JP7020148B2 - 旋削方法 - Google Patents

Description

本発明は、旋削方法に関する。

特許文献１には、工程途中での被加工物の寸法測定を行うことができる多軸自動旋盤が開示されている。

実開平７－１５２０１号公報

一般的に、自動旋盤を用いた加工では、工程途中での被削材の寸法測定を行うことはしない。荒加工のような最終仕上げ寸法に現れてこない部分について、切刃の摩耗に伴う寸法調整が困難であった。また工程途中に加工面の測定を行う場合には、工具を被削材から十分に離間させたて加工面の測定を行い、さらに再度工具を被削材に近づけて追加工を行う必要があった。このため、旋削加工に要する加工時間が長くなり、加工コストが増大するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、測定に要する時間を短くして加工コストを低減できる旋削工具を提供することを目的の一つとしている。

本発明の一態様の旋削工具は、工具軸に沿って延び先端に台座部を有する工具本体と、前記台座部に着脱可能に取り付けられる切削インサートと、前記工具本体に取り付けられる測定装置と、を備え、前記測定装置は、前記工具本体から対象物までの距離を測定する。

上述の構成によれば、切削インサートを用いて加工した加工面を測定装置により測定することができる。このため、旋削工具が加工面を形成した後、当該加工面を測定する際に、旋削工具を被削材から一旦離間させる工程が不要となる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。

上述の旋削工具において、前記測定装置は、前記工具軸の径方向外側の対象物までの距離を測定する第１の距離センサを有する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、旋削工具が工具軸の径方向外側の対象物までの距離を測定する第１の距離センサを有する。すなわち、旋削工具は、切削インサートにより加工した径方向を向く加工面までの距離を測定できる。旋削工具が径方向を向く加工面を形成した後、当該加工面を測定する際に、旋削工具を被削材から一旦離間させる工程が不要となる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。
なお、第１の距離センサによって、切削インサートで加工された外径、内径、真円度および径方向を向く面の面粗さなどを測定できる。

上述の旋削工具において、前記第１の距離センサによる測定点の軸方向の位置は、前記切削インサートの軸方向の位置と重なる、構成としてもよい。

上述の構成によれば、第１の距離センサによって切削インサートによる切削位置の近傍を測定することができる。このため、第１の距離センサによる測定工程において、旋削工具を工具軸の軸方向に移動させる移動距離を小さくすることができる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。

上述の旋削工具において、前記工具本体には、前記工具軸の軸方向に沿って延びる第１の収容孔と、前記第１の収容孔から前記工具軸の径方向外側に延びて前記工具本体の外周面に開口する開口孔と、が設けられ、前記第１の距離センサは、前記第１の収容孔に収容され、前記第１の距離センサの検出部は、前記開口孔から径方向外側に露出する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、第１の距離センサが工具本体の内部に埋め込まれる。このため、第１の距離センサを保護することができる。

上述の旋削工具において、前記測定装置は、前記工具軸の軸方向先端側の対象物までの距離を測定する第２の距離センサを有する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、旋削工具が工具軸の軸方向先端側の対象物までの距離を測定する第２の距離センサを有する。すなわち、旋削工具は、切削インサートにより加工した軸方向を向く加工面までの距離を測定することができる。旋削工具が軸方向を向く加工面を形成した後、当該加工面を測定する際に、旋削工具を被削材から一旦離間させる工程が不要となる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。
なお、第２の距離センサによって、切削インサートで段部、孔底部の軸方向位置および軸方向を向く加工面の面粗さなどを測定できる。

上述の旋削工具において、前記工具本体には、前記工具軸の軸方向に沿って延びて前記工具本体の先端に開口する第２の収容孔が設けられ、前記第２の距離センサは、前記第２の収容孔に収容され、前記第２の距離センサの検出部は、前記第２の収容孔の前記工具本体の先端の開口から軸方向先端側に露出する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、第２の距離センサが工具本体の内部に埋め込まれる。このため、第２の距離センサを保護することができる。

本発明の一態様の旋削方法は、被削材を主軸周りに回転させながら前記切削インサートを前記被削材に接触させ目標位置まで前記被削材を加工して加工面を形成する旋削工程と、前記加工面を前記測定装置の検知範囲内に位置させて前記測定装置によって前記加工面の位置を測定する測定工程と、を有する。

上述の構成によれば、旋削工程の後に、旋削工具を被削材から一旦離間させることなく測定工程を行うことができる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。

本発明の一態様の旋削方法は、前記旋削工程における前記加工面の目標位置と、前記測定工程において測定した前記加工面の測定位置と、を比較する比較工程を有する。

上述の構成によれば、旋削工程にける加工の目標位置と、測定工程における測定位置とを比較することで、旋削工具を用いた旋削加工の寸法精度を確認することができる。

上述の旋削方法において、前記比較工程における前記目標位置と前記測定位置との差分に応じて、前記被削材を前記旋削工具によって追加工する追加工工程を有する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、比較工程における差分を基に、旋削工具を目標位置より被削材側に近づけて旋削工程を行うことで、加工面の寸法精度を高めることができる。

上述の旋削方法において、前記比較工程において、前記目標位置と前記測定位置との差分が閾値を超えた場合に、前記切削インサートを交換する切削インサート交換工程を有する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、比較工程における差分が閾値を超えた場合に、切削インサートの摩耗が顕著になっていることを判断できる。これにより、切削インサートの交換のタイミングを容易に判断することができる。

上述の旋削方法において、前記旋削工程における前記加工面の目標位置と、前記測定工程において測定した前記加工面の測定位置と、前記切削インサートを用いて加工を行った前記被削材の累積加工量と、を、ネットワークを介して外部サーバに蓄積する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、外部サーバが、目標位置、測定位置および累積加工量を蓄積することで、より好ましい加工条件および切削インサートの寿命設定にこれらのデータを活用することができる。

上述の旋削方法において、前記外部サーバには、交換が必要となる前記切削インサートの摩耗量の閾値データが予め記憶され、前記外部サーバは、閾値データを、ネットワークを介して前記旋削工具又は前記旋削工具が取り付けられる工作機械に送信する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、外部サーバが閾値データを記憶しているため、外部サーバから得た閾値データを基に切削インサートの交換を行うことができる。

上述の旋削方法において、前記外部サーバは、前記目標位置と前記測定位置との差分が、前記閾値データを超えた場合の前記累積加工量を、限界累積加工量として記憶する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、切削インサートの交換が必要になると予想される限界累積加工量を外部サーバに記憶させることができる。

上述の旋削方法において、前記外部サーバは、前記累積加工量が前記限界累積加工量に近づいたときにネットワークを介して前記旋削工具又は前記工作機械に前記切削インサートの交換時期が近付いていることを通知する通知信号を送信する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、外部サーバがネットワークを介して切削インサートの交換時期を旋削工具又は工作機械に通知することができる。作業者は、通知を基に切削インサートの交換の準備を行うことができる。

上述の旋削方法において、前記通知信号を受信したときに前記比較工程を行い、前記目標位置と前記測定位置との差分が、前記閾値データより大きい場合に、前記切削インサートを交換する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、旋削工具又は工作機械は、通知信号を受信したときに前記閾値データと差分との比較を行い、インサート交換を作業者に促す警告を表示することができる。また、作業者が警告表示を確認して、切削インサートの交換を行うことで、旋削工程の信頼性を高めることができる。

上述の旋削方法において、前記旋削工程における加工条件をネットワークを介して前記外部サーバに蓄積する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、外部サーバが、加工条件のデータを蓄積することで、より好ましい加工条件および切削インサートの寿命設定に活用することができる。

上述の旋削方法において、前記加工条件には、前記切削インサートの種類、前記被削材の種類、前記被削材の直径、前記主軸の回転速度、前記旋削工具による切り込み量および前記旋削工具の送り速度のうち、少なくとも１つを含む、構成としてもよい。

上述の構成によれば、加工条件として、上述のパラメータを含むため、より好ましい加工条件および切削インサートの寿命設定にこれらを活用することができる。

上述の旋削方法において、前記外部サーバには、交換が必要となる前記切削インサートの摩耗量の閾値データが予め記憶され、前記外部サーバは、前記旋削工具によるｎ回目の比較工程における前記差分が、ｎ－１回目の比較工程における前記差分に対して小さくなった場合に前記切削インサートが交換されたと判断し、前記外部サーバは、前記切削インサートが交換された際の前記差分が前記閾値データを超えていない場合に、ｎ－１回目までの前記加工条件および前記累積加工量を特殊事例として記憶する、構成としてもよい。

上述の構成によれば、特殊事例は、切削インサートの摩耗量が小さいにも関わらず、切削インサートが交換された場合の加工条件である。特殊事例の切削インサートの交換が生じるケースとして、切削インサートの損傷が考えられる。上述の構成によれば、外部サーバは、複数の特殊事例を蓄積させることで、切削インサートの損傷が生じ得る加工条件を予測するためのデータを収集することができる。

上述の旋削方法において、前記外部サーバは、ネットワークを介して複数の前記旋削工具に繋がっている、構成としてもよい。

上述の構成によれば、外部サーバが複数の旋削工具に繋がっていることで、複数の旋削工具から様々なデータを収集することができる。

本発明によれば、測定に要する時間を短くして加工コストを低減できる旋削工具の提供が可能となる。また、測定結果に応じて追加工を行う場合においては、公差を外れた加工品が次工程に流出することを抑制し、結果的に製造コストの削減を図ることができる。

図１は、一実施形態の旋削工具の斜視図である。 図２は、一実施形態の旋削工具の平面図である。 図３は、一実施形態の旋削工具の正面図である。 図４Ａは、一実施形態の旋削方法の一例の手順を示す図である。 図４Ｂは、一実施形態の旋削方法の一例の手順を示す図である。 図４Ｃは、一実施形態の旋削方法の一例の手順を示す図である。 図４Ｄは、一実施形態の旋削方法の一例の手順を示す図である。 図５は、第１の測定工程のフローチャートである。 図６は、第２の測定工程のフローチャートである。 図７は、上述した旋削工程および測定工程を含む旋削方法の全容を示すフローチャートである。 図８は、ＩｏＴを実現した旋削工具の構成例を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る旋削工具１について説明する。以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

＜旋削工具＞
図１は、本実施形態の旋削工具１の斜視図である。図２は、旋削工具１の平面図である。図３は、旋削工具１の正面図である。

本実施形態の旋削工具１は、主軸回りに回転させられる金属材料等の被削材に対して、中ぐり加工等の旋削加工を施すボーリングバーである。旋削工具１の基端部は、図示略の治具（刃物台）に着脱可能に保持される。また、旋削工具１を保持する治具は、不図示の旋盤等の工作機械（旋盤）に固定される。

図２および図３に示すように、旋削工具１は、工具本体１０と、工具本体１０に取り付けられる切削インサート２０と、工具本体１０に取り付けられる測定装置３と、を備える。

工具本体１０は、軸状に延びる棒体である。ここで、工具本体１０の延びる方向に沿って工具軸Ｊを設定する。すなわち、工具本体１０は、工具軸Ｊに沿って延びる。
なお、以下の説明において特に断りのない限り、工具軸Ｊに平行な方向を単に「軸方向」と呼び、工具軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、工具軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、工具軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。

図３に示すように、工具本体１０は、軸方向から見て略円形である。すなわち、工具本体１０は、円柱形状である。工具本体１０の先端１０ａには、周方向に沿って略９０°切り欠かれた切欠部１７が設けられる。切欠部１７の周方向を向く一方側の面には、切削インサート２０が固定される台座部１８が設けられる。すなわち、工具本体１０は、先端１０ａに台座部１８が設けられる。

切削インサート２０は、固定ネジ２９によって台座部１８に着脱可能に取り付けられる。切削インサート２０は、固定ネジ２９が挿入される取付孔２１が設けられる。切削インサート２０は、取付孔２１の貫通方向を厚さ方向とする三角柱形状である。切削インサート２０は、厚さ方向を向く平面視三角形状の一対の主面と、一対の主面同士を繋ぐ側面とを有する。切削インサート２０の主面と側面との間の稜線には、切刃２２が設けられる。
なお、切削インサート２０の形状は、本実施形態に限定されない。

図２に示すように、切刃２２の一部は、工具本体１０の先端１０ａに対して軸方向先端側に突出する。また、切刃２２の一部は、工具本体１０の径方向外側を向く外周面１０ｃに対して径方向外側に突出する。したがって、切刃２２の一部は、旋削工具１の軸方向最先端および径方向最外端に位置する。

工具本体１０には、第１の収容孔１１と、第２の収容孔１２と、開口孔１３と、が設けられる。

第１の収容孔１１は、軸方向に沿って延びる。第１の収容孔１１は、工具本体１０の後端１０ｂにおいて開口し、工具本体１０の先端１０ａまで延びる。本実施形態において、第１の収容孔１１は、工具本体１０の先端１０ａに開口しない。しかしながら、第１の収容孔１１は、工具本体１０の先端１０ａにおいて開口していてもよい。

第２の収容孔１２は、軸方向に沿って延びる。第２の収容孔１２は、工具本体１０の後端１０ｂおよび先端１０ａにおいて開口する。すなわち、第２の収容孔１２は、軸方向に沿って工具本体１０を貫通する。

開口孔１３は、第１の収容孔１１から径方向外側に延びる。開口孔１３は、工具本体１０の外周面１０ｃに開口する。第１の収容孔１１は、工具軸Ｊを挟んで、切削インサート２０の切刃２２の反対側に位置する。

図２に示すように、測定装置３は、第１の距離センサ３１と、第２の距離センサ３２と、コントローラ３９と、を有する。
第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、対象物（切削インサートにより形成した加工面）までの距離を測定する。本実施形態において、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、白色同軸共焦点方式の光学距離センサである。

なお、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、対象物までの距離を測定できるものであれば、特に限定されない。しかしながら、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、非接触式の距離センサとすることが好ましく、測定精度の観点から光学式の距離センサとすることがより好ましい。

第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、軸方向に沿って延びる筒状のハウジング３１ｂ、３２ｂと、検出部３１ａ、３２ａと、をそれぞれ有する。ハウジング３１ｂ、３２ｂの基端側には、ケーブル３８が接続される。

第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２において、検出部３１ａ、３２ａからは、白色光が出射される。検出部３１ａ、３２ａには、特殊レンズ群が設けられる。白色光は特殊レンズ群により色（波長）ごとに異なった位置で焦点を結ぶ。検出部３１ａ、３２ａには、検出部３１ａ、３２ａと対象物との距離に応じて焦点の一致した色（波長）の光が返ってくる。検出部３１ａ、３２ａは、焦点が一致した光のみを受光する。第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、検出部３１ａ、３２ａで受光した光の色情報から検出部３１ａ、３２ａと対象物の距離を測定する。

第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、各色（各波長）の光が焦点を結び得る範囲（検知範囲）内に位置する対象物までの距離の測定が可能である。検知範囲は、検出部３１ａから照射される光の光軸上に位置する。このため、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２の測定点３１ｃ、３２ｃは、白色光の光軸上に位置する。旋削工具１は、検知範囲内に測定対象物を位置させることで、検出部３１ａ、３２ａと測定対象との距離を測定することができる。

第１の距離センサ３１において、検出部３１ａは、ハウジング３１ｂの先端近傍において外周面に設けられる。検出部３１ａは、工具軸Ｊの径方向外側を向く。検出部３１ａは、径方向外側に向けて白色光を照射する。検出部３１ａから照射される白色光の光軸は、径方向に沿って延びる。第１の距離センサ３１の測定点３１ｃは、検出部３１ａの径方向外側に位置する。第１の距離センサ３１は、径方向外側の対象物（加工面）までの距離を測定する。

第１の距離センサ３１は、第１の収容孔１１に収容される。第１の距離センサ３１の検出部３１ａは、開口孔１３から径方向外側に露出する。検出部３１ａは、開口孔１３を介して計側対象に向けて白色光を照射する。

第２の距離センサ３２において、検出部３２ａは、ハウジング３２ｂの先端に設けられる。検出部３２ａは、先端側を向く。検出部３２ａは、軸方向先端側に向けて白色光を照射する。検出部３２ａから照射される白色光の光軸は、軸方向に沿って延びる。第２の距離センサ３２の測定点３２ｃは、検出部３２ａの軸方向先端側に位置する。第２の距離センサ３２は、軸方向先端側の対象物（加工面）までの距離を測定する。

第２の距離センサ３２は、第２の収容孔１２に収容される。第２の距離センサ３２の検出部３２ａは、第２の収容孔１２の工具本体１０の先端の開口から軸方向先端側に露出する。検出部３２ａは、第２の収容孔１２の工具本体１０の先端の開口から計側対象に向けて白色光を照射する。

コントローラ３９は、ケーブル３８を介して第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２に接続される。コントローラ３９は、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２を制御する。また、本実施形態のコントローラ３９は、白色光源（図示略）を含む。コントローラ３９は、光ファイバーからなるケーブル３８を介して、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２の検出部３１ａ、３２ａに白色光を供給する。

コントローラ３９は、工作機械に接続されていてもよい。この場合には、工作機械から得た工具本体１０の位置情報と、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２による測定結果を基に、加工面の位置精度などを出力することができる。

本実施形態によれば、旋削工具１が工具軸Ｊの径方向外側の距離を測定する第１の距離センサ３１を有する。旋削工具１は、切削インサート２０により加工した径方向を向く加工面までの距離を測定できる。このため、旋削工具１が径方向を向く加工面を形成した後、当該加工面を測定する際に、旋削工具を被削材から一旦離間させる工程が不要となる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができ、旋削加工に要する加工コストを低減できる。
なお、第１の距離センサ３１によって、切削インサート２０で加工された外径、内径、真円度および径方向を向く加工面の面粗さなどを測定できる。

図２に示すように、第１の距離センサ３１による測定点３１ｃの軸方向の位置は、切削インサート２０の軸方向の位置と重なる。本実施形態によれば、第１の距離センサ３１によって切削インサート２０の切刃２２による被削材の切削位置の近傍を測定することができる。このため、第１の距離センサ３１による測定工程において、旋削工具１を工具軸Ｊの軸方向に移動させる移動距離を小さくすることができる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができる。

本実施形態によれば、旋削工具１が工具軸Ｊの軸方向先端側の距離を測定する第２の距離センサ３２を有する。旋削工具１は、切削インサート２０により加工した軸方向を向く加工面までの距離を測定することができる。旋削工具１が軸方向を向く加工面を形成した後、当該加工面を測定する際に、旋削工具を被削材から一旦離間させる工程が不要となる。結果的に、旋削加工において測定工程に要する時間を短くすることができ、旋削加工に要する加工コストを低減できる。
なお、第２の距離センサ３２によって、切削インサート２０で段部、孔底部の軸方向位置および軸方向を向く加工面の面粗さなどを測定できる。

本実施形態によれば、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２は、工具本体１０の内部に埋め込まれる。このため、第１の距離センサ３１および第２の距離センサ３２を旋削加工時の振動や切屑から保護することができる。
また、図２に示すように、第１の距離センサ３１の検出部３１ａは、工具本体１０の外周面１０ｃに対して径方向内側に奥まって配置される。同様に、第２の距離センサ３２の検出部３２ａは、工具本体１０の先端面に対して軸方向基端側に奥まって配置される。このため、検出部３１ａ、３２ａを切屑から保護することができる。

＜旋削方法＞
次に、本実施形態の旋削工具１を用いた旋削方法について説明する。
図４Ａ～図４Ｄは、本実施形態の旋削方法の一例の手順を示す図である。
図４Ａ～図４Ｄに示すように、本実施形態の旋削方法における被削材Ｗは、段差付きの貫通孔４０を有する。貫通孔４０は、段差面４３と、段差面４３に対して軸方向一方側の大径部４１と、段差面４３に対して軸方向他方側の小径部４２とを有する。本実施形態の旋削方法は、貫通孔４０の大径部４１および段差面４３の内周面の仕上げ加工を行う加工方法である。

まず、図４Ａに示すように、大径部４１の内周面を加工する第１の旋削工程を行う。
第１の旋削工程では、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに回転させながら行う。第１の旋削工程では、まず、旋削工具１の工具軸Ｊを主軸Ｏと平行とした状態で、切刃２２の径方向外端を、大径部４１の内周面の径方向の目標寸法（目標位置）に位置合わせする。さらに、旋削工具１を軸方向先端に沿って移動させ、大径部４１の内周面に切削インサート２０の切刃２２に接触させる。次いで、切刃２２を大径部４１の内周面に接触させた状態で、旋削工具１を軸方向先端に移動させる。これにより、大径部４１の内周面を切刃２２により旋削加工することができる。

次に、図４Ｂに示すように、段差面４３を加工する第２の旋削工程を行う。
第２の旋削工程では、第１の旋削工程に引き続き、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに回転させながら行う。第２の旋削工程では、まず、切刃２２の軸方向最先端を、段差面４３の軸方向の目標寸法（目標位置）に位置合わせする。次いで、切削インサート２０の切刃２２を大径部４１と段差面４３との角部に接触した状態から、段差面４３に接触した状態を維持しつつ径方向内側に移動させる。これにより、段差面４３を切刃２２により旋削加工することができる。

このように、第１の旋削工程および第２の旋削工程は、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに回転させながら切削インサートを前記被削材に接触させ目標位置まで前記被削材を加工して加工面を形成する工程である。
なお、本実施形態では、第１の旋削工程の後に第２の旋削工程を実施する場合について説明したが、この順序は逆でもよい。また、第１の旋削工程および第２の旋削工程において、切刃２２の移動方向は逆向きであってもよい。

次に、図４Ｃに示すように、大径部４１の内周面（加工面、対象物）を測定する第１の測定工程を行う。
第１の測定工程では、まず、旋削工具１を径方向に移動して、第１の距離センサ３１の検出部３１ａを、大径部４１の内周面に対向させる。このとき、大径部４１の内周面を検出部３１ａの検知範囲内に位置させる。この状態で、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに低速で回転させながら、第１の距離センサ３１によって、大径部４１の内周面の寸法又は面粗さなどを、周方向に沿う複数点において測定する。なお、第１の測定工程における被削材の回転速度は、第１の距離センサ３１の応答速度に応じて、適宜設定される。一例として、第１の測定工程における被削材の回転速度は、１０°／分である。
なお、第１の距離センサ３１による大径部４１の内周面の測定時に、旋削工具１を工具軸Ｊの基端側に移動させてもよい。この場合は、内周面において軸方向に並ぶ複数点の位置を測定できる。

図５は、第１の測定工程のフローチャートである。このフローチャートに示す手順では、大径部４１の内径および真円度を測定する。
第１の測定工程では、測定開始前に予めコントローラ３９が工作機械から第１の距離センサ３１の位置情報を入手する。
次いで、コントローラ３９は、大径部４１の内径の測定を行うか否かを判断し、測定が不要であれば第１の測定工程を終了する。
次いで、コントローラ３９は、工作機械に旋削工具１を移動させる指令を出す。これにより、第１の距離センサ３１の検知範囲内に加工面を位置させるように、旋削工具１を移動させる。
次いで、コントローラ３９は、第１の距離センサ３１を起動して、第１の距離センサ３１による測定を開始する。
次いで、コントローラ３９は、第１の距離センサ３１の位置情報と測定結果から大径部４１の内径を演算し記憶する作業を開始する。
次いで、コントローラ３９は、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに低速回転させるように工作機械に指令を出す。
さらに、被削材Ｗの回転角度の合計が３６０°となったと判定した後に、大径部４１の平均の内径および真円度を演算して出力する。

次に、図４Ｄに示すように、段差面（加工面、対象物）４３を測定する第２の測定工程を行う。
第２の測定工程では、まず、旋削工具１を軸方向に移動して、第２の距離センサ３２の検出部３２ａを段差面４３に対向させる。このとき、段差面４３を検出部３２ａの測定点３２ｃの検知範囲内に位置させる。第２の距離センサ３２によって、段差面４３の位置又は面粗さなどを測定する。
なお、第２の距離センサ３２による段差面４３の測定時に、被削材Ｗを主軸Ｏ周りに低速で回転させてもよい。この場合は、段差面４３内の複数点の位置を測定できる。

図６は、第２の測定工程のフローチャートである。このフローチャートに示す手順では、段差面４３の深さを測定する。
第２の測定工程では、測定開始前に予めコントローラ３９が工作機械から第２の距離センサ３２の位置情報を入手する。
次いで、コントローラ３９は、段差面４３の深さの測定を行うか否かを判断し、測定が不要であれば第２の測定工程を終了する。
次いで、コントローラ３９は、工作機械に旋削工具１を移動させる指令を出す。これにより、第２の距離センサ３２の検知範囲内に加工面を位置させるように、旋削工具１を移動させる。
次いで、コントローラ３９は、第２の距離センサ３２を起動して、第２の距離センサ３２による測定を開始する。
次いで、コントローラ３９は、第２の距離センサ３２の位置情報と測定結果から段差面４３の深さを演算し記憶する。
さらに、記憶した段差面４３の深さを出力する。

このように、第１および第２の測定工程は、加工面を測定装置３の検知範囲内に位置させた後に、測定装置３によって加工面の位置を測定する工程である。

図７は、上述した旋削工程および測定工程を含む旋削方法の全容を示すフローチャートである。
旋削工程（第１および第２の旋削工程）並びに測定工程（第１および第２の測定工程）の後には、比較工程が行われる。
比較工程では、コントローラ３９は、旋削工程における加工面の目標位置と、測定工程において測定した加工面の測定位置と、を比較して差分を算出する。

さらに、コントローラ３９は、比較工程での比較を根拠として、目標位置と測定位置との差分が公差より大きい場合に、追加工が必要であると判断し、追加工工程を行う。すなわち、本実施形態の旋削方法は、比較工程における目標位置と測定位置との差分に応じて、被削材Ｗを旋削工具１によって追加工する追加工工程を有する。

また、コントローラ３９は、比較工程での比較を根拠として、目標位置と測定位置との差分が予め設定した閾値より大きい場合に、切削インサート２０の交換が必要であると判断する。この場合、例えば、コントローラ３９は、切削インサート２０の交換が必要な旨を示す警告を表示する。これは、目標位置と測定位置との差分が大きい場合に、切削インサート２０の摩耗が顕著であると考えられるためである。作業者は、コントローラ３９による警告の表示を確認して、切削インサート２０を交換する。すなわち、本実施形態の旋削方法は、比較工程における目標位置と測定位置との差分が閾値を超えた場合に、切削インサート２０を交換する切削インサート交換工程を有する。

旋削工具１をインターネットに繋いで測定データを活用してＩｏＴ（Internet of Things、もののインターネット）を実現する構成について説明する。
図８は、ＩｏＴを実現した旋削工具１の構成例を示す模式図である。

図８に示すように、旋削工具１のコントローラ３９は、被削材Ｗを保持する工作機械２に接続されている。旋削工具１のコントローラ３９は、工作機械を介して目標位置の値を取得することができる。また、工作機械２は、ネットワーク４を介して外部サーバ５に接続されている。すなわち、旋削工具１は、工作機械２を介して外部サーバに接続されている。１つの外部サーバ５は、ネットワーク４を介して複数の工作機械２に接続されている。

外部サーバ５は、旋削工具１とネットワーク４を介してデータの送受信を行う。外部サーバ５には、複数の旋削工具１が繋がっているため、外部サーバ５には、複数の旋削工具１による旋削加工時のデータが集積される。

外部サーバ５には、第１および第２の旋削工程における加工面の目標位置と、第１および第２の測定工程において測定した前記加工面の測定位置と、切削インサート２０を用いて加工を行った被削材Ｗの累積加工量と、第１および第２の旋削工程における加工条件と、がネットワーク４を介して旋削工具１から送信され蓄積される。

本実施形態によれば、外部サーバ５が、目標位置、測定位置、累積加工量および加工条件を蓄積することで、より好ましい加工条件および切削インサート２０の寿命設定にこれらのデータを活用することができる。

外部サーバ５に蓄積される累積加工量とは、１つの切削インサート２０の１つの切刃２２において加工された被削材Ｗの加工量の累積値である。

外部サーバ５に蓄積される加工条件は、切削インサート２０の種類、被削材Ｗの種類、被削材Ｗの加工面の直径、主軸Ｏの回転速度、旋削工具１による切り込み量および旋削工具１の送り速度のうち、少なくとも１つを含む。また、加工条件には、旋削工程を行った際の気温、被削材の温度、切削インサートの温度が含まれていてもよい。

また、外部サーバ５には、交換が必要となる切削インサート２０の摩耗量の閾値データが予め記憶されている。外部サーバ５に記憶された閾値データは、旋削工具１のコントローラ３９に送信され、切削インサート交換工程において目標位置と測定位置との差分との比較の際の閾値として用いることができる。なお、閾値データは、旋削工具１ではなく工作機械２に送信され、工作機械２において差分と比較してもよい。すなわち、外部サーバ５は、閾値データを、ネットワーク４を介して旋削工具１又は旋削工具１が取り付けられる工作機械２に送信する。

外部サーバ５は、目標位置と測定位置との差分が、閾値データを超えた場合の累積加工量を、限界累積加工量として記憶する。記憶された限界累積加工量は、次回以降の第１および第２の旋削工程の後に用いられる。具体的には、外部サーバ５は、次回以降の旋削工程の終了時点での累積加工量を、外部サーバ５に記憶された限界累積加工量と比較する。外部サーバ５は、旋削工程の終了時点での累積加工量が限界累積加工量に近づいたときに、ネットワーク４を介して旋削工具１のコントローラ３９又は工作機械２に切削インサート２０の交換時期が近付いていることを通知する通知信号を送信する。また、通知信号を受信したコントローラ３９又は工作機械２は、切削インサート２０の交換時期が近付いていること作業者に表示する。これにより、作業者は、通知を基に切削インサート２０の在庫の確認を行うなど、切削インサート２０の交換の準備を行うことができる。

旋削工具１のコントローラ３９又は工作機械２は、外部サーバ５から送信された通知信号を受信したときに比較工程を行う。コントローラ３９又は工作機械２は、比較工程における目標位置と測定位置との差分が、閾値データより大きい場合に、切削インサート２０の交換が必要な旨を示す警告を表示する。作業者は、コントローラ３９による警告の表示を確認して、切削インサート２０を交換する。これにより、切削インサート２０の摩耗が過剰に進んだ状態で、旋削工程が行われる懸念を軽減し、旋削工程の信頼性を高めることができる。

また、外部サーバ５は、切削インサート２０に損傷が生じるケースの加工条件についても収集を行う。外部サーバ２は、旋削工具１によるｎ回目の比較工程における差分が、ｎ－１回目の比較工程における差分に対して小さくなった場合に切削インサート２０が交換されたと判断する。比較工程における差分は、被削材Ｗの累積加工量が大きくなるに従い、切削インサート２０の摩耗量に応じて理論上は徐々に大きくなる。したがって、差分が大きくなった場合、切削インサート２０の交換が行われたと判断できる。

切削インサート２０が交換された際の差分が閾値データを超えていない場合、切削インサート２０の摩耗量が小さいにも関わらず、切削インサート２０が交換されたこととなる。したがって、切削インサート２０に損傷等が生じたことが推定される。

外部サーバ５は、切削インサート２０が交換された際の差分が閾値データを超えていない場合に、ｎ－１回目までの加工条件および累積加工量を特殊事例として記憶する。外部サーバ５は、複数の特殊事例を蓄積させることで、切削インサート２０の損傷が生じ得る加工条件を予測するためのデータを収集することができる。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述の実施形態では、旋削工具としてボーリングバーを例示した。しかしながら、旋削工具は、旋盤を用いた加工に用いるものであればよく、例えば外径加工用の工具であってもよい。

１…旋削工具
２…工作機械
４…ネットワーク
３…測定装置
５…外部サーバ
１０…工具本体
１０ａ…先端
１０ｃ…外周面
１１…第１の収容孔
１２…第２の収容孔
１３…開口孔
１８…台座部
２０…切削インサート
３１…第１の距離センサ
３２…第２の距離センサ
３１ａ，３２ａ…検出部
３１ｃ，３２ｃ…測定点
４３…段差面（加工面）
Ｊ…工具軸
Ｏ…主軸
Ｗ…被削材

Claims (16)

1. 工具軸に沿って延び先端に台座部を有する工具本体と、
   前記台座部に着脱可能に取り付けられる切削インサートと、
   前記工具本体に取り付けられる測定装置と、を備え、
   前記測定装置が前記工具本体から対象物までの距離を測定する旋削工具を用いて、
   被削材を主軸周りに回転させながら前記切削インサートを前記被削材に接触させ目標位置まで前記被削材を加工して加工面を形成する旋削工程と、
   前記加工面を前記測定装置の検知範囲内に位置させて前記測定装置によって前記加工面の位置を測定する測定工程と、
   前記旋削工程における前記加工面の目標位置と、前記測定工程において測定した前記加工面の測定位置と、を比較して差分を算出する比較工程と、を有し、
   前記旋削工程における前記加工面の目標位置と、前記測定工程において測定した前記加工面の測定位置と、前記切削インサートを用いて加工を行った前記被削材の累積加工量と、を、ネットワークを介して外部サーバに蓄積する、
   旋削方法。
2. 前記測定装置は、前記工具軸の径方向外側の対象物までの距離を測定する第１の距離センサを有する、
   請求項１に記載の旋削方法。
3. 前記第１の距離センサによる測定点の軸方向の位置は、前記切削インサートの軸方向の位置と重なる、
   請求項２に記載の旋削方法。
4. 前記工具本体には、
   前記工具軸の軸方向に沿って延びる第１の収容孔と、
   前記第１の収容孔から前記工具軸の径方向外側に延びて前記工具本体の外周面に開口する開口孔と、が設けられ、
   前記第１の距離センサは、前記第１の収容孔に収容され、
   前記第１の距離センサの検出部は、前記開口孔から径方向外側に露出する、
   請求項２又は３に記載の旋削方法。
5. 前記測定装置は、前記工具軸の軸方向先端側の対象物までの距離を測定する第２の距離センサを有する、
   請求項１～４の何れか一項に記載の旋削方法。
6. 前記工具本体には、
   前記工具軸の軸方向に沿って延びて前記工具本体の先端に開口する第２の収容孔が設けられ、
   前記第２の距離センサは、前記第２の収容孔に収容され、
   前記第２の距離センサの検出部は、前記第２の収容孔の前記工具本体の先端の開口から軸方向先端側に露出する、
   請求項５に記載の旋削方法。
7. 前記比較工程における前記差分に応じて、前記被削材を前記旋削工具によって追加工する追加工工程を有する、
   請求項１～６の何れか一項に記載の旋削方法。
8. 前記比較工程において、前記差分が閾値を超えた場合に、前記切削インサートを交換する切削インサート交換工程を有する、
   請求項１～７の何れか一項に記載の旋削方法。
9. 前記外部サーバには、交換が必要となる前記切削インサートの摩耗量の閾値データが予め記憶され、
   前記外部サーバは、前記閾値データを、ネットワークを介して前記旋削工具又は前記旋削工具が取り付けられる工作機械に送信する、
   請求項１～８の何れか一項に記載の旋削方法。
10. 前記外部サーバは、前記目標位置と前記測定位置との前記差分が、前記閾値データを超えた場合の前記累積加工量を、限界累積加工量として記憶する、
    請求項９に記載の旋削方法。
11. 前記外部サーバは、前記累積加工量が前記限界累積加工量に近づいたときにネットワークを介して前記旋削工具又は前記工作機械に前記切削インサートの交換時期が近付いていることを通知する通知信号を送信する、
    請求項１０に記載の旋削方法。
12. 前記通知信号を受信したときに前記比較工程を行い、前記目標位置と前記測定位置との前記差分が、前記閾値データより大きい場合に、前記切削インサートを交換する、
    請求項１１に記載の旋削方法。
13. 前記旋削工程における加工条件をネットワークを介して前記外部サーバに蓄積する、
    請求項１～１２の何れか一項に記載の旋削方法。
14. 前記加工条件には、前記切削インサートの種類、前記被削材の種類、前記被削材の直径、前記主軸の回転速度、前記旋削工具による切り込み量および前記旋削工具の送り速度のうち、少なくとも１つを含む、
    請求項１３に記載の旋削方法。
15. 前記外部サーバには、交換が必要となる前記切削インサートの摩耗量の閾値データが予め記憶され、
    前記外部サーバは、前記旋削工具によるｎ回目の前記比較工程における前記差分が、ｎ－１回目の前記比較工程における前記差分に対して小さくなった場合に前記切削インサートが交換されたと判断し、
    前記外部サーバは、前記切削インサートが交換された際の前記差分が前記閾値データを超えていない場合に、ｎ－１回目までの前記加工条件および前記累積加工量を特殊事例として記憶する、
    請求項１３又は１４に記載の旋削方法。
16. 前記外部サーバは、ネットワークを介して複数の前記旋削工具に繋がっている、
    請求項１～１５の何れか一項に記載の旋削方法。

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