(57)【要約】      （修正有）【課題】材料除去速度及び機械効率が向上させる。【解決手段】工作物の荒加工は、適合工具経路技術を使用して数値制御された工作機械により実行される。中心軸に沿って工作物に荒加工前の溝を形成し、かつ荒加工前の溝内部で始まり外に向かって螺旋状に滑らかな曲線で工具経路を使用して残りの工作物を機械加工する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御された工作機械を使用して、工作物（２４）の形状を有するエリアを荒加工する方法であって、
機械加工される工作物（２４）のエリアの形状を画定する境界線（５０）を選択すること、
形状の中心軸を決定すること、
切削工具（２２）の移動を案内するための第一の組の工具経路データを生成するために中心軸を使用すること、
第一の組の工具経路データを使用して工作物（２４）の幾何学的形状を有する荒加工前の溝（７２）を機械加工すること、
荒加工前の溝（７２）の幾何学的形状に基づき第二の組の工具経路データを生成すること、及び
第二の組の工具経路データを使用して工作物（２４）を荒加工することを含む方法。
【請求項２】
形状の中心軸を決定することは、コンピュータで実施される中心軸変換アルゴリズム（３４）を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
中心軸を決定することは、形状を表す多重曲線（６８）を生成すること、及びその後に多重曲線（６８）の少なくともいくつかを除外することにより多重曲線（６８）をまばらにすることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
多重曲線（６８）の少なくともいくつかを除外することは、プログラムされたコンピュータ（２３）を使用して自動的に実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
多重曲線（６８）の少なくともいくつかを除外することは、
多重曲線（６８）を人に視覚的に提示することを含み、
除外は人により実行される、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
第二の組の工具経路データを生成することは、適応工具経路アルゴリズムを使用して実行される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
中心軸変換アルゴリズム（３４）は、調整された中心軸変換を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
工作物（２４）を荒加工することは、切削工具（２２）を荒加工前の溝（７２）内部に配置して、切削工具（２２）を荒加工前の溝（７２）から外に向かって螺旋状に概して滑らかな曲線で移動させることにより開始される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第二の組の工具経路データを生成することは、荒加工前の溝（７２）から外に向かって螺旋状になる工具経路パターンを選択することを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
荒加工することは、切削工具（２２）を荒加工前の溝（７２）から外に向かって螺旋状に移動させることを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ＣＡＤ／ＣＡＭ（コンピュータ支援設計／コンピュータ支援製造）システムは、工作物の迅速で効率のよい機械加工を提供するために、ＣＮＣ（コンピュータ数値制御された）システムと一体化することができる。ＣＡＭシステムは、工作物が近似成形に機械加工される荒加工工程中に切削工具を案内するための種々の工具経路戦略を使用する。一つの工具経路戦略では、通常一定オフセット又は平行オフセットと呼ばれるが、切削工具の工作物との半径方向の係合の程度は、切削工具が工具経路に沿って移動するにつれ変化する。材料除去率（ＭＲＲ）は縦切りで最適化できるが、半径方向の係合が増す鋭い曲線又は角に工具が入ると、送り速度を減少しなければならない。
【０００２】
機械加工の効率を向上させ工具の擦り切れ／破損を減らすために、切削工具の工作物への完全な半径方向の係合が実質的に荒加工工程中に維持されるような適応工具経路戦略が開発されてきた。切削工具の完全な半径方向の係合に基づき、ＣＡＭシステムは、入手可能な工作機械の電力の利用率を高める軸方向の切込み量及び送り速度を計算することができる。適応工具経路戦略は切削効率をかなり向上させるが、機械利用率はまだ十分に最適化されていない。これは、工具経路プログラムが一定の切削工具の送り速度を要求するのに対し、機械がその慣性質量のために実際は一定の送り速度に到達できないからである。たとえば、切削工具が外側の切込みエリア境界線に到達すると、機械は、減速、停止、逆方向及び再加速を要求される。これらの工具経路の速度及び方向の頻繁な変更による効率損失は、工作物の限られた又は狭い領域では、特に深刻である。これらの領域では、切削工具の度重なる短い前後通過が必要であり、その各々が切削工具の減速、方向転換及び再加速を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、特に機械加工されるエリアの限られた又は狭い領域に沿って、機械加工効率を向上させる適応工具経路戦略を使用する工作物の荒加工方法が必要とされる。また、切削工具が工作物と実質的に完全に係合したままの状態で、実質的に一定の速度で切削工具の送り速度を維持する機械加工の方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
開示される実施形態によれば、材料除去率を増加させ、機械加工時間を縮小するために、より多くの工作機械の利用可能な電力を用いる適応工具経路戦略を使用した自動機械加工方法が提供される。切削工具の減速、方向転換及び再加速の必要性が、著しく低くなる。実質的に荒加工工程全体にわたって実質的に一定の送り率を維持できる長く滑らかな工具経路が生成される。方法は、実質的に１００％の工具係合及び機械の最大の動作制約に釣り合う送り速度を用いる荒加工の開始点として使用可能な荒加工前の状態を作り出す。
【０００５】
別の実施形態によれば、数値制御された工作機械を使用して工作物を荒加工する方法が提供される。方法は、機械加工される工作物のエリアの形状を画定する境界線を選択すること、形状の中心軸を決定すること、切削工具の移動を案内するための第一の組の工具経路データを生成するために中心軸を使用すること、第一の組の工具経路データを使用して工作物に荒加工前の溝を機械加工すること、溝の幾何学的形状に基づき第二の組の工具経路データを生成すること、及び第二の組の工具経路データを使用して工作物を荒加工することを含む。形状の中心軸を決定することは、コンピュータで実施される中心軸変換アルゴリズムを使用して実行され、かつ中心軸を決定することは、形状を表す多重曲線を生成すること、及びその後に多重曲線の少なくともいくつかを除外することにより多重曲線をまばらにすることを含む。第二の組の工具経路データを生成することは、適応工具経路アルゴリズムを使用して実行される。中心軸変換アルゴリズムは、調整された中心軸変換を含む。少なくともいくつかの多重曲線を除外することは、プログラムされたコンピュータを使用して自動的に実行される。別の方法では、少なくともいくつかの多重曲線を除外することは、多重曲線を人に視覚的に提示することを含み、除外は人により実行される。工作物を荒加工することは、切削工具を溝内部に配置し、切削工具を溝から外に向かって螺旋状に概して滑らかな曲線で移動させることにより、開始される。第二の組の工具経路データを生成することは、溝から外に向かって螺旋状になる工具経路パターンを選択することを含む。荒加工することは、切削工具を溝から外に向かって螺旋状に移動させることを含む。
【０００６】
さらに別の実施形態によれば、少なくとも一つの限られた領域を有する工作物を荒加工する方法が提供される。この方法は、切込み境界線を機械加工される工作物のエリアの形状を画定するコンピュータにインプットすること、形状を示す一組の中心軸曲線を生成することを含む、形状の中心軸変換を実行するためにコンピュータを使用すること、荒加工前の工具経路を生成する際に使用する中心軸曲線のいくつかを選択すること、選択された中心軸曲線に基づき荒加工前の工具経路を生成するためにコンピュータを使用すること、切削工具を案内するための荒加工前の工具経路を使用して工作物に荒加工前の溝を自動的に機械加工すること、荒加工前の溝の幾何学的形状に基づき荒加工工具経路を生成するためにコンピュータを使用すること、及び切削工具を案内する荒加工工具経路を使用して工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することを含む。形状の中心軸変換を実行するためにコンピュータを使用することは、スカラー中心軸変換を実行することを含む。工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することは、荒加工前の溝から外に向かって螺旋状の概して滑らかな曲線で切削工具を案内するために荒仕上げ工具経路を使用することを含む。いくつかの中心軸を選択することは、コンピュータにより自動的に実行される。工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することは、荒仕上げ工具経路にわたり実質的に一定の半径方向の切込み量を維持することを含む。
【０００７】
本開示の一つの態様は、自動制御された切削工具を使用して工作物を機械加工する方法に関する。方法は、機械加工される工作物の、形状を有するエリアを選択すること、選択されたエリアの少なくとも一つの骨格曲線を算定すること、骨格曲線に沿って工作物に幾何学的形状を有する溝を機械加工すること、溝の幾何学的形状に基づき工具経路を生成すること、及び工作物を機械加工するために生成された工具経路に沿って切削工具を移動させることを含む。
【０００８】
方法の一つの例では、少なくとも一つの骨格曲線を算定することは、選択されたエリアの形状の中心軸変換を使用して実行される。
【０００９】
方法の一つの変形例では、複数の多重の骨格曲線が算定され、方法は、複数の多重の骨格曲線をまばらにすることをさらに含む。
【００１０】
方法の別の例では、複数の多重の骨格曲線をまばらにすることは、プログラムされたコンピュータにより自動的に実行される。
【００１１】
方法の別の例では、複数の多重の骨格曲線をまばらにすることは、複数の多重の骨格曲線を自動的に人に視覚的に提示することを含み、まばらにすることは、人により実行される。
【００１２】
別の変形例では、方法は、一組の荒加工前の工具経路データを生成することをさらに含む。溝を機械加工することは、切削工具の移動を制御するために算定されたコントローラ及び荒加工前の工具経路データを使用することを含む。
【００１３】
方法の別の例では、工具経路に沿って切削工具を移動させることは、溝内部にある開始点で工具経路を開始することを含む。
【００１４】
方法のさらに別の例では、工具経路を生成することは、溝から外に向かって螺旋状になる工具経路パターンを選択することを含む。
【００１５】
方法のさらに別の変形例では、切削工具を移動させることは、溝内部のある場所から外に向かって螺旋状に概して滑らかな曲線で切削工具を移動させることを含む。
【００１６】
本開示の別の態様は、数値制御された工作機械を使用して工作物のエリアを荒加工する方法に関する。工作物のエリアは、形状を有する。方法は、機械加工される工作物のエリアの形状を画定する境界線を選択すること、形状の中心軸を決定すること、切削工具の移動を案内するための第一の組の工具経路データを生成するために中心軸を使用すること、第一の組の工具経路データを使用して工作物に幾何学的形状を有する荒加工前の溝を機械加工すること、荒加工前の溝の幾何学的形状に基づき第二の組の工具経路データを生成すること、及び第二の組の工具経路データを使用して工作物を荒加工することを含む。
【００１７】
方法の一つの例では、形状の中心軸を決定することは、コンピュータで実施される中心軸変換アルゴリズムを使用して実行される。
【００１８】
方法の一つの変形例では、中心軸を決定することは、形状を表す多重曲線を生成すること、及びその後に多重曲線の少なくともいくつかを除外することにより多重曲線をまばらにすることを含む。
【００１９】
方法の一つの変形例では、第二の組の工具経路データを生成することは、適応工具経路アルゴリズムを使用して実行される。
【００２０】
方法の別の例では、中心軸変換アルゴリズムは、調整された中心軸変換を含む。
【００２１】
方法の別の変形例では、少なくともいくつかの多重曲線を除外することは、プログラムされたコンピュータを使用して自動的に実行される。
【００２２】
方法の別の例では、少なくともいくつかの多重曲線を除外することは、多重曲線を人に視覚的に提示することを含み、除外は人により実行される。
【００２３】
方法のさらに別の例では、工作物を荒加工することは、切削工具を溝内部に配置して、切削工具を溝から外に向かって螺旋状に概して滑らかな曲線で移動させることにより開始される。
【００２４】
方法のさらに別の変形例では、第二の組の工具経路データを生成することは、溝から外へ向かって螺旋状になる工具経路パターンを選択することを含む。
【００２５】
方法のさらに別の例では、荒加工することは、切削工具を溝から外に向かって螺旋状に移動させることを含む。
【００２６】
本開示のさらに別の態様は、少なくとも一つの限られた領域を有する工作物のエリアを荒加工する方法に関する。工作物のエリアは、形状を有する。この方法は、切込み境界線を機械加工される工作物のエリアの形状を画定するコンピュータにインプットすること、形状を示す一組の中心軸曲線を生成することを含む、形状の中心軸変換を実行するためにコンピュータを使用すること、荒加工前の工具経路を生成する際に使用する中心軸曲線のいくつかを選択すること、選択された中心軸曲線に基づき荒加工前の工具経路を生成するためにコンピュータを使用すること、切削工具及び切削工具を案内するための荒加工前の工具経路を使用して工作物で幾何学的形状を有する荒加工前の溝を自動的に機械加工すること、荒加工前の溝の幾何学的形状に基づき荒加工工具経路を生成するためにコンピュータを使用すること、及び切削工具及び切削工具を案内する荒加工工具経路を使用して工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することを含む。
【００２７】
方法の一つの例では、形状の中心軸変換を実行するためにコンピュータを使用することは、スカラー中心軸変換を実行することを含む。
【００２８】
方法の一つの変形例では、工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することは、荒加工前の溝から外に向かって螺旋状に概して滑らかな曲線で切削工具を案内するために荒加工工具経路を使用することを含む。
【００２９】
方法の別の例では、いくつかの中心軸を選択することは、コンピュータにより自動的に実行される。
【００３０】
方法の別の例では、工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することは、荒加工工具経路にわたり実質的に一定の半径方向の切込み量を維持することを含む。
【００３１】
方法の別の例では、工作物の残りのエリアを自動的に機械加工することは、実質的に一定速度で限られた領域にわたり切削工具を移動させることを含む。
【００３２】
上述の用語「例」、「変形例」、「別の例」は、互換的に使用される。
【００３３】
上述のフィーチャ、機能、及び利点は、本発明の種々の実施形態において単独で達成することができるか、又は他の実施形態において組み合わせることができ、これらの実施形態のさらなる詳細は、後述の説明及び図面を参照して見ることができる。
【００３４】
実施形態の特徴と考えられる新規のフィーチャは、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、実施形態、好適な使用モード、さらにはその目的及び特徴は、添付図面とともに本発明の好適な実施形態の以下の詳細な説明を参照することにより最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】適用工具経路戦略を最適化するために中心軸変換を使用して工作物を機械加工するシステムの機能ブロック図を示す。
【図２】工作物との完全に半径方向に係合する切削工具の透視図を示す。
【図３】荒加工されるエリアの切込み境界線を示す工作物の平面図を示す。
【図４】図３に示される切込み境界線により画定される形状について算定された中心軸の骨格曲線を示す工作物の平面図を示す。
【図５】中心軸の骨格曲線をまばらにした後の、図４に類似の図を示す。
【図６】荒加工前の溝の場所及び溝を切込むために使用される荒加工前の工具経路を示す、工作物の平面図である。
【図７】図５で示されるまばらにされた中心軸の骨格曲線及び図６に示される工具経路に基づき切込まれた荒加工前の溝を示す透視図である。
【図８】図５で示されるまばらにされた中心軸の骨格曲線及び図６に示される工具経路に基づき切込まれた荒加工前の溝を示す透視図である。
【図９】図５で示されるまばらにされた中心軸の骨格曲線及び図６に示される工具経路に基づき切込まれた荒加工前の溝を示す透視図である。
【図１０】図６に示される荒加工前の溝の幾何学的形状に基づき最適化された適用工具経路を示す工作物の平面図を示す。
【図１１】適用工具経路戦略を最適化するために中心軸曲線を使用して工作物を機械加工する方法のフロー図を示す。
【図１２】図１１に示された方法のさらに詳細を示すフロー図である。
【図１３】航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図１４】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
まず図１を参照すると、工作物２４は、アルミニウム又はチタンなどの固形物を含むが、複合工作機械２０により駆動される切削工具２２を使用して機械加工される。複合工作機械２０は、互いに関連する切削工具２２及び工作物２４を配置する自動多軸工作を備える。複合工作機械２０は、ＣＮＣ（コンピュータで数値制御された）コントローラ２６などのプログラムされたコントローラを使用して自動制御される。複合工作機械２０は、たとえば、限定されないが、切削工具２２を回転させるための回転スピンドル（図示せず）を有する３軸又は５軸ミルを備える。切削工具２２は、限定しないが、図２に示されるエンドミル２２を備える。ＣＮＣコントローラ２６は、ＣＡＭソフトウェア（図示せず）を有するＣＡＤ／ＣＡＭ（コンピュータ支援設計／コンピュータ支援製造）システム２８と結合される。示される実施形態では、ソフトウェアプログラム３０は、少なくとも適するＭＡＴ（中心軸変換）アルゴリズム３４、及び適応工具経路生成器３６を含む。ユーザインターフェース（たとえば、入力装置、ディスプレーなど）が提供された汎用プログラムコンピュータ２３は、ＣＡＤＳ／ＣＡＭシステム２８及びＣＮＣコントローラに結合され、かつソフトウェアプログラム３０にアクセスできる。
【００３７】
図２を参照すると、切削工具２２は、示される例では図１の複合工作機械２０の直交ＸＹＺ座標系システム３８のＺ軸である、工作機器スピンドル（図示せず）に対応する軸４１周囲を回転する４０。複合工作機械２０は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８により生成されＣＮＣコントローラ２６により制御される工具経路４８に沿って切削工具２２を移動させる。切削工具２２は、複合工作機械２０により制御されるＸ−Ｙ平面の半径方向の切込み量４４を有する。示される例において、半径方向の切込み量４４は、切削工具２２が工作物２４と最大の半径方向に係合する場合の最大限の溝の切込みである。複合工作機械２０は、Ｘ−Ｙ平面の工具経路４８に沿って工作物２４上で切削工具２２を移動させる。切削工具２２は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８により決定されＣＮＣコントローラ２６により制御される軸方向の切込み量４６を有する。
【００３８】
図３は、荒加工を必要とする工作物エリア２５を有する通常の工作物２４を示す。工作物エリア２５は、切込みエリア境界線５０により画定され、一又は複数の限られた領域５６を含むことができる。この説明で使用されるように、「限られた領域」は、狭い空間、小さなエリア、角、チャンネル又は切込みエリア境界線５０内部の他の狭窄部分を含むがこれらに限定されない。開示される実施形態によれば、工作物エリア２５は、機械加工されるエリア２５の形状に対して具体的に最適化された適応工具経路戦略を使用して荒加工される。以下で詳細が述べられるように、この最適化は、荒加工されるエリア２５の中心軸の骨格曲線を算出し、工作物２４で荒加工前の溝を切込み、次いで荒加工前の溝の幾何学的形状に基づき最適化された適用工具経路を生成することにより達成され、荒加工工程を完了するために使用される。このように適用工具経路を最適化することにより、限られた領域５６での切削工具２２の加速及び減速に関する非効率性が実質的に低下する。
【００３９】
ここで図４に注目するが、図４は、図３に示される切込みエリア境界線５０により画定された工作物エリア２５の形状について算定された一組の中心軸の骨格曲線６８を示す。中心軸の骨格曲線６８は、一組の内側曲線６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、及び一連の外側の、斜めの骨格曲線６８ｄを含む。中心軸の骨格曲線６８は、コンピュータ２３（図１）及びＭＡＴ３４を使用してＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８により算出される。ＭＡＴ３４は、限定されないが、一組の生成された中心軸曲線を自動的にまばらにする調整された中心軸変換などの、任意の適する、一般的に利用可能なＭＡＴアルゴリズムを含むことができる。概して、中心軸変換は、多角形の形状を抽出するために使用される数学的な技術であり、ときにそれの骨格を見つけると言われる工程であり、中心軸は形状の位相的骨格と言われることもある。形状の中心軸は、形状の境界線上に複数の最接近点を含む一組のすべての点である。二次元では、平面曲線Ｓの中心軸は、曲線Ｓに接しかつ複数の点に存在する円の中心の軌跡であり、その場合、そのようなすべての円がＳに含まれる。別の言い方をすれば、中心軸曲線は、切込みエリア境界線５０内部で適合するが別の円の内部では適合しないこれらすべての円の中心の軌跡である。
【００４０】
図４は、切込みエリア境界線５０により画定された、エリア２５の中心軸変換の初期成果を示し、ユーザーインターフェース３２（図１）のパーツを形成するコンピュータスクリーン（図示せず）で人であるユーザに表示される画像の代表である。中心軸変換により得られた中心軸曲線のすべてを使用することが必要又は有効というわけではないので、最も役立つ又は実用的である曲線が選ばれ、残りの曲線は無視される又は「除外される」選択プロセスを介して、中心軸曲線６８はまばらにされる、すなわち、減数される。この選択プロセスは、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８により自動的に、又はＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８に適切な選択命令を与えるユーザにより半自動的に実行される。この例において、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム又はユーザのどちらかが、たとえば、外側の、斜めの曲線６８ｄを除外すると、結果として、概して中央に配置された骨格曲線６８ａ、及び二つの外側の骨格曲線６８ｂ、６８ｃに対して骨格曲線６８がまばらにされた図５に示されるものに類似したディスプレーとなる。
【００４１】
ここで図６を参照すると、図５に示されたまばらにされた中心軸の骨格曲線６８の場所を使用して、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム２８（図１）は、荒加工前の溝工具経路７５を生成する。切削工具２２は、荒加工前の工具経路７５に続き、実質的にまばらにされた中心軸の骨格曲線６８に続く工作物２４の荒加工前の溝７２を切込む。図７〜９を参照すると、荒加工前の溝７２の切込みは、切削工具２２が、図５で示されるまばらにされた中心軸曲線６８の一つの端部に集中する、工作物２４の円形凹部７０を切込むことで開始する。次に、図８に示されるように、切削工具２２は、溝７２の全長に切込み、まばらにされた中心軸曲線６８の他の端部に集中する、第二の円形凹部７０（図９）を形成する。溝７２の所望の最終的な軸方向の深さによっては、切削工具２２は、工作物２４を数回通過する必要があり、各通過の際に材料の層が取り除かれる。溝７２は、工作物２４が荒加工される最終的な軸方向の深さに対して切込まれる、また別の方法では、工作物２４の残りの部分が上述のように荒加工されるときに、溝７２の連続層が機械加工される。
【００４２】
ここで図１０に注目するが、図１０は、荒加工前の溝７２の幾何学的形状に基づき、ＣＡＤ／ＣＡＭにより生成される最適化された適用工具経路７６を示す。切削工具２２は、荒加工前の溝７２の内部にある開始位置７８で荒加工プロセスを開始する。切削工具２２は、次いで、溝７２周囲で広く、実質的に滑らかな曲線で移動し、外に向かって螺旋状のパターンを形成する。工具経路７６は、工作物２４の限られた領域５６内部では実質的に連続的であり、切削工具２２の移動方向の反転、又は切削工具２２の実質的な減速及び加速のどちらも必要としない。
【００４３】
ここで図１１に注目するが、図１１は、先ほど述べられたように、中心軸変換を使用して最適化された適用工具経路技術を使用して、工作物２４を機械加工する方法のステップをおおまかに示す。ステップ８０で始まり、機械加工される工作物２４のエリア２５が選択され、それは切込みエリア境界線５０とされる。ステップ８２では、選択されたエリア２５の少なくとも一つの骨格曲線６８が算定される。ステップ８４では、荒加工前の溝７２が、実質的に算定された骨格曲線６８に沿って、工作物２４で機械加工される。ステップ８６では、工具経路７６は、荒加工前の溝７２の幾何学的形状に基づき生成される。ステップ８８では、切削工具２２が最適化された工具経路７６に沿って移動され、所望の軸方向の深さに対して工作物２４を荒加工する。
【００４４】
図１２は、図１１に示される方法の付加的な詳細を示す。ステップ９０で開始し、機械加工される工作物２４を数字で表すＣＡＤファイルを選択すること、及び機械工程を実行するためのＣＮＣプログラムを生成することを含む、ＮＣ（数値制御された）工程が生成される。ステップ９２では、荒加工されるエリア２５を画定する切込みエリア境界線５０が選択される。切込みエリア境界線５０が選択され、たとえば、すでに荒加工された工作物２４のエリアが排除される。ステップ９２の選択プロセスは、ユーザ又はコンピュータ制御下で自動的に実行される。
【００４５】
ステップ９６では、中心軸の骨格曲線が、ステップ９４で選択された切込みエリア境界線５０について算定され、ステップ９８では、算定された中心軸の骨格曲線が、ディスプレースクリーン上で人であるユーザに表示される。ステップ１００では、ステップ９６で算定されステップ９８で表示された中心軸の骨格曲線が、荒加工前の溝７２を機械加工するために使用される、第一の組の荒加工前の工具経路データが生成される荒加工前の工程で使用するために選択される。ステップ１００の選択プロセスは、ユーザ又はコンピュータ２３により自動的に実行される。ステップ１００では、算定された骨格曲線が、所望の組にまばらにされる。ステップ１０２では、第二の組の荒加工工具経路データが、荒加工前の溝７２を作り出すための工具経路を画定するコンピュータ２３により自動生成される。最終的には、ステップ１０４では、最適化された適用工具経路７６が、荒加工前の溝７２の幾何学的形状及びステップ９４で選択された切込みエリア境界線５０に基づき、コンピュータ２３により生成される。ステップ１０４で最適化された適用工具経路７６の生成に続き、工作物２４は、荒加工される。
【００４６】
本発明の実施形態は、様々な用途で使用される可能性を有し、例えば航空宇宙、船舶、自動車、及び機械加工された工作物を必要とする他への応用を含む、特に輸送産業の分野に用途を見出すことができる。したがって、図１３及び図１４に示すように、本発明の実施形態は、図１３に示す航空機の製造及び保守方法１０６、及び図１４に示す航空機１０８に関して使用できる。開示された実施形態の航空機の適用例は、たとえば、限定しないが、いかなる種々の固形物のパーツ及びコンポーネント、具体的にはアルミニウム及びチタンなどの金属を含むことができる。製造前の段階では、例示的な方法１０６は、航空機１０８の仕様及び設計１１０と、材料調達１１２とを含む。製造段階では、航空機１０８のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１１４と、システムインテグレーション１１６とが行われる。その後、航空機１０８は認可及び納品１１８を経て運航１２０される。顧客により運航される間に、改造、再構成、改修なども含む航空機１０８は定期的な整備及び保守１２２を受ける。
【００４７】
方法１０６の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行される。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含んでもよく、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含んでもよく、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。
【００４８】
図１４に示されるように、例示的方法１０６によって製造された航空機１０８は、複数のシステム１２６及び内装１２８を有する機体１２４を含むことができる。高レベルのシステム１２６の例には、推進システム１３０、電気システム１３２、油圧システム１３４、及び環境システム１３６のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、船舶及び自動車産業などの他の産業にも適用可能である。
【００４９】
ここで実施されるシステム及び方法は、製造及び保守方法１０６の一又は複数の任意の段階で用いられる。例えば、製造プロセス１０２に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１０８の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造できる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０８の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１２６のコストを削減することにより、製造段階１１４及び１１６の間に利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、航空機１０８の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１２２に利用することができる。
【００５０】
種々の実施形態の説明は、例示及び説明を目的として提供されており、包括的な説明であること、又は開示された形態に実施形態を限定することを意図するものではない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の実施形態は、他の実施形態に照らして別の利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最も好ましく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【符号の説明】
【００５１】
２５    工作物エリア
４１    軸
４４    半径方向の切込み量
４６    軸方向の切込み量
４８    工具経路
５０    切込みエリア境界線
５６    限られた領域
６８、６８ａ、６８ｂ、６８ｃ、６８ｄ    骨格曲線
７０    円形凹部
７２    溝
７５    荒加工前の工具経路
７６    最適化された適用工具経路
７８    開始位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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2014021980000002.pdf
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