(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のネジを用いてワーク固定治具に螺着されたワークを切削装置の保持手段に対してワーク固定治具を介して固定した状態で，ワークを切削加工する方法において，
複数本のネジの全部を締めた状態にし，ワークを切削加工する工程と，
その後，複数本のネジの内の一部のネジを緩めることにより，ワークの変形を許容した状態で，ワークを切削加工する工程を含むことを特徴とする，切削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，ワークを切削加工する旋盤の如き切削装置において，チャックなどの保持手段にワークを固定するための治具（ｊｉｇ）に関し，更にそのようなワーク固定治具を用いて固定したワークの切削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物としてのワークを切削加工するために旋盤などの切削装置が広く利用されている。旋盤によってワークを加工する場合，次のような手順がとられる。即ち，先ず油圧チャックやスクロールチャックなどといった適当な保持手段により，ワークの周縁部を３点あるいは４点で保持し，しっかりと固定する。この場合，チャックの爪の形状としては扇形爪などが使用される場合もある。そして，固定したワークを回転させながら，バイト（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｔｏｏｌ）等の刃物をワーク表面に接触させて加工を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，例えば厚さの薄い板形状のワークや，銅，アルミニウム，各種合金等の軟質金属材料やプラスチック，硬質ゴム，木材等の非金属材料などからなるワークを切削加工する場合，次のような課題があった。即ち，板形状のワークや軟質な材料からなるワークをチャックで保持する場合，確実に保持するためにチャック圧を高くするとワークの反りなどが発生する。そのまま加工すると，チャックをはずしてワークがもとの形状に戻った際に，変形した仕上がりとなってしまう。また，反りが発生しやすい軟質材料の場合，チャックの爪で保持されていない部分が切削工具から逃げる方向に変形して，加工残りが発生し，所望の形状に加工できないことがある。このような問題が発生する要因は，ワークの保持がチャック爪とワークの摩擦力のみに拠るからであり，また，チャッキング部分以外はワークが支えられていないためと考えられる。一方，ワークの変形を防止するためにチャック圧を低くすると，加工中にワークがチャックから外れ易くなり，ワークや切削装置の破損や人的災害の要因となるおそれがある。
【０００４】
また，扇型爪を用いてワークをチャックした場合は，旋削の進行にともなって加工応力が発生したり，ワークの材料を製造した時の残留応力が解放されて変形（反り）が発生することによって，過大な切削応力が加わった際にチャックでつかんでいるワークがすべって脱落したり，切削刃物を破損してしまうおそれがある。そして扇型爪は，製作にコストがかかり，また扇型爪は，特定のワークの専用であって，汎用性に乏しいといった問題がある。
【０００５】
ここで，チャックした際のワークの反りを防ぐために，接着剤でワークを円盤に固定し，円盤をチャックで保持することにより，ワークを円盤を介して固定して切削加工する方法も採用されている。しかし，例えば熱溶解性ワックスなどを用いて円盤にワークを接着した場合は，切削加工の前後に接着剤を加熱しなければならず煩雑である。また，円盤にワークを接着させて切削を行う場合は，変形力に対して強靭な円盤を用いることが必要であるが，変形しやすいワークであると，加工中に発生する切削応力による変形が，加工中は円盤によってくい止められているが，ワークを円盤から外したと同時にワークに変形が発生する。また，加工後において円盤からワークをはがす際に，ワークに強い応力がかかり，変形（反り）が残ってしまう。
【０００６】
従って本発明の目的は，最終的に変形の少ない仕上を得ることができ，また，切削加工中におけるワークの脱落や刃物の破損等が発生しない切削方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために，本発明によれば，複数本のネジを用いてワーク固定治具に螺着されたワークを切削装置の保持手段に対してワーク固定治具を介して固定した状態で，ワークを切削加工する方法において，複数本のネジの全部を締めた状態にし，ワークを切削加工する工程と，その後，複数本のネジの内の一部のネジを緩めることにより，ワークの変形を許容した状態で，ワークを切削加工する工程を含むことを特徴とする，切削方法が提供される。
なお，この切削方法に用いられるワーク固定治具であって，このワーク固定治具はワークよりも変形抵抗が高い材料からなり，かつ，ワークをワーク固定治具に複数本のネジで螺着し，ワーク固定治具を保持手段に保持することにより，ワーク固定治具を介して保持手段にワークを固定するように構成されていることを特徴とする，ワーク固定治具があわせて提供される。
【０００８】
ワークよりも変形抵抗が高い材料からなるワーク固定治具に対して螺着することによりワークを固定し，ワーク固定治具を例えば旋盤の如き切削装置に備えられた油圧チャックやスクロールチャックなどといった適当な保持手段に保持する。これにより，ワーク固定治具を介してワークを保持手段に固定する。このワーク固定治具によれば，ワーク固定治具は変形抵抗が高い材料からなっているので，チャック圧を高くしてもワーク固定治具の変形が少ない。また，ワークはワーク固定治具に螺着してあるので，ネジ（ボルトを含む）を外すことにより，ワークをワーク固定治具から容易に取り外すことができ，しかも，取り外す際にワークに強い応力がかからず，変形を防止できる。
【０００９】
このワーク固定治具において，ワークがワーク固定治具に対して複数本のネジを用いて螺着される。そうすれば，複数本のネジによってワークをワーク固定治具に対して確実に固定できるようになる。
【００１０】
また，ワークとワーク固定治具の間に隙間を形成しても良い。そうすれば，切削加工などの際に発生したワークの変形をその隙間によって許容することができ，また，ワークを切削加工するバイト等の刃物がワーク固定治具に当たることを防ぐことができるようになる。
【００１１】
なお，ネジはボルトを含む概念である。この方法に従ってワークを切削することにより，反りなどの変形の少ない仕上がりが実現できるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，図面を用いて説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかるワーク固定治具１の表面にワーク２を保持した状態を示す正面図であり，図２は，図１におけるＡ−Ａ断面矢視図である。この実施の形態では，円盤形状の銅板からなるワーク２の表面を，旋盤によってお盆形状（中グリ形状）に加工する例を示している。
【００１３】
ワーク固定治具１は，ワーク２よりも変形抵抗が高い材料からなり，この例では，銅よりも変形抵抗が高い一般用鋼材であるＳＳ，Ｓ４５Ｃ等といった充分な強度を有する材料を用いて円盤形状に形成されている。ワーク固定治具１は，油圧チャックやスクロールチャックなどといった適当なチャック（保持手段）３の爪１０によって周縁部を３点保持されることにより，切削装置としての旋盤に備えられたチャック３に対してしっかりと固定されている。なお，爪１０は通常の旋削加工で用いられる生爪あるいは硬爪が使用される。
【００１４】
ワーク固定治具１とワーク２には，それぞれの周縁に沿って中心角６０゜の間隔で６箇所ずつに孔１１，１２が設けられている。これら孔１１，１２のｐｃｄ（ｐｉｔｃｈ  ｃｉｒｃｌｅ  ｄｉａｍｅｔｅｒ）は等しく設定されており，ワーク固定治具１とワーク２を重ねると，これら孔１１，１２同士がそれぞれ一致するようになっている。但し，ワーク固定治具１に設けられた孔１１はタップ（ｔａｐ）が形成されていない平滑な内面を有するのに対し，ワーク２に設けられた孔１２はネジ山が形成されたタップ孔になっている。そして図示の例では，ワーク固定治具１の裏面側（図２では下面側）から各孔１１に挿入した６本のネジ１３の先端部分をワーク固定治具１の上に重ねたワーク２の各孔１２に螺合させることにより，ワーク固定治具１に対してワーク２が固定されている。このように，ワーク２をワーク固定治具１に６本のネジ１３で螺着し，ワーク固定治具２を爪１０で把持することにより，ワーク２はワーク固定治具１を介してチャック３にしっかりと固定されている。ネジ１３の長さは，ワーク２の仕上がり後の厚さとワーク固定治具１の座グリ部の厚さの合計よりも短く設定されており，このようにワーク２をワーク固定治具１にネジ１３で螺着した際に，ネジ１３の先端がワーク２の表面から突出しないようになっている。
【００１５】
また図２に示したように，ワーク固定治具１の表面には中央と周縁に凹部１５，１６がそれぞれ設けられている。これにより，ワーク２をワーク固定治具１に重ねて固定した際には，ワーク２の裏面（図２では下面）とワーク固定治具１の表面（図２では上面）の間に隙間（ヌスミ）１７，１８が形成されるようになっている。
【００１６】
以上のように構成された，本発明の実施の形態にかかるワーク固定治具１を用いてワーク２を切削加工するには，図１，２で説明したように，ワーク固定治具１の周縁部を旋盤のチャック３の爪１０によって保持すると共に，ワーク固定治具１に対して６本のネジ１３でワーク２を螺着して，ワーク２をワーク固定治具１を介して保持本体３にしっかりと固定する。そして，旋盤においてワーク２を回転させながらバイト等の刃物をワーク２にあてがい，ワーク２を所望の形状に切削加工する。
【００１７】
ここで，ワーク２の切削加工は例えば次のような手順によって行われる。先ず，図３（ａ）に示すように，ワーク２の表面（中グリ部２０を形成する側の面）を外側にした状態で，先に図１，２で説明したようにして，ワーク２をワーク固定治具１を介してチャック３に固定する。そして，ワーク２を回転させながらワーク２に刃物をあてがって図３（ａ）に示す斜線部分２ａを切削し，ワーク２の表面と外周面を所望の形状に粗加工する。これにより，ワーク２の表面に中グリ部２０を形成すると共に，ワーク２の外周面の形状を整える。この例のようにワーク２に中グリ部２０を形成する場合は，その中グリ部２０を形成する側の面（即ち，この例で言えばワーク２の表面）から加工を開始すると良い。
【００１８】
このようにワーク２の表面を切削するに際しては，最初に６本全部のネジ１３をしっかりと締めた状態にし，ワーク固定治具１の表面に合わせてワーク２をほぼ平板形状にした状態で，ワーク２を回転させ，所望の形状に荒加工する。そして，この荒加工後，ワーク２の回転を一旦停止させ，６本のネジ１３の内の一部のネジ１３を緩めた状態にする。すると，今まで６本全部のネジ１３がきつく締められていたことによって平板形状にされていたワーク２内に生じていた応力が開放され，図４に示すように，ワーク固定治具１の表面においてワーク２に変形（反り）が発生した状態となる。
【００１９】
なお，このようにネジ１３を緩める場合は，次のようにすると良い。即ち，図５に従って説明すると，先ず，先ず６本のネジ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆを１本ずつ緩めてみて，各ネジ１３ａ〜１３ｆを緩めた場合に生ずるワーク２の変形量（反り量）をそれぞれ測定する。次に，最も変形量の大きい箇所のネジとその対角の位置にあるネジを緩める。例えば，ネジ１３ａを緩めたときに最も多く変形が生じたのであれば，ネジ１３ａとその対角の位置にあるネジ１３ｄを緩める。次に，最も変形量が大きかった箇所のネジ１３ａの直近のネジ１３ｂとネジ１３ｆを緩めてみて，各ネジ１３ｂ，１３ｆを緩めた場合に生ずるワーク２の変形量（反り量）をそれぞれ測定する。そして，ネジ１３ｂを緩めた場合のワーク２の変形量とネジ１３ｆを緩めた場合のワーク２の変形量を比較して，変形量の大きい方のネジ１３ｂ又は１３ｆと，その対角の位置にあるネジ１３ｅ又は１３ｃを緩める。こうして，合計で４本のネジ１３ａ，１３ｂ，１３ｄ，１３ｅ，もしくはネジ１３ａ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｆを適宜緩め，最小限の２本のネジ１３ｃ，１３ｆ，もしくはネジ１３ｂ，１３ｅによってワーク２をワーク固定治具１の表面に固定した状態を保つ。このようにして緩めるネジ１３を適宜選択することにより，ワーク固定治具１の表面においてワーク２に最も多くの変形（反り）を発生させた状態とすることができ，ワーク２内の応力を最小限にさせた状態で固定することが可能となる。
【００２０】
そして，このようにワーク２に最も多くの変形を発生させた状態で，再びワーク２を回転させながらワーク２に刃物をあてがい，図４に示す斜線部分２ａ'を切削する。これにより，ワーク２内の応力が最小限になった状態でワーク２の表面が平面になるように修正加工し，ワーク２の表面形状を整える。
【００２１】
次に，ワーク２を反転させ，図３（ｂ）に示すように，ワーク２の裏面（中グリ部２０を形成しない側の面）を外側にした状態で，先と同様に，ワーク２をワーク固定治具１を介してチャック３に固定する。そして，ワーク２を回転させながらワーク２に刃物をあてがって図３（ｂ）に示す斜線部分２ｂを切削し，ワーク２の裏面を所望の形状に粗加工する。なお，このようにワーク２の裏面を切削する場合も，最初に６本全部のネジ１３をしっかりと締めた状態で，ワーク２の裏面を粗加工する。そして，ワーク２の回転を一旦停止して，６本のネジ１３の内の一部のネジ１３を緩め，ワーク固定治具１の表面においてワーク２に変形（反り）が発生した状態にさせる。この場合も，先に図５に従って説明したときと同様の手順によって緩めるネジ１３を適宜選択することにより，ワーク固定治具１の表面においてワーク２に最も多くの変形（反り）を発生させた状態とし，ワーク２内の応力を最小限にさせる。そして，再びワーク２を回転させながらワーク２の裏面に刃物をあてがって切削し，ワーク２の裏面が平面になるように修正加工する。
【００２２】
次に，図３（ｃ）に示すように，再びワーク２の表面を外側にした状態で，先と同様に，ワーク２をワーク固定治具１を介してチャック３に固定する。そして，ワーク２を回転させながらワーク２に刃物をあてがって図３（ｃ）に示す斜線部分２ｃを切削し，ワーク２の表面を仕上げ加工する。これにより，ワーク２の表面に所望の形状と中グリ部２０を形成する。
【００２３】
次に，再びワーク２を反転させ，図３（ｄ）に示すように，ワーク２の裏面を外側にした状態で，先と同様に，ワーク２をワーク固定治具１を介してチャック３に固定する。そして，ワーク２を回転させながらワーク２に刃物をあてがって図３（ｄ）に示す斜線部分２ｄを切削し，ワーク２の裏面と外周面を所望の形状に仕上げ加工する。
【００２４】
これらの工程を経ることにより，ワーク２に対して最終的に変形の少ない仕上を施すことができ，所望の形状の加工製品を得ることができるようになる。この実施の形態で説明したように，ワーク固定治具１はワーク２よりも変形抵抗が高い材料からなっているので，爪１０の保持圧を高くしてもワーク固定治具１は変形が少なく，従って，ワーク２の変形をなるべく少なくした状態で６本のネジ１３によってしっかりと保持できるようになる。このため，切削加工中におけるワーク２の脱落や刃物の破損等が発生しなくなる。また，ネジ１３を外すことにより，ワーク２をワーク固定治具１から容易に取り外すことができ，取り外す際にワーク２に強い応力がかからず，ワーク２の変形も防止できる。
【００２５】
また，図４などで説明したように，ワーク固定治具１の表面においてワーク２に変形を生じさせた状態でワーク２を切削することにより，内部応力を最小限にさせた状態でワーク２を修正加工することができ，反りなどの変形の少ない仕上がりが実現できるようになる。なお，図３（ａ）〜（ｄ）の工程を繰り返した後においても変形の影響が製品に残る場合は，更に図３（ａ）〜（ｄ）の工程を繰り返すことにより，変形を少なくすることができる。
【００２６】
そして，図２に示したように，ワーク２とワーク固定治具１の表面の間に隙間（ヌスミ）１７，１８が形成されており，隙間１７があることによって，ワーク２中央部のワーク固定治具１の表面側への変形を許容でき，また，隙間１８があることによって，ワーク２の外周面を切削する際に，刃物がワーク固定治具１の表面にぶつかることがなく，ワーク２の外周面全体を均一に加工できる。
【００２７】
なお，ネジ１３はボルトであっても良い。また，ワーク２に設けられた孔１２をタップ孔とせずに，ワーク固定治具１に設けられた孔１１をタップ孔として，ワーク２の表面側から各孔１２に挿入した６本のネジ１３の先端部分をワーク固定治具１の各孔１１に螺合させることにより，ワーク固定治具１に対してワーク２を固定しても良い。更に，ワーク２の形状は円形に限らず，角形であっても良く，ワーク２の厚さは機械加工能力の限界まで薄くすることができる。また，ワーク２の材質は銅に限らず，アルミニウム，各種合金等の軟質金属材料やプラスチック，硬質ゴム，セラミック，ガラス，石材，木材等の比較的硬質な非金属材料などに広く適用できる。
【００２８】
【実施例】
以下，本発明の実施の形態において説明したワーク固定治具を用いて，スパッタリング装置に使用する無酸素銅圧延材からなるバッキングプレートを加工した実施例を示す。外径φ３９０ｍｍ，厚み１５ｍｍ，銅材からなるワークを，外径φ４００ｍｍ，厚み３０ｍｍ，ＳＳ材からなるワーク固定治具に載せてワーク固定治具とワークを螺着し，ワーク固定治具を旋盤に備えられたチャックに爪でしっかりと固定した。ワークに，ｐｃｄ３６０φの６等配のタップ孔（Ｍ６）を形成し，ワーク固定治具を貫通させたネジ（ボルト）の先端を，ワークのタップ孔に螺合させた。また，ワークを固定したワーク固定治具を旋盤のチャックにより油圧１０Ｋｇ／ｃｍ2以上の力で保持した。銅材は圧延による残留応力が大きく，旋盤での加工時等に反りのような変形が発生しやすい。また，バッキングプレート最終製品の形状は端面に掘り込みを有しており，加工時に変形を発生しやすい形状である。
【００２９】
以上の条件でワーク固定治具を介してワークを旋盤のチャックに固定し，ワークを回転させて切削加工を行った。加工に際しては，先に図３（ａ）〜（ｄ）で説明したようにワークの表面と裏面をそれぞれ粗加工と仕上げ加工し，また，先に図４などで説明したように，ワーク固定治具の表面においてネジを緩めることによりワークの内部応力を最小限にさせた状態で修正加工して，反りなどの変形の少ない仕上がりを実現するようにした。また，比較例として，ワーク固定治具を用いずに，同様のワークを旋盤のチャックに直接保持し，切削加工を行った。
【００３０】
その結果，通常の方法で加工を行った比較例では，０．５〜０．９ｍｍの面方向の変形が発生した。これに対し，本発明の実施例に従って加工したワークでは，切削の中間工程で発生する変形の合計は０．８〜１．２ｍｍであったが，最終的に得られた製品となった時点の面方向の変形（平面度）は０．０５〜０．１２ｍｍであった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば，旋盤などのチャックによって直接ワークを保持していないため，チャッキング圧によるワークの変形がない。また，ワークがチャック方向に逃げないため加工残りが生じない。更に，ワークの保持が摩擦力によらず，ワーク固定治具に螺着しているので，保持が確実である。また，ワークをネジで固定しているので，取り外しが容易であり，ネジを緩めることにより，ワークの変形を許容した内部応力の少ない状態で加工することができ，変形の少ない製品を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワーク固定治具の表面にワークを保持した状態を示す正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面矢視図である。
【図３】ワークの切削加工工程の説明図であり，（ａ）はワーク表面と外周面の粗加工工程，（ｂ）はワーク裏面の粗加工工程，（ｃ）はワーク表面の仕上げ加工工程，（ｄ）はワーク裏面と外周面の仕上げ加工工程をそれぞれ示している。
【図４】ワーク固定治具の表面においてワークを変形させた状態の説明図である。
【図５】緩めるネジを選択する手順の説明図である。
【符号の説明】
１    ワーク固定治具
２    ワーク
３    チャック
１０  爪
１１，１２  孔
１３  ネジ
１５，１６  凹部
１７，１８  隙間
【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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