JP2822199B2 - How to create offset surface data - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described in the following order.
Ａ 産業上の利用分野 Ｂ 発明の概要 Ｃ 従来の技術（第５図及び第６図） Ｄ 発明が解決しようとする問題点（第５図〜第８図） Ｅ 問題点を解決するための手段（第１図〜第４図） Ｆ 作用（第１図〜第４図） Ｇ 実施例（第１図〜第４図） Ｈ 発明の効果 Ａ 産業上の利用分野 本発明はオフセツト曲面データ作成方法に関し、例え
ばCAD/CAM（computer aided design/comuter aided man
ufacturing）において、生成された自由曲面を表すデー
タを用いて当該自由曲面をもつた外形形状の製品を切削
加工するための工具径路データを作成する場合に適用し
て好適なものである。A Industrial application field B Outline of the invention C Conventional technology (FIGS. 5 and 6) D Problems to be solved by the invention (FIGS. 5 to 8) E Means for solving the problems (FIGS. 1 to 4) F function (FIGS. 1 to 4) G embodiment (FIGS. 1 to 4) H Effect of the invention A Industrial application field The present invention relates to a method for creating offset curved surface data. For example, CAD / CAM (computer aided design / comuter aided man
In ufacturing, the present invention is suitably applied to a case where tool path data for cutting a product having an outer shape having the free-form surface is created using the data representing the generated free-form surface.
Ｂ 発明の概要 本発明は、フラツトエンドミルを用いるオフセツト曲
面データ作成方法において、自由曲面を表すパツチのオ
フセツトベクトルと、そのオフセツトベクトルの先端か
らフラツトエンドミルの中心軸に対して垂直に向かう第
１の直線ベクトルと、その第１の直線ベクトルの先端か
らフラツトエンドミルの切削中心点に向かう第２の直線
ベクトルとを用いて、自由曲面を表すパツチに応じてフ
ラツトエンドミルの切削中心点が通過すべき移動径路を
表すオフセツト曲面データを生成するようにしたことに
より、確実にフラツトエンドミルを用いる際のオフセツ
ト曲面データを作成し得る。B. Summary of the Invention The present invention relates to a method for creating offset curved surface data using a flat end mill, wherein an offset vector of a patch representing a free-form surface and a direction perpendicular to the center axis of the flat end mill from the tip of the offset vector. Using a first straight line vector and a second straight line vector from the tip of the first straight line vector toward the cutting center point of the flat end mill, the cutting center point of the flat end mill according to the patch representing the free-form surface Is designed to generate offset curved surface data representing a moving path to be passed, so that offset curved surface data when using a flat end mill can be surely generated.
Ｃ従来の技術 例えばCADの手法を用いて自由曲面をもつた物体の形
状をデザインする場合（geometric modeling）、一般に
デザイナは、曲面が通るべき３次元空間における複数の
点（これを節点と呼ぶ）を指定し、当該指定された複数
の節点を結ぶ境界曲線網を所望のベクトル関数を用いて
コンピュータに演算させることにより、いわゆるワイヤ
ーフレームで表現された曲面を形成する。C Prior Art For example, when designing the shape of an object having a free-form surface using a CAD method (geometric modeling), a designer generally uses a plurality of points in a three-dimensional space through which the surface passes (this is called a node). Is specified, and a computer calculates a boundary curve network connecting the plurality of specified nodes using a desired vector function, thereby forming a curved surface represented by a so-called wire frame.
かくして、境界曲線によつて囲まれた多数の枠組み空
間を形成することができる（このような処理を枠組み処
理と呼ぶ）。Thus, a large number of framework spaces surrounded by the boundary curves can be formed (such a process is called a framework process).
かかる枠組み処理によつて形成された境界曲線網は、
それ自体デザイナがデザインしようとする大まかな外形
形状を表しており、各枠組み空間を囲む境界曲線を用い
て、パラメトリツクなベクトル関数によつて表現できる
曲面を補間演算することができれば、全体としてデザイ
ナがデザインした自由曲面（２次関数で規定できないも
のをいう）を生成するこができる。The boundary curve network formed by such framework processing is
It itself represents the rough external shape that the designer intends to design, and if it is possible to interpolate a curved surface that can be expressed by a parametric vector function using the boundary curves surrounding each framework space, the designer as a whole will Can generate a free-form surface (which cannot be defined by a quadratic function).
ここで各枠組み空間に張られた曲面は全体の曲面を構
成する基本要素を形成し、これをパツチと呼ぶ。Here, the curved surface formed in each frame space forms a basic element constituting the entire curved surface, and this is called a patch.
ところで生成した自由曲面全体としてより自然な外形
形状を持たせるためには、境界曲線を挟んで隣接する枠
組み空間に、当該境界曲線において接平面連続の条件を
満足するようなパツチを張るように、境界曲線周りの制
御辺ベクトルを設定し直すようにした自由曲面作成方法
が提案されている（特願昭60-277488号）。By the way, in order to have a more natural outer shape as a whole of the generated free-form surface, a patch that satisfies the condition of continuation of the tangent plane at the boundary curve is set in a frame space adjacent to the boundary curve. A method for creating a free-form surface in which control edge vectors around a boundary curve are reset has been proposed (Japanese Patent Application No. 60-277488).
この自由曲面作成方法は、例えば第５図に示すように
２つのパツチ を滑らかに接続るために、枠組み処理によつて与えられ
た節点 に基づいて、隣接するパツチ の境界曲線COM12において接平面連続の条件が成り立つ
ような制御辺ベクトル を設定し、これらの制御辺ベクトルによつて内部制御点 を設定し直すことを原理としている。This free-form surface creation method uses, for example, two patches as shown in FIG. Nodes connected by the framework processing to connect Based on adjacent patches Control edge vector that satisfies the condition of tangent plane continuation on the boundary curve COM12 of Are set, and the internal control points are set by these control edge vectors. The principle is to set again.
このような手法をパツチ を囲む他の境界曲線についても適用するれば、結局パツ
チ は隣接するパツチと接平面連続の条件の下に滑らかに接
続される。Patching such a technique Applying to other boundary curves surrounding Are smoothly connected to adjacent patches under the condition of tangential plane continuity.
この明細書において、接平面とは、境界曲線の各点に
おけるｕ方向及びｖ方向の接線ベクトルによつて形成さ
れる平面を意味し、例えば第５図の境界曲線COM12上の
各点について、パツチ の接平面が同一のとき接平面連続の条件が成り立つ。In this specification, the tangent plane means a plane formed by tangent vectors in the u and v directions at each point of the boundary curve. For example, for each point on the boundary curve COM12 in FIG. When the tangent planes are the same, the condition of continuation of the tangent plane holds.
ここで、境界曲線COM12上の点（０、ｖ）についての
接平面連続の条件は、第６図に示すようにして決められ
る。すなわちパツチ について、境界曲線COM12を横断する方向（すなわちｕ
方向）の接線ベクトル 及び境界曲線COM12に沿う方向（すなわちｖ方向）の接
線ベクトル は、次式 で表され、またパツチ について、境界曲線COM12を横断する方向の接線ベクト
ル 及び境界曲線COM12に沿う方向の接線ベクトル は、次式 で表される。Here, the condition of continuation of the tangent plane with respect to the point (0, v) on the boundary curve COM12 is determined as shown in FIG. Ie patch For the direction transverse to the boundary curve COM12 (ie, u
Direction) tangent vector And the tangent vector in the direction along the boundary curve COM12 (ie, v direction) Is Represented by a patch For the tangent vector in the direction transverse to the boundary curve COM12 Tangent vector in the direction along the boundary curve COM12 Is It is represented by
このような条件の下に、接平面連続というためには、
接線ベクトル が同一平面に存在しなければならず、その結果法線ベク
トル は同一方向を向くことになる。Under such conditions, in order to be tangent plane continuation,
Tangent vector Must lie on the same plane, so that the normal vector In the same direction.
これを実現するためには、次式 が成り立つように内部制御点 を設定すれば良い。ここでλ（ｖ）、μ（ｖ）、ν
（ｖ）はスカラ量である。To achieve this, the following equation So that the internal control points Should be set. Where λ (v), μ (v), ν
(V) is a scalar quantity.
またパツチ は、次式 のように、３次のベジエ式でなるパラメトリツクなベク
トル関数 を用いて表現される。なおｕ及びｖは、それぞれｕ方向
及びｖ方向のパラメータ、Ｅ及びＦはシフト演算子であ
る。Also patch Is Is a parametric vector function consisting of a cubic Bezier equation Is expressed using Note that u and v are parameters in the u and v directions, respectively, and E and F are shift operators.
Ｄ 発明が解決しようとする問題点 このようにして生成されたパツチ で表される外形形状の製品を、例えばCAD/CAMシステム
としての３軸制御型NCフライス盤を用いて切削加工しよ
うとする場合、次式、 のように、切削目標となるパツチ の表面を表す位置データをオフセツトベクトル だけ移動した面でなるオフセツト曲面 を生成し、当該オフセツト曲面 の表面を表す位置データに基づいて、NCフライス盤の工
具を移動制御すれば良いと考えられる（特願昭61-20855
1号）。D Problems to be solved by the invention Patches generated in this way For example, when cutting a product with the external shape represented by the following using a 3-axis control type NC milling machine as a CAD / CAM system, Like the patch that is the cutting target Offset vector representing the position data representing the surface of Offset surface consisting of just moved surface And generate the offset surface It is considered that the movement of the tool of the NC milling machine should be controlled based on the position data representing the surface of the machine (Japanese Patent Application No. 61-20855)
No. 1).
ここでオフセツトベクトル は、第７図に示すように、パツチ の法線ベクトル を変数とし、かつ工具刃先の形状によつて決まる関数
で、パツチ 上の点を始点とし、かつ工具内に定めた基準点を終点と
するベクトルでなり、工具の基準点がオフセツト曲面 上を移動したとき、刃先が加工目標であるパツチ の表面に沿つて移動し得るような関数に予め決められて
いる。Where the offset vector Is a patch as shown in FIG. Normal vector Is a function that is determined by the shape of the tool edge. A vector whose origin is the top point and whose end point is the reference point defined in the tool, and the reference point of the tool is an offset surface When moving up, the cutting edge is the The function is predetermined so that it can move along the surface of.
実際上３軸制御型NCフライス盤は工具をその刃先を下
方（Ｚ軸方向）に向けるような構成のものが用いられて
いる。例えばこのように自由曲面の形状を切削加工する
に適した工具としては、一般に刃先が所定半径RBMを有
する球状のボールエンドミルBMが利用されており、当該
ボールエンドミルBMを使用した場合、オフセツトベクト
ル は、第８図に示すように、次式 と表し得パツチ 上における刃先の接触点COから法線 の方向に、刃先の半径RBMだけ離れた位置に存在する中
心点Ｏが基準点に選定される。Actually, a three-axis control type NC milling machine is used which has a configuration in which the cutting edge of the tool is directed downward (in the Z-axis direction). For example, as a tool suitable for cutting the shape of a free-form surface in this manner, a spherical ball end mill BM having a cutting edge having a predetermined radius R BM is generally used, and when the ball end mill BM is used, an offset is used. vector Is, as shown in FIG. Patch that can be expressed as From the contact point CO of the cutting edge on the top The direction, the center point O present in a position spaced radial R BM of the cutting edge is selected as a reference point.
このようにして、（５）式及び（６）式で表されるオ
フセツト曲面 の曲面データに基づいて、ボールエンドミルBMの工具径
路を表す工具径路データを作成し、当該工具径路データ
をNCフライス盤及びその制御装置でなるNCミーリングマ
シンに入力すれば、ボールエンドミルBMをその基準点Ｏ
がオフセツト曲面 によつて表される曲面上を移動するように制御すること
ができ、かくして当該ボールエンドミルBMがパツチ を表す自由曲面を切削加工して行くようになされてい
る。Thus, the offset surface represented by the equations (5) and (6) The tool path data representing the tool path of the ball end mill BM is created based on the curved surface data of the ball end mill BM, and the tool path data is input to an NC milling machine and an NC milling machine which is a control device of the ball end mill BM. O
Is an offset surface The ball end mill BM can be controlled to move on a curved surface represented by Is formed by cutting a free-form surface representing the following.
ところで実際上、工具としてボールエンドミルBMは、
種々の自由曲面の切削加工に適する反面、特にＸ軸及び
Ｙ軸方向に伸長する平面状の自由曲面を切削加工する場
合には切削効率が著しく劣化し、またボールエンドミル
BMの刃先の半径RBMよりも、小さい半径を有する空間中
の溝形状や階段形状の自由曲面は切削加工できない問題
がある。By the way, the ball end mill BM is actually used as a tool.
While suitable for cutting various free-form surfaces, particularly when cutting a flat free-form surface extending in the X-axis and Y-axis directions, the cutting efficiency is significantly deteriorated, and a ball end mill is used.
There is a problem that a groove-shaped or stair-shaped free-form surface in a space having a radius smaller than the radius R BM of the cutting edge of the BM cannot be cut.
かかる曲面形状を加工する場合、従来ボールエンドミ
ルBMに代え、先端がフラツトな形状を有するいわゆるフ
ラツトエンドミルが一般的に利用されている。When processing such a curved surface shape, a so-called flat end mill having a flat end is generally used instead of the conventional ball end mill BM.
このような場合、自由曲面のパツチ に基づいて、フラツトエンドミルについてのオフセツト
曲面の曲面データを作成し、当該曲面データを用いてフ
ラツトエンドミルの工具径路を表す工具径路データを作
成できれば、CAD/CAMシステム全体として、有用性を格
段的に向上し得ると考えられる。In such a case, a free-form patch If the surface data of the offset surface of the flat end mill can be created based on the above and the tool path data representing the tool path of the flat end mill can be created using the surface data, the usefulness of the CAD / CAM system as a whole will be remarkable. It is thought that it can be improved.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、自由曲
面のパツチを用いてフラツトエンドミルについてのオフ
セツト曲面データを生成し得るオフセツト曲面データ作
成方法を提案しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to propose an offset curved surface data generating method capable of generating offset curved surface data for a flat end mill using a free curved surface patch.
Ｅ 問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、複数
のパツチ によつて形成された自由曲面を切削目標として、フラツ
トエンドミルFMの移動径路を表すオフセツト曲面データ を生成するオフセツト曲面データ作成方法において、 によつて求められるオフセツト曲面データ によつて、フラツトエンドミルFMの先端平坦部分の中心
である基準点の加工径路を移動径路として求め、ここ
で、 は切削対象である製品の外形形状の自由曲面を表す自由
曲面データ、 に対して法線ベクトル の方向に仕上代δだけオフセツトした第１のオフセツト
ベクトルデータ、 に対して法線ベクトル の方向にフラツトエンドミルFMの軸半径RFMだけオフセ
ツトした第２のオフセツトベクトルデータ、 とおいて、次式 で表されるＸ軸及びＹ軸に並行である水平方向の単位ベ
クトル に対して、法線ベクトル のＺ軸に対する傾き角θを用いて、次式 RFM−RFM・sinθ で表され、かつ第１及び第２のオフセツトベクトルデー
タの和のベクトル の先端からフラツトエンドミルFMの軸OFMまでの距離を
乗算することにより求めた、和のベクトル の先端からフラツトエンドミルFMの軸OFMに向かう第１
の直線ベクトルデータ、 は第１の直線ベクトルの先端から、フラツトエンドミル
FMの先端部の中心でなる基準点にいたる第２の直線ベク
トルデータである。E Means for Solving the Problems In order to solve such problems, the present invention employs a plurality of patches. Surface data representing the moving path of the flat end mill FM with the free curved surface formed by In the offset surface data creation method for generating Surface data obtained by Thus, the processing path at the reference point, which is the center of the flat end of the flat end mill FM, is determined as the moving path. Is free-form surface data representing the free-form surface of the external shape of the product to be cut, Normal vector to The first offset vector data offset by the finishing margin δ in the direction of Normal vector to Second off excisional vector data offset by the axial radius R FM hula bract end mill FM in the direction of, And the following equation A horizontal unit vector parallel to the X and Y axes Against the normal vector Is expressed by the following equation R FM −R FM · sin θ using the inclination angle θ of the first and second offset vector data with respect to the Z axis. Vector from the tip was determined by multiplying the distance to the axis O FM hula bract end mill FM, the sum No. 1 from the tip of the shaft to the axis O FM of the flat end mill FM
Linear vector data, Is a flat end mill from the end of the first linear vector.
It is the second linear vector data up to the reference point at the center of the FM tip.
Ｆ 作用 削り出すべき製品の外形形状を表す自由曲面データ に対する第１及び第２のオフセツトベクトルデータ と、そのオフセツトベクトルデータの先端からフラツト
エンドミルFMの中心軸OFMに垂直に向かう第１の直線ベ
クトル と、この第１の直線ベクトルの先端かフラツトエンドミ
ルFMの切削中心点CPに向かう第２の直線ベクトル とを用いて、フラツトエンドミルFMの切削中心点CPが通
過すべき移動径路を表すオフセツト曲面データ を生成するようにしたことにより、確実にフラツトエン
ドミルFMを用いてオフセツト曲面データ を作成し得る。F action Free-form surface data representing the external shape of the product to be cut First and second offset vector data for When the first straight line vector extending perpendicularly from the tip of its off excisional vector data to the central axis O FM hula bract end mill FM And a second straight line vector toward the tip of this first straight line vector or the cutting center point CP of the flat end mill FM. And the offset surface data representing the travel path through which the cutting center point CP of the flat end mill FM should pass To generate offset surface data using flat end mill FM. Can be created.
Ｇ 実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。G Example Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図において、１は全体としてCAD/CAMシステムを
示し、それぞれ中央処理装置（CPU）を含んでなる自由
曲面作成装置２、自由曲面切削用工具径路作成装置３及
びNCミーリングマシン（マシニングセンタ）４で構成さ
れている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a CAD / CAM system as a whole, which includes a free-form surface creating device 2 including a central processing unit (CPU), a free-form surface cutting tool path creating device 3, and an NC milling machine (machining center) 4. It is composed of
自由曲面作成装置２は、上述したCADの手法を用いて
製品の外形形状を表す自由曲面のパツチ を生成する。The free-form surface creation device 2 is a free-form surface patch that represents the external shape of a product using the CAD method described above. Generate
また、自由曲面切削用工具径路作成装置３は、自由曲
面作成装置２によつて生成されたパツチ でなる自由曲面データDTSが入力され、当該自由曲面デ
ータDTSに基づいて、工具としてのフラツトエンドミル
についてのオフセツト曲面データを作成し、これにより
フラツトエンドミルの工具径路データDTCLを作成する。The free-form surface cutting tool path creating device 3 includes a patch generated by the free-form surface creating device 2. Free-form surface data DT S made of is inputted, based on the free-form surface data DT S, to create an offset surface data for hula bract end mill as a tool, thereby creating a tool path data DT CL hula bract end mill .
さらにNCミーリングマシン４においては、フロツピイ
デイスク５を介して入力された工具径路データDTCLに基
づいて、フラツトエンドミルを移動制御することによ
り、自由曲面の外形形状を有する製品の切削加工を実行
し得るようになされている。Further, the NC milling machine 4 controls the movement of the flat end mill on the basis of the tool path data DT CL inputted via the floppy disk 5 to cut a product having a free-form surface. It has been made executable.
なお自由曲面切削用工具径路作成装置３は、デイスプ
レイでなる表示装置６及び例えばキーボードやマウス等
でなる入力装置７を備え、デザイナが表示装置６を目視
確認しながら入力装置７を操作すれば、CPUは第２図に
示す工具径路データ作成処理手順SP1を実行する。The tool path creating device 3 for cutting a free-form surface includes a display device 6 formed of a display and an input device 7 formed of, for example, a keyboard or a mouse. If the designer operates the input device 7 while visually checking the display device 6, The CPU executes a tool path data creation processing procedure SP1 shown in FIG.
すなわち、自由曲面切削用工具径路作成装置３のCPU
は、入力装置７の操作によつてデザイナから自由曲面切
削用の工具径路作成を指示されると、工具径路データ作
成処理手順SP1から入つて、続くステツプSP2において、
切削対象の製品の外形形状を表す自由曲面のパツチ でなる自由曲面データDTSを、自由曲面作成装置２から
読み込む。That is, the CPU of the tool path creating device 3 for free-form surface cutting
When the designer instructs to create a tool path for free-form surface cutting by the operation of the input device 7, the procedure starts from the tool path data creation processing procedure SP1, and in the following step SP2,
Patch of a free-form surface representing the external shape of the product to be cut The free-form surface data DT S made of, read from sculptured surface generating device 2.
続いてCPUはステツプSP3に移つて、フラツトエンドミ
ルFMの軸半径RFMの指定入力を持つ。Subsequently, the CPU proceeds to step SP3 and has a designated input of the shaft radius R FM of the flat end mill FM.
なお工具としてフラツトエンドミルFMは、例えば第３
図に示すように、先端が平坦でなる円柱形状を有し、そ
の先端の平坦部分及び先端から所定長分の円周部分に刃
先CLを備える。The flat end mill FM is used as a tool, for example,
As shown in the drawing, the tip has a cylindrical shape with a flat tip, and a cutting edge CL is provided at a flat portion at the tip and a circumferential portion for a predetermined length from the tip.
ここでデザイナが、入力装置７のキーボードを用い
て、フラツトエンドミルFMの軸半径RFMを数値入力すれ
ば、CPUはこの入力データDTINを内部レジスタに取り込
み、次のステツプSP4に移る。Here designer, using the keyboard of the input device 7, if numeric input shaft radius R FM hula bract end mill FM, CPU fetches the input data DT IN in the internal register, and then proceeds to the following step SP4.
このステツプSP4においてCPUは、切削加工後の製品の
外形形状に対して、このフラツトエンドミルFMで切削す
べき仕上代δの指定入力を待ち、この状態で、上述のス
テツプSP3と同様に、デザイナが入力装置７のキーボー
ドを用いて、所望の仕上代δの値を数値入力すれば、CP
Uはこの入力データDTINを内部レジスタに取り込む。In this step SP4, the CPU waits for the designation input of the finishing margin δ to be cut by the flat end mill FM with respect to the outer shape of the product after cutting, and in this state, as in step SP3 described above, the designer If the user inputs a desired value of the finishing allowance δ numerically using the keyboard of the input device 7, CP
U takes this input data DT IN into an internal register.
続いてCPUは、第４図に示すように、上述の内部レジ
スタに取り込んだフラツトエンドミルFMの軸半径RFM及
び仕上代δを用いて、次のステツプSP5において、次式 に基づいて、フラツトエンドミルFMの先端平坦部分の中
心を基準点CPとして、当該基準点CPが移動すべき、フラ
ツトエンドミルFM用のオフセツト曲面データ を算出する。Subsequently, as shown in FIG. 4, the CPU uses the shaft radius R FM and the finishing allowance δ of the flat end mill FM taken into the above-mentioned internal register, and in the next step SP5, the following equation Offset surface data for the flat end mill FM that the reference point CP should move based on the center of the flat end of the flat end mill FM Is calculated.
この（８）式の右辺において、第１項から第３項は、
製品の外形形状を表す自由曲面のパツチ 方向に仕上代δ及びフラツトエンドミルFMの軸半径RFM
分だけオフセツトしたオフセツトベクトル を表す。On the right side of the equation (8), the first to third terms are:
A free-form patch representing the external shape of the product Finish margin δ and shaft radius R FM of flat end mill FM
Offset vector offset by minutes Represents
またこれに加えて、（８）式の右辺第４項は、Ｚ軸方
向の単位ベクトルを とおいて、次式 で表されるＸ軸及びＹ軸に平行でなる水平方向の単位ベ
クトル に対して、法線ベクトル のＺ軸に対する傾き角θを用いて、次式 RFM−RFM・sinθ ……（10） で表されるオフセツトベクトル の先端からフラツトエンドミルFMの軸OFMまでの距離を
乗算することにより、オフセツトベクトル の先端からフラツトエンドミルFMの軸OFMに向かう直線
ベクトル を算出する。In addition to this, the fourth term on the right side of the expression (8) is a unit vector in the Z-axis direction. And the following equation A horizontal unit vector parallel to the X and Y axes Against the normal vector The offset vector represented by the following equation R FM -R FM · sin θ using the inclination angle θ of the By multiplying the distance to the axis O FM hula bract end mill FM from the tip off excisional vector Vector from the tip of the shaft to the axis O FM of the flat end mill FM Is calculated.
さらに、（８）式の右辺第５項は、第４項で算出した
直線ベクトル の先端から、フラツトエンドミルFMの先端部の中心でな
る基準点CPにいたる直線ベクトル を表し、このようにして（８）式の右辺は全体として、
３次元空間中における基準点CPの位置ベクトルを表し、
かくして、フラツトエンドミルFMの基準点CPが移動すべ
き、フラツトエンドミルFM用のオフセツト曲面データ を算出することができる。Further, the fifth term on the right side of the equation (8) is the straight line vector calculated in the fourth term. From the tip of the flat end mill FM to the reference point CP at the center of the tip of the flat end mill FM Thus, the right side of the equation (8) is expressed as
Represents the position vector of the reference point CP in the three-dimensional space,
Thus, the offset surface data for the flat end mill FM where the reference point CP of the flat end mill FM should move Can be calculated.
なおこのフラツトエンドミルFMOが、水平平面でなる
自由曲面のパツチ 上を通過する際には、 がＺ軸方向と平行になるため、法線ベクトル の内積は次式 となり、法線ベクトル のＺ軸に対する傾き角θはθ＝０となる。This flat end mill FM O is a free-form patch consisting of a horizontal plane. When passing over, Is parallel to the Z-axis direction, so the normal vector The inner product of And the normal vector Is θ = 0 with respect to the Z axis.
また法線ベクトル 及びＺ軸方向の単位ベクトル の外積が０となることにより、（９）式の水平方向の単
位ベクトル は０となる。Also the normal vector And the unit vector in the Z-axis direction Is 0, the horizontal unit vector of equation (9) is obtained. Becomes 0.
これにより、（８）式について上述した、フラツトエ
ンドミルFMO用のオフセツト曲面データ は、次式 で表されるように、自由曲面のパツチ 上に、仕上代δだけオフセツトした曲面形状であること
がわかる。Thus, as described above for (8), offset surface data for hula bract end mill FM O Is A patch of free-form surface as represented by It can be seen from the above that the curved surface is offset by the finishing margin δ.
なおCPUは、上述のようにステツプSP5において、フラ
ツトエンドミルFM用のオフセツト曲面データ を算出した後、次のステツプSP6に移り、例えばセグメ
ントハイト法等の手法を用いて、当該フラツトエンドミ
ルFMが通過すべき工具径路を表す工具データDTCLを作成
し、これをフロツピイデイスク５に書き込んだ後、続く
ステツプSP7において、当該工具径路データ作成処理手
順SP1を終了する。In step SP5, the CPU resets the offset surface data for the flat end mill FM as described above. After calculating SP, the process proceeds to the next step SP6, for example, using a method such as the segment height method, creates tool data DT CL representing the tool path to be passed by the flat end mill FM, and stores this in the floppy disk. After writing in step 5, in the following step SP7, the tool path data creation processing procedure SP1 ends.
このようにして、自由曲面切削用工具径路作成装置３
において、自由曲面作成装置２によつて生成されたパツ
チ でなる自由曲面データDTSに基づいて算出したフラツト
エンドミルFM用のオフセツト曲面データ でなる工具径路データDTCLを、フロツピイデイスク５を
介して、NCミーリングマシン４に入力すれば、容易にフ
ラツトエンドミルFMを用いて、自由曲面の外形形状を有
する製品の切削加工を実行することができる。In this way, the tool path creating device 3 for free-form surface cutting
In the above, the patch generated by the free-form surface creation device 2 Offset surface data for hula bract end mill FM calculated based on the free-form surface data DT S consisting of By inputting the tool path data DT CL consisting of the following into the NC milling machine 4 via the floppy disk 5, cutting of a product having a free-form surface can be easily performed using the flat end mill FM. can do.
以上の方法によれば、自由曲面のパツチ を用いてフラツトエンドミルFMについてのオフセツト曲
面データ を容易に生成し得るオフセツト曲面データ作成方法を実
現できる。According to the above method, the patch of a free-form surface Surface data for flat end mill FM using Can be realized, which can easily generate offset surface data.
なお上述の実施例においては、オフセツト曲面データ を作成する際に、フラツトエンドミルFMの軸半径RFM及
び仕上代δを、デザイナが指定入力するようにしたが、
これに限らず、仕上代δは予め設定された値を用いるよ
うにしても良く、さらに仕上代δを用いないようにして
も、上述の実施例と同様の効果を実現できる。In the above embodiment, the offset surface data When creating, the designer specified and entered the shaft radius R FM and the finish allowance δ of the flat end mill FM,
However, the present invention is not limited to this, and a value set in advance may be used as the finishing allowance δ, and even if the finishing allowance δ is not used, the same effect as in the above-described embodiment can be realized.
さらに上述の実施例においては、オフセツト曲面デー
タ を生成した後、これに基づいて直ちにフラツトエンドミ
ルFM用の工具径路データDTCLを作成し、これをフロツピ
イデイスク５経由でNCミーリングマシン４に入力した場
合について述べたが、NCミーリングマシン４への入力
は、これに限らず、例えばオンライン、紙テープ等種々
の入力手段を用いたCAD/CAMシステムに適用し得、さら
に、工具径路データDTCLを作成するのみならず、生成し
たオフセツト曲面データ をデイスプレイ上に表示するようになされたCAD/CAMシ
ステムにも広く適用し得る。Further, in the embodiment described above, the offset surface data Is generated, the tool path data DT CL for the flat end mill FM is immediately created based on this, and this is input to the NC milling machine 4 via the floppy disk 5. input to 4 is not limited thereto, for example online, obtained by applying the CAD / CAM systems using various input means such as a paper tape, and further, not only to create a tool path data DT CL, generated offset curved surface data Can be widely applied to a CAD / CAM system adapted to display on a display.
また上述の実施例においては、フラツトエンドミルFM
の刃先が、Ｚ軸方向の下方に向くように取り付けられた
３軸制御型NCフライス盤を用いた場合について述べた
が、フラツトエンドミルFMの刃先方向はこれに限らず、
例えば任意に変更し得るような構成NCのフライス盤を用
いても上述の実施例と同様の効果を実現できる。In the above embodiment, the flat end mill FM
The case where a 3-axis control type NC milling machine attached so that the cutting edge of the end faces downward in the Z-axis direction is described, but the cutting edge direction of the flat end mill FM is not limited to this.
For example, even if a milling machine having a configuration NC that can be arbitrarily changed is used, the same effect as that of the above-described embodiment can be realized.
Ｈ 発明の効果 上述のように本発明によれば、自由曲面のパツチを用
いてフラツトエンドミルについてのオフセツト曲面デー
タを容易に生成し得るオフセツト曲面データ作成方法を
実現でき、かくするにつき、CAD/CAMシステム全体とし
ての有用性を格段的に向上し得る。H Advantageous Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to realize an offset curved surface data creation method capable of easily generating offset curved surface data for a flat end mill using a free curved surface patch. The usefulness of the entire CAM system can be significantly improved.
第１図は本発明の一実施例によるオフセツト曲面データ
作成方法を適用したCAD/CAMシステムの全体構成を示す
ブロツク図、第２図は本発明のオフセツト曲面データ作
成方法による工具径路データ作成処理手順を示すフロー
チヤート、第３図はフラツトエンドミルの説明に供する
略線図、第４図はオフセツト曲面データ作成方法の原理
を示す略線図、第５図は自由曲面の説明に供する略線
図、第６図は接平面連続の条件を示す略線図、第７図は
オフセツトベクトルの説明に供する略線図、第８図はボ
ールエンドミルによる自由曲面の切削加工を示す略線図
である。 １……CAD/CAMシステム、２……自由曲面作成装置、３
……自由曲面切削用工具径路作成装置、４……NCミーリ
ングマシン、５……フロツピイデイスク、６……表示装
置、７……入力装置、FM……フラツトエンドミル、 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a CAD / CAM system to which an offset surface data creation method according to one embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a tool path data creation processing procedure according to the offset surface data creation method of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a flat end mill, FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of an offset curved surface data creating method, and FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a free curved surface. 6, FIG. 6 is a schematic diagram showing a condition of continuation of the tangent plane, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an offset vector, and FIG. 8 is a schematic diagram showing cutting of a free-form surface by a ball end mill. . 1. CAD / CAM system 2. Free-form surface creation device 3.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….
Claims (1)
を切削目標として、フラツトエンドミルの移動径路を表
すオフセツト曲面データを生成するオフセツト曲面デー
タ作成方法において、 次式、 によって求められるオフセツト曲面データ によって、上記フラツトエンドミルの先端平坦部分の中
心である基準点の加工径路を上記移動径路として求め、 ここで、 は切削対象である製品の外形形状の上記自由曲面を表す
自由曲面データ、 の方向に仕上代δだけオフセツトした第１のオフセツト
ベクトルデータ、 の方向に上記フラツトエンドミルの軸半径RFMだけオフ
セツトした第２のオフセツトベクトルデータ、 とおいて、次式 で表されるＸ軸及びＹ軸に並行である水平方向の単位ベ
クトル に対して、法線ベクトル のＺ軸に対する傾き角θを用いて、次式 RFM−RFM・sinθ で表され、かつ上記第１及び第２のオフセツトベクトル
データの和のベクトルの先端からフラツトエンドミルの
軸までの距離を乗算することにより求めた、上記和のベ
クトルの先端からフラツトエンドミルの軸に向かう第１
の直線ベクトルデータ、 は上記第１の直線ベクトルの先端から、フラツトエンド
ミルの先端部の中心でなる基準点にいたる第２の直線ベ
クトルデータである ことを特徴とするオフセツト曲面データ作成方法。A method for generating offset curved surface data for generating offset curved surface data representing a moving path of a flat end mill with a free curved surface formed by a plurality of patches as a cutting target. Surface data obtained by Thus, the processing path at the reference point, which is the center of the flat end portion of the flat end mill, is determined as the moving path. Is free-form surface data representing the above-mentioned free-form surface of the outer shape of the product to be cut, The first offset vector data offset by the finishing margin δ in the direction of The second offset vector data offset by the axis radius R FM of the flat end mill in the direction of And the following equation A horizontal unit vector parallel to the X and Y axes Against the normal vector Is expressed by the following equation R FM −R FM · sin θ using the inclination angle θ of the first and second offset vector data from the tip of the vector of the sum of the first and second offset vector data to the axis of the flat end mill. A first direction from the tip of the vector of the sum obtained by multiplying the distance to the axis of the flat end mill by
Linear vector data, Is a second straight line vector data from a tip of the first straight line vector to a reference point which is a center of a tip end of the flat end mill.
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| JP8307489A JP2822199B2 (en) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | How to create offset surface data |
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| JPH02260005A JPH02260005A (en) | 1990-10-22 |
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