JP3224184B2 - ５軸ｎｃ工作機械による加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、５軸の数値
制御工作機械（以下、ＮＣ工作機械ともいう。）である
５軸ＮＣマシニングセンタ等に適用してプレス金型等を
加工するのに好適な５軸ＮＣ工作機械による加工方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス金型等のワークの加工面は、従来
から、ＸＹＺ直交３軸の数値制御工作機械、例えば、３
軸ＮＣマシニングセンタの主軸ヘッドに装着されたボー
ルエンドミル等の工具により加工されている。

【０００３】この３軸ＮＣ工作機械の場合、図１８に示
すように、ボールエンドミル１の軸方向は、常に、一定
方向、例えば、鉛直方向になっている。矢印Ｐで示す方
向（以下、円弧方向ともいう。）は、ワーク２に対する
ボールエンドミル１のステップ送り方向を示している。

【０００４】３軸ＮＣ工作機械のボールエンドミル１
は、矢印Ｑ方向（以下、母線的方向ともいう。）に移動
してワーク２を切削し、次に、矢印Ｐ方向にステップ送
りされる。そして、そのステップ送りされた位置から、
再び矢印Ｑ方向にワーク２を切削移動するという手順を
繰り返して、ワーク２のほぼ全面を切削加工するように
なっている。

【０００５】一方、５軸ＮＣ工作機械でワークを加工す
る技術が特開平１−２０５９５５号公報に提案されてい
る。この技術は、図１９に示すように、図示しない５軸
ＮＣ工作機械に装着されるボールエンドミル１がワーク
２の加工面に対して常に垂直となるように制御を行って
ワーク２を加工する技術である。同公報には、ボールエ
ンドミル１の軸方向を常にワーク２の加工面に垂直にな
るように演算処理することで、煩雑な５軸ＮＣデータの
作成が容易になると記載されている。

【０００６】ところで、ボールエンドミル１をステップ
送りしてワーク２を加工する場合、図２０（３軸ＮＣ工
作機械の場合）及び図２１（５軸ＮＣ工作機械の場合）
に示すように、ワーク２の断面方向から見た加工残（以
下、削り残し、加工残高さ又は、いわゆるカスプともい
う。）Δｈが発生する。図２０及び図２１において、符
号２ｃは、削り代である。

【０００７】上述の加工残高さΔｈを小さくするために
は、ステップ送りのピッチＰｎ（図２０中、Ｐ₁ 、
Ｐ₂ 、図２１中、Ｐ₁ 、Ｐ₃ ）を小さくすればよい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピッチ
Ｐｎを小さくすると、加工時間が長くなり、結果とし
て、加工コストが上昇してしまうという問題がある。

【０００９】特に、ワーク２の、例えば、半径Ｒで外方
へ湾曲する面（以下、湾曲面ともいう。）２ａを３軸Ｎ
Ｃ工作機械に装着されたボールエンドミル１で加工する
際、加工残高さΔｈを水平部２ｂと同じ程度にするため
には、ボールエンドミル１のステップ送りのピッチＰｎ
を、水平部２ｂを加工するための送りピッチＰ₁ に比較
して短いピッチＰ₂ （図２０参照）等にしなければなら
ないので、加工時間が一層長くなってしまうという問題
が発生する。

【００１０】一方、上述の５軸ＮＣ工作機械に装着され
たボールエンドミル１の場合には、湾曲面２ａを加工す
る際に、むしろピッチＰｎが水平部２ｂを加工するピッ
チＰ ₁ に比較して長いピッチＰ₃ （図２１参照）でよく
なるので、そのような問題は発生しない（実際には、ピ
ッチＰｎはボールエンドミル１の先端位置で定義される
ので、Ｐ₁ ≒Ｐ₃ になる。）。

【００１１】しかしながら、この５軸ＮＣ工作機械に装
着されたボールエンドミル１による加工では、ワーク２
の加工面に対してボールエンドミル１が常に垂直に保持
される。このため、軸の回りに高速回転するボールエン
ドミル１の先端の１点でのみワーク２に対する加工を行
なうことになる。その先端の１点では基本的には刃の周
速がゼロ値であって加工速度・加工面精度を上げること
ができないという問題がある。その上、ボールエンドミ
ル１の先端の１点での切削であるためにボールエンドミ
ル１の磨耗が早くなって頻繁にボールエンドミル１を交
換しなければならないという問題も発生する。

【００１２】例えば、ワークとしてのプレス金型が、自
家用自動車の外板パネル成形用である場合には、プレス
金型のプレス面が滑らかになっていることが重要であ
り、そのため、従来は、ＮＣ工作機械による加工後に、
手作業により、いわゆるカスプΔｈを研削していた。こ
の手作業は、熟練を要し、かつ相当に時間がかかるの
で、結果として加工コストが上昇するという問題があっ
た。

【００１３】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、プレス金型等のワークの外方に湾曲す
る面を短時間に加工面を精度よく加工することを可能と
するとともに、工具の移動経路を容易に求めることので
きる５軸ＮＣ工作機械による加工方法を提供することを
目的とする。

【００１４】なお、ワークの外方に湾曲する面とは、図
１に示すように、半径がそれぞれＲａ₁ 、Ｒａ₂ の略対
向する円弧形状線（単に円弧ともいう。）１１１、１１
２と、これら２つの円弧形状線１１１、１１２の略対向
する各終端１１１ａ、１１２ａ及び１１１ｂ、１１２ｂ
をそれぞれ結ぶ２本の母線的線（直線又は曲線）１１
３、１１４によって定義される曲面（湾曲面ともい
う。）１１５を示す。図１において、湾曲面１１５は、
いわゆるＲ（アール）形状を呈する線、すなわち、半径
の一定の又は変化する円弧を母線的方向Ｑに連続的に並
べたものの集合であると考えることができる。また、図
１において、湾曲面１１５の各母線的線１１３、１１４
に接する面１１６、１１７は平面であるものとする。平
面１１６、１１７上に仮に凹凸があっても、各円弧１１
１、１１２の終端１１１ａ、１１２ａと終端１１１ｂと
１１２ｂから引いた円弧１１１、１１２の接線で形成さ
れる面よりも低い凸部しか有さないものとする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、内方に湾曲
する円弧形状の切刃を有する回転加工工具によりワーク
の外方に湾曲する面を切削乃至研削する際、前記工具を
前記ワークの母線的方向に移動して部分湾曲面を加工
し、次いで、前記工具を前記母線的方向に略直交する円
弧方向にステップ送りし、そのステップ送りした位置で
再び前記工具を前記母線的方向に移動して前記部分湾曲
面に隣接する部分湾曲面を加工し、これらの工程を繰り
返して前記ワークの外方湾曲面全面を加工するようにし
た５軸ＮＣ工作機械による加工方法において、前記工具
の前記内方湾曲円弧の半径が、前記ワークの前記外方湾
曲円弧の半径以上となる工具を選択する過程と、前記ワ
ークの前記外方湾曲円弧の長さと前記工具の前記内方湾
曲円弧の長さと前記ワークの前記円弧方向の許容加工残
高さとに基づいて、前記ステップ送り回数を決定する過
程と、前記決定したステップ送り回数で前記ワークを加
工する加工過程とからなることを特徴とする。

【００１６】また、この発明は、前記加工過程は、決定
したステップ送り回数が１回のときには、まず、前記ワ
ークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具の前
記内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関係で
前記工具を前記母線的方向に移動させて部分湾曲面を加
工し、次に、前記ワークの前記内方湾曲円弧の他方の終
端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが
接する位置関係までステップ送りし、その位置関係で前
記工具を前記母線的方向に移動して残りの部分湾曲面を
加工することで外方湾曲面全面を加工し、決定したステ
ップ送り回数が２回のときには、まず、前記ワークの前
記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具の前記内方湾
曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関係で前記工具
を前記母線的方向に移動して部分湾曲面を加工し、次
に、前記ワークの前記外方湾曲円弧の中央部と前記工具
の前記内方湾曲円弧の中央部とが接する位置関係までス
テップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的方
向に移動させて中央の部分湾曲面を加工し、さらに、前
記ワークの外方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の前
記内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置関係
までステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母
線的方向に移動して残りの部分湾曲面を加工することで
外方湾曲面全面を加工し、決定したステップ送り回数が
３回以上のときには、まず、前記ワークの前記外方湾曲
円弧の一方の終端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具外
側終端部とが接する位置関係で前記工具を前記母線的方
向に移動させて部分湾曲面を加工し、次に、前記ワーク
の前記外方湾曲円弧を前記ステップ送り回数で除した前
記外方湾曲円弧上の等分点と前記工具の内方湾曲円弧を
前記ステップ送り回数で除した前記内方湾曲円弧上の等
分点とが順次接する位置関係まで順次ステップ送りし、
ステップ送りした各位置関係で前記工具を母線的方向に
移動させて順次部分湾曲面を加工し、さらに、前記ワー
クの前記外方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の内方
湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置関係までス
テップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的方
向に移動させて最後の部分湾曲面を加工することで外方
湾曲面全面を加工することを特徴とする。

【００１７】さらに、この発明は、前記加工過程は、決
定したステップ送り回数が１回のときには、まず、前記
ワークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具の
前記内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置関
係で前記工具を前記母線的方向に移動させて部分湾曲面
を加工し、次に、前記ワークの前記内方湾曲円弧の他方
の終端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具外側終端部と
が接する位置関係までステップ送りし、その位置関係で
前記工具を前記母線的方向に移動して残りの部分湾曲面
を加工することで外方湾曲面全面を加工し、決定したス
テップ送り回数が２回のときには、まず、前記ワークの
前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具の前記内方
湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置関係で前記
工具を前記母線的方向に移動して部分湾曲面を加工し、
次に、前記ワークの前記外方湾曲円弧の中央部と前記工
具の前記内方湾曲円弧の中央部とが接する位置関係まで
ステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的
方向に移動させて中央の部分湾曲面を加工し、さらに、
前記ワークの外方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の
前記内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関係
までステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母
線的方向に移動して残りの部分湾曲面を加工することで
外方湾曲面全面を加工し、決定したステップ送り回数が
３回以上のときには、まず、前記ワークの前記外方湾曲
円弧の一方の終端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具先
端側終端部とが接する位置関係で前記工具を前記母線的
方向に移動させて部分湾曲面を加工し、次に、前記ワー
クの前記外方湾曲円弧を前記ステップ送り回数で除した
前記外方湾曲円弧上の等分点と前記工具の内方湾曲円弧
を前記ステップ送り回数で除した前記内方湾曲円弧上の
等分点とが順次接する位置関係まで順次ステップ送り
し、ステップ送りした各位置関係で前記工具を母線的方
向に移動させて順次部分湾曲面を加工し、さらに、前記
ワークの前記外方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の
内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関係まで
ステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的
方向に移動させて最後の部分湾曲面を加工することで外
方湾曲面全面を加工することを特徴とする。

【００１８】さらに、この発明は、前記工具の前記各母
線的方向への移動経路は、前記ワークの前記各母線的方
向の長さを所定長さ毎に分割し、各分割点における前記
工具と前記ワークとの前記接する位置関係から前記工具
の先端位置を求め、求めた前記各分割点における前記工
具の先端位置を連続的に接続した経路とすることを特徴
とする。

【００１９】

【作用】この発明によれば、ワークの外方湾曲面を、こ
の外方湾曲面の円弧の半径より半径の大きい円弧の内方
湾曲面を有する回転加工工具で切削乃至研削（荒削りか
ら研磨までを含む。）する際、ワークの円弧方向の設定
許容加工残高さとワークの外方湾曲円弧の長さと工具の
内方湾曲円弧の長さとからワークの母線的方向への移動
加工回数（ワークの外方湾曲円弧方向へのステップ送り
回数＋１回）を決定し、その母線的方向への移動加工回
数によりワークを加工するようにしている。

【００２０】また、この発明によれば、決定したステッ
プ送り回数が３回以上のとき、ワークの一方の円弧終端
に工具の一方の円弧終端（先端側円弧終端又は外側円弧
終端）を合わせた状態で母線的方向へ工具を移動して部
分湾曲面の加工を行い、次に、ワークの円弧をステップ
送り回数で除した円弧上の等分点と工具の円弧をステッ
プ送り回数で除した円弧上の等分点とを順次合わせるよ
うに円弧方向にステップ送りし、各ステップ送り毎に母
線的方向へ工具を移動して順次隣り合う部分湾曲面の加
工を行い、最後に、ワークの他方の円弧終端（上記一方
の円弧終端を、例えば、先端側円弧終端に選択した場合
には、外側円弧終端）と工具の他方の円弧終端とを合わ
せた状態で母線的方向へ工具を移動してワークの全湾曲
面を加工するようにしている。ステップ送り回数は、１
以上の回数とする。

【００２１】さらに、この発明によれば、ワークの外方
湾曲面の母線的方向に凹凸（接線の傾きが連続的に変わ
る程度の凹凸）があるとき、すなわち、母線的線が直線
ではなく滑らかな曲線であるとき、あるいは直線であっ
ても隣り合う母線的方向が平行とはならないとき、言い
換えれば、母線的方向への移動中に工具の軸を旋回する
必要があるとき等に工具の各母線的方向への移動経路を
求める際、前記ワークの前記各母線的方向の長さを所定
長さ毎に分割し、各分割点における前記工具と前記ワー
クとの前記接する位置関係から前記工具の先端位置を求
め、求めた前記各分割点における前記工具の先端位置を
連続的に接続した経路にしている。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して説明する。なお、以下に参照する図面におい
て、上記図１及び図１８〜図２１に示したものと対応す
るものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略す
る。

【００２３】図２は、この実施例に係る５軸ＮＣ工作機
械のヘッド１１を含む部分の構成を示している。ヘッド
１１は、５軸ＮＣ工作機械本体に移動自在に取り付けら
れた移送軸１２に取り付けられている。この移送軸１２
は、直交３軸であるＸＹＺ軸用の各モータ（図示してい
ない）によって、それぞれ送り機構を通じてＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸方向に移送されるようになっている。

【００２４】所定の平らな傾斜面１３ａを有する略三角
柱状の第１回転部材１３がＺ軸と平行なＣ軸の回りをＣ
軸モータ１５により矢印α方向に旋回できるようになっ
ている。また、前記傾斜面１３ａと摺接する傾斜面１４
ａを有し、かつ、前記Ｃ軸に対してθ°、例えば、５０
°傾斜したＢ軸に対してφ°、例えば、１０°傾斜した
方向に延びる腕部１４ｃを有する第２の回転部材１４
が、Ｂ軸の回りをＢ軸モータ１６により矢印β方向に旋
回できるようになっている。なお、第２の回転部材１４
は、上記傾斜面１４ａを有するフランジ部１４ｂと、こ
のフランジ部１４ｂに対して一体的に製作される腕部１
４ｃと、この腕部１４ｃの一端側に固着されたチャック
固定部１４ｄとから構成されている。

【００２５】第２の回転部材１４中のチャック固定部１
４ｄにはチャック１７が一体的に固定される。チャック
１７の一端部には、後に詳しく説明する内方に湾曲する
円弧形状の切刃を有する回転加工工具（以下、複合Ｒカ
ッターともいう。）１が取り付けられる。工具１は、図
示しない工具モータにより矢印γ方向又はその反対方向
に高速で、例えば、１００００ｒｐｍ程度以上の速度で
回転することが可能なように構成されている。

【００２６】このような構成のもとで、工具１は、移送
軸１２を通じてＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動されるとともに、
Ｃ軸モータ１５によって回転される第１の回転部材１３
によりＣ軸回りに旋回され、Ｂ軸モータ１６によって回
転される第２の回転部材１４によりＢ軸の回りに旋回さ
れることになる。

【００２７】このように、５軸ＮＣ工作機械は、直交３
軸Ｘ、Ｙ、Ｚと旋回する２軸Ｂ、Ｃを有する機械である
といえる。なお、この発明は、直交３軸ではない、言い
換えれば、直交関係にない旋回しない３軸と、旋回する
２軸とからなる５軸ＮＣ工作機械にも適用することが可
能である。すなわち、少なくとも２軸の旋回軸と固定の
３軸とからなる５軸ＮＣ工作機械に適用することが可能
であるともいえる。

【００２８】図３は、複合Ｒカッター１の刃先側の詳細
な構成を示している。図３から分かるように、複合Ｒカ
ッター（いわゆる凹Ｒカッターと呼ばれる場合もあ
る。）１は、内方に湾曲する円弧形状の切刃１ａを有す
る。切刃１ａに係る円弧５１の中心角δは、この実施例
において、δ＝４５°になっている。切刃１ａの半径、
すなわち、円弧５１の半径はＲｃとする。円弧５１の工
具先端１ｂ側の終端５１ｂは、工具先端１ｂを含む先端
Ｒ部材（仮想的に描いた球部材）５２の円周と接してい
る。正確に説明すると、円弧５１の終端５１ｂを先端１
ｂ側に延長した線が先端Ｒ部材５２に係る円の接線にな
っている。同様に、円弧５１の他方の終端５１ａと外側
Ｒ部材５３の円周が接している。

【００２９】なお、先端Ｒ部材５２は、括弧書きの中で
説明したように、工具１の軸方向の断面が円の仮想的な
球部材であり、また外側Ｒ部材５３は工具１の軸方向の
断面が円の仮想的なリング状部材であって、これらは、
実際には、工具１の軸本体と一体的に形成されている。

【００３０】また、工具１において、カッター機能は、
外側Ｒ部材５３の露出面と、円弧５１及び先端Ｒ部材５
２の露出面に存在する。この場合、工具１の軌跡、いわ
ゆる工具経路（加工経路ともいう。）は、工具先端１ｂ
の軌跡として定義され、この工具先端軌跡データが工具
軌跡データ（いわゆるＣＬデータ）として５軸ＮＣ工作
機械に導入されることになる。

【００３１】５軸ＮＣ工作機械のヘッド１１に装着され
た工具１によって加工されるワーク（ここでいうワーク
は工具１による切削乃至研削後のワークを意味する。）
は、図１に示したように、一般には、半径がそれぞれＲ
ａ₁ 、Ｒａ₂ の略対向する円弧形状線１１１、１１２
と、これら２つの円弧形状線１１１、１１２の略対向す
る各終端１１１ａ、１１２ａ及び終端１１１ｂ、１１２
ｂをそれぞれ結ぶ２本の母線的線（直線又は曲線）１１
３、１１４によって定義される曲面（湾曲面ともい
う。）１１５を有するワーク２である。

【００３２】上述したように、湾曲面１１５は、いわゆ
るＲ形状を呈する線、すなわち、半径が一定の又は変化
する円弧を母線的方向Ｑに連続的に並べたものの集合で
あるものとする。図１において、湾曲面１１５の手前側
の円弧１１１の半径ＲａはＲａ＝Ｒａ₁ であり、奥側の
円弧１１２の半径Ｒａは、Ｒａ＝Ｒａ₂ である。また、
図１において、湾曲面１１５の各母線的線１１３、１１
４に接する面１１６、１１７は平面であるものとする。
仮に凹凸があっても、各円弧１１１、１１２の各終端１
１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂから面１１６、
１１７側に向かって引いた円弧１１１、１１２の接線で
形成される面よりも低い凸部しか有さないものとする。

【００３３】図４は、この発明の一実施例が適用された
ＮＣデータ作成システム２１の構成を示している。この
ＮＣデータ作成システム２１は、ＮＣデータ作成部２２
を有している。ＮＣデータ作成部２２には、ワーク加工
用の工具データＴｄが格納されているデータベース２３
からの工具データＴｄと、予めワーク２に対して作成さ
れているワーク形状データＷｄが格納されているデータ
ベース２３からのワーク形状データＷｄが供給される。

【００３４】ＮＣデータ作成部２２は、これら供給され
たデータ等をもとに、複合Ｒカッター１の先端１ｂの軌
跡データであって、いわゆるＣＬデータである５軸ＮＣ
データＮ₅ を作成する。作成された５軸ＮＣデータＮ₅
は、５軸ＮＣデータＮ₅ を格納するデータベース２６に
格納される。なお、データベース２３、２４、２６は、
それぞれ、ハードディスク等の記憶手段であり、１個の
記憶手段を共用する構成に変更してもよいことはいうま
でもない。

【００３５】ＮＣデータ作成部２２は、コンピュータで
あり、周知のように、中央処理装置（ＣＰＵ）と、この
中央処理装置に接続されるＩ／Ｏポート、システムプロ
グラム等が書き込まれた読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、処理データを一時的に保存等するランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭであり、書き込み読み出しメモリ）、
５軸ＮＣデータＮ₅ を作成するための５軸ＮＣデータ作
成プログラム・図形処理プログラム等のアプリケーショ
ンプログラムが書き込まれた外部メモリ、デジタイザ用
のタブレット３２、マウス３４、キーボード３３及びボ
リュームスイッチ３５等の入力装置、ディスプレイ３
１、図示しないプロッタ・プリンタ等の出力装置を有し
ている。

【００３６】次に、上記実施例の動作を図５及び図６の
５軸ＮＣデータ作成プログラムに係るフローチャートを
参照しながら説明する。なお、特に断らない限り、制御
主体はＮＣデータ作成部２２である。

【００３７】まず、ＮＣデータ作成部２２は、データベ
ース２３から工具データＴｄを取り込む（ステップＳ
１）。この実施例において、工具データＴｄの内容は、
工具１が図３で説明した複合Ｒカッター１であり、中心
角δ＝４５°の円弧５１の半径ＲｃがＲｃ＝３．０Ｒ、
４．０Ｒ、５．０Ｒ、６．０Ｒ、８．０Ｒ、１０．０
Ｒ、１２．０Ｒ、１５．０Ｒの８本分のデータであるこ
とを示すものである。

【００３８】次に、ＮＣデータ作成部２２は、ワーク２
の３次元形状データＷｄを取り込む（ステップＳ２）。
この実施例において、ワーク２は、プレス金型であるの
で、併せて、被プレス成形品の厚みｔをも取り込む。被
プレス成型品の厚みｔは、キーボード３３から入力して
もよい。この実施例では厚みｔ＝０．７ｍｍである。プ
レス金型は、基本的には、下型（ダイス）と上型（ポン
チ）とから構成されるので、例えば、上型の内方湾曲円
弧面を形成する際には、これに対応する下型の外方湾曲
円弧面の半径を被プレス成形品の厚みｔ分だけ大きくし
て考えればよい。

【００３９】ワーク２の形状は、図１に示した通りであ
るが、ここでは、この発明の加工方法の理解を容易にす
るために、円柱の側面を２本の母線で切り取った図７に
示す簡単な構成の湾曲面２１５を基本に説明し、この湾
曲面２１５についての加工方法の説明では、複雑な構成
の図１例の湾曲面１１５に対する加工方法が十分に説明
できない場合にその湾曲面１１５をも参照して説明す
る。

【００４０】湾曲面２１５は、半径Ｒａの円弧２１１、
２１２とこの円弧２１１、２１２の終端２１１ａ、２１
２ａ、２１１ｂ、２１２ｂをそれぞれ結ぶ母線２１３、
２１４とから構成される。また、母線２１３、２１４に
接続された平面２１６、２１７は、それぞれ、円弧２１
１、２１２の終端２１１ａ、２１２ａ、２１１ｂ、２１
２ｂを外方に引き延ばした接線と母線２１３、２１４に
よって形成される平面である。

【００４１】湾曲面２１５の半径（外方湾曲円弧の半
径）Ｒａが読み込まれたとき、複合Ｒカッター１の半径
（内方湾曲円弧の半径）Ｒｃは、Ｒｃ＞Ｒａ（工具半径
の基本選択基準）に選定しなければならない（工具半径
の基本選択基準による工具半径の選定過程：ステップＳ
３）。もし、工具１の半径Ｒｃがワーク２の湾曲面２１
５の半径Ｒａより小さい場合には、ワーク２の削り過
ぎ、いわゆるオーバーカット部ＯＣ（図８中、点々で表
した部分参照）が発生してしまうからである。また、工
具１の半径Ｒｃがワーク２の半径Ｒａに比較して大きす
ぎる場合には、切削乃至研削加工後の加工残高さ（いわ
ゆるカスプハイト）Δｈが大きすぎてしまう場合があ
る。

【００４２】したがって、ワーク２の半径Ｒａに対応し
た適切な半径Ｒｃを有する工具１を設定する必要があ
る。もちろん、ワーク２の半径Ｒａが図１に示した湾曲
面１１５のように母線的方向Ｑで異なる場合には、湾曲
面１１５に係る円弧の最大半径（Ｒａｍａｘとする。）
以上の半径Ｒｃを有する工具１に選定する必要がある。

【００４３】なお、ワーク２の円弧２１１、２１２の中
心角ε（図７参照）は、好ましくは、複合Ｒカッター１
の円弧５１の中心角δ（図３参照）を超える角度、この
実施例では中心角δ＝４５°であるので、中心角εは４
５°から３６０°未満の角度に選択される。

【００４４】図７において、矢印Ｐで示す方向は、工具
１のステップ送り方向であるが、これは、矢印Ｐ方向と
反対の方向でもよく、どちらか一方の方向にステップ送
りすればよい。したがって、矢印Ｐ方向と称する代わり
にステップ送り方向Ｐともいう。また、矢印Ｑで示す方
向は、工具１の加工走査方向（母線的方向）であって、
これは、１回の各加工走査毎に、例えば、１回目の加工
走査は矢印Ｑ方向に行い、ステップ送りされた次の位置
での加工走査は矢印Ｑの反対方向に行い、さらにステッ
プ送りされたその次の位置での加工走査は矢印Ｑ方向に
行う、というように、いわゆるジグザグ送りにしてもよ
く、図７に示す矢印Ｑ方向の一方向にのみに加工走査方
向を限定してもよい。矢印Ｑ方向と称する代わりに加工
走査方向Ｑともいう。以下、矢印Ｐ、Ｑの方向（向き）
は、発明の理解の便宜に応じて、図面により変える場合
がある。

【００４５】なお、ステップ送り中にはワーク２を加工
しないように、矢印Ｐ方向への加工走査終了後、工具１
を工具軸方向に退避させてワーク２との干渉を避け、次
の加工走査開始位置までステップ送りし、当該加工走査
開始位置で工具１をワーク方向に戻すようにすればよ
い。

【００４６】次に、加工残高さΔｈ（図２０、図２１参
照）の設定許容値等に基づく工具１の選択の仕方と工具
１の矢印Ｐ方向（図７参照）へのステップ送り（間欠送
り・不連続送り）回数の設定方法について説明する。な
お、ステップ送り回数がｎ回に設定されると（以下、数
式中ではステップ送り回数をｎと表す。）、工具１の母
線的方向Ｑへの加工移動（走査）回数がｎ＋１回に自動
的に設定される。逆に言えば、工具１の加工走査回数が
ｍ回であるとき（以下、数式中では加工走査回数をｍと
表す。）、ステップ送り回数は、ｎ＝ｍ−１回に自動的
に設定される。

【００４７】そこで、許容しうる加工残高さ（許容加工
残高さ）Δｈｐ（図示していない）の値を入力する（ス
テップＳ４）。この実施例では、例えば、Δｈｐ＝０．
００１を入力するものとする。

【００４８】実際上、以下に例を示すように、ワーク半
径Ｒａ、ワーク中心角ε、工具半径Ｒｃ及び加工走査回
数｛又はステップ送り回数（ｎ＝ｍ−１）｝から加工残
高さΔｈが一意に決定される。そこで、これらのパラメ
ータに基づいて予め計算した加工走査回数設定テーブル
ＣＰＴをＮＣデータ作成部２２の記憶手段に記憶してお
く。加工走査回数設定テーブルＣＰＴの作成方法につい
ては後述する。

【００４９】図９は、ステップ送り回数が１回、言い換
えれば、加工走査回数が２回の場合に発生する加工残高
さΔｈ及び複合Ｒカッター１のワーク２に対する姿勢の
制御の説明等に供される図である。

【００５０】図９に示すように、先ず、ワーク２と実線
で示す複合Ｒカッター１とは、位置（接点）Ｅで工具１
の円弧５１の終端５１ｂとワーク２の円弧２１１の終端
２１１ｂとが接した状態とされ、その状態を保持したま
ま工具１が母線的方向Ｑ（図中、紙面と直交する方向）
に加工走査移動されて、ワーク２に対する１回目の切削
乃至研削加工が行われる。この場合、位置Ｅでは、円弧
５１の終端５１ｂにおける接線ベクトルｔｂと円弧２１
１の終端２１１ｂにおける接線ベクトルｔｂとが一致す
るように工具１が配置される。

【００５１】１回目の加工走査後、工具１は矢印Ｐ方向
（ワーク２の円弧方向）にステップ送りされて、一点鎖
線で示す工具１の位置に配置される。すなわち、位置
（接点）Ｆで工具１の円弧５１の終端５１ａとワーク２
の円弧２１１の終端２１１ａとが接した位置、詳しく
は、円弧５１の終端５１ａにおける接線ベクトルｔａと
円弧２１１の終端２１１ａにおける接線ベクトルｔａと
が一致した位置に工具１が配置される。この位置関係
で、紙面と直交する方向（母線的方向Ｑ）に加工走査移
動されて、ワーク２に対する２回目の、この場合、最後
の切削乃至研削加工が行われる。このように走査したと
き、図９に示すように、ワーク２の円弧２１１の中心角
εの２等分線Ｌ上で最大の加工残高さΔｈが発生する。

【００５２】図１０は、この図９例の加工の場合、言い
換えれば、ステップ送り回数が１回、言い換えれば、加
工走査回数が２回の場合に発生する加工残高さΔｈの説
明に供される図である。なお、図１０において、図９に
示したものと対応するものには同一の符号を付けてその
詳細な説明を省略する。

【００５３】図１０において、符号ＣＣは工具１が実線
の位置にあるときの円弧５１に係る円の中心であり、符
号ＣＴはワーク２の円弧２１１に係る円の中心である。

【００５４】ＸＹ座標で数学的に考えると、次の（１）
式、（２）式、（３）式に示すように、それぞれ、実線
で示す工具１の円弧５１の方程式、中心角εの２等分線
Ｌの方程式及びワーク２の円弧２１１の方程式が得られ
る。

【００５５】実線で示す工具１の円弧５１の方程式 ｛ｘ＋（Ｒｃ−Ｒａ）｝² ＋ｙ² ＝Ｒｃ² …（１） 中心角εの２等分線Ｌの方程式 ｙ＝｛ｔａｎ（ε／２）｝・ｘ …（２） ワーク２の円弧２１１の方程式 ｘ² ＋ｙ² ＝Ｒａ² …（３） ここで、加工残高さΔｈは、円弧２１１と２等分線Ｌと
の交点の座標Ｊと、円弧５１と２等分線Ｌとの交点の座
標Ｋ間の距離である。

【００５６】交点座標Ｊは、（３）式と（２）式により
求められる。交点座標Ｋは（１）式と（２）式により求
められる。よって、座標Ｊと座標Ｋ間の距離、すなわ
ち、加工残高さΔｈを求めることができる。

【００５７】図１０例では、ステップ送り回数が１回、
すなわち、加工走査回数が２回の場合の加工残高さΔｈ
を求める場合について説明しているが、ステップ送り回
数がｎ回（加工走査回数がｎ＋１回）の場合にも、同様
に、隣り合う加工走査線の接点ＥとＦとのなす角を中心
角εとおくことにより加工残高さΔｈを求めることがで
きる。

【００５８】このような考察のもとに、予め、コンピュ
ータで計算した加工残高さΔｈと加工走査回数｛又はス
テップ送り回数（ｎ＝ｍ−１）｝の関係を他のパラメー
タ、すなわち、ワーク半径Ｒａ、ワーク中心角ε、工具
半径Ｒｃとともに、図１１に示す。

【００５９】図１１は加工走査回数設定テーブルＣＰＴ
の一部を示す図である。

【００６０】例えば、ワーク２の円弧２１１の半径Ｒａ
がＲａ＝４、ワーク２の中心角εがε＝４５°、許容加
工残高さΔｈｐがΔｈｐ＝０．０１の精度と設定された
とき、図１１の加工走査回数設定テーブルＣＰＴ中の数
値にアンダーラインをした箇所で示すように、複合Ｒカ
ッター１の円弧５１の半径ＲｃはＲｃ＝５のものが自動
的に選択され、かつ加工走査回数（ステップ送り回数
が、ｎ＝ｍ−１）がｍ＝ｎ＋１＝４に自動的に設定され
ることが理解される（ステップＳ５）。

【００６１】ここで、許容加工残高さΔｈｐ等に基づ
き、加工走査回数設定テーブルＣＰＴを参照して設定さ
れた加工走査回数が３回（ステップ送り回数が２回）の
場合、及び４回（同３回）の場合のステップ送り位置
（各加工走査開始位置）の決定について説明する。

【００６２】図１２は、加工走査回数が３回（ステップ
送り回数が２回）の場合の説明に供される図である。こ
の場合、まず、ワーク２の外方湾曲円弧２１１の一方の
終端２１１ｂと実線で示す工具１の内方湾曲円弧５１の
工具先端１ｂ側の終端５１ｂとが接点Ｅで各接線ベクト
ルが一致するように配する。この位置関係で工具１を母
線的方向（紙面と直交する方向）Ｑに移動してワーク２
の部分湾曲面２１５ａ（図１３参照）を加工する。この
ように複合Ｒカッター１では、加工面に対して面加工を
行うことができる。

【００６３】次に、ワーク２の円弧２１１の中央部２１
１ｃ（中心角εの２等分線Ｌと円弧２１１との交点）と
工具１の円弧５１の中央部５１ｃ｛円弧５１と中心角δ
（図３参照）の２等分線Ｌとの交点｝とが接点Ｇｃで各
法線ベクトルが一致する位置関係まで工具１を矢印Ｐ方
向にステップ送りする。その位置関係、すなわち、一点
鎖線で示す工具１とワーク２との位置関係で工具１を母
線的方向Ｑに移動して部分湾曲面２１５ａに隣接する中
央の部分湾曲面２１５ｂ（図１３参照）を加工する。

【００６４】最後に、二点鎖線で示す工具１のように、
ワーク２の円弧２１１の他方の終端２１１ａと工具１の
円弧５１の工具外側（外側Ｒ部材５３側）の円弧５１の
終端５１ａとが接点Ｆで各接線ベクトルが一致する位置
関係までステップ送りし、その位置関係で工具１を母線
的方向Ｑに移動して中央の部分湾曲面２１５ｂに隣接す
る残りの部分湾曲面２１５ｃ（図１３参照）を加工す
る。これにより、ワーク２の湾曲面２１５の全てが加工
される。この場合、加工後の部分湾曲面２１５ａと部分
湾曲面２１５ｂとが接する部分及び部分湾曲面２１５ｂ
と部分湾曲面２１５ｃとが接する部分で加工残Δｈ（図
示していない）が発生する。同様に、図１４は、加工走
査回数が４回（ステップ送り回数が３回）の場合の説明
に供される図である。この場合、ワーク２の円弧２１１
の終端２１１ｂと工具１の円弧５１の終端５１ｂとが接
点Ｅで各接線ベクトルが一致する位置関係で工具１を母
線的方向Ｑに移動して部分湾曲面を形成する。次に、ワ
ーク２の円弧２１１の３等分点２１１ｄと工具１の円弧
５１の３等分点５１ｄ、ワーク２の円弧２１１の他の３
等分点２１１ｅと工具１の円弧５１の他の３等分点５１
ｅとが順次接点Ｇ１、Ｇ２ でそれぞれの法線ベクトル
が一致するようにステップ送りし、ステップ送りした各
位置関係で母線的方向Ｑに移動して順次部分湾曲面を加
工し、さらに、ワーク２の円弧２１１の終端２１１ａと
工具１の円弧５１の終端５１ａとが接点Ｆで各接線ベク
トルが一致する位置関係までステップ送りし、その位置
関係で工具１を母線的方向Ｑに移動させて最後の部分湾
曲面を加工することで、湾曲面２１５の全面を加工する
ようにする。

【００６５】図１２及び図１４から理解されるように、
接点Ｇ_C 、Ｇ₁ 、Ｇ₂ 等の位置は、ワーク２の円弧２１
１の中心角をεとし、ステップ送り回数をｎ（加工走査
回数をｍ）とするとき、ε／ｎ＝ε／（ｍ−１）毎に設
定すればよいことになる。

【００６６】ステップＳ５で決定された円弧方向Ｐへの
ステップ送り回数が３回、母線的方向Ｑへの加工走査回
数が４回であるものと仮定して、次に、母線的方向Ｑで
半径Ｒａが変化する図１に示した湾曲面１１５を有する
ワーク２に対する５軸ＮＣ加工データである工具軌跡デ
ータ、言い換えれば、複合Ｒカッター１の先端１ｂの軌
跡データを求める過程について説明する。なお複合Ｒカ
ッター１の先端１ｂの軌跡データは、先端位置（先端位
置データともいう。）ＳＰと複合Ｒカッター１の傾斜角
度（傾斜角度位置データという。）ＳＡとからなる。先
端位置ＳＰと傾斜角度ＳＡとを合わせて先端位置ベクト
ルＳＶという。先端位置ベクトルＳＶ（図示していな
い）は、ＳＶ＝ＳＶ（ＳＰ，ＳＡ）で表されるものとす
る。

【００６７】この場合、まず、図１５に示すように、母
線的線（以下、走査線ともいう。）１１４の３次元位置
データを読み込む（ステップＳ６）。そして、この走査
線１１４を、走査線方向である母線的方向Ｑにおいて複
数に分割する（ステップＳ７）。この分割は、等分割で
もよく、走査線１１４の方向の微分係数が所定以上変わ
る毎等の許容差、あるいは、適当な他のパラメータに基
づいて行う。この分割点毎に複合Ｒカッター１の先端位
置ＳＰ及び傾斜角度ＳＡを変更して、湾曲面１１５に対
応した加工ができるようにするためである。ここでは、
走査線１１４上の分割点Ｐａを便宜上、点Ｐａ＝Ｐａ₀
〜Ｐａ₉₉までの１００点とする。

【００６８】そこで、まず、点Ｐａ₀ においての先端位
置ベクトルＳＶ０を求めるために、Ｐａ→Ｐａ₀ とおく
（ステップＳ８）。

【００６９】次に、点Ｐａ₀ で円弧１１１の接線ベクト
ル３０１（図１６参照）を算出する（ステップＳ９）。

【００７０】次いで、図９を参照して説明したように、
点Ｐａ₀ での接線ベクトル３０１に工具１の終端５１ｂ
を合わせ、かつ円弧５１の接線ベクトルを接線ベクトル
３０１に合わせる（ステップＳ１０）。

【００７１】この状態において、複合Ｒカッター１の先
端位置ベクトルＳＶを算出する（ステップＳ１１）。こ
の算出方法については、後述する。

【００７２】次いで、点Ｐａを次の点Ｐａ→Ｐ_a+1 （こ
の場合、Ｐａ₁ ）として（ステップＳ１１）、点Ｐ_a+1
がＰａ₉₉になるまで（ステップＳ１２）、各点Ｐａにお
ける先端位置ベクトルＳＶを算出する（ステップＳ９〜
ステップＳ１３）。

【００７３】走査線１１４に関して算出したこれらの先
端位置ベクトルＳＶを結合したものが、走査線１１４に
係る複合Ｒカッター１の工具軌跡データになる。

【００７４】次に、走査線１５１に係る複合Ｒカッター
１の工具軌跡データを求める（ステップＳ１３）。この
場合には、上述のステップＳ９における処理を、図１４
を参照して説明したように、円弧１１１の３等分点にお
ける法線ベクトル３０２（図１６をも参照）を求める処
理に変え、上述のステップＳ１０における処理を、求め
た円弧１１１の３等分点における法線ベクトルと複合Ｒ
カッター１の円弧５１の３等分点における法線ベクトル
とを合わせる処理に変えて、先端位置ベクトルＳＶを算
出すればよい（ステップＳ１４）。このようにして走査
線１５１に係る複合Ｒカッター１の工具軌跡データを求
めることができる。

【００７５】走査線１５２に係る工具軌跡データの作成
は走査線１５１に係る工具軌跡データの作成過程と同様
に法線ベクトル３０３（図１６参照）に基づく処理を行
えばよい（ステップＳ１４）。

【００７６】走査線１１３に係る工具軌跡データの作成
は走査線１１４に係る工具軌跡データの作成過程と同様
に接線ベクトル３０４（図１６参照）に基づく処理を行
えばよい（ステップＳ１５）。

【００７７】一般的に、ワークの外方湾曲円弧の両終端
側の走査線に係る工具軌跡データを求める際には、ワー
クと工具の接線ベクトルに基づく処理を行い、ワークの
円弧方向の分割点を通る走査線に係る工具軌跡データを
求める際には、ワークと工具の法線ベクトルに基づく処
理を行えばよい。

【００７８】図１７は、先端位置ベクトルＳＶ（図示し
ていない）の算出方法の説明に供される図である。

【００７９】接点Ｇ₂ で工具１とワーク２の各法線ベク
トルが一致した状態で接している場合に、工具１の先端
１ｂの位置ＳＰを求めることを考える。

【００８０】接点Ｇ₂ の座標は、例えば、走査線１５２
（図１６参照）上の座標であるからこれはワーク２と工
具１との分割点における法線ベクトルを合わせることに
よりすでに求められている。そうすると、先端１ｂの位
置ＳＰの座標は、先端１ｂから分割線Ｌに対して垂線を
引いたときの分割線Ｌ上の長さｄｙと垂線の長さｄｘ分
だけ接点Ｇ₂ の位置からオフセットした位置とすればよ
いことが分かる。また、工具１に係る傾斜角度ＳＡは、
工具１の軸線１_CLと分割線Ｌとのなす角度である。 図
１７において、まず、以下の（４）式〜（７）式が成り
立つことが容易に理解される。

【００８１】 ｃｙ＝（Ｒｔ＋Ｒｃ）ｓｉｎω₁ −Ｒｔ …（４） ｃｘ＝（Ｒｔ＋Ｒｃ）ｃｏｓω₁ …（５） ω＝ａｒｃｔａｎ（ｃｘ／ｃｙ） …（６） ｃｄ＝（ｃｘ² ＋ｃｙ² ） …（７） ステップ送り回数をｎ回とすると、接点Ｇ₂ に関して傾
斜角度ＳＡの錯角ｄａは（８）式で求められる。

【００８２】 ｄａ＝（９０−ω₁ ）／ｎ …（８） したがって、オフセットさせるべき長さｄｘ、ｄｙは、
それぞれ、（９）式及び（１０）式で求めることができ
る。

【００８３】 ｄｘ＝ｃｄ・ｓｉｎ（ω−ｄａ） …（９） ｄｙ＝Ｒｃ−ｃｄ・ｃｏｓ（ω−ｄａ） …（１０） ＳＡ＝ｄａであることはいうまでもない。

【００８４】同様にして、他の接点Ｇ₁ 、Ｅ、Ｆについ
てもオフセットさせるべき長さｄｘ、ｄｙと傾斜角度Ｓ
Ａを求めることができる。

【００８５】このようにして、母線的方向Ｑ上の各分割
点Ｐａ₀ 、Ｐａ₁ 、…、Ｐａ₉₉における工具１の先端１
ｂの座標Ｄｐを求め、これらを連結したデータを保存す
ることで、走査線毎の工具軌跡データが作成され、これ
らが５軸ＮＣデータＮ₅ としてデータベース２６に格納
される。作成された５軸ＮＣデータＮ₅ を図２に示した
５軸のヘッド１１を有する５軸ＮＣ工作機械を構成する
演算制御部（図示していない）に供給することで、その
５軸ＮＣ工作機械を構成するサーボ機構（図示していな
い）が動作し、送り機構（図示していない）を介して５
軸のヘッド１１が所望の動作、例えば、プレス金型の外
方湾曲円弧からなる湾曲面を部分湾曲面毎に切削乃至研
削することができる。

【００８６】なお、５軸ＮＣ工作機械を構成する演算制
御部に５軸ＮＣデータＮ₅ を供給する前に、ＮＣデータ
作成システム２１において、５軸ＮＣデータＮ₅ に基づ
く工具１の先端位置ベクトル軌跡を図形処理し、ワーク
２とともにディスプレイ３１上に表示させることで、ワ
ーク２を実際に研削乃至切削する前にシミュレーション
を行うようにすることも可能である。当該シミュレーシ
ョンにより先端位置１ｂの軌跡を修正するようにしても
よい。

【００８７】このように、上述の実施例によれば、複合
Ｒカッター１で湾曲面１１５を有するワーク２を加工す
る際の工具軌跡データを容易に作成することができる。
言い換えれば、５軸ＮＣ工作機械用の５軸ＮＣデータＮ
₅ を容易に作成することができる。また、部分湾曲面毎
に加工が行えるので、加工時間の短縮化が図れ、かつ加
工面の面精度を向上でき、その上、作業者による仕上げ
手作業の負担を大幅に軽減することができる。

【００８８】なお、この発明は上述の実施例に限らず、
この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り
うることは勿論である。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ワークの外方湾曲面を、この外方湾曲面の円弧の半
径より半径の大きい円弧の内方湾曲面を有する回転加工
工具で切削乃至研削（荒削りから研磨までを含む。）す
る際、ワークの円弧方向の設定許容加工残高さとワーク
の外方湾曲円弧の長さと工具の内方湾曲円弧の長さとか
らワークの母線的方向への移動加工回数（ワークの外方
湾曲円弧方向へのステップ送り回数＋１回）を決定し、
決定した母線的方向への移動加工回数によりワークを加
工するようにしている。ワークを加工する際の適切かつ
重要な指標である加工残高さとの関係で加工走査回数
（ステップ送り回数）を決定しているので、加工時間・
加工精度等、加工結果の見通しのよい加工方法が達成で
きるという効果が得られる。

【００９０】また、この発明によれば、ワークの一方の
円弧終端に工具の一方の円弧終端を合わせた状態で母線
的方向へ工具を移動して部分湾曲面の加工を行い、次
に、ワークの円弧をステップ送り回数で除した円弧上の
等分点と工具の円弧をステップ送り回数で除した円弧上
の等分点とを順次合わせるように円弧方向にステップ送
りし、各ステップ送り毎に母線的方向へ工具を移動して
順次隣り合う部分湾曲面の加工を行い、最後に、ワーク
の他方の円弧終端と工具の他方の円弧終端とを合わせた
状態で母線的方向へ工具を移動してワークの全湾曲面を
加工するようにしている。

【００９１】この場合、ワーク外方湾曲面を、回転する
工具の内方湾曲面、すなわち、周速の速い面で切削乃至
研削することが可能となるので、加工面精度を上げるこ
とができるという効果が達成される。加工を面毎に行っ
ているので、加工時間を短くすることができるという効
果も併せて達成される。

【００９２】また、この発明によれば、ワークの外方湾
曲面の母線的方向に凹凸（接線の傾きが連続的に変わる
程度の凹凸）があるとき、すなわち、母線的線が直線で
はなく滑らかな曲線であるとき、あるいは直線であって
も隣り合う母線的方向が平行線とはならないとき（母線
的方向への移動中に軸を旋回する必要があるとき）等に
工具の各母線的方向への移動経路を求める際、前記ワー
クの前記各母線的方向の長さを所定長さ毎に分割し、各
分割点における前記工具と前記ワークとの前記接する位
置関係から前記工具の先端位置を求め、求めた前記工具
の前記各分割点における前記先端位置を連続的に接続し
た経路にしている。

【００９３】このようにすれば、母線的方向への移動が
５軸ＮＣ工作機械の旋回を伴う移動であっても、加工経
路、すなわち、５軸ＮＣデータを、自動的に、したがっ
て、容易に作成することができるという効果が達成され
る。

【００９４】この発明は、自動車等の滑らかな湾曲面を
有する外板を製作するためのプレス金型（ワーク）の作
成に適用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】５軸ＮＣ工作機械で加工される湾曲面を有する
ワークの説明に供される図である。

【図２】この発明が適用される５軸ＮＣ工作機械のヘッ
ドを含む部分の構成を示す斜視図である。

【図３】図２例の５軸ＮＣ工作機械に装着される複合Ｒ
カッターの構成を示す図である。

【図４】この発明の一実施例に係る５軸ＮＣデータシス
テムの構成を示すブロック図である。

【図５】図４中のＮＣデータ作成部で主に行われる処理
を表すフローチャート（１／２）である。

【図６】図４中のＮＣデータ作成部で主に行われる処理
を表すフローチャート（２／２）である。

【図７】実施例の動作説明に供される湾曲面を示す図で
ある。

【図８】複合Ｒカッターによるワークに対するオーバー
カットの説明に供される図である。

【図９】複合Ｒカッターを１回ステップ送りしてワーク
を紙面と直交する方向に加工する動作の説明に供される
図である。

【図１０】図９例の場合における加工残高さの説明に供
される図である。

【図１１】ＮＣデータ作成部のメモリに設定される加工
走査回数設定テーブルの例を示す図である。

【図１２】複合Ｒカッターを２回ステップ送りしてワー
クを紙面と直交する方向に加工する動作の説明に供され
る図である。

【図１３】図１２例の場合における部分湾曲面の加工順
序の説明に供される図である。

【図１４】複合Ｒカッターを２回ステップ送りしてワー
クを紙面と直交する方向に加工する動作の説明に供され
る図である。

【図１５】母線的線の分割の説明に供される図である。

【図１６】湾曲面上の接線ベクトルと法線ベクトル等の
説明に供される図である。

【図１７】ワークと工具の接点位置座標から工具の先端
座標を算出する説明に供される図である。

【図１８】ワークを３軸ＮＣ工作機械のボールエンドミ
ルで加工する際の説明に供される図である。

【図１９】ワークを従来の技術が適用された５軸ＮＣ工
作機械のボールエンドミルで加工する際の説明に供され
る図である。

【図２０】図１８例の３軸ＮＣ工作機械によりワークを
加工した場合における加工残等の説明に供される図であ
る。

【図２１】図１９例の５軸ＮＣ工作機械によりワークを
加工した場合における加工残等の説明に供される図であ
る。

【符号の説明】

１…工具（複合Ｒカッター） ２…ワーク １１…ヘッド ２１…ＮＣデー
タ作成システム ２２…ＮＣデータ作成部 １１５、２１５
…湾曲面 ε…ワークの凸円弧部の中心角 δ…工具の凹円
弧部の中心角 Δｈ…加工残高さ ＣＰＴ…加工走
査回数設定テーブル Ｎ₅ …５軸ＮＣデータ Ｐ…円弧方向
（ステップ送り方向） Ｑ…母線的方向 Ｒａ…ワークの
凸円弧部の半径 Ｒｃ…工具の凹円弧部の半径

フロントページの続き (72)発明者 矢島 幸雄 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小石 俊夫 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダ エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−96447（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−266429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 15/00 - 15/28 G05B 19/18 - 19/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内方に湾曲する円弧形状の切刃を有する回
   転加工工具によりワークの外方に湾曲する面を切削乃至
   研削する際、前記工具を前記ワークの母線的方向に移動
   して部分湾曲面を加工し、次いで、前記工具を前記母線
   的方向に略直交する円弧方向にステップ送りし、そのス
   テップ送りした位置で再び前記工具を前記母線的方向に
   移動して前記部分湾曲面に隣接する部分湾曲面を加工
   し、これらの工程を繰り返して前記ワークの外方湾曲面
   全面を加工するようにした５軸ＮＣ工作機械による加工
   方法において、 前記工具の前記内方湾曲円弧の半径が、前記ワークの前
   記外方湾曲円弧の半径以上となる工具を選択する過程
   と、 前記ワークの前記外方湾曲円弧の長さと前記工具の前記
   内方湾曲円弧の長さと前記ワークの前記円弧方向の許容
   加工残高さとに基づいて、前記ステップ送り回数を決定
   する過程と、 前記決定したステップ送り回数で前記ワークを加工する
   加工過程とからなることを特徴とする５軸ＮＣ工作機械
   による加工方法。
2. 【請求項２】前記加工過程は、決定したステップ送り回
   数が１回のときには、まず、前記ワークの前記外方湾曲
   円弧の一方の終端部と前記工具の前記内方湾曲円弧の工
   具外側終端部とが接する位置関係で前記工具を前記母線
   的方向に移動させて部分湾曲面を加工し、次に、前記ワ
   ークの前記内方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の内
   方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置関係まで
   ステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的
   方向に移動して残りの部分湾曲面を加工することで外方
   湾曲面全面を加工し、 決定したステップ送り回数が２回のときには、まず、前
   記ワークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具
   の前記内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関
   係で前記工具を前記母線的方向に移動して部分湾曲面を
   加工し、次に、前記ワークの前記外方湾曲円弧の中央部
   と前記工具の前記内方湾曲円弧の中央部とが接する位置
   関係までステップ送りし、その位置関係で前記工具を前
   記母線的方向に移動させて中央の部分湾曲面を加工し、
   さらに、前記ワークの外方湾曲円弧の他方の終端部と前
   記工具の前記内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接す
   る位置関係までステップ送りし、その位置関係で前記工
   具を前記母線的方向に移動して残りの部分湾曲面を加工
   することで外方湾曲面全面を加工し、 決定したステップ送り回数が３回以上のときには、ま
   ず、前記ワークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前
   記工具の内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置
   関係で前記工具を前記母線的方向に移動させて部分湾曲
   面を加工し、次に、前記ワークの前記外方湾曲円弧を前
   記ステップ送り回数で除した前記外方湾曲円弧上の等分
   点と前記工具の内方湾曲円弧を前記ステップ送り回数で
   除した前記内方湾曲円弧上の等分点とが順次接する位置
   関係まで順次ステップ送りし、ステップ送りした各位置
   関係で前記工具を母線的方向に移動させて順次部分湾曲
   面を加工し、さらに、前記ワークの前記外方湾曲円弧の
   他方の終端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具先端側終
   端部とが接する位置関係までステップ送りし、その位置
   関係で前記工具を前記母線的方向に移動させて最後の部
   分湾曲面を加工することで外方湾曲面全面を加工するこ
   とを特徴とする請求項１記載の５軸ＮＣ工作機械による
   加工方法。
3. 【請求項３】前記加工過程は、決定したステップ送り回
   数が１回のときには、まず、前記ワークの前記外方湾曲
   円弧の一方の終端部と前記工具の前記内方湾曲円弧の工
   具先端側終端部とが接する位置関係で前記工具を前記母
   線的方向に移動させて部分湾曲面を加工し、次に、前記
   ワークの前記内方湾曲円弧の他方の終端部と前記工具の
   内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接する位置関係まで
   ステップ送りし、その位置関係で前記工具を前記母線的
   方向に移動して残りの部分湾曲面を加工することで外方
   湾曲面全面を加工し、 決定したステップ送り回数が２回のときには、まず、前
   記ワークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前記工具
   の前記内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位置
   関係で前記工具を前記母線的方向に移動して部分湾曲面
   を加工し、次に、前記ワークの前記外方湾曲円弧の中央
   部と前記工具の前記内方湾曲円弧の中央部とが接する位
   置関係までステップ送りし、その位置関係で前記工具を
   前記母線的方向に移動させて中央の部分湾曲面を加工
   し、さらに、前記ワークの外方湾曲円弧の他方の終端部
   と前記工具の前記内方湾曲円弧の工具外側終端部とが接
   する位置関係までステップ送りし、その位置関係で前記
   工具を前記母線的方向に移動して残りの部分湾曲面を加
   工することで外方湾曲面全面を加工し、 決定したステップ送り回数が３回以上のときには、ま
   ず、前記ワークの前記外方湾曲円弧の一方の終端部と前
   記工具の内方湾曲円弧の工具先端側終端部とが接する位
   置関係で前記工具を前記母線的方向に移動させて部分湾
   曲面を加工し、次に、前記ワークの前記外方湾曲円弧を
   前記ステップ送り回数で除した前記外方湾曲円弧上の等
   分点と前記工具の内方湾曲円弧を前記ステップ送り回数
   で除した前記内方湾曲円弧上の等分点とが順次接する位
   置関係まで順次ステップ送りし、ステップ送りした各位
   置関係で前記工具を母線的方向に移動させて順次部分湾
   曲面を加工し、さらに、前記ワークの前記外方湾曲円弧
   の他方の終端部と前記工具の内方湾曲円弧の工具外側終
   端部とが接する位置関係までステップ送りし、その位置
   関係で前記工具を前記母線的方向に移動させて最後の部
   分湾曲面を加工することで外方湾曲面全面を加工するこ
   とを特徴とする請求項１記載の５軸ＮＣ工作機械による
   加工方法。
4. 【請求項４】前記工具の前記各母線的方向への移動経路
   は、前記ワークの前記各母線的方向の長さを所定長さ毎
   に分割し、各分割点における前記工具と前記ワークとの
   前記接する位置関係から前記工具の先端位置を求め、求
   めた前記各分割点における前記工具の先端位置を連続的
   に接続した経路とすることを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１項に記載の５軸ＮＣ工作機械による加工方
   法。