(57)【要約】【課題】  翼面の腹側の加工においても試行錯誤することなく工具軸ベクトルを適正に決めることができる工具軸ベクトル決定方法を提供することである。【解決手段】  翼面の腹側の加工を行うにあたり、工具の底面または側面が翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたものである。これにより、加工点における翼面と工具との接触状態から工具軸ベクトルを決めるので、試行錯誤せずに工具軸ベクトルを決めて翼面に工具が干渉しないようにすることができる。また、翼面と工具との接触状態から工具軸ベクトルを求めているので、翼面に工具が干渉する加工点を省くことができ、削りすぎない加工パスを作成できる。また、翼の背側と腹側とは、なめらかに繋がっているので、背腹で工具軸ベクトルの求め方を切り替えても、工具姿勢が急激に変化せずに加工することができる。【選択図】  図１
2007021666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法において、前記翼面の腹側の加工を行うにあたり、前記工具の底面が前記翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする工具軸ベクトル決定方法。
【請求項２】
翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法において、前記翼面の腹側の加工を行うにあたり、前記工具の側面が前記翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする工具軸ベクトル決定方法。
【請求項３】
翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法において、前記翼面の背側の加工を行うにあたり、加工面の法線ベクトルで工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする工具軸ベクトル決定方法。
【請求項４】
翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法において、前記翼面の背側の加工を行うにあたり、加工面の法線ベクトルで工具軸ベクトルを決め、前記翼面の腹側の加工を行うにあたり、前記工具の底面が前記翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする工具軸ベクトル決定方法。
【請求項５】
翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法において、前記翼面の背側の加工を行うにあたり、加工面の法線ベクトルで工具軸ベクトルを決め、前記翼面の腹側の加工を行うにあたり、前記工具の側面が前記翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする工具軸ベクトル決定方法。
【請求項６】
前記工具の底面と前記工具の側面とが翼面に干渉しないように工具の軸ベクトルを決めることを特徴とする請求項１、２、４または５に記載の工具軸ベクトル決定方法。
【請求項７】
翼面の曲面計算・図形計算し加工パスを作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサで作成した加工パスをＮＣプログラムに変換するポストプロセッサと、工具情報や設定条件を記憶したデータベースとを備えたことを特徴とするＮＣ加工システム。
【請求項８】
前記データベースは、加工面である翼モデルを記憶する翼モデル記憶領域と、工具径、工具材質、ホルダー情報などを記憶する工具情報記憶領域と、加工点の座標および工具の制御点、工具軸の姿勢を記憶する加工パス記憶領域２５とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のＮＣ加工システム。
【請求項９】
加工パス記憶領域２５は、背腹どちらの加工点かを記憶する背腹面記憶領域２６と、加工面における背腹の境界点を記憶する背腹面境界点記憶領域２７と、工具底面と工具側面が翼面に接触する角度を記憶する工具接触角度記憶領域２８とを備えたことを特徴とする請求項８に記載のＮＣ加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼面の加工を行う工具の軸ベクトルを決める工具軸ベクトル決定方法およびＮＣ加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複雑な曲面を有した翼面などの曲面を加工する場合、工具の先端部での加工を避けるために工具軸ベクトルを工具の進行方向に対して前後に傾けて加工することが行われている。
【０００３】
図１０は従来の工具軸ベクトル決定方法の一例を示す説明図であり、面法線ベクトルから工具姿勢を決める場合を示している。図１０に示すように、翼１１の腹側の翼面を工具１２で加工する場合には、工具軸ベクトルＡ１を決定するにあたり、加工面の面法線ベクトルＡ２をガイドにして傾き角θを決定し工具姿勢を決めている。
【０００４】
図１１は従来の工具軸ベクトル決定方法の他の一例を示す説明図であり、基準となる点１３から工具姿勢を決める場合を示している。図１１に示すように、翼１１の腹側の翼面を工具１２で加工する場合には、工具軸ベクトルＡ１を決定するにあたり、基準となる点１３をガイドにして工具姿勢を決めている。加工面の面法線ベクトルまたは点に代えて、基準となる直線やスプラインなどの曲線をガイドにして決める場合もある。
【０００５】
ここで、工具軸の傾き範囲を指定するものとして、工具軸の傾きを制限するための範囲として円錐を定義し、円錐の中心軸を示す中心軸方向ベクトルと円錐の頂角を示す角度とで工具軸傾き制限範囲の指定を行い、それら中心軸方向ベクトルおよび角度のパラメータを記憶し、工具傾きの範囲はこれらのパラメータのみで指定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１９２３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のように加工面の面法線ベクトルに対して一定角度で工具軸ベクトルを決めると、正面フライスやラジアスエンドミルなどコーナＲ付きの工具の場合、翼面の腹側で干渉してしまうことがある。また、点、直線、スプラインなどの曲線をガイドにして決めようとしても、ガイド曲線は、試行錯誤で決めなければならない。
【０００７】
本発明の目的は、翼面の腹側の加工においても試行錯誤することなく工具軸ベクトルを適正に決めることができる工具軸ベクトル決定方法およびＮＣ加工システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の工具軸ベクトル決定方法は、翼面の腹側の加工を行うにあたり、工具の底面または側面が翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のＮＣ加工システムは、翼面の曲面計算・図形計算し加工パスを作成するメインプロセッサと、前記メインプロセッサで作成した加工パスをＮＣプログラムに変換するポストプロセッサと、工具情報や設定条件を記憶したデータベースとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加工点における翼面と工具との接触状態から工具軸ベクトルを決めるので、試行錯誤せずに工具軸ベクトルを決めて翼面に工具が干渉しないようにすることができる。また、翼面と工具との接触状態から工具軸ベクトルを求めているので、翼面に工具が干渉する加工点を省くことができ、削りすぎない加工パスを作成できる。また、翼の背側と腹側とは、なめらかに繋がっているので、背腹で工具軸ベクトルの求め方を切り替えても、工具姿勢が急激に変化せずに加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法の一例の説明図である。この実施の形態の一例では、翼面の腹側の加工を行うにあたり、工具の底面が翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたものである。
【００１２】
図１において、工具１２の底面１４が翼１１の翼面に接触する状態では、工具１２の底面１４は接触面１４’の位置となる。この状態から加工点を中心として指定角度αだけ回転させて工具１２の工具軸ベクトルを決める。そして、加工開始点１５ａでの指定角度αを保って加工終了点１５ｂまで工具１２を移動させながら加工する。
【００１３】
図２は本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法の他の一例の説明図である。図２に示した実施の形態の他の一例では、翼面の腹側の加工を行うにあたり、工具の側面が翼面に接触する状態から工具軸ベクトルを決めるようにしたものである。
【００１４】
図２において、工具１２の側面１６が翼１１の翼面に接触する状態では、工具１２の側面１６は接触面１６’の位置となる。この状態から加工点を中心として指定角度βだけ回転させて工具１２の工具軸ベクトルを決める。そして、加工開始点１５ａでの指定角度βを保って加工終了点１５ｂまで工具１２を移動させながら加工する。
【００１５】
図３は、本発明の実施の形態での加工対象である翼１１の翼モデルの斜視図である。図３の上部側が吸気端側１１ａであり、図３の下部側が排気端側１１ｂである。図４は翼面での工具１２の工具軸ベクトルＡ１、加工点１５の位置、制御点１７の位置の説明図である。工具１２の底面と側面とが翼面に干渉しないように工具軸ベクトルＡ１を決めることになる。また、図５は工具１２の工具ヘッド１８の説明図であり、図５の工具ヘッド１８ではコーナ角度ψである場合を示している。工具ヘッド１８が進入可能かどうかは、工具軸ベクトルと翼面とのなす角と、コーナ角度ψとを比較して判断することになる。
【００１６】
次に、図６は本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法を採用した翼面のＮＣプログラムを作成するＮＣ加工システムのブロック構成図である。このＮＣ加工システム１９は、翼（羽根）の曲面モデルから工具径などの設定条件に基づいて加工パスを作成し、さらにＮＣプログラムを作成するものである。メインプロセッサ２０は、翼１１の翼面の曲面計算・図形計算し加工パスを作成するものであり、ポストプロセッサ２１はメインプロセッサ２０で作成した加工パスをＮＣプログラムに変換するものである。データベース２２には工具情報や設定条件が記憶される。
【００１７】
図７はデータベース２２のブロック構成図である。データベース２２は、図７に示すとおり、加工面である翼モデルを記憶する翼モデル記憶領域２３、工具径、工具材質、ホルダー情報などを記憶する工具情報記憶領域２４、加工点の座標および工具の制御点、工具軸の姿勢を記憶する加工パス記憶領域２５を有する。さらに、加工パス記憶領域２５は、背腹どちらの加工点かを記憶する背腹面記憶領域２６、加工面における背腹の境界点を記憶する背腹面境界点記憶領域２７、工具底面と工具側面が翼面に接触する角度を記憶する工具接触角度記憶領域２８を有する。
【００１８】
次に、このように構成されたＮＣ加工システム１９のメインプロセッサ２０による加工パス作成方法について説明する。図８はメインプロセッサ２０による加工パス作成手順を示すフローチャートである。
【００１９】
まず、工具径や工具長などの工具情報および工具１２を傾斜させる角度をデータベース２２の工具情報記憶領域２４から読み込む（Ｓ１）。次に、データベース２２の翼モデル記憶領域２３から加工する翼モデルを読み込み、吸気端側および排気端側の両方の背腹面の境界情報を点群またはスプラインで求め、データベース２２の背腹境界点記憶領域２７に保存する（Ｓ２）。
【００２０】
次に、データベース２２の翼モデル記憶領域２３の翼モデルから加工点を求め（Ｓ３）、翼面上の全加工点の座標をデータベース２２の加工パス記憶領域２５に保存する（Ｓ４）。次に、各々の加工点が背側であるかどうかを判定する（Ｓ５）。そして、背側であるときにはその旨を背腹面記憶領域２６に保存し（Ｓ６）、加工面の法線ベクトルを基準に工具を指定角度だけ傾斜させた工具姿勢を計算する（Ｓ７）。そして、その計算結果を工具接触角度記憶領域２８に記憶する（Ｓ８）。一方、ステップＳ５の判定で加工点が腹側であるときは、その旨を背腹面記憶領域２６に保存し（Ｓ９）、図９に示す腹側の処理を行う（Ｓ１０）。そして、すべての加工点について処理したか否かを判定し（Ｓ１１）、すべての加工点について処理していないときはステップＳ５に戻り、処理が完了したときは処理を終了する。
【００２１】
図９は、図８のステップＳ１０の腹側の処理内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２で求めた境界情報をデータベース２２の背腹境界点記憶領域２７から取り出し、境界情報から加工点の開始点と終了点とを求める（Ｓ１２）。境界情報までが最短距離となる点を求め、工具の進行方向にある点を終了点とし、逆側を開始点とする。そして、求めた開始点と終了点とを加工パス記憶領域２５に保存する（Ｓ１３）。
【００２２】
次に、加工点を中心とし工具径を半径とする球面と翼面との交線を求める（Ｓ１４）。そして、工具の進行方向と反対側に交線ができるか否かを判定する（Ｓ１５）。交線が加工点よりも工具の進行方向と逆側の方向であるときは、交線と加工点との角度を求める（Ｓ１６）。一方、ステップＳ１５の判定で、交線が加工点よりも工具の進行方向と逆側の方向にない場合には、背側面の開始点と加工点との角度を求める。すなわち、ステップＳ１２で求めた開始点と加工点との角度を求める（Ｓ１７）。そして、ステップＳ１６またはステップＳ１７で求めた角度を開始点側の角度としてデータベース２２の工具接触角度記憶領域２８に保存する（Ｓ１８）。
【００２３】
次に、ステップＳ１４で求めた交線が工具の進行方向と同じ方向であるか否かを判定する（Ｓ１９）。交線が工具の進行方向と同じ方向であるときは、加工点と交線との角度を求める（Ｓ２０）。交線が工具の進行方向と同じ方向にない場合には、背側面の開始点と加工点との角度を求める。すなわち、ステップＳ１２で求めた終了点と加工点との角度を求める（Ｓ２１）。そして、ステップＳ１６またはステップＳ１７で求めた角度を終了点側の角度としてデータベース２２の工具接触角度記憶領域２８に保存する（Ｓ２２）。
【００２４】
次に、ステップＳ１８、Ｓ２２で求めた角度と図５に示す工具のコーナ角度ψとを比較し、開始点と終了点との間に工具１２が入るか否かを判定する（Ｓ２３）。そして、工具１２の進入が困難であれば加工点を省く（Ｓ２４）。逆に工具１２の進入が可能であれば、ステップＳ１８、Ｓ２２で求めた角度を基準に工具１２を指定角度だけ傾斜させた工具角度を求め（Ｓ２５）、データベース２２の工具接触角度記憶領域２８に保存する（Ｓ２６）。
【００２５】
以上のように、翼面に工具が干渉しないように加工点における翼面と工具側面との接触状態および翼面と工具底面の接触状態から、図４に示す工具の制御点１７、工具軸ベクトルＡ１の姿勢を決めて加工パスを作成する。また、翼の背側のように工具側面や工具底面との接触状態が無い加工面の場合には、加工面の法線ベクトルから工具軸ベクトルを決定する。これにより、凸面が多い翼の背側と凹面が多い翼の腹側で工具軸ベクトルの求め方を切り替えることもできる。
【００２６】
なお、上述した実施の形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、記憶媒体に記憶し各装置に応用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。
【００２７】
本発明における記憶媒体としては、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤなど）、光磁気ディスク（ＭＯなど）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつコンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、その記憶形式はいずれの形態であっても良い。また、ここで記憶媒体とは、コンピュータと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネットなどにより伝送されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記憶媒体も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法の一例の説明図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法の他の一例の説明図。
【図３】本発明の実施の形態での加工対象である翼の翼モデルの斜視図。
【図４】本発明の実施の形態での加工対象である翼面での工具の工具軸ベクトル、加工点の位置、制御点の位置の説明図。
【図５】本発明の実施の形態の形態における工具の工具ヘッドの一例の説明図。
【図６】本発明の実施の形態に係わる工具軸ベクトル決定方法を採用した翼面のＮＣプログラムを作成するＮＣ加工システムのブロック構成図。
【図７】本発明の実施の形態におけるデータベースのブロック構成図。
【図８】本発明の実施の形態におけるメインプロセッサによる加工パス作成手順を示すフローチャート。
【図９】図８のステップＳ１０の腹側の処理内容を示すフローチャート。
【図１０】従来の工具軸ベクトル決定方法の一例を示す説明図。
【図１１】従来の工具軸ベクトル決定方法の他の一例を示す説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１１…翼、１２…工具、１３…点、１４…底面、１５…加工点、１６…側面、１７…制御点、１８…工具ヘッド、１９…ＮＣ加工システム、２０…メインプロセッサ、２１…ポストプロセッサ、２２…データベース、２３…翼モデル記憶領域、２４…工具情報記憶領域、２５…加工パス記憶領域、２６…背腹面記憶領域、２７…背腹面境界点記憶領域、２８…工具接触角度記憶領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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