JP7035464B2 - 切削加工方法及び切削加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状のワークを切削加工する方法、及び、この方法のための切削加工装置に関する。

円筒状のワークを切削して所定形状を得るための手段として、ロータリー切削が知られている。ロータリー切削は、加工装置のヘッドに取り付けられている工具の先端に丸コマチップ（以下、チップという。）が装着されており、ワークを回転させながら工具（チップ）も回転させ、チップを送りながらワークを切削する方法である（例えば、特許文献１参照）。

従来のロータリー切削では、図９に示すように、ワーク９０の回転中心線Ｃｘを水平とした場合、直線状である工具９９の軸線Ｃ１の方向が、鉛直方向に対して３０度以下で傾斜した方向に設定されており（Ａ≦３０度）、工具９９（チップ９８）の送り方向を、図９の矢印Ｙ１方向（チップ９８の半径方向に近い方向）としている。チップ９８の軸線は、工具９９の軸線Ｃ１と一致しており、工具９９が軸線Ｃ１回りに回転することでチップ９８は回転する。ロータリー切削の場合、チップ９８が回転することから、通常のシングルポイント加工に比べてチップ９８の寿命が長く、また、加工効率が良い。

特開２００６－６８８３１号公報

図９に示すように、円筒状のワーク９０は軸方向の端部９１においてチャック装置９５によって把持されている。切削加工が始まると、ワーク９０と工具９９との間に大きな切削抵抗が生じ、この切削抵抗は図９の矢印Ｘ方向（ワーク９０の接線方向）に大きくなるため、チャック装置９５によってワーク９０を強固に把持する必要がある。つまり、図９に示すチャック装置９５は、円筒状のワーク９０を径方向内側から掴んで把持する構成であり、このように把持することでワーク９０を支持する方向と、ワーク９０に作用する前記大きな切削抵抗の方向（矢印Ｘ方向）とが、同じ方向（平行）となるため、この大きな切削抵抗に抗する把持力がチャック装置９５に必要となる。特にワーク９０が熱処理されて高硬度となっている場合、切削抵抗が更に大きくなる。切削抵抗に応じてチャック装置９５の把持力を大きくすればよいが、この場合、ワーク９０に歪が生じ、加工後の精度が低下してしまう。このため、ロータリー切削は仕上げ加工に不向きであるという認識が一般的である。

ワーク９０が円筒状である場合、その外周の加工については、図９に示すように従来のロータリー切削方法を採用することは可能であるが、内周の加工についてはそのまま採用することができない。つまり、工具９９（チップ９８）を矢印Ｙ１方向に送ると、工具９９がワーク９０に干渉するため加工が不可能となる。干渉を防ぐために、図１０に示すように、工具９９の突き出し長さＬを大きくすればよいが、この場合、工具９９の剛性が低下して切削が困難となる。このように、ロータリー切削は、工具９９とワーク９０との配置の関係により、ワーク９０の外周の切削加工に用いられている。

そこで、本発明は、ワークを回転させながら丸コマチップも回転させて行う切削加工を、円筒状のワークの内周に対しても可能とし、かつ、高い加工精度を確保することができる方法、及び、この方法を行うための切削加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、回転する円筒状のワークの内周面を、先端に丸コマチップが取り付けられた直線状の工具によって切削加工する方法であって、前記ワークの軸方向一方側の側面をチャック装置側の接触面に当てた状態で当該ワークを当該チャック装置によって把持し、前記ワークの回転中心線と、前記丸コマチップの軸線に平行でかつ当該回転中心線と交差する仮想直線との交差角度を４５度未満とし、前記ワークの内周面に対する前記丸コマチップの送り方向を、当該ワークの軸方向他方側から軸方向一方側に向かう方向として、前記軸線回りに回転する当該丸コマチップによって当該ワークの内周面を切削加工する。

この切削加工方法によれば、前記交差角度を４５度未満で小さくするほど、丸コマチップの軸線の方向はワークの軸方向と近くなり、円筒状のワークに工具が干渉せず内周面の加工が可能となる。また、丸コマチップを前記方向に送ることで、丸コマチップとワークとの間に大きな切削抵抗が作用するが、前記交差角度を４５度未満で小さくするほど、丸コマチップの軸線の方向はワークの軸方向と近くなるため、ワークに作用する切削抵抗は、ワークの軸方向に大きくなり、この軸方向に直交する方向には小さくなる。そこで、本発明では、ワークをチャック装置によって保持した状態で、このワークの軸方向一方側の側面を接触面に当てていることから、ワークに作用する大きな前記切削抵抗を前記接触面で受け、ワークを安定して支持することができる。また、前記交差角度を４５度未満で小さくするほど、ワークの軸方向に直交する方向に作用する切削抵抗は小さくなることから、この小さい切削抵抗に抗する程度の把持力でチャック装置はワークを把持すればよい。このため、チャック装置の把持力によるワークの歪を抑えることができ、高い加工精度を確保することが可能となる。

また、前記ワークの前記回転中心線を含む鉛直仮想平面を基準として当該鉛直仮想平面の一方側を第一領域とし他方側を第二領域とした場合に、前記工具が有する直線軸部は、前記第一領域側から前記第二領域側に前記先端が向かうように延びて配置されており、前記直線軸部の前記先端に取り付けられている前記丸コマチップは、前記第二領域において前記ワークの内周面と接触するのが好ましい。この方法によれば、工具の直線軸部は、円筒状のワークに更に干渉し難くなる。

また、前記ワークと前記丸コマチップとの回転速度差を小さくする方向に、当該丸コマチップを軸線回りに回転させるのが好ましい。ワークと丸コマチップとの回転速度差を小さくすることで、ワークの内周面に対して丸コマチップが接触する切削点での実切削速度が小さくなる。このため、切削点の温度上昇を抑えることができ、耐酸化温度が比較的低い材料による安価な丸コマチップを採用することも可能となる。また、ワークの回転速度を高めても、それに応じて、丸コマチップを高速で回転させることで、両者の回転速度差を小さくし、実切削速度を小さくすることができ、切削点の温度上昇を抑えることができる。しかも、丸コマチップの送りは、ワーク一回転当たりのチップの進む量で設定されることから、ワークの回転速度を高めることで、丸コマチップの送りが大きくなり、加工効率を向上させることが可能となる。

また、本発明は、回転する円筒状のワークの内周面を切削加工する切削加工装置であって、前記ワークの軸方向一方側の側面を当てる接触面を有し当該ワークを把持するチャック装置と、先端に丸コマチップが取り付けられている直線状の工具と、前記ワークの回転中心線と、前記丸コマチップの軸線に平行でかつ当該回転中心線と交差する仮想直線との交差角度が４５度未満となるように前記工具を取り付けていると共に、当該工具を回転可能として支持するヘッドと、前記ワークの内周面に対する前記丸コマチップの送り方向を、当該ワークの軸方向他方側から一方側に向かう方向とする送り機構と、を備えている。
この切削加工装置により、前記切削加工方法が可能となる。

また、前記工具は、先部に前記丸コマチップが取り付けられているホルダと、前記ホルダと前記丸コマチップとを固定するためのボルトと、を有し、前記丸コマチップには、前記ボルトの軸部を挿通させる貫通孔が前記軸線に沿って形成されており、前記ホルダには、前記ボルト用のねじ穴が形成されており、前記ねじ穴に対する前記ボルトの回転による締め付け方向と、切削の際の前記丸コマチップの軸線回りの回転方向とを反対としているのが好ましい。この構成によれば、切削の負荷でボルトは締め付けられ、丸コマチップの脱落を防ぐことができる。

また、前記工具は、先部に前記丸コマチップが取り付けられているホルダを有し、前記ホルダは、前記丸コマチップの外周面と全周にわたって接触する環状壁部を有しているのが好ましい。この構成によれば、ホルダに対して丸コマチップを振れ防止して取り付けることが可能となり、加工精度を向上させることができる。

また、前記ヘッドは、前記工具及び前記丸コマチップを当該丸コマチップの軸線回りに回転駆動させる回転駆動部を有し、前記ワークと前記丸コマチップとの回転速度差を小さくする方向に当該丸コマチップを回転させるのが好ましい。ワークと丸コマチップとの回転速度差を小さくすることで、ワークの内周面に対して丸コマチップが接触する切削点での実切削速度が小さくなる。このため、切削点の温度上昇を抑えることができ、耐酸化温度が比較的低い材料による安価な丸コマチップを採用することも可能となる。また、ワークの回転速度を高めても、それに応じて、丸コマチップを高速で回転させることで、両者の回転速度差を小さくし、実切削速度を小さくすることができ、切削点の温度上昇を抑えることができる。しかも、丸コマチップの送りは、ワーク一回転当たりのチップの進む量で設定されることから、ワークの回転速度を高めることで、丸コマチップの送りが大きくなり、加工効率を向上させることが可能となる。

本発明によれば、円筒状のワークに工具が干渉せず内周面の加工が可能となると共に、チャック装置の把持力によるワークの歪を抑制することができ、高い加工精度を確保することが可能となる。

本発明の切削加工装置の一部及び加工の対象となるワークについての実施の一形態を示す平面図である。 ワーク及び工具の簡略化した平面図である。 図２の正面図であり、回転中心線に沿った方向から見た図である。 図２の側面図であり、回転中心線に直交する方向から見た図である。 工具の説明図である。 ワークの内周面及びチップの説明図である。 ワークの内周面及びチップの説明図である。 実切削速度の説明図である。 従来のロータリー切削の説明図である。 従来のロータリー切削により円筒状のワークの内周面を切削加工する場合の説明図である。

図１は、本発明の切削加工装置の一部及び加工の対象となるワークについての実施の一形態を示す平面図である。切削加工装置１０は、ワーク７を把持するチャック装置１４、直線状の工具２０、工具２０を回転可能として支持するヘッド１５、及び、工具２０を所定方向に送る送り機構１６を備えている。チャック装置１４、ヘッド１５及び送り機構１６は、床に設置されている図外の装置本体に搭載されている。

切削加工装置１０は、ヘッド１５から延びる工具２０の先端２１に丸コマチップ３０（以下、チップ３０という。）が装着されており、図１及び図６に示すように、ワーク７を回転させながら工具２０（チップ３０）も回転させ、チップ３０を送りながらワーク７の切削を行うロータリー切削加工装置である。ワーク７は円筒状の部材であり、切削加工装置１０によって、その内周面８が切削加工される。ワーク７の例としては、円すいころ軸受の軌道輪（内輪、外輪）や、円筒ころ軸受の軌道輪（内輪、外輪）であり、本実施形態では、円すいころ軸受の外輪を加工対象としている。

図１において、チャック装置１４は、図外の前記装置本体が備えているワーク主軸１３に設けられており、ワーク主軸１３の中心線Ｃｘ回りに回転する。本実施形態では、中心線Ｃｘを水平としている。チャック装置１４は、ワーク７を掴む機構を有しており、本実施形態では、周方向に複数に設けられた治具４１を備え、これら治具４１によってワーク７を軸方向から挟んで固定する構成となっている。このために、チャック装置１４は、ワーク７の軸方向一方側Ｓ１（図１では上側）の側面９を当てる接触面４２を有しており、この側面９を接触面４２に当てた状態でワーク７を把持する。治具４１による締め付け力及び加工の際に生じる後述の切削抵抗に起因してワーク７に作用する軸方向の力は、接触面４２を介してワーク主軸１３が安定して受けることができる構成となっている。ワーク主軸１３及びチャック装置１４は、中心線Ｃｘ回りに回転駆動することで、ワーク７をこの中心線Ｃｘ回りに回転させる。中心線Ｃｘが、ワーク７の回転中心線となる。以下、ワーク７の回転中心線の符号を「Ｃｘ」とする。

工具２０は、直線軸部２２と、ホルダ２３とを有しており、ホルダ２３にチップ３０がボルト２４によって取り付けられている。直線軸部２２及びホルダ２３が直線的に並ぶことで直線状の工具２０が構成されており、この工具２０の先端にチップ３０が取り付けられている。チップ３０は一般的に広く用いられているものであり、円すい台形状を有している。工具２０の軸線（中心線）とチップ３０の軸線（中心線）とは、同一直線上に位置している。つまり、工具２０の軸線とチップ３０の軸線とは共通しており、この軸線の符号を「Ｃｚ」とする。

ヘッド１５は、工具２０（直線軸部２２）を回転可能として支持している。なお、ロータリー切削には、ワーク７の回転に連れられてチップ３０が回転する従動型と、チップ３０が自ら回転する駆動型との二種類ある。本発明においては従動型と駆動型とのいずれであってもよい。例えば、ヘッド１５はクラッチ機構を有しており、装置本体に設けられているモータの回転力を工具２０に伝達する（クラッチ接続状態とする）ことで前記駆動型となり、クラッチ接続を解除した状態で、工具２０は空転することができ、前記従動型となることができる。

図２は、ワーク７及び工具２０の簡略化した平面図である。図３は、図２の正面図であり、回転中心線Ｃｘに沿った方向から見た図である。図４は、図２の側面図であり、回転中心線Ｃｘに直交する水平方向から見た図である。図２及び図４では、ワーク７を断面として示している。これらの図及び図６に示すように、回転中心線Ｃｘと軸線Ｃｚとは、ねじれの位置の関係にある。

このために、図１に示すように、工具２０の長手方向、つまり、チップ３０の軸線Ｃｚの方向が所定の方向となるように、前記装置本体に対してヘッド１５は向けられた状態にある。本実施形態では、ワーク７の回転中心線Ｃｘと、チップ３０の軸線Ｃｚに平行でかつ回転中心線Ｃｘと交差する仮想直線Ｌとの交差角度Ｂが、４５度未満となるように、ヘッド１５は工具２０を取り付けている。本実施形態では、前記交差角度Ｂが得られるように、ヘッド１５がワーク主軸１３に対して傾いている。

前記交差角度Ｂは４５度未満であればよく（Ｂ＜４５度）、好ましくは３０度以下（Ｂ≦３０度）であり、更に好ましくは２０度以下（Ｂ≦２０度）である。なお、交差角度Ｂの下限値については５度とするのが好ましい（Ｂ≧５度）。

送り機構１６（図１参照）は、例えばモータ（サーボモータ）、モータの出力を減速する減速機、及びモータによって回転するボールねじ等を含む構成とすることができる。送り機構１６は、ヘッド１５を所定の方向に移動させる構成であり、本実施形態では、切削加工のために、ヘッド１５をワーク７の軸方向他方側Ｓ２から一方側Ｓ１に向かう方向に直線移動させている。送り機構１６は、このようにヘッド１５を移動させることで、ワーク７の内周面８に対するチップ３０の送り方向を、ワーク７の軸方向他方側Ｓ２から一方側Ｓ１に向かう方向とすることができる。図示しているワーク７は、内周面８がテーパ形状となっているため、チップ３０の送り方向は、このテーパ形状に沿ってワーク７の軸方向他方側Ｓ２から一方側Ｓ１に向かう方向となる。チップ３０の送り方向を、回転中心線Ｃｘに対して、このテーパ形状を成す傾斜角度について傾斜した方向とすることで、内周面８に対して一定の切り込み量による切削が可能となる。なお、ワーク７の内周面８は円筒面形状であってもよく、この場合、チップ３０の送り方向は、ワーク７の軸方向他方側Ｓ２から一方側Ｓ１に向かう方向として、回転中心線Ｃｘに平行な方向となる。

以上の構成を備えた切削加工装置（図１参照）によって行われる切削加工方法について説明する。この方法は、ワーク７の軸方向一方側の側面９をチャック装置１４側の接触面４２に当てた状態でこのワーク７をチャック装置１４によって把持し、ワーク７の回転中心線Ｃｘと、チップ３０の軸線Ｃｚに平行でかつ回転中心線Ｃｘと交差する仮想直線Ｌとの交差角度Ｂを４５度未満とし、ワーク７の内周面８に対するチップ３０の送り方向を、ワーク７の軸方向他方側Ｓ２から軸方向一方側Ｓ１に向かう方向として、軸線Ｃｚ回りに回転するチップ３０によって、回転中心線Ｃｘ回りに回転するワーク７の内周面８を切削加工することにより行われる。

この切削加工方法では、前記交差角度Ｂを４５度未満で小さくするほど、工具２０及びチップ３０の軸線Ｃｚの方向は、ワーク７の軸方向と近くなる。このため、内周面８を切削する場合において、ワーク７に工具２０が干渉せず、加工が可能となる。なお、図示している形態では交差角度Ｂを１５度としている。

また、チップ３０を前記のとおりワーク７の軸方向他方側Ｓ２から軸方向一方側Ｓ１に向かう方向へ送りながら切削加工を行うことで、チップ３０とワーク７との間に大きな切削抵抗Ｆが作用する。この切削抵抗Ｆのうち、軸線Ｃｘに平行な方向の成分を、各図において矢印Ｆｘで示し、その直交方向の成分を矢印Ｆｒで示している。本実施形態の切削加工方法によれば、前記交差角度Ｂが小さい値として１５度に設定されていることにより、チップ３０の軸線Ｃｚの方向はワーク７の軸方向と近くなるため（つまり、回転中心線Ｃｘと平行に近づくため）、ワーク７に作用する切削抵抗Ｆは、矢印Ｆｘで示すように、ワーク７の軸方向（回転中心線Ｃｘに平行な方向）に大きくなり、矢印Ｆｒで示すように、この軸方向に直交する方向には小さくなる。そこで、本実施形態の切削加工方法では、ワーク７をチャック装置１４によって保持した状態で、このワーク７の軸方向一方側Ｓ１の側面９を接触面４２に当てている。このため、矢印Ｆｘ方向の切削抵抗成分は大きくなるが、これを接触面４２で受けることができ、ワーク７を安定して支持することが可能となる。また、矢印Ｆｒ方向の切削抵抗成分は小さいことから、この小さい切削抵抗成分に抗する程度の把持力でチャック装置１４はワーク７を把持すればよい。このため、チャック装置１４の把持力によるワーク７の歪を抑えることができ、高い加工精度を確保することが可能となる。本実施形態の切削加工によれば、加工精度を高く確保することができることから、荒加工以外にも仕上げ加工に適用することが可能である。なお、ワーク７は鋼製であり、熱処理（焼入れ処理）がされて硬いものであっても、本実施形態の切削加工が可能である。

また、本実施形態では、図３に示すように、ワーク７の下点（底点）７ｂを基準として、所定の位相角Ｋの位置でチップ３０がワーク７の内周面８に接触しており、送り機構１６は、この位相角Ｋを保ってワーク７の軸方向他方側Ｓ２から一方側Ｓ１にチップ３０を送る。この位相角Ｋによれば、工具２０の直線軸部２２（図１参照）は、円筒状のワーク７に対して、より一層干渉し難くなる。つまり、図１、図２及び図３において、ワーク７の回転中心線Ｃｘを含む鉛直仮想平面Ｑを基準として、この鉛直仮想平面Ｑの水平方向の一方側（図１、図２及び図３では右側）を第一領域Ｐ１とし、水平方向の他方側を第二領域Ｐ２とした場合に、工具２０が有する直線軸部２２は、第一領域Ｐ１側から第二領域Ｐ２側に先端２１が向かうように延びて配置されており、この直線軸部２２の先端２１に取り付けられているチップ３０は、第二領域Ｐ２においてワーク７の内周面８と接触する。このように工具２０を配置させて切削加工を行うことにより、工具２０の直線軸部２２はワーク７に干渉し難くなり、軸方向に長いワーク７についても内周面８の切削加工が可能となる。なお、前記位相角Ｋを０度よりも大きく、４５度以下（０≦Ｋ≦４５）に設定することができる。または、前記位相角は０度であってもよい。

図５により、工具２０に対するチップ３０の取り付け構造について説明する。工具２０の直線軸部２２には軸状のホルダ２３が固定されており、このホルダ２３の先部にチップ３０が取り付けられている。工具２０は、更に、ホルダ２３とチップ３０とを固定するためのボルト２４を有している。ホルダ２３には、ボルト２４用のねじ穴２５が前記軸線Ｃｚに沿って形成されており、チップ３０には、ボルト２４の軸部２４ａを挿通させる貫通孔３１が前記軸線Ｃｚに沿って形成されている。貫通孔３１は、座ぐり穴付であり、ボルト２４の頭部２４ｂを挿通不能としている。ボルト２４をねじ穴２５に螺合させることで、チップ３０をホルダ２３に固定することができる。また、ボルト２４を緩めることでチップ３０をホルダ２３から取り外すことが可能となる。

チップ３０の脱落を防ぐために、ホルダ２３に対してチップ３０を回り止めして取り付ける必要がある。そこで、回り止めのためにチップ３０やホルダ２３を特殊な形状としてもよいが、本実施形態では、ねじ穴２５に対するボルト２４の回転による締め付け方向と、切削の際のチップ３０の軸線Ｃｚ回りの回転方向とを反対としており、これにより、切削の負荷でボルト２４が締め付けられるように構成されている。つまり、チップ３０がワーク７に接触して切削加工が行われると、チップ３０は、工具２０の回転方向と同方向に回転するが、その反対方向の負荷が生じる。このような負荷が生じるとチップ３０はボルト２４を相互間の摩擦力によって前記反対方向に回そうとする。そこで、この反対方向を、ボルト２４がねじ穴２５に締め付けられる方向とすれば、切削の際にボルト２４は緩むことがなく、別途回り止めを付する必要がない。
回り止めのために、チップ３０やホルダ２３を特殊な形状とする場合、市販の（単純な形状の）チップ３０の採用が困難であり、また、刃具コストが高くなるという問題点があるが、本実施形態によれば、チップ３０において脱落防止のための特殊な加工が不要であり、市販のものを採用することが可能となる。

また、前記のとおり、工具２０は、先部にチップ３０が取り付けられているホルダ２３を有しており、このホルダ２３は、チップ３０の外周面３２と全周にわたって接触する環状壁部２６を有している。つまり、ホルダ２３の先端部には、軸線Ｃｚを中心とする輪郭形状が円形である有底の凹穴が形成されており、この凹穴にチップ３０の一部が嵌め入れられている。そして、この状態で、ボルト２４によってチップ３０がホルダ２３に締め付けられる。この構成によれば、ホルダ２３に対してチップ３０を振れ防止して取り付けることが可能となり、加工精度を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の切削加工はロータリー切削によるものであり、チップ３０が回転することから、通常のシングルポイント加工に比べてチップ３０の寿命が長く、また、加工効率が良い。このため、刃具費用を含む設備費用を低減することができ、加工コストの削減が可能となる。

前記のとおり、ロータリー切削は、ワーク７の回転に連れられてチップ３０が回転する従動型と、チップ３０が自ら回転する駆動型とのいずれであってもよい。以下において、駆動型とする場合について説明する。
駆動型のロータリー切削の場合、チップ３０の軸線Ｃｚ回りにチップ３０を回転駆動させる。チップ３０の回転方向は、ワーク７の回転方向と合わせる。つまり、ワーク７の回転方向の成分を有する方向にチップ３０を回転させる。このために、ヘッド１５は（図１参照）回転駆動部１７を有し、回転駆動部１７は、工具２０及びチップ３０をチップ３０の軸線Ｃｚ回りに回転駆動させる。回転駆動部１７は、モータ及び減速機を含む構成であり、チップ３０の回転速度を変更する機能も備えている。

図７は、ワーク７の内周面８及びチップ３０の説明図である。ワーク７の中心線Ｃｘ回りの回転速度、つまりワーク切削速度を「Ｖｗ（ｍ／ｍｉｎ）」とし、チップ３０の軸線Ｃｚ回りの回転速度、つまり工具切削速度を「Ｖｔ（ｍ／ｍｉｎ）」とした場合、Ｖｗ＞Ｖｔとなるように、ワーク７の回転速度及びチップ３０の回転速度が設定される。ワーク７の内周面８に対してチップ３０が接触する切削点Ｕ（加工点）での実切削速度（実質的な切削速度）Ｖａは、次の式（１）により表される（図８参照）。
Ｖａ＝Ｖｗ－Ｖｔ・ｃｏｓＢ ・・・（１）

前記式（１）中の「Ｂ」は、ワーク７とチップ３０との交差角度であり、図７に示すように、ワーク７の回転中心線Ｃｘと、チップ３０の軸線Ｃｚに平行でかつ回転中心線Ｃｘと交差する仮想直線Ｌとの交差角度と等しい。前記式（１）中の「Ｖｔ・ｃｏｓＢ」は、工具切削速度Ｖｔのワーク回転方向の速度成分である。前記式（１）は、ワーク７とチップ３０とのワーク回転方向における相対速度差が、実切削速度Ｖａとなることに基づく式である。この式（１）によれば、角度Ｂを小さくするほど、実切削速度Ｖａは小さくなる。実切削速度Ｖａを小さくするためには、角度Ｂを小さくすればよく、前記のとおり、４５度未満であればよく（Ｂ＜４５度）、好ましくは３０度以下（Ｂ≦３０度）であり、更に２０度以下（Ｂ≦２０度）とするのが好ましい。

このように、駆動型のロータリー切削では、ワーク７とチップ３０との回転速度差を小さくする方向にチップ３０を軸線Ｃｚ回りに回転させる。ワーク回転方向の成分を有する方向にチップ３０を回転させることで、ワーク７とチップ３０との回転速度差が小さくなり、式（１）により示されるように、切削点Ｕでの実切削速度Ｖａが小さくなる。このため、切削点Ｕの温度上昇を抑えることができ、耐酸化温度が比較的低い材料による安価なチップ３０を採用することも可能となる。例えば、チップ３０として、耐酸化温度は（ＣＢＮと比較して）低いが安価である超硬又は超硬コーティングによる丸コマチップとすることができる。超硬又は超硬コーティングによるチップ３０の場合でも、前記のとおり切削点Ｕでの実切削速度Ｖａを小さくすることで、切削点Ｕの温度上昇を抑えることができ、チップ３０の摩耗等が早期に生じるのを防ぐことができる。また、ワーク７の回転速度を高めても、それに応じてチップ３０を高速で回転させることで、両者の回転速度差を小さくし、実切削速度Ｖａを小さくすることができ、切削点Ｕの温度上昇を抑えることができる。しかも、チップ３０の送りはワーク一回転当たりのチップ３０の進む量で設定されることから、ワーク７の回転速度を高めることでチップ３０の送りが大きくなり、加工効率を向上させることが可能となる。チップ３０の送りを例えば、０．１ｍｍ／ｒｅｖとすることができ、更には、この値よりも大きくすることが可能である。

超硬コーティングによるチップ３０の場合、ＣＢＮと比較して耐酸化温度が低いため、従来では、切削点Ｕの温度を低く抑える必要があり、このために、切削速度を下げている。切削速度を下げると加工効率が低下する。しかし、前記実施形態のロータリー切削によれば、ワーク７の回転速度を上げても実切削速度Ｖａを小さく抑えることができるので、切削による温度上昇を抑えることができ、加工効率を低下させないで済む。すなわち、本実施形態の駆動型のロータリー切削によれば、超硬又は超硬コーティングによるチップ３０を採用することができると共に、高速での切削が可能となり、加工効率を高めることが可能となる。

前記式（１）により求められる実切削速度Ｖａが１００ｍ／ｍｉｎ以下となるように、ワーク７及びチップ３０の回転速度を設定するのが好ましい。切削点Ｕの温度上昇を抑える観点から、実切削速度Ｖａを更に小さくするのが好ましく、７０ｍ／ｍｉｎ以下となるようにワーク７及びチップ３０の回転速度を設定してもよい。なお、実切削速度Ｖａの下限値を、例えば２０ｍ／ｍｉｎ又は３０ｍ／ｍｉｎとすることができる。

前記の説明では、チップ３０を、超硬又は超硬コーティングによる丸コマチップとする場合について説明したが、これら以外であってもよく、耐酸化温度が高いＣＢＮによる丸コマチップとしてもよい。この場合、ワーク７の回転速度を更に高めることができ、加工効率をより一層高めることが可能となる。

以上のとおり説明した各ロータリー切削では、ワーク７の内周面８に対するチップ３０の送り方向を、ワーク７の軸方向他方側Ｓ２から軸方向一方側Ｓ１に向かう方向としており、このロータリー切削はアキシャルフィード工法であると言える。

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の切削加工方法及び切削加工装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、チャック装置１４を他の形態としてもよく、ワーク７の外周面を径方向から掴む爪を複数有する構成であってもよい。送り機構１６も他の形態とすることができる。また、内周面８がテーパ形状であるワーク７の場合について説明したが、軸方向に直線的となる円筒形状であってもよい。本実施形態では、ワーク７の中心線Ｃｘを水平としており、また、チップ３０の軸線Ｃｚも水平となっているが、軸線Ｃｚは水平に対して少し（例えば水平に対して１０度以下の角度で）傾斜していてもよい。なお、前記実施形態の切削加工は、円筒又は円柱形状のワークの外周面に対しても適用可能であり、この場合、前記説明の「内周面」を「外周面」に置き換えればよい。
また、駆動型のロータリー切削の場合、チップ３０の回転方向をワーク７の回転方向と反対向きにして切削加工を行ってもよい。

７：ワーク ８：内周面 ９：側面
１０：切削加工装置 １４：チャック装置 １５：ヘッド
１６：送り機構 １７：回転駆動部 ２０：工具
２１：先端 ２２：直線軸部 ２３：ホルダ
２４：ボルト ２４ａ：軸部 ２５：ねじ穴
２６：環状壁部 ３０：丸コマチップ ３１：貫通孔
３２：外周面 ４２：接触面 Ｂ：交差角度
Ｃｘ：ワークの回転中心線 Ｃｚ：軸線 Ｌ：仮想直線
Ｐ１：第一領域 Ｐ２：第二領域 Ｑ：鉛直仮想平面
Ｓ１：軸方向一方側 Ｓ２：軸方向他方側 Ｕ：接触点

Claims (9)

1. 回転する円筒状のワークの内周面を、先端に丸コマチップが取り付けられた直線状の工具によって切削加工する方法であって、
   前記工具は、前記丸コマチップと軸線が共通し、
   前記ワークの軸方向一方側の側面をチャック装置側の接触面に当てた状態で当該ワークを当該チャック装置によって把持し、
   前記工具を、前記ワークの軸方向他方側の外側から前記ワークの内側にわたって配置し、
   前記ワークの回転中心線と、前記丸コマチップの軸線に平行でかつ当該回転中心線と交差する仮想直線との交差角度を４５度未満とし、
   前記ワークの内周面に対する前記丸コマチップの送り方向を、当該ワークの軸方向他方側から軸方向一方側に向かう方向として、前記軸線回りに前記工具とともに回転する当該丸コマチップによって当該ワークの内周面を切削加工する、切削加工方法。
2. 前記ワークの前記回転中心線を含む鉛直仮想平面を基準として当該鉛直仮想平面の一方側を第一領域とし他方側を第二領域とした場合に、
   前記工具が有する直線軸部は、前記第一領域側から前記第二領域側に前記先端が向かうように延びて配置されており、
   前記直線軸部の前記先端に取り付けられている前記丸コマチップは、前記第二領域において前記ワークの内周面と接触する、請求項１に記載の切削加工方法。
3. 前記工具は、前記工具の軸線が前記回転中心線に対してねじれの位置にある状態で配置されている、請求項１又は２に記載の切削加工方法。
4. 前記ワークの軸方向他方側の外側に設けられた回転駆動部によって、前記ワークと前記丸コマチップとの回転速度差を小さくする方向に、前記工具及び前記丸コマチップを軸線回りに回転させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の切削加工方法。
5. 回転する円筒状のワークの内周面を切削加工する切削加工装置であって、
   前記ワークの軸方向一方側の側面を当てる接触面を有し当該ワークを把持するチャック装置と、
   先端に丸コマチップが取り付けられ、前記丸コマチップと軸線が共通する直線状の工具と、
   前記ワークの回転中心線と、前記丸コマチップの軸線に平行でかつ当該回転中心線と交差する仮想直線との交差角度が４５度未満となるように前記工具を取り付けているヘッドと、
   前記ワークの内周面に対する前記丸コマチップの送り方向を、当該ワークの軸方向他方側から一方側に向かう方向とする送り機構と、
   を備え、
   前記ヘッドは、
   前記ワークの軸方向他方側の外側に配置され、
   前記ワークの軸方向他方側の外側から前記ワークの内側にわたって配置される前記工具を、前記丸コマチップとともに軸線回りに回転可能として支持する、切削加工装置。
6. 前記工具は、先部に前記丸コマチップが取り付けられているホルダと、前記ホルダと前記丸コマチップとを固定するためのボルトと、を有し、
   前記丸コマチップには、前記ボルトの軸部を挿通させる貫通孔が前記軸線に沿って形成されており、
   前記ホルダには、前記ボルト用のねじ穴が形成されており、
   前記ねじ穴に対する前記ボルトの回転による締め付け方向と、切削の際の前記丸コマチップの軸線回りの回転方向とを反対としている、請求項５に記載の切削加工装置。
7. 前記工具は、先部に前記丸コマチップが取り付けられているホルダを有し、
   前記ホルダは、前記丸コマチップの外周面と全周にわたって接触する環状壁部を有している、請求項５又は６に記載の切削加工装置。
8. 前記ヘッドは、前記工具及び前記丸コマチップを当該丸コマチップの軸線回りに回転駆動させる回転駆動部を有し、前記ワークと前記丸コマチップとの回転速度差を小さくする方向に当該丸コマチップを回転させる、請求項５～７のいずれか一項に記載の切削加工装置。
9. 前記ヘッドは、前記工具の軸線が前記回転中心線に対してねじれの位置にある状態で、前記工具を支持する、請求項５～８のいずれか一項に記載の切削加工装置。

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