JP2016221641A - 切削装置及び切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工面の精度の低下及び切削加工の効率の低下を抑制できる切削装置及び切削方法を提供すること。【解決手段】切削装置１は、環状の切れ刃を有する環状工具９０を取り付け、軸線回りに回転させる工具主軸７と、工作物Ｗを取り付けるターンテーブル９とを備え、工具主軸７及びターンテーブルを、環状工具の外周面がすくい面となり、環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置可能な切削装置１であって、環状工具を工具主軸に取り付けた状態で環状工具の工具状態を計測する計測装置２０と、環状工具を工具主軸に取り付けて回転させた状態で環状工具の形状を修正する工具修正装置１０と、工具主軸及びターンテーブルが相対位置関係に配置された状態で工作物の切削加工動作を制御し、計測装置の計測結果に基づいて工具修正装置による環状工具の修正動作を制御する制御装置１００と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工作物を切削加工する切削装置及び切削方法に関する。

切削装置では、エンドミル、バイト等の切削工具でチタン合金やインコネル等の難切削材でなる工作物を切削加工すると、切削工具の切れ刃は工作物と大きな切削抵抗力で長時間接触することになるので、切れ刃の接触部分に高温の切削熱が発生し易く、切れ刃の摩耗が進行して切削加工面の精度が低下するおそれがある。

そこで、例えば、特許文献１−３には、機上においてエンドミルの切れ刃を研摩して、切れ刃の形状を修正する装置、特許文献４には、機上において複数のバイトを円周上に配置した切削工具の切れ刃を研摩して、切れ刃の形状を修正する装置が記載されている。この工具修正装置を備えた切削装置では、難切削材でなる工作物を切削加工中に切れ刃の形状を修正できるので、切削加工面の精度の低下を抑制できる。

特開平４−２０１０４０号公報 特開平９−２３９６３１号公報 特公昭５４−１５３５９号公報 国際公開第０９／３１３４８号

上述の切削工具では、切れ刃の摩耗が激しいため、切れ刃の形状の修正を頻繁に行う必要があり、切削加工の効率が低下する傾向にある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、切削加工面の精度の低下及び切削加工の効率の低下を抑制できる切削装置及び切削方法を提供することを目的とする。

（切削装置）
本発明の切削装置は、環状の切れ刃を有する環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置可能な切削装置であって、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測装置と、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けて前記工具主軸により回転させた状態で前記環状工具の形状を修正する工具修正装置と、前記工具主軸及び前記工作物保持台が前記相対位置関係に配置された状態で前記工作物の切削加工動作を制御し、前記計測装置の計測結果に基づいて前記工具修正装置による前記環状工具の修正動作を制御する制御装置と、を備える。

この環状工具による切削加工では、外周面が回転しながら工作物に対し切り込んでいく引き切り作用、及び切屑が回転する外周面に引っ張られて流出する引っ張り作用を示す。よって、この切削加工においては、環状工具が回転して切れ刃に発生する切削熱が外周面全周に分散されることと合わせて上記作用により切削抵抗力を低減して切れ刃の温度を低減でき、切れ刃の状態悪化を抑制して工作物の切削加工面の精度の低下を抑制できる。そして、この切削装置においては、機上にて環状工具を修正できるので、工具交換の段取り時間の短縮化を図ることができ、切削加工の効率の低下を抑制できるとともに、環状工具の修正限度まで使い続けることができ、工具コストの低減を図れる。

（切削方法）
本発明の切削方法は、環状の切れ刃を有する環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置して切削加工可能な切削装置における切削方法であって、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測工程と、前記計測工程における計測結果に基づいて、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けて前記工具主軸により回転させた状態で前記環状工具の形状を修正する修正工程と、を備える。本発明の切削方法によれば、上述した切削装置における効果と同様の効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る切削装置の全体構成を示す図である。 図１の切削装置に用いられる環状工具を示す正面図である。 図２Ａの環状工具の側面図である。 環状工具による切削加工制御及び環状工具の修正制御の概略を説明するためのフローチャートである。 環状工具によるプランジ方向送りでの円筒切削状態を示す工作物の回転軸線方向から見た図である。 図４Ａを工作物の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具にラジアル方向の初期振れが発生している状態を環状工具の回転軸線方向から見た図である。 ラジアル方向の初期振れの修正方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具にアキシャル方向の初期振れが発生している状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 アキシャル方向の初期振れの修正方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具の刃先近辺の摩耗が発生している状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具の逃げ面を研磨して摩耗箇所を除去する方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具のすくい面を研磨して摩耗箇所を除去する方法を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具の切れ刃の刃先をＲ形状に研磨した状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。 環状工具の切れ刃の刃先をＣ面取り形状に研磨した状態を環状工具の回転軸線に直角な方向から見た図である。

（１．切削装置の機械構成）
切削装置の一例として、５軸立形マシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。つまり、当該切削装置１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）及び２つの回転軸（Ａ軸、Ｃ軸）を有する機械である。
図１に示すように、切削装置１は、ベッド２と、送りテーブル３と、コラム４と、スライダ５と、主軸ヘッド６と、工具主軸７と、チルトテーブル８と、ターンテーブル９（本発明の「工作物保持台」に相当）と、工具修正装置１０と、計測装置２０と、自動工具交換装置３０と、制御装置１００等とを備える。

ベッド２は、矩形板状に形成され床上に配置される。ベッド２上には、テーブル３及び自動工具交換装置３０が配設される。ベッド２の後方側には、コラム４が立設される。
送りテーブル３は、ベッド２上に配設される前後方向（Ｙ軸線方向）に延びるガイド部材３１にＹ軸線方向にスライド可能に設けられる。送りテーブル３をＹ軸線方向にスライドさせるボールネジ機構３２を有する送りテーブル用モータ３３は、ガイド部材３１に備えられる。
コラム４は、門形状に形成され、コラム４の上部材４１には、スライダ５が配設される。

スライダ５は、コラム４の上部材４１の前面に形成される案内面４１ａに沿って左右方向（Ｘ軸線方向）に移動可能に設けられる。スライダ５をＸ軸線方向に移動させるボールネジ機構５１を有するスライダ用モータ５２は、コラム４の上部材４１に備えられる。
主軸ヘッド６は、スライダ５の前面に形成される案内面５ａに沿って上下方向（Ｚ軸線方向）に移動可能に設けられる。主軸ヘッド６をＺ軸線方向に移動させるボールネジ機構６１を有する主軸ヘッド用モータ６２は、スライダ５に備えられる。

工具主軸７は、主軸ヘッド６にＺ軸線方向に延在し、且つＺ軸線回りで回転可能に支持される。工具主軸７をＺ軸線回りで回転させるギヤ機構７１を有する主軸用モータ７２は、主軸ヘッド６に内蔵される。工具主軸７の下端には、工具ホルダ７３が取り付けられ、工具ホルダ７３には、工作物Ｗを切削加工する環状工具９０が着脱可能に装着される。つまり、環状工具９０は、主軸ヘッド６に対して、Ｚ軸線回りに回転可能に取り付けられる。

チルトテーブル８は、クレードル状に形成され、送りテーブル３に対してＹ軸線と平行なＡ軸線回りに回転（揺動）可能なように、一対のチルトテーブル支持部８１に支持される。チルトテーブル８の上面には、ターンテーブル９が配設される。チルトテーブル８をＡ軸線回りに回転（揺動）駆動するチルトテーブル用モータ８２は、一方のチルトテーブル支持部８１に備えられる。

ターンテーブル９は、円板状に形成され、チルトテーブル８に対してＺ軸線と平行なＣ軸線回りに回転可能なように、チルトテーブル８に支持される。ターンテーブル９をＣ軸線回りに回転駆動するターンテーブル用モータ９９は、チルトテーブル８に備えられる。ターンテーブル９上には、工作物Ｗが載置固定される。

工具修正装置１０は、砥石台１１と、一対の砥石台支持部１２と、砥石軸１３と、砥石１４等とを備える。砥石台１１は、送りテーブル３に対してＹ軸線と平行な砥石台軸線Ｒｄ回りに回転（揺動）可能なように、一対の砥石台支持部１２に支持される。砥石軸１３は、砥石台１１に対してＺ軸線と平行な砥石軸線Ｒｇ回りに回転可能なように、砥石台１１に支持される。砥石１４は、リング状に形成され、砥石軸１３の上面に着脱可能に取り付けられる。砥石台１１をＹ軸線と平行な砥石台軸線Ｒｄ回りに回転（揺動）駆動する砥石台用モータ１５は、一方の砥石台支持部１２に備えられる。砥石軸１３を砥石１４とともにＺ軸線と平行な砥石軸線Ｒｇ回りに回転駆動する砥石用モータ１６は、砥石台１１に備えられる。

計測装置２０は、例えば、環状工具９０を撮像可能なビデオマイクロスコープであり、Ｚ軸線方向に撮像可能な第１計測装置２１及びＸ軸線方向に撮像可能な第２計測装置２２を備える。
自動工具交換装置３０には、図略の複数種の環状工具９０が備えられる。そして、自動工具交換装置３０は、工具主軸７との間で環状工具９０を自動的に交換可能に構成される。

制御装置１００は、例えば、円筒状の工作物Ｗの外周面を切削加工する場合、チルトテーブル用モータ８２を駆動制御して工作物Ｗを所定角度に傾斜させ、主軸用モータ７２及びターンテーブル用モータ９９を駆動制御して、環状工具９０を回転させるとともに工作物Ｗを回転させ、送りテーブル用モータ３３、スライダ用モータ５２及び主軸ヘッド用モータ６２を駆動制御して、環状工具９０と工作物ＷとをＸ軸線方向、Ｙ軸線方向及びＺ軸線方向に相対移動することにより、環状工具９０の切れ刃９１ｒを工作物Ｗの外周面に切り込ませて工作物Ｗの外周面の切削加工を行う。

また、制御装置１００は、第１計測装置２１で計測した図２Ａに示す環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの刃先の輪郭と、回転軸線Ｒｔと直角でＸ軸線と平行な直線Ｈとが交わる２点のうち一方の交点の位置（以下、「逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｑ１」という）を求める。また、第２計測装置２２で計測した図２Ｂに示す環状工具９０の回転軸線Ｒｔと直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒの刃先の２点のうち一方の点の位置（以下、「すくい面９１ｂ側の刃先位置Ｑ２」という）を求める。そして、求めた逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｑ１又はすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｑ２に基づいて、工具状態、すなわち環状工具９０の回転振れ量や端面振れ量及び環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先摩耗量を求める。

そして、制御装置１００は、求めた工具状態に基づいて、主軸用モータ７２及び砥石用モータ１６を駆動制御して、環状工具９０を回転させるとともに砥石１４を回転させ、必要なときは砥石台用モータ１５を駆動制御して砥石１４を所定角度に傾斜させ、送りテーブル用モータ３３、スライダ用モータ５２及び主軸ヘッド用モータ６２を駆動制御して、環状工具９０と砥石１４とをＸ軸線方向、Ｙ軸線方向及びＺ軸線方向に相対移動することにより、機上において、つまり工具主軸７から環状工具９０を取り外さないで環状工具９０の逃げ面９１ｃやすくい面９１ｂを砥石１４で研磨して環状工具９０の修正を行う。

（２．制御装置の構成）
図１に示すように、制御装置１００は、送りテーブル移動制御部１０１と、スライダ移動制御部１０２と、ヘッド移動制御部１０３と、主軸回転制御部１０４と、チルトテーブル回転制御部１０５と、ターンテーブル回転制御部１０６と、砥石台回転制御部１０７と、砥石回転制御部１０８と、修正制御部１０９等とを備える。ここで、各部１０１〜１０９は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。

送りテーブル移動制御部１０１は、送りテーブル用モータ３３の回転駆動を制御して送りテーブル３をガイド部材３１に沿ってＹ軸線方向に往復移動させる。
スライダ移動制御部１０２は、スライダ用モータ５２の回転駆動を制御してスライダ５を案内面４１ａに沿ってＸ軸線方向に往復移動させる。
ヘッド移動制御部１０３は、主軸ヘッド用モータ６２の回転駆動を制御して主軸ヘッド６を案内面５ａに沿ってＺ軸線方向に往復移動させる。
主軸回転制御部１０４は、主軸用モータ７２の回転駆動を制御して工具主軸７をＺ軸線回りで回転駆動させる。

チルトテーブル回転制御部１０５は、チルトテーブル用モータ８２の回転駆動を制御してチルトテーブル８をＡ軸線回りで所定角度だけ回転（揺動）駆動させる。
ターンテーブル回転制御部１０６は、ターンテーブル用モータ９９の回転駆動を制御してターンテーブル９をＣ軸線回りで回転駆動もしくは所定角度だけ回転駆動させる。
砥石台回転制御部１０７は、砥石台用モータ１５の回転駆動を制御して砥石台１１を砥石台軸線Ｒｄ回りで所定角度だけ回転（揺動）駆動させる。
砥石回転制御部１０８は、砥石用モータ１６の回転駆動を制御して砥石１４を砥石軸線Ｒｇ回りで回転駆動させる。

修正制御部１０９には、環状工具９０の端面である逃げ面９１ｃの外径、及び外周面であるすくい面９１ｂを回転軸線Ｒｔと直角な方向から見たときの傾斜線と、逃げ面９１ｃを回転軸線Ｒｔと直角な方向から見たときの直線との成す角である刃先角α（図２Ｂ参照）等の工具情報、環状工具９０の刃先摩耗量の摩耗量閾値、環状工具９０の回転振れ量の回転振れ量閾値、環状工具９０の端面振れ量の端面振れ量閾値等が記憶され、送りテーブル移動制御部１０１、スライダ移動制御部１０２、ヘッド移動制御部１０３、主軸回転制御部１０４、砥石台回転制御部１０７及び砥石回転制御部１０８に対し環状工具９０の修正を指令する。

（３．環状工具の形状）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、環状工具９０は、円錐台状の工具本体９１と、工具本体９１の根元側の小径端面９１ａから延びる円柱状の工具軸９２とで構成される。工具本体９１の外周面は、円錐面状のすくい面９１ｂとして形成され、工具本体９１の大径端面は、平坦な逃げ面９１ｃとして形成される。そして、工具本体９１のすくい面９１ｂと逃げ面９１ｃとのなす稜線は、連続した円形状、すなわち途中で分断されていない円形状の切れ刃９１ｒとして形成される。環状工具９０の刃先角αは、切れ刃９１ｒの強度を保持するため、４５度以上、好ましくは７０度から８０度で形成される。

（４．環状工具を用いた切削加工方法）
次に、環状工具９０を用いた切削方法を、図４Ａ及び図４Ｂを参照して円筒状の工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する場合、すなわちプランジ方向送りで切削加工する場合について説明する。なお、工作物Ｗは、工作物Ｗの端面がターンテーブル９の上面に密着するように載置固定され、チルトテーブル８は、Ｃ軸線とＺ軸線が平行になるように位置決めされているとする。

先ず、制御装置１００は、工作物Ｗの回転軸線Ｒｗを通るＺ軸線に平行な直線Ｌｃと環状工具９０の回転軸線Ｒｔとが平行になるようにチルトテーブル８を回転させる。具体的には、チルトテーブル回転制御部１０５は、チルトテーブル用モータ８２の回転駆動を制御してチルトテーブル８をＡ軸線回りで９０度回転（揺動）駆動させる。

そして、制御装置１００は、工作物Ｗ及び環状工具９０を回転させ、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めし、環状工具９０をＹ軸線方向に移動させて工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する。具体的には、ターンテーブル回転制御部１０６は、ターンテーブル用モータ９９の回転駆動を制御してターンテーブル９をＣ軸線回りで回転駆動させ、工作物Ｗを回転軸線Ｒｗ回りで回転方向ｒｗに回転させるとともに、主軸回転制御部１０４は、主軸用モータ７２の回転駆動を制御して工具主軸７を環状工具９０とともに回転軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転駆動させる。

そして、送りテーブル移動制御部１０１は、送りテーブル用モータ３３の回転駆動を制御して送りテーブル３をガイド部材３１に沿ってＹ軸線方向に移動させ、スライダ移動制御部１０２は、スライダ用モータ５２の回転駆動を制御してスライダ５を案内面４１ａに沿ってＸ軸線方向に移動させ、ヘッド移動制御部１０３は、主軸ヘッド用モータ６２の回転駆動を制御して主軸ヘッド６を案内面５ａに沿ってＺ軸線方向に移動させることで、工作物Ｗの外周面Ｗｓの切削点Ｐｔに環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めする。

そして、送りテーブル移動制御部１０１は、送りテーブル用モータ３３の回転駆動を制御して送りテーブル３をガイド部材３１に沿ってＹ軸線方向に移動させることで、環状工具９０をＹ軸線方向に相対移動させて工作物Ｗの外周面Ｗｓを周方向に切削加工する。このとき、環状工具９０は、切削点Ｐｔにおいて受ける切削抵抗力により僅かに振動するが、その振動方向ｖｔは工作物Ｗの回転軸線Ｒｗと直角であって切削点Ｐｔを通る直線Ｌｔの方向に対し角度θ回転させた方向、すなわち切削送り方向Ｇｐに対し角度θの補角（１８０度−θ度）だけ回転させた方向である。よって、環状工具９０の切れ刃９１ｒは、振動によって工作物Ｗの外周面Ｗｓから径方向に周期的に離脱する量が少ないので、工作物Ｗの外周面Ｗｓには、切削加工時に環状工具９０の回転振れの影響が転写され難く、外周面Ｗｓの精度が向上する。

また、環状工具９０では、工具本体９１の工具外周面をすくい面９１ｂとして切削加工を行う。この環状工具９０による切削加工では、環状工具９０のすくい面９１ｂが回転しながら工作物Ｗの外周面Ｗｓに対し切り込んでいく引き切り作用、及び切屑Ｋが回転する環状工具９０のすくい面９１ｂに引っ張られて流出する引っ張り作用を示す。このため、上記引き切り作用により切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減できるので、環状工具９０の工具寿命の向上を図れる。なお、環状工具９０の切れ刃９１ｒ又はすくい面９１ｂの周速が、環状工具９０の切削速度（環状工具９０と工作物Ｗの相対送り方向の移動速度）より大きく設定されていてもよい。

さらに、環状工具９０のせん断角δ、すなわち切削送り方向Ｇｐに対する切屑Ｋの流出方向は、上記引っ張り作用により環状工具９０を回転させないで切削加工を行う押し切りのときよりも大きくなる。これにより、環状工具９０による切削加工では、切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減できるので、環状工具９０の工具寿命の向上を図れる。以上より、環状工具９０を用いた切削加工では、切れ刃９１ｒの温度が問題となるチタン合金やインコネル等の難切削材の切削において、より高能率な切削が可能となる。

（５．環状工具の修正方法）
次に、環状工具９０の修正方法について説明する。環状工具９０の修正項目としては、振れ取り、再研磨、刃先処理（チャンファ、ホーニング）がある。振れ取りとは、環状工具９０の工具本体９１の中心軸線が工具軸９２の回転軸線Ｒｔに対しズレて形成された場合等に起因する初期の回転振れを除去することをいい、すくい面９１ｂの研磨によるラジアル方向の初期振れ除去がある。また、振れ取りとは、環状工具９０の逃げ面９１ｃがＸＹ平面に対し傾斜して形成された場合等に起因する初期の端面振れを除去することをいい、逃げ面９１ｃの研磨によるアキシャル方向の初期振れ除去がある。再研磨とは、工作物Ｗに対する切削加工後の環状工具９０の刃先近辺の摩耗箇所を除去することをいい、逃げ面９１ｃの研磨による摩耗箇所の除去及びすくい面９１ｂの研磨による摩耗箇所の除去がある。刃先処理とは、高硬度な難切削材を切削加工する際の工具チッピング防止のため、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先をＲ形状又はＣ面取り形状に研磨することをいう。

詳細には、ラジアル方向の初期の回転振れとして、図５Ａに示すように、環状工具９０の工具本体９１の中心軸線Ｒｔ´が、工具軸９２の回転軸線Ｒｔに対し径方向にｄｅだけズレて形成された場合、図５Ｂに示すように、環状工具９０のすくい面９１ｂを砥石１４の外周面で研磨して回転振れ量ｄｅを除去する。具体的には、修正制御部１０９は、図５Ａに示すように、上記ズレが無いときの環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの輪郭Ｅ１（図示一転鎖線）及び計測装置２０で計測した環状工具９０の回転軸線Ｒｔ方向から見た切れ刃９１ｒの輪郭Ｅ２（図示実線）と、回転軸線Ｒｔと中心軸線Ｒｔ´とを通る直線Ｌ１とが交わる逃げ面９１ｃ側の刃先位置Ｐｅ１，Ｐｅ２を入力し、刃先位置Ｐｅ１，Ｐｅ２間の距離を回転振れ量ｄｅとして求める。そして、砥石台回転制御部１０７は、砥石台用モータ１５の回転駆動を制御して砥石台１１を砥石台軸線Ｒｄ回りで所定角度、すなわち環状工具９０のすくい面９１ｂと砥石１４の外周面とが平行になる角度（環状工具９０の刃先角α）だけ回転（揺動）駆動させる。

そして、砥石回転制御部１０８は、砥石用モータ１６の回転駆動を制御して砥石１４を砥石軸線Ｒｇ回りで回転駆動させるとともに、主軸回転制御部１０４は、主軸用モータ７２の回転駆動を制御して工具主軸７を環状工具９０とともに回転軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転駆動させる。そして、前述のように送りテーブル移動制御部１０１、スライダ移動制御部１０２及びヘッド移動制御部１０３の制御により、環状工具９０のすくい面９１ｂを砥石１４の外周面で回転振れ量ｄｅ分だけ研磨してラジアル方向の初期の回転振れを除去する。

また、アキシャル方向の初期の端面振れとして、図６Ａに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃが、ＸＹ平面に対し回転軸線Ｒｔ方向に最大でｄｆだけズレるように傾斜して形成された場合、図６Ｂに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃを砥石１４の上端面で研磨して端面振れ量ｄｆを除去する。具体的には、修正制御部１０９は、図６Ａに示すように、上記傾斜が無いときの環状工具９０の回転軸線Ｒｔ直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒのすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｐｆ１と、計測装置２０で計測した環状工具９０の回転軸線Ｒｔと直角でＹ軸線と平行な方向から見た切れ刃９１ｒのすくい面９１ｂ側の刃先位置Ｐｆ２を入力し、刃先位置Ｐｆ１，Ｐｆ２間の距離を端面振れ量ｄｆとして求める。そして、砥石台回転制御部１０７は、砥石台用モータ１５の回転駆動を制御して砥石台１１を砥石軸線がＺ軸線と平行になるように砥石台軸線Ｒｄ回りで回転（揺動）駆動、すなわち環状工具９０の逃げ面９１ｃと砥石１４の上端面とが平行になるように回転（揺動）駆動させる。

そして、砥石回転制御部１０８は、砥石用モータ１６の回転駆動を制御して砥石１４を砥石軸線Ｒｇ回りで回転駆動させるとともに、主軸回転制御部１０４は、主軸用モータ７２の回転駆動を制御して工具主軸７を環状工具９０とともに回転軸線Ｒｔ回りで回転方向ｒｔに回転駆動させる。そして、前述のように送りテーブル移動制御部１０１、スライダ移動制御部１０２及びヘッド移動制御部１０３の制御により、環状工具９０の逃げ面９１ｃを砥石１４の上端面で回転振れ量ｄｆ分だけ研磨してアキシャル方向の初期の端面振れを除去する。

また、図７Ａに示すように、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先近辺は、研削加工により一点鎖線で示す初期状態から実線で示す摩耗状態になる。この摩耗状態では、環状工具９０の逃げ面９１ｃ及びすくい面９１ｂが侵食、すなわち逃げ面９１ｃ側には切れ刃９１ｒの刃先から径方向に距離ｄｒの分の刃先摩耗量が発生し、すくい面９１ｂ側には切れ刃９１ｒの刃先から回転軸線Ｒｔ方向に距離ｄｈの分の刃先摩耗量が発生している。この場合、図７Ｂに示すように、環状工具９０の逃げ面９１ｃを、距離ｄｈだけ砥石１４の上端面で研磨して摩耗箇所を除去する方法と、図７Ｃに示すように、環状工具９０のすくい面９１ｂを、距離ｄｒだけ砥石１４の外周面で研磨して摩耗箇所を除去する方法がある。なお、これらの再研磨の制御動作は、上述の振れ取りの制御動作と同様であるので説明を省略する。

また、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先が一点鎖線で示すように鋭角になっていると欠け易いので、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先を実線で示すＲ形状又はＣ面取り形状に研磨する。なお、これらの刃先処理の制御動作は、上述の振れ取りの制御動作と同様であるので説明を省略する。

（６．切削加工制御及び修正制御）
次に、環状工具９０による切削加工制御及び環状工具９０の修正制御の概略について、図３のフローチャートを参照して説明する。
制御装置１００は、環状工具９０を回転させ（図３のステップＳ１）、計測装置２０の計測結果に基づいて環状工具９０の回転振れ量及び端面振れ量を求める（図３のステップＳ２）。そして、求めた環状工具９０の回転振れ量が、予め記憶している回転振れ量閾値以下であるか否かを判断する（図３のステップＳ３）。そして、求めた環状工具９０の回転振れ量が、回転振れ量閾値を越えたと判断したときは、環状工具９０の振れ取りを行い（図３のステップＳ４）、ステップＳ２に戻って上述の処理を行う。

一方、制御装置１００は、ステップＳ３において、求めた環状工具９０の回転振れ量が、回転振れ量閾値以下であると判断したときは、求めた環状工具９０の端面振れ量が、予め記憶している端面振れ量閾値以下であるか否かを判断する（図３のステップＳ５）。そして、求めた環状工具９０の端面振れ量が、端面振れ量閾値を越えたと判断したときは、環状工具９０の振れ取りを行い（図３のステップＳ４）、ステップＳ２に戻って上述の処理を行う。

一方、制御装置１００は、ステップＳ５において、求めた環状工具９０の端面振れ量が、端面振れ量閾値以下であると判断したときは、当該環状工具９０による工作物Ｗの切削加工を開始する（図３のステップＳ６）。そして、工作物Ｗの切削加工が完了したか否かを判断し（図３のステップＳ７）、工作物Ｗの切削加工が完了したと判断したときは、摩耗検査条件に該当、例えば、工作物Ｗの切削回数が所定回数を超過したか否かを判断する（図３のステップＳ８）。

一方、制御装置１００は、ステップＳ８において、摩耗検査条件に該当したと判断したときは、計測装置２０の計測結果に基づいて環状工具９０の刃先摩耗量を求め（図３のステップＳ９）、求めた環状工具９０の刃先摩耗量が、予め記憶している摩耗量閾値以下であるか否かを判断する（図３のステップＳ１０）。そして、求めた環状工具９０の刃先摩耗量が、摩耗量閾値を越えたと判断したときは、環状工具９０の再研磨を行う（図３のステップＳ１１）。

そして、制御装置１００は、ステップＳ８において、摩耗検査条件に該当していないと判断したとき、ステップＳ１０において、求めた環状工具９０の刃先摩耗量が、摩耗量閾値以下であると判断したとき、及びステップＳ１１において、環状工具９０の再研磨が完了したときは、次に切削加工すべき工作物Ｗが有るか否かを判断し（図３のステップＳ１２）、次に切削加工すべき工作物Ｗが有ると判断したときは、ステップＳ６に戻って上述の処理を行う。一方、次に切削加工すべき工作物Ｗが無いと判断したときは、環状工具９０を回転を停止させ（図３のステップＳ１３）、全ての処理を終了する。

なお、環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先位置座標は、環状工具９０の修正動作により多少変化するため、制御装置１００は、切削加工動作開始前に新しい刃先位置座標を求めて当該刃先位置に環状工具９０の切れ刃９１ｒを位置決めすることにより、加工精度をさらに向上させるようにしてもよい。環状工具９０の修正動作により変化した環状工具９０の切れ刃９１ｒの刃先位置座標は、環状工具９０の刃先摩耗の修正動作や回転振れ、端面振れの修正動作と並行して検出してもよく、また当該修正動作終了後から切削加工動作開始前までに検出してもよい。また、検出手段としては、撮像装置による画像解析やセンサによる接触検知等で直接的に検出し、又は環状工具９０の修正動作時の移動軌跡等から演算や推定により間接的に検出するようにしてもよい。

（７．その他）
なお、上述の実施形態では、修正制御部１０９は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいて環状工具９０の工具状態を計測するように構成したが、主軸用モータ７２の駆動電流の変動により切削抵抗を推定して環状工具９０の工具状態を予測するように構成してもよい。
また、修正制御部１０９は、ビデオマイクロスコープの計測結果に基づいてすくい面に及んでいる摩耗分ｄｒを求める構成としたが、逃げ面９１ｃに及んでいる摩耗分ｄｈからすくい面に及んでいる摩耗分ｄｒを推定するように構成してもよい。

また、摩耗検査条件としては、工作物Ｗの切削回数が所定回数を超過したときとしたが、工作物Ｗの切削時間が所定時間を経過したとき、工作物Ｗの切削量が所定量を超えたとき又は工作物Ｗの切削加工が完了したときとしてもよい。
また、修正制御部１０９は、環状工具９０で工作物Ｗを切削加工している最中に、加工点と回転軸線Ｒｔを挟んで反対側において砥石１４で環状工具９０を修正するようにしてもよい。これにより、生産効率を更に高めることができる。
また、修正制御部１０９は、上記摩耗検査条件に基づいて環状工具９０の摩耗量を推定もしくは演算するようにしてもよい。これにより、計測装置２０は不要となる。

また、環状工具９０の工具本体９１を円錐台状に形成したが、軸直角断面が円であればよく、例えば円柱状もしくは逆円錐台状に形成してもよい。この場合の環状工具は、すくい面を正とすると逃げ面が工作物Ｗと干渉するおそれがあるため、すくい面を負とするか逃げ面となる部分を凹ませて工作物Ｗとの干渉を防止する。
また、本実施形態では、工作物保持台をターンテーブル９とし工作物Ｗを回転させていたが、工作物Ｗは回転体に限らず環状工具９０と相対的に直線移動する部材であってもよい。

（８．効果）
本実施形態の切削装置１は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７と、工作物Ｗを取り付けるターンテーブル９（工作物保持台）と、を備え、工具主軸７及びターンテーブル９を、環状工具９０の工具外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の工具端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置可能な切削装置１であって、環状工具９０を工具主軸７に取り付けた状態で環状工具９０の工具状態を計測する計測装置２０と、環状工具９０を工具主軸７に取り付けて工具主軸７により回転させた状態で環状工具９０の形状を修正する工具修正装置１０と、工具主軸７及びターンテーブル９（工作物保持台）が相対位置関係に配置された状態で工作物Ｗの切削加工動作を制御し、計測装置２０の計測結果に基づいて工具修正装置１０による環状工具９０の修正動作を制御する制御装置１００と、を備える。

この環状工具９０による切削加工では、外周面が回転しながら工作物Ｗに対し切り込んでいく引き切り作用、及び切屑が回転する外周面に引っ張られて流出する引っ張り作用を示す。よって、この切削加工においては、環状工具９０が回転して切れ刃９１ｒに発生する切削熱が外周面全周に分散されることと合わせて上記作用により切削抵抗力を低減して切れ刃９１ｒの温度を低減でき、切れ刃９１ｒの状態悪化を抑制して工作物Ｗの切削加工面の精度の低下を抑制できる。そして、この切削装置１においては、機上にて環状工具９０を修正できるので、工具交換の段取り時間の短縮化を図ることができ、切削加工の効率の低下を抑制できるとともに、環状工具９０の修正限度まで使い続けることができ、工具コストの低減を図れる。

また、計測装置２０は、環状工具９０の工具状態としての環状工具９０の刃先摩耗量を計測し、工具修正装置１０は、刃先摩耗量に応じて環状工具９０の形状を修正するので、作業者による環状工具９０の摩耗修正作業の負担を軽減できる。
また、制御装置１００は、刃先摩耗量の摩耗量閾値を記憶し、刃先摩耗量が摩耗量閾値以下となるように工具修正装置１０を制御するので、高精度な工作物Ｗの切削加工を維持できる。制御装置１００は、刃先摩耗量及び環状工具９０の刃先角αに基づいて修正量を決定し、修正量での修正を工具修正装置１０に指令するので、高精度な環状工具９０の修正が可能となる。工具修正装置１０は、環状工具９０の端面形状を修正するので、容易に修正できる。

また、計測装置２０は、環状工具９０の工具状態としての環状工具９０の振れ量を計測し、工具修正装置１０は、振れ量に応じて環状工具９０の形状を修正するので、作業者による環状工具９０の振れ修正作業の負担を軽減できる。
また、制御装置１００は、環状工具９０の振れ量の振れ量閾値を記憶し、環状工具９０の振れ量が振れ量閾値以下となるように工具修正装置１０を制御するので、高精度な工作物Ｗの切削加工を維持できる。具体的には、計測装置２０は、環状工具９０の回転振れ量を計測し、工具修正装置１０は、回転振れ量に応じて環状工具９０の外周面形状を修正するので、環状工具９０を容易に修正できる。計測装置２０は、環状工具９０の端面振れ量を計測し、工具修正装置１０は、端面振れ量に応じて環状工具９０の端面形状を修正するので、環状工具９０を容易に修正できる。

本実施形態の切削装置１では、環状工具９０を回転させるため、必然的に環状工具９０の回転振れの影響が加工精度に影響する。加工精度を高めるには、環状工具９０の回転振れを小さくする必要がある。ところが、機外の装置で環状工具９０の工具形状を修正する場合、工具形状自体に起因する回転振れの影響は小さくできても、工具主軸７への工具取り付けに起因する回転振れが残って加工精度が低下するおそれがある。そして、工具取り付けに起因する回転振れを小さくするための調整工程が必要となり、作業効率が低下する。本実施形態の切削装置１によれば、工具形状自体に起因する回転振れと、工具取り付けに起因する回転振れとを機上で同時に取り除けるため、加工精度及び作業効率を向上できる。

また、制御装置１００は、環状工具９０の刃先処理を工具修正装置１０に指令するので、高硬度な難切削材を切削加工する際の工具チッピングを防止できる。
また、制御装置１００は、環状工具９０の刃先位置を計測装置２０で計測しつつ工具修正装置１０を制御するので、簡易な修正制御となる。
また、工具修正装置１０は、回転砥石１４を備えるので、環状工具９０の工具端面及び工具外周面を修正できる。

本実施形態の切削方法は、環状の切れ刃９１ｒを有する環状工具９０を取り付け、環状工具９０を当該環状工具９０の軸線Ｒｔ回りに回転させる工具主軸７と、工作物Ｗを取り付けるターンテーブル９（工作物保持台）と、を備え、工具主軸７及びターンテーブル９を、環状工具９０の外周面がすくい面９１ｂとなり、環状工具９０の端面が逃げ面９１ｃとなる相対位置関係に配置して切削加工可能な切削装置１における切削方法であって、環状工具９０を工具主軸７に取り付けた状態で環状工具９０の工具状態を計測する計測工程と、計測工程における計測結果に基づいて、環状工具９０を工具主軸７に取り付けて工具主軸７により回転させた状態で環状工具９０の形状を修正する修正工程と、を備える。本実施形態の切削方法によれば、上述した切削装置１における効果と同様の効果を奏する。

１：切削装置、 ７：工具主軸、 ９：ターンテーブル、 １０：工具修正装置、 １４：砥石、 ２０：計測装置、 ９０：環状工具、 ９１ｂ：すくい面、 ９１ｃ：逃げ面、 ９１ｒ：切れ刃、 １００：制御装置、 １０９：修正制御部、 α：刃先角、 Ｗ：工作物

Claims (13)

1. 環状の切れ刃を有する環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、
   工作物を保持する工作物保持台と、
   を備え、
   前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置可能な切削装置であって、
   前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測装置と、
   前記環状工具を前記工具主軸に取り付けて前記工具主軸により回転させた状態で前記環状工具の形状を修正する工具修正装置と、
   前記工具主軸及び前記工作物保持台が前記相対位置関係に配置された状態で前記工作物の切削加工動作を制御し、前記計測装置の計測結果に基づいて前記工具修正装置による前記環状工具の修正動作を制御する制御装置と、
   を備える、切削装置。
2. 前記計測装置は、前記環状工具の工具状態としての前記環状工具の刃先摩耗量を計測し、
   前記工具修正装置は、前記刃先摩耗量に応じて前記環状工具の形状を修正する、請求項１に記載の切削装置。
3. 前記制御装置は、前記刃先摩耗量の摩耗量閾値を記憶し、前記刃先摩耗量が前記摩耗量閾値以下となるように前記工具修正装置を制御する、請求項２に記載の切削装置。
4. 前記制御装置は、前記刃先摩耗量及び前記環状工具の刃先角に基づいて修正量を決定し、前記修正量での修正を前記工具修正装置に指令する、請求項２に記載の切削装置。
5. 前記工具修正装置は、前記環状工具の端面形状を修正する、請求項２−４の何れか一項に記載の切削装置。
6. 前記計測装置は、前記環状工具の工具状態としての前記環状工具の振れ量を計測し、
   前記工具修正装置は、前記振れ量に応じて前記環状工具の形状を修正する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の切削装置。
7. 前記制御装置は、前記環状工具の振れ量の振れ量閾値を記憶し、前記環状工具の振れ量が前記振れ量閾値以下となるように前記工具修正装置を制御する、請求項６に記載の切削装置。
8. 前記計測装置は、前記環状工具の回転振れ量を計測し、
   前記工具修正装置は、前記回転振れ量に応じて前記環状工具の外周面形状を修正する、請求項６又は７に記載の切削装置。
9. 前記計測装置は、前記環状工具の端面振れ量を計測し、
   前記工具修正装置は、前記端面振れ量に応じて前記環状工具の端面形状を修正する、請求項６又は７に記載の切削装置。
10. 前記制御装置は、前記環状工具の刃先処理を前記工具修正装置に指令する、請求項１−９の何れか一項に記載の切削装置。
11. 前記制御装置は、前記環状工具の刃先位置を前記計測装置で計測しつつ前記工具修正装置を制御する、請求項１−１０の何れか一項に記載の切削装置。
12. 前記工具修正装置は、回転砥石を備える、請求項１−１１の何れか一項に記載の切削装置。
13. 環状の切れ刃を有する環状工具を取り付け、前記環状工具を当該環状工具の軸線回りに回転させる工具主軸と、工作物を保持する工作物保持台と、を備え、前記工具主軸及び前記工作物保持台を、前記環状工具の外周面がすくい面となり、前記環状工具の端面が逃げ面となる相対位置関係に配置して切削加工可能な切削装置における切削方法であって、
    前記環状工具を前記工具主軸に取り付けた状態で前記環状工具の工具状態を計測する計測工程と、
    前記計測工程における計測結果に基づいて、前記環状工具を前記工具主軸に取り付けて前記工具主軸により回転させた状態で前記環状工具の形状を修正する修正工程と、
    を備える、切削方法。

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