発明の名称 バイト工具による回転切削加工方法 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開平８−１０８３０８ 公開日 平成８年（１９９６）４月３０日 出願番号 特願平６−２４４０１５ 出願日 平成６年（１９９４）１０月７日 代理人 【弁理士】 【氏名又は名称】三好 秀和 （外３名） 発明者 伊達 隆夫 / 河野 真 / 覚張 勝治 / 荒木 正文 要約 目的 切り屑を確実に不連続化し、切り屑がボーリング工具のボーリングバーなどに巻き付くことを回避すること。 構成 主軸中心Ｃｓを回転中心としてバイト工具２３を主軸回転数をもって回転駆動し、主軸中心Ｃｓの被加工物Ｗに対する相対的な移動軌跡が切削すべき形状に適合したものになるようにバイト工具２３と被加工物Ｗとを軸制御により少なくとも主軸１９の回転軸線に直交する平面に沿って相対変位させてバイト工具２３と被加工物Ｗとの間に相互補間運動を行わせ、この相互補間運動による補間軌跡により決まる形状にバイト工具２３によって被加工物Ｗをバイト工具２３の一回転ごとに間欠切削する。 特許請求の範囲 【請求項１】 主軸に取り付けられたバイト工具を主軸の回転により主軸の回転軸線周りに回転させて被加工物を切削加工する回転切削加工方法において、主軸中心を回転中心としてバイト工具を主軸回転数をもって回転駆動し、主軸中心の被加工物に対する相対的な移動軌跡が切削すべき形状に適合したものになるようにバイト工具と被加工物とを軸制御により少なくとも主軸の回転軸線に直交する平面に沿って相対変位させてバイト工具と被加工物との間に相互補間運動を行わせ、前記相互補間運動による補間軌跡により決まる形状に前記バイト工具によって被加工物を前記バイト工具の一回転ごとに間欠切削することを特徴とするバイト工具による回転切削加工方法。 【請求項２】 前記バイト工具として被加工物に実質的に点接触するシングルポイントバイト工具を使用することを特徴とする請求項１記載のバイト工具による主軸回転角制御式切削加工方法。 発明の詳細な説明 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、バイト工具による回転切削加工方法に関し、特に同時多軸制御機能を有するＮＣ工作機械などにおけるバイト工具による回転切削加工方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、ボーリング工具などのバイト工具による回転切削加工は、バイト工具を主軸に装着し、主軸の回転数を制御して主軸を軸線方向へ移動させることによりワークテーブル上の被加工物に対してバイト半径の穴加工、即ちボーリング加工を行う。 【０００３】このボーリング加工においては、連続切削により、特に軟鋼やアルミニウムなど、展延性の大きい被削材の切削では切り屑が連続した形態で生成され、この切り屑がボーリング工具のボーリングバーに巻き付くことがある。この切り屑の巻き付きは、切削加工を連続的に行うことに支障を与える。 【０００４】またボーリングバーに絡み付いた切り屑が工具ホルダの自動工具交換用のＶ溝部にまで達し、工具の自動交換を行えなくしたり、工具の落下事故の原因になったりする。 【０００５】このため従来、展延性の大きい被削材を切削する場合には、刃先にチップブレーカなどを設けて切り屑を短く破断したり、被削材に予めボーリング加工における取り代に応じた深さのキー溝状の分断溝を切削面部に加工し、この分断溝をもって非連続切削加工とし、切り屑が不連続化するなどの方策が取られている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】チップブレーカなどによる切り屑の破断は、切削条件に左右され、切り屑の不連続化を完璧に行うことはできず、問題を完全に解決するには至らない。 【０００７】分断溝による場合には、切り屑を確実に不連続化することができるが、しかし、分断溝の加工が必要で、工数が増える。 【０００８】本発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、チップブレーカの装着や分断溝の加工を必要とすることなく切り屑を確実に不連続化し、切り屑がボーリング工具のボーリングバーなどに巻き付くことを回避し、展延性の大きい被削材の切削加工でも切り屑による障害を受けることなく連続的に行えるようにするバイト工具による回転切削加工方法を提供することを目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成するために、本発明によるバイト工具による回転切削加工方法は、主軸に取り付けられたバイト工具を主軸の回転により主軸の回転軸線周りに回転させて被加工物を切削加工する回転切削加工方法において、主軸中心を回転中心としてバイト工具を主軸回転数をもって回転駆動し、主軸中心の被加工物に対する相対的な移動軌跡が切削すべき形状に適合したものになるようにバイト工具と被加工物とを軸制御により少なくとも主軸の回転軸線に直交する平面に沿って相対変位させてバイト工具と被加工物との間に相互補間運動を行わせ、前記相互補間運動による補間軌跡により決まる形状に前記バイト工具によって被加工物を前記バイト工具の一回転ごとに間欠切削することを特徴としている。 【００１０】本発明によるバイト工具による回転切削加工方法は、前記バイト工具として被加工物に実質的に点接触するシングルポイントバイト工具を使用することを詳細な特徴としている。 【００１１】 【作用】上述の如き構成によれば、バイト工具が主軸回転数をもって回転（自転）している状態にて、バイト工具と被加工物との相対的な軸制御によりバイト工具と被加工物との間に相互補間運動が行われ、相互補間運動による補間軌跡により決まる任意の形状にバイト工具をもって回転切削が行われる。この場合、バイト工具の回転半径（バイト半径）と被加工物の切削半径とは異なったものになり、バイト工具は自転により一回転ごとに被加工物を間欠的に切削することになり、間欠切削によって切り屑が不連続になる。 【００１２】バイト工具としてシングルポイントバイト工具を使用することにより、エンドミルなどによる場合に比して切削抵抗が小さく、このことにより軸制御による相互補間運動の速度、即ち切削速度を速めること、あるいはステム部（ボーリングバー）が長いバイト工具を使用して深穴など、軸長が長い加工物を高精度に切削加工することが可能になる。 【００１３】 【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 【００１４】図１は本発明による回転切削加工方法の実施例に使用するＮＣ工作機械の一例を示している。ＮＣ工作機械は、ベッド１と、ベッド１上にＹ軸方向に移動可能に設けられてＹ軸テーブル３と、Ｙ軸テーブル３上にＸ軸方向に移動可能に設けられてＸ軸テーブル５とを有し、Ｘ軸テーブル５上に被加工物Ｗを固定載置される。Ｙ軸テーブル３はＹ軸サーボモータ７によってＹ軸方向に駆動され、Ｘ軸テーブル５はＸ軸サーボモータ９によってＸ軸方向に駆動され、Ｘ軸テーブル５上の被加工物Ｗは、Ｙ軸サーボモータ７によるＹ軸テーブル３のＹ軸方向の移動とＸ軸サーボモータ９によるＸ軸テーブル５のＸ軸方向の移動により、Ｘ軸とＹ軸による水平面に沿ってＸ座標とＹ座標による任意に座標位置に軸制御する。 【００１５】ＮＣ工作機械のコラム１１にはＺ軸スライダ１３が上下方向、即ちＺ軸方向に移動可能に装着されており、Ｚ軸スライダ１３はＺ軸サーボモータ１５によってＺ軸方向に駆動される。 【００１６】Ｚ軸スライダ１３には主軸頭１７が取り付けられており、主軸頭１７には主軸１９がＺ軸と同一方向の軸線周り、即ちＣ軸周りに回転可能に装着されている。主軸１９は主軸モータ２１により回転駆動される。主軸１９にはバイト工具２３が装着される。 【００１７】ここで使用されるバイト工具２３はシングルポイントバイト工具であってよい。ここで云うシングルポイントバイト工具は、被加工物に実質的に点接触する形式のバイト工具であり、これには、穴ぐりバイト、中ぐりバイト、突切りバイト、丸こまバイト、旋削バイトなどがある。 【００１８】なお、Ｘ軸とＹ軸による被加工物Ｗの移動平面は、主軸１９の回転軸線、即ちＣ軸（Ｚ軸）に直交する平面である。 【００１９】Ｘ軸サーボモータ９、Ｙ軸サーボモータ７、Ｚ軸サーボモータ１５、主軸モータ２１の各々にはロータリエンコーダ２５、２７、２９、３１が装着されており、このロータリエンコーダ２５、２７、２９、３１は各軸のサーボモータ９、７、１５、主軸モータ２１の回転角を検出し、回転角情報をＮＣ装置３３へ出力する。 【００２０】ＮＣ装置３３は、図２に示されているように、ＮＣ加工プログラムを実行して各軸指令と主軸回転数指令を出力するプログラム実行部３５と、プログラム実行部３５より軸指令を入力して補間演算を行う補間演算部３７と、主軸制御部３９とを有している。 【００２１】補間演算部３７は、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の移動量を指令値として各軸の位置制御・駆動部４１、４３、４５へ出力する。 【００２２】位置制御・駆動部４１、４３、４５は、各々同軸のロータリエンコーダ２５、２７、２９より回転角情報を入力し、位置フィードバック補償制御により演算される各軸の操作量をもって各軸のサーボモータ９、７、１５の駆動を制御する。 【００２３】主軸制御部３９は、プログラム実行部３５より主軸回転数指令を与えられ、ロータリエンコーダ３１より回転角情報を入力し、フィードバック補償制御により演算される回転数をもって主軸モータ２１の駆動を制御する。 【００２４】本発明による回転切削加工方法においては、主軸中心の被加工物Ｗに対する相対的な移動軌跡が切削すべき形状に適合したものになるように、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸の指令量をＮＣ加工プログラムで設定しておき、このＮＣ加工プログラムの実行によってバイト工具２３と被加工物ＷとをＸ、Ｙ、Ｚの軸制御、少なくともＸ、Ｙの軸制御によって主軸１９の回転軸線に直交する平面に沿って相対変位させてバイト工具２３と被加工物Ｗとの間に相対補間運動を行わせ、被加工物Ｗを相対補間運動による補間軌跡により決まる形状に、主軸１９の回転によって主軸１９の中心軸線周りに回転しているバイト工具２３によって切削する。 【００２５】この場合、バイト工具２３の回転半径と被加工物Ｗの切削半径とは異なったものになり、バイト工具２３は、主軸１９の中心軸線周りの回転により被加工物Ｗを、主軸１９の一回転ごとに間欠的に切削することになる。これにより切り屑は不連続のものになる。 【００２６】この回転切削加工方法は、Ｘ、Ｙの同時２軸制御、あるいはＸ、Ｙ、Ｚの同時３軸制御との組み合わせにより、穴加工、外周面加工、テーパ加工、球面加工、多角形加工、ねじ切り加工、フランジ面加工、自由形状加工に適用できる。 【００２７】次に本発明による回転切削加工方法を円筒内外面加工に適用した場合について詳細に説明する。 【００２８】図３、図４に示されているように、円筒面の半径をＲ、１回転当たりのＺ軸方向送り量をｐ、Ｚ軸方向送り開始位置のＺ軸座標をＺｏとすると、各回転角位置における刃先の座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）はＸ軸方向を原点とする角度θを媒体変数として下式の関数式により与えられる。 【００２９】Ｘｔ＝ＲｃｏｓθＹｔ＝ＲｓｉｎθＺｔ＝Ｚｏ−（ｐ／２π）θ図３に示されている円筒内面加工では刃先軌跡のＸＹ平面における加工面外向き法線ベクトル→ｎ＝（ｎｘ，ｎｙ）は下式により示される。 【００３０】ｎｘ＝−ｃｏｓθｎｙ＝−ｓｉｎθ従って、円筒内面加工においては、主軸中心軌跡Ｌを定義する主軸中心座標位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示される。 【００３１】Ｘｓ＝Ｘｔ＋ｎｘ・Ｔｒ＝Ｒｃｏｓ−Ｔｒｃｏｓθ＝（Ｒ−Ｔｒ）ｃｏｓθＹｓ＝Ｙｔ＋ｎｙ・Ｔｒ＝Ｒｓｉｎ−Ｔｒｓｉｎθ＝（Ｒ−Ｔｒ）ｓｉｎθＺｓ＝Ｚｔ−Ｔｚ図４に示されている円筒外面加工では刃先軌跡のＸＹ平面における加工面外向き法線ベクトル→ｎ＝（ｎｘ，ｎｙ）は下式により示される。 【００３２】ｎｘ＝−ｃｏｓθｎｙ＝−ｓｉｎθ従って、円筒外面加工においては、主軸中心軌跡Ｌを定義する主軸中心座標位置（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）は下式により示される。 【００３３】Ｘｓ＝Ｘｔ＋ｎｘ・Ｔｒ＝Ｒｃｏｓ＋Ｔｒｃｏｓθ＝（Ｒ＋Ｔｒ）ｃｏｓθＹｓ＝Ｙｔ＋ｎｙ・Ｔｒ＝Ｒｓｉｎ＋Ｔｒｓｉｎθ＝（Ｒ＋Ｔｒ）ｓｉｎθＺｓ＝Ｚｔ−Ｔｚただし、何れの場合もＴｒはバイト工具２３のバイト半径、Ｔｚは工具長さ（主軸１９のＺ軸原点からバイト部２４の刃先までのＺ軸方向の軸長）である。 【００３４】この場合、主軸中心座標位置（Ｘｓ，Ｙｓ）によるＸ軸とＹ軸との同時２軸制御により、バイト工具２３と被加工物Ｗとの間に相互円弧補間運動が行われ、その円弧補間軌跡として、主軸中心軌跡ＬはＲ−ＴｒあるいはＲ＋Ｔｒを半径とする真円をなす。 【００３５】これにより、バイト工具２３が主軸１９により主軸中心Ｃｓを回転中心として回転駆動され、上述の条件を満たしてＸ、Ｙ、Ｚの各軸の軸制御が行われることにより、任意の半径Ｒの円筒内面加工あるいは円筒外面加工が行われる。 【００３６】この円筒内外面加工においては、バイト工具２３の回転により被加工物Ｗが間欠的に切削され、被加工物Ｗの肉部の切削除去は、取り代を図３、図４に符号Ｂで示されている量として、主軸１９の一回転の度に図３、図４に符号Ａで示されているように略三ヵ月状に行われ、この切削により生成される切り屑は略三ヵ月状の断片的なものになる。即ち、切り屑は不連続に生成される。 【００３７】これにより、切り屑が確実に不連続化し、切り屑がバイト工具２３のステム部に巻き付くことがなく、展延性の大きい被削材の切削加工でも切り屑による障害を受けることなく連続的に行われるようになる。 【００３８】また生成される切り屑が分断されているから、切り屑の後処理性がよくなる。 【００３９】またバイト工具２３としてシングルポイントバイト工具が使用されることにより、エンドミルなどによる場合に比して切削抵抗が小さくなる。このことによって軸制御による相互補間運動の速度、即ち切削速度を速めること、あるいはステム部（ボリングバー）が長いバイト工具２３を使用して深穴など、軸長が長い加工物を高精度に切削加工することが可能になる。 【００４０】上述の軸制御は、上述の関数式の演算をＮＣ装置内部で行って座標位置データを得る方法と、ＮＣ加工プログラム作成時点で予め座標位置データを点群データとしてプログラムに記述しておく方法の何れにより行われてもよい。 【００４１】以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。 【００４２】 【発明の効果】以上の説明から理解される如く、本発明による回転切削加工方法によれば、バイト工具は、バイト工具と被加工物との間に相互補間運動による補間軌跡により決まる任意の形状に被加工物を間欠的に切削するから、切り屑が不連続になり、チップブレーカの装着や分断溝の加工を必要とすることなく切り屑が確実に不連続化する。これにより切り屑がボーリング工具のボーリングバーなどに巻き付くことが回避され、展延性の大きい被削材の切削加工も切り屑による障害を受けることなく無人で連続的に行えるようになる。また生成される切り屑が分断されているから、切り屑の後処理性がよくなる。 【００４３】またバイト工具としてシングルポイントバイト工具が使用されることにより、エンドミルなどによる場合に比して切削抵抗が小さくなり、このことにより軸制御による相互補間運動の速度、即ち切削速度を速めること、あるいはステム部が長いバイト工具を使用して深穴など、軸長が長い加工物を高精度に切削加工することが可能になる。