JP2008178926A - Cutting device - Google Patents

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Sunao Kodera
直 小寺
Shuma Yajima
史勇馬 矢島
Tsutomu Ota
努 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that although it is necessary to prevent thermal deformation of a tool due to heat generated during cutting operation in addition to improve driving accuracy of a cutting machine when performing highly accurate machining in cutting, the highly accurate cutting cannot be done because part of the heat generated on a cutting chip is conducted to a shank and causes the tool to deform. <P>SOLUTION: A cutting device is used, which includes a tool shank to which the cutting chip is mounted, a temperature sensor for measuring the temperature of the shank and outputting its temperature information, a calculator for inputting the temperature information output from the temperature sensor and outputting a control signal for lowering the temperature when the temperature rises compared with a desired temperature of the shank and for raising the temperature to put the shank at the desired temperature when the temperature lowers, and a temperature conditioner for inputting the control signal output from the calculator to adjust the temperature of the tool shank at its desired temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、切削工具を用いて高精度の加工を行う切削加工装置に関する。   The present invention relates to a cutting apparatus that performs high-precision processing using a cutting tool.

ゲルマニウム(以下、Ge)やシリコン(以下、Si)を用いた赤外レンズなど電子機器や光学機器の構成部品には、サブミクロン単位の高精度な加工が要求される場合がある。その場合、精密工作機械を用いた切削加工が用いられる。   There are cases where sub-micron precision processing is required for components of electronic equipment and optical equipment such as infrared lenses using germanium (hereinafter referred to as Ge) and silicon (hereinafter referred to as Si). In that case, cutting using a precision machine tool is used.

精密な切削加工においては、切削工具の刃先である切削チップの移動軌跡を高精度に制御し、所望の形状に加工しなくてはならない。そのためには加工機械の駆動精度を向上させるだけでなく、加工中に発生する熱、例えば切削による摩擦熱や、モータ/スピンドル等の駆動による熱を原因とした機械や工具の熱変形も抑制する必要がある。   In precise cutting, the movement trajectory of the cutting tip that is the cutting edge of the cutting tool must be controlled with high accuracy and processed into a desired shape. For this purpose, not only the drive accuracy of the processing machine is improved, but also the heat generated during the process, for example, frictional heat due to cutting, and thermal deformation of the machine or tool due to heat generated by driving the motor / spindle, etc. are suppressed. There is a need.

そこで発生熱のうち、工具刃先からの加工熱を抑制するための方法として、従来は、切削加工において水、油など切削液や空気、窒素、二酸化炭素等の気体を切削工具の刃先に噴射して冷却していた(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, as a method for suppressing the processing heat from the tool blade edge among the generated heat, conventionally, a cutting fluid such as water or oil, or a gas such as air, nitrogen or carbon dioxide is injected into the cutting tool blade edge in the cutting process. (See, for example, Patent Document 1).

また刃先を冷却する別の方法として、切削工具のチップに温度調整のために流体用通路またはペルチェ素子を用いて冷却する方法が示されている(例えば、特許文献2参照)。   As another method for cooling the cutting edge, a method of cooling the tip of a cutting tool using a fluid passage or a Peltier element for temperature adjustment is shown (for example, see Patent Document 2).

特開平2−95540号公報(第1〜2頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 2-95540 (pages 1 and 2, FIG. 1) 特開2005−279860号公報(第3〜7頁、第1〜9図)JP-A-2005-279860 (pages 3-7, FIGS. 1-9)

上記のように高精度の加工を実現するためには、工具と被加工物間に発生する加工熱を除去し、工具シャンクへの熱伝導による変形を抑制する必要がある。しかし切削液を使用しても加工点の近傍しか冷却できないため、完全に熱を取り除くことができず、一部の熱が工具シャンクに伝わり変形が生じる可能性がある。   In order to realize high-precision machining as described above, it is necessary to remove machining heat generated between the tool and the workpiece and suppress deformation due to heat conduction to the tool shank. However, even if the cutting fluid is used, only the vicinity of the machining point can be cooled, so that heat cannot be completely removed, and part of the heat may be transferred to the tool shank to cause deformation.

また切削チップに温度調整のための流体用通路またはペルチェ素子を用いて冷却しても、発生する熱を完全に取り除くことができず、一部の熱は工具シャンクに伝わる。その結果、工具シャンクが膨張変形するため、加工精度を劣化させる原因となっている。また冷却過多となった場合、逆に工具シャンクの温度が低下し工具シャンクを収縮させるため、加工精度を劣化させる可能性がある。   Further, even if the cutting tip is cooled by using a fluid passage for temperature adjustment or a Peltier element, the generated heat cannot be completely removed, and part of the heat is transferred to the tool shank. As a result, the tool shank expands and deforms, causing deterioration in machining accuracy. On the other hand, when the cooling is excessive, the temperature of the tool shank is lowered and the tool shank is contracted, which may degrade the processing accuracy.

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、加工時に発生した熱が工具シャンクに伝わっても、工具刃先の移動軌跡に影響を及ぼさないようにすることで、被加工物を切削してサブミクロン単位の高精度加工を行うことを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even when heat generated during machining is transmitted to the tool shank, the movement trajectory of the tool blade edge is not affected, thereby cutting the workpiece. The purpose is to perform high-precision machining in submicron units.

本発明に係る切削加工装置は、
被加工物を切削加工する切削チップを取り付ける工具シャンクと、
前記工具シャンクの温度を計測し、前記工具シャンクの温度情報を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力された温度情報を入力し、前記工具シャンクの所望の温度に対して温度が上昇している場合は温度を低下させ、温度が低下している場合は温度を上昇させて前記工具シャンクが所望の温度となるような制御信号を出力する計算機と、
前記計算機より出力された制御信号を入力し、前記工具シャンクの温度を所望の温度となるように温度調整する温度調整機と、
を備えたことを特徴とする。
The cutting device according to the present invention includes:
A tool shank for attaching a cutting tip for cutting a workpiece;
A temperature sensor that measures the temperature of the tool shank and outputs temperature information of the tool shank;
The temperature information output from the temperature sensor is input, and when the temperature is increased with respect to a desired temperature of the tool shank, the temperature is decreased, and when the temperature is decreased, the temperature is increased and the temperature is increased. A computer that outputs a control signal such that the tool shank has a desired temperature;
A temperature adjuster that inputs the control signal output from the calculator and adjusts the temperature of the tool shank to a desired temperature;
It is provided with.

本発明により、切削チップでの熱の一部が工具シャンクに伝わった場合、温度調整機で取り除くため、工具シャンクを所定の温度に保つことができる。従って、加工熱による工具シャンクの変形を防ぐことができ、被加工物を切削してサブミクロン単位の高精度加工を行うことが可能となる。   According to the present invention, when a part of the heat at the cutting tip is transmitted to the tool shank, the tool shank can be kept at a predetermined temperature because it is removed by the temperature adjuster. Therefore, the deformation of the tool shank due to the processing heat can be prevented, and the workpiece can be cut to perform high precision processing in submicron units.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における切削加工装置のブロック図を示したものである。切削加工装置には、工具移動台1に工具シャンク2を取り付ける。更に工具シャンク2の先端には切削チップ3が固定されている。被加工物は、工具移動台1を移動させて切削チップ3により加工する。図1では切削チップ3により被加工物を加工している様子を示しており、4aは被加工物における加工前の状態である前加工面、4bは被加工物における加工後の状態である加工面を示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a block diagram of a cutting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The tool shank 2 is attached to the tool moving table 1 in the cutting apparatus. Further, a cutting tip 3 is fixed to the tip of the tool shank 2. The workpiece is processed by the cutting tip 3 by moving the tool moving table 1. FIG. 1 shows a state in which a workpiece is being processed by the cutting tip 3, 4 a is a pre-processed surface that is a state before processing on the workpiece, and 4 b is a processing that is a state after processing on the workpiece. Shows the surface.

工具シャンク2には、工具シャンク2の温度を測定する温度センサ5が取り付けられている。温度センサ5は、工具シャンク2の温度を計測し温度情報6を出力する。温度センサ5から出力された温度情報6は、計算機7に入力される。計算機7は、工具シャンク2に取り付けられた温度調整機8により工具シャンク2の所望の温度に対して温度上昇時は温度を低下させ、温度低下時は温度を上昇させて、工具シャンク2の温度が所望の温度となるように制御信号9を与える。   A temperature sensor 5 for measuring the temperature of the tool shank 2 is attached to the tool shank 2. The temperature sensor 5 measures the temperature of the tool shank 2 and outputs temperature information 6. The temperature information 6 output from the temperature sensor 5 is input to the computer 7. The computer 7 reduces the temperature when the temperature rises with respect to the desired temperature of the tool shank 2 by the temperature adjuster 8 attached to the tool shank 2, and raises the temperature when the temperature falls, so that the temperature of the tool shank 2 is increased. Is given a control signal 9 so that the temperature becomes a desired temperature.

例えば計算機7には、入力された温度情報6とあらかじめ与えた工具シャンク2における所望の温度とを比較し、その温度差に応じて、温度調整機8に温度上昇または温度低下の制御信号9を与えて、工具シャンク2の温度が所望の温度となるようにする。温度調整機8は、計算機7の制御信号9を受けて工具シャンク2の温度を所望の温度となるように温度を調整する。   For example, the computer 7 compares the input temperature information 6 with a desired temperature in the tool shank 2 given in advance, and sends a control signal 9 for temperature rise or temperature drop to the temperature adjuster 8 according to the temperature difference. The temperature of the tool shank 2 is set to a desired temperature. The temperature adjuster 8 receives the control signal 9 from the computer 7 and adjusts the temperature of the tool shank 2 to a desired temperature.

これにより一部の熱が工具シャンク2に伝わった場合、工具シャンク2へ伝わった熱を温度調整機8で取り除くため、工具シャンク2の温度を所望の温度にでき、工具変形を抑えることができる。また工具シャンク2が冷却過多となった場合でも、その冷却分を補うように温度調整機8により工具シャンク2の温度を上昇させ、工具シャンク2の温度を所望の温度にすることができる。よって工具変形を抑えることができ、被加工物を切削してサブミクロン単位の高精度加工を行うことができる。   Thereby, when a part of the heat is transferred to the tool shank 2, the heat transferred to the tool shank 2 is removed by the temperature adjuster 8, so that the temperature of the tool shank 2 can be set to a desired temperature and the deformation of the tool can be suppressed. . Even when the tool shank 2 is overcooled, the temperature of the tool shank 2 can be raised by the temperature adjuster 8 so as to compensate for the cooling, and the temperature of the tool shank 2 can be set to a desired temperature. Therefore, tool deformation can be suppressed, and the workpiece can be cut to perform high-precision machining in submicron units.

なお実施の形態1において、計算機7は工具移動台1の内部に含めてもよい。また被加工物としては、例えばGeやSiの赤外レンズや、鉄、アルミニウム等が挙げられるが、被加工物はこれらに限定するものではない。また工具シャンク2の材質としては、例えば鉄が挙げられるが、工具シャンク2の材質はこれに限定するものではない。また切削チップ3の材質としては、例えばダイヤモンドが挙げられるが、切削チップ3の材質はこれに限定するものではない。   In the first embodiment, the calculator 7 may be included in the tool moving table 1. Examples of the workpiece include an infrared lens of Ge or Si, iron, and aluminum, but the workpiece is not limited to these. The material of the tool shank 2 includes, for example, iron, but the material of the tool shank 2 is not limited to this. In addition, examples of the material of the cutting tip 3 include diamond, but the material of the cutting tip 3 is not limited to this.

また温度調整機8としては、例えばペルチェ素子などが考えられる。その場合、計算機7より出力するのはペルチェ素子の制御信号であり、加工時に発生する熱を、ペルチェ素子を用いて冷却する。しかし温度調整機8は、温度調整ができるものであればペルチェ素子である必要はなく、その種類は問わない。   As the temperature adjuster 8, for example, a Peltier element or the like can be considered. In this case, the Peltier element control signal output from the computer 7 is used to cool the heat generated during processing using the Peltier element. However, the temperature adjuster 8 need not be a Peltier element as long as the temperature can be adjusted, and the type thereof is not limited.

実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2における切削加工装置のブロック図を示したものである。図2において、工具シャンク2から温度センサ5までの構成動作は実施の形態1と同様であるため、説明は省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 shows a block diagram of a cutting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the configuration operation from the tool shank 2 to the temperature sensor 5 is the same as that in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

図3は、工具シャンク2の材質に鉄を用いた場合の温度変化に対する工具シャンク2の熱膨張量を示したグラフである。図3のグラフに対応するデータ処理は、例えば、図2における計算機7において実行される。図3の横軸は工具シャンク2の所望の温度に対する変化温度(℃)を示し、縦軸は変化温度に対する工具シャンク2の熱膨張量、つまりシャンク膨張量(μm)を示す。なお工具シャンク2の熱膨張量は、図2におけるZ軸方向における熱膨張量である。   FIG. 3 is a graph showing the amount of thermal expansion of the tool shank 2 with respect to temperature change when iron is used as the material of the tool shank 2. Data processing corresponding to the graph of FIG. 3 is executed by, for example, the computer 7 in FIG. The horizontal axis of FIG. 3 shows the change temperature (° C.) with respect to the desired temperature of the tool shank 2, and the vertical axis shows the thermal expansion amount of the tool shank 2, that is, the shank expansion amount (μm) with respect to the change temperature. The thermal expansion amount of the tool shank 2 is the thermal expansion amount in the Z-axis direction in FIG.

工具シャンク2の長さをL(m)、熱膨張率をα(/℃)、変化温度をΔT(℃)で表すと、工具シャンク2の熱膨張量ΔL(m)は、次式で表される。   When the length of the tool shank 2 is represented by L (m), the coefficient of thermal expansion is represented by α (/ ° C.), and the change temperature is represented by ΔT (° C.), the amount of thermal expansion ΔL (m) of the tool shank 2 is represented by the following equation. Is done.

Figure 2008178926
図3では、工具シャンク2の長さLを30(mm)、鉄の熱膨張率αを12×10−6(/℃)とした場合の、変化温度ΔT(℃)に対する熱膨張量ΔL(μm)を示している。
Figure 2008178926
In FIG. 3, when the length L of the tool shank 2 is 30 (mm) and the thermal expansion coefficient α of iron is 12 × 10 −6 (/ ° C.), the thermal expansion amount ΔL (with respect to the change temperature ΔT (° C.) μm).

図2における計算機7は、図3に示されたグラフに従い、温度センサ5より出力された温度情報6をもとに、工具シャンク2の熱膨張量を算出する。例えば、計算機7に入力される温度情報6をもとに工具シャンク2の変化温度を求める。そして工具シャンク2の材質を鉄とした場合、図3に従い、変化温度に対する工具シャンク2の熱膨張量がわかっているので、変化温度と熱膨張量の変換テーブルを計算機7に備え、変化温度を熱膨張量に変換して出力させればよい。計算機7で算出された熱膨張量は補正信号10として、工具移動台1の内部に設けられた工具移動調整部11へ出力する。   The computer 7 in FIG. 2 calculates the thermal expansion amount of the tool shank 2 based on the temperature information 6 output from the temperature sensor 5 according to the graph shown in FIG. For example, the change temperature of the tool shank 2 is obtained based on the temperature information 6 input to the computer 7. When the material of the tool shank 2 is iron, the thermal expansion amount of the tool shank 2 with respect to the change temperature is known according to FIG. 3, so the conversion table of the change temperature and the thermal expansion amount is provided in the computer 7, and the change temperature is calculated. It may be converted into a thermal expansion amount and output. The thermal expansion amount calculated by the computer 7 is output as a correction signal 10 to the tool movement adjustment unit 11 provided inside the tool movement table 1.

工具移動調整部11は、入力された補正信号10をもとに図2のZ軸方向に工具移動台1もしくは工具シャンク2自体を移動させ、工具シャンク2の熱膨張量を打ち消す。   The tool movement adjusting unit 11 moves the tool moving table 1 or the tool shank 2 itself in the Z-axis direction of FIG. 2 based on the input correction signal 10 and cancels the thermal expansion amount of the tool shank 2.

これにより一部の熱が工具シャンク2に伝わった場合でも、工具シャンク2の熱膨張量は補正できる。また工具シャンク2が冷却過多となった場合でも、その冷却分から求められる工具シャンクの収縮量は、熱膨張の場合と同様に補正できる。よって工具シャンク2に取り付けられた切削チップ3の熱変動による位置のずれを補正でき、被加工物を切削してサブミクロン単位の高精度加工を行うことができる。   Thereby, even when a part of heat is transmitted to the tool shank 2, the thermal expansion amount of the tool shank 2 can be corrected. Even when the tool shank 2 is overcooled, the shrinkage amount of the tool shank obtained from the amount of cooling can be corrected in the same manner as in the case of thermal expansion. Therefore, it is possible to correct the displacement of the cutting tip 3 attached to the tool shank 2 due to thermal fluctuation, and it is possible to cut the workpiece and perform high precision machining in submicron units.

なお実施の形態2では温度情報6をもとに工具シャンク2の変位量である熱膨張量を求めて補正するため、実施の形態1と比較して、温度調整機8の応答により工具シャンク2の温度が上昇しすぎる、または低下しすぎるという制御の困難さを伴うことなく、更に高精度の制御が行える。   In the second embodiment, since the thermal expansion amount, which is the displacement amount of the tool shank 2, is obtained and corrected based on the temperature information 6, the tool shank 2 is responsive to the response of the temperature adjuster 8 compared to the first embodiment. Further high-precision control can be performed without the difficulty of control such that the temperature of the liquid is too high or too low.

また実施の形態2においては、工具移動台1や工具シャンク2自体を移動させて工具シャンク2の熱膨張量を打ち消すように補正させたが、被加工物を固定するスピンドルに移動調整部を設け、計算機7より出力された補正信号10を入力し、スピンドルの位置を図2記載のZ軸方向に対して補正させてもよい。   In the second embodiment, the tool moving table 1 and the tool shank 2 itself are moved to correct the amount of thermal expansion of the tool shank 2, but a movement adjusting unit is provided on the spindle for fixing the workpiece. Alternatively, the correction signal 10 output from the computer 7 may be input to correct the spindle position with respect to the Z-axis direction shown in FIG.

実施の形態3.
図4は、本発明の実施の形態3における切削加工装置のブロック図を示したものである。図4において、工具シャンク2から温度センサ5までの構成動作は実施の形態1と同様であるため、説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 shows a block diagram of a cutting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 4, the configuration operation from the tool shank 2 to the temperature sensor 5 is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

温度センサ5から出力された温度情報6は、計算機7に入力される。計算機7は、工具シャンク2に取り付けられた温度調整機8により工具シャンク2の所望の温度に対して、温度上昇時は温度を低下させ、温度低下時は温度を上昇させて、工具シャンク2の温度が所望の温度となるように制御信号9を与える。上記動作までは、実施の形態1と同様である。   The temperature information 6 output from the temperature sensor 5 is input to the computer 7. The calculator 7 reduces the temperature of the tool shank 2 when the temperature rises, and raises the temperature when the temperature is lowered with respect to the desired temperature of the tool shank 2 by the temperature adjuster 8 attached to the tool shank 2. A control signal 9 is given so that the temperature becomes a desired temperature. The operations up to the above are the same as in the first embodiment.

加えて計算機7では、入力される温度情報6の単位時間あたりの変化量、または出力する制御信号9の単位時間あたりの変化量を監視して、切削チップ3の寿命を判断する機能を有する。   In addition, the computer 7 has a function of judging the life of the cutting tip 3 by monitoring the amount of change of the input temperature information 6 per unit time or the amount of change of the output control signal 9 per unit time.

例えば計算機7には寿命判定部12を備える。寿命判定部12には上述のように、温度情報6をもとに温度調整機8に対し制御信号9を出力する機能を有する。加えて寿命判定部12には、温度情報6または制御信号9を一定の時間間隔で取り出し、単位時間あたりの変化量を計算する機能を有する。   For example, the computer 7 includes a life determination unit 12. The life determination unit 12 has a function of outputting the control signal 9 to the temperature adjuster 8 based on the temperature information 6 as described above. In addition, the life determination unit 12 has a function of taking out the temperature information 6 or the control signal 9 at regular time intervals and calculating the amount of change per unit time.

切削チップ3が摩耗する場合、切削チップ3の先端が丸みを帯びる。すると被加工物を切削した加工面4bが粗くなり、所望の形状精度が保てなくなるのと同時に、切削チップ3に加工熱がこもりやすくなる。   When the cutting tip 3 is worn, the tip of the cutting tip 3 is rounded. As a result, the processed surface 4b obtained by cutting the workpiece becomes rough, and the desired shape accuracy cannot be maintained, and at the same time, the processing heat easily accumulates on the cutting tip 3.

すると切削チップ3の温度上昇が大きくなる。切削チップ3から工具シャンク2に加工熱が伝わるので、工具シャンク2の温度上昇も大きくなり、工具シャンク2の単位時間あたりの温度変化量も急峻になる。また工具シャンク2の単位時間あたりの温度変化量が急峻になるため、制御信号9の単位時間あたりの変化量も大きくなる。   Then, the temperature rise of the cutting tip 3 becomes large. Since processing heat is transferred from the cutting tip 3 to the tool shank 2, the temperature rise of the tool shank 2 is increased, and the temperature change amount per unit time of the tool shank 2 is also steep. Further, since the temperature change amount per unit time of the tool shank 2 becomes steep, the change amount per unit time of the control signal 9 also increases.

寿命判定部12には、入力される温度情報6の単位時間あたりの変化量、または出力する制御信号9の単位時間あたりの変化量に対して閾値を設定する。温度情報6の単位時間あたりの変化量、または制御信号9の単位時間あたりの変化量が所定の閾値を超えた場合、切削チップ3が寿命であると判断する。切削チップ3が寿命であると判断した寿命判定部12は、工具移動台1に対して停止信号13を出力する。工具移動台1の工具駆動部14は、停止信号13が入力された場合、切削チップ3つまり工具移動台1を被加工物より遠ざけて、工具移動台1などを含めた工具の動作を停止させる。   In the life determination unit 12, a threshold is set for the amount of change per unit time of the input temperature information 6 or the amount of change per unit time of the control signal 9 to be output. When the amount of change per unit time of the temperature information 6 or the amount of change per unit time of the control signal 9 exceeds a predetermined threshold, it is determined that the cutting tip 3 is at the end of its life. The life determination unit 12 that has determined that the cutting tip 3 has a life outputs a stop signal 13 to the tool moving base 1. When the stop signal 13 is input, the tool driving unit 14 of the tool moving table 1 moves the cutting tip 3, that is, the tool moving table 1 away from the workpiece, and stops the operation of the tool including the tool moving table 1 and the like. .

もし寿命判定部12が、切削チップ3は寿命ではないと判断した場合、寿命判定部12は実施の形態1と同様に、温度情報6をもとに温度調整機8に対し制御信号9を出力する。   If the life determination unit 12 determines that the cutting tip 3 is not at the end of its life, the life determination unit 12 outputs a control signal 9 to the temperature regulator 8 based on the temperature information 6 as in the first embodiment. To do.

これにより、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。加えて、加工途中に切削チップ3の寿命を判定する機能を有している。従って、寿命となった切削チップ3を用いて被加工物を加工することで所望の加工精度が得られない場合や、被加工物を誤って破損する場合を回避することができる。   Thereby, the effect similar to Embodiment 1 can be acquired. In addition, it has a function of determining the life of the cutting tip 3 during processing. Therefore, it is possible to avoid a case where a desired processing accuracy cannot be obtained by processing the workpiece using the cutting tip 3 that has reached the end of life, or a case where the workpiece is accidentally damaged.

なお実施の形態3において寿命判断部12は、温度情報6の単位時間あたりの変化量、または制御信号9の単位時間あたりの変化量をもとに、切削チップ3の寿命を判断した。しかし変化量ではなく温度情報6自体、または制御信号9自体に対して閾値を決め、温度情報6または制御信号9が所定の閾値を超えたら、寿命判断部12は、切削チップ3が寿命であるため急激に温度が上昇していると判断し、工具移動台1の工具駆動部14に停止信号13を出力させることで、工具移動台1を停止させてもよい。   In the third embodiment, the life determination unit 12 determines the life of the cutting tip 3 based on the change amount of the temperature information 6 per unit time or the change amount of the control signal 9 per unit time. However, if the threshold value is determined with respect to the temperature information 6 itself or the control signal 9 itself instead of the amount of change, and the temperature information 6 or the control signal 9 exceeds a predetermined threshold value, the life determination unit 12 indicates that the cutting tip 3 is at the end of its life. Therefore, the tool moving table 1 may be stopped by determining that the temperature has suddenly increased and outputting the stop signal 13 to the tool driving unit 14 of the tool moving table 1.

実施の形態4.
図5は、本発明の実施の形態4における切削加工装置のブロック図を示したものである。図5において、工具シャンク2から温度センサ5までの構成動作は実施の形態2と同様であるため、説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 shows a block diagram of a cutting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 5, the configuration operation from the tool shank 2 to the temperature sensor 5 is the same as that in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.

温度センサ5から出力された温度情報6は、計算機7に入力される。計算機7は、実施の形態2と同様、図3に示されたグラフに従い、温度センサ5より出力された温度情報6をもとに、工具シャンク2の熱膨張量を算出し、補正信号10として出力する。上記動作までは、実施の形態2と同様である。   The temperature information 6 output from the temperature sensor 5 is input to the computer 7. Similarly to the second embodiment, the calculator 7 calculates the thermal expansion amount of the tool shank 2 based on the temperature information 6 output from the temperature sensor 5 according to the graph shown in FIG. Output. The operations up to the above are the same as in the second embodiment.

加えて計算機7では、入力される温度情報6の単位時間あたりの変化量、または出力する補正信号10の単位時間あたりの変化量を監視して、切削チップ3の寿命を判断する機能を有する。   In addition, the calculator 7 has a function of judging the life of the cutting tip 3 by monitoring the amount of change of the input temperature information 6 per unit time or the amount of change of the correction signal 10 to be output per unit time.

例えば計算機7には寿命判定部12を備える。寿命判定部12には上述のように、温度情報6をもとに工具移動調整部11に対し補正信号10を出力する機能を有する。加えて寿命判定部12には、温度情報6または補正信号10を一定の時間間隔で取り出し、単位時間あたりの変化量を計算する機能を有する。   For example, the computer 7 includes a life determination unit 12. As described above, the life determination unit 12 has a function of outputting the correction signal 10 to the tool movement adjustment unit 11 based on the temperature information 6. In addition, the life determination unit 12 has a function of taking out the temperature information 6 or the correction signal 10 at regular time intervals and calculating the amount of change per unit time.

切削チップ3が摩耗する場合、切削チップ3の先端が丸みを帯びる。すると被加工物を切削した加工面4bが粗くなり、所望の形状精度が保てなくなるのと同時に、切削チップ3に加工熱がこもりやすくなる。   When the cutting tip 3 is worn, the tip of the cutting tip 3 is rounded. As a result, the processed surface 4b obtained by cutting the workpiece becomes rough, and the desired shape accuracy cannot be maintained, and at the same time, the processing heat easily accumulates on the cutting tip 3.

すると切削チップ3の温度上昇が大きくなる。切削チップ3から工具シャンク2に加工熱が伝わるので、工具シャンク2の温度上昇も大きくなり、工具シャンク2の単位時間あたりの温度変化量も急峻になる。また工具シャンク2の単位時間あたりの温度変化量が急峻になるため、補正信号10の単位時間あたりの変化量も大きくなる。   Then, the temperature rise of the cutting tip 3 becomes large. Since processing heat is transferred from the cutting tip 3 to the tool shank 2, the temperature rise of the tool shank 2 is increased, and the temperature change amount per unit time of the tool shank 2 is also steep. Further, since the temperature change amount per unit time of the tool shank 2 becomes steep, the change amount per unit time of the correction signal 10 also increases.

寿命判定部12には、入力される温度情報6の単位時間あたりの変化量、または出力する補正信号10の単位時間あたりの変化量に対して閾値を設定する。温度情報6の単位時間あたりの変化量、または補正信号10の単位時間あたりの変化量が所定の閾値を超えた場合、切削チップ3が寿命であると判断する。切削チップ3が寿命であると判断した寿命判定部12は、工具移動台1に対して停止信号13を出力する。工具移動台1の工具駆動部14は、停止信号13が入力された場合、切削チップ3つまり工具移動台1を被加工物より遠ざけて、工具移動台1などを含めた工具の動作を停止させる。   In the life determination unit 12, a threshold is set for the amount of change per unit time of the input temperature information 6 or the amount of change per unit time of the correction signal 10 to be output. When the amount of change per unit time of the temperature information 6 or the amount of change per unit time of the correction signal 10 exceeds a predetermined threshold, it is determined that the cutting tip 3 has a lifetime. The life determination unit 12 that has determined that the cutting tip 3 has a life outputs a stop signal 13 to the tool moving base 1. When the stop signal 13 is input, the tool driving unit 14 of the tool moving table 1 moves the cutting tip 3, that is, the tool moving table 1 away from the workpiece, and stops the operation of the tool including the tool moving table 1 and the like. .

もし寿命判定部12が、切削チップ3は寿命ではないと判断した場合、寿命判定部12は実施の形態2と同様に、温度情報6をもとに工具移動調整部11に対し補正信号10を出力する。   If the life determination unit 12 determines that the cutting tip 3 is not a life, the life determination unit 12 sends a correction signal 10 to the tool movement adjustment unit 11 based on the temperature information 6 as in the second embodiment. Output.

これにより、実施の形態2と同様の効果を得ることができる。加えて、加工途中に切削チップ3の寿命を判定する機能を有している。従って、寿命となった切削チップ3を用いて被加工物を加工することで所望の加工精度が得られない場合や、被加工物を誤って破損する場合を回避することができる。   Thereby, the same effect as Embodiment 2 can be acquired. In addition, it has a function of determining the life of the cutting tip 3 during processing. Therefore, it is possible to avoid a case where a desired processing accuracy cannot be obtained by processing the workpiece using the cutting tip 3 that has reached the end of life, or a case where the workpiece is accidentally damaged.

なお実施の形態4において寿命判断部12は、温度情報6の単位時間あたりの変化量、または補正信号10の単位時間あたりの変化量をもとに、切削チップ3の寿命を判断した。しかし変化量ではなく温度情報6自体、または熱膨張量である補正信号10自体に対して閾値を決め、温度情報6または補正信号10が所定の閾値を超えたら、寿命判断部12は、切削チップ3が寿命であるため急激に温度が上昇していると判断し、工具移動台1の工具駆動部14に停止信号13を出力させることで、工具移動台1を停止させてもよい。   In the fourth embodiment, the life determination unit 12 determines the life of the cutting tip 3 based on the change amount of the temperature information 6 per unit time or the change amount of the correction signal 10 per unit time. However, when the threshold value is determined for the temperature information 6 itself or the correction signal 10 itself that is the thermal expansion amount instead of the change amount, and the temperature information 6 or the correction signal 10 exceeds a predetermined threshold value, the life determination unit 12 determines the cutting tip. The tool moving table 1 may be stopped by determining that the temperature has suddenly increased since 3 is a life and outputting a stop signal 13 to the tool driving unit 14 of the tool moving table 1.

実施の形態5.
図6は、本発明の実施の形態5における切削加工装置を示したものである。工具シャンク2と切削チップ3の間に断熱材15を入れ、加工時に発生する熱が切削チップ3内に留まり、工具シャンク2に伝わらないようになっている。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 6 shows a cutting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. A heat insulating material 15 is inserted between the tool shank 2 and the cutting tip 3 so that heat generated during processing stays in the cutting tip 3 and is not transmitted to the tool shank 2.

これにより、断熱材15を挿入するだけで加工時に発生する熱が工具シャンク2に伝わるのを抑制でき、温度センサ5、計算機7、温度調整機8などがなくても、簡便に工具シャンク2の変形を抑制することができる。   Thereby, it is possible to suppress the heat generated during the process from being transmitted to the tool shank 2 simply by inserting the heat insulating material 15, and the tool shank 2 can be easily installed without the temperature sensor 5, the calculator 7, and the temperature adjuster 8. Deformation can be suppressed.

なお断熱材15の材質としては、例えば、多硬質セラミックスなどが挙げられる。しかし断熱材15は、切削チップ3から工具シャンク2に伝わる熱を断熱できるものであれば、その種類は問わない。   In addition, as a material of the heat insulating material 15, a multi-hard ceramic etc. are mentioned, for example. However, as long as the heat insulating material 15 can insulate the heat transmitted from the cutting tip 3 to the tool shank 2, the kind thereof is not limited.

また実施の形態1から実施の形態4に対して、上述の実施の形態5における断熱材15を併用することで、更に工具シャンク2の変形を抑制することができる。   Moreover, the deformation | transformation of the tool shank 2 can further be suppressed by using together the heat insulating material 15 in the above-mentioned Embodiment 5 with respect to Embodiment 1 to Embodiment 4.

実施の形態6.
図7は、本発明の実施の形態6における切削加工装置を示したものである。切削チップ3に冷却フィン16を取り付けることで、切削チップ3の加工熱を空気中に放熱し、除去させている。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 7 shows a cutting apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. By attaching the cooling fin 16 to the cutting tip 3, the processing heat of the cutting tip 3 is dissipated into the air and removed.

これにより温度センサ5、計算機7、温度調整機8などがなくても、簡便に工具シャンク2の変形を抑制することができる。   Accordingly, the deformation of the tool shank 2 can be easily suppressed without the temperature sensor 5, the computer 7, the temperature adjuster 8, and the like.

なお冷却フィン16の材質としては、例えば、アルミニウムなどが挙げられる。しかし冷却フィン16は、切削チップ3の加工熱を除去させることができるものであれば、その種類は問わない。   In addition, as a material of the cooling fin 16, aluminum etc. are mentioned, for example. However, the type of the cooling fin 16 is not limited as long as the processing heat of the cutting tip 3 can be removed.

また工具シャンク2と切削チップ3の間に断熱材15を入れ、断熱材15と冷却フィン16を併用することで、加工時に発生する熱が切削チップ3から工具シャンク2に伝わらないようにしてもよい。断熱材15と冷却フィン16を併用することにより、工具シャンク2に伝わる加工時に発生した熱による工具変形をさらに抑制することができる。   Further, by inserting a heat insulating material 15 between the tool shank 2 and the cutting tip 3 and using the heat insulating material 15 and the cooling fin 16 together, it is possible to prevent heat generated during processing from being transferred from the cutting tip 3 to the tool shank 2. Good. By using the heat insulating material 15 and the cooling fins 16 in combination, it is possible to further suppress tool deformation due to heat generated during processing transmitted to the tool shank 2.

また実施の形態1から実施の形態4に対して、上述の実施の形態6における冷却フィン16を併用することで、更に工具シャンク2へ熱を伝えないようにすることもできる。その際、上述のように断熱材15を併用してもよい。   Moreover, it is possible to further prevent heat from being transmitted to the tool shank 2 by using the cooling fins 16 in the above-described sixth embodiment together with the first to fourth embodiments. In that case, you may use the heat insulating material 15 together as mentioned above.

本発明の実施の形態1における切削加工装置のブロック図を示したものである。1 is a block diagram of a cutting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2における切削加工装置のブロック図を示したものである。The block diagram of the cutting apparatus in Embodiment 2 of this invention is shown. 工具シャンク2の材質に鉄を用いた場合の温度変化に対する工具シャンク2の熱膨張量を示したグラフである。It is the graph which showed the thermal expansion amount of the tool shank 2 with respect to the temperature change at the time of using iron for the material of the tool shank 2. 本発明の実施の形態3における切削加工装置のブロック図を示したものである。The block diagram of the cutting apparatus in Embodiment 3 of this invention is shown. 本発明の実施の形態4における切削加工装置のブロック図を示したものである。The block diagram of the cutting apparatus in Embodiment 4 of this invention is shown. 本発明の実施の形態5における切削加工装置を示したものである。10 shows a cutting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. 本発明の実施の形態6における切削加工装置を示したものである。It shows the cutting apparatus in Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1.工具移動台
2.工具シャンク
3.切削チップ
4a.前加工面
4b.加工面
5.温度センサ
6.温度情報
7.計算機
8.温度調整機
9.制御信号
10.補正信号
11.工具移動調整部
12.寿命判定部
13.停止信号
14.工具駆動部
15.断熱材
16.冷却フィン
1. Tool moving table2. Tool shank 3. Cutting tip 4a. Pre-processed surface 4b. 4. Processed surface 5. Temperature sensor Temperature information7. Calculator 8 Temperature controller 9. Control signal 10. Correction signal 11. Tool movement adjusting unit 12. Life determination unit 13. Stop signal 14. Tool drive unit 15. Insulation 16. Cooling fins

Claims (9)

被加工物を切削加工する切削チップを取り付ける工具シャンクと、
前記工具シャンクの温度を計測し、前記工具シャンクの温度情報を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力された温度情報を入力し、前記工具シャンクの所望の温度に対して温度が上昇している場合は温度を低下させ、温度が低下している場合は温度を上昇させて前記工具シャンクが所望の温度となるような制御信号を出力する計算機と、
前記計算機より出力された制御信号を入力し、前記工具シャンクの温度を所望の温度となるように温度調整する温度調整機と、
を備えたことを特徴とする切削加工装置。
A tool shank for attaching a cutting tip for cutting a workpiece;
A temperature sensor that measures the temperature of the tool shank and outputs temperature information of the tool shank;
The temperature information output from the temperature sensor is input, and when the temperature is increased with respect to a desired temperature of the tool shank, the temperature is decreased, and when the temperature is decreased, the temperature is increased and the temperature is increased. A computer that outputs a control signal such that the tool shank has a desired temperature;
A temperature adjuster that inputs the control signal output from the calculator and adjusts the temperature of the tool shank to a desired temperature;
A cutting apparatus characterized by comprising:
前記計算機には寿命判定部を備え、
前記寿命判定部は、前記温度情報または前記制御信号の単位時間あたりの変化量を求め、前記単位時間あたりの変化量が所定の閾値より大きい場合は切削加工を停止させ、前記所定の閾値より小さい場合は前記温度調整機に工具シャンクが所望の温度となるような前記制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の切削加工装置。
The calculator includes a life determination unit,
The life determination unit obtains a change amount per unit time of the temperature information or the control signal, and stops cutting when the change amount per unit time is larger than a predetermined threshold value, and is smaller than the predetermined threshold value. 2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the control signal is output to the temperature adjuster so that the tool shank has a desired temperature.
前記計算機には寿命判定部を備え、
前記寿命判定部は、前記温度情報または前記制御信号が所定の閾値より大きい場合は切削加工を停止させ、前記所定の閾値より小さい場合は前記温度調整機に工具シャンクが所望の温度となるような前記制御信号を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の切削加工装置。
The calculator includes a life determination unit,
The life determination unit stops cutting when the temperature information or the control signal is greater than a predetermined threshold value, and when the temperature information or the control signal is smaller than the predetermined threshold value, the tool shank has a desired temperature at the temperature adjuster. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the control signal is output.
被加工物を切削加工する切削チップを取り付ける工具シャンクと、
前記工具シャンクの温度を計測し、前記工具シャンクの温度情報を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力された温度情報を入力し、前記工具シャンクの所望の温度と前記温度情報との差に対応する前記工具シャンクの熱膨張量を求め、前記熱膨張量に相当する信号を出力する計算機と、
前記計算機より出力された熱膨張量に相当する信号を入力し、前記工具シャンクの熱膨張方向に前記切削チップを移動させて、熱膨張により前記切削チップの位置がずれた分を補正する工具移動調整部と、
を備えたことを特徴とする切削加工装置。
A tool shank for attaching a cutting tip for cutting a workpiece;
A temperature sensor that measures the temperature of the tool shank and outputs temperature information of the tool shank;
The temperature information output from the temperature sensor is input, the thermal expansion amount of the tool shank corresponding to the difference between the desired temperature of the tool shank and the temperature information is obtained, and a signal corresponding to the thermal expansion amount is output. A calculator to
A tool movement that inputs a signal corresponding to the thermal expansion amount output from the calculator, moves the cutting tip in the thermal expansion direction of the tool shank, and corrects the amount of displacement of the cutting tip due to thermal expansion. An adjustment unit;
A cutting apparatus characterized by comprising:
前記計算機には寿命判定部を備え、
前記寿命判定部は、前記温度情報または前記熱膨張量の単位時間あたりの変化量を求め、前記単位時間あたりの変化量が所定の閾値より大きい場合は切削加工を停止させ、前記所定の閾値より小さい場合は前記工具移動調整部に前記熱膨張量に相当する信号を出力し、熱膨張により前記切削チップの位置がずれた分を補正する
ことを特徴とする請求項4記載の切削加工装置。
The calculator includes a life determination unit,
The life determination unit obtains a change amount per unit time of the temperature information or the thermal expansion amount, and when the change amount per unit time is larger than a predetermined threshold, the cutting is stopped, and from the predetermined threshold The cutting apparatus according to claim 4, wherein if it is smaller, a signal corresponding to the thermal expansion amount is output to the tool movement adjusting unit, and the amount of displacement of the cutting tip due to thermal expansion is corrected.
前記計算機には寿命判定部を備え、
前記寿命判定部は、前記温度情報または前記熱膨張量が所定の閾値より大きい場合は切削加工を停止させ、前記所定の閾値より小さい場合は前記工具移動調整部に前記熱膨張量に相当する信号を出力し、熱膨張により前記切削チップの位置がずれた分を補正する
ことを特徴とする請求項4記載の切削加工装置。
The calculator includes a life determination unit,
The life determination unit stops cutting when the temperature information or the thermal expansion amount is larger than a predetermined threshold value, and when the temperature information or the thermal expansion amount is smaller than the predetermined threshold value, the tool movement adjustment unit sends a signal corresponding to the thermal expansion amount. The cutting device according to claim 4, wherein the amount of displacement of the cutting tip due to thermal expansion is corrected.
前記切削チップと前記工具シャンクとの間に断熱材を取り付けることを特徴とする請求項1ないし請求項6のうち少なくともいずれか一項記載の切削加工装置。   The cutting apparatus according to claim 1, wherein a heat insulating material is attached between the cutting tip and the tool shank. 前記切削チップで発生した熱を放出する冷却フィンを前記切削チップに取り付けたことを特徴とする請求項1ないし請求項6のうち少なくともいずれか一項記載の切削加工装置。   The cutting apparatus according to claim 1, wherein a cooling fin that releases heat generated in the cutting tip is attached to the cutting tip. 前記被加工物は赤外レンズであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のうち少なくともいずれか一項記載の切削加工装置。   9. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the workpiece is an infrared lens.
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