JPS63123603A - 仕上加工装置 - Google Patents

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。

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仕上加工装置に関する
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図に示す如き回転彫
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の代りに回転彫工具を用
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彫工具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軸用加工へラド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図に示されての先端
球形部の直径、ｆ＝ビックフィード量）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。

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。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、同時５軸加工機において、自由曲面
の主流とも目されている回転形切削工具に代え、バイト
状の非回転形切削工具を同時５軸ヘッドの主軸に装着し
てなるもので、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凹凸の度合が可成り大きい自由
曲面を有する金型の同曲面をバイトで仕上加工するには
、自由曲面の主流とも目されている回転形切削工具を用
いた同時５軸加工機をベースとし、バイトなどの非回転
形切削工具を同時５軸ヘッドの主軸に装着する。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
エヘッド６を有する機械について説明する０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軸加工へラド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軸加エヘッド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軸加工へ
ラド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Ｔ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、工具径りを大きく、ビック
フィードｆを大きくしても残存する凹凸が、直線（第６
図）反型曲線（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
直線移動及主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、ボールエー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
発明ではこれにより荒、中加工を完了した後、バイトの
如き非回転形切削工具を自動交換して自由曲面に沿わせ
てプレーナ加工を行う。この非回転切削工具は巾広い直
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、現在量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、ピン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、切削工具のシャンク部
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す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図は従来の回転彫工
具を用いた同時３軸工作機械の斜視図、第９図は従来の
非回転彫工具を用いた同時４軸工作機械の斜視図、第１
０図は球径り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軸加工へラド７・−４
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
−・駆動用モータ特許　出願人三菱重工業株式会社 捧２図　　　　　　　箆３図 業６図　　　　　　　晃７図 ８８図 手続補正書 昭和６１年１２月１６日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 特願昭６１−２６８６４０号 ２、発明の名称 仕上加工装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内−二丁目５番１号名　称
　（６２０）　　三菱重工業株式会社４、代理人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工
業株式会社内 氏　名　（６９２４）弁理士　石　川　　新　外２名５
、復代理人 補正の内容 １．明細書第８頁第２行目の「直線切刃をもって」を「
直線切刃又は曲線切刃をもって」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同時５軸加工機において、自由曲面の主流とも目されて
   いる回転形切削工具に代え、バイト状の非回転形切削工
   具を同時５軸ヘッドの主軸に装着したことを特徴とする
   仕上加工装置。