JPH03259307A - 自由曲面加工データ作成方法 - Google Patents

自由曲面加工データ作成方法

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JPH03259307A
JPH03259307A JP2294100A JP29410090A JPH03259307A JP H03259307 A JPH03259307 A JP H03259307A JP 2294100 A JP2294100 A JP 2294100A JP 29410090 A JP29410090 A JP 29410090A JP H03259307 A JPH03259307 A JP H03259307A
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patch
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。
A産業上の利用分野 B発明の概要 C従来の技術(第10図〜第15図) D発明が解決しようとする課題(第16図及び第17図
) E課題を解決するための手段(第1図及び第2図)1作
用(第1図及び第2図) G実施例 (Gl)CAD/CAMシステムの全体構成(第1図) (G2)実施例の自由曲面加工データ作成方法(第2図
〜第9図) (G3)他の実施例 H発明の効果 A産業上の利用分野 本発明は自由曲面別エデータ作成方法に関し、例えばC
A D / CA M (computer aide
d design/computer aided m
anufacturing)において生成された自由曲
面データを用いて当該自由曲面形状を有する製品の金型
を荒加工する場合に適用して好適なものである。
B発明の概要 本発明は、自由曲面加工データ作成方法において、複数
のパッチでなる自由曲面の形状をエンドミルを用いて切
削加工する自由曲面加工データを作成するにつき、各パ
ッチを分割点間の距離がエンドミルに応した所定の値よ
り短くなるように分割し、エンドミルに応じて作成され
た複数のグリッドポイントを中心としてX−Y平面上に
投影したエンドミルの断面形状に含まれるパッチを選択
し、そのパッチ上の分割点にエンドミルが接触するとき
の中心点のZ座標の最大値を検出するようにしたことに
より、オフセット面を形成せずに自由曲面加工データを
作成し得る。
C従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲面をもった製品の形
状をデザインする場合(geo■etric mode
ling) 、−1etにデザイナは曲面が通るべき3
次元空間における複数の点(これを節点と呼ぶ)を指定
し、当該指定された複数の節点を結ぶ境界曲線網を所望
のベクトル関数を用いてコンピュータに演算させること
により、いわゆるワイヤーフレームで表現された曲面を
形成する。
かくして、境界曲線によって囲まれた多数の枠組み空間
を形成することができる(このような処理を枠組み処理
と呼ぶ)。
かかる枠組み処理によって形成された境界曲線網は、そ
れ自体デザイナがデザインしようとする製品の大まかな
外形形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線を
用いて、パラメトリックなベクトル関数によって表現で
きる曲面を補間演算することができれば、全体としてデ
ザイナがデザインした自由曲面(2次関数で規定できな
いものをいう)を生成することができる。
ここで各枠組み空間に張られた曲面は全体の曲面を構成
する基本要素を形成し、これをパッチと呼ぶ。
ところで生成した自由曲面全体としてより自然な外形形
状を持たせるためには、境界曲線を挟んで隣接する枠組
み空間に、当該境界曲線において接平面連続の条件を満
足するようなパッチを張るように、境界曲線周りの制御
辺ベクトルを設定し直すようにした自由曲面作成方法が
提案されている(特願昭60−277488号)。
この自由曲面作成方法は例えば第10図に示すように2
つの四辺形パッチS (III 11) 1及びS j
u+v)□を滑らかに接続するために、枠組み処理によ
って与えられた節点PC001、P(jO) l 、P
 (F3) I、P(Offl、P (331! 、P
 +xo+zに基づいて、隣接するパッチS (u+ 
v) +及びS (g、 V) !の境界曲NlAc0
M12において接平面連続の条件が威り立つような制御
辺ベクトルaI 、”R及び’l、’!を設定し、これ
らの制御辺ベクトル” l 、a!及びC9、Cgによ
って内部制御点P (1111、P (1゜、及びP 
(I+)! 、P (+02を設定し直すことを原理と
している。
このような手法を例えばパッチS (III Vl l
を囲む他の境界曲線COMI、C0M2、C0M3につ
いても通用すれば結局パッチS (、、v) +、S 
(u+ vl tは隣接するパッチと接平面連続の条件
の下に滑らかに接続される。
ここで接平面とは境界曲線の各点におけるU方向及び■
方向の接線ベクトルによって形成される平面を意味し、
例えば第10図の境界曲IIlscOM12上の各点に
ついて、2つのパッチS (u+ vl + 及びS 
(an v) !の接平面が同一のとき接平面連続の条
件が戒り立つ。
なお境界曲線C0M12上の点(0、■)についての接
平面連続の条件は、第11図に示すようにして決められ
る。
すなわちパッチS (an v) lについて、境界曲
線C0M12を横断する方向(すなわちU方向)の接線
ベクトルH1及び境界曲線C0M12に沿う方向(すな
わちV方向)の接線ベクトルH5の法線ベクトルn、は
、次式 %式% (1) で表され、またパッチS tu+ vl zについて、
境界曲線C0M12を横断する方向の接線ベクトルHc
及び境界曲11cOM12に沿う方向の接線ベクトルH
ゎの法線ベクトルn2は、次式 %式% (2) このような条件の下に接平面連続というためにば、接線
ヘクトルH,、Hh及びHc、H,が同一平面に存在し
なければならず、その結果法線ベクトルnl及びn□は
同一方向を向くことになる。
これを実現するためには、次式 %式%(3) が威り立つように内部制御点P(+。1〜P0゜。
及びP。I、2〜pnz+zを設定すれば良い。なおλ
(V)、μ(V)、ν(v)はそれぞれスカラ量である
また四辺形パッチS (u+ V)l及び5(Ill 
Vl 1は次式() %式%(0111 (4) で示されるように、3次のベジェ式でなるパラメトリッ
クなベクトル関数S (g+ v)を用いて表現される
。なおU及びVは、それぞれU方向及びV方向のパラメ
ータ、E及びFはシフト演算子である。
ところで上述のようにして生成された複数のパッチS 
(u+v)  (S 11111111% S (u+
V)!s ・・””)を接続してなる外形形状の製品を
製作する場合、通常製品に対してめす型を有する金型を
作成する必要がある。
このため第12図に示すように、まず直方体のブロック
形状でなる金型1に対して、曲面形状2に応じた間部分
の余肉を、ドリルで切削して蜂の巣状3に取り除いた後
、ボールエンドミルをドリルで切削加工された穴に挿入
加工して残った壁部4.5を取り除き6のようにする。
このようにして金型1の作成時間の約7割を占める大荒
加工を格段的に効率良く実行することにより、全体とし
て金型1の作成時間を短縮するようになされている。
実際上第13図に示すように、ドリルDR及びボールエ
ンドミルBMの半径Ro及びRは、これらの幾何学的な
形状から次式 %式% (5) で表される関係に選定されている。
またこのドリルDRは先端角θ1(=2θt)の切刃形
状を有し、ボールエンドミルBMは半径Rの半球状の切
刃形状を有するように選定され、このドリルDR及びボ
ールエンドミルBMが同し自由曲面加工データに基づい
て得られる工具径路で移動し切削加工するようになされ
ている。
なお従来この自由曲面加工データは特願昭61−208
551号に示す自由曲面加工データ作成方法で生成され
ている。
すなわち、まず第14図に示すように、金型1の曲面形
状2を表す全てのパッチのうち任意のパッチS (g+
 vl について、その内部を所定の分割数(この場合
、分割数4でなる)でU及びV方向にパラメータ分割し
、続いてこの結果得られる各分割点における法線ベクト
ルnを求める。
この後各分割点の法線ベクトルnについてボールエンド
ミルBMの半径Rを用いて次式%式%(6) で表されるオフセットベクトルFを求めこれにより得ら
れるオフセットポイントP+、Pz、Ps、・・・・・
・を順に結んで三角形PI  Pg  Ps、・・・・
・・を求めていくことにより、全体としてこの三角形を
複数組み合わせてなるオフセット面を形成する。
ここでこの自由曲面加工データ作成方法の場合、第15
図に示すように、X−Y平面上に曲面形状2の全体を含
みかつドリルDR及びボールエンドミルBMの半径R及
びRDに応じたピッチでなる格子点群(xij、yiJ
)に対応した配列MTXを設定する。
続いてこの配列MTX上にオフセット面から取り出した
三角形のx、y座標値(x+ 、)’+ )、(Xt 
% )’! )、(X3 、y:+ )に基づいて計算
すべき格子点(X1js 3’ij)が存在する領域(
χ、、□、Xmax )及び(yai−、y−−−)を
限定し、この領域内の格子点(Xij、Vij)につい
て、三角形の内部に含まれるか否かを判定する三角形内
外判定処理を実行する。
この結果、第15図に黒丸で示す内部の格子点(X、5
、y =j)について、(6)式を用いて高さZijを
算出することにより格子点(xij% V8.)に置け
るオフセット面の高さが算出される。
この処理を配列MTX上の他の格子点(Xij、yij
)についても同様に、オフセット面から取り出した他の
三角形について繰り返すことにより、ドリルDR及びボ
ールエンドミルBMの各格子点(Xi=、Vij)にお
けるZ軸方向の高さでなるグリッドポイントの3次元座
標データを求め、このようにして金型の大荒加工に適し
た自由曲面加工データを得るようになされている。
D発明が解決しようとする課題 ところでこのような自由曲面加工データ作成方法におい
ては、ドリルDR及びボールエンドミルBMのグリッド
ポイントのZ軸方向の高さを求めるためオフセット面を
形成するようになされており、このため作成する対象と
なる製品の曲面形状2を槽底する複数のバッチが接平面
連続で接続されていることが必要である。
ところが第16図に示すように、曲面形状2を槽底する
バッチS+ 、St、Ss、S4、Ss、・・・・・・
が接平面連続でない場合、算出されるオフセット面5O
FFI、5orry、S 、、、、、SO,8、S 、
、、、、・・・・・・が不連続になり、特にバッチSz
及びS3、S、及びS4の間にはオフセット面が存在し
ない空間が発生することにより、グリッドポイント自体
を作成できなくなる問題があった。
またこのようにオフセット面S。、Fを用いる場合には
、このオフセット面S。Fアを求めるために多量の演算
が必要とされ、特にパッチSの数が多い場合には演算処
理自体に数十分もの時間がかかる問題があった。
さらに上述の自由曲面加工データ作成方法において、オ
フセット面を槽底する三角形を形成するオフセットポイ
ントは、パッチSの大小に係わらず決まられた分割数で
パラメータ分割するようになされているため、第17図
に示すように大きなパッチSはとオフセット曲面Tとこ
れを近似する三角形平面πt  (P+  Pg  P
、)の誤差が大きくなり、三角形πT上に設定されたグ
リッドポイン)CPが、曲面T上の対応する点PXより
誤差ΔZだけ下方になるような場合が発生し、この結果
過切削の生じるおそれを回避し得ない問題があった。
またグリッドポイントCPに対応する格子点が三角形の
内部に含まれるか否かを判定する三角形内外判定処理に
も多大の演算処理が必要になり、上述と同様に演算処理
自体に時間がかかる問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、オフセッ
ト面を形成せずに自由曲面データを用いて高速に荒加工
用の自由曲面加工データを作成し得る自由曲面加工デー
タ作成方法を提案しようとするものである。
8課題を解決するための手段 かかる課題を解決するため本発明においては、複数のパ
ッチS (un v)  (S (an v) l、S
 (al) RlS (w+ v) 3、S (an 
vl 4 )でなる自由曲面形状をエンドミルBMを用
いて切削加工する自由曲面加工データ作成方法において
、各パッチS (@1 v)を所定の分割数BNでパラ
メータ分割して複数の分割点P(!jl!で表し、パッ
チS (un v)の隣合う分割点P(i71!及びP
o・j・口)3・P(4j1!及びPo・IT jl 
1・P(jJ)j及びP (!41. j。、)8間の
距離がエンドミルBMに応じた所定の値Rratより長
いとき、分割数BNを変更してパッチS lu+ v)
を再分割して、隣合う分割点P(ijl!間の距離を所
定の値Rrefより短くし、エンドミルBMに応じて複
数のグリッドポイントCPを作成し、そのグリッドポイ
ン)CPを中心としてエンドミルBMの断面形状BM 
、 yをX−Y平面上に投影すると共に、その投影され
た断面形状BM、、に含まれる複数のパッチ5(an 
v) I〜S(un vl 4を選択し、その複数のパ
ッチS (ur V) l 〜S (un V) 4上
の複数の分割点P(jJ)sにエンドミルBMが接触す
るときの中心点のZ座標の最大値GZ□8を検出し、複
数のグリッドポイン1−CPについて検出した中心点の
Z座標の最大4fiGZ、、、に応じて自由曲面加工デ
ータを作成するようにした。
1作用 各パッチS (us v)を分割点P(!j13間の距
離がエンドくルBMに応じた所定の(lrR□、より短
くなるように分割し、エンドミルBMに応じて作成され
た複数のグリッドポイントCPを中心としてX−Y平面
上に投影したエンドミルBMの断面形状BMkyに含ま
れるパッチS (tl+ V) l 〜S (Il+ 
IT) 4を選択し、そのパッチS (an vl 1
〜S <at vl d上の分割点P(IJ)!にエン
ドミルBMが接触するときの中心点のZ座標の最大値G
Z、、を検出するようにしたことにより、オフセット面
を形成せずに自由曲面加工データを作成し得る。
G実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
(Gl)CAD/CAMシステムの全体構成第1図にお
いて、lOは全体としてCAD/CAMシステムを示し
、それぞれ中央処理装置(CPU)を含んでなる自由曲
面データW12、自由曲面切削用工具径路作成装置13
及びNCミーリングマシン(マシニングセンタ)14で
構成すしている。
自由曲面データ?&12は、CADの手法を用いて製品
の外形形状を複数の四辺形パッチS (un vlを接
続して表す自由曲面データD T sを生成する。
また自由曲面切削用工具径路作成装置13は、自由曲面
作成装置12から自由曲面データDT。
が入力されると、まずこの自由曲面データDT。
に応じてドリルDR及びポールエンドミルBMを用いて
自由曲面データDT、で表される製品の金型の大荒加工
を行う際の自由曲面加工データを作成する。
続いて自由曲面切削用工具径路作成装置13は、この結
果得られる自由曲面加工データに基づいて工具径路デー
タDTcLを作成し、これを例えばフロッピィディスク
15を通じてNCミーリングマシン14に送出する。
このNC,−リングマシン14は入力された工具径路デ
ータD T CLに基づいて、第12図に上述するよう
に順次ドリルDR及びボールエンドミルBMを移動制御
し、このようにして自由曲面の外形形状を有する製品の
金型1の大荒加工を実行し得るようになされている。
なお自由曲面切削用工具径路作成装置13はデイスプレ
ィでなる表示装置16及び例えばキーボードやマウス等
でなる人力装置17を有し、デザイナが表示装216に
表示されたメニュー画面を目視しながら入力装置17を
操作することにより、この操作に応じた操作データが自
由曲面切削用工具径路作成装置13に入力される。
(G2)実施例の自由曲面加工データ作成方法すなわち
、自由曲面切削用工具径路作成装置13のCPUは、入
力袋?&17の操作によってデザイナから、自由曲面デ
ータDT、に基づく製品の金型の大荒加工用の自由曲面
加工データの作成が指示されると、第2図に示す自由曲
面加工データ作成処理手順RTOから入って、続くステ
ップSPIにおいてまず対象となる製品の外形形状を表
す複数のパッチS0,1でなる自由曲面データDTsを
、自由曲面作成装置12から読み込む。
この後第3図に示すように、この自由曲面データDT、
の各パッチ501)を、所定の分割数BNでU、■方向
にパラメータ分割を行い、全てのパッチS jut v
)を複数の点データとして表す。
なお第3図においてはパッチS (Ii+ v)を4分
割して、25個の点データP、。。、〜P、。。8、P
 +to+s 〜P (+413 、P (to)s 
〜P 、tos、P(3013〜P txos 、P 
、aors 〜P taos  (以下、これを点PT
ij)3で表し、このときi、j=o、l、2.3.4
となる)で表したが、実際上分割数BNの初期値として
は(iloが設定されており、パッチS01.が全体と
して121個の点データ7ijlS  (このときi、
j=o、■、・・・・・・ 9.10となる)で表され
る。
続いてCPUは次のステップSP2において、まず各パ
ッチS (u+ w)毎に隣合う2点P(ij)3及び
P (io++ jl S、Ptrj、s及びP (i
、jll) 1% P (ij) S及びP(i、l+
 jlll S間のX座標成分(2点をx−y又はX−
Z平面に写像してなる)、Y座標成分(2点をX−Y又
はY−Z平面に写像してなる)、Z座標成分(2点をX
−Z又はY−Z平面に写像してなる)毎の距離を求め、
次にこの結果得られる各座標成分毎の2点間距離の最大
([X a□、Y4五g 、Zaiiを算出する。
これに続いてCPUは、このx、y、z座標成分の最大
値Xdis 、Yaks −、Zatsが次式8式% (7) (8) (9) の何れかの関係を有するか否かを判断する。
なおここでRpHfはボールエンドミルBMの半径Rに
応じた比較基準値(この場合、Rrat≦Rに選定され
ている)でなり、x、y、z座標成分の最大値X ar
m 、Yaks 、Z4isが(7)式、(8)式又は
(9)式の何れかの関係を有する場合、すなわちこれは
パッチS jut vl を表す点データP(ij)8
間の距離の最大値が比較基準値Rratより大きいこと
を表し、この場合CPUは次式8式% (10) を用いて、点データP。、)3間の距離の最大値を比較
基準値Rratより小さくする新たな分割数BNNEW
を算出し、これによりパッチS(工+vl を分割数B
N)It、dで再分割し、この結果得られる点データP
oハ、でパッチS jut v)が表される。
なおこの(10)式において、D IrZは2%)’−
2座標戒分の最大値X4□、Ya=* 、Zdiの最大
値でなり、またrlNT[]Jは括弧内の整数値を算出
する演算子でなる。
またCPUはこの後、各パッチS (Il+ vl を
表す点データP(iJ)Sのx、y、z座標成分毎の最
大値X @ax % Yo、 、LmK及び最小値X、
!7、Y07、ZIIIFlを算出し、さらに自由曲面
データD T sの曲面全体について、各パッチ501
)の最大値X ermx 、Yahax 、Lsx及び
最小値X sin、Y sin 、Zain (7)最
大値XX、、、 、YY、、、、22、□及び最小値X
X、、、 、YYl、、22N、を算出する。
続いてCPUは次のステップSP3において、第15図
について上述したと同様の手法で、X−Y平面上に投影
された自由曲面データDT、の曲面全体を含みかつドリ
ルDR及びボールエンドミルBMの半径R及びR,に応
じたピッチでなる複数のグリッドポイン)CPのx、y
座標酸分を求める。
さらに続いてCPUは次のステップSP4において、各
グリッドポイントCP毎に第4図に示すように、そのグ
リッドポイントGPを中心としてボールエンドミルBM
の断面をX−Y平面上に投影し、x1y座標値がボール
エンドミルBMの断面領域BM、、に存在するパッチS
、、、v、を抽出する。
このパッチS (un vl がボールエンドミルBM
の断面領域BM、、に存在するか否かの判定は、ボール
エンドミルBMの断面領域BM、、を含む一辺が2Rで
なる正方形領域(実際上、X座標成分がD )Hair
+からD xaax、y座標成分がり2,7からD0□
の領域でなる)について、ステップSP2で算出した各
パッチS (un v)の最大値X、、、、Y am*
 、ZIIIIX及び 最小値X sin 、Ysim
、Z si、、を参照し、次式 %式% (11) (12) ) (13) (14) (15) を全て満足するパッチS (Ill V)を抽出するよ
うになされている。
ここでGZ、、Xは、グリッドポイントCAPの2座標
値を示し、初期値としては自由曲面データDT、の曲面
全体についての2座標底分の最小(i[ZZ□、が設定
されている。
これにより第4図の場合1つのグリッドポイントCPに
ついて4つのパッチS (Ill V) 1% S (
un vl t、s (un vl 、、S (Ill
 V) aが抽出されている。
なおこの4つのパッチS (11,II) I〜S (
Ill V) aの下方に他のパッチS (un IT
Jが存在しでも、下方のパッチS (un v)の2座
標底分の最大値Z、、8が、4つのパッチS (III
 Vl l〜S (un IT) 4の2座標底分の最
大(1rZ、、、より小さいため抽出されず、不要な工
具干渉を未然に防止するようになされている。
続いてCPUはステップSP5において、抽出されたパ
ッチS Tu+ vl I〜Slu+ v) 4の各点
P(ijlsI、P trjrszs P 0jrss
−、P <ij)s4について・ボールエンドミルBM
の断面領域BM、、でなる円に含まれる否かの内外判定
処理を行う。
またCPUは断面領域BM、、の円に含まれると判定さ
れた各点P(ij131〜P(ij)!4について、そ
の点P (ij)31〜P (ij)34とボールエン
ドミルBMの先端の切削面とが接するときのボールエン
ドミルBMの中心点の2座標値を検出し、このボールエ
ンドミルBMの中心点が最も高い位置にある場合の中心
点を算出する。
実際上まず円の内外判定処理はパッチS (un II
) 1〜S (un v) aの各点P uj)s+−
P uj)xaのx、y座標成分をそれぞれ(x!、y
i)とおき、グリッドポイン)CPのx、y座標成分を
それぞれ(xa 、)’m )とおいた場合、円の方程
式を用いた次式 %式%(16) に、各点P ti=rs+〜P uj、s4を代入し、
この(16)式の関係を満足する点P(ij)s+〜P
(tj)!4が断面領域BM、、の円に含まれる点であ
ると判定される。
なおこの実施例の場合には、第5図に記号「O」で示す
点が、断面領域BM、、の円に含まれると判定された点
である。
また続いてボールエンドミルBMの中心点の2座標値を
検出する処理は、第6図に示すようにパッチS (un
 v) I〜S (un v) 4の各点P(ij)!
t〜P(ijl!aのうち断面領域BM、、の円に含ま
れる点を点P1Nとし、そのx、y、z座標成分をそれ
ぞれ(Xi 、yi 、Zi )とおき、グリッドポイ
ントCPのx、y、z座標成分をそれぞれ(xm、)’
II 、Za )とおいた場合、球の方程式を用いた次
式 %式%) (17) の関係を有することから、グリッドポイントCPの2座
標底分2.は、これを変形した次式2式% ・・・・・・ (18) で算出することができ、この2座標底分2.とグリッド
ポイントCPの2座標値GZ、、、Iを比較し、大きい
方を新たなグリッドポイントGPの2座標値GZ□っと
して設定する。
この結果、グリッドポイントCPの2座標値GZ sm
xには、断面領域BM、、の円に含まれる全ての点P1
Nについて(17)及び(18)式を実行し、通常この
結果得られる2座標酸分2.の最大値が設定される。
この実施例の場合、全てのグリッドポイントGPについ
て上述したステップSP4及びステップSP5の処理を
繰り返すことにより、全てのグリッドポイントGPの2
座標値CZ、、、を得る。
続いてCPUは次のステップSP6において、上述のよ
うにして得られる各グリッドポイントGPの2座標値G
Z□8に、絶対に過切削が生じないような所定の補正値
ZADを加え、これをボールエンドミルBMの中心点、
すなわちグリッドポイントCPの2座標値CZ、、、と
し、続くステップSP7において当該自由曲面加工デー
タ作成処理手順を終了する。
なおこの補正値ZADはグリッドポイントGPの2座標
(iGZ、、、が算出されるに至ったパッチS (un
 IT) I〜S (u、 v) a上の点PINの状
態等に応じて算出される。
すなわちまず第7図(A)に示すように、グリッドポイ
ントCPのZ座標値GZ、、ヨが平面でなる1つのパッ
チS (Ill vl 上の1点P、Nから算出された
場合、補正値ZAli1は次式 2式%(19) このときパッチS Tu+v)が平面であることにより
パッチS (un vl内の点の2軸方向の最大値及び
最小値Z1.8及びZ sinが等しく、この結果グリ
ッドポイントGPの2座標値GZ、、xは次式2式%(
20) で表される値になる。なお(19)式及び(20)式に
おいて、δは仕上げ代を考慮した所定の値になされてい
る。
またグリッドポイントCPの2座標(d¥GZ、、。
が曲面でなる1つのパッチS (un vl上の1点P
INから算出された場合、まず第7図(B)のような曲
面形状を想定して次式 %式%(21) で表される補正値Z ADI と、第7図(C)のよう
な曲面形状を想定して次式 %式%(22) で表される補正(II!ZAI、2 とを算出し、この
うち大きい方の値を補正値ZAゎとして用いる。
また第8図(A)及び(B)に示すように、グリッドポ
イントCPの2座標値GZ、11.が複数のパッチS 
(un vl I s S (un v) zの共有点
で、実際上2座標(1iGZ、、、を算出した点PIN
が平面でなる一方のパッチS (un vl I内の点
のZthb方向の最大値Z□8である場合、(21)式
について上述した補正値ZA□を補正値ZAIlとして
用いる。
さらに第9図(A)に示すように、グリッドポインl−
C,Pの2座標値CZ、、、が、一方のパッチS il
l+ vl I内の点のZ軸方向の最小値21通いでか
つ他方のパッチS (un vl を内の点のZ軸方向
の最大値Z1.の場合には、一方のパッチ5(Ill 
V) 1に対する補正値ZAtll。として、(21)
式及び(22)式で算出した補正値Z ADI及びZ 
A11l!の大きい方を選択し、他方のパッチS (I
ll Vl tに対する補正値Z ADI0として、(
21)式で算出した補正値ZAゎ。
を用いこのそれぞれパッチS 、u7w、 、及びS 
(lI+ v) zに対する補正値ZADIO及びZ 
ADIOの大きい方を補正値ZADとして選択する。
またこの他に第9図(B)〜(D)に示すような場合が
考えられるが、何れの場合も各パッチS (un vl
 1及び5(Lll V) Xに対して、各々(21)
式及び(22)式について上述したようにしてそれぞれ
補正値ZMDI+及びZ。□を算出し、この大きい方を
補正値ZADとして選択する。
さらに全てのパッチS (u+ IT) I及びS (
Il、 v) !が平面である場合が考えられるが、こ
の場合は(19)式について上述したと同様にして算出
した補正値ZADを用いる。
このようにしてこの実施例の場合、全てのグリッドポイ
ントGPの2座標値GZ、、、について上述したような
補正値ZADを加え、これにより絶対に過切削が生じな
いようなグリッドポイントCPの2座標値CZ、、つを
求め、かくして自由曲面データDT3に基づく製品の金
型の大荒加工用の自由曲面加工データをオフセット面を
形成することなく作成し得るようになされている。
因に実験によれば、従来自由曲面データD T sから
自由曲面加工データを作成するにつき、例えば10分程
度要していたものが、この実施例の自由曲面加工データ
作成方法によれば、2〜3分程度で自由曲面加工データ
を作成することができた。
また自由曲面加工データをオフセット面を形成すること
なく作成し得ることにより、自由曲面が接平面連続でな
い場合にも、全てのグリッドポイントについてZ軸方向
の最大値GZ、、、を算出し得、これにより自由曲面加
工データ中の工具径路の落ち込みを未然に防止すること
ができた。
以上の方法によれば、各パッチを各分割点の距離がエン
ドミルに応じた所定の値より短くなるように分割し、エ
ンドミルに応じて検出されたグリッドポイントを中心と
してX−Y平面上に投影したエンドミルの断面形状に含
まれるパッチを選択し、そのパッチ上の分割点にエンド
ミルが接触するときの中心点のZ座標値の最大値を検出
するようにしたことにより、オフセット面を形成せずに
高速かつ容易に自由曲面の大荒加工用の自由曲面加工デ
ータを作成し得る自由曲面加工データ作成方法を実現で
きる。
(G3)他の実施例 (1)上述の実施例においては、各パッチをパラメータ
分割した分割点の2点間の距離を、ボールエンドミルの
半径に等しい比較基準値と比較した場合について述べた
が、比較基準値の値はこれに限らずボールエンドミルの
半径より小さければ種々選択し得、例えばボールエンド
ミルの半径の半分以下にするようにすれば、検出される
グリッドポイントのZ座標値の精度を向上して誤差の発
生を未然に防止し得る。
(2)上述の実施例においては、本発明による枠組み空
間に3次のベジェ式で表される四辺形パッチを張る場合
について述べたが、数式の次数はこれに限らず4次以上
のベジェ式を用いるようにしても良く、また枠組み空間
に四辺形バッチに代え三辺形パッチを張るようにしても
良い。
(3)上述の実施例においては、ベジェ式によって表さ
れるパッチを張るようにした場合について述べたが、こ
れに限らず、Bスプライン(B−spline)式、フ
ァーガソン(Furgason)式等他のベクトル関数
を用いるようにしても良い。
H発明の効果 上述のように本発明によれば、各パッチを各分割点の距
離がエンドミルに応した所定の値より短くなるように分
割し、エンドミルに応じて検出されたグリッドポイント
を中心としてX−Y平面上に投影したエンドミルの断面
形状に含まれるパッチ上の分割点にエンドミルが接触す
るときの中心点のZ座標値の最大値を検出するようにし
たことにより、オフセット面を形成せずに高速かつ容易
に荒加工用の自由曲面加工データを作成し得る自由曲面
加工データ作成方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明による自由曲面加工データ作成方法を適
用したCAD/CAMシステムの全体構成を示すブロッ
ク図、第2図は本発明の一実施例による自由曲面加工デ
ータ作成方法を示すフローチャート、第3図〜第9図は
その各ステップの説明に供する路線図、第10図は四辺
形バッチとその接続の説明に供する路線図、第11図は
接平面連続の条件を示す路線図、第12図〜第15図は
従来の自由曲面加工データ作成方法の説明に供する路線
図、第16図はオフセット面が不連続になる場合を示す
路線図、第17図は従来の自由曲面別エデータ作成方法
において誤差が生じる場合を示す路線図である。 1・・・・・・金型、10・・・・・・CAD/CAM
システム、12・・・・・・自由曲面作成装置、13・
・・・・・自由曲面切削用工具径路作成装置、14・・
・・・・NCミーリングマシン、15・・・・・・フロ
ッピィディスク、16・・・・・・表示装置、17・・
・・・・入力装置、BM・・・・・・ボールエンドミル
、GP・・・・・・グリッドポイント、S (u+v)
、S(u+ V) l、S (t+、v) t ”’・
・・パッチ。 10CAD/CAMシステム

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数のパッチでなる自由曲面形状をエンドミルを用いて
    切削加工する自由曲面加工データ作成方法において、 上記各パッチを所定の分割数でパラメータ分割して複数
    の分割点で表し、 上記パッチの隣合う上記分割点間の距離が上記エンドミ
    ルに応じた所定の値より長いとき、上記分割数を変更し
    て上記パッチを再分割して、上記隣合う上記分割点間の
    距離を上記所定の値より短くし、 上記エンドミルに応じて複数のグリッドポイントを作成
    し、 当該グリッドポイントを中心として上記エンドミルの断
    面形状をX−Y平面上に投影すると共に当該投影された
    上記断面形状に含まれる上記複数のパッチを選択し、 当該複数のパッチ上の上記複数の分割点に上記エンドミ
    ルが接触するときの中心点のZ座標の最大値を検出し、 上記複数のグリッドポイントについて検出した上記中心
    点の上記Z座標の最大値に応じて自由曲面加工データを
    作成するようにした ことを特徴とする自由曲面加工データ作成方法。
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