JPH08187643A - 回転切削工具を用いた切削加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転切削工具を相対的に複数の工具点へ順次
移動させて被削物に所定の切削加工を行う際に、できる
だけ少ない工具点で高い寸法精度が得られるようにす
る。 【構成】 （ａ）のように複数の工具点ＣＬ_i ，ＣＬ
_i+1 ，・・・へ回転切削工具を順次移動させるととも
に、その工具点ＣＬ_i ，ＣＬ_i+1 ，・・・の近傍で切れ
刃が被削物を切削するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸心まわりに回転駆動
されることにより断続切削する回転切削工具を相対的に
複数の工具点へ順次移動させて切削加工を行う切削加工
方法に係り、特に、できるだけ少ない工具点で高い寸法
精度が得られる回転切削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軸心まわりに回転駆動されることにより
切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に複
数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工を
行う場合、ＮＣ（数値制御）工作機械が広く用いられ、
複数の工具点はＮＣデータとして予め設定されるように
なっている。例えば、軸心まわりに回転駆動されること
により切れ刃が半球状の軌跡を描くボールエンドミルを
用いて滑らかな自由曲面を切削加工する場合には、「TO
YOTA Technical Review 第４１巻第１号 別刷」（トヨ
タ自動車株式会社 平成３年５月発行）などに記載され
ているように、多面体近似法や逆オフセット法により工
具点を求めるようにしているのが普通であり、基本的に
は、（１） 自由曲面を工具半径分だけオフセットし、
（２） ＮＣの直線補間機能を前提として、曲線を折れ
線近似するようにしている。折れ線に近似する際、曲線
と直線の差の最大値をトレランスと呼び、ＮＣデータ作
成の際の精度指標となっており、トレランスを小さくす
る程ＮＣデータは多くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、断続切削す
る回転切削工具による被削面は滑らかな連続面ではな
く、工具のツースマークによる凹凸のある鱗状の面で、
ボールエンドミルによる自由曲面の切削もその例外では
なく、トロコイド曲面（球面での近似も可）が多数並ん
だ不連続面である。このツースマークによる凹凸をカス
プと呼んでいるが、直線補間を前提としたＮＣデータに
基づいて自由曲面を切削する場合、得られた被削物には
トレランスによる形状誤差とカスプによる形状誤差が重
畳して含まれている。

【０００４】しかしながら、従来の切削加工方法では、
切削条件設定時に上記カスプをトレランスと関連付けて
考慮していないため、総合的な形状誤差が増えたり、必
要以上に多くのＮＣデータが作成されてしまうなどの問
題があった。この形状誤差の増大は、後工程での磨きな
ど目的とする形状に近付けるための作業に多くの工数を
必要とする。また、ＮＣデータ量の増大は送り速度を低
下させ、加工時間の増大を招く。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、できるだけ少ないＮ
Ｃデータ量すなわち工具点の数で高い寸法精度が得られ
るようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するためには、トレランスによる形状誤差とカスプによ
る形状誤差の相互関係を考慮し、総合的な形状誤差を最
小化するとともに工具点の数を必要最小限にすれば良
く、第１発明は、軸心まわりに回転駆動されることによ
り切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に
複数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工
を行う切削加工方法において、前記複数の工具点間で略
１刃分の回転角度だけ前記回転切削工具が回転させられ
るとともに、その工具点の近傍でその回転切削工具の切
れ刃が被削物を切削するようにしたことを特徴とする。

【０００７】

【作用】このような回転切削工具を用いた切削加工方法
においては、複数の工具点間で略１刃分の回転角度だけ
回転切削工具が回転させられるため、トレランスが略最
小になるとともに工具点の数が必要最小限とされる。図
１は、緩やかな曲率の目標加工面Ｓを切削加工する場合
の模式図で、図中の「１刃の送りｆ」は、切れ刃により
断続切削される切削点間の寸法であり、工具回転速度お
よび送り速度が一定で目標加工面Ｓが比較的平坦であれ
ば、回転切削工具が１刃分の回転角度（３６０°／刃
数）だけ回転する間の送り量と略同じである。また、
「線分長Ｌ」は、目標加工面Ｓから工具半径分だけオフ
セットした位置に▲または△で示す複数の工具点（ＮＣ
データ）ＣＬ_i ，ＣＬ_i+1 ，・・・の各工具点間の距離
で、回転切削工具はそれ等の工具点間を直線移動させら
れる。そして、（ａ）はｆ≒Ｌで本発明に相当し、
（ｂ）および（ｃ）はそれぞれｆ＜Ｌ、ｆ＞Ｌで比較の
ために示したものであるが、ｆ＜Ｌの（ｂ）の場合に
は、比較的大きなトレランスＴを生じるとともにそのト
レランスＴにカスプＣが重畳した大きな形状誤差を生じ
る一方、ｆ＞Ｌの（ｃ）の場合には、本発明の（ａ）と
同様にトレランスＴは略最小であるが切削に関与しない
無駄な工具点△が存在する。すなわち、１刃の送りｆが
同じであればＬ≒ｆでトレランスＴは略最小となり、Ｌ
＜ｆとしてもトレランスＴは殆ど差がなく、カスプＣも
変わらないため、無駄な工具点が増えるだけなのであ
る。なお、必要なのは略１刃の送りｆ毎に工具点が設定
されていること、言い換えれば切れ刃による切削点毎に
工具点が設定されていることで、線分長Ｌと１刃の送り
ｆとが完全に一致している必要はなく、目標加工面Ｓが
凹面の場合には線分長Ｌの方が短くなり、凸面の場合に
は１刃の送りｆの方が短くなるなど、両者の関係は目標
加工面Ｓの形状によって変動する。

【０００８】一方、本発明では工具点の近傍で回転切削
工具の切れ刃が被削物を切削するようになっているた
め、形状誤差にばらつきが生じることが少なく、常に高
い寸法精度で切削加工を行うことができる。例えば、図
２の（ａ）は工具点ＣＬ_i ，ＣＬ_i+1 ，・・・付近で切
削する本発明の場合で、（ｂ）は工具点間の略中央の○
印付近で切削する場合であるが、（ｂ）では回転切削工
具による切削位置そのものがトレランスＴだけ誤差を有
するため、切削位置での誤差が略零の（ａ）に比べて最
大誤差寸法Ｅが大きい。すなわち、略１刃の送りｆ毎に
工具点を設定しても、実際に切れ刃によって切削が行わ
れる切削位置によって誤差寸法は異なり、工具点で切削
する場合に誤差寸法は最小となるのである。各工具点Ｃ
Ｌ_i ，ＣＬ _i+1 ，・・・付近で切削する本発明では、切
削時における目標加工面Ｓから工具中心までの距離が常
に一定、すなわち工具半径で、その位置での誤差が略零
であるため、トレランスという概念も意味を持たない。

【０００９】なお、図１および図２の切削形状、すなわ
ち工具半径の円弧が繰り返す波形の面は、回転切削工具
を停止した状態で軸心まわりに回転駆動して切削加工し
た場合で、回転切削工具が工具点間を移動しながら軸心
まわりに回転駆動されて切削する場合の切削形状と多少
異なるが、回転切削工具の１つの切れ刃が切削に関与す
る回転角度は一般に５〜１０°程度であるため、停止状
態で切削するように仮定しても差し支えない。また、図
ではカスプＣを明確に示すために回転切削工具に比較し
て１刃の送りｆが大きいが、一般には１刃の送りｆは回
転切削工具の工具直径の１／３０〜１／１００程度と小
さく、カスプＣは数μｍ程度である。

【００１０】

【第１発明の効果】このように本発明の切削加工方法に
よれば、形状誤差にばらつきが生じることが少なく、常
に高い寸法精度で切削加工が行われるとともに、工具点
の数が必要最小限となる。

【００１１】

【課題を解決するための第２の手段】第２発明は、一定
の回転速度で軸心まわりに回転駆動されることにより切
れ刃によって断続切削する回転切削工具を、相対的に一
定の送り速度で複数の工具点へ順次移動させて被削物に
所定の切削加工を行う切削加工方法において、前記複数
の工具点間で略１刃分の回転角度だけ前記回転切削工具
が回転させられるように、前記回転速度および送り速度
に応じてその複数の工具点を設定し、その複数の工具点
の近傍で前記回転切削工具の切れ刃が被削物を切削する
ようにしたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明は、前記第１発明の一実施態様に相当す
るもので、複数の工具点間で略１刃分の回転角度だけ回
転切削工具が回転させられるとともに、その複数の工具
点の近傍で回転切削工具の切れ刃が被削物を切削する点
で第１発明と同じであり、第１発明と同様の作用効果が
得られる。一方、本発明では、回転切削工具が一定の回
転速度で軸心まわりに回転駆動されるとともに、一定の
送り速度で移動させられるようになっており、上記複数
の工具点は、各工具点間で１刃分の回転角度だけ回転切
削工具が回転させられるように、回転速度および送り速
度に応じて設定される。すなわち、各工具点における切
れ刃の向きが一定になるため、切削加工すべき目標加工
面に対する切れ刃の向きはその形状によって相違し、工
具点で切削加工が行われるように正確に制御することは
できないが、例えば（ａ）複数の工具点間で略１刃分の
回転角度だけ回転切削工具が回転させられるように、予
め定められた基準回転速度および基準送り速度に基づい
てその複数の工具点を設定する工具点設定工程と、
（ｂ）前記複数の工具点の近傍で前記回転切削工具の切
れ刃が被削物を切削するようにその工具点毎にその回転
切削工具の回転位相を設定する位相設定工程と、（ｃ）
前記回転切削工具を前記複数の工具点へ順次直線移動さ
せるとともに、その工具点でその回転切削工具が前記位
相設定工程で設定された回転位相となるように、その回
転切削工具の回転速度および送り速度を関連付けて制御
する切削制御工程とを有する切削加工方法に比べて、各
工具点における回転位相の設定が不要であるとともに、
回転速度および送り速度が一定で良いため送り速度を逐
次変更する場合に比べて追従遅れなどが少なく、例えば
高速回転，高速送りによる高能率加工が可能である。

【００１３】

【第２発明の効果】このように、第２発明の切削加工方
法によれば、第１発明と同様の効果が得られるのに加え
て、各工具点における回転位相の設定が不要であるとと
もに、回転速度および送り速度が一定で良いため高能率
加工が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図３は、本発明方法に従って切削加工を行
う切削加工装置のブロック線図で、工具移動軌跡を定め
る複数の工具点を含むＮＣデータを作成するＣＡＭ（Co
mputer Aided Manufacturing) システム１０，そのＮＣ
データを記憶する磁気テープや磁気ディスクなどの記憶
媒体であるＮＣデータメモリ１２，ＮＣデータに従って
ＮＣ工作機械１６の作動を制御するＮＣ制御装置１４を
備えている。ＮＣ工作機械１６は、例えば図４に示すよ
うに回転切削工具としてのボールエンドミル１８を軸心
まわりに回転駆動しながら、被削物２０に対して互いに
直角なＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向へ相対移動させることによ
り、その被削物２０に自由曲面等の所定の切削加工を行
うもので、ボールエンドミル１８を回転駆動する主軸回
転駆動手段２２、およびボールエンドミル１８をＸ軸，
Ｙ軸，Ｚ軸方向へ３次元的に平行移動させる送り駆動手
段２４を備えている。主軸回転駆動手段２２は例えばサ
ーボモータなどの電動モータであり、送り駆動手段２４
は例えば３軸方向へそれぞれ移動させる３組の送りねじ
およびその送りねじを回転駆動するサーボモータなどを
含んで構成される。なお、図４の（ａ）は主軸と平行な
Ｚ軸が水平な横型のＮＣ工作機械１６の例で、図４の
（ｂ）は主軸と平行なＺ軸が垂直な縦型のＮＣ工作機械
１６の例である。

【００１５】前記ＣＡＭシステム１０は、ＣＰＵ，ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭなどを備えたマイクロコンピュータを利用し
てＮＣデータを作成するものであり、ステップＳ１は切
削経路設定工程で、図５の（ａ）に示すように自由曲面
２６上に切削予定経路２８を設定する。自由曲面２６は
切削加工すべき目標加工面で３次元的に変化しており、
ＣＡＤデータなどに従って表示装置に表示される。切削
予定経路２８は、切削条件などに応じて最適経路が自動
的に設定されるようになっていても良いが、マウスなど
の入力装置を用いて作業者が任意に設定するようにして
も良い。ステップＳ２は切削点設定工程で、図５の
（ｂ）に示すように上記切削予定経路２８上にボールエ
ンドミル１８が１刃分回転する間の送り量Ｆ、例えば１
枚刃の場合は軸心まわりに１回転（３６０°）する間の
送り量Ｆの間隔で切削点ＣＰを設ける。送り量Ｆは、ボ
ールエンドミル１８の諸元や被削物２０の材質などに応
じて予め定められた基準回転速度および基準送り速度に
基づいて、使用する回転切削工具すなわちボールエンド
ミル１８の刃数から求められ、その送り量Ｆを作業者が
入力するか自動で算出することにより上記切削点ＣＰが
３軸直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で設定される。

【００１６】ステップＳ３は工具点設定工程で、図５の
（ｃ）に示すようにボールエンドミル１８が軸心まわり
に回転駆動されることにより前記複数の切削点ＣＰにそ
れぞれ切削加工を行う工具点ＣＬを設定する。具体的に
は、各切削点ＣＰから自由曲面２６の法線方向へボール
エンドミル１８の半径寸法だけ離間した位置をＣＡＭシ
ステム１０の機能を利用して求め、その位置を工具点Ｃ
Ｌとして３軸直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で設定する。この
ような工具点ＣＬは、工具点ＣＬ間で略１刃分の回転角
度だけ回転切削工具が回転させられるように、予め定め
られた基準回転速度および基準送り速度に基づいて求め
られたものである。次のステップＳ４は位相設定工程
で、図６に示すように上記工具点ＣＬの近傍でボールエ
ンドミル１８の切れ刃３０が被削物２０を切削するよう
に工具点ＣＬ毎にボールエンドミル１８の回転位相θを
設定する。具体的には、ボールエンドミル１８の工具中
心（切れ刃３０の回転軌跡である半球形状の曲率中心）
が工具点ＣＬに位置した状態で、切れ刃３０の先端が工
具軸心（Ｚ軸と平行）まわりにおいて前記切削点ＣＰに
位置する回転位相θを、ＣＡＭシステム１０の機能を利
用して例えばＸ＝０またはＹ＝０などの基準位相からの
ずれ角度で求める。回転位相θは、工具回転方向におけ
る進み遅れに従って±で設定されるとともに、２枚刃，
３枚刃など等角度間隔で複数の切れ刃が設けられている
場合にはπ，２π／３などを加算して設定すれば良い。

【００１７】ステップＳ５は記憶工程で、上記のように
して設定された工具点ＣＬおよび回転位相θをＮＣデー
タとしてＮＣデータメモリ１２に記憶する。前記ＮＣ制
御装置１４は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどを備えたマ
イクロコンピュータを備えて構成されており、上記ＮＣ
データメモリ１２に記憶されたＮＣデータに従ってＮＣ
工作機械１６の作動を制御するが、ＮＣデータをオンラ
インでＮＣ制御装置１４の記憶媒体に直接記憶させるよ
うにしても良い。なお、前記各ステップＳ１〜Ｓ５をそ
れぞれ自動的に実行する手段を設け、作業者が必要な情
報を入力することにより工具点ＣＬおよび回転位相θが
ＣＡＭシステム１０によって自動的に求められるように
することが望ましい。

【００１８】ＮＣ制御装置１４は、ボールエンドミル１
８を上記複数の工具点ＣＬへ順次直線移動させるととも
に、その工具点ＣＬでボールエンドミル１８が上記回転
位相θとなるように、そのボールエンドミル１８の送り
速度を制御する切削制御工程を実施するためのもので、
機能的に位置比較手段３２，位相比較手段３４，および
送り速度制御手段３６を備えており、ＮＣデータのうち
の工具点ＣＬは位置比較手段３２に読み込まれ、回転位
相θは位相比較手段３４に読み込まれる。位置比較手段
３２には、ＮＣ工作機械１６の主軸位置すなわち被削物
２０に対するボールエンドミル１８の相対位置を３軸直
交座標で検出する工具位置検出手段３８から、その相対
位置を表す信号が供給されるようになっており、工具点
ＣＬとボールエンドミル１８の相対位置とを比較して位
置偏差を求め、その位置偏差を表す信号を送り速度制御
手段３６に出力する。工具位置検出手段３８は、例えば
送り駆動手段２４を構成している３個のサーボモータに
設けられたロータリエンコーダなどである。位相比較手
段３４には、ＮＣ工作機械１６の主軸の回転位相を検出
する主軸回転位相検出手段４０から、その主軸の回転位
相を表す信号が供給されるようになっており、回転位相
θと実際の主軸の回転位相とを比較して位相偏差を求
め、その位相偏差を表す信号を送り速度制御手段３６に
出力する。主軸回転位相検出手段３８は、例えば主軸回
転駆動手段２２を構成しているサーボモータに設けられ
たロータリエンコーダなどであり、回転位相θの場合と
同様に例えばＸ＝０，Ｙ＝０などの基準位相に対する主
軸の特定位置のずれ角度で求められ、主軸の特定位置に
基づいてボールエンドミル１８の軸心まわりの取付位相
が設定されている。

【００１９】送り速度制御手段３６は、上記位置偏差お
よび位相偏差に応じてそれ等の偏差が無くなるように、
ＮＣ工作機械１６の送り駆動手段２４を制御し、これに
よりボールエンドミル１８が前記工具点ＣＬに達した時
に回転位相θとなって切れ刃３０が切削点ＣＰを切削す
る。その場合に、工具点ＣＬ間ではボールエンドミル１
８が切削に関与しておらず、工具点ＣＬにおける工具位
置が保証されれば良いため、工具点ＣＬ間でボールエン
ドミル１８が被削物２０と干渉しない限りにおいて、必
ずしも工具点ＣＬ間を直線補間して位置制御する必要は
なく、工具点ＣＬのみに基づいて工具位置を制御するよ
うにしても良い。なお、ＮＣ工作機械１６の主軸回転駆
動手段２２は、予め設定された基準回転速度で主軸を回
転駆動するようになっている。

【００２０】このようにな本実施例の切削加工装置にお
いては、図６に示すように各工具点ＣＬ間で略１刃分の
回転角度だけボールエンドミル１８が回転させられるた
め、前記図１から明らかなようにトレランスが略最小に
なるとともに工具点ＣＬの数が必要最小限とされる。工
具点ＣＬの数が必要最小限になるため、ＮＣ制御装置１
４の処理時間に余裕ができ、送り速度や工具回転速度を
高速化して高能率加工を行うことができる。工具点ＣＬ
間を直線補間することなく、工具点ＣＬのみに基づいて
工具位置を制御する場合には、更に高速化を図ることが
できる。なお、基準回転速度および基準送り速度に基づ
く１刃分回転する間の送り量Ｆ、すなわち切削点ＣＰ間
の距離は、図１における１刃の送りｆに相当し、この実
施例では１刃の送りｆが一定で工具点ＣＬ間の距離であ
る線分長Ｌが自由曲面２６の形状に応じてばらつく。

【００２１】また、ボールエンドミル１８が工具点ＣＬ
に達した時に切れ刃３０が被削物２０を切削するように
なっているため、前記図２から明らかなように形状誤差
にばらつきが生じることがなく、常に高い寸法精度で切
削加工を行うことができる。特に、本実施例では回転位
相θをＮＣデータとして設定し、各工具点ＣＬでボール
エンドミル１８の軸心まわりの実際の回転位相が回転位
相θと一致するように送り速度を制御しているため、そ
の工具点ＣＬで切れ刃３０が切削点ＣＰに位置して被削
物２０を切削するように高い精度で制御され、形状誤差
のばらつきが一層低減されるとともに寸法精度が高くな
る。

【００２２】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において上記第１実施例と実質的に共
通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略す
る。

【００２３】図７の実施例はＮＣデータが前記回転位相
θを含まない場合で、ＮＣデータを作成するＣＡＭシス
テム１０を利用することにより、先ずステップＳＳ１の
オフセット工程で、図８の（ａ）に示すように自由曲面
２６の法線方向へボールエンドミル１８の半径寸法（切
れ刃３０の回転軌跡である半球形状の曲率半径）だけ離
間した位置にオフセット面４４を作成する。このオフセ
ット面４４の作成に際しては、例えば自由曲面２６が工
具の軸心（Ｚ軸と平行）と直角なＸ−Ｙ平面に近い比較
的平坦な面の場合には、単に自由曲面２６をＺ軸方向へ
工具の半径寸法だけオフセットするだけでも良い。次の
ステップＳＳ２の工具経路設定工程では、図８の（ｂ）
に示すように上記オフセット面４４上にボールエンドミ
ル１８の移動経路である工具中心経路４６を、前記切削
予定経路２８の場合と同様にして設定し、ステップＳＳ
３の工具点設定工程では、図８の（ｃ）に示すように上
記工具中心経路４６上にボールエンドミル１８が１刃分
回転する間の送り量Ｆの間隔で工具点ＣＬを３軸直交座
標（ｘ，ｙ，ｚ）で設定する。このような工具点ＣＬ
は、工具点ＣＬ間で略１刃分の回転角度だけ回転切削工
具が回転させられるように、予め定められた基準回転速
度および基準送り速度に基づいて求められたものであ
る。ステップＳＳ４は記憶工程で、上記のようにして設
定された工具点ＣＬをＮＣデータとしてＮＣデータメモ
リ１２に記憶する。なお、前記各ステップＳＳ１〜ＳＳ
４をそれぞれ自動的に実行する手段を設け、作業者が必
要な情報を入力することにより工具点ＣＬがＣＡＭシス
テム１０によって自動的に求められるようにすることが
望ましい。

【００２４】ＮＣ制御装置１４は、ボールエンドミル１
８を上記複数の工具点ＣＬへ順次直線移動させるととも
に、その工具点ＣＬでボールエンドミル１８の回転位相
が予め定められた基準位相となるように、そのボールエ
ンドミル１８の送り速度を制御する切削制御工程を実施
するためのもので、前記位置比較手段３２，位相比較手
段３４，送り速度制御手段３６に加えて基準位相メモリ
４８を備えている。基準位相メモリ４８は、各工具点Ｃ
Ｌにボールエンドミル１８が到達した時の軸心まわりの
位相を基準位相として記憶するもので、例えば図９のよ
うに各工具点ＣＬで切れ刃３０の刃先が自由曲面２６の
近傍に位置するように予め一定の位相が設定される。自
由曲面２６が、工具の軸心（Ｚ軸と平行）と直角なＸ−
Ｙ平面に近い比較的平坦な面の場合には、図９に示すよ
うに各工具点ＣＬにおける回転位相が一定の基準位相、
図では下向きであっても、実際の切削点ＣＰとの回転位
相差は比較的小さい。そして、位相比較手段３４は、上
記基準位相と主軸回転位相検出手段４０から供給される
実際の主軸の回転位相とを比較して位相偏差を求め、そ
の位相偏差を表す信号を送り速度制御手段３６に出力す
る。ボールエンドミル１８が１枚刃であれば総ての工具
点ＣＬで位相偏差を求めることができるが、２枚刃，３
枚刃等の複数の切れ刃３０を有する場合には、工具１回
転毎の工具点ＣＬで位相差を求めるようにすれば良い。
なお、複数の切れ刃３０を有する場合に複数の基準位相
を設定しておき、周期的に基準位相を変更しながら総て
の工具点ＣＬで位相差を求めるようにすることもでき
る。

【００２５】送り速度制御手段３６は、位置比較手段３
２から供給される位置偏差および位相比較手段３４から
供給される位相偏差に基づいて、ボールエンドミル１８
が各工具点ＣＬへ順次移動させられるとともに、工具点
ＣＬでボールエンドミル１８の回転位相が基準位相とな
るように送り駆動手段２４を制御する。これにより、ボ
ールエンドミル１８が工具点ＣＬに達すると軸心まわり
の位相が基準位相となり、その前後で切れ刃３０が被削
物２０を切削する。この実施例では、基本的には予め設
定された一定の基準送り速度でボールエンドミル１８が
各工具点ＣＬへ順次移動させられることになり、ＮＣ工
作機械１６の主軸回転駆動手段２２は、予め設定された
一定の基準回転速度でボールエンドミル１８を回転駆動
するようになっている。すなわち、ボールエンドミル１
８が一定の基準送り速度で移動させられ、且つ一定の基
準回転速度で回転駆動されれば、理論的には位相偏差は
零となり、工具点ＣＬでボールエンドミル１８の回転位
相は基準位相となるのである。

【００２６】本実施例においても、図９に示すように各
工具点ＣＬ間で１刃分の回転角度だけボールエンドミル
１８が回転させられるため、前記図１から明らかなよう
にトレランスが略最小になるとともに工具点ＣＬの数が
必要最小限とされ、前記第１実施例と同様に送り速度や
工具回転速度を高速化して高能率加工を行うことができ
る。特に、本実施例では、基本的にはボールエンドミル
１８が一定の基準回転速度で軸心まわりに回転駆動され
るとともに、一定の基準送り速度で移動させられるた
め、前記第１実施例に比較して各工具点ＣＬにおける回
転位相の設定が不要であるとともに、回転速度および送
り速度が一定で良いため送り速度を逐次変更する場合に
比べて追従遅れなどが少なく、例えば高速回転，高速送
りによる高能率加工が可能である。なお、本実施例で
は、前記図１における線分長Ｌが基準回転速度および基
準送り速度に基づく１刃分回転する間の送り量Ｆで一定
となり、切削点ＣＰ間の距離である１刃の送りｆが自由
曲面２６の形状に応じてばらつく。

【００２７】また、ボールエンドミル１８が工具点ＣＬ
に位置する前後で切れ刃３０が被削物２０を切削するよ
うになっているため、前記図２から明らかなように形状
誤差にばらつきが生じることが少なく、常に高い寸法精
度で切削加工を行うことができる。なお、この実施例で
は工具点ＣＬにおけるボールエンドミル１８の回転位相
が一定で、被削物２０の切削が工具点ＣＬから多少ずれ
ることがあるため、工具点ＣＬで被削物２０を切削する
前記第１実施例に比較して、形状誤差が多少ばらついた
り寸法精度が多少悪くなったりする恐れがあるが、１枚
の切れ刃３０が切削に関与する回転角度は一般に５〜１
０°程度であるため、切削加工すべき自由曲面２６が工
具の軸心（Ｚ軸と平行）と直角なＸ−Ｙ平面に近い比較
的平坦な面であれば殆ど問題にならない。図９では、各
工具点ＣＬを中心とする円弧上に切削点ＣＰを示してあ
るが、左側の工具点ＣＬでは既に切れ刃３０が切削点Ｃ
Ｐを通り過ぎているため、厳密には図より少し左側が切
削点ＣＰとなり、右側の工具点ＣＬでは切れ刃３０が切
削点ＣＰに達していないため、厳密には図より少し右側
が切削点ＣＰとなる。

【００２８】図１０は、ボールエンドミル１８の送り方
向（図の右方向）と直角な方向へのピックフィード量ｐ
と、送り方向における複数の工具点ＣＬ間の距離、言い
換えれば切削点ＣＰ間の距離である１刃の送りｆとの比
が略１．５：√３となるように設定され、且つ、隣接す
る工具移動経路５０上の工具点ＣＬが工具送り方向にお
いて略半ピッチずらされている場合である。図中のｇ
は、工具送り方向におけるずれ量で、ｇ≒ｆ／２であ
る。図は切削加工面の平面図で、このようにすればカス
プＣの稜線が図のように平面視において正六角形となる
ため、カスプＣの最大誤差寸法が同じであれば、（ピッ
クフィード量ｐ×１刃の送りｆ）で表される加工能率が
最大となり、最も効率良く切削加工を行うことができ
る。すなわち、カスプＣの誤差寸法は平面視における工
具中心から最も遠い正六角形の各頂点部分で最大とな
り、その工具中心から頂点までの寸法をａとすると、上
記ピックフィード量ｐ＝１．５ａ，１刃の送りｆ＝（√
３）×ａで、ｐ×ｆ＝１．５×（√３）×ａ² となる。
これに対し、例えば図１１のようにピックフィード量ｐ
＝１刃の送りｆで、ずれ量ｇ＝０の場合には、カスプＣ
の稜線は正方形となり、平面視における工具中心からカ
スプＣの誤差寸法が最大となる正方形の頂点までの寸法
を同じくａとすれば、カスプＣの最大誤差寸法は上記図
１０の場合と同じであるが、ｐ＝ｆ＝（√２）×ａでｐ
×ｆ＝２×ａ² となり、加工能率は図１０の場合の７７
％程度である。なお、図１０の場合において、加工能率
が図１１と略同じとなるようにピックフィード量ｐおよ
び１刃の送りｆを設定すれば、カスプＣの最大誤差寸法
が小さくなり、寸法精度が大幅に向上する。また、この
ような工具点の設定方法は、前述した２つの実施例の何
れにも適用することが可能である。

【００２９】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。

【００３０】例えば、前記実施例では回転切削工具とし
てボールエンドミル１８を用いていたが、他のエンドミ
ルは勿論、例えば切削加工すべき目標加工面が一方向に
おいて波形に変化している２次元曲面の場合など、回転
軌跡が円筒形状を成す外周刃を備えたフライスの切削加
工にも本発明は同様に適用できる。なお、切削加工すべ
き目標加工面が平坦面の場合にも本発明は適用可能で、
トレランスの問題はないが工具点の数が必要最小限にな
る。

【００３１】また、前記実施例では３軸直交座標でボー
ルエンドミル１８を平行移動させる場合について説明し
たが、例えばボールエンドミル１８の軸心が常に目標加
工面に対して垂直となるように姿勢変化させるなど、他
の移動形式の工作機械を採用することも可能である。

【００３２】また、前記実施例では工具点ＣＬにおける
回転位相をＮＣデータの回転位相θと比較したり予め設
定された一定の基準位相と比較したりしていたが、回転
切削工具の回転位相を比較する位置は、工具点ＣＬの少
し手前など任意に設定でき、その比較する位置に応じて
回転位相θや基準位相を設定すれば良い。

【００３３】また、前記実施例ではボールエンドミル１
８の回転位相が回転位相θや一定の基準位相と一致する
ように送り速度を制御するようになっていたが、ボール
エンドミル１８の回転速度を変更するようにしても良い
など、工具点ＣＬの近傍で切れ刃３０が被削物２０を切
削するように回転速度と送り速度とを関連付けて制御す
れば良い。

【００３４】また、前記図３の実施例では回転位相θを
ＮＣデータとして設定するようになっていたが、図７の
実施例のように各工具点ＣＬにおいてボールエンドミル
１８の回転位相が一定の基準位相となるようにしても良
い一方、図７の実施例において工具点ＣＬ毎に切れ刃３
０の刃先が被削物２０側、すなわち図９における切削点
ＣＰに位置する回転位相θをＮＣデータとして設定し、
各工具点ＣＬで回転位相θとなるように制御するように
しても良い。

【００３５】また、一定の回転速度で回転切削工具を回
転駆動しながら一定の送り速度で被削物に対して相対移
動させた場合に、回転切削工具の切れ刃が被削物を切削
する時の工具中心を工具点として設定すれば、図７の実
施例のように回転切削工具を一定の回転速度で回転駆動
するとともに一定の送り速度で相対移動させれば良いと
ともに、図３の実施例のように各工具点で切れ刃が被削
物を切削する。なお、この場合には工具点間の移動時間
が目標加工面の形状に応じてばらつく。

【００３６】また、前記図１０の実施例は工具の送り方
向が一定の一方向加工の場合であるが、交互に逆向きに
送りながら切削加工を行う往復加工でも同様な効果が得
られる。

【００３７】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用効果を説明する模式図で、（ａ）
は本発明の場合で、（ｂ）および（ｃ）は比較例であ
る。

【図２】本発明の作用効果を説明する別の模式図で、
（ａ）は本発明の場合で、（ｂ）は比較例である。

【図３】本発明方法を好適に実施できる切削加工装置の
一例を説明するブロック線図である。

【図４】図３におけるＮＣ工作機械の具体例を説明する
図である。

【図５】図３のＣＡＭシステムを利用した工具点の設定
手順を説明する図である。

【図６】図３のＣＡＭシステムを利用した回転位相θの
設定方法を説明する図である。

【図７】本発明方法を好適に実施できる切削加工装置の
他の例を説明するブロック線図である。

【図８】図７のＣＡＭシステムを利用した工具点の設定
手順を説明する図である。

【図９】図７の切削加工装置の実際の切削加工時におけ
る工具点と切れ刃位置との関係を説明する図である。

【図１０】本発明方法を利用した工具点の設定方法の別
の例を説明する図で、切削加工面の平面図に相当する図
である。

【図１１】図１０の場合の効果を説明する比較例を示す
図である。

【符号の説明】

１８：ボールエンドミル（回転切削工具） ２０：被削物 ３０：切れ刃 ＣＬ，ＣＬ_i ，ＣＬ_i+1 ，・・・：工具点

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心まわりに回転駆動されることにより
   切れ刃によって断続切削する回転切削工具を相対的に複
   数の工具点へ順次移動させて被削物に所定の切削加工を
   行う切削加工方法において、 前記複数の工具点間で略１刃分の回転角度だけ前記回転
   切削工具が回転させられるとともに、該工具点の近傍で
   該回転切削工具の切れ刃が被削物を切削するようにした
   ことを特徴とする回転切削工具を用いた切削加工方法。
2. 【請求項２】 一定の回転速度で軸心まわりに回転駆動
   されることにより切れ刃によって断続切削する回転切削
   工具を、相対的に一定の送り速度で複数の工具点へ順次
   移動させて被削物に所定の切削加工を行う切削加工方法
   において、 前記複数の工具点間で略１刃分の回転角度だけ前記回転
   切削工具が回転させられるように、前記回転速度および
   送り速度に応じて該複数の工具点を設定し、該複数の工
   具点の近傍で前記回転切削工具の切れ刃が被削物を切削
   するようにしたことを特徴とする回転切削工具を用いた
   切削加工方法。