JP6486746B2 - Thin wall manufacturing method and cutting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ドリルと外径切削バイトを用いて被削材を同時切削することによる薄肉部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin-walled part by simultaneously cutting a work material using a drill and an outer diameter cutting tool.
従来より、被削材の切削加工における加工時間の短縮のために、ドリルによる内径切削とバイトによる外径切削を同時に行う同時切削が検討されてきた。 Conventionally, simultaneous cutting in which inner diameter cutting with a drill and outer diameter cutting with a cutting tool are simultaneously performed has been studied in order to shorten the processing time in cutting a work material.
特許文献1には、主軸または回転工具軸のいずれか一方の回転に対して、他方を指定回転差で回転することで内径と外径をそれぞれ最適な条件で同時に切削を行う方法であり、外径形状に合わせて切削条件や切削位置を変えながら内径と外径の同時切削を行う方法が記載されている。
In
特許文献2には、内径と外径の同時切削方法であり、外径切削バイトをドリルよりも後退した位置に固定し、切削中のワークの振動を外径切削バイトによって規制している方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の同時加工方法では、外径切削位置がドリル加工の切削位置よりも前で切削した場合、ドリルによる穴加工により製品のフクレが発生し、寸法精度が悪化する問題があった。
However, in the simultaneous machining method described in
また、特許文献2に記載の外径切削位置がドリル加工位置より後方の場合、すでに穴が開いた状態に外側から応力が加わるため製品に歪みが発生する問題があった。
In addition, when the outer diameter cutting position described in
本発明は、従来の技術の有するこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外表面に歪みやフクレのない薄肉部品の製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin-walled part having no distortion or swelling on the outer surface. .
本発明は、チャックに被削材を固定する被削材固定工程と、被削材の送り方向に穴あけ加工を施すドリルと、被削材の外表面に突き当て外径加工を施す外径切削バイトとを、被削材に対して位置合わせする位置合わせ工程と、被削材を回転させ、ドリルと外径切削バイトとを被削材に同時に当てることによって同時切削を行う同時切削工程と、を有する薄肉部品の製造方法において、ドリルはマージンを備え、位置合わせ工程にて、マージンと外径切削バイトの刃先が、被削材の回転軸の同一垂線上で被削材を挟み、被削材の回転方向において、ドリルの刃の端部よりも後ろに外径切削バイトの刃先が配置されるような位置関係とし、同時切削工程にて、位置関係を保持しながら同時切削を行うこと、を特徴とするものである。 The present invention relates to a work material fixing step for fixing a work material to a chuck, a drill for drilling in the feed direction of the work material, and an outer diameter cutting for abutting the outer surface of the work material to perform outer diameter processing. An alignment process of aligning the cutting tool with the work material, a simultaneous cutting process of rotating the work material, and simultaneously cutting the drill and the outer diameter cutting tool by simultaneously applying the work to the work material; in the method for manufacturing a thin-walled components with a drill has a margin at the alignment step, the cutting edge of the margin and the outer径切cutting bytes, see clamping the workpiece on the same vertical line of the shaft rotation of the workpiece, the In the rotation direction of the cutting material, the positional relationship is such that the cutting edge of the outer diameter cutting tool is placed behind the end of the drill blade, and simultaneous cutting is performed while maintaining the positional relationship in the simultaneous cutting process. , Is characterized by.
本発明によれば、ドリルのマージンと外径切削バイトの刃先が被削材の回転軸の垂線上
に位置するためドリル加工によって生じるフクレが除去できる。また、被削材の回転軸の同一垂線上において、被削材をドリルのマージンと外径切削バイトで挟み込む形であることで片側に応力が偏ることがないため、歪みが発生しない。
これにより、加工の時間短縮に加え、歪みを発生させることなくフクレが除去された寸法精度の高い薄肉部品を製造することができる。
According to the present invention, since the margin of the drill and the cutting edge of the outer diameter cutting bit are located on the vertical line of the rotating shaft of the work material, the blisters generated by drilling can be removed. Further, since the work material is sandwiched between the drill margin and the outer diameter cutting tool on the same vertical line of the rotation axis of the work material, the stress is not biased to one side, so that distortion does not occur.
Thereby, in addition to shortening the processing time, it is possible to manufacture a thin part with high dimensional accuracy from which the swelling is removed without generating distortion.
図1を参照して切削装置17の構成を説明する。切削装置17は、ベッド1の左側に設けられた主軸台2に主軸4を有し、さらに、主軸モーター3の回転する動力を伝えるために主軸4の先端に取り付けられたチャック5を有している。そして、被削材Wは、チャック5により挟まれて固定されるようになっている。
The configuration of the
また、切削装置17は、中台(図示せず)を介してNC制御装置(図示せず)のNC制御により図1に示すX軸、Z軸へ移動可能な内径工具台6をベッド1上に有している。内径工具台6にスリーブ7を介してドリル8が着脱可能に取り付けられている。ここでいうZ軸は被削材の回転軸の方向とし、X軸は図1において紙面上にてZ軸と直交する方向とする。
Further, the
また、ベッド1上には、中台を介してNC制御装置によるNC制御によりX軸、Z軸へ移動可能な刃物台9を備えられている。刃物台9にはバイトホルダー10が取り付けられ、その先端に着脱可能な外径切削バイト11を備えている。
On the
ここで、図2を用いてドリルについて更に説明する。図2は、図1のZ軸方向から見たドリル8の先端視図である。ドリル8は、刃14の端部14aより連続して被削材の回転方向Tへ延び、被削材Wの内壁面に沿って位置するドリルの外面部15より突出して被削材Wの内壁面と接するマージン12を備えている。マージン12が切削時にドリル8のガイドの役割をすることで、ドリル8の不安定な振動を抑え、より精密な加工を行うことができる。さらに、マージン12は本発明において被削材の歪みを防ぐために用いるが、これに関しては後述する。
Here, a drill is further demonstrated using FIG. FIG. 2 is a front view of the
次に、図3のフローチャートを用いて各工程にて図1、図2、図4を参照しながら薄肉部品の製造方法を説明する。
まず、工程S1にて、図1に示すように円筒形の被削材Wを、切削中にぶれたり、外れたりしないようチャック5に把持する。
Next, a method for manufacturing a thin-walled part will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 4 in each step using the flowchart of FIG.
First, in step S1, as shown in FIG. 1, a cylindrical workpiece W is gripped by the
次に、工程S2にて、工具の位置合わせを行う。初めに、ドリル8の先端を被削材Wの端面の回転中心に当接させ、ドリル8のX座標およびZ座標の初期値を設定する。次に、先端視においてマージン12が外径切削バイト11の刃先13の方向を向くように、ドリル8を固定する。次に、外径切削バイト11の刃先13をドリル8のマージン12に当接させ外径切削バイト11のX座標およびZ座標の初期値を設定する。最後に、製品の目的の肉厚寸法値になるよう外径切削バイト11をドリル8から離間して位置合わせを完了するが、このとき、図2に示すように、マージン12と外径切削バイト11の刃先13は、被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上に位置する。
Next, in step S2, the tool is aligned. First, the tip of the
また、他の工具の位置合わせを行う方法として、まず、上記の位置合わせの方法と同様に、ドリル8の先端を被削材Wの端面の回転中心に当接させ、ドリル8のX座標およびZ座標の初期値を設定した後に、先端視においてマージン12が外径切削バイト11の刃先13の方向を向くように、ドリル8を固定する。このとき、予め測定しておいたドリルの寸法を元に、マージン12のX座標、Z座標も決定しておく。これを元に、外径切削バイト11の刃先13のX座標を、マージン12のX座標に製品の目的の肉厚寸法を加えて決定する。また、外径切削バイト11の刃先13のZ軸座標は、マージン12のZ座標と等しい。そして、決定した外径切削バイト11の刃先13のX座標、Z座標の地点へ外径切削バイト11の刃先13が来るように外径切削バイト11を移動する。このとき、上記位置合わせの方法と同様に、マージン12と外径切削バイト11の刃先13は、被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上に位置する。
Further, as a method of aligning other tools, first, similarly to the above-described alignment method, the tip of the
次に、工程S3にて、被削材Wを任意の回転数で回転させ、ドリル8のマージン12と外径切削バイト11の刃先13とを被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上にあるという位置関係を保持した状態で、ドリル8と外径切削バイト11を同じ送り速度で移動させて同時切削を開始する。このとき、被削材Wが歪まずフクレも除去される理由を、図4を用いて説明する。
Next, in step S3, the work material W is rotated at an arbitrary rotational speed, and the margin 12 of the
ドリル8の刃14で被削材Wを切削するとその切削応力によって、被削材Wの外表面W1で刃14の端部14aと対向する領域にフクレ16が生じる。しかし、このフクレ16は、回転方向Tにおいて、ドリル8の刃14の端部14aよりも後ろに外径切削バイト11の刃先13があるため、外径切削バイト11による外径切削加工と同時に除去される。
また、被削材Wの内壁面W2に接するマージン12と外径切削バイト11をこのような位置関係とすることで、外径切削バイト11からの応力である作用F1が、ドリル8のマージン12の反作用F2によって打ち消される。これによって、被削材Wの歪みを防ぐことができる。
When the work material W is cut with the blade 14 of the
Further, by making the margin 12 in contact with the inner wall surface W <b> 2 of the work material W and the outer diameter cutting bit 11 in such a positional relationship, the action F <b> 1 that is stress from the outer diameter cutting bit 11 is applied to the margin 12 of the
なお、マージン12と外径切削バイト11の刃先13が、被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上に位置するような位置関係を維持する限りにおいて、外径切削バイト11とドリル8の相対位置は変化してもよい。
As long as the margin 12 and the cutting edge 13 of the outer diameter cutting bit 11 maintain the positional relationship such that the margin 12 and the cutting edge 13 of the workpiece W are positioned on the same perpendicular line P of the rotation axis S of the workpiece W, the outer diameter cutting bit 11 and the
この場合、例えば、マージン12と外径切削バイト11の刃先13が、被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上にあるならば、外径切削バイト11をNC制御にてX軸方向へ任意の周波数にて振動を付与させながら切削してもよい。 In this case, for example, if the margin 12 and the cutting edge 13 of the outer diameter cutting bit 11 are on the same vertical line P of the rotation axis S of the work material W, the outer diameter cutting bit 11 is controlled in the X-axis direction by NC control. Cutting may be performed while applying vibration at an arbitrary frequency.
また、マージン12と外径切削バイト11の刃先13が、被削材Wの回転軸Sの同一垂線P上にあるならば同じ送り速度でなくてもよく、NC制御にてドリル8又は外径切削バイト11あるいはその両方をZ軸方向へ任意の周波数にて振動を付与させながら切削してもよい。
Further, if the margin 12 and the cutting edge 13 of the outer diameter cutting tool 11 are on the same perpendicular line P of the rotation axis S of the work material W, the feed rate may not be the same, and the
このように、X軸又はZ軸方向へドリル8又は外径切削バイト11を任意の振動数で振動させながら切削をすることで、切削が断続的に進行し切粉の分断が可能となる。これにより、長く連続した切粉により、薄肉部品を傷つけるリスクを抑制することができ、品質の低下を防ぐことができる。
Thus, by cutting while vibrating the
最後に、切削工程が完了したら、工程S4にて切削を終了する。その際、必要に応じて被削材を図示しない突っ切りバイトで切断する。 Finally, when the cutting process is completed, the cutting is finished in step S4. At that time, the work material is cut with a parting tool (not shown) as necessary.
なお、本実施形態の製造方法では、回転させた被削材にドリル及び外径切削バイトを当
てて切削を行っているが、これに限らず、例えば、被削材を固定し、ドリルのマージンと外径切削バイトの刃先がドリルの回転軸の同一垂線上になるように回転させて切削を行ってもよい。
また、同時切削工程では、製造する部品の形状に応じて、一製品の加工工程において同時に切削しない加工領域を備えるように加工してもよいし、ドリルのマージンと外径切削バイトの刃先が被削材の回転軸の同一垂線上にない加工領域を備えるように加工してもよい。
In the manufacturing method according to the present embodiment, the cutting is performed by applying a drill and an outer diameter cutting tool to the rotated work material. However, the present invention is not limited to this. For example, the work material is fixed and the margin of the drill is obtained. Alternatively, the cutting may be performed by rotating the cutting tool so that the cutting edge of the outer diameter cutting tool is on the same vertical line as the rotation axis of the drill.
Further, in the simultaneous cutting process, depending on the shape of the part to be manufactured, it may be processed so as to have a machining area that is not cut simultaneously in the machining process of one product, or the margin of the drill and the cutting edge of the outer diameter cutting tool are covered. You may process so that the process area | region which is not on the same perpendicular line of the rotating shaft of a cutting material may be provided.
1 ベッド
2 主軸台
3 主軸モーター
4 主軸
5 チャック
6 内径工具台
7 スリーブ
8 ドリル
9 刃物台
10 バイトホルダー
11 外径切削バイト
12 マージン
13 刃先
14 刃
14a 刃の端部
15 ドリルの外面部
16 フクレ
17 切削装置
W 被削材
S 回転軸
P 同一垂線
1
Claims (5)
前記被削材の送り方向に穴あけ加工を施すドリルと、前記被削材の外表面に突き当て外径加工を施す外径切削バイトとを、前記被削材に対して位置合わせする位置合わせ工程と、
前記被削材を回転させ、前記ドリルと前記外径切削バイトとを前記被削材に同時に当てることによって同時切削を行う同時切削工程と、を有する薄肉部品の製造方法において、
前記ドリルはマージンを備え、
前記位置合わせ工程にて、前記マージンと前記外径切削バイトの刃先が、前記被削材の回転軸の同一垂線上で前記被削材を挟み、前記被削材の回転方向において、前記ドリルの刃の端部よりも後ろに前記外径切削バイトの刃先が配置されるような位置関係とし、
前記同時切削工程にて、前記位置関係を保持しながら同時切削を行うこと、
を特徴とする薄肉部品の製造方法。 A work material fixing process for fixing the work material to the chuck;
A positioning step of aligning a drill for drilling in the feed direction of the work material and an outer diameter cutting tool for abutting the outer surface of the work material to perform outer diameter processing with respect to the work material When,
In the method of manufacturing a thin-walled component, the method includes rotating the workpiece and simultaneously cutting the drill and the outer diameter cutting bite simultaneously with the workpiece to perform cutting.
The drill has a margin;
In said positioning step, the margin between the cutting edge of the outer径切cutting bytes, the look clamping the workpiece on the same vertical line of the rotation axis of the workpiece, in the rotation direction of the workpiece, the drill The positional relationship is such that the cutting edge of the outer diameter cutting tool is arranged behind the edge of the blade ,
Performing simultaneous cutting while maintaining the positional relationship in the simultaneous cutting step;
A method for manufacturing a thin-walled part.
を特徴とする請求項1記載の薄肉部品の製造方法。The method for manufacturing a thin part according to claim 1.
を特徴とする請求項1又は2記載の薄肉部品の製造方法。The method for manufacturing a thin-walled part according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1又は2記載の薄肉部品の製造方法。The method for manufacturing a thin-walled part according to claim 1 or 2.
前記マージンと前記外径切削バイトの刃先が、前記被削材の回転軸の同一垂線上で前記被削材を挟み、前記被削材の回転方向において、前記ドリルの刃の端部よりも後ろに前記外径切削バイトの刃先が配置されるような位置関係であり、The margin and the cutting edge of the outer diameter cutting tool sandwich the work material on the same vertical line of the rotation axis of the work material, and are behind the end of the drill blade in the rotation direction of the work material. Is a positional relationship such that the cutting edge of the outer diameter cutting tool is disposed,
前記位置関係を保持しながら、前記被削材を回転させ、前記被削材に対して、前記ドリルによる穴あけ加工と前記外径切削バイトによる外形加工とを同時に行うこと、Rotating the work material while maintaining the positional relationship, and simultaneously performing the drilling process by the drill and the outer shape process by the outer diameter cutting tool on the work material,
を特徴とする切削装置。A cutting device characterized by the above.
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