JP2017064896A - ワークの内周面又は外周面に対する切削方法 - Google Patents

ワークの内周面又は外周面に対する切削方法 Download PDF

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Abstract

【課題】所定の位置を中心とする主軸の旋回に基づくワークの内周面又は外周面に対する切削加工において、切削速度を正確に一定とするような制御を可能とする切削方法を提供すること。【解決手段】所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回半径を調整自在としている主軸１から突設された切削工具２によって、ワーク３の内周面又は外周面に対する切削方法において、主軸１の旋回角速度をωとし、旋回中心から切削工具２の先端までの距離をＲとし、切削工具２の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、となるように、上記距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具２の切削速度を一定としているワーク３の内周面又は外周面に対する切削方法。【選択図】図１

Description

本発明は、所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回の半径を調整自在とする主軸の切削工具による切削において、当該切削速度を一定とすることによるワークの内周面及び外周面に対する切削方法に関するものである。
尚、上記の「主軸の旋回」とは、主軸自体の中心軸に沿った自転ではなく、上記所定の位置を中心とする公転を含む回転の趣旨である。
ワークの内周面及び外周面を円筒形状、テーパ形状、フランジ形状等の様々な形状による湾曲面を形成する方法としては、例えば特許文献１に示すように、主軸が所定の旋回の中心を旋回することによる所謂オービット加工が採用されており、当該加工方法の場合には、ワークを支えるテーブルがどのような位置であっても加工ができる点において技術的メリットが存在する。
而して、切削表面を均一状態とするためには、切削速度が一定であることが要求されている。
ところが、上記の如き従来技術による上記オービット加工方法においては、切削速度を一定とするような構成が採用されていない。
特許文献２においては、歯車形状の加工方法において、切削開始端から切削終端まで一定の切削速度を確保するために必要な構成を開示している。
しかしながら、特許文献２においては、単にＮＣ旋盤による制御によって切削速度を一定とすることを記載しているだけであって、定性的又は定量的にどのような基準の下に切削速度を一定とするかについては、何ら明らかにしていない。
特許文献３においては、ＣＡＭによる主軸回転数の制御によって一定の切削速度を得ることを開示しているが、特許文献３もまた、如何なる基準によって切削速度を一定とするかについて具体的な構成を何ら明らかにしていない。
しかも、特許文献２、３の場合には、何れも主軸自体の中心軸に沿った自転による切削を前提としており、本発明のように、主軸が所定の位置を中心として旋回する場合について、切削速度を一定とすることについては、全く開示及び示唆していない。
このように、主軸の旋回によって、ワークの内面又は外面に対する切削加工において、切削工具の切削速度を一定とするように制御している切削方法は、これまで提唱されていない。
特許文献４においては、主軸の旋回角速度をωとし、旋回中心から切削工具の先端までの距離をＲとし、切削工具の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具の切削速度を一定とすることを開示している（段落［００４０］及び図７（ａ）、（ｂ））。
しかしながら、特許文献４における一定の切削速度とは、精々Ｒ・ωの状態が一定であって、前記距離Ｒの時間の変化率をも要因としたうえで、一定の切削速度を確保することまで開示していない。
その意味において、特許文献４は、決して、切削状態を正確に一定状態としている訳ではない。
特開平８−１２６９３８号公報 特開２０００−１９０１２６号公報 特開２００１−１１３４４３号公報 特開２０１１−１３１３２４号公報
本発明は、所定の位置を中心とする主軸の旋回に基づくワークの内周面又は外周面に対する切削加工において、切削速度を正確に一定とするような制御を可能とする切削方法を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回の半径を調整自在としている主軸から突設された切削工具によって、ワークの内周面又は外周面に対する切削方法において、主軸の旋回角速度をωとし、旋回の中心から切削工具の先端までの距離をＲとし、切削工具の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、
Figure 2017064896
 （但し、
Figure 2017064896
は、前記距離Ｒの時間微分を示す。）。
となるように、上記距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具の切削速度を一定としているワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（２）ワークをテーブル上に載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記テーブルを前記平面の方向に移動することによって、当該テーブルにおけるワークの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（３）ワークを切削だけでなく、他の加工をも行うマシニングセンタの載置台上に回転可能なテーブルを介して載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記載置台を前記平面の方向に移動することによって、当該載置台におけるワークに対する前記テーブルの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（４）ワークをロボットのアームによって把持したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記アームを前記平面の方向に移動することによって、当該アームによる把持の位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
からなる。
本発明においては、前記基本構成（１）によって、切削速度を一定とすることによって均一な切削表面を確保し得る一方、基本構成（２）、同（３）及び同（４）によって、ワークの内面又は外面に対し様々な湾曲面を形成することが可能となる。
即ち、特許文献２及び同３に示すように、複雑な演算又は操作による制御は不要である。
本発明の方法を実現するためのシステムに関するブロック図であって、（ａ）はワークをテーブルの上に載置している実施形態を示しており、（ｂ）はワークを回転可能なテーブルを介してマシニングセンタの載置台上に載置している実施形態を示す。 主軸の旋回の中心軸と直交する方向の平面の状態を示す平面図であって、（ａ）は内周面を切削する場合を示しており、（ｂ）は外周面を切削する場合を示す。 主軸の旋回の中心位置を移動すると共に、旋回の半径を順次変化させることによって通常のテーパ形状を形成する方法を示しており、（ａ）は切削工具の先端における移動の軌跡を示す平面図であり、（ｂ）は上記順次の変化によって形成されたテーパ形状の側面図を示す。 主軸の旋回の中心位置を移動すると共に、旋回の半径を段階的に変化させることによって段階的なテーパ形状を形成する方法を示しており、（ａ）は切削工具の先端における移動の軌跡を示す平面図であり、（ｂ）は上記段階的変化によって形成された段階的なテーパ形状を示す側面図である。 主軸の旋回の中心位置の移動を伴わずに、ワークの内側領域及び外側領域にて、切削工具の先端を螺旋状に移動しかつ最終的に円周状に移動することによって、円輪形状を形成する過程を示す斜視図であり、（ａ）は、円輪形状の内壁を形成する過程を示しており、（ｂ）は円輪形状の外壁を形成する過程を示し、（ｃ）は、最終的に形成された円輪形状を示す。
本発明は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、旋回する主軸１及び主軸１の先端側に備えられている切削工具２、ワーク３、及び当該ワーク３を支持するテーブル４（図１（ａ）の場合）、又は当該ワーク３を支持するテーブル４、及び当該テーブル４を載置するマシニングセンタの載置台４１、又は当該ワーク３を把持するロボットのアーム（図示せず）、更には主軸１及びテーブル４、又は前記載置台４１（図１（ｂ）の場合）、又はロボットのアームの移動を制御する制御装置５を構成要素としている。
尚、図１（ａ）、（ｂ）において、白線の矢印は、主軸１の旋回の半径の調整に伴う移動及び前記直交方向又は斜方向の移動状態を示し、湾曲した矢印は、主軸１の旋回状態を示し、制御装置５からの点線の矢印は、旋回角速度を制御するための信号の発信状態を示し、実線の矢印は、主軸１の旋回の半径の調整に伴う移動、及び前記基本構成（２）、同（３）及び同（４）において主軸１の旋回の中心が前記直交方向又は斜方向に移動する場合並びに主軸１の旋回の中心が前記斜方向に移動することに対応しているテーブル４、又は前記載置台４１、又はロボットのアームの回転中心の移動を制御するための信号の発信状態を示す。
本発明において、制御の対象となる要因は、主軸１の旋回の中心に対する旋回角速度、主軸１の旋回の半径（以上は、基本構成（１）の場合）、更には主軸１の旋回に対する中心軸６と直交する平面に対し、当該旋回の中心が直交又は斜交する方向への移動する位置又は移動速度（以上は、基本構成（２）、同（３）及び同（４）の場合）というパラメータであって、基本構成（１）の場合には、２個のパラメータであり、基本構成（２）、同（３）及び同（４）の場合には、３個のパラメータである。
主軸１及び切削工具２は、所定の中心位置の下に旋回運動を行い、切削工具２の先端は、図２（ａ）に示すように、ワーク３の内周面を切削するか、又は図２（ｂ）に示すように、ワーク３の外周面を切削するが、中心位置から主軸１の旋回の半径は調整自在であることから、切削工具２の先端における曲率半径もまた調整自在であって、切削曲面を任意に選択することができる。
即ち、図２（ａ）、（ｂ）の円周曲面は典型例を示しているに過ぎず、切削曲面は、決して円周曲面に限定される訳ではない。
切削面を均一状態とするという技術的要請に対応する基本構成（１）の数式に基づく基準につき、以下のとおり説明する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、切削工具２の先端の半径をＲとし、角度位置をθとする一方、座標位置を（Ｘ，Ｙ）とした場合には、Ｘ＝Ｒcosθ，Ｙ＝Ｒsinθが成立し、更には、
Figure 2017064896
 が成立する（尚、各符号の・に示すドットは、時間微分を示す。）。
従って、切削速度をＶとした場合には、
Figure 2017064896
 が成立する。
上記関係式によれば、主軸１の旋回角速度をω１とし、テーブル４の回転角速度をω２としたうえで、切削工具２の先端における切削速度Ｖが一定であるためには、予め一定量Ｃを設定したうえで、前記距離Ｒ及びその時間微分である
Figure 2017064896
に対応して、
Figure 2017064896
 が成立するように制御すれば良いことになる。
本発明において様々な形状の内周面及び外周面の切削形状を形成することを目的として、図１（ａ）に示すように、ワーク３をテーブル４に載置したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記テーブル４を前記平面の方向に移動することによって、当該テーブル４におけるワーク３の支持位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（２）の実施形態、
又は、図１（ｂ）に示すように、ワーク３をマシニングセンタの載置台４１に回転可能なテーブル４を介して載置したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記載置台４１を前記平面の方向に移動することによって、当該載置台４１におけるワーク３に対する前記テーブル４の支持位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（３）の実施形態、
又は、ワーク３をロボット（図示せず）のアームによって把持したうえで、ワーク３をロボットのアームによって把持したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記アームを前記平面の方向に移動することによって、当該アームによる把持の位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（４）の実施形態をも採用することができる。
尚、基本構成（２）の構成においては、テーブル４は必ずしも回転する必要はないが、基本構成（３）の場合には、ワーク３に対し、切削以外の工作を行う工作部４０を作動させるために、テーブル４は回転可能であることを必要不可欠としている。
基本構成（２）、同（３）及び同（４）のように、主軸１の旋回の中心を斜方向に移動自在とする場合には、主軸１の旋回の中心軸６自体が移動することから、ワーク３に対する切削工具２の切削状態を維持するためには、前記テーブル４、又は前記載置台４１の前記の平面の方向の位置（基本構成（２）又は同（３）の場合）、又は前記アームの前記平面の方向の位置（基本構成（４）の場合）を、それぞれ前記旋回の中心位置に同期して移動すると良い。
図３（ａ）、（ｂ）は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動する一方、前記旋回の半径を順次変化させることを特徴とする実施形態によって、通常のテーパ形状による外周面を形成した場合を示す。
尚、テーパ形状の両側端部を円周曲面とした場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、旋回の最初の段階及び最終段階では、旋回の半径を略一定とすると良い。
図４（ａ）、（ｂ）は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動する一方、前記旋回の半径を段階的に変化させることを特徴とする実施形態によって段階状態のテーパ形状の内周面を形成した場合を示す。
図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、前記基本構成（２）においては、様々な形状の内周面又は外周面を形成することが可能となる。
尚、上記各図面は、何れも主軸１の旋回の中心を旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向、即ち旋回の中心軸６と同一方向に移動させる場合を示すが、上記平面に対し斜方向に移動させた場合には、全体形状が斜方向に変化するテーパ形状を得ることができる。
図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示す実施形態とは別に、主軸１の旋回の半径を変化させない場合には、通常の円筒形状（但し、旋回の中心が前記直交方向に移動する場合）又は斜方向円筒形状（但し、旋回の中心が前記斜方向に移動する場合）の内周面又は外周面（図示せず）を得ることができる。
図５は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動させずに、
（１）ワーク３の旋回の中心に近い内側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次大きい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最大の状態に至った段階では、当該最大の状態を維持することによって、円輪形状の内壁を形成すると共に、
（２）ワーク３の旋回の中心から離れた外側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次小さい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最小の状態に至った段階では、当該最小の状態を維持することによって、円輪形状の外壁を形成したうえで、
円輪形状を形成することを特徴とする実施形態を示す。
上記実施形態においては、迅速に円輪形状を得ることができる。
このように、本発明においては、切削速度の加重によってワーク３に対する切削によって様々な形状の内周面及び外周面を速やかに形成することができるが、上記加重に際し格別の制御を不要とすることによって、シンプルな制御を実現している。
実施例は、複数個の主軸１及び当該主軸１に突設された切削工具２を採用することを特徴としている。
このような実施例においては、複数個の切削工具２の切削によって、切削速度を更に向上させる一方、個別の切削工具２の切削面に対する性状が平均化され、より均一な切削面を確保することができる。
このように、本発明は、一定の切削速度の下に、ワークの内周面及び外周面に対する均一な切削面を実現し、かつ様々な形状を確保することを可能としており、その利用価値は絶大である。
１ 主軸
２ 切削工具
３ ワーク
４ テーブル
４０ マシニングセンタにおいてワークに対し切削以外の工作を行う工作部
４１ マシニングセンタの載置台
５ 制御装置
６ 旋回の中心軸又は回転の中心軸
特開平８−１２６９３８号公報 特開２０００−１９０１２７号公報 特開２００１−１１３４４３号公報 特開２０１１−１３１３２４号公報
本発明は、所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回の半径を調整自在とする主軸の切削工具による切削において、当該切削速度を一定とすることによるワークの内周面及び外周面に対する切削方法に関するものである。
尚、上記の「主軸の旋回」とは、主軸自体の中心軸に沿った自転ではなく、上記所定の位置を中心とする公転を含む回転の趣旨である。
ワークの内周面及び外周面を円筒形状、テーパ形状、フランジ形状等の様々な形状による湾曲面を形成する方法としては、例えば特許文献１に示すように、主軸が所定の旋回の中心を旋回することによる所謂オービット加工が採用されており、当該加工方法の場合には、ワークを支えるテーブルがどのような位置であっても加工ができる点において技術的メリットが存在する。
而して、切削表面を均一状態とするためには、切削速度が一定であることが要求されている。
ところが、上記の如き従来技術による上記オービット加工方法においては、切削速度を一定とするような構成が採用されていない。
特許文献２においては、歯車形状の加工方法において、切削開始端から切削終端まで一定の切削速度を確保するために必要な構成を開示している。
しかしながら、特許文献２においては、単にＮＣ旋盤による制御によって切削速度を一定とすることを記載しているだけであって、定性的又は定量的にどのような基準の下に切削速度を一定とするかについては、何ら明らかにしていない。
特許文献３においては、ＣＡＭによる主軸回転数の制御によって一定の切削速度を得ることを開示しているが、特許文献３もまた、如何なる基準によって切削速度を一定とするかについて具体的な構成を何ら明らかにしていない。
しかも、特許文献２、３の場合には、何れも主軸自体の中心軸に沿った自転による切削を前提としており、本発明のように、主軸が所定の位置を中心として旋回する場合について、切削速度を一定とすることについては、全く開示及び示唆していない。
このように、主軸の旋回によって、ワークの内面又は外面に対する切削加工において、切削工具の切削速度を一定とするように制御している切削方法は、これまで提唱されていない。
特許文献４においては、主軸の旋回角速度をωとし、旋回中心から切削工具の先端までの距離をＲとし、切削工具の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具の切削速度を一定とすることを開示している（段落［００４０］及び図７（ａ）、（ｂ））。
しかしながら、特許文献４における一定の切削速度とは、精々Ｒ・ωの状態が一定であって、前記距離Ｒの時間の変化率をも要因としたうえで、一定の切削速度を確保することまで開示していない。
その意味において、特許文献４は、決して、切削状態を正確に一定状態としている訳ではない。
特開平８−１２６９３８号公報 特開２０００−１９０１２７号公報 特開２００１−１１３４４３号公報 特開２０１１−１３１３２４号公報
本発明は、所定の位置を中心とする主軸の旋回に基づくワークの内周面又は外周面に対する切削加工において、切削速度を正確に一定とするような制御を可能とする切削方法を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回の半径を調整自在としている主軸から突設された切削工具によって、ワークの内周面又は外周面に対する切削方法において、主軸の旋回角速度をωとし、旋回の中心から切削工具の先端までの距離をＲとし、切削工具の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、
Figure 2017064896
 （但し、
Figure 2017064896
は、前記距離Ｒの時間微分を示す。）。
となるように、上記距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具の切削速度を一定としているワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（２）ワークをテーブル上に載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記テーブルを前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該テーブルにおけるワークの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（３）ワークを切削だけでなく、他の加工をも行うマシニングセンタの載置台上に回転可能なテーブルを介して載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記載置台を前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該載置台におけるワークに対する前記テーブルの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
（４）ワークをロボットのアームによって把持したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記アームを前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該アームによる把持の位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする前記（１）のワークの内周面又は外周面に対する切削方法、
からなる。
本発明においては、前記基本構成（１）によって、切削速度を一定とすることによって均一な切削表面を確保し得る一方、基本構成（２）、同（３）及び同（４）によって、ワークの内面又は外面に対し様々な湾曲面を形成することが可能となる。
即ち、特許文献２及び同３に示すように、複雑な演算又は操作による制御は不要である。
本発明の方法を実現するためのシステムに関するブロック図であって、（ａ）はワークをテーブルの上に載置している実施形態を示しており、（ｂ）はワークを回転可能なテーブルを介してマシニングセンタの載置台上に載置している実施形態を示す。 主軸の旋回の中心軸と直交する方向の平面の状態を示す平面図であって、（ａ）は内周面を切削する場合を示しており、（ｂ）は外周面を切削する場合を示す。 主軸の旋回の中心位置を移動すると共に、旋回の半径を順次変化させることによって通常のテーパ形状を形成する方法を示しており、（ａ）は切削工具の先端における移動の軌跡を示す平面図であり、（ｂ）は上記順次の変化によって形成されたテーパ形状の側面図を示す。 主軸の旋回の中心位置を移動すると共に、旋回の半径を段階的に変化させることによって段階的なテーパ形状を形成する方法を示しており、（ａ）は切削工具の先端における移動の軌跡を示す平面図であり、（ｂ）は上記段階的変化によって形成された段階的なテーパ形状を示す側面図である。 主軸の旋回の中心位置の移動を伴わずに、ワークの内側領域及び外側領域にて、切削工具の先端を螺旋状に移動しかつ最終的に円周状に移動することによって、円輪形状を形成する過程を示す斜視図であり、（ａ）は、円輪形状の内壁を形成する過程を示しており、（ｂ）は円輪形状の外壁を形成する過程を示し、（ｃ）は、最終的に形成された円輪形状を示す。
本発明は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、旋回する主軸１及び主軸１の先端側に備えられている切削工具２、ワーク３、及び当該ワーク３を支持するテーブル４（図１（ａ）の場合）、又は当該ワーク３を支持するテーブル４、及び当該テーブル４を載置するマシニングセンタの載置台４１、又は当該ワーク３を把持するロボットのアーム（図示せず）、更には主軸１及びテーブル４、又は前記載置台４１（図１（ｂ）の場合）、又はロボットのアームの移動を制御する制御装置５を構成要素としている。
尚、図１（ａ）、（ｂ）において、白線の矢印は、主軸１の旋回の半径の調整に伴う移動及び前記直交方向又は前記斜方向の移動状態を示し、湾曲した矢印は、主軸１の旋回状態を示し、制御装置５からの点線の矢印は、旋回角速度を制御するための信号の発信状態を示し、実線の矢印は、主軸１の旋回の半径の調整に伴う移動、及び前記基本構成（２）、同（３）及び同（４）において主軸１の旋回の中心が前記直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動する場合並びに主軸１の旋回の中心が前記斜方向に移動することに対応しているテーブル４、又は前記載置台４１、又はロボットのアームの回転中心の移動を制御するための信号の発信状態を示す。
本発明において、制御の対象となる要因は、主軸１の旋回の中心に対する旋回角速度、主軸１の旋回の半径（以上は、基本構成（１）の場合）、更には主軸１の旋回に対する中心軸６と直交する平面に対し、当該旋回の中心が直交又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜交する方向への移動する位置又は移動速度（以上は、基本構成（２）、同（３）及び同（４）の場合）というパラメータであって、基本構成（１）の場合には、２個のパラメータであり、基本構成（２）、同（３）及び同（４）の場合には、３個のパラメータである。
主軸１及び切削工具２は、所定の中心位置の下に旋回運動を行い、切削工具２の先端は、図２（ａ）に示すように、ワーク３の内周面を切削するか、又は図２（ｂ）に示すように、ワーク３の外周面を切削するが、中心位置から主軸１の旋回の半径は調整自在であることから、切削工具２の先端における曲率半径もまた調整自在であって、切削曲面を任意に選択することができる。
即ち、図２（ａ）、（ｂ）の円周曲面は典型例を示しているに過ぎず、切削曲面は、決して円周曲面に限定される訳ではない。
切削面を均一状態とするという技術的要請に対応する基本構成（１）の数式に基づく基準につき、以下のとおり説明する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、切削工具２の先端の半径をＲとし、角度位置をθとする一方、座標位置を（Ｘ，Ｙ）とした場合には、Ｘ＝Ｒcosθ，Ｙ＝Ｒsinθが成立し、更には、
Figure 2017064896
 が成立する（尚、各符号の・に示すドットは、時間微分を示す。）。
従って、切削速度をＶとした場合には、
Figure 2017064896
 が成立する。
上記関係式によれば、主軸１の旋回角速度をω１とし、テーブル４の回転角速度をω２としたうえで、切削工具２の先端における切削速度Ｖが一定であるためには、予め一定量Ｃを設定したうえで、前記距離Ｒ及びその時間微分である
Figure 2017064896
に対応して、
Figure 2017064896
 が成立するように制御すれば良いことになる。
本発明において様々な形状の内周面及び外周面の切削形状を形成することを目的として、図１（ａ）に示すように、ワーク３をテーブル４に載置したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記テーブル４を前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該テーブル４におけるワーク３の支持位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（２）の実施形態（但し、図１（ａ）は、主軸１の旋回の中心位置が前記直交方向に移動する場合を示す。）、
又は、図１（ｂ）に示すように、ワーク３をマシニングセンタの載置台４１に回転可能なテーブル４を介して載置したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記載置台４１を前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該載置台４１におけるワーク３に対する前記テーブル４の支持位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（３）の実施形態（但し、図１（ｂ）は、主軸１の旋回の中心位置が前記直交方向に移動する場合を示す。）、
又は、ワーク３をロボット（図示せず）のアームによって把持したうえで、ワーク３をロボットのアームによって把持したうえで、主軸１の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向又は前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動自在とし、前記斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記アームを前記平面の方向に沿って当該平面の方向の成分だけ移動することによって、当該アームによる把持の位置につき、ワーク３における切削位置が主軸１の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする基本構成（４）の実施形態をも採用することができる。
尚、基本構成（２）の構成においては、テーブル４は必ずしも回転する必要はないが、基本構成（３）の場合には、ワーク３に対し、切削以外の工作を行う工作部４０を作動させるために、テーブル４は回転可能であることを必要不可欠としている。
基本構成（２）、同（３）及び同（４）のように、主軸１の旋回の中心を前記斜方向に移動自在とする場合には、主軸１の旋回の中心軸６自体が移動することから、ワーク３に対する切削工具２の切削状態を維持するためには、前記テーブル４、又は前記載置台４１の前記の平面の方向に沿った位置（基本構成（２）又は同（３）の場合）、又は前記アームの前記平面の方向に沿った位置（基本構成（４）の場合）を、それぞれ前記旋回の中心位置に同期して移動すると良い。
図３（ａ）、（ｂ）は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向に移動する一方、前記旋回の半径を順次変化させることを特徴とする実施形態によって、通常のテーパ形状による外周面を形成した場合を示す。
尚、テーパ形状の両側端部を円周曲面とした場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、旋回の最初の段階及び最終段階では、旋回の半径を略一定とすると良い。
図４（ａ）、（ｂ）は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向に移動する一方、前記旋回の半径を段階的に変化させることを特徴とする実施形態によって段階状態のテーパ形状の内周面を形成した場合を示す。
図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）からも明らかなように、前記基本構成（２）においては、様々な形状の内周面又は外周面を形成することが可能となる。
尚、上記各図面は、何れも主軸１の旋回の中心を旋回の中心軸６に直交する平面に対し直交方向、即ち旋回の中心軸６と同一方向に移動させる場合を示すが、上記平面に対し前記平面の方向と前記直交方向との中間の方向である斜方向に移動させた場合には、全体形状が前記斜方向に変化するテーパ形状を得ることができる。
図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示す実施形態とは別に、主軸１の旋回の半径を変化させない場合には、通常の円筒形状（但し、旋回の中心が前記直交方向に移動する場合）又は斜方向円筒形状（但し、旋回の中心が前記斜方向に移動する場合）の内周面又は外周面（図示せず）を得ることができる。
図５は、主軸１の旋回の中心位置を、前記直交方向又は前記斜方向に移動させずに、
（１）ワーク３の旋回の中心に近い内側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次大きい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最大の状態に至った段階では、当該最大の状態を維持することによって、円輪形状の内壁を形成すると共に、
（２）ワーク３の旋回の中心から離れた外側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次小さい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最小の状態に至った段階では、当該最小の状態を維持することによって、円輪形状の外壁を形成したうえで、
円輪形状を形成することを特徴とする実施形態を示す。
上記実施形態においては、迅速に円輪形状を得ることができる。
このように、本発明においては、切削速度の加重によってワーク３に対する切削によって様々な形状の内周面及び外周面を速やかに形成することができるが、上記加重に際し格別の制御を不要とすることによって、シンプルな制御を実現している。
実施例は、複数個の主軸１及び当該主軸１に突設された切削工具２を採用することを特徴としている。
このような実施例においては、複数個の切削工具２の切削によって、切削速度を更に向上させる一方、個別の切削工具２の切削面に対する性状が平均化され、より均一な切削面を確保することができる。
このように、本発明は、一定の切削速度の下に、ワークの内周面及び外周面に対する均一な切削面を実現し、かつ様々な形状を確保することを可能としており、その利用価値は絶大である。
１ 主軸
２ 切削工具
３ ワーク
４ テーブル
４０ マシニングセンタにおいてワークに対し切削以外の工作を行う工作部
４１ マシニングセンタの載置台
５ 制御装置
６ 旋回の中心軸又は回転の中心軸
図５は、主軸１の旋回の中心位置の移動を伴わずに、
（１）ワーク３の旋回の中心に近い内側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次大きい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最大の状態に至った段階では、当該最大の状態を維持することによって、円輪形状の内壁を形成すると共に、
（２）ワーク３の旋回の中心から離れた外側領域において、旋回の中心から切削工具２の先端に至る距離を順次小さい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最小の状態に至った段階では、当該最小の状態を維持することによって、円輪形状の外壁を形成したうえで、
円輪形状を形成することを特徴とする実施形態を示す。

Claims (8)

  1. 所定の位置を中心として旋回し、かつ当該旋回の半径を調整自在としている主軸から突設された切削工具によって、ワークの内周面又は外周面に対する切削方法において、主軸の旋回角速度をωとし、旋回の中心から切削工具の先端までの距離をＲとし、切削工具の先端における切削速度として一定量であるＣを設定したうえで、
    Figure 2017064896
     （但し、
    Figure 2017064896
    は、前記距離Ｒの時間微分を示す。）。
    となるように、上記距離Ｒの変化に対応して、ωを変化するように制御することによって、切削工具の切削速度を一定としているワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  2. ワークをテーブル上に載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記テーブルを前記平面の方向に移動することによって、当該テーブルにおけるワークの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする請求項１記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  3. ワークを切削だけでなく、他の加工をも行うマシニングセンタの載置台上に回転可能なテーブルを介して載置したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記載置台を前記平面の方向に移動することによって、当該載置台におけるワークに対する前記テーブルの支持位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする請求項１記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  4. ワークをロボットのアームによって把持したうえで、主軸の旋回の中心位置を、当該旋回の中心軸に直交する平面に対し直交方向又は斜方向に移動自在とし、斜方向に移動自在である場合には、当該移動に対応して前記アームを前記平面の方向に移動することによって、当該アームによる把持の位置につき、ワークにおける切削位置が主軸の旋回の中心位置から前記距離Ｒであるように設定しながら切削を可能とする状態を維持することを特徴とする請求項１記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  5. 主軸の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動する一方、前記距離Ｒを順次変化させることを特徴とする請求項２、３、４の何れか一項に記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  6. 主軸の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動する一方、前記距離Ｒを段階的に変化させることを特徴とする請求項２、３、４の何れか一項に記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  7. 主軸の旋回の中心位置を、前記直交方向又は斜方向に移動させずに、
    （１）ワークの旋回の中心に近い内側領域において、旋回の中心から切削工具の先端に至る距離を順次大きい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最大の状態に至った段階では、当該最大の状態を維持することによって、円輪形状の内壁を形成すると共に、
    （２）ワークの旋回の中心から離れた外側領域において、旋回の中心から切削工具の先端に至る距離を順次小さい状態とすることによって、当該先端を螺旋状の軌跡に沿って移動させ、上記距離が最小の状態に至った段階では、当該最小の状態を維持することによって、円輪形状の外壁を形成したうえで、
    円輪形状を形成することを特徴とする請求項１記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
  8. 複数個の主軸及び当該主軸に突設された切削工具を採用することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載のワークの内周面又は外周面に対する切削方法。
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