JP5957872B2 - 加工方法および加工装置 - Google Patents
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(請求項1)本発明の加工方法は、工作物に対し前加工用工具を相対移動および相対回転させることによりはす歯の歯切り加工を行う前加工工程と、前記前加工用工具を後加工用工具に交換する工具交換工程と、前記前加工における前記工作物と前記前加工用工具との相対位置に基づいて、前記後加工における前記工作物と前記後加工用工具との相対位置を算出する位置演算工程と、前記後加工における前記工作物の基準位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における位相ずれを算出するための前記工作物の所定位置として、前記はす歯の歯面の所定位置を測定する位置測定工程と、測定した前記はす歯の歯面の所定位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における第1の位相ずれ角を算出すると共に、測定した前記はす歯面の所定位置と前記後加工における前記工作物の基準位置との前記回転軸における第2の位相ずれ角を算出する位相演算工程と、算出した前記第1および第2の位相ずれ角で前記工作物を回転して、前記工作物の前記後加工用工具に対する位相割出しを行う位相割出し工程と、算出した前記工作物と前記後加工用工具との相対位置に基づいて、前記工作物の取付部に前記工作物を取付けたままで前記工作物に対し前記後加工用工具を相対移動および相対回転させることにより前記はす歯の歯面に対する加工を行う後加工工程と、を備える。
(請求項3)本発明の加工装置は、前加工用工具と後加工用工具との交換が可能であり、工作物の取付部に取付けた前記工作物に対し前記前加工用工具を相対移動および相対回転させることによりはす歯の歯切り加工を行い、前記工作物を前記取付部に取付けたままで前記工作物に対し前記後加工用工具を相対移動および相対回転させることにより前記はす歯の歯面に対する加工を行う加工装置であって、前記工作物に接触して信号を出力するタッチセンサ手段と、前記前加工および前記後加工に必要な情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段から読出した前記前加工における前記工作物と前記前加工用工具との相対位置に基づいて、前記後加工における前記工作物と前記後加工用工具との相対位置を算出して前記記憶手段に記憶する位置演算手段と、前記後加工における前記工作物の基準位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における位相ずれを算出するための前記工作物の所定位置として、前記はす歯の歯面の所定位置を、前記タッチセンサ手段から入力する前記信号に基づいて測定して前記記憶手段に記憶する位置測定手段と、前記記憶手段から読出した前記はす歯の歯面の所定位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における第1の位相ずれ角を算出すると共に、前記はす歯の歯面の所定位置と前記後加工における前記工作物の基準位置との前記回転軸における第2の位相ずれ角を算出して前記記憶手段に記憶する位相演算手段と、前記はす歯の歯切り加工を行い、前記記憶手段から読出した前記第1および第2の位相ずれ角で前記工作物を回転して、前記工作物の前記後加工用工具に対する位相割出しを行い、前記記憶手段から読出した前記工作物と前記後加工用工具との相対位置に基づいて前記はす歯の歯面に対する加工を行う加工制御手段と、を備える。
加工装置1の一例として、5軸マシニングセンタを例に挙げ、図1および図2を参照して説明する。つまり、当該加工装置1は駆動軸として、相互に直交する3つの直進軸(X,Y,Z軸)および2つの回転軸(A軸、C軸)を有する加工装置である。
図2に示すように、制御装置90は、X軸駆動制御部91と、Y軸駆動制御部92と、Z軸駆動制御部93と、A軸駆動制御部94と、C軸駆動制御部95と、主軸駆動制御部96と、位置演算部97と、位置測定部98と、位相演算部99と、記憶部100と、加工制御部101とを備えて構成される。ここで、各部91〜101は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。
次に、前加工として前加工用の工具42であるホブにより工作物Wに対しはす歯の歯切り加工を行い、その後に後加工として後加工用の工具42であるエンドミルによりはす歯の歯面の面取り加工を行う場合の制御装置90による加工制御動作について、図3のフローチャートを参照して説明する。図4(A)に示すように、前加工としてC軸を鉛直状態からA軸回りではす歯のヘリカル角度で設定される所定角度θ傾けた状態に回転し、C軸を割出しつつ、X,Y,Z軸を同時制御することによってホブ42aにより工作物Wに対しはす歯の歯切り加工を行う(ステップS1)。歯切り加工が完了したら、図4(B)に示すように、C軸を所定角度θ傾けた状態からA軸回りで所定角度−θ戻して鉛直に向ける。そして、後加工としてはす歯の歯面の面取り加工を行うためのエンドミル42bに工具交換する(ステップS2)。
ym1=yq1−L・・・(2)
(なお、L=(yq1−yq2)/2)
α=sin−1(zq3+zq4)/2d・・・(3)
β=L・sinP/πTQ・・・(4)
工作物Wをターンテーブル70に取付けたままで、前加工としてはす歯の歯切り加工および後加工としてはす歯の歯面Gの面取り加工を行うので、前加工の位置情報に基づいて、後加工の位置情報を算出することができる。また、前加工後の工作物Wの所定位置を測定することにより、前加工に対する後加工の位相ずれを算出することができる。よって、歯面Gの位置合わせおよび位相割出しを正確に且つ簡易行うことができ、前加工と後加工との位置ずれが発生しないため、加工精度を向上させることができる。さらに、前加工と後加工との間で工作物Wを脱着する必要がなく、後加工のための段取り時間を短縮させることができる。
なお、上述した実施形態では、前加工としてホブ42aにより工作物Wをはす歯の歯切り加工を行う場合を説明したが、前加工としてホブ42aにより工作物Wを平歯の歯切り加工を行う場合には、歯が傾斜していないため第2位相ずれ角度βの演算は不要である。よって、第1位相ずれ角度αのみにより、前加工と後加工との位置合わせを正確に且つ簡易に行うことができる。
10:ベッド、 11a,11b:X軸ガイドレール、 11c:X軸モータ
12a,12b:Z軸ガイドレール、 12c:Z軸モータ
20:コラム、 21a,21b:X軸ガイド溝、 22a,22b:ボールガイド
23a,23b:Y軸ガイドレール、 23c:Y軸モータ
30:サドル、 31a,31b:Y軸ガイド溝
40:回転主軸、 41:主軸モータ、 42:工具
50:テーブル
60:チルトテーブル、 61:A軸モータ、 62:C軸モータ
70:ターンテーブル
80:タッチセンサ、 81:プローブ
90:制御装置
91:X軸駆動制御部、 92:Y軸駆動制御部、 93:Z軸駆動制御部
94:A軸駆動制御部、 95:C軸駆動制御部、 96:主軸駆動制御部
97:位置演算部、 98:位置測定部、 99:位相演算部
100:記憶部、 101:加工制御部、W:工作物
Claims (3)
- 工作物に対し前加工用工具を相対移動および相対回転させることによりはす歯の歯切り加工を行う前加工工程と、
前記前加工用工具を後加工用工具に交換する工具交換工程と、
前記前加工における前記工作物と前記前加工用工具との相対位置に基づいて、前記後加工における前記工作物と前記後加工用工具との相対位置を算出する位置演算工程と、
前記後加工における前記工作物の基準位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における位相ずれを算出するための前記工作物の所定位置として、前記はす歯の歯面の所定位置を測定する位置測定工程と、
測定した前記はす歯の歯面の所定位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における第1の位相ずれ角を算出すると共に、測定した前記はす歯の歯面の所定位置と前記後加工における前記工作物の基準位置との前記回転軸における第2の位相ずれ角を算出する位相演算工程と、
算出した前記第1および第2の位相ずれ角で前記工作物を回転して、前記工作物の前記後加工用工具に対する位相割出しを行う位相割出し工程と、
算出した前記工作物と前記後加工用工具との相対位置に基づいて、前記工作物の取付部に前記工作物を取付けたままで前記工作物に対し前記後加工用工具を相対移動および相対回転させることにより前記はす歯の歯面に対する加工を行う後加工工程と、を備える加工方法。 - 請求項1において、
前記位相演算工程における前記第1の位相ずれ角の算出および前記位相割出し工程における前記第1の位相ずれ角での前記工作物の回転を繰り返すことにより、前記第1の位相ずれ角を0にする加工方法。 - 前加工用工具と後加工用工具との交換が可能であり、工作物の取付部に取付けた前記工作物に対し前記前加工用工具を相対移動および相対回転させることによりはす歯の歯切り加工を行い、前記工作物を前記取付部に取付けたままで前記工作物に対し前記後加工用工具を相対移動および相対回転させることにより前記はす歯の歯面に対する加工を行う加工装置であって、
前記工作物に接触して信号を出力するタッチセンサ手段と、
前記前加工および前記後加工に必要な情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から読出した前記前加工における前記工作物と前記前加工用工具との相対位置に基づいて、前記後加工における前記工作物と前記後加工用工具との相対位置を算出して前記記憶手段に記憶する位置演算手段と、
前記後加工における前記工作物の基準位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における位相ずれを算出するための前記工作物の所定位置として、前記はす歯の歯面の所定位置を、前記タッチセンサ手段から入力する前記信号に基づいて測定して前記記憶手段に記憶する位置測定手段と、
前記記憶手段から読出した前記はす歯の歯面の所定位置と前記工作物の回転軸における基準位置との前記回転軸における第1の位相ずれ角を算出すると共に、前記はす歯の歯面の所定位置と前記後加工における前記工作物の基準位置との前記回転軸における第2の位相ずれ角を算出して前記記憶手段に記憶する位相演算手段と、
前記はす歯の歯切り加工を行い、前記記憶手段から読出した前記第1および第2の位相ずれ角で前記工作物を回転して、前記工作物の前記後加工用工具に対する位相割出しを行い、前記記憶手段から読出した前記工作物と前記後加工用工具との相対位置に基づいて前記はす歯の歯面に対する加工を行う加工制御手段と、を備える加工装置。
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