(57)【要約】【課題】被加工対象物の切削加工時における振動を抑制することにより被加工対象物の加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる曲面切削加工装置を提供する。【解決手段】曲面切削加工装置１００は、ベッド１０１上にベッド天板１０２を介してワークテーブル１０３およびコラム１０５を備えている。コラム１０５には、ワークテーブル１０３に対向した状態で切削工具ユニット１１０が支持されている。切削工具ユニット１１０には、図示上下方向に並んで第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とが支持されている。これらの第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２は、制御装置１４０に作動制御されて、一方が被加工対象物ＷＫを切削加工する際、他方が一方の往復変位方向とは反対方向に往復変位される。【選択図】  図１
2012171065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工対象物の表面を切削する切削工具を保持する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドを前記被加工対象物に対して近接および離隔させる接離方向に相対変位させる加工ヘッド変位手段と、
前記加工ヘッド変位手段の作動を制御して前記切削工具により前記被加工対象物を切削加工する制御手段とを備え、前記被加工対象物の表面に前記切削工具を接触させることにより同表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置において、
所定の質量を有する反動体と、
前記反動体を前記接離方向に変位させる反動体変位手段とを備え、
前記制御手段は、
前記反動体変位手段の作動を制御して、前記反動体を前記加工ヘッドの相対変位方向に対して反対方向に変位させることを特徴とする曲面切削加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載した曲面切削加工装置において、
前記反動体は、前記被加工対象物の表面を切削する第２の切削工具を保持する第２の加工ヘッドであり、
前記制御手段は、前記反動体変位手段の作動を制御して前記第２の切削工具により前記被加工対象物を切削加工することを特徴とする曲面切削加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載した曲面切削加工装置において、
前記切削工具は、荒加工用であり、
前記第２の切削工具は、仕上げ加工用であることを特徴とする曲面切削加工装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した曲面切削加工装置において、
前記反動体は、前記加工ヘッドに対して並列に隣接配置されていることを特徴とする曲面切削加工装置。
【請求項５】
請求項１に記載した曲面切削加工装置において、
前記反動体は、前記加工ヘッドが変位する前記接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位することを特徴とする曲面切削加工装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載した曲面切削加工装置において、
前記被加工対象物を保持するワークテーブル、前記加工ヘッドおよび前記反動体は、前記曲面切削加工装置の正面視における左右方向の重心位置を中心として左右対称に配置されていることを特徴とする曲面切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工対象物の表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被加工対象物の表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置がある。例えば、下記特許文献１，２には、横断面形状が楕円形状の内燃機関用ピストンを切削加工により成形する曲面切削加工装置が開示されている。これらの下記特許文献１，２にそれぞれ記載された各曲面切削加工装置は、回転駆動する被加工対象物の回転角度に同期して切削工具による切り込み量を制御することにより被加工対象物の表面を楕円形状に成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−４４３５３号公報
【特許文献２】特開平１０−９４９０３号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、上記各特許文献１，２に示された曲面切削加工装置においては、被加工対象物の回転角度に同期して切削工具を被加工対象物に接触および離隔させる接離方向に往復変位させるため、この往復変位による振動によって切削工具や被加工対象物が振動して加工精度が低下するという問題がある。また、この切削工具の往復変位によって生じる振動は、被加工対象物の回転数の増加に伴って増大するため、被加工対象物の高回転化による加工精度の向上や加工時間短縮の妨げになるという問題もあった。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、被加工対象物の切削加工時における振動を抑制することにより被加工対象物の加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる曲面切削加工装置を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に係る本発明の特徴は、被加工対象物の表面を切削する切削工具を保持する加工ヘッドと、加工ヘッドを被加工対象物に対して近接および離隔させる接離方向に相対変位させる加工ヘッド変位手段と、加工ヘッド変位手段の作動を制御して切削工具により被加工対象物を切削加工する制御手段とを備え、被加工対象物の表面に切削工具を接触させることにより同表面を曲面形状に切削加工する曲面切削加工装置において、所定の質量を有する反動体と、反動体を前記接離方向に変位させる反動体変位手段とを備え、制御手段は、反動体変位手段の作動を制御して、反動体を加工ヘッドの相対変位方向に対して反対方向に変位させることにある。
【０００７】
このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、曲面切削加工装置は、切削工具が被加工対象物に接近および離隔する接離方向に往復変位する際、所定の質量を有する反動体が切削工具とは反対方向に往復変位するように構成されている。これにより、切削工具の往復変位により生じる振動が反動体の往復変位による振動、すなわち、切削工具の往復変位による振動とは逆位相の振動により相殺されて減衰される。この結果、被加工対象物の切削加工時における振動を抑制することができ、被加工対象物の加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる。
【０００８】
また、請求項２に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、被加工対象物の表面を切削する第２の切削工具を保持する第２の加工ヘッドであり、制御手段は、反動体変位手段の作動を制御して第２の切削工具により被加工対象物を切削加工することにある。
【０００９】
このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が被加工対象物の表面を切削する第２の切削工具を保持する第２の加工ヘッドで構成されている。これにより、曲面切削加工装置は、切削工具および第２の切削工具の２つの切削工具を使い分けながら被加工対象物に対して同種、同質、異種または異質の加工を被加工対象物のワークテーブルへの付け替え無く行うことができるため、加工精度および加工効率を向上させることができる。
【００１０】
この場合、例えば、請求項３に示すように、前記切削工具を荒加工用の切削工具とするとともに、前記第２の切削工具を仕上げ加工用の切削工具とするとよい。これによれば、
１台の曲面切削加工装置において荒加工用の切削工具と仕上げ加工用の切削工具とを付け替えることなく、または被加工対象物を荒加工用の切削工具を備えた曲面切削加工装置と仕上げ加工用の切削工具を備えた曲面切削加工装置との間を付け替えることなく加工を行うことができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、加工ヘッドに対して並列に隣接配置されていることにある。
【００１２】
このように構成した請求項４に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が加工ヘッドに対して並列に配置されている。この場合、反動体が加工ヘッドに対して並列とは、反動体の往復変位方向が加工ヘッドの往復変位方向である接離方向に対して平行となる反動体と加工ヘッドとの位置関係であり、具体的には、加工ヘッドに対して上下左右方向にずれて隣接配置された状態である。これによれば、曲面切削加工装置をコンパクトに構成することができる。
【００１３】
また、請求項５に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、反動体は、加工ヘッドが変位する前記接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位することにある。
【００１４】
このように構成した請求項５に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、反動体が加工ヘッドの変位方向である接離方向線上に配置されて同接離方向線に沿って変位するように構成されている。換言すれば、反動体が加工ヘッドの接離方向上において加工ヘッドと直列的に配置されている。この場合、反動体は加工ヘッドの質量に相当する質量で構成されているとよい。これによれば、加工ヘッドの往復変位方向と反動体の往復変位方向とが同一直線上にあるため、精度良く加工ヘッドの往復変位による振動を抑制することができる。
【００１５】
また、請求項６に係る本発明の他の特徴は、前記曲面切削加工装置において、被加工対象物を保持するワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体は、曲面切削加工装置の正面視における左右方向の重心位置を中心として左右対称に配置されていることにある。
【００１６】
このように構成した請求項６に係る本発明の他の特徴によれば、曲面切削加工装置は、正面視において左右方向の重心位置にワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体が配置されている。つまり、平たく言えば、曲面切削加工装置の左右方向の中心線上（曲面切削加工装置の前後方向に延びる線上）にワークテーブル、加工ヘッドおよび反動体が配置されている。これにより、曲面切削加工装置は、加工ヘッドおよび反動体は、曲面切削加工装置の左右方向の中心線上を往復変位するため、往復変位によって生じる回転モーメントを抑えることができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る曲面切削加工装置の外観構成の概略を斜め前方から見た斜視図である。
【図２】図１に示す曲面切削加工装置の外観構成の概略を斜め後方から見た斜視図である。
【図３】図１に示す曲面切削加工装置の作動を制御するための制御システムのブロック図である。
【図４】図１に示す曲面切削加工装置が備える切削工具ユニットの外観構成の概略を斜め前方から見た斜視図である。
【図５】図４に示す切削工具ユニットの外観構成の概略を示す正面図である。
【図６】図４に示す切削工具ユニットの分解斜視図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は図４に示す切削工具ユニットの作動状態を説明するために図５に示すＡ−Ａ線から見た切削加工ユニットを示しており、（Ａ）は第１の切削工具によって切削加工を行う状態を示した切削加工ユニットの側面断面図であり、（Ｂ）は第２の切削工具によって切削加工を行う状態を示した切削加工ユニットの側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（曲面切削加工装置１００の構成）
以下、本発明に係る曲面切削加工装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る曲面切削加工装置１００の外観構成の概略を斜め前方から見た斜視図である。また、図２は、図１に示す曲面切削加工装置１００の外観構成の概略を斜め後方から見た斜視図である。また、図３は、この曲面切削加工装置１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この曲面切削加工装置１００は、コンピュータ制御（ＮＣ制御）によって被加工対象物ＷＫの表面を切削加工することにより、横断面形状が楕円形状の内燃機関用ピストンを成形する工作機械である。
【００１９】
曲面切削加工装置１００は、ベッド１０１を備えている。ベッド１０１は、曲面切削加工装置１００の基礎となる構造体であり、鋼板材を箱型に溶接して構成されている。ベッド１０１の上面には、鋼板材からなるベッド天板１０２が設けられている。ベッド天板１０２は、曲面切削加工装置１００の前方および左右側方に張り出した状態で上面が図示上方に向かって開放するとともに四方が起立した枠状に形成されている。このベッド天板１０２の内側上面上には、ワークテーブル１０３およびコラム１０５がそれぞれ設けられている。
【００２０】
ワークテーブル１０３は、被加工対象物ＷＫ（図１において二点鎖線で示す）を着脱自在に保持する円柱状の載置台であり、ベッド天板１０２（曲面切削加工装置１００）の図示左右方向の中心位置に設けられている。このワークテーブル１０３は、ベッド天板１０２の下面に設けられたワーク駆動電動機１０４によって回転駆動する。ワーク駆動電動機１０４は、後述する制御装置１４０によって回転駆動する原動機である。本実施形態においては、ワーク駆動電動機１０４は、ワークテーブル１０３を２０００〜４０００ｒｐｍの範囲で回転駆動することができる。コラム１０５は、主として、切削工具電動機１０６および切削工具ユニット１１０をそれぞれ支持するための鋼板製の柱部材であり、ベッド天板１０２の上面から図示上方に起立した門型形状で構成されている。切削工具電動機１０６は、前記制御装置１４０によって作動が制御されて切削工具ユニット１１０を図示上下方向に沿って変位させる原動機であり、コラム１０５の上面に設けられている。
【００２１】
切削工具ユニット１１０は、図４〜図６に示すように、被加工対象物ＷＫを切削加工する第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２をそれぞれ可動的に支持する構造体であり、門型のコラム１０５の中央部に配置されている。より具体的には、切削工具ユニット１１０は、前記切削工具電動機１０６から図示下方に延びて設けられている図示しない送りネジ機構によって支持されるとともに、切削工具ユニット１１０を図示上下方向に案内するための直動機構１０７を介してコラム１０５に支持されている。直動機構１０７は、直動レール１０７ａ（ＬＭガイドともいう）と同直動レール１０７ａに噛み合って摺動変位する直動ブロック１０７ｂとで構成された直線方向への案内部品である。
【００２２】
この切削工具ユニット１１０は、Ｈ型支柱１１１を備えている。Ｈ型支柱１１１は、正面視において断面形状が略Ｈ字状に形成された鋼製の柱状部品であり、図示水平方向に延びて形成されている。このＨ型支柱１１１における図示上部および図示下部は、それぞれ平板状の支持ベース１２１，１３１によって塞がれており、それぞれ筒状の空間がＨ型支柱１１１の長手方向（図示水平方向）に沿って形成されている。これらの支持ベース１２１，１３１は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２をそれぞれ可動的に支持するための鋼板製の板状体である。なお、図６においては、Ｈ型支柱１１１を省略している。
【００２３】
Ｈ型支柱１１１および支持ベース１２１，１３１によって図示上下方向に並んで形成された筒状の各空間内には、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２がそれぞれ設けられている。第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２は、それぞれ第１の切削工具ホルダ１２３および第２の切削工具ホルダ１３３と、これら第１の切削工具ホルダ１２３および第２の切削工具ホルダ１３３をそれぞれ支持する支持プレート１２４，１３４によってそれぞれ構成されている。これらのうち、第１の切削工具ホルダ１２３および第２の切削工具ホルダ１３３は、第１の切削工具１２５および第２の切削工具１３５をそれぞれ着脱自在に保持する略円柱状の保持具である。
【００２４】
また、第１の切削工具１２５および第２の切削工具１３５は、ワークテーブル１０３に保持された被加工対象物ＷＫの外表面をそれぞれ切削する機械加工用の刃（本実施形態においては、所謂バイト）である。この場合、本実施形態においては、第１の切削工具１２５は所謂荒加工用の刃物であり、第２の切削工具１３５は所謂仕上げ加工用の刃物である。すなわち、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とは、保持する切削工具の種類が異なるのみで互いに同様の構造であって略同じ質量で構成されている。
【００２５】
これらの各第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２は、直動機構１２６，１３６を介して支持ベース１２１，１３１にそれぞれ支持されている。直動機構１２６，１３６は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２をワークテーブル１０３に保持された被加工対象物ＷＫに対して近接および離隔する接離方向に案内する部品であり、直動レール１２６ａ，１３６ａ（所謂ＬＭガイド）と直動ブロック１２６ｂ，１３６ｂとで構成されている。
【００２６】
これらのうち、直動レール１２６ａ，１３６ａは、前記接離方向に延びた軌道部材であり、支持ベース１２１の下面および支持ベース１３１の上面の各中央部に長手方向に沿ってそれぞれ取り付けられている。本実施形態においては、各直動レール１２６ａ，１３６ａは、互いに平行に延びる２つの棒状の軌道部材によってそれぞれ構成されている。また、直動ブロック１２６ｂ，１３６ｂは、直動レール１２６ａ，１３６ａと噛み合って同直動レール１２６ａ，１３６ａ上を摺動変位する移動体であり、直動レール１２６ａ，１３６ａに対向する支持プレート１２４，１３４の表面にそれぞれ固定的に取り付けられている。本実施形態においては、直動ブロック１２６ｂ，１３６ｂは、各直動レール１２６ａ，１３６ａを構成する１つの棒状の軌道部材に対して２つの移動体が嵌められることにより計４つの移動体で構成されている。
【００２７】
また、これらの各第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２と支持プレート１２４，１３４との間には、それぞれ往復変位装置１２７，１３７が設けられている。往復変位装置１２７，１３７は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２をそれぞれ前記接離方向に沿って往復変位させるための原動機であり、前記制御装置１４０によって作動制御されるリニアモータによって構成されている。この往復変位機構１２７，１３７は、支持プレート１２４，１３４の図示左右両側に設けられた永久磁石１２７ａ，１３７ａと、同永久磁石１２７ａ，１３７ａに対向する位置において支持プレート１２４，１３４によって支持されたコイル１２７ｂ，１３７ｂとによって構成されている。すなわち、これらの往復変位装置１２７，１３７は、制御装置１４０によるコイル１２７ｂ，１３７ｂへの通電制御によって永久磁石１２７ａ，１３７ａが取り付けられた第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２を往復変位させる。
【００２８】
また、この切削工具ユニット１１０を構成する支持ベース１２１の上面および支持ベース１３１の底面には、位置検出器１２８，１３８がそれぞれ設けられている。位置検出器１２８，１３８は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２の前記接離方向上の位置を検出するとともに検出信号を制御装置１４０に出力する測定装置であり、それぞれ前記制御装置１４０によって作動が制御される。本実施形態においては、位置検出器１２８，１３８は、リニアスケールによってそれぞれ構成されている。
【００２９】
制御装置１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、曲面切削加工装置１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、作業者によって用意される図示しない加工プログラム（所謂ＮＣ（Numerical Control）プログラム）に従ってワーク駆動電動機１０４、切削工具電動機１０６、往復変位装置１２７，１３７（コイル１２７ｂ，１３７ｂ）および位置検出器１２８，１３８の各作動を制御することにより被加工対象物ＷＫの切削加工を行う。この制御装置１４０は、制御装置１４０に対して作業者からの操作を受付けるための操作スイッチ群からなる入力装置１４１、および作業者に対して制御装置１４０の作動状況を表示するための液晶ディスプレイからなる表示装置１４２をそれぞれ備えている。また、この曲面切削加工装置１００は、ワーク駆動電動機１０４、切削工具電動機１０６、往復変位装置１２７，１３７（コイル１２７ｂ，１３７ｂ）および位置検出器１２８，１３８をそれぞれ駆動するための電気を供給する電源部なども備えているが、これらの本発明に直接関わらない構成については、その説明は省略する。
【００３０】
（曲面切削加工装置１００の作動）
次に、上記のように構成した曲面切削加工装置１００の作動について説明する。まず、作業者は、入力装置１４１を操作して曲面切削加工装置１００の電源をＯＮにした後、ワークテーブル１０３上に被加工対象物ＷＫをセットする。そして、作業者は、入力装置１４１を操作することにより、曲面切削加工装置１００の制御装置１４０に対して被加工対象物ＷＫに対する切削加工の開始を指示する。
【００３１】
この指示に応答して、制御装置１４０は、図示しない加工プログラムに従って被加工対象物ＷＫに対する切削加工を開始する。この被加工対象物ＷＫに対する切削加工は、本実施形態においては、被加工対象物ＷＫに対する荒加工と仕上げ加工とで構成されている。したがって、制御装置１４０は、まず、被加工対象物ＷＫに対して荒加工による切削加工から開始する。
【００３２】
具体的には、制御装置１４０は、図７（Ａ）に示すように、切削工具電動機１０６、往復変位装置１２７，１３７（コイル１２７ｂ，１３７ｂ）および位置検出器１２８，１３８の各作動を制御することにより第１の切削工具１２５を被加工対象物ＷＫにおける切削加工開始位置に位置決めするとともに、第２の切削工具１３５を被加工対象物ＷＫから離隔させる方向（図７において右側）に変位させて退避位置に位置決めする。この場合、第２の切削工具１３５を位置決めする退避位置とは、第２の切削工具１３５の後述する往復変位時に被加工対象物ＷＫに接触しない位置であり、被加工対象物ＷＫから十分に離れた位置である。なお、図７（Ａ），（Ｂ）においては、Ｈ型支柱１１１は省略している。
【００３３】
次いで、制御装置１４０は、被加工対象物ＷＫの荒加工による切削加工を開始する。具体的には、制御装置１４０は、ワーク駆動電動機１０４の作動を制御してワークテーブル１０３を回転駆動させるとともに、往復変位装置１２７（コイル１２７ｂ）および位置検出器１２８の各作動を制御してワークテーブル１０３の回転角度に応じて第１の加工ヘッド１２２（第１の切削工具１２５）を前記接離方向に往復変位させる（図示破線矢印参照）。これにより、被加工対象物ＷＫの外表面は、第１の切削工具１２５によって荒削りされて所定の楕円形状に成形される。
【００３４】
この第１の切削工具１２５による被加工対象物ＷＫへの切削加工時においては、制御装置１４０は、往復変位装置１３７（コイル１３７ｂ）および位置検出器１３８の各作動を制御することにより、第２の加工ヘッド１３２を前記接離方向における第１の加工ヘッド１２２の変位方向とは反対方向に往復変位させる（図示破線矢印参照）。すなわち、制御装置１４０は、第１の加工ヘッド１２２が被加工対象物ＷＫに接近する方向（切込量が深くなる方向）に変位する際には第２の加工ヘッド１３２を被加工対象物ＷＫから離隔する方向に変位させるとともに、第１の加工ヘッド１２２が被加工対象物ＷＫから離隔する方向（切込量が浅くなる方向）に変位する際には第２の加工ヘッド１３２を被加工対象物ＷＫに接近させる方向に変位させる。
【００３５】
これにより、切削工具ユニット１１０には、第１の加工ヘッド１２２の往復変位による振動と、第２の加工ヘッド１３２の往復変位による振動とが同時に生じる。この場合、第１の加工ヘッド１２２の往復変位による振動と第２の加工ヘッド１３２の往復変位による振動とは、互いに逆位相の振動であるため、両者は互いに相殺し合って減衰される。これにより、切削工具ユニット１１０に保持された第１の加工ヘッド１２２は、自身の往復変位に起因する振動の影響を抑えた状態で被加工対象物ＷＫを切削加工することができる。この第２の加工ヘッド１３２の前記接離方向への往復変位は、第１の切削工具１２５による切削加工の間、連続して実行される。
【００３６】
そして、被加工対象物ＷＫに対する荒加工が終了した場合には、制御装置１４０は、第１の切削工具１２５を被加工対象物ＷＫから離隔させて退避させた後、仕上げ加工を実行する。具体的には、制御装置１４０は、図７（Ｂ）に示すように、切削工具電動機１０６、往復変位装置１２７，１３７（コイル１２７ｂ，１３７ｂ）および位置検出器１２８，１３８の各作動を制御することにより第２の切削工具１３５を被加工対象物ＷＫにおける切削加工開始位置に位置決めするとともに、第１の切削工具１２５を被加工対象物ＷＫから離隔させる方向（図７において右側）に変位させて退避位置に位置決めする。この場合、第１の切削工具１２５を位置決めする退避位置は、前記退避位置と同様に、第１の切削工具１２５の後述する往復変位時に被加工対象物ＷＫに接触しない位置であり、被加工対象物ＷＫから十分に離れた位置である。
【００３７】
次いで、制御装置１４０は、被加工対象物ＷＫの仕上げ加工による切削加工を開始する。具体的には、制御装置１４０は、往復変位装置１３７（コイル１３７ｂ）および位置検出器１３８の各作動を制御してワークテーブル１０３の回転角度に応じて第２の加工ヘッド１３２（第２の切削工具１３５）を前記接離方向に往復変位させる（図示破線矢印参照）。これにより、被加工対象物ＷＫの外表面は、第２の切削工具１３５によって精密に仕上げ削りされて所定の楕円形状に成形される。
【００３８】
この第２の切削工具１３５による被加工対象物ＷＫへの切削加工時においては、制御装置１４０は、往復変位装置１２７（コイル１２７ｂ）および位置検出器１２８の各作動を制御することにより、第１の加工ヘッド１２２を前記接離方向における第２の加工ヘッド１３２の変位方向とは反対方向に往復変位させる（図示破線矢印参照）。すなわち、制御装置１４０は、第２の加工ヘッド１３２が被加工対象物ＷＫに接近する方向（切込量が深くなる方向）に変位する際には第１の加工ヘッド１２２を被加工対象物ＷＫから離隔する方向に変位させるとともに、第２の加工ヘッド１３２が被加工対象物ＷＫから離隔する方向（切込量が浅くなる方向）に変位する際には第１の加工ヘッド１２２を被加工対象物ＷＫに接近させる方向に変位させる。
【００３９】
これにより、切削工具ユニット１１０には、第２の加工ヘッド１３２の往復変位による振動と、第１の加工ヘッド１２２の往復変位による振動とが同時に生じる。この場合においても、第２の加工ヘッド１３２の往復変位による振動と第１の加工ヘッド１２２の往復変位による振動とは、互いに逆位相の振動であるため、両者は互いに相殺し合って減衰される。これにより、切削工具ユニット１１０に保持された第２の加工ヘッド１３２は、自身の往復変位に起因する振動の影響を抑えた状態で被加工対象物ＷＫを切削加工することができる。この第１の加工ヘッド１２２の前記接離方向への往復変位は、第２の切削工具１３５による切削加工の間、連続して実行される。
【００４０】
そして、被加工対象物ＷＫに対する仕上げ加工が終了した場合には、制御装置１４０は、第２の切削工具１３５を被加工対象物ＷＫから離隔させて退避させた後、ワーク駆動電動機１０４の作動を制御してワークテーブル１０３の回転駆動を停止させる。これにより、作業者は、ワークテーブル１０３上から被加工対象物ＷＫを取り除くことにより外表面が楕円形状に切削加工された被加工対象物ＷＫを得ることができるとともに、新たな被加工対象物ＷＫワークテーブル１０３上にセットすることによりこの新たな被加工対象物ＷＫに対して前記と同様の切削加工を行うことができる。
【００４１】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、曲面切削加工装置１００は、第１の切削工具１２５または第２の切削工具１３５が被加工対象物ＷＫに接近および離隔する接離方向に往復変位して切削加工する際、互いに略同じ質量で構成された第２の切削工具１３５または第１の切削工具１２５が切削工具とは反対方向に往復変位するように構成されている。これにより、第１の切削工具１２５または第２の切削工具１３５の往復変位により生じる振動が第２の切削工具１３５または第１の切削工具１２５の往復変位による振動、すなわち、互いに逆位相の振動により相殺されて減衰される。この結果、被加工対象物ＷＫの切削加工時における振動を抑制することができ、被加工対象物ＷＫの加工精度の向上および加工時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、曲面切削加工装置１００は、第１の切削工具１２５による被加工対象物ＷＫの切削加工時における第１の加工ヘッド１２２の往復変位に対して第２の加工ヘッド１３２を第１の加工ヘッド１２２の往復変位方向とは反対方向に往復変位させるように構成されている。すなわち、第１の加工ヘッド１２２の変位に対して反対方向に往復変位される第２の加工ヘッド１３２が、本発明に係る反動体に相当する。しかし、この反動体は、第１の加工ヘッド１２２の変位に対して反対方向に変位されるものであれば、必ずしも、切削工具である必要はない。すなわち、反動体は、第１の加工ヘッド１２２の往復変位によって生じる振動を減衰する振動を生じさせる質量を有するものであれば、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
例えば、反動体を各種金属、セラミック、水や油などの液体（流動体含む）または樹脂などの材料からなる錘で構成することができる。また、上記実施形態においては、反動体としての第２の切削工具１３５は、仕上げ加工用の刃物で構成されている。しかし、第１の切削工具１２５と第２の切削工具１３５とを同じ加工を行う刃物で構成することもできる。これらの場合、反動体の質量は、第１の加工ヘッド１２２と同じ質量であることが好適と考えられるが、第１の加工ヘッド１２２と異なる質量であっても第１の加工ヘッド１２２の往復変位によって生じる振動を減衰させることは可能である。
【００４５】
また、上記実施形態においては、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構１２７，１３７をリニアモータで構成した。すなわち、第１の加工ヘッド１２２を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構１２７が本発明に係る加工ヘッド変位手段に相当し、第２の加工ヘッド１３２を前記接離方向に往復変位させる往復変位機構１３７が本発明に係る反動体変位手段に相当する。しかし、加工ヘッド変位手段および反動体変位手段は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２を前記接離方向に往復変位させる機構であれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加工ヘッド変位手段および反動体変位手段は、ボールネジ送り機構によって構成することもできる。
【００４６】
この場合、加工ヘッド変位手段と反動体変位手段とにおいて、それぞれ別個独立したボールネジを用いることにより第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とをそれぞれ往復変位させるように構成することができる。また、加工ヘッド変位手段と反動体変位手段とにおいて、１本のボールネジを共用することもできる。具体的には、１本のボールネジの両側に互いに反対方向のネジ山を形成しておき、各ネジ山上に第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２をそれぞれ支持させる。これによれば、この１本のボールネジを回転駆動することにより、同ボールネジ上の第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを互いに反対方向に変位させることができる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、往復変位機構１２７からなる加工ヘッド変位手段は、第１の加工ヘッド１２２を被加工対象物ＷＫに対して変位させるように構成されている。しかし、加工ヘッド変位手段は、第１の加工ヘッド１２２と被加工対象物ＷＫとを相対的に往復変位させる構成であれば、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、加工ヘッド変位手段は、被加工対象物ＷＫを第１の加工ヘッド１２２に対して往復変位させる構成であっても良い。この場合、第２の加工ヘッド１３２または前記錘で構成される反動体の質量は、被加工対象物ＷＫとともに往復変位する物体（例えば、被加工対象物ＷＫを載置したワークテーブル１０３）の質量に対応したものとなる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを図示上下方向に隣接して平行に並べて隣接配置した。しかし、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２との配置関係は、互いに生じる振動を減衰し合うことができる配置関係であれば良く、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを図示左右方向に隣接して平行に並べた並列配置とすることもできる。また、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを前記接離方向上に沿って直列的に配置することもできる。なお、第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを直接配置した場合、切削工具ユニット１１０を１８０°回転させることにより被加工対象物ＷＫに対向する第１の加工ヘッド１２２と第２の加工ヘッド１３２とを入れ替えて切削加工を行うことができる。
【００４９】
また、上記実施形態においては、曲面切削加工装置１００は、被加工対象物ＷＫの外表面を楕円形状に切削加工する構成とした。しかし、曲面切削加工装置１００は、被加工対象物ＷＫの回転角度に応じて第１の切削工具１２５を前記接離方向に往復変位させることにより被加工対象物ＷＫの表面に曲面形状を切削加工する切削加工装置に広く適用できるものである。すなわち、曲面切削加工装置１００は、必ずしも、被加工対象物ＷＫの外表面を楕円形状に切削加工する切削加工装置である必要はなく、例えば、被加工対象物ＷＫの内側表面を楕円形状に切削加工する切削加工装置であっても良いし、楕円形状以外の曲面形状（例えば、ハート型形状など）に被加工対象物ＷＫの外側表面または内側表面を切削加工する切削加工装置であっても良い。すなわち、本発明に係る曲面切削加工装置は、被加工対象物ＷＫとして内燃機関用ピストン以外の部品、例えば、ピストンリングやカムなどの部品を切削加工する工作機械として実施できるものである。
【００５０】
また、上記実施形態においては、曲面切削加工装置１００は、ワークテーブル１０３、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２を曲面切削加工装置１００の正面視における左右方向の中心、すなわち、同左右方向における重心を通る直交線上に配置した。これにより、曲面切削加工装置１００は、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２が前記直交線上（前記重心を通って曲面切削加工装置１００の前後方向に延びる線上）を往復変位するため、往復変位によって生じる回転モーメントを抑えることができ、加工精度および加工効率を向上させることができる。しかし、ワークテーブル１０３、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２を前記直交線上（中心線上（曲面切削加工装置１００の前後方向に延びる線上））からずらして配置することを排除するものではない。すなわち、ワークテーブル１０３、第１の加工ヘッド１２２および第２の加工ヘッド１３２は、ワークテーブル１０３上に載置される被加工対象物ＷＫを切削加工できる位置関係であれば、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
ＷＫ…被加工対象物、
１００…曲面切削加工装置、１０１…ベッド、１０２…ベッド天板、１０３…ワークテーブル、１０４…ワーク駆動電動機、１０５…コラム、１０６…切削工具電動機、１０７…直動機構、１０７ａ…直動レール、１０７ｂ…直動ブロック、
１１０…切削工具ユニット、１１１…Ｈ型支柱、
１２１，１３１…支持ベース、１２２，１３２…第１の加工ヘッド，第２の加工ヘッド、
１２３，１３３…第１の切削加工ホルダ，第２の切削加工ホルダ、１２４，１３４…支持プレート、１２５，１３５…第１の切削工具，第２の切削工具、１２６，１３６…直動機構、１２６ａ，１３６ａ…直動レール、１２６ｂ，１３６ｂ…直動ブロック、１２７，１３７…往復変位機構、１２７ａ，１３７ａ…永久磁石、１２７ｂ，１３７ｂ…コイル、１２８，１３８…位置検出器。
【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】
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【図６】
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【図７】
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