(57)【要約】【課題】被削材の表面手入れ時間を短縮する。【解決手段】切削工具の外周側面傾き算出方法は、切削工具３０の外周側面３２の中心軸３３に対する傾きをａｔとし、鋳片１を切削方向と直交する面で切ったときの断面における一切削面（側面１ｃ）の中心軸に対する傾きをａｔとし、外周側面３２の傾きａｔ及び一切削面の傾きａｓが任意の値のときの切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出するステップＳ１と、予め複数の鋳片１の各々の一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出するステップＳ２と、合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて前記外周側面の傾きａｔを決定するステップＳ３とを含む。【選択図】図６
2019181685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、前記工具本体の前記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、前記外周側面の前記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出方法であって、
前記外周側面の前記中心軸に対する傾きをａｔとし、前記一切削面の前記中心軸に対する傾きをａｓとし、前記複数の切削インサートが前記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、前記外周側面の傾きａｔ及び前記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出ステップと、
予め複数の前記被削材の各々の前記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における前記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出ステップと、
前記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて前記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出ステップと、
を含むことを特徴とする切削工具の外周側面傾き算出方法。
【請求項２】
前記被削材を前記切削方向と直交する面で切ったときの断面における前記一切削面の中央部を原点とし、一方の軸が前記中心軸及び前記切削方向と直交する方向に延伸し、他方の軸が前記中心軸と同一方向に延伸する二次元座標において、前記原点をＯとし、前記原点Ｏよりも前記被削材の内方側で前記一方の軸と前記外周側面とが交わる点をＡとし、前記一切削面の一端側と他の面とが交わる点をＣとし、前記点Ｃよりも前記被削材の内方側で前記他の面と前記外周側面とが交わる点をＢとし、前記点Ｃから前記点Ｂとは反対側に伸びる仮想線と前記他方の軸とが交差する点をＤとしたとき、前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）は、四角形ＯＡＢＤの面積から三角形ＯＣＤの面積を減算した面積であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具の外周側面傾き算出方法。
【請求項３】
前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）は、最低切削代を含むことを特徴とする請求項２に記載の切削工具の外周側面傾き算出方法。
【請求項４】
外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、前記工具本体の前記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、前記外周側面の前記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出装置であって、
前記外周側面の前記中心軸に対する傾きをａｔとし、前記一切削面の前記中心軸に対する傾きをａｓとし、前記複数の切削インサートが前記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、前記外周側面の傾きａｔ及び前記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出部と、
予め複数の前記被削材の各々の前記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における前記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出部と、
前記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて前記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出部と、
を備えていることを特徴とする切削工具の外周側面傾き算出装置。
【請求項５】
外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、前記工具本体の前記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、前記外周側面の前記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出装置を備え、
前記外周側面傾き算出装置は、
前記外周側面の前記中心軸に対する傾きをａｔとし、前記一切削面の前記中心軸に対する傾きをａｓとし、前記複数の切削インサートが前記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、前記外周側面の傾きａｔ及び前記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出部と、
予め複数の前記被削材の各々の前記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における前記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における前記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出部と、
前記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて前記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出部と、
を備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
請求項１から３の何れか一項に記載の切削工具の外周側面傾き算出方法で前記外周側面の傾きが算出された切削工具を用いて前記被削材の表面を切削する切削工程を備えたことを特徴とする鋼材の製造方法。
【請求項７】
請求項１から３の何れか一項に記載の切削工具の外周側面傾き算出方法により算出された外周側面傾きを有する切削工具で前記被削材を加工することを特徴とする加工方法。
【請求項８】
請求項４に記載の切削工具の外周側面傾き算出装置により算出された外周側面傾きを有する切削工具で前記被削材を加工することを特徴とする加工方法。
【請求項９】
請求項５に記載の加工装置を使用し、前記外周側面傾き算出装置により算出された外周側面傾きを有する切削工具で前記被削材を加工することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具の外周側面傾き算出方法、外周側面傾き算出装置、加工装置、鋼材の製造方法及び加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、厚板や薄板などの鋼板は、連続鋳造スラブや分塊スラブなどの鋳片（鋼片）に熱間圧延処理や冷間圧延処理を施すことによって製造される。この鋼材の製造では、鋳片の表面に酸化スケール層や表面疵を残したまま圧延を実施すると、製品の表面性状の悪化や割れなどの具合が生じる原因となる。また、鋳片は、製造時の冷却過程における不均一な熱応力などで反り、曲がり、膨らみ、凹みなどを生じることが多々あり、一定の形状とはならず、不定形となることが多い。
そこで、このような不定形の鋳片に対し、従来では、特許文献１や特許文献２に開示されているように、プラノミラや門型フライスなどの切削装置を用いて、予め計測した鋳片の表面形状に合致するように鋳片の表面層をフライス工具（切削工具）で切削して、鋳片の表面の酸化スケール層や表面疵を除去するスラブ表面手入れが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０８７２５号公報
【特許文献２】特開２０１６−６８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、フライス加工によって鋳片の表面手入れを行う場合は、図１６に示すように、鋳片６１の長手方向（又は幅方向）の一端側から他端側に向かってフライス工具６２を進行させるストローク動作で鋳片６１の表面の切削加工を行った後、工具幅方向（フライス工具の進行方向（切削方向）と直交する水平方向）にフライス工具６２を移動させて次のストローク動作を繰り返すことで鋳片６１の一切削面の全域の切削加工を行っている。このとき、熱歪みなどにより鋳片６１の表面高さに変動（表面うねり）がある場合は、特許文献１及び特許文献２に示されるように、鋳片の形状変動に倣うように切削加工を行う必要がある。
【０００５】
しかしながら、フライス工具６２は、中心軸と直交する先端面が中心軸を中心に回転することにより先端面に設けられた複数の切削インサートで鋳片６１の被削対象面を中心軸と直交する切削方向に沿って切削するようになっている。そして、鋳片６１の被削対象面はフライス工具６２の先端面に対して平行ではない。すなわち、図１７に示す切削除去軌跡６３から分かるように、フライス工具６２の先端面は、鋳片６１を被削対象面の切削方向と直交する面で切ったときの断面における被削対象面（被削対象面断面線）の傾きに倣うようになっていない。このため、鋳片６１の形状変動に倣うように切削加工すると、被削対象面を切削する切削代の深さ方向の幅が大きくなるので、フライス工具６２のストローク数を増やして切削代の幅を小さくしたり、切削送りの速度を遅くしたりする必要があり、鋳片の表面切削加工時間（表面手入れ時間）の増加を招く要因となっていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は被削材の表面切削加工時間を短縮することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る切削工具の外周側面傾き算出方法は、外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、上記工具本体の上記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出方法であって、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きをａｔとし、上記一切削面の上記中心軸に対する傾きをａｓとし、上記複数の切削インサートが上記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、上記外周側面の傾きａｔ及び上記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出ステップと、予め複数の上記被削材の各々の上記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における上記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出ステップと、上記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて上記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出ステップと、を含む。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る切削工具の外周側面傾き算出装置は、外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、上記工具本体の上記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出装置であって、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きをａｔとし、上記一切削面の上記中心軸に対する傾きをａｓとし、上記複数の切削インサートが上記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、上記外周側面の傾きａｔ及び上記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出部と、予め複数の上記被削材の各々の上記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における上記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出部と、上記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて上記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出部と、を備えている。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る加工装置は、外周側面が中心軸を中心に回転する工具本体と、上記工具本体の上記外周側面に設けられ、被削材の表層部を切削除去する複数の切削インサートとを備え、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きを算出する切削工具の外周側面傾き算出装置を備えている。そして、上記外周側面傾き算出装置は、上記外周側面の上記中心軸に対する傾きをａｔとし、上記一切削面の上記中心軸に対する傾きをａｓとし、上記複数の切削インサートが上記一切削面の表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、上記外周側面の傾きａｔ及び上記一切削面の傾きａｓが任意の値のときの上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する切削除去断面積算出部と、予め複数の上記被削材の各々の上記一切削面の傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布における上記一切削面の傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における上記切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する合計切削除去断面積算出部と、上記合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）にもとづいて上記外周側面の傾きａｔを決定する外周側面傾き算出部と、を備えている。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る鋼材の製造方法は、上記切削工具の外周側面傾き算出方法で上記外周側面の上記中心軸に対する傾きが算出された切削工具を用いて上記被削材の表面を切削する切削工程を備える。
また、本発明の一態様に係る加工方法は、上記切削工具の外周側面傾き算出方法により算出された外周側面傾きを有する切削工具で被削材を加工する。
また、本発明の一態様に係る加工方法は、上記切削工具の外周側面傾き算出装置により算出された外周側面傾きを有する切削工具で被削材を加工する。
また、本発明の一態様に係る加工方法は、上記加工装置を使用し、上記外周側面傾き算出装置により算出された外周側面傾きを有する切削工具で被削材を加工する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、被削材の表面手入れ時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る外周側面傾き算出方法で外周側面の傾きが算出された切削工具を具備する表面切削装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の表面切削装置の斜視図である。
【図３】図１に示す切削工具の斜視図である。
【図４】図３に示す切削工具の外周側面の中心軸に対する傾きを示す模式的断面図である。
【図５】鋳片の側面の傾き測定を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る切削工具の外周側面傾き算出装置の概略構成図である。
【図７】傾き発生確率分布の一例を示す図である。
【図８】切削除去断面積を説明するための模式的断面図である。
【図９】切削除去断面積を説明するための模式的断面図である。
【図１０】切削除去断面積を説明するための模式的断面図である。
【図１１】切削工具の外周側面の傾きと合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）のプロットを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る切削工具の外周側面傾き算出方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】鋼材の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】変形例を示す図である。
【図１５】本発明の効果を説明するための図である。
【図１６】従来の問題点を説明するための模式的斜視図である。
【図１７】従来の問題点を説明するための模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
この実施形態では、鋳片の一切削面（被削対象面）である側面の切削に使用する切削工具の外周側面傾き算出方法、外周側面傾き算出装置、加工装置、及び鋼材の製造方法について説明する。
本発明の一実施形態に係る切削工具の外周側面傾き算出方法及び外周側面傾き算出装置を説明する前に、この外周側面傾き算出方法で外周側面の傾きが算出された切削工具を具備する加工装置としての表面切削装置について説明すると共に、この表面切削装置で被削材としての鋳片の表面を切削する切削工程を備えた鋼材の製造方法について説明する。
【００１４】
＜鋼材の製造方法＞
図１３に示すように、鋼材の製造方法は、連続鋳造機で形成された連続鋳造スラブや分塊スラブなどの鋳片の表面を切削する表面切削工程５１と、この表面切削工程５１が施された鋳片に熱間圧延処理や冷間圧延処理を施して所定の厚さに成形する圧延成形工程５２とを備えている。そして、表面切削工程５１では、図１及び図２に示す表面切削装置１０によって被削材としての鋳片１の表面の切削加工が実施される。この表面切削装置１０は、本発明の一実施形態に係る切削工具の外周側面傾き算出方法で外周側面の傾きが算出された切削工具３０を具備する。
【００１５】
＜表面切削装置＞
図１及び図２に示すように、加工装置としての表面切削装置１０は、被削材としての鋳片１を固定する固定ヘッド１１と、２つの支柱部（脚部）１２ｂ，１２ｂが互いに離間して上部フレーム１２ａに連結された門型フレーム１２と、固定ヘッド１１の長手方向に延伸し、固定ヘッド１１の幅方向に互いに離間して配置された２つの支柱移動レール１４，１４と、２つの支柱部１２ｂ，１２ｂに亘って架けられたクロスレール１５と、を備えている。
また、表面切削装置１０は、クロスレール１５に設置されたフロントヘッド１６と、フロントヘッド１６に取り付けられた主軸１７と、主軸１７に取り付けられた回転軸１８と、回転軸１８に着脱自在に固定された切削工具３０とを備えている。
また、表面切削装置１０は、２つの支柱部１２ｂ，１２ｂのうちの一方の支柱部１２ｂに取り付けられたレーザ変位計１９と、クロスレール１５に取り付けられたレーザ変位計２０とを備えている。
【００１６】
ここで、表面切削装置１０での三次元方向において、同一平面内で互いに直交する第１の方向、第２の方向のそれぞれをＸ方向、Ｙ方向とし、第１の方向（Ｘ方向）及び第２の方向（Ｙ方向）と直交する第３の方向をＺ方向とする。そして、固定ヘッド１１の長手方向をＸ方向とし、固定ヘッド１１の長手方向と直交する幅方向をＹ方向とし、固定ヘッド１１の長手方向及び幅方向と直交する厚み方向をＺ方向とする。また、鋳片１のＺ方向において互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方を上面１ａ、他方を下面１ｂとし、鋳片１のＹ方向において互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方を側面１ｃ、他方を側面１ｄとし、鋳片１のＸ方向において互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方を先端面、他方を後端面とする。図１では、紙面に向かって鋳片１の先端面が図示されている。鋳片１の上面１ａ、下面１ｂ及び側面１ｃ，１ｄは、Ｘ方向と直交する面で切ったときの断面における形状が例えば凸形状になっている。
【００１７】
２つの支柱部１２ｂ，１２ｂの各々は、各々に対応する２つの支柱移動レール１４，１４に沿って固定ヘッド１１の長手方向（Ｘ方向）に移動する。また、フロントヘッド１６は、クロスレール１５に沿って固定ヘッド１１の幅方向（Ｙ方向）に移動する。また、主軸１７は、固定ヘッド１１の厚み方向（Ｚ方向）に移動する。そして、回転軸１８に連結された切削工具３０が回転しながらＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動することによって鋳片１の表面の切削加工（表面手入れ）を実施する。
【００１８】
＜切削工具＞
図３及び図４に示すように、切削工具３０は、外周側面３２が中心軸３３を中心にして回転する工具本体３１と、この工具本体３１の外周側面３２に設けられ、かつ外周側面３２が中心軸３３を軸にして回転することにより鋳片１の一切削面の表層部を中心軸３３の延伸方向と交差する切削方向に沿って切削除去する複数の切削インサート３５とを備えている。また、切削工具３０は、工具本体３１の外周側面３２に固定されたバックサポート体３６を備えている。
【００１９】
複数の切削インサート３５の各々は、一片に切削刃が設けられた方形状のチップで構成されている。また、複数の切削インサート３５の各々は、工具本体３１の外周側面３２に固定ネジ３７によって締結固定されていると共に、切削刃とは反対側がバックサポート体３６に支持されている。そして、複数の切削インサート３５は、工具本体３１の外周側面３２において、中心軸３３の延伸方向に対して斜め方向に延伸し、かつ外周側面３２の回転方向に離間する複数のインサート列３８を構成するように配置されている。そして、各切削インサート３５の切削刃は、中心軸３３の延伸方向に沿って延伸している。
【００２０】
工具本体３１は、中心軸３３の延伸方向において互いに反対側に位置する２つの端面のうちの一方の端面の面積が他方の端面の面積よりも小さい円錐台形状になっている。そして、工具本体３１は、一方の端面及び他方の端面の両端側が回転軸１８に着脱自在に支持されるように構成されており、回転軸１８と同軸で回転するようになっている。図１では、面積が大きい他方の端面側が回転軸１８に支持されている。
切削工具３０は、外周側面３２（外周側面断面線３２ａ）の中心軸３３に対する傾き（外周側面３２と中心軸３３との鋭角をなす傾斜角θ１（図４参照））が、鋳片１を一切削面の切削方向と直交する面で切ったときの断面における一切削面の中心軸３３に対する傾きに倣うように後述する外周側面傾き算出方法により算出されている。図４ではＹ方向に沿う断面を図示しているが、切削工具３０は円錐台形状になっているので、Ｘ方向においてもＹ方向と同様の鋭角をなす傾斜角θ１になっている。
【００２１】
ここで、鋳片１の表面切削処理は、主に、上面１ａ、下面１ｂ及び２つの側面１ｃ，１ｄにおいて実施される。したがって、切削工具３０の外周側面３２の中心軸３３に対する傾きａｓは、鋳片１の各面（上面１ａ、下面１ｂ、側面１ｃ，１ｄ）毎に算出することが好ましい。この実施形態では、鋳片１の一切削面として例えば図８に示す一方の側面１ｃの中心軸３３に対する傾きａｓに倣うように、外周側面３２の中心軸３３に対する傾きａｔが算出された切削工具３０を用いている。この場合、切削工具３０の中心軸３３の延伸方向は、Ｘ方向及びＹ方向と直交するＺ方向（鋳片１の厚み方向）となる。また、側面１ｃを切削する切削方向はＸ方向（鋳片１の長手方向）となる。鋳片１の表面切削処理は、固定ヘッド１１に対して鋳片１の上下面（上面１ａ，下面１ｂ）を反転させながら行われる。
【００２２】
＜レーザ変位計＞
図１において、レーザ変位計１９は、鋳片１の一方の側面１ｃの形状を測定するものであり、固定ヘッド１１に対して鋳片１の上下面（上面１ａ，下面１ｂ）を反転させることにより鋳片１の他方の側面１ｄの形状も測定することができる。また、レーザ変位計２０は、鋳片１の上面１ａの形状を測定するものであり、固定ヘッド１１に対して鋳片１の上下面（上面１ａ，下面１ｂ）を反転させることにより鋳片１の下面１ｂの形状も測定することができる。
レーザ変位計１９は、鋳片１の側面１ｃ又は側面１ｄに測定波長用レーザを照射しながら門型フレーム１２のＸ方向の移動に伴って移動し、側面１ｃ又は側面１ｄのＸ方向の形状及びＺ方向の形状を測定する。また、レーザ変位計２０は、鋳片１の上面１ａ又は下面１ｂに測定波長用レーザを照射しながら門型フレーム１２のＸ方向の移動に伴って移動し、上面１ａ又は下面１ｂのＸ方向の形状及びＹ方向の形状を測定する。
【００２３】
ここで、図５に示すように、側面１ｃのＺ方向の形状、即ち鋳片１を側面１ｃの切削方向（Ｘ方向）と直交する面で切ったときの断面１Ｘにおける側面１ｃ（側面断面線）のＺ方向（切削工具３０の中心軸３３）に対する傾き（図８の傾きａｓに対応）は、Ｚ方向に離間して配置された２つのレーザ変位計１９の各々の測定波長用レーザ光が側面１ｃに照射された２つの照射点１９ａ，１９ｂのＹ方向における測定値差１９ｙを２つの照射点１９ａ，１９ｂのＺ方向における照射点間距離（レーザ変位計間距離）１９ｚで除算（測定値差１９ｙ／照射点間距離１９ｚ）することにより求まる。図５では、断面１Ｘにおける側面１ｃの上面１ａ側での傾斜（傾きａｓ）を測定しているが、断面１Ｘにおける側面１ｃの下面１ｂ側での傾斜も同様にして求まる。
【００２４】
＜外周側面傾き算出装置＞
次に、切削工具３０の外周側面傾き算出方法を実施する外周側面傾き算出装置について、図６乃至図１０を参照して説明する。
図６に示すように、外周側面傾き算出装置４０は、切削除去断面積算出部４１と、合計切削除去断面積算出部４２と、外周側面傾き算出部４３と、出力部４４と、記憶部４５とを備えている。
【００２５】
ここで、外周側面傾き算出装置４０は、切削除去断面積算出部４１、合計切削除去断面積算出部４２、外周側面傾き算出部４３、出力部４４及び記憶部４５の各機能をコンピュータソフトウェア上で、すなわちコンピュータ読み取り可能なプログラムを実行することで実現するためのコンピュータシステムである。そして、コンピュータが、ハードウェアに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムを、或いは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などの記録媒体を介して、またはインターネットなどの通信ネットワークを介して、ハードウェアにインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、上述した各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。
【００２６】
記憶部４５は、例えばＲＯＭなどの不揮発性の記憶装置で構成されている。記憶部４５は、予め複数の鋳片１の各々の側面１ｃのＺ方向に対する傾き（測定値差１９ｙ／照射点間距離１９ｚ（傾きａｓ））を測定して得た傾き発生確率分布のデータを記憶している。図７に側面１ｃにおける傾き発生確率分布の一例を示す。データ数としては一定量持っておく必要があり、好ましくは１００以上、可能なら２０００以上であればより好ましい。
なお、図７において、側面１ｃのＺ方向に対する傾き（ａｓ）は、側面１ｃのＺ方向に沿う形状が凸形状（膨らみ形状）の場合は０°よりも正（＋）側のデータとなり、側面１ｃのＺ方向に沿う形状が凹形状の場合は０°よりも負（−）側のデータとなる。
【００２７】
切削除去断面積算出部４１は、図８に示すように、切削工具３０の外周側面３２のＺ方向（中心軸３３の延伸方向）に対する傾きをａｔとし、鋳片１の側面１ｃのＺ方向（中心軸３３の延伸方向）に対する傾きをａｓ（測定値差１９ｙ／照射点間距離１９ｚ）とし、複数の切削インサート３５が側面１ｃの表層部を切削除去するときの切削除去断面積（切削量）をＡとし、外周側面３２の傾きａｔ及び側面１ｃの傾きａｓが任意の値のときの切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する。
【００２８】
切削除去断面積Ａは、図８に示すように、鋳片１を側面１ｃの切削方向（Ｘ方向）と直交する面で切ったときの断面１Ｘにおける側面１ｃ（側面断面線）の中央部を原点とし、一方の軸であるＹ軸が中心軸３３の延伸方向（Ｚ方向）及び側面１ｃの切削方向（Ｘ方向）と直交する方向に延伸し、他方の軸であるＺ軸が中心軸３３の延伸方向（Ｚ方向）と同一方向に延伸するＹ−Ｚ座標（二次元座標）において、原点をＯとし、この原点Ｏよりも鋳片１の内方側でＹ軸と外周側面３２とが交わる点をＡとし、側面１ｃの一端側と他の面である上面１ａとが交わる点をＣとし、点Ｃよりも鋳片１の内方側で上面１ａと切削工具３０の外周側面３２とが交わる点をＢとし、点Ｃから点Ｂとは反対側に伸びる仮想線とＺ軸とが交差する点をＤとしたとき、四角形ＯＡＢＤ（□ＯＡＢＤ）の面積から三角形ＯＣＤ（△ＯＣＤ）の面積を減算することにより求まる。
【００２９】
図８において、ｔは鋳片１の厚み／２、ａｓは鋳片１の側面１ｃの傾き、ａｔは切削工具３０の外周側面３２（外周側面断面線３２ａ）の傾き、Ｌｕｍｉｎは鋳片１の側面１ｃの上面１ａ側での最低切削代、Ｌｍｍｉｎは鋳片１の側面１ｃの厚み中央部での最低切削代、Ｌｕ’は鋳片１の上面１ａと切削工具３０の外周側面３２との交点のＹ軸方向の位置（点Ｂ−Ｄ間距離）、Ｌｕは鋳片１の上面１ａと側面１ｃとの交点のＹ軸方向の位置（点Ｃ−Ｄ間距離）である。また、３１Ｘは工具本体３１の中心軸３３の軸方向（Ｚ方向）に沿う面で切ったときの断面である。
【００３０】
ここで、酸化スケール層や表面疵が残る削り残し発生を防ぐため、鋳片１の厚み中央部における最低切削代Ｌｍｍｉｎ及び鋳片１の側面１ｃの上面１ａ側での最低切削代Ｌｕｍｉｎを考慮する必要がある。
図９に示すように、側面１ｃの傾きａｓが小さい場合、すなわち、鋳片１のＺ方向の厚みの中央部の最低切削代Ｌｍｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合、切削除去断面積Ａは、次の（１）式により求まる。この場合のパターン判定式は、Ｌｕ’≧Ｌｕ＋Ｌｕｍｉｎとなる。
【００３１】
【数１】
2019181685.tif 000003
【００３２】
また、図１０に示すように、側面１ｃの傾きａｓが大きい場合、すなわち、鋳片１の側面１ｃの上面１ａ側での最低切削代Ｌｕｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合、ΔＬｍ（ΔＬｍ＝Ｌｕ＋Ｌｕｍｉｍ−Ｌｕ’）というパラメータを仮定すると、切削除去断面積Ａは、次の（２）式により求まる。この場合のパターン判定式は、Ｌｕ’＜Ｌｕ＋Ｌｕｍｉｎとなる。
【００３３】
【数２】
2019181685.tif 000004
【００３４】
合計切削除去断面積算出部４２は、予め複数の鋳片１の各々の側面１ｃの傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布Ｐ（ａｓ）における側面１ｃの傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する。合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）は、次の（３）式により求まる。図１１に、外周側面３２の傾きａｔと合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）のプロットを示す。
【００３５】
【数３】
2019181685.tif 000005
【００３６】
外周側面傾き算出部４３は、合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔを算出する。合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔは、次の式（４）を満たすことにより求まる。
【００３７】
【数４】
2019181685.tif 000006
【００３８】
出力部４４は、外周側面傾き算出部４３で算出された外周側面３２の傾きａｔのデータを出力装置４６に出力する。出力装置４６は、表示装置、印刷装置などによって構成されている。
【００３９】
＜切削工具の外周側面傾き算出方法＞
次に、一実施形態に係る切削工具の外周側面傾き算出方法について、図６乃至図１１を参照しながら図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１において、外周側面傾き算出装置４０の切削除去断面積算出部４１は、切削工具３０の外周側面３２のＺ方向（中心軸３３の延伸方向）に対する傾きをａｔとし、鋳片１の側面１ｃのＺ方向（中心軸３３の延伸方向）に対する傾きをａｓとし、複数の切削インサート３５が側面１ｃの表層部を切削除去するときの切削除去断面積をＡとし、外周側面３２の傾きａｔ及び側面１ｃの傾きａｓが任意の値のときの切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出する。
【００４０】
ここで、図９に示すように、側面１ｃの傾きａｓが小さい場合、すなわち、鋳片１のＺ方向の厚みの中央部の最低切削代Ｌｍｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合、切削除去断面積Ａは、上述の（１）式により求まる。この場合のパターン判定式は、Ｌｕ’≧Ｌｕ＋Ｌｕｍｉｎとなる。
また、図１０に示すように、側面１ｃの傾きａｓが大きい場合、すなわち、鋳片の側面の上面側での最低切削代Ｌｕｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合、切削除去断面積Ａは、上述の（２）式により求まる。この場合のパターン判定式は、Ｌｕ’＜Ｌｕ＋Ｌｕｍｉｎとなる。
【００４１】
次に、ステップＳ２において、外周側面傾き算出装置４０の合計切削除去断面積算出部４２は、予め複数の鋳片１の各々の側面１ｃの傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布Ｐ（ａｓ）を記憶部４５から読み出し、この傾き発生確率分布Ｐ（ａｓ）における側面１ｃの傾きａｓの最大値、最小値をそれぞれａｓｍａｘ、ａｓｍｉｎとしたときのａｓｍａｘ＞ａｓ＞ａｓｍｉｎの範囲における切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出する。合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）は、上述の（３）式により求まる。
【００４２】
ここで、図９に示すように、鋳片１のＺ方向の厚み中央部の最低切削代Ｌｍｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合は、上述の（１）式及び（３）式により求まる。
また、図１０に示すように、鋳片１の側面１ｃの上面１ａ側での最低切削代Ｌｕｍｉｎにより切削除去断面積Ａが規定される場合、上述の（２）式及び（３）式により求まる。
次に、ステップＳ３において、外周側面傾き算出装置４０の外周側面傾き算出部４３は、合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔを算出する。合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔは、上述の（４）式を満たすことにより求まる。
【００４３】
これにより、鋳片１の側面１ｃの傾きａｓのバラツキを考慮して、複数の切削インサート３５により鋳片１の側面１ｃの表層部を切削除去するときの切削除去断面積Ａが確率的に小さくなるように、切削工具３０の外周側面の中心軸に対する傾きを算出することができる。
次に、ステップＳ４において、外周側面傾き算出装置４０の外周側面傾き算出部４３は、外周側面傾き算出部４３で算出された外周側面３２の傾きａｔのデータを出力装置４６に出力する。
【００４４】
このように、一実施形態に係る切削工具３０の外周側面傾き算出方法によれば、切削工具３０の外周側面３２の傾きａｔ及び鋳片１の側面１ｃの傾きａｓが任意のときの切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）を算出し、予め複数の鋳片１の各々の側面１ｃの傾きａｓを測定して得た傾き発生確率分布Ｐ（ａｓ）における側面１ｃの最大値ａｓｍａｘ＞ａｓ＞最小値ａｓｍｉｎの範囲での切削除去断面積Ａ（ａｔ，ａｓ）の合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）を算出し、この合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔを算出するので、鋳片１の側面１ｃの傾きａｓのバラツキを考慮して、複数の切削インサート３５により鋳片１の側面１ｃの表層部を切削除去するときの切削除去断面積Ａが確率的に小さくなるように、切削工具３０の外周側面３２の中心軸３３に対する傾きａｔ（外周側面３２と中心軸３３とのなす傾斜角θ１）を算出することができる。これにより、切削工具３０の外周側面３２が鋳片１の側面１ｃに倣った状態で複数の切削インサート３５により側面１ｃの表層部を切削方向（Ｘ方向）に沿って切削除去することができるので、被削対象面である側面１ｃを切削する切削代を最小限にすることができる。この結果、鋳片１の断面１Ｘにおける側面１ｃの形状変動に倣うように側面１ｃを切削加工しても、従来と比較して切削工具３０のストローク数を最小限にしつつ、切削送りの速度を速くすることができるので、鋳片１の表面切削加工時間（表面手入れ時間）を短縮することができる。
【００４５】
また、一実施形態の外周側面傾き算出装置４０は、切削除去断面積算出部４１、合計切削除去断面積算出部４２、及び外周側面傾き算出部４３を備えているので、本発明の一実施形態に係る外周側面傾き算出方法を実施することができる。
また、一実施形態の鋼材の製造方法は、切削工具３０を具備する表面切削装置１０で鋳片１の表面を切削する表面切削工程５１を備えているので、鋼材の製造時間の短縮を図ることができる。
なお、切削工具３０の外周側面３２の傾きａｔは、鋳片１をＸ方向と直交する面で切ったときの断面における側面１ｃの上面１ａ側の傾きａｓに沿うように算出されているが、側面１ｃの下面１ｂ側の傾きは側面１ｃの上面１ａ側の傾きに近いので、側面１ｃの下面１ｂ側をＸ方向に沿って切削する場合は切削工具３０の上下方向に反転させることにより、側面１ｃの下面１ｂにおいても切削代を最小限にすることができる。
【００４６】
また、上述の一実施形態では、鋳片１の一方の側面１ｃを切削方向（Ｘ方向）に沿って切削する切削工具３０の外周側面３２の中心軸３３に対する傾きを算出する外周側面傾き算出方法について説明した。しかしながら、本発明は、鋳片１の他方の側面１ｄを切削方向（Ｘ方向）に沿って切削する切削工具の外周側面の中心軸に対する傾きを算出する場合にも適用することができる。この場合、外周側面傾き算出装置４０の記憶部４５は、予め複数の鋳片１の各々の側面１ｄのＺ方向に対する傾き（測定値差１９ｙ／照射点間距離１９ｚ）を測定して得た傾き発生確率分布のデータを記憶する。この場合においても、鋳片１の表面切削加工時間（表面手入れ時間）を短縮することができる。
【００４７】
また、本発明は、鋳片１の上面１ａ又は下面１ｂを切削方向（Ｘ方向）に沿って切削する切削工具の外周側面の中心軸に対する傾きを算出する場合にも適用することができる。この場合、図１４に示すように、中心軸がＹ方向に延伸する切削工具３０ａを用いる。また、この場合、外周側面傾き算出装置４０の記憶部４５は、予め複数の鋳片１の各々の上面１ａ（又は下面１ｂ）のＹ方向に対する傾き（測定値差／照射点間距離）を測定して得た傾き発生確率分布のデータを記憶する。この場合においても、鋳片１の表面切削加工時間（表面手入れ時間）を短縮することができる。鋳片１の上面１ａ（又は下面１ｂ）のＹ方向に対する傾きは、Ｙ方向に離間して配置された２つのレーザ変位計２０の各々の測定波長用レーザ光が上面１ａ（又は下面１ｂ）に照射された２つの照射点のＺ方向における測定値差を２つの照射点のＹ方向における照射点間距離（レーザ変位計間距離）で除算（測定値差／照射点間距離）することにより求まる。
【実施例】
【００４８】
図１５は、鋳片１の４つの面（上面１ａ，下面１ｂ，２つの側面１ｃ，１ｄ）を各面毎に各面の傾きに倣うように外周側面が算出された切削工具を用いて加工した時の加工時間を従来技術と本発明とで比較した図である。従来技術を１００とすると本発明では８１となり、本発明では従来術と比較して鋳片１の表面切削加工時間（表面手入れ時間）を短縮することができた。
【００４９】
以上、本発明を上記一実施形態及び実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記一実施形態及び実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、上記実施形態及び実施例では、上記（４）式「ｄΣＡ／ｄａｔ＝０」により、合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）が最も小さくなる外周側面３２の傾きａｔを算出する場合について説明した。しかしながら、本発明は、上記（４）式「ｄΣＡ／ｄａｔ＝０」に限定されるものではない。外周側面３２の傾きａｔは、所定の範囲内で「ｄΣＡ／ｄａｔ≒０」が成り立つように、合計切削除去断面積ΣＡ（ａｔ）に基づいて決定するようにしてもよい。例えば「ｄΣＡ／ｄａｔ」の値が−０．５〜０．５の範囲であれば、鋳片１の断面１Ｘにおける側面１ｃの形状変動に倣うように側面１ｃを切削加工しても、従来と比較して切削工具３０のストローク数を最小限にしつつ、切削送りの速度を速くすることができるので、鋳片１の表面切削加工時間（表面手入れ時間）を短縮することが可能である。
また、表面切削装置１０は外周側面傾き算出装置４０を備えた構成にしてもよく、また、表面切削装置１０及び外周側面傾き算出装置４０を含む圧延設備ラインを構築してもよい。
【００５０】
＜その他の実施形態＞
上述の実施形態では、切削工具の外周側面傾き算出方法、外周側面傾き算出装置、加工装置及び鋼材の製造方法について説明した。しかしながら、本発明は、これらの方法及び装置に限定されるものではない。たとえば、本発明は、切削工具で被削材を加工する加工方法に適用することができる。
具体的には、被削材の加工方法において、上述の図１２に示す外周側面傾き算出方法により算出された外周側面傾きａｔを有する切削工具３０で被削材を加工する。
また、被削材の加工方法において、上述の外周側面傾き算出装置４０により算出された外周側面傾きａｔを有する切削工具３０で被削材を加工する。
また、被削材の加工方法において、上述の加工装置としての表面切削装置１０を使用し、上述の外周側面傾き算出装置４０により算出された外周側面傾きａｔを有する切削工具３０で被削材を加工する。
これらの加工方法によれば、上述の実施形態と同様に、被削材の表面切削加工時間を短縮することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…鋳片
１ａ…上面
１ｂ…下面
１ｃ，１ｄ…側面
１０…表面切削装置
１１…固定ヘッド
１２…門型フレーム
１２ａ…上部フレーム
１２ｂ…支柱部
１４…支柱移動レール
１５…クロスレール
１６…フロントヘッド
１７…主軸
１８…回転軸
１９，２０…レーザ変位計
３０…切削工具
３１…工具本体
３２…外周側面
３３中心軸
３５…切削インサート
３６…バックサポート体
３７…固定ネジ
３８…インサート列
４０…外周側面傾き算出装置
４１…切削除去断面積算出部
４２…合計切削除去断面積算出部
４３…外周側面傾き算出部
４４…出力部
４５…記憶部
４６…出力装置
【図１】
2019181685.tif 000007
【図２】
2019181685.tif 000008
【図３】
2019181685.tif 000009
【図４】
2019181685.tif 000010
【図５】
2019181685.tif 000011
【図６】
2019181685.tif 000012
【図７】
2019181685.tif 000013
【図８】
2019181685.tif 000014
【図９】
2019181685.tif 000015
【図１０】
2019181685.tif 000016
【図１１】
2019181685.tif 000017
【図１２】
2019181685.tif 000018
【図１３】
2019181685.tif 000019
【図１４】
2019181685.tif 000020
【図１５】
2019181685.tif 000021
【図１６】
2019181685.tif 000022
【図１７】
2019181685.tif 000023