JP4607324B2

JP4607324B2 - 波形切削エッジを持つ切削ツールの研削方法

Info

Publication number: JP4607324B2
Application number: JP2000568637A
Authority: JP
Inventors: ニーンハオス、ビルヘルム・ゲルハルト
Original assignee: アンカ・ピーティーワイ・リミテッド
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: EP1177069B1; DE69934335D1; EP1177069A4; AU6067999A; ATE347461T1; WO2000013848A1; US6632123B1; AUPP569198A0; JP2002524279A; DE69934335T2; EP1177069A1

Description

【０００１】
本発明は、加工物中で波形構成の切削エッジを持つブレードを研削するためのＣＮＣ研削機械、このＣＮＣ研削機械を操作する方法、及びＣＮＣ研削機械に用いられるコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式切削ツールは、一般に、一連の螺旋状ブレードを有している。これらブレードは、一般的に２つの隣接するフェース、すなわち前縁フェース（例えば、溝表面）と後縁フェース（例えば、リリーフ表面）とによって形成されている。これらの隣接フェースは、ほぼ平滑な螺旋状構成を持つ鋭いエッジを持つ波山を形成している。このエッジは通常は切削エッジと呼ばれる。ある特殊なタイプのミリングカッタは、波形又は正弦波構成の切削エッジを持つ螺旋状ブレードを有している。このような切削エッジ構成によって、長尺の切れ端ではなく小さい金属チップという形態で材料を加工物から除去しやすくなる。このため、波形切削エッジを持つ切削ツールはしばしば「荒削り」ツールと呼ばれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
荒削りツールは通常はそのブレードが高速鋼又はタングステンカーバイドで形成されている。しかしながら、波形切削エッジを持つこのようなミリングカッタの製造には以前は様々な問題があった。
【０００４】
ＣＮＣ研削機械を用いて、高速鋼製加工物に螺旋状溝及びリリーフフェースを研削して螺旋状切削エッジを形成することは可能である。しかしながら、ＣＮＣ機械の研削ホイールはその直径が通常は溝の幅より大きく、このため、今まで固体のブランクから単一の作りの波形又は正弦波構成の切削エッジを持つ完全なミリングカッタブレードを研削する目的専用で研削ホイールを用いることができなかった。したがって、このようなブレードに溝表面やリリーフ表面を発生させるに必要な機械加工動作を実行するには、異なった機械上にある別の作りが通常は必要である。例えば、リリーフ表面はしばしば機械式に制御された再研削機械上で研削され、一方、溝表面の波形部分は、螺旋状の前縁と後縁間にある溝の幅より小さい直径を持つボールノーズミルを用いてミリング機械上で機械加工される。しかしながら、このようなボールノーズミルはタングステンカーバイドには適していない。タングステンカーバイドで形成された、このような切削エッジを特徴として持つブレードを有することが望ましい場合、これは通常、必要とされる波形切削エッジを持つタングステンカーバイド挿入物を別の材料で形成されたツール中に組み込むことによって達成されるが、このようなツールは製造コストが高く成りかねない。
したがって、ＣＮＣツール研削機械を用いて波形切削エッジを持つ切削ツールを生産する改良型の方法を提供することが望ましい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、ＣＮＣ研削機械を操作して、加工物中で波形構成の切削エッジを持つブレードを研削する方法が提供され、このツール研削機械は加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイールを有し、そして、前記方法は、
少なくとも１つの研削ホイール用の少なくとも１つの経路を持つＣＮＣ機械をプログラミングする工程であり、前記少なくとも１つの経路が加工物中のほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算される、工程と、
前記少なくとも１つの経路に対する摂動を持つＣＮＣ機械をプログラミングする工程であり、前記摂動が、前記少なくとも１つの研削ホイールが前記加工物中の波形構成の切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を研削するように配置されるように前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変更する、工程と、
を含んでいる。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイールを有して前記加工物中の少なくとも１つのブレードを研削するＣＮＣ研削機械が提供されるが、この機械が、ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算される少なくとも１つの研削ホイールの少なくとも１つの経路でプログラミングされており、前記機械は前記少なくとも１つの経路に対する摂動でプログラミングされており、前記摂動が、前記少なくとも１つの研削ホイールが前記加工物中の波形構成の切削エッジを持つブレードを研削するように前記少なくとも１つの経路からの前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変化させることを特徴とする。
【０００７】
本発明のさらなる態様によれば、あるコンピュータプログラムが提供されるが、前記経路を定めるホイール位置の集合がほぼ平滑な切削エッジを持つブレードのジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデータに基づいて発生され、また、経路調整手段が前記経路を定める前記ホイール位置の集合と波形切削エッジの摂動を表すデータに基づいて摂動されたホイール位置を計算することを特徴とする。
【０００８】
前記コンピュータプログラムは、プログラミング式ＣＮＣツール研削機械を有する人に供給されるフロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどのメモリ又はデータ蓄積媒体に記録するのが好ましい。しかしながら、前記コンピュータプログラムはインターネットなどのコンピュータネットワーク上でこのような人によってダウンロードできることが予測される。
【０００９】
ＣＮＣ機械はほぼ平滑な切削エッジを持つブレードのジオメトリと研削ホイールの形状を表すデータが波形切削エッジに対する必要な摂動を表すデータと共に入力されるプログラミング式制御ユニット（ＰＣＵ）を有するのが好ましい。
【００１０】
ＣＮＣ機械は複数の研削ホイールを有することがあるが、この場合、この機械はほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの表面を研削する研削ホイールに対する複数の経路でプログラミングされ、また、前記機械は前記経路に対する摂動でプログラミングされる。
【００１１】
ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算されているプログラミング済み経路は各々が前記少なくとも１つの研削ホイールのホイール位置の集合によって定められる。ＣＮＣ機械はほぼ平滑な切削エッジを研削するためにプログラミング済み経路を定めるホイール位置の集合を計算するホイール位置発生器と、前記プログラミング済み経路からオフセットている研削ホイールの摂動されたホイール位置を計算するためのホイール位置調整手段と、を含むのが好ましい。前記ホイール位置は線形方向、回転方向又はその組合せ方向にオフセットしていて、エッジのオーバーカットやアンダーカットを避けながら、摂動された各位置に対して、研削ホイールが摂動された切削エッジの１つの位置で加工物と接触するか又は、第２又はさらなるリリーフファセットに対しては、このリリーフファセットの摂動された前縁の１つの位置で接触するように、それらの方向におけるオフセットの大きさに対する特定の関数によって定められるのが好ましい。
【００１２】
このリリーフファセットの前縁はまた、波形前縁を持つリリーフファセットを研削するために類似の仕方で上記のように応用される経路オフセット方法でパラメータ的湾曲で示されることがある。
【００１３】
ある特定の好ましい実施形態では、摂動された各研削ホイール位置のオーバーカットやアンダーカットは、オーバーカットやアンダーカットの位置における研削ホイールと切削エッジ間のなんらかの距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい値未満であるか判断し、未満でなければ、摂動されたホイール位置をそれが前記しきい値未満になるまで摂動されたホイール位置を直接的又は増分的に改変することによって避けられる。
【００１４】
本発明のさらなる態様によれば、本発明の先行する態様の内のどれかによる方法、ＣＮＣ機械又はコンピュータプログラムによって生産された波形切削エッジを持つ少なくとも１つのブレードを有する切削ツールが提供される。
【００１５】
本発明は円筒形の切削ツール中で波形切削エッジを持つブレードを研削することに特に適用されるが、回転対称の中心長手方向軸を有する円錐状又は環状形状の切削ツール又は不規則形状のツールなどの他の形状の切削ツール中でこのようなブレードを研削するのに適用できることが理解されよう。
【００１６】
本明細書では、波形という用語はほぼ波形又は蛇紋石形状を有する何らかの摂動のことである。その範囲には、対称性の正弦波摂動、一体式もしくは非対称性の正弦波摂動、切削エッジの部分円形状スカロップ及び自由形状の波形摂動が含まれる。
【００１７】
本発明の特定の好ましい実施形態によれば、好ましくは交番の摂動が様々な波長を有する、ほぼ平滑な螺旋状切削エッジに対する非対称性又は一体式の正弦波摂動を波形切削エッジが含むことを特徴とする波形切削エッジを有する切削ツールが提供される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のある好ましい実施形態を以下に、添付図面を参照して例示して説明する。
図１を参照すると、平滑な螺旋状切削エッジを持つブレードの溝表面３を研削するために回転対称Ｓの、中心長軸の周りに回転する円筒状加工物２に処理をするＣＮＣツール研削機械の研削ホイール１が示されている。研削ホイール１は、ほぼ円盤形状を有し、回転中心軸Ｃの周りに回転可能である。研削ホイールは周縁に研削エッジ４を持つ。
【００１９】
前記研削ホイールは、加工物２に対して軸方向Ａ及び周方向Ｂに可動であり、切削エッジ５を特徴付けるブレードの溝表面３を研削する。加工物２から形成される回転切削ツールでは、切削ツールは通常複数の螺旋状のブレードを持ち、それらの各々は溝表面３を特徴付け、またそれらの各々はツールの前縁を形成する切削エッジ５を持つ。
【００２０】
現在、ＣＮＣツール研削機械は、加工物の処理中に研削ホイールの運動経路をプログラミングするのに用いられる５つ以上のプログラム可能な軸を有している。これらプログラム可能な軸には、オーストラリア特許第６６５０００号に開示されているように物理的軸と仮想的プログラム可能軸、即ち「ソフト軸」とが含まれる。前記の図１を参照して説明される特定の場合には、加工物に対して軸方向Ａ及び円周方向Ｂへの研削ホイールの運動は、図１には示されていないＣＮＣ機械のプログラム可能軸によってプログラムすることができる。本発明によるＣＮＣツール研削機械のための制御システムを図３に表す。従来型のＣＮＣ機械の場合と同様に制御システムは、プログラム可能制御ユニット（ＰＣＵ）１１、軌道補間回路１２、位置コントローラ１４、及び１つ以上の研削ホイール１を加工物に対して運動させる１つ以上のアクチュエータ１５を備えている。ＣＮＣ機械が「ソフト軸」を含む場合、それはまた座標変換モジュール１３をも含む。
【００２１】
制御システムはまた、ＰＣＵ１１内に入力されたデータから１つ以上の研削ホイール１のための１つ以上のツール経路を定める１セットのホイール位置を発生する位置発生器１６、及び１セットのホイール位置から１セットの機械軸位置を取り出すための機械軸位置プロセッサ１８を備える。本発明ではＣＮＣ機械の制御システムはさらに、ホイール位置発生器１６と機械軸位置プロセッサ１８とのあいだのホイール位置調整モジュール１７を備えて、ホイール位置のセットを調整して摂動切削エッジに沿う研削のための１つ以上のツール経路を表すホイール位置の１セットに変換する。ホイール位置発生器１６、ホイール位置調整モジュール１７及び機械軸位置プロセッサ１８はプログラム可能制御ユニット（ＰＣＵ）１１内に組み込まれるプログラム又はモジュールを含んでいる、又はそれらは別々のプログラム又はモジュールであり得る。機械軸位置プロセッサ１８は、変換されたこれらのホイール位置に対応する機械軸位置のセットを取り出す。それからＣＮＣツール研削機械は、標準的ＣＮＣプログラミングインタフェースを通じてこれらの機械軸位置を用いてプログラミングされる。プログラムされた経路はそれから、その軌道補間回路１２、座標変換モジュール１３及び位置コントローラ１４を用いてアクチュエータ１５の運動を制御するＣＮＣツール研削機械によって研削ホイールの物理的な運動に変換される。
【００２２】
従来型のＣＮＣツール研削機械は通常図１に示されるような切削ツール内の平滑な切削エッジ５を持つブレードを研削することができるだけである。しかしながら前記のように特定のタイプのミリングカッタの場合は、長尺の切れ端ではなくて小さい金属チップの形態で材料を除去するのに適した波形又は蛇行切削エッジを持つブレードを有していることが望ましい。そのようなブレードを形成するために、研削ホイールによって形成された平滑螺旋状溝を持つ加工物は、ミリング機械上でボールノーズミルを用いて波形切削エッジを持つブレードを機械加工する別の作りにおける第２の操作、及び別の研削機械上の波形切削エッジを持つブレードの波形リリーフ表面を研削するさらに別の作りにおける第３の操作を受ける。しかしながら本発明では、単一の作りの加工物において研削ホイールの運動に適した経路のプログラミングにより１つ以上の研削ホイールを用いて、波形切削エッジを持つブレードの全ての表面を、すなわち平滑螺旋状溝表面、溝表面の波形部分及び波形リリーフ表面を研削することが可能である。
【００２３】
図２を参照すると、螺旋状の溝３を持つ円筒状加工物２に動作して波形又は蛇行切削エッジ６を持つブレードの波形溝表面を研削するＣＮＣ機械が示されている。本発明ではこれは、研削ホイールが（図１の）加工物２上の平滑螺旋状溝５を研削するために通常行う運動を表している研削ホイール経路を取り出し、その経路に対する摂動を取り出しまたそれに摂動を適用し、その摂動経路でＣＮＣ機械をプログラミングして、波形切削エッジ６を持つブレードを形成するために必要な波形前縁及び後縁表面を形成することによって達成される。図２に示される例では、加工物２に対する研削ホイール１のＢ方向への円周運動に対して摂動αが適用される。
【００２４】
ここで加工物内の波形切削エッジを持つブレードを研削するためのＣＮＣ研削機械をプログラミングする１つの好ましい方法が、特に図４、５、６を参照して説明される。
そのプロセスは次の工程において実行される。
（１）標準的エンドミルの構成は一般的に平滑な螺旋状エッジを用いて具体化される。そのようなエッジは次のようなパラメータ曲線で数学的に記述することができる。
【００２５】
ｃ＿1(t) = (x(t),y(t),z(t))
ここでｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）は切削エッジ上の各点の位置を定める座標である。この標準的エンドミル構成及び研削ホイールの形状を表すデータは、ＣＮＣ機械のＰＣＵ１１内へ（図６の工程２０）又は別のプログラム又はモジュール内にプログラミングされる。
【００２６】
（２）周知の手段を用いて、平滑螺旋状エッジに沿うミリングカッタの溝を研削するためのツール経路がホイール位置発生器１６内に発生し、加工物に対する“ｎ”個のホイールホイール位置のセットとして記憶される（図６の工程２２）。
【００２７】
（３）別のエッジｃ＿２が、先行して具体化された平滑エッジ上への摂動として具体化される。そのようなエッジはまた次のようなパラメータ曲線として数学的に記述することができる：
ｃ＿２(t) = (x(t)+p_x(t),y(t)+p_y(t),z(t)+P_z(t) = ｃ＿1(t)+p(t)
ここでｐｉ（ｔ）はｉ番目の座標における摂動を表し、ｐ（ｔ）は全摂動を表す。以下、ｃ＿２（ｔ）エッジによって示されるエッジを切削エッジと呼ぶ。切削エッジの湾曲を表すデータはまた（図６の２０における）ＣＮＣのＰＣＵ１１又は別のプログラム又はモジュール内にプログラミングされる。
【００２８】
平滑なエッジの摂動のために、（２）で具体化されるような研削ホイール位置の各々はもはや有効な研削ホイール位置を表さない。一般にこれらの研削ホイール位置は切削エッジの摂動方向に応じて、研削ホイール１と切削エッジ６とのあいだにある距離を置くか（アンダーカット）、又は切削エッジの中を研削してそれを破壊する（オーバーカット）。オーバカッティングとアンダーカッティングはそれぞれ図４及び５に示されている。図４では、研削ホイール１のフェースの研削エッジ４は距離ｄだけ切削エッジ６内に入り込んで研削する。図５では、研削ホイール１のフェースの研削エッジ４は切削エッジ６から距離−ｄだけ離れる。
【００２９】
（４）（２）に見られるように研削ホイール位置（ｉ＜ｎ＋１）の各々に対して（図６の工程２４及び２６）、ホイール位置調整モジュール１７によって変換（工程３０）が適用されて、研削ホイール及び研削エッジ間の距離（工程３２）又は研削ホイールの切削エッジ内への最大貫通深度がゼロ又は所定のしきい値以下になり（工程３４）、その結果変換されたホイール位置（ｎｅｗ＿ｐｏｓ＿ｉ）の１セットが得られ（工程４６）、それは摂動された切削エッジに沿う研削のための正確なツール経路を表す。
【００３０】
（５）好ましい変換は、元のホイール位置を少なくとも１つの直線方向又は回転方向又はそれらを組み合せた方向へ、その方向へのオフセットの大きさ（ａｌｐｈａ＿ｊ）に対する特定の機能の評価を通じて決定された量だけオフセットすることに対応する（工程３０）。
【００３１】
そのような特定の機能の１つは、図６並びに７の工程２８〜４４の例で示されている次の対話式手順である。
【００３２】
（Ａ）対話式調整手順の工程カウンタｊを１（ｊ＝１）に初期化し、調整された研削ホイール位置（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ；ｊ＝１）を平滑な溝の研削に必要なホイール位置（ｐｏｓ＿ｉ）で初期化し、直線及び／又は回転方向への摂動（ａｌｐｈａ＿ｊ）をゼロに、摂動調整インクリメント（ｂｅｔａ＿ｊ）をそれらの初期非ゼロ値（すなわちａｌｐｈａ＿ｊ＝０．０及びｂｅｔａ＿ｊ＝ｂｅｔａ０）に初期化することによって、このプロセスは開始する（図６の工程２８）。
【００３３】
（Ｂ）それから元のホイール位置を摂動ａｌｐｈａ＿ｊの現在の設定によって指定される量だけオフセット方向にオフセットすることによって、新たなホイール位置（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ、すなわちｉ番目のホイール位置のｊ番目の調整）が発生する。
【００３４】
（Ｃ）このオフセット位置に対して、誤差すなわち研削ホイール及び切削エッジ間の最小距離又は最大貫通深度が計算される（工程３２）。誤差が事前設定されたしきい値より小さい場合は（工程３４）、現在のホイール位置の反復手順は終了し、オフセットされた研削ホイール位置が新たなホイール位置のセットに加えられ、ｉが１だけインクリメントされて、次のホイール位置のための変換手順に続く（工程４６）。
【００３５】
（Ｄ）誤差が所定のしきい値よりも大きい場合は、さらなる反復工程が必要となり（ｊ＝ｊ＋１）（工程３６）、またオーバーカット又はアンダーカットの有無がチェックされる（工程３８）。
【００３６】
（Ｅ）オーバーカットがある場合には、次の反復工程（ｊ＋１）に対する負の摂動調整インクリメントｂｅｔａ＿ｊ＝−ｆ＊ｂｅｔａ＿ｊ−１が計算される（工程４０）。アンダーカットがある場合は、正の摂動調整インクリメントｂｅｔａ＿ｊ＝ｆ＊ｂｅｔａ＿ｊ−１が計算される（工程４２）。
【００３７】
（Ｆ）それからオーバーカット又はアンダーカット（ｂｅｔａ＿ｊ）に対する摂動調整インクリメントすわなちａｌｐｈａ＿ｊ＝ａｌｐｈａ＿ｊ−１＋ｂｅｔａ＊ｊによって、摂動（ａｌｐｈａ＿ｉ）が修正される（図７の工程４４）。
【００３８】
（Ｇ）それから、（Ｃで計算されたように）より小さな誤差を持つ（Ｆで計算された）新たな現在の摂動（ａｌｐｈａ＿ｊ）を持つ新たなホイール位置（Ｂ）を発生することによって、次の反復工程が開始する。
【００３９】
（Ｈ）しき位置条件（工程３４）が保持され反復が終了するまで、工程（Ｂ）から（Ｇ）が繰り返される。
【００４０】
（５．ａ）そのような１つのオフセット方向は回転軸の周りの研削ホイール位置の回転であり、それはミリングカッタ構成に関して具体化される。またそのような特定の機能の１つはその軸の周りの回転角度を決定する機能である。
【００４１】
（５．ａ．１）そのような回転方向の１つは、図４及び５に示されるようにミリングカッタ軸の周りの回転（ｐｏｓ＿ｉ，ｊ＝ｐｏｓ＿ｉ，ｊ−１＊ｒｏｔ（ｘ、ａｌｐｈａ＿ｊ））である（図６の工程３０）。そのような特定の角度機能の１つは、それぞれアンダーカット又はオーバーカットの検出の有無に応じて、先行して決定された角度の割合の正又は負の値のどちらかに対する（Ａ）〜（Ｆ）に従う対話式手順によって査定する角度機能である。
【００４２】
（５．ａ．２）別のこのような方向は、球体の中心（例えば、ボールノーズミルの球形セクションと同心）に導き、現行の研削ホイール位置のオフセットが決定される対象である前記平滑エッジのそのポイントで前記平滑切削エッジに接する接線とある角度を成す軸の周りの研削ホイール位置の回転である。
【００４３】
（５．ｂ）別のこのような方向は、ミリングカッタジオメトリに対して指定される線形軸である。別のこのような特定の関数は長さ関数であり、これによって、研削ホイールが前記線形方向にオフセットされる長さが決定される。
【００４４】
（５．ｂ．１．）１つのこのような線形方向は、現行の研削ホイール位置のオフセットが決定される対象である、平滑切削エッジのあのポイントでミリングカッタの切削包絡線に接する円周接線の方向である。１つのこのような特定の長さ関数はあの長さ関数であり、これが、それぞれアンダーカット又はオーバーカットが検出されたかによって、前に決定された長さの端数の正又は負の値に対する（Ａ）〜（Ｆ）による対話型手順によって評価する。
【００４５】
（５．ｂ．２）別のこのような線形方向は、５．ｂ．１のように切削エッジポイントでミリングカッタの切削包絡線に接するが、また、５．ｂ．１で述べたのと同じポイントで平滑切削エッジの接線に対して垂直であるあの接線の方向である。
【００４６】
（６）（４）による変換されたホイール位置（ｎｅｗ＿ｐｏｓ＿ｉ）の集合から（図７の工程４６）、機械軸位置の集合が機械軸位置プロセッサによって誘導されて、自身は、機械軸座標で表される研削ホイールのツール経路を表す。
【００４７】
（６．ａ）１つのこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と研削機械のいくつかの又は全ての線形軸と回転軸上での追加の同時の線形運動と回転運動との組合せであるが、これらは、工程（５）で決定されたように、角度関数値と長さ関数値に対応する、工程（５）で述べたオフセット方向によって決まる。
【００４８】
（６．ｂ）別のこのようなツール経路は、同時に発生する「平滑溝運動」と、指定されたオフセット方向によって決定されるツール保持軸と工程（５．ａ．１）で述べたような前記オフセット方向における指定された回転角度の追加の同時回転である。この指定された回転角度は工程（５．ａ．１）で決定されたような角度関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００４９】
（６．ｃ）１つのこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と、工程（５．ａ．２）で述べるように指定された線形と回転のオフセット方向及び前記オフセット方向における指定された回転角度と変換長さによって決定される研削機械のいくつかの又は全ての線形軸と回転軸における追加の同時発生する線形運動と回転運動の組合せである。回転角度と変換長さは、工程（５．ａ．２）で決定されたようにそれぞれ角度関数と長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。角度関数と長さ関数は互いに依存するのが望ましい。
【００５０】
（６．ｄ）別のこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と工程（５．ｂ．１）で述べたような指定されたオフセット方向と前記オフセット方向における指定された変換オフセット長さによって決定される研削機械の線形軸の内の１つの軸上での追加の同時発生する線形運動との組合せである。変換長さは、工程（５．ｂ．１）で述べたように長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００５１】
（６．ｅ）別のこのようなツール経路は、「平滑溝運動」と、工程（５．ｂ．２）で述べたように指定されたオフセット方向と前記指定されたオフセット方向における変換長さによって決定される研削機械の線形軸の内の２つの軸上での追加の同時発生する線形運動との組合せである。変換望長さは工程（５．ｂ．１）で決定されたような長さ関数を評価した結果得られるのが望ましい。
【００５２】
上記の各々の例では、角度関数と長さ関数は回転角度と変換長さを、研削ホイールジオメトリ、切削ツールジオメトリ、オフセット方向及びアンダーカッタやオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す。
【００５３】
本書では「平滑溝運動」という用語は、ミリングカッタ上で平滑なミリングカッタ溝を研削するに必要な一般的に周知な運動を意味するために用いられる。上述したようなツール経路発生方法の本質上、機械軸座標で表した研削ホイール運動は、「平滑溝運動」と研削機械の１つ以上の物理的軸及び／又はソフト軸上での同時発生する追加の摂動された運動との組合せである。
【００５４】
本発明による方法は切削エッジに広範囲にわたる様々な波形摂動を持つブレードを研削するために用いられ得ることが理解されよう。１つのこのような摂動は、ほぼ平滑な切削エッジ形態を持つ切削エッジの周期的な発振である。好ましいタイプのこのような平滑切削エッジは、一定の螺旋、一定のリードジオメトリ及び一定のせん断ジオメトリを持つエッジである。１つの好ましいこのような摂動は図８の（Ａ）に示すような対称性正弦波形態である。本発明による別の好ましい摂動は、非正弦波発振である。この非正弦波発振は、互いに異なった波長を持つ正の半波７１と負の半波７２を示す図８の（Ｂ）の非対称性正弦波発振に示すように、正と負の半波に対して異なった波長を有したり、正の（又は負の）半波だけで構成されたりする。
【００５５】
摂動のさらなる好ましい形態は、エッジに部分的円形のスカロップを持つスカロップ付き切削エッジである。また、例えば図８の（Ｃ）に示すように、切削エッジに自由形態の波形摂動を研削するように機械をプログラミングすることも可能である。
【００５６】
本発明は通常は、図９の（Ａ）に示すような円時計の切削ツール８３上の切削エッジ８２中の波形摂動８１を持つブレードを研削するために用いられるが、本発明はまた、円筒形以外の形状を持つがまた、回転の中心となる長手方向中心対称軸Ｓを有する加工物上でも用いられる。例えば、ＣＮＣ機械は、円錐形加工物８４（図９の（Ｂ））、環状の加工物８５（図９の（Ｃ））又は、中心長手方向軸Ｓの周りに回転対称性を有するだけの不規則形状の加工物８６（図９の（Ｄ））中で切削エッジ８２中に波形摂動８１を持つブレードを研削するようにプログラミングされたりする。
【００５７】
また、本発明の範囲と精神から逸脱することなく様々な修正例や変更例が上記の好ましい実施形態に対して可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工物上で動作して、加工物上にある平滑切削エッジを持つブレードの溝表面を研削するＣＮＣツール又はカッタ研削機械の研削ホイールの概略斜視図である。
【図２】本発明による摂動下又は波形の切削エッジを持つブレードの溝表面を研削するようにプログラミングされた研削ホイールを示す図１に類似の概略斜視図である。
【図３】本発明によるＣＮＣツールとカッタ研削機械のための制御システムの概略ブロック図である。
【図４】本発明中の切削エッジのオーバーカットを避ける研削ホイールを示す概略斜視図である。
【図５】本発明中のアンダーカットを避ける研削ホイールを示す概略斜視図である。
【図６】本発明によるＣＮＣ機械をプログラミングする方法の一部の概略ブロック図である。
【図７】本発明によるＣＮＣ機械をプログラミングする方法の他部の概略ブロック図である。
【図８】（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明に従って形成された切削エッジに印加される摂動の夫々の例の図である。
【図９】（Ａ）ないし（Ｄ）は、本発明に従って形成された波形切削エッジを持つブレードを有する切削ツールの形状の異なる例の図である。

Claims

加工物に波形構成の切削エッジを持つブレードを研削するためにＣＮＣ研削機械を操作する方法であり、前記ＣＮＣ研削機械が前記加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式研削ホイールを有し、この方法は、
前記少なくとも１つの研削ホイールを少なくとも１つの経路に沿って移動させるように前記ＣＮＣ研削機械をプログラミングする工程であり、前記少なくとも１つの経路は、前記加工物の少なくとも１つの表面に、ほぼ平滑な切削エッジを持ったブレードを研削するように計算される、プログラミングする工程と、
前記少なくとも１つの経路が摂動を有するように、前記ＣＮＣ研削機械をプログラミングする工程であり、前記摂動は、前記加工物に波形構成の切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を研削するように、前記少なくとも１つの研削ホイールが配置されるように前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変化させる、プログラミングする工程と、
を具備する方法。
前記ＣＮＣ研削機械は、複数の研削ホイールを有し、また、複数の経路に沿って前記複数の研削ホイールが夫々移動されるように、前記ＣＮＣ研削機械をプログラミングする、請求項１に記載の方法。
前記または各々の研削ホイールの前記又は各々の経路を定める研削ホイール位置の集合を決定する工程と、
前記又は各々の研削ホイールの前記経路からのオフセットしている摂動された研削ホイール位置を決定する工程と、
を含む、請求項１又は２に記載の方法。
前記研削ホイール位置集合がほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードのジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデータに基づいて決定され、また、摂動された研削ホイール位置が前記研削ホイール位置と前記波形切削エッジに対する必要とされる摂動を表すデータに基づいて決定される、請求項３に記載の方法。
前記摂動された研削ホイール位置が、前記研削ホイールのための経路から、研削ホイールの線形方向と回転方向との少なくとも一方の移動方向で、前記少なくとも一方の方向でのオフセットの大きさに対する特定の関数を定義することによってオフセットされる、請求項３又は４に記載の方法。
摂動された切削エッジを研削する際に、前記ＣＮＣ研削機械は、摂動された各研削ホイール位置に対して、前記摂動された切削エッジの１つの位置で、前記切削エッジのオーバーカットやアンダーカット避けながらも前記加工物と接触するようにプログラミングされる、請求項５に記載の方法。
摂動された各研削ホイール位置に対して、前記摂動された研削ホイール位置とオーバーカット又はアンダーカットの位置における前記切削エッジ又は前縁との間の距離の大きさを決定し、前記大きさがしきい値未満であるかどうか判断し、未満でなければ、前記摂動された研削ホイール位置を前記しきい値未満になるまで改変することによってオーバーカットやアンダーカットを避ける、請求項６に記載の方法。
前記大きさが前記しきい値未満でないと前記摂動された研削ホイール位置が増分的に改変される、請求項７に記載の方法。
前記研削ホイール位置が前記加工物の回転軸に対して回転方向にオフセットされる、請求項５ないし８のいずれか１に記載の方法。
前記研削ホイール位置が球体の中心に導く軸に対して回転方向にオフセットされ、また、各研削ホイール位置が決定される対象である前記平滑な切削エッジのポイントで前記平滑切削エッジに対する接線を持つ角度を含む、請求項５ないし８のいずれか１に記載の方法。
前記研削ホイール位置が、各研削ホイール位置が決定される対象である前記平滑切削エッジのポイントで前記加工物の切削包絡線に対する円周接線の線形方向にオフセットされる、請求項５ないし８のいずれか１に記載の方法。
前記線形方向がまた、現行の研削ホイール位置が決定される対象である前記ポイントで前記加工物の前記平滑切削エッジの接線に対して垂直である、請求項１１に記載の方法。
機械の軸座標で表された前記研削ホイールのＣＮＣ経路を表す機械軸位置の集合が、前記摂動された研削ホイール位置から決定され、また、前記ＣＮＣ経路が、ミリングカッタ上で平滑カッタ溝を研削する平滑溝運動と、前記研削機械の１つ以上の線形及び／又は回転軸上での少なくとも１つの追加の同時線形及び／又は回転運動と、の組合せである、請求項５ないし１１のいずれか１に記載の方法。
前記ＣＮＣ経路が、前記平滑溝運動と特定のオフセット方向と前記オフセット方向における特定の回転角度によって決定される前記機械のＣＮＣ保持軸の追加の同時回転との組合せである、請求項１３に記載の方法。
前記特定の回転角度が角度関数の評価の結果得られ、また、前記角度関数は、回転角度を、前記所与の研削ホイールジオメトリ、前記切削ＣＮＣジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカット又はオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表される、請求項１４に記載の方法。
前記ＣＮＣ経路が、前記平滑溝運動と、複数の線形軸及び回転軸上の複数の追加の同時線形運動及び回転運動と、の組合せであり、これら追加の同時線形運動及び回転運動は、特定の線形オフセット方向及び回転オフセット方向と、前記線形オフセット方向及び回転オフセット方向への変換の特定の回転角度及び長さとによって決定される、請求項１３に記載の方法。
前記回転角度が角度関数の評価の結果得られ、また、前記変換長さが長さ関数の評価の結果得られる、請求項１６に記載の方法。
前記角度関数と前記長さ関数が前記変換の回転角度と長さを、前記所与の研削ホイールジオメトリ、前記切削ＣＮＣジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカット又はオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す、請求項１７に記載の方法。
前記角度関数と前記長さ関数が互いに依存している、請求項１７又は１８に記載の方法。
前記ＣＮＣ経路が、前記平滑溝運動と、特定のオフセット方向及び前記特定のオフセット方向における特定の変換長さによって決定される、前記研削機械の前記線形軸の内の１つの軸上での追加の同時線形運動と、の組合せである、請求項１３に記載の方法。
前記変換長さは、長さ関数の評価の結果得られる、請求項２０に記載の方法。
前記長さ関数が前記変換長さを、前記所与の研削ホイールジオメトリ、前記切削ＣＮＣジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカットやオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す請求項２１に記載の方法。
前記ＣＮＣ経路が、前記平滑溝運動と、特定のオフセット方向および前記オフセット方向における変換長さによって決定される前記研削機械の前記線形軸の内の２つの軸上での追加の同時線形運動と、の組合せである、請求項１３に記載の方法。
前記変換長さが長さ関数の評価の結果得られる、請求項２３に記載の方法。
前記長さ関数が、前記変換長さを、前記所与の研削ホイールジオメトリ、前記切削ＣＮＣジオメトリ、前記オフセット方向及びアンダーカット又はオーバーカットがしきい値未満であるという条件の関数として表す、請求項２４に記載の方法。
前記長さ関数が互いに依存する請求項２４又は２５に記載の方法。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が対称的な正弦波摂動である、請求項１ないし２６のいずれか１に記載の方法。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が、異なった波長の正の半波と負の半波との連続波摂動である、請求項１ないし２６のいずれか１に記載の方法。
交番する摂動が互いに異なった波長を有する、請求項２８に記載の方法。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が円形のスカロップである、請求項１ないし２６のいずれか１に記載の方法。
前記摂動が自由形態の波形摂動である、請求項１ないし２６のいずれか１に記載の方法。
加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式の研削ホイールを有して、前記加工物に少なくとも１つのブレードを研削するＣＮＣ研削機械であり、前記機械が、ほぼ平滑な切削エッジを持つブレードの少なくとも１つの表面を研削するように決定された前記少なくとも１つの研削ホイールの少なくとも１つの経路でプログラミングされ、前記機械が前記少なくとも１つの経路に対する摂動でプログラミングされ、前記摂動が、前記加工物に波形構成の切削エッジを持つブレードを前記少なくとも１つの研削ホイールが研削するように、前記少なくとも１つの経路からの前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変化させる、ＣＮＣ研削機械。
ほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードのジオメトリを表すデータと、前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデータと、前記波形切削エッジに対する必要な摂動を表すデータと、を受信するプログラミング可能な制御ユニットを含む、請求項３２に記載のＣＮＣ研削機械。
前記少なくとも１つの研削ホイールの前記経路を定める研削ホイール位置の集合を決定する研削ホイール位置器と、
前記経路からオフセットしている前記少なくとも１つの研削ホイールに対して摂動された研削ホイール位置を決定するホイール位置調整手段と、
を備えた、請求項３２又は３３に記載のＣＮＣ研削機械。
前記研削ホイール位置調整手段が、前記経路を定める前記研削ホイール位置集合と、前記波形切削エッジに対する前記必要とされる摂動を表す前記データと、に基づいて前記摂動された研削ホイール位置を決定する、請求項３１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記研削ホイール位置調整手段が、前記摂動された研削ホイール位置と前記切削エッジとの間の距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい値未満であるかどうか判断し、未満でない場合、前記摂動ホイール位置が前記しきい値未満になるまで改変することによってオーバーカットやアンダーカットを避けるようにプログラミングされる、請求項３１ないし３５のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記研削ホイール位置は、前記少なくとも１つの研削ホイールのための経路から線形方向にオフセットする、請求項３３ないし３６のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記摂動された研削ホイール位置から機械軸位置の集合を決定するように適応される機械軸位置プロセッサをさらに含む、請求項３３ないし３７のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が対称的な正弦波摂動である、請求項３１ないし３８のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が、異なった波長の正の半波と負の半波との連続波摂動である、請求項３１ないし３８のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
交番する摂動が互いに異なった波長をも有する、請求項４０に記載のＣＮＣ研削機械。
前記ほぼ平滑な切削エッジに対する前記摂動が円形のスカロップである、請求項３１ないし３８のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
前記摂動が自由形態の波形摂動である、請求項３１ないし３８のいずれか１に記載のＣＮＣ研削機械。
加工物に対して可動である少なくとも１つの回転式の研削ホイールを有するＣＮＣ研削機械で用いられて、前記加工物に波形構成の切削エッジを持つブレードを研削するためのコンピュータプログラムであり、このコンピュータプログラムが：
前記少なくとも１つの研削ホイールに対して少なくとも１つの経路を決定する経路決定手順であり、前記少なくとも１つの経路が、前記加工物にほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を研削するように計算される、前記経路決定手順と；
前記少なくとも１つの経路に対する摂動を計算する経路調整手順であり、前記摂動が、波形構成の切削エッジを持つ前記ブレードの少なくとも１つの表面を前記少なくとも１つの研削ホイールが研削するように前記少なくとも１つの研削ホイールの運動を変化させるように設定される、前記経路調整手順とを、コンピュータに実行させて前記ＣＮＣ研削機械を制御させるコンピュータプログラム。
前記経路決定手順が、前記少なくとも１つの研削ホイールに対する前記経路を決定する研削ホイール位置の集合をし、また、前記経路調整手順が、前記経路からオフセットされた前記少なくとも１つの研削ホイールに対して摂動された研削ホイール位置を決定する、請求項４４に記載のコンピュータプログラム。
前記経路を決定する前記研削ホイール位置集合が、ほぼ平滑な切削エッジを持つ前記ブレードのジオメトリを表すデータと前記少なくとも１つの研削ホイールの形状を表すデータに基づいてされ、また、前記経路調整手順が、前記経路を決定する前記研削ホイール位置集合と前記波形切削エッジに対する前記摂動を表すデータに基づいて前記摂動された研削ホイール位置を決定する、請求項４５に記載のコンピュータプログラム。
前記摂動された研削ホイール位置が、研削ホイールの移動の少なくとも１つの線形方向又は回転方向において、前記少なくとも１つの方向におけるオフセットの大きさに対する特定の関数を定義することによってオフセットされる、請求項４５もしくは４６に記載のコンピュータプログラム。
前記経路調整手順が、前記摂動された研削ホイール位置と前記切削エッジとの間の距離の大きさを計算し、前記大きさがしきい値未完であるかどうかを判断し、未満でない場合に、前記摂動された研削ホイール位置を前記しきい値未満になるまで改変するように設定される、請求項４５ないし４７のいずれか１に記載のコンピュータプログラム。
前記摂動された研削ホイール位置が、前記大きさが前記しきい値未満でない場合に増分的に改変される、請求項４８に記載のコンピュータプログラム。
メモリ又はデータ直積媒体に記録される、請求項４４ないし４９のいずれか１に記載のコンピュータプログラム。