JPH0496107A - 工具軸方向計算方法 - Google Patents
工具軸方向計算方法Info
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- JPH0496107A JPH0496107A JP2210989A JP21098990A JPH0496107A JP H0496107 A JPH0496107 A JP H0496107A JP 2210989 A JP2210989 A JP 2210989A JP 21098990 A JP21098990 A JP 21098990A JP H0496107 A JPH0496107 A JP H0496107A
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 115
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
- G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50336—Tool, probe offset for curves, surfaces, contouring
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/50349—Obtain normal vector of two points on surface, interpolate in between
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/50—Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
- G05B2219/50356—Tool perpendicular, normal to 3-D surface
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は金型自由曲面切削のNCデータ(加ニブログラ
ム)を作成する自動プラグラミング装置での工具軸方向
計算方法に関し、特に5軸制御の数値制御工作機械での
サイドカットにおける工具軸の方向ベクトルを求める工
具軸方向計算方法に関する。
ム)を作成する自動プラグラミング装置での工具軸方向
計算方法に関し、特に5軸制御の数値制御工作機械での
サイドカットにおける工具軸の方向ベクトルを求める工
具軸方向計算方法に関する。
金型自由曲面切削のNCデータを作成する自動プラグラ
ミング装置では、種々のNCデータを作成するソフトウ
ェアが提供されている。これらのソフトウェアでは工具
のオフセットデータも同時に求めることができる。
ミング装置では、種々のNCデータを作成するソフトウ
ェアが提供されている。これらのソフトウェアでは工具
のオフセットデータも同時に求めることができる。
一方、通常のXYZの3軸以外に工具軸を傾斜させるB
軸及びC軸を有する5軸の数値制御工作機械がある。こ
の5軸の数値制御工作機械で、平フライスを使用して、
ワークの側面を加工するサイドカットがある。
軸及びC軸を有する5軸の数値制御工作機械がある。こ
の5軸の数値制御工作機械で、平フライスを使用して、
ワークの側面を加工するサイドカットがある。
このサイドカットでは、工具軸の方向ベクトルを求める
計算方法としては概略以下のように行っている。
計算方法としては概略以下のように行っている。
(a)切削する曲面の上面と下面の対応する分割点を求
める。
める。
(b)これらの分割点でそれぞれの法線ベクトルを求め
る。
る。
(C)それぞれ、法線ベクトル方向に工具の半径分をオ
フセットした点を求める。
フセットした点を求める。
(C)これらの点を結んだベクトルを作り、このベクト
ルを工具軸の方向ベクトルとする。
ルを工具軸の方向ベクトルとする。
しかし、この方法では以下のような問題がある。
第1は、切削する曲面の上面と下面の法線ベクトルの方
向が必ずしも一致せず、工具軸の方向ベクトルが曲面の
母線と平行にならず、ねじれてくる場合がある。
向が必ずしも一致せず、工具軸の方向ベクトルが曲面の
母線と平行にならず、ねじれてくる場合がある。
第2は、切削する曲面の上面と下面のそれぞれ対応する
点を結んだ線分(曲面の母線)上に工具軸が乗らない場
合が生じる。すなわち、工具軸が母線に乗る場合は上面
及び下面の法線ベクトルが等しい時に限られる。
点を結んだ線分(曲面の母線)上に工具軸が乗らない場
合が生じる。すなわち、工具軸が母線に乗る場合は上面
及び下面の法線ベクトルが等しい時に限られる。
この結果、求める自由曲面と実際の加工面が異なったも
のとなる。すなわち、食い込みあるいは切り残しが生じ
ることになる。
のとなる。すなわち、食い込みあるいは切り残しが生じ
ることになる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、加
工面が母線により近くなる工具軸の方向ベクトルを求め
る工具軸方向計算方法を提供することを目的とする。
工面が母線により近くなる工具軸の方向ベクトルを求め
る工具軸方向計算方法を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、5軸制御の数値
制御工作機械でのサイドカットにおける工具軸の方向ベ
クトルを求める工具軸方向計算方法において、曲面の上
面の第1の分割点での第1の法線ベクトルを求め、前記
曲面の下面の第2の分割点での第2の法線ベクトルを求
め、前記第1の法線ベクトルと前記第2の法線ベクトル
の中間の方向を有し、大きさが工具の半径である中間ベ
クトルを求め、前記第1の分割点と前記中間ベクトルか
ら第1のオフセット点を求め、前記第2の分割点と前記
中間ベクトルから第2のオフセット点を求め、前記第1
のオフセット点と前記第2のオフセット点を結ぶベクト
ルを工具軸の方向ベクトルとして求めることを特徴とす
る工具軸方向計算方法が、提供される。
制御工作機械でのサイドカットにおける工具軸の方向ベ
クトルを求める工具軸方向計算方法において、曲面の上
面の第1の分割点での第1の法線ベクトルを求め、前記
曲面の下面の第2の分割点での第2の法線ベクトルを求
め、前記第1の法線ベクトルと前記第2の法線ベクトル
の中間の方向を有し、大きさが工具の半径である中間ベ
クトルを求め、前記第1の分割点と前記中間ベクトルか
ら第1のオフセット点を求め、前記第2の分割点と前記
中間ベクトルから第2のオフセット点を求め、前記第1
のオフセット点と前記第2のオフセット点を結ぶベクト
ルを工具軸の方向ベクトルとして求めることを特徴とす
る工具軸方向計算方法が、提供される。
工具軸の方向ベクトルが母線と一致しないのは、上面の
法線ベクトルと、下面の法線ベクトルが異なる点に原因
する。従って、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクト
ルとの中間的な中間ベクトルを求め、これから工具軸の
方向ベクトルを求めることにより、加工面がより母線に
近い工具軸の方向ベクトルを求める。
法線ベクトルと、下面の法線ベクトルが異なる点に原因
する。従って、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクト
ルとの中間的な中間ベクトルを求め、これから工具軸の
方向ベクトルを求めることにより、加工面がより母線に
近い工具軸の方向ベクトルを求める。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するための
自由曲面を有するワークの例を示す図である。ワーク1
は自由曲面2を有し、上面3と自白曲面2とによってで
きる曲線4を有する。また、下面5と自由曲面2とによ
ってできる曲線6を有する。
自由曲面を有するワークの例を示す図である。ワーク1
は自由曲面2を有し、上面3と自白曲面2とによってで
きる曲線4を有する。また、下面5と自由曲面2とによ
ってできる曲線6を有する。
ここで、曲線4上のi番目の分割点Piと、曲線6上の
i番目の分割点Qiを結んでできる自由曲面上の母線L
iに工具軸の方向ベクトルが平行であればよい。なお、
法線ベクトルRiは接線ベクトルTPiと母線Liとの
外積として求める。
i番目の分割点Qiを結んでできる自由曲面上の母線L
iに工具軸の方向ベクトルが平行であればよい。なお、
法線ベクトルRiは接線ベクトルTPiと母線Liとの
外積として求める。
法線ベクトルSiも同様に接線ベクトルTQiと母線L
iの外積として求める。
iの外積として求める。
しかし、一般に分割点Piでの法線ベクトルR1と、分
割点Qiでの法線ベクトルSiの方向は一致しない。従
って、法線ベクトルRiと法線ベクトルSiから工具軸
ベクトルを生成しても母線Liに平行な工具軸の方向ベ
クトルは得られない。
割点Qiでの法線ベクトルSiの方向は一致しない。従
って、法線ベクトルRiと法線ベクトルSiから工具軸
ベクトルを生成しても母線Liに平行な工具軸の方向ベ
クトルは得られない。
このために、本発明では法線ベクトルRiと、法線ベク
トルSiとの中間的なベクトルである中間ベクトルNi
を求める。分割点Piから中間ベクトルN1を延長した
点をオフセット点Xiとし、点Qiから中間ベクトルを
延長した点をオフセット点Yiとする。このオフセット
点Xiとオフセラ)点Yiを結ぶベクトルをZiとし、
このベクトルZiを工具軸の方向ベクトルとする。これ
によって、より母線Liに平行な工具軸の方向ベクトル
を得ることができる。
トルSiとの中間的なベクトルである中間ベクトルNi
を求める。分割点Piから中間ベクトルN1を延長した
点をオフセット点Xiとし、点Qiから中間ベクトルを
延長した点をオフセット点Yiとする。このオフセット
点Xiとオフセラ)点Yiを結ぶベクトルをZiとし、
このベクトルZiを工具軸の方向ベクトルとする。これ
によって、より母線Liに平行な工具軸の方向ベクトル
を得ることができる。
中間ベクトルNiを求める第1の方法としては、法線ベ
クトルRiと法線ベクトルSiとの相加平均を取る。
クトルRiと法線ベクトルSiとの相加平均を取る。
また、第2の方法としては、中間ベクトルをNi、予め
パラメータとして与えられた分配比をにとし、以下の式
で求める。
パラメータとして与えられた分配比をにとし、以下の式
で求める。
Ni= (1−k)Ri+kSi
ただし、k<1とする。ここで、分配比kが小さい程中
間ベクトルは法線ベクトルRiに近く、kが大きくなる
に従って、法線ベクトルSiに近づく。分配比に°は、
加工上どちらの法線ベクトルに近い方が望ましいかを判
断して、ユーザがパラメータとして設定する。分配比に
の設定がないときは相加平均が取られる。
間ベクトルは法線ベクトルRiに近く、kが大きくなる
に従って、法線ベクトルSiに近づく。分配比に°は、
加工上どちらの法線ベクトルに近い方が望ましいかを判
断して、ユーザがパラメータとして設定する。分配比に
の設定がないときは相加平均が取られる。
これらの自由曲面2を構成するテ°−夕は、自動プログ
ラム作成言語あるいは対話形式で入力されたデータを曲
面生成モジュール等で処理して得られる。従って、本発
明の工具軸の方向ベクトルを求める計算はプリポストプ
ロセッサで処理される。
ラム作成言語あるいは対話形式で入力されたデータを曲
面生成モジュール等で処理して得られる。従って、本発
明の工具軸の方向ベクトルを求める計算はプリポストプ
ロセッサで処理される。
その結果はポストプロセッサに渡され、最終的なNCデ
ータ、すなわちNC言語の加ニブログラムが生成される
。
ータ、すなわちNC言語の加ニブログラムが生成される
。
第2図は本発明の工具軸方向計算方法の処理のフローチ
ャートである。図において、Sに続く数値はステップ番
号を示す。これらの処理は後述する自動プラグラミング
装置のプロセッサによって処理される。
ャートである。図において、Sに続く数値はステップ番
号を示す。これらの処理は後述する自動プラグラミング
装置のプロセッサによって処理される。
〔S1〕上面3のi番目の分割点Piを入力する。
〔S2〕下面5のi番目の分割点Qiを入力する。
なお、Sl、S2での入力は曲面生成モジュールで処理
されたデータが入力される。
されたデータが入力される。
〔S3〕分割点Piでの法線ベクトルRiを求める。こ
れは、接線ベクトルTPiと母線LiO外積として求め
る。
れは、接線ベクトルTPiと母線LiO外積として求め
る。
〔S4〕分割点Qiでの法線ベクトルSiを求める。こ
れは、接線ベクトルTQiと母線L1の外積として求め
る。
れは、接線ベクトルTQiと母線L1の外積として求め
る。
〔S5〕分配比kが入力されているか判別し、入力され
ていればS7へ、そうでなければS6へ進む。
ていればS7へ、そうでなければS6へ進む。
〔S6〕分配比kが入力されていないので、法線ベクト
ルRiと法線ベクトルSiの相加平均を中間ベクトルN
iとして求める。
ルRiと法線ベクトルSiの相加平均を中間ベクトルN
iとして求める。
〔S7〕分配比kが入力されているので、先に述べた式
、 Ni= (1−k)Ri+kS i で中間ベクトルNiを求める。
、 Ni= (1−k)Ri+kS i で中間ベクトルNiを求める。
〔S8〕中間ベクトルNiを絶対値で割って、正規化す
る。
る。
〔S9〕分割点Pi1中間ベクトルNiからオフセット
点Xiを求める。
点Xiを求める。
〔S10〕分割点Qi、中間ベクトルNiからオフセッ
ト点Yiを求める。
ト点Yiを求める。
〔S11〕オフセット点Xi、Yiを結ぶベクトルZi
を求め、さらにベクトルZiを正規化し、工具軸の方向
ベクトルZiを求める。
を求め、さらにベクトルZiを正規化し、工具軸の方向
ベクトルZiを求める。
この結果、上面の法線ベクトルと下面の法線べクトルが
一致しない場合でも、このようにして工具軸の方向ベク
トルを求めることにより、より自由曲面に近い曲面加工
が可能となる。
一致しない場合でも、このようにして工具軸の方向ベク
トルを求めることにより、より自由曲面に近い曲面加工
が可能となる。
第3図は本発明を実施するための自動プラグラミング装
置のハードウェアのブロック図である。
置のハードウェアのブロック図である。
プロセッサ21は自動プラグラミング装置全体を制御す
る。ROM22にはシステムプログラムが格納され、プ
ロセッサ21はこのシステムプログラムに従って先に述
べた工具軸の方向ベクトルZiを求める。RAM23に
は工具軸の方向ベクトルZiを求めるために必要な中間
データが格納されるロ不揮発性メモリ24には分配比に
等のノ々ラメータ類が格納される。不揮発性メモリ24
はバッテリバックアップされているので、電源を切断し
てもパラメータ等はそのまま保持される。
る。ROM22にはシステムプログラムが格納され、プ
ロセッサ21はこのシステムプログラムに従って先に述
べた工具軸の方向ベクトルZiを求める。RAM23に
は工具軸の方向ベクトルZiを求めるために必要な中間
データが格納されるロ不揮発性メモリ24には分配比に
等のノ々ラメータ類が格納される。不揮発性メモリ24
はバッテリバックアップされているので、電源を切断し
てもパラメータ等はそのまま保持される。
表示制御回路25はRAM23に格納されたデータを表
示信号に変換し、表示装置26に送る。
示信号に変換し、表示装置26に送る。
表示装置26はこれらのデータを表示する。表示装置に
はCRT、液晶表示装置等が使用される。
はCRT、液晶表示装置等が使用される。
キーボード27はソフトキー、予め決約られた機能を有
するファンクションキー、アルファベット及び数値キー
からなる操作キーから構成されている。
するファンクションキー、アルファベット及び数値キー
からなる操作キーから構成されている。
フロッピィディスクドライブ28は作成されたNCデー
タ (加ニブログラム)を順次フロッピィディスク28
aに書き込んでいく。また、作成されたNCデータはイ
ンタフェース29を経由して、外部に接続されるプリン
タ等にプリントアウトすることもできる。これらの要素
はそれぞれバス30に接続されている。
タ (加ニブログラム)を順次フロッピィディスク28
aに書き込んでいく。また、作成されたNCデータはイ
ンタフェース29を経由して、外部に接続されるプリン
タ等にプリントアウトすることもできる。これらの要素
はそれぞれバス30に接続されている。
以上説明したように本発明では、上面の法線ベクトルと
下面の法線ベクトルから中間ベクトルを求め、この中間
ベクトルから工具軸の方向ベクトルを求めるようにした
ので、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクトルの方向
が異なる場合でも、母線に近い工具軸の方向ベクトルが
得られる。この結果、所望の自由曲面に近いサイドカッ
トが可能となる。
下面の法線ベクトルから中間ベクトルを求め、この中間
ベクトルから工具軸の方向ベクトルを求めるようにした
ので、上面の法線ベクトルと下面の法線ベクトルの方向
が異なる場合でも、母線に近い工具軸の方向ベクトルが
得られる。この結果、所望の自由曲面に近いサイドカッ
トが可能となる。
第1図は本発明の工具軸方向計算方法を説明するための
自由曲面を有するワークの例を示す図、第2図は本発明
の工具軸方向計算方法の処理のフローチャート、 第3図は本発明を実施するための自動プログラミングの
ハードウェアのブロック図であるロワーク ・自由曲面 ・・上面 下面 プロセッサ OM AM 不揮発性メモリ ・ 表示制御回路 表示装置 一キーボード 1 −・ ・ 2 ・−−−− 3゛ 第1図
自由曲面を有するワークの例を示す図、第2図は本発明
の工具軸方向計算方法の処理のフローチャート、 第3図は本発明を実施するための自動プログラミングの
ハードウェアのブロック図であるロワーク ・自由曲面 ・・上面 下面 プロセッサ OM AM 不揮発性メモリ ・ 表示制御回路 表示装置 一キーボード 1 −・ ・ 2 ・−−−− 3゛ 第1図
Claims (3)
- (1)5軸制御の数値制御工作機械でのサイドカットに
おける工具軸の方向ベクトルを求める工具軸方向計算方
法において、 曲面の上面の第1の分割点での第1の法線ベクトルを求
め、 前記曲面の下面の第2の分割点での第2の法線ベクトル
を求め、 前記第1の法線ベクトルと前記第2の法線ベクトルの中
間の方向を有し、大きさが工具の半径である中間ベクト
ルを求め、 前記第1の分割点と前記中間ベクトルから第1のオフセ
ット点を求め、 前記第2の分割点と前記中間ベクトルから第2のオフセ
ット点を求め、 前記第1のオフセット点と前記第2のオフセット点を結
ぶベクトルを工具軸の方向ベクトルとして求めることを
特徴とする工具軸方向計算方法。 - (2)前記中間ベクトルは前記第1の法線ベクトルと前
記第2の法線ベクトルの相加平均として求めることを特
徴とする請求項1記載の工具軸方向計算方法。 - (3)前記中間ベクトルは、中間ベクトルをNi、予め
パラメータとして与えられた分配比をにとし、第1の法
線ベクトルをRi、第2の法線ベクトルをSiとし、式 Ni=(1−k)Ri+kSi で求めることを特徴とする請求項1記載の工具軸方向計
算方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2210989A JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
US07/838,732 US5305228A (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Tool axis direction calculation method |
DE69110659T DE69110659T2 (de) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Verfahren zur Berechnung der axialen Richtung eines Werkzeuges. |
EP91913109A EP0507949B1 (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Method of calculating axial direction of tool |
PCT/JP1991/000996 WO1992002869A1 (en) | 1990-08-09 | 1991-07-24 | Method of calculating axial direction of tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2210989A JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0496107A true JPH0496107A (ja) | 1992-03-27 |
JP2667563B2 JP2667563B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=16598478
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2210989A Expired - Lifetime JP2667563B2 (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 工具軸方向計算方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5305228A (ja) |
EP (1) | EP0507949B1 (ja) |
JP (1) | JP2667563B2 (ja) |
DE (1) | DE69110659T2 (ja) |
WO (1) | WO1992002869A1 (ja) |
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DE19846426A1 (de) * | 1998-10-08 | 2000-04-13 | Open Mind Software Technologie | Verfahren zum Steuern der Arbeitsbewegung eines Werkzeugs zur materialabtragenden Bearbeitung eines Materialblocks |
DE10163503A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Siemens Ag | Polynom- und Spline-Interpolation von Werkzeugorientierungen |
JP4210056B2 (ja) * | 2001-12-25 | 2009-01-14 | 株式会社日立製作所 | 工具経路の作成装置及び方法 |
SE525235C2 (sv) * | 2002-01-10 | 2005-01-11 | Anders Reyier | Ett arrangemang och ett förfarande för att framställa ett tredimensionellt objekt utifrån en serie av scannade värden |
DE10360227A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-21 | Bosch Rexroth Ag | Verfahren zur Steuerung der Orientierung eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine sowie eine Werkzeugmaschine zur Steuerung der Orientierung eines Werkzeugs |
JP4168060B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2008-10-22 | ファナック株式会社 | 円錐状の加工面の加工を可能にした数値制御装置 |
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