工具路径评价方法、工具路径生成方法及工具路径生成装置

摘要

一种工具路径评价方法，是对旋转工具(T)一面相对于工件(W)相对移动一面加工工件(W)时的工具路径进行评价的工具路径评价方法；其中，包含计算工序和判定工序；该计算工序，基于预先决定的目标工具路径(R1)和依照目标工具路径(R1)进行加工前的工件(W)的形状，计算与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面部分(TB)中的、被预测为在依照目标工具路径(R1)进行加工的过程中实际与工件(W)接触的接触区域(AT)的大小；该判定工序，在接触区域(AT)的大小在目标工具路径(R1)的任意的场所超过预先决定的阈值的场合，判定目标工具路径(R1)不恰当。

说明书

技术领域

本发明涉及工具路径评价方法、工具路径生成方法及工具路径生成装置。

背景技术

近年来，使用立铣刀等铣刀工具的机械加工利用数字控制、计算机控制等技术而 高度地自动化。这样的自动化的机床按照记述了工具的路径信息、工件的加工条件等的加 工程序运转。另外，可基于由CAD(计算机辅助设计(ComputerAidedDesign))装置制作的 工件的形状数据自动地制作加工程序的CAM(计算机辅助制造(ComputerAided Manufacturing))装置也得到普及。CAM装置除了从CAD装置输出的工件的形状数据外，还输 入与工具、工件等相关的各种信息来自动地生成包含工具路径的加工程序。

在日本特开2007-257182号公报中，公开了用于计算在使用计算机的假想的仿形 加工的过程中铣刀工具进入到工件内部的干涉量的计算方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-257182号公报

发明内容

发明所要解决的课题

包含在由CAM装置生成的加工程序中的工具路径例如是沿工件的目标形状的外形 的路径，而不是考虑了在工件的加工的过程中施加于工具的负荷的路径。然而，当在工件的 加工的过程中在工具超量地施加负荷时，存在工具破损，或工具挠曲而降低加工精度，或在 机床的主轴施加过度的负荷的危险。因此，以前就发明了通过求出工具与工件的接触量来 预测负荷，生成工具路径的方法，并在专利文献1中进行了公开。

旋转工具的圆筒部侧面因为刀尖的周速快，所以，即使接触量多也可加工。另一方 面，旋转工具的底面在中心部分存在刀尖的周速为零的点，有时即使是相同的接触量也不 能加工。另外，在旋转工具的底面，中心部分以外也因为刀尖的周速慢，所以，即使是少的接 触量也容易发生工具破损等问题。当这样地根据工具与工件的接触量来对负荷进行预测 时，不能恰当地评价负荷。

用于解决课题的技术手段

本发明的工具路径评价方法是对旋转工具一面相对于工件相对移动一面加工工 件时的工具路径进行评价的工具路径评价方法。工具路径评价方法包含计算工序和判定工 序；在该计算工序中，基于预先决定的目标工具路径和依照目标工具路径进行加工前的工 件的形状，计算与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面部分中的、被预测为在依照目 标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触区域的大小；在该判定工序中，在接 触区域的大小超过预先决定的阈值的场合，判定目标工具路径不恰当。

在上述发明中，计算工序可将接触区域的大小作为接触区域的面积相对于底面部 分的面积的比例求出。

在上述发明中，计算工序可将旋转工具具有的底面部分变换成与工具旋转轴线正 交的假想平面上的圆形区域，并且计算圆形区域中的接触区域的大小。

本发明的工具路径评价方法是对旋转工具一面相对于工件相对移动一面加工工 件时的工具路径进行评价的工具路径评价方法。工具路径评价方法包含接触区域求出工序 和判定工序；在该接触区域求出工序中，基于预先决定的目标工具路径和依照目标工具路 径进行加工前的工件的形状，求出与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面部分中的、 被预想为在依照目标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触区域；在该判定工 序中，在接触区域的至少一部分与底面部分中的预先决定的中心区域重合的场合，判定目 标工具路径不恰当。

本发明的工具路径生成方法是生成旋转工具一面相对于工件相对移动一面加工 工件时的工具路径的工具路径生成方法。工具路径生成方法包含计算工序和移动后路径生 成工序；在该计算工序中，基于预先决定的目标工具路径和依照目标工具路径进行加工前 的工件的形状，计算与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面部分中的、被预测为在依 照目标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触区域的大小；在该移动后路径生 成工序中，在接触区域的大小超过预先决定的阈值的场合，生成将目标工具路径移动到直 至接触区域的大小处于阈值以下的移动后的工具路径。

在上述发明中，工具路径生成方法可还包含辅助路径生成工序，该辅助路径生成 工序生成辅助的工具路径，该辅助的工具路径用于加工在依照移动后的工具路径进行加工 后的工件残存的切削残留部分。

在上述发明中，最好移动后的工具路径是将目标工具路径沿工具旋转轴线方向朝 从工件离开的方向移动了的工具路径。

在上述发明中，辅助路径生成工序可包含追加的计算工序和追加的移动后路径生 成工序；在该追加的计算工序中，基于目标工具路径和依照移动后的工具路径进行加工后 的工件的形状，计算接触区域的大小；在该追加的移动后路径生成工序中，在由追加的计算 工序计算的接触区域的大小超过阈值的场合，生成将目标工具路径移动到直至由追加的计 算工序计算的接触区域的大小处于阈值以下的移动后的工具路径。辅助路径生成工序可重 复追加的计算工序及追加的移动后路径生成工序，直到由追加的计算工序计算的接触区域 的大小处于阈值以下。

本发明的工具路径生成方法是对旋转工具一面相对于工件相对移动一面加工工 件时的工具路径进行评价的工具路径生成方法。工具路径生成方法包含接触区域求出工序 和移动后的工具路径生成工序；在该接触区域求出工序中，基于预先决定的目标工具路径 和依照目标工具路径进行加工前的工件的形状，求出与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端 的底面部分中的、被预想为在依照目标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触 区域；在该移动后的工具路径生成工序中，在接触区域的至少一部分与底面部分中的预先 决定的中心区域重合的场合，生成将目标工具路径移动到直至接触区域全体从中心区域脱 离的移动后的工具路径。

本发明的工具路径生成装置是生成旋转工具一面相对于工件相对移动一面加工 工件时的工具路径的工具路径生成装置。工具路径生成装置包含计算部、移动后路径生成 部和辅助路径生成部；该计算部基于预先决定的目标工具路径和依照目标工具路径进行加 工前的工件的形状，计算与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面部分中的、被预测为 在依照目标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触区域的大小；该移动后路径 生成部在接触区域的大小超过预先决定的阈值的场合，生成将目标工具路径移动到直至接 触区域的大小处于阈值以下的移动后的工具路径；该辅助路径生成部生成辅助的工具路 径，该辅助的工具路径用于加工在依照移动后的工具路径进行加工后的工件残存的切削残 留部分。

在上述发明中，计算部可将接触区域的大小作为接触区域的面积相对于底面部分 的面积的比例求出。

在上述发明中，计算部将旋转工具具有的底面部分变换成与工具旋转轴线正交的 假想平面上的圆形区域，并且，计算圆形区域中的接触区域的大小。

在上述发明中，移动后的工具路径最好是将目标工具路径沿工具旋转轴线方向朝 从工件离开的方向移动了的工具路径。

本发明的工具路径生成装置是生成用于旋转工具一面相对于工件相对移动一面 加工工件的工具路径的工具路径生成装置。工具路径生成装置具备接触区域计算部、移动 后路径生成部和辅助路径生成部；该接触区域计算部基于预先决定的目标工具路径和依照 目标工具路径进行加工前的工件的形状，求出与工具旋转轴线交叉的旋转工具前端的底面 部分中的、被预想为在依照目标工具路径进行加工的过程中实际与工件接触的接触区域； 该移动后路径生成部在接触区域的至少一部分与底面部分中的预先决定的中心区域重合 的场合，生成将目标工具路径移动到直至接触区域全体从中心区域脱离的移动后的工具路 径；该辅助路径生成部生成辅助的工具路径，该辅助的工具路径用于加工在依照移动后的 工具路径进行加工后的工件上残存的切削残留部分。

发明的效果

根据本发明，可在考虑工具的底面是否被包含在接触区域中的基础上，恰当地评 价在由机床进行的工件的加工的过程中是否在工具施加过度的负荷。由此，可生成用于避 免施加过度的负荷的工具路径。

附图说明

图1是第1实施方式中的CAM装置及机床的框图。

图2是第1实施方式中的机床的概略侧视图。

图3是第1实施方式中的工具路径变更部的框图。

图4是第1实施方式中的第1工具的概略图。

图5是第1实施方式中的第2工具的概略图。

图6是第1实施方式中的第3工具的概略图。

图7是表示沿第1实施方式中的1个工具路径移动的工具的概略剖视图。

图8是表示图7中的工具的部分的概略立体图。

图9是表示图8中的工具的底面的立体图。

图10是第1实施方式中的第1工具的概略图。

图11是表示沿第1实施方式中的目标工具路径移动的工具的概略剖视图。

图12是表示沿第1实施方式中的移动后工具路径移动的工具的概略剖视图。

图13是由第1实施方式中的CAM装置生成工具路径的控制的流程图。

图14是表示第1实施方式中的工件的目标形状的立体图。

图15是表示第1实施方式中的工件的初期形状的立体图。

图16是表示第1实施方式中的工件的加工途中的形状的立体图。

图17是说明目标工具路径和移动后工具路径的图。

图18是说明目标工具路径上的旋转工具的行进方向和移动后工具路径上的旋转 工具的行进方向的图。

图19是说明移动后工具路径和修正后工具路径的图。

图20是说明移动后工具路径和另一修正后工具路径的图。

图21是表示相对于移动点的位置的、旋转工具的旋转轴线方向的移动量的第2图 表。

图22是表示相对于移动点的位置的、旋转工具的旋转轴线方向的移动量的第3图 表。

图23是由第1实施方式中的CAM装置修正移动后工具路径、生成修正后工具路径的 控制的流程图。

图24是第2实施方式中的CAM装置及机床的框图。

图25是第3实施方式中的1个工具的概略图。

具体实施方式

参照图1至图16，说明本发明的第1实施方式中的工具路径评价方法、工具路径生 成方法、工具路径生成装置及机床的数字控制装置。所谓本发明中的工具路径，是指对工件 进行加工时旋转工具相对于工件的相对的路径。

图1是本实施方式中的加工系统的框图。本实施方式的加工系统具备CAD装置10、 CAM装置20及机床40。CAD装置10按照使用者的操作生成工件的目标形状数据D1。由CAD装置 10生成的目标形状数据D1被输入到CAM装置20中。

CAM装置20输出用于将工件加工成目标形状的第2加工程序P2。CAM装置20具备形 状数据读取部21及路径设定部22。形状数据读取部21读取由CAD装置10生成的目标形状数 据D1。路径设定部22基于目标形状数据D1等生成工具路径。另外，路径设定部22生成被设定 了该工具路径的加工程序。在本实施方式中，将由路径设定部22生成的初期的工具路径称 为目标工具路径R1。另外，将由路径设定部22生成的加工程序称为第1加工程序P1。

CAM装置20具备加工程序变更部30。加工程序变更部30变更目标工具路径R1，生成 变更后工具路径R2。然后，加工程序变更部30生成被设定了变更后工具路径的第2加工程序 P2。CAM装置20作为本发明的工具路径生成装置发挥作用。

由CAM装置20生成的第2加工程序P2被送出到机床40。机床40具备数字控制装置50 及各轴伺服马达S。数字控制装置50l读取和解释第2加工程序P2，并且实施插值运算。数字 控制装置50基于第2加工程序P2，向各轴伺服马达S送出动作指令。然后，通过各轴伺服马达 S按照动作指令进行驱动，旋转工具相对于工件相对移动。

在图2中表示本实施方式中的机床40的概略侧视图。机床40是使工件W随旋转工作 台46一起回旋的工作台回旋型的机床。在机床40设定相互正交的X轴、Y轴及Z轴。Z轴是主轴 43向工件W移动的直动进给轴。Y轴是拖板47移动的直动进给轴。与Z轴及Y轴垂直的直动进 给轴被设定成X轴。另外，机床40具有B轴作为围绕相对于Y轴平行延伸的轴线的旋转轴，并 且，具有C轴作为围绕相对于Z轴平行延伸的轴线的旋转轴。

机床40具备作为基台的床身41和立设于床身41的上面的立柱42。机床40具备可旋 转地支承主轴43的主轴头44和将主轴头44支承在立柱42的前方的滑座45。主轴头44朝下地 支承主轴43，以便主轴43的前端与旋转工作台46相向。在主轴43的前端装着旋转工具T。

机床40具备用于配置工件W的旋转工作台46和对旋转工作台46进行支承的U字形 的摇动支承构件48。机床40具备对摇动支承构件48进行支承的U字形的拖板47。拖板47在被 在Y轴方向上分开的一对支柱47a、47b上对摇动支承构件48进行支承。摇动支承构件48的Y 轴方向的两侧的端部被支承在拖板47上。摇动支承构件48可向B轴方向摇动地被支承。

机床40具备基于各自的移动轴相对于工件使旋转工具相对地移动的移动装置。移 动装置包含沿各自的移动轴驱动的各轴伺服马达S。移动装置相对于立柱42使滑座45向X轴 方向移动。移动装置相对于床身41使拖板47向Y轴方向移动。在立柱42上形成空洞部42c，以 便拖板47可部分地进入。另外，移动装置相对于滑座45使主轴头44向Z轴方向移动。移动装 置包含旋转工作台46。旋转工作台46相对于摇动支承构件48向C轴方向旋转。并且移动装置 相对于拖板47使摇动支承构件48向B轴方向旋转。这样，机床40具有相互正交的3个直动轴 和2个旋转轴。本实施方式的机床40是5轴控制的机床。

在本实施方式中，由这样的5轴控制的机床40加工工件。图3是CAM装置20的加工程 序变更部30的工具路径变更部35的框图。参照图1及图3详细地说明CAM装置20的加工程序 变更部30。加工程序变更部30包含输入部31、接触区域计算部32a、判定部33a、显示部34、工 具路径变更部35及程序生成部39a。将第1加工程序P1、工件W的初期形状数据D2、工具形状 数据D3及阈值D4输入到输入部31。在第1加工程序P1中包含预先决定的目标工具路径R1。目 标工具路径R1例如是沿工件的目标形状的工具路径。初期形状数据D2例如是对工件W进行 加工之前的坯料的形状数据。工具形状数据D3是工具的种类、尺寸等数据。在工具形状数据 D3中，包含旋转工具的底面部分的形状、尺寸等。阈值D4是用于判定在工件W的加工的过程 中施加于旋转工具的底面部分的负荷的大小的判定值。所谓本实施方式中的负荷，是指工 件W与旋转工具T接触时从工件W作用于旋转工具T的载荷。

图4是表示1个旋转工具的侧视图，表示平头立铣刀。图5是表示另一旋转工具的侧 视图，表示圆鼻立铣刀。图6是表示再另一旋转工具的侧视图，表示球头立铣刀。如图4至图6 那样，在本实施方式中，将与旋转工具T的旋转轴线TS交叉的工具前端的全部或一部分设为 旋转工具T的底面部分TB。例如，关于平头立铣刀及圆鼻立铣刀，可将与旋转轴线TS正交的 平面状的工具前端设为底面部分TB。另外，关于球头立铣刀，可将与旋转轴线TS交叉的曲面 状的工具前端的一部分设为底面部分TB。更具体地说，可指定以球头立铣刀的工具中心点a 为顶点的假想锥体的顶点的角度θ1。而且，可将球头立铣刀的曲面状的工具前端中的包含 于假想锥体的部分设为底面部分TB。

当参照图1时，接触区域计算部32a基于目标工具路径R1和加工前的工件W的形状， 计算被预测为在依照目标工具路径R1进行的加工的过程中与工件W实际接触的、底面部分 TB中的接触区域AT的大小。图7是表示一面相对于工件W相对移动一面对工件W进行加工的 旋转工具T的概略剖视图。图8是放大表示图7中的旋转工具T的部分的立体图。另外，图9是 表示图8中的旋转工具T的底面部分TB的立体图。图7中的箭头A1表示沿某一工具路径相对 于工件W相对移动的旋转工具T的行进方向。

在图7中，旋转工具T的旋转轴线TS相对于与行进方向垂直的假想平面VP1向与行 进方向相反的方向倾斜。假想平面VP1是通过工具前端点b的平面。在这样的场合，有时来自 工件W的负荷作用于相对于工件W相对移动的旋转工具T的底面部分TB。因此，在本实施方式 中，在上述的场合判定工具路径是否恰当。另外，所谓旋转轴线TS向行进方向的相反的方向 倾斜的状态，是旋转工具T的旋转轴线TS相比假想平面VP1处于后方(即，行进方向的相反 侧)的状态。

图8中的影线部分表示相对于工件W相对移动的旋转工具T的外面中的与工件W接 触的部分。另外，图9中的影线部分表示底面部分TB中的接触区域AT。本实施方式中的接触 区域计算部32a基于目标工具路径R1和加工前的工件W的形状计算接触区域AT的大小。例 如，接触区域计算部32a计算接触区域AT的面积相对于底面部分TB的面积的比例。由此，接 触区域计算部32a的处理被简化。但是，接触区域计算部32a也可计算相对于底面部分TB的 尺寸(例如直径、外周等)的接触区域AT的尺寸。例如，接触区域计算部32a也可计算底面部 分TB的外周中的接触区域AT存在的部分的外周的长度的比率。计算的接触区域AT的大小被 发送到判定部33a。

另外，接触区域计算部32a可将旋转工具T的实际的底面部分TB变换成与旋转轴线 TS正交的假想平面上的圆形区域，并且，计算该圆形区域中的接触区域AT的大小。图10是表 示1个旋转工具的侧面及圆形区域的概略图，表示圆鼻立铣刀。在图10中，旋转工具T的实际 的底面部分TB被变换成在与旋转轴线TS正交的假想平面VP2上而且中心与旋转轴线TS一致 的圆形区域AR。通过这样将实际的底面部分TB变换成圆形区域AR，可简化底面部分TB不是 平面状的场合、切削刃被设置于工具前端的场合的接触区域计算部32a的处理。

当参照图1时，判定部33a关于每隔规定的间隔设定的目标工具路径R1上的各个移 动点比较接触区域AT的大小与阈值D4。图11是概略地表示沿目标工具路径R1相对于工件W 相对移动的旋转工具T的剖视图。在图11中，表示目标工具路径R1上的移动点MP31、MP32、 MP33。在本实施方式中，如果在目标工具路径R1上的移动点接触区域AT的大小超过阈值D4 的场合，则判定部33a将目标工具路径R1判定为不恰当。在以下的说明中，将接触区域AT的 大小超过阈值D4的移动点特别地称为过负荷移动点。

在图11的例中，在移动点MP31及移动点MP33，旋转工具T从左向右方向前进，成为 在旋转工具T的侧面的切削。此场合由于底面部分TB不与工件接触，所以，接触区域AT的大 小成为零，判断工具路径恰当。在移动点MP32，旋转工具T从上向下方向前进，成为旋转工具 T的底面部分TB全体接触的切削，移动点MP32被判断为过负荷移动点。

另一方面，判定部33a在接触区域AT的大小不论在目标工具路径R1上的哪个移动 点都处于阈值D4以下的场合，将目标工具路径R1判定为恰当。在此场合，判定部33a生成与 目标工具路径R1相同的变更后工具路径R2，送出到程序生成部39a。程序生成部39a基于变 更后工具路径R2生成第2加工程序P2。

如图3的那样，工具路径变更部35包含移动后路径生成部37a、辅助路径生成部38 及程序生成部39b。移动后路径生成部37a在目标工具路径R1被判定不恰当的场合，生成将 目标工具路径R1移动到直至接触区域AT的大小处于阈值D4以下的移动后工具路径R3。移动 后工具路径R3例如是沿旋转轴线TS向从工件W离开的方向移动了目标工具路径R1的一部分 或全部的工具路径。

图12是概略地表示沿避开图11的过负荷移动点MP32的移动后工具路径R3相对于 工件W相对移动的旋转工具T的剖视图。移动后路径生成部37a使目标工具路径R1上的过负 荷移动点MP32沿旋转工具T的旋转轴线方向朝从工件W离开的方向(即，图中的箭头A2的方 向)移动，生成新的移动点MP32′。此场合的移动后工具路径R3是包含移动点MP31、MP32′、 MP33的工具路径。

这样，本实施方式的工具路径变更部35在判定目标工具路径R1不恰当的场合，通 过使目标工具路径R1上的过负荷移动点沿工具路径T的旋转轴线方向移动，生成移动后工 具路径R3。由此，在移动后工具路径R3，可防止主轴43、主轴头44与工件W干涉。但是，移动后 路径生成部37a也可使目标工具路径R1上的过负荷移动点向与工具路径T的旋转轴线方向 不同的方向移动。例如，移动后路径生成部37a也可通过变更旋转轴线TS相对于工件W的加 工面的倾斜角度，生成新的移动点MP32′。

然而，在依照移动后工具路径R3进行的加工后的工件W，残存相对于目的形状的切 削残留部分。图12中的目标工具路径R1与移动后工具路径R3之间的部分是此切削残留部 分。因此，本实施方式的辅助路径生成部38生成用于对工件W的切削残留部分进行加工的辅 助工具路径。如图3的那样，辅助路径生成部38包含追加的接触区域计算部32b、追加的判定 部33b及追加的移动后路径生成部37b。

追加的接触区域计算部32b具有与上述的接触区域计算部32a同样的功能。更具体 地说，追加的接触区域计算部32b基于目标工具路径R1和依照移动后工具路径R3进行加工 后的工件W的形状计算接触区域AT的大小。即，追加的接触区域计算部32b计算按照目标工 具路径R1对依照到现在为止生成的移动后工具路径R3加工后的工件W进行加工时的接触区 域AT的大小。

追加的判定部33b具有与上述的判定部33a同样的功能。即，追加的判定部33b通过 比较由追加的接触区域计算部32b计算的接触区域AT的大小和阈值D4，判定目标工具路径 R1是否恰当。由追加的判定部33b获得的判定结果被发送到显示部34。而且，在追加的判定 部33判定目标工具路径R1恰当的场合，组合到现在为止生成的移动后工具路径R3和目标工 具路径R1，生成变更后工具路径R2。生成的变更后工具路径R2被送出到程序生成部39b。程 序生成部39b基于变更后工具路径R2生成第2加工程序P2。

追加的移动后路径生成部37b具有与上述的移动后路径生成部37a同样的功能。 即，追加的移动后路径生成部37b在由追加的判定部33b判定目标工具路径R1不恰当的场 合，生成将目标工具路径R1移动到直至接触区域AT的大小处于阈值D4以下的移动后工具路 径R3。

接下来，追加的接触区域计算部32b再次与前次同样地计算依照目标工具路径R1 对到现在为止加工的工件W进行加工时的接触区域AT的大小。接下来，追加的判定部33b再 次与前次同样地判定目标工具路径R1对于对到现在为止加工的工件W进行加工是否恰当。 在判定目标工具路径R1不恰当的场合，移动后路径生成部37b再次与前次同样地生成移动 后工具路径R3。

这样，辅助路径生成部38重复生成移动后工具路径R3，直到接触区域AT的大小处 于阈值D4以下。辅助工具路径是将生成的1个以上的移动后工具路径R3和目标工具路径R1 组合的工具路径。或者，也有时辅助工具路径是由目标工具路径R1构成的工具路径。而且， 判定部33b组合由移动后路径生成部37a、37b生成的所有的移动后工具路径R3和目标工具 路径R1，生成变更后工具路径R2。生成的变更后工具路径R2被送出到程序生成部39b。

当参照图1及图3时，本实施方式的CAM装置20具备显示部34。显示部34将由判定部 33a、33b获得的判定结果、目标工具路径R1的信息、变更后工具路径R2的信息等显示在画面 中。

接下来，参照图13至图16说明本实施方式中的加工程序变更部30的动作的概要。 图13是表示由加工程序变更部30生成变更后工具路径R2的处理的次序的流程图。如图13那 样，加工程序变更部30首先取得包含工件的目标形状数据D1、初期形状数据D2及工具形状 数据D3的加工数据(步骤S101)。接着，加工程序变更部30从第1加工程序P1读入目标工具路 径R1(步骤S102)。

接着，加工程序变更部30读入工件W的目标形状、旋转工具T的底面部分TB的形状、 工件W的初期形状及阈值D4(步骤S103)。工件W的目标形状包含在目标形状数据D1中。底面 部分TB的形状包含在工具形状数据D3中。工件W的初期形状包含在初期形状数据D2中。图14 是表示工件W的目标形状的立体图，图15是表示工件W的初期形状的立体图。

接着，加工程序变更部30执行基于目标工具路径R1和工件W的初期形状计算旋转 工具T的底面部分TB中的接触区域AT的大小的计算工序(步骤S104)。更具体地说，在计算工 序中，将接触区域AT的面积相对于底面部分TB的面积的比例作为接触区域AT的大小计算。 另外，在计算工序中，将实际的底面部分TB变换成在与旋转轴线TS正交的假想平面上而且 中心与旋转轴线TS一致的圆形区域AR，计算该圆形区域AR中的接触区域AT的大小。

接着，加工程序变更部30执行判定由计算工序(步骤S104)计算的接触区域AT的大 小是否超过阈值D4的判定工序(步骤S105)。更具体地说，在判定工序中，在接触区域AT的大 小在目标工具路径R1的任意的场所超过阈值D4的场合，判定目标工具路径R1不恰当。另一 方面，在接触区域AT的大小在目标工具路径R1的哪个场所都处于阈值D4以下的场合，判定 目标工具路径R1恰当。在接触区域AT的大小不超过阈值D4的场合(步骤S105中的否)，加工 程序变更部30直接前进到步骤S107。

另一方面，在接触区域AT的大小超过阈值D4的场合(步骤S105中的是)，加工程序 变更部30执行生成将目标工具路径R1移动了的移动后工具路径R3的移动后路径生成工序 (步骤S106)。移动后工具路径R3例如是将目标工具路径R1的全部或一部分沿旋转轴线TS向 从工件W离开的方向移动了的工具路径。上述的计算工序(步骤S104)、判定工序(步骤S105) 及移动后路径生成工序(步骤S106)被关于目标工具路径R1上的所有的移动点执行一次。但 是，这些工序也可被对于目标工具路径R1上的每个移动点重复执行。

其后，加工程序变更部30前进到步骤S107。在步骤S107中，加工程序变更部30判定 在工件W是否存在对于目标形状的切削残留。在工件W不存在切削残留的场合(步骤S107中 的否)，加工程序变更部30将目标工具路径R1作为变更后工具路径R2输出(步骤S108)。另一 方面，在工件W存在切削残留的场合(步骤S107中的是)，加工程序变更部30执行生成用于对 残存于工件W的切削残留部分进行加工的辅助工具路径的辅助路径生成工序。图16是表示 加工途中的工件W的形状的立体图。在图16中，实线表示的形状是到现在为止加工的工件的 形状。另外，虚线表示的形状是目标形状的一部分。即，图16的工件W中的由虚线包围的区域 的上方的部分是工件W的切削残留部分。

在辅助路径生成工序中，加工程序变更部30基于目标工具路径R1、依照到现在为 止生成的移动后工具路径R3进行加工后的工件W的形状，再次执行追加的计算工序(步骤 S104)、追加的判定工序(步骤S105)及追加的移动后路径生成工序(步骤S106)。其后，在判 定切削残留部分存在的场合(步骤S107中的是)，加工程序变更部30再次前进到步骤S104。 这样，加工程序变更部30重复追加的计算工序(步骤S104)、追加的判定工序(步骤S105)及 追加的移动后路径生成工序(步骤S106)，直到由追加的判定工序计算的接触区域AT的大小 处于阈值D4以下，即，直到在依照到现在为止生成的工具路径进行加工后的工件W不存在切 削残留。这样的一连串的工序是辅助路径生成工序。每次执行追加的移动后路径生成工序， 都生成追加的移动后工具路径R3。此场合的辅助工具路径是组合生成的1个以上的追加的 移动后工具路径R3和目标工具路径R1的工具路径。

而且，一旦由追加的判定工序计算的接触区域AT的大小处于阈值D4以下，即，在依 照到现在为止生成的工具路径进行加工后的工件W不存在切削残留，加工程序变更部30前 进到步骤S108。在步骤S108，加工程序变更部30组合到现在为止生成的移动后工具路径R3 和目标工具路径R1，生成变更后工具路径R2。通过以上那样的处理，实施本发明的工具路径 评价方法及工具路径生成方法。

如以上的那样，本实施方式的CAM装置20中的加工程序变更部30计算被预测为在 依照目标工具路径R1进行的加工的过程中与工件W实际接触的、底面部分TB中的接触区域 AT的大小。而且，加工程序变更部30在计算的接触区域AT的大小超过阈值D4的场合，判定目 标工具路径R1不恰当。因此，根据本实施方式的CAM装置20，可恰当地评价在由机床40进行 的工件加工的过程中是否在旋转工具施加过度的负荷。另外，根据本实施方式的CAM装置 20，可生成用于避免在旋转工具施加过度的负荷的移动后工具路径R3。

然而，在本实施方式的工具路径生成装置及工具路径生成方法中，按照预先决定 的方法，变更工具路径。因此，有时移动后工具路径R3包含不希望的路径。例如，有时在移动 后工具路径R3中包含旋转工具T的行进方向逆转的路径，或包含拐折的路径。在本实施方式 中，在这样的场合修正移动后工具路径R3，生成修正后工具路径R3′。

在图17中，表示旋转工具T的行进方向变化大的移动后工具路径R3的概略图。由移 动点和箭头说明各自的工具路径。目标工具路径R1包含移动点MP1a～MP6a。相对于目标工 具路径R1设定移动后工具路径R3。如由箭头82表示的那样，各自的移动点MP1a～MP6a通过 沿旋转工具T的旋转轴线方向的移动向移动点MP1b～MP6b移动。

在此实施例中，在目标工具路径R1中，目标工具路径R1的移动点MP3a向移动点 MP3b移动。另外，目标工具路径R1的移动点MP4a向移动点MP4b移动。然而，在从移动点MP3a 到移动点MP4a的路径上，旋转工具T相对于工件的倾斜角度变化大。从移动点MP3a向移动点 MP4a移动时旋转工具T相对于工件的行进方向由箭头86表示。另外，从移动点MP3b向移动点 MP4b移动时旋转工具T相对于工件的行进方向由箭头87表示。

在图18中，表示对目标工具路径R1上的旋转工具T的行进方向和移动后工具路径 R3上的旋转工具T的行进方向进行说明的概略图。图17中关于移动点MP3a、MP4a、MP3b、MP4b 的行进方向的箭头被抽取。参照图17及图18，用箭头86表示目标工具路径R1上的旋转工具T 的行进方向。另外，移动后工具路径R3上的旋转工具T的行进方向由箭头87表示。可以得知， 箭头86所示的旋转工具T的行进方向和箭头87所示的旋转工具T的行进方向是大体相反的 方向。即，旋转工具T的行进方向反转。当旋转工具T相对于工件的行进方向急剧地变化时， 产生大的加速度，存在在机床施加超量的力的问题。或者，产生加工精度降低的危险。

在本实施方式中，在移动后工具路径R3上的旋转工具T的行进方向相对于目标工 具路径R1上的旋转工具T的行进方向急剧地变化的场合，对移动后工具路径R3进行修正。在 本实施方式中，判别表示旋转工具T的行进方向的变化的角度θ3处于判定角度以上的特定 的路径是否存在。在本实施方式中，将判定角度设定成90°。在存在旋转工具T的行进方向以 90°以上的角度变化的特定的路径的场合，进行将与特定的路径对应的移动点排除的修正。

在图17及图18所示的例中，在移动后工具路径R3上从移动点MP3b向移动点MP4b移 动，在该移动中，旋转工具T的行进方向变化90°以上。因此，可判别箭头87所示的路径是特 定的路径。

在图19中表示对移动后工具路径R3的修正进行说明的概略图。与特定的路径对应 的移动点包含作为箭头87的始点的移动点MP3b及作为箭头87的终点的移动点MP4b。因此， 将移动点MP3b及移动点MP4b排除。而且，如箭头88所示的那样，生成将移动点MP2b和移动点 MP5b短路的路径。包含移动点MP1b、MP2b、MP5b、MP6b的路径与修正后工具路径R3′相当。这 样，可将行进方向从移动后工具路径R3急剧地变化的路径排除。根据此方法，可避免旋转工 具T的行进方向相对于工件急剧地变化，对在机床的负担进行抑制。或者，可对加工精度的 降低进行抑制。在这里，进行在短路的路径上的干涉检查，在存在干涉的场合，不进行移动 点MP3b及移动点MP4b的排除。

接下来，对移动后工具路径R3的另一修正方法进行说明。在图20中，表示工具路径 拐折的移动后工具路径R3的概略图。在图20所示的例中，表示移动点MP11b～MP14b。移动后 工具路径R3由箭头91、箭头92及箭头93表示。在这里，移动后工具路径R3在向箭头91所示的 方向行进后，向箭头92所示的方向行进。此时，移动后工具路径R3拐折。即，工具路径折曲。 另外，工具路径在向箭头92所示的方向行进后向箭头93所示的方向行进时也拐折。

在另一修正方法中，判定在移动后工具路径R3中是否包含拐折的路径。而且，在移 动后工具路径R3包含拐折的路径的场合，进行将拐折的路径变更成曲线状的路径的修正。 在图20的例中，将箭头91、92、93所示的拐折的工具路径修正成箭头99、93所示的曲线状的 工具路径。向工件的外侧拐折的路径变更成凹状的曲线状的路径。向工件的内侧拐折的路 径变更成凸状的曲线的路径。即，变更路径，以便修正后工具路径相对于移动后工具路径处 于工件的外侧。箭头99所示的路径与修正后工具路径R3′相当。

在图21中，表示旋转工具T相对于移动点的位置的旋转轴线方向的移动量的图表。 在此实施例中，如箭头82所示的那样，将目标工具路径R1移动，生成移动后工具路径R3。目 标工具路径R1包含移动点MP10a～MP14a。移动后工具路径R3包含移动点MP10b～MP14b。在 这里，箭头92所示的工具路径相对于箭头91所示的工具路径拐折。另外，箭头93所示的工具 路径相对于箭头92所示的工具路径拐折。移动点MP12b及移动点MP13b成为拐折点。因此，对 从移动点MP11b到移动点MP13b的工具路径进行修正。

在图22中，表示对移动后工具路径R3进行了修正的修正后工具路径R3′的图表。将 移动点MP13b成为拐折点的、由箭头92所示的工具路径，修正成凸状的圆弧的工具路径。如 箭头95所示的那样，以通过移动点MP13b的方式生成圆弧状的工具路径。将移动点MP12b成 为拐折点的、由箭头91所示的工具路径，修正成凹状的圆弧的工具路径。其结果，重新生成 移动点MP15b和移动点MP16b。而且，如箭头96所示的那样，生成从移动点MP15b往移动点 MP16b去的工具路径。

使用者可将生成修正后工具路径R3′时的圆弧的直径设定成任意的值。例如，可将 箭头94所示的圆弧的直径和箭头95所示的圆弧的直径设定成与工具直径相同。

接下来，关于各自的修正后的移动点，记忆修正后的旋转工具T的旋转轴线方向的 移动量。参照图22，使各自的移动点以记忆的移动量向旋转工具T的旋转轴线方向移动，生 成修正后工具路径R3′的移动点。在修正中新生成的移动点MP15b及移动点MP16b的位置例 如可通过内插移动点MP11b和移动点MP13b来设定。这样，可生成修正后工具路径R3′。

通过如以上的那样修正旋转工具T的旋转轴线方向的移动量，可将拐折的路径变 更成曲线状的路径。可避免旋转工具T的行进方向相对于工件W急剧地变化，对在机床的负 担进行抑制。或者，可对加工精度的降低进行抑制。另外，在因为使拐折的路径成为曲线状 的路径而导致旋转工具T的移动方向的变化变大的场合，不进行修正。

图23是表示由本实施方式中的加工程序变更部30修正移动后工具路径R3的处理 的次序的流程图。此处理可例如作为图13所示的步骤S106来实施。如图23的那样，加工程序 变更部30首先生成向旋转工具T的旋转轴线方向移动了的移动后工具路径R3(步骤S201)。

接着，加工程序变更部30判别是否存在移动后工具路径R3上的旋转工具T的行进 方向相对于目标工具路径R1上的旋转工具T的行进方向变化90°以上的特定的路径(步骤 S202)。在不特定的路径不存在的场合(步骤S202中的否)，加工程序变更部30前进到步骤 S204。在特定的路径存在的场合(步骤S202中的是)，加工程序变更部30前进到步骤S203。在 步骤S203中，加工程序变更部30将与特定的路径对应的移动点去掉。

接着，加工程序变更部30判别在移动后工具路径R3上是否存在拐折的部分(步骤 S204)。在移动后工具路径R3没有拐折的部分的场合(步骤S204中的否)，加工程序变更部30 结束一连串的处理。在移动后工具路径R3存在拐折的部分的场合(步骤S204中的是)，加工 程序变更部30前进到步骤S205。在步骤S205中，加工程序变更部30将拐折的路径修正成曲 线状的路径。其后，加工程序变更部30结束一连串的处理。

接下来，说明本发明的第2实施方式。图24是表示本实施方式中的加工系统的基本 的构成的框图。在本实施方式中，作为工具路径生成装置发挥作用的加工程序变更部30不 是被搭载于CAM装置20，而是被搭载于机床40的数字控制装置50。另外，在本实施方式中，第 1加工程序P1被从CAM装置20输出，第2加工程序P2在机床40的内部生成。

在图24中，读取解释部51读取和解释第2加工程序P2，并且，将移动指令送出到插 值运算部52。插值运算部52运算每个插值周期的位置指令值，并且，将位置指令值送出到伺 服马达控制部53。伺服马达控制部53基于位置指令计算各移动轴的移动量，对各轴伺服马 达S进行驱动。本实施方式的加工系统中的其它的部分的功能及构成与上述的第1实施方式 相同。

本实施方式的数字控制装置50的加工程序变更部30计算被预测为在依照目标工 具路径R1的加工的过程中与工件W实际接触的、底面部分TB中的接触区域AT的大小。而且， 加工程序变更部30在计算的接触区域AT的大小超过阈值D4的场合判定目标工具路径R1不 恰当。因此，根据本实施方式的数字控制装置50，可与上述的第1实施方式的CAM装置20同样 地恰当地评价在由机床40进行的工件加工的过程中是否在旋转工具施加过度的负荷。另 外，根据本实施方式的数字控制装置50，可生成用于避免在旋转工具施加过度的负荷的移 动后工具路径R3。

接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。本实施方式的加工系统除了接触区域 计算部32a、32b、判定部33a、33b及移动后路径生成部37a、37b外，具有与第1实施方式的加 工系统同样的功能及构成(参照图1及图3)。另外，在本实施方式中，预先决定在旋转工具T 的底面部分TB中的中心区域AC。

图25是表示本实施方式中的旋转工具T的侧面及底面的概略图，表示球头立铣刀。 在本实施方式中，预先决定旋转工具T的底面部分TB中的中心区域AC。特别是在图25中，预 先决定底面部分TB中的位于旋转轴线TS近旁的中心区域AC。关于此中心区域AC的信息被存 放在工具形状数据D3中。

在本实施方式中，接触区域计算部32a执行基于目标工具路径R1和加工前的工件W 的形状求出底面部分TB中的接触区域AT的工序。判定部33a在接触区域AT的至少一部分在 目标工具路径R1的任意的场所与底面部分TB中的中心区域AC重合的场合，执行将目标工具 路径R1判定为不恰当的工序。在判定目标工具路径R1不恰当的场合，移动后路径生成部37a 执行生成将目标工具路径R1移动到直至接触区域AT全体从中心区域AC脱离的移动后工具 路径R3的工序。

同样，追加的接触区域计算部32b执行基于目标工具路径R1和依照移动后工具路 径R3进行加工后的工件W的形状求出接触区域AT的工序。追加的判定部33b在由追加的接触 区域计算部32b求出的接触区域AT的至少一部分与中心区域AC重合的场合执行将目标工具 路径R1判定为不恰当的工序。而且，在由追加的判定部33b判定目标工具路径R1不恰当的场 合，追加的移动后路径生成部37b执行生成将目标工具路径R1移动到直至接触区域AT全体 从中心区域AC脱离的移动后工具路径R3的工序。重复这些追加的工序直到由追加的接触区 域计算部32b求出的接触区域AT全体从中心区域AC脱离。

因此，根据本实施方式的CAM装置20，可与上述的第1实施方式同样地恰当地评价 在由机床40进行的工件加工的过程中是否在旋转工具施加过度的负荷。另外，根据本实施 方式的CAM装置20，可生成用于避免在旋转工具施加过度的负荷的移动后工具路径R3。并 且，在本实施方式中，由于在底面部分TB中的接触区域AT与中心区域AC重合时判定工具路 径不恰当，所以，可降低在加工时的周速变得特别小的底面部分TB的中心区域AC切削工件 的危险。

接下来，说明本发明的第4的实施方式。本实施方式的加工系统除了接触区域计算 部32a、32b、判定部33a、33b及移动后路径生成部37a、37b外，具有与第2实施方式的加工系 统同样的功能及构成(参照图3及图24)。本实施方式的接触区域计算部32a、32b具有与第3 实施方式的接触区域计算部32a、32b同样的功能。本实施方式的判定部33a、33b具有与第3 实施方式的判定部33a、33b同样的功能。本实施方式的移动后路径生成部37a、37b具有与第 3实施方式的移动后路径生成部37a、37b同样的功能。另外，在本实施方式中，旋转工具T的 底面部分TB中的中心区域AC被预先决定(参照图25)。

因此，根据本实施方式的数字控制装置50，可与上述的实施方式同样地恰当地评 价由机床40进行的工件加工的过程中是否在旋转工具施加过度的负荷。另外，根据本实施 方式的数字控制装置50，可生成用于避免在旋转工具施加过度的负荷的移动后工具路径 R3。并且，在本实施方式中，由于在底面部分TB中的接触区域AT与中心区域AC重合时将工具 路径判定为不恰当，所以，可降低在加工时的周速变得特别小的底面部分TB的中心区域AC 切削工件的危险。

在上述的实施方式中，虽然例示了具有5轴的移动轴的机床，但不限于此实施方 式，可使用工具相对于工件相对移动的任意的机床。例如，可在具有3个直动轴的3轴的机床 中应用本发明。另外，在上述的实施方式中，虽然例示了平头立铣刀、圆鼻立铣刀、球头立铣 刀等旋转工具，但可采用相对于工件相对移动来对工件进行加工的任意的旋转工具。例如， 可在各种铣刀等其它的旋转工具中应用本发明。

上述的实施方式可适宜组合。在上述的各自的图中，在同一或相等的部分标注同 一附图标记。另外，上述的实施方式是例示，不限定发明。另外，在实施方式中包含权利要求 中表示的变更。

附图标记说明：

30加工程序变更部

32a接触区域计算部

32b接触区域计算部

33a判定部

33b判定部

35工具路径变更部

37a移动后路径生成部

37b移动后路径生成部

38辅助路径生成部

39a程序生成部

39b程序生成部

a工具中心点

b工具前端点

AC中心区域

AR圆形区域

AT接触区域

D1目标形状数据

D2初期形状数据

D3工具形状数据

D4阈值

P1第1加工程序

P2第2加工程序

R1目标工具路径

R2变更后工具路径

R3移动后工具路径

R3′修正后工具路径

TB底面部分

TS旋转轴线