JP2008126323A - バイト加工方法及びバイト加工装置 - Google Patents

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Teruzo Suzuki
照三 鈴木
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Toshiba Mach Co Ltd
東芝機械株式会社
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Abstract

【課題】 バイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置における加工効率の向上を図る。
【解決手段】 ワーク13の往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした2本のバイト24、25を、主軸(A軸)の回転により交互に加工位置へ割出し可能に取り付け、往動時には、図5(イ)に示すように、バイト24を加工位置へ割出してワーク13を往動させて往動時の切削加工を行う。次に、復動時には、図5(ロ)に示すように、バイト25を加工位置へ割出してワーク13を復動させて復動時にも切削加工を行う。
【選択図】 図5

Description

この発明は、例えばプレーナ型工作機械により、バイトに対し相対的にワークをXY平面上で往復動させ、該ワークの表面に、例えば液晶表示装置、プラズマ表示装置などの薄型、その他の薄型表示パネルパネル用の導光板、偏光板、拡散板などのための金型や微細構造の物品に、微細な多数の溝等を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置に係り、特に加工効率の向上に関する。
上記のような微細構造の物品の、例えば金型を取り上げると、このような金型は、微細な多数の溝を有しており、その加工には、バイトを用い、このバイトに対し相対的に金型の素材であるワークをXY平面上で往復動させて行われている(例えば、特許文献1参照)。
上記のようにバイトに対し相対的にワークをXY平面上で往復動させて行うバイト加工には、一般的にプレーナ型工作機械が用いられる。このプレーナ型工作機械は、XY平面上でワークを例えばX軸方向に往復動させ、バイトは、XY平面に垂直なZ軸方向の位置を所定値に保ち、X軸方向には移動させずにY軸方向の位置をワークの各往復動毎に変化させて行う。
バイトは、すくい角や逃げ角を有し、いわゆる切削加工のための向きがあるため、ワークの往復動のうちの往動か復動かのいずれか一方でしか加工することができない。ところで、上記の金型は、微細な多数の溝を加工する必要があるため、ワークの往復動の回数は膨大なものとなり、その加工には長時間を要する。
特開2005−279918号公報
近年、大型の液晶パネルやプラズマ表示パネルなどの薄型表示パネルが出現し、益々大型化が図られる傾向にある。これに伴い導光板や偏光板、拡散板用の金型等のワークも一辺が300mm程度から800mm、さらには1500mmとなり、1つの金型の加工に要する時間が1〜2週間となる場合がある。
この発明は、バイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工の加工効率を向上させることができるバイト加工方法及びバイト加工装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するためのこの発明によるバイト加工方法は、バイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法において、前記ワークの往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした少なくとも2本のバイトを、前記XY平面に平行なX軸を回転中心とするA軸により交互に加工位置へ割出し可能に取り付ける工程と、前記往動時の加工に対応する向きのバイトを前記A軸の割出し回転により加工位置へ割出す工程と、次いで前記ワークを往動させ、前記往動時の加工に対応したバイトにより前記ワークを切削加工する往動加工工程と、この往動加工工程後に前記A軸の割出し回転により前記復動時の加工に対応する向きのバイトを同じく前記A軸の割出し回転により加工位置へ割出す工程と、次いで前記ワークを復動させ、前記復動時の加工に対応したバイトにより前記ワークを切削加工する復動加工工程と、を有することを特徴としている。
なお、前記往動時から復動時への前記バイトの入れ替えに伴なう該バイトの位置ずれ量に応じて該バイトの設定位置を補正するようにしてもよく、また、前記ワークは、微細構造部品の金型であり、前記バイトにより多数の溝を加工するものであってもよい。
また、上記目的を達成するためのこの発明によるバイト加工装置は、バイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工装置において、前記ワークの往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした少なくとも2本のバイトが、前記XY平面に平行なX軸を回転中心とするA軸により交互に加工位置へ割出し可能に取り付けられていることを特徴としている。
なお、前記2本のバイトは、前記A軸の軸心に対して対称に取り付けられていることが好ましい。
この発明は、上記のようにバイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置において、前記ワークの往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした少なくとも2本のバイトを、前記XY平面に平行なX軸を回転中心とするA軸により交互に加工位置へ割出し可能に取り付け、ワークの往動時と復動時の両方に対応可能にし、ワークの往動時と復動時の両方で切削加工を行うようにしたため、加工時間をほぼ半分に短縮することができる効果が得られる。
以下図1ないし図6によりこの発明の一実施形態例について説明する。図1は、この発明をプレーナ型工作機械に適用した例を示す概要正面図であり、図2は、図1の右側面図である。図1及び図2において、10はベッド、11はテーブルである。テーブル11は、図示しないリニアモータ等の駆動装置によりベッド10上を図1においては紙面と垂直方向へ、また、図2においては左右方向(X軸方向)へテーブル11の上面と平行に所定の範囲を所定の速度で移動すべく搭載されている。テーブル11上には真空チャック12が取り付けられ、この真空チャック12により平板状のワーク13が吸着保持される。
ベッド10の両側面にはコラム14、14が立ち上げられ、両コラム14の上端には、図1においては左右方向へ、また、図2においては紙面と垂直方向(Y軸方向)へテーブル11の上面と平行に伸びるクロスレール15が掛け渡して取り付けられている。このクロスレール15には、サドル16が図示しないリニアモータ等の駆動装置によりY軸方向へ移動可能かつ所定位置に停止可能に搭載されている。
サドル16には、図1及び図2において上下方向すなわちテーブル11の上面(XY平面)と垂直方向(Z軸方向)へ移動可能に昇降台17が搭載されている。この昇降台17は、サドル16に取り付けられたサーボモータ18、又はテーブル11及びサドル16と同様にリニアモータ等の駆動装置により昇降されると共に所定位置に停止される。
昇降台17にはバイト割出台19が取り付けられている。バイト割出台19には、X軸と平行に伸びる主軸(A軸)20(図3及び図4参照)が回転可能に取り付けられ、この主軸(A軸)20は、バイト割出台19に取り付けられたサーボモータ21により180°の回転を与えられる。
主軸(A軸)20の先端には、図3及び図4に拡大して示すバイトホルダ22が取り付けられている。バイトホルダ22は主軸(A軸)20の軸心Oと直交して上下に伸びる溝23を有し、この溝23には2本のバイト24、25が先端を下と上に向けて嵌入され、両バイト24、25は押え板26とボルト27により締め付け固定されている。
図3及び図4において下方に位置するバイト24は、図4に示すように、すくい角α(零又は負の場合もある)と逃げ角βを有し、バイト24が図4において右から左へ移動して切削加工する向きに設置されている。他方、図3及び図4において上方に位置するバイト25は、同じく図4に示すように、バイト24と同様で向きが異なるすくい角αと逃げ角βを有し、バイト25が図4において左から右へ移動して切削加工する向きに設置されている。
両バイト24、25は、これらの切れ刃部である先端24A、25Aが主軸(A軸)20の軸心Oに対して対称位置に設置され、主軸(A軸)20を割出しのため180°回転させたとき、YZ平面と平行な面内における位置が互いに入れ替わり、交互に下方の加工位置へ置かれるように取り付けられている。
次いでこの装置の作用と共にこの発明のバイト加工方法について説明する。まず、サーボモータ18により下方の加工位置にあるバイト24のZ軸方向位置を加工溝13Aの深さに合わせるべく図1及び図2に示す昇降台17の高さ位置を定めると共に、図示しない駆動装置によりサドル16のY軸方向位置を最初の加工溝13Aの位置に位置付けすることによりバイト24を所定の設定位置に停止させる。
次いでテーブル11をバイト切削に適した所定速度でX軸方向へ往復動させてバイト加工を行うが、テーブル11が図5(イ)に示すベッド10上の左端位置から図5(ロ)に示すベッド10上の右端位置まで移動する行程を往動とする。この往動時には、上記のようにバイト24を、図5(イ)に示すように、下方の加工位置に置き、図5(イ)において左から右へ移動するワーク13に対して加工溝13Aを切削加工する。なお、図6(イ)は、図5(イ)を左から見た図であり、加工溝13Aの形状を表すため、最初ではなく第2番目の往動時の加工開始直前の状態を示している。
ワーク13が図5(ロ)に示すように、右端に達して往動時の切削加工を終了し、ワーク13がバイト24から図5(ロ)において右方へ離れると、サドル16はクロスレール15に沿ってY軸方向へ移動し、図6(ロ)に示すように、バイトホルダ22を加工溝13Aの1ピッチ分だけ同図において右方へ移動させる。
このバイトホルダ22のY軸方向移動と共に、主軸(A軸)20はサーボモータ21により180°回転され、図5(ロ)及び図6(ロ)に示すように、バイトホルダ22を反転させ、上方にあったバイト25を下方の加工位置に割出す。このとき、図3に示したように、バイト24、25の先端24A、25Aは、主軸(A軸)20の軸心Oに対して対称位置に設置されているため、バイト25は、図6(イ)に示すバイト24の位置に入れ替わり、その切削加工方向の向きが逆になるのみである。このため、バイト25は、バイト24に代わって1ピッチ分Y軸方向へ移動した位置に正確に位置設定される。
なお、上記バイト24、25の位置の入れ替えに伴なって、わずかでもバイト24、25の間でY軸方向及びZ軸方向の位置ずれを生じる場合には、これらのずれ量を予め測定して求めておき、上記サドル16のY軸方向への移動量を上記ずれ量に応じて補正すると共に、昇降台17を上記ずれ量に応じて移動させることにより、バイトの入れ替えに伴なうバイト25の設定位置のずれを抑えることができる。
上記のようにバイト25を加工位置へ位置設定した後、テーブル11を、図5(ロ)に示すベッド10上の右端位置から図5(イ)に示すベッド10上の左端位置まで移動させ、このいわゆる復動時にも加工溝13Aを切削加工する。
上記復動時の切削加工が終了したならば、バイトホルダ22を反転させ、上方にあるバイト24を再び下方の加工位置に割出し、次の往動時加工を行う。以下、復動時、往動時の加工を同様に繰り返し行う。
前述した実施形態例では、プレーナ型工作機械を用い、バイト24、25に対してワーク13を往復動させる例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、バイト24、25側を往復動させるようにしてもよい。また、加工対象物は、液晶用の導光板や遮光シートなどの微細構造部品の金型に限らず、種々のワークの加工に適用することができ、さらにまた、加工形状も溝に限定されず、平バイトによる単なる平面の加工であってもよい。さらにまた、バイトは、3本以上設け、これらを適宜選択して割出して使用するようにしてもよい等、種々変形実施可能である。
この発明は、プレーナ型工作機械等を用いてバイトとワークを相対的に往復動させてバイトによりワークを切削加工するバイト加工方法及びバイト加工装置全般に適用できる。
この発明を適用したプレーナ型工作機械を示す概要正面図。 図1の右側面図。 図1に示すバイトホルダ部の拡大詳細正面図。 図3のA−A線による部分拡大詳細断面図。 この発明のバイト加工方法を説明するための要部拡大側面図であり、(イ)は往動加工直前の状態、(ロ)は復動加工直前の状態を示す。 (イ)は図5(イ)を、(ロ)は図5(ロ)を左から見た図。
符号の説明
10 ベッド
11 テーブル
12 真空チャック
13 ワーク
13A 加工溝
14 コラム
15 クロスレール
16 サドル
17 昇降台
18 サーボモータ
19 バイト割出台
20 主軸(A軸)
21 サーボモータ
22 バイトホルダ
24、25 バイト
24A、25A バイトの先端
26 押え板
27 ボルト。

Claims (5)

  1. バイトに対し相対的にワークをXY平面上でX軸方向へ往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法において、
    前記ワークの往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした少なくとも2本のバイトを、前記XY平面に平行なX軸を回転中心とするA軸により交互に加工位置へ割出し可能に取り付ける工程と、
    前記往動時の加工に対応する向きのバイトを前記A軸の割出し回転により加工位置へ割出す工程と、
    次いで前記ワークを往動させ、前記往動時の加工に対応したバイトにより前記ワークを切削加工する往動加工工程と、
    この往動加工工程後に前記A軸の割出し回転により前記復動時の加工に対応する向きのバイトを同じく前記A軸の割出し回転により加工位置へ割出す工程と、
    次いで前記ワークを復動させ、前記復動時の加工に対応したバイトにより前記ワークを切削加工する復動加工工程と、
    を有することを特徴とするバイト加工方法。
  2. 前記往動時から復動時への前記バイトの入れ替えに伴なう該バイトの位置ずれ量に応じて該バイトの設定位置を補正することを特徴とする請求項1に記載のバイト加工方法。
  3. 前記ワークは、微細構造部品の金型であり、前記バイトにより多数の溝を加工することを特徴とする請求項1又は2に記載のバイト加工方法。
  4. バイトに対し相対的にワークをXY平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工装置において、
    前記ワークの往動時と復動時にそれぞれ対応すべく互いに切削加工方向の向きを逆にした少なくとも2本のバイトが、前記XY平面に平行なX軸を回転中心とするA軸により交互に加工位置へ割出し可能に取り付けられていることを特徴とするバイト加工装置。
  5. 前記2本のバイトは、前記A軸の軸心に対して対称に取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載のバイト加工装置。
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