JPS63257805A - 曲面加工方法 - 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、工業製品によく現れる、一般にロフト曲面ま
たはルール曲面と呼ばれている曲面に対する加工方法の
改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来における一般的な曲面加工方法としては、例えば特
開昭５７−５１０９号、特開昭６１−２８６９７５号公
報に示されるものが知られている。

前者は、３次元曲面の生成方法に関するもので、与えら
れた２つの断面（専断面）を特定するデータと該断面の
断面曲線を特定するデータとから専断面間の複数の中間
断面とその断面曲線を一定の法則に従って求め、この中
間断面曲線から所望の３次元曲面を生成しようとするも
のである。また後者は、２つの曲面を滑らかに接続する
ための制御方法に関するもので、２つの曲面の共有辺に
関する平面データを設定し、該平面に上記２つ曲面が接
するように曲面変形操作を行うことを骨子とするもので
ある。しかしながら、いずれの方法も曲面加工手段とし
ての利用については一般的な示唆に止まっている。

次に、第６図はＮＣ加工方法に従って一般に行われでい
る曲面加工方法の実施態様を示す説明図で、例えば刊行
、物（ｒＮＣプログラミング入門」昭和５６年１０月、
日刊工業新聞社）に記載されているものである。この加
工方法は、ボールエンドミルの工具１０を使用して加工
するものであり、２つ・の曲線Ｃ（ｗ）とＣ２（ｖｉ　
）の間を第７図■ （ａ）あるいは（ｂ）に示すように工具１０をジグザグ
に動かしながら曲面Ｓ　（ｕ、ｗ）を加工するものであ
る。したがって、この加工方法では曲面Ｓ　（ｕ、ｗ）
を滑らかに仕上げるためにはジグザグ間隔Δｇ　（ピッ
クフィード量）をできるだけ小さい値にする必要がある
。しかし、第７図（ｃ）および（ｄ）に示すように、被
加工物１には同図（ｅ）に示す工具１０の先端半径Ｒに
依存する凹凸２が生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ このようにボールエンドミルの工具１０を使用する加工
方法では、凹凸２を少なくしようとすれば工具先端の半
径Ｒをできるだけ大きくする必要があり、理論的にはＲ
−−のとき凹凸２は無くなるわけであるが、これは実際
には不可能である。

したがって、現実には加工後における表面が荒いため、
後工程において研磨等による磨き工程が不可欠となる。

また、上記Δｇの間隔を小さくすることは凹凸２を少な
くすることにはなるが、加工時間は当然に極めて長時間
となり、そのため能率を著しく低下させる。

本発明は、上記のような従来の問題点を解消するために
なされたもので、家庭電化製品等のモールド金型、航空
機あるいは自動車用部品等のプレス金型等の加工におい
てよく現れるロフト曲面或いはルール曲面（Ｌｏｆｔｅ
ｄ　ｏｒ　Ｒｕ１ｅｄ　５ｕｒｆ’ａｃｅｓ）　■）と
呼ばれている曲面に対して、後工程における研磨が不要
でかつ短時間に滑らかな加工表面が得られる曲面加工方
法を得ることを目的とする。

注１）例えば、Ｄａｖｉｄ　Ｐ、Ｒｏｇｅｒｓ　　ｅｔ
ｃ；ａ＋ａｔｈｅ−ｍａｔｉｃａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ
　ｆｏｒ　Ｃ０ＨＰＵＴＥＲＧＲＡＰＨＩＣ８，Ｍｃ−
Ｇｒａｖ−旧１１１）１６Ｂ（１９７Ｂ）参照。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る曲面加工方法は、２つの曲線間を線型捕間
することにより得られる曲面の断面上における線分と工
具の軸断面上における切刃直線とを一致させながら加工
するものである。

なお、加工に際しては工具を５軸以上について制御する
。

［作　用］ 工業製品によく現れるロフト曲面またはルール曲面は、
次式で定義される。

Ｓ　　（ｕ、ｗ）＝　（１−ｕ）Ｃ１（ｗ）＋ｕＸＣ（
ｗ）　　　・・・・・・（１） 但し、０≦ｕ、ｗ≦１ ここで、Ｓ　（ｕ　、　Ｖ／）　、　Ｃ（Ｗ）　＋およ
びＣ２（Ｗ）は直交座標軸（ｘ、ｙ、ｚｌの各成分を持
つベクトルである。

また、２つの曲線上の各点Ｃ（ｗｉ）と０２（ｗｉ）を
結ぶ直線は、 （１−ｕ）Ｃ（ｗｉ）＋ｕＣ２（ｗｉ）−（２）■ で表わされ、これは（１）式において、Ｕ−Ｕ。

ｗ　−ｗ　ｉとおいたときの右辺に等しい。すなわち、
２つの曲線間を線型補間することによって曲面Ｓ（Ｕ、
Ｗ）が得られる。よって、工具の軸断面上における切刃
直線を（２）式で表わされる線分に一致させながら加工
すれば、滑らかな加工曲面Ｓ（ｕ、ｗ）を迅速かつ簡単
に得ることができるということになる。

［実施例］ 以下、本発明による曲面加工方法を図とともに具体的に
説明する。

第１図に示すように、２つの曲線Ｃ１（Ｗ）およびＣ２
（Ｗ）間を線型補間することによって（１）式により表
される曲面Ｓ　（ｕ、ｗ）が得られる。工具１０は、こ
の実施例の場合円柱状のもので、その切刃１１は軸断面
上において直線をなす。つまり、円柱の母線上に切刃１
１が形成されているものである。

次に、第２図においてｗ　−ｗ　ｉの点Ｃ１（ｗｉ）、
Ｃ２（ｗｉ）の２点を結ぶ線分１２は上記（２）式で示
される。これは、上述したとおり（１）式においてｕｍ
ｕ、ｗ−ｗｉとおいたときの右辺に等しく曲面Ｓ　（ｕ
、ｗ）上の線分を表わす。ゆえに、工具１０の母線上の
切刃１１を常に（２）式で定まる線分１２と一致させな
がら制御すれば、切り残しのない滑らかな曲面Ｓ　（ｕ
、ｗ）を短時間に加工することができることになる。

このような制御は、例えば第３図に示すような多軸フラ
イスマシン２０によって実現することができる。ここで
１は上記（１）式で表わされる曲面Ｓ　（ｕ、ｗ）を持
つ被加工物である。２１はＸＹ軸テーブル、２２はコラ
ム２３上をＺ軸方向に摺動自在のＺ軸移動台、２４はＺ
軸移動台２２に取付けられ鉛直面内で回転自在のｂ軸回
転テーブル、２５はｂ軸回転テーブル２４に取付けられ
た加工ヘッド取付台、２６は先端に工具１０を取付けた
加工ヘッド２７をｂ軸の面に直角の面内で回転するよう
に加工ヘッド取付台２５に取付けられたａ軸回転テーブ
ルである。

工具１０の制御軸としては、上記のようにＸ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸、ａ軸およびｂ軸の少なくとも５軸あれば十分で、
各軸方向にそれぞれ微小変位させることにより上述した
工具の切刃１１と曲面Ｓ　（ｕ。

Ｗ）との接触関係を維持することができる。

第４図（ａ）〜（ｄ）において工具の動作方法を説明す
る。（２）式で定まる線分１２の最大長をＬとする。ま
た工具１０の有効切刃長さをＭとする。このとき、 Ｌ≦Ｍ であれば、第４図（ａ）中に矢印で示したＷ方向に工具
１０を１回動かせば加工が終了する。反対に、 Ｌ≧Ｍ のときはＬ／Ｍで小数点が出た場合切り上げた整数値の
回数だけ工具１０をＷ方向にジグザクに動かせばよい。

実際の加工において、Ｍ　’＝　１００　ｍ１１程度な
らば問題はなく　、　Ｍ　＝　２　Ｑ　Ｑ　Ｈでもまず
問題とはならない。また工具１０は市販の工具で対応す
ることができる。

なお、上記実施例では、円柱形状の工具を用いた場合に
ついて説明したが、第５図に示すような円錐台形状の工
具でも同様の効果が得られる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、工業上よく現れるロフト
曲面またはルール曲面の特性に着目して円柱状などの工
具の母線を切刃とする方式にしたため、従来のボールエ
ンドミルの先端半径を無限にしたのと同じ効果があり、
滑らかな曲面を短時間にかつ簡単に得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は本発明の実施
例の作用を示す説明図、第３図は工具の制御装置の説明
図、第４図は工具の動作説明図、第５図は工具の他の例
を示す説明図、第６図は従来の曲面加工方法の説明図、
第７図は第６図の曲面加工方法における工具の動作説明
図である。 １０・・・工具 １１・・・切刃 １２・・・曲面上の線分 代理人　弁理士　　佐々木　宗　治 第１図 １゜ 第２図 第４図 （ｂ） 第５図 第６図 第７図 （ｅ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの曲線間を線型補間することにより得られる
   曲面の断面上における線分と工具の軸断面上における切
   刃直線とを一致させながら加工することを特徴とする曲
   面加工方法。
2. （２）前記工具を５軸以上について制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の曲面加工方法。