JP6099787B1 - Cutting method and machine tool - Google Patents

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Abstract

【課題】加工面の境界で段差が発生することなく、効率よく加工を行う加工方法及び工作機械を提供する。【解決手段】直線の移動によって描かれる曲面とその曲面に連続する平面とを有するワークを回転工具により加工する加工方法であって、回転工具は、回転工具の回転軸線に直交する平面内で延びる底刃を有し、底刃の軌跡が環状の面をなすものであり、前記回転工具の底刃の軌跡により形成される前記環状の面と前記ワークとの接触により形成される接触線が、前記ワークの前記曲面の母線に一致し、且つ前記曲面に沿って移動するように前記ワークと前記回転工具との間に相対的な送りを与えて前記曲面を加工する曲面切削工程と、曲面切削工程よりも後に又は前に行われる平面切削工程であって、環状の面と平面とが同一平面上に位置するように底刃と平面とを接触させてワークの平面を加工する平面切削工程と、を備える加工方法である。【選択図】図１A machining method and a machine tool that perform machining efficiently without causing a step at a boundary between machining surfaces. A machining method for machining a workpiece having a curved surface drawn by movement of a straight line and a plane continuous to the curved surface with a rotary tool, the rotary tool extending in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotary tool. The bottom blade has a ring-shaped surface, and the contact line formed by the contact between the ring-shaped surface formed by the track of the bottom tool of the rotary tool and the workpiece, A curved surface cutting step for machining the curved surface by applying a relative feed between the workpiece and the rotary tool so as to move along the curved surface of the workpiece and move along the curved surface; A plane cutting step that is performed after or before the step, wherein the plane of the workpiece is machined by bringing the bottom blade and the plane into contact with each other so that the annular surface and the plane are located on the same plane; With a processing method comprising That. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、曲面及び平面を含むワークに対する切削加工方法及びその加工方法を実行する工作機械に関するものである。   The present invention relates to a cutting method for a work including a curved surface and a flat surface, and a machine tool for executing the processing method.

ワークの円筒面を正面フライス或いはエンドミルの底刃を使って切削加工するための切削加工方法が特許文献１に記載されている。この場合、ワークは旋削加工のときと同様に回転される。   Patent Document 1 discloses a cutting method for cutting a cylindrical surface of a workpiece using a front milling cutter or a bottom blade of an end mill. In this case, the workpiece is rotated in the same manner as in the turning process.

曲面とそれに連続する平面を有するワークを加工する場合には特許文献１に記載されたような方法は削り残しが生じる。その場合には、平面部分を通常の正面フライス等で加工し、曲面部分をその曲率に合った総型工具、例えば特許文献２に示されるような総型工具で加工することが従来行われている。   In the case of machining a workpiece having a curved surface and a plane continuous therewith, the method as described in Patent Document 1 leaves uncut material. In that case, it has been conventionally performed to process the flat surface portion with a normal face mill or the like and to process the curved surface portion with a general tool matching the curvature, for example, a general tool as disclosed in Patent Document 2. Yes.

特開平９−３２３２１１号公報JP-A-9-323211 特開２００５−２１７２２７号公報JP 2005-217227 A

曲面とそれに連続する平面を有するワークを加工するために、２種類の工具、例えば正面フライスと総型工具を用いる場合、工具の付け替え等に起因する加工誤差として、曲面部分と平面部分との接続部に段差が発生する。このような段差は、ワークが最終的には例えばスマートフォンの筐体のような高品位な外観を要求されるものとして利用される場合、それがたとえ僅かなものであっても除去する必用がある。段差の除去は、切削加工により通常発生する切削痕等とともに研磨工程によって除去されるが、段差があることによって研磨工程の時間が長くなること及び研磨メディアの消耗が激しくなることが問題としてある。また、切削痕の数が少なく、切削痕による凹凸が小さい方が研磨工程の時間が短くなり、望ましい。   When using two types of tools, for example, face mills and general-purpose tools, to process a workpiece having a curved surface and a continuous plane, the connection between the curved surface portion and the flat surface portion is caused as a processing error caused by tool replacement. A level difference occurs in the part. Such a step is required to be removed even if it is a slight one when the work is finally used as a material that requires a high-quality appearance such as a smartphone housing. . The removal of the step is removed by the polishing process together with the cutting traces normally generated by the cutting process. However, there is a problem that the time of the polishing process becomes long and the consumption of the polishing media becomes severe due to the step. Further, it is preferable that the number of cutting traces is small and the unevenness due to the cutting traces is small because the polishing process time is shortened.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、加工面の境界で段差が発生することなく、効率よく加工を行う加工方法及び工作機械を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a machining method and a machine tool that perform machining efficiently without causing a step at the boundary of the machining surface.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、直線の移動によって描かれる曲面と該曲面に連続する平面とを有するワークを回転工具により加工する加工方法であって、回転工具は、回転工具の回転軸線に直交する平面内で延びる底刃を有し、回転軸線を中心に回転させて回転軸線の方向で見たときの底刃の軌跡が環状の面をなすものであり、ワークを工作機械に取り付ける工程と、回転工具の底刃の軌跡により形成される環状の面とワークとの接触により形成される接触線が、ワークの曲面の母線に一致し、且つ曲面に沿って移動するようにワークと回転工具との間に相対的な送りを与えて曲面を加工する曲面切削工程と、曲面切削工程よりも後に又は前に行われる平面切削工程であって、環状の面と平面とが同一平面上に位置するように底刃と平面とを接触させてワークの平面を加工する平面切削工程と、ワークを工作機械から取り外す工程と、を備える加工方法が提供される。   In order to achieve the above-described object, according to the present invention, there is provided a machining method for machining a workpiece having a curved surface drawn by movement of a straight line and a plane continuous to the curved surface with a rotary tool, It has a bottom blade that extends in a plane perpendicular to the rotation axis of the tool, and the locus of the bottom blade when viewed in the direction of the rotation axis by rotating around the rotation axis forms an annular surface. The contact line formed by the step of attaching to the machine tool and the contact between the annular surface formed by the locus of the bottom blade of the rotary tool and the workpiece coincides with the generatrix of the curved surface of the workpiece and moves along the curved surface. A curved surface cutting process for machining a curved surface by giving a relative feed between the workpiece and the rotary tool, and a planar cutting process performed after or before the curved surface cutting process. So that they are on the same plane A planar cutting step of processing the plane of the workpiece contacting the end cutting edge and a plane, a step of removing the workpiece from the machine tool, machining method comprising is provided.

さらに、本発明によれば、直線の移動によって描かれる曲面と該曲面に連続する平面とを有するワークを加工する回転工具を備える工作機械であって、回転工具は、回転工具の回転軸線に直交する平面内で延びる底刃を有し、回転軸線を中心に回転させて回転軸線の方向で見たときの底刃の軌跡が環状の面をなすものであり、回転工具の底刃の軌跡により形成される環状の面とワークとの接触により形成される接触線が、ワークの曲面の母線に一致し、且つ曲面に沿って移動するようにワークと回転工具との間に相対的な送りを与えて曲面を加工する曲面切削工程と、環状の面と平面とが同一平面上に位置するように底刃と平面とを接触させてワークの平面を加工する平面切削工程と、を実施するように構成されている工作機械が提供される。   Furthermore, according to the present invention, there is provided a machine tool including a rotary tool for machining a workpiece having a curved surface drawn by movement of a straight line and a plane continuous to the curved surface, wherein the rotary tool is orthogonal to the rotation axis of the rotary tool. Has a bottom blade extending in a plane that rotates around the rotation axis, and the locus of the bottom blade when viewed in the direction of the rotation axis forms an annular surface. The contact line formed by the contact between the formed annular surface and the workpiece matches the generatrix of the curved surface of the workpiece, and a relative feed is made between the workpiece and the rotary tool so that the workpiece moves along the curved surface. A curved surface cutting process for machining a curved surface by giving a curved surface and a planar cutting process for machining the plane of the workpiece by bringing the bottom blade and the plane into contact with each other so that the annular surface and the plane are located on the same plane. A machine tool configured to be provided

本発明によると、ワークを工作機械に取り付けたなら途中でそれを取り外すことなく、つまり同一の段取りで、また工具を交換することなく、曲面切削工程と平面切削工程を連続して実施することが可能になる。その結果、曲面と平面との境界に段差のないワークを得ることができ、研磨工程を短縮することができる。また、曲面を底刃で切削することにより非常になめらかな表面を得ることも可能になる。   According to the present invention, if the workpiece is attached to the machine tool, the curved surface cutting process and the flat surface cutting process can be continuously performed without removing the workpiece in the middle, that is, with the same setup and without changing the tool. It becomes possible. As a result, a workpiece having no step at the boundary between the curved surface and the flat surface can be obtained, and the polishing process can be shortened. It is also possible to obtain a very smooth surface by cutting the curved surface with a bottom blade.

本発明の実施形態による工作機械の側面図である。1 is a side view of a machine tool according to an embodiment of the present invention. 加工対象であるワークの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the workpiece | work which is a process target. 実施形態による工作機械が曲面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a rotary tool and a workpiece | work when the machine tool by embodiment is performing the curved surface cutting process. 実施形態による工作機械が曲面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示すＸ軸方向から見た正面図である。It is the front view seen from the X-axis direction which shows typically a rotary tool and a work when the machine tool by an embodiment is performing a curved surface cutting process. 実施形態による工作機械が曲面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示すＹ軸方向から見た側面図である。It is the side view seen from the Y-axis direction which shows typically a rotary tool and a work when the machine tool by an embodiment is performing a curved surface cutting process. 実施形態による工作機械が平面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically a rotary tool and a workpiece | work when the machine tool by embodiment is performing the plane cutting process. 実施形態による工作機械が平面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示すＸ軸方向から見た正面図である。It is the front view seen from the X-axis direction which shows typically a rotary tool and a work when the machine tool by an embodiment is performing a plane cutting process. 実施形態による工作機械が平面切削工程を行っているときの回転工具とワークを模式的に示すＹ軸方向から見た側面図である。It is the side view seen from the Y-axis direction which shows typically a rotary tool and a work when the machine tool by an embodiment is performing a plane cutting process. 平面切削工程から曲面切削工程へ移行するときの回転工具の切削インサートとワークを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cutting insert and workpiece | work of a rotary tool when it transfers to a curved surface cutting process from a plane cutting process. 回転工具の他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a rotary tool.

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１を参照すると、本発明の実施形態による工作機械１００が図示されている。工作機械１００は、縦型マシニングセンタを構成しており、工場の床面に固定された基台としてのベッド１０２，ベッド１０２の上面でＹ軸方向に移動可能に設けられたＹ軸スライダ１０４，Ｙ軸スライダ１０４の上面に固定されたＢ軸方向回転送り手段１０６、ベッド１０２の図１の右側の上面から立設されたコラム１０８，前記コラム１０８の前面でＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に移動可能に設けられたＸ軸スライダ１１０、前記Ｘ軸スライダ１１０に対してＺ軸方向に移動可能に設けられたＺ軸スライダ１１２、及び前記Ｚ軸スライダ１１２に固定され、主軸１１４を鉛直な回転軸線Ｒ１を中心として回転可能に支持する主軸頭１１６を具備する。さらに、工作機械１００は、Ｘ軸スライダ１１０をＸ軸方向に駆動するＸ軸駆動装置（図示せず）、Ｙ軸スライダ１０４をＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動装置（図示せず）、Ｚ軸スライダ１１２をＺ軸方向に駆動するＺ軸駆動装置（図示せず）を具備している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIG. 1, a machine tool 100 according to an embodiment of the present invention is illustrated. The machine tool 100 constitutes a vertical machining center, and a bed 102 as a base fixed to the floor of a factory, a Y-axis slider 104, Y provided to be movable in the Y-axis direction on the upper surface of the bed 102 A B-axis direction rotational feed means 106 fixed to the upper surface of the shaft slider 104, a column 108 erected from the upper surface on the right side of the bed 102 in FIG. X-axis slider 110 provided so as to be movable in the Z-axis direction, Z-axis slider 112 provided so as to be movable in the Z-axis direction relative to the X-axis slider 110, and the spindle 114 fixed to the Z-axis slider 112. the comprises a spindle head 116 which rotatably supports around a vertical rotation axis R 1. Further, the machine tool 100 includes an X-axis drive device (not shown) that drives the X-axis slider 110 in the X-axis direction, a Y-axis drive device (not shown) that drives the Y-axis slider 104 in the Y-axis direction, Z A Z-axis drive device (not shown) for driving the shaft slider 112 in the Z-axis direction is provided.

Ｂ軸方向回転送り手段１０６は、ワーク３０の対向する両端を回転可能にそれぞれ支持する、図１の右側のロータリワークヘッド１２２と左側のテールストック１２４とを具備する。ロータリワークヘッド１２２とテールストック１２４はＢ軸方向の回転送りの回転軸線Ｒ２と一致する軸線を有するシャフト１２２ａ、１２４ａをそれぞれ備える。ロータリワークヘッド１２２が備えるシャフト１２２ａは、ロータリワークヘッド１２２内に配設された図示されないＢ軸モータによって回転駆動されてワークをＢ軸方向に回転させることができる。 The B-axis direction rotational feed means 106 includes a rotary work head 122 on the right side and a tail stock 124 on the left side in FIG. Comprising a rotary work head 122 and the tail stock 124 is a shaft 122a having an axis coincident with the rotation axis R 2 of the rotary feed the B-axis direction, 124a, respectively. The shaft 122a included in the rotary work head 122 can be rotated by a B-axis motor (not shown) disposed in the rotary work head 122 to rotate the work in the B-axis direction.

なお、図１のマシニングセンタを横形のマシニングセンタ（図示せず）で構成することももちろん可能である。その場合、鉛直なＹ軸に平行な軸線周りの回転送り、即ちＢ軸回転送りの可能なテーブルをマシニングセンタが有していれば、ロータリワークヘッド１２２は使用されないかもしれない。   Of course, the machining center of FIG. 1 may be a horizontal machining center (not shown). In that case, the rotary work head 122 may not be used if the machining center has a table capable of rotational feed around an axis parallel to the vertical Y-axis, that is, B-axis rotational feed.

主軸１１４の先端には、工具ホルダ１１８を介して回転工具１０が装着されている。図１に示される回転工具１０は、直方体状の工具ボディ１２と、工具ボディ１２の長手方向の両端部の底面側に機械的に締め付け固定された２つの切削インサート１４を有する。切削インサート１４に底刃１４ａが形成されている。回転工具１０は、工具ボディ１２に対して結合されたシャンク１６と、２つの切削インサート１４の高さを揃えるための、図示されない高さ調節機構も有している。   The rotary tool 10 is mounted on the tip of the main shaft 114 via a tool holder 118. A rotary tool 10 shown in FIG. 1 has a rectangular parallelepiped tool body 12 and two cutting inserts 14 that are mechanically fastened and fixed to the bottom surfaces of both end portions of the tool body 12 in the longitudinal direction. A bottom blade 14 a is formed on the cutting insert 14. The rotary tool 10 also has a shank 16 coupled to the tool body 12 and a height adjusting mechanism (not shown) for aligning the heights of the two cutting inserts 14.

本実施形態における切削インサート１４の底刃１４ａは、回転軸線Ｒ１に直交する平面内で直線状に延びている。したがって、回転軸線Ｒ１に直交する方向で底刃１４ａを見ると、底刃１４ａは、回転軸線Ｒ１に直交する平面に接するように直線状に延びている。本実施形態では、回転軸線Ｒ１の方向で見たときにも底刃１４ａは直線状に延びている。切削インサート１４は工具ボディ１２の長手方向の端部近くに固定されて、底刃１４ａの長さＷが、本実施形態では回転工具１０の半径の約２０％であるが、加工する形状の長さに応じて比率を決めればよい。回転工具１０が回転軸線Ｒ１を中心に回転したときに回転軸線Ｒ１の方向から見た底刃１４ａの軌跡は幅がＷのドーナツ状即ち環状の面ＣＳとして形成される（図３Ａ参照）。 End cutting edge 14a of the cutting insert 14 in the present embodiment extends linearly in a plane perpendicular to the axis of rotation R 1. Thus, looking at the end cutting edge 14a in a direction orthogonal to the rotation axis R 1, end cutting edge 14a extends linearly in contact with the plane perpendicular to the axis of rotation R 1. In this embodiment, the end cutting edge 14a even when viewed in the direction of the axis of rotation R 1 extends in a straight line. The cutting insert 14 is fixed near the end of the tool body 12 in the longitudinal direction, and the length W of the bottom blade 14a is about 20% of the radius of the rotary tool 10 in this embodiment, but the length of the shape to be machined is long. What is necessary is just to determine a ratio according to it. Rotary tool 10 is the locus of the end cutting edge 14a as seen from the direction of the rotation axis R 1 when rotated about an axis of rotation R 1 is formed as a surface CS donuts i.e. annular width W (see FIG. 3A) .

次に、本実施形態による工作機械１００により切削加工されるワーク３０の一例を、その完成形状を示す図２を参照して説明する。図２のワーク３０は、比較的厚さの薄い概ね直方体状に形成されているが、より詳しくは、その大部分を占める直方体部３２とその両側端に付加された湾曲体部３４とから一体に形成されている。その結果、湾曲体部３４の表面を形成する曲面３４ａに直方体部３２の表面を形成する平面３２ａが連続する。本実施形態による工作機械１００は、ワーク３０の直方体部３２の表面を切削する平面切削工程と、湾曲体部３４の表面を切削する曲面切削工程を実施することができる。なお、実際には、ワーク３０の短辺側の端面にはロータリワークヘッド１２２及びテールストック１２４に係合するための穴が形成されるが、図２に示されるワーク３０は、そのような穴を含んだ端面が上述の工程とは別の工程で切削された後の完成状態を示している。   Next, an example of the workpiece 30 cut by the machine tool 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The work 30 shown in FIG. 2 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape having a relatively small thickness. More specifically, the work 30 is integrally formed of a rectangular parallelepiped portion 32 occupying most of the workpiece 30 and curved portions 34 added to both side ends thereof. Is formed. As a result, the flat surface 32 a that forms the surface of the rectangular parallelepiped portion 32 continues to the curved surface 34 a that forms the surface of the curved body portion 34. The machine tool 100 according to the present embodiment can perform a plane cutting process for cutting the surface of the rectangular parallelepiped part 32 of the workpiece 30 and a curved surface cutting process for cutting the surface of the curved body part 34. Actually, holes for engaging with the rotary work head 122 and the tail stock 124 are formed in the end surface on the short side of the work 30, but the work 30 shown in FIG. The end surface containing is shown the completed state after being cut in a process different from the above-described process.

工作機械１００が加工するワーク３０の各湾曲体部３４の表面は円柱面の部分から形成されている。ただし、湾曲体部３４の表面が、円柱面以外の任意の柱面、例えば楕円柱面の部分、双曲線柱面、もしくは放物線柱面等、又はそれらを複合させた曲面から形成されても本実施形態の工作機械１００は加工を施すことが可能である。   The surface of each curved body portion 34 of the workpiece 30 processed by the machine tool 100 is formed from a cylindrical surface portion. However, even if the surface of the curved portion 34 is formed of an arbitrary column surface other than the cylindrical surface, for example, an elliptical column surface portion, a hyperbolic column surface, a parabolic column surface, or a curved surface obtained by combining them, this embodiment is implemented. The machine tool 100 in the form can be machined.

工作機械１００は、ワーク３０の湾曲体部３４の曲面３４ａを加工する曲面切削工程と、ワーク３０の直方体部３２の平面３２ａを加工する平面切削工程を実施することができる。最初に、図３Ａ〜Ｃを参照して曲面切削工程について説明する。図３Ａ〜Ｃはそれぞれ、曲面切削工程を実施しているときのワーク３０と回転工具１０を模式的に示す平面図、Ｘ軸方向で見た正面図、及びＹ軸方向で見た側面図である。   The machine tool 100 can perform a curved surface cutting process for machining the curved surface 34 a of the curved body part 34 of the workpiece 30 and a plane cutting process for machining the flat surface 32 a of the rectangular parallelepiped part 32 of the workpiece 30. First, the curved surface cutting process will be described with reference to FIGS. 3A to 3C are a plan view schematically showing the workpiece 30 and the rotary tool 10 when the curved surface cutting step is performed, a front view seen in the X-axis direction, and a side view seen in the Y-axis direction, respectively. is there.

図３Ａには底刃１４ａを有する切削インサート１４が隠れ線で示され、また底刃１４ａが回転したときの軌跡としての環状の面ＣＳがハッチングを付されて示されている。環状の面ＣＳの幅Ｗは、底刃１４ａの長さＷに等しい。図３Ａには、ワーク３０の湾曲体部３４の曲面３４ａと環状の面ＣＳとが接触する部分に生じる直線の接触線ＴＬも示されている。図３Ａの接触線ＴＬは湾曲体部３４の曲面３４ａを形成する円柱面の母線に一致している。図３Ｃを参照すると、Ｂ軸方向で回転送りされて水平から傾けられたワーク３０の湾曲体部３４の曲面３４ａに底刃１４ａが接触する状態が示され、紙面に垂直に接触線ＴＬが形成されることがわかる。   In FIG. 3A, the cutting insert 14 having the bottom blade 14a is shown by a hidden line, and an annular surface CS as a locus when the bottom blade 14a rotates is hatched. The width W of the annular surface CS is equal to the length W of the bottom blade 14a. 3A also shows a straight contact line TL generated at a portion where the curved surface 34a of the curved body portion 34 of the workpiece 30 and the annular surface CS are in contact with each other. The contact line TL in FIG. 3A coincides with the generatrix of the cylindrical surface forming the curved surface 34a of the curved body portion 34. Referring to FIG. 3C, a state in which the bottom blade 14a is in contact with the curved surface 34a of the curved body portion 34 of the workpiece 30 that is rotated and fed in the B-axis direction is formed, and a contact line TL is formed perpendicular to the paper surface. You can see that

ところで、曲面切削工程において、接触線ＴＬは曲面３４ａに対して発生するので、曲面３４ａが完成していない段階では接触面が生じ、その接触面のＹ軸方向に延びる端縁が接触線ＴＬに相当する。本明細書では、そのような接触面のＹ軸方向に延びる端縁も接触線ＴＬと呼ぶ。   By the way, in the curved surface cutting process, the contact line TL is generated with respect to the curved surface 34a. Therefore, a contact surface is generated when the curved surface 34a is not completed, and an edge extending in the Y-axis direction of the contact surface becomes the contact line TL. Equivalent to. In this specification, the edge of such a contact surface extending in the Y-axis direction is also referred to as a contact line TL.

ここで、母線の定義を確認すると、「直線の移動によって曲面が描かれる時に、その各位置における直線をその曲面の母線という（広辞苑）」となる。したがって、本実施形態の工作機械１００は、湾曲体部３４の曲面３４ａを形成するために、曲面切削工程において、環状の面ＣＳとワーク３０との接触により形成される接触線ＴＬを曲面３４ａの母線に一致させて、その接触線ＴＬが所望の曲面３４ａに沿って移動するように、ワーク３０にＢ軸方向の回転送りとＸ軸方向の直線送りを与えるとともに、回転工具１０にＺ軸方向の直線送りを与えるように構成されている。   Here, when the definition of the bus is confirmed, “when a curved surface is drawn by movement of the straight line, the straight line at each position is referred to as a bus of the curved surface (Kojien)”. Therefore, in order to form the curved surface 34 a of the curved body portion 34, the machine tool 100 according to the present embodiment uses the contact line TL formed by the contact between the annular surface CS and the workpiece 30 in the curved surface cutting process. The workpiece 30 is provided with a rotational feed in the B-axis direction and a linear feed in the X-axis direction so that the contact line TL moves along the desired curved surface 34a so as to coincide with the generatrix, and also to the rotary tool 10 in the Z-axis direction. It is configured to give a linear feed.

また本実施形態では、図３Ａに示されるように、曲面切削工程において生じる接触線ＴＬは、ワーク３０の湾曲体部３４のＹ軸方向の全長に等しい１本の連続した線分である。その結果、工作機械１００は、曲面切削工程において、ワーク３０と回転工具１０との間に相対的なＹ軸方向の直線送りを与えることなく、曲面３４ａのＹ軸方向の全長を切削することができる。本実施形態では、環状の面ＣＳ内にワーク３０の湾曲体部３４のＹ軸方向の全長が含まれ、且つ接触線ＴＬが環状の面ＣＳの内側の円によって分割されることがないように、回転工具１０の外径と底刃１４ａの長さＷが定められている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the contact line TL generated in the curved surface cutting step is one continuous line segment equal to the entire length of the curved body portion 34 of the workpiece 30 in the Y-axis direction. As a result, the machine tool 100 can cut the entire length of the curved surface 34a in the Y axis direction without giving a relative linear feed in the Y axis direction between the workpiece 30 and the rotary tool 10 in the curved surface cutting step. it can. In the present embodiment, the entire length of the curved body portion 34 of the workpiece 30 in the Y-axis direction is included in the annular surface CS, and the contact line TL is not divided by a circle inside the annular surface CS. The outer diameter of the rotary tool 10 and the length W of the bottom blade 14a are determined.

ただし、曲面切削工程において、接触線ＴＬが環状の面ＣＳの内側の円によって２つに分割される実施形態も可能である。これは、接触線ＴＬが、図３Ａで示される位置よりも回転軸線Ｒ１側へずれた位置にある場合にあてはまる。この場合、環状の面ＣＳの内側の円内には接触線ＴＬは形成されないので、接触線ＴＬの形成されないワーク３０の部分は曲面切削されずに削り残し部となる。一方、接触線ＴＬが、図３Ａで示される位置で延びているものの、環状の面ＣＳがワーク３０の湾曲体部３４のＹ軸方向の全長をカバーしきれないなら、接触線ＴＬの形成されないワーク３０の部分は曲面切削されずに削り残し部となる。これらのいずれの場合も、ワーク３０と回転工具１０との間に相対的なＹ軸方向の直線送りを加えれば削り残し部は解消される。ただし、このようにＹ軸方向の直線送りを与えた場合には、段差と呼べるほどではないがＸ軸方向に延びる視認可能な線状の加工マークが加工面に生じて、Ｙ軸方向の直線送りを与えなかった場合に比べて加工面の外観的な均一性あるいは平滑度が低下する。 However, an embodiment in which the contact line TL is divided into two by a circle inside the annular surface CS in the curved surface cutting step is also possible. This contact line TL is true when in the position shifted to the rotation axis R 1 side from the position shown in Figure 3A. In this case, since the contact line TL is not formed in the circle inside the annular surface CS, the portion of the work 30 where the contact line TL is not formed becomes an uncut portion without being curved. On the other hand, although the contact line TL extends at the position shown in FIG. 3A, the contact line TL is not formed if the annular surface CS cannot cover the entire length of the curved body portion 34 of the workpiece 30 in the Y-axis direction. The part of the work 30 is not cut as a curved surface but becomes an uncut portion. In any of these cases, if a relative linear feed in the Y-axis direction is applied between the workpiece 30 and the rotary tool 10, the uncut portion is eliminated. However, when linear feed in the Y-axis direction is given in this way, a visible machining mark extending in the X-axis direction is generated on the machining surface, which is not called a step, but straight in the Y-axis direction. Compared with the case where no feed is given, the appearance uniformity or smoothness of the processed surface is lowered.

次に、本実施形態の工作機械１００が行う平面切削工程について図４Ａ〜Ｃを参照して説明する。図４Ａ〜Ｃはそれぞれ、平面切削工程を実施しているときのワーク３０と回転工具１０を模式的に示す平面図、Ｘ軸方向で見た正面図、及びＹ軸方向で見た側面図である。平面切削工程では、底刃１４ａの軌跡による環状の面ＣＳとワーク３０との接触部である図４Ａのクロスハッチング部で切削が行われる。したがって、工作機械１００は、図４Ｂ及び図４Ｃに示されるように前記環状の面ＣＳとワーク３０の直方体部３２の平面３２ａとが同一平面上に位置するように底刃１４ａと前記平面３２ａとを接触させて、ワーク３０にＸ軸方向の送りを与える。また、図４Ａに示される例では、環状の面ＣＳはワーク３０のＹ軸方向の全長をカバーしているので、工作機械１００はワーク３０にＹ軸方向の直線送りを与える必要はない。   Next, a plane cutting process performed by the machine tool 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4A to 4C are a plan view schematically showing the workpiece 30 and the rotary tool 10, respectively, when performing the plane cutting process, a front view seen in the X-axis direction, and a side view seen in the Y-axis direction. is there. In the plane cutting process, cutting is performed at the cross-hatched portion in FIG. 4A, which is a contact portion between the annular surface CS and the workpiece 30 along the locus of the bottom blade 14 a. Therefore, as shown in FIGS. 4B and 4C, the machine tool 100 includes the bottom blade 14a and the plane 32a so that the annular surface CS and the plane 32a of the rectangular parallelepiped portion 32 of the workpiece 30 are located on the same plane. To feed the workpiece 30 in the X-axis direction. In the example shown in FIG. 4A, the annular surface CS covers the entire length of the workpiece 30 in the Y-axis direction, so the machine tool 100 does not need to give the workpiece 30 a linear feed in the Y-axis direction.

図５は、平面切削工程から曲面切削工程へ移行する回転工具１０の切削インサート１４とワーク３０とを模式的に示す図である。切削インサート１４の底刃１４ａは、図中Ｐ１及びＰ２で示される位置では平面切削工程を実施し、Ｐ３及びＰ４で示される位置では曲面切削工程を実施している。曲面の母線に一致する接触線ＴＬが紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向）に延びている。また、図５から、平面切削工程の最後に、湾曲体部３４を形成すべき位置まで回転工具１０がＸ軸方向に相対的に移動してきたなら、そのまま連続して曲面切削工程を開始できることがわかる。曲面切削工程は、ワーク３０に対するＢ軸方向の回転送りと回転工具１０に対するＺ軸方向の直線送りを更に加えればよい。このため平面切削工程から曲面切削工程への移行がスムーズに行われることが理解されよう。曲面切削工程から平面切削工程への移行の場合も同様である。   FIG. 5 is a view schematically showing the cutting insert 14 and the workpiece 30 of the rotary tool 10 that shifts from the flat cutting process to the curved cutting process. The bottom blade 14a of the cutting insert 14 performs a plane cutting process at positions indicated by P1 and P2 in the drawing, and performs a curved surface cutting process at positions indicated by P3 and P4. A contact line TL coinciding with the curved generatrix extends in a direction perpendicular to the paper surface (Y-axis direction). Further, from FIG. 5, if the rotary tool 10 has moved relatively in the X-axis direction to the position where the curved body portion 34 should be formed at the end of the plane cutting process, the curved surface cutting process can be started continuously as it is. Recognize. The curved surface cutting process may be performed by further adding rotational feed in the B-axis direction to the workpiece 30 and linear feed in the Z-axis direction to the rotary tool 10. For this reason, it will be understood that the transition from the flat cutting process to the curved cutting process is smoothly performed. The same applies to the transition from the curved cutting process to the flat cutting process.

工作機械１００が一つのワーク３０を加工するときの曲面切削工程と平面切削工程の順序は任意である。但し、曲面切削工程に連続して平面切削工程を、あるいは平面切削工程に連続して曲面切削工程を実施することが好ましい。つまり、曲面切削工程と平面切削工程との間に他の工程が含まれないことが好ましい。また、工作機械１００に装着された一本の回転工具１０で、つまり回転工具１０を交換することなく少なくとも一つのワーク３０に対して曲面切削工程と平面切削工程が実施されることが好ましい。   The order of the curved cutting process and the planar cutting process when the machine tool 100 processes one workpiece 30 is arbitrary. However, it is preferable to perform the surface cutting process continuously after the curved surface cutting process or the curved surface cutting process continuously after the surface cutting process. That is, it is preferable that other processes are not included between the curved surface cutting process and the flat surface cutting process. Further, it is preferable that the curved cutting process and the planar cutting process are performed on at least one workpiece 30 with one rotating tool 10 mounted on the machine tool 100, that is, without replacing the rotating tool 10.

本発明は、加工方法として実施することも可能である。本発明の実施形態による加工方法は、前述した回転工具１０の底刃１４ａを使って図２に示されるような曲面３４ａとそれに連続する平面３２ａを有するワーク３０を加工するものであって、ワーク３０を例えば図１に示されるようなＢ軸回転送り手段１０６を介して工作機械１００に取り付ける工程と、前述した曲面切削工程と、前述した平面切削工程と、ワーク３０を工作機械１００から取り外す工程とを含んでいる。この加工方法においては、曲面切削工程と平面切削工程の実施順序はどちらが先でもよく、それら工程がワーク３０を工作機械１００に取り付ける工程とワーク３０を工作機械１００から取り外す工程の間に実施されればよい。   The present invention can also be implemented as a processing method. A machining method according to an embodiment of the present invention is to machine a workpiece 30 having a curved surface 34a as shown in FIG. 2 and a plane 32a continuous therewith, using the bottom blade 14a of the rotary tool 10 described above. 1, for example, a process of attaching the machine tool 100 to the machine tool 100 via a B-axis rotary feed means 106 as shown in FIG. 1, a curved cutting process described above, a planar cutting process described above, and a process of removing the workpiece 30 from the machine tool 100. Including. In this machining method, either the curved surface cutting process or the planar cutting process may be performed first, and these processes are performed between the process of attaching the work 30 to the machine tool 100 and the process of removing the work 30 from the machine tool 100. That's fine.

この方法によると、ワーク３０を工作機械１００に取り付けたなら途中でそれを取り外すことなく、つまり同一の段取りで、また工具を交換することなく、曲面切削工程と平面切削工程を連続して実施し、その結果、曲面３４ａと平面３２ａとの境界に段差のないワーク３０を得ることが可能になる。   According to this method, if the workpiece 30 is attached to the machine tool 100, the curved cutting process and the planar cutting process are continuously performed without removing the workpiece 30 in the middle, that is, with the same setup and without changing tools. As a result, it is possible to obtain a workpiece 30 having no step at the boundary between the curved surface 34a and the flat surface 32a.

次に、回転工具の別の例について図６を参照して説明する。前述の実施形態では工作機械１００が備える回転工具１０は２つの切削インサート１４を有する直方体状の工具ボディ１２を有するものであったが、工作機械１００は、例えば４つの切削インサート４６を有する略円筒状の工具ボディ４２を有する回転工具４０を備えてもよい。略円筒状の工具ボディ４２は、工具ホルダから延びるシャンク（図示せず）を挿入するために中心穴４２ａを有する。工具ボディ４２は、回転軸線Ｒ１に関して周方向に等角度間隔に形成された４つの凹所たるチップポケット４４を有している。チップポケット４４の各々には切削インサート４６が取り付けられる。回転工具４０は、切削インサート４６をチップポケット４４の側壁に押し付けて固定するためのくさび駒５０と固定ボルト５２の組と、切削インサート４６の高さを調節するための高さ調節ネジ４９も有している。 Next, another example of the rotary tool will be described with reference to FIG. In the embodiment described above, the rotary tool 10 included in the machine tool 100 has the rectangular parallelepiped tool body 12 having the two cutting inserts 14. However, the machine tool 100 has a substantially cylindrical shape having, for example, four cutting inserts 46. A rotary tool 40 having a shaped tool body 42 may be provided. The substantially cylindrical tool body 42 has a center hole 42a for inserting a shank (not shown) extending from the tool holder. Tool body 42 has four recesses serving insert pocket 44 formed at equal angular intervals in the circumferential direction with respect to the axis of rotation R 1. A cutting insert 46 is attached to each of the chip pockets 44. The rotary tool 40 also has a set of a wedge piece 50 and a fixing bolt 52 for fixing the cutting insert 46 against the side wall of the chip pocket 44 and a height adjusting screw 49 for adjusting the height of the cutting insert 46. doing.

切削インサート４６は五角柱状の部材より成るシャンク部材４７と、底刃部材４８とから構成される。底刃部材４８の図６の上端の開放したエッジに底刃４８ａが形成されている。底刃４８ａは回転軸線Ｒ１に垂直な平面内で延びている。また、切削インサート４６は工具ボディ４２の外周端近くに配置される。底刃４８ａの長さは、図６に示される例では、回転工具４０の半径の約２０％であるので、回転工具４０が回転軸線Ｒ１を中心に回転したときに回転軸線Ｒ１の方向から見た底刃４５ｃの軌跡はドーナツ状即ち環状の面ＣＳとして形成される。 The cutting insert 46 includes a shank member 47 made of a pentagonal columnar member and a bottom blade member 48. A bottom blade 48a is formed on the open edge of the top edge of the bottom blade member 48 in FIG. End cutting edge 48a extends in a plane perpendicular to the axis of rotation R 1. Further, the cutting insert 46 is disposed near the outer peripheral end of the tool body 42. The length of the end cutting edge 48a is, in the example depicted in FIG. 6, since about 20% of the radius of the rotary tool 40, the direction of the rotation axis R 1 when the rotating tool 40 is rotated about the rotational axis R 1 The locus of the bottom blade 45c viewed from the side is formed as a donut-shaped or annular surface CS.

図６は一例であって、底刃４８ａの長さと回転工具４０の半径の長さの比率は２０％以外でもよい。特にスマートフォンのように加工面の見た目が重視される場合には、底刃４８ａの長さを回転工具４０の半径の長さの２〜６％にするとよい。底刃４８ａの長さを増やすより、回転工具４０の半径の長さを増やした方が、底刃４８ａの真直誤差の影響を受けにくく、更に、より長い一本の連続した接触線を得ることができるためである。   FIG. 6 is an example, and the ratio between the length of the bottom blade 48a and the length of the radius of the rotary tool 40 may be other than 20%. In particular, when the appearance of the processed surface is emphasized like a smartphone, the length of the bottom blade 48a is preferably set to 2 to 6% of the radius of the rotary tool 40. Rather than increasing the length of the bottom blade 48a, increasing the length of the radius of the rotary tool 40 is less susceptible to the straightness error of the bottom blade 48a, and further obtains a longer continuous contact line. It is because it can do.

底刃４８ａは、前述したとおり、回転軸線Ｒ１に直交する平面内で延びているので、回転軸線Ｒ１に直交する方向で見たときには直線状に延びている。一方、底刃は、回転軸線Ｒ１の方向で見たときには必ずしも直線状である必要はなく曲線状であってもよい。 End cutting edge 48a is, as described above, since extends in a plane perpendicular to the rotation axis R 1, and extends linearly when viewed in a direction perpendicular to the rotation axis R 1. Meanwhile, the bottom edge can necessarily be curved need not be linear when viewed in the direction of the axis of rotation R 1.

１０ 回転工具
１２ 工具ボディ
１４ 切削インサート
１４ａ 底刃
３０ ワーク
３２ 直方体部
３２ａ 平面
３４ 湾曲体部
３４ａ 曲面
１００ 工作機械
ＣＳ 環状の面
ＴＬ 接触線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating tool 12 Tool body 14 Cutting insert 14a Bottom blade 30 Work 32 Rectangular body part 32a Plane 34 Curved body part 34a Curved surface 100 Machine tool CS Annular surface TL Contact line

Claims (4)

直線の移動によって描かれる曲面と該曲面に連続する平面とを有するワークを回転工具により加工する加工方法であって、
前記回転工具は、前記回転工具の回転軸線に直交する平面内で延びる底刃を有し、前記回転軸線を中心に回転させて前記回転軸線の方向で見たときの前記底刃の軌跡が環状の面をなすものであり、
ワークを工作機械に取り付ける工程と、
前記回転工具の底刃の軌跡により形成される前記環状の面と前記ワークとの接触により形成される接触線が、前記ワークの前記曲面の母線に一致し、且つ前記曲面に沿って移動するように前記ワークと前記回転工具との間に相対的な送りを与えて前記曲面を加工する曲面切削工程と、
前記曲面切削工程よりも後に又は前に行われる平面切削工程であって、前記環状の面と前記平面とが同一平面上に位置するように前記底刃と前記平面とを接触させて前記ワークの平面を加工する平面切削工程と、
ワークを工作機械から取り外す工程と、
を備えることを特徴とした加工方法。 A machining method for machining a workpiece having a curved surface drawn by movement of a straight line and a plane continuous to the curved surface with a rotary tool,
The rotary tool has a bottom blade extending in a plane orthogonal to the rotation axis of the rotary tool, and the locus of the bottom blade when viewed in the direction of the rotation axis is rotated around the rotation axis. That makes the face of
Attaching the workpiece to the machine tool;
A contact line formed by the contact between the annular surface formed by the locus of the bottom blade of the rotary tool and the workpiece coincides with a generatrix of the curved surface of the workpiece and moves along the curved surface. A curved surface cutting step for machining the curved surface by giving a relative feed between the workpiece and the rotary tool,
It is a plane cutting process performed after or before the curved surface cutting process, and the bottom blade and the plane are brought into contact with each other so that the annular surface and the plane are located on the same plane. A plane cutting process for machining a plane;
Removing the workpiece from the machine tool;
A processing method characterized by comprising: 前記曲面切削工程において一本の連続した前記接触線が形成される請求項１に記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein one continuous contact line is formed in the curved surface cutting step. 前記平面切削工程が前記曲面切削工程に引き続いて実施されるか、又は前記曲面切削工程が前記平面切削工程に引き続いて実施される請求項１又は２に記載の加工方法。   The processing method according to claim 1, wherein the surface cutting step is performed subsequent to the curved surface cutting step, or the curved surface cutting step is performed subsequent to the surface cutting step. 直線の移動によって描かれる曲面と該曲面に連続する平面とを有するワークを加工する回転工具を備える工作機械であって、
前記回転工具は、前記回転工具の回転軸線に直交する平面内で延びる底刃を有し、前記回転軸線を中心に回転させて前記回転軸線の方向で見たときの前記底刃の軌跡が環状の面をなすものであり、
前記回転工具の底刃の軌跡により形成される前記環状の面と前記ワークとの接触により形成される接触線が、前記ワークの前記曲面の母線に一致し、且つ前記曲面に沿って移動するように前記ワークと前記回転工具との間に相対的な送りを与えて前記曲面を加工する曲面切削工程と、
前記環状の面と前記平面とが同一平面上に位置するように前記底刃と前記平面とを接触させて前記ワークの平面を加工する平面切削工程と、
を実施するように構成されていることを特徴とした工作機械。 A machine tool including a rotary tool for machining a workpiece having a curved surface drawn by movement of a straight line and a plane continuous to the curved surface,
The rotary tool has a bottom blade extending in a plane orthogonal to the rotation axis of the rotary tool, and the locus of the bottom blade when viewed in the direction of the rotation axis is rotated around the rotation axis. That makes the face of
A contact line formed by the contact between the annular surface formed by the locus of the bottom blade of the rotary tool and the workpiece coincides with a generatrix of the curved surface of the workpiece and moves along the curved surface. A curved surface cutting step for machining the curved surface by giving a relative feed between the workpiece and the rotary tool,
A plane cutting step of machining the plane of the workpiece by bringing the bottom blade and the plane into contact with each other so that the annular surface and the plane are located on the same plane;
A machine tool characterized by being configured to implement
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