(57)【要約】【課題】円柱形または円筒形を有する加工物の表面を高い精度で加工するための技術を提供する。【解決手段】機械部品の製造方法は、直線状の切れ刃２Ａを、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃２Ａの異なる部分が順次接触するように、切れ刃２Ａを、切削開始位置から、回転している機械部品１に接触させながら送ることによって回転対称面１Ａを加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度、および、切れ刃２ＡがＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定まる。【選択図】図２１
2016203338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品の製造方法であって、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している前記機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記切れ刃の長さ、前記第１の傾斜角度、前記第２の傾斜角度、前記回転対称面の半径、および前記回転対称面のＺ軸座標に基づいて、前記切れ刃の軌道を計算するステップをさらに備える、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数１】
2016203338.tif 000012
請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【請求項４】
前記切れ刃は、前記切れ刃の回転を阻止するように構成されたホルダによって保持される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項５】
測定器によって前記第１および第２の傾斜角度を測定するステップをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法を実行する、機械部品の製造装置。
【請求項７】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面の加工方法であって、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、回転対称面の加工方法。
【請求項８】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を製造するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、直線状の切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数２】
2016203338.tif 000013
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項９】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を製造するためのプログラムであって、
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転対称面の前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、直線状の切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数３】
2016203338.tif 000014
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械部品の製造方法、機械部品の製造装置、回転対称面の加工方法、製造方法のプログラムを記録した記録媒体、およびそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸線に対して切れ刃を斜めに配置した工具を用いて対象物を切削加工する方法が提案されている。国際公開第２００１／０４３９０２号（特許文献１）および国際公開第２００３／０２２４９７号（特許文献２）は、直線状の切れ刃を用いた工作物の加工方法を開示する。切れ刃は、送り方向に対して傾斜して配置されて、工作物の回転軸線を横断する方向に送られる。この加工方法により、工作物の表面が滑らかとなるように工作物の表面を加工できるとともに、高能率での加工が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００１／０４３９０２号
【特許文献２】国際公開第２００３／０２２４９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円柱形（円筒形を含む）を有する加工対象物の多くにおいて、回転軸線方向の長さは、半径の長さより大きい。上記の方法に従って、回転軸線方向に長い機械部品を高い精度で製造するためには、適切な軌道に沿って切れ刃を移動させる必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、円柱形または円筒形を有する加工物の表面を高い精度で加工するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る機械部品の製造方法は、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品の製造方法である。製造方法は、回転軸線をＺ軸とし、回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃の異なる部分が順次接触するように、切れ刃を、切削開始位置から、回転している機械部品に接触させながら送ることによって回転対称面を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度、および、切れ刃がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる。
【発明の効果】
【０００７】
上記によれば、円柱形または円筒形を有する加工物の表面を高い精度で加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る製造装置の構成を概略的に示したブロック図である。
【図３】ポイント切削によって切削された加工面の面粗さを示したグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に従う製造方法に従って切削加工された表面の面粗さを示したグラフである。
【図５】ＹＺ平面上に射影された切れ刃を模式的に示した模式図である。
【図６】ＸＺ平面上に射影された切れ刃を模式的に示した模式図である。
【図７】ＸＹ平面上に射影された切れ刃を模式的に示した模式図である。
【図８】ＹＺ平面上の切れ刃の角度を説明するための図である。
【図９】補正なし軌道の場合の機械部品の加工方法を説明するためのＹＺ平面図である。
【図１０】補正なし軌道の場合の機械部品の加工方法を説明するためのＸＺ平面図である。
【図１１】ＹＺ平面上のプログラム角度と第１の傾斜角度との関係を説明するための図である。
【図１２】補正なし軌道の場合の機械部品の加工方法を説明するためのＸＹ平面図である。
【図１３】切れ刃の軌跡をモニタするための切れ刃の５つの領域を示した図である。
【図１４】ＲＺ平面における、切れ刃の先端および後端の軌跡を模式的に示した模式図である。
【図１５】切れ刃の第２の傾斜角度が０°に等しい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。
【図１６】図１５に示された計算結果に基づいて、加工面と設計上の面との間のＲ軸方向の差分を表した図である。
【図１７】切れ刃の第２の傾斜角度が０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である（補正なし軌道）。
【図１８】図１７に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面）と設計上の面との間のＲ軸方向の差分を表した図である。
【図１９】切れ刃の第２の傾斜角度が０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である（補正なし軌道）。
【図２０】図１９に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面）と設計上の面との間のＲ軸方向の差分を表した図である。
【図２１】本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＹ平面図である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＹＺ平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＺ平面図である。
【図２４】切れ刃の第２の傾斜角度が０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である（補正した軌道）。
【図２５】切れ刃の第２の傾斜角度が０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である（補正した軌道）。
【図２６】本発明の実施の形態に係る製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１０】
（１）本発明の一態様に係る機械部品の製造方法は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）の製造方法である。製造方法は、回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃（２Ａ）を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度（β）でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃（２Ａ）の異なる部分が順次接触するように、切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置から、回転している機械部品（１）に接触させながら送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度（β）、および、切れ刃（２Ａ）がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度（θXZ）に基づいて定められる。
【００１１】
上記によれば回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。直線状の切れ刃がＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度でＺ軸に対して傾けられる。この状態で、切れ刃の異なる部分が順次接触するように、切れ刃が切削開始位置から送られる。これにより、加工される面の面粗さの精度を高くすることができる。第１の傾斜角度および第２の傾斜角度に基づいて、切削開始位置のＸ座標およびＹ座標が決定される。これにより、機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。
【００１２】
「回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面」は、円柱の側面、および円筒の側面を含む。
【００１３】
（２）好ましくは、製造方法は、切れ刃（２Ａ）の長さ、第１の傾斜角度（β）、第２の傾斜角度（θXZ）、回転対称面（１Ａ）の半径、および回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標に基づいて、切れ刃（２Ａ）の軌道を計算するステップをさらに備える。
【００１４】
上記によれば、機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。
【００１５】
（３）好ましくは、軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。
【００１６】
【数１】
2016203338.tif 000003
【００１７】
上記によれば機械部品の径方向の寸法の精度が高くなるように、機械部品を製造することができる。
【００１８】
（４）好ましくは、切れ刃（２Ａ）は、切れ刃（２Ａ）の回転を阻止するように構成されたホルダ（２）によって保持される。
【００１９】
上記により、機械部品の加工中に、切れ刃の傾きが変わるのを防ぐことができる。したがって機械部品を精度よく製造することができる。
【００２０】
（５）好ましくは、製造方法は、測定器によって第１および第２の傾斜角度(bβ，θXZ)を測定するステップをさらに備える。
【００２１】
上記により、切削開始位置および軌道を算出することができる。
（６）本発明の一態様に係る機械部品の製造装置は、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の方法を実行する装置である。
【００２２】
上記により、機械部品を精度よく製造することができる。
（７）本発明の一態様に係る加工方法は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）の加工方法である。加工方法は、回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃（２Ａ）を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい傾斜角度（β）でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃（２Ａ）の異なる部分が順次接触するように、切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置から、回転している機械部品（１）に接触させながら送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度（β）、および、切れ刃がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度（θXZ）に基づいて定められる。
【００２３】
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。
【００２４】
（８）本発明の一態様に係る記録媒体は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、直線状の切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。
【００２５】
【数２】
2016203338.tif 000004
【００２６】
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。
【００２７】
（９）本発明の一態様に係るプログラムは、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、直線状の切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。
【００２８】
【数３】
2016203338.tif 000005
【００２９】
上記によれば、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。
【００３０】
[本発明の実施形態の詳細]
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。また、説明を分かりやすくするために、図面において、発明の構成要素の一部のみが示される場合がある。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法を示した斜視図である。図１に示されるように、回転対称面１Ａを有する機械部品１が、回転軸線１０を中心として回転する。機械部品１は、本発明の一実施形態に係る製造方法によって製造される製造品である。
【００３２】
図１には、本発明の一実施形態に係る製造方法の一工程である加工工程が示される。したがって図１に示す工程においては、機械部品１を工作物と呼ぶこともできる。加工工程は切削を含む。本発明の一実施形態に係る製造方法は、他の工程を含んでもよい。製造方法は、たとえば、鋳造工程、組み立て工程、検査工程等を含むことができる。
【００３３】
本発明の一実施形態に係る製造方法においては、三次元直交座標系に従って、切れ刃２Ａの送りが制御される。図１において、Ｚ軸は、回転軸線１０に相当する。Ｘ軸およびＹ軸は、ともにＺ軸に対して垂直であるとともに、互いに垂直である。Ｘ軸は、切削加工において径方向とも称される、加工面の直径寸法を決定する方向とすることができる。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸の両方に直交する軸であり、たとえば横方向と呼ばれる。たとえば旋盤においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と定められる軸を、本発明の実施の形態におけるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸に適用することができる。
【００３４】
この実施形態では、Ｚ軸方向は、切れ刃２Ａの送り（縦送り）方向と定義される。Ｘ軸の負の方向は、機械部品１への切れ込み方向であると定義される。Ｙ軸の方向は、切削のための切れ刃２Ａの移動方向とは逆の方向である。
【００３５】
切れ刃２Ａは、切削チップ（図１に示さず）の一部である。切削チップは、ホルダ２（工具）に着脱自在である。図１では、切削チップの切れ刃２Ａの部分のみ示されている。以下、切れ刃と切削チップとを区別する必要がない場合には、両方を「切れ刃」と総称する。
【００３６】
切れ刃２Ａは、Ｚ軸方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度で傾斜している。すなわち、切れ刃２Ａは、切れ刃２Ａの送り方向に沿って、Ｚ軸方向に対して斜めに配置される。切れ刃２Ａは、Ｘ軸成分、Ｙ軸成分およびＺ軸成分を有する軌道に沿って機械部品１に接触しながら送られる。これにより回転対称面１Ａが加工される。切削開始から切削終了までの間、先端３＿１から後端３＿５までの切れ刃２Ａの個々の領域が、回転対称面１Ａ（すなわち加工面）に順次接触する。
【００３７】
この実施の形態では、機械部品１は円柱形を有する。回転対称面１Ａは、円柱の側面である。回転対称面１Ａは、回転軸線１０に平行な母線１Ｂによって規定される。母線１Ｂを回転軸線１０の周囲に回転させることによって形成される面が回転対称面１Ａである。
【００３８】
たとえば機械部品１は、シャフトである。しかし、機械部品１の種類は、特に限定されない。また、図１に示された円柱が機械部品１の一部であってもよい。なお、機械部品１は中空であってもよい。すなわち、機械部品１は円筒形を有していてもよい。
【００３９】
図２は、本発明の一実施形態に係る製造装置の構成を概略的に示したブロック図である。本発明の一実施形態に係る製造装置１００は、たとえばコンピュータ化数値制御（ＣＮＣ）旋盤によって実現可能である。図２に示されるように、製造装置１００は、入力部１０１と、表示部１０２と、記憶部１０３と、制御部１０４と、駆動部１０５と、送り機構１０６と、ホルダ２と、切れ刃２Ａを有する切削チップ２Ｂとを備える。
【００４０】
入力部１０１は、ユーザによって操作される。入力部１０１は、ユーザからの情報を受け付けて、その情報を制御部１０４に送る。ユーザからの情報は、ユーザによって選択されるプログラムについての情報、機械部品１の製造（回転対称面１Ａの加工）のために必要な各種のデータ、ユーザからの指令などを含む。
【００４１】
表示部１０２は、文字、記号、図形等を表示する。表示部１０２は、入力部１０１が受け付けた情報、制御部１０４の演算結果などを表示することができる。
【００４２】
記憶部１０３は、入力部１０１が受け付けた情報、機械部品１の製造のためのプログラムなどを記憶する。このプログラムは、回転対称面１Ａの加工のためのプログラムを含む。一実施形態によれば、記憶部１０３は、書き換え可能な不揮発性の記憶装置によって構成される。したがって記憶部１０３は、プログラムを記録した記録媒体に相当する。プログラムは、通信回線を通じて提供されてもよい。この場合にも、プログラムは、記憶部１０３に記憶される。
【００４３】
制御部１０４は、製造装置１００を統括して制御するように構成されたコンピュータである。制御部１０４は、演算部１１０を含む。演算部１１０は、入力部１０１が受け付けた情報、記憶部１０３に記憶された情報に基づいて数値演算を実行する。たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）が、プログラムを実行することにより、演算部１１０が具現化されてもよい。
【００４４】
駆動部１０５は、送り機構１０６を駆動する。駆動部１０５は、制御部１０４によって制御される。送り機構１０６は、ホルダ２を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に送ることが可能に構成される。
【００４５】
ホルダ２は、切削チップ２Ｂを保持することにより、切れ刃２Ａを保持する。ホルダ２は、送り機構１０６に取り付けられる。切れ刃２Ａによる回転対称面１Ａの加工時には、ホルダ２は、回転軸に対して回転不能となるように送り機構１０６に固定される。したがって回転対称面１Ａの加工時には、ホルダ２は、切れ刃２Ａの角度を保持する。一方、回転対称面１Ａの加工時以外の時（一例では、製造装置１００のメンテナンス時）には、ホルダ２は、回転軸を中心として回転可能である。これにより、たとえば製造装置１００のメンテナンスが容易になるといった利点が得られる。
【００４６】
切れ刃２Ａは、切削チップ２Ｂのすくい面と逃げ面との稜線により形成される。本発明の実施の形態において、この稜線は直線である。すなわち、切れ刃２Ａの形状は直線形である。本明細書において「直線状」との用語は、切れ刃２Ａの形状が直線であることを意味する。直線状の切れ刃を実現するための切削チップ２Ｂの形状は、特に限定されない。一実施形態では、切削チップ２Ｂは、三角柱形状を有する。
【００４７】
直線状の切れ刃を用いた加工は、ポイント切削に比べて面粗さおよび能率の点で有利である。図３は、ポイント切削によって切削された加工面の面粗さを示したグラフである。図４は、本発明の実施の形態に従う製造方法に従って切削加工された表面の面粗さを示したグラフである。なお、図３と図４とにおいて、グラフの縦軸および横軸のスケールは同じである。
【００４８】
図３および図４に示されるように、本発明の実施の形態に従う製造方法は、ポイント切削に比べて、切れ刃の送り速度を大きくしつつ加工面の精度（面粗さ）を高くすることができる。さらに、ポイント切削の場合には、切削開始から切削終了までの間、切れ刃２Ａにおける同一の領域が加工面に接触する。このため切れ刃の摩耗が早い。一方、本発明の実施の形態によれば、切削開始から切削終了までの間、直線状の切れ刃２Ａの個々の領域が加工面に順次接触する。これにより、切れ刃２Ａの全体に摩耗が分散する。したがって切れ刃２Ａの寿命を延ばすことができる。
【００４９】
以下に本発明の実施の形態に係る製造方法、特に、回転対称面の加工を詳細に説明する。
【００５０】
１．パラメータの定義
図５は、ＹＺ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図５に示されるように、角度β（＝θYZ）は、ＹＺ平面において、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす傾斜角度（第１の傾斜角度）である。ＬYZは、切れ刃２ＡのＹＺ平面への射影長さである。Ｒは、回転対称面１Ａの半径である。Ｚmaxは、回転対称面１ＡのＺ座標の最大値である。Ｚminは、回転対称面１ＡのＺ座標の最小値である。Ｚ＝ＺminをＺ軸の原点の位置とする。すなわちＺmin＝０である。以下では、Ｚmaxを機械部品１の高さとも呼ぶ。
【００５１】
なお、角度βは、ＹＺ平面において、ホルダ２がＺ軸に対してなす傾斜角度と定義してもよい。角度βは、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす角度が９０°である状態からのホルダ２の傾きとして定義することができる。ホルダ２を送り機構１０６に取り付ける際に、ホルダ２は、Ｘ軸に平行な回転軸を中心としてＹＺ平面内で回転可能である。ホルダ２を送り機構１０６に取り付けた後は、ホルダ２は、Ｘ軸に平行な回転軸の周りには回転不可となる。
【００５２】
図６は、ＸＺ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図６に示されるように、角度θXZは、ＸＺ平面において、切れ刃２ＡがＺ軸に対してなす傾斜角度（第２の傾斜角度）である。角度θXZができるだけ０°に近づくように切削チップ２Ｂがホルダ２に取り付けられる。ＬXZは、切れ刃２ＡのＸＺ平面への射影長さである。
【００５３】
図７は、ＸＹ平面上に射影された切れ刃２Ａを模式的に示した模式図である。図７に示されるように、角度θXYは、ＸＹ平面において、切れ刃２ＡがＹ軸に対してなす傾斜角度である。ＬXYは、切れ刃２ＡのＸＹ平面への射影長さである。
【００５４】
図７に示された円は、ＸＹ平面上に射影された回転対称面１Ａを表す。切れ刃２Ａは、この円の接線に沿ってＸＹ平面上を移動する。切削開始時における切れ刃２Ａの先端３＿１の位置は、円の接点に相当する。
【００５５】
図５〜図７によれば、β＞０、θXZ＞０およびθXY＞０である。ホルダ２への切削チップ２Ｂの取り付けに基づいて、角度θXZは負の値（θXZ＜０）になり得る。
【００５６】
切れ刃２Ａの先端３＿１の初期位置と、切れ刃２Ａの後端３＿５の初期位置との差のＸ軸成分、Ｙ軸成分、Ｚ軸成分を（ｄＸ，ｄＹ，ｄＺ）と表す。以下の関係式が成立するように、角度θXY，θXZ，θYZの符号が定義される。
【００５７】
【数４】
2016203338.tif 000006
【００５８】
角度θXY，θXZ，θYZ（＝β）の間には以下の関係が成立する。
【００５９】
【数５】
2016203338.tif 000007
【００６０】
ｔａｎθXY＝ｔａｎθXZ／ｔａｎβから明らかなように、ＸＹ平面内の切れ刃２Ａの角度θXYは、角度θXZ，βから求めることができる。したがって角度θXYを製造装置１００に入力することは必須ではない。
【００６１】
ＬYZ，ＬXZ，ＬXYは、以下の式に従って表される。Ｌは、切れ刃２Ａの長さを表す。
【００６２】
【数６】
2016203338.tif 000008
【００６３】
角度βは、接触抵抗と面粗さとの観点から設定することができる。図８は、ＹＺ平面上の切れ刃の角度βを説明するための図である。図８を参照して、切れ刃２ＡをＲＺ平面に投影した場合、その投影像は曲線である。なお、「ＲＺ平面」は、回転対称面１Ａの半径（Ｒ）および回転軸線（Ｚ）によって定まる平面である。
【００６４】
角度βが大きいほど切れ刃２Ａの投影像の曲率は小さい。したがって、切削幅は大きい。一方、角度βが小さいほど切れ刃２Ａの投影像の曲率は大きい。したがって、切削幅は小さい。
【００６５】
角度βが大きい場合には、切削幅が大きいために切れ刃２Ａの接触抵抗が大きい。一方で、加工面の面粗さは小さい。逆に、角度βが小さい場合には、切削幅が小さいために切れ刃２Ａの接触抵抗が小さい。しかしながら、加工面の面粗さが大きい。
【００６６】
上記の通り、角度βを変化させることにより、接触抵抗および面粗さが変化する。接触抵抗と面粗さとは、互いにトレードオフの関係にある。したがって、接触抵抗と面粗さとの両方が要求される水準となるように、角度βを決定することができる。
【００６７】
なお、角度βが０°の場合、切れ刃２Ａが機械部品１の回転方向に対して垂直の方向に向けられるため、接触抵抗が大きい。一方、角度βが９０°の場合、切れ刃２Ａが機械部品１の回転方向に向けられるため、機械部品１の加工が難しくなる。したがって、この実施の形態では、０°＜β＜９０°となるように角度βが定められる。好ましくは、角度βは、２０°≦β≦７０°である。より好ましくは、角度βは、３０°≦β≦６０°であり、さらに好ましくは、角度βは、４５°である。
【００６８】
２．補正なし軌道の場合
切れ刃２Ａを補正なし軌道に沿って送る場合、切れ刃２ＡのＸＺ面への射影像において、角度θXZが０°に一致しなければならない。このためには、ホルダ２が送り機構１０６に取り付けられたときに、角度θXZが０°に等しくなるように切れ刃２Ａの角度を調整する必要がある。
【００６９】
切れ刃２Ａの角度を調整するために、たとえば次の方法が採用される。ダイヤルゲージなどの測定器を用い、切れ刃２Ａの２以上の部分から、切れ刃２Ａの傾斜角度を測定する。シムなどをチップのホルダに挿入して取り付け角度が補正される。ホルダ２が、切れ刃２Ａの取り付け角度を補正するための機構を有する場合には、切れ刃２Ａの傾斜角度を測定した後に、当該補正機構によって切れ刃２Ａの取り付け角度を補正することができる。切れ刃２Ａの傾斜角度は、上述したダイヤルゲージ、あるいは、プリセッターといった測定器によって測定することができる。
【００７０】
（１）軌道
図９は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＹＺ平面図である。図１０は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＸＺ平面図である。
【００７１】
図９に示されるように、まず、切れ刃２Ａの先端３＿１が切削開始位置に位置付けられる。図９および図１０に示されるように、補正なし軌道の場合における切削開始位置を、三次元直交座標系の原点に設定する。
【００７２】
切れ刃２Ａを、回転する機械部品１に接触させながら送ることによって、回転対称面１Ａが加工される。図１０に示されるように、切れ刃２ＡのＸＺ平面への射影像は、Ｚ軸に平行（すなわちθXZ＝０）である。
【００７３】
切れ刃２Ａは、ＸＺ平面内で直線的に移動するとともに、ＹＺ平面内で直線的に移動する。以後の説明において、「ＸＺプログラム角」との用語は、ＸＺ平面内における切れ刃２Ａの移動方向とＺ軸とのなす角度を意味する。「ＹＺプログラム角」との用語は、ＹＺ平面内における切れ刃２Ａの移動方向とＺ軸とのなす角度を意味する。
【００７４】
補正なし軌道の場合における、ＸＺプログラム角およびＹＺプログラム角をそれぞれθ1およびθ2と表す。角度θ1，θ2は、以下の式に従って表すことができる。
【００７５】
【数７】
2016203338.tif 000009
【００７６】
図１１は、ＹＺ平面上のプログラム角度θ2と第１の傾斜角度βとの関係を説明するための図である。図１１には、三角形が示される。三角形の１つの辺の長さは、Ｚmaxである。三角形のもう１つの辺は切れ刃２Ａに相当する。したがって、その辺の長さは、ＬYZである。これら２つの辺のなす角度はβである。
【００７７】
切れ刃２Ａの後端３＿５から、長さＺmax−Ｚminの辺に垂線を引く。この垂線の長さは、ＬYZｓｉｎβである。したがって、ｔａｎθ2＝（ＬYZｓｉｎβ）／（Ｚmax−Ｚmin−ＬYZｃｏｓβ）の関係が成立する。
【００７８】
図１２は、補正なし軌道の場合の機械部品１の加工方法を説明するためのＸＹ平面図である。図１２を参照して、θXY＝０であるため、切れ刃２Ａは、Ｙ軸に平行に移動する。
【００７９】
軌道の補正を行わない場合、以下の手順に従って機械部品１が加工される。
（ａ）ＸＺ平面内での切れ刃２Ａの傾斜角度が０°となるように、切削チップ２Ｂをホルダ２に取り付けるとともにホルダ２を送り機構１０６に取り付ける。
【００８０】
（ｂ）プログラム角度θ2を算出する（θxz＝０）。
（ｃ）切れ刃２Ａの先端３＿１を切削開始位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ，０，Ｚmin）に位置付ける。
【００８１】
（ｄ）切れ刃の先端３＿１の座標を、軌道（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ，−ｔ×ｔａｎθ2，Ｚmin＋ｔ）に沿って移動させる。ｔは、０から（Ｚmax−Ｚmin）まで変化する変数である。軌道のＸ軸成分は一定であるため、切れ刃２Ａは、ＸＹ平面上においてＹ軸に平行に移動する。
【００８２】
（２）加工結果
図１３は、切れ刃２Ａの軌跡をモニタするための切れ刃２Ａの５つの領域を示した図である。先端３＿１および後端３＿５に加えて、切れ刃２Ａの領域３＿２，３＿３，３＿４が、点によって表される。なお、領域３＿２，３＿３，３＿４の位置は、先端３＿１と後端３＿５との間の長さを４等分する位置に対応する。
【００８３】
図１４は、ＲＺ平面における、切れ刃２Ａの先端および後端の軌跡を模式的に示した模式図である。図１４では、切れ刃２Ａの先端３＿１が描く軌跡４＿１および、切れ刃２Ａの後端３＿５が描く軌跡４＿５が示される。ＲＺ平面における加工形状は、切れ刃２Ａの各領域がＲＺ平面上で描く軌跡の包絡線に対応する。
【００８４】
図１５は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°に等しい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図１６は、図１５に示された計算結果に基づいて、加工面と設計上の面との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。グラフ中の各曲線は、切れ刃２Ａの先端３＿１、後端３＿５および領域３＿２〜３＿４のそれぞれに対応付けられる。図１５および図１６に示されるように、角度θXZが０°に等しい場合には、ΔＲ＝０である。すなわち、切削加工によって、設計通りの面を形成することができる。
【００８５】
図１７は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図１８は、図１７に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面１Ａ）と設計上の面１１との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。図１７および図１８に示されるように、θXZ＜０の場合、Ｚが大きくなるほど、ΔＲが負方向に増大する。すなわち、θXZ＜０の場合には削り過ぎが生じる。
【００８６】
図１９は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図２０は、図１９に示された計算結果に基づいて、加工面（回転対称面１Ａ）と設計上の面１１との間のＲ軸方向の差分ΔＲを表した図である。図１９および図２０に示されるように、θXZ＞０の場合、Ｚが大きくなるほど、ΔＲが正方向に増大する。すなわち、θXZ＞０の場合には削り残しが生じる。なお、図１７および図１９において、横軸は、Ｚminを基準としたＺ軸方向の位置を表している。
【００８７】
図１６〜図２０に示されるように、切削加工によって設計通りの面を形成するためには、切れ刃２Ａの角度θXZを０°に一致させなければならない。しかしながら、現実には、切れ刃２Ａの角度θXZを０°に一致させることは難しいことが多い。切れ刃２Ａの角度θXZが０°からずれた場合、加工対象物の削り残しあるいは削り過ぎが発生する。
【００８８】
切れ刃２Ａの傾きを調整する機構（たとえば回転機構）を有するホルダを用いた場合、ホルダ２を送り機構１０６に取り付けた後に、切れ刃２Ａの角度θXZを調整することができる。しかし、そのような機構の部分は、ホルダ２の他の部分に比べて剛性が低くなりやすい。したがって、硬い材料（たとえば焼入れされた鋼材）を切削する場合に、切れ刃２Ａの傾きが変動する可能性がある。切れ刃２Ａの傾きが変動した場合、設計通りに機械部品を加工することは、より難しい。
【００８９】
３．補正された切削開始位置および補正された軌道
本発明の実施の形態では、切れ刃２Ａの角度βおよび角度θXZに応じて切削開始位置および軌道が補正される。
【００９０】
（１）切削開始位置および軌道の補正
図２１は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＹ平面図である。図２２は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＹＺ平面図である。図２３は、本発明の実施の形態に係る製造方法を模式的に説明するためのＸＺ平面図である。
【００９１】
図２１〜図２３において示されるように、本発明の実施の形態では、切削開始位置を、Ｘ軸上において補正量ΔＸだけずらすとともに、Ｙ軸方向に補正量ΔＹだけずらす。なお、ΔＸ＝ΔＹ＝０の場合の切削開始位置は、θXZ＝０°の場合の切削開始位置（Ｒ，０，Ｚmin)に相当する。切削開始位置の補正量ΔＸ，ΔＹは、以下の式により表すことができる。
【００９２】
【数８】
2016203338.tif 000010
【００９３】
図２２および図２３によれば、β＞０およびθXZ＞０である。すなわちθXZ＞，ΔＹ＜０かつΔＸ＜０である。
【００９４】
次に、切れ刃２Ａが送られて、回転対称面１Ａが加工される。切れ刃２Ａの先端３＿１の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、プログラム角θ1’およびθ2’に従って変化する。軌道は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のすべての軸の方向の移動量を有する。すなわち切れ刃の軌道の方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の軸を横断する方向である。
【００９５】
切削線２０は、回転対称面１Ａに接する切れ刃２Ａの部分の軌跡に相当する。切削線２０は、切削開始位置における切れ刃２Ａの先端３＿１と、切削終了位置における切れ刃２Ａの後端３＿５とを結ぶ直線に相当する。切削線２０は、Ｚ軸に平行である。
【００９６】
切削線２０は、ＹＺ平面上において、Ｚ軸からΔＹだけＹ軸の正方向にずれる。切削線２０は、ＸＺ平面上において、Ｚ軸からΔＸだけＸ軸の正方向にずれる。
【００９７】
本発明の実施の形態によれば、切削開始位置が、Ｙ軸方向にΔＹだけ移動するとともに、Ｘ軸方向にΔＸだけずれる。プログラム角度θ1，θ2がプログラム角度θ1’，θ2’に置き換えられる。これにより、ＸＺ平面において、加工面を設計面に一致させることが可能となる。したがって機械部品１を精度よく製造することができる。さらに、製造装置１００を動作させるためのプログラムの変更を少なくすることができる。
【００９８】
式（１）および式（２）は、ΔＸ，ΔＹがｔａｎβおよびｔａｎθXZに基づいて変化することを表す。切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、それぞれ、ΔＸおよびΔＹを含む。したがって、切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、角度βおよび角度θXZにそれぞれ依存する。これにより、回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を高い精度で加工することができる。
【００９９】
プログラム角度θ1’，θ2’は、次のように表すことができる。
【０１００】
【数９】
2016203338.tif 000011
【０１０１】
なお、θ2’＝θ2である。プログラム角度θ1’は、以下のように求められる。切れ刃２Ａの先端３＿１が切削開始位置に位置付けられているとき、切れ刃２Ａの後端３＿５の高さ（Ｚ軸方向の位置）は、ＬXZｃｏｓθXZと表される。一方、切削線２０から、切れ刃２Ａの後端３＿５までの距離は、ＬXZｓｉｎθXZと表される。
【０１０２】
仮想線２１は、切れ刃２Ａの後端３＿５を通り、切削線２０およびＺ軸に平行な直線である。したがって仮想線２１と切削線２０との間の距離は、ＬXZｓｉｎθXZに等しい。
【０１０３】
プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。仮想線２１と切削線２０とは平行である。したがってさらに、プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。
【０１０４】
切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道と、切削線２０と、切削開始時の切れ刃２Ａの後端３＿５の位置から、切削線２０へ下した垂線とによって、三角形が形成される。この三角形においてｔａｎθ1’＝ＬXZｓｉｎθXZ／（Ｚmax−Ｚmin−ＬXZｃｏｓθXZ）の関係が成立する。
【０１０５】
（２）加工結果
図２４は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも小さい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。図２５は、切れ刃２Ａの第２の傾斜角度θXZが０°よりも大きい場合における、ＲＺ平面上の加工形状を計算した結果を示した図である。
【０１０６】
図２４および図２５には、切れ刃２Ａの先端３＿１、後端３＿５および領域３＿２，３＿３，３＿４の軌跡が示される。角度θXZが０°よりも小さい場合、角度θXZが０°よりも大きい場合のいずれにおいても、切削開始から切削終了までの間、ΔＲを０に維持できる。すなわち、本発明の実施の形態によれば、回転対称面１Ａを設計通りに加工することができる。
【０１０７】
（３）製造方法
図２６は、本発明の実施の形態に係る製造方法を示したフローチャートである。図２６に示されるように、ステップＳ０１において、切削チップ２Ｂがホルダ２に取り付けられる。さらに、ホルダ２が製造装置１００（送り機構１０６）に取り付けられる。
【０１０８】
ステップＳ１０において、角度θXZが測定される。角度θXZの測定には、公知の種々の方法を用いることができるので、ここでは詳細な説明を繰り返さない。たとえば、ダイヤルゲージあるいはプリセッターといった測定器を用いて、角度θXZが測定される。角度βは、予め定められた角度である。しかしながら角度θXZとともに角度βを測定してもよい。
【０１０９】
ステップＳ２０〜Ｓ４０の処理は、記憶部１０３に記憶されたプログラムを制御部１０４が読み出すことによって実行される。ステップＳ２０において、制御部１０４は、表示部１０２を制御して、回転対称面１Ａの加工に必要な値の入力をユーザに促す画面を表示する。ユーザは入力部１０１を操作することにより、入力部１０１に、回転対称面１ＡのＺ軸座標の最大値Ｚmax、回転対称面１ＡのＺ軸座標の最小値Ｚmin、角度β、角度θXZおよび長さＬの値を入力する。すなわち入力部１０１は上記の値を受け付ける。入力部１０１が受け付けた値は、たとえば記憶部１０３に記憶される。なお、入力部１０１が受け付けた値は制御部１０４に記憶されてもよく、記憶部１０３および制御部１０４の両方に記憶されてもよい。
【０１１０】
ステップＳ３０において、制御部１０４は、切削開始位置および切れ刃２Ａの軌道を算出する。たとえば演算部１１０が、式（１）〜（４）に従って、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出する。ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’は、記憶部１０３に記憶される。なお、プログラムの内容に応じて、角度θ1’および／または角度θ2’が記憶部１０３に記憶されてもよい。あるいは、軌道の始点（切削開始位置）の座標および軌道の終点（切削終了位置）の座標が記憶部１０３に記憶されてもよい。
【０１１１】
ステップＳ４０において、回転対称面１Ａが加工される。制御部１０４は、駆動部１０５を制御することにより、送り機構１０６を制御する。これにより、ホルダ２の送りが制御される。すなわち制御部１０４は、切れ刃２Ａの送りを制御する。
【０１１２】
まず制御部１０４は、切れ刃２Ａの先端３＿１を、切削開始位置（Ｒ＋ΔＸ，ΔＹ，Ｚmin）に位置付ける（ステップＳ４１）。切削開始位置のＸ軸座標およびＹ軸座標は、第１の傾斜角度βおよび第２の傾斜角度θXZに依存する。したがって、ステップＳ４１は、切れ刃２Ａの先端３＿１のＸ軸座標およびＹ軸座標が、第１の傾斜角度βおよび第２の傾斜角度θXZに基づく座標となるように、切れ刃２Ａの先端３＿１を位置付けるステップを含むことができる。
【０１１３】
次に、制御部１０４は、軌道（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）に沿って切れ刃２Ａの先端３＿１の位置が変化するように、切れ刃２Ａを送る（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において制御部１０４は、変数ｔを０から（Ｚmax−Ｚmin）まで変化させつつ、その変数ｔによって決定される座標に切れ刃２Ａの先端３＿１が位置するように切れ刃２Ａを移動させる。
【０１１４】
２回目以後の加工においては、ステップＳ４０の処理が繰り返される。制御部１０４は、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を記憶部１０３から読み出して、ステップＳ４１，Ｓ４２の処理を実行する。なお、同一の処理が繰り返される間は、制御部１０４が、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を記憶してもよい。
【０１１５】
図２６に示したフローによれば、制御部１０４は、ステップＳ４０の処理よりも前に、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出し、次に、切削開始位置および軌道を算出する。しかしながら、制御部１０４は、ステップＳ４１において、補正量ΔＸ，ΔＹを算出し、ステップＳ４２において、ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を算出してもよい。すなわち、切削開始位置および軌道は、それが必要となる工程において算出されてもよい。
【０１１６】
さらに、ステップＳ４０の後、あるいはステップＳ０１の前に、機械部品１を製造するために必要な、さらなる工程が実行されてもよい。たとえばステップＳ４０の後に、機械部品１を検査するための検査工程が実行されてもよい。
【０１１７】
ステップＳ２０およびステップＳ３０の処理を実行するコンピュータは、製造装置１００の制御部１０４であると限定されない。製造装置１００の外部に設けられたコンピュータがステップＳ２０およびステップＳ３０の処理を実行してもよい。この場合、ステップＳ４０の前に、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’を受け付ける工程を追加することができる。制御部１０４へのΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’およびｔａｎθ2’の入力は、たとえばユーザによる入力部１０１の操作、通信回線によるデータの転送など、種々の公知の手段を適用することができる。
【０１１８】
なお、θXZ＝０の場合、θ1’＝０，θ2’＝θ2となる。したがって、式（１）〜（４）に基づく切削開始位置および軌道の算出は、θXZ＝０の場合（図１０を参照）を含むことができる。
【０１１９】
角度β，θYZ，θXZの基準となる軸を、それぞれ、Ｙ軸，Ｘ軸、Ｚ軸に設定してもよい。一方の軸に対する傾斜角度を、他方の軸に対する傾斜角度に置き換えることができる。その場合にも、式（１）〜式（４）を導き出すことができる。
【０１２０】
さらに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向は、各図面に示されるように限定されるものではない。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々の正方向が図面に示された向きと逆向きでもよい。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を互いに入れ替えることも可能である。
【０１２１】
本発明の実施の形態は、機械部品に限定されない工作物の加工にも適用することができる。
【０１２２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２３】
１  機械部品
１Ａ  回転対称面
１Ｂ  母線
２  ホルダ
２Ａ  切れ刃
２Ｂ  切削チップ
３＿１  先端（切れ刃）
３＿５  後端（切れ刃）
３＿２〜３＿４  領域（切れ刃）
４＿１，４＿５  軌跡
１０  回転軸線
１１  設計上の面
２０  切削線
１００  製造装置
１０１  入力部
１０２  表示部
１０３  記憶部
１０４  制御部
１０５  駆動部
１０６  機構
１１０  演算部
Ｓ０１，Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ４１，Ｓ４２  ステップ
【図１】
2016203338.tif 000015
【図２】
2016203338.tif 000016
【図５】
2016203338.tif 000017
【図６】
2016203338.tif 000018
【図７】
2016203338.tif 000019
【図８】
2016203338.tif 000020
【図９】
2016203338.tif 000021
【図１０】
2016203338.tif 000022
【図１１】
2016203338.tif 000023
【図１２】
2016203338.tif 000024
【図１３】
2016203338.tif 000025
【図１４】
2016203338.tif 000026
【図１５】
2016203338.tif 000027
【図１６】
2016203338.tif 000028
【図１７】
2016203338.tif 000029
【図１８】
2016203338.tif 000030
【図１９】
2016203338.tif 000031
【図２０】
2016203338.tif 000032
【図２１】
2016203338.tif 000033
【図２２】
2016203338.tif 000034
【図２３】
2016203338.tif 000035
【図２４】
2016203338.tif 000036
【図２５】
2016203338.tif 000037
【図２６】
2016203338.tif 000038
【図３】
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【図４】
2016203338.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月1日(2016.8.1)
【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】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品の製造方法であって、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している前記機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、機械部品の製造方法。
【請求項２】
前記切れ刃の長さ、前記第１の傾斜角度、前記第２の傾斜角度、前記回転対称面の半径、および前記回転対称面のＺ軸座標に基づいて、前記切れ刃の軌道を計算するステップをさらに備える、請求項１に記載の機械部品の製造方法。
【請求項３】
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数１】
2016203338.tif 000041
請求項２に記載の機械部品の製造方法。
【請求項４】
前記切れ刃は、前記切れ刃の回転を阻止するように構成されたホルダによって保持される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項５】
測定器によって前記第１および第２の傾斜角度を測定するステップをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機械部品の製造方法を実行する、機械部品の製造装置。
【請求項７】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面の加工方法であって、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度で前記Ｚ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃の異なる部分が順次接触するように、前記切れ刃を、前記切削開始位置から、回転している機械部品に接触させながら送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを備え、
前記切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含み、
前記Ｘ軸座標および前記Ｙ軸座標の各々は、前記第１の傾斜角度、および、前記切れ刃がＸＺ平面上において前記Ｚ軸となす第２の傾斜角度に基づいて定められる、回転対称面の加工方法。
【請求項８】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を製造するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、前記切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数２】
2016203338.tif 000042
コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項９】
回転軸線に対して平行な母線によって規定された回転対称面を有する機械部品を製造するためのプログラムであって、
前記プログラムが、コンピュータに、
前記回転対称面の前記回転軸線をＺ軸とし、前記回転対称面の径方向の軸をＸ軸とし、前記Ｚ軸および前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度と、ＸＺ平面において前記切れ刃がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度と、前記回転対称面の半径と、前記切れ刃の長さとを受け付けるステップと、
前記切れ刃を、切削開始位置に位置付けるステップと、
前記切れ刃を、回転している前記機械部品に接触させながら、前記切削開始位置から軌道に沿って送ることによって前記回転対称面を加工するステップとを実行させ、
前記軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現され、
Ｒは、前記回転対称面の前記半径であり、
ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、
Ｚminは、前記回転対称面のＺ軸座標の最小値であり、
Ｚmaxは、前記回転対称面のＺ軸座標の最大値であり、
前記第１の傾斜角度をβと表し、前記第２の傾斜角度をθXZと表し、前記切れ刃の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う、
【数３】
2016203338.tif 000043
プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上記により、機械部品を精度よく製造することができる。
（７）本発明の一態様に係る加工方法は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）の加工方法である。加工方法は、回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸とする三次元直交座標系において、直線状の切れ刃（２Ａ）を、ＹＺ平面上において０°より大きく９０°よりも小さい第１の傾斜角度（β）でＺ軸に対して傾けられた状態で、切削開始位置に位置付けるステップと、切れ刃（２Ａ）の異なる部分が順次接触するように、切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置から、回転している機械部品（１）に接触させながら送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップとを備える。切削開始位置は、Ｘ軸座標およびＹ軸座標を含む。Ｘ軸座標およびＹ軸座標の各々は、第１の傾斜角度（β）、および、切れ刃がＸＺ平面上においてＺ軸となす第２の傾斜角度（θXZ）に基づいて定められる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
（８）本発明の一態様に係る記録媒体は、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
（９）本発明の一態様に係るプログラムは、回転軸線（１０）に対して平行な母線（１Ｂ）によって規定された回転対称面（１Ａ）を有する機械部品（１）を製造するためのプログラムである。プログラムは、コンピュータに、次のステップを実行させる：回転軸線（１０）をＺ軸とし、回転対称面（１Ａ）の径方向の軸をＸ軸とし、Ｚ軸およびＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸と規定した三次元直交座標系において、ＹＺ平面において直線状の切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第１の傾斜角度（β）と、ＸＺ平面において切れ刃（２Ａ）がＺ軸に対してなす第２の傾斜角度（θXZ）と、回転対称面（１Ａ）の半径と、切れ刃（２Ａ）の長さとを受け付けるステップ；切れ刃（２Ａ）を、切削開始位置に位置付けるステップ；および、切れ刃（２Ａ）を、回転している機械部品（１）に接触させながら、切削開始位置から軌道に沿って送ることによって回転対称面（１Ａ）を加工するステップ。軌道は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（Ｒ＋ΔＸ−ｔ×ｔａｎθ1’，ΔＹ−ｔ×ｔａｎθ2’，Ｚmin＋ｔ）と表現される。Ｒは、回転対称面（１Ａ）の半径であり、ｔは、０からＺmax−Ｚminまで変化する変数であり、Ｚminは、回転対称面（１Ａ）のＺ軸座標の最小値であり、Ｚmaxは、回転対称面のＺ軸座標の最大値である。第１の傾斜角度をβと表し、第２の傾斜角度をθXZと表し、切れ刃（２Ａ）の長さをＬと表すと、ΔＸ，ΔＹ，ｔａｎθ1’，ｔａｎθ2’が以下の式に従う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
図２１〜図２３において示されるように、本発明の実施の形態では、切削開始位置を、Ｘ軸上において補正量｜ΔＸ｜だけずらすとともに、Ｙ軸方向に補正量｜ΔＹ｜だけずらす。なお、ΔＸ＝ΔＹ＝０の場合の切削開始位置は、θXZ＝０°の場合の切削開始位置（Ｒ，０，Ｚmin)に相当する。切削開始位置の補正量ΔＸ，ΔＹは、以下の式により表すことができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。仮想線２１と切削線２０とは平行である。したがって、プログラム角度θ1’は、切れ刃２Ａの後端３＿５のＸＺ平面上の軌道が仮想線２１となす角度に等しい。