JP6592060B2 - 工作機械および塑性加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、工具を用いて加工対象物を加工する工作機械および塑性加工方法に関する。
加工対象物の表面を鏡面加工する種類として、刃物を有する工具を用いて加工対象物を切削する切削加工、バフや砥石等の工具を用いて加工対象物を研削する研削加工、湾曲部を有する工具を用いて加工対象物を塑性変形する塑性加工等が挙げられる。これら鏡面加工のうち、加工対象物を塑性変形する塑性加工としては下記に示す特許文献１に開示されている。簡単に説明すると、マンドレルの先端に形成された押圧部をワークの被加工面に押し当てて、その押圧部を回転させながら移動させることで加工対象物が塑性変形される。
しかしながら、上記した特許文献１では、ワークの被加工面に押し当てられるマンドレルの回転により生じる振動が加工対象物の加工面に転写されてしまう場合があり、この場合には、加工対象物の加工面が粗くなることが懸念される。
そこで、本発明は、加工対象物の加工面を滑らかに加工し得る工作機械および塑性加工方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、主軸と、加工対象物を支持するテーブルとを備え、前記主軸と前記テーブルとを相対的に移動させることで、前記主軸に取り付けられた工具で加工対象物を塑性加工する工作機械であって、前記工具は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に移動させる移動機構と、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に回転させるモータと、前記加工対象物の加工面に前記湾曲部を押し付けながら前記加工面を前記工具が移動するように、前記移動機構を制御する移動制御部と、前記湾曲部において基準とすべき基準位置の法線が前記加工対象物の加工面を向くように、前記モータを制御する回転制御部と、を備える。
本発明の第２の態様は、主軸と、加工対象物を支持するテーブルとを備える工作機械を用いて、前記主軸と前記テーブルとを相対的に移動させることで、前記主軸に取り付けられた工具で加工対象物を塑性加工する塑性加工方法であって、前記工具は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、前記工作機械は、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に移動させる移動機構と、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に回転させるモータと、を備え、前記加工対象物の加工面に前記湾曲部を押し付けながら前記加工面を前記工具が移動するように、前記移動機構を制御する移動制御ステップと、前記湾曲部において基準とすべき基準位置の法線が前記加工対象物の加工面を向くように、前記モータを制御する回転制御ステップと、を備える。
本発明によれば、加工対象物の加工面を滑らかに加工し得る工作機械および塑性加工方法を提供することができる。
本発明に係る工作機械および塑性加工方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
[工作機械の構成]
図１は、工作機械１０の概略構成図である。工作機械１０は、工作機械本体１２と、工作機械本体１２を制御する制御装置１４とを備える。工作機械本体１２と制御装置１４とは、互いに無線または有線で通信し得るよう構成される。
図１は、工作機械１０の概略構成図である。工作機械１０は、工作機械本体１２と、工作機械本体１２を制御する制御装置１４とを備える。工作機械本体１２と制御装置１４とは、互いに無線または有線で通信し得るよう構成される。
［工作機械本体の構成］
工作機械本体１２は、主軸２０を有し、その主軸２０に取り付けられる工具２２を加工対象物（ワーク）の加工面に押し付けて加工面を塑性変形させる塑性加工を行う。工作機械本体１２は、主軸２０の他に、主軸頭２４と、コラム２６と、テーブル２８と、テーブル駆動部３０とを有する。
工作機械本体１２は、主軸２０を有し、その主軸２０に取り付けられる工具２２を加工対象物（ワーク）の加工面に押し付けて加工面を塑性変形させる塑性加工を行う。工作機械本体１２は、主軸２０の他に、主軸頭２４と、コラム２６と、テーブル２８と、テーブル駆動部３０とを有する。
塑性加工に用いられる工具２２は、円柱形状であり、主軸２０に着脱可能な工具ホルダ３２を介して主軸２０に取り付けられる。工具ホルダ３２は、ハイドロチャック等の防振機構を有していてもよい。工具ホルダ３２を介して主軸２０に取り付けられる工具２２はその長手方向が主軸２０に沿っており、主軸２０と工具２２とは一緒に回転する。工作機械本体１２は、主軸２０に取り付けられる工具２２を自動工具交換装置３４により交換可能なマシニングセンタとして構成されている。自動工具交換装置３４は、各々が工具ホルダ３２に保持された複数の工具２２を収納（保持）可能なツールマガジン３６を有する。
テーブル２８は、加工対象物Ｗ（図２参照）を固定可能に支持するものであり、主軸２０の下方に配置されている。テーブル２８の上面には、Ｘ方向に直線状に延びたロック溝３８がＹ方向に沿って所定の間隔をあけて複数形成されている。加工対象物Ｗは、図示しない固定治具を介してテーブル２８の所定の位置に固定される。固定治具は、ロック溝３８を利用してテーブル２８の上面に加工対象物Ｗを固定する。なお、Ｘ方向、Ｙ方向は互いに直交している。
テーブル駆動部３０は、テーブル２８をＸ方向およびＹ方向に移動させるものであり、台座４０に支持されている。テーブル駆動部３０は、Ｙ軸スライド部４２、サドル４４、および、Ｘ軸スライド部４６を有する。サドル４４は、Ｙ軸スライド部４２を介して台座４０に対してＹ方向に移動可能に支持されている。テーブル２８は、Ｘ軸スライド部４６を介してサドル４４に対してＸ方向に移動可能に支持されている。
図２は、主軸２０およびテーブル２８の駆動系を説明する図である。主軸頭２４は、Ｚ方向に平行な回転軸を中心に主軸２０を回転駆動するものであり、主軸２０を回転駆動する主軸回転用モータ４８を有する。主軸回転用モータ４８は、主軸２０の位相（回転位置）を制御するために用いられる。主軸回転用モータ４８には、主軸回転用モータ４８の回転位置を検出するためのエンコーダ５０が設けられている。
コラム２６は、主軸頭２４をＺ方向（上下方向）に移動可能に支持するものであり、主軸頭２４をＺ方向に沿って移動させる主軸送り部５２と、主軸送り部５２を駆動する主軸送り用モータ５４とを有する。主軸送り用モータ５４には、主軸送り用モータ５４の回転位置を検出するためのエンコーダ５６が設けられている。なお、Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向と直交している。つまり、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直交している。
テーブル駆動部３０のＸ軸スライド部４６は、テーブル２８をＸ方向に移動させるＸ軸送り部５８と、Ｘ軸送り部５８を駆動するＸ軸送り用モータ６０とを有する。Ｘ軸送り用モータ６０には、Ｘ軸送り用モータ６０の回転位置を検出するためのエンコーダ６２が設けられている。
テーブル駆動部３０のＹ軸スライド部４２は、Ｘ軸スライド部４６（テーブル２８）をＹ方向に移動させるＹ軸送り部６４と、Ｙ軸送り部６４を駆動するＹ軸送り用モータ６６とを有する。Ｙ軸送り用モータ６６には、Ｙ軸送り用モータ６６の回転位置を検出するためのエンコーダ６８が設けられている。
このようにテーブル駆動部３０を構成することによって、テーブル２８をＸ方向およびＹ方向に移動させることができる。このテーブル２８のＸ方向およびＹ方向への移動と、主軸２０のＺ方向への移動によって、その主軸２０に取り付けられた工具２２は、テーブル２８に固定された加工対象物Ｗの加工面に側面部（湾曲部）を押し付けながらその加工面を移動可能となる。なお、主軸回転用モータ４８、主軸送り用モータ５４、Ｘ軸送り用モータ６０、および、Ｙ軸送り用モータ６６は、制御装置１４の制御によって駆動する。
［制御装置の構成］
図３は、制御装置１４の概略構成図である。制御装置１４は、記憶部７０、プログラム解析部７２、移動制御部７４、回転制御部７６および報知部７８を有する。また、制御装置１４は、図示はしないが、オペレータが情報および指令等を入力するための入力部と、オペレータに必要な情報を表示する表示部等も有している。
図３は、制御装置１４の概略構成図である。制御装置１４は、記憶部７０、プログラム解析部７２、移動制御部７４、回転制御部７６および報知部７８を有する。また、制御装置１４は、図示はしないが、オペレータが情報および指令等を入力するための入力部と、オペレータに必要な情報を表示する表示部等も有している。
記憶部７０には、塑性加工プログラム等が記憶される。塑性加工プログラムは、加工対象物Ｗを塑性加工するための指令等の情報を含むプログラムであり、プログラム解析部７２によって読み出される。プログラム解析部７２は、記憶媒体から読み出した塑性加工プログラムを解析し、解析結果を移動制御部７４および回転制御部７６に与える。
移動制御部７４は、プログラム解析部７２での解析結果に基づいて移動機構８０を制御する。移動機構８０は、加工対象物Ｗに対し主軸２０を相対的に移動させるものであり、上述のＸ軸送り用モータ６０、Ｙ軸送り用モータ６６および主軸送り用モータ５４を含む。
すなわち、移動制御部７４は、Ｘ軸送り用モータ６０と、Ｙ軸送り用モータ６６と、主軸送り用モータ５４とを適宜制御することで、加工対象物Ｗに対して主軸２０を移動させる。この移動によって、主軸２０に取り付けられた工具２２は、テーブル２８に固定される加工対象物Ｗの加工開始位置に側面部（湾曲部）を押し付けた状態となる。
この状態で、移動制御部７４は、Ｘ軸送り用モータ６０およびＹ軸送り用モータ６６を適宜制御することで、ＸＹ平面にテーブル２８を移動させる。この移動に応じて、テーブル２８に固定される加工対象物Ｗに対して主軸２０が相対的に移動することになり、その主軸２０に取り付けられた工具２２は、加工対象物Ｗの加工面に側面部（湾曲部）を押し付けながら加工面に沿って加工終了位置まで移動する。この結果、加工対象物Ｗが塑性変形される。
このように移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面に工具２２の側面部（湾曲部）を押し付けながら加工開始位置から加工終了位置まで工具２２が加工面を移動するように、移動機構８０を制御する。
また、移動制御部７４は、移動機構８０を制御することで加工開始位置から加工終了位置まで工具２２を移動させた場合、１回分の塑性加工が終了したことを示す加工終了情報を回転制御部７６に与える。
回転制御部７６は、プログラム解析部７２での解析結果に基づいて主軸回転用モータ４８を制御する。図４は、制御装置１４の制御に応じて加工対象物Ｗの加工面を移動する工具２２の様子を示す図である。なお、説明を簡単にするため、加工対象物Ｗは角丸直方体形状とし、加工対象物Ｗの加工面はＸ方向およびＹ方向の側面としている。ただし、図４では、加工対象物Ｗおよび工具２２は主軸２０側から見た平面として示している。
回転制御部７６は、移動制御部７４によりＸＹ平面に沿って移動されるテーブル２８と連動させて主軸回転用モータ４８を制御することで、主軸２０に取り付けられる工具２２の側面部（湾曲部）において基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶを加工対象物Ｗの加工面に向かせる。従って、加工対象物Ｗの加工面に曲面部分があったとしても、工具２２は、その側面部（湾曲部）の基準位置ＳＰを常に加工対象物Ｗの加工面に押し付けながら加工面に沿って移動する。なお、基準位置ＳＰの法線ＮＶは、加工対象物Ｗの加工面に接する工具２２の側面部（湾曲部）の法線である。
このように回転制御部７６は、工具２２の側面部（湾曲部）において基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向くように、主軸回転用モータ４８を制御する。
また、回転制御部７６は、移動制御部７４から与えられる加工終了情報に基づいて塑性加工の回数を計数し、所定回数の塑性加工が終了する度に、過去に設定した位置とは異なる位置を新たな基準位置ＳＰとして設定する。
図５は、制御装置１４によって設定される基準位置ＳＰの設定の様子（１）を示す図である。本実施の形態の場合、回転制御部７６は、所定回数の塑性加工が終了する度に、所定回数の塑性加工の終了直前に基準位置ＳＰとして設定していた位置から工具２２の周方向に所定の角度θ１だけずらした位置を新たな基準位置ＳＰとして設定する。従って、回転制御部７６は、新たな基準位置ＳＰを設定した場合、その設定した新たな基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向くように、主軸回転用モータ４８を制御する。
図６は、制御装置１４によって設定される基準位置ＳＰの設定の様子（２）を示す図である。回転制御部７６は、新たな基準位置ＳＰを設定した場合、その基準位置ＳＰとして設定した位置Ｐ1と、初期に基準位置ＳＰとして設定した位置Ｐ0とのなす角θ２を求める。この角θ２が３６０°を超える場合、回転制御部７６は、報知指令を生成し、生成した報知指令を報知部７８に与える。
報知部７８は、回転制御部７６から報知指令が与えられた場合、工具２２を交換すべき旨を報知する。報知部７８の具体的な報知手法としては、例えば、表示部に表示させる表示手法、音響発生器からサイレンを発生させる音発生手法、警告灯等の灯具から光を発生させる光発生手法等が挙げられる。なお、２以上の報知手法を用いて報知されてもよい。
[塑性加工処理]
図７は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される塑性加工処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１では、移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面における加工開始位置に工具２２の側面部が押し付けられた状態で工具２２が配置するように移動機構８０を制御する。またステップＳ１では、回転制御部７６は、移動制御部７４により加工開始位置に押し付けられた工具２２の側面部（湾曲部）と加工面との接触部分のうちの任意の位置を初期の基準位置ＳＰとして設定し、ステップＳ２に進む。
図７は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される塑性加工処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１では、移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面における加工開始位置に工具２２の側面部が押し付けられた状態で工具２２が配置するように移動機構８０を制御する。またステップＳ１では、回転制御部７６は、移動制御部７４により加工開始位置に押し付けられた工具２２の側面部（湾曲部）と加工面との接触部分のうちの任意の位置を初期の基準位置ＳＰとして設定し、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面に工具２２の側面部を押し付けながらその加工面を工具２２が移動するように移動機構８０を制御し、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、回転制御部７６は、工具２２が移動する加工面が曲面であるか平面であるかを認識する。ここで、回転制御部７６は、工具２２が移動する加工面が曲面であると認識した場合にはステップＳ４に進み、当該加工面が平面である場合にはステップＳ５に進む。
ステップＳ４では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向くように、移動機構８０の制御と連動させて主軸回転用モータ４８を制御し、ステップＳ６に進む。ステップＳ５では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向き続けるように、主軸回転用モータ４８に励磁をかけて主軸回転用モータ４８の位置を保持し、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面における加工終了位置に工具２２が配置したか否か認識する。ここで、未だ工具２２が加工終了位置に配置していない場合、移動制御部７４は、ステップＳ２に戻って上述の移動機構８０を制御し続ける。
これに対し、工具２２が加工終了位置に配置した場合、移動制御部７４は、加工対象物Ｗの加工面から所定の待機位置に工具２２が移動するように移動機構８０を制御する。回転制御部７６は、塑性加工の計数値を１つだけインクリメントする。これにより塑性加工処理は終了する。
[基準位置設定処理]
図８は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される基準位置設定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、回転制御部７６は、所定回数の塑性加工が終了したか否かを認識し、当該塑性加工が終了している場合にはステップＳ１２に進む。
図８は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される基準位置設定処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１では、回転制御部７６は、所定回数の塑性加工が終了したか否かを認識し、当該塑性加工が終了している場合にはステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、回転制御部７６は、塑性加工の終了直前に基準位置ＳＰとして設定していた位置から工具２２の周方向に所定の角度θ１だけずらした位置を新たな基準位置ＳＰとして設定する。その後、回転制御部７６は、ステップＳ１１に戻って、所定回数の塑性加工が終了したことを認識するまで待機する。
[報知処理]
図９は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される報知処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１では、回転制御部７６は、基準位置設定処理により新たな基準位置ＳＰを設定したか否かを認識し、当該基準位置ＳＰを設定した場合にはステップＳ２２に進む。
図９は、制御装置１４において塑性加工プログラムの解析結果に基づいて実行される報知処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１では、回転制御部７６は、基準位置設定処理により新たな基準位置ＳＰを設定したか否かを認識し、当該基準位置ＳＰを設定した場合にはステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２では、回転制御部７６は、基準位置設定処理により新たな基準位置ＳＰとして設定した位置Ｐ1と、初期に基準位置ＳＰとして設定した位置Ｐ0とのなす角θ２を求め、その角θ２が３６０°を超える場合にはステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、報知部７８は、工具２２を交換すべき旨を報知する。その後、報知処理は終了する。
[作用効果]
以上のように、本実施の形態の工作機械１０は、主軸２０に取り付けられる工具２２の側面部（湾曲部）を加工対象物Ｗの加工面に押し付けながら加工面に沿って工具２２が移動するように移動機構８０を制御する。このとき工作機械１０は、工具２２の側面部（湾曲部）における基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工面を向くように、主軸回転用モータ４８を制御する。つまり、工作機械１０は、加工面に対して、主軸回転用モータ４８の回転位相を一定にする。
以上のように、本実施の形態の工作機械１０は、主軸２０に取り付けられる工具２２の側面部（湾曲部）を加工対象物Ｗの加工面に押し付けながら加工面に沿って工具２２が移動するように移動機構８０を制御する。このとき工作機械１０は、工具２２の側面部（湾曲部）における基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工面を向くように、主軸回転用モータ４８を制御する。つまり、工作機械１０は、加工面に対して、主軸回転用モータ４８の回転位相を一定にする。
このため、本実施の形態の工作機械１０は、主軸２０の全周にわたって主軸２０を回転させながら工具２２を移動させなくても、工具２２の側面部（湾曲部）の押し付けにより加工対象物Ｗの加工面を塑性変形させ得る。従って、本実施の形態の工作機械１０によれば、主軸２０の全周にわたって主軸２０を回転させることで生じる振動が加工面に転写されることを回避でき、その分だけ加工面を滑らかにすることができる。
なお、主軸回転用モータ４８を駆動せずに回転位置を一定にした状態で工具２２が移動する場合、加工対象物Ｗの加工面に押し付けられながら移動する工具の加工部位は、加工面の曲面部分で変化する。このため、工具２２が主軸２０に対して傾く状態で取り付けられていると、加工面の曲面部分で押し付けられる工具２２の傾きが変化し、その変化に伴って加工面にムラ等が生じ易い傾向となる。これに対し、本実施の形態の工作機械１０は、主軸回転用モータ４８の制御によって基準位置ＳＰの法線ＮＶを常に加工面に向けさせているため、主軸２０に対して工具２２が傾いても、加工面の曲面部分で押し付けられる工具２２の傾きを同じにできる。従って、主軸２０に対して工具２２が傾くことに起因する加工面のムラ等を低減することができ、その分だけ加工面を滑らかにすることができる。
［変形例１］
上記実施の形態では、乾式加工を例に挙げて説明したが、湿式加工であってもよい。この場合は、別途、工具２２と加工対象物Ｗとの間に切削液を供給する供給装置を設けることになる。
上記実施の形態では、乾式加工を例に挙げて説明したが、湿式加工であってもよい。この場合は、別途、工具２２と加工対象物Ｗとの間に切削液を供給する供給装置を設けることになる。
［変形例２］
上記実施の形態では、テーブル２８をＸＹ平面に沿って移動させるようにしたが、主軸２０（主軸頭２４）をＸＹ平面に沿って移動させるようにしてもよい。つまり、主軸２０（主軸頭２４）をＸ方向とＹ方向とに移動させてもよい。
上記実施の形態では、テーブル２８をＸＹ平面に沿って移動させるようにしたが、主軸２０（主軸頭２４）をＸＹ平面に沿って移動させるようにしてもよい。つまり、主軸２０（主軸頭２４）をＸ方向とＹ方向とに移動させてもよい。
［変形例３］
上記実施の形態では、テーブル２８に回転軸が設けられていなかったが、当該テーブル２８に回転軸が設けられていてもよい。テーブル２８に回転軸を設ける場合、制御装置１４は、工具２２の側面部（湾曲部）における基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工面を向くように、当該回転軸用のモータを制御してもよい。この場合、制御装置１４は、主軸回転用モータ４８は駆動させることなく固定とする。つまり、図７のステップＳ４では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向くように、移動機構８０の制御と連動させてテーブル２８の回転軸用のモータを制御することになる。また、図７のステップＳ５では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向き続けるように、テーブル２８の回転軸用のモータに励磁をかけてその位置を保持することになる。このように、主軸２０を加工対象物Ｗに対して相対的に回転させるモータとして、主軸回転用モータ４８が適用されてもよく、テーブル２８に設けられる回転軸用モータが適用されてもよい。
上記実施の形態では、テーブル２８に回転軸が設けられていなかったが、当該テーブル２８に回転軸が設けられていてもよい。テーブル２８に回転軸を設ける場合、制御装置１４は、工具２２の側面部（湾曲部）における基準とすべき基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工面を向くように、当該回転軸用のモータを制御してもよい。この場合、制御装置１４は、主軸回転用モータ４８は駆動させることなく固定とする。つまり、図７のステップＳ４では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向くように、移動機構８０の制御と連動させてテーブル２８の回転軸用のモータを制御することになる。また、図７のステップＳ５では、回転制御部７６は、ステップＳ１で設定した基準位置ＳＰの法線ＮＶが加工対象物Ｗの加工面を向き続けるように、テーブル２８の回転軸用のモータに励磁をかけてその位置を保持することになる。このように、主軸２０を加工対象物Ｗに対して相対的に回転させるモータとして、主軸回転用モータ４８が適用されてもよく、テーブル２８に設けられる回転軸用モータが適用されてもよい。
［変形例４］
上記実施の形態では、工具２２が円柱形状であったが、例えば、工具２２の断面外形を涙形や楕円等とする形状であってもよい。つまり、少なくとも側面の一部に湾曲部を有する工具であればよい。さらに、この湾曲部の表面粗さが、１．０μｍ以下とされるとよい。表面粗さはよい程、加工面を滑らかにすることができる。なお、表面粗さは、所定の規格に準拠した測定方法により測定し得る。例えば、ＪＩＳ ０６０１−１９７６の規格に準拠した場合、表面粗さは、十点の平均粗さ（Ｒｚ）として測定される。
上記実施の形態では、工具２２が円柱形状であったが、例えば、工具２２の断面外形を涙形や楕円等とする形状であってもよい。つまり、少なくとも側面の一部に湾曲部を有する工具であればよい。さらに、この湾曲部の表面粗さが、１．０μｍ以下とされるとよい。表面粗さはよい程、加工面を滑らかにすることができる。なお、表面粗さは、所定の規格に準拠した測定方法により測定し得る。例えば、ＪＩＳ ０６０１−１９７６の規格に準拠した場合、表面粗さは、十点の平均粗さ（Ｒｚ）として測定される。
［変形例５］
上記実施の形態では、工具２２の周方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定したが、当該工具２２の長手方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定するようにしてもよく、当該工具２２の中心軸を基準としてらせん状の方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定するようにしてもよい。
上記実施の形態では、工具２２の周方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定したが、当該工具２２の長手方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定するようにしてもよく、当該工具２２の中心軸を基準としてらせん状の方向にずらした位置を基準位置ＳＰとして設定するようにしてもよい。
［変形例６］
上記変形例１〜５を矛盾が生じない範囲で任意に組み合わせてもよい。
上記変形例１〜５を矛盾が生じない範囲で任意に組み合わせてもよい。
［技術的思想］
上記の実施の形態および変形例１〜６から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
上記の実施の形態および変形例１〜６から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
［第１の技術的思想］
主軸（２０）と、加工対象物（Ｗ）を支持するテーブル(２８)とを備え、主軸（２０）とテーブル（２８）とを相対的に移動させることで、主軸（２０）に取り付けられた工具（２２）で加工対象物（Ｗ）を塑性加工する工作機械（１０）であって、工具（２２）は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に移動させる移動機構（８０）と、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に回転させるモータ（４８）と、加工対象物（Ｗ）の加工面に湾曲部を押し付けながら加工面を工具（２２）が移動するように、移動機構（８０）を制御する移動制御部（７４）と、湾曲部において基準とすべき基準位置（ＳＰ）の法線（ＮＶ）が加工対象物（Ｗ）の加工面を向くように、モータ（４８）を制御する回転制御部（７６）と、を備える。
主軸（２０）と、加工対象物（Ｗ）を支持するテーブル(２８)とを備え、主軸（２０）とテーブル（２８）とを相対的に移動させることで、主軸（２０）に取り付けられた工具（２２）で加工対象物（Ｗ）を塑性加工する工作機械（１０）であって、工具（２２）は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に移動させる移動機構（８０）と、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に回転させるモータ（４８）と、加工対象物（Ｗ）の加工面に湾曲部を押し付けながら加工面を工具（２２）が移動するように、移動機構（８０）を制御する移動制御部（７４）と、湾曲部において基準とすべき基準位置（ＳＰ）の法線（ＮＶ）が加工対象物（Ｗ）の加工面を向くように、モータ（４８）を制御する回転制御部（７６）と、を備える。
これにより、主軸（２０）の全周にわたって主軸（２０）を回転させなくても加工面を塑性変形させることができ、当該回転で生じる振動が加工面に転写されることを回避できる。この結果、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
回転制御部(７６)は、所定回数の塑性加工が終了する度に、過去に設定した位置とは異なる位置を基準位置(ＳＰ)として設定するようにしてもよい。これにより、基準位置(ＳＰ)の位置を変更しない場合に比べて、工具（２２）の加工部位を広くすることができ、この結果、より多くの加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
湾曲部は、円弧状であるようにしてもよく、工具（２２）は、円柱形状であるようにしてもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
回転制御部(７６)は、所定回数の塑性加工の終了直前に基準位置(ＳＰ)として設定していた位置から工具（２２）の周方向に所定の角度だけずらした位置を新たな基準位置（ＳＰ）として設定するようにしてもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
上記の工作機械(１０)であって、新たな基準位置（ＳＰ）として設定した位置と、初期に基準位置（ＳＰ）として設定した位置とのなす角が３６０°を超える場合に、工具（２２）を交換すべき旨を報知する報知部（７８）をさらに備えるようにしてもよい。これにより、工具（２２）の交換の契機を与えることができ、この結果、一定の加工精度を確保する管理等をさせ易くできる。
湾曲部の表面粗さは、１．０μｍ以下とされるようにしてもよい。表面粗さはよい程、加工面を滑らかにすることができる。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
［第２の技術的思想］
主軸（２０）と、加工対象物（Ｗ）を支持するテーブル(２８)とを備える工作機械(１０)を用いて、主軸（２０）とテーブル（２８）とを相対的に移動させることで、主軸（２０）に取り付けられた工具（２２）で加工対象物（Ｗ）を塑性加工する塑性加工方法であって、工具（２２）は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、工作機械(１０)は、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に移動させる移動機構（８０）と、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に回転させるモータ（４８）と、を備え、加工対象物（Ｗ）の加工面に湾曲部を押し付けながら加工面を工具（２２）が移動するように、移動機構（８０）を制御する移動制御ステップと、湾曲部において基準とすべき基準位置（ＳＰ）の法線（ＮＶ）が加工対象物（Ｗ）の加工面を向くように、モータ（４８）を制御する回転制御ステップと、を備える。
主軸（２０）と、加工対象物（Ｗ）を支持するテーブル(２８)とを備える工作機械(１０)を用いて、主軸（２０）とテーブル（２８）とを相対的に移動させることで、主軸（２０）に取り付けられた工具（２２）で加工対象物（Ｗ）を塑性加工する塑性加工方法であって、工具（２２）は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、工作機械(１０)は、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に移動させる移動機構（８０）と、主軸（２０）を加工対象物（Ｗ）に対して相対的に回転させるモータ（４８）と、を備え、加工対象物（Ｗ）の加工面に湾曲部を押し付けながら加工面を工具（２２）が移動するように、移動機構（８０）を制御する移動制御ステップと、湾曲部において基準とすべき基準位置（ＳＰ）の法線（ＮＶ）が加工対象物（Ｗ）の加工面を向くように、モータ（４８）を制御する回転制御ステップと、を備える。
これにより、主軸（２０）の全周にわたって主軸（２０）を回転させなくても加工面を塑性変形させることができ、当該回転で生じる振動が加工面に転写されることを回避できる。この結果、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
回転制御ステップは、所定回数の塑性加工が終了する度に、過去に設定した位置とは異なる位置を基準位置(ＳＰ)として設定するようにしてもよい。これにより、基準位置(ＳＰ)の位置を変更しない場合に比べて、工具（２２）の加工部位を広くすることができ、この結果、より多くの加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
湾曲部は、円弧状であるようにしてもよく、工具（２２）は、円柱形状であるようにしてもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
回転制御ステップは、所定回数の塑性加工の終了直前に基準位置(ＳＰ)として設定していた位置から工具（２２）の周方向に所定の角度だけずらした位置を新たな基準位置（ＳＰ）として設定するようにしてもよい。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
新たな基準位置（ＳＰ）として設定した位置と、初期に基準位置（ＳＰ）として設定した位置とのなす角が３６０°を超える場合に、工具（２２）を交換すべき旨を報知する報知ステップをさらに備えるようにしてもよい。これにより、工具（２２）の交換の契機を与えることができ、この結果、一定の加工精度を確保する管理等をさせ易くできる。
湾曲部の表面粗さは、１．０μｍ以下とされるようにしてもよい。表面粗さはよい程、加工面を滑らかにすることができる。これにより、加工対象物（Ｗ）の加工面を滑らかに加工できる。
１０…工作機械 １２…工作機械本体
２０…主軸 ２２…工具
２４…主軸頭 ２６…コラム
２８…テーブル ３０…テーブル駆動部
４２…Ｙ軸スライド部 ４６…Ｘ軸スライド部
４８…主軸回転用モータ ５４…主軸送り用モータ
６０…Ｘ軸送り用モータ ６６…Ｙ軸送り用モータ
７０…記憶部 ７２…プログラム解析部
７４…移動制御部 ７６…回転制御部
７８…報知部 ８０…移動機構
ＳＰ…基準位置 Ｗ…加工対象物
２０…主軸 ２２…工具
２４…主軸頭 ２６…コラム
２８…テーブル ３０…テーブル駆動部
４２…Ｙ軸スライド部 ４６…Ｘ軸スライド部
４８…主軸回転用モータ ５４…主軸送り用モータ
６０…Ｘ軸送り用モータ ６６…Ｙ軸送り用モータ
７０…記憶部 ７２…プログラム解析部
７４…移動制御部 ７６…回転制御部
７８…報知部 ８０…移動機構
ＳＰ…基準位置 Ｗ…加工対象物
Claims (14)
- 主軸と、加工対象物を支持するテーブルとを備え、前記主軸と前記テーブルとを相対的に移動させることで、前記主軸に取り付けられた工具で加工対象物を塑性加工する工作機械であって、
前記工具は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、
前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に移動させる移動機構と、
前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に回転させるモータと、
前記加工対象物の加工面に前記湾曲部を押し付けながら前記加工面を前記工具が移動するように、前記移動機構を制御する移動制御部と、
前記湾曲部において加工開始時に前記加工面と接触する基準位置の法線が前記加工対象物の加工面を向くように、前記モータを制御する回転制御部と、
を備える、工作機械。 - 請求項１に記載の工作機械であって、
前記回転制御部は、所定回数の塑性加工が終了する度に、過去に設定した位置とは異なる位置を前記基準位置として設定する、工作機械。 - 請求項１または２に記載の工作機械であって、
前記湾曲部は、円弧状である、工作機械。 - 請求項３に記載の工作機械であって、
前記回転制御部は、所定回数の塑性加工の終了直前に前記基準位置として設定していた位置から前記工具の周方向に所定の角度だけずらした位置を新たな前記基準位置として設定する、工作機械。 - 請求項４に記載の工作機械であって、
前記工具は、円柱形状である、工作機械。 - 請求項５に記載の工作機械であって、
新たな前記基準位置として設定した位置と、初期に前記基準位置として設定した位置とのなす角が３６０°を超える場合に、前記工具を交換すべき旨を報知する報知部をさらに備える、工作機械。 - 請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械であって、
前記湾曲部の表面粗さは、１．０μｍ以下とされる、工作機械。 - 主軸と、加工対象物を支持するテーブルとを備える工作機械を用いて、前記主軸と前記テーブルとを相対的に移動させることで、前記主軸に取り付けられた工具で加工対象物を塑性加工する塑性加工方法であって、
前記工具は、少なくとも側面の一部に湾曲部を有し、
前記工作機械は、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に移動させる移動機構と、前記主軸を前記加工対象物に対して相対的に回転させるモータと、を備え、
前記加工対象物の加工面に前記湾曲部を押し付けながら前記加工面を前記工具が移動するように、前記移動機構を制御する移動制御ステップと、
前記湾曲部において加工開始時に前記加工面と接触する基準位置の法線が前記加工対象物の加工面を向くように、前記モータを制御する回転制御ステップと、
を備える、塑性加工方法。 - 請求項８に記載の塑性加工方法であって、
前記回転制御ステップは、所定回数の塑性加工が終了する度に、過去に設定した位置とは異なる位置を前記基準位置として設定する、塑性加工方法。 - 請求項８または９に記載の塑性加工方法であって、
前記湾曲部は、円弧状である、塑性加工方法。 - 請求項１０に記載の塑性加工方法であって、
前記回転制御ステップは、所定回数の塑性加工の終了直前に前記基準位置として設定していた位置から前記工具の周方向に所定の角度だけずらした位置を新たな前記基準位置として設定する、塑性加工方法。 - 請求項１１に記載の塑性加工方法であって、
前記工具は、円柱形状である、塑性加工方法。 - 請求項１２に記載の塑性加工方法であって、
新たな前記基準位置として設定した位置と、初期に前記基準位置として設定した位置とのなす角が３６０°を超える場合に、前記工具を交換すべき旨を報知する報知ステップをさらに備える、塑性加工方法。 - 請求項８〜１３のいずれか１項に記載の塑性加工方法であって、
前記湾曲部の表面粗さは、１．０μｍ以下とされる、塑性加工方法。
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