JP2667563B2 - 工具軸方向計算方法 - Google Patents
工具軸方向計算方法Info
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- JP2667563B2 JP2667563B2 JP2210989A JP21098990A JP2667563B2 JP 2667563 B2 JP2667563 B2 JP 2667563B2 JP 2210989 A JP2210989 A JP 2210989A JP 21098990 A JP21098990 A JP 21098990A JP 2667563 B2 JP2667563 B2 JP 2667563B2
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- normal
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- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
- G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50336—Tool, probe offset for curves, surfaces, contouring
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- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50349—Obtain normal vector of two points on surface, interpolate in between
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- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50356—Tool perpendicular, normal to 3-D surface
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金型自由曲面切削のNCデータ（加工プログラ
ム）を作成する自動プログラミング装置での工具軸方向
計算方法に関し、特に５軸制御の数値制御工作機械での
サイドカットにおける工具軸の方向ベクトルを求める工
具軸方向計算方法に関する。
ム）を作成する自動プログラミング装置での工具軸方向
計算方法に関し、特に５軸制御の数値制御工作機械での
サイドカットにおける工具軸の方向ベクトルを求める工
具軸方向計算方法に関する。
金型自由曲面切削のNCデータを作成する自動プログラ
ミング装置では、種々のNCデータを作成するソフトウェ
アが提供されている。これらのソフトウェアでは工具の
オフセットデータも同時に求めることができる。
ミング装置では、種々のNCデータを作成するソフトウェ
アが提供されている。これらのソフトウェアでは工具の
オフセットデータも同時に求めることができる。
一方、通常のXYZの３軸意外に工具軸を傾斜させるＢ
軸及びＣ軸を有する５軸の数値制御工作機械がある。こ
の５軸の数値制御工作機械で、平フライスを使用して、
ワークの側面を加工するサイドカットがある。
軸及びＣ軸を有する５軸の数値制御工作機械がある。こ
の５軸の数値制御工作機械で、平フライスを使用して、
ワークの側面を加工するサイドカットがある。
このサイドカットでは、工具軸の方向ベクトルを求め
る計算方法としては概略以下のように行っている。
る計算方法としては概略以下のように行っている。
（ａ）切削する曲面の上面と下面の対応する分割点を求
める。
める。
（ｂ）これらの分割点でそれぞれの法線ベクトルを求め
る。
る。
（ｃ）それぞれ、法線ベクトル方向に工具の半径分をオ
フセットした点を求める。
フセットした点を求める。
（ｃ）これらの点を結んだベクトルを作り、このベクト
ルを工具軸の方向ベクトルとする。
ルを工具軸の方向ベクトルとする。
しかし、この方法では以下のような問題がある。
第１は、切削する曲面の上面と下面の法線ベクトルの
方向が必ずしも一致せず、工具軸の方向ベクトルが曲面
の母線と平行にならず、ねじれてくる場合がある。
方向が必ずしも一致せず、工具軸の方向ベクトルが曲面
の母線と平行にならず、ねじれてくる場合がある。
第２は、切削する曲面の上面と下面のそれぞれ対応す
る点を結んだ線分（曲面の母線）上に工具軸が乗らない
場合が生じる。すなわち、工具軸が母線に乗る場合は上
面及び下面の法線ベクトルが等しい時に限られる。
る点を結んだ線分（曲面の母線）上に工具軸が乗らない
場合が生じる。すなわち、工具軸が母線に乗る場合は上
面及び下面の法線ベクトルが等しい時に限られる。
この結果、求める自由曲面と実際の加工面が異なった
ものとなる。すなわち、食い込みあるいは切り残しが生
じることになる。
ものとなる。すなわち、食い込みあるいは切り残しが生
じることになる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
加工面が母線により近くなる工具軸の方向ベクトルを求
める工具軸方向計算方法を提供することを目的とする。
加工面が母線により近くなる工具軸の方向ベクトルを求
める工具軸方向計算方法を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、 ５軸制御の数値制御工作機械でのサイドカットにおけ
る工具軸の方向ベクトルを求める工具軸方向計算方法に
おいて、曲面の上面の第１の分割点での第１の法線ベク
トルを求め、前記曲面の下面の第２の分割点での第２の
法線ベクトルを求め、前記第１の法線ベクトルと前記第
２の法線ベクトルの中間の方向を有し、大きさが工具の
半径である中間ベクトルを求め、前記第１の分割点と前
記中間ベクトルから第１のオフセット点を求め、前記第
２の分割点と前記中間ベクトルから第２のオフセット点
を求め、前記第１のオフセット点と前記第２のオフセッ
ト点を結ぶベクトルを工具軸の方向ベクトルとして求め
ることを特徴とする工具軸方向計算方法が、提供され
る。
る工具軸の方向ベクトルを求める工具軸方向計算方法に
おいて、曲面の上面の第１の分割点での第１の法線ベク
トルを求め、前記曲面の下面の第２の分割点での第２の
法線ベクトルを求め、前記第１の法線ベクトルと前記第
２の法線ベクトルの中間の方向を有し、大きさが工具の
半径である中間ベクトルを求め、前記第１の分割点と前
記中間ベクトルから第１のオフセット点を求め、前記第
２の分割点と前記中間ベクトルから第２のオフセット点
を求め、前記第１のオフセット点と前記第２のオフセッ
ト点を結ぶベクトルを工具軸の方向ベクトルとして求め
ることを特徴とする工具軸方向計算方法が、提供され
る。
工具軸の方向ベクトルが母線と一致しないのは、上面
の法線ベクトルと、下面の法線ベクトルが異なる点に原
因する。従って、上面の法線ベクトルと下面の法線ベク
トルとの中間的な中間ベクトルを求め、これから工具軸
の方向ベクトルを求めることにより、加工面がより母線
に近い工具軸の方向ベクトルを求める。
の法線ベクトルと、下面の法線ベクトルが異なる点に原
因する。従って、上面の法線ベクトルと下面の法線ベク
トルとの中間的な中間ベクトルを求め、これから工具軸
の方向ベクトルを求めることにより、加工面がより母線
に近い工具軸の方向ベクトルを求める。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するため
の自由曲面を有するワークの例を示す図である。ワーク
１は自由曲面２を有し、上面３と自由曲面２とによって
できる曲線４を有する。また、下面５と自由曲面２とに
よってできる曲線６を有する。
の自由曲面を有するワークの例を示す図である。ワーク
１は自由曲面２を有し、上面３と自由曲面２とによって
できる曲線４を有する。また、下面５と自由曲面２とに
よってできる曲線６を有する。
ここで、曲線４上のｉ番目の分割点Piと、曲線６上の
ｉ番目の分割点Qiを結んでできる自由曲面上の母線Liに
工具軸の方向ベクトルが平行であればよい。なお、法線
ベクトルRiは接線ベクトルTPiと母線Liとの外積として
求める。法線ベクトルSiも同様に接線ベクトルTQiと母
線Liの外積として求める。
ｉ番目の分割点Qiを結んでできる自由曲面上の母線Liに
工具軸の方向ベクトルが平行であればよい。なお、法線
ベクトルRiは接線ベクトルTPiと母線Liとの外積として
求める。法線ベクトルSiも同様に接線ベクトルTQiと母
線Liの外積として求める。
しかし、一般に分割点Piでの法線ベクトルRiと、分割
点Qiでの法線ベクトルSiの方向は一致しない。従って、
法線ベクトルRiと法線ベクトルSiから工具軸ベクトルを
生成しても母線Liに平行な工具軸の方向ベクトルは得ら
れない。
点Qiでの法線ベクトルSiの方向は一致しない。従って、
法線ベクトルRiと法線ベクトルSiから工具軸ベクトルを
生成しても母線Liに平行な工具軸の方向ベクトルは得ら
れない。
このために、本発明では法線ベクトルRiと、法線ベク
トルSiとの中間的なベクトルである中間ベクトルNiを求
める。分割点Piから中間ベクトルNiを延長した点をオフ
セット点Xiとし、点Qiから中間ベクトルを延長した点を
オフセット点Yiとする。このオフセット点Xiとオフセッ
ト点Yiを結ぶベクトルをZiとし、このベクトルZiを工具
軸の方向ベクトルとする。これによって、より母線Liに
平行な工具軸の方向ベクトルを得ることができる。
トルSiとの中間的なベクトルである中間ベクトルNiを求
める。分割点Piから中間ベクトルNiを延長した点をオフ
セット点Xiとし、点Qiから中間ベクトルを延長した点を
オフセット点Yiとする。このオフセット点Xiとオフセッ
ト点Yiを結ぶベクトルをZiとし、このベクトルZiを工具
軸の方向ベクトルとする。これによって、より母線Liに
平行な工具軸の方向ベクトルを得ることができる。
中間ベクトルNiを求める第１の方法としては、法線ベ
クトルRiと法線ベクトルSiとの相加平均を取る。
クトルRiと法線ベクトルSiとの相加平均を取る。
また、第２の方法としては、中間ベクトルをNi、予め
パラメータとして与えられた分配比をｋとし、以下の式
で求める。
パラメータとして与えられた分配比をｋとし、以下の式
で求める。
Ni＝（１−ｋ）Ri＋kSi ただし、ｋ＜１とする。ここで、分配比ｋが小さい程
中間ベクトルは法線ベクトルRiに近く、ｋが大きくなる
に従って、法線ベクトルSiに近づく。分配比ｋは、加工
上どちらの法線ベクトルに近い方が望ましいかを判断し
て、ユーザがパラメータとして設定する。分配比ｋの設
定がないときは相加平均が取られる。
中間ベクトルは法線ベクトルRiに近く、ｋが大きくなる
に従って、法線ベクトルSiに近づく。分配比ｋは、加工
上どちらの法線ベクトルに近い方が望ましいかを判断し
て、ユーザがパラメータとして設定する。分配比ｋの設
定がないときは相加平均が取られる。
これらの自由曲面２を構成するデータは、自動プログ
ラム作成言語あるいは対話形式で入力されたデータを曲
面生成モジュール等で処理して得られる。従って、本発
明の工具軸の方向ベクトルを求める計算はプリポストプ
ロセッサで処理される。その結果はポストプロセッサに
渡され、最終的なNCデータ、すなわちNC言語の加工プロ
グラムが生成される。
ラム作成言語あるいは対話形式で入力されたデータを曲
面生成モジュール等で処理して得られる。従って、本発
明の工具軸の方向ベクトルを求める計算はプリポストプ
ロセッサで処理される。その結果はポストプロセッサに
渡され、最終的なNCデータ、すなわちNC言語の加工プロ
グラムが生成される。
第２図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフロー
チャートである。図において、Ｓに続く数値はステップ
番号を示す。これらの処理は後述する自動プログラミン
グ装置のプロセッサによって処理される。
チャートである。図において、Ｓに続く数値はステップ
番号を示す。これらの処理は後述する自動プログラミン
グ装置のプロセッサによって処理される。
〔S1〕上面３のｉ番目の分割点Piを入力する。
〔S2〕下面５のｉ番目の分割点Qiを入力する。
なお、S1、S2での入力は曲面生成モジュールで処理さ
れたデータが入力される。
れたデータが入力される。
〔S3〕分割点Piでの法線ベクトルRiを求める。これは、
接線ベクトルTPiと母線Liの外積として求める。
接線ベクトルTPiと母線Liの外積として求める。
〔S4〕分割点Qiでの法線ベクトルSiを求める。これは、
接線ベクトルTQiと母線Liの外積として求める。
接線ベクトルTQiと母線Liの外積として求める。
〔S5〕分配比ｋが入力されているか判別し、入力されて
いればS7へ、そうでなければS6へ進む。
いればS7へ、そうでなければS6へ進む。
〔S6〕分配比ｋが入力されていないので、法線ベクトル
Riと法線ベクトルSiの相加平均を中間ベクトルNiとして
求める。
Riと法線ベクトルSiの相加平均を中間ベクトルNiとして
求める。
〔S7〕分配比ｋが入力されているので、先に述べた式、 Ni＝（１−ｋ）Ri＋kSi で中間ベクトルNiを求める。
〔S8〕中間ベクトルNiを絶対値で割って、正規化する。
〔S9〕分割点Pi、中間ベクトルNiからオフセット点Xiを
求める。
求める。
〔S10〕分割点Qi、中間ベクトルNiからオフセット点Yi
を求める。
を求める。
〔S11〕オフセット点Xi、Yiを結ぶベクトルZiを求め、
さらにベクトルZiを正規化し、工具軸の方向ベクトルZi
を求める。
さらにベクトルZiを正規化し、工具軸の方向ベクトルZi
を求める。
この結果、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクトル
が一致しない場合でも、このようにして工具軸の方向ベ
クトルを求めることにより、より自由曲面に近い曲面加
工が可能となる。
が一致しない場合でも、このようにして工具軸の方向ベ
クトルを求めることにより、より自由曲面に近い曲面加
工が可能となる。
第３図は本発明を実施するための自動プラグラミング
装置のハードウェアのブロック図である。プロセッサ21
は自動プラグラミング装置全体を制御する。ROM22には
システムプログラムが格納され、プロセッサ21はこのシ
ステムプログラムに従って先に述べた工具軸の方向ベク
トルZiを求める。RAM23には工具軸の方向ベクトルZiを
求めるために必要な中間データが格納される。不揮発性
メモリ24には分配比ｋ等のパラメータ類が格納される。
不揮発性メモリ24はバッテリバックアップされているの
で、電源を切断してもパラメータ等はそのまま保持され
る。
装置のハードウェアのブロック図である。プロセッサ21
は自動プラグラミング装置全体を制御する。ROM22には
システムプログラムが格納され、プロセッサ21はこのシ
ステムプログラムに従って先に述べた工具軸の方向ベク
トルZiを求める。RAM23には工具軸の方向ベクトルZiを
求めるために必要な中間データが格納される。不揮発性
メモリ24には分配比ｋ等のパラメータ類が格納される。
不揮発性メモリ24はバッテリバックアップされているの
で、電源を切断してもパラメータ等はそのまま保持され
る。
表示制御回路25はRAM23に格納されたデータを表示信
号に変換し、表示装置26に送る。表示装置26はこれらの
データを表示する。表示装置にはCRT、液晶表示装置等
が使用される。
号に変換し、表示装置26に送る。表示装置26はこれらの
データを表示する。表示装置にはCRT、液晶表示装置等
が使用される。
キーボード27はソフトキー、予め決められた機能を有
するファンクションキー、アルファベット及び数値キー
からなる操作キーから構成されている。
するファンクションキー、アルファベット及び数値キー
からなる操作キーから構成されている。
フロッピィディスクドライブ28は作成されたNCデータ
（加工プログラム）を順次フロッピィディスク28aに書
き込んでいく。また、作成されたNCデータはインタフェ
ース29を経由して、外部に接続されるプリンタ等にプリ
ントアウトすることもできる。これらの要素はそれぞれ
バス30に接続されている。
（加工プログラム）を順次フロッピィディスク28aに書
き込んでいく。また、作成されたNCデータはインタフェ
ース29を経由して、外部に接続されるプリンタ等にプリ
ントアウトすることもできる。これらの要素はそれぞれ
バス30に接続されている。
以上説明したように本発明では、上面の法線ベクトル
と下面の法線ベクトルから中間ベクトルを求め、この中
間ベクトルから工具軸の方向ベクトルを求めるようにし
たので、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクトルの方
向が異なる場合でも、母線に近い工具軸の方向ベクトル
が得られる。この結果、所望の自由曲面に近いサイドカ
ットが可能となる。
と下面の法線ベクトルから中間ベクトルを求め、この中
間ベクトルから工具軸の方向ベクトルを求めるようにし
たので、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクトルの方
向が異なる場合でも、母線に近い工具軸の方向ベクトル
が得られる。この結果、所望の自由曲面に近いサイドカ
ットが可能となる。
第１図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するための
自由曲面を有するワークの例を示す図、 第２図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフローチ
ャート、 第３図は本発明を実施するための自動プログラミングの
ハードウェアのブロック図である。 １……ワーク ２……自由曲面 ３……上面 ５……下面 21……プロセッサ 22……ROM 23……RAM 24……不揮発性メモリ 25……表示制御回路 26……表示装置 27……キーボード
自由曲面を有するワークの例を示す図、 第２図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフローチ
ャート、 第３図は本発明を実施するための自動プログラミングの
ハードウェアのブロック図である。 １……ワーク ２……自由曲面 ３……上面 ５……下面 21……プロセッサ 22……ROM 23……RAM 24……不揮発性メモリ 25……表示制御回路 26……表示装置 27……キーボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−205955（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−166606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−257805（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】５軸制御の数値制御工作機械でのサイドカ
ットにおける工具軸の方向ベクトルを求める工具軸方向
計算方法において、 曲面の上面の第１の分割点での第１の法線ベクトルを求
め、 前記曲面の下面の第２の分割点での第２の法線ベクトル
を求め、 前記第１の法線ベクトルと前記第２の法線ベクトルの中
間の方向を有し、大きさが工具の半径である中間ベクト
ルを求め、 前記第１の分割点と前記中間ベクトルから第１のオフセ
ット点を求め、 前記第２の分割点と前記中間ベクトルから第２のオフセ
ット点を求め、 前記第１のオフセット点と前記第２のオフセット点を結
ぶベクトルを工具軸の方向ベクトルとして求めることを
特徴とする工具軸方向計算方法。 - 【請求項２】前記中間ベクトルは前記第１の法線ベクト
ルと前記第２の法線ベクトルの相加平均として求めるこ
とを特徴とする請求項１記載の工具軸方向計算方法。 - 【請求項３】前記中間ベクトルは、中間ベクトルをNi、
予めパラメータとして与えられた分配比をｋとし、第１
の法線ベクトルをRi、第２の法線ベクトルをSiとし、式 Ni＝（１−ｋ）Ri＋kSi で求めることを特徴とする請求項１記載の工具軸方向計
算方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210989A JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
| PCT/JP1991/000996 WO1992002869A1 (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Method of calculating axial direction of tool |
| DE69110659T DE69110659T2 (de) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Verfahren zur Berechnung der axialen Richtung eines Werkzeuges. |
| EP91913109A EP0507949B1 (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Method of calculating axial direction of tool |
| US07/838,732 US5305228A (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Tool axis direction calculation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210989A JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0496107A JPH0496107A (ja) | 1992-03-27 |
| JP2667563B2 true JP2667563B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=16598478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210989A Expired - Lifetime JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5305228A (ja) |
| EP (1) | EP0507949B1 (ja) |
| JP (1) | JP2667563B2 (ja) |
| DE (1) | DE69110659T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992002869A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6311100B1 (en) * | 1998-09-14 | 2001-10-30 | Mass. Institute Of Technology | Tool path generator for computer aided manufacturing |
| DE19846426A1 (de) * | 1998-10-08 | 2000-04-13 | Open Mind Software Technologie | Verfahren zum Steuern der Arbeitsbewegung eines Werkzeugs zur materialabtragenden Bearbeitung eines Materialblocks |
| DE10163503A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Siemens Ag | Polynom- und Spline-Interpolation von Werkzeugorientierungen |
| JP4210056B2 (ja) * | 2001-12-25 | 2009-01-14 | 株式会社日立製作所 | 工具経路の作成装置及び方法 |
| SE525235C2 (sv) * | 2002-01-10 | 2005-01-11 | Anders Reyier | Ett arrangemang och ett förfarande för att framställa ett tredimensionellt objekt utifrån en serie av scannade värden |
| DE10360227A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-21 | Bosch Rexroth Ag | Verfahren zur Steuerung der Orientierung eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine sowie eine Werkzeugmaschine zur Steuerung der Orientierung eines Werkzeugs |
| JP4168060B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2008-10-22 | ファナック株式会社 | 円錐状の加工面の加工を可能にした数値制御装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166606A (en) * | 1981-04-04 | 1982-10-14 | Fanuc Ltd | Numerical control working method |
| US4559606A (en) * | 1983-07-11 | 1985-12-17 | International Telephone And Telegraph Corporation | Arrangement to provide an accurate time-of-arrival indication for a received signal |
| JPS60118451A (ja) * | 1983-11-29 | 1985-06-25 | Fanuc Ltd | テ−パ付き工具を用いた数値制御加工方法 |
| JPS63257805A (ja) * | 1987-04-15 | 1988-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | 曲面加工方法 |
| JPH01102604A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Fanuc Ltd | Ｎｃデータ作成方式 |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP2210989A patent/JP2667563B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-24 DE DE69110659T patent/DE69110659T2/de not_active Expired - Fee Related
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