(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底刃を有する回転工具を円筒形状のワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、
前記工具の外周部分の切刃によって一回の送りごとに加工された加工面が、前記回転工具の送り方向に対して垂直な断面において、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略Ｗ形となり、前記工具の前縁部の接触点と前記工具の両側部の２つの接触点との３点が前記ワークに接触するように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に傾斜させるリード角を演算し、該リード角を以て前記工具を相対的に傾斜させた状態で、該工具を前記ワークに対して相対的に移動させて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法。
【請求項２】
リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、該リード角と形状誤差との関係から、許容される形状誤差に基づいて前記リード角を求めるようにした請求項１に記載の機械加工方法。
【請求項３】
前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工表面と交差する２つの点の間の距離を演算によって求め、該距離を前記工具のピックフィード量として定めるようにした請求項１または２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記工具はフェイスミル、エンドミル又はカップ砥石である請求項１〜３の何れか１項に記載の加工方法。
【請求項５】
底刃を有する回転工具を円筒形状のワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して相対的に送り、前記凸曲面を加工するＮＣ工作機械を備える機械加工装置において、
前記工具によって一回の送りごとに加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略Ｗ形となり、前記工具の前縁部の接触点と前記工具の両側部の２つの接触点との３点が前記ワークに接触するように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に相対的に傾斜させるリード角を演算するとともに、リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工面と交差する二つの点の間の距離をピックフィード量として演算によって求めるシミュレーション部と、
前記シミュレーション部で演算された、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差に対するリード角とピックフィード量を記憶する記憶部と、
工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が与えられた時、前記記憶部に記憶されているデータから前記ＮＣ工作機械に設定されるべきリード角とピックフィード量を決定するリード角、ピックフィード量決定部と、
を具備することを特徴とした機械加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェイスミルやエンドミル、カップ砥石等の底刃を有した回転工具を用いたワークの機械加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フライス工具を用いて比較的大きな面積の加工面を高精度、高効率で加工可能な曲面切削法が開示されている。該方法では、フライス工具を、その回転軸線を各切削点における加工面の法線に対して傾斜させた状態で所定の工具送り方向に移動させることにより、切刃回転軌跡の工具送り方向側領域を通過する切刃によって被加工物の表面を切削加工するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９８７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
然しながら特許文献１の発明では、工具にリード角をつけて加工することは開示しているが、最適なリード角の設定方法およびリード角に対する最適なピックフィード量の設定方法が開示又は示唆されておらず、加工されたワーク表面の形状精度や加工精度を一層改善する余地がある。
【０００５】
本発明は、既述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、フェイスミルやエンドミル、カップ砥石等の底刃を有した回転工具を用いて、ワーク表面に凸状曲面を形成する際の加工効率及び加工精度を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明によれば、底刃を有する回転工具を円筒形状のワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して送り、前記凸曲面を加工する機械加工方法において、前記工具の外周部分の切刃によって一回の送りごとに加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略Ｗ形となり、前記工具の前縁部の接触点と前記工具の両側部の２つの接触点との３点が前記ワークに接触するように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に傾斜させるリード角を演算し、該リード角を以て前記工具を相対的に傾斜させた状態で、該工具を前記ワークに対して相対的に移動させて前記凸曲面を加工するワークの機械加工方法が提供される。
【０００８】
更に、本発明によれば、底刃を有する回転工具を円筒形状のワークの凸曲面沿いに前記ワークに対して相対的に送り、前記凸曲面を加工するＮＣ工作機械を備える機械加工装置において、前記工具によって一回の送りごとに加工された表面の断面が、前記ワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部に前記凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有して略Ｗ形となり、前記工具の前縁部の接触点と前記工具の両側部の２つの接触点との３点が前記ワークに接触するように、前記工具の軸線を前記凸曲面の法線方向から工具送り方向前側に相対的に傾斜させるリード角を演算するとともに、リード角と形状誤差との関係を予め演算により求め、前記膨出部において前記ワークの凸曲面の半径方向で最も外側の一点にて前記ワークの凸曲面の表面に接し、前記工具の回転中心とワークに形成される凸曲面の曲率中心とを結ぶ直線と前記工具の送り方向の双方に垂直な直線が、加工面と交差する二つの点の間の距離をピックフィード量として演算によって求めるシミュレーション部と、前記シミュレーション部で演算された、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差に対するリード角とピックフィード量を記憶する記憶部と、工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が与えられた時、前記記憶部に記憶されているデータから前記ＮＣ工作機械に設定されるべきリード角とピックフィード量を決定するリード角、ピックフィード量決定部とを具備する機械加工装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、底刃を有する回転工具をワークの凸曲面沿いに送って該凸曲面を加工するとき、加工されたワーク表面の断面がワークの凸曲面の半径方向に膨出した膨出部と、該膨出部の両側部において凸曲面の半径方向に凹んだ陥凹部とを有するように、具体的には略Ｗ形となるように工具のリード角を演算し、該リード角を以てワークを加工するので、形状誤差の少ない凸曲面を加工することができる。そのとき、許容される形状誤差に基づいて求めたリード角を採用すれば、凸曲面を所望の精度で加工することができる。また、ピックフィードを与えて加工する場合は、最適なピックフィード量を演算することができ、加工能率よく、かつ、仕上げ面品位よく凸曲面を加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子をワークの中心軸線方向に見た模式図である。
【図２Ａ】ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。
【図２Ｂ】工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。
【図３Ａ】ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。
【図３Ｂ】工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。
【図４Ａ】ワークに形成される加工形状を示す略示断面図である。
【図４Ｂ】工具を用いてワークに凸曲面を形成する様子を工具の中心軸線方向に見た模式図である。
【図５】工具の中心軸線方向に見たワーク表面の模式図である。
【図６】図１の一部を拡大して示す、ワークと工具との間の加工領域の幾何学的位置関係を示す図である。
【図７】図２Ａ、３Ａ、４Ａと同様のワーク３０の半径を含む平面で切断したワークの断面を模式的に示す図であり、ζ、η座標を示す図である。
【図８】本発明によるシミュレーション結果を示すワークの部分拡大断面図である。
【図９】リード角をα＝0.716°とした場合の加工形状を示す図８と同様の部分拡大断面図である。
【図１０】リード角をα＝1.3°とした場合の加工形状を示す図８、９と同様の部分拡大断面図である。
【図１１】リード角、形状誤差およびピックフィード量の関係を一例として示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態に係るＮＣ工作機械の側面図である。
【図１３】図１２のＮＣ工作機械の主軸とワークとを示す部分拡大図である。
【図１４】本発明の機械加工方法で利用可能な工具の一例としてのフェイスミルの側面図である。
【図１５】本発明の機械加工装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１６Ａ】フェイスミルによる切削加工における切削力のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向分力を説明する図である。
【図１６Ｂ】フェイスミルによる工具軸方向切込み量と切削力のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向分力との実測値の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
先ず、図１２、１３を参照して、本発明の機械加工方法を適用可能なＮＣ工作機械を説明する。図１２は、本発明の実施の形態に係るＮＣ工作機械の側面図であり、図１３は、図１２のＮＣ工作機械の主軸とワークとを示す部分拡大図である。
【００１２】
図１２を参照すると、本発明の機械加工方法を適用可能なＮＣ工作機械１０は、横形マシニングセンタとして構成されており、工場の床面に固定される基台となるベッド１２、該ベッド１２の後方部分の上面にＸ軸送り機構を介して左右方向（Ｘ軸方向、図１２では紙面に垂直な方向）に移動可能に取付けられたコラム１４、該コラム１４の前面にＹ軸送り機構（図示せず）を介して上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に取付けられたＣ軸ベース１６、ベッド１２の前方部分の上面にＺ軸送り機構を介して前後方向（Ｚ軸方向、図１２では左右方向）に移動可能に取付けられたテーブル１８を具備する。テーブル１８には、ワーク３０を取付ける鉛直な取付面２８ａを有したイケール２８が固定される。本実施の形態ではワーク３０は、概ね円筒形状を有してる。尚、ＮＣ工作機械として立形マシニングセンタを採用することもできる。
【００１３】
Ｃ軸ベース１６には、Ａ軸ベース２０がＺ軸回りのＣ軸方向に回転可能に支持されている。Ａ軸ベース２０はＣ軸ベース１５の回転軸線を挟んで両側部にブラケット部２２を有している。ブラケット部２２には、主軸頭２４がＸ軸に平行な回転軸２２ａによってＡ軸方向に回転可能に取り付けられている。主軸頭２４には、主軸２６が長手方向の回転軸線Ｏsを中心に回転可能に支持されており、該主軸２６の先端部に工具３２が取り付けられている。
【００１４】
なお、Ｘ軸送り機構は、ベッド１２の上面において左右方向に水平に延設された一対のＸ軸ガイドレール１２ａ、該Ｘ軸ガイドレール１２ａ沿いに摺動可能にコラム１４の下面に取付けられたガイドブロック（図示せず）、ベッド１２内においてＸ軸方向に延設されたＸ軸ボールねじ（図示せず）、コラム１４の下端部分に取付けられ前記Ｘ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｘ軸ボールねじの一端に連結され該Ｘ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
【００１５】
同様に、Ｙ軸送り機構は、コラム１４内に鉛直に延設された一対のＹ軸ガイドレール（図示せず）、該Ｙ軸ガイドレール沿いに摺動可能にＣ軸ベース１６に取付けられたガイドブロック（図示せず）、コラム１４内においてＹ軸方向に延設されたＹ軸ボールねじ（図示せず）、Ｃ軸ベース１６内に取付けられ前記Ｙ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｙ軸ボールねじの一端に連結され該Ｙ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
【００１６】
同様に、Ｚ軸送り機構は、ベッド１２の上面において前後方向に水平かつＸ軸ガイドレール１２ｂ沿いに摺動可能にテーブル１８の下面に取付けられたガイドブロック（図示せず）、ベッド１２内においてＺ軸方向に延設されたＺ軸ボールねじ（図示せず）、テーブル１８の下面に取付けられ前記Ｚ軸ボールねじに係合するナット（図示せず）、および、前記Ｚ軸ボールねじの一端に連結され該Ｚ軸ボールねじを回転駆動するサーボモータ（図示せず）を具備することができる。
【００１７】
この直線送り軸と回転送り軸を有した５軸のＮＣ工作機械１０によってワーク３０の円筒外周面を工具３２を用いて加工する方法を図１３を用いて説明する。円筒形状をしたワーク３０はその中心軸Ｏがイケール２８のワーク取付面２８ａに対して垂直になるようにイケール２８に取付けられている。工具３２の底刃がワーク３０の円筒外周面を向くように、主軸頭２４はＡ軸方向に回転位置決めされる。ワーク３０の円筒外周面を工具３２の底刃で加工するための工具送りは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｃ軸の同時３軸動作によって与える。ワーク３０の軸線方向へのピックフィードは、Ｚ軸動作によって与える。また、工具３２の回転中心軸線Ｏsを工具の送り方向前方に傾けリード角を設ける動作は、Ｃ軸によって与える。
【００１８】
次に、図１４を参照すると、本発明の機械加工方法で利用可能な回転工具３２の一例としてフェイスミルの側面が示されている。該フェイスミル３２は、主軸２６の工具装着穴（図示せず）に装着されるシャンク３６、該シャンク３６に結合されたカッターボディ３４、該カッターボディ３４の周縁部に等角度間隔に取付けられた複数のチップ３８を具備している。チップ３８はカッターボディ３４の外周面および底面から突出しており、フェイスミル３２の外周刃はもとより底刃を形成している。このように、本発明の機械加工方法で利用可能な工具は、少なくとも底刃を有していることが必要となる。そうした工具としては、フェイスミルに加えて例えばエンドミルやカップ砥石が含まれる。
【００１９】
以下、図１４に示したフェイスミルを用いた場合を例として、図１〜１１を参照しつつ本発明の機械加工方法の好ましい実施の形態を説明する。
先ず、工具３２を用いてワーク３０に凸曲面を形成する様子を模式的に示した図１を参照すると、本例において工具３２はフェイスミルであり、ワーク３０の表面３０ａに凸曲面として円筒面が形成されている。図１において、工具３２は、リード角αを以て工具３２の送り方向Ｄf前方に傾斜している。ここで、リード角αは、工具３２のチップ３８の切刃先端が描く円の中心（工具中心）Ｏtとワーク３０に形成する凸曲面の曲率中心Ｏとを結ぶ直線Ｌmと、工具３２の回転中心軸線Ｏsとの間の角度である。本実施の形態のように円筒形状のワーク３０に凸曲面として円筒外周面を形成する場合には、曲率中心Ｏは円柱状のワーク３０の中心軸線上にある。
【００２０】
フェイスミルは、一般的に工具の外周部分にのみ切刃が設けられているので、リード角α＝０で凸曲面を形成すると、図２Ｂに示すように、切刃は工具３２の両側部の接触点Ｐcsでワーク３０に接触し、工具送り方向Ｄfに関して前縁部では接触することができない。従って、加工形状の断面は、図２Ａに示すように中心部が膨出して全体的に凸形となる。工具３２の前縁部がワーク３０に接触するまで切込むと、図２Ａの凸部の頂点が加工しようとする二点鎖線の位置まで下がり、両側部では削り過ぎる問題が生じてしまう。
【００２１】
反対に、リード角αが大き過ぎると、図３Ｂに示すように、切刃は、工具３２の両側部においてワーク３０に接触することができず、工具送り方向Ｄfに関して工具３２の前縁部の接触点Ｐcfでのみ接触することなる。従って、加工形状の断面は、図３Ａに示すように中心部が凹んで全体的に凹形となる。工具３２の両側部がワーク３０に接触するまで切込むと、図３Ａの凹部の頂点が加工しようとする二点鎖線の位置より下がり、前縁部では削り過ぎる問題が生じてしまう。
【００２２】
これに対して、リード角αが両者の中間の値となると、図４Ｂに示すように、切刃は工具３２の両側部で２つの接触点Ｐcsと、工具送り方向Ｄfに関して工具３２の前縁部の接触点Ｐcfの３点でワーク３０に接触し、加工形状の断面は、図４Ａに示すように、中心部がワーク３０の外側に膨出すると共に、その両側部でワーク３０の半径方向内側に凹んだ陥凹部を持ち、全体的にＷ形となる。
【００２３】
次に、図１および図５〜図７を参照して、加工形状、つまり設計上の形状と実際に加工された形状との差異である形状誤差と、リード角αとの関係を詳細に説明する。図５は、工具３２の中心軸線方向に見たワーク３０の表面の模式図であり、図６は、図１の一部を拡大して示す、ワーク３０と工具３２との間の加工領域の幾何学的位置関係を示す図であり、図７は、図２Ａ、３Ａ、４Ａと同様のワーク３０の半径を含む平面で切断したワーク３０の断面を模式的に示す図であり、ζ、η座標を示す図である。
【００２４】
図１、６において、ワーク３０の中心Ｏから線分ＰcfＰcsへ引いた垂線を直線Ｌnとし、線分ＰcfＰcsと直線Ｌnとの交点をＮとする。また、図５において、Ｔdは工具の直径、Ｗは工具３２の両側部における切刃とワーク３０との接触点Ｐcs間の距離（加工幅）、Ｓは工具送り方向Ｄfに測定した工具３２の前縁部の接触点Ｐcfと一方の側部における接触点Ｐcs間の距離（接触長さ）である。更に、図７において、ワーク３０の中心軸線Ｏに平行に、つまり工具３２の送り方向に垂直な加工幅方向にζ軸を、そしてワーク３０の半径方向にη軸が定義されている。
【００２５】
先ず、リード角αを求めるために、工具３２としてのフェイスミルとワーク３０との間の接触長さＳを求める。図１、６において、点Ｎは、二等辺三角形ＯＰcfＰcsの頂点Ｏから底辺ＰcfＰcsへ引いた垂線の足であり、底辺ＰcfＰcsの長さは、上記に定義したように接触長さＳである。従って、三角形ＯＮＰcfについて、線分ＯＮの長さｈは、ワーク３０の加工表面の曲率半径をＲとして以下の式にて求められる。
ｈ＝(Ｒ2−(Ｓ／２)2)1/2
【００２６】
また、図１から理解されるように、線分ＯＮは工具３２の回転軸線Ｏsに平行なので、∠ＯtＯＮはリード角αの同位角としてリード角αに等しくなる。従って、リード角αは以下の式にて求められる。
tanα＝（Ｔd／２−Ｓ／２）／ｈ＝（Ｔd／２−Ｓ／２）／(Ｒ2−(Ｓ／２)2)1/2  …（１）
また、ワーク３０の外側に膨出した中心部分と、ワーク３０の内側に凹んだ両側部との間のワーク３０の半径方向（η軸方向）の距離である形状誤差δは以下の式にて求められる。
δ＝Ｒ−ｈ＝Ｒ−(Ｒ2−(Ｓ／２)2)1/2  …（２）
【００２７】
図７において、設計上の加工形状、本例では円筒面をη＝０とすると、式（１）、（２）から次式が得られる。
η＝(（Ｒsinα−ζ）2＋Ｒ2cos2α)1/2−Ｒ  …（３）
式（３）においてＲは設計上のワーク３０の直径であるので既知数であり、αは未知数である。そこで、リード角αをパラメータとして、式（３）に基づいて加工形状をシミュレーションすることができる。図８に、工具の直径（Ｔd）１００ｍｍ、ワークの加工表面の曲率半径（Ｒ）２０００ｍｍ、接触長さ（Ｓ）５０ｍｍ、加工幅（Ｗ）１００ｍｍの条件で行ったシミュレーション結果を示す。図８は、工具３２の工具中心Ｏtとワーク３０に形成する凸曲面の曲率中心Ｏとを結ぶ直線Ｌmを含み工具３２の工具送り方向Ｄfに垂直な平面で切断したワーク３０の部分断面図である。シミュレーションから、リード角が一定の範囲、図８に一例として示すシミュレーションの例では0°＜α≦1.3°の範囲にあるとき、加工形状は全体的にＷ形となり、α＝0.716°のとき工具直径をフルに使う場合に最も加工形状誤差が小さくなることがわかった。
【００２８】
次に、リード角α＝0.716°およびα＝1.3°の場合の加工形状の図８と同様の拡大図である図９、１０を参照して、本発明による加工方法を更に詳細に説明する。リード角が0°＜α≦1.3°の範囲にあるとき、加工形状は、図９、１０に示すように、中央部分がワーク３０の半径方向に膨出し、その両側部で次第に半径方向内側に凹み、更にζ軸に沿って外側の部分で再び半径方向外側に膨らむ全体的にＷ形となる。つまり、工具３２の一回の送りによって、ワーク３０の表面は３つの極値点Ｐ0、Ｐ1、Ｐ2、有する形状に加工される。こうして、工具３２によって加工されたワーク３０の表面は、極値点Ｐ0の周囲がワーク３０の半径方向外側に凸状の極大部となり、極値点Ｐ1、Ｐ2の周囲が、該極大点の両側部で半径方向内側に凹んだ極小部となる。この極大部が膨出部であり、極小部が陥凹部である。
【００２９】
本発明では、加工形状の中央部分の膨出した極値点Ｐ0を通過し、直線Ｌmと工具３２の工具送り方向Ｄfの双方に垂直に直線Ｌ0を引いて、該直線Ｌ0が加工表面と交差する２つの点Ｐ3、Ｐ4間の距離を、工具３２のピックフィード量Ｆpとして定めることによって、例えば、図１０のように、加工後に形成されるカスプ４０は、隣接するツールパスに沿った加工の間に、極値点Ｐ0よりも外側の部分が除去され、形状誤差δは、ワーク３０の外方へ膨出した中央部分の極値点Ｐ0と、該極値点Ｐ0の両側に形成されるワーク３０の内側に凹んだ極値点Ｐ1又はＰ2との間のη軸方向の距離となる。なお、この場合、カスプ４０の頂点Ｐcと極値点Ｐ0との間のη軸方向の距離相当分をオフセット量Ｓoとしてツールパスを演算するようにしてもよい。工具３２をη軸方向にＳoオフセットして加工すると、Ｐ3−Ｐ4間ではＰ0を設計上の加工形状からの誤差零の位置にくるようにすることができる。
【００３０】
上述したように、リード角αを与えることによって、加工形状をシミュレーションすることができるので、本発明では、図１１に示すように、リード角α、形状誤差δおよびピックフィード量Ｆpの関係を予め演算して求めることができる。図１１において、例えば、形状誤差としてδ＝０．０５mmが設計要件として与えられているとすると、この形状誤差δ＝０．０５mmから出発して、リード角がα＝１．０３が求められ、このリード角α＝１．０３からピックフィード量Ｆp＝９０mmを求めることができる。本発明によれば、この関係を、例えば、テーブル等の形態でＣＡＭのような自動プログラミングシステムや工作機械のＮＣ装置に組込み、形状誤差δからリード角αとピックフィード量Ｆpとを自動的に生成するようにできる。
【００３１】
次に図１５によって本発明の機械加工装置の実施形態を説明する。マシニングセンタ等のＮＣ装置を付属した工作機械１０は、ＣＡＭ装置４２から送られる加工プログラムによってワークを加工する。本発明の機械加工装置は、更にＮＣ装置にリード角およびピックフィード量を送出するリード角、ピックフィード量決定部４６を有する。リード角、ピックフィード量決定部４６は、入力部４４と接続され、また、記憶部４８を介してシミュレーション部５０とも接続されている。シミュレーション部５０は、上述したように、リード角αを与えることによって、加工形状をシミュレーションし、リード角α、形状誤差δおよびピックフィード量Ｆpの関係を予め演算し、その結果を対応付けて記憶部４８に記憶する。シミュレーション部５０における演算は、各種の工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズについて行い、記憶する。記憶する形態は、図１１のような関数でもよいし、図示しないテーブルでもよい。そして、実際の加工に際して、入力部４４から工具サイズ、ワークの凸曲面のサイズ、形状誤差が入力されると、リード角、ピックフィード量決定部４６は記憶部から入力された条件に適合するリード角とピックフィード量を求めて決定し、ＮＣ装置に送出する。ＮＣ装置は加工プログラムにリード角とピックフィード量を加えてワークの加工を行う。リード角、ピックフィード量決定部４６は、決定したリード角およびピックフィード量をＣＡＭ装置４２に送出し、ＣＡＭ装置４２がそのリード角およびフィードバック量を加えた加工プログラムをＮＣ装置に送出する構成にしてもよい。
【００３２】
このようにして、フェイスミル、エンドミル、カップ砥石等の底刃を有する回転工具を用いてワークに凸曲面を加工する際、最適なリード角を設定したり、ピックフィード量を設定することによって加工能率及び加工精度を高めることができる。
本発明に適するワーク形状は、工具の送り方向には凸曲面で、幅方向は直線又は凸曲線の曲面形状である。
本実施形態では、主軸側にＡ軸やＣ軸の回転送り軸のあるＮＣ工作機械で説明したが、テーブル側に回転送り軸があったり、主軸側とテーブル側のそれぞれに回転送り軸を有するＮＣ工作機械でも同様の加工を行うことができる。また、リード角αは、本実施形態では凸曲面の法線に対して工具３２の軸線Ｏsを送り方向Ｄf前方に傾斜させる方向について説明したが、送り方向Ｄf後方に傾斜させる方向についても同様の作用、効果を得ることができる。
【００３３】
図１６Ａは、フェイスミル３２によってワーク３０を切削加工するときの切削力の３分力の説明図であり、図１６Ｂは、工具軸方向の切込み量を種々変えたときの切削力の３分力の測定結果の一例をグラフに表わしたものである。切削力のＸ軸方向分力ＦxとＹ軸方向分力Ｆyの絶対値は、工具軸方向（Ｚ軸方向）切込み量が大きくなるに従って大きくなる。切削力のＺ軸方向分力Ｆzは、工具軸方向切込み量が小さい領域ではプラスの値（工具を主軸に押し込む方向に作用）であるが、切込み量が大きい領域ではマイナスの値（工具を主軸から引き抜く方向に作用）になる。つまり、切削力のＺ軸方向分力Ｆzが零になる工具軸方向切込み量が存在するということである。図１６Ｂの例では、工具軸方向切込み量が３ｍｍのときに切削力のＺ軸方向分力Ｆzはほぼ零となっている。そして、切削力のＺ軸方向分力Ｆzが零となる工具軸方向切込み量で切削加工すると、加工面品位が良好となることもわかった。従って、記憶部４８には、種々の諸元の工具について、切削力のＺ軸方向分力がほぼ零となるときの工具軸方向切込み量の値も記憶されており、リード角、ピックフィード量決定部４６でリード角、ピックフィード量を決定するときに、併せて切削力のＺ軸方向分力Ｆzが略零となる工具軸方向切込み量も決定し、ＮＣ装置に送出するようにすれば、加工面品位が一層向上する。
【符号の説明】
【００３４】
１０    ＮＣ工作機械
１２    ベッド
１４    コラム
１６    Ｃ軸ベース
１８    テーブル
２０    Ａ軸ベース
２４    主軸頭
２６    主軸
２８    イケール
３０    ワーク
３２    工具
Ｄf    工具送り方向
Ｏ    加工表面の曲率中心
Ｏt    工具中心（切刃先端が描く円の中心）
Ｓ    接触長さ
Ｔd    工具直径
Ｗ    加工幅
α    リード角
δ    形状誤差
【図１】
0005645884.tif 000002
【図２Ａ】
0005645884.tif 000003
【図２Ｂ】
0005645884.tif 000004
【図３Ａ】
0005645884.tif 000005
【図３Ｂ】
0005645884.tif 000006
【図４Ａ】
0005645884.tif 000007
【図４Ｂ】
0005645884.tif 000008
【図５】
0005645884.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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