JPH0732980B2 - ３次元形状の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モデルワークの表面を測定子で倣うことによ
って求めた３次元形状のデータに基づき、ワークの表面
仕上加工等を行う３次元形状の加工方法に関するもので
ある。

（従来技術） 従来、複雑な形状のモデルワークと同一形状のワークを
容易かつ正確に加工できるようにするため、測定装置に
よってモデルワークの表面形状の３次元座標を求め、こ
の３次元座標データに基づいてワークの加工データを作
成することが行なわれている（例えば特開昭60−135162
号公報参照）。

この従来装置では、通常ワークを加工する工具の送り速
度が一定に維持されるように構成されているため、この
工具の送り速度を切削抵抗の大きい傾斜面部分に応じて
設定する必要があり、切削抵抗の小さい水平面部分を加
工する際の作業性が悪いという問題があった。

（発明の目的） 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、簡単な構成で能率よくかつ精密にワークの表面加
工を行うことができる３次元形状の加工方法を提供する
ものである。

（発明の構成） 本発明は、基準面上に設置されたモデルワークの表面を
測定子で倣うことにより測定子の変位ベクトルを求め、
この変位ベクトルに基づいて上記基準面に対するモデル
ワーク表面の傾斜角度を演算し、この傾斜角度に応じて
ワーク加工時の工具送り速度を変化させるようにしたも
のである。

上記の構成によれば、モデルワークが設置された基準面
に対するモデルワーク表面の傾斜角度に応じた最適の速
度となるように工具の送り速度が制御されつつ、ワーク
の表面加工が行なわれることとなる。

（実施例） 第１図は本発明を実施するために使用する測定装置の実
施例を示している。この測定装置は、ワーク１が設置さ
れる基準面を構成するテーブル２と、このテーブル２の
左右両側辺部に配設された案内レール3,3と、この案内
レール3,3に沿って前後方向（Ｙ軸方向）に移動する門
型コラム４と、この門型コラム４の水平ビーム4aに沿っ
て水平方向（Ｘ軸方向）に移動するスライダ５と、この
スライダ５に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に
支持されたトレーサヘッド６と、このトレーサヘッド６
の下端部に設けられた測定子としてのスタイラス７とを
備えている。

上記スタイラス７は、第２図に示すように、３次元方向
（X,Y,Z軸方向）に変位自在に支持され、モデルワーク
１の表面に接触するとその法線方向に変位するように構
成されるとともに、このスタイラス７の変位成分ベクト
ルεx,εy,εｚが上記トレーサヘッド６内に設けられた
差動トランス（図示せず）によって電気信号に変換され
るようになっている。そして、上記スタイラス７によっ
てモデルワーク１の表面を倣う際に、上記各変位成分ベ
クトルεx,εy,εｚの合成ベクトルεの大きさが一定に
なるように、スライダ５および門型コラム４、トレーサ
ヘッド６の移動速度を制御することにより、モデルワー
ク１の３次元座標Ｐ（x,y,z）を求めるとともに、上記
基準面に対するモデルワーク１の表面の傾斜角度θを求
めるように構成されている。

すなわち、上記３次元座標Ｐは下式で示すように、スラ
イダ５および門型コラム４、トレーサヘッド６の設置位
置Ｐ′（Ｘ′,Y′,Z′）と、上記スタイラス７の変位ベ
クトルε（εx,εy,εｚ）との和で求められる。

Ｐ（x,y,z）＝Ｐ′（ｘ′,y′,z′）＋ε（εx,εy,ε
ｚ） また、第３図に示すように、上記座標Ｐにおけるワーク
表面の傾斜角度θは、三角形Ｐ′OPと三角形PORとが相
似形であるので、スタイラス７のX,Y方向の変位ベクト
ルεx,εｙの合成成分 とＺ方向の変位ベクトル｜εz|によって表わされ、下式
に基づいて演算することができる。

次に、上記測定装置によってモデルワークの３次元形状
を測定し、その測定結果に応じてNCマシーン等によるワ
ーク表面の加工方法を、第４図に示す工程図に基づいて
説明する。まず、上記測定装置によってモデルワーク１
の表面を倣い、その測定結果に基づいてモデルワーク１
の３次元座標Ｐおよびワーク表面の傾斜角度θを演算す
る。そして、この傾斜角度θに応じて工具の送り速度を
制御するための補正係数（適正送り速度／最大送り速
度）を読出す。

すなわち、ワークを加工する工具の最適送り速度は、上
記基準面に対するワーク表面の傾斜角度θに応じて変化
し、この傾斜角度θと最適送り速度との関係は実験結果
に基づいて予め求めておくことができる。例えば、上記
工具としてボールエンドミルを使用した場合、第５図に
示すように、傾斜角度θが小さい程、工具の最適送り速
度が増大して最大送り速度2000mm/minに近付く。この第
５図において、曲線Ａは直径40mmの工具の特性を示し、
曲線Ｂは直径20mm、曲線Ｃは直径10mmの工具の特性を示
している。

そして、上記特性曲線Ｂに基づいて直径20mmの工具を使
用した場合における補正係数と、傾斜角度θとの関係を
下表に示すように予め求めておくことにより、上記傾斜
角度θに応じた補正係数を読出すことができる。

次いで、上記補正係数と、最大送り速度との積に基づき
各座標Ｐにおける工具の最適送り速度を求めてこの値を
NCマシーン等の工具送り速度制御部に出力し、これに応
じて工具の送り速度を制御しつつ工具によってワークの
表面を加工する。

このように、上記測定装置によってモデルワーク１の表
面を倣うことにより各座標Ｐにおけるワーク表面の傾斜
角度θを演算し、この演算結果に基づいて工具の最適送
り速度を求め、この値に応じて工具の送り速度を制御し
つつワークの表面を加工するようにしたため、上記傾斜
角度θが小さく切削抵抗の小さいワークの水平面部分を
加工する際には、工具の送り速度を早めて能率よく作業
を進めることができるとともに、傾斜角度θが大きく切
削抵抗の大きいワークの傾斜面部分を加工する際には、
工具の送り速度を低下させてワーク表面を精密に加工す
ることができる。

なお、上記補正係数は工具の種類および加工代等に応じ
て種々変化するため、各条件に応じた値を予め求めてお
くことにより、その変化にそれぞれ対応させることがで
きる。また、上記実施例では傾斜角度θを10°毎に区分
して補正係数の値を設定しているが、この区分角度は必
要に応じて種々変更可能である。さらに上記第５図に示
す特性曲線に基づいて、予め傾斜角度θと工具送り速度
との対応テーブルを作成しておき、各座標Ｐにおける工
具の最適送り速度を直接読出してもよい。

また、上記実施例では水平面部分を加工する際に工具の
送り速度を最大速度に設定することができるボールエン
ドミルを切削工具として用いた例について説明したが、
これに限らず種々の工具を使用することができ、所定角
度の傾斜面部分を加工する際に工具の送り速度を最大速
度に設定できるように構成された工具においては、これ
に応じて上記補正係数等を設定するように構成すればよ
い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、基準面上に設置されたモ
デルワークの表面を測定子で倣うことにより測定子の変
位ベクトルを求め、この変位ベクトルに基づいて上記基
準面に対するモデルワーク表面の傾斜角度を演算し、こ
の傾斜角度に応じてワーク加工時の工具送り速度を変化
させるようにしたため、例えばボールエンドミルのよう
に上記傾斜角度が小さい程、切削抵抗が小さくなって工
具の送り速度を早めることができるものにおいてはワー
ク表面の水平面部分を加工する際に工具の送り速度を早
めて能率よく作業を進めることができるとともに、ワー
ク表面の傾斜面部分を加工する際に工具の送り速度を低
下させてワーク表面に精密に加工できるようにするとい
う制御を行うことができる。

また、上記送り速度の制御は、別体の制御手段等を設け
ることなく、ワークの３次元形状を測定する測定子の検
出値に基づいて行うことができるため、簡単な構成で能
率よくワークの表面加工を精密に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用する測定装置の実施例を示
す斜視図、第２図は上記測定装置の要部を示す拡大斜視
図、第３図は第２図のIII−III線矢視図、第４図は本発
明の概略構成を示す工程図、第５図はワーク表面の傾斜
角度と工具の送り速度との関係を示す特性図である。 １…モデルワーク、７…スタイラス（測定子）、ε…変
位ベクトル、θ…傾斜角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/416

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準面上に設置されたモデルワークの表面
   を測定子で倣うことにより測定子の変位ベクトルを求
   め、この変位ベクトルに基づいて上記基準面に対するモ
   デルワーク表面の傾斜角度を演算し、この傾斜角度に応
   じてワーク加工時の工具送り速度を変化させるようにし
   たことを特徴とする３次元形状の加工方法。