JP7013195B2 - Finishing method - Google Patents

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Description

本発明は、マシニングセンタを用いて軸線回りに回転する工作物(以下、ワークという)を軸線回りに回転する回転工具で加工するワークの仕上げ加工方法に関する。 The present invention relates to a work finishing method for machining a workpiece (hereinafter referred to as a work) that rotates around an axis using a machining center with a rotary tool that rotates around the axis.

昨今では、複合加工機(5軸加工機含む)による加工が普及しつつも、一般的なワークの加工工程として、未だに旋盤等を用いて、ワークの荒加工工程、仕上げ加工工程が旋削によってなされ、その後、マシニングセンタ等に段取り替えされ、マシニングセンタ等による切削加工工程がなされている。このように、一つのワークを加工する上で、段取り替えは避け難いものであった。 In recent years, while machining with multi-axis machines (including 5-axis machines) has become widespread, the roughing and finishing processes of workpieces are still performed by turning, using lathes and the like as general workpiece machining processes. After that, the setup is changed to a machining center or the like, and a cutting process is performed by the machining center or the like. In this way, it was inevitable to change the setup when processing one work.

このような加工工程の中で、マシニングセンタ等に搭載される回転テーブルは、取り付けられたワークを切削力に耐えうる回転速度で連続回転させる用途、および取り付けられたワークを任意の角度に割出して固定保持する用途などに使用されてきた。 In such a machining process, the rotary table mounted on a machining center or the like is used to continuously rotate the attached work at a rotation speed that can withstand the cutting force, and the attached work is indexed to an arbitrary angle. It has been used for fixed holding purposes.

一方で、特許文献1に記載の本出願人が発明した回転テーブルをマシニングセンタに用いれば、ワークを旋盤並みに高速で回転させることができるため、従来の旋盤による荒加工工程とマシニングセンタによる切削加工を集約でき、高価な複合加工機および旋盤等を購入しなくても、既存のマシニングセンタのみで、段取り替えすることなく、加工することが可能となる。 On the other hand, if the rotary table invented by the applicant described in Patent Document 1 is used for the machining center, the work can be rotated at a high speed comparable to that of a lathe. It can be integrated and can be processed only with an existing machining center without purchasing expensive multi-tasking machines and lathes, without changing the setup.

特開2015-174187号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-174187

しかしながら、特許文献1の回転テーブルでは、旋盤による荒加工同等の加工精度は実現可能であるが、仕上げ加工同等の良好な加工面を得ることはできなかった。 However, with the rotary table of Patent Document 1, although it is possible to realize the machining accuracy equivalent to rough machining by a lathe, it is not possible to obtain a good machined surface equivalent to finish machining.

というのも、一般的には、マシニングセンタの工具はエンドミルを使用しており、このエンドミルでワークを加工すると刃先の構成上、ワークから見たときに断続的に切削することとなり、加工面がうろこ状の仕上がりとなってしまう。よって、仕上げ加工のような鏡面状の仕上がりにすることはできない。 This is because, in general, the tool of the machining center uses an end mill, and when the work is machined with this end mill, it will be cut intermittently when viewed from the work due to the structure of the cutting edge, and the machined surface will be scaled. It will be finished in the shape. Therefore, it is not possible to obtain a mirror-like finish as in the finishing process.

そこで、周知技術の回転工具を使用すれば、構成上、ワークから見たときに連続的に切削することが可能なので、荒加工よりは良好な加工面を得ることができる。
しかしながら、回転工具では荒加工より良好な加工面を得ることができるものの加工条件によって、仕上げ加工のような精度の良い加工面を得ることができなかった。
Therefore, if a rotary tool of a well-known technique is used, it is possible to continuously cut when viewed from the work due to the structure, so that a better machined surface can be obtained than roughing.
However, although a rotary tool can obtain a better machined surface than rough machining, it is not possible to obtain a machined surface with high accuracy such as finish machining depending on the machining conditions.

そこで、本発明の目的は、マシニングセンタによる加工でも設備を増設することなく、回転工具及びワークの周速度を制御し、且つ、切削位置を制御することで良好な加工面を得ることができるワークの仕上げ加工方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to control a peripheral speed of a rotary tool and a work and to control a cutting position without adding equipment even in machining by a machining center to obtain a good machined surface. The purpose is to provide a finishing method.

上記の課題を解決するために、本発明のワークの仕上げ加工方法は、直交3軸とワークを載置した回転テーブルを回転させる回転1軸と、回転しながらワークを切削する回転工具と、直交3軸を駆動制御する数値制御装置を備えたマシニングセンタを用い、回転工具の周速度αとワークの周速度βとの関係をα>βとし、ワーク中心軸を含むとともに丸駒インサートの切削点とワーク中心軸と直交する水平軸との成す角度γを設け、ワークと丸駒インサートの一方を他方に押し付けながら切削することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the work finishing method of the present invention is orthogonal to three orthogonal axes, one rotating axis for rotating a rotary table on which the work is placed, and a rotary tool for cutting the work while rotating. Using a machining center equipped with a numerical control device that drives and controls three axes, the relationship between the peripheral speed α of the rotary tool and the peripheral speed β of the work is set to α> β, including the work central axis and the cutting point of the round piece insert. It is characterized in that an angle γ formed by a horizontal axis orthogonal to the center axis of the work is provided, and cutting is performed while pressing one of the work and the round piece insert against the other.

上記手順によれば、マシニングセンタと該マシニングセンタに搭載した回転テーブルのみで旋削工程が可能となり、良好な加工精度を得ることができる。また、別の機械に載せ換える段取り替えが不要となり、さらに、設備増設によるコストを削減することができる。 According to the above procedure, the turning process can be performed only by the machining center and the rotary table mounted on the machining center, and good machining accuracy can be obtained. In addition, it is not necessary to change the setup for transferring to another machine, and it is possible to reduce the cost due to the addition of equipment.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、直交3軸の移動方向に応じて、アップカットとなるように前記回転工具の回転方向を制御することが好ましい。上記手順によれば、より加工精度を良くすることができる。また、詳細は後述するが、切り屑が薄い部分から厚い部分にかけて抵抗が加わるので、よりスムーズに切削することができる。 Further, in the work finishing method of the present invention, it is preferable to control the rotation direction of the rotary tool so as to be an upcut according to the movement direction of the three orthogonal axes. According to the above procedure, the processing accuracy can be further improved. Further, as will be described in detail later, resistance is applied from the portion where the chips are thin to the portion where the chips are thick, so that the cutting can be performed more smoothly.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、回転1軸は、該軸線と回転工具の軸線とが垂直になるように配置されていることが好ましい。上記手順によれば、回転工具を当該軸に対して傾斜する必要が無く、また、ワークも当該軸に対して傾斜する必要も無いため、機械構成自体がシンプルな構成となるとともに、加工においても、複雑な加工プログラムをすることなく、精度の良い加工面を得ることができる。 Further, in the work finishing method of the present invention, it is preferable that the rotation axis 1 is arranged so that the axis line and the axis line of the rotary tool are perpendicular to each other. According to the above procedure, the rotary tool does not need to be tilted with respect to the axis, and the work does not need to be tilted with respect to the axis. Therefore, the machine configuration itself becomes a simple configuration and also in machining. It is possible to obtain a machined surface with high accuracy without performing a complicated machining program.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、切削油を用いない乾式で行うことが好ましい。上記手順によれば、切削油による冷却を行わないため、摩擦による発熱量を増大させることで、ワークの強度低下をおこすことが可能となる。それにより、切削抵抗が減少するため、回転テーブルに対して少ない負荷で加工を行うことができる。よって、安定した加工が可能となり、精度の良い加工面を得ることができる。 Further, in the work finishing method of the present invention, it is preferable to use a dry method that does not use cutting oil. According to the above procedure, since cooling by cutting oil is not performed, it is possible to reduce the strength of the work by increasing the amount of heat generated by friction. As a result, the cutting resistance is reduced, so that the rotary table can be machined with a small load. Therefore, stable machining is possible, and a machined surface with high accuracy can be obtained.

また、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、角度γが加工時の回転工具のたわみ量に応じて決定されていることが好ましい。上記手順によれば、精度の良い加工面を得ることができる。 Further, in the work finishing method of the present invention, it is preferable that the angle γ is determined according to the amount of deflection of the rotary tool during machining. According to the above procedure, a machined surface with high accuracy can be obtained.

さらに、本発明のワークの仕上げ加工方法においては、たわみ量が、切削抵抗に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力aという)と切込みによる反力に対応する回転工具をたまわせる分力(以下、分力bという)とが釣り合うように決定されていることが好ましい。上記手順によれば、精度の良い加工面を得ることができる。 Further, in the work finishing method of the present invention, the amount of deflection causes the rotary tool to bend the rotary tool corresponding to the cutting resistance (hereinafter referred to as the component force a) and the reaction force due to the cutting. It is preferable that the component force (hereinafter referred to as component force b) is determined to be balanced. According to the above procedure, a machined surface with high accuracy can be obtained.

本発明のワークの仕上げ加工方法によれば、マシニングセンタによる加工でも設備を増設することなく、回転工具及びワークの周速度を制御し、且つ、切削位置を制御することで良好な加工面を得ることができる。 According to the work finishing method of the present invention, a good machined surface can be obtained by controlling the peripheral speed of the rotary tool and the work and controlling the cutting position without adding equipment even in machining by a machining center. Can be done.

本発明の一実施形態によるワークの仕上げ加工方法を説明するための模式斜視図である。It is a schematic perspective view for demonstrating the finishing processing method of the work by one Embodiment of this invention. 回転工具の拡大図であり、(a)が正面図、(b)が下面図を夫々示している。It is an enlarged view of a rotary tool, (a) is a front view, and (b) is a bottom view, respectively. 丸駒インサートとワークとの切削位置における正面図である。It is a front view at the cutting position of a round piece insert and a work. 丸駒インサートと切削抵抗との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between a round piece insert and cutting resistance. 丸駒インサートと切込み量誤差との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between a round piece insert and a cut amount error. 丸駒インサートと表面粗さとの関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between a round piece insert and surface roughness.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。尚、後掲する図1~図4には、x軸、y軸及びz軸を示している。x軸、y軸及びz軸の向きは、異なる図であっても、互いに一致させている。本明細書における説明では便宜上、x軸方向正側を「右」側、x軸方向負側を「左」側、y軸方向正側を「前」側、y軸方向負側を「後」側、z軸方向正側を「上」側、z軸方向負側を「下」側としている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments. Further, it can be appropriately changed as long as it does not deviate from the range in which the effect of the present invention is exhibited. It should be noted that FIGS. 1 to 4 described later show the x-axis, the y-axis, and the z-axis. The orientations of the x-axis, y-axis, and z-axis are aligned with each other even in different figures. In the description of the present specification, for convenience, the positive side in the x-axis direction is the "right" side, the negative side in the x-axis direction is the "left" side, the positive side in the y-axis direction is the "front" side, and the negative side in the y-axis direction is the "rear" side. The side, the positive side in the z-axis direction is the "upper" side, and the negative side in the z-axis direction is the "lower" side.

図1は、本発明の一実施形態によるワークの仕上げ加工方法を説明するための模式斜視図である。
図1に示すように、マシニングセンタ100の基本構成は、テーブル台10と工具主軸20の組合せで直交3軸を有しており、それらの移動と工具主軸20の回転などを制御する数値制御装置40などで構成されている。
以下に、直交3軸の一例を示しながら構成を説明していく。
FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining a method of finishing a work according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the basic configuration of the machining center 100 has three orthogonal axes in combination with the table base 10 and the tool spindle 20, and the numerical control device 40 for controlling the movement of these axes and the rotation of the tool spindle 20 and the like. It is composed of such things.
The configuration will be described below while showing an example of the three orthogonal axes.

工具主軸20は、テーブル台10に対して一次元的に上下方向(z軸方向)に移動可能となっており、一定の回転速度βで当該軸線A回りに、矢印a1方向、または、a2方向に回転可能となっている。
この工具主軸20の先端には、シャンク部21と丸駒インサート22とからなる回転工具23が取り付けられており、このシャンク部21は、円柱状の形状をしており、工具主軸20と回転一体に、且つ、工具主軸20の軸線Aとシャンク部21の軸線が一致するように取り付けられている。
The tool spindle 20 can be moved one-dimensionally in the vertical direction (z-axis direction) with respect to the table base 10, and is around the axis A at a constant rotation speed β, in the direction of arrow a1 or in the direction of a2. It is rotatable to.
A rotary tool 23 including a shank portion 21 and a round piece insert 22 is attached to the tip of the tool spindle 20, and the shank portion 21 has a columnar shape and is rotationally integrated with the tool spindle 20. In addition, the axis A of the tool spindle 20 and the axis of the shank portion 21 are attached so as to coincide with each other.

同様に、シャンク部21の先端には、丸駒インサート22が回転一体に、且つ、軸線Aと丸駒インサート22の軸線が一致するように取り付けられている。 Similarly, the round piece insert 22 is rotationally integrated with the tip of the shank portion 21 and is attached so that the axis A and the axis of the round piece insert 22 coincide with each other.

(丸駒インサート)
丸駒インサート22は、図2に示すように軸線Aと直交する断面で見たとき円形をなしており、その先端面22aと側面22bとの交差部が切れ刃22cとなっている。
(Round piece insert)
As shown in FIG. 2, the round piece insert 22 has a circular shape when viewed in a cross section orthogonal to the axis A, and the intersection of the tip surface 22a and the side surface 22b is a cutting edge 22c.

テーブル台10は、工具主軸20に対して二次元的に前後方向(y軸方向)及び左右方向(x軸方向)に移動可能となっている。
このテーブル台10には、回転1軸である回転テーブル30がテーブル台10と移動一体可能に搭載されている。
回転テーブル30の搭載は、好ましくは、回転テーブル30の軸線Bと、回転工具23との軸線Aとが垂直になるように配置されるのが良い。
The table base 10 can be moved two-dimensionally in the front-rear direction (y-axis direction) and the left-right direction (x-axis direction) with respect to the tool spindle 20.
A rotary table 30, which is one axis of rotation, is mounted on the table stand 10 so as to be movable and integrated with the table stand 10.
The rotary table 30 is preferably mounted so that the axis B of the rotary table 30 and the axis A of the rotary tool 23 are perpendicular to each other.

数値制御装置40は、主に、工具主軸20とテーブル台10とで構成される直交3軸の移動方向を制御し、且つ、工具主軸20の回転方向及び回転速度を制御している。
この数値制御装置40によって、直交3軸の移動方向に応じて、後述のアップカットとなるように丸駒インサート22の回転方向を制御することで、ワークの端面を切削加工している。これにより、良好な加工面を得ることが可能となっている。
The numerical control device 40 mainly controls the moving directions of the three orthogonal axes composed of the tool spindle 20 and the table base 10, and also controls the rotation direction and the rotation speed of the tool spindle 20.
The numerical control device 40 cuts the end face of the work by controlling the rotation direction of the round piece insert 22 so as to be an upcut described later according to the movement direction of the three orthogonal axes. This makes it possible to obtain a good machined surface.

(回転テーブル)
回転テーブル30には、図示しないチャックが固定されており、この図示しないチャックを駆動させることで、ワークwを把持している。
内部には、図示しないサーボモータが搭載されており、それによって、ワークを回転駆動可能にしている。
(Rotary table)
A chuck (not shown) is fixed to the rotary table 30, and the work w is gripped by driving the chuck (not shown).
A servomotor (not shown) is mounted inside, which enables the workpiece to be rotationally driven.

また、回転速度及び回転方向などを制御する制御装置50が接続されている。
換言すると、制御装置50によって回転テーブル30を駆動させることで、一定の回転速度αでワークwを回転テーブル30の軸線B回りに、矢印b1方向、または、b2方向に回転可能となっている。
Further, a control device 50 for controlling the rotation speed, the rotation direction, and the like is connected.
In other words, by driving the rotary table 30 by the control device 50, the work w can be rotated around the axis B of the rotary table 30 in the arrow b1 direction or the b2 direction at a constant rotation speed α.

(実施例1)
本発明者は、以下、加工装置、加工手順、加工位置、および加工条件を用いて、丸駒インサートに対する切削抵抗、切込み量誤差および表面粗さとの関係を評価した。
(Example 1)
The present inventor has evaluated the relationship between the cutting resistance, the depth of cut error, and the surface roughness with respect to the round piece insert by using the processing device, the processing procedure, the processing position, and the processing conditions below.

〈加工装置〉
加工装置は、市販の3軸マシニングセンタ(ヤマザキマザック(株)製のVERTICAL CENTER NEXUS 430B-2 HS)を用いて、そのテーブル台に本出願人開発の円テーブルを搭載した。
マシニングセンタの主軸は、18000min-1まで回転可能であり、テーブルサイズは、x軸方向の長さ1100mm、y軸方向の長さ430mmであり、主軸には、丸駒インサートを取り付けた。
円テーブルは、1000min-1まで回転可能なものを使用した。
<Processing equipment>
As the processing apparatus, a commercially available 3-axis machining center (VERTICAL CENTER NEXUS 430B-2 HS manufactured by Yamazaki Mazak Corporation) was used, and a circular table developed by the present applicant was mounted on the table stand.
The spindle of the machining center can rotate up to 18000 min -1 , the table size is 1100 mm in length in the x-axis direction and 430 mm in length in the y-axis direction, and a round piece insert is attached to the spindle.
The circular table used was one that could rotate up to 1000 min -1 .

〈加工手順〉
本実施例1における加工動作を、図1を用いて説明する。
まず、丸駒インサート22をz軸に沿って、所定の加工位置に移動させ、その位置で移動不能に保持させる。次に、テーブル台10をx、y軸に沿って、丸駒インサート22に対して加工位置まで相対移動させる。この状態で、円テーブル30を所定の回転数で一定速度となるように回転させ、ワークwを軸線B回りに矢印b1方向に回転させる。
<Processing procedure>
The machining operation in the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, the round piece insert 22 is moved to a predetermined machining position along the z-axis, and is held immovably at that position. Next, the table base 10 is relatively moved to the machining position with respect to the round piece insert 22 along the x and y axes. In this state, the circular table 30 is rotated at a predetermined rotation speed so as to have a constant speed, and the work w is rotated around the axis B in the direction of the arrow b1.

そして、マシニングセンタ100の工具主軸20を所定の回転数で一定速度となるように回転させ、丸駒インサート22を軸線A回りに矢印a2方向に回転させる。
この時、ワークwと丸駒インサート22の回転は、同時に回転しても良いし、また、所定の加工位置まで回転しながら、移動しても良い。
Then, the tool spindle 20 of the machining center 100 is rotated at a predetermined rotation speed so as to have a constant speed, and the round piece insert 22 is rotated around the axis A in the direction of arrow a2.
At this time, the work w and the round piece insert 22 may be rotated at the same time, or may be moved while rotating to a predetermined machining position.

この状態で、テーブル台10をx軸に沿って左側に移動させることで、ワークwと丸駒インサート22の一方を他方に押し付けながら切削が行われる。 In this state, by moving the table base 10 to the left along the x-axis, cutting is performed while pressing one of the work w and the round piece insert 22 against the other.

便宜上、上述のようにテーブル台10が左側に移動する際に、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a2方向に回転することで、丸駒インサート22の刃が切削済の部分に当たり、削り上げながら加工することをアップカットと定義する。 For convenience, when the table base 10 moves to the left as described above, the round piece insert 22 rotates around the axis A in the direction of arrow a2, so that the blade of the round piece insert 22 hits the cut portion and is scraped up. Processing while processing is defined as upcut.

一方、テーブル台10が左側に移動し、丸駒インサート22が軸線A回りに矢印a1方向に回転することで切削することをダウンカットと定義する。
尚、丸駒インサート22の周速度αと前記ワークwの周速度βとの関係をα>βとした。
On the other hand, cutting is defined as cutting by moving the table base 10 to the left side and rotating the round piece insert 22 around the axis A in the direction of the arrow a1.
The relationship between the peripheral speed α of the round piece insert 22 and the peripheral speed β of the work w was set to α> β.

〈加工位置〉
本実施例1における加工位置を、図3を用いて説明する。図3は、丸駒インサート22とワークwの切削位置における正面図を示している。
<Processing position>
The machining position in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a front view of the round piece insert 22 and the work w at the cutting position.

図3に示すように、回転工具23(丸駒インサート22とシャンク部21)には加工による切削抵抗Mが作用し、回転工具23をたまわせる分力mが生じる。また、丸駒インサート22をワークwに切込ませると、切込みによる反力Nが生じ、回転工具23をたまわせる分力nが生じる。 As shown in FIG. 3, a cutting resistance M due to machining acts on the rotary tool 23 (round piece insert 22 and shank portion 21), and a component force m for rotating the rotary tool 23 is generated. Further, when the round piece insert 22 is cut into the work w, a reaction force N is generated due to the cut, and a component force n is generated to rotate the rotary tool 23.

この分力mと分力nとの力が釣り合うように、オフセット角度γを適切に決めている。
そして、ワーク中心軸を含むとともにワーク中心軸と直交する水平軸からオフセット角度γを設けた位置を切削位置と定義している。
The offset angle γ is appropriately determined so that the forces of the component force m and the component force n are balanced.
The position where the offset angle γ is provided from the horizontal axis including the work center axis and orthogonal to the work center axis is defined as the cutting position.

このオフセット角度γにより、回転工具23のたわみを最小にし、精度の良い加工面を得ることができる。
尚、このオフセット角度γは、回転工具23の剛性、丸駒インサート22の切込み量、またはワーク材質などによって適切な値が変化するため、加工条件に応じて適宜決定する。
With this offset angle γ, the deflection of the rotary tool 23 can be minimized, and a machined surface with high accuracy can be obtained.
Since an appropriate value of the offset angle γ changes depending on the rigidity of the rotary tool 23, the depth of cut of the round piece insert 22, the work material, and the like, the offset angle γ is appropriately determined according to the machining conditions.

〈加工条件〉
本実施例1における加工条件を下記表1に示す。
<Processing conditions>
The processing conditions in Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 0007013195000001
Figure 0007013195000001

表1で示すように、本加工条件は、加工方法、丸駒インサート直径、ワーク材質、ワーク周速度β、ワーク1回転当たりの送り量、切込み量、丸駒インサート回転数、丸駒インサート周速度α、およびオフセット角度γの9項目の中で、6項目は固定とし、丸駒インサート回転数(丸駒インサート周速度α)、オフセット角度γを変更して検証した。そして、丸駒インサート回転数(min-1)を750、1500、3000、4500とした場合の切削抵抗、切込み量誤差、及び表面粗さを夫々測定した。 As shown in Table 1, the main processing conditions are the processing method, round piece insert diameter, work material, work peripheral speed β, feed amount per work rotation, cutting amount, round piece insert rotation speed, round piece insert peripheral speed. Of the 9 items of α and the offset angle γ, 6 items were fixed, and the round piece insert rotation speed (round piece insert peripheral speed α) and the offset angle γ were changed for verification. Then, the cutting resistance, the depth of cut error, and the surface roughness were measured when the round piece insert rotation speed (min -1 ) was set to 750, 1500, 3000, and 4500, respectively.

また、本加工条件では、最初はワーク直径φ130を使用し、ワーク径に対してワーク周速が150(m/min)となるように、円テーブルの回転速度を算出している。その際の円テーブルの回転速度は約367(min-1)であった。そして、次の検証では、一つのワークを使いまわして行った。すなわち、切込み量によって直径が縮小しているが、都度、次の検証時の縮小したワーク直径を測定し、ワーク周速が150(m/min)となるように、回転速度を算出して検証している。
また、加工の際の加工環境は切削油を使用しない乾式で行った。
Further, under the present machining conditions, the work diameter φ130 is initially used, and the rotation speed of the circular table is calculated so that the work peripheral speed is 150 (m / min) with respect to the work diameter. The rotation speed of the circular table at that time was about 367 (min -1 ). Then, in the next verification, one work was used. That is, the diameter is reduced depending on the depth of cut, but each time the reduced work diameter is measured at the next verification, the rotation speed is calculated and verified so that the work peripheral speed is 150 (m / min). is doing.
In addition, the processing environment for processing was a dry method that does not use cutting oil.

図4~図6に丸駒インサートに対する切削抵抗、切込み量誤差および表面粗さとの関係を夫々示す。 FIGS. 4 to 6 show the relationship between the cutting resistance, the depth of cut error, and the surface roughness with respect to the round piece insert, respectively.

〈切削抵抗との関係〉
図4は、丸駒インサートと切削抵抗との関係を示したグラフである。
図4よりオフセット角度γに関わらず、No.1~4は、丸駒インサート回転数が3000(min-1)より大きくなると切削抵抗が低くなっている。
理由として、丸駒インサートとワークとの切削点において、摩擦による発熱が生じ、ワークの強度低下が起こり、切削抵抗が減少したと考えられる。
ここで丸駒インサート回転数、丸駒インサート周速度、及びワーク周速度の関係を下記表2に示す。
<Relationship with cutting resistance>
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the round piece insert and the cutting resistance.
From FIG. 4, regardless of the offset angle γ, No. In Nos. 1 to 4, the cutting resistance becomes low when the round piece insert rotation speed becomes larger than 3000 (min -1 ).
It is considered that the reason is that heat is generated due to friction at the cutting point between the round piece insert and the work, the strength of the work is lowered, and the cutting resistance is reduced.
Here, the relationship between the round piece insert rotation speed, the round piece insert peripheral speed, and the work peripheral speed is shown in Table 2 below.

Figure 0007013195000002
Figure 0007013195000002

表2より、丸駒インサート周速度は、丸駒インサート回転数が3000(min-1)以上になるとワーク周速度150(m/min)より大きくなっている。
すなわち、丸駒インサート周速度αとワーク周速度βとの関係をα>βとしたときに、切削抵抗が低くなっているといえる。
From Table 2, the round piece insert peripheral speed becomes larger than the work peripheral speed of 150 (m / min) when the round piece insert rotation speed is 3000 (min -1 ) or more.
That is, it can be said that the cutting resistance is low when the relationship between the round piece insert peripheral speed α and the work peripheral speed β is α> β.

〈切込み量誤差との関係〉
図5は、丸駒インサートと切込み量誤差との関係を示したグラフである。
ここでいう切込み量誤差gとは、ワークの外周を基準として、設定した切込み量e(本実施例1では0.2mmとした)となるように丸駒インサートを配置して加工を行い、加工後にワーク直径を測定して実際の切込み量fを算出し、その差分の値をいう。
<Relationship with depth of cut error>
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the round piece insert and the depth of cut error.
The depth of cut error g referred to here is the processing by arranging the round piece inserts so as to have the set depth of cut e (0.2 mm in the first embodiment) with the outer circumference of the work as a reference. Later, the work diameter is measured to calculate the actual depth of cut f, and the value of the difference is referred to.

すなわち、切込み量誤差gは以下のように定義した。
切込み量誤差g=実際の切込み量f-設定した切込み量e
That is, the depth of cut error g was defined as follows.
Cut amount error g = Actual cut amount f-Set cut amount e

考察すると、No.1では、図3で示した切込みによって生じる反力Nの分力nが、切削抵抗Mの分力mを上回り、切込み不足となっている。
No.3および4では、No.1とは逆となり、分力mが分力nを上回り、切込み量が増えている。
No.2では、分力mと分力nの釣り合いが取れている。よって、切込み量誤差が極めて小さい。
Considering, No. In No. 1, the component force n of the reaction force N generated by the notch shown in FIG. 3 exceeds the component force m of the cutting resistance M, and the notch is insufficient.
No. In 3 and 4, No. Contrary to 1, the component force m exceeds the component force n, and the depth of cut increases.
No. In 2, the component force m and the component force n are balanced. Therefore, the depth of cut error is extremely small.

これらにより、本実施例1において、No.2のオフセット角度γ=5°が、良い精度を得られる条件であることがわかる。 As a result, in the first embodiment, No. It can be seen that the offset angle γ = 5 ° of 2 is a condition for obtaining good accuracy.

〈表面粗さとの関係〉
図6は、丸駒インサートと表面粗さとの関係を示したグラフである。
図6に示すように、丸駒インサート回転数が3000min-1より大きくなるとNo.2の表面粗さが良くなっている。
<Relationship with surface roughness>
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the round piece insert and the surface roughness.
As shown in FIG. 6, when the round piece insert rotation speed becomes larger than 3000 min -1 , No. The surface roughness of 2 is improved.

理由として、丸駒インサート周速をワーク周速より大きくしたことによって切削抵抗が下がったこと、およびオフセット角度γを適切に設定(ここでは5°)し、工具のたわみ量が小さくなっていることによって表面粗さが良くなったと考えられる。 The reasons are that the cutting resistance is reduced by making the round piece insert peripheral speed larger than the work peripheral speed, and that the offset angle γ is set appropriately (here, 5 °), and the amount of deflection of the tool is small. It is considered that the surface roughness was improved by this.

以上の検証結果より、丸駒インサートと切削抵抗との関係によると、ワークの周速度を丸駒インサートの周速度が上回ると、切削抵抗が低くなり、円テーブルの負荷を低減させることができると分かった。 From the above verification results, according to the relationship between the round piece insert and the cutting resistance, when the peripheral speed of the work exceeds the peripheral speed of the round piece insert, the cutting resistance decreases and the load on the circular table can be reduced. Do you get it.

そして、丸駒インサートと切込み量誤差との関係によると、適切なたわみ量(分力mと分力nとの釣り合い)となるようにオフセット角度γを設定すれば、切込み量の精度を良くすることができると分かった。 Then, according to the relationship between the round piece insert and the depth of cut error, if the offset angle γ is set so as to have an appropriate amount of deflection (balance between the component force m and the component force n), the accuracy of the depth of cut is improved. I found that I could.

さらに、丸駒インサートと表面粗さとの関係によれば、ワークの周速度を丸駒インサートの周速度が上回り、且つ、適切なたわみ量(分力mと分力nとの釣り合い)となるようにオフセット角度γを設定すれば、仕上げ加工レベルの精度の良い加工面を得ることができると分かった。 Further, according to the relationship between the round piece insert and the surface roughness, the peripheral speed of the round piece insert exceeds the peripheral speed of the work, and the amount of deflection (balance between the component force m and the component force n) is obtained. It was found that if the offset angle γ is set to, it is possible to obtain a machined surface with high accuracy at the finishing machined level.

すなわち、マシニングセンタによる加工でも設備を増設することなく、回転工具及びワークの周速度を制御し、且つ、切削位置を制御することで良好な加工面を得ることができる。換言すると、マシニングセンタと該マシニングセンタに搭載した回転テーブルのみで旋削工程が可能となり、仕上げ加工レベルの良好な加工精度を得ることができる。また、別の機械に載せ換える段取り替えが不要となり、さらに、設備増設によるコストを削減することができる。 That is, even in machining by a machining center, a good machined surface can be obtained by controlling the peripheral speeds of the rotary tool and the work and controlling the cutting position without adding equipment. In other words, the turning process can be performed only with the machining center and the rotary table mounted on the machining center, and good machining accuracy at the finishing machining level can be obtained. In addition, it is not necessary to change the setup for transferring to another machine, and it is possible to reduce the cost due to the addition of equipment.

また、アップカットとすることで、切り屑が薄い部分から切り屑が厚い部分にかけて丸駒インサートに徐々に抵抗が加わっていき、スムーズに切削でき、加工後の切り屑が薄い部分では、まだ削り始めの為、切削による丸駒インサートの発熱温度が小さく、切り屑が厚くなる部分にいくにつれて丸駒インサートの発熱温度が大きくなることから、切削加工による発熱が切り屑によって持ち去られ易く、安定した加工を行うことができる。 In addition, by making an upcut, resistance is gradually applied to the round piece insert from the part where the chips are thin to the part where the chips are thick, and it can be cut smoothly, and the part where the chips after processing are thin is still cut. Because of the beginning, the heat generation temperature of the round piece insert due to cutting is small, and the heat generation temperature of the round piece insert increases as the chips become thicker. Can be processed.

また、回転工具を当該軸に対して傾斜する必要が無く、また、ワークも当該軸に対して傾斜する必要も無いため、機械構成自体がシンプルな構成となるとともに、加工においても、複雑な加工プログラムをすることなく、精度の良い加工面を得ることができる。 In addition, since the rotary tool does not need to be tilted with respect to the axis and the workpiece does not need to be tilted with respect to the axis, the machine configuration itself becomes a simple configuration and complicated machining is performed. A machined surface with high accuracy can be obtained without programming.

また、切削油による冷却を行わないため、摩擦による発熱量を増大させることで、ワークの強度低下をおこすことが可能となる。それにより、切削抵抗が減少するため、回転テーブルに対して少ない負荷で加工を行うことができる。よって、安定した加工が可能となり、精度の良い加工面を得ることができる。さらに、クーラント水、クーラントタンク、クーラントポンプ、クーラント用ホース、ノズル、もしくは電磁弁等が不要になるため、その分のコスト低減ができる。 Further, since cooling by cutting oil is not performed, it is possible to reduce the strength of the work by increasing the amount of heat generated by friction. As a result, the cutting resistance is reduced, so that the rotary table can be machined with a small load. Therefore, stable machining is possible, and a machined surface with high accuracy can be obtained. Further, since the coolant water, the coolant tank, the coolant pump, the coolant hose, the nozzle, the solenoid valve and the like are not required, the cost can be reduced accordingly.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。上記実施形態では、回転工具に対するワークの相対移動を説明したが、これに限らず、ワークがx軸方向に移動し、回転工具がy及びz軸に移動しても良いし、ワークがy軸方向に移動し、回転工具がx及びz軸に移動しても良いし、これに限るものではない。 Although the present invention has been described above in terms of preferred embodiments, such a description is not a limitation, and of course, various modifications can be made. In the above embodiment, the relative movement of the work with respect to the rotary tool has been described, but the present invention is not limited to this, and the work may move in the x-axis direction, the rotary tool may move in the y and z axes, and the work may move in the y-axis. It may move in the direction and the rotary tool may move on the x and z axes, and is not limited to this.

また、マシニングセンタを立形(工具主軸が垂直方向)で説明したが、これに限らず、横形または門形でも構わなく、横形マシニングセンタの場合は、円テーブルを横置き(回転軸がz軸と平行)にすれば尚良い。 In addition, the machining center was described in the vertical shape (the tool spindle is in the vertical direction), but the machining center is not limited to the horizontal shape or the portal shape. In the case of the horizontal machining center, the circular table is placed horizontally (the rotation axis is parallel to the z axis). ) Is even better.

また、マシニングセンタの数値制御装置で直交3軸を制御し、円テーブルの制御装置で回転1軸を制御しているが、これに限らず、マシニングセンタの数値制御装置で円テーブルの回転1軸を制御しても構わない。 In addition, the numerical control device of the machining center controls the three orthogonal axes, and the control device of the circular table controls the one axis of rotation. Not limited to this, the numerical control device of the machining center controls the one axis of rotation of the circular table. It doesn't matter.

また、表1の加工条件で測定を行ったが、これに限らず、ワーク材質、ワーク直径によって適宜変更するものである。 Further, the measurement was performed under the processing conditions shown in Table 1, but the measurement is not limited to this, and may be appropriately changed depending on the work material and the work diameter.

また、加工環境は乾式に限らず、切削水を用いたウェット式でも良いし、乾式とウェット式の間のセミウェット式でも良い。 Further, the processing environment is not limited to the dry type, and may be a wet type using cutting water or a semi-wet type between the dry type and the wet type.

また、ワークは円柱に限らず、円筒、角柱でも良く、ワークの形状を限定するものではない。 Further, the work is not limited to a cylinder, but may be a cylinder or a prism, and the shape of the work is not limited.

さらに、円テーブルに搭載のサーボモータは、これに限らず、DDモータなどでも良い。 Further, the servo motor mounted on the circular table is not limited to this, and may be a DD motor or the like.

10 テーブル台
20 工具主軸
21 シャンク部
22 丸駒インサート
23 回転工具
30 円テーブル
40 数値制御装置
50 制御装置
100 マシニングセンタ
α、β 周速度
γ 角度
A、B 軸線
a1、a2、b1、b2 回転方向
m、n 分力
w ワーク
10 Table stand 20 Tool spindle 21 Shank part 22 Round piece insert 23 Rotating tool 30 Round table 40 Numerical control device 50 Control device 100 Machining center α, β Circumferential speed γ Angle A, B Axis line a1, a2, b1, b2 Rotation direction m, n component w work

Claims (4)

直交3軸とワークを載置したテーブルを回転させる回転1軸と、
回転しながらワークを切削する回転工具と、
前記直交3軸を駆動制御する数値制御装置を備えたマシニングセンタを用い、
前記回転1軸は、該軸線と前記回転工具の軸線とが垂直になるように配置され、
前記回転工具の周速度αと前記ワークの周速度βとの関係をα>βとし
前記ワーク中心軸と前記回転工具の切削点となる点とを含む平面が、水平面に対して成す角度をγとし、
前記角度γは、切削抵抗(M)に対応する回転工具をたまわせる分力(m)と切込みによる反力(N)に対応する回転工具をたまわせる分力(n)との力が釣り合うようにし、
ワークと回転工具の一方を他方に押し付けながら切削することを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
Three orthogonal axes, one rotating axis that rotates the table on which the work is placed, and
A rotary tool that cuts the work while rotating, and
Using a machining center equipped with a numerical control device that drives and controls the three orthogonal axes,
The rotation axis 1 is arranged so that the axis line and the axis line of the rotary tool are perpendicular to each other.
The relationship between the peripheral speed α of the rotary tool and the peripheral speed β of the work is α> β, and the angle formed by the plane including the central axis of the work and the cutting point of the rotary tool with respect to the horizontal plane is γ. age,
The angle γ is such that the component force (m) for rotating the rotary tool corresponding to the cutting resistance (M) and the component force (n) for rotating the rotary tool corresponding to the reaction force (N) due to cutting are balanced. West,
A work finishing method characterized by cutting while pressing one of the work and the rotary tool against the other.
請求項1に記載のワークの仕上げ加工方法において、
前記直交3軸の移動方向に応じて、アップカットとなるように前記回転工具の回転方向を制御することを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the work finishing method according to claim 1,
A work finishing method, characterized in that the rotation direction of the rotary tool is controlled so as to be an upcut according to the movement direction of the three orthogonal axes.
請求項1又は請求項2に記載のワークの仕上げ加工方法において、
切削油を用いない乾式で行うことを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the work finishing method according to claim 1 or 2 .
A work finishing method characterized by a dry method that does not use cutting oil.
請求項1~に記載のワーク仕上げ加工方法において、
前記角度γが加工時の前記回転工具のたわみ量に応じて決定されていることを特徴とするワークの仕上げ加工方法。
In the work finishing processing method according to claims 1 to 3 ,
A method for finishing a work, wherein the angle γ is determined according to the amount of deflection of the rotary tool at the time of machining.
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