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TW200422871A - Method and system for computer aided manufacturing - Google Patents

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TW200422871A
TW200422871A TW093101033A TW93101033A TW200422871A TW 200422871 A TW200422871 A TW 200422871A TW 093101033 A TW093101033 A TW 093101033A TW 93101033 A TW93101033 A TW 93101033A TW 200422871 A TW200422871 A TW 200422871A
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TW
Taiwan
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feature
program
value
rule
rules
Prior art date
Application number
TW093101033A
Other languages
English (en)
Inventor
Charles D B Matthews
Michael A Gustafson
Bill Haas
Original Assignee
Dp Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Description

200422871 玖、發明說明： 交叉參考 依知、35 U.S.C. §119 ’本申請案主張由Charles.D· B. Mathews等人於2003年1月17曰所申請之標題為「用於電腦 輔助製造之方法及系統」的美國專利申請案第1〇/346,473 號之優先權’此先前申請案的完整内容以引用方式全部併 入本文。 而且’本申請案與2003年1月17曰所申請之標題為「用於 機械加工一零件之基於規則之系統及方法」的美國申請案 第10/346,475號共同待審，且以引用方式將該共同待審的美 國申請案全部併入本文。 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於電腦辅助設計與電腦辅助製造 (computer aided design and computer aided manufacturing ； CAD/CAM)領域，特定言之，係關於使用一或多台電腦控 制的機器製造一零件。 【先前技術】 藉由使用電腦控制的機器自動地機械加工零件，得以快 速生產精密零件。對於機械加工零件的特定情形而言，稱 此等機器為電腦數值控制（c〇mputer numencaUy com遷d;CNC)機器，其基本上為電腦化技工，可從一塊 (例如）金屬或塑膠材料上切割掉某些材料，直至獲取所需產 品。例如，三軸CNC研磨機器具有一切割刀具與立銳刀’ 並且允許該刀具在X、YH三個方向上移動。藉由移動該
O:\89\89647.DOC -6 - 200422871 刀具（或該零件）並旋轉該立銑刀，從該塊材料上移除部分材 料。该CNC機器具有包括（^與M程式碼之自己的程式化語 言。 為了使程式化CNC機器對使用者而言更為友好（相對於 編寫許多具有G/Μ程式碼之密碼般的程式線），通常使用_ 包腦輔助製造（compUter aided manufacturing ; CAM)前端軟 體工具。該CAM軟體工具具有圖形使用者介面（graphicai uSerlnterface; Gm)，且可使用一較高層級的語言，例如，
Microsoft Visual Basic for Applications(VBA)、工業標準巨 集、以及腳本語言，以進行程式化。然後，該cam軟體自 動產生包括G/Μ程式碼的適當程式，以運行該CNC機器來製 造忒零件。通常由製造工程師使用CAM軟體工具。 圖1為以先前技術製造一零件之範例性程序的示意圖。製 仏者的程序11〇從公司的設計部門112開始，該部門的設計 工程師在電腦輔助設計（c〇mputer aided design ; cad)系統 114上設計該零件。該CAD設計係儲存在資料庫（database; DB)116中。該CAD設計代表完成的產品，即所要製造是「甚 麼」。然後，將代表該完成零件的幾何模型或2d/3d形式的 CAD設計電子傳輸至製造部門120。單獨的CAD模型通常不 具有製造該零件的充分資訊，故為了規定「如何」機械加 工該零件，製造工程師必須向該CAM工具添加資訊，例如， 工具選擇及機械加工參數。CAM工具可顯示該零件的立體 或3D表面模型，因此，使製造工程師得以完全視覺化該完 成的機械加工零件。該cam模型係儲存在DB 124中。為了
O:\89\89647.DOC 200422871 將一塊材料機械加工為該零件，製造工程師將編寫一程式 (例如，以VBA與Vlsual Basic(VB)編寫）。該CAM工具可顯 著降低其複雜度’且減少所需用以編寫該VB/VBA程式的時 間。當完成程式化並已除錯時，該CAM工具自動產生該0：1^(：： 程式。將包括G程式碼的CNC程式傳送至現場13〇，以在cnc 機器132上執行。 圖1中的製造私序存在若干問題。首先，該程序具有單向 資訊流，即，從設計112至製造120，再至現場130。例如， 若現場的技工需要修改該c N c程式以改進對該零件的機械 加工，則此種知識一般不會回饋給製造工程師或設計工程 師。相似地，該製造工程師所做的影響設計程序的任何改 變僅儲存在製造DB 124中。設計工程師通常不存取DB 124, 而且即使設計工程師存取過該Db，DB 116中代表CAD模型 的資料通常明顯有別於0]8 124中的CAM模型。因此，缺少 回饋資訊顯著地阻礙整個機械加工程序的改進。 另-個主要問題在於，若改變零件的某一特徵或屬性， 製造工程師需要建立另—™C程式。藉由使用巨集以自動 程式化不同版本的標準零件，VBA可稍微緩解此類問題。 例如，可編寫一 VBA巨集，使用（例如）直徑' 深度、 位置屬性來特性化—孔（零件的一特徵）。編譯並執行該巨 集要求β亥使用者輸入該等屬性之值，或在若干預定選項 中代出、擇。该巨集採取此等值，建立代表該等孔的圓， k擇切割刀具’自動建立鑽孔操作，並產生G程式碼程式。 該CNC機器輸人該G程式碼程式，並機械力以該零件上的
O:\89\89647.DOC 200422871 孔。然而’（例如）若在類似零件中具有不同的特徵，例如 螺、·文孔而非一柱坑孔，則通常由製造工程師、編寫一新的 VB A巨集因此，雖然、傳統的巨集允許將不同的值用於固 定屬性，但+允許（例如）添加/移除特徵與屬性或選擇不同 的製造程序’故僅以一有限方式提高程式的靈活性。 此外’ ％式係由人編寫，由不同人編寫，但用於機械加 工相同零件的兩個程式可能有所不同。此「個人化」方法 會妨礙對零件製造程序進行標準化。 因此，需要改進機械力u —零件的程序，其中設計部門、 製造部門以及現場可交換知識，且程式化的方法更靈活、 有效、標準化。 【發明内容】 本舍明包括-種用以集中化知識並改進對機械加工一零 件之私式化之系統及方法。—項範例性具體實施例包括基 於-或多個規則產生第二程式的第一程式。該等規則盘一 零件的-或多個特徵與屬性相關。該第二程式具有用於 CNC機器的G程式碼。雖然使用CNC機器機械加玉一愛件之 範例係用以說明本發明的—些具體實施例，但本發明的範 嘴並不限於此。製造者栋田兩 ^有使用電腦控制的機器來製造任何零 件，例如，使用一或多△ T %式化電腦控制的機器來鍛造 零件或裝配零件，亦在本發明的範疇中。 本發明一項具體實施例包括一種使用電腦系統以製造零 件之方法。貫先’接收該零件的模型，例如幾何模型。盆 次，從具有複數個預定規収-電腦可讀取媒體擷取-預
O:\89\89647.DOC 200422871 定規則。藉由評估該祿取的預定規則 徵並決定與該λ 型的-特 程式碼以在—電腦㈣沾/序基於该程序，產生電腦 兒月自控制的機器上製造該零件。 本發明另-項具體實施例包括一種使用 零件之方法。首先，接收該零件的模型。：：=製造 第一預定規則，從複數個特徵中選擇該模型的=評估 性中選擇一二 從與該特徵相關的複數個屬 中^屬性。該屬性描述該特徵的實體特性 二=:括儲存在電腦可讀取媒體中的程式碼片斷 可讀具:^^^ 曰士 &式製造一零件之系統。該系統包括. 灵數個機械加工操作與複數個規則之資料庫；以及儲 存在.。己憶體中的第二程式，可在記憶體中操作性配置該第 二程式’以藉由評估該等複數個規則而從複數個機械加工 操作中選擇—組機械加工操作。使用該組機械加工操作以 建立第一程式的一部分。 本發明之一方面包括，用以機械加工零件的一特徵之電 腦系統。該電腦系統包括一處理器，轉合至該處理器之使 用者輸入裝置’以及搞合至該處理器之顯示器。該電腦系 統進一步包括具有由該處理器執行之指令的使用者介面元 件，其中使用者介面元件能夠接受代表與該零件的特徵相 關的規則之一比較表式。該比較表式係透過該使用者輸入 裝置來規定並在顯示器上顯示。該電腦系統進一步包括用 以铸存該規則之一資料庫。 O:\89\89647 DOC -10- 200422871 本發明一項具體實施例包括一種使用電腦系統製造零件 之系統L㈣統包括··具有複數個規則與複數個機械加工 週期之貝料庫，用以在CNC機器上f造該零件之CNC程 、、儲存在電恥可頊取媒體令，用以建立該CNC程式 之產生程式。另外，該產生程式包括··藉由評估至少-個 規則以選擇至少-個機械加工週期之規則評估模組，·以及 使用該機械加工週期以產生該CNC程式的_部分之CM程 式碼產生模組。 參考以下說明、隨附的申嗜糞免 T J τ明寻利靶圍以及附圖，可更為 瞭解本發明的此等及盆他且，音 ' 矛汉，、他具體貫轭例、特徵、方面、及優 點0 【實施方式】 —在以:說明中’㈣數個料細節，以提供對本發明特 疋具體貫加例之更詳盡的說明。不過，熟悉技術人士應明 X在不具備這些特定細節的情況下，仍然可實施本發明 :::實例中’對熟™予說明，一明模 由-或多個材料製造之零件係由一或多個特徵(例如， 孔、穴、槽)組成。每個特徵具有一或多個屬性 徵的實體特性。例如，對於孔而言，該 月特 位置、直徑以及深度。在使用CNC機 該孔的 工為-零件的案例中，在該塊材料上切割出=械加 於每個特徵而言，存在對應的切割程序，其勺、政。對 哪個切割刀具以及該刀具要實行的操、包括選擇使用 τ對孔範例而言，
O:\89\89647.DOC -11 - 200422871 要選擇—切割刀具（例如，鑽 路徑）。 ）及刀具知作（例如，刀具 使用影像處理演算法，可以根 決定有限的某些案例中牛的成何拉型自動 等特徵與對應_，即==屬性。該 工該特徵。並非所有牛驟比 &擇的程序來機械加 五非所有步驟皆自動進行，例如 以 用者輸入該等屬性之值。使用此項自動化 "求使 重大缺陷，例如，因為特徵、對應屬性相们子^某些 ::在製造程式中固定一，從而使其 化且不可重用。 卜」盥活變 本發明一項具體實施例呈有_ 有目的，即為製造零件建立 、洗-工料境，*僅料特定公司’並且可跨公 為達成此目的，應完成以下的一 丁 門制ϋ 項或兩項：集中化設計部 門、I造部門以及現場為建立一 零件而使用的資料庫，盆 包括裇準化資料結構，並且藉由使用使 ^ 使CAM程序可視並標準化。因 ^ 、規則， ^ /、具有獲取並代表知識的統 一方式’故可獲取設計工㈣、製造工㈣、cnc程式員 以及CNC操作者的經驗，從而可藉由學習來改進系統。此 外’除了在公司内交換知識，在公 與賣/買。 在w間可進行知識的交換 圖2為藉由本發明一項具體實施例的集中化資料庫生產 一零件之程序的示意圖。圖2具有—DB 226，其包括圖^ 的設計DB m與製造DB 124兩者中的資料。設計部門212 中的設計工程師使用⑽工具214來建立該零件的設計模 0\89\89647.DOC -12- 200422871
型’其使用（例如）Electronic Data Systems公司的 Parasolid® 立體建模器。使用應用程式介面（application programming interface ; API)224將該立體幾何模型儲存在DB 226中。藉 由約束可在DB 226上實行的命令，該API提供在226上擷取 並儲存資料之有序方式。然後，製造部門220中的製造工程 師可從DB 226獲取該立體模型，並使用CAM工具來確保該 模型具有製造的特徵與屬性。製造工程師使用該註解的模 型與CAM工具來建立VB/VBA程式。該VB/VBA程式具有所 需用以機械加工該零件的每個特徵之程序。因此，該 VB/VB A程式包含程式員在「如何」製造零件方面的專業知 識。然後，該VB/VBA程式將自動轉換為具有儲存在DB 226 中的G程式碼之CNC程式。現場230中的現場工程師/技術人 員從DB 226擷取CNC機器234上的CNC程式。若該現場工程 師/技術人員需要修改G程式碼程式，則他/她將使用運行在 CNC機器234上的CAM工具的另一版本的全部或部分。例 如，假設該現場工程師/技術人員瞭解第二程序而非該製造 工程師所選擇之程序對於所使用的特定CNC機器而言具有 更好的效能。該現場工程師/技術人員可使用運行在CNC機 器234上的CAM工具的該版本改變該VB/VBA程式，以使用 該第二程序。因為改變的VB/VBA程式碼儲存在DB 226中， 故可供設計與製造工程師存取，用以零件將來的生產。在 一項替代性具體實施例中，該CNC機器234具有與其連接的 一個人電腦（personal computer ; PC) ’使用該個人電腦而非 CNC機器來運行該CAM工具全部或部分的其他版本。該PC O:\89\89647.DOC -13- 200422871 係連接至DB 226，且可用以修改G程式碼。 在本I日月一項較佳具體實施例巾，關於選擇特徵、屬性 、♦序的决策觀點以規則的形式明確給出。一規則包括 一執行時返回一「直 斗、「， , 、 ^、」或假」布爾值（Boolean value)之程 、’·、斷或函數^ 5亥等程式碼片斷或函數係儲存在226 中。使用所選擇的特徵、屬性以及程序，可決定切割刀具 與機械加工操作（例如，刀具切割進給與旋轉速度以及刀具 路徑），從而產生CNrp ^ ㈣耘式，以在CNC機器上機械加工該零 件。 因為一零件具有-或多個特徵’每個特徵具有一或多個 =，故：第-組規則指定給該等特徵，而將第二組規則 曰二給遠等屬性。此外，因為_程序規定—特徵如何製造， 且存在多個程序（即，方式 用以製造一特徵，故指定第三 組規則用以決定使用哪個 序右该第三組規則指示應使 用夕個程序，則將使用人 專豕或電腦化專家系統做出關 於使用哪個程序之選擇， 伴並精細化該第三組規則。 :本發明一項較佳具體實施例之零件層級。藉由幾何 =(例如，圖2中的模型216)說明零件242。該零件 或多個零件類型244。通常， ^ ^ ^ # J§ 吏用者選擇屬於該零件242 的零件_。在-㈣魏具體實施财，使用 示）自動選擇零件類型。每伽 、、 ·，肩 徵246。零件類型244亦具有 44具有一或多個特 ^ # ^ . 或夕個特徵識別規則248，苴 允泎選擇與遠零件類型244相 、 1別指目“吉士“ 關的特徵246 0當評估一特徵 識別規則為真時，選擇該特徵。 亏仪 ®吕母個特徵246具有一
O:\89\89647.DOC -14- 200422871 多個特徵類型250,但在該項較佳具體實施例_，_個特徵 具有—種特徵類型。因此，特徵類型25()為—零件類型⑽ 的特试246主要的劃分標準。藉由評估規則252來決定與該 特徵相關的特徵類型。 與零件的立體幾何模型相關的零件類型之範例可包括， 一棱鏡研磨零件、鑄造組件以及沖模組件。若該使用者選 擇零件類型，即沖模組件，然後，該特徵識別規則248將在 幾何模❹查找特徵246，（例如，孔、穴與輪廟）。若評估 用於孔特徵246之規則248為真，則存在—或多個特徵類型， 例如柱坑孔、螺紋孔或螺^根據評估為真的規則M2選擇 特徵類型250。 、每個特徵類型250具有與其相關的一或多個程序254。為 =定該程序是否適用於該特徵類型，評估該隨附規則^6。 每個程序具有—或多個程序步驟258。每個特徵類型25〇亦 可具有一或多個屬性（未顯示），其中屬性說明特徵的實體特 性。屬性可進一步細分，以包括具有零或多個值的關鍵字。 圖4為本發明另一項具體實施例之特徵層級。特徵41〇具 有一或多個特徵類型412。將每個特徵類型412的屬性進二 v、’、田刀以包括一關鍵字以及一或多個值。因此，每個特 徵類型412具有—或多個關鍵字416。每個關鍵字416具有一 或夕個值418，其中若使用者尚未為一關鍵字規定其值，則 私疋孩值為「未定義」。為決定一特定特徵類型412是否適 用於特疋特徵410 ,評估隨附規則4丨4以決定其是否為 「真」。然後為適用的特徵類型412擷取所有的關鍵字41 6。
O:\89\89647 DOC -15 - 為決定一特定值418是否適用 附規則420以決定其是否為「真、疋關鍵子416，評估隨 因此，每個特徵類型
每個關鍵字於— 特徵）具有—或多個關鍵字，且A 母個關鍵子指定一或多個值且為
J 之可能性。因此每個特徵具有二疋某-值為「未定義. 特徵類型及其—多個 .3夕個關鍵字/值對。將該 次夕個其關鍵字/值對 案例。使用該特徵案例 、、“冉為-特徵 之-或多個程序。 技寸用以裳造該零件中的該特徵 圖5為本發明一項較佳具體實施例徵 特徵案例510具有盥里相_ 4 「文茱例層級。母個 程序川是否適用Γ 或多個程序。為決定-特定 以決定苴3 > 、寺疋特徵案例510，評估隨附規則514 516 '疋否為「真」°每個程序具有-或多個程序步驟 如）用ΓΓγ序步驟層級在圖8中顯示。程序步驟516說明（例 =:Γ機器上製造該零件的切割刀具、機械加工參 数^及機械加工週期。 鍵=以下特徵案例的兩個範例，假定以下特徵類型與關 特徵類型=「螺紋孔Μ」 關鍵子卜「尺寸」，可能值為「Μ8」、「Μ9」、「Μ10」 指定的值=「Μ10」 關鐽字>「容限」，可能值為「Η!」、厂、 1. 」 XI· J」 才曰定的值L未定義_ 特徵案例的第一範例為： 特徵類型=「螺紋孔M」
O:\89\89647.DOC -16- 關鍵字1/值=「M10」 關鍵字2/值==-未定義-特徵案例的第二範例為·· 特徵類型=「螺紋孔M」 關鍵字2/值=-未定義- 圖:為本發明_項具體實施例中特徵、特徵類型、關鍵字、 %序間關係的樹狀圖。除圖6係以樹來說， 圖6類似於圖4與5。基於# 節點僅顯示兩個子節點。梦而、’在樹中，對於每個母 可广在一子即點然而，應明白，對於每個母節點， 岸二〜:、三甚至更多個子節點，例如，每個特徵對 :或:個特徵類型。特徵612具有一或多個特徵類 ;:7’其中每個特徵類型分別具有-相崎 :;=:。每個特徵類型具有-或多個關 ，至' i 614具有，例如，關 個關鍵字且有〜m 子至621，以及622。夸 有或夕個值，例如關鍵字620具有值623至 其中每個值分別具有一相關的規則，例如似至㈣。 基於說明之目的，關絲仝 卜 ，的八他範例包括具有值628之關鍵 ，、相關規則630，盘且有值g 其相關規則634。為了心射、 之關鍵字似，及 "值。在其他靶例中，每個關 -或多個值。特徵案例“。與641包括特徵類型614 特^案對的組合’…或多個關鍵字/值對的組合。 諸=所具有的關鍵字/值對為，關鍵字62〇/值⑵、 關鍵子⑵/值㈣、以及關鍵字622/值⑴。特徵案例晴
O:\89\89647.DOC -17- 200422871 ”有關鍵子/值對為’關鍵字621/值628、以及關鍵字622/ 值 632。 母個特徵㈣具有—或多個程序，例如，特徵案例640 具有程序642至646 ’其中每個程序分別具有一規則，例如 ’至648。特徵案例641具有程序66〇至_，其具有相關規 則662至666。右評估該程序規則為真，則相關的每個程序 八有4多個程序步驟，例如，程序⑷具有㈣ 至 652 〇 圖6中的規則為邏輯表式，若其為冑，則選擇相關的特徵、 特徵類型、關鍵字/值，或程序。該等規則對，中的樹進 订修剪’且在製造程式中插入與所選擇的程序相關的程式 「用以機械加工遠零件。邏輯表式包括評估為邏輯「真」 〆、假」值之任何程式碼片斷。例如’使符號「A」為比較 ^ 例如 FeatUre.layer.name = "ThreadedHoles，,」；使符 」為比車乂表式，例如「feature· diameter < ·5」；並且 A C」為比較表式，例如「feature, customproperties ^^h'value = 14」。邏輯表式包括單獨的A、B或〇以 C任何的邏輯組合，例如（a〇rb c)、（八 )NOT C、（B X〇r c NOR A)。該使用者可使用VB 編寫該比較表式、程式碼片斷以及邏輯表式。 乍為圖6之使用的|巳例，假定存在下列項目，用於要在其 鑽出孔之零件的特徵類型、關鍵字、值以及程序。 特徵類型=「螺紋孔Μ」 關鍵子1尺寸」，可能值為「Μ8」、「Μ9」、「Μ10」，
O:\89\89647.DOC -18- 200422871 選擇值=「M10」，可能程序=「 、 」’選擇程序=「P1 關鍵字2=「容限」，可能值為「 ι H1」、厂 Ή2 「 選擇值=「未定義」，可能程序為「Ρ1」、「Ρ2 選擇程序=「Ρ1」 」 在一項範例中，該特徵012具有#t 右士 ^ *特徵類㈣4「螺紋孔M」 在此情形下，不需要規則616，因盍說— ^ 馮僅存在一個特徵類型。 特徵類型「螺紋孔M」具有兩個關 類1 处—， 硬子關鍵字2 620與關 鍵子1 621。關鍵字1具有三個可能值，「M8」、「M9以及 「㈣」。與值「刚」與「M9」相關的規則為假，而與;Mi。 相關的值為真。因此，為關鍵字1 =「 " 「Λ/ΜΛ ^ 尺寸」所選擇的值係 10」ϋ具體實施例t，選擇評估為真的料 規則。在一項替代性具體實施例中， 、 T 右存在多於一個評估 為真的規則，則要求該使用者選擇該值，或由人 ⑽制alintelllg⑽；AI)專家系統來進行該值的選擇= 於關鍵字1具有選擇值「M10」之情开彡，你六 」 贯形，僅存在一個用以機 械加工尺寸為「謂」的孔之程序P1。關鍵字2具有可能值 為「扪」、「!12」、「们」’以及為「未定義」之一預設值。 當評估用⑨「H1」、「H2」以及「H3」之規則為假時，選擇 該預設值。料具有「未定義值」之關鍵字2存在兩個程序 「P1」與「P2」。評估用於!>丨的程序規則為真’故選擇該程 序「P1」。程序「P1」具有一或多個程序步驟，其將鑽出具 有尺寸「M10」與容限「未定義」（例如，任何容限或—預 定的使用者規定的容限）之螺紋孔。 圖7為本發明一項具體實施例中建立CNC程式74〇的一部
O:\89\89647.DOC -19- 200422871 分之產生程式710的一部分之方塊圖。程式71〇包括用以評 估该等規則之軟體模組712與用以產生該CNC程式之軟 體杈組714。程式710與740係儲存在電腦可讀取媒體中。具 有處理态與記憶體之電腦執行產生程式7丨〇，以生產程 式740。该電腦係透過通信鏈路連接至資料庫（db)m〇。產 生私式710使用來自DB 720的資料。評估規則模組存取規則 表，例如，特徵規則72丨、特徵類型規則722、每個關鍵字 的值規則724以及程序規則726, i評估在此等表中的規則 為真或假，其中該等規則包括，例如，邏輯表式、具有邏 輯真/假返回值之函數呼叫、以及可評估為真或假的程式碼 片斷。因為使用者直接將此等規則輸入DB 72〇，故者咳等 規則變化時，該產生程式不需要變化。在—項替代性具體 實^例中，遠產生程式71G為自修改式，即修改其自身以形 成CNC程式740。 DB 720亦具有表728,該表具有用於機械加工參數或條+ 之參數公式（亦存在用於切割刀具與相關參數的另一表㈠ 顯示…每個參數具有一相關公式，其在某些情形下〜 單-預定數字，當評料給Μ參數—數字值。該等參卖 =不）亦儲存在DB7尉。此外，該db72g包括_ :械加工週期’其中每個機械加工週期包括預定源程式, 的-區段(例如，以C++編寫)’例 > 714之耘序步驟將使用機械加工 -程式碼區塊，例如⑽程式㈣塊l 742^c^
O:\89\89647.DOC -20- 品鬼2 744，其中該CNC程式碼區塊包括該刀具路徑（g程式 馬）將。亥CNC程式碼區塊插入CNC程式74〇 ,使用該程式以 在CNC機器上機械加工該零件上的特徵。 。圖8為本發明—項具體實施例之程序步驟的示意圖。每個 矛序/驟812具有一或多個機械加工週期814。每個機械加 工週期814具有—或多個機械加工參數816以及—或多個切 割刀具820。每個切割刀具82〇具有一或多個切割刀具參數 822機械加工參數816具有與其相關的可選公式us，其用 以計算指定給機械加工參數之數字值。切割刀具參數822具 有與其相關的另-可選公式824，其用以計算指定給切割刀 具參數之數字值。 在圖4、5以及8中，該等規則與公式之範例為： 特徵類型規則.（feature layer name=="Threadedij〇le”） 值規則：（isequal(feature diameter，1〇)) 程序規則：（islessthan(feature.area，1〇)AND islessthan (feature.volume, 20)) 機械加工參數公式·（(t〇〇l diameter * 85)+ o.ooi) 圖9為本發明另一項具體實施例中用以建立製造程式之 流程圖。在步驟910，從資料庫72〇擷取該零件的模型。使 用第一組規則從特徵列表中選擇該零件的特徵（步驟912)。 使用第二組規則從特徵類型列表中選擇每個特徵的特徵類 聖（步驟914)。在步驟916，為每個特徵類型中擷取一關鍵字 列表。在步驟918，使用第三組規則為每個關鍵字選擇一值。 為具有一或多個關鍵字/值對之組合的每個所選擇特徵類
O:\89\89647.DOC -21 - 200422871 型建立一或多個特徵案例。對於每個特徵案例，可存取該 資料庫720，以擷取一相關程序列表（步驟922)。在步驟924， 使用第四組規則，從此相關程序列表中選擇用於該特徵案 例之程序。在步驟926，為每個所選擇程序的每個程序步驟 決定該（等）機械加工週期與相關的機械加工參數，以及切割 刀具與相關的切割刀具參數。使用相關公式為每個機械加 工參數決定一數字值。可選擇該數字值為成本。使用相關 公式為每個切割刀具參數決定一數字值。在步驟928，為每 個程序步驟產生一部分CNC程式碼，並將其插入該CNC程 式。 本發明之較佳具體實施例使用以下偽程式碼以產生機械 加工週期，使用該等機械加工週期以給出用以機械加工該 零件類型的特徵之CNC程式碼。
Select Possible Feature Types for Part Type from DB For Each Possible Feature Type if Evaluate(Possible Feature.Rule) = True then Assign Feature type to Part Type Exit End—If
End—For #Next Possible Feature Type #
Select Keys for Feature Type For Each Key
Select Possible Values for Key from DB (where default value = undefined) O:\89\89647.DOC -22- 200422871
For Each Possible Value if Evaluate(Possible Value.Rule) = True then Assign Value to Key (create key/value pair)
Exit End—If
End_For #Next Possible Value#
End For #Next Key #
Determine a Feature Case for Each Feature type using The Feature Type and a combination of Associated Key/Value Pairs Select Possible Processes For Each Feature Case For Each Possible Process if Evaluate(Possible Process.Rule) = True then Assign Process to Feature Type Exit End—If
End__For #Next Possible process#
For Each Process Step in Assigned Process # a process step includes one machining cycle in combination with a given set of parameters values#
Select Machining Parameters from DB
Evaluate Formula for Each Machining Parameter to Calculate Machining Parameter Value
Select Cutting Tool(S) and Calculate Cutting Tool Parameters Create a Machining Cycle from Machining Parameters and Selected Cutting Tool(s) O:\89\89647DOC -23- 200422871
End—for #Next Process Step#
END 在一項具體實施例中’以上- 、 偽式媽以vb/vba編寫，並 藉由Visual Basic解譯器解譯， ·、’ 用以即呀建立該CNC程式。 圖1 0為本發明一項替代性1 性具體貫施例的零件、特徵 鍵字、值、以及程序間關係的樹狀圖。圖_由樹來 基於說明之目的，在樹中，對於每個母節點僅顯示兩㈣ 節點。然而應明白，對於每個母節點，可存在一、二、三 ^至更多個子節點’例如，每個零件對應一或多個特徵7 -零件或零件類型1012具有—或多個特徵（或特徵類型 如1014與1017,其中每個特徵（或特徵類型）分別具有一相關 的規則，例如1016與1018。每個特徵（或特徵類型）具有一或 多個關鍵字，例如特徵（或特徵類型）1014具有（例如）關鍵字 1020與1021。每個關鍵字具有一 ^ 歲夕個值，例如關鍵字1 020 具有值1022與1025，1巾矣彻括八… ，、中母個值分別具有一相關的規則， 例如刪與刪。每個值具有—或多個程序，例如，值⑽ 具有程序1030與1〇34，苴中各彻和产、 宁母個耘序分別具有一規則，例 如1032與刪。每個程序具有-或多個程序步驟，例如， 程序1030具有程序步驟1〇4〇與1〇42。 在圖1〇中’不同的零件可具有相同的特徵（或特徵類型）、 不同的特徵（或特徵類型）可具有相同的關鍵字，不同的關鍵 字可具有相同的值’不同的關鍵字/值對可具有相同的程 序，且不同的程序可具有相同的程序步驟。因此，可使用 術語「樹」來簡化說明’且圖10事實上為可包括一樹的圖。
O:\89\89647.DOC -24- 200422871 在-項具體實施例中，一特徵(或特徵類型)以及所有特徵的 關鍵字/值對具有-或多個相關程序。在_項替代性具體實 軛例中，一特徵（或特徵類型）與每個關鍵字/值對具有一或 多個相關程序。在其他具體實施例中，—特徵（或特徵_) 與一或多個關鍵字/值對具有一或多個相關程序。 無需遍歷圖10中的樹，在該等特徵（或特徵類型）規則決定 =零件或零件類型中的特徵（或特徵類型）且該等值規則為 每個關鍵字決定其值之後，決定可能的特徵案例，其中一 特徵案例包括該零件的一特徵（或特徵類型）以及用於此特 徵（或特徵類型）之所有的關鍵字/值對。然後，使用該特徵 案例來搜尋DB 720，以便找到可能的相關程序。 圖11為本發明一項替代性具體實施例中用以建立製造程 式之產生耘式的流程圖。在步驟1〇5〇，從資料庫226擷取該 零件的模型。使用第一組規則從特徵列表中選擇該零件的 特徵（步驟1052)。在步驟1〇54，從〇]3 226為每個特徵擷取 一關鍵字列表。在步驟1〇16，使用第二組規則，為每個關 鍵字選擇一值。該預設值可為「未定義」，或由使用者設定 為一預定義值。從DB 226中為每個值擷取一相關程序列表 (步驟1018)，並使用第三組規則從此相關程序列表中選擇一 程序（步驟1020)。從DB 226中為每個所選擇的程序擷取一 或多個程序步驟（步驟1022)。在步驟1024，產生與每個程序 步驟相關的相關CNC程式碼，並將其插入該CNC程式。 圖12為本發明之一方面的特徵管理器顯示之範例。特徵 管理器視窗1110具有四個子視窗，即列示零件類型之零件 0\89\89647.DOC -25 - 200422871 類型子視窗1112、為加亮的零件類型列示特徵類型之特徵 類型子視窗1120、為加亮的特徵類型列示關鍵字之關鍵字 子視囱1130以及為加党關鍵字列示值之值子視窗u仰。例 在零件類型子視窗1U2中，加亮零件名仙16「齒輪 相8742」1119，且未填寫說明行1118。該特徵類型子視窗 1120具有―行’用於該特徵類型名稱ιΐ22、特徵物件類型 1124以及特徵類型規則1126。列示的特徵類型係用於零件 類型Γ齒輪箱8742」。加亮具有特徵類型名稱「螺紋孔」、 特徵物件類型「特徵ΡΤ〇ρ」以及特徵類型規則 「Feature.layer.name = ”ThreadedH〇les」之特徵和25。該 關鍵字子視窗1130具有用於特徵「螺紋孔」的三個關鍵字： 間距1134、尺寸1132以及容限1138，其中加亮間距！ 134。 值子視窗1140具有一值名稱行1142與一規則行ιΐ44。所列 示的該等值係用於該間距關鍵字。值名稱「2〇」1146具有 規則「feature.diameter = .5」。值名稱「14」U48具有規則 「feature.customproperties(”Pitch”）.value = 14」。 圖13為列不本發明之另一方面的一組值與相關規則之視 窗1210的範例。圖13說明一規則中的條件可採用多種形式。 存在用於值1212的名稱之一行，與用於選擇該值之規則 1214的一行。例如，值「3/4”」1220具有用於一規則之比 較表式’即「Abs(Feature.diameter - ·75)<·〇〇〇1」，可評估 其為真或假。值「3/4”」1222亦具有一規則「feature. diameter =· 75」，其中「featUre .diameter」可為返回一數字值之函數 呼叫 〇 O:\89\89647.DOC -26- 200422871 圖14顯示本發明^： _ 方面的特徵案例視窗1310。在選擇 :3:Γ_ 中，存在—關鍵字行⑽與-值行1318。顯示用 於特徵類型（「特徵類型，n9〇、「心 ^ ^ 「 亏厂又买貝生」1320)「柱坑孔」1319、關鍵字= 尺寸」1322以及值：「任意」1324之一特徵案例。此等項 目亦在圖12中的特徵管理器視窗中顯示。例如，在特徵子 視窗112 0的列11 5 0 Φ，器5 - η丄 中顯不具有物件類型「特徵ΡΤ〇ρ」的 特徵「柱坑孔」。在程序子視窗1330中顯示在子視窗⑶钟 顯示的特徵案例之程序名稱。在此案例中，僅顯示一程序 1336，即「3/4"柱坑孔」’及其未定義規則1334。該程序步 驟子視窗1 3 3 8呈右用於名口 τΦ* ffB· /、有用於耘序步驟名稱1340與用於對應的切 ° 2之行。顯示兩個程序步驟，1344與1346，係 用於re Drill與piunge MlU，且對應的切割週期為 「MillDrill」。 藉由以上範例，可以得知，多個特徵類型、值以及程序 規則可同時為真，故會出現應執行哪個規則之衝突。在一 項具體實施例中，為使用者顯示其選項，且必需從該等選 項中遥擇其一。藉由設定邏輯表式以自動選擇他/她的選 項，泫使用者將他/她決策的基本原理併入該系統，例如產 生程式710。因此專家，即使用者，教育該系統，且該系統 獲取該專家的知識。在另一項具體實施例中，可設定一預 設優先級。 在该項較佳具體實施例中，該CAM程式具有一 GUI(例
O:\89\89647.DOC -27· 200422871 如，圖12至14)，用LV —兰a 值 《義並顯示規則、特徵類型、關鍵字、 值、鞋序U及程序步騾。 4簇47彳〇八4 此專疋義係儲存在。當該產 生矛王式71 0刀析該零件/跫 ^ - gjf , , " ' i的一幾何模型時，使用該 寻規貞i自動遥擇適當的腾 科於,… 特徵頰型、關鍵字、值以及程序。 對於所遠擇的程序，你 酿4 20中拮員取與每個程序的每個步 驟相關的程式碼，並使用 以耘式碼建立該CNC程式740。然 後，將CNC程式740傳送給CNC^与 ’、 恢杰用以生產零件的特徵。 儘官已說明本發明的特定呈 饤 <餸貫轭例，但各種修改、 更、替代性架構以及等價物咨 及寺彳貝物白包括在本發明的範疇之内。 斤^述的U不限於在某特定資料處理環境内進行操作， 而是自由地在複數個資料處理環境中進行操作。此外，儘
管使用特定系列的事務或步驟說明本發明，但熟悉I 士應明白’本發明的範疇不限於所說明的事務與步驟系列。 此外’儘管使用特定的硬體與軟體的組合來說明本發 明’但應瞭解’硬體與軟體的其他組合亦在本發明的範疇 以内。本發明可僅以硬體或僅以軟體’或使用兩者的組合 來貫施。 因此該說明書及附圖係要視為說明性質，而不具有限制 的意義。然而，顯而易見，可對其進行添加、減少、刪除 及唭他修改與變化，而不會脫離本發明在申請專利範圍中 所提出之更寬廣的精神及範疇。 【圖式簡單說明】 圖1為以先前技術製造一零件之範例性程序的示音圖· 圖2為藉由本發明一項具體實施例之集中化資料庫生產 O:\89\89647.DOC -28- 200422871 零件之程序的示意圖； 圖3為本發明一項較佳具體實施例之零件層級； 圖4為本發明另一項具體實施例之特徵層級； 圖5為本發明一項較佳具體實施例之特徵案例層級； 一圖6為本發明一項具體實施例之特徵、特徵類型、關鍵 字、值、以及程序間關係的樹狀圖； 圖7為本發明一項具體實施例中建立CNC程式的—部分 之產生程式的一部分之方塊圖； 圖8為本發明—項具體實施例之程序步驟的示意圖； 圖9為本發明另一項具體實施例中用以建立一製造程式 之流程圖； 2 10為本發明一項替代性具體實施例的零件、特徵、關 鍵子、值、以及程序間關係的樹狀圖； 圖11為本發明-項替代性具體實施例中用以建立製造择 式之產生程式的流程圖； 圖12為本發明之-方面t的特徵管理器顯示之範例； 圖13為列示本發明之另一方面的_ ^ 組值與相關規則之視 窗的範例； 圖14顯示本發明之一方面的特徵案例視窗 【圖式代表符號說明】 110 、 210 112 、 212 114 、 214 製造者程序 設計部門 電腦辅助設計（CAD)系統 資料庫 O:\89\89647.DOC -29- 116 200422871 120 ^ 220 製造部門 122 > 222 電腦輔助製造（CAM)系統 124 資料庫 130 、 230 現場 132 > 234 電腦數值控制（CNC)機器 216 模型 224 應用程式介面 226 資料庫 242 零件 244 零件類型 246 特徵 248 規則 250 .特徵類型 252 規則 254 程序 256 規則 258 程序步驟 410 特徵 412 特徵類型 414 規則 416 關鍵字· 418 值 420 規則 510 特徵案例 O:\89\89647 DOC -30- 200422871 512 程序 514 規則 516 程序步驟 612 特徵 614 、 617 特徵類型 616 、 618 規則 620 > 62卜 622 關鍵字 623 、 625 、 628 、 632 值 624 、 626 、 630 、 634 規則 640 、 641 特徵案例 642 λ 646 、 660 、 664 程序 644 、 648 、 662 、 666 規則 650 ^ 652 程序步驟 710 產生程式 712 評估模組 714 程式碼產生核組 720 資料庫 721 特徵規則 722 特徵類型規則 724 關鍵字/值規則 726 程序規則 728 參數公式 730 機械加工週期1 732 機械加工週期Ν O:\89\89647.DOC -31 - 200422871 740 742 744 812 814 816 818 820 822 824 1110 1112 1114 1116 1118 1119 1120 1122 1124 1125 1126 1130 1132、 1140 CNC程式 CNC程式碼區塊1 CNC程式碼區塊2 程序步驟 機械加工週期 機械加工參數 公式 切割刀具 切割刀具參數 公式 特徵管理器視窗 零件類型子視窗 零件類型 零件名稱 說明行 零件名稱 特徵類型子視窗 名稱 特徵類型 特徵列 規則 關鍵字子視窗 1134、1138 關鍵字 值
O:\89\89647.DOC 32- 1142 200422871 1144 1146 1148 1210 1212 1214 1220 1222 1310 1311 、 1312 1314 1316 1318 1319 、 1320 1322 、 1324 1330 1332 1334 1336 1338 1340 1342 1344 1346 值名稱行 規則行 值名稱 值名稱 特徵管理器 值名稱 規則 值名稱 值名稱 特徵案例視窗 選擇框 特徵案例子視窗 關鍵字 值行 特徵類型 關鍵字 程序子視窗 程序名稱 規則 程序名稱 程序步驟子視窗 程序步驟名稱 切割週期 程序步驟名稱 程序步驟 O:\89\89647.DOC -33-

Claims (1)

  1. 拾、申請專利範圍： 1· 一種使用-電腦系統用以製造—零件之方法，該方法包 括： 接收5亥零件的一模型； ,:子在免腦可頊取媒體中的複數個預定規則中擷 取一預定規則； 藉由評估該預定規則選擇該模型的一特徵； 決定與該特徵相關的一程序；以及 ;至v 4耘序，產生電腦程式碼，以在一電腦控制 的機器上製造該特徵。 2. 如申請專利範圍第旧之方法，其中藉由評估一第二預定 規貝j為違特徵指定一特徵類型。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該特徵類型包括複數 個關鍵字，每個關鍵字包括來自複數個值中的—值，藉 由評估一第三預定規則，從該等複數個值中選擇該值。 申。月專利靶圍第2項之方法，其中使用—第四預定規 則，使該程序與該特徵類型進一步相關。 5. -種使用一電腦系統用以製造一零件之方法，該方法包 括： 接收該零件的一模型； 攸儲存在一電腦可讀取媒體中的複數個預定規則t擷 取一預定規則； 藉由評估該預定規則選擇該模型的一特徵’其中藉由 评估-第二職規則，為該特徵指定—特徵類型，其中 O:\89\89647.DOC 422871 。亥特欲類型包括複數個關鍵字，每個關鍵字包括來自複 個值中的一值，藉由評估一第三預定規則，從該等複 數個值中選擇該值； 決定與該特徵相關的一程序；以及 基於至少該程序，產生電腦程式碼，以在一電腦 的機器上製造該特徵，其中基於一特徵案例與_第四預 定規則，使該程序與該特徵類型進一步相關，該特徵案 J乙括.亥特徵類型與一或多個該等所選擇值的一組合。 如申凊專利範圍第!項之方法，其中該特徵包括說明該 徵的一實體特性之一屬性。 、 其中该屬性包括一關鍵字 其進一步包括使用一第二 7·如申請專利範圍第6項之方法 與一值。 8. 9. 如申請專利範圍第7項之方法 預疋規則選擇與該關鍵字相關的該值。 =申請專利_第8項之方法，其中使用—第三預定規 則’使該程序與該關鍵字及該值進-步相關。 ίο.如申請專利範圍第8項之方法，其進一步包括： 仗貝料庫搜尋與一特徵案例相關的複數個 特徵案例包括該特徵、該關鍵字，以及該值 该 序使用-第三預定規則’從該等複數個程序中選擇該程 u·如申請專利範圍第丨項之方法，其進一步包括： 使用另-預定規則，選擇與該特徵相 屬性說明該特徵的—實體特性；以及 该 O:\89\89647.DOC 200422871 其中該程序進一步與該屬性相關。 12·種使用一電腦系統以製造一零件之方法， 吨乃法包私. 接收該零件的一模型； ： 藉由σ平估一弟一預定規則，從複數個特徵！ 型的一特徵；以及 、擇、 程序 電鵰 片斷 藉由評估一第二預定規則，使複數個程序中的一 與該特徵相關，其中該第二預定規則包括儲存在一 可請取媒體中的一程式碼片斷。 13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中評估該程 為一真或假值。 $ 其中該程式碼片斷包括 其中該程式碼片斷包括 14·如申請專利範圍第12項之方法， 返回一真或假值之一函數。 1 5 ·如申請專利範圍第12項之方法 一邏輯表式。 16.如：請專利範圍第12項之方法，進—步包括使用一第三 預定規則，從制於與該特徵相關的—特徵類型的複數 個程序中選擇一程序。 Π.如申請專利範圍第16項之方法，其中該程序包括至少一 個程序步驟，該程序步驟包括用以機械加工該特徵的至 少一部分之一機械加工參數。 18.如申請專利範圍第17項之方法，其中該程序步驟進一步 包括一機械加工週期。 其中該程序步驟進一步 切割刀具參數。 19·如申請專利範圍第18項之方法， 包括由該機械加工週期使用的一 O:\89\89647.DOC -^2871 2〇·如申請專利範圍第19項之方法，其中藉由使用一公式， 決定該切割刀具參數。 2 1 •如申請專利範圍第17項之方法，其中該機械加工參數包 括一成本。 2 2 如申晴專利範圍第17項之方法，其中該程序步驟進一步 包括一機械加工參數，該機械加工參數具有用以決定該 機械加工參數的一值之一相關公式。 23 _ • ~種用以產生一電腦數值控制（CNC)程式以在一 CNC機 為上機械加工一零件之方法，該CNC程式儲存在一電腦 可讀取媒體中，該方法包括·· 接收該零件的一模型； 藉由評估一第一預定規則，從複數個特徵中選擇該模 型的一特徵，其中當評估一第二預定規則時，一特徵類 型係與該特徵相關，並且其中該特徵類型包括複數個關 鍵字，每個關鍵字包括複數個值； 藉由σ平估一第二預定規則，為與該等複數個關鍵字中 的一關鍵字相關的該等複數個值選擇一值； 產生-或多個特徵案例，其中一特徵案例包括—特徵 類型與該等複數個值中的一或多個所選擇值的 其中每個特徵案例包括一相關程序； 。 使用該等-或多個特徵案例與一第四預定規則，從該 等相關程序中選擇與該特徵類型相關的—程序； 決定對應於與該特徵類型相關的該程序之一程序 ’該程序步驟包括一機械加工週期；以及 " O:\89\89647.DOC -4 - * 200422871 使用該機械加工週期，產生該CNC程式的一部分。 24.如申請專利範圍第…員之方法，其中該第一預定規則為 從由一比較表式、比較表式的一邏輯組合、一真值、二 假值以及返回一邏輯值之一函數組成的一群組中選擇 一邏輯表式。 ' 25. 如申吻專利範圍第24項之方法，其中僅當評估 定規則為真值時，選擇該特徵。 26·種用以使用儲存在一電腦可讀取媒體中的一第一程式 以製造一零件之系統，該系統包括·· 一貧料庫，其包括複數個機械加工操作與複數個規則 ;以及 ' 儲存在記憶體中的一第二程式，藉由評估該等複數個 規則可知作性配置該第二程式以從該等複數個機械加 工操作中選擇-組機械加工操作，使用該組機械加工操 作來建立該第一程式的一部分。 27·如申請專利範圍第26項之系統，其中該第二程式使用一 應用程式介面（API)存取該資料庫。 28·如申請專利範圍第26項之系統，其中該等複數個規則包 括一程式碼片斷，評估該程式碼片斷為一邏輯值。 29.如申明專利範圍第26項之系統，其中該等複數個規則包 括用於特徵之規則、用於屬性之規則以及用於程序之規 30·如申請專利範圍第29項之系統，其中每個特徵具有一或 多個屬性。 O:\89\89647.DOC 200422871 3 1 ·如申凊專利範圍第2 9 j茛之 弟項之糸統，其中每個特徵且有一或 多個程序。 人”頁 ：¾ 32·如申請專利範圍第29項季 ϋ甘 糸、.·先其中-屬性包括-關鍵 子，、值，其中该值具有一對應規則。 33· —種用以製造一零件的一特徵 ,^ ^ 倣之包月“統，該電腦系統 。括-處理器，轉合至該處理器之一使用者輪入裝置， 以及搞合至該處理器之一顯示器，該電腦 括： 一使用者介面元件，其包括由該處理器執行的指令， 該使用者介面元件能夠接受代表與該零件的該特徵相關 的一規狀-崎表式，㈣較表式透過該使用者輸入 裝置規定，並在該顯示器上顯示； 一規則評估模組，苴待g己罟# — 八係配置成用以稭由評估複數個規 則從複數個機械加工操作中選擇一機械加工操作；以及 一資料庫，其用以儲存該規則。 34. 如申請專利範圍第33項之電腦系統，其中該使用者介面 元件進-步能夠接受代表與該特徵的—屬性相關的另一 規則之另—比較表式’該另—比較表式透過該使用者輸 入裝置規^，並在該顯示器上顯示，且其中該另—規則 係儲存在該資料庫中，且其中該另—比較表式包括一函 數呼叫。 35. -種使用-電腦系統以製造—零件之系統，包括： -資料庫，其包括複數個則與複數個機械加工週期 O:\89\89647.DOC -6- 200422871 一 CNC程式，其用以在一 cNC機器上製造該零件；以及 一產生程式’其儲存在一電腦可讀取媒體中，用以建 立該CNC程式，該產生程式包括： 一規則評估模組，其用以藉由評估該等複數個規則 中的至少一個規則，選擇複數個機械加工週期中的至 少一個機械加工週期；以及 CNC長式碼產生模組’其用以使用該機械加工週 期產生該CNC程式的一部分。 36. 如申請專利範圍第35項之系統，其中該資料庫進一步包 括用以為機械加工參數計算值之參數公式。 O:\89\89647.DOC
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