7002702 旋削加工方法、加工システム及び加工プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-04

(45)【発行日】2022-01-20

(54)【発明の名称】旋削加工方法、加工システム及び加工プログラム

(51)【国際特許分類】

   B23B 1/00 20060101AFI20220113BHJP

   B23B 25/06 20060101ALI20220113BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20220113BHJP

   B23B 5/00 20060101ALI20220113BHJP

   B23B 21/00 20060101ALI20220113BHJP

【ＦＩ】

B23B1/00 Z

B23B25/06

B23Q17/20 A

B23B5/00 A

B23B21/00 C

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021534192

(86)(22)【出願日】2021-01-25

(86)【国際出願番号】 JP2021002450

【審査請求日】2021-06-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114787

【氏名又は名称】ヤマザキマザック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】特許業務法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】長尾 亮

(72)【発明者】

【氏名】安井 健

(72)【発明者】

【氏名】田村 洋二

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１４４７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－１５４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０５５０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０７２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５９１７７２６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ １／００

Ｂ２３Ｂ ５／００、５／１２

Ｂ２３Ｂ ２１／００

Ｂ２３Ｂ ２５／０６

Ｂ２３Ｑ １７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法であって、
旋削工具を前記回転軸の径方向に移動させる第１移動装置を駆動させて、前記径方向における第１径方向位置に前記旋削工具の刃先を配置させ、
前記旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置を駆動させて、前記ワークを旋削加工した後に、
前記第１移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸の前記径方向に相対移動させる第３移動装置を駆動させて前記刃先を前記ワークの表面から離してから、前記第２移動装置を駆動させて前記旋削工具を逆方向へ移動させて前記ワークから前記旋削工具を待避させ、
前記ワークの加工寸法を測定して目標寸法との誤差を算出し、
前記第３移動装置を駆動させ、前記誤差を補正するように第２径方向位置に前記旋削工具の前記刃先を配置させ、
前記第２移動装置を駆動させて、前記回転軸と平行に前記旋削工具を移動させて前記ワークを旋削加工する、ワークの旋削加工方法。

【請求項2】

前記第１径方向位置に前記旋削工具の前記刃先を配置させ前記第１移動装置の駆動を固定させる、請求項１記載の旋削加工方法。

【請求項3】

前記第３移動装置は、前記誤差に対応した量だけ前記第１移動装置に対して前記旋削工具を相対移動させる、請求項１または２に記載の旋削加工方法。

【請求項4】

前記第３移動装置は、１ｍｍ以内で前記第１移動装置に対して前記旋削工具を相対移動させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の旋削加工方法。

【請求項5】

前記ワークの凹部内を旋削加工する、請求項１から４のいずれか１項に記載の旋削加工方法。

【請求項6】

回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法であって、
旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置を駆動させて、前記回転軸と平行な方向における第１軸方向位置に前記旋削工具の刃先を配置させ、
前記旋削工具を前記回転軸の径方向に移動させる第１移動装置を駆動させて、前記ワークを旋削加工した後に、
前記第２移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置を駆動させて前記刃先を前記ワークの表面から離してから、前記第１移動装置を駆動させて前記旋削工具を逆方向へ移動させて前記ワークから前記旋削工具を待避させ、
前記ワークの加工寸法を測定して目標寸法との誤差を算出し、
前記第４移動装置を駆動させ、前記誤差を補正するように第２軸方向位置に前記旋削工具の前記刃先を配置させ、
前記第１移動装置を駆動させて、前記径方向に前記旋削工具を移動させて前記ワークを旋削加工する、ワークの旋削加工方法。

【請求項7】

前記第１軸方向位置に前記旋削工具の前記刃先を配置させ前記第２移動装置の駆動を固定させる、請求項６記載の旋削加工方法。

【請求項8】

前記第４移動装置は、前記誤差に対応した量だけ前記第２移動装置に対して前記旋削工具を相対移動させる、請求項６または７に記載の旋削加工方法。

【請求項9】

前記第４移動装置は、１ｍｍ以内で前記第２移動装置に対して前記旋削工具を相対移動させる、請求項６から８のいずれか１項に記載の旋削加工方法。

【請求項10】

ワークを旋削加工する加工装置と、
ワークの加工寸法を測定する測定装置と、
前記加工装置と前記測定装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記加工装置は、
前記ワークを回転軸周りで回転させる主軸装置と、
旋削工具を前記回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、
前記旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、
前記回転軸の径方向で前記第１移動装置よりも小さい可動範囲を有し、前記第１移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置と、を含み、
前記制御装置は、
前記加工装置および前記測定装置の駆動を制御して、請求項１から５のいずれかの方法を実行させる、
ワークの加工システム。

【請求項11】

前記第３移動装置の前記可動範囲は、前記第１移動装置の可動範囲の１／１００以下である、請求項１０記載の加工システム。

【請求項12】

ワークを旋削加工する加工装置と、
前記ワークの加工寸法を測定する測定装置と、
前記加工装置と前記測定装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記加工装置は、
前記ワークを回転軸周りで回転させる主軸装置と、
旋削工具を前記回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、
前記旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、
前記回転軸と平行な方向で前記第２移動装置よりも小さい可動範囲を有し、前記第２移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置と、を含み、
前記制御装置は、
前記加工装置および前記測定装置の駆動を制御して、請求項６から９のいずれかの方法を実行させる、
ワークの加工システム。

【請求項13】

前記第４移動装置の前記可動範囲は、前記第２移動装置の可動範囲の１／１００以下である、請求項１２記載の加工システム。

【請求項14】

旋削工具をワークの回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、
前記旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、
前記第１移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置と、を含む加工装置に対して、
請求項１から５のいずれかの方法を実行させる指示を備える、加工プログラム。

【請求項15】

旋削工具をワークの回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、
前記旋削工具を前記回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、
前記第２移動装置に対して前記旋削工具を前記回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置と、を含む加工装置に対して、
請求項６から９のいずれかの方法を実行させる指示を備える、加工プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主軸装置に把持されて回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法、その加工システム及び加工プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

径方向の機械加工において、狭い寸法公差、例えば、１０μｍ以下といった寸法公差を要求される場合、予め目標寸法に対して研削代を残して旋削加工した後に、研削加工と寸法測定とを繰り返し、仕上げ寸法を目標寸法に対する公差内に収めることが一般的に行われている。一方、旋削加工だけで高精度に径方向の機械加工を行うには、主軸装置と旋削工具との相対運動誤差を補正する制御を行う必要がある。

【0003】

例えば、特許文献１では、キー溝の加工において、摩耗した工具（バイト）を交換することなく摩耗分を補正できるように、主軸の回転軸に対する刃物台の距離を微調整する機構を組み込んだ加工装置（複合旋盤）を開示している。主軸の回転軸方向にスライド可能なクロススライドの上に、該回転軸方向に対して垂直且つ水平に摺動自在に装着された機台を設け、この機台上に取り付けられた刃物台に棒状の工具が該回転軸に対して垂直方向に伸びるように配置されて固定されている。かかる装置によれば、棒状の工具をその長手方向に静的又は動的に進退させて、ワークの外径寸法や真円度の微調整を行うことができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭５８－１３７５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記したような狭い寸法公差を要求される機械加工において、特許文献１に記載の方法では、加工後に測定した寸法が公差内に収まっていない場合、次に加工するワークのために主軸の回転軸に対する刃物台の距離を微調整する。しかしながら、加工のための動作に起因する温度上昇に伴って回転軸と刃物台との位置関係が変化する熱変位を生じるため、次の加工の際に同様の調整量で適切な距離が取れるとは限らない。さらに、加工後に測定した寸法から距離を微調整するため、最初に加工するワークを寸法公差内に収めることは難しい。これを解消するため、上記したような旋削加工のあとに研削加工が行われるものの、旋削加工に合わせて研削加工を行うには長い加工時間を必要とすることから、旋削加工のみで短時間に機械加工できることが望まれる。

【0006】

本発明の目的は、狭い寸法公差を要求される機械加工を与え得る旋削加工方法、旋削加工プログラム及び旋削加工システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による旋削加工方法は、回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法であって、旋削工具を回転軸の径方向に移動させる第１移動装置を駆動させて、径方向における第１径方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置を駆動させて、ワークを旋削加工した後に、逆方向へ移動させてワークから旋削工具を待避させ、ワークの加工寸法を測定して目標寸法との誤差を算出し、第１移動装置に対して旋削工具を回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置を駆動させ、誤差を補正するように第２径方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、第２移動装置を駆動させて回転軸と平行に旋削工具を移動させてワークを旋削加工する、ワークの旋削加工方法である。

【0008】

また、本発明による加工システムは、ワークを旋削加工する加工装置と、ワークの加工寸法を測定する測定装置と、加工装置と測定装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、加工装置は、ワークを回転軸周りで回転させる主軸装置と、旋削工具を回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、回転軸の径方向で第１移動装置よりも小さい可動範囲を有し、第１移動装置に対して旋削工具を回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置と、を含み、制御装置は、加工装置および測定装置の駆動を制御して、上記したワークの旋削加工方法を実行させる、ワークの加工システムである。

【0009】

また、本発明による加工プログラムは、旋削工具をワークの回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、第１移動装置に対して旋削工具を回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置と、を含む加工装置に対して、上記した加工方法を実行させる指示を備える、加工プログラムである。

【0010】

また、本発明による他の旋削加工方法は、回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法であって、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置を駆動させて、回転軸と平行な方向における第１軸方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、旋削工具を回転軸の径方向に移動させる第１移動装置を駆動させて、ワークを旋削加工した後に、逆方向へ移動させてワークから旋削工具を待避させ、ワークの加工寸法を測定して目標寸法との誤差を算出し、第２移動装置に対して旋削工具を回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置を駆動させ、誤差を補正するように第２切軸方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、第１移動装置を駆動させて径方向に旋削工具を移動させてワークを旋削加工する、ワークの旋削加工方法である。

【0011】

また、本発明による他の加工システムは、ワークを旋削加工する加工装置と、ワークの加工寸法を測定する測定装置と、加工装置と測定装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、加工装置は、ワークを回転軸周りで回転させる主軸装置と、旋削工具を回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、回転軸と平行な方向で第２移動 装置よりも小さい可動範囲を有し、第２移動装置に対して旋削工具を回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置と、を含み、制御装置は、加工装置および測定装置の駆動を制御して、上記した他の旋削加工方法を実行させる、ワークの加工システムである。

【0012】

また、本発明による他の加工プログラムは、旋削工具をワークの回転軸の径方向に移動させる第１移動装置と、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置と、第２移動装置に対して旋削工具を回転軸と平行に相対移動させる第４移動装置と、を含む加工装置に対して、上記した他の旋削加工方法を実行させる指示を備える、加工プログラムである。

【0013】

これら発明によれば、研削加工によらず旋削加工のみで狭い寸法公差を要求される機械加工を与え得るのである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明による旋削加工システムの１つの実施例の要部の側面図（一部ブロック図）である。

【図2】旋削加工方法を示すフロー図である。

【図3A】旋削加工方法のうち、切り込み位置への刃先の配置を示す側面図である。

【図3B】旋削加工方法のうち、中仕上げ加工を示す側面図である。

【図3C】旋削加工方法のうち、刃先のワーク表面からの離間を示す側面図である。

【図3D】旋削加工方法のうち、旋削工具の待避を示す側面図である。

【図4A】旋削加工方法のうち、寸法測定を示す側面図である。

【図4B】旋削加工方法のうち、仕上げ加工を示す側面図である。

【図4C】旋削加工方法のうち、仕上げ加工の終了を示す側面図である。

【図5】ワーク及び旋削工具の配置例を示す断面図である。

【図6】長いワークにおいて振れ止めを配置した状態を示す側面図である。

【図7】本発明による旋削加工システムの他の実施例の要部の側面図である。

【図8A】旋削加工方法のうち、切り込み位置への刃先の配置を示す側面図である。

【図8B】旋削加工方法のうち、中仕上げ加工を示す側面図である。

【図8C】旋削加工方法のうち、刃先のワーク表面からの離間を示す側面図である。

【図8D】旋削加工方法のうち、旋削工具の待避を示す側面図である。

【図9A】旋削加工方法のうち、寸法測定を示す側面図である。

【図9B】旋削加工方法のうち、仕上げ加工を示す側面図である。

【図9C】旋削加工方法のうち、仕上げ加工の終了を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明によるワークの旋削加工方法、加工システム及び加工プログラムについて図１乃至図６を用いて詳細に説明する。

【0016】

まず、加工システムの構成について図１を用いて説明する。

【0017】

図１に示すように、加工システム１は、加工機械１０とその動作を制御する制御装置２とを含む。制御装置２は、予め格納された加工プログラム３に従って加工機械１０を駆動させ、ワークＷの旋削加工を自動的に行わせることができる。また、加工機械１０の外部には、ワークＷの加工寸法を測定するための測定装置としてのロボット２０が備えられ、同様に制御装置２によってその駆動を制御される。ここで、制御装置２は複数の場所に設置され、通信手段により接続された制御回路により構成されてもよい。たとえば、ロボット２０の駆動の一部または全部の制御が、加工機械１０の駆動を制御する制御回路とは別の場所に設置された制御回路によって行われてもよい。

【0018】

加工機械１０は、ワークＷを把持して回転軸Ａの周りで回転させる主軸装置１１と、旋削工具１２を固定されるタレットなどの刃物台１３と、刃物台１３とともに旋削工具１２を回転軸Ａの径方向に移動させて旋削工具１２の刃先１２ａの位置を調整する第１移動装置１４と、第１移動装置１４及び刃物台１３とともに旋削工具１２を回転軸Ａと平行に移動させて旋削工具１２の刃先１２ａの位置を調整する第２移動装置１６と、を含む。また、刃物台１３と旋削工具１２との間には刃物台１３に対して旋削工具１２を相対的に移動させることのできる第３移動装置１５を備える。なお、旋削工具１２は、回転軸Ａと略平行に伸びるように配置されている。

【0019】

ここで、第２移動装置１６は、キャレッジ８と、リニアガイド７と、ボールねじ６と、サーボモータ５とを備える。キャレッジ８は、加工機械１０のベース４上に回転軸Ａと平行に延びるように設けられた２本のリニアガイド７に取り付けられて、リニアガイド７に沿って摺動自在とされており、さらに回転軸Ａと平行に延びるボールねじ６に螺合されている。ボールねじ６は、サーボモータ５に接続されており、サーボモータ５を駆動させることで回転してキャレッジ８を回転軸Ａと平行に移動させることができる。

【0020】

さらに、第１移動装置１４は、刃物台１３に接続された刃物台ベース９と、リニアガイド１９と、ボールねじ１８と、サーボモータ１７とを備える。刃物台ベース９は、第２移動装置１６のキャレッジ８上に回転軸Ａの径方向に延びるように設けられた２本のリニアガイド１９に取り付けられ、リニアガイド１９に沿って摺動自在とされており、さらにリニアガイド１９と平行に延びるボールねじ１８に螺合されている。ボールねじ１８は、サーボモータ１７に接続されており、サーボモータ１７を駆動させることで回転して第１移動装置１４の刃物台ベース９を第２移動装置１６のキャレッジ８に対して相対的に回転軸Ａの径方向に移動させることができる。

【0021】

第１移動装置１４によって、旋削工具１２は、旋削するワークＷに対して回転軸Ａの径方向への移動を可能とされ、その刃先１２ａの径方向位置を調整される。また、第２移動装置１６によって、旋削工具１２は、旋削するワークＷに対して回転軸Ａに平行な方向への移動を可能とされ、その刃先１２ａの軸方向位置を調整される。これによって、旋削工具１２の刃先１２ａを切り込み位置へ調整し、旋削加工における送りを付与することができる。第１移動装置１４及び第２移動装置１６は、このような旋削加工に伴う送りや後述する待避など、ワークＷの大きさに対応する十分な移動量を確保する必要があり、例えば、それぞれ１００ｍｍ以上の可動範囲を有することとし得る。

【0022】

また、第３移動装置１５は、第１移動装置１４に対して相対的に回転軸Ａの径方向に旋削工具１２を移動させることができる。第３移動装置１５は、第１移動装置１４よりも位置精度が高く、第１移動装置１４よりも小さい可動範囲を有することが好ましい。第３移動装置１５は、第１移動装置１４の位置精度に基づくワークＷの中仕上げ加工による加工寸法の誤差を、仕上げ加工において補正し得る可動範囲を有するものであり、刃先１２ａの位置を高精度に定め得る。なお、第３移動装置１５の可動範囲は、例えば１ｍｍ以下とし得る。つまり、第３移動装置１５の可動範囲は、第１移動装置１４の可動範囲の１／１００以下とし得る。これによって、第１移動装置１４で調整された刃先１２ａの位置を回転軸Ａの径方向にさらに微調整し得る。第３移動装置１５の駆動方式としては、例えば、油圧を用いた工具ホルダの弾性変形によるもの、リニアモータによるもの、サーボモータによって回転するボールねじに螺合したスライダーによるもの等を用いることができる。

【0023】

測定装置としてのロボット２０は、ロボットアーム２１の先端に測定器２２を備えており、制御装置２からの駆動指令によって機外から加工機械１０の内部にその先端を差し入れて、主軸装置１１に把持されたワークＷの加工寸法を測定することができる。測定器２２には、例えば、空気式のエアマイクロメータを用いたエアゲージを好適に用いることができる。

【0024】

次に、加工システム１の動作として、ワークＷの外周面又は内周面の旋削加工の方法について図２に沿って図３及び図４を併せて参照しつつ説明する。なお、ワークＷは粗加工を終えた状態で主軸装置１１に把持されているものとする。

【0025】

図２に図３Ａを併せて参照すると、主軸装置１１に把持されたワークＷを、回転軸Ａの周りに回転させる。そして、第１移動装置１４（図１参照）を駆動させて、刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２の刃先１２ａをワークＷの中仕上げ加工における切り込み位置に配置させ、位置決めを行う（Ｓ１）。ここで、中仕上げ加工における切り込み位置は、径方向において第１移動装置１４の位置精度を加味して仕上げの目標寸法に対して仕上げ代を残した径方向位置と、回転軸Ａに平行な軸方向において旋削加工での送りを開始するための軸方向位置とで定められる。この軸方向位置は、第２移動装置１６を用いて調整される。

【0026】

そして、図３Ｂに示すように、第２移動装置１６を駆動させて第１移動装置１４とともに刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２を回転軸Ａと平行な移動軸Ａ’に沿って主軸装置１１に向かう第１方向ＤＲ１に移動させて、中仕上げ加工としてワークＷを旋削加工する（Ｓ２）。

【0027】

ここで、図３Ｃに示すように、所定の位置までの旋削加工の後、好ましくは、第３移動装置１５を駆動させて、刃先１２ａをワークＷの表面から離す。

【0028】

次いで図３Ｄに示すように、第２移動装置１６を駆動させて回転軸Ａと平行な移動軸Ａ’に沿う第１方向ＤＲ１の逆方向である第２方向ＤＲ２に刃物台１３を移動させ、旋削工具１２をワークＷの近傍から待避させる（Ｓ３）。このとき、第１移動装置１４は、その駆動を固定され、刃物台１３の径方向への移動はない。このような待避において、上記したように第３移動装置１５を駆動させて、刃先１２ａをワークＷの表面から離しておくことで、リターンマークの発生を防止できる。なお、リターンマークの発生については必ずしも防止せずともよく、刃先１２ａをワークＷの表面から離すための第３移動装置１５の駆動は省略し得る。

【0029】

次いで、図４Ａに示すように、ワークＷの加工寸法を測定する（Ｓ４）。ここでは、測定装置としてのロボット２０を駆動させて、ロボットアーム２１を加工機械１０の外部から差し入れてワークＷに測定器２２を近接させることで測定を行う。上記したように旋削工具１２を待避させたことで、測定器２２をワークＷに近接させることができる。なお、ロボット２０の代わりに、機内に備えられた測定器を用いてもよく、作業者によって手作業で測定を行うこととしてもよい。測定された加工寸法は制御装置２に測定結果として入力される。

【0030】

制御装置２では、ワークＷの加工寸法の測定結果を基に、次の仕上げ加工での切り込み位置のうち、径方向位置を算出する（Ｓ５）。詳細には、仕上げ寸法の目標値と測定した加工寸法との誤差を補正するように径方向位置を定める。そして、第３移動装置１５を駆動させて、定めた径方向位置に刃先１２ａを配置させるように旋削工具１２の位置を調整する。

【0031】

次いで、図４Ｂに示すように、仕上げ加工として、第２移動装置１６を駆動させて刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２を回転軸Ａと平行な移動軸Ａ’に沿う第１方向ＤＲ１に再び移動させて、ワークＷを旋削加工する（Ｓ６）。

【0032】

そして、図４Ｃに示すように、所定の位置までの旋削加工を行って、仕上げ加工を終了する。仕上げ加工の終了後、第３移動装置１５を駆動させて、刃先１２ａをワークＷの表面から離してもよい。

【0033】

さらに、旋削工具１２の待避（Ｓ７）を行って、仕上げ寸法を測定する（Ｓ８）。ここで、仕上げ寸法が寸法公差内であった場合には、第１移動装置１４及び第２移動装置１６を原点に復帰させて旋削加工を終了する（Ｓ９；Ｙｅｓ）。このとき、第３移動装置１５による仕上げ寸法の誤差を補正するような補正値を算出し、次回の仕上げ加工に用いてもよい。

【0034】

仕上げ寸法が寸法公差内でなかった場合には、切削代の残りを確認する（Ｓ９；Ｎｏ）。測定した仕上げ寸法が所定よりも小さく切削代が残っていない場合は（Ｓ１０；Ｙｅｓ）、アラームを出して終了する。一方、仕上げ寸法が所定よりも大きく切削代が残っている場合は（Ｓ１０；Ｎｏ）、仕上げ加工の切り込み位置の算出（Ｓ５）に戻ってやり直す。なお、以上の加工機械１０及びロボット２０の駆動は、加工プログラム３に従った制御装置２からの指令によるものである。

【0035】

以上のような方法で旋削加工を行うと、中仕上げ加工の位置決め（Ｓ１）以降、仕上げ加工（Ｓ６）まで第１移動装置１４による旋削工具１２の移動はない。換言すれば、第１移動装置１４は、少なくとも仕上げ加工（Ｓ６）までその位置を固定したままとされる。これによって、仕上げ加工において、径方向の寸法精度は第１移動装置１４の位置精度とは無関係になり、第３移動装置１５の位置精度に依ることになる。上記したように第３移動装置１５は第１移動装置１４に比べて位置精度が高く、かかる高い位置精度によって旋削加工を行うことができる。このため、例えば、１０μｍ以下といった狭い寸法公差の要求をも満たし得る。つまり、研削加工によらず旋削加工のみで狭い寸法公差を要求される機械加工を行い得る。

【0036】

なお、複数個のワークＷを連続して旋削加工する場合において、第１移動装置１４の移動を行わず、第２移動装置１６による回転軸Ａと平行な方向のみに移動を限定し、同じ補正値を用いて仕上げ加工を行うことで中仕上げ加工の後の寸法測定を省略することも検討し得る。しかし、繰り返しの加工による加工機械１０の熱変位や、第２移動装置１６の回転軸Ａと平行な方向への多数回の繰り返しの移動によって径方向の寸法精度の低下をもたらすことも想定される。そのため、中仕上げ加工後の寸法測定（Ｓ４）は各ワークＷにおいて毎回行うことが好ましい。

【0037】

また、複数個のワークＷを連続して旋削加工することによる熱変位は、第３移動装置１５にも生じ得る。一方、上記したように第３移動装置１５は小さな可動範囲を有する。そのため、可動範囲の大きな第１移動装置１４や第２移動装置１６における熱変位に比べて、第３移動装置１５に生じる熱変位は非常に小さなものとなる。よって、連続加工によって熱変位の生じるような場合であっても、上記した旋削加工方法によれば、狭い寸法公差を要求される機械加工を行い得る。

【0038】

また、図５に示すように、旋削工具１２を回転軸Ａと略平行に伸びるように配置させることも好ましい。このような配置とすることで、ワークＷにおいて回転軸Ａを中心とする円周上に形成された凹部Ｃ内も上記した方法によって旋削加工することができる。つまり、凹部Ｃの内部に旋削工具１２の刃先１２ａを差し入れ、その内周側及び外周側のそれぞれの壁面を旋削加工するのである。これにより、ワークの凹部内のような研削砥石を挿入させることが難しい場合や、挿入が可能であっても研削に手間を要する場合などであっても、狭い寸法公差を要求される機械加工を自動で連続して行い得る。

【0039】

図６に示すように、回転軸Ａに沿った方向の寸法の長いワークＷの旋削加工の場合、他の旋削加工と同様に、主軸装置１１とワークＷへの旋削工具１２の切り込み位置との間にワークＷを支持する振れ止め１９を配置するとよい。このような配置であっても上記と同様な旋削加工を行うことができる。

【0040】

なお、中仕上げ加工を行わず、仕上げ加工のみを行う場合であっても、上記した加工寸法の測定（Ｓ４）から同じ方法とすることで、旋削加工のみで狭い寸法公差を要求される機械加工を行い得る。また、上記した旋削加工方法は、ワークの内周面、外周面の旋削加工に用い得る。加工機械１０としては、上記したタレット旋盤や複合加工機など、他の形式の加工機械であってもよい。

【0041】

次に、ワークにおける回転軸Ａに直交する面である端面の旋削加工方法について説明する。まず、加工機械の構成について説明する。

【0042】

図７に示すように、加工機械１０’は上記した加工機械１０と一部を除いて共通する。主として異なる点は、回転軸Ａの径方向に旋削工具１２を移動させる第３移動装置１５の代わりに、回転軸Ａと平行に旋削工具１２’を移動させる第４移動装置１５’を備えることである。具体的には、加工機械１０’は、加工機械１０に対して、刃物台１３において移動装置ごと旋削工具を入れ換えており、刃物台１３をタレットとした場合には、かかるタレットを回動させることでこの入れ換えを完了することができる。第１移動装置１４及び第２移動装置１６など、その他については加工機械１０と同様である。

【0043】

第４移動装置１５’についても、第３移動装置１５の場合と同様に、第２移動装置１６よりも高い位置精度を有している。そのため、第４移動装置１５’は、第２移動装置１６よりも小さい可動範囲を有することが好ましい。第４移動装置１５’は、第２移動装置１６の位置精度に基づくワークＷの中仕上げ加工による加工寸法の誤差を、仕上げ加工において補正し得る可動範囲を有するものであり、刃先１２’ａの位置を高精度に定め得る。なお、第４移動装置１５’の可動範囲は、例えば１ｍｍ以下とし得る。つまり、第４移動装置１５’の可動範囲は、第２移動装置１６の可動範囲の１／１００以下とし得る。

【0044】

第４移動装置１５’のその他詳細については、第３移動装置１５と同様であるため、説明を省略する。

【0045】

次に、加工機械１０’を用いてワークＷの端面を旋削加工する方法について説明する。

【0046】

図２に図８Ａを併せて参照すると、主軸装置１１に把持されたワークＷを、回転軸Ａの周りに回転させる。そして、第２移動装置１６（図７参照）を駆動させて、刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２’の刃先１２’ａをワークＷの中仕上げ加工における切り込み位置に配置させ、位置決めを行う（Ｓ１）。ここで、中仕上げ加工における切り込み位置は、回転軸Ａと平行な軸方向において第２移動装置１６の位置精度を加味して仕上げの目標寸法に対して仕上げ代を残した軸方向位置と、回転軸Ａの径方向において旋削加工での送りを開始するための径方向位置とで定められる。この径方向位置は、第１移動装置１４を用いて調整される。

【0047】

そして、図８Ｂに示すように、第１移動装置１４を駆動させて刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２’を回転軸Ａの径方向の移動軸Ｒに沿ってワークＷにおける回転軸Ａの回転中心に向かう第３方向ＤＲ３へ移動させて、中仕上げ加工としてワークＷの端面を旋削加工する（Ｓ２）。

【0048】

ここで、図８Ｃに示すように、所定の位置までの旋削加工の後、好ましくは、第４移動装置１５’を駆動させて、刃先１２’ａをワークＷの表面から離す。

【0049】

次いで図８Ｄに示すように、第１移動装置１４を駆動させて回転軸Ａの径方向の移動軸Ｒに沿う第３方向ＤＲ３と逆方向の第４方向ＤＲ４に刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２’を移動させ、旋削工具１２’をワークＷの近傍から待避させる（Ｓ３）。このとき、第２移動装置１６は、その駆動を固定され、刃物台１３の回転軸Ａと平行な方向への移動はない。このような待避において、上記したように第４移動装置１５’を駆動させて、刃先１２’ａをワークＷの表面から離しておくことで、リターンマークの発生を防止できる。なお、リターンマークの発生については必ずしも防止しなくてもよく、刃先１２’ａをワークＷの表面から離すための第４移動装置１５’の駆動は省略し得る。

【0050】

次いで、図９Ａに示すように、ワークＷの加工寸法を測定する（Ｓ４）。例えば、ノギス状の測定器２２’で端面同士の距離を測定し加工寸法とすることができる。測定された加工寸法は制御装置２に測定結果として入力される。

【0051】

制御装置２では、ワークＷの加工寸法の測定結果を基に、次の仕上げ加工での切り込み位置のうち、軸方向位置を算出する（Ｓ５）。詳細には、仕上げ寸法の目標値と測定した寸法との誤差を補正するように軸方向位置を定める。そして、第４移動装置１５’を駆動させて、定めた軸方向位置に刃先１２’ａを配置させるように旋削工具１２’の位置を調整する。

【0052】

次いで、図９Ｂに示すように、仕上げ加工として、第１移動装置１４を駆動させて刃物台１３に取り付けられた旋削工具１２’を回転軸Ａの径方向の移動軸Ｒに沿う第３方向ＤＲ３に再び移動させて、ワークＷの端面を旋削加工する（Ｓ６）。

【0053】

そして、図９Ｃに示すように、所定の位置までの旋削加工を行って、仕上げ加工を終了する。その他は、上記した加工機械１０による旋削加工方法と同様なので説明を省略する。

【0054】

以上のような方法で旋削加工を行うと、中仕上げ加工の位置決め（Ｓ１）以降、仕上げ加工（Ｓ６）まで第２移動装置１６による旋削工具１２’の移動はない。換言すれば、第２移動装置１６は、少なくとも仕上げ加工（Ｓ６）までその駆動を固定したままとされる。これによって、仕上げ加工において、回転軸Ａと平行な方向の寸法精度は第２移動装置１６の位置精度とは無関係になり、第４移動装置１５’の位置精度に依ることになる。上記したように、第４移動装置１５’は第２移動装置１６に比べて位置精度が高く、かかる高い位置精度によって旋削加工を行うことができる。このため、例えば、１０μｍ以下といった狭い寸法公差の要求をも満たし得る。つまり、研削加工によらず旋削加工のみで狭い寸法公差を要求される機械加工を行い得る。

【0055】

以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

【符号の説明】

【0056】

１ 加工システム
２ 制御装置
３ 加工プログラム
１０ 加工機械
１１ 主軸装置
１２ 旋削工具
１２ａ 刃先
１３ 刃物台
１４ 第１移動装置
１５ 第３移動装置
１５’ 第４移動装置
１６ 第２移動装置
２０ ロボット（測定装置）
Ａ 回転軸
Ａ’ 移動軸
Ｗ ワーク

【要約】

本発明は、回転軸の周りで回転するワークを旋削加工する方法である。旋削工具を回転軸の径方向に移動させる第１移動装置を駆動させて、径方向における第１径方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、旋削工具を回転軸と平行に移動させる第２移動装置を駆動させて、ワークを旋削加工した後に、逆方向へ移動させてワークから旋削工具を待避させ、ワークの加工寸法を測定して目標寸法との誤差を算出し、第１移動装置に対して旋削工具を回転軸の径方向に相対移動させる第３移動装置を駆動させ、誤差を補正するように第２径方向位置に旋削工具の刃先を配置させ、第２移動装置を駆動させて、回転軸と平行に旋削工具を移動させてワークを旋削加工する。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図9C】