JP3862060B2 - 複合工具を用いたワークの加工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一のホルダ部に複数のインサートが装着され、それらインサートを選択的に使用することにより1本の工具で多様な加工を行うことが出来る、複合工具を用いたワークの加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、単一の工具に複数のインサートを装着した複合工具を使用して、それらインサートを選択的にワークの加工に使用して、工具交換の手間を省くと共に、加工効率を向上させようとする提案がなされている。
【0003】
しかし、こうした複合工具を、如何に活用して多様な加工を行わせるかに関しては、これからの開発が待たれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、複数のインサートが装着された複合工具を効果的に使用して、多様な加工を行うことの出来る、複合工具を用いたワークの加工方法に関する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、複数のインサート(22、23、25、26、29、30)が装着された複合工具(21)を、Z軸方向、該Z軸方向に直角な方向であるX軸方向及び、前記Z軸及びX軸方向に直角なY軸方向に移動駆動自在に設けられた工作機械の工具保持手段(20)に装着して、Z軸に平行な軸心を中心に回転駆動自在に設けられた主軸に保持されたワーク(17)の加工を行うワークの加工方法において、
前記複合工具を固定保持した状態で、前記複合工具に装着された複数のインサートのうち、一つ以上のインサートを選択的に使用して、回転するワークに対して旋削加工を行い、
前記複合工具を回転駆動した状態で、該複合工具に装着された複数のインサートのうち、1つ以上のインサートを使用して、ワークに対してミーリング加工を行い、
前記旋削又はミーリング加工を行う際に、前記工具保持手段を、前記Z軸方向及びX軸方向にのみ移動駆動させると共に、前記Z軸及びX軸に対して、直角な方向であるY軸を中心にB軸方向に回転駆動させることにより、前記複合工具の前記ワークに対する姿勢を変化させて、前記複合工具を所定の前記B軸角度位置でワークに対して位置決めし、該複合工具を前記工具保持手段から脱着することなく、前記B軸角度位置が相違する複数の位置において前記ワークに対して前記旋削又はミーリングの加工を行うようにして構成される。
【0006】
請求項2の発明は、前記ミーリング加工は、該複合工具に装着された複数のインサートのうち、2つ以上のインサート(29、30)を同時に使用して行うことを特徴として構成される。
【0007】
請求項3の発明は、前記インサートは、前記複合工具の本体(21a)に対して、着脱自在に装着されて構成される。
【0008】
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記ミーリング加工に使用する複数のインサートは、互いに位相が180°ずれた位置に装着されているインサート(例えば、図4のインサート29と30)を用いることを特徴として構成される。
【0009】
請求項5の発明は、前記複合工具に装着されたインサートのうち少なくとも一つのインサート(例えば、インサート22,30など)は、旋削加工及びミーリング加工の両方に使用されるようにして構成される。
【0010】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、複合工具(21)を工具保持手段(20)に装着したままの状態で、工具交換を行うことなく旋削加工とミーリング加工を共に行うことが出来、極めて効率的な加工を行うことが出来る。
【0011】
また、旋削加工又はミーリング加工は、複合工具(21)が工具保持手段から脱着されることなく行われるので、工具交換に要する時間が無くなり、効率のよい加工が出来る。
【0012】
更に、該複合工具を前記工具保持手段から脱着することなく、複合工具のワークに対する姿勢(例えば、図8のB軸角度α)を変化させながら、前記複合工具をワークに対して位置決めし、前記ワーク上の複数の位置において所定の加工を行うことにより、ワークの多様な部位への加工が可能となる。
【0013】
請求項2の発明によると、ミーリング加工を2つ以上のインサート(29、30)を同時に使用して行うことにより、切削効率のよい加工が可能となる。
【0014】
請求項3の発明によると、インサートが前記複合工具の本体(21a)に対して、着脱自在に装着されているので、一つのインサートが寿命に達しても、当該インサートのみを交換することが可能となり、極めて経済的である。
【0015】
請求項4の発明によると、ミーリング加工に使用する複数のインサートが、互いに位相が180°ずれた位置に装着されることにより、加工に際して作用する、切削力のバランスが良く、加工精度の向上に寄与することが出来る。
【0016】
請求項5の発明によると、インサートを旋削加工及びミーリング加工に共用することにより、少数のインサートで多様な加工が可能となる。
【0017】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
【0019】
図1は本発明が適用される複合加工工作機械の一例を示す制御ブロック図、図2は加工すべきワークの一例を示す斜視図、図3は工具ファイル内に格納された工具データの一例及びその内容を説明する模式図、図4は複合工具の一例を示す斜視図、図5、図6、図7、図8は複合工具を用いて図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図、図9は寿命管理ファイルの一例を示す模式図、図10は、複合工具を用いた加工例であり、(a)は旋削、(b)はミーリングの例を示す図である。
【0020】
複合加工工作機械1は、図1に示すように、主制御部2を有しており、主制御部2はバス線3を介して、キーボード5などの入力部、システムプログラムメモリ6、工具ファイル7、工具データ管理部8、加工プログラムメモリ9、主軸制御部10、刃物台制御部11及びディスプレイ12が接続されている。主軸制御部10には主軸モータ13が接続されている。主軸モータ13にはZ軸に並行に設けられた軸心CTを中心に回転駆動位置決め自在に設けられた主軸15が接続されており、主軸15にはチャック16が設けられている。チャック16には爪16aが加工すべきワーク17を保持解放自在に矢印C、D方向に移動駆動自在に設けられている。
【0021】
また、刃物台制御部11には刃物台駆動モータ19(複数)が接続しており、刃物台駆動モータ19には刃物台20が、該刃物台駆動モータ19によりZ軸及びZ軸に直角な方向である矢印E、F方向、即ちX軸方向に移動駆動自在に接続されている。更に刃物台20は、刃物台駆動モータ19によりX、Z軸に直角な、紙面と直角な方向であるY軸方向に、また、該Y軸を中心にB軸方向である矢印G、H方向に移動駆動自在に設けられている。
【0022】
刃物台20には工具保持部20aが形成されており、工具保持部20aには旋削工具、ミーリング/ドリル工具、更には旋削及びミーリング/ドリル加工が可能な複合工具21が着脱交換自在に設けられている。工具保持部20aは、前述の複合工具をはじめとする工具を、所定の保持状態で固定保持自在に、かつ軸心CT2周りに回転駆動位置決め自在に設けられている。
【0023】
複合工具21は、図4に示すように、丸棒状に形成された本体21aを有しており、本体21aの先端にはインサート装着部21bが形成されている。インサート装着部21bには、本体21aの軸心CT3を中心に90°ピッチで4個のインサート22、23、25、26が着脱自在にそれぞれ装着されており、各インサートには、図3(a)に示すように、割り出し番号KDが設定されている。インサート22は割り出し番号KDが1、右回りに、インサート23は、割り出し番号KDが2、インサート25は、割り出し番号KDが3、インサート26は、割り出し番号KDが4に設定されている。
【0024】
これら各インサート22、23、25、26は、それぞれ複合工具21で行う加工内容に応じて工具名が仮想工具として割り当てられており、割り出し番号KDが1のインサート22には、図3(c)に示すように、工具自身が回転しないドリル加工を行う(1)旋削ドリル、工具自身が回転するドリル加工を行う(6)ミルドリル、ミーリング加工(本明細書で、ミーリング加工と言った場合、通常、ミーリング加工と同義に使用されるフライス加工を含むものである)を行う(7)エンドミルの3種の工具名が仮想工具として割り当てられている。また、割り出し番号KDが2のインサート23には、内径の旋削荒加工を行う(4)内径荒加工が、割り出し番号3のインサート25には、外径の旋削荒加工を行う(2)外径荒加工が、更に割り出し番号4のインサート26には、外径の旋削仕上げ加工を行う(3)外径仕上げ及び内径の旋削仕上げ加工を行う(5)内径仕上げの工具名NAが仮想工具としてそれぞれ割り当てられている。
【0025】
複合加工工作機械1は、以上のような構成を有するので、例えば直径がD1の円筒状のワーク17を、図2に示すように加工するには、オペレータはキーボード5を操作して公知の自動プログラムの手法で各種の加工データを入力して、加工プログラムを作成してゆく。この際、主制御部2はシステムプログラムメモリ6に格納された公知の自動プログラム作成プログラムに従って、オペレータが入力した各種のデータに基づいて加工プログラムPROを作成し、当該作成された加工プログラムPROは加工プログラムメモリ9に格納される。
【0026】
ワーク17に関する加工プログラムPROが作成されたところで、オペレータはキーボード5を介して主制御部2に対してワーク17の加工を指令し、これを受けて主制御部2は、加工プログラムメモリ9から当該ワーク17に関する加工プログラムPROを読み出して、主軸制御部10及び刃物台制御部11を適宜駆動しつつ加工を実行して行く。
【0027】
ワーク17に対する加工は、まず図5の(M1)に示すように、ワーク17の中央部に穴17aをドリルで穿設する加工を行うが、この際に使用する工具は加工プログラムPROで指定される。主制御部2は、加工プログラムPROで使用する工具が指定されると、工具ファイル7を参照し、対応する工具の工具データTLを読み出す。
【0028】
工具ファイル7には、図3(b)に示すように、工具データDATの内、工具番号TN、工具設定方向DR、工具名NA、呼径/刃先角CA、サフィックスDC、回転方向/工具勝手RT、工具径/刃先アールDM、仕上加工/荒加工区分RFが、一覧データDAT1として各工具について設定されており、更に、各工具について詳細なデータが詳細データDAT2として格納されている。
【0029】
複合工具21は、この工具ファイル7に、当該複合工具21で加工することの出来る加工内容に応じて、複数の仮想工具に分かれた形でそれぞれ独立した工具として設定されており、例えば工具番号TNが1として、前記した(1)から(7)までの工具名NA及びサフィックスDCが付された仮想工具が7本格納されている(図3(b)に示す例は一例であり、複合工具21で行う加工の態様が他種類にわたれば、それに応じてより多くの工具名NA及びサフィックスDCを有する仮想工具が登録されることとなる)。即ち、工具ファイル7には、複合工具21の各インサート22、23、25、26に割り当てられた加工内容毎に、当該加工内容を行うインサート22、23、25、26を独立した工具としてその工具データが格納されており、例えば、図3(c)で示した各仮想工具名NAに対応する仮想工具の(1)から(7)までを、図3(b)において、(1)から(7)までに対応する形で格納している。
【0030】
即ち、図3(c)の(1)旋削ドリルの仮想工具は、図3(b)の(1)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが←、工具名NAがDRL EDG、呼径/刃先角CAが180、サフィックスDCがA、回転方向/工具勝手RTが右回転、工具径/刃先アールDMは50として登録されている。なお、工具設定方向DRは、デフォルト値としての工具の向きを矢印の向きで表しており、「←」は、工具の向きがZ軸と平行な方向、即ち、B軸角度が0゜を、「↓」は、工具の向きがX軸と平行な方向、即ち、B軸角度が90゜を示している。
【0031】
また、図3(c)の(2)外径荒加工の仮想工具は、図3(b)の(2)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがGNL OUT、呼径/刃先角CAが75、サフィックスDCがB、回転方向/工具勝手RTが左勝手/右回転、工具径/刃先アールDMは0.4、仕上加工/荒加工区分RFがR(荒加工)として登録され、図3(c)の(3)外径仕上げ加工の仮想工具は、図3(b)の(3)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがGNL OUT、呼径/刃先角CAが40、サフィックスDCがC、回転方向/工具勝手RTが右勝手/左回転、工具径/刃先アールDMは0.2、仕上加工/荒加工区分RFがF(仕上げ加工)として登録されている。
【0032】
更に、図3(c)の(4)内径荒加工の仮想工具は、図3(b)の(4)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが←、工具名NAがGNL IN、呼径/刃先角CAが75、サフィックスDCがD、回転方向/工具勝手RTが右勝手/左回転、工具径/刃先アールDMは0.4、仕上加工/荒加工区分RFがR(荒加工)として登録され、図3(c)の(5)内径仕上加工の仮想工具は、図3(b)の(5)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが←、工具名NAがGNL IN、呼径/刃先角CAが40、サフィックスDCがE、回転方向/工具勝手RTが右勝手/左回転、工具径/刃先アールDMは0.2、仕上加工/荒加工区分RFがF(仕上げ加工)として登録されている。
【0033】
図3(c)の(6)ミルドリルの仮想工具は、図3(b)の(6)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがドリル、呼径/刃先角CAが50、サフィックスDCがH、回転方向/工具勝手RTが左回転として登録され、図3(c)の(7)エンドミルの仮想工具は、図3(b)の(7)に示すように、工具番号TNoが1、工具設定方向DRが↓、工具名NAがエンドミル、呼径/刃先角CAが50、サフィックスDCがJ、回転方向/工具勝手RTが右回転、工具径/刃先アールDMは50として登録されている。
【0034】
従って、加工プログラムPROでは、複合工具21を使用する場合でも、複合工具21を使用して加工を行うか否かに無関係に通常の工具を指定する場合と同様に、加工プログラムPRO中で使用する工具として、対応する仮想工具の工具名NAとサフィックスDCとを指定する。この指定は、前述の図5に示すワーク17の中央部に穴17aを穿設する加工(M1)の場合には、工具としては複合工具21の(1)旋削ドリルの仮想工具を使用することから、一般の工具指定の場合と同様に、加工プログラムPRO中で、工具名NAを「DRL EDG」、サフィックスDCを「A」と入力する形で指定する。これにより、オペレータは加工プログラムPROの作成に際して、複合工具21全体としての仕様を理解していなくても、単に工具ファイル7中の仮想工具だけを個々に認識し、指定するだけで工具の指定が完了するので、複合工具21に関する特別な知識が無くても加工プログラムPROの作成が可能となる。すると、主制御部2は、工具ファイル7の工具データDATを検索し、対応する工具、即ち、図3(b)の(1)に示す工具番号TNoが1の図中最上方に記載された工具名NAが「DRL EDG」、サフィックスDCが「A」の仮想工具を選択し、刃物台制御部11に対して当該工具の加工位置への割り出しを指令する。工具ファイル7中では、複合工具21で有るか否かに無関係に、各工具(複合工具21中の7本の単独工具と見なされた「仮想工具」としての(1)から(7)も含めて)が、旋削加工関連工具は工具名NAとサフィックスDCで区別され(同一工具名NAの場合には、サフィックスDCを例えば、「A」、「B」、「C」、「D」、「E」と変化させることにより区別する)、ミーリング加工関連工具は、工具名NAと呼径/刃先角CAで区別しているので、加工プログラムPRO中で工具名NAとサフィックスDCまたは、工具名NAと呼径/刃先角CAが指定されてると、対応する工具は直ちに決定される。
【0035】
刃物台制御部11は、図示しない工具交換装置を駆動して、図示しない工具マガジンから工具番号TNoが1の複合工具21を選択し、刃物台20に装着する。複合工具21が刃物台20に装着されたところで、刃物台制御部11は、加工プログラムPROで指定された工具名NAとサフィックスDCから(1)旋削ドリルに対応した詳細データDAT2を参照し、詳細データDAT2に示された複合工具21の(1)旋削ドリルに関する割り出し番号KD及びB軸角度を読み出す。
【0036】
刃物台制御部11は、読み出された(1)旋削ドリルに関する割り出し番号及びB軸角度に基づいて、刃物台中に内蔵された図示しない工具駆動モータを駆動制御して複合工具21をその軸心CT3周りに回転させ、割り出し番号KDが1の状態となるように位置決めし、その状態で固定保持する。割り出し番号が1の状態は、図3(a)に示すように、インサート22が図中上方(Y軸方向)を向く形で位置決めされた状態である。更に、図示しないB軸駆動モータを駆動して刃物台20を矢印G、H方向に移動駆動して複合工具21を、図3(c)に示すように、B軸角度位置が0゜のZ軸と平行な状態となるように位置決めする。この状態で、図5(M1)に示すように、主軸15を主軸駆動モータ13により所定回転数で回転駆動すると共に、複合工具21をZ軸方向の矢印A方向に移動駆動して、回転状態のワーク17に、刃物台20に固定保持された複合工具21のインサート22により、所定深さの穴17aを穿設加工する。なお、インサート21と共に、反対側のインサート25などを同時に使用したドリル加工を行ってもよい。
【0037】
次に、複合工具21のインサート22により、図5(M2)の端面17bを加工するが、この場合、刃物台制御部11は、(1)旋削ドリルの工具を選択した状態のまま、B軸駆動モータを駆動して、刃物台20をB軸の矢印H方向に所定角度回転駆動させ、図5(M2)に示すように、複合工具21をZ軸に対してやや傾いた状態で保持し、同一のインサート22によりワーク端面17bの加工を行う。
【0038】
次に、複合工具21で図5(M3)のワーク17の外径17cを荒加工するが、この場合、加工プログラムPROでは、工具名NAを「GNL OUT」、サフィックスDCを「B」と入力する形で仮想工具を指定する。すると、主制御部2は、工具ファイル7の工具データDATを検索し、対応する工具、即ち、図3(b)の(2)に示す工具番号が1の図中上方から2番目に記載された、工具名NAが「GNL OUT」、サフィックスDCが「B」の仮想工具を選択し、刃物台制御部11に対して当該工具の加工位置への割り出しを指令する。
【0039】
刃物台制御部11は、加工プログラムPROで指定された工具名NAとサフィックスDCから(2)外径荒加工に対応した詳細データDAT2を参照し、詳細データDAT2に示された複合工具21の(2)外径荒加工に関する割り出し番号「3」及びB軸角度「112゜」を読み出す。
【0040】
刃物台制御部11は、読み出された(2)外径荒加工に関する割り出し番号「3」及びB軸角度「112゜」に基づいて、刃物台中に内蔵された図示しない工具駆動モータを駆動制御して複合工具21をその軸心CT3周りに回転させ、複合工具21が図3(a)に示す、割り出し番号KDが3の状態となるように位置決めし、更に図示しないB軸駆動モータを駆動して刃物台20をB軸方向の矢印G、H方向に移動駆動して複合工具21を、図5(M3)に示すように、B軸角度位置がZ軸に対して反時計方向に112゜となる状態となるように位置決めする。この状態で、図5(M3)に示すように、複合工具21をZ軸方向の矢印A方向移動駆動して、回転状態にあるワーク17の外径17cを、インサート25により所定長さL1にわたり加工する。
【0041】
次に、複合工具21で図6(M4)のワーク17の内径17dを仕上げ加工するが、この場合、加工プログラムPROでは、工具名NAを「GNL IN」、サフィックスDCを「E」と入力する形で仮想工具を指定する。すると、主制御部2は、工具ファイル7の工具データDATを検索し、対応する工具、即ち、図3(b)の(5)に示す、工具番号TNが1の図中上方から5番目に記載された工具名NAが「GNL IN」、サフィックスDCが「E」の仮想工具を選択し、刃物台制御部11に対して当該工具の加工位置への割り出しを指令する。
【0042】
刃物台制御部11は、加工プログラムPROで指定された工具名NAとサフィックスDCから(5)内径仕上げ加工に対応した詳細データDAT2を参照し、詳細データDAT2に示された複合工具21の(5)内径仕上げ加工に関する割り出し番号「4」及びB軸角度「0゜」を読み出す。
【0043】
刃物台制御部11は、読み出された(5)内径仕上げ加工に関する割り出し番号「4」及びB軸角度「0゜」に基づいて、刃物台中に内蔵された図示しない工具駆動モータを駆動制御して複合工具21をその軸心CT3周りに回転させ、複合工具21が図3(a)に示す、割り出し番号KDが4の状態となるように位置決めし、更に図示しないB軸駆動モータを駆動して刃物台20をB軸方向の矢印G、H方向に移動駆動して複合工具21を、図6(M4)に示すように、B軸角度位置がZ軸に対して0゜、即ち並行状態となるように位置決めする。この状態で、図6(M4)に示すように、複合工具21をZ軸方向の矢印A方向移動駆動して、回転状態にあるワーク17の内径17dを、インサート26により所定長さにわたり加工する。
【0044】
こうして、図6の(M5)、(M6)及び図7の(M7)、(M8)に示すように、同一の複合工具21の各インサート22、23、25、26を、工具ファイル7に格納された工具データDATに基づいて、工具軸心CT3周りに回転させて加工に使用するインサートを選択的に割り出し位置決めすると共に、刃物台をB軸角度方向に適宜回転位置決めし、各インサート22、23、25、26により、図6の(M5)に示す外径仕上げ加工、図6の(M6)に示す外径溝加工、図7の(M7)に示す内径ネジ加工、図7の(M8)に示す外径ネジ加工などの各種の加工をワーク17に対して実行して行く。なお、図6及び図7については、一部の加工は図3(c)に示す(1)〜(7)の仮想工具を使用していないが、この場合も、工具ファイル7の他の部分に設定格納された図4の複合工具21に関する仮想工具を用いて加工を行っている。例えば、図6(M5)の外径仕上げ加工に使用する仮想工具は、工具ファイル7中に、工具番号TNが1(複合工具21を示す)で、工具名NAが「GNL OUT」、サフィックスDCが「K」で、割り出し番号KDが「2」、B軸角度が「5°」のものであり、インサート26での加工となる。
【0045】
こうして、ワーク17に対する旋削加工が終了したところで、今度は図8(M9)、(M10)及び(M11)に示すミル加工を行うが、この場合も、複合工具21の工具ファイル7に設定された複合工具21についての仮想工具の(6)ミルドリル及び(7)エンドミルを使用して、ワーク17に対する(M9)面加工、(M10)ドリル加工及び(M11)座グリ加工を行う。仮想工具の(6)ミルドリル及び(7)エンドミルは、図3の(c)に示すように、いずれも割り出し番号が1のインサート22によるミーリング加工となる。この場合、加工内容に応じて刃物台20を矢印G、H方向に回動させて、B軸角度を変更し、複合工具21の軸心CT3を、ワーク17の中心、即ちZ軸に対する傾斜角αを変化させる形で複合工具21の姿勢を変化させて位置決めする。そして、複合工具21を軸心CT2を中心に高速回転させながら、主軸に保持されたワーク17をZ軸周りに固定保持又はC軸制御回転させつつミーリング加工を実行する。
【0046】
この際、複合工具21に装着されるインサートのうち、ミーリング加工に使用されるインサート22の、図4における、工具の軸心CT3を中心にして180°反対側に位置するインサート25を、インサート22と同様な形状及び装着態様とすることにより、図10(b)に示すように、インサート22に加えてインサート25も、ミーリング加工に供するように構成することもできる。この場合、ワークの加工に供されるインサートの数が、インサート22だけの場合に比して、2倍になるので、効率よくミーリング/フライス加工を実行することが出来る。
【0047】
以上のように加工することにより、例えば、図2に示すようなワークを丸棒から1本の複合工具21で切削加工することが出来る。
【0048】
なお、複合工具12は、インサートを複数個、装着することが出来るので、加工内容に応じて様々なインサートを装着することが出来る。そして、各インサートは、旋削加工やミーリング/フライス加工などを行うが、その際に、複合工具21の複数のインサートの内、一個のインサートを選択して使用する、図6などで述べた加工の他に、インサートを同時に複数個使用して、ミーリング/フライス加工を行うことも当然可能である。
【0049】
例えば、図10(a)に示すように、ワーク17の外周を旋削する場合、4個(複合工具21に装着可能なインサートの数は、4個とは限らないが、ここでは、説明を簡単にするために、図4と同様な、4個のインサートが90°ピッチで設けられた複合工具21について説明する。なお、図10では、互いに180°の位相差で配置された2個のインサート29、30のみを図示する)のインサートの内、例えば、インサート30により、ワーク17の外周を旋削する加工と、図10(b)に示すように、インサート29、30を同時に使用して、ワークに対してミーリング/フライス加工を行うことが考えられる。
【0050】
更に、複合工具21に装着するインサートの形状及びその本体21aへの取り付け態様を適宜選択することにより、3個以上のインサートを使用して、図10(b)に示すようなミーリング/フライス加工を行ったり、複合工具21を回転させた形でのドリル加工を行うことも当然可能である。
【0051】
このように複合工具21では、多様な加工が、1個以上のインサートを使用して常に行われることから、工具データ管理部8では、以下に述べるようにして、各複合工具21の寿命を管理している。
【0052】
即ち、工具データ管理部8は、図9に示すように、各複合工具21についての寿命管理ファイルLCFを工具ファイル7中に、図3に示す工具データTLと共に、又はその一部として、各インサート毎に、格納している。
【0053】
寿命管理ファイルLCFは、各複合工具21の工具番号TN毎に、当該複合工具21に装着されたインサートに対応した識別記号として、複合工具21における割り出し番号KDが採用されている。図9の例では、例えば、図4の複合工具21が、4個のインサート22、23、25、26が90°ピッチで装着されており、それらの装着位置を示すために、図3(a)に示すように、4個の割り出し番号が、工具の軸心CT3を中心に時計回りで割り付けられれている。従って、各インサート22、23、25、26と割り出し番号KDは1対1に対応することが出来る。なお、割り出し番号KDに変えて、各インサートを識別する何らかの符号などを使用することも当然可能である。
【0054】
寿命管理ファイルLCFには、また、各インサート識別符号である、割り出し番号KDに対応して、各インサートそれぞれの規定寿命時間LFが、寿命として予め設定されている。この規定寿命時間LFは、オペレータが加工開始に際してキーボード5を介して予め入力してもよいし、複合加工工作機械1とは別に設けられた工具プリセット室などからオンラインで寿命管理ファイルLCF中に書き込まれたものでもよい。また、これから複合工具21で行う加工が、同一ワークの多数加工である場合には、複合工具21の寿命として、規定寿命時間LFに変えて、当該インサートで加工可能なワークの個数を寿命個数LNの形で設定することも可能である。この場合、寿命を判定するために積算される加工時間要素は、インサートの使用時間UTではなく、加工したワークの数となる。この寿命個数LNは、1個のワークの加工時間をT1とした時、インサートの規定寿命時間LFを時間T1で除し、その余りを切り捨てた値を採用する。これにより、規定の個数のワークを加工して、当該インサートにより加工したワークの数、即ち使用個数UNが寿命個数LNに達しても、当該インサートの寿命は規定寿命時間LF以内となっており、ワークが寿命に達したインサートにより加工されてしまうようなことはない。
【0055】
そして工具データ管理部8は、これから実行する加工プログラムをシミュレーションして、例えば、複合工具21の内、図10(a)に示すように、1個のインサートのみを使用する加工がこれから所定時間TIだけ行わるものと、判断した場合には、その加工が旋削加工であるかミーリング/フライス加工であるかドリル加工であるかに係わらず、当該複合工具21の工具番号TNに対応した、寿命管理ファイルLCFの、当該加工に使用されるインサートが装着された割り出し番号KDのアドレスに格納された、当該インサートの使用時間UTに当該所定時間TIを積算する。例えば、図10(a)の加工の場合、インサート30に対応する割り出し番号KDが1のアドレスに対応した使用時間UTに所定時間TIを積算する。
【0056】
これにより、当該インサートの使用時間UTが、予め当該インサートに設定された規定寿命時間LFを越える場合には、工具データ管理部8はアラームを出して、オペレータに複合工具21の当該インサートが、加工中に寿命を迎えることを告知し、予備工具を使用するか、インサートを交換するように指示する。これにより、オペレータは、実際に複合工具21の内の、少なくとも一つのインサートがワークの加工中に寿命に達する以前に、当該インサートが寿命となることがワークの加工前に判明するので、ワークの加工中に、複合工具21が寿命に達して加工を中断して、工具交換を行うなどの煩雑で非効率な作業を行う必要が無くなる。
【0057】
なお、インサートの寿命を加工個数で管理している場合には、工具データ管理部8は、複合工具21の対応するインサートでワークを1個加工する毎に、寿命管理ファイルLCFの、当該インサートに対応する割り出し番号KDのアドレスの、使用個数UNを1個積算し、当該使用個数UNが寿命個数LNに達したところで、前述と同様に、オペレータに複合工具21の当該インサートが寿命を迎えたことを告知し、予備工具を使用するか、インサートを交換するように指示する。この場合、インサートの寿命は、加工個数で管理されているので、使用個数UNが寿命個数LNに等しくなった状態でも、前述のように当該インサートの寿命は寿命時間以内に維持される。
【0058】
また、工具データ管理部8は、これから実行する加工プログラムをシミュレーションして、例えば、複合工具21の内、図10(b)に示すように、2個以上のインサート29、30を同時に使用する加工がこれから所定時間TIだけ行わるものと、判断された場合には、その加工がミーリング/フライス加工であるかドリル加工であるかに係わらず、当該複合工具21の工具番号TNに対応した、寿命管理ファイルLCFの、当該加工に使用される各インサートが装着された割り出し番号KD(例えば、割り出し番号KDが1と3)のアドレスに格納された、それらインサートの使用時間UTに当該所定時間TIをそれぞれ加算する。例えば、図10(b)の加工の場合、同時に使用されるインサート29、30に対応する割り出し番号KDが1及び3のアドレスに対応した使用時間UTに所定時間TIをそれぞれ加算する。
【0059】
これにより、これらのインサートのうち、いずれかのインサートの使用時間UTが、予め当該インサートに設定された規定寿命時間LFを越える場合には、工具データ管理部8は当該複合工具21が寿命に達したものと判定してアラームを出して、オペレータに当該複合工具21のインサートの内、一つ以上のインサートが、加工中に寿命を迎えることを告知し、当該複合工具21に変えて予備工具を使用するか、寿命に達する予定のインサートを交換するように指示する。これにより、オペレータは、実際に複合工具21の内の、少なくとも一つのインサートがワークの加工中に寿命に達する以前に、当該インサートが寿命となることがワークの加工前に判明するので、ワークの加工中に、複合工具21が寿命に達して加工を中断して、工具交換を行うなどの煩雑で非効率な作業を行う必要が無くなる。
【0060】
また、同時に複数のインサートを使用する加工を行う場合には、加工時間をそれら加工に使用するインサートの使用時間UTにそれぞれ加算するかたちで、それぞれのインサートについての寿命を積算するので、複合工具21を構成するそれぞれのインサート毎の寿命管理を、当該複合工具21が行う加工内容に無関係に正確に行うことが出来る。
【0061】
なお、複数のインサートを使用する加工を行う場合に、寿命管理を加工個数で行っている場合も、前述と同様に、複合工具21で使用するインサートに対応する割り出し番号KDの使用個数UNを、それぞれ加工個数だけ加算し、それら加算された使用個数UNが寿命個数LNに達したインサートが、当該複合工具21内で一つでも生じた時点で、当該複合工具21が寿命に達したものと判定する。
【0062】
なお、こうして工具データ管理部8により、ある複合工具21に装着された少なくとも一つのインサートが寿命に達したものと判定されると、当該寿命に達した複合工具21は、予備の複合工具21と交換され、加工は継続される。
【0063】
また、寿命に達した複合工具21は、工具プリセット室などに搬送されて、当該寿命に達したインサートが新品に交換され、再度加工に使用される。これにより、複合工具21に装着された複数のインサートは、それぞれのインサートが寿命に達するまで有効に加工に使用される。従って、未だ寿命に達していないインサートが有るにも係わらず、複合工具が寿命と判定され、当該複合工具21に装着された全てのインサートが廃棄されるような事態の発生は未然に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明が適用される複合加工工作機械の一例を示す制御ブロック図である。
【図2】 図2は加工すべきワークの一例を示す斜視図である。
【図3】 図3は工具ファイル内に格納された工具データの一例及びその内容を説明する模式図である。
【図4】 図4は複合工具の一例を示す斜視図である。
【図5】 図5は複合工具を用いて図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図である。
【図6】 図6は複合工具を用いて図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図である。
【図7】 図7は複合工具を用いて図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図である。
【図8】 図8は複合工具を用いて図2に示すワークを加工する際の詳細を示す図である。
【図9】 図9は寿命管理ファイルの一例を示す模式図である。
【図10】 図10は、複合工具を用いた加工例であり、(a)は旋削、(b)はミーリングの例を示す図である。
【符号の説明】
17……ワーク
21……複合工具
21a……本体
22、23、25、26、29、30……インサート
Claims (5)
- 複数のインサートが装着された複合工具を、Z軸方向、該Z軸方向に直角な方向であるX軸方向及び、前記Z軸及びX軸方向に直角なY軸方向に移動駆動自在に設けられた工作機械の工具保持手段に装着して、Z軸に平行な軸心を中心に回転駆動自在に設けられた主軸に保持されたワークの加工を行うワークの加工方法において、
前記複合工具を固定保持した状態で、前記複合工具に装着された複数のインサートのうち、一つ以上のインサートを選択的に使用して、回転するワークに対して旋削加工を行い、
前記複合工具を回転駆動した状態で、該複合工具に装着された複数のインサートのうち、1つ以上のインサートを使用して、ワークに対してミーリング加工を行い、
前記旋削又はミーリング加工を行う際に、前記工具保持手段を、前記Z軸方向及びX軸方向にのみ移動駆動させると共に、前記Z軸及びX軸に対して、直角な方向であるY軸を中心にB軸方向に回転駆動させることにより、前記複合工具の前記ワークに対する姿勢を変化させて、前記複合工具を所定の前記B軸角度位置でワークに対して位置決めし、該複合工具を前記工具保持手段から脱着することなく、前記B軸角度位置が相違する複数の位置において前記ワークに対して前記旋削又はミーリングの加工を行うようにして構成した、
複合工具を用いたワークの加工方法。 - 前記ミーリング加工は、該複合工具に装着された複数のインサートのうち、2つ以上のインサートを同時に使用して行うことを特徴とする、請求項1記載の複合工具を用いたワークの加工方法。
- 前記インサートは、前記複合工具の本体に対して、着脱自在に装着されている、請求項1記載の複合工具を用いたワークの加工方法。
- 前記ミーリング加工に使用する複数のインサートは、互いに位相が180°ずれた位置に装着されているインサートを用いることを特徴とする、請求項2記載の複合工具を用いたワークの加工方法。
- 前記複合工具に装着されたインサートのうち少なくとも一つのインサートは、旋削加工及びミーリング加工の両方に使用されるようにして構成した、請求項1記載の複合工具を用いたワークの加工方法。
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