JP2018122401A - Processing apparatus and processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加工装置及び加工方法、特に、切削工具を用いてワークを加工する加工装置及び加工方法に関する。 The present invention relates to a machining apparatus and a machining method, and more particularly to a machining apparatus and a machining method for machining a workpiece using a cutting tool.
切削加工は、切削工具をワークに接触させてワークの一部を切り削る加工方法である。切削工具のうちエンドミルは、エンドミル側面側のワークの加工面とエンドミル底面側のワークの加工面とを同時に形成できるため、広く用いられている。しかし、エンドミルは、切削加工時にエンドミル側面側のワークの加工面とエンドミル底面側のワークの加工面から反力を受けて変形する。このため、エンドミル側面側のワークの加工面が垂直面から傾いて形成されることがある。 Cutting is a processing method in which a cutting tool is brought into contact with a workpiece to cut a part of the workpiece. Among cutting tools, an end mill is widely used because it can simultaneously form a workpiece processing surface on the side surface of the end mill and a workpiece processing surface on the bottom surface side of the end mill. However, the end mill is deformed by receiving a reaction force from the work surface of the work on the side surface of the end mill and the work surface of the work on the bottom surface side of the end mill at the time of cutting. For this reason, the processing surface of the workpiece on the side surface of the end mill may be formed inclined with respect to the vertical surface.
そこで、エンドミル側面側のワークの加工面の傾きを抑制する手法の開発が行われている。例えば、特許文献1には、エンドミルを保持して回転する主軸を切削加工時のエンドミルの傾きを打ち消すように傾ける加工装置が開示されている。また、特許文献2には、エンドミルを高さ方向に移動させてワークの左右の側面を切削加工する場合に、ワークの左右の側面を交互に切削しつつ、エンドミルの高さ方向の切込みを複数回に分けて行う加工装置が開示されている。
In view of this, a technique for suppressing the inclination of the work surface of the workpiece on the side surface of the end mill has been developed. For example,
特許文献1の加工方法では、エンドミルの主軸を傾けているため、エンドミル底面側のワークの加工面が水平面から傾いてしまうという問題がある。また、特許文献1の加工方法では、エンドミルの主軸の傾きを制御する機構が必要なため、装置のコストが高いという問題がある。さらに、特許文献2の加工方法では、エンドミルの高さ方向の切込みを複数回に分けて行っているため、加工に時間を要するという問題がある。
In the processing method of
本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、低コストで入手でき、短時間で精度の高い加工が可能な加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a background, and an object of the present invention is to provide a processing apparatus and a processing method that can be obtained at low cost and can perform highly accurate processing in a short time.
上記目的を達成するために、本発明に係る加工装置は、
ワークを切削する外周刃が形成され、前記外周刃にバックテーパが付けられた工具と、
前記工具が着脱自在に装着され、前記工具を軸周りに回転可能な主軸と、
前記工具のバックテーパ量と摩耗量とに基づいて、初期摩耗発生時における前記工具の切削抵抗を調整する切削抵抗調整手段と、
を備える。
In order to achieve the above object, a processing apparatus according to the present invention comprises:
An outer peripheral blade for cutting a workpiece is formed, and a tool with a back taper attached to the outer peripheral blade;
A spindle on which the tool is detachably mounted and capable of rotating the tool around an axis;
Cutting force adjusting means for adjusting the cutting resistance of the tool when initial wear occurs based on the back taper amount and the wear amount of the tool;
Is provided.
本発明によれば、工具のバックテーパ量と摩耗量とに基づいて、初期摩耗発生時における工具の切削抵抗を調整する切削抵抗調整手段を備えている。このため、低コストで入手でき、短時間で精度の高い加工が可能な加工装置及び加工方法を提供できる。 According to the present invention, the cutting force adjusting means for adjusting the cutting resistance of the tool when initial wear occurs is provided based on the back taper amount and the wear amount of the tool. For this reason, it is possible to provide a processing apparatus and a processing method that can be obtained at low cost and can perform highly accurate processing in a short time.
以下、本発明に係る加工装置及び加工方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付す。また、各実施の形態においては、エンドミルの移動方向をX軸、X軸と同一の水平面上であってX軸に垂直な方向をY軸、上下方向すなわちX軸及びY軸に垂直な方向をZ軸とする直交座標系を使用する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a processing apparatus and a processing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts. In each of the embodiments, the moving direction of the end mill is the X axis, the Y axis is the direction perpendicular to the X axis on the same horizontal plane as the X axis, and the vertical direction is the direction perpendicular to the X axis and the Y axis. An orthogonal coordinate system with the Z axis is used.
明細書では、工具の「倒れ量」は、工具が切削加工時に変形することにより倒れる程度を示す量であって、例えば、変形により工具の先端部が径方向にずれる量である。
明細書では、工具の「バックテーパ量」は、工具におけるバックテーパの程度を示す量であり、例えば、工具の外周刃の上端部の直径と下端部の直径との差分である。
明細書では、工具の「摩耗量」は、工具の摩耗の程度を示す量であって、例えば、工具が切削した被加工物の数である加工台数により表現され得る。
明細書では、「側面側の加工面の傾き」は、ワークの側面側の加工面の傾斜の程度を示す指標であって、例えば、ワークの側面側の加工面と垂直面との間において水平方向に最も離れた位置における水平方向の距離である。
明細書では、「切削量」は、工具によりワークの一部が削り取られる量であり、例えば、工具の回転により削り取られるワークの体積である。
明細書では、「直角度」は、切削加工の精度を示す指標の一つであり、ワークの側面側の加工面の傾きの程度を規定する指標である。「直角度」がXであるとは、「側面側の加工面の傾き」が−Xから+Xの範囲内であることを意味する。
In the specification, the “falling amount” of the tool is an amount indicating the degree to which the tool falls when it is deformed during cutting, for example, an amount by which the tip of the tool is displaced in the radial direction due to the deformation.
In the specification, the “back taper amount” of the tool is an amount indicating the degree of back taper in the tool, and is, for example, the difference between the diameter of the upper end portion and the lower end portion of the outer peripheral blade of the tool.
In the specification, the “amount of wear” of the tool is an amount indicating the degree of wear of the tool, and can be expressed, for example, by the number of workpieces that is the number of workpieces cut by the tool.
In the specification, “inclination of the processing surface on the side surface side” is an index indicating the degree of inclination of the processing surface on the side surface side of the workpiece, and is, for example, horizontal between the processing surface on the side surface side of the workpiece and the vertical surface. It is the distance in the horizontal direction at the position farthest in the direction.
In the specification, the “cutting amount” is an amount by which a part of a work is cut off by a tool, and is, for example, a volume of the work cut off by rotation of the tool.
In the specification, “perpendicularity” is one of indices indicating the accuracy of cutting, and is an index that defines the degree of inclination of the machining surface on the side surface side of the workpiece. The “squareness” being X means that the “tilt of the processed surface on the side surface side” is within the range of −X to + X.
(実施の形態1)
図1〜17を参照して、本発明の実施の形態1に係る加工装置100及び加工方法について、工具としてエンドミル10を用いる場合を例にして説明する。図1(a)は加工装置100の正面図、図1(b)は加工装置100の側面図である。図1では、理解を容易にするために、加工装置100の詳細な構造について図示を省略している。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-17, the case where the
加工装置100は、回転するエンドミル10をワーク20に接触させつつ移動させることによりワーク20を切削加工する装置である。加工装置100は、ワーク20を設置して固定するテーブル110と、エンドミル10を着脱自在に取り付け、エンドミル10と共に軸周りに回転可能な主軸120と、主軸120に固定され、主軸120を軸周りに回転させる主軸モータ130と、主軸120をワーク20に対して相対的に移動する移動機構部140と、を備える。
The
移動機構部140は、主軸120をX軸方向に移動させるX軸移動機構部141と、テーブル110をY軸方向に移動させるY軸移動機構部142と、主軸120をZ軸方向に移動させるZ軸移動機構部143と、を備える。
The
X軸移動機構部141は、Z軸移動機構部143を支持するX軸ガイド141aと、X軸ガイド141aに固定され、ワーク20に対して主軸120を相対的に移動させるX軸モータ141bと、を備えている。X軸移動機構部141は、図示しないフレームに固定され、主軸120及びZ軸移動機構部143をX軸方向に移動可能に支持している。
The X-axis
Y軸移動機構部142は、テーブル110を支持するY軸ガイド142aと、Y軸ガイド142aに固定され、主軸120に対してテーブル110を相対的に移動させるY軸モータ142bと、を備えている。Y軸移動機構部142は、図示しないフレームに固定され、テーブル110をY軸方向に移動可能に支持している。
The Y-axis
Z軸移動機構部143は、主軸120を支持するZ軸ガイド143aと、Z軸ガイド143aに接続され、ワーク20に対して主軸120を相対的に移動させるZ軸モータ143bと、を備えている。Z軸移動機構部143は、X軸移動機構部141に支持され、主軸120をZ軸方向に移動可能に支持している。
The Z-axis
X軸ガイド141a、Y軸ガイド142a、Z軸ガイド143aは、テーブル110又は主軸120を直線的に移動させるガイド機構であって、例えば、ボールネジ、リニアガイド等を含んでいる。また、X軸モータ141b、Y軸モータ142b、Z軸モータ143bは、X軸ガイド141a、Y軸ガイド142a、Z軸ガイド143aを直線的に移動させるサーボモータである。
The X-axis guide 141a, the Y-
図2は、主軸120にエンドミル10を取り付けた様子を示す。主軸120は、エンドミル10に主軸モータ130の回転を伝達する部材である。主軸120は、その先端にエンドミル10を着脱自在に保持するホルダ121を備えている。
FIG. 2 shows a state in which the
図3(a)は、エンドミル10の正面図、図3(b)はエンドミル10の底面図である。エンドミル10は、円筒形のシャンク部11と、シャンク部11の先端側に設けられ、ワーク20を切削する刃部12と、を備える。刃部12は、外周部に設けられた外周刃13と、エンドミル10の底面部に設けられた底刃14と、を備える。外周刃13には、下側に行くほど外径が大きくなるようにバックテーパが付けられている。外周刃13の下端部の直径d1は、外周刃13の上端部の直径d2よりも2μm以上大きいことが好ましく、10μm大きいことがさらに好ましい。
FIG. 3A is a front view of the
図2に戻り、加工装置100は、エンドミル10のバックテーパを測定するバックテーパ測定部150を備える。バックテーパ測定部150は、エンドミル10に照明光を照射する発光部151と、エンドミル10を連続的に撮影するカメラ部152と、を備える。発光部151は、例えば、LED(light emitting diode)である。カメラ部152は、例えば、ビデオカメラ、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等である。
Returning to FIG. 2, the
バックテーパ測定部150では、発光部151から照明光がエンドミル10に向かって照射され、エンドミル10の表面で反射した光をカメラ部152が連続的に撮影することにより、輪郭がくっきりとしたエンドミル10を撮影できる。バックテーパ測定部150は、新たなエンドミル10をホルダ121に装着するたびに、エンドミル10を撮影する。
In the back
図4は、加工装置100の制御系を示すブロック図である。加工装置100は、主軸モータ130、X軸モータ141b、Y軸モータ142b、Z軸モータ143b、バックテーパ測定部150の動作を制御するNC装置160を備える。NC装置160は、加工装置100の全体の動作を制御するプログラマブルコントローラ(PLC:programmable logic controller)である。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the
NC装置160は、主軸用サ−ボアンプ131を介して主軸モータ130を制御し、X軸用サ−ボアンプ141cを介してX軸モータ141bを制御し、Y軸用サ−ボアンプ142cを介してY軸モータ142bを制御し、Z軸用サ−ボアンプ143cを介してZ軸モータ143bを制御する。
The
主軸用サーボアンプ131、X軸用サ−ボアンプ141c、Y軸用サ−ボアンプ142c、Z軸用サ−ボアンプ143cは、いずれもNC装置160からの指示に基づいて、それぞれ主軸モータ130、X軸モータ141b、Y軸モータ142b、Z軸モータ143bを制御するための信号を出力する。
The
次に、図5〜11を参照して、実施の形態1に係るエンドミル10の動作について説明する。側面側の加工面21の「直角度」をX以下に抑制する場合、従来であれば、バックテーパ量がX以下のエンドミル10を用いるところ、実施の形態1では、工具寿命を向上させるために、あえてバックテーパ量がXよりも大きいエンドミル10を用いる。そして、側面側の加工面21の「直角度」をX以下に抑制するために、初期摩耗発生時には、エンドミル10の径方向の加工代を通常よりも大きくし、初期摩耗終了後には、エンドミル10径方向の加工代を通常に戻す制御を行う。以下、エンドミル10の径方向の加工代を上述のとおり制御する理由を中心に説明する。
Next, the operation of the
図5は、エンドミル10がワーク20を加工している様子を示す。加工装置100は、エンドミル10を軸周りに回転させつつX軸方向に移動させることによりワーク20の一部を除去する。このとき、エンドミル10は、ワークの側面側の加工面21と底面側の加工面22とを同時に形成する。
FIG. 5 shows a state in which the
図6は、変形前のエンドミル10と変形後のエンドミル10とを示す断面図である。エンドミル10には、バックテーパが付けられている。点線は変形前のエンドミル10を、実線は変形後のエンドミル10を示す。また、細い一点鎖線は変形前のエンドミル10の中心軸O1を、太い一点鎖線は変形後のエンドミル10の中心軸O2を示す。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
エンドミル10は、切削加工時に刃部12に作用する切削抵抗により変形する。具体的には、エンドミル10はワーク20の側面側の加工面21からY軸方向の反力を、底面側の加工面22からZ軸方向の反力を受ける。その結果、エンドミル10は図6の実線に示すように変形する。図6から、エンドミル10に適切な傾斜のバックテーパを付けることにより、側面側の加工面21を垂直面に近づけられることが理解できる。
The
図7(a)はエンドミル10の倒れ量よりもバックテーパ量の方が大きい場合、図7(b)はエンドミル10の倒れ量とバックテーパ量が等しい場合、図7(c)はエンドミル10の倒れ量がバックテーパ量よりも大きい場合の側面側の加工面21を示す断面図である。エンドミル10の倒れ量は切削抵抗に比例し、切削抵抗はワーク20の切削量及びエンドミル10の摩耗量に比例する。このため、エンドミル10の倒れ量は、エンドミル10の摩耗が進行するにつれて増加する。したがって、ワーク20の切削量が一定の場合、側面側の加工面21の傾きは、エンドミル10の摩耗が進行するにつれて、図7(a)に示す状態から図7(b)、図7(c)に示す状態へと順に変化する。
FIG. 7A shows a case where the back taper amount is larger than the tilt amount of the
図8は、1つのエンドミル10を使用して切削加工を開始してからの加工台数とワーク20の側面側の加工面21の傾きとの関係を示すグラフである。側面側の加工面21の傾きが負の場合、側面側の加工面21は図7(a)に示すように右側に傾く。側面側の加工面21の傾きがゼロの場合、側面側の加工面21は図7(b)に示すように垂直である。側面側の加工面21の傾きが正の場合、側面側の加工面21は図7(c)に示すように左側に傾く。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the number of workpieces after starting cutting using one
図8に示すように、加工台数が少ない場合、エンドミル10の初期摩耗が発生してエンドミル10の切削抵抗が大きく変化するため、側面側の加工面21の傾きは大きく変化する。初期摩耗とは、加工初期にエンドミル10の摩耗が急に進む現象である。初期摩耗が終了すると、エンドミル10はゆるやかに摩耗するため、側面側の加工面21の傾きもゆるやかに変化する。側面側の加工面21の「直角度」をX以下に抑制する場合、側面側の加工面21の傾きを−Xから+Xの範囲に収める必要がある。このとき、エンドミル10の工具寿命は図8のグラフに示すYで示される。
As shown in FIG. 8, when the number of workpieces is small, initial wear of the
図9は、図8の場合よりもエンドミル10のバックテーパ量を大きくした場合における、1つのエンドミル10を使用して切削加工を開始してからの加工台数とワーク20の側面側の加工面21の傾きとの関係を示すグラフである。エンドミル10のバックテーパ量を大きくしたことにより、エンドミル10の工具寿命は図8のエンドミル10に比べて増加している。しかし、初期摩耗が発生する加工台数が0〜N台目のとき、側面側の加工面21の傾きが−Xより小さいため、このままでは側面側の加工面21の直角度をX以下に抑制できない。
FIG. 9 shows the number of workpieces after the start of cutting using one
そこで、加工装置100では、初期摩耗が発生する加工台数が0〜N台目のとき、エンドミル10の径方向の加工代が大きくなるようにエンドミル10の動作を制御する。エンドミル10の径方向の加工代は、エンドミル10の移動方向に対して垂直な方向であって、ワーク20に対するエンドミル10の径方向の切込み量が増加する方向への移動量である。
Therefore, in the
図10は、エンドミル10の加工代を補正する動作を含む場合の加工台数と側面側の加工面21の傾きとの関係を示すグラフである。バックテーパ量はAであり、加工台数が0台のとき側面側の加工面21の傾きは−X1である。この場合、加工台数が0台のときのエンドミル10の倒れ量は(A−X1)である。加工台数が0台のときの側面側の加工面21の傾きを−Xより大きくするには、エンドミル10の倒れ量を(A−X)より小さくする必要がある。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the number of machines processed and the inclination of the machined
エンドミル10の径方向の加工代と切削抵抗、エンドミル10の切削抵抗と倒れ量は、それぞれ比例する。このため、エンドミル10の径方向の加工代と倒れ量は比例する。したがって、エンドミル10の径方向の加工代を{(A−X)÷(A−X1)}倍より大きくすると、側面側の加工面21の傾きは−Xより大きくなる。よって、加工台数が0〜Nのとき、エンドミル10の補正後の径方向の加工代β2は、エンドミル10の初期加工終了後の径方向の加工代をβ1とすると、以下の式で表される。なお、エンドミル10の初期加工終了後の径方向の加工代β1は、加工台数がNより大きい場合の径方向の加工代である。
β2=β1×{(A−X)÷(A−X1)}
The machining allowance and cutting resistance in the radial direction of the
β 2 = β 1 × {(A−X) ÷ (A−X1)}
例えば、エンドミル10の通常の径方向の加工代β1を50μm、バックテーパ量Aを10μm、側面側の加工面21の傾き−X1を−8μm、補正後の側面側の加工面21の傾き−Xを−5μmとしたとき、エンドミル10の補正後の径方向の加工代β2は以下のように算出できる。
β2=50×{(10−5)÷(10−8)}=125μm
For example, a typical radial machining margin beta 1 to 50μm of the
β 2 = 50 × {(10−5) ÷ (10−8)} = 125 μm
図11は、加工台数が0〜N台目のときの径方向の加工代を大きくしたエンドミル10の移動経路を示す平面図である。エンドミル10の移動経路は、エンドミル10の中心を通り進行方向に対し垂直な面とエンドミル10の外周とが交わる点であって進行方向右側の点である基準点の移動する経路である。理解を容易にするために、エンドミル10の基準点が座標(X,Y)=(20μm,120μm)から座標(X,Y)=(200μm,120μm)へとX軸方向に移動する場合を例にして説明する。
FIG. 11 is a plan view showing a moving path of the
まず、加工装置100は、図11に示すようにエンドミル10の進行方向に移動させる前に、エンドミル10の径方向の加工代を増加させる。より詳細に説明すると、エンドミル10の基準点を座標(X,Y)=(20μm,120μm)から、移動方向に対して垂直な方向であって、ワーク20に対するエンドミル10の径方向の切込み量が増える方である−Y方向へと移動させる。次に、径方向の切込み量が増加した状態でエンドミル10をX軸方向に前進させ切削加工を行う。次に、初期摩耗が終了したとき、切込み量をもとに戻すためにエンドミル10を+Y方向へ移動する。次に、径方向の切込み量を元に戻した状態でエンドミル10をX軸方向に前進させ、エンドミル10の基準点が座標(X,Y)=(200μm,120μm)に到達するまで切削加工を行う。
First, the
次に、図12を参照して、図10に示すエンドミル10の動作を実現するNC装置160の構成について説明する。図12は、NC装置160の機能的な構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the
NC装置160は、指示受付部161、表示部162、通信部163、記憶部164、制御部165を備える。指示受付部161、表示部162、通信部163、記憶部164は、いずれも制御部165と有線又は無線の通信回線を介して相互に通信可能に接続されている。
The
指示受付部161は、ユーザからの指示を受け付け、ユーザの指示を制御部165に通知する。例えば、指示受付部161は、径方向の加工代を補正する旨のユーザの指示を受け付ける。指示受付部161は、外部装置からの指示を受け付け可能なコネクタ、インターフェース等である。
The
表示部は162、液晶ディスプレイを備え、種々の情報を表示する。例えば、表示部162は、エンドミル10の種類、バックテーパ量、移動経路、径方向の加工代、切削加工後の被加工物の形状等を表示する。指示受付部161及び表示部162は、タッチパネル等により一体に構成されていてもよい。
The
通信部163は、外部端末、サーバとの間でデータの送受信を行う。通信部163は、加工台数、ワーク20周辺の撮像データに関する情報をサーバ、コンピュータ、外部端末に送信し、サーバ、コンピュータ、外部端末から加工形状、移動経路に関する情報、各種プログラムを受信する。
The
記憶部164は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)を備え、制御部165により実行されるプログラム、各種データを保存すると共に、作業領域として機能する。また、記憶部164は、バックテーパ量データベース164a、加工台数・加工面傾きデータベース164bを備える。
The
図13は、バックテーパ量データベース164aを示す図である。バックテーパ量データベース164aは、エンドミル10ごとのバックテーパ量を記憶するデータベースである。図13に示すように、バックテーパ量データベース164aは、エンドミルの品番1、2、…、n、n+1、…、エンドミルの種類M1、M2、…ごとに、バックテーパ量A、B、C、…を記憶する。バックテーパ量データベース164aには、加工装置100に装着されたエンドミル10のバックテーパ量が記憶される。このため、バックテーパ量には、エンドミル10を加工装置100へ装着した場合におけるエンドミル10の倒れ量、振れが加味されている。
FIG. 13 is a diagram showing the back
図14(a)は、エンドミル10ごとの加工台数と側面側の加工面21の傾きとの関係を示すグラフ、図14(b)は、加工台数・加工面傾きデータベース164bを示す図である。加工台数・加工面傾きデータベース164bは、加工台数と側面側の加工面21の傾きとの関係を示すデータを記憶するデータベースである。図14(b)に示すように、加工台数・加工面傾きデータベース164bは、エンドミルの種類ごとに用意され、バックテーパ量A、B、…、加工台数0、1、…、n、…ごとに、側面側の加工面21の傾きA0、…、An、B0、…、Bn、…を記憶する。エンドミル10の種類、バックテーパ量ごとに加工台数と側面側の加工面21の関係が変化するため、加工台数・加工面傾きデータベース164bでは、エンドミル10の種類、バックテーパ量ごとにデータを記憶している。
FIG. 14A is a graph showing the relationship between the number of processed pieces for each
図12に戻り、制御部165は、NC装置160全体の動作を制御する。制御部165は、CPU(Central Processing Unit)を含むプロセッサを備える。制御部165は、記憶部164に記憶されたプログラムに基づいて動作し、加工装置100の動作を決定する。
Returning to FIG. 12, the
制御部165は、機能的には、バックテーパ量演算部165a、加工台数決定部165b、加工代補正部165cを備える。バックテーパ量演算部165aは、バックテーパ測定部150と共にバックテーパ量を測定する測定手段を構成する。
The
バックテーパ量演算部165aは、バックテーパ測定部150が測定したバックテーパに関する測定結果に基づいて、エンドミル10のバックテーパ量を演算する。次に、図15を参照して、バックテーパ量演算部165aがエンドミルのバックテーパ量を算出する手順について説明する。図15は、回転するエンドミル10をカメラ部152にて連続的に撮影し、撮影されたエンドミル10の画像を複数重ね合わせた画像である。
The back taper
まず、バックテーパ量演算部165aは、重ね合わされたエンドミル10の画像中のエッジを抽出する。次に、バックテーパ量演算部165aは、エッジの最下点を探す。図15におけるエンドミル10のエッジの最下点は点Aである。次に、バックテーパ量演算部165aは、エッジで最も左側の点、最も右側の点を探す。図15では、最も左側の点は点A、最も右側の点は点Bである。次に、バックテーパ量演算部165aは、エッジの最下点である点Aを水平方向に延びる水平線1を引く。
First, the back taper
次に、バックテーパ量演算部165aは、水平線1から距離Lだけ離れた位置に水平線2を引く。距離Lはワーク20への軸方向の切込み量である。バックテーパ量演算部165aは、水平線2と左側のエッジとの交点を点C、水平線2と右側のエッジとの交点を点Dとする。次に、バックテーパ量演算部165aは、点Aと点Cとの水平方向の距離BT1、点Bと点Dとの水平方向の距離BT2のうちの長い方を2倍した値を、エンドミル10のバックテーパ量とする。最後に、バックテーパ量演算部165aは、加工装置100にエンドミル10を装着するたびにバックテーパ量を求め、求めたバックテーパ量を図13に示すバックテーパ量データベース164aに保存する。
Next, the back taper
図12に戻り、加工台数決定部165bは、新品のエンドミル10を加工装置100に装着したときに、加工代の補正を適用すべき加工台数の最大値αを決定する。図10に示すように側面側の加工面21の直角度をX以下に設定する場合、加工台数が0〜N台目のときの側面側の加工面21の傾きが−Xより小さいとき、加工台数決定部165bは、Nよりも1〜3大きい範囲、又は、Nよりも10%程度大きい範囲で加工台数の最大値αを決定する。加工台数の最大値αをNと同一の値としないのは、直角度が規定値を超える可能性をさらに低減するためである。
Returning to FIG. 12, when the
加工台数決定部165bは、図14に示す加工台数・加工面傾きデータベース164bを参照して、側面側の加工面21の傾きが−Xより小さい加工台数Nを求め、加工台数Nに基づいて加工台数の最大値αを決定する。
The machining quantity determining unit 165b refers to the machining quantity / machined surface inclination database 164b shown in FIG. 14 to obtain the machining quantity N in which the inclination of the
加工代補正部165cは、加工台数が0〜α台目のときのエンドミル10の径方向の加工代を補正する加工代補正手段の一例である。また、加工代補正部165cは、エンドミル10の切削抵抗を調整する切削抵抗調整手段の一例でもある。加工代補正部165cは、図14(b)に示す加工台数・加工面傾きデータベース164bを参照して、加工台数が0のときの側面側の加工面21の傾き−X1を取得し、直角度がXとなるように加工台数が0〜α台目のときのエンドミル10の径方向の加工代をβ1からβ2に補正する。
The machining allowance correction unit 165c is an example of a machining allowance correction unit that corrects the machining allowance in the radial direction of the
NC装置160は、専用のシステムで実現してもよく、小型汎用コンピュータを用いて実現してもよい。NC装置160が実行する処理は、例えば、上述の物理的な構成を備える装置が、記憶部164に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。本発明は、プログラムとして実現されてもよく、そのプログラムが記録された記憶媒体として実現されてもよい。
The
次に、図16を参照して、実施の形態1に係る加工条件決定処理について説明する。図16は、新品のエンドミル10を加工装置100に装着したときに、NC装置160が実行する加工条件決定処理を示すフローチャートである。以下、説明を容易にするために、図10に示すように、エンドミル10のバックテーパ量をA、直角度の規定値をXとして、加工台数がN台になるまで直角度が規定値Xを超過する場合を例にして説明する。
Next, with reference to FIG. 16, the processing condition determination process according to the first embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart showing processing condition determination processing executed by the
まず、制御部165は、記憶部164からエンドミル10の通常の径方向の加工代β1を読み込む(ステップS101)。通常の径方向の加工代β1は、ステップS101を実行する前に指示受付部161がユーザから受け付けており、記憶部164に予め記憶されている。
First, the
次に、制御部165は、記憶部164から直角度の規定値を読み込む(ステップS102)。直角度の規定値は、ステップS101を実行する前に指示受付部161がユーザから受け付けており、記憶部164に予め記憶されている。
Next, the
次に、制御部165は、記憶部164からユーザが加工装置100に装着したエンドミル10の品番を読み込む(ステップS103)。エンドミル10の品番は、ステップS101を実行する前に指示受付部161がユーザから受け付けており、記憶部164に予め記憶されている。
Next, the
次に、制御部165は、バックテーパ量データベース164aからエンドミル10のバックテーパ量を読み込む(ステップS104)。バックテーパ量データベース164aには、バックテーパ量演算部165aにより演算されたエンドミル10ごとのバックテーパ量が記憶されており、制御部165は、ステップS103で受け付けたエンドミル10の品番に基づいて、バックテーパ量データベース164aからエンドミル10のバックテーパ量を読み込む。
Next, the
次に、加工台数決定部165bは、加工台数・加工面傾きデータベース164bに基づいて、径方向の加工代の補正を適用する加工台数の最大値αを決定する(ステップS105)。加工台数決定部165bは、加工台数・加工面傾きデータベース164bを参照して、エンドミル10のバックテーパ量A、側面側の加工面21の傾きの許容範囲−X〜+Xを満たすように、径方向の加工代の補正を適用すべき加工台数の最大値αを決定する。なお、直角度が規定値を超える可能性を低減するため、Nよりも1〜3大きい範囲、又は、Nよりも10%程度大きい範囲で加工台数の最大値αを決定してもよい。
Next, the machined number determination unit 165b determines the maximum value α of the machined numbers to which the correction of the machining allowance in the radial direction is applied based on the machined number / machined surface inclination database 164b (step S105). The machined quantity determination unit 165b refers to the machined quantity / machined surface inclination database 164b, so that the back taper amount A of the
次に、加工代補正部165cは、加工台数0〜αにおけるエンドミル10の径方向の加工代を補正する(ステップS106)。補正後の径方向の加工代β2は、加工台数・加工面傾きデータベース164bを参照して算出する。以上のステップにより加工条件決定処理が終了する。
Next, the machining allowance correction unit 165c corrects the machining allowance in the radial direction of the
加工条件決定処理が終了した後、加工装置100は、加工条件決定処理にて得られた加工代を実現する移動経路でエンドミル10を移動させ、ワーク20に対する切削加工を実行する。加工装置100は、加工台数0〜αの場合は、補正後の径方向の加工代β2で加工し、加工台数がαよりも大きい場合は、通常の径方向の加工代β1で加工する。加工装置100は、ミクロンオーダの精度で加工できるため、スクロール圧縮機に設けられたスクロールのように精密な加工が要求される部材を加工できる。例えば、加工装置100は、スクロールの渦巻体のような壁の高さがあり、かつエンドミル径を大きくできない部品をインボリュート加工により形成することができる。
After the machining condition determination process is completed, the
以上説明したように、実施の形態1に係る加工装置100においては、加工初期のエンドミル10の径方向の加工代β2を、初期摩耗後のエンドミル10の径方向の加工代β1より大きくする制御手段を備えている。このため、初期摩耗後の側面側の加工面21の倒れ量を小さくすることができるため、結果として加工装置100の加工精度及び工具寿命を向上できる。
As described above, in the
実施の形態1に係る加工装置100においては、主軸120の傾斜を制御する機構を備えていないため、コストを低減できる。また、ワーク20を複数回に分けて加工する必要がないため、加工に要する時間を低減できる。
The
実施の形態1に係る加工装置100においては、エンドミル10を主軸120に装着した状態でエンドミル10のバックテーパ量を測定する手段を備えている。このため、エンドミル10の主軸120への取り付けによるエンドミル10の倒れ量、振れを考慮してバックテーパ量を測定できるため、加工精度及び工具寿命を向上できる。
The
(実施の形態2)
次に、図17〜19を参照して、実施の形態2に係る加工装置200及び加工方法について説明する。実施の形態1においては、エンドミル10の径方向の加工代を補正することにより切削抵抗を調整していたが、エンドミル10の回転数を変更することにより切削抵抗を調整してもよい。実施の形態2に係る加工装置200の基本的な構成は、実施の形態1に係る加工装置100と同一であるため、以下、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Embodiment 2)
Next, a
通常、エンドミル10の切削抵抗は、ワーク20の切削量とエンドミル10の摩耗量とに比例する。しかし、径方向の加工代が特に小さい領域では、エンドミル10の切削抵抗はほぼ摩擦量に依存するため、径方向の加工代を変化させたとしても切削抵抗はほとんど変化しない。また、エンドミル10の寸法精度の指定値以上にエンドミル10の径方向の加工代を大きくした場合、被加工物は寸法精度を満足しない。このため、エンドミル10の径方向の加工代は、寸法精度の指定値以上に大きくできない。
Usually, the cutting resistance of the
図17(a)は、エンドミル10の回転数と切削抵抗との関係を示すグラフであり、図17(b)は、回転数・切削抵抗データベース164cを示す図である。エンドミル10の回転数を大きくした場合、切削速度の増加に伴い加工面の温度が上昇するため、切削抵抗が小さくなる関係にある。そこで、加工装置200では、エンドミル10の径方向の加工代を調整できないと判断した場合に、エンドミル10の回転数を変更することにより切削抵抗を調整する。
FIG. 17A is a graph showing the relationship between the rotational speed of the
図17(b)に示すように、回転数・切削抵抗データベース164cは、エンドミル10の種類ごとに用意され、バックテーパ量A、B、…、回転数R0、…、Rn、S0、…、Snごとに、切削抵抗D0、…、Dn、E0、…、En、…を記憶する。エンドミル10の種類、バックテーパ量ごとに回転数と切削抵抗の関係が変化するため、回転数・切削抵抗データベース164cは、エンドミル10の種類、バックテーパ量ごとにデータを記憶する。
As shown in FIG. 17B, the rotation speed / cutting
図18は、実施の形態2に係る加工装置200の機能的な構成を示すブロック図である。NC装置160は、回転数・切削抵抗データベース164cと、エンドミル10の回転数を変更する回転数変更部165dと、をさらに備える。回転数変更部165dは、回転数変更手段の一例であり、回転数・切削抵抗データベース164cを参照して、初期加工時における適切な切削抵抗を実現するエンドミル10の回転数に変更する。なお、回転数変更部165dは、エンドミル10の切削抵抗を調整する切削抵抗調整手段の一例でもある。
FIG. 18 is a block diagram illustrating a functional configuration of the
例えば、エンドミル10の現在回転数を5000rpm、バックテーパ量Aを10μm、側面側の加工面21の傾き−X1を−8μm、補正後の側面側の加工面21の傾き−Xを−5μmとすると、初期加工における切削抵抗は初期加工後に比べて{(10−5)÷(10−8)}=2.5倍する必要がある。そこで、図17(a)を参照すると、切削抵抗が2.5倍になる回転数が1000rpmであるため、初期加工においては回転数を5000rpmから1000rpmに変更すればよい。
For example, if the current rotational speed of the
図19は、実施の形態2に係る加工条件決定処理を示すフローチャートである。ステップS201〜ステップS206は、ステップS101〜ステップS106と共通しているため、以下、説明を省略する。 FIG. 19 is a flowchart showing processing condition determination processing according to the second embodiment. Since steps S201 to S206 are common to steps S101 to S106, the description thereof will be omitted below.
ステップS206の終了後、制御部165は、エンドミル10の径方向の加工代β2が許容値より大きいかどうか判定する(ステップS207)。許容値は、エンドミル10の寸法精度の指定値、切削抵抗の特性等に応じてユーザにより決定される値である。エンドミル10の径方向の加工代β2が許容値より大きい場合(ステップS207;YES)、加工代補正部165cは、径方向の加工代の補正処理をキャンセルし、径方向の加工代をβ2からβ1に戻す(ステップS208)。エンドミル10の径方向の加工代β2が許容値より大きくない場合(ステップS207;NO)、加工条件決定処理を終了する。
After step S206,
次に、回転数変更部165dは、エンドミル10の回転数を変更する(ステップS209)。より詳細に説明すると、回転数変更部165dは、図17(b)の回転数・切削抵抗データベース164cを参照して、エンドミル10の回転数を適切なエンドミル10の倒れ量を実現する切削抵抗に対応する回転数に変更する。以上のステップにより加工条件決定処理が終了する。
Next, the rotation
以上説明したように、実施の形態2に係る加工装置200においては、エンドミル10のバックテーパ量及び加工台数に応じて、エンドミル10の回転数を変更する回転数変更部165dを備えている。このため、径方向の加工代を補正できない場合であっても、エンドミル10の回転数を変更することにより初期摩耗後の側面側の加工面21の倒れ量を低減できるため、加工装置100の加工精度及び工具寿命を向上できる。
As described above, the
(実施の形態3)
図20〜22を参照して、本発明の実施の形態3に係る加工装及び加工方法について説明する。実施の形態1に係る加工装置100とは異なり、仕上げ加工エンドミルを用いて仕上げ加工する前に前加工エンドミルを用いて前加工する場合、加工台数に応じて前加工エンドミルの径方向の加工代を補正してもよい。実施の形態3に係る加工装置の基本的な構成は、実施の形態1に係る加工装置100と同一であるため、以下、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Embodiment 3)
With reference to FIGS. 20-22, the processing equipment and processing method which concern on
従来、前加工における径方向の加工代は、仕上げ加工における径方向の加工代よりも小さく設定していた。仕上げ加工における径方向の加工代が小さいため、仕上げ加工時の切削抵抗が小さくなり、その結果、仕上げ加工における側面側の加工面21の傾きが負の方向に大きくなっていた。そこで、実施の形態3においては、仕上げ加工時のエンドミル10の切削抵抗を増加させるため、前加工における径方向の加工代を従来よりも大きく設定する。
Conventionally, the radial machining allowance in the pre-processing has been set smaller than the radial machining allowance in the finishing process. Since the machining allowance in the radial direction in the finishing process is small, the cutting resistance during the finishing process is reduced, and as a result, the inclination of the processed
図20(a)はワーク20を前加工エンドミル10aで前加工する様子、図20(b)はワーク20を仕上げ加工エンドミル10bで仕上げ加工する様子、図20(c)は仕上げ加工が終了したワーク20を示す断面図である。前加工における径方向の加工代を小さくすることにより、仕上げ加工における径方向の加工代が大きくなる。仕上げ加工における径方向の加工代を大きくすると、切削抵抗が大きくなるため、仕上げ加工エンドミル10bの倒れ量が大きくなる。その結果、仕上げ加工における側面側の加工面21の傾きは正の方向へ増加するため、側面側の加工面21の傾きを抑制できる。
20A shows a state in which the
図21(a)は加工代数と側面側の加工面21の傾きとの関係、図21(b)は、加工代数と前加工の加工代との関係、図21(c)は加工代数と仕上げ加工の加工代との関係を示すグラフである。直角度が規定値を超過する加工初期において、加工代補正部165cは、図21(b)に示すように前加工における加工代を小さくすることにより、図21(c)に示すように仕上げ加工における径方向の加工代を増やし、加工初期における仕上げ加工エンドミル10bの倒れ量を大きくできる。仕上げ加工時の径方向の加工代は、例えば、鉄系の材料で0.05mm、アルミ系の材料で0.1mmである。
21A shows the relationship between the machining algebra and the inclination of the
前加工エンドミル10aのバックテーパ量は、仕上げ加工エンドミル10bのバックテーパ量よりも大きいことが好ましい。仕上げ加工エンドミル10bの外周刃13の下側の外径は、外周刃13の上側の外径より2μm以上大きいことが好ましく、10μm程度大きいことがさらに好ましい。また、前加工エンドミル10aの外周刃13の下側の外径は、外周刃13の上側の外径より少なくとも2μm以上大きいことが好ましく、10〜50μm大きいことがさらに好ましい。
The back taper amount of the pre-processed end mill 10a is preferably larger than the back taper amount of the finishing end mill 10b. The outer diameter on the lower side of the outer
図22を参照して、NC装置160が実行する加工条件決定処理について説明する。図22は、実施の形態3に係る加工条件決定処理のフローチャートである。ステップS301〜ステップS305は、ステップS101〜ステップS105と同一の処理であるため説明を省略する。
With reference to FIG. 22, the process condition determination process which
ステップS305が終了した後、加工代補正部165cは、前加工エンドミル10aの径方向の加工代を補正する(ステップS306)。以下、補正後の前加工エンドミル10aの径方向の加工代γ2を算出する手法について説明する。 After step S305 is completed, the machining allowance correction unit 165c corrects the machining allowance in the radial direction of the pre-processed end mill 10a (step S306). Hereinafter, a method for calculating the machining allowance γ 2 in the radial direction of the pre-processed end mill 10a after correction will be described.
実施の形態1にて説明したように、補正後の仕上げ加工エンドミル10bの径方向の加工代β2は、仕上げ加工エンドミル10bの径方向の加工代をβ1としたとき、以下の式で表される。
β2=β1×{(A−X)÷(A−X1)}
また、前加工エンドミル10aの径方向の加工代γ1、補正後の前加工エンドミル10aの径方向の加工代γ2、仕上げ加工エンドミル10bの径方向の加工代β1、補正後の仕上げ加工エンドミル10bの径方向の加工代β2は、以下の式を満たす。
β2=β1+(γ2−γ1)
したがって、補正後の前加工エンドミル10aの径方向の加工代γ2は、以下の式で表される。
γ2=γ1+β1{1−(A−X)÷(A−X1)}
As described in the first embodiment, machining margin beta 2 in the radial direction of the finishing end mill 10b after correction, when the machining margin in the radial direction of the finishing end mill 10b and the beta 1, described in equation Is done.
β 2 = β 1 × {(A−X) ÷ (A−X1)}
Further, the machining allowance γ 1 in the radial direction of the pre-processed end mill 10a, the machining allowance γ 2 in the radial direction of the pre-processed end mill 10a after correction, the machining allowance β 1 in the radial direction of the finish machining end mill 10b, and the finished machining end mill after correction. radial machining margin beta 2 and 10b satisfies the following expression.
β 2 = β 1 + (γ 2 −γ 1 )
Therefore, the machining allowance γ 2 in the radial direction of the pre-processed end mill 10a after correction is expressed by the following equation.
γ 2 = γ 1 + β 1 {1− (A−X) ÷ (A−X1)}
例えば、仕上げ加工の径方向の加工代β1を50μm、前加工の径方向の加工代γ1を500μm、バックテーパ量(直径)Aを10μm、側面側の加工面21の傾き−X1を−8μm、補正後の側面側の加工面21の傾き −Xを−5μmとしたとき、補正後の前加工エンドミル10aの径方向の加工代γ2は、以下のように算出される。
γ=500+50×{1−(10−5)÷(10−8)}=425μm
For example, 50 [mu] m in the radial direction of the machining margin beta 1 finishing, pre-processing diameter direction of the machining margin gamma 1 to 500μm, the back taper amount (diameter) 10 [mu] m to A, the side surface inclination -X1 working surface 21 - When the inclination -X of the
γ = 500 + 50 × {1− (10−5) ÷ (10−8)} = 425 μm
以上説明したように、実施の形態3においては、加工初期の前加工における径方向の加工代を補正する加工代補正部165cを備えている。このため、仕上げ加工エンドミル10bのバックテーパ量を大きくできるため、加工精度及び工具寿命を向上できる。また、前加工において仕上げ加工の加工代を調整できるため、仕上げ加工後の被加工物の寸法精度を保つことができる。 As described above, the third embodiment includes the machining allowance correction unit 165c that corrects the machining allowance in the radial direction in the pre-machining at the initial stage of machining. For this reason, since the back taper amount of the finish machining end mill 10b can be increased, machining accuracy and tool life can be improved. In addition, since the machining allowance of the finishing process can be adjusted in the pre-processing, the dimensional accuracy of the workpiece after the finishing process can be maintained.
また、実施の形態3においては、バックテーパを付けた前加工エンドミル10aを用いている。このため、前加工エンドミル10aの倒れ量を抑制できるため、加工装置100の加工精度及び工具寿命を向上できる。
In the third embodiment, a pre-processed end mill 10a with a back taper is used. For this reason, since the fall amount of the pre-processing end mill 10a can be suppressed, the processing accuracy and tool life of the
(実施の形態4)
図23を参照して、本発明の実施の形態4に係る加工装置及び加工方法について説明する。実施の形態4に係る加工装置のように、ワーク20の曲率半径が異なる箇所を加工する場合、ワーク20の曲率半径が異なる箇所であっても仕上げ加工の加工負荷が同程度になるよう前加工の加工代を調整してもよい。実施の形態4に係る加工装置の基本的な構成は、実施の形態1に係る加工装置100と同一であるため、以下、両者の異なる部分を中心に説明する。
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 23, the processing apparatus and the processing method which concern on Embodiment 4 of this invention are demonstrated. When machining a part with a different radius of curvature of the
外側の加工部位ODと内側の加工部位IDとを同一の加工代で加工した場合、内側の加工部位IDにて切削された切削箇所P−IDは、外側の加工部位ODにて切削された切削箇所P−ODよりも大きくなる。このため、内側の加工部位IDを加工する場合は、外側の加工部位ODを加工する場合よりも切削抵抗が大きくなり、エンドミル10の倒れ量も大きくなる。そこで、外側の加工部位ODと内側の加工部位IDでは、エンドミル10の倒れ量が同一となるように加工代を補正する。
When the outside machining site OD and the inside machining site ID are machined with the same machining allowance, the cutting site P-ID cut at the inside machining site ID is the cut cut at the outside machining site OD. It becomes larger than the location P-OD. For this reason, when machining the inner machining part ID, the cutting resistance becomes larger than when the outer machining part OD is machined, and the
図23は、曲率の異なる壁面を有するワーク20をエンドミル10で仕上げ加工する様子を示す平面図である。切削箇所P−ODが切削箇所P−IDと同一の体積となるように、加工代補正部165cは、仕上げ加工において外側の加工部位ODを加工する場合のエンドミル10の径方向の加工代を、内側の加工部位IDを加工する場合の径方向の加工代よりも大きく補正し、この補正に合わせて前加工代を補正する。これにより仕上げ加工ときのエンドミル10の倒れ量が外径と内径とで同一となるため、加工装置100の加工精度が向上する。なお、切削箇所P−ODと切削箇所P−IDとを同一の体積にするには、ワーク20の内側を加工するときにエンドミル10の径方向の加工代を小さくしてもよい。
FIG. 23 is a plan view showing a state in which the
以上説明したように、実施の形態4に係る加工装置においては、ワークの曲率半径が異なる部分を加工する場合、曲率半径の大きい部分を加工するときの径方向の加工代が曲率半径の小さい部分を加工するときの径方向の加工代より大きく補正する加工代補正部165cを備えている。このため、加工精度及び工具寿命を向上できる。 As described above, in the machining apparatus according to the fourth embodiment, when machining a portion having a different curvature radius of the workpiece, a portion in which a radial machining allowance when machining a portion having a large curvature radius is small has a small curvature radius. Is provided with a machining allowance correction unit 165c that corrects the machining allowance larger than the machining allowance in the radial direction at the time of machining. For this reason, machining accuracy and tool life can be improved.
そして、本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。 And this invention is not restricted to this, The deformation | transformation described below is also possible.
(変形例)
上記実施の形態においては、テーブル110及び主軸120がX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に互いに相対的に移動可能に構成されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、テーブル110及び主軸120が互いに相対的に移動可能な移動方向は、2軸方向であってもよく、4軸以上であってもよい。
(Modification)
In the above embodiment, the table 110 and the
上記実施の形態においては、発光部151とカメラ部152とを備えるバックテーパ測定部150を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、バックテーパ測定部150として反射型レ−ザや接触式センサを用いてエンドミル10のバックテーパを測定してもよい。
In the above embodiment, the back
上記実施の形態においては、加工台数と側面側の加工面21の傾きとの関係に基づいて、補正後の径方向の加工代β2を求めていたが、本発明はこれに限られない。例えば、加工長と側面側の加工面21の傾きとの関係に基づいて、補正後の径方向の加工代β2を求めてもよい。また、顕微鏡による測定等により工具の摩耗を観察し、その摩耗量に応じて径方向の加工代を変化させてもよい。工具の摩耗を検出するには、顕微鏡による測定以外にも、切削抵抗の測定、主軸動力の測定、音の測定、振動の測定等を行ってもよい。
In the above embodiment, based on the relationship between the inclination of the working volume and the side of the working
上記実施の形態においては、補正後の径方向の加工代β2は、β2=β1×{(A−X)÷(A−X1)}との式に基づいて算出されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、直角度が規定値を超える可能性をさらに低減するために、補正後の径方向の加工代β2に5〜15%の範囲内の裕度、より好ましくは10%の裕度を加算してもよい。 In the above embodiment, the corrected machining allowance β 2 in the radial direction is calculated based on the formula β 2 = β 1 × {(A−X) ÷ (A−X1)}. The present invention is not limited to this. For example, in order to potentially further reduce the perpendicularity exceeds a specified value, tolerance in the range machining margin beta 2 to 5 to 15% of the radial direction after the correction, more preferably plus 10% tolerance May be.
上記実施の形態においては、加工代補正部165cが加工台数に応じて径方向の加工代を大きくしていたが、本発明はこれに限られない。例えば、加工後期においては、加工台数に応じて径方向の加工代を小さくしてもよい。具体的には、図24に示すように、加工代補正部165cは、側面側の加工面21の傾きが大きくなる加工台数Z〜Z’の範囲において、エンドミル10の径方向の加工代を小さくする。これにより、エンドミル10の工具寿命をZからZ’へとさらに延長できる。
In the above embodiment, the machining allowance correction unit 165c increases the machining allowance in the radial direction according to the number of machining operations, but the present invention is not limited to this. For example, in the latter stage of machining, the machining allowance in the radial direction may be reduced according to the number of machines to be machined. Specifically, as shown in FIG. 24, the machining allowance correction unit 165c reduces the machining allowance in the radial direction of the
上記実施の形態においては、補正後の径方向の加工代β2は加工台数が0のときの側面側の加工面21の傾き−X1に基づいて決定されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、加工代補正部165cは、エンドミル10の切削抵抗に基づいて、補正後の径方向の加工代β2を算出することができる。図25(a)はエンドミル10の径方向の加工代と切削抵抗との関係を示すグラフであり、図25(b)は図25(a)のグラフに基づいて作成した加工代・切削抵抗データベースである。図25(a)から理解できるように、エンドミル10の径方向の加工代と切削抵抗とは概ね比例しているが、完全に比例しているわけでもない。したがって、加工代補正部165cは、加工代・切削抵抗データベースを参照することにより、補正後の径方向の加工代β2をより正確に算出できる。
In the above embodiment, machining margin beta 2 in the radial direction after the correction has been determined based on the inclination -X1 the side of the working
上記実施の形態においては、直角度の規定値、エンドミル10のバックテーパ量等の各種データが記憶部164に記憶されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、直角度の規定値、エンドミル10のバックテーパ量等の全部又は一部が、指示受付部161から読み込み可能な記憶媒体、又は、通信部163とLAN(Local Area Network)を介して通信可能なサーバ、外部端末、コンピュータに記憶されていてもよい。
In the above embodiment, various data such as the prescribed value of the squareness and the back taper amount of the
上記実施の形態においては、加工条件決定処理はNC装置160にて実行されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、加工条件決定処理は、加工装置100と有線又は無線の通信回路を介して通信可能に接続したサーバ、外部端末により実行してもよい。
In the above embodiment, the machining condition determination process is executed by the
上記実施の形態においては、制御部165は記憶部164に記憶されたプログラムに基づいて動作していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、プログラムにより実現された機能的な構成をハードウェアにより実現してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施の形態3においては、前加工は仕上げ加工の直前に行われていたが、本発明はこれに限られない。例えば、前加工は、仕上げ加工の2つ以上前の工程であってもよい。 In the third embodiment, the pre-processing is performed immediately before finishing, but the present invention is not limited to this. For example, the pre-processing may be a step two or more times before the finishing processing.
上記実施の形態3においては、前加工は切削加工であってが、本発明はこれに限定されない。例えば、前加工がワーク20の形状を成型する工程であってもよく、事前に径方向の仕上げ加工代を調整するようにワーク20の形状を成型してもよい。
In the third embodiment, the pre-processing is cutting, but the present invention is not limited to this. For example, the pre-processing may be a step of forming the shape of the
上記実施の形態4においては、前加工エンドミル10a、仕上げ加工エンドミル10bはいずれもバックテーパが付けられていたが、本発明はこれに限られない。例えば、前加工エンドミル10aにバックテーパが付けられていなくてもよい。また、前加工エンドミル10a、仕上げ加工エンドミル10bは、同一のエンドミルであってもよい。 In the fourth embodiment, the pre-processing end mill 10a and the finishing end mill 10b are both back-tapered, but the present invention is not limited to this. For example, the back-end taper may not be attached to the pre-processed end mill 10a. Further, the pre-processing end mill 10a and the finishing end mill 10b may be the same end mill.
上記実施の形態においては、工具としてエンドミル10を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、軸付き砥石のような長軸方向の外周面で研削する砥石等に適用してもよい。
In the said embodiment, although the
上記実施の形態においては、エンドミル10及び主軸120の剛性、ワーク20の材質、エンドミル10の外周刃13の長さ等が一定であることを前提として説明したが、エンドミル10及び主軸120の剛性、ワーク20の材質、エンドミル10の外周刃13の長さ等が異なる場合、加工台数とワーク20の側面側の加工面21の傾きとの関係等に影響を及ぼすことは言うまでもない。
In the above embodiment, the description has been made on the assumption that the rigidity of the
そこで、エンドミル10及び主軸120の剛性、ワーク20の材質、エンドミル10の外周刃13の長さ等のうち、考慮するパラメータの組み合わせ毎に、加工台数・加工面傾きデータベース164bに相当するテーブルを予め作成し、加工台数決定部165bが当該テーブルを参考にして加工台数の最大値αを決定してもよい。例えば、主軸120の剛性、ワーク20の材質、を考慮するとすれば、エンドミル10のバックテーパ量と主軸120の剛性とワーク20の材質との組み合わせ毎に、加工台数・加工面傾きデータベース164bに相当するテーブルを作成し、加工台数の最大値αを決定してもよい。
Therefore, a table corresponding to the machining number / machined surface inclination database 164b is previously stored for each combination of parameters to be considered among the rigidity of the
上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。 The above-described embodiments are exemplifications, and the present invention is not limited to these. Various embodiments are possible without departing from the spirit of the invention described in the claims. The components described in each embodiment and modification can be freely combined. Further, inventions equivalent to the inventions described in the claims are also included in the present invention.
10…エンドミル、10a…前加工エンドミル、10b…仕上げ加工エンドミル、11…シャンク部、12…刃部、13…外周刃、14…底刃、20…ワーク、21…側面側の加工面、22…底面側の加工面、100,200…加工装置、110…テーブル、120…主軸、121…ホルダ、130…主軸モータ、131…主軸用サ−ボアンプ、140…移動機構部、141…X軸移動機構部、141a…X軸ガイド、141b…X軸モータ、141c…X軸用サ−ボアンプ、142…Y軸移動機構部、142a…Y軸ガイド、142b…Y軸モータ、142c…Y軸用サ−ボアンプ、143…Z軸移動機構部、143a…Z軸ガイド、143b…Z軸モータ、143c…Z軸用サ−ボアンプ、150…バックテーパ測定部、151…発光部、152…カメラ部、160…NC装置、161…指示受付部、162…表示部、163…通信部、164…記憶部、164a…バックテーパ量データベース、164b…加工台数・加工面傾きデータベース、164c…回転数・切削抵抗データベース、165…制御部、165a…バックテーパ量演算部、165b…加工台数決定部、165c…加工代補正部、165d…回転数変更部、BT1、BT2、L…距離、d1、d2…直径、ID…内側の加工部位、OD…外側の加工部位、P−ID,P−OD…切削箇所、β1、β2、γ1、γ2…径方向の加工代
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記工具が着脱自在に装着され、前記工具を軸周りに回転可能な主軸と、
前記工具のバックテーパ量と摩耗量とに基づいて、初期摩耗発生時における前記工具の切削抵抗を調整する切削抵抗調整手段と、
を備える加工装置。 An outer peripheral blade for cutting a workpiece is formed, and a tool with a back taper attached to the outer peripheral blade;
A spindle on which the tool is detachably mounted and capable of rotating the tool around an axis;
Cutting force adjusting means for adjusting the cutting resistance of the tool when initial wear occurs based on the back taper amount and the wear amount of the tool;
A processing apparatus comprising:
請求項1に記載の加工装置。 The cutting force adjusting means includes machining allowance correcting means for correcting a machining allowance in the radial direction of the tool based on the back taper amount and the wear amount of the tool.
The processing apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の加工装置。 The machining allowance correction means makes the machining allowance in the radial direction of the tool when initial wear occurs larger than the machining allowance in the radial direction of the tool after the end of initial wear.
The processing apparatus according to claim 2.
請求項2又は3に記載の加工装置。 The machining allowance correction means, when performing pre-machining and finishing on the same part of the workpiece, based on the back taper amount and wear amount of the tool used for finishing machining, the machining allowance in the radial direction of the tool used for pre-machining. Correct,
The processing apparatus according to claim 2 or 3.
請求項2から4のいずれか1項に記載の加工装置。 The machining allowance correction means, when machining a portion with a different curvature radius of the workpiece, the machining allowance in the radial direction of the tool when machining a portion with a large curvature radius, Larger than the machining allowance in the radial direction of the tool,
The processing apparatus according to any one of claims 2 to 4.
請求項2から5のいずれか1項に記載の加工装置。 Based on the machining allowance in the radial direction of the tool corrected by the machining allowance correcting means, involute machining of the scroll is performed.
The processing apparatus according to any one of claims 2 to 5.
請求項1から6のいずれか1項に記載の加工装置。 The cutting force adjusting means includes rotation speed changing means for changing the rotation speed of the spindle based on the back taper amount and the wear amount of the tool.
The processing apparatus of any one of Claim 1 to 6.
請求項7に記載の加工装置。 The rotational speed changing means makes the rotational speed of the tool when initial wear occurs smaller than the rotational speed of the tool after the end of initial wear,
The processing apparatus according to claim 7.
請求項1から8のいずれか1項に記載の加工装置。 The cutting force adjusting means adjusts the cutting resistance of the tool at the time of initial wear so that the machining surface formed on the side surface of the workpiece satisfies a specified squareness.
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記切削抵抗調整手段は、前記測定手段により測定されたバックテーパ量に基づいて、前記工具の切削抵抗を補正する、
請求項1から9のいずれか1項に記載の加工装置。 Measuring means for measuring the back taper amount of the tool,
The cutting force adjusting means corrects the cutting resistance of the tool based on the back taper amount measured by the measuring means.
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 9.
前記工具のバックテーパ量を測定するステップと、
測定された前記工具のバックテーパ量と摩耗量とに基づいて、前記工具の切削抵抗を調整するステップと、
を含む加工方法。 Mounting a tool with a back taper on the spindle of the processing apparatus;
Measuring a back taper amount of the tool;
Adjusting the cutting force of the tool based on the measured back taper amount and wear amount of the tool;
A processing method including:
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