专利名称：自动编程装置以及方法
技术领域：
本发明涉及自动编程装置以及自动编程方法，在对原材料形状(material shape) 实施倒角加工时，通过简单的操作，可生成用于使工具进行移动来加工的工具路径数据，并且可以选择与倒角加工的对象部位对应的倒角加工方法。
背景技术：
在输入了包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据的用于进行部分性的加工的加工单位数据、并根据所输入的加工单位数据生成用于使机床进行动作的控制指令信息的自动编程装置中，倒角加工是主要将所邻接的面与面交叉的边界部分的角部进行去除的加工，在曲面彼此的边界部分成为对象的情况下其倒角部分的形状变得复杂。 因此，通常通过人工或者自动编程装置，按照预先制作出的倒角加工用的(Numerical Control，数控)程序进行加工(例如，参照专利文献1)。倒角加工在大部分情况下去除角部即可，所以要求精密的精度的情况下较少，另外，根据实施倒角的部位、原材料，倒角方法也会不同，所以与其相应地，倒角的指示方法也不同。专利文献1 日本特开2005-271148号公报(第6页，图1、5)
发明内容
在以往的自动编程装置中，关于倒角加工，通常通过人工或者自动编程装置，按照预先制作出的倒角加工用的NC程序进行加工，但是包含曲面的边界部分的成为加工部位的形状复杂，如果要进行与这样的复杂形状对应的倒角加工，则需要进行不仅是正交3轴而且还包括旋转轴的5轴控制下的加工的情况较多。一般，5轴加工用NC程序相比于3轴加工用更复杂，关于用于生成NC程序所需的信息，5轴加工用的信息量相比于3轴加工用也会相应地增加，用于生成信息的处理也变得繁杂，所以使用专用系统来进行运算的情况也多，容易得到高精度的运算结果。但是，在倒角加工中，存在如下问题由于在大部分情况下去除角部即可，所以要求精密的精度的情况较少，即使特意通过昂贵的专用系统得到高精度的运算结果，也无法充分利用运算结果而并非高效。本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种自动编程装置，在实施倒角加工时，即使没有CAD (ComputerAided Design，计算机辅助设计)装置、具有特别的功能的NC装置，通过简单的操作也可以生成倒角加工的工具路径，可以缩短操作时间，提高加工效率。本发明的自动编程装置根据用于对原材料形状进行部分性的加工的加工单位数据而生成控制指令数据，该自动编程装置具备加工区域形状生成部，生成加工单位数据的加工区域形状数据；以及倒角加工工具路径生成部，将加工区域形状数据作为关于倒角加工的对象部位的形状数据，根据包括倒角加工的对象部位的形状数据、使用工具数据以及加工条件数据的数据，生成用于倒角加工的工具路径数据，倒角加工工具路径生成部具有 倒角加工面定义部，根据预先存储的加工区域形状数据以及加工条件数据，针对倒角加工的对象部位的形状，生成对倒角加工后的倒角加工面进行定义的形状数据；基准点序列生成部，根据预先存储的加工区域形状数据、使用工具数据以及加工条件数据，生成作为用来生成用于倒角加工的工具路径数据的基准的基准点序列；以及工具基准位置生成部，针对基准点序列的各个基准点和由倒角加工面定义部生成的倒角加工面，生成倒角加工工具一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置。本发明具备根据包括倒角加工的对象部位的形状数据、使用工具数据以及加工条件数据的数据而生成用于倒角加工的工具路径数据的倒角加工工具路径生成部，所以可以通过简单的操作来生成倒角加工的工具路径，可以缩短操作时间，提高加工效率。
图1是本发明的实施方式1中的自动编程装置的结构图。图2是本发明的实施方式1中的自动编程装置的流程图。图3是本发明的实施方式1中的车削外径加工的加工单位数据。图4是本发明的实施方式1中的车削外径加工前后的原材料形状的立体图。图5是本发明的实施方式1中的车削外径加工中的加工区域形状的详细图。图6是本发明的实施方式1中的加工前后的原材料形状的立体图。图7是本发明的实施方式1中的每3个加工单位的加工区域形状的立体图。图8是示出本发明的实施方式1中的所选择的边缘的立体图。图9是本发明的实施方式1中的倒角加工的加工单位数据。图10是本发明的实施方式1中的倒角加工对照部位形状参照数据。图11是示出本发明的实施方式1中的倒角加工工具路径生成部的结构的框图。图12是示出本发明的实施方式1中的倒角加工工具路径生成的说明中使用的原材料形状的一个例子的图。图13是本发明的实施方式1中的由倒角加工工具路径生成部进行的处理的流程图。图14是示出一般的加工图中使用的倒角加工的图案的一个例子的图。图15是本发明的实施方式1中的将转印边缘进行分割而生成基准点的处理的说明图。图16是本发明的实施方式1中的将转印边缘进行分割而生成基准点的处理的说明图的一部分放大图。图17是本发明的实施方式1中的剖面平面的说明图。图18是图17的倒角加工的对象部位的放大图。图19是本发明的实施方式1中的求出使用球头立铣刀的情况下的基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。图20是本发明的实施方式1中的求出使用平底立铣刀的情况下的基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。图21是本发明的实施方式1中的求出使用倒角切割机(chamfering cutter)的情况下的基准点与工具基准位置的距离的处理的说明图。图22是本发明的实施方式1中的实施了倒角加工之后的倒角加工部位的立体图。
图23是本发明的实施方式2中的剖面平面的说明图。附图标记说明1 原材料形状数据输入部；2 加工单位数据输入部；3 加工程序存储部；4 加工后原材料形状生成部；5 关联加工单位数据抽出部；6 加工程序解析部；7 工具路径生成部；8 加工区域形状生成部；9 倒角加工工具路径生成部；10 控制指令生成部；21 倒角加工面定义部；22 基准点序列生成部；23 工具基准位置生成部；50 加工后原材料形状； 51、52 倒角加工部位；61 第1加工面；62 第2加工面；101 加工区域形状；102 加工区域轮廓形状；103 加工目标轮廓形状；Ei 交叉边缘；Ei'转印边缘；Fij 剖面平面；Nlij、 N2ij 法线矢量；Pij 基准点；Qij 工具基准位置；Vij 基准矢量；Vij'转印矢量。
具体实施例方式实施方式1.图1是本发明的实施方式1中的自动编程装置的结构图。自动编程装置根据用于对原材料形状进行部分性的加工的部分加工的加工单位数据，生成控制指令数据，该自动编程装置被输入包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据的用于进行部分性的加工的加工单位数据，解析所输入的加工单位数据而生成用于使机床进行动作的控制指令数据。在图1中，自动编程装置包括原材料形状数据输入部1、加工单位数据输入部2、 加工程序存储部3、加工区域形状生成部8、以及控制指令生成部10。原材料形状数据输入部1从外部输入对原材料形状进行定义的数据，并在加工程序存储部3中保存数据。如果以中空圆筒状的原材料形状为例子，则外周部圆筒面的直径、 中空部圆筒面的直径、以及圆筒面中心轴方向长度相当于对原材料形状进行定义的数据。 加工单位数据输入部2输入对存储在加工程序存储部3中的加工单位数据中包含的加工区域形状数据进行参照的其他加工单位参照型的加工单位数据，并将其他加工单位参照型的加工单位数据输出到加工程序存储部3，该加工单位数据输入部2从外部输入对加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等加工单位进行定义的数据，并将数据保存到加工程序存储部3中。作为其他加工单位参照型的加工单位数据，有倒角加工的加工单位数据等。 加工程序存储部3存储原材料形状数据和按照包括其他加工单位参照型的加工单位数据的加工单位数据的加工顺序进行了排列的列表。另外，加工后原材料形状生成部4根据加工程序存储部3中存储的原材料形状数据以及加工单位数据，生成加工后原材料形状数据，由关联加工单位数据抽出部5对所生成的加工后原材料形状数据进行显示/处理。加工后原材料形状数据是根据原材料形状数据和已经定义完毕的加工单位的加工区域形状数据从原材料形状去除了已经定义完毕的加工单位的加工区域形状后得到的加工区域去除原材料形状数据。关联加工单位数据抽出部5在加工单位数据输入部2中从外部输入倒角加工的加工单位数据时，对由加工后原材料形状生成部4生成的加工后原材料形状数据进行图形显示。然后，接受来自操作人员的倒角加工对象部位的指示，对于转印为加工区域去除原材料形状的加工区域形状的面，附加用于对所对应的加工单位的加工区域形状的面进行确定的数据作为属性，从在加工区域去除原材料形状上指示了的边缘，抽出用于对附属于与其邻接的面的加工单位的加工区域形状的面进行确定的数据，从所抽出的数据中，抽出其他加工单位参照型加工单位的加工区域形状数据的参照数据，并向加工单位数据输入部2发送参照数据。另外，加工程序解析部6在根据加工程序生成控制指令时，对加工程序存储部3中存储的加工单位数据进行解析，准备用于生成工具路径数据的使用工具数据、加工条件数据等，并向工具路径生成部7以及倒角加工工具路径生成部9发送数据。工具路径生成部 7针对倒角加工以外的加工单位，根据加工单位数据生成工具路径数据，并向控制指令生成部10发送工具路径数据。加工区域形状生成部8在解析加工单位数据而生成控制指令数据时，针对其他加工单位参照型加工单位数据，根据所参照的加工单位的加工区域形状数据和加工程序存储部3中存储的原材料形状数据，生成部分加工的加工单位数据的加工区域形状数据、即实施倒角加工的部位的加工区域形状数据。然后，加工区域形状生成部8将实施倒角加工的部位的加工区域形状数据发送到倒角加工工具路径生成部9。倒角加工工具路径生成部9根据针对倒角加工的加工单位由加工区域形状生成部8抽出的倒角加工的加工区域形状数据、由加工程序解析部6抽出的使用工具数据、加工条件数据等，生成用于倒角加工的工具路径数据，并向控制指令生成部10发送工具路径数据。控制指令生成部10是根据包含加工区域形状数据的部分加工的加工单位数据而生成控制指令数据的装置，该控制指令生成部10接收由工具路径生成部7以及倒角加工工具路径生成部9生成的工具路径数据，生成用于控制机床的控制指令数据并输出到控制装置的控制部(未图示)。说明这样构成的自动编程装置的动作。图2示出本实施方式中的自动编程装置的流程图。自动编程装置按照图2所示的流程图进行动作。在步骤S201中，检查是否进行程序输入的操作人员指示，在是实施程序输入的指示的情况下进入到步骤S202，在是不实施的指示的情况下进入到步骤S209。在步骤S202中，检查是否输入原材料形状数据的操作人员指示，在是实施原材料形状数据输入的指示的情况下进入到步骤S203，在是不实施的指示的情况下进入到步骤 S204。在步骤S203中，在原材料形状数据输入部1中，通过来自操作人员的指示等而从外部输入原材料形状数据，所输入的数据被保存到加工程序存储部3。在步骤S203的处理之后，返回到步骤S201。在步骤S204中，检查是否输入倒角加工的加工单位数据的操作人员指示，在是实施倒角加工的加工单位数据的输入的指示的情况下进入到步骤S206，在是不实施的指示的情况下进入到步骤S205。在步骤S205中，在原材料形状数据输入部1中，通过来自操作人员的指示而从外部输入倒角加工以外的加工单位的数据，所输入的数据被保存到加工程序存储部3。图3 图5示出倒角加工以外的加工单位数据的一个例子。加工单位数据包括加工区域形状、加工方法、使用工具、加工条件等数据。图3示出车削外径加工的加工单位数据的例子。作为加工区域形状数据具有ZX平面内的闭合轮廓形状数据，作为加工方法数据具有加工的种类(车削外径)、加工过程(从粗加工到精加工)，作为使用工具具有对各加工过程(粗加工、精加工)中的工具进行确定的数据，作为加工条件具有各加工过程中的主轴转速、传送速度等数据。图4是车削外径加工前后的原材料形状的立体图。图4的(a)示出进行车削外径加工前的原材料形状，图4的(b)示出进行了车削外径加工之后的原材料形状。图5详细示出从图4所示的原材料形状形成加工后原材料形状的车削外径加工中的加工区域形状。在加工方法是车削外径加工的情况下，ZX平面内的2种轮廓形状(加工目标轮廓形状103以及加工区域轮廓形状10 是加工区域形状定义数据，使该轮廓形状绕车削旋转中心轴(与Z轴平行的轴)旋转了的形状成为实际的加工区域形状101。实际的加工区域形状101的边界面由表示目标的加工后形状的位置的面(以后，将该面称为加工目标面) 和其他面(以后，将该面称为加工区域面)构成，分别作为加工区域形状数据的加工目标轮廓形状103和加工区域轮廓形状102的旋转面而得到，分别附加有编号。在图5中，FT(i) (i是编号)表示加工目标面，FW(j) (j是编号)表示加工区域面。关于具有车削外径以外的加工方法的加工单位，其实际的加工区域形状的边界也由附加了编号的加工目标面与加工区域面构成。这样，如果倒角加工以外的加工单位的数据的输入、向加工程序存储部3的保存完成，则返回到步骤S201。在步骤S204中，在是实施倒角加工的加工单位数据的输入的指示的情况下进入到步骤S206。步骤S206 S208是在输入/设定倒角加工的加工单位时所实施的工序。在步骤S206中，在加工后原材料形状生成部4中，根据加工程序存储部3中保存的原材料形状以及已保存的加工单位数据而生成加工后原材料形状数据。图6是加工前后的原材料形状的立体图。图6的(a)示出进行车削外径加工之前的原材料形状。图6的(b)示出根据车削外径加工、型腔加工(pocket machining)以及键槽加工(key groove machining)这3个加工单位而形成的加工后的原材料形状。加工后的原材料形状是通过从原材料形状去除针对各个加工单位的加工区域形状而得到的。在图 6的(b)中，(i，j)表示加工单位和加工面，i是加工单位编号，j是加工目标面的面编号。 在本实施方式中，i = 1表示车削外径加工，i = 2表示型腔加工，i = 3表示键槽加工。图7示出3个加工单位各个的加工区域形状的立体图。图7的(a)示出原材料形状W和车削外径加工的加工区域形状R0，图7的(b)示出车削外径加工的加工区域形状被去除了的加工后原材料形状W-RO和例如通过铣削端面加工进行的型腔加工的加工区域形状R1，图7的(c)示出型腔加工的加工区域形状被去除了的加工后原材料形状W-RO-Rl和例如通过铣槽加工进行的键槽加工的加工区域形状。进而，通过从加工后原材料形状去除键槽加工的加工区域形状而得到图6的(b)所示的加工后原材料形状。在从原材料形状或者加工后原材料形状去除加工区域形状时，对转印为去除后的加工后区域形状的加工区域形状的加工目标面，附加加工单位编号i和加工目标面的面编号j的对(pair)而作为属性 fn息ο在步骤S207中，在关联加工单位数据抽出部5中，根据由加工后原材料形状生成部4生成的加工后原材料形状数据，如下那样抽出对与倒角加工对象部位关联的加工单位的加工区域形状数据进行确定的确定数据。首先，在画面上图形显示加工后原材料形状数据，通过来自操作人员的利用指示设备等进行的指示，选择加工后原材料形状数据的倒角加工对象部位的一系列的边缘。此处，可以成为选择候补的边缘是转印为加工后原材料形状的属于各个加工单位的加工目标面之间的边缘、或者是原材料形状的面与加工目标面之间的边缘。接下来，针对所选择出的每个边缘，抽出附属于邻接的加工目标面的属性数据， 而作为与倒角加工对象部位关联的加工区域形状数据的确定数据。
图8 图10示出针对所选择出的边缘的倒角加工的加工单位的一个例子。图8 是示出选择为倒角加工对象部位的边缘的立体图。在图8中，粗线是边缘，E(k) (k = 0,1, 2,3)是表示选择为倒角加工对象部位的边缘的边缘编号。另外，(i，j)表示加工单位和加工面，i是加工单位编号，j是加工目标面的面编号。图9示出倒角加工的加工单位数据的例子。作为加工区域形状数据，具有倒角对象部位形状参照数据、倒角形状的图案、对倒角形状的大小或角度等进行指定的参数。此处，图10所示的倒角加工对照部位形状参照数据是用于参照与加工对象部位关联的加工区域形状数据的数据，将所抽出的加工区域形状数据的确定数据集中起来而构成了表格。在该倒角加工对照部位形状参照数据的表格中，用邻接的加工目标面的组合来表示倒角加工对象部位的边缘，进而用加工单位的编号和该加工单位中的加工目标面的编号来表示加工目标面，但是不将倒角加工对象部位的边缘的位置信息作为直接数据而持有。 关于倒角加工对象部位的边缘的位置信息，在生成控制指令数据的阶段将其计算出来。因此，即使所参照的加工单位的加工区域形状数据的位置被调整了的情况下，也可以自动向倒角加工的控制指令数据反映调整结果，所以倒角加工单位数据的调整不花费劳力和时间也可以。在步骤S208中，输入由关联加工单位数据抽出部5抽出的加工区域形状数据的确定数据和其他倒角加工的加工单位数据，在加工程序存储部3中存储倒角加工的加工单位数据。在步骤S208的处理之后，返回到步骤S201。在步骤S209中，检查是否由操作人员指示了程序的执行，在指示了程序执行的情况下进入到步骤S211，在没有指示程序执行的情况下进入到步骤S210。在步骤S211 S218中，构成了如下循环处理逐个地取出加工程序存储部3中存储的加工单位数据而生成控制指令数据。在步骤S212中，由加工程序解析部6解析处理对象的加工单位数据的内容，进行工具路径数据生成的准备。在步骤S213中，检查处理对象的加工单位数据是否为倒角加工的数据，在是倒角加工的数据的情况下进入到步骤S215，在不是倒角加工的数据的情况下进入到步骤S214。在步骤S214中，由工具路径生成部7针对倒角加工以外的加工单位数据生成工具路径，并将生成数据传送到控制指令生成部10。在步骤S215中，在加工区域形状生成部8中，针对倒角加工的加工单位数据，从存储在加工程序存储部3中的原材料形状数据和倒角加工的加工单位数据所参照的加工单位的加工区域形状数据中，抽出倒角加工对象部位的形状数据，向倒角加工工具路径生成部9传送数据。从图10所示的倒角对象部位形状参照数据中，针对倒角加工对照部位的每个边缘，参照加工单位编号和加工区域形状数据内的面编号，分别抽出2个加工区域形状的面数据。在步骤S216中，根据从步骤S215传送的与倒角加工部的边缘关联的数据，生成倒角加工工具路径。在步骤S217中，在控制指令生成部10中，接收工具路径的数据以及倒角加工工具路径，生成用于使机床进行动作的控制指令数据，并输出到数值控制装置的控制部。在步骤 S216中生成了倒角加工工具路径的情况下，根据工具路径的数据和倒角加工工具路径，生成控制指令数据。在步骤S218中，检查是否存在未处理的加工单位，在存在的情况下，使处理在与 S211之间循环。在步骤S210中，检查是否从操作人员存在操作结束的指示，在存在操作结束的指示的情况下使程序结束，在没有操作结束的指示的情况下返回到步骤S201。这样，在原材料形状数据输入部1中，从外部输入对每个加工单位的原材料形状进行定义的数据，并将该数据保存到加工程序存储部3中，在加工单位数据输入部2中，输入其他加工单位参照型加工单位数据，并将该数据保存到加工程序存储部3中，其中，该其他加工单位参照型加工单位数据包括对于成为对每个加工单位的加工区域形状进行定义的基础的1个以上的其他加工单位的加工区域形状数据进行参照的参照数据。然后，在加工区域形状生成部8中，在解析加工单位信息而生成控制指令数据时，关于其他加工单位参照型加工单位数据，根据所存储的原材料形状数据和其他加工单位参照型加工单位数据所参照的加工单位的加工区域形状数据，生成该加工单位的加工区域形状数据。在倒角加工对象部位的形状数据中，还包括倒角加工对象部位的形状数据。因此，对于形成在圆筒面上的孔、槽的缘等加工的对象部位的形状复杂的曲线形状，在曲面的缘的倒角等加工中，仅通过参照成为加工区域形状的基础的加工单位的加工区域形状数据，也可以定义倒角加工等加工单位，所以无需输入复杂的形状信息而使加工单位的定义变得容易。由于可以针对每个加工对象部位定义倒角等的加工单位，所以可以得到用于进行与曲线部等复杂的加工对象部位的形状对应的适合的加工的数值控制信息。图11是示出本发明的实施方式1中的倒角加工工具路径生成部的结构的框图。倒角加工工具路径生成部9从加工区域形状生成部8输入实施倒角加工的部位的加工区域形状数据。在本实施方式中，详细说明根据从加工区域形状生成部8输入的与倒角加工部的边缘关联的数据而生成倒角加工工具路径的情形。倒角加工工具路径生成部9从存储有与倒角加工相关的数据的数据存储部中取得倒角加工数据，生成倒角加工工具路径。在本实施方式中，加工区域形状生成部8相当于数据存储部，但也可以根据所取得的数据的内容而将存储功能分布到加工程序存储部3。倒角加工工具路径生成部9从数据存储部取得数据，生成用于生成工具路径的工具基准位置数据，并将该工具基准位置数据传送到进行接下来的处理的控制指令生成部10。在图11中，倒角加工工具路径生成部9包括倒角加工面定义部21、基准点序列生成部22、以及工具基准位置生成部23，例如控制加工中心的加工动作。倒角加工面定义部 21针对根据与倒角加工相关的数据作为倒角加工的对象部位而抽出的加工面的交叉边缘及其邻接面，根据作为属性而附加于交叉边缘的倒角形状图案，定义倒角加工后的倒角加工面(以后，称作倒角加工面)。基准点序列生成部22在根据与倒角加工相关的数据而生成倒角加工工具路径时，生成作为基准的点序列。工具基准位置生成部23根据与倒角加工相关的数据和由基准点序列生成部22生成的基准点，运算工具一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置。图12是倒角加工工具路径生成的说明中使用的原材料形状的一个例子。图12的 (b)是立体图，图12的(a)是由俯视图、主视图、侧视图构成的三面图。在图12所示的加工后原材料形状50的情况下，倒角加工部位51、52是根据数据存储部3中存储的倒角加工部
10位的确定信息而确定的倒角加工部位。例如，倒角加工部位51是进行了键槽加工的部位， 由圆筒面与具有X轴方向的深度的槽形状的侧面的交叉边缘构成。倒角加工部位52是进行了型腔加工的部位，由圆筒面与相对圆筒面为45°的斜面的交叉边缘构成。以下，在本实施方式中，关于倒角加工工具路径生成，说明针对倒角加工部位51的工具路径生成。具体而言，倒角加工工具路径生成部9按照例如图13所示的流程图执行处理。首先，在步骤S301中，从存储在加工区域形状生成部8中的倒角加工的加工单位读出加工信息。具体而言，是针对每个加工单位存储的、倒角加工中使用的工具的信息、实施倒角加工的部位的形状信息、加工条件、倒角形状的图案以及参数。在步骤S302中，判断所读出的加工信息中的根据倒角加工部位形状数据和倒角形状图案定义的倒角加工后的倒角加工面形状是否不适当(inappropriate)。例如，对厚度为0. 5mm的部位不能实施0. 5mm的倒角量的加工，在本实施方式中判断为不适当。在针对成为对象的形状部位判断为倒角加工形状生成是不适当的情况下，跳过与所读出的加工单位相关的倒角加工工具路径生成处理，对操作者显示警告(步骤S351)。倒角形状图案是对倒角加工的定义方法进行图案化而得到的图案。图14示出一般的加工图中使用的针对交叉边缘的邻接面彼此所成的拐角部的角度(以后称为棱角 (corner angle))是α的倒角加工部位的倒角加工面的形状图案的一个例子。在图14中， 将加工面的交叉边缘表示为ISE。图14的(a)是利用作为通过倒角加工来去除的倒角形状的一边的长度(以后，称为倒角量)的a、和作为交叉边缘的邻接面与倒角加工面的角度 (以后，称为倒角角度)的θ进行了定义的形状图案。通常，另一边的倒角量也成为a的情况较多。图14的(b)是利用与交叉边缘邻接的一方的邻接面侧的倒角量a、和另一方的邻接面侧的倒角量b进行了定义的形状图案。通常，成为b = a的情况较多。图14的(c)是棱角为90°、且交叉边缘的各个邻接面的倒角量相等的情况下使用的标记方法，是利用作为倒角加工面的宽度(以后，称为倒角宽度)的c进行了定义的形状图案。在倒角加工形状的生成并非不适当的情况下，进入到步骤S303。在步骤S303中， 读出通过与图2所示的流程图的步骤S215相当的倒角加工部位形状数据抽出处理抽出的边缘Ei(i = 0，l，…，N-1)。为了针对所读出的边缘Ei依次进行处理，在步骤S311中，将 i设定为0。然后，在步骤S312中，判断i是否小于N(边缘的总数)。在满足i<N的情况下进入到步骤S321。在不满足i < N的情况下倒角加工工具路径的生成的处理结束，进入到图2所示的流程图的步骤S217。接下来，在步骤S321中，针对所读出的边缘Ei求出成为工具路径的基准的基准点序列。根据边缘求出基准点的方法有若干个，但在本实施方式中，如果边缘是直线则将其端点设为基准点，如果边缘是曲线则将以进行直线近似的方式对边缘进行分割而得到的点作为基准点。但是，在三维曲线边缘的情况下，如果追求精度，则运算有时变得过于繁杂，所以关于本实施方式中的倒角加工工具路径生成，通过以下叙述那样的简便的运算方法来取近似值。首先，将成为对象的用三维示出的边缘转印到某平面，对所转印的二维边缘进行分割，将与这些分割点对应的原来的三维边缘上的点作为基准点。此时，根据分割方法，有时在二维上的分割点的间隔中产生疏密，所以在该情况下对分割点进行修正以使分割点间隔适当。在本实施方式中，将以针对边缘Ei根据加工条件决定的平面为转印平面而得到的转印边缘设为Ei’。具体而言，基于根据在步骤S301中读出的加工单位而得到的工具和加工条件的数据，取得加工中的与控制轴相关的数据。通常，在倒角加工的情况下，当要以某一定范围内的角度使工具接触加工对象部位时，如果是球头立铣刀，则也可以是3轴加工。但是，在使用平底立铣刀、倒角切割机来进行加工的情况下，有时还需要旋转轴的控制。即使在本实施方式的情况下，如果考虑最终结果、效率性，则优选使用平底立铣刀、倒角切割机，在该情况下针对圆筒形状的原材料形状还需要作为绕Z轴的旋转轴的C轴的控制，所以通过5轴加工来进行。另外，在本实施方式的情况下，通过倒角加工部位的形状特征和加工时的控制轴来决定转印平面。具体而言，作为圆筒形状的面与构成槽形状的侧面部的面的交叉边缘是倒角加工部位，由与Z轴平行的直线和作为出现在圆筒面上的切口的曲线构成，所以将与作为圆筒形状的中心轴的Z轴垂直的平面即XY平面作为转印平面。由此，在直线边缘中起点和终点分别重叠到1点，曲线边缘与圆筒形状的圆筒面被转印得到的圆弧的一部分重叠。接下来，使用图15，说明对转印边缘Ei’进行分割而生成基准点的处理的具体的例子。图15是对图12所示的原材料形状进行了键槽加工的区域周边的放大图。图15的 (a)是在H平面上看到的图，图15的(b)是将图15的(a)转印到XY平面的图。另外，符号51x表示在TL平面上看到的槽形状，符号51a表示槽形状51x的结构要素中的曲线边缘即交叉边缘Ei，符号51z表示与符号51x相当的槽形状的转印影子形状，符号51b表示与符号51a相当的交叉边缘Ei的转印边缘Ei’，符号51c表示与符号51b相当的成为圆弧的转印边缘Ei’的中心角。另外，符号51r表示槽形状51x的圆弧区域，图16示出槽形状51x 的圆弧区域的一部分放大图。符号51b的转印边缘Ei’成为圆弧，所以将其中心角进行等分割。关于等分割，可以通过分割角度或者分割数来设定，在本实施方式中设为M等分。所得到的分割点存在于转印平面XY平面上，所以为了反映到原来的交叉边缘Ei，在相对Z轴成为平行的方向上将分割点转印到交叉边缘Ei，新得到分割点Pij(j = 0,1,…，M-1)。如图16的(a)所示， 将XY平面上的分割点转印到交叉边缘Ei来生成，在TL平面上设定了分割点Pij (j = 0， 1，…，M-1)。接下来，在步骤S323中，针对所得到的分割点Pij，判断点的间隔的疏密。如果间隔疏，则在步骤S3M中进行修正处理。关于分割点的疏密的判断，可以根据例如预先设定的允许值来进行判断。使用在图16的(a)的^平面上看到的交叉边缘Ei的部位，来说明分割点的疏密的判断的一个例子。求出将相邻的2点的分割点Pij和Pi (j+Ι)连接的直线Lij，将直线Lij与圆弧Pij*Pi(j+l)的间隔成为最大的距离设为Dij。此时，如果最大距离值Dij是预先设定的允许值以上则判定为“疏”，将圆弧Pij · Pi (j+Ι)进行2分割， 在进行了分割的位置新追加分割点。包括新追加的分割点在内，直至相邻的2点的分割点不被判断为“疏”为止，反复进行上述处理。如果是图16的例子，则如图16的(b)所示，圆弧PiO · Pil以及圆弧Pi(M-2) · Pi (M-I)分别被再分割，新生成的分割点分别成为PiM’、 Pi (M+1)‘。将包含它们的分割点作为针对交叉边缘Ei的基准点Pij (i = 0,1, -,N-I ;j =0,1,…)。
接下来，说明用于求出工具一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置的处理。在步骤S325中，将所得到的分割点Pij作为基准点Pij，逐点地读出基准点Pij。为了针对所读出的基准点Pij依次进行处理，在步骤S331中，将j设定为0。然后，在步骤S332中，判断j是否小于M(分割点的总数)。在不满足j < M的情况下，处理结束，在满足j < M的情况下，进入到步骤S341。在步骤S341中，针对各个基准点Pij (i = 0,1, -,N-I ； j = 0,1,…)进行用于生成工具基准位置Qij(i = 0，1，…，N-l;j=0，l，…)的运算。首先，为了运算针对各个基准点Pij的工具基准位置Qij，在本实施方式中定义剖面平面Fij。例如，可以将剖面平面Fij定义为通过基准点Pij、并与交叉边缘Ei中的基准点Pij的方向矢量即基准矢量 Vij垂直的平面。图17是在本实施方式中定义的剖面平面的说明图。图17的(a)是加工后原材料形状50的立体图，图17的(b)是在槽形状的倒角加工部位51周边的^平面上看到的图， 图17的(c)是在槽形状的倒角加工部位51周边的)(Z平面上看到的图。Vij表示基准点 Pij处的基准矢量，Fij表示与基准矢量Vij垂直的平面即剖面平面。具体而言，如图17所示，针对根据作为倒角加工的对象部位抽出的加工面的交叉边缘Ei进行运算而得到的基准点Pi j，求出基准矢量Vi j，将与该基准矢量Vij垂直的平面作为剖面平面Fij。此处，说明基准矢量Vij的求出方法。关于基准矢量Vij，针对与交叉边缘Ei邻接的二个面即第1加工面、第2加工面，求出各个法线矢量mij、N2ij，将与这二个法线矢量垂直的矢量作为基准矢量Vij。具体而言，可以根据法线矢量Nlij、N2ij的外积，求出基准矢量Vij。接下来，说明为了求出实施倒角加工时的工具位置而生成作为基准的工具基准位置坐标的处理。图18是通过剖面平面Fij示出了剖面的倒角加工的对象部位的放大图。在图18中，符号61表示第1加工面，符号62表示第2加工面，符号63表示通过倒角加工而去除的倒角形状。首先，在如上所述求出的基准点Pij中，在剖面平面Fij上，以第1加工面的法线矢量mi j与第2加工面的法线矢量N2ij所成的角i3ij的二等分线Lb和倒角加工面的交点为基准，求出根据使用工具数据、倒角形状图案运算出的工具基准位置。另外， 如果将剖面平面Fij上的与二等分线Lb平行的单位矢量设为Vu，则可以将(mi j+N2i j) /2 进行标准化而求出单位矢量Vu。接下来，说明根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的方法。图19 图21是根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的处理的说明图，是从基准矢量Vij的正方向观看基于剖面平面Fij的剖面的图。图19是求出使用球头立铣刀的情况下的工具基准位置Qij 的处理的说明图，图20是求出使用平底立铣刀的情况下的工具基准位置Qij的处理的说明图，图21是求出使用倒角切割机的情况下的工具基准位置Qij的处理的说明图。为了生成针对倒角加工部位实施如下加工的工具路径，将工具基准位置Qij作为基准，其中，所述加工是生成用在步骤S302以及图14中说明的倒角形状图案进行了定义的倒角加工面这样的加工。以下，说明求出工具基准位置Qij的方法。另外，在本实施方式中，根据使用工具形状的多样性，针对所使用的工具分别定义求出工具基准位置的方法，在使用球头立铣刀的情况下，将工具的球部的中心作为工具基准位置，在使用平底立铣刀的情况下，将工具底边部的中心作为工具基准位置，在使用倒角切割机的情况下，将工具的刃部长度的中间位置作为工具基准位置。另外，在本实施方式中说明的倒角加工中，是针对作为棱角(α )的倒角加工部位，以倒角量(a)和倒角角度(θ )定义的图14的(a)所示的倒角形状图案。在本实施例的方式中，示出通过图14的(a)的倒角形状图案求出工具基准位置 Qij的例子，但也可以应用于图14的(b)以及(c)的图案。S卩，在图14的(b)所示那样的倒角形状图案的情况下，将倒角量a作为被提供的值，将倒角角度θ置换为通过式(1)求出的值，从而可以与图14的(a)同样地考虑。θ = tarT1 (b · sin α / (a-b · cos α ))......(1)(其中，根据倒角加工的特征，0< θ < Ji/2,0 < α < ji)另外，在图14的(c)所示那样的倒角形状图案的情况下，在图14的(a)中将倒角
量a设为3 二 rZ^ 2将倒角角度θ设为45°，可以与图14的(a)同样地考虑。
)接下来，说明针对工具分别根据基准点Pij求出工具基准位置Qij的方法。在使用图19所示那样的工具半径R的球头立铣刀71的情况下，工具基准位置Qij是工具的球部的中心。首先，如果将剖面平面Fij中的二等分线Lb与倒角加工面的交点设为点Sij，则根据图18，基准点Pij与点Sij之间的距离d2和倒角量a、倒角角度Θ、以及棱角α的关系可以如式(2)那样表示。d2 = (a · tan θ · (1+tan2 (α /2))1/2) / (tan θ +tan (α /2))......(2)点Sij存在于倒角加工面上，所以在从基准点Pij观察时，对于点Si j，朝向与单位矢量Vu相反的方向，所以点Sij可以如式(3)那样表示。Sij = Pij_d2 · Vu ......(3)接下来，针对倒角量a的另一方的边的端点，如果将从点Sij朝向的单位矢量设为 VI，则与倒角宽度的中点相当的点Wij可以如式(4)那样表示。Wij = Sij+(w/2-wl) · Vl ......(4)此处，(w/2-wl)表示将倒角宽度设为W、将倒角量a的边的端点至点Sij的距离设为《1的情况下的点Sij与点Wij之间的距离。w、wl可以分别如式(5)、式(6)那样表示。w = a · (1-2 · tan θ / (tan α +tan θ )+(1+tan2 α ) · tan2 θ/ (tan α +tan θ )2)1/2......(5)(其中，在 α = Ji/2 时，w = a/cos θ )wl = a · (1-2 · tan θ / (tan ( α /2) +tan θ )+ (1+tan2(α/2)) · tan2 θ/ (tan ( α /2) +tan θ )2)1/2......(6)另外，在点Sij处，单位矢量Vl相当于以与剖面平面Fij的法线矢量相当的基准矢量Vij为轴、使单位矢量Vu向右旋方向旋转(θ+α/2)而得到的矢量，可以如式(7)那样表示。Vl = Vu · cos( θ + α /2)+(l-cos( θ + α /2)) · (Vu, Vij) ‘ Vij
-(Vij XVu) · sin( θ+α/2)......(7)其中，在本实施方式中，(Vu，Vij)表示内积、(Vij XVu)表示外积。进而，通过式(7)得到用式⑶表示的单位矢量V2。V2 =(VijXVl) ......(8)因此，球头立铣刀的工具基准位置Qij可以如式(9)那样表示，可以通过代入了之前所述的式得到的运算结果而适当地得到。Qij = ffij+(R2- (w/2)2)172 · V2 ......(9)另外，在使用图20所示那样的工具直径D、刃长L的平底立铣刀72的情况下，在本实施方式中，求出工具侧面部的中心与倒角宽度的中心一致那样的工具位置处的工具底边部的中心而作为工具基准位置Qij。如果将工具底边部的周缘部中的从点Sij最近的点设为点Tij，则点Tij可以如式(10)那样表示。Tij = ffij+(L/2) ‘ Vl ......(10)因此，平底立铣刀72的工具基准位置Qij可以如式(11)那样表示，通过代入了之前所述的式得到的计算结果而适当地得到。Qij = Tij+(D/2) · V2 ......(11)另外，在使用图21所示那样的刃长L的倒角切割机73的情况下，在本实施方式中，与平底立铣刀的情况同样地，工具基准位置Qij、与工具侧面部的中心和倒角宽度的中心一致那样的工具位置处的工具侧面部的中心一致。即，工具基准位置Qij与点Wij —致， 所以利用式G)，可以如式(12)那样表示倒角切割机73的工具基准位置Qij，通过代入了之前所述的式得到的计算结果而适当地得到。Qij = Sij+(w/2-wl) · Vl ......(12)这样，即使是具有各种形状的倒角加工工具，也能够求出一边实施倒角加工一边通过时的倒角加工工具的基准位置即工具基准位置Qij。除了上述本实施方式所示的计算方法以外，也可以代替Wij而使用Sij的值来近似地计算工具基准位置Qij。在该情况下， 不进行式、式(5)、式(6)的运算也可以，可以减小处理运算的负荷。另外，上面求出的工具基准位置Qij是为了生成工具路径而成为基准的点，如果原样地应用则有时还引起工具干扰，所以在生成工具路径时需要调整。在5轴加工的情况下，还需要加工时的工具的姿势信息，但能够将在本实施方式中定义的工具中心相对于剖面平面Fij成为平行那样的位置作为基准而决定工具姿势，由此，可以减轻5轴加工中的倒角加工工具路径的运算处理。图22是实施了利用上述那样的方法的倒角加工之后的倒角加工部位51、52的立体图。在图22中，倒角加工部位51、52中的看上去附加了黑缘的区域51m、5aii是实施了倒角加工的区域。之后，进入到图2所示的流程图的步骤S217，接收工具路径的数据，生成用于使机床进行动作的控制指令数据，并输出到数值控制装置的控制部。在步骤S218中，检查是否存在未处理的加工单位，在存在的情况下使处理在与步骤S211之间进行循环。在步骤S210中，检查是否从操作人员存在操作结束的指示，在存在指示的情况下结束，否则返回到S201。
通过用以上那样的方法来实施倒角加工，即使没有CAD装置、具有特别的功能的 NC装置，也可以通过简单的操作来生成倒角加工的工具路径，所以可以缩短操作时间，提高加工效率。另外，可以选择与倒角加工部位对应的倒角形状图案、工具，所以通过例如使用了倒角切割机、平底立铣刀的5轴加工一口气进行倒角加工，从而还可以提高加工效率，可以实现符合操作者的要求的倒角加工。实施方式2.图23是在本实施方式2中定义的剖面平面的说明图。在实施方式1中，将倒角加工工具路径生成假想为5轴加工，但也可以应用于3轴加工的情况而近似地求出工具路径。 但是，在3轴加工的情况下，与5轴加工的情况不同，工具姿势恒定，所以在与剖面平面Fij 相关的处理中存在若干不同的点。以下说明与实施方式1不同的点。如图23所示，将3轴加工的情况下的剖面平面Fij定义为相对于转印矢量Vi j’ 垂直的平面，其中，该转印矢量Vij’是通过基准点Pij、并将边缘Ei中的基准点Pij的方向矢量即基准矢量Vij转印到相对于槽的深度方向(X方向)垂直的平面而生成的矢量。具体而言，将相对于转印矢量Vij’垂直的平面作为剖面平面Fij，其中，该转印矢量Vij’是如下生成的针对将作为倒角加工的对象部位而抽出的加工面的交叉边缘Ei的转印边缘Ei’ 进行分割而得到的基准点Pi j，求出基准矢量Vi j，并将该基准矢量Vij转印到相对于槽的深度方向垂直的平面，从而生成转印矢量Vi j’。另外，关于基准矢量Vij的求出方法，可以用与实施方式1同样的方法来求出。另夕卜，在实施方式1的基于图18所示的剖面平面Fij的剖面部的说明图中，将矢量mij置换为针对第1加工面61的法线矢量m通过上述方法求出的转印到剖面平面Fij的矢量，并将矢量N2i j置换为针对第2加工面62的法线矢量N2通过上述方法求出的转印到剖面平面Fij的矢量而进行处理即可，在以后的处理中也同样地，与实施方式1同样地进行处理即可。这样，也可以应用于3轴加工的情况而近似地求出工具路径。
权利要求
1.一种自动编程装置，根据用于对原材料形状进行部分性的加工的加工单位数据而生成控制指令数据，其特征在于，具备加工区域形状生成部，生成所述加工单位数据的加工区域形状数据；以及倒角加工工具路径生成部，将所述加工区域形状数据作为关于倒角加工的对象部位的形状数据，根据包括所述倒角加工的对象部位的形状数据、使用工具数据以及加工条件数据的数据，生成用于倒角加工的工具路径数据，所述倒角加工工具路径生成部具有倒角加工面定义部，根据预先存储的加工区域形状数据以及加工条件数据，针对所述倒角加工的对象部位的形状，生成对倒角加工后的倒角加工面进行定义的形状数据；基准点序列生成部，根据预先存储的所述加工区域形状数据、使用工具数据以及所述加工条件数据，生成作为用来生成用于所述倒角加工的工具路径数据的基准的基准点序列；以及工具基准位置生成部，针对所述基准点序列的各个基准点和由所述倒角加工面定义部生成的倒角加工面，生成倒角加工工具一边实施倒角加工一边通过时的所述倒角加工工具的基准位置。
2.根据权利要求1所述的自动编程装置，其特征在于，所述倒角加工面定义部针对作为所述倒角加工的对象部位而抽出的加工面的交叉边缘与该交叉边缘的邻接面，根据作为属性而附加到所述交叉边缘的倒角形状图案，定义所述倒角加工后的倒角加工面。
3.根据权利要求1所述的自动编程装置，其特征在于，所述基准点序列生成部针对作为所述倒角加工的对象部位而抽出的加工面的交叉边缘，将所述交叉边缘转印到根据预先存储的所述加工区域形状数据以及所述加工条件数据而生成的转印平面，将对转印了的转印边缘进行分割而得到的分割点作为用于生成用于所述倒角加工的工具路径数据的基准点序列。
4.根据权利要求1所述的自动编程装置，其特征在于，所述工具基准位置生成部针对由所述基准点序列生成部生成的各个基准点，生成基于所述加工区域形状数据的剖面平面，将存在于对在该剖面平面上与原来的加工面的交叉边缘邻接的2个面所成的角进行二等分的方向矢量上、并且从基准点离开根据所述使用工具数据、由所述倒角加工面定义部定义的倒角加工面计算出的距离的位置，作为工具基准位置。
5.一种自动编程方法，根据用于对原材料形状进行部分性的加工的加工单位数据而生成控制指令数据，其特征在于，生成所述加工单位数据的加工区域形状数据，将所述加工区域形状数据作为关于倒角加工的对象部位的形状数据，根据预先存储的加工区域形状数据以及加工条件数据，针对倒角加工的对象部位的形状，生成对倒角加工后的倒角加工面进行定义的形状数据，并根据预先存储的所述加工区域形状数据、使用工具数据以及所述加工条件数据，生成作为用来生成用于所述倒角加工的工具路径数据的基准的基准点序列，针对所述基准点序列的各个基准点与由所述倒角加工面定义部生成的倒角加工面，生成倒角加工工具一边实施倒角加工一边通过时的所述倒角加工工具的基准位置，从而根据包括所述倒角加工的对象部位的形状数据、所述使用工具数据以及所述加工条件数据的数据，生成用于所述倒角加工的工具路径数据。
全文摘要
为了得到在实施倒角加工时可通过简单的操作生成倒角加工的工具路径、并可缩短操作时间且提高加工效率的自动编程装置，具备根据包括倒角加工的对象部位的形状数据、使用工具数据以及加工条件数据的数据生成用于倒角加工的工具路径数据的倒角加工工具路径生成部(9)，倒角加工工具路径生成部(9)具有倒角加工面定义部(21)，针对倒角加工的对象部位的形状，生成定义倒角加工后的倒角加工面的形状数据；基准点序列生成部(22)，生成作为用来生成用于倒角加工的工具路径数据的基准的基准点序列；以及工具基准位置生成部(23)，针对基准点序列的基准点和由倒角加工面定义部生成的倒角加工面，生成加工工具一边实施倒角加工一边通过时的加工工具的基准位置。
文档编号G05B19/4093GK102473009SQ20108003040
公开日2012年5月23日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者三谷由香, 佐藤智典, 入口健二, 宫田亮 申请人:三菱电机株式会社