JP3808977B2 - Method for removing minute loops in the tool path - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、棒状の加工具を移動させて切削加工することにより、所定形状の加工物を得る方法に関するものであり、特に、工具経路における微小ループの処理に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、所定形状の加工物を切削加工により作成する場合、コンピューター制御によりエンドミル等の加工具を駆動させて切削加工を行う切削装置を用いて、加工用材料を切削加工することが行われている。
【0003】
このような場合、加工具の中心軸を基準にした工具経路のプログラムを作成し、そのプログラムに沿って加工具を回転させながら移動させることにより切削加工が行われる。しかしながら、上記加工具には太さがあるため、加工具の中心部を加工形状の輪郭に沿わせて移動させると、加工具が加工形状の内部側に食込んでしまい、所定の形状が得られなくなる。
【0004】
そこで、加工具の太さを考慮して、加工形状の輪郭から加工具の半径分外側にシフトしたオフセット形状を工具経路として上記プログラムが作成され、そのプログラムに沿った切削加工が行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のオフセット形状に基づく工具経路においては、加工形状の輪郭に凹状の角部等がある場合に、干渉ループが生じる。この干渉ループは、閉じられた経路からなり、そのままそのループに沿って加工具を移動させると、加工形状の非切削領域まで切削してしまうものである。
【0006】
したがって、実際の切削加工の際には、このような干渉ループのデータを、上記プログラムから除去する必要がある。このため、工具経路を構成する各ループを干渉ループかそうでないループかをチェックすることが行われている。
【0007】
このチェックの方法としては、種々の方法が考えられているが、どの方法も手間や時間の要するものである。特に、加工形状が複雑なものになるとループの数が多くなり、その処理に多大の労力が必要となってくる。
【0008】
また、このようなループの中には微小なものも多数有り、その中には、干渉ループではないが、これを除去しても加工形状に殆ど影響のないようなものもある。従来においては、このような微小ループまで干渉ループであるか否かのチェックを行っていたため上記のような煩雑な処理になっていた。
【0009】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、工具経路を構成する各ループが干渉ループであるか否かのチェックを簡単にすることのできる工具経路における微小ループ除去方法の提供をその目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の発明者は、まず、過去の経験に基づいて、工具経路における微小ループの大部分が干渉ループであること、また、ループの中には、データから除去しても殆ど加工形状に影響のない微小なループが多数あることに着目した。
【0011】
そして、このような干渉ループである蓋然性が高く、かつ加工形状に殆ど影響のない微小ループを予めデータから除去しておき、その後、残った所定の大きさ以上のループだけのチェックを行うようにすれば、干渉ループのチェックに要する労力が大幅に低減できることを見出しこの発明に到達した。
【0012】
すなわち、上記の目的を達成するため、この発明では、まず、オフセット形状に沿う工具経路を直線状の複数の線分を繋げて構成し、これらの複数の線分で構成されるループを複数個形成するようにしている。
【0013】
そして、この複数のループのうち、加工形状の輪郭との間の最短距離が棒状加工具の半径よりも短い線分を含むループ(干渉ループ)を上記工具経路から除去する処理を行う前に、上記複数のループのうちそのループを構成する線分の合計の長さが所定値以下である場合には、そのループも工具経路から除去するようにしている。
【0014】
すなわち、ループを構成する線分の合計長さが、そのループを除去しても加工形状に影響がないと考えられる値、例えば、0.2mmを便宜上、そのしきい値とし、ループを構成する線分の合計長さがこれ以下の場合には、そのループをデータから除去する。
【0015】
そして、残った、線分の合計長さが0.2mm以上のループについてだけ、従来通りのチェックを行う。これによって、チェックするループの数が減少し、干渉ループのチェック作業が大幅に簡略化されるようになる。
【0016】
なお、上記のループを構成する線分の合計長さの算出は、干渉ループのチェックの作業と比較すると、簡単であるため、この処理が増えても要する労力はさほど変化がない。
つぎに、この発明による工具経路における微小ループ除去方法を図面を用いて詳しく説明する。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明にかかる工具経路における微小ループ除去方法を行うための切削装置の一例を示している。すなわち、図1において、1は入力装置であり、加工形状のデータや工具速度等、切削加工に必要な情報などのデータが入力され、そのデータを、連結されたCPU2を介してメモリ3に送り記憶させる。
【0018】
上記CPU2は、各種のデータや情報に基づいて演算処理をしながら、メモリ3が記憶するプログラムに沿って作動し、連結された切削加工部4の棒状加工具5を駆動させ、被加工物6を切削加工するようになっている。
【0019】
また、上記メモリ3には、各種のデータを記憶する記憶部が備わっているが、このメモリ3では、特に、切削部の輪郭形状のデータを記憶する輪郭形状データ記憶部7およびその輪郭形状データに基づいてCPU2がオフセット処理することにより算出されるオフセット形状を記憶するオフセット形状データ記憶部8が設けられている。
【0020】
このような切削装置を用いて、この発明にかかる工具経路における微小ループ除去方法は、まず、輪郭形状データに基づいてオフセット形状の工具経路を算出し、これをオフセット形状データ記憶部8に記憶させたのち、図2に示したフローチャートに沿って行われる。
【0021】
この場合、図3に示したような、外形部分9の輪郭が中央部が細くなった略瓢箪形で、そのそれぞれの大径部分の中央部に四角形の穴部10,11があるような輪郭形状を切削により得る方法について説明する。
【0022】
この輪郭形状に対応する工具経路は、それぞれ複数の短い直線状の線分で構成された13個のループi1 ,i2 ,i3 ,i4 ,i5 ,i6 ,i7 ,i8 ,i9 ,i10,i11,i12,i13で構成されており、ループi1 の凸状の角部には、それぞれ棒状加工具5の外形に沿うようなアール状の工具経路Rが補間されている。
【0023】
そして、図示の工具経路のループi1 からフローチャートに沿って順次処理していく。まず、図2のステップ1において、ループ番号iを1とし、ループi1 を処理の対象とする。ここで、以後、工具経路のループ番号iが1の場合はループi1 を差し、ループ番号iが2の場合にはループi2 を、ループ番号iが3の場合はループi3 ・・・・・をそれぞれ差すものとする。
【0024】
ついで、ステップ2で、ループ番号iがループの個数nよりも大きいかどうかが判断される。この場合、ループ番号iは1で、ループの個数nは13であるため、NOとなり、ステップ3に進む。
【0025】
ステップ3では、ループの線分の番号jを1とし、ループの線分の合計長さlを0とする。そして、ステップ4において、ループの線分の番号jがループの線分の個数mよりも大きいかどうかが判断される。ここで、ループi1 を構成する線分の個数mが50であるとすると、j(=1)<m(=50)であるから、NOとなり、ステップ5に進む。
【0026】
ステップ5では、ループi1 における最初の線分(j1 とする)の長さがループi1 の線分の長さとして加えられて、ステップ6に進み、ループi1 の線分の番号jが2になって、再度、ステップ4に戻る。
【0027】
そして、再び、ステップ4,ステップ5,ステップ6,ステップ4と、同じ操作を線分の個数50と同じ50回繰り返す。
すなわち、ここでは、ループi1 における各線分jの長さを線分j1 から線分j50まで順に加算していき、ループi1 全体の線分の長さlを求める処理がなされる。
【0028】
つぎに、上記の操作が50回繰り返され、ループi1 全体の線分の長さが求められると、51番目で、ステップ4においてYESとなり、ステップ7に進む。ステップ7では、求められたループi1 全体の線分の長さlがしきい値Lよりも小であるかどうかの判断が行われる。
【0029】
この場合、しきい値Lは、その値以下であれば干渉ループまたは、加工形状に影響のないループとみなしてそのループをデータから除去できるしきい値であり、例えば、0.2mmと設定しておく。
【0030】
ループi1 は長いループであるため当然にしきい値Lよりも大であり、ステップ7では、NOとなって、ステップ8に進む。そして、ステップ8で、ループ番号iが2になって、処理の対象がループi2 になる。すなわち、ループi1 のデータは、そのままプログラムに残される。
【0031】
ついで、ループi2 からループi13まで、上記と同様の操作が繰り返されるが、これらのループのうち、ループi3 とループi9 の線分の合計の長さlは、0.2mm以下で、その他のループの線分の合計の長さは、0.2mm以上としておく。
【0032】
その結果、ループi3 とループi9 の処理時には、ステップ7でYESとなりステップ9に進む。そして、ステップ9で、ループi3 とループi9 のデータはプログラムから除去される。ついで、最後に、ループ番号iが14になると、ステップ2でYESとなって、この微小ループの除去処理がおわる。
【0033】
つぎに、残った、各ループについて、干渉ループであるかどうかのチェックが行われる。図3から分かるように、残ったループのうち、ループi1 とループi4 を除く、9個のループi2 ,i5 ,i6 ,i7 ,i8 ,i10,i11,i12,i13は、すべて加工形状の輪郭と接するようになっている。
【0034】
したがって、これらのループは、すべて干渉ループであり、上記干渉ループのチェック時に、そのデータがプログラムから除去される。そして、残ったループi1 とループi4 について切削加工が行われ、図4のような加工形状が得られる。
【0035】
図4において、一点鎖線で示した部分のうち12は、ループi9 のデータが除去されたため切削加工されずに残った部分で、13,14a,14b,14c,14dは、それぞれ本来切削されるべき部分であるが、加工具5の形状と直径との関係で切削できなかった部分である。
【0036】
これらの部分は、必要に応じて、さらに、細径の加工具で切削する等して、より精度のよい加工形状にすることができる。また、図3のループi3 に対応する部分は、削り残し部分が小さすぎて、殆ど設定された形状と判別できなくなっている。
【0037】
なお、上記の例においては、しきい値Lを0.2mmとしているが、これらのしきい値は、加工形状の大きさや、加工物の用途等に応じて適宜、適正な値に設定することができる。
【0038】
また、上記の例においては、加工形状を、説明のために便宜上、図3のような単純なものにしているが、図3のループi3 のような微小ループが多数生じるような複雑な形状の工具経路である場合には、上記の操作はきわめて簡単になる。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、この発明による工具経路における微小ループ除去方法は、干渉ループを工具経路から除去するための処理を行う前に、ループを構成する線分の合計の長さが所定値以下である場合には、そのループを工具経路から除去するようにしている。
【0040】
このため、干渉ループである蓋然性が高く、かつ、除去しても加工形状に影響が殆どないループが予めデータから除去され、残った、ループについてだけ干渉ループのチェックを行えばよいことになる。その結果、チェックするループの数が減少し、チェック作業が大幅に簡略化されるようになる。したがって、実用的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一例で使用する切削装置の構成図である。
【図2】処理の順序を示すフローチャート図である。
【図3】元のデータによる工具経路を示す説明図である。
【図4】加工形状を示す平面図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・入力装置
2・・・・・・・CPU
3・・・・・・・メモリ
4・・・・・・・切削加工部
5・・・・・・・加工具
7・・・・・・・輪郭形状データ記憶部
8・・・・・・・オフセット形状データ記憶部
9・・・・・・・外形部分
10,11・・・穴部
i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7,i8,i9,i10,i11,i12,i13・・・・・・・・・・・ループ
n・・・・・・・ループの個数
j・・・・・・・線分の番号
m・・・・・・・線分の個数
l・・・・・・・ループを構成する線分の合計の長さ
L・・・・・・・しきい値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for obtaining a workpiece having a predetermined shape by moving a rod-shaped processing tool to perform cutting, and particularly has a feature in processing a micro loop in a tool path.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a workpiece having a predetermined shape is created by cutting, a processing material such as an end mill is driven by a computer control to cut the processing material using a cutting device. Yes.
[0003]
In such a case, a cutting process is performed by creating a tool path program based on the central axis of the processing tool and moving the processing tool while rotating the tool along the program. However, since the processing tool has a thickness, if the center of the processing tool is moved along the contour of the processing shape, the processing tool bites into the processing shape, and a predetermined shape is obtained. It becomes impossible.
[0004]
Therefore, in consideration of the thickness of the processing tool, the above program is created with the offset shape shifted outward from the contour of the processing shape by the radius of the processing tool, and cutting according to the program is performed. .
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the tool path based on the offset shape described above, an interference loop occurs when the contour of the machining shape has a concave corner or the like. This interference loop consists of a closed path, and if the processing tool is moved along the loop as it is, it cuts to the non-cutting region of the processed shape.
[0006]
Therefore, in actual cutting, it is necessary to remove such interference loop data from the program. For this reason, it is performed to check whether each loop constituting the tool path is an interference loop or not.
[0007]
Various methods are conceivable as a method for this check, but each method requires time and effort. In particular, when the machining shape becomes complicated, the number of loops increases, and a great deal of labor is required for the processing.
[0008]
In addition, there are a lot of such loops, and some of them are not interference loops, but there are some that have almost no influence on the machining shape even if they are removed. Conventionally, since such a minute loop is checked to see if it is an interference loop, it has been a complicated process as described above.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for removing a minute loop in a tool path that can simplify checking whether each loop constituting the tool path is an interference loop. Objective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention firstly, based on past experience, that most of the micro loops in the tool path are interference loops, and some of the loops affect the machining shape even if they are removed from the data. We paid attention to the fact that there are a lot of small loops without.
[0011]
Then, such a high probability of being an interference loop and a minute loop that hardly affects the machining shape is previously removed from the data, and then only the remaining loops of a predetermined size or more are checked. Thus, the present inventors have found that the labor required for checking the interference loop can be greatly reduced.
[0012]
That is, in order to achieve the above object, in the present invention, first, a tool path along the offset shape is configured by connecting a plurality of straight line segments, and a plurality of loops configured by the plurality of line segments are formed. Try to form.
[0013]
And before performing the process of removing the loop (interference loop) including the line segment whose shortest distance between the contours of the machining shape is shorter than the radius of the rod-shaped processing tool among the plurality of loops from the tool path, When the total length of line segments constituting the loop among the plurality of loops is equal to or less than a predetermined value, the loop is also removed from the tool path.
[0014]
That is, the total length of the line segments constituting the loop is a value that does not affect the machining shape even if the loop is removed, for example, 0.2 mm is used as the threshold value for convenience, and the loop is formed. If the total length of the line segment is less than this, the loop is removed from the data.
[0015]
Then, only the remaining loops having a total line segment length of 0.2 mm or more are checked as before. This reduces the number of loops to check and greatly simplifies the interference loop checking operation.
[0016]
Note that the calculation of the total length of the line segments constituting the loop is simpler than the interference loop check operation, and therefore the required effort does not change much even if this processing increases.
Next, the micro loop removal method in the tool path according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of a cutting apparatus for performing a minute loop removing method in a tool path according to the present invention. That is, in FIG. 1,
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
Using such a cutting apparatus, the micro-loop removing method in the tool path according to the present invention first calculates an offset shape tool path based on the contour shape data, and stores it in the offset shape
[0021]
In this case, as shown in FIG. 3, the contour of the
[0022]
The tool path corresponding to this contour shape is 13 loops i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, i8, i9, i10, i11, i12 each composed of a plurality of short straight line segments. , I13, and a rounded tool path R along the outer shape of the rod-
[0023]
Then, the processing is sequentially performed from the loop i1 of the tool path shown in the drawing along the flowchart. First, in
[0024]
Next, in
[0025]
In
[0026]
In
[0027]
Then, the same operation as in
That is, here, the length of each line segment j in the loop i1 is added in order from the line segment j1 to the line segment j50, and the process of obtaining the length l of the line segment of the entire loop i1 is performed.
[0028]
Next, when the above operation is repeated 50 times and the length of the line segment of the entire loop i1 is obtained, the result is 51 in
[0029]
In this case, the threshold value L is a threshold value that can be regarded as an interference loop or a loop that does not affect the machining shape if it is equal to or less than that value, and can be removed from the data. Keep it.
[0030]
Since the loop i1 is a long loop, it is naturally larger than the threshold value L. In
[0031]
Then, the same operation as above is repeated from the loop i2 to the loop i13. Among these loops, the total length l of the line segments of the loop i3 and the loop i9 is 0.2 mm or less. The total length of the line segments is set to 0.2 mm or more.
[0032]
As a result, at the time of processing of loop i3 and loop i9,
[0033]
Next, the remaining loops are checked for interference loops. As can be seen from FIG. 3, among the remaining loops, the nine loops i2, i5, i6, i7, i8, i10, i11, i12, i13, excluding the loop i1 and the loop i4, It comes to touch.
[0034]
Therefore, these loops are all interference loops, and the data is removed from the program when the interference loops are checked. Then, the remaining loops i1 and i4 are cut to obtain a processed shape as shown in FIG.
[0035]
In FIG. 4, 12 of the portions indicated by the alternate long and short dash line are portions that remain without being cut since the data of the loop i9 is removed, and 13, 14a, 14b, 14c, and 14d should be originally cut. Although it is a part, it is a part which could not be cut because of the relationship between the shape and diameter of the
[0036]
These portions can be made into a more accurate processed shape by cutting with a small diameter processing tool as required. The portion corresponding to the loop i3 in FIG. 3 is too small to be discriminated from the set shape because the uncut portion is too small.
[0037]
In the above example, the threshold value L is set to 0.2 mm, but these threshold values should be appropriately set according to the size of the processed shape, the use of the workpiece, and the like. Can do.
[0038]
Further, in the above example, the processing shape is made simple as shown in FIG. 3 for convenience of explanation, but it has a complicated shape such that many micro loops such as the loop i3 in FIG. 3 are generated. In the case of a tool path, the above operation is very simple.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the method for removing a micro loop in the tool path according to the present invention, the total length of the line segments constituting the loop is equal to or less than a predetermined value before performing the process for removing the interference loop from the tool path. In some cases, the loop is removed from the tool path.
[0040]
For this reason, a loop having a high probability of being an interference loop and having almost no influence on the machining shape even if removed is previously removed from the data, and the interference loop only needs to be checked for the remaining loop. As a result, the number of loops to be checked is reduced, and the check operation is greatly simplified. Therefore, the practical effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cutting apparatus used in an example of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing order.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a tool path based on original data.
FIG. 4 is a plan view showing a processing shape.
[Explanation of symbols]
1 ....
3 ...
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