JPH0335913A - 球面切刃工具及び該工具による加工法 - 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 本発明は金型等を加工するに好適な球面切刃工ＩＡｔＬ
びにその工具による加工法に関する。

従来の技術 金型加工においては三次元加工となり、この加工に使用
されている工具はボールエンド壽ルのような球面切刃工
具が用いられている。そして切削加工は球面切刃工具を
素材に対して垂直にした状態（以下立工具という）で球
面切刃工具の先端球面切刃の中心軌跡を指令して切削が
行われている。

使用される球面切刃工具は回転中心付近の切刃周速は超
低速となり必要な切削速度が得られない゛。

そのため切削面にむしれ、ぼり等が発生し、面粗度が悪
く、この点を補うために切削速度を落として加工してお
り、非能率である。それ故最近では切削刃面の超低周速
部を使用しないように球面切刃工具を傾斜ヘッドにて傾
斜（以下傾斜工具という）させて高速加工を行っている
。

発明が解決しようとする課題 しかし球面切刃工具を傾斜させても、被切削面の角度に
より切削工具に超低周速部分が存在しているものでは、
超低周速加工部分を完全に無くすることができない績い
う問題点があった。

また球面切刃工具の製作においては工具の回転中心付近
は超低速となるため真円度の良い仕上げがＬ（Ｖ　ｉｆ
で特殊な仕上装置が必要であり且工数ががかっ゛Ｃコス
ト高となる問題があった。

本発明は従来の技術の有するこのような問題性に鑑みな
されたもので、その目的とするところは面粗度の良い加
工面が得られるとともに高速加工がｉｉＪ能で製作の容
易な球面切刃工具並びに該工具による加工法を提供しよ
うとするものである。

課題を解決するための手段 り、述の目的を達成するために、本発明は球面切刃工具
の必要な切削速度が得られない回転中心付近の低周速刃
面部を削除したものである。そしてこの工具の工具軸の
角度を少なくとも一度変えて傾斜向と直角方向に工具を
移動させて削り残しのないように補完して切削を行うも
のであり、さらに削り残しの出る部分と出ない部分に加
工エリアを分離し加工するものである。

作用 球面切刃工具を傾斜させて切削し、立工具の切削とで削
り残しのないように補完する。また工作物により加工エ
リアを分離して加工するものでよ］る。

実施例 第１図にもとづき説明する０球面切刃工具１の球面刃面
２の回転中心３付近を円周角が２αとなる截頭断面に切
除する１本例ではα−２０°となる位置で軸心に対して
直角面で切除し周知のエンドるルの底部形状としたもの
である。先端付近を削除するには、球面切刃工具を傾斜
向・ノｌ゛に取付は傾斜させた場合（第２図）と１頃斜
さ仕ない場合（第１図）とにより切除されることにより
中心及びその近傍の刃面の超低周速部がなくされる。

この球面切刃工具を使用する機械は、例えばＮＣによる
工具が自動傾斜可能な加−１機、若しくはＢ、Ｃ軸が数
度に割出しできる簡易加十１等で、＼ 手動または自動で主軸頭が１頃斜できる機能を１’Ｔす
ることが必要である。

上述の機械を用いて低周連部を削除した第１図の本発明
の球面切刃工具１を立工具で横方向に移動して切削する
と三次元加工においては通常球面切刃工具の中心軌跡を
加工指令することにより加Ｆを行っているために所期の
形状に対して第３図に示すように削除した截頭部により
α°以下の傾斜で削り残し部分を律しる。そこで球面切
刃工具１を００傾斜させて傾斜方向と直角方向に切削す
ると工具進行方向に対しては削り残しができないが、第
４図に示すように刃先方向に（θ−αａ）〜（θ＋α０
〉の範囲で削り残し部分が発生ずる。

そこで例えば第５図のように傾斜角度を変えてそれぞれ
の加工部分エリアをデジタイジングデータから設定し前
述のような削り残しが生しないようにして加工するもの
である。

このように球面切刃工具を傾斜させると凹部の加工にお
いては凹部の深さが切込み深さ限界値δ内の場合や、凹
部の巾に比して充分に小さい場合を除いて工具の柄部と
凹部の縁とが干渉し、柄部の切刃によって工作物を削り
過ぎ、所望の形状の加工が行われなくなるため傾斜工具
の加工時の傾斜角における干渉の有無を検討する必要が
ある。

球面切刃工具の傾斜角を４５°とするとき計算が容易と
なる。

第９図において、四部加工の場合についての１−渉チェ
ノクの手順を示す第１３図にもとづき丁Ｉｌｌ、ＩＴを
説明する。

ステップＳ３において四部の中央（４近の仔はのディジ
タイジングデータＰｋ、−を選定する。ステノブＳ２に
おいてディジタイジングデータＰｋｏ＋のディジタイジ
ング方向に直交するデータ１：ｒを永める。この場合近
傍値で近似することも可能である。ステップＳ３におい
てデータ群のも方最高点Ｐ　Ｉ　＋ｓ、ｓ　　左方最高
点ｐ　Ｒ−ｓ、ｔｍ　　及び最低点Ｐ　　ｌ−ｎ、＋ｇ
＝　　Ｘ　　１−ｎ、ｍ　：　　Ｙ　　ｌ　−ｎ、ｍ　
；　　Ｚ　　Ｉ！　−ｎ、ｖａ　　　を求める。ステッ
プＳ４において左方最高点１）／−３＋”の高さａと、
右方最高点Ｐｌ＋ｓ、−の高さｂを求め、ａ；ｂの比の
近傍の点Ｐ　１．ａ−Ｘ　ｌ、ｎ；　Ｙ　（！＼ ■；Ｚ１．ｍ　　を求める。　作業状態が判り易くする
にはａ＝ｂが好ましい、モしてＰｉ−を左方刃先加工範
囲、右方刃先加工範囲の分岐点とする。

ステノブＳ５において （Ｚ　　ｊ！−ｎ、ｓ＋　−Ｚ　　ｊ！、ｍ）　　≦　
（Ｘ　　１−ｎ、ｍ　−Ｘ　　１　、＋ｉ）”　＋（Ｙ
　Ｉｔ　−ｎ、ｍ　−Ｙ　１　、ｍ）”の判定をして近
傍点ＰＲ，＋＋を刃先中心とする左４５°に傾斜した球
面切刃工具の中心線Ｃ上り左側範囲にあるかをみる。　
ディジタイジングデータ群が左側にあれば、工具との干
渉はないが一点でも右側にあれば干渉する。

ここでＹＥＳであればステップＳ６にｆ多行する。

ＮｏであればステップＳ７において工具傾斜角度を例え
ばθを４５＠から３０”に変更し、ステップＳ８におい
て （Ｚ　　ｌ　　−ｎ、ｓ　−Ｚ　　１　　、ＩＩ）　　
　≦　（（ｔａｎ　　９０　　＠　−３０’　　）　　
１の判定をする。ステップＳ８においてＹＥＳであれば
ステノブＳ６に移行する。ＮＯであればステップＳ７に
移行する。ステップＳ６において（Ｚｌ　＋ｎ、ｍ　−
Ｚ　ｌ、ｍ）　　≦（Ｘ　ｌ　＋ｎ、＊　−Ｘ　１．■
）１＋（Ｙ　　ｉｔ　　＋ｎ、−−Ｙ　　１　　、ｍ）
”の判定をして近傍点ＰＩ！、−を刃先中心とする右４
５°に傾斜させた球面切刃工具の中心線Ｃ°より右側範
囲にあるかをみる。ディジタイジングデータ群が右側に
あれば工具との干渉はなく、ステップＳ９に移行する。

ＮＯであればステップＳ１０において工具傾斜角を変更
しく例えばθ＝−３０＠とする）ステップＳ１０におい
て、（Ｚ　１　＋ｎ、ｍＺｊ！、ｍ）　≦　（ｔａｎ　
（９０°　−θ　’）　　ｌ　　Ｘ　　ＣＸＩ　　＋ｎ
、−ｙｘ　　Ｘ　ｊ！　＋　ｍ　）　”　＋　（Ｙ　ｊ
！　＋　ｎ　＋　ｓ　　Ｙ　１−）　！の判定をする。

ＹＥＳであればステップＳ９に移行する。

ＮｏであればステップＳ１０に移行する。順次凹部の加
工範囲内の加工方向の点Ｐｊ！、ｉとＰＲ−ｎ。

；ｐｌ、ｉとＰ　Ｒ＋ｎ、ｉ　　Ｈ＋　ＨＰ　１　、Ｊ
とＰ　ｌｌ−ｎ。

ｊ；Ｐｉ！、ｊとＰＡ→−ｎ、ｊ　へとチエ、りして行
くものである。

傾斜角度を小さくして行くと削り残し量が増すため、こ
の場合、干渉分分岐点をずらしてチェノクし、反対側が
干渉した場合は工具傾斜角を小さくしてチヱフクする。

どうしても干渉を無くする＼ ことができないときは従来の球面切刃工具の立工具で加
工するものである。

凸部の加工の場合においては第１０１２Ｊのように考え
方は凹部の場合と同じであり、四部の加工の干渉チエツ
ク手Ｒ（第１３図）と同様にディジタイジング方向に直
交する平面内のディジタイジングデータ群より最高点を
求め、その点群を分岐点としてその左側は右方刃先加工
範囲、その右側は左方刃先加工範囲とし、第９図の右半
分の干渉４！１１断を凸部の場合の第１０図の左側加工
に適用、第７図の左半分の干渉判断を第１０図の右側に
通用するものである。

加工手順について、 低周速切刃を切除した球面切刃工具を傾斜させた場合 荒加工時には、切込深さＳは傾斜工具の刃先球面切刃の
水平接線と刃先球面切刃形成位置との寸法であって、こ
の値以下に限定される。したがって第６図のような山部
の切削において先ず立工具によって、荒加工する。その
ようにすると刃先球面切刃中心点で位置制御されている
ことにより、低周速切刃部切除分が工作物の各部位の最
終加工位置水平送り部分に削り残しとして発生する。こ
の削り残し部分をディジタイジングデータにより設定す
る。この削り残し部分の設定の手法は第７図において、
ディジタイジング方向の同一ピ、クライン上のｎ番目の
データＰｎ＝　（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）と（ｎ−、）番目
のデータｐ、１−、＝　（Ｘｎ−１、ＹｎＺｎ−＋）よ
りビックラインの傾斜角を判断する。球面切刃工具先端
切刃の切除部分の中心角の！／２をα６とするとき傾斜
角度θ０の場合αがθ／２゜と同しであると少しずれる
と切残しができるのでθ７２°以下例えば第５図のよう
に２０１が好ましい。

Ｘｎ−＋）”　＋　（Ｙｎ　−Ｙｎ−＋）”　ｌ＜　ｔ
ａｎ　θ／２．”　＝　　ｊａｎ２２．５　　”で限定
されるディジタイジングデータのＰｎ群が削り残し部分
である。

削り残し部分が設定されたあと球面切刃工具の干渉のな
い傾斜角を前述の判定により設定し、荒加工を行う、　
なおＮＣにより工具軸自動傾斜可能＼ 機を使用した場合工具干渉を判定しながら干渉場所の工
具傾斜角を制御して加工することも可能である。

仕上加工時には、仕上代が一般に小さく球面切刃工具を
θ′傾斜させたときの切込深さ制限内であるから、傾斜
工具で加工するとき、第６図のように発生するディジタ
イジングデータで設定した削り残し部分以外の場所を先
に傾斜工具で加工し、削り残し部分を立工具にて加工す
る。削り残し部分の設定は第８図のようにディジタイズ
方向に直角方向の隣のピンクライン１＋、のデータを利
用する。即ち１番目のピックラインの一番目のディジタ
イジングの点　Ｐ　ｊ！、ｓ＝　（Ｘ　１．ｍ：　　Ｙ
　ｊ！、ｍ；Ｚｌ、−）　　と、ディジタイジング方向
に直向しＰｌ。

−を通る平面と、隣のｌ＋、番目のビックラインのｆｉ
＋、番目のディジタイジングデータの点Ｐ　１　＋、、
　ｎ＋、及びｎ番目のディジタイジングデータの点Ｐ１
＋１．ｎを結ぶ直線の交点Ｐ　ｉ　＋ｌ、ＩＩ−（Ｘ　
１　＋１．―；Ｙ　１　＋、、騙；Ｚｊ＋、、−）より
、１頃斜角度は（θ０−α０）以上で（θ０＋α０）以
下であるべきであるから ｊａｎ（θ　°　−θ　／２　°　）　　　＜　　ｌ（
Ｚ　　／　　十　、、ｓ　　　−Ｚ　　ｌ、ｍ）　　　
／＜ｊａｎ（θ１＋θ７２°）のディジタイジングデー
タＰｇ、ｍ群である。　第５図においてはθ−θ７２−
２２．５　”　、　　θ＋θ／２＝６７．５°となる。

なお（Ｐ　１　＋ｌ＋　ｆｉ＋、　　　Ｐ　Ｉ　＋＋、
ｎ）／　（Ｐ　１．ｗｈＰ　　Ｉｌ　＋、、麟）（１ であるからｐ　１　＋１１．の代わりに近傍のＰ１→−
ｎ＋１またはＰ　Ｒ＋Ｉ＋ｎで近似することも可能であ
る。

第１１図においてａの加工領域は手前側刃先の加工範囲
、ｂの加工領域は向こう側刃光の加工範囲、Ｃの加工領
域は立工具刃先の加工範囲である。

このように分離することによって能率的な加工が可能で
ある。第１２図におけるように型が部側な形状をしてい
る場合は、予めディジタイジング方向または三次元ＣＡ
Ｄによる創成面方向の凹凸の法線方向に決めておけば傾
斜工具のみで全加工も可能である。

効果 上述のように構成したので、本発明は以下の効果を奏す
る。

請求項１の球面切刃工具は低周速切刃部がないので、必
要な切削速度を有する切刃による加工となり型加工面の
面粗度が向上するとともに高速化が可能となる。また困
難な超低周速切刃部の真円度形成の必要がなくなり球面
切刃工具の製作が容易となりコスト低減に寄与するもの
である。

請求項２．３の加工法は加工面粗度を向上しうるととも
に加工エリアを分離するので削り残し部分を余分に加工
することなく加工能率を向上することが可能となる。さ
らにディジタイジングデータ或いは三次元ＣＡＤによる
創成面型加工に一層の効果を発揮しうるちのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の球面切刃工具の立工具となした図、第
２図は同傾斜工具となした図、第３図は立工具切削時の
削り残しを示す図、第４図は傾斜工具の削り残しを示す
図、第５図は立工具と傾斜工具による削り残しのない図
、第６図は型面を立工具で切削したときの削り残し部分
を示す図、第７図、第８図は削り残し部分を求める演算
式のための説明図、第９図は凹所の傾斜工具の干渉チェ
ンク説明図、第１０図は凸所の加工範囲説明図、第１１
図は加工範囲の例を未す図、第１２図は簡潔な型の加工
説明図、第１３図干渉チェンクのフロー図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）三次元加工に使用される球面切刃工具において、
   必要な切削速度が得られない回転中心付近の低周速刃面
   部を削除したことを特徴とする球面切刃工具。
2. （２）回転中心付近の低周速刃面部を削除した球面切刃
   工具の工具軸の角度を少なくとも一度変えて傾斜面と直
   角方向に工具を移動させて削り残しのないように補完し
   て切削を行うことを特徴とする球面切刃工具による加工
   法。
3. （３）削り残しの出る部分と出ない部分に加工エリアを
   分離し加工することを特徴とする請求項２に記載の球面
   切刃工具による加工法。