JP2995812B2 - 数値制御装置による工具軌跡生成方式 - Google Patents
数値制御装置による工具軌跡生成方式Info
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- JP2995812B2 JP2995812B2 JP2197150A JP19715090A JP2995812B2 JP 2995812 B2 JP2995812 B2 JP 2995812B2 JP 2197150 A JP2197150 A JP 2197150A JP 19715090 A JP19715090 A JP 19715090A JP 2995812 B2 JP2995812 B2 JP 2995812B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御装置による工具軌跡生成方式に関
し、特に２つの２次元曲線により定義される３次元曲面
上で、任意の平面上に定義した平面曲線を３次元曲面に
投影することにより指定した３次元曲面上の曲線をボー
ルエンドミル等の工具を用いて加工を行う際の数値制御
装置による工具軌跡生成方式に関する。
し、特に２つの２次元曲線により定義される３次元曲面
上で、任意の平面上に定義した平面曲線を３次元曲面に
投影することにより指定した３次元曲面上の曲線をボー
ルエンドミル等の工具を用いて加工を行う際の数値制御
装置による工具軌跡生成方式に関する。
一般に数値制御（以下NCという）加工では、荒加工、
仕上げ加工と、同一の曲面に対して複数個のNC加工を行
い、加工時間、表面精度の問題等から工具径の異なる工
具を使用する。そのために工具の大きさに応じて曲面を
定義する事が必要になる。
仕上げ加工と、同一の曲面に対して複数個のNC加工を行
い、加工時間、表面精度の問題等から工具径の異なる工
具を使用する。そのために工具の大きさに応じて曲面を
定義する事が必要になる。
従来、この種のNC装置による工具軌跡生成方式では、
加工すべき曲面を工具径の分の補正を見込んで定義し、
この曲面上の加工すべき径路を分割した各点における位
置データ及び接線ベクトルを用いて工具軌跡を生成して
いた。
加工すべき曲面を工具径の分の補正を見込んで定義し、
この曲面上の加工すべき径路を分割した各点における位
置データ及び接線ベクトルを用いて工具軌跡を生成して
いた。
上述した従来の数値制御装置による工具軌跡生成方式
は、曲面をあらかじめ工具径補正量を見込んで指定しな
ければならないので、オフセットを見込んで曲面を定義
することは非常に困難であるという欠点があった。
は、曲面をあらかじめ工具径補正量を見込んで指定しな
ければならないので、オフセットを見込んで曲面を定義
することは非常に困難であるという欠点があった。
本発明の目的は２つの２次元曲線により定義される３
次元曲面上で、任意の平面上に定義した平面曲線を３次
元曲面に投影することにより指定した３次元曲面上の曲
線をNC装置で制御しながらボールエンドミル等の工具を
用いて加工を行う際に工具径補正を含めたNC装置による
工具軌跡生成方式を提供することにある。
次元曲面上で、任意の平面上に定義した平面曲線を３次
元曲面に投影することにより指定した３次元曲面上の曲
線をNC装置で制御しながらボールエンドミル等の工具を
用いて加工を行う際に工具径補正を含めたNC装置による
工具軌跡生成方式を提供することにある。
本発明の数値制御装置による工具軌跡生成方式は、２
つの２次元曲線により定義される３次元曲面上で、任意
の平面上に定義した平面曲線を前記３次元曲面に投影す
ることにより指定した３次元曲面上の曲線を数値制御装
置で計算した結果をもとに工具を制御して加工を行う数
値制御装置による工具軌跡生成方式において、前記３次
元曲面上に投影するための前記平面曲線を所定のピッチ
量で分割し複数個の平面曲線分割点を求める手段と、前
記平面曲線分割点を前記３次元曲面に投影させて３次元
曲線分割点を求める手段と、前記３次元曲線分割点にお
いて、３次元曲面に対する法線ベクトルを求める手段
と、前記３次元曲線分割点と前記法線ベクトルと所定の
工具の径とにより３次元曲面上のオフセット点を求める
手段と、前記法線ベクトルと平面曲線分割点での平面曲
線の接続ベクトルから３次元曲線分割点での３次元曲線
の接線ベクトルを求める手段と、前記３次元曲面上のオ
フセット点および前記３次元曲線の接線ベクトルとか
ら、順次隣接する３次元曲面のオフセット点と点との間
を補間する手段とを有する。
つの２次元曲線により定義される３次元曲面上で、任意
の平面上に定義した平面曲線を前記３次元曲面に投影す
ることにより指定した３次元曲面上の曲線を数値制御装
置で計算した結果をもとに工具を制御して加工を行う数
値制御装置による工具軌跡生成方式において、前記３次
元曲面上に投影するための前記平面曲線を所定のピッチ
量で分割し複数個の平面曲線分割点を求める手段と、前
記平面曲線分割点を前記３次元曲面に投影させて３次元
曲線分割点を求める手段と、前記３次元曲線分割点にお
いて、３次元曲面に対する法線ベクトルを求める手段
と、前記３次元曲線分割点と前記法線ベクトルと所定の
工具の径とにより３次元曲面上のオフセット点を求める
手段と、前記法線ベクトルと平面曲線分割点での平面曲
線の接続ベクトルから３次元曲線分割点での３次元曲線
の接線ベクトルを求める手段と、前記３次元曲面上のオ
フセット点および前記３次元曲線の接線ベクトルとか
ら、順次隣接する３次元曲面のオフセット点と点との間
を補間する手段とを有する。
次に本発明について、図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は工具軌跡生成方式の原理を示
す模式図である。
（ａ），（ｂ），（ｃ）は工具軌跡生成方式の原理を示
す模式図である。
第１図の実施例NC装置は入力装置100、工具軌跡計算
器200、出力装置から構成され、工具軌跡計算器200は、
データ分配器201、法線ベクトル計算器202、オフセット
計算器203、接ベクトル計算器204、補間器205から構成
される。
器200、出力装置から構成され、工具軌跡計算器200は、
データ分配器201、法線ベクトル計算器202、オフセット
計算器203、接ベクトル計算器204、補間器205から構成
される。
次に、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）により工具軌跡
生成方式について説明する。まず第２図（ａ）で２次元
曲線l1,l2及びこの２つの２次元曲線l1,l2を変化させる
ことにより決まる３次元曲面s1及び投影された平面s2上
の図形の閉曲線l3上の点ｐ′とｐ′における接線ベクト
ル′が与えられているときに、s1上の図形の点ｐと点
ｐにおける接線ベクトル及び第２図（ｂ）に示す法線
ベクトル、ｐを工具径分にあわせオフセットした点p1
の求め方について説明する。点ｐにおける３次元曲面を
構成する２つの２次元曲線l1′,l2′は、第２図（ａ）
の２つの２次元曲線l1,l2を変化させる事により求めら
れ、l1′l2′の関係よりs1上の点ｐの位置は求まるもの
とする。また第２図（ｂ）に示す点ｐにおける２次元曲
線l1′の接線ベクトルを、l2′の接線ベクトルとす
る。一例として、平面s2がXY平面の場合について考え
る。第２図（ａ），（ｂ）において、点の位置p,p′,p1
およびベクトル，，，，′は、次の様に表現
できる。
生成方式について説明する。まず第２図（ａ）で２次元
曲線l1,l2及びこの２つの２次元曲線l1,l2を変化させる
ことにより決まる３次元曲面s1及び投影された平面s2上
の図形の閉曲線l3上の点ｐ′とｐ′における接線ベクト
ル′が与えられているときに、s1上の図形の点ｐと点
ｐにおける接線ベクトル及び第２図（ｂ）に示す法線
ベクトル、ｐを工具径分にあわせオフセットした点p1
の求め方について説明する。点ｐにおける３次元曲面を
構成する２つの２次元曲線l1′,l2′は、第２図（ａ）
の２つの２次元曲線l1,l2を変化させる事により求めら
れ、l1′l2′の関係よりs1上の点ｐの位置は求まるもの
とする。また第２図（ｂ）に示す点ｐにおける２次元曲
線l1′の接線ベクトルを、l2′の接線ベクトルとす
る。一例として、平面s2がXY平面の場合について考え
る。第２図（ａ），（ｂ）において、点の位置p,p′,p1
およびベクトル，，，，′は、次の様に表現
できる。
ｐ＝（px,py,pz）、 ｐ′＝（px,py,0）、 p1＝（p1x,p1y,p1t）、 ＝sx・ux＋sy・uy＋sz・uz ＝tx・ux＋ty・uy＋tz・ux ＝nx・ux＋ny・uy＋nz・uz ＝qx・ux＋qy・uy＋qz・uz ′＝qx・ux＋qy・uy ここでpx,py,pzおよびsx,sy,szおよびtx,ty,tzおよび
qx,qyは既知定数である。また、ux,uy,uzは、ｘ軸,y軸,
z軸方向の単位ベクトルである。また、p1x,p1y,p1zおよ
びnx,ny,nz,qzは未知定数である。
qx,qyは既知定数である。また、ux,uy,uzは、ｘ軸,y軸,
z軸方向の単位ベクトルである。また、p1x,p1y,p1zおよ
びnx,ny,nz,qzは未知定数である。
ここで、３次元曲面s1上の点ｐにおける法線ベクトル
は（１）式で表される。
は（１）式で表される。
＝× …（１） こののｘ軸・ｙ軸・ｚ軸方向の座標上の距離は次の
ように表される。
ように表される。
nx＝sytz−szty、ny＝sztx−sxtz、nz＝sxtyy−s
yty、 次に法線ベクトルを用いてｐを工具径分だけオフセ
ットした点p1（x,y,z）は、工具径をｒとすると（２）
式で表される。
yty、 次に法線ベクトルを用いてｐを工具径分だけオフセ
ットした点p1（x,y,z）は、工具径をｒとすると（２）
式で表される。
p1（x,y,z） ＝ｐ（x,y,z）＋ｒ・ …（２） この点p1のｘ軸,y軸,z軸方向の座標上の距離は次のよ
うに表される。
うに表される。
p1x＝Px＋ｒ・nx、p1y＝py＋ｒ・ny、p1z＝pz＋ｒ・n
z、 ところで３次元曲面S1上の点ｐにおける法線ベクトル
及び接線ベクトルについては（３）式の関係が成り
立つ。
z、 ところで３次元曲面S1上の点ｐにおける法線ベクトル
及び接線ベクトルについては（３）式の関係が成り
立つ。
・＝nxqx＋nyqy＋nzqz＝０ …（３） したがってqzは（４）のように表される。
qz＝−1/nz（nxqx＋nyqy） …（４） （１）〜（４）式を用いて、未知の定数である,p1
（x,y,z）及びが求められる。このp1及びを求める
演算は、３次元曲面上の曲線を指定のピッチで区分した
それぞれの点について行われ、第２図（ｃ）に示されて
いる通りp1-i,q1-i（ｉ＝1,…,n）とし、これらを曲線
補間により結び工具軌跡を求める。
（x,y,z）及びが求められる。このp1及びを求める
演算は、３次元曲面上の曲線を指定のピッチで区分した
それぞれの点について行われ、第２図（ｃ）に示されて
いる通りp1-i,q1-i（ｉ＝1,…,n）とし、これらを曲線
補間により結び工具軌跡を求める。
次に、第１図における各部の計算機能を説明する。工
具軌跡計算器200は３次元曲線の各点での位置及びこれ
に対応する平面曲線のベクトルの分割を行いpi,si,ti,q
iの出力を行うデータ分配器201と、曲面を構成する２曲
線のベクトルsi,tiから３次元曲面の法線方向ベクトルn
iの計算を行う法線ベクトル計算器202と、工具径ｒと３
次元位置pi及び法線ベクトルniとから曲面上の点のオフ
セット位置p1-iの計算を行うオフセット計算器203と、
法線ベクトルniと投影された閉曲線l3の接線ベクトル
ｑ′ｉとから接線ベクトル方向qiを求める接ベクトル計
算器204と、オフセット位置p1-i及び法線ベクトル方向q
iから工具軌跡を補間器205によって計算される。
具軌跡計算器200は３次元曲線の各点での位置及びこれ
に対応する平面曲線のベクトルの分割を行いpi,si,ti,q
iの出力を行うデータ分配器201と、曲面を構成する２曲
線のベクトルsi,tiから３次元曲面の法線方向ベクトルn
iの計算を行う法線ベクトル計算器202と、工具径ｒと３
次元位置pi及び法線ベクトルniとから曲面上の点のオフ
セット位置p1-iの計算を行うオフセット計算器203と、
法線ベクトルniと投影された閉曲線l3の接線ベクトル
ｑ′ｉとから接線ベクトル方向qiを求める接ベクトル計
算器204と、オフセット位置p1-i及び法線ベクトル方向q
iから工具軌跡を補間器205によって計算される。
以上説明したように本発明では、２つの２次元曲線に
より定義される３次元曲面上で、任意の平面上に定義し
た平面曲線を３次元曲面に投影することにより、指定し
た３次元曲面上の曲線を数値制御装置で計算してボール
エンドミル等の工具を制御して加工を行うことができ
る。また、工具径の指定により工具径補正量を含んだ工
具軌跡生成を行うので、工具径を変更するたびに曲面の
定義をしなおす必要がなく、加工に関する入力が簡単に
なるという効果がある。
より定義される３次元曲面上で、任意の平面上に定義し
た平面曲線を３次元曲面に投影することにより、指定し
た３次元曲面上の曲線を数値制御装置で計算してボール
エンドミル等の工具を制御して加工を行うことができ
る。また、工具径の指定により工具径補正量を含んだ工
具軌跡生成を行うので、工具径を変更するたびに曲面の
定義をしなおす必要がなく、加工に関する入力が簡単に
なるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）は本実施例の工具軌跡生成法を
説明する模式図である。 100……入力装置、200……工具軌跡計算器、201……デ
ータ分配器、202……法線ベクトル計算器、203……オフ
セット計算器、204……接ベクトル計算器、205……補間
器、300……出力装置。
（ａ），（ｂ），（ｃ）は本実施例の工具軌跡生成法を
説明する模式図である。 100……入力装置、200……工具軌跡計算器、201……デ
ータ分配器、202……法線ベクトル計算器、203……オフ
セット計算器、204……接ベクトル計算器、205……補間
器、300……出力装置。
Claims (1)
- 【請求項１】任意の平面上に定義した平面曲線を２つの
２次元曲線により定義される３次元曲面上に投影して前
記３次元曲面上に得られる曲線である３次元曲線に沿っ
て所定の工具をもって加工を行う際に、前記３次元曲線
を数値制御装置で計算して前記加工に必要な前記工具の
工具軌跡を生成し、前記工具軌跡に基づいて前記工具を
制御して加工を行う数値制御装置による工具軌跡生成方
式において、前記平面曲線を所定のピッチ量で分割して
前記平面曲線上に複数個の平面曲線分割点を求める手段
と、前記平面曲線を前記３次元曲面上に投影し、前記３
次元曲面上に得られる３次元曲線上の、前記複数個の平
面曲線分割点の位置に対応した位置に複数個の３次元曲
線分割点を求める手段と、前記３次元曲線分割点の位置
に対応する前記２つの２次元曲線の位置におけるそれぞ
れの接線ベクトルから、前記３次元曲線分割点のそれぞ
れの位置における３次元曲面に対する法線ベクトルの方
向を求める手段と、前記３次元曲線分割点の位置と前記
３次元曲線分割点の位置における前記法線ベクトルの方
向と前記工具の径とにより、前記工具の径の分の補正を
行うための前記３次元曲面上の前記複数個のオフトセッ
ト点の位置を求める手段と、前記３次元曲線分割点の前
記法線ベクトルの方向と前記３次元曲線分割点に対応す
る前記平面曲線分割点での前記平面曲線の接線ベクトル
の方向とから前記３次元曲線分割点での前記３次元曲線
の接線ベクトルの方向を求める手段と、前記３次元曲面
上の前記オフセット点の位置と前記３次元曲線の接線ベ
クトルの方向とから前記工具軌跡を求めて、順次前記３
次元曲面上の前記複数個のオフトセット点の隣接するオ
フトセット点相互の間を補間する手段とを有することを
特徴とする数値制御装置による工具軌跡生成方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2197150A JP2995812B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 数値制御装置による工具軌跡生成方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2197150A JP2995812B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 数値制御装置による工具軌跡生成方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0488405A JPH0488405A (ja) | 1992-03-23 |
| JP2995812B2 true JP2995812B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=16369599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2197150A Expired - Lifetime JP2995812B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 数値制御装置による工具軌跡生成方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995812B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114035507B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-08-11 | 武汉威士登自动化控制技术有限公司 | 球面轨迹拟合加工位置轨迹补偿算法 |
-
1990
- 1990-07-25 JP JP2197150A patent/JP2995812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0488405A (ja) | 1992-03-23 |
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