれオフセット線が求め
られることとなる。

【００１３】

【発明の効果】上記方法によれば、従来のように幾何計
算でオフセット線を求めた後に複数のオフセット線の交
点を算出して干渉部分を除去する必要がなく、簡単にオ
フセット線を作成することができる。しかも、単純な計
算の繰返しであるため、オフセット線の作成をコンピュ
ータに行わせることが容易であり、従来の幾何計算によ
る方法の約１／１０時間でオフセット線を求めることが
できる。

【００１４】また、幾何計算による場合のようにオフセ
ット線が作成不能となることがなく、断面形状が複雑な
製品のオフセット線も確実に作成することができる。

【００１５】さらに、特別なディスプレイ装置等を設け
る必要がなく、一般のコンピュータを使用することがで
きるため、装置コストが低くて済む効果も得られる。

【００１６】

【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。図４において１０は被加工物たる金型用
素材である。素材１０は直方体を成しており、エンドミ
ルによる切削加工によって製品１２が作成される。製品
１２は、中央部に台部１４を備えるとともに、その台部
１４の外周に溝１６を備えている。また、台部１４の上
面には一対の突起１８，２０が形成されている。

【００１７】ＣＡＭによる素材１０のオフセット加工に
先立って、ＮＣデータ作成装置によりＮＣデータの作成
が行われる。ＮＣデータ作成装置は、図示は省略する
が、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，バス等を備えた汎用コン
ピュータである。ＲＯＭには図８のフローチャートで表
されるようなデータ作成プログラムが格納されており、
このプログラムに基づいてＣＰＵおよびＲＡＭによりＮ
Ｃデータの作成が行われるようになっている。

【００１８】製品１２は加工深さ方向において断面形状
が変化しているため、互いに平行な複数の平面で切断さ
れて複数の層に分けられ、各層の断面においてオフセッ
ト線が求められる。これら複数の平面の中で、図４に代
表的に一点鎖線で示す平面２４，２６および２８による
断面３０，３２および３４をそれぞれ図５〜図７に示
す。図５に示す断面３０には、製品１２の断面は現れな
い。また、図６に示す断面３２には製品１２の外周部の
断面が現れるとともに、その中央部に溝１６のほぼ楕円
形の断面が現れる。また、溝１６内には突起１８，２０
の断面が現れる。さらに、図７に示す断面３４には、製
品１２の外周部の断面と溝１６の断面とが現れるととも
に、溝１６内に台部１４の断面が現れる。

【００１９】以下、断面３２における突起１８，２０周
辺を例にとり、本実施例のＮＣデータ作成方法を、図８
のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

【００２０】まず、ステップＳ１（以下、単にＳ１で表
す。他のステップについても同様）において、図２に示
すように、互いに平行な複数本の第一格子線４０と、そ
れら第一格子線４０と直交する互いに平行な第二格子線
４２とによって格子面４４が設定される。各第一格子線
４０および第二格子線４２の間隔、すなわち格子面４４
の格子の細かさは、製品１２の輪郭線の複雑さや、切削
に使用するエンドミルの刃部の直径等に応じて適宜設定
される。そして、その格子面４４に断面３２における突
起１８，２０の輪郭線４６，４８が重ね合わされるので
あるが、本実施例においては、輪郭線４６，４８は現実
の曲線ではなく、曲線に近似した図３の折線５０，５２
で表される。具体的には折線５０，５２の各折点５３，
５４の座標を折線５０，５２を一方向になぞる順序に並
べられた座標データ群により輪郭線４６，４８が表され
るのである。なお、各折線５０，５２（輪郭線４６，４
８）を規定する座標データ群は予め作成されてプロッピ
ィディスク等の外部記憶手段に格納されているのである
が、ＮＣデータ作成時には外部記憶手段から読み込まれ
てＲＡＭに格納される。

【００２１】次に、Ｓ２において、図１（ａ）に示すよ
うに、第一格子線４０と第二格子線４２との交点である
すべての格子点５６から輪郭線４６，４８までの最短距
離が求められる。具体的には、各格子点５６と輪郭線４
６，４８上の各折点５３，５４との座標に基づいて各格
子点５６から各折点５３，５４までの距離が演算され、
各格子点５６について演算された全ての距離のうち最短
距離の値（図１（ａ）に示す数値）のみが、輪郭線４
６，４８までの最短距離としてＲＡＭに記憶される。な
お、各最短距離がどの輪郭線までの最短距離であるかを
示すデータも合わせてＲＡＭに記憶される。前述のよう
に、各輪郭線を規定する座標データ群は、それらが規定
する輪郭線毎に区別されて格納されているため、各最短
距離がどの輪郭線までの距離であるのかが判るのであ
る。

【００２２】続いて、Ｓ３において、断面３２における
オフセット線の作成が行われる。本実施例においては、
使用するエンドミルの刃部の直径が３０mmとされ、オフ
セット距離が１５mmに設定されているが、まず、輪郭線
４６，４８からのオフセット距離が１５mmであるオフセ
ット線５８が作成される。図１（ａ）において、複数の
格子点５６のうち、左から２列目上から３番目の格子点
５６の最短距離は１５mmであり、オフセット線５８はこ
の格子点５６を通過する。この格子点５６がオフセット
線５８を規定する多数のオフセット点６０の１つなので
ある。

【００２３】しかし、一般には格子点５６の最短距離と
オフセット距離とは一致しない。例えば、左端列におい
て、上から３番目の格子点５６の最短距離は１６mmであ
り、そのすぐ下の格子点５６の最短距離は９mmである。
したがって、図１（ｂ）に示すように、比例計算により
両格子点５６を結ぶ直線上に最短距離１５mmの点が求め
られ、オフセット点６０とされる。このオフセット点６
０と上記オフセット点６０とを結ぶ線分がオフセット線
５８の一部を成すこととなるのであり、これらオフセッ
ト点６０の座標がオフセット線５８を時計方向になぞる
順序でＲＡＭに格納される。

【００２４】また、図１（ｃ）に示すように左から３列
目においては、上から３番目の格子点５６の最短距離は
１７mmであり、そのすぐ下の格子点５６の最短距離は８
mmであるため、同様に比例計算によりオフセット点６０
が決定される。このようにして、各列においてオフセッ
ト点６０の通過点が決定され、それらの集合により、図
１（ｄ）に示すようにオフセット距離１５mmのオフセッ
ト線５８が規定される。

【００２５】なお、上記のようにオフセット線が作成さ
れる場合に、１本のオフセット線は原則として１本の輪
郭線までの距離が等しいオフセット点６０の集合で規定
されるのであるが、１本のオフセット線が複数の輪郭線
に対応して作成される場合がある。例えば、図６のオフ
セット線５８は輪郭線４６，４８に対応しており、オフ
セット線７４は輪郭線４６，６８に対応している。これ
らのオフセット線は次の規則に従って作成される。

【００２６】１本の輪郭線までの最短距離がオフセット
距離に近い格子点５６に基づいてオフセット点６０が決
定されて来て、近くに同じ輪郭線までの最短距離がオフ
セット距離に近い格子点５６がもう無くなった場合に
は、別の輪郭線までの最短距離がオフセット距離に近い
格子点５６であって、かつ、未だオフセット線の決定に
使用されていない格子点５６が選択される。例えば、輪
郭線４６までの最短距離がオフセット距離１５mmに近い
格子点５６に基づいてオフセット点６０が決定されて来
た場合には、図６から明らかなように、別の２本の輪郭
線４８，６８までの最短距離がオフセット距離１５mmに
近い２群の格子点群が存在するが、両格子点群に属する
格子点５６の中では輪郭線４８までの最短距離がオフセ
ット距離１５mmに近い格子点５６が最も近いため、これ
が選択される。したがって、前述のように輪郭線４６，
４８に跨がって１本のオフセット線５８が作成されるこ
ととなるのである。他のオフセット線６４，７４，７６
等についても同様であり、各オフセット線を規定するオ
フセット点群はオフセット線毎にＲＡＭに格納される。

【００２７】次に、輪郭線４６，４８からのオフセット
距離が３０mmであるオフセット線６４が、オフセット線
５８と同様にして作成される。図１（ｅ）に示すよう
に、最短距離が３０mm前後である格子点５６間におい
て、比例計算によりオフセット線６４のオフセット点６
６が求められるのである。このようにして、図１（ｆ）
に示すように、オフセット線５８，６４が作成される。

【００２８】以上、突起１８，２０に近いオフセット線
５８，６４について説明したが、実際には、図６に示す
ようにオフセット距離がそれぞれ１５mm，３０mmのオフ
セット線７０，７２が溝１６の外周部の輪郭線６８の近
傍においても作成される。オフセット線の位置如何を問
わず、オフセット距離の小さいオフセット線から順に作
成されるのである。ただし、各オフセット線を規定する
オフセット点群のデータは互いに区別されてＲＡＭに格
納される。また、図６の上部におけるように、輪郭線６
８が素材１０の外形線と交差する場合は、外形線を輪郭
線と見なしてオフセット線が作成される。

【００２９】そして、各オフセット距離のオフセット線
が作成される毎に、Ｓ４において断面３２のすべてのオ
フセット線が作成されたか否かの判定が行われる。具体
的には次のオフセット距離を超える最短距離を有する格
子点５６がもはや存在しないか否かの判定が行われるの
である。判定の結果がＮＯである場合は、Ｓ３において
オフセット線の作成が続行され、図６に示すように、断
面３２全体について１５mm間隔でオフセット線５８，６
４，７０，７２，７４および７６が作成される。

【００３０】断面３２におけるすべてのオフセット線の
作成が終了すれば、Ｓ４の判定結果がＹＥＳとなって、
Ｓ５において製品１２の全層について各断面にオフセッ
ト線が作成されたか否かの判定が行われる。まだ、他の
層についてオフセット線が作成されていなければ判定の
結果がＮＯとなり、再びＳ１が実行され、格子面４４に
製品１２の各断面の輪郭線が重ね合わされ、同様にして
オフセット線が作成される。

【００３１】なお、断面３０においては、加工すべき製
品１２の輪郭線が存在しないため、素材１０の外形線が
輪郭線と見なされ、それに沿ってオフセット線７８〜８
４が形成される。また、断面３４においては、輪郭線８
４までのオフセット距離が１５mmのオフセット線８６
と、輪郭線８８までのオフセット距離が１５mmのオフセ
ット線９０とが作成される。

【００３２】図５〜図７に示すように、すべての層のオ
フセット線が作成されれば、Ｓ５の判定結果がＹＥＳと
なり、一連のＮＣデータ作成プログラムが終了する。

【００３３】作成されたＮＣデータに基づいてＣＡＭに
よりオフセット加工が行われる際には、断面３０，３
２，３４のうち、まず断面３０の加工が行われる。図５
に二点鎖線で示すように、断面３０のうち溝１６の最深
部に対応する部分にドリルにより縦穴が形成され、その
縦穴からエンドミルによる切削が開始される。具体的に
は、縦穴にエンドミルが断面３０の深さまで挿入され、
その状態でその縦穴に最も近いオフセット線８０上へ移
動させられた後、オフセット線８０に沿って移動させら
れるのである。次に、オフセット線８０の外周側に隣接
するオフセット線７８に沿って切削が行われた後、内周
側のオフセット線８２，８４に沿って順次内側へ切削が
行われる。

【００３４】続いて、断面３２の切削が行われる。ま
ず、断面３０と同様に、溝１６に対応するオフセット線
７２に沿って切削が行われた後、外周のオフセット線７
０の切削が行われ、その後、オフセット線７４，７６の
順に内周側へ向かって切削が行われる。最後に、突起１
８，２０に向かってオフセット線６４，５８の順に切削
が行われる。断面３４においても同様にして、オフセッ
ト線９０，８６の順に切削が行われ、すべての荒加工が
終了する。

【００３５】上記のように、本実施例においては突起１
８，２０が近接しているにもかかわらず、それらのオフ
セット線を、最初から交差することなく作成し得るた
め、従来のように一旦オフセット線を求めた後それらの
交点を演算して干渉部分を除去する場合に比較して、簡
単にオフセット線を作成することができる。

【００３６】なお、本実施例においては、各オフセット
線が等間隔に作成されるようになっていたが、これは不
可欠ではない。例えば、輪郭線に最も近いオフセット線
のオフセット距離は切削半径より大きくして仕上げ代を
残す一方、それ以外のオフセット線についてはオフセッ
ト距離を切削半径より小さくすることが可能である。ま
た、逆に、輪郭線に最も近いオフセット線以外のオフセ
ット距離を切削工具の直径よりやや小さい大きさとする
ことも可能である。

【００３７】また、第一格子線と第二格子線とから成る
格子面の細かさは、製品の形状や大きさに応じて適宜変
更することが望ましく、格子面中、製品形状が特に複雑
な部分のみ他の部分より格子を細かくすることも可能で
ある。

【００３８】さらに、オフセット距離に近似した最短距
離の格子点そのものをオフセット点とし、それら格子点
をつなぐことによってオフセット線を作成することも可
能である。格子を細かいものにすれば、この方法によっ
ても使用に耐えるオフセット線を得ることができるので
ある。

【００３９】その他、当業者の知識に基づいて種々の変
形，改良を施した態様で、本発明を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるＮＣデータ作成方法を
概念的に示す説明図である。

【図２】上記方法の別の工程を概念的に示す説明図であ
る。

【図３】上記方法のさらに別の工程を概念的に示す説明
図である。

【図４】上記方法にによって切削加工される素材および
製品の一例を概念的に示す正面断面図である。

【図５】図４の製品を一平面で切断した断面を示す平面
図である。

【図６】図４の製品を別の一平面で切断した断面を示す
平面図である。

【図７】図４の製品をさらに別の一平面で切断した断面
を示す平面図である。

【図８】上記ＮＣデータ作成プログラムを示すフローチ
ャートである。

【図９】従来のＮＣデータ作成方法を概念的に示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ 素材 １２ 製品 ２６ 平面 ３２ 断面 ４０ 第一格子線 ４２ 第二格子線 ４４ 格子面 ４６ 輪郭線 ４８ 輪郭線 ５６ 格子点 ５８ オフセット線 ６４ オフセット線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 晋 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オフセット加工用のＮＣデータを作成す
   る方法であって、 互いに平行な複数本の第一格子線とそれら第一格子線と
   交差する互いに平行な第二格子線とによって規定される
   格子面に、加工すべき製品を平面で切断した断面の輪郭
   線を重ね、前記格子線同士の交点である各格子点から前
   記輪郭線までの最短距離を求め、その最短距離と予め設
   定されたオフセット距離とに基づいて被加工物のオフセ
   ット線を求めることを特徴とするＮＣデータ作成方法。