JP7161254B2 - Processing method, processing equipment and program - Google Patents

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Description

本開示は、エンドミルを用いて仕上げ面を形成する技術に関する。 The present disclosure relates to techniques for forming a finished surface using an end mill.

先端側にR形状を有するボールエンドミルなどの回転工具は、仕上げ加工に利用されることが多い。特許文献1は、ボールエンドミルを用いて、抜き勾配を必要とする金型を仕上げ加工する技術を開示する。 A rotary tool such as a ball end mill having an R shape on the tip side is often used for finishing. Patent Literature 1 discloses a technique for finishing a mold that requires a draft using a ball end mill.

図1は、抜き勾配をもつ金型の立壁(たちかべ)をボールエンドミルで仕上げ加工する様子を示す。この仕上げ加工では、ボールエンドミルを回転させながら壁面に沿って所定の送り方向に送って被削材を切削する工程と、ボールエンドミルを所定のピックフィード方向にピックフィードする工程とを繰り返す。 FIG. 1 shows how a vertical wall of a mold with a draft angle is finished with a ball end mill. In this finishing process, a step of rotating the ball end mill and feeding it along the wall surface in a predetermined feed direction to cut the work material and a step of pick-feeding the ball end mill in the predetermined pick-feed direction are repeated.

ボールエンドミルは先端に半球状のボール部を有する。当該ボール部の半径をrとし、ピックフィード方向の送り量(ピックフィード量)をfpとすると、立壁面の仕上げ面粗さRは、以下の式で表現される。
R=fp/(8r)
この式から、ピックフィード量fpを小さくすることで、ボールエンドミルの変位がない理想的な状態では、高精度かつ高品質な仕上げ面の創製を実現できることが分かる。
A ball end mill has a hemispherical ball portion at its tip. Assuming that the radius of the ball portion is r and the feed amount in the pick feed direction (pick feed amount) is fp, the finished surface roughness R of the vertical wall surface is expressed by the following equation.
R = fp2/(8r)
From this formula, it can be seen that by reducing the pick feed amount fp, it is possible to create a finished surface with high precision and high quality in an ideal state in which there is no displacement of the ball end mill.

特許第5963292号公報Japanese Patent No. 5963292

金型壁面を加工する際には、長く突き出した動剛性の低い工具を使わざるを得ないことが多い。壁面などの仕上げ工程では、工具の動剛性が低い方向のたわみが加工精度に大きな影響を与えるため、高精度な加工を安定して行うことが容易でない。 When machining the wall surface of the mold, it is often necessary to use a tool that protrudes long and has low dynamic rigidity. In the finishing process for wall surfaces, etc., it is not easy to stably perform high-precision machining because the deflection of the tool in the direction where the dynamic rigidity is low has a large effect on the machining accuracy.

本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところは、エンドミルを用いて仕上げ面を高精度に形成するための技術を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a technique for forming a finished surface with high accuracy using an end mill.

上記課題を解決するために、本開示のある態様の加工方法は、先端側にR形状を有するエンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィード(ピックフィード方向に移動)する第2工程とを繰り返して、被削材を切削する。この加工方法では、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去される。この加工方法は、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、当該一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる。 In order to solve the above problems, a machining method according to an aspect of the present disclosure includes a first step of cutting a work material by rotating an end mill having an R shape on the tip side and feeding the work material relatively to the work material. and the second step of pick-feeding (moving in the pick-feed direction) the end mill with respect to the work material are repeated to cut the work material. In this processing method, areas other than a partial area of the finished surface formed by one cutting edge are removed by subsequent cutting. In this machining method, from the timing when one cutting edge cuts into the work material to the timing when the cutting edge exits the work material, the formation of the partial region is performed more than the timing when the cutting edge exits the work material. Complete by a timing close to the timing of cutting.

本開示の別の態様の加工装置は、被削材を切削する加工装置であって、先端側にR形状を有するエンドミルが取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対してエンドミルを相対的に移動させる送り機構と、回転機構および送り機構の動作を制御して、エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返す制御装置と、を備える。この加工装置による加工において、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去される。制御装置は、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、当該一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる。 A processing apparatus according to another aspect of the present disclosure is a processing apparatus that cuts a work material, and includes a rotation mechanism that rotates a main spindle having an end mill having an R shape on the tip side, and an end mill for the work material. a feed mechanism for relatively moving the end mill, a first step of controlling the operations of the rotation mechanism and the feed mechanism to feed the end mill relatively to the work material while rotating it, and cutting the work material; and a control device for repeating a second step of pick-feeding the to the work material. In the processing by this processing device, the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge is removed by subsequent cutting. The control device cuts the formation of the partial region from the timing when one cutting edge cuts into the work material to the timing when the cutting edge comes out of the work material than the timing when the cutting edge comes out. Complete by the timing close to the timing.

本開示のさらに別の態様は、先端側にR形状を有するエンドミルである。このエンドミルは、当該エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、当該エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返す被削材の仕上げ加工に使用され、右刃左ねじれの形状、または左刃右ねじれの形状を有する。 Yet another aspect of the present disclosure is an end mill having a rounded shape on the tip side. This end mill repeats a first step of feeding the end mill relative to the work material while rotating to cut the work material, and a second step of pick-feeding the end mill with respect to the work material. It is used for finish machining of work materials, and has a right edge left twist shape or a left edge right twist shape.

本開示のさらに別の態様は、エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削して、仕上げ面を形成する加工方法であって、切れ刃のねじれ角が0度のエンドミルを使用し、アップカット加工を実施する。 Yet another aspect of the present disclosure is a processing method in which an end mill is rotated and fed relatively to the work material to cut the work material to form a finished surface, wherein the helix angle of the cutting edge is A 0 degree end mill is used to perform up-cutting.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本開示の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本開示の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described components and expressions of the present disclosure converted between methods, devices, systems, etc. are also effective as aspects of the present disclosure.

本開示によれば、エンドミルを用いて仕上げ面を高精度に形成するための技術を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the technique for forming a finished surface with high precision using an end mill can be provided.

金型の立壁をボールエンドミルで仕上げ加工する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the vertical wall of a metal mold|die is finish-processed with a ball end mill. 実施形態の加工装置を示す図である。It is a figure which shows the processing apparatus of embodiment. ボールエンドミルの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a ball end mill. 比較技術となる加工方法の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline|summary of the processing method used as a comparative technique. 仕上げ面が除去される過程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process in which a finished surface is removed. 比較技術における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing analysis results of cutting force and tool displacement during machining in a comparative technique; 比較技術における加工誤差の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the processing error in a comparison technique. 比較技術における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing analysis results of cutting force and tool displacement during machining in a comparative technique; 実施形態における仕上げ加工手順を示す図である。It is a figure which shows the finishing process procedure in embodiment. 実施例1におけるボールエンドミルの外観を示す図である。1 is a diagram showing the appearance of a ball end mill in Example 1. FIG. 実施例1における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す図である。4 is a diagram showing analysis results of cutting force and tool displacement during machining in Example 1. FIG. 実施例1における加工誤差の解析結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing analysis results of machining errors in Example 1; 実施例2による加工方法の概要を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an outline of a processing method according to Example 2; 実施例2における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing analysis results of cutting force and tool displacement during machining in Example 2; 実施例2における加工誤差の解析結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing analysis results of machining errors in Example 2; 実施例3による加工方法の概要を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining an outline of a processing method according to Example 3; 実施例3で使用する改良されたボールエンドミルが切削する様子を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing how the improved ball end mill used in Example 3 cuts. 変形例による加工方法の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline|summary of the processing method by a modification.

図2は、実施形態の加工装置1を示す。加工装置1は、工作機械装置10および制御装置100を備える。制御装置100は、NC(numerical control)プログラムにしたがって工作機械装置10を制御するNC制御装置であってよく、工作機械装置10は、NC制御装置によって制御されるNC工作機械であってよい。加工装置1において、工作機械装置10および制御装置100は別体として構成され、ケーブル等により接続されてよいが、一体として構成されてもよい。 FIG. 2 shows the processing device 1 of the embodiment. The processing device 1 includes a machine tool device 10 and a control device 100 . The control device 100 may be an NC control device that controls the machine tool device 10 according to an NC (numerical control) program, and the machine tool device 10 may be an NC machine tool controlled by the NC control device. In the processing apparatus 1, the machine tool device 10 and the control device 100 may be configured as separate bodies and connected by a cable or the like, but may be configured as an integrated unit.

工作機械装置10は、本体部であるベッド部12およびコラム部14を備える。ベッド部12上には、第1テーブル16および第2テーブル18が移動可能に支持される。第1テーブル16は、ベッド部12に形成されたレール部によりY軸方向に移動可能に支持され、第2テーブル18は、第1テーブル16に形成されたレール部によりX軸方向に移動可能に支持される。第2テーブル18の上面にはワークピース設置面が設けられ、加工対象である被削材62が、ワークピース設置面に固定される。被削材62は、仕上げ加工前の立壁、つまり前加工された立壁を有する金型用の金属素材であってよい。実施形態の加工装置1は、被削材62の立壁を仕上げ加工して、抜き勾配を有する立壁を形成するが、実施形態で示す加工技術は、その他、様々な対象物の高精度仕上げ加工に利用されてよい。 The machine tool device 10 includes a bed portion 12 and a column portion 14, which are main body portions. A first table 16 and a second table 18 are movably supported on the bed section 12 . The first table 16 is movably supported in the Y-axis direction by rail portions formed on the bed portion 12, and the second table 18 is movably supported in the X-axis direction by rail portions formed on the first table 16. Supported. A workpiece setting surface is provided on the upper surface of the second table 18, and a workpiece 62 to be machined is fixed to the workpiece setting surface. The work material 62 may be a metal material for a mold having standing walls before finish machining, that is, having pre-machined standing walls. The processing apparatus 1 of the embodiment finishes the vertical wall of the work material 62 to form a vertical wall having a draft angle. may be used.

Y軸モータ22はボールねじ機構を回転することで、第1テーブル16をY軸方向に移動し、X軸モータ20はボールねじ機構を回転することで、第2テーブル18をX軸方向に移動する。Y軸センサ32は、第1テーブル16のY軸方向の位置を検出し、X軸センサ30は、第2テーブル18のX軸方向の位置を検出する。 The Y-axis motor 22 rotates the ball screw mechanism to move the first table 16 in the Y-axis direction, and the X-axis motor 20 rotates the ball screw mechanism to move the second table 18 in the X-axis direction. do. The Y-axis sensor 32 detects the position of the first table 16 in the Y-axis direction, and the X-axis sensor 30 detects the position of the second table 18 in the X-axis direction.

第2テーブル18の上方には、切削工具50が取り付けられる主軸46が設けられる。実施形態において、主軸46に設けられたチャックには、先端側にR形状を有するエンドミル工具が取り付けられる。このようなエンドミル工具は、典型的にはボールエンドミルであるが、ラジアスエンドミルやバレルエンドミルであってもよい。主軸モータ40は主軸46を回転し、主軸センサ42は主軸モータ40の回転速度を検出する。主軸46および主軸モータ40は主軸支持部44に固定される。 A spindle 46 to which a cutting tool 50 is attached is provided above the second table 18 . In the embodiment, an end mill tool having an R shape on the tip side is attached to a chuck provided on the spindle 46 . Such end mill tools are typically ball end mills, but may also be radius end mills or barrel end mills. A spindle motor 40 rotates a spindle 46 , and a spindle sensor 42 detects the rotational speed of the spindle motor 40 . The spindle 46 and the spindle motor 40 are fixed to the spindle support 44 .

主軸支持部44は、その背面側でコラム部14に形成されたレール部によりZ軸方向に移動可能に支持される。Z軸モータ24はボールねじ機構を回転することで、主軸46をZ軸方向に移動する。Z軸センサ34は、主軸46のZ方向の位置を検出する。 The main shaft support portion 44 is supported movably in the Z-axis direction by a rail portion formed on the column portion 14 on the back side thereof. The Z-axis motor 24 rotates the ball screw mechanism to move the main shaft 46 in the Z-axis direction. The Z-axis sensor 34 detects the position of the spindle 46 in the Z direction.

第1傾斜モータ52はギヤ機構を回転することで、主軸支持部44を主軸46およびY軸に垂直な軸線周りに傾斜させる。傾斜センサ56は、主軸46の傾斜角度を検出する。第2傾斜モータ54はギヤ機構を回転することで、主軸支持部44をY軸に平行な軸線周りに傾斜させる。傾斜センサ56とは別の傾斜センサ(図示せず)が、主軸46の傾斜角度を検出する。 The first tilt motor 52 rotates the gear mechanism to tilt the main shaft support 44 about an axis perpendicular to the main shaft 46 and the Y-axis. A tilt sensor 56 detects the tilt angle of the main shaft 46 . The second tilting motor 54 rotates the gear mechanism to tilt the main shaft support 44 about an axis parallel to the Y-axis. A tilt sensor (not shown) separate from the tilt sensor 56 detects the tilt angle of the main shaft 46 .

制御装置100は、NCプログラムにしたがってX軸モータ20、Y軸モータ22、Z軸モータ24、第1傾斜モータ52、第2傾斜モータ54および主軸モータ40を駆動制御する。制御装置100は、X軸センサ30、Y軸センサ32、Z軸センサ34、傾斜センサおよび主軸センサ42から、それぞれで検出された検出値を取得し、各モータの駆動制御に反映する。 The control device 100 drives and controls the X-axis motor 20, the Y-axis motor 22, the Z-axis motor 24, the first tilt motor 52, the second tilt motor 54 and the main shaft motor 40 according to the NC program. The control device 100 acquires detection values detected by each of the X-axis sensor 30, Y-axis sensor 32, Z-axis sensor 34, tilt sensor, and spindle sensor 42, and reflects them in drive control of each motor.

図2に示す工作機械装置10では、被削材62がX軸モータ20およびY軸モータ22によってそれぞれX軸方向およびY軸方向に移動させられ、切削工具50がZ軸モータ24によってZ軸方向に移動させられるが、これらの移動は、切削工具50と被削材62との間で相対的であればよい。つまり工作機械装置10において、切削工具50がX軸方向およびY軸方向に移動させられ、被削材62がZ軸方向に移動させられてもよい。また工作機械装置10では、切削工具50が第1傾斜モータ52および第2傾斜モータ54によって被削材62に対して傾斜させられるが、これらの傾斜モータは、ベッド部12側に設けられてもよい。このように切削工具50と被削材62は、いずれが動かされるかは重要ではなく、各移動方向および各回転方向において相対的に動作できればよく、以下、切削工具50と被削材62の相対的な移動を実現するための機構を総称して「送り機構」と呼ぶ。 In the machine tool device 10 shown in FIG. 2, the work piece 62 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis motor 20 and the Y-axis motor 22, respectively, and the cutting tool 50 is moved in the Z-axis direction by the Z-axis motor 24. However, these movements need only be relative between the cutting tool 50 and the work material 62 . That is, in the machine tool device 10, the cutting tool 50 may be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction, and the cut material 62 may be moved in the Z-axis direction. In the machine tool device 10, the cutting tool 50 is tilted with respect to the workpiece 62 by the first tilting motor 52 and the second tilting motor 54. These tilting motors may be provided on the bed portion 12 side. good. In this way, it does not matter which of the cutting tool 50 and the work material 62 is moved. Mechanisms for realizing such movement are collectively called "feeding mechanisms".

図3は、ボールエンドミルの外観を示す。ボールエンドミルは、半球状のボール部と、ボール部に接続する円柱部とを有する。後述するが、図3に示すボールエンドミルは、右刃右ねじれの形状を有する。 FIG. 3 shows the appearance of the ball end mill. A ball end mill has a hemispherical ball portion and a cylindrical portion connected to the ball portion. As will be described later, the ball end mill shown in FIG. 3 has a shape of a right-hand blade and right-hand twist.

以下、ボールエンドミルの設計可能な工具パラメータと加工条件を示す。
<工具パラメータ>
・ 工具直径
・ 工具突出し
・ 刃数
・ ねじれ角
・ 右刃/左刃
<加工条件>
・ 回転速度
・ 送り方向
・ 1刃当たりの送り量
・ ピックフィード方向
・ ピックフィード量
・ 半径方向切込み深さ
・ リード角
・ チルト角
リード角は、工具進行方向(送り方向)における工具の傾き角であり、チルト角は、工具進行方向に直角な方向の工具の傾き角である。
The tool parameters and machining conditions that can be designed for ball end mills are shown below.
<Tool parameters>
・ Tool diameter ・ Tool protrusion ・ Number of flutes ・ Helix angle ・ Right edge/left edge <Processing conditions>
・Rotation speed ・Feed direction ・Feed amount per tooth ・Pick feed direction ・Pick feed amount ・Radial depth of cut ・Lead angle ・Tilt angle , and the tilt angle is the inclination angle of the tool in the direction perpendicular to the tool advancing direction.

図3に示すように、ボールエンドミルにおけるねじれ角は、ボール部の俯角によって変化する。ねじれ角はボール部の底付近では0度に近く、円柱部に近づくにつれて一定のねじれ角に漸近し、円柱部では一定のねじれ角を有する。通常、ボールエンドミルのねじれ角と言えば、円柱部のねじれ角を意味する。 As shown in FIG. 3, the helix angle of the ball end mill changes depending on the depression angle of the ball portion. The twist angle is close to 0 degrees near the bottom of the ball portion, gradually approaches a constant twist angle as it approaches the cylindrical portion, and has a constant twist angle at the cylindrical portion. Normally, the helix angle of a ball end mill means the helix angle of the cylindrical portion.

エンドミルは、切れ刃の向きによって切削の回転方向が異なる。エンドミルのねじれ刃には右刃と左刃があり、エンドミルをシャンク側から先端側に向かう方向に見た場合に、工具回転方向が時計回りで切削する工具を「右刃」と呼び、工具回転方向が反時計回りで切削する工具を「左刃」と呼ぶ。通常のエンドミルは右刃工具であり、左刃のエンドミルは少ない。 The end mill rotates in different directions depending on the orientation of the cutting edge. The helical edge of an end mill has a right edge and a left edge. When the end mill is viewed from the shank side to the tip side, a tool that cuts in the clockwise direction is called a "right edge". A tool that cuts in a counterclockwise direction is called a "left-hand edge". Ordinary end mills are right-handed tools, and there are few left-handed end mills.

またエンドミルでは、切れ刃のねじれの向きによって、切り屑の排出方向が異なる。右刃右ねじれのエンドミルは、切り屑が上方向に排出され、右刃左ねじれのエンドミルは、切り屑が下方向に排出される。以下、右刃に関し、右ねじれのねじれ角を正とし、左ねじれのねじれ角を負と定義する。なお左刃に関しても同様に、左刃左ねじれのエンドミルは、切り屑が上方向に排出され、左刃右ねじれのエンドミルは、切り屑が下方向に排出される。 In an end mill, the chip discharge direction differs depending on the twist direction of the cutting edge. A right-handed blade, right-helical end mill discharges chips upward, and a right-handed blade, left-handed end mill discharges chips downward. Hereinafter, regarding the right blade, the twist angle of the right twist is defined as positive, and the twist angle of the left twist is defined as negative. As for the left-hand blade, the left-handed, left-twisted end mill discharges chips upward, and the left-handed, right-twisted end mill discharges chips downward.

図3に示すボールエンドミルは、右刃右ねじれの工具であり、正のねじれ角をもつ。右刃に関して言えば、右刃右ねじれのエンドミルは非常に一般的であるが、右刃左ねじれの形状はスクウェアエンドミルにおいて僅かに存在するものの、先端側にR形状を有する右刃左ねじれのエンドミルは存在していない。同様に先端側にR形状を有する左刃右ねじれのエンドミルも存在していない。 The ball end mill shown in FIG. 3 is a right-hand edge, right-hand helix tool and has a positive helix angle. As for right-handed blades, right-handed blade right-hand twist end mills are very common, but right-handed blade left-handed end mills with a rounded shape on the tip side, although the right-handed blade left-handed twist shape is slightly present in square end mills. does not exist. Similarly, there is no left-handed edge right-handed end mill having an R shape on the tip side.

以下、ボールエンドミルによる加工精度について考察する。まず実施形態の加工方法について説明する前に、実施形態の加工方法と対比するための比較技術を説明する。
比較技術および実施形態では、等高線加工により立壁の壁面を仕上げ加工する。等高線加工とは、1つの加工パスの中ではz軸の高さを一定とし、xy方向に送りを行って1ラインを切削し、1ライン切削後は、z軸方向にピックフィードして1ラインを切削し、これを繰り返すことで仕上げ面を創製する加工方法である。
The machining accuracy of the ball end mill will be considered below. First, before describing the processing method of the embodiment, a comparative technique for comparing with the processing method of the embodiment will be described.
In the comparative technique and the embodiment, the wall surface of the standing wall is finished by contour machining. Contour machining is to keep the height of the z-axis constant in one machining pass, feed in the xy direction to cut one line, and after cutting one line, pick feed in the z-axis direction to cut one line. It is a processing method that creates a finished surface by cutting and repeating this.

比較技術では、一般的な右刃右ねじれのボールエンドミルを使用する。
図4(a)、(b)は、比較技術となる加工方法の概要を説明するための図である。図4(a)、(b)において、xyz座標系は、ボールエンドミルに固定された工具座標系を表現し、uvw座標系は、被削材62に固定された被削材座標系を示す。工具座標系であるxyz座標系は、工作機械装置10におけるXYZ座標系と異なっていてよい。uvw座標系において、u軸は、形成する立壁の壁面に垂直な方向、v軸は、送り方向に平行な方向、w軸は、ピックフィード方向に平行な方向である。比較技術において、ボールエンドミルの送り方向は、v軸負の方向、ピックフィード方向は、w軸負の方向である。
The comparative technique uses a common right-hand blade, right-hand helix ball nose end mill.
4(a) and 4(b) are diagrams for explaining an outline of a processing method as a comparative technique. In FIGS. 4A and 4B, the xyz coordinate system represents the tool coordinate system fixed to the ball end mill, and the uvw coordinate system represents the work piece coordinate system fixed to the work piece 62 . The xyz coordinate system, which is the tool coordinate system, may differ from the XYZ coordinate system in the machine tool device 10 . In the uvw coordinate system, the u-axis is the direction perpendicular to the wall surface of the vertical wall to be formed, the v-axis is the direction parallel to the feed direction, and the w-axis is the direction parallel to the pick feed direction. In the comparative technique, the feed direction of the ball end mill is the negative direction of the v-axis, and the pick-feed direction is the negative direction of the w-axis.

図4(a)は、1つの加工パスにおいてボールエンドミルを送って被削材を切削する様子を示す。図中、点線で表現するボールエンドミルは前回(1刃前)の切れ刃の位置を、実線で表現するボールエンドミルは今回の切れ刃の位置をそれぞれ示す。今回の切れ刃の位置は、送り方向において、前回の切れ刃の位置から1刃当たりの送り量だけ進んだ位置にある。 FIG. 4(a) shows how a ball end mill is fed to cut a work material in one machining pass. In the figure, the ball end mill indicated by a dotted line indicates the position of the previous cutting edge (one blade before), and the ball end mill indicated by a solid line indicates the position of the cutting edge of this time. The position of the current cutting edge is at a position advanced by the feed amount per blade from the position of the previous cutting edge in the feed direction.

図4(b)は、2つの重なる加工パスにおいてボールエンドミルが被削材を切削する様子を示す。被削材62の加工される面はz軸に対してv軸周りにチルト角αだけ回転している。図中、点線で表現するボールエンドミルは前回(1パス前)の加工パスにおける切れ刃の位置を、実線で表現するボールエンドミルは今回の加工パスにおける切れ刃の位置をそれぞれ示す。今回の加工パスにおける切れ刃の位置は、ピックフィード方向において、前回の加工パスにおける切れ刃の位置からピックフィード量だけ進んだ位置にある。FIG. 4(b) shows how the ball end mill cuts the work material in two overlapping machining passes. The surface of the work material 62 to be machined is rotated by a tilt angle αT about the v-axis with respect to the z-axis. In the figure, the ball end mill indicated by the dotted line indicates the position of the cutting edge in the previous machining pass (one pass before), and the ball end mill indicated by the solid line indicates the position of the cutting edge in the current machining pass. The position of the cutting edge in the current machining pass is at a position advanced by the pick feed amount from the position of the cutting edge in the previous machining pass in the pick feed direction.

ボールエンドミル加工の誤差は、切れ刃が仕上げ面を作る瞬間の工具と被削材の相対変位で決まる。なお、ここで「仕上げ面」と呼んでいるのは、仕上げ加工において、回転する切れ刃が壁面を切削したことで形成された面である。ねじれ角をもつボールエンドミルでは、1刃による切削中に、仕上げ面が形成されるタイミングは切れ刃の高さ位置によって異なる。 Ball end mill machining error is determined by the relative displacement of the tool and work material at the moment the cutting edge forms a finished surface. The term "finished surface" used herein refers to a surface formed by cutting a wall surface with a rotating cutting edge in the finishing process. In a ball end mill with a helix angle, the timing at which a finished surface is formed during cutting with a single blade differs depending on the height position of the cutting edge.

比較技術のように、ピックフィード方向を下向き(w軸負方向)に設定して、右刃右ねじれのボールエンドミルで壁面加工する場合、切削に関与する切れ刃のうち、最初に最下部付近の切れ刃部分が被削材に切り込んで切削を開始し、それから、より高い位置にある切れ刃部分が被削材に連続して切り込み、最後に最上部の切れ刃部分が被削材に切り込む。その後、最初に切り込んだ最下部付近の切れ刃部分が被削材から抜け出ると、より高い位置にある切れ刃部分が、切り込んだ順番と同じ順番で被削材から抜け出て、最後に最上部の切れ刃部分が被削材から抜け出て、1枚の切れ刃による切削が完了する。このように比較技術によると、仕上げ面は、下から上に向けて順番に形成される。 As in the comparative technology, when the pick feed direction is set downward (negative direction of the w-axis) and wall milling is performed with a ball nose end mill with a right-hand edge and right-hand twist, among the cutting edges involved in cutting, the bottom part is first Cutting begins with the cutting edge portions cutting into the work material, then the higher cutting edge portions continue to cut into the work material, and finally the uppermost cutting edge portion cuts into the work material. After that, when the cutting edge part near the bottom that cuts first comes out of the work material, the cutting edge part at a higher position comes out of the work material in the same order as the cutting order, and finally the top part The cutting edge part comes out of the work material, and cutting by one cutting edge is completed. Thus, according to the comparative technique, the finished surfaces are formed sequentially from bottom to top.

ボールエンドミル加工では、現在の切れ刃によって形成された仕上げ面のほとんどが同じ加工パスにおける次の切れ刃または1ピックフィード量送った次の加工パスにおける切れ刃で除去される。 In ball end milling, most of the finished surface formed by the current cutting edge is removed by the next cutting edge in the same machining pass or the cutting edge in the next machining pass after one pick feed.

図5(a)~(c)は、仕上げ面が除去される過程を説明するための図である。
図5(a)は、今回、切れ刃で形成した仕上げ面A1を示す。第Nパスは、仕上げ加工におけるN回目の加工パスを意味する。
5A to 5C are diagrams for explaining the process of removing the finished surface.
FIG. 5(a) shows the finished surface A1 formed by the cutting edge this time. The N-th pass means the N-th machining pass in finishing machining.

図5(b)は、同じ加工パスにおける次の切れ刃で形成した仕上げ面B1を示す。図5(b)において仕上げ面B1は、ハッチングした領域である。仕上げ面B1は、仕上げ面A1から、1刃当たりの送り量だけ送り方向にずれた位置に形成される。図示されるように、仕上げ面B1は、仕上げ面A1の大部分に重ねられて形成される。そのため仕上げ面A1の大部分は除去されて、僅かに仕上げ面A2が残される。 FIG. 5(b) shows the finished surface B1 formed by the next cutting edge in the same machining pass. In FIG. 5B, the finished surface B1 is the hatched area. The finishing surface B1 is formed at a position shifted in the feed direction from the finishing surface A1 by the feed amount per blade. As shown, the finished surface B1 is formed over most of the finished surface A1. Therefore, most of the finished surface A1 is removed, leaving only a small portion of the finished surface A2.

図5(c)は、次の加工パスにおいて形成した仕上げ面C1を示す。図5(c)において仕上げ面C1は、ハッチングした領域である。仕上げ面C1の加工パスである第(N+1)パスは、仕上げ加工における(N+1)回目の加工パスであり、第Nパスの次のパスであることを意味する。 FIG. 5(c) shows the finished surface C1 formed in the next machining pass. In FIG. 5(c), the finished surface C1 is the hatched area. The (N+1)-th pass, which is the machining pass for the finishing surface C1, is the (N+1)-th machining pass in the finish machining and means the pass subsequent to the N-th pass.

第(N+1)パスでは、第Nパスからピックフィード量だけボールエンドミルを下方にずらした切削が行われる。図示されるように、仕上げ面C1は、仕上げ面A2に重ねられて形成される。そのため仕上げ面A2の大部分は除去されて、僅かに仕上げ面A3が残される。(なお実際には、第(N+1)パスで仕上げ面C1が形成される前の加工で、仕上げ面A2の大部分は既に除去される。)残された仕上げ面A3は、この後、加工されることはないため、以下「最終仕上げ面」と呼ぶ。 In the (N+1)th pass, cutting is performed by shifting the ball end mill downward by the pick feed amount from the Nth pass. As illustrated, the finished surface C1 is formed overlapping the finished surface A2. Therefore, most of the finished surface A2 is removed, leaving only a small portion of the finished surface A3. (Actually, most of the finished surface A2 is already removed in the machining before the finished surface C1 is formed in the (N+1)th pass.) The remaining finished surface A3 is then machined. hereinafter referred to as the "final finished surface".

以上のように等高線加工では、現在の切れ刃によって形成された仕上げ面のほとんどが同じ加工パスにおける次の切れ刃または1ピックフィード量送った次の加工パスにおける切れ刃で除去され、僅かな最終仕上げ面だけが残される。最終的な製品は、最終仕上げ面を繋ぎ合わせたものであり、最終仕上げ面を高精度に仕上げることができれば、高品質の製品を創製できることになる。金型等の壁面加工では、加工中の切削力により低剛性な構造(ここでは長く突き出したエンドミル)が加振され、その結果として静的変位(静たわみ)と動的変位(強制振動)が発生する。最終仕上げ面を形成するときに発生する変位が大きければ、加工精度は悪くなり、変位が小さければ、加工精度は良好となる。 As described above, in contour line machining, most of the finished surface formed by the current cutting edge is removed by the next cutting edge in the same machining pass or the cutting edge in the next machining pass after sending 1 pick feed amount, and a slight final Only the finished surface is left. A final product is a result of connecting the final finished surfaces, and if the final finished surface can be finished with high precision, a high-quality product can be created. In the wall machining of molds, etc., a low-rigidity structure (in this case, a long protruding end mill) is vibrated by the cutting force during machining, resulting in static displacement (static deflection) and dynamic displacement (forced vibration). Occur. If the displacement generated when forming the final finished surface is large, the machining accuracy will be poor, and if the displacement is small, the machining accuracy will be good.

比較技術に関する解析では、工具パラメータおよび加工条件を、以下のように設定した。
<工具パラメータ>
工具直径:10mm
工具突出し:50mm
刃数:1枚
ねじれ角:+30度(右ねじれ)
右刃
<加工条件>
送り方向:-v方向
1刃当たりの送り量:0.22mm
ピックフィード方向:-w方向
ピックフィード量:0.1mm
半径方向切込み深さ:0.6mm
リード角:0度
チルト角α:+7度
In the comparative technology analysis, the tool parameters and machining conditions were set as follows.
<Tool parameters>
Tool diameter: 10mm
Tool protrusion: 50mm
Number of flutes: 1 Helix angle: +30 degrees (right helix)
Right Blade <Processing Conditions>
Feed direction: -v direction Feed amount per blade: 0.22 mm
Pick feed direction: -w direction Pick feed amount: 0.1mm
Radial depth of cut: 0.6mm
Lead angle: 0 degrees Tilt angle αT : +7 degrees

以下、ボールエンドミルが被削材に対して最初に接触するタイミング(時刻)をtin、最終仕上げ面を形成するタイミング(時刻)をtc、その差の時間(tc-tin)をTpとする。なお図5(c)に示すように、最終仕上げ面A3は面積を有し、最終仕上げ面A3を形成するには僅かな時間を必要とする。実施形態ではタイミングtcを、最終仕上げ面の形成が完了した時刻としている。なおタイミングtcは、最終仕上げ面の中央部を形成した時刻であってもよい。 Hereinafter, the timing (time) at which the ball end mill first contacts the work material is tin, the timing (time) at which the final finished surface is formed is tc, and the time difference (tc-tin) is Tp. As shown in FIG. 5(c), the final finish surface A3 has an area, and it takes a short time to form the final finish surface A3. In the embodiment, the timing tc is the time when the formation of the final finished surface is completed. The timing tc may be the time when the central portion of the final finished surface is formed.

図6は、比較技術における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す。切削力の変動をみると、切削力は、タイミングtinから増加し始め、その後、減少に転じてタイミングtoutで0となる。これはタイミングtinで、切削に関与する切れ刃が、その最下部付近の切れ刃部分から被削材への切り込みを開始し、最上部の切れ刃部分まで徐々に切り込んだ後、最下部付近の切れ刃部分から徐々に被削材から抜け出し、タイミングtoutで最上部の切れ刃部分が被削材から抜け出ることを表現している。 FIG. 6 shows analysis results of cutting force and tool displacement during machining in a comparative technique. Looking at the variation of the cutting force, the cutting force begins to increase at timing t in , then decreases and becomes 0 at timing t out . At timing tin, the cutting edge involved in cutting starts cutting into the work material from the cutting edge part near the bottom, and after gradually cutting to the cutting edge part at the top, the cutting edge near the bottom It expresses that the cutting edge part gradually comes out of the work material, and the uppermost cutting edge part comes out of the work material at the timing tout.

工具の変位に着目すると、タイミングtin後から変位が成長し、特に強制振動の大きな成長が確認される。タイミングtcではその変位が大きく成長している。そのためタイミングtcで形成される最終仕上げ面には、大きな加工誤差が生じることになる。なお加工誤差とは、加工精度を評価する指標の一つであって、最終仕上げ面の狙いの位置と実際の位置との差として定義される。このことから比較技術によると、変位が成長した後に切れ刃が最終仕上げ面を形成するため、加工誤差が大きいことがわかる。 Focusing on the displacement of the tool, it is confirmed that the displacement grows after the timing t in , and that the forced vibration in particular grows significantly. At timing tc, the displacement grows large. Therefore, a large machining error occurs in the final finished surface formed at the timing tc. The machining error is one of indices for evaluating machining accuracy, and is defined as the difference between the target position and the actual position of the final finished surface. From this, it can be seen that according to the comparative technique, the cutting edge forms the final finished surface after the displacement grows, so that the machining error is large.

図7は、比較技術における加工誤差の解析結果を示す。この解析では、半径方向切込み深さを変化させ、他のパラメータおよび加工条件を一定としている。正の加工誤差は、削り残しを意味し、負の加工誤差は、削りすぎを意味する。図7に示す解析結果から、半径方向切込み深さが変化すると、加工誤差が大きく変動することが確認される。 FIG. 7 shows analysis results of machining errors in the comparative technique. In this analysis, the radial depth of cut was varied and other parameters and machining conditions were held constant. A positive machining error means uncut, and a negative machining error means over-cut. From the analysis results shown in FIG. 7, it is confirmed that the machining error greatly fluctuates when the radial depth of cut changes.

図8は、比較技術における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す。ここでは、半径方向切込み深さを0.3mm、0.5mm、0.7mmに設定したときの切削力と工具変位を解析している。図中、丸印は、tinのタイミングを、四角印は、tcのタイミングを示す。この解析結果に示されるように、比較技術によると、Tp(=tc-tin)が大きいために、最終仕上げ面を形成するタイミングtcで、工具変位が成長することが確認される。なお、このような変位プロファイルを利用して、工具変位が0となるTpに加工条件を設定しても、実際の加工現場では、前加工面の位置が正確には分からないなど様々な理由により、変位プロファイルにしたがった高精度制御は容易でない。 FIG. 8 shows analysis results of cutting force and tool displacement during machining in a comparative technique. Here, the cutting force and tool displacement are analyzed when the radial depth of cut is set to 0.3 mm, 0.5 mm, and 0.7 mm. In the figure, circle marks indicate the timing of tin, and square marks indicate the timing of tc. As shown in this analysis result, according to the comparative technique, Tp (=tc-tin) is large, so it is confirmed that the tool displacement grows at the timing tc for forming the final finished surface. Even if the machining conditions are set to Tp where the tool displacement is 0 using such a displacement profile, there are various reasons such as the position of the pre-machined surface being not accurately known at the actual machining site. , high-precision control according to the displacement profile is not easy.

以上を踏まえて、実施形態の高精度加工を実現する方法について説明する。比較技術では、時間Tpが大きいために、最終仕上げ面を形成するタイミングtcで工具変位が大きくなっていた。本開示者は、この比較技術における問題点に着目し、時間Tpを短くすることで、高精度加工を実現する可能性を見いだした。 Based on the above, a method for realizing high-precision machining according to the embodiment will be described. In the comparative technique, since the time Tp is long, the tool displacement is large at the timing tc for forming the final finished surface. The present inventor focused on the problem in this comparative technique and found the possibility of realizing high-precision machining by shortening the time Tp.

図9は、実施形態における仕上げ加工手順を示す。加工装置1において、制御装置100は、所定の仕上げ加工用のプログラムにしたがって、主軸モータ40および送り機構を制御して、工作機械装置10に仕上げ加工を実施させる。制御装置100および工作機械装置10は、回路ブロック、メモリ、その他のLSIを含むコンピュータを搭載し、上記したように工作機械装置10と制御装置100は一体として構成されてよい。制御装置100は主軸モータ40を駆動して、主軸46に取り付けられた切削工具50を回転させつつ、送り機構を駆動して、切削工具50を被削材62に対して相対的に送る機能をもつ。 FIG. 9 shows the finishing procedure in the embodiment. In the processing apparatus 1, the control device 100 controls the spindle motor 40 and the feed mechanism according to a predetermined finish machining program to cause the machine tool device 10 to perform finish machining. The control device 100 and the machine tool device 10 are equipped with a computer including circuit blocks, memories, and other LSIs, and as described above, the machine tool device 10 and the control device 100 may be integrated. The control device 100 drives the spindle motor 40 to rotate the cutting tool 50 attached to the spindle 46 , and drives the feed mechanism to feed the cutting tool 50 relative to the workpiece 62 . Have.

工作機械装置10は、切削工具50を回転させながら被削材62に対して相対的に送って被削材62を切削する第1工程(S1)と、切削工具50を被削材62に対してピックフィード(ピックフィード方向に移動)する第2工程(S2)とを交互に繰り返す。第1工程(S1)と第2工程(S2)は、全ての加工パスによる切削が実施されるまで(S3のN)繰り返し実行され、全ての加工パスによる切削が終了すると(S3のY)、仕上げ加工は終了する。この仕上げ加工では、図5に示したように、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去される。 The machine tool device 10 performs a first step (S1) in which the cutting tool 50 is rotated and sent relative to the work material 62 to cut the work material 62, and the cutting tool 50 is moved to the work material 62. and the second step (S2) of pick feeding (moving in the pick feeding direction) are alternately repeated. The first step (S1) and the second step (S2) are repeatedly executed until cutting by all machining paths is performed (N in S3), and when cutting by all machining paths is completed (Y in S3), Finishing is finished. In this finish machining, as shown in FIG. 5, the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge is removed by subsequent cutting.

加工装置1は第1工程において、1つの切れ刃が被削材62に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材62から抜け出るタイミングまでの間で、最終仕上げ面A3として残る一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる。これにより時間Tpを小さくする。最終仕上げ面A3として残る一部の領域の形成は、当該切れ刃が被削材62に切り込むタイミングから開始することが好ましい。これにより、時間Tpを非常に短くできる。加工装置1は、第1工程で切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材62に切り込ませることで、短い時間Tpを実現する。 In the first step, the processing device 1 is used to cut a portion of the area remaining as the final finished surface A3 from the timing when one cutting edge cuts into the work material 62 to the timing when the cutting edge exits the work material 62. Forming is completed by a timing closer to the timing of cutting than the timing of the cutting edge coming out. This reduces the time Tp. Formation of the partial area remaining as the final finished surface A3 is preferably started from the timing when the cutting edge cuts into the work material 62 . This makes it possible to greatly shorten the time Tp. Of the cutting edges involved in cutting in the first step, the processing device 1 moves the cutting edge located on the opposite side to the pick-feed direction to the work material 62 before the cutting edge located on the pick-feed direction side. A short time Tp is realized by cutting into .

<実施例1>
実施例1では、仕上げ加工における時間Tpを短くするボールエンドミルの形状を提案する。
<Example 1>
Example 1 proposes a shape of a ball end mill that shortens the time Tp in finishing.

図10は、実施例1におけるボールエンドミルの外観を示す。このボールエンドミルは、右刃左ねじれの形状を有する。このボールエンドミルは、特別に設計、製作したものであり、流通しているものではない。なおボールエンドミルを製作する研削盤の制約により、ボール部底部に切れ刃を作成していないが、実施形態で対象とする壁面仕上げ加工に影響はない。なおボール部底部において、別のねじれ方向をもつ(たとえば直刃や右ねじれ)切れ刃を形成して、多機能工具を実現してもよい。 10 shows the appearance of the ball end mill in Example 1. FIG. This ball end mill has a shape with a right edge and left helix. This ball end mill is specially designed and manufactured, and is not commercially available. Although the cutting edge is not formed on the bottom of the ball portion due to the restriction of the grinder that manufactures the ball end mill, this does not affect the wall surface finish processing targeted in the embodiment. At the bottom of the ball portion, a cutting edge with a different twist direction (for example, a straight edge or a right-hand twist) may be formed to realize a multifunctional tool.

図11は、実施例1における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す。なお解析におけるパラメータおよび加工条件は、上記した比較技術の解析と同じものを使用している。実施例1では、半径方向切込み深さを0.3mm、0.5mm、0.7mmに設定したときの切削力と工具変位を解析している。図中、丸印は、tinのタイミングを、四角印は、tcのタイミングを示す。図11では、切れ刃が被削材から抜け出るタイミングtoutを揃えて表現している。 11 shows analysis results of cutting force and tool displacement during machining in Example 1. FIG. The parameters and processing conditions used in the analysis are the same as those used in the analysis of the comparative technique described above. In Example 1, cutting force and tool displacement are analyzed when the radial depth of cut is set to 0.3 mm, 0.5 mm, and 0.7 mm. In the figure, circle marks indicate the timing of tin, and square marks indicate the timing of tc. In FIG. 11, the timings tout at which the cutting edge exits the work material are expressed in the same manner.

実施例1の右刃左ねじれのボールエンドミルを仕上げ加工に用いると、切削に関与する切れ刃のうち、タイミングtinで最上部付近の切れ刃部分が切削を始め、その後すぐに(タイミングtcで)最上部付近の切れ刃部分により最終仕上げ面を形成することが可能となる。つまり図5(c)に示す最終仕上げ面A3を、1つの切れ刃による切削開始直後に形成することができる。最終仕上げ面を形成するときの切削力は小さいため静的変位が小さく、また動的変位も小さい。したがって、工具変位が成長する前に最終仕上げ面を形成できる。 When the ball end mill with right edge and left twist of Example 1 is used for finishing, of the cutting edges involved in cutting, the cutting edge portion near the top starts cutting at timing tin, and immediately thereafter (at timing t). A cutting edge portion near the top allows a final finished surface to be formed. That is, the final finished surface A3 shown in FIG. 5(c) can be formed immediately after starting cutting with one cutting edge. Since the cutting force for forming the final finished surface is small, the static displacement is small and the dynamic displacement is also small. Therefore, the final finished surface can be formed before the tool displacement grows.

図11に示されるように、実施例1によると、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングtinから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングtoutまでの間で、最終仕上げ面となる領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングtoutよりも切り込むタイミングtinに近いタイミングtcまでに完了させている。Tp(=tc-tin)を非常に短くしたことで、最終仕上げ面の形成が完了するタイミングtcで、工具変位が成長していないことが確認される。 As shown in FIG. 11, according to Example 1, from the timing tin when one cutting edge cuts into the work material to the timing tout when the cutting edge exits the work material, the area that becomes the final finished surface is completed by the timing tc closer to the cutting timing tin than the timing tout at which the cutting edge comes out. By making Tp (=tc-tin) very short, it is confirmed that the tool displacement does not grow at the timing tc when the formation of the final finished surface is completed.

図12は、実施例1における加工誤差の解析結果を示す。この解析では、半径方向切込み深さを変化させ、他のパラメータおよび加工条件を一定としている。正の加工誤差は、削り残しを意味し、負の加工誤差は、削りすぎを意味する。図12に示す解析結果から、半径方向切込み深さが変化しても加工誤差が小さく、その変化量も小さいことが確認される。実施例1による仕上げ加工によれば、壁面下方向のピックフィードであるため、エンドミル半径方向に投影した切削幅(刃が接触している幅)が小さく、びびり振動も生じにくいため、高精度な壁面加工を実現できる。なお以上はダウンカットを前提としているが、アップカットであっても切削開始直後に最終仕上げ面を形成するため、右刃左ねじれのボールエンドミルにより、高精度な壁面加工を実現できる。 FIG. 12 shows the analysis results of machining errors in Example 1. FIG. In this analysis, the radial depth of cut was varied and other parameters and machining conditions were held constant. A positive machining error means uncut, and a negative machining error means over-cut. From the analysis results shown in FIG. 12, it is confirmed that even if the radial depth of cut changes, the machining error is small and the amount of change is also small. According to the finish machining according to Example 1, since the pick feed is performed in the downward direction of the wall surface, the cutting width projected in the radial direction of the end mill (the width in which the blade is in contact) is small and chatter vibration is less likely to occur, resulting in high accuracy. Wall processing can be realized. Although the above is based on the premise of down-cutting, even in up-cutting, the final finished surface is formed immediately after the start of cutting, so a ball end mill with a right-hand blade and left-hand twist can achieve high-precision wall processing.

実施例1では右刃左ねじれのボールエンドミルについて説明したが、左刃右ねじれのボールエンドミルについても同様に、高精度な壁面加工を実現する。ねじれ角の絶対値は、たとえば10度以上であることが好ましく、さらには30度以上であることが好ましい。仕上げ加工における時間Tpを短くするためには、ねじれ角以外にも、ピックフィード量や半径方向切込み深さ、リード角などの加工条件の設定値が影響するが、ねじれ角の絶対値を大きく設定することで、加工条件の設定範囲を広げられる利点がある。 In the first embodiment, a right-hand edge, left-twist ball end mill has been described, but a left-hand edge, right-twist ball end mill can also achieve high-precision wall machining. The absolute value of the twist angle is, for example, preferably 10 degrees or more, more preferably 30 degrees or more. In order to shorten the time Tp in finishing machining, besides the helix angle, setting values for machining conditions such as pick feed amount, radial depth of cut, and lead angle have an effect, but the absolute value of the helix angle is set large. By doing so, there is an advantage that the setting range of processing conditions can be widened.

<実施例2>
実施例2では、仕上げ加工における時間Tpを短くするリード角を提案する。リード角は、進行方向(送り方向)における工具傾斜角であり、工具送り方向に対して、工具全体が前傾姿勢となるリード角が、正のリード角となる。そのため工具送り方向に対して、ボール部が円柱部よりも先行して送り方向に進む姿勢となるリード角が、負のリード角となる。実施例2では、ボールエンドミルに、負のリード角αを設定する。
<Example 2>
Example 2 proposes a lead angle that shortens the time Tp in finishing. The lead angle is a tool inclination angle in the advancing direction (feeding direction), and the lead angle at which the entire tool is tilted forward with respect to the tool feeding direction is a positive lead angle. Therefore, the lead angle at which the ball portion advances in the feed direction ahead of the cylindrical portion with respect to the tool feed direction is a negative lead angle. In Example 2, the ball end mill is set to have a negative lead angle αL .

実施例2では、リード角の影響を理解しやすいように、ねじれ角のない(ねじれ角が0度)ボールエンドミルを使用する。
図13は、実施例2による加工方法の概要を説明するための図である。実施例2において、ボールエンドミルの送り方向は、v軸負の方向、ピックフィード方向は、w軸負の方向である。図13は、1つの加工パスにおいてボールエンドミルを送って切削する様子を示しており、点線で表現するボールエンドミルは前回(1刃前)の切れ刃の位置を、実線で表現するボールエンドミルは今回の切れ刃の位置をそれぞれ示す。今回の切れ刃の位置は、送り方向において、前回の切れ刃の位置から1刃当たりの送り量だけ進んだ位置にある。
In Example 2, a ball end mill with no helix angle (a helix angle of 0 degrees) is used so that the influence of the lead angle can be easily understood.
FIG. 13 is a diagram for explaining the outline of the processing method according to the second embodiment. In Example 2, the feed direction of the ball end mill is the negative direction of the v-axis, and the pick-feed direction is the negative direction of the w-axis. Figure 13 shows how the ball end mill feeds and cuts in one machining pass. The position of the cutting edge of each is shown. The position of the current cutting edge is at a position advanced by the feed amount per blade from the position of the previous cutting edge in the feed direction.

ねじれ角のないボールエンドミルを使用して、負のリード角を設定すると、切削に関与する切れ刃のうち、最上部の切れ刃が切削を始め、その後すぐに最上部の切れ刃により最終仕上げ面を形成することが可能となる。つまり図5(c)に示す最終仕上げ面A3を、1つの切れ刃による切削開始直後に形成することができる。最終仕上げ面を形成するときの切削力は小さいため静的変位が小さく、また動的変位も小さい。したがって、工具変位が成長する前に最終仕上げ面を形成できる。 When a ball end mill without helix angle is used and a negative lead angle is set, the topmost cutting edge among the cutting edges involved in cutting begins cutting, and immediately after that, the topmost cutting edge cuts the final surface. can be formed. That is, the final finished surface A3 shown in FIG. 5(c) can be formed immediately after starting cutting with one cutting edge. Since the cutting force for forming the final finished surface is small, the static displacement is small and the dynamic displacement is also small. Therefore, the final finished surface can be formed before the tool displacement grows.

図14は、実施例2における加工時の切削力と工具変位の解析結果を示す。なお解析におけるパラメータおよび加工条件は、工具ねじれ角およびリード角を除けば、上記した比較技術の解析と同じものを使用しており、リード角αは、-30度としている。実施例2では、半径方向切込み深さを0.3mm、0.5mm、0.7mmに設定したときの切削力と工具変位を解析している。図中、丸印は、tinのタイミングを、四角印は、tcのタイミングを示す。14 shows analysis results of cutting force and tool displacement during machining in Example 2. FIG. Except for the tool torsion angle and lead angle, the parameters and machining conditions in the analysis are the same as those used in the analysis of the comparative technique described above, and the lead angle α L is -30 degrees. In Example 2, cutting force and tool displacement are analyzed when the radial depth of cut is set to 0.3 mm, 0.5 mm, and 0.7 mm. In the figure, circle marks indicate the timing of tin, and square marks indicate the timing of tc.

図14に示されるように、実施例2によると、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングtinから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングtoutまでの間で、最終仕上げ面となる領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングtoutよりも切り込むタイミングtinに近いタイミングtcまでに完了させている。Tp(=tc-tin)を非常に短くしたことで、最終仕上げ面の形成が完了するタイミングtcで、工具変位が成長していないことが確認される。 As shown in FIG. 14, according to Example 2, from the timing tin when one cutting edge cuts into the work material to the timing tout when the cutting edge exits the work material, the area that becomes the final finished surface is completed by the timing tc closer to the cutting timing tin than the timing tout at which the cutting edge comes out. By making Tp (=tc-tin) very short, it is confirmed that the tool displacement does not grow at the timing tc when the formation of the final finished surface is completed.

図15は、実施例2における加工誤差の解析結果を示す。この解析では、半径方向切込み深さを変化させ、他のパラメータおよび加工条件を一定としている。正の加工誤差は、削り残しを意味し、負の加工誤差は、削りすぎを意味する。図15に示す解析結果から、半径方向切込み深さが変化しても加工誤差が小さく、その変化量も小さいことが確認される。実施例2による仕上げ加工によれば、壁面下方向のピックフィードであるため、切削幅が小さく、びびり振動も生じにくいため、高精度な壁面加工を実現できる。なお以上はダウンカットを前提としているが、アップカットであっても切削開始直後に最終仕上げ面を形成できるため、高精度な壁面加工を実現できる。 FIG. 15 shows the analysis results of machining errors in Example 2. FIG. In this analysis, the radial depth of cut was varied and other parameters and machining conditions were held constant. A positive machining error means uncut, and a negative machining error means over-cut. From the analysis results shown in FIG. 15, it is confirmed that even if the radial depth of cut changes, the machining error is small and the amount of change is also small. According to the finish machining according to the second embodiment, since the pick feed is performed in the downward direction of the wall surface, the cutting width is small and chattering vibration is less likely to occur, so that highly accurate wall machining can be realized. Although the above is based on the premise of down-cutting, even with up-cutting, the final finished surface can be formed immediately after the start of cutting, so high-precision wall processing can be achieved.

リード角の絶対値は、たとえば10度以上であることが好ましく、さらには30度以上であることが好ましい。仕上げ加工における時間Tpを短くするためには、リード角以外にも、ねじれ角や、ピックフィード量および半径方向切込み深さなどの加工条件の設定値が影響するが、リード角の絶対値を大きく設定することで、ねじれ角の範囲や、他の加工条件の設定範囲を広げられる利点がある。また実施例1に示す技術と、実施例2に示す技術とを組み合わせることで、より広い加工条件範囲で時間Tpを短くでき、高精度な壁面加工を実現することが可能である。 The absolute value of the lead angle is, for example, preferably 10 degrees or more, more preferably 30 degrees or more. In order to shorten the time Tp in finishing machining, besides the lead angle, setting values for machining conditions such as the helix angle, pick feed amount, and radial depth of cut have an effect. By setting it, there is an advantage that the range of torsion angle and the setting range of other processing conditions can be widened. Moreover, by combining the technique shown in the first embodiment and the technique shown in the second embodiment, the time Tp can be shortened in a wider range of machining conditions, and highly accurate wall machining can be achieved.

<実施例3>
実施例3は、比較技術、実施例1,2と異なり、ピックフィード方向を上向き(w軸正の方向)として、仕上げ加工における時間Tpを短くする加工方法を提案する。
<Example 3>
The third embodiment proposes a machining method in which the pick-feed direction is directed upward (positive direction of the w-axis) and the time Tp in the finish machining is shortened, unlike the comparative techniques and the first and second embodiments.

図16は、実施例3による加工方法の概要を説明するための図である。実施例3において、ボールエンドミルの送り方向は、v軸負の方向、ピックフィード方向は、w軸正の方向である。図16に示すボールエンドミルは、右刃右ねじれの形状を有する。 FIG. 16 is a diagram for explaining the outline of the processing method according to the third embodiment. In Example 3, the feed direction of the ball end mill is the negative direction of the v-axis, and the pick-feed direction is the positive direction of the w-axis. The ball end mill shown in FIG. 16 has a shape of a right-hand blade and right-hand helix.

図16は、2つの重なる加工パスにおいてボールエンドミルが被削材を切削する様子を示す。被削材62はz軸に対してv軸周りにチルト角αだけ回転している。図中、点線で表現するボールエンドミルは前回(1パス前)の加工パスにおける切れ刃の位置を、実線で表現するボールエンドミルは今回の加工パスにおける切れ刃の位置をそれぞれ示す。今回の加工パスにおける切れ刃の位置は、ピックフィード方向において、前回の加工パスにおける切れ刃の位置からピックフィード量だけ進んだ位置にある。FIG. 16 shows how the ball end mill cuts the work material in two overlapping machining passes. The workpiece 62 is rotated by a tilt angle αT about the v-axis with respect to the z-axis. In the figure, the ball end mill indicated by the dotted line indicates the position of the cutting edge in the previous machining pass (one pass before), and the ball end mill indicated by the solid line indicates the position of the cutting edge in the current machining pass. The position of the cutting edge in the current machining pass is at a position advanced by the pick feed amount from the position of the cutting edge in the previous machining pass in the pick feed direction.

ピックフィード方向を+w方向にすると、切削に関与する切れ刃のうち、下部の切れ刃が切削を始め、その後すぐに下部の切れ刃により最終仕上げ面が形成される。これにより切れ刃が被削材62に切り込み始めて、すぐに最終仕上げ面を形成できる。最終仕上げ面を形成するときの切削力は小さいため静的変位が小さく、また動的変位も小さい。したがって、工具変位が成長する前に最終仕上げ面を形成できる。 When the pick feed direction is +w direction, the lower cutting edge among the cutting edges involved in cutting starts cutting, and immediately after that, the lower cutting edge forms the final finished surface. As a result, the cutting edge begins to cut into the work material 62, and the final finished surface can be formed immediately. Since the cutting force for forming the final finished surface is small, the static displacement is small and the dynamic displacement is also small. Therefore, the final finished surface can be formed before the tool displacement grows.

このようにピックフィード方向を壁面上向きにすることで、第1工程で切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材に切り込ませることが可能となる。これにより比較技術と比べると、時間Tp(=tc-tin)を非常に短くでき、高精度な仕上げ加工が実現される。一方で、図16に示すボールエンドミルでは、ピックフィード方向を壁面上向きにしたことで、切削幅が大きくなっている。そのため実施例3では、ピックフィード方向を壁面上向きにしたことにより発生しうるびびり振動を抑制することが好ましい。 By making the pick feed direction upward on the wall surface in this way, among the cutting edges involved in cutting in the first step, the cutting edge located on the opposite side to the pick feed direction is replaced with the cutting edge located on the pick feed direction side. It is possible to cut into the work material before the blade. As a result, the time Tp (=tc-tin) can be significantly shortened as compared with the comparative technique, and highly accurate finishing can be achieved. On the other hand, in the ball end mill shown in FIG. 16, the pick feed direction is set upward on the wall surface, so that the cutting width is increased. For this reason, in the third embodiment, it is preferable to suppress chatter vibration that may occur due to the upward direction of the pick feed on the wall surface.

図17は、実施例3で使用する改良されたボールエンドミルが被削材を切削する様子を示す。被削材62はz軸に対してv軸周りにチルト角αだけ回転している。図中、点線で表現するボールエンドミルは前回(1パス前)の加工パスにおける切れ刃の位置を、実線で表現するボールエンドミルは今回の加工パスにおける切れ刃の位置をそれぞれ示す。今回の加工パスにおける切れ刃の位置は、ピックフィード方向において、前回の加工パスにおける切れ刃の位置からピックフィード量だけ進んだ位置にある。FIG. 17 shows how the improved ball end mill used in Example 3 cuts the work material. The workpiece 62 is rotated by a tilt angle αT about the v-axis with respect to the z-axis. In the figure, the ball end mill indicated by the dotted line indicates the position of the cutting edge in the previous machining pass (one pass before), and the ball end mill indicated by the solid line indicates the position of the cutting edge in the current machining pass. The position of the cutting edge in the current machining pass is at a position advanced by the pick feed amount from the position of the cutting edge in the previous machining pass in the pick feed direction.

改良されたボールエンドミルである切削工具50は、工具先端の半球状のボール部と、半球のボール部に接続する小径部と、小径部に接続する円柱部とを有する。小径部は、工具軸線方向に垂直な方向に円形断面を有し、円形断面の半径は、ボール部の半径rよりも小さい。図17に示す切削工具50の小径部は、半径rの半球の頂部側を、軸線に垂直な面で除去した形状をもち、頂部側を切り欠いた面に円柱部が接続する。 The cutting tool 50, which is an improved ball end mill, has a hemispherical ball portion at the tip of the tool, a small diameter portion connected to the hemispherical ball portion, and a cylindrical portion connected to the small diameter portion. The small diameter portion has a circular cross section in a direction perpendicular to the tool axis direction, and the radius of the circular cross section is smaller than the radius r of the ball portion. The small-diameter portion of the cutting tool 50 shown in FIG. 17 has a shape in which the top side of a hemisphere with a radius r is removed along a plane perpendicular to the axis, and the cylindrical portion connects to the cutout surface of the top side.

図16に示す切削工程と比較すると、改良された切削工具50は、円柱部で切削を行わず、切削幅が大幅に小さくなっているため、びびり振動が発生しにくい。そのため、びびり振動に対する安定性が高く、高精度な仕上げ加工を実現できる。なお円柱部が切削を行わないためには、図示するθcが、以下の不等式を満たす必要がある。

Figure 0007161254000001
なお小径部は、半径rの半球頂部側を、軸線に垂直な断面で除去した形状を有してよいが、半径rの底面をもつ円錐を、軸線に垂直な断面で除去した形状を有してもよい。Compared to the cutting process shown in FIG. 16, the improved cutting tool 50 does not cut at the cylindrical portion and has a significantly reduced cutting width, so chatter vibration is less likely to occur. Therefore, the stability against chatter vibration is high, and highly accurate finishing can be achieved. In order for the cylindrical portion not to cut, θc shown in the figure must satisfy the following inequality.
Figure 0007161254000001
The small diameter portion may have a shape obtained by removing the hemispherical top side with radius r in a cross section perpendicular to the axis, but it has a shape obtained by removing a cone having a bottom surface with radius r in a cross section perpendicular to the axis. may

以上、本開示を実施形態および実施例をもとに説明した。この実施形態および実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on the embodiments and examples. Those skilled in the art will understand that the embodiments and examples are illustrative, and that various modifications can be made to combinations of each component and each treatment process, and such modifications are within the scope of the present disclosure. It is about

上記した複数の実施例では、先端側にR形状を有するエンドミルを回転させながら被削材62に対して相対的に送って、曲率を有する部分に設けられた切れ刃で被削材62を切削する第1工程と、エンドミルを被削材62に対してピックフィード(ピックフィード方向に移動)する第2工程とを繰り返して、仕上げ面を形成する加工方法を説明した。この加工方法では、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去されることを前提としている。 In the above-described multiple embodiments, the end mill having an R shape on the tip side is rotated and sent relative to the work material 62, and the work material 62 is cut by the cutting edge provided in the portion having the curvature. and the second step of pick-feeding (moving in the pick-feed direction) the end mill with respect to the workpiece 62 are repeated to form a finished surface. This processing method is based on the premise that a region other than a partial region of the finished surface formed by one cutting edge is removed by subsequent cutting.

変形例では、主としてエンドミルの側刃を用いて、送り方向に垂直な面に切れ刃形状を転写して仕上げ面を形成する加工方法を提案する。この変形例の加工方法においても、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去されるが、側刃を用いて仕上げ面を形成することで、図5(b)におけるライン状の仕上げ面A2の全部または大部分が、最終仕上げ面として残される。 In the modified example, we propose a machining method in which the side edge of an end mill is mainly used to transfer the shape of the cutting edge to a surface perpendicular to the feed direction to form a finished surface. Also in the processing method of this modification, the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge is removed by subsequent cutting, but by forming the finished surface using the side edge, All or most of the linear finished surface A2 in FIG. 5(b) is left as the final finished surface.

変形例の加工方法では、主としてエンドミルの側刃を用いて仕上げ面を形成するため、エンドミルは先端側にR形状を有している必要はなく、したがってエンドミルは、スクエアエンドミルやテーパエンドミル等であってよい。なお変形例においてエンドミルは先端側にR形状を有してもよく、ボールエンドミル、ラジアスエンドミル、バレルエンドミル等であってもよい。 In the processing method of the modification, the side edge of the end mill is mainly used to form the finished surface, so the end mill does not need to have an R shape on the tip side. you can In a modified example, the end mill may have an R shape on the tip side, and may be a ball end mill, radius end mill, barrel end mill, or the like.

図18(a)、(b)は、変形例による加工方法の概要を説明するための図である。図18(a)、(b)は、エンドミルを送って仕上げ面を形成する様子を示す。xyz座標系は、エンドミルに固定された工具座標系を表現し、uvw座標系は、被削材62に固定された被削材座標系を示す。uvw座標系において、u軸は、形成する立壁の壁面に垂直な方向、v軸は、送り方向に平行な方向、w軸は、ピックフィード方向に平行な方向である。エンドミルの送り方向は、v軸負の方向である。たとえば抜き勾配を形成するために、被削材62の加工される面はz軸に対してv軸周りにチルト角αだけ回転していてもよい。FIGS. 18A and 18B are diagrams for explaining an overview of the processing method according to the modification. FIGS. 18(a) and 18(b) show how the end mill is fed to form the finished surface. The xyz coordinate system represents the tool coordinate system fixed to the end mill, and the uvw coordinate system represents the work piece coordinate system fixed to the work piece 62 . In the uvw coordinate system, the u-axis is the direction perpendicular to the wall surface of the vertical wall to be formed, the v-axis is the direction parallel to the feed direction, and the w-axis is the direction parallel to the pick feed direction. The feeding direction of the end mill is the negative direction of the v-axis. For example, to form a draft angle, the surface of the workpiece 62 to be machined may be rotated about the v-axis by a tilt angle α T with respect to the z-axis.

変形例の加工方法において、制御装置100は、エンドミルを回転させながら被削材62に対して相対的に送って被削材62を切削して、仕上げ面を形成する。変形例において制御装置100は、切れ刃のねじれ角が0度のエンドミルを使用し、アップカット加工を実施する。切れ刃のねじれ角が0度であり、アップカット加工で仕上げ面を形成することで、切れ刃が被削材62を切削した瞬間に、最終仕上げ面が形成される。このため工具変位が成長する前に、最終仕上げ面を形成できる。 In the machining method of the modification, the control device 100 rotates the end mill and feeds it relative to the work material 62 to cut the work material 62 to form a finished surface. In a modified example, the control device 100 uses an end mill whose cutting edge has a helix angle of 0 degrees to perform up-cutting. The helix angle of the cutting edge is 0 degrees, and the finished surface is formed by up-cutting. Therefore, the final finished surface can be formed before the tool displacement grows.

本開示の態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様は、先端側にR形状を有するエンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返して、被削材を切削する加工方法である。この加工方法では、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去される。この加工方法は、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる。これにより、高精度な加工を実現できる。 A summary of aspects of the disclosure follows. An aspect of the present disclosure includes a first step of cutting the work material by rotating an end mill having an R shape on the tip side and feeding it relative to the work material, and picking the end mill with respect to the work material. This is a machining method for cutting the work material by repeating the second step of feeding. In this processing method, areas other than a partial area of the finished surface formed by one cutting edge are removed by subsequent cutting. In this machining method, from the timing when one cutting edge cuts into the work material to the timing when the cutting edge comes out of the work material, the formation of a part of the area is cut more than the timing when the cutting edge comes out. Complete by the timing close to the timing. As a result, highly accurate machining can be achieved.

この加工方法では、一部の領域の形成は、切れ刃が被削材に切り込むタイミングから開始させてよい。この加工方法では、第1工程で切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材に切り込ませることが好ましい。この加工方法は、右刃左ねじれのエンドミル、または左刃右ねじれのエンドミルを使用してよい。この加工方法の第1工程で、エンドミルに負のリード角を設定してよい。この加工方法は、半球状のボール部と、ボール部に接続する小径部と、小径部に接続する円柱部とを有するエンドミルを使用してよい。 In this machining method, the formation of the partial region may be started from the timing when the cutting edge cuts into the work material. In this machining method, among the cutting edges involved in cutting in the first step, the cutting edge located on the opposite side to the pick feed direction is applied to the work material earlier than the cutting edge located on the pick feed direction side. It is preferable to cut it. This machining method may use a right edge left helix end mill or a left edge right helix end mill. In the first step of this machining method, the end mill may be set with a negative lead angle. This processing method may use an end mill having a hemispherical ball portion, a small diameter portion connected to the ball portion, and a cylindrical portion connected to the small diameter portion.

本開示の別の態様の加工装置は、被削材を切削する加工装置であって、先端側にR形状を有するエンドミルが取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、被削材に対してエンドミルを相対的に移動させる送り機構と、回転機構および送り機構の動作を制御して、エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返す制御装置と、を備える。この加工装置による加工において、1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去される。制御装置は、1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる。これにより、高精度な加工を実現できる。 A processing apparatus according to another aspect of the present disclosure is a processing apparatus that cuts a work material, and includes a rotation mechanism that rotates a main spindle having an end mill having an R shape on the tip side, and an end mill for the work material. a feed mechanism for relatively moving the end mill, a first step of controlling the operations of the rotation mechanism and the feed mechanism to feed the end mill relatively to the work material while rotating it, and cutting the work material; and a control device for repeating a second step of pick-feeding the to the work material. In the processing by this processing device, the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge is removed by subsequent cutting. The control device controls the formation of a part of the region between the timing when one cutting edge cuts into the work material and the timing when the cutting edge exits the work material, and the timing of cutting rather than the timing when the cutting edge exits. be completed by a timing close to As a result, highly accurate machining can be achieved.

本開示のさらに別の態様は、先端側にR形状を有するエンドミルである。このエンドミルは、当該エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削する第1工程と、当該エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返す被削材の仕上げ加工に使用され、右刃左ねじれの形状、または左刃右ねじれの形状を有する。このエンドミルを使用することで、高精度な加工を実現できる。 Yet another aspect of the present disclosure is an end mill having a rounded shape on the tip side. This end mill repeats a first step of feeding the end mill relative to the work material while rotating to cut the work material, and a second step of pick-feeding the end mill with respect to the work material. It is used for finish machining of work materials, and has a right edge left twist shape or a left edge right twist shape. High precision machining can be achieved by using this end mill.

本開示のさらに別の態様は、エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って被削材を切削して、仕上げ面を形成する加工方法である。この加工方法では、切れ刃のねじれ角が0度のエンドミルを使用し、アップカット加工を実施する。これにより、高精度な加工を実現できる。 Yet another aspect of the present disclosure is a processing method in which an end mill is rotated and sent relative to a work material to cut the work material to form a finished surface. In this processing method, an end mill having a cutting edge with a helix angle of 0 degrees is used to perform up-cut processing. As a result, highly accurate machining can be achieved.

本開示は、先端側にR形状を有するエンドミルを用いて仕上げ面を形成する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique of forming a finished surface using an end mill having an R shape on the tip side.

1・・・加工装置、10・・・工作機械装置、50・・・切削工具、62・・・被削材、100・・・制御装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Processing apparatus, 10... Machine tool apparatus, 50... Cutting tool, 62... Work material, 100... Control apparatus.

Claims (7)

先端側にR形状を有するエンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って、R形状部分の切れ刃で被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返して、被削材を切削する加工方法であって、R形状部分の1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去されるものであって、
第1工程で切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材に切り込ませ、
R形状部分の1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、前記一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる、
ことを特徴とする加工方法。
A first step of cutting the work material with the cutting edge of the R-shaped portion by rotating an end mill having an R shape on the tip side and feeding it relative to the work material, and the end mill with respect to the work material. A machining method for cutting a work material by repeating the second step of pick-feeding, and a region other than a part of the finished surface formed by one cutting edge of the R-shaped portion is cut by subsequent cutting to be removed,
Among the cutting edges involved in cutting in the first step, the cutting edge located on the opposite side to the pick feed direction cuts into the work material before the cutting edge located on the pick feed direction side,
Between the timing when one cutting edge of the R-shaped portion cuts into the work material and the timing when the cutting edge comes out of the work material, the formation of the partial region is cut more than the timing when the cutting edge comes out. Complete by the timing close to the timing,
A processing method characterized by:
前記一部の領域の形成は、当該切れ刃が被削材に切り込むタイミングから開始させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の加工方法。
The formation of the partial region is started from the timing when the cutting edge cuts into the work material,
The processing method according to claim 1, characterized by:
右刃左ねじれのエンドミル、または左刃右ねじれのエンドミルを使用する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の加工方法。
Use a right edge left helix end mill or a left edge right helix end mill,
3. The processing method according to claim 1 or 2 , characterized in that:
第1工程で、エンドミルに負のリード角を設定する、
ことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載の加工方法。
In a first step, setting a negative lead angle on the end mill;
4. The processing method according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that:
半球状のボール部と、ボール部に接続する小径部と、小径部に接続する円柱部とを有するエンドミルを使用する、
ことを特徴とする請求項に記載の加工方法。
Using an end mill having a hemispherical ball portion, a small diameter portion connected to the ball portion, and a cylindrical portion connected to the small diameter portion,
The processing method according to claim 1 , characterized by:
被削材を切削する加工装置であって、
先端側にR形状を有するエンドミルが取り付けられた主軸を回転させる回転機構と、
被削材に対してエンドミルを相対的に移動させる送り機構と、
前記回転機構および前記送り機構の動作を制御して、エンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って、R形状部分の切れ刃で被削材を切削する第1工程と、エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2工程とを繰り返す制御装置と、を備え、R形状部分の1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去されるものであって、
前記制御装置は、
第1工程で切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材に切り込ませ、
R形状部分の1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、前記一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる、
ことを特徴とする加工装置。
A processing device for cutting a work material,
a rotating mechanism that rotates a spindle to which an end mill having an R shape is attached on the tip side;
a feed mechanism for moving the end mill relative to the work material;
a first step of controlling the operations of the rotation mechanism and the feed mechanism to feed the end mill relative to the work material while rotating it, and cutting the work material with the cutting edge of the R-shaped portion; with a control device that repeats the second step of pick-feeding the work material, and the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge of the R-shaped portion is formed by subsequent cutting to be removed,
The control device is
Among the cutting edges involved in cutting in the first step, the cutting edge located on the opposite side to the pick feed direction cuts into the work material before the cutting edge located on the pick feed direction side,
Between the timing when one cutting edge of the R-shaped portion cuts into the work material and the timing when the cutting edge comes out of the work material, the formation of the partial region is cut more than the timing when the cutting edge comes out. Complete by the timing close to the timing,
A processing device characterized by:
コンピュータに、
先端側にR形状を有するエンドミルを回転させながら被削材に対して相対的に送って、R形状部分の切れ刃で被削材を切削する第1機能と、
エンドミルを被削材に対してピックフィードする第2機能とを、繰り返し実現させるためのプログラムであって、R形状部分の1つの切れ刃が形成した仕上げ面の一部の領域以外の領域は、その後の切削により除去されるものであって、
第1機能は、
切削に関与する切れ刃のうち、ピックフィードする方向とは逆側に位置する切れ刃を、ピックフィード方向側に位置する切れ刃よりも先に被削材に切り込ませる機能と、
R形状部分の1つの切れ刃が被削材に切り込むタイミングから、当該切れ刃が被削材から抜け出るタイミングまでの間で、前記一部の領域の形成を、当該切れ刃が抜け出るタイミングよりも切り込むタイミングに近いタイミングまでに完了させる機能を含む、
ことを特徴とするプログラム。
to the computer,
A first function of cutting the work material with the cutting edge of the R-shaped portion by rotating the end mill having an R shape on the tip side and feeding it relative to the work material;
A program for repeatedly realizing a second function of pick-feeding an end mill to a work material, in which the area other than the partial area of the finished surface formed by one cutting edge of the R-shaped portion is is removed by subsequent cutting,
The first function is
Among the cutting edges involved in cutting, the cutting edge located on the opposite side to the pick feed direction cuts into the work material before the cutting edge located on the pick feed direction side,
Between the timing when one cutting edge of the R-shaped portion cuts into the work material and the timing when the cutting edge comes out of the work material, the formation of the partial region is cut more than the timing when the cutting edge comes out. Including the function to complete by the timing close to the timing,
A program characterized by
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