(57)【要約】【課題】加工精度を確保するとともに加工効率をより向上させることができる切削加工方法を提供する。【解決手段】ワークＷを切削加工する切削工具Ｔと、予め設定された移動経路に沿ってワークに対して切削工具を相対的に移動させる制御手段と、を用いてワークの表面に３次元曲面を切削加工する切削加工方法において、新品状態から第１所定切削量までの区間である初期摩耗領域ではワークＷを切削する切削量に対する工具摩耗量が比較的大きく、第１所定切削量から第２所定切削量までの区間である安定摩耗領域では切削量に対する工具摩耗量が初期摩耗領域よりも小さい、切削−摩耗特性を有している切削工具を用いた切削加工方法であって、制御手段にて、ワークの仕上げ加工工程の前に、新品状態の切削工具にて初期摩耗領域に対応する切削量を切削して切削工具の摩耗状態を安定摩耗領域に到達させるステップを有する。【選択図】図４
2010247264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを切削加工する切削工具と、
予め設定された移動経路に沿ってワークに対して前記切削工具を相対的に移動させる制御手段と、を用いてワークの表面に３次元曲面を切削加工する切削加工方法において、
前記切削工具は、新品状態から第１所定切削量までの区間である初期摩耗領域ではワークを切削する切削量に対する工具摩耗量が比較的大きく、前記第１所定切削量から第２所定切削量までの区間である安定摩耗領域では切削量に対する工具摩耗量が前記初期摩耗領域よりも小さい、切削−摩耗特性を有しており、
前記制御手段にて、
ワークの仕上げ加工工程の前に、新品状態の前記切削工具にて前記初期摩耗領域に対応する切削量を切削して前記切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるステップを有する、
切削加工方法。
【請求項２】
ワークを切削加工する切削工具と、
予め設定された移動経路に沿ってワークに対して前記切削工具を相対的に移動させる制御手段と、前記切削工具の寸法を測定可能な測定手段と、を用いてワークの表面に３次元曲面を切削加工する切削加工方法であって、
前記切削工具は、新品状態から第１所定切削量までの区間である初期摩耗領域ではワークを切削する切削量に対する工具摩耗量が比較的大きく、前記第１所定切削量から第２所定切削量までの区間である安定摩耗領域では切削量に対する工具摩耗量が前記初期摩耗領域よりも小さい、切削−摩耗特性を有しており、
前記制御手段には前記切削−摩耗特性が記憶されており、
前記制御手段にて、
前記測定手段を用いて、新品状態の前記切削工具の寸法を測定して初期工具寸法を求めるステップと、
前記新品状態の切削工具にてワークを第３所定切削量切削した後、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して切削後工具寸法を求めるステップと、
前記初期工具寸法と前記切削後工具寸法と前記第３所定切削量とに基づいて、前記第３所定切削量に対する前記切削工具の摩耗量を求めるステップと、
求めた前記第３所定切削量に対する前記切削工具の摩耗量と、前記切削−摩耗特性とに基づいて、前記初期摩耗領域に対応する切削量である初期摩耗切削量を推定するステップと、
ワークの粗加工工程において、仕上げ加工代に加えて、前記初期摩耗切削量に対応する初期摩耗代を残すステップと、
前記粗加工工程を終えた後、且つ仕上げ加工工程の前に、新品状態の前記切削工具を用いて前記初期摩耗代を切削して当該切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるステップと、を有する、
切削加工方法。
【請求項３】
請求項１に記載の切削加工方法であって、
前記切削工具の寸法を測定可能な測定手段を用い、
前記制御手段にて、
前記仕上げ加工工程を行う前に、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して当該切削工具の摩耗状態が前記安定摩耗領域に到達していることを確認するステップを有する、
切削加工方法。
【請求項４】
請求項２に記載の切削加工方法であって、
前記制御手段にて、
前記仕上げ加工工程を行う前に、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して当該切削工具の摩耗状態が前記安定摩耗領域に到達していることを確認するステップを有する、
切削加工方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の切削加工方法であって、
前記制御手段にて、
前記安定摩耗領域に到達していることを確認した際に測定した前記切削工具の寸法に基づいて、前記仕上げ加工時における前記切削工具の前記移動経路を補正する、
切削加工方法。
【請求項６】
請求項５に記載の切削加工方法であって、
前記制御手段にて、
更に、仕上げ加工を行いながら、前記移動経路に基づいて、前記仕上げ加工の開始時からのワークの切削量である累積仕上げ切削量を推定するステップと、
前記安定摩耗領域に到達していることを確認した際に測定した前記切削工具の寸法と、推定した累積仕上げ切削量と、前記切削−摩耗特性とに基づいて、現在の切削工具の摩耗量を推定するステップと、
推定した現在の切削工具の摩耗量に基づいて前記移動経路を補正するステップと、を有する、
切削加工方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削加工方法であって、
新品状態の前記切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるための切削では、ワークの仕上げ後の形状に類似した形状を切削して当該切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させる、
切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル等の切削工具を用いて３次元曲面を切削加工する切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンドミル等の切削工具を備えた工作機械を用いてワーク表面に３次元曲面を切削加工する場合、形状精度は、工作機械の位置決め精度と、切削工具の形状精度により決定される。
ここで、切削工具の刃先はワークを切削しながら摩耗していくので、切削工具の刃先の形状は加工中に変化していく。従って、刃先の摩耗によって加工精度が低下している。
また、切削工具における加工量（切削量）と工具摩耗量の関係である切削−摩耗特性を図２に示す。図２に示すように、切削工具の摩耗は、新品状態（図２のＳ（０）の位置）から第１所定切削量（図２のＳ（１）の位置）までは、切削量に対する工具摩耗量が比較的大きい初期摩耗領域（グラフの傾きが大きく且つ傾きの変動も大きい領域）と、初期摩耗領域よりも切削量に対する工具摩耗量が小さい第１所定切削量から第２所定切削量（図２のＳ（２）の位置）までの安定摩耗領域（グラフの傾きが小さく且つ傾きの変動も小さい領域）を有している。
一般的に、ワーク表面に３次元曲面を切削加工する場合、図５に示す「理想的な加工後のワーク輪郭Ａ」に対して、切削工具Ｔが切込む方向（図５ではＺ軸方向）と反対方向に所定量スライドした、いわゆる相似形状（図５中の「加工後のワーク輪郭Ｂ」や「加工後のワーク輪郭Ｃ」）が要求される。
しかし、加工中に切削工具の摩耗量が大きく変化すると、加工後のワーク輪郭が相似形状から大きくずれる。例えば図３に示すように、新品の切削工具を用いてＴ（０）からＴ（１）−Ｔ（２）−Ｔ（３）（なお、Ｔ（１）〜Ｔ（３）では切削工具の図を簡略化している）と切削を行った場合、切削工具の初期摩耗領域に相当するＴ（０）からＴ（１）の区間では、切削工具の摩耗量の変化が大きく、実際の加工後のワーク輪郭Ｄの形状は、理想的な加工後のワーク輪郭Ａの形状に対して、相似形状からの誤差が大きくなる。なお、図３では説明のために切削工具Ｔの摩耗量を実際よりも非常に大きくして記載している。
そこで、特許文献１に記載された従来技術では、高い加工精度を得るために、ワークを加工する刃物台ユニットと、加工したワークの寸法を測定する計測ユニットとを備え、刃物台ユニットにてワークを加工した後、刃物台ユニットと計測ユニットとを入れ替えてワークの寸法を測定し、測定値に基づいて刃物台ユニットの位置をフィードバック補正する刃物位置寸法管理装置が開示されている。また、ワークを加工する累積加工数が少なく刃具の摩耗状態が初期摩耗状態である場合には上記のフィードバック補正を高頻度で行い、累積加工数が増加するに従ってフィードバック補正を低頻度で行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０７９４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来技術では、刃具の摩耗が比較的急激に進行する初期摩耗状態での加工精度を得るために、初期摩耗状態では高頻度に加工後のワークの寸法を測定する必要があるため、加工時間に対する測定時間が増加し、加工効率が低下する。
また、測定頻度に対して予想以上に刃具の摩耗が進行していた場合は、目標位置まで加工されていないことになるため、当該ワークを再加工して目標位置まで加工する必要があり、加工効率が更に低下する可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、加工精度を確保するとともに加工効率をより向上させることができる切削加工方法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】
【０００５】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項１に記載の切削加工方法は、ワークを切削加工する切削工具と、予め設定された移動経路に沿ってワークに対して前記切削工具を相対的に移動させる制御手段と、を用いてワークの表面に３次元曲面を切削加工する切削加工方法において、新品状態から第１所定切削量までの区間である初期摩耗領域ではワークを切削する切削量に対する工具摩耗量が比較的大きく、前記第１所定切削量から第２所定切削量までの区間である安定摩耗領域では切削量に対する工具摩耗量が前記初期摩耗領域よりも小さい、切削−摩耗特性を有している前記切削工具を用いた切削加工方法であって、前記制御手段にて、ワークの仕上げ加工工程の前に、新品状態の前記切削工具にて前記初期摩耗領域に対応する切削量を切削して前記切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるステップを有する、切削加工方法である。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項２に記載の切削加工方法は、ワークを切削加工する切削工具と、予め設定された移動経路に沿ってワークに対して前記切削工具を相対的に移動させる制御手段と、前記切削工具の寸法を測定可能な測定手段と、を用いてワークの表面に３次元曲面を切削加工する切削加工方法であって、前記切削工具は、新品状態から第１所定切削量までの区間である初期摩耗領域ではワークを切削する切削量に対する工具摩耗量が比較的大きく、前記第１所定切削量から第２所定切削量までの区間である安定摩耗領域では切削量に対する工具摩耗量が前記初期摩耗領域よりも小さい、切削−摩耗特性を有しており、前記制御手段には前記切削−摩耗特性が記憶されており、以下のステップを有する切削加工方法である。
前記制御手段にて、前記測定手段を用いて、新品状態の前記切削工具の寸法を測定して初期工具寸法を求めるステップ。
前記新品状態の切削工具にてワークを第３所定切削量切削した後、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して切削後工具寸法を求めるステップ。
前記初期工具寸法と前記切削後工具寸法と前記第３所定切削量とに基づいて、前記第３所定切削量に対する前記切削工具の摩耗量を求めるステップ。
求めた前記第３所定切削量に対する前記切削工具の摩耗量と、前記切削−摩耗特性とに基づいて、前記初期摩耗領域に対応する切削量である初期摩耗切削量を推定するステップ。
ワークの粗加工工程において、仕上げ加工代に加えて、前記初期摩耗切削量に対応する初期摩耗代を残すステップ。
前記粗加工工程を終えた後、且つ仕上げ加工工程の前に、新品状態の前記切削工具を用いて前記初期摩耗代を切削して当該切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるステップ。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項３に記載の切削加工方法は、請求項１に記載の切削加工方法であって、前記切削工具の寸法を測定可能な測定手段を用い、前記制御手段にて、前記仕上げ加工工程を行う前に、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して当該切削工具の摩耗状態が前記安定摩耗領域に到達していることを確認するステップを有する切削加工方法である。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項４に記載の切削加工方法は、請求項２に記載の切削加工方法であって、前記制御手段にて、前記仕上げ加工工程を行う前に、前記測定手段を用いて前記切削工具の寸法を測定して当該切削工具の摩耗状態が前記安定摩耗領域に到達していることを確認するステップを有する切削加工方法である。
【０００９】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項５に記載の切削加工方法は、請求項３または４に記載の切削加工方法であって、前記制御手段にて、前記安定摩耗領域に到達していることを確認した際に測定した前記切削工具の寸法に基づいて、前記仕上げ加工時における前記切削工具の前記移動経路を補正する切削加工方法である。
【００１０】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項６に記載の切削加工方法は、請求項５に記載の切削加工方法であって、前記制御手段にて、更に、仕上げ加工を行いながら、前記移動経路に基づいて、前記仕上げ加工の開始時からのワークの切削量である累積仕上げ切削量を推定するステップと、前記安定摩耗領域に到達していることを確認した際に測定した前記切削工具の寸法と、推定した累積仕上げ切削量と、前記切削−摩耗特性とに基づいて、現在の切削工具の摩耗量を推定するステップと、推定した現在の切削工具の摩耗量に基づいて前記移動経路を補正するステップと、を有する切削加工方法である。
【００１１】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの切削加工方法である。
請求項７に記載の切削加工方法は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の切削加工方法であって、新品状態の前記切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させるための切削では、ワークの仕上げ後の形状に類似した形状を切削して当該切削工具の摩耗状態を前記安定摩耗領域に到達させる切削加工方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の切削加工方法を用いれば、新品の切削工具にていきなりワークの仕上げ加工を行わず、仕上げ加工工程の前に、新品状態の切削工具の摩耗状態が、初期摩耗領域を超えて安定摩耗領域に達するまで、例えばワークの不要個所を切削し、初期摩耗を完了させる。
これにより、初期摩耗領域を超えて安定摩耗領域に達した切削工具にてワークの仕上げ加工を開始することができるので、加工精度を確保することができるとともに、ワークや切削工具の測定を高頻度で行う必要もなく、加工効率をより向上させることができる。
また、予め安定摩耗領域に達した切削工具を用意しておけば、ワークの粗加工工程を終えた後、切削工具を交換して直ちに仕上げ加工工程を開始することができるので、更に加工効率を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の切削加工方法によれば、第３所定切削量に対する新品状態の切削工具の摩耗量から、どれだけの量（初期摩耗切削量）を切削すれば初期摩耗領域を終えて安定摩耗領域に達することができるか、を適切に推定することができる。
そして粗加工工程にて、仕上げ加工代に加えて、初期摩耗領域を終えるために必要な初期摩耗切削量に相当する初期摩耗代を残しておき、仕上げ加工工程を行う前に、新品状態の切削工具にて、まず最初に初期摩耗代を切削して初期摩耗領域を終える。
このため、続く仕上げ代の切削では、安定摩耗領域に達した切削工具で仕上げ加工を開始することができるので、加工精度を確保するとともに加工効率をより向上させることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の切削加工方法によれば、請求項１に記載の切削加工方法において、仕上げ加工工程を開始する前に、切削工具の摩耗状態が安定摩耗領域に達していることを念のために確認することで、加工精度をより向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の切削加工方法によれば、請求項２に記載の切削加工方法において、仕上げ加工工程を開始する前に、切削工具の摩耗状態が安定摩耗領域に達していることを念のために確認することで、加工精度をより向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の切削加工方法によれば、安定摩耗領域に達している切削工具で仕上げ加工を開始して移動経路の補正を行わない場合は、図５中の理想的な加工後のワーク輪郭Ａに対して加工後のワーク輪郭Ｂに示すような相似形状とすることができる。
これに対して安定摩耗領域に達している切削工具で仕上げ加工を開始して、仕上げ加工の開始時点の切削工具の摩耗量を用いて移動経路の補正を行った場合は、図５中の理想的な加工後のワーク輪郭Ａに対して加工後のワーク輪郭Ｃに示すような相似形状とすることができ、理想的な加工後のワーク輪郭Ａにより近い相似形状とすることができる。
【００１７】
また、請求項６に記載の切削加工方法によれば、請求項５に記載の、仕上げ加工の開始時点の切削工具の摩耗量を用いた移動経路の補正に加えて、更に、仕上げ加工中の切削工具の摩耗量を用いて補正する。
これにより、図５中の理想的な加工後のワーク輪郭Ａに、更に近い相似形状とすることができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の切削加工方法によれば、仕上げ形状に類似した形状を切削加工することで、初期摩耗させるための切削加工における切削工具の使用個所及び各使用個所の使用頻度と、ワークの切削加工における切削工具の使用個所及び各使用個所の使用頻度とを同じとすることができる。
これにより、切削工具が初期摩耗領域を終えて安定摩耗領域に達したことを、より正確に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の切削加工方法を適用した工作機械１の一実施の形態の概略斜視図を説明する図である。
【図２】切削工具Ｔにおける切削量に対する工具摩耗量の関係を示す切削−摩耗特性を説明する図である。
【図３】新品の切削工具Ｔを用いて切削した場合のワーク形状の例を説明する図である。
【図４】本発明の切削加工方法の処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の切削加工方法を用いて切削した場合のワーク形状の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の切削加工方法を適用した工作機械１の一実施の形態における概略斜視図を示している。
なお、図中においてＸ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上向きを示しており、Ｚ軸は工具ＴがワークＷに切り込む方向を示している。
【００２１】
●［工作機械１の概略構成（図１）］
図１を用いて、本発明の切削加工方法を適用した工作機械１の例について説明する。
工作機械１には、Ｘ軸ガイドＧＸに沿って基台ＢＳに対してＸ軸方向に往復移動可能なコラムＸＢと、Ｙ軸ガイドＧＹに沿ってコラムＸＢに対してＹ軸方向に往復移動可能な主軸保持部材ＹＢと、主軸保持部材ＹＢに対してＺ軸方向に往復移動可能な主軸Ｍと、主軸Ｍの先端に取り付けられた切削工具Ｔとを備えている。また基台ＢＳには、ワークＷを保持するワーク台Ｄが設けられている。
また、工作機械１には、数値制御装置等の制御手段（図示省略）が備えられており、当該制御手段は、（Ｘ軸）駆動モータＭＸに制御信号を出力してボールねじＮＸを回転させ、ボールねじＮＸに係合されているナット（係合部）をＸ軸方向に移動させ、当該ナットに連結されたコラムＸＢをＸ軸方向に移動させる。なお、コラムＸＢのＸ軸方向の位置を検出するために、（Ｘ軸）駆動モータＭＸにはエンコーダ等の（Ｘ軸）位置検出手段ＥＸが設けられており、制御手段は（Ｘ軸）位置検出手段ＥＸからの検出信号に基づいてコラムＸＢのＸ軸方向の位置決め制御を行なう。
同様に、制御手段は、（Ｙ軸）駆動モータＭＹと（Ｙ軸）位置検出手段ＥＹを用いて主軸保持部材ＹＢのＹ軸方向の位置決め制御を行い、（Ｚ軸）駆動モータ（図示省略）と（Ｚ軸）位置検出手段（図示省略）を用いて主軸ＭのＺ軸方向の位置決め制御を行なう。
工作機械１は、コラムＸＢのＸ軸方向の位置決めを行う位置決め装置と、主軸保持部材ＹＢのＹ軸方向の位置決めを行う位置決め装置と、主軸ＭのＺ軸方向の位置決めを行う位置決め装置を備えている。
なお図１に示す工作機械１では、ワークＷを固定して切削工具Ｔを移動させる例を説明したが、ワークＷに対して切削工具Ｔが相対的に移動する構造であればよく、図１に示す工作機械１の構造に限定されるものではない。
【００２２】
●［切削工具Ｔの特性（図２）と、従来の切削加工方法によるワークＷの仕上げ形状（図３）］
切削工具Ｔは、例えば（ボール）エンドミルであり、一般的にはワークの切削量に対して工具摩耗が進行する、図２の例に示す切削−摩耗特性を有している。
図２に示す特性からわかるように、新品状態（図２中のＳ（０）の位置）から切削量Ｓ（１）（第１所定切削量に相当）までの区間では、切削量に対する工具摩耗量が大きく、且つ切削量に対する工具摩耗量の変動も大きい（グラフの傾きが大きく、且つ傾きの変動も大きい）。本明細書ではこの区間を「初期摩耗領域」と呼ぶ。
また切削量Ｓ（１）から切削量Ｓ（２）（第２所定切削量に相当）までの区間では、切削量に対する工具摩耗量が比較的小さく、且つ切削量に対する工具摩耗量の変動も小さい（グラフの傾きが小さく、且つ傾きの変動も小さい）。本明細書ではこの区間を「安定摩耗領域」と呼ぶ。
【００２３】
例えば金型を作成する場合、図１に示す工作機械１を用いてワークＷの表面を切削工具Ｔにて切削して作成する。
一般的に、金型を作成する工程は、仕上げ代を残した状態で粗切削する粗加工工程と、粗加工工程で残した仕上げ代を丁寧に切削して仕上げ切削する仕上げ加工工程にて構成される。また、仕上げ加工工程では、新品の切削工具に交換されて仕上げ加工工程が開始される。
【００２４】
次に図３を用いて、従来の切削加工方法によるワークＷの仕上げ形状について説明する。なお図３では、切削工具Ｔを、Ｔ（０）の位置からＴ（１）−Ｔ（２）−Ｔ（３）の位置へと移動させて切削する様子を示しており、Ｔ（０）の位置では新品の切削工具Ｔを示しており、Ｔ（１）、Ｔ（２）、Ｔ（３）の位置では摩耗が進行した切削工具Ｔを簡略化した形状で示している。
従来では図３に示すように、仕上げ加工工程を開始した時点の新品の切削工具Ｔ（０）の状態から、切削工具Ｔが初期摩耗領域を終えるまでの切削工具Ｔ（１）の位置までは、切削工具Ｔの摩耗量が大きいので、加工後のワーク輪郭Ｄの形状は、理想的な加工後のワーク輪郭Ａの形状に対して徐々に誤差が大きくなり、相似形状から大きくずれてしまう。
なお、初期摩耗領域を終えた切削工具Ｔ（１）の位置からＴ（２）そしてＴ（３）の位置までの区間では、切削工具Ｔの摩耗状態が安定摩耗領域に達しているので、切削工具Ｔの摩耗量の変化が小さく、このＴ（１）からＴ（３）の区間では、加工後のワーク輪郭Ｄの形状は、理想的な加工後のワーク輪郭Ａの形状に対して相似形状である。
しかし上記で説明したように、Ｔ（０）からＴ（１）の区間では誤差が大きく、相似形状であるとは言えないので、加工後のワーク形状Ｄは結果としては相似形状であるとは言えない。
【００２５】
●［本実施の形態における切削加工方法の処理手順（図４、図５）］
次に図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すフローチャートを用いて、本実施の形態における切削加工方法の処理手順について説明する。
本実施の形態における切削加工方法では、切削量に対する工具摩耗量が大きく、且つ切削量に対する工具摩耗量の変動も大きな、初期摩耗領域の切削工具では仕上げ加工を行わず、仕上げ加工を行う場合は、安定摩耗領域に達している切削工具を使用するものである。
まず図４（Ａ）に示す処理手順にて、図４（Ｂ）で用いる初期摩耗代を求めるための初期摩耗量を推定する。
なお、この初期摩耗量の推定は、図４（Ｂ）の処理を行う前であれば、その工作機械１にて行っても良いし、予め別の工作機械に新品の切削工具Ｔを取付けて行ってもよい。また、図４（Ｂ）の処理を行う前であれば、図４（Ｂ）の処理を行う前に毎回実行してもよいし、切削工具Ｔのロットに対して１度のみ実行するようにしてもよく、図４（Ｂ）の処理を行う前であれば、実行の頻度も実行のタイミングも特に限定しない。
また、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す処理手順は、ＮＣ制御装置等の制御手段の処理手順を示すものである。
【００２６】
以下、図４（Ａ）に示す処理手順について説明する。
ステップＳ１０にて、制御手段は、工作機械の切削工具を新品の切削工具Ｔに交換する。なお、作業者が新品の切削工具Ｔに交換してもよい。
ステップＳ２０では、制御手段は、新品状態の切削工具Ｔの寸法を、例えばレーザ光等を用いた非接触式の測定手段を用いて測定する。なお、作業者が測定手段を操作して測定してもよい。
ステップＳ３０では、制御手段は、ワークを用いて、第３所定切削量を切削する。この場合、ワークの不要部分を切削してもよいし、仕上げ加工するワークと同じ材質である別のワークを切削してもよい。なお、第３所定切削量の切削は平面形状を切削するようにしてもよいが、仕上げ加工形状に類似した形状に切削することが、より好ましい。
ステップＳ４０では、制御手段は、ステップＳ２０にて用いた測定手段を使って、第３所定切削量を切削した後の切削工具Ｔの寸法を測定する。なお、作業者が測定手段を操作して測定してもよい。
ステップＳ５０では、制御手段は、第３所定切削量を切削した後の切削工具Ｔの工具摩耗量と、図２に示した切削−摩耗特性とから、実際のワークＷと実際の切削工具Ｔを用いた場合に初期摩耗領域を終えることができる切削量である初期摩耗量を推定する。この推定した初期摩耗量を図４（Ｂ）に示す処理にて利用する。
なお、本実施の形態では、測定手段として非接触式の測定手段を用いたが、非接触式の測定手段に限定するものではない。
【００２７】
次に図４（Ｂ）に示す処理手順について説明する。
ステップＳ１１０では、制御手段は、粗加工工程にて、仕上げ加工代に加えて初期摩耗代を残して切削加工する。なお初期摩耗代は、図４（Ａ）の処理にて求めた初期摩耗量から求める。
例えば第１歯〜第ｎ歯の歯数を有する歯車の金型を作成する場合、第１歯に仕上げ加工代に加えて初期摩耗代を残し、第２歯〜第ｎ歯は仕上げ加工代のみを残すように、粗加工する。なお、第１歯の仕上げ形状に対して仕上げ加工代と初期摩耗代とを残した場合、ワークの仕上げ後の形状（この場合、第１歯の仕上げ後の形状＝第ｎ歯の仕上げ後の形状）に類似した形状を切削して切削工具Ｔの摩耗状態を安定摩耗領域に到達させることが非常に容易である。仕上げ後の形状と類似した形状を切削することで、実際の仕上げ加工で使用する切削工具Ｔの使用個所、及び各使用個所の使用頻度と同等の加工を行って、切削工具Ｔを安定摩耗領域に到達させることができるので、切削工具Ｔにおける適切な個所の初期摩耗を完了させることが可能であり、より高精度な仕上げ加工を行うことができる。
なお、粗加工工程を終えた後、仕上げ加工工程の前に、ワークの仕上げ後の形状に類似した形状を切削して切削工具Ｔの摩耗状態を安定摩耗領域に到達させる方法は、歯車の金型の作成に限定されるものではなく、種々のワークの切削加工において有効な方法である。
ステップＳ１１０の処理にて、図５に示すワークＷの形状において「加工前のワーク輪郭Ｖ」から「粗加工での削り代」を切削し、「初期摩耗代」と「仕上げ加工代」を残した状態までワークＷを切削する。
ステップＳ１２０では、制御手段は、切削工具Ｔを新品の切削工具Ｔに交換し、測定手段を用いて新品状態の切削工具Ｔの寸法を測定する。
ステップＳ１３０では、制御手段は、ステップＳ１１０にて「初期摩耗代」と「仕上げ加工代」が残されているワークＷから「初期摩耗代」を切削し、「仕上げ加工代」を残した状態までワークＷを切削する。
【００２８】
ステップＳ１４０では、制御手段は、測定手段を用いて切削工具Ｔの寸法を測定し、切削工具Ｔの摩耗状態が安定摩耗領域に達しているか否かを判定する。制御手段には、図２に示す切削−摩耗特性が記憶されており、初期摩耗代を切削した後の切削工具Ｔの摩耗量を用いて、初期摩耗領域に相当する摩耗量を超えているか否かを判定する。
安定摩耗領域に達している（Ｙｅｓ）と判定した場合はステップＳ１５０に進み、安定摩耗領域に達していない（Ｎｏ）と判定した場合はステップＳ１３０に戻る。ここで初期摩耗代を再度切削することが発生するので、初期摩耗代は、少し余分に残しておくことが好ましい。なお、必要以上に初期摩耗代を残すと加工時間が長くなるので、適切な量を余分に残すようにする。
ステップＳ１５０では、制御手段は、摩耗状態が安定摩耗領域に達した切削工具Ｔを用いて、「仕上げ加工代」が残されているワークＷから「仕上げ加工代」を切削し、図５における加工後のワーク輪郭Ｂの位置までワークを切削して仕上げ加工工程を完了する。
以上により、図５における「理想的な加工後のワーク輪郭Ａ」に対してＺ軸方向に一定距離だけスライドした「加工後のワーク輪郭Ｂ」に示す相似形状に切削加工することができる。
【００２９】
以上に説明した本実施の形態における切削加工方法では、仕上げ加工を開始した時点の切削工具Ｔの摩耗量、及び安定摩耗領域の切削工具Ｔでの仕上げ加工の切削中の摩耗量を考慮しない例を説明した。しかし、これら仕上げ加工を開始した時点の摩耗量と、仕上げ加工の切削中の摩耗量を用いて加工中の切削工具Ｔの移動経路を補正すれば、図５に示す「理想的な加工後のワーク輪郭Ａ」により近い形状の「加工後のワーク輪郭Ｃ」に示す相似形状に切削加工することができるので、より好ましい。
ここで、仕上げ加工を開始した時点の摩耗量は、ステップＳ１４０による測定値から求めることができる。また仕上げ加工の切削中の摩耗量は、仕上げ加工を開始してからの切削工具Ｔの移動経路から求めた累積仕上げ切削量から、仕上げ加工を開始してからの摩耗量を求めることができる。この仕上げ加工を開始してからの摩耗量と、仕上げ加工を開始した時点の摩耗量から、現在の切削工具Ｔの摩耗量（累積摩耗量）を推定することができるので、この推定した摩耗量（累積摩耗量）を用いて切削工具Ｔの移動経路を補正すればよい。
なお、安定摩耗領域に達している切削工具Ｔでは切削量に対する工具摩耗量が少ないので、初期摩耗領域を終えた時点の摩耗量のみを切削工具の移動経路の補正に用いるようにしてもよい。
例えばステップＳ１４０にて測定した切削工具Ｔの寸法から、切削工具Ｔの実形状を求めてＣＡＤ／ＣＡＭのＣＬデータに入力することで、仕上げ加工を開始する時点の切削工具Ｔの形状に合わせたＮＣプログラム（移動経路を制御するプログラム）に補正することができる。
【００３０】
切削工具を用いて３次元曲面形状を切削加工する場合、曲面形状に応じて切削工具の刃先とワークとの接触点が変化するので、刃先の使用領域を把握することが困難である。
このため、刃先形状の変形（摩耗）を想定した切削工具の作成が困難であるが、本実施の形態にて説明した切削加工方法では、切削量に対する工具摩耗量が小さく且つ変動も少ない安定摩耗領域に達した切削工具Ｔを用いて仕上げ加工を開始することで、「理想的な加工後のワーク」の形状に対して適切に相似形状となるように切削加工することができる。
また、仕上げ加工において工具の摩耗量と切削−摩耗特性とに基づいて切削工具Ｔの移動経路を補正することで、「理想的な加工後のワーク」の形状により近い相似形状となるように切削加工することができる。
【００３１】
本発明の切削加工方法は、本実施の形態で説明した処理手順に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１        工作機械
ＢＳ      基台
ＥＸ、ＥＹ    位置検出手段
Ｍ        主軸（可動体）
ＭＸ、ＭＹ    駆動モータ
ＮＸ      ボールねじ
ＮＸＳ    距離検出手段
ＳＸ、ＳＹ    温度検出手段
ＳＴＸ    基準位置
Ｔ        切削工具
Ｗ        ワーク
ＸＢ      コラム（可動体）
ＹＢ      主軸保持部材（可動体）
【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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