JP2016162102A - 加工評価システム、加工評価方法及び加工評価プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の加工面から加工精度を詳細に評価する。
【解決手段】加工評価システム１００は、転写形状５１が繰り返し形成された被加工物Ｗの加工面５０の断面形状を入力する入力部１０と、入力部１０から入力された断面形状から転写形状５１のそれぞれの近似円Ｃを求める近似円算出部２１と、近似円算出部２１が求めた近似円Ｃに基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り量の偏差及びバイト１３の切込量の偏差を求める精度算出部２２とを備えている。精度算出部２２は、近似円Ｃと近似円Ｃに対応する転写形状５１との偏差に基づいてバイト１３の転写性を求め、隣り合う近似円Ｃの中心間の、送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、バイト１３の送り量の偏差を求め、近似円Ｃの中心の、切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、バイト１３の切込量の偏差を求める。
【選択図】図６

Description

ここに開示された技術は、加工評価システム、加工評価方法及び加工評価プログラムに関するものである。

従来より、加工が施された被加工物の表面を計測することによって、加工精度を評価することが行われている。例えば、特許文献１には、被加工物を旋盤で加工しつつ、被加工物の表面粗さを計測することによって、加工が適切に行われているかを判定している。

特開平０６−０９９３３６号公報

ところで、被加工物の加工面の表面粗さがわかったとしても、それだけでは加工精度を向上させることは難しい。すなわち、表面粗さだけでは、どこを改善すれば加工精度を向上させることができるかまではわからない。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の加工面から加工精度を詳細に評価することにある。

ここに開示された技術は、Ｒ形状の先端部を有する工具を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物を加工することによって該工具の転写形状が繰り返し形成された該被加工物の加工面の断面形状を入力する入力部と、前記入力部から入力された断面形状から前記転写形状のそれぞれの近似円を求める近似円算出部と、前記近似円算出部が求めた近似円に基づいて、前記工具の転写性、前記工具の送り量の偏差及び前記工具の切込量の偏差を求める精度算出部とを備え、前記精度算出部は、前記近似円と該近似円に対応する該転写形状との偏差に基づいて前記工具の転写性を求め、隣り合う前記近似円の中心間の、前記送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、前記工具の送り量の偏差を求め、前記近似円の中心の、前記切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、前記工具の切込量の偏差を求めるものとする。

前記加工評価システムによれば、被加工物の加工面から加工精度を詳細に評価することができる。

前記加工評価方法によれば、被加工物の加工面から加工精度を詳細に評価することができる。

前記加工評価プログラムによれば、被加工物の加工面から加工精度を詳細に評価することができる。

旋盤の概略図である。 バイトの先端部の拡大図である。 被加工物Ｗの加工面の断面形状の一例である。 加工評価システムのブロック図である。 加工評価システムの処理内容を示すフローチャートである。 加工面の断面形状から、転写性、送り偏差及び切込偏差を算出方法を説明するための説明図である。 図６に含まれる１組の転写形状及び近似円の拡大図である。 その他の実施形態に係る転写性を算出方法を説明するための、図７に相当する拡大図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る加工評価システムは、加工装置によって加工された被加工物の加工面であって、工具の転写形状が繰り返し形成された加工面に基づいて加工精度を評価するものである。以下の例では、旋盤により加工された被加工物の加工面に基づいて旋盤による加工精度を評価する場合について説明する。

図１に、旋盤の概略図を示し、図２に、バイトの先端部の拡大図を示す。

旋盤１は、回転駆動される主軸１１と、主軸１１の先端に設けられ、被加工物Ｗを把持するチャック１２と、被加工物Ｗに加工を施すバイト１３と、バイト１３を支持する刃物台１４とを有している。刃物台１４は、少なくとも主軸１１の回転軸と直交する方向（切込方向）と、該回転軸に沿った方向（送り方向）とにバイト１３を移動させるように構成されている。バイト１３は、工具の一例である。

主軸１１の回転軸と直交する方向へのバイト１３の位置を調整することによって、被加工物Ｗの切込量が調整される。また、被加工物Ｗを回転させながら、バイト１３を主軸１１の回転軸に沿った方向へ移動させることによって、被加工物Ｗに切削加工が施されていく。この主軸１１の回転軸に沿った方向が送り方向であり、被加工物Ｗの１回転当たりのバイト１３の送り方向への移動量を送り量と称する。

バイト１３の刃は、概略的には先鋭な形状をしているが、刃の先端部（所謂、ノーズ）は、図２に示すように、所定の曲率半径Ｒを有するＲ形状に形成されている。

そのため、バイト１３で切削された被加工物Ｗの加工面５０には、図３に示すように、バイト１３の先端形状に応じた複数の凹凸が形成される。図３は、被加工物Ｗの加工面の断面形状の一例である。加工面５０の１つ１つの凹部は、バイト１３の転写形状５１である。旋盤１は、バイト１３を送り方向へ移動させながら切込方向へ切り込んで被加工物Ｗを加工するので、加工面５０には、転写形状５１が繰り返し形成されることになる。隣り合う転写形状５１のピッチは、バイト１３の送り量に対応する。旋盤１に設定される送り量は、通常、加工中は一定なので、転写形状５１は、理想的には等間隔に配列される。また、切込量を一定に維持した状態で切削を行う通常の切削加工においては、転写形状５１の深さも、理想的には全ての転写形状５１で一定となる。

加工面５０の表面粗さは、これら複数の転写形状５１に依存している。バイト１３の先端形状が正確に転写され且つ、バイト１３の送り量及び切込量が厳密に一定であれば、加工面５０の表面粗さは、バイト１３の先端部の曲率半径、バイト１３の送り量及び切込量によってコントロールすることができる。

しかしながら、実際の被加工物Ｗの加工面５０は、そのような理想的な形状とはならず、バイト１３の転写形状５１自体にばらつきが生じると共に、複数の転写形状５１のピッチや深さにもばらつきが生じる。このばらつきの原因としては、例えば、過切削若しくは切り残し、工作機械の精度（主軸１１の剛性や、刃物台１４の剛性等）、被加工物Ｗのかえり、バイト１３の摩耗、バイト１３と被加工物Ｗとの親和性等が考えられる。

このような切削加工の目的は、所望の寸法精度、表面粗さ及び表面特性を持った部品を加工することであり、得られた被加工物Ｗの寸法精度や表面粗さが要求を満たさない場合、何が原因でどのように条件を変更すればよいかを明らかにする必要がある。その際に、Ｒａ、Ｒｙ、Ｒｚ等の表面粗さだけでは、原因及び改善点を分析することが困難である。

そこで、本実施形態に係る加工評価システム１００は、被加工物Ｗの加工面の断面形状から、バイト１３の転写性、バイト１３の送り量の偏差（以下、「送り偏差」という）及びバイト１３の切込量の偏差（以下、「切込偏差」という）の少なくとも３つのパラメータを求める。

加工評価システム１００は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で形成される。尚、加工評価システム１００は、表面形状測定装置等の計測機器に組み込まれていてもよい。加工評価システム１００のブロック図を図４に示す。また、加工評価システム１００の処理内容を示すフローチャートを図５に示す。

加工評価システム１００は、被加工物Ｗの加工面の断面形状のデータを入力する入力部１０と、入力された断面形状のデータに基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り偏差及びバイト１３の切込偏差を演算する演算部２０と、演算部２０による演算結果を出力する出力部３０と、演算部２０による演算結果を保存する記憶部４０とを有している。演算部２０は、ＣＰＵ等のプロセッサで形成されている。記憶部４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び／又はハードディスクで形成されている。記憶部４０には、加工評価システム１００に加工評価を実行させるための加工評価プログラムが格納されている。また、演算部２０による演算結果は、記憶部４０に記憶される。

加工評価システム１００は、記憶部４０に格納された加工評価プログラムによって、図５に示すような処理を実行する。具体的には、加工評価システム１００は、被加工物Ｗの加工面の断面形状を入力し（ステップＳ１）、転写形状５１の近似円を算出し（ステップＳ２）、転写性を算出し（ステップＳ３）、送り偏差を算出し（ステップＳ４）、切込偏差を算出し（ステップＳ５）、それらの演算結果を出力部３０を介して出力する（ステップＳ６）。以下に、加工評価システム１００の各構成要素の説明と併せて、各ステップにおける処理について説明する。

被加工物Ｗの加工面の断面形状は、接触式の表面粗さ測定機や非接触式の３Ｄ表面形状測定装置等の計測装置により取得される。

計測装置により取得された、被加工物Ｗの加工面の断面形状のデータは、入力部１０を介して加工評価システム１００に入力される。

入力部１０は、例えば、ＵＳＢインターフェース等のＰＣの入力インターフェースである。入力部１０には、ケーブルを介して計測装置が接続され、断面形状のデータが計測装置から入力部１０を介して入力される。あるいは、入力部１０は、メモリカード等の記憶媒体の読取部（例えば、カードリーダ等）であってもよい。その場合、入力部１０に記憶媒体が装着され、断面形状のデータが記憶媒体から入力部１０を介して入力される。また、入力部１０からは、バイト１３の先端部の曲率半径Ｒが入力される。

入力部１０を介して入力された断面形状のデータは、演算部２０に転送される。演算部２０は、断面形状から転写形状５１のそれぞれの近似円を求める近似円算出部２１と、近似円算出部２１が求めた近似円に基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り偏差及びバイト１３の切込偏差を求める精度算出部２２とを備えている。

近似円算出部２１は、図６，７に示すように、転写形状５１上の各点と近似円との偏差が最小となるような近似円Ｃを算出する。演算部２０に入力される断面形状のデータは、点の集合であるため、転写形状５１も有限の点の集合により形成される。図６，７では、説明の便宜上、断面形状のサンプリング周期を大きくしている。近似円算出部２１は、断面形状を直交するＸ軸及びＹ軸による座標系で表す。具体的には、転写形状５１が配列される方向にＸ軸が取られ、転写形状５１の深さ方向にＹ軸が取られる。そして、近似円算出部２１は、入力部１０を介して入力されたバイト１３の曲率半径Ｒを近似円Ｃの半径に設定する。つまり、転写形状５１は、理想的には、バイト１３の先端部のＲ形状と一致するので、バイト１３の曲率半径Ｒを転写形状５１の近似円Ｃの半径として採用する。次に、近似円算出部２１は、近似円Ｃの中心を仮に設定し、曲率半径Ｒの半径を有する近似円Ｃを作成する。続いて、近似円算出部２１は、転写形状５１を形成する各点から近似円ＣまでのＹ軸方向の距離ｙ_ｊ（ｊ＝１〜ｎであり、ｎは、転写形状５１を形成する点の総数）を求め（図７参照）、以下の式（Ａ）で表される評価値Ｔ_ｉを計算する。尚、ｉ＝１〜Ｎであり、Ｎは、算出に用いる転写形状５１の総数である。

評価値Ｔ_ｉは、転写形状５１を形成する各点の、近似円Ｃに対するＹ軸方向への偏差（即ち、ばらつき）を表している。近似円算出部２１は、近似円Ｃの中心を変更して評価値Ｔ_ｉを計算し、評価値Ｔ_ｉが最小となる近似円Ｃの中心を求める。こうして、近似円算出部２１は、評価値Ｔ_ｉが最小となる近似円Ｃを求める。Ｙ軸方向は、転写形状５１の深さ方向であり、バイト１３の切込方向に対応する。つまり、近似円算出部２１は、転写形状５１を形成する各点の切込方向への偏差が最小となる近似円Ｃを求めている。

近似円算出部２１は、このような近似円Ｃの算出をＮ個の転写形状５１について行い、それぞれの転写形状５１の近似円Ｃ_ｉの中心座標（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）（ｉ＝１〜Ｎ）を求める。近似円算出部２１は、求めた近似円Ｃ_ｉの中心座標（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）及び、各近似円Ｃ_ｉの評価値Ｔ_ｉを精度算出部２２へ出力する。尚、各近似円Ｃ_ｉの評価値Ｔ_ｉは、近似円Ｃ_ｉを求める際に必然的に算出される。

精度算出部２２は、バイト１３の転写性を求める転写性算出部２３と、バイト１３の送り偏差を求める送り偏差算出部２４と、バイト１３の切込偏差を求める切込偏差算出部２５とを有している。

転写性算出部２３は、式（Ｂ）に示すように、近似円Ｃ_ｉの評価値Ｔ_ｉの平均値Ｔ_ｍを求める。尚、ｉ＝１〜Ｎであり、Ｎは、算出に用いる転写形状５１の総数である。

この平均値Ｔ_ｍは、バイト１３の転写性を表すパラメータであり、以下、転写評価値Ｔ_ｍと称する。転写評価値Ｔ_ｍが小さいほど、バイト１３の転写性が良好なことを表す。こうして、転写性算出部２３は、転写評価値Ｔ_ｍを出力する。

送り偏差算出部２４は、隣り合う近似円Ｃ_ｋ，Ｃ_ｋ＋１の中心のＸ軸方向への間隔に基づいて、バイト１３の送り偏差を求める。詳しくは、送り偏差算出部２４は、式（Ｃ）に基づいて、隣り合う近似円Ｃ_ｋ，Ｃ_ｋ＋１の中心のＸ軸方向のピッチ（間隔）Ｐ_ｋを求める。尚、ｋ＝１〜Ｎ−１であり、Ｎは、算出に用いる転写形状５１の総数である。

Ｐ_ｋ＝Ｘ_ｋ＋１−Ｘ_ｋ ・・・（Ｃ）

この隣り合う近似円Ｃ_ｋ，Ｃ_ｋ＋１のピッチＰ_ｋは、本来はバイト１３の送り量に相当する。しかしながら、加工面５０から求められるピッチＰ_ｋは一定ではなく、ばらつきがある。そこで、送り偏差算出部２４は、以下の式（Ｄ）に基づいてピッチＰ_ｋの偏差Ｓ_Ｆを求める。

ここで、ｍは、以下の式（Ｅ）で表されるピッチの平均値である。

この偏差Ｓ_Ｆは、バイト１３の送り偏差を表すパラメータであり、以下、送り偏差Ｓ_Ｆと称する。送り偏差Ｓ_Ｆが小さいほど、バイト１３の送り量が一定であることを表す。こうして、送り偏差算出部２４は、送り偏差Ｓ_Ｆを出力する。

切込偏差算出部２５は、近似円Ｃ_ｋの中心のＹ軸方向への偏差に基づいて、バイト１３の切込偏差を求める。詳しくは、切込偏差算出部２５は、図６に示すような、近似円Ｃ_ｋの中心の回帰直線Ｌを求める。次に、切込偏差算出部２５は、近似円の中心から回帰直線ＬまでのＹ軸方向の距離ａ_ｉを求める。尚、ｉ＝１〜Ｎであり、Ｎは、算出に用いる転写形状５１の総数である。続いて、切込偏差算出部２５は、以下の式（Ｆ）で表される偏差Ｓ_Ｄを求める。

この偏差Ｓ_Ｄは、バイト１３の切込偏差を表すパラメータであり、以下、切込偏差Ｓ_Ｄと称する。切込偏差Ｓ_Ｄが小さいほど、バイト１３の切込量が一定であることを表す。こうして、切込偏差算出部２５は、切込偏差Ｓ_Ｄを出力する。

演算部２０は、転写性算出部２３、送り偏差算出部２４及び切込偏差算出部２５のそれぞれが算出する転写評価値Ｔ_ｍ、送り偏差Ｓ_Ｆ、及び切込偏差Ｓ_Ｄを出力部３０に出力する。

出力部３０は、演算部２０の演算結果を出力する機能を有する。例えば、出力部３０は、ＰＣのディスプレイである。出力部３０は、受け取った転写評価値Ｔ_ｍ、送り偏差Ｓ_Ｆ、及び切込偏差Ｓ_Ｄを表示する。尚、出力部３０は、ディスプレイ以外の、プリンタ等の出力装置であってもよい。

尚、演算部２０は、転写評価値Ｔ_ｍ、送り偏差Ｓ_Ｆ、及び切込偏差Ｓ_Ｄを記憶部４０に記憶するようにしてもよい。

このように、加工評価システム１００は、加工面５０の断面形状に基づいて転写評価値Ｔ_ｍ、送り偏差Ｓ_Ｆ、及び切込偏差Ｓ_Ｄという３つのパラメータを求める。加工評価システム１００は、単なる表面粗さではなく、これら３つのパラメータを求めるので、被加工物Ｗの加工面５０の加工精度を向上させるための改善点を容易に分析することができる。

詳しくは、転写評価値Ｔ_ｍは、前述の如く、バイト１３の転写性を表している。バイト１３の転写性は、過切削や切り残し等の加工現象の不安定性に依存している。そのため、切削速度を調整したり、凝着の少ない被覆工具に変更したり、切削油剤を使用したりすることによって、転写評価値Ｔ_ｍを小さくすることができる。

送り偏差Ｓ_Ｆは、前述の如く、バイト１３の送り偏差を表し、切込偏差Ｓ_Ｄは、バイト１３の切込量の偏差を表している。バイト１３の送り偏差Ｓ_Ｆ及び切込偏差Ｓ_Ｄは、旋盤１及び被加工物Ｗの振動若しくは剛性不足による変形又は旋盤１の送り精度若しくは回転の精度等の加工システムの安定性に依存している。そのため、被加工物Ｗの支持剛性を向上させたり、切削速度を調整したり、旋盤１そのものを変更したりすることによって、送り偏差Ｓ_Ｆ及び切込偏差Ｓ_Ｄを小さくすることができる。

以上のように、加工評価システム１００は、Ｒ形状の先端部を有するバイト１３を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物Ｗを加工することによってバイト１３の転写形状５１が繰り返し形成された被加工物Ｗの加工面５０の断面形状を入力する入力部１０と、入力部１０から入力された断面形状から転写形状５１のそれぞれの近似円Ｃを求める近似円算出部２１と、近似円算出部２１が求めた近似円Ｃに基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り量の偏差及びバイト１３の切込量の偏差を求める精度算出部２２とを備え、精度算出部２２は、近似円Ｃと近似円Ｃに対応する転写形状５１との偏差に基づいてバイト１３の転写性を求め、隣り合う近似円Ｃの中心間の、送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、バイト１３の送り量の偏差を求め、近似円Ｃの中心の、切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、バイト１３の切込量の偏差を求める。

また、加工評価システム１００が採用する加工評価方法は、Ｒ形状の先端部を有するバイト１３を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物Ｗを加工することによってバイト１３の転写形状５１が繰り返し形成された被加工物Ｗの加工面５０の断面形状を入力する入力工程と、入力部１０から入力された断面形状から転写形状５１のそれぞれの近似円Ｃを求める近似円算出工程と、近似円算出工程で求めた近似円Ｃに基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り量の偏差及びバイト１３の切込量の偏差を求める精度算出工程とを含み、精度算出工程は、近似円Ｃと近似円Ｃに対応する転写形状５１との偏差に基づいてバイト１３の転写性を求める工程と、隣り合う近似円Ｃの中心間の、送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、バイト１３の送り量の偏差を求める工程と、近似円Ｃの中心の、切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、バイト１３の切込量の偏差を求める工程とを有する。

さらに、加工評価システム１００が採用する加工評価プログラムは、被加工物Ｗの加工精度を評価するためにコンピュータを、Ｒ形状の先端部を有するバイト１３を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物Ｗを加工することによってバイト１３の転写形状５１が繰り返し形成された被加工物Ｗの加工面５０の断面形状を入力する入力部１０と、入力部１０から入力された断面形状から転写形状５１のそれぞれの近似円Ｃを求める近似円算出部２１と、近似円算出部２１が求めた近似円Ｃに基づいて、バイト１３の転写性、バイト１３の送り量の偏差及びバイト１３の切込量の偏差を求める精度算出部２２として機能させ、精度算出部２２は、近似円Ｃと近似円Ｃに対応する転写形状５１との偏差に基づいてバイト１３の転写性を求め、隣り合う近似円Ｃの中心間の、送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、バイト１３の送り量の偏差を求め、近似円Ｃの中心の、切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、バイト１３の切込量の偏差を求める。

この構成によれば、単なる表面粗さではなく、３つのパラメータを求めるので、被加工物Ｗの加工面５０の加工精度を向上させるための改善点を容易に分析することができる。

また、近似円算出部２１は、バイト１３の先端部の曲率半径Ｒを半径とする近似円Ｃを求める。

転写形状２１は、バイト１３に先端部の形状が転写された形状であるので、近似円Ｃの半径をバイト１３の先端部の曲率半径Ｒで固定しても、高精度の近似円Ｃを求めることができる。この構成によれば、近似円算出部２１は、近似円Ｃの半径まで計算で求める必要がないので、近似円Ｃを求める際の演算量を低減することができる。

さらに、近似円算出部２１は、送り方向と切込方向とに対応する直交二軸のＸＹ座標系において、転写形状５１上の各点と近似円Ｃとの、切込方向に対応する軸方向、即ち、Ｙ軸方向の偏差が最小となるように近似円Ｃを求める。

この構成によれば、切り込み方向の偏差が最小となる近似円Ｃが求められる。

また、精度算出部２２は、転写形状５１上の各点と近似円算出部２１が求めた近似円Ｃとの偏差Ｔ_ｉを転写形状５１ごとに求め、複数の転写形状５１の偏差Ｔ_ｉの平均値Ｔ_ｍをバイト１３の転写性として求める。

転写形状５１上の各点と近似円算出部２１が求めた近似円Ｃとの偏差Ｔ_ｉは、バイト１３の先端部の形状に対する転写形状５１のばらつきを表しているので、複数の転写形状５１の偏差Ｔ_ｉの平均値Ｔ_ｍは、加工面５０全体におけるバイト１３の転写性を表している。つまり、平均値Ｔ_ｍを求めることによって、加工面５０全体におけるバイト１３の転写性を評価することができる。

さらに、精度算出部２２は、直交するＸ軸及びＹ軸で構成される座標系において送り方向をＸ軸に、切込方向をＹ軸に対応させ、近似円Ｃ_ｉの中心座標を（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）で表し（ｉ＝１〜Ｎ）、隣り合う近似円Ｃ_ｋ，Ｃ_ｋ＋１の中心のＸ軸方向の間隔をＰ_ｋ＝Ｘ_ｋ＋１−Ｘ_ｋ（ｋ＝１〜Ｎ−１）とし、式（Ｄ）で表される、バイト１３の送り偏差Ｓ_Ｆを求める。

隣り合う近似円Ｃ_ｋ，Ｃ_ｋ＋１の中心のＸ軸方向の間隔は、バイト１３の送り量に相当するので、Ｐ_ｋを用いて式（Ｄ）により送り偏差Ｓ_Ｆを求めることによって、バイト１３の送り偏差を評価することができる。

また、精度算出部２２は、複数の近似円の中心の回帰直線Ｌを求め、直交するＸ軸及びＹ軸で構成される座標系において送り方向をＸ軸に、切込方向をＹ軸に対応させ、各近似円Ｃ_ｉの中心から回帰直線ＬまでのＹ軸方向への距離をａ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、式（Ｆ）で表されるバイト１３の切込偏差Ｓ_Ｄを求める。

近似円Ｃ_ｉの中心から回帰直線ＬまでのＹ軸方向への距離ａ_ｉは、各中心のばらつきに相当するので、距離ａ_ｉを用いてしき（Ｆ）により切込偏差Ｓ_Ｄを求めることによって、バイト１３の切込偏差を評価することができる。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、前記実施形態では、被加工物Ｗを旋盤１により加工した加工面を評価しているが、加工方法は、旋盤による切削加工に限られるものではない。例えば、フライス盤による平面加工であってもよい。あるいは、平削り加工や、研削加工であってもよい。すなわち、加工面に工具の転写形状が周期的に形成される加工であれば、任意の加工を採用することができる。

また、転写性、送り偏差及び切込偏差は、前述の値に限られず、転写形状の近似円に基づいて算出される値であって、転写のばらつき、送り量のばらつき、切込量のばらつきを表す値であれば、任意の値を採用することができる。

尚、以上の説明では、評価値Ｔ_ｉを求める際に、図７に示すように、転写形状５１を形成する各点から近似円Ｃ_ｉまでのＹ軸方向の距離ｙ_ｊを用いているが、これに限られるものではない。評価値Ｔ_ｉは、近似円Ｃ_ｉに対する転写形状５１を形成する各点の偏差を表す値であればよい。例えば、図８に示すように、転写形状５１を形成する各点と近似円Ｃ_ｉとの、各点から該近似円Ｃ_ｉへ下ろした垂線方向への距離ｙ_ｊ’を、式（Ａ）のｙ_ｊの代わりに用いて、評価値Ｔ_ｉを求めてもよい。

また、送り偏差Ｓ_Ｆを算出する際には、式（Ｄ）に示すように、ピッチＰ_ｋとピッチの平均値ｍとの差を用いているが、これに限られるものではない。送り偏差Ｓ_Ｆは、ピッチＰ_ｋとの偏差を表す値であればよい。例えば、ピッチＰ_ｋと旋盤１に設定した送り量Ｆとの差を用いて、以下の式（Ｇ）に基づいてピッチＰ_ｋの偏差Ｓ_Ｆ’を求めてもよい。

続いて、実際に旋盤で加工した被加工物の加工面の実施例について説明する。実施例に係る被加工物は、Ｓ４５Ｃで形成され、その直径は、８０ｍｍであり、長さは２００ｍｍであった。バイトの材種は、Ｐ１０であり、その先端部の曲率半径は０．８ｍｍであった。切削速度は、６０ｍ／ｍｉｎと２００ｍ／ｍｉｎの２パターンで加工を行った。被加工物はワンチャックで、被加工物の一方側（右側）を６０ｍ／ｍｉｎで加工し、被加工物の他方側（左側）を２００ｍ／ｍｉｎで加工した。切込量は１．０ｍｍであり、送り量は、０．２ｍｍ／ｒｅｖであった。加工は、乾式切削で行った。旋盤は、オークマ社製のＬＳ旋盤（製造番号4090 1972.11）を用いた。

このようにして加工した被加工物の加工面をALICONA IMAGING社のINFINITE FOCUS G4を用いて測定した。

測定した加工面の断面形状データを加工評価システムを形成するＰＣに取り込み、前述の計算を行って、３つのパラメータを算出した。その結果を表１，２に示す。表１は、６０ｍ／ｍｉｎで加工した結果であり、表２は、２００ｍ／ｍｉｎで加工した結果である。尚、各加工について、加工面の任意の３カ所（Ｑ１〜Ｑ３と、Ｑ４〜Ｑ６）の断面形状を測定した。

表１，２からわかるように、切削速度２００ｍ／ｍｉｎの方が、切削速度６０ｍ／ｍｉｎよりも、転写評価値Ｔ_ｍが小さい、即ち、転写性が良好なことがわかる。これは、切削速度２００ｍ／ｍｉｎの方が、バイト１３の刃先への切り屑の凝着等が少ないためと考えられる。

また、送り偏差Ｓ_Ｆ及び切込偏差Ｓ_Ｄに関しても、切削速度２００ｍ／ｍｉｎの方が、切削速度６０ｍ／ｍｉｎよりも値が小さいことがわかる。ただし、切削速度の違いによる切込偏差Ｓ_Ｄの安定性の差は、それほど大きくない。すなわち、送り偏差Ｓ_Ｆは、切削速度を上昇させることによって効果的に改善することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、加工評価システム、加工評価方法及び加工評価プログラムについて有用である。

１００ 加工評価システム
１ 旋盤
１３ バイト（工具）
１０ 入力部
２０ 演算部
２１ 近似円算出部
２２ 精度算出部
２３ 転写性算出部
２４ 送り偏差算出部
２５ 切込偏差算出部
５０ 加工面
５１ 転写形状
Ｃ 近似円
Ｒ 曲率半径
Ｗ 被加工物

Claims (10)

1. Ｒ形状の先端部を有する工具を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物を加工することによって該工具の転写形状が繰り返し形成された該被加工物の加工面の断面形状を入力する入力部と、
   前記入力部から入力された断面形状から前記転写形状のそれぞれの近似円を求める近似円算出部と、
   前記近似円算出部が求めた近似円に基づいて、前記工具の転写性、前記工具の送り量の偏差及び前記工具の切込量の偏差を求める精度算出部とを備え、
   前記精度算出部は、
   前記近似円と該近似円に対応する該転写形状との偏差に基づいて前記工具の転写性を求め、
   隣り合う前記近似円の中心間の、前記送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、前記工具の送り量の偏差を求め、
   前記近似円の中心の、前記切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、前記工具の切込量の偏差を求めることを特徴とする加工評価システム。
2. 請求項１に記載の加工評価システムにおいて、
   前記近似円算出部は、前記工具の先端部の曲率半径を半径とする近似円を求めることを特徴とする加工評価システム。
3. 請求項１又は２に記載の加工評価システムにおいて、
   前記近似円算出部は、前記送り方向と前記切込方向とに対応する直交二軸の座標系において、前記転写形状上の各点と前記近似円との、前記切込方向に対応する軸方向の偏差が最小となるように前記近似円を求めることを特徴とする加工評価システム。
4. 請求項１又は２に記載の加工評価システムにおいて、
   前記近似円算出部は、前記転写形状上の各点と前記近似円との、各点から該近似円へ下ろした垂線方向への偏差が最小となるように前記近似円を求めることを特徴とする加工評価システム。
5. 請求項３又は４に記載の加工評価システムにおいて、
   前記精度算出部は、前記転写形状上の各点と前記近似円算出部が求めた前記近似円との偏差を前記転写形状ごとに求め、複数の前記転写形状の該偏差の平均値を前記工具の転写性として求めることを特徴とする加工評価システム。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の加工評価システムにおいて、
   前記精度算出部は、直交するＸ軸及びＹ軸で構成される座標系において前記送り方向をＸ軸に、前記切込方向をＹ軸に対応させ、前記近似円の中心座標を（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）で表し（ｉ＝１〜Ｎ）、隣り合う前記近似円の中心のＸ軸方向の間隔をＰ_ｋ＝Ｘ_ｋ＋１−Ｘ_ｋ（ｋ＝１〜Ｎ−１）とし、以下の式で表されるＳ_Ｆを前記工具の送り量の偏差として求めることを特徴とする加工評価システム。
   

   
7. 請求項１乃至５の何れか１つに記載の加工評価システムにおいて、
   前記精度算出部は、直交するＸ軸及びＹ軸で構成される座標系において前記送り方向をＸ軸に、前記切込方向をＹ軸に対応させ、前記近似円の中心座標を（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｉ）で表し（ｉ＝１〜Ｎ）、隣り合う前記近似円の中心のＸ軸方向の間隔をＰ_ｋ＝Ｘ_ｋ＋１−Ｘ_ｋ（ｋ＝１〜Ｎ−１）とし、以下の式で表されるＳ_Ｆ’を前記工具の送り量の偏差として求めることを特徴とする加工評価システム。
   

   

   ただし、Ｆは、加工時の前記工具の前記送り量の設定値である。
8. 請求項１乃至７の何れか１つに記載の加工評価システムにおいて、
   前記精度算出部は、複数の前記近似円の中心の回帰直線を求め、直交するＸ軸及びＹ軸で構成される座標系において前記送り方向をＸ軸に、前記切込方向をＹ軸に対応させ、前記各近似円の中心から前記回帰直線までの前記Ｙ軸方向への距離をａ_ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、以下の式で表されるＳ_Ｄを前記工具の切込量の偏差として求めることを特徴とする加工評価システム。
   

   
9. Ｒ形状の先端部を有する工具を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物を加工することによって該工具の転写形状が繰り返し形成された該被加工物の加工面の断面形状を入力する入力工程と、
   前記入力工程で入力された断面形状から前記転写形状のそれぞれの近似円を求める近似円算出工程と、
   前記近似円算出工程で求めた近似円に基づいて、前記工具の転写性、前記工具の送り量の偏差及び前記工具の切込量の偏差を求める精度算出工程とを含み、
   前記精度算出工程は、
   前記近似円と該近似円に対応する該転写形状との偏差に基づいて前記工具の転写性を求める工程と、
   隣り合う前記近似円の中心間の、前記送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、前記工具の送り量の偏差を求める工程と、
   前記近似円の中心の、前記切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、前記工具の切込量の偏差を求める工程とを有することを特徴とする加工評価方法。
10. 被加工物の加工精度を評価するためにコンピュータを、
    Ｒ形状の先端部を有する工具を所定の送り方向へ移動させながら該送り方向と直交する切込方向へ切り込んで被加工物を加工することによって該工具の転写形状が繰り返し形成された該被加工物の加工面の断面形状を入力する入力部と、
    前記入力部から入力された断面形状から前記転写形状のそれぞれの近似円を求める近似円算出部と、
    前記近似円算出部が求めた近似円に基づいて、前記工具の転写性、前記工具の送り量の偏差及び前記工具の切込量の偏差を求める精度算出部として機能させ、
    前記精度算出部は、
    前記近似円と該近似円に対応する該転写形状との偏差に基づいて前記工具の転写性を求め、
    隣り合う前記近似円の中心間の、前記送り方向に対応する方向への間隔に基づいて、前記工具の送り量の偏差を求め、
    前記近似円の中心の、前記切込方向に対応する方向への偏差に基づいて、前記工具の切込量の偏差を求めることを特徴とする加工評価プログラム。

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