JP2766963B2 - フライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法及び加工誤差測定装置 - Google Patents
フライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法及び加工誤差測定装置Info
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- JP2766963B2 JP2766963B2 JP4034221A JP3422192A JP2766963B2 JP 2766963 B2 JP2766963 B2 JP 2766963B2 JP 4034221 A JP4034221 A JP 4034221A JP 3422192 A JP3422192 A JP 3422192A JP 2766963 B2 JP2766963 B2 JP 2766963B2
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- cutting
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は図６に示すようなエン
ドミル３等のフライス工具を用いて側面削り又は段削り
を行う際に切削力によって生ずる工具のたわみに起因す
る加工面の形状誤差をインプロセスで計測する技術に関
するものである。
ドミル３等のフライス工具を用いて側面削り又は段削り
を行う際に切削力によって生ずる工具のたわみに起因す
る加工面の形状誤差をインプロセスで計測する技術に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＮＣ切削加工において問題となるのは、
主に工作物表面の荒さと切削面の形状精度である。特に
エンドミルのようなフライス工具を用いて側面削りや段
削りを行う場合には工具のたわみに起因する加工面のう
ねりや傾きなどの形状誤差が大きな問題となる。
主に工作物表面の荒さと切削面の形状精度である。特に
エンドミルのようなフライス工具を用いて側面削りや段
削りを行う場合には工具のたわみに起因する加工面のう
ねりや傾きなどの形状誤差が大きな問題となる。
【０００３】従来、ＮＣ工作機でエンドミル等のフライ
ス工具を用いて加工を行う場合には、あらかじめ荒加工
をし、その後少しずつ切り込みを減らした仕上げ加工を
して形状精度を出すのが一般的であった。しかしこの方
法は熟練工の勘に頼る部分が多く、しかも何度かの試作
と専用の測定器を使用した計測が必要である。一方、前
記のように工作物の形状誤差が工具のたわみに起因する
加工面のうねりや、傾きなどであることに着目して、切
削力による工具たわみをシュミレーション計算で求める
方法が提案されている。
ス工具を用いて加工を行う場合には、あらかじめ荒加工
をし、その後少しずつ切り込みを減らした仕上げ加工を
して形状精度を出すのが一般的であった。しかしこの方
法は熟練工の勘に頼る部分が多く、しかも何度かの試作
と専用の測定器を使用した計測が必要である。一方、前
記のように工作物の形状誤差が工具のたわみに起因する
加工面のうねりや、傾きなどであることに着目して、切
削力による工具たわみをシュミレーション計算で求める
方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】しかるにこの工具たわみをシ
ュミレーション計算で求める方法は複雑な曲面を切削す
るような場合では現実と合わないことが多い。すなわ
ち、エンドミル加工のように断続切削を行う場合には工
作物と工具の切れ刃の接触する位置の変化により工具が
一回転する間にもその切削力の大きさと方向が刻々と変
化する。工具のたわみは、この切削力により発生するた
めたわみの大きさや形も回転中に変動する。
ュミレーション計算で求める方法は複雑な曲面を切削す
るような場合では現実と合わないことが多い。すなわ
ち、エンドミル加工のように断続切削を行う場合には工
作物と工具の切れ刃の接触する位置の変化により工具が
一回転する間にもその切削力の大きさと方向が刻々と変
化する。工具のたわみは、この切削力により発生するた
めたわみの大きさや形も回転中に変動する。
【０００５】加工面の形状精度は工具の切れ刃が加工面
を通った時の工具のたわみによって決定される。このこ
とはアップカットでもダウンカットでも同じである。し
たがって、加工誤差をインプロセスで求めるためには切
れ刃が加工面を通った瞬間にその位置でどれだけ工具た
わみがあったかを知らなければならない。
を通った時の工具のたわみによって決定される。このこ
とはアップカットでもダウンカットでも同じである。し
たがって、加工誤差をインプロセスで求めるためには切
れ刃が加工面を通った瞬間にその位置でどれだけ工具た
わみがあったかを知らなければならない。
【０００６】従来、側面切削中のエンドミルの工具先端
でこのたわみ量を計測する手法として特殊な形状の工具
とストロボカメラを使用したものが存在する（例えば、
不二越技報ｖｏｌ，３７ Ｎｏ，１，１９８１参照）。
また同じく側面切削の場合エンドミルの一部に鋼製のリ
ングをはめ、この部分に歪み計を内蔵した板バネを当て
てたわみを測定する実験が行われている。（例えば、機
械振興協会技術研究所「加工技術データファイル」２０
４Ｆ００参照）。しかるにこれらの従来の工具のたわみ
測定技術は回転中の工具が工作物と接触していない場所
のたわみ量を測定することは可能であったが全体にわた
ってたわみ形状を求めることは不可能であり、また、イ
ンプロセスで工作物の加工誤差制御に適用することも不
可能であった。
でこのたわみ量を計測する手法として特殊な形状の工具
とストロボカメラを使用したものが存在する（例えば、
不二越技報ｖｏｌ，３７ Ｎｏ，１，１９８１参照）。
また同じく側面切削の場合エンドミルの一部に鋼製のリ
ングをはめ、この部分に歪み計を内蔵した板バネを当て
てたわみを測定する実験が行われている。（例えば、機
械振興協会技術研究所「加工技術データファイル」２０
４Ｆ００参照）。しかるにこれらの従来の工具のたわみ
測定技術は回転中の工具が工作物と接触していない場所
のたわみ量を測定することは可能であったが全体にわた
ってたわみ形状を求めることは不可能であり、また、イ
ンプロセスで工作物の加工誤差制御に適用することも不
可能であった。
【０００７】このようなことから、回転中のフライス工
具のたわみ量を容易かつ確実に測定することができ、イ
ンプロセスでの工作物の加工制御に適用させることがで
きる技術の開発が望まれている。
具のたわみ量を容易かつ確実に測定することができ、イ
ンプロセスでの工作物の加工制御に適用させることがで
きる技術の開発が望まれている。
【０００８】この発明は上記の如き事情に鑑みて成され
たものであって、回転中のフライス工具のたわみ量を全
体にわたって容易かつ確実に計測することができ、又、
その測定結果をインプロセスで工作物の加工精度制御に
反映させることができるフライス工具を用いた加工の加
工誤差計測方法及び加工誤差測定装置を提供することを
目的とするものである。
たものであって、回転中のフライス工具のたわみ量を全
体にわたって容易かつ確実に計測することができ、又、
その測定結果をインプロセスで工作物の加工精度制御に
反映させることができるフライス工具を用いた加工の加
工誤差計測方法及び加工誤差測定装置を提供することを
目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的に対応して、こ
の発明のフライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法
は、フライス工具を用いて側面削り又は段削りを行う際
において、前記フライス工具の切れ刃が加工面を通過す
る時に前記切れ刃の反対側の切れ刃の刃先の前記加工面
の法線方向位置を非接触型の検出装置で検出することに
より、前記切れ刃の位置を検出し、加工面の形状誤差を
インプロセスで計測することを特徴としている。
の発明のフライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法
は、フライス工具を用いて側面削り又は段削りを行う際
において、前記フライス工具の切れ刃が加工面を通過す
る時に前記切れ刃の反対側の切れ刃の刃先の前記加工面
の法線方向位置を非接触型の検出装置で検出することに
より、前記切れ刃の位置を検出し、加工面の形状誤差を
インプロセスで計測することを特徴としている。
【００１０】また、この発明のフライス工具を用いた加
工の加工誤差測定装置は、フライス工具を用いて加工物
を側面削り又は段削りする工作機械用加工誤差測定装置
であって、前記フライス工具の切れ刃が加工面を通過す
る時に前記切れ刃の反対側の切れ刃の前記加工面の法線
方向の位置を非接触でインプロセスで検出する検出装置
を備えることを特徴としている。
工の加工誤差測定装置は、フライス工具を用いて加工物
を側面削り又は段削りする工作機械用加工誤差測定装置
であって、前記フライス工具の切れ刃が加工面を通過す
る時に前記切れ刃の反対側の切れ刃の前記加工面の法線
方向の位置を非接触でインプロセスで検出する検出装置
を備えることを特徴としている。
【００１１】
【作用】エンドミル等のフライス工具が回転して工作物
を切削中に、工作物の法線方向における工作物と工具の
接触点の工具直径方向の反対側の側面の位置を検出器で
検出する。工具の直径方向の変形は無視できるものとす
ると、工具の刃先の位置が加工面の位置を表示すること
になるので、刃先の位置の検出によって加工面の形状誤
差を計測することができる。この変位計の視線は常にフ
ライス工具の回転中心を通るように設定され、その方向
の設定は、変位計の検出部の位置を設定することで行わ
れる。この検出部の位置が、単一の位置に固定である場
合は、この発明の加工誤差計測は、変位計の視線方向が
その法線となる単一の平面の加工において行われる。こ
の検出部の位置が、フライス工具の回転中心を中心とす
る円周上の複数の固定位置に変位可能である場合は、こ
の発明の加工誤差計測は、変倖計の視線方向がその法線
となる複数の平面の加工において行われる。この検出部
の位置が、フライス工具の回転中心を中心とする円周上
の任意の位置に変位可能である場合は、この発明の加工
誤差計測は、変位計の視線方向がその法線となる任意の
平面の加工において行われる。このフライス工具の回転
中心を中心とする円周の半径は、上記複数のあるいは任
意の、この発明の計測を行う位置において同一である必
要はない。上記の変位計の視線方向の設定を目的とする
変位計の検出部の位置の設定は、手動で行う場合と、工
作機械に自動式の検出部位置設定装置を付加し、自動で
行う場合がある。
を切削中に、工作物の法線方向における工作物と工具の
接触点の工具直径方向の反対側の側面の位置を検出器で
検出する。工具の直径方向の変形は無視できるものとす
ると、工具の刃先の位置が加工面の位置を表示すること
になるので、刃先の位置の検出によって加工面の形状誤
差を計測することができる。この変位計の視線は常にフ
ライス工具の回転中心を通るように設定され、その方向
の設定は、変位計の検出部の位置を設定することで行わ
れる。この検出部の位置が、単一の位置に固定である場
合は、この発明の加工誤差計測は、変位計の視線方向が
その法線となる単一の平面の加工において行われる。こ
の検出部の位置が、フライス工具の回転中心を中心とす
る円周上の複数の固定位置に変位可能である場合は、こ
の発明の加工誤差計測は、変倖計の視線方向がその法線
となる複数の平面の加工において行われる。この検出部
の位置が、フライス工具の回転中心を中心とする円周上
の任意の位置に変位可能である場合は、この発明の加工
誤差計測は、変位計の視線方向がその法線となる任意の
平面の加工において行われる。このフライス工具の回転
中心を中心とする円周の半径は、上記複数のあるいは任
意の、この発明の計測を行う位置において同一である必
要はない。上記の変位計の視線方向の設定を目的とする
変位計の検出部の位置の設定は、手動で行う場合と、工
作機械に自動式の検出部位置設定装置を付加し、自動で
行う場合がある。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面
について説明する。図１において１は加工誤差測定装置
である。加工誤差測定装置１は変位計２を有する。変位
計２はエンドミル３に対向して配置されている。エンド
ミル３は工作機械の主軸頭４のチャック５に取り付けら
れており、チャック５の周囲にチャック５の回転中心６
と同軸状に変位計ホルダー７が配置されている。
について説明する。図１において１は加工誤差測定装置
である。加工誤差測定装置１は変位計２を有する。変位
計２はエンドミル３に対向して配置されている。エンド
ミル３は工作機械の主軸頭４のチャック５に取り付けら
れており、チャック５の周囲にチャック５の回転中心６
と同軸状に変位計ホルダー７が配置されている。
【００１３】変位計ホルダー７はチャック５の外側に位
置していて、チャック５の回転中心６に関して回転可能
である。図２に示すように変位計２の視線８はエンドミ
ル３の外側側面１１を観察している。この外側側面１１
はエンドミル３の工作物１２との接触部位１３の半径方
向の反対側に位置する部分である。変位計２の視線８は
常に工作物１２の加工面１４に垂直をなすように保持さ
れている。
置していて、チャック５の回転中心６に関して回転可能
である。図２に示すように変位計２の視線８はエンドミ
ル３の外側側面１１を観察している。この外側側面１１
はエンドミル３の工作物１２との接触部位１３の半径方
向の反対側に位置する部分である。変位計２の視線８は
常に工作物１２の加工面１４に垂直をなすように保持さ
れている。
【００１４】このように変位計２の視線８を加工面１４
に垂直な関係に保つために加工面１４の方向が変化する
ごとに図３に示すように手動で変位計２を移動させて、
その視線を加工面１４に垂直に合わせても良いし、又、
加工に用いられるＮＣプログラムより加工面の法線方向
を算出し、その信号を変位計ホルダー７にインプットし
て変位計ホルダー７の回転量を制御し、変位計２の視線
を自動的に加工面１４に垂直な位置に合わせるように構
成してもよい。
に垂直な関係に保つために加工面１４の方向が変化する
ごとに図３に示すように手動で変位計２を移動させて、
その視線を加工面１４に垂直に合わせても良いし、又、
加工に用いられるＮＣプログラムより加工面の法線方向
を算出し、その信号を変位計ホルダー７にインプットし
て変位計ホルダー７の回転量を制御し、変位計２の視線
を自動的に加工面１４に垂直な位置に合わせるように構
成してもよい。
【００１５】この変位計２の数は一個でもよいが、望ま
しくは図４に示すようにエンドミルの回転中心方向に複
数個配列して、エンドミルの回転中心方向の全長にわた
って観察できるようにしてもよい。次にここで使用する
変位計２について説明する。エンドミル等のフライス工
具のたわみ量は、加工条件、工具や工具ホルダの形状及
び材質、ワーク材質、等により異なるが、通常数μｍ〜
数十μｍ程度であり、最大では数百μｍ程度までに達す
る場合もある。この発明の非接触型の検出装置に必要と
なる変位計の性能は、上記の大きさのたわみ量、即ち工
具刃先の非加工時の位置からの変位量を加工誤差測定に
必要な精度で測定可能な能力であるが、この要求を満た
す非接触型変位検出装置は、現在市場で比較的容易に入
手可能である。例として挙げれば、レーザ変位計や静電
容量式変位計がある。
しくは図４に示すようにエンドミルの回転中心方向に複
数個配列して、エンドミルの回転中心方向の全長にわた
って観察できるようにしてもよい。次にここで使用する
変位計２について説明する。エンドミル等のフライス工
具のたわみ量は、加工条件、工具や工具ホルダの形状及
び材質、ワーク材質、等により異なるが、通常数μｍ〜
数十μｍ程度であり、最大では数百μｍ程度までに達す
る場合もある。この発明の非接触型の検出装置に必要と
なる変位計の性能は、上記の大きさのたわみ量、即ち工
具刃先の非加工時の位置からの変位量を加工誤差測定に
必要な精度で測定可能な能力であるが、この要求を満た
す非接触型変位検出装置は、現在市場で比較的容易に入
手可能である。例として挙げれば、レーザ変位計や静電
容量式変位計がある。
【００１６】つぎにこのように構成された加工誤差測定
装置を使用して工作物の形状誤差を検出する操作を説明
する。エンドミルが工作物に接触して工作物を切削する
とき、図５に示すようにエンドミルがたわんで工作物に
削り残し部分が生じた場合または削り過ぎが生じた場合
（図示せず）に、この削り残し部分または削り過ぎ部分
（図示せず）が形状誤差となる。変位計２はエンドミル
３の外側側面１１を観察する。エンドミルの半径方向に
変形がないとすると変位計２が検出した変位計２と外側
側面１１との距離にエンドミルの直径を加えたものがエ
ンドミルの接触部位１３の位置である。
装置を使用して工作物の形状誤差を検出する操作を説明
する。エンドミルが工作物に接触して工作物を切削する
とき、図５に示すようにエンドミルがたわんで工作物に
削り残し部分が生じた場合または削り過ぎが生じた場合
（図示せず）に、この削り残し部分または削り過ぎ部分
（図示せず）が形状誤差となる。変位計２はエンドミル
３の外側側面１１を観察する。エンドミルの半径方向に
変形がないとすると変位計２が検出した変位計２と外側
側面１１との距離にエンドミルの直径を加えたものがエ
ンドミルの接触部位１３の位置である。
【００１７】こうして加工面の法線方向から非接触型の
変位計２で加工中のエンドミル３の刃を測定する。この
時、測定値がピークを示した所が加工面を加工している
刃の反対側の刃先部分、すなわち外側側面１１になる。
エンドミルの剛性は半径方向に十分大きく工具半径の変
化は軸方向のたわみに比べて無視できるため、この時の
ピーク値と非切削で空転中の時のピーク値との差がこの
場所での工具たわみに起因する加工誤差になって加工面
上に残ることになる。
変位計２で加工中のエンドミル３の刃を測定する。この
時、測定値がピークを示した所が加工面を加工している
刃の反対側の刃先部分、すなわち外側側面１１になる。
エンドミルの剛性は半径方向に十分大きく工具半径の変
化は軸方向のたわみに比べて無視できるため、この時の
ピーク値と非切削で空転中の時のピーク値との差がこの
場所での工具たわみに起因する加工誤差になって加工面
上に残ることになる。
【００１８】こうして常に加工中の刃と反対側の刃先位
置を検出することによって、工作物の加工面のインプロ
セス加工誤差測定が可能になる。曲面を切削する際には
ＮＣプログラムに従って切削が進むにつれて検出器の位
置を常に加工面の法線方向に移動させることにより平面
切削の時と同様に加工誤差を測定することができる。
置を検出することによって、工作物の加工面のインプロ
セス加工誤差測定が可能になる。曲面を切削する際には
ＮＣプログラムに従って切削が進むにつれて検出器の位
置を常に加工面の法線方向に移動させることにより平面
切削の時と同様に加工誤差を測定することができる。
【００１９】
【発明の効果】この発明では切れ刃が加工面上を通過し
たとき、その反対側の刃が丁度切削面の法線方向にくる
ことに着目し、この刃先の位置を非接触型の位置センサ
で検出することにより、その瞬間の切れ刃の位置を検出
し、加工面の形状誤差を計測する。これは刃数が２、
４，６枚等の偶数刃のエンドミルに適用することが可能
である。センサを工具の軸方向に複数機並べることによ
り、加工面のうねりを計測することも可能である。ま
た、複雑な曲面を切削する際にも測定用のセンサを法線
方向に移動させるだけで簡単に側面加工誤差の測定が可
能となる。
たとき、その反対側の刃が丁度切削面の法線方向にくる
ことに着目し、この刃先の位置を非接触型の位置センサ
で検出することにより、その瞬間の切れ刃の位置を検出
し、加工面の形状誤差を計測する。これは刃数が２、
４，６枚等の偶数刃のエンドミルに適用することが可能
である。センサを工具の軸方向に複数機並べることによ
り、加工面のうねりを計測することも可能である。ま
た、複雑な曲面を切削する際にも測定用のセンサを法線
方向に移動させるだけで簡単に側面加工誤差の測定が可
能となる。
【図１】加工誤差計測装置の斜視説明図。
【図２】検出器の視線を示す平面図。
【図３】検出器の視線を示す平面図。
【図４】複数の検出器の視線を示す縦断面図。
【図５】エンドミルが工作物に接触した状態を示す縦断
面図。
面図。
【図６】従来のエンドミルの縦断面図。
１ 加工誤差測定装置 ２ 変位計 ３ エンドミル ４ 主軸頭 ５ チャック ６ 回転中心 ７ 変位計ホルダー ８ 視線 １１ 外側側面 １２ 工作物 １３ 接触部位 １４ 加工面
フロントページの続き 審査官 横溝 顕範 (56)参考文献 特開 昭63−105874（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−24464（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23Q 17/22 B23Q 17/09 B23C 9/00
Claims (5)
- 【請求項１】 フライス工具を用いて側面削り又は段削
りを行う際において、前記フライス工具の切れ刃が加工
面を通過する時に前記切れ刃の反対側の切れ刃の刃先の
前記加工面の法線方向位置を非接触型の検出装置で検出
することにより、前記切れ刃の位置を検出し、加工面の
形状誤差をインプロセスで計測することを特徴とするフ
ライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法。 - 【請求項２】 フライス工具を用いて加工物を側面削り
又は段削りする工作機械用加工誤差測定装置であって、
前記フライス工具の切れ刃が加工面を通過する時に前記
切れ刃の反対側の切れ刃の前記加工面の法線方向の位置
を非接触でインプロセスで検出する検出装置を備えるこ
とを特徴する加工誤差測定装置。 - 【請求項３】 前記検出装置の検出部は前記工作機械の
固定の主軸頭に固定されていることを特徴とする請求項
２項記載の加工誤差測定装置。 - 【請求項４】 前記検出装置の検出部は前記検出部の視
線が前記加工面の法線方向と一致するように前記フライ
ス工具の回りの複数の固定位置に変位可能であることを
特徴とする請求項２項記載の加工誤差測定装置。 - 【請求項５】 前記検出装置の検出部は常に前記検出部
の視線が前記加工面の法線方向と一致するように前記フ
ライスの回りに回転変位可能であることを特徴とする請
求項２項記載の加工誤差測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4034221A JP2766963B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | フライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法及び加工誤差測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4034221A JP2766963B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | フライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法及び加工誤差測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05200653A JPH05200653A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2766963B2 true JP2766963B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=12408095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4034221A Expired - Lifetime JP2766963B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | フライス工具を用いた加工の加工誤差計測方法及び加工誤差測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766963B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5355950B2 (ja) * | 2008-07-17 | 2013-11-27 | 東芝機械株式会社 | Ｖ溝加工方法および装置 |
| CN104015097B (zh) * | 2014-06-04 | 2016-07-13 | 南京航空航天大学 | 复杂自由曲面类构件铺放成型的对刀方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63105874A (ja) * | 1986-10-22 | 1988-05-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 工具のたわみ量検出装置 |
| JPH01295762A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-29 | Amada Washino Co Ltd | Ｎｃ研削盤の砥石状態監視装置及びその利用方法 |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP4034221A patent/JP2766963B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05200653A (ja) | 1993-08-10 |
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