JP2012171065A - Curved surface cutting work device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工対象物の表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置に関する。 The present invention relates to a curved surface cutting apparatus for cutting a surface of a workpiece to be curved.
従来から、被加工対象物の表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置がある。例えば、下記特許文献1,2には、横断面形状が楕円形状の内燃機関用ピストンを切削加工により成形する曲面切削加工装置が開示されている。これらの下記特許文献1,2にそれぞれ記載された各曲面切削加工装置は、回転駆動する被加工対象物の回転角度に同期して切削工具による切り込み量を制御することにより被加工対象物の表面を楕円形状に成形する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a curved surface cutting device that cuts the surface of an object to be processed into a curved shape. For example, Patent Documents 1 and 2 below disclose curved surface cutting apparatuses that form an internal combustion engine piston having an elliptical cross-sectional shape by cutting. Each of the curved surface cutting apparatuses described in the following Patent Documents 1 and 2 controls the surface of the workpiece by controlling the cutting amount by the cutting tool in synchronization with the rotation angle of the workpiece to be rotationally driven. Is molded into an elliptical shape.
しかしながら、上記各特許文献1,2に示された曲面切削加工装置においては、被加工対象物の回転角度に同期して切削工具を被加工対象物に接触および離隔させる接離方向に往復変位させるため、この往復変位による振動によって切削工具や被加工対象物が振動して加工精度が低下するという問題がある。また、この切削工具の往復変位によって生じる振動は、被加工対象物の回転数の増加に伴って増大するため、被加工対象物の高回転化による加工精度の向上や加工時間短縮の妨げになるという問題もあった。 However, in the curved surface cutting apparatuses shown in the above Patent Documents 1 and 2, the cutting tool is reciprocally displaced in the contacting / separating direction in contact with and away from the workpiece in synchronization with the rotation angle of the workpiece. Therefore, there is a problem that the cutting tool and the workpiece are vibrated by the vibration due to the reciprocating displacement and the machining accuracy is lowered. In addition, the vibration generated by the reciprocal displacement of the cutting tool increases with an increase in the number of rotations of the workpiece, which hinders improvement in machining accuracy and shortening of the machining time due to higher rotation of the workpiece. There was also a problem.
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、被加工対象物の切削加工時における振動を抑制することにより被加工対象物の加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる曲面切削加工装置を提供することにある。 The present invention has been made to cope with the above problems, and its purpose is to improve the processing accuracy of the workpiece and shorten the processing time by suppressing vibrations during the cutting of the workpiece. An object of the present invention is to provide a curved surface cutting apparatus capable of performing the above.
上記目的を達成するため、請求項1に係る本発明の特徴は、被加工対象物の表面を切削する切削工具を保持する加工ヘッドと、加工ヘッドを被加工対象物に対して近接および離隔させる接離方向に相対変位させる加工ヘッド変位手段と、加工ヘッド変位手段の作動を制御して切削工具により被加工対象物を切削加工する制御手段とを備え、被加工対象物の表面に切削工具を接触させることにより同表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置において、所定の質量を有する反動体と、反動体を前記接離方向に変位させる反動体変位手段とを備え、制御手段は、反動体変位手段の作動を制御して、反動体を加工ヘッドの相対変位方向に対して反対方向に変位させることにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention according to claim 1 is that a machining head for holding a cutting tool for cutting the surface of a workpiece, and a machining head that approaches and separates the workpiece from the workpiece. A machining head displacing means for relatively displacing in the contact / separation direction, and a control means for controlling the operation of the machining head displacing means to cut the workpiece by the cutting tool, the cutting tool being placed on the surface of the workpiece. In the curved surface cutting apparatus that cuts the surface into a curved surface shape by contacting, a reaction body having a predetermined mass, and a reaction body displacement means for displacing the reaction body in the contact and separation direction, the control means, The operation of the reaction body displacing means is controlled to displace the reaction body in the direction opposite to the relative displacement direction of the machining head.
このように構成した請求項1に係る本発明の特徴によれば、曲面切削加工装置は、切削工具が被加工対象物に接近および離隔する接離方向に往復変位する際、所定の質量を有する反動体が切削工具とは反対方向に往復変位するように構成されている。これにより、切削工具の往復変位により生じる振動が反動体の往復変位による振動、すなわち、切削工具の往復変位による振動とは逆位相の振動により相殺されて減衰される。この結果、被加工対象物の切削加工時における振動を抑制することができ、被加工対象物の加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる。 According to the characteristic of the present invention according to claim 1 configured as described above, the curved surface cutting apparatus has a predetermined mass when the cutting tool is reciprocally displaced in the contact / separation direction in which the cutting tool approaches and separates from the workpiece. The reaction body is configured to reciprocate in a direction opposite to the cutting tool. Thereby, the vibration caused by the reciprocating displacement of the cutting tool is canceled and attenuated by the vibration in the opposite phase to the vibration caused by the reciprocating displacement of the reaction body, that is, the vibration caused by the reciprocating displacement of the cutting tool. As a result, vibration during cutting of the workpiece can be suppressed, and the machining accuracy of the workpiece can be improved and the machining time can be shortened.
また、請求項2に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、被加工対象物の表面を切削する第2の切削工具を保持する第2の加工ヘッドであり、制御手段は、反動体変位手段の作動を制御して第2の切削工具により被加工対象物を切削加工することにある。 According to another aspect of the present invention according to claim 2, in the curved surface cutting apparatus, the reaction body is a second processing head that holds a second cutting tool for cutting the surface of the workpiece. The control means is to cut the workpiece by the second cutting tool by controlling the operation of the reaction body displacing means.
このように構成した請求項2に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が被加工対象物の表面を切削する第2の切削工具を保持する第2の加工ヘッドで構成されている。これにより、曲面切削加工装置は、切削工具および第2の切削工具の2つの切削工具を使い分けながら被加工対象物に対して同種、同質、異種または異質の加工を被加工対象物のワークテーブルへの付け替え無く行うことができるため、加工精度および加工効率を向上させることができる。 According to the other characteristic of the present invention according to claim 2 configured as described above, the curved surface cutting apparatus has a second process in which the reaction body holds the second cutting tool for cutting the surface of the workpiece. It consists of a head. Accordingly, the curved surface cutting apparatus performs the same type, the same type, a different type or a different type of processing on the workpiece while properly using the two cutting tools of the cutting tool and the second cutting tool to the work table of the workpiece. Therefore, machining accuracy and machining efficiency can be improved.
この場合、例えば、請求項3に示すように、前記切削工具を荒加工用の切削工具とするとともに、前記第2の切削工具を仕上げ加工用の切削工具とするとよい。これによれば、
1台の曲面切削加工装置において荒加工用の切削工具と仕上げ加工用の切削工具とを付け替えることなく、または被加工対象物を荒加工用の切削工具を備えた曲面切削加工装置と仕上げ加工用の切削工具を備えた曲面切削加工装置との間を付け替えることなく加工を行うことができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。
In this case, for example, as shown in claim 3, the cutting tool may be a roughing cutting tool, and the second cutting tool may be a finishing cutting tool. According to this,
A curved cutting device with a cutting tool for roughing a workpiece without changing the cutting tool for roughing and the cutting tool for finishing in a single curved cutting device and for finishing. It is possible to perform processing without changing between the curved surface cutting device provided with the cutting tool, and it is possible to improve processing accuracy and processing efficiency.
また、請求項4に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、加工ヘッドに対して並列に隣接配置されていることにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the curved surface cutting apparatus, the reaction body is disposed adjacent to and parallel to the machining head.
このように構成した請求項4に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が加工ヘッドに対して並列に配置されている。この場合、反動体が加工ヘッドに対して並列とは、反動体の往復変位方向が加工ヘッドの往復変位方向である接離方向に対して平行となる反動体と加工ヘッドとの位置関係であり、具体的には、加工ヘッドに対して上下左右方向にずれて隣接配置された状態である。これによれば、曲面切削加工装置をコンパクトに構成することができる。 According to another aspect of the present invention according to claim 4 configured as described above, in the curved surface cutting apparatus, the reaction body is arranged in parallel to the machining head. In this case, the reaction body parallel to the machining head is the positional relationship between the reaction body and the machining head in which the reciprocating displacement direction of the reaction body is parallel to the contact / separation direction which is the reciprocation displacement direction of the machining head. Specifically, it is in a state of being arranged adjacent to the machining head while being displaced in the vertical and horizontal directions. According to this, a curved surface cutting apparatus can be comprised compactly.
また、請求項5に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、加工ヘッドが変位する前記接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位することにある。 Another feature of the present invention according to claim 5 is that in the curved surface cutting apparatus, the reaction body is disposed on the contact / separation direction line on which the machining head is displaced and is displaced along the contact / separation direction line. There is.
このように構成した請求項5に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が加工ヘッドの変位方向である接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位するように構成されている。換言すれば、反動体が加工ヘッドの接離方向上において加工ヘッドと直列的に配置されている。この場合、反動体は加工ヘッドの質量に相当する質量で構成されているとよい。これによれば、加工ヘッドの往復変位方向と反動体の往復変位方向とが同一直線上にあるため、精度良く加工ヘッドの往復変位による振動を抑制することができる。 According to another aspect of the present invention according to claim 5 configured as described above, the curved surface cutting apparatus is arranged so that the reaction body is arranged on the contact / separation direction line which is the displacement direction of the machining head. It is comprised so that it may displace along. In other words, the reaction body is arranged in series with the machining head in the contact / separation direction of the machining head. In this case, the reaction body may be configured with a mass corresponding to the mass of the machining head. According to this, since the reciprocating displacement direction of the machining head and the reciprocating displacement direction of the reaction body are on the same straight line, vibration due to the reciprocating displacement of the machining head can be suppressed with high accuracy.
また、請求項6に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、被加工対象物を保持するワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体は、曲面切削加工装置の正面視における左右方向の重心位置を中心として左右対称に配置されていることにある。 According to another aspect of the present invention according to claim 6, in the curved surface cutting apparatus, the work table, the processing head, and the reaction body that hold the workpiece are arranged in a horizontal direction in a front view of the curved surface cutting apparatus. It exists in being arrange | positioned symmetrically centering | focusing on the gravity center position.
このように構成した請求項6に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、正面視において左右方向の重心位置にワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体が配置されている。つまり、平たく言えば、曲面切削加工装置の左右方向の中心線上(曲面切削加工装置の前後方向に延びる線上)にワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体が配置されている。これにより、曲面切削加工装置は、加工ヘッドおよび反動体は、曲面切削加工装置の左右方向の中心線上を往復変位するため、往復変位によって生じる回転モーメントを抑えることができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。 According to another feature of the present invention according to claim 6 configured as described above, in the curved surface cutting apparatus, the work table, the machining head, and the reaction body are arranged at the center of gravity in the left-right direction when viewed from the front. In other words, the work table, the machining head, and the reaction body are arranged on the center line in the left-right direction of the curved cutting apparatus (on the line extending in the front-rear direction of the curved cutting apparatus). As a result, in the curved surface cutting apparatus, the machining head and the reaction body reciprocate on the center line in the left-right direction of the curved surface cutting apparatus, so that the rotational moment generated by the reciprocal displacement can be suppressed, and machining accuracy and machining efficiency are improved. Can be improved.
(曲面切削加工装置100の構成)
以下、本発明に係る曲面切削加工装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る曲面切削加工装置100の外観構成の概略を斜め前方から見た斜視図である。また、図2は、図1に示す曲面切削加工装置100の外観構成の概略を斜め後方から見た斜視図である。また、図3は、この曲面切削加工装置100の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この曲面切削加工装置100は、コンピュータ制御(NC制御)によって被加工対象物WKの表面を切削加工することにより、横断面形状が楕円形状の内燃機関用ピストンを成形する工作機械である。
(Configuration of curved surface cutting apparatus 100)
Hereinafter, an embodiment of a curved surface cutting apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an outline of an external configuration of a
曲面切削加工装置100は、ベッド101を備えている。ベッド101は、曲面切削加工装置100の基礎となる構造体であり、鋼板材を箱型に溶接して構成されている。ベッド101の上面には、鋼板材からなるベッド天板102が設けられている。ベッド天板102は、曲面切削加工装置100の前方および左右側方に張り出した状態で上面が図示上方に向かって開放するとともに四方が起立した枠状に形成されている。このベッド天板102の内側上面上には、ワークテーブル103およびコラム105がそれぞれ設けられている。
The curved
ワークテーブル103は、被加工対象物WK(図1において二点鎖線で示す)を着脱自在に保持する円柱状の載置台であり、ベッド天板102(曲面切削加工装置100)の図示左右方向の中心位置に設けられている。このワークテーブル103は、ベッド天板102の下面に設けられたワーク駆動電動機104によって回転駆動する。ワーク駆動電動機104は、後述する制御装置140によって回転駆動する原動機である。本実施形態においては、ワーク駆動電動機104は、ワークテーブル103を2000〜4000rpmの範囲で回転駆動することができる。コラム105は、主として、切削工具電動機106および切削工具ユニット110をそれぞれ支持するための鋼板製の柱部材であり、ベッド天板102の上面から図示上方に起立した門型形状で構成されている。切削工具電動機106は、前記制御装置140によって作動が制御されて切削工具ユニット110を図示上下方向に沿って変位させる原動機であり、コラム105の上面に設けられている。
The work table 103 is a columnar mounting table that detachably holds a workpiece WK (indicated by a two-dot chain line in FIG. 1), and the bed table 102 (the curved surface cutting apparatus 100) in the horizontal direction shown in the figure. It is provided at the center position. The work table 103 is rotationally driven by a
切削工具ユニット110は、図4〜図6に示すように、被加工対象物WKを切削加工する第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132をそれぞれ可動的に支持する構造体であり、門型のコラム105の中央部に配置されている。より具体的には、切削工具ユニット110は、前記切削工具電動機106から図示下方に延びて設けられている図示しない送りネジ機構によって支持されるとともに、切削工具ユニット110を図示上下方向に案内するための直動機構107を介してコラム105に支持されている。直動機構107は、直動レール107a(LMガイドともいう)と同直動レール107aに噛み合って摺動変位する直動ブロック107bとで構成された直線方向への案内部品である。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
この切削工具ユニット110は、H型支柱111を備えている。H型支柱111は、正面視において断面形状が略H字状に形成された鋼製の柱状部品であり、図示水平方向に延びて形成されている。このH型支柱111における図示上部および図示下部は、それぞれ平板状の支持ベース121,131によって塞がれており、それぞれ筒状の空間がH型支柱111の長手方向(図示水平方向)に沿って形成されている。これらの支持ベース121,131は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132をそれぞれ可動的に支持するための鋼板製の板状体である。なお、図6においては、H型支柱111を省略している。
The
H型支柱111および支持ベース121,131によって図示上下方向に並んで形成された筒状の各空間内には、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132がそれぞれ設けられている。第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132は、それぞれ第1の切削工具ホルダ123および第2の切削工具ホルダ133と、これら第1の切削工具ホルダ123および第2の切削工具ホルダ133をそれぞれ支持する支持プレート124,134によってそれぞれ構成されている。これらのうち、第1の切削工具ホルダ123および第2の切削工具ホルダ133は、第1の切削工具125および第2の切削工具135をそれぞれ着脱自在に保持する略円柱状の保持具である。
A
また、第1の切削工具125および第2の切削工具135は、ワークテーブル103に保持された被加工対象物WKの外表面をそれぞれ切削する機械加工用の刃(本実施形態においては、所謂バイト)である。この場合、本実施形態においては、第1の切削工具125は所謂荒加工用の刃物であり、第2の切削工具135は所謂仕上げ加工用の刃物である。すなわち、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とは、保持する切削工具の種類が異なるのみで互いに同様の構造であって略同じ質量で構成されている。
Further, the
これらの各第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132は、直動機構126,136を介して支持ベース121,131にそれぞれ支持されている。直動機構126,136は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132をワークテーブル103に保持された被加工対象物WKに対して近接および離隔する接離方向に案内する部品であり、直動レール126a,136a(所謂LMガイド)と直動ブロック126b,136bとで構成されている。
Each of these first processing heads 122 and second processing heads 132 is supported by
これらのうち、直動レール126a,136aは、前記接離方向に延びた軌道部材であり、支持ベース121の下面および支持ベース131の上面の各中央部に長手方向に沿ってそれぞれ取り付けられている。本実施形態においては、各直動レール126a,136aは、互いに平行に延びる2つの棒状の軌道部材によってそれぞれ構成されている。また、直動ブロック126b,136bは、直動レール126a,136aと噛み合って同直動レール126a,136a上を摺動変位する移動体であり、直動レール126a,136aに対向する支持プレート124,134の表面にそれぞれ固定的に取り付けられている。本実施形態においては、直動ブロック126b,136bは、各直動レール126a,136aを構成する1つの棒状の軌道部材に対して2つの移動体が嵌められることにより計4つの移動体で構成されている。
Among these, the
また、これらの各第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132と支持プレート124,134との間には、それぞれ往復変位装置127,137が設けられている。往復変位装置127,137は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132をそれぞれ前記接離方向に沿って往復変位させるための原動機であり、前記制御装置140によって作動制御されるリニアモータによって構成されている。この往復変位機構127,137は、支持プレート124,134の図示左右両側に設けられた永久磁石127a,137aと、同永久磁石127a,137aに対向する位置において支持プレート124,134によって支持されたコイル127b,137bとによって構成されている。すなわち、これらの往復変位装置127,137は、制御装置140によるコイル127b,137bへの通電制御によって永久磁石127a,137aが取り付けられた第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132を往復変位させる。
また、この切削工具ユニット110を構成する支持ベース121の上面および支持ベース131の底面には、位置検出器128,138がそれぞれ設けられている。位置検出器128,138は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132の前記接離方向上の位置を検出するとともに検出信号を制御装置140に出力する測定装置であり、それぞれ前記制御装置140によって作動が制御される。本実施形態においては、位置検出器128,138は、リニアスケールによってそれぞれ構成されている。
Further,
制御装置140は、CPU、ROM、RAMなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、曲面切削加工装置100の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム(所謂NC(Numerical Control)プログラム)に従ってワーク駆動電動機104、切削工具電動機106、往復変位装置127,137(コイル127b,137b)および位置検出器128,138の各作動を制御することにより被加工対象物WKの切削加工を行う。この制御装置140は、制御装置140に対して作業者からの操作を受付けるための操作スイッチ群からなる入力装置141、および作業者に対して制御装置140の作動状況を表示するための液晶ディスプレイからなる表示装置142をそれぞれ備えている。また、この曲面切削加工装置100は、ワーク駆動電動機104、切削工具電動機106、往復変位装置127,137(コイル127b,137b)および位置検出器128,138をそれぞれ駆動するための電気を供給する電源部なども備えているが、これらの本発明に直接関わらない構成については、その説明は省略する。
The
(曲面切削加工装置100の作動)
次に、上記のように構成した曲面切削加工装置100の作動について説明する。まず、作業者は、入力装置141を操作して曲面切削加工装置100の電源をONにした後、ワークテーブル103上に被加工対象物WKをセットする。そして、作業者は、入力装置141を操作することにより、曲面切削加工装置100の制御装置140に対して被加工対象物WKに対する切削加工の開始を指示する。
(Operation of curved surface cutting apparatus 100)
Next, the operation of the curved
この指示に応答して、制御装置140は、図示しない加工プログラムに従って被加工対象物WKに対する切削加工を開始する。この被加工対象物WKに対する切削加工は、本実施形態においては、被加工対象物WKに対する荒加工と仕上げ加工とで構成されている。したがって、制御装置140は、まず、被加工対象物WKに対して荒加工による切削加工から開始する。
In response to this instruction, the
具体的には、制御装置140は、図7(A)に示すように、切削工具電動機106、往復変位装置127,137(コイル127b,137b)および位置検出器128,138の各作動を制御することにより第1の切削工具125を被加工対象物WKにおける切削加工開始位置に位置決めするとともに、第2の切削工具135を被加工対象物WKから離隔させる方向(図7において右側)に変位させて退避位置に位置決めする。この場合、第2の切削工具135を位置決めする退避位置とは、第2の切削工具135の後述する往復変位時に被加工対象物WKに接触しない位置であり、被加工対象物WKから十分に離れた位置である。なお、図7(A),(B)においては、H型支柱111は省略している。
Specifically, as shown in FIG. 7A, the
次いで、制御装置140は、被加工対象物WKの荒加工による切削加工を開始する。具体的には、制御装置140は、ワーク駆動電動機104の作動を制御してワークテーブル103を回転駆動させるとともに、往復変位装置127(コイル127b)および位置検出器128の各作動を制御してワークテーブル103の回転角度に応じて第1の加工ヘッド122(第1の切削工具125)を前記接離方向に往復変位させる(図示破線矢印参照)。これにより、被加工対象物WKの外表面は、第1の切削工具125によって荒削りされて所定の楕円形状に成形される。
Next, the
この第1の切削工具125による被加工対象物WKへの切削加工時においては、制御装置140は、往復変位装置137(コイル137b)および位置検出器138の各作動を制御することにより、第2の加工ヘッド132を前記接離方向における第1の加工ヘッド122の変位方向とは反対方向に往復変位させる(図示破線矢印参照)。すなわち、制御装置140は、第1の加工ヘッド122が被加工対象物WKに接近する方向(切込量が深くなる方向)に変位する際には第2の加工ヘッド132を被加工対象物WKから離隔する方向に変位させるとともに、第1の加工ヘッド122が被加工対象物WKから離隔する方向(切込量が浅くなる方向)に変位する際には第2の加工ヘッド132を被加工対象物WKに接近させる方向に変位させる。
At the time of cutting the workpiece WK by the
これにより、切削工具ユニット110には、第1の加工ヘッド122の往復変位による振動と、第2の加工ヘッド132の往復変位による振動とが同時に生じる。この場合、第1の加工ヘッド122の往復変位による振動と第2の加工ヘッド132の往復変位による振動とは、互いに逆位相の振動であるため、両者は互いに相殺し合って減衰される。これにより、切削工具ユニット110に保持された第1の加工ヘッド122は、自身の往復変位に起因する振動の影響を抑えた状態で被加工対象物WKを切削加工することができる。この第2の加工ヘッド132の前記接離方向への往復変位は、第1の切削工具125による切削加工の間、連続して実行される。
Thereby, in the
そして、被加工対象物WKに対する荒加工が終了した場合には、制御装置140は、第1の切削工具125を被加工対象物WKから離隔させて退避させた後、仕上げ加工を実行する。具体的には、制御装置140は、図7(B)に示すように、切削工具電動機106、往復変位装置127,137(コイル127b,137b)および位置検出器128,138の各作動を制御することにより第2の切削工具135を被加工対象物WKにおける切削加工開始位置に位置決めするとともに、第1の切削工具125を被加工対象物WKから離隔させる方向(図7において右側)に変位させて退避位置に位置決めする。この場合、第1の切削工具125を位置決めする退避位置は、前記退避位置と同様に、第1の切削工具125の後述する往復変位時に被加工対象物WKに接触しない位置であり、被加工対象物WKから十分に離れた位置である。
Then, when the rough machining on the workpiece WK is finished, the
次いで、制御装置140は、被加工対象物WKの仕上げ加工による切削加工を開始する。具体的には、制御装置140は、往復変位装置137(コイル137b)および位置検出器138の各作動を制御してワークテーブル103の回転角度に応じて第2の加工ヘッド132(第2の切削工具135)を前記接離方向に往復変位させる(図示破線矢印参照)。これにより、被加工対象物WKの外表面は、第2の切削工具135によって精密に仕上げ削りされて所定の楕円形状に成形される。
Next, the
この第2の切削工具135による被加工対象物WKへの切削加工時においては、制御装置140は、往復変位装置127(コイル127b)および位置検出器128の各作動を制御することにより、第1の加工ヘッド122を前記接離方向における第2の加工ヘッド132の変位方向とは反対方向に往復変位させる(図示破線矢印参照)。すなわち、制御装置140は、第2の加工ヘッド132が被加工対象物WKに接近する方向(切込量が深くなる方向)に変位する際には第1の加工ヘッド122を被加工対象物WKから離隔する方向に変位させるとともに、第2の加工ヘッド132が被加工対象物WKから離隔する方向(切込量が浅くなる方向)に変位する際には第1の加工ヘッド122を被加工対象物WKに接近させる方向に変位させる。
At the time of cutting the workpiece WK with the
これにより、切削工具ユニット110には、第2の加工ヘッド132の往復変位による振動と、第1の加工ヘッド122の往復変位による振動とが同時に生じる。この場合においても、第2の加工ヘッド132の往復変位による振動と第1の加工ヘッド122の往復変位による振動とは、互いに逆位相の振動であるため、両者は互いに相殺し合って減衰される。これにより、切削工具ユニット110に保持された第2の加工ヘッド132は、自身の往復変位に起因する振動の影響を抑えた状態で被加工対象物WKを切削加工することができる。この第1の加工ヘッド122の前記接離方向への往復変位は、第2の切削工具135による切削加工の間、連続して実行される。
Thereby, in the
そして、被加工対象物WKに対する仕上げ加工が終了した場合には、制御装置140は、第2の切削工具135を被加工対象物WKから離隔させて退避させた後、ワーク駆動電動機104の作動を制御してワークテーブル103の回転駆動を停止させる。これにより、作業者は、ワークテーブル103上から被加工対象物WKを取り除くことにより外表面が楕円形状に切削加工された被加工対象物WKを得ることができるとともに、新たな被加工対象物WKワークテーブル103上にセットすることによりこの新たな被加工対象物WKに対して前記と同様の切削加工を行うことができる。
Then, when the finishing process for the workpiece WK is completed, the
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、曲面切削加工装置100は、第1の切削工具125または第2の切削工具135が被加工対象物WKに接近および離隔する接離方向に往復変位して切削加工する際、互いに略同じ質量で構成された第2の切削工具135または第1の切削工具125が切削工具とは反対方向に往復変位するように構成されている。これにより、第1の切削工具125または第2の切削工具135の往復変位により生じる振動が第2の切削工具135または第1の切削工具125の往復変位による振動、すなわち、互いに逆位相の振動により相殺されて減衰される。この結果、被加工対象物WKの切削加工時における振動を抑制することができ、被加工対象物WKの加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる。
As can be understood from the above description of operation, according to the above embodiment, the curved
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、曲面切削加工装置100は、第1の切削工具125による被加工対象物WKの切削加工時における第1の加工ヘッド122の往復変位に対して第2の加工ヘッド132を第1の加工ヘッド122の往復変位方向とは反対方向に往復変位させるように構成されている。すなわち、第1の加工ヘッド122の変位に対して反対方向に往復変位される第2の加工ヘッド132が、本発明に係る反動体に相当する。しかし、この反動体は、第1の加工ヘッド122の変位に対して反対方向に変位されるものであれば、必ずしも、切削工具である必要はない。すなわち、反動体は、第1の加工ヘッド122の往復変位によって生じる振動を減衰する振動を生じさせる質量を有するものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。
For example, in the above-described embodiment, the
例えば、反動体を各種金属、セラミック、水や油などの液体(流動体含む)または樹脂などの材料からなる錘で構成することができる。また、上記実施形態においては、反動体としての第2の切削工具135は、仕上げ加工用の刃物で構成されている。しかし、第1の切削工具125と第2の切削工具135とを同じ加工を行う刃物で構成することもできる。これらの場合、反動体の質量は、第1の加工ヘッド122と同じ質量であることが好適と考えられるが、第1の加工ヘッド122と異なる質量であっても第1の加工ヘッド122の往復変位によって生じる振動を減衰させることは可能である。
For example, the reaction body can be composed of various metals, ceramics, a liquid (including fluid) such as water or oil, or a weight made of a material such as a resin. Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態においては、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構127,137をリニアモータで構成した。すなわち、第1の加工ヘッド122を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構127が本発明に係る加工ヘッド変位手段に相当し、第2の加工ヘッド132を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構137が本発明に係る反動体変位手段に相当する。しかし、加工ヘッド変位手段および反動体変位手段は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132を前記接離方向に往復変位させる機構であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加工ヘッド変位手段および反動体変位手段は、ボールネジ送り機構によって構成することもできる。
In the above embodiment, the
この場合、加工ヘッド変位手段と反動体変位手段とにおいて、それぞれ別個独立したボールネジを用いることにより第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とをそれぞれ往復変位させるように構成することができる。また、加工ヘッド変位手段と反動体変位手段とにおいて、1本のボールネジを共用することもできる。具体的には、1本のボールネジの両側に互いに反対方向のネジ山を形成しておき、各ネジ山上に第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132をそれぞれ支持させる。これによれば、この1本のボールネジを回転駆動することにより、同ボールネジ上の第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを互いに反対方向に変位させることができる。
In this case, the machining head displacing means and the reaction body displacing means can be configured such that the
また、上記実施形態においては、往復変位機構127からなる加工ヘッド変位手段は、第1の加工ヘッド122を被加工対象物WKに対して変位させるように構成されている。しかし、加工ヘッド変位手段は、第1の加工ヘッド122と被加工対象物WKとを相対的に往復変位させる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、加工ヘッド変位手段は、被加工対象物WKを第1の加工ヘッド122に対して往復変位させる構成であっても良い。この場合、第2の加工ヘッド132または前記錘で構成される反動体の質量は、被加工対象物WKとともに往復変位する物体(例えば、被加工対象物WKを載置したワークテーブル103)の質量に対応したものとなる。
In the above embodiment, the machining head displacing means including the
また、上記実施形態においては、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを図示上下方向に隣接して平行に並べて隣接配置した。しかし、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132との配置関係は、互いに生じる振動を減衰し合うことができる配置関係であれば良く、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを図示左右方向に隣接して平行に並べた並列配置とすることもできる。また、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを前記接離方向上に沿って直列的に配置することもできる。なお、第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを直接配置した場合、切削工具ユニット110を180°回転させることにより被加工対象物WKに対向する第1の加工ヘッド122と第2の加工ヘッド132とを入れ替えて切削加工を行うことができる。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態においては、曲面切削加工装置100は、被加工対象物WKの外表面を楕円形状に切削加工する構成とした。しかし、曲面切削加工装置100は、被加工対象物WKの回転角度に応じて第1の切削工具125を前記接離方向に往復変位させることにより被加工対象物WKの表面に曲面形状を切削加工する切削加工装置に広く適用できるものである。すなわち、曲面切削加工装置100は、必ずしも、被加工対象物WKの外表面を楕円形状に切削加工する切削加工装置である必要はなく、例えば、被加工対象物WKの内側表面を楕円形状に切削加工する切削加工装置であっても良いし、楕円形状以外の曲面形状(例えば、ハート型形状など)に被加工対象物WKの外側表面または内側表面を切削加工する切削加工装置であっても良い。すなわち、本発明に係る曲面切削加工装置は、被加工対象物WKとして内燃機関用ピストン以外の部品、例えば、ピストンリングやカムなどの部品を切削加工する工作機械として実施できるものである。
In the above embodiment, the curved
また、上記実施形態においては、曲面切削加工装置100は、ワークテーブル103、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132を曲面切削加工装置100の正面視における左右方向の中心、すなわち、同左右方向における重心を通る直交線上に配置した。これにより、曲面切削加工装置100は、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132が前記直交線上(前記重心を通って曲面切削加工装置100の前後方向に延びる線上)を往復変位するため、往復変位によって生じる回転モーメントを抑えることができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。しかし、ワークテーブル103、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132を前記直交線上(中心線上(曲面切削加工装置100の前後方向に延びる線上))からずらして配置することを排除するものではない。すなわち、ワークテーブル103、第1の加工ヘッド122および第2の加工ヘッド132は、ワークテーブル103上に載置される被加工対象物WKを切削加工できる位置関係であれば、上記実施形態に限定されるものではない。
Further, in the above embodiment, the curved
WK…被加工対象物、
100…曲面切削加工装置、101…ベッド、102…ベッド天板、103…ワークテーブル、104…ワーク駆動電動機、105…コラム、106…切削工具電動機、107…直動機構、107a…直動レール、107b…直動ブロック、
110…切削工具ユニット、111…H型支柱、
121,131…支持ベース、122,132…第1の加工ヘッド,第2の加工ヘッド、
123,133…第1の切削加工ホルダ,第2の切削加工ホルダ、124,134…支持プレート、125,135…第1の切削工具,第2の切削工具、126,136…直動機構、126a,136a…直動レール、126b,136b…直動ブロック、127,137…往復変位機構、127a,137a…永久磁石、127b,137b…コイル、128,138…位置検出器。
WK ... Workpiece,
DESCRIPTION OF
110: Cutting tool unit, 111: H-type support,
121, 131 ... support base, 122, 132 ... first machining head, second machining head,
123, 133 ... first cutting holder, second cutting holder, 124, 134 ... support plate, 125, 135 ... first cutting tool, second cutting tool, 126, 136 ... linear motion mechanism, 126a , 136a ... linear motion rail, 126b, 136b ... linear motion block, 127, 137 ... reciprocating displacement mechanism, 127a, 137a ... permanent magnet, 127b, 137b ... coil, 128, 138 ... position detector.
Claims (6)
前記加工ヘッドを前記被加工対象物に対して近接および離隔させる接離方向に相対変位させる加工ヘッド変位手段と、
前記加工ヘッド変位手段の作動を制御して前記切削工具により前記被加工対象物を切削加工する制御手段とを備え、前記被加工対象物の表面に前記切削工具を接触させることにより同表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置において、
所定の質量を有する反動体と、
前記反動体を前記接離方向に変位させる反動体変位手段とを備え、
前記制御手段は、
前記反動体変位手段の作動を制御して、前記反動体を前記加工ヘッドの相対変位方向に対して反対方向に変位させることを特徴とする曲面切削加工装置。 A machining head for holding a cutting tool for cutting the surface of the workpiece;
A machining head displacing means for relatively displacing the machining head in an approaching / separating direction in which the machining head is moved toward and away from the workpiece;
Control means for controlling the operation of the machining head displacement means to cut the workpiece by the cutting tool, and bringing the cutting tool into contact with the surface of the workpiece to be curved. In curved surface cutting equipment that cuts into shape,
A reaction body having a predetermined mass;
A reaction body displacement means for displacing the reaction body in the contact / separation direction;
The control means includes
A curved surface cutting apparatus characterized by controlling the operation of the reaction body displacement means to displace the reaction body in a direction opposite to a relative displacement direction of the machining head.
前記反動体は、前記被加工対象物の表面を切削する第2の切削工具を保持する第2の加工ヘッドであり、
前記制御手段は、前記反動体変位手段の作動を制御して前記第2の切削工具により前記被加工対象物を切削加工することを特徴とする曲面切削加工装置。 In the curved surface cutting apparatus according to claim 1,
The reaction body is a second processing head that holds a second cutting tool that cuts the surface of the workpiece.
The curved surface cutting apparatus characterized by the said control means controlling the action | operation of the said reaction body displacement means, and cutting the said to-be-processed object with the said 2nd cutting tool.
前記切削工具は、荒加工用であり、
前記第2の切削工具は、仕上げ加工用であることを特徴とする曲面切削加工装置。 In the curved surface cutting apparatus according to claim 2,
The cutting tool is for roughing,
The second cutting tool is for a finishing process, and is a curved surface cutting apparatus.
前記反動体は、前記加工ヘッドに対して並列に隣接配置されていることを特徴とする曲面切削加工装置。 In the curved surface cutting apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The reaction body is arranged adjacent to and parallel to the machining head.
前記反動体は、前記加工ヘッドが変位する前記接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位することを特徴とする曲面切削加工装置。 In the curved surface cutting apparatus according to claim 1,
The curved surface cutting apparatus according to claim 1, wherein the reaction body is disposed on the contact / separation direction line where the machining head is displaced and is displaced along the contact / separation direction line.
前記被加工対象物を保持するワークテーブル、前記加工ヘッドおよび前記反動体は、前記曲面切削加工装置の正面視における左右方向の重心位置を中心として左右対称に配置されていることを特徴とする曲面切削加工装置。 In the curved surface cutting apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A curved surface characterized in that the work table for holding the workpiece, the machining head, and the reaction body are arranged symmetrically about the center of gravity in the horizontal direction in the front view of the curved cutting apparatus. Cutting device.
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