JP2004142067A

JP2004142067A - Ｎｃ多軸研削盤及び研削方法

Info

Publication number: JP2004142067A
Application number: JP2002311759A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Inoue; 井上　茂
Original assignee: MAKINO FRAES SEIKI KK
Current assignee: MAKINO FRAES SEIKI KK
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】Ｗ軸の剛性を高めたＮＣ多軸研削盤を提供すること。
【解決手段】所定の軸線周りに回転する研削工具とワークとの相対移動によってワークを研削加工するＮＣ多軸研削盤が、ベッド１２と、ベッド１２の上部で互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラム１４と、コラム１４上を鉛直方向に直線移動し、研削工具３０を装着する砥石軸２４を回転可能に支持する砥石頭１８と、ベッド１２の上部で鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台５８と、旋回台５８上に設けられ、ワーク７６を固定するワーク主軸７０を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭６８とを具備する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣ多軸研削盤及び研削方法に関し、特に機上においてワークであるボールエンドミル等の工具を高精度に測定し、該測定結果に基づいてワークを研削するようにしたＮＣ多軸研削盤及び研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
５軸以上のＮＣ研削盤では、一般に、回転砥石を装着する砥石軸を回転支持する砥石頭と、ワークを回転支持する主軸頭とが相対的にの直交３軸（ＸＹＺ軸）方向に直線移動可能となっており、主軸頭は更に鉛直軸線（Ｗ軸）周りに回転可能となっている。従来技術では、Ｗ軸はＸＹの移動軸上に配設されている。こうしたＮＣ多軸研削盤は、ねじれ刃を有した工具などの複雑な形状のワークを研削するために用いられる。
【０００３】
ところで、ボールエンドミル等のねじれ刃を有した工具の切刃先端の測定は、その形状の複雑さから非常に困難であり、従来から種々の測定方法や測定装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＮＣ多軸研削盤では、上述したように、Ｗ軸がＸＹの移動軸上に配設されており、Ｗ軸の剛性を高めることができない問題がある。また、ボールエンドミル等のねじれ刃を有した工具の測定では、工具形状の複雑さから測定誤差を払拭することが非常に困難である。特に、切刃先端を、工具のどの部分に対して測定すべきかについて明確な基準が無いことが問題解決を困難なものとしている。
【０００５】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、Ｗ軸の剛性を高めたＮＣ多軸研削盤を提供することを目的としている。
本発明は、また、こうしたＮＣ多軸研削盤により研削されたワークである工具、特に、ボールエンドミルの先端部の形状を精密に測定するボールエンドミルの形状測定方法および装置を提供することを目的としている。
本発明は、更に、該測定方法により得られた測定結果に基づき、ボールエンドミルを研削するためのボールエンドミル研削方法および装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、所定の軸線周りに回転する研削工具とワークとの相対移動によって、前記ワークを研削加工するＮＣ多軸研削盤において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ワークを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
を具備することを特徴としたＮＣ多軸研削盤を要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の本発明は、ボールエンドミルの研削方法において、
ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から座標位置読取り用のセンサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心回りの所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りの前記所定の角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削方法を要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の本発明は、ボールエンドミルの研削方法において、
（ａ）ワーク支持手段により前記ボールエンドミルを長手の中心軸線周りおよび該中心軸線に垂直な軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って座標位置読取り用のセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
（ｄ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させる工程と、
を含み、前記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を繰り返して前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに前記所定角度毎に前記ボールエンドミル先端部の形状を測定し、
求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削方法を要旨とする。
【０００９】
請求項５に記載の本発明は、所定の軸線周りに回転する研削工具とボールエンドミルとの相対移動によって、前記ボールエンドミルを研削加工するボールエンドミル研削装置において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ボールエンドミルを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
前記砥石頭に取り付けられた座標位置読取り用のセンサとを具備し、
前記旋回台を鉛直軸線周りに回転、割り出してボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から前記センサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定の角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削装置を要旨とする。
【００１０】
請求項６に記載の本発明は、所定の軸線周りに回転する研削工具とボールエンドミルとの相対移動によって前記ボールエンドミルを研削加工するボールエンドミル研削装置において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ボールエンドミルを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
前記砥石頭に取り付けられた座標位置読取り用のセンサとを具備し、
（ａ）前記ワーク主軸に前記ボールエンドミルを支持する工程と、
（ｂ）前記ワーク主軸を回転させることにより前記ボールエンドミルをその長手の中心軸線回りに回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って前記センサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
（ｄ）前記旋回台を回転させることにより前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させる工程と、
を含み、前記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を繰り返して前記ボールエンドミルの先端部の中心周りに前記所定角度毎に前記ボールエンドミル先端部の形状を測定し、
求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削装置を要旨とする。
【００１１】
請求項８に記載の本発明は、ボールエンドミルの形状測定方法において、
ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から座標位置読取り用のセンサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定するようにしたボールエンドミルの形状測定方法を要旨とする。
【００１２】
請求項９に記載の本発明は、ボールエンドミルの形状測定方法において、
（ａ）前記ボールエンドミルを長手の中心軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って座標位置読取り用のセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
を含んで成るボールエンドミルの形状測定方法を要旨とする。
【００１３】
請求項１２に記載の本発明は、ボールエンドミルの形状測定装置において、
前記ボールエンドミルを長手の中心軸線および該中心軸線に対して垂直な軸線周りに回転可能に支持するワーク支持手段と、
前記ボールエンドミルに対して座標位置読取り用のセンサを直交３軸に沿って相対的に直線移動させる移動手段とを具備し、
前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って前記センサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定するようにしたボールエンドミルの形状測定装置を要旨とする。
【００１４】
請求項１８に記載の本発明は、回転工具の形状測定方法において、
（ａ）前記工具を長手の中心軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記工具を回転させて前記工具の切刃先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記工具の切刃先端と前記中心軸線との間の距離を測定する工程と、
を含んで成る回転工具の形状測定方法を要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、ＮＣ多軸研削盤１０は７軸のＮＣ研削盤であって、工場の床面に固定され該ＮＣ多軸研削盤１０の基台となるベッド１２と、ベッド１２の上面に立設されたコラム１４と、コラム１４の側面に鉛直方向（Ｚ軸方向）に上下動自在に取り付けられた砥石頭送り台１６とを有している。砥石頭送り台１６には砥石頭１８およびドレッササドル２０が取り付けられており、コラム１４の頂部には砥石頭送り台１６をＺ軸方向へ送るためのＺ軸送りモータとしてのサーボモータ２２が取り付けられている。砥石頭１８は、また、Ｚ軸に垂直（図１の紙面に対して垂直方向）な軸線Ｂを中心として回転自在に砥石頭送り台１６に取り付けられている。
【００１６】
砥石頭１８は、軸受け１８ａ、１８ｂを介して砥石軸２４を砥石頭１８の中心軸線Ｏを中心として回転自在に支持し、砥石軸２４を回転駆動するビルトインモータ２６が組み込まれている。砥石軸２４の先端にはＨＳＫ式の工具ホルダ２８を介して回転砥石３０が取り付けられる。また、砥石軸２４の後端には砥石軸２４に作用するスラスト力を測定するためのロードセル１９が配設されている。更に、ＮＣ装置８４に接続された座標位置読取り用のタッチセンサ８８が、好ましくは、その測定プローブが砥石頭１８から鉛直方向に垂下されるように、砥石頭１８の外周面、特に前方フランジに取り付けられている。この場合、砥石頭１８、特にそのハウジングがセンサ支持手段として作用する。
【００１７】
ドレッササドル２０は、砥石頭送り台１６または砥石頭１８に対して軸線Ｏに平行な方向に往復移動自在に取り付けられており、ドレッササドル２０の先端部にはドレッサ送り台３２が軸線Ｏに対して垂直な方向に往復移動自在に取り付けられている。より詳細には、ドレッササドル２０は、サーボモータ３８および送りネジ４０により軸線Ｏに平行な方向に往復駆動され、ドレッサ送り台３２はサーボモータ４２および送りネジ４４により軸線Ｏに対して垂直な方向に往復駆動される。また、ドレッサ送り台３２の先端部には、油圧モータ３４により回転駆動されるドレッサ工具３６が取り付けられている。
【００１８】
また、ベッド１２の上面にはＸ軸に沿って水平方向に平行に延びる一対のＸ軸案内レール５６が配設されており、該Ｘ軸案内レール５６に沿ってテーブル４６が移動可能に取付けられている。テーブル４６はＸ軸送りネジ（図示せず）およびＸ軸送りモータとしてのサーボモータ５４により往復駆動される。テーブル４６の上面には、Ｙ軸送りネジ５０がＸ軸およびＺ軸に垂直な方向に延設されており、該Ｙ軸送りネジ５０の後端部はＹ軸送りモータとしてのサーボモータ４８に連結されている。また、コラム１４の下端部には、Ｙ軸送りネジ５０に係合するナット１４ａが連結されている。これにより、コラム１４は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って往復駆動される。
【００１９】
ベッド１２上には旋回台５８が、鉛直方向に延びる軸線（Ｗ軸）を中心として旋回自在に取り付けられている。より詳細には、旋回台５８は、その一端に鉛直下方に延びる旋回台軸部５８ａを有しており、該旋回台軸部５８ａは、好ましくは、ベッド１２の上面から上方に突き出したボス部１２ａに配設された軸受け７８ａ、７８ｂにより回転自在に支持されている。旋回台軸部５８ａの下端は、ベッド１２内に配設されたＷ軸旋回モータとしてのサーボモータ６６の出力軸に連結されており、旋回台５８は鉛直方向に延びるＷ軸を中心として回転駆動される。
【００２０】
本実施形態によれば、Ｗ軸をベッド１２に固定したために、Ｗ軸の剛性を高めることが可能となる。特に、このように、ベッド１２の上面から上方に突き出したボス部１２ａを設け、該ボス部１２ａにより旋回台５８の旋回台軸部５８ａを回転自在に支持することにより、旋回台軸部５８ａを長くすることが可能となり、Ｘ、Ｙの移動軸上に旋回台を配置している従来技術と比較して本実施形態によればＷ軸の剛性を格段に高めることが可能となる。従って、本実施形態によれば、ワーク７６の先端部を研削加工する際、Ｗ軸周りの位置決め精度を高めることが可能となる。これは特に、ワーク７６がボールエンドミルである場合に、ボールエンドミルの先端のＲ形状を高精度に測定、研削する場合に有利である。
【００２１】
旋回台５８には、ワーク送り台６０が水平な軸線（Ｕ軸）方向に往復移動自在に取り付けられており、旋回台５８に取り付けられたＵ軸送りモータとしてのサーボモータ６２およびＵ軸送りネジ６４により往復駆動される。Ｕ軸送りモータを設けず、Ｕ軸を手動で送る構成でも良い。ワーク送り台６０にはワーク主軸頭６８が取り付けられており、ワーク主軸頭６８は、ワーク主軸７０をＵ軸に平行な軸線Ａを中心として回転自在に支持している。ワーク主軸７０は、主軸駆動モータとしてのサーボモータ７２により回転駆動される。ワーク主軸７０の先端には、ワークホルダ７４を介してワーク７６が取り付けられる。本実施形態においてワーク７６は、ＮＣ多軸研削盤１０により研削すべきボールエンドミルである。また、ワーク主軸７０の後端には、給電ブラシ８０が配設されており、該給電ブラシ７０とタッチセンサ８８との間には所定の電圧が印加される。ワーク７６とタッチセンサ８８とが接触すると、ワーク７６とタッチセンサ８８とが短絡し、ＮＣ装置８４はこれをスキップ信号として、そのときの各軸の座標からワーク７６の外形形状を測定することが可能となる。
【００２２】
研削加工に先立ってワーク主軸７０の先端にワーク７６、好ましくはボールエンドミルが取り付けられる。次いで、ビルトインモータ２６およびサーボモータ７２により砥石軸２４およびワーク主軸７０を回転させ、サーボモータ６２によりワーク送り台６０をＵ軸方向に移動させてワーク７６を回転砥石３０に押圧する。その間、旋回台５８をＷ軸を中心として旋回させたり、砥石頭１８をＢ軸回りに回転させたりして、ワーク７６の先端を研削する。研削加工中のワーク７６の先端部の形状、寸法は、ＮＣ装置８４から各軸の座標を読み取ることにより演算により求めることができる。然しながら、本実施形態では後述するように、タッチセンサ８８をワーク７６に接触させ、そのときの短絡電流をスキップ信号として捉えて、ＮＣ装置８４から各軸の座標を読み取ることによりワーク７６の先端形状を正確に求めることが可能となっている。タッチセンサは短絡式に限らず、他の形式のもので良い。またタッチセンサに替えて、変位検出式センサを用いても良い。
【００２３】
このとき、研削加工の開始に際して、ワーク７６を図１に示すように、回転砥石３０に対向させた状態で、ワーク送り台６０をＹ軸方向に移動させてワーク７６を回転砥石３０に接近させる。ワーク７６が回転砥石３０に接触すると、両者の接触により発生する音または振動が音響センサ８１により検知される。なお、音響センサ８１は、ボイスコイルと永久磁石とから成るマイクロフォンや、圧電素子から成るマイクロフォンにより形成することができるが、ワーク７６と回転砥石３０との接触により発生する音または振動を検知可能なあらゆるセンサとすることができる。
【００２４】
回転砥石３０においてワーク７６に接触して該ワーク７６を研削する研削面には非常に大きな摩擦力が作用し摩耗する。また、回転砥石３０の研削面の切れ味を維持すると共に、研削面の形状を平坦に維持するためのドレッシングによっても摩耗する。本実施形態のように、ワーク７６と回転砥石３０との接触を音響センサ８１により検知し、これをスキップ信号としてＮＣ装置８４に送出し、そのときの各軸の座標を読みとることにより回転砥石３０の研削面の後退位置を校正することが可能となる。
【００２５】
ワーク主軸７０および砥石軸２４を回転させた状態でワーク７６の先端部を回転砥石３０の研削面に押しつけ、図示しない加工液ノズルから両者の接触点へ向けて加工液を供給することにより、ワーク７６、特にボールエンドミルの先端部が研削される。このとき、従来のＮＣ装置と同様に、７軸（Ａ軸、Ｂ軸、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｕ軸、Ｗ軸）の各々の送り量をＮＣ装置８４により制御することにより、ワーク７６が所望形状に研削される。
【００２６】
ワーク７６の先端部を研削するとき、回転砥石３０の研削面も同様に摩耗するが、回転砥石３０へのワーク７６の押しつけ力または加工圧力を最適な加工圧力とすることにより、回転砥石３０の研削面では所謂自生発刃が生じ十分な切れ味が維持される。本実施形態では、ロードセル１９が砥石軸２４に作用するスラスト力を測定することにより加工圧力を監視している。すなわち、ロードセル１９により検知される加工圧力が所定値を越えたときに、ＮＣ装置８４は回転砥石３０の研削面が摩滅して回転砥石３０の切れ味が低下したと判断して、以下に説明するドレッシング工程を開始するようになっている。また、回転砥石３０の切れ味が低下すると、サーボモータ、特にＵ軸送りモータとしてのサーボモータ６２の電流値が増加するので、ロードセル１９による砥石軸２４のスラスト力測定に替えて、サーボモータ６２のへ供給される電流値を測定し、該電流値が所定値を越えたときにドレッシング工程を開始するようにしてもよい。
【００２７】
ＮＣ多軸研削盤１０は、ワーク７６の研削加工が終了すると、ワーク７６をワーク主軸７０に装着した状態で、ワーク７６の外形を機上において測定可能である。次に、図３から図８を参照して、研削されたワーク７６の形状測定方法を、ボールエンドミルの形状を測定する場合を例として説明する。
【００２８】
（１）先ず、ボールエンドミル７６の先端球部の中心Ｏ_ｂをＷ軸上に配置する。これは、以下のようにして行うことができる。すなわち、Ｂ軸を回転させることにより、タッチセンサ８８を鉛直方向に配向し、次いでサーボモータ４８、５４によりタッチセンサ８８をＸＹ軸方向に移動させてＷ軸上に配置する。このときの、タッチセンサ８８のＸＹ座標を原点Ｗ（０，０）とする。
【００２９】
次いで、サーボモータ６６により旋回台５８をＷ軸を中心として回転させ、ボールエンドミル７６の長手の中心軸線をＸ＝０に一致させる。次いで、ボールエンドミル７６を矢印Ａで示すようにＹ軸方向に前進させ、タッチセンサ８８に接触させる（図３参照）。これは、サーボモータ６２を用いて、ボールエンドミル７６をＵ軸に沿って前進させる、或いは、サーボモータ４８を用いてコラム１４をＹ軸に沿って前進させることにより行うことができる。
【００３０】
次に、図３の矢印Ｂで示すようにタッチセンサ８８をＹ軸に沿ってボールエンドミル７６から離反させる。最後に、ボールエンドミル７６をＹ軸に沿って更に前進させ、先端球部の中心Ｏ_ｂを原点に合わせる（図４参照）。これは、ボールエンドミル７６の半球形状の先端部の設計上の半径Ｒ_０にタッチセンサ８８の半径を加えた距離を以て、ボールエンドミル７６をＹ軸に沿って前進させることにより行うことができる。
【００３１】
（２）次に、Ｗ軸を中心として旋回台５８を回転することにより、ボールエンドミル７６を中心Ｏ_ｂ周りに所定角度αを以て回転させ、図４において（ｉ）で示す角度位置に配置する。図示する実施形態ではαは２２．５°であるが、３０°または１５°などの他の角度を選択してもよい。このように、角度αを決定することにより、ボールエンドミル７６の先端球部の中心Ｏ_ｂ周りに角度α毎に、測定すべき切刃の先端が決定される。
【００３２】
（３）次に、Ａ軸を回転することにより、切刃の先端をボールエンドミル７６の長手の中心軸線と同じ高さに合わせる。これは、以下のようにして行うことができる。先ず、図５において矢印Ｄで示すように、タッチセンサ８８をＹ軸に沿って前進させて、ボールエンドミル７６の先端球部の中心Ｏｂから設計上の半径Ｒ_０の位置に移動させ、次に、タッチセンサ８８の先端がボールエンドミル７６の中心軸線と同じ高さとなるように、タッチセンサ８８をＺ軸に沿って下動させる。次に、ボールエンドミル７６の切刃の先端がタッチセンサ８８の先端に接触するまでＡ軸を回転させる。
【００３３】
図５では、タッチセンサ８８は比較的太い測定プローブを持っているかの如く図示されているが、切刃先端の欠けを防止するためには、タッチセンサ８８は可及的に細い測定プローブを有していることが有利である。その場合には、ボールエンドミル７６の切刃の先端をタッチセンサ８８の先端に接触させることは難しくなるので、図７に示すように、許容誤差範囲内で、タッチセンサ８８′を切刃先端よりも半径方向内側に配置することも許される。
【００３４】
（４）次に、矢印Ｅで示すように、タッチセンサ８８をＹ軸に沿ってボールエンドミル７６から離反させ、タッチセンサ８８をＹ軸に沿って直線移動させたときに、タッチセンサ８８の側面に切刃の先端が接触可能なようにＺ軸に沿って下動させる。そして、図６において矢印Ｆで示すように、タッチセンサ８８をＹ軸に沿ってボールエンドミル７６の切刃先端に接近させる。これにより、本実施形態によれば、タッチセンサ８８は、測定すべき切刃先端とボールエンドミル７６の先端球部中心Ｏ_ｂとを結ぶ直線に沿って先端球部中心Ｏ_ｂに対して半径方向外方から接近動作することとなる。そして、両者が接触したときのＮＣ装置内の機械座標系から、ボールエンドミル７６の先端球部中心Ｏ_ｂと、切刃先端との間の距離を演算により求める。距離を演算するに際しては、タッチセンサ８８の半径を考慮することが望ましい。このように、測定すべき切刃先端とボールエンドミル７６の先端球部中心Ｏ_ｂとを結ぶ直線に沿ってタッチセンサ８８を先端球部中心Ｏ_ｂに対して半径方向外方から接近動作させることにより、角度α毎に決定される切刃先端により実際に切削される最外径を測定することが可能となる。
【００３５】
また、図１、２のボールエンドミル測定装置をも兼ね備えたＮＣ多軸研削盤１０では、タッチセンサ８８は砥石頭１８に取り付けられているために、ＸＹＺの直交３軸方向に移動可能となっている。従って、切刃先端の高さをボールエンドミル７６の中心軸に合わせて、タッチセンサ８８をＹ軸に沿って移動させることが、ボールエンドミル７６の測定プログラムを作成する上で非常に分かりやすく有利である。本発明では、測定すべき切刃先端とボールエンドミル７６の先端球部中心Ｏ_ｂとを結ぶ直線に沿ってタッチセンサ８８を先端球部中心Ｏ_ｂに対して半径方向外方から接近動作させることが重要である。従って、ＮＣ多軸研削盤１０のように、鉛直軸線を含む直交３軸系以外の軸構成を有しているなどの場合には、タッチセンサ８８は水平方向に移動させなくともよい。つまり、「切刃先端の高さ」とは、タッチセンサ８８の移動方向を水平基準とした場合の切刃先端の位置を意味していると言える。
【００３６】
（５）次に、上記工程（２）〜（４）を繰り返し、ボールエンドミル７６の先端部を１８０°にわたって、該先端部の外形を測定する。こうして測定を繰り返すことにより、図８に示すようなグラフを作成することができる。このグラフに基づき、ボールエンドミル７６の先端部の各角度位置における研削量を決定し、ＮＣ多軸研削盤１０によりボールエンドミル７６の先端部の形状を高精度に仕上げることが可能となる。
【００３７】
また、図８から理解されるように、０°と１８０°の位置はボールエンドミルの側面の半径に一致している。従って、上記の方法を用いて、例えばリーマ等の側面で切削を行う工具の長手の中心軸線と切刃先端との間を測定することにより、工具の半径を測定可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、旋回台をベッドの上部で鉛直な軸線周りに回転可能に設けたので、Ｗ軸の剛性を高めることが可能となる。
請求項３に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの先端部の中心周りに所定の角度毎に、測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方からセンサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を、前記ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定の角度毎に研削量を求め、研削するようにしたので、研削量を精密に決定することができ、ボールエンドミルを高精度に研削可能となる。
【００３９】
請求項４に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿ってセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定するようにしたので、ボールエンドミル先端部の半径を正確に測定可能となる。更に、前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させることにより、ボールエンドミル先端部の全体にわたって正確に半径を測定可能となる。そして、求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求めるようにしたので、研削量を精密に決定することができ、ボールエンドミルを高精度に研削可能となる。
【００４０】
請求項５に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に、測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方からセンサを移動させて、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を、前記ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定の角度毎に研削量を求めるようにしたので、研削量を精密に決定することができ、ボールエンドミルを高精度に研削可能となる。
【００４１】
請求項６に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿ってセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定するようにしたので、ボールエンドミル先端部の半径を正確に測定可能となる。更に、前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させることにより、ボールエンドミル先端部の全体にわたって正確に半径を測定可能となる。そして、求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求めるようにしたので、研削量を精密に決定することができ、ボールエンドミルを高精度に研削可能となる。
【００４２】
請求項８に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に、測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と、決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方からセンサを移動させて、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を、前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定するようにしたので、ボールエンドミルの先端部の外形を正確に測定可能となる。
【００４３】
請求項９、１２に記載の本発明によれば、ボールエンドミルの中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿ってセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定するようにしたので、ボールエンドミル先端部の半径を正確に測定可能となる。
【００４４】
請求項１８に記載の本発明によれば、回転工具の形状測定方法において、中心軸線周りに前記工具を回転させて前記工具の切刃先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記工具の切刃先端と前記中心軸線との間の距離を測定することにより、リーマ等の工具の半径を正確に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるＮＣ多軸研削盤の略図である。
【図２】図１のＮＣ多軸研削盤の略示斜視図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの先端部の測定方法を説明するための図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの先端部の測定方法を説明するための図である。
【図５】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの切刃の測定方法を説明するための図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの切刃の測定方法を説明するための図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの切刃の測定方法を説明するための図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態によるボールエンドミルの切刃の測定方法により得られる測定結果を示したグラフである。
【符号の説明】
１０…ＮＣ多軸研削盤
１２…ベッド
１２ａ…ボス
１４…コラム
１６…砥石頭送り台
１８…砥石頭
１９…ロードセル
２０…ドレッササドル
２４…砥石軸
３０…回転砥石
３２…ドレッサ送り台
３６…ドレッサ工具
４６…テーブル
５０…Ｙ軸送りネジ
５８…旋回台
５８ａ…旋回台軸部
６０…ワーク送り台
６６…電気絶縁プレート
６８…ワーク主軸頭
７０…ワーク主軸
７６…ワーク
７８…通電ブラシ
８０…通電ブラシ
８４…ＮＣ装置
８８…タッチセンサ

Claims

所定の軸線周りに回転する研削工具とワークとの相対移動によって、前記ワークを研削加工するＮＣ多軸研削盤において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ワークを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
を具備することを特徴としたＮＣ多軸研削盤。
前記ワーク主軸頭は、前記旋回台上で前記主軸頭の軸線と平行な軸線に沿って手動又は数値制御によって直線移動可能に構成された請求項１に記載のＮＣ多軸研削盤。
ボールエンドミルの研削方法において、
ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から座標位置読取り用のセンサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心回りの所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りの前記所定の角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削方法。
ボールエンドミルの研削方法において、
（ａ）ワーク支持手段により前記ボールエンドミルを長手の中心軸線周りおよび該中心軸線に垂直な軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って座標位置読取り用のセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
（ｄ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させる工程と、
を含み、前記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を繰り返して前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに前記所定角度毎に前記ボールエンドミル先端部の形状を測定し、
求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削方法。
所定の軸線周りに回転する研削工具とボールエンドミルとの相対移動によって前記ボールエンドミルを研削加工するボールエンドミル研削装置において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ボールエンドミルを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
前記砥石頭に取り付けられた座標位置読取り用のセンサとを具備し、
前記旋回台を鉛直軸線周りに回転、割り出してボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から前記センサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定し、該測定値からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定の角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削装置。
所定の軸線周りに回転する研削工具とボールエンドミルとの相対移動によって前記ボールエンドミルを研削加工するボールエンドミル研削装置において、
基台となるベッドと、
前記ベッド上に互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、
前記コラム上を鉛直方向に直線移動し、前記研削工具を装着する砥石軸を回転可能に支持する砥石頭と、
前記ベッド上に鉛直な軸線周りに回転可能に設けられた旋回台と、
前記旋回台上に設けられ、前記ボールエンドミルを固定するワーク主軸を水平な軸線周りに回転可能に支持するワーク主軸頭と、
前記砥石頭に取り付けられた座標位置読取り用のセンサとを具備し、
（ａ）前記ワーク主軸に前記ボールエンドミルを支持する工程と、
（ｂ）前記ワーク主軸を回転させることにより前記ボールエンドミルをその長手の中心軸線回りに回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って前記センサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
（ｄ）前記旋回台を回転させることにより前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させる工程と、
を含み、前記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を繰り返して前記ボールエンドミルの先端部の中心周りに前記所定角度毎に前記ボールエンドミル先端部の形状を測定し、
求められたボールエンドミルの先端部の形状からボールエンドミル先端球部の中心周りに前記所定角度毎に研削量を求め、研削するようにしたボールエンドミルの研削装置。
前記ワーク主軸頭は、前記旋回台上で前記主軸頭の軸線と平行な軸線に沿って手動又は数値制御によって直線移動可能に構成された請求項５または６に記載のボールエンドミルの研削装置。
ボールエンドミルの形状測定方法において、
ボールエンドミルの先端球部の中心回りに所定の角度毎に測定すべき前記ボールエンドミルの切刃先端を決定し、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と決定された測定すべき切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から座標位置読取り用のセンサを移動させ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端との間の距離を前記ボールエンドミルの先端球部の中心周りに所定の角度毎に測定するようにしたボールエンドミルの形状測定方法。
ボールエンドミルの形状測定方法において、
（ａ）前記ボールエンドミルを長手の中心軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って座標位置読取り用のセンサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程と、
を含んで成るボールエンドミルの形状測定方法。
前記測定方法は、更に、（ｄ）前記ボールエンドミルの先端球部の中心を通り前記ボールエンドミルの長手の中心軸線と垂直に交差する軸線を中心として前記ボールエンドミルを所定角度回転させる工程を含み、
前記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を繰り返すようにした請求項９に記載のボールエンドミルの形状測定方法。
前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定する工程は、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記切刃先端とを結ぶ直線に沿って前記ボールエンドミルの先端球部の中心に対して半径方向外方から座標位置読取り用のセンサを前記切刃先端に接近させ、前記センサと前記切刃先端とを接触させることにより行われる請求項９または１０に記載の方法。
ボールエンドミルの形状測定装置において、
前記ボールエンドミルを長手の中心軸線および該中心軸線に対して垂直な軸線周りに回転可能に支持するワーク支持手段と、
前記ボールエンドミルに対して座標位置読取り用のセンサを直交３軸に沿って相対的に直線移動させる移動手段とを具備し、
前記中心軸線周りに前記ボールエンドミルを回転させて前記ボールエンドミルの刃先先端を前記中心軸線の高さに合わせ、前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端とを結ぶ直線に沿って前記センサを移動させて前記ボールエンドミルの先端球部の中心と前記刃先先端との間の距離を測定するようにしたボールエンドミルの形状測定装置。
前記ワーク支持手段は、水平に配向され先端に前記ボールエンドミルを装着するワーク主軸を回転可能に支持するワーク主軸頭と、前記ワーク主軸頭を鉛直軸線回りに回転可能に支持する旋回台とを具備する請求項１２に記載のボールエンドミルの形状測定装置。
前記ワーク主軸頭は、手動または数値制御により前記ワーク主軸の中心軸線方向に直線移動可能に前記旋回台上に設けられている請求項１３に記載のボールエンドミルの形状測定装置。
前記移動手段は、前記センサを互いに直交する水平２軸および該水平２軸に垂直な鉛直軸に沿って直線移動させる請求項１３または１４に記載のボールエンドミルの形状測定装置。
前記移動手段は、基台となるベッドの上部で互いに直交する水平２軸方向に直線移動可能に設けられたコラムと、前記コラム上を鉛直方向に直線移動し前記センサを支持するセンサ取付部材とを具備する請求項１５に記載のボールエンドミルの形状測定装置。
前記旋回台は、前記ベッド上に前記鉛直軸線を中心として回転可能に設けられている請求項１６に記載のボールエンドミルの形状測定装置。
回転工具の形状測定方法において、
（ａ）前記工具を長手の中心軸線周りに回転可能に支持する工程と、
（ｂ）前記中心軸線周りに前記工具を回転させて前記工具の切刃先端を前記中心軸線の高さに合わせる工程と、
（ｃ）前記工具の切刃先端と前記中心軸線との間の距離を測定する工程と、
を含んで成る回転工具の形状測定方法。
前記工具の切刃先端と前記中心軸線との間の距離を測定する工程は、座標位置読取り用のセンサを半径方向外方から前記切刃先端に接近させ、前記センサと前記切刃先端とを接触させることにより行われる請求項１８に記載の回転工具の形状測定方法。