JPH0789292B2 - 数値制御加工方法 - Google Patents
数値制御加工方法Info
- Publication number
- JPH0789292B2 JPH0789292B2 JP61203420A JP20342086A JPH0789292B2 JP H0789292 B2 JPH0789292 B2 JP H0789292B2 JP 61203420 A JP61203420 A JP 61203420A JP 20342086 A JP20342086 A JP 20342086A JP H0789292 B2 JPH0789292 B2 JP H0789292B2
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- JP
- Japan
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- fillet
- curved surface
- free
- arc
- line
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御加工方法に係り、特に２つの自由曲面
があり、片側の自由曲面の境界が限定されている場合、
２つの自由曲面の間に指定した判径で生成されるフイレ
ツト曲面の加工を可能とする数値制御加工方法に関する
ものである。
があり、片側の自由曲面の境界が限定されている場合、
２つの自由曲面の間に指定した判径で生成されるフイレ
ツト曲面の加工を可能とする数値制御加工方法に関する
ものである。
従来、２つの自由曲面の間に発生する半径が一定あるい
は可変のフイレツト曲面の数値制御加工方法は、特開昭
58-160041号に記載のように、２つの自由曲面の両方に
接する円弧を発生させ、曲面上の円弧端を順次滑らかに
接続することによりフイレツト曲面を生成した後、数値
制御指令を計算する方法である。
は可変のフイレツト曲面の数値制御加工方法は、特開昭
58-160041号に記載のように、２つの自由曲面の両方に
接する円弧を発生させ、曲面上の円弧端を順次滑らかに
接続することによりフイレツト曲面を生成した後、数値
制御指令を計算する方法である。
上記従来技術では第８図に示すように、片側の自由曲面
１の境界が限定されている場合は、自由曲面１を延長し
た曲面上に延長曲面26を作成し、延長曲面26と自由曲面
１の両方に接する半径ｒのフイレツト円弧24を発生さ
せ、フイレツト円弧中心21及びフイレツト円弧端点22,2
3を計算し、フイレツト曲面を生成していた。しかし、
この方式では削り残し部分30が発生し本発明が対象とす
るフイレツト曲面の数値制御加工が不可能であつた。
１の境界が限定されている場合は、自由曲面１を延長し
た曲面上に延長曲面26を作成し、延長曲面26と自由曲面
１の両方に接する半径ｒのフイレツト円弧24を発生さ
せ、フイレツト円弧中心21及びフイレツト円弧端点22,2
3を計算し、フイレツト曲面を生成していた。しかし、
この方式では削り残し部分30が発生し本発明が対象とす
るフイレツト曲面の数値制御加工が不可能であつた。
本発明の目的は、２つの自由曲面があり片側の自由曲面
の境界が限定されている場合、上記２自由曲面の間に生
成される指定された半径をもつフイレツト曲面を加工可
能な数値制御加工方法を提供することにある。
の境界が限定されている場合、上記２自由曲面の間に生
成される指定された半径をもつフイレツト曲面を加工可
能な数値制御加工方法を提供することにある。
上記目的を達成した本発明は、指定された第１、第２の
二つの自由曲面形状の間に指定された半径をもつフィレ
ット曲面を生成し、これを基に数値指令を求めて数値制
御工作機械を駆動する数値制御加工方法において、曲面
加工精度に従いフィレット円弧の計算点数を求め、次い
で境界が限定された前記第１の自由曲面の境界線上に設
定されたフィレット円弧端点Ａにおいて前記第２の自由
曲面と直交する平面Ｘの方程式を求め、前記第２の自由
曲面をその法線方向に前記フィレット円弧端点Ａにおけ
るフィレット円弧半径ｒだけオフセットした曲面Ｙと前
記平面Ｘとの交線Ｐを求めると共に、該交線Ｐに対応す
る第２の自由曲面上の交線Ｑを求め、前記交線Ｐ上にお
いてフィレット円弧端点Ａとの距離がｒとなる点Ｏを求
め、該点Ｏをフィレット円弧中心とし、前記点Ｏから前
記交線Ｑに下した垂線の足Ｒを求め、該垂線の足Ｂを他
のフィレット円弧端点とし、フィレット円弧中心を点
Ｏ、フィレット円弧端点をそれぞれ点Ａ、Ｂとするフィ
レット円弧の方程式を求め、これを上記同じ手順で境界
が限定された前記第１の自由曲面の境界線上に設定され
た全フィレット円弧端点に対応する全フィレット円弧に
ついてその方程式を求め、求められた該全フィレット円
弧に基づいてフィレット曲面を生成し、該フィレット曲
面を構成する各フィレット円弧の両端点位置と中心位置
に基づいて数値制御指令を計算し、その計算結果で数値
制御工作機械を駆動することを特徴とするものである。
二つの自由曲面形状の間に指定された半径をもつフィレ
ット曲面を生成し、これを基に数値指令を求めて数値制
御工作機械を駆動する数値制御加工方法において、曲面
加工精度に従いフィレット円弧の計算点数を求め、次い
で境界が限定された前記第１の自由曲面の境界線上に設
定されたフィレット円弧端点Ａにおいて前記第２の自由
曲面と直交する平面Ｘの方程式を求め、前記第２の自由
曲面をその法線方向に前記フィレット円弧端点Ａにおけ
るフィレット円弧半径ｒだけオフセットした曲面Ｙと前
記平面Ｘとの交線Ｐを求めると共に、該交線Ｐに対応す
る第２の自由曲面上の交線Ｑを求め、前記交線Ｐ上にお
いてフィレット円弧端点Ａとの距離がｒとなる点Ｏを求
め、該点Ｏをフィレット円弧中心とし、前記点Ｏから前
記交線Ｑに下した垂線の足Ｒを求め、該垂線の足Ｂを他
のフィレット円弧端点とし、フィレット円弧中心を点
Ｏ、フィレット円弧端点をそれぞれ点Ａ、Ｂとするフィ
レット円弧の方程式を求め、これを上記同じ手順で境界
が限定された前記第１の自由曲面の境界線上に設定され
た全フィレット円弧端点に対応する全フィレット円弧に
ついてその方程式を求め、求められた該全フィレット円
弧に基づいてフィレット曲面を生成し、該フィレット曲
面を構成する各フィレット円弧の両端点位置と中心位置
に基づいて数値制御指令を計算し、その計算結果で数値
制御工作機械を駆動することを特徴とするものである。
上記円弧は、境界が限定された自由曲面の境界線と直交
し、他方の自由曲面と接する。それによつて、フイレツ
ト曲面の円弧の中心位置と両端点位置が求まるので、こ
の位置座標に基づきフイレツト曲面を加工する工具中心
位置座標が計算でき、数値制御指令が計算可能となる。
し、他方の自由曲面と接する。それによつて、フイレツ
ト曲面の円弧の中心位置と両端点位置が求まるので、こ
の位置座標に基づきフイレツト曲面を加工する工具中心
位置座標が計算でき、数値制御指令が計算可能となる。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
第２図は全体構成を示しており、cpu50の入力データと
して、フイレツト曲面を付加する２曲面の２曲面データ
1,2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）＝0,S2（x,y,z）＝０として与え、自由曲面の
場合には、曲面パラメータU,Vが整数値をとるU,Vの格子
点の接線ベクトルで与える。cpu50では、曲面データ1,2
に基づき第１図に示す処理の流れによりフイレツト曲面
データを得る。フイレツト曲面データは上記説明と同一
形式をとる。次にこのフイレツト曲面データに基づき数
値制御工作機械（以下、NCと略す。）51を駆動するため
に、cpu50内ではNCのカツタの動きを制御するデータ52
をNCに掃き出す。
して、フイレツト曲面を付加する２曲面の２曲面データ
1,2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）＝0,S2（x,y,z）＝０として与え、自由曲面の
場合には、曲面パラメータU,Vが整数値をとるU,Vの格子
点の接線ベクトルで与える。cpu50では、曲面データ1,2
に基づき第１図に示す処理の流れによりフイレツト曲面
データを得る。フイレツト曲面データは上記説明と同一
形式をとる。次にこのフイレツト曲面データに基づき数
値制御工作機械（以下、NCと略す。）51を駆動するため
に、cpu50内ではNCのカツタの動きを制御するデータ52
をNCに掃き出す。
第１図は本発明の全体動作を説明するために示すフロー
チヤートである。最初に指定された２つの と を計算する（ステツプ200）。
チヤートである。最初に指定された２つの と を計算する（ステツプ200）。
自由曲面データ はCOONSの式により、曲面の４角の点の位置ベクトル
と、４角の各点における接線ベクトルとをもとにベクト
ル系数が計算され、U,Vをパラメータとして次式により
与えられる。
と、４角の各点における接線ベクトルとをもとにベクト
ル系数が計算され、U,Vをパラメータとして次式により
与えられる。
０≦Ｕ≦1,0≦Ｖ≦１ 一方、境界線データ は、境界線の始点、終点の位置ベクトルと各点での接線
ベクトルをもとにベクトル系数が計算され、Ｕをパラメ
ータとして次式により与えられる。
ベクトルをもとにベクトル系数が計算され、Ｕをパラメ
ータとして次式により与えられる。
０≦Ｕ≦１ 次に、 と と「フイレツト円弧半径データ」をもとに、フイレツト
曲面データを計算する（ステツプ201）。最後に、上記
フイレツト曲面データをもとにフイレツト曲面を加工す
る数値制御指令を作成する（ステツプ202）。
曲面データを計算する（ステツプ201）。最後に、上記
フイレツト曲面データをもとにフイレツト曲面を加工す
る数値制御指令を作成する（ステツプ202）。
次にフイレツト曲面データの計算方式を第３図と、第４
図のフローチヤートを用いて説明する。まず最初に、曲
面加工精度に従がいフイレツト円弧10の計算点数を計算
する（ステツプ300）。次に自由曲面１の境界線３上で
フイレツト円弧を計算する点を求め、フイレツト円弧端
点８とし、フイレツト円弧端点８で自由曲面１と直交す
る平面４の方程式を求める（ステツプ301）。
図のフローチヤートを用いて説明する。まず最初に、曲
面加工精度に従がいフイレツト円弧10の計算点数を計算
する（ステツプ300）。次に自由曲面１の境界線３上で
フイレツト円弧を計算する点を求め、フイレツト円弧端
点８とし、フイレツト円弧端点８で自由曲面１と直交す
る平面４の方程式を求める（ステツプ301）。
次に、自由曲面２を法線方向にフイレツトの円弧端点８
におけるフイレツト円弧半径ｒだけオフセツトした曲面
を計算し、この曲面と平面４との交線５を求めるととも
に（ステツプ302）、交線５に対応する自由曲面２上の
交線６を計算する（ステツプ303）。次に、交線５上に
おいて、フイレツト円弧端点８との距離がｒとなる点７
を収束計算により求め点７をフイレツト円弧中心とする
（ステツプ304）。次に、フイレツト円弧中心７から交
線６に下した垂線の足点９を計算し、点９をフイレツト
円弧端点９とする（ステツプ305）。最後に、フイレツ
ト円弧中心７、フイレツト円弧端点8,9であるフイレツ
ト円弧10の方程式を求める（ステツプ306）。上記、計
算方式を自由曲面１の境界線３上の各点に適用して全フ
イレツト円弧が計算されていなければ、ステツプ301に
移るが、全てのフイレツト円弧の方程式を計算されてい
れば処理を終了し、フイレツト曲面が計算可能となる。
におけるフイレツト円弧半径ｒだけオフセツトした曲面
を計算し、この曲面と平面４との交線５を求めるととも
に（ステツプ302）、交線５に対応する自由曲面２上の
交線６を計算する（ステツプ303）。次に、交線５上に
おいて、フイレツト円弧端点８との距離がｒとなる点７
を収束計算により求め点７をフイレツト円弧中心とする
（ステツプ304）。次に、フイレツト円弧中心７から交
線６に下した垂線の足点９を計算し、点９をフイレツト
円弧端点９とする（ステツプ305）。最後に、フイレツ
ト円弧中心７、フイレツト円弧端点8,9であるフイレツ
ト円弧10の方程式を求める（ステツプ306）。上記、計
算方式を自由曲面１の境界線３上の各点に適用して全フ
イレツト円弧が計算されていなければ、ステツプ301に
移るが、全てのフイレツト円弧の方程式を計算されてい
れば処理を終了し、フイレツト曲面が計算可能となる。
次に、フイレツト円弧中心７を求める収束計算の方式を
第５図を用いて第３図を参照しながら説明する。オフセ
ツト曲面の交線５は、始点31、終点32の位置ベクトルと
各点での接線ベクトルをもとにベクトル系数が計算さ
れ、Ｕをパラメータとして次式により与えられる。
第５図を用いて第３図を参照しながら説明する。オフセ
ツト曲面の交線５は、始点31、終点32の位置ベクトルと
各点での接線ベクトルをもとにベクトル系数が計算さ
れ、Ｕをパラメータとして次式により与えられる。
０≦Ｕ≦１ まず、Ｕの値を任意に設定し、オフセツト曲面の交線５
上の点 を上式により計算する。
上の点 を上式により計算する。
次に、 とフイレツト円弧端点８との距離ｌを計算する。|l−r|
が許容公差ε以下かどうか比較する。ここで、ｒはフイ
レツト円弧半径である。もし、許容公差以下ならば、 をフイレツト円弧中心７とする。もし、許容公差を越え
るならば、ｕ＝ｕ＋（ｌ−ｒ）/wなる近似式により新し
いｕを計算し、新たなフイレツト曲面の交線５上の点 を求める。ここでｗは始点31と終点32との距離である。
次に とフイレツト円弧端点８との距離ｌを計算し、上記比較
処理を繰返す。この収束計算処理を|l−r|が許容公差以
下になるまで繰返す。
が許容公差ε以下かどうか比較する。ここで、ｒはフイ
レツト円弧半径である。もし、許容公差以下ならば、 をフイレツト円弧中心７とする。もし、許容公差を越え
るならば、ｕ＝ｕ＋（ｌ−ｒ）/wなる近似式により新し
いｕを計算し、新たなフイレツト曲面の交線５上の点 を求める。ここでｗは始点31と終点32との距離である。
次に とフイレツト円弧端点８との距離ｌを計算し、上記比較
処理を繰返す。この収束計算処理を|l−r|が許容公差以
下になるまで繰返す。
以上の計算方式により求めたフイレツト曲面を加工する
ための数値制御指令を計算する方式を第６図と第７図の
フローチヤートを用いて説明する。
ための数値制御指令を計算する方式を第６図と第７図の
フローチヤートを用いて説明する。
第６図において、フイレツト円弧中心７からフイレツト
円弧端点８に向かう単位方向ベクトルを 、フイレツト円弧中心７からフイレツト円弧端点９に向
かう単位方向ベクトルを とすると、 を含む平面上で に垂直な単位方向ベクトル は次式により与えられる。
円弧端点８に向かう単位方向ベクトルを 、フイレツト円弧中心７からフイレツト円弧端点９に向
かう単位方向ベクトルを とすると、 を含む平面上で に垂直な単位方向ベクトル は次式により与えられる。
ここで||はベクトルの絶対値。
ｘはベクトル積を表わす。
フイレツト円弧中心ベクトルを とし、フイレツト円弧半径をｒ、フイレツト円弧中心７
とフイレツト円弧端点９を結ぶ直線に対する角度をθと
すると、フイレツト円弧10上の任意の点 はθをパラメータとして次式で与えられる。
とフイレツト円弧端点９を結ぶ直線に対する角度をθと
すると、フイレツト円弧10上の任意の点 はθをパラメータとして次式で与えられる。
ここで、 はフイレツト円弧方程式、フイレツト円弧10を加工する
たの切削工具の径をｔとすると、フイレツト円弧10上の
任意の点を加工するための切削工具の中心位置 は、同様に次式により与えられる。
たの切削工具の径をｔとすると、フイレツト円弧10上の
任意の点を加工するための切削工具の中心位置 は、同様に次式により与えられる。
ここで はフイレツト円弧加工切削工具中心位置の方程式。
第６図において、41はフイレツト円弧端点９を加工する
ための切削工具の中心位置、43はフイレツト円弧端点８
を加工するための切削工具中心位置42は角度θの点を加
工するための切削工具中心位置である。第７図は、フイ
レツト円弧10を第３図における長手方向すなわち、境界
線３に沿つた方向に切削工具を移動させる数値制御動指
令を計算するためのフローチヤートである。
ための切削工具の中心位置、43はフイレツト円弧端点８
を加工するための切削工具中心位置42は角度θの点を加
工するための切削工具中心位置である。第７図は、フイ
レツト円弧10を第３図における長手方向すなわち、境界
線３に沿つた方向に切削工具を移動させる数値制御動指
令を計算するためのフローチヤートである。
への移動指令は、点 に対応する数値制御機械の機械座標を に対応する数値制御機械の機械座標を とすると、Ｘ方向移動量（X2−X1）、Ｙ方向移動量
（Y2,Y1）、Ｚ方向移動量（Z2−Z1）により与えられ
る。
（Y2,Y1）、Ｚ方向移動量（Z2−Z1）により与えられ
る。
以上の手順により数値制御指令を計算することにより、
本発明が対象とするフイレツト曲面の数値制御により加
工が可能となる。
本発明が対象とするフイレツト曲面の数値制御により加
工が可能となる。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、２つの自由曲面があ
り片側の自由曲面の境界が限定されている場合でも、上
記２自由曲面の間に生成される半径が連続的に変化する
フイレツト曲面が計算できるので、従来削り残しが発生
し手仕上加工となつていた箇所が数値制御により加工可
能となるという効果がある。また、本発明によれば、数
値制御により加工可能となるので、加工時間の短縮及び
加工精度の向上が図られるという効果がある。また、本
発明をタービンブレードや水車ランナーブレードの加工
に適用した場合、加工精度の向上に伴い性能及び効果が
向上するという効果がある。
り片側の自由曲面の境界が限定されている場合でも、上
記２自由曲面の間に生成される半径が連続的に変化する
フイレツト曲面が計算できるので、従来削り残しが発生
し手仕上加工となつていた箇所が数値制御により加工可
能となるという効果がある。また、本発明によれば、数
値制御により加工可能となるので、加工時間の短縮及び
加工精度の向上が図られるという効果がある。また、本
発明をタービンブレードや水車ランナーブレードの加工
に適用した場合、加工精度の向上に伴い性能及び効果が
向上するという効果がある。
第１図は本発明の全体動作を説明するために示すフロー
チヤート、第２図は同実施例を実現する装置の構成例を
示すブロツク図、第３図は本発明の実施例の計算方式の
概略を説明するために示す説明図、第４図は第３図の計
算手順を説明するために示すフローチヤート、第５図は
同説明をするために示す説明図、第６図はフイレツト曲
面を加工する切削工具中心の計算法を示す原理図、第７
図は第６図の原理により得た値を基に数値制御指令を求
める動作を示すフローチヤート、第８図は本発明と従来
方式との比較を示す説明図である。 1,2……自由曲面、３……境界線、７……フイレツト円
弧中心、8,9……フイレツト円弧端点、10……フイレツ
ト円弧、50……cpu、51……数値制御工作機械。
チヤート、第２図は同実施例を実現する装置の構成例を
示すブロツク図、第３図は本発明の実施例の計算方式の
概略を説明するために示す説明図、第４図は第３図の計
算手順を説明するために示すフローチヤート、第５図は
同説明をするために示す説明図、第６図はフイレツト曲
面を加工する切削工具中心の計算法を示す原理図、第７
図は第６図の原理により得た値を基に数値制御指令を求
める動作を示すフローチヤート、第８図は本発明と従来
方式との比較を示す説明図である。 1,2……自由曲面、３……境界線、７……フイレツト円
弧中心、8,9……フイレツト円弧端点、10……フイレツ
ト円弧、50……cpu、51……数値制御工作機械。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−23619（ＪＰ，Ａ) 雑誌「オートメーション」第29巻第４ 号、昭和59年４月、日刊工業新聞社発行、 第49〜56頁 雑誌「省力と自動化；85ＣＡＤ／ＣＡＭ 導入徹底ガイド」昭和60年５月、株式会社 オーム社発行 第12〜18頁 岸甫編著「ＮＣソフトウエア」昭和47 年、株式会社工業調査会発行、第220〜222 頁
Claims (1)
- 【請求項１】指定された第１、第２の二つの自由曲面形
状の間に指定された半径をもつフィレット曲面を生成
し、これを基に数値指令を求めて数値制御工作機械を駆
動する数値制御加工方法において、曲面加工精度に従い
フィレット円弧の計算点数を求め、次いで境界が限定さ
れた前記第１の自由曲面の境界線上に設定されたフィレ
ット円弧端点Ａにおいて前記第２の自由曲面と直交する
平面Ｘの方程式を求め、前記第２の自由曲面をその法線
方向に前記フィレット円弧端点Ａにおけるフィレット円
弧半径ｒだけオフセットした曲面Ｙと前記平面Ｘとの交
線Ｐを求めると共に、該交線Ｐに対応する第２の自由曲
面上の交線Ｑを求め、前記交線Ｐ上においてフィレット
円弧端点Ａとの距離がｒとなる点Ｏを求め、該点Ｏをフ
ィレット円弧中心とし、前記点Ｏから前記交線Ｑに下し
た垂線の足Ｒを求め、該垂線の足Ｂを他のフィレット円
弧端点とし、フィレット円弧中心を点Ｏ、フィレット円
弧端点をそれぞれ点Ａ、Ｂとするフィレット円弧の方程
式を求め、これを上記同じ手順で境界が限定された前記
第１の自由曲面の境界線上に設定された全フィレット円
弧端点に対応する全フィレット円弧についてその方程式
を求め、求められた該全フィレット円弧に基づいてフィ
レット曲面を生成し、該フィレット曲面を構成する各フ
ィレット円弧の両端点位置と中心位置に基づいて数値制
御指令を計算し、その計算結果で数値制御工作機械を駆
動することを特徴とする数値制御加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203420A JPH0789292B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 数値制御加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61203420A JPH0789292B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 数値制御加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6359601A JPS6359601A (ja) | 1988-03-15 |
| JPH0789292B2 true JPH0789292B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16473779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61203420A Expired - Lifetime JPH0789292B2 (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 数値制御加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789292B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0767658B2 (ja) * | 1982-03-15 | 1995-07-26 | 株式会社日立製作所 | 曲面生成方法および数値制御加工方法 |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61203420A patent/JPH0789292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 岸甫編著「ＮＣソフトウエア」昭和４７年、株式会社工業調査会発行、第２２０〜２２２頁 |
| 雑誌「オートメーション」第２９巻第４号、昭和５９年４月、日刊工業新聞社発行、第４９〜５６頁 |
| 雑誌「省力と自動化；８５ＣＡＤ／ＣＡＭ導入徹底ガイド」昭和６０年５月、株式会社オーム社発行第１２〜１８頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6359601A (ja) | 1988-03-15 |
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