JP2019072810A - Finish processing method - Google Patents

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Abstract

To provide a method for finish-processing a work-piece that can obtain an excellent processed surface by controlling circumferential velocity of a rotation tool and a work-piece and controlling a cutting position, without additionally installing equipment, even in processing using a machining center.SOLUTION: By using a machining center which is equipped with one rotation shaft that rotates a rotary table on which three orthogonal shafts and a work-piece are placed, a rotation tool that cuts the work-piece while rotating and a numerical control device for numerically controlling the three orthogonal shafts, where circumferential velocity α of the rotation tool and circumferential velocity β of the work-piece satisfy a formula of α>β, finish-processing the work-piece is performed while pressing one of the work-piece and the round insert against the other, at an angle γ formed by a cutting point of the round insert including a center shaft of the work-piece and a horizontal shaft orthogonal to the center shaft of the work-piece.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マシニングセンタを用いて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で加工するワークの仕上げ加工方法に関する。   The present invention relates to a method of finishing a work by using a machining center to process a work (hereinafter referred to as a work) rotating about an axis with a rotary tool rotating about an axis.

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、ワークを旋盤並み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 Patent Document 1 is used for a machining center, the workpiece can be rotated at a high speed like a lathe, so the roughing process with a conventional lathe and cutting with a machining center Even if it is possible to consolidate and do not purchase expensive complex processing machines and lathes, it is possible to process only with the existing machining center without performing setup replacement.

特開2015−174187号公報JP, 2015-174187, A

しかしながら、特許文献1の回転テーブルでは、旋盤による荒加工同等の加工精度は実現可能であるが、仕上げ加工同等の良好な加工面を得ることはできなかった。   However, with the rotary table of Patent Document 1, although the processing accuracy equivalent to roughing with a lathe can be realized, a good processing surface equivalent to finish processing can not be obtained.

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、加工面がうろこ状の仕上がりとなってしまう。よって、仕上げ加工のような鏡面状の仕上がりにすることはできない。   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 the machined surface will be scaly It becomes the finish of the shape. Therefore, it is impossible to make a mirror-like finish like finish processing.

そこで、周知技術の回転工具を使用すれば、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、荒加工よりは良好な加工面を得ることができる。
しかしながら、回転工具では荒加工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、仕上げ加工のような精度の良い加工面を得ることができなかった。
Therefore, if a rotary tool known in the art is used, it is possible to cut continuously when viewed from a work, so that it is possible to obtain a better machined surface than roughing.
However, although it is possible to obtain a better machined surface than roughing with a rotary tool, it is not possible to obtain a machined surface with high precision such as finishing depending on the processing conditions.

そこで、本発明の目的は、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の周速度を制御し、且つ、切削位置を制御することで良好な加工面を得ることができるワークの仕上げ加工方法を提供することにある。   Therefore, it is an object of the present invention to control the peripheral speeds of a rotary tool and a work and to control the cutting position without adding equipment even when machining with a machining center, and to obtain a good processing surface by controlling the cutting position. It is to provide a finishing method.

上記の課題を解決するために、本発明のワークの仕上げ加工方法は、直交3軸とワークを載置した回転テーブルを回転させる回転1軸と、回転しながらワークを切削する回転工具と、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、回転工具の周速度αとワークの周速度βとの関係をα>βとし、ワーク中心軸を含むとともに丸駒インサートの切削点とワーク中心軸と直交する水平軸との成す角度γを設け、ワークと丸駒インサートの一方を他方に押し付けながら切削することを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problems, in the method for finishing a workpiece according to the present invention, three orthogonal axes and one rotation axis for rotating a rotating table on which the workpiece is mounted, a rotating tool for cutting a workpiece while rotating, and orthogonal axes Using a machining center equipped with a numerical controller that drives and controls three axes, the relationship between the peripheral tool speed α and the workpiece peripheral speed β is α> β, including the workpiece center axis and the cutting point of the round piece insert It is characterized in that an angle γ formed by a horizontal axis orthogonal to the workpiece central axis is provided, and one of the workpiece and the round insert is pressed while pressing against the other.

上記手順によれば、マシニングセンタと該マシニングセンタに搭載した回転テーブルのみで旋削工程が可能となり、良好な加工精度を得ることができる。また、別の機械に載せ換える段取り替えが不要となり、さらに、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-described procedure, the turning process can be performed only with the machining center and the rotary table mounted on the machining center, and excellent machining accuracy can be obtained. In addition, it is not necessary to perform setup replacement to another machine, and the cost due to the installation of additional equipment can be reduced.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、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回転工具の回転方向を制御することが好ましい。上記手順によれば、より加工精度を良くすることができる。また、詳細は後述するが、切り屑が薄い部分から厚い部分にかけて抵抗が加わるので、よりスムーズに切削することができる。   Further, in the finish machining method of a work of the present invention, it is preferable to control the rotation direction of the rotary tool so as to be up-cut in accordance with the movement directions of three orthogonal axes. According to the above procedure, the processing accuracy can be further improved. Further, although the details will be described later, since resistance is added from the thin part to the thick part of the chips, it is possible to cut more smoothly.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、回転1軸は、該軸線と回転工具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、回転工具を当該軸に対して傾斜する必要が無く、また、ワークも当該軸に対して傾斜する必要も無いため、機械構成自体がシンプルな構成となるとともに、加工においても、複雑な加工プログラムをすることなく、精度の良い加工面を得ることができる。   Further, in the method of finishing and processing a work according to the present invention, it is preferable that one rotation axis is disposed such that the axis line is perpendicular to the axis line of the rotating tool. According to the above procedure, there is no need to incline the rotary tool with respect to the axis, and the work does not have to incline with respect to the axis either, so the machine configuration itself becomes a simple configuration and also in processing An accurate machining surface can be obtained without performing a complicated machining program.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、切削油を用いない乾式で行うことが好ましい。上記手順によれば、切削油による冷却を行わないため、摩擦による発熱量を増大させることで、ワークの強度低下をおこすことが可能となる。それにより、切削抵抗が減少するため、回転テーブルに対して少ない負荷で加工を行うことができる。よって、安定した加工が可能となり、精度の良い加工面を得ることができる。   Moreover, in the finish processing method of the work of the present invention, it is preferable to carry out by dry type which does not use cutting oil. According to the above procedure, since the cooling with the cutting oil is not performed, it is possible to reduce the strength of the work by increasing the amount of heat generation due to friction. As a result, cutting resistance is reduced, so that processing can be performed on the rotary table with less load. Therefore, stable processing is possible, and a highly accurate processing surface can be obtained.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、角度γが加工時の回転工具のたわみ量に応じて決定されていることが好ましい。上記手順によれば、精度の良い加工面を得ることができる。   Further, in the finishing method of a work of the present invention, it is preferable that the angle γ be determined in accordance with the deflection amount of the rotary tool at the time of processing. According to the above procedure, it is possible to obtain a machined surface with high accuracy.

さらに、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、たわみ量が、切削抵抗に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力aという)と切込みによる反力に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力bという)とが釣り合うように決定されていることが好ましい。上記手順によれば、精度の良い加工面を得ることができる。   Furthermore, in the method for finishing a workpiece according to the present invention, the deflection amount is equal to the component force (hereinafter referred to as component a) that causes the rotary tool corresponding to the cutting resistance to work and the rotary tool corresponding to the reaction force by the cutting. It is preferable that the component force (hereinafter, referred to as component b) be determined to be balanced. According to the above procedure, it is possible to obtain a machined surface with high accuracy.

本発明のワークの仕上げ加工方法によれば、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の周速度を制御し、且つ、切削位置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 finishing a workpiece according to the present invention, the peripheral speed of the rotating tool and the workpiece is controlled and the cutting position is controlled without adding equipment even in machining with a machining center, and a good machining surface can be obtained. Can.

本発明の一実施形態によるワークの仕上げ加工方法を説明するための模式斜視図である。It is a model perspective view for explaining the finishing method of the work by one embodiment of the present invention. 回転工具の拡大図であり、(a)が正面図、(b)が下面図を夫々示している。It is an enlarged view of a rotary tool, (a) is a front view, (b) shows a bottom view, respectively. 丸駒インサートとワークとの切削位置における正面図である。It is a front view in the cutting position of a round piece insert and a work. 丸駒インサートと切削抵抗との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between a round piece insert and cutting resistance. 丸駒インサートと切込み量誤差との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between a round piece insert and a cutting amount error. 丸駒インサートと表面粗さとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between a round piece insert and surface roughness.

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の仕上げ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 a finishing method of a work according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the machining center 100 is a combination of the table 10 and the tool spindle 20 and has three orthogonal axes, and a numerical control device 40 that controls their movement, the rotation of the tool spindle 20 and the like. And so on.
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、シャンク部21と丸駒インサート22とからなる回転工具23が取り付けられており、このシャンク部21は、円柱状の形状をしており、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 tool spindle 20 can move one-dimensionally in the vertical direction (z-axis direction) with respect to the table table 10, and around the axis A at a constant rotational speed β, in the arrow a1 direction or a2 direction It is rotatable.
A rotary tool 23 consisting of a shank 21 and a round piece insert 22 is attached to the tip of the tool spindle 20. The shank 21 has a cylindrical shape and is integrally integrated with the tool spindle 20. In addition, the axis A of the tool spindle 20 and the axis of the shank 21 are mounted so as to coincide with each other.

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 round piece insert 22 is attached to the tip of the shank portion 21 so as to be integrally rotatable, and so that the axis A and the axis of the round piece insert 22 coincide with each other.

(丸駒インサート)
丸駒インサート22は、図2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。
(Round piece insert)
The round piece insert 22 has a circular shape when viewed in a cross section orthogonal to the axis A as shown in FIG. 2, and the intersection of the tip end face 22a and the side face 22b is a cutting edge 22c.

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、回転工具23との軸線Aとが垂直になるように配置されるのが良い。
The table base 10 is movable in two dimensions in the front-rear direction (y-axis direction) and the left-right direction (x-axis direction) with respect to the tool spindle 20.
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 rotary tool 23 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 numerical control device 40 mainly controls the moving directions of orthogonal three axes constituted by the tool spindle 20 and the table table 10, and controls the rotational direction and rotational speed of the tool spindle 20.
The end face of the work is cut by controlling the rotation direction of the round insert 22 so as to be the upcut described later according to the movement directions of the orthogonal three axes by the numerical control device 40. This makes it possible to obtain a good processed surface.

(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。
(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.

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。
Further, a control device 50 is connected to control the rotational speed and the rotational direction.
In other words, by driving the rotary table 30 by the control device 50, the work w can be rotated around the axis B of the rotary table 30 in the arrow b1 direction or the b2 direction at a constant rotation speed α.

(実施例1)
本発明者は、以下、加工装置、加工手順、加工位置、および加工条件を用いて、丸駒インサートに対する切削抵抗、切込み量誤差および表面粗さとの関係を評価した。
Example 1
The inventors of the present invention evaluated the relationship between the cutting resistance to the round insert, the infeed amount error, and the surface roughness, using the processing apparatus, the processing procedure, the processing position, 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 .

〈加工手順〉
本実施例1における加工動作を、図1を用いて説明する。
まず、丸駒インサート22をz軸に沿って、所定の加工位置に移動させ、その位置で移動不能に保持させる。次に、テーブル台10をx、y軸に沿って、丸駒インサート22に対して加工位置まで相対移動させる。この状態で、円テーブル30を所定の回転数で一定速度となるように回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させる。
<Processing procedure>
The processing operation in the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, the round piece insert 22 is moved along the z-axis to a predetermined processing position, and is held immovably at that position. Next, the table base 10 is moved relative to the round piece insert 22 to the processing position along the x, y axes. In this state, the circular table 30 is rotated at a predetermined rotational speed so as to have a constant speed, and the work w is rotated about the axis B in the direction of the arrow b1.

そして、マシニングセンタ100の工具主軸20を所定の回転数で一定速度となるように回転させ、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。
この時、ワークwと丸駒インサート22の回転は、同時に回転しても良いし、また、所定の加工位置まで回転しながら、移動しても良い。
Then, the tool spindle 20 of the machining center 100 is rotated at a predetermined rotation speed so as to be a constant speed, and the round piece insert 22 is rotated about the axis A in the direction of the arrow a2.
At this time, the workpiece w and the round piece insert 22 may be rotated simultaneously or may be moved while rotating to a predetermined processing position.

この状態で、テーブル台10をx軸に沿って左側に移動させることで、ワークwと丸駒インサート22の一方を他方に押し付けながら切削が行われる。   In this state, by moving the table base 10 to the left along the x axis, cutting is performed while pressing one of the work w and the round piece insert 22 against the other.

便宜上、上述のようにテーブル台10が左側に移動する際に、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a2方向に回転することで、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する。   For convenience, when the table base 10 moves to the left as described above, the round piece insert 22 rotates in the direction of the arrow a2 around the axis A, so that the blade of the round piece insert 22 abuts against the cut portion and is cut up While processing is defined as up-cut.

一方、テーブル台10が左側に移動し、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a1方向に回転することで切削することをダウンカットと定義する。
尚、丸駒インサート22の周速度αと前記ワークwの周速度βとの関係をα>βとした。
On the other hand, cutting by moving the table base 10 to the left side and rotating the round piece insert 22 around the axis A in the direction of the arrow a1 is defined as down-cut.
The relationship between the peripheral speed α of the round insert 22 and the peripheral speed β of the work w is set as α> β.

〈加工位置〉
本実施例1における加工位置を、図3を用いて説明する。図3は、丸駒インサート22とワークwの切削位置における正面図を示している。
Processing position
The processing position in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a front view of the round piece insert 22 and the cutting position of the work w.

図3に示すように、回転工具23(丸駒インサート22とシャンク部21)には加工による切削抵抗Mが作用し、回転工具23をたまわせる分力mが生じる。また、丸駒インサート22をワークwに切込ませると、切込みによる反力Nが生じ、回転工具23をたまわせる分力nが生じる。   As shown in FIG. 3, a cutting resistance M by processing acts on the rotary tool 23 (the round piece insert 22 and the shank portion 21), and a component force m causing the rotary tool 23 to occur is generated. In addition, when the round piece insert 22 is cut into the work w, a reaction force N is generated due to the cutting, and a component force n causing the rotary tool 23 to fall is generated.

この分力mと分力nとの力が釣り合うように、オフセット角度γを適切に決めている。
そして、ワーク中心軸を含むとともにワーク中心軸と直交する水平軸からオフセット角度γを設けた位置を切削位置と定義している。
The offset angle γ is appropriately determined so that the force between the component force m and the component force n is balanced.
Then, a position at which an offset angle γ is provided from a horizontal axis that includes the workpiece central axis and is orthogonal to the workpiece central axis is defined as a cutting position.

このオフセット角度γにより、回転工具23のたわみを最小にし、精度の良い加工面を得ることができる。
尚、このオフセット角度γは、回転工具23の剛性、丸駒インサート22の切込み量、またはワーク材質などによって適切な値が変化するため、加工条件に応じて適宜決定する。
By this offset angle γ, deflection of the rotary tool 23 can be minimized, and a machined surface with high accuracy can be obtained.
The offset angle γ is appropriately determined in accordance with the processing conditions because an appropriate value changes depending on the rigidity of the rotary tool 23, the cut amount of the round piece insert 22, the work material, and the like.

〈加工条件〉
本実施例1における加工条件を下記表1に示す。
<Processing conditions>
The processing conditions in Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 2019072810
Figure 2019072810

表1で示すように、本加工条件は、加工方法、丸駒インサート直径、ワーク材質、ワーク周速度β、ワーク1回転当たりの送り量、切込み量、丸駒インサート回転数、丸駒インサート周速度α、およびオフセット角度γの9項目の中で、6項目は固定とし、丸駒インサート回転数(丸駒インサート周速度α)、オフセット角度γを変更して検証した。そして、丸駒インサート回転数(min-1)を750、1500、3000、4500とした場合の切削抵抗、切込み量誤差、及び表面粗さを夫々測定した。 As shown in Table 1, the main processing conditions are as follows: processing method, round piece insert diameter, workpiece material, work peripheral speed β, feed amount per one work rotation, infeed amount, round piece insert rotation speed, round piece insert peripheral speed Among the nine items of α and offset angle γ, six items were fixed, and the round piece insert rotational speed (round piece insert circumferential speed α) and the offset angle γ were changed and the verification was performed. Then, the cutting resistance, the cutting depth error, and the surface roughness were measured when the number of round insert rotations (min −1 ) was 750, 1500, 3000 and 4500, respectively.

また、本加工条件では、最初はワーク直径φ130を使用し、ワーク径に対してワーク周速が150(m/min)となるように、円テーブルの回転速度を算出している。その際の円テーブルの回転速度は約367(min-1)であった。そして、次の検証では、一つのワークを使いまわして行った。すなわち、切込み量によって直径が縮小しているが、都度、次の検証時の縮小したワーク直径を測定し、ワーク周速が150(m/min)となるように、回転速度を算出して検証している。
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。
Further, under the processing conditions, at first, the workpiece diameter φ130 is used, and the rotational speed of the circular table is calculated so that the workpiece circumferential velocity is 150 (m / min) relative to the workpiece diameter. The rotation speed of the circular table at that time was about 367 (min −1 ). And in the next verification, I used one work all the time. That is, although the diameter is reduced depending on the cutting amount, the reduced workpiece diameter at the time of the next verification is measured each time, and the rotational speed is calculated and verified so that the workpiece peripheral speed is 150 (m / min) doing.
Moreover, the processing environment at the time of processing was performed by the dry type which does not use cutting oil.

図4〜図6に丸駒インサートに対する切削抵抗、切込み量誤差および表面粗さとの関係を夫々示す。   4 to 6 show the relationship between the cutting resistance to the round piece insert, the infeed amount error, and the surface roughness, respectively.

〈切削抵抗との関係〉
図4は、丸駒インサートと切削抵抗との関係を示したグラフである。
図4よりオフセット角度γに関わらず、No.1〜4は、丸駒インサート回転数が3000(min-1)より大きくなると切削抵抗が低くなっている。
理由として、丸駒インサートとワークとの切削点において、摩擦による発熱が生じ、ワークの強度低下が起こり、切削抵抗が減少したと考えられる。
ここで丸駒インサート回転数、丸駒インサート周速度、及びワーク周速度の関係を下記表2に示す。
<Relation to cutting resistance>
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the round insert and the cutting resistance.
From FIG. 4, no. As for Nos. 1 to 4, when the number of revolutions of the round insert is greater than 3000 (min −1 ), the cutting resistance is low.
As a reason, at the cutting point between the round piece insert and the work, it is considered that heat is generated by friction, the strength of the work is reduced, and the cutting resistance is reduced.
Here, the relationship between the round piece insert rotational speed, the round piece insert circumferential speed, and the work circumferential speed is shown in Table 2 below.

Figure 2019072810
Figure 2019072810

表2より、丸駒インサート周速度は、丸駒インサート回転数が3000(min-1)以上になるとワーク周速度150(m/min)より大きくなっている。
すなわち、丸駒インサート周速度αとワーク周速度βとの関係をα>βとしたときに、切削抵抗が低くなっているといえる。
From Table 2, when the round piece insert rotational speed is 3000 (min −1 ) or more, the round piece insert circumferential speed is higher than the work circumferential speed 150 (m / min).
That is, it can be said that the cutting resistance is low when the relation between the round piece insert circumferential speed α and the work circumferential speed β is α> β.

〈切込み量誤差との関係〉
図5は、丸駒インサートと切込み量誤差との関係を示したグラフである。
ここでいう切込み量誤差gとは、ワークの外周を基準として、設定した切込み量e(本実施例1では0.2mmとした)となるように丸駒インサートを配置して加工を行い、加工後にワーク直径を測定して実際の切込み量fを算出し、その差分の値をいう。
<Relationship with infeed amount error>
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the round piece insert and the depth error.
The round piece insert is arranged and processed so as to obtain the set amount of infeed e (0.2 mm in the first embodiment) which is set on the basis of the outer periphery of the work as the infeed amount error g mentioned here. Later, the diameter of the workpiece is measured to calculate the actual depth of cut f, and the difference value is said.

すなわち、切込み量誤差gは以下のように定義した。
切込み量誤差g=実際の切込み量f−設定した切込み量e
That is, the depth error g is defined as follows.
Depth of cut error g = Actual depth of cut f-Set depth of cut e

考察すると、No.1では、図3で示した切込みによって生じる反力Nの分力nが、切削抵抗Mの分力mを上回り、切込み不足となっている。
No.3および4では、No.1とは逆となり、分力mが分力nを上回り、切込み量が増えている。
No.2では、分力mと分力nの釣り合いが取れている。よって、切込み量誤差が極めて小さい。
When considered, No. In 1, the component force n of the reaction force N generated by the cut shown in FIG. 3 exceeds the component force m of the cutting force M, and the cut is insufficient.
No. In No. 3 and 4, No. The opposite is to 1 and the force m exceeds the force n, and the amount of cutting increases.
No. In 2, the force m and the force n are balanced. Therefore, the depth of cut error is extremely small.

これらにより、本実施例1において、No.2のオフセット角度γ=5°が、良い精度を得られる条件であることがわかる。   Thus, in the first embodiment, No. 1 It can be seen that the offset angle γ of 5 ° is a condition under which a good accuracy can be obtained.

〈表面粗さとの関係〉
図6は、丸駒インサートと表面粗さとの関係を示したグラフである。
図6に示すように、丸駒インサート回転数が3000min-1より大きくなるとNo.2の表面粗さが良くなっている。
<Relation with surface roughness>
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the round insert and the surface roughness.
As shown in FIG. 6, No. a round insert insert rotational speed is greater than 3000 min -1 The surface roughness of 2 is improved.

理由として、丸駒インサート周速をワーク周速より大きくしたことによって切削抵抗が下がったこと、およびオフセット角度γを適切に設定(ここでは5°)し、工具のたわみ量が小さくなっていることによって表面粗さが良くなったと考えられる。   The reason is that the cutting resistance is lowered by making the round piece insert circumferential speed larger than the workpiece circumferential speed, and the deflection angle of the tool is reduced by appropriately setting the offset angle γ (here 5 °) It is considered that the surface roughness was improved by

以上の検証結果より、丸駒インサートと切削抵抗との関係によると、ワークの周速度を丸駒インサートの周速度が上回ると、切削抵抗が低くなり、円テーブルの負荷を低減させることができると分かった。   From the above verification results, according to the relationship between the round piece insert and the cutting resistance, when the circumferential speed of the round piece insert exceeds the circumferential speed of the work, the cutting resistance decreases and the load on the circular table can be reduced. I understood.

そして、丸駒インサートと切込み量誤差との関係によると、適切なたわみ量(分力mと分力nとの釣り合い)となるようにオフセット角度γを設定すれば、切込み量の精度を良くすることができると分かった。   Then, according to the relationship between the round piece insert and the infeed amount error, the accuracy of the infeed amount can be improved by setting the offset angle γ so as to obtain an appropriate deflection amount (balance between the component force m and the component force n). I knew I could do it.

さらに、丸駒インサートと表面粗さとの関係によれば、ワークの周速度を丸駒インサートの周速度が上回り、且つ、適切なたわみ量(分力mと分力nとの釣り合い)となるようにオフセット角度γを設定すれば、仕上げ加工レベルの精度の良い加工面を得ることができると分かった。   Furthermore, according to the relationship between the round piece insert and the surface roughness, the circumferential speed of the round piece insert is higher than the circumferential speed of the work, and an appropriate deflection amount (balance between the force m and the force n) is obtained. It has been found that if the offset angle γ is set to 0, it is possible to obtain a machined surface with an accurate finish machining level.

すなわち、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の周速度を制御し、且つ、切削位置を制御することで良好な加工面を得ることができる。換言すると、マシニングセンタと該マシニングセンタに搭載した回転テーブルのみで旋削工程が可能となり、仕上げ加工レベルの良好な加工精度を得ることができる。また、別の機械に載せ換える段取り替えが不要となり、さらに、設備増設によるコストを削減することができる。   That is, even when processing is performed by a machining center, peripheral speeds of the rotary tool and the work can be controlled and a cutting position can be controlled without adding equipment, and a good processing surface can be obtained. In other words, the turning process can be performed only with the machining center and the rotary table mounted on the machining center, and good machining accuracy at the finishing process level can be obtained. In addition, it is not necessary to perform setup replacement to another machine, and the cost due to the installation of additional equipment can be reduced.

また、アップカットとすることで、切り屑が薄い部分から切り屑が厚い部分にかけて丸駒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、加工後の切り屑が薄い部分では、まだ削り始めの為、切削による丸駒インサートの発熱温度が小さく、切り屑が厚くなる部分にいくにつれて丸駒インサート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る。   Also, by using up-cut, resistance is gradually added to the round piece insert from thin chip area to thick chip area, smooth cutting is possible, and cutting is still performed on thin chip area after processing Because the heat generation temperature of the round piece insert due to cutting is small and the heat generation temperature of the round piece insert increases as the chips get thicker, heat generation due to cutting is easily carried away by the chips and stabilized. It can be processed.

また、回転工具を当該軸に対して傾斜する必要が無く、また、ワークも当該軸に対して傾斜する必要も無いため、機械構成自体がシンプルな構成となるとともに、加工においても、複雑な加工プログラムをすることなく、精度の良い加工面を得ることができる。   In addition, there is no need to incline the rotary tool with respect to the axis, and there is no need to incline the work with respect to the axis either, so the machine configuration itself becomes a simple configuration and complex processing also in processing An accurate machining surface can be obtained without programming.

また、切削油による冷却を行わないため、摩擦による発熱量を増大させることで、ワークの強度低下をおこすことが可能となる。それにより、切削抵抗が減少するため、回転テーブルに対して少ない負荷で加工を行うことができる。よって、安定した加工が可能となり、精度の良い加工面を得ることができる。さらに、クーラント水、クーラントタンク、クーラントポンプ、クーラント用ホース、ノズル、もしくは電磁弁等が不要になるため、その分のコスト低減ができる。   Further, since the cooling with the cutting oil is not performed, it is possible to reduce the strength of the work by increasing the amount of heat generation due to the friction. As a result, cutting resistance is reduced, so that processing can be performed on the rotary table with less load. Therefore, stable processing is possible, and a highly accurate processing surface can be obtained. Further, since coolant water, coolant tank, coolant pump, coolant hose, nozzle, solenoid valve, etc. are not required, the cost can be reduced accordingly.

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、回転工具に対するワークの相対移動を説明したが、これに限らず、ワークがx軸方向に移動し、回転工具が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、回転工具が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. Although the relative movement of the work relative to the rotary tool has been described in the above embodiment, the present invention is not limited thereto. The work may move in the x-axis direction, and the rotary tool may move in the y and z axes. It is possible to move in the direction, and the rotary tool may move in the x and z axes, but is not limited thereto.

また、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。   Although the machining center has been described as vertical (the tool spindle is in the vertical direction), the present invention is not limited to this, and horizontal or gate may be used. In the case of a horizontal machining center, the circular table is placed horizontally (rotation axis is parallel to z axis It is better if you use

また、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。   Moreover, although the orthogonal 3 axes are controlled by the numerical control device of the machining center and the 1 rotation axis is controlled by the control device of the circular table, the invention is not limited to this, the rotational control of the circular table is controlled by the numerical control device of the machining center It does not matter.

また、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, 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、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.

また、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。   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.

さらに、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。   Furthermore, 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
23 回転工具
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
α、β 周速度
γ 角度
A、B 軸線
a1、a2、b1、b2 回転方向
m、n 分力
w ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Table stand 20 Tool spindle 21 Shank part 22 Round piece insert 23 Rotary tool 30 Circular table 40 Numerical control device 50 Control device 100 Machining center alpha, beta Peripheral velocity gamma angle A, B axis line a1, a2, b1, b2 Direction of rotation m, n components w work

Claims (6)

直交3軸とワークを載置したテーブルを回転させる回転1軸と、
回転しながらワークを切削する回転工具と、
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、
前記回転工具の周速度αと前記ワークの周速度βとの関係をα>βとし、
前記ワーク中心軸を含むとともに前記回転工具の切削点と前記ワーク中心軸と直交する水平軸との成す角度γを設け、
ワークと回転工具の一方を他方に押し付けながら切削することを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
3 axes of orthogonal rotation and 1 axis of rotation to rotate the table on which the work is placed,
A rotating tool that cuts the workpiece while rotating,
Using a machining center provided with a numerical control device for driving and controlling the three orthogonal axes,
The relationship between the peripheral velocity α of the rotating tool and the peripheral velocity β of the workpiece is α> β,
Providing an angle γ between the cutting axis of the rotary tool including the workpiece central axis and a horizontal axis orthogonal to the workpiece central axis,
A method of finishing a work, comprising cutting while pressing one of a work and a rotary tool against the other.
請求項1に記載のワークの仕上げ加工方法において、
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回転工具の回転方向を制御することを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the method for finishing a work according to claim 1,
A method of finishing a workpiece, comprising controlling a rotation direction of the rotary tool to be up-cut according to the movement directions of the three orthogonal axes.
請求項1または2に記載のワークの仕上げ加工方法において、
前記回転1軸は、該軸線と前記回転工具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の仕上げ加工方法。
In the finishing method of a work according to claim 1 or 2,
The method according to any one of the preceding claims, wherein the first axis of rotation is arranged such that the axis is perpendicular to the axis of the rotating tool.
請求項1〜3に記載のワークの仕上げ加工方法において、
切削油を用いない乾式で行うことを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the finishing method of a work according to any one of claims 1 to 3,
A method for finishing a workpiece, characterized in that it is performed dry without using cutting oil.
請求項1〜4に記載のワーク仕上げ加工方法において、
前記角度γが加工時の前記回転工具のたわみ量に応じて決定されていることを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the work finishing method according to any one of claims 1 to 4,
A method of finishing a workpiece, wherein the angle γ is determined according to the amount of deflection of the rotary tool at the time of processing.
請求項5に記載のワーク仕上げ加工方法において、
前記たわみ量が、切削抵抗に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力mという)と切込みによる反力に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力nという)とが釣り合うように決定されていることを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the work finishing method according to claim 5,
The component force (hereinafter referred to as a component force m) in which the deflection amount causes the rotary tool corresponding to the cutting resistance and the component force (hereinafter referred to as a component force n) cause the rotary tool corresponding to the reaction force by the cutting A method of finishing a workpiece characterized in that it is determined to be balanced.
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