JP4608237B2

JP4608237B2 - 等高線加工方法

Info

Publication number: JP4608237B2
Application number: JP2004150597A
Authority: JP
Inventors: 慎吾山口; 哲神林; 高橋　　宏
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: JP2005332246A

Description

本発明は、急斜面／緩斜面を有する加工物を等高線加工する等高線加工方法に関する。

近年、３次元ＣＡＤ／ＣＡＭ（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing）の普及には著しいものがあり、そのシステムもより高度化し、機能も多様化している。
等高線加工もその機能の一つであり同一平面内で加工するので、工具負荷が安定し工具寿命の向上や加工面品質の向上に効果がある。しかし、等高線状に工具軌跡を生成することから急斜面に対してはほぼユーザの指定通りの加工ピッチ（工具軸方向のピッチ）で加工することができる反面、緩斜面においては加工ピッチが大きくなり加工面の仕上がりが粗くなる問題がある。即ち、斜面の傾斜の緩急により、仕上がりの疎な領域と密な領域とが発生する問題点がある。

ＣＡＭの中には、緩斜面に走査線または渦巻き軌跡を追加して加工面の仕上がりの均一化を図るものもあるが、緩斜面領域の特定はユーザ自身がマニュアルで指定するか、面の角度で指定するものが多い。

等高線加工にて生じる仕上がりの疎密領域を自動的に検出して、工具軌跡を生成する方法の一例として、形状加工面の法線ベクトル角度から加工ピッチの疎密領域を判断し、領域を分割する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２０２４７３号公報（第３頁−第６頁）

しかし、特許文献１記載の方法で、精度よく仕上がりの粗密領域を分けるためには、加工面を微小な単位格子に分ける必要があり、加工面の数が増えると計算時間が膨大となる。

また、法線ベクトル角度を決める際に、オペレータによって急斜面（縦壁）と緩斜面（水平面）の角度定義が違うので、仕上がりの粗密領域分割には個人差が発生し、加工精度、加工時間がばらつく問題点がある。

本発明は、上記課題問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、簡単な手法で、加工精度、加工時間に個人差が発生しない等高線加工方法を提供することにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、斜面を有する加工物を等高線加工する等高線加工方法において、加工物に対して工具軸方向に指定ピッチで等高断面線を作成し、前記指定ピッチの格子が作成された格子平面を前記工具軸方向と直交するように設け、前記各等高断面線を前記格子平面に投影し、前記格子平面での投影された投影等高断面線が通る格子と、通らない格子の分布とを検索し、投影等高断面線の間の格子の数により、前記傾斜の緩急を検出し、前記斜面の前記投影等高断面線を通らない格子に隣接する投影等高断面線を通る格子を検索し、検索した格子を通る投影等高断面線を隣接する投影等高断面線の通らない格子方向へ前記指定ピッチまたは指定ピッチ未満オフセットして加工境界線を設定し、該加工境界線が他の投影等高断面線と交差するものは、投影等高断面線が通らない格子が存在する閉ループを残し、投影等高断面線が通らない格子が存在する側はトリムし、閉ループで形成される領域或いは、トリムが行われている領域を加工境界領域とし、これをすべての投影等高断面線に行い、前記加工境界領域内にオフセットした走査線または渦巻き状の曲線を追加することを特徴とする等高線加工方法である。

請求項２に係る発明は、前記投影等高断面線と、前記加工境界線と、追加した走査線または曲線とを加工面へ再投影し、再投影線を使用する工具半径だけ加工面の法線方向にオフセットした線を工具先端軌跡とすることを特徴とする請求項１記載の等高線加工方法である。

請求項１〜請求項２に係る発明によれば、加工物に対して工具軸方向に指定ピッチで等高断面線を作成し、指定ピッチの格子が作成された格子平面を前記工具軸方向と直交するように設け、前記各等高断面線を前記格子平面に投影し、前記格子平面での投影された投影等高断面線が通る格子と、通らない格子の分布とを検索し、投影等高断面線の間の格子の数により、前記傾斜の緩急を検出することにより、複雑な手順を取ることなく、傾斜の緩急がわかる。

緩斜面上に適切な加工ピッチで工具の軌跡線を形成することができる。
請求項２に係る発明によれば、急斜面を加工する等高線軌跡と同様な加工ピッチで緩斜面にも工具軌跡を同時に生成することができる。

図面を用いて本発明の形態例を説明する。
図１〜図３は本形態例のフロー図、図４〜図８はフローを説明する図、図９は図１〜図３のフローを行う装置の機能ブロック図である。

最初に、図９を用いて、形態例の方法を行う装置の説明を行う。図において、５１はＣＡＤデータから加工物の等高断面線を生成する等高断面線生成手段、５２は指定ピッチの格子平面を生成する格子平面生成手段、５３は等高断面線、走査線、渦巻き線等を格子平面に投影する投影手段、５４は格子平面上の等高断面線が通る格子と通らない格子とを検索する格子検索手段、５５は格子検索手段５４の検索結果を記憶する記憶手段、５６は加工境界領域を作成する加工境界領域作成手段、５７は加工境界領域内に走査線・渦巻き線を追加する走査線・渦巻き線追加手段、５８は等高断面線、追加された走査線・渦巻き線から工具先端の軌跡を生成する工具軌跡生成手段、５９は手順に沿って各手段を制御する制御部である。

次に、図１及び図４を用いて制御部５９の作動手順を説明する。図４（ａ）に示すように、制御部５９は等高断面線作成手段５１を用いて、ＣＡＤデータから加工物１に対して工具軸方向（本形態例では、工具軸方向が垂直方向である工作機械を想定しているので、工具軸方向はＺ軸方向となる）にＺピッチ（指定ピッチ）で等高断面線Ｄを形成する（ステップ１）。

次に、図４（ｂ）に示すように、格子平面作成手段５２を用いて、指定ピッチの格子が作成された格子平面３を工具軸と直交するように設け（ステップ２）、投影手段５３を用いて各等高断面線Ｄを格子平面３に投影する（ステップ３）。

図４（ｃ）に示すように、格子検索手段５４を用いて、投影された等高断面線（以下、投影等高断面線という）が通過した格子Ａと、通過しない格子Ｂを検索し、記憶手段５５に記憶する（ステップ４）。投影等高断面線が格子を通ったかどうかは、格子線と投影等高断面線との交点の有無を調べれば確認できる。ここで、投影等高断面線の間の格子の数により、投影等高断面線の粗密分布、即ち、傾斜の緩急がわかる。

次に、図２、図５、図６を用いて説明する。
図５（ａ）で斜線で示す格子が、投影等高断面線が通らない格子である。又、斜線で示す格子の領域のうち、領域Ｃ１は１本の投影等高断面線（図５（ａ）では投影等高断面線Ｄ１）で囲まれた領域であり、領域Ｃ２は２本以上以上の投影等高断面線（図５（ａ）では投影等高断面線Ｄ１，Ｄ２）で囲まれた領域である。

次に、格子検索手段５４を用いて、等高線を通らない格子に隣接する投影等高断面線（図５（ｂ）で投影等高断面線Ｄ１、Ｄ２）を通る格子を検索し（ステップ５）、そのような格子がない場合（ステップ６）には、加工物の加工面全体がＺピッチになっていると判断し、処理を終了する（ステップ７）。

格子がある場合には、加工境界領域生成手段５６を用いて、検索した格子を通る投影等高断面線を隣接する投影等高断面線の通らない格子方向へＺピッチだけオフセットした加工境界線を設定する。尚、２本以上の投影等高断面線で囲まれた領域Ｃ２はＺピッチ未満とする。（図５（ｂ）では加工境界線Ｄ１’、Ｄ２’が相当する）。そして、加工境界線が他の投影等高断面線と交差するものは、投影等高断面線が通らない格子が存在する閉ループを残し、投影等高断面線が通らない格子が存在する側はトリムし（図５（ｂ）でＴ部分）、加工境界領域を作成し、記憶手段５５に記憶する。これをすべての投影等高断面線に行う（ステップ８）。

走査線・渦巻き線追加手段５７を用いて、加工境界領域内にオフセットした加工境界線（走査線）をＺピッチで複数追加する（図６でＳ）。渦巻き線は加工境界領域の内側にＺピッチでオフセットして複数追加する（ステップ９）。

次に、図３、図７、図８を用いて説明する。
図７に示すように、ステップ９で得られた加工境界線、走査線、渦巻き線を投影手段５３を用いて加工物１１の加工面に再投影する（図６では、加工境界線Ｄ１、Ｄ２、走査線Ｓが相当する）（ステップ１０）。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、工具軌跡生成手段５８を用いて、再投影した加工境界線、走査線、渦巻き線を加工面の法線方向に使用する工具（ボールエンドミル）２１の半径分だけ大きくなるようにオフセットし（ステップ１１）、半径分オフセットした線上に工具中心を配置することにより、工具先端の軌跡（ア）を生成する（ステップ１２）。

工具軌跡生成手段５８を用いて、元の等高断面線も加工面法線に使用する工具半径だけオフセットし、オフセットした線に工具中心を配置し、工具先端の軌跡（イ）を生成する（ステップ１３）。

（ア）と（イ）とを繋げて工具軌跡ファイルを作成し、一連の作動を終了する（ステップ１４）。
このような方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ステップ１〜ステップ４までの工程により、即ち、加工形状に対して工具軸に指定ピッチで等高断面線を作成し、指定ピッチの格子が作成された格子平面３を工具軸方向と直交するように設け、各等高断面線を格子平面３に投影し、投影された投影等高断面線が通る格子と、通らない格子とから投影された投影等高断面線の粗密を検索することにより、複雑な手順を取ることなく、加工物１の傾斜の緩急がわかる。
（２）ステップ５〜ステップ９によれば、緩斜面上に適切な加工ピッチで工具の軌跡線を形成することができる。
（３）ステップ１０〜ステップ１４によれば、急斜面を加工する等高線軌跡と同様な加工ピッチで緩斜面にも工具軌跡を同時に生成することができる。

尚、ステップ１１、ステップ１３で、工具２１の半径分だけオフセットする際に、工具２１がボールエンドミルの場合であったので、工具球２１ａの中心Ｏをオフセットしたが、工具２１が他の工具、例えば、ストレートエンドミルであれば、図８（ｃ）に示すように工具２１の先端の中心Ｏ’をオフセットするようにする。

又、本発明は、上記形態例に限定するものではない。上記形態例では、工具軸方向が垂直方向の工作機械で説明を行ったが、工具が横向きに設置されている工作機械でも適用可能である。この場合、工具軸方向はＸ方向、又はＹ方向となる。

形態例のフロー図である。形態例のフロー図である。形態例のフロー図である。図１のフローを説明する図である。図２のフローを説明する図である。図２のフローを説明する図である。図３のフローを説明する図である。図３のフローを説明する図である。形態例の方法を行う装置の機能ブロック図である。

符号の説明

３格子平面
１１加工物
２１工具

Claims

斜面を有する加工物を等高線加工する等高線加工方法において、
加工物に対して工具軸方向に指定ピッチで等高断面線を作成し、
前記指定ピッチの格子が作成された格子平面を前記工具軸方向と直交するように設け、
前記各等高断面線を前記格子平面に投影し、
前記格子平面での投影された投影等高断面線が通る格子と、通らない格子の分布とを検索し、
投影等高断面線の間の格子の数により、前記傾斜の緩急を検出し、
前記斜面の前記投影等高断面線を通らない格子に隣接する投影等高断面線を通る格子を検索し、
検索した格子を通る投影等高断面線を隣接する投影等高断面線の通らない格子方向へ前記指定ピッチまたは指定ピッチ未満オフセットして加工境界線を設定し、
該加工境界線が他の投影等高断面線と交差するものは、投影等高断面線が通らない格子が存在する閉ループを残し、投影等高断面線が通らない格子が存在する側はトリムし、閉ループで形成される領域或いは、トリムが行われている領域を加工境界領域とし、これをすべての投影等高断面線に行い、
前記加工境界領域内にオフセットした走査線または渦巻き状の曲線を追加することを特徴とする等高線加工方法。
前記投影等高断面線と、前記加工境界線と、追加した走査線または曲線とを加工面へ再投影し、
再投影線を使用する工具半径だけ加工面の法線方向にオフセットした線を工具先端軌跡とすることを特徴とする請求項１記載の等高線加工方法。