JPH1190775A - 切削加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールエンドミルによる切削加工においてワ
ークの表面に形成されるカスプを小さくする。 【解決手段】 入力設定部１０に予め入力したピックフ
ィード量ｐ、ワークの加工形状データ、ボールエンドミ
ルの移動態様を規定する加工モードに基づき、第１工具
経路作成部１４及び第２工具経路作成部１６でボールエ
ンドミルの第１及び第２の工具経路データを生成する。
そして、第１及び第２の工具経路データをＮＣ装置１８
へ交互に送出して、切削加工時にワークの加工表面のカ
スプの形成位置にボールエンドミルを通過させるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元曲面でなる
ワーク表面をボールエンドミルを用いて切削加工する切
削加工方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に金型や航空機部品等の三次元曲
面加工は、ボールエンドミルを用いて、送りとピックフ
ィードを与えて切削加工している。ボールエンドミルの
移動態様を規定する加工モードには、往復モード、一方
向モード、等高線に沿った輪郭モード等があるが、通
常、荒加工は等高での領域加工にて実施される。従来技
術では、この領域加工におけるボールエンドミルの工具
経路データを作成する際、前回の切削工程での工具経路
を考慮してデータ作成することはなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、例えば荒加
工にてポケット加工等を行う際、ボールエンドミルは常
に同じ工具経路に沿ってワークの加工表面を繰り返し走
査して、切削するので、加工表面には、隣接するボール
エンドミル先端の球形の加工面同志の間における削り残
し部分、いわゆるカスプが形成される問題がある。更
に、従来技術による切削加工方法では比較的大きなカス
プが形成され、切削抵抗が大きく工具寿命が短縮される
問題がある。

【０００４】以下、図５、６を参照して従来技術の問題
点をより詳細に説明する。先ず、図５を参照すると、ボ
ールエンドミル３２を用いて荒加工にてワーク３０に凹
所３０ａを形成する上方から見た様子が略示されてい
る。ボールエンドミル３２は、凹所３０ａ内を工具経路
３４に沿って直線状に走査しながら、該ボールエンドミ
ル３２の直径に相当する一定幅を以て等高加工領域であ
るワーク３０の表面を切削して、掘り下げてゆく。工具
経路３４の１つの直線部分３４ｂが終了すると、ボール
エンドミル３２は、所定のピックフィード量ｐ、例え
ば、その直径に相当する大きさのピックフィード量ｐを
以て横断方向に送られ、工具経路３４ｂの従前の直線部
分３４ｂに隣接する直線部分３４ｂに沿って送られる。
ボールエンドミル３２が工具経路３４の終端３４ｃに到
達すると、ボールエンドミル３２は再び開始点３４ａか
ら上記の工程を繰り返し、凹所３０ａ内部を掘り下げて
ポケット加工を行なう。

【０００５】図６は、図５の矢視線VI-VI に沿う断面の
略示図であり、従来の切削加工方法にて形成されるワー
ク３０の加工表面を模式的に示す図である。図６におい
て、一点鎖線で示す前回の切削工程により形成されたワ
ーク３０の加工表面から、今回の切削工程でボールエン
ドミル３２により更に切り込まれて実線で示す加工表面
が形成される。上述したように、従来の切削加工方法で
は、ボールエンドミル３２は、常に同じ工具経路（例え
ば、図５の工具経路３４参照）に沿って送られるため
に、ボールエンドミル３２により切削されたワーク３０
の加工表面には比較的大きなカスプ３０ｂが形成され
る。

【０００６】このように従来技術の主たる問題点は、ワ
ーク３０の加工表面に大きなカスプ３０ｂが形成される
点である。カスプ３０ｂは後工程である中仕上工程また
は仕上工程において全て除去しなければならないが、カ
スプ３０ｂが大きいと中仕上工程または仕上工程に要す
る時間が長くなると共に、工具の寿命が短くなるという
問題を生じる。また、従来技術による切削加工方法で
は、荒加工においても切削抵抗が比較的大きく工具寿命
が短くなる問題がある。

【０００７】本発明は、こうした従来技術の問題点を解
決することを技術課題としており、ワークの荒加工にお
いて加工表面に形成されるカスプを可及的に小さくした
切削加工方法及び装置を提供することを目的としてい
る。更に、本発明は、ボールエンドミルに負荷される切
削抵抗を低減して工具寿命を長くした切削加工方法及び
装置を提供することをも目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、ボールエンドミルによりワークの等高領域を切削
加工する際、前回の切削工程において形成されたカスプ
に沿ってボールエンドミルを送るようにすることにより
達成される。

【０００９】すなわち本発明は、ボールエンドミルを用
いてワークの表面を切削加工する切削加工方法におい
て、予め入力したピックフィード量、前記ワークの加工
形状データ、前記ボールエンドミルの移動態様を規定す
る加工モードに基づいて、等高領域における前記ボール
エンドミルの第１の工具経路データを生成し、前記等高
領域における加工後の次回の切削加工工程時に、前記ワ
ークの加工表面のカスプの形成位置を通過する前記ボー
ルエンドミルの第２の工具経路データを生成し、前記第
１の工具経路データと前記第２の工具経路データとをＮ
Ｃ装置へ交互に送出しながら切削加工する、切削加工方
法を要旨とする。

【００１０】更に本発明は、ワークと主軸に装着したボ
ールエンドミルとを相対移動させて前記ワークの表面を
切削加工するＮＣ工作機械と、前記ボールエンドミルの
ピックフィード量、前記ワークの加工形状、前記ボール
エンドミルの移動態様を規定する加工モードを入力する
入力手段と、前記入力したピックフィード量、前記ワー
クの加工形状及び加工モードに基づいて、等高領域にお
ける前記ボールエンドミルの第１の工具経路データを生
成する第１工具経路生成手段と、前記等高領域における
加工後に前記ワークの加工表面のカスプの形成位置を前
記ボールエンドミルが通過する前記ボールエンドミルの
第２の工具経路データを生成する第２工具経路生成手段
と、前記第１工具経路生成手段及び前記第２工具経路生
成手段で生成した工具経路データを前記ＮＣ工作機械の
ＮＣ装置へ交互に送出するよう制御する制御手段と、を
具備する切削加工装置を要旨とする。

【００１１】更に、前記第２工具経路生成手段は、最初
のピックフィード及び最後のピックフィードのピックフ
ィード量を前記入力したボールエンドミルのピックフィ
ード量の１／２とし、他のピックフィードを前記入力し
たピックフィード量を以て行う前記ボールエンドミルの
第２の工具経路データを生成するのが好ましい。

【００１２】

【作用】ボールエンドミルによるワーク表面の切削加
工、特に荒加工に際して、予め入力したピックフィード
量、ワークの加工形状データ、ボールエンドミルの移動
態様を規定する加工モードに基づき、ボールエンドミル
の第１の工具経路データを生成する。更に、例えば上記
ピックフィード量の１／２のピックフィード量、加工形
状データ、加工モードに基づき、ボールエンドミルの第
２の工具経路データを生成する。そして、ボールエンド
ミルの第１の工具経路データ及び第２の工具経路データ
をＮＣ装置へ交互に送出して、等高領域における加工後
の次回の加工時に、ワークの加工表面のカスプの形成位
置にボールエンドミルを通過させるので、ワーク表面に
形成されるカスプを小さくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。本発明のボールエンドミルによる切削加工装置の一
実施形態の構成ブロック図である図１を参照すると、本
発明実施形態による切削加工装置は、切削加工に必要な
基礎データを入力するための入力設定部１０と、ボール
エンドミルの送り速度を演算するための送り速度演算部
１２と、ボールエンドミルを送る第１工具経路データを
作成するための第１工具経路作成部１４と、第１工具経
路データとは異なる第２工具経路データを作成するため
の第２工具経路作成部１６と、ＮＣ装置１８と、フライ
ス盤やマシニングセンタなどの工作機械２０を主要な構
成要素として具備している。

【００１４】先ず、入力設定部１０に、使用するボール
エンドミルの工具半径ｒ(mm)、刃数ｎ、工具回転速度Ｎ
(min-1) 、切込み量ｔ（mm）、ピックフィード量ｐ(mm)
（以下、説明の便宜上第１ピックフィード量ｐと記載す
る）、ボールエンドミルの１刃当たりの送り量ｆ（m
m）、ワークの加工形状データ、ボールエンドミルの移
動態様を規定する加工モード等が予め入力される。送り
速度演算部１２が、刃数ｎ、工具回転速度Ｎ、ボールエ
ンドミルの１刃当たりの送り量ｆから送り速度Ｆを演算
する。同様に、第１工具経路作成部１４が、加工形状デ
ータ、加工モード及び第１ピックフィード量ｐに基づき
第１工具経路を作成し、第２工具経路作成部１６が、加
工形状データ、加工モード及び第２ピックフィード量に
基づき第２工具経路を作成する。本実施形態では、第２
ピックフィード量は第１ピックフィード量ｐの１／２に
相当する長さとなっている。ＮＣ装置１８に、入力設定
部１０から工具回転速度Ｎ及び切込み量ｔが送出され、
送り速度演算部１２から送り速度Ｆが送出され、更に、
第１工具経路作成部１４及び第２工具経路作成部１６
は、第１工具経路と第２工具経路とをＮＣ装置１８へ交
互に送出するような制御を行う。これらの情報に基づい
て、ＮＣ装置１８が加工指令を工作機械２０へ送出し加
工が行われる。

【００１５】以下、図２、３を参照して本実施形態を説
明する。図２はボールエンドミル２６（図３参照）によ
るワーク２２へのポケット加工の進捗状況を、その工具
経路２４、２４′とともに示す断面図であり、図２にお
いて切削工程が（ａ）〜（ｅ）へと段階的に進んでい
く。先ず、加工されていないワーク２２（図２（ａ））
の上面に、第１工具経路作成部１４により作成された第
１工具経路２４に沿って、ボールエンドミル２６を図２
（ｂ）のようにピックフィード量ｐを以て直線状に走査
して第１回目の切削工程が行われる。これにより、ワー
ク２２の加工表面には畝状に延びるカスプ２２ａが形成
される。図２（ｂ）から理解されるように、第１工具経
路２４は、ピックフィード量に関して、第１ピックフィ
ード量ｐのみを含んでいる。

【００１６】第１回目の切削工程が終了すると、ボール
エンドミル２６は工具経路２４の始点に再び復帰し、図
２（ｃ）に示すように、第２工具経路作成部１６により
作成された第２工具経路２４′に沿って第２回目の切削
工程を行う。第２工具経路２４′は、図２（ｃ）の右側
で略示するように、最初の直線部分が終了した次の直線
部分へピックフィードする際のピックフィード量及び最
後の直線部分へピックフィードする際のピックフィード
量、つまり、最初のピックフィードと最後のピックフィ
ードのピックフィード量が、第１工具経路作成部１４に
送出されたピックフィード量ｐの１／２となっており、
かつ、他のピックフィード量はピックフィード量ｐと等
しくなっている。これにより、第２回目の切削工程つま
り今回の切削工程では、第１回目の切削工程つまり前回
の切削工程で畝状に形成されたカスプ２２ａに沿ってボ
ールエンドミル２６が送られ、このカスプ２２ａが除去
されるとももに、加工表面に新たなカスプ２２ｂが形成
される。

【００１７】第３回目の切削工程（図２（ｄ））では、
ボールエンドミル２６は第１回目の切削工程と同じ第１
工具経路２４に沿って送られる。これによりボールエン
ドミル２６は、第２回目の切削工程つまり前回の切削工
程で形成されたカスプ２２ｂに沿って移動するので、こ
のカスプ２２ｂが切削されるとともに加工表面に新たな
カスプ２２ｃが形成される。同様に、第４回目の切削工
程（図２（ｅ））では、ボールエンドミル２６は第２回
目の切削工程と同じ第２工具経路２４′に沿って送ら
れ、これによりボールエンドミル２６は第３回目の切削
工程つまり前回の切削工程で形成されたカスプ２２ｃに
沿って移動し、このカスプ２２ｃが切削されるとともに
加工表面に新たなカスプ２２ｄが形成される。上記の工
程を繰り返して所望深さまでポケットが掘り下げられて
いく。

【００１８】図３は、本実施形態の切削加工方法により
荒加工されたワークの加工表面を示す断面図であり、従
来技術において説明した図６と同様の図である。図３を
参照すると、上述した本発明実施形態のように偶数回の
切削工程での工具経路を、最初と最後のピックフィード
を、第１ピックフィード量ｐの１／２の長さの第２ピッ
クフィード量を以て行い、他のピックフィードを第１ピ
ックフィード量ｐを以て行う第２工具経路２４′とする
ことにより、前回つまり奇数回の切削工程で形成された
カスプに沿ってボールエンドミル２６が送られることと
なり、カスプ高さｈ′が従来技術による切削加工方法に
て形成されたカスプ高さｈと比較して格段に低くなる
（図６参照）。また、図３から理解されるようにボール
エンドミル２６の切刃とワーク２２との接触面積が小さ
くなるので、切削抵抗も従来技術による切削加工方法と
比較して格段に小さくなり工具寿命が長くなる。

【００１９】本発明の好ましい実施形態について説明し
たが、本発明がこの実施形態に限定されず、種々の変
形、修正、改良が可能であることは当業者の当然とする
ところである。既述の実施形態では、ワークの表面を直
線状に走査する工具経路の場合を一例として説明した
が、本発明はこの工具経路に限定されない。例えば、図
４（ａ）〜（ｃ）に示すような工具経路においても適用
することができる。但し、図４において、左側が第１工
具経路であり右側が第２工具経路を示している。

【００２０】また、既述の実施形態では、偶数回の切削
工程では、最初のピックフィードと最後のピックフィー
ドを他のピックフィードのピックフィード量の１／２と
した第２工具経路に沿ってボールエンドミル２６を送る
ように構成されていたが、本発明はこの実施形態に限定
されず、奇数回の切削工程において第２工具経路に沿っ
てボールエンドミル２６を送り、偶数回の切削工程にお
いて単一のピックフィード量を含む第１工具経路に沿っ
てボールエンドミル２６を送るように構成してもよいこ
とは言うまでもない。要は、第１工具経路と第２工具経
路とを交互に用いてボールエンドミル２６を送るように
構成すればよいのである。

【００２１】また、既述の実施形態では、第２工具経路
は、第１ピックフィード量ｐと、第２ピックフィード量
ｐ／２を組み合わせて作成されていたが、本発明におい
て第２ピックフィード量はｐ／２に限定されない。本発
明において重要な構成は、ポケット加工の如き等高加工
の段階的に堀り進んでゆく各段階の切削工程の夫々にお
いて、前回に形成されたカスプを除去できるように第１
工具経路と第２工具経路を決定すればよいのである。つ
まり、第２ピックフィード量は、第１ピックフィード量
ｐの１／２に限定されず、例えば第１ピックフィード量
の１／３や３／５、場合によっては１／４であってもよ
い。ただし、第２ピックフィード量を第１ピックフィー
ド量の１／２とした場合が最終的に加工表面に形成され
るカスプが最も小さくなり、かつ、切削抵抗が小さくな
る最良の実施態様となっている。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ボールエンドミルによ
りワークの等高領域を切削加工する際、前回の切削工程
において形成されたカスプに沿ってボールエンドミルを
送るように構成したので、ワークの表面に形成されるカ
スプが小さくなる。また、ボールエンドミルに負荷され
る切削抵抗も小さくなるので工具寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態による切削加工装置の構成ブロ
ック図である。

【図２】ボールエンドミルによるワークへのポケット加
工の進捗状況を工具経路とともに示す断面図である。

【図３】本実施形態の切削加工方法により荒加工された
ワークの加工表面を示す断面図である。

【図４】工具経路の他の実施形態を示す模式図である。

【図５】ボールエンドミルを用いて荒加工にてワークに
ポケット加工を行う様子を示す略平面図である。

【図６】従来技術の切削加工方法により荒加工されたワ
ークの加工表面を示す断面図である。

【符号の説明】

１０…入力設定部 １２…送り速度演算部 １４…第１工具経路作成部 １６…第２工具経路作成部 １８…ＮＣ装置 ２０…工作機械 ２２…ワーク ２４，２４′…工具経路 ２６…ボールエンドミル ｐ…ピックフィード量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボールエンドミルを用いてワークの表面
   を切削加工する切削加工方法において、 予め入力したピックフィード量、前記ワークの加工形状
   データ、前記ボールエンドミルの移動態様を規定する加
   工モードに基づいて、等高領域における前記ボールエン
   ドミルの第１の工具経路データを生成し、 前記等高領域における加工後の次回の切削加工工程時
   に、前記ワークの加工表面のカスプの形成位置を通過す
   る前記ボールエンドミルの第２の工具経路データを生成
   し、 前記第１の工具経路データと前記第２の工具経路データ
   とをＮＣ装置へ交互に送出しながら切削加工する、 ことを特徴とした切削加工方法。
2. 【請求項２】 ワークと主軸に装着したボールエンドミ
   ルとを相対移動させて前記ワークの表面を切削加工する
   ＮＣ工作機械と、 前記ボールエンドミルのピックフィード量、前記ワーク
   の加工形状、前記ボールエンドミルの移動態様を規定す
   る加工モードを入力する入力手段と、 前記入力したピックフィード量、前記ワークの加工形状
   及び加工モードに基づいて、等高領域における前記ボー
   ルエンドミルの第１の工具経路データを生成する第１工
   具経路生成手段と、 前記等高領域における加工後に前記ワークの加工表面の
   カスプの形成位置を前記ボールエンドミルが通過する前
   記ボールエンドミルの第２の工具経路データを生成する
   第２工具経路生成手段と、 前記第１工具経路生成手段及び前記第２工具経路生成手
   段で生成した工具経路データを前記ＮＣ工作機械のＮＣ
   装置へ交互に送出するよう制御する制御手段と、 を具備することを特徴とした切削加工装置。
3. 【請求項３】 前記第２工具経路生成手段は、最初のピ
   ックフィード及び最後のピックフィードのピックフィー
   ド量を前記入力したボールエンドミルのピックフィード
   量の１／２とし、他のピックフィードを前記入力したピ
   ックフィード量を以て行う前記ボールエンドミルの第２
   の工具経路データを生成する請求項２に記載の切削加工
   装置。