JP2017007039A - 切削装置及び切削方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】切削装置(1)は、環状の切れ刃(91r)を有する環状工具(90)と、環状工具(90)を取り付け、環状工具(90)を当該環状工具(90)の工具軸線(Rt)回りに回転させる工具主軸(71)と、工作物(W)を保持する回転主軸(11)(工作物保持台)と、工具主軸(71)と回転主軸(11)(工作物保持台)との相対位置及び工具主軸(71)の回転を制御する制御装置80と、を備える。制御装置(80)は、工具主軸(71)及び回転主軸(11)(工作物保持台)を、環状工具(90)の外周面がすくい面(91b)となり、環状工具(90)の端面が逃げ面(90c)となる相対位置関係に配置し、環状工具(90)の外周面の周速度と工作物(W)の切削点(Pt)の移動速度との速度比を変動させながら環状工具(90)で工作物(W)の加工を行う。
【選択図】図3
Description
本発明の切削装置は、環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、前記工具主軸と前記工作物保持台との相対位置及び前記工具主軸の回転を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、前記環状工具の外周面の周速度と前記工作物の切削点の移動速度との速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う。
本発明の切削方法は、環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備える切削装置の切削方法であって、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、前記環状工具の外周面の周速度と前記工作物の切削点の移動速度との速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う加工工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。
図1に示すように、切削装置1は、工作物保持台10と、ベッド20と、心押し台30と、往復台40と、送り台50と、チルト台60と、刃物台70と、制御装置80等とを備える。なお、以下の説明では、工作物保持台10に設けられている回転主軸11の回転主軸線Rw方向をZ軸線方向、回転主軸11の回転主軸線Rw方向と水平面内で直交する方向をX軸線方向、Z軸線方向及びX軸線方向と直交する方向をY軸線方向と称する。
往復台移動制御部82は、Z軸モータ22を制御して往復台40を一対のZ軸ガイドレール21a,21bに沿って往復移動させる。
チルト制御部84は、チルトモータ62を制御してチルト台60を回転(揺動)駆動させる。
工具回転制御部85は、工具用モータ72を制御して環状工具90を工具主軸71とともに回転駆動させる。
図2A及び図2Bに示すように、環状工具90は、直円錐台状の工具本体91と、工具本体91の根元側の小径端面91aから延びる円柱状の工具軸92とで構成される。工具本体91の外周面は、直円錐面状のすくい面91bとして形成され、工具本体91の大径端面は、平坦な逃げ面91cとして形成される。そして、工具本体91のすくい面91bと逃げ面91cとの成す稜線は、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃91rとして形成される。工具軸線Rtに対し直角な方向から見たときの環状工具90のすくい面91bと逃げ面91cとの成す刃先角αは、切れ刃91rの強度を保持するため、45度以上、好ましくは70度から80度で形成される。
ここで、環状工具90を用いた切削加工方法では、図6A,Bに示すように、環状工具90の工具本体91の外周面の周速度と工作物Wの切削点Ptの移動速度との速度比(工具本体91の外周面の周速度/工作物Wの切削点Ptの移動速度)を+1.0以上(周速度≧移動速度)とすることで、切屑K1が環状工具90の工具本体91の外周面に引っ張られる効果を得ることができる。これにより、切屑K1が分断されるので、切屑K1が工具主軸71や工作物Wに絡まってしまうことを防止できる。なお、本例での工作物Wの切削点Ptの移動速度とは、環状工具90の送り速度と工作物Wの周速度とを合成した速度である。また、正の速度比は、環状工具90の回転方向がrtの場合であり、負の速度比は、環状工具90の回転方向がrtとは逆方向の場合である。
速度比を周期的に常時変動させる第2の変動パターンとしては、平均速度比が+1.0となるように変動させるパターン、例えば図4Bに示すように、最小速度比が+0.3、最大速度比が+1.7、1周期が2tの正弦波状に変動させるパターンが考えられる。
速度比を周期的に常時変動させる第3の変動パターンとしては、最小速度比が+1.0となるように変動させるパターン、例えば図4Cに示すように、最小速度比が+1.0、最大速度比が+1.7、1周期が2tの正弦波状に変動させるパターンが考えられる。
なお、上述の各パターンにおける速度比の変動は、正弦波状としたが、三角波や矩形波等としてもよい。
制御装置80は、環状工具90の工具径を取得し(図3のステップS1)、工作物Wのワーク径を取得する(図3のステップS2)。ここで、環状工具90の工具径は、計測装置で実測して得る。この工具径は、実測した逃げ面91c(切れ刃91r)の直径、すなわち図6Bに示す切削点Ptを通る工具軸線Rtに直角な円周の直径を使用する。工作物Wのワーク径は、切削点Ptでの工作物Wの外径であり、設計図面やNCプログラムから得る。
なお、上述の実施形態では、環状工具90の工具本体91の外周面の周速度は、環状工具90のすくい面91bと逃げ面91cとの成す切れ刃91rでの周速度を用いたが、すくい面91bにおける切削工具90の工具軸線Rt方向の中間部での周速度、もしくはすくい面91bの全域の平均周速度を用いてもよい。また、すくい面91bにおける切削工具90の工具軸線Rt方向の中間部以外の一部分もしくは一部の領域(例えば、切屑Kと接する領域のみ)の平均周速度を用いてもよい。また、平均周速度の対象となるすくい面91bの領域は、切れ刃91rを含む外周面でもよいし、切れ刃91rをすくい面91bの領域とは別として扱い、平均周速度の対象としなくてもよい。
また、環状工具90の工具本体91は、円錐台状に形成したが、軸直角断面が円であればよく、例えば円柱状もしくは逆円錐台状に形成してもよい。この場合の環状工具は、すくい面を正とすると逃げ面が工作物Wと干渉するおそれがあるため、すくい面を負とするか逃げ面となる部分を凹ませて工作物Wとの干渉を防止する。
本実施形態の切削装置1は、環状の切れ刃91rを有する環状工具90と、環状工具90を取り付け、環状工具90を当該環状工具90の工具軸線Rt回りに回転させる工具主軸71と、工作物Wを保持する回転主軸11(工作物保持台)と、工具主軸71と回転主軸11(工作物保持台)との相対位置及び工具主軸71の回転を制御する制御装置80と、を備える。そして、制御装置80は、工具主軸71及び回転主軸11(工作物保持台)を、環状工具90の外周面がすくい面91bとなり、環状工具90の端面が逃げ面90cとなる相対位置関係に配置し、環状工具90の外周面の周速度と工作物Wの切削点Ptの移動速度との速度比を変動させながら環状工具90で工作物Wの加工を行う。
また、制御装置80は、速度比を常時変動させながら環状工具90で工作物Wの加工を行うので、繋がった切屑の連続的な流出の発生を防止できる。
また、制御装置80は、速度比を変動させながら環状工具90で工作物Wの加工を行うことと、速度比を一定にしながら環状工具90で工作物Wの加工を行うことを、交互に行うので、所望の長さで切屑K1,K2,K3を分断できる。
また、制御装置80は、速度比を一定とし続ける時間を、前記速度比を変動させ続ける時間より長くするので、工具寿命の向上を図ることができる。
また、制御装置は、速度比の変動時の最低速度比が1.0以上となるように速度比を変動させながら環状工具で工作物の加工を行うので、環状工具90と工作物Wとの摩擦仕事をちいさくでき、工具寿命延長効果が得られる。
また、制御装置80は、速度比の変動時の平均速度比の絶対値が1.0となるように速度比を変動させながら環状工具90で工作物Wの加工を行うので、環状工具90と工作物Wとの摩擦仕事が最小となり、工具寿命延長効果が得られる。
Claims (11)
- 環状の切れ刃を有する環状工具と、
前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
工作物を保持する工作物保持台と、
前記工具主軸と前記工作物保持台との相対位置及び前記工具主軸の回転を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、
前記環状工具の外周面の周速度と前記工作物の切削点の移動速度との速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、切削装置。 - 前記制御装置は、前記環状工具の外周面の周速度を変動させ、前記工作物の切削点の移動速度を一定にして、前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比を周期的に変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1又は2に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比を常時変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1−3の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行うことと、前記速度比を一定にしながら前記環状工具で前記工作物の加工を行うことを、交互に行う、請求項1−3の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比を一定とし続ける時間を、前記速度比を変動させ続ける時間より長くする、請求項5に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比が0以上となるように前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1−6の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比の変動時の最低速度比が1.0以上となるように前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項7に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記環状工具の回転方向が正逆回転となるように前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1−6の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記速度比の変動時の平均速度比の絶対値が1.0となるように前記速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項1−9の何れか一項に記載の切削装置。
- 環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備える切削装置の切削方法であって、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、
前記環状工具の外周面の周速度と前記工作物の切削点の移動速度との速度比を変動させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う加工工程と、
を備える、切削方法。
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JP2021066005A (ja) * | 2018-11-29 | 2021-04-30 | ファナック株式会社 | 数値制御装置、プログラム及び制御方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0523901A (ja) * | 1991-07-17 | 1993-02-02 | Toshiba Corp | 振動切削方法及び切削工具 |
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2015
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