(57)【要約】  ワーク（Ｗ）に対して回転工具（Ｔ）が相対移動しながらワーク（Ｗ）を加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、予め定められた目標工具経路（Ｒ１）と、目標工具経路（Ｒ１）による加工前のワーク（Ｗ）の形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分（ＴＢ）における、目標工具経路（Ｒ１）による加工中にワーク（Ｗ）に実際に接触すると予測される接触領域（ＡＴ）の大きさを算出する算出工程と、目標工具経路（Ｒ１）の任意の場所において接触領域（ＡＴ）の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、目標工具経路（Ｒ１）が不適切であると判定する判定工程と、を含む。
2015037143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する判定工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
【請求項２】
前記算出工程は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１に記載の工具経路評価方法。
【請求項３】
前記算出工程は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１に記載の工具経路評価方法。
【請求項４】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
【請求項５】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
【請求項６】
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成工程をさらに含む、請求項５に記載の工具経路生成方法。
【請求項７】
前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項５に記載の工具経路生成方法。
【請求項８】
前記補助経路生成工程は、
前記目標工具経路と、前記移動後の工具経路による加工後のワークの形状とに基づいて、前記接触領域の大きさを算出する追加の算出工程と、
前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値を超える場合に、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した前記移動後の工具経路を生成する追加の移動後経路生成工程と、を含んでおり、
前記補助経路生成工程は、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで、前記追加の算出工程、及び前記追加の移動後経路生成工程を繰り返す、請求項６に記載の工具経路生成方法。
【請求項９】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路生成方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
【請求項１０】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出部と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
【請求項１１】
前記算出部は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１２】
前記算出部は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１３】
前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１４】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める算出部と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具経路評価方法、工具経路生成方法、及び工具経路生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンドミル等のフライス工具を用いた機械加工は、数値制御やコンピュータ制御等の技術によって高度に自動化されている。このような自動化された工作機械は、工具の経路情報やワークの加工条件等が記述された加工プログラムに従って運転される。また、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）装置により作成されたワークの形状データに基づいて、加工プログラムを自動的に作成できるＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置も普及している。ＣＡＭ装置は、ＣＡＤ装置から出力されたワークの形状データに加えて、工具やワーク等に関する各種情報を入力することによって工具経路を含む加工プログラムを自動的に生成する。【０００３】
特開２００７−２５７１８２号公報には、コンピュータを用いた仮想的な倣い加工においてフライス工具がワーク内部に入り込む干渉量を計算するための計算方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５７１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＡＭ装置により生成される加工プログラムに含まれる工具経路は、例えば、ワークの目標形状の外形に沿った経路であり、ワークの加工中に工具に加わる負荷を考慮した経路ではない。ところが、ワークの加工中に工具に過剰に負荷が加わると、工具が破損したり、工具が撓んで加工精度が低下したり、工作機械の主軸に過度の負荷が加わったりする虞がある。そのため、従来から、工具とワークの接触量を求めて負荷を予測し、工具経路を生成する方法が発明されており、特許文献１でも公開されている。【０００６】
回転工具の円筒部側面は刃先の周速が速いため、接触量が多くても加工できる。これに対し、回転工具の底面は、中心部分に刃先の周速が零となる点があり、同じ接触量であっても加工できないことがある。また、回転工具の底面では、中心部分以外も刃先の周速が遅く、少ない接触量でも工具が破損するなどの問題が発生しやすい。このように、工具とワークの接触量で負荷を予測してしまうと、負荷を適切に評価することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の工具経路評価方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法である。工具経路評価方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、目標工具経路が不適切であると判定する判定工程と、を含む。【０００８】
上記発明において、算出工程は、接触領域の大きさを、底面部分の面積に対する接触領域の面積の割合として求めることができる。【０００９】
上記発明において、算出工程は、回転工具が有する底面部分を、工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、円形領域における接触領域の大きさを算出することができる。【００１０】
本発明の工具経路評価方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法である。工具経路評価方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、目標工具経路が不適切であると判定する工程と、を含む。【００１１】
本発明の工具経路生成方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成方法である。工具経路生成方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成工程と、を含む。【００１２】
上記発明において、工具経路生成方法は、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成工程をさらに含むことができる。【００１３】
上記発明において、移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに目標工具経路を移動した工具経路であることが好ましい。【００１４】
上記発明において、補助経路生成工程は、目標工具経路と、移動後の工具経路による加工後のワークの形状とに基づいて、接触領域の大きさを算出する追加の算出工程と、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値を超える場合に、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する追加の移動後経路生成工程と、を含むことができる。補助経路生成工程は、追加の算出工程により算出した接触領域の大きさが閾値以下になるまで、追加の算出工程、及び追加の移動後経路生成工程を繰り返すことができる。【００１５】
本発明の工具経路生成方法は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路生成方法である。工具経路生成方法は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、接触領域の全体が中心領域から離脱するまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する工程と、を含む。【００１６】
本発明の工具経路生成装置は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成装置である。工具経路生成装置は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出部と、接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、接触領域の大きさが閾値以下になるまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備える。【００１７】
上記発明において、算出部は、接触領域の大きさを、底面部分の面積に対する接触領域の面積の割合として求めることができる。【００１８】
上記発明において、算出部は、回転工具が有する底面部分を、工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、円形領域における接触領域の大きさを算出することができる。【００１９】
上記発明において、移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに目標工具経路を移動した工具経路であることが好ましい。【００２０】
本発明の工具経路生成装置は、ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置である。工具経路生成装置は、予め定められた目標工具経路と、目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端の底面部分における、目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める接触領域算出部と、接触領域の少なくとも一部が底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、接触領域の全体が中心領域から離脱するまで目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、工作機械によるワークの加工中に工具に過度の負荷が加わるかどうかを、工具の底面が接触領域に含まれるか否かを考慮した上で適切に評価することができる。これにより、過度の負荷が加わることを回避するための工具経路を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置及び工作機械のブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における工作機械の概略側面図である。
【図３】第１の実施の形態における工具経路変更部のブロック図である。
【図４】第１の実施の形態における第１の工具の概略図である。
【図５】第１の実施の形態における第２の工具の概略図である。
【図６】第１の実施の形態における第３の工具の概略図である。
【図７】第１の実施の形態における１つの工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。
【図８】図７における工具の部分を示す概略斜視図である。
【図９】図８における工具の底面を示す斜視図である。
【図１０】第１の実施の形態における第１の工具の概略図である。
【図１１】第１の実施の形態における目標工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。
【図１２】第１の実施の形態における移動後工具経路に沿って移動する工具を示す概略断面図である。
【図１３】第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置により工具経路を生成する制御のフローチャートである。
【図１４】第１の実施の形態におけるワークの目標形状を示す斜視図である。
【図１５】第１の実施の形態におけるワークの初期形状を示す斜視図である。
【図１６】第１の実施の形態におけるワークの加工途中の形状を示す斜視図である。
【図１７】目標工具経路と移動後工具経路とを説明する図である。
【図１８】目標工具経路における回転工具の進行方向と、移動後工具経路における回転工具の進行方向とを説明する図である。
【図１９】移動後工具経路と補正後工具経路とを説明する図である。
【図２０】移動後工具経路と他の補正後工具経路とを説明する図である。
【図２１】移動点の位置に対する回転工具の回転軸線方向の移動量を示す第２のグラフである。
【図２２】移動点の位置に対する回転工具の回転軸線方向の移動量を示す第３のグラフである。
【図２３】第１の実施の形態におけるＣＡＭ装置により移動後工具経路を補正して補正後工具経路を生成する制御のフローチャートである。
【図２４】第２の実施の形態におけるＣＡＭ装置及び工作機械のブロック図である。
【図２５】第３の実施の形態における１つの工具の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１から図１６を参照して、本発明の第１の実施の形態における工具経路評価方法、工具経路生成方法、工具経路生成装置、及び工作機械の数値制御装置について説明する。本発明における工具経路とは、ワークを加工するときのワークに対する回転工具の相対的な経路を意味している。
【００２４】
図１は、本実施の形態における加工システムのブロック図である。本実施の形態の加工システムは、ＣＡＤ装置１０、ＣＡＭ装置２０、及び工作機械４０を備える。ＣＡＤ装置１０は、使用者の操作に従ってワークの目標形状データＤ１を生成する。ＣＡＤ装置１０により生成された目標形状データＤ１は、ＣＡＭ装置２０に入力される。
【００２５】
ＣＡＭ装置２０は、ワークを目標形状に加工するための第２の加工プログラムＰ２を出力する。ＣＡＭ装置２０は、形状データ読取部２１及び経路設定部２２を備えている。形状データ読取部２１は、ＣＡＤ装置１０で生成された目標形状データＤ１を読み取る。経路設定部２２は、目標形状データＤ１等に基づいて工具経路を生成する。また、経路設定部２２は、その工具経路が設定された加工プログラムを生成する。本実施の形態では、経路設定部２２により生成される初期の工具経路を目標工具経路Ｒ１と称する。また、経路設定部２２により生成される加工プログラムを第１の加工プログラムＰ１と称する。
【００２６】
ＣＡＭ装置２０は、加工プログラム変更部３０を備えている。加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を変更して変更後工具経路Ｒ２を生成する。そして、加工プログラム変更部３０は、変更後工具経路が設定された第２の加工プログラムＰ２を生成する。ＣＡＭ装置２０は、本発明の工具経路生成装置として機能する。
【００２７】
ＣＡＭ装置２０により生成された第２の加工プログラムＰ２は、工作機械４０に送出される。工作機械４０は、数値制御装置５０及び各軸サーボモータＳを備えている。数値制御装置５０は、第２の加工プログラムＰ２を読み取り解釈するとともに補間演算を実施する。数値制御装置５０は、第２の加工プログラムＰ２に基づいて各軸サーボモータＳに動作指令を送出する。そして、動作指令に従って各軸サーボモータＳが駆動することによって回転工具がワークに対して相対移動する。
【００２８】
図２に、本実施の形態における工作機械４０の概略側面図を示す。工作機械４０は、ワークＷを回転テーブル４６とともに旋回させるテーブル旋回型の工作機械である。工作機械４０には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が設定されている。Ｚ軸は、主軸４３がワークＷに向かって移動する直動送り軸である。Ｙ軸は、キャリッジ４７が移動する直動送り軸である。Ｚ軸及びＹ軸に垂直な直動送り軸がＸ軸に設定されている。また、工作機械４０は、Ｙ軸に対して平行に延びる軸線周りの回転軸としてＢ軸を有している。さらに、Ｚ軸に対して平行に延びる軸線周りの回転軸としてＣ軸を有している。
【００２９】
工作機械４０は、基台であるベッド４１と、ベッド４１の上面に立設されるコラム４２を備えている。工作機械４０は、主軸４３を回転可能に支持する主軸頭４４と、主軸頭４４をコラム４２の前方に支持するサドル４５とを備えている。主軸頭４４は、主軸４３の先端が回転テーブル４６に対向するように主軸４３を下向きに支持している。主軸４３の先端には回転工具Ｔが装着される。
【００３０】
工作機械４０は、ワークＷが配置される回転テーブル４６と、回転テーブル４６を支持するＵ字形の揺動支持部材４８とを備えている。工作機械４０は、揺動支持部材４８を支持するＵ字形のキャリッジ４７を備えている。キャリッジ４７は、Ｙ軸方向に離間された一対の支柱４７ａ，４７ｂにおいて揺動支持部材４８を支持している。揺動支持部材４８は、Ｙ軸方向の両側の端部がキャリッジ４７に支持されている。揺動支持部材４８は、Ｂ軸方向に揺動可能に支持されている。
【００３１】
工作機械４０は、それぞれの移動軸に基づいてワークに対して回転工具を相対的に移動させる移動装置を備えている。移動装置は、それぞれの移動軸に沿って駆動する各軸サーボモータＳを含んでいる。移動装置は、コラム４２に対してサドル４５をＸ軸方向に移動させる。移動装置は、ベッド４１に対してキャリッジ４７をＹ軸方向に移動させる。コラム４２には、キャリッジ４７が部分的に進入可能なように空洞部４２ｃが形成されている。また、移動装置は、サドル４５に対して主軸頭４４をＺ軸方向に移動させる。移動装置は、回転テーブル４６を含んでいる。回転テーブル４６は、揺動支持部材４８に対してＣ軸方向に回転する。さらに、移動装置は、キャリッジ４７に対して、Ｂ軸方向に揺動支持部材４８を回転させる。このように、工作機械４０は、互いに直交する３つの直動軸と、２つの回転軸とを有する。本実施の形態の工作機械４０は、５軸制御の工作機械である。
【００３２】
本実施の形態では、このような５軸制御の工作機械４０によってワークを加工する。図３は、ＣＡＭ装置２０の加工プログラム変更部３０における工具経路変更部３５のブロック図である。図１及び図３を参照して、ＣＡＭ装置２０の加工プログラム変更部３０について詳細に説明する。加工プログラム変更部３０は、入力部３１、接触領域算出部３２ａ、判定部３３ａ、表示部３４、工具経路変更部３５、及びプログラム生成部３９ａを含んでいる。入力部３１には、第１の加工プログラムＰ１、ワークＷの初期形状データＤ２、工具形状データＤ３、及び閾値Ｄ４が入力される。第１の加工プログラムＰ１には、予め定められた目標工具経路Ｒ１が含まれている。目標工具経路Ｒ１は、例えば、ワークの目標形状に沿った工具経路である。初期形状データＤ２は、例えば、ワークＷを加工する前の素材の形状データである。工具形状データＤ３は、工具の種類や寸法等のデータである。工具形状データＤ３には、回転工具の底面部分の形状や寸法等が含まれている。閾値Ｄ４は、ワークＷの加工中に回転工具の底面部分に加わる負荷の大きさを判定するための判定値である。本実施形態における負荷とは、ワークＷと回転工具Ｔとが接触したときにワークＷから回転工具Ｔに作用する荷重を意味する。
【００３３】
図４は、１つの回転工具を示す側面図であり、フラットエンドミルが示されている。図５は、他の回転工具を示す側面図であり、ラジアスエンドミルが示されている。図６は、さらに他の回転工具を示す側面図であり、ボールエンドミルが示されている。図４から図６のように、本実施の形態では、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳに交差する工具先端の全部又は一部を回転工具Ｔの底面部分ＴＢとしている。例えば、フラットエンドミル及びラジアスエンドミルについては、回転軸線ＴＳに直交する平面状の工具先端を底面部分ＴＢとすることができる。また、ボールエンドミルについては、回転軸線ＴＳに交差する曲面状の工具先端の一部を底面部分ＴＢとすることができる。より具体的には、ボールエンドミルの工具中心点ａを頂点とする仮想錐体の頂点の角度θ１を指定することができる。そして、ボールエンドミルの曲面状の工具先端のうちの仮想錐体に含まれる部分を底面部分ＴＢとすることができる。
【００３４】
図１を参照すると、接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。図７は、ワークＷに対して相対移動しながらワークＷを加工する回転工具Ｔを示す概略断面図である。図８は、図７における回転工具Ｔの部分を拡大して示す斜視図である。また、図９は、図８における回転工具Ｔの底面部分ＴＢを示す斜視図である。図７における矢印Ａ１は、或る工具経路に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔの進行方向を示している。
【００３５】
図７において、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳは、進行方向に垂直な仮想平面ＶＰ１に対して進行方向と逆向きに傾斜している。仮想平面ＶＰ１は工具先端点ｂを通る平面である。このような場合には、ワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔの底面部分ＴＢにワークＷからの負荷が作用することがある。そこで、本実施の形態では、上述した場合に工具経路が適切であるかどうかを判定する。なお、回転軸線ＴＳが進行方向の逆向きに傾斜した状態とは、回転工具Ｔの回転軸線ＴＳが仮想平面ＶＰ１よりも後方（すなわち、進行方向の反対側）に位置している状態である。
【００３６】
図８におけるハッチング部分は、ワークＷに対して相対移動している回転工具Ｔの外面のうちワークＷに接触している部分を示している。また、図９におけるハッチング部分は、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴを示している。本実施の形態における接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴの大きさを算出する。例えば、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの面積に対する接触領域ＡＴの面積の割合を算出する。これにより接触領域算出部３２ａの処理が簡略化される。ただし、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの寸法（例えば、直径や外周等）に対する接触領域ＡＴの寸法を算出してもよい。例えば、接触領域算出部３２ａは、底面部分ＴＢの外周のうちの接触領域ＡＴが存在する部分の外周の長さの比率を算出することもできる。算出された接触領域ＡＴの大きさは判定部３３ａに送信される。
【００３７】
また、接触領域算出部３２ａは、回転工具Ｔの実際の底面部分ＴＢを、回転軸線ＴＳに直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、その円形領域における接触領域ＡＴの大きさを算出することができる。図１０は、１つの回転工具の側面及び円形領域を示す概略図であり、ラジアスエンドミルが示されている。図１０において、回転工具Ｔの実際の底面部分ＴＢは、回転軸線ＴＳに直交する仮想平面ＶＰ２上で、かつ回転軸線ＴＳに中心が一致する円形領域ＡＲに変換されている。このようにして実際の底面部分ＴＢを円形領域ＡＲに変換することによって、底面部分ＴＢが平面状でない場合や工具先端に切削刃が設けられている場合における接触領域算出部３２ａの処理を簡略化できる。
【００３８】
図１を参照すると、判定部３３ａは、所定の間隔ごとに設定された目標工具経路Ｒ１上の移動点のそれぞれについて、接触領域ＡＴの大きさと閾値Ｄ４とを比較する。図１１は、目標工具経路Ｒ１に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔを概略的に示す断面図である。図１１には、目標工具経路Ｒ１上の移動点ＭＰ３１，ＭＰ３２，ＭＰ３３が示されている。本実施の形態において、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１上の移動点において接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。以下の説明において、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える移動点のことを特に過負荷移動点と称する。
【００３９】
図１１の例では、移動点ＭＰ３１及び移動点ＭＰ３３においては、左から右方向へと回転工具Ｔが進んでおり回転工具Ｔの側面での切削になる。この場合は、底面部分ＴＢがワークに接触しないので接触領域ＡＴの大きさが零となり、工具経路が適切であると判断される。移動点ＭＰ３２においては、上から下方向へと回転工具Ｔが進んでおり回転工具Ｔの底面部分ＴＢの全体が接触する切削になり、移動点ＭＰ３２は過負荷移動点と判断される。
【００４０】
他方、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１上のどの移動点においても接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下である場合には、目標工具経路Ｒ１を適切と判定する。この場合、判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１と同一の変更後工具経路Ｒ２を生成してプログラム生成部３９ａに送出する。プログラム生成部３９ａは、変更後工具経路Ｒ２に基づいて第２の加工プログラムＰ２を生成する。
【００４１】
図３のように、工具経路変更部３５は、移動後経路生成部３７ａ、補助経路生成部３８、及びプログラム生成部３９ｂを含んでいる。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する。移動後工具経路Ｒ３は、例えば、目標工具経路Ｒ１の一部又は全部を回転軸線ＴＳに沿ってワークＷから離れる向きに移動した工具経路である。
【００４２】
図１２は、図１１の過負荷移動点ＭＰ３２を回避した移動後工具経路Ｒ３に沿ってワークＷに対して相対移動する回転工具Ｔを概略的に示す断面図である。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点ＭＰ３２を回転工具Ｔの回転軸線方向に沿ってワークＷから離れる向きに（すなわち、図中の矢印Ａ２の方向に）移動させて新たな移動点ＭＰ３２’を生成する。この場合の移動後工具経路Ｒ３は、移動点ＭＰ３１，ＭＰ３２’，ＭＰ３３を含む工具経路である。
【００４３】
このように、本実施の形態の工具経路変更部３５は、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定された場合に、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点を工具経路Ｔの回転軸線方向に沿って移動させることによって移動後工具経路Ｒ３を生成している。これにより、移動後工具経路Ｒ３において、主軸４３や主軸頭４４がワークＷに干渉することを防止できる。ただし、移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１上の過負荷移動点を工具経路Ｔの回転軸線方向とは異なる方向に移動させることもできる。例えば、移動後経路生成部３７ａは、ワークＷの加工面に対する回転軸線ＴＳの傾斜角度を変更することによって新たな移動点ＭＰ３２’を生成することもできる。
【００４４】
ところで、移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷには、目的形状に対する削り残し部分が残存することになる。図１２における目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３との間の部分が、この削り残し部分である。そこで、本実施の形態の補助経路生成部３８は、ワークＷの削り残し部分を加工するための補助工具経路を生成する。図３のように、補助経路生成部３８は、追加の接触領域算出部３２ｂ、追加の判定部３３ｂ、及び追加の移動後経路生成部３７ｂを含んでいる。
【００４５】
追加の接触領域算出部３２ｂは、前述した接触領域算出部３２ａと同様の機能を有する。より具体的に、追加の接触領域算出部３２ｂは、目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴの大きさを算出する。すなわち、追加の接触領域算出部３２ｂは、現在までに生成した移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷを目標工具経路Ｒ１に従って加工するときの接触領域ＡＴの大きさを算出する。
【００４６】
追加の判定部３３ｂは、前述した判定部３３ａと同様の機能を有する。すなわち、追加の判定部３３ｂは、追加の接触領域算出部３２ｂで算出した接触領域ＡＴの大きさと閾値Ｄ４とを比較することによって目標工具経路Ｒ１が適切であるかどうかを判定する。追加の判定部３３ｂによる判定結果は表示部３４に送信される。そして、追加の判定部３３ｂは、目標工具経路Ｒ１を適切と判定した場合に、現在までに生成した移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。生成された変更後工具経路Ｒ２はプログラム生成部３９ｂに送出される。プログラム生成部３９ｂは、変更後工具経路Ｒ２に基づいて第２の加工プログラムＰ２を生成する。
【００４７】
追加の移動後経路生成部３７ｂは、前述した移動後経路生成部３７ａと同様の機能を有する。すなわち、追加の移動後経路生成部３７ｂは、追加の判定部３３ｂで目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する。
【００４８】
次いで、追加の接触領域算出部３２ｂが、再び前回と同様に、現在までに加工されたワークＷを目標工具経路Ｒ１によって加工するときの接触領域ＡＴの大きさを算出する。次いで、追加の判定部３３ｂが、再び前回と同様に、目標工具経路Ｒ１が現在までに加工されたワークＷを加工するのに適切であるかどうかを判定する。目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合には、移動後経路生成部３７ｂが、再び前回と同様に、移動後工具経路Ｒ３を生成する。
【００４９】
このように、補助経路生成部３８は、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで、移動後工具経路Ｒ３を繰り返し生成する。補助工具経路は、生成された１つ以上の移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせた工具経路である。或いは、補助工具経路は、目標工具経路Ｒ１から構成された工具経路である場合もある。そして、判定部３３ｂは、移動後経路生成部３７ａ，３７ｂで生成された全ての移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。生成された変更後工具経路Ｒ２はプログラム生成部３９ｂに送出される。
【００５０】
図１及び図３を参照すると、本実施の形態のＣＡＭ装置２０は表示部３４を備えている。表示部３４は、判定部３３ａ，３３ｂによる判定結果や、目標工具経路Ｒ１の情報や、変更後工具経路Ｒ２の情報等を画面に表示する。
【００５１】
次に、図１３から図１６を参照して、本実施の形態における加工プログラム変更部３０の動作の概要について説明する。図１３は、加工プログラム変更部３０により変更後工具経路Ｒ２を生成する処理の手順を示すフローチャートである。図１３のように、加工プログラム変更部３０は、先ず、ワークの目標形状データＤ１、初期形状データＤ２、及び工具形状データＤ３を含む加工データを取得する（ステップＳ１０１）。続いて、加工プログラム変更部３０は、第１の加工プログラムＰ１から目標工具経路Ｒ１を読み込む（ステップＳ１０２）。
【００５２】
続いて、加工プログラム変更部３０は、ワークＷの目標形状、回転工具Ｔの底面部分ＴＢの形状、ワークＷの初期形状、及び閾値Ｄ４を読み込む（ステップＳ１０３）。ワークＷの目標形状は目標形状データＤ１に含まれている。底面部分ＴＢの形状は工具形状データＤ３に含まれている。ワークＷの初期形状は初期形状データＤ２に含まれている。図１４はワークＷの目標形状を示す斜視図であり、図１５はワークＷの初期形状を示す斜視図である。
【００５３】
続いて、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１とワークＷの初期形状とに基づいて、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する算出工程を実行する（ステップＳ１０４）。より具体的に、算出工程では、底面部分ＴＢの面積に対する接触領域ＡＴの面積の割合を接触領域ＡＴの大きさとして算出する。また、算出工程では、実際の底面部分ＴＢを回転軸線ＴＳに直交する仮想平面上で、かつ回転軸線ＴＳに中心が一致する円形領域ＡＲに変換し、その円形領域ＡＲにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。
【００５４】
続いて、加工プログラム変更部３０は、算出工程（ステップＳ１０４）で算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超えるかどうかを判定する判定工程を実行する（ステップＳ１０５）。より具体的に、判定工程では、目標工具経路Ｒ１の任意の場所において接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合に、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定する。他方、目標工具経路Ｒ１のいずれの場所においても接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下である場合には、目標工具経路Ｒ１が適切であると判定する。接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超えない場合（ステップＳ１０５のＮＯ）、加工プログラム変更部３０はそのままステップＳ１０７に進む。
【００５５】
それに対して、接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４を超える場合（ステップＳ１０５のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する移動後経路生成工程を実行する（ステップＳ１０６）。移動後工具経路Ｒ３は、例えば、目標工具経路Ｒ１の全部又は一部を回転軸線ＴＳに沿ってワークＷから離れる向きに移動した工具経路である。上述した算出工程（ステップＳ１０４）、判定工程（ステップＳ１０５）、及び移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）は、目標工具経路Ｒ１上の全ての移動点について一度に実行される。ただし、これら工程は、目標工具経路Ｒ１上の移動点ごとに繰り返し実行されてもよい。
【００５６】
その後、加工プログラム変更部３０はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、加工プログラム変更部３０は、ワークＷに目標形状に対する削り残しが存在するかどうかを判定する。ワークＷに削り残しが存在しない場合（ステップＳ１０７のＮＯ）、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１を変更後工具経路Ｒ２として出力する（ステップＳ１０８）。他方、ワークＷに削り残しが存在する場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は、ワークＷに残存する削り残し部分を加工するための補助工具経路を生成する補助経路生成工程を実行する。図１６は加工途中のワークＷの形状を示す斜視図である。図１６において実線で示される形状は現在までに加工されたワークの形状である。また、破線で示される形状は目標形状の一部である。すなわち、図１６のワークＷにおける破線で囲まれた領域の上方の部分がワークＷの削り残し部分である。
【００５７】
補助経路生成工程において、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１と、現在までに生成された移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて、追加の算出工程（ステップＳ１０４）、追加の判定工程（ステップＳ１０５）、及び追加の移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）を再び実行する。その後、削り残し部分が存在すると判定された場合（ステップＳ１０７のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０は再びステップＳ１０４に進む。このように、加工プログラム変更部３０は、追加の判定工程により算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になるまで、すなわち、現在までに生成された工具経路による加工後のワークＷに削り残しが存在しなくなるまで、追加の算出工程（ステップＳ１０４）、追加の判定工程（ステップＳ１０５）、及び追加の移動後経路生成工程（ステップＳ１０６）を繰り返す。このような一連の工程が補助経路生成工程である。追加の移動後経路生成工程が実行される都度、追加の移動後工具経路Ｒ３が生成される。この場合の補助工具経路は、生成された１つ以上の追加の移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせた工具経路である。
【００５８】
そして、追加の判定工程により算出した接触領域ＡＴの大きさが閾値Ｄ４以下になったら、すなわち、現在までに生成された工具経路による加工後のワークＷに削り残しが存在しなくなったら、加工プログラム変更部３０はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、加工プログラム変更部３０は、現在までに生成された移動後工具経路Ｒ３と目標工具経路Ｒ１とを組み合わせて変更後工具経路Ｒ２を生成する。以上のような処理を通じて本発明の工具経路評価方法及び工具経路生成方法が実行される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態のＣＡＭ装置２０における加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。そして、加工プログラム変更部３０は、算出した接触領域ＡＴに大きさが閾値Ｄ４を超える場合に目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。従って、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるか否かを適切に評価できる。また、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。
【００６０】
ところで、本実施の形態の工具経路生成装置及び工具経路生成方法では、予め定められた方法に従って工具経路を変更している。このために、移動後工具経路Ｒ３が望ましくない経路を含む場合がある。例えば、移動後工具経路Ｒ３に回転工具Ｔの進行方向が逆転する経路が含まれていたり、屈曲する経路が含まれていたりする場合がある。本実施の形態では、このような場合に移動後工具経路Ｒ３を補正して、補正後工具経路Ｒ３’を生成する。
【００６１】
図１７に、回転工具Ｔの進行方向が大きく変化する移動後工具経路Ｒ３の概略図を示す。それぞれの工具経路を移動点と矢印にて説明している。目標工具経路Ｒ１は、移動点ＭＰ１ａ〜ＭＰ６ａを含んでいる。目標工具経路Ｒ１に対して移動後工具経路Ｒ３が設定されている。矢印８２に示すように、それぞれの移動点ＭＰ１ａ〜ＭＰ６ａは、回転工具Ｔの回転軸線方向に沿った移動により移動点ＭＰ１ｂ〜ＭＰ６ｂに移動している。
【００６２】
この実施例では、目標工具経路Ｒ１において、目標工具経路Ｒ１の移動点ＭＰ３ａは、移動点ＭＰ３ｂに移動している。また、目標工具経路Ｒ１の移動点ＭＰ４ａは、移動点ＭＰ４ｂに移動している。ところで、移動点ＭＰ３ａから移動点ＭＰ４ａまでの経路において、ワークに対する回転工具Ｔの傾斜角度が大きく変化している。移動点ＭＰ３ａから移動点ＭＰ４ａに移動するときのワークに対する回転工具Ｔの進行方向は、矢印８６にて示されている。また、移動点ＭＰ３ｂから移動点ＭＰ４ｂに移動するときのワークに対する回転工具Ｔの進行方向は、矢印８７にて示されている。
【００６３】
図１８に、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向と、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向とを説明する概略図を示す。図１７における移動点ＭＰ３ａ，ＭＰ４ａ，ＭＰ３ｂ，ＭＰ４ｂに関する進行方向の矢印が抜粋されている。図１７及び図１８を参照して、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向が矢印８６にて示されている。また、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が矢印８７にて示されている。矢印８６に示す回転工具Ｔの進行方向と矢印８７に示す回転工具Ｔの進行方向とは、ほぼ逆向きであることが分かる。すなわち、回転工具Ｔの進行方向が反転している。ワークに対する回転工具Ｔの進行方向が急激に変化すると、大きな加速度が生じて、工作機械に過剰な力が加わるという問題がある。または、加工精度が低下する虞が生じる。
【００６４】
本実施の形態では、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向に対して、移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が急激に変化した場合には、移動後工具経路Ｒ３を補正する。本実施の形態においては、回転工具Ｔの進行方向の変化を示す角度θ３が判定角度以上になる特定の経路が存在するか否かを判別する。本実施の形態では、判定角度を９０°に設定している。回転工具Ｔの進行方向が９０°以上の角度にて変化する特定の経路が存在する場合には、特定の経路に対応する移動点を除外する補正を行う。
【００６５】
図１７及び図１８に示される例では、移動後工具経路Ｒ３において移動点ＭＰ３ｂから移動点ＭＰ４ｂに向かう移動では、回転工具Ｔの進行方向が９０°以上変化している。このために、矢印８７に示す経路は、特定の経路である判別することができる。
【００６６】
図１９に、移動後工具経路Ｒ３の補正を説明する概略図を示す。特定の経路に対応する移動点は、矢印８７の始点である移動点ＭＰ３ｂ、及び矢印８７の終点である移動点ＭＰ４ｂを含んでいる。このため、移動点ＭＰ３ｂ及び移動点ＭＰ４ｂを除外する。そして、矢印８８に示すように、移動点ＭＰ２ｂと移動点ＭＰ５ｂとを短絡する経路を生成する。移動点ＭＰ１ｂ，ＭＰ２ｂ，ＭＰ５ｂ，ＭＰ６ｂを含む経路が補正後工具経路Ｒ３’に相当する。このように、移動後工具経路Ｒ３から進行方向が急激に変化する経路を除外することができる。この方法により、ワークに対して回転工具Ｔの進行方向が急激に変化することを回避して、工作機械への負担を抑制することができる。または、加工精度の低下を抑制することができる。ここで、短絡した経路における干渉チェックを行い、干渉がある場合は、移動点ＭＰ３ｂ及び移動点ＭＰ４ｂの除外を行わない。
【００６７】
次に、移動後工具経路Ｒ３の他の補正方法について説明する。図２０に、工具経路が屈曲する移動後工具経路Ｒ３の概略図を示す。図２０に示す例においては、移動点ＭＰ１１ｂ〜ＭＰ１４ｂが示されている。移動後工具経路Ｒ３は、矢印９１、矢印９２、及び矢印９３にて示されている。ここで、移動後工具経路Ｒ３は、矢印９１に示す向きに進行した後に、矢印９２に示す向きに進行する。このときに、移動後工具経路Ｒ３が屈曲している。すなわち、工具経路が折れ曲がっている。また、矢印９２に示す向きに進行した後に矢印９３に示す向きに進行するときも工具経路が屈曲している。
【００６８】
他の補正方法では、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する経路が含まれるか否かを判定する。そして、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する経路が含まれる場合には、屈曲する経路を曲線状の経路に変更する補正を行う。図２０の例においては、矢印９１，９２，９３に示す屈曲する工具経路を、矢印９９，９３に示す曲線状の工具経路に補正する。ワークの外側に向かって屈曲する経路は、凹状の曲線状の経路に変更する。ワークの内側に向かって屈曲する経路は、凸状の曲線の経路に変更する。すなわち、補正後工具経路が、移動後工具経路に対してワークの外側に位置するように経路を変更する。矢印９９に示す経路が、補正後工具経路Ｒ３’に相当する。
【００６９】
図２１に、移動点の位置に対する回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量のグラフを示す。この実施例では、矢印８２に示すように、目標工具経路Ｒ１を移動して移動後工具経路Ｒ３が生成されている。目標工具経路Ｒ１は、移動点ＭＰ１０ａ〜ＭＰ１４ａを含んでいる。移動後工具経路Ｒ３は、移動点ＭＰ１０ｂ〜ＭＰ１４ｂを含んでいる。ここで、矢印９１に示す工具経路に対して矢印９２に示す工具経路は屈曲している。また、矢印９２に示す工具経路に対して矢印９３に示す工具経路は屈曲している。移動点ＭＰ１２ｂ及び移動点ＭＰ１３ｂは、屈曲点になっている。このために、移動点ＭＰ１１ｂから移動点ＭＰ１３ｂまでの工具経路を補正する。
【００７０】
図２２に、移動後工具経路Ｒ３を補正した補正後工具経路Ｒ３’のグラフを示す。移動点ＭＰ１３ｂが屈曲点になる矢印９２に示す工具経路は、凸状の円弧の工具経路に補正する。矢印９５に示すように、移動点ＭＰ１３ｂを通るように円弧状の工具経路を生成する。移動点ＭＰ１２ｂが屈曲点になる矢印９１に示す工具経路は、凹状の円弧の工具経路に補正する。この結果、移動点ＭＰ１５ｂと移動点ＭＰ１６ｂが新たに生成される。そして、矢印９６に示すように、移動点ＭＰ１５ｂから移動点ＭＰ１６ｂに向かう工具経路を生成する。
【００７１】
補正後工具経路Ｒ３’を生成するときの円弧の直径は、使用者が任意の値に設定することができる。例えば、矢印９４に示す円弧の直径と矢印９５に示す円弧の直径とを、工具径と同一に設定することができる。
【００７２】
次に、それぞれの補正後の移動点について、補正後の回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量を記憶する。図２２を参照して、それぞれの移動点を、記憶した移動量にて回転工具Ｔの回転軸線方向に移動させて補正後工具経路Ｒ３’の移動点を生成する。補正において新たに生成された移動点ＭＰ１５ｂ及び移動点ＭＰ１６ｂの位置は、例えば、移動点ＭＰ１１ｂと移動点ＭＰ１３ｂとを内挿することにより設定することができる。このように、補正後工具経路Ｒ３’を生成することができる。
【００７３】
以上のように、回転工具Ｔの回転軸線方向の移動量を補正することによって、屈曲する経路を曲線状の経路に変更することができる。ワークＷに対して回転工具Ｔの進行方向が急激に変化することを回避して、工作機械への負担を抑制することができる。又は、加工精度の低下を抑制することができる。なお、屈曲する経路を曲線状の経路にすることで回転工具Ｔの移動方向の変化が大きくなる場合は、補正を行わない。
【００７４】
図２３は、本実施の形態における加工プログラム変更部３０により移動後工具経路Ｒ３を補正する処理の手順を示すフローチャートを示す。この処理は、例えば、図１３に示すステップＳ１０６として実施することができる。図２３のように、加工プログラム変更部３０は、先ず回転工具Ｔの回転軸線方向に移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する（ステップＳ２０１）。
【００７５】
続いて、加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１における回転工具Ｔの進行方向に対して移動後工具経路Ｒ３における回転工具Ｔの進行方向が９０°以上変化する特定の経路が存在するか否かを判別する（ステップＳ２０２）。特定の経路が存在しない場合（ステップＳ２０２のＮＯ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０４に進む。特定の経路が存在する場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において、加工プログラム変更部３０は特定の経路に対応する移動点を削除する。
【００７６】
続いて、加工プログラム変更部３０は、移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分があるか否かを判別する（ステップＳ２０４）。移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分がない場合（ステップＳ２０４のＮＯ）、加工プログラム変更部３０は一連の処理を終了する。移動後工具経路Ｒ３に屈曲する部分がある場合（ステップＳ２０４のＹＥＳ）、加工プログラム変更部３０はステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５において、加工プログラム変更部３０は、屈曲する経路を曲線状の経路に補正する。その後、加工プログラム変更部３０は一連の処理を終了する。
【００７７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２４は、本実施の形態における加工システムの基本的構成を示すブロック図である。本実施の形態では、工具経路生成装置として機能する加工プログラム変更部３０がＣＡＭ装置２０ではなく工作機械４０の数値制御装置５０に搭載されている。また、本実施の形態では、第１の加工プログラムＰ１がＣＡＭ装置２０から出力され、第２の加工プログラムＰ２が工作機械４０の内部で生成される。
【００７８】
図２４において、読取解釈部５１は、第２の加工プログラムＰ２を読み取り解釈するとともに、移動指令を補間演算部５２に送出する。補間演算部５２は、補間周期ごとの位置指令値を演算するとともに、位置指令値をサーボモータ制御部５３に送出する。サーボモータ制御部５３は、位置指令に基づいて各移動軸の移動量を算出して各軸サーボモータＳを駆動する。本実施の形態の加工システムにおけるその他の部分の機能及び構成は、前述した第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
本実施の形態の数値制御装置５０における加工プログラム変更部３０は、目標工具経路Ｒ１による加工中にワークＷに実際に接触すると予測される底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴの大きさを算出する。そして、加工プログラム変更部３０は、算出した接触領域ＡＴに大きさが閾値Ｄ４を超える場合に目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する。従って、本実施の形態の数値制御装置５０によると、前述した第１の実施の形態のＣＡＭ装置２０と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態の数値制御装置５０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。
【００８０】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の加工システムは、接触領域算出部３２ａ，３２ｂ、判定部３３ａ，３３ｂ、及び移動後経路生成部３７ａ，３７ｂを除いて、第１の実施の形態の加工システムと同様の機能及び構成を有する（図１及び図３参照）。また、本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている。
【００８１】
図２５は、本実施の形態における回転工具Ｔの側面及び底面を示す概略図であり、ボールエンドミルが示されている。本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている。特に、図２５では、底面部分ＴＢにおける回転軸線ＴＳ近傍に位置する中心領域ＡＣが予め定められている。この中心領域ＡＣに関する情報は工具形状データＤ３に格納されている。
【００８２】
本実施の形態において、接触領域算出部３２ａは、目標工具経路Ｒ１と加工前のワークＷの形状とに基づいて、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴを求める工程を実行する。判定部３３ａは、目標工具経路Ｒ１の任意の場所において接触領域ＡＴの少なくとも一部が底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣに重なる場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する工程を実行する。移動後経路生成部３７ａは、目標工具経路Ｒ１が不適切であると判定された場合に、接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する工程を実行する。
【００８３】
同様に、追加の接触領域算出部３２ｂは、目標工具経路Ｒ１と移動後工具経路Ｒ３による加工後のワークＷの形状とに基づいて接触領域ＡＴを求める工程を実行する。追加の判定部３３ｂは、追加の接触領域算出部３２ｂで求めた接触領域ＡＴの少なくとも一部が中心領域ＡＣに重なる場合に、目標工具経路Ｒ１を不適切と判定する工程を実行する。そして、追加の移動後経路生成部３７ｂは、追加の判定部３３ｂで目標工具経路Ｒ１が不適切と判定された場合に、接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで目標工具経路Ｒ１を移動した移動後工具経路Ｒ３を生成する工程を実行する。これら追加の工程は、追加の接触領域算出部３２ｂで求めた接触領域ＡＴの全体が中心領域ＡＣから離脱するまで繰り返される。
【００８４】
従って、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、前述した第１の実施の形態と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態のＣＡＭ装置２０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。さらに、本実施の形態では、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴが中心領域ＡＣに重なるときに工具経路を不適切と判定するので、加工時の周速が特に小さくなる底面部分ＴＢの中心領域ＡＣにおいてワークが切削される虞を低減できる。
【００８５】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態の加工システムは、接触領域算出部３２ａ，３２ｂ、判定部３３ａ，３３ｂ、及び移動後経路生成部３７ａ，３７ｂを除いて、第２の実施の形態の加工システムと同様の機能及び構成を有する（図３及び図２４参照）。本実施の形態の接触領域算出部３２ａ，３２ｂは、第３の実施の形態の接触領域算出部３２ａ，３２ｂと同様の機能を有する。本実施の形態の判定部３３ａ，３３ｂは、第３の実施の形態の判定部３３ａ，３３ｂと同様の機能を有する。本実施の形態の移動後経路生成部３７ａ，３７ｂは、第３の実施の形態の移動後経路生成部３７ａ，３７ｂと同様の機能を有する。また、本実施の形態では、回転工具Ｔの底面部分ＴＢにおける中心領域ＡＣが予め定められている（図２５参照）。
【００８６】
従って、本実施の形態の数値制御装置５０によると、上記の実施の形態と同様に、工作機械４０によるワーク加工中に回転工具に過度の負荷が加わるかどうかを適切に評価できる。また、本実施の形態の数値制御装置５０によると、回転工具に過度の負荷が加わることを回避するための移動後工具経路Ｒ３を生成できる。さらに、本実施の形態では、底面部分ＴＢにおける接触領域ＡＴが中心領域ＡＣに重なるときに工具経路を不適切と判定するので、加工時の周速が特に小さくなる底面部分ＴＢの中心領域ＡＣにおいてワークが切削される虞を低減できる。
【００８７】
上記の実施の形態では、５軸の移動軸を有する工作機械を例示しているが、この形態に限られず、ワークに対して工具が相対移動する任意の工作機械を使用できる。例えば、３つの直動軸を有する３軸の工作機械に本発明を適用できる。また、上記の実施の形態では、フラットエンドミルやラジアスエンドミルやボールエンドミル等の回転工具を例示しているが、ワークに対して相対移動してワークを加工する任意の回転工具を採用できる。例えば、各種フライス等の他の回転工具に本発明を適用できる。
【００８８】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一又は相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態には、請求の範囲に示される変更が含まれている。
【符号の説明】
【００８９】
３０    加工プログラム変更部
３２ａ    接触領域算出部
３２ｂ    接触領域算出部
３３ａ    判定部
３３ｂ    判定部
３５    工具経路変更部
３７ａ    移動後経路生成部
３７ｂ    移動後経路生成部
３８    補助経路生成部
３９ａ    プログラム生成部
３９ｂ    プログラム生成部
ａ    工具中心点
ｂ    工具先端点
ＡＣ    中心領域
ＡＲ    円形領域
ＡＴ    接触領域
Ｄ１    目標形状データ
Ｄ２    初期形状データ
Ｄ３    工具形状データ
Ｄ４    閾値
Ｐ１    第１の加工プログラム
Ｐ２    第２の加工プログラム
Ｒ１    目標工具経路
Ｒ２    変更後工具経路
Ｒ３    移動後工具経路
Ｒ３’    補正後工具経路
ＴＢ    底面部分
ＴＳ    回転軸線
【図１】
2015037143.tif 000003
【図２】
2015037143.tif 000004
【図３】
2015037143.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015037143.tif 000007
【図６】
2015037143.tif 000008
【図７】
2015037143.tif 000009
【図８】
2015037143.tif 000010
【図９】
2015037143.tif 000011
【図１０】
2015037143.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2015037143.tif 000020
【図１９】
2015037143.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2015037143.tif 000023
【図２２】
2015037143.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月4日(2016.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する判定工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
【請求項２】
前記算出工程は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１に記載の工具経路評価方法。
【請求項３】
前記算出工程は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１に記載の工具経路評価方法。
【請求項４】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路評価方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記目標工具経路が不適切であると判定する工程と、を含むことを特徴とした工具経路評価方法。
【請求項５】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出工程と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
【請求項６】
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成工程をさらに含む、請求項５に記載の工具経路生成方法。
【請求項７】
前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項５に記載の工具経路生成方法。
【請求項８】
前記補助経路生成工程は、
前記目標工具経路と、前記移動後の工具経路による加工後のワークの形状とに基づいて、前記接触領域の大きさを算出する追加の算出工程と、
前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値を超える場合に、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した前記移動後の工具経路を生成する追加の移動後経路生成工程と、を含んでおり、
前記補助経路生成工程は、前記追加の算出工程により算出した前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで、前記追加の算出工程、及び前記追加の移動後経路生成工程を繰り返す、請求項６に記載の工具経路生成方法。
【請求項９】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を評価する工具経路生成方法であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める工程と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する工程と、を含むことを特徴とした工具経路生成方法。
【請求項１０】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するときの工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予測される接触領域の大きさを算出する算出部と、
前記接触領域の大きさが予め定められた閾値を超える場合に、前記接触領域の大きさが前記閾値以下になるまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
【請求項１１】
前記算出部は、前記接触領域の大きさを、前記底面部分の面積に対する前記接触領域の面積の割合として求める、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１２】
前記算出部は、前記回転工具が有する前記底面部分を、前記工具回転軸線に直交する仮想平面上の円形領域に変換するとともに、前記円形領域における前記接触領域の大きさを算出する、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１３】
前記移動後の工具経路は、工具回転軸線方向に沿ってワークから離れる向きに前記目標工具経路を移動した工具経路である、請求項１０に記載の工具経路生成装置。
【請求項１４】
ワークに対して回転工具が相対移動しながらワークを加工するための工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
予め定められた目標工具経路と、前記目標工具経路による加工前のワークの形状とに基づいて、工具回転軸線に交差する回転工具先端を含む部分を底面部分（ＴＢ）とし、前記底面部分（ＴＢ）が前記目標工具経路による加工中にワークに実際に接触すると予想される接触領域を求める算出部と、
前記接触領域の少なくとも一部が前記底面部分における予め定められた中心領域に重なる場合に、前記接触領域の全体が前記中心領域から離脱するまで前記目標工具経路を移動した移動後の工具経路を生成する移動後経路生成部と、
前記移動後の工具経路による加工後のワークに残存する削り残し部分を加工するための補助の工具経路を生成する補助経路生成部と、を備えることを特徴とした工具経路生成装置。
【国際調査報告】
2015037143.tif 000028
2015037143.tif 000029
2015037143.tif 000030
2015037143.tif 000031