JP2005059155A - Groove processing method, groove workpiece, and molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンドミル工具の端面と外周面を用いて溝加工を行う溝加工法及び溝加工品、成形品に関する。 The present invention relates to a grooving method, a grooved product, and a molded product that perform grooving using an end face and an outer peripheral surface of an end mill tool.
例えば、非特許文献1のP27図2(a)にあるようにエンドミル形状の工具の端面と円周面で溝を加工する加工法がある。
この方法の場合、工具の送り方向と工具の回転軸を含む平面上で、工具の回転軸が工具の送り方向に垂直でない場合、端面方向の形状が凹形状になるという問題がある。
本発明は、1つの面の加工を行った後、加工物を180度回転させ、もう1面の加工を行い、工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具の回転軸の傾きを測定して、平面度に優れた溝加工を行うことを目的とする。
In the case of this method, when the tool rotation axis is not perpendicular to the tool feed direction on the plane including the tool feed direction and the tool rotation axis, there is a problem that the shape in the end face direction becomes a concave shape.
In the present invention, after one surface is processed, the workpiece is rotated 180 degrees, the other surface is processed, and the angle formed by the plane processed by the end surface of the tool is measured, thereby rotating the tool. The purpose is to measure the inclination of the shaft and perform groove processing with excellent flatness.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、工具の端面と外周面を用いて溝加工を行う溝加工法において、溝加工を行う前に、1面の加工を行った後、加工物を180度回転させて、もう1面の加工を行い、工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具の傾きを調整した後に溝加工を行う溝加工法を最も主要な特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1の溝加工法において、工具の回転中心を加工物の外側にした状態で加工する溝加工法を主要な特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2の溝加工法において、加工物側の工具端面が高くなるように工具の傾きを設定して加工する溝加工法を主要な特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1の溝加工法において、2つの平面の傾き測定に干渉計を用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1の溝加工法において、加工機上に取り付けられた測定器により2つの平面の傾きの測定を行う溝加工法を主要な特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5の溝加工法において、測定器として、光触針を用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項5の溝加工法において、測定器として、接触式プローブを用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項1の溝加工法において、工具として、単結晶ダイヤモンドを用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項1の溝加工法によって加工された溝加工品を最も主要な特徴とする。
請求項10記載の発明は、請求項9の溝加工品によって成形された成形品を最も主要な特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
The invention according to
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the grooving method according to
The invention according to
The invention according to
The invention according to claim 6 is characterized in that, in the grooving method of
The invention according to claim 7 is characterized in that, in the grooving method of
The invention according to claim 8 is characterized in that, in the grooving method of
The invention according to claim 9 is characterized in that the grooved product processed by the groove processing method of
The invention according to
請求項1記載の発明によれば、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具回転軸の傾きを調整することにより、平面精度に優れた溝加工を行うことができる。
請求項2記載の発明によれば、加工中の切削方向の切り替わりが無いため、安定して加工を行うことができるため、工具の回転軸の傾きを精度よく測定することができる。
請求項3記載の発明によれば、工具の端面方向のみで測定用の加工面の加工を行うことができるため、加工抵抗を小さくできる。そのため工具軸の傾きの測定をより正確に行うことができる。
請求項4記載の発明によれば、工具軸傾き測定用の加工面の傾きを干渉計で測定することにより、加工面同士の傾きを正確に測定できるため、精度よく工具軸の傾きを測定することができる。
請求項5記載の発明によれば、加工物を取り外すことなく、傾き測定を行うことができるため、短時間で工具の傾き調整を行うことができる。
請求項6記載の発明によれば、短時間に測定を行うことができる。
請求項7記載の発明によれば、加工面の光学的な特性の影響を受けることなく、加工面の測定を行うことができる。
請求項8記載の発明によれば、表面あらさ、形状精度に優れた測定用の加工面の加工を行うことができるため、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができ、形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
請求項9、10記載の発明によれば、形状精度に優れた溝形状加工品を得ることができる。また、その溝形状加工品を用いて成形することにより、形状精度に優れた溝形状の成形品を成形できる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to perform grooving with excellent plane accuracy by measuring the inclination of the tool rotation axis and adjusting the inclination of the tool rotation axis based on the measured value.
According to the second aspect of the invention, since there is no switching of the cutting direction during machining, the machining can be performed stably, and therefore the inclination of the rotation axis of the tool can be measured with high accuracy.
According to invention of Claim 3, since the process surface for a measurement can be processed only in the end surface direction of a tool, process resistance can be made small. As a result, the inclination of the tool axis can be measured more accurately.
According to the invention described in
According to the invention described in
According to invention of Claim 6, it can measure in a short time.
According to the seventh aspect of the present invention, the processed surface can be measured without being affected by the optical characteristics of the processed surface.
According to the eighth aspect of the present invention, since it is possible to process a measuring surface with excellent surface roughness and shape accuracy, it is possible to improve the measurement accuracy of the inclination of the tool axis, and to have excellent shape accuracy. Grooving can be performed.
According to the ninth and tenth aspects of the invention, it is possible to obtain a groove-shaped processed product having excellent shape accuracy. Further, by molding using the groove-shaped processed product, a groove-shaped molded product having excellent shape accuracy can be formed.
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る加工物の断面図であり、同図の様に加工物2に溝1の加工を行う場合、図2の様に、円柱部3aの先端に切削チップ3を取り付けたエンドミル工具4を工具回転軸5を中心に回転させて工具4の端面と外周面で溝1を加工する方法がある。
図3は図2でA方向から加工している様子を示したものである。図で角度βは、工具の移動方向Fに垂直な直線6と工具4の回転軸5とがなす角度を示している。
図4で3L、3L’は工具を回転させた際の工具の軌跡を示している。図4で、(a)は図3でβが0の場合を、(b)は図3でβ≠0の場合を示している。図4に示すように、βが0の場合、加工される溝1は断面が直線の溝になるが、β≠の場合(b)の1’に示すように、断面が円弧状の溝となる。
図5は溝形状を示したもので、図でPは溝のピッチを、θは溝の傾き角度を、dは溝の深さを示している。図6は図5に示す溝を加工している様子を示したもので工具の回転半径をRとする。
図7は工具が傾いた際に溝が円弧形状になる様子を示したもので、図でδは主軸傾きが0の場合に加工される溝に対する円弧の深さを示している。図8は図5、図6でP=5mm、d=5μm、R=6mmの時に、図4のβと、図7に示す円弧深さδの関係を示したものである。
図8に示すように、5秒程度の傾きであっても、50nm程度の深さの凹形状になることがわかる。そのため、図2に示す加工を行う場合、加工する溝1の要求精度にもよるが、図3に示すβを5秒以下程度にする必要があることがわかる。
本発明は1面の加工を行った後、加工物を180度回転させて、もう1面加工を行い、2つの加工で工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きβを測定し、その値を元に工具回転軸の傾きを調整することにより、平面精度に優れた溝加工を行うものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a workpiece according to an embodiment of the present invention. When the
FIG. 3 shows a state of machining from the direction A in FIG. In the drawing, an angle β indicates an angle formed by the straight line 6 perpendicular to the moving direction F of the tool and the
In FIG. 4, 3L and 3L ′ indicate the trajectory of the tool when the tool is rotated. 4, (a) shows the case where β is 0 in FIG. 3, and (b) shows the case where β ≠ 0 in FIG. As shown in FIG. 4, when β is 0, the processed
FIG. 5 shows the groove shape, where P indicates the groove pitch, θ indicates the groove inclination angle, and d indicates the groove depth. FIG. 6 shows a state in which the groove shown in FIG.
FIG. 7 shows a state in which the groove has an arc shape when the tool is tilted. In FIG. 7, δ indicates the depth of the arc with respect to the groove to be machined when the main axis inclination is zero. FIG. 8 shows the relationship between β in FIG. 4 and the arc depth δ shown in FIG. 7 when P = 5 mm, d = 5 μm, and R = 6 mm in FIGS.
As shown in FIG. 8, it can be seen that a concave shape having a depth of about 50 nm is obtained even when the inclination is about 5 seconds. Therefore, when performing the processing shown in FIG. 2, it is understood that β shown in FIG.
In the present invention, after processing one surface, the workpiece is rotated 180 degrees, another surface processing is performed, and an angle formed by a plane processed at the end face of the tool by two processings is measured. By measuring the inclination β of the rotation axis and adjusting the inclination of the tool rotation axis based on the measured value, grooving with excellent plane accuracy is performed.
図9で(a)は工具の回転中心が加工物の内側にある場合、(c)は工具の回転中心が加工物の外側にある場合を示している。また、(b)、(d)はそれぞれ、(a)、(c)で矢印の方向(上面)から見た様子を示している。
図9(a)の様に、工具4の回転中心が加工物2の内側にある場合、(b)に示すように、工具4の切削方向がMを境にA方向と、B方向に異なることがわかる。この場合、A方向とB方向で加工中の加工抵抗が変わるため、加工面の形状精度が悪化し、加工面の傾きの測定精度が悪くなるという問題がある。
それに対して、図9(c)に示すように、工具4の回転中心が加工物2の外側にある場合は、(d)に示すように、切削方向の切り替わりが無いため、安定して加工を行うことができ、工具4の回転軸の傾きを精度よく測定することができる。
図10に示すように、加工物側の工具端面が低くなるように工具の回転軸の傾いている状態の場合、図に示すように、端面方向だけでなく、円周方向でも加工を行うことになるため、加工抵抗が大きくなり、測定用の加工面の精度が悪化するという問題がある。
そのため、加工物側の工具端面が高くなるように(工具端面のみで加工できるように)、工具4の傾きを設定して加工することにより、工具の端面方向のみで、測定用の加工面の加工を行い、工具軸の傾きの測定を正確に行うことができる。
工具軸傾き測定用の加工面の傾きを干渉計で測定することにより、加工面同士の傾きを正確に測定できるため、精度よく、工具軸の傾きを測定することができる。
加工機上に取り付けられた測定器により傾きの測定を行うことにより、加工物を取り外しすることなく、傾き測定を行うことができるため、短時間で工具の傾き調整を行うことができる。
測定器として、光触針を用いることにより、加工物に傷をつけることなく短時間に測定を行うことができる。測定器として、接触式プローブを用いた場合、加工面の光学的な特性の影響を受けることなく、加工面の測定を行うことができる。
工具として、単結晶ダイヤモンドを用いることにより、表面あらさ、形状精度に優れた測定用の加工面の加工を行うことができるため、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができ、形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
9A shows a case where the center of rotation of the tool is inside the workpiece, and FIG. 9C shows a case where the center of rotation of the tool is outside the workpiece. Further, (b) and (d) respectively show the state viewed from the direction of the arrow (upper surface) in (a) and (c).
When the rotation center of the
On the other hand, as shown in FIG. 9C, when the center of rotation of the
As shown in FIG. 10, when the rotation axis of the tool is inclined so that the tool end surface on the workpiece side is lowered, as shown in the figure, machining is performed not only in the end surface direction but also in the circumferential direction. Therefore, there is a problem that the machining resistance increases and the accuracy of the machining surface for measurement deteriorates.
Therefore, by setting the inclination of the
By measuring the inclination of the machining surface for measuring the tool axis inclination with an interferometer, the inclination between the machining surfaces can be accurately measured, so that the inclination of the tool axis can be measured with high accuracy.
By measuring the inclination with a measuring instrument attached on the processing machine, the inclination can be measured without removing the work piece, so that the inclination of the tool can be adjusted in a short time.
By using an optical stylus as a measuring instrument, measurement can be performed in a short time without damaging the workpiece. When a contact-type probe is used as the measuring instrument, the processed surface can be measured without being affected by the optical characteristics of the processed surface.
By using single crystal diamond as a tool, it is possible to process the measurement surface with excellent surface roughness and shape accuracy, so that the measurement accuracy of the tool axis tilt can be improved and the shape accuracy is improved. Excellent groove processing can be performed.
図11に加工機の構成を示す。図で2は加工物、4はエンドミル工具、5はエンドミル工具の回転軸を示している。7、8、9はそれぞれ、X、Y、Z方向の移動テーブルを示している。
10は工具の回転軸5をA軸方向に回転させるA軸テーブルを、11は回転軸5をB軸方向へ回転させるB軸テーブル、12は回転軸5をC軸方向へ回転させるC軸テーブルを示している。13はエンドミル工具4を回転させる工具スピンドル、14は加工機本体を示している。
図12は測定用の加工面を作製している様子を示したもので、図12で左側は図11におけるYZ平面での加工の様子を見たもので、右側は、加工面の斜視図を示している。図12で、(a)は加工を行う前の状態を示している。次に工具4を回転させながら、図11のX軸方向に工具4を移動させて、測定用加工面21Aの加工を行う( 図12(b))。次に図11で示すC軸を中心として加工物20を180度回転させる(c)。加工物20を180度回転させた後、測定用加工面21Bの加工を行う(d)。
FIG. 11 shows the configuration of the processing machine. In the figure, 2 is a workpiece, 4 is an end mill tool, and 5 is a rotation axis of the end mill tool. Reference numerals 7, 8, and 9 indicate movement tables in the X, Y, and Z directions, respectively.
10 is an A-axis table that rotates the
FIG. 12 shows a state where a machining surface for measurement is produced. In FIG. 12, the left side shows a state of machining on the YZ plane in FIG. 11, and the right side shows a perspective view of the machining surface. Show. In FIG. 12, (a) shows a state before processing. Next, while rotating the
図13に示すように、2つの加工面21A、21Bがなす角度をφとすると、図3に示す工具回転軸の傾きβとφの関係は、φ=180+2β(単位は度)となるので、β=(φ−180)/2と表すことができる。よって、測定用加工面21A、21Bがなす角度φを測定することにより、βを求めることができる。
φを測定する方法としては、干渉計で測定する方法がある。この場合、加工物を加工機から取り外す必要があるが、測定精度、再現性の高い測定ができるため、βを高い精度で求めることができる。
加工機に取り付けられた測定器を用いて測定を行う場合、加工物を加工機に取りつけたまま測定を行うことができる。そのため、βの調整を行った後、再度測定用加工面の加工を行うことを繰り返し行うことが容易に行えるので、短時間で工具回転軸の傾きβを求めることができる。
加工機に取り付けた測定器による測定としては、図14に示すように、加工機に取り付けられた光触針30を矢印の様に走査することにより測定を行う方法がある。光触針を用いる場合、短時間に測定を行うことができるという特徴がある。
加工機に取り付ける測定器としては、図15に示すように、接触式プローブ31を取り付ける方法もある。この場合、光触針に比べ、走査速度は遅くなるが、加工物の光学的な特性の影響を受けることなく測定ができるという利点がある。
本発明の場合、工具の材質は特に限定されるものではないが、工具として、単結晶ダイヤモンドを用いた場合、形状精度、表面粗さに優れた加工ができ、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができるため、より形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
As shown in FIG. 13, when the angle formed by the two
As a method of measuring φ, there is a method of measuring with an interferometer. In this case, although it is necessary to remove the workpiece from the processing machine, β can be obtained with high accuracy because measurement with high measurement accuracy and reproducibility can be performed.
When measurement is performed using a measuring instrument attached to the processing machine, the measurement can be performed with the workpiece attached to the processing machine. Therefore, after adjusting β, it is easy to repeatedly perform the processing of the measurement processing surface again, so that the inclination β of the tool rotation axis can be obtained in a short time.
As the measurement by the measuring instrument attached to the processing machine, there is a method of measuring by scanning the
As a measuring instrument attached to a processing machine, there is also a method of attaching a
In the case of the present invention, the material of the tool is not particularly limited. However, when single crystal diamond is used as the tool, processing with excellent shape accuracy and surface roughness can be performed, and the measurement accuracy of the inclination of the tool axis can be improved. Since it can be improved, groove processing with better shape accuracy can be performed.
1 溝
2 加工物
4 工具
1
Claims (10)
A molded product formed by the grooved product according to claim 9.
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JP2017056491A (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-23 | Jfeスチール株式会社 | Slab surface repairing method |
CN107824843A (en) * | 2016-09-16 | 2018-03-23 | 发那科株式会社 | Lathe and workpiece planarization processing method |
CN113634801A (en) * | 2021-10-13 | 2021-11-12 | 江苏巨杰机电有限公司 | Method and device for milling irregular disc on upper and lower end surfaces |
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2003
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