WO1987006032A1 - Procede permettant de preparer des donnees de commande numerique d'une surface courbe composite - Google Patents

Description

明 細 書

複合曲面の N C データ 作成方法

技術分野

本発明は複合曲面の N C デー タ 作成方法に係 り 、 待に 複合曲面を構成す る 各曲面毎に切削通路パタ ー ン を特定 し 、 該特定 さ れた切削通路パ タ ー ン に応 じ た切削通路に 沿 っ て工具を移動 さ せて切削す る こ と がで き る 複合曲面 の N C データ 作成方法に 関す る 。

背景技術

2 以上の三次元曲面を合成 し て な る複合曲面の加工が 要求 さ れ る 場合があ る 。 第 ⁷ 図は 2 つ の三次元曲面 （以 後単に曲面 と い う 1 , 2 を合成し て な る 複合曲面の側 面図 （第 7 図 （ A ) ) と 平面図 （同図 （ B ) ) で あ る 。 曲面 1 は円錐台 、 曲面 2 は半円柱形状を有し 、 境界線 3 を有 し て い る 。 かか る 複合曲面を加工す る に は 、 従来複 合曲面全体で 1 つ の切削通路パ タ ー ン を指定し 、 該切削 通路パタ ー ン に基づ いて実際の切削通路上のボ イ ン ト を 離散的に求め、 各ポ ィ ン ト を連铳的に工具がた ど る よ う に N C デー タ を作成 し 、 該 N C ザ 一タ に基づ いて複合曲 面の加工を行 う よ う に し て い る 。

た と え ば、 第 ⁷ 図の例に お いて切削通路パ タ ー ン は中 心 P _c (第 7 図 （ B ) 参照） か ら放射状に角度 a。ずつ増 分す る直線群で あ り 、 各直線は半径 r のポ イ ン ト ( i - 1 ， 2 , · * · ) か ら 切削境界点 Q _; 迄の線分で あ り 、 複合曲面加工用の N C データ は ボ イ ン ト へのア プ ロ ー チ用 N C デー タ ボ イ ン ト P iか ら ボ イ ン ト Q t迄の切削用 N C デ タ ポ ィ ン P ₂へ の ピッ ク フ イ ー ド用 N C デー タ

ボ イ ン ト P。か ら ポ ィ ン ト Q 迄の切削用 N C デ タ ボ イ ン ト P。 への ピッ ク フ ー ド用 N C デー タ ボ イ ン ト P , か ら ボ イ ン ト Q 迄の切削用 N C データ の よ う に生成 さ れ る 。

こ の よ う に複合曲面に つ き 1 つ の切削通路パ タ ー ン の み を指定し て N C デー タ を作威 し 、 該作成 さ れた N C デ ータ に よ り 複合曲面の加工をす る と 、 生成 さ れた複合曲 面の表面に不 自然な鎬目模様が生じ る こ と が あ り 、 曲面 を美し く 仕上げ る こ と がで き な い と い う 問題があ っ た。 尚、 曲面 2 に生 じ る 鎬目 模様が円柱方向に全て平行で あ る か、 あ る い は 円周方向に全て平行で あれば曲面は美し く 仕上が る が、 1 ·つ の切削パタ ー ン （第 7 図の例では放 射状パタ ー ン ） のみ を指定し たので は そ の よ う に な らず 曲面を美し く 仕上げ る こ と がで き な い。

以上か ら本発明の目的は 、 複合曲面を構成す る 各曲面 の形状に合 っ た切削通路パタ ー ン に沿 っ て工具を移動 さ せ、 加工面を美し く 仕上げ る こ と がで き る複合曲面の N C デー タ 作成方法を提供す る こ と で あ る 。

発明の開示

本発明は少な く と も 2 つ の三次元曲面を合成し て な る 褸合曲面の N C データ 作成方法に関す る 。 こ の N C デー タ 作成方法に お いて は 、 そ れぞれの曲面を特定す る デ一 タ と 共に各曲面の切削通路パタ ー ン を特定す る た め のデ — タ を入力 し 、 1 つ の曲面の切削開始点か ら該曲面に設 定 さ れた切削通路パタ ー ン に沿 っ て他の曲面 と の境界点 迄離散的に ボ イ ン ト を求め 、 つ いで他方の曲面に対し て 特定 さ れて い る 切削通路パタ ー ン に沿 っ て離散的に該他 方の曲面上のポ ィ ン ト を求め、 し か る後 ピツ ク し て同様 に各曲面上の切削通路パタ ー ン に沿 っ た ボ イ ン ト を雜散 的に求め 、 各ボ イ ン ト を連続的に た ど っ て複合曲面を生 成す る N C デ ー タ を作成す る 。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の概略説明図、

第 2 図は本発明 を実施す る 装置の ブ π 、ジ ク 図、 第 3 図は本発明の処理の流れ図、

第 4 図は切削通路バタ ー ン説明図、

第 5 図及び第 6 図は曲面上の ボ イ ン ト 算出説明図、 第 7 図は従来方法説明図で あ る 。

発明を実施す る た め の最良の形態

第 2 図は本発明方法を実現す る 自動プ ロ グ ラ ミ ン グ装 置の ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 図中'、 1 0 1 はデー タ 入力用の キ ー ボ ー ド 、 1 0 2 は プ ロ セ ッ サ 、 1 0 3 は制御プ ロ グ ラ 厶 を記億す る R O M 、 1 0 4 は 1 ^1 、 '1 0 5 は ヮ 一 キ ン グ メ モ リ 、 1 0 6 は生成 さ れた複合曲面の曲面デ一 タ ゃ曲面加工用 の N C プ ロ ダ ラ ム デ ータ を記憶す る 曲面 - - 記億メ モ リ 、 1 0 7 は生成 さ れた複合曲面の曲面データ あ る い は曲面加工用 の N C プ ロ ダ ラ ム デー タ を紙テ ー プ、 磁気テ ー プな ど の ^部記憶 ¾ 1 0 S に 出力す る 出力装 置、 1 0 9 は ア ド レ ス ' ス 、 1 1 0 は デ ー タ ' ス で あ る 。

以下、 本発明かか る 複合 Ξ Ξ X C デ ー タ 作成方法を 第 3 図の流れ図に従っ て ^ す る ： 尚 、 第 1 図に示す複 合曲面加工周 の N C デ ー タ を ^或す る も の と す る 。

) ま ず、 キ ー ボー ド 1 0 1 か ら 複合曲面 1 0 (第 1 図 参照） を耩成す る 第 1 の δ ® 1 1 、 第 2 の曲面 1 2 を待 定す る データ を それ ぞれ入力す る つ 尚、 曲面を特定す る デ ー タ は動作曲線や基準曲綠等で あ 0 、 局知で あ る ので そ の詳細な説明は省略す る （ U. S, Ρ, 4, 49 1 , 906参照） 。 又、 曲面 1 1 は名称 S S 2 を 付 さ れて定義 さ れ、 曲面 1 2 は名称 S- S 1 を付さ れて定義さ れて い る も'の と す る 。

(b)つ いで 、 キ ー ボ ー ド 1 0 1 か ら複合曲面 1 0 を構成 す る 曲面 1 1 1 2 毎に 、 該曲面を切斬す る X — Y平面 に垂直な多数の断面を特定す る た め のデー タ を入力 し 、 R A M 1 0 4 に格納す る 。

すな わち 、 各曲面毎に X — Y平面上の 1 つ の交線 と 該 交線を基に X — Y平面上の多数の交線を特定す る ため の 規則 と 切削範囲 と を入力す

た と え ば、 各靳面が互いに平行でかつ X — Y平面に垂 直で あ り 、 し かも 隣接す る 断面閩の間隔が一定の場合に は 、 各断面 と X — Y平面 と の交線 C V i ( i = 1 , 2 , 3 , · · · ) は第 4 図 （ A ) に示す よ う に な る 。 従 っ て 、 - - かか る場合に は第 1 番目 の交線 C V 1 を特定す る データ と 、 べ ク ト ル V の各軸成分 （ V <， V _y ) と 、 互い に隣接 す る 2 本の交線閩の距離 を入力す る 。

尚 、 交線デー タ と 距離 d i に よ り 切削通路パ タ ー ン が特 定 さ れ 、 交線 C V 1 の長 さ と べ ク ト ル V に よ り 切削範囲 が特定 さ れ る 。 又、 第 4 図に お いて A矢印方向 を 切削方 向 、 B 矢印方向 を送 り 方向 と い う 。

そ し て 、 実際に は以下に示す コ マ ン ド

C V 1 = ；

GROUP, 1, V V . d_x, i；

が入力 さ れて 、 切削通路パタ ー ン及び切削範囲が特定 さ れ る 。 こ こ で 、 GROUP, 1は第 4 図 （ A ) に示すタ イ プの 切削通路パ タ ー ン で あ る こ と を示し 、 数値 i は i 番目 の 曲面 S S i で あ る こ と を示す。

又、 各断面が X — Y平面に垂直で 、 し か も 隣接す る断 面間の角度が一定の場合に は 、 各断面 と X — Y平面 と の 交線 C V i ( i = 1 , 2 , 3 , - . · ) は第 4 図 （ B ) に示す よ う に 1 点 P _c に お い て順次等角度 d ₂ で交差す る 。 従 っ て 、 かか る 場合に は第 1 番目 の交繂 C V 1 及びポ ィ ン ト P _c ( x_c , y _c ) を特定す る データ と 、 互い に隣接す る 2 本の交線がなす角度 d ₂ と 切削範囲を示す角度 a を入 力す る 。 実際に は以下に示す コ マ ン ド

CV 1= ；

GROUP, 2, x_c, y_c, d₂, a, i;

が入力 さ れ る 。 こ こ で 、 GROUP, 2は第 4 図 （ B ) に示す タ ィ プの切削通路パタ 一 ン で あ る こ と を 示す 。

更に 、 各断面が X — Y平面に垂直で互いに同心の円筒 状で あ り 、 し か も 隣接す る 斬面間の間隔が一定の場合に は 、 各断面 と X — Y平面 と の交線 C V i ( i = 1 , 2 ， 3 , · . · ) は第 4 図 （ C ) に示す よ う に同心状の円弧 に な る 。 従 っ て 、 かか る 場合に は第 1 番目 の交線 C V 1 を特定す る データ と 、 互いに隣接す る 2 本の交線間の距 離 d ₃ と 、 切削範囲で あ る 最大円弧半径 d r を入力す る 。 実際に は以下に示す コ マ ン ド

CV 1= ；

GROUP, 3, d r, d₃, i；

が入力 さ れ る 。 こ こ で 、 GROUP，1は第 4 図 （ C ) に示す タ イ プの切削通路パタ ー ン で あ る こ と を示す。 尚、 第 1 図の例では 、 曲面 1 1 に は第 4 図 （ B ) に示す切削通 路パ タ ー ン力⁵、 曲面 1 2 に対し て は第 4 図 （ A ) に示す 切削通路パ タ ー ン が特定さ れ る 。

(c)切削通路パタ ー ン の特定が終了すれば、 つ ぎ に曲面 の切削順序を C O M P文と C U T文で入力す る 。 .

第 1 図の例では

COMP, S S 2;

CUT, SS I;

に よ り 切削順序が入力 さ れ る 。 尚、 C U T文で特定 さ れ る 曲面は メ イ ン曲面 （ S S 1 ) で あ り 、 C O P M P文で 特定 さ れ る 曲面はサ ブ曲面 （ S S 2 ) で あ る 。 そ し て 、 曲面が重な つ て い る部分では切削通路パタ ー ン は メ イ ン 曲面がサ ブ曲面に慶先 し 、 ま たサ ブ曲面同士で は切削順 序が早い曲面が優先す る 。 尚、 第 1 図で は複合曲面が 2 つ の曲面 1 1 、 1 2 に よ り 構成 さ れて い る 場合で あ る 力⁵、 一般に複合曲面は （ η + Ι ) 翻の曲面に よ り 構成 さ れて お り 、 かか る 場合に は C O M P 文力 i n 艏、 C U T 文力 S 1 値指令 さ れ、 切削頓序は搢令 さ れた順 と な る 。

(d)必要な デー タ が入力 さ れ る と プ ロ セ ッ サ は 、 ま ず各 曲面 1 1 、 1 2 を周知の方法で生成す る 。

尚、 第 5 図に示す よ う に曲面の基準曲線 B S C 1 上の j 番目 の分割点を含む中間断面曲線を L。 ( j ) と 表現し 、 各中間断面曲線 L _e ( j ) ( j = l 、 2 、 3 、 * . . . n ) の i 番目 の分割点を連結し て な る 曲線を ( i ) ' と 表現 す る と き 、 曲線 L _e ( j ) 、 L _c ( j + 1 ) 、 L _r ( i ) 、 L _r ( i + 1 ) に よ り 囲 ま れ る 四辺形を パッ チ P T ( i , j ) と い 5 。 そ し て 、 パッ チ P T ( i , j ) の 4 つ の項 点 Q _t 、 Q₂ 、 Q₃ 、 Q₄は そ れ ぞれ曲面生成処理に よ り 作 成 さ れて 曲面記億メ モ リ 1 0 6 に記億 さ れ る 。

以上のス テ ク プ（d)に よ り 各曲面の生成処理が終了すれ ば以下の N C デー タ 生成処理を開始す る 。

(e) ま ず、 1 → i , 1 → j と す る 。

(ί)つ いで 、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は 、 ス テ ツ プ（b)で与え ら れて い る 第 j 審目 の曲面 S S j の第 i 番目 の X — Y平面 上の交耩 C V i を求め る 。

(g)第 i 番目 の交線 C V i が求 ま れば、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 は C V i を交線 と す る X — Y平面に垂直な断面に よ り 第 〗 番目 の曲面を切断し た時の断面曲線上のボ イ ン ト を 離散的に求め る 。

すな わ ち 、 プ ロ セ ッ サ は第 j ¾目 の曲面の各パッ チ (第 5 図参照） を X — Y平面上に投影し た投影パッ チ の 辺 と 第 i 審目 の交線 C V i と が交差す る 交差点 ； ,

P _{2 i} (第 6 図参照） の座標饞を求め る 。 つ い で 、 該交叉 点に対応す る第 j 番目 の曲面上のボ イ ン ト の座標値を演 算す る 。 すな わち 、 各交叉点 P i , ， P _{2 i} を X — Y平面上 の投影点 と す る 第 j 番目 の曲面上の各ボ イ ン ト の座標値 を求め る 。

第 6 図は曲面上の ボ イ ン ト の座標値を演算す る方法説 明図で ある 。 三次元曲面上の所定のパッ チ P ( m , n ) を X — Y平面上に投影し て な る 四辺 i ₃ , i _b , j _a , 3 _b の う ち所定の 2 辺 と第 i 審目 の交線 C V i と の交叉点を P ₁ . , P _{2 i} と し 、 又そ の座標値を （ x _{i :} ， Y _{l t} ) ，

( _{2 i} , y _{2 i} ) と し 、 更に交線 C V i が交叉す る 辺 i _a の 端点を Q ， Q ₂ ' 、 辺 i _bの端点を Q ₃ ' ， Qノ と し 点 Q i ' ( i = l 〜 4 ) に対応す る三次元曲面上のポ イ ン ト を Q i ( i = l 〜 4 ) 、 各ポ イ ン ト Q , の座標値を （ χ ; y _; ， _Z ； ) と すれば、 前記交叉点 P i ； , P ₂； に対応す る 曲面上の ポ イ ン ト P i , ' ， P _{2 ;} ' の Z 軸座標値

z ₂ , は次式

z ₁.= z _t+ ( z z _χ) (χ_1ι— χ₁) / (x₂— x _t) に よ り 算出 さ れる 。 そ し て 、 （ χ _{1 ;} , y , , , 2 , , ) 並び に （ x _{2 i} , y ₂ , z _{2 i} ) が曲面上の ポ イ ン ト の座標値 と な る 。

(h)第 i 審目 の曲面上の ボ イ ン ト が求 ま る毎に プ π セ ッ サ は該ポ イ ン ト が別の曲面 （第 〗 ' 曲面 と す る ） と の交 差点 （境界点） か ど う カゝ を チ ヱ ッ ク す る 。 尚、 第 j ' 曲 面 の下に な つ た最初の ボ イ ト を交差点 （境界点） と す る 。 従 っ て 、 ス テ ツ プ（g)に お け る投影点に対応す る 各曲 面上の点を求め そ の Z 値の大小で交差点に到達し たか ど う か を チ エ ツ ク す る 。

(i)交差点に到達し て い な け れば、 切削方向 （第 4 図の A矢印方向参照） の境界点に到達し たか ど う か を チ ェ ツ ク す る 。

切削方向境界点に到達 し て い なけ ればス テ ッ プ（g)Ά ' 降 の処理を繰 り 返す。

ij) し か し 切削方向 （第 4 図の Β矢印方向参照） の境界 点に到達し て いれば、 送 り 方向の境界点に到達し て い る か ど う 力 > を チ エ ツ ク す る 。

ω送 り 方向境界点に到達し て いれば曲面生成処理は終 了 し 、 以後プ ロ セ ッ サ は求め た ボ イ ン ト を工具が順次た ど る よ う に N C データ を作成し て N C データ 作成処理を

7X3 "¾ る 0

(1) し か し 、 ス テ ツ プ（i)に お いて送 り 方向の境界点に到 達し て いな け れば i + 1 i , 1 j と し て送 り 方向に 所定量 ピッ ク .フ ィ 一 ド し た次の交線に対し て ス テ ツ プ（f ) 以降の処理を繰 り 返す。 - -

(m)—方ス テ ク プ（g)に お いて求めた ポ ィ ン ト がス テ タ プ (h)で第 j ' 曲面 と の交差点 （境界点） で あ る と 判明すれ ば、 プロ セ ッ サ は i ' — j と す る 。

(n)つ いで 、 プ コ セ ッ サ は該交差点を通 り 、 第 j 曲面に 対応 し て設定 さ れて い る 交線 に平行な交線 C V ; を 求め 、 ス テ ツ プ（g)以降の処理を鎳 り 返す。

以上本発明に よ れば、 複合曲面を構成す る 各曲面の形 状に合 っ た切削通路バタ 一 ン に沿 っ て工具を移動さ せ る こ と がで き 、 加工面を美 し く 仕上げ る こ と がで き る 。

Claims

請求の範囲

1 · 少な く と も 2 つ の三次元曲面を合成し て な る複合 曲面の N C デー タ 作成方法に お い て 、

そ れ ぞれ の曲面を特定す る デ ー タ と 各曲面の切削通路 パタ ー ン を特定す る た め のデー タ を入力 し 、

1 つ の曲面の切削開始点か ら該曲面に設定 さ れた切削 通路パ タ ー ン に沿 っ て他の曲面 と の境界点迄離散的に ポ ィ ン ト を求め 、

つ いで他方の曲面に対し て特定さ れて い る 切削通路パ タ ー ン に沿 っ て離散的に該他方の曲面上の ボ イ ン ト を求 め 、

し か る後 ピッ ク フ ィ ー ド し て 同様に各曲面上の切削通 路パ タ ー ン に沿 っ た ポ ィ ン ト を離散的に求め 、

各ポ ィ ン ト を連繞的に た ど っ て複合曲面を生成す る Ν C データ を作成す る こ と を待徵 と す る 複合曲面の N C デ ー タ 作成方法。

2 ♦ 前記切削通路パタ ー ン は 、 互い に等間隔の平行直 線状パタ ー ンか、 等角度の放射直線状パタ ー ンか、 等間 隔の同心円弧状バタ ― ン のいずれかで あ る請求の範囲第 1 項記載の複合曲面の N C デー タ 作成方法。

3 · 前記切削通路パタ ー ン を特定す る た め のデータ と し て 、 （i)平行直線状パタ ー ン 、 放射直線状パ タ ー ン 、 同 心円弧状パタ ー ン のいずれで あ る か を示すデー タ と 、 （ii) 所定平面状の 1 つ の交線デー タ と 、 ω該交線に基づ いて 所定平面上の多数の交線を特定す る 規則を 入力す る こ と を特徵 と す る 請求の範囲第 2 項記載の複合曲面の N C デ -タ 作成方法。

4 ♦ 前記多数の交錄の う ち第 i 番目 の交線を前記所定 平面 と の交線 と す る 断面に よ り 所定の曲面を切断し た時 の断面曲線上の離散的な ボ イ ン ト を前記ボ イ ン ト と す る 請求の範囲第 3 項記載の複合曲面の N C デー タ 作成方法 ₃

5 * 切削通路パ タ ー ン を特定す る デー タ と 共に切削範 囲を特定し 、

1 方向に沿 っ て切削範囲の境界迄ポ ィ ン ト を離散的に 求め 、

し か る後、 前記方向 と 別の方向に所定量 ピッ ク フ ィ 一 ド し て 同様に離散的に ボ イ ン ト を求め、 以下同様に前記 別の方向の境界に到達す る 迄ボ イ ン ト を求め る こ と を特 徵 と す る 請求の範囲第 4 項記載の複合曲面の N C データ 作成方法。