JP2008126322A - バイト加工方法及びバイト加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置における加工効率の向上を図る。
【解決手段】 バイト２５をワーク１３の上面であるＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付け、図５（イ）に示すように、バイト２５の向きをＣ軸の回転によりワーク１３の往動時における加工に対応すべく設定し、ワーク１３を往動させて往動時の加工を行う。次に、図５（ロ）に示すように、バイト２５の向きを反転させてバイト２５の向きをワーク１３の復動時における加工に対応すべく設定し、ワーク１３を復動させて復動時にも加工を行う。
【選択図】 図５

Description

この発明は、例えばプレーナ型工作機械により、バイトに対し相対的に微細加工の必要なワークをＸＹ平面上で往復動させ、該ワークの表面に、例えば液晶表示装置、プラズマ表示装置、その他の薄型表示装置用の導光板、偏光板、拡散板などのための金型や微細構造を必要とする物品に、多数の微細な溝等を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置に係り、特に加工効率の向上に関する。

上記のような微細構造を必要とする物品、例えば金型を取り上げると、このような金型には、微細な多数の溝を有しており、その加工には、バイトを用い、このバイトに対し相対的に金型の素材であるワークをＸＹ平面上で往復動させて行われている（例えば、特許文献１参照）。

上記のようにバイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて行うバイト加工には、一般的にプレーナ型工作機械が用いられる。このプレーナ型工作機械は、ＸＹ平面上でワークを例えばＸ軸方向に往復動させ、バイトは、ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向の位置を所定値に保ち、Ｘ軸方向には移動させずにＹ軸方向の位置をワークの各往復動毎に変化させて行う。

バイトは、すくい角や逃げ角を有し、いわゆる加工のための向きがあるため、ワークの往復動のうちの往動か復動かのいずれか一方でしか加工することができない。ところで、上記の金型は、微細な多数の溝を加工する必要があるため、ワークの往復動の回数は膨大なものとなり、その加工には長時間を要する。
特開２００５−２７９９１８号公報

近年、大型の液晶パネルなどの薄型表示パネルが出現し、益々大型化が図られる傾向にある。これに伴い導光板や遮光シートなどの金型も一辺が３００ｍｍ程度から８００ｍｍ、さらには１５００ｍｍとなり、１つの金型の加工に要する時間が１〜２週間となる場合がある。

この発明は、バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工の加工効率を向上させることができるバイト加工方法及びバイト加工装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためのこの発明によるバイト加工方法は、バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法において、前記バイトを前記ＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付ける工程と、前記バイトの向きを前記Ｃ軸の回転により前記ワークの往動時における加工に対応すべく設定する工程と、次いで前記ワークを往動させ、前記バイトにより前記ワークを加工する往動加工工程と、この往動加工工程後に前記Ｃ軸により前記バイトの向きを反転させ、前記バイトの向きを前記ワークの復動時における加工に対応すべく設定する工程と、次いで前記ワークを復動させ、前記バイトにより前記ワークを加工する復動加工工程と、を有することを特徴としている。

なお、前記バイトは、その先端中央が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることが好ましく、また、前記バイトの先端中央と前記Ｃ軸の軸心とのずれ量に応じて前記バイトの向きの反転時に該バイトの設定位置を補正するようにしてもよい。さらにまた、前記ワークは、微細構造部品の金型であり、前記バイトにより多数の溝を加工するものであってよく、このとき、前記バイトは、その先端が前記溝に対応した山形をなし、該山形の頂点が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることが好ましい。

また、上記目的を達成するためのこの発明によるバイト加工装置は、バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工装置において、前記バイトの向きを前記ＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付けてなることを特徴としている。

なお、 前記バイトは、その先端中央が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることが好ましい。

この発明は、上記のようにバイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法及びバイト加工装置において、バイトを前記ＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付けてワークの往動時と復動時の両方に対応可能にし、ワークの往動時と復動時の両方で加工するようにしたため、加工時間をほぼ半分に短縮することができる効果が得られる。

なお、バイトは、その先端中央を前記Ｃ軸の軸心上に配置すれば、バイトの向きを反転させてもバイト先端の位置が変化しない利点がある。ただし前記バイトの先端中央と前記Ｃ軸の軸心との間にずれがあっても、このずれ量に応じて前記バイトの向きの反転時に該バイトの設定位置を補正することにより、バイト先端の位置変化を抑えることができる。
また、ワークは、微細構造部品の金型であり、前記バイトにより多数の溝を加工する場合のように多数の往復動を必要とするバイト加工において、この発明は大きな効果を発揮することができ、このとき、前記バイトは、その先端が前記溝に対応した山形をなし、該山形の頂点が前記Ｃ軸の軸心上に配置されるようにすれば、バイトの向きを反転させてもバイトの頂点の位置が変化しない利点が得られる。

以下図1ないし図６によりこの発明の一実施形態例について説明する。図1は、この発明をプレーナ型工作機械に適用した例を示す概要正面図であり、図２は、図１の右側面図である。図１及び図２において、１０はベッド、１１はテーブルである。テーブル１１は、図示しないリニアモータ等の駆動装置によりベッド１０上を図１においては紙面と垂直方向へ、また、図２においては左右方向（Ｘ軸方向）へテーブル１１の上面と平行に所定の範囲を所定の速度で移動すべく搭載されている。テーブル１１上には真空チャック１２が取り付けられ、この真空チャック１２により平板状のワーク１３が吸着保持される。

ベッド１０の両側面にはコラム１４、１４が立ち上げられ、両コラム１４の上端には、図１においては左右方向へ、また、図２においては紙面と垂直方向（Ｙ軸方向）へテーブル１１の上面と平行に伸びるクロスレール１５が掛け渡して取り付けられている。このクロスレール１５には、サドル１６が図示しないリニアモータ等の駆動装置によりＹ軸方向へ移動可能かつ所定位置に停止可能に搭載されている。

サドル１６には、図１及び図２において上下方向すなわちテーブル１１の上面（ＸＹ平面）と垂直方向（Ｚ軸方向）へ移動可能に昇降台１７が搭載されている。この昇降台１７は、サドル１６に取り付けられたサーボモータ１８、又はテーブル１１及びサドル１６と同様に図示しないリニアモータ等の駆動装置により昇降されると共に所定位置に停止される。

昇降台１７にはバイト反転台１９が取り付けられている。バイト反転台１９には、Ｚ軸と平行に伸びる主軸（Ｃ軸）２０が回転可能に取り付けられ、この主軸（Ｃ軸）２０は、バイト反転台１９に取り付けられたサーボモータ２１により後述するように１８０°の回転を与えられる。

主軸（Ｃ軸）２０の先端には、図３及び図４に拡大して示すように、バイトホルダ２２がボルト２３により取り付けられている。バイトホルダ２２は上下に伸びる溝２４を有し、この溝２４にはバイト２５が嵌入され、このバイト２５は押え板２６とボルト２７によりバイトホルダ２２に締め付け固定される。

バイト２５は、図３に示すように、その先端の正面から見た切れ刃部の形状が図６（イ）、（ロ）に示す加工溝１３Ａの形状に対応した山形をしており、この山形の頂点２５Ａが、図３及び図４に示すように、主軸（Ｃ軸）２０の軸心上に位置するように取り付けられている。なお、バイト２５は、図４に示すように、すくい角α（零ないし負の場合もある）と逃げ角βを有し、バイト２５が図４において右から左へ移動して加工する例を示している。

次いでこの装置の作用と共にこの発明のバイト加工方法について説明する。まず、バイト２５のＺ軸方向位置を加工溝１３Ａの深さに合わせるべく図１及び図２に示すサーボモータ１８により昇降台１７の高さ位置を定めると共に、図示しない駆動装置によりサドル１６のＹ軸方向位置を最初の加工溝１３Ａの加工位置に位置付けする。

次いでテーブル１１をバイト切削に適した所定速度でＸ軸方向へ往復動させてバイト加工を行うが、テーブル１１が図５（イ）に示すベッド１０上の左端位置から図５（ロ）に示すベッド１０上の右端位置まで移動する行程を往動とする。この往動時には、バイト２５は、図５（イ）に示すように、同図において左向きに設定され、図５（イ）において左から右へ移動するワーク１３に対して加工溝１３Ａを切削加工する。なお、図６（イ）は、図５（イ）を左から見た図であり、加工溝１３Ａの形状を表すため、最初ではなく第２番目の往動時の加工開始直前の状態を示している。

ワーク１３が図５（ロ）に示すように、右端に達して往動時の切削加工を終了し、ワーク１３がバイト２５から図５（ロ）において右方へ離れると、サドル１６はクロスレール１５に沿ってＹ軸方向へ移動し、図６（ロ）に示すように、バイト２５を加工溝１３Ａの１ピッチ分だけ同図において右方へ移動させる。

このバイト２５のＹ軸方向移動と共に、主軸（Ｃ軸）２０はサーボモータ２１により１８０°回転され、図５（ロ）及び図６（ロ）に示すように、バイト２５の向きを反転させる。このとき、バイト２５は、回転のみを行うため、Ｚ軸方向の移動はなく、このため頂点２５Ａの高さ位置の変動はなく、一定の高さ位置に保たれる。また、この頂点２５Ａは、図３及び図４に示したように、主軸（Ｃ軸）２０の軸心上に配置されているため、上記反転に伴う頂点２５ＡのＹ軸方向の位置ずれもなく、バイト２５の切れ刃部は１ピッチ分Ｙ軸方向へ移動した位置に正確に位置付けされる。

なお、頂点２５Ａと主軸（Ｃ軸）２０の軸心との間にずれがあると、上記反転に伴って頂点２５ＡはＹ軸方向への位置ずれを生じることになるが、この反転に伴うずれを完全に零とすることなく、このずれ量を予め測定して求めておき、上記サドル１６のＹ軸方向への移動量を該ずれ量に応じて補正することにより、頂点２５Ａを加工溝１３Ａの１ピッチ分だけ正確に移動させるようにしてもよい。

上記のようにバイト２５を反転させた後、テーブル１１を、図５（ロ）に示すベッド１０上の右端位置から図５（イ）に示すベッド１０上の左端位置まで移動させ、このいわゆる復動時にも加工溝１３Ａを切削加工する。

上記復動時の加工が終了したならば、バイト２５を反転させて図５（イ）に示した状態に戻し、次の往動時加工を行う。以下、復動時、往動時の加工を同様に繰り返し行う。

前述した実施形態例では、プレーナ型工作機械を用い、バイト２５に対してワーク１３を往復動させる例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、バイト２５側を往復動させるようにしてもよい。また、加工対象物は、液晶用の導光板や遮光シートなどの微細構造部品の金型に限らず、種々のワークの加工に適用することができ、さらにまた、加工形状も溝に限定されず、平バイトによる単なる平面の加工であってもよい等、種々変形実施可能である。

この発明は、プレーナ型工作機械等を用いてバイトとワークを相対的に往復動させてバイトによりワークを切削加工するバイト加工方法及びバイト加工装置全般に適用できる。

この発明を適用したプレーナ型工作機械を示す概要正面図。 図１の右側面図。 図２のＡ−Ａ線による一部拡大詳細断面図。 図３のＢ−Ｂ線による一部拡大詳細断面図。 この発明のバイト加工方法を説明するための要部拡大側面図であり、（イ）は往動加工直前の状態、（ロ）は復動加工直前の状態を示す。 （イ）は図５（イ）を、（ロ）は図５（ロ）を左から見た図。

符号の説明

１０ ベッド
１１ テーブル
１２ 真空チャック
１３ ワーク
１３Ａ 加工溝
１４ コラム
１５ クロスレール
１６ サドル
１７ 昇降台
１８ サーボモータ
１９ バイト反転台
２０ 主軸（Ｃ軸）
２１ サーボモータ
２２ バイトホルダ
２３ ボルト
２４ 溝
２５ バイト
２５Ａ バイトの頂点
２６ 押え板
２７ ボルト。

Claims (7)

1. バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工方法において、
   前記バイトを前記ＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付ける工程と、
   前記バイトの向きを前記Ｃ軸の回転により前記ワークの往動時における加工に対応すべく設定する工程と、
   次いで前記ワークを往動させ、前記バイトにより前記ワークを加工する往動加工工程と、
   この往動加工工程後に前記Ｃ軸により前記バイトの向きを反転させ、前記バイトの向きを前記ワークの復動時における加工に対応すべく設定する工程と、
   次いで前記ワークを復動させ、前記バイトにより前記ワークを加工する復動加工工程と、
   を有することを特徴とするバイト加工方法。
2. 前記バイトは、その先端中央が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバイト加工方法。
3. 前記バイトの先端中央と前記Ｃ軸の軸心とのずれ量に応じて前記バイトの向きの反転時に該バイトの設定位置を補正することを特徴とする請求項１に記載のバイト加工方法。
4. 前記ワークは、微細構造部品の金型であり、前記バイトにより多数の溝を加工することを特徴とする請求項１、２又は３に記載のバイト加工方法。
5. 前記バイトは、その先端が前記溝に対応した山形をなし、該山形の頂点が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることを特徴とする請求項４に記載のバイト加工方法。
6. バイトに対し相対的にワークをＸＹ平面上で往復動させて該ワークの表面を加工するバイト加工装置において、
   前記バイトの向きを前記ＸＹ平面に垂直なＺ軸を回転中心とするＣ軸により反転可能に取り付けてなることを特徴とするバイト加工装置。
7. 前記バイトは、その先端中央が前記Ｃ軸の軸心上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のバイト加工方法。

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