特許 6846068 機械加工方法および機械加工装置

(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】6846068

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】機械加工方法および機械加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 5/22 20060101AFI20210315BHJP

   B23B 1/00 20060101ALI20210315BHJP

   B23B 27/02 20060101ALI20210315BHJP

   B23Q 15/013 20060101ALI20210315BHJP

【ＦＩ】

   B23Q5/22 530G

   B23B1/00 Z

   B23B27/02 C

   B23Q15/013

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-564185(P2019-564185)

(86)(22)【出願日】2019年3月4日

(86)【国際出願番号】JP2019008295

(87)【国際公開番号】WO2020178932

(87)【国際公開日】20200910

【審査請求日】2019年11月20日

【審判番号】不服2020-13047(P2020-13047/J1)

【審判請求日】2020年9月17日

【早期審理対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】社本 英二

【合議体】

【審判長】 見目 省二

【審判官】 大山 健

【審判官】 田々井 正吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４９−８３０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１３７９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−９７９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１８９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−８５９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１３８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B23Q 5/22

B23B 1/00

B23B 27/02

B23Q 15/013

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具で被削材を加工して、送り方向に曲率を有する加工面を形成する方法であって、
複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材表面に複数の溝を、切れ刃先端の間隔ｐの１／ｑ倍（ｑは２以上の整数）である溝ピッチΔｐで形成し、
所定の送り量は、溝ピッチΔｐのｍ倍（ｍは２以上の整数）に設定され、ｍとｑは、互いに素であり、
刃数Ｎがｍ以上であり、複数の切れ刃先端を結ぶ線が円弧状となる切削工具を使用する、
ことを特徴とする機械加工方法。

【請求項2】

複数の切れ刃先端を結ぶ円弧の半径Ｒｔが、被削材の加工位置の曲率半径Ｒｗ以下となる切削工具を使用する、
ことを特徴とする請求項１に記載の機械加工方法。

【請求項3】

刃数Ｎはｍである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の機械加工方法。

【請求項4】

所定の送り量は、間欠的に実施される切削工程の間の送り量である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の機械加工方法。

【請求項5】

所定の送り量は、連続的に実施される切削工程における送り量である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の機械加工方法。

【請求項6】

隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具を被削材に対して相対的に送り、被削材を加工して、送り方向に曲率を有する加工面を形成する機械加工装置であって、
複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材表面に複数の溝を、切れ刃先端の間隔ｐの１／ｑ倍（ｑは２以上の整数）である溝ピッチΔｐで形成し、
所定の送り量を、溝ピッチΔｐのｍ倍（ｍは２以上の整数）に設定し、ｍとｑは、互いに素であり、
切削工具は、ｍ以上の刃数Ｎを有し、切削工具の複数の切れ刃先端を結ぶ線が円弧状となる、
ことを特徴とする機械加工装置。

【請求項7】

切削工具の複数の切れ刃先端を結ぶ円弧の半径Ｒｔが、被削材の加工位置の曲率半径Ｒｗ以下である、
ことを特徴とする請求項６に記載の機械加工装置。

【請求項8】

刃数Ｎはｍである、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の機械加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の切れ刃が並ぶ切削工具で被削材を加工する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、サブミクロンからミクロンオーダーのピッチで凹凸を金属表面に形成した微細周期構造が注目されている。非特許文献１は、鋭く研磨した単一の剣先をもつ単結晶ダイヤモンド工具を用いて、サブミクロンオーダーのピックフィードで剣先形状を硬銅に転写した周期的な微細溝を示す。非特許文献２は、集束イオンビームを用いて周期的な４つの微細突起（切れ刃）を単結晶ダイヤモンド工具に形成し、４つの微細突起で被削材表面を切削する技術を開示する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Chun-Wei Liu, Jiwang Yan, and Shih-Chieh Lin, 「Diamond turning of high-precision roll-to-roll imprinting molds for fabricating subwavelength gratings」, Optical Engineering 55(6), 064105, 2016年6月

【非特許文献2】J. Sun, et al.,「Fabrication of periodic nanostructures by single-point diamond turning with focused ion beam built tool tips」、Journal of micromechanics and microengineering. 22 (2012年) 115014 (11pp)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１に示す工具は単一の剣先しか持たないため、周期的な微細溝を創製する際の加工効率は低い。非特許文献２に示す工具は周期的な４つの切れ刃を持ち、ピックフィードを４周期分の長さに設定することで、１つの切れ刃の場合と比べて４倍の加工効率で周期的な微細溝を創製できる。このように切削加工で微細周期構造を形成する場合、複数の周期的な切れ刃をもつ切削工具を利用することが好ましい。

【0005】

非特許文献２に示すように集束イオンビームを用いるとミクロンオーダーの間隔で周期的な切れ刃を形成できるが、工具の製造コストが高くなる問題がある。そのためミクロンオーダーよりも大きい間隔をもつ複数の切れ刃を用いて、ミクロンオーダー以下のピッチで微細溝を生成する技術が望まれている。

【0006】

本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところの１つは、周期的な切れ刃をもつ切削工具を用いて、切れ刃の間隔よりも狭いピッチで溝加工する技術を提供することにある。この技術は、上記した微細周期構造を形成する際に利用できるが、単に切れ刃の間隔よりも狭いピッチで平行な溝を形成する際にも利用できる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の機械加工方法は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具で被削材を加工する方法に関する。この方法は、複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材表面に複数の溝を形成する。所定の送り量は、切れ刃先端の間隔の整数倍とは異なる長さに設定される。

【0008】

本発明の別の態様は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具を被削材に対して相対的に送り、被削材の表面を加工する機械加工装置に関する。この機械加工装置は、複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材表面に複数の溝を形成する。所定の送り量は、切れ刃先端の間隔の整数倍とは異なる長さに設定される。

【0009】

本発明のさらに別の態様は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具の送り量を演算する切削条件生成装置に関する。この切削条件生成装置は、切削工具の切れ刃先端の間隔ｐ、切削工具の刃数Ｎ、被削材の表面に形成する溝ピッチΔｐを取得する取得部と、間隔ｐ、刃数Ｎ、間隔ｐよりも狭い溝ピッチΔｐにもとづいて、送り量を決定する決定部とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態の機械加工装置の概略構成を示す図である。

【図2】切削工具の刃先の構造を示す図である。

【図3】切削工具による周期微細構造の加工手順を示す図である。

【図4】被削材の表面の加工状態を説明するための図である。

【図5】自由曲面上に微細溝を形成する様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、実施形態の機械加工装置１の概略構成を示す。機械加工装置１は、被削材６に対して切削工具１０の刃先１０ａを接触させて旋削加工する切削装置である。なお機械加工装置１は、平削り加工する切削装置であってもよい。切削工具１０の刃先１０ａは、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有し、複数の切れ刃で同時に被削材６を切削する。機械加工装置１はベッド５上に、被削材６を回転可能に支持する主軸台２および心押し台３と、切削工具１０を支持する刃物台４とを備える。

【0012】

回転機構８は主軸台２の内部に設けられて、被削材６が取り付けられた主軸２ａを回転させる。送り機構７は、ベッド５上に設けられて、被削材６に対して切削工具１０を相対的に移動させる。この機械加工装置１では、送り機構７が刃物台４をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動させることで、被削材６に対して切削工具１０を相対的に移動させる。ここでＸ軸方向は、水平方向であって且つ被削材６の軸方向に直交する切込み方向、Ｙ軸方向は鉛直方向である切削方向、Ｚ軸方向は、被削材６の軸方向に平行な送り方向である。

【0013】

制御部２０は、回転機構８による主軸２ａの回転を制御する回転制御部２１と、主軸２ａの回転中に送り機構７により刃先１０ａを被削材６に接触させて、切削工具１０による加工を行わせる移動制御部２２とを備える。回転機構８および送り機構７は、それぞれモータなどの駆動部を有して構成され、回転制御部２１および移動制御部２２は、それぞれ駆動部への供給電力を調整して、回転機構８および送り機構７のそれぞれの挙動を制御する。

【0014】

切削条件生成装置３０は、オペレータから入力された情報等にもとづいて制御部２０で使用する切削条件を生成する。切削条件生成装置３０は、切削に関する情報を取得する取得部３１と、取得した情報をもとに切削条件を決定する決定部３２とを備える。取得部３１は、オペレータから入力された情報を取得し、また工具に関する仕様を工具マスタテーブル等から取得する。機械加工装置１はＮＣ工作機械であってよく、切削条件生成装置３０は、ＮＣ工作機械で利用するＮＣデータを生成して制御部２０に提供してよい。切削条件生成装置３０は、機械加工装置１の一部であってよく、または別装置として存在してもよい。

【0015】

なお実施形態の機械加工装置１では被削材６が主軸２ａに取り付けられて、回転機構８により回転させられるが、別の例では、切削工具１０が主軸２ａに取り付けられて、回転機構８により回転させられてもよい。また送り機構７は、被削材６に対して切削工具１０を相対的に移動させればよく、切削工具１０または被削材６の少なくとも一方を移動させる機構を有していればよい。

【0016】

図２は、切削工具１０の刃先１０ａの構造を示す。刃先１０ａには、複数の切れ刃Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成されており、隣り合う切れ刃の先端の間隔は等しく設定されている。以下、切れ刃先端の間隔を“ｐ”、刃数を“Ｎ”とする。切れ刃先端は、たとえばダイヤモンドコーティング層、単結晶ダイヤモンド、ＣＢＮ、多結晶ダイヤモンド、ナノ多結晶ダイヤモンドなどで形成されてよい。被削材６の表面は、送り方向に直線的な形状を有する面、すなわち平面、紙面と垂直な切削方向に曲率を有する円筒面や円錐面、その他の曲面、または送り方向に直線に近い形状を有する曲面であってよい。

【0017】

実施形態の機械加工装置１は、複数の切れ刃Ａ〜Ｄにより被削材６の表面を切削する切削工程と、切削工具１０を被削材６に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材６の表面に複数の溝を形成する。以下に説明するように、機械加工装置１は、切れ刃先端の間隔ｐよりも狭い溝ピッチΔｐで複数の溝を形成する。

【0018】

図３は、複数の切れ刃が並ぶ切削工具による周期微細構造の加工手順を示す。移動制御部２２は送り機構７を制御して切削工具１０を被削材６に対して相対移動させる。移動制御部２２は、１以上の切れ刃Ａ〜Ｄを被削材６に切り込ませて被削材表面を切削する切削工程（Ｓ１）と、切削方向（Ｘ軸方向）に直交する送り方向（Ｚ軸方向）に所定の送り量（ピックフィード）で切削工具１０を被削材６に対して相対移動させる送り工程（Ｓ２）とを交互に繰り返すことで、被削材６の表面に平行な複数の溝を形成する。なお送り方向は、必ずしも切削方向に直交してなくてよく、また複数の溝の平行度は、周期微細構造を実現する目的を逸脱しない範囲で実質的に平行な形態を含んでよい。

【0019】

切削工程において移動制御部２２は、被削材６に対して切れ刃Ａ〜Ｄを徐々に切り込ませて所定の深さで停止し、その状態で被削材６が１回転以上回転するまで切れ刃Ａ〜Ｄを静止させた後、切れ刃Ａ〜Ｄを被削材６から引き抜く。その後、移動制御部２２は、送り工程を実施して所定のピックフィードで切削工具１０を被削材６に対して相対移動させ、再度、切削工程を実施する。送り工程の間、被削材６の回転は継続していてよく、また停止してもよい。

【0020】

切削工程（Ｓ１）と送り工程（Ｓ２）は、複数の溝がミクロンオーダー以下の溝ピッチΔｐで周期的に並べられた溝構造が形成されるまで（Ｓ３のＮ）繰り返し実行され、微細周期構造が形成されると（Ｓ３のＹ）、切削工具１０による切削加工は終了する。移動制御部２２による移動制御は、切削条件生成装置３０において生成された切削条件にもとづいて実行される。

【0021】

加工開始前、オペレータは切削条件生成装置３０に、被削材６の表面に形成する溝ピッチΔｐを入力する。取得部３１は溝ピッチΔｐを取得すると、溝ピッチΔｐの形成を可能とする切削工具の仕様情報を工具ＤＢ（図示せず）から取得する。被削材６に微細周期構造を形成するために、取得部３１は、溝ピッチΔｐのｑ倍（ｑは２以上の整数）の切れ刃先端の間隔ｐをもつ切削工具を、溝ピッチΔｐを形成可能な切削工具として特定する。たとえば工具ＤＢは、切削工具ごとに、形成可能な溝ピッチの候補を保持しておき、取得部３１は候補情報を参照して、溝ピッチΔｐを形成可能な切削工具を特定してもよい。取得部３１は切削工具を特定すると、少なくとも切れ刃先端の間隔ｐ、刃数Ｎを含む仕様情報を読み出す。決定部３２は、切れ刃先端の間隔ｐ、刃数Ｎ、間隔ｐよりも狭い溝ピッチΔｐにもとづいて、送り量であるピックフィードｆを決定する。

【0022】

ピックフィードが切れ刃先端の間隔ｐの整数倍であるとき、溝ピッチΔｐは、間隔ｐの整数倍（１倍）となり、間隔ｐより狭くならない。そこで決定部３２は、ピックフィードｆを、間隔ｐの整数倍とは異なる長さに設定する。つまり決定部３２は、
ピックフィードｆ ≠ 切れ刃間隔ｐ×Ｓ（Ｓは整数）
が成立するように、ピックフィードｆを決定する。

【0023】

また決定部３２は、ピックフィードｆを一定とする切削加工で溝ピッチΔｐの微細周期構造を被削材６に転写するために、ピックフィードｆを溝ピッチΔｐのｍ倍（ｍは２以上の整数）に設定する。したがって、
ピックフィードｆ ＝ ｍ×Δｐ
ここでｐ＝ｑ×Δｐであり、ピックフィードｆは間隔ｐの整数倍ではない長さに設定されるため、ｍはｑの整数倍ではない値となる。なお後述するが、刃数Ｎはｍ以上であることが好ましい。

【0024】

以下、切削条件を、
刃数Ｎ＝４
溝ピッチΔｐ＝ｐ／３ （ｑ＝３）
ピックフィードｆ＝４×Δｐ （ｍ＝４）
と設定したときの加工手順について説明する。

【0025】

図４（ａ）〜（ｉ）は、被削材６の表面の加工状態を説明するための図である。この説明図は、被削材表面の右側の位置ＲＥから左側の位置ＬＥの間の切削範囲に、溝ピッチΔｐで複数の溝を形成する過程を示す。図４では、切れ刃Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが左側から順に並ぶ切削工具１０を用いて、被削材６に溝を形成する。切れ刃の間隔ｐは３Δｐである。黒丸は、切削された溝の位置を、黒丸の上のＡ〜Ｄは、切削した切れ刃を示す。

【0026】

図４（ａ）は、切削範囲の右端となる位置ＲＥを切れ刃Ａが加工した状態を示す。
図４（ｂ）は、ピックフィードｆだけ切削工具１０を−Ｚ方向に動かした後に、切れ刃Ａ、Ｂが被削材６を加工した状態を示す。上記したように、ピックフィードｆは４Δｐであり、切れ刃先端の間隔ｐは３Δｐである。仮にピックフィードｆを間隔ｐの整数倍に設定すると、溝ピッチは間隔ｐと等しくなり、間隔ｐより狭いΔｐ（＝ｐ／３）を実現できない。そこで決定部３２は、ピックフィードｆを、切れ刃先端の間隔ｐの整数倍とは異なる長さに決定し、間隔ｐより狭い溝ピッチΔｐを実現する。ｍとｑの関係でいえば、ｍはｑの整数倍ではない２以上の整数に設定される。

【0027】

図４（ｃ）は、さらにピックフィードｆだけ切削工具１０を−Ｚ方向に動かした後に、切れ刃Ａ、Ｂ、Ｃが被削材６を加工した状態を示す。
図４（ｄ）は、さらにピックフィードｆだけ切削工具１０を−Ｚ方向に動かした後に、切れ刃Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが被削材６を加工した状態を示す。この状態で、全ての切れ刃Ａ〜Ｄが、被削材６の切削範囲を加工するようになる。
図４（ｅ）〜（ｇ）は、切れ刃Ａ〜Ｄが被削材６を加工した状態を示す。図４（ｇ）において、切れ刃Ａが、切削範囲の左端となる位置ＬＥを加工している。
図４（ｈ）は、切れ刃Ｃ、Ｄが被削材６を加工した状態を示し、図４（ｉ）は、切れ刃Ｄが被削材６を加工した状態を示す。
機械加工装置１は図４（ａ）〜（ｉ）に示すように、所定のピックフィードｆだけ切削工具１０を移動させることで、溝ピッチΔｐの微細周期構造を被削材６の表面に形成する。

【0028】

実施形態では、刃数Ｎがｍ以上となる切削工具１０を使用する。図４に示す例では、刃数Ｎはｍと等しい。仮に刃数Ｎがｍ未満である場合、図４に示すように、（Ｎ−ｍ）個分の切れ刃による溝が形成されないことになる。たとえば刃数Ｎが３つであり、切れ刃Ｄが存在しない場合、図４において、切れ刃Ｄにより加工された溝が存在しないことになり、周期構造が形成されない。そこで刃数Ｎはｍ以上である必要がある。

【0029】

一方で、刃数Ｎがｍより多い場合には、図４を参照して、既に形成された溝を、別の切れ刃が加工することになる。たとえば図４の例で、５つ目の切れ刃Ｅが存在する場合、切れ刃Ｅは、切れ刃Ａが加工した溝を再度加工し、新たな溝を形成しない。そこで刃数Ｎがｍに等しければ、複数の切れ刃が同じ位置を重複して切削せず、効率よい加工ができる。

【0030】

本開示者がｍとｑの関係について考察した結果、ｍとｑを互いに素の関係とすることで、溝ピッチΔｐをもつ微細周期構造を実現できることが判明した。仮にｍとｑが１以外の公約数ＣＦをもつ場合、結果として周期構造における溝ピッチは、ＣＦ×Δｐとなる。そこで決定部３２は、ｑと素となるｍを決定することで、溝ピッチΔｐを実現するためのピックフィードｆを設定できる。

【0031】

上記した例では、送り方向に直線形状または直線に近い形状を有する面に微細周期構造を形成するため、複数の切れ刃Ａ〜Ｄの先端を結ぶ線は直線状であることが好ましい。一方で、目的とする加工面が送り方向に曲率を有する場合、複数の切れ刃先端を結ぶ線が円弧状となる切削工具１０が使用されてよい。たとえば自由曲面上に微細溝表面を形成する場合、移動制御部２２は、切削方向周りに切削工具１０を回転して、切削する自由曲面に対して複数の切れ刃先端を結ぶ線が略平行になるように姿勢制御し、目的とする加工面に沿ってピックフィードｆを与える。この場合、複数の切れ刃先端を結ぶ線の曲率に加工面の曲率が近く、刃幅ｗに対して切込み深さ方向のずれが、形成する溝深さに比べて小さい必要がある。Ｒｔを、複数の切れ刃先端を結ぶ円弧の半径、Ｒｗを、目的とする自由曲面の加工位置での曲率半径とすると、ずれεは、近似的に以下の式により導出される。

【数1】

【0032】

たとえばｐ＝５μｍ、Δｐ＝２５０ｎｍ、ｆ＝５．２５μｍ（ｍ＝２１）、Ｎ＝２１、ｗ＝Ｎ×Δｐ、Ｒｔ＝１ｍｍ、Ｒｗ＝１００ｍｍとすると、
ε＝０．００３４μｍ
と算出される。このずれは、サブミクロンオーダーの超微細溝形状に対して十分小さい。また、従来の単一切れ刃の加工方法（ピックフィードｆがΔｐに等しく２５０ｎｍ）に比べて、５．２５μｍ／２５０ｎｍ＝２１倍の加工能率を実現し得る。

【0033】

上記した自由曲面の加工法では切削工具１０の姿勢を制御したが、以下の加工法では切削工具１０の姿勢を変化させずに微細溝を形成する。
図５は、切削工具１０が自由曲面上に微細溝を形成する様子を示す。この加工法では、無数の微細切れ刃が間隔ｐで円弧上に周期的に形成された切削工具１０を用いる。移動制御部２２は、切削工具１０の回転角度（姿勢）を変化させず、ピックフィードｆを上述したｍ×Δｐとして、ピックフィード方向を仕上げ面生成領域の自由曲面接線方向に合わせる。これにより仕上げ面生成領域の加工が、図４に関して説明した加工と同様となり、ピッチΔｐの超微細溝生成が実現される。この加工法では、Ｒｔ≦ＲｗとなるようにＲｔを設計する。

【0034】

上記した実施形態では、機械加工装置１が、複数の切れ刃により被削材６の表面を切削する切削工程と、切削工具１０を被削材６に対して所定のピックフィードで相対移動させる送り工程とを交互に繰り返す加工法を採用している。つまり機械加工装置１は間欠的に切削工程を実施しており、その意味においてピックフィードは、間欠的に実施される切削工程の間の送り量である。

【0035】

別の手法として、機械加工装置１は、複数の切れ刃により被削材６の表面を切削する切削工程と、切削工具１０を被削材６に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程とを同時に実施する加工法を採用してもよい。図１を参照して、機械加工装置１は、複数の切れ刃により被削材６の円筒面を切削しながら、同時に送り方向に切削工具１０を被削材６に対して所定の送り量で相対移動させる。この加工法によると、切削工程は連続的に実施され、被削材６の表面には、螺旋状につながった複数の溝が形成される。図２に示すように４つの切れ刃Ａ〜Ｄをもつ切削工具１０を使用すると、被削材６の表面には４条の平行な螺旋溝が形成されることになる。

【0036】

この加工法を採用する場合にも、連続的に実施される切削工程における送り量は、１回転当たりの送り量（μｍ／ｒｅｖ）として定義され、実施形態においてピックフィードとして算出した値ｆに設定されればよい。旋削加工の場合、１回転当たりの送り量を値ｆに設定することで、周期微細構造を連続加工により高能率に作成できる。なお直径が一定の円筒面上に螺旋状の複数溝を連続加工する旋削加工に限らず、円錐面、球面、球面に近い非球面、端面（平面）、その他の軸対称曲面上に直径が徐々に変化する螺旋状の複数溝を連続加工する旋削加工においても、１回転当たりの送り量が値ｆに設定されればよい。

【0037】

以上、本開示を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0038】

たとえば切削方向にも微細形状が必要な場合には、切削方向を変えて、上記した手順で同じ箇所に微細溝加工を行ってもよく、また特開２０１７−２１７７２０号公報に開示される微細加工方法を組み合わせてもよい。

【0039】

本開示の態様の概要は、次の通りである。本開示のある態様は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具で被削材を加工する方法であって、複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材の表面に複数の溝を形成する。所定の送り量は、切れ刃先端の間隔の整数倍とは異なる長さに設定される。所定の送り量を、切れ刃先端の間隔の整数倍とは異なる長さに設定することで、形成する溝の間隔を、切れ刃先端の間隔よりも狭くできる。

【0040】

この加工方法は、被削材の表面に平行な溝を、切れ刃先端の間隔ｐの１／ｑ倍（ｑは２以上の整数）である溝ピッチΔｐで形成してよい。これにより切削工具に複数の切れ刃をΔｐのピッチで形成できなくても、被削材に複数の溝をΔｐのピッチで形成できる。

【0041】

この加工方法では、所定の送り量を、溝ピッチΔｐのｍ倍（ｍは２以上の整数）に設定してよい。このときｍはｑの整数倍ではないようにする。ｍとｑを、互いに素となるように設定することで、所定のピックフィードで周期的な溝を加工できる。刃数Ｎがｍ以上である切削工具を使用することが好ましく、刃数Ｎはｍと等しくてよい。所定の送り量は、間欠的に実施される切削工程の間の送り量であってよく、または連続的に実施される切削工程における送り量であってよい。

【0042】

本発明の別の態様は、機械加工装置である。この装置は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具を被削材に対して相対的に送り、被削材の表面を加工する機械加工装置であって、複数の切れ刃により被削材表面を切削する切削工程と、切削工具を被削材に対して所定の送り量で相対移動させる送り工程を実施して、被削材の表面に複数の溝を形成する。所定の送り量は、切れ刃先端の間隔の整数倍とは異なる長さに設定されてよい。

【0043】

本発明のさらに別の態様は、隣り合う切れ刃の先端の間隔が等しい複数の切れ刃を有する切削工具の送り量を演算する切削条件生成装置である。この装置は、切削工具の切れ刃先端の間隔ｐ、切削工具の刃数Ｎ、被削材の表面に形成する溝ピッチΔｐを取得する取得部と、間隔ｐ、刃数Ｎ、間隔ｐよりも狭い溝ピッチΔｐにもとづいて、送り量を決定する決定部とを備える。

【符号の説明】

【0044】

１・・・機械加工装置、６・・・被削材、１０・・・切削工具、２０・・・制御部、２１・・・回転制御部、２２・・・移動制御部、３０・・・切削条件生成装置、３１・・・取得部、３２・・・決定部。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本開示は、複数の切れ刃が並ぶ切削工具を用いて溝加工する技術に利用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】