JP2017154202A - Processing method and processing device by end mill - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンドミルの側面に設けられた外周刃を用いて切削加工する、エンドミルを用いた加工方法および加工装置に関するものである。 The present invention relates to a processing method and a processing apparatus using an end mill that perform cutting using an outer peripheral blade provided on a side surface of the end mill.
切削加工では、切削工具を被加工物に相対的に近づけ接触させて、被加工物の一部を除去し所定の形状を得ることを目的としている。切削工具の中でも側面と底面に刃を持つエンドミルは様々な加工形状に対応することができ、様々な部品の加工に用いられている。エンドミル加工で要求される精度は寸法精度、面粗さ、直角度、真直度などがある。
エンドミルによる加工は、エンドミルを回転させながらワークに接触させてワークの一部を切削除去し加工面を得るものであるが、このとき、例えば断続切削となること、切れ刃の位置により作用する切削抵抗とその作用方向が変動することから、エンドミルの回転中心軸が変形しながらワークを削ることになる。そのため加工面は直線ではなく、波状となり真直度が大きくなる。この加工面の形状を直線に近づけるには切削抵抗の変動を小さくする、もしくは切削抵抗そのものを小さくして変動量を相対的に小さくする等の対策が必要である。
The purpose of cutting is to bring a cutting tool into close contact with the workpiece and remove a part of the workpiece to obtain a predetermined shape. Among cutting tools, an end mill having blades on the side surface and bottom surface can cope with various machining shapes and is used for machining various parts. The accuracy required for end milling includes dimensional accuracy, surface roughness, squareness, straightness, and the like.
Machining with an end mill is a method in which a part of the workpiece is cut and removed by contacting the workpiece while rotating the end mill to obtain a machined surface. Since the resistance and the direction of its action fluctuate, the work is cut while the rotation center axis of the end mill is deformed. Therefore, the machined surface is not a straight line but a wave shape, and the straightness increases. In order to bring the shape of the processed surface close to a straight line, it is necessary to take measures such as reducing the fluctuation of the cutting force, or reducing the cutting force itself to relatively reduce the fluctuation amount.
これらの課題に対し、例えば、被加工物の加工面にエンドミルを接触させて切削するとき、切削に関与する外周刃の接触長さの総和を一定に保つことによって切削抵抗の変動を抑制し、切削抵抗の変動による切削工具の倒れ量の変動を抑制して真直度を小さくするようなエンドミル加工方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、エンドミルおよび加工機の回転振れを事前に計測し、そのデータから真直度が小さくなるエンドミルの取り付け方法を計算して取り付けることで真直度を小さくする加工方法も開示されている(例えば、特許文献2参照)。
In response to these problems, for example, when the end mill is brought into contact with the work surface of the workpiece and cutting is performed, the variation in cutting resistance is suppressed by keeping the sum of the contact lengths of the outer peripheral blades involved in the cutting constant, An end milling method is disclosed that suppresses fluctuations in the amount of tilting of the cutting tool due to fluctuations in cutting resistance and reduces straightness (see, for example, Patent Document 1).
In addition, a processing method for reducing the straightness by measuring the rotational vibration of the end mill and the processing machine in advance and calculating the mounting method of the end mill that reduces the straightness from the data is also disclosed (for example, patents). Reference 2).
特許文献1の加工方法では、工具の製作時に起因する工具の振れや、加工機へ取り付けに起因する工具の振れ、加工機の主軸の振れ等により、工具の刃が当たらない場合が生じ、外周刃の接触長さが変動することにより、切削抵抗が変動し、切削抵抗の変動により切削工具の倒れ量の変動が大きくなって真直度が大きくなるという問題があった。
特許文献2の加工方法では、計算したエンドミルの取り付け方法通りに加工機に取り付ける必要があるが、通常エンドミルはホルダを介して加工機に取り付けるため、実際にはホルダの精度に起因する振れ、およびホルダへのエンドミルの取り付けに起因する振れの影響を考慮する必要があること、ゴミなどの付着や錆などで振れが大きくなることがあること、またこれらの取り付け作業は通常手作業で実施するため、取り付け・調整に時間を要するという問題があった。また、振れの大きい刃程、摩耗が大きいため、工具摩耗の進展と共に振れの状態が変わってしまい予測結果と加工結果が異なってしまうという問題があった。
In the processing method of
In the processing method of
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、振れがある場合においても外周刃の接触長さの変動を抑制でき、またエンドミルの取り付け時の調整を容易にして真直度を小さくできる加工方法および加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can suppress fluctuations in the contact length of the outer peripheral blade even when there is a runout. An object of the present invention is to provide a processing method and a processing apparatus that can reduce the size of the substrate.
この発明に係るエンドミルによる加工方法は、複数条の外周刃が形成されたエンドミルを回転させて外周刃でワークを切削加工する加工方法であって、エンドミルを回転させて振れ測定手段により複数条の外周刃の各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出し、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、ワークに当たらない刃がある場合には、全ての刃がワークに当接するように加工代の補正値を計算し、補正値によりエンドミルの径方向の切込み量を補正するものである。 A processing method using an end mill according to the present invention is a processing method in which a work is cut with an outer peripheral blade by rotating an end mill on which a plurality of outer peripheral blades are formed. Obtain the shape data of each edge of the peripheral blade, calculate the amount of runout of each blade based on the shape data, and refer to the amount of runout of each blade with reference to the amount of runout of each blade against the cutting allowance determined by the processing conditions The machining allowance is calculated, and if there is a blade that does not touch the workpiece, the machining allowance correction value is calculated so that all the blades come into contact with the workpiece, and the end mill radial cutting depth is corrected by the correction value. is there.
また、複数条の外周刃が形成されたエンドミルを回転させて外周刃でワークを切削加工する加工方法であって、工具寿命を考慮して予めエンドミルの寿命加工代を設定しておき、エンドミルを回転させて振れ測定手段により複数条の外周刃の各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出し、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、各刃の加工代が全て寿命加工代より大きくなる場合は、各刃の加工代の最小値が寿命加工代となるように、エンドミルの径方向の切込み量を補正するものである。 Further, it is a processing method in which an end mill formed with a plurality of outer peripheral blades is rotated to cut a workpiece with the outer peripheral blade, and a life machining allowance of the end mill is set in advance in consideration of the tool life. Rotate to obtain the shape data of each blade of the outer peripheral blades by the runout measurement means, calculate the runout amount of each blade based on the shape data, and each blade for the cutting allowance determined by the processing conditions If the machining allowance of each blade is determined by referring to the amount of run-out, and the machining allowance of each blade is all greater than the life machining allowance, the end mill It corrects the cutting depth in the radial direction.
また、この発明に係る加工装置は、複数条の外周刃が形成されたエンドミルと、エンドミルを回転させる主軸と、複数条の外周刃の各刃の振れ量を取得する振れ測定手段と、振れ測定手段からの得られた振れ量をもとにエンドミルの径方向の切込み量の補正量を演算して主軸の動きを補正する制御部とを備えたものである。 Further, the processing apparatus according to the present invention includes an end mill having a plurality of outer peripheral blades formed thereon, a main shaft for rotating the end mill, a runout measuring means for acquiring a runout amount of each of the plural outer peripheral blades, and a runout measurement. And a control unit that calculates the correction amount of the cut amount in the radial direction of the end mill based on the deflection amount obtained from the means and corrects the movement of the spindle.
この発明のエンドミルによる加工方法によれば、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、ワークに当たらない刃がある場合には、全ての刃がワークに当接するように加工代の補正値を計算し、補正値によりエンドミルの径方向の切込み量を補正するので、振れが大きく同時切れ刃数が変動してしまう場合にも、補正により、径方向切込み量を調整して同時切れ刃数を安定させ、切削抵抗の変動を小さくできるので、真直度を小さくすることができる。 According to the processing method by the end mill of the present invention, with respect to the cutting allowance determined from the processing conditions, the machining allowance of each blade is obtained with reference to the amount of deflection of each blade, and when there is a blade that does not hit the workpiece, Since the correction value of the machining allowance is calculated so that all the blades are in contact with the workpiece, and the amount of cut in the radial direction of the end mill is corrected by the correction value, even when the runout is large and the number of simultaneous cutting edges fluctuates, By correcting, the amount of cutting in the radial direction is adjusted to stabilize the number of simultaneous cutting edges, and the variation in cutting resistance can be reduced, so that the straightness can be reduced.
また、予めエンドミルの寿命加工代を設定しておき、エンドミルを回転させて振れ測定手段により複数条の外周刃の各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出し、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、各刃の加工代が全て寿命加工代より大きくなる場合は、各刃の加工代の最小値が寿命加工代となるように、エンドミルの径方向の切込み量を補正するので、真直度を改善しながら、工具寿命も延ばすことができ、工具コストおよび工具交換のコストを低減できる。 In addition, the end mill life machining allowance is set in advance, the end mill is rotated, the shape data of each of the outer peripheral blades of the plurality of strips is acquired by the shake measuring means, and the amount of runout of each blade is calculated based on the shape data. Calculate and calculate the machining allowance of each blade with reference to the runout amount of each blade for the cutting allowance determined from the machining conditions, and if the machining allowance of each blade is greater than the life machining allowance, The end mill radial cutting amount is corrected so that the minimum machining allowance is the life machining allowance, so that the tool life can be extended while improving the straightness, reducing the tool cost and tool change cost. it can.
また、この発明の加工装置によれば、複数条の外周刃が形成されたエンドミルと、エンドミルを回転させる主軸と、複数条の外周刃の各刃の振れ量を取得する振れ測定手段と、振れ測定手段から得られた振れ量をもとにエンドミルの径方向の切込み量の補正量を演算して主軸の動きを補正する制御部とを備えているので、切削抵抗の変動を小さくできるため、加工面の真直度を小さくすることができる。 In addition, according to the processing apparatus of the present invention, the end mill in which a plurality of outer peripheral blades are formed, the main shaft for rotating the end mill, the vibration measuring means for acquiring the amount of vibration of each blade of the plurality of outer peripheral blades, and the vibration Since it has a control unit that corrects the movement of the spindle by calculating the correction amount of the cutting amount in the radial direction of the end mill based on the deflection amount obtained from the measuring means, the fluctuation in cutting resistance can be reduced, The straightness of the processed surface can be reduced.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1の加工方法に用いるエンドミル1の外観図であり、(a)は側面図、(b)は底面図である。図2は、エンドミル1の取り付け状態を示す側面図であり、(a)はエンドミル1をホルダ2に取り付けた状態、(b)は(a)を加工装置の主軸3に取り付けた状態を示している。また、図3は、エンドミル1の刃の振れの測定方法を示した側面図である。
1A and 1B are external views of an
図1に示すように、エンドミル1は、円筒形のシャンク部1aと刃部1bを有し、刃部1bは、外周部に形成された外周刃1cと底面部に形成された底刃1dとから成っている。外周刃1cは、エンドミル1の軸線を中心として所定のねじれ角で螺旋状に形成され、複数条が所定のピッチで周方向に等間隔に配列されている。
図2(a)のように、エンドミル1をホルダ2に装着する。ホルダ2は、コレット2a、テーパ面2b、押し当て面2cを有している。(a)の状態から、コレット2aを主軸3に引き込み、ホルダ2のテーパ面2bおよび押し当て面2cを主軸3の取り付け部に組み合わせることで、主軸3にホルダ2およびエンドミル1が取り付けられ、図2(b)のような状態になる。すなわち、エンドミル1はホルダ2を介して主軸3に取り付けられており、主軸3によりエンドミル1を回転させて外周刃1cまたは底刃1dで被加工物の側面または底面を加工する。
As shown in FIG. 1, the
The
図3は、実施の形態1におけるエンドミル1の刃の振れの測定方法を示す図である。主軸3に取り付けたエンドミル1の外周刃1cの部位を挟むように、発光部4aとカメラ部4bを有する振れ測定手段4を配置する。
図3のよう状態で、エンドミル1を回転させ、発光部4aを発光させて、エンドミル1に光を当てることにより輪郭を明確にし、カメラ部4bでエンドミル1を連続的に撮影する。撮影された画像は、図示しない制御部で画像処理され、エンドミル1の外周刃1cのエッジ部5(図5参照)を検出する。なお、加工装置については後述する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for measuring the deflection of the blade of the
In the state shown in FIG. 3, the
実施の形態1のエンドミルによる加工方法は、上記の振れ測定手段4で得られた形状データをもとに補正量を演算して加工時のエンドミルの径方向の切込み量を補正する点に特徴を有するものであるが、その具体的補正方法については後述することにし、先ず、エンドミル1を回転させたときの外周刃1cと撮影画像との関係について説明する。
The processing method by the end mill according to the first embodiment is characterized in that a correction amount is calculated based on the shape data obtained by the above-described runout measurement means 4 to correct the cutting amount in the radial direction of the end mill at the time of processing. The specific correction method will be described later. First, the relationship between the outer
図4は、エンドミル1を、ある回転速度、例えば2.5rpmで回転させ、エンドミル1の外周刃1c部をカメラ部4bで撮影し、画像処理した画像の説明図である。刃数は6の場合を示し、各刃に符号IからIVを付している。図4(a)は、画像処理した画像のうち、X秒、X+1秒、X+2秒、X+3秒、X+4秒の画像を示している。(b)は、(a)の破線A−A断面におけるエンドミル1の平面形状とエンドミル1の回転方向(矢印)、および回転に伴う刃I〜IVの位置の変化を示し、それぞれ図4の直上の(a)の画像と対応している。また、(a)において、A−A線部における画像の左端からエンドミル1の画像処理で得たエッジ部5まで距離をLとし、このLを、X秒ではLX、X+1秒ではLX+1のように表している。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an image obtained by rotating the
図5は、図4の時間毎のLの変化を示す図である。Lが最も小さくなるのは、破線A−A上に刃I〜IVのいずれかが来たときである。X秒の時、破線A−A上に刃IIが来た場合、回転中心と刃Iと刃IIの成す角が60度であり、かつ回転中心から刃Iと刃IIまでの距離が同じであるとすると、エンドミル1は2.5rpmで回転しているため刃Iから刃IIへと回転する時間は4秒となる。つまり、X+4秒後に破線A−A上に次の刃Iが来る。
図4において、破線A−Aを上下に動かし、Lの変化を調べることで回転時のエンドミル1の軸方向の各位置の各刃の振れ量を把握することができる。
このようにLの変化と回転数を把握することで各刃の回転時の振れ量を把握して、図示しない制御部において画像処理してエッジ部5のデータを取得しておく。このエッジ部5が、請求項に記載の各刃の形状データである。
なお、図5では、回転中心と各刃の刃先までの距離が等しい場合を示している。
FIG. 5 is a diagram showing a change in L with respect to time in FIG. L is the smallest when any of the blades I to IV comes on the broken line AA. When the blade II comes on the broken line A-A at X seconds, the angle between the rotation center and the blade I and the blade II is 60 degrees, and the distance from the rotation center to the blade I and the blade II is the same. If it exists, since the
In FIG. 4, the amount of runout of each blade at each position in the axial direction of the
In this way, by grasping the change in L and the number of rotations, the amount of shake during rotation of each blade is grasped, and image processing is performed in a control unit (not shown) to acquire data of the
In addition, in FIG. 5, the case where the distance to the blade center of a rotation center and each blade is equal is shown.
図6は、刃Iと回転中心との距離が、刃IIと回転中心との距離より小さく、かつ回転中心と刃I、刃IIの成す角が60度より大きい場合の時間毎のLの変化を示している。回転中心と刃I、刃IIの成す角が60度より大きいため、刃Iに対応するLはLX+4より大きくなる。このような場合、時間の範囲を決めてその中のピークの値を刃IIとする。例えば(X+1)秒から(X+7)秒の範囲とする。その時のピーク値がLX+4+αの場合、振れ量の差は(LX+4−LX+4+α)のような式で計算できる。 FIG. 6 shows changes in L over time when the distance between the blade I and the rotation center is smaller than the distance between the blade II and the rotation center, and the angle formed by the rotation center, the blade I, and the blade II is greater than 60 degrees. Is shown. Since the angle formed by the rotation center and the blades I and II is larger than 60 degrees, L corresponding to the blade I is larger than L X + 4 . In such a case, the time range is determined and the value of the peak is defined as blade II. For example, the range is from (X + 1) seconds to (X + 7) seconds. When the peak value at that time is L X + 4 + α , the difference in shake amount can be calculated by an equation such as (L X + 4 −L X + 4 + α ).
図7は、エンドミル1による肩削り加工を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)の上面図である。ホルダ2および主軸3は記載を省略した。エンドミル1を回転させ、ワークWに対してエンドミル1を移動することにより、エンドミル1の外周刃1cおよび底刃1dによりワークWの加工面を切削している。
7A and 7B are views showing shoulder cutting by the
図8は、図7(b)の部分の拡大図である。(a)は平面図であり、(b)は(a)のB−Bにおける側面断面図である。なお、切削抵抗によるエンドミル1の倒れは記載を省略した。すなわち、外周刃1cの中心から各刃の刃先までの寸法が同じで振れがなく、かつエンドミル1の中心軸と回転軸が一致している場合を示している。斜線部はエンドミル1の外周刃1cによる加工代を示しており、(a)に示すように、線B−Bは加工部の厚みTが最も厚くなる箇所を通っている。
図8の場合では、ワークWに接触している外周刃1cの全ての刃が加工代分を切削することとなる。しかし、実際には外周刃1cには、エンドミル1の製作時のばらつき、エンドミル1の取り付け時やホルダ2、主軸3そのものに起因する振れがある。次に、そのような振れがある場合について説明する。
FIG. 8 is an enlarged view of the portion of FIG. (A) is a top view, (b) is side surface sectional drawing in BB of (a). In addition, the description about the fall of the
In the case of FIG. 8, all the blades of the outer
図9は、外周刃1cに振れがある場合の輪郭線すなわちエッジ部5の変化を説明する説明図である。(a)〜(c)は図8(b)に相当する部分の側面断面図であり、画像処理で得られたエッジ部5とワークWの切削面とを合わせて表示したものである。(d)〜(f)は、直上の(a)〜(c)のそれぞれに対応したC−C部の平面断面図である。
(a)(d)では、C−C部においてワークWに刃Iが当たっており切削に寄与しているが、1刃分回転した(b)(e)では、C−C断面の外周刃である刃VIが、振れがありこの影響でワークWに当たっておらず切削に寄与していない。次の(c)(f)では、ワークWに刃Vが当たっており切削に寄与している。このとき刃Vは刃VIによる削り残しも含めて切削する必要があり、刃Iと刃Vの回転時の振れ量が同じ場合、刃Vによる切削量は刃Iによる切削量の2倍になる。つまり、振れが無いときに比べ切削抵抗の最大値が大きくなるうえ、切削抵抗が変動することとなる。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the change of the contour line, that is, the
In (a) and (d), the blade I hits the workpiece W in the CC section and contributes to cutting, but in (b) and (e) rotated by one edge, the outer peripheral edge of the CC section The blade VI, which is swayed, does not hit the workpiece W due to this influence and does not contribute to cutting. In the following (c) and (f), the blade V hits the workpiece W and contributes to cutting. At this time, it is necessary to cut the blade V including the uncut portion by the blade VI. When the runout amount during rotation of the blade I and the blade V is the same, the cutting amount by the blade V is twice the cutting amount by the blade I. . That is, the maximum value of the cutting force becomes larger than when there is no runout, and the cutting force fluctuates.
また、(a)は切削箇所が4箇所、(b)は3箇所、(c)は4箇所と変化している。つまり、振れが無いときは切削箇所数(同時切れ刃数)の変動は無かったが、振れがある場合は振れにより切削箇所数の変動が生じ、切削抵抗の変動となる。
以下、図9の(a)、(b)、(c)における切削抵抗の大きさと変動量について、具体例により説明する。
図10は、図9の(d)〜(f)と同様に見たときの平面図であり、各寸法の一例を示した図である。図11は、図9の(a)〜(c)に対応する図10の側面図である。
Moreover, (a) has changed into four places, (b) has changed into three places, (c) has changed into four places. That is, when there is no run-out, there was no change in the number of cutting points (the number of simultaneous cutting edges), but when there is run-out, the number of cuts varies due to run-out, resulting in fluctuations in cutting resistance.
Hereinafter, the magnitude and amount of fluctuation of the cutting force in FIGS. 9A, 9B, and 9C will be described with specific examples.
FIG. 10 is a plan view when viewed in the same manner as (d) to (f) of FIG. 9 and shows an example of each dimension. 11 is a side view of FIG. 10 corresponding to (a) to (c) of FIG.
図10において、エンドミル1の回転中心から刃I−Vのそれぞれの外周刃先までの距離を10mm、ワークWのエンドミル1による半径方向の削り代を50μm、1刃送り量を0.05mm/tooth、エンドミル1の回転方向を矢印の方向とすると、1刃あたりの加工代は図10の斜線部となる。これらは、加工条件より決定されるものである。
このとき、エンドミル1の回転中心から刃先までの距離が常に一定とすると、幾何学的関係から1刃当たりが切削する最大厚みTは約7μmとなる。
In FIG. 10, the distance from the rotation center of the
At this time, assuming that the distance from the rotation center of the
ここで、エンドミル1の回転中心から刃VIの刃先までの距離が、刃I〜Vの回転中心から刃先までの距離に比べ10μm小さいとすると、図9(a)〜(c)に対応する側面図は、図11の(a)〜(c)のようになる。
図11(a)では、ワークWに当接する4つの刃の加工代は全て7μmである。(b)では、線C−C上の刃VIはワークWから3μm離れている。この位置で、刃VIの軸方向上下の他の刃の加工代は全て7μmである。次の(c)の位置では、線C−C上の刃Vおよびその軸方向上下の他の刃の加工代は全て7μmとなっている。しかし、実際には切り残しが発生している。
Here, assuming that the distance from the rotation center of the
In FIG. 11A, the machining allowances of the four blades that come into contact with the workpiece W are all 7 μm. In (b), the blade VI on the line CC is separated from the workpiece W by 3 μm. At this position, the machining allowance of the other blades above and below the blade VI in the axial direction is 7 μm. In the next position (c), the machining allowance of the blade V on the line CC and other blades in the axial direction is 7 μm. However, there are actually uncut areas.
図12は、図10において1つ前の刃が振れによりワークWに当たらず切削できなかった場合の次の刃の加工代を説明する平面図である。また、図13は、切り残しが発生した場合の、図11の(a)〜(c)に対応する側面図である。
図12に示す例では、当たらなかった刃VIの次に来る刃Vが切削する最大厚みは、幾何学的関係より約13μmとなり、この部分が刃Vの加工代である。
図13において、送り方向の(a)〜(c)の各位置における各刃の加工代は、図13中の四角内の上段に記載した数値となる。図から分かるように、13(c)の位置では、刃Vの加工代は、切り残し分を含め13μmとなる。
FIG. 12 is a plan view for explaining the machining allowance of the next blade in the case where the previous blade in FIG. FIG. 13 is a side view corresponding to (a) to (c) of FIG. 11 when uncut portions are generated.
In the example shown in FIG. 12, the maximum thickness cut by the blade V that comes after the blade VI that did not hit is about 13 μm from the geometrical relationship, and this portion is the machining allowance of the blade V.
In FIG. 13, the machining allowance of each blade at each position (a) to (c) in the feed direction is the numerical value described in the upper part of the square in FIG. As can be seen from the drawing, at the position 13 (c), the machining allowance of the blade V is 13 μm including the uncut portion.
図14は、ワークWの材質がSS400の場合におけるエンドミル加工について、1刃当たりの加工代(1刃当たりが切削する最大厚み)X(mm/tooth)と切削抵抗Y(MPa)の関係を示した図である。1刃当たりの加工代が小さくなればなるほど切削抵抗は小さくなるが、加工代が0の場合でも切削抵抗は0にならない。これは切削抵抗の中に摩擦成分が含まれるためである。
SS400の場合のエンドミル加工の切削抵抗Yは1刃当たりの最大加工代Xに対して下記式(1)で表すことができる。
FIG. 14 shows the relationship between the machining allowance per blade (the maximum thickness per blade is cut) X (mm / tooth) and the cutting resistance Y (MPa) for end milling when the workpiece W is made of SS400. It is a figure. As the machining allowance per tooth decreases, the cutting resistance decreases. However, even when the machining allowance is zero, the cutting resistance does not become zero. This is because a friction component is included in the cutting force.
The cutting resistance Y of end milling in the case of SS400 can be expressed by the following formula (1) with respect to the maximum machining allowance X per blade.
Y=1430X+96.2・・・・(1) Y = 1430X + 96.2 (1)
そこで、図13に示す各位置での各刃の加工代Xを上記式(1)に当てはめて切削抵抗Yを算出し、各刃の切削抵抗Yを図13中の四角内の下段に記載した(単位MPaは省略している。以下同様)。
図13(a)、(b)、(c)それぞれについて、各刃の切削抵抗Yの和を見ると、最大は(c)の433、最小は(b)318であり、最大と最小の差は115である。この差が大きいほどワークWの加工面の真直度が大きくなる。すなわち、真直度を改善するには切削抵抗のばらつきを小さくすることが望ましい。
Accordingly, the machining allowance X of each blade at each position shown in FIG. 13 is applied to the above formula (1) to calculate the cutting resistance Y, and the cutting resistance Y of each blade is shown in the lower part of the square in FIG. (The unit MPa is omitted. The same applies hereinafter).
For each of FIGS. 13A, 13B, and 13C, the sum of the cutting resistance Y of each blade is 433 of (c) and (b) 318 of the minimum, and the difference between the maximum and the minimum Is 115. The greater the difference, the greater the straightness of the processed surface of the workpiece W. That is, in order to improve straightness, it is desirable to reduce the variation in cutting resistance.
以上までの説明により、エンドミル1を、図3のような発光部4aとカメラ部4bから成る振れ測定手段4を用いて測定して得られる形状データと、エンドミル1の刃の振れ量と切削抵抗の関係を述べてきた。
実施の形態1の発明は、上述のような関係をふまえて、エンドミルの加工代を補正するところに特徴を有するので、次にこの補正方法について説明する。
According to the above description, the shape data obtained by measuring the
The invention of the first embodiment is characterized in that the machining allowance of the end mill is corrected based on the relationship as described above. Next, this correction method will be described.
図15は、実施の形態1によるエンドミルによる加工方法を説明する説明図である。図3で説明したような振れ測定手段4を用いて測定した撮影画像から得られる形状データは、これまでに説明したように、例えば、図13に示すエッジ部5のような画像である。そこで、図15では、図13の形状データを使って、エンドミル1の切込み量を補正する方法について説明する。
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a processing method by an end mill according to the first embodiment. The shape data obtained from the photographed image measured using the shake measuring means 4 as described with reference to FIG. 3 is, for example, an image like the
実施の形態1の加工方法による補正のポイントは、全ての刃がワークWに当接するように補正する点である。
図13の場合では、(b)の位置において、刃VIがワークWに接触していなかった。そこで、図15のように、刃VIがワークWに当接するように、ワークWに対してエンドミル1を3μmだけワークW側に補正するものである。すなわち、エンドミル1の基準の回転軸に対して、オフセット量を3μmとし、この量だけワークW側へオフセットする。
なお、オフセット方向(回転軸の移動方向)の説明において、ワークW側またはワークWから離れる側と言うときは、加工面に垂直方向ではなく、図8のB−B線で示す方向を指すものとする。
The point of correction by the processing method of the first embodiment is a point to correct so that all the blades come into contact with the workpiece W.
In the case of FIG. 13, the blade VI is not in contact with the workpiece W at the position (b). Therefore, as shown in FIG. 15, the
In the description of the offset direction (moving direction of the rotary shaft), when referring to the workpiece W side or the side away from the workpiece W, it refers to the direction indicated by the line BB in FIG. And
図16は、図15のように補正した後の、各刃の加工代と切削抵抗を示す図である。四角内の上段は加工代を示し、下段は切削抵抗を示している。切削抵抗は、加工代をもとに上記の式(1)から算出したものである。
図16において、(a)(b)(c)のそれぞれについて各刃の切削抵抗の和のうち、最大は452、最小は429、最大と最小の差は23である。補正前は、先に図13で説明したように差は115であった。切削抵抗値に関しては、補正後は補正前に比べ最大値が約4%増えるが、最大値と最小値の差は約80%減っている。切削抵抗は真直度に大きく影響するので、補正後の真直度は補正前に比べおよそ80%小さくなる。
FIG. 16 is a diagram showing the machining allowance and cutting resistance of each blade after correction as shown in FIG. The upper part in the square shows the machining allowance, and the lower part shows the cutting resistance. The cutting resistance is calculated from the above formula (1) based on the machining allowance.
In FIG. 16, among the sum of the cutting resistance of each blade for each of (a), (b), and (c), the maximum is 452, the minimum is 429, and the difference between the maximum and minimum is 23. Before the correction, the difference was 115 as described above with reference to FIG. Regarding the cutting resistance value, after correction, the maximum value increases by about 4% compared to before correction, but the difference between the maximum value and the minimum value decreases by about 80%. Since the cutting resistance greatly affects the straightness, the straightness after the correction is about 80% smaller than that before the correction.
このように、回転時のエンドミル1の各刃の振れ量を計測し、全ての刃が当接するよう径方向の切込み量(加工代)を補正することにより、製作時に起因する工具の振れや、加工装置へ取り付けに起因する工具の振れ、加工装置の主軸による振れにより、工具の刃が当たらない場合においても全ての刃を当接させ、切削抵抗の変動を抑制し、真直度の増大を抑制できる。
更に、エンドミル1を加工装置の主軸に取り付けて回転させた状態で各刃の振れ量を計測するため、ホルダの精度に起因する振れ、およびホルダへのエンドミルの取り付けに起因する振れの影響やゴミなどの付着や錆などの影響を考慮する必要がない。
また、取り付け作業に大きな制約がないため、エンドミルの取り付け・調整に時間を要することもない。更に回転時のエンドミル1の各刃の振れ量を計測できるため、エンドミル1の摩耗により刃振れの状態が変化した場合においても補正量を変えることにより真直度の悪化を抑制することができる。
Thus, by measuring the run-out amount of each blade of the
Furthermore, since the
Moreover, since there is no big restriction | limiting in an installation operation, it does not require time for attachment and adjustment of an end mill. Furthermore, since the amount of runout of each blade of the
なお、実施の形態1においては、図1のように外周刃1cと底刃1dを備えるエンドミル1を例に挙げたが、外周刃1cのみでもよい。また、図1はソリッドエンドミルと呼ばれるものであるが、これに限定するものではなく、ソリッド以外にろうづけや先端交換式、スローアウェイ式でもよい。また、ホルダ2については、図2(a)のホルダ形状に限るものではない。またホルダ2を介さずエンドミル1を主軸3に直接つける形でもよい。
In the first embodiment, the
また、回転時のエンドミル1の刃振れの計測方法については、図3〜6を用いて説明したが、これに限定するものではない。例えば、図17のように、左側のエッジ6と右側のエッジ7を検出し、2点の距離Lの変化とその中心位置8の位置の変化を検出することにより回転時のエンドミル1の刃振れを計測してもよい。
また、タッチセンサーなどの接触式のセンサーを用いて回転時のエンドミルの刃振れを計測してもよい。また、ダミーワークを用意し、ダミーワークをエンドミルで加工し、加工面を計測することにより回転時の刃振れを計測してもよい。更に、径方向の加工代の補正量については、過度の補正は許容精度を超過する恐れがあるため上限値を設けてもよい。
Moreover, although the measuring method of the blade runout of the
Further, the blade runout of the end mill during rotation may be measured using a contact type sensor such as a touch sensor. Alternatively, a blade workpiece during rotation may be measured by preparing a dummy workpiece, machining the dummy workpiece with an end mill, and measuring the machining surface. Further, the correction amount of the machining allowance in the radial direction may be provided with an upper limit value because excessive correction may exceed the allowable accuracy.
以上のように、実施の形態1のエンドミルによる加工方法によれば、複数条の外周刃が形成されたエンドミルを回転させて外周刃でワークを切削加工する加工方法であって、エンドミルを回転させて振れ測定手段により複数条の各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出し、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、ワークに当たらない刃がある場合には、全ての刃がワークに当接するような加工代の補正値を計算し、補正値によりエンドミルの径方向の切込み量を補正するので、振れが大きく同時切れ刃数が変動してしまう場合にも、補正により、径方向切込み量を調整して同時切れ刃数を安定させ、切削抵抗の変動を小さくできるので、真直度を小さくすることができる。
また、エンドミルを回転させて各刃の振れ量を計測するため、取り付けに起因する振れの影響を考慮する必要がなく、エンドミルの取り付け時の調整が容易になる。
As described above, according to the processing method using the end mill according to the first embodiment, the end mill in which a plurality of outer peripheral blades are formed is rotated to cut the workpiece with the outer peripheral blade, and the end mill is rotated. The shape data of each blade of multiple threads is acquired by the run-out measuring means, the run-out amount of each blade is calculated based on the shape data, and the run-out amount of each blade is referred to the cutting allowance determined by the machining conditions Then, calculate the machining allowance for each blade, and if there is a blade that does not hit the workpiece, calculate a correction value for the machining allowance so that all the blades abut the workpiece, and use the correction value to cut the end mill in the radial direction. Therefore, even if the runout is large and the number of simultaneous cutting edges fluctuates, the correction can adjust the radial cutting depth to stabilize the number of simultaneous cutting edges and reduce the fluctuation in cutting resistance. Can reduce the degree That.
In addition, since the end mill is rotated to measure the amount of shake of each blade, it is not necessary to consider the influence of the shake due to the attachment, and adjustment at the time of attaching the end mill is facilitated.
実施の形態2.
実施の形態2の加工方法は、エンドミル1の工具寿命に着目したものである。
図3のような発光部4aとカメラ部4bを有する振れ測定手段4を用いてエンドミル1
の輪郭部を測定し、画像処理によりエンドミル1の外周刃1cのエッジ部5を検出して各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出するのは、実施の形態1と同様である。
The processing method according to the second embodiment focuses on the tool life of the
The
Measuring the contour portion of the blade, detecting the
実施の形態2では、予め、使用するエンドミル1に対して適当な工具寿命が得られる加工代を「寿命加工代」として設定しておく。工具寿命はエンドミル1の材質、ワークWの材質、加工条件等で変わってくるので、寿命加工代は蓄積データ等を参照しながら決定すれば良い。具体的には、加工代を既知の状態にして、様々な加工代で寿命試験を実施し、所望の寿命が得られる加工代を「寿命加工代」とする。
次に、加工対象のワークWに対する加工条件から決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照してエンドミル1の各刃の加工代を求める。
各刃の加工代が全て寿命加工代より大きくなる場合は、各刃の加工代のうち、その最小値が寿命加工代となるように、径方向の切込み量を補正する。補正手段は加工装置の制御部に備えておくものとする。
In the second embodiment, a machining allowance for obtaining an appropriate tool life for the
Next, with respect to the cutting allowance determined from the machining conditions for the workpiece W to be processed, the machining allowance of each blade of the
When the machining allowance of each blade is greater than the life machining allowance, the radial cutting amount is corrected so that the minimum value of the machining allowance of each blade is the life machining allowance. The correcting means is provided in the control unit of the processing apparatus.
例えば、一例として適当な工具寿命が得られる寿命加工代を3μmとする。補正前の切削代が図18のようになっているとすると、それぞれの加工代は7μm、6μm、7μm、となっており、加工代の最小値は6μmである。
そこで、寿命加工代が3μmであることから、エンドミル1の回転中心をワークWから遠ざかる側へ3μmオフセットするよう補正する。なお、全ての加工代が寿命加工代以内であれば補正の必要は無い。
For example, as an example, the life machining allowance for obtaining an appropriate tool life is set to 3 μm. If the cutting allowance before correction is as shown in FIG. 18, the machining allowances are 7 μm, 6 μm, and 7 μm, respectively, and the minimum value of the machining allowance is 6 μm.
Accordingly, since the life machining allowance is 3 μm, the rotation center of the
図19は、補正後の側面断面図である。図に示すように、線C−Cにおける(a)の加工代は4μm、(b)の加工代は3μm、(c)の加工代は4μmとなる。
このような加工方法によれば、寿命加工代に近づけることで、切削抵抗を従来に比べ小さくできるので真直度を改善しつつ、かつ工具寿命も伸ばすことができ、工具寿命が延びるため工具コストおよび工具交換のコストも低減できる。
FIG. 19 is a side sectional view after correction. As shown in the figure, the machining allowance of (a) on the line CC is 4 μm, the machining allowance of (b) is 3 μm, and the machining allowance of (c) is 4 μm.
According to such a processing method, the cutting resistance can be reduced compared with the conventional one by approaching the life processing allowance, so that the straightness can be improved and the tool life can be extended. Tool replacement costs can also be reduced.
以上のように、実施の形態2のエンドミルによる加工方法によれば、複数条の外周刃が形成されたエンドミルを回転させて外周刃でワークを切削加工する加工方法であって、工具寿命を考慮して予めエンドミルの寿命加工代を設定しておき、エンドミルを回転させて振れ測定手段により複数条の外周刃の各刃の形状データを取得し、形状データをもとに各刃の振れ量を算出し、加工条件より決定される切削代に対し、各刃の振れ量を参照して各刃の加工代を求め、各刃の加工代が全て寿命加工代より大きくなる場合は、各刃の加工代の最小値が寿命加工代となるように、エンドミルの径方向の切込み量を補正するので、真直度を改善しながら、工具寿命も延ばすことができ、工具コストおよび工具交換のコストも低減できる。 As described above, according to the processing method using the end mill according to the second embodiment, the end mill in which a plurality of outer peripheral blades are formed is rotated to cut the workpiece with the outer peripheral blade, and the tool life is considered. Set the life machining allowance of the end mill in advance, rotate the end mill, acquire the shape data of each of the outer peripheral blades of the multiple strips by the runout measurement means, and calculate the amount of runout of each blade based on the shape data Calculate and calculate the machining allowance of each blade with reference to the runout amount of each blade for the cutting allowance determined from the machining conditions, and if the machining allowance of each blade is greater than the life machining allowance, Since the cutting depth in the radial direction of the end mill is corrected so that the minimum machining allowance becomes the life machining allowance, the tool life can be extended while improving the straightness, and the tool cost and tool change cost are also reduced. it can.
実施の形態3.
実施の形態3による加工方法は、実施の形態1および2の加工方法に次の点を付加するものである。すなわち、エンドミル1の形状データ、加工条件、回転時のエンドミル1の振れ量から真直度を事前に予測する真直度予測手段を備え、実施の形態1または実施の形態2のエンドミルの加工方法を適用して補正しても所定の真直度に入らないと予測される場合は、エンドミル1の装着状態を変更して、実施の形態1のような振れ測定手段4により測定を実施して、再度、エンドミル1の各刃の振れ量を算出し、所定の真直度が得られると判定すれば加工を開始するものである。
装着状態の変更とは、以下のいずれかを実施するものである。
(1)工具交換エリアに待機させておいた別のエンドミルに自動的に工具交換する。
(2)主軸3からホルダ2を360度とは異なる一定角度回転させ向きを変えて、主軸3に再装着する。すなわち、径方向に回転さてこれまでとは違う位置に固定する。
The processing method according to the third embodiment adds the following points to the processing methods of the first and second embodiments. That is, it includes straightness predicting means for predicting straightness in advance from the shape data of the
The change of the mounting state is to carry out any of the following.
(1) The tool is automatically changed to another end mill that has been waiting in the tool change area.
(2) The
上記において、真直度予測手段は加工装置の制御部に備えておくものとする。真直度の予測は、例えば次のように行う。
先ず微小時間毎に切削現象を分ける。エンドミル1がワークWを削っている箇所に力が負荷するが、この力はエンドミル1の形状、具体的にはすくい角、ねじれ角、逃げ角、およびワークWの材質から計算することができる。負荷する箇所、その力およびエンドミル1の剛性が分かればエンドミルのたわみ量が分かる。たわみ量からエンドミル全体の変形が分かり、その形状が切削面となる。これを微小時間毎に繰り返して重ね合わせることによりエンドミル切削後の切削面の形状を予測することが可能である。この切削面の形状から真直度を得ることができる。
また、所定の真直度とは、ユーザが所望するワーク加工面の真直度を指し、予めユーザにより決定されているものとする。
In the above description, the straightness predicting means is provided in the control unit of the machining apparatus. The straightness prediction is performed as follows, for example.
First, the cutting phenomenon is divided every minute time. A force is applied to the part where the
The predetermined straightness refers to the straightness of the workpiece machining surface desired by the user, and is determined in advance by the user.
以上のように、実施の形態3のエンドミルによる加工方法によれば、実施の形態1または2の方法に加えて、エンドミルの形状データ、加工条件、振れ量から真直度を事前に予測し、径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、エンドミルの装着状態を変更して再度エンドミルの各刃の振れ量を算出し、所定の真直度が得られれば加工を開始するようにしたので、加工不良を防ぐことができ、ラインの停止時間削減できコストダウンに寄与することができる。 As described above, according to the processing method using the end mill according to the third embodiment, in addition to the method according to the first or second embodiment, the straightness is predicted in advance from the shape data, the processing conditions, and the runout amount of the end mill. If it is determined that the predetermined straightness cannot be obtained even if the direction cut amount is corrected, the end mill mounting state is changed and the runout amount of each blade of the end mill is calculated again to obtain the predetermined straightness. If it is possible, since the processing is started, it is possible to prevent the processing failure, reduce the line stop time, and contribute to the cost reduction.
実施の形態4.
実施の形態4による加工方法は、エンドミル1の形状データ、加工条件、回転時のエンドミル1の振れ量から真直度を事前に予測する真直度予測手段を備える点はまでは実施の形態3と同様である。実施の形態4では、更に、回転数と刃振れの関係のデータベース、および、回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを備え、径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、回転数と刃振れの関係のデータベース、および、回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを用いて、所定の真直度が得られるよう回転数を変更するものである。
The machining method according to the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment until it includes straightness predicting means for predicting straightness from the shape data of the
回転数の変更は、例えば次のように行う。
(1)回転数を小さくして回転振れを小さくする。
(2)送り量はそのままに回転数を大きくして切削速度を大きくして切削抵抗を小さくする。
For example, the rotation speed is changed as follows.
(1) The rotational speed is reduced to reduce rotational runout.
(2) The feed rate is kept as it is, and the rotational speed is increased to increase the cutting speed to reduce the cutting resistance.
以上のように、実施の形態4のエンドミルによる加工方法によれば、実施の形態1または2の方法に加えて、回転数と刃振れの関係のデータベース、および、回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを備え、エンドミルの形状データ、加工条件、振れ量から真直度を事前に予測し、径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、回転数と刃振れの関係のデータベース、および、回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを用いて、所定の真直度が得られるように回転数を変更するようにしたので、真直度が悪化するのを抑制して不良を防ぐことができ、ラインの停止時間が削減できコストダウンに寄与することができる。 As described above, according to the processing method using the end mill of the fourth embodiment, in addition to the method of the first or second embodiment, the database of the relationship between the rotational speed and the blade run-out, and the rotational speed or cutting speed and cutting resistance. If the straightness is predicted in advance from the shape data of the end mill, machining conditions, and runout amount, and it is determined that the predetermined straightness cannot be obtained even if the cutting amount in the radial direction is corrected Since the rotation speed is changed so that a predetermined straightness can be obtained by using the database of the relationship between the rotation speed and the blade runout, and the database of the relationship between the rotation speed or the cutting speed and the cutting resistance, the straightness It is possible to prevent the deterioration by suppressing the deterioration of the line, reduce the line stop time, and contribute to the cost reduction.
実施の形態5.
実施の形態5は、実施の形態1の加工方法に、エンドミル1の形状データ、加工条件、回転時のエンドミル1の振れ量から真直度を事前に予測する真直度予測手段を備え、実施の形態1の加工方法を適用しても予測した真直度を参照して真直度が悪化すると判断した場合に更に次のような補正を行うものである。
すなわち、真直度予測手段において真直度を予測した結果、真直度が悪化して所定の真直度が得られないと判断した場合、その振れ量において真直度が最小になるようなエンドミル径方向の加工代の補正値を計算し、補正値をエンドミルの径方向の切込み量に適用して加工するものである。以下、真直度が悪化するようなエッジ部の例を挙げて説明する。
In the fifth embodiment, the processing method of the first embodiment is provided with straightness predicting means for predicting straightness in advance from the shape data of the
That is, as a result of predicting the straightness in the straightness prediction means, if it is determined that the straightness deteriorates and the predetermined straightness cannot be obtained, machining in the end mill radial direction that minimizes the straightness in the runout amount A machining correction value is calculated, and the correction value is applied to the cutting depth in the radial direction of the end mill. Hereinafter, an example of an edge portion where the straightness is deteriorated will be described.
図20は、実施の形態1で説明した図13に対応する図であるが、(b)の位置での線C−C上の刃振れ量が107μmの場合を示している。この形状で何も補正を行わない場合の、各刃の加工代を図中の四角の中の上段に示している。また、下段にはその加工代に対応する各刃の切削抵抗を示している。図のように、切削抵抗でみれば図13の場合と同じである。各部位置での各刃の切削抵抗の和のうち、最大は433、最小は318、最大と最小の差は115である。 FIG. 20 is a diagram corresponding to FIG. 13 described in the first embodiment, and shows a case where the blade runout amount on the line CC at the position (b) is 107 μm. The machining allowance of each blade when no correction is performed with this shape is shown in the upper part of the square in the figure. Further, the lower part shows the cutting resistance of each blade corresponding to the machining allowance. As shown, the cutting resistance is the same as in FIG. Of the sum of the cutting resistance of each blade at each position, the maximum is 433, the minimum is 318, and the difference between the maximum and minimum is 115.
図21は、図20のような各刃の刃形に対して、実施の形態1の加工方法により、全ての刃が当接するような補正値を求めて径方向の切込み量を補正したものである。具体的にはエンドミル1の回転中心がワークに対して100μm近づくよう補正している。このときの各刃の加工代を図中の四角の中の上段に示し、対応する切削抵抗を下段に示している。図から分かるように、各刃の切削抵抗の和のうち、最大は1001、最小は843、最大と最小の差は158である。
実施の形態1のような加工方法を適用した場合、径方向の切込み量(切削代)の補正後は切削抵抗の最大値は2.31倍(433→1001)、最大と最小の差は1.38倍(115→158)になるため、真直度が大きくなる。このように、全ての刃が当接するよう径方向の切込み量を補正した場合、真直度が悪化する場合がある。
FIG. 21 shows a correction value obtained by correcting the cutting depth in the radial direction with respect to the blade shape of each blade as shown in FIG. is there. Specifically, correction is made so that the rotation center of the
When the machining method as in the first embodiment is applied, the maximum value of the cutting force is 2.31 times (433 → 1001) after the correction of the cutting amount (cutting allowance) in the radial direction, and the difference between the maximum and the minimum is 1. .38 times (115 → 158), the straightness increases. Thus, when the radial cut amount is corrected so that all the blades are in contact with each other, the straightness may be deteriorated.
そこで、実施の形態5では、所定の真直度が得られないと判断した場合には、真直度が最小になるように計算し、エンドミル1の径方向の切込み量を補正する。すなわち、切削抵抗の和の内、その最大値と最小値との差が最も小さくなるような径方向の切込み量に補正するものである。
Therefore, in the fifth embodiment, when it is determined that the predetermined straightness cannot be obtained, the calculation is performed so that the straightness is minimized, and the cutting amount in the radial direction of the
図22は、実施の形態5の加工方法により補正した一例を示す図である。図20の刃形を図22に示すように補正するものである。具体的には、エンドミル1の回転中心をワークから離れる方向へ7μmオフセットする。図23は、図22の場合の、各刃の加工代と切削抵抗を示す図で、各刃の加工代を図中の四角の中の上段に示し、それに対応する各刃の切削抵抗を下段に示している。図から分かるように、各位置での各刃の切削抵抗の和のうち、最大は393、最小は288、最大と最小の差は105である。補正前の図20と比較して、径方向の切込み量(切削代)の補正後は切削抵抗の最大値は0.91倍(433→393)、最大と最小の差は0.91倍(115→105)になるため、真直度が小さくなる。
FIG. 22 is a diagram illustrating an example corrected by the processing method of the fifth embodiment. The blade shape of FIG. 20 is corrected as shown in FIG. Specifically, the rotation center of the
以上のように、実施の形態5のエンドミルによる加工方法によれば、エンドミルの形状データ、加工条件、振れ量から真直度を事前に予測し、径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、真直度が最小になるような加工代の補正値を計算し、補正値をエンドミルの径方向の切込み量に適用して加工するので、真直度が悪化すると判断した場合において、効果的に真直度を小さくすることができる。 As described above, according to the machining method using the end mill according to the fifth embodiment, the straightness is predicted in advance from the shape data of the end mill, the machining conditions, and the runout amount, and the predetermined straightness is corrected even if the radial cutting amount is corrected. If it is determined that the degree of straightness cannot be obtained, the machining allowance correction value that minimizes the straightness is calculated, and the correction value is applied to the cutting depth in the radial direction of the end mill. When it is determined that the straight line is deteriorated, the straightness can be effectively reduced.
実施の形態6.
実施の形態6の加工方法は、実施の形態3から実施の形態5のいずれかの加工法において、真直度を予測する際、更に、ワークの情報およびエンドミルの剛性の情報を予め与え、加工負荷によるワークの変形、エンドミルの変形、および加工面形状を予測し、真直度を計算するものである。このような構成によれば、ワークやエンドミルに起因する真直度の悪化も含めて真直度予測することができるため、その分より補正でき、真直度を改善することができる。
In the machining method of the sixth embodiment, when the straightness is predicted in any of the machining methods of the third to fifth embodiments, the workpiece information and the end mill rigidity information are given in advance, and the machining load This predicts the deformation of the workpiece, the deformation of the end mill, and the shape of the machined surface, and calculates the straightness. According to such a configuration, the straightness can be predicted including the deterioration of the straightness caused by the workpiece and the end mill, and therefore, the correction can be made accordingly and the straightness can be improved.
以上のように、実施の形態6のエンドミルによる加工方法によれば、ワークの情報およびエンドミルの剛性の情報を有し、真直度を事前に予測する段階において、エンドミルの形状データ、加工条件、振れ量に加え、ワークの情報およびエンドミルの剛性の情報を加味して真直度を計算するので、真直度の予測がより正確になり、より真直度を小さくすることが可能となる。 As described above, according to the machining method using the end mill according to the sixth embodiment, the end mill shape data, the machining conditions, the runout are obtained at the stage of having the workpiece information and the end mill stiffness information and predicting the straightness in advance. Since straightness is calculated in consideration of workpiece information and end mill rigidity information in addition to quantity, straightness can be predicted more accurately and straightness can be further reduced.
実施の形態7.
実施の形態7は、実施の形態1から実施の形態6で説明したようなエンドミルによる加工方法を、自動で実施するための加工装置に関するものである。
図24は、実施の形態7の加工装置を示すブロック図である。エンドミル1、ホルダ2、主軸3、および、発光部4aとカメラ部4bを備えた振れ測定手段4は、図3で説明したものと同じである。自動で行うために、エンドミル1を自動装着するための工具交換装置11、予備のエンドミル1を収納するための工具マガジン12、および、内蔵した加工プログラムに従い主軸3やその他の軸を制御し、かつ振れ測定手段4からの情報をもとに真直度を予測し、振れ量を計算し、径方向の切込み量を補正する制御部13備えている。制御部13には、各種データを記憶する記憶部を備えている。
The seventh embodiment relates to a machining apparatus for automatically carrying out the machining method using an end mill as described in the first to sixth embodiments.
FIG. 24 is a block diagram illustrating a processing apparatus according to the seventh embodiment. The
振れ測定手段4を用いて、加工に先立ち、回転時のエンドミル1の各刃の振れ量を測定する。振れ測定手段4の測定結果は、制御部13に送られる。制御部13では加工プログラムから読み取った加工条件と振れ測定手段4の測定結果から、エンドミル1のエッジ部5の図形を抽出する。これをもとに、各刃の振れ量を算出し、径方向の切込みの補正量を変化させたときの真直度の予測演算を実施する。それらの結果をもとに、実施の形態1から6のいずれかの方法を用いて真直度が小さくなる径方向の切込みの補正量でエンドミル1の回転軸の位置を補正し加工する。
Using the run-out measuring means 4, the run-out amount of each blade of the
制御部13での真直度の演算結果が所定の真直度より大きくなる場合、工具交換装置11を用いて、主軸3よりエンドミル1およびホルダ2を外し、工具マガジン12に格納する。主軸3にはエンコーダの回転位置の検出機構と、サーボモータを備えており、任意の角度に回転させることができる。エンドミル1およびホルダ2を外した主軸3を360度の倍数以外の角度分回転させ、再度、工具交換装置11を用いて主軸3にエンドミル1およびホルダ2を装着する。
When the straightness calculation result in the
工具摩耗などの影響で振れの状態が変わることがあるので、一定数の加工毎に振れ測定手段4で再びエンドミル1の各刃の振れを測定し、制御部13で真直度の予測演算を再度実施し、径方向の切込みの補正量を更新するのが望ましい。
なお、主軸3以外の可動軸は記載していないが、主軸3やワークWの側のそれぞれに、可動軸があってもよい。また図示は縦型であるが横型の加工装置でもよい。
Since the state of run-out may change due to tool wear or the like, the run-out measuring means 4 measures the run-out of each blade of the
In addition, although movable axes other than the main axis |
以上のように、実施の形態7の加工装置によれば、複数条の外周刃が形成されたエンドミルと、エンドミルを回転させる主軸と、エンドミルの各刃の振れ量を取得する振れ測定手段と、振れ測定手段から得られた振れ量をもとにエンドミルの径方向の切込み量の補正量を演算して主軸の動きを制御する制御部とを備えているので、切削抵抗の変動を小さくできるため、加工面の真直度を小さくすることができる。 As described above, according to the processing apparatus of the seventh embodiment, the end mill in which a plurality of outer peripheral blades are formed, the main shaft that rotates the end mill, and the deflection measuring unit that acquires the deflection amount of each blade of the end mill, Because it is equipped with a control unit that controls the movement of the spindle by calculating the correction amount of the end mill radial cutting amount based on the deflection amount obtained from the deflection measurement means, so that fluctuations in cutting resistance can be reduced The straightness of the processed surface can be reduced.
また、上記に加えて、更に、エンドミルを収納する工具マガジンと、エンドミルを主軸に自動的に着脱する工具交換装置を備えたので、エンドミルの着脱を容易に行うことができる。 In addition to the above, since the tool magazine for storing the end mill and the tool changer for automatically attaching and detaching the end mill to and from the main shaft are provided, the end mill can be easily attached and detached.
実施の形態8.
実施の形態8は、実施の形態7において、更にエンドミルの傾きを変更する傾斜手段を備えたものである。図25は、エンドミル1の傾斜手段を示す図である。
具体的には、実施の形態7の構成に加え、図25のように、ワークWを固定して回転制御できるターンテーブル14と、主軸3を取り付けた可動板15と、その可動板15を固定箇所16を介して固定している固定板17とを備え、固定板17には曲率を持ったガイドレール18を有し、可動板15にはガイドレール18に沿って動く可動部19を備えている。
Embodiment 8 FIG.
The eighth embodiment is the same as the seventh embodiment but further includes a tilting means for changing the tilt of the end mill. FIG. 25 is a view showing the tilting means of the
Specifically, in addition to the configuration of the seventh embodiment, as shown in FIG. 25, the
このような構成によれば、可動部19をガイドレール18に沿って動かすことで、固定板17に沿った平面上でエンドミル1の傾きを調整することができる。更に、ターンテーブル14を回転させ、主軸3とターンテーブル14を相対的に動かすことで、任意の位置においてエンドミル1を任意の角度に傾けることができる。
According to such a configuration, the inclination of the
図26は、傾斜手段の他の例を示す図である。この場合は、図25ように主軸3を傾けるのではなく、コラム20にターンテーブル14を載置して、そのコラム20に、更にもう1軸分の回転機構を設け、5軸加工機としたものである。
加工面の真直度は、図27のように、傾斜成分とうねり成分に分けることができる。したがって、傾斜成分とは逆向きにエンドミル1を傾けることで真直度を改善することができる。
FIG. 26 is a diagram showing another example of the tilting means. In this case, instead of tilting the
The straightness of the processed surface can be divided into an inclination component and a swell component as shown in FIG. Therefore, the straightness can be improved by tilting the
以上のように、実施の形態8の加工装置によれば、ワークの加工面に対してエンドミルの軸心を傾斜可能な傾斜手段を備え、制御部において加工時の傾斜成分が計算され、傾斜成分を打ち消すような方向に傾斜手段が制御されるので、加工時の刃の振れの影響を抑制した加工装置を得ることができる。 As described above, according to the machining apparatus of the eighth embodiment, the tilting unit capable of tilting the axis of the end mill with respect to the machining surface of the workpiece is provided, and the tilt component at the time of machining is calculated in the control unit. Since the tilting means is controlled in such a direction that cancels out, it is possible to obtain a machining apparatus that suppresses the influence of blade runout during machining.
実施の形態1か6で説明した加工方法、および実施の形態7から8で説明した加工装置は、スクロールのインボリュート加工に適用すれば、特に大きな効果を期待できる。
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることができる。
If the processing method described in the first or sixth embodiment and the processing apparatus described in the seventh to eighth embodiments are applied to scroll involute processing, a particularly great effect can be expected.
In the present invention, within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately changed or omitted.
1 エンドミル、1a シャンク部、1b 刃部、1c 外周刃、1d 底刃、
2 ホルダ、2a コレット、2b テーパ面、2c 押し当て面、3 主軸、
4 振れ測定手段、4a 発光部、4b カメラ部、5 エッジ部、6 左側のエッジ、7 右側のエッジ、8 中心位置、11 工具交換装置、12 工具マガジン、
13 制御部、14 ターンテーブル、15 可動板、16 固定箇所、
17 固定板、18 ガイドレール、19 可動部、20 コラム、W ワーク
1 end mill, 1a shank, 1b blade, 1c outer peripheral blade, 1d bottom blade,
2 Holder, 2a Collet, 2b Tapered surface, 2c Pressing surface, 3 Spindle,
4 shake measuring means, 4a light emitting section, 4b camera section, 5 edge section, 6 left edge, 7 right edge, 8 center position, 11 tool changer, 12 tool magazine,
13 Control part, 14 Turntable, 15 Movable plate, 16 Fixed part,
17 fixed plate, 18 guide rail, 19 movable part, 20 columns, W work
Claims (9)
前記エンドミルを回転させて振れ測定手段により前記複数条の前記外周刃の各刃の形状データを取得し、前記形状データをもとに前記各刃の振れ量を算出し、
加工条件より決定される切削代に対し、前記各刃の前記振れ量を参照して前記各刃の加工代を求め、前記ワークに当たらない刃がある場合には、全ての刃が前記ワークに当接するように前記加工代の補正値を計算し、前記補正値により前記エンドミルの径方向の切込み量を補正することを特徴とするエンドミルによる加工方法。 A processing method of cutting a workpiece with the outer peripheral blade by rotating an end mill on which a plurality of outer peripheral blades are formed,
Rotating the end mill to obtain shape data of each of the peripheral blades of the plurality of strips by a shake measuring means, and calculating a shake amount of each blade based on the shape data,
With respect to the cutting allowance determined from the machining conditions, the machining allowance of each blade is obtained with reference to the amount of runout of each of the blades, and when there is a blade that does not hit the workpiece, all the blades are applied to the workpiece. A processing method using an end mill, wherein a correction value of the machining allowance is calculated so as to abut, and a cutting amount in a radial direction of the end mill is corrected by the correction value.
工具寿命を考慮して予め前記エンドミルの寿命加工代を設定しておき、
前記エンドミルを回転させて振れ測定手段により前記複数条の前記外周刃の各刃の形状データを取得し、前記形状データをもとに前記各刃の振れ量を算出し、
加工条件より決定される切削代に対し、前記各刃の前記振れ量を参照して前記各刃の加工代を求め、前記各刃の前記加工代が全て前記寿命加工代より大きくなる場合は、前記各刃の前記加工代の最小値が前記寿命加工代となるように、前記エンドミルの径方向の切込み量を補正することを特徴とするエンドミルによる加工方法。 A processing method of cutting a workpiece with the outer peripheral blade by rotating an end mill on which a plurality of outer peripheral blades are formed,
Considering the tool life, set the end mill life machining allowance in advance,
Rotating the end mill to obtain shape data of each of the peripheral blades of the plurality of strips by a shake measuring means, and calculating a shake amount of each blade based on the shape data,
For the cutting allowance determined from the processing conditions, refer to the runout amount of each blade to obtain the machining allowance of each blade, and when all the machining allowance of each blade is greater than the life machining allowance, A machining method using an end mill, wherein a cutting amount in the radial direction of the end mill is corrected so that a minimum value of the machining allowance of each blade becomes the life machining allowance.
前記エンドミルの前記形状データ、前記加工条件、前記振れ量から真直度を事前に予測し、
前記径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、前記エンドミルの装着状態を変更して再度前記エンドミルの前記各刃の振れ量の算出し、所定の真直度が得られれば加工を開始するようにしたことを特徴とするエンドミルによる加工方法。 In the processing method by the end mill of Claim 1 or Claim 2,
Predicting straightness from the shape data of the end mill, the processing conditions, the runout amount in advance,
If it is determined that a predetermined straightness cannot be obtained even when the radial cut amount is corrected, the mounting state of the end mill is changed, and the runout amount of each blade of the end mill is calculated again. Machining method using an end mill, wherein machining is started when a straightness of is obtained.
回転数と刃振れの関係のデータベース、および、回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを備え、
前記エンドミルの前記形状データ、前記加工条件、前記振れ量から真直度を事前に予測し、
前記径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、前記回転数と刃振れの関係のデータベース、および、前記回転数または切削速度と切削抵抗の関係のデータベースを用いて、所定の真直度が得られるように回転数を変更することを特徴とするエンドミルによる加工方法。 In the processing method by the end mill of Claim 1 or Claim 2,
It has a database of the relationship between rotation speed and blade runout, and a database of the relationship between rotation speed or cutting speed and cutting force,
Predicting straightness from the shape data of the end mill, the processing conditions, the runout amount in advance,
When it is determined that a predetermined straightness cannot be obtained even when the radial cut amount is corrected, a database of the relationship between the rotational speed and the blade runout, and a relationship between the rotational speed or the cutting speed and the cutting resistance A processing method using an end mill, wherein the rotational speed is changed so that a predetermined straightness can be obtained using the database.
前記エンドミルの前記形状データ、前記加工条件、前記振れ量から真直度を事前に予測し、
前記径方向の切込み量を補正しても所定の真直度が得られないと判断した場合には、真直度が最小になるような前記加工代の補正値を計算し、前記補正値を前記エンドミルの径方向の切込み量に適用して加工することを特徴とするエンドミルによる加工方法。 In the processing method by the end mill of Claim 1,
Predicting straightness from the shape data of the end mill, the processing conditions, the runout amount in advance,
If it is determined that a predetermined straightness cannot be obtained even if the cutting amount in the radial direction is corrected, a correction value for the machining allowance that minimizes the straightness is calculated, and the correction value is used as the end mill. A processing method using an end mill, characterized in that the processing is applied to the cutting depth in the radial direction.
前記ワークの情報および前記エンドミルの剛性の情報を有し、
前記真直度を事前に予測する段階において、前記エンドミルの前記形状データ、前記加工条件、前記振れ量に加え、前記ワークの情報および前記エンドミルの剛性の情報を加味し
て真直度を計算することを特徴とするエンドミルによる加工方法。 In the processing method by the end mill of any one of Claims 3-5,
Having information on the workpiece and rigidity of the end mill,
In the step of predicting the straightness in advance, in addition to the shape data of the end mill, the machining conditions, and the amount of runout, the straightness is calculated in consideration of the information of the workpiece and the rigidity of the end mill. A processing method using a featured end mill.
更に、前記エンドミルを収納する工具マガジンと、前記エンドミルを前記主軸に自動的に着脱する工具交換装置を備えたことを特徴とする加工装置。 The processing apparatus according to claim 7.
Furthermore, the processing apparatus provided with the tool magazine which accommodates the said end mill, and the tool change apparatus which attaches / detaches the said end mill to the said spindle automatically.
前記ワークの加工面に対して前記エンドミルの軸心を傾斜可能な傾斜手段を備え、
前記制御部において加工時の傾斜成分が計算され、前記傾斜成分を打ち消すような方向に前記傾斜手段が制御されるように構成されていることを特徴とする加工装置。
In the processing apparatus according to claim 7 or claim 8,
Inclining means capable of inclining the axis of the end mill with respect to the work surface of the workpiece,
A processing apparatus, wherein a tilt component at the time of machining is calculated in the control unit, and the tilting means is controlled in a direction to cancel the tilt component.
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