KR20220101663A - 공구 경로 생성 방법, 공구 경로 생성 장치 및 공작 기계의 제어 장치 - Google Patents

공구 경로 생성 방법, 공구 경로 생성 장치 및 공작 기계의 제어 장치 Download PDF

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KR20220101663A
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지로 야스코치
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가부시키가이샤 마키노 후라이스 세이사쿠쇼
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Abstract

워크의 가공면을 따라서 생성된 공구 이동곡면(So) 상을 공구(T)가 이동해, 워크를 가공하는 공구 경로(Tp)를 생성하는 공구 경로 생성 방법이 개시된다. 해당 방법은, 공구 이동곡면(So) 상을 공구가 이동하는 경로를 정하기 위한 규칙인 주사 방침을 설정하고, 공구 이동곡면(So) 상에 분할선(Cd)을 배치하고, 주사 방침에 근거해 공구 이동곡면 상을 공구가 이동할 때의 궤적과, 분할선과의 교점의 위치를 산출한다. 교점의 위치를 통과하는 곡선으로 곡선보간하는 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로가 생성된다.

Description

공구 경로 생성 방법, 공구 경로 생성 장치 및 공작 기계의 제어 장치
본 발명은, 인접하는 공구 경로 사이에서 생길 수 있는 단차(段差)를 억제하여, 이를 통해 고품위의 가공면으로 완성시킬 수 있는 곡선 지령을 생성하는 공구 경로 생성 방법, 공구 경로 생성 장치 및 상기 공구 경로 생성 장치를 편입한 공작 기계의 제어 장치에 관한 것이다.
공구 경로를 생성하기 위해, CAM(Computer Aided Manufacturing)은, CAD(Computer-Aided Design)가 생성한 워크의 최종적인 형상인 모델 형상의 표면으로부터 오프셋한 곡면에 따라서 공구 경로인 곡선을 생성하게 되어 있다. 이 곡선은 고차의 수식이 되기 때문에, 취급하기 쉽도록 통상적으로는 직선, 원호, 저차 수식의 곡선 등으로 보간(補間, Interpolation)하고 있다. 그러나, 이 보간에서의 데이터 용량의 증대를 방지하기 위해서는, 허용 오차 범위 내에서의 근사가 필요하게 된다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 공작 기계의 수치 제어 장치에서, 지령점에 따라 주어지는 공구 경로를 NURBS 곡선으로 보간해 평활화 함으로써, 매끄러운 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특개평08-305430호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 공구 경로 생성 방법에서는 인접하는 공구 경로의 정보를 보고 있지 않기 때문에, 인접한 공구 경로 간에 오차 만큼의 단차가 발생하는 경우가 있고, 가공면의 품위를 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제를 해결하는 것을 기술 과제로 하고 있고, 인접하는 공구 경로 간의 단차를 최소화 또는 제거하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 워크의 가공면을 따라서 생성된 공구 이동곡면 상을 공구가 이동해, 워크를 가공하는 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 방법에 있어서, 상기 공구 이동곡면 상(上)을 공구가 이동하는 경로를 정하기 위한 규칙인 주사(走査) 방침을 설정하고, 상기 공구 이동곡면 상에 분할선을 배치하고, 상기 주사 방침에 근거해 상기 공구 이동곡면 상을 공구가 이동할 때의 궤적과, 상기 분할선과의 교점의 위치를 산출하고, 상기 교점의 위치를 통과하는 곡선으로 곡선보간하는 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 공구와, 상기 공구에 대면(對面)하는 워크를 상대 이동시켜, 상기 워크를 가공하기 위한 워크에 대한 공구의 이동 경로인 공구 경로 생성 장치에 있어서, 워크의 가공면을 따라서 공구 이동곡면을 생성하는 공구 이동곡면 생성부와, 워크를 가공하는 가공 패턴을 선택하는 가공 패턴 선택부와, 상기 공구 이동곡면에 따라서 분할선을 생성하는 분할선 생성부와, 상기 가공 패턴 선택부에 의해 선택된 가공 패턴을 상기 가공면에 투영하고, 상기 공구 이동곡면 상을 공구가 이동할 때의 궤적과, 상기 분할선과의 교점의 위치를 산출하고, 상기 교점의 위치를 통과하는 곡선으로 곡선보간하는 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로를 생성하는 연산부를 구비하는 공구 경로 생성 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 공구 경로 생성 장치를 구비한 공작 기계의 제어 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 1개의 가공 영역을 분할선으로 복수의 곡면으로 분할하고, 곡면 간의 분할선 상에 곡선의 접속점이 위치하도록 평활화 하므로, 이를 통해 공구 경로에 대해서 횡단 방향의 포락선(envelope)도 기복(undulation)이 작아져, 매끄러운 가공면을 얻는 것이 가능해진다.
[도 1] 본원발명의 실시 형태에 의한 공구 경로 생성 장치의 블록도이다.
[도 2] 스캔(주사) 가공 패스를 나타내는 도면이다.
[도 3] 도 2의 가공 패스를 공구의 중심축선에 수직인 평면에 투영한 도면이다.
[도 4] 등고윤곽(等高輪廓) 가공 패스를 나타내는 도면이다.
[도 5] 방사(放射) 가공 패스를 나타내는 도면이다.
[도 6] 공구가 볼엔드밀(ball end mill)인 경우의 오프셋 곡면을 나타내는 도면이다.
[도 7] 공구가 불노즈 엔드밀(bull-nose end mill)인 경우의 오프셋 곡면을 나타내는 도면이다.
[도 8] 공구가 스퀘어 엔드밀의 경우의 오프셋 곡면을 나타내는 도면이다.
[도 9] 삼각형상의 분할선을 나타내는 도면이다.
[도 10] 평행선에 의해 이루어지는 분할선을 나타내는 도면이다.
[도 11] 격자상의 분할선을 나타내는 도면이다.
[도 12] 가공 패스를 공구의 중심축선의 방향으로 오프셋 곡면을 향해 투영하는 주사 방침을 나타내는 도면이다.
[도 13] 곡면의 법선이 픽피드(Pick Feed) 방향을 향하고 있을 때의 경우의 교점을 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
[도 14] 곡면의 법선이 픽피드 방향을 향하고 있을 때의 경우의 교점을 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
[도 15] 본 발명이 바람직한 실시 형태에 의한 공구 경로 생성 장치에 의해 생성된 공구 경로를 설명하기 위한 도이다.
[도 16] 종래 기술에 의해 생성된 공구 경로를 설명하기 위한 도이다.
[도 17] 본 발명의 공구 경로 생성 장치를 구비한 공작 기계의 제어 장치의 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명이 바람직한 실시 형태를 설명한다.
도 1은, 본원발명의 실시 형태에 의한 공구 경로 생성 장치(10)의 블록도이다. 공구 경로 생성 장치(10)는, 가공 영역 설정부(12), 공구 이동곡면 생성부(14), 가공 패턴 선택부(16), 분할선 생성부(18), 연산부(20) 및 기억부(22)를 주요한 구성요소로서 구비하고 있다. 공구 경로 생성 장치(10)는, CPU(중앙연산소자), RAM(Random Access Memory)이나 ROM(Read Only Memory)과 같은 메모리 장치, HDD(Hard Disk Drive)나 SSD(Solid State Drive)와 같은 기억 디바이스, 출입력 포트, 및 이것들을 상호 접속하는 쌍방향 버스를 포함한 컴퓨터 및 관련된 소프트웨어로 구성할 수 있다.
기억부(22)에는, 공구 경로를 생성하기 위해 필요한 각종 데이터가 저장되어 있다. 기억부(22)에 저장되는 데이터에는, 예를 들면, 공구의 관리번호, 공구 및 공구 홀더의 치수, 형상, 공구의 재질 등의 공구에 관한 데이터(공구 데이터), 이송 속도(feed speed), 공구의 회전 속도, 픽피드량, 냉각수(coolant) 사용의 유무, 가공 패턴, 가공면을 복수의 가공 영역으로 구분하기 위한 영역 구분 데이터, 어떠한 가공면을 가공하는 최적의 공구를 선택하기 위한 기초 데이터 등의 가공 조건에 관한 데이터(가공 조건 데이터), 재료의 종류, 경도(hardness), 인장강도(tensile strength), 탄성계수 등의 재료에 관한 데이터(재료 데이터)가 포함된다. 덧붙여, 입력부(32)로부터 기억부(22)에 액세스해서, 오퍼레이터에 의해 기억부(22)에 저장되어 있는 데이터를 수정하거나, 새롭게 데이터를 입력하거나 할 수 있도록 해도 무방하다.
가공 영역 설정부(12)는 모델 형상 제공 장치(30)로부터 모델 형상 데이터를 수취한다. 모델 형상 데이터는, 가공해야 할 워크의 형상, 특히 마무리 가공을 완료한 워크의 형상을 나타내는 데이터이다. 모델 형상 제공 장치(30)는, 전형적으로는 CAD 장치로 할 수 있다. 과거의 제품을 다시 제조하는 경우에서, 모델 형상 데이터가, 컴퓨터나 데이터베이스에 보존되어 있을 때에는, 모델 형상 제공 장치(30)는, 모델 형상 데이터를 저장하고 있는 컴퓨터나 데이터베이스로 할 수 있다.
가공 영역 설정부(12)는, 모델 형상 제공 장치(30)로부터 수취한 모델 형상 데이터와, 기억부(22)에 저장되어 있는 데이터에 근거해, 워크의 가공해야 할 표면(가공면)을 복수의 가공 영역으로 분할한다. 보다 상세하게는, 가공 영역 설정부(12)는, 모델 형상 데이터로부터 워크의 가공면의 형상을 인식하고, 기억부(22)에 저장되어 있는 영역 구분 데이터와, 인식한 가공면의 형상에 근거하여, 가공 표면의 곡률, 경사 각도 및 깊이 등을 표면 파라미터로 하여, 가공면을 복수의 가공 영역으로 구분한다.
공구 이동곡면 생성부(14)는, 가공 영역 설정부(12)가 설정한 가공 영역의 각각에 관해서, 공구 이동곡면을 생성한다. 공구 이동곡면에 최적인 예로는, 오프셋 곡면(So)(도 2~도 4)이 있다. 오프셋 곡면(So)은, 가공을 할 때에 공구(T)의 중심점(Ot)이 배치되는 위치의 집합을 포함하는 곡면, 또는 가공면(Sm)을 형성하기 위해서, 가공 영역 내에서 공구(T)의 중심점(Ot)이 이동하는 곡면이다. 공구 이동곡면은, 오프셋 곡면(So)으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 공구의 크기를 무시할 수 있는 경우에는 가공면(Sm)을 공구 이동곡면으로 지정할 수 있다.
공구(T)의 중심점(Ot)은, 공구(T)가 프라이즈 공구인 경우, 공구(T)의 중심축선(O)을 따라서, 선단면으로부터 공구(T)의 코너부, 즉, 공구(T)의 선단의 원호상 외주부의 반경(R)만큼 샹크(Shank)로 후퇴한 위치이다. 예를 들면, 도 2에 도시한 것처럼, 공구(T)가 볼엔드밀인 경우, 선단의 볼의 중심이 공구(T)의 중심점(Ot)이다. 공구(T)가, 도 3에 도시한 것처럼, 불노즈 엔드밀인 경우, 공구(T)의 코너부의 반경(R)만큼 중심축선(O)을 따라서 선단면으로부터 샹크측으로 후퇴한 위치이며, 공구(T)가, 도 4에 도시한 것처럼, 스퀘어 엔드밀인 경우, 공구(T)의 선단면과 중심축선(O)이 교차하는 위치가 공구(T)의 중심점(Ot)이 된다. 공구(T)의 중심점(Ot)의 위치는, 기억부(22)에 공구 데이터로서 저장되어 있다.
본 실시 형태에서는, 공구 이동곡면 생성부(14)는, 가공 영역 설정부(12)가 설정한 가공 영역의 각각에 관해서, 모델 형상 데이터와, 공구(T)의 중심점(Ot)의 위치에 관한 데이터에 근거하여, 공구 이동곡면으로서 오프셋 곡면(So)을 생성한다.
가공 패턴 선택부(16)는, 가공 영역의 각각의 표면 파라미터에 대응시켜, 상기 가공 영역을 가공하는 최적의 공구 및 가공 패턴을 선택하는 것과 함께, 이송 속도, 공구의 회전 수, 픽피드량 등의 가공 조건을 설정한다. 도 5~도 8에 가공 패턴의 예를 나타낸다. 도 5는 스캔(주사) 가공 패스를 나타내고 있고, 도 6은, 도 5의 가공 패스를 공구(T)의 중심축선(O)에 수직인 평면에 투영한 도면이다. 스캔 가공 패스에 의하면, 절삭 이송 방향(cutting feed direction)(Dmf)을 따라서 공구(T), 예를 들어 볼엔드밀을 일방향으로 직선 이송(straight feed)하여 워크를 절삭 가공하고, 픽피드 방향(Dp)으로 공구(T)를 픽피드하고, 다음에, 절삭 이송 방향(Dmf)을 따라서 공구(T)를 반대방향으로 이송하면서 워크를 절삭 가공하고, 이를 반복하여 워크의 가공면이 가공된다.
또한 도 7은, 등고윤곽 가공 패스를, 그리고 도 8은, 점(O)을 중심으로 하는 방사 가공 패스의 예를 나타내고 있다. 이들 가공 패턴은, 축적된 노하우를 반영해서, 가공 영역의 곡률, 경사 각도, 깊이 등의 표면 파라미터와 대응시켜 가공 패턴을 선택할 수 있도록 기억부(22)에 저장되어 있다. 또한, 도시하는 가공 패턴은 일례이며, 본 발명을 한정하는 취지는 아니다.
분할선 생성부(18)는, 공구 이동곡면을 따라서 연장되는 복수의 곡선에 의해 이루어진 분할선을 생성한다. 본 실시 형태에서는, 분할선 생성부(18)는, 오프셋 곡면(So) 상에 분할선(Cd)을 생성한다. 분할선(Cd)은, 예를 들면, 도 9에 도시한 것처럼, 오프셋 곡면(So)에 따라서 다수의 모점(母点)(P)을 배치하고, 비 유클리드(non-Euclidean) 기하학적인 형상, 도 9에서는 삼각형을 형성하도록, 오프셋 곡면(So)에 따르는 곡선에 의해 상기 모점(P)을 잇는 것에 의해 생성할 수 있다. 즉, 곡면에 그리기 위한 엄밀한 의미의 삼각형이 아니라, 3개의 정점(모점(P))을 곡면(오프셋 곡면(So))에 따라서 최단의 경로로 연결한 의사적(擬似的)인 삼각형, 혹은, 어느 평면에 그린 삼각형을 오프셋 곡면(So)에 투영한 의사적인 삼각형이 된다. 삼각형상의 분할선(Cd)을 생성하기 위해서, 드로네 삼각형 분할법을 이용해도 무방하다.
분할선(Cd)은, 도 9에 도시한 삼각형상 뿐만 아니라, 평행선(도 10)이나 격자(도 11)를 이용해도 무방하다. 평행선상의 분할선(Cd)은, 오프셋 곡면(So)에 따른 2개의 모점(P)을 지나는 의사적인 평행선이며, 격자상의 분할선(Cd)은, 정점(모점(P))의 수를 4점으로 증가시킨 의사적인 격자이다. 분할선(Cd)은, 오프셋 곡면(So)에 대면하는 평면 상에 배치된 복수의 삼각형이나 사각형, 평행선을 오프셋 곡면(So)에 투영한 곡선에 의해 정의해도 무방하다.
또, 도 13에 도시한 것처럼, 곡면의 극점 근방에서는, 주사 방침에 근거해 오프셋 곡면(So) 상을 공구(T)가 이동할 때의 공구(T)의 중심점(Ot)의 궤적인 곡선(C)이, 분할선(Cd)과 교차하지 않는 경우가 있다. 그 경우에는, 도 14에 도시한 것처럼, 해당 곡면의 극점(極点)(Pe)을 구하고, 해당 곡면에 따라서 극점(Pe)을 통과하는 곡선(C')을 작성하도록 한다. 예를 들면, 곡면의 극점을 삼각형의 내부에 포함하는 경우에는, 극점(Pe)을 통과하는 곡선(C')으로 2개의 삼각형으로 분할하는 처리를 하도록 할 수 있다.
연산부(20)는, 주사 방침에 근거해 오프셋 곡면(So) 상을 공구(T)가 이동할 때의 공구(T)의 중심점(Ot)의 궤적인 곡선(C)과, 분할선(Cd)과의 교점(Pi)의 위치를 산출한다. 주사 방침은, 예를 들면, 오프셋 곡면(So)과 교차하는 복수의 X-Z 평면으로 할 수 있다. 이 예에서는, X-Z 평면과 오프셋 곡면(So) 상의 분할선(Cd)과의 교점(Pi)의 위치를 연산에 의해 구할 수 있다. 혹은, 주사 방침으로서, 도 12에 도시한 것처럼, 가공 패턴 선택부(16)가 선택한 가공 패스를 공구(T)의 중심축선(O)의 방향으로 오프셋 곡면(So)을 향해서 투영하고, 투영된 곡선(C)과 분할선(Cd)과의 교점(Pi)을 구하도록 해도 무방하다. 혹은, X-Y 평면을 주사 방침으로 해도 무방하다. 이 경우에는, 도 4의 등고윤곽 가공 패스와 분할선(Cd)과의 교점(Pi)이 구해진다. 주사 방침은, 워크의 가공 영역 간 또는 가공면 간의 경계선에 따른 3차원의 곡선(C)을 오프셋 곡면(So)에 투영하는 것으로 해도 무방하다.
이어서, 연산부(20)는, 이와 같이 생성한 곡선(C)과, 분할선(Cd)과의 교점(Pi)을 연산하고, 교점(Pi)에 의해 주어지는 곡선(C)에 따른 점렬(点列)을 베지에 곡선, B­스플라인 곡선, NURBS 곡선, 단순평균, 가중평균 등의 수법을 이용해 평활화 한다. 예를 들면, 연산부(20)는, 교점(Pi)에서의 곡선(C)의 접선벡터(Vt)를 구하고, 상기 접선벡터(Vt)를 이용해 교점(Pi)을 잇는 NURBS 곡선으로 보간, 평활화 할 수 있다. 연산부(20)는, 다음으로, 평활화한 곡선에 근거하여, 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로(Tp)(도 15)를 생성한다. 이와 같이 생성된 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로(Tp)는, 공작 기계의 제어 장치(100)로 출력할 수 있다.
예를 들면, NURBS 등의 스플라인 곡선을 이용해 공구 경로를 생성하고 있는 종래의 공구 경로 생성 방법에서는, 도 16에 도시한 것처럼, 개개의 공구 경로(Tp)는 접속점에서의 경로 오차가 없고, 또한, 곡률이 연속적으로 변화하고 있어도, 공구 경로(Tp)의 횡단 방향으로 포락선이 매끄럽게 되지 않고, 즉, 인접하는 공구 경로(Tp) 사이에서 단차를 생기게 하여, 매끄러운 가공면을 얻을 수 없는 경우가 있다. 이에 대해서, 본 실시 형태에 의하면, 1개의 가공 영역을 분할선(Cd)으로 복수의 곡면으로 분할하고, 곡면 간의 분할선(Cd) 상에 곡선(C)의 접속점(교점(Pi))이 위치하도록 평활화하고 있으므로, 도 15에 도시한 것처럼, 공구 경로(Tp)에 대해서 횡단 방향의 포락선도 기복이 작아져, 매끄러운 가공면을 얻는 것이 가능해진다.
상기의 공구 경로 생성 장치(10)는, 공작 기계의 제어 장치와는 독립된 CAM 장치로서 구성할 수 있지만, 도 17에 도시한 것처럼, 제어 장치의 일부로서 구성해도 무방하다. 도 17에서, 제어 장치(100)는, 도 1의 공구 경로 생성 장치(10)와 마찬가지의 구성을 가진 공구 경로 생성부(102), 독취 해석부(104), 보간 연산부(106), 서보 제어부(108)를 주요한 구성으로서 구비하고 있다.
독취 해석부(104)는, 공구 경로 생성부(102)로부터 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로(가공 프로그램)를 읽어들인다. 독취 해석부(104)는, 이동 지령을 보간 연산부(106)에 송출한다. 보간 연산부(106)는, 보간 주기 마다의 위치 지령값을 연산한다. 예를 들면, 보간 연산부(106)는, 이동 지령에 근거해 설정된 시간 간격 마다의 이동량을 산출한다. 보간 연산부(106)는, 위치 지령값을 서보 제어부(108)에 송출한다. 서보 제어부(108)는, 위치 지령값에 근거해 X축 및 Y축 등의 각 이송축(feed axes)의 이동량을 산출하고, 공작 기계(110)의 각 축 서보모터(Servo motor)를 구동한다.
공작 기계(110)는, 주축(主軸)(도시하지 않음)의 선단부에 볼엔드밀과 같은 회전 공구를 장착하고, 상기 회전 공구에 대면하도록 테이블(도시하지 않음)에 고정된 워크(도시하지 않음)에 대해서 주축을 X, Y, Z의 직교 3축방향으로 상대 이동시켜, 상기 워크를 가공하는 입형(立形) 또는 횡형(橫形) 머시닝센터(Machining Center)로 할 수 있다.
10: 공구 경로 생성 장치
12: 가공 영역 설정부
14: 공구 이동곡면 생성부
16: 가공 패턴 선택부
18: 분할선 생성부
20: 연산부
22: 기억부
30: 모델 형상 제공 장치
32: 입력부
100: 제어 장치
102: 공구 경로 생성부
104: 독취 해석부
106: 보간 연산부
108: 서보 제어부
110: 공작 기계

Claims (7)

  1. 워크의 가공면을 따라서 생성된 공구 이동곡면 상을 공구가 이동해, 워크를 가공하는 공구 경로를 생성하는 공구 경로 생성 방법에 있어서,
    상기 공구 이동곡면 상을 공구가 이동하는 경로를 정하기 위한 규칙인 주사 방침을 설정하고,
    상기 공구 이동곡면 상에 분할선을 배치하고,
    상기 주사 방침에 근거해 상기 공구 이동곡면 상을 공구가 이동할 때의 궤적과, 상기 분할선과의 교점의 위치를 산출하고,
    상기 교점의 위치를 통과하는 곡선으로 곡선보간하는 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로를 생성하는
    공구 경로 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할선은,
    상기 공구 이동곡면 상에 다수의 모점(母点)을 배치하고, 상기 공구 이동곡면에 따르는 곡선에 의해 상기 모점을 이어서 삼각형을 형성하도록 생성되는
    공구 경로 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분할선은,
    상기 공구 이동곡면 상에 다수의 모점을 배치하고, 상기 공구 이동곡면에 따르는 곡선에 의해 상기 모점을 이어서 사각형을 형성하도록 생성되는
    공구 경로 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분할선은,
    상기 곡면에 대면하는 평면 상에 연장되는 복수의 평행선을 상기 곡면에 투영한 곡선에 의해 정의되는
    공구 경로 생성 방법.
  5. 공구와, 상기 공구에 대면하는 워크를 상대 이동시켜, 상기 워크를 가공하기 위한 워크에 대한 공구의 이동 경로인 공구 경로 생성 장치에 있어서,
    워크의 가공면을 따라서 공구 이동곡면을 생성하는 공구 이동곡면 생성부와,
    공구가 이동하는 경로를 정하는 주사 방침을 정의한 가공 패턴을 선택하는 가공 패턴 선택부와,
    상기 공구 이동곡면에 따라서 분할선을 생성하는 분할선 생성부와,
    상기 가공 패턴 선택부에 의해 선택된 가공 패턴을 상기 공구 이동곡면에 투영하여, 상기 공구 이동곡면 상을 공구가 이동할 때의 궤적과, 상기 분할선과의 교점의 위치를 산출하고, 상기 교점의 위치를 통과하는 곡선으로 곡선보간하는 이동 지령으로 나타내지는 공구 경로를 생성하는 연산부
    를 구비하는 것을 특징으로 한, 공구 경로 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분할선 생성부는,
    상기 공구 이동곡면 상에 다수의 모점을 배치하고, 상기 공구 이동곡면에 따르는 곡선에 의해 상기 모점을 이어서 삼각형을 형성하도록 분할선을 생성하는
    공구 경로 생성 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 기재된 공구 경로 생성 장치
    를 구비한 공작 기계의 제어 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230324877A1 (en) 2020-09-07 2023-10-12 Fanuc Corporation Waveform display device
TWI829148B (zh) * 2022-04-25 2024-01-11 上博科技股份有限公司 主動式整合刀具資料與加工條件之暖機時間控制方法
CN118192407B (zh) * 2024-04-07 2024-09-20 苏州铼钠克信息技术有限公司 螺旋曲面加工路径的局部光顺方法及相关装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08305430A (ja) 1995-05-09 1996-11-22 Fanuc Ltd 自由曲線補間方式

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3187807B2 (ja) * 1985-12-25 2001-07-16 ソニー株式会社 物体の表面形状データ作成装置
JP2531148B2 (ja) * 1986-09-04 1996-09-04 ソニー株式会社 自由曲面の加工情報生成方法
JPH04201045A (ja) * 1990-11-29 1992-07-22 Yutaka Sangyo Kk Nc用自由曲面切削データー作成装置
JPH07195253A (ja) * 1993-11-24 1995-08-01 Hitachi Ltd 加工用camシステムの処理方法
JPH07244515A (ja) * 1994-03-04 1995-09-19 Hitachi Ltd 粗密メッシュを用いた加工用camシステムの工具経路計算方法
CA2580443A1 (en) * 2004-11-27 2006-06-01 Bracco Imaging S.P.A. Systems and methods for generating and measuring surface lines on mesh surfaces and volume objects and mesh cutting techniques ("curved measurement")
JP2006068901A (ja) * 2005-11-16 2006-03-16 Makino Milling Mach Co Ltd 工作機械の制御装置
JP4201045B2 (ja) 2007-03-27 2008-12-24 三菱自動車工業株式会社 変速機のパーキング機構
KR101715195B1 (ko) * 2012-03-30 2017-03-10 마키노 밀링 머신 주식회사 워크의 가공방법, 공작기계, 공구경로 생성장치 및 공구경로 생성 프로그램
JP6033668B2 (ja) * 2012-12-25 2016-11-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Cam装置及び製品形状加工方法
CN105045205B (zh) * 2015-07-24 2017-12-26 广东工业大学 一种基于三角网格偏置补偿的刀位路径生成方法及其数控加工系统
CN109213083B (zh) * 2017-07-05 2020-05-08 上海狮迈科技有限公司 一种直纹面加工路径生成方法、装置及设备

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08305430A (ja) 1995-05-09 1996-11-22 Fanuc Ltd 自由曲線補間方式

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