スクリューロータの製造方法及び製造装置
【課題】工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造において、スクリューロータの品質向上及び加工時間の短縮を図る。
【解決手段】スクリューロータ２の製造方法は、荒加工ステップＳ１と仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３とを有している。荒加工ステップＳ１は、被加工物の外径に螺旋溝１１を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３は、荒加工ステップＳ１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３では、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５２ａを有する側面仕上げ工具１５２を使用して、側面１３を底面１４の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具１５３を使用して、底面１４の中央部分を仕上げ加工する。
【解決手段】スクリューロータ２の製造方法は、荒加工ステップＳ１と仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３とを有している。荒加工ステップＳ１は、被加工物の外径に螺旋溝１１を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３は、荒加工ステップＳ１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３では、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５２ａを有する側面仕上げ工具１５２を使用して、側面１３を底面１４の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具１５３を使用して、底面１４の中央部分を仕上げ加工する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリューロータの製造方法及び製造装置、特に、冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機のスクリューロータの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（国際公開第２００４／０８９５６９号）に示す冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機がある。このようなスクリュー圧縮機は、ゲートロータに噛み合う螺旋溝が形成されたスクリューロータを有している。そして、スクリューロータは、ＮＣ軸工作装置を使用して、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって製造される。より具体的には、スクリューロータは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工し、その後、螺旋溝を仕上げ加工することによって製造される。ここで、仕上げ加工は、螺旋溝の側面及び底面をそれぞれ側面仕上げ用及び底面仕上げ用のバイト工具（工具自体が回転しないもの）によって切削することによって行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のスクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工では、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすい。また、仕上げ加工にバイト工具を使用しているため、螺旋溝の側面や底面を何回も繰り返して切削する必要があり、仕上げ加工の加工時間が長くなる。
【０００４】
このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りをなくして品質を向上すること、及び、仕上げ加工の加工時間を短縮することが望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造において、スクリューロータの品質向上及び加工時間の短縮を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造方法であって、荒加工ステップと仕上げ加工ステップとを有している。荒加工ステップは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップは、荒加工ステップの後に、螺旋溝の側面及び底面を仕上げ加工する工程である。仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃を有する回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具を使用して、底面の中央部分を仕上げ加工する。ここで、回転工具とは、エンドミル等のような工具自体が回転することによって切削加工を行うものを意味する。
【０００７】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造方法では、側面仕上げ工具のＲ刃によって、底面の側面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。さらに、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むため、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【０００８】
第２の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、第１の観点にかかるスクリューロータの製造方法において、側面仕上げ工具のＲ刃の半径が、螺旋溝の底面の中央部分における半径よりも小さい。ここで、螺旋溝の底面の中央部分における半径とは、仕上げ加工後の螺旋溝の底面の中央部分における半径を意味する。
【０００９】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の底面の中央部分における螺旋溝の底面の側面近傍部分をえぐるように加工しやすくなる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００１０】
第３の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、第１又は第２の観点にかかるスクリューロータの製造方法において、底面仕上げ工具が、先端に凸状に湾曲しており螺旋溝の底面の中央部分における半径と同じ半径を有するＲ刃を有する回転工具である。
【００１１】
このスクリューロータの製造方法では、上記のように、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、Ｒ刃を有する側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、螺旋溝の側面に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。
【００１２】
そこで、このスクリューロータの製造方法では、上記のように、底面仕上げ工具として、先端にＲ刃を有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００１３】
第４の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造装置であって、被加工物支持部と刃物支持部と制御部とを有している。被加工物支持部は、被加工物を支持して移動させる。刃物支持部は、工具を支持して移動させる。制御部は、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する荒加工ステップと、荒加工ステップの後に螺旋溝の側面及び底面を仕上げ加工する仕上げ加工ステップとを行わせるように、被加工物支持部と刃物支持部とを相対移動させつつ工具に前記被加工物を加工させる。そして、仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃を有する回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具を使用して、底面の中央部分を仕上げ加工する。
【００１４】
このスクリューロータの製造装置では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造装置では、側面仕上げ工具のＲ刃によって、底面の側面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。さらに、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むため、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【００１５】
第５の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、第４の観点にかかるスクリューロータの製造装置において、側面仕上げ工具のＲ刃の半径が、螺旋溝の底面の中央部分における半径よりも小さい。
【００１６】
このスクリューロータの製造装置では、螺旋溝の底面の中央部分における螺旋溝の底面の側面近傍部分をえぐるように加工しやすくなる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００１７】
第６の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、第４又は第５の観点にかかるスクリューロータの製造装置において、底面仕上げ工具が、先端に凸状に湾曲しており螺旋溝の底面の中央部分における半径と同じ半径を有するＲ刃を有する回転工具である。
【００１８】
このスクリューロータの製造装置では、上記のように、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、Ｒ刃を有する側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、螺旋溝の側面に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。
【００１９】
そこで、このスクリューロータの製造装置では、上記のように、底面仕上げ工具として、先端にＲ刃を有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００２０】
第７の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造方法であって、荒加工ステップと仕上げ加工ステップとを有している。荒加工ステップは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップは、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を仕上げ加工し、先端に側方に突出する凸刃を有するバイト工具からなる底面仕上げ工具を使用して、底面を側面の底面近傍部分とともに仕上げ加工する。
【００２１】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造方法では、底面仕上げ工具の凸刃によって、側面の底面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】スクリュー圧縮機の主要部分を示す斜視図である。
【図２】スクリューロータの断面図である。
【図３】スクリューロータ製造装置をＺ軸方向前方から見た概略図である。
【図４】スクリューロータ製造装置をＸ軸方向側方から見た概略図である。
【図５】スクリューロータ製造装置をＹ軸方向上方から見た概略図である。
【図６】スクリューロータ製造装置の制御部の主要部分を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝を示す図である。
【図９】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１０】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面及び底面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１１】従来のスクリューロータの仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１２】スクリューロータの底面の仕上げ加工時の様子を工具側から見た状態を示す図である。
【図１３】側面仕上げ工具の先端の刃先形状の違いによる螺旋溝の仕上げ加工後の状態を示すシミュレーション結果である。
【図１４】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１６】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１７】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面及び底面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
＜スクリュー圧縮機の構成＞
図１は、スクリュー圧縮機１の主要部分を示す斜視図である。図２は、スクリューロータ２の断面図である。スクリュー圧縮機１は、ここでは、冷媒を圧縮するための冷媒圧縮機として使用されるシングルスクリュー圧縮機である。
【００２６】
スクリュー圧縮機１は、主として、スクリューロータ２と、スクリューロータ２を収納するケーシング（図示せず）と、スクリューロータ２の回転軸となるシャフト４と、ゲートロータ５、６と、ゲートロータ５、６のための回転軸８、９とを有している。
【００２７】
スクリューロータ２は、外周面に複数の螺旋状の螺旋溝１１を有している円柱状のロータである。スクリューロータ２は、シャフト４と一体になって、ケーシングの内部で回転することが可能である。シャフト４は、その一端が駆動用モータ（図示せず）に連結されている。
【００２８】
ゲートロータ５、６は、いずれもスクリューロータ２の螺旋溝１１に噛み合う複数の歯１２を有する回転体であり、シャフト４に略直交する回転軸８、９回りに回転することが可能である。ゲートロータ５、６は、スクリューロータ２の回転中心に対して対称な位置に配置されている。スクリューロータ２が回転すると、ゲートロータ５、６の歯１２は、順次螺旋溝１１に噛み合うようになっている。
【００２９】
また、ケーシングには、ケーシング内部に冷媒を吸入するための吸入ポート（図示せず）と、ケーシング内部で圧縮された冷媒を吐出するための吐出ポート（図示せず）とが、設けられている。
【００３０】
＜スクリュー圧縮機の動作＞
まず、シャフト４がケーシング外部の駆動モータから回転力を受けると、図１に示すように、スクリューロータ２が矢印Ｒ１の方向に回転する。このとき、スクリューロータ２の螺旋溝１１に噛み合うゲートロータ５、６は、これらの歯１２が螺旋溝１１の側面１３に押されることによって、矢印Ｒ２の方向へ回転する。このとき、スクリューロータ２では、螺旋溝１１の溝容積が広がり、吸入ポートを通じて、冷媒が螺旋溝１１に吸入される。そして、スクリューロータ２の回転が進むと、スクリューロータ２の螺旋溝１１の溝容積が最大になったところで、ゲートロータ５、６の歯１２によって螺旋溝１１が閉じこめられる。さらに、スクリューロータ２の回転が進むと、スクリューロータ２の螺旋溝１１の溝容積が小さくなり、冷媒が圧縮されて、吐出ポートを通じて吐出される。
【００３１】
＜第１実施形態にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置＞
−スクリューロータの製造方法及び製造装置−
次に、上記のスクリュー圧縮機１を構成するスクリューロータ２を製造するためのスクリューロータ製造装置１００の第１実施形態について、図３〜図１０を用いて説明する。ここで、図３は、スクリューロータ製造装置１００をＺ軸方向前方から見た概略図である。図４は、スクリューロータ製造装置１００をＸ軸方向側方から見た概略図である。図５は、スクリューロータ製造装置１００をＹ軸方向上方から見た概略図である。図６は、スクリューロータ製造装置１００の制御部１４０の主要部分を示すブロック図である。図７は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示すフローチャートである。図８は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝１１を示す図である。図９は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１０は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３及び底面１４の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。
【００３２】
スクリューロータ製造装置１００は、主として、刃物支持部１１０と、被加工物支持部１２０と、基礎台１３０と、制御部１４０とを有している。
【００３３】
刃物支持部１１０は、工具を支持して移動させる部分である。刃物支持部１１０は、主として、基礎台１３０に設けられたコラム１１１と、コラム１１１に取り付けられたスピンドル部１１２とを有している。コラム１１１は、基礎台１３０の上面に設けられたＺ軸ガイドレール１３１に対してスライド自在に取り付けられた部分であり、Ｚ軸ガイドレール１３１が延びるＺ軸方向に移動可能になっている。ここで、Ｚ軸は、水平方向に延びている。コラム１１１は、サーボモータ（図示せず）によってＺ軸方向に位置決めされながら移動する。コラム１１１の被加工物支持部１２０と対向する面には、Ｙ軸に沿って延びるＹ軸ガイドレール１１３が設けられている。ここで、Ｙ軸は、鉛直方向に延びている。スピンドル部１１２は、主として、ベース部１１４と、スピンドル本体１１５と、工具ホルダ１１６とを有している。ベース部１１４は、コラム１１１のＹ軸ガイドレール１１３にスライド自在に取り付けられた部分である。ベース部１１４は、サーボモータ（図示せず）によってＹ軸方向に位置決めされながら移動する部分である。スピンドル本体１１５は、ベース部１１４に設けられた部分であり、工具ホルダ１１６が着脱可能に取り付けられている。また、スピンドル本体１１５には、モータ（図示せず）が設けられており、このモータによって所望の回転速度で工具ホルダ１１６を回転させることができるようになっている。工具ホルダ１１６は、工具を支持する部分である。尚、工具ホルダ１１６に支持される工具は、自動工具交換装置（図示せず）によって交換可能になっている。このような刃物支持部１１０においては、制御部１４０からの制御信号に応じて、コラム１１１及びベース部１１４のサーボモータが駆動制御されて、工具が所望のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置に位置決めされるようになっている。また、制御部１４０からの制御信号に応じて、スピンドル本体１１５のモータが駆動制御されて、工具が回転駆動されるか、又は、回転不能に支持されるようになっている。
【００３４】
被加工物支持部１２０は、被加工物を支持して移動させる部分である。被加工物支持部１２０は、主として、回転テーブル１２１と、クランプ部１２２と、センタ１２３とを有している。回転テーブル１２１は、基礎台１３０に対して回転自在に設けられた部分である。回転テーブル１２１は、主として、基礎部１２４と回転台１２５とを有している。基礎部１２４は、基礎台１３０の上面に設けられ、かつ、Ｘ軸方向（Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向）に延びるＸ軸ガイドレール１３２に対してスライド自在に取り付けられた部分である。回転台１２５は、基礎部１２４に対して鉛直方向に延びる鉛直軸Ｂ回りに回転自在に取り付けられた部分である。基礎部１２４は、サーボモータ（図示せず）によってＸ軸方向に位置決めされながら移動する。回転台１２５は、モータ（図示せず）によって鉛直軸Ｂ回りの回転角度を位置決めされながら回転移動する。クランプ部１２２は、回転テーブル１２１上に設けられて被加工物をクランプする部分である。クランプ部１２２は、水平方向に延びる水平軸Ａ回りに被加工物を回転自在に支持する。ここで、水平軸Ａは、回転台１２５の回転中心となる鉛直軸Ｂと交差している。クランプ部１２２は、被加工物をモータ（図示せず）によって水平軸Ａ回りの回転角度を位置決めしながら回転移動させる。センタ１２３は、回転テーブル１２１上に設けられてクランプ部１２２に支持された被加工物の回転中心を支持する部分である。センタ１２３は、回転テーブル１２１上において水平軸Ａに沿ってスライド自在な部分である。センタ１２３は、クランプ部１２２に支持された被加工物の回転中心に対して被加工物の先端側から当接するように構成されている。センタ１２３は、クランプ部１２２によって片持ち状にクランプされた被加工物の自由端において、その回転中心をセンタ押しすることで、被加工物を水平軸Ａ回りに回転駆動する際の軸ブレを防止している。このような被加工物支持部１２０においては、制御部１４０からの制御信号に応じて、回転テーブル１２１のサーボモータが駆動制御されて、被加工物が所望のＸ軸方向位置に位置決めされるようになっている。また、制御部１４０からの制御信号に応じて、回転テーブル１２１及びクランプ部１２２のモータが駆動制御されて、被加工物が鉛直軸Ｂ回り及び水平軸Ａ回りに位置決めされるようになっている。
【００３５】
このように、スクリューロータ製造装置１００は、制御部１４０からの制御信号に応じて、主として、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を制御することによって、工具をＹ軸及びＺ軸に沿って直進移動させ、被加工物をＸ軸に沿う直進移動させ、さらに、被加工物を水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ回りに回転移動させつつ（すなわち、工具と被加工物とを相対移動させつつ）、工具で被加工物をスクリューロータ２に加工するように構成されている。
【００３６】
制御部１４０は、主として、工具経路設定部１４１と、ＮＣデータ作成部１４２と、出力部１４３とを有している。工具経路設定部１４１は、目標工具経路データを設定する部分である。より具体的には、工具経路設定部１４１は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の設計データや加工前の被加工物の形状等が入力され、これらの設計データ等に基づいて被加工物に対する工具の目標工具経路データを算出して設定する。ここで、目標工具経路データとは、加工時における被加工物に対する工具の先端の位置や姿勢、移動経路に関するデータである。ＮＣデータ作成部１４２は、主として、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を制御するためのＮＣデータを作成する部分である。より具体的には、ＮＣデータ作成部１４２は、工具経路設定部１４１で設定された目標工具経路データに基づいて、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を駆動するためのＮＣデータを作成する。このＮＣデータは、スクリューロータ製造装置１００における直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の位置指令データや回転２軸（水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ）の位置指令データ等からなる。出力部１４３は、ＮＣデータを刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０に出力する部分である。より具体的には、出力部１４３は、ＮＣデータ作成部１４２からのＮＣデータに基づいて、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０のモータ等に制御信号を出力する。
【００３７】
そして、出力部１４３から刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０のモータ等に制御信号が入力されることによって、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が移動し、工具が被加工物に対して所望の目標工具経路に沿って移動しつつ被加工物に螺旋溝１１を加工するようになっている。より具体的には、螺旋溝１１の加工は、主として、荒加工ステップＳ１、仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３の順に行われる。
【００３８】
荒加工ステップＳ１は、被加工物の外周に螺旋溝１１を荒加工する工程である。荒加工ステップＳ１では、工具として、回転工具（工具自体が回転することによって切削加工を行うもの）としてのエンドミルからなる荒加工工具１５１が使用される。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に荒加工工具１５１を取り付ける。そして、荒加工工具１５１によって被加工物に螺旋溝１１を切削加工する。このとき、荒加工工具１５１の目標工具経路は、荒加工用の目標工具経路が設定されており、荒加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。尚、図８中の実線は、実際に被加工物に加工される螺旋溝１１の形状を示しており、図８中の破線は、仕上げ加工後の螺旋溝１１の形状を示している。
【００３９】
仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３は、荒加工ステップＳ１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。側面１３の仕上げ加工ステップＳ２では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる側面仕上げ工具１５２が使用される。側面仕上げ工具１５２は、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５２ａを有している。すなわち、側面仕上げ工具１５２は、Ｒ刃１５２ａ付きの回転工具となっている。ここで、Ｒ刃１５２ａの半径ｒ１は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２よりも小さくなっている。ここでは、Ｒ刃１５２ａの半径ｒ１は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２の０．７倍以上、１．０倍未満に設定されている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に側面仕上げ工具１５２を取り付ける。そして、側面仕上げ工具１５２によって螺旋溝１１の側面１３を底面１４の側面近傍部分とともに切削加工する。より具体的には、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、側面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａによって、底面１４の側面近傍部分が、仕上げ加工後の底面１４を、その中央部分の半径ｒ２を維持したままで側面方向に延長した線（図８〜図１０中の２点鎖線参照）よりもえぐられるような経路に設定されている。次に、底面１４の仕上げ加工ステップＳ３では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる底面仕上げ工具１５３が使用される。底面仕上げ工具１５３は、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５３ａを有している。すなわち、底面仕上げ工具１５３は、Ｒ刃１５３ａ付きの回転工具となっている。ここで、Ｒ刃１５３ａの半径ｒ３は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２と同じになっている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に底面仕上げ工具１５３を取り付ける。そして、底面仕上げ工具１５３によって螺旋溝１１の底面１４の中央部分を切削加工する。より具体的には、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、底面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ工具１５３によって、底面１４の中央部分だけが切削されるような経路に設定されている。
【００４０】
−スクリューロータの製造方法及び製造装置の特徴−
本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００には、以下のような特徴がある。
【００４１】
まず、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具１５２を使用しているため、螺旋溝１１の側面１３を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工において、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、図１１に示すように、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすかった。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法では、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａによって、底面１４の側面近傍部分が、仕上げ加工後の底面１４を、その中央部分の半径ｒ２を維持したままで側面方向に延長した線よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータ２の加工品質の向上を図ることができる。しかも、ここでは、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａの半径ｒ１を、螺旋溝１１の底面１４の中央部分における半径ｒ２よりも小さくしているため、螺旋溝１１の底面１４の中央部分における螺旋溝１１の底面１４の側面近傍部分をえぐるように加工しやすい。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、底面仕上げ工具１５３によって切削する範囲が底面１４の中央部分だけで済むため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【００４４】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工においては、底面仕上げ用の工具として回転工具は使用されておらず、バイト工具を使用していた。なぜなら、スクリューロータの螺旋溝は、工具側（図３〜図５におけるＸ軸方向）から見ると傾斜をなしているため、回転工具で底面の仕上げ加工を行うと、図１２に示すように、底面の側面近傍部分を切削する前に、回転工具が螺旋溝の側面に接触してしまうからである。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、上記のように、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、底面仕上げ工具１５３によって切削する範囲が底面１４の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、螺旋溝１１の側面１３に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。そこで、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、底面仕上げ工具１５３として、先端にＲ刃１５３ａを有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００４５】
尚、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００によれば、螺旋溝１１の底面１４の形状は、図１３に示すように、Ｒ刃付回転工具（すなわち、底面仕上げ工具１５３）による底面１４の仕上げ加工の加工線（図１３中の太い実線参照）と、Ｒ刃付回転工具（すなわち、側面仕上げ工具１５２）による側面１３の仕上げ加工の加工線（図１３の細い実線参照）とを合成したものになる。すなわち、側面仕上げ工具１５２による側面１３の仕上げ加工の加工線は、回転工具による底面１４の仕上げ加工が可能な限界位置よりも中央線（図１０参照）寄りの位置において、底面仕上げ工具１５３による底面１４の仕上げ加工の加工線に繋がっている。このため、底面１４の側面近傍の部分は、螺旋溝１１の底面１４の設計理想線（図１３中の細い１点鎖線参照）よりも、わずかにえぐられるように加工されていることがわかる。この底面１４のえぐりの程度は、底面１４のｒ２が１００ｍｍ程度で側面１３間の溝幅が３０ｍｍ程度の螺旋溝において、約２０μｍである。一方、側面仕上げ工具として、Ｒ刃なし回転工具（すなわち、Ｒ刃１５２ａを有しない先端が平坦な回転工具）を使用する場合には、Ｒ刃付回転工具を使用する場合と同じ側面方向位置において、底面仕上げ工具１５３による底面１４の仕上げ加工の加工線に繋がるようにすると、底面１４の側面近傍の部分が、螺旋溝１１の底面１４の設計理想線（図１３中の細い１点鎖線参照）よりも、非常に大きくえぐられるように加工せざるを得ないことがわかる（図１３中の２点鎖線参照）。この底面１４のえぐりの程度は、底面１４のｒ２が１００ｍｍ程度で側面１３間の溝幅が３０ｍｍ程度の螺旋溝において、約１００μｍとなる。このように、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００によれば、側面仕上げ工具としてＲ刃付回転工具を使用しているため、設計理想線に近い状態で、底面１４の側面近傍部分をわずかにえぐるように加工しつつ、底面仕上げ工具として回転工具を使用することができる。
【００４６】
＜第２実施形態にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置＞
−スクリューロータの製造方法及び製造装置−
次に、上記のスクリュー圧縮機１を構成するスクリューロータ２を製造するためのスクリューロータ製造装置１００の第２実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。ここで、図１４は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示すフローチャートである。図１５は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１６は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１７は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３及び底面１４の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。
【００４７】
尚、スクリューロータ製造装置１００の構成は、第１実施形態のスクリューロータ製造装置１００と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
ここでは、螺旋溝１１の加工は、主として、荒加工ステップＳ１１、仕上げ加工ステップＳ１２、Ｓ１３の順に行われる。
【００４９】
荒加工ステップＳ１１は、被加工物の外周に螺旋溝１１を荒加工する工程である。荒加工ステップＳ１１では、工具として、回転工具（工具自体が回転することによって切削加工を行うもの）としてのエンドミルからなる荒加工工具１６１が使用される。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に荒加工工具１６１を取り付ける。そして、荒加工工具１６１によって被加工物に螺旋溝１１を切削加工する。このとき、荒加工工具１６１の目標工具経路は、荒加工用の目標工具経路が設定されており、荒加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。尚、図１５中の実線は、実際に被加工物に加工される螺旋溝１１の形状を示しており、図１５中の破線は、仕上げ加工後の螺旋溝１１の形状を示している。
【００５０】
仕上げ加工ステップＳ１２、Ｓ１３は、荒加工ステップＳ１１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。側面１３の仕上げ加工ステップＳ１２では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる側面仕上げ工具１６２が使用される。側面仕上げ工具１６２は、まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に側面仕上げ工具１６２を取り付ける。そして、側面仕上げ工具１６２によって螺旋溝１１の側面１３を切削加工する。より具体的には、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、側面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。次に、底面１４の仕上げ加工ステップＳ１３では、工具として、バイト工具としての切削バイトからなる底面仕上げ工具１６３が使用される。底面仕上げ工具１６３は、先端に側方に突出する凸刃１６３ａを有しており、これにより、先端の形状が略扇形をなしている。すなわち、底面仕上げ工具１６３は、凸刃１６３ａ付きのバイト工具となっている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に底面仕上げ工具１６３を取り付ける。そして、底面仕上げ工具１６３によって螺旋溝１１の底面１４及び側面１３の底面近傍部分とともに切削加工する。より具体的には、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、底面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ工具１６３の凸刃１６３ａによって、側面１３の底面近傍部分が、仕上げ加工後の側面１３を、その外周寄りの部分を底面側に延長した線（図１５〜図１７中の２点鎖線参照）よりもえぐられるような経路に設定されている。
【００５１】
−スクリューロータの製造方法及び製造装置の特徴−
本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００には、以下のような特徴がある。
【００５２】
まず、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具１６２を使用しているため、螺旋溝１１の側面１３を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。
【００５３】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工において、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、図１１に示すように、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすかった。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法では、底面仕上げ工具１６３の凸刃１６３ａによって、側面１３の底面近傍部分が、仕上げ加工後の側面１３を、その外周寄りの部分を底面側に延長した線よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータ２の加工品質の向上を図ることができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５５】
上記の実施形態にかかるスクリューロータ製造装置では、工具と被加工物とを相対移動させるための構成として、工具をＹ軸及びＺ軸に沿って直進移動させ、被加工物をＸ軸に沿う直進移動させ、さらに、被加工物を水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ回りに回転移動させる構成を採用しているが、これに限定されない。例えば、工具を鉛直軸Ｂ回りに回転移動させるようにしてもよいし、また、工具を被加工物に対して水平方向に進退させるのではなく、工具を被加工物に対して鉛直方向に進退させるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記の実施形態にかかるスクリューロータの製造方法では、螺旋溝１１の仕上げ加工において、側面１３の仕上げ加工を行った後に底面１４の仕上げ加工を行うようにしているが、この仕上げ加工の順序に限定されるものではなく、底面１４の仕上げ加工を行った後に側面１３の仕上げ加工を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機のスクリューロータの製造方法及び製造装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２ スクリューロータ
１１ 螺旋溝
１３ 側面
１４ 底面
１００ スクリューロータ製造装置
１１０ 刃物支持部
１２０ 被加工物支持部
１４０ 制御部
１５２、１６２ 側面仕上げ工具
１５２ａ、１５３ａ Ｒ刃
１５３、１６３ 底面仕上げ工具
１６３ａ 凸刃
ｒ１、ｒ２、ｒ３ 半径
Ｓ１、Ｓ１１ 荒加工ステップ
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１２、Ｓ１３ 仕上げ加工ステップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８９５６９号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリューロータの製造方法及び製造装置、特に、冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機のスクリューロータの製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（国際公開第２００４／０８９５６９号）に示す冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機がある。このようなスクリュー圧縮機は、ゲートロータに噛み合う螺旋溝が形成されたスクリューロータを有している。そして、スクリューロータは、ＮＣ軸工作装置を使用して、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって製造される。より具体的には、スクリューロータは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工し、その後、螺旋溝を仕上げ加工することによって製造される。ここで、仕上げ加工は、螺旋溝の側面及び底面をそれぞれ側面仕上げ用及び底面仕上げ用のバイト工具（工具自体が回転しないもの）によって切削することによって行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のスクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工では、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすい。また、仕上げ加工にバイト工具を使用しているため、螺旋溝の側面や底面を何回も繰り返して切削する必要があり、仕上げ加工の加工時間が長くなる。
【０００４】
このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りをなくして品質を向上すること、及び、仕上げ加工の加工時間を短縮することが望まれている。
【０００５】
本発明の課題は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造において、スクリューロータの品質向上及び加工時間の短縮を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造方法であって、荒加工ステップと仕上げ加工ステップとを有している。荒加工ステップは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップは、荒加工ステップの後に、螺旋溝の側面及び底面を仕上げ加工する工程である。仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃を有する回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具を使用して、底面の中央部分を仕上げ加工する。ここで、回転工具とは、エンドミル等のような工具自体が回転することによって切削加工を行うものを意味する。
【０００７】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造方法では、側面仕上げ工具のＲ刃によって、底面の側面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。さらに、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むため、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【０００８】
第２の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、第１の観点にかかるスクリューロータの製造方法において、側面仕上げ工具のＲ刃の半径が、螺旋溝の底面の中央部分における半径よりも小さい。ここで、螺旋溝の底面の中央部分における半径とは、仕上げ加工後の螺旋溝の底面の中央部分における半径を意味する。
【０００９】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の底面の中央部分における螺旋溝の底面の側面近傍部分をえぐるように加工しやすくなる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００１０】
第３の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、第１又は第２の観点にかかるスクリューロータの製造方法において、底面仕上げ工具が、先端に凸状に湾曲しており螺旋溝の底面の中央部分における半径と同じ半径を有するＲ刃を有する回転工具である。
【００１１】
このスクリューロータの製造方法では、上記のように、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、Ｒ刃を有する側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、螺旋溝の側面に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。
【００１２】
そこで、このスクリューロータの製造方法では、上記のように、底面仕上げ工具として、先端にＲ刃を有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００１３】
第４の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造装置であって、被加工物支持部と刃物支持部と制御部とを有している。被加工物支持部は、被加工物を支持して移動させる。刃物支持部は、工具を支持して移動させる。制御部は、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する荒加工ステップと、荒加工ステップの後に螺旋溝の側面及び底面を仕上げ加工する仕上げ加工ステップとを行わせるように、被加工物支持部と刃物支持部とを相対移動させつつ工具に前記被加工物を加工させる。そして、仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃を有する回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具を使用して、底面の中央部分を仕上げ加工する。
【００１４】
このスクリューロータの製造装置では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造装置では、側面仕上げ工具のＲ刃によって、底面の側面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。さらに、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むため、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【００１５】
第５の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、第４の観点にかかるスクリューロータの製造装置において、側面仕上げ工具のＲ刃の半径が、螺旋溝の底面の中央部分における半径よりも小さい。
【００１６】
このスクリューロータの製造装置では、螺旋溝の底面の中央部分における螺旋溝の底面の側面近傍部分をえぐるように加工しやすくなる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００１７】
第６の観点にかかるスクリューロータの製造装置は、第４又は第５の観点にかかるスクリューロータの製造装置において、底面仕上げ工具が、先端に凸状に湾曲しており螺旋溝の底面の中央部分における半径と同じ半径を有するＲ刃を有する回転工具である。
【００１８】
このスクリューロータの製造装置では、上記のように、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、Ｒ刃を有する側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、底面仕上げ工具によって切削する範囲が底面の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、螺旋溝の側面に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。
【００１９】
そこで、このスクリューロータの製造装置では、上記のように、底面仕上げ工具として、先端にＲ刃を有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝の底面の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝の底面の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００２０】
第７の観点にかかるスクリューロータの製造方法は、工具と被加工物とを相対移動させつつ工具で被加工物を加工することによって、スクリューロータを製造するスクリューロータの製造方法であって、荒加工ステップと仕上げ加工ステップとを有している。荒加工ステップは、被加工物の外径に螺旋溝を荒加工する工程である。仕上げ加工ステップは、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用して、側面を仕上げ加工し、先端に側方に突出する凸刃を有するバイト工具からなる底面仕上げ工具を使用して、底面を側面の底面近傍部分とともに仕上げ加工する。
【００２１】
このスクリューロータの製造方法では、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具を使用しているため、螺旋溝の側面を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、このスクリューロータの製造方法では、底面仕上げ工具の凸刃によって、側面の底面近傍部分が従来よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、螺旋溝の側面の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝の側面の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。しかも、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータの加工品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】スクリュー圧縮機の主要部分を示す斜視図である。
【図２】スクリューロータの断面図である。
【図３】スクリューロータ製造装置をＺ軸方向前方から見た概略図である。
【図４】スクリューロータ製造装置をＸ軸方向側方から見た概略図である。
【図５】スクリューロータ製造装置をＹ軸方向上方から見た概略図である。
【図６】スクリューロータ製造装置の制御部の主要部分を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝を示す図である。
【図９】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１０】第１実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面及び底面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１１】従来のスクリューロータの仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１２】スクリューロータの底面の仕上げ加工時の様子を工具側から見た状態を示す図である。
【図１３】側面仕上げ工具の先端の刃先形状の違いによる螺旋溝の仕上げ加工後の状態を示すシミュレーション結果である。
【図１４】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示すフローチャートである。
【図１５】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１６】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【図１７】第２実施形態にかかるスクリューロータの螺旋溝の加工工程を示す図であって、側面及び底面の仕上げ加工後の螺旋溝を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置について、図面に基づいて説明する。
【００２５】
＜スクリュー圧縮機の構成＞
図１は、スクリュー圧縮機１の主要部分を示す斜視図である。図２は、スクリューロータ２の断面図である。スクリュー圧縮機１は、ここでは、冷媒を圧縮するための冷媒圧縮機として使用されるシングルスクリュー圧縮機である。
【００２６】
スクリュー圧縮機１は、主として、スクリューロータ２と、スクリューロータ２を収納するケーシング（図示せず）と、スクリューロータ２の回転軸となるシャフト４と、ゲートロータ５、６と、ゲートロータ５、６のための回転軸８、９とを有している。
【００２７】
スクリューロータ２は、外周面に複数の螺旋状の螺旋溝１１を有している円柱状のロータである。スクリューロータ２は、シャフト４と一体になって、ケーシングの内部で回転することが可能である。シャフト４は、その一端が駆動用モータ（図示せず）に連結されている。
【００２８】
ゲートロータ５、６は、いずれもスクリューロータ２の螺旋溝１１に噛み合う複数の歯１２を有する回転体であり、シャフト４に略直交する回転軸８、９回りに回転することが可能である。ゲートロータ５、６は、スクリューロータ２の回転中心に対して対称な位置に配置されている。スクリューロータ２が回転すると、ゲートロータ５、６の歯１２は、順次螺旋溝１１に噛み合うようになっている。
【００２９】
また、ケーシングには、ケーシング内部に冷媒を吸入するための吸入ポート（図示せず）と、ケーシング内部で圧縮された冷媒を吐出するための吐出ポート（図示せず）とが、設けられている。
【００３０】
＜スクリュー圧縮機の動作＞
まず、シャフト４がケーシング外部の駆動モータから回転力を受けると、図１に示すように、スクリューロータ２が矢印Ｒ１の方向に回転する。このとき、スクリューロータ２の螺旋溝１１に噛み合うゲートロータ５、６は、これらの歯１２が螺旋溝１１の側面１３に押されることによって、矢印Ｒ２の方向へ回転する。このとき、スクリューロータ２では、螺旋溝１１の溝容積が広がり、吸入ポートを通じて、冷媒が螺旋溝１１に吸入される。そして、スクリューロータ２の回転が進むと、スクリューロータ２の螺旋溝１１の溝容積が最大になったところで、ゲートロータ５、６の歯１２によって螺旋溝１１が閉じこめられる。さらに、スクリューロータ２の回転が進むと、スクリューロータ２の螺旋溝１１の溝容積が小さくなり、冷媒が圧縮されて、吐出ポートを通じて吐出される。
【００３１】
＜第１実施形態にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置＞
−スクリューロータの製造方法及び製造装置−
次に、上記のスクリュー圧縮機１を構成するスクリューロータ２を製造するためのスクリューロータ製造装置１００の第１実施形態について、図３〜図１０を用いて説明する。ここで、図３は、スクリューロータ製造装置１００をＺ軸方向前方から見た概略図である。図４は、スクリューロータ製造装置１００をＸ軸方向側方から見た概略図である。図５は、スクリューロータ製造装置１００をＹ軸方向上方から見た概略図である。図６は、スクリューロータ製造装置１００の制御部１４０の主要部分を示すブロック図である。図７は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示すフローチャートである。図８は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝１１を示す図である。図９は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１０は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３及び底面１４の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。
【００３２】
スクリューロータ製造装置１００は、主として、刃物支持部１１０と、被加工物支持部１２０と、基礎台１３０と、制御部１４０とを有している。
【００３３】
刃物支持部１１０は、工具を支持して移動させる部分である。刃物支持部１１０は、主として、基礎台１３０に設けられたコラム１１１と、コラム１１１に取り付けられたスピンドル部１１２とを有している。コラム１１１は、基礎台１３０の上面に設けられたＺ軸ガイドレール１３１に対してスライド自在に取り付けられた部分であり、Ｚ軸ガイドレール１３１が延びるＺ軸方向に移動可能になっている。ここで、Ｚ軸は、水平方向に延びている。コラム１１１は、サーボモータ（図示せず）によってＺ軸方向に位置決めされながら移動する。コラム１１１の被加工物支持部１２０と対向する面には、Ｙ軸に沿って延びるＹ軸ガイドレール１１３が設けられている。ここで、Ｙ軸は、鉛直方向に延びている。スピンドル部１１２は、主として、ベース部１１４と、スピンドル本体１１５と、工具ホルダ１１６とを有している。ベース部１１４は、コラム１１１のＹ軸ガイドレール１１３にスライド自在に取り付けられた部分である。ベース部１１４は、サーボモータ（図示せず）によってＹ軸方向に位置決めされながら移動する部分である。スピンドル本体１１５は、ベース部１１４に設けられた部分であり、工具ホルダ１１６が着脱可能に取り付けられている。また、スピンドル本体１１５には、モータ（図示せず）が設けられており、このモータによって所望の回転速度で工具ホルダ１１６を回転させることができるようになっている。工具ホルダ１１６は、工具を支持する部分である。尚、工具ホルダ１１６に支持される工具は、自動工具交換装置（図示せず）によって交換可能になっている。このような刃物支持部１１０においては、制御部１４０からの制御信号に応じて、コラム１１１及びベース部１１４のサーボモータが駆動制御されて、工具が所望のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置に位置決めされるようになっている。また、制御部１４０からの制御信号に応じて、スピンドル本体１１５のモータが駆動制御されて、工具が回転駆動されるか、又は、回転不能に支持されるようになっている。
【００３４】
被加工物支持部１２０は、被加工物を支持して移動させる部分である。被加工物支持部１２０は、主として、回転テーブル１２１と、クランプ部１２２と、センタ１２３とを有している。回転テーブル１２１は、基礎台１３０に対して回転自在に設けられた部分である。回転テーブル１２１は、主として、基礎部１２４と回転台１２５とを有している。基礎部１２４は、基礎台１３０の上面に設けられ、かつ、Ｘ軸方向（Ｙ軸及びＺ軸に直交する方向）に延びるＸ軸ガイドレール１３２に対してスライド自在に取り付けられた部分である。回転台１２５は、基礎部１２４に対して鉛直方向に延びる鉛直軸Ｂ回りに回転自在に取り付けられた部分である。基礎部１２４は、サーボモータ（図示せず）によってＸ軸方向に位置決めされながら移動する。回転台１２５は、モータ（図示せず）によって鉛直軸Ｂ回りの回転角度を位置決めされながら回転移動する。クランプ部１２２は、回転テーブル１２１上に設けられて被加工物をクランプする部分である。クランプ部１２２は、水平方向に延びる水平軸Ａ回りに被加工物を回転自在に支持する。ここで、水平軸Ａは、回転台１２５の回転中心となる鉛直軸Ｂと交差している。クランプ部１２２は、被加工物をモータ（図示せず）によって水平軸Ａ回りの回転角度を位置決めしながら回転移動させる。センタ１２３は、回転テーブル１２１上に設けられてクランプ部１２２に支持された被加工物の回転中心を支持する部分である。センタ１２３は、回転テーブル１２１上において水平軸Ａに沿ってスライド自在な部分である。センタ１２３は、クランプ部１２２に支持された被加工物の回転中心に対して被加工物の先端側から当接するように構成されている。センタ１２３は、クランプ部１２２によって片持ち状にクランプされた被加工物の自由端において、その回転中心をセンタ押しすることで、被加工物を水平軸Ａ回りに回転駆動する際の軸ブレを防止している。このような被加工物支持部１２０においては、制御部１４０からの制御信号に応じて、回転テーブル１２１のサーボモータが駆動制御されて、被加工物が所望のＸ軸方向位置に位置決めされるようになっている。また、制御部１４０からの制御信号に応じて、回転テーブル１２１及びクランプ部１２２のモータが駆動制御されて、被加工物が鉛直軸Ｂ回り及び水平軸Ａ回りに位置決めされるようになっている。
【００３５】
このように、スクリューロータ製造装置１００は、制御部１４０からの制御信号に応じて、主として、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を制御することによって、工具をＹ軸及びＺ軸に沿って直進移動させ、被加工物をＸ軸に沿う直進移動させ、さらに、被加工物を水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ回りに回転移動させつつ（すなわち、工具と被加工物とを相対移動させつつ）、工具で被加工物をスクリューロータ２に加工するように構成されている。
【００３６】
制御部１４０は、主として、工具経路設定部１４１と、ＮＣデータ作成部１４２と、出力部１４３とを有している。工具経路設定部１４１は、目標工具経路データを設定する部分である。より具体的には、工具経路設定部１４１は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の設計データや加工前の被加工物の形状等が入力され、これらの設計データ等に基づいて被加工物に対する工具の目標工具経路データを算出して設定する。ここで、目標工具経路データとは、加工時における被加工物に対する工具の先端の位置や姿勢、移動経路に関するデータである。ＮＣデータ作成部１４２は、主として、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を制御するためのＮＣデータを作成する部分である。より具体的には、ＮＣデータ作成部１４２は、工具経路設定部１４１で設定された目標工具経路データに基づいて、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０を駆動するためのＮＣデータを作成する。このＮＣデータは、スクリューロータ製造装置１００における直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の位置指令データや回転２軸（水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ）の位置指令データ等からなる。出力部１４３は、ＮＣデータを刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０に出力する部分である。より具体的には、出力部１４３は、ＮＣデータ作成部１４２からのＮＣデータに基づいて、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０のモータ等に制御信号を出力する。
【００３７】
そして、出力部１４３から刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０のモータ等に制御信号が入力されることによって、刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が移動し、工具が被加工物に対して所望の目標工具経路に沿って移動しつつ被加工物に螺旋溝１１を加工するようになっている。より具体的には、螺旋溝１１の加工は、主として、荒加工ステップＳ１、仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３の順に行われる。
【００３８】
荒加工ステップＳ１は、被加工物の外周に螺旋溝１１を荒加工する工程である。荒加工ステップＳ１では、工具として、回転工具（工具自体が回転することによって切削加工を行うもの）としてのエンドミルからなる荒加工工具１５１が使用される。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に荒加工工具１５１を取り付ける。そして、荒加工工具１５１によって被加工物に螺旋溝１１を切削加工する。このとき、荒加工工具１５１の目標工具経路は、荒加工用の目標工具経路が設定されており、荒加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。尚、図８中の実線は、実際に被加工物に加工される螺旋溝１１の形状を示しており、図８中の破線は、仕上げ加工後の螺旋溝１１の形状を示している。
【００３９】
仕上げ加工ステップＳ２、Ｓ３は、荒加工ステップＳ１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。側面１３の仕上げ加工ステップＳ２では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる側面仕上げ工具１５２が使用される。側面仕上げ工具１５２は、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５２ａを有している。すなわち、側面仕上げ工具１５２は、Ｒ刃１５２ａ付きの回転工具となっている。ここで、Ｒ刃１５２ａの半径ｒ１は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２よりも小さくなっている。ここでは、Ｒ刃１５２ａの半径ｒ１は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２の０．７倍以上、１．０倍未満に設定されている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に側面仕上げ工具１５２を取り付ける。そして、側面仕上げ工具１５２によって螺旋溝１１の側面１３を底面１４の側面近傍部分とともに切削加工する。より具体的には、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、側面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａによって、底面１４の側面近傍部分が、仕上げ加工後の底面１４を、その中央部分の半径ｒ２を維持したままで側面方向に延長した線（図８〜図１０中の２点鎖線参照）よりもえぐられるような経路に設定されている。次に、底面１４の仕上げ加工ステップＳ３では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる底面仕上げ工具１５３が使用される。底面仕上げ工具１５３は、先端に凸状に湾曲するＲ刃１５３ａを有している。すなわち、底面仕上げ工具１５３は、Ｒ刃１５３ａ付きの回転工具となっている。ここで、Ｒ刃１５３ａの半径ｒ３は、仕上げ加工後の底面１４の中央部分の半径ｒ２と同じになっている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に底面仕上げ工具１５３を取り付ける。そして、底面仕上げ工具１５３によって螺旋溝１１の底面１４の中央部分を切削加工する。より具体的には、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、底面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ工具１５３によって、底面１４の中央部分だけが切削されるような経路に設定されている。
【００４０】
−スクリューロータの製造方法及び製造装置の特徴−
本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００には、以下のような特徴がある。
【００４１】
まず、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具１５２を使用しているため、螺旋溝１１の側面１３を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工において、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、図１１に示すように、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすかった。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法では、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａによって、底面１４の側面近傍部分が、仕上げ加工後の底面１４を、その中央部分の半径ｒ２を維持したままで側面方向に延長した線よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータ２の加工品質の向上を図ることができる。しかも、ここでは、側面仕上げ工具１５２のＲ刃１５２ａの半径ｒ１を、螺旋溝１１の底面１４の中央部分における半径ｒ２よりも小さくしているため、螺旋溝１１の底面１４の中央部分における螺旋溝１１の底面１４の側面近傍部分をえぐるように加工しやすい。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目の加工残りを確実に生じにくくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、底面仕上げ工具１５３によって切削する範囲が底面１４の中央部分だけで済むため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工の加工時間の短縮も図ることができる。
【００４４】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工においては、底面仕上げ用の工具として回転工具は使用されておらず、バイト工具を使用していた。なぜなら、スクリューロータの螺旋溝は、工具側（図３〜図５におけるＸ軸方向）から見ると傾斜をなしているため、回転工具で底面の仕上げ加工を行うと、図１２に示すように、底面の側面近傍部分を切削する前に、回転工具が螺旋溝の側面に接触してしまうからである。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、上記のように、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、底面仕上げ工具１５３によって切削する範囲が底面１４の中央部分だけで済むようになっている。このため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、螺旋溝１１の側面１３に接触するまで底面仕上げ工具を螺旋溝の側面に近づける必要がなくなり、底面仕上げ工具として、従来のようなバイト工具を使用する必要がなくなっている。そこで、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、底面仕上げ工具１５３として、先端にＲ刃１５３ａを有する回転工具を使用するようにしている。このため、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工において、従来のようなバイト工具を使用する場合に比べて、螺旋溝１１の底面１４の仕上げ加工の加工時間の短縮をさらに図ることができる。
【００４５】
尚、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００によれば、螺旋溝１１の底面１４の形状は、図１３に示すように、Ｒ刃付回転工具（すなわち、底面仕上げ工具１５３）による底面１４の仕上げ加工の加工線（図１３中の太い実線参照）と、Ｒ刃付回転工具（すなわち、側面仕上げ工具１５２）による側面１３の仕上げ加工の加工線（図１３の細い実線参照）とを合成したものになる。すなわち、側面仕上げ工具１５２による側面１３の仕上げ加工の加工線は、回転工具による底面１４の仕上げ加工が可能な限界位置よりも中央線（図１０参照）寄りの位置において、底面仕上げ工具１５３による底面１４の仕上げ加工の加工線に繋がっている。このため、底面１４の側面近傍の部分は、螺旋溝１１の底面１４の設計理想線（図１３中の細い１点鎖線参照）よりも、わずかにえぐられるように加工されていることがわかる。この底面１４のえぐりの程度は、底面１４のｒ２が１００ｍｍ程度で側面１３間の溝幅が３０ｍｍ程度の螺旋溝において、約２０μｍである。一方、側面仕上げ工具として、Ｒ刃なし回転工具（すなわち、Ｒ刃１５２ａを有しない先端が平坦な回転工具）を使用する場合には、Ｒ刃付回転工具を使用する場合と同じ側面方向位置において、底面仕上げ工具１５３による底面１４の仕上げ加工の加工線に繋がるようにすると、底面１４の側面近傍の部分が、螺旋溝１１の底面１４の設計理想線（図１３中の細い１点鎖線参照）よりも、非常に大きくえぐられるように加工せざるを得ないことがわかる（図１３中の２点鎖線参照）。この底面１４のえぐりの程度は、底面１４のｒ２が１００ｍｍ程度で側面１３間の溝幅が３０ｍｍ程度の螺旋溝において、約１００μｍとなる。このように、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００によれば、側面仕上げ工具としてＲ刃付回転工具を使用しているため、設計理想線に近い状態で、底面１４の側面近傍部分をわずかにえぐるように加工しつつ、底面仕上げ工具として回転工具を使用することができる。
【００４６】
＜第２実施形態にかかるスクリューロータの製造方法及び製造装置＞
−スクリューロータの製造方法及び製造装置−
次に、上記のスクリュー圧縮機１を構成するスクリューロータ２を製造するためのスクリューロータ製造装置１００の第２実施形態について、図１４〜図１７を用いて説明する。ここで、図１４は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示すフローチャートである。図１５は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、荒加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１６は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。図１７は、スクリューロータ２の螺旋溝１１の加工工程を示す図であって、側面１３及び底面１４の仕上げ加工後の螺旋溝１１を示す図である。
【００４７】
尚、スクリューロータ製造装置１００の構成は、第１実施形態のスクリューロータ製造装置１００と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
ここでは、螺旋溝１１の加工は、主として、荒加工ステップＳ１１、仕上げ加工ステップＳ１２、Ｓ１３の順に行われる。
【００４９】
荒加工ステップＳ１１は、被加工物の外周に螺旋溝１１を荒加工する工程である。荒加工ステップＳ１１では、工具として、回転工具（工具自体が回転することによって切削加工を行うもの）としてのエンドミルからなる荒加工工具１６１が使用される。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に荒加工工具１６１を取り付ける。そして、荒加工工具１６１によって被加工物に螺旋溝１１を切削加工する。このとき、荒加工工具１６１の目標工具経路は、荒加工用の目標工具経路が設定されており、荒加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。尚、図１５中の実線は、実際に被加工物に加工される螺旋溝１１の形状を示しており、図１５中の破線は、仕上げ加工後の螺旋溝１１の形状を示している。
【００５０】
仕上げ加工ステップＳ１２、Ｓ１３は、荒加工ステップＳ１１の後に、螺旋溝１１の側面１３及び底面１４を仕上げ加工する工程である。側面１３の仕上げ加工ステップＳ１２では、工具として、回転工具としてのエンドミルからなる側面仕上げ工具１６２が使用される。側面仕上げ工具１６２は、まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に側面仕上げ工具１６２を取り付ける。そして、側面仕上げ工具１６２によって螺旋溝１１の側面１３を切削加工する。より具体的には、側面仕上げ加工用の目標工具経路は、側面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、側面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。次に、底面１４の仕上げ加工ステップＳ１３では、工具として、バイト工具としての切削バイトからなる底面仕上げ工具１６３が使用される。底面仕上げ工具１６３は、先端に側方に突出する凸刃１６３ａを有しており、これにより、先端の形状が略扇形をなしている。すなわち、底面仕上げ工具１６３は、凸刃１６３ａ付きのバイト工具となっている。まず、工具ホルダ１１６を介してスピンドル部１１２に底面仕上げ工具１６３を取り付ける。そして、底面仕上げ工具１６３によって螺旋溝１１の底面１４及び側面１３の底面近傍部分とともに切削加工する。より具体的には、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ加工用の目標工具経路が設定されており、底面仕上げ加工用の目標工具経路に応じて刃物支持部１１０及び被加工物支持部１２０が駆動される。ここで、底面仕上げ加工用の目標工具経路は、底面仕上げ工具１６３の凸刃１６３ａによって、側面１３の底面近傍部分が、仕上げ加工後の側面１３を、その外周寄りの部分を底面側に延長した線（図１５〜図１７中の２点鎖線参照）よりもえぐられるような経路に設定されている。
【００５１】
−スクリューロータの製造方法及び製造装置の特徴−
本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００には、以下のような特徴がある。
【００５２】
まず、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法及び製造装置１００では、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、回転工具からなる側面仕上げ工具１６２を使用しているため、螺旋溝１１の側面１３を何回も繰り返して切削する必要がなくなる。このため、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工において、従来のバイト工具のような工具自体が回転しないものを使用する場合に比べて、螺旋溝１１の側面１３の仕上げ加工の加工時間の短縮を図ることができる。
【００５３】
また、従来のスクリューロータの製造方法及び製造装置では、スクリューロータの螺旋溝の仕上げ加工において、螺旋溝の側面を仕上げ加工するバイト工具と、螺旋溝の底面を仕上げ加工するバイト工具とが異なるため、図１１に示すように、螺旋溝の側面と底面との継ぎ目に加工残りが生じやすかった。しかし、本実施形態のスクリューロータ２の製造方法では、底面仕上げ工具１６３の凸刃１６３ａによって、側面１３の底面近傍部分が、仕上げ加工後の側面１３を、その外周寄りの部分を底面側に延長した線よりもえぐられるように加工されることになる。このため、螺旋溝１１の側面１３と底面１４との継ぎ目に加工残りが生じにくくなり、スクリューロータ２の加工品質の向上を図ることができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５５】
上記の実施形態にかかるスクリューロータ製造装置では、工具と被加工物とを相対移動させるための構成として、工具をＹ軸及びＺ軸に沿って直進移動させ、被加工物をＸ軸に沿う直進移動させ、さらに、被加工物を水平軸Ａ及び鉛直軸Ｂ回りに回転移動させる構成を採用しているが、これに限定されない。例えば、工具を鉛直軸Ｂ回りに回転移動させるようにしてもよいし、また、工具を被加工物に対して水平方向に進退させるのではなく、工具を被加工物に対して鉛直方向に進退させるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記の実施形態にかかるスクリューロータの製造方法では、螺旋溝１１の仕上げ加工において、側面１３の仕上げ加工を行った後に底面１４の仕上げ加工を行うようにしているが、この仕上げ加工の順序に限定されるものではなく、底面１４の仕上げ加工を行った後に側面１３の仕上げ加工を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、冷媒圧縮機等として用いられるスクリュー圧縮機のスクリューロータの製造方法及び製造装置に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
２ スクリューロータ
１１ 螺旋溝
１３ 側面
１４ 底面
１００ スクリューロータ製造装置
１１０ 刃物支持部
１２０ 被加工物支持部
１４０ 制御部
１５２、１６２ 側面仕上げ工具
１５２ａ、１５３ａ Ｒ刃
１５３、１６３ 底面仕上げ工具
１６３ａ 凸刃
ｒ１、ｒ２、ｒ３ 半径
Ｓ１、Ｓ１１ 荒加工ステップ
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ１２、Ｓ１３ 仕上げ加工ステップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８９５６９号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造方法であって、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップ（Ｓ１）と、
前記荒加工ステップの後に、前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップ（Ｓ２、Ｓ３）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃（１５２ａ）を有する回転工具からなる側面仕上げ工具（１５２）を使用して、前記側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具（１５３）を使用して、前記底面の中央部分を仕上げ加工する、
スクリューロータの製造方法。
【請求項２】
前記側面仕上げ工具（１５２）のＲ刃（１５２ａ）の半径（ｒ１）は、前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）よりも小さい、請求項１に記載のスクリューロータの製造方法。
【請求項３】
前記底面仕上げ工具（１５３）は、先端に凸状に湾曲しており前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）と同じ半径（ｒ３）を有するＲ刃（１５３ａ）を有する回転工具である、請求項１又は２に記載のスクリューロータの製造方法。
【請求項４】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造装置であって、
前記被加工物を支持して移動させる被加工物支持部（１２０）と、
前記工具を支持して移動させる刃物支持部（１１０）と、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップと、前記荒加工ステップの後に前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップとを行わせるように、前記被加工物支持部と前記刃物支持部とを相対移動させつつ前記工具に前記被加工物を加工させる制御部（１４０）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃（１５２ａ）を有する回転工具からなる側面仕上げ工具（１５２）を使用して、前記側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具（１５３）を使用して、前記底面の中央部分を仕上げ加工する、
スクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項５】
前記側面仕上げ工具（１５２）のＲ刃（１５２ａ）の半径（ｒ１）は、前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）よりも小さい、請求項４に記載のスクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項６】
前記底面仕上げ工具（１５３）は、先端に凸状に湾曲しており前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）と同じ半径（ｒ３）を有するＲ刃（１５３ａ）を有する回転工具である、請求項４又は５に記載のスクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項７】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造方法であって、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップ（Ｓ１１）と、
前記荒加工ステップの後に、前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップ（Ｓ１２、Ｓ１３）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、回転工具からなる側面仕上げ工具（１６２）を使用して、前記側面を仕上げ加工し、先端に側方に突出する凸刃（１６３ａ）を有するバイト工具からなる底面仕上げ工具（１６３）を使用して、前記底面を前記側面の底面近傍部分とともに仕上げ加工する、
スクリューロータの製造方法。
【請求項１】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造方法であって、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップ（Ｓ１）と、
前記荒加工ステップの後に、前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップ（Ｓ２、Ｓ３）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃（１５２ａ）を有する回転工具からなる側面仕上げ工具（１５２）を使用して、前記側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具（１５３）を使用して、前記底面の中央部分を仕上げ加工する、
スクリューロータの製造方法。
【請求項２】
前記側面仕上げ工具（１５２）のＲ刃（１５２ａ）の半径（ｒ１）は、前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）よりも小さい、請求項１に記載のスクリューロータの製造方法。
【請求項３】
前記底面仕上げ工具（１５３）は、先端に凸状に湾曲しており前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）と同じ半径（ｒ３）を有するＲ刃（１５３ａ）を有する回転工具である、請求項１又は２に記載のスクリューロータの製造方法。
【請求項４】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造装置であって、
前記被加工物を支持して移動させる被加工物支持部（１２０）と、
前記工具を支持して移動させる刃物支持部（１１０）と、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップと、前記荒加工ステップの後に前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップとを行わせるように、前記被加工物支持部と前記刃物支持部とを相対移動させつつ前記工具に前記被加工物を加工させる制御部（１４０）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、先端に凸状に湾曲するＲ刃（１５２ａ）を有する回転工具からなる側面仕上げ工具（１５２）を使用して、前記側面を前記底面の側面近傍部分とともに仕上げ加工し、底面仕上げ工具（１５３）を使用して、前記底面の中央部分を仕上げ加工する、
スクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項５】
前記側面仕上げ工具（１５２）のＲ刃（１５２ａ）の半径（ｒ１）は、前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）よりも小さい、請求項４に記載のスクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項６】
前記底面仕上げ工具（１５３）は、先端に凸状に湾曲しており前記螺旋溝（１１）の底面（１４）の中央部分における半径（ｒ２）と同じ半径（ｒ３）を有するＲ刃（１５３ａ）を有する回転工具である、請求項４又は５に記載のスクリューロータの製造装置（１００）。
【請求項７】
工具と被加工物とを相対移動させつつ前記工具で前記被加工物を加工することによって、スクリューロータ（２）を製造するスクリューロータの製造方法であって、
前記被加工物の外径に螺旋溝（１１）を荒加工する荒加工ステップ（Ｓ１１）と、
前記荒加工ステップの後に、前記螺旋溝の側面（１３）及び底面（１４）を仕上げ加工する仕上げ加工ステップ（Ｓ１２、Ｓ１３）とを備え、
前記仕上げ加工ステップでは、回転工具からなる側面仕上げ工具（１６２）を使用して、前記側面を仕上げ加工し、先端に側方に突出する凸刃（１６３ａ）を有するバイト工具からなる底面仕上げ工具（１６３）を使用して、前記底面を前記側面の底面近傍部分とともに仕上げ加工する、
スクリューロータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２５１３７７（Ｐ２０１１−２５１３７７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２７５６８（Ｐ２０１０−１２７５６８）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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