(57)【要約】【課題】バイト側の切削状態とサポート側の当接状態をモニタリングし、状態管理、異常検知を実施することで、品質の安定化と不良、異常発生の未然防止を行う旋削加工装置を提供することにある。【解決手段】円柱状又は円筒状の被加工物１を、該被加工物１の両端１ａをそれぞれ保持部２によって保持し、かつ、該被加工物１の軸を中心に回転させながら、該被加工物１の表面にバイト３を当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイト３とともに前記被加工物１を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物１の表面に当接して該被加工物１を支持する被加工物当接支持部４、前記被加工物当接支持部４の振動を検出するセンサリング機能を有する振動検出手段６、及び、前記振動検出手段６により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えた時に異常警報は発信する発信手段８が備えられている旋削加工装置。【選択図】図２
2010005756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状又は円筒状の被加工物を、該被加工物の両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、該被加工物の軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、
前記バイトと前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記被加工物当接支持部の振動を検出するセンサリング機能を有する振動検出手段、及び前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えた時に異常警報を発信する発信手段が備えられていることを特徴とする旋削加工装置。
【請求項２】
前記振動検出手段のセンサリング方向が前記被加工物の切削の背分力方向であることを特徴とする請求項１記載の旋削加工装置。
【請求項３】
前記バイトの振動を検出するセンサリング機能を有する振動検出手段を前記バイト側に備え、検出された振動の大きさが一定のしきい値を超えた際に異常警報を発信する発信手段が備えられていることを特徴とする請求項１記載の旋削加工装置。
【請求項４】
前記振動検出手段のセンサリング方向が前記被加工物の切削の主分力、背分力方向であることを特徴とする請求項３記載の旋削加工装置。
【請求項５】
加工中に前記被加工物当接支持部側、及び前記バイト側の前記振動検出手段が同時にセンサ出力し、加工中の出力値を個別、時系列に監視することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の旋削加工装置。
【請求項６】
加工中に異常値を感知した際には、発生した異常項目を時系列で表示、出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の旋削加工装置。
【請求項７】
異常発生の組み合わせ、発生のタイミングにより予め異常要因を登録させることで異常内容、調整内容を表示、出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の旋削加工装置。
【請求項８】
センサリングのタイミング、センサリング時間はＮＣ加工機のプログラムに組み込むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の旋削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の軸物部品（電子写真用のロール部材など）の外形形状を精密に加工する加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクス分野などの大量、高効率生産の切削分野においては、加工品質の信頼性の向上が要求されるとともに、異常や不良品発生の未然防止が求められている。また、夜間無人運転をはじめ、省人化も図られている。
切削加工における品質管理方法としては、形状測定（外径／内径／全長、面精度）、外観状態の検査があるが、検査工数の負荷が多く、抜き取り検査などで保証することが多い。また、外観検査については、感応検査であるために基準サンプルに対して、検出バラツキが生じ、場合によっては複数の基準サンプルを用意する必要がある。
また、切削工程での異常原因の多くは刃具（バイト、ドリル）の磨耗、欠損による切削品質の変化であり、一般的には加工実績に基づき、安全率を見込んで刃具寿命を設定し、交換を行う方法が多く用いられてきた。
ただし、刃具の状態にバラツキがあり、使用本数を設定できない場合や未だ使用可能な刃具を交換するケースもあり、一概に適用できるとは限らない。このため、従来から、工具の状態管理を行う各種技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
従来、工具の状態管理をするに当たっては、（１）主軸動力モータの負荷電流を検出し、刃具の劣化による切削抵抗増加が起因する主軸トルクの増加を監視する方法。（２）工作機械の機械振動の変化を検出する方法。（３）工具に作用する力の変化をひずみゲージ等で検出する方法。（４）工具より発生するＡＥ（Acoustic Emission：音波）の増加を検出する方法などが知られている。
特許文献１には、バイト振動の利得がしきい値を超えた際にバイト寿命（磨耗、損傷）と判定し、バイトの交換時期を知らせ、振動データについても周波数解析により、バイトの固有振動数のスペクトルを判定する技術が開示されている。
特許文献２には、工具異常監視方法の信頼性を向上するために、切削時に工具から発生するＡＥにより、工具の損傷レベルを検知する技術が開示されている。検出しきい値は、工具交換毎にサンプリングデータより設定するため、工具差によるエラーはなく、信頼性の高い検出装置となる。
また、導電性部材の外径を切削加工で仕上る場合、面精度やバリなどにより帯電特性のバラツキが生じるため、均一な面精度、波面が要求される。このため、切削加工面（帯電ローラの電気抵抗調整層）での切削送りによるバリやピッチムラを防止する目的で、バイトの対向側に振れ止め面（サポート面）を当接させ、外径加工面を当接しながら送り機構を設けることも研究されている。
さらに、小径、長尺ローラの高精度切削を行うために、外径を旋削加工する加工機が切削加工面をバイト（工具）の対向側からサポートする面を有する構成も研究されている。
しかし、上述した（１）〜（４）に関連して述べれば、（１）は切削抵抗が駆動トルクに対して小さい場合、検出精度／能力の点で劣る。（２）は切削工程以外の振動、例えば、ワーク搬送機械の動作など加工以外の振動も検出し、ノイズなど誤差要因が大きい。
また、（３）、（４）についてはひずみゲージの温度保証や切削中の切り屑の絡まりなど、突発的な現象に対する対処は必要であるが、通常切削で発生する振動の周波数領域の選定、刃具を交換した際の異常しきい値の設定方法に対応を取ることで異常検知方法として適用されている。
ローラ、シャフトなど部品特性の中で高精度な回転精度を求められる部品、小径、長尺ワークの加工（外径加工）については、素材の部品の外径を機械加工（切削、研削）することが必要となり、とくに、複写機、印刷機などの作像機能、搬送部品などはフレ精度０．０１ｍｍレベルとなっている。
【０００４】
また、これらのローラ、シャフト部品が組み合わせで使用される場合は、各部品の干渉、当接位置、隙間（ギャップ）のバラツキ精度も求められるため、軸幅全域の外径差（円筒度）も高精度が求められ、精度レベルとしては０．０１０ｍｍ以下で計測単位としては０．１μｍ単位まで必要なレベルとなっている。
さらに、高精度化だけでなく、同時に省スペース化、軽量化により、部品の大きさは、機能上軸長を変えられないため、小径化、薄肉化となっている。従って、これらのローラ、シャフト部品の外径加工に対しては、高精度化と小径、薄肉化が課題となっており、さらに量産工程においては、バラツキの低減、高効率生産（生産タクトの短縮）、自動化が求められている。
しかし、小径化、薄肉化により以下の課題がある。すなわち、（１）チャック変形が生じ易くなる。（２）ワークに対して、加工力（抵抗）が作用した際、ワーク中央部では加工力に対してワーク剛性の釣り合いが取れず、ワーク変形が大きくなり、両端部の外径に対して中央の外径が大きくなる（真直精度が大きくなる）。また、びびり、フレの増加などの加工精度の悪化が懸念される。（３）加工回転に対してねじれ剛性も小さくなり、ねじれ変形、若しくは保持部でのスリップによるキズなどの不具合がある。
これらはすべてワーク剛性の低下による不具合であり、加工方法の検討が必要となっている。これらの課題に対応するため、機械加工機はワークの両端を保持（チャッキング）する際に発生するワーク変形を極力小さくし、いわゆるチャック変形によるワーク精度の悪化を小さくすること、切削加工であれば、交換バイトの固体差を小さくするための検討が行われている。
【特許文献１】実開平５−２８６２号公報
【特許文献２】実開平６−２１８６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献等では、切削状態の把握を、振動計、ＡＥセンサを用い、バイトの劣化、寿命を判断している。また、それらの課題は加工面のバリや切り屑の残留を除去するものである。さらに、加工装置の概要、加工方法は同じであるが、工具異常と判定されない外径変動による不具合対策について、サポート側、バイト側両方でモニタリングすることで可能とすること、サポート、バイトのセンサリング機能については記載していない。
また、本発明の課題として、これらの切削工法における高効率生産のための加工品質の信頼性の向上、異常や不良品発生の未然防止に対して、連続加工時の状態管理が求められる。
従来技術の説明で工具異常監視手段について記述したが、工具が刃具（バイト）とサポートの併用による切削の場合には、刃具のみのでなく、サポート機構の状態監視も必要となる。
【０００６】
例えば、バイトが磨耗することによりワーク仕上げ外径が大きくなる場合では、対向側のサポート面への加工ワークの当接力も外径増加分大きくなり、加工ワークに許容以上の当接力が作用した場合には加工ワークに振動が生じ、びびり不良が発生することになる。
仕上げ面に当接させるサポート面も加工ワークに近接しすぎ、当接力が適正範囲を超えることで同様のびびり不良が発生する。これまでは工具側の異常について多くの提案がされてきたが、工具異常とは認知されない外径変動についてもサポート当接力異常で発生する懸念がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、バイト側の切削状態とサポート側の当接状態をモニタリングし、状態管理、異常検知を実施することで、品質の安定化と不良、異常発生の未然防止を行う旋削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】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、円柱状又は円筒状の被加工物を、該被加工物の両端をそれぞれ保持部によって保持し、かつ、該被加工物の軸を中心に回転させながら、該被加工物の表面にバイトを当接させて旋削加工する旋削加工装置において、前記バイトと前記被加工物を挟んで対向する位置付近に、前記被加工物の表面に当接して該被加工物を支持する被加工物当接支持部、前記被加工物当接支持部の振動を検出するセンサリング機能を有する振動検出手段、及び、前記振動検出手段により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えた時に異常警報を発信する発信手段が備えられている旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記振動検出手段のセンサリング方向が前記被加工物の切削の背分力方向である請求項１記載の旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記バイトの振動を検出するセンサリング機能を有する振動検出手段を前記バイト側に備え、検出された振動の大きさが一定のしきい値を超えた際に異常警報を発信する発信手段が備えられている請求項１記載の旋削加工装置を特徴とする。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、前記振動検出手段のセンサリング方向が前記被加工物の切削の主分力、背分力方向である請求項３記載の旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、加工中に前記被加工物当接支持部側、及び前記バイト側の前記振動検出手段が同時にセンサ出力し、加工中の出力値を個別、時系列に監視する請求項１乃至４のいずれか１項記載の旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、加工中に異常値を感知した際には、発生した異常項目を時系列で表示、出力する請求項１乃至５のいずれか１項記載の旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、異常発生の組み合わせ、発生のタイミングにより予め異常要因を登録させることで異常内容、調整内容を表示、出力する請求項１乃至６のいずれか１項記載の旋削加工装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、センサリングのタイミング、センサリング時間はＮＣ加工機のプログラムに組み込む請求項１乃至７のいずれか１項記載の旋削加工装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バイトの対向側に設けた、バイトの送りと同期移動しながら、加工面を当接させるササポート側での振動計測により、適正範囲である一定のしきい値を越えた際に異常警報を発信するので、工具異常検知のみでは判断できない外径の変動によるサポート当接圧異常を検知でき、不良発生の未然防止ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明を実施する旋削加工装置の実施の形態を示す図である。図１（ａ）はこの旋削加工装置Ａの正面図であり、そして図１（ｂ）はバイト付近での断面図である。
この旋削加工装置Ａは、円柱状又は円筒状の被加工物（加工ワーク）１を、その両端１ａをそれぞれ保持部としてチャック装置２等で保持して、被加工物１の軸を中心に図示していないモータなどで回転駆動させながら、被加工物１の表面に刃具（バイト）３を当接させて旋削加工する構成である。
この実施の形態では、バイト３とともに被加工物１を挟んで対向する位置付近に、被加工物１の旋削加工済み部分の表面（加工済み面）１ｂに接して被加工物１を支持する被加工物当接支持部（サポート）４と、バイト３の軸方向の移動（図中左矢印）に従って、バイト３と同方向（図中左矢印）に被加工物当接支持部４を移動させる被加工物当接支持部移動手段（図示してないアクチュエータ等）と、を備えている。
図１（ｂ）のバイト３付近での断面図において、被加工物１は被加工物当接支持部４の円弧状凹面（サポート面）４ａとバイト３との間に支持され、旋削加工され、符号５は旋削された切り屑を示している。
【００１１】
図２はバイト及び被加工物当接支持部側のモニタリング装置を示す概略図である。サポート４側には振動計６を設置し、バイト３側には振動計又は切削動力計７のどちらかの設置が必要である。この場合、切削動力計の方が切削力の変動をベクトル方向でモニタリングできるため、適用範囲が広がる。
加工工程を説明すると、被加工物１が供給され、チャッキング後、両軸が同期して回転する。切削力は主分力と背分力との合力（ベクトル）であり、切削代、送り、バイト仕様、バイトの劣化、被加工物のバラツキなどにより、これら主分力と背分力とは変動することがある。
【００１２】
図３は本発明の旋削加工装置における振動検出手段を示す概略図である。ここで、本発明の旋削加工装置には、被加工物当接支持部４の振動を検出する振動検出手段（振動計）６、及びこの振動検出手段６により検出された振動の大きさが所定の範囲を超えた時に異常警報を発信する発信手段８が備えられている。
振動検出手段としては図３に示すように振動計（振動センサ）６を、例えば被加工物当接支持部４の背面部付近に取り付ける。この振動計６からの振動信号は発信手段としての機能を有するマイクロコンピュータ８に入力され、その振動の大きさがマイクロコンピュータ８の図示してないメモリに格納された所定の範囲を超えた時にマイクロコンピュータ８は異常警報を発信する。
また、本発明の旋削加工装置には、バイト３の振動を検出する振動計又は切削動力計が振動検出手段（ここでは切削動力計）７としてバイト３の側部に配置され、切削動力計７からの振動信号はマイクロコンピュータ８に入力される。その振動信号の大きさがマイクロコンピュータ８の図示してないメモリに格納された所定の範囲を超えた時にマイクロコンピュータ８は異常警報を発信する。
【００１３】
この構成により、被加工物当接支持部４側の振動計測により、適正範囲を超える当接力については異常警報を出力するので、被加工物の変形を抑えることができ、その結果、真直度精度の良い加工が可能となるとともに、加工効率を高め、不良品の多発やバイトの破損を防止しながら、真直度精度の良い加工が可能となる。
加工は荒加工と仕上げ加工に分け、荒加工ではサポート４は動作させず、荒加工寸法に外径加工する。荒加工終了後、仕上げ加工を行い、バイト３が通過した後（仕上げ面）をサポート面４ａ（図２）で当接させ、バイト３の送りと同速度で送り移動させる。
サポート面４ａは、被加工物端部への当接時には加工ワーク外径が小さいため当接力は小さいが、被加工物軸中央では、加工ワーク剛性が小さいため切削力（背分力）の影響で外径が増加する。
よってサポート面４ａと被加工物の当接の距離も近づくために当接力が大きくなり、バイト３の背分力に対向する力が生じるため、外径の増加が抑えられる。バイト切削による加工力は軸中央に対して対称となるため、中央を通過していくと切削力（背分力）による外径増加が押さえられ、サポート面４ａとの当接力も小さくなる。
サポート面４ａは仕上げ面に当接しながら送り方向に進行するがその際の当接力には適正範囲があり、当接力が小さい場合（被加工物仕上げ面とサポート面位置が離れている）は、被加工物中央部の押さえが小さく、中央部の外径が大きくなる。当接力が大きい場合（被加工物仕上げ面とサポート面位置が近づいている）は、被加工物に過負荷が作用し、振動が発生し、びびり面が仕上げ面に現れる場合がある。
【００１４】
被加工物外径はバイト３が磨耗することにより刃先位置が被加工物中心から離れるため、仕上げ外径が増加する。また、チッピングなどの欠損により切削抵抗が大きくなり、面精度の悪化の他に被加工物軸方向中央部の外径が大きくなる。これは背分力の増加が要因であり、背分力をモニタリングすることで確認できる。
旋削加工装置（ＮＣ加工機）においてはサポート側、バイト側とも移動機構としてボールネジを使用している場合が多く、連続運転時のボールネジの熱膨張／収縮はボールネジのリードピッチにもよるが、２〜３μｍを見込む必要があり、バイト側では外径変動、サポート側では当接位置の変動要因となる。
上記のようにバイト３の切削力とその凹面によるサポート４の当接力のバランスを適正範囲に制御することで、全フレ精度０．０１ｍｍレベルの高精度加工が可能となる。
【００１５】
図４は本発明による加工装置における加工モニタリング装置の構成を示す概略図である。図４において、バイト側の振動計又は切削動力計７からの電圧信号はアンプ９、コンパレータ１０を経てＮＣ加工機の制御部１３に送られる。バイトの劣化によって変動する切削力は、主に背分力、主分力であるため、その方向の振動、切削力の異常警報を出力する。
一方、サポート側の振動計６からの電圧信号はアンプ１１、コンパレータ１２を経てＮＣ加工機の制御部１３に送られる。ここで異常が発生すると所定の処理を行って異常を解除する。このように、サポート側、バイト側の振動、切削の推移を同時に出力する。
【００１６】
図５は旋削加工装置の制御部における異常発生時の対応を示すフローチャートである。図３及び図５において、ＮＣ加工機の制御部において異常が発生すると、加工サイクル終了後加工作業を停止する（Ｓ１）。次いで、異常内容（発生タイミング）を検知する（Ｓ２）。
次に、サポート４に当接しない状態で加工品質を確認する（Ｓ３）。切削状態を確認し（Ｓ４）、端部外径：φ１２．６６０±０．００５、外径差φ０．０１５〜０．０３０、加工面びびりなしを確認し（Ｓ５）、次いで、サポート当接し、外径差（円筒度）をφ０．０１０以下に調整し（Ｓ６）、加工を再開（異常解除）する（Ｓ７）。
ステップ（Ｓ４）において、同時に異常内容がバイト３側の場合に外径差（円筒度）が０．０１５〜０．０３０以内でのびびり発生かどうかを判断し（Ｓ９）、０．０１５〜０．０３０以内での加工面のびびり発生ならば、バイトを交換する（Ｓ１０）。バイトの磨耗、欠けによる切削異常が発生している懸念が大きく、バイトの交換が必要となる。
ステップ（Ｓ９）において、０．０１５〜０．０３０以外での加工面のびびり発生ならば、バイト芯高さを調整する（Ｓ１１）。この場合、外径差φ０．０３以上ならば、芯高さを下げ、外径差φ０．０１５以下の時は芯高さを挙げる。芯高さの調整範囲は±０．１ｍｍ以内、±０．１ｍｍを越える調整範囲となった場合には芯高さ調整を止め、バイト交換を実施する。
ステップ（Ｓ４）において、異常内容がサポート４側の場合（Ｓ１２）に外径差（円筒度）が０．０３０以上の場合かどうかを判断し（Ｓ１３）、０．０３０以上の場合にはバイト芯高さを調整する（Ｓ１４）。
ステップ（Ｓ９）において、０．０３０以上でなく、端部分の外径増加分がφ０．００５以上の場合には（Ｓ１５）、外径調整を行う。この外径調整は、ＮＣ加工機に工具補正値を入力するか、又はサポート４の位置を調整し、加工面から離す。
異常発生の組み合わせ、発生のタイミングにより予め異常要因を登録させるので異常内容、調整内容を表示、出力により工程担当者に調整方法の情報を提供することができる。
【００１７】
図６は本発明による加工装置で作製した複写機内作像用部品の帯電ローラを示す概略図である。
図７は本発明による加工装置における加工に使用する被加工物の比較例の詳細を表の形で示す図である。
図８は本発明による加工装置における加工に使用する被加工物の実施例の詳細を表の形で示す図である。図９は初期時点での被加工物当接支持部側当接振動をグラフで示す図である。図１０はびびり発生時の被加工物当接支持部側振動をグラフで示す図である。
以下に実施例、比較例について説明する。図６に示すように、被加工物（加工ワーク）は複写機内作像用部品の帯電ローラ１４である。この帯電ローラ１４の形状、構成は、金属性のシャフト（＝芯金）１５に帯電機能を有する電気抵抗調整層としての樹脂層１６が被覆されている。
芯金１５はＳＵＭ（Ｎｉメッキ）からなる芯軸（外径φ１０ｍｍ、形層段部領域φ８ｍｍ、ジャーナル部φ６ｍｍ、全長３５０ｍｍ）上に射出成形により円筒形状φ１４に成形した。次に、切削加工によって電気抵抗調整層１６の外径部を切削加工した。抵抗調整部の外径をφ１４成形品はφ１２．６ｍｍに仕上げを行った。
【００１８】
電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ  ＧＲ−３０００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ  Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％、ポリカーボネート−グリシジルメタクリレート−スチレン−アクリロニトリル共重合体（モディパーＣＬ４４０−Ｇ、日本油脂株式会社製）をポリエーテルエステルアミドとＡＢＳ樹脂の合計１００重量部に対して５重量部を混合の後、溶融混練した樹脂組成物をからなる樹脂組成物である。
上記加工ワークの剛性は両端ジャーナル支持で中央部に集中加重５００ｇｆを作用した際にたわみ量が０．０４ｍｍとなり、低加工力においてもワークが変形（弾性変形）し易い状態である。
【００１９】
また、この帯電ローラ１４は全長に渡る樹脂層１６の両端部に幅８ｍｍ程の絶縁性の樹脂材料を配置し、画像潜像機能ローラである感光体との隙間を常時一定幅に保つ必要があるため、帯電ローラ１４の全フレ精度としては０．０２ｍｍ以内が要求される。また、成形（被削材）の全フレ精度は０．１〜０．３ｍｍのため、切削は荒加工、仕上げ加工の２工程に分けた。
荒加工
回転数：５０００ｒｐｍ  送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ  切削代：φ０．７
被加工物当接支持部の使用：なし
仕上げ加工
回転数：３０００ｒｐｍ  送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ  切削代：φ０．７
被加工物当接支持部の使用：あり（被加工物の加工済み面への当接）
図３を参照して、バイト３は焼結ダイヤモンド材で、ノーズＲ３、すくい角２５°、逃げ角３°の形状とした。サポート４の治具形状は仕上げ切削工程のみバイト３の対向側から加工面に当接し、バイト３と同じ送り速度で移動させた。サポート４の凹面形状（サポート面）はｒ６．４０の半円（１８０°）とし、仕上げ外径に対して外径でφ０．１〜０．２（片側０．０５〜０．１ｍｍ）の隙間を設けた。
【００２０】
サポート４の半円中心と被加工物（主軸）１の中心は一致させ、隙間はローラ上下で同じに設定した。サポート４の半円形状は仕上げをラッピング処理することで半鏡面状態の面精度まで仕上げ、当接による摩擦負荷を低減し、当接による発熱を抑制した。
サポート４、バイト３はＮＣ制御により、各軸単独に起動、ＮＣ制御をし、サポート４については、図示してないが、バイト３対向側のＮＣ軸の上にエアテーブル、その上にサポート４を設置し、エアシリンダテーブルを前進させた状態で加工面に当接する位置にサポート面をＮＣ制御で位置移動させた。
サポート４はエアシリンダテーブルを介在しているため、過負荷の場合にはエアシリンダが緩衝の役割となる構造となる。加工装置は、両軸をジャーナルφ６の内径チャックタイプの６爪バルーンチャックを用い、回転駆動は両軸同期回転をする機構になっている。
切削中央部では背分力が作用するために被加工物がたわみ、中央部の外径が大きくなる、所謂、太鼓形状となるため、中央部ではサポートの当接力が大きくなる。適正範囲としては、サポート４を当てさせない（後退）切削状態で外径差φ０．０１５〜０．０３０であり、外径差が大きい場合には芯高さを下げ、小さい場合は芯高さを上げて調整をする。
そしてサポート４の当接面位置を調整することにより外径差φ０．０１０以下になるように当接させる。中央部の外径値を小さくしたい場合には、帯電ローラ（加工ワーク）１４面に近づけ、大きくしたい場合や当接力が大きく、びびりなど面精度異常が発生する場合には帯電ローラ１４面から遠ざける方向に位置制御する。
【００２１】
本実施の形態では、サポート４を当接させない切削状態で端部外径φ１２．６６０／中央部外径φ１２．６８０、外径差φ０．０２０の状態であった。サポート４を仕上げ面にφ０．０１０以下になるように当接させた際、中央部の振動値（加速度のピーク対ピーク値）の最大は約０．５ｍ／ｓ＾２（図９）、主分力約５００ｇｆ／背分力約１２０ｇｆであった。外径は両端φ１２．６６で中央部ではφ１２．６７（外径差φ０．０１０）となった。
バイト３側には切削動力計（キスラー社製  ｔｙｐｅ９２５７Ｂ）７を設置し、サポート４側にはアンプ内蔵型一軸振動計（加速度ピックアップ  ＩＭＶ社製  ＮＰ−３３３１）６を取り付け、データ取得のタイミング、データ取得時間についてはＮＣ加工機の加工プログラム内で制御し、データについてはＮＣ加工機にシーケンス機能を付加し、送信させ、規定値（しきい値）を超えるものに関しては、警報処理をするようにした。
このようにバイト３側の切削動力計及びサポート４側の振動計のセンサリングのタイミング、センサリング時間はＮＣ加工機のプログラムに組み込むので、モニタリングデータの信頼性を向上し、センサリングの状態を常に再現性のある状態にできる。
【００２２】
［比較例］
仕上げ加工時にバイト側の切削力のみを切削動力計でモニタリングした場合について記載する。加工は被加工物自動供給の定サイクル連続加工であり、品質の確認として切削面の外観を目視判定している。
図７を参照して説明すると、約１０，０００本加工時に加工サンプルを確認したところ外観検査で仕上げ面に不良品となるびびりが確認された。切削力には異常は確認できなかった。そこで加工機を停止したが、既に不良発生から約５０本の被加工物が加工済みとなっており、選別の結果３５本がびびり不良となった。
びびりの原因を特定するために、外径の変化（変動）を確認したところ、初期に対して約φ０．０１０増加し、サポート４を当接させない切削状態での被加工物外径差はφ０．０２０（端部でφ１２．６７０、中央部でφ１２．６９０）で変化がなかった。
初期に対して外径増加分の１／２分サポート面に仕上げ面が近接するため、加工ワーク中央部の外径変化はφ１２．６８０⇒φ１２．６９０（φ０．０１０の増加）であるため、仕上げ面はサポート面に対して０．００５ｍｍ近づく（食い込む）状態であり、サポート当接力の増加がびびりの要因であると推定した（図９）。
よってサポート位置を０．００５ｍｍだけ被加工物仕上げ面より離す方向に移動し、びびりの発生を抑え、外径も端部φ１２．６７０／中央部φ１２．６８０となった。調整方法としてはバイト３側の切り込みをφ０．００５増加し、端部外径φ１２．６６０／中央部外径φ１２．６７０とすることも可能である。
【００２３】
［実施例１］
切削加工時の切削動力計７でモニタリングした場合とサポート４側に振動計６を設置した場合について図２及び図８を参照して記載する。約５，０００本目の加工時にサポート４側の加速度が約１ｍ／ｓｅｃ＾２に増加していることが確認されたが、仕上げ面にとくに異常は見られなかった。
約９０００本目の加工時にサポート４側の加速度が通常より大きな箇所が発生したため、加工サンプルを確認したところ若干のびびりが確認された。その際サポート４側の振動（加速度）はびびりと一致している箇所で４ｍ／ｓｅｃ＾２が検出された（図１０）。びびりの状態として不良ではないが、このまま加工すると不良が発生する懸念があるため、加工装置を停止し、加工調整を実施した。
サポート面４ａを当接させないで加工すると外径差はφ０．０２０と変動はなく、切削力の変化も確認できなかった。しかし、φ０．００５外径が増加していたため、サポート面４ａへの仕上げ面の当接が大きくなり、若干のびびりが発生した可能性が考えられる。
この時点でサポート４側の振動を検知することでサポート面４ａへの当接力の異常を検知し、サポート４の位置を仕上げ面からφ０．００５下げることでびびりを解消することができ、不良の発生を未然に防止することが可能となった。
このように、加工中に異常値を感知した際には、発生した異常項目を時系列で表示、出力するので、異常発生の状況を確認することができ、要因の特定にも活用できる。
【００２４】
［実施例２］
切削力背分力の異常しきい値を１５０ｇｆ、サポート４側の加速度しきい値を４［ｍ／ｓｅｃ＾２］に設定し、切削力に異常がある場合にはバイト３の芯高さ調整、バイト交換を実施し、サポート４側の加速度に異常が発生した際には、サポート４の位置調整を実施する。また、サポート４側の当接力が大きくなりびびりが発生したことが起因して切削力が増加することもあり、どの異常が先に発生したかを加工工程内で時系列に検知することで判定をすることとする。
このように、加工中にサポート側、バイト側同時にセンサ出力し、加工中の出力値を個別、時系列に監視するので、両方の異常が発生した場合でも、異常内容が加工サイクル内で順序立てて確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を実施する旋削加工装置の実施の形態を示す図である。
【図２】バイト及び被加工物当接支持部側のモニタリング装置を示す概略図である。
【図３】本発明の旋削加工装置における振動検出手段を示す概略図である。
【図４】本発明による加工装置における加工モニタリング装置の構成を示す概略図である。
【図５】旋削加工装置の制御部における異常発生時の対応を示すフローチャートである。
【図６】本発明による加工装置で作製した複写機内作像用部品の帯電ローラを示す概略図である。
【図７】本発明による加工装置における加工に使用する被加工物の比較例の詳細を表の形で示す図である。
【図８】本発明による加工装置における加工に使用する被加工物の実施例の詳細を表の形で示す図である。
【図９】初期時点での被加工物当接支持部側当接振動をグラフで示す図である。
【図１０】びびり発生時の被加工物当接支持部側振動をグラフで示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  被加工物（加工ワーク）、１ａ  両端軸、１ｂ  加工済み部分、２  保持部（チャック）、３  バイト（刃具）、４  被加工物当接支持部（サポート）、４ａ  円弧状凹面（サポート面）、６  振動検出手段（振動計）、７  振動検出手段（切削動力計又は振動計）、８  発信手段（コンピュータ）、１３  ＮＣ加工機の制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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