JP2002361512A - 突き加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛造素材のような硬い素材を切削する際で
も、工具や加工機に大きな負担がかからず、しかも加工
効率が良く、更に、削り残し量が少なくなるようにす
る。 【解決手段】 外周底刃２を有する回転切削工具１を軸
方向に加工送りして加工終了点ｓまで突き加工した後、
これを戻して所定の方向に一定のピッチ（７０ｍｍ）で
移動させ、再び軸方向に加工送りして突き加工する操作
を繰り返すことにより、輪郭削りするようにした加工方
法において、工具１を一定のピッチで移動させる際、移
動前の加工終了点ｓと移動後の加工終了点ｓとを結ぶ線
の角度αが７０度未満であるか否かを判定し、角度αが
７０度以上の時は、移動ピッチを細かく（１０ｍｍ）し
て加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鍛造品等の
無垢素材から金型等の製品を製造するため、外周底刃を
有する回転切削工具を軸方向に加工送りして大荒加工す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば鍛造品等の無垢素材から金
型等の製品を製造する際、図８に示すように、ＮＣ加工
機を使用して等高線加工を行うような技術や、特許第２
８８４８３５号や特許第２９９３２２４号のように、回
転切削工具を軸方向に加工送りして突き加工した後、工
具を軸方向に後退させ、順次、工具を横方向に定ピッチ
で移動させながら突き加工を繰り返すことにより輪郭削
りするような技術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のよう
なＮＣ加工機による技術は、特に鍛造品のような硬い無
垢素材を加工すると、彫り込みの深さ等が深くなるに連
れて切削工具が煽られるようになり、切削速度を落とさ
なければならないため、加工時間が極めて長くなるとい
う問題がある。また、後者のように回転切削工具を等ピ
ッチで移動させながら軸方向に加工送りして輪郭削りす
る技術では、回転切削工具の移動ピッチ間隔を狭くする
と、工数が増加して切削効率が低下する反面、ピッチ間
隔を大きくすると削り残し量が多くなって次工程の荒、
中加工や仕上げ加工等の負担が大きくなるという問題が
ある。

【０００４】そこで本発明は、鍛造品のような硬い無垢
素材を切削する際でも、工具や加工機に大きな負担がか
からず、しかも効率良く加工出来るようにし、また、削
り残し量を少なくして次工程での加工の負担が軽減され
るようにすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、外周底刃を有する回転切削工具を軸方向に加
工送りして加工終了点まで突き加工した後、回転切削工
具を軸方向に後退させ、その後、回転切削工具をマトリ
クスの行方向に沿って一定のピッチで移動させて、再び
軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工する操作
を繰り返し、行方向の端部まで加工した時点で回転切削
工具をマトリクスの次列に移動させ、次いで、次列の行
方向に沿って一定のピッチで突き加工する操作を順次繰
り返すことにより製品形状より大きめの形状に輪郭削り
するようにした突き加工方法において、前記回転切削工
具を行方向に沿って一定のピッチで次の加工位置に移動
させる際、移動前の加工位置における回転切削工具の加
工終了点と、移動先の加工位置における回転切削工具の
加工終了点との位置関係が一定の条件に達した場合に、
移動ピッチを異ならせて加工するようにした。

【０００６】このように外周底刃を有する回転切削工具
を軸方向に加工送りして突き加工することを繰り返して
輪郭削りすることにより、加工機や工具への負担を軽減
させることが出来、また切削効率を落とさないで加工す
ることが出来る。ここで、突き工具には、底面の直径方
向全域に刃があるものと、外周のみに刃があるものに分
かれ、全域に刃があるものは大きなピッチで移動させな
がら加工することが出来るが、被削材が硬い場合は工具
への負担が大きく、通常のマシニングセンタではトルク
が足りずに、金型等の鍛造素材の加工には適用すること
が出来ない。このため、本発明では、外周底刃を有する
回転切削工具を使用することで、金型等の鍛造素材に加
工にも適用出来るようにしている。

【０００７】そして、回転切削工具の軸方向から素材を
見て、加工領域をマトリクス状に区画した場合、回転切
削工具を加工開始点からマトリクスの行方向に沿って一
定ピッチで移動させながら突き加工し、最初の列の加工
が端部まで完了すると、回転切削工具を次列に移動させ
て、同様の手順を繰り返すことにより、全加工領域の加
工が完了するようにし、この際、行方向に沿った移動ピ
ッチや、列方向に沿った移動ピッチは、あまり細かくし
過ぎると、削り残し量は少なくなるが作業効率が低下
し、逆に、大きくし過ぎると、作業効率は向上するが削
り残し量が多くなるため、作業効率や、削り残し量の面
を勘案して経験値等により両者が満足されるような一定
のピッチに設定している。しかし、このような移動ピッ
チは、加工しようとする輪郭形状面の全ての箇所に適切
なものではなく、例えば形状面が急激に変化する場合等
には、一定のピッチで加工したのでは削り残し量が極端
に多くなることがある。

【０００８】そこで、本発明では、このような場合は、
回転切削工具の移動ピッチ量を細かくして加工すること
により、削り残し量を少なくするようにする。ここで、
輪郭形状面が急激に変化する場合には、行方向に沿って
回転切削工具を定ピッチで移動中、移動前の加工位置に
おける回転切削工具の加工終了点と、移動先の加工位置
における回転切削工具の加工終了点の位置関係が急激に
変化するため、両者の位置関係を比較すれば、削り残し
量が多くなる箇所を知ることが出来る。このため、移動
前の加工終了点と、移動先の加工終了点が一定の条件に
達した時点で移動ピッチを変えるようにする。尚、移動
前の加工位置における回転切削工具の加工終了点と、移
動先の加工位置における回転切削工具の加工終了点の位
置関係が一定の条件に達した場合の一例としては、例え
ば、加工終了点同士を結ぶ線の傾斜角が一定以上になっ
たり、加工終了点の位置の差が一定以上になったりした
時等である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は本発明に係る
突き加工方法のフローチャート図、図２は突き加工方法
の概要を説明するための説明図、図３は突き加工方法で
輪郭削りされる工程の一例を示す説明図、図４は回転切
削工具の説明図、図５は同回転切削工具の加工範囲を示
す説明図、図６は回転切削工具の移動ピッチ等を説明す
るためのマトリクス図、図７は移動ピッチと削り残し量
の関係を説明するための説明図である。

【００１０】本発明に係る突き加工方法は、例えば金型
等の鍛造素材の大荒加工に適した方法として開発され、
加工機や工具にかかる負担を軽減し、また削り残しが一
定になるよう加工ピッチを自動的に制御して、加工に要
する時間を大幅に短縮出来るようにされている。

【００１１】ここで一般的な突き加工方法の概要につい
て図２及び図３に基づき説明すると、図２（ｂ）に示す
ように、底刃２を有する回転切削工具１を工具軸方向に
沿って下方に加工送りすることによって、加工終了点ｓ
まで突き加工した後、上方に戻し、次いで、図２（ａ）
のＸ方向に沿って回転切削工具１を一定ピッチだけ移動
させ、再び軸方向に沿って下方に加工送りして加工終了
点ｓまで突き加工し、これを繰り返す。

【００１２】そして、回転切削工具１がＸ方向のワーク
端部まで達すると、回転切削工具１をＸ方向の進行とは
逆のワーク端部まで戻すとともに、Ｙ方向に定ピッチ移
動させ、再びＸ方向に一定ピッチ移動させつつ突き加工
を繰り返すことにより、例えば図２（ｂ）の破線に示す
ような形状にワークＷを輪郭削りする。

【００１３】以上のような突き加工方法で輪郭削りされ
るワークＷの形態変化の一例は図３の通りであり、加工
初期段階である図３（ａ）から、中期段階である図３
（ｂ）を経由して、後半段階である図３（ｃ）に示すよ
うに変化し、このように大荒加工されたワークＷの表面
は、後加工において等高線加工等によって徐々に仕上げ
加工される。

【００１４】次に、本実施例における具体的な突き加工
方法について説明する。まず、本発明に使用される回転
切削工具１は、図４に示すように、スクエアエンドミル
形状の工具であり、複数の外周底刃２を備えている。そ
してこの工具径ａはφ８０ｍｍであり、また外周底刃２
の刃長ｂは約１７ｍｍである。

【００１５】このため、この回転切削工具１で加工する
と、加工領域は図５に示すような直径ａが８０ｍｍ、幅
ｂが約１７ｍｍのハッチングを施した円環状部分であ
り、中心の刃のない部分がワークＷに当たると、工具破
損やマシン破損に繋がるため注意が必要である。従っ
て、このような回転切削工具１で加工する際は、加工深
度の深い所から浅い所に向けて削り上げていくことで、
底刃２のない部分がワークＷに当接しないようにする必
要がある。

【００１６】以上のような回転切削工具１を水平方向に
移動させながら軸方向に加工送りして切削加工するに際
し、回転切削工具１の移動位置や移動順序等について、
図６に基づき説明する。図６に示すように、加工領域を
Ｘ、Ｙ方向にマトリクス状に区画し、Ｘ方向は回転切削
工具１を定ピッチで移動させながら加工していく行方向
とし、Ｙ方向は回転切削工具１がＸ方向（行方向）の端
部まで達した時点で、段階的に次列に移動させる列方向
とする。

【００１７】そして、予め製品の輪郭形状や、加工前素
材の寸法データや、回転切削工具１の諸元等から、ＮＣ
加工データを作製しておき、マトリクス上の細かい座標
における加工前素材からの取代量、すなわち各座標にお
ける加工終了点ｓの位置が自動的に決定されるようにし
ている。また、最初に突き加工を開始する位置は、形状
の一番深いところとし、予め回転切削工具１より大きめ
の工具（例えばφ１００ｍｍ程度）でその箇所に穴加工
を行っておき、そこから徐々に深さの浅い方向へ移動さ
せながら加工するようにしている。

【００１８】ここで、実施例の場合、Ｙ方向の移動ピッ
チｙについては、外周底刃２の刃長ｂが約１７ｍｍ程度
であるため、１６ｍｍ程度のピッチにしても加工可能で
あるが、この場合は刃の中心部附近で削る部分が増え、
切削速度が弱まるとともに切削性が悪化し、結果的に工
具や加工機への負荷が大きくなって加工ストップの原因
に繋がるため、テスト加工による負荷メータの計測結果
や加工効率等の観点から１０ｍｍのピッチに設定してい
る。

【００１９】また、Ｘ方向の移動ピッチｘについては、
Ｙ方向の移動ピッチｙが１０ｍｍであり、移動ピッチｘ
が実質的に加工する量を決定することになるため、加工
時間の短縮化の観点から、工具径φ８０ｍｍであること
を勘案して７０ｍｍピッチと大きなピッチに設定してい
る。

【００２０】しかしながら、Ｘ方向（行方向）にすべて
７０ｍｍピッチで加工すると、輪郭形状面が急激に変化
するような箇所において削り残し量が多くなる場合があ
る。すなわち、図７（ｂ）に示すように、例えば現在の
回転切削工具１の加工終了点ｓに対して、次の回転切削
工具１の移動位置における加工終了点ｓが急激に高くな
るような場合、７０ｍｍ程度の移動ピッチでは削り残し
量ｄが多くなるため、次工程で最終形状に仕上げるまで
の負担が大きくなり過ぎる。

【００２１】このため、このような場合には、図７
（ａ）に示すように、移動ピッチを１０ｍｍ程度の細か
いものとし、削り残し量を少なくして次工程に送るよう
にしている。尚、本実施例では、移動ピッチを７０ｍｍ
にするか、１０ｍｍにするかの選択は、現在位置の加工
終了点ｓと、移動位置の加工終了点ｓを結ぶ線の角度α
が、７０度の傾斜角未満であるかどうかで判定するよう
にしており、傾斜角αが７０度未満であれば７０ｍｍピ
ッチで移動させ、７０度以上であれば１０ｍｍピッチで
移動させるようにしている。

【００２２】以上のような実施例の場合、一連の加工作
業の流れを纏めると、次の通りである。まず、加工を始
める前に、製品の輪郭形状や、加工前素材の寸法データ
や、回転切削工具１の諸元等から、ＮＣ加工データを作
製し、マトリクス状に区画した各座標における取代量が
求められるようにする。この際、各座標は行・列とも少
なくとも１０ｍｍピッチの座標が含まれるような細かい
ものとする。そして、回転切削工具１より大きめの工
具、例えばφ１００ｍｍ程度の工具で、加工深さの一番
深い箇所に穴加工を行い、そこから回転切削工具１によ
る突き加工を開始する。

【００２３】そして図１にも示すように、最初の突き加
工が終了して回転切削工具１をＸ方向（行方向）に一定
ピッチ（７０ｍｍ）で移動させる際、１ピッチ分（７０
ｍｍ）移動した位置の加工終了点ｓが、前列の同位置の
加工終了点ｓより高いかどうかが判断される。これは、
１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した位置の加工終了点ｓ
が、前列の同位置の加工終了点ｓより低い場合は、外周
底刃２のない部分がワークＷに当接するため加工が出来
ないためである。

【００２４】そして、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した
位置の加工終了点ｓが、前列の同位置の加工終了点ｓよ
り低い場合は、その位置では加工せず、一旦、その先の
加工終了点ｓの高さが前列の同位置の加工終了点ｓより
低くなるような位置を求めて加工し、その後、徐々に細
かいピッチ（例えば１０ｍｍ）で戻しながら加工する
が、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した位置の加工終了点
ｓが、前列の同位置の加工終了点ｓより高い場合は、現
在の加工終了点ｓと、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した
加工終了点ｓを結ぶ角度が７０度未満かどうかが判断さ
れる。

【００２５】そして、角度が７０度未満であれば、１ピ
ッチ分（７０ｍｍ）移動した位置で加工し、角度が７０
度以上であれば、細かいピッチ（１０ｍｍ）で移動させ
ながら加工する。こうすることにより、削り残し量を少
なくすることが出来、しかも効率の良い加工を行うこと
が出来る。

【００２６】因みに、以上のように大荒加工した面形状
は、仕上げ加工工具で等高線加工して最終製品形状に仕
上げるが、このような加工方法を採用することにより、
従来では約１２０時間程度かかっていた加工時間を５０
時間程度に減らすことが出来るようになり、また、工具
交換等の段取りも削減出来て、製造プロセスの効率化に
繋がることが確認された。

【００２７】尚、本発明は以上のような実施形態に限定
されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載し
た事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を
奏するものは本発明の技術的範囲に属する。例えば実施
例における具体的な移動ピッチ量や、移動ピッチを異な
らせる条件である加工終了点の位置関係等は例示であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明に係る突き加工方法
は、一定のピッチで回転切削工具を移動させて軸方向に
加工送りする操作を繰り返して製品の輪郭形状を加工す
るような加工方法において、一定のピッチで移動させる
際、移動先の工具の加工終了点と現在の工具の加工終了
点の位置関係が一定の条件に達した時点で移動ピッチを
異ならせるようにしたため、高効率の加工を行いながら
も、削り残し量を減らすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る突き加工方法のフローチャート図

【図２】一般的な突き加工方法の概要を説明するための
説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図

【図３】突き加工方法で輪郭削りされるワークの形状変
化の一例を示す説明図

【図４】回転切削工具の説明図

【図５】同回転切削工具の加工範囲を示す説明図

【図６】回転切削工具の移動ピッチ等を説明するための
マトリクス図

【図７】移動ピッチと削り残し量の関係を説明するため
の説明図で、（ａ）は本発明により移動ピッチを細かく
した場合、（ｂ）は移動ピッチが一定の場合

【図８】従来の金型の加工方法の説明図

【符号の説明】

１…回転切削工具、２…外周底刃、ｓ…加工終了点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周底刃を有する回転切削工具を軸方向
   に加工送りして加工終了点まで突き加工した後、回転切
   削工具を軸方向に後退させ、その後、回転切削工具をマ
   トリクスの行方向に沿って一定のピッチで移動させて、
   再び軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工する
   操作を繰り返し、行方向の端部まで加工した時点で回転
   切削工具をマトリクスの次列に移動させ、次いで、次列
   の行方向に沿って一定のピッチで突き加工する操作を順
   次繰り返すことにより製品形状より大きめの形状に輪郭
   削りするようにした突き加工方法であって、前記回転切
   削工具を行方向に沿って一定のピッチで次の加工位置に
   移動させる際、移動前の加工位置における回転切削工具
   の加工終了点と、移動先の加工位置における回転切削工
   具の加工終了点との位置関係が一定の条件に達した場合
   に、移動ピッチを異ならせて加工することを特徴とする
   突き加工方法。