JP2002166301A - 切削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工具や工作機械の違いによる加工条件への影
響を少なくし、安定した鏡面加工を行うことのできる切
削加工方法を提供する。 【解決手段】 非回転切削工具にてワーク表面を切削加
工する切削加工方法において、予め、ワーク表面からの
切り込み深さを変化させていく複数の加工条件で試し加
工して、加工表面が曇り面から鏡面に変化する切り込み
深さ領域を探し出し、この加工条件で、仕上げ加工を行
う。非回転工具とワークの相対運動を与える工作機械と
して、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の並進運動と、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸周
りの回転運動のいずれかもしくは全てを具備し、かつ、
加工表面が曇り面から鏡面に変化する切り込み深さ領域
を探し出すのに必要な切り込み深さの制御を行う工作機
械を使用し、曲面または平面の仕上げ加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非回転工具を使用し
た切削加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】切削加工によりアルミニウム等の非鉄金
属に対して鏡面仕上げを行う場合、従来技術における第
一の加工方法としては、単結晶ダイヤモンド工具を使用
し旋盤型加工装置もしくは鏡面加工用の超精密加工装置
を用いて鏡面仕上げを行う加工方法がある。さらに、こ
の時使用する単結晶ダイヤモンド工具は、図６に示すよ
うに単結晶ダイヤモンド切刃１０がホルダ部１１に固定
され、このダイヤモンド切刃１０は図７に示すように、
すくい面２２と逃げ面２１の間にホーニング２３を有す
る形状をとる。あるいは、ホーニング２３を有さない形
状の単結晶ダイヤモンド工具を使用する場合は、予めな
らし加工によりホーニングを有する工具と類似の形状に
なるまで刃先を摩耗させた工具を使用する。また、第２
の加工方法としては、ボールエンドミル等の回転工具を
使用しマシニングセンタやフライス盤を用いて切削加工
を行った後に、作業員による手磨き作業により鏡面仕上
げを行う加工方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述した第１の方法の
ホーニングを有する形状の単結晶ダイヤモンド工具を使
用する場合、刃先にホーニングを形成する加工を行う必
要があるために工具が高価になるという問題がある。あ
るいは、前述した第１の方法の予めならし加工により刃
先を摩耗させた単結晶ダイヤモンド工具を使用する場
合、ならし加工を行う作業が発生するという問題があ
る。前述したホーニングを有する形状、あるいはならし
加工により刃先を摩耗させた単結晶ダイヤモンド工具を
用いて加工する場合の、切り込み深さと表面粗さの関係
を図８に示す。予め試し加工により鏡面加工が行える切
り込み深さ領域Ａ３を探し、前記領域Ａ３内の切り込み
深さで仕上げ加工を行う。この時、鏡面加工が行える切
り込み深さ領域は図７に示すすくい面２２とホーニング
２３のなす角度θ1と加工装置の組み合わせによって大
きく変化し、また、その組み合わせによっては鏡面加工
が行えないこともある。また、ならし加工により刃先を
摩耗させた単結晶ダイヤモンド工具を使用する場合も、
ホーニングを有する形状の単結晶ダイヤモンド工具を用
いて加工する場合と同様に、鏡面加工が行える切り込み
深さ領域は、ならし加工のやり方と加工装置の組み合わ
せによって大きく変化する。その為、鏡面加工が行える
切り込み深さ領域を探し出す作業は、熟練作業者の経験
的ノウハウに頼っており、安定して鏡面加工を実現でき
ないという問題がある。さらに、前記工具を使用し旋盤
型加工装置を用いて鏡面加工を行う場合には、加工形状
の断面が円状の形状に限定されてしまうという問題があ
る。また、前記工具を使用し鏡面加工用の超精密加工装
置を用いて鏡面加工を行う場合は、粗加工を他の工作機
械で行うため、ワークの搬送や取り付け作業が発生し、
取り付け誤差による形状精度の低下、さらに加工装置が
非常に高価であるという問題がある。前記第２の方法で
は、非常に大きな作業量である手磨き作業が発生するた
め、コストが増大し加工時間がかかるという問題があ
る。本発明は、工具や工作機械の違いによる加工条件へ
の影響を少なくし、安定した鏡面加工を行うことのでき
る切削加工方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、並進運動と、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸周りの回転運
動のいずれかもしくは全てを具備し、非回転工具とワー
クの相対運動を与える工作機械にて、図１に示す、切先
にホーニングを有さない形状の単結晶ダイヤモンド切刃
を用いて、予め、ワーク表面からの切り込み深さを微小
に変化させた複数の加工条件で試し加工して、加工表面
が曇り面から鏡面に変化する切り込み深さ領域を探し出
し、この加工条件で、仕上げ加工を行う。上記試し加工
によると、図２に示すように切り込み深さを小さくして
いくと表面粗さが減少し、かつ加工面が鏡面に変化した
後は切り込み深さをさらに小さくしても表面粗さは増加
せずに鏡面を保つという特性をもつため、鏡面加工が行
える切り込み深さの条件を容易に得ることができる。さ
らに、上記切り込み深さと表面粗さの関係は工具や加工
装置の違いによる影響が少なく安定した特性をもつた
め、工具や加工装置が変わっても安定して鏡面加工が行
える。さらに、並進運動と、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸周りの回転
運動のいずれかもしくは全てを具備し、非回転工具とワ
ークの相対運動を与えるマシニングセンタ型加工機を用
いることにより、ワークに対して任意位置に任意の方向
で切削加工が行えるため、様々な形状のワークに対する
鏡面加工が実現できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態を説明する。図１は本発明で使用する単結
晶ダイヤモンド工具の形状例を示す。この工具の特徴
は、図７に示す従来技術で使用する工具の形状にある、
すくい面２２と逃げ面２１の間のホーニング２３が無い
ことである。この非回転工具をすくい面がワークとの相
対運動において常に進行方向となるように、非回転工具
の向きを制御しながら鏡面加工を行う。上記加工を行っ
た場合の切り込み深さと表面粗さの関係を図２に示す。
切り込み深さを小さくしていくと表面粗さが減少し、か
つ加工面が鏡面に変化した後は切り込み深さをさらに小
さくしても表面粗さは増加せずに鏡面を保つという特性
をもつ。このため、鏡面仕上げが行える切り込み深さ領
域を探り出す試し加工において、切り込み深さを微小に
減少させながら試し加工を繰り返すことにより、従来工
具よりも微小な切り込み深さであるが、鏡面仕上げが行
える切り込み深さ領域Ａ５を容易に得ることができる。
さらに、図２に示す切り込み深さと表面粗さの関係は、
工具や加工装置の影響が少なく安定しているという特性
をもつ。このため、探し出した切り込み深さ領域で切削
することにより、工具や加工装置が変わっても安定した
鏡面加工が実現できる。さらに、同一ワーク材質では鏡
面加工が行える切り込み深さ領域Ａ５は変わらないた
め、同一ワーク材質の鏡面加工を行う場合、一度試し加
工を行えば再度試し加工を行う必要が無い。

【０００６】

【実施例】図３は本発明の実施例における加工手順を示
すフローチャートである。この処理は次のステップを実
行する。 １）試し加工により、鏡面仕上げが行える切り込み深さ
条件を探す。（ステップＳ１） ２）探し出した切り込み深さ条件で加工プログラムを作
成する。（ステップＳ２） ３）作成した加工プログラムで鏡面加工を行う。（ステ
ップＳ３） 上記ステップＳ２とステップＳ３を加工ワークに応じて
繰り返す。図４は上記ステップＳ１の詳細な処理手順を
示すフローチャートである。この処理は次のステップを
実行する。 １）設定切り込み深さへ初期値を設定する。（ステップ
Ｓ１１） ２）設定切り込み深さで試し加工を行う。（ステップＳ
１２） ３）加工表面が鏡面であるかを確認する。鏡面であれば
ステップＳ１５へ移行する。鏡面でなければステップＳ
１４へ移行する。（ステップＳ１３） ４）設定切り込み深さをさらに小さくし、ステップＳ１
２へ移行する。（ステップ１４） ５）設定切り込み深さを、鏡面仕上げが行える切り込み
深さ条件として保存する。（ステップＳ１５） 以上の手順で鏡面加工を行う。

【０００７】図５は本発明による加工装置の構成の一例
を示す図である。工作機械８０はベッド８０１に搭載さ
れて、水平面内で直交するＸ，Ｙの２軸方向に移動可能
なテーブル８０２を有し、このテーブル８０２上にＸ軸
回りのＡ軸回転が可能なテーブル８０３を有し、さらに
テーブル８０３上にテーブル８０３上面に垂直な軸回り
のＢ軸回転可能な加工テーブル８０４を有し、この加工
テーブル８０４上に被加工ワーク８０５が取り付けられ
る。さらに、同工作機械８０はコラム８０６の上部に、
前記Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に移動可能なラム
８０７を有し、このラム８０７上に主軸頭８０８が取り
付けられ、主軸頭８０８にはＺ軸回りのＣ軸回転可能な
主軸８０９と工具８１０が装着され、工具８１０のすく
い面方向を制御する。さらに、上記テーブル８０２のＸ
軸、Ｙ軸方向の移動、及び主軸頭８０８のＺ軸方向の移
動、及び加工テーブル８０４のＡ軸、Ｂ軸回りの回転、
及び主軸８０９と工具８１０のＣ軸回りの回転は、ＮＣ
制御装置８２が読み込んだ加工プログラム８１に従って
制御する。上記構成の工作機械を用いることにより、被
加工ワークに対して任意の位置に任意の方向で前記非回
転工具を用いた切削加工が可能となり、様々な形状のワ
ークに対して鏡面加工が実現できる。また、本工作機械
は、前記鏡面切削が行える切り込み深さより十分小さな
切り込み深さ制御が行える位置制御能力を備える。

【０００８】

【発明の効果】上述したように、本発明の切削加工方法
によれば、非回転切削工具にてワーク表面を切削加工す
る切削加工方法において、予め、ワーク表面からの切り
込み深さを変化させていく複数の加工条件で試し加工し
て、加工表面が曇り面から鏡面に変化する切り込み深さ
領域を探し出し、この加工条件で、仕上げ加工を行うこ
とにより、加工面が鏡面に変化した後は切り込み深さを
さらに小さくしても表面粗さは増加せずに鏡面を保つと
いう特性をもつため、鏡面加工が行える切り込み深さの
条件を容易に得ることができる。さらに、前記の切り込
み深さをさらに小さくしても表面粗さは増加せずに鏡面
を保つという特性は、工具や加工装置の違いによる影響
が少なく安定した特性であるため、工具や加工装置の違
いによる加工条件への影響が少なく、工具や加工装置が
変わっても安定した鏡面加工が行える。また、多軸マシ
ニングセンタを用いることにより、旋盤型加工装置に比
べて非常に多様な形状のワークに対して鏡面加工が行え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する単結晶ダイヤモンド切刃の側
面図である。

【図２】本発明における工具を用いて加工する場合の、
切り込み深さと表面粗さの関係を示すグラフである。

【図３】本発明の実施例における加工手順を示すフロー
チャートである。

【図４】図３のステップ１の詳細な処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】本発明による加工装置の構成の一例を示す斜視
図である。

【図６】従来の切削加工に使用する単結晶ダイヤモンド
工具を示す正面図及び側面図である。

【図７】従来の単結晶ダイヤモンド切刃の側面図であ
る。

【図８】単結晶ダイヤモンド工具を用いて加工する場合
の、切り込み深さと表面粗さの関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

４０ 単結晶ダイヤモンド切刃、４１ すくい面、４２
逃げ面、８０ 工作機械、８１ 加工プログラム、８
２ ＮＣ制御装置、８０１ ベッド、８０２，８０３
テーブル、８０４ 加工テーブル、８０５ 被加工ワー
ク、８０６ コラム、８０７ ラム、８０８ 主軸頭、
８０９主軸、８１０ 工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 満徳 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 神谷 昌秀 福岡県北九州市八幡西区則松３丁目６−１ 福岡県工業技術センター機械電子研究所 内 Ｆターム(参考） 3C045 AA10 BA02 CA01 DA01 DA23 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非回転切削工具にてワーク表面を切削加
   工する切削加工方法において、予め、ワーク表面からの
   切り込み深さを変化させていく複数の加工条件で試し加
   工して、加工表面が曇り面から鏡面に変化する切り込み
   深さ領域を探し出し、この加工条件で、仕上げ加工を行
   うことを特徴とする切削加工方法。
2. 【請求項２】 前記非回転工具とワークの相対運動を与
   える工作機械として、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の並進運動と、
   Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸周りの回転運動のいずれかもしくは全て
   を具備し、かつ、前記加工表面が曇り面から鏡面に変化
   する切り込み深さ領域を探し出すのに必要な切り込み深
   さの制御を行う工作機械を使用し、曲面または平面の仕
   上げ加工を行うことを特徴とする請求項１記載の切削加
   工方法。
3. 【請求項３】 非回転切削工具の材質は単結晶ダイヤモ
   ンドを使用し、かつ、切先にホーニングを有さない形状
   で、また、ワーク材質が非鉄金属であることを特徴とす
   る請求項１記載の切削加工方法。
4. 【請求項４】 仕上げ加工を行う前に、仕上げ切り込み
   深さ以下の表面粗さに前加工しておくことを特徴とする
   請求項１記載の切削加工方法。