JP3093080B2 - 工具軌跡データ作成方法 - Google Patents
工具軌跡データ作成方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工具軌跡データ作成方法
に関し、特にＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより作成し、Ｎ
Ｃ工作機械にロードし、ワーク（素材）を三次元自由曲
面形状に切削加工する工具軌跡のＮＣデータを作成する
工具軌跡データ作成方法に関する。
に関し、特にＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより作成し、Ｎ
Ｃ工作機械にロードし、ワーク（素材）を三次元自由曲
面形状に切削加工する工具軌跡のＮＣデータを作成する
工具軌跡データ作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術による金型のような三次元自由
曲面を有したワークの加工方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テムで作成したＮＣデータをＮＣ工作機械にロードし、
そのＮＣデータに基づいてブロック状のワークを加工し
て金型を作成する。この加工方法において、ボールエン
ドミルを用いていきなりＺ軸へ単独切り込みするのは切
削抵抗が工具と主軸に集中するので好ましくなく、それ
ゆえ予めワークにＺ軸突っ込み用の下穴をドリルを用い
て開ける工程が必要となる。この下穴加工において、彫
り込み形状が最も深いところまで、ときには複数個の下
穴を開ける必要があり、特に彫り込み形状が複雑なとき
にはワークを傾けてその下穴を開ける必要もある。この
ような下穴の位置と深さを決定するためには、ＣＡＤ／
ＣＡＭシステムを用いて計算したり、経験的にモデルの
図面から割り出したりして求める。なお、この工程を含
みブロック状のワークを加工して作成すべき製品形状に
近づける工程を荒加工という。
曲面を有したワークの加工方法は、ＣＡＤ／ＣＡＭシス
テムで作成したＮＣデータをＮＣ工作機械にロードし、
そのＮＣデータに基づいてブロック状のワークを加工し
て金型を作成する。この加工方法において、ボールエン
ドミルを用いていきなりＺ軸へ単独切り込みするのは切
削抵抗が工具と主軸に集中するので好ましくなく、それ
ゆえ予めワークにＺ軸突っ込み用の下穴をドリルを用い
て開ける工程が必要となる。この下穴加工において、彫
り込み形状が最も深いところまで、ときには複数個の下
穴を開ける必要があり、特に彫り込み形状が複雑なとき
にはワークを傾けてその下穴を開ける必要もある。この
ような下穴の位置と深さを決定するためには、ＣＡＤ／
ＣＡＭシステムを用いて計算したり、経験的にモデルの
図面から割り出したりして求める。なお、この工程を含
みブロック状のワークを加工して作成すべき製品形状に
近づける工程を荒加工という。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モデル
の形状によっては前記彫り込み形状が複雑で下穴の位置
と深さを、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて計算して
も、図面から割り出してもそれらを求めることは難し
く、かつそのために時間と労力を要するという問題があ
る。
の形状によっては前記彫り込み形状が複雑で下穴の位置
と深さを、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いて計算して
も、図面から割り出してもそれらを求めることは難し
く、かつそのために時間と労力を要するという問題があ
る。
【０００４】この問題を解決する１つの方法として近年
考案されたスパイラル加工法がある。このスパイラル加
工法は工具のボールエンドミルをスパイラル状に移動
し、工具が加工すべき製品形状に干渉したときその製品
形状に沿って移動し、干渉がなくなると再びスパイラル
状に移動し、工具が略移動できなくなるまで加工する荒
加工の方法である。また、このスパイラル加工法の注目
すべき点は、下穴加工をせずに直接荒加工をするという
点である。しかしながら、スパイラル加工法により形彫
り加工をすると工具の干渉チェックに長時間を要し、か
つ加工する穴径が大きいと中央部に未加工部分を残して
しまうという問題がある。
考案されたスパイラル加工法がある。このスパイラル加
工法は工具のボールエンドミルをスパイラル状に移動
し、工具が加工すべき製品形状に干渉したときその製品
形状に沿って移動し、干渉がなくなると再びスパイラル
状に移動し、工具が略移動できなくなるまで加工する荒
加工の方法である。また、このスパイラル加工法の注目
すべき点は、下穴加工をせずに直接荒加工をするという
点である。しかしながら、スパイラル加工法により形彫
り加工をすると工具の干渉チェックに長時間を要し、か
つ加工する穴径が大きいと中央部に未加工部分を残して
しまうという問題がある。
【０００５】したがって本発明の目的は、上述の問題点
のない、前記下穴の位置と深さを求める必要のない、す
なわちイニシャルホールがなくてもＺ軸切り込み加工が
でき、さらに干渉チェックに時間を要せず、加工する穴
径が大きくても中央部に未加工部分を残さない、荒加工
をすることなく直接製品加工ができる工具軌跡データの
作成方法を提供することにある。
のない、前記下穴の位置と深さを求める必要のない、す
なわちイニシャルホールがなくてもＺ軸切り込み加工が
でき、さらに干渉チェックに時間を要せず、加工する穴
径が大きくても中央部に未加工部分を残さない、荒加工
をすることなく直接製品加工ができる工具軌跡データの
作成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の方法の基
本処理を示すフローチャートである。前記目的を達成す
る本発明の工具軌跡データ作成方法は、ワークを三次元
自由曲面形状に切削加工する工具軌跡のＮＣデータを作
成する工具軌跡データ作成方法において、下記の各段階
から構成される。 （第１段階）：加工するモデル形状ＭＤＬを表すデータ
と、そのデータから所定距離オフセットしたオフセット
モデル形状ＯＭＤＬを表すデータを記憶する。 （第２段階）：オフセットモデル形状ＯＭＤＬをＺ軸に
垂直な少なくとも１つの平面で切断して得られる交線と
して外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…を求める。 （第３段階）：外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…
の各々に対し、 （ｉ）外周加工閉曲線上を工具が移動開始する所定の加
工条件下の加工開始点ＰＴＳ１を決め、 （ii）外周加工閉曲線上で工具が移動する方向と逆方向
に加工開始点ＰＴＳ１から所定長Ｌだけオフセットした
点ＰＴＬ１を求め、 （iii)その点ＰＴＬ１を通り外周加工閉曲線のなす第１
平面に垂直な直線上にあって、加工開始点を通り第１平
面に対し所定角度傾斜した第２平面上にある追込開始点
ＰＴＡ１を求め、 （iv）追込開始点ＰＴＡ１から加工開始点ＰＴＳ１へオ
フセットモデル形状に沿って工具を移動する外周加工閉
曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々に対応する追込加工
線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…を求める。 （第４段階）：追込加工線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…と外
周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…とからオフセット
モデル形状に沿って工具を移動する工具軌跡のデータを
求める。
本処理を示すフローチャートである。前記目的を達成す
る本発明の工具軌跡データ作成方法は、ワークを三次元
自由曲面形状に切削加工する工具軌跡のＮＣデータを作
成する工具軌跡データ作成方法において、下記の各段階
から構成される。 （第１段階）：加工するモデル形状ＭＤＬを表すデータ
と、そのデータから所定距離オフセットしたオフセット
モデル形状ＯＭＤＬを表すデータを記憶する。 （第２段階）：オフセットモデル形状ＯＭＤＬをＺ軸に
垂直な少なくとも１つの平面で切断して得られる交線と
して外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…を求める。 （第３段階）：外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…
の各々に対し、 （ｉ）外周加工閉曲線上を工具が移動開始する所定の加
工条件下の加工開始点ＰＴＳ１を決め、 （ii）外周加工閉曲線上で工具が移動する方向と逆方向
に加工開始点ＰＴＳ１から所定長Ｌだけオフセットした
点ＰＴＬ１を求め、 （iii)その点ＰＴＬ１を通り外周加工閉曲線のなす第１
平面に垂直な直線上にあって、加工開始点を通り第１平
面に対し所定角度傾斜した第２平面上にある追込開始点
ＰＴＡ１を求め、 （iv）追込開始点ＰＴＡ１から加工開始点ＰＴＳ１へオ
フセットモデル形状に沿って工具を移動する外周加工閉
曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々に対応する追込加工
線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…を求める。 （第４段階）：追込加工線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…と外
周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…とからオフセット
モデル形状に沿って工具を移動する工具軌跡のデータを
求める。
【０００７】本発明の工具軌跡データ作成方法は、外周
加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々が存在する各
平面上で外周加工閉曲線の内側に所定幅づつオフセット
した内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ、ＣＬＺ１ｂ、…を順次
求め、それらの内周加工閉曲線に沿って外周加工閉曲線
の工具移動方向と逆方向に工具を移動する工具軌跡デー
タを求める。
加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々が存在する各
平面上で外周加工閉曲線の内側に所定幅づつオフセット
した内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ、ＣＬＺ１ｂ、…を順次
求め、それらの内周加工閉曲線に沿って外周加工閉曲線
の工具移動方向と逆方向に工具を移動する工具軌跡デー
タを求める。
【０００８】本発明の工具軌跡データ作成方法は、内周
加工閉曲線ＣＬＺ１ａ上の加工開始点ＰＴＳ１ａと外周
加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開始点ＰＴＳ１とを結ぶ直
線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が有るか否か
を判別し、（ｉ）その判別の結果、交点が無いと判別さ
れたときは工具の干渉無しとみなし、加工開始点ＰＴＳ
１から加工開始点ＰＴＳ１ａへの直線上で工具を移動
し、（ii）その判別の結果、交点が有ると判別されたと
きは工具の干渉有りとみなし、加工開始点ＰＴＳ１上
で、第１平面から離れたワークと干渉のない高さへ工具
を移動し、その高さを保ちながら加工開始点ＰＴＳ１ａ
の真上へ工具を移動した後、加工開始点ＰＴＳ１ａへ工
具を移動する工具軌跡データを求める。
加工閉曲線ＣＬＺ１ａ上の加工開始点ＰＴＳ１ａと外周
加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開始点ＰＴＳ１とを結ぶ直
線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が有るか否か
を判別し、（ｉ）その判別の結果、交点が無いと判別さ
れたときは工具の干渉無しとみなし、加工開始点ＰＴＳ
１から加工開始点ＰＴＳ１ａへの直線上で工具を移動
し、（ii）その判別の結果、交点が有ると判別されたと
きは工具の干渉有りとみなし、加工開始点ＰＴＳ１上
で、第１平面から離れたワークと干渉のない高さへ工具
を移動し、その高さを保ちながら加工開始点ＰＴＳ１ａ
の真上へ工具を移動した後、加工開始点ＰＴＳ１ａへ工
具を移動する工具軌跡データを求める。
【０００９】
【作用】本発明の工具軌跡データ作成方法は、モデル形
状ＭＤＬからオフセットモデル形状ＯＭＤＬを求め、Ｘ
軸またはＹ軸送りを行いながらＺ軸方向に切り込んで行
くための追込加工線を求め、その追込加工線に沿って所
定の深さまで工具を送り、その深さの等高線上でオフセ
ットモデル形状ＯＭＤＬに沿って工具を一周させ、次の
追込加工線に沿って工具を彫り込ませては一周させる動
作を繰り返す工具軌跡のデータを求めてワークを加工す
るので、イニシャルホールを開けることなく形彫り加工
ができる。また、内周加工閉曲線を求め、かつ加工方向
がダウンカットとなるように工具軌跡データを作成でき
るので、等高線上の加工残しを無くし、かつ工具が加工
表面を擦ることもくいこむこともなく加工できる。ま
た、内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ上の加工開始点ＰＴＳ１
ａと外周加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開始点ＰＴＳ１と
を結ぶ直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が有
るか否かの判別により、干渉チェックされた工具軌跡デ
ータが作成されるので工具の干渉の心配がない。
状ＭＤＬからオフセットモデル形状ＯＭＤＬを求め、Ｘ
軸またはＹ軸送りを行いながらＺ軸方向に切り込んで行
くための追込加工線を求め、その追込加工線に沿って所
定の深さまで工具を送り、その深さの等高線上でオフセ
ットモデル形状ＯＭＤＬに沿って工具を一周させ、次の
追込加工線に沿って工具を彫り込ませては一周させる動
作を繰り返す工具軌跡のデータを求めてワークを加工す
るので、イニシャルホールを開けることなく形彫り加工
ができる。また、内周加工閉曲線を求め、かつ加工方向
がダウンカットとなるように工具軌跡データを作成でき
るので、等高線上の加工残しを無くし、かつ工具が加工
表面を擦ることもくいこむこともなく加工できる。ま
た、内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ上の加工開始点ＰＴＳ１
ａと外周加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開始点ＰＴＳ１と
を結ぶ直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が有
るか否かの判別により、干渉チェックされた工具軌跡デ
ータが作成されるので工具の干渉の心配がない。
【００１０】
【実施例】図２は金型のモデル形状の一例を示す図であ
る。このモデル形状ＭＤＬを表現するモデル形状データ
は、コンピュータシステムにより作成される。このコン
ピュータシステムはＣＲＴ等の表示装置の画面を見なが
ら、キーボード、マウス等の入力装置により対話形式に
より操作され、ＣＡＤで作成した図面データも取り込み
可能である。このようなコンピュータシステムにより一
連の工具軌跡のデータ、すなわちワーク１から本図で示
すモデル形状ＭＤＬの製品を生産する金型を切削加工す
る加工プログラムを作成する。そしてその加工プログラ
ムはＮＣ工作機械にダウンロードされ金型の形彫り加工
が行われる。
る。このモデル形状ＭＤＬを表現するモデル形状データ
は、コンピュータシステムにより作成される。このコン
ピュータシステムはＣＲＴ等の表示装置の画面を見なが
ら、キーボード、マウス等の入力装置により対話形式に
より操作され、ＣＡＤで作成した図面データも取り込み
可能である。このようなコンピュータシステムにより一
連の工具軌跡のデータ、すなわちワーク１から本図で示
すモデル形状ＭＤＬの製品を生産する金型を切削加工す
る加工プログラムを作成する。そしてその加工プログラ
ムはＮＣ工作機械にダウンロードされ金型の形彫り加工
が行われる。
【００１１】図３は本発明のオフセットモデルとその切
断平面のなす交線として得られる外周加工閉曲線を示す
図である。本図は、図２に示す製品モデルを３次元直交
座標系のＺ軸に直交する複数のＸＹ平面Ｚ０、Ｚ１、Ｚ
２、…、Ｚｎで切断した状態を示す。本図を参照して本
発明により図２に示す形状にワーク１を加工する方法に
ついて以下に簡単に説明する。便宜上、加工前のワーク
１の加工表面をＺ軸と直交させ、その加工表面をＺ０平
面とする。そのＺ０平面からボールエンドミル２を用い
ワーク１をＸ軸またはＹ軸方向の送りと同時にＺ軸方向
へ所定量または任意量Ｚ軸上のＺ１まで彫り込んで行き
彫り込みを停止し、Ｚ１平面においてＸ軸またはＹ軸方
向にボールエンドミル２を送ってＺ１平面上の形状を加
工し、同様にＺ１平面からワーク１をＸ軸またはＹ軸方
向への送りと同時にＺ軸方向へ所定量または任意量Ｚ軸
上のＺ２まで彫り込んで行き彫り込みを停止し、Ｚ２平
面においてＸ軸またはＹ軸方向にボールエンドミル２を
送ってＺ２平面上の形状を加工するというような加工を
繰り返しワーク１を形彫り加工する。
断平面のなす交線として得られる外周加工閉曲線を示す
図である。本図は、図２に示す製品モデルを３次元直交
座標系のＺ軸に直交する複数のＸＹ平面Ｚ０、Ｚ１、Ｚ
２、…、Ｚｎで切断した状態を示す。本図を参照して本
発明により図２に示す形状にワーク１を加工する方法に
ついて以下に簡単に説明する。便宜上、加工前のワーク
１の加工表面をＺ軸と直交させ、その加工表面をＺ０平
面とする。そのＺ０平面からボールエンドミル２を用い
ワーク１をＸ軸またはＹ軸方向の送りと同時にＺ軸方向
へ所定量または任意量Ｚ軸上のＺ１まで彫り込んで行き
彫り込みを停止し、Ｚ１平面においてＸ軸またはＹ軸方
向にボールエンドミル２を送ってＺ１平面上の形状を加
工し、同様にＺ１平面からワーク１をＸ軸またはＹ軸方
向への送りと同時にＺ軸方向へ所定量または任意量Ｚ軸
上のＺ２まで彫り込んで行き彫り込みを停止し、Ｚ２平
面においてＸ軸またはＹ軸方向にボールエンドミル２を
送ってＺ２平面上の形状を加工するというような加工を
繰り返しワーク１を形彫り加工する。
【００１２】製品モデルのモデル形状ＭＤＬのデータに
基づきワーク１を形彫り加工するには、ワーク１を基本
的には平面Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚｎ上で工具を製品
モデル形状から工具半径だけオフセットした経路に沿っ
て移動し、順次平面Ｚｎまで移動していけば加工できる
ことが判る。この製品モデルから所定量、例えば工具２
の半径分だけオフセットした工具２の軌跡がオフセット
モデル形状ＯＭＤＬである。このオフセットモデル形状
を表現するＮＣデータをオフセットモデル形状データと
呼ぶ。そしてこのオフセットモデル形状ＯＭＤＬを切断
する平面Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚｎとそのオフセットモデル
形状ＯＭＤＬとのなす交線を外周加工閉曲線ＣＬＺ１、
ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎ（図示せず）と呼ぶ。
基づきワーク１を形彫り加工するには、ワーク１を基本
的には平面Ｚ０、Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚｎ上で工具を製品
モデル形状から工具半径だけオフセットした経路に沿っ
て移動し、順次平面Ｚｎまで移動していけば加工できる
ことが判る。この製品モデルから所定量、例えば工具２
の半径分だけオフセットした工具２の軌跡がオフセット
モデル形状ＯＭＤＬである。このオフセットモデル形状
を表現するＮＣデータをオフセットモデル形状データと
呼ぶ。そしてこのオフセットモデル形状ＯＭＤＬを切断
する平面Ｚ１、Ｚ２、…、Ｚｎとそのオフセットモデル
形状ＯＭＤＬとのなす交線を外周加工閉曲線ＣＬＺ１、
ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎ（図示せず）と呼ぶ。
【００１３】図４はＺ軸に直交するＸＹ平面上における
複数の加工閉曲線を示す図である。図３を参照して説明
したように、各ＸＹ平面上で工具を製品モデル形状ＭＤ
Ｌから工具半径だけオフセットしたオフセットモデル形
状ＯＭＤＬへ工具２を移動しただけでは、各ＸＹ平面上
に未加工領域が残ってしまう。それゆえ、前述のオフセ
ットモデル形状をＸＹ平面で切断して得られる各外周加
工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎに沿って工
具２を移動して加工した後、未加工領域が残るときはそ
の各外周加工閉曲線の内側にさらに工具２の半径分だけ
オフセットした工具の軌跡となる内周加工閉曲線を、未
加工領域がなくなるまで順次求めていく。
複数の加工閉曲線を示す図である。図３を参照して説明
したように、各ＸＹ平面上で工具を製品モデル形状ＭＤ
Ｌから工具半径だけオフセットしたオフセットモデル形
状ＯＭＤＬへ工具２を移動しただけでは、各ＸＹ平面上
に未加工領域が残ってしまう。それゆえ、前述のオフセ
ットモデル形状をＸＹ平面で切断して得られる各外周加
工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎに沿って工
具２を移動して加工した後、未加工領域が残るときはそ
の各外周加工閉曲線の内側にさらに工具２の半径分だけ
オフセットした工具の軌跡となる内周加工閉曲線を、未
加工領域がなくなるまで順次求めていく。
【００１４】本図に示すように、外周加工閉曲線ＣＬＺ
１に対応する内周加工閉曲線をＣＬＺ１ａ、ＣＬＺ１
ｂ、…、ＣＬＺｍと呼ぶ。また各加工閉曲線にはその閉
曲線上の加工開始点があり、これらは例えば３軸直交座
標系におけるＹ軸の最小値となる点等の所定条件で決定
される。本図では加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ１ａ、Ｃ
ＬＺ１ｂに対し、各加工開始点はＰＴＳ１、ＰＴＳ１
ａ、ＰＴＳ１ｂで示されている。なお、各ＸＹ平面上で
の工具２の移動はワーク１をダウンカットで加工する方
向に加工開始点から加工開始点まで一周する。ダウンカ
ットで加工することにより、切削後に工具２がワーク１
を擦ることがなく、ワーク１の形状に食い込まないよう
に加工できる。したがって、加工面粗度がよく工具寿命
を長くすることができる。しかるに通常工具２が取り付
けられる主軸の回転は正回転であるので、ダウンカット
で外周加工閉曲線ＣＬＺ１上を移動するときは、工具は
反時計方向へ移動し、内周加工閉曲線ＣＬＺ１ｂ、…、
ＣＬＺ１ｎ（図示せず）を移動するときは、工具２は時
計方向へ移動する。
１に対応する内周加工閉曲線をＣＬＺ１ａ、ＣＬＺ１
ｂ、…、ＣＬＺｍと呼ぶ。また各加工閉曲線にはその閉
曲線上の加工開始点があり、これらは例えば３軸直交座
標系におけるＹ軸の最小値となる点等の所定条件で決定
される。本図では加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ１ａ、Ｃ
ＬＺ１ｂに対し、各加工開始点はＰＴＳ１、ＰＴＳ１
ａ、ＰＴＳ１ｂで示されている。なお、各ＸＹ平面上で
の工具２の移動はワーク１をダウンカットで加工する方
向に加工開始点から加工開始点まで一周する。ダウンカ
ットで加工することにより、切削後に工具２がワーク１
を擦ることがなく、ワーク１の形状に食い込まないよう
に加工できる。したがって、加工面粗度がよく工具寿命
を長くすることができる。しかるに通常工具２が取り付
けられる主軸の回転は正回転であるので、ダウンカット
で外周加工閉曲線ＣＬＺ１上を移動するときは、工具は
反時計方向へ移動し、内周加工閉曲線ＣＬＺ１ｂ、…、
ＣＬＺ１ｎ（図示せず）を移動するときは、工具２は時
計方向へ移動する。
【００１５】なお、本図において、外周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１上に示される点ＰＴＡ１は追込開始点と呼ばれ、加
工開始点ＰＴＳ１から距離Ｌ離れた外周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１に沿ったＺ１平面上の点からＺ軸方向に離れた点に
ある。以下に追込開始点ＰＴＡ１について図を用いて説
明する。
Ｚ１上に示される点ＰＴＡ１は追込開始点と呼ばれ、加
工開始点ＰＴＳ１から距離Ｌ離れた外周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１に沿ったＺ１平面上の点からＺ軸方向に離れた点に
ある。以下に追込開始点ＰＴＡ１について図を用いて説
明する。
【００１６】図５は外周加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開
始点ＰＴＳ１から追込開始点ＰＴＡ１を求める方法の説
明図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図で
ある。図５の（Ａ）に示すように、Ｚ１平面上の加工開
始点ＰＴＳ１を通り、Ｚ１平面に対し例えば約５度の傾
斜を有する平面と、外周加工閉曲線ＣＬＺ１に沿って加
工開始点ＰＴＳ１から加工方向と逆方向に距離Ｌだけ離
れた点から外周加工閉曲線ＣＬＺ１をなすＺ１平面に垂
直なＺ軸方向へ引いた直線との交点を求め、この点を追
込開始点ＰＴＡ１とする。これにより、この追込開始点
ＰＴＡ１からＺ０平面を経由してＺ１平面上の外周加工
閉曲線ＣＬＺ１の加工開始点ＰＴＳ１へ到達するまでＸ
軸またはＹ軸方向への送りと同時にＺ軸方向へ彫り込ん
で行く工具軌跡、すなわち追込加工線ＣＬＤ１が求ま
る。
始点ＰＴＳ１から追込開始点ＰＴＡ１を求める方法の説
明図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図で
ある。図５の（Ａ）に示すように、Ｚ１平面上の加工開
始点ＰＴＳ１を通り、Ｚ１平面に対し例えば約５度の傾
斜を有する平面と、外周加工閉曲線ＣＬＺ１に沿って加
工開始点ＰＴＳ１から加工方向と逆方向に距離Ｌだけ離
れた点から外周加工閉曲線ＣＬＺ１をなすＺ１平面に垂
直なＺ軸方向へ引いた直線との交点を求め、この点を追
込開始点ＰＴＡ１とする。これにより、この追込開始点
ＰＴＡ１からＺ０平面を経由してＺ１平面上の外周加工
閉曲線ＣＬＺ１の加工開始点ＰＴＳ１へ到達するまでＸ
軸またはＹ軸方向への送りと同時にＺ軸方向へ彫り込ん
で行く工具軌跡、すなわち追込加工線ＣＬＤ１が求ま
る。
【００１７】図５の（Ｂ）に示すように、Ｚ１平面上の
外周加工閉曲線ＣＬＺ１に沿って加工開始点ＰＴＳ１か
ら加工方向と逆方向に距離Ｌだけ離れた点をＰＴＬ１と
する。Ｚ１平面上の加工開始点ＰＴＳ１を通り、Ｚ１平
面に対し傾きθの平面を想定し、点ＰＴＬ１からＺ１平
面に垂直線を引き、Ｚ１平面に対し傾きθの平面との交
点をＰＴＡ１として求める。但しＰＴＡ１はＺ０平面よ
りさらに上方へ離れた点とするように距離Ｌは選択す
る。ＰＴＡ１とＰＴＬ１とのＺ軸方向の距離の差Ｚはク
リアランスＺｃとすると、Ｚ＝Ｚ０−Ｚ１＋Ｚｃで表さ
れ、したがって距離Ｌは、ｔａｎθ＝Ｚ／Ｌ＝（Ｚ０−
Ｚ１＋Ｚｃ）／Ｌから、Ｌ＝（Ｚ０−Ｚ１＋Ｚｃ）／ｔ
ａｎθで表される。
外周加工閉曲線ＣＬＺ１に沿って加工開始点ＰＴＳ１か
ら加工方向と逆方向に距離Ｌだけ離れた点をＰＴＬ１と
する。Ｚ１平面上の加工開始点ＰＴＳ１を通り、Ｚ１平
面に対し傾きθの平面を想定し、点ＰＴＬ１からＺ１平
面に垂直線を引き、Ｚ１平面に対し傾きθの平面との交
点をＰＴＡ１として求める。但しＰＴＡ１はＺ０平面よ
りさらに上方へ離れた点とするように距離Ｌは選択す
る。ＰＴＡ１とＰＴＬ１とのＺ軸方向の距離の差Ｚはク
リアランスＺｃとすると、Ｚ＝Ｚ０−Ｚ１＋Ｚｃで表さ
れ、したがって距離Ｌは、ｔａｎθ＝Ｚ／Ｌ＝（Ｚ０−
Ｚ１＋Ｚｃ）／Ｌから、Ｌ＝（Ｚ０−Ｚ１＋Ｚｃ）／ｔ
ａｎθで表される。
【００１８】図６はＺ軸に直交するＸＹ平面上における
外周から内周の加工閉曲線へ移動するときの干渉チェッ
クの説明図であり、（Ａ）は干渉有りの場合、（Ｂ）は
干渉無しの場合をそれぞれ示す図である。図４で説明し
たように、外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ１ａからＹ
軸上の値が最小となる点をそれらの加工閉曲線の加工開
始点として求め、それぞれＰＴＳ１、ＰＴＳ１ａとす
る。次に加工開始点ＰＴＳ１とＰＴＳ１ａとを直線で結
び、この直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が
あるか否かを求め、交点があるときを干渉有り、ないと
きは干渉無しとする。
外周から内周の加工閉曲線へ移動するときの干渉チェッ
クの説明図であり、（Ａ）は干渉有りの場合、（Ｂ）は
干渉無しの場合をそれぞれ示す図である。図４で説明し
たように、外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ１ａからＹ
軸上の値が最小となる点をそれらの加工閉曲線の加工開
始点として求め、それぞれＰＴＳ１、ＰＴＳ１ａとす
る。次に加工開始点ＰＴＳ１とＰＴＳ１ａとを直線で結
び、この直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が
あるか否かを求め、交点があるときを干渉有り、ないと
きは干渉無しとする。
【００１９】図６の（Ａ）に示す例ではこの干渉点が１
点求まり、図６の（Ｂ）に示す例ではこの干渉点が求ま
らない。なお、図６の（Ｂ）に示す例は、２つの内周加
工閉曲線ＣＬＺ１ａ１、ＣＬＺ１ａ２が求まり、それぞ
れの加工開始点ＰＴＳ１ａ１とＰＴＳ１ａ２を求め、加
工順を所定条件、例えば加工開始点のＹ軸上の値が最小
となる点を有する内周加工閉曲線から順に加工するよう
決定する。したがって外周加工閉曲線ＣＬＺ１を一周し
た後のＺ１平面上の工具の軌跡は、加工開始点ＰＴＳ１
を出発し、ＰＴＳ１ａ２へ移動し、内周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１ａ２を一周し、次に加工開始点ＰＴＳ１ａ２からＰ
ＴＳ１ａ１へ移動し、最後に内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ
１を一周し、さらに２つの内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ
１、ＣＬＺ１ａ２の内部に内周加工閉曲線が求まれば、
それらの内周加工閉曲線の加工開始点を求め、以下上記
同様に工具軌跡を求める。
点求まり、図６の（Ｂ）に示す例ではこの干渉点が求ま
らない。なお、図６の（Ｂ）に示す例は、２つの内周加
工閉曲線ＣＬＺ１ａ１、ＣＬＺ１ａ２が求まり、それぞ
れの加工開始点ＰＴＳ１ａ１とＰＴＳ１ａ２を求め、加
工順を所定条件、例えば加工開始点のＹ軸上の値が最小
となる点を有する内周加工閉曲線から順に加工するよう
決定する。したがって外周加工閉曲線ＣＬＺ１を一周し
た後のＺ１平面上の工具の軌跡は、加工開始点ＰＴＳ１
を出発し、ＰＴＳ１ａ２へ移動し、内周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１ａ２を一周し、次に加工開始点ＰＴＳ１ａ２からＰ
ＴＳ１ａ１へ移動し、最後に内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ
１を一周し、さらに２つの内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ
１、ＣＬＺ１ａ２の内部に内周加工閉曲線が求まれば、
それらの内周加工閉曲線の加工開始点を求め、以下上記
同様に工具軌跡を求める。
【００２０】図７はＺ軸に直交するＸＹ平面上における
外周から内周の加工閉曲線へ移動するときの工具軌跡の
説明図であり、（Ａ）は干渉無しの場合、（Ｂ）は干渉
有りの場合をそれぞれ示す図である。図７の（Ａ）に示
すように、Ｙ軸上の最小値から加工開始点ＰＴＳ１ａを
求め、加工開始点ＰＴＳ１とＰＴＳ１ａとを結ぶ直線と
外周加工閉曲線ＣＬＺ１とに交点が無いときは干渉が無
いとみなされるので、Ｚ１平面上で加工開始点ＰＴＳ１
からＰＴＳ１ａへそのまま工具を移動することができ、
図７の（Ｂ）に示すように、加工開始点ＰＴＳ１とＰＴ
Ｓ１ａとを結ぶ直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１とに交点
が有るときは干渉が有ると見なされるので、加工開始点
ＰＴＳ１からＰＴＳ１ａへＺ１平面上でそのまま工具を
移動することができず、工具を加工開始点ＰＴＳ１から
干渉が回避できる高さまでＺ軸上を移動させてから加工
開始点ＰＴＳ１ａの真上まで移動させ、次に加工開始点
ＰＴＳ１ａまで移動することによって、干渉を回避して
移動することができる。以上Ｚ１平面における工具軌跡
作成データ作成方法について説明したが、この操作をＺ
２、…、Ｚｎ平面についても順次行い、つまり外周加工
閉曲線ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎと追込加工線ＣＬＤ２、
…、ＣＬＤｎをさらに求め、最終的にモデル全体を加工
する工具軌跡データを求めるのである。
外周から内周の加工閉曲線へ移動するときの工具軌跡の
説明図であり、（Ａ）は干渉無しの場合、（Ｂ）は干渉
有りの場合をそれぞれ示す図である。図７の（Ａ）に示
すように、Ｙ軸上の最小値から加工開始点ＰＴＳ１ａを
求め、加工開始点ＰＴＳ１とＰＴＳ１ａとを結ぶ直線と
外周加工閉曲線ＣＬＺ１とに交点が無いときは干渉が無
いとみなされるので、Ｚ１平面上で加工開始点ＰＴＳ１
からＰＴＳ１ａへそのまま工具を移動することができ、
図７の（Ｂ）に示すように、加工開始点ＰＴＳ１とＰＴ
Ｓ１ａとを結ぶ直線と外周加工閉曲線ＣＬＺ１とに交点
が有るときは干渉が有ると見なされるので、加工開始点
ＰＴＳ１からＰＴＳ１ａへＺ１平面上でそのまま工具を
移動することができず、工具を加工開始点ＰＴＳ１から
干渉が回避できる高さまでＺ軸上を移動させてから加工
開始点ＰＴＳ１ａの真上まで移動させ、次に加工開始点
ＰＴＳ１ａまで移動することによって、干渉を回避して
移動することができる。以上Ｚ１平面における工具軌跡
作成データ作成方法について説明したが、この操作をＺ
２、…、Ｚｎ平面についても順次行い、つまり外周加工
閉曲線ＣＬＺ２、…、ＣＬＺｎと追込加工線ＣＬＤ２、
…、ＣＬＤｎをさらに求め、最終的にモデル全体を加工
する工具軌跡データを求めるのである。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の工具軌跡
データ作成方法によれば、イニシャルホールがなくても
Ｚ切り込み加工ができ、さらに干渉チェックに時間を要
せず、加工する穴径が大きくても中央部に未加工部分を
残さない、荒加工をすることなく直接製品加工ができる
工具軌跡データの作成方法を提供することことができ
る。また本発明によれば、常時ダウンカットになるよう
に工具軌跡データを作成することができるので、加工面
粗度がよく、工具寿命も長くすることができる。
データ作成方法によれば、イニシャルホールがなくても
Ｚ切り込み加工ができ、さらに干渉チェックに時間を要
せず、加工する穴径が大きくても中央部に未加工部分を
残さない、荒加工をすることなく直接製品加工ができる
工具軌跡データの作成方法を提供することことができ
る。また本発明によれば、常時ダウンカットになるよう
に工具軌跡データを作成することができるので、加工面
粗度がよく、工具寿命も長くすることができる。
【図１】本発明の方法の基本処理を示すフローチャート
である。
である。
【図２】金型のモデル形状の一例を示す図である。
【図３】本発明のオフセットモデル形状とその切断平面
のなす交線として得られる外周加工閉曲線を示す図であ
る。
のなす交線として得られる外周加工閉曲線を示す図であ
る。
【図４】Ｚ軸に直交するＸＹ平面上における複数の加工
閉曲線を示す図である。
閉曲線を示す図である。
【図５】外周加工閉曲線ＣＬＺ１上の加工開始点ＰＴＳ
１から追込開始点ＰＴＡ１を求める方法の説明図であ
り、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
１から追込開始点ＰＴＡ１を求める方法の説明図であ
り、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図６】Ｚ軸に直交するＸＹ平面上における外周から内
周の加工閉曲線へ移動するときの干渉チェックの説明図
であり、（Ａ）は干渉有りの場合、（Ｂ）は干渉無しの
場合をそれぞれ示す図である。
周の加工閉曲線へ移動するときの干渉チェックの説明図
であり、（Ａ）は干渉有りの場合、（Ｂ）は干渉無しの
場合をそれぞれ示す図である。
【図７】Ｚ軸に直交するＸＹ平面上における外周から内
周の加工閉曲線へ移動するときの工具軌跡の説明図であ
り、（Ａ）は干渉無しの場合、（Ｂ）は干渉有りの場合
をそれぞれ示す図である。
周の加工閉曲線へ移動するときの工具軌跡の説明図であ
り、（Ａ）は干渉無しの場合、（Ｂ）は干渉有りの場合
をそれぞれ示す図である。
１…ワーク ２…工具（ボールエンドミル） ＭＤＬ…モデル形状 ＯＭＤＬ…オフセットモデル形状 ＣＬＺ１、ＣＬＺ２…外周加工閉曲線 ＣＬＺ１ａ、ＣＬＺ１ｂ…内周加工閉曲線 ＣＬＤ１、ＣＬＤ２…追込加工線 ＰＴＳ１、ＰＴＳ１ａ…加工開始点 ＰＴＡ１…追込開始点
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−198105（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−149333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−244112（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−246588（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−297921（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−303413（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28
Claims (3)
- 【請求項１】 ワークを三次元自由曲面形状に切削加工
する工具軌跡のＮＣデータを作成する工具軌跡データ作
成方法において、 加工するモデル形状ＭＤＬを表すデータと、そのデータ
から所定距離だけオフセットしたオフセットモデル形状
ＯＭＤＬを表すデータを記憶する第１段階と、 前記オフセットモデル形状ＯＭＤＬをＺ軸に垂直な少な
くとも１つの平面で切断して得られる交線として外周加
工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…を求める第２段階と、 前記外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々に対
し、前記外周加工閉曲線上を工具が移動開始する所定の
加工条件下の加工開始点ＰＴＳ１を決め、 前記外周加工閉曲線上で前記工具が移動する方向と逆方
向に前記加工開始点ＰＴＳ１から所定長Ｌだけオフセッ
トした点ＰＴＬ１を求め、その点ＰＴＬ１を通り前記外
周加工閉曲線のなす第１平面に垂直な直線上にあって、
前記加工開始点を通り前記第１平面に対し所定角度傾斜
した第２平面上にある追込開始点ＰＴＡ１を求め、 前記追込開始点ＰＴＡ１から前記加工開始点ＰＴＳ１へ
前記オフセットモデル形状に沿って前記工具を移動する
前記外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…の各々に対
応する追込加工線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…を求める第３
段階と、 前記追込加工線ＣＬＤ１、ＣＬＤ２、…と前記外周加工
閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ２、…とから前記オフセットモ
デル形状に沿って前記工具を移動する工具軌跡のデータ
を求める第４段階と、 からなることを特徴とする工具軌跡データ作成方法。 - 【請求項２】 前記外周加工閉曲線ＣＬＺ１、ＣＬＺ
２、…の各々が存在する各平面上で前記外周加工閉曲線
の内側に所定幅づつオフセットした内周加工閉曲線ＣＬ
Ｚ１ａ、ＣＬＺ１ｂ、…を順次求め、それらの内周加工
閉曲線に沿って前記外周加工閉曲線の工具移動方向と逆
方向に前記工具を移動する工具軌跡データを求める請求
項１に記載の工具軌跡データ作成方法。 - 【請求項３】 前記内周加工閉曲線ＣＬＺ１ａ上の前記
加工開始点ＰＴＳ１ａと前記外周加工閉曲線ＣＬＺ１上
の前記加工開始点ＰＴＳ１とを結ぶ直線と前記外周加工
閉曲線ＣＬＺ１との間に交点が有るか否かを判別し、 その判別の結果、前記交点が無いと判別されたときは、
前記加工開始点ＰＴＳ１から前記加工開始点ＰＴＳ１ａ
への直線上で前記工具を移動し、 前記判別の結果、前記交点が有ると判別されたときは、
前記加工開始点ＰＴＳ１上で、前記第１平面から離れた
前記ワークと干渉のない高さへ工具を移動し、その高さ
を保ちながら前記加工開始点ＰＴＳ１ａの真上へ前記工
具を移動した後、前記加工開始点ＰＴＳ１ａへ前記工具
を移動する工具軌跡データを求める請求項２に記載の工
具軌跡データ作成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05147698A JP3093080B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 工具軌跡データ作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05147698A JP3093080B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 工具軌跡データ作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720920A JPH0720920A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3093080B2 true JP3093080B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=15436243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05147698A Expired - Lifetime JP3093080B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | 工具軌跡データ作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3093080B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9291320B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-03-22 | Cree, Inc. | Consolidated troffer |
| US9366799B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-14 | Cree, Inc. | Optical waveguide bodies and luminaires utilizing same |
| US9366396B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-06-14 | Cree, Inc. | Optical waveguide and lamp including same |
| US9442243B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-09-13 | Cree, Inc. | Waveguide bodies including redirection features and methods of producing same |
| US9625638B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-04-18 | Cree, Inc. | Optical waveguide body |
| US9645303B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-05-09 | Cree, Inc. | Luminaires utilizing edge coupling |
| US9869432B2 (en) | 2013-01-30 | 2018-01-16 | Cree, Inc. | Luminaires using waveguide bodies and optical elements |
| US10436969B2 (en) | 2013-01-30 | 2019-10-08 | Ideal Industries Lighting Llc | Optical waveguide and luminaire incorporating same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10341776B4 (de) * | 2003-09-10 | 2007-09-27 | P & L Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels eines rotierenden, spanabhebenden Werkzeugs |
| CN119335954A (zh) * | 2024-12-19 | 2025-01-21 | 歌尔股份有限公司 | 一种对象加工方法、装置、加工设备及产品组件 |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP05147698A patent/JP3093080B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9291320B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-03-22 | Cree, Inc. | Consolidated troffer |
| US9366396B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-06-14 | Cree, Inc. | Optical waveguide and lamp including same |
| US9442243B2 (en) | 2013-01-30 | 2016-09-13 | Cree, Inc. | Waveguide bodies including redirection features and methods of producing same |
| US9869432B2 (en) | 2013-01-30 | 2018-01-16 | Cree, Inc. | Luminaires using waveguide bodies and optical elements |
| US10436969B2 (en) | 2013-01-30 | 2019-10-08 | Ideal Industries Lighting Llc | Optical waveguide and luminaire incorporating same |
| US9366799B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-06-14 | Cree, Inc. | Optical waveguide bodies and luminaires utilizing same |
| US9625638B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-04-18 | Cree, Inc. | Optical waveguide body |
| US9645303B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-05-09 | Cree, Inc. | Luminaires utilizing edge coupling |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0720920A (ja) | 1995-01-24 |
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