CN109388100A - 三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法 - Google Patents

三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明以提供能自动地制作实现三维造型物的内部空间中的切削的切削路径的构成作为课题，提供在制作三维造型物(1)的制造所需的层积、烧结、切削的各程序的CAD/CAM系统中进行以下的顺序的工序的三维造型物(1)的内部空间(2)中的切削路径(5)的自动制作方法：1，在内部空间(2)的上端和下端之间设定假想水平方向平面(3)；2，在假想水平方向平面(3)的下侧区域(21)，从下端起在按上下方向切削宽度的依次上侧的位置制作对于由CAD/CAM系统设定的内侧壁部的切削路径(5)；3，在假想水平方向平面(3)的上侧区域(22)，直到上端为止，在按上下方向切削宽度的依次上侧的位置制作对于由CAD/CAM系统设定的内侧壁部的各水平方向切削路径(5)；4，将上述2的切削路径(5)和上述3的切削路径(5)结合。由此能够达成上述课题。

Description

三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法
技术领域
本发明以在CAD/CAM系统中自动地制作三维造型物的内部空间中的各水平方向切削路径的方法为对象，该CAD/CAM系统制作为了制造基于通过涂刮器(刮刀)而实施的粉末的层积、通过激光束或电子束的照射而实施的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物所需的所述各工序的程序。
背景技术
在利用CAD/CAM系统来制作切削刀具的切削路径的情况下，以该切削路径存在的区域是能插入切削刀具的区域为前提。
因此，在例如水道管的内侧那样的三维造型物中被封闭的内部空间的情况下，本来就无法插入切削刀具，那么利用CAD/CAM系统自动地制作该内部空间中的切削路径在技术上是不可能的。
反映这样的状况，在专利文献1中，通过照射激光光线、调整该光线的焦点位置来实现利用CAD/CAM系统进行的三维造型物的内部切削，但并未制作利用切削刀具进行的内部空间中的切削路径。
在现有技术中，在内部空间的上端的位置设定水平方向平面而将造型区域分割成该平面的上侧区域和该平面的下侧区域，并利用CAD/CAM系统来制作上述上侧区域和下侧区域中的各水平方向切削路径，并且，消除该平面中自动地制作的切削路径，然后结合双方的切削路径。
但是，在上述的方法中，独立地单独制作上侧区域中的各水平方向切削路径和下侧区域中的各水平方向切削路径，结果，双方区域不具有基于共用信息的参数，由此，CAD/CAM系统不可能自动地制作结合双方的切削路径的程序。
也就是说，关于上述结合，手动(人工)进行的程序的制作是必不可少的。
这样，在现有技术中，关于三维造型物的内部空间中的切削，至今仍未提出利用CAD/CAM系统自动地制作各水平方向切削路径的方法。
专利文献1：美国公开专利2002/0100750号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于，提供在CAD/CAM系统中能自动地制作实现三维造型物的内部空间中的切削所需的各水平方向切削路径的构成。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的基本构成如下：
(1)1.一种三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，在制作对基于伴随于涂刮器的行进的粉末的层积、伴随着激光束或电子束的照射的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物进行制造所需的所述各工序的程序的CAD/CAM系统中，进行以下的顺序的工序：
1，在内部空间的上端和下端的中间位置设定假想水平方向平面；
2，在假想水平方向平面的下侧区域，从所述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
3，在所述2的各水平方向切削路径的制作到达假想水平方向平面或距假想水平方向平面比所述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，中止假想水平方向平面处的水平方向切削路径的制作，然后在假想水平方向平面的上侧区域，从比在所述2中最后制作的切削路径高所述上下方向切削宽度的位置起直到所述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
4，经由假想水平方向平面而将所述2的切削路径和所述3的切削路径结合。
(2)一种三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，在制作对基于伴随于涂刮器的行进的粉末的层积、伴随着激光束或电子束的照射的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物进行制造所需的所述各工序的程序的CAD/CAM系统中，进行以下的顺序的工序：
1，在内部空间的上端和下端的中间位置设定假想水平方向平面；
2，在假想水平方向平面的下侧区域，从所述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
3，在所述2的各水平方向切削路径的制作到达假想水平方向平面或距假想水平方向平面比所述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，制作假想水平方向平面处的水平方向切削路径，然后在假想水平方向平面的上侧区域，从比在所述2中最后制作的切削路径高所述上下方向切削宽度的位置起直到所述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
4，消除假想水平方向平面处的水平方向切削路径，然后经由假想水平方向平面而将所述2的切削路径和所述3的切削路径结合。
发明效果
在立足于基本构成(1)、(2)的本发明的情况下，由于特定了假想水平方向平面的存在位置，该假想水平方向平面在概念上设定了由CAD/CAM系统制作出的下侧区域和上侧区域，所以CAD/CAM系统能够经由该存在位置而自动地结合下侧区域和上侧区域，能够自动地将制作双方的区域中的各水平方向切削路径的程序结合，而无需如现有技术那样在该结合时还要手动制作额外的程序。
而且，下侧区域和上侧区域能够经由假想水平方向平面而不伴有额外的变形地结合，所以，能够实现高品质的内部切削。
附图说明
图1是表示实施例1的工序的侧剖视图，(a)示出了反转上下方向前的状态，(b)示出了反转上下方向后的状态。
图2是表示实施例2的工序的侧剖视图，(a)示出了进行利用旋转的坐标变换前的状态，(b)示出了进行该坐标变换后的状态。
图3是表示基本构成(1)的工序的侧剖视图，(a)示出了工序1，(b)示出了工序2，(c)示出了工序3，(d)示出了工序4(此外，×记号表示水平方向切削路径的高度位置，粗实线表示下端面和上端面的切削路径。)。
图4是表示基本构成(2)的工序的侧剖视图，(a)示出了工序1，(b)示出了工序2，(c)示出了工序3，(d)示出了工序4(此外，×记号表示水平方向切削路径的高度位置，粗实线表示假想水平方向平面的水平方向切削路径。)。
标号说明
1 三维造型物
2 内部空间
21 内部空间的下侧区域
22 内部空间的上侧区域
3 假想水平方向平面
41 下端面
42 上端面
5 切削路径
具体实施方式
基本构成(1)、(2)都是以利用CAD/CAM系统自动地制作基于伴随于涂刮器的行进的的粉末的层积、通过激光束或电子束的照射而实施的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物1的制造所需的各工序的程序为前提，并以也自动地制作该三维造型物1的内部空间2中的切削所需的各水平方向切削路径5为基本的技术思想。
基本构成(1)如图3所示，由以下那样的顺序的工序，自动地制作内部空间2的壁部处的切削路径5。
1.如图3(a)所示，将假想水平方向平面3设定于内部空间2的上端和下端的中间位置。
2.如图3(b)所示，在假想水平方向平面3的下侧区域21，从上述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径5，该内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的上述层积和上述烧结所需的程序而设定的。
3.如图3(c)所示，在上述2的各水平方向切削路径5的制作到达了假想水平方向平面3或距假想水平方向平面3比上述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，中止假想水平方向平面3处的水平方向切削路径5的制作，然后在假想水平方向平面3的上侧区域22，从比在上述2中最后制作的切削路径5高上述上下方向宽度的位置起直到上述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径5，该内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的上述层积和上述烧结所需的程序而设定的。
4.如图3(d)所示，经由假想水平方向平面3而将上述2的切削路径5和上述3的切削路径5结合。
基本构成(2)如图4所示，通过以下那样的顺序的工序，自动地制作内部空间2的壁部处的切削路径5。
1.如图4(a)所示，将假想水平方向平面3设定于内部空间2的上端和下端的中间位置。
2.如图4(b)所示，在假想水平方向平面3的下侧区域21，从上述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定在上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径5，该内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的上述层积和上述烧结所需的程序而设定的。
3.如图4(c)所示，在上述2的各水平方向切削路径5的制作到达了假想水平方向平面3或距假想水平方向平面3比上述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，制作假想水平方向平面3处的水平方向切削路径5，然后在假想水平方向平面3的上侧区域22，从比在上述2中最后制作的切削路径5高上述上下方向宽度的位置起直到上述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处，制作对于内侧壁部的水平方向切削路径5，该内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的上述层积和上述烧结所需的程序而设定的。
4.如图4(d)所示，消除假想水平方向平面3处的水平方向切削路径5，然后经由假想水平方向平面3而将上述2的切削路径5和上述3的切削路径5结合。
在上述2的工序和上述3的工序中都是，各水平方向切削路径5以通过为了实现以一层或多层为单位的上述层积和上述烧结所需的程序而设定的内侧壁部为对象而被自动地制作。
在上述2、3的工序中，各水平方向切削路径5根据各切削刀具的上下方向宽度而被依次设定在成为上侧的位置，以该上下方向宽度中的特定的位置为基准来确定各水平方向切削路径5的高度位置。
但是，通常，将该上下方向宽度的中央位置作为各水平方向切削路径5的基准位置的情况居多。
此外，如图3(b)、(c)和图4(b)、(c)所示，在与对于内侧壁部的各高度位置处的水平方向切削路径5相同的高度位置处，制作对于外侧壁部的水平方向切削路径5，但无论是在制作对于外侧壁部的水平方向切削路径5之前制作对于内侧壁部的水平方向切削路径5的情况还是其相反的情况都可以选择。
在上述3的工序中，在假想水平方向平面3的下侧区域21中最上侧的位置处制作的各水平方向切削路径5，位于与假想水平方向平面3相同的高度位置或距该平面沿着高度方向比上述上下方向切削宽度短的距离的位置。
不管在哪种情况下，都是在上述3的工序中各水平方向切削路径5向上侧区域22转移，在根据上述上下方向切削宽度依次设定在上侧的各位置处被制作。
在基本构成(1)的情况下，CAD/CAM系统中止假想水平方向平面3的切削路径5的制作，而在基本构成(2)的情况下，在制作了假想水平方向平面3的切削路径5后消除该切削路径5。
因此，在假想水平方向平面3中的水平方向切削路径5的制作及其消除这样的工序的存在与否方面，基本构成(1)比基本构成(2)更有效率。
但是，不管在哪种情况下，只要CAD/CAM系统确定并记录假想水平方向平面3的存在位置，并且，能够基于该存在位置来对制作上侧区域22中的各水平方向切削路径5的程序和制作下侧区域21中的各水平方向切削路径5的程序的结合程序进行制作，那么上述4的工序在哪种情况下都能够自动地实现。
在内部空间2中，必然地由为了实现上述层积和上述烧结所需的程序设定出下端面41和上端面42。
然而，在基本构成(1)、(2)中，不将对于这些下端面41和上端面42的切削程序的自动制作作为要件。
其原因在于：在将通常的刀具或底切(under cut)刀具插入内部空间2后，未必能够实现该下端面41和上端面42的切削。
但是，在通常的切削刀具和底切刀具可插入内部空间2且可进行对上述下端面41和上述上端面42的一部分区域或整个区域的切削的情况下、或者将通常的切削刀具和底切刀具的顶端处的旋转位置设定为切削面的情况下，能够实现上述下端面41和上述上端面42处的切削。
在这样的情况下，如图4(b)所示，能够采用如下两个实施方式：
在上述2的工序中，在制作各水平方向切削路径5之前，对于通过为了实现上述层积和上述烧结所需的程序而设定的下端面41，制作以使用通常的切削刀具为前提的切削路径5；以及
在上述3的工序中，在制作各水平方向切削路径5之后，对于通过为了实现上述层积和上述烧结所需的程序而设定的上端面42，制作以使用底切刀具为前提的切削路径5。
此外，上述各实施方式，在上端面42和下端面41为图3所示那样的平坦面的情况下以及图4所示那样的弯曲面的情况下都可采用。
如图3那样，在上侧区域22和下侧区域21的内侧壁部都在铅直方向的情况下，各水平方向切削路径5都能够以通常的切削刀具为前提来制作。
而与之相对地，如图4(c)所示，在上下方向的一部分区域中为内侧壁部的水平方向宽度沿着上侧方向依次变窄这样的形状的情况下，对于呈该形状的内侧壁部的区域，通过以制作以使用底切刀具为前提的各水平方向切削路径5为特征的实施方式，能够自动地制作各水平方向切削路径5。
实施例
以下，结合实施例来进行说明。
【实施例1】
实施例1的特征在于，如图1所示，在上下方向的一部分区域中为内侧壁部的水平方向宽度沿着上侧方向依次变窄那样的形状、且在其它高度区域中内侧壁部为铅直方向的情况下，反转上端的位置和下端的位置，然后制作利用上述1、2、3、4的各工序的水平方向切削路径5。
在这样的实施例1中，如图1所示，由于内侧壁部的沿着高度方向的区域的一部分随着成为上端而变窄，所以，本来使用底切刀具是必不可少的，然而由于沿着高度方向的其它区域为铅直方向，所以通过反转下端和上端，能够对于各水平方向切削路径5自动地制作以使用通常的切削刀具为前提的程序，能够有助于高效地制作切削路径5。
【实施例2】
实施例2的特征在于，如图2所示，在沿着上下方向的整个区域中相对向的内侧壁部以平行状态倾斜的情况下，对三维造型物1的整个区域进行将该倾斜方向作为铅直方向的坐标变换，然后制作利用上述1、2、3、4的各工序的水平方向切削路径5。
在这样的实施例2中，对于倾斜的内侧壁部本来不得不使用底切刀具，然而，由于在沿着高度方向的区域中相对向的内侧壁部以平行状态倾斜，所以，通过伴随着将倾斜方向作为铅直方向的角度改变的坐标变换，能够对整个区域制作以使用通常的刀具为前提的各切削路径5，能够实现高效制作切削路径5。
产业上的可利用性
本发明利用CAD/CAM系统实现三维造型物的内部空间的水平方向切削路径的全自动化，所以，能够广泛地用于内部空间的制作是必不可少的三维造型。

Claims (7)

1.一种三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，在制作对基于伴随于涂刮器的行进的粉末的层积、伴随着激光束或电子束的照射的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物进行制造所需的所述各工序的程序的CAD/CAM系统中，进行以下的顺序的工序：
1，在内部空间的上端和下端的中间位置设定假想水平方向平面；
2，在假想水平方向平面的下侧区域，从所述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
3，在所述2的各水平方向切削路径的制作到达假想水平方向平面或距假想水平方向平面比所述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，中止假想水平方向平面处的水平方向切削路径的制作，然后在假想水平方向平面的上侧区域，从比在所述2中最后制作的切削路径高所述上下方向切削宽度的位置起直到所述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
4，经由假想水平方向平面而将所述2的切削路径和所述3的切削路径结合。
2.一种三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，在制作对基于伴随于涂刮器的行进的粉末的层积、伴随着激光束或电子束的照射的烧结、通过切削刀具的行进而实施的切削的三维造型物进行制造所需的所述各工序的程序的CAD/CAM系统中，进行以下的顺序的工序：
1，在内部空间的上端和下端的中间位置设定假想水平方向平面；
2，在假想水平方向平面的下侧区域，从所述下端或其附近的位置起，在根据各切削刀具的上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
3，在所述2的各水平方向切削路径的制作到达假想水平方向平面或距假想水平方向平面比所述上下方向切削宽度短的距离的位置的情况下，制作假想水平方向平面处的水平方向切削路径，然后在假想水平方向平面的上侧区域，从比在所述2中最后制作的切削路径高所述上下方向切削宽度的位置起直到所述上端或其附近为止，在根据该上下方向切削宽度而依次设定于上侧的各位置处制作对于内侧壁部的水平方向切削路径，所述内侧壁部是通过为了实现以一层或多层为单位的所述层积和所述烧结所需的程序而设定的；
4，消除假想水平方向平面处的水平方向切削路径，然后经由假想水平方向平面而将所述2的切削路径和所述3的切削路径结合。
3.如权利要求1或2所述的三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，其特征在于，
在所述2的工序中，在制作各水平方向切削路径之前，对于通过为了实现所述层积和所述烧结所需的程序而设定的下端面，制作以使用通常的切削刀具为前提的切削路径。
4.如权利要求1或2所述的三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，其特征在于，
在所述3的工序中，在制作各水平方向切削路径之后，对于通过为了实现所述层积和所述烧结所需的程序而设定的上端面，制作以使用底切刀具为前提的切削路径。
5.如权利要求1或2所述的三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，其特征在于，
在上下方向的一部分区域中为内侧壁部的水平方向宽度沿着上侧方向依次变窄那样的形状的情况下，对于呈该形状的内侧壁部的区域，制作以使用底切刀具为前提的各水平方向切削路径。
6.如权利要求1或2所述的三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，其特征在于，
在上下方向的一部分区域中为内侧壁部的水平方向宽度沿着上侧方向依次变窄那样的形状、且其它高度区域中内侧壁部为铅直方向的情况下，反转上端的位置和下端的位置，然后制作利用所述1、2、3、4的各工序的水平方向切削路径。
7.如权利要求1或2所述的三维造型物的内部空间中的切削路径的自动制作方法，其特征在于，
在沿着上下方向的整个区域中相对向的内侧壁部以平行状态倾斜的情况下，对三维造型物的整个区域进行将该倾斜方向作为铅直方向那样的坐标变换，然后制作利用所述1、2、3、4的各工序的水平方向切削路径。
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