JP3082232B2 - 軸送り切削加工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はフライス工具などの回転切削工具をその軸
線方向に送って切削を行ない、かつその切削領域を工具
の半径方向に順次移動させる軸送り切削加工法に関する
ものである。

従来の技術 例えば金型の製造にNC（数値制御）工作機械が使用さ
れていることは周知のとおりである。NC工作機械は、加
工軌跡および加工条件を記述してあるプログラムを解析
するプログラム解読装置と、前記加工条件に対応させて
加工に最適となる工具の送り速度および回転数のデータ
を記憶している記憶装置と、加工条件に対応させた加工
に最適となる工具の送り速度および回転数の入力装置
と、選択した加工条件に基づき、記憶装置から最適の工
具の送り速度および回転数のデータを読み出し、このデ
ータにより工具を駆動する指令を算出する演算装置とを
備えており、したがって金型の加工を行なうにあたって
は、制御に必要なデータを予め記憶装置に記憶させてお
くことにより、最適な工具の送りおよび回転数を簡単に
導出して加工を行なうことができる。

ところで一般に切削加工は、素材を荒切削して製品の
基礎形状を得る荒加工と、所期どおりの寸法に仕上げる
仕上げ加工とがあり、NCフライス盤によって金型製造時
の荒加工を行なう場合、切削深さが深い場合が多いの
で、正面フライスやエンドミルなどの切削工具を軸線方
向に送って切削を行なう所謂軸送り切削を繰り返し行な
って所定の形状を得ている。

その場合の工具の座標位置は製品の形状によって決ま
り、また送り速度や回転数は、使用する工具の種類や加
工素材の種類によって決めているが、切削の順序は、例
えばワークの外周のいずれか適宜の一箇所を開始点と
し、必要深さまで軸送り切削を行なった後、工具を所定
方向に送ってその箇所での必要深さまで軸送り切削を行
ない、このような切削を繰り返してワークの他の外周端
まで切削を行ない、ついで工具を開始点側に戻すととも
に、前記送り方向に対して直行する方向に所定寸法ずら
して上記と同様にして繰り返し切削を行なっている。

これを図に示せば第７図のとおりであり、工具に垂直
なＸ−Ｙ平面においてワークをマトリックス状に分け、
各区画線の交点を、第１行第１列目から順にP11,P12,…
…P1i、P21,P22,……P2i、……PJiとする。なお、対角
線方向で隣接する点の距離は、切削残りを生じさせない
ようにするため、工具の切削直径以下とする。そしてま
ず第１行目のP11の点からP1iの点まで、各点で所定深さ
の軸送り切削を行ない、ついで第２行目のP21の点からP
2iの点まで、各点で所定深さの軸送り切削を行なう。以
下、同様にして最終の第Ｊ行目までの各点について切削
を行なう。

発明が解決しようとする課題 上述した各点での切削深さ、すなわち工具の軸線方向
への送り深さは、得るべき製品の形状によってそれぞれ
異なっている。その一例として例えば第８図に実線で示
す形状を得る場合には、Pn1で示される第１列目での切
削深さが最も浅く（製品高さが高く）、Pniで示される
最終列目側ほど切削深さが深く（製品高さが低く）な
る。そのため第８図にPn1で示す第１列目で切削を行な
う場合には工具Ｔの約半分の範囲で切削を行なうことに
なるが、Pn2,Pn3,……で示す第２列目以降では、先行す
る切削領域の切削深さを越えた部分で工具Ｔの切刃の全
部がワークＷにかかって切削を行なうことになる。この
ような所謂全周負荷の状態においては、切刃のチッピン
グや振動などを防ぐために工具の回転数や送り量を減じ
る必要があるので、第８図に示す切削順序を採用すると
全周負荷の部分が増大して加工に要する時間が長くなっ
てしまう。そればかりか加工量が増大するために切刃の
寿命が短くなる不都合がある。さらにPni−１の領域の
切削を完了した時点では、第９図（Ａ）に示すように細
長い被切削部分Ｏが残ることになり、この部分Ｏは座屈
を生じやすいためにその切削途中で第９図（Ｂ）に示す
ように折れ曲り、その結果、工具Ｔの切刃が折損する危
険があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
能率良く、しかも切刃を折損したり、その寿命を低下さ
せることなく切削を行なうことのできる方法を提供する
ことを目的とするものである。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、回転切削
工具の被削材に対する軸線方向への前進後退移動と、そ
の回転切削工具の軸線方向への移動による切削領域が互
いに一部重なるような前記回転切削工具の被削材から離
れた位置での半径方向への移動とを繰り返し行う軸送り
切削加工法において、被削材を前記工具の軸線に対して
垂直な面内でマトリックス状に区画して複数行および複
数列に並んだ前記切削領域を定めるとともに、各行もし
くは各列ごとの各切削領域における前記工具の軸線方向
での製品高さを求め、各行もしくは各列の方向に従いか
つ各行もしくは各列における切削領域のうち製品高さの
低い切削領域で最初に軸送り切削を行い、かつ該切削領
域より製品高さが高い切削領域をその製品高さの低い順
に軸送り切削することを特徴とする方法である。

作用 この発明の方法においては、マトリックス状に区画さ
れた切削領域を各行もしくは各列ごとに加工して切削を
行なう。その各行もしくは各列における切削開始位置
は、マトリックス状に区画して形成された各行もしくは
各列における製品高さの低い領域であり、その切削開始
位置が被削材の端部に位置していれば、その開始点では
工具の一部が被削材から外れるから全周負荷となること
はない。切削領域は各行もしくは各列の方向に従って順
に変化させるが、この発明の方法では、被削材端部の切
削領域からここよりも製品高さの高い切削領域（すなわ
ち軸送り深さの浅い切削領域）に向けて順に変化させ
る。その結果、２回目以降の各切削領域では、先に切削
された部分が空間としてあいているために、工具の一部
はこの空間部分にかかり、したがって全周負荷となら
ず、しかも軸線方向での送り量が少ないから、その全切
削領域において全周負荷とならない。このような状況
は、切削深さが最も浅い部分を切削する切削終了時まで
同じであり、したがってこの発明の方法では全周負荷と
なることが皆無、もしくは極めて少ないので、切削能率
が向上し、また切刃の折損や寿命の低下を防止すること
ができる。

実 施 例 つぎにこの発明の方法を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明による加工順序の決定手順の一例を
示すフローチャートであって、この第１図に示す制御を
行なう前提として、まず正面フライスなどの回転切削工
具の軸線に対して垂直なＸ−Ｙ平面内でワーク（被削
材）をマトリックス状に区分し、その区画線の交点を各
切削領域の中心とする。第２図はＪ行ｉ列に区分した場
合の切削領域の中心点の一覧表である。なお、マトリッ
クスの対角線方向で隣接する各点同士の距離は回転切削
工具の切削直径以下に設定されていることは、従来と同
様である。

この実施例では、第１行目の各点について切削を行な
った後、第２行目の各点について切削を行ない、以降各
行の点について順次切削を行なうが、各行において切削
を行なう順序は以下のとおりである。

第１図において行番号ｎを“1"に設定し（ステップ
１）、第１行目の各点P11,〜P1iのうち工具の軸線方向
での基準点からの寸法（すなわち製品高さ）ｚが最大の
点、すなわち軸線方向での切込み深さが最小となる点P1
mを求める（ステップ２）。また第１列目の点P11と最終
列の点P1iとは、ワークの外周縁にある点であって、い
ずれの点も切削開始点となり得るものであるから、例え
ばｚ値の大小によっていずれの点を優先するかを決める
（ステップ３）。その場合、ｚ値の小さい方を優先する
とすれば、第３図に示す形状においてはP1iの点をP11の
点に優先して切削を行なうことになる。

ついでステップ４においては、ステップ３における優
先付けに従って第１行目の加工順序を決める。したがっ
てこの実施例においては、P1i→P1mの順に切削を行な
い、しかる後、P11→P1m−１の順に切削を行なう。これ
を工具Ｔの移動の軌跡として模式的に示せば第４図のと
おりであり、この図から知られるように、いずれの点の
切削領域においても先に切削を行なった領域が空間とし
てあいているから、所謂全周負荷とはならない。

以上のようにして第１行目の各点についての切削順序
を決めた後、ステップ５において行番号ｎを“ｎ＋1"と
し、ステップ６での判断が“イエス”となるまで、すな
わち最終行の各点についての順序が決まるまで、上記の
操作を行なう。

なお、得るべき形状が一方の端部から他方の端部に向
けてｚ値が直線的に大きくなる形状の場合、すなわち得
るべき形状が第５図に示すような形状であれば、Pni点
からPn1点に向けて切削領域を移動させることになる。

そして上記の順序で切削を行なった場合、最終の切削
領域に残る被切削部分Ｏは第６図に示すように短いもの
となり、したがってこの部分を切削している間にこの被
切削部分Ｏが折れ曲るおそれはないので、切刃の折損の
おそれはない。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の方法によれば、切削す
べき領域に隣接して空間を確保した状態で切削を行なう
ことになるから、切刃の全周負荷となる加工を最少限に
抑えることができ、したがって切削工具の回転数や送り
速度を減じる必要がないので、能率良く切削加工を行な
うことができ、また工具の寿命を延ばすこともできる。
またこの発明の方法によれば、最終加工領域に残る被切
削部分は高さの低いものとなるから、加工途中にこれが
折れ曲ることがなく、また切刃折損のおそれもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法による加工順序の決定手順を示
す概略的なフローチャート、第２図は各切削領域の中心
点の一覧表、第３図は切削加工によって得るべき形状と
加工領域の移動方向を示す図、第４図は工具の移動軌跡
を示す説明図、第５図は他の形状についての切削領域の
移動方向を示す図、第６図はこの発明の方法で最終的に
残る被切削部分の形状を示す模式図、第７図はワークに
設定した切削領域および従来の加工方法を説明する説明
図、第８図は全周負荷の切削状態となることの説明図、
第９図（Ａ）は従来の方法で最終的に残る被切削部分の
形状を示す模式図、第９図（Ｂ）はその折れ曲り状態を
示す模式図である。 Ｔ……切削回転工具、Ｗ……ワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23C 3/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転切削工具の被削材に対する軸線方向へ
   の前進後退移動と、その回転切削工具の軸線方向への移
   動による切削領域が互いに一部重なるような前記回転切
   削工具の被削材から離れた位置での半径方向への移動と
   を繰り返し行う軸送り切削加工法において、 被削材を前記工具の軸線に対して垂直な面内でマトリッ
   クス状に区画して複数行および複数列に並んだ前記切削
   領域を定めるとともに、 各行もしくは各列ごとの各切削領域における前記工具の
   軸線方向での製品高さを求め、 各行もしくは各列の方向に従いかつ各行もしくは各列に
   おける切削領域のうち製品高さの低い切削領域で最初に
   軸送り切削を行い、 かつ該切削領域より製品高さが高い切削領域をその製品
   高さの低い順に軸送り切削することを特徴とする軸送り
   切削加工法。