JP2698764B2 - Processing method of scroll wrap - Google Patents

Processing method of scroll wrap

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JP2698764B2
JP2698764B2 JP7003678A JP367895A JP2698764B2 JP 2698764 B2 JP2698764 B2 JP 2698764B2 JP 7003678 A JP7003678 A JP 7003678A JP 367895 A JP367895 A JP 367895A JP 2698764 B2 JP2698764 B2 JP 2698764B2
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JP
Japan
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scroll wrap
base circle
involute
tool
processing
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正美 桝田
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269Details concerning the involute wraps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00Manufacture
    • F04C2230/10Manufacture by removing material

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、スクロールラップの
工方法に係り、特に、マシニングセンターなどNC(数
値制御)マシンを用いて、例えばスクロール圧縮機の圧
縮室を構成する螺旋溝の如きインボリュート形状のスク
ロールラップを高精度加工するのに好適なスクロールラ
ップの加工方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】まず、本発明を適用する被加工物の一例
としてスクロール圧縮機の圧縮室を構成するスクロール
部材を取上げ、その従来の加工方法について、図4ない
し図7を参照して説明する。ここに図4は、被加工物に
係る雌,雄スクロールの斜視図、図5は、図4のA矢視
平面図、図6および図7は、スクロール部材の従来の加
工方法を説明するための説明図である。 【0003】図4,図5において、1は雄スクロール、
2は雌スクロールで、雄スクロール1の突起部3のスク
ロールラップ5と、雌スクロール2の窪み部4のスクロ
ールラップ6とは、ともに、そのラップで形成する螺旋
溝の断面でU字状で、螺旋はインボリュート形状のもの
である。雄スクロール1と雌スクロール2とは、それぞ
れのスクロールラップ5,6が互いに対向して組み合わ
さって、相対的に蠕動運動し、圧力媒体を圧縮する構造
である。 【0004】従来、このようなインボリュート形状のス
クロールラップは、エンドミル工具を用い、縦形あるい
は横形のマシニングセンタのXYテーブル上に被加工物
を取り付けて、いわゆる「XY加工」により切削加工さ
れていた。この場合、図6,図7に示すように、例えば
雄スクロール1のスクロールラップ5を、直径Dのエン
ドミル7を用いて加工するとすると、エンドミル7の外
周とインボリュート形状のスクロールラップ5との接点
Pは、雄スクロール1の中心Oとエンドミル7の中心Q
とを結ぶ線上には存在せず、OQとPQのなす偏角θ
は、スクロールラップ5の加工箇所とともに逐一変化し
てゆく。 【0005】例えば、図6に示すように、スクロールラ
ップ5の外壁を加工するとき、OQとPQのなす偏角が
θであったものが、外壁の加工を終るときには、エンド
ミル7の中心はQ′となり、エンドミル7の外周とスク
ロールラップ5との接点P′とのなす偏角θ′は、θに
くらべて大きく変化している。また、図7に示すよう
に、スクロールラップの内壁を加工する段階では、エン
ドミル7の中心Q″の位置では、エンドミル7の外周と
スクロールラップ内壁との接点P″とのなす偏角θ″は
θ′にくらべて変化しているのが明らかである。 【0006】したがって、マシニングセンタのXYテー
ブル上で雄スクロール1を加工するには、所定のインボ
リュート形状とは異なったエンドミル中心Qの軌跡を描
かせなければならない。もちろん従来でも、このような
所望のインボリュート形状をXY座標の多数の点群のN
Cデータとして与えれば、エンドミルの中心軌跡は、マ
シニングセンタのNC制御系によって自動的に演算し、
加工することも可能になってい。 【発明が解決しようとする課題】 【0007】しかし、このようなXYテーブル上のXY
座標系を用いた加工では、NCデータの入力点数が多い
うえに、エンドミルの直径をNC制御系にその値を入力
することを前提としている。そこで、エンドミルの直径
が異なれば、その都度NC制御系にその値を入力する
が、その場合、予め工具軌跡を演算してXY座標の多数
の点群のNCデータとして入力しておく必要がある。特
に、インボリュート形状精度が厳しい場合には、このエ
ンドミル直径の読みとり精度を高めることが必須であ
る。 【0008】また、この従来の方法では、エンドミル直
径を精度よく読みとっても、マシニングセンタの主軸に
対しエンドミルが偏心して取付けば、みかけ上より大き
な直径のエンドミルを用いたように加工され、スクロー
ルラップ5の形状、とくにその厚さTが所定の値と異な
ってくるもので、工具寸法の補正が必要である。このよ
うな方法でスクロールラップの内,外壁を加工すること
になるから、実際にはスクロールラップの厚さTは、エ
ンドミルの直径の読みとり誤差のほぼ2倍の誤差をきた
すことになる。 【0009】以上、XYテーブルをもったマシニングセ
ンタを用いた従来のインボリュート形状加工方法を述べ
たが、XYテーブル上にロータリテーブルを載せて、ロ
ータリテーブルに被加工物をセットして加工する場合で
も、通常エンドミルの中心は、ロータリテーブルの回転
に対し、OQ上を移動させているために、上記と同様の
誤差を生じ、精度の高いインボリュート形状を加工する
ことが難しかった。以上、雄スクロールを例にして、従
来技術の問題点を指摘したが、雌スクロールについても
全く同様の問題を抱えていた。 【0010】そこで、移動テーブルの直進運動とロータ
リテーブルの回転運動とを比例関係で連動してNC制御
しながらインボリュート形状を加工する、いわゆる「R
θ加工」が開発される機運になった。他の従来技術とし
て、特開昭57−15610号公報には、スクロール部
品をそのインボリュート曲線の基礎円の中心を回転中心
として回転させるとともに、加工工具を前記インボリュ
ート曲線の基礎円に接する直線上を移動させることによ
ってスクロール部品の加工を行うことが開示されてい
る。 しかし、特開昭57−15610号公報に開示され
たスクロール加工装置は、回転する加工用テーブルとX
方向に直進する移動テーブルとが機械的に結合されてい
るもので、スクロールラップの内壁面と外壁面とを順次
高精度に加工することについては、配慮されていなかっ
た。 【0011】本発明は、前述の従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、本発明の目的は、NC加工
機の単純なプログラム制御により、加工具とインボリュ
ート曲線との接点(加工点)の偏角にともなって生じる
工具の軌跡誤差を解消して、被加工物のインボリュート
形状の内壁面と外壁面との一連の加工を高精度に実現す
スクロールラップの加工方法を提供することにある。 【0012】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るスクロールラップの加工方法の構成
は、直進移動可能なテーブルと、回転可能なロータリテ
ーブルと、工具を保持する回転主軸とを備えたNC加工
手段を用いて、スクロールラツプを有する被加工物の該
スクロールラップの内外壁面をインボリュート形状曲面
に加工する方法であって、前記被加工物を載置したロー
タリテーブルを回転させた状態で、前記NC加工手段の
制御系の同期指令に基づいて前記テーブルを直進移動さ
せることにより、前記回転主軸に保持された工具を、前
記インボリュート形状の第1の基礎円の接線上を前記ス
クロールラップの一方の壁面に沿って前記第1の基礎円
の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相対的に移
動させて前記スクロールラップの一方の壁面に第1のイ
ンボリュート形状曲面を加工し、前記NC加工手段の制
御系の同期指令に基づいて前記工具と前記被加工物との
相対的な位置をずらすことにより、前記工具を第2のイ
ンボリュート形状曲面の加工の始点に移動させ、前記ロ
ータリテーブルの回転方向を逆転させた状態で、前記N
C加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記テーブル
を直進移動させることにより、前記回転主軸に保持され
た工具を、前記インボリュート形状の第2の基礎円の接
線上を前記スクロールラップの他方の壁面に沿って前記
第2の基礎円の中心から遠ざかる方向に前記被加工物に
対して相対的に移動させて前記スクロールラップの他方
壁面に第2のインボリュート形状曲面を加工すること
により前記スクロールラップを加工するようにしたもの
である。 【0013】 【作用】本発明では、直進運動する移動テーブル上に回
転自在に装備されたロータリテーブルに、インボリュー
ト形状に加工すべき被加工物を、そのロータリテーブル
の中心に固定し、そのロータリテーブル面にほぼ鉛直な
回転主軸にエンドミルを装着し、このエンドミルの刃面
を、被加工物のインボリュートの基礎円の接線と直交す
るように被加工物の加工面に対接させ、前記エンドミル
の中心が、前記インボリュートの基礎円の接線上を移動
するように前記移動テーブルを直進させるとともに、前
記ロータリテーブルを、その回転角度が前記移動テーブ
ルの送り量と一定の比例関係で連動するように回転させ
ている。 【0014】本発明を開発した考え方は、被加工物がイ
ンボリュート形状であるという特徴を生かして、インボ
リュート形状の加工面とエンドミル外周との接触角が常
に一定となるようにXYテーブルとロータリテーブルを
制御するものである。すなわち、XテーブルあるいはY
テーブルのいずれか一方の送り方向をインボリュートの
基礎円の接線方向に一致させ、その送りの速度をロータ
リテーブルの回転速度に完全に比例するようにして、単
純なプログラム入力で、NC加工機の制御方法を単純に
するとともに加工精度を向上させている。 【0015】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係るイ
ンボリュート形状加工方法における工具軌跡を示す説明
図、図2は、インボリュート形状加工の原理を示す説明
図、図3は、図1の加工を行う加工機の外観斜視図であ
る。 【0016】図3に示す加工機は、一般的なマシニング
センタとほぼ同様の構成のもので、ベッド9上には、N
C制御可能な移動テーブルに係るX軸テーブル10、お
よび移動テーブルに係るY軸テーブル11が装備され、
さらにこの上に、これもNC制御可能なロータリテーブ
ル12が装備されている。このロータリテーブル12上
に、ロータリテーブルと軸心を同じくして被加工物であ
る雄スクロール1がチャッキングされている。一方、ベ
ッド9と一体に固定されたコラム13には、これもロー
タリテーブル12の軸心方向にNCにて摺動可能な主軸
ヘッド14が摺動し、この主軸ヘッド14の摺動方向に
軸心方向をもつ回転可能な主軸15があり、この主軸1
5には工具に係るエンドミル7がチャッキングされてい
る。 【0017】これらの運動系、すなわちXテーブル10
およびYテーブル11の直進運動、ロータリテーブル1
2の回転運動、主軸ヘッド14の直進運動、ならびに主
軸15の回転運動は、いずれもNC制御装置(図示せ
ず)により制御できるように構成されている。本実施例
は、このような構成のマシニングセンタのインボリュー
ト形状加工のNC制御に関するもので、次に、このイン
ボリュート形状加工の原理を図2を参照して説明する。 【0018】被加工物は、雄スクロール1のスクロール
部材に係るスクロールラップ5で、同一基礎円の位相を
ずらした2本のインボリュート曲線5a,5bで外壁,
内壁が形成されるものである。この場合、図2に示すよ
うに、2本のインボリュート曲線5a,5bは、ともに
中心がOで、基礎円20の半径はa(図1参照)であ
る。この基礎円20からの引いた任意の接線21は、イ
ンボリュート曲線5a,5bと常に直交する。 【0019】このことは、エンドミル7の中心をインボ
リュートの基礎円の接線上に移動させれば、エンドミル
とインボリュートの接点Pは、この基礎円の接線上にあ
り、従来技術のところで述べたような、エンドミルとイ
ンボリュート曲線との接点の偏角θあるいはθ″(図
6,図7参照)がある値をもつことによる誤差を考慮し
た煩雑な補正を加える必要の全くないことを意味する。
すなわち、図1に示すように、前述のインボリュートの
基礎円20への任意の切線21を、マニシングセンタの
X軸すなわちXテーブルの直進方向とし、このX軸上に
エンドミル7の中心Qがあるように設定し、被加工物で
ある雄スクロール1の回転角度と、エンドミル7のX軸
方向位置とが常に比例するようにNC制御系に同期指令
を与えればよい。これは、NC制御装置に単純なプログ
ラム入力により制御可能である。 【0020】そこで、主軸15に装着したエンドミル7
の刃面を、被加工物である雄スクロール1のインボリュ
ートの基礎円20の接線21と直交するように加工面で
あるインボリュート曲線5aの外壁に対接させ、前記の
ように接線21とX軸テーブル10の直進方向とを一致
させる。そして、エンドミル7の中心Qが接線21上を
内側方向、すなわち基礎円20の中心に近づく方向に移
動するようにX軸テーブル10を直進させるとともに、
ロータリテーブル12を、ロータリテーブルの回転角度
がX軸テーブル10の送り量と一定の比例関係で連動し
て回転させることによってインボリュート曲線5aの外
壁を加工する。 【0021】外壁の加工が終ると、ロータリテーブル1
2を逆転させることにより雄スクロール1の回転を逆転
させて、回転角の位相を所定量だけずらせてインボリュ
ート曲線5bのスタート位置にエンドミル7を位置させ
る。なお、ここに位相をずらせる所定量は、エンドミル
7の径と、インボリュートの基礎円20の径と、インボ
リュートラップの厚みTとで一義的に決まる量である。
より詳しくは、エンドミル直径とインボリュートラップ
の厚みTと和を基礎円20の半径aで除した角度(ラジ
アン)である。 【0022】次いで、ロータリテーブル12の逆転と同
期して、接線21上の外側方向、すなわち基礎円20の
中心から遠ざかる方向ににエンドミル中心Qを移動させ
るように、X軸テーブル10を戻し方向に直進させてイ
ンボリュート曲線5bの内壁加工を行う。換言すれば、
エンドミル7の中心がインボリュートの基礎円20の接
線21上を移動するように直進するX軸テーブル10
は、スクロールラップ5の外壁の加工時と内壁の加工時
とで直進方向を逆転させて往,復運動を行うとともに、
ロータリテーブル12は、前記X軸テーブルの往,復運
動に連動して正,逆に回転方向を変えるように作動す
る。 【0023】このようにすれば、インボリュート曲線5
bの内壁に対しても偏角θ″(図7参照)に起因する誤
差補正が不要となる。そして、スクロールラップの外壁
加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連の
工程を、図3に示す同一加工機上で順次連続的に行うこ
とができる。 【0024】前述のインボリュート形状加工方法をとる
場合でも、エンドミル7取付時の偏心あるいはエンドミ
ルのたわみ誤差等の工具寸法誤差εがスクロールラップ
5の厚みTに2εの誤差を生じさせる。そこで、インボ
リュート形状のスクロールラップの厚み精度がさらに厳
しく要求される場合には、次に述べるような工具軌跡を
辿らせるとよい。 【0025】図1に示すように、エンドミル7の中心Q
をインボリュートの基礎円20の接線21上に位置さ
せ、そのエンドミル7の刃面を、前記接線21と直交す
るように加工面であるインボリュート曲線5aの外壁に
対接させる。そしてX軸テーブル10の直進方向を前記
基礎円20の接線21に一致させる。そして、エンドミ
ル7の中心Qが接線21上を内側方向へ移動するように
X軸テーブル10を直進させる(第1の直進)ととも
に、ロータリテーブル12を、ロータリテーブルの回転
角度がX軸テーブル10の送り量と一定の比例関係で連
動して回転させることによってインボリュート曲線5a
の外壁を加工する。 【0026】外壁の加工が終ると、エンドミル7の中心
Qが、雄スクロール1の中心部で基礎円20の直径2a
だけ、前記第1の直進方向に直交する方向に移動するよ
うにY軸テーブル11を移動させる。次いで、ロータリ
テーブル12の逆転と同期して、図1に示す基礎円20
の接線22上の外側方向にエンドミル中心Qを移動させ
るように、X軸テーブル10を前記第1の直進方向と同
一方向に第2の直進を行わせてインボリュート曲線5b
の内壁加工を行い、雄スクロール1の加工を終了する。 【0027】このようにすれば、スクロールラップの外
壁加工、エンドミルの相対的位置変更、内壁加工の一連
の工程が第3図に示す同一加工機上で順次連続的に行わ
れ、エンドミルに加わる切削力負荷の方向も、外壁加
工、内壁加工ともに同一となることは明らかである。
、切削力負荷によるエンドミル7やスクロールラップ
5の弾性変形等によるスクロール形状の誤差を、主軸1
5を僅かに傾斜させることにより容易に補正でき、イン
ボリュート形状のスクロールラップ5の厚み精度を向上
させることができる。なお、前述の実施例では、被加工
物を雄スクロール1として、その加工例を説明したが、
雌スクロール2の加工も全く同様に実施できることは言
うまでもない。 【0028】また、前述の実施例では、加工機としてマ
シニングセンタを用いる例を説明したが、同様の構成を
もつ専用機であっても、本発明の効果を妨げるものでは
ない。さらに、インボリュート形状の内壁を同様に加工
したのち、外壁を加工する加工手順をとっても全く同様
の効果が得られる。さらにまた、前述の実施例では、加
工機を縦形マシニングセンタとしているが、主軸中心を
水平とした横形マシニングセンタとしてもよい。この場
合には、切粉が除去しやすいという利点があり、加工面
の面粗さが良くなる。 【0029】なお、スクロールラップの厚みTが一定で
ない、2本のインボリュート曲線からなる場合には、基
礎円は2個存在することになるので、内,外壁の一方の
面加工から他方の面加工へ移行するときに、被加工物の
中心にて、2個の基礎円の差だけY方向に余分にシフト
して後半の工具軌跡を辿らせるようにすれば、その実施
化が可能である。 【0030】 【発明の効果】以上述べたように、NC加工機の単純な
プログラム制御により、加工具とインボリュート曲線と
の接点(加工点)の偏角にともなって生じる工具の軌跡
誤差を解消して、被加工物のインボリュート形状の内壁
面と外壁面との一連の加工を高精度に実現するスクロー
ルラップの加工方法を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of processing a scroll wrap, and more particularly to a method of scrolling using an NC (numerical control) machine such as a machining center. risk of such involute spiral grooves constituting a compression chamber of the compressor
Suitable scroll La to precision machining the roll wrap
The present invention relates to a method of processing a tip . 2. Description of the Related Art First, as an example of a workpiece to which the present invention is applied, a scroll member constituting a compression chamber of a scroll compressor is taken up, and a conventional processing method thereof will be described with reference to FIGS. Will be explained. Here, FIG. 4 is a perspective view of female and male scrolls relating to a workpiece, FIG. 5 is a plan view as viewed from the direction indicated by an arrow A in FIG. 4, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining a conventional processing method of a scroll member. FIG. In FIGS. 4 and 5, 1 is a male scroll,
Reference numeral 2 denotes a female scroll, and the scroll wrap 5 of the protrusion 3 of the male scroll 1 and the scroll wrap 6 of the recess 4 of the female scroll 2 are both U-shaped in the cross section of the spiral groove formed by the wrap. The helix is of involute shape. The male scroll 1 and the female scroll 2 have a structure in which the respective scroll wraps 5 and 6 are opposed to each other and are relatively peristaltic to compress the pressure medium. Conventionally, such an involute scroll wrap has been cut by so-called "XY machining" by attaching a workpiece to an XY table of a vertical or horizontal machining center using an end mill tool. In this case, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, when the scroll wrap 5 of the male scroll 1 is processed using an end mill 7 having a diameter D, a contact point P between the outer periphery of the end mill 7 and the involute scroll wrap 5 is formed. Is the center O of the male scroll 1 and the center Q of the end mill 7.
Does not exist on the line connecting, and the declination θ between OQ and PQ
Changes with the processing position of the scroll wrap 5 one by one. For example, as shown in FIG. 6, when the outer wall of the scroll wrap 5 is machined, the deviation angle between OQ and PQ is θ, but when the machining of the outer wall is finished, the center of the end mill 7 is Q. ′, And the declination θ ′ formed between the outer periphery of the end mill 7 and the contact point P ′ between the scroll wrap 5 greatly changes compared to θ. Also, as shown in FIG. 7, at the stage of machining the inner wall of the scroll wrap, at the position of the center Q ″ of the end mill 7, the deviation angle θ ″ between the contact point P ″ between the outer periphery of the end mill 7 and the inner wall of the scroll wrap is [0006] Therefore, in order to machine the male scroll 1 on the XY table of the machining center, a locus of the end mill center Q different from a predetermined involute shape is drawn. Of course, in the past, such a desired involute shape was determined by using N points of a number of point groups of XY coordinates.
If given as C data , the center locus of the end mill is automatically calculated by the NC control system of the machining center,
It was also become possible to process. However, XY on such an XY table
In machining using a coordinate system, the number of input points of NC data is large.
In addition , it is assumed that the value of the end mill diameter is input to the NC control system. Accordingly, different diameter of the end mill, but inputs the value to the respective NC control system, in which case the number of XY coordinates by calculating in advance the tool path
Must be input as NC data of the point cloud . In particular, when the involute shape accuracy is severe, it is essential to improve the reading accuracy of the end mill diameter. In this conventional method, even if the end mill diameter is accurately read, if the end mill is mounted eccentrically with respect to the main shaft of the machining center, the end mill is machined as if an apparently larger end mill was used. The shape, especially the thickness T thereof is different from a predetermined value, and it is necessary to correct the tool dimensions. Since the inner and outer walls of the scroll wrap are processed by such a method, the thickness T of the scroll wrap actually causes an error approximately twice as large as the reading error of the end mill diameter. The conventional involute shape processing method using a machining center having an XY table has been described above. However, even when a rotary table is mounted on an XY table and a workpiece is set on the rotary table to perform processing, Since the center of the end mill is moved on the OQ with respect to the rotation of the rotary table, the same error as described above occurs, and it is difficult to process an involute shape with high accuracy. As mentioned above, the problems of the prior art have been pointed out by taking the male scroll as an example, but the female scroll also has exactly the same problem. Therefore, the linear motion of the moving table and the rotor
NC control linked to the rotational movement of the retable in a proportional relationship
While processing the involute shape, the so-called “R
The momentum to develop “θ processing” has come. Other prior art
JP-A-57-15610 discloses a scroll unit.
Rotate the product around the center of the base circle of its involute curve
As well as turning the machining tool
By moving on a straight line tangent to the base circle of the curve
To process scroll parts
You. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-15610 discloses
Scroll processing device, a rotating processing table and X
The moving table that moves straight in the direction
The inner wall surface and outer wall surface of the scroll wrap are sequentially
High precision machining is not considered
Was. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a simple program control of an NC processing machine to control a contact point (processing) between a processing tool and an involute curve. to eliminate the trajectory error of the tool occurs with declination of the point), the involute of the workpiece
An object of the present invention is to provide a scroll wrap processing method that realizes a series of processing of an inner wall surface and an outer wall surface with high precision. [0012] In order to achieve the above object, a method of processing a scroll wrap according to the present invention comprises a table capable of moving linearly, a rotary table and a rotatable rotary table.
Machining with a cable and a rotating spindle that holds the tool
Means for processing a workpiece having a scroll wrap
The inner and outer wall surfaces of the scroll wrap are curved involute shape
A method for processing the workpiece into a row.
With the tally table rotated, the NC processing means
The table is moved straight based on the synchronization command of the control system.
The tool held on the rotating spindle is
The above-mentioned swath is formed on the tangent of the first base circle of the involute shape.
The first base circle along one wall surface of the crawl wrap
Relative to the workpiece in a direction approaching the center of
To move the first wrap on one wall surface of the scroll wrap.
Machining a convoluted curved surface and controlling the NC machining means
Between the tool and the workpiece based on a synchronization command of the control system.
By displacing the relative positions, the tool is moved to the second
Move to the starting point of machining the
With the rotation direction of the rotary table reversed, the N
The table based on a synchronization command of a control system of the C processing means.
Is held by the rotating spindle by moving the
Tool that has been in contact with the involute-shaped second base circle.
On the line along the other wall of the scroll wrap
In the direction away from the center of the second base circle
Relative to the other side of the scroll wrap
Processing the second involute curved wall
To process the scroll wrap by
It is. According to the present invention, a workpiece to be processed into an involute shape is fixed to the center of the rotary table on a rotary table rotatably mounted on a moving table that moves linearly. An end mill is mounted on a rotating spindle that is substantially vertical to the surface, and the end surface of the end mill is brought into contact with the processing surface of the workpiece so as to be orthogonal to the tangent to the base circle of the involute of the workpiece, and the center of the end mill but with linearly moving the moving table to move tangent on the involute base circle, the rotary table is rotated so that its angle of rotation is interlocked with a constant proportional relationship between the feed amount of the moving table
Have . The idea of developing the present invention is that the XY table and the rotary table are adjusted so that the contact angle between the involute-shaped processing surface and the outer periphery of the end mill is always constant, taking advantage of the feature that the workpiece is involute. To control. That is, X table or Y
Controlling the NC machine with a simple program input by setting the feed direction of one of the tables to the tangent direction of the base circle of the involute and making the feed speed completely proportional to the rotation speed of the rotary table The method is simplified and the processing accuracy is improved. An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view showing a tool path in an involute shape processing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing the principle of involute shape processing, and FIG. 3 is a processing machine for performing the processing of FIG. It is an external appearance perspective view of. The processing machine shown in FIG. 3 has substantially the same configuration as a general machining center, and has a N
An X-axis table 10 related to a C-controllable moving table and a Y-axis table 11 related to a moving table are provided.
Furthermore, a rotary table 12 which can also be NC controlled is provided thereon. On this rotary table 12, the male scroll 1 which is a workpiece is chucked with the same axis as the rotary table. On the other hand, a spindle head 14 slidable by NC in the axial direction of the rotary table 12 slides on the column 13 fixed integrally with the bed 9. There is a rotatable main shaft 15 having a center direction.
5 is chucked with an end mill 7 relating to a tool. These motion systems, that is, the X table 10
And linear motion of Y table 11, rotary table 1
2, the linear motion of the spindle head 14 and the rotational motion of the spindle 15 can be controlled by an NC control device (not shown). This embodiment relates to the NC control of the involute shape machining of the machining center having such a configuration. Next, the principle of the involute shape machining will be described with reference to FIG. The workpiece is a scroll wrap 5 associated with the scroll member of the male scroll 1 and has two involute curves 5a and 5b whose phases are shifted from each other by the same base circle.
An inner wall is formed. In this case, as shown in FIG. 2, the center of each of the two involute curves 5a and 5b is O, and the radius of the base circle 20 is a (see FIG. 1). An arbitrary tangent line 21 drawn from the base circle 20 is always orthogonal to the involute curves 5a and 5b. This means that if the center of the end mill 7 is moved on the tangent to the base circle of the involute, the contact point P between the end mill and the involute is on the tangent of the base circle, as described in the prior art. This means that there is no need to perform a complicated correction in consideration of an error caused by a certain value of the argument θ or θ ″ (see FIGS. 6 and 7) of the contact point between the end mill and the involute curve.
That is, as shown in FIG. 1, an arbitrary cutting line 21 to the above-mentioned involute base circle 20 is defined as the X axis of the machining center, that is, the straight traveling direction of the X table, and the center Q of the end mill 7 is on this X axis. The synchronization command may be given to the NC control system so that the rotation angle of the male scroll 1 as the workpiece and the position of the end mill 7 in the X-axis direction are always proportional. This can be controlled by simple program input to the NC controller. Therefore, the end mill 7 mounted on the spindle 15
Is made to contact the outer wall of the involute curve 5a which is the processing surface so as to be orthogonal to the tangent line 21 of the base circle 20 of the involute of the male scroll 1 which is the workpiece, and the tangent line 21 and the X axis The straight traveling direction of the table 10 is matched. Then, while moving the X-axis table 10 straight so that the center Q of the end mill 7 moves inward on the tangent line 21, that is, in a direction approaching the center of the base circle 20,
The outer wall of the involute curve 5a is machined by rotating the rotary table 12 in conjunction with the rotation amount of the rotary table in a fixed proportional relationship with the feed amount of the X-axis table 10. After finishing the outer wall, the rotary table 1
By rotating the end mill 2 in reverse, the rotation of the male scroll 1 is reversed, and the phase of the rotation angle is shifted by a predetermined amount to position the end mill 7 at the start position of the involute curve 5b. Here, the predetermined amount for shifting the phase is an amount uniquely determined by the diameter of the end mill 7, the diameter of the base circle 20 of the involute, and the thickness T of the involute trap.
More specifically, it is an angle (radian) obtained by dividing the sum of the end mill diameter, the thickness T of the involute trap, and the radius a of the base circle 20. Next, in synchronization with the reverse rotation of the rotary table 12, the X-axis table 10 is returned in the returning direction so as to move the end mill center Q in the outward direction on the tangent line 21, that is, in the direction away from the center of the base circle 20. The inner wall of the involute curve 5b is processed by moving straight. In other words,
X-axis table 10 that moves straight so that the center of end mill 7 moves on tangent line 21 of involute base circle 20
Is used to perform forward and backward movements by reversing the straight traveling direction between the processing of the outer wall and the processing of the inner wall of the scroll wrap 5,
The rotary table 12 operates so as to change the direction of rotation forward and backward in conjunction with the forward and backward movements of the X-axis table. By doing so, the involute curve 5
No error correction due to the declination θ ″ (see FIG. 7) is required for the inner wall of the scroll b.
Series of machining, relative position change of end mill, inner wall machining
The processes are performed sequentially and continuously on the same processing machine shown in FIG.
Can be. Even when the above-described involute shape machining method is employed, a tool dimensional error ε such as an eccentricity when the end mill 7 is attached or a deflection error of the end mill causes an error of 2ε in the thickness T of the scroll wrap 5. Therefore, when the thickness accuracy of the involute-shaped scroll wrap is more strictly required, the tool trajectory described below may be traced. As shown in FIG. 1, the center Q of the end mill 7 is
Is positioned on the tangent line 21 of the base circle 20 of the involute, and the blade surface of the end mill 7 is brought into contact with the outer wall of the involute curve 5a which is the processing surface so as to be orthogonal to the tangent line 21. Then, the straight traveling direction of the X-axis table 10 is made to coincide with the tangent 21 of the base circle 20. Then, the X-axis table 10 is moved straight (first straight movement) so that the center Q of the end mill 7 moves inward on the tangent line 21, and the rotary table 12 is rotated by the rotation angle of the X-axis table 10. Involute curve 5a by rotating in conjunction with the feed amount in a fixed proportional relationship
The outer wall of When the processing of the outer wall is completed, the center Q of the end mill 7 is aligned with the diameter 2a of the base circle 20 at the center of the male scroll 1.
Only, the Y-axis table 11 is moved so as to move in a direction orthogonal to the first straight traveling direction. Next, in synchronization with the reverse rotation of the rotary table 12, the base circle 20 shown in FIG.
The X-axis table 10 is caused to move in the second direction in the same direction as the first direction so as to move the end mill center Q in the outward direction on the tangent line 22 of the involute curve 5b.
And the machining of the male scroll 1 is completed. By doing so, the outside of the scroll wrap
A series of wall processing, end mill relative position change, and inner wall processing
Are performed sequentially and continuously on the same processing machine shown in FIG.
Direction of the cutting force applied to the end mill
It is clear that the construction and the inner wall processing are the same. Ma
In addition , errors in the scroll shape due to elastic deformation of the end mill 7 and the scroll wrap 5 due to the cutting force load, etc.
5 can easily corrected by Rukoto is slightly inclined, it is possible to improve the thickness accuracy of the scroll wrap 5 of involute shape. In the above-described embodiment, the processing example is described as the male scroll 1 as the workpiece.
Needless to say, the processing of the female scroll 2 can be performed in exactly the same manner. Further, in the above-described embodiment, an example in which a machining center is used as a processing machine has been described. Further, the same effect can be obtained by processing the inner wall of the involute shape in the same manner and then processing the outer wall. Furthermore, in the above-described embodiment, the processing machine is a vertical machining center, but it may be a horizontal machining center with the main shaft center being horizontal. In this case, there is an advantage that chips are easily removed, and the surface roughness of the processed surface is improved. When the thickness T of the scroll wrap is not constant and consists of two involute curves, there are two base circles. When shifting to, at the center of the workpiece, an extra shift is made in the Y direction by the difference between the two base circles so as to follow the latter half of the tool trajectory, and this can be realized. As described above, the trajectory error of the tool caused by the declination of the contact point (processing point) between the processing tool and the involute curve is eliminated by the simple program control of the NC processing machine. The inner wall of the workpiece
Scroll that realizes high-precision series of processing of surface and outer wall
A method for processing lulap can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例に係るインボリュート形状加
工装置における工具軌跡を示す説明図である。 【図2】インボリュート形状加工の原理を示す説明図で
ある。 【図3】本発明による加工装置の外観斜視図である。 【図4】被加工物に係る雌,雄スクロールの斜視図であ
る。 【図5】図4のA矢視平面図である。 【図6】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【図7】スクロール部材の従来の加工方法を説明するた
めの説明図である。 【符号の説明】 1…雄スクロール、2…雌スクロール、5…スクロール
ラップ、5a,5b…インボリュート曲線、7…エンド
ミル、10…X軸テーブル、11…Y軸テーブル、12
…ロータリテーブル、15…主軸、20…基礎円、2
1,22…接線。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram showing a tool trajectory in an involute shape machining apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of involute shape processing. FIG. 3 is an external perspective view of a processing apparatus according to the present invention. FIG. 4 is a perspective view of female and male scrolls relating to a workpiece. FIG. 5 is a plan view as viewed from the direction indicated by the arrow A in FIG. 4; FIG. 6 is an explanatory view for explaining a conventional processing method of a scroll member. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a conventional processing method of a scroll member. [Description of Signs] 1 ... Male scroll, 2 ... Female scroll, 5 ... Scroll wrap, 5a, 5b ... Involute curve, 7 ... End mill, 10 ... X axis table, 11 ... Y axis table, 12
... Rotary table, 15 ... Spindle, 20 ... Base circle, 2
1,22 ... tangent line.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.直進移動可能なテーブルと、回転可能なロータリテ
ーブルと、工具を保持する回転主軸とを備えたNC加工
手段を用いて、スクロールラツプを有する被加工物の該
スクロールラップの内外壁面をインボリュート形状曲面
に加工する方法であって、 前記被加工物を載置したロータリテーブルを回転させた
状態で、前記NC加工手段の制御系の同期指令に基づい
て前記テーブルを直進移動させることにより、前記回転
主軸に保持された工具を、前記インボリュート形状の第
1の基礎円の接線上を前記スクロールラップの一方の壁
面に沿って前記第1の基礎円の中心に近づく方向に前記
被加工物に対して相対的に移動させて前記スクロールラ
ップの一方の壁面に第1のインボリュート形状曲面を加
工し、 前記NC加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記工
具と前記被加工物との相対的な位置をずらすことによ
り、前記工具を第2のインボリュート形状曲面の加工の
始点に移動させ、 前記ロータリテーブルの回転方向を逆転させた状態で、
前記NC加工手段の制御系の同期指令に基づいて前記テ
ーブルを直進移動させることにより、前記回転主軸に保
持された工具を、前記インボリュート形状の第2の基礎
円の接線上を前記スクロールラップの他方の壁面に沿っ
て前記第2の基礎円の中心から遠ざかる方向に前記被加
工物に対して相対的に移動させて前記スクロールラップ
の他方の壁面に第2のインボリュート形状曲面を加工す
ることにより前記スクロールラップを加工することを特
徴とするスクロールラップの加工方法。 2.前記工具を前記スクロールラップ上で前記インボリ
ュート形状の第2の基礎円の接線上を該第2の基礎円の
中心から遠ざかる方向に前記被加工物に対して相対的に
移動させることが、工具を前記スクロールラップ上で前
記インボリュート形状の第1の基礎円の接線上を該第1
の基礎円の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相
対的に移動させる方向と同じ方向に移動させること を特
徴とする請求項1記載のスクロールラップの加工方法。 3.前記工具を前記スクロールラップ上で前記インボリ
ュート形状の第2の基礎円の接線上を該第2の基礎円の
中心から遠ざかる方向に前記被加工物に対して相対的に
移動させることが、工具を前記スクロールラップ上で前
記インボリュート形状の第1の基礎円の接線上を該第1
の基礎円の中心に近づく方向に前記被加工物に対して相
対的に移動させる方向と反対方向に移動させることを特
徴とする請求項1記載のスクロールラップの加工方法。
(57) [Claims] A linearly movable table and a rotatable rotary
Machining with a cable and a rotating spindle that holds the tool
Means for processing a workpiece having a scroll wrap
The inner and outer wall surfaces of the scroll wrap are curved involute shape
Machining to a method and to rotate the rotary table mounting the workpiece
In the state, based on the synchronization command of the control system of the NC machining means,
The table is moved in a straight line to
The tool held by the spindle is moved to the involute shape
One wall of the scroll wrap on a tangent to the base circle
In a direction approaching the center of the first base circle along the plane
The scroller is moved relatively to the workpiece.
Add a first involute curved surface to one wall of the
And Engineering, the engineering based on the synchronization command of the control system of the NC processing means
By shifting the relative position of the tool and the workpiece.
The tool is used for machining a second involute curved surface.
Moved to the starting point, with the rotation direction of the rotary table reversed,
Based on the synchronization command of the control system of the NC processing means,
By moving the cable straight, it is held on the rotating spindle.
Holding the held tool on the second base of the involute shape
On the tangent of the circle along the other wall of the scroll wrap
In the direction away from the center of the second base circle.
The scroll wrap is moved relatively to the workpiece
A second involute-shaped curved surface on the other wall surface of
To process the scroll wrap by
Scroll wrap processing method. 2. Place the tool on the scroll wrap
Of the second base circle on the tangent line of the second base circle
Relative to the workpiece in a direction away from the center
Moving the tool forward on the scroll wrap
The first base circle of the involute shape is tangent to the first base circle.
In the direction approaching the center of the base circle
Japanese to be moved in the same direction as the direction of moving pairs to
The method for processing a scroll wrap according to claim 1. 3. Place the tool on the scroll wrap
Of the second base circle on the tangent line of the second base circle
Relative to the workpiece in a direction away from the center
Moving the tool forward on the scroll wrap
The first base circle of the involute shape is tangent to the first base circle.
In the direction approaching the center of the base circle
Move in the opposite direction to the opposite direction.
The method for processing a scroll wrap according to claim 1.
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