(57)【要約】【課題】被切削物の切削時の衝撃量の抽出において被切削物の素材による影響を低減することが可能な切削加工装置を提供する。【解決手段】切削加工装置は、切削工具と、チャック部と、送り機構と、被切削物を固定する固定部と、固定部をチャック部の回転軸と略直交する方向に、加工速度で移動させるステージと、固定部における被切削物の固定位置の近傍に設置され、被切削物の切削加工中における切削工具の振動を検出して監視信号を出力するセンサと、監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換して、周波数波形データから、被切削物の切削加工中における衝撃量を抽出する制御回路とを備える。【選択図】図１
2019072806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削するための切削工具と、
前記切削工具を掴み、かつ回転駆動するチャック部と、
前記被切削物を固定する固定部と、
前記固定部を前記チャック部の回転軸と略直交する方向に、加工速度で移動させるステージと、
前記固定部における前記被切削物の固定位置の近傍に設置され、前記被切削物の切削加工中における前記切削工具の振動を検出して監視信号を出力するセンサと、
前記監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換して、前記周波数波形データから、前記被切削物の切削加工中における衝撃量を抽出する制御回路とを備える、切削加工装置。
【請求項２】
前記センサは、最大の切削抵抗が発生する方向に検出方向が一致するように設置される、請求項１に記載の切削加工装置。
【請求項３】
前記切削工具は複数の切れ刃を有し、
前記制御回路は、前記切削工具の回転数と前記複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数を含む周波数領域における衝撃量の総和を抽出する、請求項１または請求項２に記載の切削加工装置。
【請求項４】
前記切削工具は複数の切れ刃を有し、
前記制御回路は、前記切削工具の回転数と前記複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数を含み、かつ、前記回転数の変動を考慮した周波数領域における衝撃量の総和を抽出する、請求項１または請求項２に記載の切削加工装置。
【請求項５】
前記切削工具は複数の切れ刃を有し、
前記制御回路は、前記切削工具の回転数と前記複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数、および、前記加工周波数の倍数の周波数における衝撃量の総和を抽出する、請求項１または請求項２に記載の切削加工装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記衝撃量に基づいて、前記被切削物の前記加工速度を制御するように構成される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特開２０１４−１４９１４号公報（特許文献１）は、切削加工装置を開示する。切削加工装置は、切削加工中の複数刃切削工具の衝撃量を得るための監視信号を検出するセンサと、監視信号の時間軸波形データから周波数軸波形データを得るデータ変換手段と、得られた周波数軸波形データから複数刃切削工具の回転数の切れ刃倍に係る周波数での監視信号を、切削抵抗と相関のある衝撃量として抽出する衝撃量抽出手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１４−１４９１４号公報では、被切削物として鋼管（たとえばその材質がＳＳ材（一般構造用圧延鋼材）である）が開示されているものの、被切削物の他の素材は開示されていない。被切削物の素材がアルミニウムあるいは銅のような、鉄に比べて硬度が低い金属の場合、切削時に主軸支持部に伝わる振動が小さくなるため、衝撃量を抽出するのが難しいと考えられる。
【０００５】
本発明の目的は、被切削物の切削時の衝撃量の抽出において被切削物の素材による影響を低減することが可能な切削加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一例では、切削加工装置は、ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削するための切削工具と、切削工具を掴み、かつ回転駆動するチャック部と、被切削物を固定する固定部と、固定部をチャック部の回転軸と略直交する方向に、加工速度で移動させるステージと、固定部における被切削物の固定位置の近傍に設置され、被切削物の切削加工中における切削工具の振動を検出して監視信号を出力するセンサと、監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換して、周波数波形データから、被切削物の切削加工中における衝撃量を抽出する制御回路とを備える。
【０００７】
上記構成によれば、被切削物の切削時の衝撃量の抽出において被切削物の素材による影響を低減することが可能な切削加工装置を提供することができる。センサが固定部における被切削物の固定位置の近傍に設置されているので、たとえば、ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削する場合において、切削に伴って発生する振動をセンサにより検出することが容易になる。したがって、被切削物の切削時の衝撃量の抽出において、被切削物の素材による影響を低減することが可能になる。
【０００８】
「ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削するための切削工具」は、ＳＳ材あるいは、ＳＳ材の硬度よりも高い硬度を有する材質からなる被切削物を切削可能な切削工具でもよい。当該記載は、切削工具を、専用の工具に限定することを意図するものではない。
【０００９】
本開示の一例では、センサは、最大の切削抵抗が発生する方向に検出方向が一致するように設置される。
【００１０】
上記構成によれば、センサは、被切削物の切削時に発生する振動をより正確に検出することができる。
【００１１】
本開示の一例では、切削工具は複数の切れ刃を有する。制御回路は、切削工具の回転数と複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数を含む周波数領域における衝撃量の総和を抽出する。
【００１２】
上記構成によれば、回転数が変動しうる場合にも、その変動の範囲を考慮した周波数範囲内の衝撃量を測定することができる。これにより衝撃量を安定的に測定することができる。
【００１３】
本開示の一例では、切削工具は複数の切れ刃を有する。制御回路は、切削工具の回転数と複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数を含み、かつ、回転数の変動を考慮した周波数領域における衝撃量の総和を抽出する。
【００１４】
上記構成によれば、回転数が変動しうる場合にも、その変動の範囲を考慮した周波数範囲内の衝撃量を測定することができる。これにより衝撃量を安定的に測定することができる。
【００１５】
本開示の一例では、切削工具は複数の切れ刃を有する。制御回路は、切削工具の回転数と複数の切れ刃の数との積から決定される加工周波数、および、加工周波数の倍数の周波数における衝撃量の総和を抽出する。
【００１６】
上記構成によれば、回転数が変動しうる場合にも、衝撃量を安定的に測定することができる。
【００１７】
本開示の一例では、制御回路は、衝撃量に基づいて、被切削物の加工速度を制御するように構成される。
【００１８】
上記構成によれば、加工抵抗の大きさに基づいて加工速度を変化させるフィードバック制御を実現できる。これにより高い精度での加工が可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本開示の一例によれば、被切削物の切削時の衝撃量の抽出において被切削物の素材による影響を低減することが可能な切削加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る切削加工装置１の適用場面の一例を模式的に例示した図である。
【図２】図１に示された固定治具の構造の一例と、固定治具およびセンサの配置とを説明した図である。
【図３】切削工具を例示した図である。
【図４】制御装置の構成を示したブロック図である。
【図５】本実施形態に係る、衝撃量の抽出を説明するための模式図である。
【図６】センサを、主軸支持部の上面および主軸用モータの側面に接した状態で設置した場合の衝撃量の測定結果を表形式で示した図である。
【図７】本実施の形態に従い、センサを、固定治具の表面に設置したときの衝撃量の測定結果を示した図である。
【図８】本実施の形態に従う加工方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９】本実施の形態に係る切削加工装置の他の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
§１  適用例
まず、図１を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る切削加工装置１の適用場面の一例を模式的に例示した図である。本実施形態に係る切削加工装置１は、被切削物Ｗの切削時の衝撃量の抽出において被切削物Ｗの素材による影響を低減することが可能な切削加工装置であり、銅あるいはアルミなど、ＳＳ材（一般構造用圧延鋼材）の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物Ｗの切削時にセンサ１５の監視信号に基づいて衝撃量を抽出可能な切削加工装置である。
【００２２】
図１に示される通り、切削加工装置１は、装置本体２と、ステージ３と、固定治具４と、主軸支持部５と、チャック部６と、切削工具７と、主軸用モータ８と、Ｘ軸送り機構９と、Ｙ軸送り機構１０と、Ｚ軸送り機構１１と、センサ１５と、制御装置２０とを備える。切削工具７は、ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物Ｗを切削するためのものである。チャック部６は、切削工具７を掴み、かつ回転駆動する。Ｚ軸送り機構１１は、チャック部６をチャック部６の回転軸６Ａの方向、すなわちＺ軸の方向に移動させる。固定治具４は、被切削物Ｗを固定するためのものであり、本発明における「固定部」の一例である。ステージ３は、固定治具４をチャック部６の回転軸６Ａと略直交する方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に、加工速度で移動させるステージである。センサ１５は、固定部における被切削物Ｗの固定位置の近傍に設置される。センサ１５は、被切削物Ｗの切削加工中における切削工具７の振動を検出して監視信号を出力する。センサ１５は、最大の切削抵抗が発生する方向に検出方向が一致するように設置される。制御装置２０は、本発明における「制御回路」の一例であり、センサ１５からの監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換して、周波数波形データから、被切削物Ｗの切削加工中における衝撃量を抽出する。なお、切削工具７は、ＳＳ材あるいは、ＳＳ材の硬度よりも高い硬度を有する材質からなる被切削物を切削可能な切削工具でもよい。センサ１５は、振動を検出するセンサであり、たとえば加速度センサである。
【００２３】
本実施形態によれば、センサ１５が固定部における被切削物Ｗの固定位置の近傍に設置されている。したがって、被切削物の切削時に、主軸および主軸用モータ８の振動の影響を避けつつ切削工具７の衝撃に関する信号のみを検出することができる。材料の硬度と切削抵抗との間には、強い相関関係があり、材料の硬度が高いほど切削抵抗も大きい。ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削する場合には、切削抵抗が小さくなり得る。このため、切削に伴って発生する振動はＳＳ材からなる被切削物の切削時の振動よりも小さくなりやすい。しかしながら、このような場合においても、切削工具７の衝撃量を得るための監視信号のみをセンサ１５で検出することができる。さらに、センサ１５は、最大の切削抵抗が発生する方向に検出方向が一致するように設置される。これにより、センサ１５は、被切削物Ｗの切削時に発生する振動を高感度で検出することができる。
【００２４】
§２  構成例
装置本体２は、たとえばマシニングセンタにより実現される。Ｘ軸送り機構９、Ｙ軸送り機構１０およびＺ軸送り機構１１は、たとえば、モータおよび、モータに連結されたボールねじにより構成される。ステージ３は、装置本体２に支持され、Ｘ軸送り機構９によってＸ方向（左右方向）に移動可能であるとともに、Ｙ軸送り機構１０によってＹ方向（奥行き方向）に移動可能とされている。すなわちステージ３は二次元方向に移動可能なＸＹステージであってもよい。固定治具４はステージ３に取り付けられ、被切削物（ワークとも呼ばれる）Ｗは、固定治具４に固定される。
【００２５】
被切削物Ｗは、ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する素材、たとえば銅あるいはアルミ、銅合金、アルミ合金などからなる。一実施の形態では、上記の「硬度」として、ビッカース硬度（ＨＶ）を用いることができる。ＳＳ材の硬度としては、たとえばＳＳ４００のビッカース硬度（ＨＶ１２０〜１４０前後）を用いることができる。
【００２６】
切削工具７は固定治具４の上方に配置されている。切削工具７は、たとえばエンドミルであり、複数の切れ刃を有する。切削工具７の軸部はチャック部６によって着脱可能に掴持されている。
【００２７】
チャック部６は、切削工具７と一体的に主軸用モータ８によって回転駆動される。主軸用モータ８は主軸支持部５によって支持されている。図示しないが、たとえば装置本体２にレール機構が取り付けられ、主軸支持部５は、そのレール機構に支持されることにより、装置本体２に支持されている。さらに、主軸支持部５は、Ｚ軸送り機構１１によって、装置本体２に対しＺ方向（上下方向）、すなわち切削工具７の軸部に沿った方向に移動可能とされている。
【００２８】
センサ１５は、固定治具４に取り付けられ、被切削物Ｗの切削加工中に発生する振動を検出する。センサ１５は、たとえば加速度センサにより実現される。この実施の形態では、センサ１５の感度の方向、すなわち感度軸の方向が最大の切削抵抗が発生する方向に一致するようにセンサ１５が設置されている。したがってセンサ１５は、最大の切削抵抗が発生する方向の振動を高感度で検出することができる。切削工具の形状により、最大の切削抵抗の発生する方向は異なり得る。たとえば切削工具７が図３に示された形状（後述）を有する場合、最大の切削抵抗が発生する方向は回転軸６Ａ（すなわちＺ軸）の方向になり得る。センサ１５は、切削加工中に切削工具７の衝撃量を得るための監視信号を検出して、監視信号を出力する。
【００２９】
制御装置２０は、センサ１５から出力される監視信号を受信して、衝撃量を抽出する。衝撃量とは、切削抵抗と相関のある量であり、切削抵抗が大きいほど衝撃量が大きいという関係が成立する。制御装置２０は、さらに、抽出された衝撃量に基づいて、被切削物Ｗの加工速度を制御する。加工速度は、被切削物Ｗを移動させる速度に等しい。たとえば被切削物Ｗは一次元方向（Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向）に移動させられる。制御装置２０は、Ｘ軸方向の被切削物Ｗの送り速度を制御する。制御装置２０は、Ｙ軸方向の被切削物Ｗの送り速度を制御してもよい。制御装置２０は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含ことができ、情報処理に応じて各構成要素の制御を実行する。
【００３０】
図２は、図１に示された固定治具４の構造の一例と、固定治具４およびセンサ１５の配置とを説明した図である。図２に示すように、固定治具４は、ステージ３に固定された第１の治具４Ａと、第１の治具４Ａにより固定された第２の治具４Ｂとにより構成される。第２の治具４Ｂは、たとえば真空吸着によって第１の治具４Ａに固定される。被切削物Ｗは、クランプ固定によって第２の治具４Ｂに固定される。なお、図２に示した構成は、被切削物Ｗを自動交換する場合の固定方法を実現するための１つの例である。一般的には、被切削物を固定するために、マグネットチャックあるいはバイス等が用いられる。被切削物Ｗを固定するために慣用の固定方法を適用してもよい。
【００３１】
被切削物Ｗの切削加工の際に、被切削物Ｗに振動が生じる。センサ１５は、被切削物Ｗにできるだけ近い位置に配置されることが好ましい。しかし被切削物Ｗの表面にセンサ１５を設置した場合には、加工の作業性が低下する。このような観点から、センサ１５は、第２の治具４Ｂに設置される。振動の検出が可能であれば、センサ１５は、第１の治具４Ａ、あるいはステージ３に設置されてもよい。
【００３２】
図３は、切削工具７を例示した図である。図３に示すように、切削工具７は、軸部４１と、軸部４１の下部に螺旋翼状に形成された、たとえば２枚（ただし２枚に限定されない）の切れ刃４０とから構成されている。
【００３３】
図４は、制御装置２０の構成を示したブロック図である。図４に示した構成は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの両方によって実現可能である。図４に示すように、制御装置２０は、サンプリング部２１と、データ変換部２２と、フィルタ部２３と、衝撃量抽出部２４と、加工制御部２５とを含む。
【００３４】
サンプリング部２１は、センサ１５からの監視信号を、所定のサンプリング周波数でサンプリングする。センサ１５からの監視信号は、時間波形データである。データ変換部２２は、時間波形データを、フーリエ変換（たとえば高速フーリエ変換）により、周波数波形データに変換する。
【００３５】
フィルタ部２３は、周波数波形データから、ある周波数範囲内の波形データを抽出する。この実施の形態では、フィルタ部２３の機能を有効にするか無効にするかを切り替えることができる。さらにフィルタ部２３の通過周波数の範囲（通過帯域）は任意に設定可能である。
【００３６】
衝撃量抽出部２４は、周波数波形データから、主軸回転数Ｎ（ｒｐｍ）と、切れ刃４０の数Ｍとの積から求められる加工周波数ｆにおける振動値を、衝撃量として抽出する。加工周波数ｆは、ｆ＝Ｎ／６０×Ｍ（単位：Ｈｚ）と表すことができる。主軸回転数Ｎは、切削工具７の回転数に等しい。衝撃量の抽出がある周波数範囲にわたる場合には、衝撃量抽出部２４は、その周波数範囲にわたる衝撃量の総和（積分）を測定する。
【００３７】
衝撃量抽出部２４は、抽出された衝撃量を外部に出力してもよい。たとえば図示しない表示部が、その衝撃量の値を画面に表示してもよい。これによりユーザは、切削抵抗の大きさの程度を知ることができる。たとえばユーザは、切削工具７の交換が必要かどうかを判断することができる。
【００３８】
加工制御部２５は、衝撃量抽出部２４により抽出された衝撃量に基づいて、装置本体２（図１を参照）を制御する。たとえば加工制御部２５は、衝撃量に基づいて、Ｘ軸送り機構９、およびＹ軸送り機構１０の各々のモータを駆動するためのモータドライバを制御してもよい。これにより、衝撃量に基づいて被切削物Ｗの加工速度、言い換えると被切削物Ｗの送り速度を調整することができる。すなわち本実施の形態では、センサ１５の出力に基づくフィードバック制御により被切削物Ｗの加工速度が制御される。
【００３９】
図５は、本実施形態に係る、衝撃量の抽出を説明するための模式図である。図５に示すように、制御装置２０は、以下の（１）〜（３）の中から選択された方法で衝撃量を抽出してもよい。図５中の（１）〜（３）は、下記の（１）〜（３）の方法によって抽出される衝撃量の周波数範囲を表している。
【００４０】
（１）加工周波数およびその近傍の周波数の衝撃量の総和を測定する。たとえば加工周波数が５００Ｈｚであれば、０〜７００Ｈｚの周波数領域における衝撃量の総和を測定する。
【００４１】
（２）主軸回転数の変動を考慮した周波数領域の衝撃量の総和を測定する。たとえば加工周波数が５００Ｈｚであれば、たとえば４５０〜５５０Ｈｚの周波数領域における衝撃量の総和を測定する。なお、加工周波数は、上記周波数範囲の中心周波数である必要はなく、周波数範囲の下限および上限は、互いに独立に定めることができる。
【００４２】
（３）主軸回転数の変動を考慮した周波数領域の衝撃量の総和および加工周波数の倍数の衝撃量の総和を測定する。たとえば加工周波数が５００Ｈｚであれば、４５０〜５５０Ｈｚ、９５０〜１０５０Ｈｚ、および１４５０〜１５５０Ｈｚの周波数領域における衝撃量の総和を測定する。
【００４３】
特開２０１４−１４９１４号公報に開示された加工装置において、センサは、主軸支持部の上面および主軸用モータの側面に接した状態で設置される。すなわち図１に示された構成において、センサ１５は主軸用モータ８に近接して、主軸支持部５の表面に設置される。このような場合、センサ１５は、主軸の振動に加えて主軸用モータの振動を検出するので、センサ１５からの監視信号には、それらの振動の成分が含まれる。このため、上記の加工周波数ｆ（主軸回転数Ｎおよび切削工具７の切れ刃の数Ｍから決定される周波数）で監視信号を抽出しても、その抽出した値は両方の振動の成分を含む。すなわち、切削工具７の衝撃量のみを抽出することが難しい。特に、被切削物Ｗの材質が、アルミニウムあるいは銅などといった、鉄に比べて硬度が低い金属の場合には、主軸支持部５に伝わる主軸の振動が小さくなりやすい。したがって切削工具７の衝撃量のみを抽出することが、一層困難となる。
【００４４】
さらに、特開２０１４−１４９１４号公報に開示された加工装置の場合、主軸回転数が変動した場合には、衝撃量が実際より小さく測定される。このため、主軸回転数の変動に対応しながら安定した衝撃量の測定ができない。
【００４５】
これに対して、本発明の実施の形態では、被切削物により近い位置にセンサ１５が配置されるので、センサ１５による振動の検出において、主軸用モータ８の振動の影響が低減される。主軸回転数Ｎおよび切削工具７の切れ刃の数Ｍの積に基づいて決定される加工周波数で監視信号を抽出した場合に、切削工具７の衝撃量を抽出することができる。また、本発明の実施の形態によれば、上記（１）、（２）または（３）の方法によって、主軸回転数（主軸用モータ８の回転数）の変動に対応しながら安定した衝撃量の測定ができる。その結果、安定した加工抵抗の測定が可能になる。
【００４６】
表１に、本開示に係る切削加工の実験に用いた試料のビッカース硬度の値を示す。実験には黄銅の試料を用いた。一般的な黄銅のビッカース硬度はＨＶ５０〜１００前後である。３つの試料（試料番号１〜３）の各々について、３つの測定点における硬度を測定した。９つの測定点における硬度の平均値は１０１．５であった。上述の通り、ＳＳ４００のビッカース硬度はＨＶ１２０〜１４０前後である。したがって測定結果は、黄銅がＳＳ材よりも硬度の低い材質であることを示している。
【００４７】
【表１】
2019072806.tif 000003
【００４８】
図６は、センサ１５を、主軸支持部の上面および主軸用モータの側面に接した状態で設置した場合の衝撃量の測定結果を表形式で示した図である。図６に示すように、センサ１５を主軸底面に設置した。このときの加工点からセンサ１５までの距離は３００ｍｍであった。加工周波数は１６７０Ｈｚ（Ｎ＝５００００ｒｐｍ、Ｍ＝２）であったが、加工周波数において振動波形を測定できなかった。一方、振動数８２０Ｈｚにおいて、振動が検出された（振動強度＝１０００）。この振動は主軸用モータの回転（５００００ｒｐｍ＝８３０Ｈｚ）によるものと推測される。
【００４９】
図７は、本実施の形態に従い、センサ１５を、固定治具４の表面に設置したときの衝撃量の測定結果を示した図である。図７に示すように、加工周波数１６７０Ｈｚにおいて、有意な衝撃量を測定することができた。さらに、送り速度を上げるほど、衝撃量の値が増加することが分かる。図７に示された送り速度と衝撃量との関係は、送り速度を上げることによって加工抵抗が増加することを表している。
【００５０】
図８は、本実施の形態に従う加工方法の一例を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、制御装置２０により実行される。切削加工が開始され、ステップＳ１において、加工抵抗が所定の下限値より大きいかどうかが判定される。加工抵抗は、衝撃量と加工抵抗との間の予め決定された相関関係から、測定された衝撃量に基づいて算出されることができる。ステップＳ１では、本実施の形態に係る方法により測定された衝撃量を基準値と比較してもよい。
【００５１】
加工抵抗が下限値を上回っていれば、切削加工が適切に実行されている（「ＯＫ」）。この場合、処理はステップＳ３に進む。加工抵抗が下限値を下回る場合（「ＮＧ」）、ステップＳ２において、制御装置２０は、切削工具７の送り速度を増加させる。これにより、加工抵抗が上昇する。
【００５２】
ステップＳ３において、加工抵抗が所定の上限値より小さいかどうかが判定される。加工抵抗が所定の上限値を超えていない場合、切削加工が適切に実行されている（「ＯＫ」）。したがって、切削工具７は現在の送り速度で送られて切削加工が終了する。一方、加工抵抗が所定の上限値を超えた場合、ステップＳ４において、制御装置２０は、切削工具７の送り速度を減少させる。これにより加工抵抗が低下する。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、加工抵抗が適切な値となるように、加工速度を制御することができる。これにより、高精度および効率的な切削加工が可能となる。
【００５４】
本実施の形態に係る切削加工装置の構成は図１に示すように限定されない。特に制御装置２０は、単体の装置であると限定される必要はない。また、制御装置２０は、装置本体２に実装されるよう限定されるものではない。
【００５５】
図９は、本実施の形態に係る切削加工装置の他の構成例を示すブロック図である。図９に示すように、制御装置２０は、高速コントローラ３１およびＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）により構成されてもよい。高速コントローラ３１は、センサ１５からの監視信号をサンプリングして、振動波形データを生成する。ＰＬＣ３２は、フーリエ変換（周波数解析）により、周波数波形データを生成し、その周波数波形データから加工抵抗値を算出する。そしてＰＬＣ３２は、その加工抵抗値から、切削工具７の最適な送り速度を演算する。装置本体２は、ＰＬＣ３２により指示された最適送り速度に従って、切削工具７を移動させることにより、被切削物を切削加工する。切削加工の際にセンサ１５は、振動を検出する。したがって、センサ１５の出力に基づくフィードバック制御が実行される。
【００５６】
［作用・効果］
以上のように、本実施形態によれば、切削工具７の衝撃量を得るための監視信号のみをセンサ１５で検出することができる。センサ１５による検出は、被切削物の素材による影響を受けにくい。したがって、ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物を切削する際においても、センサ１５の信号から加工抵抗と相関のある衝撃量を抽出することができる。これにより、加工抵抗をより正確に知ることができる。さらに、制御装置２０は、その加工抵抗を用いて装置本体２を制御する。これにより、測定された加工抵抗に基づいて被切削物Ｗを精度よく加工することができる。
【００５７】
［付記］
以上説明したように、本実施形態は以下に列挙する開示を含む。
【００５８】
１．ＳＳ材の硬度よりも低い硬度を有する材質からなる被切削物（Ｗ）を切削するための切削工具（７）と、切削工具（７）を掴み、かつ回転駆動するチャック部（６）と、被切削物（Ｗ）を固定する固定部（４）と、固定部（４）をチャック部（６）の回転軸（６Ａ）と略直交する方向に、加工速度で移動させるステージ（３）と、固定部（３，４）における被切削物（Ｗ）の固定位置の近傍に設置され、被切削物（Ｗ）の切削加工中における切削工具（７）の振動を検出して監視信号を出力するセンサ（１５）と、監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換して、周波数波形データから、被切削物（Ｗ）の切削加工中における衝撃量を抽出する制御回路（２０）とを備える、切削加工装置（１）。
【００５９】
２．センサ（１５）は、最大の切削抵抗が発生する方向に検出方向が一致するように設置される、上記１．に記載の切削加工装置（１）。
【００６０】
３．切削工具（７）は複数の切れ刃（４０）を有し、制御回路（２０）は、切削工具（７）の回転数と複数の切れ刃（４０）の数との積から決定される加工周波数を含む周波数領域における衝撃量の総和を抽出する、上記１．または２．に記載の切削加工装置（１）。
【００６１】
４．切削工具（７）は複数の切れ刃（４０）を有し、制御回路（２０）は、切削工具の回転数と複数の切れ刃（４０）の数との積から決定される加工周波数を含み、かつ、回転数の変動を考慮した周波数領域における衝撃量の総和を抽出する、上記１．または２．に記載の切削加工装置（１）。
【００６２】
５．切削工具（７）は複数の切れ刃（４０）を有し、制御回路（２０）は、切削工具の回転数と複数の切れ刃（４０）の数との積から決定される加工周波数、および、加工周波数の倍数の周波数における衝撃量の総和を抽出する、上記１．または２．に記載の切削加工装置（１）。
【００６３】
６．制御回路（２０）は、衝撃量に基づいて、被切削物（Ｗ）の加工速度を制御するように構成される、上記１．から５．のいずれかに記載の切削加工装置（１）。
【００６４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６５】
１  切削加工装置、２  装置本体、３  ステージ、４  固定治具、４Ａ  第１の治具、４Ｂ  第２の治具、５  主軸支持部、６  チャック部、６Ａ  回転軸、７  切削工具、８  主軸用モータ、９  Ｘ軸送り機構、１０  Ｙ軸送り機構、１１  Ｚ軸送り機構、１５  センサ、２０  制御装置、２１  サンプリング部、２２  データ変換部、２３  フィルタ部、２４  衝撃量抽出部、２５  加工制御部、３１  高速コントローラ、３２  ＰＬＣ、４０  切れ刃、４１  軸部、Ｓ１〜Ｓ４  ステップ、Ｗ  被切削物。
【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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