JPH11345013A - Ｎｃ加工用の工具経路生成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャックとワークの干渉を回避することがで
きるＮＣデータを容易に作成することができるととも
に、加工作業の能率を向上することができるＮＣ加工用
の工具経路生成方法を提供する。 【解決手段】 ワークに対する後加工表面に関するデー
タを作成して記憶手段に記憶させる行程と、加工工具と
それを把持するチャックの形状及び寸法に関するデータ
を作成して記憶手段に記憶させる行程と、前記チャック
の先端部を疑似工具と見なし、この疑似工具を前記ワー
クの後加工表面データに沿って平行移動させたとき、前
記加工工具により加工される仮想加工保護表面データを
演算する行程と、前記後加工表面データ及び仮想加工保
護表面データから加工代の少ない方の表面データを選択
して実際の加工表面データを演算する行程と、前記実際
の加工表面データに基づいて、前記加工工具の経路デー
タを演算する行程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、切削による機械
加工において、工具を把持するチャックが被加工物（ワ
ーク）に衝突するのを回避することができるＮＣ加工用
の工具経路生成方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣフライス盤やマシニングセンタによ
る機械加工においては、金型等の被加工物（以下ワーク
という）に対し複雑な形状の加工表面を加工する場合、
設計作業を支援するコンピュータ（ＣＡＤシステム）を
用いて、加工表面形状を電子的データ（ＣＡＤデータ）
として作成し、このＣＡＤデータをＣＡＤシステムの記
憶装置に保存する。そして、ＣＡＤデータを加工データ
の作成を支援するコンピュータ（ＣＡＭ）に出力し、後
（最終）加工表面データに基づく加工工具の経路データ
の作成作業に用いる。加工工具の経路データの一種とし
て、ＮＣデータと呼ばれるものがあり、このＮＣデータ
は前述したマシニングセンタを無人運転するために用い
られる。ワークはマシニングセンタの加工台に固定さ
れ、工具経路データ（後加工表面データ）、加工条件等
を記録したＮＣデータをマシニングセンタの読取装置に
読み込ませて、工具を所定の経路上を移動してワークの
切削加工を行う。

【０００３】このようなマシニングセンタによるワーク
のＮＣデータを用いた無人加工においては、ＮＣデータ
作成の技術的課題の一つとして、加工工具をマシニング
センタの主軸ヘッドに取り付けるチャックと、ワークと
の干渉を回避するという課題がある。この干渉はワーク
を前加工する場合には、生じることはないが、後（仕上
げ）加工において頻繁に起きる。この理由を図９及び図
１０に示すＣＡＭシステムの表示装置１６の表示画面１
６ａを用いて説明する。

【０００４】ワークＷの前加工は、図９に示すような一
般的に大きいボールエンドミル６１を用いて行われる。
このボールエンドミル６１による前（粗）加工は、ミル
６１の中心Ｏを、後（仕上げ）加工表面曲線Ｌ１からボ
ールミル６１の中心点Ｏの刃先までの半径ｒに後加工代
δを加算した距離Ｇ（Ｇ＝ｒ＋δ）だけオフセットした
移動軌跡、つまり工具経路Ｔに沿って移動させることに
よりワークＷに後加工代δを残して行われ、前加工表面
曲線Ｌ２が形成される。この前加工においては、ボール
ミル６１として大径で長いものを使用できるので、その
チャック６２はワークＷの上面Ｗａや前加工表面曲線Ｌ
２に干渉することはない。

【０００５】一方、前加工した後のワークＷは、図１０
に示すように小径で短い後加工用のボールエンドミル５
１により後加工される。この後加工においては、ボール
ミル５１のチャック５２の下端外周縁５２ａが前加工表
面曲線Ｌ２の最上部よりも下方に移動されるので、チャ
ック５２がワークＷの前加工表面曲線Ｌ２に干渉する場
合が起きる。すなわち、図１０において、ボールミル５
１の工具中心点Ｏ１が工具経路Ｔ１に沿って移動する場
合、チャック５２の下端外周縁５２ａも前記工具経路Ｔ
１から所定距離だけ離隔した移動経路Ｔ２に沿って移動
され、上部の移動経路Ｔ２からチャック５２の下端外周
縁５２ａが前加工表面曲線Ｌ２に接触する位置Ｐ１まで
は、チャック５２がワークＷの前加工表面曲線Ｌ２に干
渉することはない。しかし、チャック５２の下端外周縁
５２ａが前記位置Ｐ１からチャック５２の下端外周縁５
２ａが前加工表面曲線Ｌ２を離れる位置Ｐ２までの間は
干渉が生じ、前記外周縁５２ａが前記位置Ｐ２から右方
に離隔した後は干渉が生じない。

【０００６】そのため、従来、ＣＡＭに対して、チャッ
ク５２とワークＷの干渉を自動的に回避させるための計
算機能を付与したものがある。ＣＡＭの自動回避計算機
能により干渉回避動作をＮＣデータに盛り込む場合、チ
ャック５２の回避動作はＺ軸プラス方向（ワーク上方空
間への方向）への単純回避のみに限られている。すなわ
ち、図１１に示すようにチャック５２の先端外周縁５２
ａがワークＷに衝突する前記位置Ｐ１に移動する以前に
チャック５２を矢印で示すようにＺ軸プラス（上）方向
に所定距離だけ移動させ、その後、ボールミル５１がワ
ークＷに干渉しない所定距離だけＸ軸右方向に移動した
ら、ボールミル５１をＺ軸マイナス方向に移動するよう
にしている。この理由は、チャック５２を上昇すること
なくチャックをＸ軸方向へ移動して回避動作させようと
しても、チャック５２がワークＷに再び干渉する可能性
の有無を判断する機能を付与することが極めて困難だか
らである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＣＡＭによるワ
ークＷに対するチャック５２の干渉自動回避の機能にお
いては、Ｚ軸マイナス方向への切り込みができない例え
ばフラットエンドミルの場合、ＣＡＭによるＮＣデータ
の自動作成機能が使えないという問題がある。すなわ
ち、図１１においてフラットエンドミルをＺ軸プラス方
向へ一旦上昇させてから、チャック５２をＸ軸方向に移
動し、チャック５２が干渉しない位置に移動してフラッ
トエンドミルをさらにＺ軸マイナス方向へ移動した後、
フラットエンドミルの先端をワークの後加工表面曲線Ｌ
１の底面に正確に移動することが困難である。この移動
が正確に行われずに、フラットエンドミルの移動量が大
きくなると、ワークやフラットエンドミルの破損が生じ
る。このためＮＣデータを作成する作業者（ＣＡＭオペ
レータ）が、より適切な回避動作をＮＣデータに手動操
作で盛り込む必要があり、オペレータの負担が増大し、
ＮＣデータの作成にコストがかかり過ぎるという問題が
ある。

【０００８】又、Ｚ軸プラス方向への単純回避動作を多
用することにより、加工工具の経路長さが長くなるの
で、ワークの非効率的な加工が行われ、加工運転中の正
味の加工時間が減少し、加工作業の能率を向上すること
ができないという問題もある。

【０００９】さらに、回避動作の範囲が有る程度余裕を
もって設定されるので、ボールエンドミル５１により後
加工できない面積が広くなり、ボールエンドミル５１よ
りもさらに高価な加工工具を使用するさらに後の加工の
面積が増大し、全体として加工コストを抑制することが
できないという問題があった。

【００１０】この発明の目的は、上記従来の技術に存す
る問題点を解消して、チャックとワークの干渉を回避す
ることができるＮＣデータを容易に作成することができ
るとともに、加工作業の能率を向上することができ、ワ
ークの加工コストの低減を図ることができるＮＣ加工用
の工具経路生成方法及びその装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、ワーク（Ｗ）に対す
る加工工具（５１）による後加工表面曲線（Ｌ１）に関
する後加工表面データ（Ｄ１）を作成して記憶手段（２
２、３４）に記憶させる第１の行程と、加工工具（５
１）とそれを把持するチャック（５２）の種類、形状及
び寸法に関するデータを作成して記憶手段（２２）に記
憶させる第２の行程と、前記後加工表面データ（Ｄ１）
と加工工具（５１）の工具半径（ｒ）とにより工具中心
（Ｏ１）の移動軌跡、つまり工具経路（Ｔ１）を生成す
る工具経路データ（Ｄｔ１）を演算して記憶手段（２
２）に記憶させる第３の行程と、前記チャック（５２）
の先端外周縁（５２ａ）を前記後加工表面曲線（Ｌ１）
から所定距離（Ｅ）だけオフセットしてワークの前加工
表面曲線（Ｌ２）に干渉しないように移動させたときの
前記加工工具（５１）の中心（Ｏ１）の移動軌跡、つま
り仮想工具経路（Ｔ４）を生成する仮想工具経路データ
（Ｄｔ４）を演算する第４の行程と、前記後加工表面曲
線（Ｌ１）を加工するための前記工具経路データ（Ｄｔ
１）と前記仮想工具経路データ（Ｄｔ４）とから加工代
の少ない方の工具経路データを選択して実際の工具経路
（Ｔ５）を生成する工具経路データ（Ｄｔ５）を演算す
る第５の行程とからなる。

【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１の前
記第４の行程において、前記チャック（５２）を加工工
具（５１）と相似する工具と見立て、この疑似工具（５
２）を後加工表面曲線（Ｌ１）から所定距離（Ｅ）だけ
オフセットしてワークの前加工表面曲線（Ｌ２）に干渉
しないように平行移動させたときの前記加工工具（５
１）の仮想工具経路（Ｔ４）を生成する仮想工具経路デ
ータ（Ｄｔ４）を演算するようにしている。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項２記載
の前記第４の行程において、前記所定距離（Ｅ）は、疑
似工具（５２）の工具半径（Ｒ）、加工工具（５１）の
工具半径（ｒ）、前記前加工表面曲線（Ｌ２）の後加工
代（δ）及び設定離隔距離η（η＞０）に基づいて、次
の演算式 Ｅ＝Ｒ−ｒ＋δ＋η により演算されるようにしている。

【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
３に記載の前記第４の行程は、前記後加工表面曲線（Ｌ
１）を、該表面曲線（Ｌ１）から前記所定距離（Ｅ）だ
けオフセットした位置にオフセット表面曲線（Ｌ３）を
生成するオフセット表面データ（Ｄ３）を演算する行程
と、上記のオフセット表面曲線（Ｌ３）を、前記加工工
具（５１）の工具中心（Ｏ１）と疑似工具（５２）の工
具中心（Ｏ２）との工具間隔（Ｈ）だけＺ軸マイナス方
向、つまりワークの切り込み方向に平行移動して、仮想
加工保護表面曲線（Ｌ４）を生成する仮想加工保護表面
データ（Ｄ４）を演算する行程と、上記の仮想加工保護
表面データ（Ｄ４）と前記加工工具の工具半径（ｒ）と
により仮想工具経路（Ｔ４）を生成する仮想工具経路デ
ータ（Ｄｔ４）を演算する行程とからなる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、請求項２、３
又は４に記載の前記第４の行程は、前記チャック（５
２）の先端外周縁（５２ａ）を前加工表面曲線（Ｌ２）
から設定離隔距離（η）だけオフセットして前加工表面
曲線（Ｌ２）に干渉しないように平行移動させたときの
チャック（５２）のオフセット経路（Ｔ６）を生成する
チャック経路データ（Ｄｔ６）を演算する行程と、この
チャック経路データ（Ｄｔ６）に沿ってチャックを移動
した場合における加工工具（５１）の中心点（Ｏ１）の
仮想工具経路（Ｔ１）を生成する仮想工具経路データ
（Ｄｔ１）を演算する行程と、前記後加工表面曲線（Ｌ
１）の工具経路データ（Ｄｔ１）と上記仮想工具経路デ
ータ（Ｄｔ１）から加工代の少ない経路データを選択し
て実際の工具経路（Ｔ５）を生成する工具経路データ
（Ｄｔ５）を演算する行程とからなる。

【００１６】請求項６に記載の発明では、請求項１、
２、３、４又は５において、前記第１〜第５の行程にお
ける後加工表面曲線（Ｌ１）、前加工表面曲線（Ｌ
２）、加工工具（５１）とチャック（５２）の形状、加
工工具（５１）の工具半径（ｒ）、工具中心（Ｏ１）、
工具経路（Ｔ１）、疑似工具（チャック）の工具中心
（Ｏ２）、疑似工具（５２）の工具半径（Ｒ）、後加工
表面曲線の工具経路（Ｔ１）、仮想工具経路（Ｔ４）及
び実際の工具経路（Ｔ５）を、必要に応じて表示装置の
画面に表示するようにしている。

【００１７】請求項７に記載の発明では、ワーク（Ｗ）
に対する加工工具（５１）による後加工表面曲線（Ｌ
１）に関する後加工表面データ（Ｄ１）を作成して記憶
手段（２２、３４）に記憶させる第１の手段（３２、３
３、３４）と、加工工具（５１）とそれを把持するチャ
ック（５２）の種類、形状及び寸法に関するデータを作
成して記憶手段（２２）に記憶させる第２の手段（３
０、３１）と、前記後加工表面データ（Ｄ１）と加工工
具（５１）の工具半径（ｒ）とにより工具中心（Ｏ１）
の移動軌跡、つまり工具経路（Ｔ１）を生成する工具経
路データ（Ｄｔ１）を演算して記憶手段（２２）に記憶
させる第３の手段（１５、２１）と、前記チャック（５
２）の先端外周縁（５２ａ）を前記後加工表面曲線（Ｌ
１）から所定距離（Ｅ）だけオフセットしてワークの前
加工表面曲線（Ｌ２）に干渉しないように移動させたと
きの前記加工工具（５１）の中心（Ｏ１）の移動軌跡、
つまり仮想工具経路（Ｔ４）を生成する仮想工具経路デ
ータ（Ｄｔ４）を演算する第４の手段（１３、２１）
と、前記後加工表面曲線（Ｌ１）を加工するための前記
工具経路データ（Ｄｔ１）と前記仮想工具経路データ
（Ｄｔ４）とから加工代の少ない方の工具経路データを
選択して実際の工具経路（Ｔ５）を生成する工具経路デ
ータ（Ｄｔ５）を演算する第５の手段（１４、２１）と
からなる。

【００１８】請求項８に記載の発明では、請求項７にお
いて、前記第１〜第５の手段における後加工表面曲線
（Ｌ１）、前加工表面曲線（Ｌ２）、加工工具（５１）
とチャック（５２）の形状、加工工具（５１）の工具半
径（ｒ）、工具中心（Ｏ１）、工具経路（Ｔ１）、疑似
工具（チャック）の工具中心（Ｏ２）、疑似工具（５
２）の工具半径（Ｒ）、後加工表面曲線（Ｌ１）の工具
経路（Ｔ１）、仮想工具経路（Ｔ４）、実際の工具経路
（Ｔ５）を、必要に応じて表示する表示手段（１６）を
備えている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
１〜図８に基づいて説明する。最初に、図１に基づいて
本発明のＮＣ加工用の工具経路生成装置の概要を説明す
る。

【００２０】図１の符号１１は工具経路生成装置本体で
あって、該本体１１には工場内及び工場外のデータ入力
部１２Ａ、１２Ｂが接続されている。外部データ入力部
１２Ａ，１２Ｂは、加工しようとするワークＷの後加工
表面データ、加工工具とチャックの種類、形状、寸法、
あるいは加工条件等の各種のデータを入力するものであ
る。工具経路生成装置本体１１は、ワークの後加工表面
データと、加工工具と、それを把持するチャックの形状
及び寸法に関するデータとに基づいて、チャックを前加
工表面曲線に干渉しないように移動させた場合に、前記
加工工具により加工される仮想加工保護表面データを演
算する仮想加工保護表面データ演算部１３を備えてい
る。又、この工具経路生成装置本体１１は、前記後加工
表面データ及び仮想加工保護表面データから加工代の少
ない方の表面データを選択して実際の加工表面データを
演算する演算部１４を備え、前記実際の加工表面データ
から加工工具の経路データを演算する経路データ演算部
１５を備えている。

【００２１】前記両表面データ演算部１３，１４には表
示装置１６が接続されている。この表示装置１６によ
り、前記後加工表面データに基づいた後加工表面曲線、
仮想加工保護表面データに基づいた仮想加工保護表面曲
線、実際の加工表面データに基づいた実際の加工表面曲
線及び加工工具の経路データに基づいた工具経路が例え
ばＸ、Ｚ軸の二次元平面座標あるいは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の
三次元曲面座標に表示される。前記経路データ演算部１
５には工具経路データを使用するＮＣ加工機１８に対応
した機械データ（ＮＣデータ）に変換するポスト処理部
１７が接続されている。

【００２２】次に、図２により工具経路生成装置の詳細
を説明する。工具経路生成装置本体１１は、コンピュー
タの本体（以下「ＣＡＭ本体１１」という）により構成
され、このＣＡＭ本体１１には、工場内の入力部１２Ａ
としてのキーボード３０、マウスインターフェイス（以
下「マウス」という）３１、及び工場内に配置されたワ
ークの後加工表面（図面）データを作成するためのコン
ピュータ（以下「ＣＡＤ３２」という）が接続されてい
る。表示装置１６は、例えばＣＲＴや液晶表示装置であ
り、少なくとも縦横の二次元平面を構築する画面を備え
ており、その画面上に各種の文字や図形をカラー又はモ
ノクロで表示することができるものである。

【００２３】ＣＡＭ本体１１はその内部に、中央処理部
２１、揮発性の一時記憶部としてのランダムアクセスメ
モリ（ＲＡＭ）２２、第１の不揮発性記憶部としてのリ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２３、第２の不揮発性記
憶部としてのハードディスク装置２４、第３の不揮発性
記憶部であり且つ外部データ入力部でもある記録媒体３
４の駆動読取装置２５、入力インターフェイス部２６及
び出力インターフェイス部２７を備えている。これらの
物理的装置又はハードウェア資源（２１〜２７）はデー
タバス２８を介して相互に接続されている。

【００２４】中央処理部２１は、ＣＰＵ等の演算処理ユ
ニットを含む演算処理部であり、前記仮想加工保護表面
データ演算部１３、実際の加工表面データ演算部１４及
び経路データ演算部１５を構成する。前記中央処理部２
１は、前記ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３又はハードディスク
装置２４に記憶されている各種のプログラム（ソフトウ
ェア）に従い、表示装置１６に対する表示制御等の各種
の処理を行う。

【００２５】ＲＡＭ２２には、アプリケーションソフト
等のプログラムを常駐させるためのプログラム常駐領域
や、アプリケーションソフト及び／又はシステムソフト
の作業領域が確保されている。又、ＲＡＭ２２にはＮＣ
加工機１７で使用する加工工具５１とそのチャック５２
の種類、形状あるいは寸法に関する多数のデータや、加
工条件データ等が記憶されている。ＲＯＭ２３には、Ｃ
ＡＭ本体１１の起動等に必要な最小限のプログラムやデ
ータが格納されている。

【００２６】ハードディスク装置２４には、ＯＳと呼ば
れるシステム管理プログラムや、標準的なアプリケーシ
ョンプログラムがプレインストールされている。システ
ム管理プログラムの例としては、例えば米国マイクロソ
フト社が提供する「ウインドウズ」（同社商品名）があ
げられる。

【００２７】記録媒体３４の駆動読取装置２５は、工場
外の入力部１２ＢとしてのＣＡＤ３３により作成された
後加工表面データを記録した磁気記録テープや書き換え
可能な光ディスク等の記録媒体３４からデータを読み取
る磁気記録テープドライブや書き換え可能な光ディスク
ドライブ、フロッピーディスク等の磁気的な記録媒体３
４からデータを読み取るフロッピーディスクドライブ、
その他の媒体データ読取装置のいずれでもよい。但し、
本実施形態では多量の図形データを扱う関係上、一般に
記録容量が大きいとされる磁気記録テープドライブや書
き換え可能な光ディスクドライブを用いることが好まし
い。

【００２８】入力インターフェイス部２６は、キーボー
ド３０やマウス３１からの指令やデータをデジタルデー
タ化して中央処理部２１に転送する入力制御装置であ
る。出力インターフェイス部２７は、中央処理部２１に
よって転送制御され又は新たに生み出される画像表示に
関するデジタルデータを、表示装置１６の画面上への表
示に適したデジタル又はアナログの電気信号に変換し、
その電気信号を表示装置１６に順次転送するための出力
制御装置である。又、出力インターフェイス部２７は、
中央処理部２１によって転送制御された実際の加工表面
データに基づて演算された加工工具の経路データをポス
ト処理部１７に出力し、ＮＣ加工機１８に適したＮＣデ
ータに変換する。

【００２９】次に、前記のように構成したＮＣ加工用の
工具経路生成装置を用いてＮＣデータを作成する動作を
説明する。なお、この実施形態では、金型製作において
三次元曲面加工用の工具経路を生成するＮＣ加工用工具
経路生成装置を対象とし、工具の姿勢制御を伴わない通
常の同時３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）制御加工を行い、加
工工具は回転時の先端形状が球となるボールエンドミル
を用いた場合を例に挙げて説明する。

【００３０】最初に、図２に示す工場内の三次元ＣＡＤ
３２を用いてワークＷの後加工表面に関する図面データ
を作成する。この作業は例えば従来周知の手順により行
われる。ＣＡＤ３２で作成された三次元の図形データ、
つまり後加工表面データＤ１は、ＣＡＤ３２のコンピュ
ータ内部で数値列として表現され、この三次元の後加工
表面データＤ１はＣＡＤ３２の記憶装置（図示略）に記
憶される。（図３のステップＳ１）次に、入力部１２Ａ
のキーボード３０、マウス３１を用いて、ＣＡＤ３２の
記憶装置（図示略）に記憶されたワークの後加工表面デ
ータＤ１を読み出してＣＡＭ本体１１のＲＡＭ２２の作
業領域に記憶させる。このとき、工場外のＣＡＤ３３に
より作成されたワークの後加工表面データＤ１を記録し
た記録媒体３４を駆動読取装置２５に挿入して、ＲＡＭ
２２の作業領域に前記データＤ１を記憶させるようにし
てもよい。

【００３１】次に、前記ＣＡＭ本体１１のＲＡＭ２２の
作業領域に記憶されたワークＷの後加工表面データＤ１
を、キーボード３０及びマウス３１を操作して中央処理
部２１に読み込み、このデータＤ１に基づく後加工表面
曲線Ｌ１を図４に示すように表示装置１６の表示画面１
６ａに表示する。（図３のステップＳ２）この実施形態
では前述した三次元の後加工表面データＤ１に基づいて
表示画面１６ａに三次元の図形を表すこともできるが、
複雑で内容の理解が困難になるため、Ｘ軸とＺ軸の垂直
二次元平面の一部のみを図示する。図４においては、ワ
ークＷの後加工表面データＤ１に基づいた垂直二次元平
面内での後加工表面曲線Ｌ１を表示する。又、従来の項
で述べた前加工用のボールエンドミル６１により加工さ
れる前加工表面データＤ２に基づく前加工表面曲線Ｌ２
も表示する。

【００３２】次に、入力部１２Ａのキーボード３０及び
マウス３１を操作してＲＡＭ２２に記憶された加工工具
及びチャックに関する各種のデータのなかから後加工に
使用するボールエンドミル５１とそのチャック５２の形
状あるいは寸法に関するデータを読み出して、中央処理
部２１に読み込み、図４に示すように表示装置１６の画
面１６ａにボールエンドミル５１とチャック５２を表示
する。（図３のステップＳ３）この実施形態ではボール
エンドミル（加工工具）５１の工具中心点Ｏ１から刃先
までの距離を、ボールエンドミル（加工工具）５１の工
具半径ｒとし、チャック５２を図４の鎖線で示すように
疑似ボールエンドミル（以下、疑似工具５２ともいう）
と見立て、この疑似工具５２の中心点Ｏ２から外周縁５
２ａまでの距離を、疑似工具５２の半径Ｒとし、さら
に、前記ボールミル５１の中心点Ｏ１から疑似工具５２
の中心点Ｏ２までのＺ軸方向の距離を工具間隔Ｈとして
いる。

【００３３】前述したように加工工具５１が入力表示さ
れると、中央処理部２１により前記半径ｒと後加工表面
データＤ１により工具経路データＤｔ１が演算され、そ
のデータＤｔ１に基づいて工具経路Ｔ１が表示される。

【００３４】ところで、疑似工具（チャック）５２の先
端部５２ａが前記前加工表面曲線Ｌ２に常に干渉しない
ようにするためには、チャックの干渉する領域におい
て、図５に実線で示すように疑似工具（チャック）５２
の先端部５２ａを前加工表面曲線Ｌ２から若干離隔した
所定の移動軌跡に沿って移動する要件を考慮すればよ
い。

【００３５】従って、この実施形態では、まず、前記後
加工表面データＤ１と、前記加工工具（エンドミル）５
１と疑似工具（チャック）５２の半径ｒ、Ｒ、工具間隔
Ｈ、後加工代δ及び前加工表面曲線Ｌ２からの疑似工具
５２の離隔距離ηを入力すると、仮想加工保護表面デー
タ演算部１３により前記後加工表面曲線Ｌ１から所定距
離Ｅ（＝Ｒ―ｒ＋δ＋η）だけオフセットしたオフセッ
ト表面データＤ３が演算され、そのオフセット表面デー
タＤ３に基づくオフセット表面曲線Ｌ３が図５に示すよ
うに画面１６ａに表示される。（図３のステップＳ４） 次に、前述したオフセット表面曲線Ｌ３のデータＤ３に
基づいて、データ演算部１３により該曲線Ｌ３を図６に
示すようにＺ軸マイナス方向に所定距離、つまり前記工
具５１、５２の工具間隔Ｈだけ下方へ移動した仮想加工
保護表面曲線Ｌ４を表示するための仮想加工保護表面デ
ータＤ４が演算され、該曲線Ｌ４が画面１６ａに表示さ
れる。（図３のステップＳ５） このようにして得られた仮想加工保護表面曲線Ｌ４に加
工工具５１を接するようにしてその中心点Ｏ１を移動さ
せた場合には、疑似工具（チャック）５２の先端縁５２
ａがワークＷの前加工表面曲線Ｌ２に干渉しないことが
分かる。そのため、前記仮想加工保護表面データＤ４及
び半径ｒに基づいて、工具経路データ演算部１５により
仮想加工保護表面曲線Ｌ４を見掛け上加工する際の加工
工具５１の中心点Ｏ１の移動軌跡、つまり工具経路Ｔ４
を生成する工具経路データＤｔ４が演算され、画面１６
ａに工具経路Ｔ４が表示される。

【００３６】次に、前記後加工表面曲線Ｌ１と仮想加工
保護表面曲線Ｌ４の両表面データＤ１とＤ４に基づい
て、データ演算部１４により加工工具５１による加工代
の少ないデータＤ１又はＤ４が選択されて、図７に示す
ように実際の加工表面曲線Ｌ５を生成する加工表面デー
タＤ５が演算され、前記実際の加工表面曲線Ｌ５が画面
１６ａに表示される。（図３のステップＳ６） 次に、前記後加工表面曲線Ｌ１と仮想加工保護表面曲線
Ｌ４の両工具経路データＤｔ１とＤｔ４に基づいて、デ
ータ演算部１５により加工工具５１による加工代の少な
いデータＤｔ１又はＤｔ４が選択されて、図７に示すよ
うに加工工具５１の実際の経路データＤｔ５が演算さ
れ、実際の工具経路Ｔ５が画面１６ａに表示される。
（図３のステップＳ７） 最後に、前述した実際の工具経路Ｔ５のデータＤｔ５が
ポスト処理部１７により使用するＮＣ加工機１８に対応
した機械データ（ＮＣデータ）に変換される。（図３の
ステップＳ８） 図７、図８は、Ｚ軸方向とＸ軸方向のみの２次元の平面
内における工具５１の経路Ｔ５を表示するようにした
が、加工すべき後加工表面データＤ１はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸方向の３次元曲面となっているので、この３軸方向全
てについて、工具経路データＤｔ５が演算される。そし
て、三次元の工具経路データＤｔ５をポスト処理部１７
によりＮＣデータに変換し、これに基づいて加工機１８
を作動させてワークを加工することによりチャック５２
がワークＷの前加工表面曲線Ｌ２に干渉するのを回避し
つつワークに所望する三次元表面の加工をすることがで
きる。

【００３７】図８は実際の加工工具経路Ｔ５に沿って加
工工具５１を移動させた場合に加工されずに残る前加工
表面曲線Ｌ２の範囲を示したものである。なお、この未
切削の前加工表面曲線Ｌ２は別の加工工具による仕上げ
加工により切削される。

【００３８】次に、前記のように構成した工具経路生成
装置について、その効果を構成とともに列記する。 （１）前記実施形態では、後加工表面曲線Ｌ１から所定
距離Ｅ（＝Ｒ―ｒ＋δ＋η）だけオフセットしたオフセ
ット表面曲線Ｌ３を画面に表示し、このオフセット表面
曲線Ｌ３を加工工具５１と疑似工具５２の中心点Ｏ１、
Ｏ２の工具間隔ＨだけＺ軸マイナス方向に移動して仮想
加工保護表面曲線Ｌ４を表示し、前記後加工表面曲線Ｌ
１と仮想加工保護表面曲線Ｌ４から加工代の少ない曲線
を選択して後加工表面曲線Ｌ５を表示し、この表面曲線
Ｌ５を加工する工具経路Ｔ５を演算して、ＮＣデータを
作成するようにした。このため、加工工具５１をＺ軸プ
ラス方向に移動させることなくチャック５２のワークＷ
への干渉を回避する工具経路データＤ５を自動的に迅速
に生成することができる。

【００３９】（２） 前記実施形態では、各表面曲線Ｌ
１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及び工具経路Ｔ１、Ｔ４、
Ｔ５を表示画面１６ａに表示するようにしたので、画面
１６ａでチャック５２とワークＷの干渉の有無を確認す
ることができる。

【００４０】（３） 前記実施形態では、加工工具１５
の経路Ｔ５が本来の工具経路Ｔ１の一部のみを切り込み
量が少なくなる仮想工具経路Ｔ４に置き換える方式のた
め、工具経路Ｔ１よりも加工工具５１の切り込み量が多
くなる方に移動されることはない。従って、フラットエ
ンドミルのようにＺ軸マイナス方向への切り込みができ
ない加工工具の経路データの作成に適用することもでき
る。

【００４１】（４） 前記実施形態では、加工工具１５
の経路Ｔ５が本来の工具経路Ｔ１の一部のみを切り込み
量が少なくなる仮想工具経路Ｔ４に置き換える方式のた
め、加工工具５１により切削されない前加工表面の面積
が必要最小限となり、従って、より高価な加工工具を使
用する後行程の加工表面積が低減されることになるの
で、ワークの加工工具のコストの低減を図ることもでき
る。

【００４２】次に、この発明の別の実施形態を説明す
る。 ・ 前加工表面曲線Ｌ２を表示する前加工表面データＤ
２から所定距離Ｅだけオフセットしたオフセット表面デ
ータＤ３を演算し、このデータＤ３に基づいてオフセッ
ト表面曲線Ｌ３を表示するようにしてもよい。

【００４３】・ 図示しないが、前記チャック５２の先
端外周縁５２ａを前加工表面曲線Ｌ２から設定離隔距離
ηだけオフセットして前加工表面曲線Ｌ２に干渉しない
ように平行移動させたときのチャック５２のオフセット
経路Ｔ６を生成するチャック経路データＤｔ６を演算す
る行程と、このチャック経路データＤｔ６に沿ってチャ
ックを移動した場合における加工工具５１の中心点Ｏ１
の仮想工具経路Ｔ４を生成する仮想工具経路データＤｔ
４を演算する行程と、前記後加工表面曲線Ｌ１の工具経
路データＤｔ１と上記仮想工具経路データＤｔ４から加
工代の少ない経路データを選択して実際の工具経路Ｔ５
を生成する工具経路データＤｔ５を演算する行程とから
なるデータ生成方法としてもよい。

【００４４】・ 後加工表面曲線Ｌ１は通常ＣＡＤシス
テムで作成され、その三次元の図形は画面上で確認され
る。前加工用の工具が選定されれば、この後加工表面曲
線Ｌ１から前加工表面データＤ２が演算され、その曲線
Ｌ２が画面に表示される。このようなデータＤ１，Ｄ２
を記録した記録媒体３４を工具経路生成装置本体１１の
駆動読取装置２５により読み取らせた後、それらのデー
タを画面１６ａに表示することなく、前述した一連の後
加工表面Ｌ５を加工する工具経路データＤ７を演算させ
ることもできる。しかし、画面１６ａに各種のデータを
表示することによりチャック５２のワークに対する干渉
の有無を視覚で確認することができる。

【００４５】・ 前記ワークの加工表面は、曲面や平面
等を含み、加工工具としてはボールエンドミルのように
先端部が球形状のもの以外にフラットエンドミルのよう
に円柱状のものやラジアスエンドミルのように先端外周
部がＲ形状に角部となっているものや楕円エンドミルの
ように先端部が回転楕円形状のもの等がある。

【００４６】・ 前記実施形態ではＣＡＤ、ＣＡＭを用
いたが、これ以外に通常のパーソナルコンピュータを用
いて処理するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発明
によれば、チャックとワークの干渉を回避することがで
きるＮＣデータを容易に作成することができるととも
に、加工作業の能率を向上することができ、ワークの加
工コストの低減を図ることができる。

【００４８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果に加えて、前記第４の行程において、チャ
ックを加工工具と相似する疑似工具と見立てるようにし
たので、仮想工具経路を生成する仮想工具経路データの
演算を容易に行うことができる。

【００４９】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の効果に加えて、演算式Ｅ＝Ｒ−ｒ＋δ＋ηによ
り所定距離を容易に演算することができる。請求項４に
記載の発明によれば、請求項２又は３に記載の発明の効
果に加えて、仮想工具経路を生成する仮想工具経路デー
タの演算を容易に行うことができる。

【００５０】請求項５に記載の発明によれば、請求項
２、３又は４に記載の発明の効果に加えて、仮想工具経
路を生成する仮想工具経路データの演算行程を簡素化す
ることができる。

【００５１】請求項６に記載の発明によれば、後加工表
面曲線、前加工表面曲線、加工工具とチャックの形状、
加工工具の工具半径、工具中心、工具経路、疑似工具
（チャック）の工具中心、疑似工具の工具半径、後加工
表面曲線の工具経路、仮想工具経路及び実際の工具経路
が、表示装置の画面に表示されるので、実際の工具経路
の生成過程をみながらチャックの干渉が生じるか否かの
確認を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のＮＣ加工用の工具経路生成装置を
示す略体ブロック回路図。

【図２】 工具経路生成装置のブロック回路図。

【図３】 ＮＣデータの生成過程を示すフローチャー
ト。

【図４】 表示画面を示す正面図。

【図５】 表示画面を示す正面図。

【図６】 表示画面を示す正面図。

【図７】 表示画面を示す正面図。

【図８】 表示画面を示す正面図。

【図９】 表示画面を示す正面図。

【図１０】 表示画面を示す正面図。

【図１１】 表示画面を示す正面図。

【符号の説明】

１１…工具経路生成装置本体、１２Ａ…工場内の入力
部、１２Ｂ…工場外の入力部、１３…仮想加工保護表面
データ演算部、１４…実際の加工表面データ演算部、１
５…加工工具の経路データ演算部、１６…表示装置、１
６ａ…表示画面、１７…ポスト処理部、１８…ＮＣ加工
機、５１…後加工用のボールエンドミル、５２…ミル５
１のチャック、５２ａ…外周縁、Ｏ１…加工工具（ボー
ルエンドミル）５１の中心点、Ｏ２…疑似工具（チャッ
ク５２）の中心点、Ｌ１…後加工表面曲線、Ｄ１…後加
工表面データ、Ｔ１…後加工表面曲線Ｌ１の加工に必要
な加工工具５１の中心点Ｏ１の経路、Ｗ…ワーク、ｒ…
ボールエンドミル５１の半径、Ｒ…疑似工具（チャック
５２）の半径、Ｈ…工具中心点Ｏ１、Ｏ２の工具間隔、
Ｌ３…加工表面オフセット曲線、Ｄ３…加工表面オフセ
ットデータ、Ｅ…後加工表面曲線Ｌ１と加工表面オフセ
ット曲線Ｌ３のオフセット量、η…前加工曲線Ｌ２と疑
似工具（チャック５２）との設定離隔距離、Ｌ４…仮想
加工保護表面曲線、Ｄ４…仮想加工保護表面データ、Ｔ
４…仮想加工保護表面曲線Ｌ４の加工に必要な加工工具
５１の中心点Ｏ１の経路、Ｌ５…実際の加工表面曲線、
Ｄ５…実際の加工表面データ、Ｔ５…実際の加工表面曲
線Ｌ５の加工に必要な工具中心点Ｏ１の経路。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク（Ｗ）に対する加工工具（５１）
   による後加工表面曲線（Ｌ１）に関する後加工表面デー
   タ（Ｄ１）を作成して記憶手段（２２、３４）に記憶さ
   せる第１の行程と、 加工工具（５１）とそれを把持するチャック（５２）の
   種類、形状及び寸法に関するデータを作成して記憶手段
   （２２）に記憶させる第２の行程と、 前記後加工表面データ（Ｄ１）と加工工具（５１）の工
   具半径（ｒ）とにより工具中心（Ｏ１）の移動軌跡、つ
   まり工具経路（Ｔ１）を生成する工具経路データ（Ｄｔ
   １）を演算して記憶手段（２２）に記憶させる第３の行
   程と、 前記チャック（５２）の先端外周縁（５２ａ）を前記後
   加工表面曲線（Ｌ１）から所定距離（Ｅ）だけオフセッ
   トしてワークの前加工表面曲線（Ｌ２）に干渉しないよ
   うに移動させたときの前記加工工具（５１）の中心（Ｏ
   １）の移動軌跡、つまり仮想工具経路（Ｔ４）を生成す
   る仮想工具経路データ（Ｄｔ４）を演算する第４の行程
   と、 前記後加工表面曲線（Ｌ１）を加工するための前記工具
   経路データ（Ｄｔ１）と前記仮想工具経路データ（Ｄｔ
   ４）とから加工代の少ない方の工具経路データを選択し
   て実際の工具経路（Ｔ５）を生成する工具経路データ
   （Ｄｔ５）を演算する第５の行程とからなるＮＣ加工用
   の工具経路生成方法。
2. 【請求項２】 前記第４の行程において、前記チャック
   （５２）を加工工具（５１）と相似する工具と見立て、
   この疑似工具（５２）を後加工表面曲線（Ｌ１）から所
   定距離（Ｅ）だけオフセットしてワークの前加工表面曲
   線（Ｌ２）に干渉しないように平行移動させたときの前
   記加工工具（５１）の仮想工具経路（Ｔ４）を生成する
   仮想工具経路データ（Ｄｔ４）を演算するようにしてい
   る請求項１記載のＮＣ加工用の工具経路生成方法。
3. 【請求項３】 前記第４の行程において、前記所定距離
   （Ｅ）は、疑似工具（５２）の工具半径（Ｒ）、加工工
   具（５１）の工具半径（ｒ）、前記前加工表面曲線（Ｌ
   ２）の後加工代（δ）及び設定離隔距離η（η＞０）に
   基づいて、次の演算式 Ｅ＝Ｒ−ｒ＋δ＋ηにより演
   算される請求項２記載のＮＣ加工用の工具経路生成方
   法。
4. 【請求項４】 前記第４の行程は、 前記後加工表面曲線（Ｌ１）を、該表面曲線（Ｌ１）か
   ら前記所定距離（Ｅ）だけオフセットした位置にオフセ
   ット表面曲線（Ｌ３）を生成するオフセット表面データ
   （Ｄ３）を演算する行程と、 上記のオフセット表面曲線（Ｌ３）を、前記加工工具
   （５１）の工具中心（Ｏ１）と疑似工具（５２）の工具
   中心（Ｏ２）との工具間隔（Ｈ）だけＺ軸マイナス方
   向、つまりワークの切り込み方向に平行移動して、仮想
   加工保護表面曲線（Ｌ４）を生成する仮想加工保護表面
   データ（Ｄ４）を演算する行程と、 上記の仮想加工保護表面データ（Ｄ４）と前記加工工具
   の工具半径（ｒ）とにより仮想工具経路（Ｔ４）を生成
   する仮想工具経路データ（Ｄｔ４）を演算する行程とか
   らなる請求項２又は３に記載のＮＣ加工用の工具経路生
   成方法。
5. 【請求項５】 前記第４の行程は、 前記チャック（５２）の先端外周縁（５２ａ）を前加工
   表面曲線（Ｌ２）から設定離隔距離（η）だけオフセッ
   トして前加工表面曲線（Ｌ２）に干渉しないように平行
   移動させたときのチャック（５２）のオフセット経路
   （Ｔ６）を生成するチャック経路データ（Ｄｔ６）を演
   算する行程と、 このチャック経路データ（Ｄｔ６）に沿ってチャックを
   移動した場合における加工工具（５１）の中心点（Ｏ
   １）の仮想工具経路（Ｔ４）を生成する仮想工具経路デ
   ータ（Ｄｔ４）を演算する行程と、 前記後加工表面曲線（Ｌ１）の工具経路データ（Ｄｔ
   １）と上記仮想工具経路データ（Ｄｔ１）から加工代の
   少ない経路データを選択して実際の工具経路（Ｔ５）を
   生成する工具経路データ（Ｄｔ５）を演算する行程とか
   らなる請求項２、３又は４に記載のＮＣ加工用の工具経
   路生成方法。
6. 【請求項６】 前記第１〜第５の行程における後加工表
   面曲線（Ｌ１）、前加工表面曲線（Ｌ２）、加工工具
   （５１）とチャック（５２）の形状、加工工具（５１）
   の工具半径（ｒ）、工具中心（Ｏ１）、工具経路（Ｔ
   １）、疑似工具（チャック）の工具中心（Ｏ２）、疑似
   工具（５２）の工具半径（Ｒ）、後加工表面曲線（Ｌ
   １）の工具経路（Ｔ１）、仮想工具経路（Ｔ４）及び実
   際の工具経路（Ｔ５）を表示装置の画面に表示する請求
   項１、２、３、４又は５に記載のＮＣ加工用の工具経路
   生成方法。
7. 【請求項７】 ワーク（Ｗ）に対する加工工具（５１）
   による後加工表面曲線（Ｌ１）に関する後加工表面デー
   タ（Ｄ１）を作成して記憶手段（２２、３４）に記憶さ
   せる第１の手段（３２、３３、３４）と、 加工工具（５１）とそれを把持するチャック（５２）の
   種類、形状及び寸法に関するデータを作成して記憶手段
   （２２）に記憶させる第２の手段（３０、３１）と、 前記後加工表面データ（Ｄ１）と加工工具（５１）の工
   具半径（ｒ）とにより工具中心（Ｏ１）の移動軌跡、つ
   まり工具経路（Ｔ１）を生成する工具経路データ（Ｄｔ
   １）を演算して記憶手段（２２）に記憶させる第３の手
   段（１５、２１）と、 前記チャック（５２）の先端外周縁（５２ａ）を前記後
   加工表面曲線（Ｌ１）から所定距離（Ｅ）だけオフセッ
   トしてワークの前加工表面曲線（Ｌ２）に干渉しないよ
   うに移動させたときの前記加工工具（５１）の中心（Ｏ
   １）の移動軌跡、つまり仮想工具経路（Ｔ４）を生成す
   る仮想工具経路データ（Ｄｔ４）を演算する第４の手段
   （１３、２１）と、 前記後加工表面曲線（Ｌ１）を加工するための前記工具
   経路データ（Ｄｔ１）と前記仮想工具経路データ（Ｄｔ
   ４）とから加工代の少ない方の工具経路データを選択し
   て実際の工具経路（Ｔ５）を生成する工具経路データ
   （Ｄｔ５）を演算する第５の手段（１４、２１）とから
   なるＮＣ加工用の工具経路生成装置。
8. 【請求項８】 前記第１〜第５の手段における後加工表
   面曲線（Ｌ１）、前加工表面曲線（Ｌ２）、加工工具
   （５１）とチャック（５２）の形状、加工工具（５１）
   の工具半径（ｒ）、工具中心（Ｏ１）、工具経路（Ｔ
   １）、疑似工具（チャック）の工具中心（Ｏ２）、疑似
   工具（５２）の工具半径（Ｒ）、後加工表面曲線（Ｌ
   １）の工具経路（Ｔ１）、仮想工具経路（Ｔ４）、実際
   の工具経路（Ｔ５）を表示する表示手段（１６）を備え
   ている請求項７記載のＮＣ加工用の工具経路生成装置。