JP2007245411A - Parametric processing apparatus and parametric processing method - Google Patents

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隆 松村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily form fine grooves on the surface of an article to be processed in a periodic pattern by cutting processing. <P>SOLUTION: This parametric processing apparatus has a turntable 3 capable of holding the article W to be processed and a spindle 7 holding a tool T, which is rotated centering around the axis CL3 parallel to the center-of-rotation axis CL1 of the turntable 3 and separated from the center-of-rotation axis CL1 by a distance d1 and cuts the article W to be processed at the position separated from the center-of-rotation axis CL3 by a distance d2, and freely moved and positioned in an approaching/separating direction with respect to the turntable 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、パラメトリック加工装置およびパラメトリック加工方法に係り、特に、被加工物にスピログラフ模様等の溝を形成するものに関する。   The present invention relates to a parametric processing apparatus and a parametric processing method, and more particularly to forming a groove such as a spirograph pattern on a workpiece.

近年、さまざまな工業製品に対し、表面の微細な凹凸によって、表面機能を制御する研究や開発が進められている。   In recent years, various industrial products have been researched and developed to control surface functions with fine surface irregularities.

たとえば、部品の表面にスピログラフ模様等の周期的なパターンの微細な溝を形成し、部品同士の摩擦力を低減し、また、潤滑剤の保持力を向上させる試みがなされている。   For example, attempts have been made to form fine grooves having a periodic pattern such as a spirograph pattern on the surface of the component, reduce the frictional force between the components, and improve the retention of the lubricant.

また、たとえば、金型の表面に周期的なパターンの微細な溝を形成し、撥水性、浸水性などの機能を備えた部品を生成する試みがなされている。   Also, for example, attempts have been made to form parts having functions such as water repellency and water immersion by forming fine grooves with a periodic pattern on the surface of a mold.

また、たとえば、ガラス等の硬脆性材料の表面に周期的なパターンの微細な溝を形成し、マイクロチップを生成することも考えられる。なお、マイクロ分析チップ(マイクロチップ)は、半導体分野等の微細加工技術を利用して所定の機能を小型のチップに集積したものをいい、たとえば、化学反応等の複雑な化学システムを集積したものである。マイクロチップを使用することによって、化学反応等の試験を行う場合における試薬、試料の少量化をはかる等することができる。   In addition, for example, it is conceivable to form microchips by forming fine grooves with a periodic pattern on the surface of a hard and brittle material such as glass. A micro-analysis chip (microchip) is a chip in which a predetermined function is integrated on a small chip using a microfabrication technique in the semiconductor field, for example, a chip in which a complex chemical system such as a chemical reaction is integrated. It is. By using a microchip, it is possible to reduce the amount of reagents and samples when performing a test such as a chemical reaction.

周期的なパターンの微細な溝を部品に形成する方法として、化学的処理や薄膜技術による方法が知られているが、その一方で、さまざまなパターンの溝を効率よく生成すべく、切削加工で周期的なパターンの微細な溝を生成する方法を考えることができる。   As a method for forming fine grooves with periodic patterns in parts, chemical processing and thin film technology are known. On the other hand, in order to efficiently generate grooves with various patterns, cutting can be performed. A method of generating a fine groove having a periodic pattern can be considered.

ところで、前記切削加工を用い、部品の表面にスピログラフ模様等の周期的なパターンの微細な溝を形成する方法では、NCデータが膨大になり、その処理や補間が煩雑であり、周期的なパターンの微細な溝を生成することが困難であるという問題がある。   By the way, in the method of forming a fine groove of a periodic pattern such as a spirograph pattern on the surface of a part using the cutting process, NC data is enormous, the processing and interpolation are complicated, and the periodic pattern There is a problem that it is difficult to form a fine groove.

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、切削加工によって被加工物の表面に周期的なパターンの微細な溝を容易に生成することができるパラメトリック加工装置およびパラメトリック加工方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a parametric processing apparatus and a parametric processing method capable of easily generating fine grooves with a periodic pattern on the surface of a workpiece by cutting. The purpose is to do.

請求項1に記載の発明は、平面に板状の被加工物を保持可能であり、前記平面に直交する軸を回転中心にして回転する回転テーブルと、前記回転テーブルの回転中心軸である第1の回転中心軸と平行な軸であって前記第1の回転中心軸から所定の距離だけ離れた軸である第2の回転中心軸を回転中心にして前記回転テーブルよりも速い回転速度で回転し、前記第2の回転中心軸から第2の所定の距離だけ離れた位置で前記被加工物を切削加工するための工具を保持すると共に、前記回転テーブルに対して接近・離反する方向で移動位置決め自在なスピンドルとを有するパラメトリック加工装置である。   The invention according to claim 1 is capable of holding a plate-like workpiece on a plane, and is a rotary table that rotates about an axis orthogonal to the plane and a rotation center axis of the rotary table. Rotating at a higher rotational speed than the rotary table with a second rotation center axis that is parallel to the first rotation center axis and separated from the first rotation center axis by a predetermined distance. And holding a tool for cutting the workpiece at a position away from the second rotation center axis by a second predetermined distance, and moving in a direction approaching or moving away from the rotary table. A parametric processing apparatus having a positionable spindle.

請求項2に記載の発明は、板状の被加工物の厚さ方向の平面に、工具を用いて切削加工を行うことによって溝を形成するパラメトリック加工方法において、前記被加工物の厚さ方向に延伸している第1の回転中心軸を回転中心にして前記被加工物を第1の所定の回転速度で回転し、前記第1の回転中心軸と平行で前記第1の回転中心軸から第1の所定の距離だけ離れたところに第2の回転中心軸を設け、この第2の回転中心軸から第2の所定の距離だけ離れた位置に前記工具を配置し、前記第2の回転中心軸を回転中心にして前記工具を前記第1の回転速度よりも速い第2の所定の回転速度で回転し、前記切削加工を行うパラメトリック加工方法である。   The invention according to claim 2 is a parametric processing method in which a groove is formed in a plane in the thickness direction of a plate-shaped workpiece by cutting using a tool, in the thickness direction of the workpiece. The workpiece is rotated at a first predetermined rotation speed with the first rotation center axis extending in the direction of rotation as the rotation center, and parallel to the first rotation center axis and from the first rotation center axis. A second rotation center axis is provided at a position separated by a first predetermined distance, the tool is disposed at a position separated by a second predetermined distance from the second rotation center axis, and the second rotation is performed. This is a parametric processing method in which the cutting is performed by rotating the tool at a second predetermined rotational speed faster than the first rotational speed with a central axis as a rotational center.

請求項3に記載の発明は、ベース部材に直線的に移動自在に設けられた直動テーブルと、前記直動テーブルの移動方向に対して直交する軸を回転中心にして前記直動テーブルに回転自在に設けられ、前記回転中心軸に対して直交する平面を備え、この平面に板状の硬脆性材料を保持可能な回転テーブルと、前記硬脆性材料を加工するためのエンドミルを保持すると共に、前記回転テーブルに対して接近・離反する方向に移動位置決め自在に設けられたスピンドルとを有するパラメトリック加工装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a linear motion table that is linearly movable on a base member, and the linear motion table rotates about an axis that is orthogonal to the moving direction of the linear motion table. It is provided freely, has a plane orthogonal to the rotation center axis, holds a rotary table capable of holding a plate-like hard and brittle material on this plane, and an end mill for processing the hard and brittle material, It is a parametric processing device having a spindle that can be moved and positioned in a direction approaching and moving away from the rotary table.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のパラメトリック加工装置において、前記エンドミルの回転中心軸は、前記回転テーブルの平面に対して傾いているパラメトリック加工装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, in the parametric processing apparatus according to the third aspect, the rotation center axis of the end mill is inclined with respect to the plane of the rotary table.

請求項5に記載の発明は、板状の硬脆性材料の厚さ方向の平面に、エンドミルを用いて切削加工を行うことによって溝を形成するパラメトリック加工方法において、前記硬脆性材料の厚さ方向に延伸している第1の回転中心軸を回転中心にして前記硬脆性材料を第1の所定の回転速度で回転し、第1の回転中心軸の延伸方向と直交する方向に前記硬脆性材料を直線的に移動しつつ、エンドミルを高速回転することにより、前記硬脆性材料の厚さ方向の平面にスピログラフ模様の溝を加工するパラメトリック加工方法である。   The invention according to claim 5 is a parametric processing method in which a groove is formed by performing a cutting process using an end mill on a plane in the thickness direction of a plate-shaped hard and brittle material, in the thickness direction of the hard and brittle material. The hard brittle material is rotated at a first predetermined rotation speed with the first rotation center axis extending in the direction of rotation as the rotation center, and the hard brittle material is perpendicular to the extending direction of the first rotation center axis. This is a parametric processing method in which a spirographic pattern groove is formed in a plane in the thickness direction of the hard and brittle material by rotating the end mill at a high speed while linearly moving.

本発明によれば、切削加工によって被加工物の表面に周期的なパターンの微細な溝を容易に生成することができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that a fine groove having a periodic pattern can be easily generated on the surface of a workpiece by cutting.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るパラメトリック加工装置1の概要を示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a parametric processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.

パラメトリック加工装置1は、ベース部材(図示せず)を備えている。このベース部材には、回転テーブル3が設けられている。   The parametric processing apparatus 1 includes a base member (not shown). The base member is provided with a turntable 3.

回転テーブル3は、円形状の平面5に板状(たとえば、円板状もしくは矩形な板状)の被加工物(金属もしくはガラス)Wを、保持することができるようになっていると共に、図示しない制御装置の制御の下、図示しない回転テーブル用アクチュエータで、回転するようになっている。なお、回転テーブル3の回転中心軸CL1は、平面5に直交し平面5の中心を通っている。   The turntable 3 can hold a workpiece (metal or glass) W having a plate shape (for example, a disc shape or a rectangular plate shape) on a circular plane 5 and is illustrated in the figure. Under the control of the control device, it is rotated by a rotary table actuator (not shown). The rotation center axis CL1 of the turntable 3 is orthogonal to the plane 5 and passes through the center of the plane 5.

また、前記ベース部材には、スピンドル7が設けられている。このスピンドル7は、被加工物Wを切削加工するための工具Tを保持することができるようになっている。また、スピンドル7は、回転テーブル3の平面5から離れた位置で、回転テーブル3の回転中心軸CL1と平行な軸であって回転中心軸CL1から所定の距離d1だけ離れた軸CL3を回転中心にして、図示しない制御装置の制御の下、図示しないスピンドル用アクチュエータで、回転テーブル3よりも速い回転速度(角速度)で回転するようになっている。   The base member is provided with a spindle 7. The spindle 7 can hold a tool T for cutting the workpiece W. Further, the spindle 7 is located at a position away from the plane 5 of the turntable 3 and is centered on an axis CL3 that is parallel to the rotation center axis CL1 of the turntable 3 and is separated from the rotation center axis CL1 by a predetermined distance d1. Thus, under the control of a control device (not shown), the spindle actuator (not shown) is rotated at a rotational speed (angular speed) faster than that of the rotary table 3.

工具Tは、スピンドル7の回転中心軸CL3から所定の距離d2だけ離れた位置で、スピンドル7に保持されるようになっている。より正確には、工具Tの切れ刃の先端が、回転テーブル3の平面5の延伸方向で、スピンドル7の回転中心軸CL3から所定の距離d2だけ離れていることになる。また、スピンドル7は、図示しない制御装置の制御の下、図示しないアクチュエータで、回転テーブル3に対して接近・離反する方向で移動位置決め自在になっている。   The tool T is held by the spindle 7 at a position separated from the rotation center axis CL3 of the spindle 7 by a predetermined distance d2. More precisely, the tip of the cutting edge of the tool T is separated from the rotation center axis CL3 of the spindle 7 by a predetermined distance d2 in the extending direction of the plane 5 of the turntable 3. The spindle 7 can be moved and positioned in a direction in which the spindle 7 approaches and separates from the rotary table 3 by an actuator (not shown) under the control of a control device (not shown).

なお、前記制御装置の制御の下、回転テーブル3の回転速度ω1、スピンドル7の回転速度ω2を適宜変更し、また、図示しない機構によって、前記距離d1、前記距離d2を変更し、これらの変更した値を維持することができるようになっている。   Under the control of the control device, the rotational speed ω1 of the turntable 3 and the rotational speed ω2 of the spindle 7 are appropriately changed, and the distance d1 and the distance d2 are changed by a mechanism (not shown). Can be maintained.

パラメトリック加工装置1により被加工物Wに形成される溝の形態について説明する。   The form of the groove formed in the workpiece W by the parametric processing apparatus 1 will be described.

図2は、パラメトリック加工装置1により被加工物Wに形成される溝(スピログラフ模様の溝)9の一つ形態を示す図である。このような溝9が形成される条件は、距離d1と距離d2とが互いに等しく、回転テーブル3の回転速度ω1よりもスピンドル7の回転速度ω2が大きい場合である。   FIG. 2 is a diagram showing one form of grooves (spirographic pattern grooves) 9 formed in the workpiece W by the parametric processing apparatus 1. Such a groove 9 is formed when the distance d1 and the distance d2 are equal to each other and the rotational speed ω2 of the spindle 7 is larger than the rotational speed ω1 of the rotary table 3.

なお、前記制御装置の制御の下各アクチュエータを制御すること等により、図3に示すような溝11を形成することも可能である。また、距離d1が距離d2よりも大きい場合には、図4(a)に示すような溝13を得ることができ、距離d1が距離d2よりも小さい場合には、図4(b)に示すような溝15を得ることができる。   It is also possible to form the groove 11 as shown in FIG. 3 by controlling each actuator under the control of the control device. When the distance d1 is larger than the distance d2, the groove 13 as shown in FIG. 4A can be obtained. When the distance d1 is smaller than the distance d2, the groove 13 is shown in FIG. Such a groove 15 can be obtained.

図2や図4に示す溝をxy座標軸で表すと、「x=d1cosω1t+d2cosω2t」、「y=d1sinω1t+d2sinω2t」のパラメータ表示をすることができる。なお、「t」は時間を示し、ω1>ω2である。   When the grooves shown in FIG. 2 and FIG. 4 are represented by xy coordinate axes, parameters of “x = d1 cos ω1t + d2 cos ω2t” and “y = d1 sin ω1t + d2sin ω2t” can be displayed. “T” indicates time, and ω1> ω2.

[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態に係るパラメトリック加工装置21の概要を示す図である。なお、図5(b)は、図5(a)におけるV矢視を示す図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing an outline of the parametric processing apparatus 21 according to the second embodiment of the present invention. In addition, FIG.5 (b) is a figure which shows the V arrow in Fig.5 (a).

パラメトリック加工装置21は、ベース部材23を備えている。ベース部材23には、直動テーブル25が設けられており、直動テーブル25は、図示しない制御装置の制御の下、図示しない直動テーブ用アクチュエータにより、図5(a)の矢印AR1に方向で直線的に往復動自在になっている。   The parametric processing device 21 includes a base member 23. The base member 23 is provided with a linear motion table 25. The linear motion table 25 is directed in the direction of arrow AR1 in FIG. 5A by a linear motion table actuator (not shown) under the control of a control device (not shown). It can be reciprocated linearly.

直動テーブル25には、回転テーブル27が設けられている。回転テーブル27は、図示しない制御装置の制御の下、図示しない回転テーブル用アクチュエータにより回転するようになっている。回転テーブル27の回転中心軸CL5は、直動テーブル25の移動方向に対して直交し回転テーブル27の中心を通っている。回転テーブル27は、回転中心軸CL5に対して直交する平面29を備え、この平面29に板状のガラスWを保持することができるようになっている。ガラスWは、この厚さ方向の一方の面が平面29に接触するようにして保持されている。   The linear motion table 25 is provided with a rotary table 27. The turntable 27 is rotated by a turntable actuator (not shown) under the control of a control device (not shown). The rotation center axis CL <b> 5 of the rotary table 27 is orthogonal to the moving direction of the linear motion table 25 and passes through the center of the rotary table 27. The turntable 27 includes a plane 29 that is orthogonal to the rotation center axis CL5, and can hold a plate-like glass W on the plane 29. The glass W is held such that one surface in the thickness direction is in contact with the flat surface 29.

パラメトリック加工装置21は、スピンドル31を備えている。スピンドル31は、ベース部材23に支持されており、ガラスWを切削加工するためのエンドミル(たとえば、ボールエンドミル)33を保持するようになっている。保持されたエンドミル33は、切削加工を行うためにエンドミル33の軸CL7を中心にしてアクチュエータにより高速回転するようになっている。また、スピンドル31は、図示しない制御装置の制御の下、図示しないスピンドル用アクチュエータにより、回転テーブル27に対して接近・離反する方向(回転中心軸CL5の延伸方向)で移動位置決め自在になっている。   The parametric processing device 21 includes a spindle 31. The spindle 31 is supported by the base member 23 and holds an end mill (for example, a ball end mill) 33 for cutting the glass W. The held end mill 33 is rotated at high speed by an actuator around the axis CL7 of the end mill 33 in order to perform cutting. Further, the spindle 31 can be moved and positioned in a direction approaching / separating from the rotary table 27 (extension direction of the rotation center axis CL5) by a spindle actuator (not shown) under the control of a control device (not shown). .

そして、前記制御装置の制御の下、前記各アクチュエータを適宜制御し、エンドミル33を用いたガラスWへの切削加工をすることにより、ガラスWの平面(回転テーブル27に接触している面とは反対側の面)に、スピログラフ模様、内サイクロイド模様等の周期的な微細なパターンができるようになっている。   And by controlling each said actuator suitably under control of the said control apparatus, and cutting the glass W using the end mill 33, it is the plane (the surface which is contacting the rotary table 27). A periodic fine pattern such as a spirograph pattern or an inner cycloid pattern can be formed on the opposite surface.

この場合、図2や図4に示す溝をxy座標軸で表すと、「x=(−1)int(vt/2a)vtcosωt」、「y=(−1)int(vt/2a)vtsinωt」のパラメータ表示をすることができる。なお、「int」は、指定した数値を超えない整数を求める関数であり、「v」は直動テーブル25の移動速度を示し、「a」は、直動テーブル25のストロークを示し、「t」は時間を示し、「ω」は、回転テーブル27の回転速度を示す。 In this case, when the grooves shown in FIGS. 2 and 4 are expressed by xy coordinate axes, “x = (− 1) int (vt / 2a) vtcosωt”, “y = (− 1) int (vt / 2a) vtsinωt”. Parameter display is possible. “Int” is a function for obtaining an integer not exceeding a specified numerical value, “v” indicates the moving speed of the linear motion table 25, “a” indicates the stroke of the linear motion table 25, and “t” “Represents time, and“ ω ”represents the rotational speed of the rotary table 27.

なお、前記制御装置は、エンドミル33によって所定の深さの溝が形成されるように、スピンドル31を所定の位置に移動位置決めしている。   The control device moves and positions the spindle 31 to a predetermined position so that a groove having a predetermined depth is formed by the end mill 33.

ところで、エンドミル33の回転中心軸CL7は、回転テーブル27の平面29に対して傾いている。そして、エンドミル33でガラスWを加工する際には、エンドミル33の回転中心軸CL7と、回転しているときに形成されるエンドミル33の切刃の刃先で形成される面(切刃面)35(図6で円弧状にあらわれている部位)との交点37が、ガラスWの外側でガラスWの表面から離反した位置に存在している。   By the way, the rotation center axis CL7 of the end mill 33 is inclined with respect to the plane 29 of the turntable 27. When the glass W is processed by the end mill 33, the surface (cutting edge surface) 35 formed by the rotation center axis CL7 of the end mill 33 and the cutting edge of the cutting edge of the end mill 33 formed while rotating. An intersection point 37 (a portion appearing in an arc shape in FIG. 6) exists at a position away from the surface of the glass W outside the glass W.

すなわち、切削しているときにおけるエンドミル33の回転中心軸CL7は、切削している部位におけるガラスWの面の法線CL9(図6参照)に対して斜めに傾いていると共に、交点37が溝にかからない位置に存在している。   That is, the rotation center axis CL7 of the end mill 33 at the time of cutting is inclined obliquely with respect to the normal line CL9 (see FIG. 6) of the surface of the glass W at the portion being cut, and the intersection point 37 is a groove. It exists in a position that does not touch.

なお、図5(b)では、エンドミル33の回転中心軸CL7の延長線上に回転テーブル27の回転中心軸CL5が位置しているように見えるが、図5(b)において、エンドミル33の回転中心軸CL7を図5(b)の上方向または下方向に所定の距離だけオフセットしてもよい。   In FIG. 5B, the rotation center axis CL5 of the rotary table 27 appears to be located on the extension line of the rotation center axis CL7 of the end mill 33. In FIG. The axis CL7 may be offset by a predetermined distance upward or downward in FIG.

ところで、前記制御装置の制御の下、エンドミル33で切削加工をする場合には、溝の表面が形成される部位におけるエンドミル33の1刃あたりの切り込み量(切り込み幅)が、ガラスWを延性的に切削することが可能な値(脆性損傷の発生しない値;たとえば、1μm以下)になっている。   By the way, when the end mill 33 is cut under the control of the control device, the cutting amount (cutting width) per blade of the end mill 33 at the portion where the surface of the groove is formed is ductile to the glass W. The value is such that the material can be cut into a thickness (a value at which brittle damage does not occur; for example, 1 μm or less).

より詳しく説明すると、所定の切削速度を得るためにエンドミル33を高速回転させ、エンドミル33の切刃の少なくとも一部を、ガラスWの表面に所定の深さ(この深さは、1μm以上あってもよい。たとえば、20μm程度でよい。)食い込ませ(図6参照)、ガラスWに対してエンドミル33を所定の速度で相対的に移動し、所定の幅および所定の深さで延伸する溝をガラスWに形成する。   More specifically, the end mill 33 is rotated at a high speed in order to obtain a predetermined cutting speed, and at least a part of the cutting edge of the end mill 33 has a predetermined depth on the surface of the glass W (this depth is 1 μm or more). For example, it may be about 20 μm.) A groove that is bitten (see FIG. 6), moves the end mill 33 relative to the glass W at a predetermined speed, and extends at a predetermined width and a predetermined depth. Form on glass W.

この際、溝の表面(加工前の表面よりも凹んでいる表面)の近傍(図7のA部、B部)におけるエンドミル33の1刃あたりの切り込み量は、ガラスWを延性的に切削することが可能な値になっている。   At this time, the cutting amount per blade of the end mill 33 in the vicinity (surface A and portion B in FIG. 7) of the groove surface (surface recessed from the surface before processing) cuts the glass W in a ductile manner. It is possible value.

すなわち、溝の延伸方向にエンドミル33が相対的に移動することによって得られる1刃あたりの切り込み量であって、エンドミル33のガラスWへの食い付き部A、離脱部Bにおける1刃あたりの切り込み量が、ガラスWを延性的に切削することが可能な値になっている。   That is, the cut amount per blade obtained by the relative movement of the end mill 33 in the extending direction of the groove, and the cut per blade at the biting portion A and the detachment portion B of the end mill 33 on the glass W. The amount is a value that enables the glass W to be cut in a ductile manner.

また、溝の上部側だけでなく、溝の深さ方向の底側における食い付き部、離脱部でも、延性的な切削がなされるようになっている。   Further, ductile cutting is performed not only on the upper side of the groove but also on the biting part and the separation part on the bottom side in the depth direction of the groove.

なお、溝の表面を形成しない部位におけるエンドミル33の1刃あたりの切り込み量は、脆性損傷を発生するような切り込み量であってもよい。   It should be noted that the cut amount per blade of the end mill 33 at the portion where the surface of the groove is not formed may be a cut amount that causes brittle damage.

たとえば、エンドミル33の送り方向(溝の延伸方向)における表面の部位(溝が形成される前のガラスWの表面の部位)Cでは、食い付き部Aや離脱部Bよりもエンドミル33の1刃あたりの切り込み量が大きくなり、脆性損傷が発生するおそれがある。しかし、脆性損傷が発生しても、この発生した部位は後から食い付き部Aと離脱部Bとで切削加工がなされ削りとられてしまうので、溝の表面の形態に悪影響を与えることはない。   For example, at the surface portion (the portion of the surface of the glass W before the groove is formed) C in the feed direction (groove extending direction) of the end mill 33, one edge of the end mill 33 is more than the biting portion A and the separation portion B. There is a risk that brittle damage may occur due to an increase in the amount of per cut. However, even if brittle damage occurs, the generated part is later cut by the biting part A and the detachment part B, and is not cut off. Therefore, the shape of the groove surface is not adversely affected. .

なお、前記1刃あたりの切り込み量は、エンドミル33の切刃が1枚である場合には、エンドミル33の1回転あたりの量であるが、エンドミル33の切刃がn(2以上の整数)枚である場合には、エンドミル33の1/n回転あたりの量である。   The cutting amount per blade is the amount per rotation of the end mill 33 when there is one cutting blade of the end mill 33, but the cutting blade of the end mill 33 is n (an integer of 2 or more). In the case of a sheet, it is the amount per 1 / n rotation of the end mill 33.

パラメトリック加工装置21によれば、前述したように溝の表面が形成される部位におけるエンドミル33の1刃あたりの切り込み量が、ガラスを延性的に切削することが可能な値にしてあるので、ガラスWに脆性損傷を発生させることなく、ガラスWの表面に1回の切り込みで十分な深さ(たとえば20μm)のスピログラフ模様の溝を効率良く生成することができる。   According to the parametric processing device 21, since the cutting amount per blade of the end mill 33 at the portion where the surface of the groove is formed as described above is a value that can cut the glass in a ductile manner. Without causing brittle damage to W, it is possible to efficiently generate a spirographic pattern groove having a sufficient depth (for example, 20 μm) on the surface of the glass W by a single cut.

パラメトリック加工装置1、21によれば、膨大な量のデータを用いなくても、回転速度等のパラメータを設置するだけで、スピログラフ模様の溝を形成することができる。したがって、切削加工によってガラスWの表面に周期的なパターンの微細な溝を容易に形成することができる。   According to the parametric processing apparatuses 1 and 21, it is possible to form a spirographic pattern groove by simply setting parameters such as a rotational speed without using a huge amount of data. Therefore, fine grooves having a periodic pattern can be easily formed on the surface of the glass W by cutting.

また、パラメトリック加工装置21によれば、ベース部材23に直動テーブル25が設けられており、直動テーブル25に回転テーブル27が設けられているので、各テーブルのアクチュエータ(電動モータ)への配線がしやすくなっている。また、スピンドル31への配線も容易になっている。   Further, according to the parametric processing apparatus 21, the base member 23 is provided with the linear motion table 25, and the linear motion table 25 is provided with the rotary table 27. Therefore, wiring to the actuator (electric motor) of each table is performed. It is easy to do. Also, wiring to the spindle 31 is easy.

また、パラメトリック加工装置1、21によれば、エンドミル33の回転中心軸CL7と切刃面35との交点37が、エンドミル33によるガラスWへの切削部位以外のところに存在しているので、エンドミル33によるガラスWの切削速度が「0」になることはなく、溝の表面を良好なものにすることができる。   Further, according to the parametric processing apparatuses 1 and 21, since the intersection 37 between the rotation center axis CL7 of the end mill 33 and the cutting edge surface 35 exists at a place other than a portion to be cut into the glass W by the end mill 33, the end mill The cutting speed of the glass W by 33 does not become “0”, and the groove surface can be made good.

なお、本実施形態では、金属やガラスを例に掲げて説明したが、超硬セラミックス、単結晶シリコン等の硬脆性無機材料(硬脆性材料)に溝を形成するようにしてもよい。   In the present embodiment, metal and glass have been described as examples. However, grooves may be formed in a hard brittle inorganic material (hard brittle material) such as cemented carbide ceramic or single crystal silicon.

本発明の第1の実施形態に係るパラメトリック加工装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the parametric processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. パラメトリック加工装置により被加工物に形成される溝の一つ形態を示す図である。It is a figure which shows one form of the groove | channel formed in a workpiece by a parametric processing apparatus. パラメトリック加工装置により被加工物に形成される溝の一つ形態を示す図である。It is a figure which shows one form of the groove | channel formed in a workpiece by a parametric processing apparatus. パラメトリック加工装置により被加工物に形成される溝の一つ形態を示す図である。It is a figure which shows one form of the groove | channel formed in a workpiece by a parametric processing apparatus. 本発明の第2の実施形態に係るパラメトリック加工装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the parametric processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. エンドミルでガラスを切削している部位の拡大図である。It is an enlarged view of the site | part which is cutting glass with an end mill. 図6におけるVII矢視図である。It is a VII arrow line view in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、21 パラメトリック加工装置
3、27 回転テーブル
7 スピンドル
9、11、13、15 溝
23 ベース部材
25 直動テーブル
31 スピンドル
33 エンドミル
35 切刃面
37 交点
d1、d2 距離
T 工具
W ガラス(被加工物)
1, 21 Parametric processing device 3, 27 Rotary table 7 Spindle 9, 11, 13, 15 Groove 23 Base member 25 Linear motion table 31 Spindle 33 End mill 35 Cutting edge surface 37 Intersection point d1, d2 Distance T Tool W Glass (Workpiece) )

Claims (5)

平面に板状の被加工物を保持可能であり、前記平面に直交する軸を回転中心にして回転する回転テーブルと;
前記回転テーブルの回転中心軸である第1の回転中心軸と平行な軸であって前記第1の回転中心軸から所定の距離だけ離れた軸である第2の回転中心軸を回転中心にして前記回転テーブルよりも速い回転速度で回転し、前記第2の回転中心軸から第2の所定の距離だけ離れた位置で前記被加工物を切削加工するための工具を保持すると共に、前記回転テーブルに対して接近・離反する方向で移動位置決め自在なスピンドルと;
を有することを特徴とするパラメトリック加工装置。
A rotary table capable of holding a plate-like workpiece on a plane and rotating about an axis orthogonal to the plane;
The rotation center is a second rotation center axis that is parallel to the first rotation center axis that is the rotation center axis of the rotary table and that is separated from the first rotation center axis by a predetermined distance. The rotary table rotates at a higher rotational speed than the rotary table and holds a tool for cutting the workpiece at a position away from the second rotation center axis by a second predetermined distance. A spindle that can be moved and positioned in a direction approaching or moving away from the actuator;
A parametric processing apparatus characterized by comprising:
板状の被加工物の厚さ方向の平面に、工具を用いて切削加工を行うことによって溝を形成するパラメトリック加工方法において、
前記被加工物の厚さ方向に延伸している第1の回転中心軸を回転中心にして前記被加工物を第1の所定の回転速度で回転し、前記第1の回転中心軸と平行で前記第1の回転中心軸から第1の所定の距離だけ離れたところに第2の回転中心軸を設け、この第2の回転中心軸から第2の所定の距離だけ離れた位置に前記工具を配置し、前記第2の回転中心軸を回転中心にして前記工具を前記第1の回転速度よりも速い第2の所定の回転速度で回転し、前記切削加工を行うことを特徴とするパラメトリック加工方法。
In a parametric processing method for forming a groove by cutting using a tool on a plane in the thickness direction of a plate-shaped workpiece,
The workpiece is rotated at a first predetermined rotation speed around a first rotation center axis extending in the thickness direction of the workpiece, and parallel to the first rotation center axis. A second rotation center axis is provided at a first predetermined distance away from the first rotation center axis, and the tool is placed at a position away from the second rotation center axis by a second predetermined distance. The parametric machining is characterized in that the cutting is performed by rotating the tool at a second predetermined rotation speed faster than the first rotation speed with the second rotation center axis as a rotation center. Method.
ベース部材に直線的に移動自在に設けられた直動テーブルと;
前記直動テーブルの移動方向に対して直交する軸を回転中心にして前記直動テーブルに回転自在に設けられ、前記回転中心軸に対して直交する平面を備え、この平面に板状の硬脆性材料を保持可能な回転テーブルと;
前記硬脆性材料を加工するためのエンドミルを保持すると共に、前記回転テーブルに対して接近・離反する方向に移動位置決め自在に設けられたスピンドルと;
を有することを特徴とするパラメトリック加工装置。
A linear motion table linearly movable on the base member;
The linear motion table is provided so as to be rotatable about an axis orthogonal to the moving direction of the linear motion table, and includes a plane orthogonal to the rotational central axis. A turntable capable of holding material;
A spindle provided to hold an end mill for processing the hard and brittle material and to be movable and positionable in a direction approaching and moving away from the rotary table;
A parametric processing apparatus characterized by comprising:
請求項3に記載のパラメトリック加工装置において、
前記エンドミルの回転中心軸は、前記回転テーブルの平面に対して傾いていることを特徴とするパラメトリック加工装置。
In the parametric processing apparatus according to claim 3,
A parametric processing apparatus, wherein a rotation center axis of the end mill is inclined with respect to a plane of the rotary table.
板状の硬脆性材料の厚さ方向の平面に、エンドミルを用いて切削加工を行うことによって溝を形成するパラメトリック加工方法において、
前記硬脆性材料の厚さ方向に延伸している第1の回転中心軸を回転中心にして前記硬脆性材料を第1の所定の回転速度で回転し、第1の回転中心軸の延伸方向と直交する方向に前記硬脆性材料を直線的に移動しつつ、エンドミルを高速回転することにより、前記硬脆性材料の厚さ方向の平面にスピログラフ模様の溝を加工することを特徴とするパラメトリック加工方法。
In the parametric processing method of forming a groove by cutting using an end mill on a plane in the thickness direction of a plate-like hard and brittle material,
The hard brittle material is rotated at a first predetermined rotation speed around the first rotation center axis extending in the thickness direction of the hard brittle material, and the extending direction of the first rotation center axis is A parametric processing method for processing a spirographic pattern on a plane in the thickness direction of the hard and brittle material by rotating the end mill at a high speed while linearly moving the hard and brittle material in an orthogonal direction. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019131462A (en) * 2019-04-15 2019-08-08 日本電気硝子株式会社 Plate glass

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