(57)【要約】【課題】加工時間が短く効率的な往復モードにおいて面粗度の高い仕上加工面が得られる安価な曲面形状の仕上加工方法及び装置を提供する。【解決手段】ボールエンドミルＢ．Ｅを用い３次元曲面を含む形状のワーク表面を、形状に沿った複数の等間隔に作成された加工軌跡で仕上加工する仕上加工法において、前記複数の加工軌跡をその加工方向を交互に変えて加工する往復モードにより加工する際に、ダウンカットすべき加工経路の次に加工するアップカットの加工経路を先行して加工する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具を用い３次元曲面を含む形状のワーク表面を、形状に沿った複数の等間隔に作成された加工軌跡で仕上加工する仕上加工法において、前記複数の加工軌跡をその加工方向を交互に変えて加工する往復モードにより加工する際に、ダウンカットすべき加工経路の次に加工するアップカットの加工経路を先行して加工することを特徴とする曲面形状の仕上加工方法。
【請求項２】
前記回転工具は、エンドミルであることを特徴とする請求項１に記載の曲面形状の仕上加工方法。
【請求項３】
回転工具を主軸に装着してワークとの間で相対移動してワーク表面を仕上加工するＮＣ工作機械と、前記請求項１に記載した加工経路の順番で仕上加工する往復モードを有する工具経路データとを有し、３次元曲面を含む形状のワーク表面を仕上加工する際には、前記請求項１に記載した加工経路の順番で仕上加工する往復モードを前記ＮＣ工作機械に送出して仕上加工することを特徴とする曲面形状の仕上加工装置。
【請求項４】
前記回転工具は、エンドミルであることを特徴とする請求項３に記載の曲面形状の仕上加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元曲面を含む形状のワーク表面をエンドミル等回転工具を用いて仕上加工する曲面形状の仕上加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、金型や航空機部品等の３次元曲面を含む形状のワーク表面の仕上加工では、ボールエンドミルを用いて、形状に沿った複数の等間隔に作成された加工軌跡で形状面をくまなく切削加工する。ボールエンドミルの移動態様（加工経路）を規定する加工モードには、図５に示すように、ボールエンドミルＢ．Ｅで複数の加工軌跡を同一方向に加工する１方向（加工）モード（図５Ａの場合）と、加工方向を交互に変えて加工する往復（加工）モード（図５Ｂ）等がある。
【０００３】
そして、１方向モードでは、各加工軌跡の切削条件は一定のため均一な加工面を得ることができるが、各加工軌跡の加工を終了するごとに次の加工軌跡の開始点に戻る必要があり、ボールエンドミルＢ．Ｅは加工軌跡の約２倍の距離を移動しなければならないことから、多大な加工時間が必要となるという特色を有している。
【０００４】
一方、往復モードでは、加工軌跡の切削条件は交互に変化し、加工面が均一とならないが、各加工軌跡の加工を終了すると隣の加工軌跡に最短距離で移動することができるので、ボールエンドミルＢ．Ｅの移動が少なく、効率的な加工が可能であるという特色を有している。
【０００５】
図５でも解るように、１方向モードでは切削条件が一定のため仕上面に残る加工跡は一定の高さとなり（図５Ａ参照）、往復モードでは往路と復路の切削条件が異なるためその加工跡の幅が異なり一定の高さとはならないことから面粗度が低くなるのである（図５Ｂ参照）。
【０００６】
ところで、往復モードでの切削条件の違いは、図４に示すアップカット（上向き削り；図４Ａの場合）とダウンカット（下向き削り；図４Ｂの場合）の違いである。図４は工具の元から先端を見る方向で加工の状態を描画し、切削抵抗が送り分力と背分力に分解されることを示している。同じ加工幅で加工した時に、背分力の大きなダウンカットの加工軌跡ではボールエンドミルＢ．Ｅが背分力で工具経路と直角方向に倒されるために加工跡の幅が小さくなり、アップカットでは背分力がダウンカットと逆方向で小さくなり、ボールエンドミルＢ．Ｅは切削抵抗の向きに倒されるが、加工跡の幅には影響が少ないのである。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９２８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、従来では、ボールエンドミルで曲面形状を仕上加工する場合には、仕上面の面粗度を上げるためには高能率な往復モードでの加工ではなく、能率の低い１方向モードでの加工が必要であった。
【０００９】
尚、特許文献１では、三次元曲面を有したワークの表面をボールエンドミルによって、能率よくかつ高品位に加工可能にすべく、入力・設定部に使用ボールエンドミルの工具半径ｒ、刃数ｎおよび回転速度Ｎ、ワークに形成されるカスプの高さｈ、ワークの加工形状および加工モード等を入力し、ｆ・ｐ演算部で、前記入力したｒおよびｈから１刃当たりの送り量ｆを算出し、更にピックフィード量ｐをこのｆと等しく設定する。工具経路生成部は、このｐと前記入力した加工形状および加工モードとから工具経路データを生成し、ＮＣ装置へ送出し工作機械で切削加工を行う技術が開示されている。
【００１０】
ところが、特許文献１では、１方向モードと往復モードについては何も記述されていない。
【００１１】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、加工時間が短く効率的な往復モードにおいて面粗度の高い仕上加工面が得られる曲面形状の仕上加工方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
斯かる目的を達成するための本発明に係る曲面形状の仕上加工方法は、回転工具を用い３次元曲面を含む形状のワーク表面を、形状に沿った複数の等間隔に作成された加工軌跡で仕上加工する仕上加工法において、前記複数の加工軌跡をその加工方向を交互に変えて加工する往復モードにより加工する際に、ダウンカットすべき加工経路の次に加工するアップカットの加工経路を先行して加工することを特徴とする。
【００１３】
また、前記回転工具は、エンドミルであることを特徴とする。
【００１４】
斯かる目的を達成するための本発明に係る曲面形状の仕上加工装置は、回転工具を主軸に装着してワークとの間で相対移動してワーク表面を仕上加工するＮＣ工作機械と、前記請求項１に記載した加工経路の順番で仕上加工する往復モードを有する工具経路データとを有し、３次元曲面を含む形状のワーク表面を仕上加工する際には、前記請求項１に記載した加工経路の順番で仕上加工する往復モードを前記ＮＣ工作機械に送出して仕上加工することを特徴とする。
【００１５】
また、前記回転工具は、エンドミルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る曲面形状の仕上加工方法及び装置よれば、往復モードで交互に加工されるアップカットとダウンカットの加工経路を、ダウンカットすべき加工経路の次に加工するアップカットの加工経路を先に加工することで、大きな背分力により加工位置のずれるダウンカットの切削抵抗を軽減して、加工のずれを小さくすることができ、依って、加工時間が短く効率的な往復モードにおいて面粗度の高い仕上加工面を得ることができる。加えて、往復モードにおける加工経路の順番を変えるという簡単な手段で済むので、安価で済むという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る曲面形状の仕上加工方法及び装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は本発明の一実施例を示す加工経路の模式図、図２は加工跡及び加工経路の順番の説明図、図３はブロック図である。
【００１９】
図３に示すように、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０で自動プログラミングされたＮＣプログラム（この中には一方向モード（図５Ａ参照），通常の往復モード（図５Ｂ参照），後述する本実施例の往復モード等の複数の加工モードが含まれる）がＮＣ装置１１に送出され、このＮＣ装置１１の指令コードにより、３次元曲面を含む形状のワーク表面を仕上加工する際には、本実施例の往復モードでボールエンドミルＢ．Ｅを主軸に装着してなる工作機械１２が動作される。
【００２０】
本実施例の往復モードは、図１及び図２に示すように、ワーク表面の形状に沿った複数の等間隔に作成された加工軌跡をその加工方向を交互に変えて加工するにあたって、ダウンカット（図４Ｂ参照）すべき加工経路の次に加工するアップカット（図４Ａ参照）の加工経路を先行して加工するものである。
【００２１】
即ち、図２の例で言うと、Ｕ（アップカット）１→Ｄ（ダウンカット）１→Ｕ２→Ｄ２→Ｕ３→Ｄ３の順番でボールエンドミルＢ．Ｅを往復移動させて加工するのである。
【００２２】
言い換えれば、アップカットの加工経路をダウンカットの加工経路で加工する前に加工し、ダウンカットの加工で加工すべき部分をあらかじめ加工し、ダウンカットで発生する切削抵抗を小さく抑えることで、背分力の発生を低減してボールエンドミルＢ．Ｅの工具経路の直角方向への倒れを防ぐのである。
【００２３】
このようにして本実施例では、大きな背分力により加工位置のずれるダウンカットの切削抵抗を軽減して、加工のずれを小さくすることができ、この結果、加工時間が短く効率的な往復モードにおいて面粗度の高い仕上加工面を得ることができる（図２中の破線で示した通常の往復モード（図５Ｂ参照）で加工した場合のダウンカットの加工跡参照）。
【００２４】
加えて、本実施例では、往復モードにおける加工経路の順番を変えるという簡単な手段で済むので、高度な制御機器等も必要でなく、安価で済むという利点もある。
【００２５】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、ボールエンドミルＢ．Ｅに代えて切刃のコーナー部がＲ加工されたコーナーＲエンドミルを用いる等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例を示す加工経路の模式図である。
【図２】加工跡及び加工経路の順番の説明図である。
【図３】ブロック図である。
【図４】往復モードにおける切削条件の説明図である。
【図５】加工モードの説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｂ．Ｅ  ボールエンドミル
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  ダウンカットすべき加工経路
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３  アップカットすべき加工経路
１０  ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
１１  ＮＣ装置
１２  工作機械
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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