(57)【要約】【課題】側面刃を有する回転工具によって、回転工具の回転軸と平行な面を加工した場合に、良好な加工面精度が得られる加工方法および加工装置を提供する。【解決手段】回転工具４２を用いて、回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工方法であって、回転工具は、円柱状の本体４２ａと、当該本体の外周に同軸および同一外径で形成されるとともに回転軸方向に予め設定された間隔Ｂｐで整列される複数の切れ刃４２ｂを備え、加工方法は、工作物Ｗと回転工具４２とを相対移動させ複数の切れ刃により予め設定された切り込み深さで回転軸に対して予め設定された角度方向に複数回加工を行なう際、回転軸方向において加工面と直交する断面では、先回の加工における回転軸方向の回転工具の位置と今回の加工における回転軸方向の回転工具の位置とが予め設定された変位量だけ異なる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具を用いて、当該回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工方法であって、
前記回転工具は、円柱状の本体と、当該本体の外周に同軸および同一外径で形成されるとともに回転軸方向に予め設定された間隔で整列される複数の切れ刃を備え、
前記加工方法は、
工作物と前記回転工具とを相対移動させ前記複数の切れ刃により予め設定された切り込み深さで前記回転軸に対して予め設定された角度方向に複数回加工を行なう際、前記回転軸方向において加工面と直交する断面では、先回の加工における回転軸方向の前記回転工具の位置と今回の加工における回転軸方向の前記回転工具の位置とが予め設定された変位量だけ異なる加工方法。
【請求項２】
前記回転工具の前記複数の切れ刃は、それぞれ同一形状で形成され頂点が円弧形状で形成された山部を備え、
前記回転軸方向に整列された前記複数の切れ刃の前記間隔よりも小さな前記予め設定された変位量毎に前記工作物を加工する請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
前記各切れ刃の前記各山部間に形成される各谷からの前記各山部の高さは前記回転工具の前記切り込み深さよりも大きくなるよう形成される請求項２に記載の加工方法。
【請求項４】
回転工具を用いて、当該回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工装置であって、
前記回転工具は、円柱状の本体と、当該本体の外周に同軸および同一外径で形成されるとともに回転軸方向に予め設定された間隔で整列される複数の切れ刃を備え、
前記加工装置は、
工作物と前記回転工具とを相対移動させ前記複数の切れ刃により予め設定された切り込み深さで前記回転軸に対して予め設定された角度方向に複数回加工を行なう際、前記回転軸方向において加工面と直交する断面では、先回の加工における回転軸方向の前記回転工具の位置と今回の加工における回転軸方向の前記回転工具の位置とが予め設定された変位量だけ異なるよう制御する加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具の側面刃により回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工方法および加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、側面刃の回転によって工作物を切削加工し、回転軸と平行な面を形成する回転工具がある。回転軸と平行な面の一例としては平面が挙げられる。平面の加工時に使用される回転工具としては、例えば周知のエンドミルがある。また、回転工具の回転軸と平行な面の別の例としては、例えば特許文献１，２に記載される中繰り孔の内周面等を挙げることもできる。このとき、中繰り孔の内周面の加工は、中繰りバイト等の回転工具によって行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７６７１４号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したエンドミルによる平面の加工においては、エンドミルが工作物と当接する部位の大部分は切れ刃となっている。このため、平面加工の際、切れ刃が工作物から受ける切削抵抗は大きく、切削抵抗を受けた切れ刃は軸線方向と直交する方向に切削抵抗に応じた大きな力を受けることになる。これにより、エンドミルには回転軸と直交する方向に撓みが生じ、加工面精度が低下する虞がある。
【０００５】
また、特許文献１，２に記載された回転工具による中繰り孔加工では、いずれも回転工具の先端部に切れ刃が設けられている。このため、切れ刃が切削抵抗を受けると、切れ刃から距離がある回転工具の根元部では、切削抵抗に応じた大きなモーメントが生じやすい。これによって、回転工具は回転軸と直交する方向に撓みが生じ易く、加工面精度が低下する虞がある。また、振動も生じ易くなる。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、側面刃を有する回転工具によって、回転工具の回転軸と平行な面を加工した場合に、良好な加工面精度が得られ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】
【０００７】
（加工方法）
（請求項１）本手段に係る加工方法は、回転工具を用いて、当該回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工方法であって、回転工具は、円柱状の本体と、本体の外周に同軸および同一外径で形成されるとともに回転軸方向に予め設定された間隔で整列される複数の切れ刃を備え、加工方法は、工作物と回転工具とを相対移動させ複数の切れ刃により予め設定された切り込み深さで回転軸に対して予め設定された角度方向に複数回加工を行なう際、回転軸方向において加工面と直交する断面では、先回の加工における回転軸方向の回転工具の位置と今回の加工における回転軸方向の回転工具の位置とが予め設定された変位量だけ異なる。
【０００８】
（請求項２）また、回転工具の複数の切れ刃は、それぞれ同一形状で形成され頂点が円弧形状で形成された山部を備え、回転軸方向に整列された複数の切れ刃の間隔よりも小さな予め設定された変位量毎に工作物を加工してもよい。
【０００９】
（請求項３）また、各切れ刃の各山部間に形成される各谷からの各山部の高さは回転工具の切り込み深さよりも大きくなるよう形成されてもよい。
【００１０】
（加工装置）
（請求項４）本手段に係る加工装置は、回転工具を用いて、当該回転工具の回転軸と平行な面を加工する加工装置であって、回転工具は、円柱状の本体と、本体の外周に同軸および同一外径で形成されるとともに回転軸方向に予め設定された間隔で整列される複数の切れ刃を備え、加工装置は、工作物と前記回転工具とを相対移動させ前記複数の切れ刃により予め設定された切り込み深さで回転軸に対して予め設定された角度方向に複数回加工を行なう際、回転軸方向において加工面と直交する断面では、先回の加工における回転軸方向の回転工具の位置と今回の加工における回転軸方向の回転工具の位置とが予め設定された変位量だけ異なるよう制御する。
【発明の効果】
【００１１】
（請求項１）本発明の加工方法によれば、回転工具が、回転軸に対して設定された角度方向への各加工の間に予め設定された変位量ずつ軸線方向に移動することによって、今回の加工では先回の加工で削り残した部分を変位量に応じた分だけ少しずつ除去加工していく。これにより、切削抵抗は低減されるので、回転工具の加工部位が撓み加工面精度が低下することを抑制することができる。
【００１２】
（請求項２）また、本発明の加工方法によれば、回転工具の各切れ刃の各山部が同一形状で形成されている。このため、各切れ刃は、加工時において均一な切削抵抗を工作物から受ける。このような安定した加工状態において、回転工具は、各切れ刃の回転軸方向の間隔よりも小さな変位量だけ回転軸方向に移動しながらで平面の加工を行なうので、さらに回転工具の撓みが抑制され、良好な加工面精度を得ることができる。
【００１３】
（請求項３）また、本発明の加工方法によれば、工作物は、加工時に谷で加工されることなく山部の頂点および斜面によって加工される。これにより、谷の形状のばらつきに影響されることなく切削抵抗は安定する。よって、回転工具の撓みは安定して抑制され、良好な加工面精度を得ることができる。
【００１４】
（請求項４）請求項１の加工方法を加工装置として具体化したものであり、請求項１と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る加工装置の全体構成を説明する斜視図である。
【図２】図１の加工装置の概略構成および制御装置を説明する図である。
【図３】実施の形態に係る回転工具を説明する図である。
【図４】図３の回転工具を回転軸方向から視た図である。
【図５】図４における５−５断面図である。
【図６】加工開始の状態を工作物ＷのＹ軸上方からみた図である。
【図７】本実施の形態に係る加工方法のフローチャートである。
【図８】１回目の加工における回転工具の切れ刃および工作物の断面図である。
【図９】２回目の加工における回転工具の切れ刃および工作物の断面図である。
【図１０】本実施の形態に係る回転工具の切れ刃の移動軌跡を説明する図である。
【図１１】別の方法により移動される回転工具の切れ刃の移動軌跡を説明する図である。
【図１２】変形例１に係る円環状内溝および回転工具の関係を説明する図である。
【図１３】変形例２に係る回転工具の切れ刃の移動軌跡を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜概要説明＞
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図１および図２では、本発明に係る加工装置の一例として、４軸マシニングセンタを例に挙げ説明する。加工装置１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）および１つの回転軸（Ｃ軸）を有する加工装置である。なお、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、図１に図示する通りである。また、図１に示すＸ，Ｙ，Ｚの矢印方向をそれぞれ正方向（＋方向）とする。
【００１７】
＜加工装置の構成＞
図１および図２に示すように、加工装置１は、ベッド１０と、コラム２０と、サドル３０と、回転主軸４０と、テーブル５０と、ターンテーブル７０と、タッチセンサ８０と、制御装置９０とから構成されている。なお、図示省略するが、ベッド１０と並んで既知の自動工具交換装置が設けられている。
【００１８】
ベッド１０は、矩形形状を呈し、床上に載置されている。ただし、ベッド１０の形状は矩形状に限定されるものではない。このベッド１０の上面には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが、相互に平行に、且つ、Ｘ軸方向（水平方向）に延在して形成されている。Ｘ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にはコラム２０が摺動可能に配置される。さらに、ベッド１０には、一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂの間に、コラム２０をＸ軸方向に駆動するための図略のＸ軸ボールねじが配置される。また、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ１１ｃが図２に示す位置に配置される。
【００１９】
コラム２０の底面には、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが相互に平行に、且つ、Ｘ軸方向に延在して形成されている。コラム２０は、ベッド１０に対してＸ軸方向に移動可能なよう、一対のＸ軸ガイド溝２１ａ，２１ｂが前述した一対のＸ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂ上にボールガイド２２ａ，２２ｂを介して嵌め込まれ、コラム２０の底面がベッド１０の上面に密接されている。
【００２０】
さらに、コラム２０のＸ軸に平行な側面（摺動面）２０ａには、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂが、相互に平行に、且つ、Ｙ軸方向（鉛直方向）に延在して形成されている。一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂには、サドル３０が摺動可能に配置される。さらに、コラム２０には、一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂの間に、サドル３０をＹ軸方向に駆動するための図略のＹ軸ボールねじが配置される。また、このＹ軸ボールねじを回転駆動するＹ軸モータ２３ｃが図２に示す位置に配置される。
【００２１】
コラム２０の摺動面２０ａに対向するサドル３０の側面３０ａには、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが相互に平行に、且つ、Ｙ軸方向に延在して形成されている。サドル３０は、コラム２０に対してＹ軸方向に移動可能なよう、一対のＹ軸ガイド溝３１ａ，３１ｂが一対のＹ軸ガイドレール２３ａ，２３ｂに嵌め込まれ、サドル３０の側面３０ａがコラム２０の摺動面２０ａに密接されている。
【００２２】
回転主軸４０は、サドル３０内に収容された主軸モータ４１（図２参照）により回転可能に設けられ、本発明に係る回転工具４２を把持する。回転工具４２は、回転主軸４０の先端に固定され、回転主軸４０の回転に伴って回転される。また、回転工具４２は、コラム２０およびサドル３０の移動に伴ってベッド１０に対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能である。本実施形態においては、加工装置１が回転工具４２を用いて、工作物Ｗの上面に平面加工を行なう態様について説明する。なお、本実施形態においては、回転工具４２が加工するこの平面が本発明における回転工具４２の回転軸と平行な面に相当する。回転工具４２の詳細については後述する。
【００２３】
さらに、ベッド１０の上面には、テーブル５０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂが相互に平行に、且つ、Ｘ軸方向と直交するＺ軸方向（水平方向）に延在して形成されている。ベッド１０には、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂの間に、テーブル５０をＺ軸方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置される。また、Ｚ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ１２ｃが図２に示す位置に配置される。
【００２４】
テーブル５０は、ベッド１０上でＺ軸方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール１２ａ，１２ｂ上に設けられている。テーブル５０の上面には、ターンテーブル７０がＹ軸に平行なＣ軸回りで回転可能に設けられる。ターンテーブル７０には、工作物Ｗが固定保持される。ターンテーブル７０は、工作物Ｗとともに図２に示すＣ軸モータ６２により回転される。
【００２５】
タッチセンサ８０は、サドル３０の前面に設けられ、サドル３０の移動に伴って移動可能となっている。タッチセンサ８０には、下方向（Ｙ軸方向）に延びるプローブ８１が設けられている。プローブ８１が工作物Ｗ等に接触することにより、接触信号を制御装置９０に出力する。
【００２６】
＜回転工具４２についての説明＞
回転主軸４０に把持される回転工具４２について図３に基づき詳細に説明する。図３に示すように、回転工具４２は、円柱状の本体４２ａと、本体４２ａの外周に設けられた複数の切れ刃４２ｂとを有している。複数の切れ刃４２ｂは、本体４２ａの外周に同軸および同一外径Ｄ１で形成されるとともに、予め設定された間隔Ｂｐ（以降、切れ刃ピッチＢｐと称す）毎に軸線方向に５個整列して配置されている。ただし、この態様に限らず、切れ刃４２ｂの数は、工作物Ｗの大きさ等に応じていくつで設定してもよい。
【００２７】
回転軸方向から見た回転工具４２の切れ刃４２ｂの形状は、図４に示すようになっている。つまり、回転軸方向に等ピッチで整列する５個の切れ刃４２ｂはそれぞれ回転軸回りに９０度間隔で４つの切れ刃４２ｂ１〜４２ｂ４に分割されている。分割されたそれぞれの切れ刃４２ｂ１〜４２ｂ４の先端部（工作物Ｗへの切り込み部Ｃ１〜Ｃ４）の断面形状は図５に示すような形状となっている。なお、図５には代表として回転軸方向の２個の切れ刃４２ｂ１，４２ｂ１のみ示してある。なお、切れ刃４２ｂの分割数は４個に限らずいくつでもよい。
【００２８】
切れ刃４２ｂの断面を現す図５に示すように、回転工具４２の各切れ刃４２ｂ、即ち、分割された切れ刃４２ｂ１〜４２ｂ４は、それぞれ同一形状で形成され頂点が大きさＲ１の円弧形状で形成された山部４２ｃと、各山部４２ｃ間に形成される各谷４２ｄとを備えている。山部４２ｃは頂角θ１で形成されている。頂角θ１の大きさは、加工時において山部４２ｃが工作物Ｗから受ける切削抵抗が大きくなりすぎないよう実験等の結果に基づき任意に設定すればよい。また、各切れ刃４２ｂ間の切れ刃ピッチＢｐは、任意で設定すればよいが、本実施形態においては、Ｂｐ＝１．５ｍｍとする。
【００２９】
また、図８に示すように、山部４２ｃと隣り合う谷４２ｄからの各山部４２ｃのそれぞれの高さｈは、回転工具４２による平面加工時において、回転工具４２の切り込み深さＤｅよりも大きくなるよう形成される。これにより、切り込み深さＤｅで切り込まれたときにおける加工前の工作物Ｗの上面は、回転工具４２が有するいかなる谷４２ｄにも接触しない。つまり、工作物Ｗの上面は、同一形状で形成された各山部４２ｃの斜面と、各山部４２ｃの頂点である大きさＲ１の円弧とによって加工される。このため、各山部４２ｃが受ける切削抵抗は均一なものとすることができる。これにより、谷４２ｄの深さや形状にばらつきがあっても、安定した切削が行なえる。
【００３０】
＜制御装置の構成＞
制御装置９０は、主軸モータ４１を制御して、回転工具４２を回転させる。また、制御装置９０は、Ｘ軸モータ１１ｃ、Ｚ軸モータ１２ｃ、Ｙ軸モータ２３ｃ、Ｃ軸モータ６２を制御して、工作物Ｗと回転工具４２とをＸ軸方向、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、およびＣ軸回りに相対移動させることにより、工作物Ｗの加工を行なう。
【００３１】
図２に示すように、制御装置９０は、Ｘ軸駆動制御部９１と、Ｙ軸駆動制御部９２と、
Ｚ軸駆動制御部９３と、Ｃ軸駆動制御部９５と、主軸駆動制御部９６と、本発明に係る変位量制御部９７とを備える。ここで、各制御部９１〜９３，９５〜９７は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現させる構成とすることもできる。
【００３２】
Ｘ軸駆動制御部９１は、Ｘ軸モータ１１ｃと接続され、コラム２０をサドル３０と共にＸ軸方向に駆動制御する。Ｙ軸駆動制御部９２は、Ｙ軸モータ２３ｃと接続され、サドル３０を回転主軸４０およびタッチセンサ８０と共にＹ軸方向に駆動制御する。Ｚ軸駆動制御部９３は、Ｚ軸モータ１２ｃと接続され、テーブル５０をＺ軸方向に駆動制御する。Ｃ軸駆動制御部９５は、Ｃ軸モータ６２と接続され、ターンテーブル７０をＣ軸回りで回転させる。主軸駆動制御部９６は、主軸モータ４１と接続され、回転主軸４０を回転させる。
【００３３】
＜変位量制御部９７の説明＞
変位量制御部９７は、Ｘ軸駆動制御部９１、Ｙ軸駆動制御部９２、Ｚ軸駆動制御部９３、Ｃ軸駆動制御部９５および主軸駆動制御部９６に指令を送信し、工作物Ｗに対し所望の平面加工を実施する。具体的には、変位量制御部９７は、各制御部に指令を送信し、工作物Ｗと回転工具４２とを相対移動させ、複数の切れ刃４２ｂにより予め設定された切り込み深さＤｅで回転軸に対して予め設定された角度方向（本実施形態では直交方向）に複数回加工を行なう。この際、回転軸方向において工作物Ｗの加工面と直交する断面（回転軸を含み、且つ加工面と直交する断面）では、図９に示すように、先回の加工における回転軸方向の回転工具４２の位置と今回の加工における回転軸方向の回転工具４２の位置とが予め設定された変位量ｘだけ異なるよう（移動されるよう）回転工具４２の位置を制御する。
【００３４】
上記のような制御を実行するため変位量制御部９７は、直交方向加工部９７ａと軸線方向移動部９７ｂとを備えている。直交方向加工部９７ａは、工作物Ｗに対し回転工具４２を予め設定された切り込み深さＤｅによって回転工具４２の回転軸と直交する方向、即ち本実施形態においてはＸ軸方向に複数回相対移動させて加工を行なう制御部である。本実施形態では、回転工具４２と工作物Ｗとの間の複数回の相対移動の移動方向は、１回の移動毎に正方向および負方向に反転されるものとする。
【００３５】
軸線方向移動部９７ｂは、直交方向加工部９７ａによって回転工具４２の回転軸に直交する方向への複数回の各相対移動の間に、回転工具４２を回転軸の軸線方向（Ｙ軸方向）に予め設定された変位量ｘだけそれぞれ移動させる制御部である。
【００３６】
つまり、上記の変位量制御部９７は、直交方向加工部９７ａによって工作物Ｗと回転工具４２とを相対移動させる。そして、複数（５個）の切れ刃４２ｂにより予め設定された切り込み深さＤｅで回転軸に対して予め設定された角度方向（本実施形態においては直交方向）に複数回の加工を行なう。そして、この際、回転軸方向において加工面と直交する断面では、複数回の加工のうち先回の加工における回転軸方向の回転工具４２の位置と今回の加工における回転軸方向の回転工具４２の位置とが予め設定された変位量ｘだけ軸線方向移動部９８によって移動されるようになっている。
【００３７】
＜変位量ｘの求め方＞
変位量ｘの求め方について説明する。上記の様な制御を行なうため、軸線方向移動部９７ｂは、さらに、変位量演算部９７ｂ１および移動回数演算部９７ｂ２を備えている。変位量演算部９７ｂ１は、各切れ刃４２ｂ間の切れ刃ピッチＢｐ（間隔）の大きさ、加工平面（回転工具４２の回転軸と平行な面に相当）に要求される表面粗さ（本発明の加工面精度に相当）および切れ刃４２ｂの山部４２ｃの頂点の円弧の大きさＲ１に基づき回転工具４２の回転軸方向への変位量ｘを演算する。具体的には、変位量ｘは下記（数１）式に基づき演算される。
（数１）
変位量ｘ＝√（８×Ｒ１×ａ）
ここで、Ｒ１；切れ刃の山部４２ｃの頂点の円弧の大きさ、
ａ；要求される表面粗さ（加工面精度）、
である。円弧の大きさＲ１および要求される表面粗さａは、例えば作業者が図略の記憶部に事前に入力すればよい。そして、変位量演算部９７ｂ１が入力されたＲ１およびａを記憶部から読み取り演算すればよい。なお、上記において回転軸方向の変位量ｘは、切れ刃ピッチＢｐよりも小さな値となるよう設定される。
【００３８】
＜移動回数ｎの求め方＞
次に、回転工具４２の回転軸方向への移動回数ｎの求め方について説明する。移動回数演算部９７ｂ２は、各切れ刃間の切れ刃ピッチＢｐ（間隔）を、変位量演算部９７ｂ１で演算された変位量ｘで除し、軸線方向移動部９７ｂの制御による回転工具４２の軸線方向への変位量ｘ毎の移動回数ｎを下記（数２）式に基づき演算する。
（数２）
移動回数ｎ＝Ｂｐ／ｘ
このとき、切れ刃ピッチＢｐは、例えば作業者が図略の記憶部に事前に入力しておけばよい。そして、移動回数演算部９７ｂ２は、入力された切れ刃ピッチＢｐを記憶部から読み取り演算する。
【００３９】
上述より、本実施形態では、切れ刃ピッチＢｐ分を全移動量の上限として回転工具４２を変位量ｘずつ軸線方向にｎ回移動させて平面の加工を終了させる。これにより、工作物Ｗにおける削り残し部は全て除去される。そして、このときの加工平面の表面粗さも所望の値ａとなっている。なお、本実施形態では、変位量ｘおよび移動回数ｎは、上述のように制御装置９０内で演算するようにした。しかし、これに限らず、作業者が手計算で演算し、演算した結果を変位量制御部９７の図略の記憶部に入力するようにしてもよい。これによっても制御装置９０内で演算したときと同様の効果が得られる。
【００４０】
＜制御装置９０による加工制御動作の説明＞
次に、実際に加工を行なう場合の制御装置９０による加工制御動作について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
まず加工制御動作の説明にあたって各種前提条件について説明する。上述したように、本実施形態においては、図１における工作物Ｗの上面を平面加工する。工作物ＷはＸ，Ｙ，Ｚ軸と各辺の方向とがそれぞれ一致する様、ターンテーブル７０上に固定された直方体の部材である。工作物Ｗの材質は例えばアルミである。しかし、この材質に限定されることなく、回転工具４２の切れ刃４２ｂによって切削可能であれば、どのような材質であってもよい。
【００４２】
また、工作物ＷのＺ軸方向の寸法は、例えば７．５ｍｍとする。ただし、Ｚ軸方向の寸法は、７．５ｍｍに限らず７．５ｍｍ未満でも良いし、７．５ｍｍを越えてもよい。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の寸法は任意である。Ｚ軸方向の寸法が７．５ｍｍ以下である場合、本実施形態では、回転工具４２を切れ刃ピッチＢｐ分だけ軸線方向に移動させたとき、工作物Ｗの上面全面の加工が終了する。また、前述した通り回転工具４２によるＹ軸方向への切り込み寸法Ｄｅと、谷４２ｄの深さ、すなわち山部４２ｃの高さｈとの関係はＤｅ＜ｈとする。なお、Ｚ軸方向の寸法が７．５ｍｍを越えている場合、切れ刃ピッチＢｐ分だけ加工したのち、加工残りの面に対して回転軸方向に回転工具４２を変位量ｘずつ変位させながら、それまでと同様の加工を行なってもよい。また、別の方法として、ターンテーブル７０をＣ軸回りに１８０度回転させ、工作物Ｗの反対側から上記と同様の加工を行なってもよい。
【００４３】
制御装置９０は、Ｘ軸駆動制御部９１、Ｙ軸駆動制御部９２およびＺ軸駆動制御部９３を制御し、サドル３０に設けられたタッチセンサ８０の先端部を工作物Ｗの上面にタッチさせ、当該上面の座標を図略の記憶部に送信し記憶させる。このように、工作物Ｗの上面の座標が認識された状態から本発明に係る加工方法の作動が開始される。なお、回転工具４２は、予め設定された回転数で回転軸回りに回転される。また、回転工具４２の移動は、制御装置９０がＸ軸駆動制御部９１、Ｙ軸駆動制御部９２およびＺ軸駆動制御部９３を制御し実施するものである。このため、以降の説明においては、そのような説明を省略する場合がある。
【００４４】
図７に示すように、ステップＳ１０（変位量制御部９７の軸線方向移動部９７ｂが有する変位量演算部９７ｂ１の処理部）では、回転工具４２の回転軸方向への変位量ｘが、前述の（数１）式によって演算される。本実施形態では、切れ刃４２ｂの山部４２ｃ頂点が有する円弧の大きさＲ１は、例えば０．３ｍｍであるとする。また、要求する所望の表面粗さａ（加工面精度）は、０．０１ｍｍであるとする。これより、Ｒ１＝０．３ｍｍ、ａ＝０．０１ｍｍを、式（√（８×Ｒ１×ａ））に代入し、変位量ｘ＝０．１５ｍｍが求められる。
【００４５】
ステップＳ２０（変位量制御部９７の軸線方向移動部９７ｂが有する移動回数演算部９７ｂ２の処理部）では、変位量ｘによる回転工具４２の軸線方向への移動回数ｎが（数２）式によって演算される。本実施形態では、切れ刃ピッチＢｐは、例えば１．５ｍｍである。よって、Ｂｐ＝１．５ｍｍおよびステップＳ１０で演算された変位量ｘ＝０．１５ｍｍを式（Ｂｐ／ｘ）に代入し、移動回数ｎ＝１０回が求められる。
【００４６】
ステップＳ３０（変位量制御部９７が有する直交方向加工部９７ａの処理部）では、工作物Ｗに対し回転工具４２を予め設定された切り込み深さＤｅだけＹ軸方向に切り込む。その後、回転工具４２を回転軸と直交するＸ軸方向に相対移動させ１回目の加工を行なう。このとき、切り込み深さＤｅは前述したように、回転工具４２の切れ刃４２ｂの山部４２ｃの高さｈより小さい。これにより、工作物Ｗの上面が、切れ刃４２ｂの谷４２ｄに接触することはない。
【００４７】
１回目の加工の開始にあたって、工作物Ｗに対する回転工具４２のＸ軸方向における位置は、工作物Ｗから外れた位置にあっても良いし、工作物Ｗの上面のＸ軸方向におけるいずれかの端部を直接切り込む位置であってもよい。なお、本実施形態においては、加工開始時における回転工具４２のＸ軸方向における位置は、工作物Ｗから外れた位置にあるものとする（図６参照）。その後、制御装置９０は、Ｘ軸駆動制御部９１を制御して、回転工具４２を、回転工具４２の回転軸と直交するＸ軸方向に相対移動させる（図６中、矢印参照）。そして、工作物Ｗの上面の一方側の端面から加工を開始した回転工具４２を、工作物Ｗの上面のＸ軸方向の他方側の端面から外れる位置（図６中、二点鎖線参照）まで移動させる。これにより、１回目のＸ軸方向への加工が終了する。
【００４８】
このとき、工作物Ｗの加工面は、図８の断面に示すような形状を呈している。図８によれば、加工面は、切れ刃４２ｂが有する山部４２ｃの形状と同一の形状が工作物Ｗから除去されて形成されている。つまり、回転軸方向に整列される５個の切れ刃４２ｂの各間の空間形状に相当する形状が削り残し部として残されている。
【００４９】
ステップＳ４０では、回転工具４２のＺ軸方向への移動回数がステップＳ２０で演算した移動回数ｎ＝１０回となったか否かを確認する。今回の説明においては、回転工具４２のＺ軸方向への移動は、まだ一度もないため、ＮＯでステップＳ５０に移動する。しかし、移動回数ｎ＝１０回となった場合には、ステップＳ６０に移動し加工を終了させたのちプログラムを終了する。なお、ステップＳ４０においては、回転工具４２のＺ軸方向への移動回数によって判定せず、回転工具４２のＸ軸方向への移動、即ち加工の回数によって判定してもよい。ただし、この場合には、プログラムの終了を判定する回数は、ステップＳ２０で演算した移動回数に１を加えた１１回とする。
【００５０】
ステップＳ５０（変位量制御部９７の軸線方向移動部９７ｂの処理部）では、ステップＳ１０で演算された変位量ｘ＝０．１５ｍｍだけ、回転工具４２を回転軸方向（Ｚ軸方向）に移動させる。その後、再度、ステップＳ３０で、先回行なった加工と同様の加工を工作物Ｗの上面に対して行なう。ただし、今回行なったＸ軸方向における回転工具４２の移動方向は、先回、ステップＳ３０で行なったＸ軸方向における回転工具４２の移動方向とは逆向きとなっている。そして、先回と今回の２回の加工を行なった際の、回転軸方向における各加工面の断面形状は図８、図９に示す通りとなっている。
【００５１】
図８は、前述したように直交方向加工部９７ａによる１回目の切り込み加工における工作物Ｗの断面である。また、図９は、変位量制御部９７の軸線方向移動部９７ｂにより回転工具４２が軸線方向に変位量ｘだけ移動した後に、直交方向加工部９７ａによって２回目の切り込み加工がされた際の断面である。なお、図９において、二点鎖線で描かれた回転工具４２の位置は、１回目の加工における回転軸方向の位置を示している。上記の場合においては、図８に示す１回目の切り込み加工は本発明に係る先回の加工に相当し、図９に示す２回目の切り込み加工は、本発明に係る今回の加工に相当する。
【００５２】
図９に示すように、１回目の切り込み加工時における回転工具４２の回転軸方向の位置と２回目の切り込み加工時における回転工具４２の回転軸方向の位置とは、変位量ｘだけ移動していることが判る。また、図９の例えば１回目の切り込み加工時から２回目の切り込み加工時までの加工面をみると、１回目の切り込み加工時には削り残されていた工作物Ｗの一部が、２回目の加工によって、回転軸方向への変位量ｘに応じた量が除去加工されている（斜線部Ｑ参照）。
【００５３】
次に、ステップＳ４０で、前回と同様、回転工具４２のＺ軸方向への移動回数がステップＳ２０で演算した移動回数ｎ＝１０回となったか否かを確認する。説明の流れにおいて現時点では移動回数１回であるので、ステップＳ５０およびステップＳ３０に再び移動する。そして、ステップＳ４０において、移動回数ｎがｎ＝１０回になるまでステップＳ３０〜ステップＳ５０の処理が繰り返し行なわれる。移動回数ｎが１０回となれば、前述の通り、ステップＳ６０で加工を終了し、プログラムを終了する。このように、回転工具４２が回転軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に工作物Ｗと相対移動しながら工作物Ｗを加工する度に、図９に示すように、変位量ｘずつＺ軸方向に移動し次回のＸ軸方向への加工を行なっていく加工方法によって、良好な加工面精度を有する加工平面が得られる。なお、本実施形態において、工作物Ｗの平面上における回転工具４２の移動軌跡は、図１０の模式図に示す矢印のようになる。
【００５４】
＜効果について＞
本実施形態の加工装置および加工方法によれば、回転工具４２が、回転軸と直交する方向への各加工の間に、予め設定された変位量ｘずつ回転軸方向に移動することによって、今回の加工では先回の加工で削り残した部分を少しずつ除去加工していく。これにより、各加工毎における切削量を少量とし切削抵抗を低減できるので、回転工具４２の加工部位が撓み、加工面精度が低下することを抑制することができる。
【００５５】
また、本実施形態の加工装置および加工方法によれば、回転工具４２の各切れ刃４２ｂの各山部４２ｃが同一形状で形成されている。このため、各切れ刃４２ｂは、加工時において均一な切削抵抗を工作物から受ける。このような安定した加工状態において、回転工具４２は、各切れ刃４２ｂの回転軸方向の切れ刃ピッチＢｐ（間隔）よりも小さな変位量だけ回転軸方向に移動しながらで平面の加工を行なう。これにより、さらに回転工具４２の撓みが抑制され、良好な加工面精度を得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態の加工装置および加工方法によれば、工作物Ｗは、加工時に谷４２ｄで加工されることなく山部４２ｃの頂点および斜面によって加工される。これにより、谷４２ｄの形状のばらつきに影響されることなく切削抵抗は安定する。よって、回転工具４２の撓みは安定して抑制され、良好な加工面精度を得ることができる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、回転工具４２によるＸ軸方向への加工を、１回づつＸ軸方向の方向を反転させながら加工したが、この態様には限らない。例えば、回転工具４２によってＸ軸方向への１回の加工が終了したら，回転工具４２をＸ軸方向において先回の加工の開始位置まで戻し、回転軸方向に変位量ｘだけ移動させた後、先回の加工と同じ方向に工作物Ｗに対して相対移動させて加工してもよい（図１１の回転工具４２の移動軌跡の模式図参照）。なお、図１１中の破線の矢印は、回転工具４２が工作物Ｗの上方を、工作物Ｗを加工することなく移動することを示している。これによっても、本実施形態と同様の効果が得られる。ただし、この態様に限らず、回転工具４２の回転軸方向への移動は、回転工具４２が工作物Ｗの上方を移動する前に行なってもよい。
【００５８】
次に変形例１について説明する。変形例１の加工装置は上記の実施形態とは加工の対象とする加工面のみが異なる。変形例１においては、回転工具４２を用いて円環状内溝１４４の内周面Ｐを加工する。ここで円環状内溝とは、図１２に示すような孔１４３の内周面が拡径されて得られる内溝である。このような円環状内溝１４４も、内周面Ｐが回転工具４２の回転軸と平行な面を有する平面の一例であるといえる。また、変形例１に適用させる加工装置は上記の実施形態に適用したマシニングセンタである。このように、変形例１と上記の実施形態とは一部のみ異なるので、異なる部分のみ説明し、同様部分の説明は省略する。また、同じ部品には同じ符号を付し説明する。なお、複数の切れ刃４２ｂの外径Ｄ１は、孔１４３の内径Ｄ２よりも若干小さく形成されている。
【００５９】
次に、加工方法について説明する。変形例１における加工方法は、図７に示すフローチャートにおける加工方法と同様である。このため、図７に示すフローチャートを利用して加工方法の説明を行なう。まず、回転工具４２をＺ軸方向に移動させ、孔１４３の内部の加工開始位置まで前進させる。そして、上記実施形態と同様にステップＳ１０で変位量ｘを求める。また、ステップＳ２０で移動回数ｎを求める。
【００６０】
次に、ステップＳ３０で、回転工具４２を、工作物Ｗに対し予め設定された切り込み深さＤｅだけ孔１４３の外径方向（例えばＹ軸方向またはＸ軸方向）に切り込む。その後、工作物Ｗに対して、回転工具４２を回転軸と直交する方向である孔１４３の内周面に沿って相対移動させ円環状内溝１４４の１回目の加工を行なう。このとき、回転工具４２は、制御装置９０が、Ｘ軸駆動制御部９１およびＹ軸駆動制御部９２を同時に制御することによって円周方向への動きを実現させる。そして、加工開始位置から孔１４３の内周面一周分の加工が終了するとステップＳ４０でプログラムを終了させるか否かの確認を行なう。
【００６１】
ステップＳ４０において、終了でなければステップＳ５０で、回転工具４２を回転軸方向へ変位量ｘだけ移動させる。変位量ｘだけ移動させるためには、回転工具４２を１度、孔１４３の中心軸方向に移動させ、切れ刃４２ｂと工作物Ｗとの接触を解除した後、変位量ｘだけ移動させればよい。その後、孔１４３の外径方向に切り込み深さＤｅだけ再度切り込み、２回目の加工を行なえば良い。しかし、これに限らず、１回目の加工終了後、回転工具４２を孔１４３の中心方向に移動させず、切り込み深さＤｅだけ切り込まれた状態で、回転工具４２を変位量ｘだけ回転軸方向に移動させてもよい。なお、回転工具４２を回転軸方向へ移動させる場合、テーブル５０をＺ軸方向に駆動制御して移動させるので、実際に移動されるのは、工作物Ｗである。そして、上記のような加工を予め設定された移動回数ｎだけ実施すれば、上記本実施形態で得られた加工面精度と同等の加工面精度を有する円環状内溝１４４の内周面が得られる。
【００６２】
＜変形例２＞
次に変形例２について説明する。変形例２は変形例１に対して、加工方法のみが一部異なる。このため、変更点のみ説明し、同様部分の説明は省略する。変形例２の加工方法では、切り込み深さＤｅだけ切り込んだ後に円環状内溝１４４の内周面Ｐの加工を行なう際、工作物Ｗに対して相対移動させる方向が変形例１と異なる。変形例２の加工方法では、制御装置９０が、Ｘ軸駆動制御部９１、Ｙ軸駆動制御部９２およびＺ軸駆動制御部９３を同時に制御する。これによって、回転工具４２の複数の切れ刃４２ｂは、回転軸に対して設定された所定の角度（予め設定された角度に相当）を有して孔１４３の内周面を螺旋状に移動していくことになる（孔１４３を中心軸回りに展開したときにおける、回転工具４２の切れ刃４２ｂの移動軌跡を模式的に記載した図１３参照）。このように、変形例２の加工方法では、直交方向加工部９７ａを有さない。
【００６３】
変形例２においては、螺旋状に孔１４３の内周面を一周した加工が上記実施形態および変形例１におけるＸ軸方向への１回の加工に相当する。このため、１周目および２周目の加工は、本発明における先回および今回の加工に相当する。よって、変形例２においては、先回の加工における回転工具４２の回転軸方向の位置と今回の加工における回転工具４２の回転軸方向の位置とが変位量ｘだけ異なるようにするため回転工具４２の軸線に対する螺旋の角度θ２が制御される。このような制御を実現させるため、変位量制御部９７によって、Ｘ軸駆動制御部９１、Ｙ軸駆動制御部９２およびＺ軸駆動制御部９３が制御され、回転工具４２と工作物Ｗとの相対移動速度が適宜制御される。このような加工装置および加工方法によっても、同様の効果が得られる。
【００６４】
なお、上記実施形態においては、加工方法をマシニングセンタに適用して説明した。しかし、これに限らず、加工方法を、マシニングセンタ以外の工作機械に適用してもよい。
【００６５】
また、上記本実施形態および変形例１においては、演算した変位量ｘおよび移動回数ｎによって回転工具４２を複数回の各加工の間に軸線方向に移動させ、所望の加工面精度を効率的に得るようにした。しかし、この態様に限らず変位量ｘおよび移動回数ｎを予め準備した値で代用してもよい。このとき、変位量ｘおよび移動回数ｎを、高精度の加工面精度が得られるような値としておけば、回転工具４２の移動回数ｎが増え加工に時間がかかっても高精度の加工面精度は確実に得られる。さらに、各回転工具に対応するマップを備え、マップから所望の加工面精度に対応する回転工具の移動量および移動回数を導出してもよい。
【００６６】
また、上記本実施形態および変形例１，２においては、加工装置１を、工作物ＷをＣ軸旋回可能とする４軸マシニングセンタであるとした。しかし、この態様に限らず、Ｃ軸を有さない３軸マシニングセンタにも適用できる。また、上記本実施形態および変形例１，２で適用した横軸マシニングセンタではなく、縦形マシニングセンタにも適用できる。
【００６７】
さらに、回転工具は、上記本実施形態および変形例１，２に示した形状のものには限らず、周知のラインバーでもよい。また、回転工具の切れ刃が別体のチップによって構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・加工装置、  １０・・・ベッド、  ２０・・・コラム、  ３０・・・サドル、  ４０・・・回転主軸、  ４２・・・回転工具、  ４２ａ・・・本体、  ４２ｂ・・・切れ刃、  ４２ｃ・・・山部、  ４２ｄ・・・谷、  ９０・・・制御装置、  ９７・・・変位量制御部、  ９７ａ・・・直交方向加工部、  ９７ｂ・・・軸線方向移動部、  ９７ｂ１・・・変位量演算部、  ９７ｂ２・・・移動回数演算部。
【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】
2015009307.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015009307.tif 000009
【図８】
2015009307.tif 000010
【図９】
2015009307.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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