JPH1173213A - 工具経路データ生成方法 - Google Patents

工具経路データ生成方法

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JPH1173213A
JPH1173213A JP8315602A JP31560296A JPH1173213A JP H1173213 A JPH1173213 A JP H1173213A JP 8315602 A JP8315602 A JP 8315602A JP 31560296 A JP31560296 A JP 31560296A JP H1173213 A JPH1173213 A JP H1173213A
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章夫 香村
Katsuhiko Takei
勝彦 武井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 荒加工、仕上げ加工等の加工種類毎に設定さ
れたトレランス値に基づいてステップ量を決定し、その
トレランス値に応じた加工精度を有した工具経路を生成
することができる工具経路データ生成方法を提供する。 【解決手段】 NC工作機械で任意の3次元自由曲面を
加工するために、工具経路データを生成する工具経路デ
ータ生成方法において、荒加工、仕上げ加工等の加工種
類ごとに異なっているトレランス値に基づいてステップ
量を決定し、そのステップ量毎に工具経路の経由点を決
める演算を行い、工具経路データを生成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工具経路データ生成
方法に関し、特に3次元自由曲面を有したワークをNC
工作機械などで切削加工するためにCAD/CAM装
置、自動プログラミング装置などにより工具経路データ
を生成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、工具経路データの生成方法は加工
形状データを、予め決めたステップ量で多数点をサンプ
リングして、そのサンプリングした各点を直線でつない
で工具経路の生成を行っていた。このため、荒加工と仕
上げ加工のように加工種類によって設定されるトレラン
ス値に大きく差があってもステップ量は一定で、工具経
路データのデータ量は同じであった。特開昭63−64
105号公報には、工具経路データを生成する際に、加
工形状の寸法精度を考慮した多面体近似を行うと共に、
表面粗さ指示値に基づいて工具送り幅を決定し、多面体
上を工具送り幅を基準にサンプリングして得た座標デー
タから工具経路データを生成する自由曲面の加工情報生
成方法が開示されている。ここで工具送り幅Lは、最大
誤差δと曲率半径ρとから次式により自動的に演算す
る。 L=2√{δ(2ρ−δ)} また、特開平4−323704号公報には、基準面を工
具半径D/2分だけ上方にオフセットする手段と、経路
上の各通過点で工具と基準面との接触計算を行い工具中
心高さを求める手段と、経路をXY平面に投影したガイ
ドラインとし、ガイドライン上の各点で実際の工具形状
と自由曲面群との接触計算を次々行って工具経路を算出
する手段とを具備する工具経路データ計算装置が開示さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
よればステップ幅が荒加工や仕上げ加工のような加工の
種類に関係なく一定なので、例えば荒加工のようにトレ
ランス値が大きくなっても工具経路データのデータ量が
膨大になり、工具経路の生成に仕上げ加工と同程度の時
間がかかってしまうという問題がある。特開昭63−6
4105号公報の技術は、工具送り幅Lが最大誤差δだ
けでなく曲率半径ρによっても変化する。このため、工
具送り幅Lが曲率半径ρに左右されてしまうという問題
がある。特開平4−323704号公報の技術は、オフ
セット面のパッチライン上の各点でのZ値を求めている
が、パッチライン上の各点は加工の種類に関係なく一定
のステップ幅なので、多数の点の座標値を求めるのに時
間がかかり、工具経路データの生成にも時間がかかって
しまう。
【0004】上述の問題点に鑑み本発明の目的は、荒加
工、仕上げ加工等の加工種類毎に設定されたトレランス
値に基づいてステップ量を決定し、そのトレランス値に
応じた加工精度を有した工具経路を生成することができ
る工具経路データ生成方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明は、NC工作機械で任意の自由曲面を加工す
るために、工具経路データを生成する工具経路データ生
成方法において、荒加工、仕上げ加工等の加工種類毎に
予め設定したトレランス値に基づいてステップ量を決定
し、決定したステップ量毎に経由点を決める演算を行
い、工具経路データを生成する。すなわち、自由曲面を
有した加工すべきワークの形状データを読み込み、XY
平面上に設定したステップ量ごとに前記形状データを表
す曲線を等分割したときの各分割点における前記曲線上
のサンプリング点の座標値を求め、前記曲線の始点から
前記サンプリング点に引いた直線と前記曲線との最大距
離が予め設定されたトレランス値以下となるサンプリン
グ点を経由点と決め、前記経由点を新たな始点として同
様の方法で次の経由点を決め、前記始点から前記経由点
を順次つないで前記ワークをNC工作機械で加工するた
めの工具経路データを生成する方法において、前記ステ
ップ量を前記予め指定されたトレランス値に基づいて決
定し、前記決定したステップ量毎に前記経由点を決める
演算を行い、前記始点から前記演算で求めた各経由点を
順次所定の関数でつないで工具経路データを生成する工
具経路データ生成方法が提供される。
【0006】
【作用】本発明では、荒加工、仕上げ加工等の加工種類
ごとに異なっているトレランス値に応じてステップ量を
決定し、そのステップ量に基づいて工具経路データを生
成しているので、荒加工の場合は工具経路データのデー
タ量を少なくし、かつ工具経路データの生成に要する時
間を短縮することができる。形状切り換え点があって
も、形状切り換え点の座標値を求め、その形状切り換え
点も1つの経由点として工具経路データを生成している
ので、荒加工の場合の加工精度が極度に下がることはな
い。また仕上げ加工の場合には、仕上げ加工用に設定さ
れたトレランス値に基づいてステップ量を演算し、仕上
げ加工用の工具経路データを生成するので、加工精度に
応じた工具経路データを生成することができる。本発明
でステップ量とは、ワークの形状データをサンプリング
してサンプリング点の座標値を演算するためのサンプリ
ング点とサンプリング点の間の幅のことである。
【0007】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明の実施の形態の工具経
路データ生成方法の手順の一例を示すフローチャート、
図2は、本発明の実施の形態の工具経路データ生成方法
で形状切り換え点の座標値を求める手順を示すフローチ
ャート、図3は、本発明の実施の形態の工具経路を生成
する加工形状の一例を示した図、図4は、本発明の実施
の形態の形状切り換え点がある場合の加工形状の一例を
示した図である。
【0008】まず、図1と図3を参照しながら工具経路
データを生成する手順を説明する。CAD/CAM装置
などで入力した加工すべきワークの形状データを読み取
り(ステップS1)、荒加工、仕上げ加工などの加工種
類とトレランス値T、オフセット値等の加工条件データ
を設定する(ステップS2)。次に荒加工、仕上げ加工
などの加工種類ごとに予め設定したトレランス値Tに基
づいてステップ量Sを決定する(ステップS3)。ステ
ップ量Sは、予め実験的に求めたS=f(T)なるトレ
ランス値Tの関数より求められる。なお、ステップ量S
の求め方は、予め実験的に求めて登録したトレランス値
Tとの関係テーブルから該当する数値を読み出しても良
い。ステップS1で読み取ったワークの形状データをX
Y平面上に投影して工具を動かすための曲線を決定し、
その曲線をステップ量S毎にサンプリング点を設けてそ
の各サンプリング点のX、Y座標値のデータを求める
(ステップS4)。次にステップS4で決めた曲線の始
点P0のZ座標値を演算する(ステップS5)。その始
点P0から演算したステップ量Sだけ曲線上を移動した
サンプリング点P1のZ座標値を演算する(ステップS
6)。
【0009】次に、始点P0とその始点P0からステッ
プ量Sだけ曲線上を移動したサンプリング点P1が同じ
加工曲面上にあるか否かを判定する(ステップS7)。
ここでの判定方法は、CAD/CAM装置でワークを加
工する形状データを入力するときにつけられる加工形状
の曲面の番号(以下面番号Srという)を比較し、始点
P0の面番号Srとサンプリング点P1の面番号Srが
同一番号であれば同じ加工曲面にあると判定する。この
判定の結果、2点が同一曲面上にあるときは始点P0と
サンプリング点P1とを直線で結び、その直線と加工形
状データとの間の最大距離Lを求め、その最大距離Lと
予め設定されているトレランス値Tとを比較し、最大距
離Lがトレランス値Tを越えない時はサンプリング点P
1から更にステップ量S移動したサンプリング点P2に
ついてサンプリング点P1と同じように処理を繰り返す
(ステップS8)。この処理を繰り返して最大距離Lが
トレランス値Tを越えたときは、現在のサンプリング点
から1ステップ量戻ったサンプリング点を工具経路の経
由点として記憶する。
【0010】次に、ステップS4で決定した1つの曲線
データの終点か否かを判別して(ステップS9)、判別
の結果、曲線データの終点であった場合にはその曲線デ
ータの始点から終点まで記憶されたデータを予め設定さ
れたオフセット値だけオフセットし(ステップS1
0)、曲線データの終点でなかった場合には、直前に記
憶した経由点でステップS6からステップS9までの手
順を繰り返す。すべての経線データについて処理が終了
し(ステップS11)、データ終了のときは各経路デー
タの始点から終点までを直線、円弧、スプライン関数、
NURBS関数等のワークの加工形状に合った関数でつ
なぎ、NCデータに変換する(ステップS12)。ステ
ップS11において経路データ終了でないときは、次の
経線データについてステップS5からステップS11ま
での手順を行う。ステップS7において2点が同一曲面
上にないときは、加工形状の形状切り換え点の座標値を
演算する(ステップS13)。 加工形状の形状切り換
え点の座標値の演算は、加工形状がくずれることがない
ように形状切り換え点の座標値を正確に演算して、形状
切り換え点を工具経路の経由点とするために行なわれ
る。
【0011】次に、図2と図4を参照しながら、ステッ
プS7において面番号Srが異なって同一曲面でない場
合に、その2点間にワークの形状データに形状切り換え
点があるとして形状切り換え点の座標値を演算する手順
について説明する。まず、現在位置の加工形状曲面の面
番号Sr2を記憶する(ステップS101)。形状切り
換え点を演算するために現在のサンプリング点をPe、
1つ前のサンプリング点をPsと置き(ステップS10
2)、現在設定されているステップ量Sを半分のステッ
プ量S/2にする(ステップS103)。現在のサンプ
リング点Peからステップ量S/2だけ曲線上を戻った
位置をサンプリング点Ptとし(ステップS104)、
サンプリング点PtのZ座標値を演算し、サンプリング
点Ptの面番号と共に記憶する(ステップS105)。
【0012】次にサンプリング点Ptの面番号とサンプ
リング点Psの面番号Sr1とを比較し(ステップS1
06)、サンプリング点Ptの面番号とサンプリング点
Psの面番号Sr1が同じである場合には、サンプリン
グ点Pt=Psと置いて(ステップS107)、ステッ
プ量を更に半分のステップ量S/4にし(ステップS1
08)、先に置いたサンプリング点Psからステップ量
S/4だけ進んだ位置をサンプリング点Ptとする(ス
テップS109)。また、ステップS106でサンプリ
ング点Ptの面番号とサンプリング点Psの面番号Sr
1が異なっていた場合には、サンプリング点Pt=Pe
と置いて(ステップS110)、ステップ量を更に半分
のステップ量S/4にし(ステップS111)、先に置
いたサンプリング点Peからステップ量S/4だけ戻っ
た位置をサンプリング点Ptとする(ステップS11
2)。
【0013】以上の演算をサンプリング点Psとサンプ
リング点Peの間の距離がNCプログラムの最小設定単
位などの閾値より小さくなるまで繰り返し行い(ステッ
プS113)、サンプリング点Psとサンプリング点P
eの間の距離が閾値より小さくなったときのサンプリン
グ点Ptを形状切り換え点とする。この求められた形状
切り換え点を工具経路の1つの経由点として、工具経路
データを生成する。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、荒
加工、仕上げ加工等の加工種類ごとに異なっているトレ
ランス値の大きさに応じてステップ量を決めて工具経路
を生成しているので、荒加工の場合はステップ量が大き
くなり、工具経路データを生成するための演算回数を少
なくでき、結果として工具経路データを生成する時間が
短縮される。また形状切り換え点があっても、形状切り
換え点の座標値を求め、その形状切り換え点も1つの経
由点として工具経路データを生成しているので、荒加工
の場合の加工精度が極度に下がらない。仕上げ加工の場
合は、トレランス値が小さく設定されるのでステップ量
もそれに応じて小さくなり、形状精度の良い工具経路デ
ータが生成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の工具経路データ生成方法
の手順の一例を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施の形態の工具経路データ生成方法
で形状切り換え点の座標値を求める手順を示すフローチ
ャートである。
【図3】本発明の実施の形態の工具経路を生成する加工
形状の一例を示した図である。
【図4】本発明の実施の形態の形状切り換え点がある場
合の加工形状の一例を示した図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自由曲面を有した加工すべきワークの形
    状データを読み込み、XY平面上に設定したステップ量
    ごとに前記形状データを表す曲線を等分割したときの各
    分割点における前記曲線上のサンプリング点の座標値を
    求め、前記曲線の始点から前記サンプリング点に引いた
    直線と前記曲線との最大距離が予め設定されたトレラン
    ス値以下となるサンプリング点を経由点と決め、前記経
    由点を新たな始点として同様の方法で次の経由点を決
    め、前記始点から前記経由点を順次つないで前記ワーク
    をNC工作機械で加工するための工具経路データを生成
    する方法において、 前記ステップ量を前記予め設定されたトレランス値に基
    づいて決定し、 前記決定したステップ量毎に前記経由点を決める演算を
    行い、 前記始点から前記演算で求めた各経由点を順次所定の関
    数でつないで工具経路データを生成することを特徴とす
    る工具経路データ生成方法。
  2. 【請求項2】 前記加工すべきワークの形状データに形
    状切り換え点が存在する場合には、前記形状切り換え点
    の座標値を演算し、 前記演算した形状切り換え点を工具経路の1つの経由点
    として、前記始点から前記演算で求めた各経由点を順次
    所定の関数でつないで工具経路データを生成する請求項
    1に記載の工具経路データ生成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015022640A (ja) * 2013-07-22 2015-02-02 三菱電機株式会社 数値制御装置および数値制御方法
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WO2023061510A1 (zh) * 2021-08-26 2023-04-20 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 打磨方法以及打磨装置
GB2615303A (en) * 2022-01-28 2023-08-09 Dyson Technology Ltd 3D cleaning tool path generation
CN117300729A (zh) * 2023-10-12 2023-12-29 山东润龙精密机床有限公司 一种基于三轴机床的异型产品法向圆孔高效精密加工方法

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