特開 2023-3803 ＮＣ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023003803

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】ＮＣ加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23D 3/00 20060101AFI20230110BHJP

【ＦＩ】

B23D3/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021105093

(22)【出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】394017918

【氏名又は名称】クリエイティブテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】岩月 文雄

【テーマコード（参考）】

3C050

【Ｆターム（参考）】

3C050AB02

3C050AC02

(57)【要約】

【課題】ワークの位置決めを維持しつつ記憶した加工データを利用することができるとともに、直角な角部の形成など緻密な形状の切削加工を可能として製造コストを低減させることができるＮＣ加工装置を提供する。
【解決手段】テーブルＴに対する前後方向、左右方向又は上下方向への移動が可能とされた加工ヘッド３と、加工ヘッド３を移動させる駆動手段４と、加工データに基づいて駆動手段４の駆動を制御し、加工ヘッド３及び刃具Ｂの移動を数値制御可能な数値制御手段５とを具備し、刃具Ｂの移動を数値制御して所望の切削加工が可能とされたＮＣ加工装置１であって、ホルダ２は、加工ヘッド３に対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、加工ヘッド３の前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う刃具Ｂの移動過程でワークＷを切削加工可能とされたものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを載置可能なテーブルと、
切削加工可能な刃具が取り付けられたホルダと、
前記ホルダを保持するとともに、前記テーブルに対する前後方向、左右方向又は上下方向への移動が可能とされた加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記前後方向、左右方向又は上下方向に移動させる駆動手段と、
記憶された加工データに基づいて前記駆動手段の駆動を制御し、前記加工ヘッド及び前記刃具の移動を数値制御可能な数値制御手段と、
を具備し、前記数値制御手段により前記刃具の移動を数値制御して所望の切削加工が可能とされたＮＣ加工装置であって、
前記ホルダは、前記加工ヘッドに対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、前記加工ヘッドの前記前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う前記刃具の移動過程でワークを切削加工可能とされたことを特徴とするＮＣ加工装置。

【請求項2】

前記ホルダは、
前記加工ヘッドに形成された取付凹部に嵌入して保持される被保持部と、
前記加工ヘッドに形成された被係止部に係止して当該加工ヘッドに対する前記ホルダの回転規制及び位置決めを可能とする係止部が形成された位置決め部と、
前記刃具が形成された刃具形成部と、
を有することを特徴とする請求項１記載のＮＣ加工装置。

【請求項3】

前記ホルダは、前記取付凹部に対して脱着可能とされ、他の刃具が取り付けられた別個のホルダが前記取付凹部に保持可能とされたことを特徴とする請求項２記載のＮＣ加工装置。

【請求項4】

前記刃具は、前記刃具形成部の先端部に形成された矩形状の超硬チップから成ることを特徴とする請求項２又は請求項３記載のＮＣ加工装置。

【請求項5】

前記加工ヘッド及び刃具の移動によって前記ワークの所定部位に凹形状が切削加工されるものとされ、当該刃具の移動過程で前記凹形状の壁面、底面又は勾配面が形成可能とされたことを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載のＮＣ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、数値制御手段により刃具の移動を数値制御して所望の切削加工が可能とされたＮＣ加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

金型の加工等、切削加工においては、通常、数値制御可能なＮＣ加工装置が用いられる。従来のＮＣ加工装置は、例えば特許文献１にて開示されているように、エンドミルなどの回転刃具が取り付けられた加工ヘッドと、加工ヘッドを前後方向、左右方向又は上下方向に移動させる駆動手段と、刃具の移動軌跡が設定された加工データを記憶するとともに、加工データに基づいて駆動手段の駆動を制御し、加工ヘッド及び刃具の移動を数値制御可能な数値制御手段とを具備していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平９－３００１７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来技術においては、エンドミルなどの回転刃具が加工ヘッドに取り付けられ、当該回転刃具の移動を数値制御することにより切削加工するよう構成されていたので、例えば金型の所定部位に凹形状を形成する場合、その凹形状における隣り合う壁面の間の角部を直角（ピン角）にしようとしても、回転刃具の径に応じて当該角部がＲ形状となってしまうという不具合がある。

【0005】

そのため、凹形状がなす角部を直角にするなど緻密な形状を切削加工する場合、放電加工等による別個の加工装置が必要とされる。このように、別個の加工装置を用いた場合、ワークの位置決めが再度必要とされるとともに、ＣＡＤデータ等の加工データを共用できないものがあり、製造コストが嵩んでしまうという問題があった。そこで、本出願人は、ＮＣ加工装置による継続的な加工により、記憶した加工データを利用しつつ緻密な形状の切削加工が可能なＮＣ加工装置を鋭意検討するに至った。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの位置決めを維持しつつ記憶した加工データを利用することができるとともに、直角な角部の形成など緻密な形状の切削加工を可能として製造コストを低減させることができるＮＣ加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の発明は、ワークを載置可能なテーブルと、切削加工可能な刃具が取り付けられたホルダと、前記ホルダを保持するとともに、前記テーブルに対する前後方向、左右方向又は上下方向への移動が可能とされた加工ヘッドと、前記加工ヘッドを前記前後方向、左右方向又は上下方向に移動させる駆動手段と、記憶された加工データに基づいて前記駆動手段の駆動を制御し、前記加工ヘッド及び前記刃具の移動を数値制御可能な数値制御手段とを具備し、前記数値制御手段により前記刃具の移動を数値制御して所望の切削加工が可能とされたＮＣ加工装置であって、前記ホルダは、前記加工ヘッドに対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、前記加工ヘッドの前記前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う前記刃具の移動過程でワークを切削加工可能とされたことを特徴とする。

【0008】

請求項２記載の発明は、請求項１記載のＮＣ加工装置において、前記ホルダは、前記加工ヘッドに形成された取付凹部に嵌入して保持される被保持部と、前記加工ヘッドに形成された被係止部に係止して当該加工ヘッドに対する前記ホルダの回転規制及び位置決めを可能とする係止部が形成された位置決め部と、前記刃具が形成された刃具形成部とを有することを特徴とする。

【0009】

請求項３記載の発明は、請求項２記載のＮＣ加工装置において、前記ホルダは、前記取付凹部に対して脱着可能とされ、他の刃具が取り付けられた別個のホルダが前記取付凹部に保持可能とされたことを特徴とする。

【0010】

請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３記載のＮＣ加工装置において、前記刃具は、前記刃具形成部の先端部に形成された矩形状の超硬チップから成ることを特徴とする。

【0011】

請求項５記載の発明は、請求項１～４の何れか１つに記載のＮＣ加工装置において、前記加工ヘッド及び刃具の移動によって前記ワークの所定部位に凹形状が切削加工されるものとされ、当該刃具の移動過程で前記凹形状の壁面、底面又は勾配面が形成可能とされたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明によれば、ホルダは、加工ヘッドに対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、加工ヘッドの前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う刃具の移動過程でワークを切削加工可能とされたので、ワークの位置決めを維持しつつ記憶した加工データを利用することができるとともに、直角な角部の形成など緻密な形状の切削加工を可能として製造コストを低減させることができる。

【0013】

請求項２の発明によれば、ホルダは、加工ヘッドに形成された取付凹部に嵌入して保持される被保持部と、加工ヘッドに形成された被係止部に係止して当該加工ヘッドに対するホルダの回転規制及び位置決めを可能とする係止部が形成された位置決め部と、刃具が形成された刃具形成部とを有するので、加工ヘッドに対するホルダの回転規制及び位置決めを容易且つ確実に行わせることができる。

【0014】

請求項３の発明によれば、ホルダは、取付凹部に対して脱着可能とされ、他の刃具が取り付けられた別個のホルダが取付凹部に保持可能とされたので、別個のホルダに交換することによりエンドミル等の他の刃具による切削加工を継続して行わせることができる。

【0015】

請求項４の発明によれば、刃具は、刃具形成部の先端部に形成された矩形状の超硬チップから成るので、加工ヘッドの移動に伴う刃具の移動過程において確実且つ円滑に切削加工を行わせることができる。

【0016】

請求項５の発明によれば、加工ヘッド及び刃具の移動によってワークの所定部位に凹形状が切削加工されるものとされ、当該刃具の移動過程で凹形状の壁面、底面又は勾配面が形成可能とされたので、比較的大きな寸法のワークに比較的小さな寸法の凹形状を円滑に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係るＮＣ加工装置の全体構成を示す模式図

【図2】同ＮＣ加工装置における加工ヘッドに刃具が取り付けられたホルダが保持された状態を示す斜視図

【図3】同ＮＣ加工装置におけるホルダを下方から見た斜視図

【図4】同ＮＣ加工装置におけるホルダを上方から見た斜視図

【図5】同ＮＣ加工装置における加工ヘッドであってホルダの保持前の状態を示す斜視図

【図6】同ＮＣ加工装置における加工ヘッドにホルダが保持された状態を示す断面図

【図7】同ＮＣ加工装置で加工されるワークを示す平面図

【図8】本実施形態で適用されるワークの凹形状を示す斜視図

【図9】本実施形態で適用されるワークの凹形状に対する切削加工を示す断面図

【図10】他の実施形態で適用されるワークの凹形状に対する切削加工を示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係るＮＣ加工装置は、加工プログラムやＣＡＤ（Computer Aided Design）等のソフトウェアに基づき刃具の移動を数値制御して所望の切削加工が可能とされたもので、図１に示すように、テーブルＴと、加工ヘッド３と、刃具Ｂが取り付けられたホルダ２と、駆動手段４と、数値制御手段５と、記憶手段６とを具備して構成されている。

【0019】

テーブルＴは、ワークＷを載置可能とされたもので、床面に固設されたもの、或いは加工ヘッド３に対して相対移動するもの等であってもよい。本実施形態に適用されるワークは、例えば樹脂成型用の金型から成り、図７に示すように、所定部位に比較的小さな寸法の凹形状Ｗａが切削加工されるものである。本実施形態においては、かかる凹形状Ｗａを刃具Ｂにより切削加工するものとされている。

【0020】

加工ヘッド３は、例えばテーブルＴの上方に亘り跨った門型構造Ｍに支持されたもので、ホルダ２を保持するとともに、テーブルＴに対する前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）又は上下方向（Ｚ方向）への移動が可能とされている。なお、テーブルＴが床面に固設されたものの場合、加工ヘッド３はＸ方向、Ｙ方向及びＸ方向に移動可能とされるとともに、テーブルＴがＸ方向に移動するものの場合、加工ヘッド３はＹ方向及びＺ方向に移動可能とされる。

【0021】

また、加工ヘッド３は、図５、６に示すように、ホルダ２を保持するための取付凹部３ａを有するとともに、その取付凹部３ａの開口縁部には、固定部材７がネジ等により固定されている。かかる固定部材７の所定位置には、穴部７ａ（被係止部）が形成されており、ホルダ２に形成された凸部２ｂａ（係止部）を嵌入可能とされている。

【0022】

駆動手段４は、例えばサーボモータ等の電気モータから成り、数値制御手段５による制御によって駆動して加工ヘッド３を前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）又は上下方向（Ｚ方向）に移動させ得るよう構成されている。なお、駆動手段４は、電気モータに代えて、油圧や空気圧のシリンダやボールネジ、リニアガイド等を用いた他の駆動手段であってもよい。

【0023】

数値制御手段５は、ＮＣ加工装置１に取り付けられたコンピュータ等から成るもので、記憶手段６に記憶された加工プログラムやＣＡＤ（Computer Aided Design）等の加工データに基づいて駆動手段４の駆動を制御し、加工ヘッド３及び刃具Ｂの移動を数値制御可能とされている。記憶手段６は、数値制御手段５と接続されたストレージ等から成り、所望の加工データが図示しない入力装置から入力されて記憶可能とされるとともに、数値制御手段５に対して加工データを出力し得るようになっている。

【0024】

ここで、本実施形態に係るホルダ２は、図３、４に示すように、加工ヘッド３に形成された取付凹部３ａ（図５、６参照）に嵌入して保持される被保持部２ａと、加工ヘッド３に形成された穴部７ａ（被係止部）に係止して当該加工ヘッド３に対するホルダ２の回転規制及び位置決めを可能とする凸部２ｂａ（係止部）が形成された位置決め部２ｂと、刃具Ｂが形成された刃具形成部２ｃとを有して構成されている。

【0025】

被保持部２ａは、側面が所定角度のテーパ状に形成された円錐状部位から成るとともに、その上端には固定用突出部２ａａが形成されている。そして、図６に示すように、被保持部２ａを加工ヘッド３の取付凹部３ａに挿通すると、被保持部２ａの側面が取付凹部３ａの内周壁面に合致しつつ嵌入されるとともに、固定用突出部２ａａが図示しない吸引器等で吸引されてホルダ２が強固に保持されるようになっている。

【0026】

位置決め部２ｂは、被保持部２ａの下部にネジ等で固定された金属製板状部位から成り、その一部には、上方に突出形成された凸部２ｂａ（係止部）が一体形成されている。かかる凸部２ｂａは、加工ヘッド３に固定された固定部材７の穴部７ａ（係止部）（図５参照）に嵌入可能とされており、凸部２ｂａが穴部７ａに嵌入することによって、ホルダ２の加工ヘッド３に対する回転を規制するとともに位置決め可能とされている。

【0027】

刃具形成部２ｃは、位置決め部２ｂの下部から下方に延設された角柱状部材（断面が矩形状の部材）から成り、その基端側外周には、パイプ状部材ｆが形成されるとともに、突端面に２つの刃具Ｂが取り付けられている。かかる刃具Ｂは、刃具形成部２ｃの先端部に形成された矩形状の超硬チップから成るとともに、その側面が刃具形成部２ｃの突端面から側方に向かって突出するように取り付けられている。

【0028】

そして、本実施形態に係るＮＣ加工装置１によりワークＷを切削加工する際、ホルダ２は、凸部２ｂａが穴部７ａに嵌入して係止されるので、加工ヘッド３に対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、加工ヘッド３の前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）又は上下方向（Ｚ方向）の移動に伴う刃具Ｂの移動過程でワークＷを切削加工可能とされている。すなわち、本実施形態に係るＮＣ加工装置１によれば、刃具を回転させてワークＷを切削加工するのではなく、数値制御手段５の数値制御による加工ヘッド３のＸ、Ｙ、Ｚ方向に対する移動と共に刃具Ｂを同一方向に直線状に移動させ、その移動過程でワークＷを切削加工することができるのである。

【0029】

さらに、本実施形態に係るＮＣ加工装置１においては、ホルダ２は、取付凹部３ａに対して脱着可能とされ、他の刃具（エンドミル等）が取り付けられた別個のホルダが取付凹部３ａに保持可能とされている。したがって、凹形状Ｗａを切削加工する前或いは切削加工した後、取付凹部３ａに別個のホルダを保持させることにより、ワークＷに対してエンドミル加工等による切削加工を行わせることができる。

【0030】

次に、本実施形態に係るＮＣ加工装置１による加工方法について説明する。
テーブルＴに載置されるワークＷは、樹脂成型のための金型から成り、図７に示すように、当該ワークＷの所定部位に凹形状Ｗａが切削加工されるものである。かかる凹形状Ｗａは、図８に示すように、壁面Ｗ１～Ｗ４と底面Ｗ５とを有する所謂ポケットと称される掘り込み部から成り、隣り合う壁面Ｗ１と壁面Ｗ２との間の角部Ｐ、及び隣り合う壁面Ｗ１と壁面Ｗ３との間の角部Ｐがそれぞれ直角になるよう切削加工される。

【0031】

先ず、エンドミル加工用の回転刃具が形成されたホルダを加工ヘッド３に取り付け、壁面Ｗ４を含む凹形状に近似した形状を形成した後、刃具Ｂが形成されたホルダ２を加工ヘッド３に取り付け、壁面Ｗ１～Ｗ３を切削加工する。しかるに、ワークＷに切削加工すべき凹形状Ｗａの加工データは、記憶手段６に記憶されたＣＡＤデータから得ることができ、当該加工データに基づいて加工ヘッド３を移動させることにより刃具Ｂを所望の移動軌跡とすることができる。

【0032】

例えば、図９に示すように、加工ヘッド３の移動により刃具ＢをＺ方向に移動させ、移動軌跡αとして切削加工することにより、平面状の壁面Ｗ１を形成することができる。すなわち、加工ヘッド３のＺ方向の移動（移動軌跡α）において壁面Ｗ１を切削加工するとともに、Ｘ方向及びＹ方向の移動で加工ヘッド３の送りが可能とされるのである。このように平面状の壁面Ｗ１を形成した後、同様な方法によって壁面Ｗ２及び壁面Ｗ３を順次形成すれば、直角な角部Ｐを得ることができる。

【0033】

また、図１０に示すように、凹形状Ｗａの壁面Ｗ１が所定角度勾配した勾配面Ｗ１’である場合、加工ヘッド３の移動により刃具ＢをＺ方向及びＹ方向に交互に移動させ、移動軌跡βとして切削加工することにより、勾配した平面状の壁面Ｗ１を形成することができる。この場合であっても、図９に基づく説明と同様な方法によって壁面Ｗ２及び壁面Ｗ３を順次形成すれば、直角な角部Ｐを得ることができる。

【0034】

上記の如き切削加工後、取付凹部３ａに別個のホルダを保持させることにより、ワークＷに対してエンドミル加工等による切削加工を継続して行わせることができる。すなわち、加工ヘッド３に対して互いに異なる刃具を有するホルダ２を取り付けることにより、テーブルＴにワークＷを載置した状態を維持しつつ異なる切削加工を継続して行わせることができるのである。

【0035】

上記実施形態によれば、ホルダ２は、加工ヘッド３に対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、加工ヘッド３の前後方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｙ方向）又は上下方向（Ｚ方向）の移動に伴う刃具Ｂの移動過程でワークＷを切削加工可能とされたので、ワークＷの位置決めを維持しつつ記憶した加工データを利用することができるとともに、直角な角部Ｐの形成など緻密な形状の切削加工を可能として製造コストを低減させることができる。

【0036】

また、本実施形態に係るホルダ２は、加工ヘッド３に形成された取付凹部３ａに嵌入して保持される被保持部２ａと、加工ヘッド３に形成された被係止部（穴部７ａ）に係止して当該加工ヘッド３に対するホルダ２の回転規制及び位置決めを可能とする係止部（凸部２ｂａ）が形成された位置決め部２ｂと、刃具Ｂが形成された刃具形成部２ｃとを有するので、加工ヘッド３に対するホルダ２の回転規制及び位置決めを容易且つ確実に行わせることができる。

【0037】

さらに、本実施形態に係るホルダ２は、取付凹部３ａに対して脱着可能とされ、他の刃具が取り付けられた別個のホルダが取付凹部３ａに保持可能とされたので、別個のホルダに交換することによりエンドミル等の他の刃具による切削加工を継続して行わせることができる。またさらに、本実施形態に係る刃具Ｂは、刃具形成部２ｃの先端部に形成された矩形状の超硬チップから成るので、加工ヘッド３の移動に伴う刃具Ｂの移動過程において確実且つ円滑に切削加工を行わせることができる。

【0038】

加えて、加工ヘッド３及び刃具Ｂの移動によってワークＷの所定部位に凹形状Ｗａが切削加工されるものとされ、当該刃具Ｂの移動過程で凹形状Ｗａの壁面Ｗ１～Ｗ４、底面Ｗ５又は勾配面が形成可能とされたので、比較的大きな寸法のワークＷに比較的小さな寸法の凹形状Ｗａを円滑に形成することができる。

【0039】

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、加工ヘッド３に対するホルダ２の回転規制及び位置決めを他の構成により行うことができる。例えば固定部材７に凸部から成る被係止部を形成するとともに、ホルダ２の位置決め部２ｂに穴部から成る係止部を形成し、穴部に凸部を嵌入してホルダ２を加工ヘッド３に係止するようにしてもよい。また、刃具Ｂは、加工ヘッド３の前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う移動過程でワークＷを切削加工可能なものであれば、矩形状の超硬チップに限らず他の形態のものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0040】

ホルダは、加工ヘッドに対して回転が規制されつつ位置決めされて保持されるとともに、加工ヘッドの前後方向、左右方向又は上下方向の移動に伴う刃具の移動過程でワークを切削加工可能とされたＮＣ加工装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１ ＮＣ加工装置
２ ホルダ
２ａ 被保持部
２ａａ 固定用突出部
２ｂ 位置決め部
２ｂａ 凸部（係止部）
２ｃ 刃具形成部
３ 加工ヘッド
３ａ 取付凹部
４ 駆動手段
５ 数値制御手段
６ 記憶手段
７ 固定部材
７ａ 穴部（被係止部）
Ｗ ワーク
Ｗａ 凹形状
Ｔ テーブル
ｆ パイプ状部材
Ｂ 刃具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】