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ボールエンドミル加工システム、ボールエンドミル加工装置、CAM装置およびボールエンドミル加工方法 コモンズ

国内特許コード P100000311
整理番号 NU-0266
掲載日 2009年8月7日
出願番号 特願2009-111228
公開番号 特開2010-260120
登録番号 特許第5494918号
出願日 平成21年4月30日(2009.4.30)
公開日 平成22年11月18日(2010.11.18)
登録日 平成26年3月14日(2014.3.14)
発明者
  • 社本 英二
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
発明の名称 ボールエンドミル加工システム、ボールエンドミル加工装置、CAM装置およびボールエンドミル加工方法 コモンズ
発明の概要 【課題】
ボールエンドミル加工時のびびり振動を抑制する加工システム、装置あるいは方法を提供する。
【解決手段】
角度決定部25では、角度決定ルーチンにより被削材66に対するボールエンドミル68の目標角度が決定される。角度決定ルーチンでは、S100において、操作者による入力があったか否かが判断され、入力があった場合はS120に進み、びびり振動の原因としてボールエンドミル68の低剛性が特定されたか否かが判断される。びびり振動の原因としてボールエンドミル68が特定された場合はS140に進み、ボールエンドミル68の軸線と被削材66の法線の角度が小さくなるように、目標角度が調整される。一方、S120において否定判断された場合、すなわち、びびり振動の原因として被削材66の低剛性が特定された場合はS130に進み、ボールエンドミル68の軸線と被削材66の法線の角度が大きくなるように、目標角度が調整される。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要



機械加工において、切削工具として剛性の低い工具を用いる場合等に、切削工具と被削材との間に、いわゆるびびり振動とよばれる異常(あるいは望ましくない)振動が発生する場合がある。この現象について、図20を参照して説明する。図20は、エンドミル加工を行う場合のエンドミルと被削物におけるびびり振動の発生を説明するための模式図である。エンドミル50が被削物52を削り取ることにより、被削物52の仕上げ面に起伏(アウターモジュレーション)が転写される。この一刃前の起伏と現在の切削による振動(インナーモジュレーション)との間に位相遅れが生じることにより、被削物52の切取り厚さが一定とならず、切取り厚さが変動することによって機械系が加振され、この結果としてびびり振動が発生すると考えられている。このびびり振動は再生型びびり振動と呼ばれ、切削加工で重切削を行う場合や、被切削物が高硬度の場合、剛性の低い工具やワーク(被切削物)を用いる場合に発生しやすい。





このようなびびり振動は、切削加工の加工精度を低下させたり、切削加工工具を破損させるといった問題を引き起こすため、できるだけびびり振動を抑制させることが望ましい。一般的には、びびり振動を抑制させるために、切削速度の低減や切削幅の低減といった対策が採られているが、これらの対策は切削加工の生産性を低下させるという背反事項がある。また、機械加工工具のシャンク材質の改善によってもびびり振動は低減できるが、その低減効果は大きくなく、汎用的な対策には至っていない。





びびり振動を低減させる技術に関しては、特許文献1に示すような対策が行われている。特許文献1は、切削工具の回転数を変更したり、不等ピッチ角のエンドミル(切削工具)を用いることにより、びびり振動を低減するものである。また、本出願の発明者らは、非特許文献1において、低剛性工作物のボールエンドミル加工における再生型びびり振動に関する研究を行っている。

産業上の利用分野


本発明は、ボールエンドミル加工に関するシステム、装置および方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
設計された加工形状に基づくデータを生成するCAM装置と、
前記CAM装置より出力されるデータを用いてNCプログラムを作成するNCプログラム作成装置と、
前記NCプログラム作成装置によって作成された前記NCプログラムによって制御を行うNC制御装置と、
前記NC制御装置によって制御されるものであり、被削材に対してボールエンドミルがチャックと一体に配置されたまま用いられる工作機械装置と、を備えるボールエンドミル加工システムであって、
前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動の原因として、前記被削材及び前記ボールエンドミルの中から1つを特定する原因特定部と、
前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することで前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動を抑制するびびり振動抑制部を、さらに備え
前記びびり振動抑制部は、前記原因特定部によって前記びびり振動の原因として前記被削材が特定された場合、前記ボールエンドミルの軸線と前記被削材の前記ボールエンドミルに対向する面の法線の角度が大きくなるように、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することを特徴とするボールエンドミル加工システム。

【請求項2】
前記原因特定部は、操作者による入力に基づいて前記びびり振動の原因を特定することを特徴とする請求項に記載のボールエンドミル加工システム。

【請求項3】
前記びびり振動抑制部は、前記原因特定部によって前記びびり振動の原因として前記ボールエンドミルが特定された場合、前記ボールエンドミルの軸線と前記被削材の前記ボールエンドミルに対向する面の法線の角度が小さくなるように、前記被削材に対する前記ボールエンドミルを調整することを特徴とする請求項又はに記載のボールエンドミル加工システム。

【請求項4】
前記工作機械装置に発生するびびり振動を検出するびびり振動検出部をさらに備え、
前記原因特定部は、前記びびり振動検出部による検出値に基づいて前記びびり振動の原因を特定することを特徴とする請求項又はに記載のボールエンドミル加工システム。

【請求項5】
前記びびり振動抑制部は、前記ボールエンドミルが前記被削材に対してダウンカット方向とアップカット方向のいずれの方向に切削しているかを検出し、検出結果及び前記原因特定部によって特定されたびびり振動の原因に基づき、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載のボールエンドミル加工システム。

【請求項6】
CAM装置によって出力されるデータに基づき作成されたNCプログラムを用いて制御を行うNC制御部と、
前記NC制御部によって制御されるものであり、切削工具としてボールエンドミルがチャックと一体に配置されたまま用いられる工作機械部と、
を備えるボールエンドミル加工装置であって、
前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動の原因として、前記被削材及び前記ボールエンドミルの中から1つを特定する原因特定部と、
前記ボールエンドミル加工装置は、被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することで前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動を抑制するびびり振動抑制部を、さらに備え
前記びびり振動抑制部は、前記原因特定部によって前記びびり振動の原因として前記被削材が特定された場合、前記ボールエンドミルの軸線と前記被削材の前記ボールエンドミルに対向する面の法線の角度が大きくなるように、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することを特徴とするボールエンドミル加工装置。

【請求項7】
設計された加工形状に基づくデータを生成するステップと、
生成されたデータを用いてNCプログラムを作成するステップと、
作成されたNCプログラムによって制御を行い、被削材に対してボールエンドミルがチャックと一体に配置された状態で切削を行うステップと、
を備えるボールエンドミル加工方法であって、
前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動の原因として、前記被削材及び前記ボールエンドミルの中から1つを特定する原因特定ステップと、
前記ボールエンドミル加工方法は、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することで前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動を抑制するびびり振動抑制ステップを、さらに備え
前記びびり振動抑制ステップは、前記原因特定ステップによって前記びびり振動の原因として前記被削材が特定された場合、前記ボールエンドミルの軸線と前記被削材の前記ボールエンドミルに対向する面の法線の角度が大きくなるように、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することを特徴とするボールエンドミル加工方法。

【請求項8】
設計された加工形状に基づくデータを用いて作成されたNCプログラムを用いて、被削材に対してボールエンドミルがチャックと一体に配置された状態で切削を行うボールエンドミル加工方法であって、
前記ボールエンドミル加工方法は、前記被削材と前記ボールエンドミルの間に発生するびびり振動の原因として、前記被削材及び前記ボールエンドミルの中から1つを特定し、前記びびり振動の原因として前記被削材が特定された場合、前記ボールエンドミルの軸線と前記被削材の前記ボールエンドミルに対向する面の法線の角度が大きくなるように、前記被削材に対する前記ボールエンドミルの角度を調整することを特徴とするボールエンドミル加工方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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