JPH08229721A - バイトのセット方法及びそのバイトを備えた曲面加工装 置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バイトによってワークを自由曲面形状に切削加
工する曲面加工装置の機上でバイト刃先旋回半径Ｒ₁ と
バイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを簡単にかつ精密に一致させ
るバイトのセット方法を提供することを目的とする。 【構成】バイトＴのバイト刃先をＺ軸方向に向けた状態
でバイト刃先に光照射装置４０によって光を照射し、バ
イトＴの刃先位置を顕微鏡４２よりテレビカメラ４４を
介して受像機４３に拡大像映し、バイト刃先の１８０°
旋回させた状態との２位置で、バイト刃先が受像機４３
のモニタ画面上の中心線Ｂに接する位置のＺ軸方向の座
標値Ｚ１，Ｚ２よりバイト刃先旋回半径Ｒ₁ を求め、既
知であるバイト刃先曲率半径Ｒ₂ との差を求め、その半
径誤差ΔＲ分だけバイト刃先位置微調整機構６０により
バイトホルダ２０を主軸半径方向に移動させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークを三次元の自由
曲面形状にバイトを用いて切削加工する曲面加工装置に
おけるバイトのセット方法及びそのバイトを備えた曲面
加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、レンズ等の三次元の自由
曲面形状を単結晶ダイヤモンドバイトを用いて切削加工
する際には、バイトホルダを介してバイトを装着した主
軸の回転運動によってバイト刃先を主軸回転軸線回りに
回転運動させ、ワークをバイトとの接離方向（以下Ｚ軸
方向）と直交する水平方向（以下Ｘ軸方向）に移動しな
がら、バイトを切込み送り制御することにより、Ｘ軸方
向にワンパス加工し、このワンパス加工が終了したなら
ば、ワークとバイトとを前記Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直
交する上下方向（Ｙ軸方向）に１ピッチ分だけ相対移動
（ステップ送り）させ、再びＸ軸とＺ軸方向の同時２軸
制御によりワンパス加工を行い、以下、同様にして、ワ
ークの全面に対して曲面加工を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記において、バイト
を保持したバイトホルダを主軸に装着した際には、バイ
ト固有のバイト刃先曲率半径Ｒ₂ と、主軸回転軸線から
バイト刃先までの距離であるバイト刃先旋回半径Ｒ₁ と
が存在する。この状態で、上記のようにＸ軸とＺ軸方向
の同時２軸制御によるワンパス加工と、Ｙ軸方向へのス
テップ送りとで行われる曲面加工においては、ワークに
対するバイトの加工接点が移動するため、ワーク形状デ
ータに基づいてバイトを制御するためには、バイト刃先
旋回半径Ｒ ₁ と、バイト刃先曲率半径Ｒ₂ に対する補正
を行う必要があり、これによって、バイトの制御データ
が複雑となるとともに、制御データメモリ容量及び制御
データ作成時間が増大してしまうという問題が生じてい
た。

【０００４】この問題を解決するためには、前記バイト
刃先旋回半径Ｒ₁ と前記バイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一
致させてバイトを球面工具とできれば良いのだが、従来
の装置においては、手段がなく、この２つのバイト半径
Ｒ₁ ，Ｒ₂ を機上で一致させることが困難であるという
問題があった。従って、本発明では、バイトによってワ
ークを自由曲面形状に切削加工する曲面加工装置の機上
でバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ と
を簡単にかつ精密に一致させるバイトのセット方法を提
供するとともに、そのバイトにより高精度な三次元の自
由曲面形状の切削加工を行う曲面加工装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、請求項１に記載のバ
イトセット方法の発明では、ワークを三次元の自由曲面
形状にバイトを用いて切削加工する曲面加工装置におけ
るバイトのセット方法であって、主軸の先端にバイト刃
先曲率Ｒ₂ のバイトを主軸半径方向に向けて保持したバ
イトホルダを締付け固定し、この状態で、バイト刃先を
主軸ヘッドの進退方向であるＺ軸方向に一致させ、次に
バイト刃先に光を照射してバイト刃先の影像を顕微鏡に
よりテレビカメラを介して受像機に拡大像映し、前記主
軸ヘッドをＺ軸方向に進退させてバイト刃先を前記受像
機のモニタ画面における中心線に接する位置に合わせ、
バイト刃先が中心線に接したＺ軸方向の座標値Ｚ１を読
み取り、次に、バイト刃先を１８０°旋回させ、前記主
軸ヘッドをＺ軸方向に進退させ、この１８０°旋回させ
た時のバイト刃先を前記受像機のモニタ画面における中
心線に接する位置に合わせ、バイト刃先が中心線に接し
たＺ軸方向の座標値Ｚ２を読み取り、読み取ったＺ軸方
向の座標値Ｚ１，Ｚ２より主軸回転軸線回りに回転する
バイト刃先のバイト刃先旋回半径Ｒ₁ をＲ₁ ＝（Ｚ１−
Ｚ２）／２により算出し、次に、バイト刃先旋回半径Ｒ
₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ より半径誤差ΔＲをΔＲ＝
Ｒ₁ −Ｒ₂ により算出し、バイト刃先位置微調整機構に
より前記半径誤差ΔＲだけバイト刃先をＺ軸方向に移動
させてバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ
₂ とを一致させるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【０００６】また、請求項２に記載の曲面加工装置の発
明では、ベッド上に水平方向に移動可能に設けられワー
クを支持するワーク支持部と、前記ワーク支持部の移動
方向と直交する水平方向及び鉛直方向に移動可能に設け
られ主軸を鉛直軸線回りに回転可能に軸承した主軸ヘッ
ドと、この主軸ヘッドの先端に着脱可能に締付け固定さ
れるとともに主軸半径方向に向けてバイトを保持するバ
イトホルダとを備え、ワークを三次元の自由曲面形状に
バイトを用いて切削加工する曲面加工装置であって、前
記バイトを主軸半径方向に移動調整可能に設け、前記主
軸上において前記バイトのバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバ
イト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致させるバイト刃先位置調
整手段と、このバイト刃先位置調整手段によって前記バ
イトのバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ
₂ とを一致させた状態で、前記ワークと前記バイトとが
互いに接離する切込み送り方向に前記ワーク支持部と前
記主軸ヘッドを相対移動させる第１の駆動手段と、前記
切込み送り方向と直角なトラバース送り方向に前記ワー
ク支持部と前記主軸ヘッドを相対移動させる第２の駆動
手段と、前記トラバース送り方向及び前記切込み送り方
向とに直角なピッチフィード送り方向に前記ワーク支持
部と前記主軸ヘッドを相対移動させる第３の駆動手段
と、ワークの曲面形状データに基づいて前記第１、第
２、第３の駆動手段を制御する制御手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【０００７】

【作用】請求項１に記載のバイトセット方法の発明によ
れば、先端に半径方向に向けてバイトを保持するバイト
ホルダを主軸先端に締付け固定し、この状態で、バイト
刃先をＺ軸方向に一致させる。次に、バイト刃先に光を
照射し、このバイト刃先の影像を顕微鏡によりテレビカ
メラを介して受像機に拡大像映し、次に、バイト刃先が
受像機のモニタ画面における中心線に接する位置まで主
軸ヘッドをＺ軸方向に移動させ、停止させる。そして、
この停止位置における座標値Ｚ１を読み取る。次に、バ
イト刃先を１８０°旋回させ、同様に、バイト刃先が受
像機のモニタ画面における中心線に接する位置まで主軸
ヘッドをＺ軸方向に移動させ、停止させる。そして、こ
の停止位置における座標値Ｚ２を読み取る。このように
して得られた座標値Ｚ１，Ｚ２を用いてバイト刃先旋回
半径Ｒ₁ をＲ₁ ＝（Ｚ１−Ｚ２）／２により算出する。
次に、バイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ
₂ とによって半径誤差ΔＲ＝Ｒ₁ −Ｒ₂ を求める。次
に、バイトホルダの主軸に対する締付けを緩め、バイト
刃先位置微調整機構によって半径誤差ΔＲだけ、バイト
を主軸半径方向に移動させるとともに、その位置で再び
バイトホルダを主軸に締付け固定する。このように、機
上にてバイト刃先に対して非接触で短時間に精密にバイ
ト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致
させることができる。

【０００８】また、請求項２に記載の曲面加工装置によ
れば、バイト刃先位置調整手段により主軸上においてバ
イト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一
致させ、この状態で、つまり、バイトを球面工具とした
状態で、バイトを回転駆動させ、制御手段からワークの
形状データに基づいた制御信号が各駆動手段に出力され
ると、第３の駆動手段によりワーク支持部と主軸ヘッド
が相対的にピッチフィード送され、そして第２の駆動手
段によりワーク支持部と主軸ヘッドがトラバース方向に
相対移動されると同時に第１の駆動手段によりワーク支
持部と主軸ヘッドが相対移動される。これによって、バ
イトにワークに対する切込み送りを与えて、ワークの全
面に対して自由曲面加工を行う。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例である曲面加工装置及びその制御
部の全体構成図、図２はその側面図である。図１，図２
において、１０はベッドであり、このベッド１０上には
バイト用案内台１１が固設されている。このバイト用案
内台１１上にはバイト用スライドテーブル１３が前後方
向（Ｚ軸方向）に移動可能に載置されている。このバイ
ト用スライドテーブル１３は前記バイト用案内台１１に
設置されたバイト用スライドテーブル移動用モータ３０
によってボールねじ３０ａを介してＺ軸方向に切込み送
り制御されるようになっている。

【００１０】前記バイト用スライドテーブル１３上には
コラム１４が鉛直に立設されており、このコラム１４の
ワークＷと対向する前面には主軸ヘッド１５が上下方向
（Ｙ軸方向）に移動可能に載置されており、この主軸ヘ
ッド１５は前記コラム１４上に設置された主軸ヘッド移
動用モータ３１によって図略のボールねじを介してＹ軸
方向にピッチフィード送り制御されるようになってい
る。

【００１１】前記主軸ヘッド１５には主軸１６がＹ軸と
平行な軸線回りに回転可能に支承されており、この主軸
１６は主軸ヘッド１５内に設けられた図略の主軸回転用
モータによって回転駆動されるようになっている。この
主軸１６の先端にはバイトホルダ２０を介して単結晶の
ダイヤモンドバイトＴが着脱可能に取り付けられてい
る。このバイトＴは、バイトホルダ２０が主軸１６に挿
着された時に、そのバイト刃先が主軸回転軸線を中心と
した半径方向に向くようにバイトホルダ２０に固着され
ており、従って、前記主軸１６の回転運動によってバイ
ト刃先が主軸回転軸線回りに回転運動されるようになっ
ている。

【００１２】また、バイト刃先は図４に示すように所定
の曲率半径Ｒ₂ にて形成されているとともに、このバイ
ト刃先の円弧が主軸回転軸線を含む垂直面内に存在する
ように前記バイトホルダ２０に取り付けられている。前
記主軸１６の先端面には、図３〜図６に示すように、主
軸１６の半径方向に伸びる案内凹溝２１が形成されてお
り、この案内凹溝２１には後述するバイト位置微小調整
機構６０の当接ボルト６１が主軸回転軸線上に固設され
ている。

【００１３】また、前記案内凹溝２１にはバイトホルダ
２０の下部に前記当接ボルト６１を挟むように形成され
た嵌合凸起部２２ａ，２２ｂが半径方向に移動可能に嵌
合されている。ここで、嵌合凸起部２２ａ，２２ｂと前
記当接ボルト６１との間には、バイトＴの半径方向位置
微小調整の際、バイトホルダ２０を主軸半径方向にスラ
イドさせた時にバイトホルダ２０に当接ボルト６１が干
渉しないだけの空間６２が形成されている。

【００１４】また、前記主軸１６の先端面には、バイト
ホルダ２０を位置決め固定するため、固定ボルト２３が
螺合する位置決めボルト穴２４が円周方向の４箇所に形
成されている。一方、バイトホルダ２０の取付基部２０
ａにはこの位置決めボルト穴２４に対応した位置に固定
ボルト２３を前記案内凹溝２１と平行な方向に所定量移
動可能に挿通する長穴形状の調整穴２５が形成されてい
る。従って、この長穴形状の調整穴２５により、固定ボ
ルト２３の締付けを緩めた時にはバイトホルダ２０は主
軸１６の半径方向に所定量スライド可能な状態となる。

【００１５】また、バイトホルダ２０と主軸１６との間
には、バイトＴを主軸１６の半径方向へ微小移動させる
バイト刃先位置微調整機構６０が設けられており、この
バイト刃先位置微調整機構６０は、案内凹溝２１に固設
した当接ボルト６１と、前記両嵌合凸起部２２ａ，２２
ｂにバイトホルダ２０のスライド方向に貫通して形成さ
れた雌ねじ部６３ａ，６３ｂと、この雌ねじ部６３ａ，
６３ｂに各々ねじ込まれることによって前記当接ボルト
６１に一端が当接し、さらにねじ込まれることによって
バイトホルダ２０を主軸１６の半径方向に微小移動させ
るセットボルト６４ａ，６４ｂとから構成されている。

【００１６】ここで、前記各セットボルト６４ａ，６４
ｂを回転させるには、図５に示すように、大気側に突出
している他端に形成された六角穴に対して六角レンチを
使用することにより行われる。従って、主軸回転軸線に
対するバイトＴの刃先位置の微小調整を行う時、例え
ば、図４において、バイトＴを左方向に微小移動させた
い場合には、先ず、固定ボルト２３の締付けを緩め、次
に、セットボルト６３ａを緩め、他方のセットボルト６
４ｂを締付ける。これにより、セットボルト６４ｂの一
端が当接ボルト６１に当接し、さらにねじ込まれること
によりバイトホルダ２０は左方向に移動される。これに
より、バイトＴの主軸半径方向位置の微小調整が行われ
る。

【００１７】このバイト刃先位置微調整機構６０を用い
て、主軸１６へのバイトホルダ２０の装着後、主軸回転
軸線からバイトＴの刃先までの距離であるバイト刃先旋
回半径Ｒ₁ （図３参照）と、バイトＴ固有のバイト刃先
曲率半径Ｒ₂ （図４参照）とを、後述する本発明のバイ
トのセット方法により、一致させる。前記コラム１４の
前方におけるベッド１０上にはワーク用案内台１２が設
置されており、このワーク用案内台１２上にワーク用ス
ライドテーブル１７が前記バイト用スライドテーブル１
３の移動方向と直交する左右方向（Ｘ軸方向）に移動可
能に載置されている。

【００１８】このワーク用スライドテーブル１７は前記
ワーク用案内台１２に設置されたワーク用スライドテー
ブル移動用モータ３２によってボールねじ３２ａを介し
てＸ軸方向にトラバース送り制御されるようになってい
る。ワーク用スライドテーブル１７上にはワーク支持台
１８が固設され、このワーク支持台１８に設けられた真
空チャック１９によってワークＷの加工面が前記コラム
２０の前面と対向する側に来るようにワークＷが保持さ
れるようになっている。

【００１９】ここで、ワーク支持台１８及び真空チャッ
ク１９がワーク支持部を構成している。前記バイト用案
内台１１の側方のベッド１０上には光照射装置４０が設
けられており、この光照射装置４０は、光源と，この光
源から発光された光をＸ軸と平行な方向に反射する反射
鏡と，光を集光する集光レンズとから主に構成され、Ｘ
軸に平行な旋回軸４１回りに図２の実線で示す水平な待
機位置と、垂直な測定位置との２位置に図略の旋回駆動
装置によって９０°旋回駆動されるようになっている。

【００２０】この光照射装置４０に対向して前記バイト
用案内台１１を挟んだ前記ベッド１０上には顕微鏡４２
が設けられており、この顕微鏡４２の受光中心Ａは、前
記光照射装置４０が水平な待機位置から垂直な測定位置
に９０°旋回された状態（図３参照）で、発光された光
の焦点を通りＸ軸の延長線上にある。顕微鏡４２には受
像機４３が接続されたテレビカメラ４４が直結されてお
り、顕微鏡４２によって拡大されてテレビカメラ４４に
受像された影像は受像機４３に像映されるようになって
いる。

【００２１】受像機４３のモニタ画面上にはモニタ画面
の左右を分断し、前記光の光軸中心Ａに一致する中心線
Ｂが表示されているとともに、この中心線Ｂを基準線と
して左右方向に各々目盛りが表示されている。（図４参
照） 上記顕微鏡４２及びテレビカメラ４４は支持ブラケット
４５を介して摺動部材４６に取り付けられている。この
摺動部材４７は前記ベッド１０上に設置された摺動案内
部材４８にＸ軸方向に案内支持されるとともに、摺動案
内部材４８に設置された流体圧シリンダ４９のロッド４
９ａの先端に連結されている。

【００２２】従って、前記顕微鏡４２及びテレビカメラ
４４は、流体圧シリンダ４９の作動によって測定時には
図１の一点鎖線で示すように前記コラム１４に接近した
前進端位置（測定位置）まで前進され、非測定時には図
１の実線で示すように前記コラム１４から離間した後退
端位置（退避位置）まで後退して、退避するようになっ
ている。

【００２３】図１において、５０は曲面加工装置全体を
制御する数値制御装置であり、この数値制御装置５０に
は、操作盤５１と、加工プログラムを記憶したメモリ５
２と、バイト刃先旋回半径Ｒ₂ の補正データを入力する
ことによりワークＷの形状データに基づいてバイトＴの
制御データである曲面加工データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算出
して出力する自動プログラミング装置５３とが接続され
ている。

【００２４】さらに、この数値制御装置５０は、駆動回
路５４を介してバイト用スライドテーブル移動用モータ
３０に、駆動回路５５を介して主軸ヘッド移動用モータ
３１に、駆動回路５６を介してワーク用スライドテーブ
ル移動用モータ３２に各々接続されており、各駆動回路
５４，５５，５６は加工プログラム及び曲面加工データ
に基づいて数値制御装置５０から出力される駆動指令信
号により前記各モータ３０，３１，３２を駆動するよう
になっている。

【００２５】ここで、バイト用スライドテーブル移動用
モータ３０は第１の駆動手段を、ワーク用スライドテー
ブル移動用モータ３２は第２の駆動手段を、主軸ヘッド
移動用モータ３１は第３の駆動手段を、数値制御装置５
０は制御手段を各々構成している。前記操作盤５１に
は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸移動のマニュアル操作を行うための図
略の手動ボタンが配設されているとともに、図略の加工
プログラム実行ボタンが配設され、また、この操作盤５
１の図略のモニタ画面にはＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に対して所
定の基準位置からの現在の相対位置を示す座標値が各々
表示されるようになっている。

【００２６】バイト旋回半径Ｒ₂ の補正データを入力す
ることによりワークＷの形状データに基づいてバイトＴ
の制御データである曲面加工データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を算
出して出力する上記において、バイト刃先旋回半径Ｒ₁
とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致させてバイトＴを球
面工具として扱っているため、切削加工時にバイトＴと
ワークＷとが接触する加工ポイントにおける法線方向に
常にバイトＴの刃先曲率中心Ｏ（刃先旋回中心）が位置
することから、前記曲面加工データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、
ワークＷの加工面からバイトＴの刃先刃先曲率半径Ｒ₂
だけ離間した曲面データ、つまり、バイトＴの刃先曲率
中心Ｏ（刃先旋回中心）の軌跡データである。

【００２７】上記のような構成の曲面加工装置において
バイトホルダ２０を主軸１６に装着する際に、本発明方
法が実行される。以下にその方法について説明する。先
ず、刃先曲率半径Ｒ₂ のバイトＴが固着されたバイトホ
ルダ２０を主軸１６に装着する。即ち、バイトホルダ２
０の調整穴２５と主軸１６の位置決めボルト穴２４とが
対応する位置に合わせて、バイトホルダ２０の嵌合凸起
部２２を主軸１６の案内凹溝２１に嵌合させ、その位置
で固定ボルト２３をボルト穴２４に螺合し、バイトホル
ダ２０を主軸１６に対して締付け固定する（手順１）。

【００２８】なお、上記バイトＴ固有のバイト刃先曲率
半径Ｒ₂ は既知とする。次に、手動で主軸１６を回転
（揺動）させてバイトＴの刃先がワークＷ側に対向する
ほぼＺ軸線上に来た位置で停止させる（手順２）。次
に、図略の旋回駆動装置によって光照射装置４０を待機
位置から測定位置に９０°旋回させるとともに、流体圧
シリンダ４９の作動によって顕微鏡４２を退避位置から
測定位置に前進させる（手順３）。これによって、光軸
中心Ａが顕微鏡４２のレンズの中心に位置される。

【００２９】次に、図略のＺ軸手動ボタンを押してバイ
ト用スライドテーブル１３を移動させ、バイトＴの刃先
（の影像）が受像機４３のモニタ画面における中心線Ｂ
に接した時、バイト用スライドテーブル１３の移動を停
止させる（手順４）。次に、主軸１６を手動で回転（揺
動）させ、中心線Ｂを最大に越えたバイトＴの刃先位置
の目盛りを読み取る（手順５）。

【００３０】次に、この越えた目盛り分が位置誤差であ
り、この位置誤差分が０となる方向に再びバイト用スラ
イドテーブル１３を移動させる（手順６）。次に、この
状態で、再び、主軸１６を手動で回転（揺動）させ、位
置誤差が無いか確認する（手順７）。ここで、位置誤差
があった場合、上記手順５から手順７を繰り返し行う。

【００３１】位置誤差が０の場合、その位置でのバイト
用スライドテーブル１３のＺ軸方向位置の座標値を操作
盤５１の図略のモニタ画面から読み取る（手順８）。こ
の時のＺ軸方向の座標値をＺ１とする。即ち、この座標
値Ｚ１の時のバイト用スライドテーブル１３の位置がバ
イト刃先がワークＷに対向する側でかつ完全に中心線Ｂ
に接した位置である。

【００３２】次に、この状態から主軸１６を手動でほぼ
１８０°回転させ、バイトＴの刃先がコラム１４に対向
してほぼＺ軸線上に来た位置で停止させる（手順９）。
次に、上記同様図略のＺ軸手動ボタンを押してバイトＴ
の刃先（の影像）が受像機４３のモニタ画面における中
心線Ｂに接する位置までバイト用スライドテーブル１３
移動し、停止させる（手順１０）。

【００３３】以下上記手順５から手順８を同様に行うこ
とによって、バイト刃先がコラム１４に対向する側でバ
イト刃先が完全に中心線Ｂに接した位置でのバイト用ス
ライドテーブル１３のＺ軸方向の座標値Ｚ２を得る（手
順１１）。以上のようにして得られた座標値Ｚ１，Ｚ２
によりバイト刃先旋回半径Ｒ₁ をＲ₁ ＝（Ｚ１−Ｚ２）
／２で求める（手順１２）。

【００３４】次に、算出されたバイト刃先旋回半径Ｒ₁
と既知であるバイト刃先曲率半径Ｒ ₂ とが一致していな
い場合、固定ボルト２３を緩め、その半径誤差ΔＲ＝Ｒ
₂ −Ｒ₁ が小さくなる方向にバイト刃先位置微小調整機
構６０のセットボルト６４ａ（もしくは６４ｂ）を所望
量ねじ込むことによってバイトホルダ２０を主軸半径方
向にスライドさせる（手順１３）。

【００３５】そして、再び、固定ボルト２３を締付け、
バイトホルダ２０を主軸１６に固定し、上記同様の作業
を繰り返し行う。つまり、上記手順１から手順１３を再
び行う（手順１４）。そして、算出したバイト刃先旋回
半径Ｒ₁ と既知であるバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とが一致
した時、バイトＴのセッティングを完了する。これによ
って、バイトＴは球面工具として取り扱うことができ
る。つまり、加工中、ワークＷの加工ポイントに当接す
るバイトＴの当接個所が移動したとしても、加工ポイン
トにおける法線方向に常にバイトＴの刃先曲率中心Ｏが
位置するため、曲面加工データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をバイト
Ｔの刃先曲率中心Ｏの軌跡として制御すればワークＷの
加工ポイントにおける加工条件に変化が生じることない
ため、曲面加工の制御データを作成する際、バイトＴの
刃先曲率半径Ｒ₂ を補正データとして入力するだけで良
くなる。従って、曲面加工の制御データを単純にするこ
とができ、この制御データを記憶するメモリ５２のメモ
リ容量の削減や制御データ作成時間の短縮を図ることが
できる。

【００３６】次に、バイト刃先曲率半径Ｒ₂ （バイト刃
先旋回半径Ｒ₁ ）の値を補正データとして自動プログラ
ミング装置５３に入力することにより、ワークＷの形状
データに基づき曲面加工データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の演算が
なされるとともに、数値制御装置５０に出力され、メモ
リ５２に記憶される。次に、上記のようにセッティング
されたバイトＴを備えた曲面加工装置の切削加工動作に
ついて説明する。

【００３７】図１に示すように、ワークＷがセットされ
た状態で、作業者が操作盤５１の図略の加工プログラム
実行ボタンを押すと、加工プログラムに従い数値制御装
置５０が作動され、数値制御装置５０から曲面加工デー
タ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に応じたトラバース駆動指令信号が駆
動回路５６を介してワーク用スライドテーブル移動用モ
ータ３２に出力されることにより、ワークＷがワーク支
持台１８及び真空チャック１９を介して載置されたワー
ク用スライドテーブル１７をＸ軸方向に移動され、ワー
クＷが加工開始位置に移動される。

【００３８】次に、図略の主軸回転モータを作動させ
て、バイトＴを旋回駆動し、この状態で、数値制御装置
５０から切込み駆動指令信号が駆動回路５４を介してバ
イト用スライドテーブル移動用モータ３０に出力される
ことにより、バイトＴがＺ軸方向に切込み送りされる。
そして、Ｘ軸とＺ軸の同時２軸制御により、ワークＷを
Ｘ軸方向にワンパス加工する。

【００３９】ワークＷに対する上述のワンパス加工が終
了すると、加工プログラムと曲面加工データに基づき数
値制御装置５０からピッチフィード駆動指令信号が駆動
回路５５を介して主軸ヘッド移動用モータ３１に出力さ
れることにより、主軸ヘッド１５をＹ軸方向に１ピッチ
分移動する。主軸ヘッド１５のＹ軸方向の１ピッチ送り
が終了した後は、再び、上述のＸ軸とＺ軸の同時２軸制
御を行うことにより、ワークＷをワンパス加工する。

【００４０】以下、上記同様の動作を繰り返すことによ
り、ワークＷの全面を曲面加工データに応じて自由曲面
に加工する。なお、上記においては、Ｘ軸とＺ軸の同時
２軸制御によるワンパス加工と、Ｙ軸方向へのピッチフ
ィード送りとにより、ワークＷの全面を自由曲面に加工
するようにしたが、同時３軸制御（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）
による加工も可能である。

【００４１】また、上記実施例において、バイトＴのバ
イト刃先旋回半径Ｒ₁ を測定する行程（手順２〜手順１
２）に対して自動測定プログラムを作成して自動で行う
ようにしても良い。なお、上記においては、バイトホル
ダ２０と主軸１６との間にバイト刃先位置調整機構６０
を設けてバイト刃先位置を微小調整するようにしたが、
バイトホルダ２０自体にバイト刃先位置微調整機構を設
けるようにしても良い。

【００４２】次に、バイトホルダ２０自体にバイト刃先
位置微調整機構７０を設けた実施例について説明する。
図７に示すように、バイトホルダ２０に主軸回転軸線を
含みバイトＴの保持方向と直交する平面と平行な平面７
１ａを備えたすり割り７１を形成し、このすり割り７１
によってバイトホルダ２０を主軸半径方向に弾性変形可
能な撓み部２０ｂと、弾性変形しない非撓み部２０ｃと
から構成する。前記撓み部２０ｂ側にはバイトＴが固着
され、前記非撓み部２０ｃ側にはバイト保持方向と平行
にかつ回転軸線が主軸回転軸線と交差する方向に貫通し
てバイト半径方向位置固定ボルト７２が螺合されている
とともに、このバイト半径方向位置固定ボルト７２にＹ
軸方向に並列にバイト半径方向位置調整ボルト７３が同
様に貫通して螺合されている。

【００４３】上記すり割り７１と、バイト半径方向位置
固定ボルト７２と、バイト半径方向位置調整ボルト７３
とによって、バイト位置微調整機構７０を構成してい
る。上記の構成で、バイト刃先位置を調整する時、例え
ば、図７において、バイトＴを左方向に微小移動させた
い場合には、先ず、バイト半径方向位置固定ボルト７２
の締付けを緩め、次に、バイト半径方向位置調整ボルト
７３をねじ込み、バイト半径方向位置調整ボルト７３の
一端を撓み部２０ｂに当接させるとともに押圧させるこ
とにより、撓み部２０ｂが主軸１６の半径方向に撓ん
で、すり割り７１が拡がる。これにより、バイトＴが主
軸１６の半径方向に移動される。

【００４４】以上のように、バイトホルダ２０自体にバ
イト位置微小調整機構７０を設け、、バイト半径方向位
置調整ボルト７３を回転させて、非撓み部２０ｃに対す
るねじ込み量を調整して、撓み部２０ｂの主軸１６の半
径方向への撓み量を変化させるようにしたので、曲面加
工装置の機上で、簡単な構成にてバイト刃先位置調整時
の主軸１６に対するバイトＴの半径方向移動を行わせる
ことができる。

【００４５】以上のように、バイトホルダ２０のスライ
ド部にバイト位置微小調整機構６０を設けることによっ
て、曲面加工装置の機上で、簡単な構成にてバイト刃先
位置調整時の主軸１６に対するバイトＴの半径方向移動
を行わせることができる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、請求
項１のバイトのセット方法の発明では、バイト刃先をＺ
軸方向に向けた状態でバイトの刃先に光を照射し、バイ
トの刃先位置を顕微鏡よりテレビカメラを介して受像機
に拡大像映し、バイト刃先の１８０°旋回させた状態と
の２位置で、バイト刃先が受像機のモニタ画面上の中心
線に接する位置のＺ軸方向の座標値よりバイト刃先旋回
半径Ｒ₁ を求め、既知であるバイト刃先曲率半径Ｒ₂ と
の差を求め、その半径誤差ΔＲ分だけバイト刃先位置微
調整機構によりバイトホルダを主軸半径方向に移動させ
るといった簡単な方法にて、機上にてバイト刃先に対し
て非接触で短時間に精密にバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバ
イト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致させることができる。

【００４７】また、請求項２の曲面加工装置の発明で
は、バイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂
とが一致した状態で、つまり、バイトを球面工具とした
状態で曲面加工を行うようにしたので、バイトの制御デ
ータをバイト刃先曲率中心の軌跡データとして作成する
ことができ、即ち、バイトの制御データの補正としてバ
イト刃先曲率半径Ｒ₂ の１つで済み、バイトの制御デー
タを単純化することができるとともに、制御データメモ
リ容量の削減や制御データ作成時間の短縮に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の曲面加工装置及びその制御部
の全体構成図である。

【図２】本発明の実施例の曲面加工装置の側面図であ
る。

【図３】バイト刃先旋回半径測定時の作動状態上面図で
ある。

【図４】バイト刃先旋回半径測定時の作動状態側面図で
ある。

【図５】図４におけるＨ矢視図である。

【図６】図４におけるＫ−Ｋ線断面図である。

【図７】バイト刃先位置調整機構の他の実施例を示す側
面図である。

【符号の説明】

Ｔ バイト Ｗ ワーク １０ ベッド １３ バイト用スライドテーブル １４ コラム １５ 主軸ヘッド １６ 主軸 １７ ワーク用スライドテーブル １８ ワーク支持台（ワーク支持部） １９ 真空チャック（ワーク支持部） ２０ バイトホルダ ２１ 案内凹溝 ２２ 嵌合凸起部 ２３ 固定ボルト ２４ ボルト穴 ２５ 調整穴 ３０ バイト用スライドテーブル移動用モータ（第１の
駆動手段） ３１ 主軸ヘッド移動用モータ（第３の駆動手段） ３２ ワーク用スライドテーブル移動用モータ（第２の
駆動手段） ４０ 光照射装置 ４２ 顕微鏡 ４３ 受像機 ４４ テレビカメラ ５０ 数値制御装置 ６０，７０ バイト刃先位置調整機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 英樹 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを三次元の自由曲面形状にバイト
   を用いて切削加工する曲面加工装置におけるバイトのセ
   ット方法であって、主軸の先端にバイト刃先曲率Ｒ₂ の
   バイトを主軸半径方向に向けて保持したバイトホルダを
   締付け固定し、この状態で、バイト刃先を主軸ヘッドの
   進退方向であるＺ軸方向に一致させ、次にバイト刃先に
   光を照射してバイト刃先の影像を顕微鏡によりテレビカ
   メラを介して受像機に拡大像映し、前記主軸ヘッドをＺ
   軸方向に進退させてバイト刃先を前記受像機のモニタ画
   面における中心線に接する位置に合わせ、バイト刃先が
   中心線に接したＺ軸方向の座標値Ｚ１を読み取り、次
   に、バイト刃先を１８０°旋回させ、前記主軸ヘッドを
   Ｚ軸方向に進退させ、この１８０°旋回させた時のバイ
   ト刃先を前記受像機のモニタ画面における中心線に接す
   る位置に合わせ、バイト刃先が中心線に接したＺ軸方向
   の座標値Ｚ２を読み取り、読み取ったＺ軸方向の座標値
   Ｚ１，Ｚ２より主軸回転軸線回りに回転するバイト刃先
   のバイト刃先旋回半径Ｒ₁ をＲ₁ ＝（Ｚ１−Ｚ２）／２
   により算出し、次に、バイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト
   刃先曲率半径Ｒ₂ より半径誤差ΔＲをΔＲ＝Ｒ₁ −Ｒ₂
   により算出し、バイト刃先位置微調整機構により前記半
   径誤差ΔＲだけバイト刃先をＺ軸方向に移動させてバイ
   ト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致
   させるようにしたことを特徴とするバイトのセット方
   法。
2. 【請求項２】 ベッド上に水平方向に移動可能に設けら
   れワークを支持するワーク支持部と、前記ワーク支持部
   の移動方向と直交する水平方向及び鉛直方向に移動可能
   に設けられ主軸を鉛直軸線回りに回転可能に軸承した主
   軸ヘッドと、この主軸ヘッドの先端に着脱可能に締付け
   固定されるとともに主軸半径方向に向けてバイトを保持
   するバイトホルダとを備え、ワークを三次元の自由曲面
   形状にバイトを用いて切削加工する曲面加工装置であっ
   て、前記バイトを主軸半径方向に移動調整可能に設け、
   前記主軸上において前記バイトのバイト刃先旋回半径Ｒ
   ₁ とバイト刃先曲率半径Ｒ₂ とを一致させるバイト刃先
   位置調整手段と、このバイト刃先位置調整手段によって
   前記バイトのバイト刃先旋回半径Ｒ₁ とバイト刃先曲率
   半径Ｒ₂ とを一致させた状態で、前記ワークと前記バイ
   トとが互いに接離する切込み送り方向に前記ワーク支持
   部と前記主軸ヘッドを相対移動させる第１の駆動手段
   と、前記切込み送り方向と直角なトラバース送り方向に
   前記ワーク支持部と前記主軸ヘッドを相対移動させる第
   ２の駆動手段と、前記トラバース送り方向及び前記切込
   み送り方向とに直角なピッチフィード送り方向に前記ワ
   ーク支持部と前記主軸ヘッドを相対移動させる第３の駆
   動手段と、ワークの曲面形状データに基づいて前記第
   １、第２、第３の駆動手段を制御する制御手段とを備え
   たことを特徴とする曲面加工装置。