JPH07214457A - 切削加工データ入力処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＡＤの設計図面からでも簡単に加工図デー
タが入力できる。 【構成】 切削加工するための図形を入力する図形入力
手段１と、図形端点の不一致等の図形誤差を修正すると
同時に、図形認識のために図形要素同士の交点でそれぞ
れの要素を分割する処理を行う図形誤差修正手段２と、
穴表記と穴図形要素との関連付けを行う穴情報入力手段
３と、加工情報を付加する加工情報入力手段４と、図形
を読み込んで閉領域の定義を行って各加工対象閉領域
（加工領域）毎にその輪郭形状を表す直線や曲線に分割
した線分等の要素情報、その現在高さ情報、仕上がり高
さ情報等を有する図形データベース６を作成する図面認
識手段５とを備えたので、ＮＣデータ作成のための加工
図データとなる図形データベースを加工平面図より入力
し作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、任意の輪郭形状と高さ
で設定された複数の加工領域のデータを展開して切削加
工を行うための切削加工データ入力処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＮＣ工作機械により任意の輪郭形
状と高さ（深さ）で切削加工を行う場合、その加工は、
荒挽加工、中挽加工、仕上加工、仕上面加工、面取加工
の順に行われる。さらにそれぞれの加工においても、複
数の各加工領域に関して加工順位が決定され、そして、
工具の選択等が行われＮＣデータが作成される。実際に
このようなＮＣデータを作成する場合には、例えばＣＡ
Ｄシステムを用いて加工製品の設計を行って設計図が出
来上がると、その設計図に基づいて加工する最終品の輪
郭形状や切削深さ、各加工領域の隣接状況等から人間が
判断して加工順位の決定や工具選択、さらに使用する工
具本数を適正な規模にまとめる工具まとめ処理を行い、
さらにそれらの情報に基づいて対話処理でシステムにＮ
Ｃデータを作成し入力するのが一般的な手法であった。
したがって、加工順位や工具選択、工具まとめ等、ＮＣ
データの作成で基本的な部分は、専ら判断する人の経験
や主観に頼っており、これらを最適にするような自動決
定処理がＮＣデータの作成でなされているというもので
はなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
人間がＣＡＤで作成した設計図を見て、さらにそこから
加工順位の決定や工具選択、工具まとめが適正な内容に
なるかどうかを判断しＮＣデータを作成するので、これ
らを最適な内容で決定するためには、ＮＣデータを作成
する人が加工技術のノウハウを必要とし、ある程度機械
加工に精通していなければならなかった。したがって、
従来のシステムにおいて、ＮＣデータ作成プログラムを
備えていたとしても、熟練者による全体加工を把握した
上での経験的な判断が必要になり、誰でもがそれを使う
ことができるものではないという問題があった。しか
も、熟練度に応じてバラツキが生じる。例えば工具まと
めにおいても、工具使用本数が多くなると、工具交換回
数が多くなるため、段取りその他事前に準備する時間や
加工時間が長くなり、また、保管工具数が膨大な量とな
るため、ＮＣ加工するメリットがなくなるというような
問題も生じる。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、ＣＡＤの設計図面からでも簡単に加工図データを
入力することができる加工図データ入力処理装置を提供
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、任
意の輪郭形状と高さで設定された複数の加工領域のデー
タを展開して切削加工を行うための切削加工データ入力
処理装置であって、切削加工するための図形を入力する
図形入力手段と、図形端点の不一致等の図形誤差を修正
すると同時に、図形認識のために図形要素同士の交点で
それぞれの要素を分割する処理を行う図形誤差修正手段
と、穴表記と穴図形要素との関連付けを行う穴情報入力
手段と、加工情報を付加する加工情報入力手段と、図形
を読み込んで閉領域の定義を行って各加工対象閉領域
（加工領域）毎にその輪郭形状を表す直線や曲線に分割
した線分等の要素情報、その現在高さ情報、仕上がり高
さ情報等を有する図形データベースを作成する図面認識
手段とを備えたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明の加工図データ入力処理装置では、切削
加工するための図形を入力する図形入力手段と、図形端
点の不一致等の図形誤差を修正すると同時に、図形認識
のために図形要素同士の交点でそれぞれの要素を分割す
る処理を行う図形誤差修正手段と、穴表記と穴図形要素
との関連付けを行う穴情報入力手段と、加工情報を付加
する加工情報入力手段と、図形を読み込んで閉領域の定
義を行って各加工対象閉領域（加工領域）毎にその輪郭
形状を表す直線や曲線に分割した線分等の要素情報、そ
の現在高さ情報、仕上がり高さ情報等を有する図形デー
タベースを作成する図面認識手段とを備えたので、ＮＣ
データ作成のための加工図データとなる図形データベー
スを加工平面図より入力し作成することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明に係る加工図データ入力処理装置
の１実施例を示す図、図２は入力される加工図の例を示
す図、図３は形状確認のための斜め透視画面の例を示す
図、図４は作成される図形データベースの構成例を示す
図である。

【０００８】図１において、図形入力部１は、設計図を
作成するＣＡＤシステムや作成された設計図を読み取る
スキャナ、座標を入力するデジタイザその他任意の輪郭
形状と高さで設定された複数の加工領域を切削加工する
ための図形を入力する装置である。

【０００９】図形誤差修正部２は、例えばＣＡＤにより
作成された設計図から図２に示すように引き出し線や寸
法線等を消去し、さらに図形端点の不一致等の図形誤差
を修正すると同時に、図形認識のために図形要素同士の
交点でそれぞれの要素を分割する処理を行うものであ
る。例えば角の部分のおいてそれぞれの直線の端点が出
力画面上では一致しているように見えても、ＣＡＤで作
成した設計図のデータ上では、その端点の座標値が一致
していない場合や、Ｒ部分においても円弧の端点と直線
の端点とが一致いていない場合もまま生じる。このよう
な場合には、それぞれを延長させて交点を求め、また、
交点が求まらない場合には、それぞれの端点近傍で一致
させる端点を探索して誤差の修正を行う。

【００１０】穴情報入力部３は、図２に示す「２−Ｍ６
深８」や「１５キリ深８」の穴表記と穴図形要素との関
連付けを、例えばグループ毎に色を変えて画面に表示し
ながら行うものである。すなわち、入力された設計図の
データにおいて、例えば「２−Ｍ６深８」がどの図形要
素かは関連付けがされていないので、それぞれどの図形
要素かの関連付けを行う。

【００１１】加工情報入力部４は、加工情報を付加する
ものであり、加工に必要な諸情報として、例えば部品名
称や工具セット、同一工具連続加工指示、機種名称、テ
ープ分指示、外周加工指示、多面体最大振半径、作成者
名、標準値変更指示、部品番号、切り落とし加工指示、
工程名、素材材質、機械名、仕上げ同時加工指示、後加
工個所指示、面取り指示、全前面開放パス方向指示、閉
領域の定義を行うための要素分割等がある。

【００１２】図面認識部５は、図形を読み込み閉領域の
定義を行って図形データベースを作成したり、加工面毎
に加工対象図形を取り出し、加工面毎の座標系にデータ
を変換したり、図２に示すように閉領域図形とＺ表記に
より各閉領域の高さ、取り代、残し代を決定したり、穴
図形及び穴表記と閉領域の関係を調べ、穴の種別、位
置、深さを決定したりするものである。ここでは、形状
確認画面として、図３に示すような斜め透視画面を表示
する。

【００１３】図形データベース６は、以上の図形誤差修
正部２、穴情報入力部３、加工情報入力部４、図面認識
部５で処理して作成されたデータを格納するものであ
り、各加工対象閉領域（加工領域）毎にその輪郭形状を
表す直線や曲線に分割した線分等の要素情報、その現在
高さ情報、仕上がり高さ情報等を有するものである。そ
のデータ構造としては、例えば図４に示すように加工対
象閉領域群を構成する各領域データ名Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
……のリスト１１とそれぞれの領域データ１２からな
り、リスト１１の領域データ名Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、……の
それぞれに領域データ１２のアドレスのポインタを有し
ている。領域データ１２は、各領域データ毎に少なくと
も現在高さ情報Ｚs1、仕上がり高さ情報Ｚe1、輪郭の形
状を表す直線や曲線に分割した線分line-01 、02、03、
……からなる要素情報を有している。この要素情報は、
例えば直線であれば始点s01,終点e01 、s02,e02 、s03,
e03 、……や始点と直線方程式と長さ、曲線であれば半
径と始点、終点、中心等の情報からなる。

【００１４】本発明に係る切削加工データ入力処理装置
は、このように加工平面図より入力して各加工対象閉領
域（加工領域）毎にその輪郭形状を表す直線や曲線に分
割した線分等の要素情報、その現在高さ情報、仕上がり
高さ情報等を有する図形データベースを作成するので、
この図形データベースから加工技術のノウハウや機械加
工に精通していなくても、加工順位や工具選択、工具ま
とめ等、ＮＣデータの作成で基本的な部分を最適にする
ような自動決定処理が可能になる。以下に、この図形デ
ータベースに基づいて行う処理の例を説明する。

【００１５】図５は本発明に係る加工図データ入力処理
装置及び加工順位の決定や工具選択、工具まとめを行う
工程展開装置を備えたＮＣデータ作成システムの構成例
を示す図、図６は工具変更時の加工領域と工程表の表示
画面の例を示す図である。

【００１６】図５に示すＮＣデータ作成システムは、図
形誤差修正部２、穴情報入力部３、加工情報入力部４、
図面認識部５からなる加工図データ入力装置で作成され
た図形データベース６から、工程展開装置により加工順
位を決定して工具の選択、まとめを行い、工具変更部１
０により各工程の工具諸元の変更及び切削条件、残し代
の変更を行い、工程の追加、削除を行うようにしたもの
である。工程展開装置は、加工順位決定部７、工具選択
部８、工具まとめ部９を備え、最適な加工順序及び加工
領域を決定し、荒、中、仕上げの順に工程展開をし、各
領域毎に加工種別を決定してその領域に削り残しがなく
他の領域に干渉しない工具を選択し、素材材質、加工種
別、工具、取り代によって工程の内容を決定し、規定値
範囲内の工具をまとめるものである。工具変更部１０
は、各工程の工具パスの計算結果を順を追って画面に表
示し、各工程の工具諸元の変更及び切削条件、残し代の
変更を行い、工程の追加、削除を行うものである。この
工具変更時の加工領域と工程表の表示画面の例を示した
のが図６である。なお、工程の追加は、ドリル工程に限
り行い、工具変更後は、加工順位の変更及び工具パスの
再計算を行う。工具変更後の他の領域との干渉チェック
は行わない。また、変更によって他の領域の工程が変更
になる場合も、全てオペレータによって変更を行う。

【００１７】次に、工程展開装置の加工順位決定、工具
選択、工具まとめを行う構成例を説明する。

【００１８】図７は加工順位決定を行うブロックの構成
例を示す図であり、ブロックデータ抽出部１５は、図形
データベース６から隣接する加工対象閉領域群をブロッ
クデータとして抽出するものであり、その抽出したブロ
ックデータを格納するのがブロックデータ格納部１６で
ある。ブロックデータは、例えば図２に示すように加工
対象領域でない高さＺ０の領域で分離されて隣接する加
工対象閉領域群Ａ、Ｂ、Ｃ、…からなる。加工順位決定
部１７は、ブロックデータ格納部１６の加工対象閉領域
群の中から加工高さの高い（切削深さで浅い）順に領域
データを取り出し、高さと壁の接続の連続性を考慮して
展開領域を判定した上で、加工順位を決定して加工順位
の木図データ１８を作成し出力するものである。この基
本的な思想は、加工領域の高さの高い順に加工し、加工
領域に隣接する高さの低い領域がある場合には、隣接す
る領域との壁の接続状態を調べて加工領域に加えられる
ものは含めて加工し、そうでないものは後加工にするこ
とである。また、開放面があり開放されていない場合に
は後加工とする。隣接する領域との壁の接続状態につい
ては、壁同士の接線が連続している場合には隣接領域を
加えて加工領域を決定し、連続していない場合には後加
工とする。順位管理テーブル１９は、加工順位を決定す
る際に各領域データの処理状態を管理するものである。

【００１９】次に、具体的な加工順位決定例について説
明する。図８は壁の接線連続を説明するための図、図９
は開放面を説明するための図、図１０は加工図とその加
工順位木図データの例を示す図、図１１は順位管理テー
ブルの例を説明するための図、図１２は加工順位決定処
理の流れを説明するための図である。

【００２０】壁の接続の連続性とは、隣接する領域が壁
で繋がっている場合、共有する壁のエッジデータ（直線
又は円弧）の端点における接線の傾きを計算し、その傾
きが同一であれば連続とみなすことである。例えば図８
（イ）に示すようにエッジ１の直線にエッジ２の円弧が
１点で接している場合や、図８（ロ）に示すようにエッ
ジ１の円弧とエッジ２の円弧が１点で接している場合、
図８（ハ）に示すようにエッジ１の直線とエッジ２の直
線が同一の直線方程式である場合には、隣接領域との壁
の接続状態が連続しているとみなす。

【００２１】また、開放面は、加工領域を構成するエッ
ジの一部が開放されている場所をいい、図９に示すよう
に最終仕上げ形状で結果的に壁とならない部分のエッジ
を指している。言い換えれば切削する場合、工具がアプ
ローチする可能性のあるエッジである。この開放面が開
放していない（未開放）とは、開放面に対して工具がア
プローチできない状態をいう。例えば図９（ハ）に示す
ように加工領域２３において、最終仕上がり形状で壁と
はならないのが開放面２５であるが、この領域を切削す
る場合、加工領域２４の切削が先に終了していなけれ
ば、加工領域２３の開放面２５から工具のアプローチは
できない。したがって、加工領域２４の切削が終了して
いなければ開放面２５は開放していないことになり、加
工領域２４の切削が終了することによって開放面２５は
開放したことになる。なお、図９（ニ）に示すように全
部壁のポケット加工の場合には、工具のアプローチは上
から行うため、ポケット領域を含む領域の切削が終了し
ていれば開放として扱う。

【００２２】図１０（イ）において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
は、それぞれ加工領域であり、輪郭線で示す範囲を深さ
Ｚ０、Ｚ３、……に切削加工することを示している。し
たがって、高さで言えば、Ｚ０が最も高く切削加工をし
ない領域となり、Ｚ１５が最も低い領域となる。この加
工図に基づいて図形データベースを作成すると、例えば
領域データＡについては、それぞれ上下左右の直線から
なる輪郭線と左右上隅の円弧からなる輪郭線が要素情報
として、Ｚ０が現在高さ、Ｚ３が仕上げ高さとして登録
される。

【００２３】この加工図での加工順位の決定は、以下の
ように行われる。まず、１番高いＺ３の加工領域Ａを取
り出すと、その隣接する加工領域Ｃと壁が接線不連続で
あるので加工領域Ａを後加工とし、次の高さＺ５の加工
領域Ｂについても同様であるので後加工とする。さらに
その次の高さＺ１０の加工領域Ｃは、Ｚ１５と低い方の
加工領域Ｄを含み、壁同士が隣接しないので、Ｚ１０の
高さでＺ１５の加工領域Ｄも含めた領域で加工順位を１
位として決定する。次に、Ｚ１５の加工領域Ｄは、それ
より低い加工領域がないため、２位の加工順位として決
定する。そして、後加工になったＺ３の加工領域Ａに戻
り、隣接する高さＺ１０の加工領域Ｃが展開済みになり
隣接領域が外にないため２位の加工順位として決定し、
同様にＺ５の加工領域Ｂについても２位の加工順位とし
て決定する。その結果、作成された加工順位木図データ
の例を示したのが図１０（ロ）である。

【００２４】管理テーブル１９は、例えば図１１に示す
ように各領域データに順位決定のための管理情報として
例えば順位決定フラグと後加工フラグを設定して、順位
決定領域データと後加工とする領域データを識別できる
ようにするものである。すなわち、初めに各領域データ
の管理情報を全て「０」に設定して１番高い加工領域を
取り出して各領域データを判定しながら、加工順位が１
位の決定処理を行い、加工順位が１位の領域データＣの
管理情報の順位決定フラグを「１」に、後加工とする領
域データＡ，Ｂの管理情報の後加工フラグを「１」にそ
れぞれ設定する。同様にして高さが次に高い（低い方へ
順次）加工領域を取り出して加工順位が２位の決定処理
を行い、該当する順位決定フラグと後加工フラグを制御
する。より低い加工領域がなくなると、後加工フラグが
「１」の領域データＡ，Ｂを順次取り出して同様の決定
処理を行う。順位決定フラグが全て「１」になれば決定
処理が終了する。なお、この管理テーブル１９は、リス
ト１１を読み込んでフラグを設定してもよい。

【００２５】上記加工順位決定処理の流れは、図１２に
示すようにまず、未展開切削閉領域データの中より高さ
が一番高い領域を抽出し（ステップＳ１）、未展開切削
領域が存在するかを調べる（ステップＳ２）。未展開切
削領域がなければ処理終了となるが、存在する場合（Ｙ
ＥＳ）には、さらに展開領域に含まれ或いは隣接し高さ
が等しいか低い他の加工領域が存在するかを調べる（ス
テップＳ３）。該当する加工領域が存在する場合には
（ＹＥＳ）、さらに、隣接領域との壁の接続状態で接線
が連続しているか、又は壁同士で隣接していないかを調
べる（ステップＳ４）。その結果、接線が連続し、又は
壁同士で隣接していない場合には（ＹＥＳ）、その加工
領域を加えて展開領域とした後ステップＳ３に戻って処
理を繰り返し（ステップＳ５）、接線が連続してなく壁
同士で隣接している場合には（ＮＯ）、その展開高さ領
域を後加工としてから、ステップＳ１に戻って処理を繰
り返す（ステップＳ７）。ステップＳ３で該当する加工
領域が存在しない場合には（ＮＯ）、さらに展開領域の
開放面は開放されているかを調べる（ステップＳ６）。
その結果、開放されている場合には（ＹＥＳ）、その展
開領域で加工を決定し（ステップＳ８）、開放されてい
ない場合には（ＮＯ）、その展開高さ領域を後加工とし
てから、ステップＳ１に戻って処理を繰り返す（ステッ
プＳ７）。

【００２６】図１３は全体の加工順位決定処理の流れを
説明するための図である。加工図から図形データベース
が作成されると、まず図形データベースよりブロックデ
ータを読み込む（ステップＳ１１）。次に、未展開ブロ
ックがあるか否かを調べ（ステップＳ１２）、未展開ブ
ロックがあれば荒挽加工領域、中挽加工領域、仕上加工
領域のそれぞれの領域の各加工順位木図データを作成す
る（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。そして、ブロックデー
タ内の各領域、各工程の工具を選択して（ステップＳ１
６）ステップＳ１１に戻り、未展開ブロックがなくなる
まで同様の処理を繰り返す。

【００２７】未展開ブロックがなくなると（ＮＯ）、図
形データベースから仕上面上加工データを入力して仕上
面上加工工具を選択し（ステップＳ１７〜Ｓ１８）、続
いて図形データベースから面取エッジデータを入力して
面取工具を選択する（ステップＳ１９〜Ｓ２０）。そし
て、各工程内での加工順位を維持し、工具交換が最小で
かつ加工原点より切削領域の近い順に加工順を決定し
（ステップＳ２１）、加工順位データを加工順位ファイ
ルに出力する（ステップＳ２２）。この加工順位決定
は、上記処理のうち荒挽加工領域、中挽加工領域、仕上
加工領域のそれぞれの領域の各加工順位木図データを作
成するものである。

【００２８】図１４は加工領域と切削効率の関係を説明
するための図である。先に説明した図１０の例におい
て、上記加工順位の決定により加工順位の１位が図１４
（イ）に示す加工領域Ｃ＋Ｄとなったが、例えば単に高
い順に加工順位を決定すると、図１４（ロ）、（ハ）の
ようになる。まず、最も高いＺ３で加工を展開すると、
それより低いＺ５、Ｚ１０、Ｚ１５も同時に加工できる
ため、図１４（ロ）に示すように加工領域Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄを含んだ領域となる。同様に２番目の高さＺ５で加工
を展開すると、それより低いＺ１０、Ｚ１５も同時加工
となるので、図１４（ハ）に示すような領域となる。し
かし、Ｚ３の加工領域Ａで使用する工具は、制限形状よ
り小径の工具になるので、その工具で面積の広い加工領
域Ｃ＋Ｄを加工すると、切削パスが長くなり、また、切
込み回数も多くなるため、加工時間が長くなり切削効率
が悪くなる。

【００２９】一般に切削領域の形状が複雑になるほど使
用工具径が小さくなるため、切削パスが長くなり切削効
率が落ちるが、上記のような加工順位決定を行えば高い
順に同一高さ以下の加工高さで壁の接続状態に着目して
接線の連続性により切削領域を判定するので、切削領域
の形状を加工しやすい単純な形状にまとめることができ
る。したがって、切削パスの計算が容易になり切削効率
の向上を図ることができ、加工技術ノウハウを持ってい
ない作業者であっても最適な加工順位を決定することが
でき、誰にでもＮＣデータの作成が可能となる。

【００３０】図１５は工具選択ブロックの構成例を示す
図、図１６は図形データベースの有する工程コードを説
明するための図、図１７は制限形状対応工具径テーブル
の例を示す図、図１８は工具選択基準テーブルの例を示
す図、図１９は工具ファイルの例を示す図、図２０はホ
ルダーファイルの例を示す図である。図中、３１は加工
領域決定部、３２は加工種別決定部、３３は制限形状値
計算部、３４は工具種類決定部、３５は工具決定部、３
６は工具径再設定部、３８は制限形状対応工具径テーブ
ル、３９は工具選択基準テーブル、４０は工具ファイ
ル、４１はホルダーファイルを示す。

【００３１】図１５において、図形データベース６は、
各加工対象閉領域（加工領域）毎にその輪郭形状を表す
直線や曲線に分割した線分等の要素情報、その現在高さ
情報、仕上がり高さ情報、工程コード等を有するもので
ある。加工領域決定部３１は、この図形データベース６
から図形構成要素として線分等の要素情報を、領域表記
情報として現在高さ情報や仕上がり高さ情報、面精度等
を読み出して加工順位と加工領域を決定するものであ
り、加工種別決定部３２は、面切削、領域一部壁、ポケ
ット加工、外周、面取り等、決定された加工領域の加工
種別を決定するものである。制限形状値計算部３３は、
工具径が制限されるポケットや領域一部壁、面切削のよ
うな加工領域制限形状の形状値を計算するものである。
工具種類決定部３４は、制限形状対応工具径テーブル３
８を参照して工具径の検索範囲を決定しその範囲内にあ
る工具種類を工具選択基準テーブル３９の優先順位にし
たがって検索し決定するものであり、工具決定部５は、
工具種類が決定されると、工具ファイル４０から工具を
検索してさらにホルダーファイル４１に基づきホルダー
を設定し、工具およびホルダーが他の領域と干渉するか
否かの干渉チェックを行い干渉しないことを条件にその
工具を決定するものである。工具径再設定部３６は、工
具およびホルダーが他の領域と干渉する場合に、基準径
と上下限径との間で標準径、標準径以外で検索を行って
工具径を再設定するものである。

【００３２】図形データベース６の有する工程コード
は、図１６に示すように面切削や領域一部壁、ポケッ
ト、外周、面取り等の加工種別、底面精度、側面精度、
工程、形状の各情報を有するものである。制限形状対応
工具径テーブル３８は、図１７に示すようにコーナー径
か幅かの制限形状区分、制限寸法、理想となる径の指標
とする基準径、どこまで小さくしてよいかの指標とする
下限径、どこまで大きくしてよいかの指標とする上限径
の情報を有し、この制限形状対応工具径テーブル８を設
定し、図形制限形状値に対応して使用可能工具径範囲を
設け、理想径が存在しない場合にその範囲内で工具選択
が実施できるようにしている。工具選択基準テーブル３
９は、図１８に示すように素材グループコード、加工種
別（工程コード）、第１から第１０までの工具選択基準
を有し、加工領域の素材／加工種別に応じて使用可能工
具種別に優先順位を設定することで、理想工具種別が工
具ファイルに存在しない場合に優先順に工具の選択を実
施するものである。工具ファイル４０は、図１９に示す
ように工具コード、工具略称、工具材質、工具形状、ホ
ルダーコード等の情報を有する。ホルダーファイル４１
は、図２０に示すようにホルダー径の情報を有する。

【００３３】図２１は制限形状値について説明するため
の図である。制限形状値計算部３で求める制限形状値と
しては、例えば図２１（Ａ）に示すようなエッジが全部
壁のポケットの場合には、最小コーナ半径ｂと壁間の距
離最小値ａとを比較して小さい方の値を求め、図２１
（Ｂ）〜（Ｄ）に示すような領域一部壁の場合には、最
小コーナ半径ａと壁間の距離最小値ｂと壁から開放面ま
での距離最大値ｃの中で最も小さい値を求める。また、
図２１（Ｅ）に示すような面切削の場合には、領域の最
小外接長方形の長手方向に垂直な幅ａを求める。このよ
うに工具径が加工種別により一義的に決定できる場合を
除き、図形の制限形状を求めることで工具理想径を決定
している。

【００３４】次に、具体的な処理の流れを説明する。図
２２は工具選択処理の流れを説明するための図、図２３
は工具再設定の方法について説明するための図である。

【００３５】本発明に係る切削加工データの工具選択方
式では、図２２に示すようにまず、図形データベース６
からこれら図形構成要素と領域表記情報を読み込む（ス
テップＳ１）。

【００３６】次に、加工領域、加工種別を決定する（ス
テップＳ２〜Ｓ３）。なお、この処理は、切削加工デー
タの加工順位決定方式として既に本出願人が提案してい
るものが適用できるが、その内容については後述する。
そして、加工領域の制限形状値を計算する（ステップＳ
４）。

【００３７】次に、制限形状対応工具径テーブル３８を
参照して工具径の検索範囲を決定する（ステップＳ
５）。続けて工具選択基準テーブル３９を参照して工具
種類を検索する（ステップＳ６）。

【００３８】ここで、工具種類が決定できたか否かを判
断し（ステップＳ７）、既に工具選択基準テーブル３９
の第１から第１０までの工具選択基準が検索された後で
ＮＯとなった場合には、第１優先工具の理想径工具が存
在するものとして工具を決定する（ステップＳ８）。Ｙ
ＥＳの場合には、工具ファイル４０を参照して工具検索
を行う（ステップＳ９）。

【００３９】その結果、工具が存在するか否かを判断し
（ステップＳ１０）、ＹＥＳの場合には、図２０に示す
ようなホルダー径の情報を有するホルダーファイル４１
を参照してホルダーの設定を行い（ステップＳ１１）、
工具・ホルダー干渉チェックを行う（ステップＳ１
２）。干渉したか否かを判断し（ステップＳ１３）、干
渉しなければ工具決定を行い、干渉した場合、または先
のステップＳ１０で工具が存在しなかった場合には、工
具径再設定を行う（ステップＳ１４）。そして、工具径
再設定が可能か否かを判断し、可能であれば（ＹＥＳの
場合）ステップＳ９から工具検索を再び繰り返して行
い、可能でなければ（ＮＯの場合）ステップＳ６からの
工具種類の検索を再び繰り返して行う。

【００４０】工具径再設定は、図２３に示すようにま
ず、基準径から下限値の中で標準径を検索し、次に
基準径から上限値の中で標準径を検索する。標準径での
設定ができなければ、さらに基準径から下限値の中で
標準径以外を検索し、次に基準径から上限値の中で標
準径以外を検索する。

【００４１】なお、第１から第１０までの工具選択基準
工具コードを有する工具選択基準ファイルを示したが、
複数の工具で対応できれば２つ以上でもよいし、加工種
別によってその数は異なってもよい。このように制限形
状対応工具径テーブル、工具選択基準テーブル、工具フ
ァイル、ホルダーファイルを備え、各テーブル、ファイ
ルを参照して加工領域制限形状の最小コーナ径や壁間距
離最小値等を制限形状値として求め、しかる後、工具径
の検索範囲を決定して工具種類を検索し、工具種類の決
定に応じて工具を検索しホルダーを設定して工具および
ホルダーが他の領域と干渉しない工具を決定するので、
自動的に工具種類の検索、決定、工具の検索を行い、最
適な工具選択を自動的に決定することができる。したが
って、加工技術のノウハウを持っていない作業者であっ
ても最適な工具の設定を行うことができ、熟練者でなく
ても容易に切削加工データ（ＮＣデータ）の作成を行う
ことができる。

【００４２】図２４は工具まとめブロックの構成例を示
す図、図２５と図２６は加工領域データの構成例を示す
図、図２７は機械仕様ファイルの構成例を示す図、図２
８は加減速ファイルの構成例を示す図、図２９は加工条
件ファイルの構成例を示す図、図３０は規定ファイルの
構成例を示す図、図３１は制限形状対応工具径テーブル
の構成例を示す図、図３２は切り込み量変更ファイルの
構成例を示す図である。図中、５１は工具まとめ処理
部、５２は下穴用ドリル工具まとめ処理部、５３は領域
切削工具まとめ処理部、５４は加工領域データ、５５は
機械仕様ファイル、５６は加減速ファイル、５７は加工
条件ファイル、５８は規定ファイル、５９は制限形状対
応工具径テーブル、６０は切り込み量変更ファイルを示
す。

【００４３】図２４において、工具まとめ処理部５１
は、加工領域毎に工程や工具等の加工情報を有する加工
領域データ５４から加工種別や工具等の必要な情報を読
み込み、下穴用ドリル工具を優先してまとめ処理を行っ
た後、エンドミル等の領域切削工具のまとめ処理を行う
ものであり、下穴用ドリル工具まとめ処理部５２と領域
切削工具まとめ処理部５３からなる。下穴用ドリル工具
まとめ処理部５２は、領域切削の下穴加工に使用してい
るドリル工具について他の工具に優先してまとめ処理を
行うものであり、領域切削工具まとめ処理部５３は、エ
ンドミル等残りの領域切削工具についてまとめ処理を行
うものである。また、各まとめ処理では、工具の上下限
値でまとめ範囲を設定し、まず、大径側にまとめ処理を
最初に行い、大径側でまとまらない工具は小径側にまと
め処理を行う。

【００４４】加工領域データ５４は、図２５及び図２６
に示すように加工優先順位や工程コード、工具コード、
工具径、刃長、変更可能な工具径の上下限値、切削条
件、制限寸法等の情報を有し、例えば工程コードから下
穴用か等の加工種別がわかる。機械仕様ファイル５５
は、図２７に示すように機械の最大加工工具径や素材グ
ループ毎に設定した１回加工可能ドリル径、ドリル径刻
み量等の情報を有するものである。加減速ファイル５６
は、図２８に示すように工具コード、工程コード、標準
値に対する比率（切削速度、送り速度、切り込み量等）
の各情報を有するものである。加工条件ファイル５７
は、図２９に示すように工具コード、工具径、加工条件
（スピンドル回転数、送り速度、切り込み量等）の各情
報を有するものである。規定ファイル５８は、図３０に
示すように工具まとめの幅を広げるために下限値を調整
する工具まとめ比率等の情報を有するものである。

【００４５】制限形状対応工具径テーブル５９は、図３
１に示すようにコーナー径か幅かの制限形状区分、制限
寸法、理想となる径の指標とする基準径、どこまで小さ
くしてよいかの指標とする下限径、どこまで大きくして
よいかの指標とする上限径の情報を有し、この制限形状
対応工具径テーブル５９を設定し、図形制限形状値に対
応して使用可能工具径範囲を設け、理想径が存在しない
場合にその範囲内で工具選択が実施できるようにしてい
る。切り込み量変更ファイル６０は、図３２に示すよう
に機械名、工具コード、工具径、標準に対する切り込み
量の比率等の情報を有するものである。

【００４６】次に、工具まとめ処理について説明する。
図３３は工具まとめ処理の全体の流れを説明するための
図、図３４は下穴用ドリルまとめ処理を説明するための
図、図３５はまとめの実施処理を説明するための図、図
３６は領域切削工具まとめ処理を説明するための図であ
る。

【００４７】工具まとめ処理の全体の流れは、図３３に
示すように加工領域データを読み込んで（ステップＳ
１）、まず、下穴用ドリル工具のまとめ範囲を設定し
（ステップＳ２）、下穴用ドリル工具のまとめ処理を行
う（ステップＳ３）。次に、領域切削工具のまとめ範囲
を設定し（ステップＳ４）、領域切削工具のまとめ処理
を行う（ステップＳ５）。そして、加工領域データの書
き出しを行う（ステップＳ６）。

【００４８】下穴用ドリル工具のまとめ範囲の下限値
は、加工領域データでの選択された工具の工具径とし、
上限値は、機械仕様ファイルでの下穴ありの場合には
〔下穴径＋ドリル刻み量（機械・素材毎に設定）〕、下
穴なしの場合には〔１回加工可能なドリル径（機械・素
材毎に設定）〕とする。

【００４９】領域切削工具のまとめ範囲は、それぞれ領
域加工（制限形状）の場合と領域加工（無制限形状）の
場合とポケット加工の場合に分かれ、上限値と下限値が
設定される。領域加工（制限形状）の場合には、下限値
が制限形状対応工具径テーブルの下限値となり、上限値
が制限形状対応工具径テーブルの上限値となる。領域加
工（無制限形状）の場合には、下限値、上限値がそれぞ
れ選択された工具径となる。ポケット加工の場合には、
下限値が制限形状対応工具径テーブルの下限値となり、
上限値が下穴径となる。

【００５０】ステップＳ３の下穴用ドリルまとめ処理で
は、図３４に示すようにドリル加工領域データを読み込
むと（ステップＳ１１）、変更可能なドリルのデータも
抽出して（ステップＳ１２）、まず、まとめ範囲内で変
更不可能なドリルへのまとめを行い（ステップＳ１
３）、次に変更可能なドリル同士のまとめ処理を行う
（ステップＳ１４）。そして、加工条件ファイル、加減
速ファイルを参照して変更された工具の切削条件を設定
する（ステップＳ１５）。

【００５１】変更不可能なドリル工具とは、キリ穴加
工、タップ下穴加工、リーマ下穴加工、座ぐり下穴加工
に使用されるドリルであり、いずれの加工も穴径（キ
リ、タップ、リーマ、座ぐり）によりドリル径が一義的
に決まってしまうものである。また、変更可能なドリル
工具とは、ポケット加工（切削する領域のエッジがすべ
て壁）の下穴加工に用いられるドリルであり、加工の荒
挽きに使用する工具径以上であれば変更可能である。

【００５２】ステップＳ１３、Ｓ１４のまとめの実施処
理では、図３５に示すようにまず、同じ工具について使
用箇所数や面積を集計処理してから（ステップＳ２
１）、集計値の低い工具から順に取り出して変更可能な
工具径範囲内の工具が存在するか否かを調べ（ステップ
Ｓ２２）、あればその工具の刃長が満足しているか否か
を調べる（ステップＳ２３）。そして、刃長が満足する
工具の場合には、工具と領域との干渉チェックを行い
（ステップＳ２４）、工具と領域が干渉していないこと
（ステップＳ２５）、前に設定したまとめ工具より工具
径が大であること（ステップＳ２６）を条件に、工具に
関する情報の書換えを行いまとめ工具の設定を行う（ス
テップＳ２７）。

【００５３】ステップＳ５の領域切削工具まとめ処理で
は、図３６に示すように加工領域データから領域切削用
工具を読み込み（ステップＳ３１）、まとめ範囲内で大
径側にまとめ可能工具を探す（ステップＳ３２）。大径
側にまとめられなかった工具を小径側にまとめ可能な工
具を探す（ステップＳ３３）。変更された工具の切削条
件を設定する（ステップＳ３４）。

【００５４】このように基本的に工具を大径側にまとめ
ることは、大径側にまとめることで切削効率を落とさ
ず、小径側にまとめると切削パス本数および切り込み回
数が増えて切削にかかる時間が増加するのを少なくする
ためである。さらに、大径側にまとまらない場合に小径
側にまとめるのは、切削効率が落ちても機械の工具ポッ
ト使用数を減らすことの方を優先するためである。ま
た、ドリルを先にまとめてしまうのは、まとめの対象と
なるドリルが、ポケット加工の下穴用のものであり、下
穴の径が決定しないことにはポケットの荒挽き加工の工
具のまとめ範囲が決定できないためである。ポケット加
工では、はじめに下穴用ドリルでまず穴を開けた後、エ
ンドミルで領域切削を行う。そのため、エンドミルでの
領域加工を行う際には、その工具径より大きな穴が下穴
用ドリルで開けられていなければならない。さらに、使
用箇所数や面積の集計値の低い工具から順にまとめを行
うのは、逆に集計値の高い工具をまとめると効率が悪く
なるのを防ぐためである。

【００５５】次に、具体的なまとめ処理の例を説明す
る。図３７は加工図の例を示す図である。図３７におい
て、Ｚが加工深さ（切削深さ）を示し、Ｚ１０の加工深
さのポケット加工領域Ａ、Ｚ１５の加工深さのポケット
加工領域Ｂ、１２キリ深さ１２の加工領域Ｃからなる。
なお、１回加工可能ドリル径は、φ２０とする。

【００５６】上記の例において、加工領域Ａ、Ｂ、Ｃの
加工工具は、

【００５７】

【表１】 であり、この時点での工具使用本数は６本となる。ここ
で、ドリルまとめ範囲を設定すると、 φ10≦ドリル１≦φ20 …… 変更可能ドリル φ８≦ドリル１≦φ20 …… 変更可能ドリル φ12≦ドリル１≦φ12 …… 変更不可能ドリル となり、ドリルまとめ処理を行うと、まず、変更可能
ドリルを不可能ドリルにまとめることにより、ドリル１
→ドリル３、ドリル２→ドリル３、つまり、ドリル１、
２、３ともφ12となる。

【００５８】次に、領域切削工具のまとめ範囲を設定す
ると、 φ５≦エンドミル１≦φ12 （制限形状対応工具径テ
ーブルより） φ４≦エンドミル２≦φ12 となり、領域切削工具まとめ処理を行うと、エンドミル
２→エンドミル１、つまり、エンドミル１、２ともφ８
となる。

【００５９】したがって、最終的に、各加工領域Ａ、
Ｂ、Ｃの加工工具は、

【００６０】

【表２】 となるので、使用工具本数は３本になる。

【００６１】このように領域切削の下穴加工用に使用し
ているドリル工具を先にまとめると共に、まとめ処理で
は、大径側のまとめを行った後、大径側でまとまらない
工具は小径側のまとめを行うので、切削効率を落とすこ
となく、工具の使用本数を効率的に少なくすることがで
きる。したがって、工具ポット数の少ないＮＣ加工機に
対応したＮＣデータを作成することができる。しかも、
工具のセット作業時間を少なくすることができるため、
部品加工原価を低減することができ、工具交換回数の減
少により加工時間の短縮を図ることができる。さらに、
保管工具種類及び本数を減らすことができるので、設備
費、工具費等の費用の低減を図ることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、切削加工するための図形を入力し、図形端点
の不一致等の図形誤差を修正すると同時に、図形認識の
ために図形要素同士の交点でそれぞれの要素を分割する
処理、穴表記と穴図形要素との関連付けを行い、加工情
報を付加し図形を読み込んで閉領域の定義を行って各加
工対象閉領域（加工領域）毎にその輪郭形状を表す直線
や曲線に分割した線分等の要素情報、その現在高さ情
報、仕上がり高さ情報等を有する図形データベースを作
成するので、図形データベースを加工平面図より入力す
ることができる。そして、この図形データベースを加工
図データとすることにより、加工技術のノウハウや機械
加工に精通していなくても、加工順位や工具選択、工具
まとめ等、ＮＣデータの作成で基本的な部分を最適にす
るようなＮＣデータを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る加工図データ入力処理装置の１
実施例を示す図である。

【図２】 入力される加工図の例を示す図である。

【図３】 形状確認のための斜め透視画面の例を示す図
である。

【図４】 作成される図形データベースの構成例を示す
図である。

【図５】 本発明に係る加工図データ入力処理装置及び
加工順位の決定や工具選択、工具まとめを行う工程展開
装置を備えたＮＣデータ作成システムの構成例を示す図
である。

【図６】 工具変更時の加工領域と工程表の表示画面の
例を示す図である。

【図７】 加工順位決定を行うブロックの構成例を示す
図である。

【図８】 壁の接線連続を説明するための図である。

【図９】 開放面を説明するための図である。

【図１０】 加工図とその加工順位木図データの例を示
す図である。

【図１１】 順位管理テーブルの例を説明するための図
である。

【図１２】 加工順位決定処理の流れを説明するための
図である。

【図１３】 全体の加工順位決定処理の流れを説明する
ための図である。

【図１４】 加工領域と切削効率の関係を説明するため
の図である。

【図１５】 工具選択ブロックの構成例を示す図であ
る。

【図１６】 図形データベースの有する工程コードを説
明するための図である。

【図１７】 制限形状対応工具径テーブルの例を示す図
である。

【図１８】 工具選択基準テーブルの例を示す図であ
る。

【図１９】 工具ファイルの例を示す図である。

【図２０】 ホルダーファイルの例を示す図である。

【図２１】 制限形状値について説明するための図であ
る。

【図２２】 工具選択処理の流れを説明するための図で
ある。

【図２３】 工具再設定の方法について説明するための
図である。

【図２４】 工具まとめブロックの構成例を示す図であ
る。

【図２５】 加工領域データの構成例を示す図である。

【図２６】 加工領域データの構成例を示す図である。

【図２７】 機械仕様ファイルの構成例を示す図であ
る。

【図２８】 加減速ファイルの構成例を示す図である。

【図２９】 加工条件ファイルの構成例を示す図であ
る。

【図３０】 規定ファイルの構成例を示す図である。

【図３１】 制限形状対応工具径テーブルの構成例を示
す図である。

【図３２】 切り込み量変更ファイルの構成例を示す図
である。

【図３３】 工具まとめ処理の全体の流れを説明するた
めの図である。

【図３４】 下穴用ドリルまとめ処理を説明するための
図である。

【図３５】 まとめの実施処理を説明するための図であ
る。

【図３６】 領域切削工具まとめ処理を説明するための
図である。

【図３７】 加工図の例を示す図である。

【符号の説明】

１…図形入力部、２…図形誤差修正部、３…穴情報入力
部、４…加工情報入力部、５…図形認識部、６…図形デ
ータベース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の輪郭形状と高さで設定された複数
   の加工領域のデータを展開して切削加工を行うための切
   削加工データ入力処理装置であって、切削加工するため
   の図形を入力する図形入力手段と、図形端点の不一致等
   の図形誤差を修正すると同時に、図形認識のために図形
   要素同士の交点でそれぞれの要素を分割する処理を行う
   図形誤差修正手段と、穴表記と穴図形要素との関連付け
   を行う穴情報入力手段と、加工情報を付加する加工情報
   入力手段と、図形を読み込んで閉領域の定義を行って各
   加工対象閉領域（加工領域）毎にその輪郭形状を表す直
   線や曲線に分割した線分等の要素情報、その現在高さ情
   報、仕上がり高さ情報等を有する図形データベースを作
   成する図面認識手段とを備えたことを特徴とする切削加
   工データ入力処理装置。