(57)【要約】【課題】  穴加工切削工具が実際に穴加工を行っているときのその切削部位の状態を直接観察することができ、もって穴加工切削工具に異常が発生するメカニズムを適切に解析することができる穴加工切削工具の切削点解析装置、およびその方法を提供する。【解決手段】  穴加工切削工具の切削点解析装置は、ドリル１と、ドリル１の直径Ｄ１以下の直径Ｄ２に成形されたテストピース２と、ドリル１とテストピース２を同軸線上に配置して相対的に軸周りに回転させる回転駆動手段３と、ドリル１とテストピース２を軸方向に相対的に移動させる軸方向移動手段４と、テストピース２を囲繞して発生する切りくずＫを拘束する透過可視性部材５と、透過可視性部材５を介して切削状態を解析し得るように切削点を撮影する撮影手段６と、を備えている。【選択図】    図１
2005040898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴加工切削工具の径以下に成形されたテストピースと、
穴加工切削工具とテストピースを同軸線上に配置して相対的に軸周りに回転させる回転駆動手段と、
穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸方向に移動させる軸方向移動手段と、
穴加工切削工具のテストピースの端面に対する切削点を囲繞してテストピースから発生する切り粉を拘束する透過可視性部材と、
透過可視性部材を介して切削状態を解析し得るように切削点を撮影する撮影手段と、
を備えたことを特徴とする穴加工工具の切削点解析装置。
【請求項２】
回転駆動手段が、テストピースを把持して軸周りに回転駆動させるよう構成されており、
穴加工切削工具と撮影手段が軸周りに相対回転不能に固定されてなることを特徴とする請求項１に記載の穴加工工具の切削点解析装置。
【請求項３】
テストピースを穴加工切削工具の径以下に成形し、
穴加工切削工具とテストピースを同軸線上に配置して、穴加工切削工具によるテストピースの端面から発生する切り粉を拘束するために切削点を透過可視性部材で囲繞した状態で、穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸周りに回転させると共に軸方向に移動させて穴加工切削工具にテストピースの端面を切削させ、
透過可視性部材を介して切削点を撮影手段により撮影してその映像から切削状態を解析することを特徴とする穴加工工具の切削点解析方法。
【請求項４】
穴加工切削工具と撮影手段を軸周りに相対回転不能に固定し、
テストピースを把持して軸周りに回転駆動させることを特徴とする請求項３に記載の穴加工工具の切削点解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穴加工切削工具の切削点解析装置、およびその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばドリルなどの穴加工切削工具は、穴明け加工を繰り返すうちに摩耗したり、あるいは、切削条件などにより過大な負荷がかかることで、折損などの異常が発生して加工を継続することができなくなる。このような穴加工切削工具の加工中の異常を判定するために、加工用の工具（穴加工切削工具）と、前記工具の画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段が撮影した画像に基づいて前記工具が折損したか否かを判定する判定手段と、を具備することなどを特徴とする工作機械が知られている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１にあっては、撮影手段によって撮影された画像を処理することにより、穴加工切削工具が折損したり切りくずが絡むなどの異常があるか否かを単に自動的に判定するためのものであった。
また、上記特許文献１にあっては、穴加工切削工具が加工時（切削時）と工具異常検出処理時とで異なる位置に移動され（段落番号００３５）、しかも、撮影手段が工具のみを撮影するものであった。
上記特許文献１のように、従来の技術では、穴加工切削工具が実際に穴加工切削対象の内部で穴加工を行っているときのその切削部位の状態を直接観察することができず、したがって、如何にして穴加工切削工具に異常が発生するのかを適切に解析することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題を優位に解決するためになされたもので、穴加工切削工具が実際に穴加工を行っているときのその切削部位の状態を直接観察することができ、もって穴加工切削工具に異常が発生するメカニズムを適切に解析したり、切りくずの生成・分断を適切にコントロールして最適な切りくず形状となるような工具開発や切削条件を最適化する穴加工切削工具の切削点解析装置、およびその方法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】
【０００６】
請求項１の穴加工切削工具の切削点解析装置に係る発明は、上記目的を達成するため、穴加工切削工具の径以下に成形されたテストピースと、穴加工切削工具とテストピースを同軸線上に配置して相対的に軸周りに回転させる回転駆動手段と、穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸方向に移動させる軸方向移動手段と、穴加工切削工具のテストピースの端面に対する切削点を囲繞してテストピースから発生する切りくずを拘束する透過可視性部材と、透過可視性部材を介して切削状態を解析し得るように切削点を撮影する撮影手段と、を備えたことを特徴とするものである。
請求項２の穴加工切削工具の切削点解析装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１の発明において、回転駆動手段が、テストピースを把持して軸周りに回転駆動させるよう構成されており、穴加工切削工具と撮影手段が軸周りに相対回転不能に固定されてなることを特徴とするものである。
また、請求項３の穴加工切削工具の切削点解析方法に係る発明は、上記目的を達成するため、テストピースを穴加工切削工具の径以下に成形し、穴加工切削工具とテストピースを同軸線上に配置して、穴加工切削工具によるテストピースの端面から発生する切りくずを拘束するために切削点を透過可視性部材で囲繞した状態で、穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸周りに回転させると共に軸方向に移動させて穴加工切削工具にテストピースの端面を切削させ、透過可視性部材を介して切削点を撮影手段により撮影してその映像から切削状態を解析することを特徴とするものである。
請求項４の穴加工切削工具の切削点解析方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、穴加工切削工具と撮影手段を軸周りに相対回転不能に固定し、テストピースを把持して軸周りに回転駆動させることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の発明では、穴加工切削工具が実際に切削加工を行う穴加工切削対象と同じ材質のテストピースは、その断面が穴加工切削工具の断面以下の大きさに成形されている。このテストピースと穴加工切削工具を同軸線上に配置して、テストピースの穴加工切削工具による切削点の周囲を透過可視性部材で囲繞させ、回転駆動手段によって穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸周りに回転させると共に、軸方向移動手段によって穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸方向に移動させて、穴加工切削工具にテストピースの端面を切削させる。テストピースの端面から発生する切りくずが切削点の周囲を囲繞する透過可視性部材により拘束されるため、実際の穴加工切削時と同じ状態が再現される。そして、この切削状態は、透過可視性部材を介して撮影手段によって撮影されて直接観察されることにより、適切に解析されて正確な解析結果が得られる。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、テストピースは回転駆動手段に保持されて回転する。一方、穴加工切削工具と撮影手段が相対的回転しないように軸周りに相対回転不能に固定されていることにより、穴加工切削工具がテストピースを切削する状態は、確実且つ容易に撮影手段によって撮影されて直接観察して解析される。
また、請求項３の発明では、テストピースを、穴加工切削工具が実際に切削加工を行う穴加工切削対象と同じ材質でその断面が穴加工切削工具の断面以下の大きさに成形する。このテストピースと穴加工切削工具を同軸線上に配置して、テストピースの穴加工切削工具による切削点の周囲を透過可視性部材で囲繞した状態で、穴加工切削工具とテストピースを相対的に軸周りに回転させると共に軸方向に移動させて、穴加工切削工具にテストピースの端面を切削させる。このとき、テストピースの端面から発生する切りくずが切削点の周囲を囲繞する透過可視性部材により拘束されるため、実際の穴加工切削時と同じ状態が再現されることとなり、この切削状態を撮影手段によって透過可視性部材を介して撮影し直接観察するため、適切に解析して正確な解析結果がえられる。
請求項４の発明では、請求項３に記載の発明において、穴加工切削工具と撮影手段を軸周りに相対回転不能に固定して、テストピースを軸周りに回転駆動させることにより、穴加工切削工具がテストピースを切削する状態を、確実に撮影手段に撮影して直接観察し解析する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、実際の穴加工切削時と同じ状態で切削部位を直接撮影して観察することができることため、正確な解析結果を得ることができる穴加工切削工具の切削点解析装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、軸周りに相対回転不能に固定された穴加工切削工具と撮影手段に対してテストピースを回転させるため、切削部位を容易に且つ正確に撮影することができる穴加工切削工具の切削点解析装置を提供することができる。
また、請求項３の発明によれば、実際の穴加工切削時と同じ状態で切削部位を直接撮影して観察するため、正確な解析結果を容易に且つ確実に得ることができる穴加工切削工具の切削点解析方法を提供することができる。
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、軸周りに相対回転不能に固定した穴加工切削工具と撮影手段に対してテストピースを回転させるため、切削部位を容易に且つ正確に撮影することができる穴加工切削工具の切削点解析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】
【０００９】
本発明の穴加工切削工具の切削点解析装置を実施するための最良の形態を、穴加工切削工具がドリル１である場合により図１基づいて詳細に説明する。なお、図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明の穴加工切削工具の切削点解析装置は、概略、穴加工切削工具としてのドリル１と、ドリル１の径Ｄ１以下の径Ｄ２に成形されたテストピース２と、ドリル１とテストピース２を同軸線上に配置して相対的に軸周りに回転（図１の矢印３を参照）させる回転駆動手段と、ドリル１とテストピース２を軸方向に相対的に移動（図１の矢印４を参照）させる軸方向移動手段と、テストピース２を囲繞して発生する切りくずＫを拘束する透過可視性部材５と、透過可視性部材５を介して切削状態を解析し得るように切削点を撮影する撮影手段６と、を備えている。
さらに、本発明の穴加工切削工具の切削点解析装置は、上記構成に加えて、回転駆動手段３がテストピース２を把持して軸周りに回転駆動させるよう構成されており、ドリル１と撮影手段６が軸周りに相対回転不能に固定されている。
なお、以下の説明では、図１に矢印３で示した方向または反対方向に軸周りに回転駆動させる回転駆動手段に符号３を付し、図１に矢印４で示した方向または反対方向に移動させる軸方向移動手段に符号４を付すこととする。
【００１０】
ドリル１は、所定の直径Ｄ１を有するもので、そのシャンクがドリルホルダのチャック１０などにより着脱可能に固定されている。ドリル１に油穴がある場合には、必要に応じて、その油穴にミストエアを供給するためのミストエア供給手段１１を設けることもできる。テストピース２は、ドリル１が実際に切削加工を行う穴加工切削対象と同じ材質のものからなり、少なくともドリル１によって切削される部分が円柱状に形成されている。テストピース２の円柱状の部分の直径Ｄ２は、ドリル１の直径Ｄ１と同等か、またはドリル１の直径Ｄ１よりも小さく設定されている。
回転駆動手段３は、テストピース２の円柱状の部分の中心軸線Ｃ２がドリル１の中心軸線Ｃ１の延長線上に位置するように、テストピース２を把持するためのチャックを備え、図１の矢印３に参照されるように、中心軸線Ｃ２周りに所定の速度で回転されるスピンドル３０により構成されている。軸方向移動手段４は、図１の矢印４に参照されるように、ドリル１とテストピース２を相対的に近接・遠退させるように、少なくとも一方１、２を所定の送り量で軸方向（図１の左右方向）に移動させるよう構成されている。
透過可視性部材５は、一方の端部（図１では左端部）に保持部５ａを有する円筒状に形成されてなるもので、その内径Ｄ５が、ドリル１に接触することなく、且つ、テストピースの直径Ｄ２よりも僅かに大きくなるように設定されている。この実施の形態における透過可視性部材５は、耐熱性ガラスにより構成されている。透過可視性部材５は、テストピース２と同心となるように、保持部５ａがスピンドル３０またはテストピース２に対してボルト５０および押えプレート５１により着脱可能および調整可能に取付けられている。このように構成された透過可視性部材５は、ドリル１によって切削されるテストピース２の周囲を囲繞し、その切削する状態を透過可視性部材５越しに確実に観察することができる。
撮影手段６は、高速度ＣＣＤカメラなどによって構成されてなるもので、ドリル１の先端の切り刃１ａがテストピース２の端面を切削する切削点を撮影することができる位置に配設されている。この実施の形態では、ドリル１と撮影手段６が固定されてテストピース２が軸周りに回転されるため、テストピース２の端面から切りくずＫが透過可視性部材５によって拘束された状態で発生する様子が撮影手段６によって容易に撮影される。そして、この撮影された画像データは、解析手段に出力され、解析手段は、ドリル１に折損が生じるなど異常が発生したときに、テストピース２の回転速度や、ドリル１に対する軸方向の送り量、ドリル１の材質などの切削条件を考慮すると共にドリルの形状、材質、切削油供給法を最適化したり、切りくずＫの形状をその画像データから解析して、異常の発生原因を究明する。なお、上述したようにドリル１の油穴にミストエアを供給するためのミストエア供給手段１１を設ける場合には、ドリル１が回転不能に固定されるため、ドリル1とミストエア供給手段１１との間の管路１２の接続構造を簡単なものとすることができる。
【００１１】
次に、本発明の穴加工切削工具の切削点解析方法を、上述したように構成された切削点解析装置を用いてドリルの切削点を解析する場合によって、図１に基づいて詳細に説明する。図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明の穴加工切削工具の切削点解析方法は、概略、テストピース２の直径Ｄ２を穴加工切削工具であるドリル１の直径Ｄ１以下に成形し、ドリル１とテストピース２の中心軸線Ｃ１、Ｃ２を同軸線上に配置すると共に、ドリル１の切り刃１ａによるテストピース２の端面から発生する切りくずＫを拘束するために切削点を透過可視性部材５で囲繞した状態で、ドリル１とテストピース２を相対的に軸周りに回転させると共に軸方向に移動させてドリル１にテストピース２の端面を切削させ、透過可視性部材５を介して切削点を撮影手段６により撮影してその映像から切削状態を解析するものである。
さらに本発明の穴加工切削工具の切削点解析方法は、上記構成に加えて、ドリル１と撮影手段６を軸周りに相対回転不能に固定し、テストピース２を把持して軸周りに回転駆動させるものである。
【００１２】
テストピース２は、切削点を解析するドリル１が実際に切削して穴をあける穴加工切削対象と同じ材質のものが選択されており、円柱状の部分が少なくとも成形されている。この円柱状の部分は、直径Ｄ２がドリル１の直径Ｄ１と同じかそれよりも小さい直径を有しており、その端面がドリル１の先端の切り刃１ａによって切削される。このように成形されたテストピース２は、回転駆動手段３のスピンドル３０に設けられたチャックに把持されて軸周りに回転可能に保持されている。一方、ドリル１は、そのシャンクがドリルホルダ１０のチャックにより把持されてその軸周りに回転不能に固定されている。そして、ドリル１とテストピース２の円筒状の部分とは、互いの中心軸線Ｃ１、Ｃ２が延長線上に位置するような関係となっている。また、透過可視性部材５は、その内周面がドリル１に接触することなくテストピース２の外周面との間にわずかな隙間を形成する状態で、回転駆動手段３のスピンドル３０またはテストピース２の端面に対してボルト５０により締結された押えプレート５１によって保持されている。
この状態で、回転駆動手段３によりスピンドル３０に把持されたテストピース２を軸周りに回転させると共に、軸方向移動手段４によってドリル１とテストピース２を軸方向に相対的に近接移動させて、テストピース２の円筒状の部分の端面をドリル１の先端の切り刃１ａによって切削する。このとき、テストピース２から出る切りくずＫが透過可視性部材５によって拘束されるため、実際にそのドリル１が穴加工切削対象に穴あけを行うときの状態が再現される。そして、ドリル１と撮影手段６を固定してテストピース２を軸周りに回転させることにより、固定されたドリルの先端部の切れ刃１ａからテストピースの切りくずＫが発生するため、透過可視性部材５越しに撮影手段６が安定して切りくずＫを撮影することができ、したがって、撮影した画像データを容易に且つ適切に解析することができる。これらのことから、本発明では、実際の穴加工切削対象の穴加工と同様の条件でテストピース２を切削してその切りくずＫの発生を容易に安定して撮影し解析に必要な画像データを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上説明した実施の形態では、穴加工切削工具としてドリル１の場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、例えばボーリング工具など、先端部で切削を行うものであれば他の穴加工切削工具にも適用することができる。
また、上述した実施の形態では、ドリル１を固定してテストピース２を回転させるよう構成した場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、ドリル１とテストピース２の相対回転が低速の場合や、撮影手段６のシャッタースピードを速くすることができる場合には、ドリル１を軸周りに回転駆動してテストピース２を軸周りに回転不能に固定したり、あるいはドリル１とテストピース２の双方を軸周りに回転駆動するよう構成することもできる。
さらに、撮影手段６は、高速度ＣＣＤカメラに限定されることなく、サーモグラフィを採用することもでき、また、透過可視性部材５は、その外側からテストピースの切削状態を観察できるものであれば、合成樹脂など、耐熱ガラス以外の他の素材からなるものを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の穴加工切削工具の切削点解析装置の実施の一形態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１：ドリル（穴加工切削工具）、  ２：テストピース、  ３：回転駆動手段、  ４：軸方向移動手段、  ５：透過可視性部材、  ６：撮影手段、  Ｋ：切りくず
【図１】
2005040898.tif 000003