JP3093933B2 - バイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイト工具による切削
加工方法に関し、特に同時多軸制御機能を有するＮＣ工
作機械などによる切削加工に使用するバイト工具による
主軸回転角制御式の切削加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボーリング工具などのバイト工具
による切削加工は、バイト工具を主軸に装着し、主軸の
回転数を制御して主軸を軸線方向、即ちＺ軸方向へ移動
させることにより、ワークテーブル上に位置決め配置さ
れている被加工物に対してバイト工具によって工具固有
のバイト半径の穴加工を行う。この切削加工は、ボーリ
ング加工と云われ、バイト工具のバイト半径により一義
的に決まる内径のストレート穴の加工に限定される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のバイト工具によ
る切削加工は、バイト工具を単に回転させるだけの単純
な主軸回転式切削加工であり、この切削加工において
は、ストレート穴の加工に限定され、しかもバイト工具
のバイト半径により加工穴径が一義的に決まるため、加
工穴径毎に所要のバイト半径を有するバイト工具を準備
し、また加工穴径の変更の度に主軸に装着するバイト工
具を加工穴径に適合するバイト工具に交換する必要があ
る。

【０００４】またバイト工具の前すくい角はチップ形
状、バイト工具の主軸に対する取付角度等によって機械
的に決まるから、加工穴径が同じであっても、被削材の
種類などに応じて前すくい角を変更する場合には、工具
交換、工具取付角変更などを行う必要がある。

【０００５】本発明は、上述の如き問題点に着目してな
されたものであり、バイト半径に関係なく一本のバイト
工具により任意の内径の穴加工、任意の外径の外周面加
工、その他、テーパ加工、球面加工、多角形加工、ねじ
切り加工などを行うことができ、しかも工具交換、工具
取付角変更を必要とすることなく前すくい角を任意に変
更して被削材の種類などに応じて良好な切削加工を行う
ことができるバイト工具による新規な切削加工方法を提
供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の如き目的を本発明
によれば、自身の中心軸線周りの回転角を定量的に制御
可能な主軸にバイト工具を取り付け、前記主軸の主軸中
心の被加工物に対する相対的な移動軌跡を、主軸と被加
工物とをＸＹ軸の軸制御により少なくとも前記主軸の回
転軸線に直交するＸＹ平面で前記被加工物の加工面に沿
って相対変位させ、主軸の主軸中心から前記被加工物の
加工すべき加工面までの直線距離を常に一定に保つよう
相互補間運動を行わせ、前記主軸の回転角を前記軸制御
に対して所定の相関関係をもって同期制御することによ
り主軸の回転角の全回転角位置にて被加工物の加工面に
対するバイト工具の刃先を被削材の種類に応じて所定の
前すくい角に変更して一定の角度に保ちながら、前記相
互補間運動による補間軌跡により決まる曲面形状にする
ことを特徴とするバイト工具による主軸回転角制御式切
削加工方法によって達成される。

【０００７】本発明による主軸回転角制御式切削加工方
法は、前記バイト工具として被加工物に実質的に点接触
するシングルポイントバイト工具を使用することを詳細
な特徴としている。

【０００８】

【作用】上述の如き構成によれば、主軸にバイト工具を
取り付け、バイト工具と被加工物との相対的な軸制御に
より少なくとも主軸の主軸中心から前記被加工物の加工
すべき加工面までの直線距離を常に一定に保つよう相互
補間運動を行わせ、軸制御に対する主軸回転角の同期制
御によって主軸の回転角の全回転角位置にて被加工物の
加工面に対するバイト工具の刃先角度が被削材の程度に
応じて所定の前すくい角に変更して一定の角度に保た
れ、相互補間運動による補間軌跡により決まる曲面形状
に所定の前すくい角をもって被削材の種類に応じて有好
な切削が行われる。

【０００９】バイト工具としてシングルポイントバイト
工具を使用することにより、総形バイト工具による場合
に比して切削抵抗が小さく、このことにより軸制御によ
る相互補間運動の速度を速めることが可能になる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１１】図１は本発明による主軸回転角制御式切削
加工方法による切削加工の原理を内周面加工に適用した
例を示している。

【００１２】バイト工具５０は自身の中心軸線周りの回
転角を定量的に制御可能な主軸５１に取り付けられ、主
軸中心Ｃｓの被加工物Ｗに対する相対的な移動軌跡が切
削すべき形状に適合したものになるように主軸５１と被
加工物Ｗとを軸制御、この場合、Ｘ軸制御とＹ軸制御と
により主軸５１の回転軸線に直交する平面に沿って相対
変位させて主軸５１と被加工物Ｗとの間に真円の相互補
間運動を行わせ、主軸５１の回転角をＸ軸制御とＹ軸制
御とに対して所定の相関関係をもって同期制御すること
により、主軸５１の全回転角位置にて被加工物Ｗの内周
面に対するバイト工具５０の刃先方向を所定の方向に保
ち、換言すれば前すくい角βを一定に保ち、前記相互補
間運動による補間軌跡（主軸中心軌跡）Ｌにより決まる
形状、即ち真円の横断面形状に切削する。

【００１３】なお、図１において、符号ａ、ｂ、ｃは各
々主軸５１が符号Ａ、Ｂ、Ｃにより示されて各回転角位
置に位置している時の主軸中心Ｃｓの位置を示してお
り、これらは補間軌跡Ｌ上にある。

【００１４】ここで、バイト工具５０のバイト半径をＴ
ｒ、被加工物Ｗの加工半径Ｒ、前すくい角βを９０度と
すると、Ｒ＞Ｔｒの前提条件の下に、主軸中心Ｃｓと被
加工物Ｗの中心ＣｗとはＲ−Ｔｒだけ偏心しており、補
間軌跡Ｌは、Ｒ−Ｔｒを半径とし、被加工物Ｗの中心Ｃ
ｗと同心の真円となる。

【００１５】なお、ここで云う前すくい角β＝９０度と
は、便宜上、Ｘ軸を原線とする被加工物中心Ｃｗ周りの
角度θで見て、バイト工具５０の刃先と被加工物Ｗとの
接触位置の角度と、補間軌跡Ｌ上にて主軸中心Ｃｓが位
置している位置の角度とが同じことを云う。

【００１６】この場合、補間軌跡Ｌが真円を描くべく、
Ｘ軸制御とＹ軸制御の座標値は、被加工物中心Ｃｗ周り
の角度を媒体変数として、相互に９０度の位相差を有す
る三角関数式により与えられ、補間軌跡Ｌの半径は、前
すくい角βを一定とした場合、被加工物Ｗの加工半径Ｒ
に応じて変化する。換言すれば、補間軌跡Ｌの半径に応
じて一つのバイト工具５０によって、Ｒ＞Ｔｒの限定範
囲で、任意の加工半径Ｒの内周面加工が行われることに
なる。

【００１７】つぎに、所定の加工半径Ｒによる内周面加
工において、バイト工具の前すくい角βを変化させる方
法を図２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図
２（ａ）は前すくい角βを９０度よりΔβだけ増加した
場合を、図２（ｂ）は前すくい角βを９０度よりΔβだ
け減少した場合を各々示している。

【００１８】加工半径Ｒを一定として、前すくい角βを
９０度より増加あるいは低減する場合には、Ｘ軸を原線
とする被加工物中心Ｃｗ周りの角度θで見て、バイト工
具５０の刃先と被加工物Ｗとの接触位置の角度に対して
補間軌跡Ｌ上にて主軸中心Ｃｓが位置している位置の角
度を、前すくい角βの９０度よりの増減量Δβに応じた
角度Δθだけ進み側あるいは遅れ側に変化させる。

【００１９】この角度変化により、バイト工具５０の有
効バイト半径が低減するから、前すくい角βの９０度よ
りの増減量Δβに応じて補間軌跡Ｌの半径を増大させ
る。

【００２０】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０により被削材の種類に応じて任意の内径の
穴加工を行うことができた上で、工具交換、工具取付角
変更を必要とすることなく前すくい角βを任意に変更す
ることができる。

【００２１】図３は本発明による主軸回転角制御式切削
加工方法による切削加工の原理を外周面加工に適用した
例を示している。なお、図３において図１に対応する部
分は図１に付した符号と同一の符号を付けてその説明を
省略する。

【００２２】この場合も、Ｘ軸制御とＹ軸制御とにより
主軸５１の回転軸線に直交する平面に沿って相対変位さ
せて主軸５１と被加工物Ｗとの間に真円の相互補間運動
を行わせ、主軸５１の回転角をＸ軸制御とＹ軸制御とに
対して所定の相関関係をもって同期制御することによ
り、主軸５１の全回転角位置にて被加工物Ｗの外周面に
対するバイト工具５０の刃先方向を所定の方向に保ち、
換言すれば前すくい角βを一定に保ち、前記相互補間運
動による補間軌跡Ｌにより決まる形状、即ち真円の横断
面形状に切削する。

【００２３】この場合も、補間軌跡Ｌが真円を描くべ
く、Ｘ軸制御とＹ軸制御の座標値は、被加工物中心Ｃｗ
周りの角度を媒体変数として、相互に９０度の位相差を
有する三角関数式により与えられ、補間軌跡Ｌの半径
は、前すくい角βを一定とした場合、被加工物Ｗの加工
半径Ｒに応じて変化する。換言すれば、補間軌跡Ｌの半
径に応じて一つのバイト工具５０によって、任意の加工
半径Ｒの外周面加工が行われることになる。

【００２４】なお、外周面加工の場合、補間軌跡Ｌの半
径は被加工物Ｗの半径より大きくても、小さくてもよ
く、この両者に拘束関係はなく、図３に示されているよ
うに、主軸中心Ｃｓが被加工物Ｗの外周面より外側にあ
る場合以外に、図４に示されているように、主軸中心Ｃ
ｓが被加工物Ｗの外周面より内側にある場合が考えられ
る。

【００２５】つぎに、所定の加工半径Ｒによる外周面加
工において、バイト工具の前すくい角βを変化させる方
法を図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。なお、図
５（ａ）は前すくい角βを９０度よりΔβだけ増加した
場合を、図５（ｂ）は前すくい角βを９０度よりΔβだ
け減少した場合を各々示している。

【００２６】加工半径Ｒを一定として、前すくい角βを
９０度より増加あるいは低減する場合には、上述の内周
面加工と同様に、Ｘ軸を原線とする被加工物中心Ｃｗ周
りの角度θで見て、バイト工具５０の刃先と被加工物Ｗ
との接触位置の角度に対して補間軌跡Ｌ上にて主軸中心
Ｃｓが位置している位置の角度を、前すくい角βの９０
度より増減量Δβに応じた角度Δθだけ進み側あるいは
遅れ側に変化させる。

【００２７】この角度変化により、バイト工具５０の有
効バイト半径が低減するから、前すくい角βの９０度よ
りの増減量Δβに応じて補間軌跡Ｌの半径を減少（主軸
中心Ｃｓが被加工物の外周面より外側にある場合）ある
いは増大（主軸中心Ｃｓが被加工物の外周面より内側に
ある場合）する。

【００２８】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０により任意の外径の外周面加工を行うこと
ができた上で、工具交換、工具取付角変更を必要とする
ことなく前すくい角βを任意に変更することができる。

【００２９】本発明による主軸回転角制御式切削加工方
法で使用されるバイト工具５０はシングルポイントバイ
ト工具であってよい。ここで云うシングルポイントバイ
ト工具は、被加工物に実質的に点接触する形式のバイト
工具、換言すれば非総形のバイト工具の総称であり、こ
れには、穴ぐりバイト、中ぐりバイト、突切りバイト、
ねじ切りバイト、丸こまバイト、旋削バイトなどがあ
る。

【００３０】図６は本発明による主軸回転角制御式切削
加工方法の実施に使用するＮＣ工作機械の一例を示して
いる。ＮＣ工作機械は、ベッド１と、ベッド１上にＹ軸
方向に移動可能に設けられてＹ軸テーブル３と、Ｙ軸テ
ーブル３上にＸ軸方向に移動可能に設けられてＸ軸テー
ブル５とを有し、Ｘ軸テーブル５上に被加工物Ｗを固定
載置される。Ｙ軸テーブル３はＹ軸サーボモータ７によ
ってＹ軸方向に駆動され、Ｘ軸テーブル５はＸ軸サーボ
モータ９によってＸ軸方向に駆動され、Ｘ軸テーブル５
上の被加工物Ｗは、Ｙ軸サーボモータ７によるＹ軸テー
ブル３のＹ軸方向の移動とＸ軸サーボモータ９によるＸ
軸テーブル５のＸ軸方向の移動により、Ｘ軸とＹ軸によ
る水平面に沿ってＸ座標とＹ座標による任意に座標位置
に軸制御する。

【００３１】ＮＣ工作機械のコラム１１にはＺ軸スライ
ダ１３が上下方向、即ちＺ軸方向に移動可能に装着され
ており、Ｚ軸スライダ１３はＺ軸サーボモータ１５によ
ってＺ軸方向に駆動される。

【００３２】Ｚ軸スライダ１３には主軸頭１７が取り付
けられており、主軸頭１７には主軸５１がＺ軸と同一方
向の軸線周り、即ちＣ軸周りの回転可能に装着されてい
る。

【００３３】主軸５１は主軸モータであるＣ軸サーボモ
ータ２１により回転駆動されると共にＣ軸回転角を定量
的に制御され、主軸５１にはバイト工具５０が装着され
る。

【００３４】ここで、Ｘ軸とＹ軸による被加工物Ｗの移
動平面は主軸５１の回転軸線、即ちＣ軸（Ｚ軸）に直交
する平面である。

【００３５】Ｘ軸サーボモータ９、Ｙ軸サーボモータ
７、Ｚ軸サーボモータ１５、Ｃ軸サーボモータ２１の各
々にはロータリエンコーダ２５、２７、２９、３１が装
着されており、このロータリエンコーダ２５、２７、２
９、３１は各軸のサーボモータ９、７、１５、２１の回
転角を検出し、回転角情報をＮＣ装置３３へ出力する。
このうちＣ軸サーボモータ２１のロータリエンコーダ３
１は、アブソリュート型のロータリエンコーダにより構
成され、主軸５１の回転角をＸ軸方向あるいはＹ軸方向
を絶対基準位置として計測する。

【００３６】ＮＣ装置３３は、図７に示されているよう
に、ＮＣ加工プログラムを実行して各軸指令を出力する
プログラム実行部３５、プログラム実行部３５より軸指
令を入力して補間演算を行う補間演算部３７とを有し、
補間演算部３７は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｃの各軸の移動量を指
令値として各軸の位置制御・駆動部３９、４１、４３、
４５へ出力する。

【００３７】位置制御・駆動部３９、４１、４３、４５
は、各々同軸のロータリエンコーダ２５、２７、２９、
３１より回転角情報を入力し、位置フィードバック補償
制御により演算される各軸の操作量をもって各軸のサー
ボモータ９、７、１５、２１の駆動を制御する。

【００３８】本発明により主軸回転角制御式切削加工方
法においては、主軸中心の被加工物Ｗに対する相対的な
移動軌跡が切削すべき形状に適合したものになるように
Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の指令量をＮＣ加工プログラムで設定
しておき、このＮＣ加工プログラムの実行によってバイ
ト工具５０と被加工物ＷとをＸ、Ｙ、Ｚの軸制御、少な
くともＸ、Ｙの軸制御によって主軸５１の回転軸線に直
交する平面に沿って相対変位させてバイト工具５０と被
加工物Ｗとの間に相対補間運動を行わせ、主軸５１の回
転角をＸ、Ｙ、Ｚの各軸の軸制御に対して所定の相関関
係をもって同期制御し、主軸５１の全回転角位置にて被
加工物Ｗの加工面に対するバイト工具５０の刃先方向を
所定の方向に保って、即ち所定の前すくい角をもってバ
イト工具５０により、被加工物Ｗを、相対補間運動によ
る補間軌跡により決まる形状に切削する。

【００３９】この場合、Ｘ、Ｙの２軸の各軸制御は相互
に９０度の位相差を有する三角関数を含む方程式により
定義される軌跡を描くよう行われる。

【００４０】この主軸回転角制御式切削加工方法におい
ては、主軸５１の回転角制御と、Ｘ、Ｙの同時２軸制
御、あるいはＸ、Ｙ、Ｚの同時３軸制御との組み合わせ
により、バイト工具５０のバイト半径に関係なく一本の
バイト工具によって任意の前すくい角をもって、任意の
内径の穴加工、任意の外径の外周面加工、テーパ加工、
球面加工、多角形加工、ねじ切り加工などを行うことが
でき、またシングルポイントバイト工具の使用のもと
に、切削加工速度が総形バイト工具を使用したヘール加
工に属する切削加工法による場合に比して３〜２０倍に
向上する。

【００４１】次に本発明により主軸回転角制御式切削加
工方法における移動制御と同期制御との詳細を円筒内外
面加工について詳細に説明する。

【００４２】円筒面の半径をＲ、１回転当たりのＺ軸方
向送り量をｐ、Ｚ軸方向送り開始位置のＺ軸座標をＺｏ
とすると、各回転角位置における刃先の座標位置（Ｘ
ｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）はＸ軸方向を原線とする角度θを媒体
変数として下式の関数式により与えられる。 Ｘｔ＝Ｌｒｃｏｓθ Ｙｔ＝Ｌｒｓｉｎθ Ｚｔ＝Ｚｏ−（ｐ／２π）θ

【００４３】円筒内面加工では、図１に示されているよ
うに、刃先軌跡のＸＹ平面における加工面外向き法線ベ
クトル→ｎ＝（ｎｘ，ｎｙ）は下式により示される。 ｎｘ＝−ｃｏｓθ ｎｙ＝−ｓｉｎθ

【００４４】従って、主軸中心軌跡Ｌを定義する主軸中
心座標位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示され
る。

【数１】Ｘｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔｒ² −２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔ
β）^1/2 ｝ｃｏｓθ Ｙｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔｒ² −２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔ
β）^1/2 ｝ｓｉｎθ Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚ

【００４５】この場合、主軸中心座標位置（Ｘｓ，Ｙ
ｓ）によるＸ軸とＹ軸との同時２軸制御により、バイト
工具５０と被加工物Ｗとの間に相互円弧補間運動が行わ
れ、その円弧補間軌跡として、主軸中心軌跡Ｌは、（Ｒ
² ＋Ｔｒ² −２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔβ）^1/2 を半径Ｌｒと
する真円をなす。

【００４６】円筒内面加工では、前すくい角βの９０度
よりの変化量Δβが０であれば、Ｘ軸方向を原線とする
主軸回転角度αは下式により示される。

【数２】α＝ｔａｎ^-1（ｎｙ／ｎｘ）＝ｔａｎ^-1（−ｓ
ｉｎθ／−ｃｏｓθ）＝θ＋π

【００４７】そしてこの主軸回転角度αは前すくい角β
の９０度よりの変化量Δβに応じて角度Δθだけ変化す
る。即ちα＝θ＋π±Δθとなる。

【００４８】上述の条件を満たしてＸ、Ｙ、Ｚの各軸の
軸制御が行われ、この軸制御に対して主軸回転角度αが
同期制御されることにより、バイト工具５０は主軸５１
の全回転角位置にて被加工面に任意の前すくい角βをも
ってバイト半径Ｔｒを最小半径とする任意の半径Ｒの円
筒内面加工を行う。

【００４９】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０により任意の半径の円筒内面加工を行うこ
とができた上で、工具交換、工具取付角変更を必要とす
ることなく前すくい角βを任意に変更することができ
る。

【００５０】円筒外面加工では、図３に示されているよ
うに、刃先軌跡のＸＹ平面における加工面外向き法線ベ
クトル→ｎ＝（ｎｘ，ｎｙ）は円筒内面加工とは逆方向
のベクトルとなり、下式により示される。 ｎｘ＝ｃｏｓθ ｎｙ＝ｓｉｎθ

【００５１】従って、主軸中心軌跡Ｌを定義する主軸中
心座標位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示され
る。

【数３】Ｘｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔｒ² ＋２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔ
β）^1/2 ｝ｃｏｓθ Ｙｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔｒ² ＋２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔ
β）^1/2 ｝ｓｉｎθ Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚ 円筒外面加工では、前すくい角βの９０度よりの変化量
Δβが０であれば、Ｘ軸方向を原線とする主軸回転角度
αは下式により示される。

【数４】α＝ｔａｎ^-1（ｎｙ／ｎｘ）＝ｔａｎ^-1（ｓｉ
ｎθ／ｃｏｓθ）＝θ

【００５２】そしてこの主軸回転角度αは前すくい角β
の９０度よりの変化量Δβに応じて角度Δθだけ変化す
る。即ちα＝θ±Δθとなる。

【００５３】従って、円筒内面加工時と同様に、Ｘ、
Ｙ、Ｚの各軸の軸制御が行われ、この軸制御に対して軸
回転角度αが同期制御されることにより、この場合もバ
イト工具５０は主軸５１の全回転角位置にて被加工面に
任意の前すくい角βをもって任意の半径Ｒの円筒外面加
工を行う。

【００５４】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０により任意の半径の円筒外面加工を行うこ
とができた上で、工具交換、工具取付角変更を必要とす
ることなく前すくい角βを任意に変更することができ
る。

【００５５】なお、Ｘｓ＝｛（Ｒ^{2 ＋}Ｔｒ² ＋２Ｒ・Ｔ
ｒｃｏｓΔβ）^1/2 ｝ｃｏｓθとＹｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔｒ
² ＋２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔβ）^1/2 ｝ｓｉｎθは、主軸中
心Ｃｓが、図３に示されているように、Ｚ軸方向で見て
被加工物Ｗの外側にある場合に成立し、図４に示されて
いるように、主軸中心ＣｓがＺ軸方向で見て被加工物Ｗ
の内側にある場合には、Ｘｓ＝{(Ｒ² ＋Ｔｒ² −２Ｒ・
ＴｒｃｏｓΔβ）^1/2｝ｃｏｓθ、Ｙｓ＝｛（Ｒ² ＋Ｔ
ｒ² −２Ｒ・ＴｒｃｏｓΔβ）^1/2 ｝ｓｉｎθとなる。

【００５６】めねじ切り加工は円筒内面加工と同様の同
期制御で、Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚがねじピッチに応じて適正
値に設定されればよく、またおねじ切り加工は円筒外面
加工と同様の同期制御で、Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚがねじピッ
チに応じて適正値に設定されればよく、何れの場合も、
その他のことは円筒内外面加工と同様に行われることに
よって、一つのバイト工具５０によって任意のねじ径の
めねじ或いはおねじのねじ切り加工が任意の前すくい角
をもって行われる。

【００５７】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０により任意のねじ径のめねじ或いはおねじ
のねじ切り加工を行うことができた上で、工具交換、工
具取付角変更を必要とすることなく前すくい角βを任意
に変更することができる。

【００５８】テーパ加工等、Ｚ軸方向において径変化が
あるＺ軸回転体の切削加工の場合には、補間軌跡Ｌの半
径ＬｒをＺの関数ｆＬｒ（ｚ）、１回転当たりのＺ軸方
向送り量をｐ、Ｚ軸方向送り開始位置のＺ軸座標をＺｏ
とすると、ｆＬｒ｛Ｚｏ−（ｐ／２π）θ｝をもって、
補間軌跡Ｌの半径Ｌｒを変化させればよい。

【００５９】なお、主軸回転角度αは、上述の円筒内外
面加工の場合と同じであってよく、この場合も、一つの
バイト工具５０によってＺ軸方向に任意に径変化するＺ
軸回転体が任意の前すくい角をもって行われる。

【００６０】これによりバイト半径に関係なく一本のバ
イト工具５０によりＺ軸方向に任意に径変化するＺ軸回
転体の加工を行うことができた上で、工具交換、工具取
付角変更を必要とすることなく前すくい角βを任意に変
更することができる。

【００６１】テーパ加工、球面加工、多角形加工、フラ
ンジ面加工、自由形状加工などにおいても、それらの切
削形状に応じて円筒面加工における場合と同等に、Ｘ、
Ｙ、Ｚの各軸の軸制御が行われ、この軸制御に対して主
軸回転角度が同期制御されることにより、一つのバイト
工具５０で任意の前すくい角をもってテーパ加工、球面
加工、多角形加工、フランジ面加工、自由形状加工が行
われる。

【００６２】テーパ加工、球面加工、多角形加工、フラ
ンジ面加工における軸制御について詳細な説明が必要な
らば、本願出願人と同一の出願人による特願平６−２１
１１３７号の明細書および図面を参照されたい。

【００６３】上述の軸制御および主軸回転角制御は、上
述の関数式の演算をＮＣ装置内部で行って座標位置デー
タを得る方法と、ＮＣ加工プログラム作成時点で予め座
標位置データを点群データとしてプログラムに記述して
おく方法の何れにより行われてもよい。

【００６４】以上に於ては、本発明を特定の実施例につ
いて詳細に説明したが、本発明は、これらに限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明
によるバイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法
によれば、主軸にバイト工具を取り付け、バイト工具と
被加工物との相対的な少なくともＸＹ軸の軸制御により
主軸の主軸中心から前記被加工物の加工すべき加工面ま
での直線距離を常に一定に保つよう相互補間運動を行わ
せ、軸制御に対する主軸回転角の同期制御によって主軸
の回転角の全回転角位置にて被加工物の加工面に対する
バイト工具の刃先角度が被削材の程度に応じて所定の前
すくい角に変更して一定の角度に保たれ、相互補間運動
による補間軌跡により決まる形状に切削が行われるか
ら、バイト半径に関係なく一本のバイト工具により、工
具交換、工具取付角変更を必要とすることなく、任意の
前すくい角をもって被削材の種類に応じて有好な切削加
工を行うことができると共に、任意の径の円筒内外周面
加工、その他、テーパ加工、球面加工、多角形加工、ね
じ切り加工、フランジ面加工、自由形状加工が行われ
る。

【００６６】バイト工具としてシングルポイントバイト
工具を使用することにより、総形バイト工具による場合
に比して切削抵抗が小さくなり、このことにより軸制御
による相互補間運動の速度を総形バイト工具を使用した
ヘール加工に属する切削加工法による場合に比して３〜
２０倍程度速くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法に
よる切削加工の原理を内周面加工に適用した例を示す説
明図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）は本発明による主軸回転角制御
式切削加工方法において、バイト工具の前すくい角を変
化させる要領を内周面加工について示す説明図である。

【図３】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法に
よる切削加工の原理を外周面加工に適用した例を示す説
明図である。

【図４】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法に
よる外周面加工の一実施例を示す側面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明による主軸回転角制御
式切削加工方法において、バイト工具の前すくい角を変
化させる要領を外周面加工について示す説明図である。

【図６】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法の
実施例に使用するＮＣ工作機械の一例を示す概略斜視図
である。

【図７】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法の
実施例に使用するＮＣ工作機械の制御系を示すブロック
線図である。

【符号の説明】

３ Ｙ軸テーブル ５ Ｘ軸テーブル ７ Ｙ軸サーボモータ ９ Ｘ軸サーボモータ １３ Ｚ軸スライダ １５ Ｚ軸サーボモータ １７ 主軸頭 ２１ Ｃ軸サーボモータ ２５、２７、２９、３１ ロータリエンコーダ ３３ ＮＣ装置 ３５ プログラム実行部 ３７ 補間演算部 ３９、４１、４３、４５ 位置制御・駆動部 ５０ バイト工具 ５１ 主軸

フロントページの続き (72)発明者 荒木 正文 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 平８−126938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−149102（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−42452（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−126508（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23B 1/00 B23B 35/00 B23B 39/00 - 39/28 B23B 41/00 - 41/16 B23C 3/00 B23D 5/00 - 5/04 B23Q 15/00 - 15/28

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自身の中心軸線周りの回転角を定量的に
   制御可能な主軸（５１）にバイト工具（５０）を取り付
   け、前記主軸（５１）の主軸中心（Ｃｓ ）の被加工物
   （Ｗ）に対する相対的な移動軌跡を、主軸（５１）と被
   加工物（Ｗ）とをＸＹ軸の軸制御により少なくとも前記
   主軸（５１）の回転軸線に直交するＸＹ平面で前記被加
   工物（Ｗ）の加工面に沿って相対変位させ、主軸（５
   １）の主軸中心（Ｃｓ）から前記被加工物（Ｗ）の加工
   すべき加工面までの直線距離を常に一定に保つよう相互
   補間運動を行わせ、前記主軸（５１）の回転角を前記軸
   制御に対して所定の相関関係をもって同期制御すること
   により主軸（５１）の回転角の全回転角位置にて被加工
   物（Ｗ）の加工面に対するバイト工具（５０）の刃先を
   被削材の種類に応じて所定の前すくい角（β）に変更し
   て一定の角度に保ちながら、前記相互補間運動による補
   間軌跡により決まる曲面形状にすることを特徴とするバ
   イト工具による主軸回転角制御式切削加工方法。
2. 【請求項２】 前記バイト工具（５０）として被加工物
   （Ｗ）に実質的に点接触するシングルポイント工具を使
   用することを特徴とする請求項１に記載のバイト工具に
   よる主軸回転角制御式切削加工方法。