JPS62176709A - 曲面加工方法及びその工具 - Google Patents
曲面加工方法及びその工具Info
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- JPS62176709A JPS62176709A JP61016321A JP1632186A JPS62176709A JP S62176709 A JPS62176709 A JP S62176709A JP 61016321 A JP61016321 A JP 61016321A JP 1632186 A JP1632186 A JP 1632186A JP S62176709 A JPS62176709 A JP S62176709A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は曲面加工方法及びその工具、更に詳しくは切削
、研削等の機械加工あるいは放電、電解等の電気加工に
おける曲面加工方法及び該曲面加工方法に使用する曲面
加工工具に関するものである。
、研削等の機械加工あるいは放電、電解等の電気加工に
おける曲面加工方法及び該曲面加工方法に使用する曲面
加工工具に関するものである。
従来より曲面加工においてはボールエンドミルに代表さ
れる様な、被加工物の任意の位置を加工中の曲面加工工
具の、加工に使用する部分すなわち直接加工に寄与して
いる切刃又は例えば放電電極の前記切刃に相当する部分
（以下切刃という）の運動最外周軌跡を、工具の運動中
心軸（以下工具軸という）に平行な面に対して投影した
形状において（以下切刃の投影という）第１１図に示す
ように円の一部である工具を用いるのが、工具の選定並
びに工具オフセット計算が谷易なことから一般的であっ
た。図中１は工具運動中心軸を示す。この場合工具の選
定に当っては、被加工物の加工すべき曲面（以下加工面
という）中の凹面部の最小曲率半径よシ小さい先端半径
Ｒの工具を選び、工具オフセットは加工ポイントが切刃
円周上のどこであるかに関係なく、その位置の加工面法
線方向に工具先端半径凡の絶対値をもつベクトルでオフ
セットすれば良く、加工面の情報が贅っていれば比較的
容易であった。
れる様な、被加工物の任意の位置を加工中の曲面加工工
具の、加工に使用する部分すなわち直接加工に寄与して
いる切刃又は例えば放電電極の前記切刃に相当する部分
（以下切刃という）の運動最外周軌跡を、工具の運動中
心軸（以下工具軸という）に平行な面に対して投影した
形状において（以下切刃の投影という）第１１図に示す
ように円の一部である工具を用いるのが、工具の選定並
びに工具オフセット計算が谷易なことから一般的であっ
た。図中１は工具運動中心軸を示す。この場合工具の選
定に当っては、被加工物の加工すべき曲面（以下加工面
という）中の凹面部の最小曲率半径よシ小さい先端半径
Ｒの工具を選び、工具オフセットは加工ポイントが切刃
円周上のどこであるかに関係なく、その位置の加工面法
線方向に工具先端半径凡の絶対値をもつベクトルでオフ
セットすれば良く、加工面の情報が贅っていれば比較的
容易であった。
しかしながら、一般的に被加工物の加工面各部の曲率は
一様ではないため、上記切刃の投影が円の場合、曲率半
径の非常に小さい凹面部分が加工面上に１箇所でも存在
すれば、アンダーカットを起こさない条件においてそれ
が工具選定の基準となり、小径の工具を使用せざるを得
ないという制約を受ける。このため他のはるかに曲率半
径の大きい部分をも小径の工具で加工することになり、
加工能率あるいはビックフィードによる削り残しにおい
て加工にマイナスとなる現象が生じる欠点がある。すな
わち工具径が小さくなるに従って、所定の仕上面粗さを
目差せば加工能率が落ち、加工能率を考えればビックフ
ィードによる削り残しが増大し仕上面が悪くなる。
一様ではないため、上記切刃の投影が円の場合、曲率半
径の非常に小さい凹面部分が加工面上に１箇所でも存在
すれば、アンダーカットを起こさない条件においてそれ
が工具選定の基準となり、小径の工具を使用せざるを得
ないという制約を受ける。このため他のはるかに曲率半
径の大きい部分をも小径の工具で加工することになり、
加工能率あるいはビックフィードによる削り残しにおい
て加工にマイナスとなる現象が生じる欠点がある。すな
わち工具径が小さくなるに従って、所定の仕上面粗さを
目差せば加工能率が落ち、加工能率を考えればビックフ
ィードによる削り残しが増大し仕上面が悪くなる。
本発明者らは上記従来技術の不合理性及び欠点に着眼し
これを解決するため鋭意研究した結果、従来技術を脱皮
した加工方法を考えついた。
これを解決するため鋭意研究した結果、従来技術を脱皮
した加工方法を考えついた。
すなわち広範囲に曲率の異なった切刃部分を有する工具
を用い、加工面の曲率変化に応じ曲率法を想到するに至
った。
を用い、加工面の曲率変化に応じ曲率法を想到するに至
った。
すなわち本発明の１ｉｆｔ面加工方法は、曲面加工工具
の加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該工具の運
動中心軸に平行な面に対して投影した形状において１撞
以上の曲線若しくは直線と１線の組合せからなる形状で
ある該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に
応じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制御して該被
加工物の加工すべき表面形状にｎって移動させることを
特徴とする。
の加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該工具の運
動中心軸に平行な面に対して投影した形状において１撞
以上の曲線若しくは直線と１線の組合せからなる形状で
ある該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に
応じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制御して該被
加工物の加工すべき表面形状にｎって移動させることを
特徴とする。
本発明の方法は切刃部分に曲率の異なった部分を有する
、切刃の投影が第１図（ａ）、 （ｂ）に示す様な１種
以上の３ｒ ＝ ｆ （Ｘ）で表わされる曲線若しくは
直線と該曲線の組み合せからなる加工面形状にフィツト
した形状の工具を用い、加工面形状に応じて位置及び運
動状態を制御すると共に、必要に応じてはそれに加え曲
率の異なった切刃部分を加工面に対してより有効に作用
させさら工などにより工具姿勢をも制御する加工方法で
ある。その特徴とするところは、加工面の曲率変化を吟
味して適正な曲率変化を有する工具形状を選ぶことや工
具姿勢を制御することによって、工具の曲率が加工面の
曲率より大きくなる様な凹面部にアンダーカットの生じ
ない条件内において、加工点での双方の曲率ができる＠
り近くなる様な加工状態を実現させることにある。
、切刃の投影が第１図（ａ）、 （ｂ）に示す様な１種
以上の３ｒ ＝ ｆ （Ｘ）で表わされる曲線若しくは
直線と該曲線の組み合せからなる加工面形状にフィツト
した形状の工具を用い、加工面形状に応じて位置及び運
動状態を制御すると共に、必要に応じてはそれに加え曲
率の異なった切刃部分を加工面に対してより有効に作用
させさら工などにより工具姿勢をも制御する加工方法で
ある。その特徴とするところは、加工面の曲率変化を吟
味して適正な曲率変化を有する工具形状を選ぶことや工
具姿勢を制御することによって、工具の曲率が加工面の
曲率より大きくなる様な凹面部にアンダーカットの生じ
ない条件内において、加工点での双方の曲率ができる＠
り近くなる様な加工状態を実現させることにある。
本発明の中枢であるｙ ＝ ｆ （ｍの曲線については
、実用上２次曲線程度が計算が容易なことから妥当であ
り、中でもｙ ＝＝ ａ ｘ２で表わされる放物線は１
つの要素（ａのみ）で形状が決まることから、工具の規
格化に対して有利である。又、楕円も工具軸に平行な接
線を有し１曲率変化も滑らかであることから実用上特に
有利な要素を含んでいる。
、実用上２次曲線程度が計算が容易なことから妥当であ
り、中でもｙ ＝＝ ａ ｘ２で表わされる放物線は１
つの要素（ａのみ）で形状が決まることから、工具の規
格化に対して有利である。又、楕円も工具軸に平行な接
線を有し１曲率変化も滑らかであることから実用上特に
有利な要素を含んでいる。
一方、切刃の投影が、この様な１１１１以上のｙ ＝
ｆ （Ｘ）若しくは直線とｙ−＝ ｆ （Ｘ）の組み合
せ形状とならしめる手段としては％ １種以上のメエｆ
（ｘ）若しくは直線とｙ−＝ ｆ （ｘ）の組み合せ
形状に成形した工具を静止又は回転状態で使用すること
はもちろん、その他第２図（ａ）に示す様な偏心あるい
は第２図（ｂ）に示す様な揺動等の運動機構の組み合わ
せで得ることも可能である。なお、第２図ｆａｎ、 ｔ
ｂｌ中、２は工具中心軸、５は工具運動最外周軌跡を示
す。
ｆ （Ｘ）若しくは直線とｙ−＝ ｆ （Ｘ）の組み合
せ形状とならしめる手段としては％ １種以上のメエｆ
（ｘ）若しくは直線とｙ−＝ ｆ （ｘ）の組み合せ
形状に成形した工具を静止又は回転状態で使用すること
はもちろん、その他第２図（ａ）に示す様な偏心あるい
は第２図（ｂ）に示す様な揺動等の運動機構の組み合わ
せで得ることも可能である。なお、第２図ｆａｎ、 ｔ
ｂｌ中、２は工具中心軸、５は工具運動最外周軌跡を示
す。
本発明で用いる工具とは、切削加工工具、研削砥石、放
電加工電極等の機械加工あるいは電気加工で用いる工具
全般であり、切削工具においては首うまでもなく、ソリ
ッドタイプ、ろう付タイプ、スロアウエイタイプのいず
れでも良い。又、形状の成形は近年富に充実したＮＣ機
能を用いれば容易である。
電加工電極等の機械加工あるいは電気加工で用いる工具
全般であり、切削工具においては首うまでもなく、ソリ
ッドタイプ、ろう付タイプ、スロアウエイタイプのいず
れでも良い。又、形状の成形は近年富に充実したＮＣ機
能を用いれば容易である。
尚、フライス加工を例とした４合の、従来公知のボール
エンドミルやコーナに８部を有するラジアスエンドミル
、あるいは加工能率向上やビックフィードにょる削シ残
し量の減少を計るため、形状に多少の工夫を凝らした特
許出願公開−５９−１０２５１０（ボールエンドミル）
等のものによる加工に対し、本発明が本質的に特徴とす
るところは、曲面加工の２つの重要要素である被加工物
の性状と工具形状を総合的に吟味して工具あるいは工具
姿勢を決定し、工具台切刃位置の曲率が異なることを利
用した効率の良い曲面加工を実現せしめるところにある
。
エンドミルやコーナに８部を有するラジアスエンドミル
、あるいは加工能率向上やビックフィードにょる削シ残
し量の減少を計るため、形状に多少の工夫を凝らした特
許出願公開−５９−１０２５１０（ボールエンドミル）
等のものによる加工に対し、本発明が本質的に特徴とす
るところは、曲面加工の２つの重要要素である被加工物
の性状と工具形状を総合的に吟味して工具あるいは工具
姿勢を決定し、工具台切刃位置の曲率が異なることを利
用した効率の良い曲面加工を実現せしめるところにある
。
以下の実施例において本発明を更に詳細に説明する。な
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
お、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
本発明を実施するに当っての工具位１制御方法の概要を
、工具軸の制御を伴わない通常の３軸割り加工において
切刃の投影が放物線である場合を例に上げ説明する。こ
の場合工具は第５図に示す回転放物面として考えること
ができ、工具上の任意の点Ｐの各座標（ｘ、 ｙ、 ｚ
） は数学上の標準形として Ｘ” ＋ Ｙ”＝２ （２’ａ ） ４ （’
）ａ：形状をきめるパラメータ の関係で、又任意の加工座標系に対しては、そとした時 ｚ−！ａ ＝ａ（（ｘ−ｘｃ） ＋（）’−ＩＣ）
）の関係で表わされる。
、工具軸の制御を伴わない通常の３軸割り加工において
切刃の投影が放物線である場合を例に上げ説明する。こ
の場合工具は第５図に示す回転放物面として考えること
ができ、工具上の任意の点Ｐの各座標（ｘ、 ｙ、 ｚ
） は数学上の標準形として Ｘ” ＋ Ｙ”＝２ （２’ａ ） ４ （’
）ａ：形状をきめるパラメータ の関係で、又任意の加工座標系に対しては、そとした時 ｚ−！ａ ＝ａ（（ｘ−ｘｃ） ＋（）’−ＩＣ）
）の関係で表わされる。
一方、被加工物曲面を
となる様なパラメータＵ、Ｖを、史って表わし、第６図
に示す様な加工面Ｓ上の７７０工点の軌跡９上の加工点
Ｐ （Ｘｐ＋ ｙｐｔハ）において被加工物と工具が接
している状態を考えると、 Ｉｎ６ ＝ （／＠、 ｍｃｌ ｎ＋ ） ： 点Ｐに
おける工具面の単位法線ベクトル ｍｅ ＝ （／＃ｌ ６１ ｎｅ ） ： 点Ｐにお
ける加工面の単位法線ベクトル とした時、加工点Ｐに？いて次の柔性式が得られる。
に示す様な加工面Ｓ上の７７０工点の軌跡９上の加工点
Ｐ （Ｘｐ＋ ｙｐｔハ）において被加工物と工具が接
している状態を考えると、 Ｉｎ６ ＝ （／＠、 ｍｃｌ ｎ＋ ） ： 点Ｐに
おける工具面の単位法線ベクトル ｍｅ ＝ （／＃ｌ ６１ ｎｅ ） ： 点Ｐにお
ける加工面の単位法線ベクトル とした時、加工点Ｐに？いて次の柔性式が得られる。
ｚｐ −＄ｃ ＝ａ （（Ｘ＃−ｘｃ ）” ＋ （ｙ
ｐ −ｙｃ ）” ）／ｐ ＝ ／− ただし Ｘｓ ：又（ｕ、ｖ） ｙｐ＝ｙ（ｕ・Ｖ） ｚｅ＝ｚ （ｕｌ ｖ ） ここで求めるｕ ｒ Ｖ ＊ ％ｃ ｌ ｐｇ、恥の５
つの未知数に対し与えられる条件式は５つであるが、工
具運動条件を与え未知数を５つとすることで方程式を解
くことができ、必要なｉ′！Ｖ報が求められる。その−
例を第７図に従って説明すると１例えば工具軸１をＺ軸
に平行な平面１０上に固定しながら移動させるという工
具運動条件を与えた場合５℃又はｙｅはこの平面をｘ−
ｙ平面上に投影した直縁１１（以下加工ラインと呼ぶ）
ＸｃＣＯ８＆ ＋ ３１！ｃｓＩｎ＆ ＝＝ ＩＩＩ
、σ：直線をきめるパラメータ で計算され、ｕ、ｖ、ｘ−が求められる。又、加工点を
Ｚ軸に平行な平面上に固足しながら移動させる場合でも
同様に計算することができる。
ｐ −ｙｃ ）” ）／ｐ ＝ ／− ただし Ｘｓ ：又（ｕ、ｖ） ｙｐ＝ｙ（ｕ・Ｖ） ｚｅ＝ｚ （ｕｌ ｖ ） ここで求めるｕ ｒ Ｖ ＊ ％ｃ ｌ ｐｇ、恥の５
つの未知数に対し与えられる条件式は５つであるが、工
具運動条件を与え未知数を５つとすることで方程式を解
くことができ、必要なｉ′！Ｖ報が求められる。その−
例を第７図に従って説明すると１例えば工具軸１をＺ軸
に平行な平面１０上に固定しながら移動させるという工
具運動条件を与えた場合５℃又はｙｅはこの平面をｘ−
ｙ平面上に投影した直縁１１（以下加工ラインと呼ぶ）
ＸｃＣＯ８＆ ＋ ３１！ｃｓＩｎ＆ ＝＝ ＩＩＩ
、σ：直線をきめるパラメータ で計算され、ｕ、ｖ、ｘ−が求められる。又、加工点を
Ｚ軸に平行な平面上に固足しながら移動させる場合でも
同様に計算することができる。
さらに、曲面内をその曲面式のパラメータＵ。
Ｖによりジグザグ加工する場合は、ｕ、ｖから１ぐ・ｙ
＠・ｇｃが求められる。なお、図中９′は工具原点の軌
跡を表わす。第８図はこれを実現するためのブロック図
の一例であり、工具軸を固定しながら加工する場合を表
わす。この様にして求めた情報より、任意の加工点Ｐ（
ｘｐ、）ｒｐ、ｘｐ）を加工する際の工具原点がＯｅ
（Ｘｃ 、 ｙｅ・ｇｃ ）となる様工具位置を制御す
ることにより、適正な曲面加工ができる。
＠・ｇｃが求められる。なお、図中９′は工具原点の軌
跡を表わす。第８図はこれを実現するためのブロック図
の一例であり、工具軸を固定しながら加工する場合を表
わす。この様にして求めた情報より、任意の加工点Ｐ（
ｘｐ、）ｒｐ、ｘｐ）を加工する際の工具原点がＯｅ
（Ｘｃ 、 ｙｅ・ｇｃ ）となる様工具位置を制御す
ることにより、適正な曲面加工ができる。
以上述べた切刃の投影が放物線である場合の例では、上
記（１）式において１つのパラメータ（ａのみ）で工具
形状を表わすことができ、前に述べた様に取り扱いが比
較的容易であることがわかるが、これが放物線でなく楕
円あるいは２次曲線、さらには）！ ＝ ｆ （ＸＪで
表わされる曲線であっても、同様の方法で工具位置制御
が可能なことは明らかである： 父、工具位置と共に４軸以上の多軸加工などにより例え
ば第４軸と第５軸を利用して工具姿勢をも制御する場合
においては、上記の工具運動条件に加え工具姿勢条件を
与えて、加工座標系に対する工具原点のｉ％標χ＠、
ｙａｌ ＸＣ及び工具軸の第４軸目と第５軸目の回転角
−１ψを求めれば良い。その−例を第９図に従って説明
すると、例えば被加工物１２上の加工点Ｐを２軸に平行
な平面１５上に固定しながら工具を移動させるという工
具運動条件（すなわち、この平面１３とｘ−ｙ平面との
交線を加工ラインとして、加工点のｘ−ｙ平面への投影
をこのライン上に固定するという条件）と、この平面１
５に垂１１な平面１４上に工具軸を固足し、かつ加工点
では加工面の曲率に最も適した曲率の工具切刃部を対応
させるという２つの工具姿勢条件を与えることにより、
必要な情報ｘｃ、ｙ・ｌ ”＃ ’ｌψが求められ、姿
勢を含めた工具側−が可能である。
記（１）式において１つのパラメータ（ａのみ）で工具
形状を表わすことができ、前に述べた様に取り扱いが比
較的容易であることがわかるが、これが放物線でなく楕
円あるいは２次曲線、さらには）！ ＝ ｆ （ＸＪで
表わされる曲線であっても、同様の方法で工具位置制御
が可能なことは明らかである： 父、工具位置と共に４軸以上の多軸加工などにより例え
ば第４軸と第５軸を利用して工具姿勢をも制御する場合
においては、上記の工具運動条件に加え工具姿勢条件を
与えて、加工座標系に対する工具原点のｉ％標χ＠、
ｙａｌ ＸＣ及び工具軸の第４軸目と第５軸目の回転角
−１ψを求めれば良い。その−例を第９図に従って説明
すると、例えば被加工物１２上の加工点Ｐを２軸に平行
な平面１５上に固定しながら工具を移動させるという工
具運動条件（すなわち、この平面１３とｘ−ｙ平面との
交線を加工ラインとして、加工点のｘ−ｙ平面への投影
をこのライン上に固定するという条件）と、この平面１
５に垂１１な平面１４上に工具軸を固足し、かつ加工点
では加工面の曲率に最も適した曲率の工具切刃部を対応
させるという２つの工具姿勢条件を与えることにより、
必要な情報ｘｃ、ｙ・ｌ ”＃ ’ｌψが求められ、姿
勢を含めた工具側−が可能である。
図中、１５は前回のカッターパスにより削られた面を示
し、１６は今回のカッターパスにより削られた面を示す
。
し、１６は今回のカッターパスにより削られた面を示す
。
尚、工具姿勢１ｉｉＩＪ 御を伴わない通常の５軸カロ
エに２いて凹■部にアンダーカットの生じない適加工で
の工具姿勢条件を決める目的で、加工面と工具の曲率の
吟味が必要である。これを正確に吟阪するには、加工点
における、工具側の最大曲率及び最小曲率と加工面側の
最大曲率及び最小曲率とを比較する必要がある。ところ
が、工具側の最大曲率及び最小曲率は簡単に計算できる
のに対し、加工面の最大曲率及び最小曲率を求めるには
計算上多大の労力を要する。そこで実用的には第１０図
に示す、 （工具側） Ｋｅｇ ：工具軸方向の曲率 Ｋｃｖｔ ：工具軸に垂直な方向の曲率（加工面側） Ｋ、、 ：加工ライン方向の曲率 Ｋｐｖ： ｔ）ｇエラインに垂直な方向の曲率を使って
比較し、必要に応じて多少の安全係数を見込めば充分で
ある。工具軸制御を滲わない通常の３軸加工では、凹面
部でのアンダーカットをさけるＫｃｓ又はＫＣＲがＫｐ
ｕ又はＫｐｖ より大加工位；、ｔで、・４足される
切刃形状を選定すれば良く、又工具軸側τ卸を早う場合
には、加工土産も有利な１率関係柔性をｏｎ工目的に応
じあらかじめ設定しておき、これに”んづいて工具姿勢
制御を決定す７″Ｌば艮い。なお、１４中１７７７ｉ加
エラインを示し、１８はＸ−ｙモ面を示す。
エに２いて凹■部にアンダーカットの生じない適加工で
の工具姿勢条件を決める目的で、加工面と工具の曲率の
吟味が必要である。これを正確に吟阪するには、加工点
における、工具側の最大曲率及び最小曲率と加工面側の
最大曲率及び最小曲率とを比較する必要がある。ところ
が、工具側の最大曲率及び最小曲率は簡単に計算できる
のに対し、加工面の最大曲率及び最小曲率を求めるには
計算上多大の労力を要する。そこで実用的には第１０図
に示す、 （工具側） Ｋｅｇ ：工具軸方向の曲率 Ｋｃｖｔ ：工具軸に垂直な方向の曲率（加工面側） Ｋ、、 ：加工ライン方向の曲率 Ｋｐｖ： ｔ）ｇエラインに垂直な方向の曲率を使って
比較し、必要に応じて多少の安全係数を見込めば充分で
ある。工具軸制御を滲わない通常の３軸加工では、凹面
部でのアンダーカットをさけるＫｃｓ又はＫＣＲがＫｐ
ｕ又はＫｐｖ より大加工位；、ｔで、・４足される
切刃形状を選定すれば良く、又工具軸側τ卸を早う場合
には、加工土産も有利な１率関係柔性をｏｎ工目的に応
じあらかじめ設定しておき、これに”んづいて工具姿勢
制御を決定す７″Ｌば艮い。なお、１４中１７７７ｉ加
エラインを示し、１８はＸ−ｙモ面を示す。
第５図に本発明の方法による曲面加工と従来の方法によ
る曲面加工との比１ト２を示す。図中、４は加工面、５
は加工面中の最大曲率部、６は本発明の曲面加工工具、
７は削り残し部分、８は従来の曲面加工工具％ｈは本発
明の加工での表面粗さ、ｈは従来の加工での表面１．ｆ
ｌさ、ｆはビックフィードである。ピックフィードｆｉ
ｌｆを等しくとったｔ７）工の場合５本発明の加工方法
（第３図（ａ））による表面粗さく ７ＪＯ工面の削り
残し高さ）ｈが従来の加工方法（第５図（ｂ））による
表面粗さｈに比べ飛躍的に小さくなる。同時に加工面に
残る波形の削り残し面の曲率も小さく抑えることができ
るので、磨きによる後仕上の容易な仕上ｌｊが優られ、
屹合的な生産性能を大巾に向上させることができる。
る曲面加工との比１ト２を示す。図中、４は加工面、５
は加工面中の最大曲率部、６は本発明の曲面加工工具、
７は削り残し部分、８は従来の曲面加工工具％ｈは本発
明の加工での表面粗さ、ｈは従来の加工での表面１．ｆ
ｌさ、ｆはビックフィードである。ピックフィードｆｉ
ｌｆを等しくとったｔ７）工の場合５本発明の加工方法
（第３図（ａ））による表面粗さく ７ＪＯ工面の削り
残し高さ）ｈが従来の加工方法（第５図（ｂ））による
表面粗さｈに比べ飛躍的に小さくなる。同時に加工面に
残る波形の削り残し面の曲率も小さく抑えることができ
るので、磨きによる後仕上の容易な仕上ｌｊが優られ、
屹合的な生産性能を大巾に向上させることができる。
更に、４軸以上の多軸側−ＮＣ加工機などによ快加工而
と工具の、（目対姿勢をも制御すれば、加工位置の加工
面曲率に過しだ曲率を有する工具切刃位置を、力Ｕ工面
に自由に対応させることができるので、工具形状が復准
な関数で表わされるものでなくとも、より広い範囲の加
工面形状にフィツトしたりロ工面と工具の曲率関係を得
ることができるため加工における自由度が増加する。
と工具の、（目対姿勢をも制御すれば、加工位置の加工
面曲率に過しだ曲率を有する工具切刃位置を、力Ｕ工面
に自由に対応させることができるので、工具形状が復准
な関数で表わされるものでなくとも、より広い範囲の加
工面形状にフィツトしたりロ工面と工具の曲率関係を得
ることができるため加工における自由度が増加する。
上述のように本発明の曲面加工方法は、曲面加工工具の
加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該工具の運動
中心軸に平行な面に対して投影した形状において１種以
上の曲４苔しくは直線と曲線の組合せからなる形状であ
る該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に応
じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制ｒｉｌ して
該被加工物の加工すべき表面形状に沿って移動させるこ
とを特徴とするものであるため、加工面の曲率変化を吟
味しその面を加工する上で最も適した曲率の変化を有す
る関数の組み合せを選んで、加工に使用する部分例えば
切刃の投影がその形状となる機成形した工具を用いれば
、加工が行なわれている部分の加工面と工具の曲率；（
支）係が従来より大巾に改善され、従来の加工方法に比
べて表［ｆｉｎＩ度及び加工能率が、すなわち従来と同
一の仕上面粗さを目差せば加工能率が、同一の加工能率
であれば仕上面粗さが１閉的に向上する。
加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該工具の運動
中心軸に平行な面に対して投影した形状において１種以
上の曲４苔しくは直線と曲線の組合せからなる形状であ
る該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に応
じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制ｒｉｌ して
該被加工物の加工すべき表面形状に沿って移動させるこ
とを特徴とするものであるため、加工面の曲率変化を吟
味しその面を加工する上で最も適した曲率の変化を有す
る関数の組み合せを選んで、加工に使用する部分例えば
切刃の投影がその形状となる機成形した工具を用いれば
、加工が行なわれている部分の加工面と工具の曲率；（
支）係が従来より大巾に改善され、従来の加工方法に比
べて表［ｆｉｎＩ度及び加工能率が、すなわち従来と同
一の仕上面粗さを目差せば加工能率が、同一の加工能率
であれば仕上面粗さが１閉的に向上する。
父、工具姿勢制御を行う場合は加工面の情報を吟味する
際前記要素以外に、加工上重視する性能向上要素（加工
能率、加工精度又は工具寿命）の加工目的に応じた重要
度合をも盛り込み工具姿勢と制御すれば、すなわち、加
工精度を厘祝するのであれば、できるだけ加工面法線方
向近くに工具軸を制御し、加工負荷の変動を抑えその向
上を計るなどにより理想に近い加工が実現できる、 又、不発明のｌｔＩ］而加工面具ｋまｌｕ工に匣用する
具に比べてより複雑な曲面形状を有する被加工物に対し
ても使用することができるとともに、工具姿勢制御など
と組合せることにより一つの工具を燻々の加工面に対し
て用いることができる。
際前記要素以外に、加工上重視する性能向上要素（加工
能率、加工精度又は工具寿命）の加工目的に応じた重要
度合をも盛り込み工具姿勢と制御すれば、すなわち、加
工精度を厘祝するのであれば、できるだけ加工面法線方
向近くに工具軸を制御し、加工負荷の変動を抑えその向
上を計るなどにより理想に近い加工が実現できる、 又、不発明のｌｔＩ］而加工面具ｋまｌｕ工に匣用する
具に比べてより複雑な曲面形状を有する被加工物に対し
ても使用することができるとともに、工具姿勢制御など
と組合せることにより一つの工具を燻々の加工面に対し
て用いることができる。
第１図（ａ）及び（ｂ）は各々本発明の曲面加工工具の
一実施を示す概略図、 第２図は本発明の曲面加工方法の一実施例の工具の運動
状態を示す概略図であり、第２図（ａ）は工具中心軸を
工具運動中心軸より偏心させた運動状態を示し、第２図
ｆｂｌは工具中心軸を工具運動中心軸の周囲を歳差運動
させて回転した状態蚕示し、 第３図は本発明の方法による曲面加工と従来の方法によ
る曲面加工との比較を示す概略図であゆ、第６図（ａ）
は不発明の方法による曲面加工を示し、第３図（ｂ）は
従来の方法による曲面加工を示し、 姿勢制御を行う曲面加工を示す概略図、第５図は本発明
の曲面加工工具の一実施例の、加工に使用する部分の運
動最外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対し
て投影した形状において放物線である工具の先端部を示
す概略図、 第６図は第５図に示す曲面加工工具を使用した曲面加工
を示す概略図。 第７図は本発明の方法の一実施例の、工具軸制御を行わ
ない曲面加工を示す概略図、第８図は第７図に示す方法
の工具制御を行うためのブロック図の一例を示し、 第９図は本発明の方法の一実施例の工具軸制御を行う曲
面加工において、工具運動条件と工具姿勢柔性を与える
ことにより加工工具の制御を行う曲面加工を示す概略図
、 第１０図は本発明の方法を実施するに当って実用上吟味
すべき、加工点における工具側及び加工面側の曲率を示
す説明図。 第１１図は従来の曲面加工工具の一例を示す概略図であ
る。 図中、 １・・・工具運動中心軸 ２・・・工具中心軸３・・・
工具運動最外周軌跡 ４・・・加工面ｈ・・・本発明の
加工での表面粗さ ｈ′・・・従来の加工での表面粗さ ｆ・・・ビックフィード 特許出願人 株式会社豊田中央研究所（ほか１名） 牙１図 １−−−３−工屓ｔ４Ｉｂ中６℃袖 牙２図 牙４図 −Ａｐ５図 Ｚｃ 入Ｃ オａ図 Ｓ・・・・・・・・・帽工面 Ｏｃ・・・・・・・・工具Ｎ東 ρ・・・・・・・・加工色 ９・・・・ ・・・・？ｌｕ工患、のＭ鎖ち牙７図 ９′・・・・・・工！Ｌｆｆｉ由、の！ｉｌ′Ｌ詩 （
♀薗１０上ｔ；ある）１０・・・・・・工具軸８固定オ
る２軸１ｚ平行な平面１１−・＝ １０２χ−メ乎面
上１−；１ｕｔ礼止直邊にｃ ｃｏｓｔ−）ｃｓ ｉｒ
＋ｃｔ＝９牙９図 １２・ ・・ ・Ｍカロエキ勿 １３・・・・・ 加工弘を固定す５Ｚ柚に平イテυ平面
１４・・・・・・工虞卑由左固定すＢ＋３Ｆ亨１な早曹
１５ ・・・・前回のカー、ターｔｒス１；より削５れ
１１面１６ ・・・今回の力・ツター昌°１により卸
」られｔ；面牙１０図 にＣＺ・・・ 如工点Ｐにお１プ５工具４！Ｉの工莫
釉ｐＪ１？１の１ｌｌＩ率ＫＣＲ°’・パ° カロエ
点ｐｔζお寸５工具僅１の工具−釦で重置を方向の曲率
−にρＵ・・・・・・ 力り１点Ｐｌ：ｔｚする加工面
４’Ｊのね１ウイン方向の曲率にρＶ ・・・・・・ｖ
Ｏ工虫、Ｐ＋＝ｈする〕０工面僅りの加工ライン１；重
直一方向の山中１７ ’−”’ ウＯＩライ＞ （
１３１）Ｃ−１’ＨｊＪ ＋；＆Ｉ？ｚ ｌｔ＝直縦）
１８ ・・・″ χ−メ平面 牙１１図 昭和６１年４月１４０
一実施を示す概略図、 第２図は本発明の曲面加工方法の一実施例の工具の運動
状態を示す概略図であり、第２図（ａ）は工具中心軸を
工具運動中心軸より偏心させた運動状態を示し、第２図
ｆｂｌは工具中心軸を工具運動中心軸の周囲を歳差運動
させて回転した状態蚕示し、 第３図は本発明の方法による曲面加工と従来の方法によ
る曲面加工との比較を示す概略図であゆ、第６図（ａ）
は不発明の方法による曲面加工を示し、第３図（ｂ）は
従来の方法による曲面加工を示し、 姿勢制御を行う曲面加工を示す概略図、第５図は本発明
の曲面加工工具の一実施例の、加工に使用する部分の運
動最外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対し
て投影した形状において放物線である工具の先端部を示
す概略図、 第６図は第５図に示す曲面加工工具を使用した曲面加工
を示す概略図。 第７図は本発明の方法の一実施例の、工具軸制御を行わ
ない曲面加工を示す概略図、第８図は第７図に示す方法
の工具制御を行うためのブロック図の一例を示し、 第９図は本発明の方法の一実施例の工具軸制御を行う曲
面加工において、工具運動条件と工具姿勢柔性を与える
ことにより加工工具の制御を行う曲面加工を示す概略図
、 第１０図は本発明の方法を実施するに当って実用上吟味
すべき、加工点における工具側及び加工面側の曲率を示
す説明図。 第１１図は従来の曲面加工工具の一例を示す概略図であ
る。 図中、 １・・・工具運動中心軸 ２・・・工具中心軸３・・・
工具運動最外周軌跡 ４・・・加工面ｈ・・・本発明の
加工での表面粗さ ｈ′・・・従来の加工での表面粗さ ｆ・・・ビックフィード 特許出願人 株式会社豊田中央研究所（ほか１名） 牙１図 １−−−３−工屓ｔ４Ｉｂ中６℃袖 牙２図 牙４図 −Ａｐ５図 Ｚｃ 入Ｃ オａ図 Ｓ・・・・・・・・・帽工面 Ｏｃ・・・・・・・・工具Ｎ東 ρ・・・・・・・・加工色 ９・・・・ ・・・・？ｌｕ工患、のＭ鎖ち牙７図 ９′・・・・・・工！Ｌｆｆｉ由、の！ｉｌ′Ｌ詩 （
♀薗１０上ｔ；ある）１０・・・・・・工具軸８固定オ
る２軸１ｚ平行な平面１１−・＝ １０２χ−メ乎面
上１−；１ｕｔ礼止直邊にｃ ｃｏｓｔ−）ｃｓ ｉｒ
＋ｃｔ＝９牙９図 １２・ ・・ ・Ｍカロエキ勿 １３・・・・・ 加工弘を固定す５Ｚ柚に平イテυ平面
１４・・・・・・工虞卑由左固定すＢ＋３Ｆ亨１な早曹
１５ ・・・・前回のカー、ターｔｒス１；より削５れ
１１面１６ ・・・今回の力・ツター昌°１により卸
」られｔ；面牙１０図 にＣＺ・・・ 如工点Ｐにお１プ５工具４！Ｉの工莫
釉ｐＪ１？１の１ｌｌＩ率ＫＣＲ°’・パ° カロエ
点ｐｔζお寸５工具僅１の工具−釦で重置を方向の曲率
−にρＵ・・・・・・ 力り１点Ｐｌ：ｔｚする加工面
４’Ｊのね１ウイン方向の曲率にρＶ ・・・・・・ｖ
Ｏ工虫、Ｐ＋＝ｈする〕０工面僅りの加工ライン１；重
直一方向の山中１７ ’−”’ ウＯＩライ＞ （
１３１）Ｃ−１’ＨｊＪ ＋；＆Ｉ？ｚ ｌｔ＝直縦）
１８ ・・・″ χ−メ平面 牙１１図 昭和６１年４月１４０
Claims (10)
- （１）曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最外周
軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影し
た形状において１種以上の曲線若しくは直線と曲線の組
合せからなる形状である該工具を被加工物に当接し、加
工すべき表面形状に応じて該工具の位置、姿勢及び運動
状態を制御して該被加工物の加工すべき表面形状に沿っ
て移動させることを特徴とする曲面加工方法。 - （２）曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最外周
軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影し
た形状において１種以上の２次曲線若しくは直線と２次
曲線の組合せからなる形状であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の方法。 - （３）曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最外周
軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影し
た形状において１種以上の放物線若しくは直線と放物線
の組合せからなる形状であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の方法。 - （４）曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最外周
軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影し
た形状において１種以上の楕円若しくは直線と楕円の組
合せからなる形状であることを特徴とする特許請求の範
囲第４項記載の方法。 - （５）曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最外周
軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影し
た形状において１種以上の放物線と楕円若しくは直線と
放物線と楕円の組合せからなる形状であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の方法。 - （６）加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該工具
の運動中心軸に平行な面に対して投影した形状において
１種以上の曲線若しくは直線と曲線の組合せからなる形
状であることを特徴とする曲面加工工具。 - （７）曲線が２次曲線であることを特徴とする特許請求
の範囲第６項記載の工具。 - （８）曲線が放物線であることを特徴とする特許請求の
範囲第６項記載の工具。 - （９）曲線が楕円であることを特徴とする特許請求の範
囲第６項記載の工具。 - （１０）曲線が放物線と楕円の組合せであることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載の工具。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016321A JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
| US07/007,003 US4968195A (en) | 1986-01-28 | 1987-02-27 | Method and tool for machining a three dimensional surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016321A JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176709A true JPS62176709A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0443726B2 JPH0443726B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=11913218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016321A Granted JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968195A (ja) |
| JP (1) | JPS62176709A (ja) |
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| JP2018008323A (ja) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 国立大学法人名古屋大学 | 切削加工装置、切削工具、加工支援装置および加工方法 |
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| US5368422A (en) * | 1992-06-08 | 1994-11-29 | Sumitomo Rubber Industries, Inc. | Method for manufacturing golf club heads or their prototypes |
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| JPH0443726B2 (ja) | 1992-07-17 |
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