JP2022092449A - ワークの旋削加工方法及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】コストのかからない簡単な構成で工具の剛性を保持し、境界摩耗を抑制しつつ、１本のバイトでも削り残しを発生させることなく旋削加工を可能とする。【解決手段】小径部２１と、小径部２１に繋がる大径部２２とを含む段付き形状のワーク２０を旋削加工する際、主切れ刃１２に直線部を含むインサート１１を有するバイト１０と、機械側にＢ軸を有する複合加工機１とを用いて、主切れ刃１２と回転軸方向とがなす角度である切込み角αが９０°未満となるようにＢ軸を旋回させて小径部２１の周面の旋削加工を行い、大径部２２の手前で切込み角βが９０°以上となるようにＢ軸を旋回させて大径部２２の端面及び周面の旋削加工を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械によりワークを旋削加工する方法と、当該方法を実行可能な工作機械とに関する。

ＳＵＳ、チタン合金、耐熱合金等のワークを旋削する場合、境界摩耗の発生により工具寿命が短命化する問題がある。その対策として、図３に示すように、切込み角（インサート１１の主切れ刃１２とワーク２０の回転軸方向とがなす角度）αが小さい（例えば９０°未満の）バイト１０を使用して旋削加工を行うことが有効である。しかし、小径部２１と大径部２２とを含む段付き形状のワーク２０を旋削加工する場合、切込み角αが小さいと、壁部２３（小径部２１と繋がる大径部２２の端面）近くではインサート１１とワーク２０との干渉が生じるため、削り残し２４が発生する。よって、削り残し２４を別の工具で加工する必要が生じ、工具本数が増加して加工時間も長くなってしまう。
そこで、特許文献１には、バイトホルダに小型モータを内蔵させ、モータのシャフトにバイトを旋回可能に取り付けて、多段径のクランクシャフトを旋削する際、バイトの送り動作と同期してバイトを旋回させて旋削加工を行う旋削装置が開示されている。この旋削装置によれば、ワークの小径部では切込み角が小さく、壁部では切込み角が大きく（例えば９０°以上と）なるようにバイトを旋回させることで、境界摩耗を抑制しつつ、削り残しを発生させずに１本のバイトホルダで加工が行える。

実開昭６２－１３８５０３号公報

しかし、特許文献１の旋削装置は、バイトホルダにモータを内蔵してバイトを旋回させる特殊な構造となるため、バイトホルダが高価となる。また、通常の工具よりも剛性が低下するため、粗加工には使用できないという問題もある。

そこで、本発明は、コストのかからない簡単な構成で工具の剛性を保持し、境界摩耗を抑制しつつ、１本のバイトでも削り残しを発生させることなく旋削加工が可能となるワークの旋削加工方法及び工作機械を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち、第１の発明は、ワークを回転させながら工具を前記ワークの回転軸方向及び／又は径方向に送り動作させて、小径部と、小径部に繋がる大径部とを含む段付き形状のワークを旋削加工する方法であって、
主切れ刃に直線部を含むインサートを有する工具と、機械側に前記工具の旋回軸を有する工作機械とを用いて、
前記主切れ刃の直線部と前記回転軸方向とがなす角度である切込み角が９０°未満となるように前記旋回軸を旋回させて前記小径部の周面の旋削加工を行い、
前記大径部の手前で前記切込み角が９０°以上となるように前記旋回軸を旋回させて前記大径部の端面及び周面の旋削加工を行うことを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち、第２の発明は、工作機械であって、第１の発明のワークの旋削加工方法を実行可能であることを特徴とする。

本発明によれば、境界摩耗を抑制しつつ、１本の工具でも削り残しを発生させることなく旋削加工が可能となる。特に、工具に特殊な構造を必要とせず、工作機械側の旋回軸を利用して切込み角を変更するため、コストのかからない簡単な構成となる。また、工具の剛性を保持できるため、粗加工にも対応可能となる。

複合加工機及びワークの旋削加工方法の説明図である。 インサートの境界部の拡大写真である。 従来のワークの旋削加工方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、工作機械の一例である複合加工機の一部を示す説明図である。複合加工機１は、刃物台２と主軸台３とを備えている。刃物台２は、三軸方向へ移動可能な図示しない中台の前面に取り付けられて、Ｙ軸と平行なＢ軸周りで旋回可能となっている。刃物台２は、工具用主軸４を備えており、工具用主軸４にバイト１０が装着可能となっている。このバイト１０は、Ｂ軸方向で見て主切れ刃１２が直線状となる菱形のインサート１１を有している。
主軸台３は、図示しないベッド上に配置されて、Ｚ軸回りに回転可能なワーク主軸５を備えている。ワーク主軸５には、ワーク２０が装着可能となっている。

この複合加工機１においてワーク主軸５を回転させ、刃物台２をＺ軸方向及び／又はＸ軸方向へ送り動作させて、ワーク２０を、Ｚ軸＋側が小径部２１、Ｚ軸－側が大径部２２となる段付き形状とする旋削加工を行う。
まず、小径部２１の端部となる加工開始時点ａでは、バイト１０が９０°未満（例えば６２．５°）の切込み角αとなるように刃物台２をＢ軸周りで旋回させて、この切込み角αでＺ軸方向へ送り動作を行い、小径部２１の周面を旋削する。
小径部２１の中間時点ｂに達すると、送り動作に同期させて刃物台２をＢ軸周りで旋回させ、大径部２２の壁部２３（端面）の手前時点ｃでバイト１０が９０°以上（例えば９３°）の切れ刃βとなるように角度を変更する。その切込み角βのまま小径部２１の端まで旋削し、大径部２２の壁部２３及び周面を旋削する。

こうして加工開始時点ａから中間時点ｂを越えるまでは９０°未満の切込み角αで旋削加工を行うことで、インサート１１での境界摩耗が抑制される。そして、壁部２３では、９０°以上の切込み角βで旋削加工を行うことで、インサート１１とワーク２０との干渉を回避できる。よって、切込み角の小さいバイトで生じる削り残しを発生させることなく１本のバイト１０で最後まで旋削が行える。
図２の右側は、図１の旋削加工方法（本発明方法）により、加工開始は切込み角６２．５°、壁部の手前で切込み角９３°となるようにＢ軸の角度を変えてＳＵＳ３０４の段付き形状のワークを旋削加工した際のインサートの境界部の拡大写真である。比較対象として、左側に、切込み角９３°のままＢ軸の角度を変えずに同じワークを旋削加工した際のインサートの境界部の拡大写真を示す（従来方法）。何れの写真も上側がすくい面、下側が逃げ面を示している。
両者を比較して明らかな通り、従来方法ではインサートに大きな境界摩耗が発生しているのに比べて、本発明方法では境界摩耗が抑制されていることが分かる。

このように、上記形態のワーク２０の旋削加工方法及び複合加工機１では、主切れ刃１２に直線部を含むインサート１１を有するバイト１０（工具）と、機械側にＢ軸（バイト１０の旋回軸）を有する複合加工機１（工作機械）とを用いて、主切れ刃１２と回転軸方向とがなす角度である切込み角αが９０°未満となるようにＢ軸を旋回させて小径部２１の周面の旋削加工を行い、その後、大径部２２の手前で切込み角βが９０°以上となるようにＢ軸を旋回させて大径部２２の端面及び周面の旋削加工を行う。
この構成により、境界摩耗を抑制しつつ、１本のバイト１０でも削り残しを発生させることなく旋削加工が可能となる。特に、バイト１０に特殊な構造を必要とせず、複合加工機１のＢ軸を利用して切込み角を変更するため、コストのかからない簡単な構成となる。また、バイト１０の剛性を保持できるため、粗加工にも対応可能となる。

なお、切込み角の設定は上記形態に限らず、適宜変更可能である。旋回させて工具の角度を変えるタイミングも上記形態に限定されない。ワークも、大径部が複数ある段付き形状や、小径部として溝を有する段付き形状であっても本発明の旋削加工の対象となる。壁部が傾斜するテーパ形状であってもよい。
また、上記形態では、旋回軸としてＢ軸を利用しているが、工作機械によってはＡ軸やＭ軸等の他の旋回軸も利用できる。よって、工作機械としては複合加工機に限らない。
工具のインサートの形状は、菱形に限らない。主切れ刃に直線部を含むものであれば、正方形や三角形状等の他の形状のインサートも採用できる。

１・・複合加工機、２・・刃物台、３・・主軸台、４・・工具用主軸、５・・ワーク主軸、１０・・バイト、１１・・インサート、１２・・主切れ刃、２０・・ワーク、２１・・小径部、２２・・大径部、２３・・壁部、２４・・削り残し。

Claims (2)

1. ワークを回転させながら工具を前記ワークの回転軸方向及び／又は径方向に送り動作させて、小径部と、小径部に繋がる大径部とを含む段付き形状のワークを旋削加工する方法であって、
   主切れ刃に直線部を含むインサートを有する工具と、機械側に前記工具の旋回軸を有する工作機械とを用いて、
   前記主切れ刃の直線部と前記回転軸方向とがなす角度である切込み角が９０°未満となるように前記旋回軸を旋回させて前記小径部の周面の旋削加工を行い、
   前記大径部の手前で前記切込み角が９０°以上となるように前記旋回軸を旋回させて前記大径部の端面及び周面の旋削加工を行う
   ことを特徴とするワークの旋削加工方法。
2. 請求項１に記載のワークの旋削加工方法を実行可能な工作機械。

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