JP3879056B2

JP3879056B2 - 数値制御曲面加工装置

Info

Publication number: JP3879056B2
Application number: JP2001018606A
Authority: JP
Inventors: 修久金丸; 純一平井; 宏荒井; 保針原; 修千葉
Original assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP2002222008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御曲面加工装置に係り、特に、加工面粗さおよび加工面精度を良くするとともに高速加工を可能にする数値制御曲面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の数値制御(ＮＣ)曲面加工装置に曲面加工させるための加工径路を加工プログラムで指令する際には、曲面を直線に近似した直線補間指令が用いられる。直線補間ＮＣデータにより加工された形状は、図２(ａ)に示すように、元形状に対して直線分割で加工されており、加工面粗さが悪く、多くの手仕上げ工数を要する。また、工具位置決め時の加減速により、平均送り速度が低下し、加工時間が長く、しかも、加工面精度を上げるには、細かいピッチでの膨大なＮＣデータが必要であるという問題があった。
【０００３】
これらの問題を解決するため、特開平１０−２２８３０６号公報は、自由曲線切削指令により数値制御装置の各移動軸を制御し、自由曲線切削を実行する方法を提案している。
【０００４】
また、この自由曲線補間の１つとして、図３に示すＮＵＲＢＳ曲線による工具軌跡の補間方法が提案された。ＮＵＲＢＳ曲線とは、Non−Uniform Rational B−spline曲線の略であって、不等間隔有理化Ｂスプライン曲線である。ＮＵＲＢＳ曲線は、自由曲線の一種であり、曲線を構成する節点の間隔が不均一な有理式を用いて表現される自由曲線のことである。他の曲線が、曲線の定義に多項式を用いているのに対して、ＮＵＲＢＳ曲線は、有理式を用いていることが特徴である。
【０００５】
これらを制御すると、曲線を局所的に容易に変形できる。また、他の曲線では正確に表現できなかった円柱，円錐，球，双曲線，楕円，放物線を統一的に取り扱うことが可能になる。
【０００６】
図３において、ＮＵＲＢＳ曲線は、曲線を制御点Ｐｉ，ウエイトｗｉ，ノットベクトルｘｉにより定義する。ここで、ｋは階数、Ｐｉは制御点、ｗｉはウエイト、ｘｉはノット(ｘｉ≦ｘｉ+1)、［ｘ0,ｘ1,…,ｘｍ］(ｍ＝ｎ＋ｋ)はノットベクトル、ｔはスプラインパラメータとする。
【０００７】
Ｂスプライン基底関数Ｎ(ｔ)をde Boor−Coxの再帰式で表現すると、数式(１),(２)のようになる。補間するＮＵＲＢＳ曲線Ｐ(ｔ)は、数式(３)のようになる。
【０００８】
【数１】

【０００９】
【数２】

【００１０】
【数３】

ＮＵＲＢＳ補間指令は、例えば、特開平８−３０５４３０号公報に記載されているように、以下のようなフォーマット

で出力される。それぞれのコードは、

という意味を持つ。
【００１１】
ＮＵＲＢＳ補間加工においては、図２(ｃ)に示すように、曲線を滑らかに加工できるため、手仕上げ工数が少ない。また、図２(ｄ)に示すように、位置決め時の加減速が滑らかになって、平均送り速度が上がるので、加工時間を短くでき、高速加工が可能である。さらに、ＮＵＲＢＳ補間の制御点を効率良く設定できるから、ＮＣデータが少なくなる利点があるとされている。
【００１２】
本出願人は、特願平１１−２６５０４２号において、上位ＣＡＭシステムからＣＬデータを読み込み、工具移動軌跡のＮＵＲＢＳ曲線ＮＣデータを作成する手法を出願している。また、ＮＵＲＢＳ曲線を作成する方法は、例えばLes Piegl, Wayne Tiller著「ＴｈｅＮＵＲＢＳＢＯＯＫ』などに記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ＮＵＲＢＳ補間指令のフオーマットおよびそこに与えるべき制御点ベクトル，ウエイト，ノット値を導出して数値制御加工装置を制御する方法は提供されているが、ＮＵＲＢＳ補間指令に与える送り速度の最適値を導出し、ＮＣデータに変換する方法について、詳しくは考慮されていなかった。
【００１４】
一般に、ワーク座標系送り速度から４軸以上を有するＮＣ加工機械の機械座標系送り速度を導出する際には、ワーク座標系および機械座標系における加工時間が等しい条件で計算される。
【００１５】
ワーク座標系での工具先端ベクトルの始点を(Ｘｗｓ，Ｙｗｓ，Ｚｗｓ)，終点を(Ｘｗｅ，Ｙｗｅ，Ｚｗｅ)，弦長をＬｗ，ワーク座標系送り速度をＦｗ，機械座標系での制御点ベクトルの始点を(Ｘｍｓ，Ｙｍｓ，Ｚｍｓ，αｍｓ，βｍｓ)，終点を(Ｘme，Ｙｍｅ，Ｚｍｅ，αｍｅ，βｍｅ)，弦長をＬｍとして、機械座標系送り速度Ｆｍを数式(４)で導出する。
【００１６】
【数４】

数式(４)を用いて、ワーク座標系送り速度値５１およびワーク座標系・機械座標系の弦長から導出された機械座標系送り速度の分布は、各制御点間の平均送り速度計算のために、図４の上段に示すように、段状分布５２になる。これは結果として、指定送り速度分布５１と誤差を伴う実送り速度分布５３とをもたらしており、工具が被削材に対して急激な加減速を伴って制御することになる。
【００１７】
また、ＮＵＲＢＳ補間指令によるＮＣデータにおいて、その送り速度が完全には補間されていない場合は、直線補間での実送り速度５３の加減速は緩和されるが、ＮＵＲＢＳ指令による実送り速度５４の速度分布により、ワーク座標系の指定送り速度５１との誤差を生じ、加工表面粗さが悪化し、切削工具の寿命が短くなり、数値制御加工装置に過剰な負担をかける。
【００１８】
本発明の目的は、自由曲線で表現される工具移動軌跡を持つＮＣデータの実送り速度と切削諸元とを決定し最適化する手段を備えた数値制御曲面加工装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、直線移動３軸と少なくとも１つの回転軸とを有し数値制御自由曲線補間機能を持つ数値制御装置により数値制御される同時多軸制御ＮＣ加工機を含み送り速度を制御するＮＣデータを導出する手段を備えた数値制御曲面加工装置において、上位計算機で曲面形状が定義されたワーク座標系で加工方向に計算された工具先端位置ベクトルデータと工具主軸方向ベクトルおよびワーク座標系における送り速度とをＣＬデータとして読み込み、ＣＬデータから同時多軸制御ＮＣ加工機の機械構成に基づきＮＣ加工機を動作させるための工具移動軌跡として機械座標系で直線３軸の位置ベクトルと回転角度と送り速度に変換する送り速度変換手段と、送り速度変換手段により変換された機械座標系における位置ベクトルと回転角度とが制御点，ウエイト，ノットベクトルにより定義されるＮＵＲＢＳ曲線により補間されたＮＣデータを作成する際にＮＵＲＢＳ曲線のノットベクトルを利用して送り速度変換手段により変換された機械座標系の送り速度をＮＵＲＢＳ曲線により補間して決定する送り速度決定手段と、送り速度決定手段により決定された送り速度を機械座標系の毎分送りの送り速度またはインバースタイム送りの送り速度に変換する手段と、上記ＮＵＲＢＳ曲線により補間されたＮＣデータを上記数値制御装置に伝送する手段とを備えた数値制御曲面加工装置を提案する。
【００２０】
前記送り速度決定手段は、工具移動軌跡が補間される曲線の形態がＮＵＲＢＳ曲線を含まない自由曲線で定義される場合に、工具移動軌跡が表現された形式の自由曲線と同じ形式で定義された送り速度を導出する手段とすることができる。
【００２１】
また、前記送り速度決定手段は、工具移動軌跡が直線補間により表現されるＣＬデータおよびＮＣデータを読み込み、送り速度をＮＵＲＢＳ曲線により補間して決定する手段としてもよい。
【００２２】
この場合、前記数値制御曲面加工装置は、ＣＬデータから数値制御曲面加工装置の機械構成に従って座標系変換により導出された工具送り速度を補間する曲線の制御点として用いる際に、制御点の値を変更しまたは制御点を追加しまたは制御点を削除する手段を備えることも可能である。
本発明においては、上位ＣＡＭシステム１０から生成されたＣＬデータ１１における工具移動軌跡をＮＵＲＢＳ補間により規定のフォーマットで出力するＮＣデータを作成する際に、図４の下段に示すように、その工具送り速度の最適な値としてＮＵＲＢＳ補間処理を施した機械座標系送り速度５５を導出して、ワーク座標系における設定値との偏差のない実送り速度５６により理想的な切削諸元を提供し、加工表面粗さおよび工具寿命の向上によるより滑らかな加工曲面を得、数値制御ＮＣ加工機の負担を減らすことができる。
【００２３】
また、補間の形態として、ＮＵＲＢＳ曲線に限らず、一般的な自由曲線で補間定義を与える場合にも適用できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図１３を参照して、本発明による数値制御曲面加工装置の実施形態を説明する。
【００２５】
図１は、本発明による数値制御曲面加工装置の実施形態の系統構成を示すブロック図である。本発明は、先に提案した特願平１１−２６５０４２号の数値制御曲面加工装置に新たな機能を追加した発明である。すなわち、本発明の新たな機能を手段３１および手段３２として前記数値制御曲面加工装置に追加してある。
【００２６】
上位ＣＡＭシステム１０で作成された曲面データは、ワーク座標系で表示される工具移動径路に沿って一定の許容値内で多数の直線として分割される。前記方法により生成された個々の分割点における工具先端位置ベクトル情報と工具主軸方向ベクトル情報、およびワーク座標系送り速度情報を工具移動径路順に記述し、ＣＬデータ１１を作成する。
【００２７】
作成された前記ＣＬデータ１１は、数値制御曲面加工装置５０の機械構成に基づき、ＮＣ加工装置を動作させるためのＮＣデータに変換するため、本数値制御曲面加工装置の計算機２０に取り込まれる。
【００２８】
本数値制御曲面加工装置２０は、ステップ２１の機能によりＣＬデータを読み込む。
【００２９】
ステップ２２〜２９において、特願１１−２６５０４２号に示す数値制御曲面加工装置の実施の形態に従い、数値制御曲面加工装置５０の機械構成に基づいた直線３軸および回転角度の位置ベクトルおよびＮＵＲＢＳ曲線，機械座標系送り速度，機械座標系制御点のノットベクトルが導出される。
【００３０】
ＮＣデータ作成時に想定した工具長，工具径と実物の工具長，工具径との間には、誤差が必ず存在する。
【００３１】
ステップ２２で、計算機２０は、前記誤差を補正するために、工具補正Ｎｏを指示し、数値制御装置４０に対して補正データの出力を要求する。数値制御装置４０は、指示された補正Ｎｏに対応する補正データを補正データ記憶エリア４１から読み出し、計算機２０に出力する。計算機２０は、数値制御装置４０から出力された補正データを読み込む。
【００３２】
ステップ２３で、計算機２０は、補正したい方向に応じて、図５および数式(５)に示す方式で、ＣＬデータを補正する。ここで、Ｃは工具先端位置ベクトル、Ｄは主軸方向ベクトル、ＰはＣにおける切削点位置ベクトル、ＮはＰでの法線ベクトルである。Ｃ１は主軸方向にｄ１だけ補正し、Ｃ２は法線方向にｄ２だけ補正し、Ｃ３は工具径方向にｄ３だけ補正した工具先端位置ベクトルである。
【００３３】
【数５】

通常のＣＬデータは、工具先端位置ベクトルと主軸方向ベクトルとを意味するので、Ｃ１のみの補正が可能である。加えて、ＣＬデータを計算する時に使用した切削点位置ベクトルと法線ベクトルとが分かっていれば、上記Ｃ２，Ｃ３の補正やＣ１，Ｃ２，Ｃ３を組合せた補正が可能である。この方法で、ＣＬデータを補正すると、補正したＮＵＲＢＳ補間用ＮＣデータ作成が可能になる。
【００３４】
なお、『機械と工具』(１９９８年２月号)の１２〜１７頁の「ＮＵＲＢＳ補間と滑らか補間による高速高精度加工」におけるＮＵＲＢＳ補間機能では、補正が許されていなかった。
【００３５】
ステップ２４で、図６に示す方式によって、加工精度を向上させる一方、データ量を削減するために、ＣＬデータの間引きまたは追加を実行する。まず、工具先端位置ベクトルから最小２乗近似法により通過曲線を計算し、ＮＵＲＢＳ曲線５１とし、ステップ５２で、一定のトレランスの範囲外にあるＣＬデータを間引く。
【００３６】
ＮＵＲＢＳ曲線は、図３および数式(１),(２),(３)のＮＵＲＢＳ曲線の定義で与えられる。点列からＮＵＲＢＳ曲線を作成する方法は、例えば、Les Piegl, Wayne Tiller著『ＴｈｅＮＵＲＢＳＢＯＯＫ』などに記載されている。
【００３７】
次に、間引いたＣＬデータの主軸方向ベクトルを基に、ＮＵＲＢＳ曲線５３を計算する。ステップ５４で、工具先端位置ベクトルの通過点に対応するＮＵＲＢＳ曲線５３上の主軸方向ベクトルを計算し、角度の変化量を計算する。元のＣＬデータとの差が公差値よりも大きければ、通過点を追加し、精度を向上させる。間引きまたは追加のための公差値は、０.０１ｍｍに設定してある。
【００３８】
ステップ２５で、ステップ２４で計算されたＮＵＲＢＳ曲線５３を分割する。図７は、工具先端位置ベクトルの軌跡を示している。工具先端位置ベクトルのＮＵＲＢＳ曲線(すなわちＧ０６.２工具経路６４)と折れ線工具経路(すなわちＧ０１工具経路６５)とから、パス分割位置６３を求める。通過点の距離間隔が急に短くなったり、折れ線の角度が急変すると、ＮＵＲＢＳ曲線に乱れが生じる。そこで、間隔が短くなる箇所および折れ線の角度が大きく変化する箇所を見つけ出し、その点を曲線のパス分割点６３として、パス分割点６３で曲線を分割し、曲線の精度を向上させる。
【００３９】
ステップ２６で、ＣＬデータを機械座標系に座標変換する。図１のテーブル２軸タイプの５軸加工機５０でＣ軸テーブル回転中心とＢ軸回転中心とが直交した交点を機械座標系原点Ｏｍとする。Ｃ軸テーブル上にワークがセットされ、ワーク座標系原点がＯｗであるとする。このときに、機械座標系原点Ｏｍから見たワーク座標系Ｏｗの位置ベクトルをＳとすると、ワーク座標系の工具先端位置ベクトル(Ｘ，Ｙ，Ｚ)，主軸方向ベクトル(Ｉ，Ｊ，Ｋ)から、機械座標(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ，Ｂ，Ｃ)への座標変換は、図８の座標系および数式(６),(７),(８),(９),(１０)で表現できる。
【００４０】
【数６】

【００４１】
【数７】

【００４２】
【数８】

【００４３】
【数９】

【００４４】
【数１０】

ここで、(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ，Ｂ，Ｃ)は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｂ，Ｃ各機械軸の座標値を表す。この座標変換式は、各加工機に固有である。この変換方式は、テーブル１軸とテーブル１軸タイプ、主軸２軸タイプの加工機についても同様に設定できる。
【００４５】
従来技術では、ワーク座標系で計算したＮＵＲＢＳ曲線の制御点を主軸方向ベクトルに応じて機械座標系に座標変換した結果をそのまま５軸ＮＵＲＢＳ補間の制御点に適用し、ワーク座標系のノットベクトルと同じノットベクトルを５軸ＮＵＲＢＳ補間に適用している。
【００４６】
ところが、一般的には、座標変換後も同じノットベクトルを使用して滑らかな曲線が得られるという保証はない。そのため、加工面の一部にうねりや歪みができる可能性があった。
【００４７】
これに対して、本発明では、図９(ｂ)に示すように、各機械座標系間の弦長をノットベクトルとして使用し、(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ)の直線３軸と(Ｂ，Ｃ)の回転２軸との機械座標系でのＮＵＲＢＳ曲線の制御点を、それぞれが連続的に滑らかに変化するように再計算させることにより、加工精度を向上させている。
【００４８】
ステップ２７で、ノットベクトルを計算する。図９のステップ８１で、上記数式(６),(７),(８),(９),(１０)を用いて、最初に全通過点の機械座標系(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ，Ｂ，Ｃ)を計算する。各機械座標間の弦長(Ｌｉ)を計算し、図９(ｂ)のノットベクトルとする。(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ)と(Ｂ，Ｃ)のノットベクトルとは、同じものを使用する。
【００４９】
ステップ２８で、ワーク座標系のＣＬデータから機械座標系に変換された(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ)の直線３軸と(Ｂ，Ｃ)の回転２軸の点列データとステップ２７で計算したノットベクトルとから、上記『ＴｈｅＮＵＲＢＳＢＯＯＫ』などに示されているＮＵＲＢＳ曲線の作成方法により、数式(１),(２),(３)で表されるＮＵＲＢＳ曲線を作成する。
【００５０】
ステップ２８で、図９(ｂ)のノットベクトルと図３および数式(１),(２),(３)のＮＵＲＢＳ曲線の定義を用いて、直線３軸(Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ)および回転角度２軸(Ｂ，Ｃ)のＮＵＲＢＳ曲線を計算する。
【００５１】
ステップ２９で、ブレンディング係数を計算する。図１０(ａ)に示すように、ステップ２８で計算したＮＵＲＢＳ曲線を用いて加工した場合、曲線に膨らみが発生し、加工結果に凹凸９１が生じる可能性がある。これに対処するため、まず、図１０(ｂ)に示すように、ステップ２４で間引いた点９２を含めてより精度を上げて、ワーク座標系の工具先端位置ベクトルの弦長を計算し、ワーク座標系のノットベクトルとする。次に、機械座標系のノットベクトルとワーク座標系のノットベクトルとに、ブレンディング係数をそれぞれかけて加算して得られたノットベクトルを機械座標系のノットベクトルとして採用する。
【００５２】
このようにすると、加工結果の凹凸９１に対処できる。本実施形態では、ブレンディング係数を３：１に設定したところ、スムーズに加工ができた。なお、この係数は、加工物に対応して変更できる。
【００５３】
ステップ３０で、機械座標系での送り速度を計算する。ワーク座標系での始点を(Ｘｗｓ，Ｙｗｓ，Ｚｗｓ)，終点を(Ｘｗｅ，Ｙｗｅ，Ｚｗｅ)，弦長をＬｗ，送り速度をＦｗ，機械座標系での始点を(Ｘｍｓ，Ｙｍｓ，Ｚｍｓ，Ｂｍｓ，Ｃｍｓ)，終点を(Ｘｍｅ，Ｙｍｅ，Ｚｍｅ，Ｂｍｅ，Ｃｍｅ)，弦長をＬｍ，送り速度をＦｍすると、機械座標系の送り速度Ｆｍは、数式(１１)により与えられる。
【００５４】
【数１１】

ステップ３１で機械座標系送り速度のＮＵＲＢＳ曲線を導出する。図１１に示すように、ワーク座標系位置ベクトル，ワーク座標系送り速度，機械座標系位置ベクトルから上記数式(４)によって導出された機械座標系送り速度は、機械座標系の直線３軸制御点のノットベクトルを用いて、前記『ＴｈｅＮＵＲＢＳＢＯＯＫ』などに示されているＮＵＲＢＳ曲線の作成方法により、数式(１)，(２)，(３)で表されるＮＵＲＢＳ曲線を作成する。
【００５５】
前記方法で作成された機械座標系送り速度のＮＵＲＢＳ曲線の制御点は、図１２に示すように、ＮＵＲＢＳ曲線の形態によりゼロ以下になることもあり得る。
【００５６】
ステップ３２で、送り速度ＮＵＲＢＳ曲線のブレンディング係数を計算する。図１３に示す通り、ステップ３１で計算した機械座標系送り速度ＮＵＲＢＳ曲線５７は、ワーク座標系における実送り速度５８で表され、全体的にワーク座標系指定送り速度５９と比較して、送り速度の過不足６０を生じる。これに対処するため、ステップ２７で求められたノットベクトルにブレンディング係数を乗じて再度機械座標系送り速度ＮＵＲＢＳ曲線６１を計算し、指定送り速度５９まで最適化する。
【００５７】
ステップ３３では、ステップ２８〜ステップ３２で計算した機械座標系の直線３軸ＮＵＲＢＳ曲線の制御点をＮＵＲＢＳ補間指令のＸ,Ｙ,Ｚに代入し,回転角度２軸のＮＵＲＢＳ曲線の制御点をα,βに代入し、ノットベクトルをＫに代入し、ウエイトをＲに代入し、機械座標系送り速度ＮＵＲＢＳ曲線の制御点をＦに代入し、ＮＵＲＢＳ補間指令のフオーマットに従い、ＮＣデータに変換する。
【００５８】
ステップ３４では、最後に変換されたＮＣデータを計算機２０からのＮＣデータとして伝送し、ＮＣ制御装置４０のＮＣデータ記憶エリア４２に読み込み、格納する。
【００５９】
ＮＣ制御装置４０のＮＵＲＢＳ補間機能を内蔵するＮＣ制御機構４３は、ＮＣデータ記憶エリア４２からＮＣデータを読み出し、解析しながら５軸または４軸制御ＮＣ加工機５０を制御し、ＮＣ加工する。
【００６０】
本発明は、ＮＣデータ出力フオーマットが一般的な自由曲線によって提供されるとき、前記工具位置ベクトルおよび送り速度の補間方法として、同様な手順により機械座標系の直線３軸自由曲線の制御点であるＸ,Ｙ,Ｚの値、回転２軸の自由曲線の制御点であるα，βの値，ノットベクトルＫ，ウエイトＲ，機械座標系送り速度の自由曲線の制御点であるＦの値を導出し、ＮＣデータに変換しＮＣ加工することも可能である。
【００６１】
本実施形態によれば、自由曲線を描く工具移動軌跡において、最適な実送り速度および切削諸元を決定する手段を備えたことから、切削工具寿命を延長できる。また、サーボ機構の制御による平均送り速度の低下を回避できるので、数値制御曲面加工装置への負担を軽減し、加工面荒さおよび加工面精度が良い曲面加工が可能になる。これらの改善の結果として、後工程となる手仕上げ作業を省略し、加工工数を大幅に低減できる。さらに、本発明では、工具移動軌跡の形状により、ブレンディング係数を変更できるようにしたので、速度変化量を考慮した微小な調整も可能となる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の数値制御曲面加工装置によれば、自由曲線を描く工具移動軌跡において最適な実送り速度および切削諸元を決定することにより、切削工具寿命を延長できる。また、サーボ機構の制御による平均送り速度の低下を回避するので、数値制御曲面加工装置への負担を軽減し、加工面荒さおよび加工面精度が良い曲面加工が可能になる。その結果、後工程となる手仕上げ作業を省略でき、加工工数を大幅に低減できる。さらに、本発明では、速度変化量を考慮した微小な調整も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による数値制御曲面加工装置の実施形態の系統構成を示すブロック図である。
【図２】従来の直線補間加工方法と従来のＮＵＲＢＳ補間加工方法とを比較して示す図である。
【図３】ＮＵＲＢＳ曲線と制御点との関係を示す図である。
【図４】送り速度のＮＵＲＢＳ曲線補間によって変化するワーク座標系送り速度と機械座標系送り速度とを比較して示す図である。
【図５】ＣＬデータの補正方法の一例を示す図である。
【図６】本発明によるＣＬデータの間引きまたは追加の方法を示す図である。
【図７】本発明によるＮＵＲＢＳ曲線の分割の方法を示す図である。
【図８】本発明によるワーク座標系から機械座標系への変換における座標系相互の関係を示す図である。
【図９】本発明によるノットベクトル計算および機械座標系のＮＵＲＢＳ曲線計算の方式を示す図である。
【図１０】本発明によるブレンディング係数設定によるＮＵＲＢＳ曲線のスムーズ化の方式を示す図である。
【図１１】送り速度をＮＵＲＢＳ曲線補間する際のノットベクトルの設定方法を示す図である。
【図１２】機械座標系送り速度のＮＵＲＢＳ曲線とその制御点の関係を示す図である。
【図１３】ブレンディング係数による機械座標系送り速度の最適化を示す図である。
【符号の説明】
１０上位ＣＡＭシステム
１１ＣＬデータ格納用外部ファイル
２０本方式を装備し実行する計算機
４０数値制御装置
４１補正データ記憶エリア
４２ＮＣデータ記憶エリア
４３ＮＣ制御機構
５０５軸または４軸制御ＮＣ加工機

Claims

直線移動３軸と少なくとも１つの回転軸とを有し数値制御自由曲線補間機能を持つ数値制御装置により数値制御される同時多軸制御ＮＣ加工機を含み送り速度を制御するＮＣデータを導出する手段を備えた数値制御曲面加工装置において、
上位計算機で曲面形状が定義されたワーク座標系で加工方向に計算された工具先端位置ベクトルデータと工具主軸方向ベクトルおよびワーク座標系における送り速度とをＣＬデータとして読み込み、前記ＣＬデータから前記同時多軸制御ＮＣ加工機の機械構成に基づき前記ＮＣ加工機を動作させるための工具移動軌跡として機械座標系で直線３軸の位置ベクトルと回転角度と送り速度に変換する送り速度変換手段と、
前記送り速度変換手段により変換された機械座標系における位置ベクトルと回転角度とが制御点，ウエイト，ノットベクトルにより定義されるＮＵＲＢＳ曲線により補間されたＮＣデータを作成する際に前記ＮＵＲＢＳ曲線のノットベクトルを利用して前記送り速度変換手段により変換された機械座標系の送り速度をＮＵＲＢＳ曲線により補間して決定する送り速度決定手段と、
前記送り速度決定手段により決定された送り速度を前記機械座標系の毎分送りの送り速度またはインバースタイム送りの送り速度に変換する手段と、
上記ＮＵＲＢＳ曲線により補間されたＮＣデータを上記数値制御装置に伝送する手段とを備えたことを特徴とする数値制御曲面加工装置。
請求項１に記載の数値制御曲面加工装置において、
前記送り速度決定手段は、工具移動軌跡が補間される曲線の形態がＮＵＲＢＳ曲線を含まない自由曲線で定義される場合に、前記工具移動軌跡が表現された形式の自由曲線と同じ形式で定義された送り速度を導出する手段であることを特徴とする数値制御曲面加工装置。
請求項１または２に記載の数値制御曲面加工装置において、
前記送り速度決定手段は、工具移動軌跡が直線補間により表現されるＣＬデータおよびＮＣデータを読み込み、前記送り速度をＮＵＲＢＳ曲線により補間して決定する手段であることを特徴とする数値制御曲面加工装置。
請求項３に記載の数値制御曲面加工装置において、
ＣＬデータから前記数値制御曲面加工装置の機械構成に従って座標系変換により導出された工具送り速度を補間する曲線の制御点として用いる際に、前記制御点の値を変更しまたは制御点を追加しまたは制御点を削除する手段を備えたことを特徴とする数値制御曲面加工装置。