JP3093934B2

JP3093934B2 - バイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法

Info

Publication number: JP3093934B2
Application number: JP06255557A
Authority: JP
Inventors: 隆夫伊達; 真河野; 勝治覚張; 正文荒木
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH08118115A

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
させることによりバイト工具の切刃によってワークテー
ブル上の被加工物に対してバイト半径の穴加工を行う。

【０００３】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。

【０００４】

【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。

【０００５】また従来のバイト工具による切削加工で
は、一つの穴加工において、粗加工、中仕上げ加工、仕
上げ加工を行う場合には、粗削り用バイト工具、中削り
用バイト工具、仕上げ削り用バイト工具が個々に必要
で、一つの穴加工でも工具交換を行わなければならな
い。

【０００６】更に、面取り加工がある場合には、更に面
取り用バイト工具が必要で、面取り加工に際して更に工
具交換を行う必要がある。

【０００７】工具交換はマシニングセンタなどの工作機
械の稼動率を低下させる原因になる。

【０００８】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、フランジ面加工、自由形状加工を回転切削方
式にて効率よく行い、しかも粗加工、中仕上げ加工、仕
上げ加工、面取り加工に際して工具交換を必要としない
新規な主軸回転角制御式の切削加工方法を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明による主軸回転角制御式切削加工方法は、
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
に主軸の中心軸線を中心として複数個の切刃を放射線状
に有する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、バイト工具の刃先における前面と
被加工物の加工面との角度を一定の角度となるように保
ちながら、前記複数個の切刃より選択された一つの切刃
によって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している。

【００１０】本発明による主軸回転角制御式切削加工方
法においては、前記複数個の切刃は各々被加工物に実質
的に点接触するシングルポイントバイトであることを詳
細な特徴としている。

【００１１】また本発明による主軸回転角制御式切削加
工方法においては、前記複数個の切刃は粗削り用切刃と
中削り用切刃と仕上げ削り用切刃と面取り用切刃のうち
の少なくとも二つを含んでいることをもう一つの詳細な
特徴としている。

【００１２】

【作用】上述の如き構成によれば、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
て、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、バイト工具の刃先における前面と
被加工物の加工面との角度を一定の角度となるように保
ちながら、前記複数個の切刃より選択された一つの切刃
によって前記相互補間運動による補間軌跡により決まる
形状に被加工物が切削される。

【００１３】各切刃がシングルポイントバイトであるこ
とにより、ヘール加工用の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。

【００１４】また複数個の切刃は粗削り用切刃と中削り
用切刃と仕上げ削り用切刃と面取り用切刃のうちの少な
くとも二つを含んでいることにより、それら切刃の選択
使用によって一つのバイト工具で、粗加工、中仕上げ加
工、仕上げ加工、面取り加工などの複数種類の加工が行
われる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１、図２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を内周面加工に適用した
実施例を示している。

【００１７】バイト工具５０は、バー部分５２を有し、
バー部分５２の先端部に粗削り用切刃５４と仕上げ削り
用切刃５６と二つ面取り用切刃５８、６０の４個の切刃
をバー部分５２の中心軸線を中心として放射線状に互い
に９０度の位相角をもって取り付けられている。

【００１８】バー部分５２の根元部にはＡＴＣアーム係
合用周溝部６２と主軸係合用テーパ軸部６４とがバー部
分５２と同心に設けられており、バイト工具５０は主軸
係合用テーパ軸部６４をもって工作機械の主軸６６に形
成されているテーパ状の工具受け入れ孔６８に同心嵌合
する。これによりバー部分５２は主軸６６の中心軸線Ｃ
ｓに同心に装着される。

【００１９】主軸６６にはキー７０が取り付けられてお
り、キー７０は、ＡＴＣアーム係合用周溝部６２に形成
されている位置決めキー溝７２に係合し、バイト工具５
０の回り止めと回転方向の位置決めとを行う。位置決め
キー溝７２は、粗削り用切刃５４に対して９０度回転変
位した位置に形成されている。

【００２０】主軸６６はサーボモータ２１（図５参照）
により自身の中心軸線Ｃｓ周りに回転角を定量的に制御
され、この回転角の原点をキー７０の主軸回転方向の配
置位置に設定されている。

【００２１】上述のキー係合によりバイト工具５０は主
軸６６に対して回転方向に一義的に位置決め装着され、
主軸６６が原点位置にある場合には、粗削り用切刃５４
は、図２に示されているように、その原点位置より９０
度回転変位した位置に位置する。

【００２２】本発明による主軸回転角制御式切削加工方
法では、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となるように、
すなわち、主軸６６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
うに換言すればバイト工具５０のバイト半径の距離に保
つように主軸６６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６６の回転軸線に直交
するＸＹ平面に沿って相対変位させて主軸６６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６６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６６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、換言すれば図３に示されて
いるように、図示例では粗削り用切れ刃５４と被加工物
Ｗのバイト工具５０の刃先における前面と被加工物Ｗの
加工面すなわち内周面との角度を一定の角度β（図３参
照）となるように保ち、粗削り切れ刃５４が、前記相互
補間運動による補間軌跡（主軸中心軌跡）Ｌ（図３参
照）による決まる形状、即ち真円の断面形状に被加工物
Ｗの内周面を粗切削する。

【００２３】図３に示されているように、バイト工具５
０の中心から粗削り用切刃５４の刃先までの距離、即ち
バイト半径をＴｒ、被加工物Ｗの加工半径Ｒとすると、
主軸中心Ｃｓと被加工物Ｗの中心ＣｗとはＲ−Ｔｒ＝ｅ
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Ｃｗと同心の真円となる。

【００２４】図３に示された状態より主軸６６の回転角
を、Ｘ軸制御およびＹ軸制御との同期制御において１８
０度進めると、仕上げ削り用切刃５６が被加工物Ｗの内
周面に対して角度βを一定に保ち、粗削り用切刃５４に
代わって仕上げ削り用切刃５６が、前記相互補間運動に
よる主軸中心軌跡Ｌにより決まる真円の横断面形状に被
加工物Ｗの内周面を仕上げ切削する。

【００２５】また図３に示された状態より主軸６６の回
転角を、Ｘ軸制御およびＹ軸制御との同期制御において
９０度あるいは２７０度進めると、面取り用切刃５８あ
るいは６０が被加工物Ｗの面取り加工面に対して角度β
を一定に保ち、面取り用切刃５８あるいは６０が、前記
相互補間運動による主軸中心軌跡Ｌにより決まる真円の
横断面形状に被加工物Ｗの面取り加工を行う。

【００２６】このような主軸６６の回転角制御により、
内周面の粗加工、仕上げ加工、面取り加工を、工具交換
を必要とすることなく一つのバイト工具５０で行うこと
ができる。

【００２７】なお、バイト工具５０の切刃の個数は、４
個に限定されることはなく、隣接する切刃が相互に干渉
しない範囲で、４個以上の複数個であってもよい。また
切刃の組み合わせも上述の実施例のものに限定されるこ
とはなく、中仕上げ削り用切り刃が設けられてもよい。
またバイト半径Ｔｒは各切刃５４、５６、５８、６０
で、互いに同一であっても、異なっていてもよい。

【００２８】ここで使用されるバイト工具５０の各切刃
５４、５６、５８、６０はシングルポイントバイトであ
る。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。

【００２９】図４は外周面加工の例を示している。な
お、図４において図３に対応する部分は図３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。

【００３０】バイト工具５０は、内周面加工用のものと
同様の構成のものであってよく、バー部分５２の先端部
に粗削り用切刃５４と仕上げ削り用切刃５６と二つ面取
り用切刃５８、６０の４個の切刃をバー部分５２の中心
軸線を中心として放射線状に互いに９０度の位相角をも
って取り付けられている。

【００３１】この場合もバイト工具５０は、図示されて
いないが、上述の実施例のものと同様に、主軸係合用テ
ーパ軸部をもって主軸６６に形成されているテーパ状の
工具受け入れ孔に同心嵌合する。これによりバー部分５
２は主軸６６の中心軸線Ｃｓに同心に装着される。また
バイト工具５０は、図示されていないが、上述の実施例
のものと同様に、主軸６６にキー係合することにより、
主軸６６に対して回転方向に一義的に位置決め装着され
る。

【００３２】この場合も、Ｘ軸制御とＹ軸制御とにより
主軸６６の回転軸線に直交するＸＹ平面に沿って相対変
位させて主軸６６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６６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６６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、
図示例では図４に示されているように、バイト工具５０
における粗削り用切れ刃５４の刃先における前面と被加
工物Ｗの加工面すなわち外周面との角度を一定の角度β
となるように保ち、粗削り用切れ刃５４が、前記相互補
間運動による補間軌跡（主軸中心軌跡）Ｌによる決まる
形状、即ち真円の断面形状に被加工物Ｗの外周面を粗切
削する。

【００３３】図４に示された状態より主軸６６の回転角
を、Ｘ軸制御およびＹ軸制御との同期制御において１８
０度進めると、仕上げ削り用切刃５６が被加工物Ｗの内
周面に対して角度βを一定に保ち、粗削り用切刃５４に
代わって仕上げ削り用切刃５６が、前記相互補間運動に
よる主軸中心軌跡Ｌにより決まる真円の横断面形状に被
加工物Ｗの外周面を仕上げ切削する。

【００３４】また図４に示された状態より主軸６６の回
転角を、Ｘ軸制御およびＹ軸制御との同期制御において
９０度あるいは２７０度進めると、面取り用切刃５８あ
るいは６０が被加工物Ｗの面取り加工面に対して角度β
を一定に保ち、面取り用切刃５８あるいは６０が、前記
相互補間運動による主軸中心軌跡Ｌにより決まる真円の
横断面形状に被加工物Ｗの面取り加工を行う。

【００３５】このような主軸６６の回転角制御により、
外周面の粗加工、仕上げ加工、面取り加工を、工具交換
を必要とすることなく一つのバイト工具５０で行うこと
ができる。

【００３６】図５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。

【００３７】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。

【００３８】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には上述の主軸６６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。

【００３９】主軸６６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
的に制御される。

【００４０】ここで、Ｘ軸とＹ軸による被加工物Ｗの移
動平面は主軸６６の回転軸線、即ちＣ軸（Ｚ軸）に直交
する平面である。

【００４１】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６６の回転角を、前記原点を絶対基準位置
として計測する。

【００４２】ＮＣ装置３３は、図６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。

【００４３】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。

【００４４】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６６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６６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６６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
所定の方法、例えば法線方向に保って切刃５４、５６、
５８、６０の何れ一つで、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。

【００４５】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。

【００４６】この主軸回転角制御式切削加工方法におい
ては、主軸６６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、フランジ面加工、自由形状加工を行うことが
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。

【００４７】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
周面加工について個別に説明する。

【００４８】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＝Ｒｃｏｓθ Ｙｔ＝Ｒｓｉｎθ Ｚｔ＝Ｚｏ−（ｐ／２π）θ

【００４９】円筒内面加工では、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）は下式により示される。ｎｘ＝−ｃｏｓθ ｎｙ＝−ｓｉｎθ

【００５０】従って、主軸中心軌跡、即ち主軸中心座標
位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示される。

【数１】Ｘｓ＝Ｘｔ＋ｎｘ・Ｔｒ＝Ｒｃｏｓθ−Ｔｒｃ
ｏｓθ＝（Ｒ−Ｔｒ）ｃｏｓθ Ｙｓ＝Ｙｔ＋ｎｙ・Ｔｒ＝Ｒｓｉｎθ−Ｔｒｓｉｎθ＝
（Ｒ−Ｔｒ）ｓｉｎθ Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚ

【００５１】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、主軸中心軌跡は真円をな
す。ただし、Ｔｒはバイト工具５０のバイト半径、Ｔｚ
は工具長さ（主軸６６のＺ軸原点から刃先までのＺ軸方
向の軸長）である。

【００５２】円筒内面加工では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）＋γ＝ｔａｎ
^-1（−ｓｉｎθ／−ｃｏｓθ）＋γ＝θ＋π＋γ

【００５３】ここで、γは切刃選択角であり、図示例で
は、γ＝０度で面取り用切刃５８が、γ＝９０度で粗削
り用切刃５４が、γ＝１８０度で面取り用切刃６０が、
γ＝２７０度で仕上げ削り用切刃５６が選択される。

【００５４】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、切刃選択角γの設定によっ
て選択された一つの切刃５４、５６、５８あるいは６０
は、主軸６６の全回転角位置にて被加工面に対して常に
法線を向くようになり、切刃選択角γの設定によって選
択された一つの切刃によって任意の半径Ｒの円筒内面加
工が行われる。

【００５５】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、工具交換を必要とすることなく、粗加
工、中仕上げ加工、仕上げ加工、面取り加工が行われ
る。このことにより工具交換の頻度が低下し、工作機械
の稼動率が向上し、併せて必要工具個数が削減され、シ
ールマガジンの小容量化が行われる。

【００５６】円筒外面加工では、図４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

【００５７】従って、主軸中心軌跡、即ち主軸中心座標
位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示される。

【数３】Ｘｓ＝Ｘｔ＋ｎｘ・Ｔｒ＝Ｒｃｏｓθ＋Ｔｒｃ
ｏｓθ＝（Ｒ＋Ｔｒ）ｃｏｓθ Ｙｓ＝Ｙｔ＋ｎｙ・Ｔｒ＝Ｒｓｉｎθ＋Ｔｒｓｉｎθ＝
（Ｒ＋Ｔｒ）ｓｉｎθ Ｚｓ＝Ｚｔ−Ｔｚ

【００５８】円筒外面加工では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）＋γ＝ｔａｎ
^-1（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）＋γ＝θ＋γ 従って、円筒内面加工時と同様に、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、切刃
選択角γの設定によって選択された一つの切刃５４、５
６、５８あるいは６０は、主軸６６の全回転角位置にて
被加工面に対して常に法線を向くようになり、切刃選択
角γの設定によって選択された一つの切刃によって任意
の半径Ｒの円筒外面加工が行われる。

【００５９】なお、Ｘｓ＝（Ｒ＋Ｔｒ）ｃｏｓθ、Ｙｓ
＝（Ｒ＋Ｔｒ）ｓｉｎθは、主軸中心Ｃｓが、図４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、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＝（Ｒ−Ｔｒ）ｃｏ
ｓθ、Ｙｓ＝（Ｒ−Ｔｒ）ｓｉｎθとなる。

【００６０】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Ｒ
値の設定により任意のねじ径のめねじ或いはおねじのね
じ切り加工が行われる。

【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、切刃選択角の
設定によって選択された一つの切刃によって、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
による主軸回転角制御式切削加工方法によれば、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
相対変位させて、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、バイト工具の刃先に
おける前面と被加工物の加工面との角度を一定の角度と
なるように、被加工物の加工面に対するバイト工具に取
り付けた各切刃の刃先角度を常に所定の角度方向に保ち
ながら、前記複数個の切刃より選択された一つの切刃に
よって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任意の内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。

【００６７】円筒内外周面加工においては、従来のボー
リング加工と同一のバイト工具で、同一の切削能率を得
ながら、上述の相互補間運動の円弧補間径を変更するこ
とにより、一本のバイト工具で、任意の穴径あるいは外
径を切削することができ、さらには、加工途中で円弧補
間径を間欠的に、あるいは連続的に変更することで、テ
ーパ加工、球面加工など、任意形状の加工を行うことが
できる。

【００６８】さらに、バイト半径に関係なく一本のバイ
ト工具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、工具交換を必要とすることなく、粗加工、中
仕上げ加工、仕上げ加工、面取り加工が行われることに
より、工具交換の頻度が低下し、工作機械の稼動率が向
上し、併せて必要工具個数が削減され、ツールマガジン
の小容量化が行われる。

【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
よる切削加工を内周面加工に適用した実施例を示す側面
図である。

【図２】本発明による主軸回転角制御式切削加工方法に
よる切削加工を内周面加工に適用した実施例を示す正面
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
よる円筒内面加工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
よる円筒外面加工例を示す説明図である。

【図５】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工作機械の制御系を示すブロック
線図である。

【符号の説明】

３Ｙ軸テーブル５Ｘ軸テーブル７Ｙ軸サーボモータ９Ｘ軸サーボモータ１３Ｚ軸スライダ１５Ｚ軸サーボモータ１７主軸頭２１Ｃ軸サーボモータ２５、２７、２９、３１ロータリエンコーダ３３ＮＣ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５２バー部材５４粗削り用切刃５６仕上げ削り用切刃５８、６０面取り用切刃６４主軸係合用テーパ軸部６６主軸６８工具受け入れ孔７０キー７２位置決めキー溝

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５−42452（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−149102（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 29/00 - 29/34 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

(57)【特許請求の範囲】

【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（６６）に主軸（６６）の中心軸線を中
心として複数個の切刃（５４、５６、５８、６０）を放
射線状に有するバイト工具（５０）を取り付け、前記主
軸（６６）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（６６）と被加工物
（Ｗ）とをＸＹ軸の軸制御により前記主軸（６６）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（６６）の主軸中心（Ｃ
ｓ）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（６６）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（６６）
の回転角の全回転角位置にて、バイト工具（５０）の刃
先における前面と被加工物（Ｗ）の加工面との角度を一
定の角度（β）となるように保ちながら、前記複数個の
切刃（５４、５６、５８、６０）より選択された一つの
切刃によって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主軸回転角制御式
切削加工方法。
【請求項２】前記複数個の切刃（５４、５６、５８、
６０）は各々被加工物（Ｗ）に実質的に点接触するシン
グルポイント工具であることを特徴とする請求項１に記
載の主軸回転角制御式切削加工方法。
【請求項３】前記複数個の切刃（５４、５６、５８、
６０）は粗削り用切刃と中削り用切刃と仕上げ削り用切
刃と面取り用切刃のうちの少なくとも二つを含んでいる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の主軸回転角制
御式切削加工方法。