特許 7346350 切削装置及びその切削制御方法

(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】

(24)【登録日】2023-09-08

(45)【発行日】2023-09-19

(54)【発明の名称】切削装置及びその切削制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 1/00 20060101AFI20230911BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20230911BHJP

   B23Q 17/12 20060101ALI20230911BHJP

   B23B 47/18 20060101ALI20230911BHJP

   B23B 25/06 20060101ALI20230911BHJP

   B23B 5/40 20060101ALI20230911BHJP

【ＦＩ】

B23B1/00 N

B23Q17/09 A

B23Q17/12

B23B47/18 B

B23B25/06

B23B5/40

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020060193

(22)【出願日】2020-03-30

(65)【公開番号】P2021154476

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000100805

【氏名又は名称】アイシン高丘株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(72)【発明者】

【氏名】服部 達也

(72)【発明者】

【氏名】神谷 国広

(72)【発明者】

【氏名】水野 辰哉

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３２０３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８５５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９０２７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ １／００、２５／０６、４７／１８

Ｂ２３Ｑ １７／０９、１７／１２

Ｂ２３Ｑ １５／００

Ｇ０５Ｂ １９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置であって、
第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値である切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記切削工具の送り速度及び前記切削工具の回転速度のうち少なくとも一方を含む前記切削加工の切削条件を、前記減衰比に基づいて調整する調整部と、
を備え、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。

【請求項2】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置であって、
第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値である切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、
を備え、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。

【請求項3】

前記振動センサは、その取付位置において、前記切削工具の送り方向と直交する第１方向、並びに前記送り方向及び前記第１方向それぞれと直交する第２方向の振動加速度、振動速度又は振動変位を検出し、
前記減衰比算出部は、前記減衰比として、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記第１方向の前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間における前記第１方向の前記切削パラメータ値の変動量の比率である第１減衰比と、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記第２方向の前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間における前記第２方向の前記切削パラメータ値の変動量の比率である第２減衰比と、を算出し、
前記調整部は、前記第１減衰比及び前記第２減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する、請求項２に記載の切削装置。

【請求項4】

前記調整部は、
前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定した場合、次回の前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整を行い、
前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等であると判定した場合、今回の前記切削加工で用いた送り速度及び前記切削工具の回転速度を、次回からの前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度に決定する、請求項３に記載の切削装置。

【請求項5】

前記減衰比算出部は、前記第１減衰比に対する前記第２減衰比の比率である規格化減衰比を算出し、
前記調整部は、前記規格化減衰比が１近傍である場合に前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等であると判定し、前記規格化減衰比が１近傍でない場合に前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定する、請求項４に記載の切削装置。

【請求項6】

前記減衰比算出部は、次回からの前記切削加工で用いる切削条件が決定された後、前記被加工物の前記切削加工が行われるたびに前記第１減衰比及び前記第２減衰比を算出し、
前記切削加工が行われるたびに算出される前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定した場合、前記切削加工の異常が発生したことを報知する報知部を備えている、請求項４又は５に記載の切削装置。

【請求項7】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置であって、
第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかである切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、
を備え、
前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、
前記第１の切削加工は、第１の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第２の切削加工は、前記第１の送り速度よりも高い第２の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。

【請求項8】

前記切削工具は、前記被加工物の座面加工を行うカッタであり、
前記第１の切削加工は、前記カッタを用いた送り加工であり、
前記第２の切削加工は、前記送り加工の終了後に送りを停止させた状態における前記カッタの回転による加工である、請求項１～６のいずれか１項に記載の切削装置。

【請求項9】

前記所定の基準値は、前記被加工物に対する前記切削工具の送りを開始してから、前記切削工具が前記被加工物に当たって切削が開始されるまでの工程であるエアカットが行われている場合における前記切削パラメータ値である、請求項１～８のいずれか１項に記載の切削装置。

【請求項10】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置の切削制御方法であって、
前記切削装置は、第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値を切削パラメータ値とする場合、前記第１の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記切削工具の送り速度及び前記切削工具の回転速度のうち少なくとも一方を含む前記切削加工の切削条件を、前記減衰比に基づいて調整し、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。

【請求項11】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置の切削制御方法であって、
前記切削装置は、第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値を切削パラメータ値とする場合、前記第１の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。

【請求項12】

切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置の切削制御方法であって、
前記切削装置は、第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかを切削パラメータ値とする場合、前記第１の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、
前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、
前記第１の切削加工は、第１の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第２の切削加工は、前記第１の送り速度よりも高い第２の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第１の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第２の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。

【請求項13】

前記所定の基準値は、前記被加工物に対する前記切削工具の送りを開始してから、前記切削工具が前記被加工物に当たって切削が開始されるまでの工程であるエアカットが行われている場合における前記切削パラメータ値である、請求項１０～１２のいずれか１項に記載の切削制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切削装置及びその切削制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

切削工具の回転により被加工物に切削加工が施される場合、その精度を確保するためには切削条件を適正なものとすることが要求される。特許文献１には、剛性の低い被加工物の切削加工の精度を確保できるような切削条件を調整する切削装置が開示されている。

【0003】

この切削装置は、切削工具を用いた被加工物の送り加工中において切削工具の振動を検出して監視信号を出力するセンサと、出力された監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換する制御回路とを備えている。制御回路は、変換した周波数波形データに基づいて、送り加工中における衝撃量を周波数毎に抽出し、抽出した衝撃量の所定周波数領域における総和を算出し、算出した総和に基づいて切削条件を調整する。ここで、所定周波数領域は、切削工具の回転速度と切削工具の切れ刃の数とに基づいて設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－７２８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

切削加工の精度は、被加工物及び切削工具のみならず、切削工具の回転及び送りを実施する駆動機構の剛性や、被加工物を固定する固定部の剛性にも依存し得る。このため、切削加工の精度を確保するためには、駆動機構及び固定部それぞれの剛性に応じた適正な切削条件を設定する必要がある。しかしながら、この場合、剛性に応じた適正な切削条件の設定を試行錯誤しなければならず、切削条件の設定に要する工数が増大するという問題があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切削工具の回転及び送りを実施する駆動機構及び被加工物を固定する固定部等の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定できる切削装置及びその切削制御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】

【0007】

上記目的を達成すべく、第１の発明は、切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置であって、
第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかである切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、を備えていることを特徴とする。

【0008】

第２の発明は、第１の発明において、前記取得部は、前記切削パラメータ値として、前記振動センサの検出値を取得することを特徴とする。

【0009】

第３の発明は、第２の発明において、前記振動センサは、その取付位置において、前記切削工具の送り方向と直交する第１方向、並びに前記送り方向及び前記第１方向それぞれと直交する第２方向の振動加速度、振動速度又は振動変位を検出し、
前記減衰比算出部は、
前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記第１方向の検出値に対する、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記第１方向の検出値の比率である第１減衰比を算出し、
前記第１の切削加工が実施される期間に取得された前記第２方向の検出値に対する、前記第２の切削加工が実施される期間に取得された前記第２方向の検出値の比率である第２減衰比を算出し、
前記調整部は、前記第１減衰比及び前記第２減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整することを特徴とする。

【0010】

第４の発明は、第３の発明において、前記調整部は、
前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定した場合、次回の前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整を行い、
前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等であると判定した場合、今回の前記切削加工で用いた送り速度及び前記切削工具の回転速度を、次回からの前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度に決定することを特徴とする。

【0011】

第５の発明は、第４の発明において、前記減衰比算出部は、前記第１減衰比に対する前記第２減衰比の比率である規格化減衰比を算出し、
前記調整部は、前記規格化減衰比が１近傍である場合に前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等であると判定し、前記規格化減衰比が１近傍でない場合に前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定することを特徴とする。

【0012】

第６の発明は、第４又は第５の発明において、前記減衰比算出部は、次回からの前記切削加工で用いる切削条件が決定された後、前記被加工物の前記切削加工が行われるたびに前記第１減衰比及び前記第２減衰比を算出し、
前記切削加工が行われるたびに算出される前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定した場合、前記切削加工の異常が発生したことを報知する報知部を備えていることを特徴とする。

【0013】

第７の発明は、第１～第６のいずれか１つの発明において、前記切削工具は、前記被加工物の座面加工を行うカッタであり、
前記第１の切削加工は、前記カッタを用いた送り加工であり、
前記第２の切削加工は、前記送り加工の終了後に送りを停止させた状態における前記カッタの回転による加工であることを特徴とする。

【0014】

第８の発明は、第１～第６のいずれか１つの発明において、前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、
前記第１の切削加工は、第１の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第２の切削加工は、前記第１の送り速度よりも高い第２の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であることを特徴とする。

【0015】

第９の発明は、切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置の切削制御方法であって、
前記切削装置は、第１の切削加工と、前記第１の切削加工がなされた部位に対して実施される第２の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかを切削パラメータ値とする場合、前記第１の切削加工を実施する期間に取得した前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第２の切削加工を実施する期間に取得した前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整することを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

第１の発明において、駆動機構に切削力センサが取り付けられる場合、切削工具の送り方向と直交する方向における切削工具の切削力がそのセンサにより検出される。ここで、切削加工の精度を確保できないような切削条件で切削加工が実施され得る。この場合、第１の切削加工（例えば、座面加工における荒加工）が実施される期間に検出された切削力の変動量に対する、第１の切削加工の後の第２の切削加工（例えば、座面加工におけるドウェル）が実施される期間に検出された切削力の変動量が減衰しなかったり、その減衰量が小さくなったりする。一方、切削加工の精度を確保できるような切削条件で切削加工が行われる場合、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部それぞれの剛性によらず、切削力の変動量の減衰量が大きくなる。

【0017】

以上から、検出された切削力の変動量の減衰量に基づいて、切削加工の精度を確保できているか否かを判定し、その判定結果に基づいて切削加工の切削条件を調整することも考えられる。しかしながら、駆動機構における切削力センサの取付位置によっては、同じ切削条件であったとしても、そのセンサにより検出される切削力の変動量が変化し得る。このため、検出された切削力の変動量の減衰量を用いる方法では、切削加工の精度を確保できているか否かの判定精度が低下し、ひいては精度を確保する上で適切な切削条件を設定できなくなり得る。

【0018】

ここで、第１の切削加工が実施される期間に検出された切削力の変動量に対する、第２の切削加工が実施される期間に検出された切削力の変動量の比率である減衰比に本願発明者は着目した。そして、本願発明者は、減衰比によれば、駆動機構における切削力センサの取付位置によらず、切削加工の精度を確保できているか否かの判定精度を確保できることを見出した。

【0019】

そこで、第１の発明では、切削力センサの検出値変動量に基づいて減衰比算出部により減衰比が算出され、算出された減衰比に基づいて切削加工の切削条件が調整される。これにより、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。

【0020】

駆動機構に切削力センサが取り付けられる構成に代えて、駆動機構又は固定部に振動センサが取り付けられる構成が採用されることがある。振動センサは、切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する。ここで、第１の切削加工が実施される期間における切削力センサの検出値変動量と振動センサの検出値変動量との間に相関があることを本願発明者は見出した。また、第２の切削加工が実施される期間における切削力センサの検出値変動量と振動センサの検出値変動量との間にも相関があることを本願発明者は見出した。

【0021】

そこで、第１，第２の発明では、切削力センサの検出値に代えて、振動センサの検出値を用いて切削加工の精度を確保できる切削条件を設定することもできる。詳しくは、第１の切削加工が実施される期間に取得された振動センサの検出値変動量に対する、第２の切削加工が実施される期間に取得された振動センサの検出値変動量の比率が減衰比として算出される。そして、算出された減衰比に基づいて、切削加工の切削条件が調整される。これにより、振動センサの検出値を用いて、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。

【0022】

第３の発明では、切削工具の送り方向と直交する第１方向、並びに送り方向及び第１方向それぞれと直交する第２方向の振動加速度、振動速度又は振動変位が振動センサにより検出される。

【0023】

第３の発明では、第１減衰比に加え、第２減衰比が算出される。第２減衰比は、第１の切削加工が実施される期間に取得された第２方向の検出値に対する、第２の切削加工が実施される期間に取得された第２方向の検出値の比率である。第１減衰比と第２減衰比とが同等であることは、切削加工の精度が確保できていることを示す。

【0024】

そこで、第３の発明では、第１減衰比及び第２減衰比に基づいて切削条件が調整される。これにより、切削加工の精度をさらに高めることができる。

【0025】

第４の発明では、第１減衰比及び第２減衰比が同等でないと判定された場合、次回の切削加工で用いる送り速度及び切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整が行われる。この調整により、次回の切削加工の精度を今回の送り加工の精度よりも高める。一方、第１減衰比及び第２減衰比が同等であると判定された場合、今回の切削加工で用いた送り速度及び切削工具の回転速度が、次回からの切削加工で用いる送り速度及び回転速度に決定される。このように、第４の発明によれば、切削加工の精度を確保できる切削条件を自動的に決定することができる。

【0026】

第５の発明では、第１減衰比に対する第２減衰比の比率である規格化減衰比が算出される。算出された規格化減衰比が１近傍である場合に第１減衰比及び第２減衰比が同等であると判定され、規格化減衰比が１近傍でない場合に第１減衰比及び第２減衰比が同等でないと判定される。規格化減衰比が用いられる第５の発明によれば、第１減衰比及び第２減衰比それぞれが閾値と比較される構成に比べて、閾値との比較対象が規格化減衰比のみであるため、調整部における判定処理の簡素化を図ることができる。

【0027】

ここで、切削条件が決定された後、その条件を用いて複数の被加工物それぞれに対して切削加工が順次行われると、切削工具の劣化等が進行し、切削加工の異常が発生し得る。この場合、切削加工の精度が低下し、第１減衰比と第２減衰比とのずれが大きくなる。

【0028】

この点に鑑み、第６の発明では、次回からの切削加工で用いる切削条件が決定された後、被加工物の切削加工が行われるたびに第１減衰比及び第２減衰比が算出される。そして、切削加工が行われるたびに算出される前記第１減衰比及び前記第２減衰比が同等でないと判定された場合、切削加工の異常が発生したことを報知できる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】第１実施形態に係る球面カッタを備える切削装置の構成を示す図。

【図2】球面カッタの第１切削部を駆動軸側から見た図。

【図3】座面加工の加工工程を説明する図。

【図4】切削加工の精度が低い場合におけるＸ，Ｙ軸切削力を示す図。

【図5】切削加工の精度が高い場合におけるＸ，Ｙ軸切削力を示す図。

【図6】逃がし加工を含む座面加工の加工工程を説明する図。

【図7】切削加工の精度が低い場合のＸ，Ｙ軸振動加速度を示すタイムチャート。

【図8】切削加工の精度が高い場合のＸ，Ｙ軸振動加速度を示すタイムチャート。

【図9】切削条件の決定処理の手順を示すフローチャート。

【図10】切削条件決定後の工程管理態様を説明する図。

【図11】第２実施形態に係る切削条件の決定処理の手順を示すフローチャート。

【図12】切削条件決定後の工程監視態様を説明する図。

【図13】第３実施形態に係る平面カッタを備える切削装置の構成を示す図。

【図14】第４実施形態に係るドリルを備える切削装置の構成を示す図。

【図15】穴加工の加工工程を説明する図。

【図16】切削条件の決定処理の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0030】

（第１実施形態）
以下、本発明の切削装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の切削装置は、ディファレンシャルケースに加工される鋳造品を被加工物（ワーク）とし、その内面（座面）を加工する。

【0031】

＜切削装置の構成＞
図１に示すように、切削装置１０は、切削工具の回転及び送りを実施する工具側ユニット３０を備えている。工具側ユニット３０は、主軸３１、駆動軸３２、従動軸３３、切削工具としての球面カッタ３４及び駆動部３５を有している。主軸３１には、駆動軸３２の基端部が連結されている。駆動軸３２の先端部には、球面カッタ３４の第１切削部３４ａが連結されている。

【0032】

球面カッタ３４において、第１切削部３４ａには連結部３４ｃを介して第２切削部３４ｂが連結されている。第２切削部３４ｂには、従動軸３３の先端部が連結されている。主軸３１、駆動軸３２、従動軸３３及び球面カッタ３４のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。

【0033】

駆動部３５は、主軸３１を回転させる主軸モータを備えている。主軸モータの回転により、主軸３１、駆動軸３２、従動軸３３及び球面カッタ３４は、主軸３１の中心軸線を中心として一体に回転する。

【0034】

駆動部３５は、主軸３１、駆動軸３２、従動軸３３及び球面カッタ３４をその送り方向（切削方向、Ｚ軸方向）に移動させる送り機構を備えている。送り機構は、例えば、主軸３１の送りを制御するモータと、従動軸３３の送りを制御する油圧機構とを有している。なお、以降、球面カッタ３４の送り方向をＺ軸方向と称し、図２に示すように、Ｚ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と称し、Ｙ，Ｚ軸方向と直交する方向をＸ軸方向と称すこととする。図２は、球面カッタ３４を駆動軸３２側から見た図である。

【0035】

切削装置１０は、ワーク２０を固定する固定ユニット４０を備えている。ワーク２０は、その中心軸線方向に延びる本体部２１と、環状部２２とを有している。環状部２２は、本体部２１においてその中心軸線方向の中間部から外方へ円環状をなすように突出している。

【0036】

固定ユニット４０は、載置部４１及びクランプ部４２を備えている。載置部４１の平坦面には、ワーク２０の環状部２２の第１面が当接している。環状部２２の第２面は、クランプ部４２により載置部４１側に押し付けられる。これにより、ワーク２０は、固定ユニット４０に固定される。ワーク２０の本体部２１の一端には、芯出し治具４３が取り付けられている。

【0037】

本体部２１には中空部が形成されている。本体部２１には、その中心軸線方向と直交するＺ軸方向において、外周面から中空部まで貫通する第１軸孔２３ａ及び第２軸孔２３ｂが形成されている。駆動軸３２が第１軸孔２３ａに挿通されるとともに従動軸３３が第２軸孔２３ｂに挿通された状態で、球面カッタ３４が駆動軸３２及び従動軸３３に連結されている。

【0038】

切削装置１０は、加速度センサ５０を備えている。本実施形態において、加速度センサ５０は、主軸３１に取り付けられており、その取付位置におけるＸ，Ｙ軸方向の振動加速度（ｍ／ｓｅｃ＾２）を検出する。以下、Ｘ軸方向の振動加速度をＸ軸振動加速度Ａｃｃｘと称し、Ｙ軸方向の振動加速度をＹ軸振動加速度Ａｃｃｙと称す。検出された振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙは、切削装置１０が備えるコントローラ６０に入力される。

【0039】

コントローラ６０は、ＣＰＵ等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成され、ワーク２０の切削加工制御を行う。詳しくは、コントローラ６０は、駆動部３５の主軸モータの駆動制御を行うことにより、球面カッタ３４（主軸３１）の回転速度を目標回転速度に制御する。また、コントローラ６０は、駆動部３５の送り機構の駆動制御を行うことにより、球面カッタ３４の送り速度を目標送り速度に制御する。

【0040】

ワーク２０の中空部において第１軸孔２３ａ近傍の部分は第１切削部３４ａにより切削加工され、その後、中空部において第２軸孔２３ｂ近傍の部分は第２切削部３４ｂにより切削加工される。これらの切削加工面は、球面座とされ、ディファレンシャルギアを構成する一対のピニオンギアが当接する。

【0041】

切削装置１０は、報知部６１を備えている。本実施形態において、報知部６１はアラーム音を出力できるようになっている。この出力制御は、コントローラ６０により行われる。

【0042】

コントローラ６０は、図３に示すように、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルを順に実施することにより、ワーク２０の球座面の切削加工を行う。ここで、エアカットは、ワーク２０に対する球面カッタ３４の切削部の送りを開始してから、球面カッタ３４の切削部が切削対象面に当たって切削が開始されるまでの工程のことである。荒加工及びそれに続く仕上加工は、送り加工の工程であり、荒加工の送り速度は、仕上加工の送り速度よりも高い。ドウェルは、送り速度を０にした状態で球面カッタ３４を回転させる工程のことである。本実施形態では、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、球面カッタ３４の目標回転速度が同じ回転速度に設定されている。

【0043】

コントローラ６０は、ドウェル及び荒加工を行っている場合に加速度センサ５０により検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘと、ドウェル及び荒加工を行っている場合に加速度センサ５０により検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙとに基づいて、切削加工により形成される球座面の真球度の精度を確保できる切削条件を自動的に決定する処理を行う。以下、Ｘ軸振動加速度Ａｃｃｘ及びＹ軸振動加速度Ａｃｃｙに基づいて切削条件を決定できる理由について説明する。

【0044】

＜振動加速度に基づいて切削条件を決定できる理由＞
本願発明者は、まず、精度を確保できる切削条件及び精度を確保できない切削条件それぞれにおいて球面カッタ３４に作用する切削力を検出するために、工具側ユニット３０に切削力センサを取り付けた。切削力センサは、球面カッタ３４のＸ軸方向の切削力（以下、Ｘ軸切削力Ｆｘ）及びＹ軸方向の切削力（以下、Ｙ軸切削力Ｆｙ）を検出する。

【0045】

精度を確保できないような切削条件が用いられる場合、荒加工が行われているときに検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量に対する、ドウェルが行われているときに検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量が減衰しなかったり、その減衰量が小さくなったりする。

【0046】

図４（ａ）～（ｃ）は、荒加工、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、精度を確保できないような切削条件が用いられる場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの時系列をプロットしたものである。図４の横軸はＸ軸切削力Ｆｘを示し、縦軸はＹ軸切削力Ｆｙを示す。図４（ａ）～（ｃ）それぞれにおいて、縦軸の１目盛りのスケールは互いに同じであり、横軸の１目盛りのスケールも互いに同じである。図４に示す例では、ワーク２０及び球面カッタ３４の剛性が低いことに起因して、切削加工中にびびり振動が発生する。その結果、切削加工によるワーク２０の仕上面性状が悪化し、球面座の真球度の精度を確保できていない。

【0047】

一方、精度を確保できるような切削条件が用いられる場合、ワーク２０、球面カッタ３４、工具側ユニット３０及び固定ユニット４０それぞれの剛性によらず、Ｘ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量の減衰量が大きくなる。

【0048】

図５（ａ），（ｂ）は、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、精度を確保できるような切削条件が用いられる場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの時系列をプロットしたものである。図５（ａ），（ｂ）それぞれにおいて、縦軸の１目盛りのスケールは互いに同じであり、横軸の１目盛りのスケールも互いに同じである。また、図５の各軸の１目盛りのスケールは、図４の各軸の１目盛りのスケールと同じである。

【0049】

図５に示す例では、図６に示すように、びびり振動を防止するために荒加工と仕上加工との間に逃がし加工が追加されている。図５と図４とを比較すると、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、図５の方がＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量が小さくなっている。

【0050】

以上から、荒加工が行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量の減衰量に基づいて、精度を確保できているか否かを判定し、その判定結果に基づいて座面加工の切削条件を調整することも考えられる。しかしながら、工具側ユニット３０における切削力センサの取付位置によっては、同じ切削条件であったとしても、そのセンサにより検出されるＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量が変化し得る。このため、検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量の減衰量を用いる方法では、精度を確保できているか否かの判定精度が低下する懸念がある。

【0051】

ここで、第１力減衰比Ｒｆｘ及び第２力減衰比Ｒｆｙによれば、工具側ユニット３０における切削力センサの取付位置の影響を抑制できることを本願発明者は見出した。第１力減衰比Ｒｆｘは、荒加工が行われている場合に検出されたＸ軸切削力Ｆｘの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ軸切削力Ｆｘの変動量の比率である。また、第２力減衰比Ｒｆｙは、荒加工が行われている場合に検出されたＹ軸切削力Ｆｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＹ軸切削力Ｆｙの変動量の比率である。本願発明者は、これら第１力減衰比Ｒｆｘ及び第２力減衰比Ｒｆｙが同等であれば、精度を確保できていることを見出した。

【0052】

ただし、切削力センサは高価なセンサであるため、本願発明者は、切削力の代わりになる特性値を用いて、精度を確保できているか否かを判定する方法について検討した。その結果、その特性値として振動加速度を用いることができ、荒加工が行われている場合に検出されたＸ軸切削力Ｆｘの変動量と、荒加工が行われている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘとの間に相関があることを本願発明者は見出した。また、ドウェルが行われている場合に検出されたＹ軸切削力Ｆｙの変動量と、ドウェルが行われている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量との間にも相関があることを本願発明者は見出した。

【0053】

図７（ａ），（ｂ）は、一連の切削加工工程において精度を確保できないような切削条件が用いられる場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの推移を示す。図８（ａ），（ｂ）は、一連の切削加工工程において精度を確保できるような切削条件が用いられる場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの推移を示す。精度を確保できない図７に示す例では、ドウェルが行われている場合の振動加速度の変動量が、荒加工が行われている場合の振動加速度の変動量に対して減衰していない、又はその減衰量が小さいものとなっている。これに対し、精度を確保できる図８に示す例では、ドウェルが行われている場合の振動加速度の変動量が、荒加工及び仕上加工が行われている場合の振動加速度の変動量に対して大きく減衰している。なお、図７及び図８では、縦軸における振動加速度のゼロ点がずれているが、エアカットが行われている場合の振動加速度が実際には０（ｍ／ｓｅｃ＾２）となる。

【0054】

本実施形態では、荒加工が行われている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量の比率である第１加速度減衰比Ｒｘが用いられる。また、荒加工が行われている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量の比率である第２加速度減衰比Ｒｙが用いられる。各加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙによれば、各力減衰比Ｒｆｘ，Ｒｆｙと同様に、工具側ユニット３０における加速度センサ５０の取付位置の影響を抑制できる。取付位置の影響を抑制できることは、工具側ユニット３０における加速度センサ５０の取付位置に制約がある場合であっても、精度を確保できているか否かの判定精度の向上に寄与する。これら第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等である場合、精度を確保できるような切削条件で切削加工が行われたことを把握できる。

【0055】

＜切削条件の決定処理＞
図９を用いて、コントローラ６０により実行される切削条件の決定処理について説明する。

【0056】

ステップＳ１０では、今回加工対象とされるワーク２０の切削加工（座面加工）を開始するか否かを判定する。ステップＳ１０において開始すると判定した場合には、駆動部３５の駆動制御を行うことにより、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルを順に行う。ステップＳ１１では、これら加工中に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘ及びＹ軸振動加速度Ａｃｃｙを取得する。

【0057】

続くステップＳ１２では、ドウェルが完了して今回の切削加工が終了したか否かを判定する。

【0058】

ステップＳ１２において切削加工が終了したと判定した場合には、ステップＳ１３に進み、ドウェルを行っている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量を、荒加工を行っている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量で除算することにより、第１加速度減衰比Ｒｘを算出する。ここで、荒加工及びドウェルそれぞれにおけるＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量は、所定の基準値（例えば、エアカットを行っている場合のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘ）と、荒加工及びドウェルそれぞれを行っている場合のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの極値との差として算出すればよい。また、Ｘ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量は、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。

【0059】

また、ステップＳ１３では、ドウェルを行っている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量を、荒加工を行っている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙで除算することにより、第２加速度減衰比Ｒｙを算出する。ここで、荒加工及びドウェルそれぞれにおけるＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量は、所定の基準値（例えば、エアカットを行っている場合のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙ）と、荒加工及びドウェルそれぞれを行っている場合のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの極値との差として算出すればよい。また、Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量は、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。

【0060】

続くステップＳ１４では、算出した第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等であるか否かを判定する。詳しくは、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙのそれぞれが「Ｒｔｈ－ΔＲ」以上であってかつ「Ｒｔｈ＋ΔＲ」以下であるか否かを判定する。Ｒｔｈは目標減衰比であり、切削加工の精度（例えば、球面座の球面度）を目標精度にするために要求される値であり、予め実験等により定められている。ΔＲは管理幅であり、「Ｒｔｈ＋ΔＲ」は例えば１未満の値に設定されている。

【0061】

ステップＳ１４において否定判定した場合には、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等でないと判定し、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、次回のワーク２０の荒加工、仕上加工及びドウェルで用いる球面カッタ３４（主軸３１）の回転速度を、今回のワーク２０の荒加工、仕上加工及びドウェルで用いた回転速度よりも低減する第１処理を行う。ただし、第１処理を行ったとしても、荒加工の送り速度を仕上加工の送り速度よりも高くするとの関係は維持される。また、ステップＳ１５では、次回のワーク２０の荒加工及び仕上加工で用いる球面カッタ３４の送り速度を、今回のワーク２０の荒加工及び仕上加工で用いた送り速度よりも低減する第２処理を行う。さらに、ステップＳ１５では、次回のワーク２０の加工時に用いるドウェルの継続時間を、今回のワーク２０の加工時に用いた継続時間よりも長くする第３処理を行う。ステップＳ１５の処理は、次回のワーク２０の加工時における球面座の球面度の精度を高めることを目的とした処理である。ステップＳ１５の処理の完了後、ステップＳ１０に移行し、次回のワーク２０の切削加工を開始するか否かを判定する。

【0062】

一方、ステップＳ１４において肯定判定した場合には、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等であると判定し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、今回のワーク２０の加工時に用いた球面カッタ３４の回転速度、送り速度及びドウェルの継続時間を、次回からのワーク２０の加工時に用いる回転速度、送り速度及び継続時間に決定する。これにより、次回からの切削加工の切削条件が決定されることとなる。

【0063】

図９に示す処理によって切削条件が決定されると、その切削条件を用いて量産工程における切削加工が実施される。本実施形態において、コントローラ６０は、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等でないと複数回（例えば２回）連続して判定した場合、切削加工の異常が発生した旨を報知部６１に報知させる処理を行う。報知部６１は、アラーム音により異常が発生した旨を報知する。

【0064】

図１０は、量産工程において各ワーク２０が切削加工されるたびに算出される第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙの推移を示す。球面カッタ３４の摩耗等の劣化が進行していない場合、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙの双方が「Ｒｔｈ－ΔＲ」以上であってかつ「Ｒｔｈ＋ΔＲ」以下になると判定される。その後、球面カッタ３４の各切削部３４ａ，３４ｂの劣化が進行することにより、タイミングｔ１において第１加速度減衰比Ｒｘが「Ｒｔｈ＋ΔＲ」を上回ったと判定される。その後、タイミングｔ２において第２加速度減衰比Ｒｙが「Ｒｔｈ＋ΔＲ」を上回ったと判定される。このため、コントローラ６０は、報知部６１にアラーム音を出力させる。

【0065】

以上説明した切削装置１０によれば、以下に示す作用効果が得られる。

【0066】

荒加工が行われている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量の比率である第１加速度減衰比Ｒｘが算出される。また、荒加工が行われている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量の比率である第２加速度減衰比Ｒｙが算出される。各加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙによれば、工具側ユニット３０における加速度センサ５０の取付位置が、切削加工の精度を確保できているか否かの判定に及ぼす影響を抑制できる。そして、算出された第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等であると判定された場合、今回の切削加工で用いた回転速度、送り速度及びドウェルの継続時間を、次回からの切削加工でも用いるようにする。これにより、ワーク２０、球面カッタ３４、工具側ユニット３０及び固定ユニット４０の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。

【0067】

第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等でないと判定された場合、次回の切削加工で用いる送り速度及び球面カッタ３４の回転速度それぞれを低下させる調整が行われる。この調整により、次回のワーク２０の加工時における球座面の球面度の精度を今回のワーク２０の加工時における球面度の精度よりも高める。また、この調整は、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等であると判定されるまで実施される。そして、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等であると判定された場合、今回のワーク２０の加工時に用いた送り速度及び球面カッタ３４の回転速度が、次回からのワーク２０の加工時に用いる送り速度及び回転速度に決定される。これにより、切削加工の精度を確保できる切削条件を自動的に決定することができる。

【0068】

量産工程の切削加工で用いる切削条件が決定された後、ワーク２０の切削加工が行われるたびに第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが算出される。そして、切削加工が行われるたびに算出される第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等でないと判定された場合、切削加工の異常が発生したことを報知部６１により報知する。これにより、各加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙを用いて工程の異常を監視することができる。その結果、例えば、球面カッタ３４の摩耗の進行を把握でき、球面カッタ３４の取り換えを工程の作業者に促すことができる。これにより、切削加工工程の予知保全を実施することができる。

【0069】

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等であるか否かの判定方法を変更する。

【0070】

図１１を用いて、コントローラ６０により実行される切削条件の決定処理について説明する。なお、ステップＳ２０～Ｓ２３の処理は、先の図９のステップＳ１０～Ｓ１３の処理と同様の処理である。

【0071】

ステップＳ２４では、第１加速度減衰比Ｒｘを第２加速度減衰比Ｒｙで除算することにより、規格化減衰比βを算出する。なお、第２加速度減衰比Ｒｙを第１加速度減衰比Ｒｘで除算することにより、規格化減衰比βを算出してもよい。

【0072】

続くステップＳ２５では、算出した規格化減衰比βが１近傍であるか否かを判定する。具体的には、規格化減衰比βが「１－ΔＣ」以上であってかつ「１＋ΔＣ」以下であるか否かを判定する。ここで、ΔＣは管理幅であり、切削加工の精度を目標精度にするために要求される値であり、予め実験等により定められている。管理幅ΔＣは、例えば０．２に設定されている。

【0073】

ステップＳ２５において否定判定した場合には、規格化減衰比βが１近傍でない、つまり第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等でないと判定し、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６の処理は、図９のステップＳ１５の処理と同様の処理である。

【0074】

一方、ステップＳ２５において肯定判定した場合には、規格化減衰比βが１近傍である、つまり第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙが同等であると判定し、ステップＳ２７に進む。ステップＳ２７の処理は、図９のステップＳ１６の処理と同様の処理である。

【0075】

図１１に示す処理によって切削条件が決定されると、その切削条件を用いて量産工程における切削加工が実施される。本実施形態において、コントローラ６０は、規格化減衰比βが１近傍でないと複数回（例えば２回）連続して判定した場合、切削加工の異常が発生した旨を報知部６１に報知させる処理を行う。

【0076】

図１２は、量産工程において各ワーク２０が切削加工されるたびに算出される規格化減衰比βの推移を示す。球面カッタ３４の摩耗等の劣化が進行していない場合、規格化減衰比βが「１－ΔＣ」以上であってかつ「１＋ΔＣ」以下になると判定される。その後、球面カッタ３４の各切削部３４ａ，３４ｂの劣化が進行することにより、タイミングｔ１において規格化減衰比βが「１＋ΔＣ」を上回ったと判定される。その後、タイミングｔ２において規格化減衰比βが「１－ΔＣ」を下回ったと判定される。このため、コントローラ６０は、報知部６１にアラーム音を出力させる。

【0077】

以上説明した本実施形態によれば、第１加速度減衰比Ｒｘ及び第２加速度減衰比Ｒｙそれぞれが閾値と比較される第１実施形態に比べて、閾値との比較対象が規格化減衰比βのみである。このため、切削加工の精度を確保できているか否かの判定処理の簡素化を図ることができる。

【0078】

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１，第２実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、切削工具として、球面カッタに代えて平面カッタ３６が用いられる。

【0079】

図１３に、本実施形態に係る切削装置１０の構成を示す。なお、図１３において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

【0080】

駆動軸３２の先端部には、平面カッタ３６の第１切削部３６ａが連結されている。平面カッタ３６において、第１切削部３６ａには連結部３６ｃを介して第２切削部３６ｂが連結されている。第２切削部３６ｂには、従動軸３３の先端部が連結されている。主軸３１、駆動軸３２、従動軸３３及び平面カッタ３６のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。

【0081】

本実施形態において、ワーク２０は、その中心軸線方向がＺ軸方向となるように固定ユニット４０に固定されている。ワーク２０の本体部２１には、その中心軸線方向に貫通する貫通孔２４が形成されている。本体部２１において中心軸線方向の中間部は、貫通孔２４よりも孔径が大きい拡径部とされている。

【0082】

本体部２１において第１端側から貫通孔２４に駆動軸３２が挿通されるとともに第２端側から貫通孔２４に従動軸３３が挿通された状態で、平面カッタ３６は駆動軸３２及び従動軸３３に連結されている。

【0083】

本体部２１の拡径部において駆動軸３２側の段差部分は第１切削部３６ａにより切削加工され、その後、拡径部において従動軸３３側の段差部分は第２切削部３６ｂにより切削加工される。これらの切削加工面は円環状の平面座とされ、ディファレンシャルギアを構成し、かつ、車輪軸に連結される一対のサイドギアが当接する。

【0084】

コントローラ６０は、第１，第２実施形態と同様の切削条件の決定処理を行う。これにより、平面座の平面度の精度を確保できる切削条件を自動的に設定することができる。

【0085】

（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、切削工具として、球面カッタに代えてドリルが用いられる。

【0086】

図１４に、本実施形態に係る切削装置１０の構成を示す。なお、図１４において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

【0087】

駆動軸３２の先端部には、ドリル３７の基端部が連結されている。ドリル３７、主軸３１、駆動軸３２及び従動軸３３のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。

【0088】

コントローラ６０は、ワーク２０の環状部２２に貫通孔を形成する切削加工制御を行う。コントローラ６０は、図１５に示すように、エアカット、進入時加工及び本加工を順に実施することにより、環状部２２に貫通孔を形成する。ここで、進入時加工及びそれに続く本加工は、送り加工の工程であり、進入時加工の送り速度（第１の送り速度）は、本加工の送り速度（第２の送り速度）よりも高い。

【0089】

ここで、進入時加工の送り速度は、ドリル３７による穴加工の真直度の精度に大きな影響を及ぼす。このため、コントローラ６０は、進入時加工の送り速度を最適化するために切削条件の決定処理を行う。

【0090】

図１６を用いて、切削条件の決定処理について説明する。

【0091】

ステップＳ３０では、今回加工対象とされるワーク２０の切削加工（穴加工）を開始するか否かを判定する。ステップＳ３０において開始すると判定した場合には、駆動部３５の駆動制御を行うことにより、エアカット、進入時加工及び本加工を順に行う。ステップＳ３１では、これら加工中に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘ及びＹ軸振動加速度Ａｃｃｙを取得する。

【0092】

続くステップＳ３２では、本加工が完了して今回の切削加工が終了したか否かを判定する。

【0093】

ステップＳ３２において切削加工が終了したと判定した場合には、ステップＳ３３に進み、本加工を行っている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量を、進入時加工を行っている場合に検出されたＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量で除算することにより、第１加速度減衰比Ｒｘを算出する。ここで、進入時加工及び本加工それぞれにおけるＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量は、所定の基準値（例えば、エアカットを行っている場合のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘ）と、進入時加工及び本加工それぞれを行っている場合のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの極値との差として算出すればよい。また、Ｘ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量は、進入時加工を行っている場合における複数のＸ軸振動加速度Ａｃｃｘの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。

【0094】

また、ステップＳ３３では、本加工を行っている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量を、進入時加工を行っている場合に検出されたＹ軸振動加速度Ａｃｃｙで除算することにより、第２加速度減衰比Ｒｙを算出する。ここで、進入時加工及び本加工それぞれにおけるＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量は、所定の基準値（例えば、エアカットを行っている場合のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙ）と、進入時加工及び本加工それぞれを行っている場合のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの極値との差として算出すればよい。また、Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量は、進入時加工を行っている場合における複数のＹ軸振動加速度Ａｃｃｙの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。

【0095】

続くステップＳ３４では、図９のステップＳ１４と同様に、算出した第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等であるか否かを判定する。

【0096】

ステップＳ３４において否定判定した場合には、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等でないと判定し、ステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、次回のワーク２０の進入時加工で用いるドリル３７の送り速度を、今回のワーク２０の進入時加工で用いた送り速度よりも低減する処理を行う。ただし、この処理を行ったとしても、進入時加工の送り速度が本加工の送り速度よりも高いとの関係は維持される。ステップＳ３５の処理により、次回のワーク２０の加工時における貫通孔の真直度の精度を高めることができる。ステップＳ３５の処理の完了後、ステップＳ３０に移行し、次回のワーク２０の切削加工を開始するか否かを判定する。

【0097】

一方、ステップＳ３４において肯定判定した場合には、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙが同等であると判定し、ステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、今回のワーク２０の加工時に用いたドリル３７の回転速度及び送り速度を、次回からのワーク２０の加工時に用いる回転速度及び送り速度に決定する。

【0098】

以上説明した本実施形態によれば、ドリル３７により形成される貫通孔の真直度の精度を確保できる切削条件を自動的に設定することができる。

【0099】

＜変形例＞
上記実施の形態の変形例を以下に説明する。

【0100】

（１）第４実施形態において、第２実施形態で用いた規格化減衰比を用いて切削条件を自動的に決定してもよい。

【0101】

（２）加速度センサ５０の取付位置としては、工具側ユニット３０に限らず、例えば固定ユニット４０（具体的には例えば載置部４１）であってもよい。

【0102】

（３）第１実施形態の図９のステップＳ１５において、第３処理が実施されなくてもよい。また、ステップＳ１５において、第１処理又は第２処理のいずれか一方のみが実施されてもよい。

【0103】

（４）第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙの算出に用いられるＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの変動量は、荒加工に代えて、仕上加工が行われている場合の変動量が用いられてもよい。

【0104】

また、例えば一連の切削加工工程でドウェルが実施されない場合、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙの算出に用いられるＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの変動量は、ドウェルに代えて、仕上加工が行われている期間（例えば、この期間の後半）における変動量が用いられてもよい。

【0105】

（５）第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙの算出に用いられるＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの変動量は、例えば、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のＸ，Ｙ軸振動加速度Ａｃｃｘ，Ａｃｃｙの実効値と、所定の基準値との差として算出されてもよい。

【0106】

（６）工具側ユニット３０に切削力センサが取り付けられている場合、図９のステップＳ１３，Ｓ１４及び図１１のステップＳ２３，Ｓ２４において、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙに代えて、第１，第２力減衰比Ｒｆｘ，Ｒｆｙが用いられてもよい。この場合、第１，第２力減衰比Ｒｆｘ，Ｒｆｙが、荒加工に代えて、仕上加工が行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸切削力Ｆｘ，Ｆｙの変動量の比率として算出されてもよい。

【0107】

（７）工具側ユニット３０又は固定ユニット４０に、加速度センサ５０に代えて、Ｘ，Ｙ軸方向の振動速度（以下、Ｘ，Ｙ軸振動速度Ｖｘ，Ｖｙ（ｍ／ｓｅｃ））を検出する速度センサが取り付けられていてもよい。この場合、図９のステップＳ１３，Ｓ１４及び図１１のステップＳ２３，Ｓ２４において、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙに代えて、第１，第２速度減衰比Ｒｖｘ，Ｒｖｙが用いられてもよい。第１，第２速度減衰比Ｒｖｘ，Ｒｖｙは、荒加工又は仕上加工が行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動速度Ｖｘ，Ｖｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動速度Ｖｘ，Ｖｙの変動量の比率である。

【0108】

また、工具側ユニット３０又は固定ユニット４０に、速度センサに代えて、Ｘ，Ｙ軸方向の基準位置からの振動変位（以下、Ｘ，Ｙ軸振動変位Ｄｘ，Ｄｙ（ｍ））を検出する変位センサが取り付けられていてもよい。この場合、図９のステップＳ１３，Ｓ１４及び図１１のステップＳ２３，Ｓ２４において、第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙに代えて、第１，第２変位減衰比Ｒｄｘ，Ｒｄｙが用いられてもよい。第１，第２変位減衰比Ｒｄｘ，Ｒｄｙは、荒加工又は仕上加工が行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動変位Ｄｘ，Ｄｙの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたＸ，Ｙ軸振動変位Ｄｘ，Ｄｙの変動量の比率である。

【0109】

（８）第１，第２加速度減衰比Ｒｘ，Ｒｙのうちいずれか一方のみを用いた切削条件の決定処理が行われてもよい。この場合、図９を例にして説明すると、ステップＳ１４の処理を、例えば第１加速度減衰比Ｒｘが「Ｒｔｈ－ΔＲ」以上であってかつ「Ｒｔｈ＋ΔＲ」以下であるか否かを判定する処理に置き換えればよい。

【0110】

（９）切削装置の加工対象となるワークは、ディファレンシャルケースになるものに限らない。また、加工対象となるワークは、鋳造品に限らない。

【符号の説明】

【0111】

１０…切削装置、３０…工具側ユニット（駆動機構）、３５…駆動部（駆動機構）、４０…固定ユニット（固定部）、５０…加速度センサ（振動センサ）、６０…コントローラ（取得部、減衰比算出部、調整部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】