JP2001087990A - 工作物の円弧溝加工方法 - Google Patents
工作物の円弧溝加工方法Info
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- JP2001087990A JP2001087990A JP26319699A JP26319699A JP2001087990A JP 2001087990 A JP2001087990 A JP 2001087990A JP 26319699 A JP26319699 A JP 26319699A JP 26319699 A JP26319699 A JP 26319699A JP 2001087990 A JP2001087990 A JP 2001087990A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】装置を小型化できるとともに効率よく円弧溝を
高精度で高速に加工できる工作物の円弧溝加工方法を提
供する。 【解決手段】ＮＣ ＮＵＲＢＳ補間機能を活用すること
により、少量のＮＣデータで加工精度が高く、かつ高速
加工が可能な円弧溝加工方法を得る。
高精度で高速に加工できる工作物の円弧溝加工方法を提
供する。 【解決手段】ＮＣ ＮＵＲＢＳ補間機能を活用すること
により、少量のＮＣデータで加工精度が高く、かつ高速
加工が可能な円弧溝加工方法を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本説明は、工作物の円弧溝加
工方法の改良に関するものである。
工方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６、図７は通常のタービンブレードを
示し、図６は組立図、図７（イ）はタービンブレードの
平面図、（ロ）は正面図、（ハ）は右側面図である。図
において、１はタービンブレード、２は根溝部、３はロ
ータホイール、４はロータ中心である。
示し、図６は組立図、図７（イ）はタービンブレードの
平面図、（ロ）は正面図、（ハ）は右側面図である。図
において、１はタービンブレード、２は根溝部、３はロ
ータホイール、４はロータ中心である。
【０００３】図８において５はフォームドカッタ、６は
主軸頭、７は揺動中心である。尚、ロータ中心４からロ
ータホイール３に植え込まれるため、ダブテイル形状を
しており、ロータ中心４を中心に、ロータホイール３の
半径に合わせた円弧溝になっている。
主軸頭、７は揺動中心である。尚、ロータ中心４からロ
ータホイール３に植え込まれるため、ダブテイル形状を
しており、ロータ中心４を中心に、ロータホイール３の
半径に合わせた円弧溝になっている。
【０００４】従来、根溝部２をフライス加工する場合に
は、図８に示すように主軸頭６が揺動中心７を中心に円
弧上を揺動する専用機（図示せず）を用い、根溝断面形
状を有するフォームドカッタ５を半径に応じて揺動可能
な揺動中心７から、ロータホイール３の半径だけ離れた
位置に取り付けて揺動させる方式で行っていた。しか
し、この方式では装置が大型なうえ、被加工物の段取り
が複雑で精度が悪く加工能率が悪いという欠点があっ
た。
は、図８に示すように主軸頭６が揺動中心７を中心に円
弧上を揺動する専用機（図示せず）を用い、根溝断面形
状を有するフォームドカッタ５を半径に応じて揺動可能
な揺動中心７から、ロータホイール３の半径だけ離れた
位置に取り付けて揺動させる方式で行っていた。しか
し、この方式では装置が大型なうえ、被加工物の段取り
が複雑で精度が悪く加工能率が悪いという欠点があっ
た。
【０００５】一方、小規模な装置で円弧溝加工を行う方
法としては、数値制御装置の円弧補間指令機能を利用す
る方法がある。しかし、工具中心軸の方向を常に円弧の
中心に向けておけないため、図８のフォームドカッタ５
を用いた場合、工具干渉を起こし円形溝の形状が崩れ利
用不可能である。また、特公平２−８８４５号公報に記
載のように工作物の円弧溝を加工する方法があるが、θ
を独立変数、Ｘ、Ｚを従属変数としてθを小さいピッチ
で変化させその都度Ｘ、Ｚを計算しているため加工精度
を上げるためには大量のＮＣデータが必要であった。加
えて、ＮＣサーボ機構の特性から微少送りが連続すると
加工速度が上がらないという欠点があり、加工精度が悪
い低能率加工を強いられていた。
法としては、数値制御装置の円弧補間指令機能を利用す
る方法がある。しかし、工具中心軸の方向を常に円弧の
中心に向けておけないため、図８のフォームドカッタ５
を用いた場合、工具干渉を起こし円形溝の形状が崩れ利
用不可能である。また、特公平２−８８４５号公報に記
載のように工作物の円弧溝を加工する方法があるが、θ
を独立変数、Ｘ、Ｚを従属変数としてθを小さいピッチ
で変化させその都度Ｘ、Ｚを計算しているため加工精度
を上げるためには大量のＮＣデータが必要であった。加
えて、ＮＣサーボ機構の特性から微少送りが連続すると
加工速度が上がらないという欠点があり、加工精度が悪
い低能率加工を強いられていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の状況
に鑑みなされたものであり、装置を小型化できるととも
に効率よく円弧溝を高精度で高速に加工できる工作物の
円弧溝加工方法を提供することを目的としたものであ
る。
に鑑みなされたものであり、装置を小型化できるととも
に効率よく円弧溝を高精度で高速に加工できる工作物の
円弧溝加工方法を提供することを目的としたものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の円弧溝加工法
は、軸方向を中心にして回転駆動されて被加工物を切削
する切削工具を支持するコラムと、上記被加工物を固定
する回転テーブルが取り付けられている水平テーブルと
を水平方向に相対的に変位させ、かつ上記回転テーブル
を回転変位させ、上記被加工物と上記切削工具との最遠
距離より大きい半径をもつ円弧溝を加工形成する方法に
おいて、上記被加工物を加工状態における上記切削工具
の軸線が、上記被加工物に加工形成される上記円弧溝の
円周上の該切削工具の法線上に位置させるとともに、上
記コラム及び上記水平テーブルの上記軸線方向及び該軸
線に対して直交する方向の変位並びに上記回転テーブル
の回転変位をそれぞれ、（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒ及び（Ｒ
＋γ）sinθ並びにθ（ただし、Ｒは上記被加工物の円
弧溝の半径、γは上記切削工具の軸線が上記回転テーブ
ルの回転中心を通る場合の上記切削工具の中心位置と上
記回転テーブルの回転中心との距離、θは上記回転テー
ブルの回転角）となるように直線２軸、回転１軸の同時
３軸ＮＵＲＢＳ補間指令もしくは直線２軸による円弧補
間と回転１軸を同期させたヘリカル円弧補間指令によ
り、数値制御装置を介して制御して任意の半径をもつ円
弧溝加工することを特徴とするものである。また、ＮＵ
ＲＢＳ補間、ヘリカル円弧補間機能により連続的な数値
制御が可能となり、加工速度の向上が図れるという特徴
をもっている。
は、軸方向を中心にして回転駆動されて被加工物を切削
する切削工具を支持するコラムと、上記被加工物を固定
する回転テーブルが取り付けられている水平テーブルと
を水平方向に相対的に変位させ、かつ上記回転テーブル
を回転変位させ、上記被加工物と上記切削工具との最遠
距離より大きい半径をもつ円弧溝を加工形成する方法に
おいて、上記被加工物を加工状態における上記切削工具
の軸線が、上記被加工物に加工形成される上記円弧溝の
円周上の該切削工具の法線上に位置させるとともに、上
記コラム及び上記水平テーブルの上記軸線方向及び該軸
線に対して直交する方向の変位並びに上記回転テーブル
の回転変位をそれぞれ、（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒ及び（Ｒ
＋γ）sinθ並びにθ（ただし、Ｒは上記被加工物の円
弧溝の半径、γは上記切削工具の軸線が上記回転テーブ
ルの回転中心を通る場合の上記切削工具の中心位置と上
記回転テーブルの回転中心との距離、θは上記回転テー
ブルの回転角）となるように直線２軸、回転１軸の同時
３軸ＮＵＲＢＳ補間指令もしくは直線２軸による円弧補
間と回転１軸を同期させたヘリカル円弧補間指令によ
り、数値制御装置を介して制御して任意の半径をもつ円
弧溝加工することを特徴とするものである。また、ＮＵ
ＲＢＳ補間、ヘリカル円弧補間機能により連続的な数値
制御が可能となり、加工速度の向上が図れるという特徴
をもっている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明の工作物の円弧溝加工
方法を実施例を用い図１ないし図３により説明する。図
１は本発明の方法を実施する装置の斜視図、図２は図１
の水平テーブル部分の平面図、図３は図１の装置の加工
方法原理説明図である。
方法を実施例を用い図１ないし図３により説明する。図
１は本発明の方法を実施する装置の斜視図、図２は図１
の水平テーブル部分の平面図、図３は図１の装置の加工
方法原理説明図である。
【０００９】図において、１１は工作機のコラム、１２
は工具自身の軸中心を中心に回動駆動されて切削する切
削工具、１３は被加工物で、被加工物１３は図７に示す
タービンブレード１の根溝部２部分の部品であるが、わ
かり易くするために単純な形状の被加工物１３にて示し
てある。１４は回転テーブル、１５は水平テーブル、１
６は工作機のベツド、１７は数値制御装置、１８は円弧
溝である。図１においてコラム１１に取り付けられた切
削工具１２は、矢印Ｙの上下方向に移動を制御されるよ
うになっており、被加工物１３は回転テーブル１４上に
固定されている。回転テーブル１４は水平テーブル１５
上に矢印Ｂの如く水平方向に回動を制御されるように取
り付けられ、水平テーブル１５はベツド１６上を矢印Ｘ
方向及び矢印Ｚ方向の水平方向に移動を制御されるよう
になっている。また、回転テーブル１４が矢印Ｂ方向に
回動駆動されることにより回転テーブル１４上に固定さ
れた被加工物１３の回転も制御される。そして、各移動
方向の制御は、数値制御指令を解読する数値制御装置１
７により行なわれるようになっている。
は工具自身の軸中心を中心に回動駆動されて切削する切
削工具、１３は被加工物で、被加工物１３は図７に示す
タービンブレード１の根溝部２部分の部品であるが、わ
かり易くするために単純な形状の被加工物１３にて示し
てある。１４は回転テーブル、１５は水平テーブル、１
６は工作機のベツド、１７は数値制御装置、１８は円弧
溝である。図１においてコラム１１に取り付けられた切
削工具１２は、矢印Ｙの上下方向に移動を制御されるよ
うになっており、被加工物１３は回転テーブル１４上に
固定されている。回転テーブル１４は水平テーブル１５
上に矢印Ｂの如く水平方向に回動を制御されるように取
り付けられ、水平テーブル１５はベツド１６上を矢印Ｘ
方向及び矢印Ｚ方向の水平方向に移動を制御されるよう
になっている。また、回転テーブル１４が矢印Ｂ方向に
回動駆動されることにより回転テーブル１４上に固定さ
れた被加工物１３の回転も制御される。そして、各移動
方向の制御は、数値制御指令を解読する数値制御装置１
７により行なわれるようになっている。
【００１０】図３において、図１の回転テーブル１４の
回転中心位置をＷとし、中心位置Ｗで回る軸をＣ軸とす
る。切削工具１２の中心軸方向をＺ軸、Ｚ軸と直交方向
をＸ軸と定める。被加工物１３の円弧溝１８の半径を
Ｒ、円弧溝１８とＣ軸旋回中心との距離ｒとする。円弧
溝１８の円弧中心と工具中心軸とＣ軸旋回中心とがＺ軸
で並ぶ状態を初期状態とする。このときの切削工具１２
中心位置８のＸ座標はＯ、Ｚ座標はｒとなり、この座標
で円弧溝１８と切削工具１２は直角（法線状態）に接し
ている。この状態からＣ軸中心に時計方向に角度θだけ
回転したときの被加工物１３は位置１０に移動する。こ
の位置で、円弧溝１８と切削工具１２とが直角に接し干
渉を起こさないためには、切削工具１２の中心位置は位
置８から位置９へ移動する必要がある。このときの切削
工具１２中心位置９のＸ座標は、（Ｒ＋γ）sinθ、Ｚ
軸座標は（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒとなる。ただし、θは反
時計方向を正方向とする。以上の原理から関係式を次に
示すように導くことができる。
回転中心位置をＷとし、中心位置Ｗで回る軸をＣ軸とす
る。切削工具１２の中心軸方向をＺ軸、Ｚ軸と直交方向
をＸ軸と定める。被加工物１３の円弧溝１８の半径を
Ｒ、円弧溝１８とＣ軸旋回中心との距離ｒとする。円弧
溝１８の円弧中心と工具中心軸とＣ軸旋回中心とがＺ軸
で並ぶ状態を初期状態とする。このときの切削工具１２
中心位置８のＸ座標はＯ、Ｚ座標はｒとなり、この座標
で円弧溝１８と切削工具１２は直角（法線状態）に接し
ている。この状態からＣ軸中心に時計方向に角度θだけ
回転したときの被加工物１３は位置１０に移動する。こ
の位置で、円弧溝１８と切削工具１２とが直角に接し干
渉を起こさないためには、切削工具１２の中心位置は位
置８から位置９へ移動する必要がある。このときの切削
工具１２中心位置９のＸ座標は、（Ｒ＋γ）sinθ、Ｚ
軸座標は（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒとなる。ただし、θは反
時計方向を正方向とする。以上の原理から関係式を次に
示すように導くことができる。
【００１１】回転テーブル１４の反時計方向のＣ軸回転
角度をθ、Ｃ軸旋回中心Ｗを座標原点、Ｚ軸上の移動量
をＸ'、Ｃ軸の回転変位量をθとする座標系において、
角度をθ、Ｃ軸旋回中心Ｗを座標原点、Ｚ軸上の移動量
をＸ'、Ｃ軸の回転変位量をθとする座標系において、
【００１２】
【数１】Ｘ'＝（Ｒ＋γ）sinθ …（１） Ｚ'＝（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒ …（２） 従って、θの変化に伴ってＸ、Ｚ方向に同時に変位され
て所定の位置で回転駆動される切削工具１２によって円
弧溝１８が加工形成される。
て所定の位置で回転駆動される切削工具１２によって円
弧溝１８が加工形成される。
【００１３】図４（イ）は本実施例の回転テーブル角度
計等手順説明図、（ロ）は（イ）のフローチャート、
（ハ）は（イ）の側面図である。（イ）において、円弧
溝１８の半径中心Ｏと回転テーブル１４の回転中心Ｗは
共にＺ軸上に位置している。円弧溝１８の一方の端点Ａ
の座標（Ｘ1、Ｙ0、Ｚ1）、他方の端点Ｂの座標（Ｘ2、
Ｙ0、Ｚ2）、円弧溝１８の半径をＲ、回転テーブル１４
の回転中心Ｗから円弧溝１８の加工位置までの半径がｒ
である。Ｙ0は回転テーブル１４から円弧溝１８までの
高さである。初めに、接点Ａにおける円弧の回転角θ1
を計算する。θ1は、θ1＝tan- 1｛Ｘ1／（Ｒ＋ｒ−Ｚ
1）｝で与えられる。同様に、接点Ｂにおける円弧の回
転角θ2は、θ2＝tan- 1｛Ｘ2／（Ｒ＋ｒ−Ｚ2）｝で与
えられる。次に、回転角θ1に切削のための余裕量を付
加しθ1'とする。同様にθ2に切削のための余裕量を付
加しθ2'とする。最後に、θ1'を（１）、（２）式に代
入し、切削開始点Ｄの座標（Ｘ1'、Ｙ0、Ｚ1'、θ1）を
計算する。同様に、θ2'を（１）、（２）式に代入し、
切削終了点Ｅの座標（Ｘ1'、Ｙ0、Ｚ2'、θ2）を計算す
る。これは（ロ）に示すように行なう。
計等手順説明図、（ロ）は（イ）のフローチャート、
（ハ）は（イ）の側面図である。（イ）において、円弧
溝１８の半径中心Ｏと回転テーブル１４の回転中心Ｗは
共にＺ軸上に位置している。円弧溝１８の一方の端点Ａ
の座標（Ｘ1、Ｙ0、Ｚ1）、他方の端点Ｂの座標（Ｘ2、
Ｙ0、Ｚ2）、円弧溝１８の半径をＲ、回転テーブル１４
の回転中心Ｗから円弧溝１８の加工位置までの半径がｒ
である。Ｙ0は回転テーブル１４から円弧溝１８までの
高さである。初めに、接点Ａにおける円弧の回転角θ1
を計算する。θ1は、θ1＝tan- 1｛Ｘ1／（Ｒ＋ｒ−Ｚ
1）｝で与えられる。同様に、接点Ｂにおける円弧の回
転角θ2は、θ2＝tan- 1｛Ｘ2／（Ｒ＋ｒ−Ｚ2）｝で与
えられる。次に、回転角θ1に切削のための余裕量を付
加しθ1'とする。同様にθ2に切削のための余裕量を付
加しθ2'とする。最後に、θ1'を（１）、（２）式に代
入し、切削開始点Ｄの座標（Ｘ1'、Ｙ0、Ｚ1'、θ1）を
計算する。同様に、θ2'を（１）、（２）式に代入し、
切削終了点Ｅの座標（Ｘ1'、Ｙ0、Ｚ2'、θ2）を計算す
る。これは（ロ）に示すように行なう。
【００１４】図５は本実施例の制御手段を示し、（イ）
は制御手順のフローチャート、（ロ）は（イ）のフロー
チャートに対応する被加工物１３及び切削工具１２の平
面説明図、（ハ）は点線Ｆより右側で、切削工具１２を
Ｙ軸、Ｚ軸を含む面から見た側面図であり、（イ）の符
号の数字が（ロ）、（ハ）の符号の数字と対応するよう
になっている。機械原点Ｍから座標原点である回転テー
ブル１４のＣ軸旋回中心Ｗを見た時の座標を（ＸT、Ｙ
T、ＺT）、図４で求めた切削開始点Ｄの座標を（Ｘ1'、
Ｙ0、Ｚ1'、θ1'）、切削終了点の座標Ｅを（Ｘ2'、Ｙ
0、Ｚ2'、θ2'）とする。最初に、切削工具１２を機械
原点Ｍから符号５１でＸ軸を（ＸT→Ｘ1'）移動、符号
５２でＹ軸を（ＹT→Ｙ0）移動、符号５３でＣ軸を（θ
1'）度回転移動、符号５４でＺ軸を（ＺT→Ｚ1'）移動
させることによって切削開始点Ｄまで移動させる。その
後、符号５５で切削工具１２をＣ軸をθ1'からθ2'まで
回転させながら、（１）式及び（２）式に従ってＸ、Ｚ
軸方向に移動させ切削開始点Ｄから切削終了点Ｅまで切
削する。最後に、切削終了点Ｅから、符号５６でＺ軸を
（Ｚ2'→ＺT）移動、符号５７でＣ軸を（−θ2'）度回
転移動、符号５８でＹ軸を（Ｙ0→ＹT）移動、符号５９
でＸ軸を（Ｘ2'→ＸT）移動させ機械原点Ｍに復帰させ
て切削を終了する。
は制御手順のフローチャート、（ロ）は（イ）のフロー
チャートに対応する被加工物１３及び切削工具１２の平
面説明図、（ハ）は点線Ｆより右側で、切削工具１２を
Ｙ軸、Ｚ軸を含む面から見た側面図であり、（イ）の符
号の数字が（ロ）、（ハ）の符号の数字と対応するよう
になっている。機械原点Ｍから座標原点である回転テー
ブル１４のＣ軸旋回中心Ｗを見た時の座標を（ＸT、Ｙ
T、ＺT）、図４で求めた切削開始点Ｄの座標を（Ｘ1'、
Ｙ0、Ｚ1'、θ1'）、切削終了点の座標Ｅを（Ｘ2'、Ｙ
0、Ｚ2'、θ2'）とする。最初に、切削工具１２を機械
原点Ｍから符号５１でＸ軸を（ＸT→Ｘ1'）移動、符号
５２でＹ軸を（ＹT→Ｙ0）移動、符号５３でＣ軸を（θ
1'）度回転移動、符号５４でＺ軸を（ＺT→Ｚ1'）移動
させることによって切削開始点Ｄまで移動させる。その
後、符号５５で切削工具１２をＣ軸をθ1'からθ2'まで
回転させながら、（１）式及び（２）式に従ってＸ、Ｚ
軸方向に移動させ切削開始点Ｄから切削終了点Ｅまで切
削する。最後に、切削終了点Ｅから、符号５６でＺ軸を
（Ｚ2'→ＺT）移動、符号５７でＣ軸を（−θ2'）度回
転移動、符号５８でＹ軸を（Ｙ0→ＹT）移動、符号５９
でＸ軸を（Ｘ2'→ＸT）移動させ機械原点Ｍに復帰させ
て切削を終了する。
【００１５】上記の手順で切削工具１２を制御すること
により任意の半径の円弧溝が加工可能となる。
により任意の半径の円弧溝が加工可能となる。
【００１６】このように本実施例の工作物の円弧溝加工
方法は、被加工物を加工時常に上記切削工具の軸線が上
記被加工物に加工形成される上記円弧溝の円周上の該切
削工具加工位置の法線上に位置され上記切削工具が回転
駆動されると共に、上記被加工物が、数値制御装置を介
し制御されて上記円弧溝が形成されるようにそれぞれ上
記軸線方向及び該軸線に対し直角方向に変位され、か
つ、該軸線上に回転中心を有して回転変位されて上記円
弧溝を加工形成するので、任意半径の円弧溝加工が可能
となり、切削工具軸線が円弧溝の円周の法線上位置にあ
るので切削工具による干渉がなくなり高精度な加工がで
きる。また、切削工具を揺動半径を離して揺動加工する
ことがないので装置を小形化できる。
方法は、被加工物を加工時常に上記切削工具の軸線が上
記被加工物に加工形成される上記円弧溝の円周上の該切
削工具加工位置の法線上に位置され上記切削工具が回転
駆動されると共に、上記被加工物が、数値制御装置を介
し制御されて上記円弧溝が形成されるようにそれぞれ上
記軸線方向及び該軸線に対し直角方向に変位され、か
つ、該軸線上に回転中心を有して回転変位されて上記円
弧溝を加工形成するので、任意半径の円弧溝加工が可能
となり、切削工具軸線が円弧溝の円周の法線上位置にあ
るので切削工具による干渉がなくなり高精度な加工がで
きる。また、切削工具を揺動半径を離して揺動加工する
ことがないので装置を小形化できる。
【００１７】上記実施例においては被加工物１３を回転
させているが、代りに切削工具１２を主軸頭６を介し固
定したコラム１１を被加工物１３に対し相対的に回転さ
せると共に被加工物１３をＸ、Ｚ軸方向に数値制御装置
により移動を制御しても作用効果は全く同様である。ま
た、コラム１１をＺ軸方向に移動可能にし、被加工物１
３をＸ方向に移動可能でＣ軸中心に回転可能にし、上記
と同様に移動を制御しても同様の作用効果が得られる。
尚、このようにコラム１１を移動可能にする場合におい
て、コラム１１をＸ、Ｚ軸の両軸方向に移動可能な構造
とすることは重量物であり好ましくない。
させているが、代りに切削工具１２を主軸頭６を介し固
定したコラム１１を被加工物１３に対し相対的に回転さ
せると共に被加工物１３をＸ、Ｚ軸方向に数値制御装置
により移動を制御しても作用効果は全く同様である。ま
た、コラム１１をＺ軸方向に移動可能にし、被加工物１
３をＸ方向に移動可能でＣ軸中心に回転可能にし、上記
と同様に移動を制御しても同様の作用効果が得られる。
尚、このようにコラム１１を移動可能にする場合におい
て、コラム１１をＸ、Ｚ軸の両軸方向に移動可能な構造
とすることは重量物であり好ましくない。
【００１８】また、上記実施例は凹円弧溝加工の場合を
説明したが、（１）、（２）式におけるＲの符号を負に
することによって凸円弧溝の加工も可能である。
説明したが、（１）、（２）式におけるＲの符号を負に
することによって凸円弧溝の加工も可能である。
【００１９】そして、（１）、（２）式は３角関数を含
む特殊な関係式であり、本式に従って、Ｘ、Ｚ、θを連
続的に変化させることが可能な数値制御装置が必要であ
る。
む特殊な関係式であり、本式に従って、Ｘ、Ｚ、θを連
続的に変化させることが可能な数値制御装置が必要であ
る。
【００２０】「機械と工具」１９９８年２月号でファナ
ックより直線３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と回転２軸（α、β）
による５軸ＮＵＲＢＳ補間機能が発表された。この方式
は図１２に示す定義式（３）、（４）、（５）に基づき
ＮＵＲＢＳ曲線を定義し、ＮＵＲＢＳ補間指令のフォー
マットに基づきＮＣ装置を制御するものである。
ックより直線３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と回転２軸（α、β）
による５軸ＮＵＲＢＳ補間機能が発表された。この方式
は図１２に示す定義式（３）、（４）、（５）に基づき
ＮＵＲＢＳ曲線を定義し、ＮＵＲＢＳ補間指令のフォー
マットに基づきＮＣ装置を制御するものである。
【００２１】図９は、図５の５５の処理を（３）、
（４）、（５）式のＮＵＲＢＳ補間式にあてはめるため
の処理方式を示している。
（４）、（５）式のＮＵＲＢＳ補間式にあてはめるため
の処理方式を示している。
【００２２】９１でθ1'からθ2'までθを一定ピッチで
本発明の関係式（１）、（２）を用いてＣ、Ｘ、Ｙの点
列データを計算する。次に９２でＣ、Ｘ、Ｚの点別デー
タの計算結果からＮＵＲＢＳ制御点、ウエイト、ノット
ベクトルを計算し、ＮＣ指令に変換する。点列データか
らＮＵＲＢＳ制御点、ウエイト、ノットベクトルへの変
換方式はLes Piegl、Wayn Tiler著「NURBS Book」に解
法が示されている。最後に、９３で変換されたＮＣ指令
に従い、Ｃ軸を回転させながらＸ、Ｚを移動させる。
本発明の関係式（１）、（２）を用いてＣ、Ｘ、Ｙの点
列データを計算する。次に９２でＣ、Ｘ、Ｚの点別デー
タの計算結果からＮＵＲＢＳ制御点、ウエイト、ノット
ベクトルを計算し、ＮＣ指令に変換する。点列データか
らＮＵＲＢＳ制御点、ウエイト、ノットベクトルへの変
換方式はLes Piegl、Wayn Tiler著「NURBS Book」に解
法が示されている。最後に、９３で変換されたＮＣ指令
に従い、Ｃ軸を回転させながらＸ、Ｚを移動させる。
【００２３】図１１は、Ｒ＝８００、ｒ＝３００で計算
したときのＮＵＲＢＳ補間用制御点、ノットベクトル、
ウエイトの計算例を示す。
したときのＮＵＲＢＳ補間用制御点、ノットベクトル、
ウエイトの計算例を示す。
【００２４】図１０は、図５の５５の処理をヘリカル円
弧補間指令にあてはめるための方式を示している。
弧補間指令にあてはめるための方式を示している。
【００２５】１０１で本方式の関係式（１）、（２）を
用いて、円弧補間の始点、座標を計算する。
用いて、円弧補間の始点、座標を計算する。
【００２６】
【数２】Ｘ1＝（Ｒ＋γ）sinθ1'、Ｚ1＝（Ｒ＋γ）cos
θ1'−Ｒ、Ｃ1＝θ1' １０２で同様に円弧補間の終点、座標を計算する。
θ1'−Ｒ、Ｃ1＝θ1' １０２で同様に円弧補間の終点、座標を計算する。
【００２７】
【数３】Ｘ2＝（Ｒ＋γ）sinθ2'、Ｚ2＝（Ｒ＋γ）cos
θ2'−Ｒ、Ｃ2＝θ2' １０３でヘリカル円弧補間指令に変換する。このとき、
円弧半径はＲ＋γで与えられる。
θ2'−Ｒ、Ｃ2＝θ2' １０３でヘリカル円弧補間指令に変換する。このとき、
円弧半径はＲ＋γで与えられる。
【００２８】
【数４】Ｇ９０ Ｇ０２ Ｘ X2 Ｚ Z2 Ｒ R+γ Ｃ C2 ただし、本方式を実現するにはＣ軸をヘリカル補間の付
加軸としても定義できるＮＣ装置が必要である。
加軸としても定義できるＮＣ装置が必要である。
【００２９】被加工物１３のセッティングの状態によ
り、被加工物１３の円弧溝１８の円弧溝中心と工具中心
軸が並ぶ時に、Ｚ軸上に一致しない場合が発生する。こ
の場合、Ｃ軸回転中心を原点とした時の円弧溝１８の頂
点の座標を（ＤＸ、ＤＺ）とすると、本発明の計算式
（１）、（２）は次式（６）、（７）で表す事ができ
る。
り、被加工物１３の円弧溝１８の円弧溝中心と工具中心
軸が並ぶ時に、Ｚ軸上に一致しない場合が発生する。こ
の場合、Ｃ軸回転中心を原点とした時の円弧溝１８の頂
点の座標を（ＤＸ、ＤＺ）とすると、本発明の計算式
（１）、（２）は次式（６）、（７）で表す事ができ
る。
【００３０】
【数５】 Ｘ'＝Ｒ２sin（θ＋θ0） …（６） Ｚ'＝Ｒ２cos（θ＋θ0）−Ｒ …（７） ここでＲ２＝｛ＤＸ2＋（Ｒ＋ＤＺ) 2｝1 / 2 θ0＝ tan- 1｛ＤＸ／（Ｒ＋ＤＺ）｝ 関係式（１）、（２）の代わりに前記実施例で関係式
（６）、（７）を用いることにより、被加工物１３の円
弧溝１８の円弧溝中心と工具中心軸が並ぶ時に、Ｚ軸上
に一致しない場合でも、円弧溝１８の加工が可能にな
る。
（６）、（７）を用いることにより、被加工物１３の円
弧溝１８の円弧溝中心と工具中心軸が並ぶ時に、Ｚ軸上
に一致しない場合でも、円弧溝１８の加工が可能にな
る。
【００３１】
【発明の効果】以上記述した如く本発明の工作物の円弧
溝加工法によれば、装置を小形化できると共に、従来方
式に比べて、少量のＮＣデータで高精度に加工が可能に
なる。
溝加工法によれば、装置を小形化できると共に、従来方
式に比べて、少量のＮＣデータで高精度に加工が可能に
なる。
【００３２】加えて、サーボ機構の加減速による送り速
度の低下がなくなり、高速で連続的に円弧溝を高能率で
加工することができる効果を有するものである。
度の低下がなくなり、高速で連続的に円弧溝を高能率で
加工することができる効果を有するものである。
【図１】本発明の工作物の円弧溝加工方法を実現する装
置の斜視図。
置の斜視図。
【図２】図１の水平テーブル部分の平面図。
【図３】図１の装置の加工方法原理説明図。
【図４】（イ）は図１の回転テーブル角度計算手順説明
図、（ロ）は（イ）のフローチャート、（ハ）は（イ９
の側面図。
図、（ロ）は（イ）のフローチャート、（ハ）は（イ９
の側面図。
【図５】（イ）は図１の装置の制御手順を示すフローチ
ャート、（ロ）は（イ）のフローチャートに対応する被
加工物の平面説明図、（ハ）は（ロ）の切削工具をＹ
軸、Ｚ軸を含む面から見た側面図。
ャート、（ロ）は（イ）のフローチャートに対応する被
加工物の平面説明図、（ハ）は（ロ）の切削工具をＹ
軸、Ｚ軸を含む面から見た側面図。
【図６】通常のタービンブレード組立図。
【図７】（イ）は図６のタービンブレードの平面図、
（ロ）は図６のタービンブレードの正面図、（ハ）は図
６のタービンブレードの右側面図。
（ロ）は図６のタービンブレードの正面図、（ハ）は図
６のタービンブレードの右側面図。
【図８】従来の工作物の円弧溝加工方法説明図。
【図９】図５の５５の処理をＮＵＲＢＳ補間式にあては
めるための処理方式を説明する図。
めるための処理方式を説明する図。
【図１０】図５の５５の処理をヘリカル円弧補間式にあ
てはめるための処理方式を説明する図。
てはめるための処理方式を説明する図。
【図１１】ＮＵＲＢＳ補間用制御点、ノットベクトル、
重み、計算例を示す図。
重み、計算例を示す図。
【図１２】直線３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と回転２軸（α、
β）による５軸ＮＵＲＢＳ補間機能を説明する図。
β）による５軸ＮＵＲＢＳ補間機能を説明する図。
１１…コラム、１２…切削工具、１３…被加工物、１４
…回転テーブル、１５…水平テーブル、１７…数値制御
装置、１８…円弧溝。
…回転テーブル、１５…水平テーブル、１７…数値制御
装置、１８…円弧溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 宏 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 3C001 KA01 KB04 TA02 3C022 EE07 EE11 EE12 EE17 5H269 BB03 BB05 CC02 CC13 CC15 DD01 RB03
Claims (3)
- 【請求項１】 軸方向を中心にして回転駆動されて被加
工物を切削する切削工具を支持するコラムと、上記被加
工物を固定する回転テーブルが取り付けられている水平
テーブルとを水平方向に相対的に変位させ、かつ上記回
転テーブルを回転変位させ、上記被加工物と上記切削工
具との最遠距離より大きい半径をもつ円弧溝を加工形成
する方法において、上記被加工物を加工状態における上
記切削工具の軸線が、上記被加工物に加工形成される上
記円弧溝の円周上の該切削工具の法線上に位置させると
ともに、上記コラム及び上記軸線方向及び該軸線に対し
て直交する方向の変位並びに上記回転テーブルの回転変
位をそれぞれ、（Ｒ＋γ）cosθ−Ｒ及び（Ｒ＋γ）sin
θ並びにθ（ただし、Ｒは上記被加工物の円弧溝の半
径、γは上記切削工具の軸線が上記回転テーブルの回転
中心を通る場合の上記切削工具の中心位置と上記回転テ
ーブルの回転中心との距離、θは上記回転テーブルの回
転角）となるように数値制御装置を介して制御して、任
意の半径をもつ円弧溝を加工することを特徴とする工作
物の円弧溝加工方法。 - 【請求項２】 請求項１において、直線２軸、回転１軸
の同時３軸ＮＵＲＢＳ補間指令により数値制御装置を介
して制御して、任意の半径をもつ円弧溝を加工すること
を特徴とする工作物の円弧溝加工方法。 - 【請求項３】 請求項１において、直線２軸による円弧
補間と回転１軸を同期させたヘリカル円弧補間指令によ
り、数値制御装置を介して制御して任意の半径をもつ円
弧溝を加工することを特徴とする工作物の円弧溝加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26319699A JP2001087990A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 工作物の円弧溝加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26319699A JP2001087990A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 工作物の円弧溝加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001087990A true JP2001087990A (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=17386122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26319699A Pending JP2001087990A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | 工作物の円弧溝加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001087990A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006507571A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-03-02 | ブリガム ヤング ユニバーシティ | ツール運動の直接制御のために複雑なｎ曲線を描写するためのシステムおよび方法 |
| JP2010158738A (ja) * | 2009-01-07 | 2010-07-22 | Hitachi Ltd | 被加工物への円弧溝加工方法 |
| CN112974937A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-18 | 绵阳恒弘机械制造有限责任公司 | 孔壁上环形槽体用加工方法、其编程方法及其加工系统 |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26319699A patent/JP2001087990A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006507571A (ja) * | 2002-10-15 | 2006-03-02 | ブリガム ヤング ユニバーシティ | ツール運動の直接制御のために複雑なｎ曲線を描写するためのシステムおよび方法 |
| JP4644490B2 (ja) * | 2002-10-15 | 2011-03-02 | ブリガム ヤング ユニバーシティ | ツール運動の直接制御のために複雑なｎ曲線を描写するためのシステムおよび方法 |
| JP2010158738A (ja) * | 2009-01-07 | 2010-07-22 | Hitachi Ltd | 被加工物への円弧溝加工方法 |
| CN112974937A (zh) * | 2021-03-04 | 2021-06-18 | 绵阳恒弘机械制造有限责任公司 | 孔壁上环形槽体用加工方法、其编程方法及其加工系统 |
| CN112974937B (zh) * | 2021-03-04 | 2023-10-20 | 绵阳恒弘机械制造有限责任公司 | 孔壁上环形槽体用加工方法、其编程方法及其加工系统 |
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