JPH069007B2 - 複合曲面のｎｃデ−タ作成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は複合曲面のＮＣデータ作成方法に係り、特に複
合曲面を構成する各曲面毎に切削通路パターンを特定
し、該特定された切削通路パターンに応じた切削通路に
沿って工具を移動させて切削することができる複合曲面
のＮＣデータ作成方法に関する。

〈従来技術〉 ２以上の三次元曲面を合成してなる複合曲面の加工が要
求される場合がある。第７図は２つの三次元曲面（以後
単に曲面という）１，２を合成してなる複合曲面の側面
図（第７図（Ａ））と平面図（同図（Ｂ））である。曲
面１は円錐台、曲面２は半円柱形状を有し、境界線３を
有している。かかる複合曲面を加工するには、従来複合
曲面全体で１つの切削通路パターンを指定し、該切削通
路パターンに基づいて実際の切削通路上のポイントを離
散的に求め、各ポイントを連続的に工具がたどるように
ＮＣデータを作成し、該ＮＣデータに基づいて複合曲面
の加工を行うようにしている。

たとえば、第７図の例において切削通路パターンは中心
Ｐ_Ｃ（第７図（Ｂ）参照）から放射状に角度ａ°ずつ増
分する直線群であり、各直線は半径ｒのポイントＰ
_ｉ（ｉ＝１，２，・・・）から切削境界点Ｑ_ｉ迄の線分
であり、複合曲面加工用のＮＣデータは ポイントＰ_１へのアプローチ用ＮＣデータ ポイントＰ_１からＱ_１迄の切削用ＮＣデータ ポイントＰ_２へのピックフィード用ＮＣデータ ポイントＰ_２からＱ_２迄の切削用ＮＣデータ ポイントＰ_３へのピックフィード用ＮＣデータ ・・・・・・・・・・・ のように生成される。

〈発明が解決しようとしている問題点〉 このように複合曲面につき１つの切削通路パターンのみ
を指定してＮＣデータを作成し、該作成されたＮＣデー
タにより複合曲面の加工をすると、生成された複合曲面
の表面に不自然な縞目模様が生じることがあり、曲面を
美しく仕上げることができないという問題があった。

以上から本発明の目的は、複合曲面を構成する各曲面の
形状に合った切削通路パターンに沿って工具を移動さ
せ、加工面を美しく仕上げることができる複合曲面のＮ
Ｃデータ作成方法を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 第１図は本発明の概略説明図である。

１０は複合曲面、１１、１２は複合曲面を構成する曲面
で、曲面１１は円錐台、曲面１２は半円柱形状を有して
いる。１３は曲面１１，１２の境界線である。

放射状の直線群２１は曲面１１の切削通路パターン、平
行直線群２２は曲面１２の切削通路パターンである。

〈作用〉 複合曲面１０を構成するそれぞれの曲面１１，１２と各
曲面の切削通路パターン２１，２２を特定するためのデ
ータを入力し、１つの曲面１１の切削開始点Ｐ_ｉから該
曲面に設定された１つの切削通路パターン２１に沿って
他の曲面１２との境界点Ｒ_ｉ迄離散的にポイントを求
め、ついで他方の曲面１２に対して特定されている１つ
の切削通路パターン２２に沿って離散的に該他方の曲面
上のポイントを切削方向境界点Ｓ_ｉ迄求め、各ポイント
を連続的にたどって（Ｐ_ｉ→Ｒ_ｉ→Ｓ_ｉ）複合曲面を生
成するＮＣデータを作成する。

〈実施例〉 第２図は本発明方法を実現する自動プログラミング装置
のブロック図である。図中、１０１はデータ入力用のキ
ーボード、１０２はプロセッサ、１０３は制御プログラ
ムを記憶するＲＯＭ、１０４はＲＡＭ、１０５はワーキ
ングメモリ、１０６は生成された複合曲面の曲面データ
や曲面加工用のＮＣプログラムデータを記憶する曲面記
憶メモリ、１０７は生成された複合曲面の曲面データあ
るいは曲面加工用のＮＣプログラムデータを紙テープ、
磁気テープなどの外部記憶媒体１０８に出力する出力装
置、１０９はアドレスバス、１１０はデータバスであ
る。

以下、本発明かかる複合曲面のＮＣデータ作成方法を第
３図の流れ図に従って説明する。尚、第１図に示す複合
曲面加工用のＮＣデータを作成するものとする。

(a)まず、キーボード１０１から複合曲面１０（第１図
参照）を構成する第１の曲面１１、第２の曲面１２を特
定するデータをそれぞれ入力する。尚、曲面を特定する
データは動作曲線や基準曲線等であり、周知であるので
その詳細な説明は省略する。又、曲面１１はＳＳ２とし
て定義され、曲面１２はＳＳ１として定義されているも
のとする。

(b)ついで、キーボード１０１から複合曲面１０を構成
する曲面１１、１２毎に、該曲面を切断するＸ−Ｙ平面
に垂直な多数の断面を特定するためのデータを入力し、
ＲＡＭ１０４に格納する。

すなわち、各曲面毎にＸ−Ｙ平面上の１つの交線と該交
線を基にＸ−Ｙ平面上の多数の交線を特定するための規
則と切削範囲とを入力する。

たとえば、各断面が互いに平行でかつＸ−Ｙ平面に垂直
であり、しかも隣接する断面間の間隔が一定の場合に
は、各断面とＸ−Ｙ平面との交線ＣＶｉ（ｉ＝１，２，
３，・・・）は第４図（Ａ）に示すようになる。従っ
て、かかる場合には第１番目の交線ＣＶ１を特定するデ
ータと、ベクトルの各軸成分（Ｖ_Ｘ，Ｖ_Ｙ）と、互い
に隣接する２本の交線間の距離ｄ_１を入力する。

尚、交線データと距離ｄ_１により切削通路パターンが特
定され、交線の長さとベクトルにより切削範囲が特定
される。又、第４図においてＡ矢印方向を切削方向、Ｂ
矢印方向を送り方向という。

そして、実際には以下に示すコマンド CV1＝・・・・・・； GROUP,1,V_X,V_Y,d₁,i； となる。ここで、GROUP，１は第４図（Ａ）に示すタイ
プの切削通路パターンであることを示し、数値ｉはｉ番
目の曲面ＳＳｉであることを示す。

又、各断面がＸ−Ｙ平面に垂直で、しかも隣接する断面
間の角度が一定の場合には、各断面とＸ−Ｙ平面との交
線ＣＶｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は第４図（Ｂ）に
示すように１点Ｐ_Ｃにおいて順次等角度ｄ_２で交差す
る。従って、かかる場合には第１番目の交線ＣＶ１及び
ポイントＰ_Ｃ（ｘ_Ｃ，ｙ_Ｃ）を特定するデータと、互い
に隣接する２本の交線がなす角度ｄ_２と切削範囲を示す
角度ａを入力する。実際には以下に示すコマンド CV1＝・・・・・・； GROUP,2,x_C,y_C,d₂,a,i； となる。ここで、GROUP，２は第４図（Ｂ）に示すタイ
プの切削通路パターンであることを示す。

更に、各断面がＸ−Ｙ平面に垂直で互いに同心の円筒状
であり、しかも隣接する断面間の間隔が一定の場合に
は、各断面とＸ−Ｙ平面との交線ＣＶｉ（ｉ＝１，２，
３，・・・）は第４図（Ｃ）に示すように同心状の円弧
になる。従って、かかる場合には第１番目の交線ＣＶ１
を特定するデータと、互いに隣接する２本の交線間の距
離ｄ_３と、切削範囲である最大円弧半径ｄｒを入力す
る。実際には以下に示すコマンド CV1＝・・・・・・； GROUP,3,dr,d₃,i； となる。ここで、GROUP，３は第４図（Ｃ）に示すタイ
プの切削通路パターンであることを示す。

尚、第１図の例では、曲面１１には第４図（Ｂ）に示す
切削通路パターンが曲面１２に対しては第４図（Ａ）に
示す切削通路パターンが特定される。

(c)切削通路パターンの特定が終了すれば、つぎに曲面
の切削順序をＣＯＭＰ文とＣＵＴ文で入力する。

第１図の例では COMP,SS2； CUT,SS1； により切削順序が入力される。尚、ＣＵＴ文で特定され
る曲面はメイン曲面（ＳＳ１）であり、ＣＯＰＭＰ文で
特定される曲面はサブ曲面（ＳＳ２）である。そして、
曲面が重なっている部分では切削通路パターンはメイン
曲面がサブ曲面に優先し、またサブ曲面同士では切削順
序が早い曲面が優先する。

(d)必要なデータが入力されるとプロセッサは、まず各
曲面１１、１２を周知の方法で生成する。

尚、第５図に示すように曲面の基準曲線ＢＳＣ１上のｊ
番目の分割点を含む中間断面曲線をＬ_ｃ（ｊ）と表現
し、各中間断面曲線Ｌ_ｃ（ｊ）（ｊ＝１、２、３、・・
・・ｎ）のｉ番目の分割点を連結してなる曲線をＬ
_ｒ（ｉ）と表現するとき、曲線Ｌ_ｃ（ｊ）、Ｌ_ｃ（ｊ＋
１）、Ｌ_ｒ（ｉ）、Ｌ_ｒ（ｉ＋１）により囲まれる四辺
形をパッチＰＴ（ｉ，ｊ）という。そして、パッチＰＴ
（ｉ，ｊ）の４つの頂点Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３、Ｑ_４はそれ
ぞれ曲面生成処理により作成されて曲面記憶メモリ１０
６に記憶される。

以上のステップ(d)により各曲面の生成処理が終了すれ
ば以下のＮＣデータ生成処理を開始する。

(e)まず、１→ｉ，１→ｊとする。

(f)ついで、プロセッサ１０２は、ステップ(b)で与えら
れている第ｊ番目の曲面ＳＳｊの第ｉ番目のＸ−Ｙ平面
上の交線ＣＶｉを求める。

(g)第ｉ番目の交線ＣＶｉが求まれば、プロセッサ１０
２はＣＶｉを交線とするＸ−Ｙ平面に垂直な断面により
第ｊ番目の曲面を切断した時の断面曲線上のポイントを
離散的に求める。

すなわち、プロセッサは第ｊ番目の曲面の各パッチ（第
５図参照）をＸ−Ｙ平面上に投影した投影パッチの辺と
第ｉ番目の交線ＣＶｉとが交差する交差点Ｐ_１ｉ，Ｐ
_２ｉ（第６図参照）の座標値を求める。ついで、該交叉
点に対応する第ｊ番目の曲面上のポイントの座標値を演
算する。すなわち、各交叉点Ｐ_１ｉ，Ｐ_２ｉをＸ−Ｙ平
面上の投影点とする第ｊ番目の曲面上の各ポイントの座
標値を求める。

第６図は曲面上のポイントの座標値を演算する方法説明
図である。三次元曲面上の所定のパッチＰ（ｍ，ｎ）を
Ｘ−Ｙ平面上に投影してなる四辺ｉ_ａ，ｉ_ｂ，ｊ_ａ，ｊ
_ｂのうち所定の２辺と第ｉ番目の交線ＣＶｉとの交叉点
をＰ_１ｉ，Ｐ_２ｉとし、又その座標値を（ｘ_１ｉ，ｙ
_１ｉ），（ｘ_２ｉ，ｙ_２ｉ）とし、更に交線ＣＶｉが交
叉する辺ｉ_ａの端点をＱ_１′，Ｑ_２′、辺ｉ_ｂの端点を
Ｑ_３′，Ｑ_４′とし、点Ｑ_ｉ′（ｉ＝１〜４）に対応す
る三次元曲面上のポイントをＱ_ｉ（ｉ＝１〜４）、各ポ
イントＱ_ｉの座標値を（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）とすれば、
前記交叉点Ｐ_１ｉ，Ｐ_２ｉに対応する曲面上のポイント
Ｐ_１ｉ′，Ｐ_２ｉ′のＺ軸座標値ｚ_１ｉ，ｚ_２ｉは次式 ｚ_１ｉ＝ｚ_１＋（ｚ_２−ｚ_１）（ｘ_１ｉ−ｘ_１）／（ｘ_２−ｘ_１） ｚ_２ｉ＝ｚ_３＋（ｚ_４−ｚ_３）（ｘ_２ｉ−ｘ_３）／（ｘ_４−ｘ_３） により算出される。そして、（ｘ_１ｉ，ｙ_１ｉ，
ｚ_１ｉ）並びに（ｘ_２ｉ，ｙ_２ｉ，ｚ_２ｉ）が曲面上の
ポイントの座標値となる。

(h)第ｊ番目の曲面上のポイントが求まる毎にプロセッ
サは該ポイントが別の曲面（第ｊ′曲面とする）との交
差点（境界点）かどうかをチェックする。尚、第ｊ′曲
面の下になった最初のポイントを交差点（境界点）とす
る。従って、ステップ(g)における投影点に対応する各
曲面上の点を求めそのＺ値の大小で交差点に到達したか
どうかをチェックする。

(i)交差点に到達していなければ、第ｊ番目の曲面の切
削方向境界点に到達したかどうかをチェックする。

切削方向境界点に到達していなければステップ(g)以降
の処理を繰り返す。

(j)しかし切削方向境界点に到達していれば、送り方向
の境界点に到達しているかどうかをチェックする。

(k)送り方向境界点に到達していれば曲面生成処理は終
了し、以後プロセッサは求めたポイントを工具が順次た
どるようにＮＣデータを作成してＮＣデータ作成処理を
完了する。

(l)しかし、ステップ(j)において送り方向終点に到達し
ていなければｉ＋１→ｉ，１→ｊとして送り方向に所定
量ピックフィードした次の交線に対してステップ(f)以
降の処理を繰り返す。

(m)一方ステップ(g)において求めたポイントがステップ
(h)で第ｊ′曲面との交差点（境界点）であると判明す
れば、プロセッサはｊ′→ｊとする。

(n)ついで、プロセッサは該交差点を通り、第ｊ曲面に
対応して設定されている交線ＣＶ_１に平行な交線ＣＶ_ｉ
を求め、ステップ(g)以降の処理を繰り返す。

〈発明の効果〉 以上本発明によれば、複合曲面を構成する各曲面の形状
に合った切削通路パターンに沿って工具を移動させるこ
とができ、加工面を美しく仕上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略説明図、 第２図は本発明を実施する装置のブロック図、 第３図は本発明の処理の流れ図、 第４図は切削通路パターン説明図、 第５図及び第６図は曲面上のポイント算出説明図、 第７図は従来方法説明図である。 １０……複合曲面、 １１、１２……複合曲面を構成する曲面、 １３……曲面１１，１２の境界線、 ２１……放射状の切削通路パターン、 ２２……平行直線群の切削通路パターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つの三次元曲面を合成してな
   る複合曲面のＮＣデータ作成方法において、 それぞれの曲面を特定するデータと各曲面の切削通路パ
   ターンを特定するためのデータを入力し、 １つの曲面の切削開始点から該曲面に設定された切削通
   路パターンに沿って他の曲面との境界点迄離散的にポイ
   ントを求め、 ついで他方の曲面に対して特定されている切削通路パタ
   ーンに沿って離散的に該他方の曲面上のポイントを求
   め、 各ポイントを連続的にたどって複合曲面を生成するＮＣ
   データを作成することを特徴とする複合曲面のＮＣデー
   タ作成方法。