ワークの表面の加工方法
【課題】加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できるワークの表面の加工方法を提供すること。
【解決手段】軸部１１１及び刃部１１２を備える切削工具１１を、軸部１１１を中心に所定方向に回転させながら、ワーク２６の表面に設けられた複数の往路２７ａ及び複数の復路２７ｂが交互に並ぶ経路２７に沿って往復移動させつつ往路２７ａ及び復路２７ｂに直交するピックフィード方向に移動させることで、ワーク２６の表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、軸部１１１を、ワーク２６の表面に直交する方向から、ピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向に所定角度傾け、かつ、軸部１１１を、ワーク２６の表面の面内方向における経路２７に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにする。
【解決手段】軸部１１１及び刃部１１２を備える切削工具１１を、軸部１１１を中心に所定方向に回転させながら、ワーク２６の表面に設けられた複数の往路２７ａ及び複数の復路２７ｂが交互に並ぶ経路２７に沿って往復移動させつつ往路２７ａ及び復路２７ｂに直交するピックフィード方向に移動させることで、ワーク２６の表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、軸部１１１を、ワーク２６の表面に直交する方向から、ピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向に所定角度傾け、かつ、軸部１１１を、ワーク２６の表面の面内方向における経路２７に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状を有するワークの表面を切削加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等の三次元形状を有するワークを加工する場合、仕上げの段階において、軸部及びこの軸部の先端側に設けられる刃部を備え、軸部を中心に所定方向に回転するボールエンドミル等の切削工具を用いる。ボールエンドミルは、球面形状の先端部分を有し、刃部は、球面形状における軸方向に沿った側面に設けられている。ボールエンドミルを、軸部を中心に回転させながら、先端部分がワークに突き当たるようにワークの表面の上を移動させることで、ボールエンドミルの回転に伴って動く刃部によって、ワークの表面が切削される。
【０００３】
ボールエンドミルを用いた加工方法は、ワークの表面に対して刃部を当てる向きによって大きく二つに分類される。具体的には、刃部をワークの表面に対して下から上に当ててすくい取るように切削するアップカットと、刃部をワークの表面に対して上から下に当てて押さえ込むように切削するダウンカットと、に分類される。
【０００４】
ここで、アップカットによりワークの表面を加工した場合、刃部にかかる抵抗が大きくボールエンドミルがビビるため、ワークの表面にムシレが生じることがある。ムシレが生じたワークを、例えば、自動車のフロントバンパ等の樹脂製品を成型する金型として用いた場合、ムシレによる凹凸が樹脂製品に転写されてしまうことがある。
一方、ダウンカットによりワークの表面を加工した場合には、ワークの表面にムシレが生じにくく、加工の精度がよい（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、従来、ワークの表面を隙間なく切削するために、ボールエンドミルを移動させる経路として、一定の方向に並ぶ複数の路を設定する。ボールエンドミルを経路に沿って移動させる態様としては、一般的に、一方向に川の字を書くように移動させるワンウェイ方式と、つづら折り形状となるように往復移動させるツーウェイ方式と、がある。
【０００６】
ワンウェイ方式では、切削条件が不変であり刃部を当てる方向が一定に保たれるので、常にダウンカットとしてワークの表面を均一に加工できるが、ボールエンドミルを各路の終点から次の路の始点に移動させる距離が長く時間が余計に必要となり、加工時間が延びる。
一方、ツーウェイ方式では、ワンウェイ方式のように加工時間が延びることはないが、切削条件が変動して刃を当てる方向が一定に保たれず、アップカットとダウンカットとを繰り返すこととなり、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できない（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−０１１０２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２０２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の加工方法では、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できなかった。
【０００９】
従って、本発明は、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できるワークの表面の加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワークの表面の加工方法は、軸部（例えば、後述の軸部１１１）及び該軸部の先端側に設けられる刃部（例えば、後述の刃部１１２）を備える切削工具（例えば、後述のエンドミル１１）を、前記軸部を中心に所定方向に回転させながら、ワーク（例えば、後述のワーク２６）の表面に設けられた複数の往路（例えば、後述の往路２７ａ）及び複数の復路（例えば、後述の復路２７ｂ）が交互に並ぶ経路（例えば、後述の経路２７）に沿って往復移動させつつ該往路及び該復路に直交するピックフィード方向に移動させることで、前記ワークの表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、前記軸部を、前記ワークの表面に直交する方向から、前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向に所定角度（例えば、１０度を超える角度）傾け、かつ、該軸部を、前記ワークの表面の面内方向における前記経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにすることを特徴とするワークの表面の加工方法に関する。
【００１１】
この発明によれば、切削工具を、ワークの表面に直交する方向からピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向に所定角度傾け、かつ、切削工具のワークの表面の面内方向における経路に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワークの表面に設けられた往路及び復路を含むすべての経路をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できる。
【００１２】
この場合、前記切削工具を、前記軸部を中心とした回転及び三次元方向それぞれへの平行移動が可能となるように保持すると共に、該切削工具を、鉛直方向から所定角度傾けた姿勢で鉛直軸回りの回転が可能となるように保持することが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、切削工具を、鉛直軸に対して所定角度傾けた状態で、三次元方向それぞれへの平行移動、及び鉛直軸を中心とした回転移動が可能に保持させる。よって、切削工具を４軸方向に移動させてワークの表面の加工を行えるので、ワークの表面の加工の精度をより向上できる。
【００１４】
この場合、前記切削工具における前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向への前記ワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、前記切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に、前記経路の方向を切り替えることが好ましい。
【００１５】
切削工具の軸部を鉛直軸に対して所定角度傾けた姿勢に維持して３次元形状を有するワークの表面を加工する場合、ワークの表面の角度によっては、ワークの表面に直交する方向からの切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向への傾きが１０度以下になる場合がある。
そこで、この発明によれば、切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃部が回転する方向へのワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に経路の方向を切り替える。これにより、切削工具のワークの表面に対する傾き及びピックフィード方向を切り替えられるので、切削工具の軸部を、切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃部が回転する方向へのワークの表面に直交する方向からの傾き角度を、１０度を超える角度にした状態でワークの表面を加工できる。よって、ワークの表面に設けられたすべての経路をダウンカットにより加工できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、切削工具を、ワークの表面に直交する方向からピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向に所定角度傾け、かつ、ワークの表面の面内方向における経路に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワークの表面に設けられた往路及び復路を含むすべての経路をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の加工方法に使用するボールエンドミルを備えた切削加工装置の斜視図である。
【図２】ボールエンドミルの正面図である。
【図３】ボールエンドミルを移動させる経路を説明する斜視図である。
【図４】ボールエンドミルを傾ける方向及び角度を説明する図であり、（Ａ）はワークの表面の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ａの方向に視た図である。
【図５】ダウンカットとなることを説明する図である。
【図６】ボールエンドミルを傾ける方向及び角度を説明する図である。
【図７】金型の斜視図である。
【図８】ボールエンドミルを傾ける方向及びボールエンドミルを移動させる経路を説明する図であり、（Ａ）は図７に示す矢印Ｂの方向に視た金型の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ｃの方向に視た図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す矢印Ｄの方向に視た図であり、（Ｄ）は金型を上面側から視た図であり一対の側面を展開した状態で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る加工方法を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の加工方法に使用する切削加工装置１の斜視図である。図２は、切削加工装置１が使用する切削工具としてのボールエンドミル（以下、エンドミルと略す。）１１の正面図である。
【００１９】
図１に示すように、切削加工装置１は、エンドミル１１を使用して金型等の三次元ワーク（以下、ワークと略す。）を切削加工する装置である。
切削加工装置１は、ワークを切削するエンドミル１１と、このエンドミル１１を駆動させる工作機械１２と、この工作機械１２を制御するＮＣ装置（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１３と、を備える。
【００２０】
工作機械１２は、門型の構造を有しており、その両脇の門柱を構成する一対の側壁１６と、この側壁１６同士の間に架けられたＹ軸方向（水平方向）に延びる一対のメインレール１７と、このメインレール１７をＹ軸方向に走行する一対の走行部１８と、この走行部１８同士の間に架けられたＸ軸方向（Ｙ軸方向に直交する水平方向）に延びる一対のクロスレール１９と、このクロスレール１９同士の間をＸ軸方向に走行するテーブル２０と、このテーブル２０の下部に取り付けられたスピンドルヘッド２１と、を備える。
【００２１】
一対の側壁１６同士の間には、切削加工の対象となるワーク（図７参照）が、固定用の治具（図示せず）によって固定される。
【００２２】
一対のメインレール１７の両端は、各側壁１６の上方の両脇に連結されている。
一対の走行部１８は、サーボモータ等で構成される駆動機構（図示せず）を内蔵している。一対の走行部１８は、ＮＣ装置１３の制御下において駆動機構が駆動されることで、相互に連動して走行する。
【００２３】
一対のクロスレール１９の両端は、各走行部１８の両脇に連結されている。
テーブル２０は、サーボモータ等で構成される駆動機構（図示せず）を内蔵している。テーブル２０は、ＮＣ装置１３の制御下において駆動機構が駆動されることで走行する。
【００２４】
スピンドルヘッド２１は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に昇降可能、かつＺ軸回りに回転可能となっている。スピンドルヘッド２１は、エンドミル１１等の切削工具を、鉛直方向から所定角度（例えば、３０度）傾けた姿勢で保持する。本実施形態では、エンドミル１１を保持する場合を例に説明する。
本実施形態では、スピンドルヘッド２１に保持されたエンドミル１１は、軸部１１１を中心として右回り（時計回り）の方向に回転される。
【００２５】
エンドミル１１の球面形状部分１１ａは、スピンドルヘッド２１がＺ軸回りに回転することで、ＸＹ平面内で真円を描くように旋回する。
エンドミル１１は、テーブル２０がクロスレール１９を走行することでＸ軸方向に移動する。エンドミル１１は、走行部１８がメインレール１７を走行することでＹ軸方向に移動する。エンドミル１１は、スピンドルヘッド２１が昇降することでＺ軸方向に移動する。エンドミル１１は、スピンドルヘッド２１がＺ軸回りに回転することによって、鉛直方向からの傾きの方向が変わる。
【００２６】
エンドミル１１の軸回りの回転速度は、使用する工作機械１２に予め定められている範囲内で適宜設定される。
【００２７】
図２に示すように、エンドミル１１は、軸部１１１と、この軸部の先端側に設けられ刃部１１２を有する球面形状部分１１ａとを備えている。球面形状部分１１ａは、切削加工の際、ワークに突き当てられる。
刃部１１２は、球面形状部分における軸方向の側面に設けられている。
【００２８】
次に、この切削加工装置１を用いて、ワークの表面を切削加工する加工方法について説明する。尚、図面及び説明の簡略化のため、三次元ワークの代わりに板形状の二次元ワーク２６を用いて説明する。
図３は、エンドミル１１を移動させる経路を説明する二次元ワーク（以下、ワークと略す。）２６の斜視図である。図４は、エンドミル１１を傾ける方向及び角度を説明する図であり、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ａの方向に視た図である。図５は、エンドミル１１による切削方法がダウンカットとなることを説明する図である。図６は、エンドミル１１を傾ける方向及び角度を説明する図である。
【００２９】
図３に示すように、エンドミル１１の球面形状部分１１ａを、ワーク２６の表面２６ａに突き当てておく。
次に、エンドミル１１を、軸部１１１を中心として回転させながら、ワーク２６の表面２６ａの上に設定されている経路２７に沿って、表面２６ａの上を隙間なく移動させる。
【００３０】
経路２７は、一定の方向に延びる複数の往路２７ａと複数の復路２７ｂとが交互に並ぶつづら折り形状を有している。
複数の往路２７ａと複数の復路２７ｂとが延びる方向を、往復方向という。この往復方向に直交する方向であって、エンドミル１１を往路２７ａと復路２７ｂとの間を折り返す際に移動させる方向を、ピックフィード方向（以下、ピック方向と略す。）という。
【００３１】
エンドミル１１を経路２７に沿って移動させた場合、エンドミル１１のピック方向の側に位置する刃部１１２によって、ワーク２６の表面２６ａが切削される。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、経路２７を移動しているエンドミル１１は、軸部１１１を中心として右回りの方向に回転している。エンドミル１１のピック方向の側に位置する刃部１１２は、矢印Ａの方向に視て右方向に回転している。
矢印Ａの方向に視た図４（Ｂ）に示すように、エンドミル１１は、ワーク２６の表面２６ａに直交する方向から、往復方向のうち、ピック方向の側（図面の奥側）に位置する刃部１１２が回転する方向である右方向に所定の角度θ１傾けられている。
【００３３】
言い換えると、エンドミル１１が角度θ１傾けられている方向が、エンドミル１１の往復方向として設定される。また、エンドミル１１が角度θ１傾けられている方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側（図面の奥側）が、ピック方向として設定される。
【００３４】
エンドミル１１を上記の方向に上記の角度傾けることで、図５に示すように、エンドミル１１の刃部１１２は、ワーク２６の表面２６ａに対して上から下に当たり、押さえ込むように切削するダウンカットが実現される。
尚、角度θ１は、エンドミル１１の刃部１１２によりワークの表面を好適に切削する観点から１０度を超える角度であることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の加工方法においては、図６に示すように、エンドミル１１を、ワーク２６の表面２６ａの面内方向における、経路２７に沿った往復方向からの傾きが±４５度未満の角度θ２となるように制御する必要がある。この角度θ２を±４５度未満とすることで、往路２７ａ及び復路２７ｂを含むすべての経路２７において好適にダウンカットによる切削を行える。これは、角度θ２をピックフィード方向成分と往復方向成分とに分解した場合に、角度θ２が±４５度未満の状態においては、ピックフィード方向成分よりも往復方向成分の方が大きい状態が保たれることが理由として考えられる。尚、角度θ２は、０度に近いほど、ワーク２６の表面２６ａを好適に加工できる。
【００３６】
次に、三次元ワークである金型３１の表面を切削加工する場合について説明する。
図７は、金型３１の斜視図である。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、それぞれ、エンドミル１１を移動させる経路を説明する図であり、図８（Ａ）は、図７に示す矢印Ｂの方向に視た金型３１の断面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す金型３１を矢印Ｃの方向に視た図であり、エンドミル１１を、図８（Ａ）に示す状態からＺ軸回りに９０度回転させた状態を示す図である。図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示す金型３１を矢印Ｄの方向に視た図であり、エンドミル１１を、図８（Ａ）に示す状態からＺ軸回りに９０度回転させた状態を示す図である。図８（Ｄ）は、金型３１を上面側から視た図であり、一対の側面３４、３５を展開した状態で示す図である。
【００３７】
図７に示すように、ワークとなる金型３１は、左右対称の形状を有している。金型３１は、樹脂製品を成型するための成型面３２を有している。
成型面３２は、底面３３と、この底面３３に対して立直する一対の側面３４、３５と、底面３３と各側面３４、３５と接続する一対の傾斜面３６、３７と、を備えている。
【００３８】
底面３３は、略水平に配置されている。金型３１が左右対称の形状を有しているから、底面３３は、左半分の第一底面３３ａと、右半分の第二底面３３ｂと、に分けて扱われる。
一対の傾斜面３６、３７はそれぞれ、水平方向に対して略３０度傾いている。一対の側面３４、３５はそれぞれ、略鉛直に配置されている。
【００３９】
本実施形態では、エンドミル１１を移動させる経路が、側面３４から、傾斜面３６、第一底面３３ａ、第二底面３３ｂ、傾斜面３７、側面３５の順に設定されている場合を説明する。
【００４０】
まず、図８（Ａ）に示すように、鉛直方向から３０度傾けた姿勢でスピンドルヘッド２１に保持されているエンドミル１１を、側面３４に突き当てた場合、エンドミル１１は、側面３４に直交する方向から鉛直上方向の側に略６０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４１】
図８（Ｄ）に示すように、側面３４では、エンドミル１１が鉛直方向の側に傾けられるので、鉛直方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、側面３４では、エンドミル１１が鉛直上方向の側に傾けられるので、鉛直上方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の手前側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように側面３４の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における側面３４の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４２】
次に、図８（Ａ）に示すように、側面３４の場合における姿勢を保ったまま、エンドミル１１を傾斜面３６に突き当てたとすると、エンドミル１１は、傾斜面３６から略直交する（エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾斜面３６に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になる）こととなり、ダウンカットを実現できない。
【００４３】
そこで、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに−９０度回転させて、傾斜面３６に直交する方向からのエンドミル１１の傾きを変更すると共に、経路の方向を９０度切り替える。すると、図８（Ｂ）に示すように、エンドミル１１は、傾斜面３６に直交する方向から金型３１の手前側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４４】
また、図８（Ｄ）に示すように、傾斜面３６では、エンドミル１１が金型３１の手前側に傾けられるので、金型３１の手前側と奥側とがエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の手前側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の右側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように傾斜面３６の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における傾斜面３６の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４５】
次に、図８（Ａ）に示すように、第一底面３３ａでは、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに９０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を側面３４の場合と同じにする。エンドミル１１は、第一底面３３ａに直交する方向から金型３１の右側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４６】
図８（Ｄ）に示すように、第一底面３３ａでは、エンドミル１１が金型３１の右側に傾けられるので、金型３１の左右方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の右側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の奥側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように、第一底面３３ａの上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における第一底面３３ａの面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４７】
次に、図８（Ａ）に示すように、第二底面３３ｂでは、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに１８０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を第一底面３３ａの場合と左右反転にする。エンドミル１１は、第二底面３３ｂに直交する方向から金型３１の左側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４８】
図８（Ｄ）に示すように、第二底面３３ｂでは、エンドミル１１が金型３１の左側に傾けられるので、金型３１の左右方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の左側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の手前側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように、第二底面３３ｂの上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における第二底面３３ｂの面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４９】
次に、図８（Ａ）に示すように、第二底面３３ｂの場合における姿勢を保ったまま、エンドミル１１を傾斜面３７に突き当てたとすると、エンドミル１１は傾斜面３７から略直交する（エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾斜面３７に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になる）こととなり、ダウンカットを実現できない。
【００５０】
そこで、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに９０度回転させて、傾斜面３７に直交する方向からのエンドミル１１の傾きを変更すると共に、経路の方向を９０度切り替える。すると、図８（Ｃ）に示すように、エンドミル１１は、傾斜面３７に直交する方向から金型３１の手前側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００５１】
また、図８（Ｄ）に示すように、傾斜面３７では、エンドミル１１が金型３１の手前側に傾けられるので、金型３１の手前側と奥側とがエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の手前側の方向に移動する刃部１１２が位置する側である、金型３１の右側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように傾斜面３７の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における傾斜面３７の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００５２】
次に、図８（Ａ）に示すように、側面３５では、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに−９０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を第二底面３３ｂの場合と同じにする。エンドミル１１は、側面３５に直交する方向から鉛直上方向の側に略６０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００５３】
図８（Ｄ）に示すように、側面３５では、エンドミル１１が鉛直方向に傾けられるので、鉛直方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、側面３５では、エンドミル１１が鉛直上方向の側に傾けられるので、鉛直上方向に移動する刃部１１２が位置する側である、金型３１の奥側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように側面３５の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における側面３５の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００５４】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）エンドミル１１を、ワーク２６の表面２６ａに直交する方向から、ピック方向の側に位置する刃部１１２が移動する方向に１０度を超える角度θ１傾け、かつ、ワーク２６の表面２６ａの面内方向における経路２７に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワーク２６の表面２６ａに設けられた往路２７ａ及び復路２７ｂを含むすべての経路２７をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワーク２６の表面２６ａを滑らかに加工できる。
【００５５】
（２）エンドミル１１を、Ｚ軸（鉛直軸）に対して３０度傾けた状態で、三次元方向それぞれへの平行移動、及びＺ軸（鉛直軸）を中心とした回転移動が可能に保持させた。よって、エンドミル１１を４軸方向に移動させて３次元形状を有する金型３１の成型面３２（底面３３、一対の側面３４、３５及び一対の傾斜面３６、３７）の加工を行えるので、金型３１の成型面３２の加工の精度をより向上できる。
【００５６】
（３）エンドミル１１の軸部１１１をＺ軸（鉛直軸）対して３０度傾けた姿勢に維持して３次元形状を有する金型３１の成型面３２（底面３３、一対の側面３４、３５及び一対の傾斜面３６、３７）を加工する場合、成型面３２の角度によっては、成型面３２の表面に直交する方向からのエンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾きが１０度以下になる場合がある。
そこで、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させると共に経路２７の方向を切り替える。これにより、エンドミル１１の軸部１１１を、Ｚ軸（鉛直軸）を中心に、例えば９０度回転させることで、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度を、１０度を超える角度にした状態で成型面３２を加工できる。よって、成型面３２に設けられたすべての経路２７をダウンカットにより加工できる。
【００５７】
（４）スピンドルヘッド２１によってエンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させることで、エンドミル１１のワークに対する傾きを変更し、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させる前と後とで経路２７の方向を切り替える。よって、簡単な構成でありながら、三次元形状を有する金型３１の成型面３２を加工できる。
【００５８】
尚、本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、スピンドルヘッド２１は、エンドミル１１を鉛直方向から３０度傾けた姿勢で保持したが、傾ける角度はこれに限らない。例えば、エンドミルを鉛直方向から１０度を超え、かつ鉛直方向から８０度未満の角度傾けるようにしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、エンドミル１１における金型３１の成型面３２の面内方向の経路に沿った方向からの傾きを、常に０度として加工を行ったが、これに限らない。即ち、エンドミルにおける金型の成型面の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、±４５度未満であればよい。
【００６０】
また、本実施形態では、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに９０度回転させたが、これに限らない。即ち、エンドミルのＺ軸（鉛直軸）回りの回転角度は、９０度未満であってもよく９０度を超えてもよい。つまり、回転後のエンドミルにおける金型の成型面の面内方向の経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満であればよい。
【００６１】
また、本実施形態では、切削工具としてボールエンドミル１１を用いたが、これに限らない。即ち、切削工具としてラジアスエンドミルを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１ ボールエンドミル（切削工具）
１１１ 軸部
１１２ 刃部
２６ ワーク
２６ａ 表面
２７ 経路
２７ａ 往路
２７ｂ 復路
３１ 金型（ワーク）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状を有するワークの表面を切削加工する加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等の三次元形状を有するワークを加工する場合、仕上げの段階において、軸部及びこの軸部の先端側に設けられる刃部を備え、軸部を中心に所定方向に回転するボールエンドミル等の切削工具を用いる。ボールエンドミルは、球面形状の先端部分を有し、刃部は、球面形状における軸方向に沿った側面に設けられている。ボールエンドミルを、軸部を中心に回転させながら、先端部分がワークに突き当たるようにワークの表面の上を移動させることで、ボールエンドミルの回転に伴って動く刃部によって、ワークの表面が切削される。
【０００３】
ボールエンドミルを用いた加工方法は、ワークの表面に対して刃部を当てる向きによって大きく二つに分類される。具体的には、刃部をワークの表面に対して下から上に当ててすくい取るように切削するアップカットと、刃部をワークの表面に対して上から下に当てて押さえ込むように切削するダウンカットと、に分類される。
【０００４】
ここで、アップカットによりワークの表面を加工した場合、刃部にかかる抵抗が大きくボールエンドミルがビビるため、ワークの表面にムシレが生じることがある。ムシレが生じたワークを、例えば、自動車のフロントバンパ等の樹脂製品を成型する金型として用いた場合、ムシレによる凹凸が樹脂製品に転写されてしまうことがある。
一方、ダウンカットによりワークの表面を加工した場合には、ワークの表面にムシレが生じにくく、加工の精度がよい（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、従来、ワークの表面を隙間なく切削するために、ボールエンドミルを移動させる経路として、一定の方向に並ぶ複数の路を設定する。ボールエンドミルを経路に沿って移動させる態様としては、一般的に、一方向に川の字を書くように移動させるワンウェイ方式と、つづら折り形状となるように往復移動させるツーウェイ方式と、がある。
【０００６】
ワンウェイ方式では、切削条件が不変であり刃部を当てる方向が一定に保たれるので、常にダウンカットとしてワークの表面を均一に加工できるが、ボールエンドミルを各路の終点から次の路の始点に移動させる距離が長く時間が余計に必要となり、加工時間が延びる。
一方、ツーウェイ方式では、ワンウェイ方式のように加工時間が延びることはないが、切削条件が変動して刃を当てる方向が一定に保たれず、アップカットとダウンカットとを繰り返すこととなり、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できない（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０９−０１１０２０号公報
【特許文献２】特開２００９−２０２２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の加工方法では、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できなかった。
【０００９】
従って、本発明は、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できるワークの表面の加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワークの表面の加工方法は、軸部（例えば、後述の軸部１１１）及び該軸部の先端側に設けられる刃部（例えば、後述の刃部１１２）を備える切削工具（例えば、後述のエンドミル１１）を、前記軸部を中心に所定方向に回転させながら、ワーク（例えば、後述のワーク２６）の表面に設けられた複数の往路（例えば、後述の往路２７ａ）及び複数の復路（例えば、後述の復路２７ｂ）が交互に並ぶ経路（例えば、後述の経路２７）に沿って往復移動させつつ該往路及び該復路に直交するピックフィード方向に移動させることで、前記ワークの表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、前記軸部を、前記ワークの表面に直交する方向から、前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向に所定角度（例えば、１０度を超える角度）傾け、かつ、該軸部を、前記ワークの表面の面内方向における前記経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにすることを特徴とするワークの表面の加工方法に関する。
【００１１】
この発明によれば、切削工具を、ワークの表面に直交する方向からピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向に所定角度傾け、かつ、切削工具のワークの表面の面内方向における経路に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワークの表面に設けられた往路及び復路を含むすべての経路をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できる。
【００１２】
この場合、前記切削工具を、前記軸部を中心とした回転及び三次元方向それぞれへの平行移動が可能となるように保持すると共に、該切削工具を、鉛直方向から所定角度傾けた姿勢で鉛直軸回りの回転が可能となるように保持することが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、切削工具を、鉛直軸に対して所定角度傾けた状態で、三次元方向それぞれへの平行移動、及び鉛直軸を中心とした回転移動が可能に保持させる。よって、切削工具を４軸方向に移動させてワークの表面の加工を行えるので、ワークの表面の加工の精度をより向上できる。
【００１４】
この場合、前記切削工具における前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向への前記ワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、前記切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に、前記経路の方向を切り替えることが好ましい。
【００１５】
切削工具の軸部を鉛直軸に対して所定角度傾けた姿勢に維持して３次元形状を有するワークの表面を加工する場合、ワークの表面の角度によっては、ワークの表面に直交する方向からの切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向への傾きが１０度以下になる場合がある。
そこで、この発明によれば、切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃部が回転する方向へのワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に経路の方向を切り替える。これにより、切削工具のワークの表面に対する傾き及びピックフィード方向を切り替えられるので、切削工具の軸部を、切削工具におけるピックフィード方向の側に位置する刃部が回転する方向へのワークの表面に直交する方向からの傾き角度を、１０度を超える角度にした状態でワークの表面を加工できる。よって、ワークの表面に設けられたすべての経路をダウンカットにより加工できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、切削工具を、ワークの表面に直交する方向からピックフィード方向の側に位置する刃が回転する方向に所定角度傾け、かつ、ワークの表面の面内方向における経路に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワークの表面に設けられた往路及び復路を含むすべての経路をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワークの表面を滑らかに加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の加工方法に使用するボールエンドミルを備えた切削加工装置の斜視図である。
【図２】ボールエンドミルの正面図である。
【図３】ボールエンドミルを移動させる経路を説明する斜視図である。
【図４】ボールエンドミルを傾ける方向及び角度を説明する図であり、（Ａ）はワークの表面の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ａの方向に視た図である。
【図５】ダウンカットとなることを説明する図である。
【図６】ボールエンドミルを傾ける方向及び角度を説明する図である。
【図７】金型の斜視図である。
【図８】ボールエンドミルを傾ける方向及びボールエンドミルを移動させる経路を説明する図であり、（Ａ）は図７に示す矢印Ｂの方向に視た金型の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ｃの方向に視た図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す矢印Ｄの方向に視た図であり、（Ｄ）は金型を上面側から視た図であり一対の側面を展開した状態で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る加工方法を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の加工方法に使用する切削加工装置１の斜視図である。図２は、切削加工装置１が使用する切削工具としてのボールエンドミル（以下、エンドミルと略す。）１１の正面図である。
【００１９】
図１に示すように、切削加工装置１は、エンドミル１１を使用して金型等の三次元ワーク（以下、ワークと略す。）を切削加工する装置である。
切削加工装置１は、ワークを切削するエンドミル１１と、このエンドミル１１を駆動させる工作機械１２と、この工作機械１２を制御するＮＣ装置（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１３と、を備える。
【００２０】
工作機械１２は、門型の構造を有しており、その両脇の門柱を構成する一対の側壁１６と、この側壁１６同士の間に架けられたＹ軸方向（水平方向）に延びる一対のメインレール１７と、このメインレール１７をＹ軸方向に走行する一対の走行部１８と、この走行部１８同士の間に架けられたＸ軸方向（Ｙ軸方向に直交する水平方向）に延びる一対のクロスレール１９と、このクロスレール１９同士の間をＸ軸方向に走行するテーブル２０と、このテーブル２０の下部に取り付けられたスピンドルヘッド２１と、を備える。
【００２１】
一対の側壁１６同士の間には、切削加工の対象となるワーク（図７参照）が、固定用の治具（図示せず）によって固定される。
【００２２】
一対のメインレール１７の両端は、各側壁１６の上方の両脇に連結されている。
一対の走行部１８は、サーボモータ等で構成される駆動機構（図示せず）を内蔵している。一対の走行部１８は、ＮＣ装置１３の制御下において駆動機構が駆動されることで、相互に連動して走行する。
【００２３】
一対のクロスレール１９の両端は、各走行部１８の両脇に連結されている。
テーブル２０は、サーボモータ等で構成される駆動機構（図示せず）を内蔵している。テーブル２０は、ＮＣ装置１３の制御下において駆動機構が駆動されることで走行する。
【００２４】
スピンドルヘッド２１は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に昇降可能、かつＺ軸回りに回転可能となっている。スピンドルヘッド２１は、エンドミル１１等の切削工具を、鉛直方向から所定角度（例えば、３０度）傾けた姿勢で保持する。本実施形態では、エンドミル１１を保持する場合を例に説明する。
本実施形態では、スピンドルヘッド２１に保持されたエンドミル１１は、軸部１１１を中心として右回り（時計回り）の方向に回転される。
【００２５】
エンドミル１１の球面形状部分１１ａは、スピンドルヘッド２１がＺ軸回りに回転することで、ＸＹ平面内で真円を描くように旋回する。
エンドミル１１は、テーブル２０がクロスレール１９を走行することでＸ軸方向に移動する。エンドミル１１は、走行部１８がメインレール１７を走行することでＹ軸方向に移動する。エンドミル１１は、スピンドルヘッド２１が昇降することでＺ軸方向に移動する。エンドミル１１は、スピンドルヘッド２１がＺ軸回りに回転することによって、鉛直方向からの傾きの方向が変わる。
【００２６】
エンドミル１１の軸回りの回転速度は、使用する工作機械１２に予め定められている範囲内で適宜設定される。
【００２７】
図２に示すように、エンドミル１１は、軸部１１１と、この軸部の先端側に設けられ刃部１１２を有する球面形状部分１１ａとを備えている。球面形状部分１１ａは、切削加工の際、ワークに突き当てられる。
刃部１１２は、球面形状部分における軸方向の側面に設けられている。
【００２８】
次に、この切削加工装置１を用いて、ワークの表面を切削加工する加工方法について説明する。尚、図面及び説明の簡略化のため、三次元ワークの代わりに板形状の二次元ワーク２６を用いて説明する。
図３は、エンドミル１１を移動させる経路を説明する二次元ワーク（以下、ワークと略す。）２６の斜視図である。図４は、エンドミル１１を傾ける方向及び角度を説明する図であり、（Ａ）は上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ａの方向に視た図である。図５は、エンドミル１１による切削方法がダウンカットとなることを説明する図である。図６は、エンドミル１１を傾ける方向及び角度を説明する図である。
【００２９】
図３に示すように、エンドミル１１の球面形状部分１１ａを、ワーク２６の表面２６ａに突き当てておく。
次に、エンドミル１１を、軸部１１１を中心として回転させながら、ワーク２６の表面２６ａの上に設定されている経路２７に沿って、表面２６ａの上を隙間なく移動させる。
【００３０】
経路２７は、一定の方向に延びる複数の往路２７ａと複数の復路２７ｂとが交互に並ぶつづら折り形状を有している。
複数の往路２７ａと複数の復路２７ｂとが延びる方向を、往復方向という。この往復方向に直交する方向であって、エンドミル１１を往路２７ａと復路２７ｂとの間を折り返す際に移動させる方向を、ピックフィード方向（以下、ピック方向と略す。）という。
【００３１】
エンドミル１１を経路２７に沿って移動させた場合、エンドミル１１のピック方向の側に位置する刃部１１２によって、ワーク２６の表面２６ａが切削される。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、経路２７を移動しているエンドミル１１は、軸部１１１を中心として右回りの方向に回転している。エンドミル１１のピック方向の側に位置する刃部１１２は、矢印Ａの方向に視て右方向に回転している。
矢印Ａの方向に視た図４（Ｂ）に示すように、エンドミル１１は、ワーク２６の表面２６ａに直交する方向から、往復方向のうち、ピック方向の側（図面の奥側）に位置する刃部１１２が回転する方向である右方向に所定の角度θ１傾けられている。
【００３３】
言い換えると、エンドミル１１が角度θ１傾けられている方向が、エンドミル１１の往復方向として設定される。また、エンドミル１１が角度θ１傾けられている方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側（図面の奥側）が、ピック方向として設定される。
【００３４】
エンドミル１１を上記の方向に上記の角度傾けることで、図５に示すように、エンドミル１１の刃部１１２は、ワーク２６の表面２６ａに対して上から下に当たり、押さえ込むように切削するダウンカットが実現される。
尚、角度θ１は、エンドミル１１の刃部１１２によりワークの表面を好適に切削する観点から１０度を超える角度であることが好ましい。
【００３５】
また、本発明の加工方法においては、図６に示すように、エンドミル１１を、ワーク２６の表面２６ａの面内方向における、経路２７に沿った往復方向からの傾きが±４５度未満の角度θ２となるように制御する必要がある。この角度θ２を±４５度未満とすることで、往路２７ａ及び復路２７ｂを含むすべての経路２７において好適にダウンカットによる切削を行える。これは、角度θ２をピックフィード方向成分と往復方向成分とに分解した場合に、角度θ２が±４５度未満の状態においては、ピックフィード方向成分よりも往復方向成分の方が大きい状態が保たれることが理由として考えられる。尚、角度θ２は、０度に近いほど、ワーク２６の表面２６ａを好適に加工できる。
【００３６】
次に、三次元ワークである金型３１の表面を切削加工する場合について説明する。
図７は、金型３１の斜視図である。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、それぞれ、エンドミル１１を移動させる経路を説明する図であり、図８（Ａ）は、図７に示す矢印Ｂの方向に視た金型３１の断面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す金型３１を矢印Ｃの方向に視た図であり、エンドミル１１を、図８（Ａ）に示す状態からＺ軸回りに９０度回転させた状態を示す図である。図８（Ｃ）は、図８（Ａ）に示す金型３１を矢印Ｄの方向に視た図であり、エンドミル１１を、図８（Ａ）に示す状態からＺ軸回りに９０度回転させた状態を示す図である。図８（Ｄ）は、金型３１を上面側から視た図であり、一対の側面３４、３５を展開した状態で示す図である。
【００３７】
図７に示すように、ワークとなる金型３１は、左右対称の形状を有している。金型３１は、樹脂製品を成型するための成型面３２を有している。
成型面３２は、底面３３と、この底面３３に対して立直する一対の側面３４、３５と、底面３３と各側面３４、３５と接続する一対の傾斜面３６、３７と、を備えている。
【００３８】
底面３３は、略水平に配置されている。金型３１が左右対称の形状を有しているから、底面３３は、左半分の第一底面３３ａと、右半分の第二底面３３ｂと、に分けて扱われる。
一対の傾斜面３６、３７はそれぞれ、水平方向に対して略３０度傾いている。一対の側面３４、３５はそれぞれ、略鉛直に配置されている。
【００３９】
本実施形態では、エンドミル１１を移動させる経路が、側面３４から、傾斜面３６、第一底面３３ａ、第二底面３３ｂ、傾斜面３７、側面３５の順に設定されている場合を説明する。
【００４０】
まず、図８（Ａ）に示すように、鉛直方向から３０度傾けた姿勢でスピンドルヘッド２１に保持されているエンドミル１１を、側面３４に突き当てた場合、エンドミル１１は、側面３４に直交する方向から鉛直上方向の側に略６０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４１】
図８（Ｄ）に示すように、側面３４では、エンドミル１１が鉛直方向の側に傾けられるので、鉛直方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、側面３４では、エンドミル１１が鉛直上方向の側に傾けられるので、鉛直上方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の手前側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように側面３４の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における側面３４の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４２】
次に、図８（Ａ）に示すように、側面３４の場合における姿勢を保ったまま、エンドミル１１を傾斜面３６に突き当てたとすると、エンドミル１１は、傾斜面３６から略直交する（エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾斜面３６に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になる）こととなり、ダウンカットを実現できない。
【００４３】
そこで、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに−９０度回転させて、傾斜面３６に直交する方向からのエンドミル１１の傾きを変更すると共に、経路の方向を９０度切り替える。すると、図８（Ｂ）に示すように、エンドミル１１は、傾斜面３６に直交する方向から金型３１の手前側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４４】
また、図８（Ｄ）に示すように、傾斜面３６では、エンドミル１１が金型３１の手前側に傾けられるので、金型３１の手前側と奥側とがエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の手前側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の右側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように傾斜面３６の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における傾斜面３６の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４５】
次に、図８（Ａ）に示すように、第一底面３３ａでは、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに９０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を側面３４の場合と同じにする。エンドミル１１は、第一底面３３ａに直交する方向から金型３１の右側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４６】
図８（Ｄ）に示すように、第一底面３３ａでは、エンドミル１１が金型３１の右側に傾けられるので、金型３１の左右方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の右側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の奥側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように、第一底面３３ａの上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における第一底面３３ａの面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４７】
次に、図８（Ａ）に示すように、第二底面３３ｂでは、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに１８０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を第一底面３３ａの場合と左右反転にする。エンドミル１１は、第二底面３３ｂに直交する方向から金型３１の左側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００４８】
図８（Ｄ）に示すように、第二底面３３ｂでは、エンドミル１１が金型３１の左側に傾けられるので、金型３１の左右方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の左側の方向に向かって回転する刃部１１２が位置する側である、金型３１の手前側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように、第二底面３３ｂの上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における第二底面３３ｂの面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００４９】
次に、図８（Ａ）に示すように、第二底面３３ｂの場合における姿勢を保ったまま、エンドミル１１を傾斜面３７に突き当てたとすると、エンドミル１１は傾斜面３７から略直交する（エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾斜面３７に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になる）こととなり、ダウンカットを実現できない。
【００５０】
そこで、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに９０度回転させて、傾斜面３７に直交する方向からのエンドミル１１の傾きを変更すると共に、経路の方向を９０度切り替える。すると、図８（Ｃ）に示すように、エンドミル１１は、傾斜面３７に直交する方向から金型３１の手前側に略３０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００５１】
また、図８（Ｄ）に示すように、傾斜面３７では、エンドミル１１が金型３１の手前側に傾けられるので、金型３１の手前側と奥側とがエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、金型３１の手前側の方向に移動する刃部１１２が位置する側である、金型３１の右側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように傾斜面３７の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における傾斜面３７の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００５２】
次に、図８（Ａ）に示すように、側面３５では、スピンドルヘッド２１をＺ軸回りに−９０度回転させて、エンドミル１１の姿勢を第二底面３３ｂの場合と同じにする。エンドミル１１は、側面３５に直交する方向から鉛直上方向の側に略６０度、即ち、１０度を超える角度θ１傾けられる。
【００５３】
図８（Ｄ）に示すように、側面３５では、エンドミル１１が鉛直方向に傾けられるので、鉛直方向がエンドミル１１の往復方向として設定される（図４（Ｂ）参照）。また、側面３５では、エンドミル１１が鉛直上方向の側に傾けられるので、鉛直上方向に移動する刃部１１２が位置する側である、金型３１の奥側がピック方向として設定される（図５参照）。
このように側面３５の上に設定される経路に沿ってエンドミル１１を移動させる。尚、この状態では、エンドミル１１における側面３５の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、０度、即ち、±４５度未満となっている。
【００５４】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）エンドミル１１を、ワーク２６の表面２６ａに直交する方向から、ピック方向の側に位置する刃部１１２が移動する方向に１０度を超える角度θ１傾け、かつ、ワーク２６の表面２６ａの面内方向における経路２７に沿った方向からの傾きを±４５度未満とした。これにより、ワーク２６の表面２６ａに設けられた往路２７ａ及び復路２７ｂを含むすべての経路２７をダウンカットにより加工できる。よって、加工時間を延ばすことなく、かつ、ムシレを生じることなくワーク２６の表面２６ａを滑らかに加工できる。
【００５５】
（２）エンドミル１１を、Ｚ軸（鉛直軸）に対して３０度傾けた状態で、三次元方向それぞれへの平行移動、及びＺ軸（鉛直軸）を中心とした回転移動が可能に保持させた。よって、エンドミル１１を４軸方向に移動させて３次元形状を有する金型３１の成型面３２（底面３３、一対の側面３４、３５及び一対の傾斜面３６、３７）の加工を行えるので、金型３１の成型面３２の加工の精度をより向上できる。
【００５６】
（３）エンドミル１１の軸部１１１をＺ軸（鉛直軸）対して３０度傾けた姿勢に維持して３次元形状を有する金型３１の成型面３２（底面３３、一対の側面３４、３５及び一対の傾斜面３６、３７）を加工する場合、成型面３２の角度によっては、成型面３２の表面に直交する方向からのエンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への傾きが１０度以下になる場合がある。
そこで、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させると共に経路２７の方向を切り替える。これにより、エンドミル１１の軸部１１１を、Ｚ軸（鉛直軸）を中心に、例えば９０度回転させることで、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度を、１０度を超える角度にした状態で成型面３２を加工できる。よって、成型面３２に設けられたすべての経路２７をダウンカットにより加工できる。
【００５７】
（４）スピンドルヘッド２１によってエンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させることで、エンドミル１１のワークに対する傾きを変更し、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに回転させる前と後とで経路２７の方向を切り替える。よって、簡単な構成でありながら、三次元形状を有する金型３１の成型面３２を加工できる。
【００５８】
尚、本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、スピンドルヘッド２１は、エンドミル１１を鉛直方向から３０度傾けた姿勢で保持したが、傾ける角度はこれに限らない。例えば、エンドミルを鉛直方向から１０度を超え、かつ鉛直方向から８０度未満の角度傾けるようにしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、エンドミル１１における金型３１の成型面３２の面内方向の経路に沿った方向からの傾きを、常に０度として加工を行ったが、これに限らない。即ち、エンドミルにおける金型の成型面の面内方向の経路に沿った方向からの傾きは、±４５度未満であればよい。
【００６０】
また、本実施形態では、エンドミル１１におけるピックフィード方向の側に位置する刃部１１２が回転する方向への成型面３２の表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、エンドミル１１をＺ軸（鉛直軸）回りに９０度回転させたが、これに限らない。即ち、エンドミルのＺ軸（鉛直軸）回りの回転角度は、９０度未満であってもよく９０度を超えてもよい。つまり、回転後のエンドミルにおける金型の成型面の面内方向の経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満であればよい。
【００６１】
また、本実施形態では、切削工具としてボールエンドミル１１を用いたが、これに限らない。即ち、切削工具としてラジアスエンドミルを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１１ ボールエンドミル（切削工具）
１１１ 軸部
１１２ 刃部
２６ ワーク
２６ａ 表面
２７ 経路
２７ａ 往路
２７ｂ 復路
３１ 金型（ワーク）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部及び該軸部の先端側に設けられる刃部を備える切削工具を、前記軸部を中心に所定方向に回転させながら、ワークの表面に設けられた複数の往路及び複数の復路が交互に並ぶ経路に沿って往復移動させつつ該往路及び該復路に直交するピックフィード方向に移動させることで、前記ワークの表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、
前記軸部を、前記ワークの表面に直交する方向から、前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向に所定角度傾け、かつ、該軸部を、前記ワークの表面の面内方向における前記経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにすることを特徴とするワークの表面の加工方法。
【請求項２】
前記切削工具を、前記軸部を中心とした回転及び三次元方向それぞれへの平行移動が可能となるように保持すると共に、該切削工具を、鉛直方向から所定角度傾けた姿勢で鉛直軸回りの回転が可能となるように保持することを特徴とする請求項１に記載のワークの表面の加工方法。
【請求項３】
前記切削工具における前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向への前記ワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、前記切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に、前記経路の方向を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のワークの表面の加工方法。
【請求項１】
軸部及び該軸部の先端側に設けられる刃部を備える切削工具を、前記軸部を中心に所定方向に回転させながら、ワークの表面に設けられた複数の往路及び複数の復路が交互に並ぶ経路に沿って往復移動させつつ該往路及び該復路に直交するピックフィード方向に移動させることで、前記ワークの表面を切削する三次元形状を有するワークの表面の加工方法において、
前記軸部を、前記ワークの表面に直交する方向から、前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向に所定角度傾け、かつ、該軸部を、前記ワークの表面の面内方向における前記経路に沿った方向からの傾きが±４５度未満となるようにすることを特徴とするワークの表面の加工方法。
【請求項２】
前記切削工具を、前記軸部を中心とした回転及び三次元方向それぞれへの平行移動が可能となるように保持すると共に、該切削工具を、鉛直方向から所定角度傾けた姿勢で鉛直軸回りの回転が可能となるように保持することを特徴とする請求項１に記載のワークの表面の加工方法。
【請求項３】
前記切削工具における前記ピックフィード方向の側に位置する前記刃部が回転する方向への前記ワークの表面に直交する方向からの傾き角度が１０度以下になった場合に、前記切削工具を鉛直軸回りに回転させると共に、前記経路の方向を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のワークの表面の加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５１４０１（Ｐ２０１１−２５１４０１Ａ）
【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２０１０−１２８８５７（Ｐ２０１０−１２８８５７）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【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４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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