JPH0767658B2 - 曲面生成方法および数値制御加工方法 - Google Patents

曲面生成方法および数値制御加工方法

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JPH0767658B2
JPH0767658B2 JP57040451A JP4045182A JPH0767658B2 JP H0767658 B2 JPH0767658 B2 JP H0767658B2 JP 57040451 A JP57040451 A JP 57040451A JP 4045182 A JP4045182 A JP 4045182A JP H0767658 B2 JPH0767658 B2 JP H0767658B2
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arcs
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curved
computer
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/34Director, elements to supervisory
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    • G05B2219/35114Generation of connection between two or more surfaces

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2つの曲面を指定された半径で滑らかに接続す
る、フィレット曲面を生成する方法、および、その曲面
に基づき数値制御工作機械を制御する方法に関する。
従来、自由曲面形状の2曲面間に付加する、半径が一定
あるいは可変のフィレット曲面は、数値データであらわ
すことができかなったために数値制御工作機械で加工す
ることができなかった。そのために倣い加工や放電加工
に頼らざるを得ず、加工精度が悪いとか加工工数が大き
いという問題点があった。
本願発明の第1の目的は、任意の形状を有する二つの面
に対して、これらを滑らかに接続するための、これらに
接する曲面(フィレット曲面)を精度よく加工すること
ができる数値制御加工方法を提供することである。
本願発明の第2の目的は、任意の形状を有する二つの面
に対して、これらを滑らかに接続するための、これらに
接する曲面(フィレット曲面)を計算機を使用して簡単
に生成できる曲面生成方法を提供することである。
上記第1の目的を達成するために、本願第1の発明で
は、第1、第2の曲面の相貫線の方向に配列され、それ
ぞれ第1、第2の曲面の上に両端を有する複数の円弧
を、第1、第2の曲面を表すデータに基づいて計算機に
より決定し、決定された複数の円弧の両端の円弧を相対
する二つの辺として含み、該決定された円弧の内、該両
端の円弧以外の円弧をその面内に含み、該決定された複
数の円弧のそれぞれの両端で該第1、第2の曲面に接続
されるように、該第3の曲面を数値制御工作機械を用い
て加工する。
さらに、上記第2の目的を達成するために、本願第2の
発明では、上記第1の発明で使用するのに好適な曲面生
成方法を提供する。すなわち、第1、第2の曲面の相貫
線の方向に配列され、それぞれ第1、第2の曲面の上に
両端を有する複数の円弧を決定し、上記複数の円弧の、
該第1の曲面の上の端点を連ねる、該第1の曲面上に位
置する第1の輪郭曲線を計算機により決定し、上記複数
の円弧の、該第2の曲面の上の端点を連ねる、該第2の
曲面上に位置する第2の輪郭曲線を計算機により決定
し、この決定された複数の円弧、第1、第2の輪郭曲線
を使用して、本願第1の発明と同様な条件を満たすよう
に、第3の曲面を計算機により決定する。
以下、本発明一実施例を第1,2,3,4,5,6,7,8図により説
明する。
第1図は全体構成を示しており、cpu3の入力データとし
て、フィレット曲面を付加する2曲面データを与える。
この曲面データは解析曲面の場合にはS1(x,y,z)=o,S
2(x,y,z)=oとして与え、自由曲面の場合には、第2
図に示すように曲面パラメータu,vが整数値をとるu,vの
格子点、たとえば6での位置座標x,y,zとu,v方向の接線
ベクトルで与える。cpu3では、曲面データ1,2に基づき
第3図に示す処理の流れによりフィレット曲面データを
得る。フィレット曲面データは、第2図と同一形式をと
る。次にこのフィレット曲面データに基づき数値制御工
作機械(以下、NCと略す。)4を駆動するために、cpu3
内ではNCのカッタの動きを制御するデータ5をNC4に掃
き出す。
以上が全体構成である。次にフィレット曲面データを得
る方法を第4,5図を用いて述べる。
なお、第4図はわかり易くするために曲面1,2の裏側か
らみた図である。
まず、曲面1,2の相貫線7上の点18で7に垂直な平面
(切断面)8の方程式を得る。切断面8の作成間隔は7
の曲率変化に応じて決め、相貫線7上で始点16から終点
17方向(またはこの逆方向)に順次16,24,25…と作成位
置を決める。次に7と曲面1,2との交線9,10を切断面7
上で交線9,10の法線方向へオフセットする。
オフセット式は、交線9をC1(t),10をC2(t),オ
フセット量R、パラメータtに対応するC1(t)),C2
(t)上の点における切断面上の単位法線ベクトルをN1
(t),N2(t)とおくとC1(t),C2(t)を各々オフ
セットした曲線▲Cm 1▼(t),▲Cm 2▼(t)は ▲Cm j▼(t)=Cj(t)+R・Nj(t) (j=1,
2) で与えられる。オフセット量Rは切断面7の位置より決
められる、フィレット曲面の半径である。
今、指定されたフィレットの半径が相貫線7上の始点16
でR1,終点17でR2とすると相貫線上のある点18における
フィレット曲面の半径は R=R1+f(l) ここで、lは始点16から点18までの相貫曲線長、f
(l)は始点16,終点17間の全相貫線長Lとするとf
(o)=o,f(L)=R2−R1を満足する、関数である。
f(l)の一例としては なる関数をあげることができる。
こうしてオフセットした曲線11,12の交点13が発生させ
る円弧の中心位置となる。この交点13に対応する交線9,
10上の点14,15が円弧の両端点となるため、円弧の方程
式は一意に定まる。
以上の手順を位置の異なる、複数の切断面について繰返
すことにより第6図に示すように曲面1,2側で各々円弧
端点列26,27,28…を滑らかに接続するB−スプライン曲
線を作成し、フィレット曲面の境界曲線20,22の式を得
る。
フィレット曲面の他の境界曲線19,21は円弧である。境
界曲線19,20,21,22をC1(u),C2(v),C3(u) C
4(v)としたとき、フィレット曲面式S(u,v)はよく
知られているCns式により次式で与えられる。例え
ば、S.A.Coons著「Surfaces for Computer Aided Desig
n」(Massachusetts Institute of Technology,1964)
参照。
S(u,v)=C1(u){1−φ(v)} +C2(v){1−φ(u)} +C3(u)φ(u)+C4(v)φ(u) −PA{1−φ(u)}{1−φ(v)} −PBφ(u){1−φ(v)} −PCφ(u){1−φ(v)} −PD{1−φ(u)}φ(v) ここで PA=C1(o)=C2(o) PB=C1(1)=C4(o) PC=C3(1)=C4(1) PD=C2(1)=C3(o) φ(x)はブレンディング関数 S(u,v)はx,y,z座標値で得られる。
このようにして得られたフィレット曲面式に基づき、数
値制御工作機械で加工するための制御データを得る方法
を第8図で説明する。
u方向にカッタを動かして曲面を切削するにはu=u1,v
=v1に対応する点Pの位置からu=u1+△u,v=v1に対
応する点Qまでカッタを動かすことにより可能である。
Cns式により、u,vを与えたときの位置座標値x,y,z
は求められるから、点P(X1,Y1,Z1)から点Q(x2,y2,
z2)への偏差△x=x2−x1,△y=y2−y1,△z=z2−z1
を数値制御工作機械へ掃き出すことにより、カッタ位置
を制御する。以下、同様に△uずつuを変化させv=v1
曲線上でカッタを移動させ、次にvを△vだけ変化させ
た、v=v1+△v曲線上でカッタを動かすことによりフ
ィレット曲面を切削する。
以上述べたように本実施例により、指定された自曲面形
状に対し、複数箇所で指定された半径をもつフィレット
曲面が数値データで表わすことができる。さらに、本発
明の方法を用いて、従来、倣い加工によっていたフィレ
ット曲面が多用される家電製品の外形状などの金型加工
が数値制御工作機械を用いて加工可能になった。
さらに、これによって加工上の制御約からくるデザイン
上の制約が解消され、金型製作期間の15〜40%短縮、加
工精度の1桁向上、材料費の20〜35%節減の効果があ
る。
以上の実施例から明らかなとおり、本実施例による数値
加工制御方法では、第1、第2の面を表すデータに基づ
いて、第1、第2の面に対するフィレット曲面を計算機
を用いて生成し、この生成されたフィレット曲面に基づ
いて数値制御工作機械を駆動するデータを生成し、この
生成されたデータに基づいて数値制御工作機械を駆動す
る。
その際、このフィレット曲面の生成にあたっては、第
1、第2の面の相貫線の方向に配列され、第1、第2の
面に接し、それぞれ上記相貫線の方向の異なる位置で
の、生成すべきフィレット曲面の断面形状曲線を表す複
数の曲線(具体的には複数の円弧)を決定し、上記複数
の曲線と第1の面との接点を用いて第1の面上に位置す
る第1の輪郭曲線を決定し、上記複数の曲線と第2の面
との接点を用いて第2の面上に位置する第2の輪郭曲線
を決定し、これらの第1、第2の輪郭曲線と上記複数の
曲線を含み、第1、第2の面に接する曲面を決定する。
この結果、任意の形状を有する第1、第2の面に対して
フィレット曲面を精度よく生成しさらにこの曲面を数値
制御工作機械を用いて精度よく加工することが出来る。
この際、上記複数の曲線として円弧を用いた場合、これ
らの曲線と面1、2との接点位置の計算などの計算が簡
単になる。
さらに、本実施例では、第1、第2の面を表すデータと
生成すべき曲面の大きさに関して指定された情報であ
る。フィレット曲面の両端の曲線の半径の大きさに基づ
いて、第1、第2の面の相貫線の方向の異なる位置に対
応して複数の円弧の半径を決定し、該相貫線方向に配列
され、それぞれ該決定された半径の一つを有し、第1、
第2の面に接する複数の円弧を決定し、上記複数の円弧
と上記第1の面との接点を用いて第1の面上に位置する
第1の輪郭曲線を決定し、上記複数の曲線と上記第2の
面との接点を用いて第2の面上に位置する第2の輪郭曲
線を決定し、これらの第1、第2の輪郭曲線と上記複数
の円弧を含み、第1、第2の面に接する曲面を決定す
る。
したがって、第1、第2の相貫線の方向にしたがって大
きさが変わる断面を有するフィレット曲面を生成するこ
とが出来、さらにこの曲面を精度よく加工することが出
来る。
さらに、本実施例では、このような円弧からなるフィレ
ット曲面の生成に当たっては、上記相貫線方向に配列さ
れ、第1、第2の曲面に交差する複数の平面を決定し、
それらの平面の一つにそれぞれ位置し、それぞれが位置
する平面と第1、第2の面との交線に接する複数の円弧
を決定する。このような交線に接する円弧を求める計算
は、2次元平面に関する計算になるため、3次元の面
1、2に接する円弧を3次元空間で求める場合より簡単
である。
以上から明らかなように、 本願第1の発明によれば、任意の形状を有する二つの面
に対して、これらを滑らかに接続するための、これらに
接する曲面(フィレット曲面)を精度よく加工すること
ができる。
また、本願第2の発明では、このようなフィレット曲面
を計算機を使用して簡単に生成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は全体構成図、第2図は曲面の表現方法の説明
図、第3図はフィレット曲面の作成方法の処理の流れ、
第4図はフィレット曲面作成方法の概略図、第5図は切
断面上での円弧発生方法の説明図、第6図は発生した円
弧端点の接続説明図、第7図はフィレット曲面の数値表
現方法の説明図、第8図はフィレット曲面の加工方法の
説明図である。 1……フィレット曲面を付加する曲面 2……同上 3……cpu 4……数値制御工作機械 5……4を制御するデータ 6……曲面パラメータu,vの格子点 7……曲線1と2との相貫線 8……切断面 9……曲面1と切断面8との相貫線 10……曲面2と切断面8との相貫線 11……交線9をオフセットした曲線 12……交線10をオフセットした曲線 13……オフセットした曲線11,12の交点 14……発生した円弧の曲面1側の端点 15……発生した円弧の曲面2側の端点 16……相貫線7の端点 17……同上 18……切断面8が通る、相貫線7上の点 19……フィレット曲面の境界曲線C1(u) 20……フィレット曲面の境界曲線C2(v) 21……フィレット曲面の境界曲線C3(u) 22……フィレット曲面の境界曲線C4(v) 23……円弧 24,25……相貫線7上の切断面作成点 26,27,28……円弧端点列

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三次元の形状を有する第1、第2の曲面を
    接続するための第3の曲面を計算機と数値制御工作機械
    を用いて加工する数値制御加工方法であって、 第1、第2の曲面の相貫線の方向に配列され、それぞれ
    第1、第2の曲面の上に両端を有する複数の円弧を、第
    1、第2の曲面を表すデータに基づいて計算機により決
    定し、 該決定された複数の円弧の内、両端の円弧を相対する二
    つの辺として含み、該決定された円弧の内、該両端の円
    弧以外の円弧をその面内に含み、該決定された複数の円
    弧のそれぞれの両端で該第1、第2の曲面に接続される
    ように、該第3の曲面を数値制御工作機械を用いて加工
    する数値制御加工方法。
  2. 【請求項2】該複数の円弧の決定においては、それぞれ
    の円弧がその両端において該第1の曲面および該第2の
    曲面に接するように決定する請求項1記載の数値制御加
    工方法。
  3. 【請求項3】該加工においては、該複数の円弧のそれぞ
    れの両親において、該第1、第2の曲面に接するよう
    に、該第3の曲面を加工する請求項2記載の数値制御加
    工方法。
  4. 【請求項4】上記加工においては、 該決定された複数の円弧の内、両端の円弧を相対する二
    つの辺として含み、該決定された複数の円弧の内、該両
    端の円弧以外の円弧を面内に含み、該決定された複数の
    円弧のそれぞれの両端で該第1、第2の曲面に接続され
    るように、該第3の曲面を計算機により決定し、 この決定された第3の曲面を生成するように数値制御工
    作機械を駆動する請求項1記載の数値制御加工方法。
  5. 【請求項5】上記第3の曲面の決定においては、 上記複数の円弧の、該第1の曲面の上の端点を連ねる、
    該第1の曲面上に位置する第1の輪郭曲線を計算機によ
    り決定し、 上記複数の円弧の、該第2の曲面の上の端点を連ねる、
    該第2の曲面上に位置する第2の輪郭曲線を計算機によ
    り決定し、 該複数の円弧の内、両端の円弧を相対する二つの辺とし
    て含み、該複数の円弧の内、該両端の円弧以外の円弧を
    面内に含み、これらの第1、第2の輪郭曲線を他の相対
    する二つの辺として含むように、該第3の曲面を計算機
    により決定する請求項4記載の数値制御加工方法。
  6. 【請求項6】該複数の円弧の決定においては、それぞれ
    の円弧がその両端において該第1の曲面および該第2の
    曲面に接するように決定し、 上記第1、第2の輪郭曲線と上記複数の円弧を含むよう
    に該第3の曲面を決定するにあたっては、該複数の円弧
    のそれぞれの両端において、該第1、第2の曲面に接す
    るように、該第3の曲面を決定する請求項5記載の数値
    制御加工方法。
  7. 【請求項7】第1の物体の三次元の形状を有する第1の
    曲面を表すデータと、第2の物体の三次元の形状を有す
    る第2の曲面を表すデータとに基づいて、その第1、第
    2の物体を接続する第3の物体の三次元の形状を有する
    第3の曲面を計算機を用いて生成する方法であって、 第1、第2の曲面の相貫線の方向に配列され、それぞれ
    第1、第2の曲面の上に両端を有する複数の円弧を決定
    し、 上記複数の円弧の、該第1の曲面の上の端点を連ねる、
    該第1の曲面上に位置する第1の輪郭曲線を計算機によ
    り決定し、 上記複数の円弧の、該第2の曲面の上の端点を連ねる、
    該第2の曲面上に位置する第2の輪郭曲線を計算機によ
    り決定し、 上記複数の円弧の内の両端の円弧を相対する二つの辺と
    して含み、該複数の円弧の内、該両端の円弧以外の円弧
    を面内に含み、該第1、第2の輪郭曲線を他の相対する
    二つの辺として含むように、該第3の曲面を計算機によ
    り決定する曲面生成方法。
  8. 【請求項8】該複数の円弧においては、それぞれの円弧
    がその両端において該第1の曲面および該第2の曲面に
    接するように決定し、 該上記第1、第2の輪郭曲線を含むように該第3の曲面
    を決定するにあたっては、該複数の円弧のそれぞれの両
    端において、該第1、第2の曲面に接するように、該第
    3の曲面を決定する請求項7記載の曲面生成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH067362B2 (ja) * 1984-06-26 1994-01-26 フアナツク株式会社 複合曲面生成方法
JPS61292705A (ja) * 1985-06-20 1986-12-23 Fanuc Ltd 丸味付け方法
JPH061404B2 (ja) * 1985-09-13 1994-01-05 フアナツク株式会社 複合曲面加工方法
JPS6265105A (ja) * 1985-09-17 1987-03-24 Fanuc Ltd 複合曲面生成方法
JPH0789292B2 (ja) * 1986-08-29 1995-09-27 株式会社日立製作所 数値制御加工方法
JPS6391705A (ja) * 1986-10-06 1988-04-22 Fanuc Ltd フイレツト面加工用ncデ−タ作成方法
JPS63129403A (ja) * 1986-11-19 1988-06-01 Fanuc Ltd フイレツト面生成方法
JPH07111646B2 (ja) * 1987-02-20 1995-11-29 フアナツク株式会社 部品形状入力方法
JPH0322101A (ja) * 1989-06-20 1991-01-30 Sodick Co Ltd オフセットテーパ量変更方法
JPH0496805A (ja) * 1990-08-13 1992-03-30 Yutaka Sangyo Kk 曲面創成用データー作成装置
JPH0511828A (ja) * 1991-07-05 1993-01-22 Fanuc Ltd フイレツト曲面創成位置の指定方法
GB2295701B (en) * 1994-11-29 1997-06-25 Honda Motor Co Ltd Method for machining a product die

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