JP7740065B2 - プロセッサシステム、加工経路生成方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、素材に対する加工、その中でも特に切削加工技術に関する。なお、素材は、加工に対する対象物であり、ワーク、被削材、素材などその名称は問わない。

近年、NCプログラム（本明細書ではＮＣデータと呼ぶことがある。）をNC対応の旋盤に入力することによって、素材に対して切削加工を行う。各種製品の製造工程においては、塑性加工や鋳造などにより製造された素材の表面を、この切削加工により除去することが一例である。前述の通り切削加工を施す前の素材は、典型的には除去加工以外の加工（鋳造、鍛造、肉盛り加工等）で形状加工される。

しかし、除去加工以外の加工は、除去加工と比較すると加工精度が悪いため、素材の実形状や実寸法が、想定形状や寸法と差が生じることがある。特許文献１では、こうした切削加工前の被加工材の形状誤差によって、所望の切削後の形状が得られない場合を早期に把握することを目的とした技術が開示されている。

特開２００２－１０８４２８号公報

特許文献１の技術では、素材の切削加工前の誤差に起因する加工精度の悪化、又は切削工具の早期摩耗は解消できない。本発明は、素材の切削加工前の誤差に起因する加工精度の悪化、又は切削工具の早期摩耗を低減することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の構成は、１以上のプロセッサと、加工経路生成プログラムを格納した１以上の記憶資源と、を有する、プロセッサシステムであって、
前記加工経路生成プログラムを実行することで、前記プロセッサは：
（１）素材の三次元形状を取得し、
（２）前記素材の三次元形状から、前記素材の外側面で最も飛び出ている位置である外側面の凸と前記外側面で最も引っ込んでいる位置である外画面の凹の差分、および、前記素材の内側面で最も回転軸に近い位置である内側面の凸と前記内側面で最も引っ込んでいる位置である内画面の凹の差分を示す、前記素材の凹凸情報を算出し、
（３）前記素材の三次元形状から、前記素材の形状輪郭線を示す素材輪郭線を生成し、
（４）前記凹凸情報に基づいて、前記素材輪郭線を素材内側に移動し、
（５）移動後の素材輪郭線に基づいて、前記素材の表面を切削する加工経路を生成するシステムである。また、本発明には、当該システムを用いた加工経路生成方法やこれを実行させるプログラムも本発明に含まれる。

本発明は、素材の切削加工前の誤差に起因する加工精度の悪化、又は切削工具の早期摩耗を低減することができる。

加工システムの全体構成図である。 加工システムにおける別な三次元形状の測定機器の構成を説明する図である。 ＮＣデータ生成処理を示すフローチャートである。 ＮＣデータ生成処理で生成されたＮＣデータの特徴を示す図である。 ＮＣデータ生成処理で生成されたＮＣデータの特徴を示す別な図である。 ＮＣデータ生成処理で生成されたＮＣデータの特徴を示す他の図である。 ＮＣデータ生成処理で生成されたＮＣデータの特徴を示すさらに別な図である。 加工経路生成装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。本実施例は、説明の容易化のために、以下の場合について説明する。その他の例については後程バリエーションに記載する。
＊除去加工の一例として、回転させた素材に切削工具を用いて切削加工を行う場合（即ち切削加工）を例とする。
＊切削加工の際の加工経路は、ＮＣデータで指定される。さらに加工経路で表現する経路は、切削工具の経路（より具体的には工具の刃先の経路）とする。
＊切削加工は、荒加工と仕上げ加工とに分けて行うものとする。このうち、仕上げ加工は、荒加工に比べてより加工誤差を少なくしたり、加工面を滑らかにしたりするために、荒加工から加工条件を変化させて切削を行う。変化させる加工条件の一例は、使用工具、チャック回転速度（主軸回転速度と同じ意味）、切削工具３の移動速度、切り込み量、工具の素材１に対する接触角度である。
＊素材１の表面に酸化層（黒皮）が存在する。

＜加工システムの構成＞
図１は、本実施例における加工システム１０の全体構成図である。図１の加工システム１０は、素材１を設置し、これを切削加工する工作機械２と、切削工具３と、計測機器４と切削工具３と計測機器４を制御する制御装置６（工作機械２に一部又はすべてが含まれてもよく、又は工作機械２の外部の装置であってもよい）と、加工経路生成装置７を備える。以下各々について説明する。

＜＜工作機械２＞＞
本実施例の工作機械２は、素材１を対象に切削加工を行う装置である。工作機械２の例は、旋盤装置（立旋盤、卓上旋盤、正面旋盤、タレット旋盤が例）やマシニングセンタ（工具を取り付ける主軸に素材１を取り付ける）である。以後の説明では立旋盤を例として説明する。なお、図１および図２では工作機械２の構成物であるチャック（素材１を固定して回転させる部位）のみを記載し、主軸、刃物台等の一般的な旋盤装置に含まれる部位は省略した。なお、以後の説明ではチャックの回転軸、という言葉を用いるが、当該回転軸は主軸の回転軸でもある。

なお、図１（ａ）は立旋盤の正面図であり、図１（ｂ）は上面から見たチャックとチャックに固定された素材１を示す図である。

＜＜素材１（切削前）＞＞
図１（ｂ）を併用して本実施例が想定する素材１について説明する。本実施例に於ける切削加工前の素材１は、以下の特徴を持つ素材である。
＊塑性加工や鋳造など、除去加工以外の加工により製造された素材であり、おおむね軸対称形状（凹凸を有する他、完全な軸対象形状ではない）である。
＊表面に酸化層（黒皮）が存在する。なお、図１（ａ）では黒皮を省略したが、図１（ｂ）では素材１の太い輪郭線で黒皮を表現している。

なお、図１（ａ）に於いては、チャックの回転軸は素材の中心を通り上下方向に描画された一点破線で示している。図１（ｂ）では、チャックの回転軸を一点破線で内部をグレーで描画した円で回転軸を示している。なお、説明の簡易化のため、図１の例では素材１の外形は、以下の特徴を持つ円管を示している。
＊図１（ｂ）の視点で見たときに、上側の厚みがより厚くなり（つまり凸がある）、下側の厚みがより薄くなる（つまり凹がある）。
＊円管外部に黒皮を有する。

＜＜切削工具３＞＞
切削工具３は、工作機械２の刃物台（図示省略）に固定され、回転中の素材１と接触することで切削加工を行う工具である。なお、以後の説明で、切削工具３が移動する、と記載する場合があるが、より正確には、刃物台が移動することで、切削工具３が移動することを意味する。なお、切削工具３の移動は切削工具３が素材１に対して相対的に移動すればよく、実態として切削工具３を移動させても、素材１を並進移動させてもよい。

＜＜＜切削工具３の座標系＞＞＞
切削加工を行う工作機械２は、切削工具３を少なくとも２軸方向に移動させることができる。つまり、切削工具（又は切削工具３の刃先、又は刃物台）の加工経路は少なくとも２軸のユーグリッド座標系で記載できるということである。図１（ａ）の立旋盤では、チャックの回転軸と平行なｚ軸と、チャックの回転軸とは垂直なｘ軸とを２軸として例示している。なお、以後は説明の簡略化のため、ｘ軸とｚ軸はさらに以下の意味を持つものとする。
＊ｘ軸とｚ軸は切削工具３の刃先の位置を示す。
＊チャック上表面かつ回転軸上を原点とし、ｚ軸はチャック上表面から離れる方向をプラスとし、ｘ軸はチャック回転軸から離れる方向をプラスとする。

なお、図１（ａ）ではユーグリッド座標系で説明する場合に備えてｙ軸も記載しているが、ＮＣデータで加工経路を記述する時には必須でない軸である。

＜＜円筒座標系＞＞
ｘ軸とｚ軸は回転しない切削工具、刃物台、又は刃先に対して付与される座標系であるため、回転する素材１に対して用いると説明が複雑となる。よって、以後の説明では素材１に対しては円筒座標系を用いて説明する。円筒座標系に於いて、与えられた点Pの３つの座標成分（ρ,φ,ｃｚ）は以下で与えられる。
＊動径距離ρ=基準軸から点Ｐまでのユーグリッド距離
＊方位角φ＝基準平面上の基準方向と原点から点Pの基準平面への正射影へ結んだ直線との間の角
＊高さｃｚ＝基準平面から点Pまでの距離
ここで、基準軸はチャックの回転軸であり、基準方向は図１（ａ）のｘ軸方向であり、基準軸に直交する基準平面はチャックの上表面とする。つまり、チャック上表面と回転軸との交点が原点Ｏ（ρ＝０，φ＝０度，ｃｚ＝０）となる。なお、基準方向は、チャックに固定の方向ではなく、切削工具３又は刃物台の第１の移動軸と平行な関係である。別な言い方をすると、主軸によってチャックが回転した場合でも、基準方向はチャックの回転に合わせて回転しない存在である、と言える。

なお、以後の説明で最も使われる円筒座標系の座標は動径距離ρと高さｃｚである。

＜＜計測機器＞＞
計測機器（以後、形状計測機器と呼ぶことがある）は素材１の形状（特に切削前の形状）を測定する機器である。計測機器は、例えば光切断法や縞干渉法やＦＭＣＷ法を用いた非接触式の計測機器であることが考えられるが、タッチプローブ等を用いた接触式で計測してもよい。なお、本実施例では計測機器はこうした測定方式を用いて測定した素材１の形状を３次元点群データとして出力する。なお、３次元点群データを生成するにあたり、計測機器はチャックの回転角度を取得してもよい。

図２は計測機器を用いたその他の計測例を示している。図１との差異は、計測機器を複数（計測機器４と計測機器５）有すること、計測機器を刃物台に固定した上で、刃物台を移動させることでより広範囲を測定することである。なお、計測機器の移動機構は刃物台以外、例えばアームを用いてもよい。また、計測機器は本願出願人が出願した特開2020-051892に開示の装置を用いてもよい。

＜＜制御装置６＞＞
制御装置６は、工作機械２のユーザ又は他の装置からＮＣデータを受信し、当該ＮＣデータに従って、主軸の回転速度や切削工具の移動を制御する装置である。制御装置６の例はコンピュータ数値制御（Computerized Numerical Control)装置である。なお、制御装置６は典型的にはプロセッサと、記憶資源７２と、ユーザインターフェースを備える。また、制御装置６は、ネットワークインターフェースデバイス、やＵＳＢ等のペリフェラルインターフェースを有してもよい。各構成物の具体例は後程説明する加工経路生成装置７と同様であってもよい。つまり、制御装置６はプロセッサシステムであってもよいということである。また、制御装置６と加工経路生成装置７とは共通のハードウェアであってもよい。

＜加工経路生成装置７＞
図８は加工経路生成装置７を示す図である。加工経路生成装置７は、１以上のプロセッサ７１と、１以上の記憶資源７２と、を少なくとも含む。ここで、プロセッサの例はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）が考えられるが、後程示す処理を計算機が実行できるのであれば、ほかの回路であってもよい。記憶資源７２は、HDD（Hard Disk Drive）やSSD（Solid State Drive）といった不揮発メモリでもよく、SRAMやDRAMのような揮発メモリでもよく、揮発メモリと不揮発メモリのミックスでもよい。なお、図示は省略したが、加工経路生成装置７は、ユーザーインターフェースデバイス、ネットワークインターフェースデバイス、ペリフェラルインターフェースデバイスを有してもよい。加工経路生成装置７の例はパーソナルコンピュータ、サーバー計算機、クラウドサーバ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、およびこれらの組み合わせが例である。いずれも１以上のプロセッサと１以上の記憶資源を有するため、これら装置又は装置群をまとめてプロセッサシステムと呼ぶ。

記憶資源７２には、加工経路生成プログラム７２１が少なくとも格納されている。プロセッサ７１が記憶資源７２から加工経路生成プログラムを読み込み、実行することで、後程説明する、加工経路生成処理を行う。よって、加工経路生成処理の実行主体は、プロセッサ７１とも、加工経路生成装置７とも、加工経路生成プログラム７２１とも言うことができる。なお、加工経路生成７２１プログラムは、不揮発記憶媒体（図示省略）や他のプロセッサシステムに記憶されていてもよい。これらから、加工経路生成プログラム７２１を加工経路生成装置７にインストールしてもよいということである。

＜＜データ＞＞
以下、ＮＣデータ生成処理が生成（一時的生成も含む）および参照するデータについて、一部を説明する。これらデータは記憶資源７２に格納（一時的な格納も含む）されてもよく、プロセッサ７１のキャッシュメモリに格納されてもよい。

＜＜＜ＮＣデータ（生成ＮＣデータ、参照ＮＣデータ）７４０＞＞＞
ＮＣデータ（ＮＣプログラム）７４０は、切削工具の経路とチャックの回転数（正確には主軸の回転数）を少なくとも含むデータである。なお、ＮＣデータ７４０はその他のＮＣプログラムが表記できる項目を含んでもよい。なお、本実施例に於けるＮＣデータ７４０は、ＮＣプログラム生成プログラムで生成されるＮＣデータ（生成ＮＣデータ）の他、オプションとして参照されるＮＣデータ（参照ＮＣデータ）が存在する。

＜＜＜素材三次元形状データ７３１＞＞＞
素材三次元形状データ７３１は、素材１の三次元形状を示すデータである。典型的には図１および図２の形状計測機器４および５により計測、必要に応じて前処理をすることで生成される。典型的には、素材三次元形状データ７３１は、ユーグリッド座標系又は円筒座座標系に従って表記された点データの群（点群データ）である。

＜＜＜形状輪郭線データ７３５＞＞＞＞
旋削加工の場合、素材１の回転角度と、切削工具３の位置とを厳密に一致させることは難しい。これは素材１の回転をステージではなく、高速回転させる主軸で行うことに起因する。そのため、素材１の回転角度が所定角度となった時点で切削工具３の位置を変更する、といったことは困難である。形状輪郭線データ７３５（および後術する素材輪郭線データ７３６）はそのような状況に対応するため、素材１の三次元形状を円筒座標系の動径距離ρ（代表動径距離と呼ぶことがある）と高さｃｚの二次元に次元削減して表現した形状データである。なお、所定の高さｃｚ１の代表動径距離（ｃｚ１）は以下で求める。
＊素材外面の代表動径距離（ｃｚ１）＝高さｃｚ１の外表面の動径距離ρのうち、最大の
距離。
＊素材内面の代表動径距離（ｃｚ１）＝高さｃｚ１の外表面の動径距離ρのうち、最小の距離。

図４を用いて代表動径距離を例示する。図４は、図１（ｂ）の素材１の右上を拡大した部分に相当する。なお、図１と比較すると外側の凹凸はより強調され、内側の面の偏心はやや緩やかに表現している。表面２０１のような素材１の外側面の素材形状に対しては、横方向接触位置は、外側面で一番飛び出ている位置（外側面の凸と呼ぶことがある）ｐｏｕｔ＿ｍａｘの動径距離ρｏｕｔ＿ｍａｘが代表動径距離となる。２１０のような素材１の素材形状の内側面に対しては、内側面で一番回転軸ｃｚに近い位置（内側面の凸と呼ぶことがある）ｐｉｎの動径距離ρｉｎが代表動径距離となる。なお、本明細書では、凸を山、凹を谷、と呼ぶこともある。

＜＜＜素材輪郭線データ７３６＞＞＞
素材１のチャック固定箇所以外を切削対象とする場合は、素材輪郭線データ７３６は形状輪郭線データ７３５に格納された素材輪郭線そのものである。一方で、素材１の一部を切削する場合は、当該切削対象領域に含まれる形状輪郭線を素材輪郭線データ７３６に格納する。なお、切削対象外領域についての計算負荷を軽減するための工夫であるため、当該場合でも形状輪郭線を素材輪郭線としてもよい。つまり、素材輪郭線も素材１の全て又は一部を円筒座標系の動径距離ρ（代表動径距離とも言える）と高さｃｚの二次元に次元削減して表現した形状データと言える。

＜＜＜素材凹凸量データ７３７＞＞＞
素材凹凸量データ７３７は、各高さｃｚ毎の凹凸量を示すデータである。素材凹凸量データ７３７は、形状輪郭線又は素材輪郭線の次元削減で失われた凹凸量を示すデータである、ともいえる。なお、外側面および内側面の凸は説明した通りである。外側面の凹は位置ｐｏｕｔ＿ｍｉｎのように、外側面で一番引っ込んでいる位置を指す。内側面の凹は内側面で一番引っ込んでいる位置を指す。その上で、凸凹量は、以下となる。
＊外側面の場合の凸凹量＝ρｏｕｔ＿ｍａｘ － ρｏｕｔ＿ｍｉｎ
＊内側面の場合の凹凸量＝ρｉｎ － 内側面の凹のρ
なお、各高さｃｚ毎の凹凸量は上記２つでなくてもよい。内側面がない場合は１つでもよく、より複雑な入れ子構造で外側から第１外側面－第１内側面－第２外側面－第２内側面のような素材１の形状を持つ場合は、凸凹量は４つとなる。また、凸凹量は後程説明する図６のように素材１の上表面に対する凸凹量を他と独立に保有してもよい。
なお、素材凹凸量は、素材三次元形状が示す、方位角φと高さｃｚ毎の動径距離ρを、高さｃｚ毎の値に次元圧縮しているとみなしてもよい。

＜＜＜切削目標輪郭線データ７３２＞＞＞
切削目標輪郭線データ７３２は、切削加工後の素材の目標輪郭線を示すデータである。なお、素材１の切削加工として荒加工（フェーズ）と仕上げ加工（フェーズ）とにフェーズ分けして切削する場合、切削目標輪郭線は、仕上げ加工後の目標となる輪郭線である。なお、切削目標輪郭線データ７３２は、形状輪郭線や素材輪郭線と同様に、高さｃｚと動径距離ρとの組み合わせで表現してもよい。言い方を変えると、高さｃｚと動径距離ρの二次元空間（平面）で輪郭線を規定してもよい、ということである。

なお、切削目標輪郭線は、例えば以下のいずれかの方法にて取得してもよい。
＊加工経路生成装置７が、切削後の素材三次元形状を示したデータ（例えばＣＡＤデータ）を読み込んで切削目標輪郭線を生成し、データ７３２に格納する。
＊参照ＮＣデータを、工作機械２の動作を模擬するシミュレータプログラムで仮想的に実行することで、切削後の素材三次元形状を算出する。

＜＜＜目標仕上げ代厚さデータ７３３（オプション）＞＞＞
目標仕上げ代厚さは、素材１の切削工程として、荒加工と仕上げ加工とで切削条件を分けて切削する場合のオプションであり、仕上げ加工フェーズで切削する素材の最低厚さ（又は平均厚さ）の目標値である。目標仕上げ代厚さデータ７３３は、このような目標仕上げ代厚さが格納されている。

＜＜＜想定黒皮厚さデータ７３４（オプション）＞＞＞
想定黒皮厚さは、素材１の表面に存在する黒皮厚さの想定値を示す。想定黒皮厚さは、典型的には素材１で想定される最大黒皮厚さにマージン量を加えた値であることが典型的であるが、素材１で想定される平均黒皮厚さを用いてもよい。想定黒皮厚さデータ７３４は、このような想定黒皮厚さが格納されている。

＜＜＜ＮＣデータ詳細＞＞＞
なお、本実施例に於ける加工経路は、ＮＣプログラムにおけるＧコード（又は１以上のＧコードとＧコードに影響を与える他のコードの集合体）が示す加工経路である。

＜ＮＣデータ生成処理で生成するＮＣデータ又はＮＣデータ生成処理の特徴＞
図４乃至図７を用いてＮＣデータ生成処理で生成するＮＣデータの特徴を説明する。本実施例に於いて生成された生成ＮＣデータの特徴は以下の通りである。

（特徴１）精度悪化又は切削工具３の早期摩耗の原因となる、不連続切削を軽減するため、切削工具３が素材１から離間する頻度を軽減する（理想的には高さｃｚ切削中は常に切削工具３が素材１に接している）。そのために、生成ＮＣデータの加工経路２０３は、図５の通り、形状輪郭線又は素材輪郭線が示す代表動径距離から、凸凹量だけ素材１の内部に移動させた位置に刃先が位置するような加工経路となっている。

(特徴２）一方で、仕上げ加工後の品質を一定にするため、仕上げ代を残すような荒加工向け加工経路を生成する。図５では、荒加工の加工経路２０３が、切削目標輪郭線２０４から目標仕上げ厚さの距離を保っている。なお、図５の例は、切削工具の許容最大切り込み量が十分に大きく、表面２０１から切削目標輪郭線２０４まで切削できる場合に限った例である。

（特徴３）切削前の素材１を高温下で製造する場合に生じ得る黒皮層（例えば鍛造や鋳造や圧延で生じる）による切削工具３の早期摩耗を軽減させる。黒皮層は黒皮層より下部の部位（地肌部）よりも硬度が高いため、切削工具３の刃先が黒皮層内を切削してしまうと、刃先が地肌部を切削しているよりも早く摩耗する。よって、切り込み量を増やすことで、刃先が黒皮層内を切削してしまうことを軽減することで、切削工具３の早期摩耗を軽減することができる。

（特徴４）仕上げ代確保による仕上げ加工後の品質維持を、工具摩耗より優先させる。素材１凸凹量が大きすぎる場合、又は黒皮層が厚すぎる場合、特徴１や特徴３の処理を優先させて、特徴２に記載の仕上げ代の確保に失敗することを抑止する。図６及び図７の例では、素材輪郭線３０１と後程説明する素材輪郭線を、凸凹量を加味して移動させた輪郭線３０２と、仕上げ代３０３との関係を示している。図６の例では移動後の輪郭線３０２が特徴１を優先させることで、仕上げ代３０３の領域３０５の中に移動後の輪郭線３０２が入ってしまっており、仕上げ代が確保できていない。よって、こうした状況が発生することが予想された場合は、図７に示すように、領域３０５の移動後の輪郭線３０２を、仕上げ代の外に再移動させる。なお、図６及び図７の３０４は、切削目標輪郭線を示す。

＜ＮＣデータ生成処理＞
図３は、ＮＣデータ生成処理を示すフローチャートである。フローチャートの実行主体は、前述の通り、プロセッサ７１とも、加工経路生成装置７とも、加工経路生成プログラム７２１とも言うことができるが、以下では代表して加工経路生成プログラム７２１とする。なお、本処理の開始は、例えば工作機械のユーザからの指示を加工経路生成装置７のユーザインターフェースを介して受信することが考えられる。また、より好適には、加工経路生成プログラム７２１は、目標仕上げ代や想定黒皮厚さを工作機械のユーザから（ユーザインターフェースを介して）受信し、記憶資源７２に格納する処理を有することが好ましい。また、より好適には、加工経路生成プログラム７２１は、切削目標輪郭線を、ペリフェラルインターフェースやネットワークインターフェースを介して不揮発メモリや他のプロセッサシステムから受信できることが好ましい。なお、切削目標輪郭線を、参照ＮＣデータ（切削工具の情報を伴ってもよい）から生成する場合は、当該データを同様な方法で受信できることが好ましい。
以下、各ステップを説明する。

（ステップＳ１０１）加工経路生成プログラム７２１は、素材１の素材三次元形状を取得し、記憶資源７２（より具体的には素材三次元形状データ７３１）に格納する。当該取得は、以下のいずれかが例である。
＊図１および図２に記載の形状計測機器４および形状計測機器５で計測する。具体的には、チャックに固定した素材１を回転させつつ、形状計測機器４および５で機器から素材１の計測光照射表面位置までの距離を計測する。当該距離とチャックの回転角度と、形状計測機器４又は５の位置に基づいて、素材１の三次元形状を計算する。このようにすると、より直接的にチャックの回転軸を基準軸とする円筒座標系に従った、素材１の三次元形状を計算（すなわち取得）することができる。
＊チャック固定前の素材１を、形状計測機器５で形状測定し、その結果を加工経路生成プログラム７２１が受信（すなわち取得）する。この場合は、素材三次元形状はユーグリッド座標系で表記されることが典型である。

（ステップＳ１０２）加工経路生成プログラム７２１は、素材三次元形状（素材三次元形状データ７３１に格納）から、素材凹凸量を算出する。算出方法の具体例はデータの章にて説明した通りである。なお、当該プログラム７３１は、算出した素材凹凸量を、素材凹凸量データ７３７に格納する。

（ステップＳ１０３）加工経路生成プログラム７２１は、素材三次元形状（素材三次元形状データ７３１に格納）から、素材輪郭線を生成する。生成方法の具体例はデータの章にて説明した通りである。なお、当該プログラム７３１は、生成した素材輪郭線を、素材輪郭線データ７３６に格納する。

（ステップＳ１０４）加工経路生成プログラム７２１は、素材凸凹量（素材凹凸量データ７３７に格納）に基づいて、素材輪郭線を素材内側方向に移動させる。なお、素材内側とは、前述の通り、外側面の場合は、チャックの回転軸に近づく方向が素材内側方向であり、内側面の場合は、チャックの回転軸から遠のく方向が素材内側方向であり、素材上表面の場合は、チャックの上表面に近づく方向が素材内側方向である。なお、当該移動の例は、以下である。
＊側面の場合、当該移動は、高さｃｚ毎の素材輪郭線の動径距離ρ（代表動径距離）から素材内側方向になるように凸凹量（高さｃｚ毎に存在）を減算（外側面の場合。内側面ならば加算）させる。なお、加算又は減算する前の凸凹量にマージン確保のための演算を凸凹量に行ってもよい。

（ステップＳ１０５）加工経路生成プログラム７２１は、移動後の素材輪郭線が仕上げ代に含まれるか判断する。なお、当該仕上げ代の領域特定は、例えば以下で行う。
＊切削目標輪郭線（切削目標輪郭線データ７３２に格納）の動径距離ρと、当該動径距離ρを素材外側に目標仕上げ代厚さだけ移動さえた輪郭線（以後、仕上げ代境界と呼ぶ）と、の間の領域を仕上げ代と認識する。

（ステップＳ１０６）加工経路生成プログラム７２１は、仕上げ代に含まれる移動後の素材輪郭線の一部を、仕上げ代の外に再移動する。なお、再移動の典型例は、当該素材輪郭線の一部（仕上げ代に含まれていた一部の意味）を仕上げ代境界の上に移動させることであるが、それより素材外側に移動させてもよい。

（ステップＳ１０７）加工経路生成プログラム７２１は、ステップＳ１０５又はステップＳ１０６の移動後（再移動後含む）の素材輪郭線に関して、少なくとも一部の輪郭線が黒皮層内を通過するか判断する。なお黒皮層領域特定は、例えば、素材１の三次元形状の表面から、当該表面を想定黒皮厚さ（想定黒皮厚さデータ７３４に格納）だけ素材内側に移動させた境界（以後、黒皮層境界２０２と呼ぶ）までの領域を、黒皮層と特定することが考えられる。なお、想定黒皮厚さは一定の定数でなくてもよい。例えば外側面と内側面と上面とで異なる厚さとしてもよく、素材１の表面上の分布として規定できるようにしてもよい。

（ステップＳ１０８）加工経路生成プログラム７２１は、黒皮層に含まれる移動後の素材輪郭線の一部を、黒皮層の外に再移動する。なお、再移動の典型例は、当該素材輪郭線の一部（黒皮層に含まれていた一部の意味）を黒皮層境界２０２の上に移動させることであるが、それより素材外側に移動させてもよい。

（ステップＳ１０９）加工経路生成プログラム７２１は、Ｓ１０４乃至Ｓ１０８で移動後（再移動も含む）の素材輪郭線に基づいて、表面切削用の加工経路を生成する。当該加工経路の生成は、移動後の素材輪郭線をなぞる直線又は曲線を示すＧコードを生成することが例である。なお、生成した加工経路は荒加工の一部と扱うことが典型的であるが、そうでなくてもよい。

（ステップＳ１１０）加工経路生成プログラム７２１は、移動後の素材輪郭線から、仕上げ代境界までの領域を切削する加工経路を生成する（ただし、当該領域が残っている場合）。加工経路生成プログラム７２１は、また、仕上げ代境界から切削目標輪郭線までを切削する加工経路を生成する。当該経路生成を行うため、ＣＡＭツールを加工経路生成装置７で実行してもよい。他の生成例としては、移動後の素材輪郭線を荒加工用の切削工具３の最大切り込み量だけ素材内側に移動させた線をなぞるＧコードの生成を、仕上げ代境界を超えない範囲で繰り返し行ってもよい。仕上げ加工についても同様である。

（ステップＳ１１１）加工経路生成プログラム７２１は、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０で生成した加工経路を含む生成ＮＣデータを生成し、記憶資源７２に格納する。以上がＮＣデータ生成処理のフローチャートの説明である。

＜バリエーション＞
以上、本実施例について説明した。なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。例えば、加工システム１０は工作機械２を含まないなど加工システム１０のサブコンビネーションも本発明の一形態である。その他のバリエーションについては以下の通りである。
＊加工経路を示すデータはＮＣデータ（ＮＣプログラム）以外でもよい。よって、ＮＣデータ生成プログラムは、加工経路生成プログラムと呼んでもよい。
＊図３で示したフローチャートでは、荒加工用途と仕上げ加工用途（および荒加工用語）の加工経路を一つのＮＣデータに含めたが、別々のＮＣデータとなるように生成してもよい。
＊上記例では、荒加工と仕上げ加工の組み合わせで説明したが、仕上げ加工がない加工経路を生成してもよい。さらには、荒加工で説明した処理を仕上げ加工や荒加工やほかの加工に対して適用してもよい。
＊切削目標輪郭線に目標仕上げ代厚さだけ肉付けした線を、仕上げ代境界としてもよい。
＊素材凹凸情報の凸凹量は、上記実施例では各高さｃｚ毎(例えば1mm毎)に具体的な数値を持つ前提で説明したが、データ量削減のために間引いてもよく、補完処理を行ってもよい。
＊素材１を固定する治具（固定治具）はチャック以外でもよい。例えば、ホルダである。
＊加工経路は、切削工具３の経路、切削工具３の刃先経路、又は刃物台の経路、の何れの経路を示してもよい。
＊加工経路はｙ軸を指定できてもよい。
＊生成ＮＣデータは、荒加工、仕上げ加工毎に異なる種類の切削工具３を利用するための、工具交換指示を含んでもよい。
＊形状輪郭線、素材輪郭線、素材凹凸量は、記憶資源７２への格納を省略してもよい。

１ 素材、２ 工作機械、３ 切削工具、４ 計測機器、５ 計測機器、６ 制御装置、７ 加工経路生成装置、１０ 加工システム、７１ プロセッサ、７２ 記憶資源

Claims (11)

1. １以上のプロセッサと、
   加工経路生成プログラムを格納した１以上の記憶資源と、
   を有する、プロセッサシステムであって、
   前記加工経路生成プログラムを実行することで、前記プロセッサは：
   （１）素材の三次元形状を取得し、
   （２）前記素材の三次元形状から、前記素材の外側面で最も飛び出ている位置である外側面の凸と前記外側面で最も引っ込んでいる位置である外画面の凹の差分、および、前記素材の内側面で最も回転軸に近い位置である内側面の凸と前記内側面で最も引っ込んでいる位置である内画面の凹の差分を示す、前記素材の凹凸情報を算出し、
   （３）前記素材の三次元形状から、前記素材の形状輪郭線を示す素材輪郭線を生成し、
   （４）前記凹凸情報に基づいて、前記素材輪郭線を素材内側に移動し、
   （５）移動後の素材輪郭線に基づいて、前記素材の表面を切削する加工経路を生成する、
   ことを特徴としたシステム。
2. 請求項１記載のシステムであって、
   （３）の前記素材輪郭線の生成は、前記素材の三次元形状を、高さｃｚを定数とし、円筒座標系の動径距離ρと方位角φを変数として形成される二次元形状に次元削減すること
   を少なくとも含むシステム。
3. 請求項１記載のシステムであって、
   前記システムはさらに、ユーザインターフェース又はネットワークインターフェースを有し、
   前記プロセッサは：
   （６）前記ユーザインターフェース又は前記ネットワークインターフェースを介して、目標仕上げ代厚さを受信し、
   （７）前記素材の切削加工後の目標輪郭を示す切削目標輪郭線を取得し、
   （８）前記切削目標輪郭線と、前記目標仕上げ代厚さと、に基づいて、仕上げ代領域を認識し、
   （９）前記仕上げ代領域に含まれる、（４）で移動後の素材輪郭線又はその一部を、前記仕上げ代領域の外に再移動する、
   ことを特徴とするシステム。
4. 請求項３記載のシステムであって、
   前記プロセッサは：
   （１０）前記ユーザインターフェース又は前記ネットワークインターフェースを介して、想定黒皮厚さを受信し、
   （１１）前記素材の三次元形状と、前記想定黒皮厚さと、に基づいて、黒皮層を認識し、
   （１２）前記黒皮層に含まれる、（４）又は（９）での素材輪郭線又はその一部を、前記黒皮層の外に再移動する、
   ことを特徴とするシステム。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のシステムであって、
   前記システムは、工作機械をさらに有する、
   システム。
6. プロセッサシステムが有するプロセッサにより、
   （１）素材の三次元形状を取得し、
   （２）前記素材の三次元形状から、前記素材の外側面で最も飛び出ている位置である外側面の凸と前記外側面で最も引っ込んでいる位置である外画面の凹の差分、および、前記素材の内側面で最も回転軸に近い位置である内側面の凸と前記内側面で最も引っ込んでいる位置である内画面の凹の差分を示す、前記素材の凹凸情報を算出し、
   （３）前記素材の三次元形状から、前記素材の形状輪郭線を示す素材輪郭線を生成し、
   （４）前記凹凸情報に基づいて、前記素材輪郭線を素材内側に移動し、
   （５）移動後の素材輪郭線に基づいて、前記素材の表面を切削する加工経路を生成する、
   ことを特徴とした加工経路生成方法。
7. 請求項６記載の加工経路生成方法であって、
   （３）の前記素材輪郭線の生成は、前記素材の三次元形状を、高さｃｚを定数とし、円筒座標系の動径距離ρと方位角φを変数として形成される二次元形状に次元削減すること
   を少なくとも含む加工経路生成方法。
8. 請求項７記載の加工経路生成方法であって、
   前記プロセッサシステムはさらに、ユーザインターフェース又はネットワークインターフェースを有し、
   前記プロセッサは：
   （６）前記ユーザインターフェース又は前記ネットワークインターフェースを介して、目標仕上げ代厚さを受信し、
   （７）前記素材の切削加工後の目標輪郭を示す切削目標輪郭線を取得し、
   （８）前記切削目標輪郭線と、前記目標仕上げ代厚さと、に基づいて、仕上げ代領域を認識し、
   （９）前記仕上げ代領域に含まれる、（４）で移動後の素材輪郭線又はその一部を、前記仕上げ代領域の外に再移動する、
   ことを特徴とする加工経路生成方法。
9. 請求項８記載の加工経路生成方法であって、
   前記プロセッサは：
   （１０）前記ユーザインターフェース又は前記ネットワークインターフェースを介して、想定黒皮厚さを受信し、
   （１１）前記素材の三次元形状と、前記想定黒皮厚さと、に基づいて、黒皮層を認識し、
   （１２）前記黒皮層に含まれる、（４）又は（９）で移動後の素材輪郭線又はその一部を、前記黒皮層の外に再移動する、
   ことを特徴とする加工経路生成方法。
10. 請求項６乃至９のいずれかに記載の加工経路生成方法であって、
    前記プロセッサシステムは、工作機械と接続する、
    加工経路生成方法。
11. 請求項６乃至１０のいずれかに記載の方法を前記プロセッサシステムに実行させるプログラム。