(57)【要約】  回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する溝加工方法であって、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具を用いて、溝部の延びる方向に沿った工具経路にて回転工具を相対的に移動させてワークを加工する加工工程を含む。加工工程は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行う。
2014002270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに溝部を形成する溝加工方法であって、
前記溝部の溝幅よりも小さな直径を有する前記回転工具を用いて、前記溝部の延びる方向に沿った工具経路にて前記回転工具を相対的に移動させて前記ワークを加工する加工工程を含み、
前記加工工程は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に前記回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更して、複数回の加工を行うことを特徴とする、溝加工方法。
【請求項２】
前記加工工程は、前記溝部の溝幅を直径にした円の中心軸と前記回転工具の中心軸とが平行になるように前記回転工具の傾きを設定する、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項３】
前記加工工程は、前記溝部の延びる方向に沿って前記回転工具を往復移動させる往復移動工程を含み、
前記往復移動工程の往路では前記溝部の一方の側面を加工し、前記往復移動工程の復路では前記回転工具の自転の回転方向を往路と同一に維持しながら前記溝部の他方の側面を加工する、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項４】
前記溝部の溝幅を直径にした前記円に内接する範囲は、前記溝部の側面の加工を行う範囲と前記溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、
前記加工工程は、前記溝部の側面の加工を行う範囲内で前記回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行う、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項５】
前記溝部の延びる方向に対して垂直な方向を基準方向とした場合に、前記基準方向に対して予め定められた角度の範囲の内部にて、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行う、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項６】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに前記溝部を形成する工作機械の制御装置であって、
前記溝部の溝幅と同一の直径を有する仮想の回転工具にて前記溝部を形成するための入力情報を読み取る入力情報読取部と、
前記入力情報に基づいて、前記溝部の延びる方向に前記回転工具を相対移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備え、
前記経路設定部は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に前記回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する、工作機械の制御装置。
【請求項７】
前記経路設定部は、前記入力情報に基づいて前記仮想の回転工具にて前記溝部を形成する時の仮想的な進行方向を設定する仮想進行方向設定部と、
前記仮想的な進行方向を用いて、前記回転工具を配置する範囲を設定する範囲設定部と、
前記回転工具を配置する範囲の内部に前記回転工具を配置する複数個の位置を設定する位置設定部とを含む、請求項６に記載の工作機械の制御装置。
【請求項８】
前記溝部の溝幅を直径にした前記円に内接する範囲は、前記溝部の側面の加工を行う範囲と前記溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、
前記位置設定部は、前記溝部の側面の加工を行う範囲内で前記回転工具の位置を設定する、請求項７に記載の工作機械の制御装置。
【請求項９】
前記範囲設定部は、前記仮想的な進行方向に対して垂直な方向を基準方向に設定し、前記基準方向に対して予め定められた角度の範囲を設定することにより、前記回転工具を配置する範囲を設定する、請求項７に記載の工作機械の制御装置。
【請求項１０】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに前記溝部を形成する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
前記ワークの形状データを読み取る形状データ読取部と、
前記形状データに基づいて、前記溝部の延びる方向に前記回転工具を相対移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備え、
前記経路設定部は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する、工具経路生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝加工方法、工作機械の制御装置および工具経路生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術においては、回転工具を回転させて、ワークの切削等の加工を行う工作機械が知られている。また、このような工作機械において回転工具の経路を所定の軸の座標等により指定し、ワークに対して回転工具を自動的に移動させながら加工を行う数値制御式の工作機械が知られている。【０００３】
工作機械では、ワークの表面に溝部を形成する溝加工を行うことができる。溝加工においては、エンドミル等の回転工具によりワークを切削しながら、ワークと回転工具との相対位置を変更することにより、所望の方向に延びる溝部を形成することができる。【０００４】
特開平１１−３４７８２３号公報（特許文献１）においては、エンドミルの往復移動を行う深い溝の加工において、切削抵抗の向きと大きさを工具送り方向に対して一定にする切削加工方法が開示されている。この溝の加工においては、往路と復路とにおいて切削する深さを互いに異なる様に設定することにより切削抵抗を等しくしている。この加工方法により、溝の曲がりや偏り等の形状精度の悪化を防止できることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４７８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
円柱状の部材の周方向の表面に溝部が形成されている円筒カム等を製造する場合には、ワークに対する回転工具の位置を相対的に回転させながら溝部を形成することができる。すなわち、所定の回転軸の周りに回転する相対移動を行うことにより、円周方向の表面に溝部を形成することができる。【０００７】
ところで、ワークの表面に溝幅の大きな溝部を形成する場合には、溝幅と同一の直径を有する大型の回転工具を用いることができる。大型の回転工具を溝部の延びる方向に沿って移動させることにより、所望の幅の溝部を形成することができる。しかしながら、この場合には、回転工具が摩耗した場合等に溝幅の微調整が行えないという問題がある。また、溝幅を変更するためには所望の溝幅と同一の直径を有する回転工具を準備しなければならないという問題がある。【０００８】
一方で、溝幅の大きな溝部を形成する場合には、回転工具を遊星回転運動させる専用の工具ヘッド（偏心ホルダ）を使用することができる。しかしながら、遊星回転運動を行う専用の工具ヘッドは、剛性が小さいために切り込み量を大きくすることができない。このために工具ヘッドの送り速度を小さく設定する必要がある。また、回転工具は自転しながら公転するために、切削を行なう面に接触していない時間が長くなる。これらの理由から遊星回転運動を行う工具ヘッドを用いる場合には、加工時間が長くなるという問題がある。また、円筒カム等の溝部を形成する場合には、加工精度が低く、所望の溝幅にて精度良く加工することができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の溝加工方法は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する溝加工方法であって、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具を用いて、溝部の延びる方向に沿った工具経路にて回転工具を相対的に移動させてワークを加工する加工工程を含む。加工工程は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更して、複数回の加工を行う。【００１０】
上記発明においては、加工工程は、溝部の溝幅を直径にした円の中心軸と回転工具の中心軸とが平行になるように回転工具の傾きを設定することができる。【００１１】
上記発明においては、加工工程は、溝部の延びる方向に沿って回転工具を往復移動させる往復移動工程を含み、往復移動工程の往路では溝部の一方の側面を加工し、往復移動工程の復路では回転工具の自転の回転方向を往路と同一に維持しながら溝部の他方の側面を加工することができる。【００１２】
上記発明においては、溝部の溝幅を直径にした円に内接する範囲は、溝部の側面の加工を行う範囲と溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、加工工程は、溝部の側面の加工を行う範囲内で回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行うことができる。【００１３】
上記発明においては、溝部の延びる方向に対して垂直な方向を基準方向とした場合に、基準方向に対して予め定められた角度の範囲の内部にて、ワークに対する回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行うことができる。【００１４】
本発明の工作機械の制御装置は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する工作機械の制御装置であって、溝部の溝幅と同一の直径を有する仮想の回転工具にて溝部を形成するための入力情報を読み取る入力情報読取部と、入力情報に基づいて、溝部の延びる方向に回転工具を相対移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備える。経路設定部は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する。【００１５】
上記発明においては、経路設定部は、入力情報に基づいて仮想の回転工具にて溝部を形成する時の仮想的な進行方向を設定する仮想進行方向設定部と、仮想的な進行方向を用いて、回転工具を配置する範囲を設定する範囲設定部と、回転工具を配置する範囲の内部に回転工具を配置する複数個の位置を設定する位置設定部とを含むことができる。【００１６】
上記発明においては、溝部の溝幅を直径にした円に内接する範囲は、溝部の側面の加工を行う範囲と溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、位置設定部は、溝部の側面の加工を行う範囲内で回転工具の位置を設定することができる。【００１７】
上記発明においては、範囲設定部は、仮想的な進行方向に対して垂直な方向を基準方向に設定し、基準方向に対して予め定められた角度の範囲を設定することにより、回転工具を配置する範囲を設定することができる。【００１８】
本発明の工具経路生成装置は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、ワークの形状データを読み取る形状データ読取部と、形状データに基づいて、溝部の延びる方向に回転工具を相対移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備える。経路設定部は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ワークに溝部を形成する場合に短い加工時間にて精度良く加工を行なうことができる溝加工方法、工作機械の制御装置および工具経路生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態における数値制御式の工作機械の概略図である。
【図２】実施の形態において溝加工を行うワークと溝部の概略図である。
【図３】比較例の回転工具を用いて溝加工を行うときのワークと溝部の概略図である。
【図４】比較例の回転工具を用いて溝加工を行うときの回転工具の中心軸の軌跡を説明する図である。
【図５】比較例の回転工具を用いて溝加工を行うときの仮想進行方向と溝部の側面を加工している部分とを説明する概略図である。
【図６】実施の形態の回転工具を用いて溝加工を行うときの概略断面図である。
【図７】実施の形態の溝加工方法において、１回目の往路の加工と復路の加工とを説明する概略図である。
【図８】実施の形態の溝加工方法において、２回目の往路の加工と復路の加工とを説明する概略図である。
【図９】実施の形態の溝加工方法において、３回目の往路の加工と復路の加工とを説明する概略図である。
【図１０】実施の形態の溝加工方法において、１回目の往路の加工を説明する概略断面図である。
【図１１】実施の形態の溝加工方法において、１回目の復路の加工を説明する概略断面図である。
【図１２】実施の形態の溝加工方法において、２回目の往路の加工を説明する概略断面図である。
【図１３】実施の形態の溝加工方法において、２回目の復路の加工を説明する概略断面図である。
【図１４】実施の形態の溝加工方法において、３回目の往路の加工を説明する概略断面図である。
【図１５】実施の形態の溝加工方法において、３回目の復路の加工を説明する概略断面図である。
【図１６】実施の形態におけるワークを加工する加工システムの概略図である。
【図１７】実施の形態における工作機械の制御装置の制御を説明するフローチャートである。
【図１８】比較例の回転工具の仮想進行方向を説明する概略断面図である。
【図１９】実施の形態の工作機械の制御装置の制御において、回転工具の仮想進行方向と、回転工具を配置する範囲とを説明する概略図である。
【図２０】スキャロップ高さを説明する概略図である。
【図２１】実施の形態における他の加工システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１から図２１を参照して、実際の形態における溝加工方法、工作機械の制御装置および工具経路生成装置について説明する。本実施の形態の工作機械としては、主軸が水平方向に延びている横形マシニングセンタを例示して説明する。
【００２２】
図１は、本実施の形態における数値制御式の工作機械の概略図である。工作機械１０は、工場等の床面に設置されるベッド１２を備える。ベッド１２の上面には、Ｚ軸ガイドレール２８が固定されている。本実施の形態におけるＺ軸は、水平方向である。Ｚ軸ガイドレール２８は、Ｚ軸方向（図１において左右方向）に延びるように配置されている。
【００２３】
本実施の形態における工作機械１０は、回転工具２２とワーク１とを相対移動させる移動装置を備えている。Ｚ軸ガイドレール２８の上面には、テーブル１４が配置されている。テーブル１４は、Ｚ軸ガイドレール２８に対して摺動可能に配置されている。テーブル１４は、Ｚ軸に沿って移動する。テーブル１４の上面には、Ｂ軸方向にワーク１を回転させるための数値制御式のロータリテーブル４２が配置されている。ロータリテーブル４２の上面には、ワーク用の保持部材４０を介してワーク１が固定される。
【００２４】
ベッド１２の上面には、Ｘ軸ガイドレール３６が固定されている。本実施の形態におけるＸ軸は、Ｚ軸に直交し、更に水平方向（図１の紙面に垂直方向）に延びる。Ｘ軸ガイドレール３６は、Ｘ軸に沿って延びるように形成されている。Ｘ軸ガイドレール３６には、コラム１６が摺動可能に配置されている。コラム１６は、Ｘ軸に沿って移動する。
【００２５】
コラム１６において、ワーク１に対向する前面には、Ｙ軸ガイドレール３４が固定されている。本実施の形態におけるＹ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向に延びる。Ｙ軸ガイドレール３４は、Ｙ軸に沿って延びている。Ｙ軸ガイドレール３４上には、主軸ヘッド１８が配置されている。主軸ヘッド１８は、Ｙ軸ガイドレール３４に摺動可能に形成されている。主軸ヘッド１８は、Ｙ軸に沿って移動する。主軸ヘッド１８は、主軸２０を回転自在に支持するように形成されている。
【００２６】
本実施の形態の移動装置は、ワーク１に対して回転工具２２をＺ軸方向に相対移動させるＺ軸移動装置を含む。本実施の形態においては、ベッド１２の内部において、テーブル１４の下側にはＺ軸送りねじ２４が配置されている。Ｚ軸送りねじ２４は、Ｚ軸方向に延びている。テーブル１４の下面には、ナット２６が固定されている。ナット２６は、Ｚ軸送りねじ２４に螺合する。Ｚ軸送りねじ２４の一方の端部にはＺ軸サーボモータ２５が連結されている。Ｚ軸サーボモータ２５を駆動して、Ｚ軸送りねじ２４を回転させることにより、ナット２６がＺ軸方向に移動する。テーブル１４は、ナット２６の移動と共に、Ｚ軸ガイドレール２８に沿って移動する。この結果、ワーク１がＺ軸方向に移動する。
【００２７】
本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１に対して回転工具２２をＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動装置を備える。Ｘ軸移動装置は、Ｚ軸移動装置と同様に、ベッド１２の内部において、コラム１６の下側に配置されているＸ軸送りねじを含む。Ｘ軸送りねじは、Ｘ軸方向に延びるように形成されている。コラム１６の下面にはＸ軸送りねじに螺合するナット３７が固定されている。Ｘ軸送りねじの一端にはＸ軸サーボモータ３８が連結されている。Ｘ軸サーボモータ３８を駆動し、Ｘ軸送りねじを回転させることにより、ナット３７がＸ軸方向に移動する。コラム１６は、ナット３７の移動とともに、Ｘ軸ガイドレール３６に沿って移動する。この結果、回転工具２２がＸ軸方向に移動する。
【００２８】
本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１に対して回転工具２２をＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動装置を備える。コラム１６の内部にはＹ軸送りねじ３２が配置されている。Ｙ軸送りねじ３２は、Ｙ軸方向に延びるように形成されている。主軸ヘッド１８の背面には、Ｙ軸送りねじ３２に螺合するナット３０が固定されている。Ｙ軸送りねじ３２の上端にはＹ軸サーボモータ３１が連結されている。Ｙ軸サーボモータ３１を駆動し、Ｙ軸送りねじ３２を回転させることにより、ナット３０がＹ軸方向に移動する。主軸ヘッド１８は、ナット３０の移動と共に、Ｙ軸ガイドレール３４に沿って移動する。この結果、回転工具２２がＹ軸方向に移動する。
【００２９】
本実施の形態の工作機械１０は、ワーク１に対して回転工具２２をＢ軸方向に相対移動させるＢ軸移動装置を備える。ロータリテーブル４２は、ワーク１を回転させるためのＢ軸サーボモータ４３を含む。Ｂ軸サーボモータ４３が駆動することにより、ワーク１がＢ軸方向に回転する。
【００３０】
主軸２０の先端には回転工具２２が配置されている。本実施の形態においては、回転工具２２としてエンドミルが装着されている。主軸２０には、回転工具２２を回転させるためのモータ２３が接続されている。モータ２３が駆動することにより、回転工具２２は、主軸の中心軸を回転軸として自転する。
【００３１】
本実施の形態における工作機械１０は、直線送り軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と回転送り軸（Ｂ軸）を有し、回転工具２２を回転させながら、コラム１６、主軸ヘッド１８、テーブル１４を各々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に動作させることにより、テーブル１４に固定されたワーク１を所望形状に切削加工することができる。更に、ロータリテーブル４２を駆動することにより、ワーク１をＢ軸周りに回転させることができる。本実施の形態における工作機械１０は、Ｂ軸を有する４軸の工作機械として機能する。
【００３２】
本実施の形態においては、図１に示す工作機械１０を用いて、ワーク１の表面に溝部を形成する溝加工方法を行う。
【００３３】
図２に、本実施の形態におけるワーク１の概略平面図を示す。本実施の形態においては円柱状のワーク１の周方向の表面に溝部６６を形成する。溝部６６は、ワーク１の表面に螺旋状に延びる。このような溝部６６を形成する溝加工を行うことにより、例えば円筒カム等を製造することができる。
【００３４】
図１および図２を参照して、ワーク１に溝部６６を形成する場合には、ワーク１の中心軸１ａがＹ軸と平行になる様に、ワーク１をロータリテーブル４２に固定する。また、中心軸１ａがロータリテーブル４２の回転軸と一致するようにワーク１を固定する。ワーク１の加工においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の移動に加えてＢ軸方向にワーク１を回転させる。
【００３５】
本実施の形態における溝加工方法では、溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する第１の回転工具としての回転工具２２を用いて切削加工を行う。回転工具２２としては、例えば、エンドミルを用いることができる。本実施の形態における溝部６６は、断面形状がほぼ四角形であり、一方の側面６６ａおよび他方の側面６６ｂを有する。
【００３６】
本実施の形態における溝部６６の深さは一定になるように形成される。また、溝部６６の溝幅も一定になる様に形成される。このような溝部６６を形成する場合には、切削の時の回転工具２２の深さ方向の相対位置（Ｚ軸の位置）を変化させずに、ワーク１の表面に沿って、Ｘ軸の位置、Ｙ軸の位置およびＢ軸の位置を変化させる制御を行う。
【００３７】
本実施の形態の溝加工方法は、回転工具２２を溝部６６の形状に沿って往復移動させる往復移動工程を含む。往復移動工程の往路では、溝部６６の一方の側面６６ａを加工する。矢印９５に示すように、回転工具２２を溝部６６の延びる方向に相対移動させることにより溝部６６の一方の側面６６ａを加工する。本実施の形態の工作機械１０においては、矢印９２に示すようにＹ軸方向にワーク１を移動させながら、矢印９１に示すように中心軸１ａの周りにワーク１を回転させることにより、ワーク１と回転工具２２との相対移動を行う。回転工具２２が、予め定められた溝部６６の端部まで到達したときには、回転工具２２をＸ軸方向とＹ軸方向に移動して復路の位置に配置する。この後に、相対移動する向きを変えて復路の加工を行う。
【００３８】
往復移動工程の復路では、溝部６６の他方の側面６６ｂを加工する。回転工具２２を溝部６６の延びる方向に相対移動させることにより溝部６６を形成する。本実施の形態においては、矢印９４に示すように、Ｘ軸方向とＹ軸方向にワーク１を移動させながら、矢印９３に示すようにワーク１を回転させることにより、ワーク１と回転工具２２との相対移動を行う。
【００３９】
ところで、溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２にて溝部６６の側面６６ａ，６６ｂの加工を１回行った状態では、所望の形状の溝部６６を形成することができずに、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂにおいて深さ方向のいずれかの部分に削り残しが生じる。ここで、溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２にて溝部６６の側面を加工した場合の削り残しについて説明する。
【００４０】
図３に、比較例の回転工具を用いた時のワーク１の概略平面図を示す。第２の回転工具としての比較例の回転工具８１は、溝部６６の溝幅と同一の直径を有する。回転工具８１を用いる場合には、矢印９５に示すように、溝部６６の延びる方向に沿って１回の相対移動を行うことにより、溝部６６を形成することができる。本実施の形態の工作機械１０においては、ワーク１を矢印９２に示すようにＹ軸方向に移動させながら、矢印９１に示すようにワーク１を中心軸１ａの周りに回転させることにより、溝部６６を形成することができる。比較例の回転工具８１を用いる場合には、１回の加工にて一方の側面６６ａおよび他方の側面６６ｂを形成することができる。
【００４１】
図４に、比較例の回転工具８１を用いたときの回転工具８１の中心軸８１ａの軌跡を説明する概略図を示す。図４に示す例では、回転工具８１の中心軸８１ａが、ワーク１の半径方向と平行になるように回転工具８１を配置する。すなわち、中心軸８１ａの延長上にワーク１の中心軸１ａが配置される。
【００４２】
回転工具８１は、矢印９８に示すように中心軸８１ａの周りに自転している。回転工具８１は、一方の端部がワーク１の内部に挿入される。展開図７１は、ワーク１の周方向の表面を、矢印９６に示すように展開した図である。ワーク１の周方向の表面において、中心軸８１ａが通る軌跡７１ａが示されている。また、回転工具８１は、先端における中心軸８１ａ上の点、すなわち工具先端点を有する。展開図７２は、工具先端点を通るワーク１の円周方向の面を矢印９７に示すように展開した図である。展開図７２には、工具先端点の軌跡７２ａが示されている。
【００４３】
ワーク１の表面における工具中心軸８１ａ上の点の軌跡７１ａと、工具先端点の軌跡７２ａとを比較すると、軌跡の形状が互いに異なることが分かる。回転工具８１に対してワーク１が回転する時の回転半径が互いに異なるために、それぞれの点の軌跡が異なる。このために、ワーク１に対する回転工具８１の相対的な進行方向が溝部６６の深さ方向で異なる。
【００４４】
図５に、ワーク１に対して比較例の回転工具８１を移動させたときに、中心軸８１ａが移動する向きを説明する概略図を示す。矢印１０１は、回転工具８１の深さ方向において所定の点における仮想進行方向を示している。仮想進行方向は、ワーク１を停止させて回転工具が移動すると仮定したときの仮想的な進行方向である。中心軸８１ａの延びる方向において、仮想進行方向が変化することが分かる。すなわち、溝部６６の深さ方向において、仮想進行方向が変化することが分かる。
【００４５】
矢印１０２は、矢印１０１の方向に垂直な方向を示している。矢印１０２と回転工具８１の表面との交点が接触箇所８１ｂになる。接触箇所８１ｂは、ワーク１に接触し、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂを形成する部分である。この場合に、接触箇所８１ｂの線は、回転工具８１の中心軸８１ａとは互いに平行にならないという特性を有する。なお、図５に示す例においては、接触箇所８１ｂが直線状であるが、接触箇所８１ｂが曲線状になる場合もある。
【００４６】
溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２を使用する場合には、中心軸２２ａが仮想の回転工具８１の中心軸８１ａと平行になるような傾きで配置することができる。即ち、中心軸２２ａが溝部の溝幅を直径にした円８４の中心軸とほぼ平行になるように配置することができる。また回転工具２２の表面が、回転工具８１を用いた場合の回転工具８１の表面の位置に接触するように配置することができる。この時に、回転工具２２の中心軸２２ａは、回転工具８１の中心軸８１ａからずれた位置になる。すなわち、中心軸２２ａはワーク１の直径からずれた位置になる。ここで、中心軸２２ａの位置をどのように選んでも、１回の加工では回転工具２２の表面が接触箇所８１ｂの全てを通過することができない。このために、回転工具２２を配置して切削加工を行うと、溝部６６の深さ方向において一部の領域では削り残しが生じる。回転工具２２を用いて、１回の加工で溝部６６の側面６６ａまたは側面６６ｂを形成しようとしても、所望の側面の形状を得ることができない特性を有する。
【００４７】
そこで、本実施の形態における溝加工方法では、溝部６６の一つの側面を形成するために、ワーク１に対する回転工具２２の相対位置を変更して複数回の加工を行う。
【００４８】
図６に、本実施の形態における溝加工方法を説明する概略断面図を示す。本実施の形態における溝加工方法は、矢印９９に示す溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２を用いる。図６は、溝部６６の一方の側面６６ａの加工を例示している。
【００４９】
本実施の形態の溝加工方法では、回転工具２２の中心軸２２ａが、溝部６６の深さ方向と平行になるように回転工具２２の傾きを設定する。すなわち、回転工具２２を配置するための円８４の中心軸が、ワーク１の直径と平行になる様に回転工具２２の傾きを設定している。
【００５０】
本実施の形態の溝加工方法では、溝部６６の一方の側面６６ａに対して、少しずつ回転工具２１の位置を変更しながら、複数回の加工を行っている。すなわち、回転工具２２の経路を少しずつ変更して一方の側面６６ａを形成している。図６に示す例においては、１回目の側面６６ａの加工においては、位置８５ａに回転工具２２を配置する。そして、矢印１０３に示すように、溝部６６の延びる方向に沿って回転工具２２を相対的に移動させている。２回目の側面６６ａの加工においては、位置８５ｂに回転工具２２を配置して、溝部６６の延びる方向に沿って回転工具２２を相対的に移動させる。さらに、３回目の側面６６ａの加工においては、位置８５ｃに回転工具２２を配置して、溝部６６の延びる方向に沿って回転工具２２を相対的に移動させている。それぞれの位置８５ａ，８５ｂ，８５ｃは、溝部６６の溝幅を直径とする円８４に内接するように設定されている。
【００５１】
復路の加工においても、往路の加工と同様に、溝部６６の他方の側面６６ｂを形成するために、回転工具２２の位置を変えて複数回の加工を行っている。本実施の形態では往路および復路において、回転工具２２の位置を変えて３回の加工を行っている。一つの側面を形成するための加工の回数は、任意の回数を選択することができる。加工の回数を多くすることにより、溝部の形状の精度を向上させることができる。
【００５２】
図７に、１回目の加工における回転工具２２の往路の位置と復路の位置とを説明する概略断面図を示す。矢印１００は、回転工具２２の自転する方向を示しており、往路および復路で同一の回転方向が採用されている。１回目の往路の加工においては、位置８５ａに回転工具２２を配置する。回転工具２２を、矢印１０３に示すように溝部６６の延びる形状に沿って移動させることにより、一方の側面６６ａの加工を行う。１回目の復路の加工においては、位置８６ａに回転工具２２を配置する。回転工具２２を、矢印１０４に示すように、溝部６６の延びる形状に沿って移動させることにより、他方の側面６６ｂの加工を行う。
【００５３】
図８に、２回目の加工における回転工具２２の往路の位置と復路の位置とを説明する概略断面図を示す。２回目の加工では、往路において位置８５ｂに回転工具２２を配置して、矢印１０３に示す方向に移動させることにより、一方の側面６６ａを加工する。復路においては、位置８６ｂに回転工具２２を配置して、矢印１０４に示す方向に移動させることにより、他方の側面６６ｂを加工する。
【００５４】
図９に、３回目の加工における回転工具２２の往路の位置と復路の位置とを説明する概略断面図を示す。３回目の加工においても、１回目の加工および２回目の加工と同様に、往路において位置８５ｃに回転工具２２を配置して、一方の側面６６ａの加工を行なっている。復路において位置８６ｃに回転工具２２を配置して、他方の側面６６ｂの加工を行なっている。
【００５５】
本実施の形態における溝加工方法では、往路における回転工具２２の位置８５ａ，８５ｂ，８５ｃと、復路における回転工具２２の位置８６ａ，８６ｂ，８６ｃとが互いに対称な位置になる。たとえば、１回目の加工において、往路の位置８５ａと、復路の位置８６ａとは、円８４の中心点８４ａに対して対称な位置になる。すなわち、位置８５ａの工具先端点と、位置８６ａの工具先端点とは、円８４の中心点８４ａに対して互いに対称な位置に設定している。
【００５６】
図１０に、１回目の加工の往路において一方の側面６６ａの加工を行なっているときの概略断面図を示す。図１１に、１回目の加工の復路において、他方の側面６６ｂの加工を行なっているときの概略断面図を示す。それぞれの図においては、最終的に形成する最終加工面６７が示されている。複数回の加工を行なうことにより、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂが最終加工面６７に一致するように加工を行う。
【００５７】
１回目の加工の往路においては、一方の側面６６ａの上部を、最終加工面６７とほぼ同一になるように切削することができる。ところが、一方の側面６６ａの下部においては、最終加工面６７までの加工を行なうことができずに削り残りが生じる。１回目の加工の復路においては、他方の側面６６ｂの下部を最終加工面６７まで切削することができる。ところが、他方の側面６６ｂの上部においては、最終加工面６７まで切削することができずに削り残りが生じる。
【００５８】
図１２に、２回目の往路の加工を行っているときの概略断面図を示す。図１３に、２回目の復路の加工を行っているときの概略断面図を示す。２回目の加工の往路においては、一方の側面６６ａの下部を最終加工面６７に近づけるように加工することができる。また、２回目の復路においては、他方の側面６６ｂの上部を最終加工面６７に近づけるように加工することができる。
【００５９】
図１４に、３回目の往路の加工を行っているときの概略断面図を示す。図１５に、３回目の復路の加工を行っているときの概略断面図を示す。３回目の往路および復路においては、一方の側面６６ａおよび他方の側面６６ｂの削り残りを切削することができる。この結果、溝部６６を最終加工面６７の形状に一致させることができる。
【００６０】
このように、本実施の形態における溝加工方法は、溝部６６の延びる方向に沿った工具経路にて、回転工具２２を相対的に移動させてワーク１を加工する加工工程を含む。加工工程は、ワーク１に形成する溝部６６の溝幅を直径にした円８４に内接するように回転工具２２を配置する。そして、ワーク１に対する回転工具２２の相対位置を変更して複数回の加工を行っている。この方法を採用することにより、回転工具の直径よりも溝幅の大きな溝部を短時間で形成することができる。また、溝幅と同一の直径を有する回転工具を用いなくても、高い精度で溝部の加工を行うことができる。また、生成する溝部の溝幅が変化しても工具ヘッドの変換等は必要なく、溝幅よりも小さな直径を有する回転工具にて溝部を形成することができる。
【００６１】
たとえば、回転工具を遊星回転運動させる専用の工具ヘッドを使用する場合よりも短時間で加工を行うことができる。図６を参照して、回転工具を遊星回転運動させる専用の工具ヘッドでは、円８４に回転工具が内接するように公転運動を行なう。ところが、遊星回転運動させるために工具ヘッドの剛性を高くすることができずに切削量が小さく制限されてしまう。これに対して、本実施の形態の溝加工方法では、ワークの切削量を大きくすることができて短時間で溝加工を行うことができる。
【００６２】
また、回転工具を遊星回転運動させる場合には、回転工具がワークに接触していない領域が多く存在するために時間がかかる。これに対して、本実施の形態における溝加工方法では、溝部６６を形成するために必要な領域のみに回転工具の経路を設定することができて、短時間で溝加工を行うことができる。
【００６３】
たとえば、図６に示すように、溝部６６の溝幅を直径にした円８４に内接する範囲は、溝部６６の側面の加工を行う範囲と溝部６６の側面の加工を行わない範囲とを有する。溝部の側面に接近する範囲では、溝部６６の側面の加工を行うが、これ以外の矢印１０５に示す範囲では、溝部６６の側面の加工に寄与しない。このために、矢印１０５に示す範囲を避けて回転工具２２を配置することにより、加工時間を短くすることができる。このように、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂの加工を行う範囲の内部において回転工具２２の相対位置を変更して複数回の加工を行うことにより、加工時間を短縮することができる。
【００６４】
本実施の形態の溝加工方法においては、往路において一方の側面６６ａを加工して、復路において他方の側面６６ｂを加工している。この溝加工方法を採用することにより、往路と復路とにおいて、溝部６６を形成することができて、所望の形状の溝部を短時間で形成することができる。なお、溝加工においては、一方の側面を連続して複数回加工した後に、他方の側面を連続して複数回加工しても構わない。
【００６５】
さらに、本実施の形態においては、回転工具２２の自転の回転方向を維持しながら、往路では溝部６６の一方の側面６６ａを加工し、復路では溝部６６の他方の側面６６ｂを加工している。すなわち、往路と復路とにおいて、回転工具２２の回転方向を同一に維持している。この方法を採用することにより、往路および復路において切削条件を同一にすることができる。すなわち、往路および復路において、ダウンカットまたはアップカットのいずれか一方の加工方法にて溝部を形成することができる。このため、一方の側面と他方の側面との加工精度をほぼ同一にすることができる。
【００６６】
次に、本実施の形態における溝加工方法を行う工作機械の制御装置および工具経路生成装置について説明する。
【００６７】
図１６に、本実施の形態における工作機械１０と、工作機械１０に入力する入力数値データ５４を生成する装置とを備える加工システムの概略図を示す。本実施の形態においては、ＣＡＤ（computer aided design）装置５１にてワーク１の形状を設計する。ＣＡＤ装置５１は、ワーク１の形状データ５２をＣＡＭ（computer aided manufacturing）装置５３に供給する。形状データ５２にはワーク１に形成する溝部６６の形状のデータが含まれている。
【００６８】
ＣＡＭ装置５３においては、形状データ５２に基づいて、工作機械１０の制御装置５５に入力するための入力情報としての入力数値データ５４が生成される。本実施の形態における入力数値データ５４は、溝部６６の溝幅と同一の直径を有する比較例の回転工具８１を用いて溝部を形成するときの数値データである。
【００６９】
本実施の形態における数値制御式の工作機械１０は、制御装置５５を備える。本実施の形態における制御装置５５は、演算処理装置を含む。演算処理装置は、演算処理等を行うマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、およびその他の周辺回路を有する。
【００７０】
制御装置５５は、入力数値データ５４を用いて、出力数値データ６２を生成する。出力数値データ６２は、溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２を用いたときの機械に対する指令が含まれている。出力数値データ６２には、溝部６６を形成するために複数回の加工を行う工具経路の情報が含まれている。本実施の形態においては、出力数値データ６２には、ワーク１に対して回転工具２２を相対移動させる数値データが含まれている。
【００７１】
本実施の形態における制御装置５５は、入力情報読取部として機能する数値データ読取部５６と、経路設定部５７とを含む。数値データ読取部５６は、入力数値データ５４を読込む機能を有する。経路設定部５７は、読み込んだ入力数値データ５４に基づいて出力数値データ６２を生成する。本実施の形態における経路設定部５７は、仮想進行方向設定部５８と、範囲設定部５９と、位置設定部６０とを含む。出力数値データ６２は、数値制御部６３に入力される。数値制御部６３は、出力数値データ６２に基づいて各軸サーボモータ６４を駆動する。各軸サーボモータ６４には、Ｘ軸サーボモータ３８、Ｙ軸サーボモータ３１、Ｚ軸サーボモータ２５およびＢ軸サーボモータ４３が含まれる。
【００７２】
図１７に、本実施の形態の工作機械の制御装置における制御のフローチャートを示す。図１６および図１７を参照して、制御装置５５の数値データ読取部５６には、ＣＡＭ装置５３により生成された入力数値データ５４が入力される。本実施の形態における入力数値データ５４は、溝部６６の溝幅と同一の直径を有する回転工具８１を用いたときの工具先端点の経路を示すデータを含む。入力数値データ５４は、例えば、ＸＹＺ軸の座標値とＡＢＣ軸の回転角度とによって構成されている。制御装置５５に入力する入力情報としては、上記の数値データに限られず、回転工具の直径が溝部６６の溝幅と同一である時の回転工具の任意の部分の経路を示す入力情報を採用することができる。たとえば、入力情報はマクロコードにて作成されていても構わない。
【００７３】
制御装置５５においては、はじめにステップ１２１において、数値データ読取部５６により、入力数値データ５４を読み込む。ステップ１２２においては座標値列を出力する。ここでの座標値列は、ＸＹＺ軸の座標値およびＡＢＣ軸の回転角度によって構成されている。
【００７４】
次に、経路設定部５７において、溝部６６の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２を用いて加工を行なうための工具経路を設定する。ステップ１２３において、経路設定部５７の仮想進行方向設定部５８は、工作機械１０のデータを読み込む。工作機械１０のデータには、工作機械１０の軸構成および座標系などが含まれる。次に、ステップ１２４において、仮想進行方向設定部５８は仮想進行方向を算出する。
【００７５】
図１８に、仮想進行方向を説明する概略断面図を示す。仮想進行方向は、ワーク１が停止していたと仮定したときのワーク１に対する回転工具８１の進行方向である。仮想進行方向としては、たとえば、回転工具８１の工具先端点８１ｃが進行する方向を採用することができる。図１８に示す例では、回転工具８１の位置を変更せずに、ワーク１を矢印９１に示す向きに回転している。すなわち、回転工具８１の中心軸８１ａは停止した状態であり、ワーク１を回転させている。このときに、ワーク１が停止していると仮定すると、回転工具８１の仮想進行方向は、矢印１０１に示す方向になる。仮想進行方向は、例えば、ＸＹＺ軸における単位長さのベクトルにて設定することができる。
【００７６】
図１９に、本実施の形態における溝加工を行っているときの回転工具および溝部の概略平面図を示す。図１９においては、直径の小さな回転工具２２を用いた例を示している。仮想進行方向は、矢印１０１に示す方向である。すなわち、仮想進行方向は、円８４の直径と同一の直径を有する仮想の回転工具８１が、溝部６６の延びる方向に沿って進行する時の方向を示している。
【００７７】
図１６および図１７を参照して、ステップ１２４までは、溝幅と同一の直径を有する比較例の回転工具８１を用いた場合を想定している。次に、回転工具８１の仮想進行方向に基づいて、溝幅よりも小さな直径を有する回転工具２２の工具経路を設定する。制御装置５５の範囲設定部５９において、回転工具２２を配置する範囲を設定する。
【００７８】
範囲設定部５９は、ステップ１２５において加工設定データを読み込む。加工設定データには、溝部６６の溝幅、溝部６６の深さおよび回転工具２２の直径等が含まれる。ステップ１２６においては、加工設定データと仮想進行方向とを用いて、回転工具２２を配置する範囲を設定する。
【００７９】
図１９には、回転工具２２を配置する範囲８９が示されている。回転工具２２は、範囲８９のうち、溝幅と同一の直径を有する円８４に内接するように配置される。本実施の形態においては、矢印１０１に示す仮想進行方向に垂直な基準方向を設定する。矢印１０２に示す方向が基準方向である。基準方向に対して、予め定められた角度８８の範囲を、回転工具２２を配置する範囲８９に設定している。なお、予め定められた角度８８としては、回転工具２２が溝部６６の側面を加工する位置になるように、回転工具２２が空回りしない範囲を設定することが好ましい。すなわち、予め定められた角度８８の範囲は、ワークの加工をしないエアカットのみの工具経路がない範囲を設定することが好ましい。
【００８０】
図１６および図１７を参照して、次に、位置設定部６０において、回転工具２２を配置する位置の設定を行なう。位置設定部６０は、ステップ１２７において、加工設定データを読み込む。加工設定データとしては、スキャロップ高さおよび工具の直径などが含まれる。
【００８１】
図２０に、スキャロップ高さを説明する概略図を示す。本実施の形態においては、円８４に内接するように、回転工具２２の位置８５ａ，８５ｂ，８５ｃを設定している。このために、回転工具２２の位置に応じて矢印１０６に示すスキャロップ高さが定まる。また、スキャロップ高さは、回転工具２２の直径にも依存する。例えば、回転工具２２を配置する範囲８９の内部において、回転工具２２を配置する位置の数を多くする。そして、回転工具２２を配置する位置同士の間隔を小さくすることにより、スキャロップ高さを小さくすることができる。すなわち、溝部の側面を加工する回数を増加することにより、スキャロップ高さを小さくすることができる。
【００８２】
図１６および図１７を参照して、ステップ１２８においては、加工設定データに基づいて回転工具２２の位置を設定することができる。すなわち、回転工具２２を配置する範囲の内部において、複数個の回転工具２２の位置を設定する。回転工具２２の位置は、例えば、ＸＹＺ軸の座標値で表すことができる。または、例えば、ステップ１２２において出力した座標値列からの差を出力することができる。
【００８３】
次に、位置設定部６０は、ステップ１２９において、出力数値データ６２を出力する。出力数値データ６２は、例えば、ＸＹＺ軸の座標と、ＡＢＣ軸における回転工具２２とワーク１との相対的な角度により設定することができる。
【００８４】
このように本実施の形態における制御装置５５は、出力数値データ６２を生成する。数値制御部６３は、出力数値データ６２に基づいて各軸サーボモータ６４を駆動する。これにより、ワーク１と回転工具２２との相対位置を調整することができる。
【００８５】
本実施の形態における経路設定部５７は、ワーク１に形成する溝部６６の溝幅を直径にした円８４に回転工具２２が内接するように、ワーク１に対する回転工具２２の相対位置を変更した複数回の工具経路を設定している。また、設定した工具経路にて加工を行っている。この構成により、本実施の形態における溝加工方法と同様に短時間で精度良く溝部を形成することができる。
【００８６】
また、本実施の形態における経路設定部５７は、入力数値データ５４に基づいて比較例の回転工具８１にて溝部６６を形成する時の仮想的な進行方向を設定する仮想進行方向設定部５８と、仮想的な進行方向を用いて回転工具２２を配置する範囲を設定する範囲設定部５９と、回転工具２２を配置する範囲に対して、複数個の回転工具２２の位置を設定する位置設定部６０とを含む。この構成を採用することにより、簡易な構成にて回転工具２２の複数回の工具経路を設定することができる。
【００８７】
また、本実施の形態における範囲設定部５９は、仮想進行方向に対して垂直な方向を基準方向に設定し、基準方向に対して予め定められた角度の範囲を設定することにより、回転工具２２を配置する範囲を設定している。この構成により、溝部６６の延びる方向に追従するように、回転工具２２を配置する範囲を容易に設定することができる。
【００８８】
本実施の形態の回転工具２２を配置する範囲の設定においては、溝部６６の全体にわたって、基準方向に対する予め定められた一つの角度を用いている。回転工具２２を配置する範囲の設定においては、この形態に限られず、溝部の場所によって基準方向に対する角度を変化させても構わない。例えば、溝部を平面視したときに、曲線状の部分と直線状の部分とで、回転工具を配置する範囲を変更しても構わない。
【００８９】
また、溝部の溝幅を直径にした円８４に内接する範囲は、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂの加工を行う範囲と溝部６６の側面の加工を行わない範囲とを有する。位置設定部６０は、溝部６６の側面６６ａ，６６ｂの加工を行う範囲の内部においてワーク１に対する回転工具２２の相対位置を設定することが好ましい。この構成により、溝加工の加工時間を短縮することができる。
【００９０】
本実施の形態の上記の説明においては、ＣＡＤ装置が出力した形状データに基づいて、ＣＡＭ装置にて入力数値データを生成している。この入力数値データを用いて、工作機械の制御装置で回転工具の経路となる出力数値データを作成しているが、この形態に限られず、ＣＡＤ装置から出力される形状データを用いて、ＣＡＭ装置の内部で出力数値データを作成しても構わない。
【００９１】
図２１に、本実施の形態におけるＣＡＤ装置と工具経路生成装置とを備える加工システムの概略図を示す。ＣＡＤ装置５１にて形状データ５２が生成されることは、図１６に示す加工システムと同様である。本実施の形態における工具経路生成装置７５は、ＣＡＭ装置の機能を有する。また、工具経路生成装置７５は、形状データ５２に基づいて、複数回の加工を行なう工具経路の出力数値データ６２を生成する機能を有する。
【００９２】
本実施の形態における工具経路生成装置７５は、形状データ読取部７６と、経路設定部７７とを備える。本実施の形態における形状データ読取部７６は、ワーク１の加工を行なった後の形状データ５２を読み取る。経路設定部７７は、ワーク１の形状データ５２に基づいて、溝部６６の溝幅よりも直径の小さな回転工具２２を用いて、溝部６６の延びる方向に相対移動させる工具経路を設定する。
【００９３】
経路設定部７７は、例えば、図１６に記載の加工システムのＣＡＭ装置５３、数値データ読取部５６および経路設定部５７の機能を有する。経路設定部７７は、たとえば、形状データ５２に基づいて、比較例の回転工具８１の経路を示す入力数値データ５４を生成する。入力数値データ５４を用いて回転工具２２の経路を示す出力数値データ６２を生成する。このときに、ワーク１に形成する溝部６６の溝幅を直径にした円８４に内接するように、ワーク１に対する回転工具２２の相対位置を変更した複数回の工具経路を設定することができる。経路設定部は、この形態に限られず、入力数値データを生成しなくても構わない。即ち、経路設定部は、形状データから仮想進行方向、回転工具を配置する範囲および配置する位置等を算出し、出力数値データを生成しても構わない。
【００９４】
出力数値データ６２は、工作機械１０に入力される。工作機械１０の制御装置５５は、出力数値データ６２を用いて各軸サーボモータ６４を駆動する。ワーク１に対して回転工具２２を相対的に移動させることができる。
【００９５】
本実施の形態における工具経路生成装置においても、短時間で精度良く溝部を形成できる工具経路を生成することができる。
【００９６】
本実施の形態の回転工具２２とワーク１とを相対移動させる移動装置は、Ｘ軸およびＹにおいては、ワーク１に対して回転工具２２を移動させており、Ｚ軸およびＢ軸においては、回転工具２２に対してワーク１を移動するように形成されているが、この形態に限られず、移動装置は、ワークおよび回転工具のうち少なくとも一方がそれぞれの軸に関して移動可能に形成されていれば構わない。
【００９７】
本実施の形態においては、仮想進行方向を算出し、仮想進行方向に基づいて回転工具を配置する範囲および回転工具の位置を設定しているが、この形態に限られず、仮想進行方向を用いずに回転工具の位置を設定しても構わない。たとえば、溝部の延びる方向に基づいて回転工具の位置を設定しても構わない。
【００９８】
本実施の形態における数値制御式の工作機械は、１つの回転送り軸と複数の直線送り軸とを有するが、この形態に限られず、回転送り軸と他の任意の送り軸とを有する数値制御式の工作機械に本発明を適用することができる。たとえば、回転送り軸と１つの直線送り軸を有する数値制御式の工作機械、２つ以上の回転送り軸を有する数値制御式の工作機械等に本発明を適用することができる。
【００９９】
本実施の形態においては、溝部の深さおよび溝部の溝幅が一定になる溝加工を例示して説明したが、この形態に限られず、溝部の深さが変化する加工および溝部の溝幅が変化する加工にも本発明を適用することができる。
【０１００】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、請求の範囲に示される変更が含まれている。
【符号の説明】
【０１０１】
１    ワーク
１ａ    中心軸
１０    工作機械
２０    主軸
２２    回転工具
２２ａ    中心軸
２５    Ｚ軸サーボモータ
３１    Ｙ軸サーボモータ
３８    Ｘ軸サーボモータ
４２    ロータリテーブル
４３    Ｂ軸サーボモータ
５１    ＣＡＤ装置
５２    形状データ
５３    ＣＡＭ装置
５４    入力数値データ
５５    制御装置
５６    数値データ読取部
５７    経路設定部
５８    仮想進行方向設定部
５９    範囲設定部
６０    位置設定部
６２    出力数値データ
６６    溝部
６６ａ，６６ｂ    側面
７５    工具経路生成装置
７６    形状データ読取部
７７    経路設定部
８１    回転工具
８４    円
８５ａ，８５ｂ，８５ｃ    位置
８６ａ，８６ｂ，８６ｃ    位置
８８    角度
８９    範囲
【図１】
2014002270.tif 000003
【図２】
2014002270.tif 000004
【図３】
2014002270.tif 000005
【図４】
2014002270.tif 000006
【図５】
2014002270.tif 000007
【図６】
2014002270.tif 000008
【図７】
2014002270.tif 000009
【図８】
2014002270.tif 000010
【図９】
2014002270.tif 000011
【図１０】
2014002270.tif 000012
【図１１】
2014002270.tif 000013
【図１２】
2014002270.tif 000014
【図１３】
2014002270.tif 000015
【図１４】
2014002270.tif 000016
【図１５】
2014002270.tif 000017
【図１６】
2014002270.tif 000018
【図１７】
2014002270.tif 000019
【図１８】
2014002270.tif 000020
【図１９】
2014002270.tif 000021
【図２０】
2014002270.tif 000022
【図２１】
2014002270.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月22日(2015.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の溝加工方法は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する溝加工方法であって、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具を用いて、溝部の延びる方向に沿った工具経路にて回転送り軸でワークに対する回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で回転工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する加工工程を含む。加工工程は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更して、複数回の加工を行う。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の工作機械の制御装置は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する工作機械の制御装置であって、溝部の溝幅と同一の直径を有する仮想の回転工具にて溝部を形成するための入力情報を読み取る入力情報読取部と、入力情報に基づいて、溝部の延びる方向に沿って回転送り軸でワークに対する回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で回転工具とワークとを相対的に移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備える。経路設定部は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の工具経路生成装置は、回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながらワークに溝部を形成する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、ワークの形状データを読み取る形状データ読取部と、形状データに基づいて、溝部の延びる方向に沿って回転送り軸でワークに対する回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で回転工具とワークとを相対的に移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備える。経路設定部は、ワークに形成する溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、ワークに対する回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに溝部を形成する溝加工方法であって、
前記溝部の溝幅よりも小さな直径を有する前記回転工具を用いて、前記溝部の延びる方向に沿った工具経路にて前記回転送り軸で前記ワークに対する前記回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で前記回転工具と前記ワークとを相対的に移動させて前記ワークを加工する加工工程を含み、
前記加工工程は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に前記回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更して、複数回の加工を行うことを特徴とする、溝加工方法。
【請求項２】
前記加工工程は、前記溝部の溝幅を直径にした円の中心軸と前記回転工具の中心軸とが平行になるように前記回転工具の傾きを設定する、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項３】
前記加工工程は、前記溝部の延びる方向に沿って前記回転工具を往復移動させる往復移動工程を含み、
前記往復移動工程の往路では前記溝部の一方の側面を加工し、前記往復移動工程の復路では前記回転工具の自転の回転方向を往路と同一に維持しながら前記溝部の他方の側面を加工する、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項４】
前記溝部の溝幅を直径にした前記円に内接する範囲は、前記溝部の側面の加工を行う範囲と前記溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、
前記加工工程は、前記溝部の側面の加工を行う範囲内で前記回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行う、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項５】
前記溝部の延びる方向に対して垂直な方向を基準方向とした場合に、前記基準方向に対して予め定められた角度の範囲の内部にて、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更して複数回の加工を行う、請求項１に記載の溝加工方法。
【請求項６】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに前記溝部を形成する工作機械の制御装置であって、
前記溝部の溝幅と同一の直径を有する仮想の回転工具にて前記溝部を形成するための入力情報を読み取る入力情報読取部と、
前記入力情報に基づいて、前記溝部の延びる方向に沿って前記回転送り軸で前記ワークに対する前記回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で前記回転工具と前記ワークとを相対的に移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備え、
前記経路設定部は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に前記回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する、工作機械の制御装置。
【請求項７】
前記経路設定部は、前記入力情報に基づいて前記仮想の回転工具にて前記溝部を形成する時の仮想的な進行方向を設定する仮想進行方向設定部と、
前記仮想的な進行方向を用いて、前記回転工具を配置する範囲を設定する範囲設定部と、
前記回転工具を配置する範囲の内部に前記回転工具を配置する複数個の位置を設定する位置設定部とを含む、請求項６に記載の工作機械の制御装置。
【請求項８】
前記溝部の溝幅を直径にした前記円に内接する範囲は、前記溝部の側面の加工を行う範囲と前記溝部の側面の加工を行わない範囲とを有し、
前記位置設定部は、前記溝部の側面の加工を行う範囲内で前記回転工具の位置を設定する、請求項７に記載の工作機械の制御装置。
【請求項９】
前記範囲設定部は、前記仮想的な進行方向に対して垂直な方向を基準方向に設定し、前記基準方向に対して予め定められた角度の範囲を設定することにより、前記回転工具を配置する範囲を設定する、請求項７に記載の工作機械の制御装置。
【請求項１０】
回転送り軸と他の送り軸とを組み合わせて、溝部の溝幅よりも小さな直径を有する回転工具とワークとを相対的に移動させながら前記ワークに前記溝部を形成する工具経路を生成する工具経路生成装置であって、
前記ワークの形状データを読み取る形状データ読取部と、
前記形状データに基づいて、前記溝部の延びる方向に沿って前記回転送り軸で前記ワークに対する前記回転工具の位置を相対的に回転させながら、他の送り軸で前記回転工具と前記ワークとを相対的に移動させる工具経路を設定する経路設定部とを備え、
前記経路設定部は、前記ワークに形成する前記溝部の溝幅を直径にした円に回転工具が内接するように、前記ワークに対する前記回転工具の相対位置を変更した複数回の加工の工具経路を設定する、工具経路生成装置。
【国際調査報告】
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2014002270.tif 000025
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