JP2002014711A - 等高線加工用削り残し隅部加工範囲探索方法およびその方法を用いた削り残し隅部加工領域作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 次工程の工具軌跡を求める際のデータ量を少
なくし、その演算処理を簡易にし、次工程の加工時間を
短縮することにある。 【解決手段】 前工程の削り残し隅部について先端部丸
み半径の異なる工具で等高線加工を行う次工程の工具軌
跡の作成のためにその削り残し隅部の加工範囲を探索す
るに際し、削り残し部分の断面形状を円弧同士または円
弧と直線との組合せで表し、前工程の各層に対応する次
工程の各層の工具高さにつき、次工程の工具の先端部の
断面形状が、円弧同士の組合せまたは円弧と直線との組
合せで表した削り残し部分の断面形状に対し接触する位
置を、削り残し部分に対する次工程の工具の接触位置と
し、その接触位置から次工程の工具が製品形状に対し接
触する位置までの移動距離を求めて、その移動距離を見
込み距離とし、削り残し部分に対する次工程の工具の接
触位置をその見込み距離分製品形状側へオフセットさせ
た工具位置での工具軌跡と、次工程の工具が製品形状に
接触する位置での工具軌跡とで囲まれる領域の存在範囲
を削り残し隅部加工範囲とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＡＭ（コンピ
ュータ支援加工）システム用のＮＣ（数値制御）データ
の作成の際に用いて好適な、等高線加工用の削り残し隅
部の加工範囲の探索方法および、その方法を用いた削り
残し隅部加工領域の作成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＡＭ（コンピュータ支援加工）システ
ムを用いて金型のダイ等の形状をブロック状の素材から
削り出す際には、一般に、加工時間の短縮のため先ず比
較的大径の工具による荒加工でその素材を製品形状（仕
上げ形状）の近くまで削り、その後に仕上げ加工で製品
形状を削り出すという手順が取られ、その荒加工では通
常、等高線加工によって切削効率を向上させるととも
に、取り代一定加工によって工具破損等の不具合の発生
を防止している。

【０００３】かかる荒加工の方法としては、例えば特開
平８−１５５７８８号公報にて、工具長さのかなりの部
分に対応する大きな段差で上方から下方へ順次切削加工
してゆく、いわゆる一発加工の大荒加工と、その大荒加
工後の階段状の中間形状の各段を大荒加工よりも小さな
段差で下方から上方へ順次切削加工してゆく、いわゆる
カケ上がり加工の中荒加工とを行う、工具長さを有効に
利用した荒加工方法が提案されており、この方法では、
フラットエンドミルやスクエアエンドミルの如き、角に
ほとんど丸みがない先端部を持つ工具を使用することか
ら、前工程の大荒加工後の中間形状が階段状となるた
め、工具軌跡と工具径とでその中間形状を表して、そこ
から次工程の中荒加工の工具軌跡を求め、その工具軌跡
から中荒加工用のＮＣデータを作成することが可能であ
った。

【０００４】ところで、荒加工の方法として近年、大き
な底面積を持つフェイスミルやラジアスエンドミル等の
大径工具で、その大きな底面積を利用して一度に大きな
領域の加工を行い、その後、大荒加工で使用した工具よ
りも小径の工具で、大荒加工での削り残し部分について
中荒加工を行うことが検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ェイスミルやラジアスエンドミル等の大径工具では、フ
ラットエンドミルやスクエアエンドミルと異なって、工
具への加工負荷が過大になるのを防止するために先端部
の角に比較的大きな丸み（角Ｒ）が付けられていること
から、その大径工具での加工後の中間形状の断面形状
が、直線と円弧とが組み合わされた形状となり、これが
ため大荒加工後の中間形状を単純に工具軌跡と工具径と
で表すことができず、曲面を表現し得る三次元形状デー
タで表す必要があって、その中間形状の三次元形状デー
タから次工程の中荒加工の工具軌跡を求める際に、デー
タ量が膨大になるとともに演算処理が複雑になり、ＮＣ
データを作成するための処理に時間がかかるという問題
があった。

【０００６】上述した問題の解決のためには、例えば特
開平８−１２３５２７号公報に開示されているような方
法を用いることが考えられる。すなわち、先ず、前工程
の大荒加工の大径工具の最も製品形状に近い工具軌跡と
その大径工具の外径および先端部の丸み形状とから、上
記工具軌跡上に位置する上記大径工具の外形を求め、そ
の大径工具の外形を、その大径工具の先端部の丸み形状
を近似し得る程度に小さいピッチで工具軸線方向に並ん
だ多数の平面でそれぞれ工具軸線と直交する方向に切断
して工具横断面形状を求め、それらの工具横断面形状を
さらに上記工具軌跡と直交する平面で切断して上記多数
の平面上にそれぞれ位置する工具外形点を求めるという
処理を、大荒加工の各層について上記工具軌跡に沿って
上記大径工具の位置を移動させながら行って、上記多数
の平面上にそれぞれ上記工具外形点の軌跡である工具外
形線を作成し、同一平面上に複数の工具外形線が存在す
る場合は製品形状に近い方の部分を切り出して繋ぎ合わ
せることで、大径工具での大荒加工後の中間形状を上記
多数の平面上の線によって表す。

【０００７】次いで、次工程の中荒加工の工具の外形に
ついても、上記多数の平面でそれぞれ切断して工具横断
面形状を求め、それらの工具横断面形状が各々それと同
じ平面上の上記中間形状の線に接触しながら移動する時
の工具中心位置の軌跡をそれぞれ求めて、それらの工具
中心位置の軌跡を、工具軸線と直交する方向に延在する
一つの平面上に投影し、それらの工具軌跡のうちで最も
製品形状から遠い部分を切り出して繋ぎ合わせること
で、中荒加工の工具が大荒加工後の中間形状に食い込ま
ずに接触しながら移動する時の工具軌跡を求め、この工
具軌跡を用いて、中荒加工全体の工具軌跡を計算する。
しかしながら、このようにした場合でも未だ、次工程の
中荒加工の工具軌跡を求める際にデータ量が膨大になる
とともに演算処理が複雑になり、ＮＣデータを作成する
ための処理に時間がかかるという問題があった。

【０００８】しかも、上記大径工具による大荒加工で
は、その工具径が大きいがゆえに、等高線加工の各層に
おける中間形状中に、製品形状の曲率半径が工具半径よ
りも小さくて工具が入りきらず削り残しが生ずる隅部で
ある削り残し隅部が多数存在することになり、これがた
め次工程で、先に記したように大荒加工の大径工具より
も小径の工具により、それらの削り残し隅部について中
荒加工を行うことが検討され、その中荒加工について、
加工効率を上げ、かつ当該中荒加工での削り残しを少な
くする目的で、大荒加工の大径工具と先端部の丸み半径
が異なる工具で等高線加工を行うことが検討されている
が、このように先端部の丸み半径が異なると、上述した
削り残し隅部でない部分でも、中荒加工の等高線加工の
各層について幅狭の加工領域が存在することとなる。

【０００９】しかして、その幅狭の加工領域をも中荒加
工することとすると、たとえその中荒加工を行っても最
終的に必要な仕上がりにはならないため、同じ箇所をさ
らに仕上げ加工する必要があることから、無駄な中荒加
工の時間が生じてしまうという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の発明は、上記課題を有利に解決した等高線加工用削り
残し隅部加工範囲探索方法およびその方法を用いた削り
残し隅部加工領域作成方法を提供することを目的とする
ものであり、請求項１記載のこの発明の等高線加工用削
り残し隅部加工範囲探索方法は、前工程の等高線加工で
の削り残し隅部について前記前工程の工具と先端部の丸
み半径が異なる工具で等高線加工を行う次工程の工具軌
跡の作成のために、前記削り残し隅部の加工範囲を探索
するに際し、前記前工程での削り残し部分の断面形状
を、前記前工程の等高線加工の各層でそれぞれ製品形状
に最も近い工具軌跡上に位置する前記前工程の工具の丸
みを持つ先端部の断面形状に基づいて、円弧同士の組合
せまたは円弧と直線との組合せで表し、前記前工程の等
高線加工の各層に対応する前記次工程の等高線加工の各
層の工具高さについて、前記次工程の工具の丸みを持つ
先端部の断面形状が、前記円弧同士の組合せまたは円弧
と直線との組合せで表した前工程での削り残し部分の断
面形状に対し接触する位置を求めて、その位置を前記削
り残し部分に対するその次工程の工具の接触位置とし、
前記削り残し部分に対する前記次工程の工具の前記接触
位置から、その次工程の工具が前記製品形状に対し接触
する位置までの移動距離を求めて、その移動距離を見込
み距離とし、前記削り残し部分に対する前記次工程の工
具の接触位置を、前記見込み距離分前記製品形状側へオ
フセットさせ、前記次工程の工具が前記製品形状に対し
接触する位置に基づく工具軌跡と、前記オフセットさせ
た工具位置に基づく工具軌跡とで囲まれる領域の存在す
る範囲を求めて、その範囲を削り残し隅部加工範囲とす
ることを特徴とするものである。

【００１１】かかる等高線加工用削り残し隅部加工範囲
探索方法によれば、前工程での削り残し部分の断面形状
を、前工程の等高線加工の各層でそれぞれ製品形状に最
も近い工具軌跡上に位置するその前工程の工具の丸みを
持つ先端部の断面形状に基づいて円弧同士の組合せまた
は円弧と直線との組合せで表し、前工程の等高線加工の
各層に対応する次工程の等高線加工の各層の工具高さに
ついて、その次工程の工具の丸みを持つ先端部の断面形
状が、円弧同士の組合せまたは円弧と直線との組合せで
表した前工程での削り残し部分の断面形状に対し接触す
る位置を求めてその位置を削り残し部分に対する次工程
の工具の接触位置とすることから、三次元形状データで
表した中間形状や多数の平面上の線によって表した中間
形状から次工程の工具軌跡を求める必要がないので、次
工程の工具軌跡を求める際のデータ量を少なくし得ると
ともに演算処理を簡易にし得て、ＮＣデータを作成する
ための処理を短時間で済ませることができる。

【００１２】しかも、上記削り残し部分に対する次工程
の工具の接触位置から、その次工程の工具が製品形状に
対し接触する位置までの移動距離を求めて、その移動距
離を見込み距離とし、上記削り残し部分に対する次工程
の工具の接触位置を、その見込み距離分製品形状側へオ
フセットさせ、次工程の工具が製品形状に対し接触する
位置に基づく工具軌跡と、上記オフセットさせた工具位
置に基づく工具軌跡とで囲まれる領域の存在する範囲を
求めて、その範囲を削り残し隅部加工範囲とすることか
ら、そのオフセット処理により、削り残し隅部でない部
分の幅狭の加工領域を削除し得て、大径工具による前工
程後の中間形状から削り残し隅部を的確に探索し、その
削り残し隅部のみに対応させて次工程の加工領域を作成
することができ、ひいては無駄な次工程の加工時間をな
くすことができる。

【００１３】なお、この発明の等高線加工用削り残し隅
部加工範囲探索方法においては、請求項２に記載したよ
うに、前記次工程の等高線加工の各層の工具高さについ
て、前記製品形状に最も近い工具軌跡に沿って求めた前
記移動距離のうちの最大値を前記見込み距離とすること
としても良く、このようにすれば、見込み距離を一定値
とし得て削り残し隅部の探索処理を簡易かつ短時間で済
むものとすることができ、しかも最大値を採用すること
で、削り残し隅部の範囲を必要最小限に止めることがで
きる。

【００１４】また、請求項３記載のこの発明の削り残し
隅部加工領域作成方法は、前記請求項１または２記載の
等高線加工用削り残し隅部加工範囲探索方法を用いて、
前記次工程の等高線加工の各層の工具高さについて、前
記削り残し隅部加工範囲に対し、前記次工程の工具が前
記製品形状に対し接触する位置に基づく工具軌跡と、前
記次工程の工具が前記削り残し部分に対し接触する位置
に基づく工具軌跡とで囲まれる領域を求めて、その領域
を削り残し隅部加工領域とすることを特徴とするもので
ある。

【００１５】かかる削り残し隅部加工領域作成方法によ
れば、前記方法で的確に探索して得た削り残し隅部加工
範囲に対し、次工程の工具が製品形状に対し接触する位
置に基づく工具軌跡と、次工程の工具が上記削り残し部
分に対し接触する位置に基づく工具軌跡とで囲まれる領
域を求めて、その領域を削り残し隅部加工領域とするの
で、削り残し隅部でない部分の幅狭の加工領域を削り残
し隅部加工領域から的確に削除し得て、大径工具による
前工程後の中間形状についてその削り残し隅部加工領域
のみを次工程で加工するようにＮＣデータを作成するこ
とで、次工程用ＮＣデータの作成工数を低減し得るとと
もに、無駄な次工程の加工時間をなくすことができる。

【００１６】なお、この発明の削り残し隅部加工領域作
成方法においては、請求項４に記載したように、前記次
工程の等高線加工の各層の工具高さについて、前記製品
形状に最も近い工具軌跡に沿って求めた前記移動距離の
うちの最小値が得られた傾斜角の前記製品形状の斜面を
代表斜面とし、前記代表斜面を前記製品形状として前記
削り残し隅部加工領域を求めることとしても良く、この
ようにすれば、次工程の工具が製品形状に対し接触する
位置に基づく工具軌跡を、その次工程の等高線加工の各
層の工具高さでの製品形状を一定距離オフセットさせる
処理によって簡易かつ短時間で求めることができ、しか
も最小値が得られる最も急な傾斜角の代表斜面を製品形
状として工具接触位置を求めることで、製品形状への工
具の食込みの可能性を確実に排除することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図１は、この発明の等高線加工用削り残し隅部加工
範囲探索方法の一実施例を用いた、この発明の削り残し
隅部加工領域作成方法の一実施例の処理手順を示すフロ
ーチャート、また図２は、上記実施例の削り残し隅部加
工領域作成方法を用いた荒加工用工具軌跡の作成方法を
示すフローチャートであり、この荒加工用工具軌跡の作
成方法は、プレス金型の型形状部をＣＡＭシステムで荒
加工するためのＮＣデータの作成に用いるもので、ＣＡ
Ｍシステムを構成する、通常のコンピュータを用いたＮ
Ｃデータ作成装置において、その作動プログラムを適宜
改変することにて実施されるものである。

【００１８】図２に示す荒加工用工具軌跡の作成方法を
概説すると、この方法ではあらかじめ、大荒加工および
中荒加工の工具軸線方向を垂直方向（上下方向）に設定
するとともに、使用工具について、大荒加工用の大径工
具として先端角部に丸駒チップを持つフェイスミルを使
用する一方、中荒加工用の小径工具として、そのフェイ
スミルよりは小径の、先端が半球状をなすボールエンド
ミルを使用するように設定し、さらに大荒加工の等高線
加工および中荒加工の等高線加工の各層（各工具先端高
さ）を設定する。なお、以後の説明では理解を容易によ
るため、中荒加工の等高線加工の各層は大荒加工の等高
線加工の各層に一致しているものとするが、この発明で
は、大荒加工の等高線加工の各層と高さが異なって一対
一で対応していても良く、また大荒加工の等高線加工の
各層について複数層が対応していても良い。

【００１９】そしてこの方法では、先ずステップ11で、
上記ＮＣデータ作成装置のコンピュータにより、上記設
定した大荒加工の等高線加工の各層について、製品形状
（仕上げ形状）を表した三次元データ（製品三次元形状
を三次元座標系における多数の点の集合で表したいわゆ
るＣＡＭデータあるいは、製品三次元形状を三次元座標
系における曲面等の数式で表したいわゆるＣＡＤデー
タ）における製品形状を水平面で切断して、その製品形
状の等高輪郭線を計算で求め、続いてステップ12で、上
記コンピュータの使用者がそのコンピュータに素材形状
を入力することで素材形状を定義する。

【００２０】続くステップ13では、上記コンピュータに
より、例えば大荒加工の等高線加工の各層について製品
形状の輪郭線を大荒加工の工具半径分オフセットさせ
て、工具にスクエアエンドミルを用いた場合の製品形状
に対する工具の接触位置を求めるとともに、大荒加工の
等高線加工の各層とその上の層とでの製品形状の等高輪
郭線間の水平方向ピッチから、各層とその上の層との間
での製品形状面の、垂直面に対する傾斜角を求め、その
傾斜角と大荒加工用工具の工具径および工具先端部の丸
み半径とに応じて、製品形状に対する大荒加工用工具の
接触位置を、上記スクエアエンドミルを用いた場合の接
触位置から補正し、その補正した各層での工具接触位置
と上記の定義した素材形状とから、大荒加工の等高線加
工の各層の工具軌跡を求めて、その大荒加工用工具軌跡
から、大荒加工用ＮＣデータを作成するとともに、後述
の如くして、円弧同士の組合せもしくは円弧と直線との
組合せで表した大荒加工後の中間形状を計算で求める。
なお、大荒加工の等高線加工の各層での工具軌跡は、例
えば各層について製品三次元形状と工具三次元形状との
接触計算を行う等の、従来既知の他の方法を用いて求め
ても良い。

【００２１】次いでここではステップ14で、上記コンピ
ュータにより、上記設定した中荒加工の等高線加工の各
層について、上記製品形状の三次元データを水平面で切
断して製品形状の等高輪郭線を計算で求め、続いてステ
ップ15で、上記コンピュータにより、ステップ13で求め
た大荒加工後の中間形状と、ステップ14で求めた中荒加
工の等高線加工の各層についての製品形状の等高輪郭線
と、中荒加工用の工具の工具径および工具先端部の丸み
半径とから、後述の如くして、中荒加工領域としての削
り残し隅部加工領域を計算で求め（作成し）、しかる後
ステップ16で、上記コンピュータにより、その中荒加工
領域としての削り残し隅部加工領域のみを加工するため
の中荒加工用工具軌跡を従来既知の方法を用いて計算で
求めて、その中荒加工の工具軌跡から中荒加工用ＮＣデ
ータを作成する。

【００２２】上記方法によって作成した大荒加工用工具
軌跡を用いて、図３（ａ）に示すように、先端角部に周
方向に等間隔に複数の丸駒チップCCを持つ大荒加工用大
径工具としてのフェイスミルFMをその工具軸線CFが上記
大荒加工用工具軌跡TP上を移動するように移動させて大
荒加工の等高線加工を行うと、素材形状Ｍから製品形状
（仕上げ形状）FFの近くまで、大径工具の先端面の広さ
を生かした大荒加工が行われる。なお、図３および以後
の図中フェイスミルFMについての矢印CD，PD,RDはそれ
ぞれ、工具の加工進行方向、ピッチ（追い込み）方向お
よび回転方向を示している。図３（ｂ）は、その大荒加
工後の中間形状IFを示し、この中間形状IFは、全体とし
ては概略階段状となるとともに、大荒加工の各層で、図
３（ｃ）に示すように、製品形状（仕上げ形状）FFの等
高輪郭線の曲率半径がフェイスミルFMの工具半径よりも
小さいため工具軌跡TP上のフェイスミルFMが入りきらな
い部分が削り残る。この曲率半径が小さくてフェイスミ
ルFMが入りきらず削り残った部分を、この明細書では削
り残し隅部RNと呼ぶ。

【００２３】次いで上記大荒加工後の中間形状IFに対
し、上記方法によって作成した中荒加工用工具軌跡を用
いて、図４（ａ）に示すとともに中荒加工の各層につい
て図４（ｂ）に示すように、上記フェイスミルFMよりは
小径の中荒加工用小径工具としてのボールエンドミルBM
をその工具軸線CBが上記中荒加工用工具軌跡TP上を移動
するように移動させて中荒加工の等高線加工を行うと、
上記中間形状IFから中荒加工の各層について各削り残し
隅部RNが削り込まれて、図４（ｃ）に示す如き、より仕
上げ形状FFに近い中荒加工後形状MFとなる。

【００２４】ところで、上記荒加工用工具軌跡の作成方
法のステップ13〜ステップ15では、前工程としての大荒
加工の等高線加工での各削り残し隅部についてその大荒
加工の次工程としての中荒加工で、大荒加工用の上記フ
ェイスミルFMと先端部の丸み半径が異なる上記ボールエ
ンドミルBMで等高線加工を行う工具軌跡TPを作成するた
めに、図１に示す上記実施例の削り残し隅部加工領域作
成方法を用いており、この実施例の削り残し隅部加工領
域作成方法では、先ずステップ１で、上記削り残し隅部
を探索するために、大荒加工での削り残し部分の形状で
ある上記中間形状IFの断面形状を、図５に示すように、
その大荒加工の等高線加工の各層でそれぞれ製品形状に
最も近い工具軌跡上に位置するフェイスミルFMの、丸駒
チップCCによる丸みを持つ先端部の断面形状に基づい
て、複数の円弧同士の組合せもしくは、一または複数の
円弧と直線との組合せで表す。ここで、図５中PDは工具
移動のピッチ方向、Ｐは工具軌跡のピッチ、CF1 は製品
形状に最も近い工具軌跡上より一ピッチ前の工具軌跡上
の工具軸線、CF2 は製品形状に最も近い工具軌跡上の工
具軸線を示す。

【００２５】図６（ａ），（ｂ）は、上記大荒加工での
削り残し部分の形状である中間形状IFの断面形状の、製
品形状の面の傾斜角による相違を示しており、ここでは
図６（ａ）に示すように、対象とする層の工具丸み（端
Ｒ）の円弧と一つ上の層の等高線との交点CPに対し、そ
の一つ上の層の工具丸み（端Ｒ）の円弧の中心RCが製品
形状FF側にある場合を「傾斜角が緩い場合」と呼び、こ
の場合には断面形状は各層の等高線の直線と工具丸みの
円弧との組合せで表される。また図６（ｂ）に示すよう
に、対象とする層の工具丸み（端Ｒ）の円弧と一つ上の
層の等高線との交点CPに対し、上の層の工具丸み（端
Ｒ）の円弧の中心RCが製品形状FFと反対の側にある場合
を「傾斜角が急な場合」と呼び、この場合には断面形状
は最下層を除き工具丸みの円弧同士の組合せで表され、
その円弧同士の交点は各層の等高線上から若干外れた高
さに位置する。なお、傾斜角が緩いか急かは、大荒加工
の層間ピッチ（各層の厚さ）と、製品形状に対応する、
各層の製品形状に最も近い工具軌跡上に位置するフェイ
スミルFMの工具丸みの円弧の位置と、その円弧の半径と
によって定まり、例えば同じ層間ピッチおよび円弧の位
置でも、円弧の半径が大きければ円弧同士が交差して傾
斜角が急な場合となるが、円弧の半径が小さければ円弧
と上の層の直線が交差して傾斜角が緩い場合となること
がある。

【００２６】次にここではステップ２で、先ず中荒加工
の等高線加工の複数層のうちの最上層を対象層として選
択し、続くステップ３で、中荒加工用の小径工具である
上記ボールエンドミルBMがその対象層で上記大荒加工で
の削り残し部分の形状である中間形状IFの断面形状に接
触する位置すなわち加工開始位置を幾何学計算によって
求める。ここで、ボールエンドミルBMの工具丸みの円弧
がフェイスミルFMの工具丸みの円弧よりも半径が大きい
場合であって、かつ図７（ａ）に示す如く、断面形状の
傾斜角が緩い場合には、ボールエンドミルBMが大荒加工
後の中間形状IFの断面形状に接触する位置は、中荒加工
の上記対象層（図示例では下から二番目の層）の等高線
に接するボールエンドミルBMの外形の円弧が、その層に
対応する大荒加工の層（図示例では中荒加工と同一高さ
の層）での製品形状に最も近い工具軌跡上に位置するフ
ェイスミルFMの工具丸みの円弧と一つ上の大荒加工の層
の等高線との交点CP1 に接する位置となる。従って図７
（ｂ）に示すように、フェイスミルFMの工具軸線をCF、
ボールエンドミルBMの工具軸線をCB、フェイスミルFMの
工具丸みの円弧半径をｒ、ボールエンドミルBMの工具丸
みの円弧半径をＲ、大荒加工のＺ方向ピッチ（層間ピッ
チ）をｔ、ボールエンドミルBMの工具軸線CBと上記交点
CP1 との間の水平距離をｘ₁ 、フェイスミルFMの工具丸
みの円弧中心位置と上記交点CP1 との間の水平距離をｘ
₂ 、ボールエンドミルBMとフェイスミルFMとの工具丸み
の円弧中心位置間水平距離を示す補正量をAMとすると、
以下の〔数１〕に示す関係式が成立する。なお、フェイ
スミルFMの外径はＤとする。

【００２７】

【数１】 但し、SQRTは平方根を表す。

【００２８】上記補正量AMおよびフェイスミルFMの外径
Ｄを用いれば、フェイスミルFMの工具軸線CFの位置すな
わち大荒加工の工具軌跡と、ボールエンドミルBMおよび
フェイスミルFMの工具丸み円弧半径とから、大荒加工で
の削り残し部分の断面形状に接触する時のボールエンド
ミルBMの工具軸線CBの位置が求まる。

【００２９】その一方、ボールエンドミルBMの工具丸み
の円弧がフェイスミルFMの工具丸みの円弧よりも半径が
大きい場合であって、かつ図８（ａ）に示す如く、断面
形状の傾斜角が急な場合には、ボールエンドミルBMが大
荒加工後の中間形状IFの断面形状に接触する位置は、中
荒加工の上記対象層（図示例では一番下の層）の等高線
に接するボールエンドミルBMの外形の円弧が、その層に
対応する大荒加工の層（図示例では中荒加工と同一高さ
の層）での製品形状に最も近い工具軌跡上に位置するフ
ェイスミルFMの工具丸みの円弧と一つ上の大荒加工の層
での製品形状に最も近い工具軌跡上に位置するフェイス
ミルFMの工具丸みの円弧との交点CP2 または、さらに上
の層でのフェイスミルFMの工具丸みの円弧同士の交点に
接する位置となる。従って上記接触する位置が交点CP2
の場合は、図８（ｂ）に示すように、対象層でのフェイ
スミルFMの工具丸みの円弧中心位置OAを原点（０，０）
として部分座標系ｘ−ｙを設定して、大荒加工のＺ方向
ピッチをｔ、一つ上の層でのフェイスミルFMの工具丸み
の円弧中心位置OBを上記部分座標系で座標（ｘ₃ ，
ｔ）、フェイスミルFMの工具丸みの円弧半径をｒ、ボー
ルエンドミルBMの工具丸みの円弧半径をＲ、対象層での
ボールエンドミルBMの工具丸みの円弧中心位置OCを上記
部分座標系で座標（ｘ₄ ，Ｒ−ｒ）とすると、以下の
〔数２〕に示す関係式が成立する。なお、ここでもフェ
イスミルFMの外径はＤとする。

【００３０】

【数２】

【００３１】上記関係式を連立させるとともにフェイス
ミルFMの外径Ｄを用いれば、フェイスミルFMの工具軸線
位置すなわち大荒加工の工具軌跡から、大荒加工での削
り残し部分の断面形状に上記交点CP2 で接触する時のボ
ールエンドミルBMの工具軸線CBの位置が求まり、さらに
上の層での円弧同士の交点に接触する場合も同様にして
求めることができる。

【００３２】次にここではステップ４で、図９に示すよ
うに、大荒加工のフェイスミルFMの削り残し部分の形状
である中間形状IFの断面形状に対し中荒加工のボールエ
ンドミルBMが接触する、上記ステップ３で求めた接触位
置（図中右側に示す位置）から、そのボールエンドミル
BMが製品形状FFに対し接触する位置（図中左側に示す位
置）までの移動距離を求めて、その移動距離を見込み距
離ADとする。ここで、図10に示すように、円弧中心位置
OAを中心としたフェイスミルFMの工具丸みの円をＡ、円
弧中心位置OBを中心としたフェイスミルFMの工具丸みの
円をＢ、円弧中心位置OCを中心としたボールエンドミル
BMの工具丸みの円をＣとすると、製品形状FFの面の位置
および傾斜角は、上記円弧中心位置OA，OBを通る直線L1
の位置および傾斜角にそれぞれ対応しているので、ボー
ルエンドミルBMが製品形状FFに対し接触するときのボー
ルエンドミルBMの中心位置でもある円弧中心位置OCのｘ
座標ｘ₄ は、以下の〔数３〕に示す関係式で求めること
ができる。なお、その円弧中心位置OCのｙ座標はＲ−ｒ
で求まる。

【００３３】

【数３】

【００３４】ここで、上記見込み距離ADは、削り残し隅
部か否かによっては変化しないが、製品形状の傾斜角の
変化に対しては変化する。しかしながら、製品形状の傾
斜角の変化に対応させて上記見込み距離ADを求めていた
のでは、後述する削り残し隅部の探索処理に長時間を要
することになる。そこでこの実施例では、中荒加工の上
記対象層において製品形状の傾斜角が最も緩い部分に対
応する、上記見込み距離ADの最大値を求めて、その最大
値を、当該層についての以後の処理における一定値の見
込み距離ADとする。

【００３５】次いでここではステップ５で、先ず、上記
ステップ３で求めた中荒加工の工具接触位置の補正量AM
と大荒加工の工具軌跡とから、中荒加工の上記対象層で
の、上記大荒加工での削り残し部分の形状である上記中
間形状IFに上記ボールエンドミルBMが接触する位置での
工具軌跡を求め、その工具軌跡はそのままでは全ての位
置で、製品形状にボールエンドミルBMが接触する位置で
の工具軌跡に対し先の傾斜角に応じた見込み距離分の幅
の中荒加工領域を持つことになることから、次に、上記
大荒加工での削り残し部分に上記ボールエンドミルBMが
接触する位置での工具軌跡を、上記一定値の見込み距離
AD分製品形状側へオフセットさせる。

【００３６】続くステップ６では、中荒加工の上記対象
層について、図11の平面図および、その図11中のＵ−Ｕ
線，Ｖ−Ｖ線にそれぞれ沿う図12（ａ），（ｂ）の断面
図に示すように、上記ボールエンドミルBMが製品形状に
対し接触する位置での工具軌跡TP2 と、大荒加工の工具
軌跡TP1 を上記補正量AMに上記一定値の見込み距離ADを
加えた分製品形状側へオフセットさせた工具位置での工
具軌跡TP3 とで囲まれる領域の、その工具軌跡TP3 上で
の存在範囲を幾何計算で求めて、上記囲まれる領域の延
在範囲を削り残し隅部加工範囲とする。これにより、製
品形状の削り残し隅部RNに対応させて削り残し隅部加工
範囲を求めることができる。

【００３７】次のステップ７では、上記ステップ６で求
めた削り残し隅部加工範囲につき、図11中に斜線で示す
如き、上記ボールエンドミルBMで中荒加工するための削
り残し隅部加工領域NMを計算で求める。すなわちここで
は、工具軌跡TP3 の上記削り残し隅部加工範囲に対応す
る範囲の大荒加工の工具軌跡TP1 を上記見込み距離ADを
除いて上記補正量AM分だけ製品形状側にオフセットさせ
て求めた、大荒加工での削り残し部分にボールエンドミ
ルBMが接触する位置での工具軌跡TP4 と、工具軌跡TP3
の上記削り残し隅部加工範囲に対応する範囲のボールエ
ンドミルBMが製品形状に対し接触する位置での工具軌跡
TP2 と、それらの工具軌跡TP4, TP2の互いに隣接する側
の端縁同士を繋ぐ直線で囲まれる領域を求め、その領域
を上記削り残し隅部加工領域NMとすることで、削り残し
隅部加工領域NMを作成する。

【００３８】なお、この実施例では上記削り残し隅部加
工領域NMを作成する際については、対象層において大荒
加工の工具軌跡TP1 の補正量AMの最小値が得られる、製
品形状の傾斜角（図10中の直線L1の傾斜角に等しい）が
最も急な部分での斜面を代表斜面として、その代表斜面
での大荒加工の工具軌跡TP1 の補正量AMすなわち一定値
である上記最小値分、大荒加工の工具軌跡TP1 全体をオ
フセットさせる。

【００３９】また、この実施例では、上記ステップ７で
用いる、大荒加工の工具軌跡TP1 を上記補正量AM分製品
形状側へオフセットさせた、大荒加工での削り残し部分
にボールエンドミルBMが接触する工具位置（工具軸線の
位置）での工具軌跡TP3 として、図13の平面図および、
その図13中のＷ−Ｗ線，Ｘ−Ｘ線にそれぞれ沿う図14
（ａ），（ｂ）の断面図に示すように、対象層の工具高
さでのボールエンドミルBMがそれより上の中荒加工の等
高線の各層に接触する時の工具位置のうちで製品形状か
ら最も遠い工具位置を繋いだものを選択する。

【００４０】すなわち、例えば図13中のＷ−Ｗ線に沿う
図14（ａ）の断面では、対象層の一つ上の層に接触する
時の工具位置を繋いだ工具軌跡TP5 が製品形状から最も
遠いので、その工具軌跡TP5 を選択し、また図13中のＸ
−Ｘ線に沿う図14（ｂ）の断面では、対象層の二つ上の
層に接触する時の工具位置を繋いだ工具軌跡TP4 が製品
形状から最も遠いので、その工具軌跡TP4 を選択する。
これにより、対象層における削り残し隅部加工領域NMの
加工開始位置でボールエンドミルBMが大荒加工での削り
残し部分に食い込んでしまうのを確実に防止することが
できる。なお、図13および図14中工具軌跡TP2 は、製品
形状FFにボールエンドミルBMが接触する工具位置（工具
軸線の位置）での工具軌跡を示す。

【００４１】上記の如くして削り残し隅部加工領域NMを
作成した後は、次のステップ８で、中荒加工の等高線で
一つ下の層を選択して、続くステップ９で、その層が存
在するか否かを判断し、その層が存在する場合は上記ス
テップ３に戻って上述した処理を繰り返し、その層が存
在しない場合すなわち中荒加工の最下層まで上述した処
理が済んだ場合は、図１の処理を終了して図２中のステ
ップ16へ進む。

【００４２】かくして上記実施例の方法によれば、大荒
加工での削り残し部分の形状である中間形状IFの断面形
状を、大荒加工の等高線加工の各層でそれぞれ製品形状
に最も近い工具軌跡上に位置する大荒加工の工具である
フェイスミルFMの丸みを持つ先端部の断面形状に基づい
て円弧同士の組合せまたは円弧と直線との組合せで表
し、大荒加工の等高線加工の各層に対応する中荒加工の
等高線加工の各層の工具高さについて、その中荒加工の
工具であるボールエンドミルBMの丸みを持つ先端部の断
面形状が、円弧同士の組合せまたは円弧と直線との組合
せで表した大荒加工後の中間形状IFの断面形状に対し接
触する位置を求めて、その位置を削り残し部分に対する
上記ボールエンドミルBMの接触位置とすることから、三
次元形状データで表した中間形状や多数の平面上の線に
よって表した中間形状から中荒加工の工具軌跡を求める
必要がないので、中荒加工の工具軌跡を求める際のデー
タ量を少なくし得るとともに演算処理を簡易にし得て、
中荒加工用ＮＣデータを作成するための処理を短時間で
済ませることができる。

【００４３】しかも、上記削り残し部分に対するボール
エンドミルBMの接触位置から、そのボールエンドミルBM
が製品形状に対し接触する位置までの移動距離を求め
て、その移動距離を見込み距離ADとし、上記削り残し部
分に対するボールエンドミルBMの接触位置を、その見込
み距離AD分製品形状側へオフセットさせ、ボールエンド
ミルBMが製品形状に対し接触する位置での工具軌跡と、
上記オフセットさせた工具位置での工具軌跡とで囲まれ
る領域の存在する範囲を求めて、その範囲を削り残し隅
部加工範囲とすることから、そのオフセット処理によ
り、削り残し隅部でない部分の幅狭の加工領域を削除し
得て、大径工具による大荒加工後の中間形状から削り残
し隅部を的確に探索し、その削り残し隅部のみに対応さ
せて中荒加工領域を作成することができ、ひいては無駄
な中荒加工の時間をなくすことができる。

【００４４】また、上記実施例の方法によれば、中荒加
工の等高線加工の各層の工具高さについて、製品形状に
最も近い工具軌跡に沿って求めた上記移動距離のうちの
最大値を見込み距離ADとしているので、見込み距離ADを
一定値とし得て削り残し隅部の探索処理を簡易かつ短時
間で済むものとすることができ、しかも最大値を採用す
ることで、削り残し隅部の範囲を必要最小限に止めるこ
とができる。

【００４５】さらに、上記実施例の方法によれば、中荒
加工の等高線加工の各層の工具高さについて、上述の如
くして的確に探索して得た削り残し隅部加工範囲に対
し、中荒加工の工具であるボールエンドミルBMが製品形
状に接触する位置での工具軌跡と、そのボールエンドミ
ルBMが上記削り残し部分に接触する位置での工具軌跡と
で囲まれる領域を求めて、その領域を削り残し隅部加工
領域としているので、削り残し隅部でない部分の幅狭の
加工領域を削り残し隅部加工領域から的確に削除し得
て、大径工具による大荒加工後の中間形状についてその
削り残し隅部加工領域のみを中荒加工するようにＮＣデ
ータを作成することができ、それにより、中荒加工用Ｎ
Ｃデータの作成工数を低減し得るとともに、無駄な中荒
加工の時間をなくすことができる。

【００４６】さらに、上記実施例の方法によれば、中荒
加工の等高線加工の各層の工具高さについて、製品形状
に最も近い工具軌跡に沿って求めた上記移動距離のうち
の最小値が得られた傾斜角の製品形状の斜面を代表斜面
とし、その代表斜面を製品形状として削り残し隅部加工
領域NMを求めるので、ボールエンドミルBMが製品形状に
対し接触する位置での工具軌跡を、中荒加工の等高線加
工の各層の工具高さでの製品形状から一定距離のオフセ
ット処理により簡易かつ短時間で求めることができ、し
かも最小値が得られる最も急な傾斜角の代表斜面を製品
形状として工具接触位置を求めることで、製品形状への
工具の食込みの可能性を確実に排除することができる。

【００４７】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、この発
明の方法は、次工程の工具の先端部の丸み半径が前工程
の工具の先端部の丸み半径より小さい場合にも適用し得
て、上記と同様にして幾何計算を行うことで削り残し隅
部加工領域を求めることができる。またこの発明の方法
は、次工程の工具としてボールエンドミル以外の、先端
部に丸みを持つ工具を使用する場合にも同様にして適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の等高線加工用削り残し隅部加工範
囲探索方法の一実施例を用いた、この発明の削り残し隅
部加工領域作成方法の一実施例の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図２】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方法
を用いた、荒加工用工具軌跡の作成方法を示すフローチ
ャートである。

【図３】 上記荒加工用工具軌跡の作成方法で作成した
ＮＣデータによるＣＡＭシステムでの大荒加工を示す説
明図である。

【図４】 上記荒加工用工具軌跡の作成方法で作成した
ＮＣデータによるＣＡＭシステムでの中荒加工を示す説
明図である。

【図５】 先端部に丸みを持つ大径工具による大荒加工
後の断面形状を示す説明図である。

【図６】 製品形状の傾斜角の相違による大荒加工後の
断面形状の相違を示す説明図である。

【図７】 製品形状の傾斜角が緩い場合の中荒加工用工
具の接触位置を示す説明図である。

【図８】 製品形状の傾斜角が急な場合の中荒加工用工
具の接触位置を示す説明図である。

【図９】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方法
で求める見込み距離を示す説明図である。

【図１０】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方
法での製品形状への中荒加工用工具の接触位置の求め方
を示す説明図である。

【図１１】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方
法での削り残し隅部加工領域の求め方を平面図で示す説
明図である。

【図１２】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方
法での削り残し隅部加工領域の求め方を断面図で示す説
明図である。

【図１３】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方
法での大荒加工の削り残し部分に中荒加工用工具が接触
する工具位置での工具軌跡の求め方を平面図で示す説明
図である。

【図１４】 上記実施例の削り残し隅部加工領域作成方
法での大荒加工の削り残し部分に中荒加工用工具が接触
する工具位置での工具軌跡の求め方を断面図で示す説明
図である。

【符号の説明】

AD 見込み距離 AM 補正量 BM ボールエンドミル CC 丸駒チップ FF 製品形状 FM フェイスミル IF 大荒加工後の中間形状 MF 中荒加工後形状 NM 削り残し隅部加工領域 RN 削り残し隅部 TP 工具軌跡

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前工程の等高線加工での削り残し隅部に
   ついて前記前工程の工具と先端部の丸み半径が異なる工
   具で等高線加工を行う次工程の工具軌跡の作成のため
   に、前記削り残し隅部の加工範囲を探索するに際し、 前記前工程での削り残し部分の断面形状を、前記前工程
   の等高線加工の各層でそれぞれ製品形状に最も近い工具
   軌跡上に位置する前記前工程の工具の丸みを持つ先端部
   の断面形状に基づいて、円弧同士の組合せまたは円弧と
   直線との組合せで表し、 前記前工程の等高線加工の各層に対応する前記次工程の
   等高線加工の各層の工具高さについて、 前記次工程の工具の丸みを持つ先端部の断面形状が、前
   記円弧同士の組合せまたは円弧と直線との組合せで表し
   た前工程での削り残し部分の断面形状に対し接触する位
   置を求めて、その位置を前記削り残し部分に対するその
   次工程の工具の接触位置とし、 前記削り残し部分に対する前記次工程の工具の前記接触
   位置から、その次工程の工具が前記製品形状に対し接触
   する位置までの移動距離を求めて、その移動距離を見込
   み距離とし、 前記削り残し部分に対する前記次工程の工具の接触位置
   を、前記見込み距離分前記製品形状側へオフセットさ
   せ、 前記次工程の工具が前記製品形状に対し接触する位置に
   基づく工具軌跡と、前記オフセットさせた工具位置に基
   づく工具軌跡とで囲まれる領域の存在する範囲を求め
   て、その範囲を削り残し隅部加工範囲とすることを特徴
   とする、等高線加工用削り残し隅部加工範囲探索方法。
2. 【請求項２】 前記次工程の等高線加工の各層の工具高
   さについて、 前記製品形状に最も近い工具軌跡に沿って求めた前記移
   動距離のうちの最大値を前記見込み距離とすることを特
   徴とする、請求項１記載の等高線加工用削り残し隅部加
   工範囲探索方法。
3. 【請求項３】 前記次工程の等高線加工の各層の工具高
   さについて、 前記削り残し隅部加工範囲に対し、前記次工程の工具が
   前記製品形状に対し接触する位置に基づく工具軌跡と、
   前記次工程の工具が前記削り残し部分に対し接触する位
   置に基づく工具軌跡とで囲まれる領域を求めて、その領
   域を削り残し隅部加工領域とすることを特徴とする、請
   求項１または２記載の等高線加工用削り残し隅部加工範
   囲探索方法を用いた削り残し隅部加工領域作成方法。
4. 【請求項４】 前記次工程の等高線加工の各層の工具高
   さについて、 前記製品形状に最も近い工具軌跡に沿って求めた前記移
   動距離のうちの最小値が得られた傾斜角の前記製品形状
   の斜面を代表斜面とし、 前記代表斜面を前記製品形状として前記削り残し隅部加
   工領域を求めることを特徴とする、請求項３記載の削り
   残し隅部加工領域作成方法。