JP6033668B2 - Cam装置及び製品形状加工方法 - Google Patents
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Description
特許文献1では、ソリッドモデラーを用いて素材ピースから部品モデルを生成し、部品モデルの各フェイスに切削対象面の属性と切削工具に対するフェイスの方向属性を付与する面属性付与手段、フェイスの方向属性から部品モデル全体の姿勢を変更するように計算する姿勢演算手段を備えることで、前記フェイスに切削条件を定義すること、前記フェイスを切削する加工プログラムを生成すること、を実現している(「課題を解決する手段」参照)。
記憶装置に記憶された、少なくとも2つの面を識別可能な面情報を持たせた製品CAD(Computer Aided Design)モデル、素材CADモデル、加工条件データ、工具条件データを基にNCデータを作成する場合において、
加工領域を作成するときに、
製品形状から製品を包含する形状(製品包含形状)、製品形状を加工機械の素材設置方法によって定まる移動軌跡で定まる形状(厚み付け凸形状)を生成し、
素材形状から製品包含形状を差分演算して除去形状Aを作成し、
除去形状Aを、除去部分と少なくとも1つの部分的な重複を含む6面体加工領域に分割し、
製品包含形状から厚み付け凸形状を差分演算して除去形状Bを作成し、
除去形状Bを、除去部分と少なくとも1つの部分的な重複を含む5面体(2つの三角形の対向面、及び3つの側面からなる多面体)加工領域に分割し、
製品形状を構成する面から、少なくとも1つの面からなる最終加工領域を作成し、
6面体加工領域、5面体加工領域、最終加工領域からなる加工領域を生成する機能(加工領域算出部)を有することを特徴とする。
工具が現在の加工形状および加工機械と干渉せず、かつ
6面体加工領域及び5面体加工領域の面積最大の面に垂直になるよう、工具軸角度を設定するとともに、
最終加工領域に対し、工具と加工条件に基づき、CAMオペレータが要求する残り代(しろ)基準を満たし、かつ最もツールパス(工具の基準点の移動軌跡)長が短くなる工具軸角度を設定する機能(工具軸角度算出部)を有することを特徴とする。
工具と加工条件を割付、
ツールパスを生成し、
生成したツールパスの長さと工具の送り速度の加工条件から加工時間を算出する機能(加工時間算出部)を有することを特徴とする。
以上により、曲面形状を有する製品形状に対して、加工領域を自動生成し、総加工時間が短くなるような加工領域組合せ及び工具軸角度を自動で設定することができる。
図1は、CAM装置100の各種データ及び各処理部の構成を示す概略図である。図示するように、CAM装置100は、CAMオペレーション作成手段101と、記憶手段102と、入力手段103と、出力手段104を備える。CAMオペレーション作成手段101は、加工領域算出部105と、工具軸角度算出部106と、ツールパス生成部107と、加工シミュレーション部108と、加工時間算出部109と、加工領域組合せ探索部110と、加工順序算出部111を有する。記憶手段102は、加工条件データ112と、工具条件データ113と、製品CADモデル114と、素材CADモデル115を有する。
工具条件データ113には、工具の形状や取り付け方法などの工具形状データを記憶する。例えば、図3に示すような工具条件テーブル113を記憶する。図示するように、工具条件テーブル113は、工具番号欄113b、直径欄113cと、下側の半径欄113dと、工具長欄113eと、ホルダ直径欄113fと、ホルダ長さ欄113gと、を有する。
製品CADモデル114は、図4(a)製品CADモデルに示すように、製品毎の加工形状を記憶する。例えば、図4(a)に示す製品形状CADモデル114aの形状データを記憶する。
素材CADモデル115は、図5(a)素材CADモデルに示すように、製品毎の素材形状を記憶する。例えば、図5(a)に示す素材CADモデル115aを記憶する。
図7は、図1に示すCAM装置100を用いたCAMオペレーションの生成処理を示すフローチャートである。以下、図1および図7を参照しながらCAMオペレーションの処理を説明する。
図9は、図7のステップS11における加工領域生成の処理の一実施例を示すフローチャートである。
図10(a)は、加工機械の一例と素材の設定状況を示している。図10に示す加工機械は、通信装置605を介して図6のコンピュータ600に接続されている。図10(a)の加工機械は、直線移動3軸(X、Y、Z)、回転2軸(A、B)を持つ同時5軸制御の加工機械であり、素材は回転A軸に平行に挟み込むように設定され、X方向のA軸で素材が回転し、Y方向のB軸で工具が回転するようになっている。
ステップ21では、最初に製品包含形状の生成について説明する。
当該形状は、製品形状をX方向へスイープ(走査)し、製品包含形状(2)と積演算することで作成する。この積演算は、2つの二次元断面形状(製品包含形状(2)と製品形状)の論理積演算であり、演算を行う位置をX方向へスイープしながら、X方向の連続的な各位置で求めた論理演算の結果の論理和をとることで、(4)の厚み付け凸形状が得られる。即ち、この積演算は、製品形状をX方向からY−Z平面上に投影した図形として得られる。X法向へスイープするのは、素材を固定する位置がX軸上のためである。例えば、回転テーブルを持つ場合は、回転テーブルに垂直な方向にスイープ形状を作成することも考えられる。このようにして作成した形状が図10(b)の(3)に示す製品厚み付け形状である。
図11は、厚み付け凸形状(4)を作成する処理の説明図である。
厚み付け凸形状は、言い換えれば、Y−Z平面上の線分で囲まれた図形を、製品包含形状のX方向の厚さに従ってスイープした形状である。
以上でS21の説明を終了する。
S22では、素材形状から製品包含形状を差分演算し除去形状Aを作成する。工程12bは、除去形状Aの図である。工程12bに示すように、素材形状の内部に中空の製品包含形状が作成されている。
S23の処理では、素材形状から6面を除去して製品包含形状を作成するための6個の6面体を作成する。工程12cでは、最初にZ方向の値が最小になる6面体を作成し、y方向最小の6面体(工程12e)、Z方向最大の6面体(工程12g)、Y方向最大の6面体(工程12i)、X方向最小の6面体(工程12k)、X方向最大の6面体(工程12m)を作成し、それぞれ差演算することで、製品包含形状(工程12n(12o))を作成している。
S24では、製品包含形状から、厚み付け凸形状を差演算して除去形状Bを作成する。工程13aは、除去形状Bの図である。工程13aに示すように、製品包含形状の内部に中空の厚み付け凸形状が作成されている。
以上でS24の説明を終了する。
S25の処理は、製品包含形状から4面を除去して厚み付け凸形状を作成するための5面体(2つの三角形の対向面、及び3つの側面からなる多面体)を作成する。工程13bでは、最初にZ方向最大かつY方向最小の辺から5面体を作成し、Z方向最小かつY方向最小の5面体(工程13d)、Z方向最小かつY方向最大の5面体(工程13f)、Y方向最大かつZ方向最大の5面体(工程13h)を作成し、それぞれ差演算することで、厚み付け凸形状を作成している。
以上でS25の説明を終了する。
S26の処理は、厚み付け凸形状から製品形状を作成するための最終加工領域を作成する。
以上でS26の処理を終了する。
次に、S12の工具軸の設定について説明する。
図15は、図7のステップS12における工具軸角度の設定処理を示すフローチャートである。
最初に、図1に示す工具軸角度算出部106は、ステップS40で加工領域を取出す。
次に、ステップ13の加工時間の算出について説明する。
加工時間は、ツールパスの長さに工具の送り速度を乗じた時間である。厳密に言えば、速度の加速や減速時間、NC装置からの転送時間や加工機械の応答速度などを考慮する必要があるが、本発明では、ツールパスの長さに工具の送り速度を乗じた時間としている。より、細かい時間短縮が必要になれば、厳密な加工時間を設定する処理を設けてもかまわない。
次に、ステップS14に示す加工領域組合せの探索処理について説明する。
図16は、図7のステップS14における加工領域の組合せ探索処理を示すフローチャートである。
ステップS53では、ステップS51により置換えた加工領域案を採択する。
S50からS54の処理を行うことで、図7に示すS14の処理が終了する。
次に、S14で作成した加工領域組合せから加工順序を設定する(S15)。
最後に、S16で加工順序の決定結果を出力して終了する。
図8は、以上のようにして出力した加工順序の表示例である。
以上のように、図1に示す加工領域算出部105が動作することにより、6面体加工領域、5面体加工領域、最終加工領域を作成することが可能になる。また、工具軸角度算出部106により、6面体加工領域、5面体加工領域、最終加工領域へ工具軸角度を設定することができる。
Claims (8)
- NCデータ作成作業において、加工領域設定、加工領域組合せ設定を立案するCAM装置は、
NCデータを作成する場合に加工領域を作成する加工領域算出手段を有し、
前記加工領域算出手段は、
製品形状から製品を包含する製品包含形状、および製品形状を加工機械の素材設置方法によって定まる移動軌跡で定まる厚み付け凸形状を作成し、
素材形状から製品包含形状を差分演算して除去形状Aを作成し、
除去形状Aを、少なくとも1つの部分的な重複を含む6面体加工領域に分割し、
製品包含形状から厚み付け凸形状を差分演算して除去形状Bを作成し、
除去形状Bを、少なくとも1つの部分的な重複を含む5面体加工領域に分割し、
製品形状を構成する面から少なくとも1つの面からなる最終加工領域を作成し、
前記6面体加工領域、前記5面体加工領域、前記最終加工領域からなる加工領域を生成することを特徴とするCAM装置。 - 請求項1に記載のCAM装置は、
生成した6面体加工領域及び5面体加工領域に対し、
工具が現在の加工形状および加工機械と干渉せず、かつ
6面体加工領域及び5面体加工領域の面積最大の面に垂直になるよう、工具軸角度を設定するとともに、
最終加工領域に対し、工具と加工条件に基づき、CAMオペレータが要求する残り代基準を満たし、かつ最もツールパス長が短くなる工具軸角度を設定する工具軸角度算出手段を有することを特徴とするCAM装置。 - 請求項1に記載のCAM装置は、
6面体加工領域、5面体加工領域、最終加工領域に対し、
工具と加工条件を割付け、
ツールパスを生成し、
生成したツールパスの長さと工具の送り速度の加工条件から加工時間を算出する加工時間算出手段を有することを特徴とするCAM装置。 - 請求項3に記載のCAM装置は、6面体加工領域、5面体加工領域、最終加工領域の組合せの中で、最も加工時間の短い加工領域の組合せを算出する加工領域組合せ探索手段を有することを特徴とするCAM装置。
- 素材から製品形状を生成する加工機械に接続され、前記加工機械による加工を制御するCAM装置における製品形状加工方法であって、
前記製品形状の3次元方向のそれぞれの大きさに基づいて、前記素材から前記製品形状を包含する製品包含形状を生成し、
前記製品包含形状と前記製品形状とのそれぞれの断面形状の論理積の演算を行って得られる、前記断面に垂直な方向に前記製品形状を投影した図形に基づいて、製品厚み付け形状を生成し、
前記製品厚み付け形状に対して面取り加工を行って厚み付け凸形状を生成し、
前記製品形状と前記厚み付け凸形状との差分演算に基づいて、前記厚み付け凸形状に対する前記加工機械の工具の直線移動量及び回転角を求め、
前記求めた工具の直線移動量及び回転角に基づいて前記加工機械を制御することを特徴とする製品形状加工方法。 - 前記製品包含形状から前記厚み付け凸形状を生成する面取り加工は、
前記製品包含形状の複数の頂点のそれぞれに対して、
前記頂点を中心とする円の円弧が前記製品厚み付け形状に接する円のうち、半径が最小となる円の半径を求め、
前記求めた円の接点を通る接線によって前記断面を、前記断面の法線方向に沿って切り取ることにより、前記厚み付け凸形状を生成することを特徴とする請求項5記載の製品形状加工方法。 - NCデータ作成作業において、加工領域設定、加工領域組合せ設定を立案するCAM装置における製品形状加工方法であって、
NCデータを作成する場合に加工領域を作成する際に、
製品形状から製品を包含する製品包含形状、および製品形状を加工機械の素材設置方法によって定まる移動軌跡で定まる厚み付け凸形状を作成し、
素材形状から製品包含形状を差分演算して除去形状Aを作成し、
除去形状Aを、少なくとも1つの部分的な重複を含む6面体加工領域に分割し、
製品包含形状から厚み付け凸形状を差分演算して除去形状Bを作成し、
除去形状Bを、少なくとも1つの部分的な重複を含む5面体加工領域に分割し、
製品形状を構成する面から少なくとも1つの面からなる最終加工領域を作成し、
前記6面体加工領域、前記5面体加工領域、前記最終加工領域からなる加工領域を生成することを特徴とする製品形状加工方法。 - NCデータ作成作業において、加工領域設定、加工領域組合せ設定を立案するCAM装置における製品形状加工方法を実行するためのプログラムを格納した、計算機で読み取り可能な記憶媒体であって、前記製品形状加工方法は、
NCデータを作成する場合に加工領域を作成する際に、
製品形状から製品を包含する製品包含形状、および製品形状を加工機械の素材設置方法によって定まる移動軌跡で定まる厚み付け凸形状を作成し、
素材形状から製品包含形状を差分演算して除去形状Aを作成し、
除去形状Aを、少なくとも1つの部分的な重複を含む6面体加工領域に分割し、
製品包含形状から厚み付け凸形状を差分演算して除去形状Bを作成し、
除去形状Bを、少なくとも1つの部分的な重複を含む5面体加工領域に分割し、
製品形状を構成する面から少なくとも1つの面からなる最終加工領域を作成し、
前記6面体加工領域、前記5面体加工領域、前記最終加工領域からなる加工領域を生成することを特徴とする記憶媒体。
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