JPH0696218B2 - 金型等の曲面切削における送り可変速加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、マシニングセンター、NCフライス盤等におい
て、複雑な凹凸曲面を有する金型等を切削加工する場合
の曲面加工方法に関する。

従来の金型等における切削曲面加工は、第６図に示す通
りで、アップ、ダウンを繰り返す凹凸の起伏面に対し、
例えばボールエンドミルを回転させながら垂直に押し当
て、それを一定速度に限定された状態でしか進ませるこ
とができない。

しかし、この一定の送り速度では、複雑な形状の金型等
に対し充分に対応することができず、傾斜の部分、特に
下り傾斜の部分では、少しでも速度が過剰となると、エ
ンドミルの先端を欠損して仕舞うことになる。

そこで、現在は、この先端欠損を避ける為、エンドミル
の送り速度を欠損回避のできる最低の速度に合わせてい
るのが実情で、即ち、最も効率の悪い状態となってお
り、工程合理化を阻害する最大の原因の一つとなってい
る。

又、この低速な切削は、本来上り傾斜面では工具の周速
を速めた方が摩耗が少なくて済むのに、この上り斜面で
却て低速が摩耗を大きくして、工具寿命を縮めてしまう
という欠点を有している。

（本発明の解決しようとする課題） そこで本発明は、凹凸の起伏の複雑な曲面を有する金型
等の切削加工において、これから加工する傾斜面に対応
した送り速度を事前に演算して、その曲面に最適な送り
速度に可変速できる加工法を開発しようとするものであ
り、加工能率の向上と工具寿命の延長を図ろうとするも
のである。

（課題を解決するための手段） 本発明金型等における曲面切削加工方法は、切削工具の
送り速度を数値制御し得る機構を備えたマシニングセン
ター、NCフライス盤等を対象とし、その切削刃物の曲面
に対する送り速度を、 F:送り速度 K:係数 V:ボールエンドミルの平均周速 a:ボールエンドミルの半径 b:切込み深さの上部Ｙ座標 c:切込み深さの下部Ｙ座標 の式で演算し（第２図参照）、 その式に予め計算した数値をインプットして、被加工物
の曲面に対し最適な送り速度で切削加工することを特徴
として構成される。

そして、当該切削工具をハイス工具とした場合には、そ
の送り速度式 Ｆ＝Ｋ・Ｖにおいて、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合:k＝18±４ 下り傾斜角度の場合:k＝21±４ とすることが望ましい。

又、切削工具を超硬工具とした場合には、その送り速度
式 Ｆ＝Ｋ・Ｖ において、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合:k＝26±４ 下り傾斜角度の場合:k＝30±４ とすることが望ましい。

（作用） 金型等を切削加工する場合、マシニングセンターの数値
制御機構には、切削工具の送り速度が、 の式に基づいて、予め可変速の速度がインプットされる
為、その曲面に対応して最適値に可変速できるように働
く（第１図参照）。

その時、当該切削工具をハイス工具とした場合に、その
送り速度式 Ｆ＝Ｋ・Ｖ において、その係数Ｋの値
を、上り傾斜角度の場合:k＝18±４、下り傾斜角度の場
合:k＝21±４とすれば、工具の材質に適合した、摩耗の
少ない送り速度とするように働く。

又、切削工具を超硬工具とした場合には、その係数Ｋの
値を、上り傾斜角度の場合:k＝26±４、下り傾斜角度の
場合:k＝30±４とすれば、超硬工具欠損を回避するよう
に作用する。

（実施例） 以下、自動車の金型をマシニングセンターを用いて加工
する場合を、第３図の数値制御用のフローチャートに従
って説明すると、金型の凹凸面の起伏形状を座標軸x,y,
z軸に写して図形データとして入力し、次いで、加工精
度をきめる為のトレランス、スカルプチャハイトを決定
する。そして、凹凸面の起伏に合わせて傾斜角度（θ）
を演算し、ボールエンドミルの平均周束（Ｖ）を演算す
る。この平均周速（Ｖ）は平均切削半径を、 の式で計算し、これに２πN/1000を掛けて演算する。次
に、傾斜角度（θ）が、正か負かで、係数Ｋの値を決定
し、ハイス工具の場合、上り傾斜の場合にはＫ＝18.6と
し、下り傾斜の場合Ｋ＝21.6とする。そして、送り速度
式 Ｆ＝Ｋ・Ｖ に従って上り又は下り加工の送り速度
を演算する。次いで、データを適度な長さに省略する
為、傾斜角度の値に従ってそれをブロックに分け（例え
ば５度間隔に分け）、そのブロック毎の送り速度を決定
する。そして、連続した数値制御データを作成して、ダ
イレクトNC又はNCテープに出力させて、マシニングセン
ターを作動させて切削加工を行なう。

この切削加工を行なった結果を、切削回数と工具摩耗幅
との関係で実験したところ、ハイス工具で45度の上り傾
斜の場合を示す第４図（Ａ）では、Ｆ＝400が摩耗の最
も少ない最適値で、それ以下では摩耗が頗る大きく又そ
れ以上でも若干増大する。又、45度の下り傾斜の場合を
示す第４図（Ｂ）では、Ｆ＝250が摩擦の最も少ない最
適値で、それ以上では摩耗が大きく又それ以下でも僅か
増大する。

一方、超硬工具で45度の上り傾斜の場合を示す第５図
（Ａ）では、Ｆ＝900が摩耗の最も少ない最適値で、そ
れ以下では摩耗が大きくなる。又、30度の下り傾斜の場
合を示す第５図（Ｂ）では、Ｆ＝350が摩耗の最も少な
い最適値で、それ以上でも以下でも摩耗は大きくなる。

いずれの場合も傾斜角度及び工具の材質に従って最適な
送り速度が依存することを示し、これを外れると摩耗や
欠損が生じ易いことが判明した。

（発明の効果） 本発明は以上のようで、マシニングセンター等の切削工
具の送り速度が、 の式に基づいて演算し、可変速とすることができるの
で、欠損の生じやすい下り切削では送り速度を低速と
し、逆に上り切削では比較的高速とし、金型等の被加工
物の傾斜角度に対応でき、作業時間を頗る短縮すること
ができる。従って、納期の短縮化が叫ばれる今日の工程
合理化の要請に応えることができる。

又、その際、下り傾斜では低速に上り傾斜では高速とす
ることで、下りにおける欠損及び上りにおける摩耗の問
題を解決し、工具の寿命を約５倍程度に延長させること
ができる。

皿に、係数Ｋの値を工具の材質に合わせて設定したので
工具の特性を生かすことができ、特に超硬工具にあって
は、従来その欠損が起こり易い性質から曲面加工には使
用不可能とされていたものを、本発明方法によってこれ
を使用可能とすることができるから、高速切削に強い超
硬工具の特性をマシニングセンター、NCフライス盤等に
よる曲面加工にも生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明実施例を示すもので、第１図は金型に沿っ
てボールエンドミルを最適送り速度で送る本発明の方法
を示す模式図、第２図はボールエンドミルと金型傾斜面
との関係を座標軸に位置付けした正面図、第３図はフロ
ーチャート図、第４図（Ａ）−（Ｂ）はハイス工具を用
いて切削加工した場合の切削長さとフランク摩耗の関係
を示すグラフ図、第５図は（Ａ）−（Ｂ）は超硬工具を
用いて切削加工した場合の切削長さとフランク摩耗の関
係を示すグラフ図、第６図は従来の金型切削加工を示す
模式図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】切削工具の送り速度を数値制御し得る機構
   を有するマシニングセンター等の工作機械において、 その切削刃物の曲面に対する送り速度を、 F:送り速度 K:係数 V:ボールエンドミルの平均周速 a:ボールエンドミルの半径 b:切込み深さの上部Ｙ座標 c:切込み深さの下部Ｙ座標 の式で演算し、 その式に予め計算した数値を入力して、曲面に対し最適
   値で切削加工することを特徴とする金型等の曲面切削に
   おける送り可変加工方法。
2. 【請求項２】切削工具をハイス工具とした場合に、 送り速度式 Ｆ＝Ｋ・Ｖ において、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合:k＝18±４ 下り傾斜角度の場合:k＝21±４ としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
   型等の曲面切削における送り可変加工方法。
3. 【請求項３】切削工具を超硬工具とした場合に、 送り速度式 Ｆ＝Ｋ・Ｖ において、 その係数Ｋの値を、 上り傾斜角度の場合:k＝26±４ 下り傾斜角度の場合:k＝30±４ としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
   型等の曲面切削における送り可変加工方法。