JP2007200121A - Tool path generation method and tool path generation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、数値制御(NC:Numerical Control)装置用データを作成するためのCAM(Computer Aided Manufacturing)装置に係り、特に、工具を目標の経路に沿って移動させるための工具経路を作成する技術に関する。 The present invention relates to a CAM (Computer Aided Manufacturing) device for creating data for a numerical control (NC) device, and in particular, a technique for creating a tool path for moving a tool along a target path. About.
従来、NC加工は、一般に以下のような手順によって行われる。
まず、CAM装置が、CAD(Computer Aided Design)で作成した加工形状データを読み取る。そして、CAM装置が、加工形状データに対する加工対象部位の指定を行い、工具、削り残し量、加工速度などの諸元設定を行った後、これらの設計条件を基に、工具経路を作成する。次に、CAM装置が、この工具経路を数値制御装置が実行可能な形式であるNCデータに変換する。続いて、数値制御装置が、このNCデータを読み取り、加工機のテーブルや回転軸への命令に変換した後、曲面加工装置が、この命令に従って加工機のテーブルや回転軸を動作させることにより、NC加工が実行される。
Conventionally, NC machining is generally performed by the following procedure.
First, the CAM device reads machining shape data created by CAD (Computer Aided Design). Then, the CAM device designates the machining target portion for the machining shape data, sets the parameters such as the tool, the uncut amount, and the machining speed, and then creates a tool path based on these design conditions. Next, the CAM device converts this tool path into NC data in a format executable by the numerical control device. Subsequently, after the numerical control device reads this NC data and converts it into a command to the table and the rotation axis of the processing machine, the curved surface processing device operates the table and the rotation axis of the processing machine according to this command, NC machining is performed.
ここで、工具経路とは、工具の移動位置を表すもので、テーブルのみが移動する加工機の場合は工具先端の回転中心位置を順番に繋いだ折線のデータで表現し、テーブルの他に回転軸が回転する加工機の場合は工具先端の回転中心位置と工具軸の方向を順番に繋いだ折線のデータで表現する。 Here, the tool path represents the moving position of the tool, and in the case of a processing machine that moves only the table, it is expressed by broken line data that connects the rotation center position of the tool tip in order and rotates in addition to the table. In the case of a processing machine in which the shaft rotates, the rotation center position of the tool tip and the direction of the tool axis are represented by broken line data in order.
また、工具経路は、加工機のテーブルや回転軸を動作させるNCデータを作成するための基準データであることから、加工物を表す形状との関係を考慮しないと、加工後の形状が目標寸法に対し小さくなったり(削り込み)、大きくなったり(削り残し)する。
削り残しは、次工程で切削または研磨を行うことで対処できるが、削り込みは次工程で対処することが難しいので十分注意して排除する必要がある。
In addition, since the tool path is reference data for creating NC data for operating the table and the rotation axis of the processing machine, the shape after processing becomes the target dimension without considering the relationship with the shape representing the workpiece. In contrast, it becomes smaller (shaved) or larger (uncut).
Uncut material can be dealt with by cutting or polishing in the next process, but it is difficult to deal with shaving in the next process, so it is necessary to remove it with great care.
図11は、工具にボールエンドミルを用いたときの削り込みや削り残しを説明するための図であり、(a)は、加工面が凸状態時を示し、(b)は、加工面が凹状態時を示す。
最初に、図11(a)を用いて、工具経路の作成手順を説明する。
(1)まず、CAM装置が、加工物の表面(加工面)1101aに点1102aおよび点1103aを算出する。点1102aおよび点1103aは、工具が加工物に接触する点であり、工具接触点という。
(2)次に、CAM装置が、工具接触点1102aと工具接触点1103aにおける法線1104aおよび法線1105aを算出し、法線方向に工具(ボールエンドミル)1106aの半径だけオフセットした点1107aおよび点1108aを作る。
ここで、点1107aおよび点1108aは、工具刃先の回転中心であり、工具中心点という。
そして、実際の加工では、(1),(2)の手順で作成した工具中心点1107aと工具中心点1108aとを結ぶ直線1109aに従って工具1106aが移動する。この場合、直線1109aが、工具経路となる。
FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining cutting and uncut portions when a ball end mill is used for a tool. FIG. 11A shows a state in which the processing surface is in a convex state, and FIG. Indicates the state.
First, a procedure for creating a tool path will be described with reference to FIG.
(1) First, the CAM device calculates a
(2) Next, the CAM device calculates the
Here, the
In actual machining, the
図11(b)のように、加工面1101bが凹の場合でも、図11(a)と同様にして、工具経路1109bが算出される。
As shown in FIG. 11B, even when the
従って、工具1106a,1106bが移動したときに加工物を削り取る部分は、工具1106a,1106bが直線1109a,1109bに従って移動したときの包絡面になる。図11(a)において、包絡面は、包絡面の輪郭を表す直線1110aで図示している。また、図11(b)に示すように加工面1101bが凹の場合の包絡面は、は直線1110bで包絡面の輪郭を表している。
図11(a),(b)で図示するように、加工面が凸の場合は加工面1101aに対して包絡面1110a、すなわち工具経路1109aが直線であるため削り込みが生じ、加工面が凹の場合は加工面1101bに対し包絡面1110b、すなわち工具経路1109bが直線であるため削り残しが生じる。
削り込みや削り残しの量は、工具1106a,1106bの半径や工具接触点1102a,1103a,1102b,1103b間の凹凸の大きさで変化する。切削加工では工具1106a,1106bの半径を変えるには工具1106a,1106bを交換するしかないが、工具自動交換装置を用意したとしても工具交換に時間がかかることから頻繁に工具を交換することは効率的ではない。
Therefore, the part that scrapes off the workpiece when the
As shown in FIGS. 11A and 11B, when the machining surface is convex, the
The amount of cutting or uncut material varies depending on the radius of the
このような削り込みや削り残しの量を小さくする技術として、加工面の凹凸状態により2つの工具接触点間距離を小さくする方法で対処する方法が提示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a technique for reducing the amount of such cutting or uncut material, a method of coping with a method of reducing the distance between two tool contact points according to the uneven state of the processed surface has been proposed (see, for example, Patent Document 1). .
図12は、従来における加工面を、オフセットした場合の工具経路を説明するための図であり、(a)は、加工面が凸状態時を示し、(b)は、加工面が凹状態時を示す。
また、削り込み位置や削り込み量が工具接触点間の凹凸の大きさで変化するので、このような変化に対処するため、NCデータを検査するためのシステム(NCシミュレータ)を用いて削り込みを確認する。そして、確認の結果、削り込みが生じる場合は、図12に示すように、加工面を削り込み量分だけオフセットし、このオフセットを施したオフセット形状1201a,1201bから工具経路1202a,1202bを再度作成し、そしてNCシミュレータで再度削り込み確認する、という過程を繰り返すことで、削り込みの無い工具経路を完成させていた。なお、削り込みの確認の際のオフセット量は、経験的に求められることが多い。
また、削り残しの確認も、削り込みの確認と同様の方法によって行われる。
In addition, since the cutting position and the cutting amount change depending on the size of the unevenness between the tool contact points, the NC data inspection system (NC simulator) is used to deal with such changes. Confirm. As a result of confirmation, if cutting occurs, as shown in FIG. 12, the machining surface is offset by the cutting amount, and
Further, the check of uncut material is performed by the same method as the check of cutting.
ところで、特許文献1に記載されているように、工具接触点の間隔を狭めることで、削り込み量や削り残し量を少なくすることができるが、削り込みや削り残しが無くなるわけではないので、オフセットの工程と、NCシミュレータによる削り込みや削り残しの確認が無くなるわけではない。
さらに、工具接触点の間隔を狭めれば工具経路に用いる工具中心点の数が増大するため、工具移動時における工具の加速/減速箇所が増大し、その結果、加工時間が増大するといった問題がある。またNCデータの量が増加するためNCデータの数値制御装置への転送時間が増大し、その結果加工機が実際に切削している時間が低下するといった問題がある。
By the way, as described in
Furthermore, if the distance between the tool contact points is reduced, the number of tool center points used in the tool path increases, so the number of tool acceleration / deceleration points during tool movement increases, resulting in an increase in machining time. is there. In addition, since the amount of NC data increases, the time for transferring NC data to the numerical controller increases, and as a result, the time during which the processing machine actually cuts is reduced.
また、工具接触点の間隔を狭めることで、工具中心点が多くなった場合、NCシミュレータにおけるNCシミュレーション時間、形状オフセット時間、工具経路作成時間が増大するため、削り込みまたは削り残しを最小にするまでの時間が増大することとなる。その結果、NCデータ作成までの時間が増大するため加工装置動作までの待ち時間増大、NCデータ作成作業者の作業時間増などの問題が生じる。 In addition, when the tool center point increases by narrowing the interval between the tool contact points, the NC simulation time, shape offset time, and tool path creation time in the NC simulator increase, so that cutting or uncut material is minimized. The time until is increased. As a result, since the time until NC data creation increases, problems such as an increase in waiting time until operation of the machining apparatus and an increase in the work time of the NC data creation worker occur.
前記課題に鑑みて、本発明は、NCシミュレータによる、削り込みまたは削り残しの確認をすることなく、工具経路を作成することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to create a tool path without confirming cutting or uncut material by an NC simulator.
前記課題を解決するために、本発明は、曲面切削加工の際の工具の移動する経路である工具経路のデータを作成するCAM装置における工具経路作成方法であって、前記CAM装置が、加工対象物の外形の形状データを、前記形状データが保持されている記憶装置から読み取り、前記読み取った形状データを基に、前記形状データにより特定される形状に沿った曲線を算出し、前記曲線を異なるオフセット量でオフセットした第1の曲線および第2の曲線を算出し、前記第1の曲線上の任意の点である第1の点を算出し、前記第1の点から、前記第2の曲線に接する直線を算出し、前記直線が前記第1の曲線と交わる点である第2の点を算出し、前記第1の点と、前記第2の点とを結んだ直線を算出することによって、前記工具経路を作成することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a tool path creation method in a CAM device that creates tool path data that is a path along which a tool moves during curved surface cutting. The shape data of the outer shape of the object is read from the storage device in which the shape data is stored, and a curve along the shape specified by the shape data is calculated based on the read shape data, and the curve is different. A first curve and a second curve that are offset by an offset amount are calculated, a first point that is an arbitrary point on the first curve is calculated, and the second curve is calculated from the first point. By calculating a straight line tangent to the first line, calculating a second point where the straight line intersects the first curve, and calculating a straight line connecting the first point and the second point. , Create the tool path I am characterized in.
本発明によれば、NCシミュレータによる、削り込みまたは削り残しの確認をすることなく、工具経路を作成することができる。 According to the present invention, it is possible to create a tool path without confirming the cutting or the uncut portion by the NC simulator.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
[CAMシステムの構成]
図1は、本実施形態に係るCAMシステムの構成例を示すブロック図である。
本実施形態におけるCAMシステムは、CADデータである曲面データを作成するCAD装置2、曲面データを記憶する記憶装置3、曲面データを基に工具が移動する経路(工具経路)を作成し、作成した工具経路をNCデータに変換するCAM装置1、切削などの曲面加工を行う曲面加工装置5を、NCデータに従って数値制御する数値制御装置4および曲面加工装置5からなる。
[Configuration of CAM system]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a CAM system according to the present embodiment.
The CAM system in the present embodiment creates and creates a CAD device 2 that creates curved surface data that is CAD data, a storage device 3 that stores curved surface data, and a path (tool path) through which the tool moves based on the curved surface data. The
CAD装置2は、上位計算機(例えば、PC(Personal Computer))などで稼動し、仕上り形状のデータ(CADデータ)である曲面データを作成し、記憶装置3にこの曲面データを格納する。
なお、本実施形態では、曲面データや、後記するオフセットした曲面データを「曲面」と記載することとする。また、同様に、曲面を基に算出される曲線データや、後記するオフセットした曲線データなどを「曲線」と記載することとする。
The CAD device 2 operates on a host computer (for example, a PC (Personal Computer)), creates curved surface data that is finished shape data (CAD data), and stores the curved surface data in the storage device 3.
In the present embodiment, curved surface data and offset curved surface data described later are referred to as “curved surface”. Similarly, curve data calculated based on a curved surface, offset curve data described later, and the like are referred to as “curve”.
また、数値制御装置4において、曲面加工装置5の工具位置を決定する座標系は、少なくとも互いに直交するX,Y,Zの基本3軸を持つ。 In the numerical control device 4, the coordinate system for determining the tool position of the curved surface processing device 5 has at least three basic axes of X, Y, and Z that are orthogonal to each other.
[CAM装置1の構成]
CAM装置1は、データを処理する処理部11を含んで構成される。
そして、処理部11は、記憶装置3から曲面データを読み込む曲面データ読取部112、曲面データにおける加工部位を設定する加工部位設定部113、工具の種類を選択・設定する工具種設定部114、工具経路のパターンである経路パターンを設定する経路パターン設定部115、切削に使用する工具の回転数、工具移動速度などの諸元、および削り残し量を設定する諸元設定・削り残し量設定部116、各設定部によって設定された設定条件と、曲面データを基に工具経路を作成する工具経路作成部111、作成した工具経路に対して補正が必要な場合、工具経路に対して経路補正処理を行う経路補正部117、および作成した工具経路あるいは経路補正処理を行った工具経路をNCデータに変換するNCデータ変換部118とから構成される。
[Configuration of CAM device 1]
The
The
[工具経路作成部の構成]
さらに、工具経路作成部111は、曲面上に曲線を算出する曲線算出部1111、曲線の曲率の大きさと方向を表す曲率方向ベクトルを算出し、この曲率方向ベクトルを基に曲線の凹凸が反転する箇所(凹凸反転部)の探索・算出、さらに曲線と曲面の位置関係を基に、該当する曲線が凸か凹かの判定などを行う曲率反転探索・判定部1112、曲率が反転している箇所が存在すると判定された場合、曲率が反転している箇所である凹凸反転部で曲線を分割する曲線分割部1113、工具設定部において、設定された工具が、フラットエンドミルであるか否かなどを判定する工具判定部1114、曲線を曲面の法線方向に削り残し量(取代)だけオフセットした曲線を作成する取代オフセット部1115、曲線とオフセットした曲線との間で、工具経路となる折線の頂点を探索して折線を作成する折線作成部1116、折線作成部1116が作成した折線を工具半径分オフセットした際に生じる折線の断絶部を補間する経路補間部1117、曲線が凹の場合、エンドミルが2点で曲線に接する位置である接触点を探索するエンドミル接触探索部1118、曲線が凹形状の場合、曲線をエンドミルの工具半径だけオフセットした曲線を作成する凹工具別オフセット部1119とから構成される。
[Configuration of tool path creation unit]
Further, the tool
CAM装置1における各部は、CPU(Central Processing Unit),RAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory),HDD(Hard Disk Drive)、入出力インタフェースなどを備えるコンピュータにおいて、例えばHDDまたはROMに格納されているプログラムがRAMに展開され、RAMに展開されたプログラムをCPUが実行することで、具現化される。
Each unit in the
(全体処理)
次に、図1を参照しつつ、図2に沿って、CAMシステムにおけるNCデータ作成の処理の流れを説明する。
図2は、本実施形態に係るCAMシステムにおけるNCデータ作成の処理の流れを示すフローである。
まず、CAD装置2によって、曲面加工に必要なCADデータである曲面データが作成される曲面データ作成処理が行われる(S101)。そして、CAD装置2は、作成した曲面データを記憶装置3に送り、記憶装置3が曲面データを記憶することによって曲面データ記憶処理が行われる(S102)。
曲面データには、例えば、階数、ノット数、制御点数、ノット列、制御点列からなるB−スプライン曲面形式などがある。B−スプライン曲面形式において、制御点数とノット数の間に、制御点数=ノット数―階数なる関係があるので制御点数またはノット数のどちらか一方を曲面データに保存してもよい。なお、本明細書では曲面データはB−スプライン曲面形式を中心に記載するが、球面や円筒面などの他の形式であってもよい。
(Overall processing)
Next, the flow of NC data creation processing in the CAM system will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing for creating NC data in the CAM system according to the present embodiment.
First, the CAD device 2 performs curved surface data creation processing for creating curved surface data that is CAD data necessary for curved surface processing (S101). Then, the CAD device 2 sends the created curved surface data to the storage device 3, and the storage device 3 stores the curved surface data to perform curved surface data storage processing (S102).
The curved surface data includes, for example, a B-spline curved surface format including a rank, a knot number, a control point number, a knot sequence, and a control point sequence. In the B-spline curved surface format, since there is a relationship of the number of control points = the number of knots−the rank between the number of control points and the number of knots, either the number of control points or the number of knots may be stored in the curved surface data. In this specification, the curved surface data is described centering on the B-spline curved surface format, but may be in other formats such as a spherical surface or a cylindrical surface.
次に、CAM装置1の曲面データ読取部112が、記憶装置3から曲面データを読み取る曲面データ読取処理を行う(S103)。
そして、加工部位設定部113が、図示しない入力部を介して、曲面加工装置5で加工する加工部位を曲面データに設定する加工部位設定処理が行われる(S104)。続いて、工具種設定部114が、加工に使用する工具の種類を選択・設定する工具種選択・設定処理が行われ(S105)、経路パターン設定部115が、工具を一方向に動かす/往復で動かす/螺旋状に動かすなどの選択・設定をおこなうことによって、工具経路のパターンである経路パターンの設定を行う経路パターン設定処理を行う(S106)。
次に、諸元設定・削り残し量設定部116が、切削に使用する工具の回転速度、工具移動速度などの諸元、および加工面に対する削り残し量が最大となる、つまり加工部位と工具経路との差が最大となる点における削り残し量を設定する諸元設定・削り残し量設定処理を行う(S107)。ここで、この削り残し量は加工面が凹か凸かの状態に応じて別々に設定してもよい。
Next, the curved surface
Then, a processing part setting process is performed in which the processing part setting unit 113 sets a processing part to be processed by the curved surface processing apparatus 5 to curved surface data via an input unit (not shown) (S104). Subsequently, a tool type selection / setting process is performed in which the tool
Next, the specification setting / uncut
そして、工具経路作成部111は、ステップS104、ステップS105、ステップS106およびステップS107において設定した設定条件を取得し、取得した設定条件に従い、曲面データ読取部112から曲面データを取得し、この曲面データの加工部位を限定し、設定した工具の種類、経路パターンおよび削り残し量に従い、工具経路を作成する工具経路作成処理を行う(S108)。工具経路の作成には、前記した設定条件の他に、諸元設定・削り残し量設定部116で指定した工具回転数や工具移動速度が用いられる。
次に、作成した工具経路に関して、補正が必要な場合、経路補正部117が、作成した工具経路の補正をおこなう経路補正処理を行う(S109)。
補正が必要な工具経路とは工具経路が閉じるようなケースである。このようなケースでは、工具経路の開始点と終了点が一致しない。そのため、開始点に一致するよう工具経路を補正する。
以上のように経路補正処理を行うことにより、工具経路が閉じるケースでも削り込みが生じない、あるいは削り残しが最小となる工具経路を作成することができる。
The tool
Next, when correction is necessary for the created tool path, the
The tool path that needs to be corrected is a case where the tool path is closed. In such a case, the start point and end point of the tool path do not match. Therefore, the tool path is corrected so as to coincide with the start point.
By performing the path correction process as described above, it is possible to create a tool path in which no cutting occurs even when the tool path is closed, or the uncut residue is minimized.
次に、NCデータ変換部118が、工具経路作成部111で作成した工具経路や工具回転数および工具移動速度に従って、数値制御装置4が読み取り可能なNCデータに変換する(S110)。NCデータは、例えばGコードが利用される。
そして、CAM装置1が、変換したNCデータを数値制御装置4に送り、数値制御装置4は、曲面加工装置5をNCデータに従って数値制御することにより、曲面加工が行われる(S111)。
Next, the NC
Then, the
[工具経路作成]
次に、図1および図2を参照しつつ、図3に沿って工具経路作成処理(図2のステップS108)の詳細を説明する。
図3は、工具経路作成処理の流れを示すフローである。
まず、工具経路作成部111の曲線算出部1111が、曲面データの曲面上の曲線を算出する曲線算出処理を行う(S201)。曲線は、加工部位に従って限定した曲面上に、ステップS106で設定した経路パターンに従って作成される。曲線算出処理の詳細は、後記する。
次に、曲率反転探索・判定部1112が、ステップS201で作成した曲線上の各位置における曲率方向ベクトルを算出し、この曲率方向ベクトルが反転する箇所、すなわち曲線の凹凸が反転する箇所(凹凸反転部)を探索・算出する曲率反転探索処理を行う(S202)。曲率反転探索処理の詳細は、図4を参照して後記する。
そして、曲率反転探索・判定部1112が、ステップS202の結果、曲線上に凹凸反転部が存在するか否かを判定する(S203)。
ステップS203の結果、凹凸反転部が曲線上に存在する場合(S203→Yes)、ステップS202で、算出された凹凸反転部の座標を曲線分割部1113に送る。そして、曲線分割部1113は、凹凸反転部で曲線を分割し(S204)、ステップS202の処理に戻る。
[Tool path creation]
Next, details of the tool path creation process (step S108 in FIG. 2) will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the tool path creation process.
First, the
Next, the curvature reversal search /
Then, the curvature inversion search /
As a result of step S203, when the concave / convex inversion portion exists on the curve (S203 → Yes), the calculated coordinates of the concave / convex inversion portion are sent to the
ステップS203の結果、凹凸反転部が曲線上に存在しない場合(S203→No)、曲率反転探索・判定部1112が、ステップS202、ステップS203、ステップS204で分割した曲線と曲面の位置関係を基に、該当する曲線が凸か凹かを判定する(S205)。分割した曲線と曲面の位置関係を求める方法は、例えば、分割した曲線の始点と終点を結ぶ直線を作り、この直線上で始点および終点を含まない点(例えば、直線の中間点)が、曲面より上にあるか/下にあるかを判定し、点が曲面より下にある場合が凸、点が上にある場合が凹などとする方法が知られている。
As a result of step S203, when the unevenness inversion part does not exist on the curve (S203 → No), the curvature inversion search /
(曲線が凸の場合)
ステップS205の判定の結果、該当する曲線が凸であると判定された場合(S205→凸)、ステップS206に処理を進める。
ステップS206では、取代オフセット部1115が、曲線を曲面の法線方向に削り残し量だけオフセットした曲線を作成する凸取代オフセット処理を行う(S206)。凸取代オフセット処理の詳細は、図5を参照して後記する。
次に、取代オフセット部1115は、オフセットした曲線を折線作成部1116に送り、折線作成部1116は、曲線とオフセットした曲線との間で、工具経路を構成する折線の頂点を探索し、当該頂点を結ぶことで折線を作成する凸折線作成処理を行う(S207)。凸折線作成処理の詳細は、図5を参照して後記する。
(When the curve is convex)
As a result of the determination in step S205, if it is determined that the corresponding curve is convex (S205 → convex), the process proceeds to step S206.
In step S206, the machining allowance offset
Next, the machining allowance offset
そして、工具判定部1114が、工具種設定部114から、図2のステップS105で選択・設定した工具の種類を取得し、当該工具の種類がフラットエンドミルか否かを判定する(S208)。
ステップS208の結果、ステップS105で選択・設定された工具の種類が、フラットエンドミルではないと判定されたとき(S208→No)、折線作成部1116が、作成した折線を工具半径分オフセットした後、経路補間部1117にオフセットした折線を送る。そして、経路補間部1117が、ボールエンドミルにおける経路補間処理を行う(S209)。ボールエンドミルにおける経路補間処理の詳細は、図5および図6を参照して後記する。
Then, the
As a result of step S208, when it is determined that the type of tool selected / set in step S105 is not a flat end mill (S208 → No), the broken
ステップS208の結果、ステップS105で選択・設定された工具の種類が、フラットエンドミルであると判定されたとき(S208→Yes)、折線作成部1116が、作成した折線を工具半径分オフセットした後、経路補間部1117にオフセットした折線を送る。
そして、経路補間部1117が、フラットエンドミルにおける経路補間処理を行う(S210)。フラットエンドミルにおける工具経路補間処理の詳細は、図5および図6を参照して後記する。
As a result of step S208, when it is determined that the type of tool selected / set in step S105 is a flat end mill (S208 → Yes), the broken
Then, the
(曲線が凹の場合)
ステップS205の処理に戻り、ステップS205の判定の結果、該当する曲線が凹であると判定された場合(S205→凹)、ステップS211に処理を進める。
ステップS211では、工具判定部1114が、工具種設定部114から、ステップS105で選択・設定した工具の種類を取得し、当該工具の種類がフラットエンドミルか否かを判定する。
(When the curve is concave)
Returning to the process of step S205, if it is determined that the corresponding curve is concave (S205 → concave) as a result of the determination in step S205, the process proceeds to step S211.
In step S211, the
(曲線が凹:ボールエンドミル)
ステップS211の結果、ステップS105で選択・設定された工具の種類が、フラットエンドミルではないと判定されたとき(ステップS211→No)、ステップS212に処理を進める。
ステップS212では、エンドミル接触探索部1118が、ボールエンドミルが2点以上で曲線に接触する位置(重複接触点)を算出するボールエンドミルにおけるエンドミル接触探索処理を行う(S212)。ボールエンドミルにおけるエンドミル接触探索処理の詳細は、図7を参照して後記する。
そして、曲線をボールエンドミルの工具半径分だけオフセットした曲線を作成する凹工具別オフセット処理を行う(S213)。なお、ステップS212の結果、ボールエンドミルにおける重複接触点が存在する場合、エンドミル接触探索部1118が、算出した重複接触点を、凹工具別オフセット部1119へ送り、凹工具別オフセット部1119が、送られた重複接触点を用いた上で、曲線をボールエンドミルの工具半径分だけオフセットした曲線を作成する凹工具別オフセット処理を行う。凹工具別オフセット処理の詳細は、図7を参照して後記する。
(Curve is concave: Ball end mill)
As a result of step S211, when it is determined that the tool type selected / set in step S105 is not a flat end mill (step S211 → No), the process proceeds to step S212.
In step S212, the end mill
Then, a concave tool-specific offset process is performed to create a curve in which the curve is offset by the tool radius of the ball end mill (S213). When there is an overlapping contact point in the ball end mill as a result of step S212, the end mill
次に、凹工具別オフセット部1119が、オフセットした曲線を取代オフセット部1115に送り、取代オフセット部1115は、送られたオフセットした曲線を曲面の法線方向に削り残し量だけオフセットした曲線をボールエンドミルに対して作成する凹取代オフセット処理を行う(S214)。凹取代オフセット処理の詳細は、図7を参照して後記する。
そして、取代オフセット部1115は、自身が作成した曲線を、曲線算出部1111が作成した曲線と、凹工具別オフセット部1119が作成した曲線と共に折線作成部1116に送り、折線作成部1116は、工具別オフセット部が作成した曲線と、取代オフセット部1115が作成した曲線とを基に、ボールエンドミルにおける工具経路を構成する折線の頂点を探索し、当該頂点を結んで折線を作成する凹折線作成処理を行う(S215)。そして、折線作成部1116は、作成した折れ線の頂点を繋ぐことで工具経路を作成する。なお、ボールエンドミルにおける凹折線作成処理の詳細は、図7を参照して後記する。
Next, the offset
Then, the machining allowance offset
(曲線が凹:フラットエンドミル)
ステップS211の結果、ステップS105で選択・設定された工具の種類が、フラットエンドミルであると判定されたとき(ステップS211→Yes)、ステップS216に処理を進める。
ここで、曲線が凹で、かつ工具がフラットエンドミルである場合の工具経路作成の手順(S216〜S219)は、ボールエンドミルの場合とほぼ同様なので、ボールエンドミルの場合との相違は、図9および図10を参照して後記することとし、ここでは省略する。
(Curve is concave: flat end mill)
As a result of step S211, when it is determined that the tool type selected / set in step S105 is a flat end mill (step S211 → Yes), the process proceeds to step S216.
Here, the procedure for creating the tool path when the curve is concave and the tool is a flat end mill (S216 to S219) is almost the same as that for the ball end mill. This will be described later with reference to FIG.
以下、各処理に関する詳細な説明を、適宜図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a detailed description of each process will be described with reference to the drawings as appropriate.
(曲線算出処理)
ここで、曲線算出部1111が行う曲線算出(図3のステップS201)の処理について、説明する。
曲線は、例えば非特許文献1の第269頁〜第271頁、図7.25に記載の方法で作成することとし、本明細書では説明を省略する。ここでは、曲線P(t)を曲面S(u,v)の上の曲線(以下、曲面上の曲線という:請求項における第2の曲線)にする方法を説明する。
なお、P(t)、S(u,v)などは、それぞれ曲線や曲線を表す式である。その他の、後記するPA(t)や、N(t)なども同様に式である。
(Curve calculation process)
Here, the process of curve calculation (step S201 in FIG. 3) performed by the
The curve is created, for example, by the method described in
Note that P (t), S (u, v), and the like are curves and curves, respectively. Other P A (t), N (t), and the like to be described later are similarly equations.
最初に、曲面形式について説明する。
曲面は、2つの媒介変数(u,v)を与えたときに一つの曲面S(u,v)が決定するよう式1で表現する。記憶装置3(図1参照)には式1を計算するのに必要なu方向階数k、u方向制御点数Z、v方向階数l、v方向制御点数M、(u方向制御点数+u方向階数)個のスカラ量からなるu方向ノット列、(v方向制御点数+v方向階数)個のスカラ量からなるv方向ノット列、(u方向制御点数×v方向制御点数)個のベクトル量からなる制御点Qij、(u方向制御点数×v方向制御点数)個のスカラ量からなる重みwijのデータで格納されている。
First, the curved surface format will be described.
The curved surface is expressed by
式1において、u方向およびv方向のBスプライン関数Ni,k(u)、Nj,l(v)は式2の再帰式で算出する。
In
曲面上の曲線は、空間に定義した曲線の上に点を作成し、点を曲面に投影することで記述する。より詳細に言えば、媒介変数tを与えたときに曲線P(t)が決定する場合、P(t)と、曲面S(u,v)の関係を式3で拘束し、P(t)の媒介変数tに対応するS(u,v)の媒介変数(u,v)を決定する。 A curved line on a curved surface is described by creating a point on a curved line defined in space and projecting the point onto the curved surface. More specifically, when the curve P (t) is determined when the parameter t is given, the relationship between P (t) and the curved surface S (u, v) is constrained by Equation 3, and P (t) The parameter (u, v) of S (u, v) corresponding to the parameter t of
計算機を用いて実装するには、式3から式4に示す近似式を作る。式4は、(x、y、z)の3成分を持つベクトルであることから、変数が2つで、式が3本であり解けない。そこで、式4を式5に示すように各偏微分方向成分に分解して更新量(δu、δv)を算出する。その後、収束計算の初期値(u0、v0)に(δu、δv)を加算して式5を繰り返す。このようにして変数tに対応する(u、v)を算出する。 To implement using a computer, approximate equations shown in Equation 3 to Equation 4 are made. Since Equation 4 is a vector having three components (x, y, z), there are two variables and there are three equations that cannot be solved. Therefore, the update amount (δu, δv) is calculated by decomposing Equation 4 into each partial differential direction component as shown in Equation 5. Thereafter, (δu, δv) is added to the initial value (u 0 , v 0 ) of the convergence calculation, and Expression 5 is repeated. In this way, (u, v) corresponding to the variable t is calculated.
式4および式5において、Su(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関する1回微分、Sv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数vに関する1回微分である。
式5により、P(t)から(u(t),v(t))を求める。後記するが、凸折線作成処理(S207)、エンドミル接触探索処理(S212,S216)、凹折線作成処理(S215,S219)などにおいても収束計算をおこなうため、(u(t),v(t))のtに関する1回微分(ut(t),vt(t))、tに関する2回微分(utt(t),vtt(t))も求める必要がある。
最初にtに関する1回微分の算出法について式6を用いて説明する。
In Equations 4 and 5, S u (u, v) is a single derivative with respect to the parameter u of the surface S (u, v), and S v (u, v) is the parameter v of the surface S (u, v). Is the first derivative.
Using Equation 5, (u (t), v (t)) is obtained from P (t). As will be described later, since convergence calculation is also performed in the convex folding line creation process (S207), the end mill contact search process (S212, S216), the concave folding line creation process (S215, S219), etc., (u (t), v (t)
First, a method of calculating a single derivative with respect to t will be described using Expression 6.
曲線P(t)が、曲面S(u,v)の上にあるとき、曲線P(t)の媒介変数tにおける1回微分Pt(t)は式3の両辺をtで微分し、式6のようになる。
式6において、utは、曲線P(t)を曲面の媒介変数u,vで表した(u(t),v(t))の内u(t)の媒介変数tにおける1回微分、vtはv(t)の媒介変数tにおける1回微分である。
計算機を用いて実装するには、式5と同様に各偏微分方向成分に分解し式7を得る。
When the curve P (t) is on the curved surface S (u, v), the first derivative P t (t) in the parameter t of the curve P (t) is obtained by differentiating both sides of Equation 3 by t. It becomes like 6.
In Equation 6, u t is a one-time differentiation of u (t) in the parameter t of (u (t), v (t)) representing the curve P (t) with the parameters u and v of the curved surface, v t is a one-time derivative of v (t) in the parameter t.
To implement using a computer, Equation 7 is obtained by decomposing each partial differential direction component in the same manner as Equation 5.
式7の連立一次方程式を解くことでtに関する1回微分(ut(t),vt(t))を算出する。 By solving the simultaneous linear equations of Equation 7, a single derivative (u t (t), v t (t)) with respect to t is calculated.
次にtに関する2回微分の算出法について式8を用いて説明する。
曲線P(t)が、曲面S(u,v)の上にあるとき、曲線P(t)の媒介変数tにおける2回微分Ptt(t)は、式6の両辺をtで微分し、式8のようになる。
Next, a method of calculating the second derivative with respect to t will be described using Expression 8.
When the curve P (t) is on the curved surface S (u, v), the second derivative P tt (t) of the curve P (t) in the parameter t is obtained by differentiating both sides of Equation 6 by t, Equation 8 is obtained.
式8において、uttは曲面上の曲線(u(t),v(t))の内u(t)の媒介変数tにおける2回微分、vttはv(t)の媒介変数tにおける2回微分である。また、Suu(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関する2回微分、Suv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関し1回微分した後に媒介変数vに関し1回微分した量、Svv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数vに関する2回微分である。 In Equation 8, u tt is the second derivative of the parameter (u (t), v (t)) of the curved surface (u (t), v (t) in the parameter t, and v tt is 2 in the parameter t of v (t). It is a time derivative. S uu (u, v) is differentiated twice with respect to the parameter u of the curved surface S (u, v), and S uv (u, v) is differentiated once with respect to the parameter u of the curved surface S (u, v). The quantity S vv (u, v) later differentiated once with respect to the parameter v is a second derivative with respect to the parameter v of the curved surface S (u, v).
計算機を用いて実装するには、式5と同様に各偏微分方向成分に分解し式9を得る。 To implement using a computer, Equation 9 is obtained by decomposing each partial differential direction component in the same manner as Equation 5.
式9の連立一次方程式を解くことでtに関する2回微分(utt(t),vtt(t))を算出する。
式5、式7および式9を実行するプログラムを計算機に実装することにより、曲面上の曲線算出部1111が曲線P(t)に対応する曲面上の曲線(u(t),v(t))、曲面上の曲線におけるtに関する1回微分(ut(t),vt(t))、曲面上の曲線におけるtに関する2回微分(utt(t),vtt(t))を求める。
By solving the simultaneous linear equations of Equation 9, the second derivative (u tt (t), v tt (t)) with respect to t is calculated.
By implementing a program that executes Equation 5, Equation 7, and Equation 9 in a computer, the
(曲率反転探索処理)
次に、図1を参照しつつ、図4に沿って曲率反転探索・判定部1112による曲率反転探索処理(図3のステップS202)の説明を行う。
図4は、曲率反転探索処理を説明するための図である。
曲率反転探索処理は、図4のように曲線P(t)が、凹と凸との合成となっているような場合、曲率反転探索・判定部1112が、曲線P(t)を基に、曲率方向ベクトルを算出し、算出した曲率方向ベクトルを基に、凹部と凸部の境目である凹凸反転部401を探索する処理である。
(Curvature reversal search process)
Next, the curvature inversion search process (step S202 in FIG. 3) by the curvature inversion search /
FIG. 4 is a diagram for explaining the curvature inversion search process.
In the curvature inversion search process, when the curve P (t) is a combination of concave and convex as shown in FIG. 4, the curvature inversion search /
以下、曲率反転探索処理を具体的に説明する。
曲線P(t)が滑らかに変化する場合、曲率方向ベクトルが反転する境目で曲率方向ベクトルが0になる。また、曲線P(t)が滑らかでない変化をする場合、例えば、2つの円弧を接続した場合は、曲率方向ベクトルが反転する境目において、前の円弧と先の円弧の曲率方向ベクトルが逆方向を向く。
この性質を利用し、凹凸反転部401の探索は、曲率方向ベクトルが0になる点を算出する、または、曲線P(t)の接続点で前後の曲線の曲率方向ベクトルを算出し、2つの曲率方向ベクトルの内積が負になる点を算出すれば良い。
式10は、凹凸反転部401の探索で利用する曲率方向ベクトルの算出式である。
Hereinafter, the curvature inversion search process will be specifically described.
When the curve P (t) changes smoothly, the curvature direction vector becomes 0 at the boundary where the curvature direction vector is inverted. Also, when the curve P (t) changes non-smoothly, for example, when two arcs are connected, the curvature direction vectors of the previous arc and the previous arc have opposite directions at the boundary where the curvature direction vector is inverted. Turn to.
Using this property, the search for the concave / convex inversion unit 401 calculates the point where the curvature direction vector becomes 0, or calculates the curvature direction vector of the preceding and following curves at the connection point of the curve P (t), The point where the inner product of the curvature direction vector is negative may be calculated.
Expression 10 is a calculation formula for the curvature direction vector used in the search of the unevenness inversion unit 401.
(曲線が凸の場合)
次に、図5および図6に沿って、図3のステップS206〜S210の処理(以降、凸時折線化処理と記載する)を説明する。
図5は、凸時折線化処理を説明する図であり、(a)は、凸取代オフセット処理を、(b)は、凸折線作成処理を、(c)は、作成した折線を工具半径分オフセットする処理を説明するための図である。
(When the curve is convex)
Next, the processing of steps S206 to S210 in FIG. 3 (hereinafter referred to as convex and occasional line forming processing) will be described with reference to FIGS.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the convex time-varying line processing. FIG. 5A is a convex offset allowance process, FIG. 5B is a convex line creation process, and FIG. It is a figure for demonstrating the process to offset.
(凸取代オフセット処理)
まず、図1を参照しつつ、図5(a)に沿って、取代オフセット部1115による凸取代オフセット処理の説明を行う。
取代オフセット部1115は、曲線P(t)を曲面の法線方向N(t)に図2のステップS107で設定した削り残し量dだけオフセットした曲線PA(t)(請求項における第1の曲線)を作成する。曲線PA(t)は式11で記述する。
(Protruding allowance offset processing)
First, the convex allowance offset processing by the allowance offset
Allowance offset
(凸折線作成処理)
次に、図1を参照しつつ、図5(b)に沿って、折線作成部1116による凸折線作成処理(図3のステップS207)を説明する。
折線作成部1116は、曲線P(t)(第2の曲線)と曲線PA(t)(第1の曲線)との間で、曲線P(t)に接触する直線が曲線PA(t)と交差する点PA n(nは、正の整数)を順番に探索する。
具体的には、まず折線作成部1116が、曲線P(t)上の任意の点P0を定める。次に、折線作成部1116は、点P0において、曲線P(t)と接する接線501を算出する。次に、折線作成部1116は、接線501が、曲線PA(t)(第1の曲線)と交差する点PA 0(請求項における第1の点)を算出する。そして、折線作成部1116は、点PA 0を通り、かつ曲線P(t)(第2の曲線)と接する接線502(請求項における第2の曲線に接する直線)を算出する。そして、折線作成部1116は、接線502が曲線PA(t)と交差する点PA 1(請求項における第2の点)を算出する。以下、同様の処理を行って、点PA 2,PA 3・・・を算出することによって、PA nを探索する。この、点PA 0,PA 1,PA 2・・・が、作成する折線の頂点となる。
そして、折線作成部1116は、算出した点PA 0,PA 1,PA 2・・・を結ぶことによって、折線を作成する。
なお、本実施形態では、最初に指定した点P0を、曲線P(t)上の点であるとしたが、これに限らず曲線PA(t)の任意の点としてもよい。
(Convex fold line creation process)
Next, with reference to FIG. 1, the convex folding line creation processing (step S <b> 207 in FIG. 3) by the folding
Polygonal
Specifically, the broken
Then, the broken
In the present embodiment, the point P 0 specified first is the point on the curve P (t), but is not limited thereto, and may be an arbitrary point on the curve P A (t).
以下、数式を用いて、折線の頂点を算出し、探索する方法を説明する。 Hereinafter, a method of calculating and searching the vertex of a broken line using mathematical formulas will be described.
式12は、曲線P(t)上の接線が、曲線PA(t)と交差する点を探索をするための式である。
式12において、PA t(t)はPA(t)のtに関する1回微分、PA tt(t)はPA(t)のtに関する2回微分、A1,B1,C1は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。
式12において、更新量δtを求めるために算出式を2回微分まで近似することにより、探索する点の候補を2個まで算出できる。この方法により曲線P(t)上の接線が曲線PA(t)と交差する点が複数ある場合、詳細に探索できる。
式13は、曲線PA(t)と交差する点から出発した直線が曲線P(t)に接する点を探索をするための式である。
Expression 12 is an expression for searching for a point where a tangent line on the curve P (t) intersects the curve P A (t).
In Equation 12, t 1 time through the derivative of P A t (t) is P A (t), P A tt (t) is differentiated twice about t of P A (t), A1, B1, C1 is the description This is a variable that has been replaced for clarity.
In Expression 12, up to two candidate points to be searched can be calculated by approximating the calculation expression up to twice differentiation in order to obtain the update amount δt. By this method, when there are a plurality of points where the tangent line on the curve P (t) intersects the curve P A (t), it is possible to search in detail.
Expression 13 is an expression for searching for a point where a straight line starting from a point intersecting with the curve P A (t) touches the curve P (t).
式13において、PA 0はPA(t)上で接線が交差する点、A2,B2,C2は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。
式13において、更新量δtを求めるために算出式を2回微分まで近似することにより、探索する点の候補を2個まで算出できる。この方法により接触点が複数ある場合により詳細に探索できる。
In Equation 13, P A 0 is a point where tangents intersect on P A (t), and A 2, B 2, and C 2 are variables that are replaced for easy understanding.
In Expression 13, up to two point candidates to be searched can be calculated by approximating the calculation expression up to twice differentiation in order to obtain the update amount δt. By this method, it is possible to search in more detail when there are a plurality of contact points.
(作成した折線を工具半径分オフセットする処理)
次に、図1を参照しつつ、図5(c)に沿って、折線作成部が、作成した折線を工具半径分オフセットする処理を説明する。
実際のNC加工における工具の移動経路は、工具の中心の軌跡として表されるため、折線作成部1116が作成した折線を、工具半径分オフセットする必要がある。
そこで、折線作成部1116は、図5(c)に示すように、折線のオフセットを行う。しかしながら、作成した折線を単純にオフセットすると、図5(c)のように、折線の断絶部503が生じてしまう。そこで、この断絶部503を補間するため、経路補間部1117による経路補間処理が行われる。
(Process to offset the created broken line by the tool radius)
Next, referring to FIG. 1, a process in which the broken line creation unit offsets the created broken line by the tool radius will be described along FIG.
Since the movement path of the tool in the actual NC machining is expressed as a locus of the center of the tool, it is necessary to offset the broken line created by the broken
Therefore, the broken
(経路補間処理:ボールエンドミル)
図6は、経路補間部による経路補間処理の説明を行うための図であり、(a)は、ボールエンドミルの場合、(b)は、フラットエンドミルの場合を示す図である。
最初に、図6(a)に沿って、ボールエンドミルにおける経路の補間方法を説明する。
図6(a)において、P1は、P0を通る曲線P(t)上の接線と曲線PA(t)とが交差する点、P0,P2は、接線が曲線P(t)と接する点、(接点)であり、N0、N1、N2は点P0、P1、P2における曲面の法線である。
接点の場合、工具中心点は曲面の法線方向にボールエンドミルの半径R1だけオフセットした点を作る。例えば、P0、P2では式14とする。
(Path interpolation processing: Ball end mill)
6A and 6B are diagrams for explaining the path interpolation processing by the path interpolation unit. FIG. 6A is a diagram illustrating a ball end mill, and FIG. 6B is a diagram illustrating a flat end mill.
First, a path interpolation method in the ball end mill will be described with reference to FIG.
In FIG. 6A, P 1 is a point where a tangent on the curve P (t) passing through P 0 and the curve P A (t) intersect, and P 0 and P 2 are tangents of the curve P (t). N 0 , N 1 , N 2 are normals of the curved surface at points P 0 , P 1 , P 2 .
For contacts, the tool center point make the point that is offset by the radius R 1 of the ball end mill in a direction normal to the curved surface. For example, Formula 14 is used for P 0 and P 2 .
交差する点の場合、工具中心点は隣接する点の法線との関係で定める。例えば、P1では式15のうち、いずれか一方を使えばよい。 In the case of intersecting points, the tool center point is determined in relation to the normal of adjacent points. For example, among the P 1 in Formula 15, it may be used either.
式14および式15で作成した点を繋いだ折線をボールエンドミルの工具経路とすることによりボールエンドミルの移動により作成される包絡面が加工面に接するように工具経路を作成できる。すなわち、図5(c)で説明したオフセットした折線の断絶部503が補間される。そのため、加工面が凸の場合に削り込むことがなく、最大で削り残し量dだけ加工面を削り残すことができる工具経路が、断絶することなく作成される。
A tool path can be created so that the envelope surface created by the movement of the ball end mill is in contact with the machining surface by using the broken line connecting the points created in Formula 14 and Formula 15 as the tool path of the ball end mill. That is, the offset
(経路補間処理:フラットエンドミル)
次に、図6(b)に沿って、フラットエンドミルにおける経路の補間方法を説明する。
図6(b)において、P0、P2は曲線P(t)との接触点、P1は曲線PA(t)上の交差する点、N0,L、N1,Lは点P0、P1における逆切削方向ベクトルを示す。N1,R、N2,Rは、点P1、P2における切削方向のベクトルである。
フラットエンドミルの工具経路は、接点から交差する点へ向かうベクトルとフラットエンドミルの工具軸方向Lとの方向関係、もしくは交差する点から接点へ向かうベクトルとフラットエンドミルの工具軸方向Lとの方向関係で作成方法を変更する。この変更を行わないとフラットエンドミルにより加工面を削り込んでしまう。
(Route interpolation processing: Flat end mill)
Next, a path interpolation method in the flat end mill will be described with reference to FIG.
In FIG. 6B, P 0 and P 2 are contact points with the curve P (t), P 1 is an intersecting point on the curve P A (t), N 0, L , N 1 and L are points P The reverse cutting direction vectors at 0 and P 1 are shown. N 1, R 2 , N 2, and R are vectors of cutting directions at points P 1 and P 2 .
The tool path of the flat end mill is based on the directional relationship between the vector from the contact point to the intersecting point and the flat end mill tool axis direction L, or the vector from the intersecting point to the contact point and the directional relationship between the flat end mill tool axis direction L. Change the creation method. If this change is not made, the machined surface will be cut by a flat end mill.
例えば、接点P0から交差する点P1へ移動する場合、フラットエンドミルの工具軸方向Lとベクトル(P1−P0)の間で内積を作成し、式16に示すように内積が正のときに工具中心点を逆切削方向にフラットエンドミルの半径R1だけ平行移動した点を作る。 For example, when moving from the contact point P 0 to the intersecting point P 1 , an inner product is created between the tool axis direction L of the flat end mill and the vector (P 1 -P 0 ), and the inner product is positive as shown in Expression 16. making point parallel translated by a radius R 1 of a flat end mill tool center point in the opposite cutting direction when.
また、交差する点P1から接点P2へ移動する場合、式17に示すように内積が負なので切削方向にフラットエンドミルの半径R1だけオフセットした点を作る。 Further, when moving from the intersecting point P 1 to the contact point P 2 , since the inner product is negative as shown in Expression 17, a point offset by the radius R 1 of the flat end mill is created in the cutting direction.
式16および式17で作成した点を繋いだ折線をフラットエンドミルの工具経路とすることにより、フラットエンドミルの移動により作成される包絡面が加工面に接するように工具経路を作成できる。そのため、加工面が凸の場合に削り込むことがなく、最大で削り残し量dだけ加工面を削り残すことができる。 By using the broken line connecting the points created in Equation 16 and Equation 17 as the tool path of the flat end mill, the tool path can be created so that the envelope surface created by the movement of the flat end mill is in contact with the machining surface. Therefore, when the machining surface is convex, the machining surface is not shaved, and the machining surface can be left by the maximum amount of uncut material d.
なお、フラットエンドミルの外周部に小半径Rがついた工具(ラジアルエンドミル)では、小半径R分だけ式14および式15で作成した後、工具径−小半径R分だけ式16および式17で作成すればラジアルエンドミルの工具経路が作成できる。 In the case of a tool having a small radius R on the outer peripheral portion of the flat end mill (radial end mill), the small radius R is created according to Formula 14 and Formula 15, and then the tool diameter minus the small radius R is equal to Formula 16 and Formula 17. Once created, a radial end mill tool path can be created.
このように加工面、すなわち曲線P(t)の接線を工具先端の軌跡とする工具経路を作成することで、削り込みを生じない工具経路を作成することが可能となり、NCシミュレータによる削り込みの確認工程が不要となる。 In this way, by creating a tool path having the machining surface, that is, the tangent of the curve P (t) as the locus of the tool tip, it is possible to create a tool path that does not cause cutting, and the NC simulator can perform cutting. A confirmation process becomes unnecessary.
(凹時折線化処理)
次に、図7〜図11に沿って、図3のステップS212〜S219の処理(以降、凹時折線化処理と記載する)の説明を行う。
凹時折線化処理は、工具によって処理が変わるため、図7と図8とを用いてボールエンドミルにおける凹時折線化処理を説明し、図9と図10とを用いてフラットエンドミルにおける凹時折線化処理を説明する。
(Recessed occasional line processing)
Next, the processing of steps S212 to S219 in FIG. 3 (hereinafter referred to as a concave and convex line forming process) will be described with reference to FIGS.
Since the concave time-varying process varies depending on the tool, the concave time-varying process in the ball end mill will be described with reference to FIGS. 7 and 8, and the concave time-lined line in the flat end mill will be described with reference to FIGS. 9 and 10. The conversion process will be described.
(凹時折線化処理:ボールエンドミル)
まず、図7および図8に沿って、ボールエンドミルにおける凹時折線化処理(図3のステップS212からステップS215)の説明を行う。
図7は、ボールエンドミルにおける凹時折線化処理を説明するための図であり、(a)は、エンドミル接触探索処理を、(b)は、凹工具別オフセット処理を、(c)は、凹取代オフセット処理を、(d)は、凹折線作成処理を説明するための図である。
(Recessed occasional linearization: ball end mill)
First, along FIG. 7 and FIG. 8, a description will be given of a concave and convex line forming process (from step S212 to step S215 in FIG. 3) in the ball end mill.
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the concave and occasional linearization processing in the ball end mill, where FIG. 7A shows the end mill contact search processing, FIG. 7B shows the concave tool-specific offset processing, and FIG. The machining allowance offset process, (d) is a diagram for explaining the concave fold line creation process.
(エンドミル接触探索処理)
図7(a)を参照して、エンドミル接触探索部1118によるエンドミル接触探索処理(図3のステップS212)の説明を行う。
(End mill contact search process)
With reference to Fig.7 (a), the end mill
工具がボールエンドミルの場合、曲線P(t)を工具半径だけ曲面の法線方向にオフセットした曲線701,702を作成し、このオフセットした曲線701,702が自己交差する点(重複接触点)703を探索する。
When the tool is a ball end mill, curves 701 and 702 are created by offsetting the curve P (t) by the tool radius in the normal direction of the curved surface, and points (overlapping contact points) 703 at which the offset
以下、ボールエンドミルにおけるエンドミル接触探索処理を、数式を用いて説明する。
式18はその探索方法を示す式、および計算機に実装するときの式である。
Hereinafter, the end mill contact search process in the ball end mill will be described using mathematical expressions.
Expression 18 is an expression indicating the search method and an expression when implemented in a computer.
式18において、N(t)は、曲線P(t)における曲面S(u(t),v(t))の法線、N(u)は、曲線P(u)における曲面S(u(u),v(u))の法線である。また、Nt(t)は、法線N(t)の媒介変数t関する1回微分、Ntt(t)は、法線N(t)の媒介変数tに関する2回微分、Nu(u)は法線N(u)の媒介変数uに関する1回微分、Nuu(u)は、法線N(u)の媒介変数uに関する2回微分、R1は、ボールエンドミルの半径、A3,B3,C3は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。 In Equation 18, N (t) is the normal of the curved surface S (u (t), v (t)) on the curve P (t), and N (u) is the curved surface S (u ( u) and v (u)). N t (t) is a first derivative of the normal N (t) with respect to the parameter t, N tt (t) is a second derivative of the normal N (t) with respect to the parameter t, N u (u ) Is the first derivative of the normal N (u) with respect to the parameter u, N uu (u) is the second derivative of the normal N (u) with respect to the parameter u, R 1 is the radius of the ball end mill, A3 B3 and C3 are replaced variables for easy understanding.
オフセット曲線に対し初期値(t0,u0)を与え、式18に従って収束計算を実行することで自己交差する点を探索する。
式19は、曲面S(u(t),v(t))の法線N(t)、法線の媒介変数tによる1回微分Nt(t)、法線の媒介変数tによる2回微分Ntt(t)を求めるための式である。なお、法線の媒介変数uによる2回微分は、式19でtをuと置き換えればよい。
An initial value (t 0 , u 0 ) is given to the offset curve, and convergence calculation is performed according to Equation 18 to search for a self-intersecting point.
Equation 19 shows the normal N (t) of the curved surface S (u (t), v (t)), the first derivative N t (t) with the normal parameter t, and the twice with the normal parameter t. It is a formula for obtaining the differential N tt (t). It should be noted that the two-fold differentiation with the normal parameter u may be performed by replacing t with u in Equation 19.
式19において、Aは、曲面S(u,v)におけるu方向微分Su(u,v)とv方向微分Sv(u,v)の外積、Atは、外積Aのtに関する1回微分、Attは、外積Aのtに関する2回微分、Suuu(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関する3回微分、Suuv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関する2回微分の媒介変数vに関する1回微分、Suvv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数uに関する1回微分の媒介変数vに関する2回微分、Svvv(u,v)は曲面S(u,v)の媒介変数vに関する3回微分である。 In Equation 19, A is the outer product of the u-direction derivative S u (u, v) and the v-direction derivative S v (u, v) on the curved surface S (u, v), and At is a one-time operation on t of the outer product A. Differentiation, A tt is the second derivative of the outer product A with respect to t, S uu (u, v) is the third derivative with respect to the parameter u of the curved surface S (u, v), and S uv (u, v) is the curved surface S ( u, v) is a one-time derivative with respect to a parameter v of a two-fold differentiation with respect to the parameter u, S uvv (u, v) is 2 with respect to a parameter V of a one-time differentiation with respect to the parameter u of the surface S (u, v). The round derivative, S vvv (u, v), is the third derivative with respect to the parameter v of the curved surface S (u, v).
(凹工具別オフセット処理)
ここで、図8に沿ってボールエンドミルによる工具別オフセット方法の詳細を説明する。
図8は、ボールエンドミルにおける工具別オフセット方法の詳細を説明する図である。
図8において、P(t)はオフセット前の曲線、N(t)は、P(t)における曲面の法線、R1はボールエンドミルの半径である。
ボールエンドミルの工具半径だけオフセットした曲線の作成方法は、式20に従っておこなう。
(Offset processing by concave tool)
Here, the details of the offset method for each tool by the ball end mill will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining the details of the offset method for each tool in the ball end mill.
In FIG. 8, P (t) is the curve before offset, N (t) is the normal of the curved surface at P (t), and R 1 is the radius of the ball end mill.
The method of creating a curve offset by the tool radius of the ball end mill is performed according to Equation 20.
式20において、PB(t)はオフセット後の曲線(請求項における第1の曲線)である。
式20において、曲率反転探索・判定部1112が、凹凸反転部401(図4参照)、またはエンドミル接触探索部1118が、重複接触点703(図7(a)参照)を見つけていた場合、ボールエンドミルが加工面を削り込む部分のオフセット線を除外した曲線をオフセットした曲線とする処理をおこなう。
In Equation 20, P B (t) is a curve after offset (first curve in the claims).
In Expression 20, if the curvature inversion search /
このような処理を行った結果、図7(b)のように、曲線P(t)において、工具の半径分オフセットを行った曲線PB(t)が算出される。なお、説明の便宜上、図7(b),(c),(d)は、図7(a)より曲線をゆるいカーブにしている。 As a result of such processing, a curve P B (t) obtained by offsetting the tool by the radius of the tool is calculated in the curve P (t) as shown in FIG. 7B. For convenience of explanation, FIGS. 7B, 7C, and 7D have curves that are looser than those in FIG.
(凹取代オフセット処理)
次に、図7(c)に沿って、取代オフセット部1115による凹取代オフセット処理の説明を行う。
取代オフセット部1115は、凹工具別オフセット処理で作成した曲線PB(t)を曲面の法線方向N(t)にステップS107で設定した削り残し量dだけオフセットした曲線PC(t)(請求項における第2の曲線)を作成する。
(Recessed offset processing)
Next, the recess allowance offset process by the allowance offset
Allowance offset
以下、ボールエンドミルにおける凹取代オフセット処理を、数式を用いて説明する。 Hereinafter, the recess allowance offset process in the ball end mill will be described using mathematical expressions.
式21においてdは削り残し量である。
このようにボールエンドミルにおける取代オフセット部1115は、凹工具別オフセット部1119で作成した曲線PB(t)を曲面の法線方向N(t)に削り残し量dだけオフセットする。
In
In this way, the machining allowance offset
(凹折線作成処理)
次に、図7(d)に沿って、凹折線作成処理の説明を行う。
工具が、ボールエンドミルの場合、折線作成部1116が、曲線PB(t)と曲線PC(t)との間で、曲線PC(t)に接触する直線が曲線PB(t)と交差する点PB n(nは、正の整数)を順番に探索する。
具体的には、まず折線作成部1116が、曲線PC(t)上の任意の点PC 0を定める。次に、折線作成部1116は、点PC 0において、曲線PC(t)と接する接線704を算出する。次に、折線作成部1116は、接線704が、曲線PB(t)(第1の曲線)と交差する点PB 0(請求項における第1の点)を算出する。そして、折線作成部1116は、点PB 0を通り、かつ曲線PC(t)(第2の曲線)と接する接線705(請求項における第2の曲線に接する直線)を算出する。そして、折線作成部1116は、接線705が曲線PB(t)と交差する点PB 1(請求項における第2の点)を算出する。以下、同様の処理を行って、点PB 2,PB 3・・・を算出し、探索する。この、点PB 0,PB 1,PB 2・・・が、作成する折線の頂点となる。
そして、折線作成部1116は、算出した点PB 0,PB 1,PB 2・・・を結ぶことによって、折線を作成する。
求めた折線は、工具の中心が通る経路となっているので、凸時のように経路補間処理をおこなう必要がない。
なお、本実施形態では、最初に指定した点PC 0を、曲線PC(t)上の点であるとしたが、これに限らず曲線PB(t)の任意の点としてもよい。
(Concave line creation process)
Next, the concave line creation process will be described with reference to FIG.
Tool, in the case of a ball end mill,
Specifically, the broken
Then, the broken
Since the determined broken line is a path through which the center of the tool passes, there is no need to perform path interpolation processing as in the case of convexity.
In the present embodiment, the point P C 0 designated first is the point on the curve P C (t), but is not limited thereto, and may be an arbitrary point on the curve P B (t).
以下、ボールエンドミルにおける凹折線作成処理を、数式を用いて説明する。
式22は、曲線PC(t)の接線が、曲線PB(t)と交差する点の探索をするための式である。式22において、A4,B4,C4は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。但し、式22では曲線PB(t)およびPC(t)を展開した形式で記述している。
Hereinafter, the process of creating a concave fold line in the ball end mill will be described using mathematical expressions.
Equation 22 is tangent to the curve P C (t) is the expression for the search of the point of intersection with the curve P B (t). In Equation 22, A4, B4, and C4 are replaced variables for easy understanding. However, Expression 22 describes the curves P B (t) and P C (t) in an expanded form.
式23は、交差する点を通り曲線PC(t)に接触する点の探索をするための式である。式23において、A5,B5,C5は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。但し、式23では曲線PB(t)およびPC(t)を展開した形式で記述している。 Expression 23 is an expression for searching for a point that passes through the intersecting point and contacts the curve P C (t). In Equation 23, A5, B5, and C5 are replaced variables for easy understanding. However, Expression 23 describes the curves P B (t) and P C (t) in an expanded form.
このように、工具半径分オフセットした曲線PB(t)からさらに削り残し量分だけオフセットした曲線PC(t)の接線に沿って、工具中心点が動くよう工具経路を作成することにより、削り残しが最小限となる工具経路を作成することができる。これにより、NCシミュレータによる削り残しの確認工程が不要となる。 In this way, by creating the tool path so that the tool center point moves along the tangent line of the curve P C (t) offset by the remaining amount of cutting from the curve P B (t) offset by the tool radius, It is possible to create a tool path that minimizes uncut material. Thereby, the confirmation process of the uncut material by NC simulator becomes unnecessary.
(凹時折線化処理:フラットエンドミル)
次に、図9および図10に沿って、フラットエンドミルにおける凹時折線化処理(図3のステップS216〜S219)の説明を行う。
図9は、フラットエンドミルにおける凹時折線化処理を説明するための図であり、(a)は、エンドミル接触探索処理を、(b)は、凹工具別オフセット処理を、(c)は、凹取代オフセット処理を、(d)は、凹折線作成処理を説明するための図である。
(Recessed occasional line processing: flat end mill)
Next, along FIG. 9 and FIG. 10, a description will be given of the concave and convex line forming processing (steps S216 to S219 in FIG. 3) in the flat end mill.
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining a concave and occasional linearization process in a flat end mill. FIG. 9A shows an end mill contact search process, FIG. 9B shows an offset process for each concave tool, and FIG. The machining allowance offset process, (d) is a diagram for explaining the concave fold line creation process.
(エンドミル接触探索処理)
まず、図9(a)を参照して、エンドミル接触探索部1118によるエンドミル接触探索処理(図3のステップS216)の説明を行う。
工具がフラットエンドミルの場合、曲線P(t)の逆進行方向に工具半径だけオフセットした曲線901と進行方向に工具半径だけオフセットした曲線902を作成し、2つのオフセットした曲線901,902が交差する点(重複接触点)903を探索する。
(End mill contact search process)
First, the end mill contact search process (step S216 in FIG. 3) by the end mill
When the tool is a flat end mill, a
以下、フラットエンドミルにおけるエンドミル接触探索処理を、数式を用いて説明する。
式24はその探索方法を示す式、および計算機に実装するときの式である。
Hereinafter, the end mill contact search process in the flat end mill will be described using mathematical expressions.
Expression 24 is an expression indicating the search method and an expression when implemented in a computer.
式24において、M(t)は、曲線P(t)における曲面S(u(t),v(t))の切削方向、M(u)は、位置P(u)における曲面S(u(u),v(u))の切削方向、R1はフラットエンドミルの半径、A6,B6,C6は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。
曲線P(t)をオフセットした曲線に対し初期値(t0,u0)を与え、式24に従って収束計算を実行することで交差する点を探索する。
式25は、式24で用いた切削方向M(t)の算出方法を示す式である。M(u)に関しては媒介変数tをuと置き換えて式25を使用すればよい。
In Expression 24, M (t) is the cutting direction of the curved surface S (u (t), v (t)) on the curve P (t), and M (u) is the curved surface S (u () at the position P (u). The cutting directions of u) and v (u)), R 1 is the radius of the flat end mill, and A 6, B 6, and C 6 are variables that are replaced for easy understanding.
An initial value (t 0 , u 0 ) is given to the curve obtained by offsetting the curve P (t), and the intersection point is searched by executing the convergence calculation according to Equation 24.
Expression 25 is an expression showing a calculation method of the cutting direction M (t) used in Expression 24. For M (u), the parameter t can be used by replacing the parameter t with u.
式25において、Bは曲線Pt(t)の1回微分Pt(t)、Btは曲線Pt(t)の2回微分Ptt(t)、Bttは曲線Pt(t)の3回微分Pttt(t)である。 In Formula 25, B is first derivative P t of the curve P t (t) (t) , B t is the second derivative P tt curve P t (t) (t) , B tt curve P t (t) Is the third derivative P ttt (t).
(凹工具別オフセット処理)
ここで、図10に沿ってフラットエンドミルによるオフセット方法を説明する。
図10は、フラットエンドミルにおける工具別オフセット方法の詳細を説明する図である。
図10においてP(t)はオフセット前の曲線、M(t)は切削方向、R1はフラットエンドミルの半径である。
フラットエンドミルの工具半径だけオフセットした曲線の作成方法は、式26に従っておこなう。
(Offset processing by concave tool)
Here, the offset method by a flat end mill is demonstrated along FIG.
FIG. 10 is a diagram for explaining the details of the offset method for each tool in the flat end mill.
In FIG. 10, P (t) is the curve before offset, M (t) is the cutting direction, and R 1 is the radius of the flat end mill.
The method of creating a curve offset by the tool radius of the flat end mill is performed according to Equation 26.
また式26において、PB(t)はオフセット後の曲線(請求項における第1の曲線)である。
式26において、オフセット方向の正負は重複接触点903の前後で決定する。これは重複接触点903より先での削り込みを防ぐためである。なお、重複接触点903は、エンドミル接触探索部1118が式24に従って算出した点を使用する。
In Equation 26, P B (t) is a curve after offset (first curve in the claims).
In Expression 26, the sign of the offset direction is determined before and after the overlapping
このような処理を行った結果、図9(b)のように、曲線P(t)において、工具の半径分オフセットを行った曲線PB(t)が算出される。なお、説明の便宜上、図9(b),(c),(d)は、図9(a)より曲線をゆるいカーブにしている。 As a result of such processing, a curve P B (t) obtained by offsetting the tool by the radius of the tool is calculated in the curve P (t) as shown in FIG. 9B. For convenience of explanation, FIGS. 9B, 9C, and 9D have curves that are looser than those in FIG.
なお、フラットエンドミルの外周部に小半径Rがついた工具(ラジアルエンドミル)では、小半径R分だけ式20で作成した後、工具径−小半径R分だけ式26で作成すればラジアルエンドミルのオフセットが作成できる。 In the case of a tool having a small radius R on the outer periphery of the flat end mill (radial end mill), it is possible to create a radial end mill by creating a small radius R by Formula 20 and then creating a tool radius minus a small radius R by Formula 26. An offset can be created.
(凹取代オフセット処理)
次に、図9(c)に沿って、取代オフセット部1115による凹取代オフセット処理の説明を行う。
取代オフセット部1115は、凹工具別オフセット処理で作成した曲線PB(t)を曲面の法線方向N(t)に削り残し量dだけオフセットした曲線PC(t)(請求項における第2の曲線)を作成する。
(Recessed offset processing)
Next, the recess allowance offset processing by the allowance offset
Allowance offset
以下、フラットエンドミルにおける凹取代オフセット処理を、数式を用いて説明する。 Hereinafter, the recess allowance offset process in the flat end mill will be described using mathematical expressions.
このような処理により、フラットエンドミルの場合は曲線PB(t)を、削り残し量dだけオフセットした曲線PC(t)(請求項における第2の曲線)を作成する。 By such processing, in the case of a flat end mill, a curve P C (t) (second curve in the claims) is created by offsetting the curve P B (t) by the uncut amount d.
(凹折線作成処理)
次に、図9(d)に沿って、凹折線作成処理の説明を行う。
工具が、フラットエンドミルの場合、ボールエンドミルの場合と異なる部分は、曲線PB(t)とPC(t)を作成する部分だけである。
具体的には、まず折線作成部1116が、曲線PC(t)上の任意の点PC 0を定める。次に、折線作成部1116は、点PC 0において、曲線PC(t)と接する接線904を算出する。次に、折線作成部1116は、接線904が、曲線PB(t)(第1の曲線)と交差する点PB 0(請求項における第1の点)を算出する。そして、折線作成部1116は、点PB 0を通り、かつ曲線PC(t)(第2の曲線)と接する接線905(請求項における第2の曲線に接する直線)を算出する。そして、折線作成部1116は、接線905が曲線PB(t)と交差する点PB 1(請求項における第2の点)を算出する。以下、同様の処理を行って、点PB 2,PB 3・・・を算出し、探索する。この、点PB 0,PB 1,PB 2・・・が、作成する折線の頂点となる。ただし、処理を行っているうちに、エンドミル接触探索処理で算出した、重複接触点903(図9(a)参照)にぶつかったときは、その時点において、PC 0を新たに求め、同様の処理を繰り返す。
そして、折線作成部1116は、算出した点PB 0,PB 1,PB 2・・・を結ぶことによって、折線を作成する。
なお、本実施形態では、最初に指定した点PC 0を、曲線PC(t)上の点であるとしたが、これに限らず曲線PB(t)の任意の点としてもよい。
(Concave line creation process)
Next, the concave line creation process will be described with reference to FIG.
When the tool is a flat end mill, the only difference from the ball end mill is the part that creates the curves P B (t) and P C (t).
Specifically, the broken
Then, the broken
In the present embodiment, the point P C 0 designated first is the point on the curve P C (t), but is not limited thereto, and may be an arbitrary point on the curve P B (t).
以下、フラットエンドミルにおける凹折線作成処理を、数式を用いて説明する。
式28は、曲線PC(t)の接触線が、曲線PB(t)と交差する点を探索するための式である。但し、式28では曲線PB(t)およびPC(t)を展開した形式で記述している。式28において、A7,B7,C7は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。
Hereinafter, the process of creating a concave fold line in the flat end mill will be described using mathematical expressions.
Formula 28, the contact line of the curve P C (t) is an expression for searching for a point which intersects the curve P B (t). However, Equation 28 describes the curves P B (t) and P C (t) in an expanded form. In Expression 28, A7, B7, and C7 are variables replaced for easy understanding.
式29は、交差する点を通り曲線PC(t)に接触する点を探索するための式である。但し、式29では曲線PB(t)およびPC(t)を展開した形式で記述している。そして式29において、A8,B8,C8は説明をわかりやすくするため置き換えた変数である。 Expression 29 is an expression for searching for a point that passes through the intersecting point and contacts the curve P C (t). However, in Equation 29, the curves P B (t) and P C (t) are described in an expanded form. In Expression 29, A8, B8, and C8 are replaced variables for easy understanding.
このように、工具半径分オフセットした曲線PB(t)からさらに削り残し量分だけオフセットした曲線PC(t)の接線に沿って、工具中心点が動くよう工具経路を作成することにより、削り残しが最小限となる工具経路を作成することができる。これにより、NCシミュレータによる削り残しの確認工程が不要となる。 In this way, by creating the tool path so that the tool center point moves along the tangent line of the curve P C (t) offset by the remaining amount of cutting from the curve P B (t) offset by the tool radius, It is possible to create a tool path that minimizes uncut material. Thereby, the confirmation process of the uncut material by NC simulator becomes unnecessary.
(効果)
本発明によれば、接触点の間隔を狭めることなく工具移動により加工形状を削り込むことを無くすことができるので、工具経路に用いる点の数が減少し、その結果工具移動時の加速/減速時間が減少するため、加工時間の短縮が可能になる。また、NCデータ量が減少するためNCデータ転送時間を縮小できる。その結果、曲面加工装置5(図1参照)が実際に切削する時間を大きくできる。また、NCシミュレータを用いた削り込みまたは削り残しの確認過程を排除できることから、NCシミュレータを省略することができ、NCデータ作成までの時間を減少させ、曲面加工装置5動作までの待ち時間減少、NCデータ作成作業者の作業時間を少なくすることが可能になる。その結果、加工工数を削減できる。
(effect)
According to the present invention, since it is possible to eliminate the cutting of the machining shape by moving the tool without reducing the interval between the contact points, the number of points used for the tool path is reduced, resulting in acceleration / deceleration during tool movement. Since the time is reduced, the machining time can be shortened. Further, since the amount of NC data decreases, the NC data transfer time can be reduced. As a result, the actual cutting time by the curved surface processing apparatus 5 (see FIG. 1) can be increased. In addition, since it is possible to eliminate the confirmation process of cutting or uncut material using the NC simulator, the NC simulator can be omitted, the time until NC data creation is reduced, and the waiting time until the curved surface processing apparatus 5 operates is reduced. It is possible to reduce the work time of the NC data creation worker. As a result, the number of processing steps can be reduced.
1 CAM装置
2 CAD装置
3 記憶装置
4 数値制御装置
5 曲面加工装置
11 処理部
111 工具経路作成部
112 曲面データ読取部
113 加工部位設定部
114 工具種設定部
115 経路パターン設定部
116 諸元設定・削り残し量設定部
117 経路補正部
118 NCデータ変換部
1111 曲線算出部
1112 曲率反転探索・判定部
1113 曲線分割部
1114 工具判定部
1115 取代オフセット部
1116 折線作成部
1117 経路補間部
1118 エンドミル接触探索部
1119 凹工具別オフセット部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記CAM装置が、
加工対象物の外形の形状データを、前記形状データが保持されている記憶装置から読み取り、
前記読み取った形状データを基に、前記形状データにより特定される形状に沿った曲線を算出し、
前記曲線を異なるオフセット量でオフセットした第1の曲線および第2の曲線を算出し、
前記第1の曲線上の任意の点である第1の点を算出し、
前記第1の点から、前記第2の曲線に接する直線を算出し、
前記直線が前記第1の曲線と交わる点である第2の点を算出し、
前記第1の点と、前記第2の点とを結んだ直線を算出することによって、前記工具経路を作成することを特徴とする工具経路作成方法。 A tool path creation method in a CAM device for creating tool path data, which is a path along which a tool moves during curved surface cutting,
The CAM device is
Read the shape data of the outer shape of the object to be processed from the storage device holding the shape data,
Based on the read shape data, calculate a curve along the shape specified by the shape data,
Calculating a first curve and a second curve obtained by offsetting the curve by different offset amounts;
Calculating a first point which is an arbitrary point on the first curve;
From the first point, calculate a straight line in contact with the second curve,
Calculating a second point where the straight line intersects the first curve;
A tool path creating method, wherein the tool path is created by calculating a straight line connecting the first point and the second point.
前記第1の曲線とは、前記第2の曲線とは異なるオフセット量で前記形状データをオフセットした曲線であることを特徴とする請求項1に記載の工具経路作成方法。 The second curve is a curve in which the offset amount is 0,
The tool path creation method according to claim 1, wherein the first curve is a curve obtained by offsetting the shape data by an offset amount different from that of the second curve.
前記作成した工具経路を前記工具の半径分オフセットした直線を算出することを特徴とする請求項2に記載の工具経路作成方法。 The CAM device is
The tool path creation method according to claim 2, wherein a straight line obtained by offsetting the created tool path by a radius of the tool is calculated.
前記第1の点の算出、前記第2の点の算出、前記第1の点と前記第2の点とを結んだ前記直線の算出および前記工具経路を工具の半径分オフセットした直線の算出を、少なくとも2回繰り返し、
複数の前記工具の半径分オフセットした直線間を補間処理することによって、前記複数の工具の半径分オフセットした直線を結ぶことを特徴とする請求項3に記載の工具経路作成方法。 The CAM device is
Calculation of the first point, calculation of the second point, calculation of the straight line connecting the first point and the second point, and calculation of a straight line obtained by offsetting the tool path by the radius of the tool Repeat at least twice,
4. The tool path creation method according to claim 3, wherein straight lines offset by a radius of the plurality of tools are connected by performing interpolation processing between straight lines offset by a radius of the plurality of tools.
前記第2の曲線とは、前記工具の半径の値より大きなオフセット量で前記第1の曲線をオフセットした曲線であることを特徴とする請求項1に記載の工具経路作成方法。 The first curve is a curve obtained by offsetting the shape data by an offset amount that is a value of a radius of the tool,
2. The tool path creation method according to claim 1, wherein the second curve is a curve obtained by offsetting the first curve by an offset amount larger than a radius value of the tool.
前記第1の曲線および前記第2の曲線を算出する前に、前記形状データにおける曲線の曲率方向ベクトルを算出し、
前記曲率方向ベクトルを基に、前記形状データの凹と凸との境目を検出することを特徴とする請求項1に記載の工具経路作成方法。 The CAM device is
Before calculating the first curve and the second curve, calculate a curvature direction vector of the curve in the shape data,
The tool path creation method according to claim 1, wherein a boundary between a concave and a convex of the shape data is detected based on the curvature direction vector.
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