JP6175096B2 - Machine part manufacturing method, machine part manufacturing apparatus, rotationally symmetric surface processing method, recording medium, and program - Google Patents
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Description
本発明は、機械部品の製造方法、機械部品の製造装置、回転対称面の加工方法、製造方法のプログラムを記録した記録媒体、およびそのプログラムに関する。 The present invention relates to a machine part manufacturing method, a machine part manufacturing apparatus, a rotationally symmetric surface processing method, a recording medium recording a program of the manufacturing method, and the program.
回転軸線に対して切れ刃を斜めに配置した工具を用いて対象物を切削加工する方法が提案されている。国際公開第２００１／０４３９０２号（特許文献１）および国際公開第２００３／０２２４９７号（特許文献２）は、直線状の切れ刃を用いた工作物の加工方法を開示する。切れ刃は、送り方向に対して傾斜して配置されて、工作物の回転軸線を横断する方向に送られる。この加工方法により、工作物の表面が滑らかとなるように工作物の表面を加工できるとともに、高能率での加工が可能になる。 There has been proposed a method of cutting an object using a tool in which cutting edges are arranged obliquely with respect to a rotation axis. International Publication No. 2001/043902 (Patent Document 1) and International Publication No. 2003/022497 (Patent Document 2) disclose a machining method of a workpiece using a linear cutting edge. The cutting edge is inclined with respect to the feed direction and is fed in a direction transverse to the rotation axis of the workpiece. By this processing method, the surface of the workpiece can be processed so that the surface of the workpiece becomes smooth, and processing with high efficiency becomes possible.
円柱形（円筒形を含む）を有する加工対象物の多くにおいて、回転軸線方向の長さは、半径の長さより大きい。上記の方法に従って、回転軸線方向に長い機械部品を高い精度で製造するためには、適切な軌道に沿って切れ刃を移動させる必要がある。 In many workpieces having a cylindrical shape (including a cylindrical shape), the length in the direction of the rotation axis is larger than the length of the radius. In order to manufacture a machine part that is long in the rotational axis direction with high accuracy according to the above method, it is necessary to move the cutting edge along an appropriate track.
本発明の目的は、円柱形または円筒形を有する加工物の表面を高い精度で加工するための技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique for processing a surface of a workpiece having a columnar shape or a cylindrical shape with high accuracy.
本発明の一態様に係る機械部品の製造方法は、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品の製造方法である。製造方法は、回転軸線をＺ軸とし、回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃の異なる部分が順次接触するように、切れ刃を、切削開始位置から、回転している機械部品に接触させながら送ることによって回転対称面を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度、および、切れ刃がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる。 A method for manufacturing a machine component according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing a machine component having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis. In the three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotation axis is the Z axis, the radial axis of the rotational symmetry plane is the X axis, and the axis orthogonal to both the Z axis and the X axis is the Y axis, In the state where the cutting edge is tilted with respect to the Z axis at a first inclination angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° on the YZ plane, the step of positioning at the cutting start position and the different portions of the cutting edge sequentially contact each other. And a step of machining the rotationally symmetric surface by sending the cutting edge from the cutting start position while making contact with the rotating machine part. The cutting start position includes X-axis coordinates and Y-axis coordinates. Each of the X-axis coordinates and the Y-axis coordinates is determined based on a first inclination angle and a second inclination angle that the cutting edge makes with the Z axis on the XZ plane.
上記によれば、円柱形または円筒形を有する加工物の表面を高い精度で加工することができる。 According to the above, the surface of a workpiece having a columnar shape or a cylindrical shape can be processed with high accuracy.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
（１）本発明の一態様に係る機械部品の製造方法は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）の製造方法である。製造方法は、回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃（２Ａ）を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度（β）でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃（２Ａ）の異なる部分が順次接触するように、切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置から、回転している機械部品（１）に接触させながら送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度（β）、および、切れ刃（２Ａ）がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度（θXZ）に基づいて定められる。 (1) The manufacturing method of the machine component which concerns on 1 aspect of this invention manufactures the machine component (1) which has a rotationally symmetric surface (1A) prescribed | regulated by the bus-line (1B) parallel to a rotating shaft (10). Is the method. The manufacturing method is a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotational axis (10) is the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface (1A) is the X axis, and the Y axis is an axis orthogonal to both the Z axis and the X axis. In the system, the straight cutting edge (2A) is tilted with respect to the Z-axis at a first inclination angle (β) greater than 0 ° and smaller than 90 ° on the YZ plane, at the cutting start position. A rotationally symmetric surface by sending the cutting edge (2A) from the cutting start position while being in contact with the rotating machine part (1) so that the different steps of the positioning step and the cutting edge (2A) are in contact with each other. (1A) is provided. The cutting start position includes X-axis coordinates and Y-axis coordinates. Each of the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate is determined based on the first inclination angle (β) and the second inclination angle (θ XZ ) that the cutting edge (2A) makes with the Z axis on the XZ plane. .
上記によれば回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。直線状の切れ刃がＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度でＺ軸に対して傾けられる。この状態で、切れ刃の異なる部分が順次接触するように、切れ刃が切削開始位置から送られる。これにより、加工される面の面粗さの精度を高くすることができる。第１の傾斜角度および第２の傾斜角度に基づいて、切削開始位置のＸ座標およびＹ座標が決定される。これにより、機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。 According to the above, a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis can be machined with high accuracy. The linear cutting edge is inclined with respect to the Z axis at a first inclination angle greater than 0 ° and less than 90 ° on the YZ plane. In this state, the cutting edge is fed from the cutting start position so that different portions of the cutting edge come into contact with each other sequentially. Thereby, the precision of the surface roughness of the surface processed can be made high. Based on the first tilt angle and the second tilt angle, the X coordinate and the Y coordinate of the cutting start position are determined. Thereby, a machine part can be manufactured so that the precision of the dimension of the diameter direction of a machine part becomes high.
「回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面」は、円柱の側面、および円筒の側面を含む。 “A rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the axis of rotation” includes the side surface of the cylinder and the side surface of the cylinder.
（２）好ましくは、製造方法は、切れ刃（２Ａ）の長さ、第１の傾斜角度（β）、第２の傾斜角度（θXZ）、回転対称面（１Ａ）の半径、および回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標に基づいて、切れ刃（２Ａ）の軌道を計算するステップをさらに備える。 (2) Preferably, the manufacturing method includes the length of the cutting edge (2A), the first inclination angle (β), the second inclination angle (θ XZ ), the radius of the rotational symmetry plane (1A), and rotational symmetry. The method further includes calculating a trajectory of the cutting edge (2A) based on the Z-axis coordinate of the surface (1A).
上記によれば、機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。 Based on the above, it is possible to manufacture the mechanical component so that the accuracy of the dimension in the radial direction of the mechanical component is increased.
（３）好ましくは、軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。 (3) Preferably, the trajectory is expressed as (X, Y, Z) = (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t). R is the radius of the rotationally symmetric surface (1A), t is a variable that varies from 0 to Z max -Z min, Z min is located at the minimum value of Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface (1A) , Z max is the maximum value of the Z-axis coordinates of the rotationally symmetric surface (1A). When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge (2A) is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: Follow.
上記によれば機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。 According to the above, it is possible to manufacture the mechanical component so that the accuracy of the dimension in the radial direction of the mechanical component is increased.
（４）好ましくは、切れ刃（２Ａ）は、切れ刃（２Ａ）の回転を阻止するように構成されたホルダ（２）によって保持される。 (4) Preferably, the cutting edge (2A) is held by a holder (2) configured to prevent rotation of the cutting edge (2A).
上記により、機械部品の加工中に、切れ刃の傾きが変わるのを防ぐことができる。したがって機械部品を精度よく製造することができる。 As described above, it is possible to prevent the inclination of the cutting edge from changing during machining of the machine part. Therefore, a machine part can be manufactured with high accuracy.
（５）好ましくは、製造方法は、測定器によって第１および第２の傾斜角度(bβ，θXZ)を測定するステップをさらに備える。 (5) Preferably, the manufacturing method further includes a step of measuring the first and second tilt angles (bβ, θ XZ ) with a measuring instrument.
上記により、切削開始位置および軌道を算出することができる。
（６）本発明の一態様に係る機械部品の製造装置は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の方法を実行する装置である。
As described above, the cutting start position and the trajectory can be calculated.
(6) A machine part manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention is an apparatus that executes the method according to any one of (1) to (5) above.
上記により、機械部品を精度よく製造することができる。
（７）本発明の一態様に係る加工方法は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）の加工方法である。加工方法は、回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃（２Ａ）を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度（β）でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃（２Ａ）の異なる部分が順次接触するように、切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置から、回転している機械部品（１）に接触させながら送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度（β）、および、切れ刃がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度（θXZ）に基づいて定められる。
By the above, a machine part can be manufactured with high accuracy.
(7) The processing method which concerns on 1 aspect of this invention is a processing method of the rotationally symmetric surface (1A) prescribed | regulated by the bus-line (1B) parallel to a rotating shaft (10). The processing method is a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotational axis (10) is the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface (1A) is the X axis, and the Y axis is an axis orthogonal to both the Z axis and the X axis. In the system, the straight cutting edge (2A) is tilted with respect to the Z-axis at a first inclination angle (β) greater than 0 ° and smaller than 90 ° on the YZ plane, at the cutting start position. A rotationally symmetric surface by sending the cutting edge (2A) from the cutting start position while being in contact with the rotating machine part (1) so that the different steps of the positioning step and the cutting edge (2A) are in contact with each other. (1A) is provided. The cutting start position includes X-axis coordinates and Y-axis coordinates. Each of the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate is determined based on the first inclination angle (β) and the second inclination angle (θ XZ ) that the cutting edge makes with the Z axis on the XZ plane.
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。 According to the above, it is possible to machine a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis with high accuracy.
（８）本発明の一態様に係る記録媒体は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。 (8) A recording medium according to an aspect of the present invention is for manufacturing a mechanical component (1) having a rotationally symmetric surface (1A) defined by a generatrix (1B) parallel to a rotation axis (10). A computer-readable recording medium on which a program is recorded. The program causes the computer to execute the following steps: the axis of rotation (10) as the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface (1A) as the X axis, and an axis orthogonal to both the Z axis and the X axis In the three-dimensional orthogonal coordinate system in which Y is defined as the Y axis, the first inclined angle (β) formed by the linear cutting edge (2A) with respect to the Z axis in the YZ plane and the cutting edge (2A) in the XZ plane are a second inclination angle (theta XZ) forms with respect to the Z axis, and the radius of the rotationally symmetric surface (1A), switching Re step accepting and length of the blade (2A); cutting edge of the (2A), the cutting start position And processing the rotationally symmetric surface (1A) by sending the cutting edge (2A) along the track from the cutting start position while contacting the rotating machine part (1). The trajectory is expressed as (X, Y, Z) = (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t). R is the radius of the rotationally symmetric surface (1A), t is a variable that varies from 0 to Z max -Z min, Z min is located at the minimum value of Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface (1A) , Z max is the maximum value of the Z-axis coordinates of the rotationally symmetric surface (1A). When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge (2A) is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: Follow.
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。 According to the above, it is possible to machine a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis with high accuracy.
（９）本発明の一態様に係るプログラムは、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。 (9) A program according to an aspect of the present invention is a program for manufacturing a machine component (1) having a rotationally symmetric surface (1A) defined by a generatrix (1B) parallel to a rotation axis (10). It is. The program causes the computer to execute the following steps: the axis of rotation (10) as the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface (1A) as the X axis, and an axis orthogonal to both the Z axis and the X axis In the three-dimensional orthogonal coordinate system in which Y is defined as the Y axis, the first inclined angle (β) formed by the linear cutting edge (2A) with respect to the Z axis in the YZ plane and the cutting edge (2A) in the XZ plane are a second inclination angle (theta XZ) forms with respect to the Z axis, and the radius of the rotationally symmetric surface (1A), switching Re step accepting and length of the blade (2A); cutting edge of the (2A), the cutting start position And processing the rotationally symmetric surface (1A) by sending the cutting edge (2A) along the track from the cutting start position while contacting the rotating machine part (1). The trajectory is expressed as (X, Y, Z) = (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t). R is the radius of the rotationally symmetric surface (1A), t is a variable that varies from 0 to Z max -Z min, Z min is located at the minimum value of Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface (1A) , Z max is the maximum value of the Z-axis coordinates of the rotationally symmetric surface. When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge (2A) is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: Follow.
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。 According to the above, it is possible to machine a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis with high accuracy.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、説明を分かりやすくするために、図面において、発明の構成要素の一部のみが示される場合がある。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. In addition, for easy understanding of the description, only some of the components of the invention may be shown in the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法を示した斜視図である。図１に示されるように、回転対称面１Ａを有する機械部品１が、回転軸線１０を中心として回転する。機械部品１は、本発明の一実施形態に係る製造方法によって製造される製造品である。 FIG. 1 is a perspective view showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the mechanical component 1 having the rotationally symmetric surface 1 </ b> A rotates around the rotation axis 10. The machine part 1 is a manufactured product manufactured by the manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
図１には、本発明の一実施形態に係る製造方法の一工程である加工工程が示される。したがって図１に示す工程においては、機械部品１を工作物と呼ぶこともできる。加工工程は切削を含む。本発明の一実施形態に係る製造方法は、他の工程を含んでもよい。製造方法は、たとえば、鋳造工程、組み立て工程、検査工程等を含むことができる。 FIG. 1 shows a processing step which is one step of the manufacturing method according to one embodiment of the present invention. Therefore, in the process shown in FIG. 1, the machine part 1 can also be called a workpiece. The machining process includes cutting. The manufacturing method according to an embodiment of the present invention may include other steps. The manufacturing method can include, for example, a casting process, an assembly process, an inspection process, and the like.
本発明の一実施形態に係る製造方法においては、三次元直交座標系に従って、切れ刃２Ａの送りが制御される。図１において、Ｚ軸は、回転軸線１０に相当する。Ｘ軸およびＹ軸は、ともにＺ軸に対して垂直であるとともに、互いに垂直である。Ｘ軸は、切削加工において径方向とも称される、加工面の直径寸法を決定する方向とすることができる。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸の両方に直交する軸であり、たとえば横方向と呼ばれる。たとえば旋盤においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と定められる軸を、本発明の実施の形態におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に適用することができる。 In the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the feed of the cutting edge 2A is controlled according to a three-dimensional orthogonal coordinate system. In FIG. 1, the Z axis corresponds to the rotation axis 10. The X axis and the Y axis are both perpendicular to the Z axis and perpendicular to each other. The X-axis can be a direction that determines a diameter dimension of the processed surface, which is also referred to as a radial direction in the cutting process. The Y axis is an axis orthogonal to both the X axis and the Z axis, and is called, for example, a lateral direction. For example, axes defined as an X axis, a Y axis, and a Z axis in a lathe can be applied to the X axis, the Y axis, and the Z axis in the embodiment of the present invention.
この実施形態では、Ｚ軸方向は、切れ刃２Ａの送り（縦送り）方向と定義される。Ｘ軸の負の方向は、機械部品１への切れ込み方向であると定義される。Ｙ軸の方向は、切削のための切れ刃２Ａの移動方向とは逆の方向である。 In this embodiment, the Z-axis direction is defined as the feed (vertical feed) direction of the cutting edge 2A. The negative direction of the X axis is defined as the direction of cut into the machine part 1. The direction of the Y axis is opposite to the moving direction of the cutting edge 2A for cutting.
切れ刃２Ａは、切削チップ（図１に示さず）の一部である。切削チップは、ホルダ２（工具）に着脱自在である。図１では、切削チップの切れ刃２Ａの部分のみ示されている。以下、切れ刃と切削チップとを区別する必要がない場合には、両方を「切れ刃」と総称する。 The cutting edge 2A is a part of a cutting tip (not shown in FIG. 1). The cutting tip is detachable from the holder 2 (tool). In FIG. 1, only the portion of the cutting edge 2A of the cutting tip is shown. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the cutting edge and the cutting tip, both are collectively referred to as “cutting edge”.
切れ刃２Ａは、Ｚ軸方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度で傾斜している。すなわち、切れ刃２Ａは、切れ刃２Ａの送り方向に沿って、Ｚ軸方向に対して斜めに配置される。切れ刃２Ａは、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分を有する軌道に沿って機械部品１に接触しながら送られる。これにより回転対称面１Ａが加工される。切削開始から切削終了までの間、先端３＿１から後端３＿５までの切れ刃２Ａの個々の領域が、回転対称面１Ａ（すなわち加工面）に順次接触する。 The cutting edge 2A is inclined at an angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the Z-axis direction. That is, the cutting edge 2A is disposed obliquely with respect to the Z-axis direction along the feeding direction of the cutting edge 2A. The cutting edge 2A is fed while contacting the machine component 1 along a track having an X-axis component, a Y-axis component, and a Z-axis component. Thereby, the rotationally symmetric surface 1A is processed. From the start of cutting to the end of cutting, individual regions of the cutting edge 2A from the front end 3_1 to the rear end 3_5 sequentially contact the rotationally symmetric surface 1A (that is, the processing surface).
この実施の形態では、機械部品１は円柱形を有する。回転対称面１Ａは、円柱の側面である。回転対称面１Ａは、回転軸線１０に平行な母線１Ｂによって規定される。母線１Ｂを回転軸線１０の周囲に回転させることによって形成される面が回転対称面１Ａである。 In this embodiment, the machine part 1 has a cylindrical shape. The rotationally symmetric surface 1A is a side surface of a cylinder. The rotationally symmetric surface 1 </ b> A is defined by a generatrix 1 </ b> B parallel to the rotation axis 10. A surface formed by rotating the bus 1B around the rotation axis 10 is a rotationally symmetric surface 1A.
たとえば機械部品１は、シャフトである。しかし、機械部品１の種類は、特に限定されない。また、図１に示された円柱が機械部品１の一部であってもよい。なお、機械部品１は中空であってもよい。すなわち、機械部品１は円筒形を有していてもよい。 For example, the machine part 1 is a shaft. However, the type of the machine part 1 is not particularly limited. The cylinder shown in FIG. 1 may be a part of the machine part 1. The mechanical component 1 may be hollow. That is, the machine part 1 may have a cylindrical shape.
図２は、本発明の一実施形態に係る製造装置の構成を概略的に示したブロック図である。本発明の一実施形態に係る製造装置１００は、たとえばコンピュータ化数値制御（ＣＮＣ）旋盤によって実現可能である。図２に示されるように、製造装置１００は、入力部１０１と、表示部１０２と、記憶部１０３と、制御部１０４と、駆動部１０５と、送り機構１０６と、ホルダ２と、切れ刃２Ａを有する切削チップ２Ｂとを備える。 FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention. The manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can be realized by, for example, a computerized numerical control (CNC) lathe. As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 100 includes an input unit 101, a display unit 102, a storage unit 103, a control unit 104, a drive unit 105, a feed mechanism 106, a holder 2, and a cutting blade 2A. And a cutting tip 2B having the following.
入力部１０１は、ユーザによって操作される。入力部１０１は、ユーザからの情報を受け付けて、その情報を制御部１０４に送る。ユーザからの情報は、ユーザによって選択されるプログラムについての情報、機械部品１の製造（回転対称面１Ａの加工）のために必要な各種のデータ、ユーザからの指令などを含む。 The input unit 101 is operated by a user. The input unit 101 receives information from the user and sends the information to the control unit 104. The information from the user includes information on a program selected by the user, various data necessary for manufacturing the machine part 1 (processing of the rotationally symmetric surface 1A), instructions from the user, and the like.
表示部１０２は、文字、記号、図形等を表示する。表示部１０２は、入力部１０１が受け付けた情報、制御部１０４の演算結果などを表示することができる。 The display unit 102 displays characters, symbols, figures, and the like. The display unit 102 can display information received by the input unit 101, a calculation result of the control unit 104, and the like.
記憶部１０３は、入力部１０１が受け付けた情報、機械部品１の製造のためのプログラムなどを記憶する。このプログラムは、回転対称面１Ａの加工のためのプログラムを含む。一実施形態によれば、記憶部１０３は、書き換え可能な不揮発性の記憶装置によって構成される。したがって記憶部１０３は、プログラムを記録した記録媒体に相当する。プログラムは、通信回線を通じて提供されてもよい。この場合にも、プログラムは、記憶部１０３に記憶される。 The storage unit 103 stores information received by the input unit 101, a program for manufacturing the mechanical component 1, and the like. This program includes a program for machining the rotationally symmetric surface 1A. According to one embodiment, the storage unit 103 is configured by a rewritable nonvolatile storage device. Therefore, the memory | storage part 103 is corresponded to the recording medium which recorded the program. The program may be provided through a communication line. Also in this case, the program is stored in the storage unit 103.
制御部１０４は、製造装置１００を統括して制御するように構成されたコンピュータである。制御部１０４は、演算部１１０を含む。演算部１１０は、入力部１０１が受け付けた情報、記憶部１０３に記憶された情報に基づいて数値演算を実行する。たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）が、プログラムを実行することにより、演算部１１０が具現化されてもよい。 The control unit 104 is a computer configured to control the manufacturing apparatus 100 in an integrated manner. The control unit 104 includes a calculation unit 110. The calculation unit 110 performs numerical calculation based on information received by the input unit 101 and information stored in the storage unit 103. For example, the calculation unit 110 may be realized by a CPU (Central Processing Unit) executing a program.
駆動部１０５は、送り機構１０６を駆動する。駆動部１０５は、制御部１０４によって制御される。送り機構１０６は、ホルダ２を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に送ることが可能に構成される。 The drive unit 105 drives the feed mechanism 106. The drive unit 105 is controlled by the control unit 104. The feed mechanism 106 is configured to feed the holder 2 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction.
ホルダ２は、切削チップ２Ｂを保持することにより、切れ刃２Ａを保持する。ホルダ２は、送り機構１０６に取り付けられる。切れ刃２Ａによる回転対称面１Ａの加工時には、ホルダ２は、回転軸に対して回転不能となるように送り機構１０６に固定される。したがって回転対称面１Ａの加工時には、ホルダ２は、切れ刃２Ａの角度を保持する。一方、回転対称面１Ａの加工時以外の時（一例では、製造装置１００のメンテナンス時）には、ホルダ２は、回転軸を中心として回転可能である。これにより、たとえば製造装置１００のメンテナンスが容易になるといった利点が得られる。 The holder 2 holds the cutting edge 2A by holding the cutting tip 2B. The holder 2 is attached to the feed mechanism 106. During processing of the rotationally symmetric surface 1A by the cutting edge 2A, the holder 2 is fixed to the feed mechanism 106 so as not to rotate with respect to the rotation axis. Therefore, the holder 2 maintains the angle of the cutting edge 2A when processing the rotationally symmetric surface 1A. On the other hand, the holder 2 can rotate around the rotation axis when the rotational symmetry plane 1A is not processed (in the example, during maintenance of the manufacturing apparatus 100). Thereby, the advantage that the maintenance of the manufacturing apparatus 100 becomes easy, for example is acquired.
切れ刃２Ａは、切削チップ２Ｂのすくい面と逃げ面との稜線により形成される。本発明の実施の形態において、この稜線は直線である。すなわち、切れ刃２Ａの形状は直線形である。本明細書において「直線状」との用語は、切れ刃２Ａの形状が直線であることを意味する。直線状の切れ刃を実現するための切削チップ２Ｂの形状は、特に限定されない。一実施形態では、切削チップ２Ｂは、三角柱形状を有する。 The cutting edge 2A is formed by a ridge line between the rake face and the flank face of the cutting tip 2B. In the embodiment of the present invention, the ridge line is a straight line. That is, the shape of the cutting edge 2A is a linear shape. In this specification, the term “straight” means that the shape of the cutting edge 2A is a straight line. The shape of the cutting tip 2B for realizing a linear cutting edge is not particularly limited. In one embodiment, the cutting tip 2B has a triangular prism shape.
直線状の切れ刃を用いた加工は、ポイント切削に比べて面粗さおよび能率の点で有利である。図３は、ポイント切削によって切削された加工面の面粗さを示したグラフである。図４は、本発明の実施の形態に従う製造方法に従って切削加工された表面の面粗さを示したグラフである。なお、図３と図４とにおいて、グラフの縦軸および横軸のスケールは同じである。 Machining using a straight cutting edge is advantageous in terms of surface roughness and efficiency compared to point cutting. FIG. 3 is a graph showing the surface roughness of the machined surface cut by point cutting. FIG. 4 is a graph showing the surface roughness of the surface cut according to the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. 3 and 4, the scales of the vertical axis and the horizontal axis of the graph are the same.
図３および図４に示されるように、本発明の実施の形態に従う製造方法は、ポイント切削に比べて、切れ刃の送り速度を大きくしつつ加工面の精度（面粗さ）を高くすることができる。さらに、ポイント切削の場合には、切削開始から切削終了までの間、切れ刃２Ａにおける同一の領域が加工面に接触する。このため切れ刃の摩耗が早い。一方、本発明の実施の形態によれば、切削開始から切削終了までの間、直線状の切れ刃２Ａの個々の領域が加工面に順次接触する。これにより、切れ刃２Ａの全体に摩耗が分散する。したがって切れ刃２Ａの寿命を延ばすことができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the manufacturing method according to the embodiment of the present invention increases the precision (surface roughness) of the processed surface while increasing the feed rate of the cutting edge as compared with point cutting. Can do. Furthermore, in the case of point cutting, the same region in the cutting edge 2A contacts the processing surface from the start of cutting to the end of cutting. For this reason, the cutting edge wears quickly. On the other hand, according to the embodiment of the present invention, each region of the linear cutting edge 2A sequentially contacts the processing surface from the start of cutting to the end of cutting. Thereby, wear is dispersed throughout the cutting edge 2A. Therefore, the life of the cutting edge 2A can be extended.
以下に本発明の実施の形態に係る製造方法、特に、回転対称面の加工を詳細に説明する。 The manufacturing method according to the embodiment of the present invention, particularly the processing of the rotationally symmetric surface will be described in detail below.
１．パラメータの定義
図５は、ＹＺ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図５に示されるように、角度β（＝θYZ）は、ＹＺ平面において、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす傾斜角度（第１の傾斜角度）である。ＬYZは、切れ刃２ＡのＹＺ平面への射影長さである。Ｒは、回転対称面１Ａの半径である。Ｚmaxは、回転対称面１ＡのＺ座標の最大値である。Ｚminは、回転対称面１ＡのＺ座標の最小値である。Ｚ＝ＺminをＺ軸の原点の位置とする。すなわちＺmin＝０である。以下では、Ｚmaxを機械部品１の高さとも呼ぶ。
1. Definition of Parameters FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the cutting edge 2A projected on the YZ plane. As shown in FIG. 5, the angle β (= θ YZ ) is an inclination angle (first inclination angle) formed by the cutting edge 2A with respect to the Z axis in the YZ plane. L YZ is the projection length of the cutting edge 2A onto the YZ plane. R is the radius of the rotationally symmetric surface 1A. Z max is the maximum value of the Z coordinate of the rotationally symmetric surface 1A. Z min is the minimum value of the Z coordinate of the rotationally symmetric surface 1A. Let Z = Z min be the position of the origin of the Z axis. That is, Z min = 0. Hereinafter, Z max is also referred to as the height of the machine part 1.
なお、角度βは、ＹＺ平面において、ホルダ２がＺ軸に対してなす傾斜角度と定義してもよい。角度βは、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす角度が９０°である状態からのホルダ２の傾きとして定義することができる。ホルダ２を送り機構１０６に取り付ける際に、ホルダ２は、Ｘ軸に平行な回転軸を中心としてＹＺ平面内で回転可能である。ホルダ２を送り機構１０６に取り付けた後は、ホルダ２は、Ｘ軸に平行な回転軸の周りには回転不可となる。 Note that the angle β may be defined as an inclination angle formed by the holder 2 with respect to the Z axis in the YZ plane. The angle β can be defined as the inclination of the holder 2 from the state in which the angle formed by the cutting edge 2A with respect to the Z axis is 90 °. When the holder 2 is attached to the feed mechanism 106, the holder 2 can rotate in the YZ plane around a rotation axis parallel to the X axis. After the holder 2 is attached to the feed mechanism 106, the holder 2 cannot rotate around the rotation axis parallel to the X axis.
図６は、ＸＺ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図６に示されるように、角度θXZは、ＸＺ平面において、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす傾斜角度（第２の傾斜角度）である。角度θXZができるだけ０°に近づくように切削チップ２Ｂがホルダ２に取り付けられる。ＬXZは、切れ刃２ＡのＸＺ平面への射影長さである。 FIG. 6 is a schematic view schematically showing the cutting edge 2A projected on the XZ plane. As shown in FIG. 6, the angle θ XZ is an inclination angle (second inclination angle) formed by the cutting edge 2A with respect to the Z axis in the XZ plane. The cutting tip 2B is attached to the holder 2 so that the angle θ XZ is as close to 0 ° as possible. L XZ is the projection length of the cutting edge 2A onto the XZ plane.
図７は、ＸＹ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図７に示されるように、角度θXYは、ＸＹ平面において、切れ刃２ＡがＹ軸に対してなす傾斜角度である。ＬXYは、切れ刃２ＡのＸＹ平面への射影長さである。 FIG. 7 is a schematic view schematically showing the cutting edge 2A projected on the XY plane. As shown in FIG. 7, the angle θ XY is an inclination angle formed by the cutting edge 2 </ b> A with respect to the Y axis in the XY plane. L XY is the projection length of the cutting edge 2A onto the XY plane.
図７に示された円は、ＸＹ平面上に射影された回転対称面１Ａを表す。切れ刃２Ａは、この円の接線に沿ってＸＹ平面上を移動する。切削開始時における切れ刃２Ａの先端３＿１の位置は、円の接点に相当する。 The circle shown in FIG. 7 represents the rotationally symmetric surface 1A projected onto the XY plane. The cutting edge 2A moves on the XY plane along the tangent line of this circle. The position of the tip 3_1 of the cutting edge 2A at the start of cutting corresponds to a contact point of a circle.
図５〜図７によれば、β＞０、θXZ＞０およびθXY＞０である。ホルダ２への切削チップ２Ｂの取り付けに基づいて、角度θXZは負の値（θXZ＜０）になり得る。 5-7, β> 0, θ XZ > 0 and θ XY > 0. Based on the attachment of the cutting tip 2B to the holder 2, the angle θ XZ can be a negative value (θ XZ <0).
切れ刃２Ａの先端３＿１の初期位置と、切れ刃２Ａの後端３＿５の初期位置との差のＸ軸成分、Ｙ軸成分、Ｚ軸成分を（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と表す。以下の関係式が成立するように、角度θXY，θXZ，θYZの符号が定義される。 The X-axis component, Y-axis component, and Z-axis component of the difference between the initial position of the tip 3_1 of the cutting edge 2A and the initial position of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A are represented as (dX, dY, dZ). The signs of the angles θ XY , θ XZ , and θ YZ are defined so that the following relational expression is satisfied.
角度θXY，θXZ，θYZ（＝β）の間には以下の関係が成立する。 The following relations hold among the angles θ XY , θ XZ , θ YZ (= β).
ｔａｎθXY＝ｔａｎθXZ／ｔａｎβから明らかなように、ＸＹ平面内の切れ刃２Ａの角度θXYは、角度θXZ，βから求めることができる。したがって角度θXYを製造装置１００に入力することは必須ではない。 As is clear from tan θ XY = tan θ XZ / tan β, the angle θ XY of the cutting edge 2 A in the XY plane can be obtained from the angles θ XZ and β. Therefore, it is not essential to input the angle θ XY to the manufacturing apparatus 100.
ＬYZ，ＬXZ，ＬXYは、以下の式に従って表される。Ｌは、切れ刃２Ａの長さを表す。 L YZ , L XZ and L XY are expressed according to the following equations. L represents the length of the cutting edge 2A.
角度βは、接触抵抗と面粗さとの観点から設定することができる。図８は、ＹＺ平面上の切れ刃の角度βを説明するための図である。図８を参照して、切れ刃２ＡをＲＺ平面に投影した場合、その投影像は曲線である。なお、「ＲＺ平面」は、回転対称面１Ａの半径（Ｒ）および回転軸線（Ｚ）によって定まる平面である。 The angle β can be set from the viewpoint of contact resistance and surface roughness. FIG. 8 is a diagram for explaining the angle β of the cutting edge on the YZ plane. Referring to FIG. 8, when the cutting edge 2A is projected onto the RZ plane, the projected image is a curve. The “RZ plane” is a plane determined by the radius (R) and the rotation axis (Z) of the rotationally symmetric surface 1A.
角度βが大きいほど切れ刃２Ａの投影像の曲率は小さい。したがって、切削幅は大きい。一方、角度βが小さいほど切れ刃２Ａの投影像の曲率は大きい。したがって、切削幅は小さい。 The larger the angle β, the smaller the curvature of the projected image of the cutting edge 2A. Therefore, the cutting width is large. On the other hand, the smaller the angle β, the larger the curvature of the projected image of the cutting edge 2A. Therefore, the cutting width is small.
角度βが大きい場合には、切削幅が大きいために切れ刃２Ａの接触抵抗が大きい。一方で、加工面の面粗さは小さい。逆に、角度βが小さい場合には、切削幅が小さいために切れ刃２Ａの接触抵抗が小さい。しかしながら、加工面の面粗さが大きい。 When the angle β is large, since the cutting width is large, the contact resistance of the cutting edge 2A is large. On the other hand, the surface roughness of the processed surface is small. On the contrary, when the angle β is small, the contact resistance of the cutting edge 2A is small because the cutting width is small. However, the surface roughness of the processed surface is large.
上記の通り、角度βを変化させることにより、接触抵抗および面粗さが変化する。接触抵抗と面粗さとは、互いにトレードオフの関係にある。したがって、接触抵抗と面粗さとの両方が要求される水準となるように、角度βを決定することができる。 As described above, changing the angle β changes the contact resistance and surface roughness. Contact resistance and surface roughness are in a trade-off relationship with each other. Therefore, the angle β can be determined so that both the contact resistance and the surface roughness are required levels.
なお、角度βが０°の場合、切れ刃２Ａが機械部品１の回転方向に対して垂直の方向に向けられるため、接触抵抗が大きい。一方、角度βが９０°の場合、切れ刃２Ａが機械部品１の回転方向に向けられるため、機械部品１の加工が難しくなる。したがって、この実施の形態では、０°＜β＜９０°となるように角度βが定められる。好ましくは、角度βは、２０°≦β≦７０°である。より好ましくは、角度βは、３０°≦β≦６０°であり、さらに好ましくは、角度βは、４５°である。 When the angle β is 0 °, the cutting edge 2A is directed in a direction perpendicular to the rotation direction of the mechanical component 1, and therefore the contact resistance is large. On the other hand, when the angle β is 90 °, the cutting edge 2 </ b> A is directed in the rotation direction of the machine part 1, so that the machining of the machine part 1 becomes difficult. Therefore, in this embodiment, the angle β is determined so that 0 ° <β <90 °. Preferably, the angle β is 20 ° ≦ β ≦ 70 °. More preferably, the angle β is 30 ° ≦ β ≦ 60 °, and still more preferably, the angle β is 45 °.
２．補正なし軌道の場合
切れ刃２Ａを補正なし軌道に沿って送る場合、切れ刃２ＡのＸＺ面への射影像において、角度θXZが０°に一致しなければならない。このためには、ホルダ２が送り機構１０６に取り付けられたときに、角度θXZが０°に等しくなるように切れ刃２Ａの角度を調整する必要がある。
2. In the case of a trajectory without correction When the cutting edge 2A is sent along a trajectory without correction, the angle θ XZ must match 0 ° in the projected image of the cutting edge 2A on the XZ plane. For this purpose, when the holder 2 is attached to the feed mechanism 106, it is necessary to adjust the angle of the cutting edge 2A so that the angle θ XZ becomes equal to 0 °.
切れ刃２Ａの角度を調整するために、たとえば次の方法が採用される。ダイヤルゲージなどの測定器を用い、切れ刃２Ａの２以上の部分から、切れ刃２Ａの傾斜角度を測定する。シムなどをチップのホルダに挿入して取り付け角度が補正される。ホルダ２が、切れ刃２Ａの取り付け角度を補正するための機構を有する場合には、切れ刃２Ａの傾斜角度を測定した後に、当該補正機構によって切れ刃２Ａの取り付け角度を補正することができる。切れ刃２Ａの傾斜角度は、上述したダイヤルゲージ、あるいは、プリセッターといった測定器によって測定することができる。 In order to adjust the angle of the cutting edge 2A, for example, the following method is adopted. Using a measuring instrument such as a dial gauge, the inclination angle of the cutting edge 2A is measured from two or more portions of the cutting edge 2A. The mounting angle is corrected by inserting a shim or the like into the chip holder. When the holder 2 has a mechanism for correcting the attachment angle of the cutting edge 2A, the attachment angle of the cutting edge 2A can be corrected by the correction mechanism after measuring the inclination angle of the cutting edge 2A. The inclination angle of the cutting edge 2A can be measured by a measuring instrument such as the dial gauge or the presetter described above.
（１）軌道
図９は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＹＺ平面図である。図１０は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＸＺ平面図である。
(1) Track FIG. 9 is a YZ plan view for explaining a machining method of the machine part 1 in the case of a track without correction. FIG. 10 is an XZ plan view for explaining a machining method of the machine part 1 in the case of a track without correction.
図９に示されるように、まず、切れ刃２Ａの先端３＿１が切削開始位置に位置付けられる。図９および図１０に示されるように、補正なし軌道の場合における切削開始位置を、三次元直交座標系の原点に設定する。 As shown in FIG. 9, first, the tip 3_1 of the cutting edge 2A is positioned at the cutting start position. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the cutting start position in the case of a trajectory without correction is set to the origin of the three-dimensional orthogonal coordinate system.
切れ刃２Ａを、回転する機械部品１に接触させながら送ることによって、回転対称面１Ａが加工される。図１０に示されるように、切れ刃２ＡのＸＺ平面への射影像は、Ｚ軸に平行（すなわちθXZ＝０）である。 The rotationally symmetric surface 1A is processed by sending the cutting edge 2A while making contact with the rotating machine part 1. As shown in FIG. 10, the projection image of the cutting edge 2A onto the XZ plane is parallel to the Z axis (that is, θ XZ = 0).
切れ刃２Ａは、ＸＺ平面内で直線的に移動するとともに、ＹＺ平面内で直線的に移動する。以後の説明において、「ＸＺプログラム角」との用語は、ＸＺ平面内における切れ刃２Ａの移動方向とＺ軸とのなす角度を意味する。「ＹＺプログラム角」との用語は、ＹＺ平面内における切れ刃２Ａの移動方向とＺ軸とのなす角度を意味する。 The cutting edge 2A moves linearly in the XZ plane and moves linearly in the YZ plane. In the following description, the term “XZ program angle” means an angle formed by the moving direction of the cutting edge 2A in the XZ plane and the Z axis. The term “YZ program angle” means an angle formed by the moving direction of the cutting edge 2A in the YZ plane and the Z axis.
補正なし軌道の場合における、ＸＺプログラム角およびＹＺプログラム角をそれぞれθ1およびθ2と表す。角度θ1，θ2は、以下の式に従って表すことができる。 In the case of a trajectory without correction, the XZ program angle and the YZ program angle are represented as θ 1 and θ 2 , respectively. The angles θ 1 and θ 2 can be expressed according to the following equations.
図１１は、ＹＺ平面上のプログラム角度θ2と第１の傾斜角度βとの関係を説明するための図である。図１１には、三角形が示される。三角形の１つの辺の長さは、Ｚmaxである。三角形のもう１つの辺は切れ刃２Ａに相当する。したがって、その辺の長さは、ＬYZである。これら２つの辺のなす角度はβである。 FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the program angle θ 2 on the YZ plane and the first tilt angle β. FIG. 11 shows a triangle. The length of one side of the triangle is Z max . The other side of the triangle corresponds to the cutting edge 2A. Therefore, the length of the side is L YZ . The angle formed by these two sides is β.
切れ刃２Ａの後端３＿５から、長さＺmax−Ｚminの辺に垂線を引く。この垂線の長さは、ＬYZｓｉｎβである。したがって、ｔａｎθ2＝（ＬYZｓｉｎβ）／（Ｚmax−Ｚmin−ＬYZｃｏｓβ）の関係が成立する。 From the rear end 3_5 of the cutting edge 2A, dropping a perpendicular to the side with the length Z max -Z min. The length of this perpendicular is L YZ sin β. Therefore, the relationship of tan θ 2 = (L YZ sin β) / (Z max −Z min −L YZ cos β) is established.
図１２は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＸＹ平面図である。図１２を参照して、θXY＝０であるため、切れ刃２Ａは、Ｙ軸に平行に移動する。 FIG. 12 is an XY plan view for explaining a machining method of the machine part 1 in the case of a track without correction. Referring to FIG. 12, since θ XY = 0, the cutting edge 2A moves in parallel to the Y axis.
軌道の補正を行わない場合、以下の手順に従って機械部品１が加工される。
（ａ）ＸＺ平面内での切れ刃２Ａの傾斜角度が０°となるように、切削チップ２Ｂをホルダ２に取り付けるとともにホルダ２を送り機構１０６に取り付ける。
When the trajectory is not corrected, the machine part 1 is processed according to the following procedure.
(A) The cutting tip 2B is attached to the holder 2 and the holder 2 is attached to the feed mechanism 106 so that the inclination angle of the cutting edge 2A in the XZ plane is 0 °.
（ｂ）プログラム角度θ2を算出する（θxz＝０）。
（ｃ）切れ刃２Ａの先端３＿１を切削開始位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ，０，Ｚmin）に位置付ける。
(B) The program angle θ 2 is calculated (θ xz = 0).
(C) The tip 3_1 of the cutting edge 2A is positioned at the cutting start position (X, Y, Z) = (R, 0, Z min ).
（ｄ）切れ刃の先端３＿１の座標を、軌道（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ，−ｔ×ｔａｎθ2，Ｚmin＋ｔ）に沿って移動させる。ｔは、０から（Ｚmax−Ｚmin）まで変化する変数である。軌道のＸ軸成分は一定であるため、切れ刃２Ａは、ＸＹ平面上においてＹ軸に平行に移動する。 (D) The coordinates of the tip 3_1 of the cutting edge are moved along the trajectory (X, Y, Z) = (R, −t × tan θ 2 , Z min + t). t is a variable that varies from 0 to (Z max −Z min ). Since the X-axis component of the track is constant, the cutting edge 2A moves parallel to the Y-axis on the XY plane.
（２）加工結果
図１３は、切れ刃２Ａの軌跡をモニタするための切れ刃２Ａの５つの領域を示した図である。先端３＿１および後端３＿５に加えて、切れ刃２Ａの領域３＿２，３＿３，３＿４が、点によって表される。なお、領域３＿２，３＿３，３＿４の位置は、先端３＿１と後端３＿５との間の長さを４等分する位置に対応する。
(2) Processing result FIG. 13 is a diagram showing five regions of the cutting edge 2A for monitoring the locus of the cutting edge 2A. In addition to the front end 3_1 and the rear end 3_5, the regions 3_2, 3_3, 3_4 of the cutting edge 2A are represented by dots. Note that the positions of the regions 3_2, 3_3, and 3_4 correspond to positions that divide the length between the front end 3_1 and the rear end 3_5 into four equal parts.
図１４は、ＲＺ平面における、切れ刃２Ａの先端および後端の軌跡を模式的に示した模式図である。図１４では、切れ刃２Ａの先端３＿１が描く軌跡４＿１および、切れ刃２Ａの後端３＿５が描く軌跡４＿５が示される。ＲＺ平面における加工形状は、切れ刃２Ａの各領域がＲＺ平面上で描く軌跡の包絡線に対応する。 FIG. 14 is a schematic diagram schematically showing the trajectory of the leading edge and the trailing edge of the cutting edge 2A in the RZ plane. FIG. 14 shows a locus 4_1 drawn by the tip 3_1 of the cutting edge 2A and a locus 4_5 drawn by the rear end 3_5 of the cutting edge 2A. The machining shape on the RZ plane corresponds to the envelope of the locus drawn by each region of the cutting edge 2A on the RZ plane.
図１５は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°に等しい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図１６は、図１５に示された計算結果に基づいて、加工面と設計上の面との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。グラフ中の各曲線は、切れ刃２Ａの先端３＿１、後端３＿５および領域３＿２〜３＿４のそれぞれに対応付けられる。図１５および図１６に示されるように、角度θXZが０°に等しい場合には、ΔＲ＝０である。すなわち、切削加工によって、設計通りの面を形成することができる。 FIG. 15 is a diagram showing the result of calculating the machining shape on the RZ plane when the second inclination angle θ XZ of the cutting edge 2A is equal to 0 °. FIG. 16 is a diagram showing a difference ΔR in the R-axis direction between the machined surface and the designed surface based on the calculation result shown in FIG. Each curve in the graph is associated with the tip 3_1, the rear end 3_5, and the regions 3_2 to 3_4 of the cutting edge 2A. As shown in FIGS. 15 and 16, ΔR = 0 when the angle θ XZ is equal to 0 °. That is, the designed surface can be formed by cutting.
図１７は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図１８は、図１７に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面１Ａ）と設計上の面１１との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。図１７および図１８に示されるように、θXZ＜０の場合、Ｚが大きくなるほど、ΔＲが負方向に増大する。すなわち、θXZ＜０の場合には削り過ぎが生じる。 FIG. 17 is a diagram illustrating a result of calculating a machining shape on the RZ plane when the second inclination angle θ XZ of the cutting edge 2A is smaller than 0 °. FIG. 18 is a diagram showing a difference ΔR in the R-axis direction between the machining surface (rotationally symmetric surface 1A) and the designed surface 11 based on the calculation result shown in FIG. As shown in FIGS. 17 and 18, when θ XZ <0, ΔR increases in the negative direction as Z increases. That is, excessive cutting occurs when θ XZ <0.
図１９は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図２０は、図１９に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面１Ａ）と設計上の面１１との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。図１９および図２０に示されるように、θXZ＞０の場合、Ｚが大きくなるほど、ΔＲが正方向に増大する。すなわち、θXZ＞０の場合には削り残しが生じる。なお、図１７および図１９において、横軸は、Ｚminを基準としたＺ軸方向の位置を表している。 FIG. 19 is a diagram illustrating a result of calculating a machining shape on the RZ plane in the case where the second inclination angle θ XZ of the cutting edge 2A is larger than 0 °. FIG. 20 is a diagram showing the difference ΔR in the R-axis direction between the machining surface (rotationally symmetric surface 1A) and the designed surface 11 based on the calculation result shown in FIG. As shown in FIGS. 19 and 20, when θ XZ > 0, ΔR increases in the positive direction as Z increases. That is, when θ XZ > 0, uncut material is left. In FIG. 17 and FIG. 19, the horizontal axis represents the position in the Z-axis direction with Z min as a reference.
図１６〜図２０に示されるように、切削加工によって設計通りの面を形成するためには、切れ刃２Ａの角度θXZを０°に一致させなければならない。しかしながら、現実には、切れ刃２Ａの角度θXZを０°に一致させることは難しいことが多い。切れ刃２Ａの角度θXZが０°からずれた場合、加工対象物の削り残しあるいは削り過ぎが発生する。 As shown in FIGS. 16 to 20, in order to form a designed surface by cutting, the angle θ XZ of the cutting edge 2 </ b> A must be set to 0 °. However, in reality, it is often difficult to make the angle θ XZ of the cutting edge 2A coincide with 0 °. When the angle θ XZ of the cutting edge 2A deviates from 0 °, the workpiece remains uncut or excessively cut.
切れ刃２Ａの傾きを調整する機構（たとえば回転機構）を有するホルダを用いた場合、ホルダ２を送り機構１０６に取り付けた後に、切れ刃２Ａの角度θXZを調整することができる。しかし、そのような機構の部分は、ホルダ２の他の部分に比べて剛性が低くなりやすい。したがって、硬い材料（たとえば焼入れされた鋼材）を切削する場合に、切れ刃２Ａの傾きが変動する可能性がある。切れ刃２Ａの傾きが変動した場合、設計通りに機械部品を加工することは、より難しい。 When a holder having a mechanism (for example, a rotation mechanism) for adjusting the inclination of the cutting edge 2A is used, the angle θ XZ of the cutting edge 2A can be adjusted after the holder 2 is attached to the feed mechanism 106. However, such a mechanism portion tends to be less rigid than the other portions of the holder 2. Therefore, when cutting a hard material (for example, hardened steel), the inclination of the cutting edge 2A may vary. When the inclination of the cutting edge 2A varies, it is more difficult to machine the machine part as designed.
３．補正された切削開始位置および補正された軌道
本発明の実施の形態では、切れ刃２Ａの角度βおよび角度θXZに応じて切削開始位置および軌道が補正される。
3. The corrected cutting start position and the corrected trajectory In the embodiment of the present invention, the cutting start position and the trajectory are corrected according to the angle β and the angle θ XZ of the cutting edge 2A.
（１）切削開始位置および軌道の補正
図２１は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＹ平面図である。図２２は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＹＺ平面図である。図２３は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＺ平面図である。
(1) Correction of Cutting Start Position and Trajectory FIG. 21 is an XY plan view for schematically explaining the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 22 is a YZ plan view for schematically explaining the manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 23 is an XZ plan view for schematically explaining the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
図２１〜図２３において示されるように、本発明の実施の形態では、切削開始位置を、Ｘ軸上において補正量｜ΔＸ｜だけずらすとともに、Ｙ軸方向に補正量｜ΔＹ｜だけずらす。なお、ΔＸ＝ΔＹ＝０の場合の切削開始位置は、θXZ＝０°の場合の切削開始位置（Ｒ，０，Ｚmin)に相当する。切削開始位置の補正量ΔＸ，ΔＹは、以下の式により表すことができる。 As shown in FIGS. 21 to 23, in the embodiment of the present invention, the cutting start position is shifted by the correction amount | ΔX | on the X axis and is also shifted by the correction amount | ΔY | in the Y axis direction. The cutting start position when ΔX = ΔY = 0 corresponds to the cutting start position (R, 0, Z min ) when θ XZ = 0 °. The correction amounts ΔX and ΔY of the cutting start position can be expressed by the following equations.
図２２および図２３によれば、β＞０およびθXZ＞０である。すなわちθXZ＞，ΔＹ＜０かつΔＸ＜０である。 According to FIGS. 22 and 23, β> 0 and θ XZ > 0. That is, θ XZ >, ΔY <0 and ΔX <0.
次に、切れ刃２Ａが送られて、回転対称面１Ａが加工される。切れ刃２Ａの先端３＿１の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、プログラム角θ1’およびθ2’に従って変化する。軌道は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のすべての軸の方向の移動量を有する。すなわち切れ刃の軌道の方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の軸を横断する方向である。 Next, the cutting edge 2A is sent and the rotationally symmetric surface 1A is processed. The coordinates (X, Y, Z) of the tip 3_1 of the cutting edge 2A change according to the program angles θ 1 ′ and θ 2 ′. The trajectory has a movement amount in the directions of all axes of the X axis, the Y axis, and the Z axis. That is, the direction of the trajectory of the cutting edge is a direction that crosses each of the X axis, the Y axis, and the Z axis.
切削線２０は、回転対称面１Ａに接する切れ刃２Ａの部分の軌跡に相当する。切削線２０は、切削開始位置における切れ刃２Ａの先端３＿１と、切削終了位置における切れ刃２Ａの後端３＿５とを結ぶ直線に相当する。切削線２０は、Ｚ軸に平行である。 The cutting line 20 corresponds to the locus of the portion of the cutting edge 2A in contact with the rotationally symmetric surface 1A. The cutting line 20 corresponds to a straight line connecting the tip 3_1 of the cutting edge 2A at the cutting start position and the rear end 3_5 of the cutting edge 2A at the cutting end position. The cutting line 20 is parallel to the Z axis.
切削線２０は、ＹＺ平面上において、Ｚ軸からΔＹだけＹ軸の正方向にずれる。切削線２０は、ＸＺ平面上において、Ｚ軸からΔＸだけＸ軸の正方向にずれる。 The cutting line 20 is shifted in the positive direction of the Y axis by ΔY from the Z axis on the YZ plane. The cutting line 20 is shifted in the positive direction of the X axis by ΔX from the Z axis on the XZ plane.
本発明の実施の形態によれば、切削開始位置が、Ｙ軸方向にΔＹだけ移動するとともに、Ｘ軸方向にΔＸだけずれる。プログラム角度θ1，θ2がプログラム角度θ1’，θ2’に置き換えられる。これにより、ＸＺ平面において、加工面を設計面に一致させることが可能となる。したがって機械部品１を精度よく製造することができる。さらに、製造装置１００を動作させるためのプログラムの変更を少なくすることができる。 According to the embodiment of the present invention, the cutting start position moves by ΔY in the Y-axis direction and shifts by ΔX in the X-axis direction. The program angles θ 1 and θ 2 are replaced with the program angles θ 1 ′ and θ 2 ′. Thereby, in the XZ plane, it becomes possible to make the machining surface coincide with the design surface. Therefore, the machine part 1 can be manufactured with high accuracy. Furthermore, the change of the program for operating the manufacturing apparatus 100 can be reduced.
式（１）および式（２）は、ΔＸ，ΔＹがｔａｎβおよびｔａｎθXZに基づいて変化することを表す。切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、それぞれ、ΔＸおよびΔＹを含む。したがって、切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、角度βおよび角度θXZにそれぞれ依存する。これにより、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。 Expressions (1) and (2) indicate that ΔX and ΔY change based on tan β and tan θ XZ . The X-axis coordinate and the Y-axis coordinate of the cutting start position include ΔX and ΔY, respectively. Therefore, the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate of the cutting start position depend on the angle β and the angle θ XZ , respectively. Thereby, a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the rotation axis can be machined with high accuracy.
プログラム角度θ1’，θ2’は、次のように表すことができる。 The program angles θ 1 ′ and θ 2 ′ can be expressed as follows.
なお、θ2’＝θ2である。プログラム角度θ1’は、以下のように求められる。切れ刃２Ａの先端３＿１が切削開始位置に位置付けられているとき、切れ刃２Ａの後端３＿５の高さ（Ｚ軸方向の位置）は、ＬXZｃｏｓθXZと表される。一方、切削線２０から、切れ刃２Ａの後端３＿５までの距離は、ＬXZｓｉｎθXZと表される。 Note that θ 2 ′ = θ 2 . The program angle θ 1 ′ is obtained as follows. When the tip 3_1 of the cutting edge 2A is positioned at the cutting start position, the height (position in the Z-axis direction) of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A is expressed as L XZ cosθ XZ . On the other hand, the distance from the cutting line 20 to the rear end 3_5 of the cutting edge 2A is represented as L XZ sin θ XZ .
仮想線２１は、切れ刃２Ａの後端３＿５を通り、切削線２０およびＺ軸に平行な直線である。したがって仮想線２１と切削線２０との間の距離は、ＬXZｓｉｎθXZに等しい。 The imaginary line 21 is a straight line that passes through the rear end 3_5 of the cutting edge 2A and is parallel to the cutting line 20 and the Z axis. Therefore, the distance between the virtual line 21 and the cutting line 20 is equal to L XZ sin θ XZ .
プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。仮想線２１と切削線２０とは平行である。したがって、プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。 The program angle θ 1 ′ is equal to the angle formed by the trajectory on the XZ plane of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A with the virtual line 21. The virtual line 21 and the cutting line 20 are parallel. Therefore, the program angle theta 1 ', the trajectory on the XZ plane of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A is equal to the angle formed between the virtual line 21.
切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道と、切削線２０と、切削開始時の切れ刃２Ａの後端３＿５の位置から、切削線２０へ下した垂線とによって、三角形が形成される。この三角形においてｔａｎθ1’＝ＬXZｓｉｎθXZ／（Ｚmax−Ｚmin−ＬXZｃｏｓθXZ）の関係が成立する。 A triangle is formed by the trajectory of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A on the XZ plane, the cutting line 20, and the perpendicular line dropped from the position of the rear end 3_5 of the cutting edge 2A at the start of cutting to the cutting line 20. . In this triangle, a relationship of tan θ 1 ′ = L XZ sin θ XZ / (Z max −Z min −L XZ cos θ XZ ) is established.
（２）加工結果
図２４は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図２５は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。
(2) Processing result FIG. 24 is a diagram showing a result of calculating a processing shape on the RZ plane when the second inclination angle θ XZ of the cutting edge 2A is smaller than 0 °. FIG. 25 is a diagram showing a result of calculating a machining shape on the RZ plane in the case where the second inclination angle θ XZ of the cutting edge 2A is larger than 0 °.
図２４および図２５には、切れ刃２Ａの先端３＿１、後端３＿５および領域３＿２，３＿３，３＿４の軌跡が示される。角度θXZが０°よりも小さい場合、角度θXZが０°よりも大きい場合のいずれにおいても、切削開始から切削終了までの間、ΔＲを０に維持できる。すなわち、本発明の実施の形態によれば、回転対称面１Ａを設計通りに加工することができる。 24 and 25 show the trajectories of the tip 3_1, the rear end 3_5, and the regions 3_2, 3_3, and 3_4 of the cutting edge 2A. If the angle theta XZ is less than 0 °, in either case the angle theta XZ is greater than 0 ° also, until the cutting ends from the cutting start, the ΔR can be maintained to zero. That is, according to the embodiment of the present invention, the rotationally symmetric surface 1A can be processed as designed.
（３）製造方法
図２６は、本発明の実施の形態に係る製造方法を示したフローチャートである。図２６に示されるように、ステップＳ０１において、切削チップ２Ｂがホルダ２に取り付けられる。さらに、ホルダ２が製造装置１００（送り機構１０６）に取り付けられる。
(3) Manufacturing Method FIG. 26 is a flowchart showing a manufacturing method according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 26, the cutting tip 2 </ b> B is attached to the holder 2 in step S <b> 01. Furthermore, the holder 2 is attached to the manufacturing apparatus 100 (feed mechanism 106).
ステップＳ１０において、角度θXZが測定される。角度θXZの測定には、公知の種々の方法を用いることができるので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。たとえば、ダイヤルゲージあるいはプリセッターといった測定器を用いて、角度θXZが測定される。角度βは、予め定められた角度である。しかしながら角度θXZとともに角度βを測定してもよい。 In step S10, the angle θ XZ is measured. Since various known methods can be used to measure the angle θ XZ , detailed description will not be repeated here. For example, the angle θ XZ is measured using a measuring instrument such as a dial gauge or a presetter . The angle β is a predetermined angle. However, the angle β may be measured together with the angle θ XZ .
ステップＳ２０〜Ｓ４０の処理は、記憶部１０３に記憶されたプログラムを制御部１０４が読み出すことによって実行される。ステップＳ２０において、制御部１０４は、表示部１０２を制御して、回転対称面１Ａの加工に必要な値の入力をユーザに促す画面を表示する。ユーザは入力部１０１を操作することにより、入力部１０１に、回転対称面１ＡのＺ軸座標の最大値Ｚmax、回転対称面１ＡのＺ軸座標の最小値Ｚmin、角度β、角度θXZおよび長さＬの値を入力する。すなわち入力部１０１は上記の値を受け付ける。入力部１０１が受け付けた値は、たとえば記憶部１０３に記憶される。なお、入力部１０１が受け付けた値は制御部１０４に記憶されてもよく、記憶部１０３および制御部１０４の両方に記憶されてもよい。 The processes in steps S20 to S40 are executed when the control unit 104 reads the program stored in the storage unit 103. In step S20, the control unit 104 controls the display unit 102 to display a screen that prompts the user to input values necessary for processing the rotationally symmetric surface 1A. The user operates the input unit 101, an input unit 101, the maximum value Z max of Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface 1A, a minimum value Z min of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface 1A, the angle beta, the angle theta XZ And enter a value for length L. That is, the input unit 101 receives the above value. The value received by the input unit 101 is stored in the storage unit 103, for example. Note that the value received by the input unit 101 may be stored in the control unit 104, or may be stored in both the storage unit 103 and the control unit 104.
ステップＳ３０において、制御部１０４は、切削開始位置および切れ刃２Ａの軌道を算出する。たとえば演算部１１０が、式（１）〜（４）に従って、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出する。ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’は、記憶部１０３に記憶される。なお、プログラムの内容に応じて、角度θ1’および／または角度θ2’が記憶部１０３に記憶されてもよい。あるいは、軌道の始点（切削開始位置）の座標および軌道の終点（切削終了位置）の座標が記憶部１０３に記憶されてもよい。 In step S30, the control unit 104 calculates the cutting start position and the trajectory of the cutting edge 2A. For example, the calculation unit 110 calculates ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, and tan θ 2 ′ according to equations (1) to (4). ΔX, ΔY, tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ are stored in the storage unit 103. Note that the angle θ 1 ′ and / or the angle θ 2 ′ may be stored in the storage unit 103 according to the contents of the program. Alternatively, the coordinates of the start point (cutting start position) of the track and the coordinates of the end point (cutting end position) of the track may be stored in the storage unit 103.
ステップＳ４０において、回転対称面１Ａが加工される。制御部１０４は、駆動部１０５を制御することにより、送り機構１０６を制御する。これにより、ホルダ２の送りが制御される。すなわち制御部１０４は、切れ刃２Ａの送りを制御する。 In step S40, the rotationally symmetric surface 1A is processed. The control unit 104 controls the feeding mechanism 106 by controlling the driving unit 105. Thereby, the feed of the holder 2 is controlled. That is, the control unit 104 controls the feeding of the cutting edge 2A.
まず制御部１０４は、切れ刃２Ａの先端３＿１を、切削開始位置（Ｒ＋ΔＸ，ΔＹ，Ｚmin）に位置付ける（ステップＳ４１）。切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、第１の傾斜角度βおよび第２の傾斜角度θXZに依存する。したがって、ステップＳ４１は、切れ刃２Ａの先端３＿１のＸ軸座標およびＹ軸座標が、第１の傾斜角度βおよび第２の傾斜角度θXZに基づく座標となるように、切れ刃２Ａの先端３＿１を位置付けるステップを含むことができる。 First, the control unit 104 positions the tip 3_1 of the cutting edge 2A at the cutting start position (R + ΔX, ΔY, Z min ) (step S41). The X-axis coordinate and the Y-axis coordinate of the cutting start position depend on the first inclination angle β and the second inclination angle θ XZ . Accordingly, in step S41, the tip 3_1 of the cutting edge 2A is set such that the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate of the tip 3_1 of the cutting edge 2A are coordinates based on the first inclination angle β and the second inclination angle θ XZ. Can be included.
次に、制御部１０４は、軌道（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）に沿って切れ刃２Ａの先端３＿１の位置が変化するように、切れ刃２Ａを送る（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において制御部１０４は、変数ｔを０から（Ｚmax−Ｚmin）まで変化させつつ、その変数ｔによって決定される座標に切れ刃２Ａの先端３＿１が位置するように切れ刃２Ａを移動させる。 Next, the control unit 104 changes the cutting edge 2A so that the position of the tip 3_1 of the cutting edge 2A changes along the trajectory (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t). (Step S42). In step S42, the control unit 104 moves the cutting edge 2A while changing the variable t from 0 to (Z max −Z min ) so that the tip 3_1 of the cutting edge 2A is positioned at the coordinates determined by the variable t. Let
２回目以後の加工においては、ステップＳ４０の処理が繰り返される。制御部１０４は、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を記憶部１０３から読み出して、ステップＳ４１，Ｓ４２の処理を実行する。なお、同一の処理が繰り返される間は、制御部１０４が、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を記憶してもよい。 In the second and subsequent processing, the process of step S40 is repeated. The control unit 104 reads ΔX, ΔY, tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ from the storage unit 103, and executes the processes of steps S41 and S42. Note that while the same processing is repeated, the control unit 104 may store ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, and tan θ 2 ′.
図２６に示したフローによれば、制御部１０４は、ステップＳ４０の処理よりも前に、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出し、次に、切削開始位置および軌道を算出する。しかしながら、制御部１０４は、ステップＳ４１において、補正量ΔＸ，ΔＹを算出し、ステップＳ４２において、ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出してもよい。すなわち、切削開始位置および軌道は、それが必要となる工程において算出されてもよい。 According to the flow shown in FIG. 26, the control unit 104 calculates ΔX, ΔY, tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ before the process of step S40, and then calculates the cutting start position and the trajectory. . However, the control unit 104 may calculate the correction amounts ΔX and ΔY in step S41, and may calculate tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ in step S42. That is, the cutting start position and the trajectory may be calculated in a process that requires them.
さらに、ステップＳ４０の後、あるいはステップＳ０１の前に、機械部品１を製造するために必要な、さらなる工程が実行されてもよい。たとえばステップＳ４０の後に、機械部品１を検査するための検査工程が実行されてもよい。 Furthermore, further steps necessary for manufacturing the machine part 1 may be performed after step S40 or before step S01. For example, after step S40, an inspection process for inspecting the machine part 1 may be performed.
ステップＳ２０およびステップＳ３０の処理を実行するコンピュータは、製造装置１００の制御部１０４であると限定されない。製造装置１００の外部に設けられたコンピュータがステップＳ２０およびステップＳ３０の処理を実行してもよい。この場合、ステップＳ４０の前に、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を受け付ける工程を追加することができる。制御部１０４へのΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’の入力は、たとえばユーザによる入力部１０１の操作、通信回線によるデータの転送など、種々の公知の手段を適用することができる。 The computer that executes the processes of step S20 and step S30 is not limited to being the control unit 104 of the manufacturing apparatus 100. A computer provided outside the manufacturing apparatus 100 may execute the processes of step S20 and step S30. In this case, a step of receiving ΔX, ΔY, tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ can be added before step S40. For the input of ΔX, ΔY, tan θ 1 ′ and tan θ 2 ′ to the control unit 104, various known means such as operation of the input unit 101 by the user and data transfer through a communication line can be applied.
なお、θXZ＝０の場合、θ1’＝０，θ2’＝θ2となる。したがって、式（１）〜（４）に基づく切削開始位置および軌道の算出は、θXZ＝０の場合（図１０を参照）を含むことができる。 When θ XZ = 0, θ 1 ′ = 0 and θ 2 ′ = θ 2 . Therefore, the calculation of the cutting start position and the trajectory based on the equations (1) to (4) can include the case where θ XZ = 0 (see FIG. 10).
角度β，θYZ，θXZの基準となる軸を、それぞれ、Ｙ軸，Ｘ軸、Ｚ軸に設定してもよい。一方の軸に対する傾斜角度を、他方の軸に対する傾斜角度に置き換えることができる。その場合にも、式（１）〜式（４）を導き出すことができる。 The axes serving as references for the angles β, θ YZ , and θ XZ may be set to the Y axis, the X axis, and the Z axis, respectively. The tilt angle with respect to one axis can be replaced with the tilt angle with respect to the other axis. Also in that case, the equations (1) to (4) can be derived.
さらに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向は、各図面に示されるように限定されるものではない。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の正方向が図面に示された向きと逆向きでもよい。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を互いに入れ替えることも可能である。 Furthermore, the directions of the X axis, the Y axis, and the Z axis are not limited as shown in the drawings. The positive direction of each of the X axis, Y axis, and Z axis may be opposite to the direction shown in the drawing. It is also possible to exchange the X axis, the Y axis, and the Z axis with each other.
本発明の実施の形態は、機械部品に限定されない工作物の加工にも適用することができる。 Embodiments of the present invention can also be applied to machining of workpieces that are not limited to machine parts.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.
１ 機械部品
１Ａ 回転対称面
１Ｂ 母線
２ ホルダ
２Ａ 切れ刃
２Ｂ 切削チップ
３＿１ 先端（切れ刃）
３＿５ 後端（切れ刃）
３＿２〜３＿４ 領域（切れ刃）
４＿１，４＿５ 軌跡
１０ 回転軸線
１１ 設計上の面
２０ 切削線
１００ 製造装置
１０１ 入力部
１０２ 表示部
１０３ 記憶部
１０４ 制御部
１０５ 駆動部
１０６ 機構
１１０ 演算部
Ｓ０１，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２ ステップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mechanical component 1A Rotation symmetry surface 1B Bus-line 2 Holder 2A Cutting edge 2B Cutting tip 3_1 Tip (cutting edge)
3_5 Rear end (cutting edge)
3_2 to 3_4 area (cutting edge)
4_1, 4_5 locus 10 rotation axis 11 design surface 20 cutting line 100 manufacturing apparatus 101 input unit 102 display unit 103 storage unit 104 control unit 105 drive unit 106 mechanism 110 calculation units S01, S10, S20, S30, S40, S41, Step S42
Claims (9)
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している前記機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、機械部品の製造方法。 A method for manufacturing a machine part having a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to a rotational axis,
In a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotation axis is the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface is the X axis, and the axis perpendicular to both the Z axis and the X axis is the Y axis, Positioning the cutting edge at a cutting start position in a state where the cutting edge is inclined with respect to the Z axis at a first inclination angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° on the YZ plane;
Machining the rotationally symmetric surface by sending the cutting edge from the cutting start position in contact with the rotating machine part so that different parts of the cutting edge come into contact with each other.
The cutting start position includes an X-axis coordinate and a Y-axis coordinate,
Each of the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate is determined based on the first inclination angle and the second inclination angle that the cutting edge makes with the Z axis on the XZ plane. Method.
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
R is the radius of the rotationally symmetric surface;
t is a variable that varies from 0 to Z max −Z min ,
Z min is the minimum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
Z max is the maximum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: According to the
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、回転対称面の加工方法。 A method of processing a rotationally symmetric surface defined by a generatrix parallel to the axis of rotation,
In a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotation axis is the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface is the X axis, and the axis perpendicular to both the Z axis and the X axis is the Y axis, Positioning the cutting edge at a cutting start position in a state where the cutting edge is inclined with respect to the Z axis at a first inclination angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° on the YZ plane;
Machining the rotationally symmetric surface by sending the cutting edge from the cutting start position while being in contact with a rotating machine part so that different parts of the cutting edge come into contact with each other.
The cutting start position includes an X-axis coordinate and a Y-axis coordinate,
Each of the X-axis coordinate and the Y-axis coordinate is a rotationally symmetric surface determined based on the first inclination angle and a second inclination angle that the cutting edge makes with the Z axis on the XZ plane. Processing method.
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、前記切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
The program is stored in a computer.
In a three-dimensional orthogonal coordinate system in which the rotational axis is defined as the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface is defined as the X axis, and the axis perpendicular to both the Z axis and the X axis is defined as the Y axis. the first inclination angle and a second tilt angle between the cutting edges with respect to the Z axis in the XZ plane, and the radius of the rotationally symmetrical surface makes with the Z-axis linear cutting edge in the cutting Receiving the blade length; and
Positioning the cutting edge at a cutting start position;
Machining the rotationally symmetric surface by sending the cutting edge along the track from the cutting start position while contacting the rotating machine part,
The trajectory is expressed as (X, Y, Z) = (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t),
R is the radius of the rotationally symmetric surface;
t is a variable that varies from 0 to Z max −Z min ,
Z min is the minimum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
Z max is the maximum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: According to the
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転対称面の前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、前記切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
The program is stored in a computer.
Three-dimensional orthogonal coordinates in which the rotational axis of the rotationally symmetric surface is the Z axis, the radial axis of the rotationally symmetric surface is the X axis, and the axis perpendicular to both the Z axis and the X axis is the Y axis In the system, a first inclination angle formed by the linear cutting edge with respect to the Z axis in the YZ plane, a second inclination angle formed by the cutting edge with respect to the Z axis in the XZ plane, and the rotational symmetry plane a step of receiving the radius, the length of the cutting edge,
Positioning the cutting edge at a cutting start position;
Machining the rotationally symmetric surface by sending the cutting edge along the track from the cutting start position while contacting the rotating machine part,
The trajectory is expressed as (X, Y, Z) = (R + ΔX−t × tan θ 1 ′, ΔY−t × tan θ 2 ′, Z min + t),
R is the radius of the rotationally symmetric surface;
t is a variable that varies from 0 to Z max −Z min ,
Z min is the minimum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
Z max is the maximum value of the Z-axis coordinate of the rotationally symmetric surface,
When the first inclination angle is represented by β, the second inclination angle is represented by θ XZ, and the length of the cutting edge is represented by L, ΔX, ΔY, tan θ 1 ′, tan θ 2 ′ are expressed by the following equations: According to the
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| CN201580073481.1A CN107111301B (en) | 2015-01-16 | 2015-12-16 | Manufacturing method, the manufacturing device of machine part, the processing method of rotationally symmetrical surf, recording medium of machine part |
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