(57)【要約】【課題】凹溝加工の際に発生した切粉をワークの外部に効率よく除去することができるとともに、加工コストを抑えることができる凹溝形成方法を提供することを課題とする。【解決手段】ワークＷの表面に凹溝を形成する凹溝形成方法であって、凹溝を形成する凹溝形成工程と、前記凹溝形成工程を行なった後に、エアーをワークＷに対して上方から噴射してワークＷの表面に堆積した切粉を除去する切粉除去工程と、を含み、前記切粉除去工程では、前記圧縮エアーを噴射するエアーノズル１２ｂをワークＷに対して相対的に移動させることにより前記切粉をワークＷの外部に除去することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの表面に凹溝を形成する凹溝形成工程と、
前記凹溝形成工程を行った後に、前記ワークに対して上方からエアーを噴射して前記凹溝形成工程で発生した切粉を除去する切粉除去工程と、を含み、
前記切粉除去工程では、前記エアーを噴射するエアーノズルを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記切粉を前記ワークの外部に除去することを特徴とする凹溝形成方法。
【請求項２】
ワークの表面に、幅広の第一凹溝と幅狭の第二凹溝とを備えた凹溝を形成する凹溝形成方法であって、
ワークに幅広の第一凹溝を形成する第一凹溝形成工程と、
前記ワークに幅狭の第二凹溝を形成する第二凹溝形成工程と、
前記ワークに対して上方からエアーを噴射して、前記第一凹溝形成工程又は前記第二凹溝形成工程によって発生した切粉を除去する切粉除去工程と、を含み、
前記切粉除去工程では、前記エアーを噴射するエアーノズルを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記切粉を前記ワークの外部に除去することを特徴とする凹溝形成方法。
【請求項３】
前記第一凹溝形成工程を行った後、前記第二凹溝形成工程を行う場合、
前記第二凹溝形成工程の前に前記切粉除去工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の凹溝形成方法。
【請求項４】
前記第二凹溝形成工程を行った後、前記第一凹溝形成工程を行う場合、
前記第一凹溝形成工程の前に前記切粉除去工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の凹溝形成方法。
【請求項５】
前記第一凹溝形成工程を行った後、前記第一凹溝の表面仕上げを行う第一凹溝仕上げ工程をさらに行う場合、
前記第一凹溝仕上げ工程の前にも、前記切粉除去工程を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項６】
前記第二凹溝形成工程を行った後、前記第二凹溝の表面仕上げを行う第二凹溝仕上げ工程をさらに行う場合、
前記第二凹溝仕上げ工程の前にも、前記切粉除去工程を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項７】
前記切粉除去工程では、前記凹溝を加工する際に供給する切削水を、前記切粉とともに除去することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項８】
前記切粉除去工程では、制御装置と主軸とを備えた工作機械に前記エアーノズルを設け、前記主軸及び前記エアーノズルを一体的に移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項９】
前記切粉除去工程では、前記ワークの後端側にエアー噴射開始点を設定するとともに、前記ワークの後端側にエアー噴射終了点を設定し、
前記エアーノズルから噴射されるエアーの噴射方向が前方斜め下方となるように前記エアーノズルの向きを設定したうえで、前記エアー噴射開始点から前記エアー噴射終了点まで前記エアーノズルを相対移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項１０】
前記切粉除去工程では、前記エアーノズルが前記凹溝を複数回横断するように、前記エアーノズルの移動ルートを設定することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の凹溝形成方法。
【請求項１１】
ワークが保持されるテーブル部と、
凹溝を加工する切削加工具とエアーを噴射するエアーノズルとを備えた加工部と、
前記テーブル部と前記加工部とを相対的に移動させる移動手段と、
前記テーブル部及び前記加工部を制御する制御装置と、を備える工作機械であって、
前記制御装置は、
凹溝を加工した後に、前記エアーノズルからエアーを噴射させつつ、前記加工部を前記ワークに対して相対的に移動させて、前記ワークに堆積した切粉を除去するように形成されていることを特徴とする工作機械。
【請求項１２】
前記エアーノズルから噴射されるエアーの噴射方向が前方斜め下方となるように前記エアーノズルの向きが設定されており、
前記制御装置は、前記ワークの後端側に予め設定されたエアー噴射開始点から前記ワークの前端側に予め設定されたエアー噴射終了点まで、前記エアーノズルからエアーを噴射させつつ、前記加工部を移動させることを特徴とする請求項１１に記載の工作機械。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記エアーノズルが前記凹溝を複数回横断するように、前記加工部の移動ルートが設定されていることを特徴とする請求項１２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、例えば金属部材の表面に凹溝を形成する凹溝形成方法及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
主軸の先端に装着された切削工具を有する工作機械を用いて、金属部材に対して凹溝を加工する技術が知られている。凹溝を加工する際には、高速で回転する切削工具が金属部材に押し込まれるため、不可避的に切削屑（切粉）が発生する。ワークの上に堆積した切粉をそのままにしておくと、切削作業の妨げになったり、切削作業の際に供給する冷却水（切削水）の流れを阻害したりするため、ワークの外部に切粉を排出することが好ましい。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された工作機械は、ワークを保持するテーブルの周囲に勾配を備えた溝を有するとともに、切削加工の際に加工部分に切削水を噴射するように形成されている。かかる構成によれば、加工部分に噴射された切削水は、切粉とともに溝を流れて外部に流出するように形成されている。これにより、ワーク堆積する切粉をワークの外部及び工作機械の外部へ排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８３６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、加工部分に切削水を噴射しても、ワークに加工された凹溝内に切粉を含んだ切削水が流れ込む可能性があるため、ワークに依然として切粉が残存してしまうという問題があった。
【０００６】
このような観点から本発明は、凹溝を加工する際に発生した切粉を効率よくワークの外部へ除去することができる凹溝形成方法及び工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために本発明は、ワークの表面に凹溝を形成する凹溝形成工程と、前記凹溝形成工程を行った後に、前記ワークに対して上方からエアーを噴射して前記凹溝形成工程で発生した切粉を除去する切粉除去工程と、を含み、前記切粉除去工程では、前記エアーを噴射するエアーノズルを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記切粉を前記ワークの外部に除去することを特徴とする。
また、本発明は、ワークの表面に、幅広の第一凹溝と幅狭の第二凹溝とを備えた凹溝を形成する凹溝形成方法であって、ワークに幅広の第一凹溝を形成する第一凹溝形成工程と、前記ワークに幅狭の第二凹溝を形成する第二凹溝形成工程と、前記ワークに対して上方からエアーを噴射して、前記第一凹溝形成工程又は前記第二凹溝形成工程によって発生した切粉を除去する切粉除去工程と、を含み、前記切粉除去工程では、前記エアーを噴射するエアーノズルを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記切粉を前記ワークの外部に除去することを特徴とする。
【０００８】
かかる凹溝形成方法によれば、前記凹溝形成工程を行った後に前記ワークに対してエアーを噴射するエアーノズルを相対的に移動させることにより、凹溝加工によって発生した切粉を効率よく除去することができる。また、前記ワークに対してエアーノズルが相対的に移動することで、少ないエアーの噴射容量であっても切粉を除去することができる。これにより、加工コストを抑制することができる。
【０００９】
また、前記第一凹溝形成工程を行った後、前記第二凹溝形成工程を行う場合、前記第二凹溝形成工程の前に前記切粉除去工程を行うことが好ましい。また、前記第二凹溝形成工程を行った後、前記第一凹溝形成工程を行う場合、前記第一凹溝形成工程の前に前記切粉除去工程を行うことが好ましい。
【００１０】
かかる凹溝形成方法によれば、切粉が除去された状態で第一凹溝形成工程又は第二凹溝形成工程を行うことができるため、加工精度を高めることができる。
【００１１】
また、前記第一凹溝形成工程を行った後、前記第一凹溝の表面仕上げを行う第一凹溝仕上げ工程をさらに行う場合、前記第一凹溝仕上げ工程の前にも、前記切粉除去工程を行うことが好ましい。また、前記第二凹溝形成工程を行った後、前記第二凹溝の表面仕上げを行う第二凹溝仕上げ工程をさらに行う場合、前記第二凹溝仕上げ工程の前にも、前記切粉除去工程を行うことが好ましい。
【００１２】
かかる凹溝形成方法によれば、切粉が除去された状態で第一凹溝仕上げ工程又は第二凹溝仕上げ工程を行うことができるため加工精度を高めることができる。
【００１３】
また、前記切粉除去工程では、前記凹溝を加工する際に供給する切削水を、前記切粉とともに除去することが好ましい。かかる凹溝形成方法によれば、ワークに切削水及び切粉が残存するのを防止することができる。
【００１４】
また、前記切粉除去工程では、制御手段と主軸とを備えた工作機械に前記エアーノズルを設け、前記主軸及び前記エアーノズルを一体的に移動させることが好ましい。かかる凹溝形成方法によれば、工作機械を用いて自動的に切粉を除去することができる。
【００１５】
また、前記切粉除去工程では、前記ワークの後端側にエアー噴射開始点を設定するとともに、前記ワークの後端側にエアー噴射終了点を設定し、前記エアーノズルから噴射されるエアーの噴射方向が前方斜め下方となるように前記エアーノズルの向きを設定したうえで、前記エアー噴射開始点から前記エアー噴射終了点まで前記エアーノズルを相対移動させることが好ましい。かかる凹溝形成方法によれば、切粉をより効率よく除去することができる。
【００１６】
また、前記切粉除去工程では、前記エアーノズルが前記凹溝を複数回横断するように、前記エアーノズルの移動ルートを設定することが好ましい。かかる凹溝形成方法によれば、切粉をより効率よく除去することができる。
【００１７】
また本発明は、ワークが保持されるテーブル部と、凹溝を加工する切削加工具とエアーを噴射するエアーノズルとを備えた加工部と、前記テーブル部と前記加工部とを相対的に移動させる移動手段と、前記テーブル部及び前記加工部を制御する制御装置と、を備える工作機械であって、前記制御装置は、凹溝を加工した後に、前記エアーノズルからエアーを噴射させつつ、前記加工部を前記ワークに対して相対的に移動させて、前記ワークに堆積した切粉を除去するように形成されていることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、凹溝を加工した後に前記ワークに対してエアーを噴射するエアーノズルを相対的に移動させることにより、凹溝加工によって発生した切粉を効率よく除去することができる。また、前記ワークに対してエアーノズルが相対的に移動することで、少ないエアーの噴射容量であっても切粉を除去することができる。これにより、加工コストを抑制することができる。
【００１９】
また、前記エアーノズルから噴射されるエアーの噴射方向が前方斜め下方となるように前記エアーノズルの向きが設定されており、前記制御装置は、前記ワークの後端側に予め設定されたエアー噴射開始点から前記ワークの前端側に予め設定されたエアー噴射終了点まで、前記エアーノズルからエアーを噴射させつつ、前記加工部を移動させることが好ましい。かかる構成によれば、より効率よく切粉を除去することができる。
【００２０】
また、前記制御装置は、前記エアーノズルが前記凹溝を複数回横断するように、前記加工部の移動ルートが設定されていることが好ましい。かかる構成によれば、より効率よく切粉を除去することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る凹溝形成方法によれば、凹溝加工の際に発生した切粉をワークの外部に効率よく除去することができるとともに、加工コストを抑えることができる。また、本発明に係る凹溝形成方法によれば、切削水を使用する場合において一連の加工工程が終了した後に、切削水を除去することができるためワークの腐食を防止することができる。
また、本発明に係る工作機械によれば、凹溝加工の際に発生した切粉をワークの外部に効率よく除去することができるとともに、工作機械の自動運転が可能となるため加工コストを抑えることができる。また、本発明に係る工作機械によれば、切削水を使用する場合において一連の加工工程が終了した後に、切削水を除去することができるためワークの腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態に係る工作機械を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係るワークを示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の矢印Ｂ側からみた正面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ線側面図である。
【図５】制御装置の構成を示したブロック図である。
【図６】本実施形態に係る凹溝形成方法を示したフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る切粉除去工程を示したフローチャートである。
【図８】第一凹溝形成工程及び切粉除去工程を段階的に示した概略平面図である。
【図９】全体縦断除去工程を示した概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の工作機械に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る工作機械を示した斜視図である。図２は、ワークを示した図であって、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１の矢印Ｂ側からみた正面図である。図４は、図３のＣ−Ｃ線側面図である。図５は、制御装置の構成を示したブロック図である。なお、本実施形態の説明における上下左右前後は、図１の矢印に従う。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係る工作機械１は、前後方向に移動可能に形成されたテーブル部２と、テーブル部２の左右方向に跨設された門型ビーム部３と、門型ビーム部３に沿って左右方向に移動可能に形成された加工部４と、テーブル部２及び加工部４の移動を制御する制御装置６と、を主に有する。本実施形態に係る工作機械１は、テーブル部２に並設されたワークＷの表面に凹溝２０を加工する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、ワークＷの表面に加工する凹溝２０の形状、大きさ等は、特に制限されるものではないが、本実施形態では、幅広の第一凹溝２１と、第一凹溝２１の底面中央に形成される幅狭の第二凹溝２２とからなる凹溝２０を加工する場合を例にして説明する。第一凹溝２１及び第二凹溝２２は、ワークＷの長手方向と平行であって、共に平面視Ｕ字状かつ断面視矩形を呈する。凹溝２０の形状はあくまで例示であって、他の形状であってもよい。
【００２６】
テーブル部２は、図３及び図４に示すように、その上面でワークＷを移動不能に保持するとともに、門型ビーム部３に対して前後方向に相対移動する。テーブル部２は、直方体を呈するテーブル２ａと、設置面Ｔの前後方向に配設されたレールを備えた直線ガイド機構（例えば、ＬＭガイド（登録商標））を介してテーブル２ａを移動させるモータ等のテーブル部移動手段Ｍ１とを有する。テーブル部移動手段Ｍ１は、制御装置６から送信される制御信号に基づいて、作動するように形成されている。テーブル部移動手段Ｍ１が作動すると、テーブル部２が門型ビーム部３に対して前後方向に相対的に移動する。
【００２７】
なお、テーブル部２は、門型ビーム部３に対して相対的に移動する構成であれば、他の構成であってもよい。また、テーブル部２は、門型ビーム部３に対して前後方向のみに移動可能に形成されているが、左右方向に移動可能に形成してもよい。
【００２８】
テーブル２ａの上面には、図１に示すように、本実施形態では５体のワークＷ（Ｗ１〜Ｗ５）が複数の固着部５を介して保持されている。ワークＷは、本実施形態では銅製の平板状部材であって、例えば長さ３０００ｍｍ、幅３００ｍｍ、板厚２０ｍｍで形成されている。ワークＷの材質は、特に制限されるものではなく、例えば、他の金属材料や樹脂部材、木材等であってもよい。また、ワークＷの形状、寸法も制限されるものではない。
【００２９】
固着部５は、図３及び図４に示すように、ワークＷをテーブル２ａに移動不能に拘束する部材である。固着部５は、テーブル２ａから立設されたボルト５ａと、ワークＷを上方から押さえつける座金５ｂと、ボルト５ａに螺合するナット５ｃとを有する。固着部５は、ワークＷをテーブル２ａに移動不能に拘束する部材であれば他の構成であってもよい。
【００３０】
門型ビーム部３は、図１に示すように、テーブル部２の左右方向を跨ぐように設けられており、一対の脚部３ａ，３ａと、脚部３ａ，３ａを連結するビーム部３ｂとを有する。ビーム部３ｂの裏面には、図示しないレールが設けられており、当該レール内を加工部４が左右方向に移動するように形成されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、門型ビーム部３は、門型に形成されているが、テーブル部２に対して加工部４を相対的に移動できる構成であれば他の構成であってもよい。また、本実施形態では、門型ビーム部３は、前後方向には移動しないが、例えば、設置面Ｔ（図４参照）の前後方向にレールを設けるとともに、移動手段を設けるなどして、門型ビーム部３がテーブル部２に対して前後方向に移動するように形成してもよい。
【００３２】
加工部４は、図３及び図４に示すように、凹溝２０を加工する各加工工程や、切粉を除去する切粉除去工程を行う部分である。加工部４は、門型ビーム部３に対して相対的に移動可能に形成されており、主軸部１１と、エアーを噴射するエアー噴射部１２と、切削水を供給する複数の切削水供給部１３，１３・・・と、を主に有する。
【００３３】
主軸部１１は、図３及び図４に示すように、ビーム部３ｂに対して左右方向に相対的に移動するとともに、先端に装着された切削工具１１ｃでワークＷを加工する。主軸部１１は、ビーム部３ｂの下面に設けられる主軸基部１１ａと、主軸基部１１ａをビーム部３ｂに対して左右方向に移動させる加工部移動手段Ｍ２と、主軸基部１１ａから下方に延設された主軸１１ｂと、主軸１１ｂに装着される切削工具１１ｃと、切削工具１１ｃを回転駆動させる工具駆動手段Ｍ３と、切削工具１１ｃをビーム部３ｂに対して昇降させる工具移動手段Ｍ４と、を有する。
【００３４】
主軸基部１１ａは、下方に主軸１１ｂを備えるとともに、ビーム部３ｂの下面の左右方向に設けられたレール（図示省略）内を移動可能に形成されている。主軸基部１１ａには、後記するエアー噴射部１２及び切削水供給部１３が接続されているため、主軸基部１１ａの移動に伴って、主軸１１ｂ、エアー噴射部１２及び切削水供給部１３が同期して移動する。主軸基部１１ａの内部には、例えばモーターからなる加工部移動手段Ｍ２が設けられている。
【００３５】
加工部移動手段Ｍ２は、例えば、ビーム部３ｂの下面に設けられたレールに係合するローラー（図示省略）に連結されており、制御装置６から送信される制御信号に基づいて当該ローラーを作動させる。これにより、主軸基部１１ａは、ビーム部３ｂ（ワークＷ）に対して相対的に左右方向に移動する。
【００３６】
前記したテーブル部移動手段Ｍ１及び主軸基部１１ａを移動させる加工部移動手段Ｍ２は、制御装置６から送信される制御信号に基づいて、連動して動くように形成されている。これにより、ワークＷに対して加工部４が、所定の移動軌跡を描くように形成されている。後記する第一凹溝形成工程、第二凹溝形成工程及び切粉除去工程等における加工部４の移動を制御するためのプログラムは、制御装置６に予め記憶されている。
【００３７】
主軸１１ｂは、その先端に切削工具１１ｃが着脱自在に装着される。工具駆動手段Ｍ３は、モーターからなり切削工具１１ｃを上下方向軸回りに高速回転させる。工具駆動手段Ｍ３は、制御装置６からの制御信号に基づいて作動するように形成されている。本実施形態では、工具駆動手段Ｍ３は、切削工具１１ｃの先端の延長線が、ワークＷ１に予め設定された加工開始位置（図８の（ａ）に示す加工開始位置Ｓｍ１）に位置した後、回転駆動するように形成されている。また、工具駆動手段Ｍ３は、切削工具１１ｃの先端の延長線が、ワークＷ５に予め設定された加工終了位置（図８の（ａ）に示す加工終了位置Ｅｍ５）に位置した後、回転駆動を停止するように形成されている。
【００３８】
工具移動手段Ｍ４は、アクチュエーター等からなり、主軸１１ｂをビーム部３ｂに対して相対的に昇降させる。工具移動手段Ｍ４は、制御装置６からの制御信号に基づいて作動するように形成されている。工具移動手段Ｍ４は、切削工具１１ｃの先端の延長線が、ワークＷ１乃至ワークＷ５上に予め設定された加工開始位置に位置した後、切削工具１１ｃをビーム部３ｂに対して相対的に下降させて切削工具１１ｃをワークＷに押し込む。一方、工具移動手段Ｍ４は、切削工具１１ｃの先端が、ワークＷ１乃至ワークＷ５上に予め設定された加工終了位置に位置した後、切削工具１１ｃを上昇させてワークＷから離脱させる。切削工具１１ｃの下降距離、即ち、切削工具１１ｃのワークＷへの押込み量は、後記する第一凹溝形成工程及び第二凹溝形成工程等に対応して制御装置６に予め記憶されている。
【００３９】
切削工具１１ｃは、ワークＷに接触してワークＷを加工する部材である。切削工具１１ｃは、本実施形態では、いわゆる工具鋼等で形成されたリーマーが取り付けられている。図３及び図４に示すように、切削工具１１ｃは、工具移動手段Ｍ４が作動して下降することにより、その軸方向の延長線上の位置（以下、「加工位置ｈ」ともいう）でワークＷと接触する。切削工具１１ｃの材質、形状、大きさ等は、加工する溝によって適宜設定すればよい。例えば、後記する第一凹溝形成工程（粗工程）では、荒削り用リーマーを用い、第一凹溝仕上げ工程では、仕上げ加工用リーマーを用いればよい。
【００４０】
なお、粗加工、仕上げ加工などの各加工方法に応じて切削工具１１ｃを変更できるように、本実施形態に係る工作機械１には、具体的な図示はしないが、公知の自動工具交換装置（Automatic Tool Changer）が設置されている。制御装置６には、粗加工、仕上げ加工等の各加工工程と関連付けて所定の切削工具が装着されるようにプログラムが記憶されている。
【００４１】
エアー噴射部１２は、ワークＷに対してエアーを噴射する。エアーを噴射することにより、凹溝２０を加工することにより発生した切削屑（切粉）や、加工の際に供給する冷却水（切削水）を吹き飛ばすことができる。エアー噴射部１２は、図３及び図４に示すように、主軸部１１の横に添うように配置されている。エアー噴射部１２は、本体部１２ａと、本体部１２ａに凸設された４つのエアーノズル１２ｂと、各エアーノズル１２ｂに連通する４つのエアー供給管１２ｃと、エアーを噴射させるコンプレッサー等のエアー噴射手段Ｍ５（図５参照）とを有する。
【００４２】
本体部１２ａは、主軸基部１１ａの側部から下方に向けて延設された接続部１６に、ブラケット１７を介して接続されている。エアーノズル１２ｂは、エアーを噴射する部分であって、本体部１２ａに所定の間隔をあけて４つ形成されている。エアーノズル１２ｂの設置方向（エアーの噴射方向）は、図３及び図４に示すように、テーブル部２の前側を向くとともに、凹溝２０の長手方向に沿って、かつ、ワークＷの上面とエアーノズル１２ｂの軸方向とのなす角度θが３０°となるように形成されている。
【００４３】
また、図４に示すように、エアーノズル１２ｂの軸方向の延長線とワークＷとの交差位置（以下、「噴射位置Ｈ」ともいう）は、主軸部１１の中心軸線とワークＷとの交差位置（加工位置ｈ）よりも前方に設定されている。つまり、本実施形態では、エアー噴射部１２が主軸１１ｂの側方に添設されるとともに、噴射位置Ｈが加工位置ｈよりも前方に設定されているため、エアーノズル１２ｂの延長線が切削工具１１ｃと交差しない。
【００４４】
エアー供給管１２ｃは、エアーノズル１２ｂに連通するとともに、ビーム部３ｂを介してコンプレッサー等のエアー噴射手段Ｍ５（図５参照）に連結されている。エアー噴射手段Ｍ５は、制御装置６からの制御信号に基づいて作動し、エアー供給管１２ｃ及びエアーノズル１２ｂを介してエアーを噴射する。エアー噴射手段Ｍ５の噴射容量は、本実施形態では、０．８ＭＰａに設定されている。エアー噴射手段Ｍ５の噴射容量は、ワークＷの大きさ、加工部４の移動軌跡等に応じて適宜設定すればよい。エアーの噴射容量と、加工部４の移動軌跡の関係については後記する。
【００４５】
なお、エアー噴射部１２は、本実施形態では前記したように形成したが、これに限定されるものではない。例えば、ワークＷの上面とエアーノズル１２ｂの軸方向とのなす角度θは、５°〜４５°の角度で適宜設定すればよい。角度θは、５°よりも小さいとエアーノズル１２ｂから切粉までの距離が長すぎてエアーの風圧が弱まるため散飛距離が短くなる。角度θは、４５°よりも大きいと、エアーが切粉に当たる角度が大きすぎて、散飛距離が短くなる。エアーノズル１２ｂの個数及び設置位置は、ワークＷに加工される凹溝２０の幅に合わせて適宜設定すればよい。エアーノズル１２ｂの噴射方向は、加工される凹溝２０内に噴射位置Ｈが位置するように設定することが好ましい。これにより、凹溝２０内に堆積する切粉を効率よく吹き飛ばすことができる。
【００４６】
切削水供給部１３は、図３及び図４に示すように、加工の際にワークＷの温度上昇を抑制するために、切削水（冷却水）を供給する。切削水供給部１３は、本実施形態では、主軸基部１１ａの前側及び後側にそれぞれ二つずつ設けられている。切削水供給部１３は、切削水を供給する供給管１３ａと、供給管１３ａの先端側に形成された先端部１３ｂと、供給管１３ａに水を送るポンプ等の切削水供給手段Ｍ６と、図示しない切削水タンクとを有する。
【００４７】
供給管１３ａは、主軸基部１１ａ及びビーム部３ｂを介して図示しない切削水タンクに連結されている。当該切削水タンクの近傍には例えばポンプ等の切削水供給手段Ｍ６（図５参照）が設けられている。切削水供給手段Ｍ６は、ワークＷと切削工具１１ｃとが接触して凹溝２０を形成する際に、制御装置６からの制御信号に基づいて、加工位置ｈに対して切削水を供給するように形成されている。供給管１３ａは、主軸基部１１ａを貫通して設けられている。これにより、供給管１３ａ及び先端部１３ｂは、主軸基部１１ａの移動に伴って主軸１１ｂ及びエアー噴射部１２と同期して移動する。
【００４８】
先端部１３ｂは、可撓性を有する合成樹脂で形成されているため、加工位置ｈに向かって切削水が流出するように調節することができる。切削水供給部１３は、本実施形態では４つ設けているが、個数を限定するものではない。切削水の供給量は、ワークＷの大きさに等より適宜設定すればよい。
【００４９】
制御装置６は、図５に示すように、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）からなる演算手段３０と、ハードディスク等の記憶手段３１と、キーボード等の入力手段３２とを有する。制御装置６は、テーブル部移動手段Ｍ１、加工部移動手段Ｍ２、工具駆動手段Ｍ３、工具移動手段Ｍ４、エアー噴射手段Ｍ５及び切削水供給手段Ｍ６と電気回線を通じて接続されている。
【００５０】
記憶手段３１には、第一凹溝２１及び第二凹溝２２を加工する各加工工程や切粉を除去する切粉除去工程を実行するためのプログラムが記憶されている。即ち、記憶手段３１には、第一凹溝２１を形成する第一凹溝形成工程（粗加工）、第二凹溝２２を形成する第二凹溝形成工程（粗加工）、第二凹溝２２の表面を面削する第二凹溝仕上げ工程、第一凹溝２１の表面を面削する第一凹溝仕上げ工程を実行するためのプログラムが記憶されており、さらに、各工程の間に切粉除去工程を実行するためのプログラムが記憶されている。
【００５１】
演算手段３０は、入力手段３２からの制御開始信号に基づいて、記憶手段３１に格納されたプログラムを読み込み、各手段（Ｍ１〜Ｍ６）に対して制御信号を送信する。
【００５２】
次に、図６乃至図９を参照して、工作機械１が行う各工程及び動作について説明する。図６は、本実施形態に係る凹溝形成方法を示したフローチャートである。図７は、本実施形態に係る切粉除去工程を示したフローチャートである。図８は、第一凹溝形成工程及び切粉除去工程を段階的に示した概略平面図である。図９は、全体縦断除去工程を示した概略平面図である。なお、工作機械１の各構成については適宜図１乃至図５を適宜参照する。
【００５３】
本実施形態に係る凹溝形成方法では、図６に示すフローにしたがって各工程を行う。凹溝形成方法では、第一凹溝２１を形成する第一凹溝形成工程（粗加工）、第二凹溝２２を形成する第二凹溝形成工程（粗加工）、第二凹溝２２の表面仕上げを行う第二凹溝仕上げ工程、第一凹溝２１の表面仕上げを行う第一凹溝仕上げ工程を行い、これらの各加工工程の間に切粉を除去する切粉除去工程（第一乃至第四切粉除去工程）を行う。即ち、本実施形態に係る凹溝形成方法では、凹溝２０を加工する加工工程と、各加工工程の間に切粉を除去する切粉除去工程の主に二つの工程を交互に行う。
【００５４】
第一乃至第四切粉除去工程では、図７に示すように、加工部４がワークＷを横断しながら半分まで切粉の除去を行う部分横断除去工程、加工部４がワークＷを横断しながら全体に対して切粉の除去を行う全体横断除去工程、さらに、加工部４がワークＷを縦断しながら全体に対して切粉の除去を行う全体縦断除去工程をそれぞれ行う。
【００５５】
各工程における工作機械１の具体的な動作について説明する。
図８の（ａ）に示すように、第一凹溝形成工程（粗加工）では、演算手段３０は、自動工具交換装置（図示省略）を作動させ主軸１１ｂに、第一凹溝２１に対応する荒削り用リーマー（切削工具１１ｃ）を装着させる。そして、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、ワークＷ１の表面に設定された加工開始位置Ｓｍ１上に、加工位置ｈ（切削工具１１ｃの先端）を位置させる。そして、演算手段３０は、工具駆動手段Ｍ３及び工具移動手段Ｍ４を作動させて、ワークＷ１の表面に回転させた切削工具１１ｃを所定の押込み量で押し込む。また、ワークＷ１に切削工具１１ｃを押し込む際に、演算手段３０は、切削水供給手段Ｍ６を作動させて、加工位置ｈに切削水を供給する。そして、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１を作動させて、テーブル２ａを前方に移動させる。テーブル２ａを前方に移動させると第一凹溝２１の直線部分が形成される。
【００５６】
演算手段３０は、ワークＷ１の後側では、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて切削工具１１ｃを折返す。その後、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１を作動させてテーブル２ａを後方に移動させて第一凹溝２１の残りの部分を形成する。
【００５７】
切削工具１１ｃが加工終了位置Ｅｍ１に達したら、演算手段３０は、工具移動手段Ｍ４を作動させて、切削工具１１ｃをワークＷ１から離脱させる。そして、演算手段３０は、加工部移動手段Ｍ２を作動させて、ワークＷ２の表面に設定された加工開始位置Ｓｍ２上に、加工位置ｈ（切削工具１１ｃの先端）を位置させる。そして、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１、加工部移動手段Ｍ２、工具駆動手段Ｍ３及び工具移動手段Ｍ４に対してワークＷ１と同様の動作を実行させてワークＷ２に第一凹溝２１を形成する。演算手段３０は、ワークＷ１と同様の動作をワークＷ２乃至ワークＷ５に対して行うことにより、ワークＷ１乃至ワークＷ５に第一凹溝２１を形成する。切削工具１１ｃが、ワークＷ５の加工終了位置Ｅｍ５に達し、工具移動手段Ｍ４によりワークＷ５から離脱したら、演算手段３０は、工具駆動手段Ｍ３を停止させる。
【００５８】
以上のように、第一凹溝形成工程が終了すると、図８の（ｂ）に示すように、ワークＷ１乃至ワークＷ５の表面（上面）に平面視Ｕ字状の第一凹溝２１が形成されるとともに、ワークＷ１乃至ワークＷ５の上面及びテーブル部２の上面には、切粉Ｐ（図中ハッチングで示す）及び切削水が堆積する。そこで、切粉除去工程では、切粉ＰをワークＷの外部へ除去する。
【００５９】
本実施形態に係る切粉除去工程では、簡易な構成の工作機械１において、エアー噴射手段Ｍ５の噴射容量を小さく設定しつつ、エアー噴射部１２の移動を工夫させることにより、効率よく切粉Ｐを除去する。
【００６０】
本実施形態に係るエアー噴射手段Ｍ５は、ワークＷに切粉Ｐと切削水が覆われている状態で、切粉ＰがワークＷの長手方向の半分（本実施形態では約１５００ｍｍ）の距離を散飛するように噴射能力が設定されている。
【００６１】
切粉除去工程（第一切粉除去工程）は、図８の（ｃ）に示すように、ワークＷの前端側に設定したエアー噴射開始点ＳＭ１から、ワークＷの長手方向の中央設定したエアー噴射終了点ＥＭ１まで加工部４（図１参照）をジグザグに移動させる部分横断除去工程と、図８の（ｄ）に示すように、ワークＷの後端側に設定したエアー噴射開始点ＳＭ２から、ワークＷの前端側に設定したエアー噴射終了点ＥＭ２まで加工部４をジグザグに移動させる全体横断除去工程と、図９に示すように、ワークＷの後端側に設定したエアー噴射開始点ＳＭ３乃至ＳＭ７からワークＷの前端側に設定したエアー噴射終了点ＥＭ３乃至ＥＭ７まで直線状に加工部４を移動させる全体縦断除去工程を含む。なお、図８の（ｃ）、（ｄ）及び図９における矢印はテーブル２ａ及びワークＷにエアーが当たる位置の移動軌跡を示す。また、図１に示すように、エアーノズル１２ｂの噴射方向は、テーブル部２の前側に向けて配設されている。
【００６２】
部分横断除去工程では、図８の（ｃ）に示すように、演算手段３０は、まず、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、テーブル部２の前左側の角部に設定されたエアー噴射開始点ＳＭ１に、噴射位置Ｈが位置するように加工部４を移動させる。その後、演算手段３０は、エアー噴射手段Ｍ５を作動させて、エアーを噴射させる。さらに、加工部移動手段Ｍ２を作動させて、加工部４をテーブル部２の右端に向けてワークＷの長手方向と略直角となるように移動させる。
【００６３】
加工部４が、右端に配置されたワークＷ１を通り越して、テーブル部２の右端に達したら、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、テーブル部２の後側に向けて加工部４を若干（本実施形態では、２０ｃｍ程度）移動させる。そして、演算手段３０は、加工部移動手段Ｍ２を作動させて、加工部４をテーブル部２の左端に向けてワークＷの長手方向と略直角となるように移動させる。そして、演算手段３０は、同様の動作を繰り返しながら、ワークＷの前側から後側に向けて加工部４を往復移動させて、噴射位置Ｈをエアー噴射終了点ＥＭ１まで移動させる。演算手段３０は、噴射位置Ｈがエアー噴射終了点ＥＭ１に達したら、エアー噴射手段Ｍ５を停止させる。
【００６４】
前記した部分横断除去工程によれば、ワークＷ及びテーブル部２の前側半分に堆積した切粉Ｐ及び切削水は、エアーによってテーブル部２の前側の外部に吹き飛ばされる。なお、切粉除去工程では、エアーノズル１２ｂからワークＷまでの鉛直距離を一定の距離（本実施形態では約３０ｃｍ）に保った状態で行う。つまり、ワークＷに対して、エアーノズル１２ｂは、略水平に移動する。
【００６５】
次に、全体横断除去工程では、図８の（ｄ）に示すように、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、テーブル部２の後右側の角部に設定されたエアー噴射開始点ＳＭ２に、噴射位置Ｈが位置するように加工部４を移動させる。そして、演算手段３０は、エアー噴射手段Ｍ５を作動させてエアーを噴射させ、さらに、加工部移動手段Ｍ２を作動させて、加工部４をテーブル部２の左端に向けてワークＷの長手方向と略直角となるように移動させる。
【００６６】
加工部４が、左端に配置されたワークＷ５を通り越して、テーブル部２の左端に達したら、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、テーブル部２の前側に向けて加工部４を若干（本実施形態では２０ｃｍ程度）移動させる。次に、演算手段３０は、加工部移動手段Ｍ２を作動させて、加工部４をテーブル部２の右端に向けてワークＷの長手方向と略直角となるように移動させる。そして、演算手段３０は、同様の動作を繰り返しながら、ワークＷの後側から前側に向けて、加工部４を往復移動させて噴射位置Ｈをエアー噴射終了点ＥＭ２まで移動させる。演算手段３０は、噴射位置Ｈがエアー噴射終了点ＥＭ２に達したら、エアー噴射手段Ｍ５を停止させる。
【００６７】
前記した全体横断除去工程によれば、ワークＷ及びテーブル部２の後側半分に堆積した切粉Ｐ及び切削水は、エアーによってワークＷ及びテーブル部２の前側に吹き飛ばされ、最終的にはワークＷ及びテーブル部２の外部へ吹き飛ばされる。前記したように、本実施形態では切粉ＰがワークＷの長手方向の半分の距離を散飛するようにエアー噴射手段Ｍ５の噴射容量を設定しているため、ワークＷ及びテーブル部２の後側半分に堆積した切粉Ｐ及び切削水は、テーブル部２の前側半分に一旦着地する。そして、テーブル部２の前側半分にも続けて除去を行うため、ワークＷ及びテーブル部２に堆積した全ての切粉Ｐ及び切削水を除去することができる。
【００６８】
次に行う全体縦断除去工程は、前記した部分横断除去工程及び全体横断除去工程を行っても、切粉Ｐ及び切削水が残存してしまう場合等に、補足的に行う除去工程である。
全体縦断除去工程では、図９に示すように、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１及び加工部移動手段Ｍ２を作動させて、テーブル部２の後端側であって、ワークＷ５の幅方向中心の延長線上に設定されたエアー噴射開始点ＳＭ３に、噴射位置Ｈが位置するように加工部４を移動させる。そして、演算手段３０は、テーブル部移動手段Ｍ１を作動させて、テーブル部２の前端側であって、ワークＷ５の幅方向中心の延長線上に設定されたエアー噴射終了点ＥＭ３まで加工部４を移動させる。そして、演算手段３０は、ワークＷ４乃至ワークＷ１に対しても同じようにワークＷの後側から前側に向けて加工部４を移動させる。これにより、エアーが第一凹溝２１の長手方向に沿って移動するため、ワークＷの第一凹溝２１に流入した切粉Ｐや切削水を確実に外部に除去することができる。
【００６９】
ここで仮に、ワークＷ４においてはエアー噴射開始点ＳＭ４をテーブル部２の前端側に設定し、ワークＷ４では加工部４を前側から後側に移動させ、続いてワークＷ３では加工部４を後側から前側に移動させて、ワークＷ５乃至ワークＷ１まで連続してジグザグに移動させてもよい。
しかし、本実施形態では、エアーノズル１２ｂが前側を向いて設置されるとともに、本実施形態に係るエアー噴射手段Ｍ５の噴射容量では、切粉ＰがワークＷの長手方向の半分の距離しか飛ばないため、このようにジグザグに加工部４を移動させると、テーブル部２の後側で噴射した切粉ＰがワークＷ上に残存する可能性がある。
【００７０】
図６に示すように、第一切粉除去工程が終了したら、演算手段３０は、第二凹溝形成工程（粗加工）を実行する。第二凹溝形成工程（粗加工）では、演算手段３０は、切削工具１１ｃに、第二凹溝２２に対応する荒削り用リーマーを装着させ、前記した第一凹溝形成工程（粗加工）と略同等の要領で加工を行って第一凹溝２１の底面中央に第二凹溝２２を形成する。第二凹溝形成工程（粗加工）は、工具移動手段Ｍ４の昇降距離を除いては、第一凹溝形成工程（粗加工）と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
【００７１】
図６に示すように、第二凹溝形成工程（粗加工）が終了したら、演算手段３０は、第二切粉除去工程を実行する。第二切粉除去工程では、第一切粉除去工程と同等の要領で切粉の除去を行う。
【００７２】
図６に示すように、第二切粉除去工程が終了したら、演算手段３０は、第二凹溝仕上げ工程を実行する。第二凹溝仕上げ工程では、演算手段３０は、切削工具１１ｃに、第二凹溝２２に対応する仕上げ用リーマーを装着させ、第二凹溝２２の表面を切削して表面仕上げを行う。第二凹溝仕上げ工程は、ワークＷへの押込み量を除いては、第二凹溝形成工程（粗加工）と略同等の要領で表面仕上げを行う
【００７３】
図６に示すように、第二凹溝仕上げ工程が終了したら、演算手段３０は、第三切粉除去工程を実行する。第三切粉除去工程では、第一切粉除去工程と同等の要領で切粉の除去を行う。
【００７４】
図６に示すように、第三切粉除去工程が終了したら、演算手段３０は、第一凹溝仕上げ工程を実行する。第一凹溝仕上げ工程では、演算手段３０は、切削工具１１ｃに、第一凹溝２１に対応する仕上げ用リーマーを装着させ、第一凹溝２１の表面を切削して表面仕上げを行う。第一凹溝仕上げ工程は、ワークＷへの押込み量を除いては、第一凹溝形成工程（粗加工）と略同等の要領で表面仕上げを行う。
【００７５】
最後に、図６に示すように、第一凹溝仕上げ工程が終了したら、演算手段３０は、第四切粉除去工程を実行する。第四切粉除去工程では、第一切粉除去工程と同等の要領で切粉の除去を行う。
【００７６】
以上説明した工作機械１は、エアー噴射部１２（加工部４）が、第一凹溝２１及び第二凹溝２２の加工と同時には作動せず、それぞれの加工工程が終了した後に、エアー噴射部１２がワークＷに対して相対的に移動して切粉を除去するように構成されている。これにより、ワークＷが比較的大きい部材であっても、エアーを噴射するエアー噴射部１２を相対的に移動させることにより、第一凹溝２１及び第二凹溝２２の加工によって発生する切粉を効率よく除去することができる。
【００７７】
また、切粉除去工程を各加工工程の間に行うことで、ワークＷに切粉が堆積していない状態で加工作業に入れるため、加工精度を高めることができる。
【００７８】
また、前記した切粉除去工程によれば、エアー噴射手段Ｍ５のエアーの噴射容量を切粉ＰがワークＷの長さの半分の距離だけ散飛するように設定したとしても、効率よく加工部４を移動させることにより、切粉Ｐ及び切削水をきれいに除去することができる。
【００７９】
ここで、堆積した切粉Ｐ及び切削水をワークＷ１乃至ワークＷ５の外部に効率よく吹き飛ばすには、コンプレッサー等のエアー噴射手段Ｍ５の噴射容量を上げたり、エアー噴射部１２の設置個数を多くしたりしてもよい。具体的には、例えば、ワークＷの長手方向の長さ（本実施形態では３０００ｍｍ）よりも遠くへ切粉Ｐが飛ぶようにエアー噴射手段Ｍ５を設定したり、エアー噴射部１２をワークＷ１乃至ワークＷ５のそれぞれに対して設けたりしてもよい。しかし、いずれの方法によっても、加工コストの上昇を招いてしまう。
一方、堆積した切粉Ｐ及び切削水をワークＷ１乃至ワークＷ５の外部に効率よく吹き飛ばすには、エアー噴射手段Ｍ５の噴射容量を上げなくても、エアー噴射部１２（加工部４）をワークＷに対して何度も往復移動させるなどして切粉Ｐを吹き飛ばしてもよい。
しかし、前者の方法では、ワークＷが大きく、かつ、ワークＷの枚数が多い場合は、著しく作業効率が悪くなりタイムコストの上昇を招いてしまう。
【００８０】
しかし、本実施形態によれば、エアーの噴射容量を極力小さく抑えるとともに、加工部４の移動領域を極力小さく抑えることができる。これにより、ワークＷが大きい場合や、複数のワークＷに対して凹溝２０を形成する場合等には、タイムコストひいては製造コストを抑えることができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る切粉除去工程では、凹溝２０の長手方向に沿って、エアーノズル１２ｂの噴射方向を設定したため、凹溝２０に流れ込んでしまう切粉Ｐや切削水を効率よく吹き飛ばすことができる。
【００８２】
以上、本発発明にかかる工作機械の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜変更が可能である。例えば、本実施形態においては、図６に示すような工程順序で凹溝形成方法を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、第一凹溝形成工程の前に、第二凹溝形成工程行ってもよい。また、第一凹溝仕上げ工程、第二凹溝仕上げ工程は、必要に応じて適宜行えばよい。
【００８３】
また、第一乃至第四切粉除去工程は、本実施形態では全て同じ工程を行ったが、切粉の量等に応じて異なる工程であってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１      工作機械
２      テーブル部
３      門型ビーム部
３ｂ    ビーム部
４      加工部
５      固着部
６      制御装置
１１    主軸部
１１ａ  主軸基部
１１ｂ  主軸
１１ｃ  切削工具
１２    エアー噴射部
１２ｂ  エアーノズル
１３    切削水供給部
２０    凹溝
２１    第一凹溝
２２    第二凹溝
３０    演算手段
３１    記憶手段
Ｍ１    テーブル部移動手段
Ｍ２    加工部移動手段
Ｍ３    工具駆動手段
Ｍ４    工具移動手段
Ｍ５    エアー噴射手段
Ｍ６    切削水供給手段
Ｗ      ワーク
【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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【図６】
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【図７】
2010167517.tif 000009
【図８】
2010167517.tif 000010
【図９】
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