(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物を切削工具を用いて加工する切削加工方法であって、加工部位に凹部が形成されている工作物を切削工具で切削する際に、予め前記工作物の上面の前記加工部位に形成された凹部に次の加工工程で排出される切り屑が落ち込まない程度に隙間なく充填材を充填する準備工程と、前記工作物の上面の前記加工部位を前記充填材と共に切削する加工工程と、切削加工後に前記充填材を取り除く後工程とからなり、前記加工工程によって、前記工作物と前記充填材とがほぼ同じ高さに形成された加工面により、加工時に発生した切り屑の前記凹部への侵入或いは引っかかりを防止することを特徴とする切削加工方法。
【請求項２】
前記充填材が硬質発泡プラスチックである請求項１の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料の切削加工方法に関するものであり、特に詳しくは穴などを有する工作物の切削加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタなどの工作機械にフライス、エンドミルなどの回転工具を用いて工作物の表面を加工することが一般に行われている。
【０００３】
マシニングセンタなどの工作機械では、工作物をテーブルに固定する際に、治具などを用いてテーブル上に押し付けるように固定する方法の他、工作物に予めあけられた穴を使用し、ボルトなどでテーブルに直接固定したり、同様にボルトで治具に固定して、工作物の交換を容易化する方法も知られている。
【０００４】
従来の切削加工は図２に示すように、工作物１上に予めあけられた穴２を使用して取り付け治具１０に工作物１を取り付けボルト３で固定し、これを図示しない工作機械にセットし、同じく図示しない工作機械の主軸に取り付けられた回転工具Ｔで工作物１の削り取られる部分５を削り落とすように加工する。このとき、図３に示すように、切削によって発熱、高温になった後急冷され硬化した切り屑６や、厚く変形した切り屑６が穴２に落ち込み、あるいは表面との境界にひっかかることがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
切削によって発熱、高温になった後急冷され硬化した切り屑６や、厚く変形した切り屑６が穴２に落ち込み、あるいは表面との境界にひっかかると、こうした切り屑６を工作物と同時に切削することにより、切削工具の刃先７を損傷させ、工具の寿命を短くしていた。そのため、切削速度や送り速度等の切削条件を落とすか、切削工具の頻繁な交換を行うなど、穴のない材料に比べ効率が悪くなると言う問題点を有していた。
【０００６】
近年のコスト引き下げの要求により、加工時間短縮を目的とした切削条件の向上や、切削工具の寿命延長、および無人化の要請が製造業界において高まっているが、上記の工具の損傷はコスト増大を引き起こし、しかもその発生が不規則であるため、加工の無人化を妨げるという問題点を有していた。また、工具消耗が大であることは、資源の消費を減らすという環境負荷低減要請にも反するものである。
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みなされてものであり、その目的とするところは、穴などの凹部を有する工作物においても穴などの凹部のない工作物と同程度の工具寿命と切削効率とを実現する加工方法を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明の切削加工方法は、工作物を回転工具を用いて加工する切削加工方法であって、加工部位に凹部が形成されている工作物を回転工具で切削する際に、予め前記工作物の上面の前記加工部位に形成された凹部に次の加工工程で排出される切り屑が落ち込まない程度に隙間なく充填材を充填する準備工程と、前記工作物の上面の前記加工部位を前記充填材と共に切削する加工工程と、切削加工後に前記充填材を取り除く後工程とからなり、前記加工工程によって、前記工作物と前記充填材とがほぼ同じ高さに形成された加工面により、加工時に発生した切り屑の前記凹部への侵入或いは引っかかりを防止することを特徴とする。
【０００８】
準備工程では、既にあいている穴の中に、次の加工工程で排出される工作物を主成分とする切り屑が、落ち込まない程度に隙間なく充填材を充填する。この充填材として好ましくは硬質発泡プラスチックなど、切削工程で切削工具の刃先を損傷させない様な材料を用いることができる。また、容易に切削可能で、切削により工作物とほぼ同じ高さの加工面となり、切り屑がその境界部分にひっかからない様な形状となる材料が選定される。切削加工工程は、従来加工方法とほぼ同じであるが、同時に充填材を切削することのみ異なっている。従って、専用の工具や加工プログラムを必要としない。加工後の充填材を取り除く工程は、例えばドリルなどを用いて削り落とせば良く、その場合には前加工である穴あけ加工の加工プログラムを用いることも可能である。また、工作物穴との間に離型剤を使うことが出来る充填剤を選べば、容易に抜き出すことで、取り除くことができる。
【０００９】
本発明の切削加工方法によれば、工作物の穴に落ち込み、あるいは、表面との境界にひっかかった切り屑とが工具刃先と衝突することで起こる刃先損傷を抑制でき、穴のない工作物に大きく差のない切削条件と工具寿命を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の一例を示す断面図で、鋼材の直方体ブロックからプレス金型のトリム刃材を削り出す切削加工工程の例を示している。
【００１１】
工作物１が工作機械のテーブル上の取り付け治具１０に載置され、工作物１に事前の加工により予めあけられた段つきの穴２を用いて、取り付け治具１０上に設けられ雌ねじを有する穴に取り付けボルト３で固定されている。
【００１２】
加工の準備工程において、工作物１を上記のように取り付け治具１０に固定した後に、工作物１上の穴２に、次の加工工程で排出される工作物を主成分とする切り屑が落ち込まない程度に隙間なく充填材４を充填する。充填剤として、例えば発泡ウレタンに代表される硬質発泡プラスチックを用いれば扱いも容易で充填の時間もかからず、次の切削工程においても容易に切削可能で、切削工具の刃先を損傷させることもない。
【００１３】
次に、加工工程において工作物１のうち、削り取られる部分５を回転工具Ｔにより削り取る加工を行う。このとき、充填材４があるために切削により工作物とほぼ同じ高さの加工面となり、切り屑６が穴２に引っかかったり、穴２の中に落ち込むことがない。繰り返し加工して、無駄肉をとるような型彫り加工の様な場合も、直前の加工によって生成される工作物１の表面は、充填剤４によって穴２のない材料と同じ様になり、切り屑６が穴２に落ち込んだり、引っかかったりすることがないので、穴の無い材料と同様の切削条件で加工しても、切削工具刃先の損傷を大幅に抑制できる。なお、工具および加工プログラムは従来のものをそのまま使用することができ、本発明のために専用の工具やプログラムを必要としない。従来において工具の寿命を考慮し切削速度や送り速度などの切削条件を下げていた場合には、本来の好ましい切削速度に設定することができる。
【００１４】
そして、後工程において充填材４を取り除き、取り付けボルト３を取り外して、取り付け治具１０から工作物１を取り外す。充填材を取り除く方法としては、例えばドリルなどを用いて削り落とせば良く、その場合には前加工である穴あけ加工の加工プログラムを用いることも可能である。また、工作物穴との間に離型剤を使うことが出来る充填剤を選べば、容易に抜き出すことで、取り除くことができる。
【００１５】
充填材としては、切り屑が穴に落ち込まないこと、削る上で支障がないことという性質を備えていればよく、工作物によっては可塑性材料のほか、ゼラチンの様な粘性液状物質や、粉状の物質も利用可能である。場合によってはピン形状の埋め栓式の金属でも構わない。
また、工作物は金属のほか、従来技術に述べた切り屑に起因する切削工具の刃先損傷が起こり易い、硬質物質材料の切削加工にも適用可能である。
本実施形態では穴を例に説明したが、ドリルなど切削工具であけられた穴以外にも、ワイヤカットや溶断等による穴や、円形でない切り欠きなど、切り屑が入り込むような凹部を有する工作物すべてに有効であり、切り屑を起因とする工具刃先の損傷を防ぐことができる。
なお、本実施形態は、マシニングセンタなどの回転工具Ｔを用いる機械を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、バイトなどの切削工具による溝加工などにも応用可能である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による切削加工方法は、加工部位に凹部が形成されている工作物を切削工具で切削する際に、予め凹部に充填材を充填して加工を行い、加工後に充填材を取り除くようになしたので、凹部に落ち込み、あるいは、表面との境界にひっかかった切り屑と工具刃先とが衝突することがなくなる。したがって、刃先損傷を抑制でき、凹部のない工作物と差のない切削条件と工具寿命を得ることができ、ひいては加工の無人化をも可能とするという著しい効果を奏する。また、工具消耗が小となり、資源の消費を減らすという環境負荷低減要請にも対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の切削加工工程の断面図を示したものである。
【図２】  凹部を有する工作物の切削加工状態を示す斜視図である。
【図３】  工作物の凹部に切り屑が引っかかる或いは侵入する状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１・・・工作物、２・・・穴、３・・・取り付けボルト、４・・・充填材、５・・・工作物のうち削り取られる部分、６・・・切り屑、７・・・切削工具刃先、１０・・・取り付け治具、Ｔ・・・切削工具
【図１】
0004198930.tif 000002
【図２】
0004198930.tif 000003
【図３】
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