JPH07334221A - 自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ作成装置 - Google Patents
自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ作成装置Info
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- JPH07334221A JPH07334221A JP15038294A JP15038294A JPH07334221A JP H07334221 A JPH07334221 A JP H07334221A JP 15038294 A JP15038294 A JP 15038294A JP 15038294 A JP15038294 A JP 15038294A JP H07334221 A JPH07334221 A JP H07334221A
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- free
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、自由曲面加工データ作成方法及び自
由曲面加工データ作成装置について、工具の空送り等に
よる切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自由曲面を
加工する。 【構成】曲面パツチ群を行列方向に配列して各パツチの
パラメータ方向を合わせた後、ピツクフイードに従つて
列方向の曲面パツチごとに分割点に対応するパラメータ
値を決定する。パラメータ空間において、行方向の始点
パラメータと終点パラメータに対して、列方向の分割パ
ラメータを順番に１つずつずらして対応させてつないだ
線分群を生成する。パラメータ空間における各線分を、
３次元空間中の対応する曲面パツチの曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求める。
由曲面加工データ作成装置について、工具の空送り等に
よる切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自由曲面を
加工する。 【構成】曲面パツチ群を行列方向に配列して各パツチの
パラメータ方向を合わせた後、ピツクフイードに従つて
列方向の曲面パツチごとに分割点に対応するパラメータ
値を決定する。パラメータ空間において、行方向の始点
パラメータと終点パラメータに対して、列方向の分割パ
ラメータを順番に１つずつずらして対応させてつないだ
線分群を生成する。パラメータ空間における各線分を、
３次元空間中の対応する曲面パツチの曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求める。
Description
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図６） 作用 実施例 （１）ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの全体構成（図１） （２）自由曲面加工データ作成方法 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は自由曲面加工データ作成
方法及び自由曲面加工データ作成装置に関し、例えばＣ
ＡＤ（computer aided design ）、又はＣＡＭ（comput
er aided manufacturing）などにおいて、自由曲面をも
つた形状を生成する場合に適用し得る。
方法及び自由曲面加工データ作成装置に関し、例えばＣ
ＡＤ（computer aided design ）、又はＣＡＭ（comput
er aided manufacturing）などにおいて、自由曲面をも
つた形状を生成する場合に適用し得る。
【０００３】
【従来の技術】例えばＣＡＤの手法を用いて自由曲面を
もつた物体の形状をデザインする場合（geometric mode
ling）、一般にデザイナは、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定のベクト
ル関数を用いてコンピユータによつて演算させることよ
り、いわゆるワイヤーフレームで表現された曲面を作成
する。かくして境界曲線によつて囲まれた多数の枠組み
空間を形成することができる（このような処理を以下枠
組み処理と呼ぶ）。
もつた物体の形状をデザインする場合（geometric mode
ling）、一般にデザイナは、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定のベクト
ル関数を用いてコンピユータによつて演算させることよ
り、いわゆるワイヤーフレームで表現された曲面を作成
する。かくして境界曲線によつて囲まれた多数の枠組み
空間を形成することができる（このような処理を以下枠
組み処理と呼ぶ）。
【０００４】かかる枠組み処理によつて形成された境界
曲線網は、それ自体デザイナがデザインしようとする大
まかな形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線
を用いて所定のベクトル関数によつ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、
これをパツチと呼ぶ。
曲線網は、それ自体デザイナがデザインしようとする大
まかな形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線
を用いて所定のベクトル関数によつ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、
これをパツチと呼ぶ。
【０００５】従来この種のＣＡＤシステムにおいては、
境界曲線網を表現するベクトル関数として、計算が容易
な例えばベジエ（Bezier）式、Ｂ−スプライン（B-Spli
ne）式でなる３次のテンソル積が用いられており、例え
ば形状的に特殊な特徴がないような自由曲面を数式表現
するには最適であると考えられている。すわなち形状的
に特殊な特徴がないような自由曲面は、空間に与えられ
た点をｘｙ平面上に投影したとき、当該投影された点が
規則的にマトリクス状に並んでいることが多く、この投
影点の数がｍ×ｎで表されるとき、当該枠組み空間を３
次ベジエ式で表される四辺形パツチを用いて容易に張る
ことができることが知られている。しかしこの従来の数
式表現は、形状的に特徴がある曲面（例えば大きく歪ん
だ形状をもつ曲面）に適用する場合には、パツチ相互間
の接続方法に困難があり、高度な数学的演算処理を実行
する必要があるため、コンピユータによる演算処理が複
雑かつ膨大になると共に、演算時間が長大になる問題が
あつた。
境界曲線網を表現するベクトル関数として、計算が容易
な例えばベジエ（Bezier）式、Ｂ−スプライン（B-Spli
ne）式でなる３次のテンソル積が用いられており、例え
ば形状的に特殊な特徴がないような自由曲面を数式表現
するには最適であると考えられている。すわなち形状的
に特殊な特徴がないような自由曲面は、空間に与えられ
た点をｘｙ平面上に投影したとき、当該投影された点が
規則的にマトリクス状に並んでいることが多く、この投
影点の数がｍ×ｎで表されるとき、当該枠組み空間を３
次ベジエ式で表される四辺形パツチを用いて容易に張る
ことができることが知られている。しかしこの従来の数
式表現は、形状的に特徴がある曲面（例えば大きく歪ん
だ形状をもつ曲面）に適用する場合には、パツチ相互間
の接続方法に困難があり、高度な数学的演算処理を実行
する必要があるため、コンピユータによる演算処理が複
雑かつ膨大になると共に、演算時間が長大になる問題が
あつた。
【０００６】この問題を解決する方法として、隣合う枠
組み空間の共有境界について、接平面連続の条件を満足
するような内部の制御点を求め、当該内部の制御点によ
つて決まる自由曲面を表すベクトル関数によつて、自由
曲面でなるパツチを張る方法が提案されている（特願昭
60-277448号）。
組み空間の共有境界について、接平面連続の条件を満足
するような内部の制御点を求め、当該内部の制御点によ
つて決まる自由曲面を表すベクトル関数によつて、自由
曲面でなるパツチを張る方法が提案されている（特願昭
60-277448号）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して生成されたパツチで表される外形形状の製品を、例
えばＣＡＤ／ＣＡＭシステムとしての３軸制御型ＮＣフ
ライス盤を用いて切削加工する場合の自由曲面加工用の
工具径路を生成するシステムにおいては、種々の加工方
法が知られている。この加工方法としては、与えられた
自由曲面形状を平行な平面で切断することにより得られ
る断面線に沿つて加工する等方向加工方法や、ｚ軸に平
行な平面で切断した断面線に沿つて加工する等高線加工
方法や、パラメータ曲面により表現された自由曲面形状
を等パラメータに沿つて加工する等パラメータ加工方法
が知られている。
して生成されたパツチで表される外形形状の製品を、例
えばＣＡＤ／ＣＡＭシステムとしての３軸制御型ＮＣフ
ライス盤を用いて切削加工する場合の自由曲面加工用の
工具径路を生成するシステムにおいては、種々の加工方
法が知られている。この加工方法としては、与えられた
自由曲面形状を平行な平面で切断することにより得られ
る断面線に沿つて加工する等方向加工方法や、ｚ軸に平
行な平面で切断した断面線に沿つて加工する等高線加工
方法や、パラメータ曲面により表現された自由曲面形状
を等パラメータに沿つて加工する等パラメータ加工方法
が知られている。
【０００８】ところがこれらの加工方法では、工具が断
面から次の断面に移るときやパラメータから次のパラメ
ータに移動する毎に工具を空送りしなければならないた
め、空送りの分だけ加工速度が遅くなり加工時間を要す
るという問題があつた。また工具が空送りから切削に移
行して形状に接触するときに切削抵抗の急激な変化が生
ずるため、その部分の仕上がりが悪くなり加工用の仕上
がりが一様にならないという問題があつた。また工具に
よる空送りと切削送りが繰り返えされるため、切削抵抗
の断続的な変化によつて金属疲労が加算、蓄積され、工
具の寿命が短くなるという問題があつた。
面から次の断面に移るときやパラメータから次のパラメ
ータに移動する毎に工具を空送りしなければならないた
め、空送りの分だけ加工速度が遅くなり加工時間を要す
るという問題があつた。また工具が空送りから切削に移
行して形状に接触するときに切削抵抗の急激な変化が生
ずるため、その部分の仕上がりが悪くなり加工用の仕上
がりが一様にならないという問題があつた。また工具に
よる空送りと切削送りが繰り返えされるため、切削抵抗
の断続的な変化によつて金属疲労が加算、蓄積され、工
具の寿命が短くなるという問題があつた。
【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、工具の空送り等による切削抵抗の変化を最小限に
し、効率良く自由曲面を加工し得る自由曲面加工データ
作成方法及び自由曲面加工データ作成装置を提案しよう
とするものである。
で、工具の空送り等による切削抵抗の変化を最小限に
し、効率良く自由曲面を加工し得る自由曲面加工データ
作成方法及び自由曲面加工データ作成装置を提案しよう
とするものである。
【００１０】
【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、複数のパツチによつて形成された
自由曲面を切削目標として、工具を用いて切削加工する
際に、工具の移動径路を表す自由曲面加工データを生成
する自由曲面加工データ作成方法において、自由曲面の
全体又は一部を構成するループ状かつ格子状に配列され
た曲面パツチ群を取り出して当該各曲面パツチを行列方
向に順番に配置すると共に各曲面パツチのパラメータ方
向を合わせ、自由曲面の加工精度を工具に応じて決める
ピツクフイードに従つて、列方向に配置された各曲面パ
ツチを基準エツジで分割して、各曲面パツチごとの分割
点に対応するパラメータ値を決定し、パラメータ空間に
おいて、行方向の始点パラメータにおける列方向の分割
パラメータ（ｔ0 〜ｔ3 ）を、当該分割パラメータ（ｔ
0 〜ｔ3 ）に対応する行方向の終点パラメータにおける
列方向の分割パラメータ（ｔ1 〜ｔ4 ）に対して１つず
らして対応させて、当該分割パラメータ間をつないで線
分群を生成し、パラメータ空間における各線分群を３次
元空間中の対応する曲面パツチ上の曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求めて、工具の移動径路を表す自由曲面加工
データを生成するようにした。
め本発明においては、複数のパツチによつて形成された
自由曲面を切削目標として、工具を用いて切削加工する
際に、工具の移動径路を表す自由曲面加工データを生成
する自由曲面加工データ作成方法において、自由曲面の
全体又は一部を構成するループ状かつ格子状に配列され
た曲面パツチ群を取り出して当該各曲面パツチを行列方
向に順番に配置すると共に各曲面パツチのパラメータ方
向を合わせ、自由曲面の加工精度を工具に応じて決める
ピツクフイードに従つて、列方向に配置された各曲面パ
ツチを基準エツジで分割して、各曲面パツチごとの分割
点に対応するパラメータ値を決定し、パラメータ空間に
おいて、行方向の始点パラメータにおける列方向の分割
パラメータ（ｔ0 〜ｔ3 ）を、当該分割パラメータ（ｔ
0 〜ｔ3 ）に対応する行方向の終点パラメータにおける
列方向の分割パラメータ（ｔ1 〜ｔ4 ）に対して１つず
らして対応させて、当該分割パラメータ間をつないで線
分群を生成し、パラメータ空間における各線分群を３次
元空間中の対応する曲面パツチ上の曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求めて、工具の移動径路を表す自由曲面加工
データを生成するようにした。
【００１１】また本発明においては、複数のパツチによ
つて形成された自由曲面を切削目標として、工具を用い
て切削加工する際に、工具の移動径路を表す自由曲面加
工データを生成する自由曲面加工データ作成装置におい
て、自由曲面の全体又は一部を構成するループ状かつ格
子状に配列された曲面パツチ群を取り出して当該各曲面
パツチを行列方向に順番に配置すると共に各曲面パツチ
のパラメータ方向を合わせる準備手段と、自由曲面の加
工精度を工具に応じて決めるピツクフイードに従つて、
列方向に配置された各曲面パツチを基準エツジで分割し
て、各曲面パツチごとの分割点に対応するパラメータ値
を決定する分割点決定手段と、パラメータ空間におい
て、行方向の始点パラメータにおける列方向の分割パラ
メータ（ｔ0 〜ｔ3 ）を、当該分割パラメータ（ｔ0 〜
ｔ3 ）に対応する行方向の終点パラメータにおける列方
向の分割パラメータ（ｔ1 〜ｔ4 ）に対して１つずらし
て対応させて、当該分割パラメータ間をつないで線分群
を生成する線分生成手段と、パラメータ空間における各
線分群を３次元空間中の対応する曲面パツチ上の曲線セ
グメントとし、当該曲線セグメントを所定の加工精度に
従つて分割して点列を求める径路生成手段とを設けるよ
うにした。
つて形成された自由曲面を切削目標として、工具を用い
て切削加工する際に、工具の移動径路を表す自由曲面加
工データを生成する自由曲面加工データ作成装置におい
て、自由曲面の全体又は一部を構成するループ状かつ格
子状に配列された曲面パツチ群を取り出して当該各曲面
パツチを行列方向に順番に配置すると共に各曲面パツチ
のパラメータ方向を合わせる準備手段と、自由曲面の加
工精度を工具に応じて決めるピツクフイードに従つて、
列方向に配置された各曲面パツチを基準エツジで分割し
て、各曲面パツチごとの分割点に対応するパラメータ値
を決定する分割点決定手段と、パラメータ空間におい
て、行方向の始点パラメータにおける列方向の分割パラ
メータ（ｔ0 〜ｔ3 ）を、当該分割パラメータ（ｔ0 〜
ｔ3 ）に対応する行方向の終点パラメータにおける列方
向の分割パラメータ（ｔ1 〜ｔ4 ）に対して１つずらし
て対応させて、当該分割パラメータ間をつないで線分群
を生成する線分生成手段と、パラメータ空間における各
線分群を３次元空間中の対応する曲面パツチ上の曲線セ
グメントとし、当該曲線セグメントを所定の加工精度に
従つて分割して点列を求める径路生成手段とを設けるよ
うにした。
【００１２】
【作用】曲面パツチ群を行列方向に配列して各パツチの
パラメータ方向を合わせた後、ピツクフイードに従つて
列方向の曲面パツチごとに分割点に対応するパラメータ
値を決定する。パラメータ空間において、行方向の始点
パラメータと終点パラメータに対して、列方向の分割パ
ラメータを順番に１つずつずらして対応させてつないだ
線分群を生成する。パラメータ空間における各線分を、
３次元空間中の対応する曲面パツチの曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求める。これにより、工具の空送り等による
切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自由曲面を加工
するための自由曲面加工データを生成し得るので、加工
面の仕上がりを一様に滑らかにすることができると共
に、工具における金属疲労の加算や蓄積を最小限にする
ことができる。
パラメータ方向を合わせた後、ピツクフイードに従つて
列方向の曲面パツチごとに分割点に対応するパラメータ
値を決定する。パラメータ空間において、行方向の始点
パラメータと終点パラメータに対して、列方向の分割パ
ラメータを順番に１つずつずらして対応させてつないだ
線分群を生成する。パラメータ空間における各線分を、
３次元空間中の対応する曲面パツチの曲線セグメントと
し、当該曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割
して点列を求める。これにより、工具の空送り等による
切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自由曲面を加工
するための自由曲面加工データを生成し得るので、加工
面の仕上がりを一様に滑らかにすることができると共
に、工具における金属疲労の加算や蓄積を最小限にする
ことができる。
【００１３】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
する。
【００１４】（１）ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの全体構成 図１において、１は全体としてＣＡＤ／ＣＡＭシステム
を示し、自由曲面作成装置２で自由曲面を表す形状デー
タＤＴS を作成した後、工具径路作成装置３で切削加工
用の加工データＤＴCLを作成する。
を示し、自由曲面作成装置２で自由曲面を表す形状デー
タＤＴS を作成した後、工具径路作成装置３で切削加工
用の加工データＤＴCLを作成する。
【００１５】すなわち自由曲面作成装置２は、中央処理
装置（ＣＰＵ）を有し、表示装置４の表示に応答して入
力装置５を操作することにより、デザイナが指定入力し
たワイヤフレームモデルに３次のベジエ式を用いてパツ
チを張つた後、当該パツチを接続し直すことにより、自
由曲面を有する物体の形状データＤＴS を作成する。
装置（ＣＰＵ）を有し、表示装置４の表示に応答して入
力装置５を操作することにより、デザイナが指定入力し
たワイヤフレームモデルに３次のベジエ式を用いてパツ
チを張つた後、当該パツチを接続し直すことにより、自
由曲面を有する物体の形状データＤＴS を作成する。
【００１６】これに対して工具径路作成装置３は、形状
データＤＴS に基づいて、金型を荒加工及び仕上げする
加工データＤＴCLを作成した後、当該荒加工用及び仕上
げ加工用の加工データＤＴCLを、例えばフロツピデイス
ク６を介して、ＮＣミーリングマシン７に出力する。Ｎ
Ｃミーリングマシン７は、当該加工データＤＴCLに基づ
いて例えばＮＣフライス盤を駆動し、これにより形状デ
ータＤＴS で表される製品の金型を作成する。
データＤＴS に基づいて、金型を荒加工及び仕上げする
加工データＤＴCLを作成した後、当該荒加工用及び仕上
げ加工用の加工データＤＴCLを、例えばフロツピデイス
ク６を介して、ＮＣミーリングマシン７に出力する。Ｎ
Ｃミーリングマシン７は、当該加工データＤＴCLに基づ
いて例えばＮＣフライス盤を駆動し、これにより形状デ
ータＤＴS で表される製品の金型を作成する。
【００１７】（２）自由曲面加工データ作成方法 工具径路装置３は、本発明の実施例による自由曲面加工
データＤＴCLを図２に示すフローチヤートに従つて作成
し、図３に示すような１本につながつたスパイラル曲線
を得る。ステツプＳＰ１より開始してステツプＳＰ２に
おいて、３次のベジエパツチ群で表現される自由曲面形
状の全体又は部分を構成するループ状かつ格子状に配列
された曲面パツチ群を取り出して、この曲面パツチすべ
てを図４に示すように行方向及び列方向に順番に配置す
ると共に、各パツチのパラメータ方向を合わせる。
データＤＴCLを図２に示すフローチヤートに従つて作成
し、図３に示すような１本につながつたスパイラル曲線
を得る。ステツプＳＰ１より開始してステツプＳＰ２に
おいて、３次のベジエパツチ群で表現される自由曲面形
状の全体又は部分を構成するループ状かつ格子状に配列
された曲面パツチ群を取り出して、この曲面パツチすべ
てを図４に示すように行方向及び列方向に順番に配置す
ると共に、各パツチのパラメータ方向を合わせる。
【００１８】次に、指定されたピツクフイードに従つ
て、１列目の各曲面パツチを基準エツジで分割し、分割
点に対応するパラメータ値（ｕ、ｖ）を決定する。ここ
でピツクフイードとは、加工精度を工具に応じて決める
パラメータであり、図３に示すスパイラル曲線の１つの
段から次の段までの差である。従つてこの段差が小さけ
れば小さいほど加工精度は向上する。
て、１列目の各曲面パツチを基準エツジで分割し、分割
点に対応するパラメータ値（ｕ、ｖ）を決定する。ここ
でピツクフイードとは、加工精度を工具に応じて決める
パラメータであり、図３に示すスパイラル曲線の１つの
段から次の段までの差である。従つてこの段差が小さけ
れば小さいほど加工精度は向上する。
【００１９】ステツプＳＰ３において、１列目の各曲面
パツチの行番号をｉ、列番号をｊとすると、１列目の各
曲面パツチに対して次式
パツチの行番号をｉ、列番号をｊとすると、１列目の各
曲面パツチに対して次式
【数１】 に従つて、図５に示すように、ステツプＳＰ２で求めら
れた分割点のパラーメタ値（ｕ、ｖ）を格子状に配列さ
れた曲面におけるパラメータ空間（ｓ、ｔ）に変換す
る。
れた分割点のパラーメタ値（ｕ、ｖ）を格子状に配列さ
れた曲面におけるパラメータ空間（ｓ、ｔ）に変換す
る。
【００２０】ステツプＳＰ４では、このｓ−ｔパラメー
タ空間において、行方向の始点パラメータにおける列方
向の分割点を、当該分割点に対応する行方向の終点パラ
メータにおける列方向の分割点に対して１つずらして対
応させて、当該分割点間を結んで線分を生成する。すな
わち図６に示すように、行方向の始点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ0 と行方向の終点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ1、行方向の始点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ1 と行方向の終点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ2 というように、行方向の始点パラ
メータにおける列方向の分割点を行方向の終点パラメー
タにおける列方向の分割点に対して１つずらして結んで
線分を生成する。この生成された線分がスパイラル加工
の元となるパラメータの直線となる。ここで分割点
（０、ｔ0 ）から分割点（ｍ、ｔ1 ）の間を結ぶ直線の
式は、ｓ、ｔに対して次式
タ空間において、行方向の始点パラメータにおける列方
向の分割点を、当該分割点に対応する行方向の終点パラ
メータにおける列方向の分割点に対して１つずらして対
応させて、当該分割点間を結んで線分を生成する。すな
わち図６に示すように、行方向の始点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ0 と行方向の終点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ1、行方向の始点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ1 と行方向の終点パラメータにおけ
る列方向の分割点ｔ2 というように、行方向の始点パラ
メータにおける列方向の分割点を行方向の終点パラメー
タにおける列方向の分割点に対して１つずらして結んで
線分を生成する。この生成された線分がスパイラル加工
の元となるパラメータの直線となる。ここで分割点
（０、ｔ0 ）から分割点（ｍ、ｔ1 ）の間を結ぶ直線の
式は、ｓ、ｔに対して次式
【数２】 となる。次に図６に示すように、この直線と曲面パツチ
の境界に対応するｓ−ｔ格子線との交点（ｓ、ｔ）を求
める。
の境界に対応するｓ−ｔ格子線との交点（ｓ、ｔ）を求
める。
【００２１】ステツプＳＰ５において、各曲面パツチに
対して、その行番号をｉ、列番号をｊとすると、次式
対して、その行番号をｉ、列番号をｊとすると、次式
【数３】 に従つて、ステツプＳＰ４で求めた、直線とｓ−ｔ格子
線との交点（ｓ、ｔ）を各曲面パツチごとのパラメータ
値（ｕ、ｖ）に変換する。
線との交点（ｓ、ｔ）を各曲面パツチごとのパラメータ
値（ｕ、ｖ）に変換する。
【００２２】次にステツプＳＰ６において、各曲面パツ
チのパラメータ空間上で、ステツプＳＰ４でパラメータ
値（ｕ、ｖ）に変換された交点を結んだ線分は、図７に
示すように３次元空間中では曲面パツチ上で次式
チのパラメータ空間上で、ステツプＳＰ４でパラメータ
値（ｕ、ｖ）に変換された交点を結んだ線分は、図７に
示すように３次元空間中では曲面パツチ上で次式
【数４】 で示される曲線セグメントとなる。ここでベクトルＳ＝
ベクトルＳ(u、v)はベジエ曲面式である。
ベクトルＳ(u、v)はベジエ曲面式である。
【００２３】次に図８に示すように、この曲線セグメン
トに対して、指定された工具種類、工具径により次式
トに対して、指定された工具種類、工具径により次式
【数５】 を用いて工具先端位置ベクトル点Ｐ1 を与える曲線セグ
メントを得、この曲線セグメントを指定された加工精度
に従つて分割して工具径路となる点列を求める。ここで
ベクトル点Ｐは曲面と工具との接点、ｍはベクトル点Ｐ
における法線ベクトル、ｍxyは法線ベクトルのｘ、ｙ成
分を取り出して正規化したものである。
メントを得、この曲線セグメントを指定された加工精度
に従つて分割して工具径路となる点列を求める。ここで
ベクトル点Ｐは曲面と工具との接点、ｍはベクトル点Ｐ
における法線ベクトル、ｍxyは法線ベクトルのｘ、ｙ成
分を取り出して正規化したものである。
【００２４】最後にステツプＳＰ７において、ステツプ
ＳＰ６で得られた点列を順番につなげて、ステツプＳＰ
８で終了する。この結果図３に示すように、加工物の入
口側から抜け側まで空送りなしで１本でつながつたスパ
イラル状の工具径路を得ることができる。
ＳＰ６で得られた点列を順番につなげて、ステツプＳＰ
８で終了する。この結果図３に示すように、加工物の入
口側から抜け側まで空送りなしで１本でつながつたスパ
イラル状の工具径路を得ることができる。
【００２５】以上の構成によれば、工具径路を１本のス
パイラル曲線にし得るので、工具を空送りする必要がな
くなり、加工時間を短縮することができる。また工具が
空送りから切削に移行する回数が１回だけになるので切
削抵抗の急激な変化を回避でき、加工面の仕上がりを一
様に滑らかにすることができる。さらに空送りと切削送
りの繰り返しによる切削抵抗の断続的な変化を回避する
ことができるので、金属疲労の加算や蓄積を最小限にす
ることができ、これにより工具の寿命を一段と長くする
ことができる。
パイラル曲線にし得るので、工具を空送りする必要がな
くなり、加工時間を短縮することができる。また工具が
空送りから切削に移行する回数が１回だけになるので切
削抵抗の急激な変化を回避でき、加工面の仕上がりを一
様に滑らかにすることができる。さらに空送りと切削送
りの繰り返しによる切削抵抗の断続的な変化を回避する
ことができるので、金属疲労の加算や蓄積を最小限にす
ることができ、これにより工具の寿命を一段と長くする
ことができる。
【００２６】なお本発明においては、ループ状かつ格子
状に配列された曲面パツチ群で構成される自由曲面形状
に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えばＮＵＲＢＳ（Non Uniform Rational B-Splin
e ）や有理ベジエのような等パラメータ曲面に適用する
ことができる。
状に配列された曲面パツチ群で構成される自由曲面形状
に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えばＮＵＲＢＳ（Non Uniform Rational B-Splin
e ）や有理ベジエのような等パラメータ曲面に適用する
ことができる。
【００２７】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、工具の空
送り等による切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自
由曲面を加工するための自由曲面加工データを生成し得
る自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ
作成装置を実現でき、かくして、加工面の仕上がりを一
様に滑らかにすることができると共に、工具における金
属疲労の加算や蓄積を最小限にすることができる。従つ
てＣＡＤ／ＣＡＭシステムとしての有用性を格段的に向
上し得る。
送り等による切削抵抗の変化を最小限にし、効率良く自
由曲面を加工するための自由曲面加工データを生成し得
る自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ
作成装置を実現でき、かくして、加工面の仕上がりを一
様に滑らかにすることができると共に、工具における金
属疲労の加算や蓄積を最小限にすることができる。従つ
てＣＡＤ／ＣＡＭシステムとしての有用性を格段的に向
上し得る。
【図１】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システムの一実施例の全体構成を
示すブロツク図である。
用したＣＡＤ／ＣＡＭシステムの一実施例の全体構成を
示すブロツク図である。
【図２】本発明の実施例による自由曲面加工データ作成
方法の処理手順を示すフローチヤートである。
方法の処理手順を示すフローチヤートである。
【図３】本発明の実施例により得られる工具径路を示す
略線図である。
略線図である。
【図４】３次元空間中でループ状かつ格子状に配列され
た３次のベジエ曲面パツチ群に対して、パツチすべてを
行列方向に順番に配置し、各パツチのパラメータ方向を
合わせた自由曲面形状を示す略線図である。
た３次のベジエ曲面パツチ群に対して、パツチすべてを
行列方向に順番に配置し、各パツチのパラメータ方向を
合わせた自由曲面形状を示す略線図である。
【図５】曲面パツチごとのｕ−ｖパラメータ空間と曲面
全体のｓ−ｔパラメータ空間の関係を示した略線図であ
る。
全体のｓ−ｔパラメータ空間の関係を示した略線図であ
る。
【図６】ｓ−ｔパラメータ空間において分割点同士を１
つずつずらして結んで生成した線分群と当該線分群及び
ｓ−ｔ格子線の交点とを示す略線図である。
つずつずらして結んで生成した線分群と当該線分群及び
ｓ−ｔ格子線の交点とを示す略線図である。
【図７】曲面パツチのｕ−ｖパラメータ空間での線分と
３次元空間での曲面パツチ上の曲線セグメントとの関係
を示す略線図である。
３次元空間での曲面パツチ上の曲線セグメントとの関係
を示す略線図である。
【図８】工具先端位置を決定するための説明に供する略
線図である。
線図である。
１……ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、２……自由曲面作成装
置、３……工具径路作成装置、４……表示装置、５……
入力装置、６……フロツピデイスク、７……ＮＣミーリ
ングマシン。
置、３……工具径路作成装置、４……表示装置、５……
入力装置、６……フロツピデイスク、７……ＮＣミーリ
ングマシン。
Claims (2)
- 【請求項１】複数のパツチによつて形成された自由曲面
を切削目標として、工具を用いて切削加工する際に、上
記工具の移動径路を表す自由曲面加工データを生成する
自由曲面加工データ作成方法において、 上記自由曲面の全体又は一部を構成するループ状かつ格
子状に配列された曲面パツチ群を取り出して当該各曲面
パツチを行列方向に順番に配置すると共に上記各曲面パ
ツチのパラメータ方向を合わせ、 上記自由曲面の加工精度を上記工具に応じて決めるピツ
クフイードに従つて、上記列方向に配置された各曲面パ
ツチを基準エツジで分割して、上記各曲面パツチごとの
分割点に対応するパラメータ値を決定し、 パラメータ空間において、行方向の始点パラメータにお
ける列方向の分割パラメータを、当該分割パラメータに
対応する行方向の終点パラメータにおける列方向の分割
パラメータに対して１つずらして対応させて、当該分割
パラメータ間をつないで線分群を生成し、 上記パラメータ空間における上記各線分群を３次元空間
中の対応する曲面パツチ上の曲線セグメントとし、当該
曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割して点列
を求めて、上記工具の移動径路を表す自由曲面加工デー
タを生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。 - 【請求項２】複数のパツチによつて形成された自由曲面
を切削目標として、工具を用いて切削加工する際に、上
記工具の移動径路を表す自由曲面加工データを生成する
自由曲面加工データ作成装置において、 上記自由曲面の全体又は一部を構成するループ状かつ格
子状に配列された曲面パツチ群を取り出して当該各曲面
パツチを行列方向に順番に配置すると共に上記各曲面パ
ツチのパラメータ方向を合わせる準備手段と、 上記自由曲面の加工精度を上記工具に応じて決めるピツ
クフイードに従つて、上記列方向に配置された各曲面パ
ツチを基準エツジで分割して、上記各曲面パツチごとの
分割点に対応するパラメータ値を決定する分割点決定手
段と、 パラメータ空間において、行方向の始点パラメータにお
ける列方向の分割パラメータを、当該分割パラメータに
対応する行方向の終点パラメータにおける列方向の分割
パラメータに対して１つずらして対応させて、当該分割
パラメータ間をつないで線分群を生成する線分生成手段
と、 上記パラメータ空間における上記各線分群を３次元空間
中の対応する曲面パツチ上の曲線セグメントとし、当該
曲線セグメントを所定の加工精度に従つて分割して点列
を求める径路生成手段とを具えることを特徴とする自由
曲面加工データ作成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15038294A JPH07334221A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ作成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15038294A JPH07334221A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ作成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07334221A true JPH07334221A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15495781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15038294A Pending JPH07334221A (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 自由曲面加工データ作成方法及び自由曲面加工データ作成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07334221A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1083326A (ja) * | 1996-05-01 | 1998-03-31 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | トレース・データ収集方法およびコンピュータ読み取り可能コード |
| WO2011117915A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置及び数値制御方法 |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP15038294A patent/JPH07334221A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1083326A (ja) * | 1996-05-01 | 1998-03-31 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | トレース・データ収集方法およびコンピュータ読み取り可能コード |
| WO2011117915A1 (ja) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置及び数値制御方法 |
| JP5079165B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2012-11-21 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置及び数値制御方法 |
| CN102812406A (zh) * | 2010-03-24 | 2012-12-05 | 三菱电机株式会社 | 数控装置及数控方法 |
| DE112010005411T5 (de) | 2010-03-24 | 2013-01-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerische-Steuerung-Vorrichtung und Numerische -Steuerung - Verfahren |
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