(57)【要約】【課題】工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算し、該演算結果に基づいて工具ホルダに対して工具を再セットアップできるようにすること。【解決手段】複数の切れ刃と側面にマーカを設けた工具１０を主軸１１２または工具ホルダ１１４に把持させ、主軸を加工回転数で回転させ、工具のシャンク部１２の振れの大きさと位相およびマーカの位相を測定し、主軸を回転させ複数ある切れ刃１６−１〜１６−４ごとに工具の径方向の高さと中心軸線ＯTまわりの位相とを測定し、測定された工具のシャンク部の振れの大きさと位相と、切れ刃の径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算するようにした。【選択図】図１
2020011366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械の工具振れの調整方法において、
主軸を加工回転数で回転させ、工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、
主軸を回転させ、複数ある切れ刃ごとに、工具の径方向の高さと中心軸線まわりの位相とを測定する工程と、
測定された工具のシャンク部の振れの大きさと位相と、切れ刃の径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、
前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程と、
を備えたことを特徴とした工具振れ調整方法。
【請求項２】
前記工具は、工具ホルダを介して主軸に取り付けられており、前記工具を把持する位相は、工具ホルダに対する工具の位相である請求項１に記載の工具振れ調整方法。
【請求項３】
主軸の回転軸線に垂直な平面を規定する２方向にレーザビームを照射できるレーザ測定器を準備し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記２方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項１に記載の工具振れ調整方法。
【請求項４】
シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械において、
工具の径方向の変位を測定するセンサと、
主軸の回転位相を検出する位相検出器と、
切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、
前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、または、前記演算演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置の何れか一方を少なくとも有した修正部と、
を備えることを特徴とした工作機械。
【請求項５】
前記センサは、主軸の回転軸線に垂直な平面を規定する２方向にレーザビームを照射するレーザ測定器を具備し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記２方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項４に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の切れ刃を有した回転工具の切れ刃の位置のばらつきによる工具の振れを低減する工具振れ調整方法および工具振れ調整方法を実行する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、工具の振れ量を測定して、検出した工具の振れ量が許容範囲より大きい場合に、主軸または工具ホルダの回転軸周りに工具の取り付け位相を変更する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2017-007030号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工具ホルダに対してどのような位相で工具を再取付すれば、加工面粗さが小さくなり、また工具寿命の低下を防止できるのかについては特許文献１には記載されておらず、特許文献１に記載の技術では、工具の振れ量が許容範囲内になるまで、トライアンドエラー式に何度か工具を工具ホルダに取り付けなおして、工具の振れ量を測定しなければならない。
【０００５】
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算し、工具ホルダに対して工具を再セットアップする方向と角度を演算し、該演算結果に基づいて工具ホルダに対して工具を再セットアップできるようにした工具振れの調整方法を提供することを目的としている。更に、本発明は、前記工具振れの調整方法を実行可能な工作機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械の工具振れの調整方法において、主軸を加工回転数で回転させ、工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、主軸を回転させ、複数ある切れ刃ごとに、工具の径方向の高さと中心軸線まわりの位相とを測定する工程と、測定された工具のシャンク部の振れの大きさと位相と、切れ刃の径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程とを備えた工具振れ調整方法が提供される。
【０００７】
更に、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械において、工具の径方向の変位を測定するセンサと、主軸の回転位相を検出する位相検出器と、切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、または、前記演算演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置の何れか一方を少なくとも有した修正部とを備えるた工作機械が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、工具ホルダに対する工具の最適な位相を求めることが可能となる。これにより、工具ホルダに対して工具を取り付けなおす再セットアップの作業が軽減され、それに要する時間が短縮可能となる。また、求めた最適な位相に基づいて、工具振れを調整することによって、加工面粗さまたは加工面精度を改善可能となる。更に、特定の切れ刃の切込み量が過度に大きくなることが防止できるので、早期に切れ刃が摩耗することが防止可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の工具振れ調整方法を適用する工作機械の略示側面図である。
【図２】図１の工作機械の平面図である。
【図３】工具ホルダと共に示す工具の略示側面図である。
【図４】図４において直線LB1に沿った工具の略示断面図である。
【図５】図４の工具の先端部を示した略示端面図である。
【図６】切れ刃の高さが一定ではない工具の図５と同様の略示端面図である。
【図７】工具のシャンク部の振れの測定結果を示すグラフである。
【図８】図７の測定結果から求めたリサージュ曲線を示す図である。
【図９】図７のリサージュ曲線に沿った工具の中心軸線の変動を示す図である。
【図１０】図７のリサージュ曲線に沿って工具の中心が移動する間の切れ刃の位置を示す概略図である。
【図１１】回転する工具が、直線状の工具経路に沿って移動する間に、９０°、１８０°、２７０°、０°、…０°の回転位置でワークに係合している切れ刃の先端点を複数の線分で結んだ線図である。
【図１２】ワークに形成される加工面の概略図を９０°、１８０°、２７０°、０°、…０°の回転位置において切れ刃が描く軌跡と共に示す図である。
【図１３】本発明の工具振れ調整方法を実行するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１、２を参照すると、本発明の工具振れ調整方法を実行する工作機械１００は、床面に固定する基台としてのベッド１０２、ベッド１０２の後方部分において上面に固定されたコラム１０４、コラム１０４の前面に水平左右方向であるＸ軸方向（図１では紙面に垂直な方向）に往復動可能に取り付けられたＸスライダ１０６、Ｘスライダ１０６の前面に鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復動可能に取り付けられたＺスライダ１０８、Ｚスライダ１０８と共に移動するようにＺスライダ１０８に取り付けられ、主軸１１２を鉛直な回転軸線Ｏ周りに回転可能に支持する主軸装置１１０、および、ベッド１０２の前方部分において上面に水平前後方向（図１では左右方向）に往復動可能に取り付けられ加工すべきワーク（図示せず）取り付けるテーブル１１６を主要な構成要素として具備している。主軸装置１１０は、主軸１１２を回転駆動する主軸モータ（図示せず）および回転軸線Ｏ周りの主軸１１２の回転位置または位相を検知するロータリーエンコーダのような検知器を含んでいる。
【００１１】
主軸１１２の下端部には、工具ホルダ１１４を介してボールエンドミルやフラットエンドミルのような回転工具１０（以下、単に工具１０を記載する）が取り付けられる。主軸１１２の下端部にはテーパ穴（図示せず）が形成されており、該テーパ穴に工具ホルダ１１４のテーパ部１１４ａを嵌合させ、主軸１１２内に配設されているクランプ装置（図示せず）によって工具ホルダ１１４が主軸１１２の下端部にクランプされる。
【００１２】
図３〜図６を参照すると、工具１０は、工具ホルダ１１４の工具挿入穴（図示せず）に挿入されるシャンク部１２を有している。シャンク部１２は中心軸線ＯTに沿って延びる円筒形状を呈している。シャンク部１２の表面には、凹凸より成るマーカ１４が設けられている。シャンク部１２の先端には、複数の、本実施形態では４枚の切れ刃１６−１〜１６−４が形成された刃部１６が一体的に結合されている。刃部１６に形成する切れ刃の数は、４枚よりも少ない例えば２枚、或いは、４枚より多い例えば６枚または８枚であってもよい。或いは、刃部１６に奇数枚の切れ刃を形成してもよい。
【００１３】
テーブル１１６には、工具の径方向の変位を測定するセンサとして、レーザ測定器１１８、１２０が配設されている。レーザ測定器１１８、１２０は、例えばブルームノボテスト社から市販されているLC50-DIGILOGのようなレーザビームを用いた測定器とすることができる。レーザ測定器１１８、１２０は、それぞれＹ軸、Ｘ軸方向にレーザビームLBY、LBXを照射するようにテーブル１１６に配置、固定されている。レーザ測定器１１８、１２０は、テーブル１１６上においてワーク（図示せず）の加工を妨げない位置に配置されていることは言うまでもない。レーザ測定器１１８、１２０は、Ｙ軸方向およびＸ軸方向に工具１０の径方向の変位を測定可能な測定器である。工具の径方向の変位を測定するセンサはＣＣＤカメラのような撮像装置であってもよい。
【００１４】
図１、２には特に図示されていないが、工作機械１００は、Ｘスライダ１０６、テーブル１１６およびＺスライダ１０８をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に往復駆動するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り装置を備えている。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直線送り装置は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延設されたボールねじ（図示せず）、該Ｘスライダ１０６、テーブル１１６、Ｚスライダ１０８に取り付けられＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のボールねじに夫々係合するナット（図示せず）、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向のボールねじの端部に結合されたサーボモータ（図示せず）、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の座標値を測定するデジタルスケール（図示せず）等を含むことができる。工作機械１００は、更に１つまたは２つの回転送り軸装置（図示せず）備えていてもよい。
【００１５】
更に、工作機械１００は、工具ホルダ１１４に装着されている工具１０を複数組収納した工具マガジン（図示せず）や、該工具マガジンと主軸１１２との間で、工具ホルダ１１４に装着されて工具１０を工具ホルダ１１４と共に交換する工具交換装置（図示せず）を備えていてもよい。
【００１６】
工作機械１００は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の送り装置、主軸装置１１０、レーザ測定器１１８、１２０等を制御する制御装置１２２を具備している。制御装置１２２は、また、工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算する演算部を構成する。制御装置１２２は、CPU（中央演算素子）、RAM（ランダムアクセスメモリ）やROM（リードオンリーメモリ）のようなメモリ装置、HDD（ハードディスクドライブ）やSSD（ソリッドステートドライブ）のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータ、送り装置や主軸装置１１０に電力を供給するアンプ（図示せず）および関連するソフトウェアから構成することができる。
【００１７】
制御装置１２２は、送り装置のサーボモータや主軸モータを制御するＮＣ装置、レーザ測定器１１８、１２０や工具交換装置等を制御する機械制御装置を含んでいてもよい。或いは、工作機械を制御する一般的なＮＣ装置や機械制御装置の一部としてソフトウェア的に構成してもよい。制御装置１２２は、工作機械１００の近傍に配置された制御盤（図示せず）内に配置された電気回路によって形成することができる。制御盤は、工作機械１００を包囲するカバー（図示せず）の側面に取り付けることができる。制御盤は工作機械１００の作動状態を表示する液晶ディスプレイのような表示装置（図示せず）を含むことができる。
【００１８】
切れ刃１６−１〜１６−４は、図５に示すように、工具１０の中心軸線ＯTに関して対称に配置されるように設計される。然しながら、切れ刃１６−１〜１６−４を研削するときの加工誤差や、切れ刃１６−１〜１６−４にコーティングする際の膜厚の不均一性のために、図６に示すように、切れ刃１６−１〜１６−４の高さまたは切れ刃１６−１〜１６−４の先端点の径方向の位置が区々となる。切れ刃１６−１〜１６−４の高さの違いから、加工面精度が低下したり、或いは、特定の切れ刃、例えば図６の例では、切れ刃の高さが最も高い切れ刃１６−３が早期に摩耗してしまう問題が生じる。
【００１９】
一方、主軸１１２、工具ホルダ１１４は、中心軸線ＯH周りのアンバランスを不可避的に有しており、主軸１１２が高速で回転すると、主軸１１２の回転軸線Ｏ周りに振れを生じる。こうした工具ホルダ１１４の振れによって、加工中に工具１０がワークの表面に対して接近、離反するので、加工面粗さまたは加工面精度が低下する。
【００２０】
このように、工具ホルダ１１４が持っているアンバランスと、工具１０の切れ刃１６−１〜１６−４の高さの不均一性とが合成された最終的な工具の芯振れは、工具ホルダ１１４に取り付けられた工具１０の工具ホルダ１１４に対する位相、つまり工具ホルダ１１４に対する工具１０の中心軸線ＯT周りの角度位置によって変化し、それによって、加工面粗さまたは加工面精度が変化する。本発明は、こうした工具ホルダ１１４のアンバランスに基づく中心軸線ＯH周りの振れと、工具１０の切れ刃１６−１〜１６−４の高さの不均一性とが互いに相殺されるように、工具ホルダ１１４に対する工具１０の位相を決定し、工具１０を工具ホルダ１１４に取り付け直す或いは再セットアップすることによって、工具の振れを調節するようになっている。
【００２１】
以下、工具振れの調節方法を具体的に説明する。
図７は、工具ホルダ１１４のアンバランスに基づく振れの測定結果を模式的に示したグラフである。図７において、曲線１はレーザ測定器１２０によってＸ軸方向に照射されたレーザビームLBXによって測定したシャンク部１２の振れであり、曲線２はレーザ測定器１１８によってＹ軸方向に照射されたレーザビームLBYによって測定したシャンク部１２の振れを示している。
【００２２】
曲線１を得るために、まず、図３において参照符号LB1で示すように、レーザ測定器１２０によってＸ軸方向に照射されたレーザビームLBXがマーカ１４の高さ（Ｚ軸方向位置）に位置するように、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置によって、工具１０とテーブル１１６とを相対移動させる。主軸１１２を加工回転数、図７の例では１５０００RPMで回転させ、シャンク部１２の振れを測定する。なお、一般的に、回転工具のシャンク部の真円誤差は無視し得る程度に小さい。測定の間、工具１０はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動しない。
【００２３】
同様に、曲線２も同様に、図３において参照符号LB1で示すように、レーザ測定器１１８によってＹ軸方向に照射されたレーザビームLBYがマーカ１４の高さ（Ｚ軸方向位置）に位置するように、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置によって、工具１０とテーブル１１６とを相対移動させる。主軸１１２を加工回転数、図７の例では１５０００RPMで回転させ、シャンク部１２の振れを測定する。測定の間、工具１０はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向へ移動しない。
【００２４】
こうして得られた２つの曲線１、２は、マーカ１４の回転位置または位相が、Ｘ軸方向のレーザビームLBXとマーカ１４とが交差したときに曲線１、２中に現れる変動PSX1、PSX2、…、および、Ｙ軸方向のレーザビームLBYとマーカ１４とが交差したときに曲線１、２に現れる変動PSY1、PSY2、…として含んでいる。PSXi (i=1, 2, 3, …)とPSYi (i=1, 2, 3, …)との間の時間差Δt1t2は、９０°の位相差に相当する時間差であり、図７の例では１ｍｓである。同様に、PSXiとPSXi+1 (i=1, 2, 3, …)またはPSYiとPSYi+1 (i=1, 2, 3, …)との間の時間差Δt2t3は１回転の位相差に相当する時間差であり、図７の例では４ｍｓとなる。
【００２５】
曲線１、２に基づき、図８に示すような、互いに直交する二つの単振動（曲線１、２）を順序対として得られる点の軌跡であるリサージュ曲線CLを得ることができる。リサージュ曲線CLは、工具１０の中心軸線ＯTに垂直な平面（XY平面）内における中心軸線ＯTの軌跡であると考えることができる。つまり、図９に示すように、工具１０は、その中心軸線ＯTを中心に回転すると共に、リサージュ曲線CLに沿って旋回することなり、切れ刃１６−１〜１６−４の軌跡は２つの円運動の合成となる。図１０は、リサージュ曲線CLに沿って工具１０の中心軸線ＯTが移動する間の切れ刃１６−１〜１６−４の位置を示す概略図である。実際の切削加工は、これに、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置による工具経路に沿ったワークに対する工具１０の相対移動が加わる。
【００２６】
図９、１０において、工具１０−１は、マーカ１４がワークの加工面に正対している回転位置にある状態を示しており、以下の説明では、この回転位置を回転角＝０°の位置とする。工具１０−２は、回転角＝０°の位置から反時計方向に９０°回転した位置（回転角＝９０°）にある工具１０の状態を、工具１０−３、１０−４は、更に反時計方向に９０°ずつ回転した位置（回転角＝１８０°、２７０°）にある工具１０の状態を示している。なお、本実施形態では、マーカ１４は、中心軸線ＯTに関して切れ刃１６−１と同じ角度位置（位相）に配置されているが、本発明はこうした位置関係に限定されず、マーカ１４は、シャンク部１２の表面において中心軸線ＯTに関して如何なる角度位置に配置されていてもよい。
【００２７】
図１１は、回転する工具１０が、矢印Ａで示すように直線状の工具経路PTに沿って移動する間に、回転角＝９０°、１８０°、２７０°、０°、…０°の回転位置でワークに係合している切れ刃１６−１〜１６−４の先端点を複数の線分Ｌで結んだ線図である。複数の線分Ｌで形成される形状は、回転角＝０°で谷底ＰVとなり、回転角＝１８０°で頂点ＰPとなっている。
【００２８】
図１２は、回転角＝９０°、１８０°、２７０°、０°、…０°の回転位置において切れ刃１６−１〜１６−４が描く軌跡２０２を示しており、これに基づいてワークに形成される加工面２００の概略図である。加工面２００には、切れ刃１６−１〜１６−４の先端点が描く多数の軌跡２０２による多数のカスプが形成される。個々のカスプの高さは切れ刃１６−１〜１６−４の夫々の軌跡２０２によって決定されるが、このカスプは、上述した複数の線分Ｌに沿って波打つように配置される。
【００２９】
そこで、本発明では、リサージュ曲線CLと、切れ刃１６−１〜１６−４の高さのデータに基づいて、加工面２００が最も平坦になるように、工具ホルダ１１４に対する工具１０の位相を決定することによって、加工面２００の精度を高めるようにしている。一例として、既述した実施形態では、谷底ＰVで切れ刃１６−１〜１６−４のうち最も高さの低い切れ刃１６−１がワークと係合し、頂点ＰPで最も高い切れ刃１６−４がワークに係合するように、工具ホルダ１１４に対して工具１０の位相を決定することができる。
【００３０】
次に、図１３に示すフローチャートに基づいて、本発明の工具振れ調整方法の一例を説明する。
まず、加工に先立って、工作機械１００のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り装置によって、主軸１１２の先端に装着されている工具１０をレーザ測定器１１８、１２０の何れか一方に接近させる。次いで、工具１０の切れ刃１６−１〜１６−４の刃先位置にレーザ測定器１１８、１２０の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXを照射し、加工回転数で主軸１１２を回転して、工具の切れ刃１６−１〜１６−４の刃先位置の振れまたは工具の切れ刃１６−１〜１６−４の高さを測定し、これに基づいて、加工面粗さを予測する（ステップＳ１０）。
【００３１】
予測される加工面粗さが許容範囲内にある場合（ステップＳ１２でＮＯの場合）、当該工具１０によって加工が開始され（ステップＳ１４）、工具振れの調整は行われずに工具振れ調整方法は終了する（ステップＳ１６）。
【００３２】
予測される加工面粗さが許容範囲内にない場合（ステップＳ１２でＹＥＳの場合）、マーカ１４にレーザ測定器１１８、１２０のレーザビームLBY、LBXを順次照射し、加工回転数で主軸１１２を回転して、シャンク部１２の振れを測定する（ステップＳ１８）。これに基づいて、リサージュ曲線CLを求める。
【００３３】
次いで、マーカ１４にレーザ測定器１１８、１２０の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXが接するように照射して、そのときの主軸１１２の回転角度位置を求める（ステップＳ２０）。この回転角度位置は既述の回転角＝０°の位置となる。
【００３４】
回転角＝０°の位置のまま、図３において参照符号LB2で示すように、レーザ測定器１１８、１２０の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXが切れ刃１６−１の高さ（Ｚ軸方向位置）に位置するように、主軸１１２をＺ軸方向に送り（ステップＳ２２）り、回転角＝０°の位置から主軸１１２を低速、例えば１RPMで１回転させ、切れ刃１６−１〜１６−４の高さを測定する（ステップＳ２４）。このように、主軸１１２を低速で回転して切れ刃１６−１〜１６−４の高さを測定することによって、主軸の回転振れの影響をなくすことができる。
【００３５】
ワークを加工する加工面がＸＺ平面であるか、ＹＺ平面であるかによって、工具ホルダに対する工具の最適な位相が変わるので、加工方向を考慮して測定に用いるレーザビームLBYまたはLBXを選択する。図１１、１２は、加工面はＹＺ平面に形成される例を示している。また、加工面がＸＺ平面、ＹＺ平面の区別なく、工具１０の全集で加工を行う場合には、加工面の向きと加工面粗さとを求め、加工面粗さの変動が小さくなる条件を求めるようにする。
【００３６】
ステップＳ１８、ステップＳ２４で求めたリサージュ曲線CLおよび切れ刃１６−１〜１６−４の高さに基づいて、工具ホルダ１１４に対する工具１０の最適な位相、つまりマーカ１４からの回転角度位置を演算し、加工のシミュレーションから加工面粗さを予測する（ステップＳ２６）。予測される加工面粗さが許容範囲内になると見込まれる場合（ステップＳ２８でＹＥＳの場合）、工具１０を工具ホルダ１１４に対して演算された位相に再セットアップし（ステップＳ３０）、工具振れ調整方法は終了する（ステップＳ３２）。予測される加工面粗さが許容範囲内になるとは見込まれない場合（ステップＳ２８でＮＯの場合）、工具１０または工具ホルダ１１４を別のものに交換すべき警告を工作機械１００の表示装置に表示することによって、その旨オペレータに指示し（ステップＳ３４）、工具振れ調整方法は終了する（ステップＳ３６）。
【００３７】
ステップＳ３０における工具ホルダ１１４に対する工具１０の再セットアップは、工作機械１００のオペレータが手動にて行うこともできるが、工具ホルダ１１４に対する位相を変更することなく工具１０を工具ホルダ１１４から抜去し、次いで、ステップＳ２６で演算された位相に工具１０または工具ホルダ１１４を割り出して、工具１０を工具ホルダ１１４に装着する専用の自動工具セットアップ装置（図示せず）を用いて行うことができる。自動再セットアップ装置にロボットを用いてもよい。
【００３８】
また、既述の実施形態では、工具１０は工具ホルダ１１４を介して主軸１１２に把持させるようになっていたが、本発明は、これに限定されず、工具１０は主軸１１２に直接把持させるようにしてもよい。自動再セットアップ装置は、主軸１１２から工具１０を抜去し、ステップＳ２６で演算された位相に工具１０または主軸１１２を割り出して、工具１０を主軸１１２に装着するようにできる。
【００３９】
更に、既述の実施形態ではリサージュ曲線CLを用いて加工のシミュレーションを行うように説明したが、必ずしもリサージュ曲線CLを描く或いは表示することを意味しない。シャンク部１２の振れの測定値に基づいて、工具ホルダ１１４の回転角を変数として工具ホルダ１１４の中心軸線ＯHのＸ、Ｙ座標値が決定できれば、加工のシミュレーションは可能である。
【００４０】
本実施形態によれば、中心軸線ＯH（ＯT）周りの工具ホルダ１１４に対する工具１０の最適な位相を求めることが可能となり、従って、工具ホルダ１１４に対して工具１０を取り付け直す再セットアップの作業が軽減され、それに要する時間が短縮可能となる。また、求めた最適な位相に基づいて、工具振れを調整することによって、加工面粗さまたは加工面精度を改善可能となる。また、切れ刃１６−１〜１６−４のうち特定の切れ刃の切込み量が過度に大きくなることが防止できるので、工具１０の寿命が想定される時間よりも短くなることを防止可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    回転工具
１２    シャンク部
１４    マーカ
１６    刃部
１６−１    切れ刃
１６−２    切れ刃
１６−３    切れ刃
１６−４    切れ刃
１００    工作機械
１０２    ベッド
１０４    コラム
１０６    Ｘスライダ
１０８    Ｚスライダ
１１０    主軸装置
１１２    主軸
１１４    工具ホルダ
１１４ａ    テーパ部
１１６    テーブル
１１８    レーザ測定器
１２０    レーザ測定器
１２２    制御装置
２００    加工面
２０２    軌跡
ＬＢＸ    レーザビーム
ＬＢＹ    レーザビーム
【図１】
2020011366.tif 000003
【図２】
2020011366.tif 000004
【図３】
2020011366.tif 000005
【図４】
2020011366.tif 000006
【図５】
2020011366.tif 000007
【図６】
2020011366.tif 000008
【図７】
2020011366.tif 000009
【図８】
2020011366.tif 000010
【図９】
2020011366.tif 000011
【図１０】
2020011366.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月17日(2019.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械の工具振れの調整方法において、主軸を加工回転数で回転させ、主軸の回転角度に応じて工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、主軸を低速で回転させ、複数ある切れ刃ごとに工具番号を振り、各切れ刃の半径方向の高さと主軸の中心軸線まわりの前記マーカに対する位相とを測定する工程と、測定された前記工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記各切れ刃の半径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程とを備えた工具振れ調整方法が提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
更に、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械において、工具のシャンク部および刃部の径方向の変位、ならびに前記マーカの有無を測定するセンサと、主軸の回転位相を検出する位相検出器と、前記センサおよび位相検出器で測定した前記主軸を加工回転数で回転させたときの主軸の回転角度に応じた工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記主軸を低速で回転させたときの前記工具の各切れ刃の半径方向の高さと、前記マーカに対する位相とに基づき、切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、および前記演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置のうち少なくとも一方を有した修正部とを備えた工作機械が提供される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
ワークを加工する加工面がＸＺ平面であるか、ＹＺ平面であるかによって、工具ホルダに対する工具の最適な位相が変わるので、加工方向を考慮して測定に用いるレーザビームLBYまたはLBXを選択する。図１１、１２は、加工面はＹＺ平面に形成される例を示している。また、加工面がＸＺ平面、ＹＺ平面の区別なく、工具１０の全周で加工を行う場合には、加工面の向きと加工面粗さとを求め、加工面粗さの変動が小さくなる条件を求めるようにする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械の工具振れの調整方法において、
主軸を加工回転数で回転させ、主軸の回転角度に応じて工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、
主軸を低速で回転させ、複数ある切れ刃ごとに工具番号を振り、各切れ刃の半径方向の高さと主軸の中心軸線まわりの前記マーカに対する位相とを測定する工程と、
測定された前記工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記各切れ刃の半径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、
前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程と、
を備えたことを特徴とした工具振れ調整方法。
【請求項２】
前記演算する工程で演算した位相になるように工具を把持したとして加工のシミュレーションを行い、加工面粗さを予測する工程を更に備え、予測された加工面粗さが許容範囲内の場合、前記工具を取り付けなおす工程を実施する請求項１に記載の工具振れ調整方法。
【請求項３】
主軸の回転軸線に垂直な平面を規定する２方向にレーザビームを照射できるレーザ測定器を準備し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記２方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項１に記載の工具振れ調整方法。
【請求項４】
シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械において、
工具のシャンク部および刃部の径方向の変位、ならびに前記マーカの有無を測定するセンサと、
主軸の回転位相を検出する位相検出器と、
前記センサおよび位相検出器で測定した前記主軸を加工回転数で回転させたときの主軸の回転角度に応じた工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記主軸を低速で回転させたときの前記工具の各切れ刃の半径方向の高さと、前記マーカに対する位相とに基づき、切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、
前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、および前記演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置のうち少なくとも一方を有した修正部と、
を備えることを特徴とした工作機械。
【請求項５】
前記センサは、主軸の回転軸線に垂直な平面を規定する２方向にレーザビームを照射するレーザ測定器を具備し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記２方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記２方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項４に記載の工作機械。