図面 (/)

技術 曲面切削装置

出願人 株式会社ナガセインテグレックス
発明者 木野勝新藤良太
出願日 2015年6月29日 (5年4ヶ月経過) 出願番号 2015-129995
公開日 2017年1月19日 (3年10ヶ月経過) 公開番号 2017-013152
状態 特許登録済
技術分野 旋削加工
主要キーワード 軸回転軸 凹状曲面 切削加工点 凸状曲面 軸回転中心 クロスビーム バイト切削 数式データ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年1月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (11)

課題

曲面を高精度に切削できる曲面切削装置を提供すること。

解決手段

曲面よりなるワーク100の被切削面101をバイト36によって切削する。前記バイト36のすくい面切削点を通る法線上に位置する状態において前記すくい面がバイト36の切削方向と直交する面内に位置するように制御する制御手段を設けた。

概要

背景

この種の切削装置が特許文献1に開示されている。この特許文献1の装置はバイトによってワークの被切削面に対して玉型加工を実行するものであって、バイトはX軸方向に、ワークはZ軸方向にそれぞれ移動されるという例が開示されている。

概要

曲面を高精度に切削できる曲面切削装置を提供すること。曲面よりなるワーク100の被切削面101をバイト36によって切削する。前記バイト36のすくい面切削点を通る法線上に位置する状態において前記すくい面がバイト36の切削方向と直交する面内に位置するように制御する制御手段を設けた。

目的

本発明の目的は、曲面上の切削加工を高精度に行なうことができる曲面切削装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

曲面よりなるワークの被切削面をバイトによって切削するための曲面切削装置であって、前記バイトのすくい面が前記曲面の切削点を通る法線上に位置する状態において前記すくい面がバイトの切削方向と直交する面内に位置するように制御する制御手段を設けた曲面切削装置。

請求項2

前記ワークを第1軸方向に移動可能に支持するとともに、その第1軸と直交する第2軸を中心に回転可能に支持し、前記バイトを前記第1軸及び前記第2軸と直角な第3軸方向に移動可能に、かつ前記第2軸と平行な第4軸方向に移動可能に支持し、さらに、前記バイトを前記第1軸と平行な第5軸を中心に回動可能に、かつ前記第3軸と平行な第6軸を中心に回動可能にするとともに、前記バイトをその先端の刃先を通る第7軸を中心に回動可能にした請求項1に記載の曲面切削装置。

請求項3

前記制御手段は、前記第5軸から前記バイトの刃先までの距離の長さをH,前記第5軸を中心とした前記バイトの刃先の角度をBとし、前記第7軸を中心とした前記バイトの刃先の角度をA、前記第3軸方向の位置で前記第2軸の回転中心と前記角度B=0の状態における前記バイトの刃先の位置が一致する点を原点とし、その原点から前記第1軸方向の位置をY、前記第3軸,前記第1軸,前記第4軸の駆動速度をそれぞれVX・VY・VZとし、前記第5軸,前記第2軸の角速度をVB・VCとした場合において、以上の式に基づいて前記バイトのすくい面の角度を調節する請求項2に記載の曲面切削装置。

請求項4

前記第2軸を鉛直線上に設置した請求項2または3に記載の曲面切削装置。

請求項5

前記バイトを前記ワークの上方位置に設けた請求項4に記載の曲面切削装置。

技術分野

0001

本発明は、凹面や凸面等の曲面バイトにより切削するための曲面切削装置に関するものである。

背景技術

0002

この種の切削装置が特許文献1に開示されている。この特許文献1の装置はバイトによってワークの被切削面に対して玉型加工を実行するものであって、バイトはX軸方向に、ワークはZ軸方向にそれぞれ移動されるという例が開示されている。

先行技術

0003

特開2003−231001号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1の装置においては、ワークの被切削面が曲面である場合に、その曲面を高精度に仕上げるための手段は開示されていない。従って、特許文献1の構成においては、曲面上の切削加工を高精度に行なうことが困難である。

0005

本発明の目的は、曲面上の切削加工を高精度に行なうことができる曲面切削装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記の目的を達成するために、本発明においては、曲面よりなるワークの被切削面をバイトによって切削するための曲面切削装置であって、前記バイトのすくい面切削点を通る法線上に位置する状態において前記すくい面がバイトの切削方向と直交する面内に位置するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。

0007

このように構成すれば、ワークの切削中において、バイトのすくい面が切削加工点における法線上においてバイト切削方向と直交する面内に位置するため、曲面の位置や形状に関わらず、高精度切削加工が可能になる。

発明の効果

0008

本発明によれば、バイトによってワークの曲面を高精度に切削できる効果がある。

図面の簡単な説明

0009

曲面切削装置の斜視図。
曲面切削装置の一部正面図。
切削ヘッドの斜視図。
曲面切削装置の電気的構成を示すブロック図。
曲面切削装置の切削状態を示す説明図。
同じく曲面切削装置の切削状態を示す説明図。
すくい面と切削進行方向との関係を示す説明図。
すくい面とA軸との関係を示す説明図。
同じくすくい面とA軸との関係を示す説明図。
曲面切削装置の動作を示すフローチャート

実施例

0010

以下、本発明を具体化した曲面切削装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1図2及び図4に示すように、装置の機台11上には移動台12が支持されており、この移動台12は図4に示すY軸モータ13により水平な第1軸としてのY軸方向に往復移動される。移動台12上にはテーブル14が支持されており、このテーブル14はC軸モータ15により第2軸としての鉛直なC軸の周りにおいて回転される。

0011

前記機台11の上方にはコラム16を介して水平方向に延びるクロスビーム17が架設されている。クロスビーム17には移動体18が支持されており、この移動体18はX軸モータ19により前記Y軸と直角をなす第3軸としての水平なX軸方向に往復移動される。移動体18には昇降体20が支持されており、この昇降体20はZ軸モータ21により第4軸としての鉛直なZ軸方向に昇降される。

0012

図2図4に示すように、昇降体20には切削ヘッド22が支持されており、この切削ヘッド22はB軸モータ23により前記Y軸と平行な、かつ水平な第5軸としての軸24の周りにおいて回転される。この軸24をB軸とする。

0013

図2及び図3に示すように、前記切削ヘッド22のフレーム30にはヘッド本体32が支持されており、このヘッド本体32はD軸モータ33により前記B軸と直角な第6軸としての軸31の周りにおいて回転される。この軸31をD軸とする。

0014

図2及び図3に示すように、ヘッド本体32には前記D軸の延長方向から見てD軸と直交する方向に延びるバイト軸34が支持されており、このバイト軸34はA軸モータ35により自身の軸線であって、第7軸であるバイト36の刃先362を通るA軸を中心に360度の範囲内で回転される。この回転により、後述のバイト36のすくい面361の向きが変更される。

0015

図10に示すように、前記フレーム30はリニアモータ37によってA軸方向に往復移動されるとともに、バイト36のA軸方向の位置が調節される。バイト軸34の下端にはバイト36が着脱可能に装着される。そして、図6図9に示すように、前記リニアモータ37により、バイト36がワーク100の表面の被切削面101に接触される。バイト36は、そのすくい面361及び刃先362が前記A軸上に位置する。

0016

従って、テーブル14上のワーク100は、Y軸モータ13によって水平なY軸方向に移動されるとともに、C軸モータ15により鉛直なZ軸線と平行なC軸の周りにおいて回転される。この回転は、切削位置を移動するためのもので、低速回転である。また、バイト36は、X軸モータ19によって水平なX軸方向に移動されるとともに、Z軸モータ21により鉛直方向に昇降される。また、バイト36はB軸モータ23によりY軸と平行なB軸の周りに回転され、D軸モータ33によりB軸と直角なD軸の周りに回転される。そして、前記のように、バイト36はそのすくい面361がA軸上においてその向きが変更される。

0017

従って、ワーク100とバイト36とはX,Y,Zの3軸方向に相対移動可能である。また、バイト軸34,すなわちバイト36は、図7に示すワーク100の被切削面101に対してA,B,Dの3軸方向に移動可能である。そして、被切削面101の曲面形状に従って、被切削面101の切削加工点においてバイト36のすくい面361が法線L上の位置に配置される。加えて、バイト36は後述の制御装置51の作用により、すくい面361が切削進行方向に対して直角をなすように、つまり切削進行方向の前方を向くように維持される(図7参照)。

0018

制御手段及び演算手段を構成する制御装置51は、CPU(中央処理装置)等よりなる制御部52と、記憶部53とを備えている。そして、制御装置51は、前記Y軸モータ13,C軸モータ15,X軸モータ19,Z軸モータ21,B軸モータ23,D軸モータ33,A軸モータ35,リニアモータ37の各動作を制御する。

0019

前記記憶部53には、図9に示すプログラムや、後述の数式データ等、各種のデータが記憶されている。そして、制御部52の制御のもとに、前記プログラムが実行される。
次に、実施形態の曲面切削装置の作用を説明する。

0020

図10のステップ(以下、Sと略称する)1においてワーク100の例えば球面である曲面の切削が開始されると、図5及び図6に示すように、バイト36は切削加工点を通る法線L上に保持される。S2においてバイト36の角度,すなわち法線Lの位置が変化されると、S3においては、バイト36のすくい面361の切削進行方向における向きが設定される。

0021

すなわち、図8に示すように、第5軸としてのB軸(軸24)の回転中心からバイト36の刃先までの距離の長さを「H」とする。また、B軸を中心としたバイト36の刃先362の角度を「B」とする。また、Aは第7軸としてのA軸を中心としたバイト36の刃先362の角度を示す。Xは図1に示した第3軸方向であるX方向の位置で第2軸であるC軸の回転中心とB=0の状態におけるバイト36の刃先362の位置が一致する点を原点とする。Yは第1軸方向であるY方向の位置、VX・VY・VZは図1に示したX(第3軸)・Y(第1軸)・Z(第4軸)軸の駆動速度、VB・VC図1に示したB(第5軸)・C(第2軸)軸の角速度である。

0022

すなわち
軸回転中心工具先端の高さ(距離)・・・H
A軸回転中心〜工具先端の偏芯・・・0
A軸の原点はX+方向
B軸の原点は真下方向
X,Yの原点はB=0において工具先端がC軸回転中心と一致する場所
Z,C軸の原点は任意
工具の速度:vtool
vtoolX=vX−HvBcosB
vtoolY=0
vtoolZ=vZ+HvBsinB
ワークの速度:vwork
vworkX=RvCsinC´=YvC
vworkY=vY+RvccosC´=vY+(X−HsinB)vC
vworkZ=0
ただし、C軸と工具先端の距離(R) R2=(X−HsinB)2+Y2
C軸から見た工具先端の方向 tanC´=Y/(X−HsinB)
工具とワークの速度差:V
VX=vtoolX−vworkX=vX−HvBcosB−YvC
VY=vtoolY−vworkY=−vY−(X−HsinB)vC
VZ=vtoolZ−vworkZ=vZ+HvBsinB
Y軸をY´軸、A軸回転軸をZ´軸と直交系(Bだけ傾いた座標系)での速度差:V´
V´X=VXcosB−VZsinB
=(vX−HvBcosB−YvC)cosB−(vZ+HvBsinB)sinB
=(vX−YvC)cosB−vZsinB−HvB
V´Y=VY
=−vY−(X−HsinB)vC
V´Z=VZcosB+VXsinB
=使わないので省略
A軸を法線とする面内での速度ベクトルの方向
tanA=−V´Y/V´X
よって、

0023

この(1)式の関係が維持されるように演算が実行される。この演算結果に従って、バイト36の向きを設定すれば、すくい面361はワーク100の被切削面101の位置が変更されても、切削進行方向と直角に維持される。

0024

以上のようにして、ワークの被切削面に対する切削位置が変更されても、バイト36のすくい面361が切削進行方向と直交する面内に配置される。従って、被切削面の位置に関わらず、高精度で良好な切れ味を維持できる。

0025

そして、S4において、加工終了の有無が判別され、加工終了前の場合はS1に戻り、加工終了にともない、プログラムが終了される。
従って、本実施形態においては、以下の効果がある。

0026

(1)ワーク100の被切削面101に対する切削位置が変更されても、バイト36のすくい面361が切削進行方向と直交する面内に配置される。従って、被切削面101の位置に関わらず、高精度で良好な切れ味を維持できる。

0027

(2)バイト36のすくい面361を切削進行方向と直交する面内に維持するために、バイト36を前記(1)式に基づいて維持するだけであるから、装置の構成の複雑化や大型化を避けることができる。

0028

(3)バイト36のすくい面361が法線L上に維持されるため、高精度加工が可能になる。
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような態様でも具体化できる。

0029

・前記実施形態の曲面切削装置を球面以外の凸状曲面あるいは球面,非球面の凹状曲面の切削において使用すること。この場合も、前記(1)式を用いてバイト36のすくい面361の向きを調節できる。

0030

・バイト36の位置調節をリニアモータ37に代えて、サーボモータと、このサーボモータによって作動されるネジ送り機構とを用いること。

0031

36…バイト、100…ワーク、101…被切削面、361…すくい面、362…刃先、L…法線。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

該当するデータがありません

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社ツガミの「 工作機械」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】より簡単な構成で、ローダと主軸の間でワークを授受することができる工作機械を提供する。【解決手段】工作機械1は、ワークWを把持しつつ軸回転させる第2主軸71、及び第2主軸71を回転可能に支持する... 詳細

  • 武蔵精密工業株式会社の「 中空シャフト」が 公開されました。( 2020/09/24)

    【課題】先端絞り部の絞り比を小さくしつつ所定の小さい内径が得られるようにして、中空シャフトを高い形状精度で成形可能とし、しかも先端絞り部と円筒状本体部との境界部に絞り加工に伴う応力集中が生じるのを抑制... 詳細

  • 日本精工株式会社の「 アンギュラ玉軸受、及び工作機械用主軸装置」が 公開されました。( 2020/09/17)

    【課題】外輪給油型軸受で高速回転時の良好な潤滑性能、及び低騒音及び低振動を実現することができるアンギュラ玉軸受及び工作機械用主軸装置を提供する。【解決手段】外輪12は、その外周面から内周面まで径方向に... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

該当するデータがありません

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ