JPH08123527A - 工具経路算出方法 - Google Patents
工具経路算出方法Info
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- JPH08123527A JPH08123527A JP28918994A JP28918994A JPH08123527A JP H08123527 A JPH08123527 A JP H08123527A JP 28918994 A JP28918994 A JP 28918994A JP 28918994 A JP28918994 A JP 28918994A JP H08123527 A JPH08123527 A JP H08123527A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】パス落ちや工具干渉がなく短い計算時間で工具
経路を算出できる工具経路算出方法を提供する。 【構成】加工しようとする３次元形状の切断線群を求め
ると共に、加工に使用する工具形状の切断線群を求め、
これらの断線群を前記切断ピッチ毎に対応させ、この対
応させた「一対の切断線」群の中の各「一対の切断線」
から、前記所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を
それぞれ求めることにより、工具断面中心軌跡線群を求
め、この工具断面中心軌跡線群を面上に投影して投影線
群を求め、この投影線群の中から最も高い部分を取り出
しこれらの部分を結ぶことにより、その工具送りピッチ
における工具中心軌跡線を求めるようにする。
経路を算出できる工具経路算出方法を提供する。 【構成】加工しようとする３次元形状の切断線群を求め
ると共に、加工に使用する工具形状の切断線群を求め、
これらの断線群を前記切断ピッチ毎に対応させ、この対
応させた「一対の切断線」群の中の各「一対の切断線」
から、前記所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を
それぞれ求めることにより、工具断面中心軌跡線群を求
め、この工具断面中心軌跡線群を面上に投影して投影線
群を求め、この投影線群の中から最も高い部分を取り出
しこれらの部分を結ぶことにより、その工具送りピッチ
における工具中心軌跡線を求めるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＡＤ（コンピュータ
支援設計）／ＣＡＭ（コンピュータ支援生産）システム
等において、３次元形状を得るための金型加工用などの
工具経路を算出するための方法に関する。
支援設計）／ＣＡＭ（コンピュータ支援生産）システム
等において、３次元形状を得るための金型加工用などの
工具経路を算出するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年コンピュータの発達に伴って、ＣＡ
Ｄ／ＣＡＭなどの加工データを作成する装置とＮＣ加工
機の組合せによるＮＣ加工が、一般的に行われるように
なった。その中で、複雑で高付加価値の３次元形状品の
加工は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムなどのＮＣデータ作成
装置の性能に依存している。その中でも特に、加工に使
用する工具の動きを規定する工具経路を算出する技術
は、その性能により３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムや自
動プログラミング装置全体の優劣を左右するほど重要性
を増しつつある。
Ｄ／ＣＡＭなどの加工データを作成する装置とＮＣ加工
機の組合せによるＮＣ加工が、一般的に行われるように
なった。その中で、複雑で高付加価値の３次元形状品の
加工は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムなどのＮＣデータ作成
装置の性能に依存している。その中でも特に、加工に使
用する工具の動きを規定する工具経路を算出する技術
は、その性能により３次元ＣＡＤ／ＣＡＭシステムや自
動プログラミング装置全体の優劣を左右するほど重要性
を増しつつある。
【０００３】なおここで、工具経路とは、工具がその形
状によりそれぞれ固有に有している工具中心点（図１８
の符号１参照）の動きとして表される。作ろうとする形
状（要求形状）が同一でも、工具の形状が異なれば工具
中心点が異なるため工具経路も異なってくる。例えば、
ボールエンドミルを使用する場合は図１９に示すような
線２が工具中心軌跡線となるし、フラットエンドミルを
使用する場合は図２０に示すような線２が工具中心軌跡
線となる。
状によりそれぞれ固有に有している工具中心点（図１８
の符号１参照）の動きとして表される。作ろうとする形
状（要求形状）が同一でも、工具の形状が異なれば工具
中心点が異なるため工具経路も異なってくる。例えば、
ボールエンドミルを使用する場合は図１９に示すような
線２が工具中心軌跡線となるし、フラットエンドミルを
使用する場合は図２０に示すような線２が工具中心軌跡
線となる。
【０００４】このようなＣＡＤ／ＣＡＭシステム等にお
ける工具経路の算出に当たっては、様々な３次元形状に
対して工具干渉（工具が形状部分に切り込み過ぎる現
象）とパス落ち（工具経路途中で工具が誤動作し材料の
下方向に工具が大きく下がる現象）がないことが非常に
重要である。
ける工具経路の算出に当たっては、様々な３次元形状に
対して工具干渉（工具が形状部分に切り込み過ぎる現
象）とパス落ち（工具経路途中で工具が誤動作し材料の
下方向に工具が大きく下がる現象）がないことが非常に
重要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
工具経路算出方法では、以下に述べるように、工具干渉
やパス落ちの問題、計算の高速性、要求形状への忠実
性、工具形状や要求形状に対する柔軟性などの点で、様
々な問題がある。
工具経路算出方法では、以下に述べるように、工具干渉
やパス落ちの問題、計算の高速性、要求形状への忠実
性、工具形状や要求形状に対する柔軟性などの点で、様
々な問題がある。
【０００６】次に従来の工具経路の算出方法とその問題
点を簡単に説明する。図２１は正オフセット法の考え方
を２次元的に示す概念図である。この正オフセット法
は、製作しようとする形状の曲面モデルを許容誤差範囲
内で微小な単純図形に置き換えるか曲面モデルを点群に
置き換えて、工具形状分をそのままオフセットして工具
中心軌跡を求める方法である。しかしながら、この正オ
フセット法では、形状により工具中心をオフセット面に
沿って動かしても工具干渉が起こる部分があり、またオ
フセット面間に小さな隙間ができる場合がありパス落ち
の原因になるという問題がある。
点を簡単に説明する。図２１は正オフセット法の考え方
を２次元的に示す概念図である。この正オフセット法
は、製作しようとする形状の曲面モデルを許容誤差範囲
内で微小な単純図形に置き換えるか曲面モデルを点群に
置き換えて、工具形状分をそのままオフセットして工具
中心軌跡を求める方法である。しかしながら、この正オ
フセット法では、形状により工具中心をオフセット面に
沿って動かしても工具干渉が起こる部分があり、またオ
フセット面間に小さな隙間ができる場合がありパス落ち
の原因になるという問題がある。
【０００７】また図２２は逆オフセット法の考え方を２
次元的に示す概念図である。この逆オフセット法は、工
具形状を逆転させ、逆転工具の工具中心を要求形状の表
面に沿って動かした場合の工具形状の包絡面が求める工
具中心軌跡面になるという考え方を利用した方法であ
る。しかしながら、この逆オフセット法では、工具干渉
やパス落ちがないという利点はあるが、コンピュータで
実際に計算させる場合に、逆転工具形状表面に一定の点
群を発生させ、要求形状上の一定ピッチの点毎に包絡面
になる点を求めて行く必要があるので、計算量が膨大に
なり多くの計算時間がかかってしまうという問題があ
る。また粗加工などで点群ピッチを粗く取った場合に
は、点群の間について工具形状に依存する補間を行わな
ければならないので、求めた工具中心軌跡線に逆転工具
形状の影響が出てスムーズな軌跡線にならないという問
題がある。
次元的に示す概念図である。この逆オフセット法は、工
具形状を逆転させ、逆転工具の工具中心を要求形状の表
面に沿って動かした場合の工具形状の包絡面が求める工
具中心軌跡面になるという考え方を利用した方法であ
る。しかしながら、この逆オフセット法では、工具干渉
やパス落ちがないという利点はあるが、コンピュータで
実際に計算させる場合に、逆転工具形状表面に一定の点
群を発生させ、要求形状上の一定ピッチの点毎に包絡面
になる点を求めて行く必要があるので、計算量が膨大に
なり多くの計算時間がかかってしまうという問題があ
る。また粗加工などで点群ピッチを粗く取った場合に
は、点群の間について工具形状に依存する補間を行わな
ければならないので、求めた工具中心軌跡線に逆転工具
形状の影響が出てスムーズな軌跡線にならないという問
題がある。
【０００８】また、工具形状及び要求形状を曲面式で表
し、その接触点を数学的に求めて工具中心軌跡接触線を
求める解析的方法も知られている。しかし、この方法で
は、あらゆる形状に対応して解析的に工具中心位置を求
めるためには計算式と計算方法が非常に複雑になり計算
時間が非常にかかってしまう、また、形状を表現する計
算式が計算誤差などにより不完全であると正確な工具中
心軌跡線が求まらず、工具干渉やパス落ちの原因となっ
てしまうなどの問題がある。
し、その接触点を数学的に求めて工具中心軌跡接触線を
求める解析的方法も知られている。しかし、この方法で
は、あらゆる形状に対応して解析的に工具中心位置を求
めるためには計算式と計算方法が非常に複雑になり計算
時間が非常にかかってしまう、また、形状を表現する計
算式が計算誤差などにより不完全であると正確な工具中
心軌跡線が求まらず、工具干渉やパス落ちの原因となっ
てしまうなどの問題がある。
【０００９】更に図２３に概念的に示すように、要求形
状を、必要精度内で、形状を十分近似する折れ線群に置
き換え、ガイド曲線上の点から工具形状を工具軸下方に
移動させ、形状モデルと工具形状が最初に接する位置を
その点での解とする接触計算法という方法も知られてい
る。しかしこの接触計算法では、曲線の近似を行うため
要求形状に忠実な工具中心軌跡線を求めることができな
い等の問題がある。
状を、必要精度内で、形状を十分近似する折れ線群に置
き換え、ガイド曲線上の点から工具形状を工具軸下方に
移動させ、形状モデルと工具形状が最初に接する位置を
その点での解とする接触計算法という方法も知られてい
る。しかしこの接触計算法では、曲線の近似を行うため
要求形状に忠実な工具中心軌跡線を求めることができな
い等の問題がある。
【００１０】本発明はこのような従来の工具経路算出方
法の問題点に着目してなされたもので、パス落ちや工具
干渉がなく加工しようとする形状に忠実な工具中心軌跡
線を求めることができ（工具経路の信頼性）、加工しよ
うとする形状に応じてそれに適した形式のＮＣデータを
出力することができ（ＮＣデータの適切性）、従来困難
であった特殊形状の工具や工具のみならず工具ホルダー
や機械の主軸頭などとの干渉チェックが可能になり（工
具形状に対する柔軟性）、あらゆる３次元形状の様々な
加工方法に適用でき（加工形状に対する柔軟性）、さら
に、工具中心軌跡を求める際の計算時間を大幅に短縮化
することができる（計算の高速性）ような、工具経路算
出方法を提供することを目的としている。
法の問題点に着目してなされたもので、パス落ちや工具
干渉がなく加工しようとする形状に忠実な工具中心軌跡
線を求めることができ（工具経路の信頼性）、加工しよ
うとする形状に応じてそれに適した形式のＮＣデータを
出力することができ（ＮＣデータの適切性）、従来困難
であった特殊形状の工具や工具のみならず工具ホルダー
や機械の主軸頭などとの干渉チェックが可能になり（工
具形状に対する柔軟性）、あらゆる３次元形状の様々な
加工方法に適用でき（加工形状に対する柔軟性）、さら
に、工具中心軌跡を求める際の計算時間を大幅に短縮化
することができる（計算の高速性）ような、工具経路算
出方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る３次元加工
のための工具経路算出方法では、（ａ）加工しようとす
る３次元要求形状を工具進行方向と平行な面（平面又は
曲面）で所定の切断ピッチ毎に切断したときの要求形状
切断線群を求めると共に、加工に使用する工具形状（こ
こでの工具形状は、加工に使用する工具の形状と、加工
に使用する工具とその工具ホルダーや機械の主軸頭など
を含めた干渉チェックが必要な形状との、両者を含む意
味である。以下同じ）を工具進行方向と平行な面（平面
又は曲面）で前記所定の切断ピッチ毎に切断したときの
工具形状切断線群を求める工程と、（ｂ）この工程で得
られた要求形状切断線群と工具形状切断線群とを前記切
断ピッチ毎に対応させ、この対応された「一対の切断
線」群を得る工程と、（ｃ）この工程で得られた「一対
の切断線」群の中の各「一対の切断線」から、それぞ
れ、前記所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を求
めることにより、工具断面中心軌跡線群を求める工程
と、（ｄ）この工程で求めた一つの工具送りピッチにお
ける工具断面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行で且
つ工具ピッチ送り方向と垂直な面（平面又は曲面）上に
投影することにより、その１つの工具送りピッチにおけ
る投影線群を求める工程と、（ｅ）この工程で求めたそ
の１つの工具送りピッチにおける投影線群の中から、工
具進行方向及び工具ピッチ送り方向の双方と垂直な方向
に要求形状から最もはなれた部分を取り出しこれらの部
分を結ぶことにより、その工具送りピッチにおける工具
中心軌跡線を求める工程と、を含むことを特徴としてい
る。
のための工具経路算出方法では、（ａ）加工しようとす
る３次元要求形状を工具進行方向と平行な面（平面又は
曲面）で所定の切断ピッチ毎に切断したときの要求形状
切断線群を求めると共に、加工に使用する工具形状（こ
こでの工具形状は、加工に使用する工具の形状と、加工
に使用する工具とその工具ホルダーや機械の主軸頭など
を含めた干渉チェックが必要な形状との、両者を含む意
味である。以下同じ）を工具進行方向と平行な面（平面
又は曲面）で前記所定の切断ピッチ毎に切断したときの
工具形状切断線群を求める工程と、（ｂ）この工程で得
られた要求形状切断線群と工具形状切断線群とを前記切
断ピッチ毎に対応させ、この対応された「一対の切断
線」群を得る工程と、（ｃ）この工程で得られた「一対
の切断線」群の中の各「一対の切断線」から、それぞ
れ、前記所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を求
めることにより、工具断面中心軌跡線群を求める工程
と、（ｄ）この工程で求めた一つの工具送りピッチにお
ける工具断面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行で且
つ工具ピッチ送り方向と垂直な面（平面又は曲面）上に
投影することにより、その１つの工具送りピッチにおけ
る投影線群を求める工程と、（ｅ）この工程で求めたそ
の１つの工具送りピッチにおける投影線群の中から、工
具進行方向及び工具ピッチ送り方向の双方と垂直な方向
に要求形状から最もはなれた部分を取り出しこれらの部
分を結ぶことにより、その工具送りピッチにおける工具
中心軌跡線を求める工程と、を含むことを特徴としてい
る。
【００１２】なお、本発明においては、上記の（ｄ）及
び（ｅ）の工程は、各工具送りピッチについてそれぞれ
行い、それを全ての工具送りピッチについて繰り返すよ
うにするのが望ましい。また上記（ａ）（ｂ）及び
（ｃ）の各工程は、それぞれ各工具送りピッチ毎に行っ
てもよいし、全ての工具送りピッチについてまとめて行
ってもよい。
び（ｅ）の工程は、各工具送りピッチについてそれぞれ
行い、それを全ての工具送りピッチについて繰り返すよ
うにするのが望ましい。また上記（ａ）（ｂ）及び
（ｃ）の各工程は、それぞれ各工具送りピッチ毎に行っ
てもよいし、全ての工具送りピッチについてまとめて行
ってもよい。
【００１３】また、上記（ｃ）の工程において、前記
「一対の切断線」群の中の各「一対の切断線」から前記
所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を求める場
合、切断線を直接オフセットして工具断面中心軌跡線を
求める方法（干渉線投影法）と、要求形状の切断線と工
具断面形状をさらに工具進行方向と垂直な面群で切断し
た点レベルで断面中心を求める方法（干渉点投影法）と
が可能であり、また両者を組み合わせて工具断面中心軌
跡線を求める方法も可能である。
「一対の切断線」群の中の各「一対の切断線」から前記
所定の切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を求める場
合、切断線を直接オフセットして工具断面中心軌跡線を
求める方法（干渉線投影法）と、要求形状の切断線と工
具断面形状をさらに工具進行方向と垂直な面群で切断し
た点レベルで断面中心を求める方法（干渉点投影法）と
が可能であり、また両者を組み合わせて工具断面中心軌
跡線を求める方法も可能である。
【００１４】
【作用】マシニングセンター等のＮＣ切削加工機を使っ
て３次元形状を加工する場合、工具の動かし方は、走査
線加工、等高線加工、面沿い加工など様々な加工法があ
る。これらの加工方法における工具経路は、原則的に工
具の中心軸とその進行方向からなる面（平面又は曲面）
上の曲線の集合として取り扱うことができる。そこで、
本発明者は、工具中心の軌跡を求めるパス計算は、工具
中心点を求めてそれらを補間するよりも、可能な部分は
工具中心軌跡線を直接求める方が効率的であり精度も高
い点に着目し、この着想から、工具形状と要求形状の干
渉線を投影することにより工具中心軌跡線群を求めると
いうパス算出方法（干渉線投影法又は干渉点投影法。以
下で「干渉線投影法」というときはこれらの両者を含め
ている場合がある）の考え方を考案し、本発明の工具経
路算出方法を提案するに至ったものである。
て３次元形状を加工する場合、工具の動かし方は、走査
線加工、等高線加工、面沿い加工など様々な加工法があ
る。これらの加工方法における工具経路は、原則的に工
具の中心軸とその進行方向からなる面（平面又は曲面）
上の曲線の集合として取り扱うことができる。そこで、
本発明者は、工具中心の軌跡を求めるパス計算は、工具
中心点を求めてそれらを補間するよりも、可能な部分は
工具中心軌跡線を直接求める方が効率的であり精度も高
い点に着目し、この着想から、工具形状と要求形状の干
渉線を投影することにより工具中心軌跡線群を求めると
いうパス算出方法（干渉線投影法又は干渉点投影法。以
下で「干渉線投影法」というときはこれらの両者を含め
ている場合がある）の考え方を考案し、本発明の工具経
路算出方法を提案するに至ったものである。
【００１５】従来の代表的な工具経路算出方法である逆
オフセット法では、一定ピッチの点毎に前述の逆オフセ
ット法の考え方に基づく計算を行う必要があるのに対
し、本発明の干渉線投影法では、一定ピッチの線毎に干
渉線投影法の考え方を適用した計算を行うので、点レベ
ルの計算でなく線レベルの計算になり、計算工数を大幅
に減らし、計算時間を大幅に短縮させることが可能にな
る。
オフセット法では、一定ピッチの点毎に前述の逆オフセ
ット法の考え方に基づく計算を行う必要があるのに対
し、本発明の干渉線投影法では、一定ピッチの線毎に干
渉線投影法の考え方を適用した計算を行うので、点レベ
ルの計算でなく線レベルの計算になり、計算工数を大幅
に減らし、計算時間を大幅に短縮させることが可能にな
る。
【００１６】本発明の干渉線投影法による工具経路算出
方法は、走査線加工、等高線加工、面沿い加工など様々
な加工法に適用することができ、これにより、加工法、
工具形状、切削する形状などに拘わらず必要な精度で正
確なパスを算出することが可能になる。
方法は、走査線加工、等高線加工、面沿い加工など様々
な加工法に適用することができ、これにより、加工法、
工具形状、切削する形状などに拘わらず必要な精度で正
確なパスを算出することが可能になる。
【００１７】また本発明によれば、工具干渉やパス落ち
がなく加工しようとする形状を忠実に実現できる工具経
路の算出が可能になる。すなわち、従来の工具経路算出
方法の一つである接触計算法では、要求形状を近似する
折れ線群に置き換える必要があるため誤差が生じてしま
い要求形状に忠実な工具経路の算出ができないという問
題があるが、本発明の工具経路算出方法では、要求形状
をそのまま使用して計算するので高精度な工具経路の算
出が可能になる。また本発明では、加工しようとする形
状に応じてそれに適した形式のＮＣデータを得られるよ
うになる。
がなく加工しようとする形状を忠実に実現できる工具経
路の算出が可能になる。すなわち、従来の工具経路算出
方法の一つである接触計算法では、要求形状を近似する
折れ線群に置き換える必要があるため誤差が生じてしま
い要求形状に忠実な工具経路の算出ができないという問
題があるが、本発明の工具経路算出方法では、要求形状
をそのまま使用して計算するので高精度な工具経路の算
出が可能になる。また本発明では、加工しようとする形
状に応じてそれに適した形式のＮＣデータを得られるよ
うになる。
【００１８】さらに本発明では、工具中心軌跡線を求め
るための工具形状切断線として、工具形状だけでなく、
工具ホルダーや機械の主軸頭などを含めた干渉チェック
が必要な形状の切断線をも使用できるので、従来の工具
経路算出方法ではできなかった、特殊形状の工具と要求
形状との干渉チェックや、工具以外の工具ホルダーや機
械の主軸頭との干渉チェックが可能になる。
るための工具形状切断線として、工具形状だけでなく、
工具ホルダーや機械の主軸頭などを含めた干渉チェック
が必要な形状の切断線をも使用できるので、従来の工具
経路算出方法ではできなかった、特殊形状の工具と要求
形状との干渉チェックや、工具以外の工具ホルダーや機
械の主軸頭との干渉チェックが可能になる。
【００１９】
【実施例】次に、本発明の一実施例による工具経路算出
方法を図面を参照して概念的に説明する。
方法を図面を参照して概念的に説明する。
【００２０】（１）本実施例の工具経路算出方法では、
まず、製作しようとする要求形状（図１）を、工具進行
方向と平行な面（この面は平面でも曲面でもよい）で、
所定の切断ピッチ毎に切断し（図２）、これらの切断線
３の集合である切断線群を取り出す（図３）。なお本実
施例では、この切断ピッチは、例えば、粗仕上げでは３
〜５ｍｍピッチ、中仕上げでは１〜２ｍｍピッチ、最終
仕上げでは０．１〜０．２ｍｍピッチとしている。
まず、製作しようとする要求形状（図１）を、工具進行
方向と平行な面（この面は平面でも曲面でもよい）で、
所定の切断ピッチ毎に切断し（図２）、これらの切断線
３の集合である切断線群を取り出す（図３）。なお本実
施例では、この切断ピッチは、例えば、粗仕上げでは３
〜５ｍｍピッチ、中仕上げでは１〜２ｍｍピッチ、最終
仕上げでは０．１〜０．２ｍｍピッチとしている。
【００２１】（２）次に、使用する工具形状（図４。な
お、ここでの工具形状は、工具の形状だけでなく、工具
ホルダーや機械の主軸頭などの干渉チェックが必要な形
状をも含む。以下同じ）を、工具進行方向と平行な面
（この面は平面でも曲面でもよいが、ここでは平面とし
ている）で、所定の切断ピッチ毎に切断し（図５）、こ
れらの切断線４の集合である切断線群を取り出す（図
６）。
お、ここでの工具形状は、工具の形状だけでなく、工具
ホルダーや機械の主軸頭などの干渉チェックが必要な形
状をも含む。以下同じ）を、工具進行方向と平行な面
（この面は平面でも曲面でもよいが、ここでは平面とし
ている）で、所定の切断ピッチ毎に切断し（図５）、こ
れらの切断線４の集合である切断線群を取り出す（図
６）。
【００２２】（３）そして、前記の要求形状を切断して
得られた切断線群と、前記の工具形状を切断して得られ
た切断線群とを、切断ピッチ毎に対応させ、それらの対
応させてなる「一対の切断線」の１パス（工具送りピッ
チ）範囲内の集合としての「一対の切断線」群を求める
（図７）。
得られた切断線群と、前記の工具形状を切断して得られ
た切断線群とを、切断ピッチ毎に対応させ、それらの対
応させてなる「一対の切断線」の１パス（工具送りピッ
チ）範囲内の集合としての「一対の切断線」群を求める
（図７）。
【００２３】（４）そして、この「一対の切断線」群の
中から、その中の一組の切断線（一対の切断線）を取り
出す（図８）。
中から、その中の一組の切断線（一対の切断線）を取り
出す（図８）。
【００２４】（５）この取り出した一組の切断線につい
て、要求形状の切断線から工具半径だけオフセットした
工具断面中心軌跡線５を求める（図９）。
て、要求形状の切断線から工具半径だけオフセットした
工具断面中心軌跡線５を求める（図９）。
【００２５】（６）前記の図７に示す１パス（一つの工
具送りピッチ）の範囲内の全ての「一対の切断線」のそ
れぞれについて図９で示すような工具断面中心軌跡線５
を求め（図１０（ａ））、１パスに対応する工具断面中
心軌跡線群を取り出す（図１０（ｂ））。
具送りピッチ）の範囲内の全ての「一対の切断線」のそ
れぞれについて図９で示すような工具断面中心軌跡線５
を求め（図１０（ａ））、１パスに対応する工具断面中
心軌跡線群を取り出す（図１０（ｂ））。
【００２６】（７）この図１０（ｂ）に示す工具断面中
心軌跡線群について、工具進行方向と平行で且つ工具ピ
ッチ送り方向と垂直な平面（図１０（ｂ）のＸＺ平面）
上に、横方向から光を当てたように投影した投影線６の
集合である投影線群を求める（図１１）。
心軌跡線群について、工具進行方向と平行で且つ工具ピ
ッチ送り方向と垂直な平面（図１０（ｂ）のＸＺ平面）
上に、横方向から光を当てたように投影した投影線６の
集合である投影線群を求める（図１１）。
【００２７】（８）この投影線群の中から、図１０のＸ
Ｚ平面においてＺ値が最も高い部分（つまり工具進行方
向及び工具ピッチ送り方向の双方と垂直な方向に要求形
状から最も離れた部分）を取り出し、それらを結んだ線
７を求める（図１２）。この線７が、この１パス（一つ
の工具送りピッチ）における工具中心軌跡線となる。
Ｚ平面においてＺ値が最も高い部分（つまり工具進行方
向及び工具ピッチ送り方向の双方と垂直な方向に要求形
状から最も離れた部分）を取り出し、それらを結んだ線
７を求める（図１２）。この線７が、この１パス（一つ
の工具送りピッチ）における工具中心軌跡線となる。
【００２８】（９）以上の（３）から（８）の処理を、
他の全てのパス（工具送りピッチ）について行う。
他の全てのパス（工具送りピッチ）について行う。
【００２９】以上のような本実施例による工具経路算出
方法は、従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに組み込まれて
実行される。ここでは、本実施例の実行の具体的手順
を、図１３から図１７のフローチャートに基づいて説明
する。
方法は、従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに組み込まれて
実行される。ここでは、本実施例の実行の具体的手順
を、図１３から図１７のフローチャートに基づいて説明
する。
【００３０】まず本実施例による工具経路算出方法の全
体を図１３により説明する。本実施例においては、まず
要求形状、工具形状、工具送りピッチなどの条件の定義
を行う(ステップＳ１）。そして、一つの工具送りピッ
チの範囲内で、要求形状と工具形状のそれぞれについ
て、工具進行方向と平行な面で所定ピッチで切断した場
合の切断線を作成する（ステップＳ２）。次に、切断ピ
ッチ毎にそれぞれ対応する要求形状の切断線と工具形状
の切断線とから、要求形状切断線から工具中心点をオフ
セットした工具断面中心軌跡線を求める（ステップＳ３
のオフセット処理）。このステップＳ３で求めた工具断
面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行で且つ工具ピッ
チ送り方向と垂直な平面（前記ＸＺ平面）に投影し、最
も高い部分すなわち前記Ｚ値が最も大きい部分を取り出
す（ステップＳ４の干渉計算処理）。このステップＳ４
で取り出した部分を結んで、その工具送りピッチにおけ
る工具中心軌跡線を求める（ステップＳ５）。次にステ
ップＳ６に進み、全ての工具送りピッチについて以上の
ステップＳ２からＳ５までの処理を行ったかどうかを判
定し、ＮＯであればステップＳ２に戻って同様の処理を
繰り返し、ＹＥＳであれば処理を終了する。
体を図１３により説明する。本実施例においては、まず
要求形状、工具形状、工具送りピッチなどの条件の定義
を行う(ステップＳ１）。そして、一つの工具送りピッ
チの範囲内で、要求形状と工具形状のそれぞれについ
て、工具進行方向と平行な面で所定ピッチで切断した場
合の切断線を作成する（ステップＳ２）。次に、切断ピ
ッチ毎にそれぞれ対応する要求形状の切断線と工具形状
の切断線とから、要求形状切断線から工具中心点をオフ
セットした工具断面中心軌跡線を求める（ステップＳ３
のオフセット処理）。このステップＳ３で求めた工具断
面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行で且つ工具ピッ
チ送り方向と垂直な平面（前記ＸＺ平面）に投影し、最
も高い部分すなわち前記Ｚ値が最も大きい部分を取り出
す（ステップＳ４の干渉計算処理）。このステップＳ４
で取り出した部分を結んで、その工具送りピッチにおけ
る工具中心軌跡線を求める（ステップＳ５）。次にステ
ップＳ６に進み、全ての工具送りピッチについて以上の
ステップＳ２からＳ５までの処理を行ったかどうかを判
定し、ＮＯであればステップＳ２に戻って同様の処理を
繰り返し、ＹＥＳであれば処理を終了する。
【００３１】次に、図１３のステップＳ１の条件定義の
処理動作を図１４に基づいて説明する。まずソリッド形
状を指示し（ステップＳ１１）、エンドミルの径・残し
代などの工具の指定を行い（ステップＳ１２）、加工す
る範囲である加工領域を指定し（ステップＳ１３）、切
削の方向・切削ピッチなどの切削方法の指定を行い（ス
テップＳ１４）、演算精度として工具をどれくらい分割
（切断）するかという分割ピッチ（切断ピッチ）を指定
し（ステップＳ１５）、これらの処理を、全てについて
指定が終了するまで繰り返す（ステップＳ１６）。これ
により、条件の定義を行う。
処理動作を図１４に基づいて説明する。まずソリッド形
状を指示し（ステップＳ１１）、エンドミルの径・残し
代などの工具の指定を行い（ステップＳ１２）、加工す
る範囲である加工領域を指定し（ステップＳ１３）、切
削の方向・切削ピッチなどの切削方法の指定を行い（ス
テップＳ１４）、演算精度として工具をどれくらい分割
（切断）するかという分割ピッチ（切断ピッチ）を指定
し（ステップＳ１５）、これらの処理を、全てについて
指定が終了するまで繰り返す（ステップＳ１６）。これ
により、条件の定義を行う。
【００３２】次に、図１３のステップＳ２の形状の断面
線作成処理の動作を図１５に基づいて説明する。まず工
具スライス断面の形状（平面など）の定義を行い（ステ
ップＳ２１）、所定の切断ピッチ毎に、要求形状の曲面
と工具進行方向の断面との交線を求め（ステップＳ２
２）、これを一つの工具送りピッチの範囲内の全ての切
断ピッチについて行う（ステップＳ２３）。これにより
要求形状の断面線が作成される。
線作成処理の動作を図１５に基づいて説明する。まず工
具スライス断面の形状（平面など）の定義を行い（ステ
ップＳ２１）、所定の切断ピッチ毎に、要求形状の曲面
と工具進行方向の断面との交線を求め（ステップＳ２
２）、これを一つの工具送りピッチの範囲内の全ての切
断ピッチについて行う（ステップＳ２３）。これにより
要求形状の断面線が作成される。
【００３３】次に、図１３のステップＳ３の要求形状断
面線のオフセット処理の動作を図１６に基づいて説明す
る。まずステップＳ２２及びＳ２３で求めた交線群の中
の各交線を１本ずつオフセット処理する（ステップＳ３
１）。このステップＳ３１のオフセット処理で得られた
オフセット線の間が離れている場合は補間して接続する
（ステップＳ３２。曲線間の接続処理）。また前記ステ
ップＳ３１のオフセット処理で得られたオフセット線の
間が他のオフセット線と干渉する場合は干渉を取り除く
（ステップＳ３３。自己干渉除去処理）。以上の動作を
全ての交線群について処理するまで繰り返す（ステップ
Ｓ３４）。以上により要求形状断面線のオフセット処理
が行われる。
面線のオフセット処理の動作を図１６に基づいて説明す
る。まずステップＳ２２及びＳ２３で求めた交線群の中
の各交線を１本ずつオフセット処理する（ステップＳ３
１）。このステップＳ３１のオフセット処理で得られた
オフセット線の間が離れている場合は補間して接続する
（ステップＳ３２。曲線間の接続処理）。また前記ステ
ップＳ３１のオフセット処理で得られたオフセット線の
間が他のオフセット線と干渉する場合は干渉を取り除く
（ステップＳ３３。自己干渉除去処理）。以上の動作を
全ての交線群について処理するまで繰り返す（ステップ
Ｓ３４）。以上により要求形状断面線のオフセット処理
が行われる。
【００３４】次に、図１３の曲線群の干渉計算処理の動
作を図１７に基づいて説明する。まず、前記ステップＳ
３４で得られたオフセット線群の中の最初の切断ピッチ
に対応するものを取り出して、これを元断面とする（ス
テップＳ４１。元断面の定義）。次に、次の切断ピッチ
に対応するオフセット線を取り出しこれを次断面とする
（ステップＳ４２。次断面の定義）。元断面と次断面の
干渉を除去して外形を作成する、つまり、元断面と次断
面の中の前記ＸＺ平面において前記Ｚ値が高くない方の
部分のデータを除去していき、高い方の部分だけを取り
出す（ステップＳ４３。断面同志の自己干渉処理）。こ
のようにして干渉除去した断面を元断面とする（ステッ
プＳ４４）。以上の動作をその１パス内の全ての切断ピ
ッチの断面について繰り返す（ステップＳ４５）。以上
により、その１パスにおける前記所定の切断ピッチ毎の
オフセット線群から最もＺ値の大きい線、すなわち工具
中心軌跡線が求められる。
作を図１７に基づいて説明する。まず、前記ステップＳ
３４で得られたオフセット線群の中の最初の切断ピッチ
に対応するものを取り出して、これを元断面とする（ス
テップＳ４１。元断面の定義）。次に、次の切断ピッチ
に対応するオフセット線を取り出しこれを次断面とする
（ステップＳ４２。次断面の定義）。元断面と次断面の
干渉を除去して外形を作成する、つまり、元断面と次断
面の中の前記ＸＺ平面において前記Ｚ値が高くない方の
部分のデータを除去していき、高い方の部分だけを取り
出す（ステップＳ４３。断面同志の自己干渉処理）。こ
のようにして干渉除去した断面を元断面とする（ステッ
プＳ４４）。以上の動作をその１パス内の全ての切断ピ
ッチの断面について繰り返す（ステップＳ４５）。以上
により、その１パスにおける前記所定の切断ピッチ毎の
オフセット線群から最もＺ値の大きい線、すなわち工具
中心軌跡線が求められる。
【００３５】以上の図１４から図１７までについて説明
した一連の動作は、１パス（１つの工具送りピッチ）に
ついての工具中心軌跡線を求める動作であり、この一連
の動作を、全てのパスについて繰り返す（図１３のステ
ップＳ６）。これにより、全てのパス（全ての工具送り
ピッチ）について工具中心軌跡線が求められるようにな
る。
した一連の動作は、１パス（１つの工具送りピッチ）に
ついての工具中心軌跡線を求める動作であり、この一連
の動作を、全てのパスについて繰り返す（図１３のステ
ップＳ６）。これにより、全てのパス（全ての工具送り
ピッチ）について工具中心軌跡線が求められるようにな
る。
【００３６】
【発明の効果】本発明の干渉線投影法によれば、工具中
心軌跡線を求める際に一定ピッチの線毎に干渉線投影法
の考え方を適用した計算を行うので、従来の逆オフセッ
ト法などのような点レベルの計算でなく線レベルの計算
になり、計算工数を大幅に減らし、計算時間を大幅に短
縮させることが可能になる。
心軌跡線を求める際に一定ピッチの線毎に干渉線投影法
の考え方を適用した計算を行うので、従来の逆オフセッ
ト法などのような点レベルの計算でなく線レベルの計算
になり、計算工数を大幅に減らし、計算時間を大幅に短
縮させることが可能になる。
【００３７】本発明の干渉線投影法による工具経路算出
方法は、走査線加工、等高線加工、面沿い加工など様々
な加工法に適用することができ、これにより、加工法、
工具形状、切削する形状に拘わらず必要な精度で正確な
パスを算出することが可能になる。
方法は、走査線加工、等高線加工、面沿い加工など様々
な加工法に適用することができ、これにより、加工法、
工具形状、切削する形状に拘わらず必要な精度で正確な
パスを算出することが可能になる。
【００３８】また本発明によれば、工具干渉やパス落ち
がなく加工しようとする形状を忠実に実現できる工具経
路の算出が可能になる。すなわち、従来の工具経路算出
方法の一つである接触計算法では、要求形状を近似する
折れ線群に置き換える必要があるため誤差が生じてしま
い要求形状に忠実な工具経路の算出ができないという問
題があるが、本発明の工具経路算出方法では、要求形状
をそのまま使用して計算するので高精度な工具経路の算
出が可能になる。また、加工しようとする形状に応じて
それに適した形式のＮＣデータを得られるようになる。
がなく加工しようとする形状を忠実に実現できる工具経
路の算出が可能になる。すなわち、従来の工具経路算出
方法の一つである接触計算法では、要求形状を近似する
折れ線群に置き換える必要があるため誤差が生じてしま
い要求形状に忠実な工具経路の算出ができないという問
題があるが、本発明の工具経路算出方法では、要求形状
をそのまま使用して計算するので高精度な工具経路の算
出が可能になる。また、加工しようとする形状に応じて
それに適した形式のＮＣデータを得られるようになる。
【００３９】また本発明では、工具中心軌跡線を求める
ための工具形状切断線として、工具形状だけでなく、工
具ホルダーや機械の主軸頭などを含めた干渉チェックが
必要な形状の切断線をも使用することができるので、従
来の方法ではできなかった、特殊形状の工具と要求形状
との間の干渉チェックや、工具以外の工具ホルダーや機
械の主軸頭などと要求形状との間の干渉チェックが可能
になる。
ための工具形状切断線として、工具形状だけでなく、工
具ホルダーや機械の主軸頭などを含めた干渉チェックが
必要な形状の切断線をも使用することができるので、従
来の方法ではできなかった、特殊形状の工具と要求形状
との間の干渉チェックや、工具以外の工具ホルダーや機
械の主軸頭などと要求形状との間の干渉チェックが可能
になる。
【図１】製作しようとする要求形状を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の要求形状を工具進行方向と平行な面で所
定の切断ピッチで切断する動作を説明するための図であ
る。
定の切断ピッチで切断する動作を説明するための図であ
る。
【図３】図２の要求形状の切断線を取り出す動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】加工に使用する工具形状を示す斜視図である。
【図５】図４の工具形状を工具進行方向と平行な面で所
定の切断ピッチで切断する動作を説明するための図であ
る。
定の切断ピッチで切断する動作を説明するための図であ
る。
【図６】図５の工具形状の切断線を取り出す動作を説明
するための図である。
するための図である。
【図７】図２の要求形状の切断線と図５の工具形状の切
断線を切断ピッチ毎に対応づける動作を説明するための
図である。
断線を切断ピッチ毎に対応づける動作を説明するための
図である。
【図８】図７で対応させた要求形状の切断線と工具形状
の切断線の一組を取り出す動作を説明するための図であ
る。
の切断線の一組を取り出す動作を説明するための図であ
る。
【図９】図８で取り出した断面形状の工具断面中心軌跡
線を求める動作を説明するための図である。
線を求める動作を説明するための図である。
【図１０】図９の動作を繰り返して工具断面中心軌跡線
群を取り出す動作を説明するための図である。
群を取り出す動作を説明するための図である。
【図１１】図１０で求めた工具断面中心軌跡線群を図１
０のＸＺ平面上に投影した投影線群を求める動作を説明
するための図である。
０のＸＺ平面上に投影した投影線群を求める動作を説明
するための図である。
【図１２】図１１の投影線群から高さが最も大きい部分
を結んだ線を求める動作を説明するための図である。
を結んだ線を求める動作を説明するための図である。
【図１３】本発明の干渉線投影法による工具経路算出方
法をコンピュータで実行する場合の動作を示すフローチ
ャートで、工具経路算出動作の全体を示すフローチャー
トである。
法をコンピュータで実行する場合の動作を示すフローチ
ャートで、工具経路算出動作の全体を示すフローチャー
トである。
【図１４】図１３のステップＳ１の条件定義の動作を説
明すめためのフローチャートである。
明すめためのフローチャートである。
【図１５】図１３のステップＳ２の形状の断面線作成処
理動作を説明すめためのフローチャートである。
理動作を説明すめためのフローチャートである。
【図１６】図１３のステップＳ３の形状断面線のオフセ
ット処理動作を説明すめためのフローチャートである。
ット処理動作を説明すめためのフローチャートである。
【図１７】図１３のステップＳ４の投影線群による干渉
計算処理動作を説明すめためのフローチャートである。
計算処理動作を説明すめためのフローチャートである。
【図１８】工具中心点を説明するための図である。
【図１９】ボールエンドミルを使用した場合の工具中心
軌跡線を示す図である。
軌跡線を示す図である。
【図２０】フラットエンドミルを使用した場合の工具中
心軌跡線を示す図である。
心軌跡線を示す図である。
【図２１】従来の正オフセット法を説明するためのの概
念図である。
念図である。
【図２２】従来の逆オフセット法を説明するためのの概
念図である。
念図である。
【図２３】従来の接触計算法を説明するためのの概念図
である。
である。
１ 工具中心点 ２ 工具中心軌跡線 ３ 要求形状の切断線 ４ 工具形状の切断線 ５ 工具断面中心軌跡線 ６ 投影線 ７ 工具中心軌跡線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片倉 義文 福岡県北九州市八幡西区引野１丁目５番15 号 コンピュータエンジニアリング株式会 社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ３次元加工のための工具経路算出方法に
おいて、 （ａ）加工しようとする３次元要求形状を工具進行方向
と平行な面で所定の切断ピッチ毎に切断したときの要求
形状切断線群を求めると共に、加工に使用する工具形状
又は加工に使用する工具とその工具ホルダーや機械の主
軸頭などを含めた干渉チェックが必要な形状（以下、こ
れらを合わせて「工具形状」という）を工具進行方向と
平行な面（平面又は曲面）で前記所定の切断ピッチ毎に
切断したときの工具形状切断線群を求める工程と、 （ｂ）この（ａ）の工程で得られた要求形状切断線群と
工具形状切断線群とを前記切断ピッチ毎に対応させ、こ
れらの対応された「一対の切断線」群を得る工程と、 （ｃ）この（ｂ）の工程で得られた「一対の切断線」群
の中の各「一対の切断線」から、それぞれ、前記所定の
切断ピッチ毎の工具断面中心軌跡線を求めることによ
り、工具断面中心軌跡線群を求める工程と、 （ｄ）上記（ｃ）の工程で求めた一つの工具送りピッチ
における工具断面中心軌跡線群を、工具進行方向と平行
で且つ工具ピッチ送り方向と垂直な面（平面又は曲面）
上に投影することにより、その１つの工具送りピッチに
おける投影線群を求める工程と、 （ｅ）上記（ｄ）の工程で求めたその１つの工具送りピ
ッチにおける投影線群の中から、工具進行方向及び工具
ピッチ送り方向の双方と垂直な方向に要求形状から最も
はなれた部分を取り出しこれらの部分を結ぶことによ
り、その工具送りピッチにおける工具中心軌跡線を求め
る工程と、を含むことを特徴とする工具経路算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6289189A JP3010002B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 工具経路算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6289189A JP3010002B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 工具経路算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08123527A true JPH08123527A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3010002B2 JP3010002B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=17739933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6289189A Expired - Fee Related JP3010002B2 (ja) | 1994-10-26 | 1994-10-26 | 工具経路算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010002B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101307631B1 (ko) * | 2011-12-23 | 2013-09-12 | 현대중공업 주식회사 | 컴퓨터 수치제어 시스템용 황삭가공 관리장치 및 방법 |
-
1994
- 1994-10-26 JP JP6289189A patent/JP3010002B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101307631B1 (ko) * | 2011-12-23 | 2013-09-12 | 현대중공업 주식회사 | 컴퓨터 수치제어 시스템용 황삭가공 관리장치 및 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3010002B2 (ja) | 2000-02-14 |
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