(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸を有するワークピース（６００）から機械加工されたオブジェクト（６０２）を製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法であって、前記機械加工されたオブジェクト（６０２）は、完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、前記方法は、
前記完成したオブジェクトの表面（６１０）を画定することと、
オフセット表面（６２０）を画定することであって、前記オフセット表面（６２０）が前記完成したオブジェクトの表面（６１０）の外部にあり、オフセット距離だけ前記完成したオブジェクトから離され、前記オフセット表面（６２０）が前記機械加工されたオブジェクト（６０２）の内側制限表面を画定することと、
スカラップ表面（６３０）を画定することであって、前記スカラップ表面（６３０）が前記オフセット表面（６２０）の外部にあり、スカラップ距離だけ前記オフセット表面（６２０）から離され、前記スカラップ表面（６３０）が前記機械加工されたオブジェクト（６０２）の外側制限表面を画定することと、
前記Ｚ軸に沿った複数の高さで、前記ワークピース（６００）内に複数の単調に上方に切削される段を作り出す前記コンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することであって、前記ワークピース（６００）内の複数の単調に上方に切削される段が、前記機械加工されたオブジェクト（６０２）を生じさせ、
前記複数の単調に上方に切削される段により作り出される機械加工されたオブジェクト（６０２）の表面がすべて、前記オフセット表面（６２０）により画定される内側制限表面と、前記スカラップ表面（６３０）により画定される外側制限表面との間にあり、
前記Ｚ軸に沿った複数の高さでの前記ワークピース（６００）内の複数の単調に上方に切削される段がすべて、前記複数の単調に上方に切削される段により作り出される機械加工されたオブジェクト（６０２）の表面がすべて前記オフセット表面（６２０）により画定される内側制限表面と前記スカラップ表面（６３０）により画定される外側制限表面との間にあるように形成される、
ことと、を含み、
前記コンピュータ数値制御式フライス盤のために前記ツールパスを計算することが、より低い段の床面との段前方端縁壁（７２２、７５２、７８２）の交差を表す曲線にすべて沿って分布した相互に方位角によって分けられた点（６８２）の集合体のために段の高さを計算することを含み、
前記相互に方位角によって分けられた点（６８２）の集合体のために段の高さを計算することは、
前記点（６８２）の集合体の内の各点について、前記点を通って伸長し、前記スカラップ表面（６３０）とスカラップ曲線交差点（７３６）で交差するように前記Ｚ軸に平行に想像鉛直線を描画することと、
前記相互に方位角によって分けられた点（６８２）の集合体の内のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点（７３６）の最低高さを確かめることと、
前記相互に方位角によって分けられた点（６８２）の集合体の内のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点（７３６）の最低高さであるものとして、前記段についての高さを選択することと、
を含み、
前記方法は、
前記段についての高さで、前記Ｚ軸に垂直に前記ワークピース（６００）を通る想像上のスライスをとることと、
前記高さでの前記想像鉛直線上の点と前記スカラップ表面（６３０）との間の垂線距離を確かめることと、
前記点（６８２）の集合体の内の１つについての垂線距離が所定のスカラップ公差未満である場合に、前記点（６８２）の集合体の内のその１つを「切断するのによい」点（６８２、７３２、７６２）として指定することと、
をさらに含む、自動化されたコンピュータ実装方法。
【請求項２】
前記ツールパスを計算することは、前記複数の単調に上方に切削される段のそれぞれの高さを、その高さで切断される表面のそれぞれが前記オフセット表面（６２０）により画定される内側制限表面と前記スカラップ表面（６３０）により画定される外側制限表面との間にあることを保証する最大高さであるように選択することを含む、請求項１に記載の自動化されたコンピュータ実装方法。
【請求項３】
前記ツールパスを計算することは、前記ワークピース（６００）を、前記複数の単調に上方に切削される段のそれぞれの各高さでの所与の場所で切断するかどうかを選択することを含む、請求項１に記載の自動化されたコンピュータ実装方法。
【請求項４】
前記ツールパスを計算することは、前記複数の単調に上方に切削される段のそれぞれの各高さでの所与の場所での切れ目の幅を選択することを含む、請求項１に記載の自動化されたコンピュータ実装方法。
【請求項５】
前記ツールパスは、鉛直壁を有する初期の切れ目を画定する少なくとも１つの初期のツールパス部分を含み、前記初期の切れ目に隣接し、前記複数の単調に上方に切削される段に相当する複数の表面部分のそれぞれで鉛直傾斜をともに画定する複数の階段状の鉛直壁に前記初期の切れ目の鉛直壁をさらに機械加工する少なくとも１つのツールパス部分が後に続く、請求項１に記載の自動化されたコンピュータ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、その開示が参照することにより本明細書に組み込まれる、２０１２年８月３０日に米国公開特許出願第２０１２／０２２１１４０号として公開され、現在は米国特許第８，４８９，２２４号である、２０１１年２月２８日に出願された米国特許出願第１３／０３６，７２６号の分割出願である、２０１３年６月１３日に出願された米国特許出願第１３／９１６，９１８号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、自動化されたツールパス設計及びコンピュータ制御の機械加工のためのシステム及び方法論、並びにそれにより生産される製品に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動化されたツールパス設計及びコンピュータ制御の機械加工のための多様なシステム及び方法論が既知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、自動化されたツールパス設計及びコンピュータ制御の機械加工のための改善されたシステム及び方法論、並びにそれにより生産される製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって本発明の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法が提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することを含み、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピース内の複数の逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択される。
【０００６】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法も提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算すること、を含み、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するかどうかの決定は、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【０００７】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することを含み、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれがどの高さで作られるのかに関する決定は、完成したオブジェクト上の多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【０００８】
好ましくは、関数は所与の高さでの完成したオブジェクトの最小の傾斜の関数である。
【０００９】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を利用してＺ軸を有するワークピースを機械加工してワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するための方法も提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することと、ここで複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピース内の複数の逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択され、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００１０】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を利用してＺ軸を有するワークピースを機械加工してワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するための方法がさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することと、ここで複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するかどうかの決定が、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を利用してＺ軸を有するワークピースを機械加工してワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するための方法がなおさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該方法は、完成したオブジェクトの表面を画定することと、オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセット表面を画定することと、スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することと、ここで複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれがどの高さで作られるのかに関する決定は、完成したオブジェクト上の多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００１２】
好ましくは、関数は所与の高さでの完成したオブジェクトの最小の傾斜の関数である。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの高さを、その高さで切断される表面のそれぞれがオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証する最大高さとなるように選択することを含む。
【００１４】
好ましくは、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所で、ワークピースを切断するかどうかを選択することを含む。さらに又は代わりに、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所での切れ目の幅を選択することを含む。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスは、初期の切れ目に隣接し、複数の逓増切れ目に相当する複数の表面部分のそれぞれで鉛直傾斜をともに定める複数の階段状の鉛直壁に初期の切れ目の鉛直壁をさらに機械加工する少なくとも１つのツールパス部分が後に続く、鉛直壁を有する初期切れ目を画定する少なくとも１つの初期のツールパス部分を含む。
【００１６】
好ましくは、コンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することは、より低い段の床面との段前方端縁壁の交差を表す曲線に沿ってすべて密に分布した相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することを含む。さらに、相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することは、点の集合体の内の各点について、点を通って伸長し、スカラップ表面とスカラップ曲線交差点で交差するようにＺ軸に平行に想像鉛直線を描画することと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さを確かめることと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さであるとして段の高さを選択することを含む。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式のフライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法は、段のための高さでＺ軸に垂直にワークピースを通る想像上のスライスをとることと、高さでの想像鉛直線上の点とスカラップ表面との間の垂線距離を確かめることと、点の集合体の内の１つのための垂線距離が所定のスカラップ公差未満である場合に、点の集合体の内の該１つを「切断するのによい」点として指定することも含む。
【００１８】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、ワークピースからオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がなおさらに提供され、該方法は、コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめることと、コンピュータを使用し、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択することと、ツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためにツールパスを構成することを含む。
【００１９】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を利用してワークピースを機械加工するための方法がなおさらに提供され、該方法は、コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめることと、コンピュータを使用し、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択することと、ツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためにツールパスを構成することと、ツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００２０】
好ましくは、該方法は、使用可能なスピンドル動力の関数としてフライス盤の少なくとも１つの追加パラメータを変えることも含む。さらに、フライス盤の少なくとも１つの追加のパラメータは、送り速度及びｒｐｍの内の少なくとも１つである。
【００２１】
本発明のなおさらに好ましい実施形態に従って、ワークピースから相対的に薄い壁を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がなおさらに提供され、該方法は、コンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、その後、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択することを含む。
【００２２】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、ワークピースから相対的に薄い壁を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を利用してワークピースを機械加工するための方法も提供され、該方法は、コンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、その後、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択することと、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００２３】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式のフライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法も提供され、該方法は、コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめることと、及びコンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択することを含む。
【００２４】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を利用しワークピースを機械加工するための方法がなおさらに提供され、該方法は、コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめることと、及びコンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択することと、ツールパスに沿って工具を向けることを含む。
【００２５】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、半開放部位を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がさらに提供され、該方法は、コンピュータを使用し、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定することと、コンピュータを使用し、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定することと、コンピュータを使用し、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択することを含む。
【００２６】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、半開放部位を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースを機械加工するための方法がさらに提供され、該方法は、コンピュータを使用し、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定することと、コンピュータを使用し、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定することと、コンピュータを使用し、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択することと、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００２７】
好ましくは、概して螺旋型ツールパスは、螺旋型ツールパスが、半開放部位の中に含まれ、その少なくとも１つの側面を半開放部位の開放端縁から分離する相対的に厚い壁を有する、閉鎖部位を機械加工することを特徴とする初期の螺旋型ツールパス部分、及び相対的に厚い壁の取外しに適した複数のツールパスを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態に従って、複数のツールパスは厚い壁の中で相互に離間された相対的に狭い溝を切断し、それによって複数の厚い壁のセグメントを画定し、その後複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適している。さらに、複数のツールパスは複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適した螺旋ツールパスを含む。
【００２９】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、その両端部で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がなおさらに提供され、該方法は、コンピュータを使用し、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択することを含む。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、その両端部で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースを機械加工するための方法も提供され、該方法は、コンピュータを使用し、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択することと、第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００３１】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がなおさらに提供され、その製作は切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含み、切れ目の第１の最大深さが切れ目の第２の最大深さよりも大きく、該方法は、コンピュータを使用し、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つよりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択することを含む。
【００３２】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースを機械加工するための方法がなおさらに提供され、その製作は切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含み、切れ目の第１の最大深さが切れ目の第２の最大深さよりも大きく、該方法は、コンピュータを使用し、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の内の対応する１つよりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択することと、少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００３３】
好ましくは、自動的に選択することは、フライス加工ツールにより経験される機械的負荷が概して一定の最適化された値であることを保証するために、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値及び第２の最大値を調整することを含む。
【００３４】
本発明のさらに好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法がなおさらに提供され、オブジェクトの製作は、選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間での工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含み、該方法は、コンピュータを使用し、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定することと、コンピュータを使用し、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定することと、コンピュータを使用し、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択することを含む。
【００３５】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースを機械加工するための方法がさらに提供され、オブジェクトの製作は選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間で工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含み、該方法は、コンピュータを使用し、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定することと、コンピュータを使用し、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定することと、コンピュータを使用し、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択することと、最短の再配置時間を有する再配置経路に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることを含む。
【００３６】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、第２の再配置経路は、最短の再配置時間に基づいて隙間平面での工具移動を含まない考えられる複数の再配置経路の中からコンピュータによって自動的に選択される。さらに、複数の再配置経路は、工具の持ち上げを必要とする再配置経路及び工具の持ち上げを必要としない再配置経路を含む。
【００３７】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置も提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該装置は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、及びＺ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内の複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するために作動するツールパス構成エンジンを含み、複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピースの逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択される。
【００３８】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該装置は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、及びＺ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内の複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するために作動するツールパス構成エンジンを含み、複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するかどうかの決定は、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【００３９】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該装置は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、及びＺ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内の複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するために作動するツールパス構成エンジンを含み、複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、どの高さで複数の逓増切れ目のそれぞれが作られるのかの決定は、完成したオブジェクトの多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【００４０】
好ましくは、関数は所与の高さでの完成したオブジェクトの最小の傾斜の関数である。
【００４１】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤がさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するため、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピースの逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択され、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００４２】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤がなおさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するため、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するか否かの決定は、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００４３】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤がなおさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、完成したオブジェクトの表面を画定するため、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定するため、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するため、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するため、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、どの高さで複数の逓増切れ目のそれぞれが作られるのかが、完成したオブジェクトの多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００４４】
好ましくは、関数は所与の高さでの完成したオブジェクトの最小の傾斜の関数である。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの高さを、その高さで切断される表面のそれぞれがオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証する最大高さとなるように選択することを含む。
【００４６】
好ましくは、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所で、ワークピースを切断するかどうかを選択することを含む。さらに又は代わりに、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所での切れ目の幅を選択することを含む。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスは、初期の切れ目に隣接し、複数の逓増切れ目に相当する複数の表面部分のそれぞれで鉛直傾斜をともに定める複数の階段状の鉛直壁に初期の切れ目の鉛直壁をさらに機械加工する少なくとも１つのツールパス部分が後に続く、鉛直壁を有する初期切れ目を画定する少なくとも１つの初期のツールパス部分を含む。
【００４８】
好ましくは、コンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することは、より低い段の床面との段前方端縁壁の交差を表す曲線に沿ってすべて密に分布した相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することを含む。さらに、相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することは、点の集合体の内の各点について、点を通って伸長し、スカラップ表面とスカラップ曲線交差点で交差するようにＺ軸に平行に想像鉛直線を描画することと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さを確かめることと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さであるとして段の高さを選択することを含む。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することは、段のための高さでＺ軸に垂直にワークピースを通る想像上のスライスをとることと、高さでの想像鉛直線上の点とスカラップ表面との間の垂線距離を確かめることと、点の集合体の内の１つのための垂線距離が所定のスカラップ公差未満である場合に、点の集合体の内の該１つを「切断するのによい」点として指定することも含む。
【００５０】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、ワークピースからオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、該装置は、コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめるため、コンピュータを使用し、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択するため、及びツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためのツールパスを構成するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００５１】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめるため、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択するため、ツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためのツールパスを構成するため、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含んだコンピュータ数値制御式フライス盤も提供される。
【００５２】
好ましくは、自動的に選択することは、使用可能なスピンドル動力の関数としてフライス盤の少なくとも１つの追加パラメータを変えることも含む。さらに、フライス盤の少なくとも１つの追加のパラメータは、送り速度及びｒｐｍの内の少なくとも１つである。
【００５３】
本発明のなおさらに好ましい実施形態に従って、ワークピースから相対的に薄い壁を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、該装置は、コンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、及びその後、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００５４】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、ワークピースから相対的に薄い壁を有するオブジェクトを製作するためのコンピュータ数値制御式フライス盤がさらに提供され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、以下の特性を有するツールパス、つまり意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、その後、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択するため、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００５５】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式のフライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置も提供され、該装置は、コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめるため、コンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００５６】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、ワークピースを機械加工するためのコンピュータ数値制御式フライス盤がさらに提供され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめるため、以下の特性を有するツールパス、つまり第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の内の対応する１つ未満である、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択するため、及びツールパスに沿って工具を向けるために作動するコントローラを含む。
【００５７】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、半開放部位を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がさらに提供され、該装置は、コンピュータを使用し、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定するため、コンピュータを使用し、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定するため、コンピュータを使用し、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００５８】
本発明のさらに追加の好ましい実施形態に従って、ワークピースから半開放部位を有するオブジェクトを製作するためのコンピュータ数値制御式フライス盤がなおさらに提供され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定するため、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定するため、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択するため、及びより短い機械加工時間を有するツールパスタイプに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００５９】
好ましくは、概して螺旋型ツールパスは、螺旋型ツールパスが、半開放部位の中に含まれ、その少なくとも１つの側面を半開放部位の開放端縁から分離する相対的に厚い壁を有する、閉鎖部位を機械加工することを特徴とする初期の螺旋型ツールパス部分、及び相対的に厚い壁の取外しに適した複数のツールパスを含むことを特徴とする。
【００６０】
本発明の好ましい実施形態に従って、複数のツールパスは厚い壁の中で相互に離間された相対的に狭い溝を切断し、それによって複数の厚い壁のセグメントを画定し、その後複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適している。さらに、複数のツールパスは複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適した螺旋ツールパスを含む。
【００６１】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、その両端部で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、該装置は、コンピュータを使用し、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００６２】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、その両端部で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースを機械加工するためのコンピュータ数値制御式フライス盤も提供され、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択するため、及び第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００６３】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、その製作は切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含み、切れ目の第１の最大深さが切れ目の第２の最大深さよりも大きく、該装置は、コンピュータを使用し、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の内の対応する１つよりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００６４】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにワークピースを機械加工するためのコンピュータ数値制御式フライス盤がなおさらに提供され、その製作は切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含み、切れ目の第１の最大深さが切れ目の第２の最大深さよりも大きく、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の内の対応する１つよりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択するため、及び少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００６５】
好ましくは、自動的に選択することは、フライス加工ツールにより経験される機械的負荷が概して一定の最適化された値であることを保証するために、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値及び第２の最大値を調整することを含む。
【００６６】
本発明のさらに好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置がなおさらに提供され、オブジェクトの製作は、選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間での工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含み、該装置は、コンピュータを使用し、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定するため、コンピュータを使用し、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定するため、及びコンピュータを使用し、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択するために作動するツールパス構成エンジンを含む。
【００６７】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、オブジェクトを製作するためにワークピースを機械加工するためのコンピュータ数値制御式フライス盤がさらに提供され、オブジェクトの製作は選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間で工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含み、該コンピュータ数値制御式フライス盤は、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定するため、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定するため、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択するため、及び最短の再配置時間を有する際は再配置経路に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けるために作動するコントローラを含む。
【００６８】
本発明の好ましい実施形態に従って、第２の再配置経路は、最短の再配置時間に基づいて隙間平面での工具移動を含まない考えられる複数の再配置経路の中からコンピュータによって自動的に選択される。さらに、複数の再配置経路は、工具の持ち上げを必要とする再配置経路及び工具の持ち上げを必要としない再配置経路を含む。
【００６９】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから製作された機械加工されたオブジェクトも提供され、機械加工されたオブジェクトは、完成したオブジェクトの表面を画定することによって、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定することによって、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定することによって、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内の複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することによって、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピースの逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択され、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用し、完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成される。
【００７０】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから製作された機械加工されたオブジェクトがさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは、完成したオブジェクトの表面を画定することによって、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定することによって、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定することによって、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内の複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することによって、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するかどうかの決定は、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用し、完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成される。
【００７１】
本発明の別の好ましい実施形態に従って、Ｚ軸を有するワークピースから製作された機械加工されたオブジェクトがなおさらに提供され、機械加工されたオブジェクトは、完成したオブジェクトの表面を画定することによって、完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセット表面を画定することによって、オフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定することによって、Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することによって、ここで複数の逓増切れ目によって作り出される、機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、複数の逓増切れ目のそれぞれがどの高さで作られるのかに関する決定は、完成したオブジェクト上の多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数であり、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用し、完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成される。
【００７２】
好ましくは、関数は所与の高さでの完成したオブジェクトの最小の傾斜の関数である。
【００７３】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの高さを、その高さで切断される表面のそれぞれがオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証する最大高さとなるように選択することを含む。
【００７４】
好ましくは、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所で、ワークピースを切断するかどうかを選択することを含む。本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパスを計算することは、複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所での切れ目の幅を選択することを含む。
【００７５】
好ましくは、ツールパスは、初期の切れ目に隣接し、複数の逓増切れ目に相当する複数の表面部分のそれぞれで鉛直傾斜をともに定める複数の階段状の鉛直壁に初期の切れ目の鉛直壁をさらに機械加工する少なくとも１つのツールパス部分が後に続く、鉛直壁を有する初期切れ目を画定する少なくとも１つの初期のツールパス部分を含む。
【００７６】
好ましくは、コンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算することは、より低い段の床面との段前方端縁壁の交差を表す曲線に沿ってすべて密に分布した相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することを含む。本発明の好ましい実施形態に従って、相互に方位角によって分けられた点の集合体のために段の高さを計算することは、点の集合体の内の各点について、点を通って伸長し、スカラップ表面とスカラップ曲線交差点で交差するようにＺ軸に平行に想像鉛直線を描画することと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さを確かめることと、相互に方位角によって分けられた点の集合体のいずれかに対応するスカラップ曲線交差点の最低高さであるとして段の高さを選択することを含む。
【００７７】
好ましくは、ツールパスを計算することは、段のための高さでＺ軸に垂直にワークピースを通る想像上のスライスをとることと、高さでの想像鉛直線上の点とスカラップ表面との間の垂線距離を確かめることと、点の集合体の内の１つのための垂線距離が所定のスカラップ公差未満である場合に、点の集合体の内の該１つを「切断するのによい」点として指定することも含む。
【００７８】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめることによって、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択することによって、ツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためにツールパスを構成することによって、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースから製作される機械加工されたオブジェクトがなおさらに提供される。
【００７９】
好ましくは、自動的に選択することは、使用可能なスピンドル動力の関数としてフライス盤の少なくとも１つの追加パラメータを変えることも含む。本発明の好ましい実施形態に従って、フライス盤の少なくとも１つの追加のパラメータは、送り速度及びｒｐｍの内の少なくとも１つである。
【００８０】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、以下の特性を有するツールパス、つまり意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、その後、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択することによって、及びツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースから製作された相対的に薄い壁を有する機械加工されたオブジェクトがなおさらに提供される。
【００８１】
また、本発明の別の好ましい実施形態に従って、コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめることによって、以下の特性を有するツールパス、つまり第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満であり、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択することによって、及びツールパスに沿って工具を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースから機械加工される機械加工されたオブジェクトも提供される。
【００８２】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定することによって、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定することによって、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択することによって、及びより短い機械加工時間を有するツールパスタイプに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用してワークピースから製作される半開放部位を有する機械加工されたオブジェクトがさらに提供される。
【００８３】
好ましくは、概して螺旋型ツールパスは、螺旋型ツールパスが、半開放部位の中に含まれ、その少なくとも１つの側面を半開放部位の開放端縁から分離する相対的に厚い壁を有する、閉鎖部位を機械加工することを特徴とする初期の螺旋型ツールパス部分、及び相対的に厚い壁の取外しに適した複数のツールパスを含むことを特徴とする。
【００８４】
本発明の好ましい実施形態に従って、複数のツールパスは厚い壁の中で相互に離間された相対的に狭い溝を切断し、それによって複数の厚い壁のセグメントを画定し、その後複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適している。さらに、複数のツールパスは複数の厚い壁のセグメントを取り除くために適した螺旋ツールパスを含む。
【００８５】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択することによって、及び第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによって、コンピュータ数値制御式フライス盤を使用して製作された、その両端部で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだ機械加工されたオブジェクトがなおさらに提供される。
【００８６】
本発明のなおさらに好ましい実施形態に従って、機械加工されたオブジェクトの製作が切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含む、機械加工されたオブジェクトがなおさらに提供され、切れ目の第１の最大深さが切れ目の第２の最大深さよりも大きく、第２の最大値の内の少なくとも１つが第１の最大値の対応する最大値よりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択することによって、及び少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスに沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによってコンピュータ数値制御式フライス盤を使用して製作される。
【００８７】
本発明の好ましい実施形態に従って、自動的に選択することは、フライス加工ツールにより経験される機械的負荷が概して一定の最適化された値であることを保証するために、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値及び第２の最大値を調整することを含む。
【００８８】
本発明のさらに別の好ましい実施形態に従って、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定することによって、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定することによって、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択することによって、及び最短の再配置時間を有する再配置経路に沿ってコンピュータ制御式工作機械を向けることによってコンピュータ数値制御式フライス盤を使用して製作される、機械加工されたオブジェクトも提供され、該オブジェクトの製作は選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間での工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含む。
【００８９】
好ましくは、第２の再配置経路は、最短の再配置時間に基づいて隙間平面での工具移動を含まない考えられる複数の再配置経路の中からコンピュータによって自動的に選択される。さらに、複数の再配置経路は、工具の持ち上げを必要とする再配置経路及び工具の持ち上げを必要としない再配置経路を含む。
【００９０】
本発明は、図面と併せて解釈される以下の発明を実施するための形態から理解され、認識される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】1Ａ−１Ｓ２。本発明を理解する上で役に立つ一連の簡略化された図をともに示す図である。
【図２】２Ａ−２Ｌ−２。本発明を理解する上で役に立つ別の一連の簡略化された図をともに示す図である。
【図３】３Ａ−３Ｄ。本発明のいくつかの態様を示す簡略化されたスクリーンショットである。
【図４】４Ａ−４Ｂ。図１Ａから図１Ｓ−２及び図２Ａから図２Ｌ−２の内の特定の図でより一般的に示される機能性の詳細の簡略化された図である。
【図５】ワークピース、本発明の好ましい実施形態に従ってワークピースから形成された機械加工されたオブジェクト、及び機械加工されたオブジェクトから作られる完成したオブジェクトの簡略図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態に従って２つの相互に方位角によって分けられた場所にある完成したオブジェクト表面の外形、オフセット表面の外形、及びスカラップ表面の外形を断面拡大図で示す、図５の機械加工されたオブジェクトの簡略化された注釈付きの絵で表した図である。
【図７】ワークピースの中の初期の二次元の深い切れ目を示し、図６の対応する拡大図上に重ね合される切れ目も拡大図で示す、図５のワークピースの簡略化された説明図である。
【図８】図７に示される初期切れ目に続く、本発明の好ましい実施形態に従ってこの切れ目を達成するために好ましくは利用されるツールパスを示す、図５のワークピースの簡略化された上面図である。
【図９】９Ａ−９Ｃ。図６の拡大図での対応する注釈付き断面図の上に重ね合され、それぞれ本発明の好ましい実施形態に係る第１の逓増切れ目、第２の逓増切れ目、及び第３の逓増切れ目の計算の要素を示す、図７及び図８のワークピースの簡略化された断面図である。
【図１０】１０Ａ−１０Ｂ。本発明の好ましい実施形態に係る第１の逓増切れ目を示す、図７から図９Ａのワークピースの簡略化された断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の好ましい実施形態に従って図１０Ａ及び図１０Ｂに示される逓増切れ目に続く、図７から図９Ａのワークピースの部分の簡略化された平面図である。
【図１１】１１Ａ−１１Ｂ。本発明の好ましい実施形態に係る第２の逓増切れ目を示す、図７から図９Ｂのワークピースの簡略化された断面図である。
【図１１Ｃ】本発明の好ましい実施形態に従って図１１Ａ及び図１１Ｂに示される逓増切れ目に続く、図７から図９Ｂのワークピースの部分の簡略化された上面図である。
【図１２】１２Ａ−１２Ｂ。本発明の好ましい実施形態に係る第１の逓増切れ目を示す、図７から図９Ｃのワークピースの簡略化された断面図である。
【図１２Ｃ】本発明の好ましい実施形態に従って図１２Ａ及び図１２Ｂに示される逓増切れ目に続く、図７から図９Ｃのワークピースの一部の簡略化された上面図である。
【図１３】本発明の好ましい実施形態に従って使用可能なスピンドル動力の関数としての切れ目の軸方向の深さ及びステップオーバーの例示的な選択の、簡略化された部分的に記号を使い、部分的に絵で表した説明図である。
【図１４】本発明の好ましい実施形態に従って薄い壁を有するオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図である。
【図１５】本発明の好ましい実施形態に従って工具オーバーハングの関数としてステップオーバーを変える簡略化された部分的に記号を使い、部分的に絵で表した図である。
【図１６】本発明の好ましい実施形態に係る機械加工機能性の簡略化された絵で表した図である。
【図１７】本発明の好ましい実施形態に係る砂時計形状の溝を有するオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図である。
【図１８】最大切断深さのために最適な切断条件に基づいて計算されるオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図であり、最大切断深さ未満で切断することを含む部分を切断するためのツールパスは、本発明の好ましい実施形態に従って、最大切断深さ未満の深さで切断するために最適化された修正された切断条件に基づいて計算される。
【図１９】１９Ａ−１９Ｃ。本発明の好ましい実施形態に従って、１つのツールパスの最後から、同じポケット内の以降のツールパスの始まりへの３つの代替の工具再配置の動きの簡略化された図である。
【発明を実施するための形態】
【００９２】
本発明は、ストック材料からオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式（ＣＮＣ）機械を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法の多様な態様、上記コマンドを利用するストック材料を機械加工するための方法の多様な態様、上記コマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装装置、上記コマンドを使用することによってストック材料からオブジェクトを製作するよう作動する数値制御式機械、及び上記コマンドを使用することによって製作されるオブジェクトに関する。
【００９３】
本発明は、その多様な態様において、当初、製作されるオブジェクトの例、機械加工されるストック材料上でのオブジェクトのシミュレーションされたオーバレイ、及び本発明に従って生成されるコマンドによって作り出される一連の機械加工ステップを示す、一連の図面に関して以下に説明される。連続した機械加工ステップが示されているが、本発明が機械加工方法に制限されるのではなく、上述されるように、コマンドの生成、コマンドを生成する装置、コマンドを実施する装置、及びコマンドによって生じる結果に及ぶことが理解される。
【００９４】
用語「計算」は全体を通じ、ストック材料の特定の部位の機械加工で利用される機械加工ステップのシーケンスを作り出すコマンドの生成を指定するために使用される。定義「計算する」、「計算」、及び計算は対応する意味をもつ。
【００９５】
図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本発明に従って製作できるオブジェクトの例であるオブジェクト１００の絵で表した図及び上面図である。オブジェクト１００の構成は、本発明の多様な特定の特徴を示すために選択される。従来の３軸ＣＮＣ工作機械によって機械加工できる任意の適切な三次元オブジェクトが、本発明の好ましい実施形態に従って製作され得ることに留意されたい。
【００９６】
図１Ａ及び図１Ｂに見られるように、オブジェクト１００は、ここでは参照番号１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２で示される５つの突出部がそこから伸長する概して平面的なベース部１０２を有すると見られる。図１Ｃは、オブジェクト１００の外郭線によってオーバレイされるストック材料１１４を示す。
【００９７】
本発明の好ましい実施形態に従って、ツールパス設計者は、本発明のコンピュータ数値制御式機械を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法を使用し、ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ（登録商標）等の標準的なＣＡＤフォーマットでオブジェクト１００のＣＡＤ図面にアクセスする。設計者は、メニューからオブジェクト１００の製作で使用される特定の工作機械を選択し、オブジェクトを製作するために必要とされる各機械加工機能を実施するために特定の回転式切削工具を選択する。
【００９８】
簡略にするために、示されているオブジェクト１００は、単一の機械加工機能によって製作できるオブジェクトとなるように選ばれ、本発明の適用性が単一の機械加工機能によって製作できるオブジェクトに制限されないことが理解される。
【００９９】
ツールパス設計者は次いで、オブジェクト１００の製作で使用されるストック材料の幾何学形状を定義する。これは、本発明の自動化されたコンピュータ実装装置によって自動的に行われることもあれば、ツールパス設計者によって手作業で行われてもよい。ツールパス設計者は次いで、例えばＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８等のストック材料を構成する材料を指定する。本発明は、工作機械、回転式切削工具、及び材料のツールパス設計者による選択を活用して、工作機械、回転式切削工具、及び材料の特徴に基づいて多様な操作パラメータを計算する。
【０１００】
本発明の好ましい実施形態に従って、一連の表示画面がツールパス設計者に、最小表面切削速度及び最大表面切削速度、最小チップ厚さ及び最大チップ厚さ、最小送り速度及び最大送り速度、最小スピンドル回転速度及び最大スピドル回転速度、回転式切削工具とワークピースとの間の最小係合角度及び最大係合角度、切れ目の軸方向の深さ、機械加工侵攻性レベル等の多様な操作パラメータを示すディスプレイを提供するために利用される。係る一連の表示画面の例は図３Ａから図３Ｄに示される。
【０１０１】
ツールパス設計者は、特に機械加工侵攻性レベル等のパラメータのいくつかを変更する際の限られた自由裁量を与えられる。好ましくは、ツールパス設計者は、機械加工時間、切削工具が負わされる損耗、機械加工コスト、又はその任意の組合せの最適化が達成されるパラメータを選択するようにシステムに指示してもよい。上述された操作パラメータのいくつかのために、一連の値がツールパス設計者に表示されるが、本発明は利用される操作パラメータのすべてに最適な操作値を計算することも理解される。
【０１０２】
いったん図３Ａから図３Ｄの表示画面等の画面上に表示されるパラメータのすべてが最終化されると、ワークピースを機械加工するためのツールパスは本発明の好ましい実施形態に従って計算される。本発明の好ましい実施形態に従ってツールパスを計算することは、ストック材料１１４でのツールパスの実際の進行を示す図１Ａから図１Ｓ−２に関して以下に説明される。
【０１０３】
ツールパスが再帰的に計算され、それにより最初にツールパスの第１のツールパスセグメントがワークピースの初期部位について計算され、その後ツールパスの以降の連続したツールパスセグメントがワークピースの残りの部位の初期部位のために同様に計算されることは、本発明の特定の特徴である。追加の以降の連続したツールパスセグメントは、ワークピース全体を所望されるオブジェクトに機械加工するためのツールパスが計算されるまで同様に計算される。
【０１０４】
最初に、オブジェクト１００の外郭線がストック材料上にオーバレイされ、切れ目の指定された軸方向の深さに等しい深さを有するストック材料の第１の断面が計算される。この断面は図１Ｄに概略で示され、参照番号１１６で示される。断面１１６は、外部境界線１１８及びそれぞれ断面１１６の深さで突出部１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２の断面に対応する複数のアイランド１０５、１０７、１０９、１１１、及び１１３を有するとして特徴付けられる。アイランド１０５、１０７、１０９、１１１、及び１１３が、概して回転式切削工具の半径より少し大きい距離分、突出部１０４、１０６、１０８、１１０、及び１１２の断面に対して外部で偏位され、それによって、アイランドを迂回するツールパスを機械加工するときに狭い仕上げ幅が後の段階で仕上げ機械加工されるために残ることが理解される。
【０１０５】
断面１１６の軸方向の深さがオブジェクト１００の機械加工での第１の段階である第１の逓減を構成することが理解される。全体を通じて、用語「逓減」は一定の深さでの単一の機械加工段階を説明するために使用される。図１Ｃに示されるように、オブジェクト１００の完全な機械加工は、断面１１９及び１２０に対応する２つの追加の逓減を必要とする。したがって、断面１１６の計算の後で、第２の逓減及びその後第３の逓減が、断面１１９及び１２０に対応して計算される。好ましくは、以降の逓減間の鉛直距離は概して回転式切削工具の直径の１倍と４倍の間である。
【０１０６】
本発明の好ましい実施形態に従って、機械加工部位は最初に断面１１６で自動的に識別される。好ましくは、その外部境界線の特徴ごとに分類される３つのタイプの機械加工部位がある。全体を通じて、回転式切削工具の水平前進により部位の外部から回転式切削工具によって部位に到達できる部位の境界線のセグメントは「開放端縁」と呼ばれる。他のすべての境界線セグメントは全体を通じて「閉鎖端縁」と呼ばれる。
【０１０７】
３つのタイプの機械加工部位は以下の通りに分類される。
【０１０８】
タイプＩ‐部位の外部境界線全体が開放端縁だけで構成されることを特徴とする開放部位。
【０１０９】
タイプＩＩ‐部位の外部境界線が開放端縁と閉鎖端縁の両方から構成されることを特徴とする半開放部位。
【０１１０】
タイプＩＩＩ‐部位の外部境界線全体が閉鎖端縁だけで構成されることを特徴とする閉鎖部位。
【０１１１】
好ましくは、部位を機械加工する際に利用されるツールパスは、１つ又は複数のツールパスセグメントを含むように計算され、各ツールパスセグメントは、集束性の螺旋ツールパスセグメント、トロコイド状のツールパスセグメント、及び分岐する螺旋ツールパスセグメントの内の１つである。概して、タイプＩ部位を機械加工するときは集束性の螺旋ツールパスセグメントが好まれ、タイプＩＩ部位を機械加工するときはトロコイド状のツールパスセグメントが好まれ、タイプＩＩＩ部位を機械加工するときは分岐する螺旋ツールパスが好まれる。
【０１１２】
用語「トロコイド状」は、全体を通じて、トロコイド状のツールパス又は曲線状の切削パス、及び曲線状もしくは概して直線のどちらかとなる戻り経路を保持するその修正形態を意味するために使用される。
【０１１３】
当業者にとって既知であるように、螺旋ツールパスセグメントの機械加工は、概して類似する平均ステップオーバーのためにトロコイド状のツールパスセグメントを機械加工するよりも単位時間当たりで取り除かれる材料の量に関してより効率的である。したがって、本発明は螺旋ツールパスセグメントによって機械加工される面積を最大限にしようとする。
【０１１４】
タイプＩ部位を機械加工するために計算される集束性の螺旋ツールパスセグメントは、好ましくは部位の外部境界線から内部輪郭へ内向きに螺旋状になるツールパスセグメントである。内部輪郭は、好ましくは以下のように計算される。
【０１１５】
タイプＩ部位の外部境界線の中にアイランドがない場合、内部輪郭は好ましくは切削工具の半径よりも概して小さく、部位の領域の中心を中心とする半径を有する小さい円となるように計算される。
【０１１６】
タイプＩ部位の外部境界線の中に１つのアイランドがあり、１つのアイランドとタイプＩ部位の外部境界線との間の最短距離が回転式切削工具の直径の選択されたほんの一部よりも長い場合、好ましくは内部輪郭は概してアイランドの外部境界線に沿って計算され、
タイプＩ部位の外部境界線の中に１つのアイランドがあり、単一のアイランドとタイプＩ部位の外部境界線との間の最短距離が回転式切削工具の直径の選択されたほんの一部よりも短い場合、又は
タイプＩ部位の外部境界線の中に複数のアイランドがある場合、
内部輪郭は、好ましくは、回転式切削工具の１．５半径に概して等しい距離分、部位の外部境界線に内部に偏位される輪郭となるように計算される。
【０１１７】
いったん内部輪郭が計算されると、内部輪郭が自らと交差しないことが自動的に検証される。内部輪郭が１つ又は複数の場所で自らと交差する場合、好ましくはそれぞれの係る自己交差の近傍でボトルネックが識別される。ボトルネックがアイランドと重複しない場合、それぞれの係るボトルネックで好ましくは分離溝が計算される。分離溝は、好ましくは部位を、別々の集束性の螺旋ツールパスセグメントによって互いと関係なく機械加工できる２つのタイプＩ部位に分ける。ボトルネックがアイランドと重複する場合、内部輪郭は好ましくは元の偏位の概して半分、外部境界線に内部に偏位されるために計算し直される。このプロセスは、自らに交差しない内部輪郭が計算されるまで繰り返される。
【０１１８】
外部境界線から内部輪郭へ内向きに螺旋状になる集束性の螺旋ツールパスセグメントが、「モーフィング螺旋」となるように計算されることは、本発明の特定の特徴である。用語「モーフィング螺旋」は、全体を通じて、１つの境界線又は輪郭の幾何学的な形状を、螺旋ツールパスセグメントがその間で螺旋状になるにつれて第２の境界線又は輪郭の幾何学形状に徐々に変形する螺旋ツールパスセグメントを意味するために使用される。変形する多様な方法が当業者に既知であるが、本発明は、以下に説明されるように、本発明の好ましい実施形態に従って変形する特定の方法を実装しようとする。
【０１１９】
ツールパスセグメントを通して利用される切削工具の係合角度が固定されるのではなく、むしろツールパスセグメントの過程で所定の最小係合角度と最大係合角度との間で変化してよいことが本発明の別の特定の特徴である。係合角度のこの変化が、ツールパスセグメントの過程でステップオーバーを変化することを可能にし、それによりツールパスセグメントが２つの概して似ていない幾何学形状間で変形できるようにする。用語「ステップオーバー」は、螺旋ツールパスセグメントの連続したループ間の距離を示すために全体を通じて使用される。モーフィング螺旋ツールパスセグメントを利用することによって達成される切削工具効率が、トロコイド状のツールパスセグメントを利用することによって達成される切削工具効率よりも概して大幅に大きいことが理解される。また、適切な場合は、最大係合角度に概して近い係合角度が好まれることも理解される。
【０１２０】
ツールパスセグメントの過程でさまざまな係合角度を利用することは、切削工具に対するさまざまな機械的負荷及びチップシンニングのため、切削工具の損耗を増加するマイナスの影響を有することがあることが理解されるが、このマイナス影響が、さまざまな係合角度に対応するように送り速度を自動的に動的に調整することによって概して補償されることは、本発明の特定の特徴である。係合角度がツールパスセグメントの過程で徐々に変化し、それによって切削工具負荷の突然の変化及び急激な変化を妨げ、それによって切削工具の過剰な損亡をさらに削減することは、本発明の別の特定の特徴である。
【０１２１】
ここでタイプＩ部位を機械加工するために利用される集束性の螺旋ツールパスセグメントの計算に戻ると、いったん内部輪郭が計算されると、部位の外部境界線から内部輪郭へ内向きに螺旋状になる集束性の螺旋ツールパスセグメントに含まれるループの数が、好ましくは図４Ａに示されるように計算される。
【０１２２】
図４Ａに示されるように、所定の密度の複数のブリッジ５００が、それぞれ内部輪郭５０２から外部境界線５０４まで伸ばされている。ブリッジ５００のそれぞれのブリッジ点５０６は最初に、ブリッジ５００の外部境界線５０４との交差の点として定義される。最小ステップオーバーで除算される最短ブリッジの長さは、螺旋ツールパスセグメントに含むことができるループの最大数に概して等しい。最大ステップオーバーで除算される最長ブリッジの長さは、螺旋ツールパスに含まれなければならないループの最小数に概して等しい。上述されたように、最小係合角度及び最大係合角度は、ツールパス設計者によって提供される情報に基づいて決定され、該角度は螺旋ツールパスセグメントの最小ステップオーバー及び最大ステップオーバーを決定する。
【０１２３】
集束性の螺旋ツールパスセグメントによって機械加工できる内部輪郭５０２からの、任意の方向での最も遠い距離は、最大ステップオーバーで乗算される集束性の螺旋ツールパスセグメントに含まれるループの数であることが理解される。内部輪郭からのこの最も遠い距離を超える内部輪郭５０２と外部境界線５０４との間の領域は集束性の螺旋ツールパスセグメントによって機械加工することはできないため、好ましくは集束性の螺旋ツールパスセグメントの機械加工前にクリッピングすることによって機械加工される。全体を通じて、用語「クリッピング」は、最適螺旋ツールパスセグメントによって機械加工できない部位の面積の機械加工の計算を定義するために使用される。通常、クリッピングされた領域は、螺旋ツールパスセグメントの機械加工の前にトロコイド状のツールパスセグメントによって、又は部位の残りからクリッピングされた領域を分離する分離溝を機械加工することによって及びその後螺旋ツールパスセグメントによって分離される分離されたクリッピングされた領域を機械加工することによってのどちらかにより機械加工される。
【０１２４】
全体を通じて、パラメータ「ｎ」は螺旋ツールパスセグメントに含まれる可能性のあるループ数を指定するために使用され、ｎは螺旋ツールパスセグメントに含まなければならない最小ループ数と螺旋ツールパスセグメントに含むことができる最大ループ数との間の数である。
【０１２５】
ｎの考えられる値ごとに、外部境界線５０４と内部輪郭５０２との間の領域を機械加工するために要する第１の機械加工方法のための第１の作業時間が、螺旋ツールパスセグメントを機械加工するために要する時間、及び本明細書に説明されたように外部境界線５０４と内部輪郭５０２との間で識別されたすべてのクリッピングされた領域を機械加工するために要する時間を合計することによって計算される。螺旋ツールパスセグメントに含まれるループの最適数は、計算された第１の作業時間が最小になるｎの値となるように選ばれる。
【０１２６】
内部輪郭が、部位の領域の中心を中心とする小さい円となるように計算される場合、第２の機械加工方法のための第２の作業時間は、内部輪郭に外部境界線を繋ぐ最短のブリッジに沿って伸長し、小さい円を通ってさらに伸長し、次いで反対のブリッジに沿って外部境界線の反対のセグメントまで伸長し、このようにして部位を２つの独立したタイプＩ部位に分ける分離溝を機械加工するために要する作業時間、及び２つの独立したタイプＩ部位を機械加工するために要する作業時間を合計することによって計算される。第２の作業時間が第１の作業時間よりも短い場合、第２の機械加工方法は第１の機械加工方法よりも好まれる。
【０１２７】
いったん集束性の螺旋ツールパスセグメントに含まれるループの最適数が選ばれると、クリッピングされた領域及びそれらの除去のためのツールパスは上述されたように計算される。続いて、クリッピングされた領域によって画定される新しい外部輪郭が計算され、すべてのブリッジ点は新しい外部境界線に位置するように相応して更新される。その後、螺旋ツールパスセグメントの実際の経路は、以下のように計算される。
【０１２８】
最初に、第１のブリッジ５１２のブリッジ点５０１は、好ましくは螺旋ツールパスセグメント５１４の第１の螺旋点として選択される。第１のブリッジ５１２は、好ましくはその以前の位置から切削工具を移動するために要する時間を最小限に抑えるために選択される。螺旋ツールパスセグメント５１４の考えられる第２の螺旋点は、第１のブリッジ５１２からの切削工具の上昇方向で第１のブリッジ５１２にすぐ隣接する第２のブリッジ５１６上の点として計算され、該点は、ツールパスセグメント５１４に含まれる残りのループ数で除算される第２のブリッジ５１６の長さ分、第２のブリッジ５１６に沿って第２のブリッジ５１６のブリッジ点５１７から遠ざけられる。
【０１２９】
考えられる第２の螺旋点のために、切削工具が第１の螺旋点５１０から考えられる第２の螺旋点まで螺旋ツールパスセグメント５１４をたどることによって材料を係合する係合角度が計算される。計算された係合角度が所定の最小係合角度と所定の最大係合角度の間である場合、考えられる第２の螺旋点が第２の螺旋点５１８として選ばれ、第１の螺旋点５１０と第２の螺旋点５１８との間の新しい線形サブセグメント５２０が螺旋ツールパスセグメント５１４に追加される。
【０１３０】
係合角度が所定の最小係合角度未満である場合、計算された係合角度が概して所定の最小係合角度に等しい第２の螺旋点の二分探索が実行される。二分探索は、考えられる第２の螺旋点と、最大ステップオーバー分第２のブリッジ５１６のブリッジ点５１７から遠ざけられる第２のブリッジ５１６上の点との間で実行される。いったん第２の螺旋点５１８が見つけられると、第１の螺旋点５１０と第２の螺旋点５１８との間の新しい線形サブセグメント５２０が螺旋ツールパスセグメント５１４に追加される。
【０１３１】
係合角度が所定の最大係合角度よりも大きい場合、計算された係合角度が所定の最大係合角度に概して等しい第２の螺旋点の二分探索が実行される。二分探索は、第２のブリッジ５１６のブリッジ点５１７と考えられる第２の螺旋点との間で実行される。いったん第２の螺旋点５１８が見つけられると、第１の螺旋点５１０と第２の螺旋点５１８との間の新しい線形サブセグメント５２０が螺旋ツールパスセグメント５１４に追加される。
【０１３２】
新しい線形サブセグメント５２０が部位の内部輪郭５０２と交差する場合、螺旋ツールパスセグメント５１４は交差の点で終了し、内部輪郭５０２に概して隣接する１つ又は複数の分かれた未機械加工残留領域を生じさせる可能性がある。係る分かれた残留領域ごとに、別れた残留領域のサイズが所定の小さい値よりも大きい場合、それはトロコイド状のツールパスセグメントによって機械加工されるために計算される。
【０１３３】
新しい線形サブセグメント５２０がアイランドと交差する場合、螺旋ツールパスセグメント５１４の計算は交差の点で終了し、交差の点で開始し、アイランドを迂回するためにモートが計算される。ツールパスがまだ計算されていない部位の残りは、別に計算される新しいタイプＩ部位として指定される。
【０１３４】
用語「モート」は、全体を通じて、アイランドを迂回するアイランドに概して隣接する溝を機械加工し、それによってアイランドを、機械加工される必要がある材料の残りから分離するトロコイド状のツールパスセグメントを指定するために使用される。モートの幅は好ましくは切削工具の半径の少なくとも２．５倍であり、好ましくは切削工具の半径のせいぜい４倍である。これらの値は事前に定義されるが、これらの値はツールパス設計者によって修正されてよい。アイランドの回りにモートを機械加工することは、元の部位と同じタイプである残留部位を生じさせるよう作動することであり、本発明の特定の特徴である。これは、したがってトロコイド状のツールパスセグメントよりも概して効率的である螺旋ツールパスセグメントによって概して機械加工できるタイプＩ部位又はタイプＩＩＩ部位を機械加工するときに特に価値がある。
【０１３５】
さらに、アイランドを迂回するためのモートの機械加工は、２つの前部の間に１つ又は複数の長く狭い残留壁を潜在的に形成する可能性がある、アイランドに隣接する機械加工された部位の２つの前部の形成を妨げる上で効果的である。当業者に既知であるように、狭い残留壁の形成は、狭い残留壁を機械加工することが切削工具に対する及び／又はワークピースに対する損傷につながる可能性があるため望ましくない。
【０１３６】
いったん第２の螺旋点５１８が計算されると、ツールパスセグメント５１４の残りに含まれる残りのループ数が更新される。残りのループ数は帯分数であってよいことが理解される。螺旋ツールパスセグメント５１４の残りの以降のセグメントは再帰的に計算され、これにより第２の螺旋点５１８は螺旋ツールパスセグメント５１４の残りの新しい第１の点となるように指定され、第２のブリッジ５１６からの切削工具の上昇方向で第２のブリッジ５１６にすぐ隣接するブリッジ５３０は新しい第２のブリッジとなるように指定される。さらに、第２の螺旋点５１８は第２のブリッジ５１６の新しいブリッジ点として指定され、機械加工される残りの部位が再計算される。
【０１３７】
タイプＩＩ部位の機械加工は以下のように計算される。
【０１３８】
最初に、螺旋機械加工時間は、タイプＩＩ部位のすべての閉鎖端縁に隣接する分離溝を機械加工するために要する機械加工時間、及び集束性の螺旋ツールパスセグメントによって部位の残りの領域を機械加工するために要する機械加工時間の合計として計算される。さらに、トロコイド状の機械加工時間が、トロコイド状のツールパスセグメントによってタイプＩＩ部位全体を機械加工するために要する機械加工時間として計算される。螺旋機械加工時間がトロコイド状の機械加工時間よりも短い場合、部位のすべての閉鎖端縁に隣接する分離溝が計算され、残りの分離された領域は集束性の螺旋ツールパスセグメントによって機械加工されるために計算される。螺旋機械加工時間がトロコイド状の機械加工時間よりも長い場合、トロコイド状のツールパスセグメントは以下のように計算される。
【０１３９】
部位の最長の開放端縁が部位の「前部」として選択される。部位の外部境界線の残りは「ブロック境界線」として定義される。開始端部は前部の２つの端部の内の一方として選択され、そのため開始端部から反対側の端部まで前部に沿って機械加工することにより下向き削りツールパスが生じるだろう。
【０１４０】
図４Ｂに示されるように、所定の密度の複数のブリッジ線５５０はそれぞれ前部５５２から、部位を越えてブロック境界線５５４に向かって伸ばされる。ブリッジ５５０のそれぞれのブリッジ点５５６は、当初、ブリッジ５５０のそれぞれの前部５５２との交差の点として定められる。開始端部５６０及び反対の端部５６２は、ブリッジ５５０が開始端部５６０から反対の端部５６２に、切削工具の上昇方向で順序付けられるように選択される。最大ステップオーバーに概して等しい幅を有する前部５５２に隣接する領域を機械加工するための単一の開放トロコイド状のツールパスセグメント５６４は、ブリッジ５５０のそれぞれで適切な点を選択し、開始端部５６０と反対の端部５６２との間のブリッジ線５５０の順序で適切な点を相互接続することによって、以下のように計算される。
【０１４１】
最初に、開始端部５６０は好ましくは単一のトロコイド状のツールパスセグメント５６４の第１の点として選択される。トロコイド状のツールパスセグメント５６４の考えられる第２の点は、第１の点５６０からの切削工具の上昇方向で第１の点５６０にすぐ隣接する第１のブリッジ５５４上の点として計算され、該考えられる第２の点は最大ストップオーバー及び第１のブリッジ５５４の長さの大きい方分、第１のブリッジのブリッジ点５７２から遠ざけられる。図４の示される例では、考えられる第２の点は第１のブリッジ５７２とブロック境界線５５４の交差点５７４にあるように計算される。
【０１４２】
考えられる第２の点のために、切削工具が第１の点から考えられる第２の点まで切削ツールパスをたどることによって材料を係合する係合角度が計算される。計算された係合角度が所定の最小係合角度と所定の最大係合角度の間である場合、考えられる第２の点が第２の点として選ばれ、第１の点５６０と第２の点との間の新しい線形サブセグメントが単一のトロコイド状の切削ツールパスセグメント５６４に追加される。
【０１４３】
係合角度が所定の最小係合角度未満である場合、計算された係合角度が概して所定の最小係合角度に等しい第２の点の二分探索が実行される。二分探索は、考えられる第２の点と、最大ステップオーバー及び第１のブリッジ５５４の長さの大きい方分、第１のブリッジ５５４に沿って第１のブリッジ５５４のブリッジ点５７２から遠ざけられる第１のブリッジ５５４上の点との間で実行される。いったん第２の点が見つけられると、第１の点５６０と第２の点との間の新しい線形サブセグメントが単一のトロコイド状切削ツールパスセグメント５６４に追加される。
【０１４４】
係合角度が所定の最大係合角度よりも大きい場合、計算される係合角度が所定の最大係合角度に概して等しい第２の点の二分探索が実行される。二分探索は、第１のブリッジ５５４のブリッジ点５７２と考えられる第２の点との間で実行される。いったん第２の点が見つけられると、第１の点５６０と第２の点との間の新しい線形サブセグメントが単一のトロコイド状切削ツールパスセグメント５６４に追加される。
【０１４５】
図４Ｂの示されている例では、交差点５７４は第２の点として選択され、第１の点５６０と第２の点５７４との間の新しい線形サブセグメント５８０が単一のトロコイド状切削ツールパスセグメント５６４に追加される。
【０１４６】
続いて、単一のトロコイド状ツールパスセグメント５６４の残りの計算が、順序付けられたブリッジ５５０上の適切な点を通って選択された前部５５２の反対の端部５６２までのツールパスサブセグメントの上述の計算を再帰的に実行することによって達成される。単一のトロコイド状ツールパスセグメント５６４がアイランドを渡る場合、単一のトロコイド状ツールパスセグメント５６４は、単一のトロコイド状ツールパスセグメント５６４とアイランドの外部境界線の交差点としてクリッピングされ、それによって単一のトロコイド状のツールパスセグメント５６４の２つのばらばらのサブセグメントを生じさせる。これらの２つのサブセグメントは次いで前部に向くアイランドの外部境界線のセクションに沿って繋がれ、該セクションは閉鎖端縁である。
【０１４７】
上述の計算は、タイプＩＩ部位のオブジェクトを機械加工するためのツールパスセグメントの計算を完了する。この点で、機械加工されるタイプＩＩ部位の残りが計算され、タイプＩＩ部位の残りの機械加工のためのツールパスが上述されたように再帰的に計算される。タイプＩＩ部位の残りの機械加工が、タイプＩＩ部位の残りの前部の開始端部への切削工具再配置を必要とすることが理解される。再配置技法は当業者に周知であることが理解される。
【０１４８】
ここでタイプＩＩＩ部位の機械加工のためのツールパスの計算を参照すると、上述されたように、タイプＩＩＩ部位を機械加工するときは分岐する螺旋ツールパスが好まれる。タイプＩＩＩ部位を機械加工するために計算された分岐する螺旋ツールパスセグメントは、多数の入れ子状内部輪郭を介して最内輪郭から外部境界線へ外向きに螺旋状になるツールパスセグメントである。入れ子状内部輪郭は以下のように計算される。
【０１４９】
第１の入れ子状内部輪郭は、概して切削工具の１．５半径に等しい距離分、部位の外部境界線まで内部に偏位される輪郭となるように計算される。追加の入れ子状内部輪郭は、次いで第１の入れ子状内部輪郭から内向きに再帰的に計算され、それぞれの入れ子状の内部輪郭は、そのすぐ隣接する入れ子状内部輪郭から内向きに、概して回転式切削工具の１．５半径に等しい距離分、離間している。最後の入れ子状内部輪郭は、輪郭上の少なくとも１点に切削工具の１．５半径よりも近い領域の中心を有する輪郭となるように計算される。最後の入れ子状内部輪郭から内向きに、最内の輪郭は、概して切削工具の半径よりも小さい半径を有し、最後の入れ子状内部偏位輪郭の領域の中心を中心とする小さい円になるように計算される。
【０１５０】
最内の輪郭がアイランドの外部領域内にある、又はアイランドの外部境界線と交差するかのどちらかの場合、アイランドを迂回するためにモートが計算され、最内の輪郭がモートの外部境界線のすぐ外部になるように再計算され、これにより最内の輪郭は他のどのアイランドとも交差しない。いずれかのアイランドの外部境界線と交差する入れ子状内部輪郭が廃棄されることに留意されたい。
【０１５１】
いったん入れ子状内部輪郭が計算されると、最内の輪郭から最後の入れ子状内部偏位輪郭へ外向きに螺旋状になる分岐する螺旋ツールパスセグメントに含まれるループ数が、好ましくは以下のように計算される。
【０１５２】
複数のブリッジ線が最内の輪郭から、それにすぐ外部で隣接する次の内部偏位輪郭まで伸ばされる。各ブリッジのブリッジ点は、当初は最内の輪郭とのブリッジの交差の点として定められる。最小のステップオーバーで除算される最短のブリッジの長さは、分岐する螺旋ツールパスに理論上含むことができるループ数の理論上の最大値を提供する。最大のステップオーバーで除算される最長のブリッジの長さは、最内の輪郭と次の内部偏位輪郭との間の領域全体を機械加工するために必要とされる、分岐する螺旋ツールパスセグメントに含まれなければならないループ数の絶対最小値を提供する。
【０１５３】
いずれの方向でも、分岐する螺旋ツールパスセグメントによって到達できる最内の輪郭からの最遠の距離が、最大ステップオーバーで乗算される分岐する螺旋ツールパスセグメントに含まれるループ数であることが理解される。この最遠の距離を越える、最内の輪郭と次の内部偏位輪郭との間の領域は、分岐する螺旋ツールパスセグメントによって機械加工できず、好ましくは、分岐する螺旋ツールパスセグメントの機械加工の後にクリッピングによって機械加工される。
【０１５４】
全体を通じて、パラメータｎは、螺旋ツールパスセグメントに含まれる、考えらえるループ数を指定するために使用され、ｎは、螺旋ツールパスセグメントに含まれなければならないループの最小数と、螺旋ツールパスセグメントに含むことができるループの最大数との間の数である。
【０１５５】
ｎの考えられる値ごとに、最内の輪郭と次の内部偏位輪郭との間の領域を機械加工するために要する作業時間が、螺旋ツールパスセグメントを機械加工するために要する時間及び上述されたように最内の輪郭と次の内部偏位輪郭との間で識別されたすべてのクリッピングされた領域を機械加工するために要する時間を合計することによって計算される。螺旋ツールパスセグメントに含まれるループの最適値は、計算された作業時間が最小になるｎの値となるように選ばれる。
【０１５６】
いったんツールパスセグメントに含まれるループの最適値が選ばれると、螺旋ツールパスセグメントの実際の経路が計算される。当初、第１のブリッジのブリッジ点は、好ましくは螺旋ツールパスセグメントの開始螺旋点として選択される。第１のブリッジは、好ましくは、回転式切削工具をその以前の位置から移動するために必要とされる時間を最小限に抑えるように選択される。螺旋ツールパスセグメントの考えられる第２の螺旋点は、第１のブリッジからの切削工具の上昇方向で第１のブリッジにすぐ隣接する第２のブリッジ上の点として計算され、該点は、ツールパスセグメントに含まれる残りのループ数で除算される、第２のブリッジの長さ分、第１のブリッジのブリッジ点から遠ざけられる。
【０１５７】
考えられる第２の螺旋点のために、切削工具が第１の螺旋点から考えられる第２の螺旋点まで切削ツールパスをたどることによって材料を係合する係合角度が計算される。計算された係合角度が所定の最小係合角度と最大係合角度との間である場合、考えられる第２の螺旋点は第２の螺旋点として選ばれ、第１の螺旋点と第２の螺旋点との間の新しい線形サブセグメントが螺旋切削ツールパスセグメントに追加される。
【０１５８】
係合角度が所定の最小係合角度未満である場合、計算された係合角度が所定の最小係合角度に概して等しい第２の螺旋点の二分探索が実行される。二分探索は、考えられる第２の螺旋点と、最大ステップオーバー分、第２のブリッジのブリッジ点から遠ざけられる第２のブリッジ上の点との間で実行される。いったん第２の螺旋点が見つけられると、第１の螺旋点と第２の螺旋点との間の新しい線形サブセグメントが螺旋ツールパスセグメントに追加される。
【０１５９】
係合角度が所定の最大係合角度よりも大きい場合、計算された係合角度が概して所定の最大係合角度に等しい第２の螺旋点の二分探索が実行される。二分探索は、第２のブリッジのブリッジ点と考えられる第２の螺旋点との間で実行される。いったん第２の螺旋点が見つけられると、第１の螺旋点と第２の螺旋点との間の新しい線形サブセグメントが螺旋ツールパスセグメントに追加される。
【０１６０】
新しい線形サブセグメントがアイランドと交差する場合、螺旋ツールパスセグメントの計算は交差の点で終了し、モートが始まり、アイランドを迂回するように計算される。ツールパスがまだ計算されていない部位の残りは、別に計算される新しいタイプＩＩＩ部位として指定される。
【０１６１】
新しい線形サブセグメントが次の内部偏位輪郭と交差する場合、分岐する螺旋ツールパスセグメントの追加ループが計算され、次の内部偏位輪郭にとっては内部である追加のループの部分が、分岐する螺旋ツールパスセグメントと次の内部偏位輪郭との間の１つ又は複数の未計算の残留部位を画定し、該残留部位は、好ましくはトロコイド状のツールパスセグメントを利用することによってタイプＩＩ部位としてそれぞれ計算される。次の内部偏位輪郭にとって内部である追加ループの部分は次の内部偏位輪郭に沿って繋がれて、分岐する螺旋ツールパスセグメントの最終ループである連続ループを形成する。
【０１６２】
いったん第２の螺旋点が計算されると、ツールパスセグメントに含まれる残りのループ数が再計算され、螺旋切削ツールパスセグメントの以降のセグメントが再帰的に計算され、それによって第２の螺旋点は螺旋ツールパスセグメントの残りの新しい開始点となるように指定され、第２のブリッジからの切削工具の上昇方向で第２のブリッジにすぐに隣接するブリッジが新しい第２のブリッジとして指定される。さらに、第２の螺旋点は第２のブリッジの新しいブリッジ点として指定され、機械加工される残りの部位が再計算される。
【０１６３】
続いて、部位の残りのための分岐する螺旋ツールパスの残りの計算が、最後の入れ子状内部偏位輪郭と部位の外部境界線との間の入れ子状内部輪郭の以降の連続した組を通って、分岐する螺旋ツールパスセグメントの上述された計算を再帰的に実行することによって達成される。
【０１６４】
上述されたツールパスの計算のすべてが区分的に直線のツールパスを作り出すことが理解される。区分的に直線のツールパスが特定のＣＮＣ機械によって機械加工されている特定のワークピースに適していない場合、区分的に直線のツールパスの平滑化近似が計算されてよい。係る近似方法は当業者に周知である。
【０１６５】
ここで図１Ｄの示される例に戻ると、断面１１６は、当初、複数の突出部を含むタイプＩ部位として識別されている。したがって、集束性の螺旋ツールパスセグメントが、内部ツールパスセグメントとして、ワークピースの外部境界線と計算された内部輪郭との間で計算される。この計算は、好ましくは、断面１１６の周辺部のすぐ外部の選択された場所から始まる螺旋ツールパスセグメントの計算で始まる。これに関連して、初期の螺旋ツールパスセグメントが概して参照番号１２２で示されるオブジェクト１００の外郭線１２１によってオーバレイされたストック材料１１４の、それぞれ等角図及び上面図である図１Ｅ−１及び図１Ｅ−２が参照される。螺旋ツールパスが、断面の範囲が図１Ｅから図２で参照番号１２４で示される回転式切削工具の中心を表す実線で示されていることに留意されたい。ここでは参照番号１２６で示される選択された場所は、好ましくは回転式切削工具をその以前の位置から移動するために必要とされる時間を最小限に抑えるために選択される。
【０１６６】
図１Ｅ−１及び図１Ｅ−２の示されている例では、初期のツールパスセグメントは、上述されたように計算される集束性の螺旋セグメントである。図１Ｅ−１及び図１Ｅ−２に示されるように、初期の螺旋ツールパスセグメント１２２は最終的に交差点１３０でアイランド１０５と交差し、該点で螺旋ツールパスセグメント１２２は終了する。図１Ｆ−１及び図１Ｆ−２に示されるように、アイランド１０５を迂回するモート１３２が計算される。
【０１６７】
図１Ｆ−１及び図１Ｆ−２に示されるように、モート１３２の内側境界線１３４は、アイランド１０５の外側境界線に概して沿うように計算される。狭い偏位がアイランド１０５とモートの内側境界線１３４との間に残り、後の段階で仕上げ機械加工されてよいことが理解される。モート１３２の外側境界線１３６は、モート幅分、内側境界線１３４から偏位されているとして計算される。
【０１６８】
図１Ｆ−１及び図１Ｆ−２に示されるように、モート１３２の外部境界線１３６は点１３８及び１３９でアイランド１０７と交差する。したがって、追加のモート１４０は、アイランド１０７を迂回するように計算され、それによってモート１３２及び１４０は接合されて、アイランド１０５及び１０５を迂回する１つの連続的なモートを形成する。図１Ｆ−１及び図１Ｆ−２に明確に示されるように、初期の螺旋ツールパスセグメント１２２、並びにアイランド１０５及び１０７を迂回する以降のモート１３２及び１４０は、参照番号１４２で示される新しいタイプＩ部位を画定する。
【０１６９】
部位１４２は、複数のアイランド１０９、１１１、及び１１３を含む。図１Ｆ−１及び図１Ｆ−２で明確に示されるように、ボトルネック１５０が部位１４２で検出される。したがって、図１Ｇ−１及び図１Ｇ−２に示されるように、分離溝１５２がボトルネック１５０の場所で計算され、実際上部位１４２を、参照番号１５４及び１５６で示される２つの独立したタイプＩ部位に分割する。
【０１７０】
ここで図１Ｈ−１及び図１Ｈ−２を参照すると、最初に部位１５４のための螺旋ツールパスセグメントが計算され、一方部位１５６の計算は先送りされることが示されている。図１Ｈ−１及び図１Ｈ−２に示されるように、開始点１６０が選ばれ、螺旋ツールパスセグメント１６２が初期の点１６０から概して部位１５４の外部境界線に沿って、交差点１６４でのアイランド１０９との交差まで伸長し、該点で螺旋ツールパスセグメント１６２は終了する。図１Ｉ−１及び図１Ｉ−２に示されるように、アイランド１０９を迂回するモート１６６が計算される。部位１５４の残りは、参照番号１７０で示されるタイプＩ部位として識別される。
【０１７１】
部位１７０がアイランド１１１及び１１３を含む。図１Ｉ−１及び図１Ｉ−２に明確に示されるように、ボトルネック１７２が部位１７０で検出される。したがって、図１Ｊ−１及び図１Ｊ−２に示されるように、分離溝１７４がボトルネック１７２の場所で計算され、実際上部位１７０を、参照番号１７６及び１７８で示される２つの独立したタイプＩ部位に分割する。
【０１７２】
ここで図１Ｋ−１及び図１Ｋ−２を参照すると、最初に部位１７６を機械加工するための螺旋パスが計算され、一方部位１７８の計算が先送りされることが示されている。図１Ｋ−１及び図１Ｋ−２に示されるように、部位１７６はアイランドを含まず、したがって集束性の螺旋ツールパスセグメントが、部位１７６の内部境界線が、概して工具の半径より小さい半径の、部位１７６の領域の中心を中心とする小さい円１７７である状態で、部位１７６を機械加工するために計算される。
【０１７３】
続いて、部位１７８のための螺旋ツールパスセグメントが計算される。図１Ｌ−１及び図１Ｌ−２に示されるように、開始点１８０が選ばれ、螺旋ツールパスセグメント１８２が初期の点１８０から概して部位１７８の外部境界線に沿って交差点１８４でアイランド１１１と交差するまで伸長し、該点で螺旋ツールパスセグメント１８２は終了する。図１Ｍ−１及び図１Ｍ−２に示されるように、突出部１１０を迂回するモート１８６が計算される。
【０１７４】
モートの外部境界線が、モートを含むタイプＩ部位の外部境界線に近接するように計算される場合、モートの局所的な拡幅が、モートと部位の外部境界線との間の狭い残留壁の形成を妨げるために計算されることが理解される。当業者に既知であるように、狭い残留壁の形成は、狭い残留壁の機械加工が切削工具に対する及び／又はワークピースに対する損傷につながる可能性があるので望ましくない。
【０１７５】
図１Ｍ−１及び図１Ｍ−２に見られるように、モート１８６の外部境界線は部位１７８の外部境界線に近接するように計算される。したがって、モート１８６は、狭い残留壁領域１８９に沿って部位１７８の外部境界線まで局所的に拡幅され、該領域では、この拡幅が行われないと、モート１８６と部位１７８の外部境界線との間に狭い残留壁が形成されただろう。局所的に拡幅されたモート１８６は部位１７８を、参照番号１９０及び１９２で示される２つの独立したタイプＩ部位に分割する。
【０１７６】
ここで図１Ｎ−１及び図１Ｎ−２を参照すると、最初に部位１９０が計算され、一方部位１９２の計算が先送りされることが示されている。図１Ｎ−１及び図１Ｎ−２に示されるように、番号１９６及び１９８で示される部位１９０の２つのクリッピングされた領域が識別される。領域１９６及び１９８は、螺旋ツールパスセグメントによる部位１９０の残りの機械加工の前にトロコイド状のツールパスセグメントによって機械加工されるために計算される。
【０１７７】
部位１９０の残りはアイランドを含まず、したがって集束性の螺旋ツールパスセグメントが、内部境界線が、概して工具の半径よりも小さい半径の、部位１９０の残りの領域の中心を中心とする小さい円１９１である状態で部位１９０の残りを機械加工するために計算される。
【０１７８】
続いて、部位１９２のための螺旋ツールパスセグメントが計算される。図１Ｏ−１及び図１Ｏ−２に示されるように、番号２００で示される部位１９２の１つの領域はクリッピングにより識別される。領域２００は、螺旋ツールパスセグメントによる部位１９２の残りの機械加工の前にトロコイド状のツールパスセグメントによって機械加工されるために計算される。
【０１７９】
さらに、図１Ｐ−１及び図１Ｐ−２に示されるように、番号２０２で示される部位１９２の追加の領域がクリッピングによって識別される。しかし、領域２０２が別のタイプＩ部位としてより効率的に機械加工されるだろうことが計算される。したがって、部位１９２の残りを、番号２０２及び２１４で示される２つのタイプＩ部位に分割する分離溝２１０が計算される。部位２０２は突出部は含まず、したがって図１Ｑ−１及び図１Ｑ−２に示されるように、集束性の螺旋ツールパスセグメントが、内部境界線が、概して工具の半径よりも小さい半径の、部位２０２の領域の中心を中心とする小さい円２１３となる状態で部位２０２を機械加工するために計算される。
【０１８０】
分離溝２１０を機械加工すること、及び部位２０２をタイプＩ部位として機械加工することが、トロコイド状のツールパスセグメントによる部位２０２の機械加工時間よりも短い機械加工時間となることが計算される。
【０１８１】
ここで図１Ｒ−１及び図１Ｒ−２を参照すると、部位２１４が、部位２１４の中で概して中心に位置する１つのアイランド１１３を含むことが示される。したがて、集束性の螺旋ツールパスセグメント２１６が、内部境界線がアイランド１１３の外部周縁に概して沿っている状態で部位２１４を機械加工するために計算される。図１Ｒ−２に示されるように、螺旋ツールパスセグメント２１６は、最終的に交差点２１８でアイランド１１３と交差し、該点で螺旋ツールパスセグメント２１６は終了する。セグメント２１６の機械加工後、トロコイド状のツールパスセグメントによって機械加工されるアイランド１１３に隣接して１つ又は複数のタイプＩＩ部位が残る可能性があることが理解される。
【０１８２】
ここで図１Ｓ−１及び図２Ｓ−２を参照すると、部位１５６の機械加工が計算されることが示される。図１Ｓ−１及び図１Ｓ−２に示されるように、番号２３０で示される、部位１５６のクリッピングされた領域はクリッピングによって識別される。領域２３０は、好ましくはトロコイド状のツールパスセグメントによって機械加工されるために計算され、部位１５６の残りは次いで螺旋ツールパスセグメントによって機械加工されるために計算される。
【０１８３】
上述された計算が、オブジェクト１００の機械加工の第１の段階である第１の逓減の機械加工のためのツールパスの計算を構成することが理解される。全体を通して、用語「逓減」は一定の深さでの単一の機械加工段階を説明するために使用される。図１Ｃに示されるように、オブジェクト１００の完全な機械加工は３つの逓減を必要とする。したがって、上述された計算に続いて、及び上述された計算と同様に、ツールパス設計者は第２の逓減１１９の機械加工、及びその後の第３の逓減１２０の機械加工を計算し、それによってオブジェクト１００の全体的な大まかな機械加工を完了する。好ましくは、以降の逓減の間の鉛直距離は概して切削工具の直径の１倍と４倍の間である。
【０１８４】
ワークピースの大まかな機械加工に続いて、残りの大まかな機械加工の追加の段階が計算され、このことがオブジェクト１００の傾斜面での一連の逓減によって生じる大きな残留の段を削減することが理解される。
【０１８５】
ここで、本発明の好ましい実施形態に係る別のツールパスの計算を示す図２Ａから図２Ｌ−２が参照される。図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ本発明に従って製作できるオブジェクトの別の例であるオブジェクト４００の等角図及び上面図である。オブジェクト４００の構成は、本発明の追加の多様な特定の特徴を示すために選択される。従来の３軸工作機械によって機械加工できるいかなる適切な３次元オブジェクトも、本発明の好ましい実施形態に従って製作され得ることに留意されたい。
【０１８６】
図２Ａ及び図２Ｂで見られるように、オブジェクト４００は、ここでは参照番号４０４で示される１つの突出部がそこから伸長する概して平面的なベース部４０２を有すると見なされる。図２Ｃは、オブジェクト４００の断面４２０によってオーバレイされるストック材料４１０を示す。断面４２０は、断面４２０の深さで突出部４０４の断面に一致する外部境界線４２２及びアイランド４０５を有するとして特徴付けられる。
【０１８７】
図２Ｃに示される例では、断面４２０は１つのアイランド４０５を含むタイプＩＩＩ部位４２４として識別される。上述されたように、複数の入れ子状偏位輪郭が、部位４２４の外部境界線４２２と部位４２４の最内の輪郭との間で計算される。最内の輪郭は、最初にアイランド４０５の外部境界線と重複するように計算される。したがって、図２Ｄ−１及び図２Ｄ−２に示されるように、モート４２８がアイランドを迂回するように計算され、最内の輪郭４３０がモート４２８の外部境界線のすぐ外部となるように計算される。
【０１８８】
図２Ｄ−１及び図２Ｄ−２に示されるように、最内の輪郭４３０及び最内の輪郭４３０の外部の入れ子状内部輪郭４４０がタイプＩＩＩ部位４４２を画定する。図２Ｅ−１及び図２Ｅ−２に示されるように、分岐するツールパスセグメント４４３は、最初に最内の輪郭４３０と入れ子状内部輪郭４４０との間で外向きに螺旋状になり、それによって２つの残留部位４４４及び４４６を生じさせるように計算される。図２Ｆ−１及び図２Ｆ−２に示されるように、残留部位４４４は、トロコイド状のツールパスセグメント利用することによってタイプＩＩ部位として機械加工されるために計算される。同様に、図２Ｇ−１及び図２Ｇ−２に示されるように、残留部位４４６は、トロコイド状のツールパスセグメントによってタイプＩＩ部位として機械加工されるために計算される。
【０１８９】
ここで、図２Ｈ−１及び図２Ｈ−２を参照すると、分岐する螺旋ツールパスセグメントは、入れ子状内部輪郭４４０と入れ子状内部輪郭４５０との間に画定されるタイプＩＩＩ部位４４８を機械加工するために計算されることが示される。続いて、図２Ｉ−１及び図２Ｉ−２に示されるように、分岐する螺旋ツールパスセグメントが、入れ子状内部輪郭４５０と入れ子状内部輪郭４６０との間に画定されるタイプＩＩＩ部位４５２を機械加工するために同様に計算される。
【０１９０】
ここで図２Ｊ−１及び図２Ｊ−２を参照すると、分岐するツールパスセグメントが、入れ子状内部輪郭４６０と外部境界線４２２との間に画定され、それによって２つの残留部位４７０及び４７２を生じさせるタイプＩＩＩ部位４６８を機械加工するために計算される。図２Ｋ−１及び図２Ｋ−２に示されるように、残留部位４７０は、トロコイド状のツールパスセグメントを利用することによってタイプＩＩ部位として機械加工されるために計算される。同様に、図２Ｌ−１及び図２Ｌ−２に示されるように、残留部位４７２が、トロコイド状ツールパスセグメントを利用することによってタイプＩＩ部位として機械加工されるために計算され、それによってオブジェクト４００の機械加工の計算を完了する。
【０１９１】
ここで、初期のワークピース６００、本発明の好ましい実施形態に従ってワークピースから形成された機械加工されたオブジェクト６０２、及び機械加工されたオブジェクトから作り出される完成したオブジェクト６０４の簡略化された各種の要素からなる絵で表した断面図である図５が参照される。示されている実施形態では、初期のワークピース６００は、例えば工具鋼、鋳型鋼、又はチタン等の金属のブロックとして示されている。機械加工されたオブジェクト６０２は、完成したオブジェクト６０４を作り出すために、本発明の範囲外である技法を使用して仕上げられる大まかに描かれたオブジェクトとして見られる。
【０１９２】
説明を簡略にするために、共通の鉛直軸Ｚがワークピース６００の中に、機械加工されたオブジェクト６０２の中に、及び完成したオブジェクト６０４の中に定められる。
【０１９３】
図５の機械加工されたオブジェクト６０２は、機械加工されたオブジェクト６０２が、通常、非円形に対称的であり、通常、不均一に傾斜した端縁を有する概して円盤状のオブジェクトである点で特徴付けられる。
【０１９４】
より詳細には、示されている機械加工されたオブジェクト６０２及び完成したオブジェクト６０４を参照すると、
Ｚ軸に沿った少なくとも１つの所与の高さでの端縁の傾斜構成は、端縁に沿った異なる方位角場所で変化し、
端縁の傾斜は少なくとも１つの所与の方位角でＺ軸に沿って異なる高さで変化する。
【０１９５】
機械加工されたオブジェクトが、これらの特徴のただ１つしか存在しない、又はこれらの特徴のどれも存在しない本発明の実施形態に従って作り出されてよいことが理解される。説明のために、機械加工されたオブジェクト６０２の形状及び完成したオブジェクト６０４の形状は、これらの特徴の両方を示すために選択された。
【０１９６】
図６から図１２Ｃに関して以下に説明される本発明の方法は、Ｚ軸を有するワークピースから機械加工されたオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装システム及び方法であり、機械加工されたオブジェクトは完成したオブジェクトへの以降の仕上げを容易にするように構成される。方法の示されている実施形態は、以下の
完成したオブジェクトの表面を画定するステップと、
オフセット表面を画定するステップであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定するオフセットの表面を画定するステップと、
スカラップ表面を画定するステップであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定するスカラップ表面を画定するステップと、
Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算するステップと
を含み、
複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、
Ｚ軸に沿った複数の高さでのワークピース内の複数の逓増切れ目の数、及び複数の逓増切れ目のそれぞれで切断された面積が、複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面とスカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあることを保証しつつ、切断中にワークピースから取り除かれるワークピース材料の量を概して最小限に抑えるように選択される。
【０１９７】
別の態様では、システム及び方法は、
完成したオブジェクトの表面を画定することと、
オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセットの表面を画定することと、
スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、
Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算すること
を提供し、
複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、
複数の逓増切れ目のそれぞれの各高さでの所与の場所でワークピースを切断するかどうかの決定は、所与の場所での完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【０１９８】
追加の態様では、方法及びシステムは、
完成したオブジェクトの表面を画定することと、
オフセット表面を画定することであって、オフセット表面が完成したオブジェクトの表面の外部にあり、オフセット距離分、完成したオブジェクトから離され、オフセット表面が機械加工されたオブジェクトの内側制限表面を画定する、オフセットの表面を画定することと、
スカラップ表面を画定することであって、スカラップ表面がオフセット表面の外部にあり、スカラップ距離分、オフセット表面から離され、スカラップ表面が機械加工されたオブジェクトの外側制限表面を画定する、スカラップ表面を画定することと、
Ｚ軸に沿った複数の高さで、機械加工されたオブジェクトを生じさせる、ワークピース内に複数の逓増切れ目を作り出すコンピュータ数値制御式フライス盤のためにツールパスを計算すること
を提供し、    複数の逓増切れ目により作り出される機械加工されたオブジェクトの表面がすべてオフセット表面により画定される内側制限表面と、スカラップ表面により画定される外側制限表面との間にあり、
複数の逓増切れ目のそれぞれがどの高さで作られるのかに関する決定は、完成したオブジェクト上の多様な場所での所与の高さでの完成したオブジェクトの必要とされる非鉛直の傾斜の関数である。
【０１９９】
ここでは、文字Ａ及びＢで示される断面拡大図で、本発明の好ましい実施形態に従ってそれぞれＡ及びＢで示される２つの相互に方位角によって分けられた場所にある典型的な完成したオブジェクト表面の外形、オフセット表面の外形、及びスカラップ表面の外形を示す、図５の機械加工されたオブジェクト６０２の簡略化された注釈付きの絵で表した図である図６が参照される。
【０２００】
図６は、３つの相互に平行した曲線６１０、つまり
本発明の範囲外である仕上げ技法によって、機械加工されたオブジェクト６０２から作り出される完成したオブジェクトの意図された壁面を表す、完成オブジェクト表面の曲線６１０として示される第１の曲線、
完成オブジェクト表面の曲線６１０を越えて機械加工されたオブジェクト６０２上に留まらなければならない材料の最小厚さを示す、完成オブジェクト表面の曲線６１０からのオフセット距離を表す、３次元で完成オブジェクト表面の曲線６１０に平行な、表面オフセット曲線６２０として示される第２の曲線、
表面オフセット曲線を越えて機械加工されたオブジェクト６０２上に留まることができる金属の最大厚さを定める、表面オフセット曲線６２０からの最大スカラップ距離を表す、３次元で完成したオブジェクトの曲線６１０に、及び表面オフセット曲線６２０に平行な、スカラップ表面曲線６３０として示される第３の曲線
を示すために注釈が付けられる。
【０２０１】
典型的な場合では、完成オブジェクト表面の曲線６１０と表面オフセット曲線６２０との間の分離は数ミリメートルであり、表面オフセット曲線６２０とスカラップ表面曲線６３０との間の分離は、完成オブジェクト表面の曲線６１０と表面オフセット曲線６２０との間の分離の１０％から５０％である。スカラップ公差は、通常、表面オフセット曲線６２０とスカラップ表面曲線６３０との間の分離の１０％から３０％である。
【０２０２】
完成オブジェクト表面の曲線６１０は、通常、オブジェクト設計者によって選択される。スカラップ公差だけではなく、完成オブジェクト表面の曲線６１０、表面オフセット曲線６２０、及びスカラップ表面の曲線６３０の間の分離も、通常、コンピュータ化された工作機械のためにツールパスをプログラミングするための本発明の実施形態を利用するコンピュータ化ツールパステクノロジストによって選択される。
【０２０３】
スカラップ公差だけではなく、完成オブジェクト表面の曲線６１０、表面オフセット曲線６２０、及びスカラップ表面曲線６３０の間の上述の分離も選択する上でコンピュータ化ツールパステクノロジストによって使用される基準は周知である。
【０２０４】
ここで、ワークピースの中の初期の深い切れ目６５０を示し、それぞれＡ及びＢで示される拡大図中に、初期の深い切れ目６５０を有する、ワークピース６００の上に重ね合される図６の対応する拡大図Ａ及びＢも示す、図５の初期のワークピース６００の簡略化された絵で表した図である図７がさらに参照される。示されている実施形態では、初期の深い切れ目６５０は円周であり、これが必ずしも事実ではないことが理解される。
【０２０５】
初期の円周の深い切れ目６５０は、深い切れ目の床面６５２、円周の深い切れ目の端縁壁表面６５４、及び深い切れ目の床面６５２と円周の深い切れ目の端縁壁表面６５４との間の交差を表す交差曲線６５６を画定する。
【０２０６】
本発明の好ましい実施形態に従って、いったん表面オフセット曲線６２０及びスカラップ表面曲線６３０が確立されると、ツールパスが図７に示される初期の深い切れ目６５０のために生成される。このツールパスは図８に示され、参照番号６６０で示される。ワークピース６００の外部端縁は参照番号６８０で示される。
【０２０７】
その後、本発明の好ましい実施形態に従って、初期の深い切れ目６５０によって画定される深い切れ目の床面６５２から上方へ好ましくは順次に且つ単調に、ワークピースの端縁壁６５４の中に段を切削するためのツールパスが生成される。これらの単調に上方に切削される段は、ここで「逓増切れ目」と呼ばれ、図７に示されるワークピースを図５の機械加工されたオブジェクト６０２に変形する。
【０２０８】
ここで、これに関連してさらに、図７及び図８にそれが表示されるときに、深い切れ目６５０を有するワークピース６００上に重ね合される、とりわけ、図６のそれぞれの拡大図Ａ及びＢの対応する注釈が付けられた断面図の簡略化された断面図であり、それぞれ、本発明の好ましい実施形態に係る第１の逓増切れ目、第２の逓増切れ目、及び第３の逓増切れ目を示す図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃが参照される。
【０２０９】
ここで、第１の逓増切れ目の高さの計算のための好ましい方法が、図９Ａに関して詳細に説明される。
【０２１０】
最初に、第１の段の初期の深い切れ目の底部からの高さが、以下のように、図７及び図８に示される初期の深い切れ目６５０によって画定される床６５２と端縁壁６５４の交差において、すべて曲線６５６に沿って密に分布した相互に方位角によって分けられた点６８２の集合体のために計算される。
【０２１１】
点６８２の集合体のそれぞれの点のために、Ｚ軸に平行で且つ端縁壁６５４に沿った想像鉛直線６８４が点６８２を通って伸長し、スカラップ表面曲線６３０と点６８６で交差するように構築される。交差点６８６の高さが留意される。及び、
【０２１２】
すべて端縁壁６５４の円周に沿った点の集合体の各点６８２のために想像鉛直線６８４のスカラップ表面曲線６３０との交差点６８６の高さをとると、それらのすべての中からの交差点の最低高さが第１の段の高さとして選択され、線６８４に沿った点として識別され、参照番号６８８で示される。端縁壁６５４の円周に沿ってすべての点６８８を通る曲線が参照番号６８９で示される。
【０２１３】
次に、端縁壁６５４で表される初期の深い切れ目の円周に沿った隣接する方位角部位のどれが点６８８によって表される高さまで切断されるべきなのかの決定が、以下のように行われる。
【０２１４】
想像上のスライスが、点６８８によって表される第１の段の高さで共通の鉛直軸Ｚに垂直に図７、図８、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃのワークピースを通ってとられ、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃで６９０で示される水平線として示される。
【０２１５】
高さ６９０での点６８８とスカラップ表面曲線６３０との間の垂線距離６９２が確かめられる。
【０２１６】
距離６９２が、所定値であるスカラップ公差未満である場合、点６８２は、ここでは図１０Ａで文字Ｙで示される「切断するのによい」点として示される。それ以外の場合、その点６８２は、ここでは図１０Ａで文字Ｎで示される「切断なし」点として示される。
【０２１７】
図１０Ａで見られるように、いったん大きい機械加工されたオブジェクトでは通常、総数数万に達する点６８２のすべてがＹ点又はＮ点のどちらかとして分類されると、短い「切断なし」隙間排除プロセスが行われ、通常は４点である、所定数の点未満の「切断なし」点６８２のシーケンスが「切断するのによい」点として分類し直される。図１０Ａは係る「切断なし」隙間及びその再分類を示し、図１０Ｂは分類し直された点のシーケンスを示す。
【０２１８】
少なくとも４つの隣接する「切断するのによい」点のシーケンスごとに、図１０Ｃに示されるように、方位角切断部位７００が画定され、少なくとも４つの隣接する「切断なし」点のシーケンスごとに、図１０Ｃに示されるように、方位角切断なし部位７０２が画定される。
【０２１９】
図１０Ｂの各「切断するのによい」点６８２に対応する切断部位７００の幅を示す、水平線６９０によって表される高さでのＺ軸に垂直な平面内の切れ目の深さが、曲線６８９と、水平線６９０によって画定される平面のオフセット平面６２０との交差との間の分離により決定されることが理解される。水平線６９０によって画定される平面の、オフセット表面６２０との交差は参照番号７２０で示される曲線であり、第２の段前方端縁壁７２２の基部、及び高さ６９０にある第１の段床面７２４の端縁を画定する。
【０２２０】
切断部位７００が好ましくは、図４Ｂに関して上述されたように半開放部位として機械加工されることがさらに理解される。
【０２２１】
ここで第２の逓増切れ目の高さの計算が、図９Ｂを参照して詳細に説明される。
【０２２２】
最初に、その高さが第２の段の高さを表す第１の段床面７２４からの段の高さが、以下のように、図９Ｂ及び図９Ｃに示されるように第１の段床面７２４との、第２の段端縁壁７２２の交差を表す曲線７２０に沿ってすべて密に分布した相互に方位角によって分けられた点７３２の集合体のために計算される。
【０２２３】
点７３２の集合体のそれぞれの点のために、Ｚ軸に平行で且つ第２の段端縁壁７２２に沿った想像鉛直線７３４が点７３２を通って伸長し、スカラップ表面曲線６３０と点７３６で交差するように構築される。交差点７３６の高さが留意される。及び、
【０２２４】
すべて第２の段端縁壁７２２の円周に沿った点の集合体の各点７３２のために想像鉛直線７３４のスカラップ表面曲線６３０との交差点７３６の高さをとると、それらのすべての中からの交差点の最低高さが第２の段の高さとして選択され、線７３４に沿った点として識別され、参照番号７３８で示される。第２の段端縁壁７２２の円周に沿ってすべての点７３８を通る曲線が参照番号７３９で示される。
【０２２５】
想像上の水平スライスが、点７３８によって表される第２の段の高さで図７、図８、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃのワークピースを通ってとられ、図９Ｂ及び図９Ｃで７４０で示される水平線として示される。
【０２２６】
高さ７４０での点７３８とスカラップ表面曲線６３０との間の垂線距離７４１が確かめられる。
【０２２７】
垂線距離７４１が、所定値であるスカラップ公差未満である場合、点７３２は、ここでは図１１Ａで文字Ｙで示される「切断するのによい」点として示される。それ以外の場合、その点７３２は、ここでは図１１Ａで文字Ｎで示される「切断なし」点として示される。
【０２２８】
図１１Ａで見られるように、いったん大きい機械加工されたオブジェクトでは通常、総数数万に達する点７３２のすべてがＹ点又はＮ点のどちらかとして分類されると、短い「切断なし」隙間排除プロセスが行われ、通常は４点である、所定数の点未満の「切断なし」点７３２のシーケンスが「切断するのによい」点として分類し直される。図１１Ａは係る「切断なし」隙間及びその再分類を示し、図１１Ｂは分類し直された点のシーケンスを示す。
【０２２９】
少なくとも４つの隣接する「切断するのによい」点のシーケンスごとに、図１１Ｃに示されるように、方位角切断部位７４２が画定され、少なくとも４つの隣接する「切断なし」点のシーケンスごとに、図１１Ｃに示されるように、方位角切断なし部位７４４が画定される。
【０２３０】
図１１Ｂの各「切断するのによい」点７３２に対応する切断部位７４２の幅を示す、水平線７４０によって表される高さでのＺ軸に垂直な平面内の切れ目の深さが、曲線７３９と、水平線７４０によって画定される平面のオフセット平面６２０との交差との間の分離により決定されることが理解される。水平線７４０によって画定される平面の、オフセット表面６２０との交差は参照番号７５０で示される曲線であり、第３の段前方端縁壁７５２の基部、及び高さ７４０にある第２の段床面７５４の端縁を画定する。
【０２３１】
切断部位７４２が好ましくは、図４Ｂに関して上述されたように半開放部位として機械加工されることがさらに理解される。
【０２３２】
ここで第３の逓増切れ目の高さの計算が、図９Ｃを参照して詳細に説明される。
【０２３３】
最初に、その高さが第３の段の高さを表す第２の段床面７５４からの段の高さが、以下のように、図９Ｂ及び図９Ｃに示されるように第２の段床面７５４との、第３の段前方端縁壁７５２の交差を表す曲線７５０に沿ってすべて密に分布した相互に方位角によって分けられた点７６２の集合体のために計算される。
【０２３４】
点７６２の集合体のそれぞれの点のために、Ｚ軸に平行で且つ第３の段前方壁７５２に沿った想像鉛直線７６４が点７６２を通って伸長し、スカラップ表面曲線６３０と点７６６で交差するように構築される。交差点７６６の高さが留意される。及び、
【０２３５】
すべて第３の段前方端縁壁７５２の円周に沿った点の集合体の各点７６２のために想像鉛直線７６４のスカラップ表面曲線６３０との交差点７６６の高さをとると、それらのすべての中からの交差点の最低高さが第３の段の高さとして選択され、線７６４に沿った点として識別され、参照番号７６８で示される。第３の段前方端縁壁７５２の円周に沿ってすべての点７６８を通る曲線が参照番号７６９で示される。
【０２３６】
想像上の水平スライスが、点７６８によって表される第３の段の高さで図７、図８、図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃのワークピースを通ってとられ、図９Ｃで７７０で示される水平線として示される。
【０２３７】
高さ７７０での点７６８とスカラップ表面曲線６３０との間の垂線距離７７１が確かめられる。
【０２３８】
垂線距離７７１が、所定値であるスカラップ公差未満である場合、点７６２は、ここでは図１２Ａで文字Ｙで示される「切断するのによい」点として示される。それ以外の場合、その点７６２は、ここでは図１２Ａで文字Ｎで示される「切断なし」点として示される。
【０２３９】
図１２Ａで見られるように、いったん大きい機械加工されたオブジェクトでは通常、総数数万に達する点７６２のすべてがＹ点又はＮ点のどちらかとして分類されると、短い「切断なし」隙間排除プロセスが行われ、通常は４点である、所定数の点未満の「切断なし」点７６２のシーケンスが「切断するのによい」点として分類し直される。図１２Ａは係る「切断なし」隙間及びその再分類を示し、図１２Ｂは分類し直された点のシーケンスを示す。
【０２４０】
少なくとも４つの隣接する「切断するのによい」点のシーケンスごとに、図１２Ｃに示されるように、方位角切断部位７７２が画定され、少なくとも４つの隣接する「切断なし」点のシーケンスごとに、図１２Ｃに示されるように、方位角切断なし部位７７４が画定される。
【０２４１】
図１２Ｂの各「切断するのによい」点７６２に対応する切断部位７７２の幅を示す、水平線７７０によって表される高さでのＺ軸に垂直な平面内の切れ目の深さが、曲線７３９と、水平線７７０によって画定される平面のオフセット平面６２０との交差との間の分離により決定されることが理解される。水平線７７０によって画定される平面の、オフセット表面６２０との交差は参照番号７８０で示される曲線であり、第４の段前方端縁壁７８２の基部、及び高さ７７０にある第３の段床面７８４の端縁を画定する。
【０２４２】
切断部位７７２が好ましくは、図４Ｂに関して上述されたように半開放部位として機械加工されることがさらに理解される。
【０２４３】
上述のプロセスは、ワークピース６００の上部に達する逓増切れ目が計算されるまで続行する。いったん逓増切れ目計算のすべてが完了すると、多様な半開放切断部位が機械加工されなければならない順序が、本発明の範囲外である既知の技法及び方法論の適用によって決定される。
【０２４４】
逓増切れ目部位の計算の上述の方法は、少なくとも以下の有益な結果
機械加工されたオブジェクト６０２が指定されたスカラップ表面を越えて伸長する材料を含まないことを概して保証すること、及び
ワークピース６００の逓増機械加工が、除去が指定されたスカラップ表面によって命じられない材料を不必要に取り除かないことを概して保証すること
を有することが理解される。
【０２４５】
ここで、本発明の好ましい実施形態に係る使用可能なスピンドル動力の関数としての軸方向の切れ目の深さ及びステップオーバーの例示的な選択の簡略化された部分的に記号を使い、部分的に絵で表した説明図である図１３が参照される。
【０２４６】
図１３に関して以下に説明される本発明の方法は、ワークピースからオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法である。本発明の示されている実施形態では、方法は以下の
コンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力を確かめるステップと、
コンピュータを使用し、少なくともコンピュータ数値制御式フライス盤の使用可能なスピンドル動力の関数である切れ目の最大深さ及び幅を自動的に選択するステップと、
ツールパスが、ツールパス層の切れ目の最大厚さ及び幅が切れ目の最大深さ及び幅に一致する複数のツールパス層を含むワークピースを基準にして工具のためのツールパスを構成するステップと
を含む。
【０２４７】
図１３は、４つの異なるレベルの使用可能なスピンドル動力を有する４つの典型的なフライス盤を示す。例えば、フライス盤８００は５０ＫＷのスピンドル付きのＭａｋｉｎｏ  Ａ９９フライス盤であり、フライス盤８１０は３０ＫＷのスピンドル付きのＭａｋｉｎｏ  Ａ８８ｅフライス盤であり、フライス盤８２０は、１５ＫＷのスピンドル付きのＨａａｓ  ＶＦ２フライス盤であり、フライス盤８３０は５．５ＫＷのスピンドル付きのＭＵＧＡ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｒ４５−３０である。
【０２４８】
説明のために、同一の機械加工されたオブジェクト８６０を作り出すために３００ｍｍかける３００ｍｍかける１５０ｍｍの典型的な寸法を有する、通常は鋼のブロック８５０である同一のワークピースが、フライス盤８００、８１０、８２０、及び８３０のそれぞれによって機械加工されると仮定される。明確にするために、ブロック８５０及び機械加工されたオブジェクト８６０は、フライス盤のサイズに比例せずに示されている。
【０２４９】
図１３で見られるように、相対的に高いスピンドル動力を有するフライス盤８００は単一のステップでブロック８５０から材料を取り除き、通常は３ｍｍの最大ステップオーバーを有するツールパスをたどる。これは、機械加工段階８６２で示され、ツールパスは概略で示され、参照番号８６４で示される。
【０２５０】
図１３でさらに見られるように、中位のスピンドル動力を有するフライス盤８１０は、２つの代替手順の内の１つでブロック８５０から材料を取り除いてよい。係る代替手順の第１で、フライス盤８１０は単一のステップでブロック８５０から材料を取り除き、通常は１．８ｍｍの中間ステップオーバーを有するツールパスをたどる。これは機械加工段階８６６で示され、ツールパスは概略で示され、参照番号８６８で示される。
【０２５１】
係る代替手順の第２で、フライス盤８１０は、２つのステップでブロック８５０から材料を取り除き、通常は３ｍｍの最大ステップオーバーを有するツールパスをたどる。これは機械加工段階８７０及び８７２で概略で示され、参照番号８７４で示される。
【０２５２】
さらに図１３で見られるように、低スピンドル動力を有するフライス盤８２０は２つのステップでブロック８５０から材料を取り除き、通常は１．８ｍｍの中間ステップオーバーを有するツールパスをたどる。これは段階８７６及び８７７で示され、ツールパスは概略で示され、参照番号８７８で示される。
【０２５３】
図１３にさらに見られるように、非常に低いスピンドル動力を有するフライス盤８３０は２つのステップでブロック８５０から材料を取り除き、通常は０．９ｍｍの低ステップオーバーを有するツールパスをたどる。これは機械加工段階８８０及び８８２に示され、ツールパスは概略で示され、参照番号８８４で示される。
【０２５４】
図１３の上述の説明がただ本発明の実施形態の機能性を示すだけであること、及び送り速度及びｒｐｍ等の追加のパラメータがスピンドル動力の関数としてさらに変えられてよいことが理解される。
【０２５５】
ここで、本発明の好ましい実施形態に従って薄い壁を有するオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図である図１４が参照される。
【０２５６】
図１４に関して以下に説明される本発明の実施形態は、ワークピースから相対的に薄い壁を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装システム及び方法を提供する。示されるように、システム及び方法は、コンピュータを使用し、以下の機能上の特徴を有するツールパス、つまり
意図された相対的に薄い壁の場所で相対的に厚い壁を有するために切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値でワークピースを最初に機械加工し、
相対的に厚い壁の高さを意図された相対的に薄い壁の意図された高さまで削減し、その後、
切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値でワークピースを機械加工することによって厚い壁の厚さを削減するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、ツールパスを自動的に選択することを含む。
【０２５７】
説明のために、１ｍｍの厚さ及び３０ｍｍの高さを有する薄い壁９０６によって分けられる、それぞれが１００ｍｍかける１００ｍｍかける３０ｍｍの内部ポケット９０４を有する機械加工されたオブジェクト９０２を作り出すために２２０ｍｍかける１２０ｍｍかける６０ｍｍの典型的な寸法を有する、通常は鋼のブロック９００であるワークピースが機械加工されると仮定される。
【０２５８】
機械加工段階９１０で、ツールパス９１２がたどられ、薄い壁９０６の場所をオーバレイし、薄い壁９０６の意図された厚さよりも大きい幅を有する初期の切れ目９１４を作り出す。
【０２５９】
その後、機械加工段階９２０で、ツールパス９２２がたどられ、内部ポケット９０４に相当する２つの切れ目９２４を作り出す。
【０２６０】
その後、機械加工段階９３０で、ツールパス９３２がたどられ、薄い壁９０６の上部を画定する２つの切れ目９３４を作り出す。
【０２６１】
その後、機械加工段階９４０で、ツールパス９４２がたどられ、薄い壁９０６の下部を画定する２つの切れ目９４４を、切れ目９３４の下方に作り出す。
【０２６２】
最後に、機械加工段階９５０で、ツールパス９５２がたどられ、機械加工されたオブジェクト９０２の高さを薄い壁９０６の高さに削減する。
【０２６３】
ここで、本発明の好ましい実施形態に従って、工具オーバーハングの関数として、送り速度、ｒｐｍ、切れ目の軸方向の深さ、及びステップオーバー等のフライス加工侵攻性の例示的な選択の、簡略化された部分的に記号を使い、部分的に絵で表した図である、図１５が参照される。簡略化のために、工具オーバーハングの関数としてステップオーバーのみが図１５に示される。
【０２６４】
図１５に関して以下に説明される本発明の実施形態は、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法を提供する。示されている実施形態では、システム及び方法は、
コンピュータ数値制御式フライス盤で使用されている工具の工具オーバーハングの程度を確かめることと、
コンピュータを使用し、以下の特性を有するツールパス、つまり
第１の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第１の最大値を有するツールパスを選択し、
第１の工具オーバーハングよりも大きい第２の工具オーバーハングの場合、切断深さ、切断幅、切断速度、及び切断送りの第２の最大値を有するツールパスを選択するツールパスであって、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つ未満である、工具オーバーハングの関数であるツールパスを自動的に選択することを
含む。
【０２６５】
図１５は、同一の機械加工されたオブジェクト９５７を作り出すために２つのフライス加工ツール９５５及び９５６のそれぞれによって機械加工される、３００ｍｍかける３００ｍｍかける１５０ｍｍの典型的な寸法を有する、通常は鋼のブロック９５４であるワークピースを示す。明確にするために、ブロック９５４及び機械加工されたオブジェクト９５７は、フライス加工ツール９５５及び９５６のサイズに比例せずに示されている。
【０２６６】
図１５で見られるように、通常１５０ｍｍの相対的に長い工具オーバーハングを有するフライス加工ツール９５５は、通常は１．５ｍｍの相対的に小さいステップオーバーを有するツールパスをたどってブロック９５４から材料を取り除く。これは機械加工段階９５８で示され、ツールパスは概略で示され、参照番号９５９で示される。
【０２６７】
図１５でさらに見られるように、通常は６０ｍｍの相対的に短い工具オーバーハングを有するフライス加工ツール９５６は、通常は３ｍｍの相対的に大きいステップオーバーを有するツールパスをたどってブロック９５４から材料を取り除く。これは機械加工段階９６０で示され、ツールパスは概略で示され、参照番号９６１で示される。
【０２６８】
ここで、本発明の別の好ましい実施形態に係る機械加工機能性の簡略化された絵で表した図である図１６が参照される。
【０２６９】
図１６に関して以下に説明される本発明の実施形態は、半開放部位を有するオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装方法及びシステムを提供する。本発明の示されている実施形態では、方法及びシステムは、
コンピュータを使用し、概してトロコイド型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第１の機械加工時間を推定することと、
コンピュータを使用し、概して螺旋型のツールパスを使用して半開放部位を機械加工するための第２の機械加工時間を推定することと、
コンピュータを使用し、より短い機械加工時間を有するツールパスタイプを自動的に選択すること
を含む。
【０２７０】
説明のために、１５０ｍｍかける１２０ｍｍかける５０ｍｍの典型的な寸法を有する、通常、鋼のブロック９６２であるワークピースが、寸法１４０ｍｍかける１００ｍｍかける２０ｍｍの半開放ポケット９６４を有する機械加工されたオブジェクト９６３を作り出すために機械加工されると仮定される。
【０２７１】
機械加工段階９７０で、ツールパス９７２がたどられ、閉じられたポケット９７６を生じさせる初期の切れ目９７を作り出す。システムが最初に、所望される最終的な幾何学形状、ここでは半開放ポケットと異なる、幾何学形状、ここでは閉じられたポケットを画定するためにワークピースを機械加工することは、本発明の本実施形態の特定の特徴である。これは、それがポケットの機械加工を螺旋ツールパスを使用しておもに行うことを可能にする点で優位点を有する。
【０２７２】
その後、機械加工段階９８０で、ツールパス９８２がたどられ、ワークピースの端縁から閉じられたポケット９７６を分ける壁９８６を通って伸長する相互に離間した溝９８４を作り出す。システムが最初に、最終的に取り除かれなければならない壁の中で溝を機械加工することが、本発明の本実施形態の特定の特徴である。
【０２７３】
その後、機械加工段階９９０で、ツールパス９９２がたどられ、溝９８４の切削に続いて壁９８６に残るブロック９９４を取り除き、それによって半開放ポケット９６４を画定する。
【０２７４】
ここで、本発明の好ましい実施形態に係る砂時計形状の溝を有するオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図である図１７が参照される。
【０２７５】
図１７に関して以下に説明される本発明の実施形態は、その両端で開放した溝を有し、中間の最も狭い部分を含んだオブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装システム及び方法を提供する。本発明の示されている実施形態で、方法は、コンピュータを使用し、それぞれが溝の異なる開放端部で開始し、中間の最も狭い部分で遭遇する第１のツールパス部分及び第２のツールパス部分を有するツールパスタイプを自動的に選択することを含む。
【０２７６】
説明のために、通常は１５０ｍｍかける１２０ｍｍかける５０ｍｍの典型的な寸法を有する鋼のブロック１０００であるワークピースが、その両端で開いている砂時計形状の溝１００４を有する機械加工されたオブジェクト１００２を作り出すために機械加工されると仮定される。
【０２７７】
機械加工段階１００６で、ツールパス１００８がたどられ、初期の切れ目１０１０を作り出し、内向きに先細の半開放ポケット１０１２を生じさせる。
【０２７８】
その後、機械加工段階１０１６で、ツールパス１０１８がたどられ、追加の切れ目１０２０を作り出し、狭い点でポケット１０１２に接合される内向きに先細の半開放ポケット１０２２を生じさせ、その両端で開いている砂時計形状の溝１００４をそれとともに画定する。
【０２７９】
薄い壁の機械加工が溝の最小幅の点で行われるように、システムが複数の段階で溝を機械加工することが、本発明の本実施形態の特定の特徴である。
【０２８０】
ここで、最大切断深さのために最適な切断条件に基づいて計算されるオブジェクトを機械加工するためのツールパスの簡略化された絵で表した図である、図１８が参照され、最大切断深さ未満で切断することを含む部分を切断するためのツールパスは、最大切断深さ未満の深さで切断するために最適化された修正された切断条件に基づいて計算される。
【０２８１】
図１８に関して以下に説明される本発明の実施形態は、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装システム及び方法を提供し、その製作は切れ目の少なくとも第１の異なる最大深さ及び第２の異なる最大深さでワークピースを切断することを含み、切れ目の該第１の最大深さが切れ目の該第２の最大深さよりも大きい。本発明の示されている実施形態で、該方法は、コンピュータを使用し、第２の最大値の内の少なくとも１つは第１の最大値の内の対応する１つよりも大きい、切断幅、切断速度、及び切断送りの対応する第１の最大値及び第２の最大値を有する少なくとも第１のツールパス及び第２のツールパスを自動的に選択することを含む。
【０２８２】
説明のために、通常、１５０ｍｍかける１２０ｍｍかける５０ｍｍの典型的な寸法を有する鋼のブロック１２００であるワークピースが、横桟１２０６を有する半開放ポケット１２０４を有する機械加工されたオブジェクト１２０２を作り出すために機械加工されると仮定される。
【０２８３】
機械加工段階１２１０で、ツールパス１２１２がたどられ、初期の切れ目１２１４を作り出し、半開放ポケット１２１６を生じさせる。ツールパス１２１２は、通常１．５ｍｍの相対的に小さいステップオーバーを有する。
【０２８４】
その後、機械加工段階１２２０で、ツールパス１２２２がたどられ、切れ目１２２４を作り出し、半開放横桟１２２６を生じさせる。ツールパス１２２２は、通常３ｍｍの相対的に大きいステップオーバーを有する。
【０２８５】
システムが、フライス加工ツールによって経験される機械的負荷が概して一定の最適化された値であることを保証するために切断条件を調整することは、本発明の本実施形態の特定の特徴である。
【０２８６】
ここで、本発明の好ましい実施形態に従って、１つのツールパスの最後から、同じポケット内の以降のツールパスの始まりへの３つの代替の工具再配置の動きの簡略化された図である、図１９Ａ、図１９Ｂ、及び図１９Ｃが参照される。図１９Ａ、図１９Ｂ、及び図１９Ｃのそれぞれは、明確にするために絵で表した図及び上面図を含む。
【０２８７】
図１９Ａから図１９Ｃに関して以下に説明される本発明の実施形態は、オブジェクトを製作するためにコンピュータ数値制御式フライス盤を制御するためのコマンドを生成するための自動化されたコンピュータ実装システム及び方法を提供し、オブジェクトの製作は、選択可能な再配置経路に沿ってツールパス間での工具再配置を必要とする複数のツールパスを計算することを含む。本発明の示されている実施形態で、方法は、それぞれツールパスセグメント間での異なる再配置のために複数回起こることがある以下の
コンピュータを使用し、ワークピース上方の隙間平面での移動を含む第１の再配置経路のための第１の再配置時間を推定するステップと、
コンピュータを使用し、隙間平面での工具移動を含まない第２の再配置経路のための第２の再配置時間を推定するステップと、
コンピュータを使用し、最短の再配置時間を有する再配置経路を自動的に選択するステップと
含む。
【０２８８】
説明のため、１５０ｍｍかける１２０ｍｍかける５０ｍｍの典型的な最大外側寸法を有する部分的に機械加工されたワークピース１３００が示される。見られるように、ワークピース１３００は、それを通って伸長する長穴１３０６で形成されるアイランド１３０４を有する閉じられたポケット１３０２をその中で形成する。第１のツールパスセグメントを含んだ、第１の角横桟１３１０の機械加工は、完了され、工具は、第２のツールパスセグメントを含んだ、第２の角横桟１３１２を機械加工するために再配置されなければならない。
【０２８９】
図１９Ａで、工具は、ワークピース１３００の上部を越えて横桟１３１０から最初は上方に、次いで機械加工される横桟１３１２上方の場所への直線での均一な高さでのワークピースを横切って、及び次いで下方に工具を引き込んで、横桟１３１２を機械加工する再配置経路１３２０をたどる。経路１３２０を再配置するための工具移動時間が計算される。
【０２９０】
図１９Ｂで、工具は、アイランド１３０４の回りの横桟１３１０から横桟１３１２をフライス加工するための工具の適切な場所へ、その高さを変更することなく工具を引き込む、代替の再配置経路１３３０をたどる。経路１３３０を再配置するための工具移動時間が計算される。
【０２９１】
図１９Ｃで、工具は、ワークピース１３００の上部の下方で、横桟１３１０から最小高さへ最初に上向きに工具を引き込み、該高さで工具はアイランド１３０４をクリアし、次いで必ずしもこの直線でではないが、この高さでワークピースを横切って、機械加工される横桟１３１２の上方の場所に、次いで下方に工具を引き込んで横桟１３１２を機械加工する追加の再配置経路１３０４をたどる。再配置経路１３４０のための工具移動時間が計算される。この場合、再配置経路１３４０は長穴１３０６を通過し、必ずしも横桟１３１０及び１３１２の場所を繋ぐ線と同一線上にない。再配置経路１３４０の工具移動時間が計算される。
【０２９２】
上記３つの再配置経路の工具移動時間が比較され、最小の工具移動時間を有する再配置経路が利用される。
【０２９３】
最小の工具移動時間を有する再配置経路が利用されることは、本発明の本実施形態の特定の特徴である。
【０２９４】
本発明が特に以下に請求される内容によって限定されないことが当業者によって理解される。むしろ本発明の範囲は、図面を参照して、先行技術にない、上述の説明を読むと、当業者が思い浮かべるので、その修正形態及び変形形態だけではなく、上述された特徴の多様な組合せ及びサブコンビネーションも含む。
【図１Ａ】
0006333385.tif 000002
【図１Ｂ】
0006333385.tif 000003
【図１Ｃ】
0006333385.tif 000004
【図１Ｄ】
0006333385.tif 000005
【図１Ｅ−１】
0006333385.tif 000006
【図１Ｅ−２】
0006333385.tif 000007
【図１Ｆ−１】
0006333385.tif 000008
【図１Ｆ−２】
0006333385.tif 000009
【図１Ｇ−１】
0006333385.tif 000010
【図１Ｇ−２】
0006333385.tif 000011
【図１Ｈ−１】
0006333385.tif 000012
【図１Ｈ−２】
0006333385.tif 000013
【図１Ｉ−１】
0006333385.tif 000014
【図１Ｉ−２】
0006333385.tif 000015
【図１Ｊ−１】
0006333385.tif 000016
【図１Ｊ−２】
0006333385.tif 000017
【図１Ｋ−１】
0006333385.tif 000018
【図１Ｋ−２】
0006333385.tif 000019
【図１Ｌ−１】
0006333385.tif 000020
【図１Ｌ−２】
0006333385.tif 000021
【図１Ｍ−１】
0006333385.tif 000022
【図１Ｍ−２】
0006333385.tif 000023
【図１Ｎ−１】
0006333385.tif 000024
【図１Ｎ−２】
0006333385.tif 000025
【図１Ｏ−１】
0006333385.tif 000026
【図１Ｏ−２】
0006333385.tif 000027
【図１Ｐ−１】
0006333385.tif 000028
【図１Ｐ−２】
0006333385.tif 000029
【図１Ｑ−１】
0006333385.tif 000030
【図１Ｑ−２】
0006333385.tif 000031
【図１Ｒ−１】
0006333385.tif 000032
【図１Ｒ−２】
0006333385.tif 000033
【図１Ｓ−１】
0006333385.tif 000034
【図１Ｓ−２】
0006333385.tif 000035
【図２Ａ】
0006333385.tif 000036
【図２Ｂ】
0006333385.tif 000037
【図２Ｃ】
0006333385.tif 000038
【図２Ｄ−１】
0006333385.tif 000039
【図２Ｄ−２】
0006333385.tif 000040
【図２Ｅ−１】
0006333385.tif 000041
【図２Ｅ−２】
0006333385.tif 000042
【図２Ｆ−１】
0006333385.tif 000043
【図２Ｆ−２】
0006333385.tif 000044
【図２Ｇ−１】
0006333385.tif 000045
【図２Ｇ−２】
0006333385.tif 000046
【図２Ｈ−１】
0006333385.tif 000047
【図２Ｈ−２】
0006333385.tif 000048
【図２Ｉ−１】
0006333385.tif 000049
【図２Ｉ−２】
0006333385.tif 000050
【図２Ｊ−１】
0006333385.tif 000051
【図２Ｊ−２】
0006333385.tif 000052
【図２Ｋ−１】
0006333385.tif 000053
【図２Ｋ−２】
0006333385.tif 000054
【図２Ｌ−１】
0006333385.tif 000055
【図２Ｌ−２】
0006333385.tif 000056
【図３Ａ】
0006333385.tif 000057
【図３Ｂ】
0006333385.tif 000058
【図３Ｃ】
0006333385.tif 000059
【図３Ｄ】
0006333385.tif 000060
【図４Ａ】
0006333385.tif 000061
【図４Ｂ】
0006333385.tif 000062
【図５】
0006333385.tif 000063
【図６】
0006333385.tif 000064
【図７】
0006333385.tif 000065
【図８】
0006333385.tif 000066
【図９Ａ】
0006333385.tif 000067
【図９Ｂ】
0006333385.tif 000068
【図９Ｃ】
0006333385.tif 000069
【図１０Ａ】
0006333385.tif 000070
【図１０Ｂ】
0006333385.tif 000071
【図１０Ｃ】
0006333385.tif 000072
【図１１Ａ】
0006333385.tif 000073
【図１１Ｂ】
0006333385.tif 000074
【図１１Ｃ】
0006333385.tif 000075
【図１２Ａ】
0006333385.tif 000076
【図１２Ｂ】
0006333385.tif 000077
【図１２Ｃ】
0006333385.tif 000078
【図１３】
0006333385.tif 000079
【図１４】
0006333385.tif 000080
【図１５】
0006333385.tif 000081
【図１６】
0006333385.tif 000082
【図１７】
0006333385.tif 000083
【図１８】
0006333385.tif 000084
【図１９Ａ】
0006333385.tif 000085
【図１９Ｂ】
0006333385.tif 000086
【図１９Ｃ】
0006333385.tif 000087