KR20190049591A - 공작 기계 및 소성 가공 방법 - Google Patents

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Abstract

주축 (20) 과, 가공 대상물 (W) 을 지지하는 테이블 (28) 을 구비하고, 주축 (20) 과 테이블 (28) 을 상대적으로 이동시킴으로써, 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 로 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하는 공작 기계 (10) 로서, 공구 (22) 는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (80) 와, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 주축 회전용 모터 (48) 와, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 만곡부를 가압하면서 가공면을 공구 (22) 가 이동하도록, 이동 기구 (80) 를 제어하는 이동 제어부 (74) 와, 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 주축 회전용 모터 (48) 를 제어하는 회전 제어부 (76) 를 구비한다.

Description

공작 기계 및 소성 가공 방법{MACHINE TOOL AND PLASTIC FORMING METHOD}
본 발명은, 공구를 사용하여 가공 대상물을 가공하는 공작 기계 및 소성 가공 방법에 관한 것이다.
가공 대상물의 표면을 경면 가공하는 종류로서, 날붙이를 갖는 공구를 사용하여 가공 대상물을 절삭하는 절삭 가공, 버프나 지석 등의 공구를 사용하여 가공 대상물을 연삭하는 연삭 가공, 만곡부를 갖는 공구를 사용하여 가공 대상물을 소성 변형하는 소성 가공 등을 들 수 있다. 이들 경면 가공 중, 가공 대상물을 소성 변형하는 소성 가공으로는 일본 공개특허공보 2003-039315호에 개시되어 있다. 간단하게 설명하면, 맨드릴의 선단에 형성된 가압부를 워크의 피가공면에 가압하여, 그 가압부를 회전시키면서 이동시킴으로써 가공 대상물이 소성 변형된다.
그러나, 일본 공개특허공보 2003-039315호에서는, 워크의 피가공면에 가압되는 맨드릴의 회전에 의해 발생하는 진동이 가공 대상물의 가공면에 전사되는 경우가 있고, 이 경우에는, 가공 대상물의 가공면이 거칠어지는 것이 우려된다.
그래서, 본 발명은, 가공 대상물의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있는 공작 기계 및 소성 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 양태는, 주축과, 가공 대상물을 지지하는 테이블을 구비하고, 상기 주축과 상기 테이블을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 주축에 장착된 공구로 가공 대상물을 소성 가공하는 공작 기계로서, 상기 공구는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고, 상기 주축을 상기 가공 대상물에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 주축을 상기 가공 대상물에 대해 상대적으로 회전시키는 모터와, 상기 가공 대상물의 가공면에 상기 만곡부를 가압하면서 상기 가공면을 상기 공구가 이동하도록, 상기 이동 기구를 제어하는 이동 제어부와, 상기 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치의 법선이 상기 가공 대상물의 가공면을 향하도록, 상기 모터를 제어하는 회전 제어부를 구비한다.
본 발명의 제 2 양태는, 주축과, 가공 대상물을 지지하는 테이블을 구비하는 공작 기계를 사용하여, 상기 주축과 상기 테이블을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 주축에 장착된 공구로 가공 대상물을 소성 가공하는 소성 가공 방법으로서, 상기 공구는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고, 상기 공작 기계는, 상기 주축을 상기 가공 대상물에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구와, 상기 주축을 상기 가공 대상물에 대해 상대적으로 회전시키는 모터를 구비하고, 상기 가공 대상물의 가공면에 상기 만곡부를 가압하면서 상기 가공면을 상기 공구가 이동하도록, 상기 이동 기구를 제어하는 이동 제어 스텝과, 상기 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치의 법선이 상기 가공 대상물의 가공면을 향하도록, 상기 모터를 제어하는 회전 제어 스텝을 구비한다.
본 발명에 의하면, 가공 대상물의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있는 공작 기계 및 소성 가공 방법을 제공할 수 있다.
상기 목적, 특징 및 이점은, 첨부한 도면을 참조하여 설명되는 이하의 실시형태의 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1 은, 공작 기계의 개략 구성도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타내는 공작 기계의 주축 및 테이블의 구동계를 설명하는 도면이다.
도 3 은, 도 1 에 나타내는 제어 장치의 개략 구성도이다.
도 4 는, 도 3 에 나타내는 제어 장치의 제어에 따라 가공 대상물의 가공면을 이동하는 공구의 모습을 나타내는 도면이다.
도 5 는, 도 3 에 나타내는 제어 장치에 의해 설정되는 기준 위치의 설정의 모습 (1) 을 나타내는 도면이다.
도 6 은, 도 3 에 나타내는 제어 장치에 의해 설정되는 기준 위치의 설정의 모습 (2) 을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 도 3 에 나타내는 제어 장치에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 소성 가공 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 8 은, 도 3 에 나타내는 제어 장치에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 기준 위치 설정 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 9 는, 도 3 에 나타내는 제어 장치에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 통지 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
본 발명에 관련된 공작 기계 및 소성 가공 방법에 대해, 바람직한 실시형태를 들고, 첨부한 도면을 참조하면서 이하, 상세하게 설명한다.
[공작 기계의 구성]
도 1 은, 공작 기계 (10) 의 개략 구성도이다. 공작 기계 (10) 는, 공작 기계 본체 (12) 와, 공작 기계 본체 (12) 를 제어하는 제어 장치 (14) 를 구비한다. 공작 기계 본체 (12) 와 제어 장치 (14) 는, 서로 무선 또는 유선으로 통신할 수 있도록 구성된다.
[공작 기계 본체의 구성]
공작 기계 본체 (12) 는, 주축 (20) 을 갖고, 그 주축 (20) 에 장착되는 공구 (22) 를 가공 대상물 (워크) 의 가공면에 가압하여 가공면을 소성 변형시키는 소성 가공을 실시한다. 공작 기계 본체 (12) 는, 주축 (20) 외에, 주축 헤드 (24) 와, 칼럼 (26) 과, 테이블 (28) 과, 테이블 구동부 (30) 를 갖는다.
소성 가공에 사용되는 공구 (22) 는, 원주 형상이고, 주축 (20) 에 착탈 가능한 공구 홀더 (32) 를 개재하여 주축 (20) 에 장착된다. 공구 홀더 (32) 는, 하이드로 척 등의 방진 기구를 갖고 있어도 된다. 공구 홀더 (32) 를 개재하여 주축 (20) 에 장착되는 공구 (22) 는 그 길이 방향이 주축 (20) 을 따르고 있고, 주축 (20) 과 공구 (22) 는 함께 회전한다. 공작 기계 본체 (12) 는, 주축 (20) 에 장착되는 공구 (22) 를 자동 공구 교환 장치 (34) 에 의해 교환 가능한 머시닝 센터로서 구성되어 있다. 자동 공구 교환 장치 (34) 는, 각각이 공구 홀더 (32) 에 유지된 복수의 공구 (22) 를 수납 (유지) 가능한 툴 매거진 (36) 을 갖는다.
테이블 (28) 은, 가공 대상물 (W) (도 2 참조) 을 고정 가능하게 지지하는 것이고, 주축 (20) 의 하방에 배치되어 있다. 테이블 (28) 의 상면에는, X 방향으로 직선상으로 연장된 로크 홈 (38) 이 Y 방향을 따라 소정의 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 가공 대상물 (W) 은, 도시되지 않은 고정 지그를 개재하여 테이블 (28) 의 소정의 위치에 고정된다. 고정 지그는, 로크 홈 (38) 을 이용하여 테이블 (28) 의 상면에 가공 대상물 (W) 을 고정시킨다. 또한, X 방향, Y 방향은 서로 직교하고 있다.
테이블 구동부 (30) 는, 테이블 (28) 을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 것이고, 대좌 (臺座) (40) 에 지지되어 있다. 테이블 구동부 (30) 는, Y 축 슬라이드부 (42), 새들 (44), 및 X 축 슬라이드부 (46) 를 갖는다. 새들 (44) 은, Y 축 슬라이드부 (42) 를 개재하여 대좌 (40) 에 대해 Y 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 테이블 (28) 은, X 축 슬라이드부 (46) 를 개재하여 새들 (44) 에 대해 X 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
도 2 는, 주축 (20) 및 테이블 (28) 의 구동계를 설명하는 도면이다. 주축 헤드 (24) 는, Z 방향으로 평행한 회전축을 중심으로 주축 (20) 을 회전 구동하는 것이고, 주축 (20) 을 회전 구동하는 주축 회전용 모터 (48) 를 갖는다. 주축 회전용 모터 (48) 는, 주축 (20) 의 위상 (회전 위치) 을 제어하기 위해서 사용된다. 주축 회전용 모터 (48) 에는, 주축 회전용 모터 (48) 의 회전 위치를 검출하기 위한 인코더 (50) 가 형성되어 있다.
칼럼 (26) 은, 주축 헤드 (24) 를 Z 방향 (상하 방향) 으로 이동 가능하게 지지하는 것이고, 주축 헤드 (24) 를 Z 방향을 따라 이동시키는 주축 이송부 (52) 와, 주축 이송부 (52) 를 구동하는 주축 이송용 모터 (54) 를 갖는다. 주축 이송용 모터 (54) 에는, 주축 이송용 모터 (54) 의 회전 위치를 검출하기 위한 인코더 (56) 가 형성되어 있다. 또한, Z 방향은, X 방향 및 Y 방향과 직교하고 있다. 요컨대, X 방향, Y 방향, Z 방향은 서로 직교하고 있다.
테이블 구동부 (30) 의 X 축 슬라이드부 (46) 는, 테이블 (28) 을 X 방향으로 이동시키는 X 축 이송부 (58) 와, X 축 이송부 (58) 를 구동하는 X 축 이송용 모터 (60) 를 갖는다. X 축 이송용 모터 (60) 에는, X 축 이송용 모터 (60) 의 회전 위치를 검출하기 위한 인코더 (62) 가 형성되어 있다.
테이블 구동부 (30) 의 Y 축 슬라이드부 (42) 는, X 축 슬라이드부 (46) (테이블 (28)) 를 Y 방향으로 이동시키는 Y 축 이송부 (64) 와, Y 축 이송부 (64) 를 구동하는 Y 축 이송용 모터 (66) 를 갖는다. Y 축 이송용 모터 (66) 에는, Y 축 이송용 모터 (66) 의 회전 위치를 검출하기 위한 인코더 (68) 가 형성되어 있다.
이와 같이 테이블 구동부 (30) 를 구성함으로써, 테이블 (28) 을 X 방향 및 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 이 테이블 (28) 의 X 방향 및 Y 방향에 대한 이동과, 주축 (20) 의 Z 방향에 대한 이동에 의해, 그 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 는, 테이블 (28) 에 고정된 가공 대상물 (W) 의 가공면에 측면부 (만곡부) 를 가압하면서 그 가공면을 이동 가능하게 된다. 또한, 주축 회전용 모터 (48), 주축 이송용 모터 (54), X 축 이송용 모터 (60), 및 Y 축 이송용 모터 (66) 는, 제어 장치 (14) 의 제어에 의해 구동한다.
[제어 장치의 구성]
도 3 은, 제어 장치 (14) 의 개략 구성도이다. 제어 장치 (14) 는, 기억부 (70), 프로그램 해석부 (72), 이동 제어부 (74), 회전 제어부 (76) 및 통지부 (78) 를 갖는다. 또, 제어 장치 (14) 는, 도시는 하지 않지만, 오퍼레이터가 정보 및 지령 등을 입력하기 위한 입력부와, 오퍼레이터에게 필요한 정보를 표시하는 표시부 등도 갖고 있다.
기억부 (70) 에는, 소성 가공 프로그램 등이 기억된다. 소성 가공 프로그램은, 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하기 위한 지령 등의 정보를 포함하는 프로그램이고, 프로그램 해석부 (72) 에 의해 판독된다. 프로그램 해석부 (72) 는, 기억 매체로부터 판독한 소성 가공 프로그램을 해석하고, 해석 결과를 이동 제어부 (74) 및 회전 제어부 (76) 에 부여한다.
이동 제어부 (74) 는, 프로그램 해석부 (72) 에서의 해석 결과에 기초하여 이동 기구 (80) 를 제어한다. 이동 기구 (80) 는, 가공 대상물 (W) 에 대해 주축 (20) 을 상대적으로 이동시키는 것이고, 상기 서술한 X 축 이송용 모터 (60), Y 축 이송용 모터 (66) 및 주축 이송용 모터 (54) 를 포함한다.
즉, 이동 제어부 (74) 는, X 축 이송용 모터 (60) 와, Y 축 이송용 모터 (66) 와, 주축 이송용 모터 (54) 를 적절히 제어함으로써, 가공 대상물 (W) 에 대해 주축 (20) 을 이동시킨다. 이 이동에 의해, 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 는, 테이블 (28) 에 고정되는 가공 대상물 (W) 의 가공 개시 위치에 측면부 (만곡부) 를 가압한 상태가 된다.
이 상태에서, 이동 제어부 (74) 는, X 축 이송용 모터 (60) 및 Y 축 이송용 모터 (66) 를 적절히 제어함으로써, XY 평면에 테이블 (28) 을 이동시킨다. 이 이동에 따라, 테이블 (28) 에 고정되는 가공 대상물 (W) 에 대해 주축 (20) 이 상대적으로 이동하게 되고, 그 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 측면부 (만곡부) 를 가압하면서 가공면을 따라 가공 종료 위치까지 이동한다. 이 결과, 가공 대상물 (W) 이 소성 변형된다.
이와 같이 이동 제어부 (74) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 를 가압하면서 가공 개시 위치로부터 가공 종료 위치까지 공구 (22) 가 가공면을 이동하도록, 이동 기구 (80) 를 제어한다.
또, 이동 제어부 (74) 는, 이동 기구 (80) 를 제어함으로써 가공 개시 위치로부터 가공 종료 위치까지 공구 (22) 를 이동시킨 경우, 1 회분의 소성 가공이 종료된 것을 나타내는 가공 종료 정보를 회전 제어부 (76) 에 부여한다.
회전 제어부 (76) 는, 프로그램 해석부 (72) 에서의 해석 결과에 기초하여 주축 회전용 모터 (48) 를 제어한다. 도 4 는, 제어 장치 (14) 의 제어에 따라 가공 대상물 (W) 의 가공면을 이동하는 공구 (22) 의 모습을 나타내는 도면이다. 또한, 설명을 간단하게 하기 위해, 가공 대상물 (W) 은 모서리가 둥근 직방체 형상으로 하고, 가공 대상물 (W) 의 가공면은 X 방향 및 Y 방향의 측면으로 하고 있다. 단, 도 4 에서는, 가공 대상물 (W) 및 공구 (22) 는 주축 (20) 측에서 본 평면으로서 나타내고 있다.
회전 제어부 (76) 는, 이동 제어부 (74) 에 의해 XY 평면을 따라 이동되는 테이블 (28) 과 연동시켜 주축 회전용 모터 (48) 를 제어함으로써, 주축 (20) 에 장착되는 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 을 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하게 한다. 따라서, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 곡면 부분이 있었다고 해도, 공구 (22) 는, 그 측면부 (만곡부) 의 기준 위치 (SP) 를 항상 가공 대상물 (W) 의 가공면에 가압하면서 가공면을 따라 이동한다. 또한, 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 은, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 접하는 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 의 법선이다.
이와 같이 회전 제어부 (76) 는, 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 주축 회전용 모터 (48) 를 제어한다.
또, 회전 제어부 (76) 는, 이동 제어부 (74) 로부터 부여되는 가공 종료 정보에 기초하여 소성 가공의 횟수를 계수하고, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 과거에 설정한 위치와는 상이한 위치를 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한다.
도 5 는, 제어 장치 (14) 에 의해 설정되는 기준 위치 (SP) 의 설정의 모습 (1) 을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 경우, 회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 소정 횟수의 소성 가공의 종료 직전에 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도 (θ1) 만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한다. 따라서, 회전 제어부 (76) 는, 새로운 기준 위치 (SP) 를 설정한 경우, 그 설정한 새로운 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 주축 회전용 모터 (48) 를 제어한다.
도 6 은, 제어 장치 (14) 에 의해 설정되는 기준 위치 (SP) 의 설정의 모습 (2) 을 나타내는 도면이다. 회전 제어부 (76) 는, 새로운 기준 위치 (SP) 를 설정한 경우, 그 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치 (P1) 와, 초기에 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치 (P0) 가 이루는 각 (θ2) 을 구한다. 이 각 (θ2) 이 360°를 초과하는 경우, 회전 제어부 (76) 는, 통지 지령을 생성하고, 생성된 통지 지령을 통지부 (78) 에 부여한다.
통지부 (78) 는, 회전 제어부 (76) 로부터 통지 지령이 부여된 경우, 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지한다. 통지부 (78) 의 구체적인 통지 수법으로는, 예를 들어 표시부에 표시시키는 표시 수법, 음향 발생기로부터 사이렌을 발생시키는 소리 발생 수법, 경고등 등의 조명 기구로부터 광을 발생시키는 광 발생 수법 등을 들 수 있다. 또한, 2 이상의 통지 수법을 사용하여 통지되어도 된다.
[소성 가공 처리]
도 7 은, 제어 장치 (14) 에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 소성 가공 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 스텝 S1 에서는, 이동 제어부 (74) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 있어서의 가공 개시 위치에 공구 (22) 의 측면부가 가압된 상태에서 공구 (22) 가 배치되도록 이동 기구 (80) 를 제어한다. 또 스텝 S1 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 이동 제어부 (74) 에 의해 가공 개시 위치에 가압된 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 와 가공면의 접촉 부분 중 임의의 위치를 초기의 기준 위치 (SP) 로서 설정하고, 스텝 S2 로 진행된다.
스텝 S2 에서는, 이동 제어부 (74) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 공구 (22) 의 측면부를 가압하면서 그 가공면을 공구 (22) 가 이동하도록 이동 기구 (80) 를 제어하고, 스텝 S3 으로 진행된다. 스텝 S3 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 공구 (22) 가 이동하는 가공면이 곡면인지 평면인지를 인식한다. 여기서, 회전 제어부 (76) 는, 공구 (22) 가 이동하는 가공면이 곡면이라고 인식한 경우에는 스텝 S4 로 진행하고, 당해 가공면이 평면인 경우에는 스텝 S5 로 진행된다.
스텝 S4 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 스텝 S1 에서 설정한 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 이동 기구 (80) 의 제어와 연동시켜 주축 회전용 모터 (48) 를 제어하고, 스텝 S6 으로 진행된다. 스텝 S5 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 스텝 S1 에서 설정한 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 계속 향하도록, 주축 회전용 모터 (48) 에 여자를 가하여 주축 회전용 모터 (48) 의 위치를 유지하고, 스텝 S6 으로 진행된다.
스텝 S6 에서는, 이동 제어부 (74) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 있어서의 가공 종료 위치에 공구 (22) 가 배치되었는지의 여부를 인식한다. 여기서, 아직 공구 (22) 가 가공 종료 위치에 배치되어 있지 않은 경우, 이동 제어부 (74) 는, 스텝 S2 로 돌아와 상기 서술한 이동 기구 (80) 를 계속 제어한다.
이것에 대해, 공구 (22) 가 가공 종료 위치에 배치된 경우, 이동 제어부 (74) 는, 가공 대상물 (W) 의 가공면으로부터 소정의 대기 위치에 공구 (22) 가 이동하도록 이동 기구 (80) 를 제어한다. 회전 제어부 (76) 는, 소성 가공의 계수값을 1 개만 인크리먼트한다. 이로써 소성 가공 처리는 종료된다.
[기준 위치 설정 처리]
도 8 은, 제어 장치 (14) 에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 기준 위치 설정 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 스텝 S11 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공이 종료되었는지의 여부를 인식하고, 당해 소성 가공이 종료되어 있는 경우에는 스텝 S12 로 진행된다.
스텝 S12 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 소성 가공의 종료 직전에 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도 (θ1) 만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한다. 그 후, 회전 제어부 (76) 는, 스텝 S11 로 돌아와, 소정 횟수의 소성 가공이 종료된 것을 인식할 때까지 대기한다.
[통지 처리]
도 9 는, 제어 장치 (14) 에 있어서 소성 가공 프로그램의 해석 결과에 기초하여 실행되는 통지 처리의 흐름을 나타내는 플로 차트이다. 스텝 S21 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 기준 위치 설정 처리에 의해 새로운 기준 위치 (SP) 를 설정했는지의 여부를 인식하고, 당해 기준 위치 (SP) 를 설정한 경우에는 스텝 S22 로 진행된다.
스텝 S22 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 기준 위치 설정 처리에 의해 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치 (P1) 와, 초기에 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치 (P0) 가 이루는 각 (θ2) 을 구하고, 그 각 (θ2) 이 360°를 초과하는 경우에는 스텝 S23 으로 진행된다. 스텝 S23 에서는, 통지부 (78) 는, 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지한다. 그 후, 통지 처리는 종료한다.
[작용 효과]
이상과 같이, 본 실시형태의 공작 기계 (10) 는, 주축 (20) 에 장착되는 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 를 가공 대상물 (W) 의 가공면에 가압하면서 가공면을 따라 공구 (22) 가 이동하도록 이동 기구 (80) 를 제어한다. 이 때 공작 기계 (10) 는, 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 에 있어서의 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공면을 향하도록, 주축 회전용 모터 (48) 를 제어한다. 요컨대, 공작 기계 (10) 는, 가공면에 대해, 주축 회전용 모터 (48) 의 회전 위상을 일정하게 한다.
이 때문에, 본 실시형태의 공작 기계 (10) 는, 주축 (20) 의 전체 둘레에 걸쳐서 주축 (20) 을 회전시키면서 공구 (22) 를 이동시키지 않아도, 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 의 가압에 의해 가공 대상물 (W) 의 가공면을 소성 변형시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 공작 기계 (10) 에 의하면, 주축 (20) 의 전체 둘레에 걸쳐서 주축 (20) 을 회전시킴으로써 발생하는 진동이 가공면에 전사되는 것을 회피할 수 있고, 그 분만큼 가공면을 매끄럽게 할 수 있다.
또한, 주축 회전용 모터 (48) 를 구동하지 않고 회전 위치를 일정하게 한 상태에서 공구 (22) 가 이동하는 경우, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 가압되면서 이동하는 공구의 가공 부위는, 가공면의 곡면 부분에서 변화된다. 이 때문에, 공구 (22) 가 주축 (20) 에 대해 기우는 상태에서 장착되어 있으면, 가공면의 곡면 부분에서 가압되는 공구 (22) 의 기울기가 변화되고, 그 변화에 수반하여 가공면에 불균일 등이 발생하기 쉬운 경향이 된다. 이것에 대해, 본 실시형태의 공작 기계 (10) 는, 주축 회전용 모터 (48) 의 제어에 의해 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 을 항상 가공면을 향하게 하고 있기 때문에, 주축 (20) 에 대해 공구 (22) 가 기울어도, 가공면의 곡면 부분에서 가압되는 공구 (22) 의 기울기를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 주축 (20) 에 대해 공구 (22) 가 기우는 것에서 기인하는 가공면의 불균일 등을 저감시킬 수 있고, 그 분만큼 가공면을 매끄럽게 할 수 있다.
[변형예 1]
상기 실시형태에서는, 건식 가공을 예로 들어 설명했지만, 습식 가공이어도 된다. 이 경우에는, 별도, 공구 (22) 와 가공 대상물 (W) 사이에 절삭액을 공급하는 공급 장치를 형성하게 된다.
[변형예 2]
상기 실시형태에서는, 테이블 (28) 을 XY 평면을 따라 이동시키도록 했지만, 주축 (20) (주축 헤드 (24)) 을 XY 평면을 따라 이동시키도록 해도 된다. 요컨대, 주축 (20) (주축 헤드 (24)) 을 X 방향과 Y 방향으로 이동시켜도 된다.
[변형예 3]
상기 실시형태에서는, 테이블 (28) 에 회전축이 형성되어 있지 않았지만, 당해 테이블 (28) 에 회전축이 형성되어 있어도 된다. 테이블 (28) 에 회전축을 형성하는 경우, 제어 장치 (14) 는, 공구 (22) 의 측면부 (만곡부) 에 있어서의 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공면을 향하도록, 당해 회전축용 모터를 제어해도 된다. 이 경우, 제어 장치 (14) 는, 주축 회전용 모터 (48) 는 구동시키지 않고 고정으로 한다. 요컨대, 도 7 의 스텝 S4 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 스텝 S1 에서 설정한 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 이동 기구 (80) 의 제어와 연동시켜 테이블 (28) 의 회전축용 모터를 제어하게 된다. 또, 도 7 의 스텝 S5 에서는, 회전 제어부 (76) 는, 스텝 S1 에서 설정한 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 계속 향하도록, 테이블 (28) 의 회전축용 모터에 여자를 가하여 그 위치를 유지하게 된다. 이와 같이, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 모터로서, 주축 회전용 모터 (48) 가 적용되어도 되고, 테이블 (28) 에 형성되는 회전축용 모터가 적용되어도 된다.
[변형예 4]
상기 실시형태에서는, 공구 (22) 가 원주 형상이었지만, 예를 들어 공구 (22) 의 단면 외형을 눈물방울형이나 타원 등으로 하는 형상이어도 된다. 요컨대, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖는 공구이면 된다. 또한, 이 만곡부의 표면 조도가 1.0 ㎛ 이하가 되면 된다. 표면 조도는 좋을수록, 가공면을 매끄럽게 할 수 있다. 또한, 표면 조도는, 소정의 규격에 준거한 측정 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들어, JIS 0601-1976 의 규격에 준거한 경우, 표면 조도는, 10 점의 평균 조도 (Rz) 로서 측정된다.
[변형예 5]
상기 실시형태에서는, 공구 (22) 의 둘레 방향으로 비켜 놓은 위치를 기준 위치 (SP) 로서 설정했지만, 당해 공구 (22) 의 길이 방향으로 비켜 놓은 위치를 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 되고, 당해 공구 (22) 의 중심축을 기준으로 하여 나선상의 방향으로 비켜 놓은 위치를 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 된다.
[변형예 6]
상기 변형예 1 ∼ 5 를 모순이 발생하지 않는 범위에서 임의로 조합해도 된다.
[기술적 사상]
상기 실시형태 및 변형예 1 ∼ 6 으로부터 파악할 수 있는 기술적 사상에 대해, 이하에 기재한다.
[제 1 기술적 사상]
주축 (20) 과, 가공 대상물 (W) 을 지지하는 테이블 (28) 을 구비하고, 주축 (20) 과 테이블 (28) 을 상대적으로 이동시킴으로써, 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 로 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하는 공작 기계 (10) 로서, 공구 (22) 는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (80) 와, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 모터 (48) 와, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 만곡부를 가압하면서 가공면을 공구 (22) 가 이동하도록, 이동 기구 (80) 를 제어하는 이동 제어부 (74) 와, 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 모터 (48) 를 제어하는 회전 제어부 (76) 를 구비한다.
이로써, 주축 (20) 의 전체 둘레에 걸쳐서 주축 (20) 을 회전시키지 않아도 가공면을 소성 변형시킬 수 있고, 당해 회전으로 발생하는 진동이 가공면에 전사되는 것을 회피할 수 있다. 이 결과, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 과거에 설정한 위치와는 상이한 위치를 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 된다. 이로써, 기준 위치 (SP) 의 위치를 변경하지 않는 경우에 비해, 공구 (22) 의 가공 부위를 넓게 할 수 있고, 이 결과, 보다 많은 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
만곡부는, 원호상이도록 해도 되고, 공구 (22) 는, 원주 형상이도록 해도 된다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공의 종료 직전에 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 된다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
상기 공작 기계 (10) 로서, 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치와, 초기에 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치가 이루는 각이 360°를 초과하는 경우에, 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지하는 통지부 (78) 를 추가로 구비하도록 해도 된다. 이로써, 공구 (22) 의 교환 계기를 부여할 수 있고, 이 결과, 일정한 가공 정밀도를 확보하는 관리 등을 시키기 쉽게 할 수 있다.
만곡부의 표면 조도는 1.0 ㎛ 이하가 되도록 해도 된다. 표면 조도는 좋을수록, 가공면을 매끄럽게 할 수 있다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
[제 2 기술적 사상]
주축 (20) 과, 가공 대상물 (W) 을 지지하는 테이블 (28) 을 구비하는 공작 기계 (10) 를 사용하여, 주축 (20) 과 테이블 (28) 을 상대적으로 이동시킴으로써, 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 로 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하는 소성 가공 방법으로서, 공구 (22) 는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고, 공작 기계 (10) 는, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (80) 와, 주축 (20) 을 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 모터 (48) 를 구비하고, 가공 대상물 (W) 의 가공면에 만곡부를 가압하면서 가공면을 공구 (22) 가 이동하도록, 이동 기구 (80) 를 제어하는 이동 제어 스텝과, 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 모터 (48) 를 제어하는 회전 제어 스텝을 구비한다.
이로써, 주축 (20) 의 전체 둘레에 걸쳐서 주축 (20) 을 회전시키지 않아도 가공면을 소성 변형시킬 수 있고, 당해 회전으로 발생하는 진동이 가공면에 전사되는 것을 회피할 수 있다. 이 결과, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
회전 제어 스텝은, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 과거에 설정한 위치와는 상이한 위치를 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 된다. 이로써, 기준 위치 (SP) 의 위치를 변경하지 않는 경우에 비해, 공구 (22) 의 가공 부위를 넓게 할 수 있고, 이 결과, 보다 많은 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
만곡부는, 원호상이도록 해도 되고, 공구 (22) 는, 원주 형상이도록 해도 된다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
회전 제어 스텝은, 소정 횟수의 소성 가공의 종료 직전에 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정하도록 해도 된다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.
새로운 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치와, 초기에 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치가 이루는 각이 360°를 초과하는 경우에, 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지하는 통지 스텝을 추가로 구비하도록 해도 된다. 이로써, 공구 (22) 의 교환 계기를 부여할 수 있고, 이 결과, 일정한 가공 정밀도를 확보하는 관리 등을 시키기 쉽게 할 수 있다.
만곡부의 표면 조도는 1.0 ㎛ 이하가 되도록 해도 된다. 표면 조도는 좋을수록, 가공면을 매끄럽게 할 수 있다. 이로써, 가공 대상물 (W) 의 가공면을 매끄럽게 가공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 주축 (20) 과, 가공 대상물 (W) 을 지지하는 테이블 (28) 을 구비하고, 상기 주축 (20) 과 상기 테이블 (28) 을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 로 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하는 공작 기계 (10) 로서,
    상기 공구 (22) 는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고,
    상기 주축 (20) 을 상기 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (80) 와,
    상기 주축 (20) 을 상기 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 모터 (48) 와,
    상기 가공 대상물 (W) 의 가공면에 상기 만곡부를 가압하면서 상기 가공면을 상기 공구 (22) 가 이동하도록, 상기 이동 기구 (80) 를 제어하는 이동 제어부 (74) 와, 상기 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 상기 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 상기 모터 (48) 를 제어하는 회전 제어부 (76) 를 구비하는, 공작 기계 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 과거에 설정한 위치와는 상이한 위치를 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정하는, 공작 기계 (10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 만곡부는 원호상인, 공작 기계 (10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전 제어부 (76) 는, 소정 횟수의 소성 가공의 종료 직전에 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 상기 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정하는, 공작 기계 (10).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공구 (22) 는 원주 형상인, 공작 기계 (10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    새로운 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치와, 초기에 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치가 이루는 각이 360°를 초과하는 경우에, 상기 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지하는 통지부 (78) 를 추가로 구비하는, 공작 기계 (10).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 만곡부의 표면 조도는 1.0 ㎛ 이하가 되는, 공작 기계 (10).
  8. 주축 (20) 과, 가공 대상물 (W) 을 지지하는 테이블 (28) 을 구비하는 공작 기계 (10) 를 사용하여, 상기 주축 (20) 과 상기 테이블 (28) 을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 주축 (20) 에 장착된 공구 (22) 로 가공 대상물 (W) 을 소성 가공하는 소성 가공 방법으로서,
    상기 공구 (22) 는, 적어도 측면의 일부에 만곡부를 갖고,
    상기 공작 기계 (10) 는, 상기 주축 (20) 을 상기 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 이동시키는 이동 기구 (80) 와, 상기 주축 (20) 을 상기 가공 대상물 (W) 에 대해 상대적으로 회전시키는 모터 (48) 를 구비하고,
    상기 가공 대상물 (W) 의 가공면에 상기 만곡부를 가압하면서 상기 가공면을 상기 공구 (22) 가 이동하도록, 상기 이동 기구 (80) 를 제어하는 이동 제어 스텝과,
    상기 만곡부에 있어서 기준으로 해야 할 기준 위치 (SP) 의 법선 (NV) 이 상기 가공 대상물 (W) 의 가공면을 향하도록, 상기 모터 (48) 를 제어하는 회전 제어 스텝을 구비하는, 소성 가공 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 회전 제어 스텝은, 소정 횟수의 소성 가공이 종료될 때마다, 과거에 설정한 위치와는 상이한 위치를 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정하는, 소성 가공 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 만곡부는 원호상인, 소성 가공 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 제어 스텝은, 소정 횟수의 소성 가공의 종료 직전에 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정되어 있던 위치로부터 상기 공구 (22) 의 둘레 방향으로 소정의 각도만큼 비켜 놓은 위치를 새로운 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정하는, 소성 가공 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 공구 (22) 는 원주 형상인, 소성 가공 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    새로운 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치와, 초기에 상기 기준 위치 (SP) 로서 설정한 위치가 이루는 각이 360°를 초과하는 경우에, 상기 공구 (22) 를 교환해야 한다는 것을 통지하는 통지 스텝을 추가로 구비하는, 소성 가공 방법.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 만곡부의 표면 조도는 1.0 ㎛ 이하가 되는, 소성 가공 방법.
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