JPH08108345A - Cutting route preparing method and cutting simulation method for tool for nc machine tool - Google Patents

Cutting route preparing method and cutting simulation method for tool for nc machine tool

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JPH08108345A
JPH08108345A JP24121794A JP24121794A JPH08108345A JP H08108345 A JPH08108345 A JP H08108345A JP 24121794 A JP24121794 A JP 24121794A JP 24121794 A JP24121794 A JP 24121794A JP H08108345 A JPH08108345 A JP H08108345A
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JP
Japan
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tool
cutting
dimensional array
grid
shape
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Application number
JP24121794A
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Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Saito
隆文 斎藤
時市郎 ▲高▼橋
Tokiichirou Takahashi
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To shorten the computing time by setting a large grid interval at the time of rough machining without apprehension that the required shape is excessively cut. CONSTITUTION: The maximum value of the (z) coordinate value of the surface of a required shape is obtained per a unit square area of each grid, and the two-dimensional arrangement SH having this maximum value as an element is prepared (process 11). The minimum value of the (z) coordinate value of the surface of the shape of the tool tip is obtained per a unit square area of each grid, and the two-dimensional arrangement HL having this minimum value as an element is prepared (process 12). The lower limit (z) coordinate value of the center of the tool tip, which can pass the tool without excessively cutting the required shape at all points within a unit square area of each grid is obtained on the basis of these two-dimensional arrangement SH and HL, and the two-dimensional arrangement LI having this lower limit (z) coordinate value as an element is prepared as the cutting limit surface. The tool route (p) is prepared on the basis of this cutting limit surface LL.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、NCフライス盤やマ
シニングセンタ等のNC工作機械の制御方法に関し、特
に不規則あるいは複雑な3次元形状を切削加工する場合
の工具の切削経路作成方法および切削シミュレーション
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an NC machine tool such as an NC milling machine or a machining center, and particularly to a method for creating a cutting path and a cutting simulation method for a tool when cutting an irregular or complicated three-dimensional shape. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、通常のCADデータとして適合し
にくいような不規則あるいは複雑な3次元形状(例え
ば、自由曲面形状,生物の形状,フラクタル形状など)
を要求形状とし、この要求形状をNC工作機械を用いて
切削加工する場合、工具の切削経路を簡単に作成する方
法として、要求形状,被削材の形状,工具の先端形状の
全てを格子点での高さを示す2次元配列で表現し、格子
点毎に干渉計算を行うことにより、工具の切削経路(以
下、工具経路と略す)の作成や切削シミュレーションを
実現する方法が提案されている(特願平2−32947
3号「NC工作機械における工具制御方法」,T.Saito,
T.Takahashi:"NC Machining with G-bufferMethod",Pro
c.SIGGRAPH'91,pp.207-216,他)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an irregular or complicated three-dimensional shape that is difficult to fit as normal CAD data (for example, free-form surface shape, living thing shape, fractal shape, etc.)
If the required shape is used and the required shape is cut using an NC machine tool, the required shape, the shape of the work material, and the tip shape of the tool are all grid points as a method for easily creating the cutting path of the tool. A method of creating a cutting path of a tool (hereinafter abbreviated as a tool path) and realizing a cutting simulation is proposed by expressing the height at a two-dimensional array and performing interference calculation for each grid point. (Japanese Patent Application No. 2-32947
No. 3, "Tool Control Method for NC Machine Tools", T. Saito,
T.Takahashi: "NC Machining with G-bufferMethod", Pro
c.SIGGRAPH'91, pp.207-216, etc.).

【0003】〔工具経路の作成〕この従来手法で工具
経路を求めるためには、先ず、x,y,z座標系のz軸
を工具の回転軸にとり、x,y座標上に正方格子を設定
し、その各格子点における要求形状のz座標値(複数の
面が重なっている場合は最上面のz座標値)を要素とす
る2次元配列S(x,y)を作成する。また、工具先端
形状についても、各格子点におけるz座標値を要素とす
る2次元配列H(i,j)を作成する。ここで、H
(i,j)は、工具先端中心を座標原点としたときのx
=i,y=jの位置での工具先端形状表面のz座標値で
ある(ただし、格子間隔をx,y,zの単位長さとす
る)。
[Creation of Tool Path] In order to obtain the tool path by this conventional method, first, the z axis of the x, y, z coordinate system is taken as the rotation axis of the tool, and a square grid is set on the x, y coordinates. Then, a two-dimensional array S (x, y) having z coordinate values (z coordinate values of the uppermost surface when a plurality of surfaces overlap) of the required shape at each grid point as elements is created. Also, for the tool tip shape, a two-dimensional array H (i, j) having z coordinate values at each grid point as elements is created. Where H
(I, j) is x when the tool tip center is the coordinate origin.
= Z coordinate value of the tool tip shape surface at the position of i = y, j = j (however, the lattice interval is a unit length of x, y, z).

【0004】このとき、要求形状を削り込まないための
工具先端中心の下限z座標値zI の条件は、図10から
分かるように、工具先端表面の全ての点(i,j)が要
求形状より上方に位置すること、すなわち、 zI +H(i,j)≧S(x+i,y+j) ・・・(1) である。したがって、削り込み限界面は、下記(2)式
により求められる。
At this time, the condition of the lower limit z coordinate value z I of the tool tip center for not cutting the required shape is that all points (i, j) on the tool tip surface are required shapes as shown in FIG. It is located higher, that is, z I + H (i, j) ≧ S (x + i, y + j) (1). Therefore, the cutting limit surface is obtained by the following equation (2).

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】これにより、削り込み限界面上の点L
I (x,y)を何らかの順序で読み出して、後述するよ
うに走査工具経路あるいは等高線工具経路により、工具
経路pは求められる。 〔切削シミュレーション〕切削シミュレーションについ
ては、各格子点における切削前形状のz座標値を要素と
する2次元配列R(x,y)と、工具先端形状の2次元
配列H(i,j)と、工具経路pとから、各格子点での
切削後形状のz座標値を要素とする2次元配列F(x,
y)を作成する。
As a result, the point L on the cutting limit surface
I (x, y) is read out in some order, and the tool path p is obtained from the scanning tool path or the contour tool path as described later. [Cutting Simulation] Regarding the cutting simulation, a two-dimensional array R (x, y) having z-coordinate values of the shape before cutting at each grid point as an element, a two-dimensional array H (i, j) of tool tip shapes, From the tool path p and the two-dimensional array F (x, which has the z coordinate value of the shape after cutting at each grid point as an element
y) is created.

【0007】先ず、工具経路pを前記格子上の格子点列
として近似する。その中の1点(xp ,yp ,zp )を
工具先端中心が通過して被削材を切削するとき、その時
点での被削材の表面形状の2次元配列W(xp ,yp
とすると、図11に示すように、切削された部分の被削
材形状は以下のように変化する。 W(xp +i,yp +j):=zp +H(i,j) ・・・(3) ただし、i2 +j2 ≦r2 、rは工具半径。また、記
号:=は、切削によって左辺の変数が更新されることを示
す。
First, the tool path p is approximated as a grid point sequence on the grid. When the work piece is cut by passing the tool tip center through one point (x p , y p , z p ) among them, a two-dimensional array W (x p , of the surface shape of the work material at that time) y p)
Then, as shown in FIG. 11, the shape of the work material in the cut portion changes as follows. W (x p + i, y p + j): = z p + H (i, j) (3) where i 2 + j 2 ≦ r 2 and r is the tool radius. The symbol: = indicates that the variable on the left side is updated by cutting.

【0008】実際には、被削材表面が工具より下方にあ
る部分は切削されず、形状は変化しない。結局、被削材
形状の変化は、以下のようになる。 W(xp +i,yp +j):=min(W(xp +i,yp +j),zp +H( i,j)) ・・・(4) ただし、i2 +j2 ≦r2 、rは工具半径。 ここで、min((式),(式))は、(式)と
(式)との最小値をとる演算である。W(x,y)の
初期値をR(x,y)とし、この処理を工具経路pの格
子点列内の全ての点に対して実行したとき、最終的にW
(x,y)は切削後形状の2次元配列F(x,y)に一
致する。なお、F(x,y)を求める場合の処理の実行
順序は、工具経路pの格子点列の順序に依存しない。
In reality, the portion where the surface of the work material is below the tool is not cut and the shape does not change. After all, the change in the shape of the work material is as follows. W (x p + i, y p + j): = min (W (x p + i, y p + j), z p + H (i, j)) (4) where i 2 + j 2 ≦ r 2 , r is the tool radius. Here, min ((expression), (expression)) is an operation that takes the minimum value of (expression) and (expression). When the initial value of W (x, y) is R (x, y) and this process is executed for all points in the grid point sequence of the tool path p, finally W
(X, y) matches the two-dimensional array F (x, y) of the shape after cutting. Note that the execution order of the processing for obtaining F (x, y) does not depend on the order of the grid point sequence of the tool path p.

【0009】〔工具経路の作成〕さらに、上記手法の
組み合わせによって、工具上部の刃のない部分と被削材
との衝突を回避するような工具経路を作成することもで
きる。そのためには、各格子点における工具上部形状
(図12参照)のz座標値を要素とする2次元配列U
(i,j)を作成する。なお、図12において、1−1
は工具の刃の部分、1−2は工具上部の刃のない部分を
示している。ここで、配列U(i,j)は、工具先端中
心を座標原点としたときのx=i,y=jの位置での工
具上部形状表面のz座標値である。このとき、被削材と
衝突しないための工具先端中心のz座標値zC の条件
は、工具上部表面の全ての点(i,j)が切削前形状よ
り上方に位置すること、すなわち、 zC +U(i,j)≧R(x+i,y+j) ・・・(5) である。したがって、衝突限界面は、下記(6)式によ
り求められる。
[Creation of Tool Path] Furthermore, by combining the above methods, it is possible to create a tool path that avoids the collision between the work-free material and the non-blade portion of the upper part of the tool. For that purpose, a two-dimensional array U having z coordinate values of the tool upper shape (see FIG. 12) at each grid point as an element
Create (i, j). In FIG. 12, 1-1
Indicates a blade portion of the tool, and 1-2 indicates a portion without a blade on the upper portion of the tool. Here, the array U (i, j) is the z coordinate value of the tool upper surface at the position of x = i, y = j when the tool tip center is the coordinate origin. At this time, the condition of the z coordinate value z C of the tool tip center so as not to collide with the work material is that all points (i, j) on the upper surface of the tool are located above the pre-cut shape, that is, z C + U (i, j) ≧ R (x + i, y + j) (5). Therefore, the collision limit surface is obtained by the following equation (6).

【0010】[0010]

【数2】 [Equation 2]

【0011】この衝突限界面LC (x,y)と前記削り
込み限界面LI (x,y)とを各格子点毎に比較し、上
方の点をとることによって得られる複合限界面上の点を
何らかの方法で走査することにより、衝突を回避するよ
うな工具経路pは求められる。このように、各形状をz
座標値(z値)の2次元配列で表現することにより、形
状や工具の種類に拘らず、統一的かつ簡易な方法で工具
経路作成や切削シミュレーションを行うことができる。
On the composite limit surface obtained by comparing the collision limit surface L C (x, y) and the shaving limit surface L I (x, y) for each grid point and taking the upper point. The tool path p that avoids the collision can be obtained by scanning the point of P in some way. Thus, each shape is z
By expressing the coordinate values (z values) in a two-dimensional array, it is possible to perform tool path creation and cutting simulation by a unified and simple method regardless of the shape and the type of tool.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術を用いた場合、以下の2つの問題が生じる。 〔問題1〕太い工具を用いる荒加工の工具経路作成や切
削シミュレーションにより多くの時間がかかる。なぜな
ら、格子点毎に干渉計算を行う場合の計算量は、被削材
の格子点数と工具先端形状の格子点数との積に比例す
る。したがって、工具を変更すると、工具径の2乗に比
例した計算時間が必要である。しかるに、本来なら計算
精度を要求されないはずの荒加工の計算のために、仕上
げ加工よりも多くの計算時間がかかる、このことが全体
の処理時間を短縮する上でボトルネックとなる。
However, when the above-mentioned conventional technique is used, the following two problems occur. [Problem 1] It takes much time to create a tool path for rough machining using a thick tool and to perform a cutting simulation. This is because the amount of calculation in the case of performing the interference calculation for each grid point is proportional to the product of the number of grid points of the work material and the number of grid points of the tool tip shape. Therefore, changing the tool requires a calculation time proportional to the square of the tool diameter. However, the calculation of rough machining, which normally would not be required to have high calculation accuracy, requires more calculation time than finishing, which becomes a bottleneck in reducing the overall processing time.

【0013】荒加工だけを考えれば、格子間隔を大きく
とって格子点数を削減すれば、計算時間は短縮される。
しかしながら、削減した格子点での高さを無視すること
になるため、この部分で要求形状を削り込む危険性があ
る。また、その後の仕上げ加工では、精度を要求される
ために、格子間隔を小さくしなければならない。このと
き、荒加工後の被削材のシミュレーション形状を仕上げ
加工前の形状として用いる必要があるが、格子間隔を小
さくすると、データに抜けが生じ、仕上げ加工時に正し
いシミュレーションができない。
Considering only rough machining, the calculation time can be shortened by increasing the grid interval and reducing the number of grid points.
However, since the height at the reduced grid point is ignored, there is a risk of cutting the required shape at this portion. Further, in the subsequent finishing process, since the accuracy is required, the lattice spacing must be reduced. At this time, it is necessary to use the simulated shape of the work material after rough machining as the shape before finish machining. However, if the lattice spacing is reduced, data will be lost and correct simulation cannot be performed during finish machining.

【0014】〔問題2〕切削シミュレーションにおいて
は、格子点での切削状況のみを評価しているに過ぎず、
格子点間でいかなる誤差があっても無視されてしまう。
本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、要求形状を削り込む虞れ
なく、荒加工時に格子間隔を大きくとって、計算時間を
短縮することの可能なNC工作機械の工具の切削経路作
成方法を提供することにある。また、荒加工後の被削材
のシミュレーション形状を仕上げ加工前の形状として用
いる場合、格子間隔を小さくしても、仕上げ加工時に正
しいシミュレーションを行うことの可能な、また誤差の
範囲を正確に求めることの可能なNC工作機械の工具の
切削シミュレーション方法を提供することにある。
[Problem 2] In the cutting simulation, only the cutting conditions at the grid points are evaluated,
Any error between grid points will be ignored.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to reduce the calculation time by increasing the lattice spacing during rough machining without fear of cutting the required shape. It is possible to provide a method of creating a cutting path of a tool of an NC machine tool which is possible. In addition, when using the simulated shape of the work material after rough machining as the shape before finish machining, it is possible to perform a correct simulation during finish machining even if the grid spacing is small, and to accurately determine the error range. An object of the present invention is to provide a tool cutting simulation method of an NC machine tool capable of performing the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、x,
y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、x,y座標
上に正方格子を設定し、この各格子の単位正方形領域毎
に要求形状表面のz座標値の最大値を求め、この最大値
を要素とする2次元配列SH を作成し、また、各格子の
単位正方形領域毎に工具先端形状表面のz座標値の最小
値を求め、この最小値を要素とする2次元配列HL を作
成し、この作成した2次元配列SH とHL とから、各格
子の単位正方形領域内の全ての点で要求形状を削り込む
ことなく工具を通過させ得る工具先端中心の下限z座標
値を求め、この下限z座標値を要素とする2次元配列L
I を削り込み限界面として作成するものとし、この作成
した削り込み限界面LI から工具の切削経路pを作成す
るようにしたものである。
In order to achieve such an object, the first invention (the invention according to claim 1) is x,
Taking the z axis of the y, z coordinate system as the rotation axis of the tool, a square grid is set on the x, y coordinates, and the maximum z coordinate value of the required shape surface is obtained for each unit square area of each grid. A two-dimensional array S H having the maximum value as an element is created, the minimum value of the z coordinate value of the tool tip shape surface is obtained for each unit square area of each lattice, and the two-dimensional array H having this minimum value as the element L is created, and from this created two-dimensional array S H and H L , the lower limit z coordinate of the tool tip center that allows the tool to pass through without cutting the required shape at all points in the unit square area of each grid A two-dimensional array L whose value is obtained and whose lower limit z coordinate value is an element
It is assumed that I is created as the cut-in limit surface, and the cutting path p of the tool is created from the created cut-in limit surface L I.

【0016】また、第2発明(請求項2に係る発明)
は、x,y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、
x,y座標上に正方格子を設定し、この各格子の単位正
方形領域毎に工具先端形状表面のz座標値の最小値およ
び最大値を求め、この最小値および最大値を要素とする
2次元配列HL およびHH を作成し、この作成した2次
元配列HL およびHH と、各格子の単位正方形領域毎に
求められた切削加工前の被削材表面である切削前形状が
取り得るz座標値の下限値および上限値を構成要素とす
る2次元配列RL およびRH と、工具の切削経路pとか
ら、各格子の単位正方形領域毎に切削加工後の被削材表
面である切削後形状が取り得るz座標値の下限値および
上限値を求め、この下限値および上限値を構成要素とす
る2次元配列FL およびFH を作成するようにしたもの
である。
The second invention (the invention according to claim 2)
Takes the z-axis of the x, y, z coordinate system as the axis of rotation of the tool,
A square grid is set on the x and y coordinates, the minimum and maximum values of the z coordinate value of the tool tip shape surface are calculated for each unit square area of each grid, and the minimum and maximum values are the two-dimensional elements. The arrays H L and H H are created, and the created two-dimensional arrays H L and H H and the pre-cutting shape that is the surface of the work material before cutting, which is obtained for each unit square area of each lattice, can be taken. From the two-dimensional arrays R L and R H having the lower limit value and the upper limit value of the z coordinate value as components and the cutting path p of the tool, it is the surface of the work material after cutting for each unit square area of each lattice. obtains the lower limit and the upper limit of the z coordinate value is cutting after the shape can take, is obtained so as to create a two-dimensional array F L and F H to components of the lower and upper limits.

【0017】また、第3発明(請求項3に係る発明)
は、x,y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、
x,y座標上に正方格子を設定し、この各格子の単位正
方形領域毎に要求形状表面のz座標値の最大値を求め、
この最大値を要素とする2次元配列SH を作成し、ま
た、各格子の単位正方形領域毎に工具先端形状表面のz
座標値の最小値を求め、この最小値を要素とする2次元
配列HL を作成し、この作成した2次元配列SH とHL
とから、各格子の単位正方形領域内の全ての点で要求形
状を削り込むことなく工具を通過させ得る工具先端中心
の下限z座標値を求め、この下限z座標値を要素とする
2次元配列LI を削り込み限界面として作成する一方、
各格子の単位正方形領域毎に工具上部の刃のない部分で
ある工具上部形状のz座標値の最小値を求め、この最小
値を要素とする2次元配列UL を作成し、この作成した
2次元配列UL と各格子の単位正方形領域毎に求められ
た切削加工前の被削材表面である切削前形状が取り得る
z座標値の上限値を構成要素とする2次元配列RH とか
ら、各格子の各単位正方形領域内の全ての点で被削材と
工具上部とが衝突することなく工具を通過させ得る工具
先端中心の下限z座標値を求め、この下限z座標値を要
素とする2次元配列LC を衝突限界面として作成し、こ
の作成した衝突限界面LC と削り込み限界面LI とから
工具の切削経路pを作成するようにしたものである。
The third invention (the invention according to claim 3)
Takes the z-axis of the x, y, z coordinate system as the axis of rotation of the tool,
A square grid is set on the x and y coordinates, and the maximum z coordinate value of the required shape surface is obtained for each unit square area of each grid.
A two-dimensional array S H having this maximum value as an element is created, and z of the tool tip shape surface is prepared for each unit square area of each grid.
The minimum value of the coordinate values is obtained, a two-dimensional array H L having this minimum value as an element is created, and the created two-dimensional arrays S H and H L
From, the lower limit z-coordinate value of the tool tip center that allows the tool to pass without cutting the required shape at all points in the unit square area of each grid is obtained, and a two-dimensional array having this lower limit z-coordinate value as an element While making L I as a shaving limit surface,
Each unit square area of the grid for determining the minimum value of the z coordinate values of the tool upper shape is not part of the blade of the tool upper part to create a two-dimensional array U L to the minimum value as an element, and this creation 2 From the dimensional array U L and the two-dimensional array R H having the upper limit of the z coordinate value that can be taken by the pre-cutting shape that is the surface of the work material before cutting, which is obtained for each unit square area of each grid, as a constituent element , The lower limit z coordinate value of the tool tip center that allows the tool to pass without collision between the work material and the tool upper portion at all points in each unit square area of each lattice, and this lower limit z coordinate value is used as an element. The two-dimensional array L C is created as the collision limit surface, and the cutting path p of the tool is created from the collision limit surface L C and the cut-in limit surface L I.

【0018】[0018]

【作用】したがってこの発明によれば、第1発明では、
要求形状表面の各格子の単位正方形領域でのz座標値の
最大値を要素とする2次元配列SH と、工具先端形状表
面の各格子の単位正方形領域でのz座標値の最小値を要
素とする2次元配列HLとから、削り込み限界面LI
作成され、この作成された削り込み限界面LI から工具
の切削経路pが作成される。
Therefore, according to the present invention, in the first invention,
A two-dimensional array S H having the maximum value of the z coordinate value in the unit square area of each grid of the required shape surface as an element, and the minimum value of the z coordinate value in the unit square area of each grid of the tool tip shape surface as the element The cutting limit surface L I is created from the two-dimensional array H L and the cutting path p of the tool is created from the created cutting limit surface L I.

【0019】第2発明では、工具先端形状表面の各格子
の単位正方形領域でのz座標値の最小値および最大値を
要素とする2次元配列HL およびHH と、切削前形状の
各格子の単位正方形領域でのz座標値が取り得る下限値
および上限値を構成要素とする2次元配列RL およびR
H と、工具の切削経路pとから、切削後形状の各格子の
単位正方形領域でのz座標値が取り得る下限値および上
限値を構成要素とする2次元配列FL およびFH が作成
される。
According to the second aspect of the invention, the two-dimensional arrays H L and H H having the minimum and maximum values of the z-coordinate value in the unit square area of each grid on the surface of the tool tip shape and each grid of the shape before cutting are used. Two-dimensional arrays R L and R whose constituent elements are the lower limit value and the upper limit value that can be taken by the z coordinate value in the unit square area of
And H, and a cutting path p of the tool, the two-dimensional array F L and F H to components lower limit and the upper limit value z-coordinate values can take on the unit square area of each grid of cutting after the shape is created It

【0020】また、第3発明では、要求形状表面の各格
子の単位正方形領域でのz座標値の最大値を要素とする
2次元配列SH と、工具先端形状表面の各格子の単位正
方形領域でのz座標値の最小値を要素とする2次元配列
L とから、削り込み限界面LI が作成される一方、工
具上部形状の各格子の単位正方形領域でのz座標値の最
小値を要素とする2次元配列UL と、切削前形状の各格
子の単位正方形領域でのz座標値が取り得る上限値を構
成要素とする2次元配列RH とから、衝突限界面LC
作成され、この作成された衝突限界面LC と削り込み限
界面LI とから工具の切削経路pが作成される。
Further, in the third invention, the two-dimensional array S H having the maximum value of the z coordinate value in the unit square area of each lattice of the surface of the required shape and the unit square area of each lattice of the tool tip shape surface are used. While the milling limit surface L I is created from the two-dimensional array H L having the minimum z coordinate value as the element, the minimum z coordinate value in the unit square area of each grid of the tool upper shape from the two-dimensional array U L whose elements, the two-dimensional array R H to constitute the upper limit value element z-coordinate values can take on the unit square area of the grid of the cutting front shape, the collision limitation surface L C The cutting path p of the tool is created from the created collision limit surface L C and the cut-in limit surface L I.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき図面を参照し
ながら説明する。なお、以下の説明では、工具の回転軸
をz軸方向として上方(z軸正方向)から切削するよう
な、x,y,zの3軸制御のNCフライス盤もしくはマ
シニングセンタを例にとって説明する。また、図2に示
すように、各正方形領域での値を要素とする2次元配列
においては、添字が(a,b)の要素が、格子点(a,
b)をx,yの最小値に持つような正方形領域、すなわ
ちa≦x<a+1,b≦y<b+1に対応するものとす
る。すなわち、x,y座標上に正方格子を設定し、格子
点(a,b)の単位正方形領域を正方形領域(a,b)
とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described based on embodiments with reference to the drawings. In the following description, an NC milling machine or a machining center with three-axis control of x, y, and z that cuts from the upper side (the positive direction of the z-axis) with the rotation axis of the tool as the z-axis direction will be described as an example. Further, as shown in FIG. 2, in the two-dimensional array having the values in each square region as elements, the element with the subscript (a, b) is the grid point (a,
Let b) correspond to a square area having the minimum values of x and y, that is, a ≦ x <a + 1 and b ≦ y <b + 1. That is, a square grid is set on the x and y coordinates, and the unit square area of the grid point (a, b) is changed to the square area (a, b).
And

【0022】〔工具経路の作成:第1発明〕図1に第
1発明の実施例としてその工具経路作成方法の処理の流
れを示す。この実施例では、先ず、処理11において、
各格子の単位正方形領域毎に、要求形状表面のz座標値
(複数の面が上下方向に重なっている場合は最上面のz
座標値)の最小値および最大値を求め、この最小値およ
び最大値を要素とする2次元配列SL (x,y)および
H (x,y)を作成する。
[Creation of Tool Path: First Invention] FIG. 1 shows a processing flow of the method for creating a tool path as an embodiment of the first invention. In this embodiment, first, in process 11,
For each unit square area of each lattice, the z coordinate value of the surface of the required shape (when multiple surfaces are vertically overlapped, the z
The minimum value and the maximum value of the coordinate value) are obtained, and two-dimensional arrays S L (x, y) and S H (x, y) having the minimum value and the maximum value as elements are created.

【0023】今、仮に、各単位正方形領域内の1点(例
えば、中心点)での要求形状表面のz座標値を要素とす
る2次元配列S(x,y)を考えると、この配列S
(x,y)は、CG(コンピュータグラフィックス)で
平行投影画像を生成する場合に使用されるzバッファ
(視点から対象物体表面までの距離を画素毎に蓄えた2
次元配列)に他ならない。したがって、配列S(x,
y)の作成には、CGにおいて広く一般的に使われてい
る手法(zバッファ法,レイトレーシング法など)が適
用できる。本実施例では、各単位正方形領域内の一点だ
けでなく、全ての点に対する最小値,最大値が必要であ
り、これらを求めるために、例えば次のような方法を用
いる。
Now, suppose that a two-dimensional array S (x, y) having z coordinate values of the surface of the required shape at one point (for example, a center point) in each unit square area as an element is considered.
(X, y) is a z-buffer used when a parallel projection image is generated by CG (computer graphics) (a distance from the viewpoint to the target object surface is stored for each pixel 2
It is nothing but a dimensional array). Therefore, the array S (x,
The method (z buffer method, ray tracing method, etc.) widely used in CG can be applied to the creation of y). In the present embodiment, not only one point in each unit square area but also the minimum value and the maximum value for all points are necessary, and for example, the following method is used to obtain these values.

【0024】第1の方法は、単位正方形領域内に規則的
もしくは不規則に複数個のサンプル点をとり、それらの
各サンプル点でのz座標値を一般的なCG手法を用いて
算出し、単位正方形領域毎にその内部のサンプル点での
z座標値の最小値および最大値を求めるものである。こ
の場合、サンプル点間の形状変化には対応できないた
め、最小値,最大値は厳密なものではないが、サンプル
点の数を充分多くとれば、多くの対象で必要な精度を出
すことができる。
The first method is to take a plurality of sample points regularly or irregularly in a unit square area, and calculate the z coordinate value at each of these sample points using a general CG method. The minimum value and the maximum value of the z coordinate value at the sample points inside the unit square area are obtained. In this case, since the shape change between sample points cannot be dealt with, the minimum value and the maximum value are not exact, but if the number of sample points is sufficiently large, the accuracy required for many objects can be obtained. .

【0025】第2の方法は、CG法としてクロススキャ
ンライン法を応用するものである。クロススキャンライ
ン法で画像生成を行う場合、図3に示すように、画素を
単位正方形領域と考え、多角形の面の組み合わせとして
構成された対象物の各単位正方形領域内に投影される全
ての可視面を多角形領域として算出し、それぞれの領域
の輝度を多角形の面積で重み付けして足し合わせること
により、各画素の輝度を求める。NC工作機械で切削す
る場合は、輝度と面積を算出するかわりに、各単位正方
形領域毎に、内部の全ての多角形領域の頂点でのz値を
算出し、その中の最小値および最大値を求めれば、それ
が単位正方形領域内の全ての点での最小値および最大値
に一致する。図3の例では、斜めに置かれた直方体を切
削することに対応するが、図3に示した単位正方形領域
の場合、黒丸で示した点でのz値を求め、その中の最小
値と最大値を求めればよい。z軸正方向から投影してい
るものとすると、この例では、最も奥の点Aが最小値
に、最も手前の点Bが最大値に対応する。
The second method is to apply the cross scan line method as the CG method. When an image is generated by the cross scan line method, as shown in FIG. 3, the pixel is considered as a unit square area, and all pixels projected in each unit square area of the object configured as a combination of polygonal surfaces. The visible surface is calculated as a polygonal region, and the luminance of each region is weighted by the area of the polygon and added up to obtain the luminance of each pixel. When cutting with an NC machine tool, instead of calculating the brightness and area, calculate z values at the vertices of all internal polygonal areas for each unit square area, and calculate the minimum and maximum values. Then, it agrees with the minimum and maximum values at all points within the unit square area. The example of FIG. 3 corresponds to cutting a rectangular parallelepiped placed obliquely, but in the case of the unit square area shown in FIG. 3, the z value at the point indicated by the black circle is obtained, and the minimum value among them is calculated. Find the maximum value. Assuming that the projection is from the z-axis positive direction, in this example, the innermost point A corresponds to the minimum value, and the closest point B corresponds to the maximum value.

【0026】次に、処理12において、工具先端形状の
2次元配列HL (i,j),HH (i,j)を作成す
る。一般に、工具先端の形状は、平面,球面,円錐面な
どの単純な形状であるから、中心点(回転軸)と各単位
正方形領域の四隅との距離から容易に求められる。一例
として、r=3のボールエンドミルに対する2次元配列
L (i,j),HH (i,j)を、図4(b),
(c)に示す。工具先端中心のz座標値を0とした場
合、中心から距離dだけ離れた点でのz座標値hは(図
4(a)参照)、下記(7)式により求められる。
Next, in process 12, a two-dimensional array H L (i, j), H H (i, j) of the tool tip shape is created. In general, the shape of the tool tip is a simple shape such as a flat surface, a spherical surface, or a conical surface, so that it can be easily obtained from the distance between the center point (rotation axis) and the four corners of each unit square area. As an example, a two-dimensional array H L (i, j), H H (i, j) for a ball end mill with r = 3 is shown in FIG.
It is shown in (c). When the z coordinate value of the center of the tool tip is 0, the z coordinate value h at a point away from the center by a distance d (see FIG. 4A) is calculated by the following equation (7).

【0027】[0027]

【数3】 (Equation 3)

【0028】例えば、HL (0,1),HH (0,1)
を求める場合(図4(b),(c)中の二重丸で記した
部分)、(0,1),(0,2),(1,1),(1,
2)を四隅とする単位正方形領域の内、工具中心と最も
近い点の距離がd=1(座標値(0,1))、最も遠い
点の距離がd=√5、となる。したがって、z座標値の
最小値および最大値は、次のようなる。なお、+∞は、
該当する点が工具形状の外側にあることを意味する。
For example, H L (0,1), H H (0,1)
To obtain (portions marked with double circles in FIGS. 4B and 4C), (0,1), (0,2), (1,1), (1,
In the unit square area having 2 corners as 2 corners, the distance of the point closest to the tool center is d = 1 (coordinate value (0, 1)), and the distance of the farthest point is d = √5. Therefore, the minimum value and the maximum value of the z coordinate value are as follows. In addition, + ∞ is
It means that the corresponding point is outside the tool shape.

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】次に、処理13において、削り込み限界面
の2次元配列LI (x,y)を算出する。この場合の配
列LI (x,y)の算出方法は、従来手法に示した「要
求形状S(x,y)と工具先端形状H(i,j)からの
配列LI (x,y)の算出方法」と同様である。ただ
し、本実施例では、単位正方形領域内の全ての点で要求
形状を削り込まないことを保証するため、図5に太線形
状で示すように、要求形状として最大z値の2次元配列
H (x,y)を、工具先端形状として最小z値の2次
元配列HL (i,j)を、それぞれ用いる。したがっ
て、配列LI (x,y)は次式で得られる。
Next, in process 13, the two-dimensional array L I (x, y) of the shaving limit surface is calculated. Sequence L I in this case (x, y) calculation method of the "request form S (x, y) shown in the conventional technique as a tool tip shape H (i, j) sequences from L I (x, y) Calculation method ”. However, in this embodiment, in order to ensure that no incorporated scraping request shape at all points in the unit square area, as indicated by a thick line shape in Figure 5, two-dimensional array S H of the maximum z value as the required shape The two-dimensional array H L (i, j) having the minimum z value is used as (x, y) as the tool tip shape. Therefore, the array L I (x, y) is obtained by the following equation.

【0031】[0031]

【数5】 (Equation 5)

【0032】そして、最後に、工具経路pを求めるため
に、工具経路作成処理14を行う。この処理14では、
以下のような用法を用いて、工具経路pを求める。 (1)走査工具経路 工具をxもしくはy座標一定で移動させる方法である。
配列LI (x,y)の要素を縦もしくは横方向に順次読
み出すことにより得られる。 (2)等高線工具経路 工具をある水平面上(z座標一定)で移動させる方法で
ある。配列LI (x,y)上で、このz座標をもつ点を
追跡して行くことにより、経路は得られる。
Finally, in order to obtain the tool path p, a tool path creating process 14 is performed. In this processing 14,
The tool path p is obtained using the following usage. (1) Scanning tool path This is a method of moving the tool with a constant x or y coordinate.
It is obtained by sequentially reading the elements of the array L I (x, y) in the vertical or horizontal direction. (2) Contour line tool path This is a method of moving the tool on a horizontal plane (z coordinate is constant). The path is obtained by tracing the point having this z coordinate on the array L I (x, y).

【0033】〔切削シミュレーション:第2発明〕図6
に第2発明の実施例としてその切削シミュレーション方
法の処理の流れを示す。先ず、切削前形状および工具先
端形状のそれぞれについて、各単位正方形領域でのz座
標値の最小値および最大値を要素とする2次元配列を準
備する。工具先端形状の2次元配列HL (i,j)およ
びHH (i,j)については、前述した処理12(図1
参照)によって作成する。
[Cutting Simulation: Second Invention] FIG.
The processing flow of the cutting simulation method is shown as an embodiment of the second invention. First, for each of the pre-cutting shape and the tool tip shape, a two-dimensional array having the minimum and maximum z coordinate values in each unit square area as elements is prepared. For the two-dimensional array H L (i, j) and H H (i, j) of the tool tip shape, the above-described processing 12 (FIG. 1) is performed.
Refer to) to create.

【0034】切削前形状の2次元配列RL (x,y)お
よびRH (x,y)については、切削加工の最初の工程
(荒加工等)の場合は被削材の初期形状から求める。す
なわち、各格子の単位正方形領域毎に、切削加工前の被
削材表面である切削前形状が取り得るz座標値の下限値
および上限値(範囲)を求め、この下限値および上限値
を構成要素とする2次元配列RL (x,y)およびRH
(x,y)を求める。2番目以降の工程(仕上げ加工
等)の場合は、前工程の切削シミュレーションを行い、
その結果である切削後形状の2次元配列を用いる。
The two-dimensional arrays R L (x, y) and R H (x, y) of the shape before cutting are obtained from the initial shape of the work material in the case of the first step of cutting (roughing etc.). . That is, for each unit square area of each lattice, the lower limit value and the upper limit value (range) of the z coordinate value that the pre-cutting shape, which is the surface of the work material before cutting, can take, and the lower limit value and the upper limit value are configured. Two-dimensional arrays R L (x, y) and R H as elements
(X, y) is obtained. For the second and subsequent processes (finishing, etc.), perform a cutting simulation of the previous process,
The resulting two-dimensional array of post-cut shapes is used.

【0035】そして、処理21において、工具先端形状
の2次元配列HL (i,j)およびHH (i,j)と、
切削前形状の2次元配列RL (x,y)およびR
H (x,y)と、工具経路pとから、切削後形状を算出
する。処理21での切削後形状の算出は次のようにして
行う。先ず、工具経路pをx,y平面上で前記格子に重
ね、p上の格子点、pと格子を構成する直線との交点、
およびp上の屈曲点を要素とする点列Q={Q1
2 ,Q3 ,・・・}に変換する。
Then, in the process 21, the two-dimensional arrays H L (i, j) and H H (i, j) of the tool tip shape,
Two-dimensional array R L (x, y) and R of the shape before cutting
The post-cutting shape is calculated from H (x, y) and the tool path p. The calculation of the post-cutting shape in the process 21 is performed as follows. First, the tool path p is superposed on the grid on the x and y planes, grid points on p, intersections of p and straight lines forming the grid,
And a point sequence Q = {Q 1 ,
Q 2 , Q 3 , ...}.

【0036】図7に工具経路pと点列Qとの関係の例を
示す。今、工具中心が点列Qの各点を通過して行くと
き、各時点における被削材表面形状の各単位正方形領域
でのz座標値の最小値および最大値の2次元配列を、そ
れぞれWL (x,y),WH (x,y)とする。工具中
心が格子点A=(xA ,yA )の近傍を通過する場合、
A −1<x<xA +1,yA −1<y<yA +1の範
囲内(図8に点々で示す領域)に含まれる点列Qの点
が、Qa ,Qa+1 ,Qa+2 ,…Qb であったとすると、
先ずこれらの点および隣接する2点、すなわちQa-1
a ,Qa+1 ,…Qb ,Qb+1 の合わせて(b−a+
3)個の点の中でのz座標の最小値zqminを求める。例
えば、図8の格子点Aの場合、zqminは白丸の5点の中
での最小値となる。このとき、格子点Aの近傍を工具中
心が通過したの後の被削材形状の下限値,上限値は以下
のようになる。
FIG. 7 shows an example of the relationship between the tool path p and the point sequence Q. Now, when the tool center passes through each point of the point sequence Q, the two-dimensional array of the minimum and maximum z-coordinate values in each unit square area of the work material surface shape at each time point is set to W. Let L (x, y) and WH (x, y). When the tool center passes near the grid point A = (x A , y A ),
The points of the point sequence Q included in the range of x A -1 <x <x A +1 and y A -1 <y <y A +1 (areas shown by dots in FIG. 8) are Q a and Q a + 1. , Q a + 2 , ... Q b ,
First, these points and two adjacent points, namely Q a-1 ,
Q a , Q a + 1 , ... Q b , Q b + 1 combined (b−a +
3) Find the minimum value z qmin of the z coordinate among the points. For example, in the case of the grid point A in FIG. 8, z qmin is the minimum value among the five white circles. At this time, the lower and upper limits of the shape of the work material after the tool center passes near the grid point A are as follows.

【0037】[0037]

【数6】 (Equation 6)

【0038】特に、格子点A上を工具中心が通過した場
合は、上記の処理に加えて、被削材形状の上限値は以下
のようになる。 WH (xA +i,yA +j):=min(WH (xA +i,yA +j),z+HH (i,j)) ・・・(14) ただし、i2 +j2 ≦r2 、rは工具半径。 WL (x,y),WH (x,y)の初期値をそれぞれR
L (x,y),RH (x,y)とし、この処理を工具経
路の格子点列内の全ての点に対して実行したとき、最終
的にWL (x,y),WH (x,y)は、求める切削後
形状の2次元配列FL (x,y),FH (x,y)に一
致する。
In particular, when the tool center passes over the grid point A, in addition to the above processing, the upper limit of the shape of the work material is as follows. W H (x A + i, y A + j): = min (W H (x A + i, y A + j), z + H H (i, j)) ··· (14) However, i 2 + j 2 ≦ r 2 , R is the tool radius. The initial values of W L (x, y) and W H (x, y) are respectively R
When L (x, y) and R H (x, y) are set and this processing is executed for all points in the grid point sequence of the tool path, finally W L (x, y), W H (x, y) is a two-dimensional array F L of the cutting after the shape of obtaining (x, y), to match the F H (x, y).

【0039】上記の処理を工具経路pに沿った順序で行
う場合、各点でのWL (x,y),WH (x,y)の変
化量から、切削量や工具にかかる負荷を求めることがで
きる。一方、最終的な切削後形状を求めることが目的の
場合、点列qをどのような順序で処理しても差し支えな
い。切削後形状の2次元配列FL (x,y),F
H (x,y)は、要求形状の2次元配列SL (x,
y),SH (x,y)と比較することにより、削り残し
量および削り込み量のチェックに用いることができる。
この場合、各単位正方形領域の削り残し量あるいは削り
込み量は、 下限値:DL (x,y)=FL (x,y)−SH (x,
y) 上限値:DH (x,y)=FH (x,y)−SL (x,
y) でおさえることができる。ここで、DL (x,y)およ
びDH (x,y)は、正のとき削り残し量,負のとき削
り込み量を表す。
When the above processing is performed in the order along the tool path p, the cutting amount and the load applied to the tool are calculated from the change amounts of W L (x, y) and W H (x, y) at each point. You can ask. On the other hand, for the purpose of obtaining the final post-cutting shape, the point sequence q may be processed in any order. Two-dimensional array F L of the cutting after the shape (x, y), F
H (x, y) is a two-dimensional array S L (x requested shape,
By comparing with y) and SH (x, y), it can be used to check the uncut amount and the cut amount.
In this case, uncut amount or narrowing cutting amount of each unit square area, the lower limit value: D L (x, y) = F L (x, y) -S H (x,
y) Upper limit value: D H (x, y) = F H (x, y) −S L (x,
y) can be suppressed. Here, D L (x, y) and D H (x, y) represent the uncut amount when positive and the cut amount when negative.

【0040】切削後形状の2次元配列FL (x,y),
H (x,y)は、次工程の切削前形状の2次元配列R
L (x,y),RH (x,y)として用いることができ
る。もし、工程間で格子間隔に変更がなければ、それぞ
れの2次元配列はそのままの形で利用できる。格子間隔
に変更がある場合、後工程での各単位正方形領域の最小
z値RL (x,y)は、前工程での格子との対応位置を
調べ、重なりのある全ての単位正方形領域の最小z値F
L (x,y)の最小値を計算することにより求められ
る。後工程の最大z値RH (x,y)についても同様
に、前工程での対応する領域の最大z値FH (x,y)
の最大値として求められる。これにより、荒加工時に格
子間隔を大きくとり、仕上げ加工時に格子間隔を小さく
するものとしても、正しいシミュレーションを行うこと
ができる。
Two-dimensional array F L (x, y) of the shape after cutting,
F H (x, y) is a two-dimensional array R of the shape before cutting in the next process
It can be used as L (x, y) and R H (x, y). If there is no change in the lattice spacing between steps, each two-dimensional array can be used as it is. When the lattice spacing is changed, the minimum z value RL (x, y) of each unit square area in the subsequent process is checked for the corresponding position with the lattice in the previous process, and all the unit square regions with overlap are checked. Minimum z value F
It is obtained by calculating the minimum value of L (x, y). Similarly for the maximum z value R H (x, y) in the subsequent process, the maximum z value F H (x, y) in the corresponding region in the previous process
Is calculated as the maximum value of. As a result, a correct simulation can be performed even if the lattice spacing is large during rough machining and the lattice spacing is small during finishing machining.

【0041】〔工具経路の作成:第3発明〕図9に第
3発明の実施例としてその工具経路作成方法の処理の流
れを示す。この実施例では、処理31において、工具上
部形状の2次元配列UL (i,j)を求める。この処理
31での配列UL (i,j)の作成は、図1に示した処
理12と同様の方法で行う。処理32では衝突限界面の
2次元配列LC (x,y)の算出を行う。この処理32
での配列LC (x,y)の作成は、従来手法に示した
「切削前形状R(x,y)と工具上部形状U(x,y)
から配列LC (x,y)を算出する方法」と同様であ
る。ただし、単位正方形領域の全ての点で切削前形状と
工具上部とが衝突しないことを保証するため、切削前形
状として上限z値の2次元配列RH (x,y)を、工具
上部形状として最小z値の2次元配列UL (x,y)
を、それぞれ用いる。したがって、配列LC (x,y)
は、次式で与えられる。
[Creation of Tool Path: Third Invention] FIG. 9 shows a processing flow of the method for creating a tool path as an embodiment of the third invention. In this embodiment, in process 31, a two-dimensional array U L (i, j) of the tool upper shape is obtained. The array U L (i, j) is created in this process 31 by the same method as the process 12 shown in FIG. In process 32, the two-dimensional array L C (x, y) of the collision limit surface is calculated. This process 32
The array L C (x, y) in Fig. 2 is created by the "pre-cutting shape R (x, y) and tool upper shape U (x, y)" shown in the conventional method.
From the sequence L C (x, y) ”. However, in order to ensure that the pre-cut shape and the upper part of the tool do not collide at all points of the unit square area, the two-dimensional array R H (x, y) of the upper limit z value is set as the upper part shape of the tool as the pre-cut shape. Two-dimensional array U L (x, y) of minimum z values
Are used respectively. Therefore, the array L C (x, y)
Is given by the following equation.

【0042】[0042]

【数7】 (Equation 7)

【0043】なお、切削前形状の2次元配列RH (x,
y)は、前切削工程について切削シミュレーションを行
っていれば、その結果を用いることができる。衝突を回
避する工具経路pを算出するための工具経路作成処理3
3については、前記従来手法と同様である。すなわち、
削り込み限界面LI (x,y)と衝突限界面LC (x,
y)とを各格子点毎に比較し、上方の点をとることによ
って、複合限界面の2次元配列LH (x,y)を作成す
る。図1に示した処理14において、配列LI (x,
y)のかわりに配列LH (x,y)を用いれば、同様の
工具経路pは作成できる。
The two-dimensional array R H (x,
For y), if the cutting simulation is performed for the pre-cutting step, the result can be used. Tool path creation process 3 for calculating a tool path p for avoiding a collision
Regarding No. 3, it is the same as the conventional method. That is,
Cutting limit surface L I (x, y) and collision limit surface L C (x,
y) is compared for each grid point, and the upper point is taken to create the two-dimensional array L H (x, y) of the composite limit surface. In the process 14 shown in FIG. 1, the array L I (x,
A similar tool path p can be created by using the array L H (x, y) instead of y).

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、第1発明では、要求形状表面の各格子の
単位正方形領域でのz座標値の最大値を要素とする2次
元配列SH と、工具先端形状表面の各格子の単位正方形
領域でのz座標値の最小値を要素とする2次元配列HL
とから、削り込み限界面LI が作成され、この作成され
た削り込み限界面LI から工具の切削経路pが作成され
るるものとなり、各格子の単位正方形領域内の全ての点
で要求形状への削り込み回避を保証するものとして、要
求形状を削り込む虞れなく、荒加工時に格子間隔を大き
くとって、工具の切削経路pを作成するに際しての計算
時間を短縮することが可能となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, in the first invention, a two-dimensional array having the maximum value of the z coordinate value in the unit square area of each lattice of the surface of the required shape as an element. Two-dimensional array H L having S H and the minimum z-coordinate value in the unit square area of each grid on the tool tip shape surface
Then, the cutting limit surface L I is created, and the cutting path p of the tool is created from the created cutting limit surface L I , and the required shape is obtained at all points in the unit square area of each grid. As a guarantee of avoiding shaving, it is possible to shorten the calculation time when creating the cutting path p of the tool by increasing the lattice spacing during rough machining without fear of shaving the required shape. .

【0045】第2発明では、工具先端形状表面の各格子
の単位正方形領域でのz座標値の最小値および最大値を
要素とする2次元配列HL およびHH と、切削前形状の
各格子の単位正方形領域でのz座標値が取り得る下限値
および上限値を構成要素とする2次元配列RL およびR
H と、工具の切削経路pとから、切削後形状の各格子の
単位正方形領域でのz座標値が取り得る下限値および上
限値を構成要素とする2次元配列FL およびFH が作成
されるものとなり、荒加工時に格子間隔を大きくとり、
仕上げ加工時に格子間隔を小さくするものとしても、仕
上げ加工時に正しいシミュレーションを行うことが可能
となる。
In the second invention, the two-dimensional arrays H L and H H having the minimum and maximum z coordinate values in the unit square area of each grid on the surface of the tool tip shape, and each grid of the shape before cutting are used. Two-dimensional arrays R L and R whose constituent elements are the lower limit value and the upper limit value that can be taken by the z coordinate value in the unit square area of
And H, and a cutting path p of the tool, the two-dimensional array F L and F H to components lower limit and the upper limit value z-coordinate values can take on the unit square area of each grid of cutting after the shape is created And the grid spacing is increased during rough machining,
Even if the lattice spacing is reduced during finishing, a correct simulation can be performed during finishing.

【0046】すなわち、荒加工時の各格子の単位正方形
領域でのz座標値が取り得る下限値および上限値が判明
しているため、仕上げ加工時の新しい各格子の単位正方
形領域でのz座標値が取り得る下限値および上限値を知
ることができ、これにより仕上げ加工時に正しいシミュ
レーションを行うことが可能となる。また、第2発明で
は、各格子の単位正方形領域内での被削材の切削後形状
の上限値および下限値として切削形状がシミュレートさ
れ、切削シミュレーション時に誤差の範囲を正確に求め
ることが可能となる。
That is, since the lower limit value and the upper limit value of the z coordinate value in the unit square area of each lattice at the time of rough machining are known, the z coordinate in the unit square area of each new lattice at the time of finishing machining is known. It is possible to know the lower limit value and the upper limit value that the value can take, and it becomes possible to perform a correct simulation during finishing. Further, in the second invention, the cutting shape is simulated as the upper limit value and the lower limit value of the post-cutting shape of the work material within the unit square area of each lattice, and the error range can be accurately obtained during the cutting simulation. Becomes

【0047】第3発明では、要求形状表面の各格子の単
位正方形領域でのz座標値の最大値を要素とする2次元
配列SH と、工具先端形状表面の各格子の単位正方形領
域でのz座標値の最小値を要素とする2次元配列HL
から、削り込み限界面LI が作成される一方、工具上部
形状の各格子の単位正方形領域でのz座標値の最小値を
要素とする2次元配列UL と、切削前形状の各格子の単
位正方形領域でのz座標値が取り得る上限値を構成要素
とする2次元配列RH とから、衝突限界面LCが作成さ
れ、この作成された衝突限界面LC と削り込み限界面L
I とから工具の切削経路pが作成されるものとなり、各
格子の単位正方形領域内の全ての点で要求形状への削り
込み回避を保証するものとして、また各格子の単位正方
形領域内の全ての点で工具上部と被削材との衝突回避を
保証するものとして、要求形状を削り込む虞れなく、荒
加工時に格子間隔を大きくとって、工具の切削経路pを
作成するに際しての計算時間を短縮することが可能とな
る。
In the third invention, the two-dimensional array S H having the maximum value of the z coordinate value in the unit square area of each grid on the surface of the required shape and the unit square area of each grid on the tool tip shape surface are used. While the cutting limit surface L I is created from the two-dimensional array H L having the minimum z-coordinate value as an element, the minimum z-coordinate value in the unit square area of each grid of the tool upper shape is set as an element. The collision limit plane L C is created from the two-dimensional array U L and the two-dimensional array R H having the upper limit of the z-coordinate value in the unit square area of each grid of the precut shape as a constituent element. , The collision limit surface L C and the cut-in limit surface L created
The cutting path p of the tool is created from I and I as a guarantee of avoiding cutting into the required shape at all points within the unit square area of each grid, and within the unit square area of each grid. In order to guarantee the avoidance of collision between the upper part of the tool and the work material, the calculation time for creating the cutting path p of the tool with a large grid interval during rough machining without fear of cutting the required shape Can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明(第1発明)の実施例としてその工具
経路作成方法の処理の流れを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a flow of processing of a tool path creating method as an embodiment of the present invention (first invention).

【図2】 2次元配列の添字と正方形領域との関係を説
明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a subscript of a two-dimensional array and a square area.

【図3】 クロススキャンライン法を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross scan line method.

【図4】 工具先端形状の2次元配列の算出法を説明す
る図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of calculating a two-dimensional array of tool tip shapes.

【図5】 最大z値と最小z値とを用いた削り込み限界
面の算出法を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of calculating a shaving limit surface using a maximum z value and a minimum z value.

【図6】 本発明(第2発明)の実施例としてその切削
シミュレーション方法の処理の流れを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a processing flow of a cutting simulation method as an embodiment of the present invention (second invention).

【図7】 工具経路pと点列qとの関係を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a tool path p and a point sequence q.

【図8】 切削後形状算出の対象となる点を説明する図
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining points to be subjected to post-cutting shape calculation.

【図9】 本発明(第3発明)の実施例としてその工具
経路作成方法の処理の流れを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a flow of processing of the tool path creating method as an embodiment of the present invention (third invention).

【図10】 従来の削り込み限界面の算出法を説明する
図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional method for calculating a shaving limit surface.

【図11】 従来の切削後形状算出を説明する図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating a conventional post-cutting shape calculation.

【図12】 工具上部形状を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a tool upper shape.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…要求形状の2次元配列の作成処理、12…工具先
端形状の2次元配列の作成処理、13…削り込み限界面
の2次元配列の作成処理、14…工具経路作成処理、2
1…切削後形状算出処理、31…工具上部形状の2次元
配列の作成処理、32…衝突限界面の2次元配列の作成
処理、33…衝突回避の工具経路作成処理。
11 ... Two-dimensional array creation process of required shape, 12 ... Two-dimensional array creation process of tool tip shape, 13 ... Two-dimensional array creation process of cutting limit surface, 14 ... Tool path creation process, 2
1 ... Post-cutting shape calculation processing, 31 ... Creation processing of two-dimensional array of tool upper shape, 32 ... Creation processing of two-dimensional array of collision limit surface, 33 ... Creation of tool path for collision avoidance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/4068 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G05B 19/4068

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 NC工作機械を用いて要求形状を切削加
工する場合の工具の切削経路を作成する切削経路作成方
法であって、 x,y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、x,y
座標上に正方格子を設定し、この各格子の単位正方形領
域毎に要求形状表面のz座標値の最大値を求め、この最
大値を要素とする2次元配列SH を作成する第1の処理
工程と、 前記各格子の単位正方形領域毎に工具先端形状表面のz
座標値の最小値を求め、この最小値を要素とする2次元
配列HL を作成する第2の処理工程と、 前記第1の処理工程により作成された2次元配列SH
前記第2の処理工程により作成された2次元配列HL
から、前記各格子の単位正方形領域内の全ての点で要求
形状を削り込むことなく工具を通過させ得る工具先端中
心の下限z座標値を求め、この下限z座標値を要素とす
る2次元配列LI を削り込み限界面として作成する第3
の処理工程とを備え、 この第3の処理工程により作成された削り込み限界面L
I から工具の切削経路pを作成するようにしたことを特
徴とするNC工作機械の工具の切削経路作成方法。
1. A cutting path creating method for creating a cutting path of a tool when a required shape is cut using an NC machine tool, wherein az axis of an x, y, z coordinate system is taken as a rotary axis of the tool. , X, y
A first process in which a square grid is set on the coordinates, the maximum z coordinate value of the required shape surface is obtained for each unit square area of each grid, and a two-dimensional array S H having this maximum value as an element is created. And the z of the tool tip shape surface for each unit square area of each grid.
A second processing step of obtaining a minimum coordinate value and creating a two-dimensional array H L having this minimum value as an element; a two-dimensional array S H created by the first processing step; From the two-dimensional array H L created by the processing step, the lower limit z coordinate value of the tool tip center that allows the tool to pass without carving the required shape at all points in the unit square area of each grid, A third two-dimensional array L I having this lower limit z coordinate value as an element is created as a shaving limit surface.
And the shaving limit surface L created by this third processing step.
A method for creating a cutting path for a tool of an NC machine tool, characterized in that a cutting path p for a tool is created from I.
【請求項2】 NC工作機械を用いて要求形状を切削加
工する場合の工具の切削経路から実際に切削を行うこと
なく切削後の形状を求める切削シミュレーション方法で
あって、 x,y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、x,y
座標上に正方格子を設定し、この各格子の単位正方形領
域毎に工具先端形状表面のz座標値の最小値および最大
値を求め、この最小値および最大値を要素とする2次元
配列HL およびHH を作成する第1の処理工程と、 前記各格子の単位正方形領域毎に求められた切削加工前
の被削材表面である切削前形状が取り得るz座標値の下
限値および上限値を構成要素とする2次元配列RL およ
びRH と、工具の切削経路pと、前記第1の処理工程に
て作成された2次元配列HL およびHH とから、前記各
格子の単位正方形領域毎に切削加工後の被削材表面であ
る切削後形状が取り得るz座標値の下限値および上限値
を求め、この下限値および上限値を構成要素とする2次
元配列FL およびFH を作成する第2の処理工程とを備
えたことを特徴とするNC工作機械の工具の切削シミュ
レーション方法。
2. A cutting simulation method for obtaining a post-cutting shape from a cutting path of a tool for cutting a required shape using an NC machine tool without actually cutting the cutting path, wherein x, y, z coordinates are provided. Taking the z axis of the system as the rotation axis of the tool, x, y
A square lattice is set on the coordinates, the minimum and maximum z coordinate values of the tool tip shape surface are obtained for each unit square area of each lattice, and the two-dimensional array H L having these minimum and maximum values as elements And a first processing step of creating H H , and a lower limit value and an upper limit value of a z-coordinate value that can be obtained by the pre-cutting shape that is the work material surface before cutting, which is obtained for each unit square area of each lattice. From the two-dimensional arrays R L and R H having the following elements, the cutting path p of the tool, and the two-dimensional arrays H L and H H created in the first processing step, obtains the lower limit and the upper limit of the z coordinate value is cutting after the shape is a workpiece surface can take after cutting for each area, two-dimensional array as a component of the lower limit and the upper limit F L and F H And a second processing step for producing the NC. Cutting simulation method of the work machine tool.
【請求項3】 NC工作機械を用いて要求形状を切削加
工する場合の工具の切削経路を作成する切削経路作成方
法であって、 x,y,z座標系のz軸を工具の回転軸にとり、x,y
座標上に正方格子を設定し、この各格子の単位正方形領
域毎に要求形状表面のz座標値の最大値を求め、この最
大値を要素とする2次元配列SH を作成する第1の処理
工程と、 前記各格子の単位正方形領域毎に工具先端形状表面のz
座標値の最小値を求め、この最小値を要素とする2次元
配列HL を作成する第2の処理工程と、 前記第1の処理工程により作成された2次元配列SH
前記第2の処理工程により作成された2次元配列HL
から、前記各格子の単位正方形領域内の全ての点で要求
形状を削り込むことなく工具を通過させ得る工具先端中
心の下限z座標値を求め、この下限z座標値を要素とす
る2次元配列LI を削り込み限界面として作成する第3
の処理工程と、 前記各格子の単位正方形領域毎に工具上部の刃のない部
分である工具上部形状のz座標値の最小値を求め、この
最小値を要素とする2次元配列UL を作成する第4の処
理工程と、 前記各格子の単位正方形領域毎に求められた切削加工前
の被削材表面である切削前形状が取り得るz座標値の上
限値を構成要素とする2次元配列RH と、前記第4の処
理工程により作成された2次元配列UL とから、前記各
格子の単位正方形領域内の全ての点で被削材と工具上部
とが衝突することなく工具を通過させ得る工具先端中心
の下限z座標値を求め、この下限z座標値を要素とする
2次元配列LC を衝突限界面として作成する第5の処理
工程とを備え、 この第5の処理工程により作成された衝突限界面LC
前記第3の処理工程により作成された削り込み限界面L
I とから工具の切削経路pを作成するようにしたことを
特徴とするNC工作機械の工具の切削経路作成方法。
3. A cutting path creating method for creating a cutting path of a tool when a required shape is cut using an NC machine tool, wherein az axis of an x, y, z coordinate system is taken as a rotary axis of the tool. , X, y
A first process in which a square grid is set on the coordinates, the maximum z coordinate value of the required shape surface is obtained for each unit square area of each grid, and a two-dimensional array S H having this maximum value as an element is created. And the z of the tool tip shape surface for each unit square area of each grid.
A second processing step of obtaining a minimum coordinate value and creating a two-dimensional array H L having this minimum value as an element; a two-dimensional array S H created by the first processing step; From the two-dimensional array H L created by the processing step, the lower limit z coordinate value of the tool tip center that allows the tool to pass without carving the required shape at all points in the unit square area of each grid, A third two-dimensional array L I having this lower limit z coordinate value as an element is created as a shaving limit surface.
Creating and processing steps, the determining the minimum value of the z coordinate values of the tool upper shapes are blade-free portion of the tool upper per unit square area of each grid, a two-dimensional array U L to the minimum the elements of And a two-dimensional array having the upper limit of the z coordinate value that can be taken by the pre-cutting shape that is the surface of the work material before cutting, which is obtained for each unit square region of each grid, as a constituent element. From R H and the two-dimensional array U L created by the fourth processing step, the work material passes through the tool at all points within the unit square area of each grid without collision between the work material and the tool upper part. A lower limit z-coordinate value of the tool tip center that can be obtained, and a fifth processing step of creating a two-dimensional array L C having the lower limit z-coordinate value as an element as a collision limit surface. The collision limit plane L C created and the third processing step Carved limit surface L
A method for creating a cutting path for a tool of an NC machine tool, characterized in that a cutting path p for a tool is created from I and.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014115991A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Palo Alto Research Center Inc Analyzing machined part processability and performing process planning
JP2017144502A (en) * 2016-02-16 2017-08-24 株式会社ジェイテクト Tooth form simulation device and method for toothed gear and blade surface shape simulation device and method for processing tool
WO2023062756A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-20 ファナック株式会社 Simulation device and computer-readable recording medium

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