JPS60108249A - 自由曲面加工用数値制御装置 - Google Patents
自由曲面加工用数値制御装置Info
- Publication number
- JPS60108249A JPS60108249A JP21404383A JP21404383A JPS60108249A JP S60108249 A JPS60108249 A JP S60108249A JP 21404383 A JP21404383 A JP 21404383A JP 21404383 A JP21404383 A JP 21404383A JP S60108249 A JPS60108249 A JP S60108249A
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- JP
- Japan
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- curved surface
- data
- input
- cutting
- numerical control
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明ｋｌ： 、球面、円筒状、ｔｈ円面など一般に媒
介変数で表現される自由曲面を切削加工する多軸数値ｆ
ｕｌｌ ＩＩ装眞に関するものである。
介変数で表現される自由曲面を切削加工する多軸数値ｆ
ｕｌｌ ＩＩ装眞に関するものである。
第１図は、従来から行なわれている自由曲面の切削加工
の手法を説明するための説明図である。
の手法を説明するための説明図である。
この手法は、まず、計詐機（１１上で走る数値制御自動
ブロクラミングシステムによって、作業者（２〕が所望
の曲面を定義し、工具刃先形状・Ｖ工具の送り速度等各
種の切削東件を入力する。これらの入力情報は計算算機
（１）で処理され、所望の精度を確保する工具軌跡を点
列である数値制御データとして、ＮＣテープあるいはメ
モリ等の記憶媒体１３ｉの形で出力される。次にこの記
憶媒体（３１を数値制御装置（４）に入力し、入力され
た点列間を直線あるいは円弧で補間する各制御軸駆動パ
ルスを発生させ、工作機械によって工具と工作物間に所
望の相対運動を行なわせて曲面を切削していた。
ブロクラミングシステムによって、作業者（２〕が所望
の曲面を定義し、工具刃先形状・Ｖ工具の送り速度等各
種の切削東件を入力する。これらの入力情報は計算算機
（１）で処理され、所望の精度を確保する工具軌跡を点
列である数値制御データとして、ＮＣテープあるいはメ
モリ等の記憶媒体１３ｉの形で出力される。次にこの記
憶媒体（３１を数値制御装置（４）に入力し、入力され
た点列間を直線あるいは円弧で補間する各制御軸駆動パ
ルスを発生させ、工作機械によって工具と工作物間に所
望の相対運動を行なわせて曲面を切削していた。
この様な従来の手法によれば、Ｂ１算機ｆｉｌにより数
１直制御データを出力する際、同データは工具の移動座
標値を表わしてセリ、曲面の精度が細かくなると膨大な
データ量になるため、ＮＣテープ等の記憶媒体が大量に
必要となる欠点がある。また、記憶媒体（３）を数値制
御機械に入力する際に、デ−タ量が膨大なために入力時
間がかかること、工具や曲面の精度の変更等に際して、
最初からデータの作成をしな（ではならない等の欠点が
あった。
１直制御データを出力する際、同データは工具の移動座
標値を表わしてセリ、曲面の精度が細かくなると膨大な
データ量になるため、ＮＣテープ等の記憶媒体が大量に
必要となる欠点がある。また、記憶媒体（３）を数値制
御機械に入力する際に、デ−タ量が膨大なために入力時
間がかかること、工具や曲面の精度の変更等に際して、
最初からデータの作成をしな（ではならない等の欠点が
あった。
本発明は、自由曲面を表現する最少限の数値データと、
工具、形状等の切削条件とから数値ｆｌｊｌＪ御装置の
中で数値制御データを実時間で演算によってめ、更にこ
の数値制御データから駆動用数値制御パルスを生成する
ことにより、入力するデータを小量とし、かつ切削条件
の変更が容易な自由曲面刀ロエ用の数値制御１１ｉＩＩ
Ｃ置を提供するものである。
工具、形状等の切削条件とから数値ｆｌｊｌＪ御装置の
中で数値制御データを実時間で演算によってめ、更にこ
の数値制御データから駆動用数値制御パルスを生成する
ことにより、入力するデータを小量とし、かつ切削条件
の変更が容易な自由曲面刀ロエ用の数値制御１１ｉＩＩ
Ｃ置を提供するものである。
第２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図
である。この図ζこおいて、（４）は三軸以上の多軸工
作機械、（５１はデータ入力装置で、曲面定義情報デー
タＡが与えられる第１の入力部（５ａ）と、実際の切削
に必要な切削条件（工具刃先形状、工具の送り速反、四
転数、曲面の精度・荒さ等）データＢが与えられる第２
の入力部（５ｂ）とで構成されＣいる。＋６１は自由曲
面創成演算部で、入力部（５ａ）からの信号を入力して
いる。（７；は工具軌跡演算部で、自由曲面創成演算部
（６１からの信号と、人力部（５ｂ）からの信号を入力
している。破線で囲んだデータ入力装置（５）、自由曲
面ｆｌｕ成演算部１Ｇ）及び工作軌跡演算部（７）は、
多軸工作機械（４１に駆動用制御パルスを出力する数値
制御装置を構成しているつ 第６図は自由曲面の一例を示したものである。
である。この図ζこおいて、（４）は三軸以上の多軸工
作機械、（５１はデータ入力装置で、曲面定義情報デー
タＡが与えられる第１の入力部（５ａ）と、実際の切削
に必要な切削条件（工具刃先形状、工具の送り速反、四
転数、曲面の精度・荒さ等）データＢが与えられる第２
の入力部（５ｂ）とで構成されＣいる。＋６１は自由曲
面創成演算部で、入力部（５ａ）からの信号を入力して
いる。（７；は工具軌跡演算部で、自由曲面創成演算部
（６１からの信号と、人力部（５ｂ）からの信号を入力
している。破線で囲んだデータ入力装置（５）、自由曲
面ｆｌｕ成演算部１Ｇ）及び工作軌跡演算部（７）は、
多軸工作機械（４１に駆動用制御パルスを出力する数値
制御装置を構成しているつ 第６図は自由曲面の一例を示したものである。
自由曲面は、いくつかの（ここでは９個）面要素（ＰＴ
１〜Ｐ ｉ’ ９ ）から形成される。自由曲面の中の
１つの面要素を構成するベクトルは、一般に０乃）ら１
までの間で変化する２つの媒介変数１１．Ｅｌによって
、その多項式と面要素の特徴ベクトルとの線形結合で表
現される。
１〜Ｐ ｉ’ ９ ）から形成される。自由曲面の中の
１つの面要素を構成するベクトルは、一般に０乃）ら１
までの間で変化する２つの媒介変数１１．Ｅｌによって
、その多項式と面要素の特徴ベクトルとの線形結合で表
現される。
例えば第４図に示す三次の次数のＢｅｚｉｅｒ曲而ｆ３
ｅ 面（ｕ、ｖ） は、三次元空間内の１６個の制Ｏ１
ｌベクトル（Ｐｏｏ）〜（Ｐ ｓ ｓ）によって、＋１
１式のように表すことができる。
ｅ 面（ｕ、ｖ） は、三次元空間内の１６個の制Ｏ１
ｌベクトル（Ｐｏｏ）〜（Ｐ ｓ ｓ）によって、＋１
１式のように表すことができる。
５ｅ（１１，ｖ’） ＝ （１−ａ→−ｕ抄ＩＩ （ｉ
−ＵｆＵｐ） ” Ｐ Ｄ Ｏ””””’（１）（０≦
ｕ、 ｖ≦１） （１）式において、Ｅ、Ｆはシフト演算子であって、こ
れを制御ベクトルＰｉｊに操作させることにより、のよ
うに制御ベクトルをそれぞれＵ、υ方向に１つづつシフ
トする。
−ＵｆＵｐ） ” Ｐ Ｄ Ｏ””””’（１）（０≦
ｕ、 ｖ≦１） （１）式において、Ｅ、Ｆはシフト演算子であって、こ
れを制御ベクトルＰｉｊに操作させることにより、のよ
うに制御ベクトルをそれぞれＵ、υ方向に１つづつシフ
トする。
以上のことから、第３図の自由曲面Ｓは、各面要素の数
、各面要素それぞれのつながり関係および各面要素の１
６個の制御ベクトルυ）ら表現される。
、各面要素それぞれのつながり関係および各面要素の１
６個の制御ベクトルυ）ら表現される。
第２図において、自由曲面創成演算部（６１は、入力部
（５ａ）を介して与えられる曲面定義情報データＡをも
とに、各面要素内の座標値を（１）式から演算する。入
力部（５ｂ）に与えられる切削条件データＢは、作業者
が直接入力するもので、曲面定義情報データＡから分離
されており、これにより、曲面の切削条件だけを自由に
変更可能としている。
（５ａ）を介して与えられる曲面定義情報データＡをも
とに、各面要素内の座標値を（１）式から演算する。入
力部（５ｂ）に与えられる切削条件データＢは、作業者
が直接入力するもので、曲面定義情報データＡから分離
されており、これにより、曲面の切削条件だけを自由に
変更可能としている。
工作軌跡演算部（７）は、自由曲面創成演算部（６１か
らの演算結果と、入力部（５ｂ）からの切削条件データ
Ｂとを基にして所定の演算を行ない、実際の工、具の軌
跡を点列として出力する。
らの演算結果と、入力部（５ｂ）からの切削条件データ
Ｂとを基にして所定の演算を行ない、実際の工、具の軌
跡を点列として出力する。
第５図は、工作軌跡演算部（７）の機能について説明す
るための図である。１１１式のように表現された面要素
において、この曲面の媒介変数ｕｐ ｖ方向の接線ベク
トルは、それぞれ（３）式、４式で表わされる。
るための図である。１１１式のように表現された面要素
において、この曲面の媒介変数ｕｐ ｖ方向の接線ベク
トルは、それぞれ（３）式、４式で表わされる。
Ｓｕ ＝ ３（１−ｕ＋ｕＥ）２（１−ｖ十ｖＦ）”
（Ｒｏ−Ｐｏｏ ） −（３１Ｓｖ ｚ ３（１−ｕ十
ｕＥ）” （１−ｖ十ｖＩ；’）” （Ｐｏｓ−Ｐｏｏ
） ・＝（４１また、曲面の法線ベクトルηは（５）
式で表わされる。
（Ｒｏ−Ｐｏｏ ） −（３１Ｓｖ ｚ ３（１−ｕ十
ｕＥ）” （１−ｖ十ｖＩ；’）” （Ｐｏｓ−Ｐｏｏ
） ・＝（４１また、曲面の法線ベクトルηは（５）
式で表わされる。
Ｓ、ｕＸＳｖ
η＝□・・−・・−・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（５）ｌｓｕ Ｘ Ｓｌｌ
ｌ いま、第５図において、曲ｌ１ｌＩ要素ｓｅを平面ＰＬ
Ｋ沿りて、平面Ｐｔ、と曲面要素Ｓとの交線が切削軌跡
となるようにボールエンドミルで切削−Ｊ−るものとし
、そのときの球形の工具先端の中心軌跡をめる場合を想
定する。まず、曲面要素Ｓｅを所望精度を満たすように
十分細かに媒介変数ｕｔ ｖで分割し、平面Ｐｔ、と媒
介変数曲線との交点Ｃをめておく。そして点Ｃにおいて
、（５）式から法線ベクトルをめ、この法線ベクトル上
で曲面よルボール半径分だけ離れた点Ｎを得れば、それ
が工具軌跡となる。
・・・・・・・・・・・・・（５）ｌｓｕ Ｘ Ｓｌｌ
ｌ いま、第５図において、曲ｌ１ｌＩ要素ｓｅを平面ＰＬ
Ｋ沿りて、平面Ｐｔ、と曲面要素Ｓとの交線が切削軌跡
となるようにボールエンドミルで切削−Ｊ−るものとし
、そのときの球形の工具先端の中心軌跡をめる場合を想
定する。まず、曲面要素Ｓｅを所望精度を満たすように
十分細かに媒介変数ｕｔ ｖで分割し、平面Ｐｔ、と媒
介変数曲線との交点Ｃをめておく。そして点Ｃにおいて
、（５）式から法線ベクトルをめ、この法線ベクトル上
で曲面よルボール半径分だけ離れた点Ｎを得れば、それ
が工具軌跡となる。
このような演算を工作ｆ！、距ｊ演ｎ部（７）ご行ない
、得ら七Ｌ／、二点列間を直線゛ｅ補］Ｓ１シ、各ｆｊ
：Ｊ御軸駆動軸駆動パルスジ咄下１￥：イＪＪ ４ｙｒ
４ ｆ＝Ｊｉに出力づる。’、ｉ、’ Ｊ６、第５：凶
に８いて、に具４″）中心１油が平曲Ｐｔ、１−°」を
杉！助する場合、−ど： １ｉ＋１ ｐｂ が１」１６
曲面を作−）゛Ｃ輪都（刀削を行なう、１−合、あるい
はフラットエンドミルで５軸曲面加工を行；’、、ｌ：
・５場合等にも、類似の実時間演ｊｔ−によ′つてλ
（値制御卸データ１．筏値ｉａｉ制御パルスを生成する
ことができろ。よぐ、自由曲面が他の表現方式、例えば
、Ｃ００ＩＩＩＩの曲面、Ｂ −Ｓｐｌ ｉｎｅ 曲面
、Ｇｒｅ−ｇｏｒｙ １ｉｌ１面などの場ａでも、同様
の手法で実行できる。
、得ら七Ｌ／、二点列間を直線゛ｅ補］Ｓ１シ、各ｆｊ
：Ｊ御軸駆動軸駆動パルスジ咄下１￥：イＪＪ ４ｙｒ
４ ｆ＝Ｊｉに出力づる。’、ｉ、’ Ｊ６、第５：凶
に８いて、に具４″）中心１油が平曲Ｐｔ、１−°」を
杉！助する場合、−ど： １ｉ＋１ ｐｂ が１」１６
曲面を作−）゛Ｃ輪都（刀削を行なう、１−合、あるい
はフラットエンドミルで５軸曲面加工を行；’、、ｌ：
・５場合等にも、類似の実時間演ｊｔ−によ′つてλ
（値制御卸データ１．筏値ｉａｉ制御パルスを生成する
ことができろ。よぐ、自由曲面が他の表現方式、例えば
、Ｃ００ＩＩＩＩの曲面、Ｂ −Ｓｐｌ ｉｎｅ 曲面
、Ｇｒｅ−ｇｏｒｙ １ｉｌ１面などの場ａでも、同様
の手法で実行できる。
第６図は、本発明による自由曲面切削手法を第１図従来
例のものご対比し−Ｃ示した図である。本発明に３いて
は、まず、言１算機（１１上で走る目出曲面創作シスチ
ン・によって、作業者（２ａ）が所望の曲面を定義し、
この曲面１ｉ１１成に必要な曲面定義情報を作り出ず。
例のものご対比し−Ｃ示した図である。本発明に３いて
は、まず、言１算機（１１上で走る目出曲面創作シスチ
ン・によって、作業者（２ａ）が所望の曲面を定義し、
この曲面１ｉ１１成に必要な曲面定義情報を作り出ず。
Ｃの情報は、列えばフ１」ツピーデイスクのような記憶
媒体（３１を使って、本発明に係る数値制御装置（８）
に入力する。実際の切削加工に携わる作業者（２ｂ）は
、工具刃先形状や工具の送り速度など所望の切削条件を
数値制御装置（８）に入力し、この数値制御装置（８１
の発生ずる各制御軸駆動パルスが工作機械（４）に入力
され、工具と工作物間に所望の相対運動を行なわせて曲
面を切削する。
媒体（３１を使って、本発明に係る数値制御装置（８）
に入力する。実際の切削加工に携わる作業者（２ｂ）は
、工具刃先形状や工具の送り速度など所望の切削条件を
数値制御装置（８）に入力し、この数値制御装置（８１
の発生ずる各制御軸駆動パルスが工作機械（４）に入力
され、工具と工作物間に所望の相対運動を行なわせて曲
面を切削する。
以上ｎ（？１明したように、本発明によれば、数値制御
装置内に自由曲面創成機能を有しているので、入力させ
るデータは少量でよく、また、切削条件データは、自由
曲面定義データとは分離して入力するもので、切削条件
の変更が容易であり、曲面設計から曲面加工までの作業
時間を大巾に短縮させることができる。
装置内に自由曲面創成機能を有しているので、入力させ
るデータは少量でよく、また、切削条件データは、自由
曲面定義データとは分離して入力するもので、切削条件
の変更が容易であり、曲面設計から曲面加工までの作業
時間を大巾に短縮させることができる。
第１図は従来の切削加工の手法の一例を示す説明図、第
２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図、
第３図及び第４図は自由曲面についての説明図、第５図
は工作軌跡演算部の機能についての説明図、第６図は本
発明ｔこよる切削加工の手法の説明図である。 （１し・１ｉｔ３ｖ機、（２）・・・作業者、（３）・
・・記憶媒体、（４１・・・工作機械、（５ｊ・・・入
力装置、（６１・・・自由曲面割成演算部、（７）・・
・工作軌跡演算部、＋＋３１・・・数値制御ＩＬ代理人
弁理士 木 村 三 朗 第１図 第 ３ 図 第４図 第５図
２図は本発明に係る装置の一例を示す構成ブロック図、
第３図及び第４図は自由曲面についての説明図、第５図
は工作軌跡演算部の機能についての説明図、第６図は本
発明ｔこよる切削加工の手法の説明図である。 （１し・１ｉｔ３ｖ機、（２）・・・作業者、（３）・
・・記憶媒体、（４１・・・工作機械、（５ｊ・・・入
力装置、（６１・・・自由曲面割成演算部、（７）・・
・工作軌跡演算部、＋＋３１・・・数値制御ＩＬ代理人
弁理士 木 村 三 朗 第１図 第 ３ 図 第４図 第５図
Claims (1)
- （１）自由曲面を表現する数値データが入力される第１
の人力装置６と、前記自由曲面を切削するだめの切削条
件データが入力される第２の入力装置と、前記第１の入
力装置ｉｆｔ’を介して入力される数値データから前記
自由曲面を創成する演算部と、この演算部で創成された
自由曲面と前記第２の入力装置を介して入力される切削
条件データとから工具の軌跡を演クーし、多軸工作機械
に駆動用制御パルスを出力する工作軌跡演９一部とで構
成された自由曲面加工／Ｉ＋数値制イＭｌ装首。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21404383A JPS60108249A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 自由曲面加工用数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21404383A JPS60108249A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 自由曲面加工用数値制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60108249A true JPS60108249A (ja) | 1985-06-13 |
Family
ID=16649324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21404383A Pending JPS60108249A (ja) | 1983-11-16 | 1983-11-16 | 自由曲面加工用数値制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60108249A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176424A (en) * | 1988-06-10 | 1993-01-05 | Mazda Motor Corporation | Automobile seat assembly |
-
1983
- 1983-11-16 JP JP21404383A patent/JPS60108249A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5176424A (en) * | 1988-06-10 | 1993-01-05 | Mazda Motor Corporation | Automobile seat assembly |
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