JP2014075000A - 加工データ一貫生成装置、加工データ一貫生成プログラム及び加工データ一貫生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】割出し５軸加工において、最適な加工方向を決定するとともに、ＣＡＤデータを入力データとして加工データを一気通貫で自動的に生成する。
【解決手段】加工データ生成手段２０は、加工すべき部位の形状特徴を正置フィーチャとして抽出し、正置フィーチャに紐づけられた従属フィーチャを生成し、従属フィーチャごとの加工諸元を生成する。加工工程決定手段２１は、従属フィーチャごとの部分加工工程を決定する。加工データ生成手段２０は、従属フィーチャごとの部分加工データを生成する。加工方向決定手段２４は、従属フィーチャごとの加工能率を算出し、フィーチャの中で最も加工能率の高い最適従属フィーチャ、最適加工座標系、最適加工方向を決定する。加工データ生成手段２０は、全ての最適従属フィーチャを連続して加工するための統合加工データを生成する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、マシニングセンタなどによる機械加工の加工データを生成する加工データ一貫生成装置等に関するものである。特に、本発明は、５面加工機やテーブル旋回機能を有する４〜５軸マシニングセンタにおける、割出し５軸加工に係るものである。

従来から、加工データ（「ＮＣ（Numerical Control）データ」とも言う。以下では「加工データ」に統一する。）生成作業においては、加工工程および各工程の使用工具、ツーリング、切削条件などを人が決定していた。更に、市販のＣＡＭシステムを用いて対話処理を行いながら、加工に必要な工具の移動経路（加工パス）を計算して、加工データを生成していた。

この作業においては、まずＣＡＤで作成された製品（加工品）の幾何形状データをＣＡＭシステムへ送る。ＣＡＭシステムにおいては、オペレータが製品の幾何形状データを見ながら、対話処理によって加工データを生成していく。この過程では、人が画面上の幾何形状データを見ながら個々の加工部位を指定し、その加工部位の加工工程を思考錯誤しながら決定する。ここで決定される加工工程には、工程数と各工程で使用する工具の形態や、工具とホルダ（工具を保持するチャックなど）の組合せであるツーリング形態が含まれる。そして、決定した加工工程に基づいて加工部位ごとの加工データを対話的に順次生成していく。

また、人の思考作業である加工工程の決定を支援するため、ＣＡＭシステムへ事前に加工部位の形状特徴に応じた加工工程と各工程の使用工具を登録しておき、加工データ生成時には加工部位の形状特徴に応じた加工工程と使用工具を割り当てる方式が提案されている。この場合には、製品の幾何形状データの中から加工部位の形状特徴を抽出する必要があり、オペレータがＣＡＭシステム上で対話的に指定していく場合のほか、一部のＣＡＭシステムにおいては形状特徴の自動抽出機能も付加されつつある。特許文献１〜４、非特許文献１、２は、概ねこの方式に該当する。

特開平１０−２３０４３６号公報 特開２００９−２７４１６０号公報 特開２０１０−２７０１８号公報 特開２００８−１４９３８２号公報

http://www.machinesol.jp/solution/proglesys1.html（２０１２年９月２８日検索） 精密工学会誌 Vol.73 No.4〜5,2007 「加工形状特徴の依存性に着目した工程設計に関する研究（第１報〜第３報）」

更に、近年は、３軸制御のマシニングセンタ加工に留まらず、Ｌ字型のアタッチメントを有する５面加工機や、Ｂ軸旋回機能を持つ横型マシニングセンタ、さらには５軸制御のマシニングセンタによる機械加工も数多く行われるようになってきた。このような加工機では、割出し５軸加工と呼ばれる加工が多く行われる。割出し５軸加工とは、５軸を同時に動かす加工ではなく、旋回軸を特定の工具姿勢を得るための割出し機能として用い、これによって所定の工具姿勢を確保した後、実際の加工は直動軸を用いた３軸加工を行うものである。このような割出し５軸加工においては、工具姿勢の自由度が増すことになり、一つの加工部位を複数の方向から自在に加工できる自由度が発生する。この場合の一般的な課題は、どの方向から加工するのが最も効率的かという指針を得ることにある。従って、加工工程の決定においては、最適な加工方向の決定を要するという新たな課題が生じる。この最適な加工方向の決定は、熟練者においても難しい思考作業であり、論理的な手段で事前に最適な加工方向を見出すことは非常に困難であった。

また、割出し５軸加工においても、３軸制御のマシニングセンタ加工と同様の課題がある。例えば、ツーリングについては、人が干渉を予測して決定していたので、加工パス計算時に干渉や加工残りが頻繁に生じることになり、試行錯誤と後戻りが発生するという課題があった。また、切削条件については、予め工具に対して登録されたものを引用していたため、工具の突出し長やホルダの形態を含めたツーリング全般を考慮して決定されたものではないという課題があった。また、ＣＡＭシステムを用いた一連の加工データ生成は対話処理で行われるため、ＣＡＭシステムに人が常駐しなければならず、定常的に人手を要すると共に多くの人的工数も費やすという課題があった。そこで、加工工程決定機能、各工程の使用工具決定機能、ツーリング決定機能及び切削条件決定機能は、それぞれオペレータの対話処理を介在しての断続的な作業であって、データの流れから見ても非連続的なものであるため、各機能を有機的に結合し、ＣＡＤデータを入力データとして加工データを一気通貫で自動的に生成する加工データ一貫生成装置が望まれていた。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、割出し５軸加工において、最適な加工方向を決定するとともに、ＣＡＤデータを入力データとして加工データを一気通貫で自動的に生成する加工データ一貫生成装置等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力手段と、前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出手段と、任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成手段と、前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成手段と、個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定手段と、前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成手段と、前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定手段と、前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定手段と、前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定手段と、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成手段と、を備えることを特徴とする加工データ一貫生成装置である。

第１の発明における前記正置フィーチャ抽出手段は、前記加工前形状データから前記加工後形状データを引算することで双方の差分としての加工除去部の形状データを生成し、前記加工除去部の形状データを任意の前記正置座標系に設置し、前記正置座標系において加工すべき領域の前記形状特徴を認識し、前記形状特徴を立体型の正置フィーチャとして抽出するようにしても良い。また、第１の発明は、前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づいて前記加工工程を決定するためのルールを定めた一つまたは複数のテーブル情報を予め記憶する記憶手段、を更に備え、前記加工工程決定手段は、前記加工機のデータ及び前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づき、一つ又は複数の前記テーブル情報を参照して、前記部分加工工程を決定するようにしても良い。また、第１の発明における前記テーブル情報には、前記従属フィーチャの仕上り状態を示す仕上り情報に基づいて前記部分加工工程を決定するためのルールが含まれ、前記正置フィーチャ抽出手段は、抽出された前記正置フィーチャに当該正置フィーチャの前記仕上り情報を付与し、前記従属フィーチャ生成手段は、前記正置フィーチャに付与された前記仕上り情報を前記従属フィーチャに対しても継承させ、前記加工諸元生成手段は、前記仕上り情報を加えた前記従属フィーチャごとの前記加工諸元を生成し、前記加工工程決定手段は、前記加工機のデータ及び前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づき、一つ又は複数の前記テーブル情報を参照して、前記部分加工工程を決定するようにしても良い。

また、第１の発明における前記加工方向決定手段は、前記ツーリング決定手段によって推定された前記ツーリングの剛性に基づいて、最も剛性の高い前記ツーリングが得られた前記従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断するようにしても良い。また、第１の発明における前記加工方向決定手段は、前記従属フィーチャごとに生成された前記部分加工データから前記工具の移動距離を推定し、さらに前記工具の移動速度に基づいて加工時間を推定し、前記加工時間が最短と推定される前記従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断するようにしても良い。また、第１の発明における前記切削条件決定手段は、前記ツーリング決定手段によって決定された前記ツーリングについて、前記ツーリング決定手段によって推定された前記ツーリングの剛性に基づいて、剛性に見合った高能率な前記切削条件を決定するようにしても良い。

また、第１の発明における前記従属フィーチャ生成手段は、使用する前記加工機についての制御可能な移動軸に基づいて前記加工座標系を設定すると共に、前記加工座標系における前記工具軸方向も同様に設定するようにしても良い。また、第１の発明における前記従属フィーチャ生成手段は、前記正置フィーチャを配置した加工座標系の特徴を表す情報を付与して前記従属フィーチャに変換することによって、前記従属フィーチャの識別を容易にするようにしても良い。また、第１の発明における前記加工前形状データは、前記加工品を固定するために設置された固定治具の情報を含むようにしても良い。

第２の発明は、コンピュータを、加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力手段、前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出手段、任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成手段、前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成手段、個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定手段、前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成手段、前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定手段、前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定手段、前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定手段、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成手段、として機能させるための加工データ一貫生成プログラムである。

第３の発明は、加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力ステップと、前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出ステップと、任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成ステップと、前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成ステップと、個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定ステップと、前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成ステップと、前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定ステップと、前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定ステップと、前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定ステップと、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成ステップと、を含むことを特徴とする加工データ一貫生成方法である。

本発明により、割出し５軸加工において、最適な加工方向を決定するとともに、ＣＡＤデータを入力データとして加工データを一気通貫で自動的に生成する加工データ一貫生成装置等を提供することができる。

加工データ一貫生成装置１のハードウエア構成例を示す図 加工データ一貫生成装置１のソフトウエア構成の第１例を示す図 加工データ一貫生成装置１のソフトウエア構成の第２例を示す図 統合データベース２５の構成例を示す図 基本フィーチャ群３１の一例を示す図 加工諸元３２の一例を示す図 工程モードテーブル３３の一例を示す図 切削モードテーブル３４の一例を示す図 適用工具グループテーブル３５の一例を示す図 工具動作モードテーブル３６の一例を示す図 加工工程決定手段２１の処理の詳細を示すフローチャート 部分加工工程データ３７の一例を示す図 ツーリング決定手段２２の処理の詳細を示すフローチャート 最適ツーリングの決定手法を説明する図 切削条件決定手段２３の処理の詳細を示すフローチャート 加工方向決定手段２４の処理の詳細を示すフローチャート 加工データ生成手段２０の処理の詳細を示すフローチャート

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の加工データ一貫生成装置１が具備する各手段は、コンピュータに専用のソフトウエアをインストールすることによって実現される。

図１は、加工データ一貫生成装置１のハードウエア構成例を示す図である。図１のハードウエア構成は一例であり、用途、目的に応じて様々な構成を採ることが可能である。

加工データ一貫生成装置１は、制御部１１、記憶部１２、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等が、バス１８を介して接続される。

制御部１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

ＣＰＵは、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１８を介して接続された各装置を駆動制御し、加工データ一貫生成装置１が行う後述する処理を実現する。ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、加工データ一貫生成装置１のブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部１２、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部１１が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。

記憶部１２は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等であり、制御部１１が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述する処理を加工データ一貫生成装置１に実行させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。これらの各プログラムコードは、制御部１１により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。

メディア入出力部１３（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）等のメディア入出力装置を有する。通信制御部１４は、通信制御装置、通信ポート等を有し、加工データ一貫生成装置１とネットワーク間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワークを介して、他の加工データ一貫生成装置１との通信制御を行う。ネットワークは、有線、無線を問わない。

入力部１５は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。入力部１５を介して、加工データ一貫生成装置１に対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。表示部１６は、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携して加工データ一貫生成装置１のビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。尚、入力部１５及び表示部１６は、タッチパネルディスプレイのように、一体となっていても良い。

周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１７は、加工データ一貫生成装置１に周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７を介して加工データ一貫生成装置１は周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１７は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。バス１８は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

図２Ａ、図２Ｂは、加工データ一貫生成装置１のソフトウエア構成の第１例、第２例を示す図である。図２Ａに示すように、例えば、加工データ一貫生成装置１は、加工データ生成手段２０、加工工程決定手段２１、ツーリング決定手段２２、切削条件決定手段２３、加工方向決定手段２４、統合データベース２５等を具備する。図２Ａに示す例では、市販の汎用ＣＡＭシステムを活用する場合である。市販の汎用ＣＡＭシステムを活用しない場合、図２Ｂに示すように、加工データ一貫生成装置１は、入力手段２０１、正置フィーチャ抽出手段２０３、従属フィーチャ生成手段２０４、加工諸元生成手段２０５、加工工程決定手段２１、部分加工データ生成手段２０６、ツーリング決定手段２２、切削条件決定手段２３、加工方向決定手段２４、統合加工データ生成手段２０７等を具備する。以下では、図２Ａに基づいて、加工データ一貫生成装置１の機能を説明する。

統合データベース２５は、工法データベース２６、設備データベース２７等を含む。統合データベース２５は、形状特徴の加工諸元に基づいて加工工程を決定するためのルールを定めた一つまたは複数のテーブルを含む。統合データベース２５の構成例は、図３に示す（詳細は後述）。また、加工データ一貫生成装置１は、必要に応じて、市販の汎用ＣＡＤシステムに相当する製品形状設計手段２８や固定治具設定手段２９等を具備しても良い。

加工データ一貫生成装置１は、汎用のコンピュータに専用のソフトウエアがインストールされることによって、制御部１１が、加工データ生成手段２０、加工工程決定手段２１、ツーリング決定手段２２、切削条件決定手段２３、加工方向決定手段２４、製品形状設計手段２８、固定治具設定手段２９として機能し、記憶部１２や外部記憶装置が、統合データベース２５として機能する。

尚、加工データ生成手段２０は、機能的に分けて考えると、複数の各種手段を備えるものである。詳細は後述するが、加工データ生成手段２０は、正置フィーチャ抽出手段２０３、従属フィーチャ生成手段２０４、加工諸元生成手段２０５、部分加工データ生成手段２０６、統合加工データ生成手段２０７等を備える。

例えば、加工データ一貫生成装置１が複数台のコンピュータによって実現される場合を考える。第１のコンピュータの製品形状設計手段２８によって設計される製品形状は、製品形状データとして、平面などの一般的な形状加工用の加工データを生成するために、第２のコンピュータの加工データ生成手段２０に、第２のコンピュータの入力手段２０１（例えば、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等）を介して入力される。

また、必要に応じて、製品形状は、ＩＧＥＳ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）やＳＴＥＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔ ｍｏｄｅｌ ｄａｔａ）などの定められた入出力形式に変換された後、製品形状データとして入力されることもある。

また、例えば、加工データ一貫生成装置１が１台のコンピュータによって実現される場合を考える。製品形状設計手段２８によって設計される製品形状は、製品形状データとして、ＲＡＭや記憶部１２に保持されるなどして、加工データ生成手段２０に受け渡される。

製品形状データが入力された後、又は受け渡された後、加工データ生成手段２０には、入力手段（例えば、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等）を介して、素材の形状諸元及び材質、並びに加工に使用する加工機名が入力される。

ここで、素材の形状諸元としては、例えば、ブロック材の場合にはその寸法諸元を、鋳物素材などの場合には製品形状から上積みした厚み量を入力する。また、素材の材質としては、例えば、鋳鉄などの材質名や所定の材質記号を入力する。また、加工機名は、例えば、事前に統合データベース２５の加工機テーブルに設定した加工機名のいずれかを入力する。これら素材の形状諸元及び材質、並びに加工機名を入力する入力手段２０１は、例えば、マウスやキーボードなどの入力部１５を用いてユーザが入力する場合や、ファイルに一括して記述し、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等を介して入力する場合がある。また、事前に記憶部１２に記憶されている場合もある。

まず、加工データ生成手段２０は、入力された素材の形状諸元をもとに、素材形状データを生成する。このとき、素材の形状諸元が製品の形状からの厚みとして指定された場合などでは、製品形状データも参照する。また、加工データ生成手段２０が素材形状生成手段２０２を含み、素材形状生成手段２０２が素材形状データを生成しても良い。また、素材形状データを生成した後、固定治具設定手段２９が、素材を加工機のテーブルに固定する固定治具を設定しても良い。固定治具設定手段２９は、予め登録されている固定治具の形状と、ユーザが入力部１５を用いて入力する設置位置に基づいて固定治具を設定する。

次に、加工データ生成手段２０は、５面加工機や旋回軸を有する５軸加工機を用いた割出し５軸加工などを想定して、正置フィーチャ抽出手段２０３と従属フィーチャ生成手段２０４を順次起動する。

まず、正置フィーチャ抽出手段２０３（加工データ生成手段２０）は、製品の形状データを引用して、これを任意の正置座標系に配置し、この正置座標系において個々の正置フィーチャを抽出する。ここで言う、フィーチャ（「形状特徴」とも言う。）とは、一つまたは複数の面によって構成され、形状的な特徴をもって加工部位として認識される一つの単位である。正置フィーチャ抽出手段２０３は、製品形状の中からあらかじめ定義した図４に示すような基本フィーチャを探索して、フィーチャの種別、形状諸元、基準点位置、基準軸方向などを認識し、またフィーチャを構成する各面の要求面粗度と要求精度（形状精度と寸法精度）を認識することによって、正置フィーチャを抽出する。

尚、正置フィーチャ抽出手段２０３は、素材形状生成手段２０２によって生成された素材の形状データから製品の形状データを引算することで双方の差分としての加工除去部の形状データを生成し、加工除去部の形状データから立体型の正置フィーチャを抽出しても良い。この場合、抽出された立体型の正置フィーチャは、形状的な特徴をもって加工除去部として認識される一つの立体領域であり、加工除去部の形状特徴に位置づけられる。このように抽出された立体型の正置フィーチャも、以後の処理では、製品形状から抽出された正置フィーチャと同様に扱うことができる。

また、従属フィーチャ生成手段２０４（加工データ生成手段２０）は、任意の一つまたは複数の加工座標系を設定する。次に、従属フィーチャ生成手段２０４は、さらにこの加工座標系の工具軸を設定する。次に、従属フィーチャ生成手段２０４は、正置フィーチャ抽出手段２０３によって抽出された正置フィーチャを、設定された個々の加工座標系へ配置する。次に、従属フィーチャ生成手段２０４は、個々の加工座標系に配置された正置フィーチャを、加工座標系ごとの形状特徴として表現される形態へ変換することによって、加工座標系ごとの従属フィーチャを生成する。そして、従属フィーチャ生成手段２０４は、生成された加工座標系ごとの従属フィーチャに対して、正置フィーチャを親として紐づける。

そして、加工諸元生成手段２０５（加工データ生成手段２０）は、抽出された従属フィーチャの情報から、図５に示すような従属フィーチャごとの加工諸元３２を生成し、これを加工工程決定手段２１に受け渡す。ここで、従属フィーチャ生成手段２０４及び加工諸元生成手段２０５による処理は、個々の従属フィーチャごとに行われる。

次に、加工工程決定手段２１は、加工データ生成手段２０（加工諸元生成手段２０５）から取得した個々のフィーチャの加工諸元と素材の材質をもとに、工法データベース２６（図３参照）の工程モードテーブル３３（図６参照）、切削モードテーブル３４（図７参照）、適用工具グループテーブル３５（図８参照）、工具動作モードテーブル３６（図９参照）を順次参照して、従属フィーチャごとの加工諸元として指示された従属フィーチャの要求面粗度や要求精度を満足する従属フィーチャごとの部分加工工程を図１０に示す処理手順（詳細は後述）によって決定する。加工工程決定手段２１によって決定される部分加工工程データ３７の一例は図１１に示す（詳細は後述）。決定された従属フィーチャごとの部分加工工程データ３７は、加工データ生成手段２０に受け渡される。ここで、加工工程決定手段２１による処理は、個々の従属フィーチャごとに行われる。

次に、部分加工データ生成手段２０６（加工データ生成手段２０）は、加工工程決定手段２１から取得した従属フィーチャごとの部分加工工程データ３７をもとに、個々の従属フィーチャを加工するための工具の移動経路を計算する。そして、部分加工データ生成手段２０６は、計算された工具の移動経路にもとづいて個々の従属フィーチャ加工の部分加工データを生成する。ここで、部分加工データとは、個々の従属フィーチャに対応した、その従属フィーチャを加工するための部分的な加工データを意味する。生成された個々の従属フィーチャごとの部分加工データは、素材形状データおよび加工工程決定手段２１によって決定された従属フィーチャごとの部分加工工程データ３７とともに、個々の従属フィーチャを加工するときの工具とホルダの組合せ形態であるツーリングを決定するツーリング決定手段２２に受け渡される。ここで、必要に応じて、加工に使用する加工機名と素材の材質も受け渡される。

次に、ツーリング決定手段２２は、従属フィーチャごとの部分加工工程データ３７と部分加工データをもとに、素材形状データを用い、設備データベース２７（図３参照）の工具テーブル及びツーリングテーブル、並びに必要に応じて加工機テーブル及び固定治具テーブルを参照して加工シミュレーションを行うことにより、個々の従属フィーチャの加工において干渉が無く、最も剛性の高いと予測される個々の従属フィーチャ加工の最適ツーリングを図１２に示す処理手順（詳細は後述）によって決定する。図１３には、最適ツーリングの決定手法の概念図を示す（詳細は後述）。

最適ツーリングの決定においては、事前に工具とホルダが組み合わされた状態で固定ツーリングとして登録されたツーリングテーブルから候補を引用して決定する手法の他、設備データベース２７（図３参照）の工具テーブル及びホルダテーブルの双方を用いて、工具とホルダを個別に引用して、工具とホルダの組合せ形態も含めて決定する手法も有効である。後者においては、工具の刃長や突き出し長及び複数のホルダを組み合わせる場合のホルダ突き出し長も決定できる利点がある。

ツーリング決定手段２２によって決定された従属フィーチャごとの最適ツーリングは、加工データ生成手段２０に受け渡される。ここで、ツーリング決定手段２２による処理は、個々の従属フィーチャごとに行われる。

次に、加工データ生成手段２０は、ツーリング決定手段２２から取得した従属フィーチャごとの最適ツーリングを切削条件決定手段２３に受け渡す。また、加工データ生成手段２０は、切削条件決定手段２３からツーリング剛性を考慮した個々の従属フィーチャ加工の最適切削条件を取得する。切削条件決定手段２３における最適切削条件決定の処理手順は図１４に示す（詳細は後述）。

次に、加工データ生成手段２０は、従属フィーチャごとの最適ツーリングと切削条件を受け取った後、これらを加工方向決定手段２４に受け渡す。

次に、加工方向決定手段２４は、受け取った従属フィーチャごとの最適ツーリング及び切削条件に基づいて、ツーリングの剛性を推定したり、加工時間を推定したりすることによって、従属フィーチャごとの加工能率を判断する。そして、加工方向決定手段２４は、全ての従属フィーチャを親となる正置フィーチャの下に加工座標系の枠を超えて（加工座標系とは無関係に）集め、正置フィーチャごとに集められた従属フィーチャの中で最も加工能率の高い従属フィーチャを親となる正置フィーチャの最適従属フィーチャと定める。次に、加工方向決定手段２４は、さらにその最適従属フィーチャが属する加工座標系を親となる正置フィーチャの最適加工座標系と定める。そして、加工方向決定手段２４は、その最適加工座標系における工具軸方向を親となる正置フィーチャの最適加工方向に決定する。

加工方向決定手段２４による処理結果は、加工データ生成手段２０に受け渡される。加工方向決定手段２４による最適加工方向の決定処理の処理手順は、図１５に示す（詳細は後述）。ここで、加工方向決定手段２４による最適加工方向の決定処理は、個々の正置フィーチャごとに行われる。

次に、加工データ生成手段２０は、最適従属フィーチャとして定められた従属フィーチャのみを残し、他の従属フィーチャを消去する。

その後、統合加工データ生成手段２０７（加工データ生成手段２０）は、個々の加工座標系について、残された最適従属フィーチャの全てを加工するためのアプローチ経路とリトラクト経路、すなわち、先行して加工する加工対象最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する加工対象最適従属フィーチャに到達するまでの工具の移動経路を順次決定する。次に、統合加工データ生成手段２０７は、最適従属フィーチャごとの部分加工データに最適従属フィーチャごとの最適切削条件を付与する。次に、統合加工データ生成手段２０７は、さらに全ての最適従属フィーチャを加工するためのアプローチ経路とリトラクト経路にもとづいてこれらを統合して、全ての最適従属フィーチャを加工するための統合加工データを生成する。そして、統合加工データ生成手段２０７は、個々の加工座標系についての最適従属フィーチャごとの加工工程及びツーリング、並びに統合加工データを出力手段（例えば、メディア入出力部１３、通信制御部１４、表示部１６、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７）を介して出力する。ここで、統合加工データ生成手段２０７は、個々のフィーチャについては、段取り状態（加工機にセッティングした状態）において上部のフィーチャから先に加工する等のルールによって、フィーチャ間を接続する加工パスを生成し、統合加工データを生成する。また、統合加工データ生成手段２０７は、個々の加工座標系についての最適従属フィーチャごとの加工工程及びツーリング、並びに統合加工データを記憶部１２に記憶させるようにしても良い。

以上のように、本発明の実施の形態における加工データ一貫生成装置１は、加工データ生成手段２０を中核として、加工工程決定手段２１、ツーリング決定手段２２、切削条件決定手段２３及び統合データベース２５を有機的に結合することにより、加工工程、ツーリング及び切削条件が総合的に吟味された加工データが、人手を介さずに一貫して自動生成できる。

更に、本発明の実施の形態における加工データ一貫生成装置１は、５面加工機や旋回軸を有する５軸加工機を用いた割出し５軸加工などを想定して、加工データ生成手段２０に含まれる正置フィーチャ抽出手段２０３及び従属フィーチャ生成手段２０４、並びに加工方向決定手段２４を備えて、これらを有機的に結合することにより、割出し５軸加工において、最適な加工方向を決定することができる。加工データ一貫生成装置１の中核となる加工データ生成手段２０は、図１６に示すような処理を順次行っていく（詳細は後述）。

図３は、統合データベース２５の構成例を示す図である。図３に示すように、統合データベース２５は、工法に関する情報を記憶する工法データベース２６、設備に関する情報を記憶する設備データベース２７を含む。

工法データベース２６は、工程モードテーブル、適用工具グループテーブル、切削モードテーブル、工具動作モードテーブルなどを含む。工程モードテーブルは、各種条件ごとの工程モードに関する情報を記憶する。適用工具グループテーブルは、使用可能な工具グループに関する情報を記憶する。例えば、「フェースミル」という工具グループには、正面フライスなど何種類かの工具が含まれる。切削モードテーブルは、各種条件ごとの切削モードに関する情報を記憶する。工具動作モードテーブルは、加工動作モードや工具移動モードなどの工具動作モードに関する情報を記憶する。

設備データベース２７は、加工機テーブル、工具テーブル、固定治具テーブル、ホルダテーブル、切削条件テーブル、ツーリングテーブルなどを含む。加工機テーブルは、使用可能な加工機に関する情報を記憶する。工具テーブルは、使用可能な工具に関する情報を記憶する。固定治具テーブルは、使用可能な固定治具に関する情報を記憶する。切削条件テーブルは、工具回転数や工具送り速度などの切削条件に関する情報を記憶する。ホルダテーブルは、使用可能なホルダに関する情報を記憶する。ツーリングテーブルは、工具テーブルに記憶されている工具と、ホルダテーブルに記憶されているホルダを組み合わせた固定ツーリングに関する情報を記憶する。

図４は、基本フィーチャ群３１の一例を示す図である。基本フィーチャ群３１に含まれるフィーチャ（形状特徴）の大まかな種別には、例えば、平面、円柱面、肩面、サイドノッチ、コーナノッチ、溝、座、ポケット、貫通ポケット等がある。

平面には、例えば、矩形平面、円形平面、一般平面、複合平面、面取り等がある。円柱面には、例えば、円柱側面等がある。肩面には、例えば、肩、連続肩等がある。

サイドノッチには、例えば、矩形サイドノッチ、円形サイドノッチ、Ｕ字サイドノッチ等がある。コーナノッチには、例えば、矩形コーナノッチ、円形コーナノッチ、Ｕ字サイドノッチ等がある。

溝には、例えば、矩形溝、Ｒ付き矩形溝、長円形溝、円形溝、Ｕ溝、Ｖ溝、直角Ｖ溝、Ｔ溝、アリ溝等がある。座には、例えば、矩形座、長円形座、円形座、Ｕ字座等がある。ポケットには、例えば、矩形ポケット、長円形ポケット、フリーポケット等がある。貫通ポケットには、例えば、矩形貫通ポケット、長円形貫通ポケット、フリー貫通ポケット等がある。

図５は、加工諸元３２の一例を示す図である。加工諸元３２には、段取り状態情報や加工領域情報が含まれる。段取り状態情報は、加工前のセッティングに関する情報である。加工領域情報は、加工すべき領域に関する情報である。

段取り状態情報には、例えば、段取りモデルＩＤ、ＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ Ｌａｎｇａｇｅ：三次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマット）ファイル名、素材コード、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、基準軸ベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、加工領域数等が含まれる。

加工領域情報には、例えば、加工領域番号、識別コード、ＳＴＬファイル名、フィーチャ種別記号、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、領域サイズ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、Ｌベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、面状態、素材厚み（削り代）、切削モードシンボル、フィーチャ情報等が含まれる。

図５に示す例では、フィーチャ種別記号は、「corner_notch_straight」である。フィーチャ情報とは、このフィーチャ種別記号に対するフィーチャの形状を示す情報である。

図６は、工程モードテーブル３３の一例を示す図である。工程モードテーブル３３は、加工機種別、フィーチャ区分、要求品位クラス、加工代区分、加工進捗区分ごとに、工程モードを記憶する。

要求品位クラスは、形状特徴の仕上り状態を示す仕上り情報の一つである。工程モードは、単一の工具のみで加工するのか、又は複数の工具(マルチ工具)で加工するのかといった区分や、全加工、前加工、後加工、前後加工、加工なしといった区分によって特定されるモードである。

図７は、切削モードテーブル３４の一例を示す図である。切削モードテーブル３４は、工程モード、要求品位クラスごとに、工程番号、切削モード、加工品位クラス、残し代等を記憶する。

図８は、適用工具グループテーブル３５の一例を示す図である。適用工具グループテーブル３５は、フィーチャ種別、加工品位クラスごとに、適用工具グループ（第１優先、第２優先、第３優先、・・・）を記憶する。尚、２点鎖線は、右方向や下方向に連続するデータを省略したことを意味する。

フィーチャ種別は、図４にも例示されているように、フィーチャ（形状特徴）の種別を示す情報である。ここで、図４のフィーチャ種別は、正置フィーチャの種別を示しており、図８と図９のフィーチャ種別は、従属フィーチャの種別を示している。加工品位クラスは、例えば粗級加工、中級加工、上級加工、極上級加工、研削加工などであり、加工によって達成すべき（あるいは達成できる）精度と面粗度を総合的に表した指標である。適用工具グループテーブル３５には、フィーチャ種別ごとに優先して使用すべき工具が記憶されている。適用工具グループテーブル３５に記憶されるデータは、加工対象のフィーチャに対して、使用すべき工具（加工工程に関する情報の一つ）を自動的に決定するための参照情報として用いられる。

図９は、工具動作モードテーブル３６の一例を示す図である。工具動作モードテーブル３６は、フィーチャ種別、切削モード、素形材区分ごとに、工具動作モード（加工動作モード及び工具移動モード）を記憶する。尚、２点鎖線は、下方向に連続するデータを省略したことを意味する。

工具動作モードテーブル３６には、フィーチャ種別ごとに工具動作モードが記憶されている。工具動作モードテーブル３６に記憶されるデータは、加工対象のフィーチャに対して、適用すべき工具動作モード（加工工程に関する情報の一つ）を自動的に決定するための参照情報として用いられる。

図１０は、加工工程決定手段２１の処理の詳細を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、制御部１１（加工工程決定手段２１）は、形状特徴（従属フィーチャ）の加工諸元と素材の材質を入力する（Ｓ１０１）。次に、制御部１１（加工工程決定手段２１）は、形状特徴（従属フィーチャ）の加工諸元から要求加工品位を認識する（Ｓ１０２）。次に、制御部１１（加工工程決定手段２１）は、素材の材質にもとづいた工法データベース２６の工程モードテーブル３３及び切削モードテーブル３４を参照して、要求加工品位が満たされる加工工程を決定する（Ｓ１０３）。そして、制御部１１（加工工程決定手段２１）は、決定された加工工程を、部分加工工程データ３７として出力する（Ｓ１０４）。

また、制御部１１（加工工程決定手段２１）は、加工機のデータおよび従属フィーチャごとの加工諸元を受取った後、工程モードテーブル３３、切削モードテーブル３４、適用工具グループテーブル３５、工具動作モードテーブル３６を順次参照し、これらの情報に基づいて従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定するようにしても良い。

図１１は、部分加工工程データ３７の一例を示す図である。部分加工工程データ３７は、ヘッダ情報や工程情報が含まれる。ヘッダ情報は、対象の部分加工工程に関する基本情報である。工程情報は、対象の部分加工工程に関する詳細情報である。

ヘッダ情報には、例えば、段取りモデルＩＤ、基準点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、基準軸ベクトル（Ｉ，Ｊ，Ｋ）、加工部位の数等が含まれる。工程情報には、例えば、加工部位識別コード、加工部位タイプコード、工程数に加えて、工程ごとの工具情報、加工情報、加工残し、パス情報、切削条件等が含まれる。

図１２は、ツーリング決定手段２２の処理の詳細を示すフローチャートである。尚、図１２に示す処理では、加工シミュレーションの実行部（専用のソフトウエアによって実現される。）を前提としている。加工シミュレーションの実行部については、図１３を参照しながら説明する。

図１２に示すように、まず、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、素材の形状、固定治具の形状、部分加工工程データ３７、部分加工データ、加工機名を入力する（Ｓ２０１）。

次に、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、素材の形状を加工シミュレーションの実行部にセットし（Ｓ２０２）、固定治具の形状を加工シミュレーションの実行部にセットし（Ｓ２０３）、加工機名にもとづいて設備データベース２７の加工機テーブルから加工機データを取得して、加工シミュレーションの実行部にセットし（Ｓ２０４）、加工機名にもとづいて設備データベース２７のツーリングテーブルからツーリング候補データを取得して、加工シミュレーションの実行部にセットする（Ｓ２０５）。

次に、最初の部分加工工程に対して、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、部分加工工程データ３７から各工程の工具名と部分加工データ名を読み取り、加工シミュレーションの実行部にセットする（Ｓ２０６）。そして、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、最初の部分加工工程の加工シミュレーションを実行し、適正ツーリング領域（非干渉領域）を生成し（Ｓ２０７）、適正ツーリング領域をもとにツーリング候補データを参照して、各工程の最適ツーリングを決定する（Ｓ２０８）。

次に、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、工程数分、最適ツーリング決定処理を繰り返したか否か確認する（Ｓ２０９）。工程数分繰り返していない場合（Ｓ２０９のＮｏ）、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、次の部分加工工程に対して、Ｓ２０６から処理を繰り返す。工程数分繰り返した場合（Ｓ２０９のＹｅｓ）、制御部１１（ツーリング決定手段２２）は、最適ツーリングのデータを出力する（Ｓ２１０）。

図１３は、最適ツーリングの決定手法を説明する図である。図１３に示すように、制御部１１（加工シミュレーションの実行部）は、初期状態の仮想ツーリング部を刃具の周囲に設定し、部分加工データに基づいて刃具を移動させていき、刃具によってワークを削るとともに、ワークと固定治具によって仮想ツーリング部を削っていく（逆切削）。図１３では、削られた後のワークと仮想ツーリング部の領域に対して模様を付している。そして、制御部１１（加工シミュレーションの実行部）は、部分加工データに基づいて最後まで刃具を移動させた後の仮想ツーリング部を、適正ツーリング領域(非干渉領域)として生成する。そして、制御部１１（加工シミュレーションの実行部）は、候補のツーリング形状を、仮想ツーリング部の適正ツーリング領域と照合し、適正ツーリング領域に候補のツーリング形状が納まる場合には、干渉がなく、使用可能と判断して、使用可能なツーリングについて剛性を比較し、最も剛性が高いツーリングを最適ツーリングとして提示する。

図１４は、切削条件決定手段２３の処理の詳細を示すフローチャートである。図１４に示すように、まず、制御部１１（切削条件決定手段２３）は、素材の材質、使用工具、最適ツーリングを入力する（Ｓ３０１）。次に、制御部１１（切削条件決定手段２３）は、素材の材質と使用工具にもとづいて、設備データベース２７の切削条件テーブルから基本切削条件を取得する（Ｓ３０２）。次に、制御部１１（切削条件決定手段２３）は、最適ツーリングの剛性を推定する（Ｓ３０３）。剛性の推定とは、素材の材質、使用工具、最適ツーリング、及び、基本切削条件に基づいて、使用工具のたわみ量などを計算することである。剛性推定処理は、公知の技術を適用することができる。尚、切削条件決定手段２３は、ツーリング決定手段２２からツーリング剛性の推定値を取得するようにしても良い。そして、制御部１１（切削条件決定手段２３）は、最適ツーリングの剛性に応じて、基本切削条件から最適切削条件を決定し（Ｓ３０４）、最適切削条件を出力する（Ｓ３０５）。ここで、前述したように、固定ツーリングとして登録されたツーリングテーブルから最適ツーリングを決定する手法の場合、切削条件決定手段２３は、ツーリングの剛性に見合った切削条件が登録されている設備データベース２７のツーリング切削条件を、最適ツーリングの切削条件として取得しても良い。

図１５は、加工方向決定手段２４の処理の詳細を示すフローチャートである。図１５に示すように、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、最適ツーリング及び切削条件に基づいて、従属フィーチャごとの加工能率を算出する（Ｓ４０１）。次に、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、親となる正置フィーチャのもとに、加工座標系を超えて（加工座標系とは無関係に）、正置フィーチャに属する従属フィーチャを集める（Ｓ４０２）。次に、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、最も加工能率の高い従属フィーチャを、親となる正置フィーチャの最適従属フィーチャに決定する（Ｓ４０３）。次に、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、最適従属フィーチャが属する加工座標系を、親となる正置フィーチャの最適加工座標系に決定する（Ｓ４０４）。そして、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、最適加工座標系の工具軸を、親となる正置フィーチャの最適加工方向に決定する（Ｓ４０５）。

Ｓ４０３において、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、従属フィーチャごとに決定したツーリングの剛性を推定し、最も剛性の高いツーリングが得られた従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断するようにしても良い。

また、Ｓ４０３において、制御部１１（加工方向決定手段２４）は、従属フィーチャごとに生成された部分加工データから工具の移動距離を推定し、さらにツーリング剛性に見合った最適切削条件の工具送り速度を工具の移動速度とし、当該工具の移動速度に基づいて加工時間を推定し、加工時間が最短と推定される従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断するようにしても良い。

図１６は、加工データ生成手段２０の処理の詳細を示すフローチャートである。図１６では、加工データ生成手段２０を主体とし、加工データ一貫生成装置１の全体の処理の流れを示している。以下では、説明の都合上、各手段を処理の主体として記載するが、実際には、制御部１１が、各手段として機能し、各ステップの処理を実行する。尚、図１６は、処理手順の一例であり、本発明は、この例に限定されるものではない。

図１６に示すように、加工データ生成手段２０は、加工すべき製品の形状を入力し、別途、素材の形状諸元と材質、ならびに加工に使用する加工機名を、入力手段２０１（例えば、メディア入出力部１３、通信制御部１４、入力部１５、周辺機器Ｉ／Ｆ部１７等）を介して入力する（Ｓ５０１）。

次に、加工データ生成手段２０は、入力された素材の形状諸元と必要に応じて製品の形状も含めて、これらをもとに加工前の素材の形状を生成する（Ｓ５０２）。

ここで、加工データ生成手段２０が加工前の素材の形状を生成した後、必要に応じて、固定治具設定手段２９が、入力された素材の形状に対して素材を加工機に固定するための固定治具の形状を付与し、以後の処理においては素材の形状とともに加工前の形状に固定治具の形状が含まれるようにしても良い。

また、製品形状設計手段２８が加工前の素材の形状を生成し、加工データ生成手段２０への入力情報に加工前の素材の形状が含まれるようにしても良い。この場合、加工データ生成手段２０による素材の形状の生成は不要である。

次に、加工データ生成手段２０（正置フィーチャ抽出手段２０３）は、加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の形状特徴を正置フィーチャとして抽出する（Ｓ５０３）。

ここで、加工データ生成手段２０（正置フィーチャ抽出手段２０３）は、加工前形状データから加工後形状データを引算することで双方の差分としての加工除去部の形状データを生成し、加工除去部の形状データを任意の正置座標系に設置し、正置座標系において加工すべき領域の形状特徴を認識し、形状特徴を立体型の正置フィーチャとして抽出するようにしても良い。

次に、加工データ生成手段２０は、加工座標系及び工具軸を設定するとともに（Ｓ５０４）、固定治具設定手段２９から固定治具の情報を取得して、固定治具を設定する（Ｓ５０５）。

次に、加工データ生成手段２０（従属フィーチャ生成手段２０４）は、任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、正置フィーチャを個々の加工座標系へ個別に配置し、正置フィーチャを加工座標系に特化した形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、従属フィーチャに対して正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の加工座標系において正置フィーチャに紐づけられた従属フィーチャを生成する（Ｓ５０６）。

ここで、加工データ生成手段２０（従属フィーチャ生成手段２０４）は、使用する加工機についての制御可能な移動軸に基づいて加工座標系を設定すると共に、加工座標系における工具軸方向も同様に設定しても良い。

また、加工データ生成手段２０（従属フィーチャ生成手段２０４）は、正置フィーチャを配置した加工座標系の特徴を表す情報を付与して従属フィーチャに変換することによって、従属フィーチャの識別を容易にするようにしても良い。

次に、加工データ生成手段２０（加工諸元生成手段２０５）は、加工前形状データ及び加工後形状データに基づいて従属フィーチャごとの加工諸元を生成する（Ｓ５０７）。

そして、加工データ生成手段２０は、生成された従属フィーチャごとの加工諸元と素材の材質を加工工程決定手段２１に送信する（Ｓ５０８）。

加工工程決定手段２１は、図１０を参照して説明した通り、従属フィーチャごとの部分加工工程を決定し、部分加工工程データ３７を加工データ生成手段２０に返信する。

次に、加工データ生成手段２０は、従属フィーチャごとの部分加工工程データ３７を加工工程決定手段２１から取得し（Ｓ５０９）、部分加工工程データ３７をもとに対象の従属フィーチャを加工するための工具経路（工具の移動経路）を計算する（Ｓ５１０）。

次に、加工データ生成手段２０（部分加工データ生成手段２０６）は、従属フィーチャごとの工具経路にもとづいて個々の従属フィーチャごとの部分加工データを生成する（Ｓ５１１）。

そして、加工データ生成手段２０は、素材の形状、固定治具の形状、加工機名、部分加工工程データ３７、生成された個々の形状特徴（従属フィーチャ）加工の部分加工データをツーリング決定手段２２へ送信する（Ｓ５１２）。

ツーリング決定手段２２は、図１２及び図１３を参照して説明した通り、形状特徴（従属フィーチャ）ごとの最適ツーリングを決定し、加工データ生成手段２０に返信する。

次に、加工データ生成手段２０は、従属フィーチャごとの最適ツーリングをツーリング決定手段２２から取得し（Ｓ５１３）、ツーリング決定手段２２から取得した従属フィーチャごとの最適ツーリングを切削条件決定手段２３へ送信する（Ｓ５１４）。

切削条件決定手段２３は、図１４を参照して説明した通り、形状特徴（従属フィーチャ）ごとの最適切削条件を決定し、加工データ生成手段２０に返信する。

次に、加工データ生成手段２０は、ツーリング剛性を考慮した従属フィーチャごとの最適切削条件を切削条件決定手段２３から取得し（Ｓ５１５）、最適ツーリング、最適切削条件などを加工方向決定手段２４へ送信する（Ｓ５１６）。

加工方向決定手段２４は、図１５を参照して説明した通り、正置フィーチャごとの最適従属フィーチャ、最適加工座標系、最適工具軸（最適加工方向）を決定し、加工データ生成手段２０に返信する。

次に、加工データ生成手段２０は、正置フィーチャごとの最適従属フィーチャ、最適加工座標系、最適工具軸（最適加工方向）を加工方向決定手段２４から取得し（Ｓ５１７）、最適従属フィーチャ以外の従属フィーチャを、関連データを含めて消去する（Ｓ５１８）。

次に、加工データ生成手段２０（統合加工データ生成手段２０７）は、全ての形状特徴（最適従属フィーチャ）を加工するためのアプローチ経路とリトラクト経路を決定する（Ｓ５１９）。

次に、加工データ生成手段２０（統合加工データ生成手段２０７）は、個々の最適従属フィーチャの部分加工データに最適従属フィーチャごとの最適切削条件を付与し、さらに全ての形状特徴（最適従属フィーチャ）を加工するためのアプローチ経路とリトラクト経路にもとづいてこれらを統合して、全ての形状特徴（最適従属フィーチャ）を加工するための統合加工データを生成する（Ｓ５２０）。

そして、加工データ生成手段２０は、加工工程決定手段２１によって決定された形状特徴（最適従属フィーチャ）ごとの部分加工工程データ３７、ツーリング決定手段２２によって決定された形状特徴（最適従属フィーチャ）ごとの最適ツーリング、及び統合加工データを出力する（Ｓ５２１）。

以上の通り、加工データ一貫生成装置１は、割出し５軸加工において、最適な加工方向を決定するとともに、ＣＡＤデータを入力データとして加工データを一気通貫で自動的に生成することができる。

＜本発明の実施の形態における作用＞
・ＣＡＤデータを入力するのみで人手を介さずに加工に必要な加工データが自動生成されることにより、ＣＡＭオペレータの作業工数が著しく低減し、対話処理による入力や操作などの人的ミスも防止される。また、人の熟練度に依存しない安定した品質の加工データが生成される。
・加工パスは工具刃形のみで計算し、生成した加工データを使ってツーリングを決定することで、干渉の発生による作業の後戻りが無くなる。
・加工工程決定やツーリング決定が工法テーブル、工具テーブル、ホルダテーブルなどのデータベース情報をもとに実行されるので、一元化された情報にもとづく加工が行われ、標準化が促進する。
・加工ノウハウをデータベースに集約することで、一定品質の現場ノウハウが保存され、かつ継続的に維持されて技術の継承に繋がる。
・人の判断では難しい、割出し５軸加工の最適加工方向が自動決定される。

＜本発明の実施の形態における効果＞
・人的な作業工数が著しく低減され、また安定した品質の加工データが生成される。
・作業の後戻りが無くなり、最適なツーリング決定が一発で完結する。
・加工の標準化や工具の標準化が推進され、治工具などの在庫が減り設備費の削減に繋がる。
・現場ノウハウの保存と継承が推進される。
・５面加工機や旋回軸を有する４〜５軸制御加工機を活かした高能率な加工が実現できる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る加工データ一貫生成装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………加工データ一貫生成装置
１１………制御部
１２………記憶部
１３………メディア入出力部
１４………通信制御部
１５………入力部
１６………表示部
１７………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１８………バス
２０………加工データ生成手段
２０１………入力手段
２０２………素材形状生成手段
２０３………正置フィーチャ抽出手段
２０４………従属フィーチャ生成手段
２０５………加工諸元生成手段
２０６………部分加工データ生成手段
２０７………統合加工データ生成手段
２１………加工工程決定手段
２２………ツーリング決定手段
２３………切削条件決定手段
２４………加工方向決定手段
２５………統合データベース
２６………工法データベース
２７………設備データベース
２８………製品形状設計手段
２９………固定治具設定手段
３１………基本フィーチャ群
３２………加工諸元
３３………工程モードテーブル
３４………切削モードテーブル
３５………適用工具グループテーブル
３６………工具動作モードテーブル
３７………部分加工工程データ

Claims (12)

1. 加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力手段と、
   前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出手段と、
   任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成手段と、
   前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成手段と、
   個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定手段と、
   前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成手段と、
   前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定手段と、
   前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定手段と、
   前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定手段と、
   前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成手段と、
   を備えることを特徴とする加工データ一貫生成装置。
2. 前記正置フィーチャ抽出手段は、前記加工前形状データから前記加工後形状データを引算することで双方の差分としての加工除去部の形状データを生成し、前記加工除去部の形状データを任意の前記正置座標系に設置し、前記正置座標系において加工すべき領域の前記形状特徴を認識し、前記形状特徴を立体型の正置フィーチャとして抽出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の加工データ一貫生成装置。
3. 前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づいて前記加工工程を決定するためのルールを定めた一つまたは複数のテーブル情報を予め記憶する記憶手段、を更に備え、
   前記加工工程決定手段は、前記加工機のデータ及び前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づき、一つ又は複数の前記テーブル情報を参照して、前記部分加工工程を決定する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工データ一貫生成装置。
4. 前記テーブル情報には、前記従属フィーチャの仕上り状態を示す仕上り情報に基づいて前記部分加工工程を決定するためのルールが含まれ、
   前記正置フィーチャ抽出手段は、抽出された前記正置フィーチャに当該正置フィーチャの前記仕上り情報を付与し、
   前記従属フィーチャ生成手段は、前記正置フィーチャに付与された前記仕上り情報を前記従属フィーチャに対しても継承させ、
   前記加工諸元生成手段は、前記仕上り情報を加えた前記従属フィーチャごとの前記加工諸元を生成し、
   前記加工工程決定手段は、前記加工機のデータ及び前記従属フィーチャごとの前記加工諸元に基づき、一つ又は複数の前記テーブル情報を参照して、前記部分加工工程を決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
5. 前記加工方向決定手段は、前記ツーリング決定手段によって推定された前記ツーリングの剛性に基づいて、最も剛性の高い前記ツーリングが得られた前記従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
6. 前記加工方向決定手段は、前記従属フィーチャごとに生成された前記部分加工データから前記工具の移動距離を推定し、さらに前記工具の移動速度に基づいて加工時間を推定し、前記加工時間が最短と推定される前記従属フィーチャを最も加工能率が高いと判断する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
7. 前記切削条件決定手段は、前記ツーリング決定手段によって決定された前記ツーリングについて、前記ツーリング決定手段によって推定された前記ツーリングの剛性に基づいて、剛性に見合った高能率な前記切削条件を決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
8. 前記従属フィーチャ生成手段は、使用する前記加工機についての制御可能な移動軸に基づいて前記加工座標系を設定すると共に、前記加工座標系における前記工具軸方向も同様に設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
9. 前記従属フィーチャ生成手段は、前記正置フィーチャを配置した加工座標系の特徴を表す情報を付与して前記従属フィーチャに変換することによって、前記従属フィーチャの識別を容易にする
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
10. 前記加工前形状データは、前記加工品を固定するために設置された固定治具の情報を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の加工データ一貫生成装置。
11. コンピュータを、
    加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力手段、
    前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出手段、
    任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成手段、
    前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成手段、
    個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定手段、
    前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成手段、
    前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定手段、
    前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定手段、
    前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定手段、
    前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成手段、
    として機能させるための加工データ一貫生成プログラム。
12. 加工品の加工前形状データ、前記加工品の目的とする加工後形状データ、及び使用する加工機のデータを入力する入力ステップと、
    前記加工後形状データを任意の正置座標系に配置し、前記正置座標系において加工すべき部位の形状特徴を認識し、個々の前記形状特徴を正置フィーチャとして抽出する正置フィーチャ抽出ステップと、
    任意の一つまたは複数の加工座標系を設定し、前記正置フィーチャを個々の前記加工座標系へ個別に配置し、前記正置フィーチャを前記加工座標系に特化した前記形状特徴の表現形態へ変換することによって従属フィーチャを生成し、前記従属フィーチャに対して前記正置フィーチャを親として紐づけることによって、個々の前記加工座標系において前記正置フィーチャに紐づけられた前記従属フィーチャを生成する従属フィーチャ生成ステップと、
    前記加工前形状データ及び前記加工後形状データに基づいて前記従属フィーチャごとの加工諸元を生成する加工諸元生成ステップと、
    個々の前記加工座標系に属する前記従属フィーチャごとの加工工程である部分加工工程を決定する加工工程決定ステップと、
    前記部分加工工程及び前記加工後形状データに基づいて、前記従属フィーチャごとに工具形状によって工具の移動経路を算出し、前記従属フィーチャごとの加工データである部分加工データを生成する部分加工データ生成ステップと、
    前記部分加工データに基づいて、前記従属フィーチャごとに前記工具および前記工具を支持するホルダの組合せであるツーリングの剛性を推定し、干渉が発生しないことを条件として前記ツーリングを決定するツーリング決定ステップと、
    前記ツーリングに基づいて、前記従属フィーチャごとの切削条件を決定する切削条件決定ステップと、
    前記ツーリング及び前記切削条件が決定された前記従属フィーチャごとの加工能率を算出した後、全ての前記従属フィーチャを親となる前記正置フィーチャの下に前記加工座標系の枠を超えて集め、前記正置フィーチャごとに集められた前記従属フィーチャの中で最も加工能率の高い前記従属フィーチャを、親となる前記正置フィーチャの最適従属フィーチャと定め、前記最適従属フィーチャが属する前記加工座標系を親となる前記正置フィーチャの最適加工座標系と定め、前記最適加工座標系における工具軸方向を前記正置フィーチャの最適加工方向に決定する加工方向決定ステップと、
    前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データに前記切削条件を付与し、前記最適従属フィーチャに係る前記部分加工データを前記加工座標系ごとに集め、先行して加工する前記最適従属フィーチャから退避し、直後に加工する前記最適従属フィーチャに到達するまでの前記工具の移動経路を順次決定することによって、個々の前記加工座標系において全ての前記最適従属フィーチャを連続して加工するための加工データである統合加工データを生成する統合加工データ生成ステップと、
    を含むことを特徴とする加工データ一貫生成方法。

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