JP2014008576A - Machining method and machining device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve machining efficiency and machining accuracy upon forming a projecting curved surface on a work surface.SOLUTION: A sectional shape of surface of a work (30) machined with a tool (32) has nearly a W shape constituted of swollen parts swelled in the radial direction of the curved surface on the work (30) and depression sections depressed in the radial direction of the projecting curved surface on both sides of the swollen parts. A lead angle (α) is calculated, at which angle an axis (O) of the tool (32) is tilted from a normal direction of the projecting curved surface to the front side of feeding direction of the tool (D). In the situation where the tool (32) is tilted at the lead angle (α), the projecting curved surface is machined by moving the tool (32) relative to the work (30).

Description

本発明は、フェイスミルやエンドミル、カップ砥石等の底刃を有した回転工具を用いたワークの機械加工方法及び装置に関する。   The present invention relates to a workpiece machining method and apparatus using a rotary tool having a bottom blade such as a face mill, an end mill, or a cup grindstone.

特許文献1には、フライス工具を用いて比較的大きな面積の加工面を高精度、高効率で加工可能な曲面切削法が開示されている。該方法では、フライス工具を、その回転軸線を各切削点における加工面の法線に対して傾斜させた状態で所定の工具送り方向に移動させることにより、切刃回転軌跡の工具送り方向側領域を通過する切刃によって被加工物の表面を切削加工するようになっている。   Patent Document 1 discloses a curved surface cutting method capable of machining a machining surface having a relatively large area with high accuracy and high efficiency using a milling tool. In this method, the milling tool is moved in a predetermined tool feed direction in a state in which the rotation axis is inclined with respect to the normal line of the machining surface at each cutting point, so that the tool feed direction side region of the cutting blade rotation trajectory is obtained. The surface of the workpiece is cut by a cutting blade that passes through.

特開2001−198718号公報JP 2001-198718 A

然しながら特許文献1の発明では、工具にリード角をつけて加工することは開示しているが、最適なリード角の設定方法およびリード角に対する最適なピックフィード量の設定方法が開示又は示唆されておらず、加工されたワーク表面の形状精度や加工精度を一層改善する余地がある。   However, the invention of Patent Document 1 discloses that a tool is processed with a lead angle, but an optimal lead angle setting method and an optimal pick feed amount setting method for the lead angle are disclosed or suggested. In addition, there is room for further improvement in the shape accuracy and machining accuracy of the machined workpiece surface.

本発明は、既述した従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、フェイスミルやエンドミル、カップ砥石等の底刃を有した回転工具を用いて、ワーク表面に凸状曲面を形成する際の加工効率及び加工精度を高めることを目的としている。   The present invention has a technical problem to solve the problems of the prior art described above, and a convex curved surface is formed on the workpiece surface using a rotary tool having a bottom blade such as a face mill, an end mill, or a cup grindstone. It aims at improving the processing efficiency and processing accuracy at the time of carrying out.

上述の課題を解決するために、本発明によれば、底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、前記工具によって加工された加工面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有するように、前記工具の軸線と前記ワークの凸曲面とを相対的に傾けて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法が提供される。   In order to solve the above-described problems, according to the present invention, in a machining method for processing a convex curved surface by feeding a rotary tool having a bottom blade to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece, the machining is performed by the tool. The tool so that the processed surface has a bulging portion bulging in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and a concave portion recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion. A workpiece machining method for machining the convex curved surface by relatively tilting the axis of the workpiece and the convex curved surface of the workpiece is provided.

また、本発明によれば、底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、前記工具によって加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略W形となるように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に傾斜させるリード角を演算し、該リード角を以て前記工具を相対的に傾斜させた状態で、該工具を前記ワークに対して相対的に移動させて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法が提供される。   Further, according to the present invention, in the machining method for processing the convex curved surface by feeding a rotary tool having a bottom blade to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece, the cross section of the surface processed by the tool is: The bulging portion bulging in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and the concave portion recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion so as to be substantially W-shaped, A lead angle for tilting the axis of the tool from the normal direction of the convex curved surface to the front side in the tool feed direction is calculated, and the tool is relatively tilted with respect to the workpiece while the tool is tilted relatively with the lead angle. A workpiece machining method for machining the convex curved surface by moving the workpiece is provided.

更に、本発明によれば、底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して相対的に送り、前記凸曲面を加工するNC工作機械を備える機械加工装置において、前記工具によって加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略W形となるように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に相対的に傾斜させるリード角を演算するとともに、リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工面と交差する二つの点の間の距離をピックフィード量として演算によって求めるシミュレーション部と、前記シミュレーション部で演算された、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差に対するリード角とピックフィード量を記憶する記憶部と、工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が与えられた時、前記記憶部に記憶されているデータから前記NC工作機械に設定されるべきリード角とピックフィード量を決定するリード角、ピックフィード量決定部とを具備する機械加工装置が提供される。   Furthermore, according to the present invention, in a machining apparatus provided with an NC machine tool that feeds a rotary tool having a bottom blade relative to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece and processes the convex curved surface, A cross section of the processed surface has a bulging portion that bulges in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and a concave portion that is recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion. A lead angle for relatively tilting the axis of the tool from the normal direction of the convex curved surface to the front side in the tool feed direction is calculated so as to obtain a W shape, and the relationship between the lead angle and the shape error is obtained in advance by calculation. The bulge portion is in contact with the surface of the convex surface of the workpiece at the outermost point in the radial direction of the convex surface of the workpiece, and connects the center of rotation of the tool and the center of curvature of the convex surface formed on the workpiece. The straight line and the feed direction of the tool A simulation unit that calculates the distance between two points where the straight line perpendicular to the machining surface intersects the machining surface as a pick-feed amount, and various tool sizes and convex surface sizes of the workpiece calculated by the simulation unit , A storage unit for storing a lead angle and a pick feed amount with respect to a shape error, and a tool size, a size of a convex curved surface of a workpiece, and a shape error, when given to the NC machine tool from the data stored in the storage unit There is provided a machining apparatus including a lead angle to be set, a lead angle for determining a pick feed amount, and a pick feed amount determining unit.

本発明によれば、底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに送って該凸曲面を加工するとき、加工されたワーク表面の断面がワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部において凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有するように、具体的には略W形となるように工具のリード角を演算し、該リード角を以てワークを加工するので、形状誤差の少ない凸曲面を加工することができる。そのとき、許容される形状誤差に基づいて求めたリード角を採用すれば、凸曲面を所望の精度で加工することができる。また、ピックフィードを与えて加工する場合は、最適なピックフィード量を演算することができ、加工能率よく、かつ、仕上げ面品位よく凸曲面を加工することができる。   According to the present invention, when a rotary tool having a bottom blade is sent along a convex curved surface of a workpiece to process the convex curved surface, the cross section of the processed workpiece surface bulges in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece. Specifically, the lead angle of the tool is calculated so as to be substantially W-shaped so as to have a concave portion recessed in the radial direction of the convex curved surface at both sides of the bulging portion, and Since the workpiece is processed, a convex curved surface with less shape error can be processed. At this time, if the lead angle obtained based on the allowable shape error is employed, the convex curved surface can be processed with a desired accuracy. Further, when processing with a pick feed, an optimal pick feed amount can be calculated, and a convex curved surface can be processed with high processing efficiency and good finish surface quality.

工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子をワークの中心軸線方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the mode which forms a convex curved surface in a workpiece | work using a tool in the center axis direction of the workpiece | work. ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process shape formed in a workpiece | work. 工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at a mode that a convex curved surface is formed in a work using a tool in the direction of the central axis of a tool. ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process shape formed in a workpiece | work. 工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at a mode that a convex curved surface is formed in a work using a tool in the direction of the central axis of a tool. ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the process shape formed in a workpiece | work. 工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at a mode that a convex curved surface is formed in a work using a tool in the direction of the central axis of a tool. 工具の中心軸線方向に見たワーク表面の模式図である。It is the model of the workpiece | work surface seen in the center axis line direction of the tool. 図1の一部を拡大して示す、ワークと工具との間の加工領域の幾何学的位置関係を示す図である。It is a figure which shows the geometric positional relationship of the process area between a workpiece | work and a tool which expands and shows a part of FIG. 図2A、3A、4Aと同様のワーク30の半径を含む平面で切断したワークの断面を模式的に示す図であり、ζ、η座標を示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the workpiece | work cut | disconnected by the plane containing the radius of the workpiece | work 30 similar to FIG. 2A, 3A, 4A, and is a figure which shows (zeta) and (eta) coordinate. 本発明によるシミュレーション結果を示すワークの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the workpiece | work which shows the simulation result by this invention. リード角をα=0.716°とした場合の加工形状を示す図8と同様の部分拡大断面図である。FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view similar to FIG. 8 showing a processed shape when the lead angle is α = 0.716 °. リード角をα=1.3°とした場合の加工形状を示す図8、9と同様の部分拡大断面図である。FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view similar to FIGS. 8 and 9 showing a processed shape when the lead angle is α = 1.3 °. リード角、形状誤差およびピックフィード量の関係を一例として示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a lead angle, a shape error, and the amount of pick feeds as an example. 本発明の実施の形態に係るNC工作機械の側面図である。1 is a side view of an NC machine tool according to an embodiment of the present invention. 図12のNC工作機械の主軸とワークとを示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the main axis | shaft and workpiece | work of the NC machine tool of FIG. 本発明の機械加工方法で利用可能な工具の一例としてのフェイスミルの側面図である。It is a side view of the face mill as an example of the tool which can be used with the machining method of the present invention. 本発明の機械加工装置の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of embodiment of the machining apparatus of this invention. フェイスミルによる切削加工における切削力のX、Y、Z軸方向分力を説明する図である。It is a figure explaining the X, Y, Z-axis direction component force of the cutting force in the cutting process by a face mill. フェイスミルによる工具軸方向切込み量と切削力のX、Y、Z軸方向分力との実測値の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measured value of the cutting amount of a tool axial direction by a face mill, and the X, Y, Z-axis direction component force of cutting force.

先ず、図12、13を参照して、本発明の機械加工方法を適用可能なNC工作機械を説明する。図12は、本発明の実施の形態に係るNC工作機械の側面図であり、図13は、図12のNC工作機械の主軸とワークとを示す部分拡大図である。   First, an NC machine tool to which the machining method of the present invention can be applied will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a side view of the NC machine tool according to the embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a partially enlarged view showing the spindle and workpiece of the NC machine tool of FIG.

図12を参照すると、本発明の機械加工方法を適用可能なNC工作機械10は、横形マシニングセンタとして構成されており、工場の床面に固定される基台となるベッド12、該ベッド12の後方部分の上面にX軸送り機構を介して左右方向(X軸方向、図12では紙面に垂直な方向)に移動可能に取付けられたコラム14、該コラム14の前面にY軸送り機構(図示せず)を介して上下方向(Y軸方向)に移動可能に取付けられたC軸ベース16、ベッド12の前方部分の上面にZ軸送り機構を介して前後方向(Z軸方向、図12では左右方向)に移動可能に取付けられたテーブル18を具備する。テーブル18には、ワーク30を取付ける鉛直な取付面28aを有したイケール28が固定される。本実施の形態ではワーク30は、概ね円筒形状を有してる。尚、NC工作機械として立形マシニングセンタを採用することもできる。   Referring to FIG. 12, an NC machine tool 10 to which the machining method of the present invention can be applied is configured as a horizontal machining center, and a bed 12 serving as a base fixed to the floor of a factory, the rear of the bed 12 A column 14 is attached to the upper surface of the portion so as to be movable in the left-right direction (X-axis direction, a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 12) via an X-axis feed mechanism, and a Y-axis feed mechanism (not shown) is attached to the front surface of the column 14. C-axis base 16 mounted so as to be movable in the vertical direction (Y-axis direction) via the Z-axis) and the front-rear direction (Z-axis direction, left and right in FIG. A table 18 movably mounted in the direction). The table 18 is fixed with the scale 28 having a vertical mounting surface 28a to which the work 30 is attached. In the present embodiment, the work 30 has a substantially cylindrical shape. A vertical machining center can be used as the NC machine tool.

C軸ベース16には、A軸ベース20がZ軸回りのC軸方向に回転可能に支持されている。A軸ベース20はC軸ベース15の回転軸線を挟んで両側部にブラケット部22を有している。ブラケット部22には、主軸頭24がX軸に平行な回転軸22aによってA軸方向に回転可能に取り付けられている。主軸頭24には、主軸26が長手方向の回転軸線Osを中心に回転可能に支持されており、該主軸26の先端部に工具32が取り付けられている。 An A-axis base 20 is supported on the C-axis base 16 so as to be rotatable in the C-axis direction around the Z-axis. The A-axis base 20 has bracket portions 22 on both sides across the rotation axis of the C-axis base 15. A spindle head 24 is attached to the bracket portion 22 so as to be rotatable in the A-axis direction by a rotation shaft 22a parallel to the X-axis. A main shaft 26 is supported on the main shaft head 24 so as to be rotatable about a rotation axis O s in the longitudinal direction, and a tool 32 is attached to a tip portion of the main shaft 26.

なお、X軸送り機構は、ベッド12の上面において左右方向に水平に延設された一対のX軸ガイドレール12a、該X軸ガイドレール12a沿いに摺動可能にコラム14の下面に取付けられたガイドブロック(図示せず)、ベッド12内においてX軸方向に延設されたX軸ボールねじ(図示せず)、コラム14の下端部分に取付けられ前記X軸ボールねじに係合するナット(図示せず)、および、前記X軸ボールねじの一端に連結され該X軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ(図示せず)を具備することができる。   The X-axis feed mechanism is a pair of X-axis guide rails 12a extending horizontally in the left-right direction on the upper surface of the bed 12, and is attached to the lower surface of the column 14 so as to be slidable along the X-axis guide rails 12a. A guide block (not shown), an X-axis ball screw (not shown) extending in the X-axis direction in the bed 12, and a nut (FIG. 2) attached to the lower end portion of the column 14 and engaged with the X-axis ball screw. And a servo motor (not shown) connected to one end of the X-axis ball screw and rotationally driving the X-axis ball screw.

同様に、Y軸送り機構は、コラム14内に鉛直に延設された一対のY軸ガイドレール(図示せず)、該Y軸ガイドレール沿いに摺動可能にC軸ベース16に取付けられたガイドブロック(図示せず)、コラム14内においてY軸方向に延設されたY軸ボールねじ(図示せず)、C軸ベース16内に取付けられ前記Y軸ボールねじに係合するナット(図示せず)、および、前記Y軸ボールねじの一端に連結され該Y軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ(図示せず)を具備することができる。   Similarly, the Y-axis feed mechanism is attached to the C-axis base 16 so as to be slidable along a pair of Y-axis guide rails (not shown) vertically extending in the column 14. A guide block (not shown), a Y-axis ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction in the column 14, and a nut (in the figure) attached to the C-axis base 16 and engaged with the Y-axis ball screw And a servo motor (not shown) that is connected to one end of the Y-axis ball screw and rotationally drives the Y-axis ball screw.

同様に、Z軸送り機構は、ベッド12の上面において前後方向に水平かつX軸ガイドレール12b沿いに摺動可能にテーブル18の下面に取付けられたガイドブロック(図示せず)、ベッド12内においてZ軸方向に延設されたZ軸ボールねじ(図示せず)、テーブル18の下面に取付けられ前記Z軸ボールねじに係合するナット(図示せず)、および、前記Z軸ボールねじの一端に連結され該Z軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ(図示せず)を具備することができる。   Similarly, the Z-axis feed mechanism includes a guide block (not shown) mounted on the lower surface of the table 18 so as to be slidable along the X-axis guide rail 12b horizontally in the front-rear direction on the upper surface of the bed 12. A Z-axis ball screw (not shown) extending in the Z-axis direction, a nut (not shown) attached to the lower surface of the table 18 and engaged with the Z-axis ball screw, and one end of the Z-axis ball screw And a servo motor (not shown) that is connected to the Z-axis and rotates the Z-axis ball screw.

この直線送り軸と回転送り軸を有した5軸のNC工作機械10によってワーク30の円筒外周面を工具32を用いて加工する方法を図13を用いて説明する。円筒形状をしたワーク30はその中心軸Oがイケール28のワーク取付面28aに対して垂直になるようにイケール28に取付けられている。工具32の底刃がワーク30の円筒外周面を向くように、主軸頭24はA軸方向に回転位置決めされる。ワーク30の円筒外周面を工具32の底刃で加工するための工具送りは、X軸、Y軸、C軸の同時3軸動作によって与える。ワーク30の軸線方向へのピックフィードは、Z軸動作によって与える。また、工具32の回転中心軸線Osを工具の送り方向前方に傾けリード角を設ける動作は、C軸によって与える。   A method of machining the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece 30 using the tool 32 by the 5-axis NC machine tool 10 having the linear feed shaft and the rotary feed shaft will be described with reference to FIG. The cylindrical workpiece 30 is attached to the scale 28 so that the center axis O is perpendicular to the workpiece mounting surface 28a of the scale 28. The spindle head 24 is rotationally positioned in the A-axis direction so that the bottom blade of the tool 32 faces the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece 30. Tool feed for machining the cylindrical outer peripheral surface of the work 30 with the bottom blade of the tool 32 is given by simultaneous three-axis operation of the X axis, Y axis, and C axis. Pick feed in the axial direction of the workpiece 30 is given by Z-axis motion. Further, the operation of tilting the rotation center axis Os of the tool 32 forward in the feed direction of the tool and providing a lead angle is given by the C axis.

次に、図14を参照すると、本発明の機械加工方法で利用可能な回転工具32の一例としてフェイスミルの側面が示されている。該フェイスミル32は、主軸26の工具装着穴(図示せず)に装着されるシャンク36、該シャンク36に結合されたカッターボディ34、該カッターボディ34の周縁部に等角度間隔に取付けられた複数のチップ38を具備している。チップ38はカッターボディ34の外周面および底面から突出しており、フェイスミル32の外周刃はもとより底刃を形成している。このように、本発明の機械加工方法で利用可能な工具は、少なくとも底刃を有していることが必要となる。そうした工具としては、フェイスミルに加えて例えばエンドミルやカップ砥石が含まれる。   Next, referring to FIG. 14, a side face of a face mill is shown as an example of the rotary tool 32 that can be used in the machining method of the present invention. The face mill 32 is attached to a shank 36 attached to a tool attachment hole (not shown) of the main shaft 26, a cutter body 34 coupled to the shank 36, and a peripheral portion of the cutter body 34 at equiangular intervals. A plurality of chips 38 are provided. The tip 38 protrudes from the outer peripheral surface and the bottom surface of the cutter body 34, and forms the bottom blade as well as the outer peripheral blade of the face mill 32. Thus, the tool that can be used in the machining method of the present invention needs to have at least a bottom blade. Such tools include, for example, an end mill and a cup grindstone in addition to a face mill.

以下、図14に示したフェイスミルを用いた場合を例として、図1〜11を参照しつつ本発明の機械加工方法の好ましい実施の形態を説明する。
先ず、工具32を用いてワーク30に凸曲面を形成する様子を模式的に示した図1を参照すると、本例において工具32はフェイスミルであり、ワーク30の表面30aに凸曲面として円筒面が形成されている。図1において、工具32は、リード角αを以て工具32の送り方向Df前方に傾斜している。ここで、リード角αは、工具32のチップ38の切刃先端が描く円の中心(工具中心)Otとワーク30に形成する凸曲面の曲率中心Oとを結ぶ直線Lmと、工具32の回転中心軸線Osとの間の角度である。本実施の形態のように円筒形状のワーク30に凸曲面として円筒外周面を形成する場合には、曲率中心Oは円柱状のワーク30の中心軸線上にある。
Hereinafter, a preferred embodiment of the machining method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 by taking the face mill shown in FIG. 14 as an example.
First, referring to FIG. 1 schematically showing how a convex surface is formed on the workpiece 30 using the tool 32, in this example, the tool 32 is a face mill, and a cylindrical surface as a convex curved surface on the surface 30a of the workpiece 30. Is formed. In FIG. 1, the tool 32 is inclined forward in the feed direction D f of the tool 32 with a lead angle α. Here, the lead angle α is defined by the straight line L m connecting the center (tool center) O t of the circle drawn by the tip of the cutting edge of the tip 38 of the tool 32 and the curvature center O of the convex curved surface formed on the workpiece 30, and the tool 32. Is an angle between the rotation center axis O s of When the cylindrical outer peripheral surface is formed as a convex curved surface on the cylindrical workpiece 30 as in the present embodiment, the center of curvature O is on the central axis of the columnar workpiece 30.

フェイスミルは、一般的に工具の外周部分にのみ切刃が設けられているので、リード角α=0で凸曲面を形成すると、図2Bに示すように、切刃は工具32の両側部の接触点Pcsでワーク30に接触し、工具送り方向Dfに関して前縁部では接触することができない。従って、加工形状の断面は、図2Aに示すように中心部が膨出して全体的に凸形となる。工具32の前縁部がワーク30に接触するまで切込むと、図2Aの凸部の頂点が加工しようとする二点鎖線の位置まで下がり、両側部では削り過ぎる問題が生じてしまう。 Since the face mill is generally provided with cutting edges only on the outer peripheral portion of the tool, when a convex curved surface is formed with a lead angle α = 0, the cutting edges are formed on both sides of the tool 32 as shown in FIG. It contacts the workpiece 30 at the contact point P cs , and cannot contact the front edge with respect to the tool feed direction D f . Therefore, as shown in FIG. 2A, the cross-section of the processed shape is bulged at the center and becomes generally convex. When the tool 32 is cut until the front edge of the tool 32 comes into contact with the workpiece 30, the apex of the convex portion in FIG. 2A is lowered to the position of the two-dot chain line to be machined, resulting in a problem of excessive cutting on both sides.

反対に、リード角αが大き過ぎると、図3Bに示すように、切刃は、工具32の両側部においてワーク30に接触することができず、工具送り方向Dfに関して工具32の前縁部の接触点Pcfでのみ接触することなる。従って、加工形状の断面は、図3Aに示すように中心部が凹んで全体的に凹形となる。工具32の両側部がワーク30に接触するまで切込むと、図3Aの凹部の頂点が加工しようとする二点鎖線の位置より下がり、前縁部では削り過ぎる問題が生じてしまう。 On the other hand, when the lead angle α is too large, the cutting edge cannot contact the workpiece 30 on both sides of the tool 32 as shown in FIG. 3B, and the leading edge of the tool 32 with respect to the tool feed direction D f. The contact is made only at the contact point Pcf . Therefore, as shown in FIG. 3A, the cross-section of the processed shape has a concave shape at the center and is generally concave. If the both sides of the tool 32 are cut until they come into contact with the workpiece 30, the apex of the recess in FIG. 3A will fall below the position of the two-dot chain line to be machined, resulting in a problem of excessive cutting at the front edge.

これに対して、リード角αが両者の中間の値となると、図4Bに示すように、切刃は工具32の両側部で2つの接触点Pcsと、工具送り方向Dfに関して工具32の前縁部の接触点Pcfの3点でワーク30に接触し、加工形状の断面は、図4Aに示すように、中心部がワーク30の外側に膨出すると共に、その両側部でワーク30の半径方向内側に凹んだ陥凹部を持ち、全体的にW形となる。 On the other hand, when the lead angle α is an intermediate value between them, the cutting edge of the tool 32 has two contact points P cs on both sides of the tool 32 and the tool feed direction D f as shown in FIG. 4B. As shown in FIG. 4A, the cross section of the processed shape is in contact with the work 30 at three points of the contact point Pcf of the front edge, and the center part bulges out of the work 30 and the work 30 on both sides thereof. It has a recess recessed inward in the radial direction, and is W-shaped as a whole.

次に、図1および図5〜図7を参照して、加工形状、つまり設計上の形状と実際に加工された形状との差異である形状誤差と、リード角αとの関係を詳細に説明する。図5は、工具32の中心軸線方向に見たワーク30の表面の模式図であり、図6は、図1の一部を拡大して示す、ワーク30と工具32との間の加工領域の幾何学的位置関係を示す図であり、図7は、図2A、3A、4Aと同様のワーク30の半径を含む平面で切断したワーク30の断面を模式的に示す図であり、ζ、η座標を示す図である。   Next, with reference to FIG. 1 and FIGS. 5 to 7, the relationship between the machining shape, that is, the shape error that is the difference between the designed shape and the actually machined shape, and the lead angle α will be described in detail. To do. FIG. 5 is a schematic view of the surface of the work 30 viewed in the direction of the central axis of the tool 32. FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG. 7 is a diagram showing a geometric positional relationship, and FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross section of the work 30 cut along a plane including the radius of the work 30 similar to FIGS. 2A, 3A, and 4A. It is a figure which shows a coordinate.

図1、6において、ワーク30の中心Oから線分Pcfcsへ引いた垂線を直線Lnとし、線分Pcfcsと直線Lnとの交点をNとする。また、図5において、Tdは工具の直径、Wは工具32の両側部における切刃とワーク30との接触点Pcs間の距離(加工幅)、Sは工具送り方向Dfに測定した工具32の前縁部の接触点Pcfと一方の側部における接触点Pcs間の距離(接触長さ)である。更に、図7において、ワーク30の中心軸線Oに平行に、つまり工具32の送り方向に垂直な加工幅方向にζ軸を、そしてワーク30の半径方向にη軸が定義されている。 In Figure 1,6, a perpendicular line drawn from the center O of the workpiece 30 to segment P cf P cs a straight line L n, the intersection of the line segment P cf P cs and the straight line L n and N. Further, in FIG. 5, T d is the tool diameter, W is the distance between the contact points P cs of the cutting edge and the workpiece 30 on either side of the tool 32 (the processing width), S was measured in the tool feed direction D f This is the distance (contact length) between the contact point Pcf on the front edge of the tool 32 and the contact point Pcs on one side. Further, in FIG. 7, the ζ axis is defined in parallel to the central axis O of the work 30, that is, in the machining width direction perpendicular to the feed direction of the tool 32, and the η axis is defined in the radial direction of the work 30.

先ず、リード角αを求めるために、工具32としてのフェイスミルとワーク30との間の接触長さSを求める。図1、6において、点Nは、二等辺三角形OPcfcsの頂点Oから底辺Pcfcsへ引いた垂線の足であり、底辺Pcfcsの長さは、上記に定義したように接触長さSである。従って、三角形ONPcfについて、線分ONの長さhは、ワーク30の加工表面の曲率半径をRとして以下の式にて求められる。
h=(R2−(S/2)2)1/2
First, in order to obtain the lead angle α, the contact length S between the face mill as the tool 32 and the workpiece 30 is obtained. 1 and 6, point N is a leg of a perpendicular drawn from the vertex O of the isosceles triangle OP cf P cs to the base P cf P cs , and the length of the base P cf P cs is as defined above. Is the contact length S. Therefore, for the triangle ONP cf , the length h of the line segment ON can be obtained by the following equation, where R is the radius of curvature of the processed surface of the workpiece 30.
h = (R 2 − (S / 2) 2 ) 1/2

また、図1から理解されるように、線分ONは工具32の回転軸線Osに平行なので、∠OtONはリード角αの同位角としてリード角αに等しくなる。従って、リード角αは以下の式にて求められる。
tanα=(Td/2−S/2)/h=(Td/2−S/2)/(R2−(S/2)2)1/2 …(1)
また、ワーク30の外側に膨出した中心部分と、ワーク30の内側に凹んだ両側部との間のワーク30の半径方向(η軸方向)の距離である形状誤差δは以下の式にて求められる。
δ=R−h=R−(R2−(S/2)2)1/2 …(2)
Further, as understood from FIG. 1, since the line segment ON is parallel to the rotation axis O s of the tool 32, ∠O t ON is equal to the lead angle α as the isometric angle of the lead angle α. Accordingly, the lead angle α is obtained by the following equation.
tan α = (T d / 2−S / 2) / h = (T d / 2−S / 2) / (R 2 − (S / 2) 2 ) 1/2 (1)
Further, the shape error δ, which is the distance in the radial direction (η-axis direction) of the workpiece 30 between the central portion bulging outside the workpiece 30 and both side portions recessed inside the workpiece 30, is expressed by the following equation. Desired.
δ = R−h = R− (R 2 − (S / 2) 2 ) 1/2 (2)

図7において、設計上の加工形状、本例では円筒面をη=0とすると、式(1)、(2)から次式が得られる。
η=((Rsinα−ζ)2+R2cos2α)1/2−R …(3)
式(3)においてRは設計上のワーク30の直径であるので既知数であり、αは未知数である。そこで、リード角αをパラメータとして、式(3)に基づいて加工形状をシミュレーションすることができる。図8に、工具の直径(Td)100mm、ワークの加工表面の曲率半径(R)2000mm、接触長さ(S)50mm、加工幅(W)100mmの条件で行ったシミュレーション結果を示す。図8は、工具32の工具中心Otとワーク30に形成する凸曲面の曲率中心Oとを結ぶ直線Lmを含み工具32の工具送り方向Dfに垂直な平面で切断したワーク30の部分断面図である。シミュレーションから、リード角が一定の範囲、図8に一例として示すシミュレーションの例では0°<α≦1.3°の範囲にあるとき、加工形状は全体的にW形となり、α=0.716°のとき工具直径をフルに使う場合に最も加工形状誤差が小さくなることがわかった。
In FIG. 7, assuming that the designed machining shape, in this example, the cylindrical surface is η = 0, the following equations are obtained from equations (1) and (2).
η = ((Rsin α−ζ) 2 + R 2 cos 2 α) 1/2 −R (3)
In Equation (3), R is a known diameter because it is the designed diameter of the work 30, and α is an unknown. Therefore, the machining shape can be simulated based on Expression (3) using the lead angle α as a parameter. FIG. 8 shows the results of simulation performed under the conditions of a tool diameter (T d ) of 100 mm, a workpiece processing surface radius of curvature (R) of 2000 mm, a contact length (S) of 50 mm, and a processing width (W) of 100 mm. FIG. 8 shows a part of the work 30 cut along a plane perpendicular to the tool feed direction D f of the tool 32 including the straight line L m connecting the tool center O t of the tool 32 and the center of curvature O of the convex curved surface formed on the work 30. It is sectional drawing. From the simulation, when the lead angle is in a certain range, in the simulation example shown in FIG. 8 as an example, in the range of 0 ° <α ≦ 1.3 °, the machining shape is W-shaped as a whole, and when α = 0.716 ° It was found that the machining shape error was the smallest when the full diameter was used.

次に、リード角α=0.716°およびα=1.3°の場合の加工形状の図8と同様の拡大図である図9、10を参照して、本発明による加工方法を更に詳細に説明する。リード角が0°<α≦1.3°の範囲にあるとき、加工形状は、図9、10に示すように、中央部分がワーク30の半径方向に膨出し、その両側部で次第に半径方向内側に凹み、更にζ軸に沿って外側の部分で再び半径方向外側に膨らむ全体的にW形となる。つまり、工具32の一回の送りによって、ワーク30の表面は3つの極値点P0、P1、P2、有する形状に加工される。こうして、工具32によって加工されたワーク30の表面は、極値点P0の周囲がワーク30の半径方向外側に凸状の極大部となり、極値点P1、P2の周囲が、該極大点の両側部で半径方向内側に凹んだ極小部となる。この極大部が膨出部であり、極小部が陥凹部である。 Next, the machining method according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 9 and 10 which are enlarged views similar to FIG. 8 of the machining shape when the lead angles α = 0.716 ° and α = 1.3 °. When the lead angle is in the range of 0 ° <α ≦ 1.3 °, as shown in FIGS. 9 and 10, the processing shape is such that the central portion bulges in the radial direction of the work 30 and gradually increases inward in the radial direction on both sides thereof. It becomes a W-shape as a whole that dents and swells radially outward again at the outer portion along the ζ axis. That is, the surface of the workpiece 30 is processed into a shape having three extreme points P 0 , P 1 , P 2 by one feed of the tool 32. In this way, the surface of the workpiece 30 machined by the tool 32 has a local maximum portion that protrudes outward in the radial direction of the workpiece 30 around the extreme point P 0 , and the periphery of the extreme points P 1 and P 2 is the local maximum. It becomes a minimum part that is recessed radially inward on both sides of the point. This maximum portion is a bulging portion, and the minimum portion is a recessed portion.

本発明では、加工形状の中央部分の膨出した極値点P0を通過し、直線Lmと工具32の工具送り方向Dfの双方に垂直に直線L0を引いて、該直線L0が加工表面と交差する2つの点P3、P4間の距離を、工具32のピックフィード量Fpとして定めることによって、例えば、図10のように、加工後に形成されるカスプ40は、隣接するツールパスに沿った加工の間に、極値点P0よりも外側の部分が除去され、形状誤差δは、ワーク30の外方へ膨出した中央部分の極値点P0と、該極値点P0の両側に形成されるワーク30の内側に凹んだ極値点P1又はP2との間のη軸方向の距離となる。なお、この場合、カスプ40の頂点Pcと極値点P0との間のη軸方向の距離相当分をオフセット量Soとしてツールパスを演算するようにしてもよい。工具32をη軸方向にSoオフセットして加工すると、P3−P4間ではP0を設計上の加工形状からの誤差零の位置にくるようにすることができる。 In the present invention, it passed the extreme point P 0 that bulges of the central portion of the machining shape, and a straight line drawn L 0 perpendicular to both the tool feed direction D f of the straight line L m and the tool 32, the straight line L 0 By defining the distance between two points P 3 and P 4 that intersect the machining surface as the pick feed amount F p of the tool 32, for example, as shown in FIG. During processing along the tool path, the portion outside the extreme point P 0 is removed, and the shape error δ is the extreme point P 0 in the central portion that bulges outward from the workpiece 30, This is the distance in the η-axis direction between the extreme point P 1 or P 2 recessed inside the work 30 formed on both sides of the extreme point P 0 . In this case, the tool path may be calculated with the offset equivalent amount So as the distance corresponding to the distance in the η-axis direction between the vertex Pc of the cusp 40 and the extreme value point P 0 . When the tool 32 is machined with an S o offset in the η-axis direction, P 0 can be positioned at a position with zero error from the designed machining shape between P 3 and P 4 .

上述したように、リード角αを与えることによって、加工形状をシミュレーションすることができるので、本発明では、図11に示すように、リード角α、形状誤差δおよびピックフィード量Fpの関係を予め演算して求めることができる。図11において、例えば、形状誤差としてδ=0.05mmが設計要件として与えられているとすると、この形状誤差δ=0.05mmから出発して、リード角がα=1.03が求められ、このリード角α=1.03からピックフィード量Fp=90mmを求めることができる。本発明によれば、この関係を、例えば、テーブル等の形態でCAMのような自動プログラミングシステムや工作機械のNC装置に組込み、形状誤差δからリード角αとピックフィード量Fpとを自動的に生成するようにできる。 As described above, since the machining shape can be simulated by giving the lead angle α, in the present invention, as shown in FIG. 11, the relationship between the lead angle α, the shape error δ, and the pick feed amount F p is expressed as follows. It can be calculated in advance. In FIG. 11, for example, assuming that δ = 0.05 mm is given as a design error, starting from this shape error δ = 0.05 mm, a lead angle α = 1.03 is obtained. From this lead angle α = 1.03, the pick feed amount F p = 90 mm can be obtained. According to the present invention, this relationship is incorporated into an automatic programming system such as a CAM or an NC device of a machine tool in the form of a table or the like, and the lead angle α and the pick feed amount Fp are automatically determined from the shape error δ. Can be generated.

次に図15によって本発明の機械加工装置の実施形態を説明する。マシニングセンタ等のNC装置を付属した工作機械10は、CAM装置42から送られる加工プログラムによってワークを加工する。本発明の機械加工装置は、更にNC装置にリード角およびピックフィード量を送出するリード角、ピックフィード量決定部46を有する。リード角、ピックフィード量決定部46は、入力部44と接続され、また、記憶部48を介してシミュレーション部50とも接続されている。シミュレーション部50は、上述したように、リード角αを与えることによって、加工形状をシミュレーションし、リード角α、形状誤差δおよびピックフィード量Fpの関係を予め演算し、その結果を対応付けて記憶部48に記憶する。シミュレーション部50における演算は、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズについて行い、記憶する。記憶する形態は、図11のような関数でもよいし、図示しないテーブルでもよい。そして、実際の加工に際して、入力部44から工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が入力されると、リード角、ピックフィード量決定部46は記憶部から入力された条件に適合するリード角とピックフィード量を求めて決定し、NC装置に送出する。NC装置は加工プログラムにリード角とピックフィード量を加えてワークの加工を行う。リード角、ピックフィード量決定部46は、決定したリード角およびピックフィード量をCAM装置42に送出し、CAM装置42がそのリード角およびフィードバック量を加えた加工プログラムをNC装置に送出する構成にしてもよい。 Next, an embodiment of the machining apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The machine tool 10 attached with an NC device such as a machining center processes a workpiece by a processing program sent from the CAM device 42. The machining apparatus according to the present invention further includes a lead angle / pick feed amount determination unit 46 for sending a lead angle and a pick feed amount to the NC apparatus. The lead angle / pick feed amount determination unit 46 is connected to the input unit 44 and also connected to the simulation unit 50 via the storage unit 48. As described above, the simulation unit 50 simulates the machining shape by giving the lead angle α, calculates in advance the relationship between the lead angle α, the shape error δ, and the pick feed amount F p , and associates the results with each other. Store in the storage unit 48. The calculation in the simulation unit 50 is performed for various tool sizes and the size of the convex surface of the workpiece and stored. The form to be stored may be a function as shown in FIG. 11 or a table (not shown). In actual machining, when the tool size, the size of the convex surface of the workpiece, and the shape error are input from the input unit 44, the lead angle and pick feed amount determination unit 46 reads the lead that meets the conditions input from the storage unit. The angle and pick feed amount are obtained and determined and sent to the NC device. The NC machine processes the workpiece by adding the lead angle and pick feed amount to the machining program. The lead angle / pick feed amount determination unit 46 sends the determined lead angle and pick feed amount to the CAM device 42, and the CAM device 42 sends a machining program including the lead angle and feedback amount to the NC device. May be.

このようにして、フェイスミル、エンドミル、カップ砥石等の底刃を有する回転工具を用いてワークに凸曲面を加工する際、最適なリード角を設定したり、ピックフィード量を設定することによって加工能率及び加工精度を高めることができる。
本発明に適するワーク形状は、工具の送り方向には凸曲面で、幅方向は直線又は凸曲線の曲面形状である。
本実施形態では、主軸側にA軸やC軸の回転送り軸のあるNC工作機械で説明したが、テーブル側に回転送り軸があったり、主軸側とテーブル側のそれぞれに回転送り軸を有するNC工作機械でも同様の加工を行うことができる。また、リード角αは、本実施形態では凸曲面の法線に対して工具32の軸線Osを送り方向Df前方に傾斜させる方向について説明したが、送り方向Df後方に傾斜させる方向についても同様の作用、効果を得ることができる。
In this way, when processing a convex curved surface on a workpiece using a rotary tool having a bottom blade such as a face mill, end mill, or cup grindstone, processing is performed by setting an optimal lead angle or setting a pick feed amount. Efficiency and processing accuracy can be increased.
The workpiece shape suitable for the present invention is a convex curved surface in the feed direction of the tool, and the curved direction is a straight or convex curved surface shape in the width direction.
In the present embodiment, the NC machine tool having the A-axis or C-axis rotary feed shaft on the main shaft side has been described, but there is a rotary feed shaft on the table side, or a rotary feed shaft is provided on each of the main shaft side and the table side. The same processing can be performed with an NC machine tool. Further, the lead angle alpha, has been described with respect to a normal to the convex curved surface the direction of inclining the direction D f forward feed the axis O s of the tool 32 in the present embodiment, the direction of inclining the feeding direction D f rear Can obtain similar actions and effects.

図16Aは、フェイスミル32によってワーク30を切削加工するときの切削力の3分力の説明図であり、図16Bは、工具軸方向の切込み量を種々変えたときの切削力の3分力の測定結果の一例をグラフに表わしたものである。切削力のX軸方向分力FxとY軸方向分力Fyの絶対値は、工具軸方向(Z軸方向)切込み量が大きくなるに従って大きくなる。切削力のZ軸方向分力Fzは、工具軸方向切込み量が小さい領域ではプラスの値(工具を主軸に押し込む方向に作用)であるが、切込み量が大きい領域ではマイナスの値(工具を主軸から引き抜く方向に作用)になる。つまり、切削力のZ軸方向分力Fzが零になる工具軸方向切込み量が存在するということである。図16Bの例では、工具軸方向切込み量が3mmのときに切削力のZ軸方向分力Fzはほぼ零となっている。そして、切削力のZ軸方向分力Fzが零となる工具軸方向切込み量で切削加工すると、加工面品位が良好となることもわかった。従って、記憶部48には、種々の諸元の工具について、切削力のZ軸方向分力がほぼ零となるときの工具軸方向切込み量の値も記憶されており、リード角、ピックフィード量決定部46でリード角、ピックフィード量を決定するときに、併せて切削力のZ軸方向分力Fzが略零となる工具軸方向切込み量も決定し、NC装置に送出するようにすれば、加工面品位が一層向上する。 FIG. 16A is an explanatory diagram of the three component forces of the cutting force when the workpiece 30 is cut by the face mill 32, and FIG. 16B is the three component forces of the cutting force when the depth of cut in the tool axis direction is variously changed. An example of the measurement results is shown in a graph. The absolute value of the X-axis direction force component F x and the Y-axis direction force component F y of the cutting force increases as the tool axis direction (Z axis direction) depth of cut is large. The component force F z in the Z-axis direction of the cutting force is a positive value (acts in the direction in which the tool is pushed into the spindle) in the region where the cutting depth in the tool axis direction is small, but a negative value (the tool is changed in the region where the cutting depth is large). Acting in the direction of pulling out from the main shaft). That is, there is a cutting amount in the tool axis direction where the Z-axis direction component force F z of the cutting force becomes zero. In the example of FIG. 16B, the Z-axis direction component force F z of the cutting force is almost zero when the cutting depth in the tool axis direction is 3 mm. It was also found that the quality of the machined surface was improved when cutting was performed with the cutting depth in the tool axis direction where the Z-axis direction component force F z of the cutting force was zero. Therefore, the storage unit 48 also stores the value of the cutting amount in the tool axis direction when the component force of the cutting force in the Z-axis direction becomes almost zero for various tools, and the lead angle and pick feed amount. When the determination unit 46 determines the lead angle and pick feed amount, it also determines the cutting amount in the tool axis direction at which the Z-axis direction component force F z of the cutting force becomes substantially zero and sends it to the NC device. As a result, the machined surface quality is further improved.

10 NC工作機械
12 ベッド
14 コラム
16 C軸ベース
18 テーブル
20 A軸ベース
24 主軸頭
26 主軸
28 イケール
30 ワーク
32 工具
f 工具送り方向
O 加工表面の曲率中心
t 工具中心(切刃先端が描く円の中心)
S 接触長さ
d 工具直径
W 加工幅
α リード角
δ 形状誤差
10 NC machine tool 12 Bed 14 Column 16 C-axis base 18 Table 20 A-axis base 24 Spindle head 26 Spindle 28 Equal 30 Work 32 Tool D f Tool feed direction O Center of curvature of machining surface O t Tool center Circle center)
S Contact length T d Tool diameter W Machining width α Lead angle δ Shape error

Claims (6)

底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、
前記工具によって加工された加工面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有するように、前記工具の軸線と前記ワークの凸曲面とを相対的に傾けて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法。
In a machining method for feeding a rotary tool having a bottom blade to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece, and machining the convex curved surface,
The machining surface machined by the tool has a bulging portion that bulges in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and a concave portion that is recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion. And a workpiece machining method for machining the convex curved surface by relatively inclining the tool axis and the convex curved surface of the workpiece.
底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、
前記工具によって加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略W形となるように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に傾斜させるリード角を演算し、該リード角を以て前記工具を相対的に傾斜させた状態で、該工具を前記ワークに対して相対的に移動させて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法。
In a machining method for feeding a rotary tool having a bottom blade to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece, and machining the convex curved surface,
The cross section of the surface machined by the tool has a bulging portion that bulges in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and a concave portion that is recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion. And calculating a lead angle for tilting the axis of the tool from the normal direction of the convex curved surface to the front side in the tool feed direction so that the tool has a substantially W shape, and the tool is relatively tilted with the lead angle. A workpiece machining method for machining the convex curved surface by moving the tool relative to the workpiece.
リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、該リード角と形状誤差との関係から、許容される形状誤差に基づいて前記リード角を求めるようにした請求項2に記載の機械加工方法。   The machining method according to claim 2, wherein a relationship between the lead angle and the shape error is obtained in advance, and the lead angle is obtained based on an allowable shape error from the relationship between the lead angle and the shape error. . 前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工表面と交差する2つの点の間の距離を演算によって求め、該距離を前記工具のピックフィード量として定めるようにした請求項1〜3の何れか1項に記載の加工方法。   A straight line that touches the surface of the convex surface of the workpiece at the outermost point in the radial direction of the convex surface of the workpiece at the bulging portion and connects the rotation center of the tool and the center of curvature of the convex surface formed on the workpiece. And a straight line perpendicular to both the feed direction of the tool, a distance between two points intersecting the machining surface is obtained by calculation, and the distance is determined as a pick feed amount of the tool. The processing method of any one of these. 前記工具はフェイスミル、エンドミル又はカップ砥石である請求項1〜4の何れか1項に記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein the tool is a face mill, an end mill, or a cup grindstone. 底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して相対的に送り、前記凸曲面を加工するNC工作機械を備える機械加工装置において、
前記工具によって加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略W形となるように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に相対的に傾斜させるリード角を演算するとともに、リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工面と交差する二つの点の間の距離をピックフィード量として演算によって求めるシミュレーション部と、
前記シミュレーション部で演算された、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差に対するリード角とピックフィード量を記憶する記憶部と、
工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が与えられた時、前記記憶部に記憶されているデータから前記NC工作機械に設定されるべきリード角とピックフィード量を決定するリード角、ピックフィード量決定部と、
を具備することを特徴とした機械加工装置。
In a machining apparatus comprising an NC machine tool that feeds a rotary tool having a bottom blade relative to the workpiece along the convex curved surface of the workpiece, and processes the convex curved surface,
The cross section of the surface machined by the tool has a bulging portion that bulges in the radial direction of the convex curved surface of the workpiece, and a concave portion that is recessed in the radial direction of the convex curved surface on both sides of the bulging portion. And calculating a lead angle for relatively inclining the axis of the tool from the normal direction of the convex curved surface to the front side of the tool feed direction so as to be substantially W-shaped, and the relationship between the lead angle and the shape error is calculated in advance. Obtained by calculation and touches the surface of the convex surface of the workpiece at the outermost point in the radial direction of the convex surface of the workpiece at the bulging portion, and the center of curvature of the convex surface formed on the workpiece and the rotation center of the tool And a straight line perpendicular to both the feed direction of the tool and a simulation unit for calculating a distance between two points intersecting the machining surface as a pick feed amount by calculation,
A storage unit for storing various tool sizes, workpiece convex surface sizes, lead angles and pick feed amounts for shape errors calculated by the simulation unit;
When the tool size, the size of the convex curved surface of the workpiece, and the shape error are given, the lead angle and pick that determine the lead angle and pick feed amount to be set in the NC machine tool from the data stored in the storage unit A feed amount determination unit;
A machining apparatus characterized by comprising:
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