JPH11267915A - 偏心円筒加工方法 - Google Patents

偏心円筒加工方法

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JPH11267915A
JPH11267915A JP9546698A JP9546698A JPH11267915A JP H11267915 A JPH11267915 A JP H11267915A JP 9546698 A JP9546698 A JP 9546698A JP 9546698 A JP9546698 A JP 9546698A JP H11267915 A JPH11267915 A JP H11267915A
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JP
Japan
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axis
work
tool
axial
eccentric
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Pending
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JP9546698A
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English (en)
Inventor
Noriyoshi Ito
範佳 伊藤
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸物又はフランジ物のいずれについても、ワ
ークの回転中心を外れる偏心円筒部形状の加工を偏心
量,偏心円筒径の如何を問わず偏心円筒部外径の表面を
均整に加工する方法の提供。 【解決手段】 ワーク保持機構と現保持機構とが相対移
動可能な工作機械において、ワーク保持機構の回転軸線
に直交する方向に回転工具を設け、ワークを回転させな
がら回転工具をワーク保持機構の回転軸線に直交する面
内で、工具刃先位置をワーク回転角に対し二軸速度制御
して偏心円筒を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】軸状ワーク又は軸状ワークの
途中に軸中心を外れる円筒形状部を有するワークの加工
を行う偏心円筒の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】図7(a),(b)にY軸機構をもたない
複合加工機で偏心円筒加工の従来実施例を示す。主軸の
ワークホルダに把持され回転するワークの中心より偏位
した位置に中心を有する円筒形状体を、一端を把持され
たワークの他端の外方向からエンドミル又はフライス工
具等を突き出して接近させ、加工工具軸をX・Y軸方向
の位置制御により加工が可能である。この場合C軸固定
でX軸・Y軸のみの制御で加工が行われる。ワークの他
端は開放され工具軸が自由に移動できるので主軸中心か
ら外れても加工することができる。
【0003】次に図8(a),(b)にカム旋盤での従
来実施例を示す。工具は側面突き出しの状態で加工する
ため、ワークに心押しを使用した場合でも加工すること
ができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたY軸
機構をもたない複合加工機で偏心真円加工する場合には
エンドミルをワークの正面突き出し状態で加工するため
心押しを使用した場合には加工ができないという問題が
あり、カム旋盤による場合は偏心円が主軸中心から外れ
る偏心円の形状を作ることができない。又主軸のワーク
一回転に対して工具のバイトをX軸上で一往復動させる
必要上主軸回転数の上限を低くするため、加工面の仕上
がり品質が低下するのが避けられないという問題を有し
ている。反対にバイトをX軸上で高速で往復運動させる
とボールねじに加わる加速度が大きくなりボールねじの
発熱及び制御技術上限界がある。本発明は従来の技術の
有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その
目的は軸物又はワークの途中に主軸中心を外れる偏心円
でも加工が可能な方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の偏心円筒加工方法は、ワークが回転可能に保
持されワークの回転角が制御されるワーク保持機構と、
少なくともワーク回転軸に直角な平面内の特定の軸線方
向を向き且つこの軸線回りで回転する工具を先端に有す
る工具保持機構とを有するNC制御工作機械において、
前記ワーク保持機構の回転軸線に対し偏心した円筒を加
工する方法であって、ワークを回転させるとともに、先
端面が前記円筒に接するように回転工具をワーク回転軸
に直角な平面内で連動させるようにしたものである。
【0006】本発明の偏心円筒の加工方法によれば、ワ
ーク保持機構の回転軸線に直交する面内にエンドミル工
具を配してワークを主軸と心押台の軸線上で支えて一定
回転を付与し、工具を前記直交面内で二軸の速度制御を
することにより偏心円筒外径を定量切削することが可能
となり均一な加工面品質を得ることができる。
【0007】また、前記ワーク保持機構の回転軸線に直
交する平面内で前記回転工具の回転中心が前記ワーク保
持機構の回転軸線を避けるように前記回転工具をオフセ
ットさせて加工を行うようにしたものである。ワーク保
持機構の回転軸線に直交する平面内で工具をオフセット
させて偏心円筒外径を加工した場合も前記同じ効果が得
られ外周刃に近い周速の高い所で加工できるので切削能
率の向上が計れる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面にも
とづいて説明する。図1は本発明の偏心円筒加工方法の
ブロック線図、図2は偏心円筒外径加工時のワークとエ
ンドミル刃先の関係位置説明図、図3はワーク回転時の
エンドミル刃先位置と偏心円筒外径の定量切削状態の説
明図、図4はエンドミルの工具軸線がX軸と平行な場合
の実施例の図、図5はエンドミルの工具軸線がY軸と平
行な場合の実施例の図、図6はエンドミル工具軸線がY
軸と平行な場合の実施例についての側面から見た説明図
である。
【0009】本発明の偏心円筒加工方法が適用可能なN
C制御工作機械は、ワーク保持機構に把持されて回転角
が制御可能なサーボモータにより駆動されるワークをワ
ーク保持機構の回転軸線に直交する面のX−Y平面内に
エンドミル等の回転工具の軸線を有し、エンドミルの刃
先位置をX軸及びY軸方向にワークの回転角θを変数と
して位置制御可能なNC装置を有するものである。
【0010】図1において、ワーク1は主軸頭2に装備
した主軸のチャック爪3と図示しない心押台のセンタ間
で同心に挟持されC軸サーボモータ15で回転角制御可
能に駆動される(図4,図5で示すC軸サーボモー
タ)。
【0011】エンドミル5はベッド6上に構築されたX
軸・Y軸・Z軸は各軸方向に単独に位置制御可能に構成
されている。即ちワーク1の軸線に平行にエンドミル5
が移動可能にベッド6上にZ軸テーブル7が載架されZ
軸サーボモータ8によりZ軸方向の位置決めがされる。
【0012】Z軸テーブル7上にはコラム9が載架さ
れ、エンドミル5のX軸方向位置がX軸サーボモータ1
0により位置決めして偏心円筒部1aを加工する。更に
エンドミル5の駆動モータ11を設置したサドル12が
コラム9の側面を案内面としてY軸サーボモータ13に
よりエンドミル5のY軸方向の位置決めがされる。
【0013】図1のブロック線図部分は、偏心円筒を創
成加工するためのサーボシステムである。偏心部形状デ
ータ記憶部21は偏心円筒径R、偏心量e、偏心円筒部
の幅L等が入力されており、工具条件記憶部22には工
具のY軸オフセット量、工具基準位置等が入力されてい
る。工具及びワーク形状に関するデータが入力される工
具刃先位置演算部23はC軸の回転角に対応した工具刃
先位置を演算する部分である。
【0014】加工プログラム判定部24は偏心円筒を加
工する際にエンドミル5をX軸・Y軸二軸方向の移動速
度を指令する加工プログラムを記憶し、例えば定量切削
をする場合には先に演算した工具刃先位置へ刃先を順次
移動させるために要する移動速度の演算を送り速度演算
部25に指令する。送り速度演算部25はC軸の単位回
転角のX軸・Y軸方向の送り量を演算し結果を制御デー
タ記憶部26に入力されこのデータにもとづいて位置制
御部27はC軸・X軸・Z軸のドライブユニット28・
29・30・31を駆動する部分である。
【0015】続いて偏心円筒加工におけるパラメータの
関係について説明する。図2は偏心円筒部加工時のワー
クと工具の位置関係を示している。図3はエンドミル刃
先がC軸の定角速度回転時の偏心円筒部外径とエンドミ
ル刃先の位置関係を図示したものである。C軸回転角
θ,偏心量r,偏心円筒部半径Rとすると工具刃先の位
置のX・Y座標は(r cosθ+R,r sinθ) であり、
工具刃先がY軸方向にeだけオフセットしている場合の
X,Y座標は(r cosθ+R,r sinθ+e)で与えら
れる。
【0016】即ち工具刃先がオフセットしていないと
き、 X=r cosθ+R ……(1) Y=r sinθ ……(2) 工具刃先がオフセットしているとき、 X=r cosθ+R ……(3) Y=r sinθ+e ……(4)
【0017】例えば鍛造による加工でおおよその偏心形
状が付与されたワーク1がC軸制御により一定角速度で
回転するとき偏心円筒部の外径をエンドミル5が加工す
る切削長さは、円弧aB=(πR/180)・θで与え
られ、ワーク1の回転θに比例しdθ/dt=ωで与え
られる。ωが一定値ω0 のときエンドミル5は定量切削
を行うことができる。但しC軸の回転に伴いエンドミル
の工具刃先を偏心円筒部の回転に従ってX−Y平面で位
置制御して移動させる必要がある。
【0018】工具刃先の位置は前記の通りX−Y平面上
で(1)(2)で与えられるのでX軸方向,Y軸方向の
送り速度はdθ/dt=ωとするとdx/dt、dy/
dtを求めると、工具刃先の速度はオフセットの有無に
関係なく、 Vx=−rω sinθ ……(5) Vy=rω cosθ ……(6) で与えられる。従ってエンドミル5は、C軸回転角に対
しVx,Vyの速度制御が必要となる。
【0019】C軸の360°を等角度に分割し、各角度
に対するエンドミル5の刃先位置が確定するので隣接し
た分割区間内を円弧補間により工具を滑らかに移動させ
ることもできる。なおVxとVyの間には、 (Vx)2 +(Vy)2 =(rω)2 ……(7) の関係があり、ワークの一定角速度で回転しているとき
はVxが与えられるとVyの値は自動的に与えられる。
【0020】前述のようにワーク回転角θに対し、X−
Y平面内で工具刃先の移動速度を制御すると、ワーク上
の偏心円筒外径を工具が定量切削されることを図3で説
明する。X軸上の工具刃先と偏心円筒外径とがAで切削
を開始する。ワーク中心がθ°回転すると刃先と偏心円
筒の交点はBとなり、円弧aBが切削されたこととな
り、その切削弧の長さは(πθ/180)・Rであり回
転角にのみ比例していることがわかる。
【0021】図3では刃先と偏心円筒の交点がA→B→
C→D→E→F→Gに移動した場合の偏心円筒外径上の
被削面がa→b→c→d→e→f→gへ拡大されて行く
状態を示している。又X−Y平面上の刃先の速度制御は
C軸を等角度分割したときのθ値からVx=−rω sin
θ、Vy=rω cosθを演算してX軸,Y軸のドライブ
ユニットに入力して各軸のサーボモータの電流制御によ
り行われる。
【0022】工具のエンドミルの軸線をX軸方向とした
加工機械の実施例を図4に示す。ワーク1は主軸頭2の
C軸に装着されたチャックのチャック爪と心押台との間
に同心に挟持されC軸サーボモータ15により回転が制
御されている。エンドミル5はワーク1の前記保持機構
の回転軸線に直交する面上で、Y軸方向と直交しX軸方
向と並行にワーク1側に突き出した形に設けられ偏心円
筒部1aを加工するものである。
【0023】工具のエンドミルの軸線をY軸方向とした
加工機械の実施例を図5,図6に示す。ワーク1は主軸
頭2のC軸に装着されたチャックのチャック爪と心押台
との間に挟持されC軸サーボモータ15により回転角が
制御されている。エンドミル5はワーク1の前記保持機
構の回転軸線に直交する面上で、X軸方向と直交しY軸
方向に並行にワーク1側に突出した形に設けられ偏心円
筒部1aを加工するものである。
【0024】上記エンドミル5の軸線方向をX軸又はY
軸のいずれの方向に一致させた場合においてもX軸とY
軸の平面内でVxとVyの速度制御をすることにより主
軸中心から外れた偏心円の加工や軸物又はフランジ物ワ
ークの途中の偏心円の加工を含む偏心円の加工を行うこ
とができる。なおエンドミルの動作円中心をY軸又はX
軸のいずれかにオフセットすることによりエンドミル中
心ではワークと接触しないようにすることが可能にな
り、外周刃に近く周速の高い所での加工が可能となる。
【0025】
【発明の効果】本発明の偏心円筒加工方法は上述の方法
により実施できるので次に記載する効果を奏する。本発
明の加工方法によれば工具はワーク側へ正面突き出しの
状態で加工するために心押しを使用した場合で加工でき
るのでC軸中心から外れた偏心円の加工やワーク軸方向
位置の如何を問わず加工が可能で二軸の速度制御により
偏心円筒外径面を偏心量の如何にかかわらず定量切削が
できるので、良好な加工面品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の偏心円筒加工方法のブロック線図であ
る。
【図2】本発明の偏心円筒外径加工時のワークとエンド
ミル刃先の関係位置説明図である。
【図3】ワーク回転時のエンドミル刃先位置と偏心円筒
外径の定量切削状態の説明図である。
【図4】エンドミルの工具軸線がX軸と平行な場合の実
施例の図である。
【図5】エンドミルの工具軸線がY軸と平行な場合の実
施例の図である。
【図6】図5において、ワーク上でXY平面で切断した
Z方向視図である。
【図7】従来技術の偏心円筒加工の方法で、(a)は複
合加工機で加工する場合の工具とワークの位置関係説明
図、(b)は(a)の断面位置関係説明図である。
【図8】従来技術の偏心円筒加工の方法で、(a)はカ
ム旋盤で加工する場合の工具とワークの位置関係説明
図、(b)は(a)の断面位置関係説明図である。
【符号の説明】
1 ワーク 1a ワークの偏心円筒部 2 主軸頭 3 チャック爪 4 C軸 5 エンドミル 6 ベッド 7 Z軸テーブル 8 Z軸サーボモータ 9 コラム 10 X軸サーボモータ 11 工具駆動モータ 12 サドル 13 Y軸サーボモータ 14 心押台 15 C軸サーボモータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークが回転可能に保持されワークの回
    転角が制御されるワーク保持機構と、少なくともワーク
    回転軸に直角な平面内の特定の軸線方向を向き且つこの
    軸線回りで回転する工具を先端に有する工具保持機構と
    を有するNC制御工作機械において、前記ワーク保持機
    構の回転軸線に対し偏心した円筒を加工する方法であっ
    て、ワークを回転させるとともに、先端面が前記円筒に
    接するように回転工具をワーク回転軸に直角な平面内で
    連動させることを特徴とする偏心円筒加工方法。
  2. 【請求項2】 前記ワーク保持機構の回転軸線に直交す
    る平面内で前記回転工具の回転中心が前記ワーク保持機
    構の回転軸線を避けるように前記回転工具をオフセット
    させて加工を行う請求項1記載の偏心円筒加工方法。
JP9546698A 1998-03-23 1998-03-23 偏心円筒加工方法 Pending JPH11267915A (ja)

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JP9546698A JPH11267915A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 偏心円筒加工方法

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JP9546698A JPH11267915A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 偏心円筒加工方法

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JPH11267915A true JPH11267915A (ja) 1999-10-05

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JP9546698A Pending JPH11267915A (ja) 1998-03-23 1998-03-23 偏心円筒加工方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002066802A (ja) * 2000-08-25 2002-03-05 Komatsu Ltd Nc旋盤による偏心位置旋削加工方法
JP2007248138A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Tokyo Denki Univ マイクロ分析チップおよび硬脆性材料の切削加工方法
KR20160076636A (ko) * 2014-12-23 2016-07-01 두산공작기계 주식회사 선삭 가공용 터닝센터 및 편심원호 선삭가공 방법

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JP2002066802A (ja) * 2000-08-25 2002-03-05 Komatsu Ltd Nc旋盤による偏心位置旋削加工方法
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