(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有する環状工具と、
前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
工作物を保持する工作物保持台と、
を備え、
前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成され、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、
前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、切削装置。
【請求項２】
前記環状工具は、刃先角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成され、
前記切削装置は、前記逃げ面の成す逃げ角を一定に保ちつつ、前記すくい角を連続的に変化させながら前記工作物の加工を行う、請求項１に記載の切削装置。
【請求項３】
前記切削装置は、前記環状工具の一回転の間に前記すくい角の正負が入れ替わるようにして前記工作物の加工を行う、請求項１又は２に記載の切削装置。
【請求項４】
工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有する環状工具と、
前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
工作物を保持する工作物保持台と、
を備え、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、
前記環状工具の一回転の間に前記すくい面の成すすくい角の正負が入れ替わるようにして前記環状工具で前記工作物の加工を行う、切削装置。
【請求項５】
前記切削装置は、前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に連続的に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、請求項１−４の何れか一項に記載の切削装置。
【請求項６】
前記環状工具の軸線を傾動させることにより、前記すくい角を前記環状工具の回転方向に連続的に変化させる、請求項４に記載の切削装置。
【請求項７】
前記環状工具は、刃先角が一定となるように形成され、
前記切削装置は、前記すくい角を連続的に変化させつつ、前記逃げ面の成す逃げ角を連続的に変化させながら、前記工作物の加工を行う、請求項６に記載の切削装置。
【請求項８】
環状の切れ刃を有する環状工具と、
前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
工作物を保持する工作物保持台と、
を備え、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、
前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させるとともに、前記環状工具の一回転の間に前記すくい角の正負が入れ替わるようにして前記環状工具で前記工作物の加工を行う、切削装置。
【請求項９】
工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成される切削装置の切削方法であって、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、
前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う加工工程と、
を備える切削方法。
【請求項１０】
環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備える切削装置の切削方法であって、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、
前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させるとともに、前記環状工具の一回転の間に前記すくい角の正負が入れ替わるようにして前記環状工具で前記工作物の加工を行う加工工程と、
を備える切削方法。
【請求項１１】
工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有し、加工の際に工作物に対して、外周面がすくい面となり端面が逃げ面となる相対位置関係に配置される回転可能な環状工具であって、
前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成され、
前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う、環状工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削装置、切削方法及び環状工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削装置では、エンドミル、バイト等の切削工具でチタン合金やインコネル等の難切削材でなる工作物を切削加工すると、切削工具の切れ刃は工作物と大きな切削抵抗力で長時間接触することになるので、切れ刃の接触部分に高温の切削熱が発生し易く、工具寿命が低下するおそれがある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、回転可能な丸駒形状の切削工具の回転軸線を切削送り方向と平行に配置し、切削工具を回転させながら工具端面をすくい面として工作物を切削加工するロータリー切削方法が提案されている。このロータリー切削方法では、切削工具が回転しているので、切れ刃に発生する切削熱は全周に分散されることになり、工具寿命を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のロータリー切削方法では、繋がった切屑が連続的に流出するため、この切屑が主軸や工作物に絡まった場合、切削装置の故障等の問題が発生する。チップブレーカ等を設けた切削工具では、上記問題を解消可能であるが、工具形状が特殊形状となるため工具コストが高くなる傾向にある。また、切削加工中に切屑を切断することが可能な装置が提案されている（特開平５−５０３０１号公報、特開２００９−２０８１６２号公報参照）が、切削工具としてバイトを用いた切削装置であり、難切削材でなる工作物を切削加工したときは工具寿命が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、切削加工中に発生する切屑を分断でき、且つ工具寿命の向上を図ることができる切削装置及び切削方法並びに切削装置及び切削方法に使用される環状工具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】
（切削装置）
本発明の切削装置は、工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成され、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う。
【０００８】
切削加工においては、環状工具のすくい角は、環状工具の回転方向に変化するため、切屑の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具の回転中に大きく変化する。よって、切屑は、すくい角の変化のタイミングで分断されて流出し易い。そのため、従来のように繋がった切屑の連続的な流出とはならないので、切屑が工具主軸や工作物に絡まることはない。
【０００９】
（切削方法）
本発明の切削方法は、工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成される切削装置の切削方法であって、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、加工の際に前記工作物に対して、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う加工工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。
【００１０】
（環状工具）
本発明の環状工具は、工具軸線を中心とした連続した円形状の切れ刃を有し、加工の際に工作物に対して、外周面がすくい面となり端面が逃げ面となる相対位置関係に配置される回転可能な環状工具であって、前記環状工具は、当該環状工具の軸線に直角な方向から見た前記軸線と前記環状工具の外周面との成す角が前記環状工具の回転方向に連続的に変化するように形成され、前記すくい面の成すすくい角を前記環状工具の回転方向に変化させながら前記環状工具で前記工作物の加工を行う。この環状工具による切削加工においては、環状工具のすくい角は、環状工具の回転方向に連続的に変化するため、切屑の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具の回転中に大きく変化する。よって、切屑は、すくい角が変化するタイミングで分断されて流出し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る切削装置の全体構成を示す図である。
【図２Ａ】図１の切削装置に用いられる第一形態の環状工具を示す正面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの環状工具の側面図である。
【図３】第一形態の環状工具による切削加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図４Ａ】第一形態の環状工具によるプランジ方向送りでの円筒切削状態を示す工作物の回転軸線方向から見た図である。
【図４Ｂ】図４Ａを工作物の回転軸線に直角な方向から見た図である。
【図５Ａ】第一形態の環状工具のすくい角が正のときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図６Ａ】第一形態の環状工具のすくい角が正から負に変わったときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図７Ａ】第一形態の環状工具のすくい角が負から正に変わったときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図８Ａ】図１の切削装置に用いられる第一形態の別例の環状工具を示す正面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの環状工具のＡ−Ａ線断面側面図である。
【図９Ａ】図１の切削装置に用いられる第二形態の環状工具を示す正面図である。
【図９Ｂ】図９Ａの環状工具の側面図である。
【図１０】第二形態の環状工具による切削加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１Ａ】第二形態の環状工具のすくい角が正のときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図１２Ａ】第二形態の環状工具のすくい角が正から負に変わったときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図１３Ａ】第二形態の環状工具のすくい角が負から正に変わったときの切屑の流出状態を示す斜視図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａを環状工具の回転軸線に直角であって工作物の回転軸線に平行な方向から見た図である。
【図１４Ａ】図２Ａ，図２Ｂの環状工具によるトラバース方向送りでの円筒切削状態を示す工作物の回転軸線に直角な方向であって環状工具を正面から見た図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａを工作物の回転軸線に直角な方向であって環状工具を側面から見た図である。
【図１５Ａ】図２Ａ，図２Ｂの環状工具による平面切削状態を示す平面に直角な方向から見た図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａを平面に平行な方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１．切削装置の機械構成）
図１に示すように、切削装置１は、工作物保持台１０と、ベッド２０と、心押し台３０と、往復台４０と、送り台５０と、チルト台６０と、刃物台７０と、制御装置８０等とを備える。なお、以下の説明では、工作物保持台１０に設けられている回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗ方向をＺ軸線方向、回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗ方向と水平面内で直交する方向をＸ軸線方向、Ｚ軸線方向及びＸ軸線方向と直交する方向をＹ軸線方向と称する。
【００１３】
工作物保持台１０は、直方体状に形成され、ベッド２０上に設置される。工作物保持台１０には、回転主軸１１が回転主軸線Ｒｗ回りに回転可能に設けられる。回転主軸１１には、一端側に工作物Ｗの一端側の周面を把持可能な爪１２ａを備えたチャック１２が取り付けられる。回転主軸１１は、工作物保持台１０内に収容された主軸モータ１３により回転駆動される。
【００１４】
ベッド２０は、直方体状に形成され、回転主軸１１の下方において工作物保持台１０からＺ軸線方向に延びるように床上に設置される。ベッド２０の上面には、心押し台３０及び往復台４０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂが、Ｚ軸線方向に延びるように、且つ、相互に平行に設けられる。さらに、ベッド２０には、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂの間に、往復台４０をＺ軸線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、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ２２が配置される。
【００１５】
心押し台３０は、ベッド２０に対してＺ軸線方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂ上に設けられる。心押し台３０には、チャック１２に把持された工作物Ｗの自由端面を支持可能なセンタ３１が設けられる。すなわち、センタ３１は、センタ３１の軸線が回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗと一致するように心押し台３０に設けられる。
【００１６】
往復台４０は、矩形板状に形成され、ベッド２０に対してＺ軸線方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂ上の工作物保持台１０と心押し台３０との間に設けられる。往復台４０の上面には、送り台５０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂが、Ｘ軸線方向に延びるように、且つ、相互に平行に設けられる。さらに、往復台４０には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂの間に、送り台５０をＸ軸線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、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ４２が配置される。
【００１７】
送り台５０は、矩形板状に形成され、往復台４０に対してＸ軸線方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂ上に設けられる。送り台５０の上面には、チルト台６０を支持する一対のチルト台支持部６１がＺ軸線方向に所定間隔をあけて配置される。
【００１８】
チルト台６０は、クレードル状に形成され、送り台５０に対してチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）可能なように、一対のチルト台支持部６１に支持される。チルト台６０の上面には、刃物台７０が配置される。一方のチルト台支持部６１には、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）駆動するチルトモータ６２が配置される。
【００１９】
刃物台７０には、工具主軸７１が工具軸線Ｒｔ回りに回転可能に設けられる。そして、刃物台７０には、工具主軸７１を工具軸線Ｒｔ回りに回転駆動する工具用モータ７２が配置される。工具主軸７１には、後述する環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃがチャッキングされる。また、刃物台７０には、環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃを冷却するための切削油を供給する図略の切削油供給装置と繋がる供給ノズル７３が備えられる。
【００２０】
制御装置８０は、主軸回転制御部８１と、往復台移動制御部８２と、送り台移動制御部８３と、チルト制御部８４と、工具回転制御部８５とを備える。ここで、各部８１〜８５は、それぞれ個別のハードウエアによる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する構成とすることもできる。
【００２１】
主軸回転制御部８１は、主軸モータ１３を制御して回転主軸１１を所定の回転数で回転駆動させる。
往復台移動制御部８２は、Ｚ軸モータ２２を制御して往復台４０を一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿って往復移動させる。
【００２２】
送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って往復移動させる。
チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０を回転（揺動）駆動させる。
工具回転制御部８５は、工具用モータ７２を制御して環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃを工具主軸７１とともに回転駆動させる。
【００２３】
制御装置８０は、チルトモータ６２を制御して環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃを所定角度に傾斜させ、主軸モータ１３及び工具用モータ７２を制御して、工作物Ｗを回転させるとともに環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃを回転させ、Ｘ軸モータ４２及びＺ軸モータ２２を制御して、工作物Ｗと環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０ＣとをＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動することにより、環状工具９０Ａ，９０Ｂ又は９０Ｃの外周面を工作物Ｗに切り込ませて工作物Ｗの切削加工を行う。
【００２４】
（２．第一形態の環状工具の形状）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第一形態の環状工具９０Ａは、斜円錐台状の工具本体９１Ａと、工具本体９１Ａの根元側の小径端面９１Ａａから延び且つ工具軸線Ｒｔを中心軸線とする円柱状の工具軸９２Ａとで構成される。工具本体９１Ａの外周面は、斜円錐面状のすくい面９１Ａｂとして形成され、工具本体９１Ａの大径端面は、平坦な逃げ面９１Ａｃとして形成される。そして、工具本体９１Ａのすくい面９１Ａｂと逃げ面９１Ａｃとの成す稜線は、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃９１Ａｒとして形成される。
【００２５】
すくい面９１Ａｂは、斜円錐面状に形成されているため、工具軸線Ｒｔに対し直角な方向から見たときの工具軸線Ｒｔとすくい面９１Ａｂとの成す角βは、逃げ面９１Ａｃの円周方向に変化する。換言すると、本例の環状工具９０Ａでは、工具軸線Ｒｔに対し直角な方向から見たときのすくい面９１Ａｂと逃げ面９１Ａｃとの成す刃先角αは、逃げ面９１Ａｃの円周方向に変化する。具体的には、図２Ａに示す工具軸線Ｒｔと小径端面９１Ａａの中心軸線Ｒａとに直角な直線Ｈに対し直角な方向から見た図２Ｂに示すように、最小の刃先角はαｓ、最大の刃先角はαｂとなり、刃先角αは逃げ面９１Ａｃの円周方向にαｓからαｂの間で変化する。最小の刃先角αｓは、切れ刃９１Ａｒの強度を保持するため、４５度以上、好ましくは７０度から８０度で形成され、最大の刃先角αｂは、９０度で形成されている。
【００２６】
（３．第一形態の環状工具を用いた切削加工方法）
次に、第一形態の環状工具９０Ａを用いた切削方法を、図３のフローチャート、図４Ａ，Ｂの切削加工開始状態図及び図５Ａ，Ｂ−７Ａ，Ｂの切削加工状態図を参照して円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する場合、すなわちプランジ方向送りで切削加工する場合について説明する。なお、初期状態においては、環状工具９０Ａの工具軸線ＲｔとＸ軸線とが平行になるように、チルト台６０を位置決めしているとする。
【００２７】
先ず、制御装置８０は、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）させ、環状工具９０Ａの工具軸線Ｒｔを傾斜させる（図３のステップＳ１）。具体的には、チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）駆動させ、環状工具９０Ａの工具軸線Ｒｔを以下の状態になるまで傾斜させる。すなわち、図４Ａ，Ｂに示すように、工作物Ｗの回転主軸線Ｒｗと直角であって工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔを通る直線Ｌｔを、工作物Ｗの回転主軸線Ｒｗを中心に切削方向Ｇに所定角度θ傾斜させ、得られる直線Ｌｃと平行になるように、環状工具９０Ａの工具軸線Ｒｔを傾斜させる。
【００２８】
次に、制御装置８０は、環状工具９０Ａを工具軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転させるとともに、工作物Ｗを回転主軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転させる（図３のステップＳ２）。具体的には、工具回転制御部８５は、工具用モータ７２を制御して環状工具９０Ａを工具主軸７１とともに回転駆動させ、主軸回転制御部８１は、主軸モータ１３を制御して回転主軸１１を回転駆動させる。
【００２９】
そして、制御装置８０は、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０Ａの切れ刃９１Ａｒを位置決めする（図３のステップＳ３）。具体的には、往復台移動制御部８２は、Ｚ軸モータ２２を制御して往復台４０を一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿って移動させ、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させることで、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０Ａの切れ刃９１Ａｒを位置決めする。
【００３０】
そして、制御装置８０は、環状工具９０Ａを工作物Ｗに対しＸ軸線方向に移動させて工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する（図３のステップＳ４）。具体的には、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させることで、環状工具９０Ａで工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する。
【００３１】
上述の切削加工においては、環状工具９０Ａの逃げ面９１Ａｃの成す逃げ角δは、環状工具９０Ａの回転方向ｒｔに一定に保たれ、環状工具９０Ａのすくい面９１Ａｂの成すすくい角φは、環状工具９０Ａの回転方向ｒｔに連続的に変化する。すなわち、環状工具９０Ａの一回転の間にすくい角φの正負が入れ替わる。このため、切屑の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具９０Ａの一回転の間で大きく変化する。よって、切屑は、すくい角φの正負が入れ替わるタイミングで分断されて流出し易く、従来のように繋がった切屑の連続的な流出とはならないので、切屑が工具主軸７１や工作物Ｗに絡まることはない。
【００３２】
具体的には、図５Ａ，Ｂは、正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１の流出状態を示し、図６Ａ，Ｂは、正のすくい角φｐから負のすくい角φｍになったときの切屑Ｋ２の流出状態及び分断された切屑Ｋ１の放出状態を示し、図７Ａ，Ｂは、負のすくい角φｍから正のすくい角φｐになったときの切屑Ｋ３の流出状態及び分断された切屑Ｋ２の放出状態を示す。
【００３３】
図５Ａ，Ｂ−図７Ａ，Ｂから明らかなように、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の流出形状は、正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出形状は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出形状と比較して、切れ刃９１Ａｒの工作物Ｗに対する切込み量が大きいため幅広となる。正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出方向及び流出角度は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出方向及び流出角度と比較してすくい面９１Ａｂの傾斜が緩いため、負のすくい角φｍのときはＸ軸線に略平行な方向に流出していたのに対し、正のすくい角φｐのときはＸ軸線に対しすくい面側に傾斜した方向に流出する。正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出速度は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出速度と比較して、すくい面９１Ａｂに接触する部分が多いため高速となる。よって、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、正負のすくい角φｐ、φｍが入れ替わるタイミングで分断される。
【００３４】
そして、制御装置８０は、切削加工が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ５）、切削加工が完了していないと判断したときは切削加工を継続する。一方、切削加工が完了したと判断したときは次工作物Ｗの有無を判断し（図３のステップＳ６）、次工作物Ｗが有ると判断したときは現工作物Ｗを次工作物Ｗと交換し（図３のステップＳ７）、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、次工作物Ｗが無いと判断したときは環状工具の回転を停止し（図３のステップＳ８）、全ての処理を終了する。
【００３５】
（４．第一形態の環状工具の別例の形状）
第一形態の環状工具９０Ａは、工具本体９１Ａの外周面を斜円錐面状のすくい面９１Ａｂとして形成したが、以下のような形状の環状工具９０Ｃであってもよい。すなわち、図８Ａ，Ｂに示すように、環状工具９０Ｃは、工具本体９１Ｃの小径端面９１Ｃａの輪郭形状ｃｖを複数の波形凹凸状（花弁形状）に形成し、逃げ面９１Ｃｃの輪郭形状（切れ刃９１Ｃｒ）を円形状に形成し、小径端面９１Ｃａの輪郭形状ｃｖと逃げ面９１Ｃｃの輪郭形状（切れ刃９１Ｃｒ）とを滑らかな面で繋いだ凹凸曲面状のすくい面９１Ｃｂを有する。
【００３６】
つまり、小径端面９１Ｃａの輪郭形状ｃｖは、逃げ面９１Ｃｃの輪郭形状（切れ刃９１Ｃｒ）と、この輪郭形状（切れ刃９１Ｃｒ）より小径の二点鎖線で示す円形状の輪郭形状ｃｃｖとに沿って正弦波状の波形を形成した形状、すなわち最大径が輪郭形状（切れ刃９１Ｃｒ）の径Ｄｖの６つの円弧状部分９１１ｃｖと、最小径が輪郭形状ｃｃｖの径ｄｖの６つの円弧状部分９１２ｃｖとが交互に出現する複数の花弁状に形成される。
【００３７】
このような形状の環状工具９１Ｃでも、環状工具９１Ａと同様に刃先角が逃げ面９１Ｃｃの円周方向に変化するので、環状工具９０Ｃの一回転の間にすくい角の正負を入れ替えることができ、切屑の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具９０Ｃの一回転の間で大きく変化する。よって、切屑は、すくい角の正負が入れ替わるタイミングで分断されて流出し易く、従来のように繋がった切屑の連続的な流出とはならないので、切屑が工具主軸７１や工作物Ｗに絡まることはない。
【００３８】
（５．第二形態の環状工具の形状）
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、第二形態の環状工具９０Ｂは、直円錐台状の工具本体９１Ｂと、工具本体９１Ｂの根元側の小径端面９１Ｂａから延びる円柱状の工具軸９２Ｂとで構成される。工具本体９１Ｂの外周面は、直円錐面状のすくい面９１Ｂｂとして形成され、工具本体９１Ｂの大径端面は、平坦な逃げ面９１Ｂｃとして形成される。そして、工具本体９１Ｂのすくい面９１Ｂｂと逃げ面９１Ｂｃとの成す稜線は、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃９１Ｂｒとして形成される。工具軸線Ｒｔに対し直角な方向から見たときの環状工具９０Ｂのすくい面９１Ｂｂと逃げ面９１Ｂｃとの成す環状工具９０Ｂの刃先角αは、切れ刃９１Ｂｒの強度を保持するため、４５度以上、好ましくは７０度から８０度で形成される。
【００３９】
（６．第二形態の環状工具を用いた切削加工方法）
次に、第二形態の環状工具９０Ｂを用いた切削方法を、図１０のフローチャート及び図１１Ａ，Ｂ−図１３Ａ，Ｂの切削加工状態図を参照して円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する場合、すなわちプランジ方向送りで切削加工する場合について説明する。なお、図１０におけるステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の動作は、図３のステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８の動作と同一であるので、同一番号を付して詳細な説明は省略する。また、図１２Ａ，Ｂに示すように、制御装置１００は、工作物Ｗの外周面Ｗｓの第１切削点Ｐｔ１に対し工作物Ｗの回転方向ｒｗに外周面Ｗｓに沿って角度εだけ回転した工作物Ｗの外周面Ｗｓの位置を第２切削点Ｐｔ２として予め設定しておく。
【００４０】
先ず、制御装置８０は、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）させ、環状工具９０Ｂの工具軸線Ｒｔを傾斜させ（図３のステップＳ１）、環状工具９０Ｂを工具軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転させるとともに、工作物Ｗを回転主軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転させ（図３のステップＳ２）、工作物Ｗの外周面Ｗｓの第１切削点Ｐｔ１に環状工具９０Ｂの切れ刃９１Ｂｒを位置決めする（図３のステップＳ３）。
【００４１】
次に、制御装置１００は、環状工具９０Ｂを工作物Ｗに対しＸ軸線方向及びＹ軸線方向に相対移動させて工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する。すなわち、この場合は環状工具９０Ｂを工作物Ｗの回転主軸線Ｒｗ回りに角度εの円弧を描くように時計回り及び反時計回りに旋回させ、工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する（図３のステップＳ１４）。
【００４２】
具体的には、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させるとともに、チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）駆動させることで、以下の切削動作を行う。すなわち、送り台移動制御部８３及びチルト制御部８４は、環状工具９０Ｂが工具軸線Ｒｔ回りに１回転する毎に、環状工具９０Ｂの切れ刃９１Ｂｒを、第１切削点Ｐｔ１と第２切削点Ｐｔ２との間で工作物Ｗの外周面Ｗｓに沿って往復するように移動させて工作物Ｗを切削加工する。
【００４３】
上述の切削加工においては、環状工具９０Ｂの工具軸線Ｒｔを傾動させているため、環状工具９０Ｂのすくい面９１Ｂｂの成すすくい角φｐ、φｍ（図１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ参照）及び逃げ面９１Ｂｃの成す逃げ角δｓ、δｂ（図１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ参照）は、環状工具９０Ｂの回転方向ｒｔに連続的に変化する。すなわち、環状工具９０Ｂの一回転の間にすくい角φｐ、φｍの正負が入れ替わる。このため、切屑の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具９０Ｂの一回転の間で大きく変化する。よって、切屑は、すくい角φｐ、φｍの正負が入れ替わるタイミングで分断されて流出し易く、従来のように繋がった切屑の連続的な流出とはならないので、切屑が工具主軸７１や工作物Ｗに絡まることはない。
【００４４】
具体的には、図１１Ａ，Ｂは、正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１の流出状態を示し、図１２Ａ，Ｂは、正のすくい角φｐから負のすくい角φｍになったときの切屑Ｋ２の流出状態及び分断された切屑Ｋ１の放出状態を示し、図１３Ａ，Ｂは、負のすくい角φｍから正のすくい角φｐになったときの切屑Ｋ３の流出状態及び分断された切屑Ｋ２の放出状態を示す。
【００４５】
図１１Ａ，Ｂ−図１３Ａ，Ｂから明らかなように、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の流出形状は、正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出形状は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出形状と比較して、切れ刃９１Ａｒの工作物Ｗに対する切込み量が大きいため幅広となる。正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出方向及び流出角度は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出方向及び流出角度と比較してすくい面９１Ａｂの傾斜が緩いため、負のすくい角φｍのときはＸ軸線に略平行な方向に流出していたのに対し、正のすくい角φｐのときはＸ軸線に対しすくい面側に傾斜した方向に流出する。正のすくい角φｐのときの切屑Ｋ１，Ｋ３の流出速度は、負のすくい角φｍのときの切屑Ｋ２の流出速度と比較して、すくい面９１Ａｂに接触する部分が多いため高速となる。よって、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、正負のすくい角φｐ、φｍが入れ替わるタイミングで分断される。
【００４６】
そして、制御装置８０は、切削加工が完了したか否かを判断し（図１０のステップＳ５）、切削加工が完了していないと判断したときは切削加工を継続する。一方、切削加工が完了したと判断したときは次工作物Ｗの有無を判断し（図１０のステップＳ６）、次工作物Ｗが有ると判断したときは現工作物Ｗを次工作物Ｗと交換し（図１０のステップＳ７）、ステップＳ１に戻って上述の処理を繰り返す。一方、次工作物Ｗが無いと判断したときは環状工具の回転を停止し（図１０のステップＳ８）、全ての処理を終了する。
【００４７】
なお、第一形態及び第二形態の環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃでは、工具本体９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃの工具外周面をすくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂが回転しながら工作物Ｗの外周面Ｗｓに対し切り込んでいく引き切り作用を示す。このため、引き切り作用により切削抵抗力を低減して切れ刃９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒの温度を低減できるので、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの工具寿命の向上を図れる。よって、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを用いた切削加工では、切れ刃９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒの温度が問題となるチタン合金やインコネル等の難切削材の切削において、より高能率な切削が可能となる。
【００４８】
（７．その他）
上述の実施形態では、斜円錐面状のすくい面９１Ａｂを有する環状工具９０Ａ及び花弁状のすくい面９１Ｃｂを有する環状工具９０Ｃを例に挙げたが、刃先角が切れ刃の円周方向に変化する形状であれば上記環状工具９０Ａ，９０Ｃの形状に限定されるものではない。
また、上述の実施形態では、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、すくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂの外周全周に亘って連続的に変化し続ける形態を開示したが、その他の変形例として、連続的変化は上記外周全周ではなく、全周のうち一部の領域のみ（部分的に）連続的に変化し、その他の部分は変化しない形状であってもよい。また、連続的に変化している途中に不連続的に変化する領域、例えば溝が形成されている領域を含んでいてもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削する場合、すなわちＸ(プランジ)方向送りでの加工について説明したが、Ｚ（トラバース）方向送りでの加工も同様である。すなわち、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、環状工具９０Ａの工具軸線Ｒｔが、切削点Ｐｔの法線に平行な状態から切削送り方向Ｇｔに所定角度θ傾斜した状態になるようにセットする。そして、環状工具９０Ａのすくい面９１Ａｂを工具軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転させるとともに、工作物Ｗを回転軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転させ、環状工具９０Ａを工作物Ｗの回転軸線Ｒｗに平行な方向に送ることにより、もしくは環状工具９０Ａの送りはせずに工作物Ｗを回転軸線Ｒｗに平行な方向に送ることにより、工作物Ｗの外周面Ｗｓを切削加工する。なお、環状工具９０Ｃを用いても同様に切削加工可能である。また、環状工具９０Ｂを用いる場合は、工具軸線Ｒｔを傾動させながら環状工具９０Ｂを工作物Ｗに対し相対送りすることで切削加工可能である。
【００５０】
また、上述の実施形態では、円筒研削を例に説明したが、平面研削においても環状工具９０Ａの適用は可能である。すなわち、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、環状工具９０Ａの工具軸線Ｒｔが、工作物ＷＷの上平面ＷＷｓに対し直角な状態から切削送り方向ＧＧに所定角度θ傾斜した状態になるようにセットする。そして、環状工具９０Ａのすくい面９１Ａｂを工具軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転させるとともに、環状工具９０Ａを工作物ＷＷの上平面ＷＷｓに沿って移動させることにより、もしくは環状工具９０Ａの移動はせずに工作物ＷＷを上平面ＷＷｓに平行な方向に移動させることにより、工作物ＷＷの上平面ＷＷｓを切削加工する。なお、環状工具９０Ｃを用いても同様に切削加工可能である。また、環状工具９０Ｂを用いる場合は、工具軸線Ｒｔを傾動させながら環状工具９０Ｂを工作物Ｗに対し相対移動させることで切削加工可能である。
【００５１】
（８．効果）
本実施形態の切削装置１は、環状の切れ刃９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒを有する環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃと、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを取り付け、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを当該環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの工具軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する回転主軸１１（工作物保持台）と、を備える。
【００５２】
そして、工具主軸７１及び回転主軸１１（工作物保持台）を、加工の際に工作物Ｗに対して、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの外周面がすくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂとなり、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの端面が逃げ面９１Ａｃ，９１Ｂｃ，９１Ｃｃとなる相対位置関係に配置し、すくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂの成すすくい角φを環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向に変化させながら環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃで工作物Ｗの加工を行う。
【００５３】
切削加工においては、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃのすくい角φは、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向ｒｔに変化するため、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転中に大きく変化する。よって、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、すくい角φの変化のタイミングで分断されて流出し易く、従来のように繋がった切屑の連続的な流出とはならないので、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３が工具主軸７１や工作物Ｗに絡まることはない。
【００５４】
また、切削装置１は、すくい面の成すすくい角を環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向に連続的に変化させながら環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃで工作物Ｗの加工を行うので、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を確実に分断できる。
また、環状工具９０Ａ，９０Ｂは、当該環状工具９０Ａ，９０Ｂの工具軸線Ｒｔに直角な方向から見た工具軸線Ｒｔと環状工具９０Ａ，９０Ｂの外周面（すくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ）との成す角βが環状工具９０Ａ，９０Ｂの回転方向ｒｔに連続的に変化するように形成される。すなわち、環状工具９０Ａ，９０Ｂは、刃先角αが環状工具９０Ａ，９０Ｂの回転方向に連続的に変化するように形成され、切削装置１は、逃げ面９１Ａｃ，９１Ｂｃ，９１Ｃｃの成す逃げ角δを一定に保ちつつ、すくい角φを連続的に変化させながら工作物Ｗの加工を行う。これにより、切削加工中は、環状工具９０Ａ，９０Ｂの工具軸線Ｒｔを一定に保てるので、切削加工制御を容易に行うことができる。
【００５５】
また、環状工具９０Ｃの工具軸線Ｒｔを傾動させることにより、すくい角φを環状工具９０Ｃの回転方向ｒｔに連続的に変化させる。すなわち、環状工具９０Ｃは、刃先角αが一定となるように形成され、切削装置１は、すくい角φを連続的に変化させつつ、逃げ面９１Ｃｃの成す逃げ角δを連続的に変化させながら、工作物Ｗの加工を行う。これにより、環状工具９０Ｃは単純形状となり、低コストで環状工具９０Ｃの製作が可能となる。
また、切削装置１は、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの一回転の間にすくい角φｐ、φｍの正負が入れ替わるようにして工作物Ｗの加工を行うので、切屑Ｋ１、Ｋ２，Ｋ３は、すくい角φｐ、φｍの正負が入れ替わるタイミングで分断されて流出し易くなる。
【００５６】
本実施形態の切削方法は、環状の切れ刃９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒを有する環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃと、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを取り付け、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃを当該環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの工具軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する回転主軸１１（工作物保持台）と、を備える切削装置１の切削方法であって、工具主軸７１及び回転主軸１１（工作物保持台）を、加工の際に工作物Ｗに対して、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの外周面がすくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂとなり、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの端面が逃げ面９１Ａｃ，９１Ｂｃ，９１Ｃｃとなる相対位置関係に配置する配置工程と、すくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂの成すすくい角φを環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向ｒｔに変化させながら環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃで工作物Ｗの加工を行う加工工程と、を備える。本実施形態の切削方法によれば、上述した切削装置１における効果と同様の効果を奏する。
【００５７】
本実施形態の環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、環状の切れ刃９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒを有し、加工の際に工作物Ｗに対して、外周面がすくい面９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂとなり端面が逃げ面９１Ａｃ，９１Ｂｃ，９１Ｃｃとなる相対位置関係に配置される回転可能な環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃであって、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃは、工具軸線Ｒｔに直角な方向から見た工具軸線Ｒｔと環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの外周面との成す角βが環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向ｒｔに連続的に変化するように形成される。この環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃによる切削加工においては、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃのすくい角φは、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転方向ｒｔに変化するため、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の流出形状、流出方向、流出角度、流出速度は、環状工具９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃの回転中に大きく変化する。よって、切屑Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、すくい角φが変化するタイミングで分断されて流出し易くなる。
【符号の説明】
【００５８】
１：切削装置、  ７：回転主軸、  ７１：工具主軸、  ８０：制御装置、  ９０Ａ，９０Ｂ，９０Ｃ：環状工具、  ９１Ａｂ，９１Ｂｂ，９１Ｃｂ：すくい面、  ９１Ａｃ，９１Ｂｃ，９１Ｃｃ：逃げ面、  ９１Ａｒ，９１Ｂｒ，９１Ｃｒ：切れ刃、  Ｗ：工作物、φ：すくい角、  δ：逃げ角
【図１】
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【図２Ａ】
0006710902.tif 000003
【図２Ｂ】
0006710902.tif 000004
【図３】
0006710902.tif 000005
【図４Ａ】
0006710902.tif 000006
【図４Ｂ】
0006710902.tif 000007
【図５Ａ】
0006710902.tif 000008
【図５Ｂ】
0006710902.tif 000009
【図６Ａ】
0006710902.tif 000010
【図６Ｂ】
0006710902.tif 000011
【図７Ａ】
0006710902.tif 000012
【図７Ｂ】
0006710902.tif 000013
【図８Ａ】
0006710902.tif 000014
【図８Ｂ】
0006710902.tif 000015
【図９Ａ】
0006710902.tif 000016
【図９Ｂ】
0006710902.tif 000017
【図１０】
0006710902.tif 000018
【図１１Ａ】
0006710902.tif 000019
【図１１Ｂ】
0006710902.tif 000020
【図１２Ａ】
0006710902.tif 000021
【図１２Ｂ】
0006710902.tif 000022
【図１３Ａ】
0006710902.tif 000023
【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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