JP6669983B2 - 切削装置及び切削方法 - Google Patents
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Description
本発明の切削装置は、切削工具を当該切削工具の軸線回りに回転させる回転手段と、前記切削工具及び工作物を相対送りする送り手段と、を備え、前記工作物は、円筒状に形成され、前記円筒状の軸線回りに回転する物体であり、前記回転手段は、前記切削工具の外周面の周速度が前記工作物の外周面の周速度以上となるように、前記切削工具の外周面を回転させ、前記送り手段は、前記切削工具の外周面をすくい面として、前記切削工具及び前記工作物を相対送りすることにより、前記工作物を切削加工する。
本発明の切削方法は、前記工作物は、円筒状に形成され、前記円筒状の軸線回りに回転する物体であり、前記切削工具の外周面の周速度が前記工作物の外周面の周速度以上となるように前記切削工具を回転させる工程と、前記切削工具の外周面をすくい面として前記切削工具及び前記工作物を相対送りすることにより、前記工作物を切削加工する工程と、を備える。
本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。
図1に示すように、切削装置1は、主軸台10と、ベッド20と、心押し台30と、往復台40と、送り台50と、チルト台60と、刃物台70と、制御装置80等とから構成される。なお、以下の説明では、主軸台10に設けられている回転主軸11の軸線方向をZ軸方向、回転主軸11の軸線方向と水平面内で直交する方向をX軸方向と称する。
往復台移動制御部82は、Z軸モータ22を制御して往復台40を一対のZ軸ガイドレール21a,21bに沿って往復移動させる。
チルト制御部84は、チルトモータ62を制御してチルト台60をZ軸線回りに回転(揺動)駆動させる。
工具回転制御部85は、工具用モータ72を制御して切削工具90を工具ホルダ71とともに回転駆動させる。
図2A及び図2Bに示すように、切削工具90は、円錐台状の工具本体91と、工具本体91の根元側の小径端面91aから延びる円柱状の工具軸92とで構成される。工具本体91の外周面は、円錐面状のすくい面91bとして形成され、工具本体91の大径端面は、平坦な逃げ面91cとして形成される。
次に、切削工具90を用いた切削方法と、この切削方法に比較的近い既存のロータリー工具を用いた切削方法の相違点を円筒状の工作物Wを切削する場合について説明する。
図11A及び図11Bに示すように、ロータリー工具100は、円錐台状の工具本体101と、工具本体101の小径端面101aから延びる円柱状の工具軸102とで構成される。工具本体101の大径端面はすくい面101bとして形成され、すくい面101bの周縁部分には、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃101cが形成される。
次に、切削工具90を用いて円筒状の工作物Wを軸線Rw回りに回転させてプランジ方向送りで切削する場合の制御について説明する。切削工具90を用いた切削制御では、周速比が所定の範囲で一定となるように制御する。以下に、図3のフローチャートを参照して説明する。
上述の実施形態では、切削工具90のすくい面91bを均一の摩擦係数となるように形成したが、図12A、図12B及び図12Cに示す切削工具90A,90B,90Cのように、すくい面91ba,91bb,91bcを不均一の摩擦係数となるように形成してもよい。すなわち、図12Aの切削工具90Aは、摩擦係数が高い領域Ahと摩擦係数が低い領域Alを周方向に交互に形成したすくい面91baを有する。
なお、上述の実施形態では、切削工具90を用いたプランジ方向送りでの円筒切削制御において、切削工具90の回転軸線Rtが、切削点Ptの法線に平行な状態から切削送り方向Gpに所定角度θ傾斜した状態で切削加工を行う場合を説明した。しかし、切削工具90の回転軸線Rtが、切削点Ptの法線に平行な状態で切削加工を行うようにしてもよい。
また、周速比一定制御においては、周速比が所定の範囲内になるように制御したが、周速比が「1.0」となるように常時制御してもよい。
本実施形態の切削装置1は、切削工具90,90A,90B,90C,90Dを当該切削工具90,90A,90B,90C,90Dの軸線Rt回りに回転させる回転手段70等と、切削工具90,90A,90B,90C,90D及び工作物W,WWを相対送りする送り手段40等と、を備え、回転手段70等及び送り手段40等は、切削工具90,90A,90B,90C,90Dの外周面を回転させながらすくい面91b,91ba,91bb,91bcとして送ることにより、工作物W,WWを切削加工する。
また、切削工具の周速は、すくい面91b,91ba,91bb,91bcの一部の周速又はすくい面91b,91ba,91bb,91bcにおける切削加工によって発生する切屑Kと接する領域の平均周速であるので、精度の高い周速比が得られる。
また、切削工具90,90A,90B,90C,90Dは、平面状の工作物WWを切削加工する。これにより、高精度な切削加工面WWsを有する工作物WWが得られる。
また、切削工具90,90A,90B,90C,90Dのすくい面91b,91ba,91bb,91bcは、円錐面状である場合を含む。この切削工具90,90A,90B,90C,90Dでは、すくい角の調整が容易となる。
また、切削工具90Dのすくい面91bdは、切削工具90Dによる切削加工により発生する切屑Kの分断が可能な溝91dを有する。この切削工具90Dでは、切屑Kが溝91d通過時に分断されるので、切屑Kの後処理が簡易になる。
また、工作物WWは、切削加工面WWs(平面)に平行な方向に移動する物体であり、送り速度vは、工作物WWの移動方向の移動速度である。これにより、工作物WWの切削加工面WWsを高能率に切削加工できる。
また、速度比一定手段は、速度比νが1.0となるように常時制御する。これにより、切削工具90,90A,90B,90C,90Dと工作物W,WWとの摩擦仕事が最小となり、工具寿命延長効果が得られる。
Claims (28)
- 切削工具を当該切削工具の軸線回りに回転させる回転手段と、
前記切削工具及び工作物を相対送りする送り手段と、
を備え、
前記工作物は、円筒状に形成され、前記円筒状の軸線回りに回転する物体であり、
前記回転手段は、前記切削工具の外周面の周速度が前記工作物の外周面の周速度以上となるように、前記切削工具の外周面を回転させ、
前記送り手段は、前記切削工具の外周面をすくい面として、前記切削工具及び前記工作物を相対送りすることにより、前記工作物を切削加工する、切削装置。 - 前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度は、前記切削工具で前記工作物を切削加工するときの切削点での周速度である、請求項1に記載の切削装置。
- 前記切削加工によって発生する切屑が、前記すくい面での引っ張りにより張った状態となっている、請求項1又は2に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面の周速度は、前記すくい面の一部の周速度又は前記すくい面における前記切削加工によって発生する切屑と接する領域の平均周速度である、請求項1−3の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削装置は、
前記切削工具の回転軸を傾斜させる傾斜手段、を備え、
前記傾斜手段は、前記切削工具の回転軸線を前記切削工具の切削送り方向に所定角度で傾斜させることにより、前記工作物を切削加工する、請求項1−4の何れか一項に記載の切削装置。 - 前記切削装置は、前記切削工具のすくい角が正となるように前記切削工具を配置して前記工作物を切削加工する、請求項1−5の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、軸直角断面が円形状である、請求項1−6の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、円錐面状である、請求項7に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、周方向に摩擦係数の異なる領域を有する、請求項1−8の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、前記切削工具による切削加工により発生する切屑の分断が可能な溝を有する、請求項1−9の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面の周速度と、前記工作物の外周面の周速度との速度比を所定の範囲で一定となるように制御する速度比一定手段を備える、請求項1−10の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記速度比一定手段は、前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度の少なくとも一方を制御する制御装置である、請求項11に記載の切削装置。
- 前記制御装置は、
前記切削工具の外周面の周速度を取得する周速度取得手段と、
前記工作物の外周面の周速度を取得する送り速度取得手段と、
前記周速度取得手段及び前記送り速度取得手段で取得した各速度に基づいて前記速度比を算出する速度比算出手段と、を備え、
前記速度比算出手段で算出した前記速度比が前記所定の範囲を越えている場合、前記所定の範囲となるように前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度の少なくとも一方を制御する、請求項12に記載の切削装置。 - 前記制御装置は、切削加工途中において、前記工作物の径が変化することで、又は前記切削工具の径が変化することで、前記速度比が変化する場合、前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度の少なくとも一方を制御する、請求項13に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、円錐面状であり、前記切削工具の外周面の周速度は、前記切削工具の外周面と大径端面とのなす稜線での周速度である、請求項11−14の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、円錐面状であり、前記切削工具の外周面の周速度は、前記切削工具の外周面における前記切削工具の軸線方向の中間部での周速度である、請求項11−14の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記切削工具の外周面は、円錐面状であり、前記切削工具の外周面の周速度は、前記外周面の全域の平均周速度である、請求項11−14の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記速度比一定手段は、前記速度比が1.0となるように常時制御する、請求項11−17の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記速度比一定手段は、前記速度比が1.0以上となるように制御する、請求項11−17の何れか一項に記載の切削装置。
- 前記速度比一定手段は、前記速度比が2.0以下となるように制御する、請求項19に記載の切削装置。
- 前記切削工具で前記工作物を切削加工するときの切削点における切屑の流出方向と前記切削工具の切れ刃の回転方向とがなす前記切屑の流出角度が30度以上70度以下であって、前記切削工具の外周面の周速度と、前記工作物の外周面の周速度との速度比が1.0以上となるように制御する流出角度・速度比制御手段を備える、請求項1に記載の切削装置。
- 前記流出角度・速度比制御手段は、前記速度比が2.0以下となるように制御する、請求項21に記載の切削装置。
- 流出角度・速度比制御手段は、前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度の少なくとも一方を制御する制御装置である、請求項21又は22に記載の切削装置。
- 前記切削工具で前記工作物を切削加工するときの切削点における切屑の流出方向での前記切屑の流出速度と、前記切削工具の外周面の周速度との流出速度比が0.5以上1.3以下で、前記切削工具の外周面の周速度と、前記工作物の外周面の周速度との速度比が1.0以上となるように制御する流出速度・速度比制御手段を備える、請求項1に記載の切削装置。
- 前記流出速度・速度比制御手段は、前記切削工具の外周面の周速度及び前記工作物の外周面の周速度の少なくとも一方を制御する制御装置である、請求項24に記載の切削装置。
- 前記切削工具で前記工作物を切削加工するときの切削点における切屑の流出方向と前記切削工具の切れ刃の回転方向とがなす前記切屑の流出角度が30度以上70度以下で、前記切削点における前記切屑の流出方向での前記切屑の流出速度と、前記切削工具の外周面の周速度との流出速度比が0.5以上1.3以下となるように制御する流出速度比制御手段を備える、請求項1に記載の切削装置。
- 前記流出速度比制御手段は、制御装置である、請求項26に記載の切削装置。
- 請求項1に記載の切削装置の切削方法であって、
前記工作物は、円筒状に形成され、前記円筒状の軸線回りに回転する物体であり、
前記切削工具の外周面の周速度が前記工作物の外周面の周速度以上となるように前記切削工具を回転させる工程と、
前記切削工具の外周面をすくい面として前記切削工具及び前記工作物を相対送りすることにより、前記工作物を切削加工する工程と、
を備える切削方法。
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