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

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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