(57)【要約】【課題】ワークの加工精度を向上した加工装置を提供する。【解決手段】ワーク５と工具１０との相対運動によって、ワーク５に対して曲線を含む加工を施す加工装置１であって、ワーク５と工具１０とが接触するまでの相対運動をクロソイド曲線に沿った運動に制御する制御手段４を備える。【選択図】図１
2013020436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークと工具との相対運動によって、前記ワークに対して曲線を含む加工を施す加工装置であって、
前記ワークと前記工具とが接触するまでの前記相対運動をクロソイド曲線に沿った運動に制御する制御手段を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工装置であって、
前記制御手段は、前記ワークと前記工具とを前記クロソイド曲線に沿った前記相対運動によって離すことを特徴とする加工装置。
【請求項３】
ワークと工具との相対運動によって、前記ワークに対して曲線を含む加工を施す加工方法であって、
前記ワークと前記工具とが接触するまでの前記相対運動をクロソイド曲線に沿って運動させることを特徴とする加工方法。
【請求項４】
請求項３に記載の加工方法であって、
前記ワークと前記工具とを前記クロソイド曲線に沿った前記相対運動によって離すことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加工装置および加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＣ制御装置において、円弧形状のワークを加工する際には、加工設備の駆動軸を２軸以上同時に動作させて行うが、ワークに加工を開始するアプローチポイントと、ワークから工具が離れるリトラクトポイントとにおける加工精度を良くするために、両ポイントでアップカット加工を行うものが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２７７３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円弧形状のワークを加工する際には、アプローチの軌跡は目的の円弧形状とは異なったものになる。それゆえに、アプローチの軌跡と目的の円弧部の軌跡とのつなぎ目は、円弧を加工し続けている間よりも滑らかでない軌跡となる。従って、アプローチポイントと円弧部のつなぎ目において、加工設備の動作駆動軸の加速度が急激に変化することになり、加工設備はもともと持っているＮＣ指令値と実際の動作との偏差を大きくしたまま動作するため、結果的にこれらの部位の加工精度が悪くなるといった問題点がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、つなぎ目の偏差を抑制し、加工精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様に係る加工装置は、ワークと工具との相対運動によって、ワークに対して曲線を含む加工を施す加工装置であって、ワークと工具とが接触するまでの相対運動をクロソイド曲線に沿った運動に制御する制御手段を備える。
【０００７】
本発明の別の態様に係る加工方法は、ワークと工具との相対運動によって、ワークに対して曲線を含む加工を施す加工方法であって、ワークと工具とが接触するまでの相対運動をクロソイド曲線に沿って運動させる。
【発明の効果】
【０００８】
これら態様によると、アプローチポイントにおける加工精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の加工装置の斜視図である。
【図２】本実施形態の加工装置の内部を示す概略ブロック図である。
【図３】本実施形態のコンタリング加工の手順を示す図である。
【図４Ａ】第１比較例の切削工具の軌跡を示す図である。
【図４Ｂ】第１比較例の穴の形状を示す図である。
【図５Ａ】第２比較例の切削工具の軌跡を示す図である。
【図５Ｂ】第２比較例の穴の形状を示す図である。
【図６Ａ】本実施形態の切削工具の軌跡を示す図である。
【図６Ｂ】本実施形態の穴の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の構成について、以下において図を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、加工装置１の斜視図である。図２は、加工装置１の内部を示す概略ブロック図である。本実施形態では、コンタリング加工を行う加工装置１について説明するが、これに限られることはなく、倣い加工を行う加工装置であってもよい。
【００１２】
加工装置１は、保持部２と、加工部３と、コントローラ４とを備える。
【００１３】
保持部２は、ワーク５を保持し、水平方向に配置された第１基台６に設けた第１レール７に沿って図１のＺ方向に移動する。保持部２は、加工装置１に内蔵された第１モータ２０の駆動によってワーク５と共に第１レール７に沿って移動する。
【００１４】
加工部３は、第１スライド８と、第２スライド９と、切削工具１０とを備える。
【００１５】
第１スライド８は、加工装置１に内蔵された第２モータ２１の駆動により、垂直方向に配置された第２基台１２に設けた第２レール１３に沿って図１のＸ方向に移動する。第１スライド８は、第２レール１３に対して垂直方向に延びる第３レール１４を備える。
【００１６】
第２スライド９は、加工装置１に内蔵された第３モータ２２の駆動により、第３レール１４に沿って図１のＹ方向に移動する。
【００１７】
切削工具１０は、ワーク５に対して曲線形状の穴をコンタリング加工によって形成するための工具であり、本実施形態においてはエンドミルである。切削工具１０は第２スライド９に取り付けられ、第２スライド９と共に移動する。切削工具１０は、第４モータ２３の駆動によって回転し、ワーク５を切削する。第１スライド８および第２スライド９をそれぞれ第２モータ２１、第３モータ２２によって移動させることで、切削工具１０は、Ｘ方向およびＹ方向に自在に移動する。
【００１８】
コントローラ４は、加工装置１に内蔵されており、第１モータ２０によって保持部２の移動量を制御し、切削工具１０に対してワーク５を前後進させる。コントローラ４は、第２モータ２１および第３モータ２２によって切削工具１０の移動量を制御し、第４モータ２３によって切削工具１０を回転させてワーク５にコンタリング加工を行う。コントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを読み出し、ＮＣ制御によってワーク５を加工する。
【００１９】
次に本実施形態のコンタリング加工について図３を用いて説明する。図３はコンタリング加工の手順を示す工程図である。本実施形態では、コンタリング加工によってワーク５に円形の穴を形成する。
【００２０】
ステップＳ１００では、ワーク５が保持部２に取り付けられる。
【００２１】
ステップＳ１０１では、コントローラ４は、コンタリング加工を実施する位置までワーク５と切削工具１０を移動させる。
【００２２】
ステップＳ１０２では、コントローラ４は、切削工具１０をクロソイド曲線に沿って移動させ、切削工具１０をワーク５に接近させるアプローチ工程を行う。
【００２３】
クロソイド曲線は、式（１）、（２）によって示される。
【００２４】
【数１】
2013020436.tif 000003
【００２５】
【数２】
2013020436.tif 000004
【００２６】
本実施形態で使用されるクロソイド曲線は、切削工具１０によってコンタリング加工を行うワーク５の穴に応じて設定される。クロソイド曲線は、式（１）、（２）の「ｌ」、「θ」をパラメータとして描かれ、描かれたクロソイド曲線に沿って切削工具１０を移動させた場合に、加工開始点において切削工具１０とワーク５の加工面との接触が滑らかになるように設定される。本実施形態では、アプローチ工程のクロソイド曲線は、加工開始点におけるクロソイド曲線の曲率半径と、切削するワーク５の穴の半径とが一致するように設定される。また、アプローチ工程のクロソイド曲線は、加工開始点におけるクロソイド曲線の接線と穴の接線とが一致するように設定される。
【００２７】
ステップＳ１０３では、コントローラ４は、切削工具１０によってワーク５に円形の穴を形成する加工工程を行う。加工工程では、切削工具１０とワーク５との相対運動によってワーク５に円形の穴を形成する。本実施形態では、所望する穴の形状に沿って切削工具１０を移動させてコンタリング加工を行う。切削工具１０は、アプローチ工程ではクロソイド曲線に沿って移動し、加工開始点において穴の形状に沿った移動に切り替わる。
【００２８】
ステップＳ１０４では、コントローラ４は、加工終了点まで切削工具１０を移動させて、ワーク５に円形の穴を形成した後に、切削工具１０をワーク５から離すリトラクト工程を行う。リトラクト工程において切削工具１０はクロソイド曲線に沿って移動する。ステップＳ１０４におけるクロソイド曲線は、加工終了点において切削工具１０とワーク５の穴の加工面（内周壁）とが滑らかに離れるように設定される。リトラクト工程のクロソイド曲線は、加工終了点におけるワーク５の穴の半径とクロソイド曲線の曲率半径とが一致するように設定される。また、リトラクト工程のクロソイド曲線は、加工終了点におけるクロソイド曲線の接線と穴の接線とが一致するように設定される。
【００２９】
ステップＳ１０５では、コントローラ４は、ワーク５を取り出し位置まで移動させる。
【００３０】
ステップＳ１０６では、ワーク５が保持部２から取り出される。
【００３１】
本発明の実施形態の効果について説明する。
【００３２】
本実施形態を用いずにコンタリング加工を実施した場合について、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂを用いて説明する。図４Ａは、半径が小さい円弧曲線に沿ったアプローチ工程とリトラクト工程とを用いてコンタリング加工を実施した第１比較例の切削工具１０の軌跡を示す図である。図４Ａではアプローチ工程における軌跡を一点鎖線で示し、リトラクト工程における軌跡を破線で示す。以下において説明する図５Ａ、図６Ａについても同様である。第１比較例では、加工開始点と加工終了点において、円弧曲線の接線と穴の接線とは一致していない。図４Ｂは、第１比較例におけるコンタリング加工後の穴の形状を示す図である。図４Ｂにおいては、説明のため加工開始点および加工終了点付近の穴の内周壁の凹凸を拡大している。以下において説明する図５Ｂ、図６Ｂについても同様であるが、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂにおける拡大率は同じである。
【００３３】
図５Ａは、半径が第１比較例よりも大きい円弧曲線に沿ったアプローチ工程とリトラクト工程とを用いてコンタリング加工を実施した第２比較例の切削工具１０の軌跡を示す図である。第２比較例では、加工開始点と加工終了点において、円弧曲線の接線と穴の接線とは一致している。図５Ｂは、第２比較例におけるコンタリング加工後の穴の形状を示す図である。
【００３４】
第１比較例では、図４Ｂに示すように、コンタリング加工後の穴の内周壁は、加工開始点、加工終了点付近で中心側に大きく突出し、穴の真円度が低い。
【００３５】
第２比較例では、図５Ｂに示すように、第１比較例よりもコンタリング加工後の穴の真円度は高いが、内周壁に凹凸が現れる。
【００３６】
これは、加工開始点、つまりアプローチ工程と加工工程とのつなぎ目、または加工工程とリトラクト工程とのつなぎ目において、加工装置のモータ駆動軸の加速度が急激に変化することによって、加工装置がもともと持っているＮＣ指令値と実際のモータ駆動軸の動作との偏差が大きくなったまま切削工具が動作するためである。
【００３７】
本実施形態を用いてコンタリング加工を実施した場合について、図６Ａ、図６Ｂに示す。図６Ａは、本実施形態における切削工具１０の軌跡を示す図である。図６Ｂは、本実施形態におけるコンタリング加工後の穴の形状を示す図である。
【００３８】
本実施形態を用いてコンタリング加工を実施すると、完全な真円とはならないが、図６Ｂに示すように比較例１および比較例２よりも、つなぎ目における偏差を抑制し、加工開始点および加工終了点付近における穴の内周壁の凹凸を抑制することができ、真円度を高くすることができる。つまり、本実施形態では、切削工具１０による加工精度を向上することができる。また、加工終了点付近においても穴の内周壁の凹凸を抑制することができ、加工精度を向上することができる。
【００３９】
また、本実施形態を用いると、加工開始点における切削工具１０と穴の内周壁との接触、加工終了点における切削工具１０と穴の内周壁との離間を滑らかにすることができ、切削工具１０の劣化を抑制することができ、切削工具１０の寿命を長くすることができる。
【００４０】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【００４１】
本実施形態では、切削工具１０を移動させることで加工を行ったが、ワーク５を移動させて加工を行ってもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、切削工具１０としてエンドミルを用いてコンタリング加工を行ったが、これに限られず、エンドミル以外の切削工具を用いたコンタリング加工などにおいても実施することができる。本実施形態は、アップカット加工、ダウンカット加工に関わらず適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      加工装置
４      コントローラ（制御手段）
５      ワーク
１０    切削工具（工具）
【図１】
2013020436.tif 000005
【図２】
2013020436.tif 000006
【図３】
2013020436.tif 000007
【図４Ａ】
2013020436.tif 000008
【図４Ｂ】
2013020436.tif 000009
【図５Ａ】
2013020436.tif 000010
【図５Ｂ】
2013020436.tif 000011
【図６Ａ】
2013020436.tif 000012
【図６Ｂ】
2013020436.tif 000013