(57)【要約】【課題】工作物の加工における加工能率を悪化させることなく、再生びびりの発生を抑制可能な加工方法を提供すること。【解決手段】加工方法は、軸線回りに回転する回転工具１６により断続的に工作物Ｗの切削加工面Ｗ１において切削加工を行う加工方法であって、切削加工面Ｗ１に対して、切削加工面Ｗ１上の加工点における回転工具１６の軸線に直交する方向の最大振幅よりも大きく且つ加工条件に基づいて設定される基準切込量Ａよりも小さい深さを有する溝Ｋを回転工具１６の固有振動数ｆに基づいて形成する表面処理工程と、表面処理工程にて溝Ｋが形成された切削加工面Ｗ１を回転工具１６によって基準切込量Ａまで除去する切削工程と、を含んで構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転工具の周面に設けられた加工部位により、断続的に工作物の加工面において除去加工を行う加工方法であって、
前記加工面に対して、前記加工面上の加工点における前記回転工具の前記軸線に直交する方向の最大振幅よりも大きく且つ加工条件に基づいて設定される基準除去量よりも小さい深さを有する凹部を形成する表面処理工程と、
前記表面処理工程にて前記凹部が形成された前記加工面を前記回転工具の前記加工部位によって前記基準除去量まで除去する除去工程と、を含んで構成される加工方法。
【請求項２】
前記凹部は、
前記回転工具の前記軸線に平行となるように設けられた溝であり、
前記溝は、
前記除去工程における前記回転工具の加工方向に沿って所定間隔を有するように形成される、請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記所定間隔は、
前記回転工具の前記軸線に直交する方向の振動における固有振動数に基づいて決定される、請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
前記所定間隔は、
前記固有振動数と、前記除去工程における前記回転工具の回転数と、前記除去工程における前記回転工具の加工方向への送り速度と、を用いて決定される、請求項３に記載の加工方法。
【請求項５】
前記所定間隔は、
前記固有振動数の倍数に基づいて決定される、請求項３又は請求項４に記載の加工方法。
【請求項６】
前記凹部は、
前記基準除去量の１／３以上となるように形成される、請求項１−５の何れか一項に記載の加工方法。
【請求項７】
前記除去工程において、前記回転工具が加工方向に複数回移動して前記加工面を前記基準除去量まで切削する、請求項１−６の何れか一項に記載の加工方法。
【請求項８】
前記基準除去量となるまで、前記表面処理工程と前記除去工程とを繰り返す、請求項１−７の何れか一項に記載の加工方法。
【請求項９】
前記回転工具は、前記加工部位として、
周面に前記加工面を切削するための刃部を有する、請求項１−８のうちの何れか一項に記載の加工方法。
【請求項１０】
前記刃部は、
前記周面にて前記回転工具の回転方向に沿って等間隔に複数設けられる、請求項９に記載の加工方法。
【請求項１１】
前記加工部位が、前記溝の内部に当接し、前記除去加工を行う、請求項２に記載の加工方法。
【請求項１２】
前記加工部位が、前記加工方向にて前記溝を超えて前記加工面に当接し、且つ、前記溝を含んで前記除去加工を行う、請求項２に記載の加工方法。
【請求項１３】
前記加工部位が、前記加工方向にて前記溝を超えて前記加工面に当接し、前記除去加工に伴って、前記溝を横切り、且つ、前記溝の内部に当接する、請求項２に記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸線回りに回転する回転工具を工作物に接触させて加工を行う際、回転工具の振動と回転工具が工作物に周期的に当接するタイミング（周期）とが一致することで回転工具の振動が増幅される「再生びびり」と呼ばれる現象が生じる場合がある。再生びびりが生じた場合、回転工具の振動に起因して工作物の加工面における加工精度が悪化して不良品が発生するという問題がある。
【０００３】
再生びびりの発生を抑制するために、従来から、例えば、特許第５２５８９２１号公報に開示された工作機械及びその加工制御装置（以下、「従来の工作機械等」と称呼する。）が提案されている。この従来の工作機械等は、工作物に切削加工を施す際、主軸回転数に対して再生びびりに伴う回転工具の振動が抑制される限界切込量を示す安定限界曲線データを参照することにより、回転工具の振動が抑制されるように主軸回転数を制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２５８９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の工作機械等においては、安定限界曲線データに基づいて主軸回転数を制御するため、離散して決定される主軸回転数を選択する必要がある。又、上記従来の工作機械等においては、安定限界曲線データに基づき主軸回転数を連続的に制御する場合には、切込量を小さくする必要がある。従って、再生びびりの発生を抑制して不良品を削減する場合には、工作物を加工する際の加工能率が悪化する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのなされたものであり、その目的は、工作物の加工における加工能率を悪化させることなく、再生びびりの発生を抑制可能な加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る加工方法は、軸線回りに回転する回転工具の周面に設けられた加工部位により断続的に工作物の加工面において除去加工を行う加工方法であって、加工面に対して、加工面上の加工点における回転工具の軸線に直交する方向の最大振幅よりも大きく且つ加工条件に基づいて設定される基準除去量よりも小さい深さを有する凹部を形成する表面処理工程と、表面処理工程にて凹部が形成された加工面を回転工具によって基準除去量まで除去する除去工程とを含んで構成される。
【０００８】
これによれば、表面処理工程において工作物の加工面に回転工具の最大振幅よりも大きく且つ基準除去量よりも小さい深さを有する凹部を形成することができる。そして、除去工程において凹部の形成された加工面を基準除去量まで断続的に除去することができる。加工面に凹部を設けることにより、除去工程においては凹部を含んで断続的に加工面を除去することができる。このため、回転工具が加工面に当接するタイミングをずらしたり、回転工具が加工面を除去する際の除去体積を小さくしたりすることができる。これにより、回転工具の振動即ち再生びびりが増幅されることを抑制することができ、その結果、加工面における加工精度の悪化を抑制することができる。
【０００９】
又、加工面に凹部を設けることにより回転工具が加工面に当接するタイミングをずらしたり、回転工具が加工面を除去する際の除去体積を小さくしたりすることができるため、回転工具の回転数を変化させることなく、加工面を基準除去量まで除去することができる。従って、回転工具による加工面の切込量を小さくする必要がなく、その結果、加工能率を悪化させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】工作機械の構成を示す全体図である。
【図２】回転工具に振動が発生することを説明するための断面図である。
【図３】除去工程における回転工具の振動状態を説明するための図である。
【図４】第一変形例に係り、除去工程における回転工具の振動状態を説明するための図である。
【図５】第二変形例に係り、除去工程における回転工具の振動状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１．工作機械１の機械構成）
本発明の加工方法における適用対象の工作機械の一例としてマシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。尚、本発明は、マシニングセンタに限定されるものではなく、他の種類の工作機械にも適用することが可能である。本発明の適用対象の工作機械は、回転工具を支持する主軸装置と工作物を載置するテーブルとを備え、主軸装置及びテーブルが互いに三つの直進軸に沿って相対移動可能に構成されており、除去加工として、例えば、切削加工を行う工作機械である。即ち、本発明の好適な対象の工作機械は、周面に一又は複数の刃部を備える回転工具を用いて、回転工具を回転しながら工作物に対して相対移動して断続的に切削加工を行う工作機械である。
【００１２】
工作機械１は、駆動軸として、相互に直交する三つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を有する工作機械である。図１に示すように、工作機械１は、ベッド１１と、ベッド１１上にてＸ軸方向に移動可能なコラム１２と、コラム１２の前面（図１における左面）にてＺ軸方向（高さ方向）に移動可能なサドル１３と、を備えている。又、工作機械１は、サドル１３に取り付けられ且つ回転可能な主軸１４ａを有する主軸装置１４と、主軸１４ａの先端側（図１における下側）に工具ホルダ１５を介して取り付けられる回転工具１６と、を備えている。更に、工作機械１は、ベッド１１上にてＹ軸方向に移動可能であり、工作物Ｗを載置するテーブル１７と、を備えている。
【００１３】
工作物Ｗは、図１に示すように、回転工具１６によって切削加工される加工面である切削加工面（図１において工作物ＷのＺ軸回りの周面）に所定間隔を有するように凹部としての複数の溝Ｋが設けられている。溝Ｋの深さは、回転工具１６によってＸ軸方向（及びＹ軸方向）に切削される後述の基準切込量Ａよりも浅くなるように設けられている。これにより、溝Ｋは、回転工具１６による切削加工が完了した際には、工作物Ｗから除去される。
【００１４】
（２．切削加工時の回転工具１６の振動）
次に、工作物Ｗを切削加工する場合における回転工具１６の状態について説明する。図２に示すように、軸線Ｃｂ回りに回転する回転工具１６は、例えば、エンドミルである。回転工具１６は、先端側の周面に等間隔に配置された加工部位としての複数の刃部１６ａ，１６ｂを備えている。このため、刃部１６ａ，１６ｂがそれぞれ回転に伴って工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に順次当接することにより、回転工具１６は切削加工面Ｗ１を断続的に切削加工（除去加工）する。又、回転工具１６は、基端側に工具ホルダ１５に支持される非刃部１６ｃを備える。尚、本実施形態においては、加工部位として、二つの刃部１６ａ，１６ｂを有する回転工具１６を例に挙げるが、一つの刃部又は三つ以上の刃部を有する回転工具を適用することもできる。
【００１５】
回転工具１６による切削加工時には、図２に示すように、刃部１６ａ，１６ｂが工作物Ｗから切削抵抗Ｆｙを受けることにより、刃部１６ａ，１６ｂ側が回転工具１６の軸線Ｃｂに対して撓み変形する。例えば、Ｌ／Ｄ（＝長さ／直径）が大きくなる細長い回転工具１６を用いる場合には、回転工具１６の剛性が低いため、切削抵抗Ｆｙによって回転工具１６の先端側の撓み量（撓み変形による変形量）が大きくなる。一方、Ｌ／Ｄが小さくなる太く短い回転工具１６を用いる場合には、回転工具１６の剛性が高いため、切削抵抗Ｆｙによって回転工具１６の先端側の撓み量（撓み変形による変形量）が小さくなる。
【００１６】
ここで、回転工具１６に生じる切削抵抗Ｆｙが一定であれば、回転工具１６の先端側の撓み量は一定となる。しかし、回転工具１６の刃部１６ａ，１６ｂによる断続的な切削加工により、回転工具１６に生じる切削抵抗Ｆｙは逐次変化する。又、切削抵抗Ｆｙが逐次変化することに伴い、回転工具１６の撓み量も変化する。このため、回転工具１６の刃部１６ａ，１６ｂの回転中心Ｃｔの変位量は、図２にて往復矢印で示すように、主としてＹ方向に逐次変化する。
【００１７】
（３．回転工具１６の再生びびり）
次に、回転工具１６の再生びびりについて説明する。回転工具１６の再生びびりは、回転工具１６が回転している状態において、少なくとも回転工具１６を含む振動系に生じる。ここで、振動系は、回転工具１６、工具ホルダ１５及び主軸１４ａを含む回転部材のみならず、主軸１４ａを回転可能に支持するサドル１３、更にはコラム１２等を含む。但し、各部材の剛性によって、その影響度は異なる。
【００１８】
回転工具１６は、切削加工に伴い、上述したＹ軸方向にて往復する撓み変形が生じることにより、主としてＹ軸方向の振動である再生びびりが生じる。Ｙ軸方向の撓み変形は、刃部１６ａ，１６ｂのそれぞれが工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に当接して切削抵抗Ｆｙを受けることにより生じる。そして、回転工具１６の再生びびりは、刃部１６ａ，１６ｂが工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に当接するタイミング（周期）が回転工具１６の振動、より具体的には、固有振動数ｆと一致することにより増幅される。従って、再生びびりを抑制するためには、回転工具１６の固有振動数ｆと、加工部位である刃部１６ａ，１６ｂが工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に当接するタイミング（周期）と、の位相をずらすことが有効である。
【００１９】
（４．工作機械１を用いた工作物Ｗの加工方法）
次に、工作機械１を用いて工作物Ｗに切削加工を施す加工方法について説明する。加工方法は、工作物Ｗの加工面である切削加工面Ｗ１に凹部、具体的に、溝Ｋを所定間隔にて形成する表面処理工程と、表面処理工程によって溝Ｋが形成された工作物Ｗを加工条件に基づいて予め設定された基準除去量としての基準切込量Ａだけ切削加工（除去加工）する除去工程としての切削工程と、から構成される。
【００２０】
（４−１．表面処理工程）
表面処理工程においては、工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に凹部を形成する、即ち、回転工具１６の軸線Ｃｂに平行となるように溝Ｋを形成する。表面処理工程においては、工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に対して、例えば、図１に示すように断面形状がＶ字状となる溝Ｋを所定間隔を有して複数設ける。
【００２１】
ここで、溝Ｋの深さについては、加工点における回転工具１６の最大振幅以上であり、且つ、加工条件に基づいて決定された基準切込量Ａ（例えば、５０μｍ〜１００μｍ）以下となるように設定される。より好ましくは、切削加工よりも前の加工工程（例えば、鍛造工程等）後における切削加工面Ｗ１の表面粗さ（理論表面粗さを含み、例えば、１μｍ程度）の大きさよりも深くなるように、例えば、基準切込量Ａの１／３以上となるように形成される。
【００２２】
又、回転工具１６の加工方向における溝Ｋの所定間隔については、振動系を構成する回転工具１６の固有振動数ｆに基づき決定される。この場合、回転工具１６の固有振動数ｆは実験又は計算により取得可能である。従って、工作物Ｗ（相対的には回転工具１６）の送り速度が一定であり、且つ、回転工具１６の回転数が一定となるように制御される場合には、所定間隔が回転工具１６の固有振動数ｆに基づいて決定される。そして、溝Ｋが、決定された所定間隔を有して周期的に形成される。
【００２３】
（４−２．切削工程）
表面処理工程において切削加工面Ｗ１に溝Ｋ（凹部）が形成された工作物Ｗは、工作機械１のテーブル１７に固定される。工作機械１は、コラム１２及びテーブル１７を加工方向に向けて所望の送り速度により回転工具１６に対して相対的に移動させる。そして、工作機械１は、回転させた回転工具１６の刃部１６ａ，１６ｂを切削加工面Ｗ１に当接させて工作物Ｗを断続的に切削加工する。尚、本実施形態においては、回転工具１６は、切削加工面Ｗ１を１パス（切削加工面Ｗ１に沿った方向に回転工具１６が工作物Ｗに対して相対的に一度移動すること）で基準切込量Ａを切削するものとする。
【００２４】
上述したように、表面処理工程を経ることにより、切削加工面Ｗ１には、溝Ｋが回転工具１６の固有振動数ｆに基づいて決定された所定間隔を有して形成されている。従って、図３に示すように、例えば、回転工具１６の刃部１６ａは工作物Ｗの切削加工面Ｗ１における加工点Ｐ１に接触し、除去加工としての切削加工が開始される。尚、図３にて示す太実線及び太破線は、回転工具１６の刃部１６ａ及び刃部１６ｂの刃先の軌跡を示す。又、図３にて示す一点鎖線は、各加工点における回転工具１６の振動即ち再生びびりの振幅の大きさを示す。
【００２５】
そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ｂが加工点Ｐ２にて接触して工作物Ｗを切削し、続いて刃部１６ａが加工点Ｐ３にて接触して工作物Ｗを切削する。ここで、刃部１６ａ及び刃部１６ｂが工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に当接し切削すると、工作物Ｗから回転工具１６に切削抵抗Ｆｙが入力される。これにより、回転工具１６は、図３にて一点鎖線により示すように、刃部１６ａ，１６ｂがそれぞれ加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にて当接して工作物Ｗを切削する度に振動（振幅）即ち再生びびりが徐々に増幅される。
【００２６】
ところで、刃部１６ａが加工点Ｐ３にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、刃部１６ｂは、Ｘ軸方向にて溝Ｋの位置に到達する。このため、刃部１６ｂは、図３に示すように、工作物Ｗの切削加工面Ｗ１にて当接することなく溝Ｋの内部における加工点Ｐ４にて当接する。即ち、刃部１６ｂは、図３にて太破線により示すように、加工点Ｐ２にて当接した場合に比べ、加工点Ｐ４にて当接することによって工作物Ｗに当接することなく回転する空転時間が長くなる。
【００２７】
空転時間が長くなることにより、刃部１６ｂが加工点Ｐ４にて当接する際には、例えば、加工点Ｐ２にて当接する場合に比べて、回転工具１６の固有振動数ｆと刃部１６ｂが工作物Ｗに当接するタイミング（周期）とがずれる。これにより、図３にて一点鎖線により示すように、回転工具１６の振動（振幅）即ち再生びびりが減衰される。又、空転時間においては、回転工具１６は工作物Ｗに当接せずに自由状態であるため、回転工具１６に生じた振動（再生びびり）が減衰される。
【００２８】
尚、上述したように、溝Ｋは、振動系の固有振動数ｆに基づいて設けられている。従って、仮に溝Ｋが設けられておらず、刃部１６ｂが加工点Ｐ２と同様に加工点Ｐ４にて切削加工面Ｗ１にて当接した場合には回転工具１６は固有振動数ｆと刃部１６ｂが当接するタイミング（周期）とが一致する（共振する）。これにより、振動系、具体的には、回転工具１６に生じる再生びびりが減衰されることなく継続して生じることになる。
【００２９】
ところで、加工点Ｐ４にて当接した刃部１６ｂが工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後、回転工具１６の回転に伴って刃部１６ａが加工点Ｐ５にて切削加工面Ｗ１に当接する際には、回転工具１６の振動（再生びびり）が減衰されている。従って、刃部１６ａが加工点Ｐ５にて工作物Ｗを切削する際には、図３にて一点鎖線により示すように、例えば、加工点Ｐ３を切削する場合に比べて回転工具１６の再生びびりが小さい状態で工作物Ｗを切削することができる。
【００３０】
同様に、刃部１６ａは、刃部１６ｂが加工点Ｐ６にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、Ｘ軸方向にて溝Ｋの位置に到達する。このため、刃部１６ａは、図３に示すように、工作物Ｗの切削加工面Ｗ１にて当接することなく溝Ｋの内部における加工点Ｐ７にて当接する。
【００３１】
即ち、刃部１６ａは、図３にて太破線により示すように、加工点Ｐ５にて当接した場合に比べて、工作物Ｗに当接することなく回転する空転時間が長くなる。これにより、図３にて一点鎖線により示すように、回転工具１６の振動即ち再生びびりが減衰される。そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ｂが加工点Ｐ８にて接触して工作物Ｗを切削し、続いて刃部１６ａが加工点Ｐ９にて接触して工作物Ｗを切削し、更に、刃部１６ｂが加工点Ｐ１０にて接触して工作物Ｗを切削する。
【００３２】
以上の説明からも理解できるように、上記実施形態における加工方法は、軸線Ｃｂ回りに回転する回転工具１６により断続的に工作物Ｗの加工面である切削加工面Ｗ１において除去加工としての切削加工を行う加工方法であって、切削加工面Ｗ１に対して、切削加工面Ｗ１上の加工点Ｐ１〜加工点Ｐ１０における回転工具１６の軸線Ｃｂに直交する方向の最大振幅よりも大きく且つ加工条件に基づいて設定される基準除去量としての基準切込量Ａよりも小さい深さを有する凹部（溝Ｋ）を形成する表面処理工程と、表面処理工程にて凹部（溝Ｋ）が形成された切削加工面Ｗ１を回転工具１６によって基準切込量まで除去する除去工程としての切削工程と、を含んで構成される。
【００３３】
この場合、回転工具１６は、工作物Ｗの切削加工面Ｗ１を除去する加工部位として、周面に切削加工面Ｗ１を切削するための刃部１６ａ，１６ｂを有しており、刃部１６ａ，１６ｂは、周面にて回転工具１６の回転方向に沿って等間隔に設けられる．
【００３４】
これらによれば、表面処理工程において工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に回転工具１６の最大振幅よりも大きく且つ基準切込量Ａよりも小さい深さを有する凹部（溝Ｋ）を形成することができる。そして、切削工程において凹部（溝Ｋ）の形成された切削加工面Ｗ１を基準切込量Ａまで断続的に除去することができる。切削加工面Ｗ１に凹部（溝Ｋ）を設けることにより、切削工程においては凹部（溝Ｋ）を含んで断続的に切削加工面Ｗ１を除去することができる。このため、刃部１６ａ，１６ｂが凹部（溝Ｋの内部）と当接することにより、回転工具１６の刃部１６ａ，１６ｂが切削加工面Ｗ１に当接するタイミングをずらすことができる。これにより、回転工具１６の振動即ち再生びびりが増幅されることを抑制することができ、その結果、切削加工面Ｗ１における加工精度の悪化を抑制することができる。
【００３５】
又、回転工具１６が切削加工面Ｗ１に当接するタイミングをずらすことができるため、回転工具１６の回転数を変化させることなく、切削加工面Ｗ１を基準切込量Ａまで除去することができる。従って、回転工具１６の刃部１６ａ，１６ｂによる切削加工面Ｗ１の切込量を小さくする必要がなく、その結果、加工能率を悪化させることがない。
【００３６】
この場合、凹部は、回転工具１６の軸線Ｃｂに平行となるように設けられた溝Ｋであり、溝Ｋは、切削工程における回転工具１６の加工方向に沿って所定間隔を有するように形成される。これによれば、表面処理工程において極めて容易に凹部としての溝Ｋを設けることができる。
【００３７】
この場合、所定間隔は、回転工具１６の軸線Ｃｂに直交する方向の振動における固有振動数ｆに基づいて決定される。この場合、より詳しくは、固有振動数ｆと、切削工程における回転工具１６の回転数と、切削工程における回転工具１６（相対的に工作物Ｗ）の加工方向への送り速度と、を用いて決定される。
【００３８】
これによれば、切削工程において、切削加工により回転工具１６が固有振動数ｆを有して振動する（共振する）際には、回転工具１６の刃部１６ａ又は刃部１６ｂが溝Ｋの内部にて当接する。これにより、固有振動数ｆと回転工具１６の刃部１６ａ又は刃部１６ｂが切削加工面Ｗ１に当接するタイミング（周期）とを確実にずらすことができ、その結果、再生びびりの増幅又は再生びびりが継続することを確実に低減することができる。
【００３９】
（５．第一変形例）
上記実施形態においては、振動系の固有振動数ｆに基づいて設定された間隔によって工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に溝Ｋを設け、切削加工条件として回転工具１６の回転数及び工作物Ｗの送り速度を固有振動数ｆに基づいて一定に制御するようにした。一方、振動系の固有振動数ｆに基づいて工作物Ｗの送り速度及び回転工具１６の回転数が制御されない場合には、少なくとも、振動系における固有振動数ｆに基づいて設定される間隔が含まれるように、任意の間隔に設定ことも可能である。尚、任意の間隔は、一定であっても、一定でなくても良い。以下、この第一変形例を説明する。
【００４０】
この第一変形例においても、図４に示すように、例えば、回転工具１６の刃部１６ａは工作物Ｗの切削加工面Ｗ１における加工点Ｐ１に接触し、切削加工が開始される。尚、図４にて示す太実線は、回転工具１６の刃部１６ａ及び刃部１６ｂの刃先の軌跡を示す。又、図４にて示す一点鎖線は、回転工具１６における振動即ち再生びびりの振幅の大きさを示す。
【００４１】
そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ｂが加工点Ｐ２にて接触して工作物Ｗを切削し、続いて刃部１６ａが加工点Ｐ３にて接触して工作物Ｗを切削する。ここで、図４にて一点鎖線により示すように、刃部１６ａ及び刃部１６ｂがそれぞれ加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にて当接して工作物Ｗを切削する度に回転工具１６の振動即ち再生びびりが徐々に増幅される。
【００４２】
ところで、刃部１６ａが加工点Ｐ３にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、刃部１６ｂは、加工方向即ちＸ軸方向にて溝Ｋを超えた加工点Ｐ４に到達する。この場合、加工点Ｐ４にて切削加工面Ｗ１に当接した刃部１６ｂは、溝Ｋを含んだ領域を切削して除去する。これにより、刃部１６ｂが加工点Ｐ４にて溝Ｋを含んで切削して除去する際の切削体積（除去体積）は、例えば、加工点Ｐ２にて溝Ｋを含まずに切削して除去する際の切削体積（除去体積）に比べて小さくなる。従って、切削に伴って回転工具１６に入力される切削抵抗Ｆｙが加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にて入力される切削抵抗Ｆｙよりも小さくなる。その結果、図４にて一点鎖線により示すように、回転工具１６の振動即ち再生びびりは、刃部１６ｂが加工点Ｐ４にて工作物Ｗを切削することによって減衰される。
【００４３】
そして、加工点Ｐ４にて当接した刃部１６ｂが工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後、回転工具１６の回転に伴って刃部１６ａが加工点Ｐ５にて切削加工面Ｗ１に当接する際には、回転工具１６の振動（再生びびり）が減衰されている。従って、刃部１６ａが加工点Ｐ５にて工作物Ｗを切削する際には、図４にて一点鎖線により示すように、例えば、加工点Ｐ３を切削する場合に比べて回転工具１６の再生びびりが小さい状態で工作物Ｗを切削することができる。
【００４４】
同様に、刃部１６ａは、刃部１６ｂが加工点Ｐ６にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、Ｘ軸方向にて溝Ｋを超えた加工点Ｐ７に到達する。このため、加工点Ｐ７にて切削加工面Ｗ１に当接した刃部１６ａは、図４に示すように、溝Ｋを含んだ領域を切削して除去する。これにより、刃部１６ａが加工点Ｐ７にて溝Ｋを含んで切削して除去する際の切削体積は、例えば、加工点Ｐ５にて溝Ｋを含まずに切削して除去する際の切削体積に比べて小さくなる。
【００４５】
従って、切削に伴って回転工具１６に入力される切削抵抗Ｆｙが小さくなり、図４にて一点鎖線により示すように、回転工具１６の振動即ち再生びびりが減衰される。そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ｂが加工点Ｐ８にて接触して工作物Ｗを切削し、続いて刃部１６ａが加工点Ｐ９にて接触して工作物Ｗを切削し、更に、刃部１６ｂが加工点Ｐ１０にて接触して工作物Ｗを切削する。
【００４６】
従って、この第一変形例によれば、回転工具１６が切削加工面Ｗ１を溝Ｋを含んで切削することにより、切削する際の切削体積を小さくすることができる。これにより、回転工具１６の振動即ち再生びびりが増幅されることを抑制することができ、その結果、切削加工面Ｗ１における加工精度の悪化を抑制することができる。その他の効果については、上記実施形態と同様である。
【００４７】
（６．第二変形例）
上記第一変形例にて説明したように、溝Ｋの間隔が固有振動数ｆに基づいて設定されない場合、即ち、任意の間隔にて溝Ｋが設けられる場合では、図５に示すように、切削に伴って刃部１６ａ，１６ｂが溝Ｋを横切る場合がある。この場合においても、回転工具１６の振動即ち再生びびりが減衰される。以下、この第二変形例を具体的に説明する。
【００４８】
この第二変形例においても、図５に示すように、例えば、回転工具１６の刃部１６ａは工作物Ｗの切削加工面Ｗ１における加工点Ｐ１に接触し、切削加工が開始される。尚、図５にて示す太実線は、回転工具１６の刃部１６ａ及び刃部１６ｂの刃先の軌跡を示す。又、図５にて示す一点鎖線は、回転工具１６における振動即ち再生びびりの振幅の大きさを示す。
【００４９】
そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ｂが加工点Ｐ２にて接触して工作物Ｗを切削し、続いて刃部１６ａが加工点Ｐ３にて接触して工作物Ｗを切削する。ここで、図５にて一点鎖線により示すように、刃部１６ａ及び刃部１６ｂがそれぞれ加工点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３にて当接して工作物Ｗを切削する度に回転工具１６の振動即ち再生びびりが徐々に増幅される。そして、刃部１６ａが加工点Ｐ３にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、刃部１６ｂは、Ｘ軸方向にて溝Ｋを超えた加工点Ｐ４１に到達する。従って、加工点Ｐ４１にて切削加工面Ｗ１に当接した刃部１６ｂは、溝Ｋを含んだ領域を切削して除去する。
【００５０】
ところで、この場合には、図５にて太実線により示すように、刃部１６ｂは、加工点Ｐ４１にて当接して工作物Ｗの切削加工面Ｗ１を基準切込量Ａまで切削する途中で、溝Ｋを横切る。このため、刃部１６ｂには、図５にて太破線により示すように、溝Ｋの内部に進入した後、加工点Ｐ４２にて再び当接するまでの間において、工作物Ｗに当接することなく回転する空転時間が生じる。このように、刃部１６ｂによる切削において空転時間が生じることにより、回転工具１６の振動即ち再生びびりが減衰される。
【００５１】
即ち、この場合には、刃部１６ｂは、溝Ｋを含んで切削体積が小さい領域を切削することに加えて、空転時間により回転工具１６の固有振動数ｆと刃部１６ｂが工作物Ｗに当接するタイミング（周期）とがずれる。これにより、回転工具１６の再生びびりは減衰される。そして、刃部１６ｂは、空転時間の経過後、溝Ｋの内部における加工点Ｐ４２にて当接し、基準切込量Ａまで工作物Ｗを切削する。
【００５２】
そして、加工点Ｐ４１及び加工点Ｐ４２にて当接した刃部１６ｂが工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後、回転工具１６の回転に伴って刃部１６ａが加工点Ｐ５にて切削加工面Ｗ１に当接する。刃部１６ａが切削加工面Ｗ１に当接する際には、回転工具１６の振動（再生びびり）が減衰されている。従って、刃部１６ａが加工点Ｐ５にて工作物Ｗを切削する際には、図５にて一点鎖線により示すように、例えば、加工点Ｐ３を切削する場合に比べて回転工具１６の再生びびりが小さい状態で工作物Ｗを切削することができる。
【００５３】
同様に、刃部１６ａは、刃部１６ｂが加工点Ｐ６にて当接して工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後において、Ｘ軸方向にて溝Ｋを超えた加工点Ｐ７１に到達する。このため、加工点Ｐ７１にて切削加工面Ｗ１に当接した刃部１６ａは、図５に示すように、溝Ｋを含んだ領域を切削して除去する。これにより、刃部１６ａは、加工点Ｐ７１にて当接して工作物Ｗの切削加工面Ｗ１を基準切込量Ａまで切削する途中で、溝Ｋを横切る。このため、刃部１６ａには、溝Ｋの内部に進入した後、加工点Ｐ７２にて再び当接するまでの間において、工作物Ｗに当接することなく回転する空転時間が生じる。
【００５４】
従って、この場合には、刃部１６ａは、溝Ｋを含んで切削体積が小さい領域を切削することに加えて、空転時間により回転工具１６の固有振動数ｆと刃部１６ａが工作物Ｗに当接するタイミング（周期）とがずれる。これにより、回転工具１６の再生びびりは減衰される。そして、刃部１６ｂは、空転時間の経過後、溝Ｋの内部における加工点Ｐ７２にて当接し、基準切込量Ａまで工作物Ｗを切削する。
【００５５】
そして、加工点Ｐ７１及び加工点Ｐ７２にて当接した刃部１６ａが工作物Ｗを基準切込量Ａまで切削した後、回転工具１６の回転に伴って刃部１６ｂが加工点Ｐ８にて切削加工面Ｗ１に当接する。刃部１６ａが切削加工面Ｗ１に当接する際には、図５にて一点鎖線により示すように、回転工具１６の振動（再生びびり）が減衰されている。そして、回転工具１６の回転に伴い刃部１６ａが加工点Ｐ９にて接触して工作物Ｗを切削し、更に、刃部１６ｂが加工点Ｐ１０にて接触して工作物Ｗを切削する。従って、この第二変形例においても、上記実施形態及び上記第一変形例と同様の効果が得られる。
【００５６】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態及び上記各変形例においては、切削工程において、回転工具１６が一度の切削加工によって工作物Ｗの切削加工面Ｗ１を基準切込量Ａまで切削即ち除去するようにした。これに代えて、切削工程において、回転工具１６が切削加工面Ｗ１を複数回移動する切削加工によって基準切込量Ａまで切削することも可能である。
【００５８】
具体的に、回転工具１６が、例えば、２回の切削加工を施す場合、第一回目の切削加工によって回転工具１６が溝Ｋの施された切削加工面Ｗ１を粗切削加工し、第二回目の切削加工によって回転工具１６が溝Ｋの除去された切削加工面Ｗ１を仕上げ切削加工することができる。従って、この場合においても、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が得られる。尚、この場合、第二回目の切削加工においては切削加工面Ｗ１に溝Ｋが存在しないが、仕上げ切削加工において除去される切削体積は小さいために回転工具１６に再生びびりが生じ難くなる。
【００５９】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、表面処理工程において凹部を形成する溝Ｋが形成され、その後、切削工程において基準切込量Ａまで切削加工面Ｗ１を切削するようにした。これに代えて、回転工具１６が基準切込量Ａまで切削する場合に、表面処理工程と切削工程とを繰り返し行うことも可能である。
【００６０】
この場合、具体的には、第一回目の表面処理工程において溝Ｋを形成した状態で第一回目の切削工程において溝Ｋを含んで切削加工面Ｗ１を切削する。第二回目の表面処理工程において第一回目の切削工程にて切削された切削加工面Ｗ１に溝Ｋを形成し、その後第二回目の切削工程において溝Ｋを含んで切削加工面Ｗ１を切削する。そして、工作物Ｗにおいては、表面処理工程と切削工程とを繰り返し実行しながら、切削加工面Ｗ１が基準切込量Ａまで切削される。従って、この場合においても、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が得られる。
【００６１】
又、上記実施形態においては、溝Ｋの所定間隔を回転工具１６を含む振動系の固有振動数ｆに基づいて設定するようにした。これに代えて、溝Ｋの所定間隔を、固有振動数ｆの倍数、例えば、２倍、３倍、１／２倍、１／３倍等に基づいて決定することも可能である。このように、固有振動数ｆの倍数に基づいて溝Ｋの所定間隔を決定する場合であっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、溝Ｋが断面形状としてＶ字状を有するように設けるようにした。これに代えて、溝Ｋの断面形状が矩形状や円弧状であっても良い。これによっても、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が得られる。
【００６３】
又、上記実施形態及び上記各変形例においては、表面処理工程において、溝Ｋを工作物Ｗの切削加工面Ｗ１に設けるようにした。これに代えて、表面処理工程において、切削加工面Ｗ１に対して、例えば、サンドブラスト等によって基準切込量Ａの１／３以上となる凹部を設けることも可能である。この場合においても、上記実施形態及び上記各変形例と同様の効果が期待できる。
【００６４】
更に、上記実施形態及び上記各変形例においては、工作機械１として、回転工具１６が加工部位として刃部１６ａ，１６ｂを有するように構成した。工作機械１としては、これに限らず、工作物Ｗの加工面を断続的に除去加工可能であれば、如何なる工作機械を用いても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１…工作機械、１１…ベッド、１２…コラム、１３…サドル、１４…主軸装置、１４ａ…主軸、１５…工具ホルダ、１６…回転工具、１６ａ…刃部（加工部位）、１６ｂ…刃部（加工部位）、１６ｃ…非刃部、１７…テーブル、Ａ…基準切込量、Ｃｂ…軸線、Ｃｔ…回転中心、ｆ…固有振動数、Ｆｙ…切削抵抗、Ｐ１〜Ｐ１０…加工点、Ｐ４１…加工点、Ｐ４２…加工点、Ｐ７１…加工点、Ｐ７２…加工点、Ｗ…工作物、Ｗ１…切削加工面（加工面）、Ｋ…溝（凹部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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