JP2837044B2 - 切削加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型用ワーク等の種々
のワークを所定の加工形状に切削加工する切削加工方法
に関し、特に、工具主軸が高速度の切削回転とその軸心
回りに低速度のＣ軸送り動作との両者を遂行可能な加工
機械を用い、同加工機械の工具主軸にヘール加工々具ホ
ルダ、即ち、切削過程で切削抵抗に応じて弾性変形が可
能なようにスリットが削設された工具ホルダを介して特
定形状の切り刃を有するバイト形の切削工具を装着し、
この切削工具に工具主軸の切削回転による回転切削作用
と、所望の加工形状に応じた加工軌跡に沿う送り動作に
よる削り作用との両作用を付与することにより、高精度
のワーク切削加工を高加工能率で遂行可能な切削加工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に金型を製造する切削加工において
は、加工材料であるワークに予めエンドミル等のフライ
ス系回転切削工具を用いて所望の加工形状に対して粗削
り加工を行い、不要材料部分を荒取りした後に、加工機
械の工具主軸にバイトホルダを介してヘールバイト装着
し、同ヘールバイトを同工具主軸のＣ軸回転送り制御
（ヘールバイトの切り刃を加工軌跡に対して法線方向を
向く姿勢に制御する１つの軸線回りの回転制御を言う）
を含めた送り制御により、所望の加工形状に対応した加
工軌跡に沿って切削進行させることにより、漸次に仕上
げ加工する方法がとられている。

【０００３】この後者のヘールバイトによる仕上げ切削
加工は、バイトの切込み量を数ミクロンないし数十ミク
ロン程度の微少な切込み量で切削方向にバイトの切り刃
を進行させ、該切り刃に作用する切削抵抗は、ヘールバ
イトホルダが有する弾性変形機能を利用して緩衝するの
で、切り刃がワーク中に食い込んで加工表面を粗面化す
るのを防止することが可能であり、依って、ワークに円
滑な加工表面を有した所望の加工形状を形成できる利点
を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
切削加工方法により、金型等のワークに所望の加工形状
を切削加工する場合に、エンドミル等の回転切削工具で
粗削りする工程では、切削量、切削速度を可及的に大き
くして切削効率の向上を図るため、使用される粗削り用
回転工具は切削効率の良いものが選定される。特に、荒
取り代が多い場合には、工具径の大きな回転切削工具が
用いられる。斯かる大きな工具径の回転工具を用いた場
合には、例えば、加工形状に近接したワークの壁面領域
では回転切削工具の回転切削痕として波形の大きな切削
痕が残り、また、コーナー（隅部）等では所望の加工形
状の隅部曲率に対して回転切削の径が大きいために、残
存削り代が多くなる傾向がある。従って、エンドミル等
の回転切削工具による粗削り過程の終了後に残る削り代
は、ワークの被加工部の条件、例えば、平滑面か、隅部
か、特殊形状部か等の差異に応じて目標とする所望加工
形状に対して大きな凹凸を有した不均一な削り代が残
る。

【０００５】故に、このような不均一な残存削り代を除
去する仕上げ切削過程では、ヘールバイトの切り刃が所
望の目標加工形状を得るべく所定の加工軌跡に沿って切
削進行させる過程で、削り代が加工軌跡の位置毎に大き
く変動する。従って、むやみに一定の切込み量を与えて
ヘールバイトを切削進行させることが困難となり、必然
的に、多量の削り代が残されたワークの加工領域を先
ず、ヘールバイトの小さな切込み量で繰り返し切削し、
漸次に削り代を縮小させて比較的残存削り代が少ない加
工領域と一致させ、その後にヘールバイトによる最終的
な切削加工を遂行する手法が取られる。このためエアー
カットが多くなり、各ワークの切削加工に長大な時間が
必要になると言う問題点がある。

【０００６】他方、粗削り過程で、ワーク隅部の残存削
り代を少なくするために、エンドミル等の回転切削工具
を比較的大きな径を有する荒取り用工具から比較的小さ
な工具径のものへと交換しながら粗削りする方法もある
が、これでは、工具交換等の煩瑣な段取り作業が介入す
ることになり、やはり、加工能率の低下を回避すること
ができない。

【０００７】依って、本発明の主たる目的は、上述した
従来の切削加工方法の問題点を解消することにある。本
発明の他の目的は、ワークの切削加工に当たり、粗削り
加工後の仕上げ加工をヘールバイト形切削工具で遂行す
る加工過程で、同一のヘールバイト形切削工具を駆使し
て切削加工能率の向上を達成することが可能な切削加工
方法を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークのヘー
ルバイト形切削工具により遂行するとき、その切削工具
の形状を特定形状化し、かつ、工具主軸が高速度の切削
回転と低速度のＣ軸回転送りとが可能な加工機械を用
い、その工具主軸にヘールバイト形切削工具を装着する
と共にワークの目標加工形状に応じた加工軌跡に沿って
送り切削作用を制御、付与する前段工程に同ヘールバイ
ト形切削工具に工具主軸から切削回転を付与し、該ヘー
ルバイト形切削工具の切り刃の回転切削作用でワークの
削り代を十分に低減させ、上記送り切削作用による仕上
げ切削の高能率化を図るようにしたものである。

【０００９】即ち、本発明によれば、工具主軸が切削回
転と共にその軸心回りにＣ軸回転送りが可能な加工機械
の該工具主軸に装着したヘール加工々具ホルダに保持さ
れた切削バイトに回転切削作用と所定の軌跡方向の送り
による削り作用とを順次に付与してワークを単一切削工
具で一貫切削する切削方法であって、前記切削バイト
は、前記工具主軸の軸心を包含した平面内に、かつ、該
軸心の片側にのみ延設された切り刃を具備するように形
成し、前記工具主軸の回転によって前記切削バイトに前
記回転切削作用を付与して前記ワークに所定の加工形状
に対する所定の加工代を残して回転切削する工程と、前
記切削工具に、前記所定の加工形状に対応した軌跡に沿
う送りのみを付与して前記加工代を除去するための仕上
げ削りをする工程とを、少なくとも備えた切削加工方法
が提供される。

【００１０】

【作用】上述の切削加工方法によれば、金型加工用材料
等のワークに所望の加工形状を切削加工する場合には、
単一個の切削バイトに先ず、回転切削作用を付与して所
定の残存削り代となるまで切削を進捗させ、その後、残
存した削り代を切削バイトの切削軌跡に沿う送りにより
切削、除去するようにするから、切削バイトの回転切削
による切削効率の向上を得られると共に単一の切削バイ
トを一貫して使用することから、工具交換等の煩瑣が回
避でき、この点でも切削効率を向上させることが可能と
なる。以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて
更に詳細に説明する。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明に依る切削加工方法の実施に
用いる切削バイトをバイトホルダを介して加工機械の工
具主軸に装着した状態を示す正面図、図２は図１の２−
２線から見た一部断面を含む側面図、図３は、本発明の
切削加工方法の遂行に用いる切削バイトの切り刃部分の
形状条件を説明する拡大部分図、図４はワークの隅部を
切削加工する過程における本発明に係る切削加工方法の
作用を説明する略示図、図５は、切削バイトによる回転
切削過程で発生する切削痕を説明する略示図である。

【００１２】さて、本発明に依る切削加工方法の遂行に
当たっては、使用される加工機械が次の条件を満たす必
要がある。つまり、その工具主軸は、回転切削工具を装
着して同回転切削工具に通常の高速回転を与えて回転切
削作用を遂行させ得ると共に切削バイトをヘール加工用
ホルダを介して装着したとき、その切れ刃の姿勢を加工
軌跡の回りに回転制御する所謂、Ｃ軸回転制御機能を有
し、所定の加工軌跡に沿って切削バイトの切り刃を法線
方向を向くように姿勢制御しながら送り動作させること
により切削作用を進行させ得ることである。この種の加
工機械は、工具主軸の駆動モータが高速回転出力機能と
共にエンコーダ等の回転検出器を備えることにより、工
具主軸の軸心回りの回転制御機能を有するものであれば
良く、近時は、この種の駆動モータを備えたフライス盤
やマシニングセンタ等が既に汎用加工機械として提供さ
れている。

【００１３】図１及び図２は、このような加工機械の工
具主軸にヘール加工ホルダを介して装着された切削バイ
トを示している。同図１、図２において、加工機械の工
具主軸８は、その下端に工具装着孔９を有し、この工具
装着孔９内にヘール加工ホルダ１０の装着部１２が主軸
軸心に同ヘール加工ホルダ１０の軸心を一致させて装着
され、適宜の止めネジ１３により固定されている。この
ヘール加工ホルダ１０の上記装着部１２の下方域には切
削バイト３０の保持部１４が設けられ、この保持部１４
の下端には切削バイト３０のシャンク部分３２が挿着さ
れる保持溝１６が形成され、この保持溝１６に挿着され
たシャンク部分３２を止めネジ１５、１５による固定、
止着することにより切削バイト３０がヘール加工ホルダ
１０に保持されている。

【００１４】このヘール加工ホルダ１０は、上記保持部
１４にスリット、例えば、図示のようなホルダ軸心に対
して傾斜して形成されたスリット１８を有し、従って、
下端に保持した切削バイト３０がワークＷを図２に示し
た切削方向に進行して切削を行う過程で同ワークＷの切
削抵抗がバイト切り刃３４に作用すると、一定の支点回
りに弾性変形することにより、切削抵抗を緩衝して切り
刃３２が円滑にワークＷの加工面に沿って切削作用を進
行させる構造を有している。

【００１５】なお、図１、図２は、加工機械の工具主軸
８に切削バイト３０が装着された状態を図示している
が、本発明によるワークＷに対する切削加工方法におい
ては、先ず、エンドミル等のフライス系回転切削工具を
用いて粗削り加工によるワークＷの不要部分を荒取りす
る工程が遂行される。従って、そのような荒取り工程で
は、工具主軸８の工具装着孔９には、その種の回転切削
工具（図示なし）が装着され、同工具主軸８の高速回転
により粗削りが遂行される。また、それとは異なり、他
の工作機械において回転切削工具による荒取り工程を予
めワークＷに対して終了させ、そのようなワークＷを図
１、図２に示す切削バイト３０が装着された加工機械の
ワークテーブルに搭載して仕上げ切削加工を遂行する手
順としても良いことは言うまでもない。

【００１６】また、図１、図２に示す軸心“Ｃ”は工具
主軸８がＣ軸回転制御を行う場合の軸心を示すが、この
Ｃ軸は同時に工具主軸８の高速回転時の回転軸心とも一
致しているものと理解して良い。そして、本発明の切削
加工方法の実施に当たって、後述のように、切削バイト
３０の切り刃３４が形成された刃正面３０ａがこのＣ軸
を包含するように装着され、しかも、当該切り刃３４
は、刃正面３０ａ内においてＣ軸に関して片側にだけ形
成され、他の片側には逃げ部３６が形成された構造を有
している。この点につき、図３を参照して更に詳細に説
明する。

【００１７】図３に明示するように、切削バイト３０の
刃先部分には、刃正面３０ａ内に切り刃３４が形成さ
れ、その刃裏には逃げ３４ａが設けられている。又、切
削バイト３０の装着時に、加工機械側のＣ軸に一致して
装着される刃正面３０ａ内の回転軸心Ａに関して切り刃
３４と反対側に設けられ、上記逃げ部３６を有する刃正
面３０ａの半分の領域は、切り刃３４に対する支持部を
成しており、このときに、切り刃３４が回転軸心Ａの回
りに回転した場合に定義される回転包絡線Ｂに対し、逃
げ部３６は、その回転包絡線Ｂの内側の領域から突出し
ないように設けられている。即ち、回転切削工程で、逃
げ部３６はワークＷに対して干渉を起こさない部分とし
て形成されているのである。

【００１８】ここで、再度、図１、図２を参照すると、
切削バイト３０が図２に矢印で示した切削方向に前進せ
しめらる送り工程では、同バイト３０の切り刃３４はワ
ークＷに対する相対的な直線または曲線変位に従って切
削作用を及ぼし、そのとき、所望の加工形状に応じてヘ
ール加工ホルダ１０を介してＣ軸回転制御が行われ、切
削バイト３０の切り刃３４は、常に、加工軌跡に対して
法線方向の姿勢を維持しながら、ヘール切削加工を進捗
させる。

【００１９】他方、工具主軸８がＣ軸と一致した回転軸
心回りに回転すると、切削バイト３０の切り刃３４は一
体となって回転するから、切り刃３４はワークＷに対し
て相対的に回転変位しながら一回転で一回、衝接、係合
し、そのときに、切込み量に応じた回転切削作用を遂行
し、ワークＷの削り代を削除、漸減させることが理解で
きる。しかも、その回転切削作用の回転半径は、切り刃
３４がＣ軸回転に応じて姿勢を制御される場合の半径と
一致している。つまり、回転切削作用で切削されること
によりワーク加工面に残る削り代は常に、所望の目標加
工形状に相似した形状の削り代を残すように切削が進捗
する。

【００２０】その結果、図４に示すように、例えば、エ
ンドミル等の回転切削工具の回転輪郭Ｔｂに対比して、
切削バイト３０の切り刃３４の回転輪郭Ｔａは、本来、
所望の目標加工形状Ｄを切削加工する目的で選定されて
いるから、ワークＷの隅部では、回転切削工具で残存す
る削り代の輪郭線Ｅに対して更に内側の領域Ｆも削除す
ることができることになる。従って、このような切削バ
イト３０の回転切削作用で十分に所望の目標加工形状に
近い臨界量の削り代が残存する状態まで切削加工を進行
させ、その臨界量の削り代だけを、最終的に所望加工形
状に一致するまで、Ｃ軸回転制御を含めた切削バイト３
０の姿勢制御を行いながら、ヘール切削加工を進行させ
れば、良好な切削効率による切削加工を進展させること
ができるのである。

【００２１】なお、図５に示すように、切削バイト３０
が回転切削作用を遂行する過程においては、若干量の切
削痕Ｋが残存することは回避できない。然しながら、こ
のような切削痕Ｋも、それ自体が微少量であり、臨界量
の削り代として目標の加工形状に近い輪郭に沿って残存
する微少削り代であるから、同一の切削バイト３０を駆
使して遂行される最終切削仕上げ切削工程で簡単に削除
することができる。そして、このヘール切削加工では、
微少量の切込みで遂行されるから、ワークＷの加工面に
良好な仕上げ面を切削、形成することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上の本発明の実施例の説明を介して理
解できるように、本発明によれば、ワークの切削加工に
当たり、ヘール加工ホルダに保持した特定な片刃形状の
切削バイトを用いて加工機械のＣ軸回転送りと一致した
回転軸心回りの回転を同切削バイトに付与して回転切削
作用を行い、所定量の残存削り代だけが残存するまで、
切削を追い込み、その残存した削り代を同じ切削バイト
を駆使して最終的にＣ軸回転送り制御を含むヘール切削
加工で仕上げ切削するので、加工能率が従来に比べて著
しく向上させ得ると共にワーク加工面の加工精度をも従
来より格段、向上させることができる。特に、ワークの
隅部加工等では、切削バイトを回転切削することによ
り、平面部分と同様な削り代になるまで追い込むことが
できるから、回転切削工具を用いた場合に比較して仕上
げ切削加工工程の加工時間を大幅に短縮することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に依る切削加工方法の実施に用いる切削
バイトをバイトホルダを介して加工機械の工具主軸に装
着した状態を示す正面図である。

【図２】図１の２−２線から見た一部断面を含む側面図
である。

【図３】本発明の切削加工方法の遂行に用いる切削バイ
トの切り刃部分の形状条件を説明する拡大部分図であ
る。

【図４】ワークの隅部を切削加工する過程における本発
明に係る切削加工方法の作用を説明する略示図である。

【図５】切削バイトによる回転切削過程で発生する切削
痕を説明する略示図である。

【符号の説明】

８…工具主軸 ９…工具装着孔 １０…ヘール加工ホルダ １２…装着部 １４…保持部 １６…保持溝 １８…スリット ３０…切削バイト ３２…シャンク部 ３４…切り刃 ３６…逃げ部 Ａ…回転軸心 Ｃ…Ｃ軸回転中心 Ｄ…目標加工形状 Ｗ…ワーク

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具主軸が切削回転と共にその軸心回り
   にＣ軸回転送りが可能な加工機械の該工具主軸に装着し
   たヘール加工々具ホルダに保持された切削バイトに回転
   切削作用と所定の軌跡方向の送りによる削り作用とを順
   次に付与してワークを単一切削工具で一貫切削する切削
   方法であって、 前記切削バイトは、前記工具主軸の軸心を包含した平面
   内に、かつ、該軸心の片側にのみ延設された切り刃を具
   備するように形成し、 前記工具主軸の回転によって前記切削バイトに前記回転
   切削作用を付与して前記ワークに所定の加工形状に対す
   る所定の加工代を残して回転切削する工程と、 前記切削工具に、前記所定の加工形状に対応した軌跡に
   沿う送りのみを付与して前記加工代を除去するための仕
   上げ削りをする工程とを少なくとも備えたことを特徴と
   する切削加工方法。