JP2561908B2 - 数値制御装置および数値制御方法 - Google Patents
数値制御装置および数値制御方法Info
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- JP2561908B2 JP2561908B2 JP60065472A JP6547285A JP2561908B2 JP 2561908 B2 JP2561908 B2 JP 2561908B2 JP 60065472 A JP60065472 A JP 60065472A JP 6547285 A JP6547285 A JP 6547285A JP 2561908 B2 JP2561908 B2 JP 2561908B2
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- Japan
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- tool
- curved surface
- minute
- numerical control
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- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、与えられた曲面上を多数の微小線分で直
線補間しながら移動する工作機械やロボットなどを制御
する数値制御装置および数値制御方法に関するものであ
る。
線補間しながら移動する工作機械やロボットなどを制御
する数値制御装置および数値制御方法に関するものであ
る。
第９図は例えば文献「彫刻表面工作のためのNC補間の
新方法」CIRP年報“A new method of NC interpolation
for machining the sculptured surface"Annuals of t
he CIRP）,vol.30/1/1980,p369〜372などに示されてい
る従来の曲面切削方式の説明図であり、図において、Ｔ
は曲面Ｓ上を相対移動する工具としてのボールエンドミ
ルである。この方式によれば、曲面Ｓの所望の点Ｐに法
線Ｎを立て、ボールエンドミルＴの半径分だけ法線方向
にシフトした点を工具径中心座標値とし、上記曲面Ｓ上
の点Ｐを移動させながらボールエンドミルＴにより曲面
Ｓを切削することができる。
新方法」CIRP年報“A new method of NC interpolation
for machining the sculptured surface"Annuals of t
he CIRP）,vol.30/1/1980,p369〜372などに示されてい
る従来の曲面切削方式の説明図であり、図において、Ｔ
は曲面Ｓ上を相対移動する工具としてのボールエンドミ
ルである。この方式によれば、曲面Ｓの所望の点Ｐに法
線Ｎを立て、ボールエンドミルＴの半径分だけ法線方向
にシフトした点を工具径中心座標値とし、上記曲面Ｓ上
の点Ｐを移動させながらボールエンドミルＴにより曲面
Ｓを切削することができる。
従来の数値制御による曲面切削方法は以上のようであ
るので、第10図（ａ）のように曲面Ｓの中央部に曲率の
大きな溝Ｐがある場合や第10図（ｂ）のように曲面Ｓの
中央部に特異点Ｑがある場合のいずれにあっても、単純
に法線Ｎを曲面Ｓ上に立て、工具Ｔをその半径分上記の
ようにシフトしただけの場合には、工具Ｔの中心の軌跡
は点線で示したように曲面Ｓを切り込んだものとなる。
そこで、このような不具合を防止するため、従来から先
端形の小さい工具を使用する方法や切り込みを生じる部
分をあらかじめ計算しておき、切削時にその切り込みの
生じる領域を逃げる方法などが提案されている。しかし
ながら、先端形の小さい工具では生成される工具軌跡が
長くなり、全体の切削時間が大幅に増大する。また切り
込みの生じる領域を計算し、それを避ける方法はそのよ
うな領域を求めることが収束演算となり計算の失敗を引
き起こすなどの問題点があり、自動的に干渉回避するこ
とが望まれていた。
るので、第10図（ａ）のように曲面Ｓの中央部に曲率の
大きな溝Ｐがある場合や第10図（ｂ）のように曲面Ｓの
中央部に特異点Ｑがある場合のいずれにあっても、単純
に法線Ｎを曲面Ｓ上に立て、工具Ｔをその半径分上記の
ようにシフトしただけの場合には、工具Ｔの中心の軌跡
は点線で示したように曲面Ｓを切り込んだものとなる。
そこで、このような不具合を防止するため、従来から先
端形の小さい工具を使用する方法や切り込みを生じる部
分をあらかじめ計算しておき、切削時にその切り込みの
生じる領域を逃げる方法などが提案されている。しかし
ながら、先端形の小さい工具では生成される工具軌跡が
長くなり、全体の切削時間が大幅に増大する。また切り
込みの生じる領域を計算し、それを避ける方法はそのよ
うな領域を求めることが収束演算となり計算の失敗を引
き起こすなどの問題点があり、自動的に干渉回避するこ
とが望まれていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ボールエンドミルなど工具の種類によら
ず、任意の工具で、工具干渉チェックをしながら、実時
間で、与えられた曲面を確実かつ迅速に切削できる数値
制御装置を得ることを目的とする。
れたもので、ボールエンドミルなど工具の種類によら
ず、任意の工具で、工具干渉チェックをしながら、実時
間で、与えられた曲面を確実かつ迅速に切削できる数値
制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る数値制御装置および数値制御方法は、
与えられた曲面上を相対的に移動する工具の形状データ
とこの工具中心座標値X,Yとから工具軸であるｚ軸の前
記曲面方向への投影領域を得る工具領域演算部と、上記
投影領域内の曲線を複数微小領域（以下微小パッチと称
す）に分割し、Ｚ方向に工具を動かした時の微小パッチ
との干渉をチェックし、曲面に最も近い工具のＺ座標値
を求め、各微小パッチに対するＺ座標値のうち最大値を
工具のＺ座標値と設定したものである。
与えられた曲面上を相対的に移動する工具の形状データ
とこの工具中心座標値X,Yとから工具軸であるｚ軸の前
記曲面方向への投影領域を得る工具領域演算部と、上記
投影領域内の曲線を複数微小領域（以下微小パッチと称
す）に分割し、Ｚ方向に工具を動かした時の微小パッチ
との干渉をチェックし、曲面に最も近い工具のＺ座標値
を求め、各微小パッチに対するＺ座標値のうち最大値を
工具のＺ座標値と設定したものである。
この発明においてはチェック中のＺ座標値のうち最大
値を選択して工具を曲面上に移動させるようにするの
で、工具が溝や特異点がある曲面内に入り込むことな
く、この曲面上を移動することができる。また、工具の
曲面への投影部分のみ干渉チェックするため、実時間で
の移動が可能になる。
値を選択して工具を曲面上に移動させるようにするの
で、工具が溝や特異点がある曲面内に入り込むことな
く、この曲面上を移動することができる。また、工具の
曲面への投影部分のみ干渉チェックするため、実時間で
の移動が可能になる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、1aは工具領域演算部で、ＸおよびＹ座標
値と工具Ｔ径の最大値Ｒとを入力として、（ｘ−Ｘ）２
＋（ｙ−Ｙ）２≦R2なる領域を演算する。なお、X,Yは
工具Ｔの中心座標値である。1bは上記工具領域を所定の
細かさで分割する工具領域分割演算部である。1cは分割
した複数の微小パッチ発生部で、微小分割領域に入る曲
面Ｓを微小パッチとして出力する。1dは工具干渉チェッ
ク部で、得られた微小パッチと工具との干渉をチェック
し、すべての微小曲面片と工具Ｔが干渉せず、曲面Ｓに
最も近いＺ座標値を出力する。1eはＺ座標値選択部で、
各工具干渉チェック部1dのＺ座標値のうち最大の値を選
択して出力する。なお、1a〜1eはマシニングセンタの数
値制御装置を構成する。第２図は工具Ｔと曲面Ｓとの関
係をＺ軸正の方向から見た座標説明図である。
１図において、1aは工具領域演算部で、ＸおよびＹ座標
値と工具Ｔ径の最大値Ｒとを入力として、（ｘ−Ｘ）２
＋（ｙ−Ｙ）２≦R2なる領域を演算する。なお、X,Yは
工具Ｔの中心座標値である。1bは上記工具領域を所定の
細かさで分割する工具領域分割演算部である。1cは分割
した複数の微小パッチ発生部で、微小分割領域に入る曲
面Ｓを微小パッチとして出力する。1dは工具干渉チェッ
ク部で、得られた微小パッチと工具との干渉をチェック
し、すべての微小曲面片と工具Ｔが干渉せず、曲面Ｓに
最も近いＺ座標値を出力する。1eはＺ座標値選択部で、
各工具干渉チェック部1dのＺ座標値のうち最大の値を選
択して出力する。なお、1a〜1eはマシニングセンタの数
値制御装置を構成する。第２図は工具Ｔと曲面Ｓとの関
係をＺ軸正の方向から見た座標説明図である。
次に動作について説明する。
まず、x,y座標値および工具データとしての最大径Ｒ
を工具領域演算部1aに入力する。工具演算部1aではX,Y
面上で工具Ｔの投影領域を演算する。この投影領域は上
記のように（ｘ−Ｘ）２＋（ｙ−Ｙ）２≦R2である。次
に、この領域を工具領域分割演算部1bにおいて第３図に
示すようにメッシュ状に分割する。ここでは簡単に工具
Ｔを含むX,Y上の正方形を考えこの正方形を分割する。
すなわち、この正方形の領域は、第４図（ａ），（ｂ）
に示すようにパッチm1〜m16のように分割する。微小パ
ッチ発生部1cは分割した正方形の格子点のX,Y座標値か
ら曲面上の点のｚ座標値を演算しこのｚ座標値を持つ微
小パッチm1〜m16を生成する。次にこの微小パッチm1〜m
16の４角形のx,yの座標値のうち、工具Ｔの領域にある
ものを調べた後、その領域内にある微小パッチと工具Ｔ
との干渉チェックを工具干渉チェック部1dで次々に実施
する。このチェックを微小パッチm1〜m16のすべてにつ
いて行った後、曲面Ｓ上のＺ座標値のうち最大のものを
Ｚ座標値選択部1eにおいて選んで、これを出力する。例
えば、微小パッチm1についていえばZ1がＺ座標値であ
る。
を工具領域演算部1aに入力する。工具演算部1aではX,Y
面上で工具Ｔの投影領域を演算する。この投影領域は上
記のように（ｘ−Ｘ）２＋（ｙ−Ｙ）２≦R2である。次
に、この領域を工具領域分割演算部1bにおいて第３図に
示すようにメッシュ状に分割する。ここでは簡単に工具
Ｔを含むX,Y上の正方形を考えこの正方形を分割する。
すなわち、この正方形の領域は、第４図（ａ），（ｂ）
に示すようにパッチm1〜m16のように分割する。微小パ
ッチ発生部1cは分割した正方形の格子点のX,Y座標値か
ら曲面上の点のｚ座標値を演算しこのｚ座標値を持つ微
小パッチm1〜m16を生成する。次にこの微小パッチm1〜m
16の４角形のx,yの座標値のうち、工具Ｔの領域にある
ものを調べた後、その領域内にある微小パッチと工具Ｔ
との干渉チェックを工具干渉チェック部1dで次々に実施
する。このチェックを微小パッチm1〜m16のすべてにつ
いて行った後、曲面Ｓ上のＺ座標値のうち最大のものを
Ｚ座標値選択部1eにおいて選んで、これを出力する。例
えば、微小パッチm1についていえばZ1がＺ座標値であ
る。
なお、上記工具チェック部1dでは、各微小パッチm1〜
m16に対して工具Ｔとの干渉をチェックし、工具ＴをＺ
軸上方からおろしたとき始めて微小パッチm1〜m16と接
触するｚ座標値を求める。ボールエンドミルの場合、工
具形状は球と円柱の和として表現されるが、明らかに干
渉の対象となるのは、下側の半球部分のみである。そこ
で、前記Ｚ座標値は次のように求める。微小パッチmiの
４角の座標値を （xi,yi,zi），（xi＋δ,yi,zi） （xi,yi＋δ,zi），（xi＋δ,yi＋δ,zi） とし、球の方程式から導出される Ｚ＝｛R2−（ｘ−Ｘ）２−（ｙ−Ｙ）２｝1/2＋ｚ
（１） のx,y,zに前記４角の各座標値を代入し、最大のＺ値を
得て、これを微小パッチmiの干渉チェック後の工具のｚ
座標値（工具中心）とする。
m16に対して工具Ｔとの干渉をチェックし、工具ＴをＺ
軸上方からおろしたとき始めて微小パッチm1〜m16と接
触するｚ座標値を求める。ボールエンドミルの場合、工
具形状は球と円柱の和として表現されるが、明らかに干
渉の対象となるのは、下側の半球部分のみである。そこ
で、前記Ｚ座標値は次のように求める。微小パッチmiの
４角の座標値を （xi,yi,zi），（xi＋δ,yi,zi） （xi,yi＋δ,zi），（xi＋δ,yi＋δ,zi） とし、球の方程式から導出される Ｚ＝｛R2−（ｘ−Ｘ）２−（ｙ−Ｙ）２｝1/2＋ｚ
（１） のx,y,zに前記４角の各座標値を代入し、最大のＺ値を
得て、これを微小パッチmiの干渉チェック後の工具のｚ
座標値（工具中心）とする。
この工具干渉チェック部1dは、第５図（ａ）のボール
エンドミル以外にも、同図（ｂ）〜（ｄ）のような先端
形状の工具にも対応できる。
エンドミル以外にも、同図（ｂ）〜（ｄ）のような先端
形状の工具にも対応できる。
これは干渉チェックが微小パッチと解析的回転曲面と
の間で、高速処理できることによる。
の間で、高速処理できることによる。
第６図は数値制御装置の上記動作を具体的に示すフロ
ーチャート図である。
ーチャート図である。
なお、上記においてはx,y座標値を与えて工具Ｔのｚ
座標値を得る数値制御装置について説明したが、入力す
るx,y座標値を微小に刻々と変化させることによって、
x,y座標値に沿った工具軌跡が、完璧に工具干渉チェッ
クされたものとして得られる。以上述べた実施例は、特
に曲面Ｓの荒加工に使用すると効果的である。
座標値を得る数値制御装置について説明したが、入力す
るx,y座標値を微小に刻々と変化させることによって、
x,y座標値に沿った工具軌跡が、完璧に工具干渉チェッ
クされたものとして得られる。以上述べた実施例は、特
に曲面Ｓの荒加工に使用すると効果的である。
また、上記実施例では工具領域内を正方形のメッシュ
で分割したが、第７図（ａ），（ｂ）の様に工具領域を
三角パッチに分割してもよい。この場合、曲面Ｓを所定
の誤差範囲に入るように分割すれば、所望の精度の曲面
が得られるため仕上げ加工に効果的である。
で分割したが、第７図（ａ），（ｂ）の様に工具領域を
三角パッチに分割してもよい。この場合、曲面Ｓを所定
の誤差範囲に入るように分割すれば、所望の精度の曲面
が得られるため仕上げ加工に効果的である。
さらに、第８図の様にx,y,zの各軸を曲面Ｓに沿って
変化させたものとすれば、三軸以上の数値制御にも適用
できる。
変化させたものとすれば、三軸以上の数値制御にも適用
できる。
なお、上記においてはマシニングセンタの数値制御を
例として述べたが、その他の移動体の数値制御にも利用
できる。
例として述べたが、その他の移動体の数値制御にも利用
できる。
以上のように、この発明によれば、曲面への工具の投
影領域を分割し、この投影領域と工具との干渉をチェッ
クし、これにもとづき曲面上のｚ座標値のうち最大のも
のを選択して出力することによって、工具が与えれた曲
面の溝や特異点に入り込むのを防止し、曲面を実時間で
円滑かつ確実に切削加工できる効果がある。
影領域を分割し、この投影領域と工具との干渉をチェッ
クし、これにもとづき曲面上のｚ座標値のうち最大のも
のを選択して出力することによって、工具が与えれた曲
面の溝や特異点に入り込むのを防止し、曲面を実時間で
円滑かつ確実に切削加工できる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による数値制御装置のブロ
ック接続図、第２図は工具と曲面との関係を示すＸ−Ｙ
座標説明図、第３図は工具領域のメッシュ状分割状態を
示すＸ−Ｙ座標説明図、第４図は微小パッチとそのＺ座
標値との関係を示す説明図、第５図は工具端の各種形状
を示す正面図、第６図は数値制御動作のフローチャート
図、第７図は工具領域を三角状微小パッチに分割した場
合の説明図、第８図はx,y,zの各軸を曲面に沿って変化
させた場合の工具位置の制御方法を説明する説明図、第
９図は従来の曲面切削方法を示す説明図、第10図は工具
の中心軌路が曲面Ｓを切り込む状態を示す説明図であ
る。 1aは工具領域演算部、1bは工具領域分割演算部、1cは微
小パッチ発生部、1dは工具干渉チェック部、1eはｚ座標
値選択部。
ック接続図、第２図は工具と曲面との関係を示すＸ−Ｙ
座標説明図、第３図は工具領域のメッシュ状分割状態を
示すＸ−Ｙ座標説明図、第４図は微小パッチとそのＺ座
標値との関係を示す説明図、第５図は工具端の各種形状
を示す正面図、第６図は数値制御動作のフローチャート
図、第７図は工具領域を三角状微小パッチに分割した場
合の説明図、第８図はx,y,zの各軸を曲面に沿って変化
させた場合の工具位置の制御方法を説明する説明図、第
９図は従来の曲面切削方法を示す説明図、第10図は工具
の中心軌路が曲面Ｓを切り込む状態を示す説明図であ
る。 1aは工具領域演算部、1bは工具領域分割演算部、1cは微
小パッチ発生部、1dは工具干渉チェック部、1eはｚ座標
値選択部。
Claims (5)
- 【請求項１】曲面上を相対的に移動する工具の形状デー
タとこの工具中心座標値X,Yとから工具軸であるｚ軸方
向への工具の投影領域を得る工具領域演算部と、上記投
影領域内の曲面を複数の微小パッチに分割する演算を行
う工具領域分割演算部と、その演算結果にもとづいて微
小パッチを発生させる微小パッチ発生部と、得られた上
記微小パッチと上記工具とが干渉するｚ座標値をチェッ
クする工具干渉チェック部と、その工具干渉チェック部
によるチェック結果によりチェック中のｚ座標値のうち
最大値を選択して出力するｚ座標値選択部とを備えた数
値制御装置。 - 【請求項２】工具中心座標値を刻々と変化させて、工具
を曲面上に沿って移動させることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の数値制御装置。 - 【請求項３】曲面上を相対的に移動する工具の形状デー
タとこの工具中心座標値X,Yとから工具軸であるｚ軸方
向への工具の投影領域を得る工具領域演算段階と、上記
投影領域内の曲面を複数の微小パッチに分割する演算を
行う工具領域分割演算段階と、その演算結果にもとづい
て微小パッチを発生させる微小パッチ発生段階と、得ら
れた上記微小パッチと上記工具とが干渉するｚ座標値を
チェックする工具干渉チェック段階と、この工具干渉チ
ェック段階によるチェック結果によりチェック中のｚ座
標値のうち最大値を選択して出力するｚ座標値選択段階
を備えた数値制御方法。 - 【請求項４】工具中心座標値を刻々と変化させて、工具
を曲面上に沿って移動させることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の数値制御方法。 - 【請求項５】曲面に沿わせる多軸加工において工具軸で
あるｚ軸の方向を工具の移動とともに変化させることを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の数値制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065472A JP2561908B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 数値制御装置および数値制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065472A JP2561908B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 数値制御装置および数値制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61226247A JPS61226247A (ja) | 1986-10-08 |
| JP2561908B2 true JP2561908B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=13288084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065472A Expired - Lifetime JP2561908B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 数値制御装置および数値制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561908B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63273910A (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-11 | Fanuc Ltd | 荒加工用ｎｃデ−タ作成方法 |
| DE8816754U1 (de) * | 1988-02-16 | 1990-07-05 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Nachformanordnung |
| JPH01257546A (ja) * | 1988-04-01 | 1989-10-13 | Toyoda Mach Works Ltd | 荒加工用ｎｃデータ作成方法 |
| JPH0343133A (ja) * | 1989-07-11 | 1991-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 切削加工方法 |
| CN103934726B (zh) * | 2014-05-13 | 2016-05-11 | 航天科工哈尔滨风华有限公司 | 一种封闭式非直纹曲面数控加工刀路轨迹规划方法 |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60065472A patent/JP2561908B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 昭和５６年度精機学会春季大会学術講演会論文集「曲面モデルからの数値制御加工情報の自動生成」 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61226247A (ja) | 1986-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |