(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工形状の輪郭を棒状加工具の半径分加工形状の外側にシフトしたオフセット形状に沿う工具経路を直線状の複数の線分で構成し、この複数の線分で構成される工具経路に含まれるループのうちの、上記輪郭との間の最短距離が上記棒状加工具の半径よりも短い線分を含む干渉ループを上記工具経路から除去して切削加工を行う加工方法において、上記干渉ループの除去に先立って、上記ループのうちそのループを構成する線分の合計の長さが所定値以下である場合には、そのループを工具経路から除去することを特徴とする工具経路における微小ループ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、棒状の加工具を移動させて切削加工することにより、所定形状の加工物を得る方法に関するものであり、特に、工具経路における微小ループの処理に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、所定形状の加工物を切削加工により作成する場合、コンピューター制御によりエンドミル等の加工具を駆動させて切削加工を行う切削装置を用いて、加工用材料を切削加工することが行われている。
【０００３】
このような場合、加工具の中心軸を基準にした工具経路のプログラムを作成し、そのプログラムに沿って加工具を回転させながら移動させることにより切削加工が行われる。しかしながら、上記加工具には太さがあるため、加工具の中心部を加工形状の輪郭に沿わせて移動させると、加工具が加工形状の内部側に食込んでしまい、所定の形状が得られなくなる。
【０００４】
そこで、加工具の太さを考慮して、加工形状の輪郭から加工具の半径分外側にシフトしたオフセット形状を工具経路として上記プログラムが作成され、そのプログラムに沿った切削加工が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のオフセット形状に基づく工具経路においては、加工形状の輪郭に凹状の角部等がある場合に、干渉ループが生じる。この干渉ループは、閉じられた経路からなり、そのままそのループに沿って加工具を移動させると、加工形状の非切削領域まで切削してしまうものである。
【０００６】
したがって、実際の切削加工の際には、このような干渉ループのデータを、上記プログラムから除去する必要がある。このため、工具経路を構成する各ループを干渉ループかそうでないループかをチェックすることが行われている。
【０００７】
このチェックの方法としては、種々の方法が考えられているが、どの方法も手間や時間の要するものである。特に、加工形状が複雑なものになるとループの数が多くなり、その処理に多大の労力が必要となってくる。
【０００８】
また、このようなループの中には微小なものも多数有り、その中には、干渉ループではないが、これを除去しても加工形状に殆ど影響のないようなものもある。従来においては、このような微小ループまで干渉ループであるか否かのチェックを行っていたため上記のような煩雑な処理になっていた。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、工具経路を構成する各ループが干渉ループであるか否かのチェックを簡単にすることのできる工具経路における微小ループ除去方法の提供をその目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の発明者は、まず、過去の経験に基づいて、工具経路における微小ループの大部分が干渉ループであること、また、ループの中には、データから除去しても殆ど加工形状に影響のない微小なループが多数あることに着目した。
【００１１】
そして、このような干渉ループである蓋然性が高く、かつ加工形状に殆ど影響のない微小ループを予めデータから除去しておき、その後、残った所定の大きさ以上のループだけのチェックを行うようにすれば、干渉ループのチェックに要する労力が大幅に低減できることを見出しこの発明に到達した。
【００１２】
すなわち、上記の目的を達成するため、この発明では、まず、オフセット形状に沿う工具経路を直線状の複数の線分を繋げて構成し、これらの複数の線分で構成されるループを複数個形成するようにしている。
【００１３】
そして、この複数のループのうち、加工形状の輪郭との間の最短距離が棒状加工具の半径よりも短い線分を含むループ（干渉ループ）を上記工具経路から除去する処理を行う前に、上記複数のループのうちそのループを構成する線分の合計の長さが所定値以下である場合には、そのループも工具経路から除去するようにしている。
【００１４】
すなわち、ループを構成する線分の合計長さが、そのループを除去しても加工形状に影響がないと考えられる値、例えば、０．２mmを便宜上、そのしきい値とし、ループを構成する線分の合計長さがこれ以下の場合には、そのループをデータから除去する。
【００１５】
そして、残った、線分の合計長さが０．２mm以上のループについてだけ、従来通りのチェックを行う。これによって、チェックするループの数が減少し、干渉ループのチェック作業が大幅に簡略化されるようになる。
【００１６】
なお、上記のループを構成する線分の合計長さの算出は、干渉ループのチェックの作業と比較すると、簡単であるため、この処理が増えても要する労力はさほど変化がない。
つぎに、この発明による工具経路における微小ループ除去方法を図面を用いて詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる工具経路における微小ループ除去方法を行うための切削装置の一例を示している。すなわち、図１において、１は入力装置であり、加工形状のデータや工具速度等、切削加工に必要な情報などのデータが入力され、そのデータを、連結されたＣＰＵ２を介してメモリ３に送り記憶させる。
【００１８】
上記ＣＰＵ２は、各種のデータや情報に基づいて演算処理をしながら、メモリ３が記憶するプログラムに沿って作動し、連結された切削加工部４の棒状加工具５を駆動させ、被加工物６を切削加工するようになっている。
【００１９】
また、上記メモリ３には、各種のデータを記憶する記憶部が備わっているが、このメモリ３では、特に、切削部の輪郭形状のデータを記憶する輪郭形状データ記憶部７およびその輪郭形状データに基づいてＣＰＵ２がオフセット処理することにより算出されるオフセット形状を記憶するオフセット形状データ記憶部８が設けられている。
【００２０】
このような切削装置を用いて、この発明にかかる工具経路における微小ループ除去方法は、まず、輪郭形状データに基づいてオフセット形状の工具経路を算出し、これをオフセット形状データ記憶部８に記憶させたのち、図２に示したフローチャートに沿って行われる。
【００２１】
この場合、図３に示したような、外形部分９の輪郭が中央部が細くなった略瓢箪形で、そのそれぞれの大径部分の中央部に四角形の穴部１０，１１があるような輪郭形状を切削により得る方法について説明する。
【００２２】
この輪郭形状に対応する工具経路は、それぞれ複数の短い直線状の線分で構成された１３個のループｉ1 ，ｉ2 ，ｉ3 ，ｉ4 ，ｉ5 ，ｉ6 ，ｉ7 ，ｉ8 ，ｉ9 ，ｉ10，ｉ11，ｉ12，ｉ13で構成されており、ループｉ1 の凸状の角部には、それぞれ棒状加工具５の外形に沿うようなアール状の工具経路Ｒが補間されている。
【００２３】
そして、図示の工具経路のループｉ1 からフローチャートに沿って順次処理していく。まず、図２のステップ１において、ループ番号ｉを１とし、ループｉ1 を処理の対象とする。ここで、以後、工具経路のループ番号ｉが１の場合はループｉ1 を差し、ループ番号ｉが２の場合にはループｉ2 を、ループ番号ｉが３の場合はループｉ3 ・・・・・をそれぞれ差すものとする。
【００２４】
ついで、ステップ２で、ループ番号ｉがループの個数ｎよりも大きいかどうかが判断される。この場合、ループ番号ｉは１で、ループの個数ｎは１３であるため、ＮＯとなり、ステップ３に進む。
【００２５】
ステップ３では、ループの線分の番号ｊを１とし、ループの線分の合計長さｌを０とする。そして、ステップ４において、ループの線分の番号ｊがループの線分の個数ｍよりも大きいかどうかが判断される。ここで、ループｉ1 を構成する線分の個数ｍが５０であるとすると、ｊ（＝１）＜ｍ（＝５０）であるから、ＮＯとなり、ステップ５に進む。
【００２６】
ステップ５では、ループｉ1 における最初の線分（ｊ1 とする）の長さがループｉ1 の線分の長さとして加えられて、ステップ６に進み、ループｉ1 の線分の番号ｊが２になって、再度、ステップ４に戻る。
【００２７】
そして、再び、ステップ４，ステップ５，ステップ６，ステップ４と、同じ操作を線分の個数５０と同じ５０回繰り返す。
すなわち、ここでは、ループｉ1 における各線分ｊの長さを線分ｊ1 から線分ｊ50まで順に加算していき、ループｉ1 全体の線分の長さｌを求める処理がなされる。
【００２８】
つぎに、上記の操作が５０回繰り返され、ループｉ1 全体の線分の長さが求められると、５１番目で、ステップ４においてＹＥＳとなり、ステップ７に進む。ステップ７では、求められたループｉ1 全体の線分の長さｌがしきい値Ｌよりも小であるかどうかの判断が行われる。
【００２９】
この場合、しきい値Ｌは、その値以下であれば干渉ループまたは、加工形状に影響のないループとみなしてそのループをデータから除去できるしきい値であり、例えば、０．２mmと設定しておく。
【００３０】
ループｉ1 は長いループであるため当然にしきい値Ｌよりも大であり、ステップ７では、ＮＯとなって、ステップ８に進む。そして、ステップ８で、ループ番号ｉが２になって、処理の対象がループｉ2 になる。すなわち、ループｉ1 のデータは、そのままプログラムに残される。
【００３１】
ついで、ループｉ2 からループｉ13まで、上記と同様の操作が繰り返されるが、これらのループのうち、ループｉ3 とループｉ9 の線分の合計の長さｌは、０．２mm以下で、その他のループの線分の合計の長さは、０．２mm以上としておく。
【００３２】
その結果、ループｉ3 とループｉ9 の処理時には、ステップ７でＹＥＳとなりステップ９に進む。そして、ステップ９で、ループｉ3 とループｉ9 のデータはプログラムから除去される。ついで、最後に、ループ番号ｉが１４になると、ステップ２でＹＥＳとなって、この微小ループの除去処理がおわる。
【００３３】
つぎに、残った、各ループについて、干渉ループであるかどうかのチェックが行われる。図３から分かるように、残ったループのうち、ループｉ1 とループｉ4 を除く、９個のループｉ2 ，ｉ5 ，ｉ6 ，ｉ7 ，ｉ8 ，ｉ10，ｉ11，ｉ12，ｉ13は、すべて加工形状の輪郭と接するようになっている。
【００３４】
したがって、これらのループは、すべて干渉ループであり、上記干渉ループのチェック時に、そのデータがプログラムから除去される。そして、残ったループｉ1 とループｉ4 について切削加工が行われ、図４のような加工形状が得られる。
【００３５】
図４において、一点鎖線で示した部分のうち１２は、ループｉ9 のデータが除去されたため切削加工されずに残った部分で、１３，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、それぞれ本来切削されるべき部分であるが、加工具５の形状と直径との関係で切削できなかった部分である。
【００３６】
これらの部分は、必要に応じて、さらに、細径の加工具で切削する等して、より精度のよい加工形状にすることができる。また、図３のループｉ3 に対応する部分は、削り残し部分が小さすぎて、殆ど設定された形状と判別できなくなっている。
【００３７】
なお、上記の例においては、しきい値Ｌを０．２mmとしているが、これらのしきい値は、加工形状の大きさや、加工物の用途等に応じて適宜、適正な値に設定することができる。
【００３８】
また、上記の例においては、加工形状を、説明のために便宜上、図３のような単純なものにしているが、図３のループｉ3 のような微小ループが多数生じるような複雑な形状の工具経路である場合には、上記の操作はきわめて簡単になる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明による工具経路における微小ループ除去方法は、干渉ループを工具経路から除去するための処理を行う前に、ループを構成する線分の合計の長さが所定値以下である場合には、そのループを工具経路から除去するようにしている。
【００４０】
このため、干渉ループである蓋然性が高く、かつ、除去しても加工形状に影響が殆どないループが予めデータから除去され、残った、ループについてだけ干渉ループのチェックを行えばよいことになる。その結果、チェックするループの数が減少し、チェック作業が大幅に簡略化されるようになる。したがって、実用的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例で使用する切削装置の構成図である。
【図２】処理の順序を示すフローチャート図である。
【図３】元のデータによる工具経路を示す説明図である。
【図４】加工形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・入力装置
２・・・・・・・ＣＰＵ
３・・・・・・・メモリ
４・・・・・・・切削加工部
５・・・・・・・加工具
７・・・・・・・輪郭形状データ記憶部
８・・・・・・・オフセット形状データ記憶部
９・・・・・・・外形部分
１０，１１・・・穴部
ｉ1，ｉ2，ｉ3，ｉ4，ｉ5，ｉ6，ｉ7，ｉ8，ｉ9，ｉ10，ｉ11，ｉ12，ｉ13・・・・・・・・・・・ループ
ｎ・・・・・・・ループの個数
ｊ・・・・・・・線分の番号
ｍ・・・・・・・線分の個数
ｌ・・・・・・・ループを構成する線分の合計の長さ
Ｌ・・・・・・・しきい値
【図１】
0003808977.tif 000002
【図２】
0003808977.tif 000003
【図３】
0003808977.tif 000004
【図４】
0003808977.tif 000005