(57)【要約】【課題】  加工時間を短縮することが出来る加工工具の使用順序を簡便且つ迅速に決定することが出来る加工工具の使用順序決定方法を提供する。【解決手段】  本発明は、ワークモデル及び製品モデルを高さ方向に所定間隔でスライスしたときの各断面モデルを生成し、ワーク断面形状から製品断面形状を除いた加工断面部を生成し、データベースに格納され工具を大径から小径への順で並べた複数の工具順序パターン毎に、加工断面部のうち最大径の工具で削り取り可能な部分の加工時間を算出すると共に削り残る断面部を生成し、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態まで、順次、工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成を繰り返し、算出された加工時間を足し合わせた総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出する。【選択図】      図６
2007058531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定方法であって、
上記ワークの３次元形状を示すワークモデル、上記製品の３次元形状を示す製品モデル、及び、上記加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをそれぞれデータベースに格納する工程と、
上記データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の２次元ワーク断面モデル及び複数の２次元製品断面モデルを生成する工程と、
上記複数のスライス面の各々において、上記２次元ワーク断面モデル及び上記２次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、上記ワーク断面形状から上記製品断面形状を除いた加工断面部を生成する工程と、
上記データベースに格納された工具順序パターン毎に、上記加工断面部のうち、上記工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出すると共に削り残る断面部を生成し、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、上記工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成を繰り返す工程と、
この工程により算出された各工具による加工時間を足し合わせて上記工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出し、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出する工程と、
を有することを特徴とする工具使用順序決定方法。
【請求項２】
上記削り残る断面部は、上記工具の工具モデルを上記製品断面形状に沿って移動させたときの工具モデルと上記製品断面形状との間の上記工具モデルが通過しない部分として生成される請求項１記載の工具使用順序決定方法。
【請求項３】
上記所定間隔は、上記工具順序パターンの最小径の工具の加工深さと同一である請求項１又は請求項２記載の工具使用順序決定方法。
【請求項４】
ワークの３次元形状を示すワークモデル、製品の３次元形状を示す製品モデル、及び、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンを格納したデータベースを利用してワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定用コンピュータのための工具使用順序決定プログラムであって、
上記データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の２次元ワーク断面モデル及び複数の２次元製品断面モデルを生成させ、
上記複数のスライス面の各々において、上記２次元ワーク断面モデル及び上記２次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、上記ワーク断面形状から上記製品断面形状を除いた加工断面部を生成させ、
上記データベースに格納された工具順序パターン毎に、上記加工断面部のうち、上記工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出させると共に削り残る断面部を生成させ、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、上記工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成の繰り返しを行わせ、
算出された各工具による加工時間を足し合わせて上記工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出させ、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出させるように、上記工具使用順序決定用コンピュータを制御する加工工具使用順序決定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工工具の使用順序決定方法等に係り、特に、ワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＮＣ工作機械によりエンドミルなどの加工工具を用いて素材を切削加工して製品形状に仕上げる場合、様々な寸法及び種類の工具を用いる。従来、このような複数の工具で素材を切削加工する場合、使用する工具の使用順序は、製品形状に応じて、その都度、作業者が経験や勘に基づいて設定していた。
【０００３】
一方、特許文献１には、各工具毎に加工シミュレーションを行い、そのシミュレーション結果から、加工時間が最短となる工具の組み合わせを決定する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０５０３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、近年、特に自動車業界では車両の開発期間が短縮される傾向にあり、それに伴い、製造工程においては、個々の部品の加工時間の短縮はもちろん、工具設定を含むＮＣデータの作成期間やダイキャスト金型の作製時間などの製造準備期間をも短縮することが要求されている。
【０００６】
しかしながら、上述した作業者の経験などに基づいて工具設定では、加工時間や準備期間を短縮するには限界があり、また、作業者によるばらつきもある。即ち、工具設定の明確な判断基準がなく、加工に多大な時間を要したり、工具設定を何度も繰り返す場合があった。特に、例えば複数の割型（コア）で構成されるダイキャスト金型を切削加工で成形する場合、ＮＣデータの作成を含め、割型全てを作製するのに合計で数百時間と多大な時間がかかることがあった。
【０００７】
一方、特許文献１の方法では、３次元的な形状を有する製品のシミュレーション自体に多大な時間がかかり、さらに、全ての工具について加工シミュレーションを行う必要があるので、工具の組み合わせの最終結果を得るまでに多大な時間を要してしまうという問題があり、実用的ではない。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、加工時間を短縮することが出来る加工工具の使用順序を簡便且つ迅速に決定することが出来る加工工具の使用順序決定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、ワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定方法であって、ワークの３次元形状を示すワークモデル、製品の３次元形状を示す製品モデル、及び、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをそれぞれデータベースに格納する工程と、データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の２次元ワーク断面モデル及び複数の２次元製品断面モデルを生成する工程と、複数のスライス面の各々において、２次元ワーク断面モデル及び２次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、ワーク断面形状から製品断面形状を除いた加工断面部を生成する工程と、データベースに格納された工具順序パターン毎に、加工断面部のうち、工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出すると共に削り残る断面部を生成し、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成を繰り返す工程と、この工程により算出された各工具による加工時間を足し合わせて工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出し、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出する工程と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、ワークモデル及び製品モデルの各断面モデルを利用して総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出しているので、２次元的な計算処理で済み、その結果、計算時間を大幅に短縮することが出来る。さらに、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンをデータベースに格納し、この格納された工具順序パターンの中から総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出するので、工具使用順序を効率的に決定することが出来、そして、その工具使用順序によれば、加工時間を短縮することが出来る。さらに、削り残る断面部が存在しない状態になるまで、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出を繰り返すので、加工時間を精度良く算出することが出来る。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、削り残る断面部は、工具の工具モデルを製品断面形状に沿って移動させたときの工具モデルと製品断面形状との間の工具モデルが通過しない部分として生成される。
このように構成された本発明においては、削り残る断面部が、工具モデルを製品断面形状に沿って移動させたときの工具モデルが通過しない部分として生成されるので、削り残る断面部を簡便に精度良く生成することが出来る。
【００１１】
また、本発明において、好ましくは、所定間隔は、工具順序パターンの最小径の工具の加工深さと同一である。
このように構成された本発明においては、ワークモデル及び製品モデルを工具順序パターンの最小径の工具の加工深さと同一の間隔でスライスして各断面モデルを生成するので、加工時間をより確実に精度良く算出することが出来る。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明の工具使用順序決定プログラムは、ワークの３次元形状を示すワークモデル、製品の３次元形状を示す製品モデル、及び、加工工具を大径から小径への順で所定のパターンで並べた複数の工具順序パターンを格納したデータベースを利用してワークを製品形状に加工する複数の回転する加工工具の使用順序を決定する工具使用順序決定用コンピュータのための工具使用順序決定プログラムであって、データベースに格納されたワークモデル及び製品モデルから、それらのワークモデル及び製品モデルを高さ方向に対して所定間隔で複数面でスライスしたときのワーク断面形状及び製品断面形状を示す複数の２次元ワーク断面モデル及び複数の２次元製品断面モデルを生成させ、複数のスライス面の各々において、２次元ワーク断面モデル及び２次元製品断面モデルを互いに重ね合わせて、ワーク断面形状から製品断面形状を除いた加工断面部を生成させ、データベースに格納された工具順序パターン毎に、加工断面部のうち、工具順序パターンの最大径の工具で削り取ることが出来る部分の加工時間を算出させると共に削り残る断面部を生成させ、さらに、この削り残る断面部が存在しない状態になるまで、順次、工具順序パターンに従った順に径を小さくした工具で、削り残る断面部のうち削り取ることが出来る部分の加工時間の算出及びさらに削り残る断面部の生成の繰り返しを行わせ、算出された各工具による加工時間を足し合わせて工具順序パターン毎の総加工時間をそれぞれ算出させ、その総加工時間が最も短い工具順序パターンを抽出させるように、工具使用順序決定用コンピュータを制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加工時間を短縮することが出来る加工工具の使用順序を簡便且つ迅速に決定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。
先ず、本実施形態による加工工具の使用順序の設定に用いるＮＣデータ生成システム（加工条件決定システム）について説明する。図１は、本実施形態による加工工具使用順序設定機能を有するＮＣデータ生成システムの概略構成図である。
図１に示すように、ＮＣ工作機械（数値制御工作機械）１には、ＮＣデータ生成システム２が接続され、このＮＣデータ生成システム２は、ＣＰＵ、メモリ、ディスプレイ、キーボードなど（図示せず）を含むコンピュータ４及びデータベース６を備えている。コンピュータ４には、データベース６に格納された、後述する工具使用順序設定プログラムを含むＮＣデータ生成プログラムが読み込まれ、メモリに記憶される。ＮＣ工作機械１には、コンピュータ４により作成された工具や加工軌跡などに関するＮＣデータ（数値制御データ）が入力され、ＮＣ工作機械１は、そのＮＣデータに基づいて作動する。
【００１５】
次に、図２乃至図４により、データベース６に格納されているデータについて説明する。図２は、本実施形態による３次元形状のワークモデルを示す斜視図（ａ）、３次元形状の製品モデルを示す斜視図（ｂ）及びその平面図（ｃ）であり、図３は、本実施形態によるデータベースに格納された工具情報の一部を示す図であり、図４は、本実施形態による工具パターンの一般加工用データ（ａ）及び高精度加工用データ（ｂ）を示す図である。
データベース６には、自動車の部品や成型用金型などの製品に関する３次元ＣＡＤデータ、製品を削り出す前のワーク（素材）に関する３次元ＣＡＤデータ、或いは、製品及びワークの３次元形状を規定する座標データ等で規定された３次元ワーク形状モデル及び３次元製品形状モデルが格納されている。例えば、図２に示すように、ワーク１０（図２（ａ））は立方体の形状を有し、これを削り出して製品形状１２（図２（ｂ））に仕上げることになる。
【００１６】
さらに、データベース６には、図３に示すような、ＮＣ工作機械１で使用する工具に関する各種のデータが格納されている。例えば、図３に示すデータでは、工具毎に、加工精度、単位面積当たりの加工時間、一回の切り込みにおける最大の加工深さなどが規定されている。工具は、径の大きさ（Ｄ２０等）や、ボールエンドミル（Ｂ）やフラットエンドミル（Ｆ）などの種類によって規定されている。なお、工具の送り速度や切り込み速度などの加工条件を左右する種々のデータも工具毎に規定されている。
【００１７】
さらに、データベース６には、図４に示すように、複数の工具パターンが格納されている。この工具パターンとは、作業者が、使用する工具の数及びその順番を複数のパターン（例えば、数十パターン）で予め定めたものである。それらのパターン情報は、コンピュータ４によりデータベース６に格納される。図４（ａ）に示すデータは、一般加工（型割面などを除く一般的な金型の表面部分の加工）で使用する工具の複数の工具パターンを規定したものである。例えば工具パターン（１）では、４つのボールエンドミルを使用し、その使用順番が、径２０ｍｍ、径１２ｍｍ、径１０ｍｍ、径６ｍｍと、工具径の大きい順に使用するように規定されている。他の工具パターンも、基本的に、工具径の大きい順に規定されている。同様に、図４（ｂ）に示すデータは、高精度加工（例えば、割型（コア）同士を組み合わせる際の型割面の加工）で使用する工具の複数の工具パターンを同様に規定したものである。例えば工具パターン（４）では、径１０ｍｍのフラットエンドミルで加工した後、径６ｍｍのボールエンドミルで加工する、というパターンが規定されている。
【００１８】
さらに、データベース６には、図示しないが、各工具の加工軌跡（加工パス）を生成するために用いられるデータ、工具ホルダーに関するデータ及びＮＣデータ変換用データが格納されている。これらのデータは、等高線パス及び形状沿いパス及びホルダーを設定する際に用いられる。ＮＣ変換用データは、使用工具、加工パス及びホルダーなどに関するＮＣデータを生成するためのものである。
【００１９】
ここで、ＮＣデータ生成プログラムによる、コンピュータ４のＮＣデータ生成処理の流れの概略を説明する。先ず、工具使用順序設定プログラムに基づいて、作業者の所定の入力により、加工しようとする製品及びワーク（素材）に関する３次元形状データがデータベース６から読み出され、そのデータに基づき、製品形状及びワーク形状に応じて最適な工具パターンが決定される。この処理の詳細は後述する。その後、ＮＣデータ生成プログラムに基づいて、製品形状及びワーク形状のデータ及び使用する工具のデータに基づき等高線パス及び形状沿いパスが各工具毎に設定され、その後、使用する工具及び決定した加工パス毎に、工具を支持する剛性の高いホルダーが設定される。これらの処理により決定した工具及びパスは、ＮＣデータに変換される。
【００２０】
次に、主に図５を参照して、本実施形態による工具使用順序設定プログラムによりコンピュータ４により実行される工具使用順序設定の処理を説明する。図５は、本実施形態による一般加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートである。図５において、「Ｓ」は、各ステップを示している。
本実施形態では、この処理フローにより、加工時間が最短となる工具パターンを自動的に決定するようにしている。なお、本実施形態は、本発明による工具使用順序設定処理を、製品としてダイキャスト金型の割型の切削加工に適用したものであり、ここでは、図２（ａ）に示すワーク１０を切削加工して、図２（ｂ）に示す金型（割型）１２を得る例について説明する。図２（ｂ）に示す割型１２は、形状部１４、型割部１６及び台座部１８で構成されている。
【００２１】
先ず、図５により、一般加工における工具使用順序設定の処理を説明する。この処理フローでは、先ず、Ｓ１において、作業者が、データベース６に格納されたＣＡＤデータ等を選択することにより、金型形状及びワーク形状を規定する３次元座標の各数値で規定された３次元形状モデルがそれぞれコンピュータ４に読み込まれる。なお、これらの形状に関するデータは、このＳ１において作業者が新たに入力し或いは修正することも可能である。
次に、Ｓ２において、データベース６に格納にされた複数の工具パターン（図４（ａ））のうち１つのパターンがコンピュータ４に読み込まれる。
【００２２】
次に、Ｓ３及びＳ４において、Ｓ１で読み込まれた３次元形状の金型モデル及びワークモデルのスライス（カット）処理が行われる。この処理内容を図６及び図７により説明する。図６は、金型モデルのスライス処理を説明するための３次元形状の金型モデルの側面図（ａ）及び３次元形状のワークモデルのスライス処理を説明するためのワークモデルの側面図（ｂ）であり、図７は、図６（ａ）に示す金型モデルのスライス断面線、図６（ｂ）に示すワーク形状のスライス断面線及び加工すべき断面をスライス面１（ａ）、スライス面２（ｂ）、スライス面３（ｃ）及びスライス面４（ｄ）のそれぞれについて示す図である。
【００２３】
先ず、Ｓ３においては、図６（ａ）に示すように、Ｓ１で読み込まれた３次元形状の金型モデルが、高さ方向に対して所定の間隔（ピッチ）で、いずれも水平にスライス（カット）処理される。本実施形態では、上方から順にスライスされ、形状部１４はスライス面１〜３で、型割部１６はスライス面４で、それぞれスライスされている。なお、本実施形態においては、台座部１８は切削加工しないので、スライスされないようになっている。
【００２４】
このＳ３におけるスライス処理は、具体的には、３次元金型モデルの座標データのうち、スライスする面のＺ座標（高さ方向の座標）を有するデータを抽出し、そのデータのＸＹ座標により規定される、その断面の２次元形状の金型断面形状データを生成するものである。そして、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、各スライス面１〜４に対応した金型断面の外形線を示す４つ（Ｎ＝４）の断面線（金型断面モデル）２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが得られる。
【００２５】
次に、Ｓ４において、図６（ｂ）に示すように、Ｓ１で読み込まれた３次元形状のワークモデルがスライスされる。各スライス面の高さ位置、間隔、数は、Ｓ３における金型モデルのスライス面と同一である。このＳ４におけるスライス処理は、Ｓ３の処理と同様に、３次元ワークモデルの座標データのうち、スライスする面のＺ座標（高さ方向の座標）を有するデータを抽出し、そのデータのＸＹ座標により規定される、その断面の２次元形状のワーク断面形状データを生成するものである。そして、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、各スライス面１〜４に対応したワーク断面の外形線を示す４つ（Ｎ＝４）の断面線（ワーク断面モデル）２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが得られる。
【００２６】
ここで、本実施形態では、スライス面の間隔は、Ｓ２において読み込まれた複数の工具パターンに含まれる全ての工具のうち、最小径の工具の加工深さ（図３参照）に設定されている。つまり、一般に、加工負荷を考慮すると、工具径が小さい程加工深さが小さくなるので、スライス面の間隔が、実際の加工における加工深さ（１回の切り込み量）より大きくならないようにしているのである。従って、各工具パターンによる加工時間の比較を精度良く行うことが出来、その結果、本実施形態により設定される工具使用順序が、確実に加工時間を短縮出来るものとなる。
【００２７】
次に、Ｓ５において、以下のＳ６乃至Ｓ１２で処理されるスライス面が１つ選定される。本実施形態では、上方のスライス面から順に選定されるようになっている。
次に、Ｓ６において、Ｓ５で選定されたスライス面について、各断面形状モデル（各断面線）が重ね合わせ処理される。図７に示すように、このＳ６における重ね合わせ処理では、各断面モデルが所定の基準座標上で重ね合わせられ、この重ね合わせにより、図７中斜線で示すように、加工すべき断面（加工断面部）２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが得られる。つまり、ワーク断面形状から金型断面形状を除いた部分が、加工すべき断面であり、Ｓ６では、金型断面形状データ及びワーク断面形状データから、この加工断面部の形状及び面積に関する加工断面データが生成される。以下のＳ７乃至Ｓ１２の繰り返しの処理により、この加工断面部を所定の工具パターンに従って加工する場合の加工時間が計算される。
【００２８】
次に、Ｓ７において、Ｓ２で読み込まれた工具パターンの各工具のうち１つが、その工具パターンの順序に従って選定される。つまり、最初は、順序が最も早いもの（最も径の大きい工具）が選定される。例えば、図４（ａ）に示す工具パターン（１）では、Ｄ２０Ｂの工具が選定される。
【００２９】
次に、Ｓ８において、加工可能断面部及び削り残り断面部が生成される。このＳ８における処理内容を図８及び図９により説明する。図８は、加工可能断面部及び削り残り断面部を生成する方法を説明するための金型断面形状及びワーク断面形状を重ね合わせた図であり、図９は、各スライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。なお、図８（ａ）及び（ｂ）は、いずれも、スライス面１を示す図７（ａ）に対応している。
ここで、金型断面の小さな隙間や、隅部の小さなＲなど、工具の径の大きさによっては、加工出来ない部分（削り残り部分）が生じる。このＳ８においては、Ｓ５で選定されたスライス面（スライス面１）における加工断面部（２４ａ）のうち、Ｓ７で選定された工具（Ｄ２０Ｂ）で削り取ることが出来る領域を加工可能断面部として生成し、削り取ることが出来ない領域を削り残り断面部として生成する。本実施形態では、工具をそのスライス面の金型断面の外形に沿って移動（掃引）させた場合に、その工具が通過しない部分を金型形状と工具径との幾何学的な関係により算出し、削り残り断面部としている。
【００３０】
先ず、図８（ａ）に示すように、工具モデル３０を金型断面モデルの外形の沿って移動させる。工具モデル３０は、この場合には工具径が２０ｍｍであるので、直径２０ｍｍの円形のモデルとなっている。具体的には、Ｓ３において得られた金型断面形状データの座標データ或いはＳ６において得られた加工断面データの座標データを基に、工具モデル３０を金型断面の外形に沿って移動させた場合の移動経路と通過した部分の面積が計算される。なお、工具モデル３０が通過する部分より外方の部分は工具により加工可能であるので、工具モデル３０が通過した部分として処理される。
そして、図８（ａ）で視覚的に分かるように、その工具モデル３０と金型断面モデルとの間に工具モデル３０が通過しない部分があり、この部分が削り残り断面部として生成される。具体的には、削り残り断面形状データとして、この削り残り断面部の形状に関するデータが生成される。このように、工具モデルを金型断面に沿って移動させることにより、削り残り断面部が簡単に精度よく生成される。一方、削り残り断面部以外の部分が、加工可能断面部として生成される。具体的には、加工可能断面形状データとして、加工可能断面部の形状に関するデータが生成される。
【００３１】
次に、Ｓ９において、Ｓ８で生成されたデータから、加工可能断面部の面積が算出される。図８（ａ）に示す例では、面積Ａ１（ｍｍ2）と算出されている。
次に、Ｓ１０において、Ｓ９で算出された面積、及び、データベース６に格納された各工具の単位面積当たりの加工時間（図３参照）により、この加工可能断面部の加工時間が算出される。図８（ａ）に示す例では、加工面積Ａ１（ｍｍ2）、及び、工具Ｄ２０Ｂの単位面積当たりの加工時間ｄ２０ｔ（ｍｍ2／ｓ）により、加工時間がａ１（ｓ）であると算出されている。
【００３２】
次に、Ｓ１１において、削り残り断面部が存在すると判定された場合には、Ｓ１２に進み、Ｓ１２において、Ｓ２で選定された工具パターンにおいて次の工具があると判定された場合には、Ｓ７に戻り、次の工具であるＤ１２Ｂが選定され、再び、Ｓ８乃至Ｓ１０の処理が行われる。
Ｓ８においては、図８（ｂ）で示すように、前回にＳ８で生成された削り残り断面部（図８（ａ）或いは図９参照）のうち、Ｓ７で選定された工具（Ｄ１２Ｂ）で削り取ることが出来る領域を加工可能断面部として生成し、削り取ることが出来ない領域を削り残り断面部として生成する。この場合は、径１２ｍｍの工具モデル３２を、上述したＳ８の処理内容と同様に金型断面の外形に沿って移動させて、新たに、このステップに対応した加工可能断面形状データ及び削り残り断面形状データが生成される。そして、Ｓ９において、加工可能断面部の面積がＡ２（ｍｍ2）と算出され、Ｓ１０において、上述したように、この面積Ａ２と、工具Ｄ１２Ｂの単位面積当たりの加工時間ｄ１２ｔ（ｍｍ2／ｓ）とにより、加工時間がａ２（ｓ）であると算出される（図８（ｂ）参照）。
【００３３】
このようなＳ７乃至Ｓ１０の処理が、Ｓ１１で削り残り断面部が無いと判定されるか、或いは、Ｓ１２で次の工具が無いと判定されるまで繰り返される。即ち、削り残り断面部が無くなるまで、Ｓ２で選定された工具パターンの工具について計算が繰り返される。なお、削り残り断面部があるが、次の工具が無い場合には、その工具パターン（Ｓ２で選定）は、後述するＳ１６において、最終的に選択されないようになっている。
ここで、図９に、工具パターン（１）の算出結果を示す。図９に示すように、スライス面１ではＤ１０ボールエンドミル、スライス面２ではＤ６ボールエンドミル、スライス面３ではＤ２０ボールエンドミル、スライス面４ではＤ１２ボールエンドミルで、それぞれ、加工可能断面部しか存在しない状態、即ち、削り残り断面部が無い状態となっている。
【００３４】
次に、Ｓ１３において、次のスライス面が無いと判定されるまで、他のスライス面２〜４についても、上述した処理と同様にＳ５乃至Ｓ１２の処理が繰り返される。
Ｓ１３において、次のスライス面が無いと判定された場合、即ち、全てのスライス面１〜４についての処理が終了すると、Ｓ１４に進み、各工具（工具パターン（１）においては、Ｄ２０Ｂ、Ｄ１２Ｂ、Ｄ１０Ｂ、Ｄ６Ｂ）の各スライス面１〜４における加工時間が全て足し合わされて、工具パターン（１）における金型１２の総加工時間が算出される。
【００３５】
図９に計算例を示すように、スライス面１における加工時間ｔ１は、３つの工具のそれぞれの加工時間ａ１〜ａ３を足し合わせて得られ、スライス面２における加工時間ｔ２は、４つの工具のそれぞれの加工時間ｂ１〜ｂ４を足し合わせて得られ、スライス面３における加工時間ｔ３は、工具Ｄ２０Ｂによる加工時間ｃ１であり、スライス面４における加工時間ｔ４は、２つの工具による加工時間ｄ１、ｄ２を足し合わせて得られる。そして、各スライス面１〜４のそれぞれの加工時間ｔ１〜ｔ４が足し合わされて、工具パターン（１）の総加工時間Ｔ１が算出される。
【００３６】
次に、Ｓ１５に進み、このＳ１５において、他の工具パターン（図４参照）がある場合には、Ｓ２に戻り、上述したような処理と同様の処理を残りの工具パターンの全てについて行う。
全ての工具パターンについてのＳ２乃至１４の処理が終了した場合には、Ｓ１６に進み、使用工具パターンが決定される。このＳ１６では、Ｓ１４で算出された各工具パターン毎の総加工時間Ｔ１、Ｔ２・・・を比較して、総加工時間が最も短い工具パターンを抽出する。
このようにして、複数の工具パターンの中から、一般加工において総加工時間が最も短い工具パターン（加工工具の使用順序）を、コンピュータ４で自動的に抽出させることが出来る。特に、本実施形態では、３次元形状の金型モデル及びワークモデルをスライスして、２次元データにより表される金型断面形状データ及びワーク断面形状データにより各工具の加工時間を算出するようにしているので、計算時間が短時間で済み、その結果、簡便且つ短い時間で最適な加工工具の使用順序を抽出することが出来る。
【００３７】
次に、図１０及び図１１により、図５の処理に引き続き行われる型割面の高精度加工における工具使用順序設定の処理を説明する。図１０は、本実施形態による高精度加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートであり、図１１は、型割部のスライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。図１０において、「Ｓ」は、各ステップを示している。
ここで、エンジンブロックなどを成形するためのダイキャスト金型は、製品形状に合わせて、複数の割型で構成される。それらの複数の割型には、一般に、各型同士を合わせるための凸状部或いは凹状部を有する型割面が形成され、これらの型割面を高精度に加工することにより、割型同士が精度良く組み合わされて、型内の溶融金属が外部に流れ出さないようになっている。本実施形態では、図１０に示す処理フローにより、このような型割面を短時間で加工出来る加工工具の使用順序を設定するようにしている。
【００３８】
この図１０に示す処理フローでは、先ず、Ｓ２０において、型割部が検出される。ここで、図２（ｂ）に示すように、型割部１６の型割面は、通常、勾配が０度、即ち、垂直な型割面を有するように成形される。従って、このＳ２０では、上述したＳ１（図５）で読み込まれた金型モデルの３次元データの高さ方向の座標値から、勾配が０度の領域が検出され、その領域部分（高さ方向の一定の部分）が型割部として検出される。
【００３９】
次に、Ｓ２１において、この型割部に存在するコーナー部分の検出及びそのＲの最小値が算出される。コーナー部分とは、図２（ｂ）及び（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、平面視で水平方向に突出する凸状部１６ａの両側の凹状のコーナーの部分１６ｂであり、この部分１６ｂは、凸状部１６ａの曲率やＲよりも小さいＲで形成される。Ｓ２１においては、Ｓ１（図５）で読み込まれた金型モデルの３次元データの座標値から、コーナー部分が検出され、このコーナー部分のＲの最小値が算出される。
【００４０】
次に、Ｓ２２において、データベース６に格納にされた高精度加工用の工具パターン（図４（ｂ））がコンピュータ４に読み込まれる。このＳ２２においては、Ｓ２１で検出されたコーナーＲの最小値を加工可能な工具を含む工具パターンのみが読み込まれる。例えば、コーナーＲの最小値が５ｍｍである場合には、径１０ｍｍ以下の工具を含む工具パターンが選定されて、読み込まれる。
次に、Ｓ２３において、Ｓ２２で読み出された工具パターン毎の加工時間が算出される。ここで、型割部は、上述したように勾配が０度であるので、スライス面は１つだけ設定される。本実施形態では、図６（ａ）及び図７（ｄ）に示すように、スライス面４が設定されている。このスライス面４について、上述した図５のＳ６〜Ｓ１２、Ｓ１４及びＳ１５の処理と同様の処理により、各工具パターン毎の加工時間が算出される。
【００４１】
例えば、図１１に示すように、高精度工具パターン（１）（図４（ｂ）参照）では、工具Ｄ２０Ｆ（フラットエンドミル）による加工時間がｅ１（ｓ）であり、その工具Ｄ２０Ｆにより削り取ることが出来なかった削り残り断面部が、工具Ｄ１０Ｆにより、加工時間ｅ２（ｓ）で加工可能と計算されている。その結果、高精度工具パターン（１）の総加工時間は、Ｔｆ１＝ｅ１＋ｅ２の計算式により算出される。このような処理が、各工具パターン毎に行われる。
次に、Ｓ２４において、上述した図５のＳ１６の処理と同様に、複数の工具パターンのうち、加工時間が最も短い工具パターンが抽出される。
このようにして、高い加工精度が要求される型割部においても、２次元的な演算処理により、簡便且つ短い時間で最適な加工工具の使用順序を抽出することが出来る。さらに、コーナー部分のＲの最小値を加工可能な工具を含む工具パターンについてのみ計算を行うので、計算時間をより短くすることが出来る。なお、上述した図５のＳ２において、隙間や隅部のＲの大きさを検出した後に、それらの部分を加工可能な工具を含む工具パターンのみを選定するようにしても良い。
【００４２】
次に、Ｓ２５においては、上述した図５のＳ１６で抽出された一般加工用の工具パターンと、Ｓ２４で抽出された高精度加工用の工具パターンとを組み合わせて、最終的な工具パターンが決定される。例えば、Ｓ１６において、図４（ａ）に示す工具パターン（４）（Ｄ２０Ｂ→Ｄ１０Ｂ）が抽出され、Ｓ２４において、図４（ｂ）に示す高精度用工具パターン（３）（Ｄ１０Ｆ）が抽出された場合には、Ｄ２０Ｂ→Ｄ１０Ｂ→Ｄ１０Ｆという工具使用順序に関するデータが最終結果として出力（生成）され、ＮＣ工作機械１で使用する工具順序として設定される。この設定されたデータを基に、上述したように、加工パス或いはホルダーの決定が行われ、さらに、ＮＣデータに変換される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態による加工工具使用順序設定機能を有するＮＣデータ生成システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態による３次元形状のワークモデルを示す斜視図（ａ）、３次元形状の製品モデルを示す斜視図（ｂ）及びその平面図（ｃ）である。
【図３】本実施形態によるデータベースに格納された工具情報の一部を示す図である。
【図４】本実施形態による工具パターンの一般加工用データ（ａ）及び高精度加工用データ（ｂ）を示す図である。
【図５】本実施形態による一般加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートである。
【図６】金型モデルのスライス処理を説明するための金型モデルの側面図（ａ）及びワークモデルのスライス処理を説明するためのワークモデルの側面図（ｂ）である。
【図７】図６（ａ）に示す金型モデルのスライス断面線、図６（ｂ）に示すワーク形状のスライス断面線及び加工すべき断面をスライス面１（ａ）、スライス面２（ｂ）、スライス面３（ｃ）及びスライス面４（ｄ）のそれぞれについて示す図である。
【図８】加工可能断面部及び削り残り断面部を生成する方法を説明するための金型断面形状及びワーク断面形状を重ね合わせた図である。
【図９】各スライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。
【図１０】本実施形態による高精度加工の工具使用順序設定の処理を示すフローチャートである。
【図１１】型割部のスライス面における各工具の加工可能断面部及び削り残り断面部を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ＮＣ工作機械
２  ＮＣデータ生成システム
４  コンピュータ
６  データベース
１０  ワークモデル
１２  金型モデル
１６  型割部
２０ａ〜ｄ  金型断面モデル
２２ａ〜ｄ  ワーク断面モデル
２４ａ〜ｄ  加工断面部
３０、３２  工具モデル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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