JP2002524279A - 波形切削エッジを持つ切削ツールの研削方法 - Google Patents

波形切削エッジを持つ切削ツールの研削方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 ＣＮＣツール研削機械が、加工物（２）中にあるブレードの溝表面（３）を研削するための加工物（２）に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイール（１）を有する。この機械は、ブレードの平滑切削エッジ（５）を研削するように計算された研削ホイール（１）の経路でプログラミングされ、また、加工物中の波形切削エッジ（６）を研削するために研削ホイール（１）の運動を変化させる経路に対する摂動でプログラミングされる。このような機械を用いれば、波形切削エッジを形成するために２つ以上の研削・ミリング動作を必要とするのではなく、１つの作りで波形切削エッジの全ての表面を研削することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は切削ツールの研削に関し、特に、これには限られないが、コンピュー
タ数値制御式（ＣＮＣ）研削機械を操作して、波形切削エッジを持つ切削ツール
を生産する方法及び本方法によって生産されるこのような切削ツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式切削ツールは、一般に、一連の螺旋状ブレードを有している。これらブ
レードは、一般的に２つの隣接するフェース、すなわち前縁フェース（例えば、
溝表面）と後縁フェース（例えば、リリーフ表面）とによって形成されている。
これらの隣接フェースは、ほぼ平滑な螺旋状構成を持つ鋭いエッジを持つ波山を
形成している。このエッジは通常は切削エッジと呼ばれる。ある特殊なタイプの
ミリングカッタは、波形又は正弦波構成の切削エッジを持つ螺旋状ブレードを有
している。このような切削エッジ構成によって、長尺の切れ端ではなく小さい金
属チップという形態で材料を加工物から除去しやすくなる。このため、波形切削
エッジを持つ切削ツールはしばしば「荒削り」ツールと呼ばれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
荒削りツールは通常はそのブレードが高速鋼又はタングステンカーバイドで形
成されている。しかしながら、波形切削エッジを持つこのようなミリングカッタ
の製造には以前は様々な問題があった。
【０００４】 ＣＮＣ研削機械を用いて、高速鋼製加工物に螺旋状溝及びリリーフフェースを
研削して螺旋状切削エッジを形成することは可能である。しかしながら、ＣＮＣ
機械の研削ホイールはその直径が通常は溝の幅より大きく、このため、今まで固
体のブランクから単一の作りの波形又は正弦波構成の切削エッジを持つ完全なミ
リングカッタブレードを研削する目的専用で研削ホイールを用いることができな
かった。したがって、このようなブレードに溝表面やリリーフ表面を発生させる
に必要な機械加工動作を実行するには、異なった機械上にある別の作りが通常は
必要である。例えば、リリーフ表面はしばしば機械式に制御された再研削機械上
で研削され、一方、溝表面の波形部分は、螺旋状の前縁と後縁間にある溝の幅よ
り小さい直径を持つボールノーズミルを用いてミリング機械上で機械加工される
。しかしながら、このようなボールノーズミルはタングステンカーバイドには適
していない。タングステンカーバイドで形成された、このような切削エッジを特
徴として持つブレードを有することが望ましい場合、これは通常、必要とされる
波形切削エッジを持つタングステンカーバイド挿入物を別の材料で形成されたツ
ール中に組み込むことによって達成されるが、このようなツールは製造コストが
高く成りかねない。 したがって、ＣＮＣツール研削機械を用いて波形切削エッジを持つ切削ツール
を生産する改良型の方法を提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、ＣＮＣ研削機械を操作して、加工物中で波形構成の
切削エッジを持つブレードを研削する方法が提供され、このツール研削機械は加
工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイールを有し、そして、
前記方法は、 少なくとも１つの研削ホイール用の少なくとも１つの経路を持つＣＮＣ機械を
プログラミングする工程であり、前記少なくとも１つの経路が加工物中のほぼ平
滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算さ
れる、工程と、 前記少なくとも１つの経路に対する摂動を持つＣＮＣ機械をプログラミングす
る工程であり、前記摂動が、前記少なくとも１つの研削ホイールが前記加工物中
の波形構成の切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を研削する
ように配置されるように前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変更する、
工程と、 を含んでいる。
【０００６】 本発明の別の態様によれば、加工物に対して可動である少なくとも１つの回転
式研削ホイールを有して前記加工物中の少なくとも１つのブレードを研削するＣ
ＮＣ研削機械が提供されるが、この機械が、ほぼ平滑な切削エッジを持つブレー
ドの少なくとも１つの表面を研削するように計算される少なくとも１つの研削ホ
イールの少なくとも１つの経路でプログラミングされており、前記機械は前記少
なくとも１つの経路に対する摂動でプログラミングされており、前記摂動が、前
記少なくとも１つの研削ホイールが前記加工物中の波形構成の切削エッジを持つ
ブレードを研削するように前記少なくとも１つの経路からの前記少なくとも１つ
の研削ホイールの運動を変化させることを特徴とする。
【０００７】 本発明のさらなる態様によれば、あるコンピュータプログラムが提供されるが
、前記経路を定めるホイール位置の集合がほぼ平滑な切削エッジを持つブレード
のジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデ
ータに基づいて発生され、また、経路調整手段が前記経路を定める前記ホイール
位置の集合と波形切削エッジの摂動を表すデータに基づいて摂動されたホイール
位置を計算することを特徴とする。
【０００８】 前記コンピュータプログラムは、プログラミング式ＣＮＣツール研削機械を有
する人に供給されるフロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどのメモリ又はデータ蓄
積媒体に記録するのが好ましい。しかしながら、前記コンピュータプログラムは
インターネットなどのコンピュータネットワーク上でこのような人によってダウ
ンロードできることが予測される。
【０００９】 ＣＮＣ機械はほぼ平滑な切削エッジを持つブレードのジオメトリと研削ホイー
ルの形状を表すデータが波形切削エッジに対する必要な摂動を表すデータと共に
入力されるプログラミング式制御ユニット（ＰＣＵ）を有するのが好ましい。
【００１０】 ＣＮＣ機械は複数の研削ホイールを有することがあるが、この場合、この機械
はほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの表面を研削する研削ホイールに対する
複数の経路でプログラミングされ、また、前記機械は前記経路に対する摂動でプ
ログラミングされる。
【００１１】 ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するよう
に計算されているプログラミング済み経路は各々が前記少なくとも１つの研削ホ
イールのホイール位置の集合によって定められる。ＣＮＣ機械はほぼ平滑な切削
エッジを研削するためにプログラミング済み経路を定めるホイール位置の集合を
計算するホイール位置発生器と、前記プログラミング済み経路からオフセットて
いる研削ホイールの摂動されたホイール位置を計算するためのホイール位置調整
手段と、を含むのが好ましい。前記ホイール位置は線形方向、回転方向又はその
組合せ方向にオフセットしていて、エッジのオーバーカットやアンダーカットを
避けながら、摂動された各位置に対して、研削ホイールが摂動された切削エッジ
の１つの位置で加工物と接触するか又は、第２又はさらなるリリーフファセット
に対しては、このリリーフファセットの摂動された前縁の１つの位置で接触する
ように、それらの方向におけるオフセットの大きさに対する特定の関数によって
定められるのが好ましい。
【００１２】 このリリーフファセットの前縁はまた、波形前縁を持つリリーフファセットを
研削するために類似の仕方で上記のように応用される経路オフセット方法でパラ
メータ的湾曲で示されることがある。
【００１３】 ある特定の好ましい実施形態では、摂動された各研削ホイール位置のオーバー
カットやアンダーカットは、オーバーカットやアンダーカットの位置における研
削ホイールと切削エッジ間のなんらかの距離の大きさを計算し、前記大きさがし
きい値未満であるか判断し、未満でなければ、摂動されたホイール位置をそれが
前記しきい値未満になるまで摂動されたホイール位置を直接的又は増分的に改変
することによって避けられる。
【００１４】 本発明のさらなる態様によれば、本発明の先行する態様の内のどれかによる方
法、ＣＮＣ機械又はコンピュータプログラムによって生産された波形切削エッジ
を持つ少なくとも１つのブレードを有する切削ツールが提供される。
【００１５】 本発明は円筒形の切削ツール中で波形切削エッジを持つブレードを研削するこ
とに特に適用されるが、回転対称の中心長手方向軸を有する円錐状又は環状形状
の切削ツール又は不規則形状のツールなどの他の形状の切削ツール中でこのよう
なブレードを研削するのに適用できることが理解されよう。
【００１６】 本明細書では、波形という用語はほぼ波形又は蛇紋石形状を有する何らかの摂
動のことである。その範囲には、対称性の正弦波摂動、一体式もしくは非対称性
の正弦波摂動、切削エッジの部分円形状スカロップ及び自由形状の波形摂動が含
まれる。
【００１７】 本発明の特定の好ましい実施形態によれば、好ましくは交番の摂動が様々な波
長を有する、ほぼ平滑な螺旋状切削エッジに対する非対称性又は一体式の正弦波
摂動を波形切削エッジが含むことを特徴とする波形切削エッジを有する切削ツー
ルが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のある好ましい実施形態を以下に、添付図面を参照して例示して説明す
る。 図１を参照すると、平滑な螺旋状切削エッジを持つブレードの溝表面３を研削
するために回転対称Ｓの、中心長軸の周りに回転する円筒状加工物２に処理をす
るＣＮＣツール研削機械の研削ホイール１が示されている。研削ホイール１は、
ほぼ円盤形状を有し、回転中心軸Ｃの周りに回転可能である。研削ホイールは周
縁に研削エッジ４を持つ。
【００１９】 前記研削ホイールは、加工物２に対して軸方向Ａ及び周方向Ｂに可動であり、
切削エッジ５を特徴付けるブレードの溝表面３を研削する。加工物２から形成さ
れる回転切削ツールでは、切削ツールは通常複数の螺旋状のブレードを持ち、そ
れらの各々は溝表面３を特徴付け、またそれらの各々はツールの前縁を形成する
切削エッジ５を持つ。
【００２０】 現在、ＣＮＣツール研削機械は、加工物の処理中に研削ホイールの運動経路を
プログラミングするのに用いられる５つ以上のプログラム可能な軸を有している
。これらプログラム可能な軸には、オーストラリア特許第６６５０００号に開示
されているように物理的軸と仮想的プログラム可能軸、即ち「ソフト軸」とが含
まれる。前記の図１を参照して説明される特定の場合には、加工物に対して軸方
向Ａ及び円周方向Ｂへの研削ホイールの運動は、図１には示されていないＣＮＣ
機械のプログラム可能軸によってプログラムすることができる。本発明によるＣ
ＮＣツール研削機械のための制御システムを図３に表す。従来型のＣＮＣ機械の
場合と同様に制御システムは、プログラム可能制御ユニット（ＰＣＵ）１１、軌
道補間回路１２、位置コントローラ１４、及び１つ以上の研削ホイール１を加工
物に対して運動させる１つ以上のアクチュエータ１５を備えている。ＣＮＣ機械
が「ソフト軸」を含む場合、それはまた座標変換モジュール１３をも含む。
【００２１】 制御システムはまた、ＰＣＵ１１内に入力されたデータから１つ以上の研削ホ
イール１のための１つ以上のツール経路を定める１セットのホイール位置を発生
する位置発生器１６、及び１セットのホイール位置から１セットの機械軸位置を
取り出すための機械軸位置プロセッサ１８を備える。本発明ではＣＮＣ機械の制
御システムはさらに、ホイール位置発生器１６と機械軸位置プロセッサ１８との
あいだのホイール位置調整モジュール１７を備えて、ホイール位置のセットを調
整して摂動切削エッジに沿う研削のための１つ以上のツール経路を表すホイール
位置の１セットに変換する。ホイール位置発生器１６、ホイール位置調整モジュ
ール１７及び機械軸位置プロセッサ１８はプログラム可能制御ユニット（ＰＣＵ
）１１内に組み込まれるプログラム又はモジュールを含んでいる、又はそれらは
別々のプログラム又はモジュールであり得る。機械軸位置プロセッサ１８は、変
換されたこれらのホイール位置に対応する機械軸位置のセットを取り出す。それ
からＣＮＣツール研削機械は、標準的ＣＮＣプログラミングインタフェースを通
じてこれらの機械軸位置を用いてプログラミングされる。プログラムされた経路
はそれから、その軌道補間回路１２、座標変換モジュール１３及び位置コントロ
ーラ１４を用いてアクチュエータ１５の運動を制御するＣＮＣツール研削機械に
よって研削ホイールの物理的な運動に変換される。
【００２２】 従来型のＣＮＣツール研削機械は通常図１に示されるような切削ツール内の平
滑な切削エッジ５を持つブレードを研削することができるだけである。しかしな
がら前記のように特定のタイプのミリングカッタの場合は、長尺の切れ端ではな
くて小さい金属チップの形態で材料を除去するのに適した波形又は蛇行切削エッ
ジを持つブレードを有していることが望ましい。そのようなブレードを形成する
ために、研削ホイールによって形成された平滑螺旋状溝を持つ加工物は、ミリン
グ機械上でボールノーズミルを用いて波形切削エッジを持つブレードを機械加工
する別の作りにおける第２の操作、及び別の研削機械上の波形切削エッジを持つ
ブレードの波形リリーフ表面を研削するさらに別の作りにおける第３の操作を受
ける。しかしながら本発明では、単一の作りの加工物において研削ホイールの運
動に適した経路のプログラミングにより１つ以上の研削ホイールを用いて、波形
切削エッジを持つブレードの全ての表面を、すなわち平滑螺旋状溝表面、溝表面
の波形部分及び波形リリーフ表面を研削することが可能である。
【００２３】 図２を参照すると、螺旋状の溝３を持つ円筒状加工物２に動作して波形又は蛇
行切削エッジ６を持つブレードの波形溝表面を研削するＣＮＣ機械が示されてい
る。本発明ではこれは、研削ホイールが（図１の）加工物２上の平滑螺旋状溝５
を研削するために通常行う運動を表している研削ホイール経路を取り出し、その
経路に対する摂動を取り出しまたそれに摂動を適用し、その摂動経路でＣＮＣ機
械をプログラミングして、波形切削エッジ６を持つブレードを形成するために必
要な波形前縁及び後縁表面を形成することによって達成される。図２に示される
例では、加工物２に対する研削ホイール１のＢ方向への円周運動に対して摂動α
が適用される。
【００２４】 ここで加工物内の波形切削エッジを持つブレードを研削するためのＣＮＣ研削
機械をプログラミングする１つの好ましい方法が、特に図４、５、６を参照して
説明される。 そのプロセスは次の工程において実行される。 （１）標準的エンドミルの構成は一般的に平滑な螺旋状エッジを用いて具体化
される。そのようなエッジは次のようなパラメータ曲線で数学的に記述すること
ができる。
【００２５】 ｃ＿1(t) = (x(t),y(t),z(t)) ここでｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）は切削エッジ上の各点の位置を定める座
標である。この標準的エンドミル構成及び研削ホイールの形状を表すデータは、
ＣＮＣ機械のＰＣＵ１１内へ（図６の工程２０）又は別のプログラム又はモジュ
ール内にプログラミングされる。
【００２６】 （２）周知の手段を用いて、平滑螺旋状エッジに沿うミリングカッタの溝を研
削するためのツール経路がホイール位置発生器１６内に発生し、加工物に対する
“ｎ”個のホイールホイール位置のセットとして記憶される（図６の工程２２）
。
【００２７】 （３）別のエッジｃ＿２が、先行して具体化された平滑エッジ上への摂動とし
て具体化される。そのようなエッジはまた次のようなパラメータ曲線として数学
的に記述することができる： ｃ＿２(t) = (x(t)+px(t),y(t)+py(t),z(t)+Pz(t) = ｃ＿1(t)+p(t) ここでｐｉ（ｔ）はｉ番目の座標における摂動を表し、ｐ（ｔ）は全摂動を表す
。以下、ｃ＿２（ｔ）エッジによって示されるエッジを切削エッジと呼ぶ。切削
エッジの湾曲を表すデータはまた（図６の２０における）ＣＮＣのＰＣＵ１１又
は別のプログラム又はモジュール内にプログラミングされる。
【００２８】 平滑なエッジの摂動のために、（２）で具体化されるような研削ホイール位置
の各々はもはや有効な研削ホイール位置を表さない。一般にこれらの研削ホイー
ル位置は切削エッジの摂動方向に応じて、研削ホイール１と切削エッジ６とのあ
いだにある距離を置くか（アンダーカット）、又は切削エッジの中を研削してそ
れを破壊する（オーバーカット）。オーバカッティングとアンダーカッティング
はそれぞれ図４及び５に示されている。図４では、研削ホイール１のフェースの
研削エッジ４は距離ｄだけ切削エッジ６内に入り込んで研削する。図５では、研
削ホイール１のフェースの研削エッジ４は切削エッジ６から距離−ｄだけ離れる
。
【００２９】 （４）（２）に見られるように研削ホイール位置（ｉ＜ｎ＋１）の各々に対し
て（図６の工程２４及び２６）、ホイール位置調整モジュール１７によって変換
（工程３０）が適用されて、研削ホイール及び研削エッジ間の距離（工程３２）
又は研削ホイールの切削エッジ内への最大貫通深度がゼロ又は所定のしきい値以
下になり（工程３４）、その結果変換されたホイール位置（ｎｅｗ＿ｐｏｓ＿ｉ
）の１セットが得られ（工程４６）、それは摂動された切削エッジに沿う研削の
ための正確なツール経路を表す。
【００３０】 （５）好ましい変換は、元のホイール位置を少なくとも１つの直線方向又は回
転方向又はそれらを組み合せた方向へ、その方向へのオフセットの大きさ（ａｌ
ｐｈａ＿ｊ）に対する特定の機能の評価を通じて決定された量だけオフセットす
ることに対応する（工程３０）。
【００３１】 そのような特定の機能の１つは、図６並びに７の工程２８〜４４の例で示され
ている次の対話式手順である。
【００３２】 （Ａ）対話式調整手順の工程カウンタｊを１（ｊ＝１）に初期化し、調整され
た研削ホイール位置（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ；ｊ＝１）を平滑な溝の研削に必要なホイ
ール位置（ｐｏｓ＿ｉ）で初期化し、直線及び／又は回転方向への摂動（ａｌｐ
ｈａ＿ｊ）をゼロに、摂動調整インクリメント（ｂｅｔａ＿ｊ）をそれらの初期
非ゼロ値（すなわちａｌｐｈａ＿ｊ＝０．０及びｂｅｔａ＿ｊ＝ｂｅｔａ０）に
初期化することによって、このプロセスは開始する（図６の工程２８）。
【００３３】 （Ｂ）それから元のホイール位置を摂動ａｌｐｈａ＿ｊの現在の設定によって
指定される量だけオフセット方向にオフセットすることによって、新たなホイー
ル位置（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ、すなわちｉ番目のホイール位置のｊ番目の調整）が発
生する。
【００３４】 （Ｃ）このオフセット位置に対して、誤差すなわち研削ホイール及び切削エッ
ジ間の最小距離又は最大貫通深度が計算される（工程３２）。誤差が事前設定さ
れたしきい値より小さい場合は（工程３４）、現在のホイール位置の反復手順は
終了し、オフセットされた研削ホイール位置が新たなホイール位置のセットに加
えられ、ｉが１だけインクリメントされて、次のホイール位置のための変換手順
に続く（工程４６）。
【００３５】 （Ｄ）誤差が所定のしきい値よりも大きい場合は、さらなる反復工程が必要と
なり（ｊ＝ｊ＋１）（工程３６）、またオーバーカット又はアンダーカットの有
無がチェックされる（工程３８）。
【００３６】 （Ｅ）オーバーカットがある場合には、次の反復工程（ｊ＋１）に対する負の
摂動調整インクリメントｂｅｔａ＿ｊ＝−ｆ＊ｂｅｔａ＿ｊ−１が計算される（
工程４０）。アンダーカットがある場合は、正の摂動調整インクリメントｂｅｔ
ａ＿ｊ＝ｆ＊ｂｅｔａ＿ｊ−１が計算される（工程４２）。
【００３７】 （Ｆ）それからオーバーカット又はアンダーカット（ｂｅｔａ＿ｊ）に対する
摂動調整インクリメントすわなちａｌｐｈａ＿ｊ＝ａｌｐｈａ＿ｊ−１＋ｂｅｔ
ａ＊ｊによって、摂動（ａｌｐｈａ＿ｉ）が修正される（図７の工程４４）。
【００３８】 （Ｇ）それから、（Ｃで計算されたように）より小さな誤差を持つ（Ｆで計算
された）新たな現在の摂動（ａｌｐｈａ＿ｊ）を持つ新たなホイール位置（Ｂ）
を発生することによって、次の反復工程が開始する。
【００３９】 （Ｈ）しき位置条件（工程３４）が保持され反復が終了するまで、工程（Ｂ）
から（Ｇ）が繰り返される。
【００４０】 （５．ａ）そのような１つのオフセット方向は回転軸の周りの研削ホイール位
置の回転であり、それはミリングカッタ構成に関して具体化される。またそのよ
うな特定の機能の１つはその軸の周りの回転角度を決定する機能である。
【００４１】 （５．ａ．１）そのような回転方向の１つは、図４及び５に示されるようにミ
リングカッタ軸の周りの回転（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ＝ｐｏｓ＿ｉ，ｊ−１＊ｒｏｔ（
ｘ、ａｌｐｈａ＿ｊ））である（図６の工程３０）。そのような特定の角度機能
の１つは、それぞれアンダーカット又はオーバーカットの検出の有無に応じて、
先行して決定された角度の割合の正又は負の値のどちらかに対する（Ａ）〜（Ｆ
）に従う対話式手順によって査定する角度機能である。
【００４２】 （５．ａ．２）別のこのような方向は、球体の中心（例えば、ボールノーズミ
ルの球形セクションと同心）に導き、現行の研削ホイール位置のオフセットが決
定される対象である前記平滑エッジのそのポイントで前記平滑切削エッジに接す
る接線とある角度を成す軸の周りの研削ホイール位置の回転である。
【００４３】 （５．ｂ）別のこのような方向は、ミリングカッタジオメトリに対して指定さ
れる線形軸である。別のこのような特定の関数は長さ関数であり、これによって
、研削ホイールが前記線形方向にオフセットされる長さが決定される。
【００４４】 （５．ｂ．１．）１つのこのような線形方向は、現行の研削ホイール位置のオ
フセットが決定される対象である、平滑切削エッジのあのポイントでミリングカ
ッタの切削包絡線に接する円周接線の方向である。１つのこのような特定の長さ
関数はあの長さ関数であり、これが、それぞれアンダーカット又はオーバーカッ
トが検出されたかによって、前に決定された長さの端数の正又は負の値に対する
（Ａ）〜（Ｆ）による対話型手順によって評価する。
【００４５】 （５．ｂ．２）別のこのような線形方向は、５．ｂ．１のように切削エッジポ
イントでミリングカッタの切削包絡線に接するが、また、５．ｂ．１で述べたの
と同じポイントで平滑切削エッジの接線に対して垂直であるあの接線の方向であ
る。
【００４６】 （６）（４）による変換されたホイール位置（ｎｅｗ＿ｐｏｓ＿ｉ）の集合か
ら（図７の工程４６）、機械軸位置の集合が機械軸位置プロセッサによって誘導
されて、自身は、機械軸座標で表される研削ホイールのツール経路を表す。
【００４７】 （６．ａ）１つのこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と研削機械のいく
つかの又は全ての線形軸と回転軸上での追加の同時の線形運動と回転運動との組
合せであるが、これらは、工程（５）で決定されたように、角度関数値と長さ関
数値に対応する、工程（５）で述べたオフセット方向によって決まる。
【００４８】 （６．ｂ）別のこのようなツール経路は、同時に発生する「平滑溝運動」と、
指定されたオフセット方向によって決定されるツール保持軸と工程（５．ａ．１
）で述べたような前記オフセット方向における指定された回転角度の追加の同時
回転である。この指定された回転角度は工程（５．ａ．１）で決定されたような
角度関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００４９】 （６．ｃ）１つのこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と、工程（５．ａ
．２）で述べるように指定された線形と回転のオフセット方向及び前記オフセッ
ト方向における指定された回転角度と変換長さによって決定される研削機械のい
くつかの又は全ての線形軸と回転軸における追加の同時発生する線形運動と回転
運動の組合せである。回転角度と変換長さは、工程（５．ａ．２）で決定された
ようにそれぞれ角度関数と長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。角度
関数と長さ関数は互いに依存するのが望ましい。
【００５０】 （６．ｄ）別のこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と工程（５．ｂ．１
）で述べたような指定されたオフセット方向と前記オフセット方向における指定
された変換オフセット長さによって決定される研削機械の線形軸の内の１つの軸
上での追加の同時発生する線形運動との組合せである。変換長さは、工程（５．
ｂ．１）で述べたように長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００５１】 （６．ｅ）別のこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と、工程（５．ｂ．
２）で述べたように指定されたオフセット方向と前記指定されたオフセット方向
における変換長さによって決定される研削機械の線形軸の内の２つの軸上での追
加の同時発生する線形運動との組合せである。変換望長さは工程（５．ｂ．１）
で決定されたような長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００５２】 上記の各々の例では、角度関数と長さ関数は回転角度と変換長さを、研削ホイ
ールジオメトリ、切削ツールジオメトリ、オフセット方向及びアンダーカッタや
オーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す。
【００５３】 本書では「平滑溝運動」という用語は、ミリングカッタ上で平滑なミリングカ
ッタ溝を研削するに必要な一般的に周知な運動を意味するために用いられる。上
述したようなツール経路発生方法の本質上、機械軸座標で表した研削ホイール運
動は、「平滑溝運動」と研削機械の１つ以上の物理的軸及び／又はソフト軸上で
の同時発生する追加の摂動された運動との組合せである。
【００５４】 本発明による方法は切削エッジに広範囲にわたる様々な波形摂動を持つブレー
ドを研削するために用いられ得ることが理解されよう。１つのこのような摂動は
、ほぼ平滑な切削エッジ形態を持つ切削エッジの周期的な発振である。好ましい
タイプのこのような平滑切削エッジは、一定の螺旋、一定のリードジオメトリ及
び一定のせん断ジオメトリを持つエッジである。１つの好ましいこのような摂動
は図８の（Ａ）に示すような対称性正弦波形態である。本発明による別の好まし
い摂動は、一体式正弦波発振である。一体式正弦波発振は、互いに異なった波長
を持つ正の半波７１と負の半波７２を示す図８の（Ｂ）の非対称性正弦波発振に
示すように、正と負の半波に対して異なった波長を有したり、正の（又は負の）
半波だけで構成されたりする。
【００５５】 摂動のさらなる好ましい形態は、エッジに部分的円形のスカロップを持つスカ
ロップ付き切削エッジである。また、例えば図８の（Ｃ）に示すように、切削エ
ッジに自由形態の波形摂動を研削するように機械をプログラミングすることも可
能である。
【００５６】 本発明は通常は、図９の（Ａ）に示すような円時計の切削ツール８３上の切削
エッジ８２中の波形摂動８１を持つブレードを研削するために用いられるが、本
発明はまた、円筒形以外の形状を持つがまた、回転の中心となる長手方向中心対
称軸Ｓを有する加工物上でも用いられる。例えば、ＣＮＣ機械は、円錐形加工物
８４（図９の（Ｂ））、環状の加工物８５（図９の（Ｃ））又は、中心長手方向
軸Ｓの周りに回転対称性を有するだけの不規則形状の加工物８６（図９の（Ｄ）
）中で切削エッジ８２中に波形摂動８１を持つブレードを研削するようにプログ
ラミングされたりする。
【００５７】 また、本発明の範囲と精神から逸脱することなく様々な修正例や変更例が上記
の好ましい実施形態に対して可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 加工物上で動作して、加工物上にある平滑切削エッジを持つブレードの溝表面
を研削するＣＮＣツール又はカッタ研削機械の研削ホイールの概略斜視図である
。
【図２】 本発明による摂動下又は波形の切削エッジを持つブレードの溝表面を研削する
ようにプログラミングされた研削ホイールを示す図１に類似の概略斜視図である
。
【図３】 本発明によるＣＮＣツールとカッタ研削機械のための制御システムの概略ブロ
ック図である。
【図４】 本発明中の切削エッジのオーバーカットを避ける研削ホイールを示す概略斜視
図である。
【図５】 本発明中のアンダーカットを避ける研削ホイールを示す概略斜視図である。
【図６】 本発明によるＣＮＣ機械をプログラミングする方法の一部の概略ブロック図で
ある。
【図７】 本発明によるＣＮＣ機械をプログラミングする方法の他部の概略ブロック図で
ある。
【図８】 （Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明に従って形成された切削エッジに印加される摂
動の夫々の例の図である。
【図９】 （Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明に従って形成された波形切削エッジを持つブレ
ードを有する切削ツールの形状の異なる例の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3C034 AA11 CB01 CB18 3C049 AA03 AA11 AA18 BA02 BB06 BB08 BB09 BC02 CA03 3C058 AA03 AA11 BA02 BB06 BB08 BB09 BC02 CA01 CA03 CB05 5H269 AB07 BB03 QA05

Claims (56)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工物中で波形構成の切削エッジを持つブレードを研削する
    ためにＣＮＣ研削機械を操作する方法であり、前記ツール研削機械が前記加工物
    に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイールを有し、前記方法が： 前記ＣＮＣ機械を前記少なくとも１つの研削ホイールの少なくとも１つの経路
    でプログラミングする工程であり、前記少なくとも１つの経路が前記加工物中で
    ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削する用に計
    算される、工程と； 前記ＣＮＣ機械を前記少なくとも１つの経路に対する摂動でプログラミングす
    る工程であり、前記摂動が、前記加工物中で波形構成の切削エッジを持つ前記ブ
    レードの少なくとも１つの表面を研削するように前記少なくとも１つの研削ホイ
    ールが配置されるように前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変化させる
    、工程； を含んでいる方法。
  2. 【請求項２】 前記ＣＮＣ機械が複数の研削ホイールを有し、また、前記ほ
    ぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードの表面を研削するように前記研削ホイー
    ルの複数の経路でプログラミングされる、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記または各々の研削ホイールの前記又は各々の経路を定め
    るホイール位置の集合を計算する工程と； 前記又は各々の研削ホイールの前記経路からのオフセットしている摂動された
    ホイール位置を計算する工程と； を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ホイール位置集合がほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブ
    レードのジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を
    表すデータに基づいて計算され、また、摂動されたホイール位置が前記ホイール
    位置と前記波形切削エッジに対する必要とされる摂動を表すデータに基づいて計
    算される、請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記摂動されたホイール位置が、少なくとも線形方向又は回
    転方向に、前記少なくとも１つの方向のオフセットの大きさに対する特定の関数
    を定義することによってオフセットされる、請求項３又は４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 摂動された切削エッジを研削する際に、前記研削ホイールが
    、摂動された各ホイール位置に対して、前記摂動された切削エッジの１つの位置
    で、前記切削エッジのオーバーカットやアンダーカット避けながらも前記加工物
    と接触するようにプログラミングされる、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記方法が、加工物中でブレードの波形切削エッジのリリー
    フファセットの摂動された前縁を研削するために用いられる、請求項１〜５の内
    のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 リリーフファセットの摂動された前縁を研削する際に、前記
    研削ホイールが、摂動された各ホイール位置に対して、前記摂動された前縁の１
    つの位置で前記加工物と、前記前縁のオーバーカットやアンダーカットを避けな
    がらも接触するようにプログラミングされる、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 摂動された各ホイール位置に対して、前記摂動されたホイー
    ル位置とオーバーカット又はアンダーカットの位置における前記切削エッジ又は
    前縁間のなんらかの距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい値未満であるか
    どうか判断し、未満でなければ、前記摂動されたホイール位置を前記しきい値未
    満になるまで改変することによってオーバーカットやアンダーカットを避ける、
    請求項６又は８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記大きさが前記しきい値未満でないと前記摂動されたホ
    イール位置が増分的に改変される、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ホイール位置が前記加工物の回転軸に対して回転方向
    にオフセットされる、請求項５〜１０の内のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ホイール位置が球体の中心に導く軸に対して回転方向
    にオフセットされ、また、現行の研削ホイール位置が決定される対象である前記
    平滑な切削エッジのポイントで前記平滑切削エッジに対する接線を持つ角度を含
    む、請求項５〜１０の内のいずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ホイール位置が、現行の研削ホイール位置が決定され
    る対象である前記平滑切削エッジのポイントで前記加工物の切削包絡線に対する
    円周接線の線形方向にオフセットされる、請求項５〜１０の内のいずれかに記載
    の方法。
  14. 【請求項１４】 前記線形方向がまた、現行の研削ホイール位置が決定され
    る対象である前記ポイントで前記加工物の前記平滑切削エッジの接線に対して垂
    直である、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 機械の軸座標で表された前記研削ホイールのツール経路を
    表す機械軸位置の集合が前記摂動されたホイール位置から誘導される、請求項５
    〜１３の内のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記ツール経路が、ミリングカッタ上で平滑カッタ溝を研
    削する平滑溝運動と、前記研削機械の１つ以上の線形及び／又は回転軸上での少
    なくとも１つの追加の同時線形及び／又は回転運動と、の組合せである、請求項
    １５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記ツール経路が、前記平滑溝運動と特定のオフセット方
    向と前記オフセット方向における特定の回転角度によって決定される前記機械の
    ツール保持軸の追加の同時回転との組合せである、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記特定の回転角度が角度関数の評価の結果得られる、請
    求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記角度関数が、回転角度を、前記所与のホイールジオメ
    トリ、前記切削ツールジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカット又は
    オーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す、請求項１８
    に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ツール経路が、前記平滑運動と、特定の線形オフセッ
    ト方向及び回転オフセット方向並びに前記オフセット方向への変換の特定の回転
    角度及び長さによって決定される複数の線形軸及び回転軸上の複数の追加の同時
    線形運動及び回転運動と、の組合せである、請求項１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記回転角度が角度関数の評価の結果得られ、また、前記
    変換長さが長さ関数の評価の結果得られる、請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記角度関数と前記長さ関数が前記変換の回転角度と長さ
    を、前記所与のホイールジオメトリ、前記切削ツールジオメトリ、前記オフセッ
    ト方向及びアンダーカット又はオーバーカットがしきい値未満であるという条件
    の関数として表す、請求項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記角度関数と前記長さ関数が互いに依存している、請求
    項２１又は２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記ツール経路が、前記平滑溝運動と、特定のオフセット
    方向及び前記特定のオフセット方向における特定の変換長さによって決定される
    、前記研削機械の前記線形軸の内の１つの軸上での追加の同時線形運動と、の組
    合せである、請求項１６に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記変換アガサが長さ関数の評価の結果得られる、請求項
    ２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記長さ関数が前記変換長さを、前記所与のホイールジオ
    メトリ、前記切削ツールジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカットや
    オーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す請求項２５に
    記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記ツール経路が、前記平滑溝運動と、特定のオフセット
    方向および前記オフセット方向における変換長さによって決定される前記研削機
    械の前記線形軸の内の２つの軸上での追加の同時線形運動と、の組合せである、
    請求項１６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記変換長さが長さ関数の評価の結果得られる、請求項２
    ７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記長さ関数が、前記変換長さを、前記所与のホイールジ
    オメトリ、前記切削ツールジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカット
    又はオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す、請求項
    ２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記長さ関数が互いに依存する請求項２８又は２９に記載
    の方法。
  31. 【請求項３１】 加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホ
    イールを有して、前記加工物中で少なくとも１つのブレードを研削するＣＮＣ研
    削機械であり、前記機械が、ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも
    １つの表面を研削するように計算された前記少なくとも１つの研削ホイールの少
    なくとも１つの経路でプログラミングされ、前記機械が前記少なくとも１つの経
    路に対する摂動でプログラミングされ、前記摂動が、前記加工物中で波形構成の
    切削エッジを持つブレードを前記少なくとも１つの研削ホイールが研削するよう
    に、前記少なくとも１つの経路からの前記少なくとも１つの研削ホイールの運動
    を変化させる、ＣＮＣ研削機械。
  32. 【請求項３２】 ほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードのジオメトリを
    表すデータと、前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデータと、前記
    波形切削エッジに対する必要な摂動を表すデータと、を受信するプログラム式手
    段を含む、請求項３１に記載の機械。
  33. 【請求項３３】 前記少なくとも１つの研削ホイールの前記経路を定めるホ
    イール位置の集合を発生するホイール位置発生器と； 前記経路からオフセットしている前記少なくとも１つの研削ホイールに対して
    摂動されたホイール位置を計算するホイール位置調整手段と； を備える、請求項３１又は３２に記載の機械。
  34. 【請求項３４】 前記経路を定める前記ホイール位置集合が、ほぼ平滑な切
    削エッジを持つ前記ブレードに対するジオメトリを表すデータと、前記少なくと
    も１つの研削ホイールの形状を表す前記データと、に基づいて発生される、請求
    項３２に添付される請求項３３に記載の機械。
  35. 【請求項３５】 前記ホイール位置調整手段が、前記経路を定める前記ホイ
    ール位置集合と、前記波形切削エッジに対する前記必要とされる摂動を表す前記
    データと、に基づいて前記摂動されたホイール位置を計算する、請求項３４に記
    載の機械。
  36. 【請求項３６】 前記ホイール位置調整手段が、前記摂動されたホイール位
    置と前記切削エッジ間のなんらかの距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい
    値未満であるかどうか判断し、未満でない場合、前記摂動ホイール位置が前記し
    きい値未満になるまで改変することによってオーバーカットやアンダーカットを
    避けるようにプログラミングされる、請求項３３〜３５の内のいずれかに記載の
    機械。
  37. 【請求項３７】 前記ホイール位置が少なくとも線形方向にオフセットする
    、請求項３３〜３６の内のいずれかに記載の機械。
  38. 【請求項３８】 前記ホイール位置が少なくとも回転方向にオフセットする
    、請求項３３〜３６の内のいずれかに記載の機械。
  39. 【請求項３９】 前記摂動されたホイール位置から機械軸位置の集合を誘導
    するように適応される機械軸位置プロセッサをさらに含む、請求項３３〜３８の
    内のいずれかに記載の機械。
  40. 【請求項４０】 先行する請求項の内のいずれかに記載の方法又は機械によ
    って生産される波形切削エッジを持つ少なくとも１つのブレードを有する切削ツ
    ール。
  41. 【請求項４１】 前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が対称的な正
    弦波摂動である、先行する請求項の内のいずれかに記載の方法、機械又はツール
    。
  42. 【請求項４２】 前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が非対称的又
    は一体的な正弦波摂動である、請求項１〜４０の内のいずれかに記載の方法、機
    械又はツール。
  43. 【請求項４３】 交番する摂動が互いに異なった波長をも有する、請求項４
    ２に記載の方法、機械又はツール。
  44. 【請求項４４】 前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が円形のスカ
    ロップである、請求項１〜４０の内のいずれかに記載の方法、機械又はツール。
  45. 【請求項４５】 前記摂動が自由携帯の波形摂動である、請求項１〜４０の
    内のいずれかに記載の方法、機械又はツール。
  46. 【請求項４６】 前記切削ツールが回転対称の中心長手方向軸を有する、請
    求項４０〜４５の内のいずれかに記載の切削ツール。
  47. 【請求項４７】 前記切削ツールが少なくとも１つの螺旋状溝を持つ実質的
    に円筒形である、請求項４６に記載の切削ツール。
  48. 【請求項４８】 前記切削ツールが少なくとも１つの螺旋状溝を持つほぼ円
    錐又は円錐台形である、請求項４６に記載の切削ツール。
  49. 【請求項４９】 前記切削ツールが少なくとも１つの螺旋状溝を持つほぼ環
    状形である、請求項４６に記載の切削ツール。
  50. 【請求項５０】 加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホ
    イールを有するＣＮＣツール研削機械で用いられて、前記加工物中で波形構成の
    切削エッジを持つブレードを研削するためのコンピュータプログラムであり、前
    記コンピュータプログラムが： 前記少なくとも１つの研削ホイールに対して少なくとも１つの経路を発生する
    経路発生手段であり、前記少なくとも１つの経路が、前記加工物中でほぼ平滑な
    切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算さ
    れる、前記経路発生手段と； 前記少なくとも１つの経路に対する摂動を計算する経路調整手段であり、前記
    摂動が、波形構成の切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を前
    記少なくとも１つの研削ホイールが研削するように前記少なくとも１つの研削ホ
    イールの運動を変化させるように配慮される、前記経路調整手段と； を備えるコンピュータプログラム。
  51. 【請求項５１】 前記経路発生手段が、前記少なくとも１つの研削ホイール
    に対する前記経路を定めるホイール位置の集合を発生し、また、前記経路調整手
    段が、前記経路からオフセットされた前記少なくとも１つの研削ホイールに対し
    て摂動されたホイール位置を計算する、請求項５０に記載のコンピュータプログ
    ラム。
  52. 【請求項５２】 前記経路を定める前記ホイール位置集合が、ほぼ平滑な切
    削エッジを持つ前記ブレードのジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの
    研削ホイールの形状を表すデータに基づいて発生され、また、前記経路調整手段
    が、前記経路を定める前記ホイール位置集合と前記波形切削エッジに対する前記
    摂動を表すデータに基づいて前記摂動されたホイール位置を計算する、請求項５
    １に記載のコンピュータプログラム。
  53. 【請求項５３】 前記摂動されたホイール位置が、少なくとも１つの線形方
    向又は回転方向において、前記少なくとも１つの方向におけるオフセットの大き
    さに対する特定の関数を定義することによってオフセットされる、請求項５１又
    は５２に記載のコンピュータプログラム。
  54. 【請求項５４】 前記経路調整手段が、前記摂動されたホイール位置と前記
    切削エッジ間のなんらかの距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい値未完で
    あるかどうかを判断し、未満でない場合に、前記摂動されたホイール位置を前記
    しきい値未満になるまで改変するように配慮される、請求項５１〜５３の内のい
    ずれかに記載のコンピュータプログラム。
  55. 【請求項５５】 前記摂動されたホイール位置が、前記大きさが前記漆器値
    未満でない場合に増分的に改変される、請求項５４に記載のコンピュータプログ
    ラム。
  56. 【請求項５６】 メモリ又はデータ直積媒体に記録される、請求項５０〜５
    ５の内のいずれかに記載のコンピュータプログラム。
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