CN115921913A

CN115921913A - 工件的车削加工方法及机床、存储加工程序的计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN115921913A
Application number: CN202211199648.7A
Authority: CN
Inventors: 藤濑宪则
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-04-07
Also published as: JP2023053762A; DE102022210231A1; US20230103408A1

Abstract

本发明提供工件的车削加工方法及机床、存储加工程序的计算机可读存储介质，以廉价的结构，即使是横切削刃也能够抑制边界磨损。CNC车床通过使刀具(5)在工件(3)的旋转轴方向和径向上、且向不与工件(3)的最终加工面(31)平行的规定的倾斜方向(A)进行进给动作，从而以横切削刃(52)的直线部与倾斜方向(A)所成的角度即切入角α小于90°的方式进行车削加工。

Description

工件的车削加工方法及机床、存储加工程序的计算机可读存储介质

技术领域

本公开涉及通过机床对工件进行车削加工的方法、能够执行该方法的机床以及存储加工程序的计算机可读存储介质。

背景技术

在对SUS、钛合金、耐热合金等工件进行车削的情况下，存在因产生边界磨损而使刀具寿命缩短的问题。作为其对策，如非专利文献1所公开的那样，已知减小刀片的切入角(例如小于90°)是有效的。

但是，在对包含小径部和大径部的阶梯形状的工件进行车削加工的情况下，若切入角小，则在与小径部相连的大径部的端面附近产生刀片与工件的干涉，因此产生切削残余。因此，需要用其他刀具加工切削残余，刀具根数增加，加工时间也变长。

因此，在专利文献1、2中公开了通过变更刀具的进给量而使边界部移动来抑制边界磨损的加工方法。另外，在专利文献3中公开了如下的加工方法：使安装有圆刀的刀具主轴绕B轴旋转而依次变更切削刃位置，由此能够进行连续加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-19701号公报

专利文献2：日本特开2003-71601号公报

专利文献3：日本特开2006-68874号公报

非专利文献

非专利文献1：第342次讲习会“需求提高！难加工材料(超合金/陶瓷/复合材料)的先进加工技术下单(アラカルト)”、文本第6～7页、“飞机喷气发动机部件的高速/高性能切削刀具”、平成22年6月10日、社团法人精密加工学会

发明内容

所要解决的课题

但是，在专利文献1、2的加工方法中，由于切口恒定，因此存在无法抑制横切削刃的边界磨损的问题。在专利文献3的加工方法的情况下，需要用于使刀具绕B轴旋转的机构，存在机床变得昂贵的课题。

因此，本公开的目的在于提供一种以廉价的结构，即使是横切削刃也能够抑制边界磨损的工件的车削加工方法及机床、存储加工程序的计算机可读存储介质。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本公开的第一结构是工件的车削加工方法，其是在机床中使工件旋转的同时使刀具在工件的旋转轴方向和/或径向上进行进给动作而对工件进行车削加工的方法，该刀具具有在横切削刃上包含直线部的刀片，其特征在于，通过使所述刀具在所述旋转轴方向和径向上、且向不与工件的最终加工面平行的规定的倾斜方向进行进给动作，从而以所述横切削刃的直线部与所述倾斜方向所成的角度即切入角小于90°的方式进行车削加工。

本公开的第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述刀具具有相对于所述旋转轴方向的平行方向或垂直方向与所述横切削刃的直线部所成的角度为直角或钝角的所述刀片。

本公开的第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，所述倾斜方向的角度是根据工件的最终加工面的形状和所述刀片的形状来确定的。

本公开的第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，使所述机床自动生成基于所确定的所述倾斜方向的角度的加工程序，按照所述加工程序进行车削加工。

本公开的第一结构的另一方式的特征在于，在上述结构中，在从加工开始到加工结束为止的一系列的加工工序的一部分中包含向所述倾斜方向的进给动作。

为了实现上述目的，本公开的第二结构是一种机床，其特征在于，能够执行第一结构的任一方式所述的工件的车削加工方法。

为了实现上述目的，本公开的第三结构是一种存储加工程序的计算机可读存储介质，该加工程序用于使机床的控制装置执行第一结构所述的工件的车削加工方法，其中，该机床的控制装置能够在使工件旋转的同时使刀具在工件的旋转轴方向和/或径向上进行进给动作而对工件进行车削加工，该刀具具有在横切削刃上包含直线部的刀片。

发明效果

根据本公开，通过倾斜加工来模拟地减小切入角，由此即使是横切削刃也能够抑制边界磨损。另外，由于不需要绕刀具的旋转轴的回转机构等，因此能够以廉价的结构抑制边界磨损。

附图说明

图1是表示基于CNC车床的车削加工的结构的说明图。

图2的(A)、(B)是车削加工方法的说明图。

图3的(A)、(B)是倾斜加工部分的放大图。

图4是加工程序生成方法的流程图。

图5是工件形状不同的情况下的车削加工方法的说明图。

图6是工件形状不同的情况下的车削加工方法的说明图。

图7是刀片形状不同的情况下的车削加工方法的说明图。

图8是表示以往的车削加工方法的一例的说明图。

符号说明

1··CNC车床、2··卡盘、3，3A，3B··工件、4··刀架、5··刀具、6··NC装置、7··存储部、8··运算部、9··程序生成部、10··程序解释部、11··机械动作控制部、30··加工路径、31··最终加工面、32··最终加工前的加工面、33··切削残余、34··锥形部、51··刀片、52··横切削刃、101··开始时的加工部、102··中间部的加工部、103··结束时的加工部、201··倾斜角度、α，β··切入角。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。

图1是表示利用作为机床的一例的CNC车床进行的车削加工的结构的概略图。CNC车床1具有用于将工件3保持于旋转驱动的主轴的卡盘2。刀具(车刀等)5在末端具备刀片51而固定于刀架4，由NC装置6控制。刀片51形成为横切削刃52(主切削刃)呈直线状的菱形。

NC装置6具有：存储部7，其存储产品形状和刀具形状；运算部8，其根据产品形状和刀具形状计算倾斜加工的角度；程序生成部9，其生成加工程序；程序解释部10，其解释加工程序；以及机械动作控制部11，其控制机械。

图2是工件3的车削加工方法的示意图。在通过车削加工来抑制横切削刃52的边界磨损的情况下，如图8所示，使用具有切入角(横切削刃52与工件3的旋转轴方向所成的角度)α小的(锐角)刀片51的刀具5，如加工路径30那样进行进给动作来进行加工，由此能够进行抑制。但是，若是带阶梯形状的工件3，则产生图8所示那样的切削残余33，因此需要利用切入角α为直角或钝角的其他刀具对切削残余33进行加工。因此，存在刀具个数的增加、加工时间变长的课题。

因此，如图2的(A)所示，在加工部102中，向相对于工件3的最终加工面31倾斜的A方向进行进给动作(可以是往复动作，也可以是向一个方向的反复动作)来进行加工。通过该倾斜加工，相对于A方向的切入角α模拟地变小至小于90°，能够抑制边界磨损。

在该情况下，也可以如图2的(A)那样对加工部102的整个区域进行倾斜加工。另外，如图2的(B)所示，也可以在一系列的加工工序中，设为对中间部的加工部102进行倾斜加工，设为对成为其两端的开始时的加工部101以及结束时的加工部103进行向与工件3的最终加工面31平行的B方向切削的加工(平行加工)。

这样，如果在从加工开始到加工结束为止的一系列的加工工序的一部分中包含向倾斜方向的进给动作，则分开使用倾斜加工和平行加工，能够进行考虑了加工时间和基于边界磨损的刀具寿命这两者的平衡良好的加工。特别是，结束时的加工部103也能够使用相同的刀具5进行车削，因此能够利用1根刀具5不产生切削残余地完成加工。

图3是倾斜加工的放大图。如图3的(B)所示，在利用切入角β大的刀片51对最终加工前的加工面32在Z轴方向上平行加工的情况下，切入角β为90°以上，产生边界磨损。但是，如图3的(A)所示，通过以成为从Z轴方向以倾斜角度(倾斜方向的角度)201倾斜的加工面32的方式进行倾斜加工，相对于加工面32的切入角α模拟地小于90°。因此，抑制了边界磨损。

图4是NC装置6的加工程序的生成方法的流程图。在步骤(以下记为“S”)1中，通过操作员的输入等获取产品形状并存储于存储部7。在S2中，通过操作者的输入等获取刀具形状(刀片51的形状)并存储于存储部7。在S3中，运算部8根据在S1和S2中获取的数据计算倾斜加工的角度(倾斜角度201)。在S4中，程序生成部9根据在S3中计算出的倾斜角度201生成加工程序。

因此，机械动作控制部11基于由程序解释部10解释的加工程序来控制刀具5，进行工件3的车削加工。

这样，如果根据工件的最终加工面的形状和刀具的刀片51的形状来确定倾斜角度201，则能够削减操作员确定倾斜角度201的工夫。

另外，若自动生成基于所确定的倾斜角度201的加工程序，并按照加工程序进行车削加工，则能够削减加工程序的制作所花费的时间以及劳力。

这样，上述方式的车削加工方法及CNC车床1、加工程序通过使刀具5在工件3的旋转轴方向和径向上、且向不与工件3的最终加工面31平行的规定的倾斜方向A进行进给动作，从而以横切削刃52的直线部与倾斜方向A所成的角度即切入角α小于90°的方式进行车削加工。

根据该结构，通过倾斜加工来模拟地减小切入角α，由此即使是横切削刃52也能够抑制边界磨损。另外，由于不需要绕刀具的旋转轴的回转机构等，因此能够以廉价的结构抑制边界磨损。

特别是在此，使用具有相对于与工件的旋转轴方向平行的方向切入角β为钝角或直角的刀片51的刀具5进行倾斜加工，因此不会产生工件的大径部的垂直端面部的切削残余，能够利用1根刀具5进行车削加工。因此，能够缩短刀具个数的增加、刀具更换所需的时间。

此外，在上述方式中，例示了最终加工面与旋转轴方向平行的工件，但本公开不限于此。

例如，如图5所示，对于具有与旋转轴方向倾斜的锥形部34的工件3A，若也对于双点划线所示的最终加工面31进行倾斜加工，则切入角α比与最终加工面31平行地加工的情况下的切入角β小。

另外，如图6所示，在最终加工面31与旋转轴方向成直角的工件3B中，在将刀具5与工件的旋转轴方向平行地安装而进行进给动作的情况下，若对于最终加工面31进行倾斜加工，则切入角α也比与最终加工面31平行地加工的情况下的切入角β小。

另一方面，在上述方式中，例示了在使刀具与工件的旋转轴方向平行地进行进给动作的情况下切入角为钝角的刀片，但如图7所示地，具有即使与工件3的最终加工面31平行地进行进给动作，切入角β也为锐角的刀片51的刀具5的情况下，若对于最终加工面31进行倾斜加工，则切入角α也比与最终加工面31平行地进行加工的情况下的切入角β小。

另外，在上述方式中，自动生成包含倾斜加工的加工程序，但也可以针对每个刀具形状预先通过实验等求出难以产生边界磨损的倾斜角度，每次都采用该倾斜角度的值。

并且，在计算倾斜角度时，也可以增加加工时间、加工的循环次数等加工条件的参数，将加工时间和由边界磨损引起的刀具寿命的计算结果提示给操作员，由操作员确定倾斜角度。

此外，作为机床，不限于CNC车床，也可以是能够进行车削加工的复合加工机等。刀片的形状不限于上述方式中说明的菱形，也可以是三角形等其他形状。

Claims

1.一种工件的车削加工方法，其是在机床中使工件旋转的同时使刀具在工件的旋转轴方向和/或径向上进行进给动作而对工件进行车削加工的方法，该刀具具有在横切削刃上包含直线部的刀片，其特征在于，

通过使所述刀具在所述旋转轴方向和径向上、且向不与工件的最终加工面平行的规定的倾斜方向进行进给动作，从而以所述横切削刃的直线部与所述倾斜方向所成的角度即切入角小于90°的方式进行车削加工。

2.根据权利要求1所述的工件的车削加工方法，其特征在于，

所述刀具具有相对于所述旋转轴方向的平行方向或垂直方向与所述横切削刃的直线部所成的角度为直角或钝角的所述刀片。

3.根据权利要求1所述的工件的车削加工方法，其特征在于，

所述倾斜方向的角度是根据工件的最终加工面的形状和所述刀片的形状来确定的。

4.根据权利要求3所述的工件的车削加工方法，其特征在于，

使所述机床自动生成基于所确定的所述倾斜方向的角度的加工程序，按照所述加工程序进行车削加工。

5.根据权利要求1所述的工件的车削加工方法，其特征在于，

在从加工开始到加工结束为止的一系列的加工工序的一部分中包含向所述倾斜方向的进给动作。

6.一种机床，其能够执行权利要求1至5中任意一项所述的工件的车削加工方法。

7.一种存储加工程序的计算机可读存储介质，该加工程序用于使机床的控制装置执行权利要求1所述的工件的车削加工方法，其中，该机床的控制装置能够在使工件旋转的同时使刀具在工件的旋转轴方向和/或径向上进行进给动作而对工件进行车削加工，该刀具具有在横切削刃上包含直线部的刀片。