JP3275599B2 - Cutting method using rotary cutting tool - Google Patents

Cutting method using rotary cutting tool

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JP3275599B2
JP3275599B2 JP00097695A JP97695A JP3275599B2 JP 3275599 B2 JP3275599 B2 JP 3275599B2 JP 00097695 A JP00097695 A JP 00097695A JP 97695 A JP97695 A JP 97695A JP 3275599 B2 JP3275599 B2 JP 3275599B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、軸心まわりに回転駆動
されることにより断続切削する回転切削工具を相対的に
複数の工具点へ順次移動させて切削加工を行う切削加工
方法に係り、特に、できるだけ少ない工具点で高い寸法
精度が得られる回転切削方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting method in which a rotary cutting tool which is intermittently cut by being rotationally driven about an axis is sequentially moved to a plurality of tool points to perform cutting. In particular, the present invention relates to a rotary cutting method capable of obtaining high dimensional accuracy with as few tool points as possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】軸心まわりに回転駆動されることにより
切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に複
数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工を
行う場合、NC(数値制御)工作機械が広く用いられ、
複数の工具点はNCデータとして予め設定されるように
なっている。例えば、軸心まわりに回転駆動されること
により切れ刃が半球状の軌跡を描くボールエンドミルを
用いて滑らかな自由曲面を切削加工する場合には、「TO
YOTA Technical Review 第41巻第1号 別刷」(トヨ
タ自動車株式会社 平成3年5月発行)などに記載され
ているように、多面体近似法や逆オフセット法により工
具点を求めるようにしているのが普通であり、基本的に
は、(1) 自由曲面を工具半径分だけオフセットし、
(2) NCの直線補間機能を前提として、曲線を折れ
線近似するようにしている。折れ線に近似する際、曲線
と直線の差の最大値をトレランスと呼び、NCデータ作
成の際の精度指標となっており、トレランスを小さくす
る程NCデータは多くなる。
2. Description of the Related Art When a rotary cutting tool which is intermittently cut by a cutting edge by being rotationally driven around an axis is sequentially moved to a plurality of tool points to perform predetermined cutting on a workpiece, NC (Numerical control) Machine tools are widely used,
The plurality of tool points are set in advance as NC data. For example, when cutting a smooth free-form surface using a ball end mill whose cutting edge follows a hemispherical trajectory by being rotationally driven around the axis, "TO
As described in “YOTA Technical Review Vol. 41, No. 1 Reprint” (Toyota Motor Co., Ltd. issued in May 1991), the tool point is determined by the polyhedral approximation method or the inverse offset method. Normally, basically, (1) offset the free-form surface by the tool radius,
(2) The curve is approximated by a broken line, assuming the linear interpolation function of the NC. When approximating a polygonal line, the maximum value of the difference between the curve and the straight line is called tolerance, which is an accuracy index when creating NC data. The NC data increases as the tolerance decreases.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、断続切削す
る回転切削工具による被削面は滑らかな連続面ではな
く、工具のツースマークによる凹凸のある鱗状の面で、
ボールエンドミルによる自由曲面の切削もその例外では
なく、トロコイド曲面(球面での近似も可)が多数並ん
だ不連続面である。このツースマークによる凹凸をカス
プと呼んでいるが、直線補間を前提としたNCデータに
基づいて自由曲面を切削する場合、得られた被削物には
トレランスによる形状誤差とカスプによる形状誤差が重
畳して含まれている。
The surface to be cut by the rotary cutting tool for interrupted cutting is not a smooth continuous surface, but a scale-like surface with irregularities due to the tooth mark of the tool.
The cutting of a free-form surface by a ball end mill is no exception, and is a discontinuous surface in which a large number of trochoidal surfaces (spheroidal approximation is also possible). The unevenness due to the tooth mark is called a cusp. When a free-form surface is cut based on NC data based on linear interpolation, a shape error due to tolerance and a shape error due to the cusp are superimposed on the obtained workpiece. Included.

【0004】しかしながら、従来の切削加工方法では、
切削条件設定時に上記カスプをトレランスと関連付けて
考慮していないため、総合的な形状誤差が増えたり、必
要以上に多くのNCデータが作成されてしまうなどの問
題があった。この形状誤差の増大は、後工程での磨きな
ど目的とする形状に近付けるための作業に多くの工数を
必要とする。また、NCデータ量の増大は送り速度を低
下させ、加工時間の増大を招く。
However, in the conventional cutting method,
Since the cusp is not considered in association with the tolerance when setting the cutting conditions, there have been problems such as an increase in overall shape error and generation of more NC data than necessary. This increase in the shape error requires a large number of man-hours for operations for approaching the desired shape, such as polishing in a post-process. In addition, an increase in the amount of NC data lowers the feed speed, and causes an increase in processing time.

【0005】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、できるだけ少ないN
Cデータ量すなわち工具点の数で高い寸法精度が得られ
るようにすることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to minimize N
An object of the present invention is to provide high dimensional accuracy with the C data amount, that is, the number of tool points.

【0006】[0006]

【課題を解決するための第1の手段】かかる目的を達成
するためには、トレランスによる形状誤差とカスプによ
る形状誤差の相互関係を考慮し、総合的な形状誤差を最
小化するとともに工具点の数を必要最小限にすれば良
く、第1発明は、軸心まわりに回転駆動されることによ
り切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に
複数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工
を行って目標加工面を形成する切削加工方法において、
前記複数の工具点間で略1刃分の回転角度だけ前記回転
切削工具が回転させられるとともに、その工具点の近傍
でその回転切削工具の切れ刃の先端が工具軸心まわりに
おいて前記目標加工面上の切削点に位置するようにした
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the correlation between the shape error due to tolerance and the shape error due to a cusp is taken into consideration to minimize the overall shape error and to reduce the tool point. In the first invention, a rotary cutting tool that is intermittently cut by a cutting edge by being rotationally driven about an axis is sequentially moved to a plurality of tool points relatively, so that in cutting method of forming a target machining surface line a predetermined cut into,
The rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the plurality of tool points, and the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool is positioned around the tool axis near the tool point.
In this case, the cutting point is located at the cutting point on the target processing surface .

【0007】[0007]

【作用】このような回転切削工具を用いた切削加工方法
においては、複数の工具点間で略1刃分の回転角度だけ
回転切削工具が回転させられるため、トレランスが略最
小になるとともに工具点の数が必要最小限とされる。図
1は、緩やかな曲率の目標加工面Sを切削加工する場合
の模式図で、図中の「1刃の送りf」は、切れ刃により
断続切削される切削点間の寸法であり、工具回転速度お
よび送り速度が一定で目標加工面Sが比較的平坦であれ
ば、回転切削工具が1刃分の回転角度(360°/刃
数)だけ回転する間の送り量と略同じである。また、
「線分長L」は、目標加工面Sから工具半径分だけオフ
セットした位置に▲または△で示す複数の工具点(NC
データ)CLi ,CLi+1 ,・・・の各工具点間の距離
で、回転切削工具はそれ等の工具点間を直線移動させら
れる。そして、(a)はf≒Lで本発明に相当し、
(b)および(c)はそれぞれf<L、f>Lで比較の
ために示したものであるが、f<Lの(b)の場合に
は、比較的大きなトレランスTを生じるとともにそのト
レランスTにカスプCが重畳した大きな形状誤差を生じ
る一方、f>Lの(c)の場合には、本発明の(a)と
同様にトレランスTは略最小であるが切削に関与しない
無駄な工具点△が存在する。すなわち、1刃の送りfが
同じであればL≒fでトレランスTは略最小となり、L
<fとしてもトレランスTは殆ど差がなく、カスプCも
変わらないため、無駄な工具点が増えるだけなのであ
る。なお、必要なのは略1刃の送りf毎に工具点が設定
されていること、言い換えれば切れ刃による切削点毎に
工具点が設定されていることで、線分長Lと1刃の送り
fとが完全に一致している必要はなく、目標加工面Sが
凹面の場合には線分長Lの方が短くなり、凸面の場合に
は1刃の送りfの方が短くなるなど、両者の関係は目標
加工面Sの形状によって変動する。
In the cutting method using such a rotary cutting tool, the rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between a plurality of tool points, so that the tolerance is substantially minimized and the tool point is reduced. Is minimized. FIG. 1 is a schematic diagram in the case of cutting a target processing surface S having a gentle curvature. In FIG. 1, “feed f of one blade” is a dimension between cutting points intermittently cut by a cutting edge. When the rotation speed and the feed speed are constant and the target processing surface S is relatively flat, the feed amount during the rotation of the rotary cutting tool by the rotation angle of one blade (360 ° / number of blades) is substantially the same. Also,
The “line segment length L” is a plurality of tool points (NC) indicated by ▲ or △ at positions offset from the target machining surface S by the tool radius.
Data) The distance between the tool points CL i , CL i + 1 ,... Allows the rotary cutting tool to move linearly between those tool points. (A) corresponds to the present invention when f ≒ L, and
(B) and (c) are shown for comparison with f <L and f> L, respectively. In the case of (b) where f <L, a relatively large tolerance T is generated and the tolerance is increased. While a large shape error occurs in which the cusp C is superimposed on T, in the case of (c) where f> L, as in (a) of the present invention, the tolerance T is substantially the minimum, but a wasteful tool not involved in cutting. Point △ exists. That is, if the feed f of one blade is the same, the tolerance T becomes substantially minimum at L ≒ f, and L
Even if <f, there is almost no difference in the tolerance T and the cusp C does not change, so that only useless tool points increase. What is necessary is that the tool point is set for each feed f of approximately one blade, in other words, the tool point is set for each cutting point of the cutting edge, so that the line segment length L and the feed f of one blade are set. Does not need to completely match, and when the target processing surface S is concave, the line segment length L is shorter, and when the target processing surface S is convex, the feed f of one blade is shorter. Varies depending on the shape of the target processing surface S.

【0008】一方、本発明では工具点の近傍で回転切削
工具の切れ刃の先端が工具軸心まわりにおいて前記目標
加工面上の切削点に位置するようになっているため、形
状誤差にばらつきが生じることが少なく、常に高い寸法
精度で切削加工を行うことができる。例えば、図2の
(a)は工具点CLi ,CLi+1 ,・・・付近で切削す
る本発明の場合で、(b)は工具点間の略中央の○印付
近で切削する場合であるが、(b)では回転切削工具に
よる切削位置そのものがトレランスTだけ誤差を有する
ため、切削位置での誤差が略零の(a)に比べて最大誤
差寸法Eが大きい。すなわち、略1刃の送りf毎に工具
点を設定しても、実際に切れ刃によって切削が行われる
切削位置によって誤差寸法は異なり、工具点で切削する
場合に誤差寸法は最小となるのである。各工具点C
i ,CLi+1 ,・・・付近で切削する本発明では、切
削時における目標加工面Sから工具中心までの距離が常
に一定、すなわち工具半径で、その位置での誤差が略零
であるため、トレランスという概念も意味を持たない。
On the other hand, according to the present invention, in the vicinity of the tool point, the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool is set at the target position around the tool axis.
Since it is located at the cutting point on the processing surface , there is little variation in the shape error, and the cutting can always be performed with high dimensional accuracy. For example, FIG. 2A shows the case of the present invention in which cutting is performed near the tool points CL i , CL i + 1 ,..., And FIG. However, in (b), since the cutting position itself by the rotary cutting tool has an error by the tolerance T, the maximum error dimension E is larger than in (a) where the error at the cutting position is substantially zero. That is, even if the tool point is set for each feed f of approximately one blade, the error size differs depending on the cutting position where cutting is actually performed by the cutting edge, and the error size is minimized when cutting is performed at the tool point. . Each tool point C
In the present invention in which cutting is performed in the vicinity of L i , CL i + 1 ,..., The distance from the target processing surface S to the tool center during cutting is always constant, that is, the tool radius, and the error at that position is substantially zero. For this reason, the concept of tolerance has no meaning.

【0009】なお、図1および図2の切削形状、すなわ
ち工具半径の円弧が繰り返す波形の面は、回転切削工具
を停止した状態で軸心まわりに回転駆動して切削加工し
た場合で、回転切削工具が工具点間を移動しながら軸心
まわりに回転駆動されて切削する場合の切削形状と多少
異なるが、回転切削工具の1つの切れ刃が切削に関与す
る回転角度は一般に5〜10°程度であるため、停止状
態で切削するように仮定しても差し支えない。また、図
ではカスプCを明確に示すために回転切削工具に比較し
て1刃の送りfが大きいが、一般には1刃の送りfは回
転切削工具の工具直径の1/30〜1/100程度と小
さく、カスプCは数μm程度である。
The cutting shape shown in FIGS. 1 and 2, that is, the surface having a waveform in which the arc of the tool radius repeats, is obtained when the rotary cutting tool is driven to rotate around the axis and cut. Although the cutting shape is slightly different from the cutting shape when the tool is driven to rotate around the axis while moving between the tool points, the rotation angle at which one cutting edge of the rotary cutting tool is involved in cutting is generally about 5 to 10 °. Therefore, it can be assumed that cutting is performed in a stopped state. Also, in the figure, the feed f of one blade is larger than that of the rotary cutting tool in order to clearly show the cusp C, but generally, the feed f of one blade is 1/30 to 1/100 of the tool diameter of the rotary cutting tool. The cusp C is about several μm.

【0010】[0010]

【第1発明の効果】このように本発明の切削加工方法に
よれば、形状誤差にばらつきが生じることが少なく、常
に高い寸法精度で切削加工が行われるとともに、工具点
の数が必要最小限となる。
As described above, according to the cutting method of the present invention, there is little variation in shape error, cutting is always performed with high dimensional accuracy, and the number of tool points is minimized. Becomes

【0011】[0011]

【課題を解決するための第2の手段】第2発明は、一定
の回転速度で軸心まわりに回転駆動されることにより切
れ刃によって断続切削する回転切削工具を、相対的に一
定の送り速度で複数の工具点へ順次移動させて被削物に
所定の切削加工を行って目標加工面を形成する切削加工
方法において、前記複数の工具点間で略1刃分の回転角
度だけ前記回転切削工具が回転させられるように、前記
回転速度および送り速度に応じてその複数の工具点を設
定し、その複数の工具点の近傍で前記回転切削工具の切
れ刃の先端が工具軸心まわりにおいて前記目標加工面上
の切削点に位置するようにしたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotary cutting tool which is intermittently cut by a cutting edge by being rotationally driven around an axis at a constant rotation speed. in by sequentially moved to a plurality of tool point in cutting process for forming a target machining surface I line a predetermined cutting to the work object, the rotation by the rotation angle of approximately 1 blade component among the plurality of tool point As the cutting tool is rotated, the plurality of tool points are set in accordance with the rotation speed and the feed speed, and the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool is arranged around the tool axis in the vicinity of the plurality of tool points . On the target processing surface
Characterized in that it is located at a cutting point .

【0012】[0012]

【作用】本発明は、前記第1発明の一実施態様に相当す
るもので、複数の工具点間で略1刃分の回転角度だけ回
転切削工具が回転させられるとともに、その複数の工具
点の近傍で回転切削工具の切れ刃の先端が工具軸心まわ
りにおいて前記目標加工面上の切削点に位置する点で第
1発明と同じであり、第1発明と同様の作用効果が得ら
れる。一方、本発明では、回転切削工具が一定の回転速
度で軸心まわりに回転駆動されるとともに、一定の送り
速度で移動させられるようになっており、上記複数の工
具点は、各工具点間で1刃分の回転角度だけ回転切削工
具が回転させられるように、回転速度および送り速度に
応じて設定される。すなわち、各工具点における切れ刃
の向きが一定になるため、切削加工すべき目標加工面に
対する切れ刃の向きはその形状によって相違し、工具点
で切削加工が行われるように正確に制御することはでき
ないが、例えば(a)複数の工具点間で略1刃分の回転
角度だけ回転切削工具が回転させられるように、予め定
められた基準回転速度および基準送り速度に基づいてそ
の複数の工具点を設定する工具点設定工程と、(b)前
記複数の工具点の近傍で前記回転切削工具の切れ刃の先
端が工具軸心まわりにおいて前記目標加工面上の切削点
に位置するようにその工具点毎にその回転切削工具の回
転位相を設定する位相設定工程と、(c)前記回転切削
工具を前記複数の工具点へ順次直線移動させるととも
に、その工具点でその回転切削工具が前記位相設定工程
で設定された回転位相となるように、その回転切削工具
の回転速度および送り速度を関連付けて制御する切削制
御工程とを有する切削加工方法に比べて、各工具点にお
ける回転位相の設定が不要であるとともに、回転速度お
よび送り速度が一定で良いため送り速度を逐次変更する
場合に比べて追従遅れなどが少なく、例えば高速回転,
高速送りによる高能率加工が可能である。
The present invention corresponds to an embodiment of the first invention, wherein a rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between a plurality of tool points, and the plurality of tool points are rotated. In the vicinity, the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool turns around the tool axis.
This is the same as the first invention in that it is located at the cutting point on the target machined surface, and the same operation and effect as the first invention can be obtained. On the other hand, in the present invention, the rotary cutting tool is driven to rotate around the axis at a constant rotation speed, and is moved at a constant feed speed. Is set according to the rotation speed and the feed speed so that the rotary cutting tool is rotated by the rotation angle of one blade. That is, since the direction of the cutting edge at each tool point is constant, the direction of the cutting edge with respect to the target processing surface to be cut differs depending on the shape, and it is necessary to accurately control so that cutting is performed at the tool point. However, for example, (a) the plurality of tools are determined based on a predetermined reference rotation speed and reference feed speed so that the rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the plurality of tool points. A tool point setting step of setting a point; and (b) a tip of a cutting edge of the rotary cutting tool near the plurality of tool points.
The cutting point on the target machining surface whose end is around the tool axis
A phase setting step of setting the rotation phase of the rotary cutting tool for each of the tool points so that the rotary cutting tool is located at a plurality of tool points. As compared with a cutting method having a cutting control step of controlling the rotation speed and feed rate of the rotary cutting tool in association with each other so that the rotary cutting tool has the rotation phase set in the phase setting step, each tool point It is not necessary to set the rotation phase in, and since the rotation speed and the feed speed may be constant, there is less follow-up delay compared with the case where the feed speed is sequentially changed.
High-efficiency machining by high-speed feed is possible.

【0013】[0013]

【第2発明の効果】このように、第2発明の切削加工方
法によれば、第1発明と同様の効果が得られるのに加え
て、各工具点における回転位相の設定が不要であるとと
もに、回転速度および送り速度が一定で良いため高能率
加工が可能となる。
As described above, according to the cutting method of the second invention, the same effects as those of the first invention can be obtained, and it is not necessary to set the rotational phase at each tool point. In addition, since the rotation speed and the feed speed may be constant, high-efficiency machining can be performed.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図3は、本発明方法に従って切削加工を行
う切削加工装置のブロック線図で、工具移動軌跡を定め
る複数の工具点を含むNCデータを作成するCAM(Co
mputer Aided Manufacturing) システム10,そのNC
データを記憶する磁気テープや磁気ディスクなどの記憶
媒体であるNCデータメモリ12,NCデータに従って
NC工作機械16の作動を制御するNC制御装置14を
備えている。NC工作機械16は、例えば図4に示すよ
うに回転切削工具としてのボールエンドミル18を軸心
まわりに回転駆動しながら、被削物20に対して互いに
直角なX軸,Y軸,Z軸方向へ相対移動させることによ
り、その被削物20に自由曲面等の所定の切削加工を行
うもので、ボールエンドミル18を回転駆動する主軸回
転駆動手段22、およびボールエンドミル18をX軸,
Y軸,Z軸方向へ3次元的に平行移動させる送り駆動手
段24を備えている。主軸回転駆動手段22は例えばサ
ーボモータなどの電動モータであり、送り駆動手段24
は例えば3軸方向へそれぞれ移動させる3組の送りねじ
およびその送りねじを回転駆動するサーボモータなどを
含んで構成される。なお、図4の(a)は主軸と平行な
Z軸が水平な横型のNC工作機械16の例で、図4の
(b)は主軸と平行なZ軸が垂直な縦型のNC工作機械
16の例である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram of a cutting apparatus for performing cutting in accordance with the method of the present invention, and is a CAM (Co) for creating NC data including a plurality of tool points that define a tool movement trajectory.
mputer Aided Manufacturing) System 10, its NC
An NC data memory 12 which is a storage medium such as a magnetic tape or a magnetic disk for storing data, and an NC control device 14 which controls the operation of the NC machine tool 16 according to the NC data are provided. For example, as shown in FIG. 4, the NC machine tool 16 rotates a ball end mill 18 as a rotary cutting tool around an axis while rotating the ball end mill 18 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions perpendicular to the workpiece 20. Relative to the workpiece 20, the workpiece 20 is subjected to predetermined cutting such as a free-form surface. The main shaft rotation driving means 22 for rotationally driving the ball end mill 18, and the ball end mill 18 are connected to the X-axis and the X-axis.
There is provided a feed drive unit 24 that translates three-dimensionally in the Y-axis and Z-axis directions. The main shaft rotation driving means 22 is an electric motor such as a servomotor, for example.
Is configured to include, for example, three sets of feed screws that move in three axial directions and a servomotor that rotationally drives the feed screws. FIG. 4A shows an example of a horizontal NC machine tool 16 in which the Z axis parallel to the main axis is horizontal, and FIG. 4B shows a vertical NC machine tool in which the Z axis parallel to the main axis is vertical. 16 is an example.

【0015】前記CAMシステム10は、CPU,RA
M,ROMなどを備えたマイクロコンピュータを利用し
てNCデータを作成するものであり、ステップS1は切
削経路設定工程で、図5の(a)に示すように自由曲面
26上に切削予定経路28を設定する。自由曲面26は
切削加工すべき目標加工面で3次元的に変化しており、
CADデータなどに従って表示装置に表示される。切削
予定経路28は、切削条件などに応じて最適経路が自動
的に設定されるようになっていても良いが、マウスなど
の入力装置を用いて作業者が任意に設定するようにして
も良い。ステップS2は切削点設定工程で、図5の
(b)に示すように上記切削予定経路28上にボールエ
ンドミル18が1刃分回転する間の送り量F、例えば1
枚刃の場合は軸心まわりに1回転(360°)する間の
送り量Fの間隔で切削点CPを設ける。送り量Fは、ボ
ールエンドミル18の諸元や被削物20の材質などに応
じて予め定められた基準回転速度および基準送り速度に
基づいて、使用する回転切削工具すなわちボールエンド
ミル18の刃数から求められ、その送り量Fを作業者が
入力するか自動で算出することにより上記切削点CPが
3軸直交座標(x,y,z)で設定される。
The CAM system 10 includes a CPU, RA
The NC data is created by using a microcomputer having M, ROM, and the like. A step S1 is a cutting path setting step, and a planned cutting path 28 is formed on the free-form surface 26 as shown in FIG. Set. The free-form surface 26 is three-dimensionally changed at the target processing surface to be cut.
It is displayed on a display device according to CAD data or the like. The planned cutting path 28 may be configured such that an optimal path is automatically set according to cutting conditions or the like, or may be arbitrarily set by an operator using an input device such as a mouse. . Step S2 is a cutting point setting step. As shown in FIG. 5B, the feed amount F during the rotation of the ball end mill 18 by one blade on the planned cutting path 28, for example, 1
In the case of a single blade, the cutting points CP are provided at intervals of the feed amount F during one rotation (360 °) around the axis. The feed amount F is calculated from the number of blades of the rotary cutting tool to be used, that is, the ball end mill 18 based on a reference rotation speed and a reference feed speed that are predetermined according to the specifications of the ball end mill 18 and the material of the workpiece 20. The cutting point CP is set in three-axis orthogonal coordinates (x, y, z) by being obtained and automatically calculating the feed amount F by an operator or by automatically calculating the feed amount F.

【0016】ステップS3は工具点設定工程で、図5の
(c)に示すようにボールエンドミル18が軸心まわり
に回転駆動されることにより前記複数の切削点CPにそ
れぞれ切削加工を行う工具点CLを設定する。具体的に
は、各切削点CPから自由曲面26の法線方向へボール
エンドミル18の半径寸法だけ離間した位置をCAMシ
ステム10の機能を利用して求め、その位置を工具点C
Lとして3軸直交座標(x,y,z)で設定する。この
ような工具点CLは、工具点CL間で略1刃分の回転角
度だけ回転切削工具が回転させられるように、予め定め
られた基準回転速度および基準送り速度に基づいて求め
られたものである。次のステップS4は位相設定工程
で、図6に示すように上記工具点CLの近傍でボールエ
ンドミル18の切れ刃30が被削物20を切削するよう
に工具点CL毎にボールエンドミル18の回転位相θを
設定する。具体的には、ボールエンドミル18の工具中
心(切れ刃30の回転軌跡である半球形状の曲率中心)
が工具点CLに位置した状態で、切れ刃30の先端が工
具軸心(Z軸と平行)まわりにおいて前記切削点CPに
位置する回転位相θを、CAMシステム10の機能を利
用して例えばX=0またはY=0などの基準位相からの
ずれ角度で求める。回転位相θは、工具回転方向におけ
る進み遅れに従って±で設定されるとともに、2枚刃,
3枚刃など等角度間隔で複数の切れ刃が設けられている
場合にはπ,2π/3などを加算して設定すれば良い。
Step S3 is a tool point setting step, in which the ball end mill 18 is driven to rotate around the axis as shown in FIG. Set CL. Specifically, a position separated from each cutting point CP by a radius of the ball end mill 18 in the normal direction of the free-form surface 26 is obtained by using the function of the CAM system 10, and the position is determined by the tool point C.
L is set in three-axis rectangular coordinates (x, y, z). Such a tool point CL is obtained based on a predetermined reference rotation speed and reference feed speed such that the rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the tool points CL. is there. The next step S4 is a phase setting step. As shown in FIG. 6, the rotation of the ball end mill 18 at each tool point CL is performed so that the cutting edge 30 of the ball end mill 18 cuts the workpiece 20 near the tool point CL. Set the phase θ. Specifically, the tool center of the ball end mill 18 (the center of curvature of the hemispherical shape which is the rotation locus of the cutting edge 30)
Is located at the tool point CL, the rotation phase θ at which the tip of the cutting edge 30 is located at the cutting point CP around the tool axis (parallel to the Z axis) is determined by using the function of the CAM system 10, for example, X. = 0 or Y = 0, which is a deviation angle from the reference phase. The rotation phase θ is set at ± according to the advance / delay in the tool rotation direction,
When a plurality of cutting edges are provided at equal angular intervals such as three blades, π, 2π / 3, etc. may be added and set.

【0017】ステップS5は記憶工程で、上記のように
して設定された工具点CLおよび回転位相θをNCデー
タとしてNCデータメモリ12に記憶する。前記NC制
御装置14は、CPU,RAM,ROMなどを備えたマ
イクロコンピュータを備えて構成されており、上記NC
データメモリ12に記憶されたNCデータに従ってNC
工作機械16の作動を制御するが、NCデータをオンラ
インでNC制御装置14の記憶媒体に直接記憶させるよ
うにしても良い。なお、前記各ステップS1〜S5をそ
れぞれ自動的に実行する手段を設け、作業者が必要な情
報を入力することにより工具点CLおよび回転位相θが
CAMシステム10によって自動的に求められるように
することが望ましい。
Step S5 is a storage step in which the tool point CL and the rotational phase θ set as described above are stored in the NC data memory 12 as NC data. The NC control device 14 includes a microcomputer having a CPU, a RAM, a ROM, and the like.
NC according to NC data stored in data memory 12
The operation of the machine tool 16 is controlled, but the NC data may be directly stored in a storage medium of the NC control device 14 online. A means for automatically executing each of the steps S1 to S5 is provided so that the CAM system 10 automatically obtains the tool point CL and the rotation phase θ by inputting necessary information by an operator. It is desirable.

【0018】NC制御装置14は、ボールエンドミル1
8を上記複数の工具点CLへ順次直線移動させるととも
に、その工具点CLでボールエンドミル18が上記回転
位相θとなるように、そのボールエンドミル18の送り
速度を制御する切削制御工程を実施するためのもので、
機能的に位置比較手段32,位相比較手段34,および
送り速度制御手段36を備えており、NCデータのうち
の工具点CLは位置比較手段32に読み込まれ、回転位
相θは位相比較手段34に読み込まれる。位置比較手段
32には、NC工作機械16の主軸位置すなわち被削物
20に対するボールエンドミル18の相対位置を3軸直
交座標で検出する工具位置検出手段38から、その相対
位置を表す信号が供給されるようになっており、工具点
CLとボールエンドミル18の相対位置とを比較して位
置偏差を求め、その位置偏差を表す信号を送り速度制御
手段36に出力する。工具位置検出手段38は、例えば
送り駆動手段24を構成している3個のサーボモータに
設けられたロータリエンコーダなどである。位相比較手
段34には、NC工作機械16の主軸の回転位相を検出
する主軸回転位相検出手段40から、その主軸の回転位
相を表す信号が供給されるようになっており、回転位相
θと実際の主軸の回転位相とを比較して位相偏差を求
め、その位相偏差を表す信号を送り速度制御手段36に
出力する。主軸回転位相検出手段38は、例えば主軸回
転駆動手段22を構成しているサーボモータに設けられ
たロータリエンコーダなどであり、回転位相θの場合と
同様に例えばX=0,Y=0などの基準位相に対する主
軸の特定位置のずれ角度で求められ、主軸の特定位置に
基づいてボールエンドミル18の軸心まわりの取付位相
が設定されている。
The NC control device 14 includes the ball end mill 1
8 is sequentially moved linearly to the plurality of tool points CL, and a cutting control step of controlling the feed speed of the ball end mill 18 so that the ball end mill 18 has the rotation phase θ at the tool point CL. Of
Functionally provided are a position comparison means 32, a phase comparison means 34, and a feed speed control means 36. The tool point CL of the NC data is read into the position comparison means 32, and the rotational phase θ is transmitted to the phase comparison means 34. Is read. A signal representing the relative position of the spindle position of the NC machine tool 16, that is, the relative position of the ball end mill 18 with respect to the workpiece 20 is detected from the tool position detecting means 38 which detects the relative position of the NC machine tool 16 in three-axis orthogonal coordinates. The position deviation is obtained by comparing the tool point CL with the relative position of the ball end mill 18, and a signal representing the position deviation is output to the feed speed control means 36. The tool position detecting means 38 is, for example, a rotary encoder provided in three servo motors constituting the feed driving means 24. A signal representing the rotational phase of the spindle is supplied to the phase comparing means 34 from the spindle rotational phase detecting means 40 which detects the rotational phase of the spindle of the NC machine tool 16. Is compared with the rotational phase of the main shaft to obtain a phase deviation, and outputs a signal representing the phase deviation to the feed speed control means 36. The main spindle rotation phase detecting means 38 is, for example, a rotary encoder provided in a servo motor constituting the main spindle rotation driving means 22, and similarly to the case of the rotation phase θ, for example, X = 0, Y = 0, etc. The mounting phase around the axis of the ball end mill 18 is determined based on the deviation angle of the specific position of the main shaft with respect to the phase, and based on the specific position of the main shaft.

【0019】送り速度制御手段36は、上記位置偏差お
よび位相偏差に応じてそれ等の偏差が無くなるように、
NC工作機械16の送り駆動手段24を制御し、これに
よりボールエンドミル18が前記工具点CLに達した時
に回転位相θとなって切れ刃30が切削点CPを切削す
る。その場合に、工具点CL間ではボールエンドミル1
8が切削に関与しておらず、工具点CLにおける工具位
置が保証されれば良いため、工具点CL間でボールエン
ドミル18が被削物20と干渉しない限りにおいて、必
ずしも工具点CL間を直線補間して位置制御する必要は
なく、工具点CLのみに基づいて工具位置を制御するよ
うにしても良い。なお、NC工作機械16の主軸回転駆
動手段22は、予め設定された基準回転速度で主軸を回
転駆動するようになっている。
The feed speed control means 36 controls the position deviation and the phase deviation so that these deviations are eliminated.
The feed driving means 24 of the NC machine tool 16 is controlled so that when the ball end mill 18 reaches the tool point CL, the rotation phase θ is reached and the cutting edge 30 cuts the cutting point CP. In that case, between the tool points CL, the ball end mill 1
8 is not involved in cutting, and it is sufficient that the tool position at the tool point CL is guaranteed. Therefore, as long as the ball end mill 18 does not interfere with the work 20 between the tool points CL, a straight line must be formed between the tool points CL. It is not necessary to perform position control by interpolation, and the tool position may be controlled based only on the tool point CL. Note that the spindle rotation drive means 22 of the NC machine tool 16 is configured to rotationally drive the spindle at a preset reference rotation speed.

【0020】このようにな本実施例の切削加工装置にお
いては、図6に示すように各工具点CL間で略1刃分の
回転角度だけボールエンドミル18が回転させられるた
め、前記図1から明らかなようにトレランスが略最小に
なるとともに工具点CLの数が必要最小限とされる。工
具点CLの数が必要最小限になるため、NC制御装置1
4の処理時間に余裕ができ、送り速度や工具回転速度を
高速化して高能率加工を行うことができる。工具点CL
間を直線補間することなく、工具点CLのみに基づいて
工具位置を制御する場合には、更に高速化を図ることが
できる。なお、基準回転速度および基準送り速度に基づ
く1刃分回転する間の送り量F、すなわち切削点CP間
の距離は、図1における1刃の送りfに相当し、この実
施例では1刃の送りfが一定で工具点CL間の距離であ
る線分長Lが自由曲面26の形状に応じてばらつく。
In the cutting apparatus of this embodiment as described above, the ball end mill 18 is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the tool points CL as shown in FIG. As is apparent, the tolerance is substantially minimized and the number of tool points CL is minimized. Since the number of tool points CL is minimized, the NC controller 1
The processing time of No. 4 has a margin, and the feed speed and the tool rotation speed can be increased to perform high-efficiency machining. Tool point CL
In the case where the tool position is controlled based on only the tool point CL without performing linear interpolation between them, the speed can be further increased. In addition, the feed amount F during rotation by one blade based on the reference rotation speed and the reference feed speed, that is, the distance between the cutting points CP corresponds to the feed f of one blade in FIG. The line segment length L, which is the distance between the tool points CL while the feed f is constant, varies according to the shape of the free-form surface 26.

【0021】また、ボールエンドミル18が工具点CL
に達した時に切れ刃30が被削物20を切削するように
なっているため、前記図2から明らかなように形状誤差
にばらつきが生じることがなく、常に高い寸法精度で切
削加工を行うことができる。特に、本実施例では回転位
相θをNCデータとして設定し、各工具点CLでボール
エンドミル18の軸心まわりの実際の回転位相が回転位
相θと一致するように送り速度を制御しているため、そ
の工具点CLで切れ刃30が切削点CPに位置して被削
物20を切削するように高い精度で制御され、形状誤差
のばらつきが一層低減されるとともに寸法精度が高くな
る。
Also, when the ball end mill 18 has the tool point CL
When the cutting edge 30 is reached, the cutting edge 30 cuts the workpiece 20, so that the shape error does not vary as is apparent from FIG. 2, and the cutting process is always performed with high dimensional accuracy. Can be. In particular, in this embodiment, the rotation phase θ is set as NC data, and the feed speed is controlled so that the actual rotation phase around the axis of the ball end mill 18 at each tool point CL matches the rotation phase θ. The cutting edge 30 is positioned at the cutting point CP at the tool point CL, and is controlled with high precision so as to cut the workpiece 20, so that the variation in shape error is further reduced and the dimensional accuracy is increased.

【0022】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において上記第1実施例と実質的に共
通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略す
る。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, portions substantially common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0023】図7の実施例はNCデータが前記回転位相
θを含まない場合で、NCデータを作成するCAMシス
テム10を利用することにより、先ずステップSS1の
オフセット工程で、図8の(a)に示すように自由曲面
26の法線方向へボールエンドミル18の半径寸法(切
れ刃30の回転軌跡である半球形状の曲率半径)だけ離
間した位置にオフセット面44を作成する。このオフセ
ット面44の作成に際しては、例えば自由曲面26が工
具の軸心(Z軸と平行)と直角なX−Y平面に近い比較
的平坦な面の場合には、単に自由曲面26をZ軸方向へ
工具の半径寸法だけオフセットするだけでも良い。次の
ステップSS2の工具経路設定工程では、図8の(b)
に示すように上記オフセット面44上にボールエンドミ
ル18の移動経路である工具中心経路46を、前記切削
予定経路28の場合と同様にして設定し、ステップSS
3の工具点設定工程では、図8の(c)に示すように上
記工具中心経路46上にボールエンドミル18が1刃分
回転する間の送り量Fの間隔で工具点CLを3軸直交座
標(x,y,z)で設定する。このような工具点CL
は、工具点CL間で略1刃分の回転角度だけ回転切削工
具が回転させられるように、予め定められた基準回転速
度および基準送り速度に基づいて求められたものであ
る。ステップSS4は記憶工程で、上記のようにして設
定された工具点CLをNCデータとしてNCデータメモ
リ12に記憶する。なお、前記各ステップSS1〜SS
4をそれぞれ自動的に実行する手段を設け、作業者が必
要な情報を入力することにより工具点CLがCAMシス
テム10によって自動的に求められるようにすることが
望ましい。
In the embodiment shown in FIG. 7, when the NC data does not include the rotation phase θ, the CAM system 10 for creating the NC data is used. As shown in (1), an offset surface 44 is created at a position separated by a radius of the ball end mill 18 (a radius of curvature of a hemispherical shape which is a rotation locus of the cutting edge 30) in a direction normal to the free curved surface 26. When the offset surface 44 is created, for example, if the free-form surface 26 is a relatively flat surface close to an XY plane perpendicular to the axis of the tool (parallel to the Z-axis), the free-form surface 26 is simply set to the Z-axis. It is only necessary to offset in the direction by the radius dimension of the tool. In the tool path setting process of the next step SS2, FIG.
As shown in the figure, the tool center path 46, which is the moving path of the ball end mill 18, is set on the offset surface 44 in the same manner as in the case of the planned cutting path 28, and step SS
In the tool point setting step 3, as shown in FIG. 8 (c), the tool point CL is set to the three-axis orthogonal coordinates at the interval of the feed amount F while the ball end mill 18 rotates by one blade on the tool center path 46. (X, y, z). Such a tool point CL
Is determined based on a predetermined reference rotation speed and reference feed speed such that the rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the tool points CL. Step SS4 is a storage step in which the tool point CL set as described above is stored in the NC data memory 12 as NC data. Note that each of the above steps SS1 to SS
It is desirable to provide a means for automatically executing each of the steps 4 and 4 so that the CAM system 10 can automatically determine the tool point CL by inputting necessary information by an operator.

【0024】NC制御装置14は、ボールエンドミル1
8を上記複数の工具点CLへ順次直線移動させるととも
に、その工具点CLでボールエンドミル18の回転位相
が予め定められた基準位相となるように、そのボールエ
ンドミル18の送り速度を制御する切削制御工程を実施
するためのもので、前記位置比較手段32,位相比較手
段34,送り速度制御手段36に加えて基準位相メモリ
48を備えている。基準位相メモリ48は、各工具点C
Lにボールエンドミル18が到達した時の軸心まわりの
位相を基準位相として記憶するもので、例えば図9のよ
うに各工具点CLで切れ刃30の刃先が自由曲面26の
近傍に位置するように予め一定の位相が設定される。自
由曲面26が、工具の軸心(Z軸と平行)と直角なX−
Y平面に近い比較的平坦な面の場合には、図9に示すよ
うに各工具点CLにおける回転位相が一定の基準位相、
図では下向きであっても、実際の切削点CPとの回転位
相差は比較的小さい。そして、位相比較手段34は、上
記基準位相と主軸回転位相検出手段40から供給される
実際の主軸の回転位相とを比較して位相偏差を求め、そ
の位相偏差を表す信号を送り速度制御手段36に出力す
る。ボールエンドミル18が1枚刃であれば総ての工具
点CLで位相偏差を求めることができるが、2枚刃,3
枚刃等の複数の切れ刃30を有する場合には、工具1回
転毎の工具点CLで位相差を求めるようにすれば良い。
なお、複数の切れ刃30を有する場合に複数の基準位相
を設定しておき、周期的に基準位相を変更しながら総て
の工具点CLで位相差を求めるようにすることもでき
る。
The NC control device 14 includes the ball end mill 1
8 is sequentially moved linearly to the plurality of tool points CL, and a cutting control for controlling the feed speed of the ball end mill 18 so that the rotation phase of the ball end mill 18 becomes a predetermined reference phase at the tool point CL. A reference phase memory 48 is provided in addition to the position comparing means 32, the phase comparing means 34, and the feed speed controlling means 36. The reference phase memory 48 stores each tool point C
A phase around the axis when the ball end mill 18 reaches L is stored as a reference phase. For example, the cutting edge of the cutting edge 30 is positioned near the free-form surface 26 at each tool point CL as shown in FIG. Is set to a predetermined phase in advance. The free-form surface 26 is perpendicular to the axis of the tool (parallel to the Z axis).
In the case of a relatively flat surface close to the Y plane, as shown in FIG. 9, the rotation phase at each tool point CL is a constant reference phase,
In the figure, even if it is downward, the rotational phase difference from the actual cutting point CP is relatively small. The phase comparing means 34 compares the reference phase with the actual rotational phase of the main spindle supplied from the main spindle rotational phase detecting means 40 to determine a phase deviation, and sends a signal representing the phase deviation to the feed speed control means 36. Output to If the ball end mill 18 has one blade, the phase deviation can be obtained at all the tool points CL.
When there are a plurality of cutting edges 30 such as a single blade, the phase difference may be obtained at the tool point CL for each rotation of the tool.
Note that when a plurality of cutting edges 30 are provided, a plurality of reference phases may be set, and the phase difference may be obtained at all the tool points CL while periodically changing the reference phase.

【0025】送り速度制御手段36は、位置比較手段3
2から供給される位置偏差および位相比較手段34から
供給される位相偏差に基づいて、ボールエンドミル18
が各工具点CLへ順次移動させられるとともに、工具点
CLでボールエンドミル18の回転位相が基準位相とな
るように送り駆動手段24を制御する。これにより、ボ
ールエンドミル18が工具点CLに達すると軸心まわり
の位相が基準位相となり、その前後で切れ刃30が被削
物20を切削する。この実施例では、基本的には予め設
定された一定の基準送り速度でボールエンドミル18が
各工具点CLへ順次移動させられることになり、NC工
作機械16の主軸回転駆動手段22は、予め設定された
一定の基準回転速度でボールエンドミル18を回転駆動
するようになっている。すなわち、ボールエンドミル1
8が一定の基準送り速度で移動させられ、且つ一定の基
準回転速度で回転駆動されれば、理論的には位相偏差は
零となり、工具点CLでボールエンドミル18の回転位
相は基準位相となるのである。
The feed speed control means 36 is provided by the position comparing means 3
2 and the phase deviation supplied from the phase comparing means 34 based on the position deviation supplied from the ball end mill 18.
Are sequentially moved to each tool point CL, and the feed driving means 24 is controlled such that the rotation phase of the ball end mill 18 becomes the reference phase at the tool point CL. Thereby, when the ball end mill 18 reaches the tool point CL, the phase around the axis becomes the reference phase, and the cutting edge 30 cuts the workpiece 20 before and after that. In this embodiment, basically, the ball end mill 18 is sequentially moved to each of the tool points CL at a preset constant reference feed speed, and the main spindle rotation driving means 22 of the NC machine tool 16 is set in advance. The ball end mill 18 is driven to rotate at the given reference rotation speed. That is, the ball end mill 1
If 8 is moved at a constant reference feed speed and driven to rotate at a constant reference rotation speed, the phase deviation is theoretically zero, and the rotation phase of the ball end mill 18 at the tool point CL becomes the reference phase. It is.

【0026】本実施例においても、図9に示すように各
工具点CL間で1刃分の回転角度だけボールエンドミル
18が回転させられるため、前記図1から明らかなよう
にトレランスが略最小になるとともに工具点CLの数が
必要最小限とされ、前記第1実施例と同様に送り速度や
工具回転速度を高速化して高能率加工を行うことができ
る。特に、本実施例では、基本的にはボールエンドミル
18が一定の基準回転速度で軸心まわりに回転駆動され
るとともに、一定の基準送り速度で移動させられるた
め、前記第1実施例に比較して各工具点CLにおける回
転位相の設定が不要であるとともに、回転速度および送
り速度が一定で良いため送り速度を逐次変更する場合に
比べて追従遅れなどが少なく、例えば高速回転,高速送
りによる高能率加工が可能である。なお、本実施例で
は、前記図1における線分長Lが基準回転速度および基
準送り速度に基づく1刃分回転する間の送り量Fで一定
となり、切削点CP間の距離である1刃の送りfが自由
曲面26の形状に応じてばらつく。
Also in this embodiment, since the ball end mill 18 is rotated by a rotation angle of one blade between the tool points CL as shown in FIG. 9, the tolerance is substantially minimized as apparent from FIG. At the same time, the number of tool points CL is minimized, and high-efficiency machining can be performed by increasing the feed speed and the tool rotation speed as in the first embodiment. In particular, in the present embodiment, basically, the ball end mill 18 is driven to rotate around the axis at a constant reference rotation speed and is moved at a constant reference feed speed. Therefore, it is not necessary to set the rotation phase at each tool point CL, and the rotation speed and the feed speed may be constant. Therefore, there is less follow-up delay compared with the case where the feed speed is sequentially changed. Efficient machining is possible. In the present embodiment, the line segment length L in FIG. 1 is constant at the feed amount F during the rotation of one blade based on the reference rotation speed and the reference feed speed, and the length of one blade which is the distance between the cutting points CP. The feed f varies depending on the shape of the free-form surface 26.

【0027】また、ボールエンドミル18が工具点CL
に位置する前後で切れ刃30が被削物20を切削するよ
うになっているため、前記図2から明らかなように形状
誤差にばらつきが生じることが少なく、常に高い寸法精
度で切削加工を行うことができる。なお、この実施例で
は工具点CLにおけるボールエンドミル18の回転位相
が一定で、被削物20の切削が工具点CLから多少ずれ
ることがあるため、工具点CLで被削物20を切削する
前記第1実施例に比較して、形状誤差が多少ばらついた
り寸法精度が多少悪くなったりする恐れがあるが、1枚
の切れ刃30が切削に関与する回転角度は一般に5〜1
0°程度であるため、切削加工すべき自由曲面26が工
具の軸心(Z軸と平行)と直角なX−Y平面に近い比較
的平坦な面であれば殆ど問題にならない。図9では、各
工具点CLを中心とする円弧上に切削点CPを示してあ
るが、左側の工具点CLでは既に切れ刃30が切削点C
Pを通り過ぎているため、厳密には図より少し左側が切
削点CPとなり、右側の工具点CLでは切れ刃30が切
削点CPに達していないため、厳密には図より少し右側
が切削点CPとなる。
The ball end mill 18 has a tool point CL.
Since the cutting edge 30 cuts the workpiece 20 before and after it is located at a position, there is little variation in shape error as is apparent from FIG. 2, and cutting is always performed with high dimensional accuracy. be able to. In this embodiment, since the rotation phase of the ball end mill 18 at the tool point CL is constant and the cutting of the workpiece 20 may be slightly shifted from the tool point CL, the cutting of the workpiece 20 at the tool point CL is performed. As compared with the first embodiment, there is a possibility that the shape error may slightly vary or the dimensional accuracy may slightly deteriorate, but the rotation angle at which one cutting edge 30 is involved in the cutting is generally 5 to 1
Since it is about 0 °, there is almost no problem if the free-form surface 26 to be cut is a relatively flat surface close to the XY plane perpendicular to the axis of the tool (parallel to the Z axis). In FIG. 9, the cutting point CP is shown on an arc centered on each tool point CL, but at the tool point CL on the left side, the cutting edge 30 is already at the cutting point C.
P, the cutting point CP is slightly strictly to the left of the drawing, and the cutting edge 30 does not reach the cutting point CP at the right tool point CL. Becomes

【0028】図10は、ボールエンドミル18の送り方
向(図の右方向)と直角な方向へのピックフィード量p
と、送り方向における複数の工具点CL間の距離、言い
換えれば切削点CP間の距離である1刃の送りfとの比
が略1.5:√3となるように設定され、且つ、隣接す
る工具移動経路50上の工具点CLが工具送り方向にお
いて略半ピッチずらされている場合である。図中のg
は、工具送り方向におけるずれ量で、g≒f/2であ
る。図は切削加工面の平面図で、このようにすればカス
プCの稜線が図のように平面視において正六角形となる
ため、カスプCの最大誤差寸法が同じであれば、(ピッ
クフィード量p×1刃の送りf)で表される加工能率が
最大となり、最も効率良く切削加工を行うことができ
る。すなわち、カスプCの誤差寸法は平面視における工
具中心から最も遠い正六角形の各頂点部分で最大とな
り、その工具中心から頂点までの寸法をaとすると、上
記ピックフィード量p=1.5a,1刃の送りf=(√
3)×aで、p×f=1.5×(√3)×a2 となる。
これに対し、例えば図11のようにピックフィード量p
=1刃の送りfで、ずれ量g=0の場合には、カスプC
の稜線は正方形となり、平面視における工具中心からカ
スプCの誤差寸法が最大となる正方形の頂点までの寸法
を同じくaとすれば、カスプCの最大誤差寸法は上記図
10の場合と同じであるが、p=f=(√2)×aでp
×f=2×a2 となり、加工能率は図10の場合の77
%程度である。なお、図10の場合において、加工能率
が図11と略同じとなるようにピックフィード量pおよ
び1刃の送りfを設定すれば、カスプCの最大誤差寸法
が小さくなり、寸法精度が大幅に向上する。また、この
ような工具点の設定方法は、前述した2つの実施例の何
れにも適用することが可能である。
FIG. 10 shows the pick feed amount p in a direction perpendicular to the feed direction (right direction in the figure) of the ball end mill 18.
And the distance between the plurality of tool points CL in the feed direction, that is, the feed f of one blade, which is the distance between the cutting points CP, is set to be approximately 1.5: √3, and adjacent to each other. This is a case where the tool point CL on the tool moving path 50 to be moved is shifted by a substantially half pitch in the tool feed direction. G in the figure
Is the shift amount in the tool feed direction, where g ≒ f / 2. The figure is a plan view of the cut surface. In this case, since the ridge line of the cusp C becomes a regular hexagon in plan view as shown in the figure, if the maximum error size of the cusp C is the same, (the pick feed amount p The processing efficiency represented by x1 blade feed f) is maximized, and cutting can be performed most efficiently. That is, the error dimension of the cusp C becomes maximum at each vertex of the regular hexagon farthest from the tool center in plan view, and when the dimension from the tool center to the vertex is a, the pick feed amount p = 1.5a, 1 Blade feed f = (√
3) × a, p × f = 1.5 × (√3) × a 2
On the other hand, for example, as shown in FIG.
= 1 blade feed f and displacement g = 0, the cusp C
Is a square, and if the dimension from the tool center in plan view to the vertex of the square where the error dimension of the cusp C is the maximum is also a, the maximum error dimension of the cusp C is the same as in FIG. Is p = f = (√2) × a and p
× f = 2 × a 2 , and the processing efficiency is 77 in the case of FIG.
%. In the case of FIG. 10, if the pick feed amount p and the feed f of one blade are set so that the machining efficiency becomes substantially the same as that of FIG. improves. Further, such a tool point setting method can be applied to any of the above-described two embodiments.

【0029】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be embodied in other forms.

【0030】例えば、前記実施例では回転切削工具とし
てボールエンドミル18を用いていたが、他のエンドミ
ルは勿論、例えば切削加工すべき目標加工面が一方向に
おいて波形に変化している2次元曲面の場合など、回転
軌跡が円筒形状を成す外周刃を備えたフライスの切削加
工にも本発明は同様に適用できる。なお、切削加工すべ
き目標加工面が平坦面の場合にも本発明は適用可能で、
トレランスの問題はないが工具点の数が必要最小限にな
る。
For example, in the above-described embodiment, the ball end mill 18 is used as a rotary cutting tool. However, not only other end mills but also, for example, a two-dimensional curved surface in which a target processing surface to be cut changes in a waveform in one direction. For example, the present invention can be similarly applied to cutting of a milling cutter having an outer peripheral blade having a cylindrical rotation trajectory. In addition, the present invention is applicable even when the target processing surface to be cut is a flat surface,
There is no tolerance problem, but the number of tool points is minimized.

【0031】また、前記実施例では3軸直交座標でボー
ルエンドミル18を平行移動させる場合について説明し
たが、例えばボールエンドミル18の軸心が常に目標加
工面に対して垂直となるように姿勢変化させるなど、他
の移動形式の工作機械を採用することも可能である。
In the above-described embodiment, the case where the ball end mill 18 is moved in parallel with the three-axis orthogonal coordinates has been described. For example, the attitude is changed so that the axis of the ball end mill 18 is always perpendicular to the target machining surface. For example, it is also possible to employ another moving type machine tool.

【0032】また、前記実施例では工具点CLにおける
回転位相をNCデータの回転位相θと比較したり予め設
定された一定の基準位相と比較したりしていたが、回転
切削工具の回転位相を比較する位置は、工具点CLの少
し手前など任意に設定でき、その比較する位置に応じて
回転位相θや基準位相を設定すれば良い。
In the above-described embodiment, the rotation phase at the tool point CL is compared with the rotation phase θ of the NC data or with a predetermined reference phase. The position to be compared can be set arbitrarily, such as slightly before the tool point CL, and the rotational phase θ and the reference phase may be set according to the position to be compared.

【0033】また、前記実施例ではボールエンドミル1
8の回転位相が回転位相θや一定の基準位相と一致する
ように送り速度を制御するようになっていたが、ボール
エンドミル18の回転速度を変更するようにしても良い
など、工具点CLの近傍で切れ刃30が被削物20を切
削するように回転速度と送り速度とを関連付けて制御す
れば良い。
In the above embodiment, the ball end mill 1
8, the feed speed is controlled so that the rotation phase coincides with the rotation phase θ or a fixed reference phase. However, the rotation speed of the ball end mill 18 may be changed. The rotation speed and the feed speed may be controlled in association with each other so that the cutting edge 30 cuts the workpiece 20 in the vicinity.

【0034】また、前記図3の実施例では回転位相θを
NCデータとして設定するようになっていたが、図7の
実施例のように各工具点CLにおいてボールエンドミル
18の回転位相が一定の基準位相となるようにしても良
い一方、図7の実施例において工具点CL毎に切れ刃3
0の刃先が被削物20側、すなわち図9における切削点
CPに位置する回転位相θをNCデータとして設定し、
各工具点CLで回転位相θとなるように制御するように
しても良い。
In the embodiment of FIG. 3, the rotational phase θ is set as NC data. However, as in the embodiment of FIG. 7, the rotational phase of the ball end mill 18 is constant at each tool point CL. While the reference phase may be set, the cutting edge 3 for each tool point CL in the embodiment of FIG.
The rotation phase θ at which the 0 cutting edge is located on the workpiece 20 side, that is, the cutting point CP in FIG. 9 is set as NC data,
Control may be performed such that the rotation phase θ is obtained at each tool point CL.

【0035】また、一定の回転速度で回転切削工具を回
転駆動しながら一定の送り速度で被削物に対して相対移
動させた場合に、回転切削工具の切れ刃の先端が工具軸
心まわりにおいて目標加工面上の切削点に位置する時の
工具中心を工具点として設定すれば、図7の実施例のよ
うに回転切削工具を一定の回転速度で回転駆動するとと
もに一定の送り速度で相対移動させれば良いとともに、
図3の実施例のように各工具点で切れ刃が被削物を切削
する。なお、この場合には工具点間の移動時間が目標加
工面の形状に応じてばらつく。
Further, when the rotary cutting tool is driven to rotate relative to the workpiece at a constant feed speed while being driven to rotate at a constant rotational speed, the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool is moved to the tool axis.
If the tool center when located at the cutting point on the target machining surface around the center is set as the tool point, the rotary cutting tool is driven to rotate at a constant rotation speed as in the embodiment of FIG. With relative movement,
As in the embodiment of FIG. 3, the cutting edge cuts the workpiece at each tool point. In this case, the movement time between the tool points varies according to the shape of the target processing surface.

【0036】また、前記図10の実施例は工具の送り方
向が一定の一方向加工の場合であるが、交互に逆向きに
送りながら切削加工を行う往復加工でも同様な効果が得
られる。
Although the embodiment shown in FIG. 10 is for one-way machining in which the feed direction of the tool is constant, the same effect can be obtained by reciprocating machining in which cutting is performed while alternately feeding in the opposite direction.

【0037】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
Although not specifically exemplified, the present invention can be embodied with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の作用効果を説明する模式図で、(a)
は本発明の場合で、(b)および(c)は比較例であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation and effect of the present invention;
In the case of the present invention, (b) and (c) are comparative examples.

【図2】本発明の作用効果を説明する別の模式図で、
(a)は本発明の場合で、(b)は比較例である。
FIG. 2 is another schematic diagram illustrating the operation and effect of the present invention;
(A) is the case of the present invention, and (b) is a comparative example.

【図3】本発明方法を好適に実施できる切削加工装置の
一例を説明するブロック線図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a cutting apparatus that can suitably implement the method of the present invention.

【図4】図3におけるNC工作機械の具体例を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of the NC machine tool in FIG. 3;

【図5】図3のCAMシステムを利用した工具点の設定
手順を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a procedure for setting a tool point using the CAM system of FIG. 3;

【図6】図3のCAMシステムを利用した回転位相θの
設定方法を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of setting a rotation phase θ using the CAM system of FIG. 3;

【図7】本発明方法を好適に実施できる切削加工装置の
他の例を説明するブロック線図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating another example of a cutting apparatus that can suitably implement the method of the present invention.

【図8】図7のCAMシステムを利用した工具点の設定
手順を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a procedure for setting a tool point using the CAM system of FIG. 7;

【図9】図7の切削加工装置の実際の切削加工時におけ
る工具点と切れ刃位置との関係を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a tool point and a cutting edge position during actual cutting of the cutting apparatus of FIG. 7;

【図10】本発明方法を利用した工具点の設定方法の別
の例を説明する図で、切削加工面の平面図に相当する図
である。
FIG. 10 is a view for explaining another example of a method of setting a tool point using the method of the present invention, and is a view corresponding to a plan view of a cutting surface.

【図11】図10の場合の効果を説明する比較例を示す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a comparative example for explaining the effect in the case of FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18:ボールエンドミル(回転切削工具) 20:被削物26:自由曲面(目標加工面) 30:切れ刃 CL,CLi ,CLi+1 ,・・・:工具点CP:切削点 18: ball end mill (rotating cutting tool) 20: Workpiece material 26: free-form surface (the target etching surface) 30: cutting edge CL, CL i, CL i + 1, ···: Tool point CP: cutting point

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 軸心まわりに回転駆動されることにより
切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に複
数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工を
って目標加工面を形成する切削加工方法において、 前記複数の工具点間で略1刃分の回転角度だけ前記回転
切削工具が回転させられるとともに、該工具点の近傍で
該回転切削工具の切れ刃の先端が工具軸心まわりにおい
て前記目標加工面上の切削点に位置するようにしたこと
を特徴とする回転切削工具を用いた切削加工方法。
1. A predetermined cutting process is performed on a workpiece by relatively rotating a rotary cutting tool, which is intermittently cut by a cutting edge by being rotationally driven around an axis, to a plurality of tool points. in cutting method of forming a target machining surface I line, together with said rotary cutting tool by the rotation angle of approximately 1 blade component is rotated among the plurality of tool point of the rotary cutting tool in the vicinity of the tool point The tip of the cutting edge is around the tool axis
A cutting method using a rotary cutting tool, the cutting method being positioned at a cutting point on the target processing surface .
【請求項2】 一定の回転速度で軸心まわりに回転駆動
されることにより切れ刃によって断続切削する回転切削
工具を、相対的に一定の送り速度で複数の工具点へ順次
移動させて被削物に所定の切削加工を行って目標加工面
を形成する切削加工方法において、 前記複数の工具点間で略1刃分の回転角度だけ前記回転
切削工具が回転させられるように、前記回転速度および
送り速度に応じて該複数の工具点を設定し、該複数の工
具点の近傍で前記回転切削工具の切れ刃の先端が工具軸
心まわりにおいて前記目標加工面上の切削点に位置する
ようにしたことを特徴とする回転切削工具を用いた切削
加工方法。
2. A rotary cutting tool, which is intermittently cut by a cutting edge by being rotationally driven around an axis at a constant rotation speed, is sequentially moved to a plurality of tool points at a relatively constant feed speed. target machining surface I line a predetermined cutting the object
In the cutting method, the plurality of tool points are set according to the rotation speed and the feed speed so that the rotary cutting tool is rotated by a rotation angle of approximately one blade between the plurality of tool points. In the vicinity of the plurality of tool points, the tip of the cutting edge of the rotary cutting tool is
A cutting method using a rotary cutting tool , wherein the cutting point is located at a cutting point on the target processing surface around a center .
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