(57)【要約】  切削工具１は、切れ刃２、すくい面４および逃げ面５を有し、回転する円柱状または円筒状のワークＷに対して切れ刃２をワークＷの回転軸Ａに対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により当該ワークＷの表面を切削するのに用いられ、すくい角を“φ”とし、回転軸Ａに対する切れ刃２の傾斜角度を“α”とし、切削工具１およびワークＷを平面視した際に切削工具１の送り方向と回転軸Ａと直交する方向とがなす角度を“β”とし、ワークＷの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、ワークＷの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、tan-1(cosβ／cos(α−β)×tan-1(cos-1(r′／r))＜φ≦90°を満たす。
2016152396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、
すくい角を“φ”とし、前記回転軸に対する前記切れ刃の傾斜角度を“α”とし、前記切削工具および前記ワークを平面視した際に前記切削工具の送り方向と前記回転軸と直交する方向とがなす角度を“β”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たす切削工具。
【数１】
2016152396.tif 000006
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項３】
請求項１に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記ワークの加工後における前記外周面の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項４】
請求項１に記載の切削工具において、
前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下である切削工具。
【請求項５】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工装置であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させる回転駆動機構と、
前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込む送り機構とを備え、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たすスカイビング加工装置。
【数２】
2016152396.tif 000007
【請求項６】
請求項５に記載のスカイビング加工装置において、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められるスカイビング加工装置。
【請求項７】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工方法であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させながら、前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込むステップを含み、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められ、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たす加工方法。
【数３】
2016152396.tif 000008
【請求項８】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、
前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍである切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の発明は、スカイビング加工に用いられる切削工具、スカイビング加工装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転しているワーク（加工対象物）の回転対称面を切削加工する方法として、ワークの回転軸線に対して斜めに配置した切れ刃を、当該回転軸線を横断する線形送り動作で回転している工作物に沿って接触させながら導入するスカイビング加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によりワークを切削する際には、回転軸線に対する切れ刃の傾斜角度が０°より大きく、かつ９０°より小さい範囲に定められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９８４０５２号公報
【発明の概要】
【０００４】
上述のようなスカイビング加工方法によれば、従来の切削加工方法に比べて、高速加工が可能となると共に加工後のワークの表面粗さを小さくすることができるので、円柱状または円筒状の部品等を大量生産する際の生産性を向上させることができるであろう。しかしながら、従来のスカイビング加工方法を用いても、加工後のワークの表面粗さを研磨による鏡面仕上げ（いわゆる、超仕上げ、例えばＲｚ≦０．８ｚ）のレベルまで引き上げるのは容易ではない。
【０００５】
そこで、本開示の発明は、スカイビング加工により切削されたワークの外周面の表面粗さをより小さくすることを主目的とする。
【０００６】
本開示の切削工具は、切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、すくい角を“φ”とし、前記回転軸に対する前記切れ刃の傾斜角度を“α”とし、前記切削工具および前記ワークを平面視した際に前記切削工具の送り方向と前記回転軸と直交する方向とがなす角度を“β”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式（１）を満たすものである。かかる切削工具によれば、スカイビング加工により切削されたワークの外周面の表面粗さをより小さくすることが可能となる。
【数１】
2016152396.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示のスカイビング加工装置を示す概略構成図である。
【図２】本開示の切削工具を示す平面図である。
【図３】本開示の切削工具を示す要部拡大斜視図である。
【図４】スカイビング加工の手順を示す模式図である。
【図５】切削工具の切れ刃の刃先半径を示す模式図である。
【図６】従来の切削工具の切れ刃の真直度を示す図表である。
【図７】従来の切削工具を用いたスカイビング加工後のワークの外周面の真直度を示す図表である。
【図８】従来の切削工具を用いたスカイビング加工中の様子を示す模式図である。
【図９】スカイビング加工に用いられる切削工具のすくい角の適正範囲を定める手順を説明するための模式図である。
【図１０】スカイビング加工に用いられる切削工具のすくい角の適正範囲を定める手順を説明するための模式図である。
【図１１】スカイビング加工に用いられる切削工具のすくい角の適正範囲を定める手順を説明するための模式図である。
【図１２】スカイビング加工に用いられる切削工具のすくい角の適正範囲を定める手順を説明するための模式図である。
【図１３】本開示の切削工具の切れ刃の真直度を示す図表である。
【図１４】本開示の切削工具を用いたスカイビング加工後のワークの外周面の真直度を示す図表である。
【図１５】本開示のスカイビング加工装置によるスカイビング加工の手順を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
【０００９】
図１は、本開示のスカイビング加工装置１０を示す概略構成図である。同図に示すスカイビング加工装置１０は、本開示の切削工具１を用いて円柱状または円筒状のワークＷをスカイビング加工（ハードスカイビング加工）により切削して極めて平滑な円柱面をワークＷに形成するものである。スカイビング加工装置１０は、ワークＷを回転軸Ａ（Ｚ軸）周りに回転させる回転駆動機構１１と、切削工具１をワークＷに対して進退移動させる送り機構１２とを含む。切削工具１は、例えばｃＢＮ（Cubic Boron Nitride）あるいはＰＣＤ（Poly Crystalline Diamond：ダイヤモンド焼結体）等により形成されており、図２に示すように、直線状に延びる切れ刃２を含む切れ刃部３を有する。また、切れ刃部３は、図３に示すように、切れ刃２に加えて、切れ刃２に連続するすくい面４と、すくい面４とは反対側で切れ刃２に連続する逃げ面５とを含む。
【００１０】
スカイビング加工装置１０および切削工具１を用いてワークＷの外周面を切削するに際しては、回転駆動機構１１によりワークＷを一方向に回転させながら、切れ刃２を回転軸Ａ（Ｚ軸）に対して角度α（ただし、０°＜α＜９０°である。）だけ傾けると共に回転軸Ａと直交する方向（Ｙ軸）に対して角度β（ただし、−９０°＋α＜β＜９０°であり、図１の例では、β＝０である。）だけ傾けた状態で送り機構１２により切削工具１をワークＷに対して送り込む。これにより、図４に示すように、ワークＷの外周面に対して接線方向に送られる切削工具１の切れ刃２（刃先）によりワークＷの表面部が切り込まれていく。このようなスカイビング加工によれば、従来の切削加工に比べて、高速加工が可能となると共に、加工後のワークの表面粗さをより小さくすることができる。
【００１１】
本発明者は、スカイビング加工後のワークの表面粗さを、いわゆる超仕上げレベル（例えばＲｚ≦０．８ｚ）まで引き上げるべく鋭意研究を行った。研究に際し、本発明者は、まず、従来の切削工具の検証を行い、当該切削工具の切れ刃の刃先半径Ｒや、切れ刃（刃先）の真直度（うねり）を計測した。刃先半径Ｒは、図５に示すように、すくい面１０４の逃げ面１０５側の端部（すくい面１０４と切れ刃１０２との境界線）および逃げ面１０５のすくい面１０４側の端部（逃げ面１０５と切れ刃１０２との境界線）を通り、かつすくい面１０４および逃げ面１０５の双方に内接する内接円（図５における破線参照）の半径であり、本発明者が計測した従来の切削工具の刃先半径Ｒは、およそ２０μｍであった。また、切れ刃の真直度は、東京精密株式会社製の表面粗さ測定器ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄを用いて取得されたろ波うねり曲線により表した。本発明者が計測した従来の切削工具の真直度を表すろ波うねり曲線を図６に示す。同図に示すように、ろ波うねり曲線により表される従来の切削工具における切れ刃の真直度は、およそ２μｍ程度であった。なお、切れ刃１０２は、すくい面１０４と上記内接円との接点（すくい面１０４と切れ刃１０２との境界線）および逃げ面１０５と当該内接円との接点（逃げ面１０５と切れ刃１０２との境界線）とを結ぶ平面（図５における一点鎖線参照）と、すくい面１０４および逃げ面１０５を仮想的に延長した２つの平面（図５における二点点鎖線参照）とで囲まれる領域に含まれる任意の面により形成される。
【００１２】
更に、本発明者は、上述のような諸元を有する従来の切削工具を用いてスカイビング加工により円筒状のワークの表面を切削し、加工後のワークの外周面の表面粗さや真直度を計測した。しかしながら、従来の切削工具を用いてスカイビング加工を行っても、超仕上げレベルの表面粗さは得られなかった。また、加工後のワークの外周面の真直度も、図７に示すように、およそ５μｍ程度と大きく、ワークの加工開始端や終端には、寸法精度の悪化が認められ、軸方向における中間部には、不規則なうねりが発生してしまっている。更に、従来の切削工具を用いてスカイビング加工を行った場合、切削工具の摩耗が極めて早く進行し、スカイビング加工を多数回繰り返し実行することが困難であった。
【００１３】
このように、従来の切削工具を用いても、スカイビング加工後のワークの外周面の表面粗さや真直度を向上させることは困難である。すなわち、上述のような従来の切削工具は、すくい面によりワークを塑性変形させながら切れ刃によりワークの表面部を引き剥がしていく通常の切削加工に用いられるものと基本的に変わらないものであり、例えば２０μｍ程度の比較的大きい刃先半径Ｒを有する。従って、スカイビング加工用の切削工具は、通常の切削加工と、切削工具の切れ刃（刃先）によりワークの表面部を切り込んでいくスカイビング加工との加工特性の相違を考慮して設計される必要がある。
【００１４】
このような観点から、本発明者は、従来の切削工具を用いたスカイビング加工中の切れ刃周辺の状態について詳細に検証を行った。その結果、例えば２０μｍ程度の比較的大きい刃先半径Ｒを有する切削工具を用いた場合、ある程度の幅（範囲）をもった切れ刃（刃先）の何れの部分が実際に切削に供されるのか不明になってしまうことが判明した。そして、図８に示すように、切れ刃１０２の逃げ面１０４に近接した部分（逃げ面１０４との境界付近、図８における二点鎖線の○印付近）で切削が行われる場合には、切れ刃１０２のすくい面１０４側の部分（ホーニング、図８における点線部付近）がネガランドのすくい面として機能してしまうことが判明した。この場合、当該切れ刃１０２のすくい面１０４側の部分に切屑１１０が滞留した状態で切削工具が送られることで、加工後のワークの表面粗さが悪化してしまうと考えられる。また、数回のスカイビング加工後に従来の切削工具の刃先周辺を観察したところ、切れ刃（刃先）に極近いすくい面の部分（刃先から０．０３ｍｍ程度の位置）に多数のクレータ摩耗が認められた。
【００１５】
これらを踏まえて、本発明者は、刃先半径Ｒをできるだけ小さくして切削工具１における切れ刃２をよりシャープなものにすることとした。また、スカイビング加工は、切削工具の切れ刃によりワークの表面部を切り込んでいくものであることから、スカイビング加工後のワークの外周面には、切れ刃（刃先）の形状が転写されてしまうと考えられる。このため、本発明者は、切削工具１における切れ刃２の刃先の真直度をできるだけ小さくすることとした。更に、上述のようなスカイビング加工の加工特性に鑑みれば、スカイビング加工に際して切削工具１のすくい面４が切れ刃２よりも先にワークの表面に当たってしまった場合にも、すくい面４の刃先に近接した部分（上述のネガランドのすくい面として機能する部分に相当）に切屑が滞留した状態で切削工具が送られ、それによりスカイビング加工が施されたワークの外周面の表面粗さが悪化してしまうと考えられる。そこで、本発明者は、以下に説明するように、切削工具１のすくい面４のすくい角φを定めることとした。
【００１６】
図９に示すように、ワークＷの回転軸Ａの延在方向をＺ軸方向とし、切削工具１およびワークＷを平面視した際に回転軸Ａと直交する方向をＹ軸方向とし、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の双方に直交する方向をＸ軸方向とする。図９および図１０に示すように、切削工具１をＺ軸（回転軸Ａ）に対して角度α（＝∠ＢＯＢ′）だけ傾けた状態でＹ軸方向（図９におけるＤ−Ｄ断面方向、すなわちβ＝０）に移動させたときには、ワークＷに対するすくい面４のすくい角を“φ′”とすると、すくい角φ′は、図１０における∠Ａ′ＯＢ′となり、ｔａｎφ＝ＡＢ／ＯＢおよびｔａｎφ′＝Ａ′Ｂ′／ＯＢ′が成立する。なお、点Ｏは、切れ刃２（刃先）上の任意の点である。
【００１７】
図１０からわかるように、ＯＢ＝ＯＢ′・ｃｏｓα，ＡＢ＝Ａ′Ｂ′という関係が成立することから、ｔａｎφ′＝Ａ′Ｂ′／ＯＢ′＝ＡＢ／（ＯＢ／ｃｏｓα）＝ｃｏｓα・ｔａｎφとなり、次式（２）の関係が成立する。また、切れ刃２をＺ軸に対して角度αだけ傾けると共にＹ軸に対して角度βだけ傾けた状態で切削工具１を図９におけるＥ−Ｅ断面方向に移動させたときには、図１１より∠ＢＯＢ″＝α−βとなることから、ワークＷに対するすくい角φ″（図１１における∠Ａ″ＯＢ″）は、式（２）の場合と同様にして、次式（３）のように表される。
【００１８】
φ′＝ｔａｎ-1（ｃｏｓα・ｔａｎφ）…（２）
φ″＝ｔａｎ-1（ｃｏｓ（α−β）・ｔａｎφ）…（３）
【００１９】
ここで、切削工具１の傾斜角度αは、スカイビング加工の特性上、０°＜α＜９０°を満たす。また、切削工具１の送り方向の角度βは、図９における時計方向を正とした場合、負の値をとることも可能であり、β＝∠Ｂ′ＯＱ＝−（９０°−α）のときに、切削工具１が切れ刃２（歯先稜線ＯＱ）の延在方向と平行に進行することになるので、角度βのとり得る範囲は、−９０°＋α＜β＜９０°となる。
【００２０】
図１２に、切削工具１およびワークＷの図９におけるＥ−Ｅ線に沿った断面を模式的に示す。同図に示すように、図９におけるＥ−Ｅ断面上においてワークＷの断面は楕円となる。当該楕円の図中Ｘ軸方向に延びる短半径の長さは、スカイビング加工前のワークＷの外周面の半径に等しく、スカイビング加工前のワークＷの外周面の半径を“ｒ”とすれば、当該楕円の図中Ｙ軸方向に延びる長半径の長さは、ｒ／ｃｏｓβと表される。また、Ｅ−Ｅ断面上におけるワークＷの断面は、楕円の方程式より、ｘ2＋ｙ2・ｃｏｓ2β＝ｒ2と表される。
【００２１】
更に、ワークＷに対して送り込まれた切削工具１の切れ刃２の当該ワークＷに当たる点（接点）を“Ｐ”とし、ワークＷの中心（図１２の楕円の中心）と点Ｐとを結ぶ線分とＸ軸とがなす角度を“Δθ”とし、ワークＷの中心（楕円の中心）を原点とすれば、点Ｐの座標は、Ｐ（ｒ・ｃｏｓΔθ，−ｒ・ｓｉｎΔθ）／ｃｏｓβ）と表される。また、ワークＷのＥ−Ｅ断面を示す楕円の式：ｘ2＋ｙ2・ｃｏｓ2β＝ｒ2の両辺をｙについて微分すると、次式（４）および（５）が得られ、点Ｐにおける楕円の接線ｔｌの傾きを“γ”とすれば、点Ｐに関し、次式（６）の関係が成立する。
【００２２】
【数２】
2016152396.tif 000004
【００２３】
そして、スカイビング加工後のワークの半径を“ｒ′”とすれば、ｒ′＝ｒ・ｃｏｓΔθ、ｃｏｓΔθ＝ｒ′／ｒ、およびΔθ＝ｃｏｓ-1（ｒ′／ｒ）という関係から、次式（７）の関係が成立する。更に、切削工具１のすくい面４を切れ刃２よりも先にワークＷの表面に当てることなく、切れ刃２（刃先）上の点ＰをワークＷに接触させるためには、φ″＞γを満たすこと、すなわちｔａｎφ″＞ｔａｎγを満たす必要がある。かかるｔａｎφ′＞ｔａｎγという関係、上記式（３）および式（７）より、次式（８）が得られ、式（８）を変形することで次式（９）が得られる。従って、スカイビング加工に際して切削工具１のすくい面４が切れ刃２よりも先にワークＷの表面に当たらないようにするためには、次式（１０）を満たすように切削工具１を設計すればよい。
【００２４】
【数３】
2016152396.tif 000005
【００２５】
上記（１０）式を満たすと共に、より小さい刃先半径Ｒおよび切れ刃２の真直度を有する切削工具１を得るために、本発明者は、パルスレーザーグラインディング（ＰＬＧ：Pulse Laser Grinding）を利用して切削工具１の切れ刃部３、すなわち切れ刃２、すくい面４および逃げ面５を成形することとした。パルスレーザー加工は、比較的長い焦点距離を有する集光系を用いて光軸方向に延びる略円筒状のレーザーの加工可能範囲を形成すると共に、加工面（仕上げ面）がレーザーの光軸と平行をなすように当該加工面に対して当該加工可能範囲を走査するものであり、表面粗さが極めて小さく、かつ極めて平滑な加工面を実現可能とする周知の加工技術である。
【００２６】
このようなパルスレーザーグラインディングを利用して製造された切削工具１の刃先半径Ｒは、ゼロよりも大きく、かつ少なくとも５μｍ以下、より詳細には３μｍ以下である。また、当該切削工具１におけるろ波うねり曲線（表面粗さ測定器ＳＵＲＦＣＯＭ１４００Ｄにより取得されたもの）により表される切れ刃２の真直度は、図１３に示すように、ゼロよりも大きく、かつ０．５μｍ以下である。更に、当該切削工具１を用いたスカイビング加工後のワークＷの外周面の表面粗さは、０＜Ｒｚ≦０．８ｚとなり、スカイビング加工後のワークＷの外周面の径公差は１０μｍ未満であった。また、切削工具１を用いたスカイビング加工後のワークＷの外周面の真直度は、図１４に示すように、ゼロよりも大きいが、およそ０．５μｍ程度と充分に小さく、同一の被切削領域に対して２回のスカイビング加工を行うことで、図１４に示すように、ワークＷの加工開始端や終端における寸法精度の悪化を良好に抑制することが可能であった。
【００２７】
これらの結果より、上記式（１０）を満たすように構成される切削工具１によれば、スカイビング加工により切削されたワークＷの外周面の表面粗さをより小さくすることが可能となることが理解されよう。また、ろ波うねり曲線により表される切れ刃２の真直度が０．５μｍ以下であれば、スカイビング加工後のワークＷの外周面に切れ刃２の形状が転写されたとしても、それに伴う表面粗さの悪化を良好に抑制し、加工後のワークＷの外周面の表面粗さをより一層小さくすることが可能となる。更に、切削工具１の切れ刃２をすくい面４と上記内接円との接点および逃げ面５と当該内接円との接点とを結ぶ平面と、すくい面４および逃げ面５を仮想的に延長した２つの平面とで囲まれる領域に含まれる任意の面により形成すると共に、上記内接円の半径である刃先半径Ｒを５μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下にすれば、切れ刃２によりワークＷの表面をスムースに切り込んで、加工後のワークＷの外周面の表面粗さをより一層小さくすることが可能となる。
【００２８】
なお、上述のスカイビング加工装置１０において、切削工具１の送り方向の角度βは、図９における時計方向を正とした場合、上述のように負の値をとることができる。そして、図１５に示すように、Ｙ軸に対して切削工具１の送り方向（図中太線矢印参照）がなす角度βは、切れ刃２の一端２ａが回転軸Ａの延在方向におけるワークＷの一端（図１５における下端）に接触することで当該ワークＷの切削が開始されると共に、切れ刃２の他端２ｂが回転軸Ａの延在方向におけるワークＷの他端（図１５における上端）に達することで当該ワークＷの切削（スカイビング加工）が終了するように定められてもよい。これにより、回転軸Ａに対する切れ刃２の投影長さ２ＬがワークＷの被切削領域の回転軸Ａの延在方向における長さｈよりも長い場合であっても、切れ刃２の全体を利用しながらワークＷを切削することが可能となる。この結果、切れ刃２の偏摩耗等を抑制して切削工具１の耐久性をより向上させることができる
【００２９】
以上説明したように、本開示の切削工具は、切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、すくい角を“φ”とし、前記回転軸に対する前記切れ刃の傾斜角度を“α”とし、前記切削工具および前記ワークを平面視した際に前記切削工具の送り方向と前記回転軸と直交する方向とがなす角度を“β”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、上記式（１０）を満たすものである。
【００３０】
スカイビング加工は、切削工具の切れ刃（刃先）によりワークの表面部を切り込んでいくものであり、この点で、切削工具のすくい面によりワークを塑性変形させながら切れ刃によりワークの表面部を引き剥がしていく通常の切削加工と大きく相違する。そして、スカイビング加工に際して、切削工具のすくい面が切れ刃（刃先）よりも先にワークの表面に当たってしまうと、スカイビング加工が施されたワークの外周面の表面粗さが悪化してしまう。これを踏まえて、本開示の切削工具は、上記式（１）を満たすように構成される。これにより、スカイビング加工に際して、切削工具のすくい面が切れ刃よりも先にワークの表面に当たってしまうのを良好に抑制することができる。この結果、本開示の切削工具によれば、スカイビング加工により切削されたワークの外周面の表面粗さをより小さくすることが可能となる。
【００３１】
また、ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度は、０．５μｍ以下であってもよい。すなわち、スカイビング加工は、切削工具の切れ刃によりワークの表面部を切り込んでいくものであることから、スカイビング加工後のワークの外周面には、切れ刃（刃先）の形状が転写されてしまうと考えられる。従って、ろ波うねり曲線により表される切れ刃の真直度を０．５μｍ以下とすれば、スカイビング加工後のワークの外周面に切れ刃の形状が転写されたとしても、それに伴う表面粗さの悪化を良好に抑制し、加工後のワークの外周面の表面粗さをより一層小さくすることが可能となる。
【００３２】
更に、ろ波うねり曲線により表される前記ワークの加工後における前記外周面の真直度は、０．５μｍ以下であってもよい。
【００３３】
また、前記切削工具において、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下であってもよい。すなわち、当該内接円の半径が大きい場合、ある程度の幅（範囲）をもった切れ刃（刃先）の何れの部分が実際に切削に供されるのか不明になってしまう。そして、切れ刃の逃げ面側に近接した部分（頂部）で切削が行われる場合には、切れ刃のすくい面側の部分がネガランドのすくい面として機能してしまい、上述のように切れ刃よりも先にすくい面がワークの表面に当たってしまう場合と同様の問題が生じてしまう。これに対して、上記内接円の半径を５μｍ以下にすれば、切れ刃によりワークの表面をスムースに切り込んで、加工後のワークの外周面の表面粗さをより一層小さくすることが可能となる。
【００３４】
本開示のスカイビング加工装置は、切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工装置であって、前記ワークを回転軸の周りに回転させる回転駆動機構と、前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込む送り機構とを備え、前記切削工具が、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、上記式（１０）を満たすものである。かかるスカイビング加工装置によれば、切削工具により切削されたワークの外周面の表面粗さをより小さくすることが可能となる。
【００３５】
また、前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められてもよい。これにより、回転軸に対する切れ刃の投影長さがワークの被切削領域の回転軸の延在方向における長さよりも長い場合であっても、切れ刃の全体を利用しながらワークを切削することが可能となる。この結果、切れ刃の偏摩耗等を抑制して切削工具の耐久性をより向上させることができる。
【００３６】
本開示のスカイビング加工方法は、切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工方法であって、前記ワークを回転軸の周りに回転させながら、前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込むステップを含み、前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められ、前記切削工具が、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、上記式（１０）を満たすものである。
【００３７】
この方法によれば、切削工具により切削されたワークの外周面の表面粗さをより小さくすると共に、回転軸に対する切れ刃の投影長さがワークの被切削領域の回転軸の延在方向における長さよりも長い場合であっても、切れ刃の全体を利用しながらワークを切削することが可能となる。
【００３８】
本開示の他の切削工具は、切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍであるものである。
【００３９】
この切削工具によれば、切れ刃によりワークの表面をスムースに切り込んで、加工後のワークの外周面の表面粗さをより小さくすることが可能となる。
【００４０】
ここまで、本開示の発明について詳細に説明したが、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を何ら限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本開示の発明は、スカイビング加工を利用する各種製造産業において利用可能である。
【図１】
2016152396.tif 000009
【図２】
2016152396.tif 000010
【図３】
2016152396.tif 000011
【図４】
2016152396.tif 000012
【図５】
2016152396.tif 000013
【図６】
2016152396.tif 000014
【図７】
2016152396.tif 000015
【図８】
2016152396.tif 000016
【図９】
2016152396.tif 000017
【図１０】
2016152396.tif 000018
【図１１】
2016152396.tif 000019
【図１２】
2016152396.tif 000020
【図１３】
2016152396.tif 000021
【図１４】
2016152396.tif 000022
【図１５】
2016152396.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月24日(2016.10.24)
【手続補正１】
【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】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、
すくい角を“φ”とし、前記回転軸に対する前記切れ刃の傾斜角度を“α”とし、前記切削工具および前記ワークを平面視した際に前記切削工具の送り方向と前記回転軸と直交する方向とがなす角度を“β”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下である切削工具。
【数１】
2016152396.tif 000024
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項３】
請求項２に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記ワークの加工後における前記外周面の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項４】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工装置であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させる回転駆動機構と、
前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込む送り機構とを備え、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下であるスカイビング加工装置。
【数２】
2016152396.tif 000025
【請求項５】
請求項１に記載のスカイビング加工装置において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下であるスカイビング加工装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のスカイビング加工装置において、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められるスカイビング加工装置。
【請求項７】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工方法であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させながら、前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込むステップを含み、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められ、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下であるスカイビング加工方法。
【数３】
2016152396.tif 000026
【請求項８】
請求項７に記載のスカイビング加工方法において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下であるスカイビング加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
周面の表面粗さや真直度を計測した。しかしながら、従来の切削工具を用いてスカイビング加工を行っても、超仕上げレベルの表面粗さは得られなかった。また、加工後のワークの外周面の真直度も、図７に示すように、およそ５μｍ程度と大きく、ワークの加工開始端や終端には、寸法精度の悪化が認められ、軸方向における中間部には、不規則なうねりが発生してしまっている。更に、従来の切削工具を用いてスカイビング加工を行った場合、切削工具の摩耗が極めて早く進行し、スカイビング加工を多数回繰り返し実行することが困難であった。
［００１３］
このように、従来の切削工具を用いても、スカイビング加工後のワークの外周面の表面粗さや真直度を向上させることは困難である。すなわち、上述のような従来の切削工具は、すくい面によりワークを塑性変形させながら切れ刃によりワークの表面部を引き剥がしていく通常の切削加工に用いられるものと基本的に変わらないものであり、例えば２０μｍ程度の比較的大きい刃先半径Ｒを有する。従って、スカイビング加工用の切削工具は、通常の切削加工と、切削工具の切れ刃（刃先）によりワークの表面部を切り込んでいくスカイビング加工との加工特性の相違を考慮して設計される必要がある。
［００１４］
このような観点から、本発明者は、従来の切削工具を用いたスカイビング加工中の切れ刃周辺の状態について詳細に検証を行った。その結果、例えば２０μｍ程度の比較的大きい刃先半径Ｒを有する切削工具を用いた場合、ある程度の幅（範囲）をもった切れ刃（刃先）の何れの部分が実際に切削に供されるのか不明になってしまうことが判明した。そして、図８に示すように、切れ刃１０２の逃げ面１０５に近接した部分（逃げ面１０５との境界付近、図８における二点鎖線の○印付近）で切削が行われる場合には、切れ刃１０２のすくい面１０４側の部分（ホーニング、図８における点線部付近）がネガランドのすくい面として機能してしまうことが判明した。この場合、当該切れ刃１０２のすくい面１０４側の部分に切屑１１０が滞留した状態で切削工具が送られることで、加工後のワークの表面粗さが悪化してしまうと考えられる。また、数回のスカイビング加工後に従来の切削工具の刃先周辺を
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月25日(2017.9.25)
【手続補正１】
【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】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有し、回転する円柱状または円筒状のワークに対して前記切れ刃を前記ワークの回転軸に対して傾けた状態で送り込むスカイビング加工により前記ワークの表面を切削するのに用いられる切削工具であって、
すくい角を“φ”とし、前記回転軸に対する前記切れ刃の傾斜角度を“α”とし、前記切削工具および前記ワークを平面視した際に前記切削工具の送り方向と前記回転軸と直交する方向とがなす角度を“β”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下である切削工具。
【数１】
2016152396.tif 000027
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項３】
請求項２に記載の切削工具において、
ろ波うねり曲線により表される前記ワークの加工後における前記外周面の真直度が０．５μｍ以下である切削工具。
【請求項４】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工装置であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させる回転駆動機構と、
前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込む送り機構とを備え、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下であるスカイビング加工装置。
【数２】
2016152396.tif 000028
【請求項５】
請求項４に記載のスカイビング加工装置において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下であるスカイビング加工装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のスカイビング加工装置において、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められるスカイビング加工装置。
【請求項７】
切れ刃、すくい面および逃げ面を有する切削工具を用いて円柱状または円筒状のワークの表面を切削するスカイビング加工方法であって、
前記ワークを回転軸の周りに回転させながら、前記切れ刃を前記回転軸に対して角度αだけ傾けると共に前記回転軸と直交する方向に対して角度βだけ傾けた状態で前記切削工具を前記ワークに対して送り込むステップを含み、
前記角度βは、前記切れ刃の一端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの一端に接触することで該ワークの切削が開始されると共に、前記切れ刃の他端が前記回転軸の延在方向における前記ワークの他端に達することで該ワークの切削が終了するように定められ、
前記切削工具は、すくい角を“φ”とし、前記ワークの加工前における外周面の半径を“ｒ”とし、前記ワークの加工後における外周面の半径を“ｒ′”としたときに、次式を満たし、前記すくい面の前記逃げ面側の端部および前記逃げ面の前記すくい面側の端部を通り、かつ前記すくい面および前記逃げ面の双方に内接する内接円の半径が５μｍ以下であるスカイビング加工方法
【数３】
2016152396.tif 000029
【請求項８】
請求項７に記載のスカイビング加工方法において、
ろ波うねり曲線により表される前記切れ刃の真直度が０．５μｍ以下であるスカイビング加工方法。
【国際調査報告】
2016152396.tif 000030
2016152396.tif 000031
2016152396.tif 000032
2016152396.tif 000033
2016152396.tif 000034
2016152396.tif 000035