(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周底刃を有する回転切削工具を軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工した後、回転切削工具を軸方向に後退させ、その後、回転切削工具をマトリクスの行方向に沿って一定のピッチで移動させて、再び軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工する操作を繰り返し、行方向の端部まで加工した時点で回転切削工具をマトリクスの次列に移動させ、次いで、次列の行方向に沿って一定のピッチで突き加工する操作を順次繰り返すことにより製品形状より大きめの形状に輪郭削りするようにした突き加工方法であって、前記回転切削工具を行方向に沿って一定のピッチで移動させる際、前記回転切削工具の、移動先の加工位置における軸線方向への加工送りの加工終了点が、前列同位置に対応する、前記加工終了点を超える場合、この加工位置を未加工状態として通過し、前記回転切削工具の、行方向のその先の加工位置における軸線方向への加工送りの加工終了点が、前列同位置に対応する、前記加工終了点未満となる位置から加工を始めて、次々に前記加工終了点が低くなるように、行方向に沿って進行方向とは逆方向に戻りながら前記一定のピッチよりも細かいピッチで加工することを特徴とする突き加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の突き加工方法において、前記外周底刃を有する回転切削工具による突き加工の前に、製品形状のもっとも深い箇所を前記回転切削工具よりも径の大きな工具で突き加工を行い、この突き加工を行った箇所から前記回転切削工具による突き加工を開始することを特徴とする突き加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鍛造品等の無垢素材から金型等の製品を製造するため、外周底刃を有する回転切削工具を軸方向に加工送りして大荒加工する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば鍛造品等の無垢素材から金型等の製品を製造する際、図８に示すように、ＮＣ加工機を使用して等高線加工を行うような技術や、特許第２８８４８３５号や特許第２９９３２２４号のように、回転切削工具を軸方向に加工送りして突き加工し後、工具を軸方向に後退させ、順次、工具を横方向に定ピッチで移動させながら突き加工を繰り返すことにより輪郭削りするような技術が知られており、このような突き加工による輪郭削りでは、通常、加工領域をマトリクス状に区画した場合、工具を行方向に沿って一定ピッチで移動させながら突き加工し、行方向の端部に達した時点で次の列に定ピッチで移動させて再び行方向に沿って一定ピッチで移動させながら突き加工を繰り返すような加工方法が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前者のようなＮＣ加工機による技術は、特に鍛造品のような硬い無垢素材を加工すると、彫り込みの深さ等が深くなるに連れて切削工具が煽られるようになり、切削速度を落とさなければならないため、加工時間が極めて長くなるという問題がある。
また後者のように回転切削工具を等ピッチで移動させながら軸方向に加工送りして輪郭削りする技術では、例えば工具の底刃が外周のみにあって、中心部に底刃がないような工具で輪郭面形状が複雑なワークを加工する場合、底刃の幅と移動ピッチの関係によっては、それまで加工した深さを超えてそれ以上の深さで加工することが出来ない場合があり、このような場所では、工具を等ピッチで一定方向に移動させつつ補正しながら加工すると、削り残しが多くなって、後工程の負担が大きくなるという問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、鍛造品のような硬い無垢素材を外周底刃のある工具で切削する際、それまで加工した深さを越えてそれ以上の深さで加工するような複雑形状の箇所を効率良く加工出来るようにし、また、削り残し量を少なくして次工程での加工の負担が軽減されるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、外周底刃を有する回転切削工具を軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工した後、回転切削工具を軸方向に後退させ、その後、回転切削工具をマトリクスの行方向に沿って一定のピッチで移動させて、再び軸方向に加工送りして加工終了点まで突き加工する操作を繰り返し、行方向の端部まで加工した時点で回転切削工具をマトリクスの次列に移動させ、次いで、次列の行方向に沿って一定のピッチで突き加工する操作を順次繰り返すことにより製品形状より大きめの形状に輪郭削りするようにした突き加工方法において、回転切削工具を行方向に沿って一定のピッチで移動させる際、移動先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点を超える場合、この加工位置を未加工状態として通過し、行方向のその先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点未満となる位置から加工を始めて、進行方向とは逆方向に戻りながら細かいピッチで加工するようにした。
【０００６】
すなわち、底刃を有する回転切削工具を定ピッチで移動させながら、工具軸方向に加工送りする操作を繰り返すことにより輪郭削りするような突き工具として、底面の直径方向全域に刃があるものと、外周のみに刃があるものに分かれ、全域に刃があるものは大きなピッチで移動させながら加工することが出来るが、被削材が硬い場合は工具への負担が大きく、通常のマシニングセンタではトルクが足りないため、金型等の鍛造素材の加工には適用することが出来ない。
このため、硬い素材である鍛造素材等の加工には、外周のみに底刃のある工具を使用する必要がある。
【０００７】
一方、回転切削工具の軸方向から素材を見て、加工領域をマトリクス状に区画した場合、回転切削工具を加工開始点からマトリクスの行方向に沿って一定ピッチで移動させながら突き加工し、最初の列の加工が端部まで完了すると、回転切削工具を次列に移動させて、同様の手順を繰り返すことにより、全加工領域の加工が完了するような加工方法を採用する場合、上記のような外周のみに底刃のある工具を使用すると、輪郭形状の複雑な箇所では、前列で加工した深さを超えてそれ以上の深さで加工しなければならない場合が生じることがあり、このような場合に、前列と同一の高さに補正しつつ、一定のピッチを保ったまま同一方向に加工してゆくと、削り残し量が多くなる。
【０００８】
そこで、本発明では、工具の移動先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点を超える場合、この加工位置を未加工状態として通過し、行方向のその先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点未満となる位置から加工を始めて、進行方向とは逆方向に戻りながら細かいピッチで加工するようにしている。
【０００９】
そして、前列同位置に対応する加工終了点より高い加工終了点の位置から加工を始めて、進行方向とは逆方向に戻りながら細かいピッチで加工すれば、削り残し量をより少なくすることが出来るとともに、円滑に加工することが出来る。
尚、進行方向とは逆方向に戻りながら加工中、前列より低い加工終了点になれば、加工が成り立たなくなるため、前列と同じ高さに補正して加工する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る突き加工方法のフローチャート図、図２は突き加工方法の概要を説明するための説明図、図３は突き加工方法で輪郭削りされる工程の一例を示す説明図、図４は回転切削工具の説明図、図５は同回転切削工具の加工範囲を示す説明図、図６は回転切削工具の移動ピッチ等を説明するためのマトリクス図、図７は本発明に係る突き加工方法の細部を説明する説明図である。
【００１１】
本発明に係る突き加工方法は、例えば金型等の硬い鍛造素材を外周底刃のある工具で切削するような加工方法において、それまで加工した領域を越えて深く加工する必要があるような複雑形状の箇所を効率良く加工出来るようにされ、また、削り残し量を少なくして次工程での加工の負担が軽減されるようにされている。
【００１２】
ここで一般的な突き加工方法の概要について図２及び図３に基づき説明すると、図２（ｂ）に示すように、底刃２を有する回転切削工具１を工具軸方向に沿って下方に加工送りすることによって、加工終了点ｓまで突き加工した後、上方に戻し、次いで、図２（ａ）のＸ方向に沿って回転切削工具１を一定ピッチだけ移動させ、再び軸方向に沿って下方に加工送りして加工終了点ｓまで突き加工し、これを繰り返す。
【００１３】
そして、回転切削工具１がＸ方向のワーク端部まで達すると、回転切削工具１をＸ方向の進行とは逆のワーク端部まで戻すとともに、Ｙ方向に定ピッチ移動させ、再びＸ方向に一定ピッチ移動させつつ突き加工を繰り返すことにより、例えば図２（ｂ）の破線に示すような形状にワークＷを輪郭削りする。
【００１４】
以上のような突き加工方法で輪郭削りされるワークＷの形態変化の一例は図３の通りであり、加工初期段階である図３（ａ）から、中期段階である図３（ｂ）を経由して、後半段階である図３（ｃ）に示すように変化し、このように大荒加工されたワークＷの表面は、後加工において等高線加工等によって徐々に仕上げ加工される。
【００１５】
次に、本実施例における具体的な突き加工方法について説明する。
まず、本発明に使用される回転切削工具１は、図４に示すように、スクエアエンドミル形状の工具であり、複数の外周底刃２を備えている。そしてこの工具径ａはφ８０ｍｍであり、また外周底刃２の刃長ｂは約１７ｍｍである。
【００１６】
このため、この回転切削工具１で加工すると、加工領域は図５に示すような直径ａが８０ｍｍ、幅ｂが約１７ｍｍのハッチングを施した円環状部分であり、中心の刃のない部分がワークＷに当たると、工具破損やマシン破損に繋がるため注意が必要である。従って、このような回転切削工具１で加工する際は、加工深度の深い所から浅い所に向けて削り上げていくことで、底刃２のない部分がワークＷに当接しないようにする必要がある。
【００１７】
以上のような回転切削工具１を水平方向に移動させながら軸方向に加工送りして切削加工するに際し、回転切削工具１の移動位置や移動順序等について、図６に基づき説明する。
図６に示すように、加工領域をＸ、Ｙ方向にマトリクス状に区画し、Ｘ方向は回転切削工具１を定ピッチで移動させながら加工していく行方向とし、Ｙ方向は回転切削工具１がＸ方向（行方向）の端部まで達した時点で、段階的に次列に移動させる列方向とする。
【００１８】
そして、予め製品の輪郭形状や、加工前素材の寸法データや、回転切削工具１の諸元等から、ＮＣ加工データを作製しておき、マトリクス上の細かい座標における加工前素材からの取代量、すなわち各座標における加工終了点ｓの位置が自動的に決定されるようにしている。
また、最初に突き加工を開始する位置は、形状の一番深いところとし、予め回転切削工具１より大きめの工具（例えばφ１００ｍｍ程度）でその箇所に穴加工を行っておき、そこから徐々に深さの浅い方向へ移動させながら加工するようにしている。
【００１９】
ここで、実施例の場合、Ｙ方向の移動ピッチｙについては、外周底刃２の刃長ｂが約１７ｍｍ程度であるため、１６ｍｍ程度のピッチにしても加工可能であるが、この場合は刃の中心部附近で削る部分が増え、切削速度が弱まるとともに切削性が悪化し、結果的に工具や加工機への負荷が大きくなって加工ストップの原因に繋がるため、テスト加工による負荷メータの計測結果や加工効率等の観点から１０ｍｍのピッチに設定している。
【００２０】
また、Ｘ方向の移動ピッチｘについては、Ｙ方向の移動ピッチｙが１０ｍｍであり、移動ピッチｘが実質的に加工する量を決定することになるため、加工時間の短縮化の観点から、工具径φ８０ｍｍであることを勘案して７０ｍｍピッチと大きなピッチに設定している。
【００２１】
以上のようなマトリクス諸元において、今、ｎ列の加工が終了して、ｎ＋１列の加工が始まっており、また加工が終了した工具１の位置がＰ2であるとした場合、図７（ａ）に示すように、次の移動先の位置Ｐ4の加工終了点ｓが、前列同位置に対応する位置Ｐ3の加工終了点ｓより下がる場合、そのまま加工すると、外周底刃２のない部分がワークＷに当接して工具破損や工作機械の故障に繋がるため、加工することは出来ない。
【００２２】
この時、本発明では、この位置Ｐ4では加工を行うことなく、更に先の移動先の位置Ｐ6の加工終了点ｓと前列同位置に対応する位置Ｐ5より高いか低いかが判定され、図７（ｂ）に示すように、先の位置Ｐ6の加工終了点ｓが前列同位置に対応する位置Ｐ5より高い場合は、この場所から加工を始め、その後、細かいピッチ（１０ｍｍ）で逆方向に戻りながら加工するようにしている。
因みに、図７では説明を容易にするため、列のピッチ（１０ｍｍ）を実際より広げて表示している。
【００２３】
そして、逆方向に加工中、加工終了点ｓが前列同位置の加工終了点ｓを超えて下方に下がるようになると、そのままでは加工出来ないため、前列同位置の加工終了点ｓの高さに補正して加工する。
これに対して、最初の位置Ｐ4から前列同位置Ｐ3の加工終了点ｓの高さに補正して進行方向に沿って一定ピッチで加工すれば、削り残し量が多くなり、次工程での負担が多くなる。
【００２４】
尚、図６のマトリクスにおいて、先の位置Ｐ6の加工終了点ｓが前列同位置に対応する位置Ｐ5の加工終了点ｓより低い場合は、更にその先の位置Ｐ8と前列同位置Ｐ7の加工終了点ｓより高いか低いかが判定される等、その先の位置の加工終了点の条件が判定され、条件を満足する位置から加工を開始して逆方向に戻るようにする。
【００２５】
以上のような実施例の場合、一連の加工作業の流れを纏めると、次の通りである。
まず、加工を始める前に、製品の輪郭形状や、加工前素材の寸法データや、回転切削工具１の諸元等から、ＮＣ加工データを作製し、マトリクス状に区画した各座標における取代量が求められるようにする。この際、各座標は行・列とも少なくとも１０ｍｍピッチの座標が含まれるような細かいものとする。
そして、回転切削工具１より大きめの工具、例えばφ１００ｍｍ程度の工具で、加工深さの一番深い箇所に穴加工を行い、そこから回転切削工具１による突き加工を開始する。
【００２６】
そして図１にも示すように、最初の突き加工が終了して回転切削工具１をＸ方向（行方向）に一定ピッチ（７０ｍｍ）で移動させる際、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した位置の加工終了点ｓが、前列同位置の加工終了点ｓより高いかどうかが判断される。
【００２７】
そして、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した位置の加工終了点ｓが、前列同位置の加工終了点ｓより低い場合は、その位置では加工せず、一旦、その先の加工終了点ｓの高さが前列の同位置の加工終了点ｓより低くなるような位置を求めて加工し、その後、徐々に細かいピッチ（例えば１０ｍｍ）で戻しながら加工する。
【００２８】
以上のような加工方法により、複雑な輪郭形状を有する製品を加工する場合でも、削り残し量を少なくして、しかも円滑に加工することが可能となった。
【００２９】
因みに、行方向に１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した位置の加工終了点ｓが、前列同位置の加工終了点ｓより高い場合は、現在の加工終了点ｓと、１ピッチ分（７０ｍｍ）移動した加工終了点ｓを結ぶ角度が７０度未満かどうかが判断され、７０度未満であれば７０ｍｍピッチで加工を継続し、７０度以上であれば、細かい１０ｍｍピッチに変更して加工するようにしている。
これは、行方向に沿って加工終了点ｓが急激に高くような場合、同じピッチ（７０ｍｍ）で加工を継続すると、削り残しが多くなって後加工の負担が多くなるためである。
【００３０】
尚、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば実施例における具体的な移動ピッチ量等は例示である。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る突き加工方法は、一定のピッチで回転切削工具を行方向に移動させて軸方向に加工送りする操作を行い、これを列方向に繰り返すことにより製品の輪郭形状を加工するような加工方法において、回転切削工具を行方向に沿って一定のピッチで移動させる際、移動先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点を超える場合、この加工位置を未加工状態として通過し、行方向のその先の加工位置における回転切削工具の加工終了点が、前列同位置に対応する回転切削工具の加工終了点未満となる位置から加工を始めて、進行方向とは逆方向に戻りながら細かいピッチで加工するようにしたため、効率の良い加工を行うと同時に、削り残しを少なく加工することが出来るようになり、後工程の負担を減らすことが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る突き加工方法のフローチャート図
【図２】突き加工方法の概要を説明するための説明図
【図３】突き加工方法で輪郭削りされる工程の一例を示す説明図
【図４】回転切削工具の説明図
【図５】同回転切削工具の加工範囲を示す説明図
【図６】回転切削工具の移動ピッチ等を説明するためのマトリクス図
【図７】本発明に係る突き加工方法の細部を説明する説明図
【図８】従来の金型の加工方法の説明図
【符号の説明】
１…工具、２…外周底刃、Ｓ…加工終了点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004889162.tif 000005
【図５】
0004889162.tif 000006
【図６】
0004889162.tif 000007
【図７】
0004889162.tif 000008
【図８】
0004889162.tif 000009