JPH0815701B2 - Three-dimensional processing method - Google Patents

Three-dimensional processing method

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JPH0815701B2
JPH0815701B2 JP5114306A JP11430693A JPH0815701B2 JP H0815701 B2 JPH0815701 B2 JP H0815701B2 JP 5114306 A JP5114306 A JP 5114306A JP 11430693 A JP11430693 A JP 11430693A JP H0815701 B2 JPH0815701 B2 JP H0815701B2
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JP
Japan
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curved surface
cutting
curved
polynomial
processing method
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Inventor
研一 本多
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株式会社エフ・エーラボ
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フライス等の工作機械
で工作物に三次元加工を行うための加工方法、詳しくは
切削工具による切削曲面及び切削工具の切削移動中心軌
跡の演算制御に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machining method for three-dimensionally machining a workpiece with a machine tool such as a milling machine, and more particularly to arithmetic control of a cutting curved surface by a cutting tool and a cutting movement center locus of the cutting tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータを利用して金属材料
に三次元加工を行う試みが種々開発され、実用に供され
ている。この種の三次元加工においては、切削工具の走
行によって切削される曲面(切削走行)を基準とする3
軸切削と、切削工具の移動中心軌跡(中心走行)を基準
とする2.5軸切削とに大別される。
2. Description of the Related Art In recent years, various attempts have been developed and put to practical use for three-dimensional processing of metal materials using a computer. In this type of three-dimensional machining, a curved surface (cutting traveling) cut by traveling of a cutting tool is used as a reference 3
It is roughly classified into axial cutting and 2.5 axial cutting based on the movement center locus (center running) of the cutting tool.

【0003】いずれの切削方法においても、従来、切削
曲面は個別に張られ、乗り移り切削することによって異
なる曲面を連続的に削り出していた。例えば、図6に示
すように、三つの曲面#i,#j,#kを個別に定義し
(曲面#iに関するu,v、曲面#jに関するu,v、
曲面#kに関するu,v)、曲面#i、曲面#k、曲面
#jへと順次乗り移りつつ切削していた。このとき、曲
面の特性(座標系)に関係しない切削方向γによって一
連の軌跡の算出がなされた。この場合、曲面の特性によ
らない切削がなされ、曲面の起伏によっては切削が粗く
なったり、あるいは必要以上に細かくなって無駄な切削
を生じていた。さらには、曲面の乗り移り時における工
具の干渉を回避するためのチェック計算が多くなされ、
計算時間が多くなるという問題点を有している。
In any of the cutting methods, conventionally, the cut curved surfaces are individually stretched, and different curved surfaces are continuously cut out by transfer cutting. For example, as shown in FIG. 6, three curved surfaces #i, #j, and #k are individually defined (u and v for curved surface #i, u and v for curved surface #j,
The cutting was performed while sequentially moving to u, v) regarding curved surface #k, curved surface #i, curved surface #k, and curved surface #j. At this time, a series of loci was calculated by the cutting direction γ that is not related to the characteristic (coordinate system) of the curved surface. In this case, cutting was performed without depending on the characteristics of the curved surface, and the cutting was rough depending on the undulations of the curved surface, or the cutting was unnecessarily fine and wasted. Furthermore, many check calculations are performed to avoid tool interference when transferring curved surfaces,
It has a problem that the calculation time becomes long.

【0004】また、曲面の特性に従った切削を行うため
には、曲面の特性の方向が異なることから、曲面を個別
に切削しなければならない。このため、無駄な工具の走
行が生じていた。さらに、中心走行の算出に関しては、
常にどの曲面との干渉をチェックしなければならないか
を判断する必要があり、操作手順が複雑であった。曲面
は特性によって定められるため境界となる輪郭曲線によ
って囲まれる領域がこれらの曲線の特性を生かして定め
られる。従って、特性の異なる曲面を一つの曲面として
定義することができない。
Further, in order to perform cutting according to the characteristics of the curved surface, the curved surfaces must be cut individually because the directions of the characteristics of the curved surface are different. For this reason, useless running of the tool has occurred. Furthermore, regarding the calculation of center running,
It was always necessary to determine which curved surface the interference had to be checked with, and the operation procedure was complicated. Since the curved surface is determined by the characteristics, the region surrounded by the contour curve serving as the boundary is determined by utilizing the characteristics of these curves. Therefore, curved surfaces having different characteristics cannot be defined as one curved surface.

【0005】[0005]

【発明の目的、構成、作用、効果】そこで、本発明の目
的は、複数の曲面を簡単な計算によって迅速に連続して
切削できる三次元加工方法を提供することにある。以上
の目的を達成するため、本発明に係る三次元加工方法
は、まず、特性の異なる複数の曲面を一体面として定義
する。図1に示すように、曲面#i,#j,#kが与え
られているとき、一体的な曲面#sとして定義する。こ
の曲面#sはその特性を示す2方向(u,v)によって
定義される。この方向は曲面#s固有のものであって、
直交座標系のように全ての曲面に対して絶対的なもので
はない。従来は曲面#i,#j,#kはそれぞれ別の座
標系(u,v)によって定義されていたが、これらの方
向(u,v)を統一することによって、複数の曲面を同
じ方向(u,v)によって定義する。即ち、曲面#iか
ら曲面#kに乗り移るとき、曲面#i,#kの特性曲線
を結合する。次に、一体面として定義された曲面の特性
(座標系)に従って切削することとなる。このとき、従
来の加工方法では必要であった複数曲面間の乗り移り時
の切削走行のチェックをする必要がなくなり、走行計算
速度が高速となる。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional processing method capable of rapidly and continuously cutting a plurality of curved surfaces by a simple calculation. In order to achieve the above object, the three-dimensional processing method according to the present invention first defines a plurality of curved surfaces having different characteristics as an integral surface. As shown in FIG. 1, when curved surfaces #i, #j, and #k are given, they are defined as an integral curved surface #s. This curved surface #s is defined by two directions (u, v) showing its characteristics. This direction is unique to curved surface #s,
It is not absolute for all curved surfaces like the Cartesian coordinate system. Conventionally, curved surfaces #i, #j, and #k have different seats.
Although it was defined by the standard system (u, v) , a plurality of curved surfaces are defined by the same direction (u, v) by unifying these directions (u, v). That is, when transferring from the curved surface #i to the curved surface #k, the characteristic curves of the curved surfaces #i and #k are combined. Next, the cutting is performed according to the characteristic (coordinate system) of the curved surface defined as an integral surface. At this time, it is not necessary to check the cutting traveling when transferring between a plurality of curved surfaces, which is required in the conventional machining method, and the traveling calculation speed becomes high.

【0006】本発明においては、曲面の特性の方向に対
して変数u,vを設け、このu,vに対して曲面上の点
が定められるというのが曲面の考え方である。u,vか
ら曲面上の点への対応を曲面個別に定められるのが従来
の加工方法であり、複数の曲面にわたって同一の対応規
準が定められるのが本発明に係る加工方法である。本発
明においては、対応規準を多項式
In the present invention, the idea of the curved surface is that variables u and v are provided in the direction of the characteristic of the curved surface, and points on the curved surface are defined with respect to these u and v. It is the conventional processing method that the correspondence from u, v to the points on the curved surface is determined for each curved surface, and the processing method according to the present invention is that the same correspondence criterion is determined over a plurality of curved surfaces. In the present invention, the correspondence criterion is a polynomial.

【0007】[0007]

【数2】 [Equation 2]

【0008】によって表現する。nは4以下であるた
め、前記多項式は四則計算で簡単に根を求めることがで
き、u,vから曲面上の点の決定、逆に曲面上の直交座
標値(x,y,z)からu,vの決定を高速に処理する
ことができる。
It is expressed by n is 4 or less
Therefore , the polynomial can easily find the root by the four arithmetic operations, and determine the point on the curved surface from u and v, and conversely, the determination of u and v from the orthogonal coordinate values (x, y, z) on the curved surface. It can be processed at high speed.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明に係る三次元加工方法の実施例
について添付図面を参照して説明する。[装置の説明] 図2は本発明の加工方法を実施するための装置の概略構
成を示し、工作機械本体1はベース2上にテーブル3を
備え、コラム4上に切削工具6を有する加工ヘッド5を
取り付けたものである。テーブル3はX軸DCモータ1
0及びY軸DCモータ11にてX軸方向及びY軸方向に
移動される。加工ヘッド5はZ軸DCモータ12にてZ
軸方向に駆動される。速度制御は各モータ10,11,
12へ各制御ユニット15,16,17から制御信号が
出力されることで行われる。
Embodiments of the three-dimensional processing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. [Description of Apparatus] FIG. 2 shows a schematic configuration of an apparatus for carrying out the processing method of the present invention. The machine tool main body 1 has a table 3 on a base 2 and a processing head having a cutting tool 6 on a column 4. 5 is attached. Table 3 is X-axis DC motor 1
It is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the 0 and Y-axis DC motors 11. The machining head 5 is driven by the Z-axis DC motor 12 in the Z direction.
Driven axially. The speed control is for each motor 10, 11,
This is performed by outputting a control signal from each control unit 15, 16, 17 to 12.

【0010】一方、図形の入力/制御系は、16ビット
ないし32ビットのコンピュータ20、テープリーダ2
1、制御盤22にて構成されている。テープリーダ21
はJIS(日本工業規格)で定めたNCデータ、特に、
プログラムフォーマットとしてのGコードを読み出す。
コンピュータ20にはユーザによって3面図あるいは
視図として切削すべき図形情報が入力される。制御盤2
2は機械操作パネル23を備えると共に、CPU24を
内蔵し、このCPU24の入力ポートaにはコンピュー
タ20及びテープリーダ21からの図形情報等が入力さ
れる。CPU24は入力された図形情報から切削データ
を生成し、その出力ポートb,c,dから制御信号とし
て前記制御ユニット15,16,17へ出力する。
On the other hand, the graphic input / control system includes a 16-bit to 32-bit computer 20 and a tape reader 2.
1. It is composed of the control panel 22. Tape reader 21
Is NC data defined by JIS (Japanese Industrial Standard),
The G code as the program format is read.
The computer 20 has three views or oblique views depending on the user.
Graphic information to be cut as a view is input. Control panel 2
2 includes a machine operation panel 23 and a built-in CPU 24, and graphic information and the like from the computer 20 and the tape reader 21 are input to the input port a of the CPU 24. The CPU 24 generates cutting data from the inputted graphic information and outputs it as control signals from the output ports b, c and d to the control units 15, 16 and 17.

【0011】以下、CPU24による切削データの生成
について詳述する。 [曲面] 図3に示すように、曲面は直交座標系に関して独立した
二つの変数u,vに対して定義される。つまり、0≦u
≦1、0≦v≦1なるu,vに対して、空間の一点を確
定すべき基準(関数)Sが定められる。
The generation of cutting data by the CPU 24 will be described in detail below. [Curved Surface] As shown in FIG. 3, a curved surface is defined for two independent variables u and v with respect to the Cartesian coordinate system. That is, 0 ≦ u
For u and v such that ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1, a reference (function) S for determining one point in space is defined.

【0012】この基準Sが微分可能(滑らか)であると
き、Sは曲面である。即ち、u,vに関する微分可能な
関数x,y,zによって、 x=x(u,v) y=y(u,v) z=z(u,v)とするとき、 S(u,v)=(x,y,z) とすることによって定義されるSが曲面であり、微分可
能であることにより、法線ベクトルに関して、ηS/ηu ηS/ηv が存在する。さらに、本発明においては、トウィストベ
クトルη 2 S/ηuηv が存在するものとする。
When this reference S is differentiable (smooth), S is a curved surface. That is, when differentiable functions x, y, and z with respect to u and v are used, x = x (u, v) y = y (u, v) z = z (u, v) When S (u, v) ) = (X, y, z) is a curved surface and is differentiable, so that ηS / ηu ηS / ηv exists with respect to the normal vector. Further, in the present invention, the twist vector η 2 S / ηuηv is assumed to exist.

【0013】切削工具を走行させて曲面を切削する本発
明において、工具の先端は一定の半径Rを有する球であ
る。従って、工具切削部の中心は曲面に対して、法線方
向に半径Rだけ離れた位置となる。即ち、工具の中心走
行を求めるには、法線ベクトルを定めなければならな
い。曲面#s上の一点S(u,v)において、
In the present invention in which a cutting tool is run to cut a curved surface, the tip of the tool is a sphere having a constant radius R. Therefore, the center of the tool cutting portion is located at a position separated from the curved surface by the radius R in the normal direction. That is, in order to obtain the center travel of the tool, the normal vector must be determined. At one point S (u, v) on the curved surface #s,

【0014】[0014]

【数3】 (Equation 3)

【0015】とするとき、S(u,v)を通ってRu,
Rvを含む平面を接平面(図3中斜線を付した平面)と
いい、法線ベクトルNは、 N=Ru×Rv として定められる。この法線ベクトルNに対して、工具
中心走行点Pは、以下の式で定められる。 P=S(u,v)+ε・R・N … 但し、ε2=1(+1を表側、−1を裏側とする) R:工具半径
Then, through S (u, v), Ru,
A plane including Rv is called a tangent plane (a plane with diagonal lines in FIG. 3), and the normal vector N is defined as N = Ru × Rv. With respect to this normal vector N, the tool center traveling point P is defined by the following equation. P = S (u, v) + ε · R · N, where ε 2 = 1 (+1 is the front side and −1 is the back side) R: Tool radius

【0016】ところで、曲面#sはu,vに関する微分
可能な関数であるため、ここで必要なところまで微分可
能と考えるならば、解析論におけるTaylor(テー
ラー)級数によって、この関数はu,vに関する多項式
として近似表現することができる。これにより、u,v
に対して曲面#s上の点を求めるのに多項式
By the way, since the curved surface #s is a differentiable function with respect to u and v, if it is considered that it can be differentiated to a necessary place, this function is u, v according to the Taylor series in analysis theory. Can be approximated as a polynomial for. As a result, u, v
Polynomial to find points on surface #s for

【0017】[0017]

【数4】 [Equation 4]

【0018】の値を得ることになる。逆に、直交座標系
に対するu,vを定めるのに、多項式の根を得ることに
帰着する。nが4以下であるため、代数によって曲面の
計算がなされることになり、切削精度が向上し、計算速
度が高速化されることとなる。曲面が多項式として表さ
れるが、これは一つの曲面に関してなされる。従って、
複数の曲面については、それぞれ固有のu,vに対して
定義される多項式となる。つまり、たとえ同型の多項式
であるとしても、それらの基準となるu,vが異なるた
め、全く異なったものとなる。しかし、本発明において
は、これらの連続する複数曲面に関して、同一のu,v
に対する多項式として定義することによって複数の曲面
を一つの曲面として大域的に定義する。
The value of will be obtained. Conversely, to determine u and v for the Cartesian coordinate system, we reduce to obtaining the roots of the polynomial. Since n is 4 or less, the curved surface is calculated by algebra, the cutting accuracy is improved, and the calculation speed is increased. The surface is represented as a polynomial, but this is done for one surface. Therefore,
For a plurality of curved surfaces, they are polynomials defined for unique u and v, respectively. That is, even if polynomials of the same type are used, they are completely different because u and v, which are their references, are different. However, in the present invention, for multiple curved surfaces these successive, identical u, v
A plurality of curved surfaces is globally defined as one curved surface by defining it as a polynomial for.

【0019】[曲面定義] 曲面は、設計者によって与えられる3面図あるいは斜視
での図面記載事項が基本となり、これらを厳守しつつ
定義される。図面には曲面の輪郭となる曲線、断面曲線
等が記されている。これらを基本にして曲面の基本とな
る曲面定義ネットを作成する。曲面定義ネットとは設計
者が意図する曲面であり、曲面を創成する多数の格子点
(パッチ)で構成され、この曲面定義ネットによって曲
面が必要な領域(パッチ)に分割される。まず、それぞ
れのパッチに関する多項式を決定し、それらの多項式か
ら曲面全体に関する多項式を決定する。
[Definition of curved surface] A curved surface is a three-view drawing or perspective view given by a designer.
The items described in the drawings are the basics and are defined while strictly observing them. In the drawings, curved lines, cross-sectional curves, etc., which are contours of curved surfaces, are described. On the basis of these, a curved surface definition net that is the basis of a curved surface is created. A curved surface definition net is a curved surface intended by the designer, and has many grid points that create the curved surface.
(Patch) , and the curved surface definition net divides the curved surface into necessary areas (patches) . First of all
Determine the polynomials for these patches and
Determine the polynomial for the entire surface.

【0020】連続曲面に関しては、それぞれの曲面を表
現する多項式によって一つの曲面定義ネットを作成す
る。この曲面定義ネットによって連続曲面を一体面とし
て同一の特性に対して多項式で表現する。具体的には、
図4に示すように、ステップS1で図面記載事項を入力
し、ステップS2で曲面定義ネットを作成する。次に、
ステップS3で多項式によって曲面を定義し、連結すべ
き曲面がなければステップS5で完了する。連結すべき
曲面があればステップS4で曲面連結に関する曲面定義
ネットを作成し、ステップS3に戻ってそれぞれの曲面
を一体面として多項式で定義する。
For a continuous curved surface, one curved surface definition net is created by a polynomial expressing each curved surface. By this curved surface definition net, a continuous curved surface is made an integral surface and is expressed by a polynomial for the same characteristic. In particular,
As shown in FIG. 4, drawing description items are input in step S1, and a curved surface definition net is created in step S2. next,
A curved surface is defined by a polynomial in step S3, and if there is no curved surface to be connected, the process is completed in step S5. If there is a curved surface to be connected, a curved surface definition net relating to curved surface connection is created in step S4, and the processing returns to step S3 to define each curved surface as an integral surface by a polynomial.

【0021】[1.曲面定義ネット] 曲面は図面記載事項である曲線から設計者の意図するよ
うに定義される。その曲面の形状を確定するために、曲
面定義ネットを多数の格子点(パッチ)によって定義す
る。曲面の特性に従って、u方向及びv方向の曲線(u
−曲線、v−曲線)で曲面を分割し、この分割点の数
それぞれm,nとする。このとき、列 u0=0<u1<……<um=1 v0=0<v1<……<vn=1 に関して、u,vの組(uj,vi)に対して、 S(uj,vi) Su(uj,vi) Sv(uj,vi) Suv(uj,vi) を定義する。ここで、 Su(u,v)=ηS/ηu Sv(u,v)=ηS/ηvSuv(u,v)=η 2 S/ηuηv
[1. Curved surface definition net] A curved surface is defined as intended by the designer from a curve which is a drawing description item. In order to determine the shape of the curved surface, a curved surface definition net is defined by many grid points (patches) . According to the characteristics of the curved surface, curves in the u direction and the v direction (u
-Curve, v-curve) divides the curved surface, and the numbers of the dividing points are m and n, respectively. Then, for the sequence u 0 = 0 <u 1 <... <u m = 1 v 0 = 0 <v 1 <... <v n = 1 for the set of u and v (u j , v i ), , S (u j , v i ) Su (u j , v i ) Sv (u j , v i ) Suv (u j , v i ). Where Su (u, v) = ηS / ηu Sv (u, v) = ηS / ηv Suv (u, v) = η 2 S / ηuηv

【0022】このような曲面定義ネットを定めるには、
u,vから空間の一点Pへの微分可能な対応基準(関
数)を定義することになる。図5に示すように、曲面は
u−曲線に沿ってv−曲線が移動変化するという把え方
をする。与えられた図面に断面曲線が記されているとき
には、その曲線がv−曲線となる。このとき、v−曲線
がu−曲線に沿って微分可能な変化をしつつ移動するな
らば、u,vに対して定められる曲面上の一点Pへの対
応S(u,v)は、u,vに関して微分可能で、Su,
Sv,Suvは存在する。v−曲線の変化は形状とu−
曲線に対する位置が変化することになる。つまり、形状
と位置を決定する行列(方向)とが微分可能な変化する
ことになる。この対応は、0≦u≦1、0≦v≦1であ
れば、u,vに対して定義されるから、uj,viに対し
て、曲面定義ネットS(uj,vi)が作成される。
To define such a curved surface definition net,
A differentiable correspondence standard (function) from u, v to one point P in space will be defined. As shown in FIG. 5, regarding a curved surface, the v-curve moves and changes along the u-curve. When a section curve is drawn in a given drawing, that curve is the v-curve. At this time, if the v-curve moves along the u-curve with a differentiable change, the correspondence S (u, v) to one point P on the curved surface defined for u, v is u. , V, differentiable with respect to Su,
Sv and Suv exist. The change of v-curve depends on the shape and u-
The position relative to the curve will change. That is, the matrix (direction) that determines the shape and the position changes so that it can be differentiated. This correspondence is defined for u and v if 0 ≦ u ≦ 1 and 0 ≦ v ≦ 1. Therefore, for u j and v i , the surface definition net S (u j , v i ). Is created.

【0023】〔2.曲面多項式〕 曲面定義ネットによって切削すべき領域が定められる。
ここで、領域 uj-1≦u≦uji-1≦v≦vi において、u,vに関する多項式Sjiを定義し、これら
jiの結合によって曲面を定義する。ここで定められる
多項式は次の条件(1)、(2)に従わなければならな
い。
[2. Curved Surface Polynomial] The area to be cut is defined by the curved surface definition net.
Here, in the region u j-1 ≦ u ≦ u j v i-1 ≦ v ≦ v i , a polynomial S ji regarding u and v is defined, and a curved surface is defined by the combination of these S ji . The polynomial defined here must comply with the following conditions (1) and (2).

【0024】(1)図面記載事項を厳守する。即ち、多
項式が図面において制約されている曲線、数値(寸法、
角等)を表現するものでなければならない。 (2)曲面定義ネットを作成するときの設計者の意図を
十分に反映したものでなければならない。設計者は自ら
意図する起伏を考えて曲面を設計する。多項式はこの設
計に合致するものでなければならない。
(1) Strictly observe the matters described in the drawings. That is, the curves, numbers (dimensions,
Corners, etc.) must be represented. (2) It must sufficiently reflect the designer's intention when creating the curved surface definition net. The designer designs the curved surface in consideration of the undulations intended by himself. The polynomial must fit this design.

【0025】さて、領域における多項式の結合として曲
面を定義するとき、領域ごとに別々に定義された多項式
の結合がそれらの領域の境界において微分可能とならな
ければならない。本発明においては、(uj,vi)にお
ける S(uj,vi) Su(uj,vi) Sv(uj,viSuv(u j ,v i によって多項式を定義する。これらの値は意匠面(切削
面)の方程式(対応基準)から直ちに得られる。これら
を制約条件として多項式を定義すれば、設計者の意図す
る形状を保持する曲面が定義できる。本発明において
は、これらの格子点(パッチ)におけるS,Su,S
v,Suvを制約することによって全体を微分可能なら
しめることができる。
Now, when defining a curved surface as a combination of polynomials in a region, the combination of polynomials defined separately for each region must be differentiable at the boundaries of those regions. In the present invention, to define the polynomial by (u j, v i) in the S (u j, v i) Su (u j, v i) Sv (u j, v i) Suv (u j, v i) . These values are immediately obtained from the equation (corresponding standard) of the design surface (cutting surface). By defining a polynomial with these as constraints, a curved surface that holds the shape intended by the designer can be defined. In the present invention, S, Su, S at these lattice points (patches) are
By restricting v and Suv, the whole can be differentiated.

【0026】図面によっては通過点のみが記されている
場合がある。このような場合は、設計者の意図する形状
からSu,Sv,Suvが得られない。この場合は、各
領域に対して隣接する領域を関係しないで多項式を定め
ることができない。つまり、全ての領域の相互関係によ
って多項式を定義する。
In some drawings, only passing points may be shown. In such a case, Su, Sv, and Suv cannot be obtained from the shape intended by the designer. In this case, a polynomial cannot be determined without relating adjacent regions to each region. That is, a polynomial is defined by the mutual relation of all areas.

【0027】[3.曲面連結] 曲面はその特性(座標系)を生かして定義される。従来
において、特性の異なる曲面は別の曲面として定義され
ていた。このため、切削面が複雑な形状になればなる
程、定義する曲面の数が多くなり、計算が複雑となる。
本発明においては、特性の異なる曲面を連結し、改めて
一つの曲面として同一の特性に対する多項式によって表
現する。
[3. Curved Surface Connection] A curved surface is defined by taking advantage of its characteristics (coordinate system). Conventionally, curved surfaces having different characteristics have been defined as different curved surfaces. Therefore, as the cutting surface has a more complicated shape, the number of defined curved surfaces increases, and the calculation becomes more complicated.
In the present invention, curved surfaces having different characteristics are connected, and again expressed as a single curved surface by a polynomial for the same characteristic.

【0028】曲面S,S’がそれぞれ特性に従って多項
式によって表現されているとする。曲面Sに関するu−
曲線と曲面S’との交点Pを0≦uとする。このとき、
曲面Sに関して、u’,v’が存在して、P=S’
(u’,v’)となる。ここで、 (Su(u,v),S’u(u’,v’)) ≧(Su(u,v),S’v(u’,v’)) としても一般性を失わない。このとき、u=0からu=
uまでは曲面Sのu−曲線をとり、u=u’からu=1
までは曲面S’のu’−曲線をとることにより、改めて
曲線が定義される。このような曲線をn本定義し、それ
ぞれの曲線をm分割することによって、曲面S,S’に
わたる曲面定義ネットが張られる。この曲面定義ネット
によって一つの曲面を定義すれば、曲面S,S’を結合
した一体的な曲面になる。しかも、この結合された曲面
はそれぞれの曲面S,S’の特性を維持している。
It is assumed that the curved surfaces S and S'are represented by polynomials according to their characteristics. U− regarding the curved surface S
The intersection point P between the curve and the curved surface S ′ is 0 ≦ u. At this time,
With respect to the curved surface S, u ′ and v ′ exist, and P = S ′
(U ', v'). Here, the generality is not lost even if (Su (u, v), S'u (u ', v')) ≥ (Su (u, v), S'v (u ', v')). At this time, u = 0 to u =
The u-curve of the curved surface S is taken up to u, and u = u 'to u = 1
Up to the above, the curve is redefined by taking the u′-curve of the curved surface S ′. By defining n such curves and dividing each curve into m, a curved surface definition net over the curved surfaces S and S ′ is stretched. If one curved surface is defined by this curved surface definition net, the curved surfaces S and S'are combined to form an integral curved surface. Moreover, the combined curved surfaces maintain the characteristics of the respective curved surfaces S and S '.

【0029】[工具走行] 曲面が定義されると、その上を工具が走行して切削を行
う。工具の先端は一定の半径Rを有する球であり、工具
中心の位置は曲面から垂直にRだけ離れた点となる。つ
まり、曲面Sに関して、工具中心走行点Pは前記式で
定められている。
[Tool Travel] When a curved surface is defined, the tool travels on it to perform cutting. The tip of the tool is a sphere having a constant radius R, and the position of the center of the tool is a point vertically separated from the curved surface by R. That is, with respect to the curved surface S, the tool center traveling point P is determined by the above formula.

【0030】曲面S上の曲線に沿って工具が走行すると
き、その曲線上の点に対して点Pを求めることによって
工具中心走行位置が決定する。この方法は、曲面に対し
てR離れた点を定めることであり、従来では切削点の全
てにわたって法線ベクトルN(図3参照)を算出してい
た。法線ベクトルNの計算は曲面が数式で表現されてい
ないときは、近傍の点を少なくとも2点求めなければな
らず、そのために計算が煩雑となり時間を要する。
When the tool travels along the curve on the curved surface S, the tool center traveling position is determined by obtaining the point P for the point on the curve. This method is to define a point separated from the curved surface by R, and conventionally, the normal vector N (see FIG. 3) was calculated over all the cutting points. When the curved surface is not expressed by a mathematical expression, at least two neighboring points have to be calculated for calculating the normal vector N, which makes the calculation complicated and time consuming.

【0031】これに対して、本発明においては、曲面定
義ネットを定める(uj,vi)に対して前記式を用い
て点Pを決定し、これらの点に基づいて中心走行曲面と
しての曲面定義ネットを生成する。この曲面定義ネット
が定められると、このネットによって曲面を多項式によ
って定義することができる。このようにして定義された
曲面を※Sとすると、0≦u≦1、0≦v≦1なる全て
のu,vに対して、 ※S(u,v)=S(u,v)+ε・R・N … なるように、曲面多項式を定める。本発明における多項
式は十分小なる誤差以内でこの関係を成立させる。この
結果、工具の中心は曲面Sから求める必要がなくなり、
曲面※Sにおいてu,vに対する※S(u,v)を求め
ることになる。これは多項式のu,vに対する値を求め
る計算になり、従来の方法に比べて極めて簡単で、計算
速度は比較にならない程高速となる。
On the other hand, in the present invention, the point P is determined by using the above equation for (u j , v i ) which defines the curved surface definition net, and based on these points, the center running curved surface is defined. Generate a surface definition net. When this curved surface definition net is defined, a curved surface can be defined by a polynomial by this net. If the surface defined in this way is * S, then for all u, v where 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1, * S (u, v) = S (u, v) + ε・ R · N ... Define the curved surface polynomial so that The polynomial in the present invention establishes this relationship within a sufficiently small error. As a result, it is not necessary to obtain the center of the tool from the curved surface S,
For curved surface * S, * S (u, v) for u and v will be obtained. This is a calculation for obtaining values for u and v of the polynomial, which is extremely simple as compared with the conventional method, and the calculation speed is so high that it cannot be compared.

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

【図1】本発明に係る三次元加工方法において、与えら
れた特性の異なる複数の曲面を一体面として多項式で定
義することの説明図。
FIG. 1 is an explanatory view of defining a plurality of curved surfaces having different given characteristics as an integral surface by a polynomial expression in a three-dimensional processing method according to the present invention.

【図2】本発明を実施するための切削装置の概略構成
図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a cutting device for carrying out the present invention.

【図3】本発明に係る三次元加工方法において、曲面定
義の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of curved surface definition in the three-dimensional processing method according to the present invention.

【図4】本発明に係る三次元加工方法において、制御手
順の概略を示すフローチャート図。
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of a control procedure in the three-dimensional processing method according to the present invention.

【図5】本発明に係る三次元加工方法において、曲面の
把え方の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of how to grasp a curved surface in the three-dimensional processing method according to the present invention.

【図6】従来の三次元加工方法における複数曲面の切削
の説明図。
FIG. 6 is an explanatory view of cutting a plurality of curved surfaces in a conventional three-dimensional processing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…工作機械本体 3…テーブル 5…加工ヘッド 6…切削工具 15,16,17…制御ユニット 20…コンピュータ 22…制御盤 24…CPU 1 ... Machine tool main body 3 ... Table 5 ... Machining head 6 ... Cutting tool 15, 16, 17 ... Control unit 20 ... Computer 22 ... Control panel 24 ... CPU

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工作物に対して互いに直交するx軸、y
軸、z軸を含む三次元加工を行う加工方法において、 図形情報として与えられた特性の異なる複数の曲面を
変数u,vに関する以下の多項式で定義し一体面として
切削曲面を算出すること、 【数1】 を特徴とする三次元加工方法。
1. An x-axis and a y-axis orthogonal to each other with respect to a workpiece.
Axis, in the processing method of performing a three-dimensional processing comprising a z-axis, a plurality of different curved surfaces given property as a graphic information,
Defined by the following polynomials for variables u and v
Calculate the cutting surface, 3D processing method characterized by.
【請求項2】 請求項1に記載の三次元加工方法におい
て、前記多項式で求めた一点S(u,v)での法線ベク
トルNに対して、先端半径Rを有する切削工具の中心走
行点Pを以下の式で求めること、 P=S(u,v)+ε・R・N 但し、ε 2 =1(+1を表側、−1を裏側とする) を特徴とする三次元加工方法。
2. The three-dimensional processing method according to claim 1.
Then, the normal vector at one point S (u, v) obtained by the polynomial
Center run of a cutting tool with tip radius R against tor N
Determining the line point P by the following equation, P = S (u, v ) + ε · R · N where (front +1, is referred to as back side -1) ε 2 = 1 dimensional machining method comprising .
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