JP2019072809A - Method for cutting/processing end surface of work-piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マシニングセンタで軸線回りに回転する工作物(以下、ワークという)を軸線回りに回転する回転工具により切削が行われるワークの端面切削加工方法に関する。 The present invention relates to a method for cutting an end face of a work in which cutting is performed by a rotating tool which rotates a work (hereinafter referred to as a work) rotating about an axis in a machining center.
昨今では、複合加工機(5軸加工機含む)による加工が普及しつつも、一般的なワークの加工工程として、未だに旋盤等を用いて、ワークの荒加工工程、仕上げ加工工程が旋削によってなされ、その後、マシニングセンタ等に段取り替えされ、マシニングセンタ等による切削加工工程がなされている。このように、一つのワークを加工する上で、段取り替えは避け難いものであった。 Nowadays, while processing by multi-tasking machines (including 5-axis machines) is widespread, rough machining and finishing processes of workpieces are done by turning as a general workpiece processing process using a lathe etc. After that, the machining center or the like is changed in stages, and a cutting process is performed by the machining center or the like. Thus, in processing one work, a setup change was unavoidable.
このような加工工程の中で、マシニングセンタ等に搭載される回転テーブルは、取り付けられたワークを切削力に耐えうる回転速度で連続回転させる用途、および取り付けられたワークを任意の角度に割出して固定保持する用途などに使用されてきた。 In such processing steps, the rotary table mounted on a machining center etc. is used to continuously rotate the attached workpiece at a rotational speed that can withstand the cutting force, and index the attached workpiece at an arbitrary angle. It has been used for applications such as holding fixed.
一方で、特許文献1に記載の本出願人が発明した回転テーブルをマシニングセンタに用いれば、ワークを旋盤相当に高速で回転させることができるため、従来の旋盤による荒加工工程とマシニングセンタによる切削加工を集約でき、高価な複合加工機および旋盤等を購入しなくても、既存のマシニングセンタのみで、段取り替えすることなく、加工することが可能となる。
On the other hand, if the rotary table invented by the present applicant described in
また、NC旋盤を用いてワークの端面切削を加工する場合は、軸線回りにワークを回転させながら、バイト(工具)を一定の速度で送ることで行っている。
このとき、ワークの回転数を一定にし、且つ、バイトの切削速度を一定にして切削するとワーク外周側と中心側では周速度が異なるため、その結果、仕上がりのワーク加工面が良好になり難い。
In addition, when machining the end face of a work using an NC lathe, it is carried out by sending a cutting tool (tool) at a constant speed while rotating the work around an axis.
At this time, if the rotational speed of the workpiece is kept constant and the cutting speed of the cutting tool is kept constant, the peripheral velocity is different between the outer periphery and the center side of the workpiece, and as a result, the finished workpiece machining surface is difficult to be good.
そのため、NCプログラムによって、ワークの回転制御とバイトの送り速度制御を同期制御することで、周速度に応じて加工中の切削速度を変化させるといった周速一定制御がなされている。 Therefore, the peripheral speed constant control is performed such that the cutting speed during processing is changed according to the peripheral speed by synchronously controlling the rotation control of the workpiece and the feed speed control of the cutting tool by the NC program.
しかしながら、特許文献1の回転テーブルとマシニングセンタの組合せでは、端面切削において、旋盤相当の良好な加工面を得ることは、実用的ではなかった。
というのも、一般的には、マシニングセンタの工具はエンドミルを使用しており、このエンドミルでワークを加工すると刃先の構成上、ワークから見たときに断続的に切削することとなり、良好な加工面を得ることができない。
However, in the combination of the rotary table and the machining center of
In general, the tool of the machining center uses an end mill, and when processing a work with this end mill, it will cut intermittently when seen from the work due to the configuration of the cutting edge, and a good machined surface Can not get.
そこで、周知技術の丸駒インサートを使用すれば、構成上、ワークから見たときに連続的に切削することが可能なので、エンドミルよりは良好な加工面を得ることができる。
しかしながら、丸駒インサートではエンドミルより良好な加工面を得ることができるものの加工条件によって、良好な加工面を得ることができなかった。
Therefore, by using a well-known round piece insert, it is possible to cut continuously when viewed from the work in terms of construction, so it is possible to obtain a better machined surface than an end mill.
However, in the round insert, although a better machined surface can be obtained than with the end mill, a good machined surface can not be obtained due to the processing conditions.
そこで、本発明の目的は、丸駒インサートを備えるマシニングセンタに搭載した回転テーブルを用いて、丸駒インサートと回転テーブルの夫々の回転速度を一定とし、回転方向を制御することでワーク加工面の精度を良好にするワークの仕上げ加工方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to use a rotary table mounted on a machining center equipped with a round insert, to make the rotational speeds of the round insert and the rotary table constant and to control the direction of rotation, thereby improving the accuracy of the work surface. The present invention is to provide a method of finishing the work to make the work better.
上記の課題を解決するために、本発明のワーク端面の切削加工方法は、直交3軸とワークを載置したテーブルを一定の回転速度αで回転させる回転1軸と、ワークを一定の回転速度βで回転しながら切削する丸駒インサートと、直交3軸を駆動制御する数値制御装置を備えたマシニングセンタを用い、直交3軸の移動方向に応じて、アップカットとなるように丸駒インサートの回転方向を制御し、ワーク軸線回りに回転中のワークと丸駒インサート軸線回りに回転中の丸駒インサートの一方を他方に押し付けながらワーク径方向に移動することによりワークの端面を切削加工することを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, according to the cutting method of the work end face of the present invention, three orthogonal axes and one rotation axis for rotating the table on which the work is mounted at a constant rotation speed α, and the rotation speed at a constant rotation speed Using a machining center equipped with a round piece insert that cuts while rotating at β and a numerical control device that drives and controls three orthogonal axes, rotation of the round piece insert to be upcut according to the movement direction of the three orthogonal axes Control the direction and cut one end of the workpiece by moving it in the radial direction of the workpiece while pressing one of the rotating workpiece and the rotating round insert around the workpiece axis against the other. It is characterized.
上記手順によれば、ワークの回転速度と丸駒インサートの回転速度を変えることなく、一定の回転速度とした状態で、良好な加工面を得ることができる。したがって、同期制御をする必要がなく、また、それによる周速一定制御をする必要もなく、マシニングセンタと該マシニングセンタに搭載したテーブルのみで良好な加工精度を得ることができるため、設備増設によるコストを削減することができる。 According to the above procedure, it is possible to obtain a good machined surface with a constant rotational speed without changing the rotational speed of the workpiece and the rotational speed of the round insert. Therefore, there is no need to perform synchronous control, and it is not necessary to perform constant peripheral speed control by it, and good machining accuracy can be obtained only with the machining center and the table mounted on the machining center. It can be reduced.
また、本発明のワーク端面の切削加工方法においては、ワークの回転方向が丸駒インサートの切削端面に向けて回転することが好ましい。上記手順によれば、詳細は後述するが工具のたわみを抑制することができる。 Further, in the method of cutting a work end face according to the present invention, it is preferable that the rotation direction of the work is rotated toward the cutting end face of the round piece insert. According to the above-mentioned procedure, although the details will be described later, it is possible to suppress the deflection of the tool.
また、本発明のワーク端面の切削加工方法においては、ワークの外周から中心方向、または、中心から外周方向に切削することが好ましい。上記手順によれば、丸駒インサートにかかる荷重及び方向を一定にすることで工具のびびりやたわみを抑制することができる。 Further, in the method for cutting a work end face according to the present invention, it is preferable to cut from the outer periphery of the work toward the center or from the center toward the outer periphery. According to the above-mentioned procedure, chattering and deflection of the tool can be suppressed by making the load and direction applied to the round piece insert constant.
また、本発明のワーク端面の切削加工方法においては、回転1軸は、この軸線と丸駒インサートの軸線とが垂直になるように配置されていることが好ましい。上記手順によれば、複合加工機のように少なくとも一方のワーク及び丸駒インサートを夫々の回転軸に対して傾斜する必要がなく、簡単な構成で加工することができる。 Further, in the method of cutting a work end face according to the present invention, it is preferable that one rotation axis is disposed such that the axis thereof is perpendicular to the axis of the round piece insert. According to the above-described procedure, it is not necessary to incline at least one of the work piece and the round piece insert with respect to each rotation axis as in a multi-tasking machine, and it is possible to process with a simple configuration.
さらに、本発明のワーク端面の切削加工方法においては、丸駒インサートは、当該軸線上に一体回転可能なシャンク部を有しており、丸駒インサート径Dとシャンク部径dがD>dであることが好ましい。上記手順によれば、切削加工中にシャンク部がワーク端面と干渉することなく確実に良好な加工を実現できる。 Furthermore, in the method of cutting a work end face according to the present invention, the round piece insert has a shank portion that can rotate integrally with the axis, and the diameter of the round piece insert D and the diameter d of the shank portion are D> d. Is preferred. According to the above-mentioned procedure, it is possible to surely realize good processing without interference of the shank portion with the work end surface during cutting.
本発明のワーク端面の切削加工方法によれば、マシニングセンタによる加工でも設備を増設することなく、回転工具及びワークを夫々回転させ、且つ、夫々回転方向を制御することで良好な加工面を得ることができる。 According to the method of cutting an end face of a work of the present invention, it is possible to obtain a good machined surface by rotating the rotary tool and the work respectively and controlling the rotational direction of each without rotating the machining center with additional equipment. Can.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。尚、後掲する図1〜図4には、x軸、y軸及びz軸を示している。x軸、y軸及びz軸の向きは、異なる図であっても、互いに一致させている。本明細書における説明では便宜上、x軸方向正側を「右」側、x軸方向負側を「左」側、y軸方向正側を「前」側、y軸方向負側を「後」側、z軸方向正側を「上」側、z軸方向負側を「下」側としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Moreover, changes can be made as appropriate without departing from the scope in which the effects of the present invention are exhibited. Incidentally, in FIGS. 1 to 4 described later, the x-axis, the y-axis and the z-axis are shown. The orientations of the x-axis, y-axis and z-axis are identical to one another, even in different views. In the description of this specification, for convenience, the x-axis positive side is “right”, the x-axis negative side is “left”, the y-axis positive side is “front”, and the y-axis negative side is “rear”. The z-axis direction positive side is the "upper" side, and the z-axis direction negative side is the "lower" side.
図1は、本発明の一実施形態によるワークwの端面切削加工方法を説明するための模式斜視図である。
図1に示すように、マシニングセンタ100の基本構成は、テーブル台10と工具主軸20の組合せで直交3軸を有しており、それらの移動と工具主軸20の回転などを制御する数値制御装置40などで構成されている。
以下に、直交3軸の一例を示しながら構成を説明していく。
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining an end face cutting method of a work w according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the
The configuration will be described below while showing an example of orthogonal three axes.
工具主軸20は、テーブル台10に対して一次元的に上下方向(z軸方向)に移動可能となっており、一定の回転速度βで当該軸線A回りに、矢印a1方向、または、a2方向に回転可能となっている。
この工具主軸20の先端には、円柱状のシャンク部21が工具主軸20と回転一体に、且つ、工具主軸20の軸線Aとシャンク部21の軸線が一致するように取り付けられている。
The
A
同様に、シャンク部21の先端には、丸駒インサート22が回転一体に、且つ、軸線Aと丸駒インサート22の軸線が一致するように取り付けられている。
Similarly, the
(丸駒インサート)
丸駒インサート22は、図6に示すように軸線Aと直交する断面で見たとき円形をなしており、その先端面22aと側面22bとの交差部が切れ刃22cとなっている。
丸駒インサート22の直径Dとシャンク部21の直径dとの関係は、ワークの端面w1を切削中にシャンク部が先にワークwに干渉しないように、D>dとなるようにしている。好ましくは、設定するワークwの切り込み量に応じて、切り込み量<(D−d)/2となるように適宜決定するのが良い。尚、ワークwの切り込み量は、加工に必要とされる量、丸駒インサートの許容量、工作機械の加工能力、または丸駒インサートの剛性等に応じて適宜決定されるものである。
(Round piece insert)
The
The relationship between the diameter D of the round piece insert 22 and the diameter d of the
テーブル台10は、工具主軸20に対して二次元的に前後方向(y軸方向)及び左右方向(x軸方向)に移動可能となっている。
このテーブル台10には、回転1軸である回転テーブル30がテーブル台10と移動一体可能に搭載されている。
回転テーブル30の搭載は、好ましくは、回転テーブル30の軸線Bと、丸駒インサートの軸線Aとが垂直になるように配置されるのが良い。
The
On the table table 10, a rotary table 30, which is one rotation axis, is mounted so as to be movable integrally with the table table 10.
The mounting of the rotary table 30 is preferably arranged so that the axis B of the rotary table 30 and the axis A of the round piece insert are perpendicular.
数値制御装置40は、主に、工具主軸20とテーブル台10とで構成される直交3軸の移動方向を制御し、且つ、工具主軸20の回転方向及び回転速度を制御している。
この数値制御装置40によって、直交3軸の移動方向に応じて、後述のアップカットとなるように丸駒インサート22の回転方向を制御することで、ワークの端面を切削加工している。これにより、良好な加工面を得ることが可能となっている。
The
The end face of the work is cut by controlling the rotation direction of the
(回転テーブル)
回転テーブル30には、図示しないチャックが固定されており、この図示しないチャックを駆動させることで、ワークwを把持している。
内部には、図示しないサーボモータが搭載されており、それによって、ワークを回転駆動可能にしている。
また、回転速度及び回転方向などを制御する制御装置50が接続されている。
換言すると、制御装置50によって回転テーブル30を駆動させることで、一定の回転速度αでワークwを回転テーブル30の軸線B回りに、矢印b1方向、または、b2方向に回転可能となっている。
(Rotary table)
A chuck (not shown) is fixed to the rotary table 30, and the workpiece w is held by driving the chuck (not shown).
A servomotor (not shown) is mounted inside, thereby making it possible to rotationally drive the work.
Further, a
In other words, by driving the rotary table 30 by the
(実施例1)
本実施例1のワークwの端面切削加工方法について、図2を用いて説明する。図2は、アップカットによる端面切削加工方法であり、所定の位置で回転可能、且つ、移動不能に停止している丸駒インサート22にワークwを移動させることでワークの端面w1を切削する際の丸駒インサート22の回転方向、ワークwの回転方向、及びワークwの移動方向の制御を示している。
Example 1
The end face cutting method of the workpiece w of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a method of cutting the end face by up-cutting. When cutting the end face w1 of the work by moving the work w to the
図2(a)と図2(b)は、ワークの外周から中心方向へ切削する際の丸駒インサート22の回転方向と、ワークwの回転方向及び移動方向を示している。
一方、図2(c)と図2(d)は、ワークの中心から外周方向へ切削する際の丸駒インサート22の回転方向と、ワークwの回転方向及び移動方向を示している。
2 (a) and 2 (b) show the rotation direction of the
On the other hand, FIG. 2C and FIG. 2D show the rotation direction of the
まず、最初にアップカットの定義について、図2を用いて説明する。図2に示すように、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a1方向に回転しているときに、ワークが前側に移動(図2(a)、(c))し、逆に、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a2方向に回転しているときに、ワークwが後側に移動(図2(b)、(d))することで、丸駒インサート22の刃が切削済の部分に当たり、削り上げながら加工することをアップカットと定義した。
First, the definition of upcut will be described using FIG. As shown in FIG. 2, when the
図2(a)は、ワークwが丸駒インサート22にむけて移動することで、ワークwの端面を外周から中心まで切削する図を示している。図2(a)に示すように、丸駒インサート22の切削面は、z軸に沿ってy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動した状態で移動不能に停止している。この状態でワークwが丸駒インサート22に向けて相対的に切削開始位置s1まで移動する。ここでは、切削開始位置s1は、y軸に対してワークwを丸駒インサート22の後側近傍(ここで近傍は、ワークwと丸駒インサート22が接することのない丸駒インサート外周外のことをいう)に移動させている。また、x軸に対して所定の切り込み量となる位置にワークwを左方向に移動させている。
FIG. 2A shows that the end face of the workpiece w is cut from the outer periphery to the center by moving the workpiece w toward the
この切削開始位置s1で、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a1方向に回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させるとともに、y軸と平行に前側に移動させている。
At this cutting start position s1, the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、丸駒インサート22をa1方向に回転させ、ワークwをb1方向に回転させつつワークwを前側に移動させることで、ワーク外周からワーク中心に向けて端面切削が行われている。
That is, while pressing the
図2(b)は、ワークwが丸駒インサート22にむけて移動することで、ワークの端面w1を外周から中心まで切削する図を示している。図2(b)に示すように、丸駒インサート22の切削面は、z軸に沿ってy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動した状態で移動不能に停止している。この状態でワークwが丸駒インサート22に向けて相対的に切削開始位置s2まで移動する。ここでは、切削開始位置s2は、y軸に対してワークwを丸駒インサート22の前側近傍に移動させている。また、x軸に対して所定の切り込み量となる位置にワークwを左方向に移動させている。
FIG. 2B shows a view in which the end face w1 of the work is cut from the outer periphery to the center by moving the work w toward the
この切削開始位置s2で、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b2方向に回転させるとともに、y軸と平行に後側に移動させている。
At this cutting start position s2, the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、丸駒インサート22をa2方向に回転させ、ワークwをb2方向に回転させつつワークwを後側に移動させることで、ワーク外周からワーク中心に向けて端面切削が行われている。
That is, by pressing the
図2(c)は、ワークwが丸駒インサート22から離れる方向に移動することで、ワークの端面w1を中心から外周まで切削する図を示している。図2(c)に示すように、丸駒インサート22の切削面は、z軸に沿ってy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動した状態で移動不能に停止している。この状態でワークwが丸駒インサート22に向けて相対的に切削開始位置s3まで移動する。ここでは、切削開始位置s3は、y軸に対してz軸方向のワークwの中心線を丸駒インサート22の軸線Aと一致する位置に移動させている。また、x軸に対して丸駒インサート22の右側に一定の隙間を有するようにワークwを移動させている。
FIG. 2C shows a view in which the end face w1 of the work is cut from the center to the outer periphery by moving the work w in a direction away from the
この切削開始位置s3で、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a1方向に回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b2方向に回転させるとともに、x軸と平行に右側に所定の切り込み量となる位置に移動させる。そして、所定の切り込み量の位置に達したら、各回転方向を維持した状態で、ワークwをy軸と平行に前側に移動させている。
At this cutting start position s3, the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、丸駒インサート22をa1方向に回転させ、ワークwをb2方向に回転させつつワークwを前側に移動させることで、ワーク中心からワーク外周に向けて端面切削が行われている。
That is, while pressing the
図2(d)は、ワークwが丸駒インサート22から離れる方向に移動することで、ワークの端面w1を中心から外周まで切削する図を示している。図2(d)に示すように、丸駒インサート22の切削面は、z軸に沿ってy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動した状態で移動不能に停止している。この状態でワークwが丸駒インサート22に向けて相対的に切削開始位置s3まで移動する。ここでは、切削開始位置s3は、y軸に対してz軸方向のワークwの中心線を丸駒インサート22の軸線Aと一致する位置に移動させている。また、x軸に対して丸駒インサート22の右側に一定の隙間を有するようにワークwを移動させている。
FIG. 2 (d) shows a drawing in which the end face w1 of the work is cut from the center to the outer periphery by moving the work w in a direction away from the
この切削開始位置s3で、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させるとともに、x軸と平行に右側に所定の切り込み量となる位置に移動させる。そして、所定の切り込み量の位置に達したら、各回転方向を維持した状態で、ワークwをy軸と平行に後側に移動させている。
At this cutting start position s3, the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、丸駒インサート22をa2方向に回転させ、ワークwをb1方向に回転させつつワークwを後側に移動させることで、ワーク中心からワーク外周に向けて端面切削が行われている。
That is, by pressing the
(変形例1)
上記実施例1は、丸駒インサート22を回転可能、且つ、移動不能に停止させた状態でワークwを移動させることで端面切削を行う際の丸駒インサート22の回転方向、ワークwの回転方向、及びワークwの移動方向の制御を説明したが、本変形例1は、図3に示すように、アップカットによる端面切削加工方法であり、ワークwを移動させずに、丸駒インサート22を移動させることで端面切削を行う際の丸駒インサート22の回転方向、ワークwの回転方向、及びワークwの移動方向の制御を説明する。
(Modification 1)
In the first embodiment, the rotational direction of the
図3(a)と図3(b)は、ワークの外周から中心方向へ切削する際の丸駒インサート22の回転方向及び移動方向と、ワークwの回転方向を示している。
一方、図3(c)と図3(d)は、ワークの中心から外周方向へ切削する際の丸駒インサート22の回転方向及び移動方向と、ワークwの回転方向を示している。
FIG. 3A and FIG. 3B show the rotation direction and movement direction of the
On the other hand, FIG. 3C and FIG. 3D show the rotation direction and movement direction of the
図3(a)は、丸駒インサート22がワークwにむけて移動することで、ワークwの端面を外周から中心まで切削する図を示している。図3(a)に示すように、切削開始位置s4まで丸駒インサート22を移動させる。ここでは、切削開始位置s4は、x軸に対して所定の切り込み量となる位置に右方向へ移動させ、y軸に対してワークwの前側近傍(ここで近傍は、ワークwと丸駒インサート22が接することのないワーク外周外のことをいう)に移動させ、且つ、z軸に対して丸駒インサート22の切削面をy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動させている。
FIG. 3A shows that the end face of the workpiece w is cut from the outer periphery to the center by moving the
この切削開始位置s4で、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させ、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a1方向に回転させるとともに、y軸と平行に後側に移動させている。
At this cutting start position s4, the work w is rotated about the axis B in the direction of the arrow b1, and the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、ワークwをb1方向に回転させ、丸駒インサート22をa1方向に回転させつつ後側に移動させることで、ワーク外周からワーク中心に向けて端面切削が行われている。
That is, while pressing the
図3(b)は、丸駒インサート22がワークwにむけて移動することで、ワークの端面を外周から中心まで切削する図を示している。図3(b)に示すように、切削開始位置s5まで丸駒インサート22を移動させる。ここでは、切削開始位置s5は、x軸に対して所定の切り込み量となる位置に右方向へ移動させ、y軸に対してワークwの後側近傍に移動させ、且つ、z軸に対して丸駒インサート22の切削面をy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動させている。
FIG.3 (b) has shown the figure which cuts the end surface of a workpiece | work from outer periphery to the center, when the
この切削開始位置s5で、ワークwを軸線B回りに矢印b2方向に回転させ、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させるとともに、y軸と平行に前側に移動させている。
At this cutting start position s5, the work w is rotated about the axis B in the direction of the arrow b2, and the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、ワークwをb2方向に回転させ、丸駒インサート22をa2方向に回転させつつ前側に移動させることで、ワーク外周からワーク中心に向けて端面切削が行われている。
That is, by pressing the
図3(c)は、丸駒インサート22がワークwから離れる方向に移動することで、ワークwの端面を中心から外周まで切削する図を示している。図3(c)に示すように、切削開始位置s6まで丸駒インサート22を移動させる。ここでは、切削開始位置s6は、x軸に対して丸駒インサート22の右側とワークwとの間に一定の隙間を有するように移動させ、y軸に対して丸駒インサート22の軸線Aをz軸方向のワークwの中心線と一致する位置に移動させ、且つ、z軸に対して丸駒インサート22の切削面をy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動させている。
FIG. 3C shows a view in which the end face of the workpiece w is cut from the center to the outer periphery by moving the
この切削開始位置s6で、ワークwを軸線B回りに矢印b2方向に回転させ、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a1方向に回転させるとともに、x軸と平行に右側に所定の切り込み量となる位置に移動させる。そして、所定の切り込み量の位置に達したら、各回転方向を維持した状態で、丸駒インサート22をy軸と平行に後側に移動させている。
At this cutting start position s6, the work w is rotated about the axis B in the direction of the arrow b2, and the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、ワークwをb2方向に回転させ、丸駒インサート22をa1方向に回転させつつ後側に移動させることで、ワーク中心からワーク外周に向けて端面切削が行われている。
That is, by pressing the
図3(d)は、丸駒インサート22がワークwから離れる方向に移動することで、ワークの端面w1を中心から外周まで切削する図を示している。図3(d)に示すように、切削開始位置s6まで丸駒インサート22を移動させる。ここでは、切削開始位置s6は、x軸に対して丸駒インサート22の右側とワークwとの間に一定の隙間を有するように移動させ、y軸に対して丸駒インサート22の軸線Aをz軸方向のワークwの中心線と一致する位置に移動させ、且つ、z軸に対して丸駒インサート22の切削面をy軸と平行なワークwの中心線に接する位置に移動させている。
FIG. 3D shows a view in which the end face w1 of the work is cut from the center to the outer periphery by moving the
この切削開始位置s6で、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させ、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させるとともに、x軸と平行に右側に所定の切り込み量となる位置に移動させる。そして、所定の切り込み量の位置に達したら、各回転方向を維持した状態で、丸駒インサート22をy軸と平行に前側に移動させている。
At this cutting start position s6, the work w is rotated about the axis B in the direction of the arrow b1, and the
すなわち、ワークの端面w1に丸駒インサート22を押し付けながら、ワークwをb1方向に回転させ、丸駒インサート22をa2方向に回転させつつ前側に移動させることで、ワーク中心からワーク外周に向けて端面切削が行われている。
That is, while pressing the
(実施例2)
本発明者は、以下、加工装置、加工動作及び加工条件を用いて、円柱のワークと丸駒インサートの回転方向及び移動方向による切削(アップカット及びダウンカット)に対する表面粗さを評価した。
(Example 2)
The inventors of the present invention evaluated the surface roughness for cutting (up-cut and down-cut) according to the rotational direction and movement direction of the cylindrical work and the round piece insert, using the processing apparatus, the processing operation and the processing conditions.
〈加工装置〉
加工装置は、市販の3軸マシニングセンタ(ヤマザキマザック(株)製のVERTICAL CENTER NEXUS 430B−2 HS)を用いて、そのテーブル台に本出願人開発の円テーブルを搭載した。
マシニングセンタの主軸は、18000min-1まで回転可能であり、テーブルサイズは、x軸方向の長さ1100mm、y軸方向の長さ430mmであり、主軸には、丸駒インサートを取り付けた。
円テーブルは、1000min-1まで回転可能なものを使用した。
Processing device
The processing apparatus mounted the circular table developed by the present applicant on the table table using a commercially available 3-axis machining center (VERTICAL CENTER NEXUS 430B-2 HS manufactured by Yamazaki Mazak Co., Ltd.).
The main spindle of the machining center is rotatable to 18000 min -1 , the table size is 1100 mm in the x-axis direction and 430 mm in the y-axis direction, and a round piece insert is attached to the main spindle.
The circular table used was capable of rotating up to 1000 min −1 .
〈加工動作〉
本実施例2における加工動作を、図4を用いて説明する。図4は本実施例2の加工動作を示した動作図であり、図4(a)はアップカットによる切削動作、図4(b)はダウンカットによる切削動作を夫々示している。
<Processing operation>
The processing operation in the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an operation diagram showing a processing operation of the second embodiment, and FIG. 4 (a) shows a cutting operation by up-cut, and FIG. 4 (b) shows a cutting operation by down-cutting.
まず、所定の切削回転位置s7にワークwと丸駒インサート22を移動させた状態で、回転可能、且つ、移動不能に停止している丸駒インサート22に対してワークwを回転させながら、y軸と平行に前側に移動させることで、ワーク外周から中心まで切削を行うようにした。
First, with the work w and the
そして、アップカットをする場合は、図4(a)で示すように、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a1方向に回転させた。その状態でワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させながらy軸と平行に前側に移動させた。
Then, in the case of up-cut, as shown in FIG. 4A, the
また、ダウンカットをする場合は、図4(b)で示すように、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させた。その状態でワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させながらy軸と平行に前側に移動させた。
In the case of down-cutting, as shown in FIG. 4B, the
〈加工条件〉
本実施例2における加工条件を下記表1に示す。
<Processing conditions>
The processing conditions in Example 2 are shown in Table 1 below.
表1で示すように、本加工条件は、インサート回転方向、ワーク材質、ワーク直径、インサート直径、ワーク1回転当たりの送り量、切り込み量、インサート回転数及び円テーブル回転数の8項目の中で、6項目は固定とし、アップカット(インサート回転方向)時の円テーブルの回転速度を300、400、500及び600min-1に変えて、夫々のワーク端面を切削した。同様にダウンカット時の円テーブルの回転速度を400及び600min-1に変えて、切削した。そして、各切削後のワーク直径に対して、10、30、50、70、90mmの箇所の表面粗さを夫々測定した。
また、加工の際の加工環境は切削油を使用しない乾式で行った。
As shown in Table 1, the main processing conditions are the insert rotation direction, workpiece material, workpiece diameter, insert diameter, feed amount per workpiece rotation, cut amount, insert rotation number and circular table rotation number among eight items. The six items were fixed, and the rotational speed of the circular table at the time of up-cut (insert rotational direction) was changed to 300, 400, 500 and 600 min -1 to cut each work end face. Similarly, the rotational speed of the circular table at the time of down cut was changed to 400 and 600 min -1 for cutting. And the surface roughness of the location of 10, 30, 50, 70, 90 mm was measured with respect to the workpiece | work diameter after each cutting, respectively.
Moreover, the processing environment at the time of processing was performed by the dry type which does not use cutting oil.
〈表面粗さの測定結果〉
図5は、表面粗さとワーク直径との関係を示したグラフである。ここで表面粗さとは加工面のことをいい、表面粗さが小さい程、加工面は良好と表現している。
図5に示すように、ダウンカットよりもアップカットの方が良好な加工面が得られた。特にNo.2、No.3は顕著にあらわれた。
<Measurement result of surface roughness>
FIG. 5 is a graph showing the relationship between surface roughness and work diameter. Here, the surface roughness refers to a machined surface, and the smaller the surface roughness, the better the machined surface is expressed.
As shown in FIG. 5, a better machined surface was obtained with the upcut than with the downcut. In particular, no. 2, No. 3 appeared notably.
図5より、良好な表面粗さを考察すると、図7で示すように、丸駒インサート22をインサート外周がワークwの既加工面から未加工面に向かう回転方向で一定速度で回転させたことで、切り屑が薄い部分A部から切り屑が厚い部分B部にかけてインサートに徐々に抵抗が加わっていき、スムーズに切削できたものと考えられる。
Considering a good surface roughness from FIG. 5, as shown in FIG. 7, the
また、加工後のワーク表面となる切り屑が薄い部分A部では、まだ削り始めの為、切削による丸駒インサート22の発熱温度が小さく、切り屑が厚くなる部分B部にいくにつれて丸駒インサート22の発熱温度が大きくなることから、切削加工による発熱が切り屑によって持ち去られ易く、安定した加工を行うことができたと考えられる。
それに伴って、良好な加工面が得られるとともに、発熱による工具寿命への影響を小さくすることもできる。
In addition, at the part A where thin chips that become the work surface after processing are thin, the heat generation temperature of the
Along with that, a good machining surface can be obtained, and the influence of heat generation on the tool life can be reduced.
また、一般的なワークが回転し、切削工具が送ることで切削する、旋盤加工方法では、ワークの中心付近での切削速度は、外周側に対して遅くなるが、本実施例2では、切削工具である丸駒インサートが回転するため、丸駒インサートの周速度がワーク回転による切削速度の不足分を補って切削するため、良好な加工面を得ることできる。
すなわち、直交3軸(丸駒インサートとワーク)の移動方向に応じて、アップカットとなるように前記丸駒インサートの回転方向を制御することで、良好な加工面を得ることができる。
Moreover, in the case of a lathe machining method in which a general workpiece rotates and cutting is carried out by feeding a cutting tool, the cutting speed near the center of the workpiece is lower with respect to the outer peripheral side. Since the round piece insert which is a tool rotates, the circumferential speed of the round piece insert compensates for the shortage of the cutting speed due to the rotation of the work, and a good machined surface can be obtained.
That is, a good machined surface can be obtained by controlling the rotation direction of the round piece insert so as to be up-cut according to the movement direction of the orthogonal three axes (round piece insert and work).
また、マシニングセンタで良好な加工面を有するワークの端面切削も行えることより、高価な複合加工機や旋盤などを新たに増設する必要もなく、既存の機械で加工することができる。 In addition, since it is possible to cut the end face of a work having a good machining surface in a machining center, it is possible to machine with an existing machine without the need to newly add an expensive complex machining machine or lathe.
さらに、ワークと丸駒インサートを回転させることで、周速度を考慮する必要がなくなり、それによる回転速度を切削中に変更する必要がない。
すなわち、夫々一定の回転速度で回転させることができ、それによるプログラムもシンプルにすることができる。
Furthermore, by rotating the workpiece and the round insert, it is not necessary to consider the peripheral speed, and it is not necessary to change the rotational speed thereby during cutting.
That is, each can be rotated at a constant rotational speed, and the program by it can be simplified.
また、図2及び図3で示すようにワークの回転方向を丸駒インサートの切削端面に向けて回転するように制御している。これによって、工具(丸駒インサートとシャンク部)の軸方向に荷重を伝えるため、工具のたわみを小さくできる。また、正のすくい角で切削することができる。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the rotation direction of the work is controlled to rotate toward the cutting end face of the round insert. By this, since the load is transmitted in the axial direction of the tool (round insert and shank portion), the deflection of the tool can be reduced. It can also cut with a positive rake angle.
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。上記実施形態では、図2と図3を用いて、直交3軸の組合せを説明したが、これに限らず、ワークがx軸方向に移動し、丸駒インサートがy及びz軸に移動しても良いし、ワークがy軸方向に移動し、丸駒インサートがx及びz軸に移動しても良いし、これに限るものではない。 Although the present invention has been described above by the preferred embodiments, such description is not a limitation and, of course, various modifications are possible. In the above embodiment, although the combination of orthogonal three axes has been described using FIGS. 2 and 3, the present invention is not limited to this, the work moves in the x-axis direction, and the round piece insert moves in the y and z axes Alternatively, the work may move in the y-axis direction, and the round piece insert may move in the x and z axes, but is not limited thereto.
また、本実施形態では、マシニングセンタを立形(工具主軸が垂直方向)で説明したが、これに限らず、横形または門形でも構わなく、横形マシニングセンタの場合は、円テーブルを横置き(回転軸がz軸と平行)にすれば尚良い。 Further, in the present embodiment, the machining center has been described as vertical (the tool spindle is in the vertical direction), but the present invention is not limited thereto. Horizontal or gate may be used. In the case of a horizontal machining center, the circular table is horizontally installed (rotational axis Is parallel to the z-axis).
また、本実施形態では、マシニングセンタの数値制御装置で直交3軸を制御し、円テーブルの制御装置で回転1軸を制御しているが、これに限らず、マシニングセンタの数値制御装置で円テーブルの回転1軸を制御しても構わない。 Further, in the present embodiment, although the orthogonal three axes are controlled by the numerical control device of the machining center and one rotation axis is controlled by the control device of the circular table, the present invention is not limited to this, the numerical control device of the machining center controls the circular table. You may control one rotation axis.
また、本実施例2では表1の加工条件で測定を行ったが、これに限らず、ワーク材質、ワーク直径によって適宜変更するものである。 Moreover, in the present Example 2, although measurement was performed on the processing conditions of Table 1, it changes suitably with not only this but workpiece | work material and workpiece | work diameter.
また、図2及び図3を用いて、端面切削をワーク外周からワーク中心にする際にy軸と平行にワークを移動または丸駒インサートを移動させていたが、平行に限らず、ワーク径方向ならワーク中心に対してどの角度で移動させても良い。 In addition, while using Fig. 2 and Fig. 3 to move the work in parallel with the y-axis or move the round insert when moving the end face cutting from the outer periphery of the work to the work center, it is not limited to parallel. Then, it may be moved at any angle with respect to the work center.
また、加工環境は乾式に限らず、切削水を用いたウェット式でも良いし、乾式とウェット式の間のセミウェット式でも良い。 The processing environment is not limited to the dry type, and may be a wet type using cutting water, or a semi-wet type between dry type and wet type.
さらに、ワークは円柱に限らず、円筒、角柱でも良く、ワークの形状を限定するものではない。 Furthermore, the work is not limited to a cylinder, but may be a cylinder or a prism, and the shape of the work is not limited.
また、円テーブルに搭載のサーボモータは、これに限らず、DDモータなどでも良い。 Further, the servomotor mounted on the circular table is not limited to this, and may be a DD motor or the like.
10 テーブル台
20 工具主軸
21 シャンク部
22 丸駒インサート
30 円テーブル
40 数値制御装置
50 制御装置
100 マシニングセンタ
A、B 軸線
a1、a2、b1、b2 回転方向
s1〜s7 切削開始位置
w ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ワークを一定の回転速度βで回転しながら切削する丸駒インサートと、
前記直交3軸を駆動制御する数値制御装置を備えたマシニングセンタを用い、
前記直交3軸の移動方向に応じて、アップカットとなるように前記丸駒インサートの回転方向を制御し、
ワーク軸線回りに回転中のワークと丸駒インサート軸線回りに回転中の丸駒インサートの一方を他方に押し付けながらワーク径方向に移動することにより前記ワークの端面を切削加工することを特徴とするワーク端面の切削加工方法。 One rotation axis that rotates a table on which three orthogonal axes and a work are placed at a constant rotation speed α,
A round piece insert that cuts while rotating the work at a constant rotation speed β;
Using a machining center provided with a numerical control device for driving and controlling the three orthogonal axes,
The rotational direction of the round insert is controlled to be upcut according to the movement direction of the orthogonal three axes,
The end face of the work is cut by moving in the radial direction of the work while pressing one of the work being rotated about the work axis and the round piece insert being rotated about the round piece insert axis against each other. Cutting method of end face.
前記ワークの回転方向が前記丸駒インサートの切削端面に向けて回転することを特徴とするワーク端面の切削加工方法。 In the method of cutting an end face of a work according to claim 1,
A method of cutting an end face of a work, wherein the rotational direction of the work is rotated toward the cutting end face of the round piece insert.
ワークの外周から中心方向、または、中心から外周方向に切削することを特徴とするワーク端面の切削加工方法。 In the method of cutting an end face of a work according to claim 1,
A cutting method for an end face of a work, comprising cutting from the outer circumference of the work toward the center or from the center toward the outer circumference.
前記回転1軸は、該軸線と前記丸駒インサートの軸線とが垂直になるように配置されていることを特徴とするワーク端面の切削加工方法。 In the method of cutting an end face of a work according to claim 1,
The method of cutting a work end face according to claim 1, wherein the rotation axis is arranged such that the axis line is perpendicular to the axis line of the round piece insert.
前記丸駒インサートは、当該軸線上に一体回転可能なシャンク部を有しており、丸駒インサート径Dとシャンク部径dがD>dであることを特徴とするワーク端面の切削加工方法。
In the method of cutting an end face of a work according to claim 1,
The round piece insert has a shank portion which can be integrally rotated on the axis, and the round piece insert diameter D and the shank portion diameter d are D> d.
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