JPH0443726B2 - - Google Patents
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- JPH0443726B2 JPH0443726B2 JP61016321A JP1632186A JPH0443726B2 JP H0443726 B2 JPH0443726 B2 JP H0443726B2 JP 61016321 A JP61016321 A JP 61016321A JP 1632186 A JP1632186 A JP 1632186A JP H0443726 B2 JPH0443726 B2 JP H0443726B2
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- JP
- Japan
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- tool
- machining
- motion
- shape
- curved surface
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
- B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
- B23C5/1009—Ball nose end mills
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T407/00—Cutters, for shaping
- Y10T407/19—Rotary cutting tool
- Y10T407/1946—Face or end mill
- Y10T407/1948—Face or end mill with cutting edge entirely across end of tool [e.g., router bit, end mill, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/30084—Milling with regulation of operation by templet, card, or other replaceable information supply
- Y10T409/30112—Process
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T409/00—Gear cutting, milling, or planing
- Y10T409/30—Milling
- Y10T409/303752—Process
- Y10T409/303808—Process including infeeding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Milling Processes (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は曲面加工方法及びその工具、更に詳し
くは切削、研削等の機械加工あるいは放電、電解
等の電気加工における曲面加工方法及び該曲面加
工方法に使用する曲面加工工具に関するものであ
る。
くは切削、研削等の機械加工あるいは放電、電解
等の電気加工における曲面加工方法及び該曲面加
工方法に使用する曲面加工工具に関するものであ
る。
従来より曲面加工においてはポールエンドミル
に代表される様な、被加工物の任意の位置を加工
中の曲面加工工具の、加工に使用する部分すなわ
ち直接加工に寄与している切刃又は例えば放電電
極の前記切刃に相当する部分（以下切刃という）
の運動最外周軌跡を、工具の運動中心軸（以下工
具軸という）に平行な面に対して投影した形状に
おいて（以下切刃の投影という）第１１図に示す
ように円の一部である工具を用いるのが、工具の
選定並びに工具オフセツト計算が容易なことから
一般的であつた。図中１は工具運動中心軸を示
す。この場合工具の選定に当つては、被加工物の
加工すべき曲面（以下加工面という）中の凹面部
の最小曲率半径より小さい先端半径Ｒの工具を選
び、工具オフセツトは加工ポイントが切刃円周上
のどこであるかに関係なく、その位置の加工面法
線方向に工具先端半径Ｒの絶対値をもつベクトル
でオフセツトすれば良く、加工面の情報が整つて
いれば比較的容易であつた。
に代表される様な、被加工物の任意の位置を加工
中の曲面加工工具の、加工に使用する部分すなわ
ち直接加工に寄与している切刃又は例えば放電電
極の前記切刃に相当する部分（以下切刃という）
の運動最外周軌跡を、工具の運動中心軸（以下工
具軸という）に平行な面に対して投影した形状に
おいて（以下切刃の投影という）第１１図に示す
ように円の一部である工具を用いるのが、工具の
選定並びに工具オフセツト計算が容易なことから
一般的であつた。図中１は工具運動中心軸を示
す。この場合工具の選定に当つては、被加工物の
加工すべき曲面（以下加工面という）中の凹面部
の最小曲率半径より小さい先端半径Ｒの工具を選
び、工具オフセツトは加工ポイントが切刃円周上
のどこであるかに関係なく、その位置の加工面法
線方向に工具先端半径Ｒの絶対値をもつベクトル
でオフセツトすれば良く、加工面の情報が整つて
いれば比較的容易であつた。
しかしながら、一般的に被加工物の加工面各部
の曲率は一様ではないため、上記切刃の投影が円
の場合、曲率半径の非常に小さい凹面部分が加工
面上に１箇所でも存在すれば、アンダーカツトを
起こさない条件においてそれが工具選定の基準と
なり、小径の工具を使用せざるを得ないという制
約を受ける。このため他のはるかに曲率半径の大
きい部分をも小径の工具で加工することになり、
加工能率あるいはピツクフイードによる削り残し
において加工にマイナスとなる現象が生じる欠点
がある。すなわち工具径が小さくなるに従つて、
所定の仕上面粗さを目差せば加工能率が落ち、加
工能率を考えればピツクフイードによる削り残し
が増大し仕上面が悪くなる。
の曲率は一様ではないため、上記切刃の投影が円
の場合、曲率半径の非常に小さい凹面部分が加工
面上に１箇所でも存在すれば、アンダーカツトを
起こさない条件においてそれが工具選定の基準と
なり、小径の工具を使用せざるを得ないという制
約を受ける。このため他のはるかに曲率半径の大
きい部分をも小径の工具で加工することになり、
加工能率あるいはピツクフイードによる削り残し
において加工にマイナスとなる現象が生じる欠点
がある。すなわち工具径が小さくなるに従つて、
所定の仕上面粗さを目差せば加工能率が落ち、加
工能率を考えればピツクフイードによる削り残し
が増大し仕上面が悪くなる。
本発明者らは上記従来技術の不合理性及び欠点
に着眼しこれを解決するため鋭意研究した結果、
従来技術を脱皮した加工方法を考えついた。すな
わち広範囲に曲率の異なつた切刃部分を有する工
具を用い、加工面の曲率変化に応じ曲率の異なつ
た切刃部分を適正に使い分ける加工方法を想到す
るに至つた。
に着眼しこれを解決するため鋭意研究した結果、
従来技術を脱皮した加工方法を考えついた。すな
わち広範囲に曲率の異なつた切刃部分を有する工
具を用い、加工面の曲率変化に応じ曲率の異なつ
た切刃部分を適正に使い分ける加工方法を想到す
るに至つた。
すなわち本発明の曲面加工方法は、曲面加工工
具の加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該
工具の運動中心軸に平行な面に対して投影した形
状において１種以上の曲率が変化する曲線若しく
は直線と該曲線の組合せからなる形状である該工
具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に応
じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制御して
該被加工物の加工すべき表面形状に沿つて移動さ
せることを特徴とする。
具の加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該
工具の運動中心軸に平行な面に対して投影した形
状において１種以上の曲率が変化する曲線若しく
は直線と該曲線の組合せからなる形状である該工
具を被加工物に当接し、加工すべき表面形状に応
じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制御して
該被加工物の加工すべき表面形状に沿つて移動さ
せることを特徴とする。
本発明の方法は切刃部分に曲率の異なつた部分
を有する、切刃の投影が第１図ａ，ｂに示す様な
１種以上のｙ＝ｆ(x)で表わされる曲率が変化する
曲線若しくは直線と該曲線の組み合せからなる加
工面形状にフイツトした形状の工具を用い、加工
面形状に応じて位置及び運動状態を制御すると共
に、必要に応じてはそれに加え曲率の異なつた切
刃部分を加工面に対してより有効に作用させさら
に著しい効果を得る目的で、４軸以上の多軸加工
などにより工具姿勢をも制御する加工方法であ
る。その特徴とするところは、加工面の曲率変化
を吟味して適正な曲率変化を有する工具形状を選
ぶことや工具姿勢を制御することによつて、工具
の曲率が加工面の曲率より大きくなる様な凹面部
にアンダーカツトの生じない条件内において、加
工点での双方の曲率ができる限り近くなる様な加
工状態を実現させることにある。
を有する、切刃の投影が第１図ａ，ｂに示す様な
１種以上のｙ＝ｆ(x)で表わされる曲率が変化する
曲線若しくは直線と該曲線の組み合せからなる加
工面形状にフイツトした形状の工具を用い、加工
面形状に応じて位置及び運動状態を制御すると共
に、必要に応じてはそれに加え曲率の異なつた切
刃部分を加工面に対してより有効に作用させさら
に著しい効果を得る目的で、４軸以上の多軸加工
などにより工具姿勢をも制御する加工方法であ
る。その特徴とするところは、加工面の曲率変化
を吟味して適正な曲率変化を有する工具形状を選
ぶことや工具姿勢を制御することによつて、工具
の曲率が加工面の曲率より大きくなる様な凹面部
にアンダーカツトの生じない条件内において、加
工点での双方の曲率ができる限り近くなる様な加
工状態を実現させることにある。
本発明の中枢である曲率が変化するｙ＝ｆ(x)の
曲線については、実用上曲率が変化する２次曲線
程度が計算が容易なことから妥当であり、中でも
ｙ＝ax2で表わされる放物線は１つの要素（ａの
み）で形状が決まることから、工具の規格化に対
して有利である。又、楕円も工具軸に平行な接線
を有し、曲率変化も滑らかであることからら実用
上特に有利な要素を含んでいる。
曲線については、実用上曲率が変化する２次曲線
程度が計算が容易なことから妥当であり、中でも
ｙ＝ax2で表わされる放物線は１つの要素（ａの
み）で形状が決まることから、工具の規格化に対
して有利である。又、楕円も工具軸に平行な接線
を有し、曲率変化も滑らかであることからら実用
上特に有利な要素を含んでいる。
一方、切刃の投影が、この様な１種以上のｙ＝
ｆ(x)若しくは直線とｙ＝ｆ(x)の組み合せ形状とな
らしめる手段としては、１種以上のｙ＝ｆ(x)若し
くは直線とｙ＝ｆ(x)の組み合せ形状に成形した工
具を静止又は回転状態で使用することはもちろ
ん、その他第２図ａに示す様な偏心あるいは第２
図ｂに示す様な揺動等の運動機構の組み合わせで
得ることも可能である。なお、第２図ａ，ｂ中、
２は工具中心軸、３は工具運動最外周軌跡を示
す。
ｆ(x)若しくは直線とｙ＝ｆ(x)の組み合せ形状とな
らしめる手段としては、１種以上のｙ＝ｆ(x)若し
くは直線とｙ＝ｆ(x)の組み合せ形状に成形した工
具を静止又は回転状態で使用することはもちろ
ん、その他第２図ａに示す様な偏心あるいは第２
図ｂに示す様な揺動等の運動機構の組み合わせで
得ることも可能である。なお、第２図ａ，ｂ中、
２は工具中心軸、３は工具運動最外周軌跡を示
す。
本発明で用いる工具とは、切削加工工具、研削
砥石、放電加工電極等の機械加工あるいは電気加
工で用いる工具全般であり、切削工具においては
言うまでもなく、ソリツドタイプ、ろう付タイ
プ、スロアウエイタイプのいずれでも良い。又、
形状の成形は近年富に充実したNC機能を用いれ
ば容易である。
砥石、放電加工電極等の機械加工あるいは電気加
工で用いる工具全般であり、切削工具においては
言うまでもなく、ソリツドタイプ、ろう付タイ
プ、スロアウエイタイプのいずれでも良い。又、
形状の成形は近年富に充実したNC機能を用いれ
ば容易である。
尚、フライス加工を例とした場合の、従来公知
のボールエンドミルやコーナにＲ部を有するラジ
アスエンドミル、あるいは加工能率向上やピツク
フイードによる削り残し量の減少を計るため、形
状に多少の工夫を凝らした特許出願公開59−
102510（ポールエンドミル）等のものによる加工
に対し、本発明が本質的に特徴とするところは、
曲面加工の２つの重要要素である被加工物の性状
と工具形状を総合的に吟味して工具あるいは工具
姿勢を決定し、工具各切刃位置の曲率が異なるこ
とを利用した効率の良い曲面加工を実現せしめる
ところにある。
のボールエンドミルやコーナにＲ部を有するラジ
アスエンドミル、あるいは加工能率向上やピツク
フイードによる削り残し量の減少を計るため、形
状に多少の工夫を凝らした特許出願公開59−
102510（ポールエンドミル）等のものによる加工
に対し、本発明が本質的に特徴とするところは、
曲面加工の２つの重要要素である被加工物の性状
と工具形状を総合的に吟味して工具あるいは工具
姿勢を決定し、工具各切刃位置の曲率が異なるこ
とを利用した効率の良い曲面加工を実現せしめる
ところにある。
以下の実施例において本発明を更に詳細に説明
する。なお、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。
する。なお、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。
本発明を実施するに当つての工具位置制御方法
の概要を、工具姿勢の制御を伴わない通常の３軸
制御加工において切刃の投影が放物線である場合
を例に上げ説明する。この場合工具は第５図に示
す回転放物面として考えることができ、工具上の
任意の点Ｐの各座標Ｘ，Ｙ，Ｚは数学上の標準形
として X2＋Y2＝２（１／2a）Ｚ ……(1) ａ：形状をきめるパラメータの関係で、又
任意の加工座標系ｘ，ｙ，ｚに対しては、その座
標系での工具原点Ocの座標をxc，yc，zcとした時 ｚ−zc＝ａ｛（Ｘ−Xc）2＋（ｙ−yc）2｝ ……(2) の関係で表わされる。
の概要を、工具姿勢の制御を伴わない通常の３軸
制御加工において切刃の投影が放物線である場合
を例に上げ説明する。この場合工具は第５図に示
す回転放物面として考えることができ、工具上の
任意の点Ｐの各座標Ｘ，Ｙ，Ｚは数学上の標準形
として X2＋Y2＝２（１／2a）Ｚ ……(1) ａ：形状をきめるパラメータの関係で、又
任意の加工座標系ｘ，ｙ，ｚに対しては、その座
標系での工具原点Ocの座標をxc，yc，zcとした時 ｚ−zc＝ａ｛（Ｘ−Xc）2＋（ｙ−yc）2｝ ……(2) の関係で表わされる。
一方、被加工物曲面を
ｘ≡ｘ（ｕ，ｖ）
ｙ≡ｙ（ｕ，ｖ）
ｘ≡ｚ（ｕ，ｖ） uo≦ｕ≦u1
vo≦ｖ≧v1(3)
となる様なパラメータｕ，ｖを使つて表わし、第
６図に示す様な加工面Ｓ上の加工点の軌跡９上の
加工点Ｐ（xp，yp，zp）において被加工物と工具
が接している状態を考えると、 nc＝（lc，mc，nc）：点Ｐにおける工具面の単位
法線ベクトル np＝（lp，mp，np）：点Ｐにおける加工面の単位
法線ベクトル とした時、加工点Ｐにおいて次の条件式が得られ
る。
６図に示す様な加工面Ｓ上の加工点の軌跡９上の
加工点Ｐ（xp，yp，zp）において被加工物と工具
が接している状態を考えると、 nc＝（lc，mc，nc）：点Ｐにおける工具面の単位
法線ベクトル np＝（lp，mp，np）：点Ｐにおける加工面の単位
法線ベクトル とした時、加工点Ｐにおいて次の条件式が得られ
る。
zp−zc＝ａ｛（xp−xc）2＋（yp−yc）2｝
lp＝lc
np＝nc
ただし
xp＝ｘ（up，vp）
yp＝ｙ（up，vp）
zp＝ｘ（up，vp）
ここでnc，npは(2)式及び(3)式を微分することに
よつてup，vp，xc，yc，zcをパラメータとする数
式として表わされるので、与えられる３つの条件
式に対し未知数はup，vp，xc，yczcの５つとなる
が、工具運動条件を与え未知数を３つとすること
で方程式を解くことができ、必要な情報が求めら
れる。その一例を第７図に従つて説明すると、例
えば工具軸１をＺ軸に平行な平面１０上に固定し
ながら移動させるという工具運動条件を与えた場
合、xc又はycはこの平面をｘ−ｙ平面上に投影し
た直線１１（以下加工ラインと呼ぶ） xccos〓＋ycsin＝ｇ ｇ，〓：直線をきめるパラメータ で計算され、up，vp，zcが求められる。又、加工
点をＺ軸に平行な平面上に固定しながら移動させ
る場合でも同様に計算することができる。さら
に、曲面内をその曲面式のパラメータup，vpによ
りジグザグ加工する場合は、up，vpからxc，yc，
zcが求められる。なお、図中９′は工具原点の軌
跡を表わす。第８図はこれを実現するためのブロ
ツク図の一例であり、工具軸を固定しながら加工
する場合を表わす。この様にして求めた情報よ
り、任意の加工点Ｐ（xp，yp，zp）を加工する際
の工具原点がOc｛xc，yc，zc）となる様工具位置
を制御することにより、適正な曲面加工ができ
る。
よつてup，vp，xc，yc，zcをパラメータとする数
式として表わされるので、与えられる３つの条件
式に対し未知数はup，vp，xc，yczcの５つとなる
が、工具運動条件を与え未知数を３つとすること
で方程式を解くことができ、必要な情報が求めら
れる。その一例を第７図に従つて説明すると、例
えば工具軸１をＺ軸に平行な平面１０上に固定し
ながら移動させるという工具運動条件を与えた場
合、xc又はycはこの平面をｘ−ｙ平面上に投影し
た直線１１（以下加工ラインと呼ぶ） xccos〓＋ycsin＝ｇ ｇ，〓：直線をきめるパラメータ で計算され、up，vp，zcが求められる。又、加工
点をＺ軸に平行な平面上に固定しながら移動させ
る場合でも同様に計算することができる。さら
に、曲面内をその曲面式のパラメータup，vpによ
りジグザグ加工する場合は、up，vpからxc，yc，
zcが求められる。なお、図中９′は工具原点の軌
跡を表わす。第８図はこれを実現するためのブロ
ツク図の一例であり、工具軸を固定しながら加工
する場合を表わす。この様にして求めた情報よ
り、任意の加工点Ｐ（xp，yp，zp）を加工する際
の工具原点がOc｛xc，yc，zc）となる様工具位置
を制御することにより、適正な曲面加工ができ
る。
以上述べた切刃の投影が放物線である場合の例
では、上記(1)式において１つのパラメータ（ａの
み）で工具形状を表わすことができ、前に述べた
様に取り扱いが比較的容易であることがわかる
が、これが放物線でなく楕円あるいは曲率の変化
する２次曲線、さらには曲率が変化するｙ＝ｆ(x)
で表わされる曲線であつても、同様の方法で工具
位置制御が可能なことは明らかである。
では、上記(1)式において１つのパラメータ（ａの
み）で工具形状を表わすことができ、前に述べた
様に取り扱いが比較的容易であることがわかる
が、これが放物線でなく楕円あるいは曲率の変化
する２次曲線、さらには曲率が変化するｙ＝ｆ(x)
で表わされる曲線であつても、同様の方法で工具
位置制御が可能なことは明らかである。
又、工具位置と共に４軸以上の多軸加工などに
より例えば第４軸と第５軸を利用して工具姿勢を
も制御する場合においては、上記の工具運動条件
に加え工具姿勢条件を与えて、加工座標系に対す
る工具原点の座標xc，yc，zc及び工具軸の第４軸
目と第５軸目の回転角〓，を求めれば良い。そ
の一例を第９図に従つて説明すると、例えば被加
工物１２上の加工点ＰをＺ軸に平行な平面１３上
に固定しながら工具を移動させるという工具運動
条件（すなわち、この平面１３とｘ−ｙ平面との
交線を加工ラインとして、加工点のｘ−ｙ平面へ
の投影をこのライン上に固定するという条件）
と、この平面１３に垂直な平面１４上に工具軸を
固定し、かつ加工点では加工面の曲率に最も適し
た曲率の工具切刃部を対応させるという２つの工
具姿勢条件を与えることにより、必要な情報xc，
yc，zc，←，が求められ、姿勢を含めた工具制
御が可能である。図中、１５は前回のカツターパ
スにより削られた面を示し、１６は今回のカツタ
ーパスにより削られた面を示す。
より例えば第４軸と第５軸を利用して工具姿勢を
も制御する場合においては、上記の工具運動条件
に加え工具姿勢条件を与えて、加工座標系に対す
る工具原点の座標xc，yc，zc及び工具軸の第４軸
目と第５軸目の回転角〓，を求めれば良い。そ
の一例を第９図に従つて説明すると、例えば被加
工物１２上の加工点ＰをＺ軸に平行な平面１３上
に固定しながら工具を移動させるという工具運動
条件（すなわち、この平面１３とｘ−ｙ平面との
交線を加工ラインとして、加工点のｘ−ｙ平面へ
の投影をこのライン上に固定するという条件）
と、この平面１３に垂直な平面１４上に工具軸を
固定し、かつ加工点では加工面の曲率に最も適し
た曲率の工具切刃部を対応させるという２つの工
具姿勢条件を与えることにより、必要な情報xc，
yc，zc，←，が求められ、姿勢を含めた工具制
御が可能である。図中、１５は前回のカツターパ
スにより削られた面を示し、１６は今回のカツタ
ーパスにより削られた面を示す。
尚、工具姿勢制御を伴わない通常の３軸加工に
おいて凹面部にアンダーカツトの生じない適正な
工具を選定する目的や、工具姿勢制御を伴う加工
での工具姿勢条件を決める目的で、加工面と工具
の曲率の吟味が必要である。これを正確に吟味す
るには、加工点における、工具側の最大曲率及び
最小曲率と加工面側の最大曲率及び最小曲率とを
比較する必要がある。ところが、工具側の最大曲
率及び最小曲率は簡単に計算できるのに対し、加
工面の最大曲率及び最小曲率を求めるには計算上
多大の労力を要する。そこで実用的には第１０図
に示す、 （工具側） KcZ：工具軸方向の曲率 KcR：工具軸に垂直な方向の曲率 （加工面側） Kpu：加工ライン方向の曲率 Kpv：加工ラインに垂直な方向の曲率 を使つて比較し、必要に応じて多少の安全係数を
見込めば充分である。工具姿勢制御を伴わない通
常の３軸加工では、凹面部でのアンダーカツトを
さけるKcZ又はKcRがKpu又はKpvより大なる条件
を吟味し、この条件が曲面上の全ての加工位置で
満足される切刃形状を選定すれば良く、又工具姿
勢制御を伴う場合には、加工上最も有利な曲率関
係条件を加工目的に応じあらかじめ設定してお
き、これに基づいて工具姿勢条件を決定すれば良
い。なお、図中１７は加工ラインを示し、１８は
ｘ−ｙ平面を示す。
おいて凹面部にアンダーカツトの生じない適正な
工具を選定する目的や、工具姿勢制御を伴う加工
での工具姿勢条件を決める目的で、加工面と工具
の曲率の吟味が必要である。これを正確に吟味す
るには、加工点における、工具側の最大曲率及び
最小曲率と加工面側の最大曲率及び最小曲率とを
比較する必要がある。ところが、工具側の最大曲
率及び最小曲率は簡単に計算できるのに対し、加
工面の最大曲率及び最小曲率を求めるには計算上
多大の労力を要する。そこで実用的には第１０図
に示す、 （工具側） KcZ：工具軸方向の曲率 KcR：工具軸に垂直な方向の曲率 （加工面側） Kpu：加工ライン方向の曲率 Kpv：加工ラインに垂直な方向の曲率 を使つて比較し、必要に応じて多少の安全係数を
見込めば充分である。工具姿勢制御を伴わない通
常の３軸加工では、凹面部でのアンダーカツトを
さけるKcZ又はKcRがKpu又はKpvより大なる条件
を吟味し、この条件が曲面上の全ての加工位置で
満足される切刃形状を選定すれば良く、又工具姿
勢制御を伴う場合には、加工上最も有利な曲率関
係条件を加工目的に応じあらかじめ設定してお
き、これに基づいて工具姿勢条件を決定すれば良
い。なお、図中１７は加工ラインを示し、１８は
ｘ−ｙ平面を示す。
第３図に本発明の方法による曲面加工と従来の
方法による曲面加工との比較を示す。図中、４は
加工面、５は加工面中の最大曲率部、６は本発明
の曲面加工工具、７は削り残し部分、８は従来の
曲面加工工具、ｈは本発明の加工での表面粗さ、
h′は従来の加工での表面粗さ、ｆはピツクフイー
ドである。ピツクフイード量ｆを等しくとつた加
工の場合、本発明の加工方法（第３図ａ）による
表面粗さ（加工面の削り残し高さ）ｈが従来の加
工方法（第３図ｂ）による表面粗さh′に比べ飛躍
的に小さくなる。同時に加工面に残る波形の削り
残し面の曲率も小さく抑えることができるので、
磨きによる後仕上の容易な仕上面が得られ、総合
的な生産性能を大巾に向上させることができる。
方法による曲面加工との比較を示す。図中、４は
加工面、５は加工面中の最大曲率部、６は本発明
の曲面加工工具、７は削り残し部分、８は従来の
曲面加工工具、ｈは本発明の加工での表面粗さ、
h′は従来の加工での表面粗さ、ｆはピツクフイー
ドである。ピツクフイード量ｆを等しくとつた加
工の場合、本発明の加工方法（第３図ａ）による
表面粗さ（加工面の削り残し高さ）ｈが従来の加
工方法（第３図ｂ）による表面粗さh′に比べ飛躍
的に小さくなる。同時に加工面に残る波形の削り
残し面の曲率も小さく抑えることができるので、
磨きによる後仕上の容易な仕上面が得られ、総合
的な生産性能を大巾に向上させることができる。
更に、４軸以上の多軸制御NC加工機などによ
り加工面と工具の相対姿勢をも制御すれば、第４
図に示す様に加工位置の加工面曲率に適した曲率
を有する工具切刃位置を、加工面に自由に対応さ
せることができるので、工具形状が複雑な関数で
表わされるものでなくとも、より広い範囲の加工
面形状にフイツトした加工面と工具の曲率関係を
得ることができるため加工における自由度が増加
する。
り加工面と工具の相対姿勢をも制御すれば、第４
図に示す様に加工位置の加工面曲率に適した曲率
を有する工具切刃位置を、加工面に自由に対応さ
せることができるので、工具形状が複雑な関数で
表わされるものでなくとも、より広い範囲の加工
面形状にフイツトした加工面と工具の曲率関係を
得ることができるため加工における自由度が増加
する。
上述のように本発明の曲面加工方法は、曲面加
工工具の加工に使用する部分の運動最外周軌跡
が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影
した形状において１種以上の曲率が変化する曲線
若しくは直線と該曲線の組合せからなる形状であ
る該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形
状に応じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制
御して該被加工物の加工すべき表面形状に沿つて
移動させることを特徴とするものであるため、加
工面の曲率変化を吟味しその面を加工する上で最
も適した曲率の変化を有する関数の組み合わせを
選んで、加工に使用する部分例えば切刃の投影が
その形状となる様成形した工具を用いれば、加工
が行なわれている部分の加工面と工具の曲率関係
が従来より大巾に改善され、従来の加工方法に比
べて表面精度及び加工能率が、すなわち従来と同
一の仕上面粗さを目差せば加工能率が、同一の加
工能率であれば仕上面粗さが飛躍的に向上する。
工工具の加工に使用する部分の運動最外周軌跡
が、該工具の運動中心軸に平行な面に対して投影
した形状において１種以上の曲率が変化する曲線
若しくは直線と該曲線の組合せからなる形状であ
る該工具を被加工物に当接し、加工すべき表面形
状に応じて該工具の位置、姿勢及び運動状態を制
御して該被加工物の加工すべき表面形状に沿つて
移動させることを特徴とするものであるため、加
工面の曲率変化を吟味しその面を加工する上で最
も適した曲率の変化を有する関数の組み合わせを
選んで、加工に使用する部分例えば切刃の投影が
その形状となる様成形した工具を用いれば、加工
が行なわれている部分の加工面と工具の曲率関係
が従来より大巾に改善され、従来の加工方法に比
べて表面精度及び加工能率が、すなわち従来と同
一の仕上面粗さを目差せば加工能率が、同一の加
工能率であれば仕上面粗さが飛躍的に向上する。
又、工具姿勢制御を行う場合は加工面の情報を
吟味する際前記要素以外に、加工上重視する性能
向上要素（加工能率、加工精度又は工具寿命）の
加工目的に応じた重要度合をも盛り込み工具姿勢
を制御すれば、すなわち、加工精度を重視するの
であれば、できるだけ加工面法線方向近くに工具
軸を制御し、加工負荷の変動を抑えその向上を計
るなどにより理想に近い加工が実現できる。
吟味する際前記要素以外に、加工上重視する性能
向上要素（加工能率、加工精度又は工具寿命）の
加工目的に応じた重要度合をも盛り込み工具姿勢
を制御すれば、すなわち、加工精度を重視するの
であれば、できるだけ加工面法線方向近くに工具
軸を制御し、加工負荷の変動を抑えその向上を計
るなどにより理想に近い加工が実現できる。
又、本発明の曲面加工工具は加工に使用する部
分が上記形状であるため、従来の曲面加工工具に
比べてより複雑な曲面形状を有する被加工物に対
しても使用することができるとともに、工具姿勢
制御などと組合せることにより一つの工具を種々
の加工面に対して用いることができる。
分が上記形状であるため、従来の曲面加工工具に
比べてより複雑な曲面形状を有する被加工物に対
しても使用することができるとともに、工具姿勢
制御などと組合せることにより一つの工具を種々
の加工面に対して用いることができる。
第１図ａ及びｂは各々本発明の曲面加工工具の
一実施例を示す概略図、第２図は本発明の曲面加
工方法の一実施例の工具の運動状態を示す概略図
であり、第２図ａは工具中心軸を工具運動中心軸
より偏心させた運動状態を示し、第２図ｂは工具
中心軸を工具運動中心軸の周囲を歳差運動させて
回転した状態を示し、第３図は本発明の方法によ
る曲面加工と従来の方法による曲面加工との比較
を示す概略図であり、第３図ａは本発明の方法に
よる曲面加工を示し、第３図ｂは従来の方法によ
る曲面加工を示し、第４図は本発明の方法の別の
実施例の、工具姿勢制御を行う曲面加工を示す概
略図、第５図は本発明の曲面加工工具の実施例
の、加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該
工具の運動中心軸に平行な面に対して投影した形
状において放物線である工具の先端部を示す概略
図、第６図は第５図に示す曲面加工工具を使用し
た曲面加工を示す概略図、第７図は本発明の方法
の一実施例の、工具姿勢制御を行わない曲面加工
を示す概略図、第８図は第７図に示す方法の工具
制御を行うためのブロツク図の一例を示し、第９
図は本発明の方法の一実施例の工具姿勢制御を行
う曲面加工において、工具運動条件と工具姿勢条
件を与えることにより加工工具の制御を行う曲面
加工を示す概略図、第１０図は本発明の方法を実
施するに当つて実用上吟味すべき、加工点におけ
る工具側及び加工面側の曲率を示す説明図、第１
１図は従来の曲面加工工具の一例を示す概略図で
ある。 図中、１……工具運動中心軸、２……工具中心
軸、３……工具運動最外周軌跡、４……加工面、
ｈ……本発明の加工での表面粗さ、h′……従来の
加工での表面粗さ、ｆ……ピツクフイード。
一実施例を示す概略図、第２図は本発明の曲面加
工方法の一実施例の工具の運動状態を示す概略図
であり、第２図ａは工具中心軸を工具運動中心軸
より偏心させた運動状態を示し、第２図ｂは工具
中心軸を工具運動中心軸の周囲を歳差運動させて
回転した状態を示し、第３図は本発明の方法によ
る曲面加工と従来の方法による曲面加工との比較
を示す概略図であり、第３図ａは本発明の方法に
よる曲面加工を示し、第３図ｂは従来の方法によ
る曲面加工を示し、第４図は本発明の方法の別の
実施例の、工具姿勢制御を行う曲面加工を示す概
略図、第５図は本発明の曲面加工工具の実施例
の、加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該
工具の運動中心軸に平行な面に対して投影した形
状において放物線である工具の先端部を示す概略
図、第６図は第５図に示す曲面加工工具を使用し
た曲面加工を示す概略図、第７図は本発明の方法
の一実施例の、工具姿勢制御を行わない曲面加工
を示す概略図、第８図は第７図に示す方法の工具
制御を行うためのブロツク図の一例を示し、第９
図は本発明の方法の一実施例の工具姿勢制御を行
う曲面加工において、工具運動条件と工具姿勢条
件を与えることにより加工工具の制御を行う曲面
加工を示す概略図、第１０図は本発明の方法を実
施するに当つて実用上吟味すべき、加工点におけ
る工具側及び加工面側の曲率を示す説明図、第１
１図は従来の曲面加工工具の一例を示す概略図で
ある。 図中、１……工具運動中心軸、２……工具中心
軸、３……工具運動最外周軌跡、４……加工面、
ｈ……本発明の加工での表面粗さ、h′……従来の
加工での表面粗さ、ｆ……ピツクフイード。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最
外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対
して投影した形状において１種以上の曲率が変化
する曲線若しくは直線と該曲線の組合せからなる
形状である該工具を被加工物に当接し、加工すべ
き表面形状に応じて該工具の位置、姿勢及び運動
状態を制御して該被加工物の加工すべき表面形状
に沿つて移動させることを特徴とする曲面加工方
法。 ２ 曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最
外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対
して投影した形状において１種以上の曲率が変化
する２次曲線若しくは直線と該２次曲線の組合せ
からなる形状であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ３ 曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最
外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対
して投影した形状において１種以上の放物線若し
くは直線と放物線の組合せからなる形状であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ４ 曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最
外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対
して投影した形状において１種以上の楕円若しく
は直線と楕円の組合せからなる形状であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 曲面加工工具の加工に使用する部分の運動最
外周軌跡が、該工具の運動中心軸に平行な面に対
して投影した形状において１種以上の放物線と楕
円若しくは直線と放物線と楕円の組合せからなる
形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の方法。 ６ 加工に使用する部分の運動最外周軌跡が、該
工具の運動中心軸に平行な面に対して投影した形
状において１種以上の曲率が変化する曲線若しく
は直線と該曲線の組合せからなる形状であること
を特徴とする曲面加工工具。 ７ 曲線が曲率が変化する２次曲線であることを
特徴とする特許請求の範囲第６項記載の工具。 ８ 曲線が放物線であることを特徴とする特許請
求の範囲第６項記載の工具。 ９ 曲線が楕円であることを特徴とする特許請求
の範囲第６項記載の工具。 １０ 曲線が放物線と楕円の組合せであることを
特徴とする特許請求の範囲第６項記載の工具。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016321A JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
| US07/007,003 US4968195A (en) | 1986-01-28 | 1987-02-27 | Method and tool for machining a three dimensional surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61016321A JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62176709A JPS62176709A (ja) | 1987-08-03 |
| JPH0443726B2 true JPH0443726B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=11913218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61016321A Granted JPS62176709A (ja) | 1986-01-28 | 1986-01-28 | 曲面加工方法及びその工具 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4968195A (ja) |
| JP (1) | JPS62176709A (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2603098B2 (ja) * | 1988-04-08 | 1997-04-23 | 株式会社小糸製作所 | フレネルステップの加工方法 |
| DE3911986A1 (de) * | 1989-04-12 | 1990-10-18 | Benzinger Carl Gmbh & Co | Verfahren und vorrichtung zur formgebenden bearbeitung von werkstuecken |
| US5087159A (en) * | 1990-09-20 | 1992-02-11 | A. S. Thomas, Inc. | Method of using end milling tool |
| US5368422A (en) * | 1992-06-08 | 1994-11-29 | Sumitomo Rubber Industries, Inc. | Method for manufacturing golf club heads or their prototypes |
| JPH06155130A (ja) * | 1992-11-12 | 1994-06-03 | Hitachi Ltd | エンドミル |
| US5391024A (en) * | 1994-03-31 | 1995-02-21 | Northern Research & Engineering Corporation | Method for multi-criteria flank milling of ruled surfaces |
| US6428252B1 (en) * | 1997-04-02 | 2002-08-06 | Tino Oldani | Method for machining |
| DE19906858A1 (de) * | 1999-02-18 | 2000-08-31 | Juergen Roeders | Verfahren zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks |
| GB9916752D0 (en) * | 1999-07-17 | 1999-09-15 | Technicut Limited | Milling cutter |
| JP3854033B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2006-12-06 | 株式会社東芝 | 機構シミュレーション装置及び機構シミュレーションプログラム |
| US6684742B1 (en) * | 2000-10-19 | 2004-02-03 | Keith Alan White | Machining apparatuses and methods of use |
| DE10062797A1 (de) * | 2000-12-15 | 2002-06-20 | Toge Duebel A Gerhard Kg | Hohlziegel-Bohrer |
| US6536313B1 (en) * | 2001-10-01 | 2003-03-25 | General Motors Corporation | Method for making insert for rotary cutter |
| DE10322342B4 (de) * | 2003-05-17 | 2006-09-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Fräsen von Freiformflächen Fräswerkzeug |
| EP1661651A4 (en) * | 2003-09-05 | 2008-09-24 | Shinjo Metal Ind Ltd | ROTARY CUTTING TOOL AND METHOD OF USE |
| JP4527120B2 (ja) * | 2004-09-03 | 2010-08-18 | 日鉱金属株式会社 | 板状材料の加工面の決定方法、加工方法及びこれらの装置 |
| AT501655B1 (de) * | 2005-03-24 | 2007-10-15 | Boehlerit Gmbh & Co Kg | Wendeschneidplatte zum drehschälen |
| DE102006022831A1 (de) * | 2006-05-16 | 2007-11-22 | Siemens Ag | Verfahren zum Steuern einer Schleifmaschine und numerisch gesteuerte Schleifmaschine |
| DE102007010163A1 (de) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Sandvik Intellectual Property Ab | Kugelkopffräser |
| DE102008033130B3 (de) * | 2008-07-15 | 2010-02-11 | Open Mind Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Fertigteils aus einem Rohteil mittels eines Fräswerkzeuges |
| US10265784B2 (en) * | 2012-10-29 | 2019-04-23 | Kyocera Corporation | Ball end mill |
| US20140121819A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-01 | Concepts Eti, Inc. | Methods, Systems, And Devices For Designing and Manufacturing Flank Millable Components |
| WO2015116398A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-08-06 | United Technologies Corporation | Compound fillet radii cutter |
| JP6835304B2 (ja) * | 2016-07-11 | 2021-02-24 | 国立大学法人東海国立大学機構 | 切削加工装置および加工方法 |
| CN106378477B (zh) * | 2016-11-03 | 2024-03-22 | 中信戴卡股份有限公司 | 一种加工零件多个表面的装置 |
| WO2018151964A1 (en) | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 3M Innovative Properties Company | Security articles comprising groups of microstructures made by end milling |
| CN109689925A (zh) * | 2017-02-16 | 2019-04-26 | 住友化学株式会社 | 溅射靶用切削工具、溅射靶的加工方法及溅射靶制品的制造方法 |
| WO2019038881A1 (ja) * | 2017-08-24 | 2019-02-28 | ナルックス株式会社 | エンドミルによる金型の加工方法 |
| JP7417112B2 (ja) * | 2018-06-21 | 2024-01-18 | 株式会社Moldino | エンドミル |
| JP7364921B2 (ja) * | 2018-10-11 | 2023-10-19 | 株式会社Moldino | エンドミル |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3042994A (en) * | 1960-05-04 | 1962-07-10 | R & R Carbide Mfg Co Inc | Rotary files |
| US4176992A (en) * | 1977-05-31 | 1979-12-04 | Solid Photography Inc. | Numerically controlled milling with parabolic profile tools for surface smoothness |
| JPS6137456Y2 (ja) * | 1981-06-02 | 1986-10-30 | ||
| JPS59102510A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-13 | Matsushita Electric Works Ltd | ボ−ルエンドミル工具 |
-
1986
- 1986-01-28 JP JP61016321A patent/JPS62176709A/ja active Granted
-
1987
- 1987-02-27 US US07/007,003 patent/US4968195A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4968195A (en) | 1990-11-06 |
| JPS62176709A (ja) | 1987-08-03 |
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