JP2014226737A - Cutting-processing method - Google Patents
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本発明は、加工物に深溝の切削加工を行う切削加工方法、特に難加工性の金属材に対して深溝の切削加工を行う切削加工方法に関するものである。 The present invention relates to a cutting method for performing deep groove cutting on a workpiece, and particularly to a cutting method for performing deep groove cutting on a difficult-to-work metal material.
鉄等の金属材に深溝の切削加工を行う際には、通常、エンドミルを用いて加工物の切削加工が行われる。 When a deep groove is cut in a metal material such as iron, the workpiece is usually cut using an end mill.
従来、深溝の切削加工が行われるのは主に金型であり、加工の対象は鋼材、アルミニウム合金等の切削性のよいものであった。従って、チタン合金やニッケル合金等、粘性が高く熱伝導率の低い難加工性の金属材に対する深溝の切削加工は想定されていなかった。従来の切削加工方法により難加工性の金属材の切削加工を行う場合、切削が困難であると共に工具が金属材との摩擦熱、切削抵抗により摩耗損傷する虞れがあることから、難加工性の金属材に対し、より効率のよい切削加工方法が求められている。 Conventionally, deep grooves are mainly cut by a mold, and the object of processing is a material having good cutting properties such as a steel material and an aluminum alloy. Accordingly, it has not been assumed that deep grooves are cut on difficult-to-work metal materials having high viscosity and low thermal conductivity, such as titanium alloys and nickel alloys. When cutting difficult-to-work metal materials using conventional cutting methods, cutting is difficult and the tool may be worn and damaged by frictional heat and cutting resistance with the metal material. There is a need for a more efficient cutting method for these metal materials.
尚、特許文献1には、溝の往復加工に於いて、エンドミルの送り方向に対する切削抵抗の向きを一定とし、尚且つ往路と復路の切削抵抗を等しくすることにより、溝の曲りや偏り等の形状精度悪化を防止する金型の切削加工方法が開示されている。
In
特許文献1の場合、常に一定の切込みとなることでエンドミルの特定の箇所、例えば切削と被切削の境界部に負荷が集中し、又止まり溝折返し時には往路及び復路とは同じ切込みとはならない為切削抵抗が大きくなり、エンドミルの損傷を招く虞れがある。
In the case of
又、特許文献2には、先細のテーパ状の刃を有するスクエアエンドミルを用いており、軸心に垂直な方向での切削速度を軸心に平行な方向での切削速度よりも高速とし、工具のワークへの侵入深さが深くなるにつれて移動速度を遅くすると共に切込み深さを小さくすることで時間あたりの切削速度を略一定にすると共に、工具を軸心に垂直な方向から軸心に平行な方向へと移動させる際、又は軸心に平行な方向から軸心に垂直な方向に移動させる際に工具を一時停止させることで工具を撓みのない状態へと復帰させる深溝の加工方法が開示されている。
又、特許文献3には、切刃の有効長が異なる複数の工具を用い、加工の深さに応じて短い刃長のものから長い刃長のものへ工具を取替えて何回かに分けてダウンカットにて加工を行い、目的の深さまで加工した後最後に用いた工具を使用して仕上げ加工を行うことで、溝の底付近の食込みによる広がりを防止し、離形性に優れた溝形状を得る深溝の切削加工方法が開示されている。
In
特許文献2、特許文献3の場合は、使用されるのが共に先端が平面のスクエアエンドミルであり、溝の形状がエンドミルのテーパ角により決定されてしまう為、溝を所望の形状に加工できないという問題があった。
In the case of
本発明は斯かる実情に鑑み、切削加工時の切削抵抗を低減し、難加工性の金属材に対する切削加工を可能とする切削加工方法を提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a cutting method that reduces cutting resistance during cutting and enables cutting of difficult-to-work metal materials.
本発明は、エンドミルにより深溝を形成する切削加工方法であって、前記エンドミルを回転駆動させると共に、該エンドミルを旋回させつつ切削し、前記深溝を常に前記エンドミルの一部により下向き切削する工程を含む切削加工方法に係るものである。 The present invention is a cutting method for forming a deep groove by an end mill, and includes a step of rotating the end mill, cutting while turning the end mill, and always cutting the deep groove downward by a part of the end mill. This relates to a cutting method.
又本発明は、切削加工の前工程として、止り溝の閉側端部に穴加工を施す切削加工方法に係るものである。 The present invention also relates to a cutting method in which a hole is formed in a closed side end portion of a stop groove as a pre-process of cutting.
更に又本発明は、前記エンドミルの挿入深さが深くなるにつれて、該エンドミルの切込み量を小さくする切削加工方法に係るものである。 Furthermore, the present invention relates to a cutting method for reducing the cutting depth of the end mill as the insertion depth of the end mill increases.
本発明によれば、エンドミルにより深溝を形成する切削加工方法であって、前記エンドミルを回転駆動させると共に、該エンドミルを旋回させつつ切削し、前記深溝を常に前記エンドミルの一部により下向き切削する工程を含むので、切削加工時に前記エンドミルに掛る負荷を軽減させることができ、難加工性の金属材であっても切削加工を行うことができるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, there is provided a cutting method for forming a deep groove by an end mill, the step of rotating the end mill, cutting while turning the end mill, and always cutting the deep groove downward by a part of the end mill. Therefore, it is possible to reduce the load applied to the end mill at the time of cutting, and exhibit an excellent effect that cutting can be performed even with difficult-to-work metal materials.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図3に於いて、本発明の実施例に係る深溝の切削加工方法について説明する。 1 to 3, a deep groove cutting method according to an embodiment of the present invention will be described.
図1〜図3中、1はエンドミルを示し、2は該エンドミル1により切削された深溝の一例を示し、3は該深溝2が形成された金属材、例えばチタン合金製の加工物を示している。尚、図1、図2中、矢印は切削進行方向を示す。
1 to 3, 1 is an end mill, 2 is an example of a deep groove cut by the
前記エンドミル1は、例えば先端が球状で、先端部の周囲に螺旋状の切り刃4が形成されたボールエンドミルとなっており、図示しないホルダにより保持され、該ホルダを介してマシニングセンタ等の工作機械により前記深溝2の切削が行われる。又、前記エンドミル1は前記工作機械により前記エンドミル1の軸心である第1軸心5を中心に高速回転(自転)されると共に、第2軸心6を中心として所定の半径で前記第1軸心5を旋回(公転)する様になっている。
The
前記深溝2は一端が開放されており、他端は閉塞された止り溝となっている。尚、前記加工物3には前記エンドミル1により前記深溝2を形成する前の段階として、予め前記深溝2の閉側端部に位置する部分にドリルやプランジにより加工穴7が穿設される様になっている。
One end of the
次に、前記エンドミル1を用いた前記深溝2の切削加工について説明する。尚、図3(A)〜(C)中に於いては、前記エンドミル1を矢印の方向に移動させた際に切削される領域を2点鎖線にて示している。
Next, cutting of the
前記深溝2の切削加工を行う際には、先ず前記エンドミル1の先端が加工開始位置、本実施例に於いては前記加工物3の端部に位置する様工作機械を操作する。
When the
次に、前記エンドミル1を高速で回転させつつ、前記エンドミル1を前記第2軸心6を中心に旋回させる。尚、前記エンドミル1は図2中時計方向に回転するものとする。この状態で、前記エンドミル1を前記第1軸心5に平行な方向(図3(A)〜(C)中紙面に対して下側)に、予め設定したd1だけ降下させることで、前記エンドミル1が前記加工物3に対して深さd1だけ切込まれる(図3(A)参照)。
Next, the
前記エンドミル1の降下後、次に該エンドミル1を前記加工穴7に向って前記第1軸心5に垂直な方向(図1〜図3中矢印の方向)に移動させることで、前記加工物3が切削され、前記エンドミル1の直径より大きい溝幅で深さd1の深溝2aが形成される。この時、前記エンドミル1は前記第2軸心6を中心に旋回しており、公転と送りの合成で図1及び図2に示される様に、前記第1軸心5の軌跡8はトロコイド曲線を描く様になっている。又この時、前記エンドミル1による切削範囲は、図2を参照すると、点Aが切削の始点で点Bが切削の終点となる。従って、前記エンドミル1の回転及び旋回を考慮すると、始点Aから終点Bに至る迄ダウンカットされる。
After the
該エンドミル1にて切削加工を行う際には、ダウンカットにて切削を行うことが望ましく、該エンドミル1に掛る切削抵抗、摩耗が軽減される。又、該エンドミル1により形成される前記深溝2の溝幅が前記エンドミル1の径よりも広くなっていることから、例えば、前記エンドミル1が1aの位置にある時には、前記エンドミル1の切削部分は点Cから点B迄となる。従って、前記エンドミル1と前記深溝2との接触面積が減少し、該深溝2が前記エンドミル1の一部により切削されることとなり、切削時の切削抵抗が軽減される。
When cutting with the
該エンドミル1を前記深溝2aの閉側端部、即ち予め穿設された前記加工穴7迄移動させると、次に前記エンドミル1を前記第1軸心5と平行な方向に、予め設定したd2だけ降下させる(図3(B)参照)。
When the
前記エンドミル1の降下後、深さd1の前記深溝2aをなぞる様に、往路と同様の経路で前記エンドミル1を図3(B)中の矢印の方向へと移動させることで、前記深溝2aが深さd2だけ更に切削され、深さd1+d2の深溝2bが形成される。
After the
前記エンドミル1が前記深溝2の開放端迄移動すると、次に前記エンドミル1を前記第1軸心5と平行な方向に、予め設定したd3だけ降下させ、深さd1+d2の前記深溝2bに対して深さd3の切込みを入れる(図3(C)参照)。
When the
最後に、前記深溝2bをなぞる様に前記エンドミル1を図3(C)中の矢印の方向へ前記加工穴7迄移動させ、前記深溝2bを深さd3だけ更に切削することで、前記加工物3に深さd1+d2+d3の深溝2cが形成される。
Finally, the
尚、本実施例に於いては、d1、d2、d3の関係をd1>d2>d3としているが、切込み量が大きい場合には送り量を小さくし、切込み量が小さい場合には送り量を大きくすることで、前記エンドミル1の挿入深さに拘らず切削抵抗が一定となる様にしている。
In this embodiment, the relationship between d1, d2, and d3 is d1> d2> d3. However, the feed amount is reduced when the cut amount is large, and the feed amount is set when the cut amount is small. By making it large, the cutting resistance becomes constant regardless of the insertion depth of the
又、上記では前記エンドミル1を1往復半させることで深さd1+d2+d3の前記深溝2cを形成しているが、前記エンドミル1を2往復以上させることで更に深い深溝2を形成してもよいのは言う迄もない。
Further, in the above, the deep groove 2c having the depth d1 + d2 + d3 is formed by reciprocating the
上述の様に、本実施例では、前記エンドミル1を高速回転させると共に、前記第2軸心6を中心に前記エンドミル1を旋回させているので、前記深溝2の切削加工を行う際には、前記第1軸心5の軌跡8は公転と送りが合成された曲線、例えば上記したトロコイド曲線を描き、前記エンドミル1と前記深溝2との接触面積は小さくなる。従って、前記エンドミル1を前記深溝2の左右の壁面と接触させていた従来の切削加工と比べて切削抵抗を軽減させることができ、チタン合金やニッケル合金等の難加工性の金属材であっても発熱を抑制し前記深溝2の切削加工を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the
又、前記深溝2の深さに応じて1回当りの切込み量を変更しているので、最も負荷が掛る前記深溝2壁面の上端縁との接触箇所(境界位置)を上下に変更させることができると共に、切込み量に拘らず切削抵抗が一定となる様送り量を調整することで前記エンドミル1に掛る切削抵抗を一定とすることができ、該エンドミル1の耐久性を向上させることができる。
Further, since the depth of cut per change is changed in accordance with the depth of the
又、本実施例では、前記深溝2の閉側端部に予め加工穴7を穿設しているので、前記エンドミル1を前記深溝2の閉側端部から折返す際の切削抵抗をなくすことができ、切削加工時に掛る前記エンドミル1への負荷を軽減し、該エンドミル1の耐久性を向上させることができる。
Further, in this embodiment, since the
更に、本実施例で用いるエンドミル1はボールエンドミルであるので、前記深溝2の閉側端部の形状を滑らかにすることができると共に、該深溝2の壁面が曲面を有する場合であっても、等高線加工することで様々な溝形状や深さに対応することができる。
Furthermore, since the
尚、より広い幅の前記深溝2を切削する場合には、往路の切削後に前記エンドミル1を幅方向に移動させ復路を往路とは別経路とすることで、より広い幅の前記深溝2を形成することができる。又、前記エンドミル1の旋回半径を調整し、該エンドミル1の旋回速度及び移動速度を調整することで、該エンドミル1の往路と復路を別経路とすることなく一度の工程でより広い幅の前記深溝2を形成することができる。
When the
又、本実施例では、前記深溝2の深さに拘らず同一のエンドミル1を使用しているが、前記深溝2の深さ毎に有効長や径の異なるエンドミルを用いてもよく、深さに応じて最適な加工条件で加工することで、切削加工時間を短縮でき、加工効率を向上させることができる。
In the present embodiment, the
1 エンドミル
2 深溝
3 加工物
4 切り刃
5 第1軸心
6 第2軸心
7 加工穴
8 軌跡
1
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