JP5286597B2 - ワークの機械加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸線回りに回転するワーク（被加工物）を、軸線回りに回転する刃具により加工するワークの機械加工方法に関する。

この種の機械加工方法として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。これは、ワークを旋盤の主軸に取り付けてワーク軸線回りに回転させるとともに、先端部に刃具を有する工具ホルダを工具駆動軸に取り付けて刃具軸線回りに回転させ、刃具をワークに押し付けるとともにワーク軸線方向に移動させることによりワークを機械加工するように構成されている。

特表２００７−５０４０１１号公報

ところで、前記ワーク及び刃具を回転させ、かつ刃具をワーク軸線方向に移動させる従来の機械加工方法では、発生する切り屑の排出方向に関しては特に留意されていないので、場合によっては、切り屑がワークと刃具との間に巻き込まれたり、切り屑がワークの仕上げ面を傷つけたりするおそれがある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、切り屑の排出方向を制御することにより切り屑がワークと刃具との間に巻き込まれたり、仕上げ面を傷つけたりするのを防止できるワークの機械加工方法を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワーク軸線回りに回転するワークに工具軸線回りに回転する刃具を押し付けるとともに、該刃具を、前記ワーク軸線と平行に又は工具軸線と直角方向に移動させることにより前記ワークを機械加工するワークの機械加工方法であって、前記刃具の移動方向に応じて刃具の回転方向及び回転速度の少なくも一方を変化させることにより切り屑の排出方向を制御することを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載のワークの機械加工方法において、前記刃具は、平面視又は正面視で、前記工具軸線とワーク軸線とが直角をなすように配置されており、前記刃具を往方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向と、前記刃具を復方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向とを逆方向とすることを特徴としている。

ここで本発明において、「前記刃具は、平面視で、前記工具軸線とワーク軸線とが直角をなすように配置されており、」とは、工具軸線及びワーク軸線が水平に配置されている場合を想定しており、「前記刃具は、正面視で、前記工具軸線とワーク軸線とが直角をなすように配置されており、」とは、工具軸線は垂直に配置され、ワーク軸線が水平に配置されている場合を想定している。

請求項３の発明は、請求項１に記載のワークの機械加工方法において、前記刃具を同一方向に移動させつつ、所定の加工点の前記移動方向前側，後側で前記刃具の回転方向を逆転させることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項３に記載のワークの機械加工方法において、前記刃具を前記加工点に近づく方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と同じ方向とし、前記刃具の前記加工点から離れる方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と逆方向とすることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、切り屑の排出方向を制御するようにしたので、切り屑がワークと刃具との間に巻き込まれたり、ワークの仕上げ面を傷つけたりするのを防止できる。また前記刃具の移動方向に応じて刃具の回転方向及び回転速度の少なくも一方を変化させることにより切り屑の排出方向を制御するようにしたので、切り屑の排出方向を制御するための特別の機構を必要とせず、構造の複雑化を回避できる。

請求項２の発明によれば、前記刃具を、平面視又は正面視で、前記工具軸線とワーク軸線とが直角をなすように配置したので、ワークを、往と復の両方向において支障なく機械加工できる。そして、前記刃具を往方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向と、前記刃具を復方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向とを逆方向としたので、切り屑の排出方向を往と復で逆向きにすることができる。

請求項３の発明によれば、前記刃具を同一方向に移動させつつ、所定の加工点の前記移動方向前側，後側で前記刃具の回転方向を逆転させるので、切り屑の排出方向を前記加工点の前側と後側とで逆向きにすることができる。

請求項４の発明によれば、前記刃具を前記加工点に近づく方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と同じ方向とし、前記刃具の前記加工点から離れる方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と逆方向とするので、前記加工点に近づく場合と離れる場合の何れにおいても前記切り屑を前記加工点から離れる方向に排出できる。

本発明の実施例１によるワークの機械加工方法を説明するための模式斜視図である。 前記機械加工方法を説明するための模式平面図である。 前記機械加工方法における刃具の回転方向と切り屑排出方向との関係を説明するための模式図である。 前記機械加工方法における刃具の回転速度と切り屑排出方向との関係を説明するための模式図である。 前記機械加工方法における刃具の往復加工を説明するための模式図である。 前記機械加工方法における刃具の移動方向及び回転方向と切り屑排出方向との関係を説明するための模式図である。 前記機械加工方法における刃具の移動方向及び回転方向と切り屑排出方向との関係を説明するための模式図である。 前記機械加工方法における刃具の移動方向及び回転方向と切り屑排出方向との関係を説明するための模式図である。 本発明の実施例２によるワークの機械加工方法を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図８は、本発明の一実施例によるワークの機械加工方法を説明するための図である。なお、本実施例で、前後，左右という場合は、機械正面Ｆから見た場合の前後，左右を意味する。

図において、符号１は本実施例機械加工方法により旋削されるワーク（被加工物）である。このワーク１の基端部１ｂは、旋盤等の工作機械の駆動軸であるワーク主軸の先端に固定されたチャック２に爪２ａにより固定支持され、その先端部１ｃは心押し台６により回転自在に支持されている。そして前記ワーク１は、ワーク軸線１ａを水平に向けて配置され、前記ワーク主軸により、ワーク軸線１ａ回りに、矢印ａ方向に回転駆動される。

符号３は前記ワーク１を機械加工する工具である。この工具３は工具ホルダ４を介して工具主軸５に固定支持されている。前記工具３は、工具軸線３ａを水平に向けて配置され、前記工具主軸５により前記工具軸線３ａ回りに矢印ｂ方向又は矢印ｃ方向に回転駆動される。さらにまた前記工具３は、前記工具主軸５と共に前記ワーク軸線１ａと平行に矢印ｄ方向（往方向）又は矢印ｅ方向（復方向）に移動する。

前記工具３は、前記工具ホルダ４に圧入等により固定された丸棒状の支持ロッド３ｂと、該支持ロッド３ｂの先端に固定された刃具３ｃとを有する。この刃具３ｃは、前記工具軸線３ａと直交する断面で見たとき円形をなしており、その先端面３ｄと側面３ｅとの交差部が切れ刃３ｆとなっている。

前記ワーク軸線１ａと前記工具軸線３ａは、ワーク軸線１ａ方向に見ると、ワーク１の半径＋前記刃具３ｃの半径だけ上下に離れており、また上方から見る平面視では、図２に示すように、直角に交差している。なお、スラントベッドタイプの工作機械の場合は、前記平面視とは、スラント面に直角の方向に見た場合を意味する。

本実施例の機械加工方法では、前記工具３を、平面視で前記切れ刃３ｆが前記ワーク軸線１ａと重なるように前記ワーク１の外周面に押し付け、この状態で、ワーク１を前記切れ刃３ｆに対向する矢印ａ方向に回転駆動し、同時に工具３を前記矢印ｂ方向又はｃ方向に回転駆動しつつ、ワーク軸線１ａと平行な矢印ｄ方向（往方向）又はｅ方向（復方向）に移動させる。例えば図５に示すように、工具３を往復移動させることにより、直径が滑らかに変化する大径部１ｄを含む旋削加工が実現される。

ここで、前記旋削加工において発生する切り屑ｗの排出方向は、前記刃具３ｃの回転方向，回転速度及び移動方向によって変化する。本実施例では、前記刃具３ｃの回転方向，回転速度，移動方向を制御することによって前記切り屑ｗの排出方向を制御する。

例えば、図３（ａ）に示すように、刃具３ｃの回転方向ｂが、移動方向ｄと同じである場合は、切り屑ｗは、垂直線に対してθだけ移動方向ｄの反対側に傾くｆ方向に排出される。

一方、図３（ｂ）に示すように、刃具３ｃの回転方向ｃが、移動方向ｄと反対である場合は、切り屑ｗは、垂直線に対してθ′だけ移動方向ｄ側に傾くｇ方向に排出される。

また、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、刃具３ｃの回転方向ｂが移動方向ｄと同じであっても、その回転速度がｂ１，ｂ２，ｂ３と低速回転から高速回転になるにつれて、切り屑ｗは、垂直線に対する角度がθ１，θ２，θ３と小さくなるｆ１，ｆ２，ｆ３方向に排出される。

本実施例では、前記刃具３ｃの回転方向及び回転速度の少なくとも何れか１つを制御することにより切り屑ｗの排出方向を所望の方向に制御する。

具体的には、例えば図６に示すように、大径部１ｄを形成する旋削加工の場合には、刃具３ｃの移動方向ｄ又はｅに応じて回転方向をｂ又はｃに逆転させる。即ち、刃具３ｃを、往方向ｄに移動させる場合には、反時計回りのｂ方向に回転させ、復方向ｅに移動させる場合には、時計回りのｃ方向に回転させる。これにより、切り屑ｗは、往方向，復方向の何れの場合にも前記大径部１ｄから離れる方向に排出され、従って切り屑ｗが大径部１ｄに接触して損傷させるのを回避できる。また、切り屑ｗが刃具３ｃとワーク１との間に巻き込まれるのを回避できる。

図７は、長尺のワーク１′を旋削加工する場合の例であり、ワーク１′の途中部分を支持する振れ止め機構７が設けられている。この振れ止め機構７は、一対の支持部材７ａと、該支持部材７ａに支持された二対のローラ７ｂとを備えている。ワーク１′は、前記ローラ７ｂにより回転自在に支持されている。なお、ワーク１′の基端部１ｂはチャック２の爪２ａで固定されており、また、先端部１ｃは図示しない心押し台で支持しても良い。

この例の場合には、ワーク１′の振れ止め機構７の右側部分、つまり移動方向後側部分を加工する場合、換言すれば振れ止め機構７に近づく方向に加工する場合には、刃具３ｃを、移動方向ｄと同じｂ方向（正転方向）に回転させる。一方、振れ止め機構７の左側部分、つまり移動方向前側部分を加工する場合、換言すれば振れ止め機構７から離れる方向に加工する場合には、刃具３ｃを移動方向ｅと反対のｃ方向（逆転方向）に回転させる。

これにより、切り屑ｗは、移動方向後側，前側の何れにおいても振れ止め機構７から離れる方向に排出される。その結果、切り屑ｗがローラ７ｂとワーク１′との間に巻き込まれるのを回避できる。

図８は、ワーク１の、チャック２の爪２ａに固定支持された基端部１ｂの近傍部分を、爪２ａに近づくように加工する場合の例である。この場合には、刃具３ｃを、移動方向ｄと同じｂ方向（正転方向）に回転させる。これにより切り屑ｗは、チャック２ａから離れる方向に排出され、その結果、切り屑ｗがチャック２とワーク１との間に巻き込まれるのを回避できる。

前記実施例１では、ワーク１の外周面を加工する場合を説明したが、本発明は、図９に実施例２を示すように、ワーク１の端面１ｅを機械加工する場合にも適用できる。この例では、ワーク１の端面１ｅに刃具３ｃを押しつけ、ワーク１をａ方向に回転させ、刃具３ｃをｈ方向に回転させつつ、工具軸線３ａと直角のｉ方向に移動させることとなる。この場合にも、刃具３ｃの回転方向や回転速度を制御することにより、切り屑の排出方向を制御できる。

なお、前記実施例では、工具軸線３ａ及びワーク軸線１ａを水平に配置して平面から見た場合に両軸線３ａ，１ａが直角をなす場合を説明したが、本発明は、工具軸線及びワーク軸線の向きに制限はなく、例えば工具軸線３ａを垂直に配置し、ワーク軸線１ａを水平に配置して正面から見た場合に両軸線３ａ，１ａが直角をなす場合にも勿論適用できる。さらにまた、本発明は、ワーク軸線１ａと工具軸線３ａとが直角でなく斜めになっている場合にも適用できる。

１ ワーク
１ａ ワーク軸線
３ａ 工具軸線
３ｃ 刃具
７ 振れ止め機構（所定の加工点）
ａ ワークの回転方向
ｂ，ｃ 刃具の回転方向
ｄ 刃具の移動方向（往方向）
ｅ 刃具の移動方向（復方向）
ｆ，ｇ 切り屑の排出方向
ｗ 切り屑

Claims (4)

1. ワーク軸線回りに回転するワークに工具軸線回りに回転する刃具を押し付けるとともに、該刃具を、前記ワーク軸線と平行に、又は前記工具軸線と直角方向に移動させることにより前記ワークを機械加工するワークの機械加工方法であって、
   前記刃具の移動方向に応じて刃具の回転方向及び回転速度の少なくも一方を変化させることにより切り屑の排出方向を制御する
   ことを特徴とするワークの機械加工方法。
2. 請求項１に記載のワークの機械加工方法において、
   前記刃具は、平面視又は正面視で、前記工具軸線とワーク軸線とが直角をなすように配置されており、前記刃具を往方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向と、前記刃具を復方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向とを逆方向とする
   ことを特徴とするワークの機械加工方法。
3. 請求項１に記載のワークの機械加工方法において、
   前記刃具を同一方向に移動させつつ、所定の加工点の前記移動方向前側，後側で前記刃具の回転方向を逆転させる
   ことを特徴とするワークの機械加工方法。
4. 請求項３に記載のワークの機械加工方法において、
   前記刃具を前記加工点に近づく方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と同じ方向とし、前記刃具の前記加工点から離れる方向に移動させる場合の前記刃具の回転方向を移動方向と逆方向とする
   ことを特徴とするワークの機械加工方法。

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