知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-08-14
(45)【発行日】2024-08-22
(54)【発明の名称】加工用工具、工作機械及び加工方法
(51)【国際特許分類】
B23D 13/00 20060101AFI20240815BHJP
B23D 1/00 20060101ALI20240815BHJP
B23Q 3/18 20060101ALI20240815BHJP
【ＦＩ】
B23D13/00
B23D1/00
B23Q3/18 Z
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2021115627
(22)【出願日】2021-07-13
(65)【公開番号】P2023012145
(43)【公開日】2023-01-25
【審査請求日】2023-10-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000129367
【氏名又は名称】株式会社キトー
(74)【代理人】
【識別番号】110000121
【氏名又は名称】ＩＡＴ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】柳沢 達也
【審査官】増山 慎也
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５０－０３１４８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０３９４９６４３（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平０８－２９４８０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１０４３１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２９７１３１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２２／１６７９６３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００２１５９４（ＫＲ，Ａ）
【文献】米国特許第０３８５８４８２（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０３９７８７６５（ＵＳ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２００９０３０８２１（ＤＥ，Ａ１）
【文献】西独国特許出願公開第０１５５２３９１（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ３５／００－４９／０６
Ｂ２３Ｄ １／００－ ５／０４
Ｂ２３Ｄ１３／００
Ｂ２３Ｄ３７／００
Ｂ２３Ｑ ３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定具に取り付けられたワークを加工する加工用刃体と、自身の中心軸線方向における一端側で前記加工用刃体を保持する保持軸と、
前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、
前記保持軸に設けられた第１治具と、
を有し、
前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、
前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、
前記第１治具は、前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させながら前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接して、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させる
ことを特徴とする加工用工具。
【請求項2】
請求項１に記載の加工用工具において、前記第１治具は、前記固定具と前記ホルダとを同心状態に保持した状態で、回転する前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記固定具の回転に伴なって回動する前記第２治具の押圧を受けて、前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転させ、
前記加工用刃体は、前記ワークに対して前記交点を基点として首振り運動する
ことを特徴とする加工用工具。
【請求項3】
請求項１に記載の加工用工具において、前記第１治具は、回転する前記ホルダと前記固定具とを近接させたときに、前記第２治具に当接して、前記ホルダの回転に伴う前記保持軸の回転を停止させ、
前記加工用刃体は、前記保持軸の中心軸線が前記ホルダの中心軸線に対して傾いていることで、前記保持軸の回転停止後に引き続き実行される前記ホルダの回転により、前記保持軸とともに前記交点を基点として首振り運動する
ことを特徴とする加工用工具。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加工用工具において、前記第１治具は、前記第２治具との当接時に、前記平面上で点接触又は線接触することが可能な当接部を有する
ことを特徴とする加工用工具。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加工用工具において、前記加工用刃体は、前記ワークに対してスプライン加工を行うことを特徴とする加工用工具。
【請求項6】
ワークが取り付けられる固定具と、前記ワークを加工する加工用工具と、
前記加工用工具を保持する保持具と、
を有し、
前記加工用工具は、
ワークに圧接されることで前記ワークを加工する加工用刃体と、
自身の中心軸線方向における一端側で前記加工用刃体を保持する保持軸と、
前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、
前記保持軸に設けられた第１治具と、
を有し、
前記固定具は、前記ワークの加工時に前記第１治具と当接される第２治具を有し、
前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、
前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、
前記第１治具は、前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させながら前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接して、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させる
ことを特徴とする工作機械。
【請求項7】
請求項６に記載の工作機械において、前記第１治具は、前記固定具と前記ホルダとを同心状態に保持した状態で、回転する前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記固定具の回転に伴なって回動する前記第２治具の押圧を受けて、前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転させ、
前記加工用刃体は、前記ワークに対して前記交点を基点として首振り運動する
ことを特徴とする工作機械。
【請求項8】
請求項６に記載の工作機械において、前記第１治具は、回転する前記ホルダと前記固定具とを近接させたときに、前記第２治具に当接して、前記ホルダの回転に伴う前記保持軸の回転を停止させ、
前記加工用刃体は、前記保持軸の中心軸線が前記ホルダの中心軸線に対して傾いていることで、前記保持軸の回転停止後に引き続き実行される前記ホルダの回転により、前記保持軸とともに前記交点を基点として首振り運動する
ことを特徴とする工作機械。
【請求項9】
請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の工作機械において、前記固定具は、複数の把持爪を有するチャックであり、
前記第２治具は、前記複数の把持爪のいずれか１つに固定されることを特徴とする工作機械。
【請求項10】
固定具に取り付けられるワークを、保持具に保持された加工用工具を用いて加工するワーク加工方法であって、前記加工用工具は、
前記ワークに圧接されることで前記ワークを加工する加工用刃体と、
自身の中心軸線方向における一端側で加工用刃体を保持する保持軸と、
前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、
前記保持軸に設けられた第１治具と、
を有し、
前記固定具は、前記ワークの加工時に前記第１治具と当接される第２治具を有し、
前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、
前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、
前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させる工程と、
前記固定具と前記ホルダとを近接させて、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接させることで、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させる工程と、
前記加工用工具の前記加工用刃体を前記ワークに圧接させて、前記ワークを加工する工程と、
を含む
ことを特徴とするワーク加工方法。
【請求項11】
請求項１０に記載のワーク加工方法において、前記ワークを加工する工程は、前記ワークに設けた下穴をスプライン加工する工程であることを特徴とするワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ワークにスプライン加工やセレーション加工を行う加工用工具、工作機械及び加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ボール盤や旋盤などの一般的な汎用工作機械を利用して、有底の角穴を高精度に加工することのできる加工用工具が提供されている（特許文献１参照）。加工用工具は、例えばホルダ、刃体支持用軸体及び角穴加工用刃体を含み、刃体支持用軸体に取り付けた角穴加工用刃体の先端面の中心がホルダの中心軸線上に位置するように、刃体支持用軸体が軸体自身の中心軸線をホルダの中心軸線に対して２°程度傾斜させた状態でホルダに回動自在に保持された構造となっている。
【0003】
上述した加工用工具は、汎用工作機械の刃物台に保持され、例えばワークに有底の角穴を加工するとき、加工用工具が保持された刃物台は、ワークが保持された主軸台に向けて、回転する主軸台の中心軸線に沿って移動される。刃物台の主軸台に向けた移動により、刃物台に保持された加工用工具がワークに設けられた下穴の周縁部分に圧接されると、角穴加工用刃体は、角穴加工用刃体の先端面の中心、すなわち、刃体支持用軸体の中心軸線及びホルダの中心軸線の交点を首振り中心として、ホルダの被保持軸部軸心の周りで回転首振り運動する。このとき、ホルダの中心軸線に対し傾斜している角穴加工用刃体の先端面の周縁とワークとの圧接位置が周方向に転がり移動するので、角穴加工用刃体の先端周縁部のうち、加工用工具の送り方向における再先行位置となる周縁部分は、ワークに設けた下穴の深さ方向へ螺旋状に進行する。その結果、ワークの下穴の周囲が角穴加工用刃体の先端面の輪郭形状に沿って剪断切削されて、ワークに有底の角穴が加工される。
【0004】
また、この他に、一般的な汎用工作機械を用いて、加工物の外周面を加工することも提案されている（特許文献２参照）。この場合、旋盤のマンドレルに設けた突起と、スリーブのツールキャリヤー軸の外周縁から外方向に延びるロッドとを連結し、スリーブのマンドレルへの移動時に、マンドレルの回転に合わせて、スリーブのツールキャリヤー軸を回転させ、ツールキャリヤー軸に取り付けたツールを回転首振り運動させる。これにより、加工物の外周面の周囲が、ツールの傾斜の先端面の輪郭形状に沿って剪断切削され、加工物は、外周面の断面形状が例えば正方形状に加工される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平０８－２９４８０９号公報
【文献】特開昭５０－３１４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
例えば特許文献１に開示されるように、ワークの中心軸線を回転中心として回転させつつ、加工用工具の加工用刃体をワークに圧接する動作は、加工用工具が有する加工用刃体の刃先に非常に大きな負荷を与える。図１６に示すように、加工用刃体２０１は、例えば、外周面に所定角度間隔で複数の歯２０２が形成されている。これら複数の歯２０２は、加工用刃体２０１の中心軸線Ｃ８に沿って延びている。したがって、加工用刃体２０１をワークＷ０の中心軸線Ｃ９（図１７参照）に沿って移動させながら、加工用刃体２０１の複数の歯２０２をワークＷ０に圧接すると、複数の歯２０２は、ワークＷ０に圧接されたときの衝撃により刃先面２０３側の端部が破損し、歯欠け２０４が発生する。図１６においては、ワークＷ０を加工する前の、加工用刃体２０１の歯２０２の状態を点線で示し、ワークＷ０を加工した後の加工用刃体２０１の歯２０２の状態を実線で示している。
【0007】
一方、ワークＷ０は、加工用刃体２０１の複数の歯２０２の外周形状に合わせて切削加工されることで、複数の歯２０５を内周面に有するスプライン形状の穴（以下、セレーション穴）２０６が形成される。しかしながら、加工用刃体２０１の複数の歯が欠損することで、ワークＷ０に形成されるセレーション穴２０６の入口部分に歯欠け（ダレ）２１０が発生する他、セレーション穴２０６に形成される複数の歯２０５の歯筋が曲がる（図１７（ｂ）中符号２１１）、又はセレーション穴２０６に形成される歯を必要以上に切削してしまうなど、セレーション穴２０６を精度良く加工できないなどの問題が生じてしまう。
【0008】
また、特許文献２に開示される加工方法では、ワークとともにツールが回転することから、ツールの加工物への圧接時にツールの刃先に働く衝撃は抑えられる。しかしながら、ツールキャリヤー軸の軸線方向において、ワークを保持するマンドレルに設けた突起がツールキャリヤー軸から突出するロッドを回転させるための位置（作用点）と、ツールの刃先が加工物を加工する位置とがずれている。したがって、マンドレルの中心軸線に直交する平面において、マンドレルの回転中心と、ツールキャリヤー軸を回転させたときの、上記作用点の回転中心とが一致しない。上述したように、ワークを保持するマンドレルに設けた突起がツールキャリヤー軸から突出するロッドを回転させるので、マンドレルの中心軸線に直交する平面において、マンドレルに設けた突起の回転位置と、ツールキャリヤー軸から突出するロッドの回転位置は一致している。このことから、マンドレルの突起の回転角度（回転速度）に対して、ロッドの回転角度（回転速度）、すなわち、ツールキャリヤー軸の回転角度（回転速度）は周期的に変化することになる。その結果、ワークにスプライン形状の穴を形成するときには、ワークの加工開始位置が余計に切削される、加工用工具の刃先先端形状よりもさらに切削するなど、加工不良が発生する。したがって、加工用工具の刃先に余計な負荷がかかるとともに、ワークにスプライン形状の穴を精度良く加工することが難しいという問題がある。
【0009】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、汎用工作機械を用いて、ワークを精度良く加工する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
かかる課題を解決するに当たり、本発明における加工用工具の一態様は、固定具に取り付けられたワークを加工する加工用刃体と、自身の中心軸線方向における一端側で前記加工用刃体を保持する保持軸と、前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、前記保持軸に設けられた第１治具と、を有し、前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、前記第１治具は、前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させながら前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接して、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させることを特徴とする。
【0011】
また、本発明における工作機械の一態様は、ワークが取り付けられる固定具と、前記ワークを加工する加工用工具と、前記加工用工具を保持する保持具と、を有し、前記加工用工具は、ワークに圧接されることで前記ワークを加工する加工用刃体と、自身の中心軸線方向における一端側で前記加工用刃体を保持する保持軸と、前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、前記保持軸に設けられた第１治具と、を有し、前記固定具は、前記ワークの加工時に前記第１治具と当接される第２治具を有し、前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、前記第１治具は、前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させながら前記固定具と前記ホルダとを近接させたときに、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接して、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させることを特徴とする。
【0012】
また、本発明における加工方法の一態様は、固定具に取り付けられるワークを、保持具に保持された加工用工具を用いて加工する方法であって、前記加工用工具は、前記ワークに圧接されることで前記ワークを加工する加工用刃体と、自身の中心軸線方向における一端側で加工用刃体を保持する保持軸と、前記保持軸を当該保持軸の中心軸線を回転中心として回転可能に保持するホルダと、前記保持軸に設けられた第１治具と、を有し、前記固定具は、前記ワークの加工時に前記第１治具と当接される第２治具を有し、前記ホルダは、自身の中心軸線に対して前記保持軸の中心軸線を傾けた状態で前記保持軸を保持し、前記加工用刃体は、前記保持軸が前記ホルダに保持されたときに、当該加工用刃体の先端面における回転中心が前記ホルダの中心軸線と前記保持軸の中心軸線との交点に一致するように配置され、前記固定具又は前記ホルダのいずれかを自身の中心軸線を回転中心として回転させる工程と、前記固定具と前記ホルダとを近接させて、前記保持軸の中心軸線に直交し、前記交点が含まれる平面上で、前記固定具に設けた第２治具と当接させることで、回転する前記固定具又は前記ホルダのいずれかの回転方向における、前記ワークの回転位置と前記加工用刃体の回転位置とを一致させる工程と、前記加工用工具の前記加工用刃体を前記ワークに圧接させて、前記ワークを加工する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によると、ワークを精度良く加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】工作機械の概要を示す外観図である。
【図3】主軸が有するチャック近傍の構成の一例を示す斜視図である。
【図4】チャックの回転中心を含む平面から間隔を空けて主軸側治具の側面を配置したときのチャックの正面図である。
【図5】チャックの回転中心を含む平面上に主軸側治具の側面を配置したときのチャックの正面図である。
【図6】加工用工具の一例を示す平面図である。
【図7】刃体支持用軸体及び加工用刃体近傍の構成の一例を分解して示す平面図である。
【図8】回転補助機構の構成の一例を分解して示す斜視図である。
【図9】（ａ）板形状の当接部を有する工具側治具を、主軸の正面側から示す図、（ｂ）工具側治具を主軸の側面側から示す図である。
【図10】（ａ）はワークの加工開始時における、チャックが有する把持爪と、回転補助機構の工具側治具の当接部の位置関係を主軸の正面側から示す図であり、（ｂ）は（ａ）の状態を主軸の上面側から示す図である。
【図11】（ａ）は工具側治具の当接部がチャックの把持爪に固定した主軸側治具の回転軌跡上まで移動した時点における、チャックが有する把持爪と回転補助機構の工具側治具の当接部との位置関係を主軸の正面側から示す図であり、（ｂ）は（ａ）の状態を主軸の上面側から示す図である。
【図12】（ａ）は加工用刃体の刃先面がワークに押圧された時点における、チャックが有する把持爪と回転補助機構の工具側治具の当接部との位置関係を主軸の正面側から示す図であり、（ｂ）は（ａ）の状態を主軸の上面側から示す図である。
【図13】ワークに形成されるスプライン形状の穴の状態を示す斜視図である。
【図14】（ａ）は工具側治具の当接部の先端が把持爪に設けたピンに当接されたときの、チャックが有する把持爪と回転補助機構の工具側治具の当接部との位置関係を主軸の正面側から示す図であり、（ｂ）は（ａ）の状態を主軸の上面側から示す図である。
【図15】チャックに設けられる把持爪の間に主軸側治具を各々配置し、配置した主軸側治具をチャックに各々固定した場合の一例を示す斜視図である。
【図16】従来技術における加工方法を採用した場合に、加工用刃体が有する複数の刃が破損した状態を示す斜視図である。
【図17】従来技術における加工方法を採用した場合に、ワークに形成されるスプライン形状の穴の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、工作機械１０の概要を示す外観図である。図２は、工作機械１０の電気的構成を示す機能ブロック図である。また、図３は、主軸１１近傍の構成の一例を示す斜視図である。
【0016】
図１から図３に示すように、工作機械１０は、例えばＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤であり、例えば主軸１１、刃物台１２及び操作盤１３を含む。主軸１１は、ワークＷを保持して中心軸線Ｃ１（図３参照）を回転中心として回転する。主軸１１の中心軸線Ｃ１を中心とした回転のための駆動力は、主軸回転駆動部１５により与えられる。図示は省略するが、主軸回転駆動部１５は、例えばサーボアンプ、サーボモータ及びエンコーダを含む。
【0017】
主軸１１は、複数の把持爪１６を有するチャック１７を備える。なお、チャック１７は、請求項に記載の固定具に相当する。実施の形態では、請求項に記載された固定具としてチャック１７が相当するとしているが、請求項に記載の固定具としては、例えばワークＷを把持する部位（チャック１７）の他に、当該部位を有する装置全体を指すことも可能である。複数の把持爪１６は、チャック１７の前面の周方向に一定角度間隔を空けて配置される。以下、３個の把持爪１６を設けた場合について説明し、３個の把持爪１６を、把持爪１６ａ、把持爪１６ｂ及び把持爪１６ｃと称して説明する。
【0018】
把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、チャック駆動部１８により主軸１１の径方向に沿って各々移動する。例えばワークＷをチャック１７に取り付けるときには、３個の把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、チャックの回転中心に向けて（図３中Ａ方向に）同時に移動する。一方、ワークＷをチャック１７から取り外すときには、３個の把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、チャック１７の回転中心からチャック１７の外周縁に向けて（図３中Ｂ方向に）同時に移動する。図示は省略するが、チャック駆動部１８は、例えばサーボアンプ、サーボモータ及びエンコーダを含む。
【0019】
３個の把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃのうち、把持爪１６ａには、主軸側治具２１が固定される。主軸側治具２１は、主軸１１の回転時に、後述する加工用工具４０が有する工具側治具６２の当接部８５に当接して、加工用工具４０の刃体支持用軸体４２を回転させる。
【0020】
主軸側治具２１は、把持爪１６ａの上面２２に沿って延びる取付片２１ａと、該取付片２１ａに直交する押圧片２１ｂとを有する、例えばＴ字形状の部材である。なお、主軸側治具２１は、請求項に記載の第２治具に相当する。
【0021】
押圧片２１ｂは、回転する主軸１１に向けて刃物台１２を移動させたときに、後述する工具側治具６２の当接部８５を押圧して、刃体支持用軸体４２及び当該刃体支持用軸体４２に固定される加工用刃体４３を回転させる。押圧片２１ｂの先端部は、把持爪１６により保持されるワークＷの端面９１よりも刃物台１２側に位置しており、押圧片２１ｂが加工用工具４０の工具側治具６２の当接部８５を押圧した状態で、後述する加工用工具４０の加工用刃体４３がワークＷを加工するようになっている。
【0022】
押圧片２１ｂは、緩衝用のピン２７を備える。ピン２７は、半球面形状の先端部を有する。ピン２７は、押圧片２１ｂの内部に収納されたコイルばね（不図示）により、押圧片２１ｂの上面２３から突出した状態に保持される。ピン２７は、回転する主軸１１に向けて刃物台１２が移動している過程で、加工用工具４０が有する工具側治具６２の当接部８５の先端がピン２７の先端部に接触したときに、押圧片２１ｂの内部に押し込み、工具側治具６２の当接部８５の先端が押圧片２１ｂの上面２３に衝突することを防止する。工具側治具６２は、押圧するピン２７が押圧片２１ｂの内部に退避する過程で、工具側治具６２の当接部８５とピン２７との係合が解除され、主軸側治具２１が工具側治具６２の当接部８５の位置まで再度回動した時には、工具側治具６２の当接部８５の第１当接部８５ａ又は第２当接部８５ｂがピン２７又は押圧片２１ｂの側面２４と当接する。加工用刃体４３がワークＷに接触する前に第２当接部８５ｂと押圧片２１ｂの側面２４が当接することで、ワークＷの回転と加工用刃体４３の回転が同期するようになっている。
【0023】
図４に示すように、主軸側治具２１がチャック１７の把持爪１６ａに固定された状態において、主軸側治具２１の側面２４は、主軸１１の中心軸線Ｃ１を含む一つの平面ＰＬ１に平行で、且つ平面ＰＬ１に対して間隔Ｈ空けて配置される。このとき、間隔Ｈは、ワークＷの加工時に主軸側治具２１の側面２４が工具側治具６２の第２当接部８５ｂに当接する当接点Ｐ２から工具側治具６２の断面円形の第２当接部８５ｂの中心Ｐ５までの距離、すなわち、工具側治具６２の第２当接部８５ｂの半径Ｒと同一である。
【0024】
なお、図４においては、主軸側治具２１の側面２４を平面ＰＬ１に対して間隔Ｈ空けて配置し、また、間隔Ｈを第２当接部８５ｂの半径Ｒと同一としているが、主軸側治具２１の側面２４が第２当接部８５ｂに当接させることができるのであれば、間隔Ｈは、第２当接部８５ｂの半径Ｒと同一にする必要はない。例えば、図５に示すように、主軸側治具２１は、主軸側治具２１の側面２４が主軸１１の中心軸線Ｃ１を含む一つの平面ＰＬ１’に含まれるように、チャック１７の把持爪１６ａに固定されてもよい。図示は省略するが、この場合、上記間隔Ｈは、Ｈ＝０である。さらに、第２当接部８５ｂの断面形状として円形状以外の形状を採用することも考えられるので、上記間隔Ｈは、主軸側治具２１の側面２４と第２当接部８５ｂとが当接可能な間隔であればよく、その間隔Ｈは適宜設定することができる。
【0025】
図１から図３に戻って説明すると、刃物台１２は、主軸１１のチャック１７から所定量離間した位置に配置され、移動装置３１によりｘ方向又は－ｘ方向のいずれかに移動、或いはｚ方向又は－ｚ方向のいずれかに移動する。また、刃物台１２に設けられた工具保持部３５は、後述の通り旋回駆動部３２によりｚ方向に延びる直線を旋回中心として旋回する。
【0026】
移動装置３１は、後述する加工用工具４０によるワークＷの切込み方向（ｘ方向又は－ｘ方向）に刃物台１２を移動させるＸ軸駆動部３３及び切込み方向に直交する送り方向（ｚ方向又は－ｚ方向）に刃物台１２を移動させるＺ軸駆動部３４を有する。図示は省略するが、Ｘ軸駆動部３３及びＺ軸駆動部３４は、各々例えばサーボアンプ、サーボモータ及びエンコーダを含む。移動装置３１が有するＸ軸駆動部３３及びＺ軸駆動部３４によって刃物台１２が移動することで、主軸１１及び刃物台１２の相対位置が変化する。
【0027】
なお、移動装置３１が有するＸ軸駆動部３３及びＺ軸駆動部３４により、刃物台１２を移動させることで、主軸１１及び刃物台１２の相対位置を変えているが、刃物台１２ではなく主軸１１を移動させる、又は主軸１１及び刃物台１２を各々移動させることで、主軸１１及び刃物台１２の相対位置を変えることも可能である。
【0028】
刃物台１２は、工具保持部３５を複数有する。工具保持部３５は、後述する加工用工具４０を各々保持する。刃物台１２は、旋回駆動部３２により複数の工具保持部３５を一体で水平軸回りに旋回して、工具保持部３５の各々に保持された加工用工具４０のうち、ワークＷを加工する際に用いる加工用工具４０を所定位置まで移動させる。図示は省略するが、旋回駆動部３２は、例えばサーボアンプ、サーボモータ及びエンコーダを含む。
【0029】
制御装置３６は、図示を省略したＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを含んで構成され、ＲＯＭに記憶された加工プログラムや、上述した各駆動部のエンコーダから出力されるデータに基づき、各駆動部を駆動制御する。
【0030】
操作盤１３は、オペレータが工作機械１０を操作するために設けられ、例えば表示パネル３７及び操作ボタン３８を有する。なお、操作盤１３は、画面に接触することにより、入力操作や選択操作が可能なタッチパネルとしてもよい。
【0031】
次に、上述した工作機械１０において用いられる加工用工具４０について説明する。加工用工具４０は、例えばスプライン形状の穴をワークＷに加工する際に用いられる。図５に示すように、加工用工具４０は、ホルダ４１、刃体支持用軸体４２、加工用刃体４３及び回転補助機構４４を有する。ホルダ４１は、保持軸部４６及び軸受部４７を有する。保持軸部４６は、加工用工具４０を工作機械１０の刃物台１２に固定する際に、刃物台１２の工具保持部３５に固定保持される。軸受部４７は、収納凹部４７ａを有し、刃体支持用軸体４２を収納凹部４７ａに収納して保持する。ここで、刃体支持用軸体４２は、請求項に記載の保持軸に相当する。
【0032】
図６及び図７に示すように、刃体支持用軸体４２は、自身の中心軸線Ｃ２がホルダ４１の中心軸線Ｃ３と、軸受部４７の保持軸部４６と反対側の端面より所定量外方で交差するとともに、交差角度θ１傾斜した状態で、ホルダ４１の軸受部４７の収納凹部４７ａに収納保持される。刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２とホルダ４１の中心軸線Ｃ３とが交差する点は、後述する加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３と一致する。交差角度θ１は、一例としてθ１＝２．１°である。なお、交差角度θ１は、θ１＝１～２．３°の範囲が好適であるが、その範囲から多少外れる角度であってもよい。刃体支持用軸体４２がホルダ４１の軸受部４７の保持軸部４６と反対側の端面から設けられた収納凹部４７ａに収納された状態では、刃体支持用軸体４２は、図示を省略した複数の転がり軸受により支承され、自身の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転（自転）可能となる。転がり軸受の外輪を含めて刃体支持用軸体４２としているが、転がり軸受を除いて刃体支持用軸体としてもよい。
【0033】
刃体支持用軸体４２は、自身の中心軸線Ｃ２の軸線方向における一端側において、他端側の外径よりも小さい外径を有する固定部４２ａを備える。固定部４２ａには、後述する締結部材６１が締付け固定される。固定部４２ａは、ねじ孔４２ｂを例えば１８０°間隔を隔てて２か所に有する。ねじ孔４２ｂは、後述する収納部４２ｃと連通する。固定部４２ａの外周面の２か所に設けたねじ孔４２ｂには、六角穴付き止めねじ５９が各々螺合される。
【0034】
刃体支持用軸体４２は、固定部４２ａが設けられる一端側に、凹状の収納部４２ｃを有する。収納部４２ｃは、加工用刃体４３が固定されたアダプタ５１の一端部を収納し、加工用刃体４３を中心軸線Ｃ２と同軸となるように保持する。
【0035】
加工用刃体４３は、ワークＷの下穴９０を切削加工して、ワークＷに形成される穴の断面形状を、加工用刃体４３の先端面となる刃先面４３ａの輪郭形状に加工する。先端面である刃先面４３ａは、自身の中心軸線Ｃ２に直交する平面と一致している。加工用刃体４３は、ワークＷの下穴に対して切削加工を行うための複数の刃を、加工用刃体４３に対して間隔を空けて有していて、その一端側にワークＷに押し当てる刃先を有している。本実施の形態においては、スプラインの一種であるセレーション穴を加工するための複数の刃が周方向等間隔で配置されている。複数の刃の一端側の先端で中心軸線Ｃ２と直交する刃先面４３ａを形成し、刃先面４３ａの外周部の輪郭形状に下穴９０を切削加工する。加工用刃体４３は、刃先面４３ａに直交する直線（例えば、中心軸線Ｃ２）の延在方向において、刃先面４３ａとなる一端から他端に向けて断面が略相似形で、徐々に縮径される円錐台形状の外周面を有する。加工用刃体４３を円錐台形状とした場合に円錐台形状の底面に刃先面４３ａが形成され、底面が先端面に対応する。円錐台形状の中心軸は加工用刃体４３の中心軸線Ｃ２と一致する。
【0036】
ここで、加工用刃体４３のテーパ状の外周面におけるテーパ角θ２は、上述した交差角度θ１＝２．１°に対し、例えばθ２＝２．２°である。加工用刃体４３のテーパ角θ２は、加工用刃体４３によるワークＷの切削加工時に、加工用刃体４３の外周面となる複数の刃の先端面、及び複数の刃の間の底面がワークＷの加工面に圧接しない角度であればよいが、上述した刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２とホルダ４１の軸受部４７の中心軸線Ｃ１とのなす角度θ１よりも０．３°より大きく設定されていれば刃先が鋭角となりかけやすく、０．０５°より小さいと加工抵抗が増大する。したがって、テーパ角θ２は、角度θ１よりも０．１°大きく設定するのが最良な形態である。
【0037】
加工用刃体４３は、キー溝付きの挿通孔５４を有する。挿通孔５４には、軸５２が挿通され、軸５２の挿通時に、軸５２に設けたキー部（突条）５７がキー溝５５に挿入される。
【0038】
アダプタ５１は、軸５２及びナット５３により加工用刃体４３を一体に保持する部材である。アダプタ５１は、両端が開口された円筒状の部材で、中心軸線Ｃ２の軸線方向における略中央、又はそれよりも上記の軸線方向に沿って若干オフセットした箇所に大径部５１ａを有する。大径部５１ａは、アダプタ５１の一端部を刃体支持用軸体４２の収納部４２ｃに挿入したときに、固定部４２ａの端面４２ｄに当接されて、アダプタ５１の収納部４２ｃの挿入を規制する。
【0039】
アダプタ５１の中空空間５１ｂは、軸５２を挿通させる挿通孔として機能する。挿通孔として機能する中空空間５１ｂに対面する内壁面には、中心軸線Ｃ２の延在方向に沿ったキー溝５１ｃが設けられる。また、アダプタ５１は、大径部５１ａによって区分される両端部のうち、一方の端部の外周面に、中空空間５１ｂに連通する位置決め孔５１ｄを有する。位置決め孔５１ｄは、アダプタ５１の外周面に１８０°間隔を空けて、２か所に設けられる。これら位置決め孔５１ｄは、固定部４２ａに締結部材６１が保持されたときに、固定部４２ａの外周面の２か所に設けたねじ孔４２ｂに各々螺合する六角穴付き止めねじ５９の先端部を挿通させる。
【0040】
軸５２は、頭部５２ａ、円筒部５２ｂ及びねじ部５２ｃを有し、中心軸線Ｃ２に沿ったキー部（突条）５７と、凹部５８とを円筒部５２ｂに有する部材である。軸５２は、加工用刃体４３をアダプタ５１に固定する際に、加工用刃体４３の挿通孔５４、アダプタ５１の中空空間５１ｂの順に挿通される。このとき、軸５２に設けられたキー部５７は、加工用刃体４３のキー溝５５、アダプタ５１のキー溝５１ｃに跨って挿入される。これにより、軸５２を中心とした回転方向において、加工用刃体４３とアダプタ５１との相対位置が保持される。
【0041】
凹部５８は、軸５２の円筒部５２ｂの外周面に、１８０°間隔を空けて２か所に設けられ、頭部５２ａに向けて傾斜した平坦面となっている。加工用刃体４３を固定したアダプタ５１を刃体支持用軸体４２の収納部４２ｃに挿入し、後述する締結部材６１を刃体支持用軸体４２の固定部４２ａに取り付けたときに、固定部４２ａの外周面の２か所に設けたねじ孔４２ｂの各々に螺合された六角穴付き止めねじ５９の先端が、凹部５８に圧着される。これにより、刃体支持用軸体４２と固定部４２ａとの相対位置が固定される。
【0042】
図８に示すように、回転補助機構４４は、締結部材６１及び工具側治具６２を含む。締結部材６１は、締結孔６５、スリット６６を有する、略Ｃ字形状の部材である。締結部材６１は、スリット６６を有することで、スリット６６の上方に位置する一端部６１ａに挿通孔６７を、スリット６６の下方に位置する他端部６１ｂに挿通孔６７と同軸となるねじ孔６８を有する。挿通孔６７は締結ねじ７０を挿通し、ねじ孔６８は挿通孔６７に挿通された締結ねじ７０を螺合する。
【0043】
締結孔６５は、上方に延びる逃げ溝６５ａと、下方に延びる逃げ溝６５ｂと、を有する。例えば、六角穴付き止めねじ５９を固定部４２ａに螺合して締め付けると、六角穴付き止めねじ５９は、固定部４２ａの外周面から所定量突出する。逃げ溝６５ａ，６５ｂは、固定部４２ａの外周面から所定量突出した六角穴付き止めねじ５９と締結部材６１の干渉を回避するものである。締結部材６１は、固定部４２ａの外周面から突出する六角穴付き止めねじ５９が逃げ溝６５ａ，６５ｂに各々挿入させた状態となるように、締結孔６５に固定部４２ａを挿入する。締結孔６５に固定部４２ａを挿入した後、締結部材６１又は固定部４２ａの相対位置を変えて、六角穴付き止めねじ５９と挿通孔７１，７２とを位置合わせした後、締結ねじ７０を締め付ける。締結ねじ７０を締め付けると、締結部材６１の締結孔６５に対面する内周面が刃体支持用軸体４２の固定部４２ａの外周面に圧接されて、締結部材６１が刃体支持用軸体４２の固定部４２ａに締め付け固定される。
【0044】
また、締結部材６１は、上面及び下面（図示省略）から締結孔６５に向けて延在する挿通孔７１，７２を有する。挿通孔７１，７２は、六角穴付き止めねじ５９用の六角ソケットレンチを挿通する孔である。
【0045】
工具側治具６２は、ブラケット８０を介して締結部材６１に固定される。なお、ブラケット８０は、ねじ取付孔８０ａ，８０ｂを有する。ねじ取付孔８０ａ，８０ｂは、ブラケット８０を締結部材６１に固定する際にボルト８１を挿通し、締結部材６１の舌片６１ｃに設けたねじ孔６１ｄ，６１ｅに螺合し締結する。また、ウエイト部材７４，７５は、締結部材６１の前面に六角穴付き止めねじ７６，７７により固定され、締結部材６１にブラケット８０を介して工具側治具６２が取り付けられたことで生じる軸回りのアンバランスを解消するためのバランスウエイトとなっている。また、ウエイト部材７４，７５を締結部材６１に取り付けた状態において、締結孔６５に対応する穴径が、締結孔６５よりも小さく設定されている。これにより、締結部材６１を刃体支持用軸体４２に締結する際に、ウエイト部材７４，７５を端面４２ｄに当接させることで、軸方向の位置決めを容易に可能としている。
【0046】
工具側治具６２は、ワークＷの下穴９０の内周壁を加工する時に、回転する主軸１１のチャック１７の把持爪１６のいずれかに設けられた主軸側治具２１に押圧されて、チャック１７の回転力を刃体支持用軸体４２に伝達する部材である。工具側治具６２は、当接部８５、軸部８６及びねじ部８７を有する。なお、工具側治具６２は、請求項に記載の第１治具に相当する。
【0047】
当接部８５は、ワークＷの下穴９０の内周壁を加工する時に、回転する主軸１１のチャック１７の把持爪１６のいずれかに設けられた主軸側治具２１に当接する。当接部８５は、円錐形状の第１当接部８５ａと、外方に凸状となるように湾曲した曲面を外周面とする第２当接部８５ｂと有する。なお、第１当接部８５ａの先端の形状は、例えば球面形状である。また、第２当接部８５ｂの形状は、一例として、球体を球体の中心から同一距離にある平行な２つの平面で切断したときに得られる球台の形状（以下、球台形状）である。つまり、第２当接部８５ｂの外周面は球帯となるので、第２当接部８５ｂの中心（すなわち、球体の中心）Ｐ５から第２当接部８５ｂの外周面までの距離は、球台を含む球体の半径Ｒ（図４参照）となる。
【0048】
第１当接部８５ａは、回転する主軸１１に向けて刃物台１２を移動させたときに、主軸側治具２１の上面２３と側面２４との稜線２５に当接する。刃物台１２は主軸１１に向けて移動しているので、第２当接部８５ｂは、第１当接部８５ａが主軸側治具２１の上面２３と側面２４との稜線２５に当接している状態から、主軸側治具２１の側面２４に当接した状態となる。なお、主軸側治具２１の側面２４が第２当接部８５ｂに当接される位置は、加工用刃体４３の刃先面４３ａを含む平面ＰＬ２上である。
【0049】
実施の形態において、当接部８５は、円錐形状の第１当接部８５ａと、球台形状の第２当接部８５ｂとを組み合わせた形状としている。しかしながら、主軸側治具２１の側面２４が第２当接部８５ｂに当接する位置（後述する当接点Ｐ２の位置）が、加工用刃体４３の刃先面４３ａを含む平面ＰＬ２（図５参照）上に存在すればよい。したがって、当接部８５を例えば三角錐形状や四角錐形状の部材とし、これら部材の端縁部（稜線部）を主軸側治具２１の側面２４に当接させることも可能である。また、この他に、工具側治具の軸部の先端を主軸側治具の側面に対面するように屈曲させ、工具側治具の軸部の先端と、主軸側治具の側面とを当接（点接触）させるようにしてもよい。
【0050】
さらに、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、軸部８６’の中心軸線Ｃ４’方向において、軸部８６’の先端側となる一端部とは反対側となる他端縁部（稜線部）８５ａ’で、主軸側治具２１の側面２４に当接するように、軸部８６’の中心軸線Ｃ４’に対して傾斜した板部材８５’を当接部８５’としてもよい。この場合、他端縁部（稜線部）８５ａ’が、主軸側治具２１の側面２４に当接する。
【0051】
ねじ部８７は、ブラケット８０のねじ孔８０ｃに螺合される。ブラケット８０のねじ孔８０ｃに対するねじ部８７の締め付け具合によって、工具側治具６２の中心軸線Ｃ４に平行な方向に対する当接部８５の位置が調整される。本実施の形態においては、工具側治具６２は、加工用工具４０の使用状態において、主軸側治具２１の側面２４が第２当接部８５ｂに当接される点（以下、当接点）Ｐ２が、加工用刃体４３の刃先面４３ａを含む平面ＰＬ２上に位置するように、ねじ部８７の締め付け具合が調整される。この状態では、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２に沿った方向において、当接部８５の第１当接部８５ａは加工用刃体４３の刃先面４３ａを含む平面ＰＬ２から突出した状態となる。
【0052】
ナット８８は、ブラケット８０のねじ孔８０ｃからブラケット８０の背面側に突出する工具側治具６２のねじ部８７に螺合する。ナット８８は、ブラケット８０に位置調整して固定される工具側治具６２が、ブラケット８０に対して位置ずれすることを防止するためのロックナットとなっている。工具側治具６２をブラケット８０のねじ孔８０ｃにねじ込んで取り付ける構造としているので、第２当接部８５ｂを球台形状としたが、ワークＷと加工用刃体４３が接触しているときに、主軸側治具２１の側面２４と当接し摺動しても、加工用工具４０のホルダ４１の中心軸線Ｃ３回りで相対的に回転しない形状であればよい。中心軸線Ｃ３回りで相対回転しない形状とは、側面２４が中心軸線Ｃ３を含む一つの平面に平行で、第２当接部８５ｂが少なくとも点または線上の当接部を有し、側面２４を加工中に当接可能な位置に配置されていればよい。第２当接部８５ｂは凸曲面である必要はなく、平面で形成されていても良い。平面であるときには側面２４と平行であることが好ましい。
【0053】
次に、ワークＷの下穴９０の内周壁をセレーション加工する場合の動作を説明する。ワークＷは、チャック１７が有する３個の把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃによってチャック１７に取り付けられる。ワークＷが３個の把持爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃにより把持されてチャック１７に取り付けられた状態で、主軸１１は中心軸線Ｃ１を中心として、図３中Ｒ１方向に回転する。図示しない円形の下穴加工用刃体によってワークＷに下穴加工を行う。下穴加工が完了後に、刃物台１２の工具保持部３５に予め取り付けられたセレーション加工用の加工用工具４０の中心軸線Ｃ３を下穴の軸線である主軸１１の中心軸線Ｃ１に旋回駆動部等を用いて一致させ、主軸１１に向けて移動する。刃物台１２が主軸１１に向けて移動するときには、主軸１１と加工用工具４０のホルダ４１とは同心状態に保持される。
【0054】
上記のように、刃物台１２が主軸１１に向けて移動すると、主軸１１の中心軸線Ｃ１の方向において、加工用工具４０の工具側治具６２の当接部８５の一部は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、把持爪１６ａの主軸側治具２１の押圧片２１ｂが回転によって通過する存在領域内に到達する。なお、主軸１１の中心軸線Ｃ１に直交する投影面において、把持爪１６ａに固定されている主軸側治具２１が、工具側治具６２の当接部８５の位置をすでに通過している場合、把持爪１６ａに固定された主軸側治具２１は、工具側治具６２の当接部８５を押圧せずに回転する。
【0055】
しかしながら、把持爪１６ａに固定された主軸側治具２１が、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すような工具側治具６２の当接部８５の位置まで回転すると、主軸側治具２１の上面２３と側面２４とが成す稜線２５が工具側治具６２の第１当接部８５ａに当接し、主軸側治具２１が工具側治具６２を押圧する。図１１（ｂ）中、記号Ｐ１が、主軸側治具２１の上面２３と側面２４とが成す稜線２５と、工具側治具６２の第１当接部８５ａとが当接される当接点である。
【0056】
上述したように、工具側治具６２は、回転補助機構４４として刃体支持用軸体４２に固定される。主軸側治具２１が工具側治具６２を押圧すると、その押圧力が回転補助機構４４を介して刃体支持用軸体４２に伝達され、刃体支持用軸体４２が中心軸線Ｃ２を回転中心として回転（自転）する。このとき、加工用刃体４３の刃先面４３ａと刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点である加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３（図１１（ｂ）参照）は、主軸１１の中心軸線Ｃ１上に位置している。その一方で、上記当接点Ｐ１は、加工用刃体４３の刃先面４３ａを含む平面ＰＬ２上にはなく、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２方向において、平面ＰＬ２から主軸１１側に距離Ｄ離れた位置にある。ここで、当接点Ｐ１を含む、上記平面ＰＬ２に平行な平面と、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点、すなわち、主軸側治具２１が工具側治具６２を押圧したときの当接点Ｐ１の回転中心は、主軸１１の中心軸線Ｃ１からずれた位置となる。その結果、主軸１１が一定の角速度で回転しているのに対して、刃体支持用軸体４２は、角速度が主軸１１と完全には一致せず周期的に変化しながら回転する。
【0057】
また、加工用刃体４３が固定された刃体支持用軸体４２が、主軸１１とともに回転を開始した後も、刃物台１２は、主軸１１に向けて移動している。したがって、主軸側治具２１の上面２３と側面２４とが成す稜線２５と、工具側治具６２の第１当接部８５ａとが当接される位置が工具側治具６２の当接部８５が設けられた一端側（ｚ側）から他端側（－ｚ側）へとずれていく。
【0058】
上記のようなずれが進行していくと、図１２（ａ）に示すように、主軸側治具２１の上面２３及び側面２４が成す稜線２５における第１当接部８５ａへの当接が解除されて、主軸側治具２１の側面２４における第２当接部８５ｂへの当接に切り替わる。記号Ｐ２は、第２当接部８５ｂが主軸側治具２１の側面２４に当接される当接点である。
【0059】
主軸側治具２１の側面２４が工具側治具６２の第２当接部８５ｂに当接された後も、刃物台１２は主軸１１に向けて移動している。したがって、工具側治具６２の第２当接部８５ｂは、回転する主軸側治具２１の側面２４に押圧されながら、摺動する。すなわち、主軸側治具２１の側面２４と工具側治具６２の第２当接部８５ｂが当接される当接点Ｐ２の位置は、主軸１１側に移動する。また、主軸１１の中心軸線Ｃ１に対して、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２は所定の角度θ１傾いていることから、回転する主軸側治具２１の側面２４に押圧されて工具側治具６２が回転するときには、主軸側治具２１の側面２４と第２当接部８５ｂとが当接される当接点Ｐ２の位置は、主軸側治具２１の側面２４の幅方向に、すなわち、回転する主軸側治具２１の回転軌跡における半径方向で摺動する。上述したように、第２当接部８５ｂは、球体の中心から同一距離離れた平行な２つの平面で球体を切断することで形成される球台の形状であることから、第２当接部８５ｂの中心、すなわち、球台の中心Ｐ５から当接点Ｐ２までの距離は、第２当接部８５ｂの半径Ｒで一定となる。
【0060】
上述したように、主軸側治具２１は、主軸１１の中心軸線Ｃ１を回転中心として回転し、また、加工用刃体４３及び工具側治具６２は、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転する。このとき、主軸側治具２１の側面２４と工具側治具６２の当接部８５との当接点Ｐ２は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を含む平面ＰＬ２上にあるので、当接点Ｐ２は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を中心として回転する。その結果、主軸１１の中心軸線Ｃ１に対して、加工用刃体４３の中心軸線Ｃ２が角度θ１傾斜していても、主軸１１のチャック１７に取り付けられたワークＷの回転角度と、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転角度とが一致（同期）されて、回転角度のズレが生じなくなる。
【0061】
主軸側治具２１の側面２４における第２当接部８５ｂへの当接に切り替わった後も、主軸側治具２１による工具側治具６２の当接部８５への押圧が引き続き行われる。その後、図１２（ｂ）に示すように、加工用工具４０の加工用刃体４３がワークＷに圧接されて、加工用刃体４３による、ワークＷの切削加工が開始される。
【0062】
加工用刃体４３は、ワークＷの回転と完全に同期して中心軸線Ｃ２を回転中心として回転している。このとき、加工用刃体４３の中心軸線Ｃ２は、主軸１１の中心軸線Ｃ１に対し角度θ１傾斜し、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３で中心軸線Ｚ１と交差している。このため、加工用刃体４３の中心軸線Ｃ２は、主軸１１の中心軸線Ｃ１周りを傾斜したまま相対的に回転することになり、中心軸線Ｃ２は回転中心Ｐ３を基点としてワークＷに対して円錐振り子の運動軌跡のように相対的に首振り運動を行っている。刃物台１２が主軸１１に向けて移動すること（つまり、刃物台１２の送り）にしたがって、加工用刃体４３は、自身の回転に伴って局所的にワークＷに圧接され、下穴９０の内周壁を、縁部から切削加工する。その結果、ワークＷの下穴９０は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの輪郭形状に沿って切削加工される。
【0063】
上述したように、加工用刃体４３によるワークＷの下穴９０の内周壁を切削加工しているとき、主軸側治具２１の側面２４と、工具側治具６２の第２当接部８５ｂとが当接する当接点Ｐ２の回転中心は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３と一致する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、主軸１１の中心軸線Ｃ１上にある。したがって、刃体支持用軸体４２は、ワークＷと一体となって回転する主軸１１の中心軸線Ｃ１回りでは、ワークＷに対し相対的に回転することなく、中心軸線Ｃ２のみが相対的に円錐振り子の運動軌跡のような首振り運動を行いながら送り方向に前進する。その結果、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、ワークＷには、加工用刃体４３の刃先面に沿って形成されたスプライン形状の穴１５０が形成される。このスプライン形状の穴１５０において、穴１５０の内周面に沿って形成される複数の歯１５１は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの圧接が開始されるワークＷの端面９１側において、欠けておらず、また、複数の歯１５１は、ワークＷの中心軸線Ｃ６の方向に蛇行して延びるのではなく、ワークＷの中心軸線Ｃ６に沿って直線状に延びたものとなっている。このように、上記の実施の形態を採用することで、ワークＷに対して、スプライン形状の穴を精度良く加工することができる。
【0064】
なお、主軸１１に向けて移動する刃物台１２の移動量が所定量となると、刃物台１２は、元の位置まで移動する。そして、主軸１１のＲ１方向の回転も停止する。この状態では、チャック１７が有する３個の把持爪１６によるワークＷの把持を解除することが可能となる。したがって、加工されたワークＷを取り外した後、新たに加工するワークＷがあれば、加工されたワークＷが取り外され、新たに加工するワークＷに付け替えられる。
【0065】
ワークＷを加工するとき、主軸１１は中心軸線Ｃ１を回転中心として回転し、同時に刃物台１２は回転する主軸１１に向けて移動する。刃物台１２は回転する主軸１１に向けて移動するときに、工具側治具６２の当接部８５は、主軸１１の回転に伴う主軸側治具２１の存在領域（回動軌跡）に侵入する。例えば、主軸１１の中心軸線Ｃ１に直交する投影面における工具側治具６２の当接部８５の位置に主軸側治具２１の押圧片２１ｂが到達していない状態で、工具側治具６２の当接部８５が主軸１１の回転に伴う主軸側治具２１の存在領域に侵入すると、工具側治具６２の当接部８５は、次に主軸側治具２１の押圧片２１ｂが上記位置に到達したときに主軸側治具２１の押圧片２１ｂに押圧される。
【0066】
図１４（ａ）に示すように、主軸１１の中心軸線Ｃ１に直交する投影面において、例えば、刃物台１２が主軸１１に向けて移動する過程で、回転する主軸１１の主軸側治具２１の上面２３と、工具側治具６２の当接部８５とが重畳されるタイミングで、工具側治具６２の当接部８５が主軸１１の回転に伴う主軸側治具２１の存在領域に侵入すると、工具側治具６２の当接部８５の先端は、主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３から突出するピン２７に当接される（図１４（ｂ）参照）。
【0067】
工具側治具６２の当接部８５の先端がピン２７に当接したとき、ピン２７は工具側治具６２の当接部８５の先端による押圧を受けて、押圧片２１ｂの内部に押し込まれる。このとき、工具側治具６２の当接部８５に押圧されるピン２７はばねの付勢を受けており、工具側治具６２の当接部８５とピン２７とが係合された状態となる。
【0068】
工具側治具６２がピン２７に係合された状態においても主軸１１は回転し、同時に、刃物台１２は主軸１１に向けて移動している。工具側治具６２の当接部８５とピン２７とが係合されると、工具側治具６２の当接部８５は、主軸１１とともに回転を開始し、加工用刃体４３及び回転補助機構４４が固定された刃体支持用軸体４２を回転させる。このとき、工具側治具６２には刃体支持用軸体４２の回転を停止させる力が働くため、工具側治具６２の当接部８５の先端がピン２７の先端を押圧する位置がずれていき、工具側治具６２の当接部８５の先端が押圧片２１ｂの上面２３に衝突する前に、工具側治具６２の当接部８５の先端とピン２７の先端との係合が解除される。工具側治具６２の当接部８５の先端とピン２７の先端との圧接が解除されると、工具側治具６２は、主軸１１とは逆方向に所定量回転して停止する。また、ピン２７は、ばねの付勢により元の位置に復帰する。
【0069】
そして、刃物台１２が主軸１１に向けて移動して、工具側治具６２の当接部８５が押圧片２１ｂの回動によって通過する存在領域内に入り込むと、主軸１１に固定された主軸側治具２１の押圧片２１ｂに押圧される。その結果、加工用刃体４３及び回転補助機構４４が固定された刃体支持用軸体４２が主軸１１とともに回転する。したがって、工具側治具６２の当接部８５の先端が主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に圧接する事象を防止することができる。主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に強く圧接して治具を破損させるのを防止する方法として、工具側治具に取り付けた回転補助機構４４に当接部８５の衝突に際して逃げ機構をその得ることも可能だが、当接部８５を加工用刃体４３に対し相対移動可能とする機構は、加工時の両者間の位置精度が劣る。
【0070】
上記に説明した実施の形態では、主軸側治具２１をチャック１７が有する３個の把持爪１６のいずれかに固定した場合について説明している。しかしながら、主軸側治具は、３個の把持爪１６のいずれかに固定するのではなく、チャック１７に固定されるものであってもよい。以下、加工用工具の構成は、上述した実施の形態と同一の構成であることから、加工用工具の各部については、上述した実施の形態と同一の符号を用いて説明する。
【0071】
図１５に示すように、主軸側治具１００は、主軸１０１のチャック１０２に設けられる３個の把持爪１０３の間の各領域に配置された状態で、チャック１０２に固定される。図１５においては、隣り合う把持爪１０３の間の領域の全てに主軸側治具１００を配置した場合を示しているが、隣り合う把持爪１０３の間の領域のいずれかに主軸側治具１００を配置してもよい。
【0072】
主軸側治具１００は、チャック１０２に固定する基部１０５と、基部１０５から主軸１０１の中心軸線Ｃ５方向に沿って延在する押圧片１０６とを有する。基部１０５は、ボルト１０８により、チャック１０２に固定される。押圧片１０６は、内部に設けたコイルばね（不図示）の付勢により押圧片１０６の先端面１０６ａから突出するピン１０９を有する。ここで、押圧片１０６の先端面１０６ａは、把持爪１０３により保持されるワークＷの端面９１よりも加工用工具４０側に位置している。
【0073】
主軸側治具１００をチャック１０２に固定した場合も、上述した実施の形態に示した主軸側治具２１と同様に、加工用工具４０が主軸１０１に向けて移動したときに、工具側治具６２の当接部８５が、主軸側治具１００の存在領域に侵入したときに、主軸側治具１００の押圧片１０６が工具側治具６２の当接部８５を押圧して、主軸１１の回転と、加工用刃体４３及び回転補助機構４４が固定された刃体支持用軸体４２の回転とが同期される。その一方で、工具側治具６２の当接部８５が主軸側治具１００のピン１０９に当接する場合には、工具側治具６２の当接部８５が主軸側治具１００のピン１０９を押圧することになるが、ピン１０９を押圧片１０６の内部に押し込む過程で、工具側治具６２の当接部８５と主軸側治具１００のピン１０９との係合が解除され、工具側治具６２の当接部８５が押圧片１０６の回転によって通過する存在領域内に入り込むと、工具側治具６２の当接部８５が押圧片１０６に押圧される。その結果、加工用刃体４３及び回転補助機構４４が固定された刃体支持用軸体４２が主軸１０１とともに回転する。
【0074】
また、上記に説明した実施の形態では、ワークＷを保持する主軸１１を回転させつつ、加工用工具４０を保持した刃物台１２を回転させずに、回転するワークＷに向けて移動させている。しかしながら、ワークＷを保持する主軸１１を回転させない代わりに、刃物台１２に固定される加工用工具４０を回転させ、同時に、ワークＷ又は刃物台１２のいずれか一方を、他方に向けて移動させることも可能である。例えばワークＷを回転させるのではなく、刃物台１２に固定される加工用工具４０を回転させる場合、例えば、加工用工具４０によりワークＷの中心からずれた位置にある下穴を加工するとき、又は複数の加工用工具４０により複数のワークを同時に加工するときに有効である。さらには、主軸側治具をチャックや把持爪に複数固定する必要があるが、加工用工具４０によりワークＷに形成された複数の下穴を、同時に、又は個別に加工するときにも有効である。このような場合、主軸１１の中心軸線Ｃ１と、刃物台１２とを同心状態にするのではなく、ワークＷの下穴と、当該下穴を加工する加工用工具４０のホルダ４１の中心軸線Ｃ３とを同心状態にする必要がある。
【0075】
上記に説明した実施の形態では、工作機械１０において、下穴９０が形成されたワークＷにセレーション加工を行う場合について説明している。しかしながら、同一の工作機械１０において、ワークＷに対して下穴９０を含む、その他の旋削加工と、上記セレーション加工とを連続して行うことも可能である。このように、同一の工作機械で、複数の加工を連続して実施することで、ワークＷを精度良く加工できるとともに、各加工における工程を省略でき、ワークＷに対する加工時間を短縮することができる。
【0076】
上記に説明した実施の形態に示した加工用工具は、チャック１７に取り付けられたワークＷを加工する加工用刃体４３と、自身の中心軸線Ｃ２方向における一端側で加工用刃体４３を保持する刃体支持用軸体４２と、刃体支持用軸体４２を刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転可能に保持するホルダ４１と、刃体支持用軸体４２に設けられた工具側治具６２と、を有し、ホルダ４１は、自身の中心軸線Ｃ３に対して刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を傾けた状態で刃体支持用軸体４２を保持し、加工用刃体４３は、刃体支持用軸体４２がホルダ４１に保持されたときに、加工用刃体４３の先端面における回転中心Ｐ３がホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致するように配置され、工具側治具６２は、チャック１７又はホルダ４１のいずれかを自身の中心軸線Ｃ１，Ｃ３を回転中心として回転させながらチャック１７とホルダ４１とを近接させたときに、刃体支持用軸体４２の中心軸線に直交し、上述した交点が含まれる平面ＰＬ２上で、チャック１７に設けた主軸側治具２１と当接して、回転するチャック１７又はホルダ４１のいずれかの回転方向における、ワークＷの回転位置と加工用刃体４３の回転位置とを一致させるものである。
【0077】
これによれば、主軸側治具２１の押圧片２１ｂと工具側治具６２の当接部８５とが当接する当接点Ｐ２の回転中心は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３と一致する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、ホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致する。さらに、ワークＷの加工時には、チャック１７とホルダ４１とを同心状態に保持している。その結果、チャック１７の中心軸線Ｃ１に直交する平面に投影したときに、回転するチャック１７又はホルダ４１が回転する角度と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置が回転する角度とのズレがなくなり、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させることができる。換言すると、加工のためにチャック１７又はホルダ４１を回転させても、ワークＷに対して加工用刃体４３は自身の中心軸線Ｃ２を相対的に刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を基点とする円錐振り子の運動軌跡のような首振り運動をするだけで、ワークＷと加工用刃体４３の相対回転を零に維持することができる。その結果、加工用刃体４３によるワークＷの加工を高精度に行うことができる。また、加工用刃体４３によるワークＷの加工を行う前に、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させているので、加工用刃体４３をワークＷに圧接させたときの衝撃を小さくでき、加工用刃体４３の刃先面４３ａの破損を防止することができる。
【0078】
また、工具側治具６２は、チャック１７とホルダ４１とを同心状態に保持した状態で、回転するチャック１７とホルダ４１とを近接させたときに、チャック１７の回転に伴なって回動する主軸側治具２１の押圧を受けて、刃体支持用軸体４２を当該刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転させ、加工用刃体４３は、ワークＷに対して前記交点を基点として首振り運動するものである。
【0079】
これによれば、加工用刃体４３がワークＷに圧接されると、加工用刃体４３は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を基点とした首振り運動を行う。上述したように、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置する。したがって、上記圧接点は、回転するチャック１７に固定されたワークＷとの間で、チャック１７の回転方向における位置ずれを起こすことなく切削加工を行うことになる。その結果、加工用刃体４３によるワークＷの切削加工を精度良く行うことができる。
【0080】
また、工具側治具６２は、回転するホルダ４１とチャック１７とを近接させたときに、主軸側治具２１に当接して、ホルダ４１の回転に伴う刃体支持用軸体４２の回転を停止させ、加工用刃体４３は、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２がホルダ４１の中心軸線Ｃ３に対して傾いていることで、刃体支持用軸体４２の回転停止後に引き続き実行されるホルダ４１の回転により、刃体支持用軸体４２とともに前記交点を基点として首振り運動するものである。
【0081】
これによれば、加工用刃体４３がワークＷに圧接されると、加工用刃体４３は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を基点とした首振り運動を行う。上述したように、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置する。したがって、上記圧接点は、回転するホルダ４１の回転角度と同一角度分、移動する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置している。その結果、首振り運動する加工用刃体４３はワークＷに対して均一に圧接されて、加工用刃体４３によるワークＷの切削加工を精度良く行うことができる。また、この場合には、例えば加工用工具４０によりワークＷの中心からずれた位置にある下穴に対して加工を行う、または、複数の加工用工具４０により複数のワークＷを同時に加工する場合であっても切削加工を精度良く行うことができる。
【0082】
また、工具側治具６２は、点接触又は線接触により主軸側治具２１に当接される当接部８５を有する。工具側治具６２は、主軸側治具２１との当接時に、主軸側治具２１に対して点接触又は線接触することが可能な当接部を有するものである。
【0083】
これによれば、工具側治具６２と主軸側治具２１との当接時に、工具側治具６２の当接部８５が主軸側治具２１に点接触又は線接触することで、例えば主軸１１が回転する場合には、主軸側治具２１に工具側治具６２が確実に押圧されることになるので、主軸１１とともに回転するがチャック１７の回転角度と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転角度とのズレがなくなり、主軸１１に設けられたチャック１７の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させることができる。また、加工用工具４０が回転する場合、主軸側治具２１が工具側治具６２に当接されることになるので、例えば主軸１１が回転する場合と同様にして、加工用工具４０のホルダ４１の回転方向における、主軸１１に設けられたチャック１７の回転位置と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転位置とを同期させることができる。
【0084】
また、主軸側治具２１は、ばね付勢により主軸側治具２１から突出された状態に保持され、ホルダ４１とチャック１７との近接時に、工具側治具６２による押圧されて、ばね付勢に抗して主軸側治具２１の内部に押し込まれるピン２７を有する。
【0085】
例えば、工具側治具６２が把持爪１６ａの主軸側治具２１の押圧片２１ｂが回転によって通過する領域内に侵入したとき、侵入したタイミングによっては、工具側治具６２の当接部８５は、主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に衝突する。この場合、工具側治具６２の当接部８５は、主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３を押圧した状態で、主軸１１とともに回転してしまい、加工用工具４０の加工用刃体４３は、ワークＷに圧接できない状態、すなわち、ワークの加工を行うことができない。
【0086】
上記構成を有することで、工具側治具６２の当接部８５がピン２７に当接されると、ピン２７は、工具側治具６２の当接部８５に係合される。このとき、チャック１７は回転している一方で、刃体支持用軸体４２は停止している。したがって、工具側治具６２の当接部８５には、ピン２７を押圧する力と、チャック１７の回転により作用する力と、ピン２７と工具側治具６２の当接部８５との間で作用する動摩擦力が作用する。これら力により、工具側治具６２が取り付けられた刃体支持用軸体４２は、チャック１７の回転方向と同一方向に、チャック１７の回転よりも遅い速度で回転する。工具側治具６２が取り付けられた刃体支持用軸体４２が、チャック１７よりも遅い速度で回転することで、工具側治具６２の当接部８５とピン２７との係合が解除される。このとき、チャック１７の把持爪１６に設けた主軸側治具２１は、工具側治具６２の進行方向から退避した位置まで回転している。一方、チャック１７は回転しているので、チャック１７に取り付けられた主軸側治具２１の押圧片２１ｂは、チャック１７に向けて移動する主軸側治具２１の当接部８５を押圧する。これにより、工具側治具６２の当接部８５が主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に衝突することを防止できる。その結果、加工用工具４０の加工用刃体４３を確実にワークＷに圧接させることができる。
【0087】
また、ホルダ４１が回転している場合、刃体支持用軸体４２及び刃体支持用軸体４２に取り付けられている工具側治具６２はホルダ４１とともに回転する。ホルダ４１がチャック１７に近接するときに、回転する刃体支持用軸体４２に取り付けられている工具側治具６２の当接部８５はチャック１７の把持爪１６に設けた工具側治具６２の主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に衝突する。このとき、ホルダ４１は回転するが、刃体支持用軸体４２及び工具側治具６２は回転を停止する。この状態では、加工用工具４０の加工用刃体４３は、ワークＷに圧接できない状態、すなわち、ワークの加工を行うことができない。
【0088】
加工用工具４０のホルダ４１が回転しているときに、工具側治具６２の当接部８５がピン２７を押圧すると、工具側治具６２の当接部８５には、ピン２７を押圧する力と、加工用工具４０のホルダ４１の回転による力と、ピン２７に当接したときにピン２７との間で作用する動摩擦力が作用する。これら力により、工具側治具６２が取り付けられた刃体支持用軸体４２は、ホルダ４１の回転方向と同一方向に、ホルダ４１の回転よりも遅い速度で回転する。一方、チャック１７の把持爪１６に設けた主軸側治具２１は停止している。したがって、工具側治具６２の当接部８５とピン２７との係合が解除される。このとき、ホルダ４１の回転方向において、ホルダ４１に保持された刃体支持用軸体４２に取り付けられた工具側治具６２の当接部８５は、チャック１７に設けた主軸側治具２１からずれた位置まで回転している。また、工具側治具６２の当接部８５とピン２７との係合が解除されると、工具側治具６２が取り付けられた刃体支持用軸体４２はホルダ４１とともに回転する。このとき、ホルダ４１とチャック１７とは近接するので、工具側治具６２の当接部８５は、主軸側治具２１の押圧片２１ｂに当接される。これにより、工具側治具６２の当接部８５が主軸側治具２１の押圧片２１ｂの上面２３に衝突することを防止できる。その結果、加工用工具４０の加工用刃体４３を確実にワークＷに圧接させることができる。
【0089】
また、加工用刃体４３は、ワークＷに対してスプライン加工を行うものである。
【0090】
例えば回転するワークＷに加工用刃体４３を圧接したとき、加工用刃体４３には、ワークの回転に基づいて働く力と加工用刃体４３をワークＷに圧接する力とが作用する。加工用刃体４３をワークＷに圧接したときには、例えばチャック１７が回転したときのワークＷの回転角度及び上記圧接点の回転角度、又は、ホルダ４１が回転したときのホルダ４１の回転角度及び上記圧接点の回転角度が一致している。すなわち、加工用刃体４３をワークＷに圧接したときには、その圧接力のみが作用する。その結果、加工用刃体４３の破損を防止でき、同時に、加工用刃体４３の刃先面４３ａの欠損によるワークＷの切削不良が抑制される。さらには、歯筋の曲がりや、切削不良などの発生を防止することができる。
【0091】
また、上記に説明した実施の形態に示した工作機械は、ワークＷが取り付けられるチャック１７と、ワークＷを加工する加工用工具４０と、加工用工具４０を保持する工具保持部３５と、を有し、加工用工具４０は、ワークＷに圧接されることでワークＷを加工する加工用刃体４３と、自身の中心軸線Ｃ２方向における一端側で加工用刃体４３を保持する刃体支持用軸体４２と、刃体支持用軸体４２を当該刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転可能に保持するホルダ４１と、刃体支持用軸体４２に設けられた工具側治具６２と、を有し、チャック１７は、ワークＷの加工時に工具側治具６２と当接される主軸側治具２１を有し、ホルダ４１は、自身の中心軸線Ｃ３に対して刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を傾けた状態で刃体支持用軸体４２を保持し、加工用刃体４３は、刃体支持用軸体４２がホルダ４１に保持されたときに、当該加工用刃体４３の先端面における回転中心がホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致するように配置され、工具側治具６２は、チャック１７又はホルダ４１のいずれかを自身の中心軸線Ｃ１又はＣ３を回転中心として回転させながらチャック１７とホルダ４１とを近接させたときに、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２に直交し、上述した交点が含まれる平面ＰＬ２上で、チャック１７に設けた主軸側治具２１と当接して、回転するチャック１７又はホルダ４１のいずれかの回転方向における、ワークＷの回転位置と加工用刃体４３の回転位置とを一致させるものである。
【0092】
これによれば、主軸側治具２１の押圧片２１ｂと工具側治具６２の当接部８５とが当接する当接点Ｐ２の回転中心は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３と一致する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、ホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致する。さらに、ワークＷの加工時には、チャック１７とホルダ４１とを同心状態に保持している。その結果、チャック１７の中心軸線Ｃ１に直交する平面に投影したときに、回転するチャック１７又はホルダ４１が回転する角度と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置が回転する角度とのズレがなくなり、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させることができる。その結果、加工用刃体４３によるワークＷの加工を高精度に行うことができる。また、加工用刃体４３によるワークＷの加工を行う前に、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させているので、加工用刃体４３をワークＷに圧接させたときの衝撃を小さくでき、加工用刃体４３の刃先面４３ａの破損を防止することができる。
【0093】
また、工具側治具６２は、チャック１７とホルダ４１とを同心状態に保持した状態で、回転するチャック１７とホルダ４１とを近接させたときに、チャック１７の回転に伴なって回動する主軸側治具２１の押圧を受けて、刃体支持用軸体４２を当該刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転させ、加工用刃体４３は、ワークＷに対して交点を基点として首振り運動するものである。
【0094】
これによれば、加工用刃体４３がワークＷに圧接されると、加工用刃体４３は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を基点とした首振り運動を行う。上述したように、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置する。したがって、上記圧接点は、回転するチャック１７に固定されたワークＷとの間で、チャック１７の回転方向における位置ずれを起こすことなく切削加工を行うことになる。その結果、加工用刃体４３によるワークＷの切削加工を精度良く行うことができる。
【0095】
また、工具側治具６２は、回転するホルダ４１とチャック１７とを近接させたときに、主軸側治具２１に当接して、ホルダ４１の回転に伴う刃体支持用軸体４２の回転を停止させ、加工用刃体４３は、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２がホルダ４１の中心軸線Ｃ３に対して傾いていることで、刃体支持用軸体４２の回転停止後に引き続き実行されるホルダ４１の回転により、刃体支持用軸体４２とともに交点を基点として首振り運動するものである。
【0096】
これによれば、加工用刃体４３がワークＷに圧接されると、加工用刃体４３は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３を基点とした首振り運動を行う。上述したように、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置する。したがって、上記圧接点は、回転するホルダ４１の回転角度と同一角度分、移動する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、チャック１７の中心軸線Ｃ１上に位置している。その結果、首振り運動する加工用刃体４３はワークＷに対して均一に圧接されて、加工用刃体４３によるワークＷの切削加工を精度良く行うことができる。また、この場合には、例えば加工用工具４０によりワークＷの中心からずれた位置にある下穴に対して加工を行う、または、複数の加工用工具４０により複数のワークＷを同時に加工する場合であっても切削加工を精度良く行うことができる。
【0097】
また、チャック１７は、複数の把持爪１６を有するチャック１７であり、主軸側治具２１は、複数の把持爪１６のいずれか１つに固定されるものである。
【0098】
これによれば、押圧部材をチャックが有する把持爪のいずれかに固定するだけで済み、主軸やチャックの構造を新たな構造とする必要はない。したがって、従来の工作機械の把持爪に固定することも可能となる。
【0099】
また、本実施の形態における加工方法は、チャック１７に取り付けられるワークＷを、保持具に保持された加工用工具４０を用いて加工する方法であって、加工用工具４０は、ワークＷに圧接されることでワークＷを加工する加工用刃体４３と、自身の中心軸線Ｃ２方向における一端側で加工用刃体４３を保持する刃体支持用軸体４２と、刃体支持用軸体４２を当該刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を回転中心として回転可能に保持するホルダ４１と、刃体支持用軸体４２に設けられた工具側治具６２と、を有し、チャック１７は、ワークＷの加工時に工具側治具６２と当接される主軸側治具２１を有し、ホルダ４１は、自身の中心軸線Ｃ３に対して刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２を傾けた状態で刃体支持用軸体４２を保持し、加工用刃体４３は、刃体支持用軸体４２がホルダ４１に保持されたときに、当該加工用刃体４３の先端面における回転中心Ｐ３がホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致するように配置され、チャック１７又はホルダ４１のいずれかを自身の中心軸線Ｃ１，Ｃ３を回転中心として回転させる工程と、チャック１７とホルダ４１とを近接させて、刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２に直交し、上述した交点が含まれる平面ＰＬ２上で、チャック１７に設けた主軸側治具２１と当接させることで、回転するチャック１７又はホルダ４１のいずれかの回転方向における、ワークＷの回転位置と加工用刃体４３の回転位置とを一致させる工程と、加工用工具４０の加工用刃体４３をワークＷに圧接させて、ワークＷを加工する工程と、を含むものである。
【0100】
これによれば、主軸側治具２１の押圧片２１ｂと工具側治具６２の当接部８５とが当接する当接点Ｐ２の回転中心は、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３と一致する。また、加工用刃体４３の刃先面４３ａの回転中心Ｐ３は、ホルダ４１の中心軸線Ｃ３と刃体支持用軸体４２の中心軸線Ｃ２との交点に一致する。さらに、ワークＷの加工時には、チャック１７とホルダ４１とを同心状態に保持している。その結果、チャック１７の中心軸線Ｃ１に直交する平面に投影したときに、回転するチャック１７又はホルダ４１が回転する角度と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置が回転する角度とのズレがなくなり、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させることができる。その結果、加工用刃体４３によるワークＷの加工を高精度に行うことができる。また、加工用刃体４３によるワークＷの加工を行う前に、チャック１７又はホルダ４１の回転と、加工用刃体４３がワークＷに局所的に圧接される位置の回転とを同期させているので、加工用刃体４３をワークＷに圧接させたときの衝撃を小さくでき、加工用刃体４３の刃先面４３ａの破損を防止することができる。
【0101】
また、ワークＷを加工する工程は、ワークＷに設けた下穴をスプライン加工する工程である。
【0102】
例えば、ワークＷに対する下穴の旋削加工と、旋削加工により形成されたワークＷの下穴に対するセレーション加工とを同一の工作機械で連続して実施することで、ワークＷを精度良く加工できるとともに、各加工における工程を省略でき、ワークＷに対する加工時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【0103】
１０…工作機械
１１…主軸
１２…刃物台
１６…把持爪
１７…チャック
２１…主軸側治具
２７…ピン
４０…加工用工具
４１…ホルダ
４２…刃体支持用軸体
４３…加工用刃体
４４…回転補助機構
６２…工具側治具
８５ａ…第１当接部
８５ｂ…第２当接部
Ｗ…ワーク
１１…主軸
１２…刃物台
１６…把持爪
１７…チャック
２１…主軸側治具
２７…ピン
４０…加工用工具
４１…ホルダ
４２…刃体支持用軸体
４３…加工用刃体
４４…回転補助機構
６２…工具側治具
８５ａ…第１当接部
８５ｂ…第２当接部
Ｗ…ワーク
【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】
【図17】