JP5726041B2 - Tool path generation apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、２次元平面上で定義された加工領域と深さとで定義されるポケット部の加工において、複数の工具を用いて高効率に加工し、かつ、工具寿命を長くすることを可能とするための工具経路生成装置及び方法に関する。 The present invention enables high-efficiency machining using a plurality of tools and long tool life in machining of a pocket portion defined by a machining area and a depth defined on a two-dimensional plane. The present invention relates to a tool path generation apparatus and method for performing the above.
従来、２次元平面上で定義された加工領域形状と深さとから定義されるポケット部を加工するための工具経路生成装置としては、切削効率を維持しつつ工具への負荷を低くした加工を行えるようにするために、例えば、加工領域形状の輪郭に並行な工具経路の中で特定部分をトロコイド経路に置き換えるようにしたもの（特許文献１参照）が知られている。また、複数の工具を用いて高効率に加工を行えるようにするために、例えば、加工領域形状に対して使用工具と加工方法とを指定して使用工具で加工可能な最大限の領域を加工領域形状から切り出して工具経路を生成し、さらに残された加工領域形状に対して次の使用工具と加工方法とを指定して同様に加工可能な最大限の領域を切り出して工具経路を生成するといったことを残された加工領域形状が無くなるまで繰り返すようにしたもの（特許文献２参照）なども知られている。 Conventionally, as a tool path generation device for machining a pocket portion defined by a machining area shape and depth defined on a two-dimensional plane, it is possible to perform machining with a reduced load on the tool while maintaining cutting efficiency. In order to do so, for example, a tool in which a specific portion is replaced with a trochoid path in a tool path parallel to the contour of the machining area shape is known (see Patent Document 1). In addition, in order to be able to perform high-efficiency machining using multiple tools, for example, specify the tool to be used and the machining method for the machining area shape, and process the maximum area that can be machined with the tool. A tool path is generated by cutting out from the area shape, and a tool path is generated by specifying the next tool to be used and the machining method for the remaining machining area shape and cutting out the maximum area that can be similarly processed. Such a method is also known (see Patent Document 2) in which the above is repeated until the remaining machining area shape disappears.
しかしながら、上記従来の技術では、単一の工具を用いる際には、高効率でしかも工具への負荷を低くした加工が行えるが、複数の工具を用いる際には、ある工具で加工の対象となる加工領域形状が工具への負荷を低くすることが考慮されたものでないために、最外郭の工具経路において存在する凸のコーナー部において工具への負荷が増大することになり、工具寿命を長くすることができる工具経路を生成できない問題があった。 However, in the conventional technique described above, when a single tool is used, processing with high efficiency and low load on the tool can be performed. However, when using a plurality of tools, a certain tool can be used for processing. Since the machining area shape is not considered to reduce the load on the tool, the load on the tool increases at the convex corners existing in the outermost tool path, and the tool life is prolonged. There is a problem that a tool path that can be generated cannot be generated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の工具を用いて加工を行う場合に、工具への負荷を軽減できる工具経路生成装置及び方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a tool path generation device and method that can reduce the load on a tool when machining is performed using a plurality of tools.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、二次元平面上で定義された加工領域形状と深さとから定義されるポケット部を加工するポケット加工を行う際の工具経路を生成する工具経路生成装置であって、複数の工具の情報及びポケット加工における切削条件に関する情報に基づいて、工具の各々に関してポケット加工を行うことが可能な凸部の最小曲率半径である第１最小曲率半径を決定する最小曲率半径決定部と、最小曲率半径決定部が決定した第１最小曲率半径に基づいて、複数の工具の中からポケット加工に使用する選択工具を選択する工具選択部と、現在までに工具経路生成の対象となっていない工具経路未生成領域から、凸部の曲率半径が、工具選択部が選択した選択工具に関しての第１最小曲率半径以上となる部分を工具経路生成対象領域として抽出し、工具経路生成対象領域を抽出元の工具経路未生成領域から除去した部分を、新しく工具経路未生成領域として記憶する加工領域抽出部と、選択工具の情報とポケット加工における加工条件とから、選択工具が工具経路生成対象領域の凸部に内接するように、工具経路生成対象領域に対する工具経路を生成する工具経路生成部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a tool path for performing pocket machining for machining a pocket portion defined by a machining area shape and depth defined on a two-dimensional plane. A tool path generation device for generating a first minimum which is a minimum curvature radius of a convex portion capable of performing pocket machining on each of the tools based on information on a plurality of tools and information on cutting conditions in pocket machining. A minimum curvature radius determination unit for determining a curvature radius, a tool selection unit for selecting a selection tool to be used for pocket machining from a plurality of tools based on the first minimum curvature radius determined by the minimum curvature radius determination unit; From the tool path non-generation area that has not been the tool path generation target so far, the curvature radius of the convex portion is equal to or greater than the first minimum curvature radius for the selected tool selected by the tool selection unit. Information on the selected tool and a machining area extraction unit that extracts a part obtained by extracting the tool path generation target area from the extraction source tool path non-generation area as a new tool path non-generation area And a tool path generation unit that generates a tool path for the tool path generation target area so that the selected tool is inscribed in a convex portion of the tool path generation target area.
本発明によれば、複数の工具を用いて高効率な加工が行え、かつ、工具の長寿命化を図れるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to perform high-efficiency machining using a plurality of tools and to increase the tool life.
以下に、本発明にかかる工具経路生成装置及び方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a tool path generation apparatus and method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態．
図１は、本発明にかかる工具経路生成装置の実施の形態の構成を示す図である。工具経路生成装置１００は、２次元平面上で定義された加工領域形状と深さとから定義されるポケット部を加工するポケット加工を行う装置であり、制御部２０、記憶部３０、表示部４０及び入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）部５０を備える。制御部２０はＣＰＵや、ＣＰＵが処理を行うワークエリアとしてのＲＡＭなどを備えた処理装置であり、ＣＰＵがソフトウェア処理を行うことによって、素材材質入力部１、加工領域形状入力部２、工具選択部３、最小曲率半径決定部４、加工領域抽出部５、加工条件入力部６、工具経路生成部７が構成される。また、記憶部３０は、素材材質記憶部１１、加工領域形状記憶部１２、工具データ記憶部１３、選択工具データ記憶部１４、抽出加工領域記憶部１５、加工条件記憶部１６及び工具経路記憶部１７を有する。表示部４０は、液晶表示装置や有機ＥＬ素子などを用いた表示装置などを適用可能である。入力Ｉ／Ｆ部５０は、キーボードやポインティングデバイス、情報記録媒体の読み取り装置、外部機器との通信用のインタフェース、他のソフトウェア（例えばＣＡＤ）からのデータのインポート機能などを適用可能である。
Embodiment.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of a tool path generation device according to the present invention. The tool
素材材質入力部１は、入力Ｉ／Ｆ部５０を介して被加工物の素材材質データが外部入力され、外部入力されたデータを素材材質記憶部１１に記憶する。 The material / material input unit 1 receives material material data of a workpiece externally via the input I / F unit 50 and stores the externally input data in the material / material storage unit 11.
加工領域形状入力部２は、入力Ｉ／Ｆ部５０を介して加工領域形状を定義するデータ（線分や円弧の集合として２次元平面上で定義された形状及び深さ）が外部入力され、外部入力されたデータを加工領域形状記憶部１２に記憶する。
The machining area
工具選択部３は、素材材質記憶部１１に記憶されている素材材質データ、加工領域形状記憶部１２に記憶されている加工領域形状のデータ（現在までに工具経路生成の対象となっていない加工領域（工具経路未生成領域）の形状のデータ）、工具データ記憶部１３に記憶されている複数の工具に関するデータ、選択工具データ記憶部１４に記憶されている前回の工具経路生成時に選択・使用された工具に関するデータ及び入力Ｉ／Ｆ部５０を介して外部入力されたデータに基づいて使用する工具を複数の工具の中から選択する。工具選択部３は、選択した工具に関するデータとともに最小曲率半径決定部４を用いて得た選択した工具に対しての加工領域形状の凸部の最小曲率半径値（加工を行うことが可能な凸部の最小曲率半径：第１最小曲率半径）を選択工具データ記憶部１４に記憶する。なお、加工領域形状の凸部とは、加工領域形状において外形が外側に対して凸となっている部分や、加工領域形状のコーナー部であってコーナー部の曲率半径を定義する際に曲率の中心が加工領域の側に存在するコーナー部を指す。
The tool selection unit 3 includes material material data stored in the material / material storage unit 11 and processing region shape data stored in the processing region shape storage unit 12 (processing not yet subject to tool path generation). Area (tool path non-generated area) shape data), data related to a plurality of tools stored in the tool
工具選択部３は、最小曲率半径決定部４が決定した最小曲率半径が、前回選択した工具で行うポケット加工での最小曲率半径（前回の選択工具の第１最小曲率半径）よりも小さく、かつ、工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径（第２最小曲率半径）よりも大きい工具を大径加工用工具として抽出する大径工具抽出部３１と、最小曲率半径決定部４が決定した最小曲率半径が、工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径以下の工具を最終加工用工具として抽出する最終工具抽出部３２と、大径工具抽出部３１及び最終工具抽出部３２でそれぞれ抽出された工具の情報を識別できるように表示し、表示した工具の中から外部入力の指示に基づいて工具を選択する指示工具選択部３３とを備える。 The tool selection unit 3 has a minimum curvature radius determined by the minimum curvature radius determination unit 4 that is smaller than a minimum curvature radius (first minimum curvature radius of the last selected tool) in pocket machining performed by the previously selected tool, and The large-diameter tool extraction unit 31 that extracts a tool larger than the minimum curvature radius (second minimum curvature radius) of the convex portion in the tool path non-generation region as a large-diameter machining tool and the minimum curvature radius determination unit 4 are determined. Extracted by a final tool extraction unit 32 that extracts a tool whose minimum curvature radius is equal to or less than the minimum curvature radius of the convex portion of the tool path non-generation region as a final machining tool, and a large-diameter tool extraction unit 31 and a final tool extraction unit 32 And an indicated tool selection unit 33 that displays the information of the displayed tool so that it can be identified, and selects a tool from the displayed tools based on an external input instruction.
最小曲率半径決定部４は、工具選択部３から渡された特定の工具に関するデータ（工具関連データ）に基づき加工領域形状の凸部における最小曲率半径値を決定し、決定した最小曲率半径値を工具選択部３へ返す。 The minimum curvature radius determination unit 4 determines the minimum curvature radius value at the convex portion of the machining area shape based on the data (tool related data) related to the specific tool passed from the tool selection unit 3, and determines the determined minimum curvature radius value. Return to the tool selector 3.
加工領域抽出部５は、加工領域形状記憶部１２に記憶されている工具経路未生成領域の形状データ、選択工具データ記憶部１４に記憶されている選択工具の最小曲率半径値を基に、工具経路未生成領域から凸部の曲率半径が選択工具の最小曲率半径以上となる加工領域（工具経路生成対象領域）を抽出し、抽出した加工領域形状を抽出加工領域記憶部１５へ記憶する。また、抽出元である工具経路未生成領域から工具経路生成対象領域を除去することで、残りの加工領域の形状データを生成し、生成した残りの加工領域形状データで加工領域形状記憶部１２に記憶する加工領域形状データ（工具経路未生成領域の形状のデータ）を更新する。
Based on the shape data of the tool path non-generation region stored in the processing region
加工条件入力部６は、工具経路を決定するための経路パターン、切り込み量、切り込み深さ、工具と加工素材との接触する最大の範囲（許容範囲）などのデータが入力Ｉ／Ｆ部５０を介して外部入力され、外部入力されたデータを加工条件記憶部１６に記憶する。
The machining
工具経路生成部７は、選択工具データ記憶部１４に記憶された工具に関するデータ、抽出加工領域記憶部１５に記憶された加工領域データ、加工条件記憶部１６に記憶された工具経路を決定するためのデータを基に、工具経路データを生成し工具経路記憶部１７にデータを記憶する。
The tool
素材材質記憶部１１は、素材材質入力部１で入力された素材材質データを記憶する。 The material / material storage unit 11 stores the material / material data input by the material / material input unit 1.
加工領域形状記憶部１２は、加工領域形状入力部２で入力された加工領域形状データを工具経路未生成領域の形状データとして記憶する。また、加工領域抽出部５で生成された残りの加工領域形状データを工具経路未生成領域の形状データとして記憶し直す。
The machining area
工具データ記憶部１３は、使用可能な複数の工具に関するデータを記憶する。図２は、１本の工具に関する工具データの一例を示す図である。工具データ１３１としては工具の形状・寸法に関するものとして形状のタイプ（スクエアエンドミル、ボールエンドミルなど）、刃数、直径、刃長があり、また切削条件に関するものとして素材材質とそれに対する推奨の切削条件（切り込み量、送り速度、回転数）がある。
The tool
選択工具データ記憶部１４は、工具選択部３で選択された１本の工具に関するデータと関連する最小曲率半径値とを記憶する。図３は、選択工具データの一例を示す図である。選択工具データ１４１としては、工具の形状・寸法に関するもの、切削条件に関するもの（素材材質記憶部１１に記憶された素材材質に対する推奨の切削条件）、および最小曲率半径値がある。 The selected tool data storage unit 14 stores data relating to one tool selected by the tool selection unit 3 and a related minimum curvature radius value. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of selected tool data. The selected tool data 141 includes information related to the shape and dimensions of the tool, information related to cutting conditions (recommended cutting conditions for the material material stored in the material material storage unit 11), and a minimum curvature radius value.
抽出加工領域記憶部１５は、加工領域抽出部５で工具経路生成対象領域として抽出された加工領域形状のデータを記憶する。
The extracted machining
加工条件記憶部１６は、加工条件入力部６から入力された工具経路を決定するためのデータを記憶する。
The machining
工具経路記憶部１７は、工具経路生成部７で生成された工具経路データを記憶する。
The tool
図４は、工具経路生成装置１００の動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、素材材質入力部１において素材材質データが入力Ｉ／Ｆ５０部を介して外部入力され、外部入力されたデータが素材材質記憶部１１に記憶される。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation flow of the tool
ステップＳ２０２では、加工領域形状入力部２において加工領域形状を定義するデータが入力Ｉ／Ｆ部５０を介して外部入力され、外部入力されたデータが工具経路未生成領域の形状データとして加工領域形状記憶部１２に記憶される。加工領域形状入力部２における外部入力の例としては、輪郭形状を定義する形状の種類、座標、寸法などの情報を作業者がキーボードなどの操作により入力する方法や、ＣＡＤデータ上の指定された部位から変換する方法などを挙げられる。
In step S202, data defining the machining area shape is input externally via the input I / F unit 50 in the machining area
図５は、加工領域形状記憶部１２に工具経路未生成領域として記憶された加工領域形状の例を示す図である。この例の加工領域形状１２１はコーナー部に半径ＲＣのＲが付いた四角形の形状として素材１１１上に定義されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a machining area shape stored in the machining area
図６は、従来の工具経路生成方法で生成した工具経路を示す図であり、図５に示した加工領域形状に対して従来の工具経路生成方法で生成した工具経路を示している。加工領域Ａ１は、工具半径Ｒ１がＲＣよりも大きい工具Ｔ１に対して抽出された加工領域形状であり、加工領域形状１２１内で工具Ｔ１が最大限到達できる領域となっている。工具Ｔ１で加工できない加工領域Ａ２〜Ａ５については、工具半径Ｒ２がコーナー部の半径ＲＣよりも小さい工具Ｔ２を用いて加工する必要がある。工具経路２００は、工具Ｔ１が加工領域Ａ１の境界に接する最外郭の工具経路で四角形状となっており、接線方向が不連続な凸のコーナー部が存在する。このようなコーナー部付近では、工具Ｔ１と素材１１１との接触範囲が急激に増大することによって工具Ｔ１への負荷が増大し、これにより工具寿命の低下を招くことが問題となる。また、工具経路２００の接線方向が連続であっても変化が大きければ同様の問題が発生する。上記の原因による工具寿命の低下を避けるためには、加工領域形状１２１のコーナー部の半径ＲＣよりも工具半径Ｒ２が小さい工具Ｔ２を用いる必要があり、高効率な加工を実現する妨げとなる。
FIG. 6 is a diagram showing a tool path generated by the conventional tool path generation method, and shows a tool path generated by the conventional tool path generation method for the machining area shape shown in FIG. The machining area A1 is a machining area shape extracted for the tool T1 having a tool radius R1 larger than RC, and is an area in which the tool T1 can reach the maximum within the
本実施の形態では、与えられた工具に対し接線方向が連続でその変化が所定値以下となる工具経路を生成可能な加工領域形状を抽出し、これに基づいて工具経路を生成するようにして工具の負荷を抑制して工具寿命の低下を回避しつつ、高効率な加工を実現する。 In the present embodiment, a machining area shape capable of generating a tool path in which a tangential direction is continuous with respect to a given tool and the change thereof is equal to or less than a predetermined value is extracted, and a tool path is generated based on this. High-efficiency machining is realized while suppressing the tool load and avoiding a decrease in tool life.
図４のステップＳ２０３では、加工領域形状記憶部１２に工具経路未生成領域として記憶されている加工領域形状データが存在するか否かを工具選択部３がチェックしており、存在している場合はステップＳ２０４へ進み、そうでない場合は工具経路生成装置１００の動作を終了する。
In step S203 of FIG. 4, the tool selection unit 3 checks whether or not the machining area shape data stored as the tool path non-generation area exists in the machining area
ステップＳ２０４では、工具選択部３において次に使用する工具が選択され、選択された工具（選択工具）に関するデータが選択工具データ記憶部１４に記憶される。 In step S <b> 204, the tool to be used next is selected in the tool selection unit 3, and data regarding the selected tool (selected tool) is stored in the selected tool data storage unit 14.
図７は、工具選択部３における工具の選択動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、加工領域形状記憶部１２に記憶されている工具経路未生成領域の形状データを参照し、工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径ＲＷを算出する。
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the tool selection operation in the tool selection unit 3. In step S301, the minimum curvature radius RW of the convex part of the tool path non-generation area is calculated with reference to the shape data of the tool path non-generation area stored in the machining area
ステップＳ３０２では、選択工具データ記憶部１４に記憶されている前回の選択工具での加工領域形状凸部の最小曲率半径値ＲＤを取得している。 In step S302, the minimum radius of curvature value RD of the machining area shape convex portion of the previous selected tool stored in the selected tool data storage unit 14 is acquired.
ステップＳ３０３からステップＳ３１０にかけて、工具データ記憶部１３に記憶された工具に関するデータを一つずつ取り出しながら全工具データに対して処理するループ処理を実施する。
From step S303 to step S310, a loop process is performed in which all tool data is processed while data relating to the tool stored in the tool
ステップＳ３０４では、工具データ記憶部１３から取り出した現在の工具に関するデータに対し、最小曲率半径決定部４を用いて現在の工具での加工領域形状凸部の最小曲率半径ＲＭを決定して得ている。
In step S304, the data on the current tool extracted from the tool
最小曲率半径ＲＭの決定手順について説明する。工具選択部３において工具データ記憶部１３から取り出した現在の工具に関するデータから、直径Ｄ、刃数Ｚ、素材材質記憶部１１に記憶された素材材質に対応する送り速度Ｆ、回転数Ｓが取り出され最小曲率半径決定部４に入力される。最小曲率半径決定部４では、入力されたデータから工具の一刃あたりの送り量ｆを下記式（１）に基づいて算出する。
A procedure for determining the minimum curvature radius RM will be described. The diameter D, the number of teeth Z, the feed speed F and the rotation speed S corresponding to the material material stored in the material material storage unit 11 are extracted from the data regarding the current tool extracted from the tool
ｆ＝Ｆ／（Ｚ×Ｓ） ・・・（１） f = F / (Z × S) (1)
工具の中心経路が半径ＲＡの円弧として、工具中心点が円弧上で一刃あたりの送り量ｆだけ移動する際の円弧の角度変化量Δθがある一定の値となるように半径ＲＡが決定される。すなわち、一般的な工具であればΔθは十分に小さいため下記式（２）を変形することで、式（３）が得られる。 The radius RA is determined so that the angle change Δθ of the arc becomes a certain value when the center path of the tool is an arc having a radius RA and the tool center point moves on the arc by the feed amount f per blade. The In other words, since Δθ is sufficiently small for a general tool, Equation (3) can be obtained by modifying Equation (2) below.
ＲＡ×Δθ＝ｆ ・・・（２） RA × Δθ = f (2)
ＲＡ＝ｆ／Δθ ・・・（３） RA = f / Δθ (3)
このようにして決定された半径ＲＡの円弧を工具の中心経路とした場合、工具一刃あたりの送り量ｆに対して円弧の角度変化量Δθがある一定の値であるため、工具運動方向の変化もある一定の量となる。したがって、Δθを適度に与えておくことにより工具一刃あたりの工具運動方向の極端な変化を避けることができ、これにより工具一刃あたりの負荷の極端な変化を避けることが可能となる。 When the arc having the radius RA determined in this way is used as the center path of the tool, the angle change amount Δθ of the arc is a certain value with respect to the feed amount f per tool edge, so There will be a certain amount of change. Therefore, by providing Δθ appropriately, it is possible to avoid an extreme change in the tool movement direction per tool blade, and thus it is possible to avoid an extreme change in the load per tool blade.
加工領域形状凸部の最小曲率半径ＲＭは、半径ＲＡの円弧を直径Ｄの工具が移動した際の加工形状の半径であるので、下記式（４）により得られる。 Since the minimum curvature radius RM of the machining area shape convex portion is the radius of the machining shape when the tool having the diameter D moves on the arc of the radius RA, it is obtained by the following equation (4).
ＲＭ＝ＲＡ＋Ｄ／２ ・・・（４） RM = RA + D / 2 (4)
以上のようにして、与えられた工具と加工対象の素材材質とに基づいて工具への負荷が抑制された適切な加工が可能となるための加工領域形状に必要な凸部の最小曲率半径を決定できる。 As described above, the minimum curvature radius of the convex portion required for the machining area shape to enable appropriate machining with reduced load on the tool based on the given tool and the material material to be machined. Can be determined.
なお、一刃あたりの送り量ｆが工具の直径Ｄに比例すると仮定すれば（ｆ＝ｋ×Ｄ ｋは比例定数）、最小曲率半径ＲＭは下記式（５）で表されるため、工具の直径Ｄに係数Ｋを掛けることで最小曲率半径ＲＭが得られる。工具直径に所定の係数を掛けることにより、与えられた工具について工具への負荷が抑制された適切な加工が可能となるための加工領域形状に必要な凸部の最小曲率半径を簡易的に決定できる。 If it is assumed that the feed amount f per tooth is proportional to the tool diameter D (f = k × D k is a proportional constant), the minimum curvature radius RM is expressed by the following equation (5). By multiplying the diameter D by the coefficient K, the minimum radius of curvature RM is obtained. By multiplying the tool diameter by a predetermined factor, it is possible to easily determine the minimum curvature radius of the convex part required for the machining area shape to enable appropriate machining with a reduced load on the tool for a given tool. it can.
ＲＭ＝ｋ×Ｄ／Δθ＋Ｄ／２＝Ｋ×Ｄ （Ｋ＝ｋ／Δθ＋１／２） ・・・（５） RM = k × D / Δθ + D / 2 = K × D (K = k / Δθ + 1/2) (5)
ステップＳ３０５では、選択工具データ記憶部１４に工具に関するデータが存在しているか（すでに１本目の工具での工具経路生成が実施されており、選択工具データ記憶部１４に前回の選択工具に関するデータが残っているか）をチェックしており、存在する場合はステップＳ３０６へ進み、そうでない場合はステップＳ３０７へ進む。 In step S305, the tool-related data exists in the selected tool data storage unit 14 (the tool path generation has already been performed for the first tool, and the data related to the previous selected tool is stored in the selected tool data storage unit 14). If it exists, the process proceeds to step S306. Otherwise, the process proceeds to step S307.
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０２で得られた最小曲率半径値ＲＤとステップＳ３０４で得られた最小曲率半径ＲＭとを比較しており、ＲＭ＜ＲＤとなる場合にステップＳ３０７へ進み、そうでない場合はステップＳ３１０へ進む。 In step S306, the minimum radius of curvature value RD obtained in step S302 is compared with the minimum radius of curvature RM obtained in step S304. If RM <RD, the process proceeds to step S307. If not, step S307 is performed. The process proceeds to S310.
ステップＳ３０７では、ステップＳ３０１で得られた最小曲率半径ＲＷとステップＳ３０４で得られた最小曲率半径ＲＭとを比較しており、ＲＭ＞ＲＷとなる場合はステップＳ３０８へ進み、そうでない場合はステップＳ３０９へ進む。 In step S307, the minimum curvature radius RW obtained in step S301 is compared with the minimum curvature radius RM obtained in step S304. If RM> RW, the process proceeds to step S308. Otherwise, step S309 is performed. Proceed to
ステップＳ３０８では、大径工具抽出部３１は、工具経路未生成領域を加工する場合に削り残りが生じる工具（大径加工用工具）の中の選択候補として現在の工具を抽出している。 In step S308, the large-diameter tool extraction unit 31 extracts the current tool as a selection candidate in a tool (large-diameter machining tool) in which an uncut portion is left when machining a tool path non-generation area.
ステップＳ３０９では、最終工具抽出部３２は、工具経路未生成領域を加工する場合に削り残りが生じない工具（最終加工用工具）の中の選択候補として現在の工具を抽出している。 In step S <b> 309, the final tool extraction unit 32 extracts the current tool as a selection candidate among tools (final machining tools) in which no uncut residue occurs when machining the tool path non-generation region.
ステップＳ３１１では、指示工具選択部３３は、選択される工具の候補としてステップＳ３０８及びステップＳ３０９で抽出された工具をそれぞれ工具経路未生成領域を加工する場合に削り残りが生じるものとそうでないものとが識別できるように表示部４０に表示し、作業者からの候補の中からの選択指示を入力Ｉ／Ｆ５０部を介して外部入力として受け取り、指示された工具を選択する。 In step S311, the instructing tool selection unit 33 determines whether or not uncut portions are generated when the tool path non-generated region is processed using the tool extracted in step S308 and step S309 as a tool candidate to be selected. Is displayed on the display unit 40, a selection instruction from the candidates from the operator is received as an external input via the input I / F 50 unit, and the instructed tool is selected.
以上が図４のステップＳ２０４における工具選択部３の動作であり、前回の選択工具よりも大きな領域を加工できる工具の中で工具経路未生成領域を加工する場合に削り残りが生じるものとそうでないものとが識別できるように表示部４０に表示することにより、作業者は二種類に区別して表示された中から工具を選択することができるため、作業者の工具選択の負担を軽減できる。 The above is the operation of the tool selection unit 3 in step S204 of FIG. 4. Among the tools that can machine a region larger than the previous selected tool, when a tool path non-generated region is machined, what remains is not generated. By displaying on the display unit 40 so that it can be identified, the operator can select a tool from among the two types of displayed information, thereby reducing the burden of the operator on tool selection.
なお、ステップＳ３０７〜Ｓ３０９の処理を省略し、工具経路未生成領域を加工する場合に削り残りが生じるものとそうでないものとを区別せずに選択工具の候補として抽出するようにしても良い。 Note that the processing of steps S307 to S309 may be omitted, and when a tool path non-generated area is machined, a tool may be extracted as a selected tool candidate without distinguishing whether or not a shaving residue occurs.
ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４の結果として選択された工具が存在するかを工具選択部３がチェックしており、存在する場合にステップＳ２０６へ進み、そうでない場合に工具経路生成装置１００の動作を終了する。
In step S205, the tool selection unit 3 checks whether there is a tool selected as a result of step S204. If it exists, the process proceeds to step S206. If not, the operation of the tool
ステップＳ２０６では、加工領域抽出部５において、加工領域形状記憶部１２に工具経路未生成領域として記憶されている形状データ、選択工具データ記憶部１４に記憶されている選択工具での加工領域形状凸部の最小曲率半径値ＲＤを基に、工具経路未生成領域の中から凸部の曲率半径がＲＤ以上となる形状が工具経路生成対象領域として抽出され、その形状データが抽出加工領域記憶部１５に記憶される。また、抽出元の工具経路未生成領域から工具経路生成対象領域が除去された形状データが生成され、加工領域形状記憶部１２の工具経路未生成領域の形状データが置き換えられる。
In step S206, in the machining
工具経路生成対象領域の抽出方法としては、例えば、抽出元である工具経路未生成領域を内側へ最小曲率半径値ＲＤ分オフセットしたものをさらに外側へ最小曲率半径値ＲＤ分オフセットして工具経路生成対象領域を得るものがある。 As a method for extracting a tool path generation target area, for example, a tool path generation is performed by offsetting a tool path non-generation area, which is an extraction source, to the inside by a minimum curvature radius value RD and further offset to the outside by a minimum curvature radius value RD. Some obtain the target area.
図８は、選択された工具に関しての工具経路生成対象領域を工具経路未生成領域から抽出したものを示す図であり、選択された半径Ｒ１の工具Ｔ１に関しての工具経路生成対象領域を図５に示した工具経路未生成領域から抽出したものを示している。工具Ｔ１に対し得られた加工領域形状凸部の最小曲率半径はＲＮ１であり、抽出結果の工具経路生成対象領域は加工領域Ｎ１である。また、加工領域Ｎ１を抽出元の工具経路未生成領域から除去した加工領域形状は加工領域Ｎ２〜加工領域Ｎ５となり、これらは加工領域形状記憶部１２に新たに記憶されるものである。
FIG. 8 is a diagram showing a tool path generation target area related to the selected tool extracted from the tool path non-generation area. FIG. 5 shows a tool path generation target area related to the tool T1 having the selected radius R1. What is extracted from the indicated tool path non-generation area is shown. The minimum curvature radius of the machining area shape convex portion obtained for the tool T1 is RN1, and the tool path generation target area of the extraction result is the machining area N1. Further, the machining area shapes obtained by removing the machining area N1 from the tool path non-generation area of the extraction source are machining areas N2 to N5, which are newly stored in the machining area
加工領域Ｎ１を工具Ｔ１で加工するための最外郭の工具経路３００においては、凸部が半径（ＲＮ１−Ｒ１）の円弧になっており、工具Ｔ１への負荷の抑制が可能なものとなっている。
In the
図４のステップＳ２０７では、加工条件入力部６において工具経路を決定するための経路パターン、切り込み量、切り込み深さ、工具と加工素材との接触する最大の範囲などのデータが入力Ｉ／Ｆ部５０を介して外部入力され、外部入力されたデータを加工条件記憶部１６に記憶している。
In step S207 of FIG. 4, data such as a path pattern for determining a tool path in the machining
ステップＳ２０８では、選択工具データ記憶部１４に記憶されている選択工具に関するデータ、抽出加工領域記憶部１５に記憶されている工具経路生成対象領域の形状データ、加工条件記憶部１６に記憶されている工具経路を決定するためのデータを基に、工具経路データを生成し、工具経路記憶部１７に記憶し、その後にステップＳ２０３からの手順を再び実施する。
In step S <b> 208, the data regarding the selected tool stored in the selected tool data storage unit 14, the shape data of the tool path generation target region stored in the extracted processing
図９は、工具経路生成部７で生成した工具経路データの例を示す図である。この例では、図８における工具Ｔ１、加工領域Ｎ１に対し工具経路を決定するためのデータとして、経路パターンをスパイラル経路とトロコイド経路の組み合わせ、工具と加工素材との接触する最大範囲として９０°が与えられ生成されたものである。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of tool path data generated by the tool
図９（ａ）において、図８における加工領域Ｎ１がスパイラル経路のための加工領域形状である加工領域Ｎ１１とトロコイド経路のための加工領域形状である加工領域Ｎ１２〜加工領域Ｎ１５とに分けられており、工具経路Ｐ１１は加工領域Ｎ１１に対して生成されたスパイラル状の工具経路データである。 9A, the machining area N1 in FIG. 8 is divided into a machining area N11 which is a machining area shape for the spiral path and a machining area N12 to a machining area N15 which are machining area shapes for the trochoid path. The tool path P11 is spiral tool path data generated for the machining area N11.
図９（ｂ）において、工具経路Ｐ１２は加工領域Ｎ１２に対して生成されたトロコイド状の工具経路データであり、同様な工具経路データは加工領域Ｎ１３〜加工領域Ｎ１５に対しても生成される。 In FIG. 9B, the tool path P12 is trochoidal tool path data generated for the machining area N12, and similar tool path data is also generated for the machining areas N13 to N15.
図１０は、ある工具での工具経路生成の対象とはならない加工領域形状の一部に対して別の工具で生成した工具経路データを示す図である。ここでは、図８における工具Ｔ１での工具経路生成の対象とはならない加工領域形状の一部である加工領域Ｎ２に対して工具Ｔ２で生成した工具経路データＰ２２を示している。工具Ｔ２に対して得られた加工領域形状凸部の最小曲率半径値ＲＤが工具経路生成初期の加工領域形状コーナー部の半径ＲＣよりも小さな場合で、加工領域Ｎ３〜加工領域Ｎ５に対して同様に生成された工具経路データも含めることで工具Ｔ２での経路で全体の加工が完了する。 FIG. 10 is a diagram illustrating tool path data generated by another tool for a part of the machining area shape that is not a target of tool path generation by a certain tool. Here, the tool path data P22 generated by the tool T2 is shown for the machining area N2, which is a part of the machining area shape that is not the target of the tool path generation by the tool T1 in FIG. The same applies to the machining area N3 to the machining area N5 in the case where the minimum curvature radius value RD of the machining area shape convex portion obtained for the tool T2 is smaller than the radius RC of the machining area shape corner portion at the initial stage of tool path generation. By including the tool path data generated in the above, the entire machining is completed along the path of the tool T2.
このように、本実施の形態によれば、選択された工具に対する加工領域形状として、凸部の曲率半径が工具への負荷を抑えるための曲率半径以上のものから工具経路が生成され、残された加工領域形状についても前回選択工具よりも径の小さな工具で同様に工具経路が生成されるので、複数工具を用いた高効率かつ工具への負荷を小さくした加工のための工具経路生成が行える。 As described above, according to the present embodiment, a tool path is generated and left as a machining region shape for the selected tool from a curvature radius of the convex portion that is greater than the curvature radius for suppressing the load on the tool. Because the tool path is generated in the same way with a tool having a smaller diameter than the last selected tool, the tool path can be generated for machining that uses multiple tools and reduces the load on the tool. .
以上のように、本発明にかかる工具経路生成装置及び方法は、複数の工具を用いる場合でも、最外郭の工具経路において存在する凸のコーナー部において工具への負荷が増大することを防止し、工具寿命を長くすることができる点で有用である。 As described above, the tool path generation apparatus and method according to the present invention prevent an increase in the load on the tool at the convex corner portion existing in the outermost tool path even when using a plurality of tools. This is useful in that the tool life can be extended.
１ 素材材質入力部
２ 加工領域形状入力部
３ 工具選択部
４ 最小曲率半径決定部
５ 加工領域抽出部
６ 加工条件入力部
７ 工具経路生成部
１１ 素材材質記憶部
１２ 加工領域形状記憶部
１３ 工具データ記憶部
１４ 選択工具データ記憶部
１５ 抽出加工領域記憶部
１６ 加工条件記憶部
１７ 工具経路記憶部
２０ 制御部
３０ 記憶部
３１ 大径工具抽出部
３２ 最終工具抽出部
３３ 指示工具選択部
４０ 表示部
５０ 入力Ｉ／Ｆ部
１００ 工具経路生成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Material
Claims (4)
複数の工具の情報及び前記ポケット加工における切削条件に関する情報に基づいて、前記工具の各々に関して前記加工領域形状の凸部の最小曲率半径である第１最小曲率半径を決定する最小曲率半径決定部と、
前記最小曲率半径決定部が決定した前記第１最小曲率半径と前記加工領域形状のうち工具経路生成の対象となっていない領域である工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径である第２最小曲率半径とに基づいて、前記複数の工具の中から前記ポケット加工に使用する選択工具を選択する工具選択部と、
前記工具経路未生成領域から、凸部の曲率半径が、前記工具選択部が選択した選択工具に関しての前記第１最小曲率半径以上となる部分を工具経路生成対象領域として抽出し、該工具経路生成対象領域を抽出元の前記工具経路未生成領域から除去した部分を、新しく前記工具経路未生成領域として記憶する加工領域抽出部と、
前記選択工具の情報と前記ポケット加工における加工条件とから、前記選択工具が前記工具経路生成対象領域の凸部に内接するように、前記工具経路生成対象領域に対する工具経路を生成する工具経路生成部とを備え、
前記最小曲率半径決定部は、各工具について、被加工物の加工素材の材質に対する推奨の１刃当たりの送り量と、該１刃当たりの送り量に対する工具中心位置の進行方向の変化量から前記第１最小曲率半径を決定することを特徴とする工具経路生成装置。 A tool path generation device that generates a tool path when performing pocket machining for machining a pocket portion defined from a machining area shape and depth defined on a two-dimensional plane,
A minimum curvature radius determination unit that determines a first minimum curvature radius that is a minimum curvature radius of a convex portion of the machining region shape for each of the tools based on information on a plurality of tools and information on cutting conditions in the pocket machining; ,
The first minimum radius of curvature determined by the minimum radius of curvature determination unit and the minimum radius of curvature of the convex portion of the tool path non-generation area, which is an area that is not a tool path generation target, of the machining area shape. A tool selection unit that selects a selection tool to be used for the pocket machining from the plurality of tools based on a minimum radius of curvature ;
The tool path generation target area is extracted as a tool path generation target area from the tool path non-generation area where the curvature radius of the convex portion is equal to or larger than the first minimum curvature radius for the selected tool selected by the tool selection unit. A machining area extracting unit that newly stores a part obtained by removing the target area from the tool path non-generated area as an extraction source, as the tool path non-generated area;
A tool path generation unit that generates a tool path for the tool path generation target area so that the selected tool is inscribed in a convex portion of the tool path generation target area from the information of the selected tool and the machining conditions in the pocket machining. It equipped with a door,
The minimum curvature radius determining unit is configured to determine, for each tool, the recommended feed amount per blade for the workpiece material of the workpiece and the amount of change in the traveling direction of the tool center position relative to the feed amount per blade. tool path generating device characterized that you determine a first minimum radius of curvature.
前記第１最小曲率半径が、前記工具選択部によって前回選択された選択工具に関しての前記第１最小曲率半径よりも小さく、かつ、前記工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径である第２最小曲率半径よりも大きい工具を大径加工用工具として抽出する大径工具抽出部と、
前記第１最小曲率半径が、前記第２最小曲率半径以下の工具を最終加工用工具として抽出する最終工具抽出部と、
前記大径工具抽出部及び前記最終工具抽出部でそれぞれ抽出された工具の情報を識別できるように表示し、表示した工具の中から外部入力の指示に基づいて工具を選択する指示工具選択部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の工具経路生成装置。 The tool selector is
The first minimum radius of curvature is smaller than the first minimum radius of curvature for the selected tool previously selected by the tool selector, and is the minimum radius of curvature of the convex portion of the tool path non-generation region. A large diameter tool extraction unit for extracting a tool larger than the minimum curvature radius as a tool for large diameter machining;
A final tool extraction unit that extracts a tool having the first minimum curvature radius equal to or less than the second minimum curvature radius as a final machining tool;
An instruction tool selection unit that displays information on the tools extracted by the large-diameter tool extraction unit and the final tool extraction unit, respectively, and selects a tool based on an external input instruction from the displayed tools; The tool path generation device according to claim 1, comprising:
複数の工具の情報及び前記ポケット加工における切削条件に関する情報に基づいて、前記工具の各々に関して加工領域形状の最小曲率半径を決定する最小曲率半径決定工程と、
前記最小曲率半径決定工程において決定した前記最小曲率半径と前記加工領域形状のうち工具経路生成の対象となっていない領域である工具経路未生成領域の凸部の最小曲率半径である第２最小曲率半径とに基づいて、前記複数の工具の中から前記ポケット加工に使用する選択工具を選択する工具選択工程と、
前記工具経路未生成領域から、凸部の曲率半径が前記工具選択工程において選択した選択工具の前記最小曲率半径以上となる部分を工具経路生成対象領域として抽出する加工領域形状抽出工程と、
前記選択工具の情報と前記ポケット加工における加工条件とから、前記選択工具が前記工具経路生成対象領域の凸部に内接するように、前記工具経路生成対象領域に対する工具経路を生成する工具経路生成工程とを備え、
前記最小曲率半径決工程は、各工具について、被加工物の加工素材の材質に対する推奨の１刃当たりの送り量と、該１刃当たりの送り量に対する工具中心位置の進行方向の変化量から前記第１最小曲率半径を決定することを特徴とする工具経路生成方法。 A tool path generation method for generating a tool path when performing pocket machining for machining a pocket portion defined from a machining area shape and depth defined on a two-dimensional plane,
A minimum radius of curvature determination step for determining a minimum radius of curvature of the machining area shape for each of the tools based on information on a plurality of tools and information on cutting conditions in the pocket machining;
A second minimum curvature which is a minimum curvature radius of a convex portion of a tool path non-generation area which is an area not subjected to tool path generation among the minimum curvature radius determined in the minimum curvature radius determination step and the machining area shape. A tool selection step of selecting a selection tool to be used for the pocket machining from the plurality of tools based on a radius ;
From the tool path non-generation area, a machining area shape extraction step for extracting a portion where the curvature radius of the convex portion is equal to or larger than the minimum curvature radius of the selected tool selected in the tool selection step;
A tool path generation step of generating a tool path for the tool path generation target area so that the selected tool is inscribed in a convex portion of the tool path generation target area from the information of the selected tool and the machining conditions in the pocket machining. It equipped with a door,
The minimum curvature radius determination step is performed for each tool based on the recommended feed amount per blade for the workpiece material of the workpiece and the amount of change in the advancing direction of the tool center position relative to the feed amount per blade. tool path generation method characterized that you determine a first minimum radius of curvature.
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