JP2012006093A - 加工方法及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具の更なる長寿命化を図ることができる加工方法及び工作機械を提供する。
【解決手段】工具１の先端がワークＷの表面に切り込む位置を、工具１を所定の方向へ送った際に先端の移動軌跡がワークＷの回転中心を通る直線と一致する第１位置よりもワークの回転先側となる第２位置へ変更する。したがって、工具１の先端面ＢとワークＷの表面との間を従来よりも離隔させることができ、工具１の先端面Ｂの逃げ面摩耗を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転するワークの表面等を旋削するための加工方法、及び当該加工方法を実行する工作機械に関するものである。

従来、ワークの表面を旋削するための加工方法としては、たとえば特許文献１に記載されているような加工方法が採用されている。この加工方法について、図４をもとに説明する。図４は、ワークＷの表面を旋削する様子を軸方向から示した説明図である。
ワークＷは、図示しない支持手段によって図４における紙面の表裏方向を軸として右回りで回転可能に支持されている。一方、ワークＷの表面を旋削するための工具７１は、所定方向へ突設されたシャンク７４の先端にチップ８０を取り付けてなる。また、工具７１には、チップ８０へ向けてクーラントを供給するための供給路７２が設けられている。そして、該工具７１は、シャンク７４の突設方向が図４における左右方向（Ｘ軸方向）と略平行となり、且つ、チップ８０が上側に位置する姿勢で図示しない工具把持手段に装着されており、図示しないＸ軸モータによってＸ軸方向へ移動可能とされている。

以上のような姿勢で工具７１を把持する工作機械では、チップ８０の刃先の上下方向（図４におけるＹ軸方向）での高さがワークＷの軸を通る水平面内に位置するように、すなわち工具７１をＸ軸方向へ移動させた際におけるチップ８０の刃先の移動軌跡がワークＷの回転中心を通る直線と一致するように、工具７１のホルダの把持位置を調整する等してチップ８０の刃先の芯高を設定する。その後、工具７１をＸ軸方向へ移動させ、所望の切り込み量だけチップ８０の先端をワークＷの表面に切り込ませる。すると、ワークＷ自身の回転によってワークＷの表面がチップ８０により旋削加工されることになる。また、旋削加工時には、チップ８０のすくい面Ａ（切り屑７３が接触する面であって、図４ではチップ８０の上面となる）に、旋削による摩擦熱等に起因して所謂クレータ摩耗が進行するおそれがある。そこで、チップ８０のすくい面Ａへ向かい、供給路７２を介してクーラントを供給することにより、クレータ摩耗の進行を抑制させ、ひいては工具７１の長寿命化を図っている。

特開２００９−４５７１５号公報

しかしながら、上記従来の加工方法によれば、チップ８０の先端面Ｂ（チップ８０をワークＷに切り込ませた際、旋削後のワークＷの表面と対向する面）と旋削後のワークＷの表面とが非常に近接しやすいため、ワークＷの表面と接触する等によりチップ８０の先端面Ｂに所謂逃げ面摩耗が進行してしまう。したがって、たとえクーラントを供給してすくい面Ａに生じるクレータ摩耗を抑制したところで、チップ８０、ひいては工具７１の長寿命化には限度があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、工具の更なる長寿命化を図ることができる加工方法及び工作機械を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ワークを回転させるとともに所定の方向へ工具を送り、前記ワークの表面を旋削加工する加工方法であって、前記工具の先端が前記ワークの表面に切り込む位置を、前記工具を前記所定の方向へ送った際に前記先端の移動軌跡が前記ワークの回転中心を通る直線と一致する第１位置よりも前記ワークの回転先側となる第２位置へ変更する第１工程と、前記工具を前記所定の方向へ送り、前記工具の先端を前記第２位置へ切り込ませて前記ワークの表面を旋削加工する第２工程とを実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２工程において、前記工具のすくい面と前記ワークの切り屑との間へ向けてクーラントを供給することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項３に記載の発明は、ワークを回転可能に支持するとともに、工具を所定の方向へ送り可能としており、回転中の前記ワークに対し、前記工具を前記所定の方向へ送って前記ワークの表面を旋削加工する工作機械であって、前記工具の先端を前記ワークの表面に切り込ませる位置を変更可能であるとともに、変更した前記切り込ませる位置に係る情報を入力するための入力部と、前記切り込ませる位置の変更に応じて、前記工具の前記所定の方向への送り量を補正する制御部と、前記制御部における演算結果に応じて、前記工具を前記所定の方向へ送る送り制御部とを備えており、請求項１又は２に記載の加工方法を実行することを特徴とする。

本発明によれば、工具の先端がワークの表面に切り込む位置を、工具を所定の方向へ送った際に先端の移動軌跡がワークの回転中心を通る直線と一致する第１位置よりもワークの回転先側となる第２位置へ変更するため、工具の先端面とワークの表面との間を従来よりも離隔させることができる。したがって、工具の先端面の逃げ面摩耗を抑制することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、工具のすくい面とワークの切り屑との間へ向けてクーラントを供給しているため、すくい面に生じるクレータ摩耗を抑制することができ、工具の長寿命化を図ることができる。

本実施形態の加工方法を示した概略説明図である。 本実施形態の加工方法により、ワークの表面を旋削する様子を軸方向から示した説明図である。 工作機械の制御機構を示したブロック構成図である。 従来の加工方法により、ワークの表面を旋削する様子を軸方向から示した説明図である。

以下、本発明の一実施形態となる加工方法、及び該加工方法を実施するための工作機械について、図面をもとに詳細に説明する。

図１は、本実施形態の加工方法を示した概略説明図であり、図２は、当該加工方法により、ワークＷの表面を旋削する様子を軸方向から示した説明図である。図３は、工作機械の制御機構を示したブロック構成図である。
ワークＷは、従来同様、図示しない支持手段によって図１における紙面の表裏方向を軸として右回りで回転可能に支持されている。一方、ワークＷの表面を旋削するための工具１も、従来同様、所定方向へ突設されたシャンク２の先端にチップ３を取り付けてなり、チップ３のすくい面Ａと切り屑５との間へ向けてクーラントを供給するための供給路４が設けられている。そして、該工具１は、シャンク２の突設方向が図１における左右方向（Ｘ軸方向）と略平行となり、且つ、チップ３が上側に位置する姿勢で図示しない工具把持手段に装着されており、Ｘ軸モータ２１によってＸ軸方向へ移動可能とされている。

また、工作機械には、ワークＷの回転や工具把持手段の移動を制御するための制御装置１０が備えられている。制御装置１０は、切り込み量やチップ３の刃先の芯高を入力するための入力部１１と、入力された芯高を記憶するための芯高記憶部１２と、入力された芯高に対応して工具１のＸ軸方向への移動量に係る補正量を演算するための補正量演算部１３と、ワークＷの表面を旋削するに際しての加工プログラムを予め記憶しているプログラム記憶部１４と、入力された各種値、演算された補正量、及び加工プログラムにもとづき統合的な演算を行う統合制御部１５と、工具１のＸ軸方向への移動に係る関数を算出する関数発生部１６と、算出された関数にもとづきＸ軸モータ２１の動作を制御するモータ制御部１７とを備えている。

ここで、上記工作機械における加工方法について説明する。
まず、ワークＷを支持手段に支持させるとともに、工具１を上記姿勢で工具把持手段に装着する。このとき、工具１の形状や大きさ、ワークＷの径等に応じて、チップ３の刃先をワークＷの表面に切り込ませた際、チップ３の先端面ＢとワークＷの表面との間に接触しないのに十分な距離が確保されるように、工具把持手段における工具１のホルダの把持位置を調整する等して、チップ３の刃先の芯高を従来よりも下方へ高さｈだけ下げる。すなわち、チップ３の芯高（刃先の高さ位置）を、工具１をＸ軸方向へ移動させた際におけるチップ３の刃先の移動軌跡がワークＷの回転中心を通る直線と一致する高さ位置から、ワークＷの回転先側へ任意の量（ここでは下方へ高さｈ）だけ変更する。

次に、入力部１１を介して刃先の芯高を入力し、芯高を芯高記憶部１２に記憶させる。すると、補正量演算部１３においてＸ軸方向への移動量に係る補正量が演算される。具体的には、チップ３の芯高を高さｈだけ下げたことにより、プログラム記憶部１４に記憶されている加工プログラムのＸ軸方向への送り量をΔＸだけ補正する必要がある。そして、当該補正量ΔＸは、ΔＸ＝Ｘ−√（Ｘ^２−ｈ^２）によって算出することができる。尚、このような補正量ΔＸの演算に関しては、特開平２−１５６３０７号公報や特開２００３−２０５４４１号公報等に記載されているな公知の演算を応用すればよい。

また、統合制御部１５において、入力部１１を介して入力された各種数値、加工プログラム、及び補正量ΔＸを用いた統合的な演算が実行され、その演算結果をうけ、関数発生部１６において工具１のＸ軸方向への移動に係る関数が算出される。そして、当該関数にもとづいてモータ制御部１７がＸ軸モータ２１の動作を制御することにより、工具１がＸ軸方向へ送られ、ワークＷの表面が旋削加工されることになる。尚、チップ３のすくい面Ａへ向けては、従来同様、供給路４を介してクーラントが供給される。

以上のような加工方法及び工作機械によれば、工具１をＸ軸方向へ送って旋削加工する工作機械において、チップ３の芯高（刃先の高さ位置）を、工具１をＸ軸方向へ移動させた際におけるチップ３の刃先の移動軌跡がワークＷの回転中心を通る直線と一致する高さ位置から、ワークＷの回転先側（ここでは下方）へ所定の量（ここでは高さｈ）だけ変更するため、チップ３の先端面Ｂが従来よりもワークＷの表面から離隔する。したがって、先端面Ｂの逃げ面摩耗を抑制することができる。
また、すくい面Ａと切り屑５との間へ向けてクーラントを供給するため、すくい面Ａのクレータ摩耗の抑制も図ることができ、工具１を長寿命化することができる。

なお、本発明の加工方法及び工作機械は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、芯高を調整する構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、上記実施形態では、工具のホルダの把持位置等を作業者が調整することにより芯高を調整しているが、Ｙ軸モータを設置する等して工具をＹ軸方向にも移動可能とし、制御装置による制御（たとえば、入力部を介して入力された芯高をもとに統合制御部が工具のＹ軸方向への送り量を算出し、Ｙ軸方向への関数発生部、及びＹ軸方向でのモータ制御部を介してＹ軸モータを動作させる等）のもと、所望の芯高にチップの刃先を位置させるように構成することも可能である。当該構成を採用することにより、芯高の調整に係る作業者の負担を軽減することができる。
また、上記実施形態では、旋削加工に係る工具の送り方向をＸ軸方向（左右方向）としているが、Ｘ軸方向に何ら限定されることはなく、Ｙ軸方向（上下方向）であってもよいし、傾斜方向（たとえば、斜め４５°の方向）であってもよい。
さらに、工具の種類や形状、大きさについても上記実施形態のものに何ら限定されることはなく、シャンクの先端にチップを取り付けたものではなく、シャンクと一体的に刃部が形成されているような工具であってもよい。加えて、工具の種類や形状、ワークの径等に応じて、芯高の変更量を任意に設定可能であることは言うまでもない。
加えて、上記実施形態では工具１のシャンク２内に形成された供給路４を介してクーラントを供給するように構成しているが、すくい面と切り屑との間へ向けてクーラントを供給するのであれば当該構成に限定されることはなく、特許文献１に記載されているように工具以外の部分に設けられたノズルからクーラントを供給するように構成してもよい。この場合、クーラントは、特許文献１同様に高圧で供給することが望ましい。

１・・工具、２・・シャンク、３・・チップ、４・・供給路、１０・・制御装置、１１・・入力部、１２・・芯高記憶部、１３・・補正量演算部（制御部）、１４・・プログラム記憶部（制御部）、１５・・統合制御部（制御部）、１６・・関数発生部（送り制御部）、１７・・モータ制御部（送り制御部）、２１・・Ｘ軸モータ。

Claims (3)

1. ワークを回転させるとともに所定の方向へ工具を送り、前記ワークの表面を旋削加工する加工方法であって、
   前記工具の先端が前記ワークの表面に切り込む位置を、前記工具を前記所定の方向へ送った際に前記先端の移動軌跡が前記ワークの回転中心を通る直線と一致する第１位置よりも前記ワークの回転先側となる第２位置へ変更する第１工程と、
   前記工具を前記所定の方向へ送り、前記工具の先端を前記第２位置へ切り込ませて前記ワークの表面を旋削加工する第２工程と
   を実行することを特徴とする加工方法。
2. 前記第２工程において、前記工具のすくい面と前記ワークの切り屑との間へ向けてクーラントを供給することを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. ワークを回転可能に支持するとともに、工具を所定の方向へ送り可能としており、回転中の前記ワークに対し、前記工具を前記所定の方向へ送って前記ワークの表面を旋削加工する工作機械であって、
   前記工具の先端を前記ワークの表面に切り込ませる位置を変更可能であるとともに、
   変更した前記切り込ませる位置に係る情報を入力するための入力部と、前記切り込ませる位置の変更に応じて、前記工具の前記所定の方向への送り量を補正する統合制御部と、前記統合制御部における演算結果に応じて、前記工具を前記所定の方向へ送る送り制御部とを備えており、
   請求項１又は２に記載の加工方法を実行することを特徴とする工作機械。

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