JP2017019071A - 切削装置及び切削方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第一の切削装置は、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、前記環状工具を回転させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行い、前記環状工具の修正が必要になったとき、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させ、前記環状工具を回転させながら前記環状工具を前記工作物に接触させて前記環状工具の修正を行う。
本発明の第一の切削方法は、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、前記環状工具を回転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、前記環状工具の修正が必要になったとき、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、前記環状工具を回転させながら前記環状工具を前記工作物に接触させて前記環状工具の修正を行う修正工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した第一の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、計測装置75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。
送り台移動制御部83は、X軸モータ42を制御して送り台50を一対のX軸ガイドレール41a,41bに沿って往復移動させる。
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。
工具修正制御部86は、計測装置75から環状工具90の画像を入力し、環状工具90の修正の要否を判断し、環状工具90の修正が必要な場合は主軸回転制御部81、往復台移動制御部82、送り台移動制御部83、チルト制御部84及び工具回転制御部85に修正動作指令を送出する。
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。
次に、環状工具90の修正方法について説明する。環状工具90の修正は、特別な修正装置を必要とせず、機上において環状工具90を工作物Wで研磨して環状工具90の修正を行う。環状工具90の修正項目としては、振れ取り、再研磨、刃先処理(チャンファ、ホーニング)がある。
また、アキシャル方向の初期の端面振れとして、図9Aに示すように、環状工具90の逃げ面91cが、回転軸線Rtに直角な平面に対し回転軸線Rt方向に最大でdfだけズレるように傾斜して形成された場合、図9Bに示すように、環状工具90の逃げ面91cを工作物Wの外周面Wsで研磨して端面振れ量dfを除去する。
なお、環状工具90の修正を行う場合、環状工具90を工作物Wに対し往復移動、例えばすくい面91bを工具軸線Rt方向に往復移動、もしくは逃げ面91cを径方向に往復移動させ、又は環状工具90自体を振動させるようにしてもよい。これにより、環状工具90の修正効率が向上して修正時間の短縮化を図ることができる。
次に、環状工具90による切削加工制御及び環状工具90の修正制御の概略について、図3フローチャートを参照して円筒状の工作物Wの外周面Wsを周方向に切削加工する場合について説明する。
次に、環状工具90を用いた切削加工制御及び修正制御の別形態の概略について、図3に対応させて示す図6のフローチャートを参照して円筒状の工作物Wの外周面Wsを周方向に切削加工する場合について説明する。なお、図6においては、図3の処理と同一の処理は同一番号を付して詳細な説明を省略する。図6においては、図3のステップS10の再研磨は行わずに環状工具90と工作物Wとの相対角度を変更して切削加工を行う点で図3の処理と異なる。
すなわち、制御装置80は、工作物Wの外周面Wsの切削点Ptに接触する環状工具90の切れ刃91rの接触箇所を変更するため、チルト台60をチルト軸線Rc回りで回転(揺動)させ、環状工具90の切れ刃91rの変更した接触箇所を工作物Wの外周面Wsの切削点Ptに位置決めするため、往復台40をZ軸線方向に移動させるとともに、送り台50をX軸線方向に移動させる(図6のステップS6,S7)。環状工具90の切れ刃91rの変更した接触箇所としては、例えば環状工具90の端面には接しない外周面側に存在する切れ刃91r2(図7B参照)の刃先がある。
なお、上述の実施形態では、工具修正制御部86は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいて環状工具90の工具状態を計測するように構成したが、主軸用モータ72の駆動電流の変動により切削抵抗を推定して環状工具90の工具状態を予測するように構成してもよい。
また、工具修正制御部86は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいてすくい面に及んでいる摩耗分drを求める構成としたが、逃げ面91cに及んでいる摩耗分dhからすくい面に及んでいる摩耗分drを推定するように構成してもよい。
また、工具修正制御部86は、上記摩耗検査条件に基づいて環状工具90の摩耗量を推定もしくは演算するようにしてもよい。これにより、計測装置75は不要となる。
また、環状工具90の工具本体91を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を保持する工作物保持台10と、工具主軸71と工作物保持台10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及び工作物保持台10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91cとなる相対位置関係に配置し、環状工具90を回転させながら環状工具90で工作物Wの加工を行い、環状工具90の修正が必要になったとき、環状工具90と工作物Wとの相対角度を加工時とは異なる角度に変化させ、環状工具90を回転させながら環状工具90を工作物Wに接触させて環状工具90の修正を行う。
また、制御装置80は、環状工具90の現状の切れ刃91rの刃先が摩耗して再研磨が必要になったとき、少なくとも新しい刃先の位置まで環状工具90の端面及び外周面の少なくとも一つの面を摩耗させて環状工具90の修正を行うので、環状工具90の切削性能を回復できる。
また、制御装置80は、環状工具90の切れ刃91rの刃先を工作物Wに接触させて、環状工具90の刃先形状を面取りして環状工具90の修正を行うので、環状工具90の刃先処理を行うことができる。
また、制御装置80は、工作物Wの加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したとき、環状工具90の修正を行うので、切削加工の精度を高精度に維持できる。
また、制御装置80は、環状工具90の修正時に環状工具90を工作物Wに対し往復移動又は振動させるので、環状工具90の修正効率が向上して修正時間の短縮化を図ることができる。
また、制御装置80は、環状工具90と工作物Wとの相対角度の変化を、工作物Wの加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したときに行うので、切削加工の精度を高精度に維持できる。
また、切削装置1は、環状工具90を工具主軸71に取り付けた状態で環状工具90の工具状態を計測する計測装置75を備え、制御装置80は、計測装置75の計測結果に基づいて、環状工具90と工作物Wとの相対角度の変化を行うので、当該修正精度を向上できる。
Claims (13)
- 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、前記環状工具を回転させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行い、
前記環状工具の修正が必要になったとき、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させ、前記環状工具を回転させながら前記環状工具を前記工作物に接触させて前記環状工具の修正を行う、切削装置。 - 前記制御装置は、前記環状工具の端面及び外周面の少なくとも一つの面を前記工作物に接触させて、前記環状工具の現状の刃先角より小さい刃先角となるように前記環状工具の修正を行う、請求項1に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記環状工具の現状の切れ刃の刃先が摩耗して再研磨が必要になったとき、少なくとも新しい刃先の位置まで前記環状工具の端面及び外周面の少なくとも一つの面を摩耗させて前記環状工具の修正を行う、請求項1又は2に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記環状工具の切れ刃の刃先を前記工作物に接触させて、前記環状工具の刃先形状を面取りして前記環状工具の修正を行う、請求項1又は2に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記工作物の加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したとき、前記環状工具の修正を行う、請求項1−4の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削装置は、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて、前記環状工具の修正を行う、請求項1−4の何れか一項に記載の切削装置。 - 前記制御装置は、前記環状工具の修正時に前記環状工具を前記工作物に対し往復移動又は振動させる、請求項1−5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、
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、前記環状工具で前記工作物の加工を行い、
前記加工時に前記環状工具の修正が必要になったとき、当該加工時における前記環状工具の前記工作物に対する接触箇所を異なる接触箇所にするために、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させ、前記環状工具を前記異なる接触箇所を前記工作物に接触させて次加工を行う、切削装置。 - 前記制御装置は、前記異なる接触箇所として前記環状工具と前記工作物との相対角度を変化させた後の前記環状工具の端面には接しない外周面側に存在する切れ刃の刃先を前記工作物に接触させて次加工を行う、請求項8に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、前記環状工具と前記工作物との相対角度の変化を、前記工作物の加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したときに行う、請求項8又は9に記載の切削装置。
- 前記切削装置は、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて、前記環状工具と前記工作物との相対角度の変化を行う、請求項8又は9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、
前記環状工具を回転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、
前記環状工具の修正が必要になったとき、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、
前記環状工具を回転させながら前記環状工具を前記工作物に接触させて前記環状工具の修正を行う修正工程と、
を備える、切削方法。 - 前記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、
前記環状工具で前記工作物の加工を行う第一加工工程と、
前記第一加工工程において前記環状工具の修正が必要になったとき、当該加工時における前記環状工具の前記工作物に対する接触箇所を異なる接触箇所にするために、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記加工時とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、
前記環状工具を前記異なる接触箇所を前記工作物に接触させて次加工を行う第二加工工程と、
を備える、切削方法。
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