(57)【要約】【課題】切削熱によりワークの温度が上昇し、熱い状態で仕上げ加工をしても、不良品にならず、良品が加工できるドライ切削の仕上げ加工方法を提供する。【解決手段】ドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法は、荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度ｔ２を測定し、ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算してワーク上昇温度ｔを求める第１工程と、基準寸法Ｄが前記ワーク上昇温度ｔによって膨張したその膨張後の仕上げ寸法Ｄ１を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法Ｄ１に公差分を加算して最終仕上げ寸法Ｄ２を決める第３工程と、前記基準寸法Ｄを前記最終仕上げ寸法Ｄ２に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、を含むことを特徴とするドライ切削の仕上げ加工方法である。【選択図】  図１
2008279536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室温（ｔ１）とワーク温度（ｔ２）とを比較してワーク上昇温度（ｔ）を求めるために、ワーク温度（ｔ２）を測定する温度センサ（Ｔ２）を機内に設けたことを特徴とするドライ切削用工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載のドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法であって、
荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、
基準寸法（Ｄ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）を求める第２工程と、
前記膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（Ｄ２）を決める第３工程と、
前記基準寸法（Ｄ）を前記最終仕上げ寸法（Ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、
を含むことを特徴とするドライ切削の仕上げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削油剤を使わないドライ切削やセミドライ切削で加工するドライ切削用工作機械、および、ドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の取り組みで日本は、1997年の地球温暖化防止京都会議の議定書に定めた二酸化炭素（ＣＯ２）など温室効果ガスの削減、2006年〜2012年の5年間の目標数値６％に決めたが、その達成が厳しい状況にある。欧州連合（ＥＵ）は、2020年までにＥＵ全体で排出量を20％減らす目標を公表した。日本政府は、日本だけでなく世界全体で取り組む目標として、2050年までに排出量を50％減らす目標をサミットで提案する。
これらの目標達成には困難を伴うため、自動車業界をはじめとして、すべての産業界が総がかり体制で取り組む必要がある。
自動車業界では、ますます厳しくなる排気ガス規制に対して、ハイブリッド車、ディーゼルエンジン車を投入して削減を図ろうとしており、その切り札として燃料電池車の商品化に向け、研究・開発に凌ぎを削っている。
工作機械業界では、工作機械を稼動することによってＣＯ２を直接発生させることはないが、間接的に発生させている。例えば、使用済みの切削油、切削液、クーラント水と呼ばれる切削油剤を廃棄処分する場合、産廃業者は噴霧状にして焼却する。この焼却に使用する石油（化石燃料）の燃焼に伴いＣＯ２が発生する。また、この焼却に要する化石燃料が無駄である。そして、早晩、大きな問題点としてクローズアップされることになる。
工作機械が使用する切削油剤の環境負荷が大きいことは以前から指摘されていた。この切削油剤に含まれる塩素系の極圧添加剤は、切削油剤の焼却によって猛毒のダイオキシンが発生し、環境破壊を起こす恐れがあるとして、2000年に切削油剤のＪＩＳ規格（JIS K2241-2000）が改正され、塩素系の極圧添加剤が取り除かれた。さらに、切削油剤を使わないドライ切削やセミドライ切削の提案がなされた。しかし、１０年経過したにも拘わらず、ドライ切削やセミドライ切削は、一向に普及していない。
【０００３】
切削油剤には、「潤滑する」、「切粉を排出する」、「冷却する」、の３つの機能がある。1番目の「潤滑する」は、工具の刃先がワークに焼き付けを起こさないように潤滑膜を作り、切削抵抗を下げる。２番目の「切粉の排出する」は、切削油剤を勢いよく噴射し、機内に堆積しないように、切粉を機外へ流して排出する。３番目の「冷却する」は、工具刃先に切削油剤を注ぐことで、工具とワークの熱を除去し、ワークを常温に冷却する。
【０００４】
ドライ切削やセミドライ切削への切り替えには、これまで３つのネック技術があった。
1つ目は、工具、刃具の開発の遅れである。しかしながら、この１０年で、工具メーカーは、TiAl等を超硬チップの表面にコーティングする技術を確立し、切削油剤を全く使用しないドライ切削においても、従来の場合と同様に、きれいな仕上げ面と、高寿命を可能にした切削工具を開発し、商品化に成功した。
２つ目は、工作機械そのものの構成、つまり、切粉本位に設計した切粉のはけがよい、切削液の勢いを借りなくても切粉が落下する工作機械の開発である。
切粉のはけのよいＮＣ旋盤は、例えば、特許文献１にて開示されている。切粉のはけのよい横形マシニングセンタは、例えば、特許文献２にて開示されている。そして、これらの切粉のはけのよい機械構成の工作機械を「ニュートン・工作機械」と提案されている。
３つ目は、ドライ切削をした場合、これまで切削油剤が果たしてきた工具の刃先で発生する切削熱を除去する冷却効果を全く期待することができないため、ワークが手で持てないくらい熱くなる。この熱い状態で指定の寸法公差で仕上げ加工をすると、ワークが高温から室温に冷えて収縮した場合、寸法公差から外れて不良品になるという問題があった。
この３つ目の問題が、まだ解決されていないため、普及できないことが判った。
【０００５】
【特許文献１】特許３６３６８９５号公報（図１、図５）
【特許文献２】特許３６９７６９７号公報（図１〜図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、ドライ切削やセミドライ切削において、冷却効果を期待することができないという問題点を解決するために創案されたものであり、荒引き、中引き加工による切削熱によりワークの温度が上昇し、熱い状態で仕上げ加工を行っても、不良品にならず、良品が加工できるドライ切削用工作機械と、そのドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るドライ切削用工作機械は、室温（ｔ１）とワーク温度（ｔ２）とを比較してワーク上昇温度（ｔ）を求めるために機内にワーク温度（ｔ２）を測定する温度計（Ｔ２）を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法であって、荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、基準寸法（Ｄ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（Ｄ２）を決める第３工程と、前記基準寸法（Ｄ）を前記最終仕上げ寸法（Ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、ドライ切削用工作機械は、室温とワークの温度とを比較してワークの上昇温度を求めるために、ワークの温度を測定する温度計を機内に設けたことにより、ＮＣ装置にデータを取り込み、演算してワーク上昇温度を求めることができる。そうすると、ワークの温度が上昇し、熱い状態で仕上げ加工をしても、膨張量を見込んだ仕上げ寸法を演算できるため、常温に戻っても不良品になるのを防止できる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載のドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法は、荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワークの温度を測定し、ワークの温度から室温を減算してワークの上昇温度を求める第１工程と、基準寸法が前記ワークの上昇温度によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法に公差分を加算して最終仕上げ寸法を決める第３工程と、前記最終仕上げ寸法に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程を実行すれば、切削熱によりワークの温度が上昇し、熱い状態で仕上げ加工を行っても、ワークの温度が常温に戻れば、加工寸法公差内に収まって、設定通りの良品になる。このように、工作機械のＮＣ旋盤による外周仕上げや穴仕上げや、マシニングセンタによる外形削りや穴、中ぐり仕上げに、ドライ切削による熱力学、金属工学に基づいた補正をすることによって不良品を出さない仕上げ加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
≪第１実施形態≫
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１の（ａ）は第１実施形態を示すＮＣ旋盤１０の正面図である。図１に示すように、このＮＣ旋盤１０は、主軸５が上下（Ｚ軸）方向に移動する。つまり、サドル８がベッド１上を左右（Ｘ軸）方向に移動可能に配置され、かつ、Ｘ軸と直交するＺ軸方向に移動自在の摺動面が設けられている。この摺動面に主軸台４が配置され、主軸５が上下（Ｚ軸）方向に移動する。主軸５にはチャック６が下向きに装着されている。刃物台２はベッド１の下部左側に設けられ、タレット２ａには外径仕上げ用工具２ｂと内径仕上げ用工具２ｃが装着されている。なお、ベッド１の右端位置にはワークストッカ３が設けられている。このように、旋削加工では、主軸台４のＸ軸、Ｚ軸移動により行うことができ、かつ、夜間無人運転が可能になる。このような機械構成にすれば、ＮＣ旋盤１０は、切削油剤の勢いを借りなくても切粉を上から下へ落下できる。
【００１２】
図１の（ａ）に示すように、ワーク温度ｔ２を測定する温度計の温度センサＴ２はベッド１の左端位置に固定されており、主軸台４が移動してワークＷが温度センサＴ２に接近し、瞬時にワーク温度ｔ２を測定する。この温度センサＴ２は、非接触型であり、例えば、赤外線温度センサであるが熱放射式センサであってもよいし、その他の温度センサであっても構わない。
室温ｔ１の測定は、恒温（例えば、２０℃）に温度管理された工場であれば、室温ｔ１の測定は不要としてもよい。恒温室以外の場合、図示しない室温ｔ１用の温度センサＴ１は、機械本体の熱源から遠い機械の外周面に配置されている。
さて、これまでの機内に温度計を配置した目的は、工具刃先や切粉の温度測定、切削油剤の水温測定、機内の室温測定等であったが、ワーク温度を測定するために温度センサを設けることはこれまで無かった。また、従来は冷却する冷却方法に力点が注がれてきたが、ワーク温度が高いままで仕上げ加工する本発明とは技術思想が大いに異なる。
【００１３】
材料は温度が上昇すれば、一般には膨張する。これは加熱によって構成原子の熱振動の振幅が増大することから、膨張すると考えられている。つまり、温度上昇とともに原子の振動のエネルギーレベルが上昇し、それに伴って振幅が増大すると共に、原子間隔が大きくなり、結果として固体の体積が増大する。本願発明は、この膨張した状態で仕上げ加工を行うという、これまでにない仕上げ加工方法である。なお、線膨張係数αは、鋼が11.5×10−６、アルミニウムが23.1×10−６とする。
【００１４】
図１の（ｂ）はＮＣ旋盤による外径加工の説明図である。このワークＷ１は、下向きにチャック６に３個のジョー７によって把持されている。ＮＣ旋盤１０による外周仕上げは、外径仕上げ用工具である外径仕上げ用バイト２ｂによって行われる。
Ｄは基準寸法であり、例えば、φ80ｇ６ならば、公差なしのφ80ｍｍをいう。
Ｄ１は熱膨張により膨張した膨張後の仕上げ寸法であり、ドライ切削によるワーク上昇温度ｔにより、寸法Ｄが熱膨張によって膨張し、膨張後は仕上げ寸法Ｄ１になる。
Ｄ２は寸法公差分を加味した最終仕上げ寸法を示す。つまり、軸径には一般的にはマイナス寸法公差が設定されるが、この寸法公差の中間値を加味して最終仕上げ寸法Ｄ２を決める。
【００１５】
図５の（ａ）は、第１実施形態の仕上げ加工方法を示すフロー図である。
このドライ切削の仕上げ加工方法を説明する。
第１工程は、荒引き加工、中引き加工が終ったら、仕上げ加工前にワーク温度ｔ２を測定し、ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算してワーク上昇温度ｔを求める。
当然ながら、加工前に室温ｔ１を測定する。室温t１は、ここでは20℃とするが、23℃としてもよい。室温用温度計である温度センサＴ１は、機械本体から離間して機械本体の熱源の影響を受けないところに配置してもよい。恒温（20℃）で±０．１℃に温度管理された恒温室の工場であれば、室温ｔ１の測定は不要としてもよい。
ワークＷ１の材料は、例えば、鋼材のS45C、材寸φ90×150、とすれば、仕上げ加工寸法は、φ80ｇ６、仕上げの加工代は、0.2ｍｍである。したがって、φ90の素材径をφ80.2ｍｍまで削る。この削りを荒引き加工による黒皮削り、中引き加工といい、これらの加工が、仕上げ加工の前加工となる。
そうすると、切削油剤を使用しないドライ切削では、当然ながらワーク温度ｔ２が上昇する。ワーク温度ｔ２を測定する方法は、非接触型の例えば、赤外線温度センサＴ２が好適であり、デジタル信号で受信できる。例えば、仕上げ加工に入るときのワーク温度t２は、測定の結果、例えば、60℃の場合は、その差（t２-t１）のワーク上昇温度ｔは、60−20＝40℃として演算され、40が格納される。
【００１６】
第２工程は、基準寸法Ｄが前記ワーク上昇温度ｔによって膨張したその膨張後の仕上げ寸法Ｄ１を求める。ただし、λは膨張量（伸び）、αは線膨張係数である。
仕上げ寸法Ｄ１を求める演算式は、Ｄ１＝Ｄ＋λ＝Ｄ＋α（ｔ２-ｔ１）Ｄ  …（１）
ただし、ワークＷ１の材質が鋼のS45Cだから、線膨張係数αは、11.5×10−６である。
（１）式に代入すると、
Ｄ１＝80＋11.5×10−６×40×80＝80.0368ｍｍ
つまり、基準寸法Ｄ＝φ80が、40℃の上昇温度ｔによって膨張した膨張後の仕上げ寸法Ｄ１は、φ80.0368ｍｍになる。
【００１７】
第３工程は、前記膨張後の仕上げ寸法Ｄ１に寸法公差分を加算して最終仕上げ寸法Ｄ２を求める。この寸法公差分を加算する方法は、ここではその寸法公差の中間値ｃを求め、この中間値ｃを加算する。
設計者は機械の稼動条件を考慮して寸法公差を選定する。例えば、穴φ80Ｈ７に挿入する軸径の寸法公差について言えば、「すきまばめ」ならば、φ80ｆ７、φ80ｇ６の２つが適当であり、例えば、一般軸と固定歯車の組み合わせならば、Ｈ７とｇ６の組合せがよいとされている。
ここでは、80ｇ６として、説明を続けると、その寸法公差の中間値ｃを求める。寸法許容差（-ａ〜-ｂ）の中間値ｃは、−（ａ＋ｂ）/２とすればよい。φ80ｇ６の寸法許容差は、ＪＩＳＢ０４０１−２に規定されている通り、−0.010〜−0.029であるから、その中間値ｃは−0.0195ｍｍである。表１はこのように予め計算して中間値ｃを求め、表にしたものである。
【表１】
2008279536.tif 000003
そして、最終仕上げ寸法Ｄ２を求める。Ｄ１のφ80.0368にこの寸法公差の中間値ｃの
−0.0195ｍｍを加算すると、最終仕上げ寸法Ｄ２＝φ80.0173ｍｍとなる。
【００１８】
第４工程は、基準寸法Ｄを最終仕上げ寸法Ｄ２に補正してＮＣプログラムを実行する。
切削条件のワークの回転数や仕上げバイトの送り等は、所望の条件で構わない。
このＮＣプログラムにより、この最終仕上げ寸法Ｄ２で加工が行われる。
この最終仕上げ寸法Ｄ２で仕上げ加工を施せば、たとえ、この60℃では不良品であっても、室温の20℃に下がると、径は、φ79.98（φ80ｇ６）になり、良品を提供することができる。なお、ＮＣ旋盤は、ニュートン・ＮＣ旋盤１０以外の、従来のＮＣ旋盤（主軸台が固定で、刃物台がＸ，Ｚ軸の移動型）で行っても構わない。
【００１９】
≪第２実施形態≫
図１の（ｃ）はＮＣ旋盤による内径加工の説明図である。このワークＷ２は、前記同様に、下向きにチャック６に３個のジョー７によって把持されている。ＮＣ旋盤１０による穴の中心線と外形の中心線は一致している。穴仕上げ加工は、内径仕上げ用ボーリングバー２ｃによって行われる。ｄは基準寸法、ｄ１は熱膨張により膨張した膨張後の仕上げ寸法、ｄ２は公差分を加算した最終仕上げ寸法を示す。
つまり、請求項２に記載のＤはｄ、Ｄ１はｄ１、Ｄ２はｄ２に置き換えると判り易い。
ドライ切削用工作機械を使用したドライ切削の仕上げ加工方法は、「荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、基準寸法（ｄ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（ｄ１）を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法（ｄ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（ｄ２）を決める第３工程と、前記基準寸法（ｄ）を前記最終仕上げ寸法（ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、を含むことを特徴とするドライ切削の仕上げ加工方法。」となる。
【００２０】
図５の（ｂ）は、第２実施形態の仕上げ加工方法を示すフロー図である。
このドライ切削の加工方法を説明する。なお、重複する説明は省略する。
第１工程は、荒引き加工、中引き加工が終ったら、仕上げ加工前にワーク温度を測定し、ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算したワーク上昇温度ｔを求める。
加工前に室温ｔ１を測定する。ここでは、室温t１は20℃とする。
ワークＷ２の材料は、前記同様に、鋼のS45C、φ90×150で、穴径をφ50Ｈ７とすれば、仕上げ加工代は、0.2ｍｍであるから、穴径をφ49.8ｍｍまで、0.2ｍｍの仕上げ加工の削り代を残して荒引き用のドリル加工とボーリングバーによる中引き加工によって、前加工を行う。
そうすると、切削油剤を使用しないドライ加工では、当然ながらワークの温度が上昇する。例えば、仕上げ加工に入るときのワーク温度t２は、60℃で、ワーク温度t２と室温t１との差のワーク上昇温度ｔは、60−20＝40℃、であるから、40の値が格納される。
【００２１】
第２工程は、基準寸法ｄがワーク上昇温度ｔによって膨張し、その膨張後の仕上げ寸法ｄ１を求める。
前記した（１）式により、ｄ１を求める。１式に代入すると、
ｄ１＝50＋11.5×10−６×40×50＝50.023ｍｍ
【００２２】
第３工程は、前記膨張後の仕上げ寸法ｄ１に公差分を加算して最終仕上げ寸法ｄ２を求める。設定された公差は、ここではφ50Ｈ７である。このφ50のＨ７の寸法許容差は、ＪＩＳＢ０４０１−２に規定されている通り、＋0.030〜0であるから、その中間値ｃは＋0.015ｍｍである。表２はこのように予め計算して中間値ｃを表にしたものである。
【表２】
2008279536.tif 000004
そして、最終仕上げ寸法ｄ２を求める。ｄ１のφ50.023と中間値ｃの＋0.015ｍｍを加算すると、最終仕上げ寸法ｄ２＝φ50.038ｍｍとなる。
【００２３】
第４工程は、基準寸法（ｄ）を最終仕上げ寸法（ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行する。このＮＣプログラムにより、この仕上げ寸法ｄ２で加工が行われる。
このｄ２の値φ50.038ｍｍで内径の仕上げ加工を施せば、この60℃では寸法公差外であっても、20℃の室温に下がると、寸法公差内の中間値を狙ったφ50.015（φ50Ｈ７）になり、設定した寸法通りの良品を提供することができる。
【００２４】
≪第３実施形態≫
図２の（ａ）は横形マシニングセンタ１の正面図、図２の（ｂ）は右側面図である。
図２に示すように、横形マシニングセンタ２０は、回転テーブル２２を取り付けたテーブル架台２３がクランク状に形成してあり、両端の軸は左右の直立側壁２４，２４に回動可能に両端支持されている。
横形マシニングセンタ２０は、直線（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の３軸の他、回転テーブル２２の回転（Ｃ軸）およびテーブル架台２３の回動軸（Ａ軸）の回動によって、回転テーブル２２に取り付けた側の面を除くワークＷ３の各側面をツールＴによって切削加工することができる５軸制御の５面加工機のニュートン・横形マシニングセンタ２０である。
【００２５】
また、テーブル架台２３は、加工位置ａ，ｂ，ｃの３つに区分される。
加工位置ａは、切粉はけを最大限によくするため、ワークＷ３を逆さ吊り状態にして、主に、ワークＷ２の側面（４面）を加工する際に使用する。
加工位置ｂは、主に、ワークＷ２の上面を加工する際に使用する。
加工位置ｃは、主に、ワークＷの着脱の際に使用する。
このようにすれば、加工位置ａで加工された切粉は、切削油の勢いを借りなくても上から下へ落下できるため、ベッド２１に形成されたＶ字状の切粉排出口２７から、たとえば、チップコンベヤ２８により、切粉は切屑搬送トンネル２９を経て、外部に排出される。
なお、通常の横形マシニングセンタ２０で行う場合は、加工位置ｃで行っても構わない。
【００２６】
図２の（ｂ）に示すように、主軸ヘッド２５の上面には、エアシリンダ２５ｂが固定されており、このエアシリンダ２５ｂのロッドの先端部に温度センサＴ２が固定されている。そして、主軸台４が上下方向と前後方向へ移動し、さらに、エアシリンダ２５ｂが前進することにより、ワークＷ３に温度センサＴ２を接近させ、瞬時にワーク温度ｔ２を測定する。
【００２７】
図３の（ａ）は、ワークの平面図、図３の（ｂ）は、ワークの側面図である。
図３に示すように、このワークＷ３は、下向きになって回転テーブル２２に固定され、実際は逆さになっている。ニュートン・横形マシニングセンタ２０による外周仕上げは、図示しない外径仕上げ用工具２５ａであるエンドミルによって行われる。Ｌは寸法公差なしの基本寸法、Ｌ１は熱膨張により膨張した後の仕上げ寸法、Ｌ２は寸法公差分を加味した最終仕上げ寸法を示す。
つまり、ＬはワークＷ３が切削油剤により冷却されて室温を保つ状態での仕上げ寸法である。公差なしの基本寸法とは、例えば、□80ｇ６ならば、Ｌ＝80ｍｍをいう。Ｌ１はドライ切削によりワークＷ３の温度が上昇し、仕上げ寸法Ｌが熱膨張によって膨張し、仕上げ寸法Ｌ１になる。そして、外形寸法にはマイナス公差が設定されるが、この公差の中間値分を差し引いて最終仕上げ寸法Ｌ２を決める。
【００２８】
つまり、請求項２に記載の第２工程のＤはＬ、Ｄ１はＬ１、第３工程のＤ２はＬ２に置き換えると判り易い。
工作機械のドライ切削の仕上げ加工方法は、「荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、基準寸法（Ｌ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（Ｌ１）を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法（Ｌ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（Ｌ２）を決める第３工程と、前記基準寸法（Ｌ）を前記最終仕上げ寸法（Ｌ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、を含むことを特徴とするドライ切削の仕上げ加工方法。」となる。
【００２９】
図５の（ｃ）は、第３実施形態の仕上げ加工方法を示すフロー図である。
第１工程は、荒引き加工、中引き加工が終ったら、仕上げ加工前にワーク温度を測定し、ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算してワーク上昇温度ｔを求める。
当然ながら、加工前に室温ｔ１を測定する。ここでは、室温t１は20℃とする。
ワークＷ３の材料は、例えば、鋼のＳ４５Ｃ、□90×100、とすれば、仕上げ加工は、0.2ｍｍであるから、□90の素材寸法を□80.2ｍｍまで、この0.2ｍｍの仕上げ代を残して荒引き加工による黒皮削りと中引き加工によって、前加工を行う。
そうすると、切削油を使用しないドライ加工では、当然ながらワーク温度が上昇する。例えば、仕上げ加工に入るときのワーク温度t２は、測定の結果、例えば、60℃の場合は、ワーク温度ｔ２と室温ｔ１との差のワーク上昇温度ｔは、60−20＝40℃として演算され、40が格納される。
【００３０】
第２工程は、仕上げ寸法Ｌが前記ワーク上昇温度ｔによって膨張した後の仕上げ寸法Ｌ１を求める。
演算式は  膨張量（伸び）λ＝α（ｔ２-ｔ１）Ｌ…（１）
ただし、ワークＷ３の材質が、鋼のＳ４５Ｃ、であるから、
線膨張係数αはα＝11.5×10−６である。
１式に代入すると、λ＝11.5×10−６×40×80.0＝0.0368ｍｍ
つまり、基準寸法Ｌのφ80は、40℃の上昇温度ｔによって膨張した後の仕上げ寸法Ｌ１は、80.0368ｍｍになる。
【００３１】
第３工程は、前記仕上げ寸法Ｌ１に公差の中間値ｃを加算して最終仕上げ寸法Ｌ２を求める。
穴に挿入される軸物には、軸径の公差で、[すきまばめ]であれば、例えば、ｇ６の寸法公差が指定されている。80ｇ６の中間値ｃは、表１より−0.0195ｍｍである。
したがって、Ｌ１の80.0368に、この寸法公差の中間値ｃである−0.0195ｍｍを加算すると、最終仕上げ寸法Ｌ２は、80.0173ｍｍとなる。なお、寸法公差がない場合は、中間値ｃ＝０とすればよい。
【００３２】
第４工程は、仕上げ寸法Ｌを最終仕上げ寸法Ｌ２に補正し、ＮＣプログラムを実行する。このＮＣプログラムにより、この最終仕上げ寸法Ｌ２を入力して仕上げ加工をする。
この寸法Ｌ２で仕上げ加工を施せば、この60℃では不良品であっても、室温の20℃に下がると、寸法は79.98（80ｇ６）の近傍になり、良品を提供することができる。
なお、横形マシニングセンタは、ニュートン・横形マシニングセンタ以外の、従来の横形マシニングセンタで行っても構わない。
【００３３】
≪第４実施形態≫
図４（ｂ）は、マシニングセンタによる穴仕上げ加工の説明図である。また、図５の（ｄ）は、第４実施形態の仕上げ加工方法を示すフロー図である。
なお、重複する説明は省略する。図４と図５の（ｄ）に示すように、この第４実施形態では、角物のワークＷ４に穴ｄが形成されている場合を想定しており、この穴ｄの数は複数あっても構わない。旋削加工と異なり、熱膨張したワークＷ４の穴ｄを加工する場合は、穴ｄを仕上げ加工する前に、穴ｄの位置を補正する必要がある。
【００３４】
第１工程は、穴ｄを仕上げ加工前にワーク温度ｔ２を測定し、ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算してワーク上昇温度ｔを求める。
第２工程は、ワーク上昇温度ｔによるその膨張後の穴位置ｈ１を求める。
ただし、ここでは穴の位置は、高さ位置がちょうど半分のＨ／２の位置とする。
１式に代入すると、ｈ１＝Ｈ／２＋λ＝11.5×10−６×40×40＝40.0184ｍｍ
つまり、仕上げ寸法Ｄは□80.0が、40℃の上昇温度ｔによって膨張した後の仕上げ寸法Ｈ１は、Ｈ１＝80.0368ｍｍになるが、穴φ50の位置をちょうど半分の位置であるために、１／２となるから、80.0368×1/2＝40.0184ｍｍとなる。
【００３５】
第３工程は、この穴位置に寸法公差があれば、寸法公差の中間値を加算して最終仕上げ寸法ｈ２を求める。ここでは、寸法公差なしとして、最終仕上げ寸法ｈ２＝ｈ１とする。
第４工程は、穴ｄがφ50Ｈ７であれば、前記した第２実施形態の第２工程と同様に行えばよい。その膨張後の仕上げ寸法ｄ１を求める。
前記した（１）式により、ｄ１を求める。１式に代入すると、
ｄ１＝50＋11.5×10−６×40×50＝50.023ｍｍ
第５工程は、前記した第２実施形態の第３工程と同様に行えばよい。
つまり、最終仕上げ寸法ｄ２を求める。ｄ１のφ50.023と中間値ｃの＋0.015ｍｍを加算すると、最終仕上げ寸法ｄ２＝φ50.038ｍｍとなる。
第６工程は、ＮＣプログラムにこの穴の位置をＹ軸方向へ0.0184ｍｍ補正し、さらに、基準寸法ｄを膨張後の最終仕上げ寸法ｄ２であるφ50.038ｍｍに補正して仕上げ加工をする。その結果、たとえ、この60℃のワーク温度ｔ２であっても、室温の20℃に下がると、穴位置および穴寸法は40.00とφ50Ｈ７になり、設定通りの良品を提供することができる。
【実施例】
【００３６】
＜温度データの取り込み＞
実際のＮＣ装置では、カスタムマクロを利用して温度データを取り込み、演算する。
例えば、ＵＩ（ユーザーインターフェース）によるデータ入力で、ＵＩと呼ばれる入力信号の所に、温度データを２進法、または、ＢＣＤで入力する。ＵＩデータは、ＮＣプログラム内でシステム変数＃１０３２を使って読み取る。
例えば、＃１００＝＃１０３２…１０３２番の入力データ（温度）を読み取り、１００番の変数に格納する。
【００３７】
＜温度差の演算＞
例えば、＃１００＝＃１０３２…ワーク温度ｔ２
＃１０１＝２０      …室温ｔ１
＃１０２＝＃１００−＃１０１…ワーク温度ｔ２から室温ｔ１を減算する演算を行い、結果を１０２番の変数に格納する。
【００３８】
＜公差の許容範囲の中間値＞
中間値ｃの表１、表２は、プログラマー（人）が見て、プログラムに入力すればよい。したがって、この表１、表２は、ＮＣ装置に格納する必要はなく、プログラマーの手元にあればよい。
【００３９】
＜計算式（１）の演算＞
プログラム内に直接記述する。
Ｄ１＝Ｄ＋α（ｔ２−ｔ１）Ｄ  …（１）
これは、以下のように記述すればよい。
例えば、＃１００＝＃１０３２…………ワーク温度ｔ２
＃１０１＝２０……………………………室温ｔ１
＃１０２＝＃１００−＃１０１…………ワーク上昇温度ｔ
＃１０３＝１１．５／１００００００…線膨張係数α
＃１０４＝８０……………………………基準寸法（φ８０）
＃１０５＝＃１０４＋＃１０３＊＃１０２＊＃１０４…計算式（１）
＃１０６＝−０．０１９５………………Ｄ２の演算
＃１０７＝＃１０５＋＃１０６…計算式（１）
Ｘ＃１０７…………………………………Ｄ２を入力して最終仕上げ加工する
このように、最終仕上げ寸法の演算は、カスタムマクロを使用すれば、容易にできる。
【００４０】
なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、工作機械は、研削盤による研削仕上げ工程に採用することもできるし、ＮＣ旋盤、マシニングセンタ以外であっても構わない。
ここでは、標準化するために、説明を簡素化し、単純形状のモデルで説明したが、対象ワーク形状は、これ以外の複雑形状であってもよい。基本的な考え方は同様である。
また、いろいろの不具合は種々の改善で解決してもよい。
例えば、ワーク温度にムラがある場合は、ワークを回動させて数箇所を測定し、平均温度を求めてもよいし、複数の温度センサを設けても構わない。
また、チャックの把持力によりワークがいびつ（歪）になる場合は、荒引き、中引き加工時のチャックの把持力と仕上げ加工時のチャックの把持力を変えてもよい。例えば、油圧チャックの場合、荒引き、中引き加工時のワーク把持の圧力が、例えば６ＭＰａとすれば、仕上げ加工時のワーク把持をその１／３の２ＭＰａに下げれば、より真円に近い加工ができるから、最適な値に自動的に切替え可能なパワーチャックであっても構わない。
【００４１】
また、ドライ切削やセミドライ切削の他に、ＭＱＬ(Minimum Quantity Lubrication)であってもよい。さらに、線膨張係数αの代わりに、体膨張係数βを使用しても構わない。
なお、検出体（ワーク）の金属面から放射される赤外線の放射率から温度を求めるデジタル放射温度センサの場合は、放射率に誤差が生じないように、検出体（ワーク）の金属面に直角に取り付けること。この温度センサは、ニュートン・ＮＣ旋盤のように、切粉が落下するタイプでは、熱い切粉による影響を受けにくいので、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）はＮＣ旋盤１０の正面図、（ｂ）は第１実施形態を示し、ＮＣ旋盤による外径加工の説明図、（ｃ）は、ＮＣ旋盤による穴加工の説明図である。
【図２】（ａ）は横形マシニングセンタの正面図、（ｂ）は右側面図である。
【図３】（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図である。
【図４】第４実施形態を示し、（ａ）はマシニングセンタによる穴仕上げ加工の説明図、（ｂ）はワークの側面図である。
【図５】（ａ）は、第１実施形態を示す加工方法のフロー図である。  （ｂ）は、第２実施形態を示す加工方法のフロー図である。  （ｃ）は、第３実施形態を示す加工方法のフロー図である。  （ｄ）は、第４実施形態を示す加工方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ｄ、ｄ、Ｌ、Ｈ  基本寸法
Ｄ１、ｄ１、Ｌ１、Ｈ１  膨張後の仕上げ寸法
Ｄ２、ｄ２、Ｌ２、Ｈ２  最終仕上げ寸法
ｔ    ワーク上昇温度
ｔ１  室温
ｔ２  ワーク温度
ｃ    公差の中間値
α    線膨張係数
Ｔ１  温度センサ（室温用温度計）
Ｔ２  温度センサ（ワーク用温度計）
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４  ワーク
１０  ＮＣ旋盤（ニュートン・ＮＣ旋盤）
２０  横形マシニングセンタ（ニュートン・横形マシニングセンタ）
【図１】
2008279536.tif 000005
【図２】
2008279536.tif 000006
【図３】
2008279536.tif 000007
【図４】
2008279536.tif 000008
【図５】
2008279536.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【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】
ＮＣ旋盤およびマシニングセンタにワーク上昇温度（ｔ）を求めるためワーク温度（ｔ２）を測定する温度センサ（Ｔ２）を設け、前記ＮＣ旋盤およびマシニングセンタを使用したドライ切削の仕上げ加工方法において、
荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、
基準寸法（Ｄ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）を求める第２工程と、
前記膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（Ｄ２）を決める第３工程と、
前記基準寸法（Ｄ）を前記最終仕上げ寸法（Ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、
を含むことを特徴とするＮＣ旋盤およびマシニングセンタを使用したドライ切削の仕上げ加工方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  請求項１に係る発明は、ＮＣ旋盤およびマシニングセンタにワーク上昇温度（ｔ）を求めるためワーク温度（ｔ２）を測定する温度センサ（Ｔ２）を設け、前記ＮＣ旋盤およびマシニングセンタを使用したドライ切削の仕上げ加工方法において、荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワーク温度（ｔ２）を測定し、ワーク温度（ｔ２）から室温（ｔ１）を減算してワーク上昇温度（ｔ）を求める第１工程と、基準寸法（Ｄ）が前記ワーク上昇温度（ｔ）によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法（Ｄ１）に公差分を加算して最終仕上げ寸法（Ｄ２）を決める第３工程と、前記基準寸法（Ｄ）を前記最終仕上げ寸法（Ｄ２）に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程と、を含むことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】  請求項１に係る発明によれば、ＮＣ旋盤およびマシニングセンタを使用したドライ切削の仕上げ加工方法は、荒引き、中引き加工が終わり、仕上げ加工に入るときにワークの温度を測定し、ワークの温度から室温を減算してワークの上昇温度を求める第１工程と、基準寸法が前記ワークの上昇温度によって膨張したその膨張後の仕上げ寸法を求める第２工程と、前記膨張後の仕上げ寸法に公差分を加算して最終仕上げ寸法を決める第３工程と、前記最終仕上げ寸法に補正してＮＣプログラムを実行させる第４工程を実行すれば、切削熱によりワークの温度が上昇し、熱い状態で仕上げ加工を行っても、ワークの温度が常温に戻れば、加工寸法公差内に収まって、設定通りの良品になる。このように、ＮＣ旋盤による外周仕上げや穴仕上げや、マシニングセンタによる外形削りや穴、中ぐり仕上げに、ドライ切削による熱力学、金属工学に基づいた補正をすることによって不良品を出さない仕上げ加工方法を提供することができる。