JP3803519B2 - 加工物製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御による工作機械を用いてワークに切削加工を行う切削加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
数値制御による工作機械としては、マシニングセンタ、ターニングセンタ等が使用されている。図6及び図7はマシニングセンタにより6面体を加工する工程を、図8はターニングセンタによって6面体を加工する工程を示す。
【0003】
マシニングセンタでの加工では図6(a)に示すように、チルト円テーブル101に回転可能に取り付けられたワーク保持具(チャック)102にワーク103が把持される。この保持状態で工具104を用い、ワーク103の上面105に加工を行った後、(b)で示すように、ワーク保持具102を90°倒し、ワーク保持具102を回転させながら4側面106,107,108,109を加工する。この加工では、自動工具交換装置(不図示)によって工具104を取り換えることにより、ワーク103の加工に必要なドリルまたはエンドミルなど多様な刃物を使用する。
【0004】
このような加工では、ワーク保持具102で保持されているワーク103底面110は加工不可能なため、図7に示すように次工程で別のワーク保持具112を用いて加工済みの側面部分を把持して底面110を加工する。なお、ワーク保持具102、112が同一の工作機械に装着されている場合は、ワーク反転ハンドリング装置(不図示)を用いてワーク保持具102からワーク保持具112ヘワーク103を自動で反転し、把持替えを行う。
【0005】
ターニングセンタで加工する場合は、図8で示すように、ワーク121が主軸120のチャックに把持され、電動モータ(不図示)によって回転してバイト122や回転工具123などの工具により加工される。この加工が完了した後、加工部位の一部124をサブ主軸125のチャックが把持してワーク121から加工部分126をバイト122などの工具で切り離す。このため、サブ主軸125は主軸120とは異なった電動モータ(不図示)によって回転すると共に、主軸120方向に移動できる構造となっている。
【0006】
切り離された加工部分126は、その切り離された切削面127が未加工であるため、矢印128で示す方向から加工する。このとき、加工する工具はバイト122や回転工具123などを共通使用する場合と、独自の工具を使用して加工する場合とがある。
【0007】
図6〜図8で示すような工作機械では、1台でワークから六面体を加工することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マシニングセンタにしてもターニングセンタにしても、一度はワークの把持を換えて加工するが、加工した部位を把持する場合、部品形状が異なる都度、その形状に合わせたワーク保持具やチャックに換える必要がある。このため、そのための段取りが面倒であると共に、段取り時間が長くなる問題を有している。特に、多品種少量生産においては、段取り時に作業者が介在しなければ、その加工ができず、長時間の無人稼動を目的とするうえでの大きな問題となっている。
【0009】
本発明はこのような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ワークの把持換えの段取りをなくし、しかも長時間の無人稼動を可能にした加工物製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、互いに同一の外径を有する円柱状の第1の把持代部分と第2の把持代部分とを一端部と他端部とに夫々有するワークを準備する工程と、前記ワークの内の前記第1の把持代部分の外周部のみをチャックによって把持する工程と、前記チャックによって前記第1の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの内の前記第1及び第2の把持代部分を除いた部分を切削加工して最終形状とすると共に、前記ワークの内の前記第2の把持代部分の内の外周部を除いた部分を他端面から切込加工することで前記ワークの他端部を前記第2の把持代部分との接続部分を除いて最終形状とする工程と、前記チャックから前記第1の把持代部分を解放し、前記ワークを反転させて、前記ワークの内の前記第2の把持代部分の外周部のみを同一の前記チャックによって把持する工程と、前記チャックによって前記第2の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの一端部を切削加工して前記第1の把持代部分を切除して前記ワークの一端部を最終形状とする工程と、前記チャックによって前記第2の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの他端部を切削加工して前記第2の把持代部分を切除して前記ワークの他端部を最終形状とする工程と、を具備することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1〜図5は本発明の一実施の形態であり、図1はワークを加工することにより、形成された最終加工物7を示す。最終加工物7は加工面1〜6を有した6面体となっている。この形態においては、加工面(上面)1に長円溝1a及び座ぐり溝1bが、加工面(側面)3に円形溝3aが、加工面(側面)5に四角溝5a及び円形溝5bが形成されている。又、加工面1から加工面(側面)4にかけては切り欠き4aが、加工面(側面)6から加工面1にかけて及び加工面3から加工面1にかけては鉤状の切り欠き6a、3bが形成されている。
【0017】
このような最終加工物7の原料となるワークは、図示を省略するが、同一外形の第1及び第2の把持代部分を有した形状のものが使用される。図2はこの実施の形態における第1の工程により加工された第1段の中間加工物20を示す。第1の工程では、同一外形の2つの把持代部分21,22の内、第1の把持代部分21を把持した状態で加工を行う。又、加工に際しては、第2の把持代部分22を残した状態でワークに対して加工を行う。従って、第1の工程では、第2の把持代部分22及び把持されている第1の把持代部分21に対しての加工は行われることがない。
【0018】
図2に示すように、第1段の中間加工物20は、同一外形の第1及び第2の把持代部分21,22が両端部に残っており、これらの間が切削加工される。これにより、加工面1,加工面3,加工面2,加工面4が形成される。図2において、把持代部分21,22は、A1=A2の把持代長さとなっている。又、この実施の形態では、ワークとして全体が円柱形状のものが使用されるものであり、少なくとも両端の把持代部分21,22の径が同一(C1=C2)となっている。さらに、ワークとしては、L=A1+A2+最終加工物7の全長+切断代(0.2mm×2)の長さLに切断した素材を用いる。
【0019】
図3は加工機械としてマシニングセンタを用いる場合における第1の工程を示す。マシニングセンタでは、チルト円テーブル10に回転可能に取り付けられたワーク保持具12に、あらかじめ寸法Lに切断したワークを把持する。この把持は、ロボットまたはワーク反転ハンドリング装置(不図示)を用いて自動で行う。このとき、ワーク保持具12は第1の把持代部分21を把持する。そして、刃物等の工具13を用い、図3の実線及び鎖線で示すように、ワークの姿勢を変更すると共に、ワークを回転させながら切削加工を行う。なお、工具13は加工に必要なドリル、エンドミルなどを自動工具交換装置(不図示)によって取り換えながら加工を継続する。
【0020】
かかる第1工程では、ワーク保持具12に把持されていない第2の把持代部分22に対して加工を行うことができる。図3の実線はこの加工を示し、第2の把持代部分22に対し、その端面から切り込みを行う。このとき、第2の把持代部分22の外面に対しては、加工を行うことなく、第2の把持代部分22の外形はそのままとする。この切り込みによって、加工面5を形成する。
【0021】
図4はこの第2の把持代部分22への切り込み加工を示し、第2の把持代部分22に対し、直径B、深さD(D=A2−(H+0.2mm)、Hは工具13の幅である。)で切り込み加工を行った後、四角溝5a、円形溝5bを有した加工面5を加工する。このような寸法での加工では、加工を行うことが容易となる。
【0022】
以上の第1の工程の後、第2の工程に移行する。図5はこの第2工程を示し、第2の工程では、第1段の中間加工物20を反転し、第2の把持代部分22をワーク保持具12に把持させる。かかる把持換えでは、第1の把持代部分21及び第2の把持代部分22が同一の外形となっているため、第1の工程で使用したワーク保持具12をそのまま使用することができる。
【0023】
そして、第2の工程では、第2の把持代部分の把持状態で、第1の把持代部分21を切削除去する。この切削除去によって未加工の加工面6が露出するため、露出した未加工の加工面6に対して加工を行う。これにより、6面が加工された最終形状部分25と、第2の把持代部分22とが連続した第2段の中間加工物30を形成することができる。
【0024】
次に、この第2段の中間加工物30に対して第3の工程を行う。第3の工程では、ワーク保持具12によって第2の把持代部分22を把持したままの状態で、工具13により第2の把持代部分22から最終形状部分25を切削除去する。このとき、図5に示すように、第2段の中間加工物30を回転させ、バイト形状の工具13により旋削で切り離すか、工具13として回転工具を取りつけ、ミーリングにより切り離すことにより行う。かかる切り離し手段は、最終形状部分25の大きさや形状などによって適宜、選択するものである。
【0025】
以上の実施の形態では、マニシングセンタによって加工を行っているが、本発明では、ターニングセンタによっても加工を行うことができる。ターニングセンタの場合には、ワークとして長尺材料を使用することができるため、第1の把持代部分21の把持代は素材部とみなすことができるメリットがある。又、本発明では、6面体以外の多面体を同様に成形することができる。
【0026】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、同一のチャックを用いることができ、チャックを取り換える必要がなく、取り換えの段取りが不要となり、長時間の無人稼動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で成形される最終加工物を示す斜視図である。
【図2】第1段の中間加工物の斜視図である。
【図3】第1の工程を示す側面図である。
【図4】 第2の把持代部分への切り込み加工を示し、(a)は側面図、(b)は端面図である。
【図5】第2の工程及び第3の工程を示す側面図である。
【図6】(a)及び(b)は、従来の加工をマシニングセンタで行う場合を工程順に示す側面図である。
【図7】マシニングセンタによる従来の加工の側面図である。
【図8】 従来の加工をターニングセンタで行う場合の側面図である。
【符号の説明】
1 2 3 4 5 6 加工面
7 最終加工物
20 第1段の中間加工物
21 第1の把持代部分
22 第2の把持代部分
25 最終形状部分
30 第2段の中間加工物
Claims (1)
- 互いに同一の外径を有する円柱状の第1の把持代部分と第2の把持代部分とを一端部と他端部とに夫々有するワークを準備する工程と、
前記ワークの内の前記第1の把持代部分の外周部のみをチャックによって把持する工程と、
前記チャックによって前記第1の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの内の前記第1及び第2の把持代部分を除いた部分を切削加工して最終形状とすると共に、前記ワークの内の前記第2の把持代部分の内の外周部を除いた部分を他端面から切込加工することで前記ワークの他端部を前記第2の把持代部分との接続部分を除いて最終形状とする工程と、
前記チャックから前記第1の把持代部分を解放し、前記ワークを反転させて、前記ワークの内の前記第2の把持代部分の外周部のみを同一の前記チャックによって把持する工程と、
前記チャックによって前記第2の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの一端部を切削加工して前記第1の把持代部分を切除して前記ワークの一端部を最終形状とする工程と、
前記チャックによって前記第2の把持代部分の外周部を把持した状態で、前記ワークの他端部を切削加工して前記第2の把持代部分を切除して前記ワークの他端部を最終形状とする工程と、
を具備することを特徴とする加工物製造方法。
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