JP3482331B2 - 仕上げ加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転工具を用い
て、底面およびこれに連続する斜面を有するワークの表
面を仕上げ加工する仕上げ加工方法に関する。より詳細
には、エンドミルなどを用いて、金型素材に輪郭加工し
た凹部や凸部などの表面を仕上げ加工する仕上げ加工方
法に関する。 【０００２】 【背景技術】従来、エンドミルなどの回転工具を用い
て、たとえば、ワークに輪郭加工した凹部の表面を仕上
げ加工する場合、通常、エンドミルを凹部の周面に沿っ
て旋回移動させながら、かつ、凹部の最外周面から徐々
に内側へ移動させながら加工したのち、続けて、同じ移
動経路によって凹部の底面に移行して底面の仕上げ加工
を行う方法が採られていた。 【０００３】たとえば、図７に示すように、底面１０１
およびこの外周に曲面１０２を介して鈍角に連続する斜
面１０３を有するワークＷの表面を仕上げ加工する場
合、最初に斜面１０３の最外周面に沿ってエンドミルＥ
Ｍを旋回移動（図７中反時計方向へ旋回移動）させなが
ら仕上げ加工し、次に、エンドミルＥＭを斜面１０３の
内側へ所定量移動し、その位置から再び斜面１０３に沿
って旋回移動させながら加工し、このようにしてエンド
ミルＥＭを徐々に内側へ移動しながら加工し、続く底面
１０１についても同様な動作を繰り返しながら底面１０
１の内部へ向かって加工する方法が採られていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
加工方法では、アップカット（上向き削り）とダウンカ
ット（下向き削り）とが混在してしまうので、つまり、
図７の場合、斜面１０３の周面に沿ってエンドミルＥＭ
を旋回移動させながら仕上げ加工する際にはダウンカッ
ト（下向き削り）であるが、底面１０１での仕上げ加工
ではアップカット（上向き削り）となるため、全ての加
工面について良好な仕上げ面精度を確保することが困難
なうえ、工具寿命も低下するという問題がある。 【０００５】一般に、アップカット（上向き削り）は、
図８（Ａ）に示すように、切屑厚みが０から始まり、次
第にふえていくため、切屑厚みが０では刃先がワークに
食い込む量が０で、削ることはできない。従って、アッ
プカットの削り始めは、前の刃で削った面を刃先がこす
ることになる。これに対し、ダウンカット（下向き削
り）は、図８（Ｂ）に示すように、切屑厚みが切削始め
に最大で、次第に減っていくため、切屑厚みが０のとき
はワークから刃先が離れる力が働く。 【０００６】このため、アップカット（上向き削り）
は、ダウンカット（下向き削り）に比べて、工具寿命が
短く、かつ、加工面に焼けなどが生じやすいという欠点
を持つため、従来の加工方法のように、アップカット
（上向き削り）とダウンカット（下向き削り）とが混在
してしまうと、全ての加工面について良好な仕上げ面精
度を確保することが困難なうえ、工具寿命も低下すると
いう問題がある。 【０００７】 本発明の目的は、このような課題を解決
すべくなされたもので、全ての加工面について良好な仕
上げ面精度を確保することができるとともに、工具寿命
の低下も極力抑えることができる仕上げ加工方法を提供
することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の仕上げ加工方法
は、回転工具を用いて、底面およびこれに連続する斜面
を有するワークの表面を仕上げ加工する仕上げ加工方法
であって、前記斜面の仕上げ加工時と底面の仕上げ加工
時とで、前記回転工具とワークとの相対移動経路を変更
し、常にダウンカットで加工を行うことを特徴とする。
ここで、回転工具とワークとは、三次元方向（互いに直
交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動可能に構成されて
いることが望ましい。回転工具としては、たとえば、エ
ンドミルやフライスなどである。また、相対移動経路
は、回転工具とワークとの相対移動方向の全てを含む経
路をいう。 【０００９】このような構成によれば、斜面の仕上げ加
工時と底面の仕上げ加工時とで、回転工具とワークとの
相対移動経路を変更し、常にダウンカットで加工するよ
うにしたから、従来のアップカット（上向き削り）とダ
ウンカット（下向き削り）とが混在した加工方法に比
べ、全ての加工面について良好な仕上げ面精度を確保す
ることができるとともに、工具寿命の低下を極力抑える
ことができる。 【００１０】以上の構成において、斜面の仕上げ加工時
と底面の仕上げ加工時とで常にダウンカットになるよう
に、前記回転工具とワークとの相対移動経路を変更する
には、たとえば、斜面の仕上げ加工時には、回転工具が
斜面上において斜面と底面との稜線と略平行に移動しか
つその稜線に対して離れた位置から徐々に接近する方向
へ移動するように、回転工具とワークとを相対移動させ
る一方、底面の仕上げ加工時には、回転工具が底面上に
おいて斜面と底面との稜線と略平行に移動しかつその稜
線に対して離れた位置から接近する方向へ移動するよう
に、回転工具とワークとを相対移動させるようにしても
よい。つまり、斜面の仕上げ加工時および底面の仕上げ
加工時において、回転工具が、斜面と底面との稜線と略
平行に移動（この場合、同じ方向へ移動）し、かつ、稜
線に対してそれぞれ接近する方向へ移動するように、回
転工具とワークとを相対移動させるようにしてもよい。 【００１１】 【００１２】ところで、ワークの底面と斜面とを曲面を
介して連続させた形状の場合、通常、その曲面の全てに
ついてダウンカットにはできない。たとえば、斜面側か
らダウンカットで連続的に仕上げ加工してきた場合、曲
面の底面と接する側に近づくにつれてアップカットにな
るためである。逆に、底面側からダウンカットで連続的
に仕上げ加工してきた場合、曲面の斜面と接する側に近
づくにつれてアップカットになるためである。 【００１３】そこで、このような場合には、斜面の仕上
げ加工時と底面の仕上げ加工時とで、回転工具とワーク
との相対移動経路を変更し、常にダウンカットで加工を
行うとともに、曲面の仕上げ加工では、回転工具に接す
るワークの接触面がダウンカットとアップカットとに２
分される角度を略境として、斜面寄り領域では前記斜面
側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相対移動経路で仕
上げ加工を行い、底面寄り領域では前記底面側の仕上げ
加工に連続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加工を
行うことを特徴とする。 【００１４】このような構成によれば、底面と斜面とを
連続させる曲面についても、ダウンカットによって仕上
げ加工することができる。従って、底面、斜面および曲
面を含めた全ての面についてダウンカットによって仕上
げ加工することができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の仕上げ加工方法を
適用した加工機械を示す斜視図である。同図に示すよう
に、本実施形態に係る加工機械は、ＮＣ装置により制御
される工作機械であって、ベース１と、このベース１上
に設置された機械本体１１と、この機械本体１１の駆動
を制御する制御手段としてのＮＣ装置４１とを備える。 【００１８】前記機械本体１１は、前記ベース１の上面
にレベラなどを介して据え付けられたベッド１２と、こ
のベッド１２の上面に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能
に設けられたテーブル１３と、前記ベッド１２の両側に
立設された一対のコラム１４，１５と、この両コラム１
４，１５の上部間に掛け渡されたクロスレール１６と、
このクロスレール１６に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ
移動可能に設けられたスライダ１７と、このスライダ１
７に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたスピ
ンドルヘッド１８と、前記コラム１４，１５間の前面部
を覆うように設けられ内部が透視可能でかつ上端を支点
として上下方向へ開閉可能なスプラッシュガード１９と
から構成されている。 【００１９】前記ベッド１２には、前記テーブル１３を
案内するガイド（図示省略）とともに、テーブル１３を
Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構２１が設けられてい
る。Ｙ軸駆動機構２１としては、モータと、そのモータ
によって回転する送りねじ軸とからなる送りねじ機構が
用いられている。前記各コラム１４，１５は、側面形状
が、上部に対して下部が広くなった略三角形状に形成さ
れている。これにより、下部が安定した構造であるか
ら、スピンドルヘッド１８が高速回転するものであって
も、振動の発生を低減できる。 【００２０】前記クロスレール１６には、前記スライダ
１７を移動可能に案内する２本のガイドレール２３が設
けられているとともに、スライダ１７をＸ軸方向へ移動
させるＸ軸駆動機構２４が設けられている。前記スライ
ダ１７には、前記スピンドルヘッド１８をＺ軸方向へ案
内するガイド（図示省略）とともに、スピンドルヘッド
１８をＺ軸方向へ昇降させるＺ軸駆動機構２５が設けら
れている。これらの駆動機構２４，２５についても、前
記Ｙ軸駆動機構２１と同様に、モータと、そのモータに
よって回転する送りねじ軸とからなる送りねじ機構が用
いられている。 【００２１】前記スピンドルヘッド１８は、図２に示す
ように、空気軸受スピンドルヘッドによって構成されて
いる。つまり、前記クロスレール１６に昇降自在に設け
られ前記Ｚ軸駆動機構２５によって昇降されるハウジン
グ３１と、このハウジング３１に空気軸受３２，３３，
３４を介して回転可能かつＺ軸方向と平行に支承され途
中にフランジ３５Ａを有する主軸３５と、この主軸３５
を回転駆動させるモータ３６とを備えた空気軸受スピン
ドルヘッドによって構成されている。これにより、主軸
３５は、３００００〜５００００ｒｐｍで高速回転でき
るようになっている。 【００２２】前記各空気軸受３２，３３，３４の内周面
には、主軸３５に向かって軸直交方向から空気を吹き出
す吹出口３７が複数形成されている。これらの各吹出口
３７から噴出される空気によって主軸３５をラジアル方
向に支持するラジアル軸受が形成されている。また、前
記空気軸受３３，３４の互いに対向する軸方向端面に
は、主軸３５のフランジ３５Ａに向かって空気を噴出す
る吹出口３８が複数形成されている。これらの各吹出口
３８から噴出される空気によって主軸３５をスラスト方
向に支持するスラスト軸受が形成されている。なお、図
２において、３９は各吹出口３７，３８に高圧空気を供
給する給気通路、４０は排気通路、Ｔはエンドミルなど
の回転工具である。 【００２３】前記ＮＣ装置４１は、図３に示すように、
演算制御部４２を備える。演算制御部４２には、入力部
４３およびこの入力部４３を通じて入力されたプログラ
ムなどを記憶するプログラム記憶部４４のほかに、前記
各駆動機構２４，２１，２５およびスピンドルヘッド１
８が接続されている。ここで、演算制御部４２は、予め
プログラム記憶部４４に設定、記憶されたプログラムに
従って、底面およびこれに連続するワークの表面を仕上
げ加工する際、斜面の仕上げ加工と底面の仕上げ加工と
で常にダウンカットとなるように、回転工具Ｔとワーク
との相対移動経路を変更する手段を含んで構成されてい
る。つまり、常にダウンカットとなるように、Ｘ，Ｙ，
Ｘ軸駆動機構２４，２１，２５を駆動させる手段を含ん
で構成されている。 【００２４】次に、本実施形態の作用を図４および図５
を参照しながら説明する。ワークの加工にあたっては、
ＮＣ装置４１からの指令によって、テーブル１３とスピ
ンドルヘッド１８とをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ相対移動させ
ながら、主軸３５に装着された回転工具Ｔによってワー
クを加工する。つまり、テーブル１３をＹ軸駆動機構２
１を介してＹ方向へ、スピンドルヘッド１８をＸ軸駆動
機構２４およびＺ軸駆動機構２５を介してＸおよびＺ軸
方向へそれぞれ移動させながら、主軸３５に装着された
回転工具Ｔによってワークを加工する。 【００２５】たとえば、図４に示すように、凹部１０４
を有するワークＷ、つまり、底面１０１の周囲に曲面１
０２を介して鈍角に連続する斜面１０３を有するワーク
Ｗの表面を加工する場合、斜面１０３の仕上げ加工と、
底面１０１の仕上げ加工とを分けて行う。斜面１０３の
仕上げ加工では、回転工具、ここでは、エンドミルＥＭ
が斜面１０３上において斜面１０３と底面１０１との稜
線と略平行に移動しかつその稜線に対して離れた位置か
ら徐々に接近する方向へ移動するように、つまり、斜面
１０３の最外周経路に沿って旋回させながら相対移動さ
せる。このとき、図４において、エンドミルＥＭの回転
方向が時計方向の場合、エンドミルＥＭとワークＷとの
相対移動経路を反時計方向に設定しておく。このように
して、エンドミルＥＭを斜面１０３に沿って旋回移動さ
せながら、かつ、斜面１０２の内側に徐々に移動しなが
ら、斜面１０３の表面を仕上げ加工していくと、斜面１
０３は、図８（Ｂ）に示すダウンカットで加工される。 【００２６】この際、斜面１０３の仕上げ加工に続い
て、曲面１０２の途中まで同じ相対移動経路で仕上げ加
工を行う。つまり、図５に示すように、エンドミルＥＭ
に接するワークＷの接触面がダウンカットとアップカッ
トとに２分される角度αを略境として、斜面寄り領域１
０２Ａでは、斜面１０３側の仕上げ加工に連続してそれ
と同じ相対移動経路で仕上げ加工を行う。これにより、
曲面１０２の斜面寄り領域１０２Ａについても、図８
（Ｂ）に示すダウンカットで加工される。 【００２７】一方、底面１０１の仕上げ加工では、エン
ドミルＥＭが底面１０１上において斜面１０３と底面１
０１との稜線と略平行に移動（図４中反時計方向へ旋回
移動）しかつその稜線に対して離れた位置から徐々に接
近する方向へ移動するように、つまり、底面１０１の内
周から徐々に外周へ向かって移動させる。これにより、
底面１０１についても、図８（Ｂ）に示すダウンカット
で加工される。 【００２８】この際、底面１０１の仕上げ加工に続い
て、曲面１０２の途中まで同じ相対移動経路で仕上げ加
工を行う。つまり、図５に示すように、ダウンカットと
アップカットとに２分される角度αを略境として、底面
寄り領域１０２Ｂでは、底面１０１側の仕上げ加工に連
続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加工を行う。こ
れにより、曲面１０２の底面１０１寄り領域１０２Ｂに
ついても、図８（Ｂ）に示すダウンカットで加工され
る。 【００２９】このようにして、斜面１０３と底面１０１
とを、エンドミルＥＭの相対移動経路を変えて仕上げ加
工すると、全ての加工面がダウンカットで加工されるか
ら、全ての加工面について良好な仕上げ面精度を確保す
ることができるとともに、工具寿命の低下を極力抑える
ことができる。 【００３０】なお、図６に示すように、凸部１０５を有
するワークＷの表面を加工する場合にも、凹部１０４と
同様にして行う。つまり、斜面１０３の仕上げ加工時に
は、エンドミルＥＭが斜面１０３上において斜面１０３
と底面１０１との稜線と略平行に移動（図６中時計方向
へ旋回移動）しかつその稜線に対して離れた位置から徐
々に接近する方向へ移動するように、前記エンドミルＥ
ＭとワークＷとを相対移動させる。底面１０１の仕上げ
加工時には、エンドミルＥＭが底面１０１上において斜
面１０３と底面１０１との稜線と略平行に移動（図６中
時計方向へ旋回移動）しかつその稜線に対して離れた位
置から徐々に接近する方向へ移動するように、エンドミ
ルＥＭとワークＷとを相対移動させる。これにより、全
ての加工面をダウンカットで加工することができる。 【００３１】従って、本実施形態によれば、斜面１０３
の仕上げ加工時と底面１０１の仕上げ加工時とで、エン
ドミルＥＭとワークＷの相対移動経路を変更し、常にダ
ウンカットとなるようにしたから、全ての加工面につい
て良好な仕上げ面精度を確保することができるととも
に、工具寿命の低下を極力抑えることができる。 【００３２】また、底面１０１と斜面１０３とを曲面１
０２を介して連続させた形状のワークＷについては、曲
面１０２の仕上げ加工では、エンドミルＥＭに接するワ
ークＷの接触面がダウンカットとアップカットとに２分
される角度αを略境として、斜面寄り領域１０２Ａでは
斜面１０３側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相対移
動経路で仕上げ加工を行い、底面寄り領域１０２Ｂでは
前記底面１０１側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相
対移動経路で仕上げ加工を行うようにしたから、底面１
０１と斜面１０３とを連続させる曲面１０２について
も、ダウンカットによって仕上げ加工することができ
る。従って、底面１０１、斜面１０３および曲面１０２
を含めた全ての面についてダウンカットによって仕上げ
加工することができる。 【００３３】また、スピンドルヘッド１８を、主軸３５
を空気軸受３２，３３，３４で回転可能に支承した空気
軸受スピンドルヘッドとしたので、つまり、空気軸受ス
ピンドルヘッドでは、高精度な高速回転が得られること
から、大きな切削送り速度で加工を効率的に行うことが
できる。 【００３４】なお、前記実施形態において、斜面１０３
の仕上げ加工時と底面１０１の仕上げ加工時とで常にダ
ウンカットになるように、エンドミルＥＭとワークＷと
の相対移動経路を変更すればよいから、たとえば、図４
においては、斜面１０３の仕上げ加工時には、エンドミ
ルＥＭをワークＷに対して反時計方向に旋回移動させな
らダウンカットによって仕上げ加工した場合、底面１０
１の仕上げ加工時には、エンドミルＥＭをワークＷに対
して時計方向に旋回移動させならダウンカットによって
仕上げ加工するようにしてもよい。 【００３５】また、前記実施形態では、スピンドルヘッ
ド１８をＸおよびＺ軸方向へ、また、テーブル１３をＹ
軸方向へ移動自在に構成したが、これに限らず、エンド
ミルＥＭ（回転工具Ｔ）とワークＷとが三次元方向
（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動可能であれば、どのよ
うな構成でもよい。また、スピンドルヘッド１８を、主
軸を空気軸受で回転可能に支承した空気軸受スピンドル
ヘッドとしたが、必ずしも、これに限られるものではな
い。主軸を玉軸受などで回転可能に支承したスピンドル
ヘッドでもよい。 【００３６】 【発明の効果】本発明の仕上げ加工方法によれば、全て
の加工面について良好な仕上げ面精度を確保することが
できるとともに、工具寿命の低下を極力抑えることがで
きる。
て、底面およびこれに連続する斜面を有するワークの表
面を仕上げ加工する仕上げ加工方法に関する。より詳細
には、エンドミルなどを用いて、金型素材に輪郭加工し
た凹部や凸部などの表面を仕上げ加工する仕上げ加工方
法に関する。 【０００２】 【背景技術】従来、エンドミルなどの回転工具を用い
て、たとえば、ワークに輪郭加工した凹部の表面を仕上
げ加工する場合、通常、エンドミルを凹部の周面に沿っ
て旋回移動させながら、かつ、凹部の最外周面から徐々
に内側へ移動させながら加工したのち、続けて、同じ移
動経路によって凹部の底面に移行して底面の仕上げ加工
を行う方法が採られていた。 【０００３】たとえば、図７に示すように、底面１０１
およびこの外周に曲面１０２を介して鈍角に連続する斜
面１０３を有するワークＷの表面を仕上げ加工する場
合、最初に斜面１０３の最外周面に沿ってエンドミルＥ
Ｍを旋回移動（図７中反時計方向へ旋回移動）させなが
ら仕上げ加工し、次に、エンドミルＥＭを斜面１０３の
内側へ所定量移動し、その位置から再び斜面１０３に沿
って旋回移動させながら加工し、このようにしてエンド
ミルＥＭを徐々に内側へ移動しながら加工し、続く底面
１０１についても同様な動作を繰り返しながら底面１０
１の内部へ向かって加工する方法が採られていた。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のような
加工方法では、アップカット（上向き削り）とダウンカ
ット（下向き削り）とが混在してしまうので、つまり、
図７の場合、斜面１０３の周面に沿ってエンドミルＥＭ
を旋回移動させながら仕上げ加工する際にはダウンカッ
ト（下向き削り）であるが、底面１０１での仕上げ加工
ではアップカット（上向き削り）となるため、全ての加
工面について良好な仕上げ面精度を確保することが困難
なうえ、工具寿命も低下するという問題がある。 【０００５】一般に、アップカット（上向き削り）は、
図８（Ａ）に示すように、切屑厚みが０から始まり、次
第にふえていくため、切屑厚みが０では刃先がワークに
食い込む量が０で、削ることはできない。従って、アッ
プカットの削り始めは、前の刃で削った面を刃先がこす
ることになる。これに対し、ダウンカット（下向き削
り）は、図８（Ｂ）に示すように、切屑厚みが切削始め
に最大で、次第に減っていくため、切屑厚みが０のとき
はワークから刃先が離れる力が働く。 【０００６】このため、アップカット（上向き削り）
は、ダウンカット（下向き削り）に比べて、工具寿命が
短く、かつ、加工面に焼けなどが生じやすいという欠点
を持つため、従来の加工方法のように、アップカット
（上向き削り）とダウンカット（下向き削り）とが混在
してしまうと、全ての加工面について良好な仕上げ面精
度を確保することが困難なうえ、工具寿命も低下すると
いう問題がある。 【０００７】 本発明の目的は、このような課題を解決
すべくなされたもので、全ての加工面について良好な仕
上げ面精度を確保することができるとともに、工具寿命
の低下も極力抑えることができる仕上げ加工方法を提供
することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の仕上げ加工方法
は、回転工具を用いて、底面およびこれに連続する斜面
を有するワークの表面を仕上げ加工する仕上げ加工方法
であって、前記斜面の仕上げ加工時と底面の仕上げ加工
時とで、前記回転工具とワークとの相対移動経路を変更
し、常にダウンカットで加工を行うことを特徴とする。
ここで、回転工具とワークとは、三次元方向（互いに直
交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動可能に構成されて
いることが望ましい。回転工具としては、たとえば、エ
ンドミルやフライスなどである。また、相対移動経路
は、回転工具とワークとの相対移動方向の全てを含む経
路をいう。 【０００９】このような構成によれば、斜面の仕上げ加
工時と底面の仕上げ加工時とで、回転工具とワークとの
相対移動経路を変更し、常にダウンカットで加工するよ
うにしたから、従来のアップカット（上向き削り）とダ
ウンカット（下向き削り）とが混在した加工方法に比
べ、全ての加工面について良好な仕上げ面精度を確保す
ることができるとともに、工具寿命の低下を極力抑える
ことができる。 【００１０】以上の構成において、斜面の仕上げ加工時
と底面の仕上げ加工時とで常にダウンカットになるよう
に、前記回転工具とワークとの相対移動経路を変更する
には、たとえば、斜面の仕上げ加工時には、回転工具が
斜面上において斜面と底面との稜線と略平行に移動しか
つその稜線に対して離れた位置から徐々に接近する方向
へ移動するように、回転工具とワークとを相対移動させ
る一方、底面の仕上げ加工時には、回転工具が底面上に
おいて斜面と底面との稜線と略平行に移動しかつその稜
線に対して離れた位置から接近する方向へ移動するよう
に、回転工具とワークとを相対移動させるようにしても
よい。つまり、斜面の仕上げ加工時および底面の仕上げ
加工時において、回転工具が、斜面と底面との稜線と略
平行に移動（この場合、同じ方向へ移動）し、かつ、稜
線に対してそれぞれ接近する方向へ移動するように、回
転工具とワークとを相対移動させるようにしてもよい。 【００１１】 【００１２】ところで、ワークの底面と斜面とを曲面を
介して連続させた形状の場合、通常、その曲面の全てに
ついてダウンカットにはできない。たとえば、斜面側か
らダウンカットで連続的に仕上げ加工してきた場合、曲
面の底面と接する側に近づくにつれてアップカットにな
るためである。逆に、底面側からダウンカットで連続的
に仕上げ加工してきた場合、曲面の斜面と接する側に近
づくにつれてアップカットになるためである。 【００１３】そこで、このような場合には、斜面の仕上
げ加工時と底面の仕上げ加工時とで、回転工具とワーク
との相対移動経路を変更し、常にダウンカットで加工を
行うとともに、曲面の仕上げ加工では、回転工具に接す
るワークの接触面がダウンカットとアップカットとに２
分される角度を略境として、斜面寄り領域では前記斜面
側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相対移動経路で仕
上げ加工を行い、底面寄り領域では前記底面側の仕上げ
加工に連続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加工を
行うことを特徴とする。 【００１４】このような構成によれば、底面と斜面とを
連続させる曲面についても、ダウンカットによって仕上
げ加工することができる。従って、底面、斜面および曲
面を含めた全ての面についてダウンカットによって仕上
げ加工することができる。 【００１５】 【００１６】 【００１７】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の仕上げ加工方法を
適用した加工機械を示す斜視図である。同図に示すよう
に、本実施形態に係る加工機械は、ＮＣ装置により制御
される工作機械であって、ベース１と、このベース１上
に設置された機械本体１１と、この機械本体１１の駆動
を制御する制御手段としてのＮＣ装置４１とを備える。 【００１８】前記機械本体１１は、前記ベース１の上面
にレベラなどを介して据え付けられたベッド１２と、こ
のベッド１２の上面に前後方向（Ｙ軸方向）へ移動可能
に設けられたテーブル１３と、前記ベッド１２の両側に
立設された一対のコラム１４，１５と、この両コラム１
４，１５の上部間に掛け渡されたクロスレール１６と、
このクロスレール１６に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ
移動可能に設けられたスライダ１７と、このスライダ１
７に上下方向（Ｚ軸方向）へ昇降可能に設けられたスピ
ンドルヘッド１８と、前記コラム１４，１５間の前面部
を覆うように設けられ内部が透視可能でかつ上端を支点
として上下方向へ開閉可能なスプラッシュガード１９と
から構成されている。 【００１９】前記ベッド１２には、前記テーブル１３を
案内するガイド（図示省略）とともに、テーブル１３を
Ｙ軸方向へ移動させるＹ軸駆動機構２１が設けられてい
る。Ｙ軸駆動機構２１としては、モータと、そのモータ
によって回転する送りねじ軸とからなる送りねじ機構が
用いられている。前記各コラム１４，１５は、側面形状
が、上部に対して下部が広くなった略三角形状に形成さ
れている。これにより、下部が安定した構造であるか
ら、スピンドルヘッド１８が高速回転するものであって
も、振動の発生を低減できる。 【００２０】前記クロスレール１６には、前記スライダ
１７を移動可能に案内する２本のガイドレール２３が設
けられているとともに、スライダ１７をＸ軸方向へ移動
させるＸ軸駆動機構２４が設けられている。前記スライ
ダ１７には、前記スピンドルヘッド１８をＺ軸方向へ案
内するガイド（図示省略）とともに、スピンドルヘッド
１８をＺ軸方向へ昇降させるＺ軸駆動機構２５が設けら
れている。これらの駆動機構２４，２５についても、前
記Ｙ軸駆動機構２１と同様に、モータと、そのモータに
よって回転する送りねじ軸とからなる送りねじ機構が用
いられている。 【００２１】前記スピンドルヘッド１８は、図２に示す
ように、空気軸受スピンドルヘッドによって構成されて
いる。つまり、前記クロスレール１６に昇降自在に設け
られ前記Ｚ軸駆動機構２５によって昇降されるハウジン
グ３１と、このハウジング３１に空気軸受３２，３３，
３４を介して回転可能かつＺ軸方向と平行に支承され途
中にフランジ３５Ａを有する主軸３５と、この主軸３５
を回転駆動させるモータ３６とを備えた空気軸受スピン
ドルヘッドによって構成されている。これにより、主軸
３５は、３００００〜５００００ｒｐｍで高速回転でき
るようになっている。 【００２２】前記各空気軸受３２，３３，３４の内周面
には、主軸３５に向かって軸直交方向から空気を吹き出
す吹出口３７が複数形成されている。これらの各吹出口
３７から噴出される空気によって主軸３５をラジアル方
向に支持するラジアル軸受が形成されている。また、前
記空気軸受３３，３４の互いに対向する軸方向端面に
は、主軸３５のフランジ３５Ａに向かって空気を噴出す
る吹出口３８が複数形成されている。これらの各吹出口
３８から噴出される空気によって主軸３５をスラスト方
向に支持するスラスト軸受が形成されている。なお、図
２において、３９は各吹出口３７，３８に高圧空気を供
給する給気通路、４０は排気通路、Ｔはエンドミルなど
の回転工具である。 【００２３】前記ＮＣ装置４１は、図３に示すように、
演算制御部４２を備える。演算制御部４２には、入力部
４３およびこの入力部４３を通じて入力されたプログラ
ムなどを記憶するプログラム記憶部４４のほかに、前記
各駆動機構２４，２１，２５およびスピンドルヘッド１
８が接続されている。ここで、演算制御部４２は、予め
プログラム記憶部４４に設定、記憶されたプログラムに
従って、底面およびこれに連続するワークの表面を仕上
げ加工する際、斜面の仕上げ加工と底面の仕上げ加工と
で常にダウンカットとなるように、回転工具Ｔとワーク
との相対移動経路を変更する手段を含んで構成されてい
る。つまり、常にダウンカットとなるように、Ｘ，Ｙ，
Ｘ軸駆動機構２４，２１，２５を駆動させる手段を含ん
で構成されている。 【００２４】次に、本実施形態の作用を図４および図５
を参照しながら説明する。ワークの加工にあたっては、
ＮＣ装置４１からの指令によって、テーブル１３とスピ
ンドルヘッド１８とをＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ相対移動させ
ながら、主軸３５に装着された回転工具Ｔによってワー
クを加工する。つまり、テーブル１３をＹ軸駆動機構２
１を介してＹ方向へ、スピンドルヘッド１８をＸ軸駆動
機構２４およびＺ軸駆動機構２５を介してＸおよびＺ軸
方向へそれぞれ移動させながら、主軸３５に装着された
回転工具Ｔによってワークを加工する。 【００２５】たとえば、図４に示すように、凹部１０４
を有するワークＷ、つまり、底面１０１の周囲に曲面１
０２を介して鈍角に連続する斜面１０３を有するワーク
Ｗの表面を加工する場合、斜面１０３の仕上げ加工と、
底面１０１の仕上げ加工とを分けて行う。斜面１０３の
仕上げ加工では、回転工具、ここでは、エンドミルＥＭ
が斜面１０３上において斜面１０３と底面１０１との稜
線と略平行に移動しかつその稜線に対して離れた位置か
ら徐々に接近する方向へ移動するように、つまり、斜面
１０３の最外周経路に沿って旋回させながら相対移動さ
せる。このとき、図４において、エンドミルＥＭの回転
方向が時計方向の場合、エンドミルＥＭとワークＷとの
相対移動経路を反時計方向に設定しておく。このように
して、エンドミルＥＭを斜面１０３に沿って旋回移動さ
せながら、かつ、斜面１０２の内側に徐々に移動しなが
ら、斜面１０３の表面を仕上げ加工していくと、斜面１
０３は、図８（Ｂ）に示すダウンカットで加工される。 【００２６】この際、斜面１０３の仕上げ加工に続い
て、曲面１０２の途中まで同じ相対移動経路で仕上げ加
工を行う。つまり、図５に示すように、エンドミルＥＭ
に接するワークＷの接触面がダウンカットとアップカッ
トとに２分される角度αを略境として、斜面寄り領域１
０２Ａでは、斜面１０３側の仕上げ加工に連続してそれ
と同じ相対移動経路で仕上げ加工を行う。これにより、
曲面１０２の斜面寄り領域１０２Ａについても、図８
（Ｂ）に示すダウンカットで加工される。 【００２７】一方、底面１０１の仕上げ加工では、エン
ドミルＥＭが底面１０１上において斜面１０３と底面１
０１との稜線と略平行に移動（図４中反時計方向へ旋回
移動）しかつその稜線に対して離れた位置から徐々に接
近する方向へ移動するように、つまり、底面１０１の内
周から徐々に外周へ向かって移動させる。これにより、
底面１０１についても、図８（Ｂ）に示すダウンカット
で加工される。 【００２８】この際、底面１０１の仕上げ加工に続い
て、曲面１０２の途中まで同じ相対移動経路で仕上げ加
工を行う。つまり、図５に示すように、ダウンカットと
アップカットとに２分される角度αを略境として、底面
寄り領域１０２Ｂでは、底面１０１側の仕上げ加工に連
続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加工を行う。こ
れにより、曲面１０２の底面１０１寄り領域１０２Ｂに
ついても、図８（Ｂ）に示すダウンカットで加工され
る。 【００２９】このようにして、斜面１０３と底面１０１
とを、エンドミルＥＭの相対移動経路を変えて仕上げ加
工すると、全ての加工面がダウンカットで加工されるか
ら、全ての加工面について良好な仕上げ面精度を確保す
ることができるとともに、工具寿命の低下を極力抑える
ことができる。 【００３０】なお、図６に示すように、凸部１０５を有
するワークＷの表面を加工する場合にも、凹部１０４と
同様にして行う。つまり、斜面１０３の仕上げ加工時に
は、エンドミルＥＭが斜面１０３上において斜面１０３
と底面１０１との稜線と略平行に移動（図６中時計方向
へ旋回移動）しかつその稜線に対して離れた位置から徐
々に接近する方向へ移動するように、前記エンドミルＥ
ＭとワークＷとを相対移動させる。底面１０１の仕上げ
加工時には、エンドミルＥＭが底面１０１上において斜
面１０３と底面１０１との稜線と略平行に移動（図６中
時計方向へ旋回移動）しかつその稜線に対して離れた位
置から徐々に接近する方向へ移動するように、エンドミ
ルＥＭとワークＷとを相対移動させる。これにより、全
ての加工面をダウンカットで加工することができる。 【００３１】従って、本実施形態によれば、斜面１０３
の仕上げ加工時と底面１０１の仕上げ加工時とで、エン
ドミルＥＭとワークＷの相対移動経路を変更し、常にダ
ウンカットとなるようにしたから、全ての加工面につい
て良好な仕上げ面精度を確保することができるととも
に、工具寿命の低下を極力抑えることができる。 【００３２】また、底面１０１と斜面１０３とを曲面１
０２を介して連続させた形状のワークＷについては、曲
面１０２の仕上げ加工では、エンドミルＥＭに接するワ
ークＷの接触面がダウンカットとアップカットとに２分
される角度αを略境として、斜面寄り領域１０２Ａでは
斜面１０３側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相対移
動経路で仕上げ加工を行い、底面寄り領域１０２Ｂでは
前記底面１０１側の仕上げ加工に連続してそれと同じ相
対移動経路で仕上げ加工を行うようにしたから、底面１
０１と斜面１０３とを連続させる曲面１０２について
も、ダウンカットによって仕上げ加工することができ
る。従って、底面１０１、斜面１０３および曲面１０２
を含めた全ての面についてダウンカットによって仕上げ
加工することができる。 【００３３】また、スピンドルヘッド１８を、主軸３５
を空気軸受３２，３３，３４で回転可能に支承した空気
軸受スピンドルヘッドとしたので、つまり、空気軸受ス
ピンドルヘッドでは、高精度な高速回転が得られること
から、大きな切削送り速度で加工を効率的に行うことが
できる。 【００３４】なお、前記実施形態において、斜面１０３
の仕上げ加工時と底面１０１の仕上げ加工時とで常にダ
ウンカットになるように、エンドミルＥＭとワークＷと
の相対移動経路を変更すればよいから、たとえば、図４
においては、斜面１０３の仕上げ加工時には、エンドミ
ルＥＭをワークＷに対して反時計方向に旋回移動させな
らダウンカットによって仕上げ加工した場合、底面１０
１の仕上げ加工時には、エンドミルＥＭをワークＷに対
して時計方向に旋回移動させならダウンカットによって
仕上げ加工するようにしてもよい。 【００３５】また、前記実施形態では、スピンドルヘッ
ド１８をＸおよびＺ軸方向へ、また、テーブル１３をＹ
軸方向へ移動自在に構成したが、これに限らず、エンド
ミルＥＭ（回転工具Ｔ）とワークＷとが三次元方向
（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）へ相対移動可能であれば、どのよ
うな構成でもよい。また、スピンドルヘッド１８を、主
軸を空気軸受で回転可能に支承した空気軸受スピンドル
ヘッドとしたが、必ずしも、これに限られるものではな
い。主軸を玉軸受などで回転可能に支承したスピンドル
ヘッドでもよい。 【００３６】 【発明の効果】本発明の仕上げ加工方法によれば、全て
の加工面について良好な仕上げ面精度を確保することが
できるとともに、工具寿命の低下を極力抑えることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加工機械の一実施形態を示す斜視
図である。 【図２】同上実施形態におけるスピンドルヘッドの断面
図である。 【図３】同上実施形態におけるＮＣ装置および駆動系を
示すブロック図である。 【図４】同上実施形態において凹部を有するワークの表
面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す図であ
る。 【図５】図４の一部を拡大して示した断面図である。 【図６】同上実施形態において凸部を有するワークの表
面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す図であ
る。 【図７】従来の仕上げ加工方法による凹部を有するワー
クの表面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す
図である。 【図８】（Ａ）はアップカットを示す図、（Ｂ）はダウ
ンカットを示す図である。 【符号の説明】 １ ベース １１ 機械本体 １３ テーブル １８ スピンドルヘッド ４１ ＮＣ装置（制御手段） １０１ 底面 １０２ 曲面 １０３ 斜面 １０４ 凹部 １０５ 凸部 Ｗ ワーク Ｔ 回転工具 ＥＭ エンドミル（回転工具）
図である。 【図２】同上実施形態におけるスピンドルヘッドの断面
図である。 【図３】同上実施形態におけるＮＣ装置および駆動系を
示すブロック図である。 【図４】同上実施形態において凹部を有するワークの表
面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す図であ
る。 【図５】図４の一部を拡大して示した断面図である。 【図６】同上実施形態において凸部を有するワークの表
面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す図であ
る。 【図７】従来の仕上げ加工方法による凹部を有するワー
クの表面を仕上げ加工する場合の工具の移動経路を示す
図である。 【図８】（Ａ）はアップカットを示す図、（Ｂ）はダウ
ンカットを示す図である。 【符号の説明】 １ ベース １１ 機械本体 １３ テーブル １８ スピンドルヘッド ４１ ＮＣ装置（制御手段） １０１ 底面 １０２ 曲面 １０３ 斜面 １０４ 凹部 １０５ 凸部 Ｗ ワーク Ｔ 回転工具 ＥＭ エンドミル（回転工具）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−134648（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−263122（ＪＰ，Ａ)
(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】 【請求項１】回転工具を用いて、底面およびこれに曲面
を介して連続する斜面を有するワークの表面を仕上げ加
工する仕上げ加工方法であって、 前記斜面の仕上げ加工時と底面の仕上げ加工時とで、前
記回転工具とワークとの相対移動経路を変更し、常にダ
ウンカットで加工を行うとともに、 前記斜面の仕上げ加工時には、前記回転工具が斜面上に
おいて斜面と底面との稜線と略平行に移動しかつその稜
線に対して離れた位置から徐々に接近する方向へ移動す
るように、前記回転工具とワークとを相対移動させると
ともに、 前記底面の仕上げ加工時には、前記回転工具が底面上に
おいて斜面と底面との稜線と略平行に移動しかつその稜
線に対して離れた位置から接近する方向へ移動するよう
に、前記回転工具とワークとを相対移動させ、 前記曲面の仕上げ加工では、前記回転工具に接するワー
クの接触面がダウンカットとアップカットとに２分され
る角度を略境として、斜面寄り領域では前記斜面側の仕
上げ加工に連続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加
工を行い、底面寄り領域では前記底面側の仕上げ加工に
連続してそれと同じ相対移動経路で仕上げ加工を行う こ
とを特徴とする仕上げ加工方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34772097A JP3482331B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 仕上げ加工方法 |
| US09/210,587 US6089799A (en) | 1997-12-17 | 1998-12-14 | Surface finishing method and machine for the same |
| DE19858075A DE19858075A1 (de) | 1997-12-17 | 1998-12-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Endbehandeln von Oberflächen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34772097A JP3482331B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 仕上げ加工方法 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34772097A Expired - Fee Related JP3482331B2 (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 仕上げ加工方法 |
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-
1997
- 1997-12-17 JP JP34772097A patent/JP3482331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1998
- 1998-12-14 US US09/210,587 patent/US6089799A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-16 DE DE19858075A patent/DE19858075A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
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| US6089799A (en) | 2000-07-18 |
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