JPH04143806A

JPH04143806A - フィレット曲面取り出し方法

Info

Publication number: JPH04143806A
Application number: JP26667090A
Authority: JP
Inventors: Maki Seki; 関　真樹; Osamu Hanaoka; 修花岡
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1990-10-05
Publication date: 1992-05-18

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】産業上の利用分野本発明は金型自由曲面切削のＮＣデータを作成する自動
プログラミング装置における曲面創成法に関する。

従来の技術複数の基準曲線を等間隔に分割し、対応する点同士を結
んで曲面を生成する際に、中間の基準曲線上に滑らかな
円弧形状を挿入しフィレット曲面とする場合、基準曲線
を等分割した各分割点を結ぶ線上に設定半径の円弧の始
点、終点、中心を求めフィレット曲面を求めている。

第８図、第９図はこの上記フィレット曲面を生成する円
弧の始点、終点、中心を求める手順の説明図で、基準曲
線Ｐ、　Ｑ、　　Ｓを等分割し、対応する各分割点の位
置ベクトルをＰｉ、Ｑｉ、Ｓｉとし、基準曲線Ｑ上に半
径Ｒの円弧で生成されるフィレット曲面を生成する場合
、点Ｑｉから点Ｐｉの単位ベクトルをＥｌ、点Ｑｉから
点Ｓｉの単位ベクトルをＥ２とすると、Ｅ１＝　（Ｐｉ−Ｑｊ）／ｌ　Ｐｉ−Ｑｊ　ｌ・・・（
１）Ｅ２＝　（Ｓｉ−Ｑｉ）／１ｓｉ−Ｑｉ　ｌ・・・
（２）また単位ベクトルＥｌ、Ｅ２の合成ベクトルの単
位ベクトルＥ３は、Ｅ３＝　（Ｅ１＋Ｅ２）／ｌ　Ｅ１＋Ｅ２１・・・（３
）となり、該単位ベクトルＥ３は、角ＰｉＱｉＳｉをθ
とすると、該角θを２等分する向きである。

また、該θは単位ベクトルＥｌ、Ｅ２の内積より第（４
）式で求まる。

ＣＯ８θ＝Ｅ１−Ｅ２　　　　　　−（４）また、第９
図に示すように半径Ｒの円弧と線ＰｉＱｉまたは線Ｑｉ
Ｓｉの接する位置（円弧の始点若しくは終点）と点Ｑｉ
間の距離をＸｌ、点Ｑｉと円弧の中心ＣＰｉ間の距離を
Ｘ２とすると、Ｘ１＝Ｒ／ｊａｎ（θ／２）　　　　・
　（５）Ｘ２＝Ｒ／５ｉｎ（θ／２）　　　　・　（６
）となる。上記第（１）〜（６）によって求められたＥ
ｌ、Ｅ２．Ｅ３．Ｘｉ、Ｘ２を用いて、円弧の始点ＳＰ
ｉ、終点ＥＰｉ、中心ＣＰｉの位置ベクトルは次の第（
７）〜（９）式によって求まる。

５Ｐｉ＝Ｑｉ＋ＸＩＸＥ１　　　　　・・・（７）ＥＰ
　１＝Ｑｉ＋ＸＩＸＥ２　　　　　・・・（８）ＣＰｉ
＝Ｑｉ＋Ｘ２ＸＥ３　　　　　・・・（９）以上のよう
にして各分割点に対応する円弧の始点ＳＰｉ、終点ＥＰ
ｉ、中心ＣＰｉの座標位置を求めてフィレット曲面のデ
ータを得ている。

そして、従来はこうして曲面間に得られたフィレット曲
面の切削を他の曲面と一緒に切削していた。

発明が解決しようとする課題上述したように、曲面間に生成されたフィレット曲面を
、従来は単独で切削できず、他の曲面と一緒にしか切削
できないという問題があった。また、曲面間に生成され
たフィレット曲面を除いた部分だけを切削することもで
きなかった。

そこで本発明の目的は、フィレット曲面を単独で切削す
ることができるようにすること、及びフィレット曲面を
除いた部分の切削のみを行うことができるフィレット曲
面取り出し方法を提供することにある。

課題を解決するための手段本発明は、複数の基準曲線を等間隔に分割し、対応する
点同士を結んで曲面を生成する際に、中間の基準曲線上
に設定された半径の円弧曲面を挿入する方法において、
上記設定された半径により上記円弧曲面を構成する上記
各分割点に対応する円弧の始点、終点、中心を求め、該
各始点、終点、中心及び上記半径をフィレット曲面デー
タとして取り出し、該フィレット曲面データに対して曲
面切削情報を定義することによって、該フィレット曲面
を単独に切削可能にした。また、フィレット曲面の各始
点をＸＹ平面に投影した点の点列接続曲線と、各終点の
ＸＹ平面に投影した点の点列接続曲線とを求め、該点列
接続曲線を領域指定切削の境界線として使用することに
よってフィレット曲面以外の部分のみの切削を可能にし
た。

作　　　　用円弧の始点、終点、中心、及び半径からなるフィレット
曲面データを単独で取り出し、該フィレット曲面データ
に対して、曲面切削情報を定義することによってフィレ
ット曲面のみを切削する。

また、フィレット曲面の各始点をＸＹ平面に投影した点
の点列接続曲線と、各終点のＸＹ平面に投影した点の点
列接続曲線とを領域指定切削の境界線として使用するこ
とによってフィレット曲面以外の部分のみの切削を行う
。

実施例第４図は、本発明を実施するＮＣ自動プログラミング装
置の要部ブロック図で、符号１はプロセッサ（ＣＰＵ）
で該ＣＰＵＩには制御プログラムを記憶するＲＯＭ２、
ディスクコントローラ７を介シて、フロッピーディスク
（図示せず）から入力されるシステムプログラムや各種
演算におけるデータの一時記憶等に使用されるＲＡＭ３
、各種曲面データや曲面加工用のＮＣデータが格納され
る曲面記憶メモリ４．キーボード５．グラフィックデイ
スプレィ装置（以下、ＣＲＴ表示装置という）６．ディ
スクコントローラ７、曲面を出図するＸＹプロッタ８が
パス９で接続されている。なお、該自動プログラミング
装置は公知であり、従来のものと概略同じであるので詳
細な構成は省略する。

次に該自動プログラミング装置を使用して、本発明の一
実施例のフィレット曲面データの保存、フィレット曲面
のみの切削、フィレット曲面を除いた部分のみの切削に
ついて第１図〜第３図に示すフローチャートと共に説明
する。

第１図は上記自動プログラミング装置のＣＰＵ１が行う
フィレット曲面保存の処理フローチャートで、まず、キ
ーボード５より曲面を定義する基準曲線（例えば第８図
に示すＰ、　Ｑ、　　Ｓ等）の定義を入力し、さらに該
入力された基準曲線によって曲面の定義を入力し、かつ
、フィレット曲面を挿入する基準曲線と、フィレット曲
面の半径Ｒ等を入力し曲面生成情報を入力する（ステッ
プ５１００）。次に、工具形状、加工原点からのアプロ
ーチ、切削方向、切削ピッチ、送り速度等の曲面切削情
報を入力する（ステップ８１０１）。

こうして、曲面生成情報、曲面切削情報が入力されると
、ＣＰＵＩは入力された基準曲線の内−番長い基準曲線
を入力された切削ピッチで割り、小数点以下を切り捨て
さらにその値に１を加えて分割数Ｎを求める（ステップ
５１０２）。

次に指標ｉを「０」にセットしくステップ５１０３）、
第８図、第９図で説明したように各基準曲線を分割数Ｎ
で等分割した各分割点の対応する点を結び、かつフィレ
ット曲面を設ける基準曲線上において第（７）〜（９）
式の演算を行うことによってｉ番目の円弧情報、すなわ
ち円弧の始点ＳＰｉ、終点ＥＰｉ、中心ＣＰｉ及び設定
された円弧の半径Ｒを求め、これを曲面記憶メモリ４に
格納しくステップ５１０４，５１０５）、指標ｉを「１
」インクリメントしくステップ５１０６）、該指標ｉが
分割数Ｎを越えたか否か判断しくステップ５１０７）、
越えてなければ、ステップ５１０４に戻り、ステップ８
１０４以下の処理を繰り返し、指標ｉが分割数Ｎを越え
るまで、この処理を行い分割数に対応する円弧情報ＳＰ
ｉ、ＥＰｉ。

ＣＰｉ　　（ｉ＝０〜Ｎ）及び半径Ｒを得て曲面記憶メ
モリ４に格納する。こうして各分割点に対応する円弧情
報が得られ指標ｉが分割数Ｎをこえると、フィレット曲
面の保存処理は終了する。また、こうして得られた各円
弧情報を曲面記憶メモリ４からディスクコントローラ７
を介してフロッピーディスク等に格納するようにしても
よい。

第２図（ａ）、　　（ｂ）はフィレット曲面の単独切削
の処理フローチャートで、自動プログラミング装置をフ
ィレット曲面の単独切削モードにし、上述のように曲面
記憶メモリ４内にフィレット曲面のデータが格納されて
いる状態で、若しくは、ディスクコントローラを介して
フロッピーディスク等からフィレット曲面情報を曲面記
憶メモリ４に格納し、ステップ５１０１と同様に、フィ
レット曲面切削情報を入力すると（ステップＳ　２００
）、ＣＰＵ１は入力された切削情報より、切削方向を判
断する（ステップ５２０１）。切削方向は、第５図及び
第６図に示すように、円弧方向に切削する場合と（第５
図）、円弧を横切る方向に切削する場合（第６図）があ
り、切削情報としてこの切削方向も入力しておく、第５
図に示すように、円弧方向の切削が指令されていると、
指標ｉを「０」にセットしくステップ５２０２）、ｉ番
目の円弧情報ＳＰｉ、ＥＰｉ、ＣＰｉ、Ｒを読みだしく
ステップ５２０３）、切削情報として入力されているパ
ス間移動が、一方向への切削を指定するシングルＳか、
切削方向が逆転するジグザグＺ（第５図はこのジグザグ
切削を示している）かを判断しくステップ５２０４）、
ジグザグＺが指定されていれば、前回のパスの終点が、
円弧の終点であれば、当該パスの円弧の終点ＥＰｉを当
該パスの切削の始点とし、前回のパスの終点が円弧の始
点であれば、当該パスの始点を円弧の始点ＳＰｉとして
円弧情報のＮＣデータを出力し切削を行わせる。また、
該自動プログラミングに工作機械が接続されていない場
合には、ＲＡＭ２にこのＮＣデータを格納し、その後、
フロッピーディスク等にロードしこのフロッピーディス
クを工作機械のＮＣ装置に入力するようにする。なお、
最初のパスの円弧情報に対しては前回のパスの終点がな
いが、この場合には、設定されたアプローチ点から、始
点ＳＰｉ　　（−８ＰＯ）に移動させることになる（ス
テップＳ　２０５）。このジグザグ切削の方法は従来の
ジグザグ切削の方法と同一であり、詳細な方法は省略し
ている。

つぎに、指標ｉを「１」インクリメントしくステップ５
２０７）、該指標ｉが分割数Ｎ（第１図ステップ５１０
２参照）を越えるまで、ステップ８２０３〜ステツプ５
２０８の処理を繰り返し、フィレット曲面の各円弧の切
削ＮＣデータを得て処理を終了する。また、ステップ５
２０４でシングル切削Ｓが設定されていると判断したと
きには、ステップ５２０４からステップ８２０６に移行
し、従来と同様のシングル切削、すなわち、各円弧の始
点ＳＰｉから終点ＥＰｉまでの切削をし、設定された逃
げ量だけＺ軸方向に退避し、次の円弧の始点に対する設
定クリアランス量の位置まで早送りし、この位置から切
削送りで始点から終点まで切削するＮＣデータを作成し
出力し、指標ｉを「１」インクリメントしながら該指標
ｉが分割数Ｎを越えるまでステップ５２０３，５２０４
，５２０６．５２０７，５２０８の処理を繰り返して、
フィレット曲面のみの切削ＮＣデータを得て、フィレッ
ト曲面のみの切削を可能とする。

また、ステップ５２０１で、円弧を横切る方向の切削パ
スが設定されていると判断したときにはステップ５２０
１からステップ５２０９に移行し、ステップ５１０２と
同様に設定されている切削ピッチで一番長い円弧を割り
、小数点を切り捨てた値に「１」加算して分割数Ｋを求
め、指標ｋを「０」にセットしくステップ５２１０）、
パス間の移動がジグザグＺかシングルＳか判断しくステ
ップ５２１１）、ジグザグＺであれば、レジスタＰに１
１」を格納し、指標ｉを「０」にセットする（ステップ
５２１２）。

次に、ｉ番目の円弧情報ＳＰｉ、ＥＰｉ、ＣＰｉ及び半
径Ｒを読み出し、ｉ番目の円弧のに番目の分割点Ｐｉｋ
を求めこの分割点ＰｉｋまでのＮＣデータを出力する（
ステップ８２１３〜５２１５）。そして、指標ｉにレジ
スタＰに記憶する値を加算し、該指標ｉが「０」より小
さいか、円弧の数Ｎより大きいか判断しくステップＳ　
２１７゜５２１８）、始めはレジスタＰに「＋１」が記
憶されているから、指標は「０」より大きく、かつ円弧
の数Ｎよりも小さいから、ステップ５２１３に戻り、ス
テップ８２１３〜と２１８の処理を繰り返す。この処理
により、ｉ＝０の「０」番目の円弧からｉ＝ＮのＮ番目
の円弧の各分割点の「０」番目（ｋ　＝　Ｏ）の分割点
を通るパスのＮＣデータが出力されることになる。

こうして、切削パスがＮ番目の円弧に達し指標ｉがＮを
越えると、レジスタＰに「−１」を記憶させ指標ｉに該
レジスタＰの値を加算する（ステップ５２１９．５２２
０）。指標ｉはステップ５２１８でＮを越えたＮ＋１の
値であったがステップ５２２０で「＋１」が加算される
から、ｉ＝Ｎとなる。そして、指標ｋに「１」加算しく
ステップ５２２１）、該指標にの値が分割数Ｋを越えた
か否か判断しくステップ５２２２）、越えてなければ、
ステップ５２１３に戻りステップ８２１３以下の処理を
行う。この場合、レジスタＰに「１」が格納されている
から、ステップ８２１６の処理を行う毎に指標ｉの値は
「１」少なくなる。

その結果、ｉがＮから０に順次変化し、Ｎ番目の円弧か
ら０番目の円弧のに番目の分割点を通る切削パスのＮＣ
データが出力されることになる。そして、指標ｉの値が
０より小さくなると、ステップ５２１７からステップ５
２２３に移行し、レジスタＰに「１」を格納し、ステッ
プ８２２０以下の処理を行う。かくして、第９図に示す
ように、円弧を横切る方向に、かつ、切削バスが交互に
反転するジグザグ切削のＮＣデータを得ることができる
。

また、ステップ５２１１で、バス間移動がシングルＳで
あると判断されると、ステップ５２１１からステップ５
２２４に移行し、指標ｉを「０」にセットし、ステップ
８２１３〜と２１６と同様の処理を行いＮＣデータを出
力する（ステップ８２２５〜５２２８）。そして、指標
ｉが円弧の数Ｎを越えるまで、ステップ５２２５〜５２
２９の処理を実行し、指標ｉが円弧の数Ｎを越えると（
ステップ５２２９）、指標ｋを「１」インクリメントし
くステップ５２３０）、該指標ｋが分割数Ｋを越えてな
ければ（ステップ５２１３）、ステップ５２２４に戻り
ステップ８２２４以下の処理を行う。そして、指標ｋが
分割数Ｋを越えると、フィレット曲面単独切削の処理を
終了する。

すなわち、このシングル切削の場合には、０番目の円弧
からＮ番目の円弧の０番目の分割点（始点）を通るパス
の切削ＮＣデータを出力し、次に０番目の円弧からＮ番
目の円弧の１番目の分割点を通るパスの切削ＮＣデータ
を出力し、以下順に２番目、３番目・・・Ｎ番目の分割
点を通る切削方向が同じのパスの切削ＮＣデータを出力
することになる。

第３図はフィレット曲面を除いた部分の切削処理フロー
チャートである。

まず、自動プログラミング装置をフィレット曲面を除い
た部分の切削モードにし、第１図のステップ５１００，
５ＩＯＩと同様に曲面生成情報。

曲面切削情報を入力しくステップ５３００，５３０１）
、フィレット曲面情報をも入力する（ステップＳ　３０
２）。ＣＰＵＩは、入力されたフィレット曲面情報より
、第７図に示すように各円弧の始点ＳＰＩ〜ＳＰＮをＸ
Ｙ平面に投影した点列で形成される点列接続曲線Ｔ１を
作成すると共に、各円弧の終点ＥＰＩ〜ＥＰＮをＸＹ平
面に投影した点列で構成される点列接続曲線Ｔ２を作成
しくステップ５３０３，５３０４）、この点列接続曲線
ＴＩ、Ｔ２を加工領域指定の境界線として従来と同様の
加工領域切削（ＡＲＥＡ切削）を行うＮＣデータを得て
（ステップ５３０５）、フィレット曲面を除いた部分の
切削のみを可能とする。

発明の効果本発明は、曲面間に生成されるフィレット曲面のみを取
り出し単独で切削することができ、かつ該フィレット曲
面を他の曲面部分と異なる切削方法で切削することもで
きる。

また、曲面間に生成されたフィレット面を除いた部分だ
けを切削することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のフィレット曲面の保存処
理のフローチャート、第２図（ａ）。（ｂ）は同実施例におけるフィレット曲面単独切削の処
理フローチャート、第３図は、同実施例におけるフィレ
ット曲面を除いた部分の切削の処理フローチャート、第
４図は、同実施例を実施する自動プログラミング装置の
要部ブロック図、第５図は、同実施例におけるフィレッ
ト曲面を円弧方向に、かつパス間移動をジグザグにして
切削するときのパスの経路を説明する図、第６図は、同
実施例におけるフィレット曲面を円弧を横切る方向に、
かつパス間移動をジグザグにして切削するときのパスの
経路を説明する図、第７図は、同実施例においてフィレ
ット曲面を除いた部分の曲面の切削を行うときの領域指
定切削の境界線を求める説明図、第８図、第９図は、複
数の基準曲線で曲面を定義し、中間の基準曲線上にフィ
レット曲面を求めるときの円弧の始点、終点、中心を求
める説明図である。Ｐ、　Ｑ、　　Ｓ・・・基準曲線、”ｒＱｉｒｓｉ・・
・分割点、ＳＰｉ・・・始点、ＥＰｉ・・・終点、ＣＰ
ｉ・・・円弧の中心、Ｔｌ、Ｔ２・・・点列接続曲線。第因第第国（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の基準曲線を等間隔に分割し、対応する点同
士を結んで曲面を生成する際に、中間の基準曲線上に設
定された半径の円弧曲面を挿入する方法において、上記
設定された半径により上記円弧曲面を構成する上記各分
割点に対応する円弧の始点、終点、中心を求め、該各始
点、終点、中心及び上記半径をフィレット曲面データと
して取り出し、該フィレット曲面データに対して曲面切
削情報を定義することによって、該フィレット曲面を単
独に切削可能にしたフィレット曲面取り出し方法。
（２）複数の基準曲線を等間隔に分割し、対応する点同
士を結んで曲面を生成する際に、中間の基準曲線上に設
定された半径の円弧曲面を挿入する方法において、上記
設定された半径により上記円弧曲面を構成する上記各分
割点に対応する円弧の始点、終点、中心を求め、該各始
点、終点、中心及び上記半径をフィレット曲面データと
して取り出し、該フィレット曲面の各始点をＸＹ平面に
投影した点の点列接続曲線と、各終点のＸＹ平面に投影
した点の点列接続曲線とを求め、該点列接続曲線を領域
指定切削の境界線として使用することによってフィレッ
ト曲面以外の部分のみの切削を可能にしたフィレット曲
面取り出し方法。