JP6546795B2 - WORK PROCESSING METHOD AND WORK PROCESSING APPARATUS - Google Patents
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Description
本発明は、ワーク加工方法およびワーク加工装置に係り、特に、ワークの回転とワークの移動と加工工具の移動とをお互いに同期させることでワークを加工するワーク加工方法およびワーク加工装置に関する。 The present invention relates to a workpiece processing method and a workpiece processing apparatus, and more particularly to a workpiece processing method and a workpiece processing apparatus for processing a workpiece by synchronizing rotation of the workpiece, movement of the workpiece and movement of the processing tool with each other.
多くの自由曲面は、たとえば、光学系の観点から軸外し非球面形状であることが多く、旋削の段取りを行う場合には、光軸とワークの回転中心とを一致させるため、ワークを回転中心より大きく離れた位置に固定して旋削加工を行う。しかし、この加工方法は加工形状によって大きな直線軸の移動距離を必要とする場合が多く、この場合、工作機械のストロークを超え、加工が困難なものがある。したがって、プリンタ用ｆθレンズなどでは、生産技術の難易度が低いミーリングやフライカットなどの加工方法が主流になっている。 Many free-form surfaces are often off-axis aspheric shapes, for example, from the viewpoint of the optical system, and when performing turning setup, the work must be rotated at the center of rotation in order to match the optical axis with the rotation center of the work. Fix at a position far apart and perform turning. However, this processing method often requires a moving distance of a large linear axis depending on the processing shape, and in this case, the stroke of the machine tool is exceeded and there are some which are difficult to process. Therefore, in the case of fθ lenses for printers and the like, processing methods such as milling and fly cutting, which have a low degree of difficulty in production technology, are mainstream.
一方、量産性の観点から新しい加工方法の確立がもとめられている。量産性を維持しながら自由曲面加工を実現する方法として、旋削の段取りを行い、ワークの回転位置に対して工具位置を演算し、切り込み軸を移動させる回転同期加工が用いられている。この方法では、ワークを加工形状にかかわらず回転中心付近に固定する。そして、ワークを回転させる。このとき加工面の高さが変化するが、この変化量を事前に演算し、工具の切り込み方向を適切に位置制御し、自由曲面を加工している。 On the other hand, establishment of a new processing method is required from the viewpoint of mass productivity. As a method of realizing free-form surface machining while maintaining mass productivity, rotation synchronous machining is used in which a turning preparation is performed, a tool position is calculated with respect to a rotational position of a workpiece, and a cutting axis is moved. In this method, the workpiece is fixed near the rotation center regardless of the processing shape. Then, the work is rotated. At this time, the height of the machined surface changes, but the amount of change is calculated in advance, the cutting direction of the tool is appropriately controlled in position, and the free-form surface is machined.
なお、従来の技術に関する特許文献として、たとえば、特許文献１、特許文献２を掲げることができきる。
As patent documents about conventional technology,
ところで、上述した従来の加工方法では、ワークの回転に同期させて加工工具の位置を合わせた旋削加工をしているので、ワークを効率良く加工することができるが、ワークを実際に切削加工しているときに加工工具を両方向（プラスの方向とマイナスの方向）で位置決めする場合がある。この場合、工作機械の切り込み送り機構が僅かに弾性変形すること等により、象限突起が発生し、高精度の加工をすることができないおそれがあるという問題がある。 By the way, in the above-mentioned conventional processing method, since the turning process in which the position of the processing tool is aligned is synchronized with the rotation of the work, the work can be processed efficiently, but the work is actually cut There are cases where the processing tool is positioned in both directions (plus and minus directions). In this case, there is a problem that quadrant protrusions may be generated due to a slight elastic deformation of the cutting feed mechanism of the machine tool, etc., so that high precision processing may not be possible.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ワークを第１の軸を回転中心にして回転し、前記ワークを加工する加工工具もしくは前記ワークを第２の軸の軸線方向で移動し、前記ワークもしくは前記加工工具を第３の軸の軸線方向で移動しつつ、前記ワークを加工するワーク加工方法およびワーク加工装置において、前記ワークの非回転体状の部位を旋削加工に準じて効率良く加工することができるとともに、象限突起を無くすか減少させて高精度の加工をすることができるワーク加工方法およびワーク加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and rotates a work about a first axis and moves a processing tool for processing the work or the work in the axial direction of the second axis. And a workpiece processing method and a workpiece processing apparatus for processing the workpiece while moving the workpiece or the processing tool in the axial direction of the third axis, in accordance with turning processing of the non-rotating portion of the workpiece It is an object of the present invention to provide a work processing method and a work processing apparatus which can process efficiently and can process with high accuracy by eliminating or reducing quadrant protrusions.
請求項１に記載の発明は、ワークを第１の軸を中心にして回転し、前記ワークを加工する加工工具もしくは前記ワークを第２の軸の軸線方向で移動し、前記ワークもしくは前記加工工具を第３の軸の軸線方向で移動しつつ、前記ワークを加工するワーク加工方法において、前記加工をしているときに、前記第１の軸まわりの前記ワークの回転と、前記第２の軸の軸線方向における前記加工工具もしくは前記ワークの移動と、前記第３の軸の軸線方向における前記ワークもしくは前記加工工具の移動とをお互いに同期させるとともに、前記加工工具もしくは前記ワークを前記第２の軸の軸線方向のうちの一方向に移動し、前記第１の軸は、上下方向に延びている軸であり、前記第２の軸は、前記第１の軸と平行になって上下方向に延びている軸であり、前記加工工具が前記第２の軸の軸線方向で移動するようになっており、前記第３の軸は、前記第１の軸に直交する所定の方向に延びている軸であり、前記ワークが前記第３の軸の軸線方向で移動するようになっており、前記加工をしているときには、前記加工工具が、上方向のみ、もしくは、下方向のみに移動するワーク加工方法である。
The invention according to
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワーク加工方法において、前記加工工具で形成される加工面の、前記第１の軸を含む平面による断面形状は、前記第１の軸の軸線方向である縦方向の寸法に比べて、前記平面上で前記第１の軸に対して直交する方向である横方向の寸法が大きくなっており、前記加工工具の加工パスは、前記断面形状を前記横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向における前記断面形状の座標をもとめることで作成されるワーク加工方法である。
The invention according to
請求項３に記載の発明は、ワークが設置されるワーク設置体と、前記ワーク設置体に設置されたワークを加工するための加工工具が設置される加工工具設置体と、前記ワーク設置体を、第１の軸を回転中心にして回転させる回転駆動部と、前記加工工具設置体を、前記ワーク設置体に対して相対的に、前記第１の軸の軸線方向に移動させる第１の直線駆動部と、前記ワーク設置体を、前記加工工具設置体に対して相対的に、前記第１の軸の軸線方向に対して直交する所定の方向に移動させる第２の直線駆動部と、前記ワーク設置体に設置されているワークを前記加工工具設置体に設置されている加工工具で加工をするときに、前記ワーク設置体の回転と前記加工工具設置体の前記ワーク設置体に対する相対的な移動と前記ワーク設置体の前記加工工具設置体に対する相対的な移動とをお互いに同期させるとともに、前記加工工具設置体を前記第１の軸の軸線方向のうちの一方向に移動するように、前記回転駆動部と前記第１の直線駆動部と前記第２の直線駆動部とを制御する制御部とを有するワーク加工装置である。
The invention according to
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のワーク加工装置において、前記加工工具設置体に設置されている加工工具で形成される前記ワーク設置体に設置されているワークの加工面の、前記第１の軸を含む平面による断面形状は、前記第１の軸の軸線方向である縦方向の寸法に比べて、前記平面上で前記第１の軸に対して直交する方向である横方向の寸法が大きくなっており、前記制御部は、前記加工工具設置体に設置されている加工工具の加工パスを、前記断面形状を前記横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向における前記断面形状の座標をもとめることで作成するように構成されているワーク加工装置である。
The invention according to claim 4 is the work machining apparatus according to
本発明によれば、ワークを第１の軸を回転中心にして回転し、前記ワークを加工する加工工具もしくは前記ワークを第２の軸の軸線方向で移動し、前記ワークもしくは前記加工工具を第３の軸の軸線方向で移動しつつ、前記ワークを加工するワーク加工方法およびワーク加工装置において、前記ワークの非回転体状の部位を旋削加工に準じて効率良く加工することができるとともに、象限突起を無くすか減少させて高精度の加工をすることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the workpiece is rotated about the first axis, the processing tool for processing the workpiece or the workpiece is moved in the axial direction of the second axis, and the workpiece or the processing tool is In the work processing method and the work processing apparatus for processing the work while moving in the axial direction of the axis of 3, the non-rotating portion of the work can be efficiently processed according to turning, and the quadrant An effect is obtained that the process can be performed with high accuracy by eliminating or reducing the protrusions.
本発明の実施形態に係るワーク加工方法で製造されるものとして、たとえば、図３で示すような型（金型）１を掲げることができる。金型１は、上型３と下型５とを備えて構成されている。上型３には凹部７が形成されており、下型５には凸部９が形成されている。そして、上型３の凹部７と下型５の凸部９とによってキャビティ１１が形成されるようになっている。キャビティ１１は、図１や図２で示すような成形品１３を形成する樹脂等の材料が充填される下型５の凸部９と上型３の凹部７との間の空間である。
For example, a mold (mold) 1 as shown in FIG. 3 can be exemplified as one manufactured by the work processing method according to the embodiment of the present invention. The
なお、成形品１３として、たとえば、レンズを掲げることができるが、成形品１３が、他の機器や機械の構成部品であってもよい。同様にして、本発明の実施形態に係るワーク加工方法で製造されるものとして、金型１の他に、他の機器や機械の構成部品を掲げることができる。
In addition, although a lens can be mentioned, for example as the
本発明の実施形態に係るワーク加工方法は、ワーク（被加工物）１５の一部に加工面１７を形成することで、上型３の凹部７や下型５の凸部９を設けている。以下、下型５の凸部９を形成する場合を例に掲げて説明する。
The workpiece machining method according to the embodiment of the present invention is provided with the
また、本発明の実施形態に係るワーク１５の加工方法では、ワーク１５を第１の軸を回転中心にして一方向に回転し、ワーク１５を加工（たとえば、切削加工）する加工工具（たとえば、バイト）１９（図４参照）を第２の軸の軸線方向で移動し、ワーク１５を第３の軸の軸線方向で移動しつつ、ワーク１５を加工するようになっている。
Further, in the method of processing the
第１の軸（Ｂ軸）は、３次元空間で所定の方向に延びている軸であり、第２の軸は、第１の軸と平行に延びているかもしくは第１の軸に対して交差する方向に延びている軸であり（たとえば、Ｙ軸であり）、第３の軸は、第１の軸と第２の軸とに対して交差する方向（たとえば、直交する方向）に延びている軸（たとえば、Ｘ軸）である。 The first axis (B axis) is an axis extending in a predetermined direction in three-dimensional space, and the second axis extends parallel to the first axis or intersects with the first axis (E.g., the Y-axis), and the third axis extends in a direction (e.g., the orthogonal direction) intersecting the first axis and the second axis. There is an axis (eg, the X axis).
また、上記加工をしているときに（ワーク１５を実際に切削しているとき）、Ｂ軸まわりのワーク１５の回転と、Ｙ軸の軸線方向における加工工具１９の移動と、Ｘ軸の軸線方向におけるワーク１５の移動とを同期させるようになっている。さらに、ワーク１５をＹ軸の軸線方向のうちの一方向のみに移動するようになっている。
In addition, when the above processing is performed (when the
なお、本実施形態では、Ｘ軸が水平な所定の方向に延びており、Ｙ軸が上下方向（Ｘ軸の軸線方向に対して直交する鉛直方向）に延びており、Ｚ軸がＸ軸とＹ軸とに対して直交する方向（水平な他の所定の方向）に延びている。Ｂ軸も上下方向に延びているが、Ｂ軸がワーク１５の重心を通っていることが望ましい。
In the present embodiment, the X axis extends in a predetermined horizontal direction, the Y axis extends in the vertical direction (vertical direction orthogonal to the axial direction of the X axis), and the Z axis is the X axis. It extends in a direction perpendicular to the Y axis (another predetermined direction that is horizontal). Although the B axis also extends in the vertical direction, it is desirable that the B axis passes through the center of gravity of the
これにより、ワーク１５は、上下方向に延びた軸を回転中心にして一方の方向にのみに回転するとともに、水平な所定の方向でも移動するようなっている。また、加工工具１９は上下方向で移動するようになっている。
As a result, the
加工工具１９でワーク１５を加工しているときには、加工工具１９が、上方向のみ、もしくは、下方向のみに移動するようになっている。すなわち、加工工具１９を上方向にのみ移動しつつ、ワーク１５を加工するようになっている。なお、加工工具１９を下方向にのみ移動しつつ、ワーク１５を加工するようになっていてもよい。いずれにしろ、１回（一工程）でワーク１５の加工をするときに、加工工具１９が上下方向に移動することはない。
When the
本発明の実施形態に係るワーク加工方法で形成されるワーク１５の加工面１７（下型５の凸部９）は、非回転体の形状になっている。
The processing surface 17 (
すなわち、図３で示す金型１で成形される成形品１３において、たとえば、図２（ａ）で示す成形品１３の半径Ｒ１と、図２（ｂ）で示す成形品１３の半径Ｒ２との関係が、Ｒ２＞Ｒ１になっていることで、Ｂ軸の軸線方向から見ると、下型５の凸部９が楕円形状になっている。上型３の凹部７も同様である。
That is, in a molded
したがって、上述したように、加工をするときには、Ｂ軸まわりのワーク１５の回転と、Ｙ軸の軸線方向における加工工具１９の移動と、Ｘ軸の軸線方向におけるワーク１５の移動とをお互いに同期させる必要がある。なお、この加工も、旋削加工の範疇に含めることができる。
Therefore, as described above, when machining, the rotation of the
ちなみに、本発明の実施形態に係るワーク加工方法で形成される下型５の凸部９が、球冠等の回転体の形状になっているのであれば、これは、通常の旋削加工であるので、Ｂ軸まわりのワーク１５の回転と、Ｙ軸の軸線方向における加工工具１９の移動と、Ｘ軸の軸線方向におけるワーク１５の移動とをお互いに同期させることは不要である。
Incidentally, if the
ここで、下型５の凸部９（加工工具１９で形成される加工面１７）についてさらに説明する。
Here, the convex portion 9 (the
加工面１７（凸部９の上面）の、所定の平面による断面形状（所定形状の曲線）は、Ｂ軸（Ｙ軸）の軸線方向である縦方向（上下方向）の寸法（図５（ｂ）のＨ１参照）に比べて、上記所定の平面上でＢ軸に対して直交する方向である横方向（水平な任意の方向；たとえば、Ｘ軸の軸線方向）の寸法（図５（ｂ）のＤ１参照）が大きくなっている。すなわち、上記所定形状の曲線の任意の点における接線の傾きは、場所によって変化しているが、水平方向に対して４５°未満になっている。 The cross-sectional shape (curve of the predetermined shape) of the processing surface 17 (the upper surface of the convex portion 9) according to a predetermined plane is the dimension in the vertical direction (vertical direction) which is the axial direction of the B axis (Y axis) (FIG. Dimensions (horizontal arbitrary direction; for example, the axial direction of the X axis), which is a direction orthogonal to the B axis on the predetermined plane, as compared with the H1 of See D1) is larger. That is, the inclination of the tangent at an arbitrary point of the curve of the predetermined shape changes depending on the place, but is less than 45 ° with respect to the horizontal direction.
上記所定の平面は、Ｂ軸を含む平面（Ｂ軸を含みＢ軸やＹ軸の軸線方向とＸ軸の軸線方向とに展開している平面）である。 The predetermined plane is a plane including the B axis (a plane including the B axis and a plane developed in the axial direction of the B axis or Y axis and the axial direction of the X axis).
そして、下型５の凸部９を形成するときにおける加工工具１９の加工パスは、図５で示すように、断面形状を横方向（たとえば、Ｘ軸の軸線方向）で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点（Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、・・・、Ｘｎ、Ｘｎ＋１、・・・）それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向（たとえば、Ｂ軸の軸線方向）における前記断面形状の座標（Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、・・・、Ｙｎ、Ｙｎ＋１、・・・）をもとめることで作成されるようになっている。
Then, as shown in FIG. 5, the processing path of the processing tool 19 when forming the
下型５の凸部９についてさらに説明する。下型５の凸部９は、図５（ａ）で示すように、Ｂ軸の軸線方向から見ると楕円形になっており、楕円の中心がＢ軸になっている。また、下型５の凸部９の上面（加工面１７）は、図５（ｂ）、（ｃ）から理解できるように、上方（図５（ａ）の紙面の手前側）に向かって凸になっている。
The
また、Ｂ軸を含む任意の平面による断面をとった場合、加工面１７は円弧状になっている。そして、Ｂ軸に対して一方の側における加工面１７の任意の点における接線の傾きは、変化はするが正負の符号は一方の符号になっている。また、Ｂ軸に対して他方の側における加工面１７の任意の点における接線の傾きは、変化はするが正負の符号は他方の符号になっている。
Moreover, when the cross section by arbitrary planes including B axis is taken, the
たとえば、図５（ｂ）を例に掲げて説明すると、Ｂ軸の左側の接線Ｔｎ１の傾きα１と接線Ｔｎ２の傾きα２とは、値はお互いが異なっている（α１＞α２）が、符号はいずれも正（＋）になっている。一方、Ｂ軸の右側の接線Ｔｎ３の傾きα３と接線Ｔｎ４の傾きα４は、値は異なっているが、符号はいずれも負（−）になっている。これにより、下型５の凸９部の上面には下方に凹んでいる凹部が存在しないことになる。
For example, referring to FIG. 5B as an example, the inclination α1 of the tangent Tn1 on the left side of the B axis and the inclination α2 of the tangent Tn2 have different values (α1> α2), but the sign is Both are positive (+). On the other hand, the inclination α3 of the tangent Tn3 on the right side of the B-axis and the inclination α4 of the tangent Tn4 have different values, but the signs are both negative (−). As a result, on the upper surface of the convex 9 of the
なお、下型５の凸部９の上面における接線Ｔｎ１、Ｔｎ２、Ｔｎ３、Ｔｎ４等の傾きの絶対値は、下型５の凸部９の外周の縁からＢ軸に向かうにしたがって次第に小さくなっている。
The absolute values of the slopes of tangents Tn1, Tn2, Tn3, Tn4 and the like on the upper surface of the
また、加工面１７を上記形態以外の形態である滑らかな自由曲面で形成してもよい。ただし、加工面１７が上方に凸状に形成されている場合、加工面１７で下方に凸な部位が非存在になっていることが望ましい。また、加工面１７が下方に凸に形成されている場合、加工面１７で上方に凸な部位が非存在になっていることが望ましい。
Moreover, you may form the
ここで、ワーク加工方法についてさらに詳しく説明する。 Here, the work processing method will be described in more detail.
加工工具１９として、単結晶ダイヤモンドバイトやｃＢＮバイトを用いる。なお、バイトの代わりに砥石等他の工具を使用してもよい。 A single crystal diamond cutting tool or cBN cutting tool is used as the processing tool 19. In addition, you may use other tools, such as a grindstone, instead of a cutting tool.
ワーク１５を加工するときに、ワーク１５に対する加工工具１９の軌跡（加工工具１９の切削ポイント）を図６に示す。図６では、下型５の凸部９の外周の１点Ｐ１から反時計まわりの螺旋ＲＤ１状になって中心Ｐ２（Ｂ軸のところ）に向かって加工工具１９が進んでいく。この反時計まわりの移動をしているときに、加工工具１９は、高さを次第に高めていく（図６の紙面の奥側から手前側に向かって移動していく）。なお、図６等では、説明の便宜のために、螺旋ＲＤ１の渦巻きの線間の間隔（ピッチ）を大きく描いてある。
When processing the
また、上記説明では、説明の便宜のためにワーク１５を固定して説明している。実際には、図７で示すようにして、加工工具１９によるワーク１５の加工がなされる。図７の紙面に直交する方向がＹ軸方向（Ｂ軸方向）であり、図７の紙面の横方向がＸ軸の軸線方向であり、右方向を＋方向とし、左方向を−方向とする。
In the above description, the
図７（ａ）に示す状態から加工が開始される。そして、加工が終了するまで、ワーク１５がＢ軸を回転中心にして反時計まわりに、たとえば、一定の回転速度で回転をする。また、加工工具１９は加工パスにしたがって次第に高さを高くする（図７の紙面の手前側に位置するようになる）。さらに、ワーク１５が軸方向で適宜往復運動をする。
Machining is started from the state shown in FIG. Then, the
図７（ａ）に示す状態からワーク１５が９０°回転するまでの間に、ワーク１５がＸ軸方向に距離ＸＤ１だけプラス方向に移動する。加工工具１９も適宜移動する。図７（ｂ）に示す状態からワーク１５が９０°回転するまでに間に、ワーク１５がＸ軸方向に距離ＸＤ２だけマイナス方向に移動する。加工工具１９も適宜移動する。
While the
以下同様にして、図７（ｃ）〜（ｊ）に示す態様で、さらに、加工工具１９がＢ軸に至るまで適宜移動する。これをグラフ化すると、図８で示すようになる。 Likewise, in the same manner as described above, in the mode shown in FIGS. 7 (c) to 7 (j), the processing tool 19 is appropriately moved to the B axis. This is graphed as shown in FIG.
なお、加工工具１９によるワーク１５の切削速度を概ね一定にするため（切削速度の差を小さくするためでもよい）に、螺旋ＲＤ１上の総ての点においてワーク１５に対する加工工具１９の速度が一定になるように、Ｂ軸まわりの回転角速度とＸ軸方向の移動速度とを制御してもよい。
In order to make the cutting speed of the
また、上記説明では、下型５の凸部９を外周から回転中心軸（Ｂ軸）に向かって加工工具１９を移動しているが、逆に、下型５の凸部９を回転中心軸から外周かに向かって加工工具１９を移動してもよい。
In the above description, the processing tool 19 is moved from the outer periphery toward the rotation center axis (B axis) from the outer periphery of the
本発明の実施形態に係るワーク加工方法によれば、加工工具１９によってワーク１５を加工しているときに、Ｂ軸まわりのワーク１５の回転と、Ｙ軸の軸線方向における加工工具１９の移動と、Ｘ軸の軸線方向におけるワーク１５の移動とをお互いに同期させるとともに、加工工具１９をＹ軸の軸線方向のうちの上方向のみに移動するので、非回転体状の凸部９を旋削加工に準じて効率良く加工することができるとともに、象限突起を無くすか減少させて高精度の加工をすることができる。
According to the workpiece machining method according to the embodiment of the present invention, when the
また、本発明の実施形態に係るワーク加工方法によれば、ワーク１５を加工しているときに、ワーク１５を上下方向に延びているＢ軸まわりで回転させ、加工工具１９が上方向のみに移動するので、重力の影響によるワーク１５の撓みと、重力の影響によって発生する加工工具１９の位置決め（上下方向の位置決め）誤差による象限突起の発生が回避され、ワーク１５を高精度で加工することができる。
Further, according to the work processing method according to the embodiment of the present invention, when processing the
また、本発明の実施形態に係るワーク加工方法によれば、ワーク１５の加工面１７の断面形状が、Ｂ軸の軸線方向（上下方向）の寸法Ｈ１に比べて、水平な横方向の寸法Ｄ１が大きくなっている。そして、断面形状を横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの横方向の座標Ｘｎに対応するＢ軸の軸線方向における断面形状の座標Ｙｎをもとめることで、加工工具１９の加工パスが作成されるので、加工面１７を形成するための加工パスの正確さを増すことができる。
Further, according to the work processing method according to the embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the
すなわち、楕円の半径方向で各半径を細かく当分割すると、図５（ａ）に示す破線の楕円が複数形成される。なお、各楕円が同心であり、長軸と短軸とがお互いに一致している。また、破線の各楕円のそれぞれは等高線を示している。 That is, when each radius is finely divided in the radial direction of the ellipse, a plurality of ellipses of broken lines shown in FIG. 5A are formed. Each ellipse is concentric, and the major axis and the minor axis coincide with each other. In addition, each of the dashed ellipses indicates a contour line.
各楕円のそれぞれは、上下方向では図５（ｂ）、（ｃ）で示すようになる。図５（ｂ）、（ｃ）では、下端部におけるお互いが隣接する破線の間隔が最も広く、上に向かうにしたがって狭くなる。しかし、下端部におけるお互いが隣接する破線の間隔（最も広い間隔）の値であっても、図５（ａ）で示すお互いが隣接する破線楕円の間隔よりも広い。これにより、上下方向における加工工具１９の位置を精密なものとすることができる（図１０（ｂ）も併せて参照）。 Each of the ellipses is as shown in FIGS. 5B and 5C in the vertical direction. In FIGS. 5B and 5C, the distance between the broken lines adjacent to each other at the lower end is the widest, and becomes narrower as it goes upward. However, even the value of the interval (the widest interval) between adjacent dashed lines at the lower end is wider than the interval between adjacent dashed ellipses shown in FIG. 5A. Thereby, the position of the processing tool 19 in the vertical direction can be made precise (see also FIG. 10B).
これに対して、図９で示すように、断面形状を縦方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの縦方向の座標に対応する横方向における断面形状の座標をもとめることで、加工工具の加工パスが作成されるとすると、図９（ａ）で示すように、凸部９の頂上付近でお互いが隣接する破線楕円の間隔が大きくなる。これにより、上下方向における加工工具の位置が荒くなり、加工面を形成するための加工パスの正確さが劣ってしまう（図１０（ａ）も併せて参照）。
On the other hand, as shown in FIG. 9, the cross sectional shape is divided equally in the vertical direction, and the coordinates of the cross sectional shape in the horizontal direction corresponding to the vertical coordinate of each division point obtained by this division are Assuming that the machining path of the machining tool is created by obtaining, as shown in FIG. 9A, the interval between the dashed ellipses adjacent to each other in the vicinity of the top of the
ところで、上記説明では、上下方向で上から見たときに楕円状に見える凸部９を連続加工（連続切削）しているが、図１１に二点鎖線Ｌ１もしくは二点鎖線Ｌ２の内側の部位のみを切削する構成でもよい。この場合、二点鎖線Ｌ１もしくは二点鎖線Ｌ２の外側には、ワーク１５が非存在なのであるから断続切削になる。
By the way, in the above description, the
また、図１２や図１３で示すように、凸部９（加工面１７）が楕円以外の形状になっていてもよい。ただし、凸部９は、図１２や図１３の紙面の手前側に凸になっている。
Moreover, as shown in FIG.12 and FIG.13, the convex part 9 (processing surface 17) may be in shapes other than an ellipse. However, the
この場合、凸部９の総てが図１２や図１３の紙面の手前側に凸になっており、凸部９の一部に、凹部（図１２や図１３の紙面の奥側に凹んでいる部位）が形成されていないことが望ましい。
In this case, all the
図１２や図１３で示す凸部９であるが、Ｂ軸を含む任意の平面による断面をとった場合、加工面は滑らかに曲線になっている。ただし、Ｂ軸に対して一方の側における加工面の任意の点における接線の傾きは、変化はするが正負の符号は一方の符号になっている。また、Ｂ軸に対して他方の側における加工面の任意の点における接線の傾きは、変化はするが正負の符号は他方の符号になっている。
Although it is the
また、上記説明は下型５の凸部９についてのものであるが、上型３の凹部７も同様に加工される。この場合、加工工具１９を下方にのみ移動することでワーク１５の加工をする。
Moreover, although the said description is about the
さらに、図１４で示すように、下型５の凸部９の中央部に凹部７を設けた構成であってもよい。この場合、加工工具１９を下方にのみ移動することでワーク１５の加工をする。
Furthermore, as shown in FIG. 14, the
上記説明では、加工工具１９をＹ軸方向の軸線方向で移動し、ワーク１５をＸ軸方向の方向で移動しているが、これに代えてもしくは加えて、ワーク１５をＹ軸方向の軸線方向で移動し、加工工具１９をＸ軸方向の軸線方向で移動してもよい。
In the above description, the processing tool 19 is moved in the axial direction of the Y-axis direction, and the
そして、加工をしているときに、中心軸まわりのワーク１５の回転と、Ｙ軸の軸線方向における加工工具１９やワーク１５の移動と、Ｘ軸の軸線方向におけるワーク１５や加工工具１９の移動とをお互いに同期させるとともに、加工工具１９やワーク１５をＹ軸の軸線方向のうちの一方向に移動させてもよい。
Then, during processing, the rotation of the
また、上記説明では、Ｙ軸の軸線方向とＢ軸の軸線方向とが鉛直方向になっており、Ｘ軸の軸線方向やＺ軸の軸線方向が水平方向になっているが、Ｙ軸の軸線方向とＢ軸の軸線方向とが水平方向になっており、Ｘ軸の軸線方向、Ｚ軸の軸線方向のいずれかが鉛直方向になっており、他のいずれかが水平方向になっていてもよいし、Ｙ軸の軸線方向とＢ軸の軸線方向、Ｘ軸の軸線方向、Ｚ軸の軸線方向のそれぞれ、お互いが直交する斜めの方向になっていてもよい。 In the above description, the axial direction of the Y axis and the axial direction of the B axis are vertical directions, and the axial direction of the X axis and the axial direction of the Z axis are horizontal directions. However, the axis of the Y axis is The direction and the axial direction of the B axis are horizontal, and either the axial direction of the X axis or the axial direction of the Z axis is vertical, and the other is horizontal. Alternatively, the directions may be diagonal directions orthogonal to each other in the axial direction of the Y axis and the axial direction of the B axis, the axial direction of the X axis, and the axial direction of the Z axis.
次に、上記ワーク加工方法を行うためのワーク加工装置２１について、図４を参照しつつ説明する。 Next, a work processing apparatus 21 for performing the above-described work processing method will be described with reference to FIG.
ワーク加工装置２１は、ベッド（図示せず）と、このベッドに一体的に設けられ、ベッドから起立しているコラム（図示せず）と、Ｘ軸テーブル２３と、ワーク設置体２５と、Ｙ軸テーブル２７と、加工工具設置体２９と、図示しない回転駆動部（回転駆動機構）と、図示しない第１の直線駆動部（第１の直線駆動機構）と、図示しない第２の直線駆動部（第２の直線駆動機構）と、制御部３１とを備えて構成されている。 The work processing apparatus 21 includes a bed (not shown) and a column (not shown) provided integrally with the bed and standing upright from the bed, an X-axis table 23, a work installation body 25, and Y Shaft table 27, machining tool installation body 29, rotation drive unit (rotation drive mechanism) not shown, first linear drive unit not shown (first linear drive mechanism), second linear drive unit not shown A second linear drive mechanism and a control unit 31 are provided.
Ｘ軸テーブル２３は、ベッド上でリニアガイドベアリング等のガイド部を介してベッドに支持されており、ベッドに対してＸ軸の軸線方向で移動自在になっている。 The X-axis table 23 is supported on the bed via a guide portion such as a linear guide bearing on the bed, and is movable in the axial direction of the X-axis with respect to the bed.
ワーク設置体２５には、図示しないクランプ装置によって、ワーク１５が一体的に設置されるようになっている。
A
また、ワーク設置体２５は、Ｘ軸テーブル２３上でベアリング等のガイド部を介してＸ軸テーブル２３に支持されており、Ｘ軸テーブル２３に対してＢ軸を中心にして回転自在になっている。 The workpiece installation body 25 is supported by the X-axis table 23 on the X-axis table 23 via a guide such as a bearing, and is rotatable about the B-axis with respect to the X-axis table 23 There is.
第２の直線駆動部は、リニアモータ等のアクチュエータを備えて構成されており、Ｘ軸テーブル２３（ワーク設置体２５）を、ベッドやコラムや加工工具設置体２９に対して相対的に、Ｂ軸の軸線方向に対して直交する所定の方向（両方向）に直線的に移動させるようになっている。 The second linear drive unit is configured to include an actuator such as a linear motor, and the X-axis table 23 (the work installation body 25) is set relative to the bed, the column, or the processing tool installation body 29 as shown in FIG. It is linearly moved in a predetermined direction (both directions) orthogonal to the axial direction of the shaft.
回転駆動部は、サーボモータ等のアクチュエータを備えて構成されており、ワーク設置体２５を、Ｂ軸を回転中心にして回転させるようになっている。 The rotation drive unit is configured to include an actuator such as a servomotor, and is configured to rotate the workpiece installation body 25 around the B axis as a rotation center.
Ｙ軸テーブル２７は、コラムの側方でリニアガイドベアリング等のガイド部を介してコラムに支持されており、コラムに対してＹ軸の軸線方向で移動自在になっている。 The Y-axis table 27 is supported by the column on the side of the column via a guide portion such as a linear guide bearing, and is movable in the axial direction of the Y-axis with respect to the column.
加工工具設置体２９には、ワーク設置体２５に設置されたワーク１５を加工するための加工工具１９が一体的に設置されるようになっている。
A processing tool 19 for processing the
第１の直線駆動部は、リニアモータ等のアクチュエータを備えて構成されており、Ｙ軸テーブル２７（加工工具設置体２９）を、ベッドやコラムやワーク設置体２５に対して相対的に、Ｂ軸やＹ軸の軸線方向（両方向）に直線的に移動させるようになっている。 The first linear drive unit is configured to include an actuator such as a linear motor, and the Y-axis table 27 (processing tool installation body 29) is set relative to the bed, column or work installation body 25 as B It is made to move linearly in the axial direction (both directions) of the axis and the Y axis.
制御部３１は、ＣＰＵ３３とメモリ３５とを備えて構成されており、予めメモリ３５に格納されている動作プログラムに従って、ワーク加工装置２１を動作させるようになっている。 The control unit 31 includes a CPU 33 and a memory 35, and operates the work processing apparatus 21 in accordance with an operation program stored in advance in the memory 35.
すなわち、制御部３１は、ワーク設置体２５に設置されているワーク１５を加工工具設置体２９に設置されている加工工具１９で加工をするときに、ワーク設置体２５を一方向にのみ回転させるワーク設置体２５の回転と、加工工具設置体２９のワーク設置体２５に対する相対的な移動と、ワーク設置体２５の加工工具設置体２９に対する相対的な移動とをお互いに同期させるとともに、加工工具設置体２９をＢ軸（Ｙ軸）の軸線方向のうちの一方向のみに移動するように、回転駆動部と第１の直線駆動部と第２の直線駆動部とを制御するようになっている。
That is, when the control unit 31 processes the
また、加工工具設置体２９に設置されている加工工具１９で形成されるワーク設置体２５に設置されているワーク１５の加工面１７の、Ｂ軸を含む平面による断面形状が、Ｂ軸の軸線方向である縦方向の寸法に比べて、前記平面上でＢ軸に対して直交する方向である横方向の寸法が大きくなっている。
Further, the cross-sectional shape of the
この場合、制御部３１は、加工工具設置体２９に設置されている加工工具１９の加工パスを、前記断面形状を前記横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向における前記断面形状の座標をもとめることで作成するようになっている。 In this case, the control unit 31 equally divides the cross-sectional shape of the processing path of the processing tool 19 installed in the processing tool installation body 29 into small parts in the lateral direction, and each division point obtained by this division It is created by finding the coordinates of the cross-sectional shape in the vertical direction corresponding to the coordinates in the horizontal direction of.
１５ ワーク
１７ 加工面
１９ 加工工具
２１ ワーク加工装置
２５ ワーク設置体
２９ 加工工具設置体
３１ 制御部
Ｘ１、Ｘ２、・・・、Ｘｎ、・・・ 横方向の座標
Ｙ１、Ｙ２、・・・、Ｙｎ、・・・ 縦方向の座標
Claims (4)
前記加工をしているときに、前記第１の軸まわりの前記ワークの回転と、前記第２の軸の軸線方向における前記加工工具もしくは前記ワークの移動と、前記第３の軸の軸線方向における前記ワークもしくは前記加工工具の移動とをお互いに同期させるとともに、前記加工工具もしくは前記ワークを前記第２の軸の軸線方向のうちの一方向に移動し、
前記第１の軸は、上下方向に延びている軸であり、
前記第２の軸は、前記第１の軸と平行になって上下方向に延びている軸であり、
前記加工工具が前記第２の軸の軸線方向で移動するようになっており、
前記第３の軸は、前記第１の軸に直交する所定の方向に延びている軸であり、
前記ワークが前記第３の軸の軸線方向で移動するようになっており、
前記加工をしているときには、前記加工工具が、上方向のみ、もしくは、下方向のみに移動することを特徴とするワーク加工方法。 The workpiece is rotated about the first axis, and the processing tool or the workpiece for processing the workpiece is moved in the axial direction of the second axis, and the workpiece or the processing tool is moved in the axial direction of the third axis In a work processing method for processing the work while moving
During the processing, the rotation of the work around the first axis, the movement of the processing tool or the work in the axial direction of the second axis, and the axial direction of the third axis The movement of the work or the processing tool is synchronized with each other, and the processing tool or the work is moved in one of the axial directions of the second axis ,
The first axis is an axis extending in the vertical direction,
The second axis is an axis extending in the vertical direction in parallel with the first axis,
The processing tool is adapted to move in the axial direction of the second axis,
The third axis is an axis extending in a predetermined direction orthogonal to the first axis,
The work is moved in the axial direction of the third axis,
A work processing method characterized in that when the processing is being performed, the processing tool is moved only in the upper direction or only in the lower direction .
前記加工工具で形成される加工面の、前記第１の軸を含む平面による断面形状は、前記第１の軸の軸線方向である縦方向の寸法に比べて、前記平面上で前記第１の軸に対して直交する方向である横方向の寸法が大きくなっており、
前記加工工具の加工パスは、前記断面形状を前記横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向における前記断面形状の座標をもとめることで作成されることを特徴とするワーク加工方法。 In the work processing method according to claim 1 ,
The cross-sectional shape of the processing surface formed by the processing tool according to a plane including the first axis is different from the dimension in the longitudinal direction which is the axial direction of the first axis, in the first plane The lateral dimension, which is the direction perpendicular to the axis, is increased,
The processing path of the processing tool divides the cross-sectional shape equally in the horizontal direction, and coordinates of the cross-sectional shape in the vertical direction corresponding to the horizontal direction coordinates of each division point obtained by this division A work processing method characterized by being created by obtaining
前記ワーク設置体に設置されたワークを加工するための加工工具が設置される加工工具設置体と、
前記ワーク設置体を、第１の軸を回転中心にして回転させる回転駆動部と、
前記加工工具設置体を、前記ワーク設置体に対して相対的に、前記第１の軸の軸線方向に移動させる第１の直線駆動部と、
前記ワーク設置体を、前記加工工具設置体に対して相対的に、前記第１の軸の軸線方向に対して直交する所定の方向に移動させる第２の直線駆動部と、
前記ワーク設置体に設置されているワークを前記加工工具設置体に設置されている加工工具で加工をするときに、前記ワーク設置体の回転と前記加工工具設置体の前記ワーク設置体に対する相対的な移動と前記ワーク設置体の前記加工工具設置体に対する相対的な移動とをお互いに同期させるとともに、前記加工工具設置体を前記第１の軸の軸線方向のうちの一方向に移動するように、前記回転駆動部と前記第１の直線駆動部と前記第２の直線駆動部とを制御する制御部と、
を有することを特徴とするワーク加工装置。 A workpiece installation body on which a workpiece is installed,
A processing tool installation body on which a processing tool for processing a workpiece installed on the workpiece installation body is installed;
A rotational drive unit configured to rotate the workpiece installation body around a first axis;
A first linear drive unit for moving the processing tool installation body in the axial direction of the first axis relatively to the work installation body;
A second linear drive unit configured to move the workpiece installation body relative to the processing tool installation body in a predetermined direction orthogonal to the axial direction of the first axis;
When the workpiece installed on the workpiece installation body is processed by the processing tool installed on the processing tool installation body, the rotation of the workpiece installation body and the relative position of the processing tool installation body to the workpiece installation body Movement and relative movement of the workpiece installation body with respect to the processing tool installation body are synchronized with each other, and the processing tool installation body is moved in one of the axial directions of the first axis A control unit that controls the rotational drive unit, the first linear drive unit, and the second linear drive unit;
A work processing apparatus comprising:
前記加工工具設置体に設置されている加工工具で形成される前記ワーク設置体に設置されているワークの加工面の、前記第１の軸を含む平面による断面形状は、前記第１の軸の軸線方向である縦方向の寸法に比べて、前記平面上で前記第１の軸に対して直交する方向である横方向の寸法が大きくなっており、
前記制御部は、前記加工工具設置体に設置されている加工工具の加工パスを、前記断面形状を前記横方向で細かく等分割し、この当分割によって得られた各分割点それぞれの前記横方向の座標に対応する前記縦方向における前記断面形状の座標をもとめることで作成するように構成されていることを特徴とするワーク加工装置。 In the work processing apparatus according to claim 3 ,
The cross-sectional shape of the processing surface of the workpiece installed on the workpiece installation body formed of the processing tool installed on the processing tool installation body is a plane including the first axis of the first axis. The dimension in the lateral direction which is a direction orthogonal to the first axis on the plane is larger than the dimension in the longitudinal direction which is the axial direction,
The control unit divides the cross-sectional shape of the processing path of the processing tool installed in the processing tool installation body into small parts in the lateral direction, and the horizontal direction of each division point obtained by this division A work processing apparatus configured to be created by obtaining coordinates of the cross-sectional shape in the vertical direction corresponding to the coordinates of.
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