针对工件的内周面或外周面的切削方法与流程

本发明涉及在由以预定的位置为中心回旋(回转)且该回旋的半径调整自如的主轴的切削工具所进行的切削中，通过将该切削速度设为恒定所进行的针对工件的内周面和外周面的切削方法。

另外，上述的“主轴的回旋(回转)”的主旨，不是沿着主轴自身的中心轴的自转而是包括以上述预定的位置为中心的公转的旋转。

背景技术：

作为使工件的内周面以及外周面形成为由圆筒形状、锥面形状、凸缘形状等各种形状构成的弯曲面的方法，如专利文献1所示，采用通过主轴围绕预定的回旋中心回旋所进行的所谓轨道(orbit)加工，在该加工方法的情况下，在不管支撑工件的工作台在怎样的位置都能够进行加工这方面存在技术上的优点。

然而，为了使切削表面成为均匀状态，要求切削速度恒定。

但是，在如上所述的现有技术的上述轨道加工方法中，没有采用将切削速度设为恒定那样的构成。

在专利文献2中，在齿轮形状的加工方法中，公开了为了从切削开始端到切削结束端确保恒定的切削速度所需要的构成。

然而，在专利文献2中，只是记载了仅通过由NC车床进行的控制将切削速度设为恒定的内容，对于定性地或定量地在怎样的基准下将切削速度设为恒定，没有任何明示。

在专利文献3中，公开了通过由CAM进行的主轴转速的控制得到恒定的切削速度，但专利文献3对于通过什么样的基准将切削速度设为恒定的具体的构成也没有任何明示。

而且，在专利文献2、3的情况下，都以由沿着主轴自身的中心轴的自转进行的切削为前提，对于如本发明那样主轴以预定的位置为中心而回旋的情况，对于将切削速度设为恒定，完全没有公开以及启示。

这样，在通过主轴的回旋所进行的针对工件的内面或外面的切削加工中将切削工具的切削速度控制为恒定的切削方法，到目前为止还没有提出过。

在专利文献4中，公开了在将主轴的回旋角速度设为ω、将从回旋中心到切削工具的顶端的距离设为R、作为切削工具的顶端处的切削速度设定恒定量C的情况下，进行控制使得ω与距离R的变化相对应而变化，由此将切削工具的切削速度设为恒定(段落0040和图7(a)、(b))。

然而，专利文献4中的恒定的切削速度只不过是R·ω的状态恒定，并没有公开在将所述距离R的时间的变化率也设为主要因素的情况下确保恒定的切削速度。

在该意义上，专利文献4绝对并不是将切削状态准确地设为恒定状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-126938号公报

专利文献2：日本特开2000-190127号公报

专利文献3：日本特开2001-113443号公报

专利文献4：日本特开2011-131324号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明的问题在于，提供在基于以预定的位置为中心的主轴的回旋所进行的针对工件的内周面或外周面的切削加工中，能够准确地进行将切削速度设为恒定那样的控制的切削方法。

用于解决问题的技术方案

为了解决所述问题，本发明的基本构成包括：

(1)一种针对工件的内周面或外周面的切削方法，是由从主轴突出设置的切削工具所进行的、针对工件的内周面或外周面的切削方法，所述主轴是以预定的位置为中心回旋且该回旋的半径调整自如的主轴，其中，在将主轴的回旋角速度设为ω、将从回旋的中心到切削工具的顶端的距离设为R、作为切削工具的顶端处的切削速度设定恒定量C的情况下，进行控制使得ω与所述距离R的变化相对应而变化，使得下述式1成立，由此将切削工具的切削速度设为恒定，

式1：

其中，表示所述距离R的时间微分；

(2)根据所述(1)的针对工件的内周面或外周面的切削方法，其特征在于，在将工件载置于工作台上的情况下，将主轴的回旋的中心位置设为相对于与该回旋的中心轴正交的平面沿与其正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，通过与该移动相应地沿着所述平面的方向移动所述工作台，从而关于该工作台上的工件的支撑位置，设定为工件的切削位置距主轴的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态；

(3)根据所述(1)的针对工件的内周面或外周面的切削方法，其特征在于，在经由能够在加工中心的载置台上旋转的工作台来载置工件的情况下，将主轴的回旋的中心位置设为相对于与该回旋的中心轴正交的平面沿与其正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，通过与该移动相应地沿着所述平面的方向移动所述工作台，从而关于该载置台上的相对于工件的所述工作台的支撑位置，设定为工件的切削位置距主轴的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态，所述加工中心是不仅对工件进行切削、还进行其他加工的加工中心；

(4)根据所述(1)的针对工件的内周面或外周面的切削方法，其特征在于，在由机器人的手臂把持工件的情况下，将主轴的回旋的中心位置设为相对于与该回旋的中心轴正交的平面沿与其正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，通过与该移动相应地沿着所述平面的方向移动所述手臂，从而关于由该手臂把持的位置，设定为工件的切削位置距主轴的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态。

发明的效果

在本发明中，通过上述基本构成(1)，能够通过将切削速度设为恒定而确保均匀的切削表面，另一方面，通过基本构成(2)、基本构成(3)以及基本构成(4)，能够将工件的内面或外面形成为各种弯曲面。

即，不需要如专利文献2以及3所示那样进行复杂的运算或操作进行控制。

附图说明

图1是与用于实现本发明的方法的系统相关的框图，(a)表示将工件载置于工作台上的实施方式，(b)表示经由能够旋转的工作台将工件载置于加工中心的载置台上的实施方式。

图2是表示与主轴的回旋的中心轴正交方向的平面状态的俯视图，(a)表示对内周面进行切削的情况，(b)表示对外周面进行切削的情况。

图3表示通过移动主轴的回旋的中心位置并且使回旋的半径逐渐变化而形成通常的锥面形状的方法，(a)是表示切削工具的顶端处的移动轨迹的俯视图，(b)表示通过上述逐渐变化所形成的锥面形状的侧视图。

图4表示通过使主轴的回旋的中心位置移动并且使回旋的半径阶段地变化而形成阶段性的锥面形状的方法，(a)是表示切削工具的顶端处的移动轨迹的俯视图，(b)是表示通过上述阶段变化所形成的阶段性锥面形状的侧视图。

图5是表示不伴随着主轴的回旋的中心位置的移动、通过在工件的内侧区域以及外侧区域使切削工具的顶端螺旋状移动且最终以圆周状移动从而形成圆环形状的过程的立体图，(a)表示形成圆环形状的内壁的过程，(b)表示形成圆环形状的外壁的过程，(c)表示最终形成的圆环形状。

附图标记说明

1 主轴

2 切削工具

3 工件

4 工作台

40 在加工中心中，对工件进行切削之外的工作的工作部

41 加工中心的载置台

5 控制装置

6 回旋的中心轴或旋转的中心轴

具体实施方式

如图1(a)、(b)所示，本发明以回旋的主轴1、在主轴1的顶端侧所具备的切削工具2、工件3、支撑该工件3的工作台4(图1(a)的情况)、或支撑该工件3的工作台4以及载置该工作台4的加工中心的载置台41、或把持该工件3的机器人的手臂(未图示)、还有对主轴1以及工作台4、或对所述载置台41(图1(b)的情况)、或对机器人的手臂的移动进行控制的控制装置5为构成要素。

另外，在图1(a)、(b)中，空心箭头表示主轴1的与回旋的半径调整相伴的移动以及上述正交方向或倾斜方向的移动状态，弯曲的箭头表示主轴1的回旋状态，从控制装置5延伸出的虚线的箭头表示用于控制回旋角速度的信号的发送状态，实线的箭头表示主轴1的与回旋的半径的调整相伴的移动、以及在上述基本构成(2)、基本构成(3)以及基本构成(4)中主轴1的回旋的中心沿上述正交方向或倾斜方向移动的情况以及用于对与主轴1的回旋的中心沿上述倾斜方向移动相对应的工作台4、或所述载置台41、或机器人的手臂的旋转中心的移动进行控制的信号的发送状态。

在本发明中，成为控制对象的主要因素，是主轴1的相对于回旋的中心的回旋角速度、主轴1的回旋的半径(以上是基本构成(1)的情况)，还有该回旋的中心相对于与主轴1的回旋中心轴6正交的平面向与其正交或斜交的方向移动的位置或移动速度(以上是基本构成(2)、基本构成(3)以及基本构成(4)的情况)这样的参数，在基本构成(1)的情况下是两个参数，在基本构成(2)、基本构成(3)以及基本构成(4)的情况下是三个参数。

主轴1以及切削工具2，在预定的中心位置之下进行回旋运动，切削工具2的顶端如图2(a)所示对工件3的内周面进行切削，或如图2(b)所示对工件3的外周面进行切削，但因为主轴1的自中心位置起的回旋的半径调整自如，所以切削工具2的顶端处的曲率半径也调整自如，能够任意选择切削曲面。

即，图2(a)、(b)的圆周曲面只不过是表示了典型例而已，切削曲面绝对不限定于圆周曲面。

关于基于将切削面设为均匀状态这一技术要求所对应的基本构成(1)的数学式的基准，如下进行说明。

如图2(a)、(b)所示，在将切削工具2的顶端的半径设为R、将角度位置设为θ、另一方面将坐标位置设为(X，Y)的情况下，X＝Rcosθ，Y＝Rsinθ成立，进一步下述式2成立，

式2：

另外，各符号的“·”所示的点表示时间微分。

因此，在将切削速度设为V的情况下，下述式3成立。

式3：

根据上述关系式，在将主轴1的回旋角速度设为ω1、将工作台4的回旋角速度设为ω2的情况下，为了使切削工具2的顶端处的切削速度V为恒定，只要在预先设定恒定量C的情况下，还与上述距离R以及作为其时间微分的相对应地进行控制，使得下述式4成立即可。

式4：

本发明中，以形成各种形状的内周面和外周面的切削形状为目的，也可以采用基本构成(2)的实施方式，如图1(a)所示，其特征在于，在将工件3载置于工作台4的情况下，将主轴1的回旋的中心位置设为沿相对于与该回旋的中心轴6正交的平面正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，与该移动相对应地沿着所述平面的方向移动所述工作台4，由此关于该工作台4上的工件3的支撑位置，设定为工件3的切削位置距主轴1的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态，

或，基本构成(3)的实施方式，如图1(b)所示，其特征在于，在经由能够在加工中心的载置台41上旋转的工作台4而将工件3载置的情况下，将主轴1的回旋的中心位置设为沿相对于与该回旋的中心轴6正交的平面正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，与该移动相对应地沿着所述平面的方向移动所述载置台41，由此关于该载置台41上的、所述工作台4对工件3的支撑位置，设定为工件3的切削位置距主轴1的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态，

或，基本构成(4)的实施方式，其特征在于，在由机器人(未图示)的手臂把持工件3的情况下，将主轴1的回旋的中心位置设为沿相对于与该回旋的中心轴6正交的平面正交的方向或倾斜方向移动自如，在沿倾斜方向移动自如的情况下，与该移动相对应地沿着所述平面的方向移动所述手臂，由此关于由该手臂把持的位置，设定为工件3的切削位置距主轴1的回旋的中心位置为所述距离R，且维持能够进行切削的状态。

另外，在基本构成(2)的构成中，工作台4不一定需要旋转，但是，在基本构成(3)的情况下，为了使对工件3进行切削之外的工作的工作部40工作，则工作台4需要设为能够旋转。

如基本构成(2)、基本构成(3)以及基本构成(4)那样，在将主轴1的回旋的中心设为沿倾斜方向移动自如的情况下，由于主轴1的回旋的中心轴6自身移动，因此为了维持切削工具2对工件3的切削状态，优选使所述工作台4、或所述载置台41的所述的平面的方向的位置(基本构成(2)或基本构成(3)的情况)、或所述手臂的所述平面的方向的位置(基本构成(4)的情况)均与所述回旋的中心位置同步地移动。

图3(a)、(b)表示通过以使主轴1的回旋的中心位置沿上述正交方向或倾斜方向移动、另一方面使上述回旋的半径逐渐变化为特征的实施方式形成了通常的锥面形状的外周面的情况。

另外，在将锥面形状的两侧端部设为圆周曲面的情况下，如图3(a)、(b)所示，在回旋的最初阶段以及最终阶段，使回旋的半径大致恒定即可。

图4(a)、(b)表示通过以使主轴1的回旋的中心位置沿上述正交方向或倾斜方向移动、另一方面使上述回旋的半径阶段性变化为特征的实施方式形成了阶梯状态的锥面形状的内周面的情况。

如从图3(a)、(b)以及图4(a)、(b)可知，在上述基本构成(2)中，能够形成各种形状的内周面或外周面。

另外，上述各附图都表示在使主轴1的回旋的中心沿相对于与回旋的中心轴6正交的平面正交的方向、即沿与回旋的中心轴6相同的方向移动的情况，但是在使其沿相对于上述平面倾斜的倾斜方向移动的情况下，也能够得到全体形状沿倾斜方向变化的锥面形状。

与图3(a)、(b)以及图4(a)、(b)所示的实施方式不同，在不使主轴1的回旋的半径变化的情况下，能够得到通常的圆筒形状(这里，是回旋的中心向上述正交方向移动的情况)或倾斜方向圆筒形状(这里，是回旋的中心沿上述倾斜方向移动的情况)的内周面或外周面(未图示)。

图5表示特征如下的实施方式：不使主轴1的回旋的中心位置沿上述正交方向或倾斜方向移动，而是

(1)在工件3的接近回旋的中心的内侧区域，设为使从回旋的中心到切削工具的顶端的距离逐渐变大的状态，由此使该顶端沿着螺旋状的轨迹移动，在上述距离达到最大状态的阶段，维持该最大的状态而形成圆环形状的内壁，并且，

(2)在工件3的远离回旋的中心的外侧区域，设为使从回旋的中心到切削工具2的顶端的距离逐渐变小的状态，由此使该顶端沿着螺旋状的轨迹移动，在上述距离达到最小的状态的阶段，维持该最小状态而形成圆环形状的外壁，

由此形成圆环形状。

在上述实施方式中，能够迅速得到圆环形状。

这样，在本发明中，能够通过利用切削速度的载荷而针对工件3进行的切削迅速形成各种形状的内周面以及外周面，在上述施加载荷时不需要另行的控制，由此实现简单的控制。

实施例

实施例，其特征在于：采用多个主轴1以及突出设置于该主轴1的切削工具2。

在这样的实施例中，能够通过多个切削工具2的切削使切削速度进一步提高，另一方面，能够使个别的切削工具2的针对切削面的性状平均化而确保更均匀的切削面。

产业上的可利用性

这样，本发明能够在恒定的切削速度之下在工件的内周面以及外周面实现均匀的切削面并且确保各种形状，其利用价值特别大。