JPH05228786A

JPH05228786A - Ｎｃ工作機械に於けるｎｃデータ自動生成装置

Info

Publication number: JPH05228786A
Application number: JP16787291A
Authority: JP
Inventors: Shingo Fujimura; 新吾藤村; Shinichi Inamoto; 信一稲本; Akihito Nakamura; 晃仁中村; Satoru Imai; 悟今井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＡＤデータに基づいてＮＣデータが自動的
に生成されるＮＣデータ自動生成装置を提供する。【構成】ＮＣデータ自動生成装置は、全ての工具につ
いての工具情報が格納されている手段(１)と、ＣＡＤデ
ータに基づいて加工対象物の仕上形状を認識する手段
(２)と、加工対象物の加工面を複数の加工領域に分割す
る手段(３)と、仕上形状に含まれる凹曲部については最
小曲率半径の凹曲部に対応し、且つ狭隘部については最
小幅の狭隘部に対応する工具径を選択して、各工具毎に
工具経路データを作成する手段(４)と、各加工領域につ
いて選択された工具の識別符号と工具経路データに基づ
いて全加工領域に対する一連のＮＣデータを作成する手
段(５)とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御(ＮＣ)工作機
械に関し、特にＣＡＤデータに基づいてＮＣデータを自
動的に生成する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＡＤデータに基づいてＮＣデー
タを作成し、ＮＣ工作機械を動作させる所謂ＣＡＤ／Ｃ
ＡＭシステムの開発が進んでいる(例えば雑誌「応用機
械工学」1990年7月号、第167頁乃至第173頁、特開昭64-
88804号〔G05B19/403〕参照)。

【０００３】従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいて
は、図１３の如くＣＡＤシステム(７)から出力されるＣ
ＡＤデータに基づいて、加工対象物の仕上形状がＣＲＴ
等の表示装置(８)にワイヤーフレームモデルとして描画
され、操作者は、描画された仕上形状を参酌しつつ、加
工に必要なデータ、例えば加工に用いる工具の種類(工
具情報)等を入力装置(９)によりＮＣデータ生成装置(1
0)へ入力する。これによってＮＣデータ生成装置(10)が
ＮＣデータを作成して、工作機械(６)へ供給するのであ
る。

【０００４】尚、ＣＡＤデータや工具情報に基づいて、
工具経路を含むＮＣデータを作成する方式は、雑誌「応
用機械工学」1990年7月号(第167頁乃至第173頁)や公開
特許公報平2-155003号及び平3-92245号等に提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＣＡ
Ｄ／ＣＡＭシステムにおいては、ＣＡＤデータからＮＣ
データを作成する際に、機械加工の熟練者が操作者とな
って、対話形式により工具情報をデータ入力せねばなら
ず、その入力作業に時間がかかるのみならず、経験の浅
い者には、適切なデータ入力が困難である問題があっ
た。

【０００６】機械加工の熟練者によるデータ入力が必要
であるのは主に次の理由による。例えば図１１に示す様
な仕上形状の部品(14)をＣＡＤ／ＣＡＭシステムによっ
て加工する場合、図１４に示す如く外周切刃の径(以
下、単に径或いは工具径という)Ｄや長さＬが異なる複
数本のエンドミル(11)(12)(13)をＮＣ工作機械の自動工
具交換装置に装備し、加工に際しては、仕上形状に応じ
た適切な工具径Ｄ及び長さＬを有するエンドミルを選定
する必要がある。即ち、図１１に示す凹曲部(15)の加工
には、該凹曲部の曲率半径の２倍よりも僅かに小径のエ
ンドミルを用いるのが適切であり、又、２つの側面領域
によって挟まれた狭隘部(16)の加工の際には、該狭隘部
の幅よりも僅かに小径のエンドミルを用いるのが適切で
ある。

【０００７】図１１に示す如き比較的単純な形状の場合
は、上述のエンドミルの選択及びデータ入力に大きな困
難はないが、更に仕上形状が複雑になると、ＣＲＴ画面
に映し出された仕上形状に基づいて、各加工領域毎に適
切な工具を選択することは熟練者にとっても困難であ
り、時間がかかる。

【０００８】本発明の目的は、ＣＡＤデータに基づいて
ＮＣデータが自動的に生成され、加工熟練者による工具
情報のデータ入力作業が不要なＮＣデータ自動生成装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明に係るＮＣデータ自
動生成装置は、図１に示す如く、加工のために装着可能
な全ての工具について、少なくとも工具識別符号及び工
具径を含む工具情報が格納されている手段(１)と、ＣＡ
Ｄデータに基づいて加工対象物の仕上形状を認識する手
段(２)と、加工対象物の加工面を、夫々共通の工具で加
工可能な複数の加工領域に分割する手段(３)と、各加工
領域毎に、仕上形状に含まれる凹曲部については、最小
曲率半径の凹曲部を探索して、該凹曲部の曲率半径の２
倍以下の工具径を有することを条件とし、且つ、仕上形
状に含まれる狭隘部については、最小幅の狭隘部を通過
出来る工具径を有することを条件として、少なくとも前
記２つの条件を満たす工具を選択すると共に、各工具毎
に工具経路データを作成する手段(４)と、各加工領域に
ついて選択された工具の識別符号と工具経路データに基
づいて、全加工領域に対する一連のＮＣデータを作成
し、ＮＣ工作機械(６)の制御部へ出力する手段(５)とを
具えている。

【００１０】

【作用】工具情報格納手段(１)には、予め、加工に用い
ることが出来る全ての工具について、工具毎に、少なく
とも工具識別符号及び工具径を含む工具情報が格納され
ている。

【００１１】加工領域分割手段(３)は、例えば図１１の
如き部品(14)の場合、図１２(ａ)に示す如く、加工面が
工具回転軸に平行な側面領域のみからなる輪郭加工領域
(17)と、図１２(ｂ)に示す如く、加工面が前記側面領域
のみならず、前記回転軸に直交する底面領域を含むポケ
ット加工領域(18)に分割する。

【００１２】工具選択及び工具経路データ作成手段(４)
は、輪郭加工領域(17)については、仕上形状に含まれる
凹曲部(19)の内、最小曲率半径の凹曲部を探索して、該
凹曲部の曲率半径の２倍以下の工具径を有する工具を選
択する。一方、ポケット加工領域(18)については、仕上
形状に含まれる凹曲部(15)の内、最小曲率半径の凹曲部
を探索して、該凹曲部の曲率半径の２倍以下の工具径を
工具情報格納手段(１)から探索すると共に、仕上形状に
含まれる狭隘部(16)の内、最小幅の狭隘部を通過可能な
工具径を工具情報格納手段(１)から探索し、探索された
複数の工具径の内、最も小径の工具径を有する工具を選
択する。そして、選択した各工具の径に応じて、各工具
経路が決定されると共に、各加工領域を加工すべき工具
の識別符号が認識される。

【００１３】ＮＣデータ生成手段(５)は、工具選択及び
工具経路データ作成手段(４)から得られる各加工領域に
ついての工具識別符号及び工具経路データに基づいて、
全加工領域に対する一連のＮＣデータを作成し、ＮＣ工
作機械(６)の制御部へ出力する。この結果、ＮＣ工作機
械(６)は、加工領域の変更の際には工具交換を行ないつ
つ、各加工領域について、所定の工具経路で加工を進め
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係るＮＣ工作機械に於けるＮＣ
データ自動生成装置によれば、ＣＡＤデータに基づいて
適切な工具が自動的に選択され、ＮＣデータが生成され
るから、加工熟練者による工具情報のデータ入力作業は
不要であり、完全に自動化されたＣＡＤ／ＣＡＭシステ
ムの構築が可能である。

【００１５】

【実施例】本実施例に於いて、図１に示す本発明に係る
ＮＣデータ自動生成回路は、ＮＣ工作機械(６)の制御回
路の一部として、図２乃至図５に示すマイクロコンピュ
ータのソフトウエアによって実現されている。

【００１６】尚、図１の工具情報格納手段(１)は、マイ
クロコンピュータのメモリによって構成され、図９に示
す如きテーブルが予め作成され、登録さている。即ち、
工作機械の自動工具交換装置に装備可能な複数のエンド
ミルについて、夫々の工具識別符号(Ｔ₁、Ｔ₂、…Ｔ
ｎ)、工具径（Ｄ₁、Ｄ₂、…Ｄｎ)、及び外周切刃の長さ
(Ｌ₁、Ｌ₂、…Ｌｎ)が格納されている。

【００１７】図２に示す如く、ＮＣデータ自動生成回路
は、先ず周知のＣＡＤシステムからＣＡＤデータの取込
み(21)を行ない、該ＣＡＤデータに基づいて加工対象物
の仕上形状の認識処理(22)を行なう。ＣＡＤデータは、
仕上形状を規定する直線については始点と終点のＸＹＺ
座標、凹曲部或いは凸曲部については、その曲率中心の
ＸＹＺ座標、曲率半径等から構成される。又、形状認識
は、例えば図１１の如き形状の場合、平板状のベース部
(14a)の上に、周壁部(14b)が形成され、更に該周壁部の
内部に、島部(14c)が存在すること(包含関係)等が認識
され、その結果が属性データとしてＣＡＤデータに付加
される。尚、具体的な形状認識方式については、従来の
対話形式のＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおいても採用さ
れ、公知のところであるので、ここでは説明を省略す
る。

【００１８】次に図２の如く、上記ＣＡＤデータ及び形
状認識結果に基づいて、加工領域の分割処理(23)が行な
われる。例えば図１１の形状の場合、図１２(ａ)に示す
ベース部(14a)を形成するための輪郭加工領域(17)と、
図１２(ｂ)に示す周壁部（１４ｂ）及び島部（１４ｃ）
を形成するためのポケット加工領域(18)に分割される。
加工領域の分割に際しては、仕上形状を規定する水平面
上の２次元形状(水平断面形状)が下から上へ向ってどの
様に変化し、且つ、各水平断面上にどの様な線図が現わ
れるかを幾何学的に認識することによって、加工領域が
輪郭加工領域であるか、或いはポケット加工領域である
かを判断することが出来る。尚、周壁部(14b)の外周面
は、その加工にベース部(14a)の表面加工を含むので、
ポケット加工領域(18)に分類される。

【００１９】次に図２の如く各加工領域についての工具
径及び工具経路の決定(24)が行なわれる。この処理につ
き、図３乃至図５に沿って詳述する。図３の如く輪郭領
域加工については、先ず、仕上形状に含まれる凹部に、
Ｒ付け(曲面加工)が施されているものが存在するか否か
が判断(31)される。ＹＥＳの場合は、ＣＡＤデータ及び
前記形状認識に基づいて、Ｒ付け凹部の内、最小の曲率
半径の凹部を探索し、該最小半径の２倍よりも小さく且
つ最も近い値の一段階下の工具径を図９のテーブルから
選択(32)する。又、Ｒ付けが施された凹部が存在しない
場合は、図９のテーブルから最も小径の工具径を選択(3
3)する。

【００２０】次に図３の如く、選択された工具径とＣＡ
Ｄデータに従って、工具経路を生成(34)する。尚、工具
経路の生成方法については公知であるので、ここでは説
明を省略する。

【００２１】例えば図１２(ａ)に示す輪郭加工領域(17)
の場合、図６(ａ)の如く凹部(19a)にＲ付けが施されて
いないときは、最小径の工具Ｔ₁が選択され、図中に鎖
線で示す如く、ベース部(17)の仕上形状から工具半径分
だけオフセットされた工具経路が生成される。又、図６
(ｂ)の如く、Ｒ付けが施された凹曲部(19)が存在する場
合は、該凹曲部の曲率半径の２倍よりも僅かに小径の工
具Ｔ₂が選択され、鎖線の如き工具経路が生成される。

【００２２】図４に示す如く、ポケット領域加工におい
ては、先ず複数の分割ポケット加工領域の内、最初の工
具経路を生成すべき第１の加工領域が初期設定(41)され
る。次に、設定された加工領域について、該加工領域に
島部が存在するか否かが判断(42)される。該判断の際に
は、前述の形状認識処理で付与された属性データ等が利
用される。

【００２３】島部が存在しない場合は、仕上形状に含ま
れる凹部に、Ｒ付けが施されているものが存在するか否
かが判断(43)される。ＹＥＳの場合は、Ｒ付け凹部の
内、最小の曲率半径の凹部を探索し、該最小半径の２倍
よりも小さく且つ最も近い工具径を図９のテーブルから
選択(44)する。又、Ｒ付けが施された凹部が存在しない
場合は、図９のテーブルから最も小径の工具径を選択(4
5)する。尚、この場合、凹部の加工を複数段階に分けて
行なうときは、第１段階の加工では、加工効率を考慮し
て、最大径の工具を選択する方法も採用可能である。そ
の後、選択した工具径とＣＡＤデータに応じて、工具経
路を生成(46)する。

【００２４】例えば図７の如き周壁部(14b)の加工の場
合、複数の凹曲部(15a)(15b)(15c)(15d)の内、最小曲率
半径の凹曲部(15b)が探索され、該凹曲部の曲率半径の
２倍よりも小さな一段階下の工具径を有する工具Ｔ₀が
選択され、図中の鎖線の如き工具経路が生成されること
になる。

【００２５】図４の判断(42)にて、島部が存在すること
が判明した場合は、図５の手続きが実行される。先ず、
仕上形状に含まれる凹部に、Ｒ付けが施されているもの
が存在するか否かが判断(49)される。ＹＥＳの場合は、
Ｒ付け凹部の内、最小の曲率半径の凹部を探索し、該最
小半径の２倍よりも小さく且つ最も近い工具径を図９の
テーブルから選択(50)する。又、Ｒ付けが施された凹部
が存在しない場合は、図９のテーブルから最小の工具径
を選択(51)する。

【００２６】次に選択した工具径とＣＡＤデータに応じ
て工具経路を生成(52)した後、生成された複数の工具経
路が重複していなかどうか、即ち工具干渉の有無が判断
（５３）される。

【００２７】ＹＥＳの場合は、図９のテーブルの中から
一段階下の工具径を選択（５４）し、再度、工具経路の
生成(52)を行ない、この手続きを、工具干渉を生じない
工具径が得られるまで繰り返す。

【００２８】例えば、図８(ａ)に示す如き周壁部(14b)
及び島部(14c)の加工を行なう場合、周壁部(14b)の加工
の為に選択された工具Ｔ₃によって工具経路を生成した
場合、周壁部(14b)の内周面の加工経路１と、島部(14c)
の外周面の加工経路２とが、狭隘部(16)にて重複し、工
具干渉を生じている。そこで、図８(ｂ)の如く、一段階
下の径を有する工具Ｔ₄を選択し、工具経路の生成を行
なう。これによって、周壁部(14b)の内周面の加工経路
１と、島部(14c)の外周面の加工経路２とは、狭隘部(1
6)においても重複せず、工具干渉が回避されることにな
る。

【００２９】上記の如く工具経路が生成された後、図４
の如く、全ての加工領域のついての経路生成が終了した
かどうかが判断(47)され、ＮＯの場合は次の加工領域を
設定(48)して、最初の判断手続き(42)へ戻る。

【００３０】全てのポケット加工領域について、工具径
の選択及び工具経路の生成が終了すれば、図２の如く、
各加工領域の高さ情報、即ち工具回転軸方向の加工深さ
をＣＡＤデータから取り込む(25)。そして、図９のテー
ブルを参照して、上記手続きで決定された工具径を有
し、且つ該加工幅よりも長い外周切刃長さを有する工具
を選び出し、これによって実際に使用する工具を決定(2
6)する。

【００３１】以上の手続きによって、図１０に示す如
く、使用工具を特定する工具識別符号Ｔi、Ｔj、…Ｔk
と、加工の際の工具経路を規定する工具経路データ
(Ｑ₁、…Ｑα)、(Ｑ₁、…Ｑβ)、…(Ｑ₁、…Ｑγ)とか
らなる処理認識情報Ｗ₁、Ｗ₂、…Ｗmが、各加工領域
Ｒ₁、Ｒ₂、…Ｒmについて作成される。

【００３２】その後、全ての加工領域の加工順序が決定
(27)される。例えば、図１１の部品の場合、先ずポケッ
ト加工領域の加工が行なわれ、次に輪郭加工領域の加工
が行なわれることになる。

【００３３】そして、図１０の処理認識情報と、上記の
如く決定された加工順序に基づいて、所定フォーマット
のＮＣ言語からなるＮＣデータが生成(28)され、工作機
械のＮＣ制御部へ出力(29)されるのである。この際、Ｎ
Ｃデータには、工具回転数の指定、工具早送り指令等、
種々の制御データが付加される。

【００３４】上記ＮＣデータ自動生成装置によれば、仕
上形状の凹曲部の曲率半径、狭隘部の幅に応じた適切な
工具径が自動的に選択されるから、熟練者によるデータ
入力作業は不要であり、ＣＡＤデータ入力からＮＣデー
タ出力までに要する時間が大幅に短縮される。然も、各
加工領域の加工深さに応じて、適切な長さの工具が選択
されるから、工具の逃げ等による加工誤差を最小限に抑
えることが出来る。

【００３５】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば上記実施例では、輪郭領域加工とポ
ケット領域加工について述べたが、更にドリル加工、リ
ーマ加工、座ぐり加工等を含めたＮＣデータ自動生成装
置を構成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＮＣデータ自動生成装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】該ＮＣデータ自動生成装置の動作を説明するフ
ローチャートである。

【図３】輪郭加工の場合の工具径及び工具経路の決定手
続きを示すフローチャートである。

【図４】ポケット領域加工の場合の工具径及び工具経路
の決定手続きの第１部分を示すフローチャートである。

【図５】ポケット領域加工の場合の工具径及び工具経路
の決定手続きの第２部分を示すフローチャートである。

【図６】輪郭領域加工における工具径の選択及び工具経
路の生成を説明する図である。

【図７】島部を有しないポケット領域についての工具径
の選択及び工具経路の生成を説明する図である。

【図８】島部を有するポケット領域についての工具径の
選択及び工具経路の生成を説明する図である。

【図９】工具情報格納手段の内容を説明する図表であ
る。

【図１０】処理認識情報の構成例を示す図である。

【図１１】加工対象物の仕上形状の一例を示す斜視図で
ある。

【図１２】該仕上形状を輪郭加工領域とポケット加工領
域に分割した状態を示す斜視図である。

【図１３】従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを示すブロッ
ク図である。

【図１４】種々のエンドミルを示す正面図である。

【符号の説明】

(１) 工具情報格納手段 (２) 形状認識手段 (３) 加工領域分割手段 (４) 工具径選択及び工具経路データの作成手段 (５) ＮＣデータ生成手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今井悟大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＡＤデータに基づいてＮＣデータを生
成し、該ＮＣデータに応じた制御動作を実行するＮＣ工
作機械に於いて、加工のために装着可能な全ての工具について、少なくと
も工具識別符号及び外周切刃径を含む工具情報が格納さ
れている手段(１)と、前記ＣＡＤデータに基づいて加工対象物の仕上形状を認
識する手段(２)と、加工対象物の加工面を、夫々共通の工具で加工出来る複
数の加工領域に分割する手段(３)と、各加工領域毎に、仕上形状に含まれる凹曲部について
は、最小曲率半径の凹曲部を探索して、該凹曲部の曲率
半径の２倍以下の外周切刃径を有することを条件とし、
且つ、仕上形状に含まれる狭隘部については、最小幅の
狭隘部を通過可能な外周切刃径を有することを条件とし
て、少なくとも前記２つの条件を満たす工具を選択する
と共に、各工具毎に工具経路データを作成する手段(４)
と、各加工領域について選択された工具の識別符号と工具経
路データに基づいて、全加工領域に対する一連のＮＣデ
ータを作成し、ＮＣ工作機械(６)の制御部へ出力する手
段(５)とを具えたことを特徴とするＮＣデータ自動生成
装置。