JPS61272805A - 数値制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、三次元曲面の加工における数値制御方法に関
する。

〔発明の背景〕

従来、二つのパラメータＵ、　Ｖによって表わされる三
次元曲面を加工する場合、曲面加工の工具経路には工具
の中心の軌跡を出力するために、まず、第１２図で示す
ように、工具先端を半球で近似し、その球の半径ｒだけ
、加工面１を曲面の法線方向にオフセットした曲面２を
作成し、オフセット曲面２上で曲面パラメータＵ、又は
、■が一定の曲線群１１を求め、その曲線群に沿って工
具中心を移動させる方式が知られている。

ここで曲面のオフセットとは曲面上の全ての点を曲面の
法線方向に参勤した新たな曲面を生成することを意味す
る。

しかし、この方法では、第１３図のように主軸方向（一
般的に工作機械の座標系においてＺ軸が、主軸方向とな
っているため、以降Ｚ軸方向と呼ぶ）から見て、影とな
る領域がちる曲面、及び、第１４図のように、工具径よ
りも小さな曲率半径の部分を持つ曲面を加工する場合、
オフセット曲面は、４，８となり、斜線部６，１０の領
域を誤つて加工してしまい、工具の加工曲面への干渉（
削り込み）が発生する、という問題があった。

尚、三次元曲面加工の数値制御方式を詳しく述べである
例は、特開昭５７−１６６６０６号公報で示されるよう
に、曲面の特徴線を入力し、その曲線をもとに曲面加工
の数値制御を行なう方式が知られているが、工具経路は
、特徴線を移動してできる加工曲面の点を曲面の法線方
向にオフセットした点を工具経路として使用しているた
め、上述と同様を問題が発生する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、あらゆる三次元曲面の加工において、
加工曲面への工具干渉を防止する数値制御方法を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

前述のような曲面では、加工曲面への削り込みが発生す
る原因は、オフセット曲面が、ある座標（ｘｔｙ）につ
いて、複数のＺの値を持つ関数であることに起因してお
り、基本的には、第１５図の斜線部１２．１３で示すよ
うに、オフセット曲面をＺ軸大方向から見た場合に、見
える部分のみを取り出し、その部分について加工を行な
えば、問題は解決される。

しかし、一般的な三次元空間内に曲面に対して上述の部
分のみを取り出すことは、数学的に非常に困難であり１
本発明では１曲面加工で工具軌跡はオフセット曲面上を
ある間隔で走査する軌跡として求めればよいことに着眼
し、以下に示すように、主軸と平行な平面と、加工曲面
との交線を求め、平面内で処理を行なうことによシ、処
理の簡略化を図った。

第一に、第１６図に示すように、オフセット面２と、Ｚ
軸に平行な切断平面５１との交線５２ｊ−、切断平面５
１のＵ、Ｖパラメータ空間上の二次元曲線として求め、
次に、第１７図、第１８図で示すように、切断面５１の
Ｕ、Ｖパラメータ空間上で、交＠５３，５５と。

切断平面内にある間隔で作成し念。Ｚ軸に平行な直線群
Ｌ１との交点群を求め、６直１ｓＬ＋について複数の交
点が存在する場合には、ｚ値が大である点Ｐｔを選択し
、それら魚群を接続することにより、曲線５４．５６を
作成し、工具軌跡として出力し、三次元曲面加工の数値
制御を行なう。

この方式により、加工対象曲面への工具の干渉を未然に
防止した数値制御方式が可能となった。

〔発明の実施例〕

つぎに、本発明の数値方式の概要を第１図ないし第１０
図に従って説明する。第１図は、処理フローを示し、第
２図ないし第１０図は、各ブロックの説明図である。

■　加工面を工具径だけ曲面法線方向にオフセットした
オフセット曲面を作成する。（第２図）■　加工面を含
み、Ｚ軸と平行な切断平面、ｓＭ。

Ｓ２．・・・・・・Ｓ、をユーザ指定間隔で作成する。

（ｔ４３図） 以下■〜を各切断面８ＩｅＳ２ｅ　・・・・・・Ｓ、に
ついて行なう。

■　オフセット面と、切断面Ｓ１との交線を、切断面上
Ｕ、　Ｖパラメータ空間上の曲線として求める。（第４
図ないしｆ４６図） ■　■で求めた各交線について、ｖ＝ｆ（ｕ）の形で表
現した場合に、ＶがＵに対して一意に決定されるように
、交線を分割する。（第７図。

第８図） ■　切断平面内で、交線群をおおうＺ軸に平行な直線群
Ｃｔ　ｔ　Ｃ２ｇ　・・・・・・Ｃ１を作成する。２軸
子行線は切断面上のＵ＝一定の直線として作成され、直
線間の間隔は、ユーザが指定した加工精度により、決定
される。

■　■で求めた交線群と、■で求めた２軸子行直線群に
ついて、交差するものは全てその交点を求め、２軸子行
線毎に分類する。

■　各２軸子行線について、Ｚ値が最大の点を選出する
。（以上■■■第９第９第、第１０■　ので選ばれた魚
群を接続し、工具運動命令列を作成する。

以下、各項目について説明を加える。

〔１〕　オフセット面と切断面との交線の計算交線の計
算は、各種の方法が提案されているので、ここでは交線
を曲面パラメータ空間に値をとる曲線として求めること
ができることを説明する。

切断面をＳ（Ｕ、Ｖ）、オフセット面をＳ′（（σｔ、
ｖｔ）とする。８．　　Ｓ’はそれぞれＵ。

Ｖとｕ／　、　　ｖ　／をパラメータとし、三次元空間
に値をとるベクトル値関数で書ける。

すなわち、 Ｓ（Ｕ、　Ｖ）＝（Ｓ、　（Ｕ、　Ｖ）、　ＳＦ　（Ｕ
、　Ｖ）、　Ｓ、　（Ｕ、　Ｖ））３’（ｕ’、　　ｖ
’　　）＝（Ｓ’、　　（ｕ’、　　ｖ勺、　Ｓ’ｙ（
ｕ’、　　ｖ’）、　　８’−（ｕ’−Ｖ’　　））で
ある。

交線は、８　（ｕ、Ｖ）＝８’　　（ｕ’、Ｖ’）なる
連立方程式の解である。この式は方程式が三個、未却数
が四個らυ、自由度が一つであるため、パラメータｔを
導入して、交ｍは下記の形でニュートンの方法などを用
いて解くことができる。

ｕ＝ｆ１　（ｔ）、ｖ＝ｆ鵞（ｔ）・・・Ｓ上のパラメ
ータ表現び＝ｆ３（ｔ）、ｖ′＝ｆ４（ｔ）・・・Ｓ′
上（ＤＡ−ｙメ−ｆｉ表現〔発明の効果〕 本発明によれば、工具径よりも小さな曲率半径を持つ曲
面、工作機械の主軸方向から見て影の部分を持つ三次元
曲面等の数値制御による茄工において、加工物へのＡｌ
ｌり込みを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は１本発明の一実施例の数値制御
方式の詳細説明図％＠１１図は本発明を実現するための
図形処理装置のブロック図、第１２図は従来方式の説明
図、第１３図、第１４図は従来方式の間列点の説明図％
第１５図ないし第１８図は数置制御方式の説明図である
。 １・・・加工対象曲面、２・・・オフセント曲面、３０
゜３３．３４・・・オフセット曲面と切断平面との交線
、３１．３２・・・切断平面と加工対象面との交線、第
１図 ′１ｆＪＺ図 第３図 第　ｌｌ　図 第１’Ｚ図 第　１３　口　　　　　　第１４　ＩＩ第　１５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二つのパラメータによつて表わされる曲面のデータ
   を記憶する手段と、数値データにより前記曲面を加工す
   る手段とからなる図形処理装置において、 前記曲面を前記曲面の法線方向に工具径分オフセットし
   た第一の曲面を求め、工作機械の主軸と平行な平面と前
   記第一の曲面との交線を求め、前記平面内に作成した主
   軸と平行な直線群と前記交線との交点群を求め、一本の
   直線に対して複数の交点が存在する場合には、前記主軸
   の方向成分が大きな交点を選択した後、それら交点を通
   る工具経路を生成して前記曲面の加工を行なうことを特
   徴とする数値制御方法。