(57)【要約】【課題】アンバランス位置とエンドミルの各刃の形状から、真直度が最小になるようにエンドミルの取り付け位置を決めることにより、高精度加工を実現する。【解決手段】切れ刃４が形成されたボデー２とシャンク３を有するエンドミル１を回転体１１に装着して切削加工を行う際、切れ刃４の精度情報と、エンドミル１を装着した回転体１１のアンバランス位置情報と、エンドミル１を装着した回転体１１を回転させたときに発生するエンドミル１の回転フレ量情報とから、回転体１１の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で設定した角度ごとに、前記切れ刃４で切削した面の加工ワークの各真直度の予測値を各々演算する。この演算結果に基づき、最小の真直度になる位置にエンドミル１を回転体１１に装着する。【選択図】図１０
2010240802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、
前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転フレ量情報とに基づき、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの前記切れ刃によって切削された面の加工ワークの各真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着することを特徴とする加工方法。
【請求項２】
切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、
前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転数と回転フレ量との関係情報から、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの切れ刃によって切削された面の加工ワークの真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着し、かつ前記予測演算で決定した回転数条件により前記回転体を回転させることを特徴とする加工方法。
【請求項３】
切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、
前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転フレ量情報から、前記回転体の回転方向の基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの切れ刃によって切削された面の加工ワークの真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着し、かつ前記予測演算で決定したフレ量になるように前記回転体のフレ量を設定して、前記回転体を回転させることを特徴とする加工方法。
【請求項４】
前記予測演算結果から、前記真直度の傾斜分に対応させて前記回転体を傾斜させることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の加工方法。
【請求項５】
加工結果情報を前記予測演算の条件に付加し、最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の加工方法。
【請求項６】
切削長と前記エンドミルの切削量とにより、前記切れ刃の磨耗量を推定し、磨耗による前記真直度の劣化を判定して、加工条件を再度設定することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の加工方法。
【請求項７】
回転中の前記回転体のフレの大きさと位相とに基づき、前記回転体のアンバランス位置の変化を推定して、加工条件を再度設定することを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の加工方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載の加工方法を実行する加工装置であって、
切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを自動装着するための工具マガジンと、
前記エンドミルを装着する回転体の回転位置決めを行う機構と、
前記切れ刃の精度情報と前記回転体のアンバランス位置情報と前記エンドミルの回転フレ量情報と加工結果情報と前記切れ刃の磨耗情報とを入力して、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの外周刃によって切削された面の加工ワークの各真直度を各々予測演算する演算部と、
を備えたことを特徴とする加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミルを用いた切削加工において、エンドミルの側面に設けられた外周刃とボデーの先端部に設けられた底刃とにより切削進行し、高精度な形状精度を得る加工方法および加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加工装置としては、加工抵抗による工具のたわみを原因とした加工誤差を補正し、精度の高い製品を得るものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２０は特許文献１に記載された従来の加工装置の平面図であって、本例はスクロール渦巻体を加工する加工装置に適用したものである。
【０００４】
図２０において、１０１はワークであり、図示しないワークスピンドルに固定され、図の軸Ｃを中心に回転可能である。１０５は工具であり、この工具１０５を回転させるスピンドル主軸１０６がスピンドル主軸台１１７に取り付けられている。加工時にはスピンドル主軸１０６の駆動で回転する工具１０５が、図２０に示すＺ軸方向に前進してワーク１０１と接触し、スクロール溝深さに達した後に、軸Ｃの回転と同期した図２０に示すＸ軸方向のワーク１０１と工具１０５との相対移動により、スクロール渦巻体の側面を加工する。
【０００５】
このような加工機において、工具１０５の加工抵抗に対応する補正を付与する手段は、スピンドル主軸１０６を装備するスピンドル主軸台１１７を、更にそれを支える台板１１８に対して図２０に示す軸Ｂを中心に所定の角度だけ回転させ、加工抵抗による工具１０５のたわみを補正するように、工具１０５をワーク１０１に送り込むものである。
【０００６】
前記機構は、軸Ｂを中心とする円状に形成されたレール状の回転ガイド部１２０により回転方向を規定し、スピンドル主軸台１１７に取り付けられた圧電素子もしくは磁歪素子１２２によって回転駆動させるものである。
【０００７】
軸Ｂの中心の回転量は、変位センサ１２４で監視され、Ａ／Ｄ変換回路１２５を経て、パソコン１２６で予め入力された目標位置との差を演算して駆動信号を出力し、Ｄ／Ａ変換回路１２７を経て圧電素子もしくは磁歪素子駆動用アンプ１２８で増幅して、圧電素子もしくは磁歪素子１２２に電圧が印加される。
【０００８】
この際、変位センサ１２４の出力と圧電素子もしくは磁歪素子１２２の駆動量とが閉ループ回路となっているため、変位センサ１２４の分解能で軸Ｂの回転精度をコントロールすることができる。また、圧電素子もしくは磁歪素子１２２を用いて駆動しているため、高速応答が可能であり、高剛性を確保できる。
【０００９】
この機構による補正は、細かくは秒（角度の秒）単位に至るまでの分解能を持つ。なお、加工中にワーク１０１と工具１０５とが相対移動をするが、その間においても加工点と軸Ｂの回転中心との間には相対移動が起きないように構成されている。
【００１０】
このように、ベースマシンに、軸Ｂ中心の回転を可能にする機構をスライドテーブルに取り付けることにより、高精度な直角度，真直度，真円度，平面度などの形状精度を実現することが可能になっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３７５３８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載の発明では、特にスクロール切削加工において、加工負荷（曲率半径により変化する）による工具のたわみの影響を補正しているが、工具（エンドミル）は精度よく製作しても、母材やコーティング厚みのバラつきにより各刃に形状のバラつきが発生する。
【００１３】
また、工具を装着する回転体においても、アンバランスによるフレまわりが発生し、工具もフレまわることになる。加工したワークの真直度を悪化させる要因として、工具形状のバラツキと工具の回転フレの影響は大きく、工具形状のバラつきと回転フレを考慮していないと、特許文献１に記載の方法により補正したとしても、真直度を向上させるには限界がある。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、真直度を悪化させる根本的な要因で工具形状のバラつきと工具の回転フレに着目し、真直度を最小にし、高精度な加工を実現する加工方法および加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するため、本発明の加工方法は、切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転フレ量情報とに基づき、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの前記切れ刃によって切削された面の加工ワークの各真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の加工方法は、切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転数と回転フレ量との関係情報から、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの切れ刃によって切削された面の加工ワークの真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着し、かつ前記予測演算で決定した回転数条件により前記回転体を回転させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の加工方法は、切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを回転体に装着し、前記回転体を回転して前記エンドミルにて切削加工を行う加工方法において、前記切れ刃の精度情報と、前記エンドミルを装着した回転体のアンバランス位置情報と、前記エンドミルを装着した前記回転体を回転させたときに発生する前記エンドミルの回転フレ量情報から、前記回転体の回転方向の基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの切れ刃によって切削された面の加工ワークの真直度を各々予測演算し、該予測演算結果に基づき最小の真直度になる位置に前記エンドミルを前記回転体に装着し、かつ前記予測演算で決定したフレ量になるように前記回転体のフレ量を設定して、前記回転体を回転させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の加工装置は、切れ刃が形成されたボデーとシャンクを有するエンドミルを自動装着するための工具マガジンと、前記エンドミルを装着する回転体の回転位置決めを行う機構と、前記切れ刃の精度情報と前記回転体のアンバランス位置情報と前記エンドミルの回転フレ量情報と加工結果情報と前記切れ刃の磨耗情報とを入力して、前記回転体の回転方向の位置基準に対して３６０度の範囲で決められた角度ごとに、前記エンドミルを装着したときの外周刃によって切削した面の加工ワークの各真直度を各々予測演算する演算部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る加工方法，加工装置によれば、回転体のアンバランス位置とエンドミルの回転フレ量とエンドミルの各刃の形状から、真直度が最適になるようにエンドミル取り付け位置を決めることによって、工具（エンドミル）の形状がばらついても、真直度を保つことができるため、高精度の加工が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１におけるエンドミルの側面の構成図
【図２】本発明の実施形態１におけるエンドミルの底面の構成図
【図３】本発明の実施形態１における肩削り加工を説明するための図
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１におけるエンドミルの外周刃の精度を示す図
【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１におけるエンドミルの外周刃の展開図
【図６】（ａ）〜（ｆ）は本発明の実施形態１における真直度の予測演算結果を示す図
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１における真直度の予測演算結果と加工ワークの測定結果を示す図
【図８】本発明の実施形態１における他のエンドミルの外周刃の精度を示す図
【図９】本発明の実施形態１における他のエンドミルを用いた場合の真直度の予測演算結果を示す図
【図１０】本発明の実施形態３におけるアンバランス修正を説明するための図
【図１１】本発明の実施形態３におけるバランスウェイトを示す図
【図１２】本発明の実施形態３における磁気軸受のブロック図
【図１３】本発明の実施形態３におけるふつりあい抑止制御処理を説明するための図
【図１４】本発明の実施形態３におけるふつりあい抑止制御処理を説明するための図
【図１５】本発明の実施形態３におけるふつりあい抑止制御処理の効果を示すための図
【図１６】本発明の実施形態４における刃のフレ成分を説明するための図
【図１７】本発明の実施形態６における各刃の切削量の違いを説明するための図
【図１８】本発明の実施形態６における切削量の違いを説明するための図
【図１９】本発明の実施形態８における構成を示すブロック図
【図２０】従来の加工装置の平面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図１９を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１におけるエンドミル１の側面の構成図、図２はエンドミル１の底面の構成図である。
【００２３】
図１，図２において、１はエンドミル、２はボデー、３はシャンク、４は外周刃（切れ刃）、５はねじれ角、６は底刃を示す。
【００２４】
エンドミル１による切削加工は、（加工物より硬い）エンドミル１を回転させるのと同時に、加工ワークまたはエンドミル１を移動させる（送る）ことにより実現される。エンドミル１は、一本の工具で外周削り、肩削り、溝削りをはじめ、曲面削り、穴加工も可能な多機能工具である。
【００２５】
図３は肩削りの例を示す斜視図であり、７は加工ワーク、８は加工ワーク７の壁面であって、エンドミル１は、シャンク部３をツールホルダ１２（図１０に記載）で固定し、ツールホルダ１２を回転体１１（図１０に記載）に装着する。ボデー２には外周刃４が形成されている。エンドミル１の底面には底刃６が形成されている。
【００２６】
エンドミル１の構造には刃部とシャンク部３とが一体構造となったソリッドタイプ，刃部材質が本体にろう付けされたろう付けタイプ，刃先交換式のスローアウェイタイプ（インデキサブルタイプ）などがある。エンドミル１には１枚から複数枚の刃が形成されるが刃数が多くなると、切りくずを収容できる空間が小さくなり、刃数の少ない方が切りくずを収容する空間を大きくすることができる。
【００２７】
エンドミル１に望まれる特性としては、耐摩耗性，耐熱性，耐欠損性（じん性），耐塑性変形性，化学的安定性，熱伝導性などが挙げられ、母材としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），クロム（Ｃｒ），バナジウム（Ｖ），コバルト（Ｃｏ）を含んだ合金鋼高速度工具鋼（ＨＳＳ），タングステン（Ｗ）と炭素（Ｃ）からなる化合物（炭化タングステン）（ＷＣ）の粒を、結合材（バインダー）にコバルト（Ｃｏ）を使用して焼き固めたもの、超硬合金などが用いられる。
【００２８】
また、刃部の材料としては、単結晶からなるダイヤモンドや、粉末状ダイヤモンドを焼き固めたダイヤモンド焼結体（多結晶）、立方晶窒化ホウ素（ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ；ｃＢＮ）などが用いられる。
【００２９】
エンドミル１に適用される表面処理として、表面に酸化膜や、窒化層を形成する処理や、硬質で耐熱性、潤滑性に優れる被膜をコーティング方法などがある。コーティングはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学蒸着）法やＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；物理蒸着）法などにより、ダイヤモンドコーティング被膜などが形成される。
【００３０】
外周刃４は、溝がねじれていない直刃のエンドミルと、前記ねじれ角５を有するねじれ溝のエンドミルがあり、ねじれのない直刃のエンドミルでは、切削が極端な断続切削となり、切削抵抗の変動が大きくなる。
【００３１】
ねじれ角５を有するねじれ溝の場合は、前記変動が小さく滑らかになる。ねじれ溝エンドミルでは、切削抵抗がエンドミルの軸方向と送り方向の分力に分けら、送り方向の切削抵抗が直刃の場合より小さくなり、その分、送り速度が上げられるようになる。ねじれ溝により形成される切れ刃は、ねじれのない直刃の場合と比べると、同一の切削を長い切れ刃で行うこととなり、さらには実際に切削しているポイントは、時間の経過とともに移動することとなるため、切削の負荷が分散され、重切削（送り速度や切込み深さの増加）が可能となる。
【００３２】
さらに、ねじの原理により切りくずは、ねじれ溝に沿って流れ出るため、切りくずの排出においても有効な作用となる。しかし、その反面、ねじれ角が大きくなればなるほど、軸方向分力は大きくなり、エンドミルがツールホルダから抜けやすくなったり、薄肉加工物の切削では、加工物を上方に持ち上げる力が働いて、びびり振動を誘発する原因となったりする。
【００３３】
図４（ａ）は（ｂ）に示す６枚刃のエンドミル１の外周刃４の精度の一例を示す説明図である。エンドミル１の外周刃４の半径をエンドミル１の刃長の範囲で定められたポイントにおいて測定し、測定したデータの最小値との差をプロットしたものである。測定方法の一例として、エンドミルに光を照射し、その影の寸法を読み取る投影法により測定することができるが、外周刃の形状を測定できる方法であれば、その他の方法でもよい。母材，コーティングの製作精度に限界があり、このような寸法差が生じる。
【００３４】
図５（ｂ）は（ａ）に示す外周刃４のねじれ角が約３０ｄｅｇであり、かつ６枚刃のエンドミル１を刃（１）を０ｒａｄとして、円周方向に展開した説明図である。
【００３５】
ある角度に着目したとき、本例の場合は、２枚または３枚の刃が加工ワークに接触している。例えば、０ｒａｄにおいては、刃（１），刃（６），刃（５）が接触している。また、π／４ｒａｄにおいては、刃（１），刃（６）が接触している。
【００３６】
このエンドミル１を使用し、図３に示す肩削りを行った場合、壁面８の加工精度（真直度）は、図４に示す外周刃４の精度とエンドミル１の回転フレ量に依存している。回転フレ量がゼロ（無し）の場合は、外周刃４の精度に依存し、外周刃４のフレ量が大きい箇所で切削した面が最終的な加工形状となる。図４においては、刃（１），刃（５），刃（６）で切削した面となる。
【００３７】
図１０に示す回転体１１においては、回転体１１の不つりあいに起因するふれまわり振動が発生する。この回転フレは、回転体１１のアンバランス位置とアンバランス量により変化する。アンバランス位置とアンバランス量は回転体１１の回転数によっても違いがある。したがって、エンドミル１を回転させたときの回転フレ量は、回転体１１のアンバランス位置，エンドミル１の回転フレ量，外周刃４の精度により、各刃が加工ワークに当る量が決まり、大きく振れている刃により切削された面が最終的な加工形状となる。
【００３８】
図６は、回転体１１にエンドミル１を装着したとき、アンバランス位置を３６０度の範囲内で任意の角度で変化させた場合、図４に示すエンドミル１の外周刃４の精度とエンドミルの回転フレ量により、各刃の回転フレと精度のばらつきを合わせたフレの大きさと、最終的にワークの加工面に残る加工形状（真直度）との関係を示している。
【００３９】
図６（ａ）はアンバランスが刃（１）の刃先の位置にある場合、図６（ｂ）はアンバランスが刃（２）の刃先の位置にある場合、図６（ｃ）はアンバランスが刃（３）の刃先の位置にある場合、図６（ｄ）はアンバランスが刃（４）の刃先の位置にある場合、図６（ｅ）はアンバランスが刃（５）の刃先の位置にある場合、図６（ｆ）はアンバランスが刃（６）の刃先の位置にある場合を示している。
【００４０】
例えば、図６（ａ）は刃（１），刃（６），刃（５）をつなぎ合わせた形状（図６では最大で表記）が最終的な加工形状となる。図６（ａ）〜（ｆ）の加工面に残る形状に着目すると、図６（ａ）に示すようにうねり成分が大きい場合や、図６（ｃ）に示すように傾きを持っている場合など、回転体１１のアンバランス位置（角度）により変化することが分る。したがって、回転体１１のアンバランス位置，エンドミルを装着したときの回転フレ量と外周刃４の精度とが分かれば、最終的な加工形状を演算により求めることができる。
【００４１】
具体的には、例えば、回転体１１のアンバランス位置は、回転体１１の基準位置に対して、回転体１１に精度の保証された基準バー（丸棒）を装着したときのテストバーのフレを渦電流センサ，静電容量センサ，レーザー変位計などの非接触センサを使用して測定し、最大のフレの位置を確認することにより求めることができる。
【００４２】
エンドミル１の回転フレ量も前記非接触センサにより測定できるが、外周刃４が設けられているために測定が困難な場合は、前記基準バーによって回転フレを測定することにより、エンドミルの回転フレデータとして用いることができる。
【００４３】
図６に示す例の場合では、アンバランス位置を３６０度の範囲内で６通り変化させたときの刃のフレの特性を示し、図６（ｅ）が刃のフレ量が小さく望ましい位置と判断できる。したがって、刃（５）の刃先の位置に回転体１１のアンバランス位置が位置するように、エンドミルを回転体１１に装着することにより、壁面の加工精度（真直度）を最小にすることが可能となる。
【００４４】
なお、図６に示す例の場合は、アンバランス位置を６通り変化させたときの刃のフレの特性を演算しているが、ポイント数を増やすことにより、より高精度に加工精度を予測することができる。また、図４に示す外周刃４の精度測定の間隔を小さくすることにより、より高精度に加工精度を予測することができる。図６に示す例の演算では、外周刃の測定間は直線近似しているが、多項式近似により求めてもよい。
【００４５】
図７（ａ）は刃（１）の刃先にアンバランス位置がくるように装着し、回転フレが±５μｍある場合の真直度の予測演算結果と、実際に肩削り加工したときの加工面を触針式の形状測定器で測定した結果を示している。予測演算の真直度が１．６７μｍ、実加工結果の真直度が１．４３μｍとなり、ほぼ近い値になっている。また、うねり形状も類似している。
【００４６】
図７（ｂ）は刃５の刃先にアンバランス位置がくるように装着し、回転フレが±５μｍある場合の真直度の予測演算結果と、実際に肩削り加工したときの加工面の測定結果を示している。予測演算の真直度が１．２６μｍ、実加工結果の真直度１．３９μｍとなり、ほぼ近い値になっている。
【００４７】
図８は他のエンドミルの外周刃の精度の測定結果を示す図である。本例では、各刃の精度ばらつきより、回転体１１のフレ量がゼロであったとしても、加工面に残る形状から真直度は２μｍ以上になると予測できる。
【００４８】
しかし、刃（５）の刃先にアンバランス位置がくるようにエンドミルを装着し、回転フレが±５μｍある場合、図９に示すように、真直度の予測演算結果は１．０４μｍとなり、回転フレが発生することにより、形状精度が向上する場合があることを示している。
【００４９】
（実施形態２）
実施形態２では、エンドミル１を装着した回転体１１を回転させたときに発生するエンドミル１の回転数と回転フレ量の関係情報から、実施形態１で示したようなエンドミル１の位置と回転体１１のアンバランス位置との組み合わせに加えて、エンドミル１の回転フレ量を、回転数を変化させることにより変化させ、外周刃４で切削した面の真直度が最小となる回転数を設定するものである。
【００５０】
一般的には回転フレ量が小さい方が真直度が小さくなるため、回転数を変化させ、回転フレが小さい回転数を使用することが有効的となるが、前述したように、回転フレ量が存在するときの方が、真直度が小さくなる場合もある。
【００５１】
（実施形態３）
実施形態３では、切削速度が決められていて、回転数を変化させることができない場合に、実施形態２にて説明した理由により、回転フレ量を変化させることにより、最小の真直度になる条件を予測演算するものである。
【００５２】
図１０，図１１に示すように、一般的に、回転体１１にはバランス調整用おもりであるバランスウェイト１５が回転体１１の前方（工具に近い側）のリング１３と後方（工具から遠い側）のリング１４とに装着されている。
【００５３】
具体的には、例えば図１１に示す縦断面図のように、セットビスがバランスウェイト１５として円周状に等間隔で配置されている。図１１に示す例では３０ｄｅｇの間隔で１２個のセットビスが配置されている。バランスウェイト１５の重さを変更することにより、回転可能な回転数範囲内で、所望の回転フレ量以下になるようにバランス調整される。最小の真直度になる条件を予測演算の結果に基づき、アンバランス量を変更することにより、回転フレ量を変化させ、真直度を小さくすることが可能となる。
【００５４】
回転体１１の軸受として磁気軸受を使用した場合は、他の方法により回転フレ量の大きさを変化させることができる。磁気軸受は、磁気の吸引力を用いて、回転体１１を非接触支持する軸受である。
【００５５】
具体的には、図１２に示すように、電磁石（図示せず）と回転体１１に取り付けられたロータ（図示せず）とで構成される磁気軸受部２１と、回転体１１のギャップを測定する変位センサ（図示せず）と、変位センサアンプ２２と、回転周波数成分に同期して、回転周波数成分を減衰させるふつりあい抑止制御処理２３と、回転体１１の位置指令値とふつりあい抑止制御処理２３の出力との差分信号を出力する減算器２５と、減算器２５の出力結果（偏差）を小さくするための位相補償器２６と、位相補償器２６の信号を増幅する電流アンプ２７とにより構成され、回転体１１の位置が一定になるように位置制御が行われる。
【００５６】
前記位置制御をディジタル処理で行う場合は、例えば変位センサアンプ２２の出力をＡ／Ｄ変換機２８にてディジタル信号に変換し、制御演算を施した後、位相補償器２６の出力信号をＤ／Ａ変換機２９によりアナログ変換して出力する方法などがある。
【００５７】
図１３は前記ふつりあい抑止制御処理２３の構成例を示すブロック図である。ふつりあい抑止制御処理２３により、回転体は慣性主軸回りに回転させることができる。この処理によって、回転体１１やケーシング（図示せず）の振動を低減し、さらに磁気軸受用電磁石のコイル電流を減らすことができるので、軸受損失，回転軸の熱変形を低減することができる。
【００５８】
回転体１１がラジアル方向に振幅Ｒ、角速度ω０でふれまわっているとき、ラジアル方向の直行する回転フレ量の成分ｘｉｎ，ｙｉｎは（数１）の式にて表わすことができる。
【００５９】
（数１）
ｘｉｎ＝Ｒｃｏｓω０ｔ
ｙｉｎ＝Ｒｓｉｎω０ｔ
回転パルスを入力し、回転体１１の角速度ωと同期したｃｏｓ，ｓｉｎ信号を生成する回転周波数同期ｃｏｓ，ｓｉｎ発生器３１の出力と、ｘｉｎ，ｙｉｎにより、（数２）の式にて表わされる行列演算３２を行う。
【００６０】
（数２）
ｘ１＝ｘｉｎｃｏｓωｔ＋ｙｉｎｓｉｎωｔ
ｙ１＝−ｘｉｎｓｉｎωｔ＋ｙｉｎｃｏｓωｔ
（数２）に（数１）を代入すると、（数３）の式となる。
【００６１】
（数３）
ｘ１=Ｒｃｏｓ（ω−ω０）ｔ
ｙ１=−Ｒｓｉｎ（ω−ω０）ｔ
このようにしてｘｉｎ，ｙｉｎは角速度（ω−ω０）の信号に変換されている。次に、この信号をゲインＧ３３を通した後、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４に通すと、ω≒ω０の信号のみが通過する。次に（数４）の式にて表わされる転置行列演算３５を行う。
【００６２】
（数４）
ｘｏｕｔ＝ｘ２ｃｏｓωｔ−ｙ２ｓｉｎωｔ＝ｘｉｎ
ｙｏｕｔ＝ｘ２ｓｉｎωｔ＋ｙ２ｃｏｓωｔ＝ｙｉｎ
（数４）に（数３）を代入すると（数５）の式となる。
【００６３】
（数５）
ｘｏｕｔ＝Ｒｃｏｓω０ｔ＝ｘｉｎ
ｙｏｕｔ＝Ｒｓｉｎω０ｔ＝ｙｉｎ
この処理は式の上では何もしていないように見えるが、このようにすることによって回転体１１の回転周波数に近い信号のみを通過させることになっている。
【００６４】
さらに、この処理をＨ３６とし、Ｈ３６を用いて図１４に示すようにフィードバック系に構成すると、入力信号ｘから回転周波数に近い信号のみを減衰させた出力信号ＸＳを得ることができる。
【００６５】
図１５はふつりあい抑止制御処理の効果を示す図である。ふつりあい抑止制御処理ＯＮの前後で回転フレ量が変化していることが示されている。回転フレ量の大きさは、回転周波数に近い信号の減衰量を操作することにより変化させることができる。
【００６６】
具体的には、前記ゲインＧ３３の大きさを変更することにより操作することができる。ゲインＧ３３の値を大きくすると、回転周波数成分の信号の減衰量が大きくなるため、より慣性主軸での回転に近くなり、回転フレ量はより小さくなる。逆に、ゲインＧ３３の値が小さいと、回転周波数成分の信号の減衰量が小さくなるため、回転フレ量は大きくなる。したがって、回転フレを変化させ、真直度を小さくすることができる。
【００６７】
（実施形態４）
実施形態１〜３にて説明した方法により真直度を予測演算した結果が、所望の真直度に入らないことがある。予測される加工面の形状は、図１６に示すように、傾斜分とうねり成分に分解することができる。この傾斜分を、回転体１１が構成されている主軸４２（後に図１９にて説明する）の全体を傾けることによって回転体１１を傾け、補正することにより所望の真直度内に収めることができる。
【００６８】
主軸４２全体を傾ける方法としては、主軸４２を搭載している加工機（図示せず）にモータで回転力を与え、主軸４２全体の傾きを変更できる回転機構を設けることや、直線駆動のアクチュエータを用いて調整する機構を設けることなどにより実現できる。
【００６９】
また、主軸の軸受として磁気軸受を用いる場合、回転体１１の位置指令値を変更することにより、磁気浮上しているクリアランス内で回転体１１を傾けることができる。
【００７０】
（実施形態５）
実際の加工現象においては、加工負荷の大きさにより、真直度を悪化させる現象が発生することがある。例えば、加工ワークの厚みが薄い場合、加工ワークにたわみが発生したり、エンドミルの剛性が小さいとき、エンドミルにたわみが発生する。このような現象に対して、実施形態５では、加工後の加工面の形状の傾斜分を加工結果情報として予測演算の条件に含め、実施形態１〜４にて説明した方法で真直度の予測演算を行い、最小の真直度になるように設定することができる。
【００７１】
（実施形態６）
回転フレがある場合には、複数の外周刃のうち、切削量の大きいものと小さいものとに分かれる。例えば、図１７に示すように、刃（４），刃（５），刃（６）で加工した面が最終形状を決定し、切削量も大きくなるが、フレ量が小さい刃（１），刃（２）は、刃（４），刃（５），刃（６）よりも切削量が小さくなる。
【００７２】
例えば、図１８（ａ）に示すように、フレ量の小さい場合は切削量が小さくなるが、フレ量が大きい場合は、図１８（ｂ）に示すように、切削量が大きくなる。切削を継続して行うとエンドミル１の刃先は摩耗を生じる。摩耗の原因は、切れ刃が実際に切削をしているときの発熱による温度上昇や、被削材中の硬い粒子などが工具の切れ刃面を引っかいて削り取ることなどによる。
【００７３】
切削速度が大きくなれば、摩擦やせん断変形による発熱量も多くなり、工具寿命時間は短くなることになる。同じ形状を繰り返し加工するような加工目的であれば、切削長や切削除去量と工具摩耗量との関係データを、予め設定された間隔（任意の切削長さ，任意の切削除去量）において事前に取得しておき、エンドミルの外周刃の精度の変化を予測することができる。
【００７４】
エンドミル形状の測定結果通りであり、工具磨耗が発生していない状態における第一の真直度の予測結果（はじめの予測）に基づき、エンドミルを回転体に装着した状態における加工中に工具摩耗によって真直度が大きくなると予測された場合には、加工を停止させ、前記工具摩耗によるエンドミルの外周刃の精度の変化を反映させた真直度の予測演算を再度行い、第一の装着状態とは違う位置に再度装着することにより、真直度を所望の範囲内に収めることが可能となる。
【００７５】
（実施形態７）
回転中に設置環境の変化，温度上昇，構成部材の変化などにより、回転体１１の回転フレ量の大きさや位相が変化する場合がある。
【００７６】
エンドミルの回転フレ量を、非接触センサなどを用いて加工中あるいは加工の前後の無負荷時にモニタしておき、回転体１１に設けた基準位置とセッティングしたときのアンバランス位置とにずれが生じたとき、アンバランス位置の変化があったと判断して加工を停止させ、実施形態１〜５の方法で真直度の予測演算を行い、再度、加工条件を設定することにより真直度を所望の範囲内に収めることが可能となる。
【００７７】
また、回転フレ量に変化が生じた場合も同様に、加工を停止させ、実施形態１〜５の方法で真直度の予測演算を行い、再度、加工条件を設定することにより真直度を所望の範囲内に収めることが可能となる。
【００７８】
軸受が磁気軸受主軸の場合には、エンドミルに近い磁気軸受のラジアル変位センサ（図示せず）を用いることにより、エンドミルの回転フレ量を演算により求めることができる。
【００７９】
（実施形態８）
図１９に示す実施形態８の装置では、実施形態１〜７による方法を自動で行う構成になっている。
【００８０】
すなわち、エンドミル１を自動装着するための工具マガジン４１を設け、エンドミル１の外周刃４の測定結果を反映させるために、例えば、測定結果の刃（１）の先端が正面にくるように設置するなど、刃の向きを決めてエンドミル１を設置する。
【００８１】
回転体１１を構成する主軸４２には、回転位置決めを行うためのエンコーダと回転制動部などからなる主軸オリエンテーション機構４３が設けられている。この主軸オリエンテーション機構４３により、主軸４２が基準信号に対して決められている一定位置（エンコーダ角度）に停止するように構成されている。この制動の基準信号は、例えばエンコーダのＺ相を使用してもよいし、基準信号出力手段を別途設けるようにしてもよい。
【００８２】
加工機コントローラ４４には、エンドミル１の精度情報，回転体１１のアンバランス位置情報，回転フレ情報，エンドミルの摩耗情報，加工結果情報などが設定され、実施形態１〜７による方法を用いて、真直度の予測演算を行う。前記演算結果に基づき、回転体１１を予測演算により求めた角度で停止させ、エンドミル１を回転体１１に自動装着する。
【００８３】
工具摩耗や回転体１１のフレやアンバランス位置の変化により、再度、エンドミルを設定する場合、はじめにエンドミルを装着した位置に回転体１１を停止させ、エンドミルをアンクランプして、実施形態６，７による方法によりエンドミル１を回転体１１に、再度、自動装着する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本願発明の加工方法によれば、サブミクロンからミクロンオーダの精度で加工することができる。したがって、各種部品加工や金型加工に実施することができる。特に、エンドミルの外周刃によりスクロールの渦巻体のような高さのある壁を切削する加工アプリケーションに用いて有効である。
【符号の説明】
【００８５】
１  エンドミル
２  ボデー
３  シャンク
４  外周刃（切れ刃）
５  ねじれ角
６  底刃
７  加工ワーク
８  壁面
１１  回転体
１２  ツールホルダ
１３，１４  リング
１５  バランスウェイト
２１  磁気軸受
２２  変位センサアンプ
２３  ふつりあい抑止制御処理
２５  減算器
２６  位相補償器
２７  電流アンプ
２８  Ａ／Ｄ変換器
２９  Ｄ／Ａ変換器
３１  回転周波数同期ｃｏｓ，ｓｉｎ発生器
３２  行列演算
３３  ゲイン
３４  ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３５  転置行列演算
３６  処理Ｈ
４１  工具マガジン
４２  主軸
４３  主軸オリエンテーション機構
４４  加工機コントローラ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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