JPH0740189A - 切削加工データの工具まとめ処理方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削効率を落とすことなく工具使用本数を最
少にまとめ、交換回数を少なくし、加工時間の短縮、設
備費、工具費等費用の低減を図ることができる切削加工
データの工具まとめ処理方式を提供する。 【構成】 工具のまとめ可能範囲を設定して各加工領域
毎に選択された工具をまとめ処理する切削加工データの
工具まとめ処理方式であって、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４から加工種別や
工具等の必要な情報を読み込み、領域切削の下穴加工用
に使用している下穴用ドリルのまとめ処理２を先に行っ
た後、領域切削工具のまとめ処理３を行うことを特徴と
し、まとめ処理では、工具径の上限値と下限値によりま
とめ範囲を設定し、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。したがっ
て、切削効率を落とすことなく、工具を効率的にまとめ
使用本数を少なくすることができ、交換回数を少なくす
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、工具のまとめ可能範囲
を設定して各加工領域毎に選択された工具をまとめ処理
する切削加工データの工具まとめ処理方式に関する。

【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
の順に行われるが、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。こ
のようなＮＣデータの作成において、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は、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そ
の情報を対話処理でシステムに入力するのが一般的な手
法であった。したがって、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、例
えば最適な加工順位や工具選択、工具まとめになるよう
な自動決定処理が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
人間が適正な内容になるかどうかを判断して加工順位の
決定や工具選択、工具まとめを行いＮＣデータを作成し
ているので、これらを最適な内容で決定するためには、
加工技術のノウハウを必要とし、ある程度機械加工に精
通している人で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、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、切削効率を落とすことなく工具使用本数を最少に
まとめ、交換回数を少なくし、加工時間の短縮、設備
費、工具費等費用の低減を図ることができる切削加工デ
ータの工具まとめ処理方式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、工
具のまとめ可能範囲を設定して各加工領域毎に選択され
た工具をまとめ処理する切削加工データの工具まとめ処
理方式であって、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から加工種別や工具等の必要な
情報を読み込み、領域切削の下穴加工用に使用している
下穴用ドリルのまとめ処理を先に行った後、領域切削工
具のまとめ処理を行うことを特徴とし、まとめ処理で
は、工具径の上限値と下限値によりまとめ範囲を設定
し、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ことを特徴とするものであ
る。

【０００６】

【作用】本発明の切削加工データの工具まとめ処理方式
では、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、工具を効
率的にまとめ使用本数を少なくすることができ、交換回
数を少なくすることができる。

【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は本発明に係る切削加工データの工具まと
め処理方式の１実施例を説明するための図、図２と図３
は加工領域データの構成例を示す図、図４は機械仕様フ
ァイルの構成例を示す図、図５は加減速ファイルの構成
例を示す図、図６は加工条件ファイルの構成例を示す
図、図７は規定ファイルの構成例を示す図、図８は制限
形状対応工具径テーブルの構成例を示す図、図９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、１
は工具まとめ処理部、２は下穴用ドリル工具まとめ処理
部、３は領域切削工具まとめ処理部、４は加工領域デー
タ、５は機械仕様ファイル、６は加減速ファイル、７は
加工条件ファイル、８は規定ファイル、９は制限形状対
応工具径テーブル、１０は切り込み量変更ファイルを示
す。

【０００８】図１において、工具まとめ処理部１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４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２と領域切削工具ま
とめ処理部３からなる。下穴用ドリル工具まとめ処理部
２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３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。

【０００９】加工領域データ４は、図２及び図３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するものであり、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
５は、図４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６
は、図５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７は、図
６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８は、図７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。

【００１０】制限形状対応工具径テーブル９は、図８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９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１０は、図９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。

【００１１】次に、工具まとめ処理について説明する。
図１０は工具まとめ処理の全体の流れを説明するための
図、図１１は下穴用ドリルまとめ処理を説明するための
図、図１２はまとめの実施処理を説明するための図、図
１３は領域切削工具まとめ処理を説明するための図であ
る。

【００１２】工具まとめ処理の全体の流れは、図１０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）。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】ステップＳ３の下穴用ドリルまとめ処理で
は、図１１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）。

【００１６】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。

【００１７】ステップＳ１３、Ｓ１４のまとめの実施処
理では、図１２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）。

【００１８】ステップＳ５の領域切削工具まとめ処理で
は、図１３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）。

【００１９】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。

【００２０】次に、本発明に係る工具まとめの前に工具
選択を行うが、この工具選択方式を本出願人が別途提案
している内容により説明する。図１４は切削加工データ
の工具選択方式の１実施例を説明するための図、図１５
は工程コードを説明するための図、図１６は工具選択基
準テーブルの例を示す図、図１７は工具ファイルの例を
示す図、図１８はホルダーファイルの例を示す図であ
る。図中、２１は加工領域決定部、２２は加工種別決定
部、２３は制限形状値計算部、２４は工具種類決定部、
２５は工具決定部、２６は工具径再設定部、２７は図形
データベース、２８は制限形状対応工具径テーブル、２
９は工具選択基準テーブル、３０は工具ファイル、３１
はホルダーファイルを示す。

【００２１】図１４において、図形データべース２７
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２１は、この図形データべー
ス２７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２２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２３
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２４は、制限形状対応工具径テーブ
ル２８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２９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２
５は、工具種類が決定されると、工具ファイル３０から
工具を検索してさらにホルダーファイル３１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２６
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。

【００２２】工程コードは、図１５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。工
具選択基準テーブル２９は、図１６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１
０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
３０は、図１７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３１は、図１８に示すようにホルダー
径の情報を有する。

【００２３】図１９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２３で求める制限形状値
としては、例えば図１９（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１９
（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１９（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。

【００２４】図２０は本発明に係る切削加工データの工
具選択方式の処理の流れを説明するための図、図２１は
工具再設定の方法について説明するための図である。

【００２５】本発明に係る切削加工データの工具選択方
式では、図２０に示すようにまず、図形データベース７
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Ｓ４１）。

【００２６】次に、加工領域、加工種別を決定する（ス
テップＳ４２〜Ｓ４３）。そして、加工領域の制限形状
値を計算する（ステップＳ４４）。

【００２７】次に、制限形状対応工具径テーブル２８を
参照して工具径の検索範囲を決定する（ステップＳ４
５）。続けて工具選択基準テーブル２９を参照して工具
種類を検索する（ステップＳ４６）。

【００２８】ここで、工具種類が決定できたか否かを判
断し（ステップＳ４７）、既に工具選択基準テーブル２
９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Ｓ４
８）。ＹＥＳの場合には、工具ファイル３０を参照して
工具検索を行う（ステップＳ４９）。

【００２９】その結果、工具が存在するか否かを判断し
（ステップＳ５０）、ＹＥＳの場合には、図１８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３１
を参照してホルダーの設定を行い（ステップＳ５１）、
工具・ホルダー干渉チェックを行う（ステップＳ５
２）。干渉したか否かを判断し（ステップＳ５３）、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Ｓ５０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Ｓ５４）。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Ｓ４９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Ｓ４６から
の工具種類の検索を再び繰り返して行う。

【００３０】工具径再設定は、図２１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。

【００３１】次に、具体的なまとめ処理の例を説明す
る。図２２は加工図の例を示す図である。図２２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。

【００３２】上記の例において、加工領域Ａ、Ｂ、Ｃの
加工工具は、

【００３３】

【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。

【００３４】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。

【００３５】したがって、最終的に、各加工領域Ａ、
Ｂ、Ｃの加工工具は、

【００３６】

【表２】 となるので、使用工具本数は３本になる。

【００３７】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、領域切削工具としてエンドミルを用いる
例で説明したが、他の工具を使用した場合にも同様に適
用できることはいうまでもない。

【００３８】

【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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る切削加工データの工具まとめ処
理方式の１実施例を説明するための図である。

【図２】 加工領域データの構成例を示す図である。

【図３】 加工領域データの構成例を示す図である。

【図４】 機械仕様ファイルの構成例を示す図である。

【図５】 加減速ファイルの構成例を示す図である。

【図６】 加工条件ファイルの構成例を示す図である。

【図７】 規定ファイルの構成例を示す図である。

【図８】 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９】 切り込み量変更ファイルの構成例を示す図で
ある。

【図１０】 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１１】 下穴用ドリルまとめ処理を説明するための
図である。

【図１２】 まとめの実施処理を説明するための図であ
る。

【図１３】 領域切削工具まとめ処理を説明するための
図である。

【図１４】 切削加工データの工具選択方式の１実施例
を説明するための図である。

【図１５】 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１６】 工具選択基準テーブルの例を示す図であ
る。

【図１７】 工具ファイルの例を示す図である。

【図１８】 ホルダーファイルの例を示す図である。

【図１９】 制限形状値について説明するための図であ
る。

【図２０】 本発明に係る切削加工データの工具選択方
式の処理の流れを説明するための図である。

【図２１】 工具再設定の方法について説明するための
図である。

【図２２】 加工図の例を示す図である。

【符号の説明】

１…工具まとめ処理部、２…下穴用ドリル工具まとめ処
理部、３…領域切削工具まとめ処理部、４…加工領域デ
ータ、５…機械仕様ファイル、６…加減速ファイル、７
…加工条件ファイル、８…規定ファイル、９…制限形状
対応工具径テーブル、１０…切り込み量変更ファイル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具のまとめ可能範囲を設定して各加工
   領域毎に選択された工具をまとめ処理する切削加工デー
   タの工具まとめ処理方式であって、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から加工種別
   や工具等の必要な情報を読み込み、領域切削の下穴加工
   用に使用している下穴用ドリルのまとめ処理を先に行っ
   た後、領域切削工具のまとめ処理を行うことを特徴とす
   る切削加工データの工具まとめ処理方式。
2. 【請求項２】 下穴用ドリルのまとめ処理では、まず、
   変更不可能なドリルへのまとめ処理を行った後、変更可
   能なドリル同士のまとめ処理を行うことを特徴とする請
   求項１記載の切削加工データの工具まとめ処理方式。
3. 【請求項３】 まとめ処理では、工具径の上限値と下限
   値によりまとめ範囲を設定し、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
   ことを特徴とする請求項１記載の切削加工データの工具
   まとめ処理方式。
4. 【請求項４】 まとめ処理では、工具毎に加工領域箇所
   数や面積を集計し、集計値の小さい工具からまとめを行
   うことを特徴とする請求項１記載の切削加工データの工
   具まとめ処理方式。