(57)【要約】【課題】  工具の回転軸の傾きを測定して、平面度に優れた溝加工を行う。【解決手段】  工具４の端面と外周面を用いて溝加工を行う溝加工法において、溝加工を行う前に、１面の加工を行った後、加工物２を１８０度回転させて、もう１面の加工を行い、工具４の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具４の傾きを調整した後に溝加工を行う。【選択図】  図２
2005059155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の端面と外周面を用いて加工物に対する溝加工を行う溝加工法において、溝加工を行う前に、１面の加工を行った後、加工物を１８０度回転させて、もう１面の加工を行い、工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具の傾きを調整した後に溝加工を行うことを特徴とする溝加工法。
【請求項２】
請求項１の溝加工法において、工具の回転中心を加工物の外側に配した状態で加工することを特徴とする溝加工法。
【請求項３】
請求項２の溝加工法において、工具の端面のみで加工物に対する加工を行うように工具の傾きを設定して加工することを特徴とする溝加工法。
【請求項４】
請求項１の溝加工法において、２つの平面の傾き測定に干渉計を用いることを特徴とする溝加工法。
【請求項５】
請求項１の溝加工法において、加工機上に取り付けられた測定器により２つの平面の傾きの測定を行うことを特徴とする溝加工法。
【請求項６】
請求項５の溝加工法において、測定器として、光触針を用いることを特徴とする溝加工法。
【請求項７】
請求項５の溝加工法において、測定器として、接触式プローブを用いることを特徴とする溝加工法。
【請求項８】
請求項１の溝加工法において、工具として、単結晶ダイヤモンドを用いることを特徴とする溝加工法。  
【請求項９】
請求項１の溝加工法によって加工されたことを特徴とする溝加工品。
【請求項１０】
請求項９の溝加工品によって成形されたことを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル工具の端面と外周面を用いて溝加工を行う溝加工法及び溝加工品、成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１のＰ２７図２（ａ）にあるようにエンドミル形状の工具の端面と円周面で溝を加工する加工法がある。
【非特許文献１】機械技術  1998 Vol.46 No.6 P27図2(a)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この方法の場合、工具の送り方向と工具の回転軸を含む平面上で、工具の回転軸が工具の送り方向に垂直でない場合、端面方向の形状が凹形状になるという問題がある。
本発明は、１つの面の加工を行った後、加工物を１８０度回転させ、もう１面の加工を行い、工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具の回転軸の傾きを測定して、平面度に優れた溝加工を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、工具の端面と外周面を用いて溝加工を行う溝加工法において、溝加工を行う前に、１面の加工を行った後、加工物を１８０度回転させて、もう１面の加工を行い、工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具の傾きを調整した後に溝加工を行う溝加工法を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１の溝加工法において、工具の回転中心を加工物の外側にした状態で加工する溝加工法を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２の溝加工法において、加工物側の工具端面が高くなるように工具の傾きを設定して加工する溝加工法を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１の溝加工法において、２つの平面の傾き測定に干渉計を用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１の溝加工法において、加工機上に取り付けられた測定器により２つの平面の傾きの測定を行う溝加工法を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５の溝加工法において、測定器として、光触針を用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項５の溝加工法において、測定器として、接触式プローブを用いる溝加工法を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項１の溝加工法において、工具として、単結晶ダイヤモンドを用いる溝加工法を主要な特徴とする。  
請求項９記載の発明は、請求項１の溝加工法によって加工された溝加工品を最も主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項９の溝加工品によって成形された成形品を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１記載の発明によれば、工具回転軸の傾きを測定し、その値を元に工具回転軸の傾きを調整することにより、平面精度に優れた溝加工を行うことができる。
請求項２記載の発明によれば、加工中の切削方向の切り替わりが無いため、安定して加工を行うことができるため、工具の回転軸の傾きを精度よく測定することができる。
請求項３記載の発明によれば、工具の端面方向のみで測定用の加工面の加工を行うことができるため、加工抵抗を小さくできる。そのため工具軸の傾きの測定をより正確に行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、工具軸傾き測定用の加工面の傾きを干渉計で測定することにより、加工面同士の傾きを正確に測定できるため、精度よく工具軸の傾きを測定することができる。
請求項５記載の発明によれば、加工物を取り外すことなく、傾き測定を行うことができるため、短時間で工具の傾き調整を行うことができる。
請求項６記載の発明によれば、短時間に測定を行うことができる。
請求項７記載の発明によれば、加工面の光学的な特性の影響を受けることなく、加工面の測定を行うことができる。
請求項８記載の発明によれば、表面あらさ、形状精度に優れた測定用の加工面の加工を行うことができるため、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができ、形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
請求項９、１０記載の発明によれば、形状精度に優れた溝形状加工品を得ることができる。また、その溝形状加工品を用いて成形することにより、形状精度に優れた溝形状の成形品を成形できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る加工物の断面図であり、同図の様に加工物２に溝１の加工を行う場合、図２の様に、円柱部３ａの先端に切削チップ３を取り付けたエンドミル工具４を工具回転軸５を中心に回転させて工具４の端面と外周面で溝１を加工する方法がある。
図３は図２でＡ方向から加工している様子を示したものである。図で角度βは、工具の移動方向Ｆに垂直な直線６と工具４の回転軸５とがなす角度を示している。
図４で３Ｌ、３Ｌ’は工具を回転させた際の工具の軌跡を示している。図４で、（ａ）は図３でβが０の場合を、（ｂ）は図３でβ≠０の場合を示している。図４に示すように、βが０の場合、加工される溝１は断面が直線の溝になるが、β≠の場合（ｂ）の１’に示すように、断面が円弧状の溝となる。
図５は溝形状を示したもので、図でＰは溝のピッチを、θは溝の傾き角度を、ｄは溝の深さを示している。図６は図５に示す溝を加工している様子を示したもので工具の回転半径をＲとする。
図７は工具が傾いた際に溝が円弧形状になる様子を示したもので、図でδは主軸傾きが０の場合に加工される溝に対する円弧の深さを示している。図８は図５、図６でＰ＝５ｍｍ、ｄ＝５μｍ、Ｒ＝６ｍｍの時に、図４のβと、図７に示す円弧深さδの関係を示したものである。
図８に示すように、５秒程度の傾きであっても、５０ｎｍ程度の深さの凹形状になることがわかる。そのため、図２に示す加工を行う場合、加工する溝１の要求精度にもよるが、図３に示すβを５秒以下程度にする必要があることがわかる。
本発明は１面の加工を行った後、加工物を１８０度回転させて、もう１面加工を行い、２つの加工で工具の端面で加工された平面がなす角度を測定することにより、工具回転軸の傾きβを測定し、その値を元に工具回転軸の傾きを調整することにより、平面精度に優れた溝加工を行うものである。
【０００７】
図９で（ａ）は工具の回転中心が加工物の内側にある場合、（ｃ）は工具の回転中心が加工物の外側にある場合を示している。また、（ｂ）、（ｄ）はそれぞれ、（ａ）、（ｃ）で矢印の方向（上面）から見た様子を示している。
図９（ａ）の様に、工具４の回転中心が加工物２の内側にある場合、（ｂ）に示すように、工具４の切削方向がＭを境にＡ方向と、Ｂ方向に異なることがわかる。この場合、Ａ方向とＢ方向で加工中の加工抵抗が変わるため、加工面の形状精度が悪化し、加工面の傾きの測定精度が悪くなるという問題がある。
それに対して、図９（ｃ）に示すように、工具４の回転中心が加工物２の外側にある場合は、（ｄ）に示すように、切削方向の切り替わりが無いため、安定して加工を行うことができ、工具４の回転軸の傾きを精度よく測定することができる。
図１０に示すように、加工物側の工具端面が低くなるように工具の回転軸の傾いている状態の場合、図に示すように、端面方向だけでなく、円周方向でも加工を行うことになるため、加工抵抗が大きくなり、測定用の加工面の精度が悪化するという問題がある。
そのため、加工物側の工具端面が高くなるように（工具端面のみで加工できるように）、工具４の傾きを設定して加工することにより、工具の端面方向のみで、測定用の加工面の加工を行い、工具軸の傾きの測定を正確に行うことができる。
工具軸傾き測定用の加工面の傾きを干渉計で測定することにより、加工面同士の傾きを正確に測定できるため、精度よく、工具軸の傾きを測定することができる。
加工機上に取り付けられた測定器により傾きの測定を行うことにより、加工物を取り外しすることなく、傾き測定を行うことができるため、短時間で工具の傾き調整を行うことができる。
測定器として、光触針を用いることにより、加工物に傷をつけることなく短時間に測定を行うことができる。測定器として、接触式プローブを用いた場合、加工面の光学的な特性の影響を受けることなく、加工面の測定を行うことができる。
工具として、単結晶ダイヤモンドを用いることにより、表面あらさ、形状精度に優れた測定用の加工面の加工を行うことができるため、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができ、形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
【０００８】
図１１に加工機の構成を示す。図で２は加工物、４はエンドミル工具、５はエンドミル工具の回転軸を示している。７、８、９はそれぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の移動テーブルを示している。
１０は工具の回転軸５をＡ軸方向に回転させるＡ軸テーブルを、１１は回転軸５をＢ軸方向へ回転させるＢ軸テーブル、１２は回転軸５をＣ軸方向へ回転させるＣ軸テーブルを示している。１３はエンドミル工具４を回転させる工具スピンドル、１４は加工機本体を示している。
図１２は測定用の加工面を作製している様子を示したもので、図１２で左側は図１１におけるＹＺ平面での加工の様子を見たもので、右側は、加工面の斜視図を示している。図１２で、（ａ）は加工を行う前の状態を示している。次に工具４を回転させながら、図１１のＸ軸方向に工具４を移動させて、測定用加工面２１Ａの加工を行う（  図１２（ｂ））。次に図１１で示すＣ軸を中心として加工物２０を１８０度回転させる（ｃ）。加工物２０を１８０度回転させた後、測定用加工面２１Ｂの加工を行う（ｄ）。
【０００９】
図１３に示すように、２つの加工面２１Ａ、２１Ｂがなす角度をφとすると、図３に示す工具回転軸の傾きβとφの関係は、φ＝１８０＋２β（単位は度）となるので、β＝（φ−１８０）／２と表すことができる。よって、測定用加工面２１Ａ、２１Ｂがなす角度φを測定することにより、βを求めることができる。
φを測定する方法としては、干渉計で測定する方法がある。この場合、加工物を加工機から取り外す必要があるが、測定精度、再現性の高い測定ができるため、βを高い精度で求めることができる。
加工機に取り付けられた測定器を用いて測定を行う場合、加工物を加工機に取りつけたまま測定を行うことができる。そのため、βの調整を行った後、再度測定用加工面の加工を行うことを繰り返し行うことが容易に行えるので、短時間で工具回転軸の傾きβを求めることができる。
加工機に取り付けた測定器による測定としては、図１４に示すように、加工機に取り付けられた光触針３０を矢印の様に走査することにより測定を行う方法がある。光触針を用いる場合、短時間に測定を行うことができるという特徴がある。
加工機に取り付ける測定器としては、図１５に示すように、接触式プローブ３１を取り付ける方法もある。この場合、光触針に比べ、走査速度は遅くなるが、加工物の光学的な特性の影響を受けることなく測定ができるという利点がある。
本発明の場合、工具の材質は特に限定されるものではないが、工具として、単結晶ダイヤモンドを用いた場合、形状精度、表面粗さに優れた加工ができ、工具軸の傾きの測定精度を向上させることができるため、より形状精度に優れた溝加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】溝加工された加工物を示す図である。
【図２】加工物に溝を加工する様子を示す図である。
【図３】図２のＡ視図である。
【図４】工具の軌跡を示す図である。
【図５】加工物の溝形状を示す図である。
【図６】図５に示す溝を加工する様子を示す図である。
【図７】工具が傾いた際に溝が円弧形状になる様子を示す図である。
【図８】図３のβと図７に示す円弧深さδの関係を示す図である。
【図９】工具の回転中心が加工物の内側と外側にある場合を示す図である。
【図１０】端面方向、円周方向で加工を行う様子を示す図である。
【図１１】加工機の外観図である。
【図１２】測定用の加工面を作製している様子を示す図である。
【図１３】２つの加工面がなす角度φを示す図である。
【図１４】光触針による測定の様子を示す図である。
【図１５】接触式プローブによる測定の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００１１】
１  溝
２  加工物
４  工具
【図１】
2005059155.tif 000003
【図２】
2005059155.tif 000004
【図３】
2005059155.tif 000005
【図４】
2005059155.tif 000006
【図５】
2005059155.tif 000007
【図６】
2005059155.tif 000008
【図７】
2005059155.tif 000009
【図８】
2005059155.tif 000010
【図９】
2005059155.tif 000011
【図１０】
2005059155.tif 000012
【図１１】
2005059155.tif 000013
【図１２】
2005059155.tif 000014
【図１３】
2005059155.tif 000015
【図１４】
2005059155.tif 000016
【図１５】
2005059155.tif 000017