JP2799531B2 - Ncデータ作成方法 - Google Patents

Ncデータ作成方法

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JP2799531B2
JP2799531B2 JP4110898A JP11089892A JP2799531B2 JP 2799531 B2 JP2799531 B2 JP 2799531B2 JP 4110898 A JP4110898 A JP 4110898A JP 11089892 A JP11089892 A JP 11089892A JP 2799531 B2 JP2799531 B2 JP 2799531B2
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/35Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35116RFS rotation free surfaces, needs c x y z axis, non axis symmetrical surfaces
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50332Tool offset for 3-D surfaces normal to surface

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CAD/CAM装置に
よる自由曲面加工用のNCデータ、特に基底加工面上に
段差部を形成するためNCデータの作成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自由曲面としての基底加工面上に基底加
工面と高さの異なる段差部を形成するためのNCデータ
を作成する場合に、従来のこの種の方法では、基底加工
面を形成するためのNCデータと、段差部を形成するた
めのNCデータとを別個に作成している。段差部を形成
するための具体的なNCデータの作成には、段差部とな
るべき領域を段差領域とし、当該段差領域を複数の領域
に分割し、この分割された領域を適当な曲面で覆う作業
が必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなNCデータ作成方法では、段差領域の指定のための
曲面を作成する必要があるので、NCデータの作成に長
時間を要していた。また、このNCデータに基づく加工
は、基底加工面の加工と段差部の加工との2段階に分け
て行われるので、1回の加工作業における工具の昇降回
数が多くなり、作業時間が長くなる傾向がある。また、
このような加工作業では、十分な面精度が確保できな
い。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みて創案されたも
ので、NCデータの作成時間の短縮及び作業時間の短縮
を図ることができ、しかも十分な面精度を確保すること
ができるNCデータ作成方法を提供することを目的とし
ている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るNCデータ
作成方法は、自由曲面としての基底加工面上に段差部を
形成するためのNCデータを作成するNCデータ作成方
であって、段差部とすべき部分を段差領域として曲
面、直線、円/円弧或いはスプラインの形状要素で指定
して段差領域データを生成し、前記段差領域データを構
成する形状要素のうち曲面以外の形状要素を指定された
投影平面に複写して複写形状要素とし、前記形状要素と
複写形状要素との間でルールド面を生成し、段差領域を
形成する曲面と基底加工面との交線群を算出し、基底加
工面から段差領域の厚み或いは凹み寸法だけオフセット
したオフセット面を生成し、段差領域データと工具経路
の基本線となる走査線データとの交点を求め、前記オフ
セット面上にあり、前記交点に対応する点をオフセット
交点とし、オフセット交点の間に基底加工面の法線ベク
トル方向に工具先端座標を求めるようになっている。
【0006】
【実施例】図1は本発明の一実施例に係るNCデータ作
成方法を示すフローチャート、図2は基底加工面と段差
領域との関係を示す説明図、図3は段差領域に関するデ
ータの算出方法のフローチャート、図4は曲面以外の形
状要素を曲面化する方法に関する説明図、図5は段差領
域の加工方法の説明図、図6は交線群と直線との関係を
示す説明図、図7は工具経路の算出方法のフローチャー
ト、図8は工具経路の算出方法の説明図、図9はこのN
Cデータ作成方法によって作成されたNCデータの出力
例である。
【0007】本実施例に係るNCデータ作成方法は、自
由曲面としての基底加工面上に段差部を形成するための
NCデータを作成するNCデータ作成方法であって、段
差部とすべき部分を段差領域として曲面、直線、円/円
弧或いはスプラインの形状要素で指定して段差領域デー
タを生成し、前記段差領域データを構成する形状要素の
うち曲面以外の形状要素を指定された投影平面に複写し
て複写形状要素とし、前記形状要素と複写形状要素との
間でルールド面を生成し、段差領域を形成する曲面と基
底加工面との交線群を算出し、基底加工面から段差領域
の厚み或いは凹み寸法だけオフセットしたオフセット面
を生成し、段差領域データと工具経路の基本線となる走
査線データとの交点を求め、前記オフセット面上にあ
り、前記交点に対応する点をオフセット交点とし、オフ
セット交点の間に基底加工面の法線ベクトル方向に工具
先端座標を求めるようにした。
【0008】なお、以下の説明では段差部200 は基底加
工面100 から盛り上がったものとして説明するが、段差
部200 が基底加工面100 に対して凹んでいる場合でも同
様にしてNCデータを作成することができる。
【0009】このNCデータ作成方法は、大まかに分け
て図1に示すように、基底加工面100 を指示する工程S
1 と、この基底加工面100 に段差部200 を形成するため
に段差領域300 を指示する工程S2 と、段差領域300 に
関するデータを算出する工程S3 と、このデータを基礎
にして工具経路を算出する工程S4 とから構成される。
【0010】まず、加工作業に使用する切削工具の種類
や、加工が施される被切削材を選定し、これらの諸デー
タを入力する。次に、図3にも示すように、基底加工面
定義部610によって基底加工面100を指示し、基底
加工面100に関するデータを基底加工面記憶装置61
1に書き込み登録する。
【0011】基底加工面100の上に段差部200とす
べき領域、すなわち段差領域300を形成する。この段
差領域300は、オペレータが任意に選択できる曲面、
直線、円/円弧或いはスプライン等の形状要素により指
示する(図2参照)。この指示は、段差領域定義部62
0によって行われ、この段差領域300に関するデータ
(以下、『段差領域データ』とする)は、段差領域記憶
装置621に書き込み登録される。
【0012】次に、段差領域データをすべて曲面化す
る。ここで、基底加工面100は自由曲面であるので、
段差領域300がすべて曲面で指示されている場合には
問題がないが、その他の形状要素、例えば直線等での指
示も含まれている場合には(図3のS21参照)、直線
等の他の形状要素を曲面に変換しなければならない。
なわち、基底加工面100は、自由曲面であるから直線
によって段差領域300が指示された場合には、基底加
工面100の上に前記直線が存在せず、実際には段差領
域300が指示されていないことがあるためである。
の場合には、図4に示すようにして、曲面以外の他の
状要素を指定された投影平面に複写して複写形状要素を
生成する。次に、前記形状要素と複写形状要素との間で
ルールド面を生成する(図3のS22参照)。これによ
って内部的には段差領域をすべて曲面で指示したものと
等しくなる。
【0013】次に、段差領域300を構成する曲面と基
底加工面100とが交わる点の集合である交線群700
を算出する(図3のS23参照)。この交線群700
は、段差領域300、すなわち段差部200のエッジに
相当する。かかる交線群700の最大点710と最小点
720とを求め、これらから交線群700の中点730
を算出する。ここで、最大点710は、図6にも示すよ
うに、交線群700のうちX−Y座標で最も大きい座標
を有する点であり、同様に最小点720は、交線群70
0のうちX−Y座標で最も小さい座標を有する点であ
る。前記中点730を中心として放射線状の複数の直線
740を形成する。この直線740は、一定角度で時計
回りに順次形成するものとする。そして、この直線74
0と、前記交線群700との交点を算出し、交線群70
0を構成する交線のうち前記直線740と交差するもの
から順に前記交点を段差領域交線群記憶装置630に書
き込み登録する(図3参照)。すなわち、前記直線74
0を順次形成することによって、段差領域300を構成
する形状要素である曲面と基底加工面100との交点の
集合を時計回りに順次並びかえて、段差領域交線群記憶
装置630に書き込み登録するのである(図3のS24
参照)。なお、この際、図5に示すように、基底加工面
100と段差領域300を構成する曲面とに対して工具
800の半径をオフセットするか否かを選択することが
できるものとする。すなわち、段差領域300を構成す
る曲面と工具800の中心との間に工具800の半径に
相当する間隔を段差領域300の内側に向かって設ける
か(図5(A)参照)、前記曲面と工具800の中心と
を一致させるか(図5(B)参照)、前記曲面と前記工
具800の中心との間に前記半径に層とする間隔を段差
領域300の外側に向かって設けるか(図5(C)参
照)、前記曲面と工具800によって形成されるエッジ
部とを一致させるか(図5(D)参照)のいずれかを選
択可能とする。
【0014】次に、図8に示すように、オフセット面40
0 を生成する (図7のS31、図8参照) 。このオフセッ
ト面400 は、基底加工面100 から形成すべき段差部200
の厚み寸法、すなわち段差部200 が基底加工面100 から
盛り上がっている寸法に相当する分だけオフセットする
ことによって得られる。
【0015】一方、前記段差領域300 と基底加工面100
の走査線データとの交点を求める。走査線データは、工
具が移動する経路である工具経路の基本となる方向を示
すものであり、オペレータがU方向走査線データ500
と、このU方向走査線データ500 に直交するV方向走査
線データとのどちらかを任意に選択することができる。
なお、図8に示すように、ここではU方向走査線データ
500 を使用するものとする。段差領域300 は必ず閉鎖さ
れた空間として構成されているので、段差領域300 とU
方向走査線データ500 との交点は、少なくとも2つあ
る。なお、本実施例では2つの交点510 、520 があるも
のとして説明を行う。
【0016】この交点510 、520 を通過するZ軸方向の
直線Z1 、Z2 を生成し (図7のS32、図8参照) 、こ
の直線Z1 、Z2 と前記オフセット面400 との交点をそ
れぞれオフセット交点410 、420 とする (図7のS33
図8参照) 。この2つのオフセット交点410 、420 の間
の区間において、基底加工面100 の法線ベクトル方向に
工具先端座標を決定し、工具経路データ記憶装置800 に
書き込み登録する。
【0017】このように、走査線データを一定間隔で複
数個生成し、それぞれの走査線データと段差領域300
との交点を求め、それぞれの交点に基づくオフセット交
点を求め、各オフセット交点の間の区間において基底加
工面100の法線ベクトル方向に工具の先端位置座標を
決定し、それぞれ工具経路データ記憶装置800に書き
込み登録する(図7参照)。このようにして作成された
NCデータは、図9に示すような工具経路として出力さ
れる。
【0018】
【発明の効果】本発明に係るNCデータ作成方法は、自
由曲面としての基底加工面上に段差部を形成するための
NCデータを作成するNCデータ作成方法であって、段
差部とすべき部分を段差領域として曲面、直線、円/円
弧或いはスプラインの形状要素で指定して段差領域デー
タを生成し、前記段差領域データを構成する形状要素の
うち曲面以外の形状要素を指定された投影平面に複写し
て複写形状要素とし、前記形状要素と複写形状要素との
間でルールド面を生成し、段差領域を形成する曲面と基
底加工面との交線群を算出し、基底加工面から段差領域
の厚み或いは凹み寸法だけオフセットしたオフセット面
を生成し、段差領域データと工具経路の基本線となる走
査線データとの交点を求め、前記オフセット面上にあ
り、前記交点に対応する点をオフセット交点とし、オフ
セット交点の間に基底加工面の法線ベクトル方向に工具
先端座標を求めるようになっている。 従って、段差部を
形成すべき部分を直線等の形状要素でランダムに指定で
きるので、自由曲面の上に段差部を形成する場合でも、
1本のNCデータで加工が行なえる。すなわち、基底加
工面と段差部とを同時に加工することが可能となり、そ
の結果、NCデータの作成時間の短縮、加工面の精度の
向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るNCデータ作成方法を
示すフローチャートである。
【図2】基底加工面と段差領域との関係を示す説明図で
ある。
【図3】段差領域に関するデータの算出方法のフローチ
ャートである。
【図4】曲面以外の形状要素を曲面化する方法に関する
説明図である。
【図5】段差領域の加工方法の説明図である。
【図6】交線群と直線との関係を示す説明図である。
【図7】工具経路の算出方法のフローチャートである。
【図8】工具経路の算出方法の説明図である。
【図9】このNCデータ作成方法によって作成されたN
Cデータの出力例である。
【符号の説明】
100 基底加工面 200 段差部 300 段差領域 400 オフセット面 410 、420 オフセット交点 510 、520 交点 700 交線群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/4097 B23Q 15/00 301 G05B 19/4093

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自由曲面としての基底加工面上に段差部
    を形成するためのNCデータを作成するNCデータ作成
    方法において、段差部とすべき部分を段差領域として曲
    面、直線、円/円弧或いはスプラインの形状要素で指定
    て段差領域データを生成し、前記段差領域データを構
    成する形状要素のうち曲面以外の形状要素を指定された
    投影平面に複写して複写形状要素とし、前記形状要素と
    複写形状要素との間でルールド面を生成し、段差領域を
    形成する曲面と基底加工面との交線群を算出し、基底加
    工面から段差領域の厚み或いは凹み寸法だけオフセット
    したオフセット面を生成し、段差領域データと工具経路
    の基本線となる走査線データとの交点を求め、前記オフ
    セット面上にあり、前記交点に対応する点をオフセット
    交点とし、オフセット交点の間に基底加工面の法線ベク
    トル方向に工具先端座標を求めることを特徴とするNC
    データ作成方法。
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