(57)【要約】【課題】加工プログラム、数値制御装置、サーボ制御装置、工具、及び加工条件等の種々の要因が工作機械による加工に与える影響を評価する。【解決手段】表面に、工作機械によって加工された次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを備えた評価用ワーク。  （Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部  （Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部  （Ｃ）工具の移動方向が変わる角部  （Ｄ）平面部  （Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部  （Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部  （Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部【選択図】図２
2019040586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、工作機械によって加工された次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを備えた評価用ワーク。
（Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部
（Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部
（Ｃ）工具の移動方向が変わる角部
（Ｄ）平面部
（Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部
（Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部
（Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部
【請求項２】
前記曲面に切断球状体部を含み、前記部分（Ｂ）及び部分（Ｇ）の少なくとも一方は該切断球状体部に含まれる請求項１に記載の評価用ワーク。
【請求項３】
前記切断球状体部は中心領域に配置されている請求項２に記載の評価用ワーク。
【請求項４】
前記切断球状体部の周囲に３次元測定機の環状の基準面が配置されている請求項３に記載の評価用ワーク。
【請求項５】
四角形の基板からなり、前記部分（Ｃ）は該基板の角に配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の評価用ワーク。
【請求項６】
前記部分（Ｄ）は外周に沿って配置されている請求項１から５のいずれか１項に記載の評価用ワーク。
【請求項７】
前記部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つの部分と、該少なくとも１つの部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分とを備え、前記部分と前記逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように配置された請求項１から６のいずれか１項に記載の評価用ワーク。
【請求項８】
工作機械を駆動させて評価用ワークを作製する数値制御装置としてのコンピュータに、以下の処理（ａ）から（ｇ）のうちの少なくとも１つの処理を実行させる加工プログラム。
（ａ）工具が、下平面上で高低段差に向かうときに減速し、高低段差で加速と減速とを行い、上平面上で高低段差から加速する処理、及び前記工具が、前記上平面上で高低段差に向かうときに減速し、前記高低段差で加速と減速とを行い、前記下平面上で前記高低段差から加速する処理
（ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向を反転する処理
（ｃ）角部において工具の移動方向を変える処理
（ｄ）平面部で工具を移動させる処理
（ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部で工具を往復移動させる処理
（ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部で工具を往復移動させる処理
（ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃うように工具を往復移動させる処理
【請求項９】
前記曲面に切断球状体部を含み、前記処理（ｂ）及び処理（ｇ）の少なくとも一方を実行する請求項８に記載の加工プログラム。
【請求項１０】
前記切断球状体部は前記評価用ワークの中心領域に配置されている請求項９に記載の加工プログラム。
【請求項１１】
前記切断球状体部の周囲に３次元測定機の環状の基準面を形成する請求項１０に記載の加工プログラム。
【請求項１２】
前記評価用ワークは四角形の基板からなり、前記処理（ｃ）の前記角部は該基板の角に配置されている請求項８から１１のいずれか１項に記載の加工プログラム。
【請求項１３】
前記処理（ｄ）の平面部は外周に沿って配置される請求項８から１２のいずれか１項に記載の加工プログラム。
【請求項１４】
前記処理（ａ）から（ｇ）のうちの少なくとも１つの処理と、該少なくとも１つの処理により作製する部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分を作製する処理とを備え、前記部分と前記逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように、前記少なくとも１つの処理と、前記少なくとも１つの逆形状部分を作製する処理とを前記コンピュータに実行させる請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の加工プログラム。
【請求項１５】
ＣＡＤデータに基づいて加工プログラムを作成して工作機械を駆動させて評価用ワークを作成する、該工作機械の制御システムにおける、前記ＣＡＤデータのデータ構造であって、前記評価用ワークの次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを加工するためのデータ構造。
（Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部
（Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部
（Ｃ）工具の移動方向が変わる角部
（Ｄ）平面部
（Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部
（Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部
（Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部
【請求項１６】
前記部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つの部分と、該少なくとも１つの部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように、前記評価用ワークを加工するための請求項１５に記載のデータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械によって加工された評価用ワーク、加工プログラム及びデータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
評価用ワークを用いて工作機械の変位評価を行う方法が、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１の工作機械の変位評価方法は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸を有する工作機械に対し、例えば、溝加工面を有する変位評価用ワークを、溝加工面がＸ軸方向に対して傾斜し、且つ、溝加工面の一端側の辺がＹ軸方向に対して平行な状態となるように設置し、この状態で、工具をＺ軸方向には移動させずにＸ軸方向に移動させることによって溝加工面に直線状の溝を形成する溝加工を実施し、且つ、この溝加工を、工具をＹ軸方向へ順次移動させるごとに実施して各列の直線状の溝が互いに平行となるようにすることにより、Ｚ軸方向の変位を評価するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８６３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
工作機械による加工は、加工プログラム、数値制御装置、サーボ制御装置、工具、及び加工条件等の種々の要因の影響を受け、これらの要因が加工に与える影響を評価するための評価用ワークが求められる。
【０００５】
本発明は、加工プログラム、数値制御装置、サーボ制御装置、工具、及び加工条件等の種々の要因が工作機械による加工に与える影響を評価するための評価用ワーク、加工プログラム及びデータ構造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】
【０００６】
（１）  本発明に係る評価用ワークは、表面に、工作機械によって加工された次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを備えた評価用ワーク（例えば、後述の評価用ワーク１０）である。
（Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部（例えば、後述の高低段差部１１）
（Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部（例えば、後述の方向反転部１２）
（Ｃ）工具の移動方向が変わる角部（例えば、後述の角部１３）
（Ｄ）平面部（例えば、後述の平面部１４）
（Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部（例えば、後述の境界部１５）
（Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部（例えば、後述の曲面部１６）
（Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部（例えば、後述の曲面部１７）
【０００７】
（２）  上記（１）の評価用ワークにおいて、前記曲面に切断球状体部を含み、前記部分（Ｂ）及び部分（Ｇ）の少なくとも一方は該切断球状体部に含まれてよい。
【０００８】
（３）  上記（２）の評価用ワークにおいて、前記切断球状体部は中心領域に配置されてよい。
【０００９】
（４）  上記（３）の評価用ワークにおいて、前記切断球状体部の周囲に３次元測定機の環状の基準面が配置されてよい。
【００１０】
（５）  上記（１）から（４）のいずれかの評価用ワークにおいて、四角形の基板からなり、前記部分（Ｃ）は該基板の角に配置されてよい。
【００１１】
（６）  上記（１）から（５）のいずれかの評価用ワークにおいて、前記部分（Ｄ）は外周に沿って配置されてよい。
（７）  上記（１）から（６）のいずれかの評価用ワークにおいて、前記部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つの部分と、該少なくとも１つの部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分とを備え、前記部分と前記逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように配置されてもよい。
【００１２】
（８）  本発明に係る加工プログラムは、工作機械を駆動させて評価用ワーク（例えば、後述の評価用ワーク１０）を作製する数値制御装置（例えば、後述の数値制御装置３００）としてのコンピュータに、以下の処理（ａ）から（ｇ）のうちの少なくとも１つの処理を実行させる加工プログラム。
（ａ）工具が、下平面上で高低段差に向かうときに減速し、高低段差で加速と減速とを行い、上平面上で高低段差から加速する処理、及び前記工具が、前記上平面上で高低段差に向かうときに減速し、前記高低段差で加速と減速とを行い、前記下平面上で前記高低段差から加速する処理
（ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向を反転する処理
（ｃ）角部において工具の移動方向を変える処理
（ｄ）平面部で工具を移動させる処理
（ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部で工具を往復移動させる処理
（ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部で工具を往復移動させる処理
（ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃うように工具を往復移動させる処理
【００１３】
（９）  上記（８）の加工プログラムにおいて、前記曲面に切断球状体部を含み、前記処理（ｂ）及び処理（ｇ）の少なくとも一方を実行してよい。
【００１４】
（１０）  上記（９）の加工プログラムにおいて、前記切断球状体部は前記評価用ワークの中心領域に配置されていてよい。
【００１５】
（１１）  上記（１０）の加工プログラムにおいて、前記切断球状体部の周囲に３次元測定機の環状の基準面を形成してよい。
【００１６】
（１２）  上記（８）から（１１）のいずれかの加工プログラムにおいて、前記評価用ワークは四角形の基板からなり、前記処理（ｃ）の前記角部は該基板の角に配置されてよい。
【００１７】
（１３）  上記（８）から（１２）のいずれかの加工プログラムにおいて、前記処理（ｄ）の平面部は外周に沿って配置されてよい。
【００１８】
（１４）  上記（８）から（１３）のいずれかの加工プログラムにおいて、前記処理（ａ）から（ｇ）のうちの少なくとも１つの処理と、該少なくとも１つの処理により作製する部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分を作製する処理とを備え、前記部分と前記逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように、前記少なくとも１つの処理と、前記少なくとも１つの逆形状部分を作製する処理とを前記コンピュータに実行させてよい。
【００１９】
（１５）  本発明に係るＣＡＤデータのデータ構造は、ＣＡＤデータに基づいて加工プログラムを作成して工作機械を駆動させて評価用ワーク（例えば、後述の評価用ワーク１０）を作成する、該工作機械の制御システム（例えば、後述の制御システム６０）における、前記ＣＡＤデータのデータ構造であって、前記評価用ワークの次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを加工するためのデータ構造である。
（Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部
（Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部
（Ｃ）工具の移動方向が変わる角部
（Ｄ）平面部
（Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部
（Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部
（Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部
【００２０】
（１６）  上記（１５）のデータ構造において、前記データ構造が、前記部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つの部分と、該少なくとも１つの部分とは逆の凹凸形状を有する少なくとも１つの逆形状部分とが、基板面上の基準線に対して対称となるように、前記評価用ワークを加工するためのものであってよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加工プログラム、数値制御装置、サーボ制御装置、工具、及び加工条件等の種々の要因が工作機械による加工に与える影響を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】評価用ワーク１０を作製する工作機械の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態の評価用ワークの正面側の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の評価用ワークの背面側の斜視図である。
【図４】本実施形態の評価用ワークの高低段差部の加工を説明するための斜視図である。
【図５】本実施形態の評価用ワークの高低段差の両側の平面に縞模様が生じた状態を示す斜視図である。
【図６】切断楕円球体を上から見たときの、長軸方向の加工方向と、短軸方向の方向反転部とを示す上面図である。
【図７】切断楕円球体を上から見たときの、短軸方向の加工方向と、長軸方向の方向反転部とを示す上面図である。
【図８】切断球体の形状を説明するための説明図である。
【図９】本実施形態の評価用ワークの平面と曲面との境界部１５の加工を説明するための、図２のＡ領域の部分拡大図である。
【図１０】許容範囲（トレランス）内での指令経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。
【図１１】許容範囲（トレランス）内での実際経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。
【図１２】本実施形態の評価用ワークの曲率が変化する自由曲面を有する曲面部１６の加工を説明するための、図２のＢ領域の部分拡大図である。
【図１３】許容範囲（トレランス）内での指令経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。
【図１４】許容範囲（トレランス）内でのＸ軸方向の指令経路のパスを示す説明図である。
【図１５】接触式面粗さ測定機の全体構成を示す説明図である。
【図１６】接触式面粗さ測定機の検出部の構成を示す説明図である。
【図１７】投影機の全体構成を示す説明図である。
【図１８】２つの評価用ワークを嵌め合わせることで、形状精度の評価を行うために用いられる評価用ワークの一例の斜視図である。
【図１９】図１８に示した評価用ワークを、図１８とは反対の方向から見た斜視図である。
【図２０】３個の評価部と３逆形状評価部の配置を説明するための平面図である。
【図２１】２つの評価用ワークを左右に並べた様子を示す図である。
【図２２】一つの評価用ワーク時計回りと反対方向に９０°回転させて、２つの評価用ワークを左右に並べた様子を示す図である。
【図２３】図２２の配置において、一方の評価用ワークの評価部及び逆形状評価部と、他方の評価用ワークの評価部及び逆形状評価部との位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る評価用ワークを作製する工作機械の制御システムについて説明する。
図１は、評価用ワークを作製する工作機械の制御システムの構成を示すブロック図である。評価用ワークの構成は後述する。
図１に示すように、評価用ワーク１０を作製する工作機械の制御システム６０は、ＣＡＤ (computer aided design)装置１００、ＣＡＭ (computer aided manufacturing)装置２００、数値制御装置３００、及びサーボ制御装置４００を備えている。
【００２５】
工作機械は例えば３軸加工機で、図１では主軸モータ５００及び送り軸モータ６００のみを示している。主軸モータ５００は、ボールエンドミル等の工具を回転させる。送り軸モータ６００はＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３つのモータからなる。Ｘ軸方向及びＹ軸方向のモータは、ボールねじ等を介して、評価用ワークを作製するための基板が載せられたテーブルをＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ直線移動させる。Ｚ軸方向のモータは工具又はテーブルをＺ軸方向に直線移動させる。なお、３軸加工機の構成は係る構成に限定されず、例えば、工具を固定し、テーブルをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に直線移動させたり、テーブルを固定し、工具をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に直線移動させたりしてもよい。
【００２６】
ＣＡＤ装置１００はコンピュータの画面上に製図を行うＣＡＤソフトウェアを、ＣＰＵを用いて動作させる。評価用ワークは２次元ＣＡＤ又は３次元ＣＡＤで製図が行われる。２次元ＣＡＤを用いる場合には、Ｘ、Ｙの平面上に、評価用ワーク１０の正面図、上面図、側面図などを作製する。３次元ＣＡＤを用いる場合には、Ｘ、Ｙ及びＺの立体空間上に、評価用ワークの立体像を作成する。
【００２７】
ＣＡＭ装置２００は、ＣＡＤ装置１００で作成した評価用ワークの形状に基づいて加工プログラムを作成するＣＡＭソフトウェアを、コンピュータ上でＣＰＵを用いて動作させる。
【００２８】
数値制御装置３００は、加減速制御部３０１、補間部３０２、及び指令解析部３０３を備えている。指令解析部３０３はＣＡＭ装置２００によって作成された加工プログラムからＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の移動の指令を含むブロックを逐次読みだして解析し、解析結果に基づいて各軸の移動を指令する移動指令データを作成し、作成した移動指令データを補間部３０２に出力する。
【００２９】
補間部３０２は、指令解析部３０３から出力された移動指令データにより指令される移動指令に基づいて、指令経路上の点を補間周期で補間計算した補間データを生成する。
加減速制御部３０１は、補間部３０２から出力された補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期ごとの各軸の速度を計算し、算出結果に基づくデータをサーボ制御装置４００の主軸モータサーボ制御部４０１と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの送り軸モータサーボ制御部４０２とへ出力する。
【００３０】
主軸モータサーボ制御部４０１は加減速制御部３０１からの出力に基づいて主軸モータ５００を制御する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの送り軸モータサーボ制御部４０２は加減速制御部３０１からの出力に基づいてＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの送り軸モータ６００を制御する。
主軸モータサーボ制御部４０１と、３つの送り軸モータサーボ制御部４０２とはそれぞれ、位置、速度フィードバックループを構成するための位置制御部、速度制御部、トルク指令値に基づいて主軸モータ又は送り軸モータを駆動するモータ駆動アンプ、及びユーザの操作を受け付けるための操作盤等を含んでいる。
【００３１】
主軸モータサーボ制御部４０１は主軸モータ５００に結びついたエンコーダ等の位置検出器からの位置フィードバック信号と数値制御装置３００から出力される位置指令とを用いてバックラッシ補正値を算出し、位置指令の補正を行う。３つの送り軸モータサーボ制御部４０２は、３つの送り軸モータ６００にそれぞれ結びついたエンコーダ等の位置検出器からの位置フィードバック信号と数値制御装置３００から出力される位置指令とを用いてバックラッシ補正値を算出し、位置指令の補正を行う。なお、主軸モータサーボ制御部４０１と、３つの送り軸モータサーボ制御部４０２の内部構成は当業者によく知られているので詳細な説明及び図示を省略する。
【００３２】
以上説明した工作機械の制御システム６０において、ＣＡＤ装置１００、ＣＡＭ装置２００は一体化して１つのコンピュータで構成されてもよい。また、ＣＡＤ装置１００、ＣＡＭ装置２００は数値制御装置３００に含まれてもよい。さらに、サーボ制御装置４００は数値制御装置３００に含まれてよい。
【００３３】
次に、工作機械の制御システム６０を用いて加工される、本発明の一実施形態の評価用ワークについて説明する。本実施形態の評価用ワークは７つの評価項目を測定できるように７つの評価部を備えている。
図２は本発明の一実施形態の評価用ワークの正面側の斜視図である。図３は本発明の一実施形態の評価用ワークの背面側の斜視図である。
図２及び図３に示すように、評価用ワーク１０は、高低段差を有する高低段差部１１、切断球体における工具のＺ軸移動方向の方向反転部１２、角部１３、三角形状の平面部１４、往復経路段差を生じさせる、平面と曲面との境界部１５、往復経路段差部を生じさせる曲面部１６、及び切断球体の曲面部１７を備えている。本実施形態では、評価用ワーク１０の形状は正方形としているが、特に正方形に限定されず他の形状、例えば長方形であってもよい。正方形の大きさはここでは１００ｍｍ×１００ｍｍとしたが、特にこの大きさに限定されず、任意の大きさとしてよい。評価用ワーク１０は少なくとも、同時に３軸加工（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸加工）が可能な加工機（例えば３軸加工機又は５軸加工機）で作製され、工具としては例えばボールエンドミルを用いることができる。
高低段差部１１、方向反転部１２、角部１３、平面部１４、平面と曲面との境界部１５、曲面部１６、及び曲面部１７は７つの評価部を構成する。
以下、各評価部について説明する。
【００３４】
＜高低段差部１１＞
評価用ワーク１０にＺ軸方向の高低段差がある場合、工具の移動方向が急激に変化する。例えば、工具の移動方向がＸ軸方向からＺ軸方向に変化する場合、Ｘ軸方向の送り軸を減速して機械の振動を抑えることが求められる。しかし、Ｘ軸方向の送り軸の加減速の設定が不適切だと機械に振動が発生し、工具が振動することにより加工面に微小な高低差が発生する。
【００３５】
本実施形態における評価用ワーク１０の高低段差部１１は、高低段差とその両側に配置された２つの平面とを有する。図４は本実施形態の評価用ワークの高低段差部の加工を説明するための斜視図である。図４に示すように、高低段差部１１の行きの経路では、工具の移動は、下平面でＸ軸方向の送り軸速度が定速から減速に移り、高低段差でＺ軸方向の送り軸速度が加速から減速に移り、上平面でＸ軸方向の送り軸速度が加速から定速に移る。帰りの経路では、工具の移動は、上平面でＸ軸方向の送り軸速度が定速から減速に移り、Ｚ軸方向の送り軸速度が高低段差で加速から減速に移り、下平面でＸ軸方向の送り軸速度が加速から定速に移る。
Ｚ軸方向の高低段差の両側に平面を配置することで、図４に示すように工具の往復動作で加工する場合に、高低段差で機械に振動が発生すると、隣接する工具経路で加工面の微小な高低差が平面部分で規則的に揃って、図５に示すように縞模様となる。また、平面とすることで、縞模様の間隔（振動周期）を容易に測定することができる。図５は本実施形態の評価用ワークの高低段差の両側の平面に縞模様が生じた状態を示す斜視図である。
【００３６】
高低段差の高さ、及び高低段差を生じさせる面と平面との角度は特に限定されず任意に設定してよい。高低段差の両側に配置される平面の、高低段差を生じさせる面に対して直角な方向の長さは、高低段差の前後で定速から減速、加速から定速に移行できるに十分な長さに設定される。また、高低段差の両側に配置される平面の、高低段差を生じさせる面に対して平行な方向の幅は、縞模様が観測及び測定しやすいように設定される。例えば、高低段差を1mm、高低段差と平面の角度を90度、両側平面の長さを17mm、幅を7.5mmとすることができるが、これらの値に限定されるものではない。
【００３７】
機械に振動が生ずるのは、力学的に次のように考えられる。モータの急激な速度変化が外乱になり、その外乱がボールねじを通して、そのボールねじの先に連結している工具及びテーブルなどに伝導され、工具及びテーブルは平衡位置からずれる。外乱で平衡位置からずれた工具及びテーブルは元に戻ろうとする。このようにして、外乱によって工具やテーブルが振動する。
縞模様を生じないようにするためには、モータの速度変化を緩やかにして外乱を抑制することが効果的である。
工作機械の数値制御装置は、工具がＺ軸方向の高低段差と両側に平面を有する高低段差部を通る時に振動を抑えるために平面で如何に減速するのかを制御する。如何に設定された速度までに減速するのかの制御は、例えば、線形的に減速するのか、非線形的に減速するのか、加速度の大きさ及び加速時間はどのくらいに設定するかに係る制御である。
【００３８】
加工プログラムの速度調整が一定の場合、縞模様が出るかどうかを目安として、数値制御装置による加減速の設定が正しいかどうかを評価することができる。さらに、数値制御装置による加減速の設定によって縞模様が消せるか否かによって、ゆれやすいか否かの機械構造（ゆれやすい構造かどうか）又は数値制御装置の加速に係る制御機能（線形的に加速だけの制御機能か）などの優劣の評価を行うことができる。
【００３９】
＜方向反転部１２＞
凹凸形状のあるワークを加工すると、工具のＺ軸（上下軸）の移動方向は形状に沿って反転する。方向反転部でバックラッシの影響を抑えるためにバックラッシ補正を行うが、その設定が不適切であるとＺ軸方向の移動が過剰または不足になり、加工面に微小な高低差が発生する。金型の往復加工などの隣接する工具経路で高低差が規則的に揃うと筋目となり、肉眼で確認することができる。
【００４０】
本実施形態における評価用ワーク１０はＺ軸方向の方向反転部１２を構成するために、切断球体部を有する。切断球体部を工具によって往復加工で形成する場合にバックラッシ補正が不適切であると、図２及び図３に示す方向反転部１２で微小な高低差が発生し、隣接する工具経路で高低差が規則的に揃うと円弧状の筋目が確認される。なお、通常、バックラッシ補正はサーボ制御装置で行われる。
【００４１】
方向反転を生じさせる加工形状は、凹凸のある立体形状であれば、加工時にＺ軸の反転が発生し、バックラッシの影響が出るので、特に切断球体に限定されない。しかしながら、切断球体とすれば、方向反転部１２を上方向から見た場合に一直線上に並ぶので観測しやすくなる。
【００４２】
方向反転を生じさせる加工形状は切断球体に限られず他の形状であってもよく、例えば、切断楕円球体が挙げられる。切断球状体とは切断球体の他に、切断楕円球体も含まれる。切断楕円球体の加工形状とした場合でも方向反転部が上方向から見た場合に一直線上に並ぶ。ただし、加工方向が短軸方向か長軸方向かによって方向反転部の長さが変わる。ここで、短軸方向及び長軸方向とは切断楕円球体を上から見たときに、楕円の短軸に平行な方向及び楕円の長軸に平行な方向をいう。楕円の短軸と長軸との交点が楕円の中心となる。切断楕円球体を上から見たときに、図６に示すように、加工方向が短軸方向の場合には、方向反転部１２Ａは長軸方向に形成され、図７に示すように、加工方向が長軸方向の場合には、方向反転部１２Ｂは短軸方向に形成される。
図２及び図３では、方向反転部１２を生じさせる加工形状を凸形状としているが、凹形状でも方向反転部があるので、方向反転部を生じさせる加工形状を凹形状としてもよい。ただし、接触式測定機器を用いて筋の幅を測定する場合は、凹形状は凸形状と比べて測定しにくくなるので、凸形状とするのがより好ましい。
【００４３】
方向反転部１２での筋目が出るかどうかを目安として、サーボ制御装置によるバックラッシ補正が正しいかどうかを評価することができる。さらに、サーボ制御装置によるバックラッシ補正によって方向反転部で筋目が消せるか否かによって、機械構造（ボールねじの位置決め精度など）又はサーボ制御装置の機能（バックラッシ補正はボールねじ自身が持つ弾性変形を考慮したのかどうかなど）などの優劣の評価を行うことができる。
なお、ここでは評価用ワーク１０では、切断球体は、図８に示すように、球の半径Ｒを８０ｍｍ、球を切る平面を球の中心から７６．６ｍｍ離れた位置Ｐとして球を切断したときの形状をしているが、これらの数値に限定されることはなく、上記の評価を顕現させるような条件を満たせば任意の値としてよい。
【００４４】
＜角部１３＞
角部などの、工具の移動方向が急激に変化する部分において、送り軸の加減速の設定が不適切で十分に減速せず、及びサーボ調整が不適切でサーボモータの追従性が低いような場合、指令された工具経路からずれて指令された形状に対して工具経路の内回りが発生する。例えば、工具の移動方向がＸ軸方向からＺ軸方向に変化する角部において、金型の往復加工などのＹ軸方向に隣接する工具経路で、工具経路の内回りが規則的に揃うとＹ軸方向に延びる角の丸みとなり、肉眼で確認することができる。
【００４５】
本実施形態における評価用ワーク１０は、凸状の角部１３を有する。凸状の角部１３によって移動方向が急激に変化する部分を確保し、工具経路に内回りが発生した場合に、内回りが凸角部分で規則的に揃って角の丸みとなるようにしている。
角部１３を作るための凹部の形状は角部ができれば特に限定されない。凹部の断面形状としては、例えば、切断楕円、半円、又は逆台形のような形状が挙げられる。図２及び図３では、角部１３を作るための凹部１９の形状は切断楕円となっている。角部１３の角度は鋭角、直角、鈍角のいずれでもよい。
【００４６】
角部１３に丸みが出るかどうかを目安として、数値制御装置による加減速の設定、及びサーボ制御装置によるサーボモータの追従性の設定が正しいかどうかを評価することができる。さらに、数値制御装置及びサーボ制御装置の設定によって角部１３での丸み目が消せるか否かによって、機械構造（サーボの精度が悪いとか）や数値制御装置の機能（内回りを緩和する機能がないとか）などの優劣の評価を行うことができる。
【００４７】
＜平面部１４＞
加工面の面精度は、剛性、主軸振動などの機械条件、刃先形状、切れ味などの工具条件、及び1刃送り量などの加工条件によって影響を受け、面粗さＲａなどの加工面の面精度を評価する値が悪くなる。
【００４８】
本実施形態における評価用ワーク１０は、三角形の平面部１４を有する。平面部１４によって、数値制御装置とサーボ制御装置の機能及び設定に影響されない部分を確保し、機械条件、工具条件、及び加工条件に問題がないかどうかを、面粗さＲａなどで評価できるようにしている。面粗さＲａは算術平均粗さ又は中心線平均粗さと呼ばれ、粗さ曲線に中心線を引き、凸と凹の面積を長さで割った値を示す。
平面部１４は加工面に凹凸がなく、数値制御装置とサーボ制御装置の機能及び設定に影響されることなく加工できる平面であればよく、三角形である必要はなく、例えば四角形であってもよい。平面部１４は水平面である必要はなく、傾斜面でもよい。
ここでは、三角形の辺の長さを２５ｍｍ，３５ｍｍ，４３ｍｍとしたが、この数値に限定されることはなく、平面であれば任意の値とすることができる。
【００４９】
＜平面と自由曲面との境界部１５＞
平面と曲率変化のある自由曲面との境界部では、金型を工具の往復動作で加工する場合など、隣接する工具経路で自由曲面の曲率が変化し、許容範囲（トレランス）内の往復経路段差が僅かに存在し、補間後加減速の時定数などの設定が不適切だと経路誤差による往復経路段差が増大し、加工方向の筋目となり、肉眼で確認することができる。
【００５０】
本実施形態における評価用ワーク１０は、平面と自由曲面との境界部１５を有する。ここで境界部とは、平面と曲率変化のある自由曲面との境界の前後領域を含む部分を示す。評価用ワーク１０では、平面と曲率変化のある自由曲面で構成される境界部１５を配置することにより僅かな往復経路段差を確保し、補間後加減速の時定数などの設定が不適切な場合に、僅かな往復経路段差が増大し、加工方向の筋目となるようにしている。
【００５１】
平面と曲率変化のある自由曲面で構成される境界部１５を配置することにより僅かな往復経路段差が生じ、加工方向の筋目となる原因について以下に説明する。
図９は本実施形態の評価用ワークの平面と自由曲面との境界部１５の加工を説明するための、図２のＡ領域の部分拡大図である。図１０は許容範囲（トレランス）内での指令経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。図１１は許容範囲（トレランス）内での実際経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。
図９に示すように、工具による加工パスにおいて、平面から自由曲面へと行く行きパスと、自由曲面から平面へと帰る帰りパスとがある。指令経路の行きパスと帰りパスは許容範囲内で図１０に示すようになる。指令経路は、行きパスと帰りパスとで異なり、行きパスと帰りパスとの間で往復経路段差が生ずる。
数値制御装置における補間後加減速の時定数の設定が不適切である場合、図１１に示すように、実際の経路は許容範囲（トレランス）内で、行きパスと帰りパスとの間の往復経路段差が、図１０に示す指令経路の経路段差よりも拡大し、加工方向の筋目となる。
【００５２】
評価用ワーク１０では、図９に示すように、平面を水平面とし、自由曲面は点(50.000,-5.000,1.353)と点(45.000,-5.000,0.953)を結んで出来た第１の直線と、点(45.000,0,0)と点(50.000,0,0)を結んで出来た第２の直線との二つの直線で出来た曲率が連続的に変化する曲面(ルールド面)を含んでいるようにしたが、これらの数値に限定されることはなく、上記の筋目を顕現させるような条件を満たせば任意の値とすることができる。
【００５３】
平面と自由曲面との境界部に筋目が出るかどうかを目安として、数値制御装置における補間後加減速の時定数の設定が正しいかどうかを評価することができる。さらに、数値制御装置の設定によっては筋目が消せない場合は、数値制御装置の機能（内回りを緩和する機能がないとか）などの優劣の評価を行うことができる。
【００５４】
＜曲面部１６＞
自由曲面で構成される形状からCAM (computer aided manufacturing)で加工プログラムを作成する場合、許容範囲（トレランス）内で直線近似される。このため、許容範囲(トレランス)が大きすぎると、曲率が変化する自由曲面において、金型を工具の往復動作で加工する場合などで隣接する工具経路で往復経路段差が発生し、加工方向の筋目となり、肉眼で確認することができる。
本実施形態における評価用ワーク１０は、曲率が変化する自由曲面を有する曲面部１６を有する。曲率が変化する自由曲面を有する曲面部１６において、許容範囲(トレランス)が大きい場合に往復経路段差が発生し、加工方向の筋目となるようにしている。
【００５５】
図１２は本実施形態の評価用ワークの曲率が変化する自由曲面を有する曲面部１６の加工を説明するための、図２のＢ領域の部分拡大図である。図１３は許容範囲（トレランス）内での指令経路の行きパスと帰りパスを示す説明図である。
図１２に示すように、工具による加工パスにおいて、曲率が変化する自由曲面を通過する場合に、許容範囲（トレランス）が大きくなると、図１３に示すように、指令経路が行きパスと帰りパスとで異なり、行きパスと帰りパスとの間で往復経路段差が生ずる。具体的には、図１２に示すように、行きパスで曲率が大きい領域から曲率が小さい領域に工具が移動し、帰りパスで曲率が小さい領域から曲率が大きい領域に工具が移動する場合、指令経路は行きパスの方が帰りパスよりもより直線近似の直線の長さが短くなるために、往復経路段差が生ずる。
評価用ワークでは、自由曲面は
点(-2.000,-41.000,0.133)と点(-7.000,-41.000,1.287) を結んで出来た第１の直線と、点(-7.000,-36.000,0.904)と点(-2.000,-36.000,0.068) を結んで出来た第２の直線の二つの直線で出来た曲率が連続的に変化する曲面(ルールド面)を含んでいるとしているが、これらの数値に限定されることはなく、上記の筋目を顕現させるような条件を満たせば任意の値とすることができる。
【００５６】
曲率が変化する自由曲面を有する曲面部で往復経路段差による筋目が出るかどうかを目安として、加工プログラムの許容範囲の設定が正しいかどうかを評価することができる。さらに、加工プログラムの許容範囲の設定の優劣の評価を行うことができる。
【００５７】
＜曲面部１７＞
曲面で構成される形状からCAMで加工プログラムを作成する場合、許容範囲（トレランス）内で直線近似され、許容範囲(トレランス)が大きすぎると直線の長さが長くなり、曲面はより多面体に近い形となる。また、金型の往復加工などの隣接する工具経路で指令点が規則的に揃うと、多面体を肉眼で確認することができる。
【００５８】
本実施形態における評価用ワーク１０の曲面部１７は、方向反転部１２を形成する切断球体部の曲面である。本実施形態では、曲面部１７を、方向反転部１２を形成する切断球体部と同じとすることで、方向反転部の筋目が現れ、且つ球面によって隣接する工具経路の指令点が規則的に揃うようにし、許容範囲(トレランス)が大きい場合に、多面体模様が現れるようにしている。例えば、図１４に示すように、切断球体部をＸ軸方向に工具経路を直線近似して工具の往復動作で加工し、Ｙ軸方向の隣の工具経路も同様に直線近似されて、往復動作で加工する場合、各面が四角形状の多面体模様が現れる。
曲面部１７の形状は、切断球体の凸形状に特に限定されず、他方形状の凸形状としてもよい。曲面部１７に凹凸があれば、方向反転部の筋目が発生し、また曲面部１７に曲率変化があれば、加工プログラムの許容範囲内で多面体模様が発生する。なお、多面体模様が現れる曲面部１７を、方向反転部の筋目が現れる切断球体部とは別な形状として別に設けてもよい。
なお、曲面部１７は凸形状としているが、凹形状でもよく、凹形状であっても多面体模様と方向反転部の筋目が発生しえる。
【００５９】
以上、高低段差部１１、方向反転部１２、角部１３、平面部１４、平面と曲面との境界部１５、曲面部１６、及び曲面部１７の７つの評価部について説明したが、これらの評価部の評価用ワーク１０における配置について説明する。
７つの評価部は、接触式面粗さ測定機、投影機、及び３次元測定機を用いて評価を行うことができる。接触式面粗さ測定機、投影機、及び３次元測定機を用いる場合、以下に説明する評価部には好ましい配置がある。
【００６０】
＜平面部１４の配置＞
接触式面粗さ測定機は、図１５に示すように、駆動部２２が検出部２１を駆動して測定対象物３１の面粗さを測定する。検出部２１は図１６に示すように触針部４１と検出器４２とを有する。触針部４１が測定対象物３１に接触した状態で、駆動部２２が触針部４１を水平方向に引っ張りながら測定する。そして、検出器４２が触針部４１の上下動きを検出して、演算部２３が面粗さを演算する。接触式面粗さ測定機が評価用ワーク１０を測定する場合、触針部４１が接する測定面を評価用ワーク１０の外周に沿って配置しないと、他の評価部が触針の障害となる場合がある。
平面部１４の面粗さＲａは、接触式面粗さ測定機で測定されるので、平面部１４は評価用ワーク１０の外周に設けることが望ましい。
【００６１】
＜角部１３の配置＞
投影機は、図１７に示すように、対象物を、ステージ移動ハンドル５４で移動する可動ステージ５３上に配置し、下から光を当てることで、投影レンズ５２を介して対象物の輪郭が投影スクリーン５１上に投影される仕組みとなっている。
したがって、対象物に光が照射されて投影レンズ５２に至る投影ルートに対象物以外の遮蔽物を置かないことが求められる。
角部１３の丸みを、投影機を用いて観測する場合、評価用ワーク１０を可動ステージ５３上に立てて観測を行う。その場合、角部１３に光が照射されて投影レンズ５２に至る投影ルートに角部１３以外の遮蔽物がないようにすることが求められる。
角部１３以外の他の評価部を配置することを考慮した場合、角部１３より高く遮蔽物となりえる他の評価部の配置の自由度を高めるには、角部１３を評価用ワーク１０の角に配置することが望ましい。ただし、角部１３より高く遮蔽物となりえる評価部を評価用ワークに配置しない場合又は投影ルートに角部１３より高い遮蔽物を配置しない場合には、必ずしも角部１３を評価用ワーク１０の角に配置しなくともよい。
【００６２】
＜高低段差部１１及び曲面部１７の配置＞
３次元測定機は基準面を設定し、その基準面を基準として点測定又は線測定をして、３次元の座標値を検出する。基準面から離れた部分を測定すると測定誤差が大きくなるので、評価用ワークの表面の全部を測定する場合に、どの部分を測定しても測定誤差が大きくならないように、評価用ワークの中心が中心となるような環状の基準面を設けることが望ましい。ここで環状とは、円環状に限らず、他の形状、例えば四角環であってもよい。本実施形態では図２及び図３に示すように、３次元測定器の基準面を円環状の基準面１８としている。
３次元測定機の基準面を評価用ワークの中心を中心とする円環状に形成した場合、図２及び図３に示すように、高低段差部１１及び曲面部１７を切断球体に形成し、切断球体の切断面の円の周囲に、基準面１８の円環が配置されるように、環状の円環内に設けることが望ましい。無駄な領域を生じさせることなく、環状の円環内に切断球体を配置することができるからである。
【００６３】
＜変形例＞
以上説明した実施形態では、７つの評価部を１つの評価用ワークに形成したが、７つの評価部のうちのいずれかを１つの評価用ワークに形成してもよく、７つの評価部のうちの２以上の評価部を組み合わせて２以上で６以下の評価部を１つの評価用ワークに形成してもよい。
２以上で６以下の評価部を１つの評価用ワークに形成する場合、高低段差部１１での縞模様、方向反転部１２での筋目、角部１３の丸み、平面部１４の面精度、平面と曲面との境界部１５での筋目、曲面部１６での筋目、及び曲面部１７での多面体模様の並び順で求められる評価の優先順が高いので、この順で２以上の評価項目を選択して該当する評価部を１つの評価用ワークに形成してよい。
【００６４】
また、２以上で６以下の評価部を１つの評価用ワークに形成する場合、数値制御装置の加速度設定等の機能に関連する、高低段差部１１での縞模様、角部１３の丸み及び平面と曲面との境界部１５での筋目の評価項目を選択して該当する評価部を１つの評価用ワークに形成してもよい。サーボ制御装置のバックラッシ補正及びサーボモータの追従性等の機能に関連する、方向反転部１２での筋目及び角部１３の丸みの評価項目を選択して該当する評価部を１つの評価用ワークに形成してもよい。加工プログラムの許容範囲の設定等に関連する、曲面部１６での筋目、及び曲面部１７での多面体模様の評価項目を選択して該当する評価部を１つの評価用ワークに形成してもよい。
【００６５】
以上説明した評価項目の組み合わせに限定されず、着目する評価項目を適宜選択して該当する評価部を１つの評価用ワークに形成してもよい。
【００６６】
次に、既に説明した評価用ワークを作製する工作機械の制御システムに用いるＣＡＤデータ構造及び加工プログラムについて説明する。
＜加工プログラム＞
加工プログラムは、工作機械を駆動させて評価用ワークを作製する数値制御装置としてのコンピュータに、以下の処理（ａ）から（ｇ）のうちの少なくとも１つの処理を実行させるプログラムである。
（ａ）図４に示すように、工具が、下平面上で高低段差に向かうときに減速し、高低段差で加速と減速とを行い、上平面上で高低段差から加速する処理、及び前記工具が、前記上平面上で高低段差に向かうときに減速し、前記高低段差で加速と減速とを行い、前記下平面上で前記高低段差から加速する処理
（ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について方向反転部１２で工具の移動方向を反転する処理
（ｃ）角部１３において工具の移動方向を変える処理
（ｄ）平面部１４で工具を移動させる処理
（ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部１５で工具を往復移動させる処理
（ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部１６で工具を往復移動させる処理
（ｇ）曲面部１７で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃うように工具を往復移動させる処理
【００６７】
＜ＣＡＤデータ構造＞
ＣＡＤデータ構造は、ＣＡＤデータに基づいて加工プログラムを作成して工作機械を駆動させて評価用ワークを作成する、該工作機械の制御システムにおける、前記ＣＡＤデータのデータ構造であって、前記評価用ワークの次の部分（Ａ）から（Ｇ）のうちの少なくとも１つを加工するためのデータ構造である。
（Ａ）高低段差とその両側に平面を有する高低段差部１１
（Ｂ）工具が曲面を含む立体を加工するときに、高さ方向について該工具の移動方向が反転する方向反転部１２
（Ｃ）工具の移動方向が変わる角部１３
（Ｄ）平面部１４
（Ｅ）平面と曲率変化のある曲面との境界部１５
（Ｆ）曲率が変化する曲面を有する曲面部１６
（Ｇ）曲面で隣接する工具経路で指令点が規則的に揃う曲面部１７
【００６８】
（第２実施形態）
第１実施形態の評価用ワークは、基板に、高低段差部１１、方向反転部１２、角部１３、平面部１４、平面と曲面との境界部１５、曲面部１６、及び曲面部１７の７つの評価部の少なくとも１つが作製されることで構成される。そして、接触式面粗さ測定機、投影機、及び３次元測定機等を用いて、作製された評価部を測定することによって、形状精度の評価が行われる。
【００６９】
本実施形態の評価用ワークでは、基板に、７つの評価部のうちの一つ又は複数の評価部（工作機械によって加工された部分となる）と、当該一つ又は複数の評価部の凹凸形状とは逆の凹凸形状を有する一つ又は複数の逆形状評価部（逆形状部分となる）とが、工作機械の制御システム６０を用いて作製される。評価部と逆形状評価部とは、基板面上の基準線に対して対称となるように配置される。
一つ又は複数の評価部と、一つ又は複数の逆形状評価部とを有する第１の評価用ワークが、第１の評価用ワークと同一形状の、第２の評価用ワークに対して一定角度回転したとき、第１の評価用ワークの評価部及び逆形状評価部と、第２の評価用ワークの逆形状評価部及び評価部が嵌め合わせ可能となる。そして、嵌め合わされた、第１の評価用ワークと第２の評価用ワークを用いて、形状精度の評価を行うことが可能となる。
【００７０】
以下、２つの評価用ワークを嵌め合わせることで、形状精度の評価を行う、本実施形態の評価用ワークの構成について説明する。以下の説明では、理解の容易化のため、第１の実施形態の７つの評価部より簡易な形状の３つの評価部と、この評価部とは逆の凹凸形状を有する３つの逆形状評価部とを有する評価用ワークを用いて説明する。
【００７１】
図１８は２つの評価用ワークを嵌め合わせることで、形状精度の評価を行うために用いられる評価用ワークの一例の斜視図である。図１９は図１８に示した評価用ワークを、図１８とは反対の方向から見た斜視図である。図２０は３個の評価部と３個の逆形状評価部の配置を説明するための平面図である。
図１８〜図２０に示すように、本構成例の評価用ワーク７０は、四角溝を有する評価部７１−１、評価部７１−１と逆形状の四角凸部を有する逆形状評価部７１−２、円状の穴部を有する評価部７２−１、評価部７２−１と逆形状の円状の突出部を有する逆形状評価部７２−２、断面が円弧状の凹面を有する評価部７３−１、及び評価部７３−１と逆形状の、断面が円弧状の凸面を有する逆形状評価部７３−２を備えている。
図２０に示すように、評価部７１−１と逆形状評価部７１−２、評価部７２−１と逆形状評価部７２−２、及び、評価部７３−１と逆形状評価部７３−２は、基板面上の基準線Ｌに対して対象な位置（破線で示す位置）に配置されている。ここで、評価用ワーク７０は上面が正四角形形状で、基準線Ｌは対角線となっているが、基準線Ｌは対角線でなく任意の線でよい。
【００７２】
工作機械を用いて、評価用ワーク７０と同一形状の２つの評価用ワーク７０Ａ、７０Ｂを作製する。
図２１は２つの評価用ワーク７０Ａ、７０Ｂを左右に並べた様子を示す図である。図２２は、評価用ワーク７０Ａを、時計回りと反対方向に９０°回転させて、２つの評価用ワーク７０Ａ、７０Ｂを左右に並べた様子を示す図である。図２３は図２２の配置において、評価用ワーク７０Ａの評価部及び逆形状評価部と、評価用ワーク７０Ｂの評価部及び逆形状評価部との位置関係を示す図である。図２１〜図２３において、凹状の評価部は「−」を付し、凸状の逆形状評価部は「＋」を付している。
評価用ワーク７０Ａの評価部７１−１Ａ及び逆形状評価部７１−２Ａと、評価用ワーク７０Ｂの評価部７１−１Ｂ及び逆形状評価部７１−２Ｂとは、評価用ワーク７０の評価部７１−１、逆形状評価部７１−２に対応している。評価用ワーク７０Ａの評価部７２−１Ａ及び逆形状評価部７２−２Ａと、評価用ワーク７０Ｂの評価部７２−１Ｂ及び逆形状評価部７２−２Ｂとは、評価用ワーク７０の評価部７２−１及び逆形状評価部７２−２に対応している。評価用ワーク７０Ａの評価部７３−１Ａ及び逆形状評価部７３−２Ａと、評価用ワーク７０Ｂの評価部７３−１Ｂ及び逆形状評価部７３−２Ｂとは、評価用ワーク７０の評価部７３−１及び逆形状評価部７３−２に対応している。
【００７３】
図２１に示す、２つの評価用ワーク７０Ａ、７０Ｂを左右に並べた状態から、図２２に示す、評価用ワーク７０Ａを評価用ワーク７０Ｂに対して時計回りと反対方向に９０°回転させて左右に並べた状態とする。
図２２の評価用ワーク７０Ａ、７０Ｂは、図２３に示すように、評価用ワーク７０Ａの評価部７１−１Ａ、逆形状評価部７１−２Ａ、評価部７２−１Ａ、逆形状評価部７２−２Ａ、評価部７３−１Ａ、及び逆形状評価部７３−２Ａが、評価用ワーク７０Ｂの逆形状評価部７１−２Ｂ、評価部７１−１Ｂ、逆形状評価部７２−２Ｂ、評価部７２−１Ｂ、逆形状評価部７３−２Ｂ、評価部７３−１Ｂとそれぞれ嵌め合うことができるように配置されていることが分かる。
【００７４】
評価用ワーク７０Ａの評価部及び逆形状評価部と、評価用ワーク７０Ｂの逆形状評価部及び評価部とがそれぞれ対応するように、評価用ワーク７０Ａと評価用ワーク７０Ｂとを嵌め合わせる。図２２に示すように、評価用ワーク７０Ａの４つの辺ＳＡ１〜ＳＡ４は、評価用ワーク７０Ｂの４つの辺ＳＢ１〜ＳＢ４に対応している。評価用ワーク７０Ａと評価用ワーク７０Ｂとを嵌め合わせると、評価用ワーク７０Ａの辺ＳＡ１〜辺ＳＡ４が、評価用ワーク７０Ｂの辺ＳＢ３、辺ＳＢ２、辺ＳＢ１、辺ＳＢ４と対向することになる。そして、評価用ワーク７０Ａと評価用ワーク７０Ｂとを嵌め合わせた状態で、外周の隙間の位置及び間隔を観測することで、目視で形状精度を評価することができる。例えば、評価用ワーク７０Ａの逆形状評価部７２−２Ａの突出部が、評価用ワーク７０Ｂの評価部７２−１Ｂの穴部より大きければ、辺ＳＡ１と辺ＳＢ３との間に隙間が生じ、目視で形状精度を評価することができる。
【００７５】
また、評価用ワーク７０Ａと評価用ワーク７０Ｂの一方に、塗料（光明丹など）を塗り、他方に付着した塗料の位置、形状を観測することで、目視で形状精度を評価することができる。例えば、評価用ワーク７０Ａの逆形状評価部７２−２Ａの突出部が、評価用ワーク７０Ｂの評価部７２−１Ｂの穴部より小さければ、逆形状評価部７２−２Ａの周囲に塗った塗料が評価部７２−１Ｂの周囲に付着する。逆に、評価用ワーク７０Ａの逆形状評価部７２−２Ａの突出部が、評価用ワーク７０Ｂの評価部７２−１Ｂの穴部より大きければ、逆形状評価部７２−２Ａの周囲に塗った塗料が評価部７２−１Ｂの周囲に付着しない部分が生じ、目視で形状精度を評価することができる。
【００７６】
なお、評価用ワーク７０の評価部及び逆形状評価部の配置は図１８〜図２０の配置に限定されない。例えば、図２０において、評価部７３−１の中心と中心点Ｃを結ぶ線（図２０中の一点鎖線）が、逆形状評価部７３−２の中心と中心点Ｃを結ぶ線（図２０中の一点鎖線）とが成す角度θは９０°になっているが、この角度θは９０°に限るものではない。例えば、評価部７３−１と逆形状評価部７３−２が基準線（対角線）Ｌに近くなるように移動して角度θが４５°となるようにしてもよい。この場合でも、図２２に示したように、評価用ワーク７０Ａを評価用ワーク７０Ｂに対して時計と反対方向に９０°回転させると、評価部７３−１Ａは逆形状評価部７３−２Ｂと嵌め合い、逆形状評価部７３−２Ａは評価部７３−１Ｂと嵌め合い可能となる。なお、図２２では、基準線Ｌは対角線であり中心点Ｃを通っているが、基準線Ｌは中心点Ｃを通らなくともよい。
【００７７】
以上の説明は、評価用ワーク７０の３つの評価部と３つの逆形状評価部のうちの凹凸形状が互いに逆となる組の１つ又は複数を、評価用ワーク１０の７つの評価部と、その７つの評価部の凹凸形状とは逆の凹凸形状を有する７つの逆形状評価部とのうちの凹凸形状が互いに逆となる組の１つ又は複数と置き換えることで、第１実施形態の評価用ワーク１０にも適用できる。
例えば、図２に示す角部１３を評価用ワーク７０の逆形状評価部７１−２の代わりに配置し、角部１３の形状と逆形状の逆形状部を評価部７１−１の代わりに配置する。また図２に示す高低段差部１１を評価用ワーク７０の評価部７２−１の代わりに配置し、高低段差部１１の形状と逆形状の逆形状部を逆形状評価部７２−２の代わりに配置する。また図２に示す曲面部１６を評価用ワーク７０の逆形状評価部７３−２の代わりに配置し、曲面部１６の形状と逆形状の逆形状部を評価部７３−１の代わりに配置する。このように、評価用ワーク７０に、角部１３、高低段差部１１及び曲面部１６と、角部１３、高低段差部１１及び曲面部１６と逆形状の３つの逆形状部とを設けることで、目視で形状精度を評価することができる。
【００７８】
＜第２実施形態の効果＞
本実施形態によれば、接触式面粗さ測定機、投影機、及び３次元測定機等を用いず、２つの評価用ワークを嵌め合わせ、目視で形状精度を評価することで、第１の実施形態と同様に、加工プログラム、数値制御装置、サーボ制御装置、工具、及び加工条件等の種々の要因が工作機械による加工に与える影響を評価することができる。
また、工作機械メーカーは、出荷時の工作機械の推奨する通常の加工条件下での性能を評価することができる。例えば、切削速度を遅くする等で高精度のマスターの評価用ワークを準備し、出荷前の工作機械で、マスターの評価用ワークと同じ加工プログラムによって、切削速度等が通常の加工条件下で、テスト用の評価用ワークを作製する。そして、作製した評価用ワークを、マスターの評価用ワークと嵌め合わせることで、出荷時の工作機械の推奨する通常の加工条件下での性能を評価することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０、７０  評価用ワーク
１１  高低段差部
１２  方向反転部
１３  角部
１４  平面部
１５  平面と曲面との境界部
１６  曲面部
１７  曲面部
【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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【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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