JPH089124B2 - 自由曲面の加工方法 - Google Patents
自由曲面の加工方法Info
- Publication number
- JPH089124B2 JPH089124B2 JP61268640A JP26864086A JPH089124B2 JP H089124 B2 JPH089124 B2 JP H089124B2 JP 61268640 A JP61268640 A JP 61268640A JP 26864086 A JP26864086 A JP 26864086A JP H089124 B2 JPH089124 B2 JP H089124B2
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- Japan
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- axis
- tool
- cutting
- workpiece
- machine
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- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は同時５軸加工機と呼ばれている工作機械全
般、木工部品、彫金部品など複雑な自由曲面を加工する
産業機械等に利用でき、特にプラスチック金型の如き金
型自由曲面を切削加工するのに有効な自由曲面の加工方
法に関するものである。
般、木工部品、彫金部品など複雑な自由曲面を加工する
産業機械等に利用でき、特にプラスチック金型の如き金
型自由曲面を切削加工するのに有効な自由曲面の加工方
法に関するものである。
（従来の技術） 従来の仕上加工装置としては、第８図に示す如き回転
形工具１を用いて加工する同時３軸工作機械、および第
１図においてバイト状切削工具２の代りに回転形工具を
用いる同時５軸工作機械があるが、これらによる切削面
は、第10図に示すとおり高さｈの凹凸が生じるため、こ
れを平滑にするには手仕上が必要であった。そこでこの
解決策として従来も、第９図に示すように同時３軸機の
主軸にバイト状切削工具２を装着し、必要に応じてモー
タにより主軸を回転させるようにしたものもあるが、こ
の機械は自由曲面に対しては掬い角を確保できず、加工
物と干渉しやすい欠点があった。
形工具１を用いて加工する同時３軸工作機械、および第
１図においてバイト状切削工具２の代りに回転形工具を
用いる同時５軸工作機械があるが、これらによる切削面
は、第10図に示すとおり高さｈの凹凸が生じるため、こ
れを平滑にするには手仕上が必要であった。そこでこの
解決策として従来も、第９図に示すように同時３軸機の
主軸にバイト状切削工具２を装着し、必要に応じてモー
タにより主軸を回転させるようにしたものもあるが、こ
の機械は自由曲面に対しては掬い角を確保できず、加工
物と干渉しやすい欠点があった。
（発明が解決しようとする問題点） 第８図に示す従来の回転形工具１を有する同時３軸機
は、複雑な曲面を加工する場合、ラム４が加工物５に干
渉するとか、零スピードになる工具中心で切削するため
送り速度を増大できないとか、仕上面粗度が悪いなどの
欠点があった。この欠点解消のため、第１図に示す如き
同時５軸用加工ヘッド６をラムに装着し、図示の如くＢ
軸、Ｃ軸まわりに回転させた、所謂同時５軸加工機が従
来提案された。この場合も工具はボールエンドミルのよ
うな回転形切削工具（図示されていない）が主軸７上に
装着されている。しかし何れの場合も、回転形切削工具
を使用しているため、切削面は第10図に示されているよ
うな、高さ （Ｄ＝回転形工具の先端球形部の直径、ｆ＝ピックフィ
ード量）を持った凹凸面となり、従って手仕上により滑
らかにする必要があったので、これが工数増、長納期な
ど製造上のネックとなっていた。
は、複雑な曲面を加工する場合、ラム４が加工物５に干
渉するとか、零スピードになる工具中心で切削するため
送り速度を増大できないとか、仕上面粗度が悪いなどの
欠点があった。この欠点解消のため、第１図に示す如き
同時５軸用加工ヘッド６をラムに装着し、図示の如くＢ
軸、Ｃ軸まわりに回転させた、所謂同時５軸加工機が従
来提案された。この場合も工具はボールエンドミルのよ
うな回転形切削工具（図示されていない）が主軸７上に
装着されている。しかし何れの場合も、回転形切削工具
を使用しているため、切削面は第10図に示されているよ
うな、高さ （Ｄ＝回転形工具の先端球形部の直径、ｆ＝ピックフィ
ード量）を持った凹凸面となり、従って手仕上により滑
らかにする必要があったので、これが工数増、長納期な
ど製造上のネックとなっていた。
またこの回転形工具の代わりに、バイトなどの非回転
形切削工具を用いるものが提案され、自動車部品などの
シール部加工に第９図に示す同時４軸機構成の機械とし
て実用に供されている。しかしこの装置では３次元の自
由曲面の加工は可能であるが、第３図に示すような落差
の大きい複雑な自由曲面の加工は、バイトの掬い角が大
きく変動し、（ｂ）状態では、掬い角は大きなマイナス
角度となって切削不可能となる。また（ｄ）状態では、
掬い角の点では加工可能であるが、逃げ面が加工物と干
渉する等の不具合を生ずる。なお、掬い角が絶えず変動
することは、切削状態が絶えず変化することを意味し、
所要の曲面、仕上面粗度が得られないなどの問題があっ
た。
形切削工具を用いるものが提案され、自動車部品などの
シール部加工に第９図に示す同時４軸機構成の機械とし
て実用に供されている。しかしこの装置では３次元の自
由曲面の加工は可能であるが、第３図に示すような落差
の大きい複雑な自由曲面の加工は、バイトの掬い角が大
きく変動し、（ｂ）状態では、掬い角は大きなマイナス
角度となって切削不可能となる。また（ｄ）状態では、
掬い角の点では加工可能であるが、逃げ面が加工物と干
渉する等の不具合を生ずる。なお、掬い角が絶えず変動
することは、切削状態が絶えず変化することを意味し、
所要の曲面、仕上面粗度が得られないなどの問題があっ
た。
本発明は前記従来の問題点を解決するために提案され
たものである。
たものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明はテーブル上に固定してなる加工物と、加工ヘ
ッドの主軸に装着された非回転形切削工具とが、相互に
直交する３軸（Ｘ軸,Y軸,Z軸）の方向の移動が同時制御
されると共に、主軸の軸まわり（Ｃ軸）の回転及び主軸
に直交する軸まわり（Ｂ軸）の回転を自在とした工作機
械を用い、加工物の切削面に沿って加工物と切削工具と
を相対的に移動させると共に、加工物の切削面形状に基
づき主軸に直交する軸（Ｂ軸）の回転を制御することに
よって加工物の切削面と、切削工具の掬い面とがなす掬
い角を一定にするもので、これを問題点解決のための手
段とするものである。
ッドの主軸に装着された非回転形切削工具とが、相互に
直交する３軸（Ｘ軸,Y軸,Z軸）の方向の移動が同時制御
されると共に、主軸の軸まわり（Ｃ軸）の回転及び主軸
に直交する軸まわり（Ｂ軸）の回転を自在とした工作機
械を用い、加工物の切削面に沿って加工物と切削工具と
を相対的に移動させると共に、加工物の切削面形状に基
づき主軸に直交する軸（Ｂ軸）の回転を制御することに
よって加工物の切削面と、切削工具の掬い面とがなす掬
い角を一定にするもので、これを問題点解決のための手
段とするものである。
（作用） プラスチックモデルなどの凹凸の度合いが可成り大き
い自由曲面を有する金型の同曲面を加工するのに、非回
転形切削工具をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移動が制御された
工作機械の主軸に装着し、同主軸まわりの回転及び同主
軸に直交する軸まわりの回転を自在とし、かつ前記５軸
を同時制御できるようにすることにより、自由曲面を高
精度に加工できる。この場合回転形工具を回転するディ
ジタル制御されたモータが回転しないようロックする。
上記手段により、複雑で凹凸の激しい自由曲面に対する
あらゆる切削方向に対して、適切に制御された掬い角を
得ることができる。従って凹凸のない滑らかにして、粗
度のよい仕上面が得られる。
い自由曲面を有する金型の同曲面を加工するのに、非回
転形切削工具をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移動が制御された
工作機械の主軸に装着し、同主軸まわりの回転及び同主
軸に直交する軸まわりの回転を自在とし、かつ前記５軸
を同時制御できるようにすることにより、自由曲面を高
精度に加工できる。この場合回転形工具を回転するディ
ジタル制御されたモータが回転しないようロックする。
上記手段により、複雑で凹凸の激しい自由曲面に対する
あらゆる切削方向に対して、適切に制御された掬い角を
得ることができる。従って凹凸のない滑らかにして、粗
度のよい仕上面が得られる。
（実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明すると、ここ
では説明の都合上第１図に示す実施例の門形の同時５軸
加工ヘッド６を有する機械について説明する。本機に
は、図示するようにX,Y,Z,B,C軸の５軸が設けられ、数
値制御装置９により同時５軸制御される。５軸加工ヘッ
ド６は、従来の門形マシニングセンタの主軸10の回転駆
動用モータ11の回転が、主軸10に結合されたカップリン
グ12に伝達され、軸受13を回転中心としてＣ軸回転す
る。
では説明の都合上第１図に示す実施例の門形の同時５軸
加工ヘッド６を有する機械について説明する。本機に
は、図示するようにX,Y,Z,B,C軸の５軸が設けられ、数
値制御装置９により同時５軸制御される。５軸加工ヘッ
ド６は、従来の門形マシニングセンタの主軸10の回転駆
動用モータ11の回転が、主軸10に結合されたカップリン
グ12に伝達され、軸受13を回転中心としてＣ軸回転す
る。
また５軸加工ヘッド６には、別に駆動用モータ14が駆
動伝達系15に回転力を伝え、加工ヘッド本体16を軸17の
回りにＢ軸回転させる。この加工ヘッド本体16には、主
軸７が図示されていない主軸軸受で支承され、ビルトイ
ンモータ８により主軸７を駆動する。一般にはこの主軸
７の端にエンドミルの如き回転形切削工具が自動工具交
換装置によって着脱される。更に第１図では第11図に示
すようなバイトなどの非回転形切削工具２も着脱可能と
している。また自由曲面を有する加工物５の荒加工、中
仕上加工は、主軸10に回転形切削工具を装着してX,Y,Z
の同時３軸制御で行うか、５軸加工ヘッド６をラム３に
結合することにより、X,Y,Z,B,C軸の同時５軸制御によ
り行うことができる。
動伝達系15に回転力を伝え、加工ヘッド本体16を軸17の
回りにＢ軸回転させる。この加工ヘッド本体16には、主
軸７が図示されていない主軸軸受で支承され、ビルトイ
ンモータ８により主軸７を駆動する。一般にはこの主軸
７の端にエンドミルの如き回転形切削工具が自動工具交
換装置によって着脱される。更に第１図では第11図に示
すようなバイトなどの非回転形切削工具２も着脱可能と
している。また自由曲面を有する加工物５の荒加工、中
仕上加工は、主軸10に回転形切削工具を装着してX,Y,Z
の同時３軸制御で行うか、５軸加工ヘッド６をラム３に
結合することにより、X,Y,Z,B,C軸の同時５軸制御によ
り行うことができる。
この同時５軸制御の機械にバイトなどの非回転形切削
工具２を装着し、ビルトインモータ８の回転をロックし
てX,Y,Z,B,C軸の５軸制御を行うと、自由曲面に対して
バイトの切刃部を、第２図矢印の如く自由曲面の接線方
向に自在に移動させることができる。これを切削方向に
対し直角方向より眺めた図が第４図であり、駆動モータ
11および14により掬角γが制御されていることがよく分
かる。この動作により従来の加工方式では第10図の如く
凹凸の生じていた仕上面が、第６図及び第７図に示す如
く平滑な面になることが可能となった。即ち、第６図及
び第７図には、工具径Ｄを大きく、ピックフィードｆを
大きくしても残存する凹凸が、直線（第６図）及至曲線
（第７図）切刃により、完全に平滑な曲面になることを
示している。なお、回転形切削工具を使用した従来の同
時５軸加工機に比べて切削速度を上げるために、NC装置
の演算速度を上げると共に、各軸は高速直線移動及至回
転の実現できる駆動系およびサーボ系に変更する必要が
ある。
工具２を装着し、ビルトインモータ８の回転をロックし
てX,Y,Z,B,C軸の５軸制御を行うと、自由曲面に対して
バイトの切刃部を、第２図矢印の如く自由曲面の接線方
向に自在に移動させることができる。これを切削方向に
対し直角方向より眺めた図が第４図であり、駆動モータ
11および14により掬角γが制御されていることがよく分
かる。この動作により従来の加工方式では第10図の如く
凹凸の生じていた仕上面が、第６図及び第７図に示す如
く平滑な面になることが可能となった。即ち、第６図及
び第７図には、工具径Ｄを大きく、ピックフィードｆを
大きくしても残存する凹凸が、直線（第６図）及至曲線
（第７図）切刃により、完全に平滑な曲面になることを
示している。なお、回転形切削工具を使用した従来の同
時５軸加工機に比べて切削速度を上げるために、NC装置
の演算速度を上げると共に、各軸は高速直線移動及至回
転の実現できる駆動系およびサーボ系に変更する必要が
ある。
（発明の効果） 従来よりプラスチック金型などのように複雑な自由曲
面の加工には、ボールエンドミルの如き回転形切削工具
を使用した同時５軸加工機が普及しはじめているが、本
発明では、非回転形切削工具をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移
動が制御された工作機械の主軸に装着し、同主軸まわり
の回転及び同主軸に直交する軸まわりの回転を自在と
し、かつ前記５軸を同時制御できるようにすることによ
り、自由曲面を高精度に加工できる。この非回転切削工
具は巾広い直線切刃又は曲線切刃をもっており、凹凸の
全くない仕上面を得ることができ、現在最も問題になっ
ている手仕上工程を省略化可能にすると共に、ピックフ
ィード回数が減少するので、能率も向上する。なお、ヘ
ールバイトを使用すれば、更に良好な鏡面が得られる。
また第５図に示す如き、オーバハングのある自由曲面で
も、切削工具のシヤンク部を特殊形状にして加工するこ
とも可能となり、適用範囲が拡大する。
面の加工には、ボールエンドミルの如き回転形切削工具
を使用した同時５軸加工機が普及しはじめているが、本
発明では、非回転形切削工具をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移
動が制御された工作機械の主軸に装着し、同主軸まわり
の回転及び同主軸に直交する軸まわりの回転を自在と
し、かつ前記５軸を同時制御できるようにすることによ
り、自由曲面を高精度に加工できる。この非回転切削工
具は巾広い直線切刃又は曲線切刃をもっており、凹凸の
全くない仕上面を得ることができ、現在最も問題になっ
ている手仕上工程を省略化可能にすると共に、ピックフ
ィード回数が減少するので、能率も向上する。なお、ヘ
ールバイトを使用すれば、更に良好な鏡面が得られる。
また第５図に示す如き、オーバハングのある自由曲面で
も、切削工具のシヤンク部を特殊形状にして加工するこ
とも可能となり、適用範囲が拡大する。
第１図は本発明の方法を実施する仕上加工装置の正面
図、第２図は加工物の自由曲面に対する直線切刃の移動
方向を説明する斜視図、第３図は同時３軸機で第２図の
加工物を加工する場合を示す側面図、第４図は同時５軸
機で第２図の加工物を加工する場合を示す側面図、第５
図は加工物にオーバハングのある場合の加工状態の側面
図、第６図及び第７図は夫々回転形切削工具で切削した
場合の凹凸を、非回転形切削工具の直線及び曲線切刃で
平滑に加工した状態を示す説明図、第８図は従来の回転
形工具を用いた同時３軸工作機械の斜視図、第９図は従
来の非回転形工具を用いた同時４軸工作機械の斜視図、
第10図は球径Ｄの回転角工具を用いてピックフィードｆ
で切削した切削断面を示す説明図、第11図（イ）及び
（ロ）は夫々バイト状非回転形工具の正面図及び側面図
である。 図の主要部分の説明 ２……バイト状非回転形切削工具、３……ラム ５……加工物、６……同時５軸加工ヘッド ７……主軸、８……ビルトインモータ ９……NC装置、10……主軸 11……駆動用モータ、14……駆動用モータ
図、第２図は加工物の自由曲面に対する直線切刃の移動
方向を説明する斜視図、第３図は同時３軸機で第２図の
加工物を加工する場合を示す側面図、第４図は同時５軸
機で第２図の加工物を加工する場合を示す側面図、第５
図は加工物にオーバハングのある場合の加工状態の側面
図、第６図及び第７図は夫々回転形切削工具で切削した
場合の凹凸を、非回転形切削工具の直線及び曲線切刃で
平滑に加工した状態を示す説明図、第８図は従来の回転
形工具を用いた同時３軸工作機械の斜視図、第９図は従
来の非回転形工具を用いた同時４軸工作機械の斜視図、
第10図は球径Ｄの回転角工具を用いてピックフィードｆ
で切削した切削断面を示す説明図、第11図（イ）及び
（ロ）は夫々バイト状非回転形工具の正面図及び側面図
である。 図の主要部分の説明 ２……バイト状非回転形切削工具、３……ラム ５……加工物、６……同時５軸加工ヘッド ７……主軸、８……ビルトインモータ ９……NC装置、10……主軸 11……駆動用モータ、14……駆動用モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−22614（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−39482（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭56−29067（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】テーブル上に固定してなる加工物と、加工
ヘッドの主軸に装着された非回転形切削工具とが、相互
に直交する３軸（Ｘ軸,Y軸,Z軸）の方向の移動が同時制
御されると共に、主軸の軸まわり（Ｃ軸）の回転及び主
軸に直交する軸まわり（Ｂ軸）の回転を自在とした工作
機械を用い、加工物の切削面に沿って加工物と切削工具
とを相対的に移動させると共に、加工物の切削面形状に
基づき主軸に直交する軸（Ｂ軸）の回転を制御すること
によって加工物の切削面と、切削工具の掬い面とがなす
掬い角を一定にすることを特徴とする自由曲面の加工方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61268640A JPH089124B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 自由曲面の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61268640A JPH089124B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 自由曲面の加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63123603A JPS63123603A (ja) | 1988-05-27 |
| JPH089124B2 true JPH089124B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17461358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61268640A Expired - Fee Related JPH089124B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 自由曲面の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089124B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8821086B2 (en) | 2006-12-22 | 2014-09-02 | Tennine Corporation | Method and apparatus for controlled-fracture machining |
| FR2966756B1 (fr) * | 2010-11-02 | 2013-08-23 | Snecma | Procede d'usinage d'un carter d'un turbomoteur d'aeronef et outil de grattoir pour la mise en oeuvre du procede |
| CN103878592B (zh) * | 2012-12-19 | 2017-06-06 | 鸿准精密模具（昆山）有限公司 | 机床 |
| WO2015044490A1 (es) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | Jose Antonio Fernandez Garcia | Procedimiento, maquina y herramientas de corte para mecanizado continuo |
| JP2016016464A (ja) * | 2014-07-04 | 2016-02-01 | 株式会社 東洋鐡工所 | Ｎｃ加工装置 |
| US9101991B1 (en) | 2014-07-17 | 2015-08-11 | Tennine Corp. | Method and apparatus for non-spindle multi-axis machining |
| DE102014011199A1 (de) * | 2014-07-28 | 2016-01-28 | Heinz Deitert | Verfahren zur spanabhebenden Fertigung von Vertiefungen in Werkstücken sowie Vorrichtung hierzu |
| JP6587842B2 (ja) * | 2015-06-29 | 2019-10-09 | 株式会社ナガセインテグレックス | 曲面切削装置 |
| JP6690748B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2020-04-28 | ダイキン工業株式会社 | 加工品の製造方法、工具経路計算方法、及び加工品 |
| JP6963833B2 (ja) * | 2019-07-24 | 2021-11-10 | 株式会社レイズエンジニアリング | 車両用ホイールの製造方法 |
| JP7040804B2 (ja) * | 2020-02-25 | 2022-03-23 | 株式会社レイズエンジニアリング | 車両用ホイールの製造方法及び車両用ホイール |
| CN113953687B (zh) * | 2021-12-08 | 2023-05-05 | 业成科技（成都）有限公司 | 切割方法及切割装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6039482B2 (ja) * | 1981-07-23 | 1985-09-06 | 東芝機械株式会社 | 工作機械の主軸ヘッド |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP61268640A patent/JPH089124B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63123603A (ja) | 1988-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |