JPH0259253A - 金型等の曲面切削における送り可変速加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マシニングセンター、ＮＣフライス盤等にお
いて、複雑な凹凸曲面を有する金型等を切削加工する場
合の曲面加工方法に関する。

（従来の技術） 従来の金型等における切削曲面加工は、第６図に示す通
りで、アップ、ダウンを繰り返す凹凸の起伏面に対し、
例えばボールエンドミルを回転させながら垂直に押し当
て、それを一定速度に限定された状態でしか進ませるこ
とができない。

しかし、この一定の送り速度では、複雑な形状の金型等
に対し充分に対応することができず、傾斜の部分、特に
下り傾斜の部分では、少しでも速度が過剰となると、エ
ンドミルの先端を欠損して仕舞うことになる。

そこで、現在は、この先端欠損を避ける為、エンドミル
の送り速度を欠損回避のできる最低の速度に合わせてい
るのが実情で、即ち、最も効率の悪い状態となっており
、工程合理化を阻害する最大の原因の一つとなっている
。

又、この低速な切削は、本来上り傾斜面では工具の周速
を速めた方が摩耗が少なくて済むのに、この上り斜面で
却で低速が摩耗を大きくして、工具寿命を縮めてしまう
という欠点を有している。

（本発明の解決しようとする課題） そこで本発明は、凹凸の起伏の複雑な曲面を有する金型
等の切削加工において、これから加工する傾斜面に対応
した送り速度を事前に演算して、その曲面に最適な送り
速度に可変速できる加工法を開発しようとするものであ
り、加工能率の向上と工具寿命の延長を図ろうとするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明金型等における曲面切削加工方法は、切削工具の
送り速度を数値制御し得る機構を備えたマシニングセン
ター　ＮＣフライス七等を対象とし、その切削刃物の曲
面に対する送り速度を、Ｆ　＝　Ｋ・Ｖ （ｃ−ｂ）　　ｌ　　・　２　π　Ｎ／１０００（Ｆ：
送り速度　Ｋ：係数　■：ボールエンドミルの平均周速
　ａ：ボールエンドミルの半径　ｂ：切り込み深さの上
部Ｙ座標　Ｃ：切り込み深さの下部Ｙ座標）の式で演算
しく第２図参照）、 その式に予め計算した数値をインプットして、被加工物
の曲面に対し最適な送り速度で切削加工することを特徴
として構成される。

そして、当該切削工具をハイス工具とした場合には、そ
の送り速度式　Ｆ　＝　Ｋ・■において、その係数にの
値を、 上り傾斜角度の場合：に＝１８±４ 下り傾斜角度の場合：に＝２１±４ とすることが望ましい。

又、切削工具を超硬工具とした場合には、その送り速度
式　Ｆ　＝　Ｋ・Ｖ　において、その係数にの値を、 上り傾斜角度の場合：　　ｋ＝２６±４下り傾斜角度の
場合：　　ｋ＝３０±４とすることが望ましい。

（作用） 金型等を切削加工する場合、マシニングセンターの数値
制御機構には、切削工具の送り速度が、Ｆ　＝　Ｋ争Ｖ （ｃ−ｂ）　　ｌ　　参　２　πＮ／１０００の式に基
づいて、予め可変速の速度がインプットされる為、その
曲面に対応して最Ｂ値に可変速できるように働く（第１
図参照）。

その時、当該切削工具なハイス工具とした場合に、その
送り速度式　Ｆ＝Ｖ・Ｋ　において、その係数にの値を
、上り傾斜角度の場合：に＝１８±４、下り傾斜角度の
場合：　ｋ＝２１±４とすれば、工具の材質に適合した
、摩耗の少ない送り速度とするように働く。

又、切削工具を超硬工具とした場合には、その係数■（
の値を、上り傾斜角度の場合：　Ｒ＝　２６±４、下り
傾斜角度の場合：　ｋ＝３０±４とすれば、超硬工具欠
損を回避するように作用する。

（実施例） 以下、自動車の金型をマシニングセンターを用いて加工
する場合を、第３図の数値制御用のフローチャートに従
って説明すると、金型の凹凸面の起伏形状を座標軸Ｘ１
５’ＴＺ軸に写して図形データとして入力し、次いで、
加工精度をきめる為のトレランス、スカルブチャハイト
を決定する。そして、凹凸面の起伏に合わせて傾斜角度
（θ）を演算し、ボールエンドミルの平均周速（Ｖ）を
演算する。この平均周速（Ｖ）は平均切削半径を、の式
で計算し、これに２πＮ／１０００を掛けて演算する。

次に、傾斜角度（θ）が、正か負かで、係数にの値を決
定し、ハイス工具の場合、上り傾斜の場合にはに＝１８
．６とし、下り傾斜の場合に＝２１．６とする。そして
、送り速度大　Ｆ；Ｋ・■　に従って上り又は下り加工
の送り速度を演算する。次いで、データを適度な長さに
省略する為、傾斜角度の値に従ってそれをブロックに分
け（例えば５度間隔に分け）、そのブロック毎の送り速
度を決定する。そして、連続した数値制御データを作成
して、ダイレクトＮＣ又はＮＣテープに出力させて、マ
シニングセンターを作動させて切削加工を行なう。

この切削加工を行なった結果を、切削回数と工具摩耗幅
との関係で実験したところ、ハイス工具て４５度の上り
傾斜の場合を示す第４図（Ａ）では、Ｆ＝４００が摩耗
の最も少ない最適値で、それ以下では摩耗が頗る大きく
又それ以上でも若干増大する。又、４５度の下り傾斜の
場合を示す第４図（Ｂ）では、Ｆ＝２５０が摩耗の最も
少ない最適値で、それ以上では摩耗が大きく又それ以下
でも僅か増大する。

一方、超硬工具で４５度の上り傾斜の場合を示す第５図
（Ａ）では、Ｆ＝９００が摩耗の最も少ない最適値で、
それ以下では摩耗が大きくなる。

又、３０度の下り＃斜の場合を示す第５図（Ｂ）では、
Ｆ＝３５０が摩耗の最も少ない最適値で、それ以上でも
以下でも摩耗は大きくなる。

いずれの場合も傾斜角度及び工具の材質に従って最適な
送り速度が存在することを示し、これを外れると摩耗や
欠損が生じ易いことが判明した。

（発明の効果） 本発明は以上のようで、マシニングセンター等の切削工
具の送り速度が、 Ｆ＝Ｋ・■ （ｃ−ｂ）　　ｌ　　争　２　πＮ／１　０００の式に
基づいて演算し、可変速とすることができるので、欠損
の生しやすい下り切削では送り速度を低速とし、逆に上
り切削では比較的高速とし、金型等の被加工物の傾斜角
度に対応でき、作業時間を頗る短縮することができる。

従って、納期の短縮化が叫ばれる今日の工程合理化の要
請に応えることができる。

又、その際、下り傾斜では低速に上り傾斜では高速とす
ることで、下りにおける欠損及び上りにおける摩耗の問
題を解決し、工具の寿命を約５倍程度に延長させること
ができる。

更に、係数にの値を工具の材質に合わせて設定したので
工具の特性を生かすことができ、特に超硬工具にあって
は、従来その欠損が起こり易い性質から曲面加工には使
用不可能ときれていたものを、本発明方法によってこれ
を使用可能とすることができるから、高速切削に強い超
硬工具の特性をマシニングセンター、ＮＣフライス盤等
にょる曲面加工にも生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施例を示すもので、第１図は金型に沿っ
てボールエンドミルを最適送り速度で送る本発明の方法
を示す模式図、第２図はボール１ンドミルと金型傾斜面
との関係を座標軸に位置付けした正面図、第３図はフロ
ーチャート図、第４図（Ａ）−（Ｂ）はハイス工具を用
いて切削加工した場合の切削長さとフランク摩耗の関係
を示すグラフ図、第５図は（Ａ）−（Ｂ）は超硬工具を
用いて切削加工した場合の切削長さとフランク摩耗の関
係を示すグラフ図、第６図は従来の金型切削加工を示す
模式図。 特許出願人　　　　　栃　木　県 代理人　　弁理士　　福１）尚夫　Ｌ’、’、ｊＪ船（
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）切削工具の送り速度を数値制御し得る機構有するマ
   シニングセンター等の工作機械において、その切削刃物
   の曲面に対する送り速度を、 Ｆ＝Ｋ・Ｖ ＝Ｋ・［ｙ√（ａ＾２−ｙ＾２）−ａ＾２ｓｉｎ＾−＾
   １ｙ／ａ］＾ｂ＿ｃ｜（ｃ−ｂ）｜・２πＮ／１０００ （Ｆ：送り速度　Ｋ：係数　Ｖ：ボールエンドミルの平
   均周速　ａ：ボールエンドミルの半径　ｂ：切り込み深
   さの上部Ｙ座標　ｃ：切り込み深さの下部Ｙ座標） の式で演算し、 その式に予め計算した数値を入力して、曲面に対し最適
   値で切削加工することを特徴とする金型等の曲面切削に
   おける送り可変速加工方法。 ２）切削工具をハイス工具とした場合に、送り速度式Ｆ
   ＝Ｋ・Ｖにおいて、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合：ｋ＝１８±４ 下り傾斜角度の場合：ｋ＝２１±４ としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
   型等の曲面切削における送り可変速加工方法。 ３）切削工具を超硬工具とした場合に、送り速度式Ｆ＝
   Ｋ・Ｖにおいて、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合：ｋ＝２６±４ 下り傾斜角度の場合：ｋ＝３０±４ としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
   型等の曲面切削における送り可変速加工方法。