JP3622432B2 - Top surface processing method of scroll parts - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中央のインボリュート形状のスクロール板部及びその外側の非インボリュート形状の外側部の2部分からなるスクロール部品の解放側である上面を加工する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
エアコンディショナなどに使用するスクロールコンプレッサは、例えば図3に上面図を示すように、中央のインボリュート形状のスクロール板部11とその外側の非インボリュート形状の外側部12の2部分からなる固定スクロール部品10をハウジングとして使用している。この固定スクロール部品10は、公転運動をする可動スクロール部品を挿入するために、中心軸線O方向の一側が解放されており、外側部12の輪郭はカバーの取付孔13を設けるために部分的突出部のある形状となっている。
【0003】
この固定スクロール部品10は、スクロール板部11の内壁面11aと外壁面11bが同一エンドミルの往復のパスにより別々に加工され、これと同時に向かい合う両壁面11a,11bの間となる底面11cもそのエンドミルの先端により加工されている。またスクロール板部11及び外側部12の上面も機械加工されるが、底面11cからこの上面までの高さの精度を確保するために、これらの加工は同一の加工機で固定スクロール部品10のチャッキングを外すことなく、内外の両壁面11a,11b及び底面11cを加工したのと同じエンドミルの先端を使用して加工している。
【0004】
この上面の加工は、中心側の加工開始点SPからスクロール板部11のインボリュート形状が終了する切り替え点IPまでは、スクロール板部11のインボリュート形状と同じ内側加工経路Laに沿って行い、また部分的突出部のある外側部12における切り替え点IPから加工終了点EPまでは、加工軌跡の長さを最短にするため、図3に示すように、各点(コーナ部)CP1〜CP6を通る複数の円弧状の経路Lb1,Lb3,Lb5,Lb7と直線状の経路Lb2,Lb4,Lb6よりなる屈折した外側加工経路Lbに沿って行っている。より具体的には、インボリュート形状の内側加工経路Laに沿った加工はインボリュート形状の基円(図示省略)の中心軸線O回りの固定スクロール部品10の回転及びこの中心軸線Oと直交する方向のエンドミル27の移動により行い、屈折した外側加工経路Lbに沿った加工は固定スクロール部品10の回転を停止し、エンドミル27を中心軸線Oと直交するX方向及びY方向に移動することにより行っている。なお切り替え点IPから第1のコーナ部CP1までの第1経路Lb1は、中心軸線Oから第1経路Lb1上の点までの距離を位相角90度ごとに演算し、これらの各点をなめらかに結ぶよう演算された複数の円弧により構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、外側加工経路Lbの各コーナ部CP1〜CP6において工具主軸26の送り方向が急激に反転するので、各コーナ部CP1〜CP6では、工具主軸26の送り速度を一旦ゼロ近傍まで減速させてから再び所望の送り速度まで加速させる必要があり、従って平均送り速度が低くなる。またこの外側加工経路LbにおけるX方向及びY方向の工具の送り速度の最高指令値は、制御上の理由で通常8m/min 程度に制限されているので、平均送り速度は4〜5m/min 程度となる。このため加工軌跡の長さを短くしたにもかかわらず、加工時間が増大するという問題がある。
本発明はこのような問題を解決して、加工時間を短縮することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によるスクロール部品の上面加工方法は、回転する工作物主軸の先端部に、中央のインボリュート形状のスクロール板部及びその外側の非インボリュート形状の外側部の2部分からなりインボリュート形状の基円の中心軸線方向の一側が解放された固定スクロール部品を、基円の中心軸線が工作物主軸の回転軸線と平行となるように把持し、
工作物主軸と平行な回転軸線を有する工具を、固定スクロール部品に対し工作物主軸の回転軸線と直交する方向に相対移動させて、固定スクロール部品の解放された側となる上面を加工するようにしたスクロール部品の上面加工方法に関するものであり、
スクロール板部と外側部の上面の加工の全範囲において、固定スクロール部品を把持する工作物主軸は一方の向きに連続して回転させると共に、工具は固定スクロール部品に対する同工具の加工経路が実質的に連続した渦巻き状となるように工作物主軸の中心軸線と直交する方向に送り移動させることを特徴とするものである。
【0007】
スクロール板部の上面はインボリュート形状の内側加工経路に沿って内側から外側に向かって加工し、外側部の上面は全ての加工面積を加工するように内側加工経路と実質的に連続する渦巻き状の外側加工経路に沿って加工するのがよい。
【0008】
スクロール板部及び外側部の両部分の加工を通じて、固定スクロール部品の回転送りの向き及び工具の工作物主軸の中心軸線と直交する方向における送りの向きが変わらないようにするのがよい。
【0009】
固定スクロール部品の上面を加工する工具は、スクロール板部の内壁面及び外壁面並びに向かい合うこの両壁面の間となる底面を加工するエンドミルとするのがよい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に図1及び図2に示す実施の形態より、本発明によるスクロール部品の上面加工方法の説明をする。
図1は本発明により加工される固定スクロール部品10の平面図を示す。この固定スクロール部品10は、用途も形状も図3に示す従来技術により加工されるものと全く同一であり、中央のインボリュート形状のスクロール板部11とその外側の非インボリュート形状の外側部12の2部分からなり、一側が解放されている。スクロール板部11の内壁面11aと外壁面11bは同一のインボリュート形状の面であってその基円の中心軸線O回りに位相をずらしたものであり、この両壁面11a,11bと、向かい合う両壁面11a,11bの間となる底面11cと、スクロール板部11と外側部12の上面は、同一のエンドミル27により機械加工されている。
【0011】
図2は、この固定スクロール部品10を加工するスクロール加工機を示している。スクロール加工機のベッド20上に固定されたX軸案内台21に水平なX方向移動可能に案内支持されたテーブル22はサーボモータ23により往復移動され、その位置はエンコーダ24により検出される。このテーブル22上に固定された主軸台25には、X方向と直交する水平なZ方向と平行な軸線回りに回転自在に工具主軸26が軸支されてモータ(図示省略)により回転駆動され、工具主軸26の先端には固定スクロール部品10を加工するエンドミル27が取り付けられている。
【0012】
工具主軸26の前面となるベッド20上に固定されたZ軸案内台28にZ方向移動可能に案内支持されたコラム31はサーボモータ29により往復移動され、その位置はエンコーダ30により検出される。このコラム31に鉛直なY方向に移動可能に案内支持された工作物主軸頭34はサーボモータ32により往復移動され、その位置はエンコーダ33により検出される。この工作物主軸頭34にはZ方向と平行な軸線C回りに回転自在に工作物主軸35が軸支されてサーボモータ(図示省略)により回転駆動され、工作物主軸35の先端には工作物である固定スクロール部品10を着脱可能に把持するチャック36が設けられている。
【0013】
このスクロール加工機の作動を制御する数値制御装置40は、中央処理装置41とメモリ42を主要な構成部材としている。中央処理装置41は、以下に説明する作動がなされるように、インターフェイス44及び駆動装置47,48,49を介して前述の各サーボモータ23,29,32などを作動させてテーブル22、コラム31及び工作物主軸頭34を移動させ、エンコーダ24,30,33により検出されたテーブル22、コラム31及び工作物主軸頭34の位置はインターフェイス44を介して中央処理装置41にフィードバックされる。中央処理装置41にはインターフェイス43を介して、必要なデータ及び指令などを入力する入力装置45及び表示などを行う出力装置46が接続されている。
【0014】
次にスクロール加工機による固定スクロール部品10の加工の説明をする。先ず固定スクロール部品10のスクロール板部11の内外の壁面11a,11b及び底面11cの加工の説明をする。先ず固定スクロール部品10を、そのスクロール板部11の両壁面11a,11bのインボリュート形状の基円の中心軸線Oが工作物主軸35の回転軸線Cと一致し、解放された上面がエンドミル27(工具27)側となるように、チャック36により工作物主軸35の先端に把持する。数値制御装置40は各サーボモータ23,29,32を制御して、エンドミル27の回転軸線に対し工作物主軸35の回転軸線Cを上下何れかの方向で前述の基円の半径だけオフセットさせ、工作物主軸35の回転を加工開始位相で停止させ、エンドミル27を回転させた状態で、エンドミル27が加工開始点SPの位置となるようにテーブル22をX方向に位置決めし、コラム31を前進させてエンドミル27を固定スクロール部品10内に所定の深さまで送り込む。
【0015】
次いで数値制御装置40は、図略のサーボモータにより工作物主軸35に、図1において時計回転方向となる回転送りを与え、これと関連してサーボモータ23によりエンドミル27にX方向で図1において右向きの移動送りを与えて、内壁面11aとその側となる底面11cの過半部を加工する。エンドミル27がスクロール板部11の切り替え点IPに達すれば、数値制御装置40はエンドミル27をスクロール板部11の外壁面11bに切り込む位置となるようにテーブル22をX方向に位置決めし、工作物主軸35の回転送り及びエンドミル27の移動送りを逆向きとしてスクロール板部11の外壁面11b及び底面11cの残りの部分を加工し、加工開始点SP付近に達してスクロール板部11の内端部の加工を終了すれば回転送りと移動送りを停止し、サーボモータ29によりコラム31を後退させてエンドミル27を固定スクロール部品10から引き抜く。これによりスクロール板部11の内外の壁面11a,11b及び底面11cの加工は終了する。
【0016】
引き続き行われる固定スクロール部品10の上面の加工は、加工開始点SPから切り替え点IPまでの内側加工経路Laに沿ったスクロール板部11の上面の加工と、切り替え点IPから加工終了点EPまでの外側加工経路Lbに沿った外側部12の上面の加工とよりなっている。内側加工経路Laはスクロール板部11の両壁面11a,11bの中間となるインボリュート形状に沿った経路であり、外側加工経路Lbは外側部12の上面の全ての加工面積を加工する渦巻き状の経路である。
【0017】
内側加工経路Laに沿った加工では、先ず数値制御装置40はサーボモータ23によりエンドミル27をX方向に移動させ、必要により固定スクロール部品10を回転させて、エンドミル27の中心を内側加工経路Laのインボリュート形状の延長上でスクロール板部11と重ならない加工開始点SPとし、サーボモータ29によりコラム31を前進させてエンドミル27の先端が両壁面11a,11bの間となる底面11cから所定距離となるように位置決めする。次いで数値制御装置40は図略のサーボモータにより工作物主軸35に、図1において時計回転方向となる回転送りを与え、これと関連してサーボモータ23によりエンドミル27にX方向で固定スクロール部品10の中心軸線Oから離れる向きの移動送りを与え、エンドミル27に内側加工経路Laに沿った送りを与えてエンドミル27の先端によりスクロール板部11の上面を加工する。
【0018】
エンドミル27が切り替え点IPに達すれば、数値制御装置40は引き続き工作物主軸35に時計回転方向の回転送りを与え、エンドミル27にそれまでと同じ向きのX方向送りを与え、内側加工経路Laと実質的に連続する渦巻き状の外側加工経路Lbに沿って外側部12の上面を加工する。この外側加工経路Lbは、先ず外側部12の上面の全ての加工面積を加工するのに必要な中心軸線Oから外側加工経路Lb上の点までの距離を位相角90度ごとに演算し、これらの各点をなめらかに結ぶよう演算された複数の円弧により構成されている。
【0019】
以上のようにしてなされるハウジング10の上面の加工のうち、スクロール板部11の上面の加工は先に述べた従来技術と実質的に相違はない。しかし外側部12の上面の加工では、外側加工経路Lbが内側加工経路Laと実質的に連続する渦巻き状であるので、先に述べた従来技術とは異なり、固定スクロール部品10に対するエンドミル27の送り速度及び送り方向の急激な変化はなくなる。また外側部12では、固定スクロール部品10の中心軸線Oからの距離が大きいので、制御上の理由による中心軸線O回りの回転速度の最高指令値(通常は例えば300回転/min )の制限内でもハウジング10に対するエンドミル27の送り速度は例えば50m/min 程度まで大きくすることができる。これによりエンドミル27の平均送り速度が大幅増大するので、加工時間は大幅に短縮される。
【0020】
また前述した従来技術では、固定スクロール部品10の外側部12の上面の加工はエンドミル27の送り速度及び送り方向が大きく変化し、これにより切削抵抗が大きく変化するので、エンドミル27の撓み方向及び撓み量が変化し、このため外側部12の上面は場所により加工精度のばらつきが生じる。しかしながら上述した実施の形態によれば、エンドミル27の送り方向及び送り速度の急激な変化がなくなることにより切削抵抗によるエンドミル27の撓み方向及び撓み量の変化が減少するので、場所による加工精度のばらつきも減少する。
【0021】
以上に述べた実施の形態では、エンドミル27の中心軸線と固定スクロール部品10の中心軸線Oとを、インボリュート形状の基円の半径に相当する距離だけY方向にオフセットさせて固定スクロール部品10の各部を加工する例につき説明したが、これは基円の直径が一定の通常のインボリュート形状のスクロール板部11を加工する場合に適用される。しかしながらスクロールコンプレッサの効率を高めるには、基円の直径が次第に増大するようなインボリュート形状のスクロール板部11を使用することが好ましく、この場合はこの基円の直径の増大に応じてエンドミル27にY方向送りも与え、エンドミル27と固定スクロール部品10の各中心軸線の間のオフセットが固定スクロール部品10の回転に応じて増大するものとすればよい。なお何れのインボリュート形状の場合でも、エンドミル27の中心軸線と固定スクロール部品10の中心軸線Oとの間のオフセットをなくして加工することも可能であるが、工作物主軸35の回転送りに対するエンドミル27の送りの演算に手間がかかり、従って制御に余分な時間が必要となる。
【0022】
また固定スクロール部品10は、そのスクロール板部11のインボリュート形状の基円の中心軸線Oが工作物主軸35の回転軸線Cと平行となるように工作物主軸35に把持すればよく、以上に説明した基円の中心軸線Oが工作物主軸35の回転軸線Cと一致するように把持するのは、平行の態様の一つにすぎない。このように一致させれば、工作物主軸35の回転送りに対するエンドミル27の送りの演算が容易になり、従って制御が容易になる。
【0023】
【発明の効果】
本発明によれば、固定スクロール部品は上面の加工の全範囲において一方の向きに連続して回転し、固定スクロール部品に対する工具の加工経路は実質的に連続した渦巻き状となるので、固定スクロール部品に対する工具の送り速度及び送り方向の急激な変化はなくなる。また外側部では、固定スクロール部品の中心軸線からの距離が大きいので、制御上の理由による中心軸線回りの回転速度の最高指令値の制限内でもハウジングに対する工具の送り速度は大きくなる。これにより工具の平均送り速度が増大するので、加工時間は短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるスクロール部品の上面加工方法の一実施形態を示す上面図である。
【図2】本発明の実施に使用するスクロール加工機の側面図である。
【図3】従来技術によるスクロール部品の上面加工方法の一例を示す上面図である。
【符号の説明】
10…固定スクロール部品、11…スクロール板部、11a…内壁面、11b…外壁面、11c…底面、12…外側部、27…工具(エンドミル)、35…工作物主軸、La…内側加工経路、Lb…外側加工経路、O…中心軸線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of processing an upper surface which is a release side of a scroll component composed of two parts of a central involute-shaped scroll plate portion and an outer portion of a non-involute shape outside thereof.
[0002]
[Prior art]
A scroll compressor used for an air conditioner or the like is, for example, as shown in a top view in FIG. 3, a fixed scroll component comprising two parts, a central involute-shaped
[0003]
In the
[0004]
The upper surface is processed along the same inner processing path La as the involute shape of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional technique, the feed direction of the
An object of the present invention is to solve such a problem and shorten the processing time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method of processing the top surface of a scroll component according to the present invention comprises an involute-shaped base circle consisting of two parts, a central involute-shaped scroll plate portion and a non-involute-shaped outer portion outside the center of the rotating workpiece spindle. Grip the fixed scroll part with one side in the center axis direction released so that the center axis of the base circle is parallel to the rotation axis of the workpiece spindle,
A tool having a rotation axis parallel to the workpiece spindle is moved relative to the fixed scroll component in a direction perpendicular to the rotation axis of the workpiece spindle so as to machine the upper surface on the released side of the fixed scroll component. Related to the top surface processing method of the scroll parts,
In the entire machining range of the scroll plate and the upper surface of the outer part, the work spindle that holds the fixed scroll part is continuously rotated in one direction, and the tool has a substantial machining path for the fixed scroll part. And moving in a direction perpendicular to the central axis of the workpiece spindle so as to form a continuous spiral shape.
[0007]
The top surface of the scroll plate part is processed from the inside to the outside along the involute-shaped inner processing path, and the upper surface of the outer part is a spiral shape that is substantially continuous with the inner processing path so as to process the entire processing area. It is preferable to process along the outer processing path.
[0008]
Through the machining of both the scroll plate portion and the outer portion, it is preferable that the rotational feed direction of the fixed scroll component and the feed direction in the direction perpendicular to the central axis of the workpiece main axis of the tool do not change.
[0009]
The tool for processing the upper surface of the fixed scroll component is preferably an end mill for processing the inner wall surface and the outer wall surface of the scroll plate portion, and the bottom surface between the opposing wall surfaces.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A method for processing the top surface of the scroll component according to the present invention will be described below from the embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 shows a top view of a
[0011]
FIG. 2 shows a scroll processing machine for processing the
[0012]
A
[0013]
A numerical control device 40 for controlling the operation of the scroll machine has a
[0014]
Next, processing of the fixed
[0015]
Next, the numerical controller 40 gives the workpiece spindle 35 a rotational feed in the clockwise direction in FIG. 1 by a servo motor (not shown), and in association with this, the
[0016]
Subsequent processing of the upper surface of the fixed
[0017]
In machining along the inner machining path La, first, the numerical control device 40 moves the
[0018]
When the
[0019]
Of the processing of the upper surface of the
[0020]
Further, in the above-described prior art, the processing of the upper surface of the
[0021]
In the above-described embodiment, the center axis of the
[0022]
The fixed
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, the fixed scroll component continuously rotates in one direction in the entire processing range of the upper surface, and the machining path of the tool with respect to the fixed scroll component becomes a substantially continuous spiral shape. There is no sudden change in the feed rate and feed direction of the tool with respect to. In addition, since the distance from the central axis of the fixed scroll component is large at the outer portion, the feed rate of the tool to the housing is large even within the limit of the maximum command value of the rotational speed around the central axis for control reasons. As a result, the average feed speed of the tool increases, so that the machining time is shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing an embodiment of a top surface processing method of a scroll component according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of a scroll processing machine used to implement the present invention.
FIG. 3 is a top view illustrating an example of a top surface processing method of a scroll component according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スクロール板部と外側部の上面の加工の全範囲において、前記固定スクロール部品を把持する工作物主軸は一方の向きに連続して回転させると共に、前記工具は前記固定スクロール部品に対する同工具の加工経路が実質的に連続した渦巻き状となるように前記工作物主軸の中心軸線と直交する方向に送り移動させることを特徴とするスクロール部品の上面加工方法。Fixed to the tip of the rotating work spindle, which is composed of two parts, a central involute scroll plate and a non-involute outer part on the outer side, and one side in the direction of the central axis of the involute base circle is released. The scroll component is gripped so that the central axis is parallel to the rotation axis of the workpiece spindle, and a tool having a rotation axis parallel to the workpiece spindle is rotated with respect to the fixed scroll component. In the top surface processing method of the scroll component, which is relatively moved in a direction orthogonal to the axis, to process the top surface on the released side of the fixed scroll component,
In the entire processing range of the upper surface of the scroll plate portion and the outer portion, the work spindle that grips the fixed scroll component is continuously rotated in one direction, and the tool is processed with respect to the fixed scroll component. An upper surface machining method for a scroll component, characterized by feeding and moving in a direction orthogonal to the central axis of the workpiece spindle so that a path is substantially continuous.
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