JPS6364109A - Processing information generating system for free curved surface removing tool interference - Google Patents

Processing information generating system for free curved surface removing tool interference

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JPS6364109A
JPS6364109A JP20855186A JP20855186A JPS6364109A JP S6364109 A JPS6364109 A JP S6364109A JP 20855186 A JP20855186 A JP 20855186A JP 20855186 A JP20855186 A JP 20855186A JP S6364109 A JPS6364109 A JP S6364109A
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伸夫 佐々木
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Abstract

PURPOSE:To generate tool path data to satisfy a processing accuracy at a high speed by generating an off-setting polyhedron from a three-dimensional free curved surface and selecting necessary X coordinate of a picture element corresponding to the intersection of a lattice on XY coordinate plane. CONSTITUTION:A three-dimensional free curved surface from an input device 4 is divided for a picture element for cutting by a free curved surface generating system 1, and a polyhedron off-set from a free curved surface is generated in accordance with a tool shape. Based on the polyhedron, a tool path generating system 2 for cutting curved surface calculates a Z coordinate value corresponding to respective intersection coordinates of a lattice set at the prescribed interval on a plane in a projection graphic to the XY coordinate plane of respective picture elements. The maximum value out of plural Z coordinate values to belong to the same intersection is selected and a tool path is obtained by corresponding to the XY coordinates. Thus, the interference and non-interference of a tool are decided, and tool path data to satisfy a necessary processing accuracy can be generated based on a sufficient data quantity at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は3次元自由曲面をNCマシニングセン〔発明の
概要〕 3次元自由曲面のデータから数値制御工作機械用の工具
径路データを生成する際に、切削用面素から成る多面体
返信を行い、面素を一つずつ取出してその面内に限定さ
れたXY平面上の格子状サンプリング点にて面素のZ座
標を得て、同一サンプリング点に関し複数のZ座標があ
る場合には最大値をとって工具径路のデータとすること
により、工具干渉を除去することを特徴とし、データの
生成効率を改善して高速処理を可能としたシステムであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention is an NC machining machine that uses a three-dimensional free-form surface. [Summary of the Invention] When generating tool path data for a numerically controlled machine tool from data of a three-dimensional free-form surface Next, a polyhedral response consisting of surface elements for cutting is performed, the surface elements are extracted one by one, and the Z coordinates of the surface elements are obtained at grid-like sampling points on the XY plane limited within that plane, and the same sampling point is This system is characterized by eliminating tool interference by taking the maximum value when there are multiple Z coordinates and using it as tool path data.This system improves data generation efficiency and enables high-speed processing. be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

計算機内部で3次元自由曲面のデータを扱い、これらの
データから最終的な製品又は金型をNC工作機械等で自
動加工するためのNCデータ(工具径路データ)を生成
するCAD/CAMシステムが実用化されつつある。
A CAD/CAM system that handles three-dimensional free-form surface data inside a computer and generates NC data (tool path data) for automatically machining final products or molds using NC machine tools, etc. is now in practical use. It is becoming more and more popular.

工具径路生成の一手法として従来から知れているものに
A P T (Auto+natically Pro
grammed Toolg)がある。APTの主体は
英語に類似した記述様式を持つ多軸輪郭制御用の汎用自
動プログラミング言語である。この言語は、工作物と工
具の幾何学的形状、工作物に対する工具の運動の外、工
作殿械の機能、許容誤差、算術計算などに関する命令、
定義を含む。この言語で記述したプログラムを大型コン
ピュータにかけると、NCテープを出力することができ
る。
One of the conventionally known methods of tool path generation is APT (Auto + naturally Pro).
There is a grammed tool). The main body of APT is a general-purpose automatic programming language for multi-axis contour control with a writing style similar to English. This language contains instructions regarding the geometry of the workpiece and tool, the movement of the tool relative to the workpiece, the functionality of the machine tool, tolerances, arithmetic calculations, etc.
Contains definitions. When a program written in this language is run on a large computer, it is possible to output NC tape.

一方、計算機内で製品外径等の曲面を扱う場合、形状の
制御性が良い(変形や修正が容易)とか計算が容易であ
ると云った設計に好ましい性質を持つBez ier式
とかB−3pline式を用いたパラ、メトリックな表
現形式が良く使われている。
On the other hand, when handling curved surfaces such as the outer diameter of a product in a computer, the Bezier formula or B-3pline has favorable properties for design such as good shape controllability (easy deformation and modification) and easy calculation. Parametric and metric expressions using formulas are often used.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

工具径路生成に内在する最も根本的な問題は、加工精度
を考慮したデータ生成の効率の問題及び工具干渉判定の
問題である。
The most fundamental problems inherent in tool path generation are the problem of data generation efficiency considering machining accuracy and the problem of tool interference determination.

上述のAPTは、ユーザが工具往路を指示(プログラム
)し、その結果自由曲面の切削データが生成されるもの
であって、計算機内で生成された幾何モデルから自動的
に工具径路を生成するものではない。本来CA D /
 CA Mシステムは、設計時の形状情報を加工へ伝達
するから全体として効率が良くなるのであって、APT
のように設計は別に行われ、要求形状を意識しながら加
工用の工具径路をプログラムするのでは効率向上が望め
ない。
In the APT described above, the user instructs (programs) the tool forward path, and as a result, cutting data for a free-form surface is generated, and the tool path is automatically generated from the geometric model generated within the computer. isn't it. Originally CAD/
The CAM system improves overall efficiency by transmitting shape information during design to processing, and APT
Design is done separately, and efficiency cannot be improved if the tool path for machining is programmed with the required shape in mind.

一方、パラメトリックに表現された曲面は、座標系に依
存しないため形状定義には都合が良い。
On the other hand, a parametrically expressed curved surface is convenient for shape definition because it does not depend on the coordinate system.

しかし曲面を切削する工作機械は座標系が決まっている
ため、計算機内で生成した曲面データから加工データ(
工具径路データ)に精度良く変換することができない。
However, since the coordinate system of machine tools that cut curved surfaces is fixed, machining data (
(Tool path data) cannot be converted with high accuracy.

このため加工精度が低下する。For this reason, machining accuracy decreases.

またパラメトリック表現に基いて直接切削加工すると、
工具又は工具ホルダと仕上形状との干渉(衝突)をチェ
ックすることが技術的に困難で、必要部分を切削してし
まう不都合が生じる。
In addition, when directly cutting based on parametric expression,
It is technically difficult to check for interference (collision) between the tool or tool holder and the finished shape, resulting in the inconvenience of cutting off the necessary portion.

他に知られている多面体近似による曲面表現では、処理
能力を越えるような膨大なデータを扱わないと十分な加
工精度が得られない。従って実用に耐える程の実短時間
での加工データの生成は到底望めない。高速処理を行う
ために曲面表現のデータ数を少なくすると、加工精度が
粗くなり、設計された曲面の公差を満足することができ
なくなる。
In other known methods of surface representation using polyhedral approximation, sufficient machining accuracy cannot be obtained unless a huge amount of data that exceeds the processing capacity is handled. Therefore, it is impossible to expect to generate processing data in a short time that is practical. If the number of data representing the curved surface is reduced in order to perform high-speed processing, the processing accuracy will become rough, making it impossible to satisfy the designed tolerance of the curved surface.

本発明は上述の問題にかんがみ、工具の干渉、非干渉を
判定しながら必要な加工精度を満足する工具径路データ
を高速で生成させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to generate tool path data that satisfies required machining accuracy at high speed while determining tool interference and non-interference.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は3次元自由曲面を表現したデータを加工してN
Cミーリングマシンのような少なくとも3軸制御の数値
制御工作機械用の工具径路データを生成するシステムで
ある。
The present invention processes data representing a three-dimensional free-form surface to
This is a system that generates tool path data for a numerically controlled machine tool that controls at least three axes, such as a C-milling machine.

自由曲面を切削用面素に分割し且つ工具の形状に応じて
自由曲面からオフセットさせたオフセット多面体を生成
する手段を備える。
A means is provided for dividing the free-form surface into cutting surface elements and generating an offset polyhedron offset from the free-form surface according to the shape of the tool.

上記各面素のXY座標平面上への投影図形内において、
XY座標平面上に所定間隔で設定された格子の各交点に
対応する上記面素上の点のZ軸座標値を算出する手段を
備えている。
In the projected figure of each surface element above on the XY coordinate plane,
Means is provided for calculating the Z-axis coordinate value of a point on the plane element corresponding to each intersection of a grid set at predetermined intervals on the XY coordinate plane.

同一交点に属する複数の上記Z軸座標値のうちの最大値
を選択して交点のXY座標に対応させて記憶する手段(
メモリ)を備えている。
Means for selecting the maximum value of the plurality of Z-axis coordinate values belonging to the same intersection point and storing it in correspondence with the XY coordinates of the intersection point (
memory).

更に、上記記憶手段の記憶内容に基いてXYZの3軸方
向に工具を制御するための工具径路データを生成する手
段を具備する。
The apparatus further includes means for generating tool path data for controlling the tool in the three axes of XYZ based on the contents stored in the storage means.

〔作用〕[Effect]

直交座標系(XYZ軸)を持つ3軸制御の数値制御工作
機械に最も適した工具径路生成システムであり、直交座
標系において工具干渉除去処理を高速に実行する。
This is a tool path generation system most suitable for 3-axis numerically controlled machine tools with an orthogonal coordinate system (XYZ axes), and performs tool interference removal processing at high speed in an orthogonal coordinate system.

オフセント多面体を生成する処理と工具径路をオフセッ
ト多面体から求める処理とを分離させていて、工具径路
は直交座標系で求められるが、オフセット多面体の生成
はBez ier曲面、B −5pline曲面、Co
ons曲面等の幾何曲面の表現形式に基くことができる
。従って曲面表現のデータ構造に依存せずに、多種多様
な曲面の加工が可能となる。
The process of generating an offset polyhedron and the process of calculating the tool path from the offset polyhedron are separated, and the tool path is calculated using an orthogonal coordinate system, but the generation of the offset polyhedron uses Bezier surface, B-5pline surface, Co
It can be based on a representation format of a geometric surface such as an ons surface. Therefore, it is possible to process a wide variety of curved surfaces without depending on the data structure of the curved surface representation.

また加工物が複数の曲面で構成されていても、単一の曲
面と同様に扱うことができる。
Furthermore, even if the workpiece is composed of multiple curved surfaces, it can be handled in the same way as a single curved surface.

工具径路はXY座標平面上の格子点におけるZ座標値の
形に変換されるので、スキャンラインや等直線等に沿う
種々の工具径路を曲面に応じて設定することができる。
Since the tool path is converted into the form of Z coordinate values at lattice points on the XY coordinate plane, various tool paths along scan lines, equal straight lines, etc. can be set according to the curved surface.

またオフセット多面体を構成する面素の1つことに工具
干渉の除去処理を一回だけ行い、重複した演算処理が生
じないから、効率よく、高速に工具径路データが生成さ
れる。
Furthermore, tool interference removal processing is performed only once on one of the surface elements constituting the offset polyhedron, and no redundant calculation processing occurs, so tool path data can be generated efficiently and at high speed.

〔実施例〕〔Example〕

<C,、ニジステム全体の構成〉 第1図に実施例のCAD/CAMシステムの全体構成を
示す。第1図において自由曲面生成処理システム1は、
CADに相当する部分で、目的物の3次元自由曲面を表
現する幾何モデルの形状データをオペレータの入力操作
に基いて生成し、ファイルに蓄積する。目的物は機械加
工部品やモールド金型である。
<C. Overall configuration of the system> FIG. 1 shows the overall configuration of the CAD/CAM system of the embodiment. In FIG. 1, the free-form surface generation processing system 1 is
In the part corresponding to CAD, shape data of a geometric model expressing the three-dimensional free-form surface of the object is generated based on input operations by an operator, and is stored in a file. The objects are machined parts and molds.

作成された形状データは、自由曲面切削用工具径路生成
システム2において加工データ、即ち切削工具の移動径
路を決定するデータに変換される。
The generated shape data is converted into machining data, that is, data for determining the movement path of the cutting tool, in the free-form surface cutting tool path generation system 2.

加工データはフロッピーディスクに落とされ、NCミー
リングマシン3(NCフライス盤又はマシニングセンタ
)にフロッピーディスクを装着することにより、自動加
工が行われる。
The processing data is downloaded to a floppy disk, and automatic processing is performed by loading the floppy disk into the NC milling machine 3 (NC milling machine or machining center).

自由曲面生成処理システム1及び自由曲面切削用工具径
路システム2の実体はコンピュータであり、ユーザイン
ターフェイスのために、キーボードやディジタイザ等の
入力装置4及びCRT等のディスプレイ装置5が付属し
ている。
The free-form surface generation processing system 1 and the free-form surface cutting tool path system 2 are actually computers, and are attached with an input device 4 such as a keyboard or a digitizer, and a display device 5 such as a CRT for a user interface.

工具径路生成システム2は、 (1)、自由曲面の形状精度 (2)、自由曲面の表面粗度(表面あらさ)(3)、工
具干渉チェック を考慮し且つ高速に加工データを生成するように工夫さ
れたアルゴリズムで動作する。
The tool path generation system 2 takes into account (1) the shape accuracy of the free-form surface (2), the surface roughness of the free-form surface (3), and tool interference check, and generates machining data at high speed. It works with a devised algorithm.

くG2 :工具径路生成システムの構成〉第2図に示す
ように、工具径路生成システムは順次又は平行して起動
される複数のプログラムモジュールを含む。各プログラ
ムモジュールは専用のデータプロセッサと考えることが
できるので、以下プロセッサと称する。
G2: Configuration of tool path generation system> As shown in FIG. 2, the tool path generation system includes a plurality of program modules that are activated sequentially or in parallel. Each program module can be thought of as a dedicated data processor and will therefore be referred to hereinafter as a processor.

まず予備処理段階で起動されるのが、精度決定プリプロ
セッサ21及び面粗度決定プリプロセッサ22である。
First, the accuracy determination preprocessor 21 and the surface roughness determination preprocessor 22 are activated in the preliminary processing stage.

精度決定プリプロセッサ21は、目的加工物に対して指
定された公差に基いて、CAD段階で生成された幾何モ
デルの曲面を多数の四辺形(又は三角形)に分割してす
るための分割細度を決定する。この多面体分割により、
公差内で近位された切削形状(切削モデル)を生成する
ことができる。公差を考慮した多面体近似により、必要
以上に高精度でなくしかも設計仕様を満足する切削加工
を実行するための最適工具径路を決定することができる
The precision determination preprocessor 21 determines the division fineness for dividing the curved surface of the geometric model generated in the CAD stage into a large number of quadrilaterals (or triangles) based on the tolerance specified for the target workpiece. decide. With this polyhedral division,
Cutting shapes (cutting models) that are approximated within tolerances can be generated. By polyhedral approximation that takes tolerances into consideration, it is possible to determine an optimal tool path for performing cutting that is not unnecessarily highly accurate and satisfies design specifications.

幾何曲面の曲率半径ρとその中心から近似多面体までの
距離との誤差をδとするとき、式1式% によるδが指定公差内となるように近似多面体の個々の
一辺の大きさ!、つり幾何モデル曲面上のサンプリング
巾を定めるのが仕上げ精度プリプロセッサ21である。
When the error between the radius of curvature ρ of the geometric surface and the distance from its center to the approximate polyhedron is δ, the size of each side of the approximate polyhedron is determined so that δ according to equation 1 is within the specified tolerance! , the finishing accuracy preprocessor 21 determines the sampling width on the hanging geometric model curved surface.

工具径路は生成された多面体上に設定される。The tool path is set on the generated polyhedron.

つまり工具は空間内の点から点へ微細に直線運動しなが
ら曲面を切削する。このような切削加工は通常の3軸制
御NCミーリングマシンで実現できる。
In other words, the tool cuts a curved surface while moving minutely in a straight line from point to point in space. Such cutting processing can be realized with a normal three-axis controlled NC milling machine.

なお実際の工具径路は、加工面に対して工具の刃先から
工具中心(工具移動の指令位W)までオフセットした仮
想のオフセット多面体上に設定される。
Note that the actual tool path is set on a virtual offset polyhedron offset from the cutting edge of the tool to the tool center (command position W for tool movement) with respect to the machining surface.

次に面粗度決定プリプロセッサ22は、目的加工物に対
して指定された表面あらさに基いて、工具の送り巾(送
りピンチ)を決定する。一般に工具送り巾が狭ければ、
表面はよりなめらかに切削される。しかし工具送り中を
1/2にすれば、工具径路を規定するデータ量は2倍に
なる。従って最小の工具径路データで所要の仕上げ表面
あらさを得るために、工具送り巾は最適に設定されなけ
ればならない。面粗度決定プリプロセッサ22では、与
えられた表面あらさを満足する工具送り巾を算出するた
めのアルゴリズムを含む。
Next, the surface roughness determination preprocessor 22 determines the feed width (feed pinch) of the tool based on the surface roughness specified for the target workpiece. Generally, if the tool feed width is narrow,
The surface is cut more smoothly. However, if the time during tool feeding is reduced to 1/2, the amount of data defining the tool path will double. Therefore, the tool feed width must be set optimally to obtain the required finished surface roughness with minimum tool path data. The surface roughness determination preprocessor 22 includes an algorithm for calculating a tool feed width that satisfies a given surface roughness.

ボールエンドミルを(半径R)切削工具として使用する
場合、面粗度決定プリプロセッサ22は、加工面上の削
り残し量の高さHが指定表面あらさを満足するように、
式 %式% を用いて工具送り巾Δを決定する。
When using a ball end mill as a (radius R) cutting tool, the surface roughness determination preprocessor 22 determines the roughness so that the height H of the amount of uncut material on the machined surface satisfies the specified surface roughness.
Determine the tool feed width Δ using the formula %.

これらの精度決定プリプロセッサ21及び面粗度決定プ
リプロセッサ22によって得られたオフセット多面体の
分割細度及び工具送りピッチのデータは、荒削り用プロ
セッサ23及び仕上削り用プロセッサ24から成る工具
径路生成プロセッサに渡され、これらに基いて幾何モデ
ルの曲面データが順次処理されて、工具径路データが最
終的に生成される。なお荒削りと仕上げ削りとは、工具
の大きさと送り巾及び仕上代の有無が夫々異なるのみで
、データ処理アルゴリズムは同一と考えてよい。また荒
削りプロセスにおいては、公差及び面粗度について考慮
しなくてよい。
The data on the division fineness of the offset polyhedron and the tool feed pitch obtained by the accuracy determination preprocessor 21 and the surface roughness determination preprocessor 22 are passed to a tool path generation processor consisting of a rough cutting processor 23 and a finishing processor 24. , based on these, the curved surface data of the geometric model is sequentially processed to finally generate tool path data. Note that rough machining and finish machining differ only in the size of the tool, the feed width, and the presence or absence of a finishing allowance, and the data processing algorithm can be considered to be the same. Additionally, tolerances and surface roughness do not need to be considered during the rough cutting process.

これらの工具径路生成のプロセッサ23.24の最も重
要な機能は工具干渉を回避した工具径路を決定すること
である。工具干渉は工具外径が大きい荒削りプロセスで
最も生じ易い。更に、工具径路生成アルゴリズムを工夫
することにより、これらのプロセッサ23.24におい
て高速に工具径路を生成することができるようになって
いる。
The most important function of these tool path generation processors 23, 24 is to determine a tool path that avoids tool interference. Tool interference is most likely to occur during rough cutting processes where the outside diameter of the tool is large. Furthermore, by devising the tool path generation algorithm, these processors 23 and 24 can generate tool paths at high speed.

生成された工具径路データは、荒削り及び仕上げ削りの
順にフロッピーディスク等を媒体として第1図のNCミ
ーリングマシン3に渡され、ブロック素材に対してミー
リング(フライス)切削加工が実行される。
The generated tool path data is sent to the NC milling machine 3 shown in FIG. 1 using a floppy disk or the like as a medium in the order of rough cutting and finishing, and milling is performed on the block material.

なお第2図に示す工具径路生成システムには、パラメー
タ切削用プロセッサ25が付属していて、パラメータ表
現の原曲面形状データに基いて直接に切削加工すること
も可能になっている。このプロセッサ25では工具干渉
チェックを行わないが、干渉が生じないと予測できる曲
面については、曲面形状に応じてパラメータ切削を選択
することができる。
Note that the tool path generation system shown in FIG. 2 is attached with a parameter cutting processor 25, and it is also possible to directly perform cutting based on the original curved surface shape data expressed in parameters. Although this processor 25 does not perform a tool interference check, for curved surfaces for which it is predicted that no interference will occur, parameter cutting can be selected depending on the shape of the curved surface.

更に工具径路生成システムは、工具径路表示プロセッサ
26及び干渉箇所表示プロセッサ27を含む。これらの
プロセッサによる3次元画像表示により、工具径路や工
具干渉を視覚で認識することができる。
Furthermore, the tool path generation system includes a tool path display processor 26 and an interference location display processor 27. By displaying three-dimensional images by these processors, tool paths and tool interference can be visually recognized.

工具径路生成システムの各プロセッサ又はプリプロセッ
サは、ユーザインターフェイスモジュール28を通じて
入出力機器とデータの出し入れを行うこと力χできる。
Each processor or preprocessor of the tool path generation system can communicate data to and from input/output equipment through the user interface module 28.

キーボードやディスプレイ、XYプロッタ等の入出力機
器を使用して、オペレータは各プロセッサを動作させ、
処理結果を得ることができる。
Operators operate each processor using input/output devices such as keyboards, displays, and XY plotters.
Processing results can be obtained.

第3図に第2図の工具径路生成システムの処理フローチ
ャートを示す。まず曲面データを計算機ファイルから読
込む(入力PL)。次に曲面データを表示してデータを
確認する(表示P2)。次に荒削り用プロセスに進み、
荒削り用工具径路を生成させる。荒削りプロセスではま
ず仕上代と工具径を指定する(操作P3)。これらの指
定値と曲面データとに基いて、工具干渉を回避した工具
径路を荒削り用プロセッサ23 (ルーチンP4)で生
成する。これにより生成されたデータにより、荒削り用
工具径路、切削開始点、切削終了点を表示する(表示P
5)、このとき不可避の工具干渉箇所があったならばこ
れを表示する(表示P6)。
FIG. 3 shows a processing flowchart of the tool path generation system of FIG. 2. First, curved surface data is read from a computer file (input PL). Next, the curved surface data is displayed and the data is confirmed (display P2). Next, proceed to the roughing process,
Generates a tool path for rough cutting. In the rough cutting process, first, the finishing allowance and tool diameter are specified (operation P3). Based on these specified values and the curved surface data, the rough cutting processor 23 (routine P4) generates a tool path that avoids tool interference. Using the data generated, the rough cutting tool path, cutting start point, and cutting end point are displayed (display P
5) If there is an unavoidable tool interference location at this time, it is displayed (display P6).

工具干渉が生じた場合(判断P7)、工具径を変更する
ために操作P3に戻り、再度工具径路の生成を実行する
If tool interference occurs (judgment P7), the process returns to operation P3 to change the tool diameter and generates the tool path again.

判断P7で工具干渉が無いと判定されると、次の仕上げ
削りプロセスに進む。このプロセスでは、まず仕上げ工
具径を指定する(操作P8)。更に登録されている一般
公差テーブルの公差等級(許容公差)を指定する(操作
P9)。次に仕上げ精度決定のプリプロセッサ21 (
ルーチンPIO)を起動し、指定された公差テーブルと
切削寸法との照合により、仕上げ精度(オフセット多面
体への分割細度)を決定する。更に設計図面に指定され
た面粗度値を入力する(操作P11)。この面粗度指定
値により、工具送り巾が仕上げ面粗度決定プリプロセッ
サ22(ルーチンP12)によって決定される。
If it is determined in determination P7 that there is no tool interference, the process proceeds to the next finishing process. In this process, first, the finishing tool diameter is specified (operation P8). Furthermore, the tolerance class (allowable tolerance) of the registered general tolerance table is specified (operation P9). Next, the preprocessor 21 (
The finishing accuracy (fineness of division into offset polyhedrons) is determined by starting the routine PIO) and comparing the specified tolerance table with the cutting dimensions. Furthermore, the surface roughness value specified in the design drawing is input (operation P11). Based on this specified surface roughness value, the tool feed width is determined by the finished surface roughness determination preprocessor 22 (routine P12).

次に許容公差及び指定面粗度により決定された多面体の
分割細度及び工具送り巾のデータに基いて、仕上削り用
プロセッサ24(ルーチンP13)を起動させ、仕上削
り用工具径路を生成させる。
Next, the finishing milling processor 24 (routine P13) is activated to generate a finishing milling tool path based on the polyhedral division fineness and tool feed width data determined by the allowable tolerance and designated surface roughness.

生成された工具径路データにより、仕上削り用工具径路
を表示させると共に、工具干渉箇所を表示させる(表示
P14、PI3)、工具干渉が生じていたなごば、判断
P16から操作P8に戻り、部分的に仕上げ工具径路を
変更し、再度工具径路を生成させる。この工具変更によ
り干渉が除去されれば、生成した工具径路データをファ
イルに書込んで一連の処理が終了する。
Using the generated tool path data, the tool path for finishing cutting is displayed, and the tool interference location is also displayed (display P14, PI3). Change the finishing tool path and generate the tool path again. If the interference is removed by this tool change, the generated tool path data is written to a file and the series of processes ends.

くG3 :工具径路生成プロセスの基本概念〉荒削り用
プロセッサ23及び仕上削り用プロセッサ24から成る
工具径路生成プロセスは、基本的には幾何モデルの曲面
データからオフセント多面体を生成し、この多面体から
工具干渉の無い工具径路データを高速に生成する手順で
ある。
G3: Basic concept of tool path generation process> The tool path generation process, which consists of the rough cutting processor 23 and the finish cutting processor 24, basically generates an offset polyhedron from the curved surface data of the geometric model, and then calculates tool interference from this polyhedron. This is a procedure for quickly generating tool path data without

第4図のようにボールエンドミル10で自由曲面Sの点
Aを切削する場合、点Aは自由曲面とボールエンドミル
の刃面との接点となる。この場合、ボールエンドミル1
0の球部の中心Oと点Aを結ぶベクトルAOは自由曲面
の点Aにおける法線ベクトルになる。このベクトルをオ
フセットベクトルと称する。
When cutting point A of the free-form surface S with the ball end mill 10 as shown in FIG. 4, point A becomes the contact point between the free-form surface and the blade surface of the ball end mill. In this case, ball end mill 1
The vector AO connecting the center O of the sphere of 0 and the point A becomes the normal vector at the point A of the free-form surface. This vector is called an offset vector.

−mには曲面上にある点におけるオフセットベクトルと
は、その点を始点とし、その点を切削するために工具を
接触させたとき、工具内に定めた基準点が終点となるベ
クトルでしる。ベクトルFは一般に法線ベクトルnの関
数F (n)である。
-m indicates that the offset vector at a point on a curved surface is a vector that starts from that point and ends at the reference point set in the tool when the tool is brought into contact to cut that point. . Vector F is generally a function F (n) of normal vector n.

ボールエンドミルの場合、F (n)=rH(rは球面
部の半径)となる。
In the case of a ball end mill, F (n) = rH (r is the radius of the spherical part).

自由曲面上の総ての点においてオフセットベクトルを考
えると、その終点は一つの曲面を形成する。この曲面を
オフセント曲面と称すと、明らかに工具中心がオフセッ
ト曲面上にあるように工具を移動させれば、目的の自由
曲面を加工することができる。
Considering offset vectors at all points on a free-form surface, the end points form one curved surface. If this curved surface is called an offset curved surface, the desired free-formed surface can be machined by moving the tool so that the center of the tool is clearly on the offset curved surface.

オフセント曲面を基に工具径路を生成する最も単純な手
法は、自由曲面上で切削される点の列を考え、各点にお
けるオフセットベクトルの終端点を列を工具径路とする
手法である。この手法は主にパラメトリックな式で表現
された自由曲面に対して用いられている。
The simplest method for generating a tool path based on an offset curved surface is to consider a sequence of points to be cut on a free-form surface, and to define the end point of the offset vector at each point as the sequence as the tool path. This method is mainly used for free-form surfaces expressed by parametric equations.

例えば、第5図のようなパラメトリック表現の自由曲面
を考える。曲面上の点の位fP (X、t、2)は、 x=f、’ (u、v) y=fz  (u、v) z=f3 (u、v) によってパラメータusVの期間として与えられる。こ
のような曲面では、t2.vを与えると、曲面上の点及
び法線方向が容易に求められるので、u、vを変化させ
ることにより、第6図に示すように点列(A)を作り、
これに対応する工具中心の点列(0)を工具径路として
得ることができる。
For example, consider a free-form surface expressed parametrically as shown in FIG. The position fP (X, t, 2) of a point on the surface is given as the period of the parameter usV by x=f,' (u, v) y=fz (u, v) z=f3 (u, v) . In such a curved surface, t2. If v is given, the points on the curved surface and the normal direction can be easily found, so by changing u and v, create a point sequence (A) as shown in Figure 6,
A corresponding point sequence (0) at the center of the tool can be obtained as the tool path.

別の手法として、第7図に示すように、自由曲面からそ
れに対応するオフセント曲面を生成し、オフセット曲面
上の点をパラメトリックに指定することにより工具径路
を生成する手法もある。例えば、自由曲面が次の式で表
わされている場合、x” g + (u 、 V ) 
−C目u ’ + CI 2 u ” V +c、3u
v” +c、4v3+c15u” +c、、uv+c、
、v” +c、、u+c、、v+c、A)’=gz(u
、v)=c2.u” +c、2u” v+C23uV”
  +c、4v3 +c、、u”  +czhuv+c
2.v”  +c2su+c、、v+ctAz=g、(
u、v)=c3.u’  +C=zu”  V+C33
u  v”  +  C34V’  +  c3su”
  +  (34u  v+ G3.v”  + c、
、u + c、qv + c3^自由曲面点10の点P
1〜P1゜でのオフセットベクトルを考え、その終点Q
、〜Q1゜を通る曲面としてオフセット曲面を求めるこ
とができる。このオフセット曲面において、パラメータ
U′、V′を変化させることにより工具径路を生成する
ことができる。
Another method, as shown in FIG. 7, is to generate a corresponding offset curved surface from a free-form surface and to generate a tool path by parametrically specifying points on the offset curved surface. For example, if the free-form surface is expressed by the following formula, x” g + (u, V)
-Cth u' + CI 2 u'' V +c, 3u
v” +c, 4v3+c15u” +c,, uv+c,
,v'' +c, ,u+c,,v+c,A)'=gz(u
, v)=c2. u” +c, 2u”v+C23uV”
+c, 4v3 +c,,u” +czhuv+c
2. v” +c2su+c,,v+ctAz=g,(
u, v)=c3. u' +C=zu” V+C33
u v" + C34V' + c3su"
+ (34u v+ G3.v” + c,
, u + c, qv + c3^ Point P of free-form surface points 10
Consider an offset vector between 1 and P1°, and find its end point Q
An offset curved surface can be obtained as a curved surface passing through , ~Q1°. In this offset curved surface, a tool path can be generated by changing parameters U' and V'.

上述の工具径路の生成手法では工具干渉が考慮されてい
ない。例えば第8図a、bに示すようにAの部分を切削
しようとすると、その近傍の必要部分が削り取られてし
まう。これは工具形状に起因する工具干渉である。或い
は第9図に示すように、ボールエンドミルの角度を変え
ない限り、工具干渉を回避してA部を削ることができな
い場合も生じる。これは加工軸の設定条件に起因する工
具干渉である。
The tool path generation method described above does not take tool interference into consideration. For example, if an attempt is made to cut part A as shown in FIGS. 8a and 8b, a necessary part in the vicinity thereof will be cut off. This is tool interference caused by the tool shape. Alternatively, as shown in FIG. 9, unless the angle of the ball end mill is changed, there may be cases where it is impossible to avoid tool interference and cut part A. This is tool interference caused by the setting conditions of the machining axis.

工具干渉を発見するには、ボールエンドミルと目的の自
由曲面との交点を求める計算を行えばよいが、ある程度
の精度を得るためには多大の計算時間を必要とするため
、実際には工具干渉が起きないように人間が確認しなが
ら工具径路を生成させている。
To find tool interference, you can calculate the intersection of the ball end mill and the target free-form surface, but it takes a lot of calculation time to obtain a certain degree of accuracy, so tool interference is actually detected. The tool path is generated while being checked by humans to ensure that this does not occur.

このような工具干渉問題を解決するために、第10図の
ようなZ軸方向の検定法を用いることができる。この方
法では、ボールエンドミルの軸をZ軸方向にとり、Z軸
と平行な直線2を考え、これとオフセント曲面の交点を
求める。工具干渉が生じている場合には、図のようにオ
フセント曲面上の工具径路がループを描くので、一本の
直yA’に対し複数個の交点H+ 、H2、H3が求ま
る。
In order to solve such a tool interference problem, a verification method in the Z-axis direction as shown in FIG. 10 can be used. In this method, the axis of the ball end mill is set in the Z-axis direction, a straight line 2 parallel to the Z-axis is considered, and the intersection of this line and the offset curved surface is determined. When tool interference occurs, the tool path on the offset curved surface draws a loop as shown in the figure, so a plurality of intersection points H+, H2, and H3 are found for one straight line yA'.

これらの交点のZ軸方向の値(高さ)に関し最も大きい
値を持つ点H3が、工具干渉を回避したオフセット面上
の点となる。このようなオフセット曲面は直線lのx、
y座標と交点の2座標とで表現される。
A point H3 having the largest value (height) in the Z-axis direction of these intersection points becomes a point on the offset surface where tool interference is avoided. Such an offset curved surface is x of straight line l,
It is expressed by the y coordinate and the two coordinates of the intersection.

くG4 :工具径路生成プロセスの具体例〉上述の原理
に基いた具体的な工具径路生成プロセスは、基本的に次
のステップより成る。
G4: Specific example of tool path generation process> A specific tool path generation process based on the above-mentioned principle basically consists of the following steps.

第1ステップ:自由曲面からオフセット多面体を生成す
る。
First step: Generate an offset polyhedron from the free-form surface.

第2ステップ:XY平面上の点におけるオフセット曲面
の最高位置を求める。
Second step: Find the highest position of the offset curved surface at a point on the XY plane.

第2ステツプのアルゴリズムとして、XY平面上の魚群
を格子点で指定してZ軸の計算を行う「格子点高さ法」
を以下に詳述する。
The second step algorithm is the ``lattice point height method,'' which specifies schools of fish on the XY plane using lattice points and calculates the Z axis.
are detailed below.

第11図にこのアルゴリズムの特徴を示す。オフセット
曲面は多面体で近領する。対象となる幾何モデルの曲面
上に格子状に魚群を配置し、各点でのオフセットベクト
ル(ボールエンドミルの場合は法線ベクトル)を計算し
、オフセット曲面上の格子点を求める。格子(四辺形)
の一つ一つを二つの三角形に分割すると、オフセット多
面体が得られる。工具干渉がある部分では、第11閲に
示すようにZ軸方向にオフセント多面体どうしの重なり
がある。
Figure 11 shows the characteristics of this algorithm. The offset curved surface is a polyhedron. A school of fish is arranged in a lattice pattern on the curved surface of the target geometric model, and the offset vector (normal vector in the case of a ball end mill) at each point is calculated to find the lattice points on the offset curved surface. Lattice (quadrilateral)
By dividing each one into two triangles, an offset polyhedron is obtained. In the part where there is tool interference, the offset polyhedra overlap in the Z-axis direction, as shown in the 11th view.

次にNCミーリングマシンの工具軸をZ軸とするような
直交座標系をとる。XY平面は水平面になる。XY平面
上に格子点群(X8、y、)を与え、各点に対応したオ
フセット多面体の高さを求める。この問題はXY平面上
の格子点を通るZ軸に平行直線と、オフセット多面体の
一つの三角形との解(交点)を求める問題として容易に
解くことができる。求めたオフセット多面体の高さ22
.2□の高い方を選ぶことにより、工具干渉を避けるこ
とができる。工具径路はオフセット多面体上に設定する
Next, an orthogonal coordinate system is taken in which the tool axis of the NC milling machine is the Z axis. The XY plane becomes a horizontal plane. A grid point group (X8, y,) is given on the XY plane, and the height of the offset polyhedron corresponding to each point is determined. This problem can be easily solved as a problem of finding a solution (intersection point) between a straight line parallel to the Z axis passing through a lattice point on the XY plane and one triangle of an offset polyhedron. Height 22 of the obtained offset polyhedron
.. By selecting the higher value of 2□, tool interference can be avoided. The tool path is set on an offset polyhedron.

第12図に格子点高さ法の処理手順を示す。FIG. 12 shows the processing procedure of the lattice point height method.

ステップ1 (第13図) 幾何モデル曲面上の格子点での法線ベクトルnを求める
。各格子点(サンプル点)は、既述の精度決定プリプロ
セッサ21の結果(サンプリング間隔β)を基に、要求
公差を満足するように曲面上に格子状に配置することに
よって得られる。格子間隔、即ち多面体への分割細度は
、その曲面ごとの曲率及び指定された公差等級で定まる
Step 1 (Figure 13) Find the normal vector n at the grid point on the geometric model surface. Each grid point (sample point) is obtained by arranging the grid points on the curved surface in a grid pattern so as to satisfy the required tolerance based on the result (sampling interval β) of the accuracy determination preprocessor 21 described above. The lattice spacing, that is, the fineness of division into polyhedrons, is determined by the curvature of each curved surface and the specified tolerance class.

なお第13図は幾何モデルを構成する面素の−枚(パッ
チ)を示し、これは16個の制御点によりパラメトリッ
クに表現されている。このパッチを格子状に細分する際
に精度決定プリプロセッサ21による結果を用いて、最
終仕上げ形状が公差内に入るような分割を行っている。
Note that FIG. 13 shows a patch of plane elements constituting a geometric model, which is expressed parametrically by 16 control points. When this patch is subdivided into a grid, the results from the precision determining preprocessor 21 are used to perform division so that the final finished shape falls within the tolerance.

ステップ2(第14ヌ) 各点での法線ベクトルnからオフセットベクトルFを求
める。関数F (n)は工具形状により決定する。
Step 2 (14th N) Obtain an offset vector F from the normal vector n at each point. The function F (n) is determined by the tool shape.

ステップ3(第15図) オフセットベクトルの終点で定まるオフセット曲面上の
各四辺形を二つに分割し、三角形を面素とするオフセッ
ト多面体を得る。
Step 3 (FIG. 15) Divide each quadrilateral on the offset curved surface determined by the end point of the offset vector into two to obtain an offset polyhedron whose surface elements are triangles.

ステップ4(第16図) オフセット多面体を構成する一つの三角形を取出し、そ
の3頂点を通る平面の方程式を求める。
Step 4 (Fig. 16) Pick out one triangle constituting the offset polyhedron and find the equation of the plane passing through its three vertices.

z = C1x + C2y + C3ステツプ5(第
17図) XY平面上に格子点(i、j)を考え、その点の座標(
xi j、y目)を、 X1j= i  ・ Δ+xc yLj”J  ・Δ+y。
z = C1x + C2y + C3 Step 5 (Figure 17) Consider a grid point (i, j) on the XY plane, and calculate the coordinates of that point (
xi j, yth), X1j=i ・Δ+xc yLj”J ・Δ+y.

で定める。(Xc 、、yc )は定点の座標で、Δは
格子間隔である。
Defined by. (Xc,,yc) are the coordinates of the fixed point, and Δ is the grid spacing.

Δは既述の面粗度決定プリプロセッサ22で、設計時に
与えられた表面あらさ指定から算出した工具送り巾に等
しいか又はそれ以下の値に設定する。
Δ is set by the previously described surface roughness determination preprocessor 22 to a value equal to or less than the tool feed width calculated from the surface roughness designation given at the time of design.

ここでz  (i、j)という配列のメモリを用意し、
点(i、j)における三角形のZ軸方向の高さを記憶す
る場所に割当てる。
Here, prepare a memory array called z (i, j),
Assign the height of the triangle in the Z-axis direction at point (i, j) to a storage location.

ステップ6(第18図) 三角形のXY平面への正射影を考え、三角形に対応した
XY平面の格子点群を限定する。この魚群は、三角形の
頂点を通るX軸及びY軸に平行な直線x1%in、X□
X 、)’ai+s 、Vw*ax  (第18図の点
線)で区切られた矩形の内部に限定することができる。
Step 6 (FIG. 18) Consider the orthogonal projection of a triangle onto the XY plane, and limit the lattice points on the XY plane that correspond to the triangle. This school of fish is a straight line parallel to the X and Y axes passing through the vertices of the triangle x1%in,
X, )'ai+s, Vw*ax (dotted line in FIG. 18) can be limited to the inside of the rectangle.

ステップ7(第19′) ステップ6で限定した魚群(i、j)が三角形の正射影
の内部に含まれるか否かを判定する。それには、例えば
点(xij、)’(j)が三角形の一辺の直’g (x
i 、、 y+ ) 〜(x2、)’z )に関して、
点(X3 、)’i )と同じ側にあるか否かを判別し
、三角形の他の二辺についても同じことを行えばよい。
Step 7 (19th') It is determined whether the fish school (i, j) limited in Step 6 is included within the orthogonal projection of the triangle. For example, the point (xij,)'(j) is the straight line'g (x
Regarding i,,y+) ~(x2,)'z),
It is sufficient to determine whether or not the point is on the same side as the point (X3,)'i), and do the same for the other two sides of the triangle.

三角形の一辺と一致する方程式は、 ()’  )’1)(x*   x、)−()’!  
)’l )  (X−XI ) =0となる。左辺をF
 (x、y)として、F(Xtj、y、J)とF (X
3 、)’3)とが同じ符号であれば、点(X84、y
Lj)と点(xi 、)!3 )とが同じ側にあると判
定できる。同じ処理を直線(Xz、)l’z)〜(x3
、ys)、直線(Xi 、Vs )〜(X、、yl)に
ついて行い、点(Xaj、Xtj)が夫々点(xi 、
)’+ )、(Xi 、)’! )と同じ側にあれば、
点(xijs y□、)は三角形の内部にあると判定で
きる。
The equation that matches one side of the triangle is ()')'1) (x* x,) - ()'!
)'l) (X-XI) =0. F on the left side
(x, y), F(Xtj, y, J) and F (X
3,)'3) have the same sign, the point (X84, y
Lj) and point (xi,)! 3) can be determined to be on the same side. The same process is performed on the straight line (Xz,) l'z) ~ (x3
, ys), the straight line (Xi, Vs) to (X,, yl), and the points (Xaj, Xtj) are respectively
)'+), (Xi,)'! ) on the same side as
It can be determined that the point (xijs y□,) is inside the triangle.

ステップ8 ステップ4で求めた三角形の三頂点を通る方程式により
、点(xijs yij)における三角形の面上の高さ
Xtj求める。
Step 8 Using the equation passing through the three vertices of the triangle obtained in Step 4, find the height Xtj on the surface of the triangle at the point (xijs yij).

z ; J = C1X = j” Ct y+ j”
 C3ステツプ9 メモリ配列z (1%  J)内の以前の値とステップ
8で求めた新らしいzijとを比較し、z ij> z
  (1%  J ) であれば、メモリ値をZijで置き換える。置き換えが
生じた部分は工具干渉が生じていると考えられる。この
処理によりZ軸に関し、高位のオフセット多面体が残り
、工具干渉が取除かれる。
z; J = C1X = j” Cty+ j”
C3 Step 9 Compare the previous value in the memory array z (1% J) with the new zij found in step 8, and z ij > z
(1% J), replace the memory value with Zij. It is thought that tool interference has occurred in the part where replacement has occurred. This process leaves a high offset polyhedron with respect to the Z axis and removes tool interference.

ステップ10(第20図) このようにして得られたメモリ内のz  (i、  j
)に対応する魚群は、オフセット多面体上にあり、且つ
その正射影がXY平面上の格子点と合致するから、メモ
リ配列から容易に工具径路を生成することができる。例
えば第20図に示すようにi方向に連続スキャンし、j
方向にステップ送りすることにより、工具径路を生成す
る。
Step 10 (Figure 20) z (i, j
) is on the offset polyhedron, and its orthogonal projection matches the lattice points on the XY plane, so the tool path can be easily generated from the memory array. For example, as shown in FIG. 20, continuous scanning is performed in the i direction, and
A tool path is generated by step feeding in the direction.

実際には、三輪ミーリングマシンの工具をX軸方向に連
続移動(スキャン)させながら、メモリのアドレスポイ
ンタiを増加させる。一区間のスキャンが終了するごと
に、Y軸方向に工具をとソチΔだけ移動させ、アドレス
ポインタjを1つ増加させる。Z軸方向の工具制御はア
ドレス(i、j)によってメモリから読出された(直z
(j、j)で行う、加工時間を短縮するために、X軸の
工具移動は第20図に示すように往復で行うのがよい。
Actually, the address pointer i in the memory is increased while the tool of the three-wheeled milling machine is continuously moved (scanned) in the X-axis direction. Every time one section of scanning is completed, the tool is moved in the Y-axis direction by Δ and the address pointer j is incremented by one. The tool control in the Z-axis direction is read from memory by the address (i,j) (direction z
In order to shorten the machining time performed at (j, j), it is preferable to perform the tool movement on the X axis in a reciprocating manner as shown in FIG.

なおスキャンラインに沿った工具径路だけでなく、等直
線に沿った工具径路を生成することも可能である。
Note that it is also possible to generate tool paths not only along scan lines but also along equal straight lines.

理法1」Rが化り校 以上に説明した「格子点高さ法」により、高速に工具径
路を生成できる。
Method 1: R is a fake The tool path can be generated at high speed using the ``lattice point height method'' explained above.

一般には、工具干渉のない工具径路生成は、第21図に
示すようにオフセント曲面のZ軸方向の外包曲面を求め
る問題と考えることができる。外包曲面を得るには、同
−x、y座標における曲面の高さ21  (オフセット
曲面1)、zz(オフセット曲面2)を求め、大小比較
すればよい。ところが−触的には、オフセット曲面が下
記のようにパラメトリックな形で表現されている。
In general, generating a tool path without tool interference can be considered as a problem of finding an outer curved surface in the Z-axis direction of an offset curved surface, as shown in FIG. To obtain the outer envelope curved surface, the heights 21 (offset curved surface 1) and zz (offset curved surface 2) of the curved surface at the same -x, y coordinates may be determined and compared in size. However, tactilely, the offset curved surface is expressed in a parametric form as shown below.

X冨φ、(u、v) y=φt (ulv) 2=φ3(uSV) 従って、x、yから2を求めるには繰り返し演算が必要
な収束計算を用いなければならない、また曲面が複数個
存在する場合、点(x、y)を通る曲面を曲面全体の集
合から探索しなければならない。従って膨大な量の計算
を行わなければならない。
X-value φ, (u, v) y=φt (ulv) 2=φ3 (uSV) Therefore, to obtain 2 from x and y, a convergence calculation that requires repeated operations must be used, and there are multiple curved surfaces. If it exists, a curved surface passing through the point (x, y) must be searched from the set of all curved surfaces. Therefore, a huge amount of calculation must be performed.

パラメトリックに表現されたオフセット面を多面体で近
似する方法もある。例えば第22図では、オフセ−/ 
)曲面が平面31〜S7から成る多面体で近似されてい
る。31〜S7は線形方程式7式%) で表現することができる。この式は容易にz =f i
(x −、y ) の形に変形できるから、位置(x、y)を面S4が含む
ことを探索すれば、後は操り返し計算をすることなくz
値を求めることができる。
There is also a method of approximating a parametrically expressed offset surface with a polyhedron. For example, in Figure 22, off-site/
) The curved surface is approximated by a polyhedron consisting of planes 31 to S7. 31 to S7 can be expressed by a linear equation (7). This formula can be easily converted into z = f i
Since it can be transformed into the form (x −, y), if you search that surface S4 includes the position (x, y), you can calculate z without repeating the calculation.
You can find the value.

本手法(格子点高さ法)は、面の探索をも行わないこと
を特徴とする。そのため、位置(x、y)は、格子(G
rid)上の位置であるとし、格子上の高さを持つ配列
z  (i、j)を用意しておく。
This method (lattice point height method) is characterized in that it does not even search for surfaces. Therefore, the position (x, y) is the grid (G
An array z (i, j) with a height on the grid is prepared.

そして第23図に示すように、オフセット多面体Uから
順次平面Siを選び出し、これに対応する位置(i、j
)における高さ2を求め、配列2(i、j)に書き込ん
で行((ステップ4〜8)。
Then, as shown in FIG. 23, planes Si are sequentially selected from the offset polyhedron U, and the corresponding positions (i, j
) and write it to array 2(i,j) to line ((steps 4-8).

この方法では、点(x、y)上にある平面Siを全オフ
セント多面体中から探索する必要がない。
In this method, there is no need to search for the plane Si located on the point (x, y) in all the offset polyhedra.

従ってオフセット多面体の面Siの総数nのオーダーで
高速に処理することができる。
Therefore, the total number of faces Si of the offset polyhedron can be processed at high speed on the order of n.

これに対し、あるxy平面上の一点の位置に対応した三
角形の探索を行うと、該当する三角形の個数をmとして
、総数mxnの処理が必要となる。
On the other hand, when searching for a triangle corresponding to the position of one point on a certain xy plane, it is necessary to process a total number mxn, where m is the number of corresponding triangles.

このオーバーヘッドを回避するために従来では、処理の
対象となる多面体の数を減らす等の工夫が必要となり、
加工精度の低下が問題となっていた。
In order to avoid this overhead, in the past, it was necessary to take measures such as reducing the number of polyhedra to be processed.
Decreasing machining accuracy was a problem.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は上述のように、幾何曲面をオフセット多面体で
近似する処理と、オフセント多面体から工具径路を生成
する処理とを分離しているので、種々の表現形式の幾何
曲面から直接に直交3軸の工具径路データを生成できる
As described above, the present invention separates the process of approximating a geometric surface with an offset polyhedron and the process of generating a tool path from an offset polyhedron, so that the process of approximating a geometric surface with an offset polyhedron and the process of generating a tool path from an offset polyhedron are performed. Tool path data can be generated.

オフセント多面体を構成する面素の1つごとに工具干渉
の除去処理を一回だけ行い、重複した演算処理が生じ無
いから、工具径路生成の効率がよく、高速処理が可能で
ある。
Since tool interference removal processing is performed only once for each surface element constituting the offcent polyhedron, and no duplicate calculation processing occurs, tool path generation is efficient and high-speed processing is possible.

工具径路はXY座標の格子点に対応したZ(i、j)の
形式であるので、スキャンラインや等直線などの都合の
よい工具径路を定めることができる。
Since the tool path is in the Z (i, j) format corresponding to the grid points of the XY coordinates, a convenient tool path such as a scan line or equilinear line can be determined.

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

第1図は本発明の工具径路生成システムの実施例を示す
CAD/CAMシステムの全体構成のブロック図、第2
図は工具径路生成システムのブロック図、第3図は工具
径路生成システムのデータ処理手順のフローチャートで
ある。 第4図は自白曲面とオフセット曲面との関係を示す線図
、第5図はパラメトリック表現の自由曲面を示す線図、
第6図は自由曲面から工具径路を生成する一方法を示す
線図、第7図はオフセ−/ )曲面から工具径路を生成
する一方法を示す線図、第8図は工具形状に起因する工
具干渉を示す断面図、第9図は加工軸の設定条件に起因
する工具干渉を示す断面図、第10図は工具干渉検定法
を示す断面図である。 第11図は「格子点高さ法」のアルゴリズムの特徴を示
すオフセント多面体の線図、第12図は格子点高さ法の
処理手順を示すフローチャートである。 第13図は第12図のフローチャートのステップ1に対
応した幾何曲面の線図、第14図はステップ2に対応し
たオフセットベクトルの線図、第15図はステップ3に
対応し、′こオフセット多面体の線図、第16図はステ
ップ4に対応した三角形(面素)の線図、第17図はス
テップ5に対応したXY平面上の格子点配列の線図、第
18図はステップ6に対応した三角形面素と格子点との
関係を示す線図、第19図はステップ7に対応した三角
形内部の格子点の特定法を示す線図、第20図はステッ
プ10に対応した工具径路の線図である。 第21図は工具干渉を回避したオフセント曲面の外包曲
面を示す線図、第22図は多面体近似されたオフセ−/
 ト面を示す線図、第23図は格子点高さ法の手順の概
要を示す線図である。 なお、図面に用いた符号において、 1・−・−・−・・−・・・・・−自由曲面生成処理シ
ステム2−・・・・−・・・・−・−・・自由曲面切削
用工具径路生成システム 3・−・−・・・−・・−・・N Cミー IJソング
シン4−・・−・−・−−−−−一・・−・・・入力装
置5・・−・−・−・−・・〜ディスプレイ21−・−
・・−・・・−・・精度決定プリプロセッサ22・・−
・・・−・・・−・−面粗度決定ブリプロセソサ23−
−−−−・−・−・−・荒削り用プロセッサ24〜・・
・・・・−・−・−仕上げ削り用プロセッサである。
FIG. 1 is a block diagram of the overall configuration of a CAD/CAM system showing an embodiment of the tool path generation system of the present invention, and FIG.
The figure is a block diagram of the tool path generation system, and FIG. 3 is a flowchart of the data processing procedure of the tool path generation system. Fig. 4 is a diagram showing the relationship between the confessional surface and the offset curved surface, Fig. 5 is a diagram showing the free-form surface in parametric expression,
Fig. 6 is a diagram showing one method of generating a tool path from a free-form surface, Fig. 7 is a diagram showing one method of generating a tool path from an off-set curved surface, and Fig. 8 is a diagram showing a method of generating a tool path from a free-form surface. FIG. 9 is a cross-sectional view showing tool interference caused by the setting conditions of the machining axis, and FIG. 10 is a cross-sectional view showing a tool interference verification method. FIG. 11 is a diagram of an offset polyhedron showing the characteristics of the algorithm of the "lattice point height method", and FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the lattice point height method. 13 is a diagram of the geometric surface corresponding to step 1 of the flowchart in FIG. 12, FIG. 14 is a diagram of the offset vector corresponding to step 2, and FIG. 15 is a diagram of the offset vector corresponding to step 3. Figure 16 is a diagram of the triangle (area element) corresponding to step 4, Figure 17 is a diagram of the lattice point array on the XY plane corresponding to step 5, and Figure 18 is a diagram of the lattice point arrangement on the XY plane corresponding to step 6. Figure 19 is a diagram showing the relationship between the triangular surface elements and grid points, Figure 19 is a diagram showing the method for specifying grid points inside the triangle corresponding to step 7, and Figure 20 is a line of the tool path corresponding to step 10. It is a diagram. Fig. 21 is a diagram showing the envelope curved surface of the offset curved surface that avoids tool interference, and Fig. 22 is a diagram showing the envelope curved surface of the offset curved surface that avoids tool interference.
FIG. 23 is a diagram showing an outline of the procedure of the lattice point height method. In addition, in the symbols used in the drawings, 1.-------.--.--Free-form surface generation processing system 2--..--..--.For free-form surface cutting Tool path generation system 3・・・−・・・・・・・NC Me IJ song sing 4・・・−・−・−−−−−1・・・・Input device 5・・・・−・−・−・・〜Display 21−・−
・・・・・・−・Accuracy determination preprocessor 22 ・・−
・・・−・・・−・−Surface roughness determination preprocessor 23−
−−−−・−・−・−・Rough cutting processor 24~・・
...------This is a finishing milling processor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 3次元自由曲面を表現したデータを加工して少なくとも
3軸制御の数値制御工作機械用の工具径路データを生成
するシステムであって、 自由曲面を切削用面素に分割し且つ工具の形状に応じて
自由曲面からオフセットさせたオフセット多面体を生成
する手段と、 上記各面素のXY座標平面上への投影図形内において、
XY座標平面上に所定間隔で設定された格子の各交点に
対応する上記面素上の点のZ軸座標値を算出する手段と
、 同一交点に属する複数の上記Z軸座標値のうちの最大値
を選択して交点のXY座標に対応させて記憶する手段と
、 上記記憶手段の記憶内容に基いてXYZの3軸方向に工
具を制御するための工具径路データを生成する手段とを
具備する工具干渉を除去した自由曲面の加工情報生成シ
ステム。
[Claims] A system for processing data representing a three-dimensional free-form surface to generate tool path data for a numerically controlled machine tool with at least three-axis control, which divides the free-form surface into cutting surface elements. and means for generating an offset polyhedron offset from the free-form surface according to the shape of the tool, and within the projection figure of each surface element onto the XY coordinate plane,
means for calculating the Z-axis coordinate value of a point on the plane element corresponding to each intersection of a grid set at predetermined intervals on the XY coordinate plane; A means for selecting a value and storing it in correspondence with the XY coordinates of the intersection point, and a means for generating tool path data for controlling the tool in three axes of XYZ based on the stored contents of the storage means. A free-form surface machining information generation system that eliminates tool interference.
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