WO1988000367A1 - Procede d'etablissement du chemin de coupe d'un plan courbe composite - Google Patents

Procede d'etablissement du chemin de coupe d'un plan courbe composite Download PDF

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composite
cross
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Inventor
Masaki Seki
Koji Samukawa
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path

Definitions

  • the present invention relates to a method for generating a cutting path of a compound curved surface, and more particularly to a method for generating a cutting path capable of cutting a compound curved surface along an arbitrary path.
  • a curved surface on a design drawing of a three-dimensional mold or the like is generally represented by a plurality of cross-sectional curves, and there is no shape data between one cross-sectional curve and the next.
  • a smooth connection is made between the two cross-sectional curves, even though an intermediate shape is not provided in this way. It is required to do so.
  • the surfaces of the above two cross-sectional curves are generated from the data of the cross-sectional curves and the like, and the data relating to the generated surfaces are generated. This means that the data must be recorded on the NC tape and processed according to instructions from the NC tape.
  • a plurality of intermediate sections are generated according to a predetermined rule from data specifying some cross sections and cross section curves of a three-dimensional curved body, and at the same time, a plurality of intermediate cross sections are generated for the cross section.
  • the tool is cut (the I-path passes along the cross-sectional curve in the order of the cross-sectional curve determined above). It becomes a moving passage.
  • the conventional cutting path repeats one-way cutting or reciprocating cutting along the determined cross-sectional curve to machine a curved surface.
  • the cutting path is determined as follows.
  • the conventional method cannot move a tool along an arbitrary cutting path to perform a curved surface processing.
  • it has not been possible to cut a tool by sequentially moving the tool along many closed paths similar to the contour of a compound curved surface.
  • an object of the present invention is to provide a cutting path generation method capable of performing edging of a complex curved surface and processing along an arbitrary cutting path.
  • the present invention relates to a method for generating a cutting path of a composite curved surface obtained by combining at least two three-dimensional curved surfaces.
  • this cutting path generation method data for specifying each of the three-dimensional curved surfaces is input, and at the same time, an XY plane including two or more elements when a line segment and an arc are used as elements.
  • Step for specifying the above one curve, and among the many elements constituting the curve, the element of the i-th subject (i l, 2, ⁇
  • a step that generates a path to be cut as a cutting path. have .
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a cutting path generation method according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of an automatic programming device embodying the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart of the process of the present invention.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are explanatory diagrams of the conventional method.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a cutting path generation method according to the present invention.
  • 11 is a composite surface
  • 12a, 12 and 12c are three-dimensional surfaces that form a composite surface
  • CV is a curve in the XY plane
  • CV1 to CV4 are curves CV.
  • the elements (line segments or arcs), SS1 to SS4 are the cross sections for cutting the composite curved surface, and SC1 to SC4 are the cross-sectional curves.
  • Figure 2 shows an automatic pi-glanging device for realizing the method of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram of the system, and Figure 3 is a flowchart of the process.
  • 101 is a keyboard for data input
  • 102 is a processor
  • 103 is a ROM for storing a control program
  • 104 is a ROM for storing a control program.
  • 105 is surface memory memory for storing generated complex surface data and NC program data for surface processing
  • 106 is surface data Disk controller that outputs FF and NC data to the floppy disk
  • 107 is a graphic display device (CRT)
  • 108 Is an XY plotter that projects a curved surface.
  • NC data for moving the tool along the point sequence is created.
  • the tool moves along the contour of the compound curved surface 11 according to the NC data, and the cutting is performed.
  • the above is the case where the tool is moved along the contour of the compound curved surface, but the projection on the XY plane is shown in Fig. 4.
  • the number of divisions N along with the data specifying the outermost closed curve CCV1 in step (b) is used.
  • one curve on a predetermined plane composed of two or more elements is specified, and each element constituting the curve is formed into a cross section that is an intersection line with the predetermined plane.
  • the cross-sectional curve obtained by cutting the complex curved surface is obtained, and the path for moving the tool along the cross-sectional curve corresponding to the element in the element order is set as the cutting path.
  • edging of a complex curved surface and machining along an arbitrary cutting path can be performed.

Description

- - 明 細 書
複合曲面の切削通路生成方法
技術分野
本発明は複合曲面の切削通路生成方法に係 り 、 特に複 合曲面を任意の通路に沿 っ て切削で き る 切削通路生成方 法に 関す る 。
背景技術
三次元金型等の設計図面上の曲面は一般に複数の断面 曲線に よ っ て表現 さ れて お り 、 あ る断面曲線 と 次の断面 曲線間の形状デー タ は存在 し な い 。 と こ ろ で 、 数値制御 加工に 際し て は こ の よ う に 中間の形状が与え られて い な い に も かかわ ら ず上記 2 つ の断面曲線間を な め ら かに つ な が る よ う に ¾ェす る こ と が要求 さ れ る 。 こ の こ と は 、 換言す る な ら ば、 上記 2 つ の断面曲線閭の曲面を 、 該断 面曲線のデー タ 等か ら生成し 、 該生成 さ れた曲面に 関す る デ ー タ を N C テ ー プに 記億 し 、 該 N C テ ー プか ら の指 令に よ り 加工し な け ればな ら な い こ と を意味す る 。 こ の た め 、 三次元曲面体のい く つ かの断面、 断面曲線を特定 す る データ と か ら所定の規則に従 っ て複数の中間断面を 生成す る と 共に 、 該中閭断面に よ る 曲面体の新面曲線
(中間断面曲線) を求め 、 該生成し た複数の中間断面曲 線に よ り 三次元曲面体の曲面を生成す る方法が開発 さ れ て 、 既に実用化 さ れて い る (た と え ば、 米国特許 4, 4 9 1 9 0 6号明細書参照) 。 こ の方法に よ れば断面データ か ら な め ら かな 曲面を生成で き 有効で あ る 。 又、 最近では 2 以上の三次元曲面を複合し て成る複合 曲面の生成方法も 提案さ れて い る 。 た と え ば、 米国出顔 番号 928, 288 願日 : 1986* 10, 23、 発明の名称: 複合曲面生成方法) を参照さ れたい 。 こ の提案さ れた複 合曲面生成方法は、
(i)予め複合曲面 1 1 (第 5 図参照) を構成す る各三次 元曲面 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c を待定する ためのデータ を入力する と 共に、 所定平面 (た と え ば X— Y平面) 上 の 1 つの交線 C L 1 (第 6 図参照) を特定す る データ と 該交線を基に該 X — Y平面上の多数の交線 C L i ( i = 1 , 2 , * ♦ · ) と 切削領域を特定する ための規則 (距 離 d, Vx, VY等) を入力 し 、
(ϋ)前記多数の交線の う ち第 i 番目の交線 C L i を X — Y平面 と の交線と す る断面 S S i に よ り 複合曲面 1 1 を 切断し た時の断面曲線 1 3 ( 1 3 a , 1 3 b , I S c の 集ま り ) を求め 、
(iii)以後同様に 、 各交線に対応す る断面に よ る断面曲線 を求め、 該靳面曲線の集合に よ り 複合曲面を生成す る も ので あ る 。
かか る従来方法に よ り 生成さ れた曲面データ を用いて 曲面加工用の N C データ を作成する と 工具の切肖 (I通路は 前記求めた断面曲線順に該断面曲線に沿 って工具が移動 す る よ う な通路にな る 。
すな わち 、 従来の切削通路は求め た断面曲線に沿 っ て 1 方向切削あ る いは往復切削を操 り 返して曲面を加工す る よ う に切削通路が決定 さ れ る 。
こ の た め 、 複合曲面の輪郭に沿 っ て (第 5 図実線矢印 方向に ) 工具を移動 さ せて縁取 り 切削を し た い場合に は 従来の方法で は不可能で あ っ た 。
又、 一般に従来の方法では任意の切削通路に沿 っ てェ 具を移動 さ せて曲面加工す る こ と がで き な か っ た 。 た と え ば、 複合曲面の輪郭線に相似の多数の閉通路に沿 っ て 順次工具を移動 さ せて切削す る と い う こ と は で き な か つ た。
以上か ら本発明の 目的は 、 複合曲面の縁取 り 加工や 、 任意の切削通路に沿 っ た加工がで き る 切削通路生成方法 を提供す る こ と で あ る 。
発明の開示
本発明は少な く と も 2 つ の三次元曲面を複合 し て な る 複合曲面の切削通路生成方法に関す る 。 こ の切削通路生 成方法は 、 前記各三次元曲面を特定す る た め の デ ー タ を 入力す る と 共に 、 線分及び円弧を要素 と い う 時 2 以上の 要素 よ り 成る X Y平面上の 1 つの曲線を特定す る ス テ ツ プ、 前記曲線を構成す る 多数の要素の う ち所定方向 に 向 か っ て第 i 審目 ( i = l , 2 , ♦ · ) の要素を前記 X Y 平面 と の交線 と す る断面に よ り 複合曲面を切断し た時の 断面曲線を求め る ス テ ツ プ、 要素順に該要素に 対応す る 断面曲線に沿 っ て工具を移動 さ せ る 通路を 切削通路 と し て 生成す る ス テ ツ フ。 を有 し て い る 。
図面の簡単な説明 第 1 図は本発明にかか る切削通路生成方法の説明図、 第 2 図は本発明を実施す る 自動プロ ダ ラ ミ ン グ装置の ブ ロ ッ ク 図、
第 3 図は本発明の処理の流れ図、
第 4 図本発明に よ る別の切削通路例、
第 5 図及び第 6 図は従来方法説明図であ る 。
発明を実施す る ための最良の形態
第 1 図は本発明にかか る切削通路生成方法の説明図で あ る 。 1 1 は複合曲面、 1 2 a , 1 2 , 1 2 c は複合 曲面を構成す る三次元曲面、 C Vは X— Y平面におけ る 曲線、 C V 1 〜 C V 4 は曲線 C V を構成す る要素 (線分 ま たは円弧) 、 S S 1 〜 S S 4 は複合曲面を切断す る断 面、 S C 1 〜 S C 4 は断面曲線であ る 。
複合曲面 1 1 を構成す る 各三次元曲面 1 2 a , 1 2 1 2 c を特定する ためのデータ を入力す る と共に 、 2 以 上の要素 C V 1 〜 C V 4 よ り 成る X— Y平面上の 1 つの 曲線 C V を特定する 。 そ し て 、 曲線 C V を構成す る 多数 の要素の う ち時計ま たは反時計方向におけ る第 i 番目 ( i = 1 , 2 , · · ) の要素 C V i を 、 X — Y平面 と の 交線 と する断面 S S i に よ り 複合曲面 1 1 を切断し 、 断 面曲線 S C 1 〜 S C 4 を求め る 。 しか る後、 要素順に該 要素に対応す る断面曲線に沿 って工具を移動させ る通路 S C 1 — S C 2 → S C 3 — S C 4 を切削通路 と し て生成 す る 。
第 2 図は本発明方法を実現する 自動プ π グ ラ ン ゲ装 置の ブ ロ ッ ク 図、 第 3 図は処理の流れ図で あ る 。
第 2 図に お いて 、 1 0 1 はデー タ 入力用のキ ー ボー ド 1 0 2 は プ ロ セ ッ サ 、 1 0 3 は制御プ ロ グ ラ ム を記億す る R O M、 1 0 4 は R A M、 1 0 5 は生成 さ れた複合曲 面デ ー タ や曲面加工用 の N C プ ロ ダ ラ ム デ ー タ を記憶す る 曲面記億 メ モ リ 、 1 0 6 は曲面デ ー タ や N C デ ー タ を フ ロ ッ ピ ー に 出力す る デ ィ ス ク コ ン ト ロ ー ラ 、 1 0 7 は グ ラ フ ィ ッ ク デ ィ ス プ レ イ 装置 ( C R T ) 、 1 0 8 は曲 面を 出図す る X Y プ ロ ッ タ で あ る 。
以下、 第 1 図乃至第 3 図を参照し な が ら本発明の切肖 fj 通路生成処理を説明す る 。
(a) ま ず、 キ ー ボ ー ド 1 0 1 か ら複合曲面 1 1 (第 1 図 参照) を構成す る 第 1 、 第 2 、 第 3 の三次元曲面 1 2 a 1 2 b , 1 2 c を特定す る デー タ を入力 し て R A M I 0 4 に格納す る 。 尚、 曲面を特定す る デ ー タ に つ い て は前 述の米国特許 4, 491, 906号明細書を参 Mさ れた い 。
(b)つ い で 、 キ ー ボー ド 1 0 1 か ら複合曲面 1 1 を 切断 す る た めの断面 S S 1 〜 S S 4 を特定す る デ ー タ を入力 す る 。 すな わ ち 、 線分や円弧を要素 と 称す る時、 2 以上 の要素 C V 1 〜 C V 4 よ り 成る X — Y平面上の 1 つ の曲 線 C V を特定す る 。 尚、 曲線 C V は た と え ば複合曲面 1 1 の輪郭線を X — Y平面に投影し た曲線を 多数の線分 と 円弧 と で近似し た も の で あ る 。
(c)各データ が入力 さ れればプ ロ。セ ッ サ 1 0 2 は 1 ·→ i と す る 。 (d)ついで、 曲線 C V を構成す る 多数の要素の う ち所定 方向 (た .と えば反時計方向) に見て第 i 番目 の要素 C V i を X— γ平面と の交線とす る断面 S S i に よ り 、 第 1 、 第 2 、 第 3 の曲面 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c を それぞれ切 断し た時の断面曲線を求め る 。 尚、 断面曲線は国際出願 番号 PCT/J P 86/00470 (出願曰 : 1986. 9» 12, 発明 の名称: 複合曲面生成方法) と し て既に.提案さ れて い る 周知の手法で離散的な点列 と して求 る 。
(e)そ し て 、 各断面曲線の う ち最も 上方の点列を複合曲 面 1 1 の断面曲線 S C i と し て記億す る 。 尚、 要素 C V
1 に対応す る断面曲線 S C 1 を特定す る 点列は P t t · ♦
. P 12 · . ♦ P 13 . · . P21で あ る 。
(f)し 力 る後、 i + l → i に よ り i を更新し て上記ス テ ッ プ(d)以降の処理を繰 り 返し て最終的に曲線 C V を構成 す る 全要素 ( C V 1〜 C V 4 ) に対応す る断面曲線 ( S C 1〜 S C 4 ) を 点列で求め る 。 そ して 、 要素順に対応 する断面曲線を構成する 点列を配列すれば、 該点列
P · · P · · P
が複合曲面 1 1 の輪郭と な る 。
(g)最後に 、 該点列に沿 って工具を移動させる N C デー タ を作成する 。 尚、 該 N C デー タ に よ り 工具は複合曲面 1 1 の輪郭に沿って移動し 、 緣取 り 切削が行われ う る 。 以上は複合曲面の輪郭に沿 っ て工具を移動さ せ る場合 で あ る が、 X Y平面におけ る投影において第 4 図に示す 各閉曲線 C C V 1 , C C V 2 , * · · ' に沿 っ て工具 を 螺旋状に順次移動 さ せて複合曲面を加工す る よ う に 切削 通路を生成す る こ と も で き る 。 そ し て 、 かか る 切削通路 を生成す る に は 、 た と え ば前記ス テ ッ プ(b)に お い て 最 も 外側の閉曲線 C C V 1 を特定す る デー タ と 共に分割数 N を 人力 し 、 曲線 C C V 1 で囲ま れ る領域 A R の重心 W を 演算 し 、 該重心 と 各項点 Q i を結ぶ線分を そ れぞれ N 等 分 し 、 対応す る分割点を順次結んで各閉曲線 C C V i ( i = 1 , 2 , * · ) を生成 し 、 各閉曲線に対 し て前述 のス テ ッ プ(c)以降の処理を行 っ て複合曲面を加工す る 通 路を生成す る 。
以上本発明に よ れば、 2 以上の要素 よ り 成 る所定平面 上の 1 つ の曲線を特定し 、 該曲線を構成す る 各要素 を 、 前記所定平面 と の交線 と す る断面に よ り 複合曲面を 切断 し た時の断面曲線を求め 、 要素順に該要素に 対応す る 断 面曲線に沿 っ て工具を移動さ せ る 通路を 切削通路 と す る よ う に構成し たか ら 、 複合曲面の縁取 り 加工や、 任意の 切削通路に沿 っ た加工がで き る よ う に な つ た 。

Claims

請求の範囲
1 . 少な く と も 2 つの三次元曲面を複合し てな る複合 曲面の切削通路生成方法において、
前記各三次元曲面を特定す る ため のデータ を入力す る と 共に、 線分及び円弧を要素 と い う 時 2 以上の要素よ り 成る所定平面上の 1 つの曲線を特定す る第 1 ス テ ツ プ、 前記曲線を構成す る 多数の要素の う ち所定方向に向か つ て第 i 番目 ( i = l , 2 , · · ) の要素を前記所定平 面 と の交線 と す る断面に よ り 複合曲面を切断し た時の断 面曲線を求め る第 2 ス テ ッ プ、
要素順に該要素に対応す る断面曲線に沿 っ て工具を移 動さ せ る通路を切削通路 と して生成す る ステツ プ を有す る こ と を特徵 とす る複合曲面の切削通路生成方法
2 * 前記所定平面上の曲線は、 複合曲面の輪郭線を該 所定平面に投影し た曲線で あ る こ と を特徵 と す る請求の 範囲第 1 項記載の複合曲面の切刖通路生成方法。
3 . 複合曲面の輪郭線を所定平面に投影し た曲線で囲 ま れる領域の重心を求め る ス テツ プ、
該重心 と 領域の各項点を結ぶ各線分を別途与え られて い る分割数 N に よ り 等分割す る ス テ ッ プ、
前記各線分の対応する分割点を順次結んでな る各曲線 を それぞれ前記第 1 ス テ ツ プにおけ る 曲線と し 、 各曲綠 に対 し て前記第 2 、 第 3 ス テ ツ プの処理を施すス テ ッ プ を有す る こ と を特徵 と す る請求の範囲第 1 項記載の複合 曲面の切削通路生成方法。
PCT/JP1987/000477 1986-07-09 1987-07-07 Procede d'etablissement du chemin de coupe d'un plan courbe composite WO1988000367A1 (fr)

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