JP2004338033A - スローアウェイチップの外周研磨方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有する主切刃部と側面視で凸曲面をなす側面とを有するチップ本体を、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いた外周研磨によって仕上げる。
【解決手段】チップ素材２０をその周方向に回転させるときの中心であるＢ軸、及び、外周研磨砥石３２をチップ素材２０との距離が変化するように移動させるときの方向であるＸ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、Ｘ軸、及び、チップ素材２０を外周研磨砥石３２に対して旋回させるときの中心であるＣ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するようにして、チップ本体の側面及び主切刃部を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】チップ素材２０をその周方向に回転させるときの中心であるＢ軸、及び、外周研磨砥石３２をチップ素材２０との距離が変化するように移動させるときの方向であるＸ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、Ｘ軸、及び、チップ素材２０を外周研磨砥石３２に対して旋回させるときの中心であるＣ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するようにして、チップ本体の側面及び主切刃部を形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイチップのチップ本体となるべきチップ素材の側面を数値制御外周研削盤によって研磨するときの、スローアウェイチップの外周研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば金型などにおける垂直に屹立した縦壁（立面）を、切削加工によって仕上げる場合には、非常に高い精度を得ることが可能なソリッドエンドミルを用いることが多いが、近年においては、これとほぼ同様の精度を確保できるものとして、複数のスローアウェイチップが、ソリッドエンドミルと同じ刃形を構成するように工具本体に装着されたスローアウェイ式エンドミル、つまり、工具本体に装着された複数のスローアウェイチップにおける主切刃部が、工具本体の軸線を中心とする円筒面上に配置されたスローアウェイ式エンドミルを用いる機会も増加してきている。
【０００３】
ところで、一般的なスローアウェイチップのチップ本体を外周研磨によって仕上げるときには、数値制御外周研削盤を用い、狙い形状のチップ本体よりも外周側に略一回り大きな板状をなすチップ素材の上面及び下面を、クランプ部材でクランプしてから、このチップ素材の側面を、外周研磨砥石で研磨していくことによって、チップ本体の側面、及び、これとチップ本体の上面との交差稜線部である主切刃部を形成していく方法が採用されており（例えば、特許文献１，２参照）、このような数値制御外周研削盤を用いることで、非常に高い生産性を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−３０６８６３号公報
【特許文献２】
特開平５−２０８３２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工具本体に装着されたときに、主切刃部が工具本体の軸線を中心とする円筒面上に配置される上述のスローアウェイチップは、そのチップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有している（例えば、主切刃部が、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの一つの凸曲線で構成されている、あるいは、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの複数の凸曲線で構成されている）とともに、この主切刃部に連なる側面が、側面視で凸曲面をなしているため、複雑なねじれ形状の側面を研磨で仕上げなければならないこととなり、従来の数値制御外周研削盤を用いた外周研磨は困難とされていた。
【０００６】
そのため、このようなスローアウェイチップのチップ本体を外周研磨によって仕上げる際には、スローアウェイチップを工具本体に対して実際に装着した状態としてから、ソリッドエンドミルを加工するための加工機を用いて、上記のような側面及び主切刃部を形成していたのであるが、このような方法を用いていると、数値制御外周研削盤を用いたときのような高い生産性を得ることができず、個々のスローアウェイチップのチップ本体を仕上げるまでにかかる時間が非常に長くなって、コストの増大を招いていたのであった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有する主切刃部と、側面視で凸曲面をなす側面とを備えたチップ本体を、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いた外周研磨によって仕上げることを可能にするスローアウェイチップの外周研磨方法に関するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、板状をなすチップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が、上面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有しているとともに、前記主切刃部に連なる前記側面が、側面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる凸曲面をなすスローアウェイチップの外周研磨方法であって、数値制御外周研削盤を用い、前記チップ本体よりも外周側に略一回り大きな板状をなすチップ素材の上面及び下面をクランプ部材でクランプして、このチップ素材の側面を外周研磨砥石で研磨するときに、前記チップ素材をその周方向に回転させるときの中心であるＢ軸、及び、前記外周研磨砥石を前記チップ素材との距離が変化するように移動させるときの方向であるＸ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸、及び、前記チップ素材を前記外周研磨砥石に対して旋回させるときの中心であるＣ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するようにして、前記チップ本体の側面及び主切刃部を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、上記のＢ軸とＸ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで、チップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有するように、このチップ本体の側面を凸曲面にしつつも、上記のＸ軸とＣ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで、チップ本体の側面を側面視で凸曲面にすることができるので、これら２つの凸曲面を合成することにより、上記のような側面及び主切刃部を有するチップ本体を、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いた外周研磨で仕上げることが可能となる。
【００１０】
なお、上面視で主切刃部が有する少なくとも一つの凸曲線の曲率半径が１００ｍｍ〜５０００ｍｍの範囲で設定されているのに加えて、この主切刃部に連なるチップ本体の側面に与えられる逃げ角が連続的に大きく変化する場合（例えば、前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度が、−５゜〜３０゜の範囲内で０゜を通過して連続的に変化するように設定されて、この主切刃部に連なるチップ本体の側面に与えられる逃げ角が、−５°〜３０°の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化させられる場合）には、チップ素材あるいはクランプ部材と外周研磨砥石とが不必要な箇所で干渉する事態が生じるおそれがあるが、これを確実に回避すべく、前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度を、５°以下に設定しておくことが好ましい。
【００１１】
ここで、前記Ｂ軸及び前記Ｘ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸及び前記Ｃ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するため、具体的には、以下のような方法が採用される。
▲１▼ 上面視で前記主切刃部が有する少なくとも一つの凸曲線の大きさ、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度をそれぞれ決定し、制御装置で連続的に移動ポイントを計算する。
▲２▼ 前もってＣＡＤにより、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度のポイントデータを複数とり、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算する。
なお、この▲２▼の方法については、前記複数のポイントデータをもとにスプライン曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算するようにしてもよいし、前記複数のポイントデータをもとにベジェ曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算するようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら具体的に説明する。
本発明の実施形態によるスローアウェイチップの外周研磨方法によって仕上げるべきチップ本体は、図２に示すように、略多角形板状をなすチップ本体１０の上面１１と各側面１２…との複数の交差稜線部のうち、その少なくとも１つが主切刃部１３とされたものである。
【００１３】
主切刃部１３は、上面視で、図２（ａ）に示すように、チップ本体１０の外周側（図２（ａ）における下方側）に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍ（とくに、曲率半径４００ｍｍ〜３０００ｍｍ）の少なくとも一つの凸曲線を有するものであって、例えば、この主切刃部１３が、チップ本体１０の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの一つの凸曲線をなしていたり、あるいは、チップ本体１０の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの複数の凸曲線同士が滑らかに接続された複合凸曲線（曲率半径が連続的に変化する凸曲線）をなしていたりするものである。
【００１４】
また、主切刃部１３に連なる側面１２は、側面視（側面１２に沿った方向から見た側面視）で、図２（ｃ）に示すように、チップ本体１０の外周側（図２（ｃ）における左方側）に向かって凸となる凸曲面をなしているものである。
【００１５】
なお、本実施形態で言うチップ本体１０の側面１２とは、必ずしも、チップ本体１０の上面１１と下面１４とを接続している面の全域のことを示しているわけではなく、例えば、チップ本体１０の上面１１と下面１４とを接続している面における上面１１に交差する上方側一部分のみを示していてもよい。要は、主切刃部１３に連なる（第一）逃げ面のことを示しているのである。
【００１６】
本実施形態では、図１に示すように、まず、狙い形状のチップ本体１０よりも外周側に略一回り大きい板状をなすような、上下両面あるいは片面が研磨・成形されたチップ素材２０を用意する（チップ素材２０の材料としては、ＷＣ（タングステンカーバイド）を主成分とする超硬合金やサーメットやセラミックなどはもちろん、要は工具材料として適用されるすべての材料が用いられる）。
このチップ素材２０は、チップ本体１０と同一の厚みを有していながら、これよりも外周側に略一回り大きい状態となっているのであって、チップ本体１０と同様に、上面２１と、下面２４と、これら上面２１及び下面２４を接続する面である複数の側面２２…とから構成されている。
【００１７】
一方、本実施形態で用いられる数値制御外周研削盤３０は、図１に示すように、チップ素材２０の上面２１及び下面２４をクランプする一対のクランプ部材３１ａ，３１ｂと、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置され、この側面２２を研磨する外周研磨砥石３２と、各部材の動き（後述するＸ軸・Ｙ軸・Ｂ軸・Ｃ軸に関する動き）の制御を行う制御装置（図示略）とを備えている。
そして、このような数値制御外周研削盤３０は、まず、一対のクランプ部材３１ａ，３１ｂにより、自動搬送されてきたチップ素材２０の上面２１及び下面２４を、上面視でチップ素材２０の上面２１における内接円の中心近傍（チップ素材２０の中心近傍）で挟み込み、研磨加工を行うようになっている。
【００１８】
さらに、数値制御外周研削盤３０において、クランプ部材３１ａ，３１ｂで上面２１及び下面２４がクランプされた状態のチップ素材２０は、図１における矢印Ｂ方向に沿って、クランプ部材３１ａ，３１ｂがその軸線回りに回転させられることにより、チップ素材２０の中心近傍を中心として、チップ素材２０の周方向に回転させられるようになっている。
このチップ素材２０を周方向に回転させるときの中心がＢ軸（＝クランプ部材３１ａ，３１ｂの軸線＝チップ素材２０の中心近傍）とされ、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動きを制御することにより、チップ素材２０における複数の側面２２…のうち、いずれを外周研磨砥石３２に対向配置させて研磨すべきかが決定される。
【００１９】
同じく、クランプ部材３１ａ，３１ｂで上面２１及び下面２４がクランプされた状態のチップ素材２０は、図１における矢印Ｃ方向に沿って、チップ素材２０の上面２１の延在する平面が外周研磨砥石３２に対して傾斜させられるようにして、チップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置された外周研磨砥石３２に対して旋回させられるようになっている。
このチップ素材２０を外周研磨砥石３２に対して旋回させるときの中心がＣ軸とされ、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動きを制御することにより、外周研磨によって仕上げられたチップ本体１０の側面１２に与えられる逃げ角が決定される。
【００２０】
また、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置される外周研磨砥石３２は、これが取り付けられた砥石軸の回転によって回転状態に維持されつつ、図１における矢印Ｘ方向に沿って、チップ素材２０との距離が変化しながら、移動するようになっている。
すなわち外周研磨砥石３２をチップ素材２０との距離が変化するような移動方向をＸ軸とし、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動きにより、外周研磨によって仕上げられたチップ本体１０の大きさが決定される。
【００２１】
同じく、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置される外周研磨砥石３２は、これが取り付けられた砥石軸の回転によって回転状態に維持されつつ、図１における矢印Ｙ方向に沿って、チップ素材２０の厚み方向に揺動（往復移動）させられるようになっている。
この外周研磨砥石３２を揺動させるときの方向がＹ軸とされ、Ｙ軸に関する外周研磨砥石３２の動きにより、外周研磨砥石３２とチップ素材２０の側面２２との接触点が決定される。
【００２２】
数値制御外周研削盤３０は、上記のようなＢ軸・Ｃ軸・Ｘ軸・Ｙ軸に関するチップ素材２０・外周研磨砥石３２の動きを制御装置で制御しながら、外周研磨砥石３２によってチップ素材２０における各側面２２…を順次研磨していくことになるのであるが、本実施形態では、Ｂ軸とＸ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨していくことで得られる凸曲面と、Ｘ軸とＣ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨していくことで得られる凸曲面とを合成することにより、上記のような狙い形状のチップ本体１０を仕上げるようになっている。なお、外周研磨砥石３２によってチップ素材２０の一の側面２２を研磨している途中では、この外周研磨砥石３２のＹ方向に沿った揺動が通常行われている。
【００２３】
つまり、Ｂ軸とＸ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつチップ素材２０の側面２２を研磨することによって、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有する主切刃部１３と、この主切刃部１３に連なる凸曲面をなす側面２２とを、また、Ｘ軸とＣ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつチップ素材２０の側面２２を研磨することによって、側面視で凸曲面をなす側面２２を、得るようになっている。
そして、これら２つの凸曲面を合成するように制御を行いつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨することにより、主切刃部１３が上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有し、この主切刃部１３に連なる側面１２が側面視で凸曲面をなすような、複雑なねじれ形状の側面１２を仕上げることができるのである。
【００２４】
このとき、上面視で主切刃部１３が有する少なくとも一つの凸曲線の曲率半径が１００ｍｍ〜５０００ｍｍの範囲で設定されているのに加えて、チップ素材２０における一の側面２２を外周研磨砥石３２によって研磨している途中での、Ｃ軸を中心としたチップ素材２０の旋回角度（Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き）が、−５゜〜３０゜の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化するように設定されて、この主切刃部１３に連なるチップ本体１０の一の側面１２に与えられる逃げ角が、−５°〜３０°の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化させられるようになっている（上記の旋回角度を正角側にしたときに、チップ本体１０の側面１２に正の逃げ角が与えられる）。
そのため、外周研磨の途中において、チップ素材２０あるいはクランプ部材３１ａ，３１ｂと外周研磨砥石３２とが不必要な箇所で干渉してしまうおそれが生じてしまうが、これを確実に回避するために、チップ素材２０における一の側面２２を外周研磨砥石３２によって研磨している途中での、Ｂ軸を中心としたチップ素材２０の回転角度（Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き）が、５゜以下に設定されている。
【００２５】
ここで、Ｂ軸・Ｘ軸を２軸同時制御して得られる凸曲面と、Ｘ軸・Ｃ軸を２軸同時制御して得られる凸曲面とを合成するような制御を行うため、制御装置が行う具体的な制御方法としては、例えば以下の２つの方法が挙げられる。
【００２６】
▲１▼ 上面視で主切刃部１３が有する少なくとも一つの凸曲線の大きさ、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の回転角度）、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動き（外周研磨砥石３２の移動量）、及び、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の旋回角度）をそれぞれ決定し、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算する方法。
【００２７】
▲２▼ 前もってＣＡＤにより移動させたいポイントのポイントデータ、つまり、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の回転角度）、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動き（外周研磨砥石３２の移動量）、及び、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の旋回角度）のポイントデータを複数（例えば５〜２０箇所程度）とり、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算する方法。
【００２８】
ここで、上記の▲２▼の方法について、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算するためには、例えば、複数のポイントデータをもとにスプライン曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐようにすることや、複数のポイントデータをもとにベジェ曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐようにすることが考えられる。
複数のポイントデータをすべて通過するような滑らかな曲線であるスプライン曲線を描くようにした場合には、多くのポイントデータをとることで、より狙い形状に近いチップ本体１０を仕上げることが可能となり、一方、複数のポイントデータのうち、最初と最後のポイントデータを通って、これら最初と最後のポイントデータ以外のポイントデータによって全体形状が決定される（必ずしも最初と最後のポイントデータ以外のポイントデータを通る必要はない）ような滑らかな曲線であるベジェ曲線を描くようにした場合には、少ないポイントデータによって自由度の高い曲線を描くことが可能となる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、数値制御外周研削盤を用いた外周研磨により、主切刃部１３を上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有するようにしつつ、主切刃部１３に連なる側面１２を側面視で凸曲面にしたチップ本体１０を仕上げることが可能となっている。
したがって、例えば金型などにおける垂直に屹立した縦壁（立面）を切削加工によって仕上げる場合に用いられて、十分に高い精度を得ることが可能なスローアウェイ式エンドミルの工具本体に装着されるスローアウェイチップを、非常に高い生産性をもって製造することができるので、このようなスローアウェイチップの製造にかかるコストを大幅に引き下げることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、数値制御外周研削盤を用い、上記のＢ軸とＸ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで得られる凸曲面と、上記のＸ軸とＣ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで得られる凸曲面とを合成することによって、複雑なねじれ形状の側面を有するチップ本体を仕上げることが可能となっている。
また、チップ本体を工具本体に装着して、この工具本体を軸線回りに回転させると、チップ本体の主切刃部と工具本体の軸線との平行度が極めて高くなる、つまり、主切刃部の回転軌跡が工具本体の軸線を中心とした円筒面上に精度良く配置されるので、上述の縦壁（立面）の加工精度が極めてよく、しかも、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いたことによって、製造コストの低廉なスローアウェイチップを製造・提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するときに用いる数値制御外周研削盤及びチップ素材の概略説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態を説明するときに用いるチップ素材の上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＩＩ方向から見た側面図、（ｄ）は同チップ素材の下面図である。
【符号の説明】
１０ チップ本体
１１ 上面
１２ 側面
１３ 主切刃部
１４ 下面
２０ チップ素材
２１ 上面
２２ 側面
２４ 下面
３０ 数値制御外周研削盤
３１ａ，３１ｂ クランプ部材
３２ 外周研磨砥石
【発明の属する技術分野】
本発明は、スローアウェイチップのチップ本体となるべきチップ素材の側面を数値制御外周研削盤によって研磨するときの、スローアウェイチップの外周研磨方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば金型などにおける垂直に屹立した縦壁（立面）を、切削加工によって仕上げる場合には、非常に高い精度を得ることが可能なソリッドエンドミルを用いることが多いが、近年においては、これとほぼ同様の精度を確保できるものとして、複数のスローアウェイチップが、ソリッドエンドミルと同じ刃形を構成するように工具本体に装着されたスローアウェイ式エンドミル、つまり、工具本体に装着された複数のスローアウェイチップにおける主切刃部が、工具本体の軸線を中心とする円筒面上に配置されたスローアウェイ式エンドミルを用いる機会も増加してきている。
【０００３】
ところで、一般的なスローアウェイチップのチップ本体を外周研磨によって仕上げるときには、数値制御外周研削盤を用い、狙い形状のチップ本体よりも外周側に略一回り大きな板状をなすチップ素材の上面及び下面を、クランプ部材でクランプしてから、このチップ素材の側面を、外周研磨砥石で研磨していくことによって、チップ本体の側面、及び、これとチップ本体の上面との交差稜線部である主切刃部を形成していく方法が採用されており（例えば、特許文献１，２参照）、このような数値制御外周研削盤を用いることで、非常に高い生産性を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６３−３０６８６３号公報
【特許文献２】
特開平５−２０８３２７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工具本体に装着されたときに、主切刃部が工具本体の軸線を中心とする円筒面上に配置される上述のスローアウェイチップは、そのチップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有している（例えば、主切刃部が、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの一つの凸曲線で構成されている、あるいは、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの複数の凸曲線で構成されている）とともに、この主切刃部に連なる側面が、側面視で凸曲面をなしているため、複雑なねじれ形状の側面を研磨で仕上げなければならないこととなり、従来の数値制御外周研削盤を用いた外周研磨は困難とされていた。
【０００６】
そのため、このようなスローアウェイチップのチップ本体を外周研磨によって仕上げる際には、スローアウェイチップを工具本体に対して実際に装着した状態としてから、ソリッドエンドミルを加工するための加工機を用いて、上記のような側面及び主切刃部を形成していたのであるが、このような方法を用いていると、数値制御外周研削盤を用いたときのような高い生産性を得ることができず、個々のスローアウェイチップのチップ本体を仕上げるまでにかかる時間が非常に長くなって、コストの増大を招いていたのであった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有する主切刃部と、側面視で凸曲面をなす側面とを備えたチップ本体を、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いた外周研磨によって仕上げることを可能にするスローアウェイチップの外周研磨方法に関するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、板状をなすチップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が、上面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有しているとともに、前記主切刃部に連なる前記側面が、側面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる凸曲面をなすスローアウェイチップの外周研磨方法であって、数値制御外周研削盤を用い、前記チップ本体よりも外周側に略一回り大きな板状をなすチップ素材の上面及び下面をクランプ部材でクランプして、このチップ素材の側面を外周研磨砥石で研磨するときに、前記チップ素材をその周方向に回転させるときの中心であるＢ軸、及び、前記外周研磨砥石を前記チップ素材との距離が変化するように移動させるときの方向であるＸ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸、及び、前記チップ素材を前記外周研磨砥石に対して旋回させるときの中心であるＣ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するようにして、前記チップ本体の側面及び主切刃部を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、上記のＢ軸とＸ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで、チップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有するように、このチップ本体の側面を凸曲面にしつつも、上記のＸ軸とＣ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで、チップ本体の側面を側面視で凸曲面にすることができるので、これら２つの凸曲面を合成することにより、上記のような側面及び主切刃部を有するチップ本体を、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いた外周研磨で仕上げることが可能となる。
【００１０】
なお、上面視で主切刃部が有する少なくとも一つの凸曲線の曲率半径が１００ｍｍ〜５０００ｍｍの範囲で設定されているのに加えて、この主切刃部に連なるチップ本体の側面に与えられる逃げ角が連続的に大きく変化する場合（例えば、前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度が、−５゜〜３０゜の範囲内で０゜を通過して連続的に変化するように設定されて、この主切刃部に連なるチップ本体の側面に与えられる逃げ角が、−５°〜３０°の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化させられる場合）には、チップ素材あるいはクランプ部材と外周研磨砥石とが不必要な箇所で干渉する事態が生じるおそれがあるが、これを確実に回避すべく、前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度を、５°以下に設定しておくことが好ましい。
【００１１】
ここで、前記Ｂ軸及び前記Ｘ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸及び前記Ｃ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するため、具体的には、以下のような方法が採用される。
▲１▼ 上面視で前記主切刃部が有する少なくとも一つの凸曲線の大きさ、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度をそれぞれ決定し、制御装置で連続的に移動ポイントを計算する。
▲２▼ 前もってＣＡＤにより、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度のポイントデータを複数とり、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算する。
なお、この▲２▼の方法については、前記複数のポイントデータをもとにスプライン曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算するようにしてもよいし、前記複数のポイントデータをもとにベジェ曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算するようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら具体的に説明する。
本発明の実施形態によるスローアウェイチップの外周研磨方法によって仕上げるべきチップ本体は、図２に示すように、略多角形板状をなすチップ本体１０の上面１１と各側面１２…との複数の交差稜線部のうち、その少なくとも１つが主切刃部１３とされたものである。
【００１３】
主切刃部１３は、上面視で、図２（ａ）に示すように、チップ本体１０の外周側（図２（ａ）における下方側）に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍ（とくに、曲率半径４００ｍｍ〜３０００ｍｍ）の少なくとも一つの凸曲線を有するものであって、例えば、この主切刃部１３が、チップ本体１０の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの一つの凸曲線をなしていたり、あるいは、チップ本体１０の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの複数の凸曲線同士が滑らかに接続された複合凸曲線（曲率半径が連続的に変化する凸曲線）をなしていたりするものである。
【００１４】
また、主切刃部１３に連なる側面１２は、側面視（側面１２に沿った方向から見た側面視）で、図２（ｃ）に示すように、チップ本体１０の外周側（図２（ｃ）における左方側）に向かって凸となる凸曲面をなしているものである。
【００１５】
なお、本実施形態で言うチップ本体１０の側面１２とは、必ずしも、チップ本体１０の上面１１と下面１４とを接続している面の全域のことを示しているわけではなく、例えば、チップ本体１０の上面１１と下面１４とを接続している面における上面１１に交差する上方側一部分のみを示していてもよい。要は、主切刃部１３に連なる（第一）逃げ面のことを示しているのである。
【００１６】
本実施形態では、図１に示すように、まず、狙い形状のチップ本体１０よりも外周側に略一回り大きい板状をなすような、上下両面あるいは片面が研磨・成形されたチップ素材２０を用意する（チップ素材２０の材料としては、ＷＣ（タングステンカーバイド）を主成分とする超硬合金やサーメットやセラミックなどはもちろん、要は工具材料として適用されるすべての材料が用いられる）。
このチップ素材２０は、チップ本体１０と同一の厚みを有していながら、これよりも外周側に略一回り大きい状態となっているのであって、チップ本体１０と同様に、上面２１と、下面２４と、これら上面２１及び下面２４を接続する面である複数の側面２２…とから構成されている。
【００１７】
一方、本実施形態で用いられる数値制御外周研削盤３０は、図１に示すように、チップ素材２０の上面２１及び下面２４をクランプする一対のクランプ部材３１ａ，３１ｂと、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置され、この側面２２を研磨する外周研磨砥石３２と、各部材の動き（後述するＸ軸・Ｙ軸・Ｂ軸・Ｃ軸に関する動き）の制御を行う制御装置（図示略）とを備えている。
そして、このような数値制御外周研削盤３０は、まず、一対のクランプ部材３１ａ，３１ｂにより、自動搬送されてきたチップ素材２０の上面２１及び下面２４を、上面視でチップ素材２０の上面２１における内接円の中心近傍（チップ素材２０の中心近傍）で挟み込み、研磨加工を行うようになっている。
【００１８】
さらに、数値制御外周研削盤３０において、クランプ部材３１ａ，３１ｂで上面２１及び下面２４がクランプされた状態のチップ素材２０は、図１における矢印Ｂ方向に沿って、クランプ部材３１ａ，３１ｂがその軸線回りに回転させられることにより、チップ素材２０の中心近傍を中心として、チップ素材２０の周方向に回転させられるようになっている。
このチップ素材２０を周方向に回転させるときの中心がＢ軸（＝クランプ部材３１ａ，３１ｂの軸線＝チップ素材２０の中心近傍）とされ、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動きを制御することにより、チップ素材２０における複数の側面２２…のうち、いずれを外周研磨砥石３２に対向配置させて研磨すべきかが決定される。
【００１９】
同じく、クランプ部材３１ａ，３１ｂで上面２１及び下面２４がクランプされた状態のチップ素材２０は、図１における矢印Ｃ方向に沿って、チップ素材２０の上面２１の延在する平面が外周研磨砥石３２に対して傾斜させられるようにして、チップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置された外周研磨砥石３２に対して旋回させられるようになっている。
このチップ素材２０を外周研磨砥石３２に対して旋回させるときの中心がＣ軸とされ、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動きを制御することにより、外周研磨によって仕上げられたチップ本体１０の側面１２に与えられる逃げ角が決定される。
【００２０】
また、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置される外周研磨砥石３２は、これが取り付けられた砥石軸の回転によって回転状態に維持されつつ、図１における矢印Ｘ方向に沿って、チップ素材２０との距離が変化しながら、移動するようになっている。
すなわち外周研磨砥石３２をチップ素材２０との距離が変化するような移動方向をＸ軸とし、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動きにより、外周研磨によって仕上げられたチップ本体１０の大きさが決定される。
【００２１】
同じく、クランプされた状態のチップ素材２０における研磨すべき側面２２に対向配置される外周研磨砥石３２は、これが取り付けられた砥石軸の回転によって回転状態に維持されつつ、図１における矢印Ｙ方向に沿って、チップ素材２０の厚み方向に揺動（往復移動）させられるようになっている。
この外周研磨砥石３２を揺動させるときの方向がＹ軸とされ、Ｙ軸に関する外周研磨砥石３２の動きにより、外周研磨砥石３２とチップ素材２０の側面２２との接触点が決定される。
【００２２】
数値制御外周研削盤３０は、上記のようなＢ軸・Ｃ軸・Ｘ軸・Ｙ軸に関するチップ素材２０・外周研磨砥石３２の動きを制御装置で制御しながら、外周研磨砥石３２によってチップ素材２０における各側面２２…を順次研磨していくことになるのであるが、本実施形態では、Ｂ軸とＸ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨していくことで得られる凸曲面と、Ｘ軸とＣ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨していくことで得られる凸曲面とを合成することにより、上記のような狙い形状のチップ本体１０を仕上げるようになっている。なお、外周研磨砥石３２によってチップ素材２０の一の側面２２を研磨している途中では、この外周研磨砥石３２のＹ方向に沿った揺動が通常行われている。
【００２３】
つまり、Ｂ軸とＸ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつチップ素材２０の側面２２を研磨することによって、上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有する主切刃部１３と、この主切刃部１３に連なる凸曲面をなす側面２２とを、また、Ｘ軸とＣ軸とに関する動きを２軸同時制御しつつチップ素材２０の側面２２を研磨することによって、側面視で凸曲面をなす側面２２を、得るようになっている。
そして、これら２つの凸曲面を合成するように制御を行いつつ、チップ素材２０の側面２２を研磨することにより、主切刃部１３が上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有し、この主切刃部１３に連なる側面１２が側面視で凸曲面をなすような、複雑なねじれ形状の側面１２を仕上げることができるのである。
【００２４】
このとき、上面視で主切刃部１３が有する少なくとも一つの凸曲線の曲率半径が１００ｍｍ〜５０００ｍｍの範囲で設定されているのに加えて、チップ素材２０における一の側面２２を外周研磨砥石３２によって研磨している途中での、Ｃ軸を中心としたチップ素材２０の旋回角度（Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き）が、−５゜〜３０゜の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化するように設定されて、この主切刃部１３に連なるチップ本体１０の一の側面１２に与えられる逃げ角が、−５°〜３０°の範囲内で０゜を通過して連続的に大きく変化させられるようになっている（上記の旋回角度を正角側にしたときに、チップ本体１０の側面１２に正の逃げ角が与えられる）。
そのため、外周研磨の途中において、チップ素材２０あるいはクランプ部材３１ａ，３１ｂと外周研磨砥石３２とが不必要な箇所で干渉してしまうおそれが生じてしまうが、これを確実に回避するために、チップ素材２０における一の側面２２を外周研磨砥石３２によって研磨している途中での、Ｂ軸を中心としたチップ素材２０の回転角度（Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き）が、５゜以下に設定されている。
【００２５】
ここで、Ｂ軸・Ｘ軸を２軸同時制御して得られる凸曲面と、Ｘ軸・Ｃ軸を２軸同時制御して得られる凸曲面とを合成するような制御を行うため、制御装置が行う具体的な制御方法としては、例えば以下の２つの方法が挙げられる。
【００２６】
▲１▼ 上面視で主切刃部１３が有する少なくとも一つの凸曲線の大きさ、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の回転角度）、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動き（外周研磨砥石３２の移動量）、及び、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の旋回角度）をそれぞれ決定し、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算する方法。
【００２７】
▲２▼ 前もってＣＡＤにより移動させたいポイントのポイントデータ、つまり、Ｂ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の回転角度）、Ｘ軸に関する外周研磨砥石３２の動き（外周研磨砥石３２の移動量）、及び、Ｃ軸に関するチップ素材２０の動き（チップ素材２０の旋回角度）のポイントデータを複数（例えば５〜２０箇所程度）とり、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算する方法。
【００２８】
ここで、上記の▲２▼の方法について、制御装置の内部コンピュータによって連続的に移動ポイントを計算するためには、例えば、複数のポイントデータをもとにスプライン曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐようにすることや、複数のポイントデータをもとにベジェ曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐようにすることが考えられる。
複数のポイントデータをすべて通過するような滑らかな曲線であるスプライン曲線を描くようにした場合には、多くのポイントデータをとることで、より狙い形状に近いチップ本体１０を仕上げることが可能となり、一方、複数のポイントデータのうち、最初と最後のポイントデータを通って、これら最初と最後のポイントデータ以外のポイントデータによって全体形状が決定される（必ずしも最初と最後のポイントデータ以外のポイントデータを通る必要はない）ような滑らかな曲線であるベジェ曲線を描くようにした場合には、少ないポイントデータによって自由度の高い曲線を描くことが可能となる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、数値制御外周研削盤を用いた外周研磨により、主切刃部１３を上面視で曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有するようにしつつ、主切刃部１３に連なる側面１２を側面視で凸曲面にしたチップ本体１０を仕上げることが可能となっている。
したがって、例えば金型などにおける垂直に屹立した縦壁（立面）を切削加工によって仕上げる場合に用いられて、十分に高い精度を得ることが可能なスローアウェイ式エンドミルの工具本体に装着されるスローアウェイチップを、非常に高い生産性をもって製造することができるので、このようなスローアウェイチップの製造にかかるコストを大幅に引き下げることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、数値制御外周研削盤を用い、上記のＢ軸とＸ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで得られる凸曲面と、上記のＸ軸とＣ軸とを２軸同時制御しつつチップ素材の側面を研磨することで得られる凸曲面とを合成することによって、複雑なねじれ形状の側面を有するチップ本体を仕上げることが可能となっている。
また、チップ本体を工具本体に装着して、この工具本体を軸線回りに回転させると、チップ本体の主切刃部と工具本体の軸線との平行度が極めて高くなる、つまり、主切刃部の回転軌跡が工具本体の軸線を中心とした円筒面上に精度良く配置されるので、上述の縦壁（立面）の加工精度が極めてよく、しかも、生産性の高い数値制御外周研削盤を用いたことによって、製造コストの低廉なスローアウェイチップを製造・提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するときに用いる数値制御外周研削盤及びチップ素材の概略説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態を説明するときに用いるチップ素材の上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＩＩ方向から見た側面図、（ｄ）は同チップ素材の下面図である。
【符号の説明】
１０ チップ本体
１１ 上面
１２ 側面
１３ 主切刃部
１４ 下面
２０ チップ素材
２１ 上面
２２ 側面
２４ 下面
３０ 数値制御外周研削盤
３１ａ，３１ｂ クランプ部材
３２ 外周研磨砥石
Claims (7)
- 板状をなすチップ本体の上面と側面との交差稜線部である主切刃部が、上面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる曲率半径１００ｍｍ〜５０００ｍｍの少なくとも一つの凸曲線を有しているとともに、前記主切刃部に連なる前記側面が、側面視で、このチップ本体の外周側に向かって凸となる凸曲面をなすスローアウェイチップの外周研磨方法であって、
数値制御外周研削盤を用い、前記チップ本体よりも外周側に略一回り大きな板状をなすチップ素材の上面及び下面をクランプ部材でクランプして、このチップ素材の側面を外周研磨砥石で研磨するときに、
前記チップ素材をその周方向に回転させるときの中心であるＢ軸、及び、前記外周研磨砥石を前記チップ素材との距離が変化するように移動させるときの方向であるＸ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、
前記Ｘ軸、及び、前記チップ素材を前記外周研磨砥石に対して旋回させるときの中心であるＣ軸、の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成するようにして、
前記チップ本体の側面及び主切刃部を形成することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項１に記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度を、−５゜〜３０゜の範囲内で０゜を通過するように設定することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項１または請求項２に記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
前記チップ素材における一の側面を前記外周研磨砥石によって研磨している途中での、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度を、５゜以下に設定することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
上面視で前記主切刃部が有する少なくとも一つの凸曲線の大きさ、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度をそれぞれ決定し、制御装置で連続的に移動ポイントを計算することによって、
前記Ｂ軸及び前記Ｘ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸及び前記Ｃ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
前もってＣＡＤにより、前記Ｂ軸に関する前記チップ素材の回転角度、前記Ｘ軸に関する前記外周研磨砥石の移動量、及び、前記Ｃ軸に関する前記チップ素材の旋回角度のポイントデータを複数とり、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算することによって、
前記Ｂ軸及び前記Ｘ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面と、前記Ｘ軸及び前記Ｃ軸の２つの軸に関する動きを同時制御しつつ研磨することで得られる凸曲面とを合成することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項５に記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
前記複数のポイントデータをもとにスプライン曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。 - 請求項５に記載のスローアウェイチップの外周研磨方法において、
前記複数のポイントデータをもとにベジェ曲線を描いて、これらのポイントデータを連続的につなぐように、制御装置で連続的に移動ポイントを計算することを特徴とするスローアウェイチップの外周研磨方法。
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