特許 6766922 切削装置及び切削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6766922

(24)【登録日】2020年9月23日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】切削装置及び切削方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 3/24 20060101AFI20201005BHJP

   B23B 1/00 20060101ALI20201005BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20201005BHJP

   B23B 27/08 20060101ALI20201005BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20201005BHJP

【ＦＩ】

   B23B3/24

   B23B1/00 Z

   B23Q17/22 D

   B23B27/08 A

   G05B19/404 K

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-101910(P2019-101910)

(22)【出願日】2019年5月31日

(62)【分割の表示】特願2015-140323(P2015-140323)の分割

【原出願日】2015年7月14日

(65)【公開番号】特開2019-166635(P2019-166635A)

(43)【公開日】2019年10月3日

【審査請求日】2019年6月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】特許業務法人 共立

(72)【発明者】

【氏名】東 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】山田 良彦

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 浩史

【審査官】 山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１５３４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１９６０４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−１７９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１２３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５４−０８３０９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−２３９６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７２８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１６２００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０３６０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７７９０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ １／００−１１／００，２５／００−２５／０２，

２７／００−２７／２４，

Ｂ２４Ｂ ３／００−３／６０，

Ｂ２３Ｑ １７／２２−１７／２４

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１６，１９／４２−１９／４２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の切れ刃を有する環状工具と、
前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
工作物を保持する工作物保持台と、
前記工具主軸と前記工作物保持台との相対位置及び前記工具主軸の回転を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、前記環状工具で前記工作物の加工を行い、
前記環状工具の切れ刃の刃先が摩耗して前記切れ刃に刃先摩耗面が生成された場合、前記切れ刃の前記刃先摩耗面と前記刃先摩耗面に隣接する面との稜線部を前記切れ刃の新たな刃先として加工が行えるように、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記切れ刃に前記刃先摩耗面が生成された状態とは異なる角度として次加工を行う、切削装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記刃先摩耗面と前記刃先摩耗面に隣接する前記環状工具の前記外周面との稜線部を前記切れ刃の新たな刃先として加工が行えるように、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記切れ刃に前記刃先摩耗面が生成された状態とは異なる角度として次加工を行う、請求項１に記載の切削装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記工作物の加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したときに、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記異なる角度として前記次加工を行う、請求項１又は２に記載の切削装置。

【請求項4】

前記切削装置は、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の切れ刃の刃先の摩耗状態を計測する計測装置を備え、
前記制御装置は、前記計測装置の計測結果に基づいて、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記異なる角度として前記次加工を行う、請求項１又は２に記載の切削装置。

【請求項5】

環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備える切削装置の切削方法であって、
前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、
前記環状工具で前記工作物の加工を行う第一加工工程と、
前記第一加工工程において前記環状工具の切れ刃の刃先が摩耗して前記切れ刃に刃先摩耗面が生成された場合、前記切れ刃の前記刃先摩耗面と前記刃先摩耗面に隣接する面との稜線部を前記切れ刃の新たな刃先として加工が行えるように、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記切れ刃に前記刃先摩耗面が生成された状態とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、
前記環状工具の前記切れ刃の新たな刃先にて次加工を行う第二加工工程と、
を備える、切削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削装置及び切削方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削装置では、切削工具の切れ刃は工作物と大きな切削抵抗力で長時間接触することになるので、切れ刃の接触部分に高温の切削熱が発生し易く、工具寿命が低下するおそれがある。そこで、例えば、特許文献１，２には、切れ刃の有効角度範囲内で切削工具と工作物との接触角度を変化させて切削加工を行う切削装置が記載されている。この切削装置によれば、工具寿命を延ばすことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２３１４２８号公報

【特許文献2】特開平６−２７７９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述の切削装置は、切削工具としてバイトを用いており、チタン合金やインコネル等の難切削材でなる工作物を切削加工したときは工具寿命の延命に限界がある。切削装置によっては、機上に工具修正装置を設け、切削工具としてバイトを修正しながら工作物を切削加工できるものが提案されているが、工具修正装置の分だけコスト高となる傾向にある。特に、バイトは、３次元的に複雑な形状をしており、この形状に対応可能な工具修正装置の構造は複雑となって高コストになる。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、難切削材でなる工作物を切削加工したとき、工具寿命の向上を図ることができ、機上において簡易に工具修正可能な切削装置及び切削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】

【0008】

（切削装置）
本発明の切削装置は、環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、前記工具主軸と前記工作物保持台との相対位置及び前記工具主軸の回転を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置し、前記環状工具で前記工作物の加工を行い、前記環状工具の切れ刃の刃先が摩耗して前記切れ刃に刃先摩耗面が生成された場合、前記切れ刃の前記刃先摩耗面と前記刃先摩耗面に隣接する面との稜線部を前記切れ刃の新たな刃先として加工が行えるように、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記切れ刃に前記刃先摩耗面が生成された状態とは異なる角度として次加工を行う。

【0009】

この環状工具による切削加工では、環状工具のすくい面が回転しながら工作物の外周面に対し切り込んでいく引き切り作用を示すため、切削抵抗力を低減して切れ刃の温度を低減でき、環状工具の工具寿命の向上を図れる。そして、この環状工具による切削加工は、環状工具の工作物に対する接触箇所を変化させて行うので、再研磨時間分の切削加工時間の短縮化を図れるとともに、機上に工具修正装置を設ける必要がなく、切削装置の高コスト化を抑制できる。

【0011】

（切削方法）
本発明の切削方法は、前記環状の切れ刃を有する環状工具と、前記環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備える切削装置の切削方法であって、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置する配置工程と、前記環状工具で前記工作物の加工を行う第一加工工程と、前記第一加工工程において前記環状工具の切れ刃の刃先が摩耗して前記切れ刃に刃先摩耗面が生成された場合、前記切れ刃の前記刃先摩耗面と前記刃先摩耗面に隣接する面との稜線部を前記切れ刃の新たな刃先として加工が行えるように、前記環状工具と前記工作物との相対角度を前記切れ刃に前記刃先摩耗面が生成された状態とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、前記環状工具の前記切れ刃の新たな刃先にて前記次加工を行う第二加工工程と、備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る切削装置の全体構成を示す図である。

【図2A】図１の切削装置に用いられる環状工具を示す正面図である。

【図2B】図２Ａの環状工具の側面図である。

【図3】図１の切削装置の切削加工制御及び修正制御を説明するためのフローチャートである。

【図4A】環状工具のすくい面の修正制御状態を示す工作物の回転主軸線方向から見た図である。

【図4B】環状工具の端面の修正制御状態を示す工作物の回転主軸線方向から見た図である。

【図5A】環状工具による切削加工状態を示す工作物の回転主軸線方向から見た図である。

【図5B】図５Ａの環状工具の切れ刃の周辺の拡大図である。

【図6】図１の切削装置の切削加工制御及び修正制御の別形態を説明するためのフローチャートである。

【図7A】環状工具による別形態の切削加工状態を示す工作物の回転主軸線方向から見た図である。

【図7B】図５Ａの環状工具の切れ刃の周辺の拡大図である。

【図8A】環状工具にラジアル方向の初期振れが発生している状態を環状工具の回転軸線方向から見た図である。

【図8B】ラジアル方向の初期振れの修正方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図9A】環状工具にアキシャル方向の初期振れが発生している状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図9B】アキシャル方向の初期振れの修正方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図10A】環状工具の刃先近辺の摩耗が発生している状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図10B】環状工具の逃げ面を研磨して摩耗箇所を除去する方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図10C】環状工具のすくい面を研磨して摩耗箇所を除去する方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図11A】環状工具の切れ刃の刃先をＲ形状に研磨した状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【図11B】環状工具の切れ刃の刃先をＣ面取り形状に研磨した状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（１．切削装置の機械構成）
図１に示すように、切削装置１は、工作物保持台１０と、ベッド２０と、心押し台３０と、往復台４０と、送り台５０と、チルト台６０と、刃物台７０と、計測装置７５と、制御装置８０等とを備える。なお、以下の説明では、工作物保持台１０に設けられている回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗ方向をＺ軸線方向、回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗ方向と水平面内で直交する方向をＸ軸線方向、Ｚ軸線方向及びＸ軸線方向と直交する方向をＹ軸線方向と称する。

【0014】

工作物保持台１０は、直方体状に形成され、ベッド２０上に設置される。工作物保持台１０には、回転主軸１１が回転主軸線Ｒｗ回りに回転可能に設けられる。回転主軸１１には、一端側に工作物Ｗの一端側の周面を把持可能な爪１２ａを備えたチャック１２が取り付けられる。回転主軸１１は、工作物保持台１０内に収容された主軸モータ１３により回転駆動される。

【0015】

ベッド２０は、直方体状に形成され、回転主軸１１の下方において工作物保持台１０からＺ軸線方向に延びるように床上に設置される。ベッド２０の上面には、心押し台３０及び往復台４０が摺動可能な一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂが、Ｚ軸線方向に延びるように、且つ、相互に平行に設けられる。さらに、ベッド２０には、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂの間に、往復台４０をＺ軸線方向に駆動するための、図略のＺ軸ボールねじが配置され、このＺ軸ボールねじを回転駆動するＺ軸モータ２２が配置される。

【0016】

心押し台３０は、ベッド２０に対してＺ軸線方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂ上に設けられる。心押し台３０には、チャック１２に把持された工作物Ｗの自由端面を支持可能なセンタ３１が設けられる。すなわち、センタ３１は、センタ３１の軸線が回転主軸１１の回転主軸線Ｒｗと一致するように心押し台３０に設けられる。

【0017】

往復台４０は、矩形板状に形成され、ベッド２０に対してＺ軸線方向に移動可能なように、一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂ上の工作物保持台１０と心押し台３０との間に設けられる。往復台４０の上面には、送り台５０が摺動可能な一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂが、Ｘ軸線方向に延びるように、且つ、相互に平行に設けられる。さらに、往復台４０には、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂの間に、送り台５０をＸ軸線方向に駆動するための、図略のＸ軸ボールねじが配置され、このＸ軸ボールねじを回転駆動するＸ軸モータ４２が配置される。

【0018】

送り台５０は、矩形板状に形成され、往復台４０に対してＸ軸線方向に移動可能なように、一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂ上に設けられる。送り台５０の上面には、チルト台６０を支持する一対のチルト台支持部６１がＺ軸線方向に所定間隔をあけて配置される。

【0019】

チルト台６０は、クレードル状に形成され、送り台５０に対してチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）可能なように、一対のチルト台支持部６１に支持される。チルト台６０の上面には、刃物台７０が配置される。一方のチルト台支持部６１には、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）駆動するチルトモータ６２が配置される。

【0020】

刃物台７０には、工具主軸７１が工具軸線Ｒｔ回りに回転可能に設けられる。そして、刃物台７０には、工具主軸７１を工具軸線Ｒｔ回りに回転駆動する工具用モータ７２が配置される。工具主軸７１には、後述する環状工具９０がチャッキングされる。また、刃物台７０には、環状工具９０を冷却するための切削油を供給する図略の切削油供給装置と繋がる供給ノズル７３が備えられる。

【0021】

計測装置７５は、例えば、環状工具９０を撮像可能なビデオマイクロスコープであり、Ｚ軸線方向に撮像可能な第１計測装置７５ａ及びＸ軸線方向に撮像可能な第２計測装置７５ｂを備える。第１計測装置７５ａは、環状工具９０をＺ軸線方向に撮像可能なように、チルト台支持部６１上に設けられる。第２計測装置７５ｂは、環状工具９０をＸ軸線方向に撮像可能なように、Ｘ軸モータ４２のハウジング上に設けられる。

【0022】

制御装置８０は、主軸回転制御部８１と、往復台移動制御部８２と、送り台移動制御部８３と、チルト制御部８４と、工具回転制御部８５と、工具修正制御部８６とを備える。ここで、各部８１〜８６は、それぞれ個別のハードウエアによる構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。

【0023】

主軸回転制御部８１は、主軸モータ１３を制御して回転主軸１１を所定の回転数で回転駆動させる。
往復台移動制御部８２は、Ｚ軸モータ２２を制御して往復台４０を一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿って往復移動させる。
送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って往復移動させる。

【0024】

チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０を回転（揺動）駆動させる。
工具回転制御部８５は、工具用モータ７２を制御して環状工具９０を工具主軸７１とともに回転駆動させる。
工具修正制御部８６は、計測装置７５から環状工具９０の画像を入力し、環状工具９０の修正の要否を判断し、環状工具９０の修正が必要な場合は主軸回転制御部８１、往復台移動制御部８２、送り台移動制御部８３、チルト制御部８４及び工具回転制御部８５に修正動作指令を送出する。

【0025】

制御装置８０は、チルトモータ６２を制御して環状工具９０を所定角度に傾斜させ、主軸モータ１３及び工具用モータ７２を制御して、工作物Ｗを回転させるとともに環状工具９０を回転させ、Ｘ軸モータ４２及びＺ軸モータ２２を制御して、工作物Ｗと環状工具９０とをＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動することにより、環状工具９０の外周面を工作物Ｗに切り込ませて工作物Ｗの切削加工を行う。

【0026】

また、制御装置８０は、第１計測装置７５ａで計測した図２Ａに示す環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの刃先の輪郭と、回転軸線Ｒｔと直角でＸ軸線と平行な直線Ｈとが交わる２点のうち一方の交点の位置（以下、「逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｑ１」という）を求める。また、第２計測装置７５ｂで計測した図２Ｂに示す環状工具９０の回転軸線Ｒｔと直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒの刃先の２点のうち一方の点の位置（以下、「すくい面９１ｂ側の刃先位置Ｑ２」という）を求める。そして、求めた逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｑ１又はすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｑ２に基づいて、工具状態、すなわち環状工具９０の回転振れ量や端面振れ量及び環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先摩耗量を求める。

【0027】

そして、制御装置８０は、求めた工具状態に基づいて、チルトモータ６２を制御して環状工具９０を所定角度に傾斜させ、主軸モータ１３及び工具用モータ７２を制御して、工作物Ｗを回転させるとともに環状工具９０を回転させる。そして、Ｘ軸モータ４２及びＺ軸モータ２２を制御して、工作物Ｗと環状工具９０とをＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動することにより、機上において、つまり工具主軸７１から環状工具９０を取り外さないで環状工具９０の逃げ面９１ｃやすくい面９１ｂを工作物Ｗで研磨して環状工具９０の修正を行う。

【0028】

（２．環状工具の形状）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、環状工具９０は、直円錐台状の工具本体９１と、工具本体９１の根元側の小径端面９１ａから延びる円柱状の工具軸９２とで構成される。工具本体９１の外周面は、直円錐面状のすくい面９１ｂとして形成され、工具本体９１の大径端面は、平坦な逃げ面９１ｃとして形成される。そして、工具本体９１のすくい面９１ｂと逃げ面９１ｃとの成す稜線は、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃９１ｒとして形成される。工具軸線Ｒｔに対し直角な方向から見たときの環状工具９０のすくい面９１ｂと逃げ面９１ｃとの成す刃先角αは、切れ刃９１ｒの強度を保持するため、４５度以上、好ましくは７０度から８０度で形成される。

【0029】

上述の環状工具９０では、工具本体９１の工具外周面をすくい面９１ｂとして切削加工を行う。この環状工具９０による切削加工では、環状工具９０のすくい面９１ｂが回転しながら工作物Ｗの外周面Ｗｓに対し切り込んでいく引き切り作用、及び切屑Ｋが回転する環状工具９０のすくい面９１ｂに引っ張られて流出する引っ張り作用を示す。このため、上記引き切り作用により切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減できるので、環状工具９０の工具寿命の向上を図れる。

【0030】

（３．環状工具の修正方法）
次に、環状工具９０の修正方法について説明する。環状工具９０の修正は、特別な修正装置を必要とせず、機上において環状工具９０を工作物Ｗで研磨して環状工具９０の修正を行う。環状工具９０の修正項目としては、振れ取り、再研磨、刃先処理（チャンファ、ホーニング）がある。

【0031】

振れ取りとは、環状工具９０の工具本体９１の中心軸線が工具軸９２の回転軸線Ｒｔに対しズレて形成された場合等に起因する初期の回転振れを除去することをいい、すくい面９１ｂの研磨によるラジアル方向の初期振れ除去がある。また、振れ取りとは、環状工具９０の逃げ面９１ｃが回転軸線Ｒｔに直角な平面に対し傾斜して形成された場合等に起因する初期の端面振れを除去することをいい、逃げ面９１ｃの研磨によるアキシャル方向の初期振れ除去がある。再研磨とは、工作物Ｗに対する切削加工後の環状工具９０の刃先近辺の摩耗箇所を除去することをいい、逃げ面９１ｃの研磨による摩耗箇所の除去及びすくい面９１ｂの研磨による摩耗箇所の除去がある。刃先処理とは、高硬度な難切削材を切削加工する際の工具チッピング防止のため、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先を面取り、すなわちＲ面取り形状又はＣ面取り形状に研磨することをいう。

【0032】

詳細には、ラジアル方向の初期の回転振れとして、図８Ａに示すように、環状工具９０の工具本体９１の中心軸線Ｒｔ´が、工具軸９２の回転軸線Ｒｔに対し径方向にｄｅだけズレて形成された場合、図８Ｂに示すように、環状工具９０のすくい面９１ｂを工作物Ｗの外周面Ｗｓで研磨して回転振れ量ｄｅを除去する。
また、アキシャル方向の初期の端面振れとして、図９Ａに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃが、回転軸線Ｒｔに直角な平面に対し回転軸線Ｒｔ方向に最大でｄｆだけズレるように傾斜して形成された場合、図９Ｂに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃを工作物Ｗの外周面Ｗｓで研磨して端面振れ量ｄｆを除去する。

【0033】

本実施形態の切削装置１では、環状工具９０を回転させるため、必然的に環状工具９０の回転振れの影響が加工精度に影響する。加工精度を高めるには、環状工具９０の回転振れを小さくする必要がある。ところが、機外の装置で環状工具９０の工具形状を修正する場合、工具形状自体に起因する回転振れの影響は小さくできても、工具主軸７への工具取り付けに起因する回転振れが残って加工精度が低下するおそれがある。そして、工具取り付けに起因する回転振れを小さくするための調整工程が必要となり、作業効率が低下する。本実施形態の切削装置１によれば、工具形状自体に起因する回転振れと、工具取り付けに起因する回転振れとを機上で同時に取り除けるため、加工精度及び作業効率を向上できる。

【0034】

また、図１０Ａに示すように、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先近辺は、研削加工により一点鎖線で示す初期状態から実線で示す摩耗状態になる。この摩耗状態では、環状工具９０の逃げ面９１ｃ及びすくい面９１ｂが侵食、すなわち逃げ面９１ｃ側には切れ刃９１ｒの刃先から径方向に距離ｄｒの分の刃先摩耗量が発生し、すくい面９１ｂ側には切れ刃９１ｒの刃先から回転軸線Ｒｔ方向に距離ｄｈの分の刃先摩耗量が発生している。この場合、図１０Ｂに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃを、距離ｄｈだけ工作物Ｗの外周面Ｗｓで研磨して摩耗箇所を除去して新しい切れ刃９１ｒ３の刃先を形成する方法と、図１０Ｃに示すように、環状工具９０のすくい面９１ｂを、距離ｄｒだけ工作物Ｗｓの外周面Ｗｓで研磨して摩耗箇所を除去して新しい切れ刃９１ｒ３の刃先を形成する方法がある。この環状工具９０では、すくい面９１ｂの摩耗よりも逃げ面９１ｃの摩耗の方が多くなる傾向にあるので、逃げ面９１ｃを研磨する方がすくい面９１ｂを研磨するよりも少なくて済み、工具寿命を延ばすことができる。

【0035】

また、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先が一点鎖線で示すように鋭角になっていると欠け易いので、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先を実線で示すＲ形状又はＣ面取り形状に工作物Ｗｓの外周面Ｗｓで研磨する。
なお、環状工具９０の修正を行う場合、環状工具９０を工作物Ｗに対し往復移動、例えばすくい面９１ｂを工具軸線Ｒｔ方向に往復移動、もしくは逃げ面９１ｃを径方向に往復移動させ、又は環状工具９０自体を振動させるようにしてもよい。これにより、環状工具９０の修正効率が向上して修正時間の短縮化を図ることができる。

【0036】

（４．切削加工制御及び修正制御）
次に、環状工具９０による切削加工制御及び環状工具９０の修正制御の概略について、図３フローチャートを参照して円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する場合について説明する。

【0037】

制御装置８０は、環状工具９０を回転させ（図３のステップＳ１）、計測装置７５の計測結果に基づいて環状工具９０の回転振れ量及び端面振れ量を求める（図３のステップＳ２）。そして、求めた環状工具９０の回転振れ量が、予め記憶している回転振れ量閾値以下であるか否かを判断する（図３のステップＳ３）。そして、求めた環状工具９０の回転振れ量が、回転振れ量閾値を越えたと判断したときは、環状工具９０の振れ取りを行い（図３のステップＳ４）、ステップＳ２に戻って上述の処理を行う。

【0038】

具体的には、工具修正制御部８６は、図８Ａに示すように、上記ズレが無いときの環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの輪郭Ｅ１（図示一転鎖線）及び計測装置７５で計測した環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの輪郭Ｅ２（図示実線）と、回転軸線Ｒｔと中心軸線Ｒｔ´とを通る直線Ｌ１とが交わる逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｐｅ１，Ｐｅ２を入力し、刃先位置Ｐｅ１，Ｐｅ２間の距離を回転振れ量ｄｅとして求める。そして、工具修正制御部８６は、主軸回転制御部８１、往復台移動制御部８２、送り台移動制御部８３、チルト制御部８４及び工具回転制御部８５に修正動作指令を送出する。

【0039】

そして、チルト制御部８４は、図４Ａに示すように、環状工具９０のすくい面９１ｂと工作物Ｗの外周面Ｗｓとが接するように、チルトモータ６２の回転駆動を制御して工作物Ｗをチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）駆動させる。そして、主軸回転制御部８１は、主軸モータ１３の回転駆動を制御して、工作物Ｗを回転軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転駆動させる。そして、往復台移動制御部８２及び送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２及びＺ軸モータ２２を制御して、工作物Ｗと環状工具９０とをＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動することにより、環状工具９０のすくい面９１ｂを回転振れ量ｄｅ分だけ工作物Ｗの外周面Ｗｓで研磨してラジアル方向の初期の回転振れを除去する。

【0040】

一方、制御装置８０は、ステップＳ３において、求めた環状工具９０の回転振れ量が、回転振れ量閾値以下であると判断したときは、求めた環状工具９０の端面振れ量が、予め記憶している端面振れ量閾値以下であるか否かを判断する（図３のステップＳ５）。そして、求めた環状工具９０の端面振れ量が、端面振れ量閾値を越えたと判断したときは、環状工具９０の振れ取りを行い（図３のステップＳ４）、ステップＳ２に戻って上述の処理を行う。

【0041】

具体的には、工具修正制御部８６は、図９Ａに示すように、上記傾斜が無いときの環状工具９０の回転軸線Ｒｔ直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒのすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｐｆ１と、計測装置２０で計測した環状工具９０の回転軸線Ｒｔと直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒのすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｐｆ２を入力し、刃先位置Ｐｆ１，Ｐｆ２間の距離を端面振れ量ｄｆとして求める。そして、工具修正制御部８６は、主軸回転制御部８１、往復台移動制御部８２、送り台移動制御部８３、チルト制御部８４及び工具回転制御部８５に修正動作指令を送出する。

【0042】

そして、チルト制御部８４は、図４Ｂに示すように、環状工具９０の端面９１ｃと工作物Ｗの外周面Ｗｓとが接するように、チルトモータ６２の回転駆動を制御して工作物Ｗをチルト軸線Ｒｃ回りに回転（揺動）駆動させる。そして、主軸回転制御部８１は、主軸モータ１３の回転駆動を制御して、工作物Ｗを回転軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転駆動させる。そして、往復台移動制御部８２及び送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２及びＺ軸モータ２２を制御して、工作物Ｗと環状工具９０とをＸ軸方向及びＺ軸方向に相対移動することにより、環状工具９０の逃げ面９１ｃを回転振れ量ｄｆ分だけ工作物Ｗの外周面Ｗｓで研磨してアキシャル方向の初期の端面振れを除去する。

【0043】

一方、制御装置８０は、ステップＳ５において、求めた環状工具９０の端面振れ量が、端面振れ量閾値以下であると判断したときは、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）させ、環状工具９０の工具軸線Ｒｔを傾斜させる（図３のステップＳ６）。具体的には、チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）駆動させ、環状工具９０の工具軸線Ｒｔを以下の状態になるまで傾斜させる。すなわち、図５Ａに示すように、工作物Ｗの回転主軸線Ｒｗと直角であって工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔを通る直線Ｌｔを、工作物Ｗの回転主軸線Ｒｗを中心に切削方向Ｇに所定角度θ傾斜させ、得られる直線Ｌｃと平行になるように、環状工具９０の工具軸線Ｒｔを傾斜させる。

【0044】

次に、制御装置８０は、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めする（図３のステップＳ７）。具体的には、往復台移動制御部８２は、Ｚ軸モータ２２を制御して往復台４０を一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿って移動させ、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させることで、図５Ａに示すように、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めする。

【0045】

そして、制御装置８０は、環状工具９０を工作物Ｗに対しＸ軸線方向に移動させて工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する（図３のステップＳ８）。具体的には、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させることで、図５Ａに示すように、環状工具９０で工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する。

【0046】

制御装置１００は、切削加工において摩耗検査条件に該当、例えば、工作物Ｗの切削回数が所定回数を超過したか否かを判断する（図３のステップＳ９）。そして、摩耗検査条件に該当したと判断したときは、環状工具９０の再研磨を行う（図３のステップＳ１０）。具体的には、工具修正制御部８６は、図８Ａを参照して説明したラジアル方向の初期の回転振れを測定する方法と同様の方法で、図１０Ａに示す切れ刃９１ｒの刃先の径方向の摩耗量ｄｒを求め、図８Ｂ及び図４Ａを参照して説明したラジアル方向の初期の回転振れを除去する方法と同様の方法で切れ刃９１ｒの刃先の径方向の摩耗量ｄｒを除去する。また、図９Ａを参照して説明したアキシャル方向の初期の端面振れを除去する方法と同様の方法で、図１０Ａに示す切れ刃９１ｒの刃先の高さ方向の摩耗量ｄｈを求め、図９Ｂ及び図４Ｂを参照して説明したアキシャル方向の初期の回転振れを除去する方法と同様の方法で切れ刃９１ｒの刃先の高さ方向の摩耗量ｄｈを除去する。

【0047】

そして、制御装置１００は、環状工具９０の再研磨が完了したらステップＳ６に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ９において、摩耗検査条件に該当していないと判断したときは、工作物Ｗの切削加工が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ１１）、工作物Ｗの切削加工が完了していないと判断したときは、ステップＳ９に戻って上述の処理を繰り返す。一方、ステップＳ１１において、工作物Ｗの切削加工が完了したと判断したときは、次に切削加工すべき工作物Ｗが有るか否かを判断し（図３のステップＳ１２）、次に切削加工すべき工作物Ｗが有ると判断したときは、ステップＳ６に戻って上述の処理を行う。一方、次に切削加工すべき工作物Ｗが無いと判断したときは、環状工具９０を回転を停止させ（図３のステップＳ１３）、全ての処理を終了する。

【0048】

なお、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先位置座標は、環状工具９０の修正動作により多少変化するため、制御装置８０は、切削加工動作開始前に新しい刃先位置座標を求めて当該刃先位置に環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めすることにより、加工精度をさらに向上させるようにしてもよい。環状工具９０の修正動作により変化した環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先位置座標は、環状工具９０の刃先摩耗の修正動作や回転振れ、端面振れの修正動作と並行して検出してもよく、また当該修正動作終了後から切削加工動作開始前までに検出してもよい。また、検出手段としては、撮像装置による画像解析やセンサによる接触検知等で直接的に検出し、又は環状工具９０の修正動作時の移動軌跡等から演算や推定により間接的に検出するようにしてもよい。

【0049】

また、制御装置８０は、摩耗検査条件に該当したか否かで環状工具９０の再研磨を行うようにしたが、以下の条件で環状工具９０の再研磨を行うようにしてもよい。すなわち、計測装置７５の計測結果に基づいて環状工具９０の刃先摩耗量を求め、求めた環状工具９０の刃先摩耗量が、予め記憶している摩耗量閾値以下であるか否かを判断し、求めた環状工具９０の刃先摩耗量が、摩耗量閾値を越えたと判断したとき、環状工具９０の再研磨を行うようにしてもよい。

【0050】

（５．切削加工制御及び修正制御の別形態）
次に、環状工具９０を用いた切削加工制御及び修正制御の別形態の概略について、図３に対応させて示す図６のフローチャートを参照して円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する場合について説明する。なお、図６においては、図３の処理と同一の処理は同一番号を付して詳細な説明を省略する。図６においては、図３のステップＳ１０の再研磨は行わずに環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を変更して切削加工を行う点で図３の処理と異なる。

【0051】

制御装置８０は、図３で説明したステップＳ１−Ｓ８までの処理を行い、切削加工において摩耗検査条件に該当、例えば、工作物Ｗの切削回数が所定回数を超過したと判断したときは（図６のステップＳ９）、ステップＳ６に戻って以下の処理を行う。
すなわち、制御装置８０は、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに接触する環状工具９０の切れ刃９１ｒの接触箇所を変更するため、チルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）させ、環状工具９０の切れ刃９１ｒの変更した接触箇所を工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに位置決めするため、往復台４０をＺ軸線方向に移動させるとともに、送り台５０をＸ軸線方向に移動させる（図６のステップＳ６，Ｓ７）。環状工具９０の切れ刃９１ｒの変更した接触箇所としては、例えば環状工具９０の端面には接しない外周面側に存在する切れ刃９１ｒ２（図７Ｂ参照）の刃先がある。

【0052】

具体的には、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先が、図５Ｂのハッチングで示すように摩耗したとする。チルト制御部８４は、チルトモータ６２を制御してチルト台６０をチルト軸線Ｒｃ回りで回転（揺動）駆動させ、環状工具９０の工具軸線Ｒｔを前切削加工時の傾斜角度（図５Ａ参照）とは異なる次切削加工時の傾斜角度（図７Ａ参照）に変更する。そして、往復台移動制御部８２は、Ｚ軸モータ２２を制御して往復台４０を一対のＺ軸ガイドレール２１ａ，２１ｂに沿って移動させ、送り台移動制御部８３は、Ｘ軸モータ４２を制御して送り台５０を一対のＸ軸ガイドレール４１ａ，４１ｂに沿って移動させることで、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに前切削加工時の接触箇所９１ｒ１（図５Ｂ参照）とは異なる次切削加工時の接触箇所９１ｒ２（図７Ｂ参照）を位置決めする。以降、図５のステップＳ８からの処理を実行する。

【0053】

（６．その他）
なお、上述の実施形態では、工具修正制御部８６は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいて環状工具９０の工具状態を計測するように構成したが、主軸用モータ７２の駆動電流の変動により切削抵抗を推定して環状工具９０の工具状態を予測するように構成してもよい。
また、工具修正制御部８６は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいてすくい面に及んでいる摩耗分ｄｒを求める構成としたが、逃げ面９１ｃに及んでいる摩耗分ｄｈからすくい面に及んでいる摩耗分ｄｒを推定するように構成してもよい。

【0054】

また、摩耗検査条件としては、工作物Ｗの切削回数が所定回数を超過したときとしたが、工作物Ｗの切削時間が所定時間を経過したとき、工作物Ｗの切削量が所定量を超えたとき又は工作物Ｗの切削加工が完了したときとしてもよい。
また、工具修正制御部８６は、上記摩耗検査条件に基づいて環状工具９０の摩耗量を推定もしくは演算するようにしてもよい。これにより、計測装置７５は不要となる。

【0055】

また、工具修正制御部８６は、工作物Ｗを回転させた状態で環状工具９０を接触させて修正を行ったが、工作物Ｗを回転停止させた状態で環状工具９０を接触させて修正を行ってもよい。また、工作物Ｗの代わりにブロック体を機上に備えて環状工具９０を接触させて修正を行うようにしてもよい。
また、環状工具９０の工具本体９１を円錐台状に形成したが、軸直角断面が円であればよく、例えば円柱状もしくは逆円錐台状に形成してもよい。この場合の環状工具は、すくい面を正とすると逃げ面が工作物Ｗと干渉するおそれがあるため、すくい面を負とするか逃げ面となる部分を凹ませて工作物Ｗとの干渉を防止する。

【0056】

（７．効果）
本実施形態の切削装置１は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０と、環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する工作物保持台１０と、工具主軸７１と工作物保持台１０との相対位置及び工具主軸７１の回転を制御する制御装置８０と、を備える。そして、制御装置８０は、工具主軸７１及び工作物保持台１０を、環状工具９０の外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置し、環状工具９０を回転させながら環状工具９０で工作物Ｗの加工を行い、環状工具９０の修正が必要になったとき、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を加工時とは異なる角度に変化させ、環状工具９０を回転させながら環状工具９０を工作物Ｗに接触させて環状工具９０の修正を行う。

【0057】

この環状工具９０による切削加工では、環状工具９０のすくい面９１ｂが回転しながら工作物Ｗの外周面Ｗｓに対し切り込んでいく引き切り作用を示すため、切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減でき、環状工具９０の工具寿命の向上を図れる。そして、環状工具９０は、外周面と端面とを有する簡単な形状であるため、環状工具９０の修正は、環状工具９０を工作物Ｗに接触させて行えるので、機上に従来のような工具修正装置を設ける必要がなく、切削装置１の高コスト化を抑制できる。

【0058】

また、制御装置８０は、環状工具９０の端面及び外周面の少なくとも一つの面を工作物Ｗに接触させて、環状工具９０の現状の刃先角より小さい刃先角となるように環状工具９０の修正を行うので、環状工具９０の磨滅した部分を確実に除去できる。
また、制御装置８０は、環状工具９０の現状の切れ刃９１ｒの刃先が摩耗して再研磨が必要になったとき、少なくとも新しい刃先の位置まで環状工具９０の端面及び外周面の少なくとも一つの面を摩耗させて環状工具９０の修正を行うので、環状工具９０の切削性能を回復できる。
また、制御装置８０は、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先を工作物Ｗに接触させて、環状工具９０の刃先形状を面取りして環状工具９０の修正を行うので、環状工具９０の刃先処理を行うことができる。
また、制御装置８０は、工作物Ｗの加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したとき、環状工具９０の修正を行うので、切削加工の精度を高精度に維持できる。

【0059】

また、切削装置１は、環状工具９０を工具主軸７１に取り付けた状態で環状工具９０の工具状態を計測する計測装置７５を備え、制御装置８０は、計測装置７５の計測結果に基づいて、環状工具９０の修正を行うので、当該修正精度を向上できる。
また、制御装置８０は、環状工具９０の修正時に環状工具９０を工作物Ｗに対し往復移動又は振動させるので、環状工具９０の修正効率が向上して修正時間の短縮化を図ることができる。

【0060】

本実施形態の切削装置１は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０と、環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する工作物保持台１０と、工具主軸７１と工作物保持台１０との相対位置及び工具主軸７１の回転を制御する制御装置８０と、を備える。そして、制御装置８０は、工具主軸７１及び工作物保持台１０を、環状工具９０の外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置し、環状工具９０で工作物Ｗの加工を行い、加工時に環状工具９０の修正が必要になったとき、当該加工時における環状工具９０の工作物Ｗに対する接触点を異なる接触点にするために、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を加工時とは異なる角度に変化させ、環状工具９０を異なる接触点で工作物Ｗに接触させて次加工を行う。

【0061】

この環状工具９０による切削加工では、環状工具９０のすくい面９１ｂが回転しながら工作物Ｗの外周面Ｗｓに対し切り込んでいく引き切り作用を示すため、切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減でき、環状工具９０の工具寿命の向上を図れる。そして、この環状工具９０による切削加工は、環状工具９０の工作物Ｗに対する接触箇所を変化させて行うので、再研磨時間分の切削加工時間の短縮化を図れるとともに、機上に工具修正装置を設ける必要がなく、切削装置１の高コスト化を抑制できる。

【0062】

また、制御装置８０は、異なる接触箇所として環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を変化させた後の環状工具９０の端面には接しない外周面側に存在する切れ刃９１ｒ２の刃先を工作物Ｗに接触させて次加工を行うので、切削時間を短縮できる。
また、制御装置８０は、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度の変化を、工作物Ｗの加工数、加工時間及び加工量の少なくとも一つが所定の加工数、所定の加工時間及び所定の加工量に到達したときに行うので、切削加工の精度を高精度に維持できる。
また、切削装置１は、環状工具９０を工具主軸７１に取り付けた状態で環状工具９０の工具状態を計測する計測装置７５を備え、制御装置８０は、計測装置７５の計測結果に基づいて、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度の変化を行うので、当該修正精度を向上できる。

【0063】

本実施形態の切削方法は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０と、環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する工作物保持台１０と、を備える切削装置１の切削方法である。そして、工具主軸７１及び工作物保持台１０を、環状工具９０の外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置する配置工程と、環状工具９０を回転させながら環状工具９０で工作物Ｗの加工を行う加工工程と、環状工具９０の修正が必要になったとき、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を加工時とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、環状工具９０を回転させながら環状工具９０を工作物Ｗに接触させて環状工具９０の修正を行う修正工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置１における効果と同様の効果を奏する。

【0064】

本実施形態の切削方法は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０と、環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７１と、工作物Ｗを保持する工作物保持台１０と、を備える切削装置１の切削方法である。そして、工具主軸７１及び工作物保持台１０を、環状工具９０の外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置する配置工程と、環状工具９０で工作物Ｗの加工を行う第一加工工程と、第一加工工程において環状工具９０の修正が必要になったとき、当該加工時における環状工具９０の工作物Ｗに対する接触点を異なる接触点にするために、環状工具９０と工作物Ｗとの相対角度を加工時とは異なる角度に変化させる角度変化工程と、環状工具９０を異なる接触点で工作物Ｗに接触させて次加工を行う第二加工工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。

【符号の説明】

【0065】

１：切削装置、 １０：工作物保持台、 ７１：工具主軸、 ７５：計測装置、 ８０：制御装置、 ９０：環状工具、 ９１ｂ：すくい面、 ９１ｃ：逃げ面、 ９１ｒ：切れ刃、 Ｗ：工作物

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】