JP7121770B2 - 切削工具及びワークの加工方法 - Google Patents

Description

本願は、切削工具及びワークの加工方法に関する。

工作機械によって加工されるワークは、様々な孔を含み得る。このような孔を有するワークの様々な加工方法が提案されている（例えば、特許文献１－３参照）。特許文献１は、クローズドインペラの製造方法を開示している。クローズドインペラは、内部に複数の湾曲した流路を有する。特許文献１の製造方法では、これらの流路は、３つの工具によって形成される（粗切削用の第一の工具、第一の工具の後に使用される第二の工具、及び、残った部分を切削するために第二の工具の後に使用される第三の工具）。特に、第三の工具は、工具の柄を向く部分にも刃（後刃）を有している。したがって、第三の工具は、流路に進入する方向、及び、流路から退出する方向の双方に使用可能である。このような第三の工具によって、粗切削の後に残った部分が切削される。

特許文献２は、一体構造のディスクからロータを製造する方法を開示している。この方法では、ディスクに対して複数の半径方向の空洞が形成される。空洞を形成する際、まず、第１の工具が、ディスクの外径から開始して、空洞の外側部分を形成する。第１の工具は、連続したテラス成形加工をしながら中間深さに到達するまで前進する。続いて、第２の工具が、ディスクの内径から開始して、上記の空洞の外側部分に到達し、それによって空洞が形成される。代替的に、まず、第２の工具が、ディスクの内径から開始して、空洞の内側部分を形成してもよい。この場合、第２の工具は、連続したテラス成形加工をしながら中間深さに到達するまで前進する。続いて、第１の工具が、ディスクの外径から開始して、上記の空洞の内側部分に到達し、それによって空洞が形成される。

特許文献３は、クローズドインペラの製造方法を開示している。この製造方法では、クローズドインペラの圧縮流路の表面仕上げが、エンドミル加工により実施される。エンドミル加工には、工具の中心軸線に平行な投影形状が、概ね楕円形状を有する工具が使用される。エンドミル加工の際、工具は、螺旋状の経路に沿って圧縮流路の壁面を加工する。

国際公開第２０１８／０４２６５３号 特開２０１４－４０８３８号公報 特開２０１９－１５３２９８号公報

ワークに形成される孔は、しばしば湾曲している又は細い場合がある。このような孔を加工する場合、細い工具が必要とされ得る。細い工具を使用すると、例えば、加工速度及び切込み深さを増加させたときに、工具が振動する可能性がある。よって、上記のような孔を加工する場合には、効率良くワークを加工することが困難な場合がある。

本開示は、上記のような課題を考慮して、ワークに形成された孔を効率良く加工することができる切削工具及び加工方法を提供することを目的とする。

本発明者は、研究の結果、孔の開口から内部に向かって工具が移動するときにのみ、孔の内面を切削することによって、工具の振動を低減可能であることを見出した。また、本発明者は、この方法において、工具のチルト角（加工される表面の垂線の方向から見た場合に、工具の移動方向と工具の中心軸線との間の角度）が１２０度～２４０度であれば、工具の振動を低減可能であることを見出した。さらに、本発明者は、工具の振動の低減は、低い径方向の切削力に起因することを見出した。したがって、本発明者は、径方向の切削力を低減することができる工具を上記の方法に用いれば、工具の振動をさらに低減できる可能性があることを着想した。

本発明の他の態様は、互いに直交する３つの直動送り軸と少なくとも２つの回転送り軸とを有する工作機械を用い、ワークに形成された孔であって、開口から孔の内部へ湾曲した孔を加工するワークの加工方法であって、（ｉ）中心軸線に沿って延在し、工作機械の主軸に取り付けられる第１の端部と、第１の端部と反対側の第２の端部と、を有する軸状の工具本体と、軸状の工具本体の第２の端部に連結された先端部と、を備え、先端部が、複数の刃部を有する、工具を準備するステップと、（ｉｉ）工具を工作機械の主軸に取り付けるステップと、（ｉｉｉ）ワークに形成された湾曲した孔の開口に対して、工具を、加工面の垂線の方向に見た場合に工具の移動方向と工具の中心軸線との間の角度を示すチルト角を１２０度～２４０度の角度で配置するステップと、（ｉｖ）直動送り軸及び回転送り軸によって、チルト角を１２０度～２４０度の範囲で調整しながら、湾曲した孔の開口から内部に向かって、湾曲した孔の内面に沿って工具を移動させて内面を加工するステップと、（ｖ）工具を湾曲した孔の内面から引き離した状態で、湾曲した孔の内部から開口に向かって工具を戻すステップと、（ｖｉ）工具を、所定のピックフィードで湾曲した孔の開口の周縁に沿って移動させるステップと、を含み、ステップ（ｉｉｉ）～（ｖｉ）を複数回繰り返す、加工方法である。

この方法によれば、孔の開口から内部に向かって工具が移動するときにのみ、孔の内面が加工される。また、チルト角は、１２０度～２４０度に設定される。したがって、本発明者の上記の知見によれば、工具の振動を低減することができ、ワークに形成された孔を効率良く加工することができる。

ステップ（ｉ）は、孔の開口の形状に基づいて、先端部の形状を決定することと、孔において先端部が到達する予定の最も深い位置に、先端部を配置した場合に、孔の内面と干渉しないようにかつ最も太くなるように軸状の工具本体の形状を決定することと、を含んでもよい。この場合、工具の形状を容易に決定することができる。

工具の先端部が、工具の先端面を含む中心部を有してもよく、複数の刃部は、中心部から径方向外向きに突出してもよく、各刃部の切れ刃が、先端面に隣接する主切れ刃を含んでもよく、主切れ刃は、中心軸線を含む断面図における中心軸線に対して３０度～１５０度の角度を成す輪郭を含んでもよく、ステップ（ｉｉｉ）は、加工面の垂線と工具の中心軸線との間の角度を示すリード角を設定することを含んでもよく、ステップ（ｖｉ）のピックフィードＰが、以下の式：

ここで、Ｒ：工具の中心軸線と刃部の最外径部との間の半径、
Ｈ：カスプ高さ、
θｔ：チルト角、
θｌ：リード角、
によって算出されてもよい。本開示の一態様に係る工具では、チルト角及びリード角に応じて切削幅が変動し得るため、所望のカスプ高さ（表面粗さ）は、幾何的に上記の式によって求められるピックフィードを使用することによって達成される。したがって、所望の表面粗さを得ることができる。

本開示によれば、ワークに形成された孔を効率良く加工することができる。

実施形態に係る加工方法に使用される工作機械を示す斜視図である。 ワークの一例を示す斜視図である。 図３（ａ）は実施形態に係る加工方法を示す概略的な断面図である。図３（ｂ）は実施形態に係る加工方法を示す概略的な斜視図である。 図４（ａ）はリード角及びチルト角を示す概略的な斜視図である。図４（ｂ）はチルト角を示す概略的な平面図である。 チルト角と、表面粗さ及び切削力と、の関係を示すグラフである。 図６（ａ）は実施形態に係る工具を示す概略的な側面図である。図６（ｂ）はＤ部の拡大断面図である。図６（ｃ）はＤ部の拡大図である。 図７（ａ）は他の実施形態に係る工具を示す概略的な側面図である。図７（ｂ）はＥ部の拡大断面図である。図７（ｃ）はＥ部の拡大図である。 図８（ａ）はさらに他の実施形態に係る工具を示す概略的な側面図である。図８（ｂ）はＦ部の拡大断面図である。図８（ｃ）はＦ部の拡大図である。 ピックフィードの算出方法を示す概略的な図である。 実施形態に係る加工方法を示すフローチャートである。 図１１（ａ）～（ｄ）は、工具を準備するステップを示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態に係る工具及びワークの加工方法を説明する。同様な又は対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。理解を容易にするために、図の縮尺は変更されている場合がある。

図１は、実施形態に係る加工方法に使用される工作機械を示す斜視図である。本開示に係る加工方法は、例えば、マシニングセンタ１００で実施されることができる。しかしながら、本開示に係る加工方法は、マシニングセンタ以外の工作機械で実施されてもよい（例えば、互いに直交する３つの直動送り軸と、少なくとも２つの回転送り軸と、を有する工作機械）。マシニングセンタ１００は、３つの直動送り軸及び２つの回転送り軸を有しており、例えば、主軸頭５０が、Ｘ、Ｙ及びＺ軸方向に直線的に移動し、かつ、Ｘ軸周りのＡ軸方向及びＺ軸周りのＣ軸方向に回転する。他の実施形態では、テーブル７０が、上記の５軸のうちのいくつかの方向に移動又は回転してもよい。主軸頭５０には、主軸６０が回転可能に支持されており、主軸６０には、工具Ｔが取り付けられている。テーブル７０上には、ワークＷが治具Ｊによって取り付けられている。主軸頭５０及びテーブル７０並びにこれらを支持する他の構成要素（例えば、ベッド及びコラム等）は、カバー９０内に配置されており、オペレータは、扉９１を介してテーブル２０上のワークＷにアクセス可能である。

図２は、ワークの一例を示す斜視図であり、加工が終了した後のワークの形状を示している。本実施形態では、クローズドインペラＷが、上記の工作機械１００によって加工される。クローズドインペラＷは、ハブ１と、複数のブレード２と、シュラウド３と、複数の流路（孔）４と、を備えている。ハブ１、ブレード２及びシュラウド３は一体であり、１つのワークから形成される。各流路４は、ハブ１、一対のブレード２及びシュラウド３によって画定される。流路４は、湾曲しており、クローズドインペラＷの外周部と内周部との間を貫通している。本実施形態の加工方法では、クローズドインペラＷの流路４が、工具Ｔによって形成される。しかしながら、本開示の加工方法は、クローズドインペラＷの流路４の形成に限定されず、孔を有する様々なワークの加工に適用可能であり、チューブや筒状の内面加工であってもよい。また、本開示において、用語「孔」は、貫通孔に限定されず、一方の端部に開口を有するが、他方の端部は閉じているような孔も含み得る。例えば、孔は、湾曲した孔又は細い孔等、太い工具がその内部にアクセスすることが困難な形状を有し得るが、これらに限定されない。

図３（ａ）は、実施形態に係る加工方法を示す概略的な断面図であり、図３（ｂ）は、実施形態に係る加工方法を示す概略的な斜視図である。クローズドインペラＷに上記のような流路４を形成する際、まず、ドリル等の第１の工具（不図示）によって、外周側及び内周側の双方から孔（下孔）が開けられ、これによって貫通孔が形成される。続いて、第２の工具Ｔによって、外周側の開口５から貫通孔の中間部まで内面７が加工され、第２の工具Ｔ（又は別の工具）によって、内周側の開口６から貫通孔の中間部まで内面７が加工され、これによって流路４が形成される。加工方法は、更に別の工具を使用する更なる仕上げ工程を含んでもよい。本発明者は、研究の結果、工具Ｔを使用して流路４を形成する際に、図３（ａ）（ｂ）に示されるように、開口５，６から孔の内部に向かって工具が移動するときにのみ、孔の内面７を加工すること（いわゆる押し加工）によって、工具の振動を低減可能であることを見出した。以下に、この知見の根拠について説明する。

図４（ａ）は、リード角及びチルト角を示す概略的な斜視図であり、図４（ｂ）は、チルト角を示す概略的な平面図である。図４（ａ）に示されるように、リード角θｌは、加工される表面８の垂線ｎと、工具Ｔの中心軸線Ｏｔと、の間の角度を示す。図４（ｂ）に示されるように、チルト角θｔは、加工される表面８の垂線ｎの方向から見た場合に、工具Ｔの移動方向ｍと、工具の中心軸線Ｏｔと、の間の角度を示す。本発明者は、様々なチルト角θｔにおいて工具Ｔを方向ｍに沿って移動させて表面８を加工し、各チルト角θｔにおける表面８の表面粗さＲａ及び工具Ｔにかかる切削力を測定した。リード角θｌは、３０度に固定した。測定には、概ね球状の先端形状を有する一般的なロリポップミルが使用された。

図５は、チルト角と、表面粗さ及び切削力と、の関係を示すグラフである。横軸がチルト角を示し、縦軸が切削力（左側の目盛）及び表面粗さ（算術平均粗さ、右側の目盛）を示す。棒グラフが表面粗さＲａを示し、実線が径方向の切削力ｆｒを示し、破線が軸線方向の切削力ｆａを示す。図５から見て取れるように、チルト角θｔが１２０度～２４０度の範囲では表面粗さＲａは小さくかつ一定であり、この範囲では振動は発生していない。また、この範囲では、径方向の切削力ｆｒも同様に低く、このために振動が低減されたと推測される。本発明者は、この結果を上記の流路４の加工に適用することを着想した。

図３（ａ）に示されるように、流路４を工具Ｔで加工する場合、通常、工具Ｔの中心軸線Ｏｔが孔の内面７と略平行になるように、かつ、工具Ｔの先端部が移動方向において先行するように、工具Ｔが配置される。このような姿勢で上記の知見に基づいてチルト角θｔを１２０度～２４０度に設定するためには、工具Ｔは、開口５，６から孔の内部に向かって工具Ｔが移動するときにのみ、孔の内面７を加工する必要がある。したがって、本発明者は、図３（ｂ）に示されるように、開口５，６から孔の内部に向かって工具Ｔを移動させて内面７を加工し、続いて、工具Ｔを開口５，６まで戻して、工具Ｔを所定のピックフィードＰで開口５，６に沿って移動させて、これらの動作を繰り返すことを着想した。

図５を参照して、また上記のように、工具Ｔの振動の低減は、低い径方向の切削力ｆｒに起因すると推測される。したがって、本発明者は、上記の方法にしたがって流路４を加工する際に、径方向の切削力ｆｒを低減することができる工具Ｔを用いれば、工具Ｔの振動をさらに低減できる可能性があることを着想した。

図３（ａ）に示されるように、開口５から孔の内部に向かって工具Ｔを移動させて内面７を加工する場合、切れ刃の先端部が切削力（送り分力）を主に受ける。したがって、本発明者は、この部分の形状を、切削力（送り分力）を軸方向に受けやすい形状にすることで、径方向の切削力を低減することを着想した。

図６（ａ）は、実施形態に係る工具を示す概略的な側面図であり、図６（ｂ）は、Ｄ部の拡大断面図であり、図６（ｃ）は、Ｄ部の拡大図である。なお、図６（ａ）では、工具Ｔを中心軸線Ｏｔ周りに回転させたときの輪郭が描かれていることに留意されたい（後述する図７（ａ）及び図８（ａ）も同様）。図６（ａ）を参照して、工具Ｔは、軸状の工具本体１１と、先端部１２と、を備えている。例えば、工具Ｔは、一体であることができる。軸状の工具本体１１は、工具の中心軸線Ｏｔに沿って延在している。軸状の工具本体１１は、マシニングセンタ１００の主軸６０に取り付けられる第１の端部１１ａと、第１の端部１１ａと反対側の第２の端部１１ｂと、を有している。先端部１２は、軸状の工具本体１１の第２の端部１１ｂに連結されている。

図６（ｂ）（ｃ）を参照して、先端部１２は、中心部１３と、複数の刃部１４と、を有している。中心部１３は、中心軸線Ｏｔ上に位置する。中心部１３は、工具Ｔの先端面１７を含んでいる。先端面１７は、平面である。先端面１７は、切れ刃を含まない。刃部１４は、中心部１３から径方向外向きに突出している。本実施形態では、工具Ｔは、円周方向に沿って、４つの刃部１４を備えている。刃部１４の切れ刃は、主切れ刃１５と、副切れ刃１６と、を含んでいる。主切れ刃１５は、先端面１７に隣接している。主切れ刃１５は、中心軸線Ｏｔに平行な方向において、軸状の工具本体１１から離れる方向を向いており、副切れ刃１６は、中心軸線Ｏｔに平行な方向において、軸状の工具本体１１を向く方向を向いている。主切れ刃１５及び副切れ刃１６は、直線状である。

中心軸線Ｏｔを含む断面図において、主切れ刃１５と中心軸線Ｏｔとの間の角度θ１は１５０度である。したがって、上述したようにクローズドインペラＷの流路４を加工する場合、主切れ刃１５にかかる切削力（送り分力）の半分は、軸線方向の切削力に変換される（リード角が９０度でチルト角が１８０度の場合）。よって、径方向の切削力を低減することができる。主切れ刃１５と副切れ刃１６との間の角度は、例えば、９０度程度である。主切れ刃１５と副切れ刃１６との間の角部は、丸められている。

図７（ａ）は、他の実施形態に係る工具を示す概略的な側面図であり、図７（ｂ）は、Ｅ部の拡大断面図であり、図７（ｃ）は、Ｅ部の拡大図である。図７の実施形態は、上記の図６の実施形態と比して、刃部１４の形状が異なる点で相違する。他の点は、図６の実施形態と同様であってもよい。

図７（ｂ）（ｃ）を参照して、本実施形態の主切れ刃１５は、径方向内側の直線状の部分と、径方向外側の円弧状の部分と、を含んでいる。副切れ刃１６は、主切れ刃１５の円弧状の部分と連続した径方向外側の円弧状の部分と、径方向内側の直線状の部分と、を含んでいる。主切れ刃１５の直線状の部分は、中心軸線Ｏｔに対して垂直である。したがって、主切れ刃１５の直線状の部分と中心軸線Ｏｔとの間の角度θ１は、９０度である。このため、上述したようにクローズドインペラＷの流路４を加工する場合、主切れ刃１５の直線状の部分にかかる切削力（送り分力）は、軸線方向である（リード角が９０度でチルト角が１８０度の場合）。よって、径方向の切削力を低減することができる。また、主切れ刃１５の円弧状の部分においても、円弧の中心周りに中心軸線Ｏｔから３０度までの部分は、中心軸線Ｏｔに対して９０度～１５０度を成す輪郭（接線）によって形成されている。これらの部分においても、同様に、径方向の切削力を低減することができる。副切れ刃１６の直線状の部分は、中心軸線Ｏｔに対して、例えば、３０度程度の角度を成す。

図８（ａ）は、さらに他の実施形態に係る工具を示す概略的な側面図であり、図８（ｂ）は、Ｆ部の拡大断面図であり、図８（ｃ）は、Ｆ部の拡大図である。図８の実施形態は、上記の図６の実施形態と比して、工具Ｔの先端面１７が曲面（凹面）である点、及び、刃部１４の形状が異なる点で相違する。他の点は、図６の実施形態と同様であってもよい。

図８（ｂ）（ｃ）を参照して、主切れ刃１５及び副切れ刃１６は、直線状である。主切れ刃１５と中心軸線Ｏｔとの間の角度θ１は、６０度である。したがって、上述したようにクローズドインペラＷの流路４を加工する場合、主切れ刃１５にかかる切削力（送り分力）の大部分は、軸線方向に変換される（リード角が９０度でチルト角が１８０度の場合）。よって、径方向の切削力を低減することができる。主切れ刃１５と副切れ刃１６との間の角度は、例えば、３０度程度である。主切れ刃１５と副切れ刃１６との間の角部は、丸められている。

続いて、ピックフィードの算出方法について説明する。

図９は、ピックフィードの算出方法を示す概略的な図であり、リード角θｌが９０度でかつチルト角θｔが１８０度で表面８を加工する工具Ｔを示している。図９では、表面８を加工する際に工具Ｔは紙面に対して垂直な方向に移動し、ピックフィードＰは右方向である。Ｒは、工具Ｔの中心軸線Ｏｔと刃部１４の最外径部との間の半径を示し、Ｈは、カスプ高さ（表面８に残る凸部の高さ）を示す。図９の状態では、ピックフィードＰは、幾何学的に以下の式（１）によって求められる。

図６～図８に示されるような実施形態に係る工具では、図９の状態からチルト角θｔが１８０度よりも小さくなると（又は、大きくなると）、切削幅が小さくなる。また、図９の状態からリード角θｌが９０度よりも小さくなると、切削幅が大きくなる。これらのチルト角θｔ及びリード角θｌの変化を考慮する場合、ピックフィードＰは、幾何学的に以下の式（２）によって求められる。

したがって、上記の式（２）によってピックフィードＰを算出することによって、所望のカスプ高さを有する表面が得られる。

次に、実施形態に係るワークの加工方法について説明する。

図１０は、実施形態に係る加工方法を示すフローチャートである。以下に示されるマシニングセンタ１００の動作は、例えば、ＮＣプログラムに従って実行されてもよいし、又は、オペレータによって操作されてもよい。まず、オペレータは、上記のような工具（第２の工具）Ｔを準備する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００については、詳しくは後述する。

続いて、マシニングセンタ１００は、ドリル等の第１の工具によって、ワークＷに孔（下孔）を形成する（ステップＳ１０２）。続いて、例えば、自動工具交換装置（不図示）によって又はオペレータによって、第１の工具を主軸６０から取り外し、準備した第２の工具Ｔを主軸６０に取り付ける（ステップＳ１０４）。

続いて、マシニングセンタ１００は、ワークＷに形成された外周部の開口５に対して、工具Ｔを、１２０度～２４０度の範囲の所定のチルト角θｔ（例えば、１８０度）で、かつ、０より大きく９０度以下の所定のリード角θｌ（例えば、９０度）で配置する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、工具Ｔは、孔の内面７に接触していてもよく、又は、内面７から離れていてもよい。

続いて、マシニングセンタ１００は、開口５から孔の内部に向かって、内面７に沿って工具Ｔを移動させて内面７を加工する（ステップＳ１０８）。マシニングセンタ１００は、所定の深さまで加工を続ける。

続いて、マシニングセンタ１００は、工具Ｔを孔の内面７から引き離した状態で、孔の内部から開口５に向かって工具Ｔを戻す（ステップＳ１１０）。例えば、マシニングセンタ１００は、ステップＳ１０６において工具Ｔが配置された位置まで工具Ｔを戻してもよい。

続いて、加工プログラムで指定された所定のピックフィードの位置に到達するまで（ステップＳ１１２）、マシニングセンタ１００は、工具Ｔを、上記の式（２）によって算出されるピックフィードＰを与え、開口５の周縁に沿って移動させ（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０６～ステップＳ１１０を繰り返す。

ステップＳ１１２において、所定のピックフィードの位置に到達した場合、マシニングセンタ１００は、一連の動作を終了する。マシニングセンタ１００は、同じ工具Ｔ（又は、異なる工具）を使用して、内周部の開口６から上記と同様な動作を実行してもよい。

続いて、工具を準備するステップＳ１００について説明する。

図１１（ａ）～（ｄ）は、工具を準備するステップを示す概略図である。工具を準備するステップＳ１００は、例えば、ＣＡＤ上において、オペレータによって又はプログラムにしたがって実行されてもよい。

図１１（ａ）を参照して、まず、上記のステップＳ１０２で形成される孔（下孔）の形状を取得する。孔には、第１の工具によって加工されなかった残留部９が残っている。残留部９の形状に基づいて、開口５から挿入される工具によって加工される領域９ａと、開口６から挿入される工具によって加工される領域９ｂと、を決定する。以下では、開口５から挿入される工具を準備する。しかしながら、開口６から挿入される工具も、同様な方法によって準備されてもよい。

図１１（ｂ）を参照して、続いて、開口５の形状に基づいて、工具Ｔの先端部１２の形状を決定する。例えば、先端部１２の形状は、先端部１２が所定のチルト角（例えば、１８０度）及びリード角（例えば、９０度）で開口５に対して配置されたときに、先端部１２が開口５に干渉しないように決定される。

図１１（ｃ）を参照して、続いて、孔において先端部１２が到達する予定の最も深い位置に先端部１２を配置する。例えば、先端部１２は、領域９ａの最も深い部分に接触するように配置される。

図１１（ｄ）を参照して、続いて、内面７と干渉しないようにかつ最も太くなるように、軸状の工具本体１１の形状を決定する。この際、チルト角及びリード角を調整してもよい。また、決定された工具ＴをＣＡＤ上で開口５から孔の内部に向かって内面７に沿って移動させたときに、切れ刃以外の工具Ｔの部分が内面７と干渉するか否かを判定してもよい。干渉が起こる場合、オペレータは、軸状の工具本体１１の形状を調整してもよい。

以上のような実施形態に係る加工方法にしたがって孔の開口５から内部に向かって工具Ｔを移動させる場合、工具の先端面１７に隣接する主切れ刃１５が、切削力（送り分力）を主に受ける。図６～図８に示される工具Ｔでは、この主切れ刃１５が、中心軸線Ｏｔに対して３０度～１５０度の角度を成す輪郭を含む。したがって、切削力（送り分力）の半分以上が軸方向の切削力に変換され得る。よって、工具Ｔにかかる径方向の切削力が低減される。このため、工具Ｔの振動を低減することができ、ワークＷに形成された孔を効率良く加工することができる。

また、実施形態に係る加工方法によれば、孔の開口５から内部に向かって工具Ｔが移動するときにのみ、孔の内面７が加工される。また、チルト角θｔは、１２０度～２４０度に設定される。したがって、図５の結果に基づく本発明者の知見によれば、工具Ｔの振動を低減することができ、ワークＷに形成された孔を効率良く加工することができる。

また、実施形態に係る加工方法では、ステップＳ１００は、孔の開口５の形状に基づいて、先端部１２の形状を決定することと、孔において先端部１２が到達する予定の最も深い位置に先端部１２を配置した場合に、内面７と干渉しないようにかつ最も太くなるように軸状の工具本体１１の形状を決定することと、を含む。したがって、工具Ｔの形状を容易に決定することができる。

また、実施形態に係る加工方法では、ステップＳ１０６は、所定のチルト角θｔ及びリード角θｌを設定することを含み、ステップ（ｖｉ）のピックフィードＰが、上記の式（２）によって算出される。図６～図８に示されるような実施形態に係る工具では、所望のカスプ高さ（表面粗さ）は、幾何的に上記の式（２）によって求められるピックフィードＰを使用することによって達成されるため、ステップＳ１１４において式（２）によって求められたピックフィードＰを使用することによって、所望の表面粗さを得ることができる。

工具及びワークの加工方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されない。当業者であれば、上記の実施形態の様々な変形が可能であることを理解するだろう。また、当業者であれば、上記のステップは、上記の順番で実施される必要はなく、矛盾が生じない限り、他の順番で実施可能であることを理解するだろう。

例えば、上記の実施形態に係る加工方法では、図６～図８に示される工具Ｔが使用される。しかしながら、他の実施形態に係る加工方法では、他の一般的な工具（例えば、ロリポップミル）が使用されてもよい。

４ 流路（孔）
５ 開口
６ 開口
７ 孔の内面
１１ 軸状の工具本体
１１ａ 軸状の工具本体の第１の端部
１１ｂ 軸状の工具本体の第２の端部
１２ 先端部
１４ 刃部
１５ 主切れ刃
１７ 工具の先端面
６０ 主軸
１００ マシニングセンタ（工作機械）
ｎ 加工面の垂線
Ｏｔ 工具の中心軸線
Ｐ ピックフィード
Ｔ 工具
Ｗ クローズドインペラ（ワーク）
θ１ 主切れ刃の輪郭の中心軸線に対する角度
θｌ リード角
θｔ チルト角

Claims (3)

1. 互いに直交する３つの直動送り軸と少なくとも２つの回転送り軸とを有する工作機械を用い、ワークに形成された孔であって、開口から孔の内部へ湾曲した孔を加工する加工方法であって、
   （ｉ）中心軸線に沿って延在し、工作機械の主軸に取り付けられる第１の端部と、前記第１の端部と反対側の第２の端部と、を有する軸状の工具本体と、前記軸状の工具本体の前記第２の端部に連結された先端部と、を備え、前記先端部が、周方向に複数の刃部を有する、工具を準備するステップと、
   （ｉｉ）前記工具を工作機械の主軸に取り付けるステップと、
   （ｉｉｉ）ワークに形成された前記湾曲した孔の開口に対して、前記工具を、加工面の垂線の方向に見た場合に前記工具の移動方向と前記工具の前記中心軸線との間の角度を示すチルト角を１２０度～２４０度の範囲で配置するステップと、
   （ｉｖ）前記直動送り軸及び前記回転送り軸によって、前記チルト角を１２０度～２４０度の範囲で調整しながら、前記湾曲した孔の前記開口から内部に向かって、前記湾曲した孔の内面に沿って前記工具を移動させて前記内面を加工するステップと、
   （ｖ）前記工具を前記湾曲した孔の前記内面から引き離した状態で、前記湾曲した孔の内部から前記開口に向かって前記工具を戻すステップと、
   （ｖｉ）前記工具を、所定のピックフィードで前記湾曲した孔の前記開口の周縁に沿って移動させるステップと、
   を含み、
   前記ステップ（ｉｉｉ）～（ｖｉ）を複数回繰り返す、加工方法。
2. 前記ステップ（ｉ）は、
   前記湾曲した孔の前記開口の形状に基づいて、前記先端部の形状を決定することと、
   前記湾曲した孔において前記先端部が到達する予定の最も深い位置に前記先端部を配置した場合に、前記湾曲した孔の内面と干渉しないようにかつ最も太くなるように前記軸状の工具本体の形状を決定することと、
   を含む、請求項１に記載の加工方法。
3. 前記工具の前記先端部が、前記工具の先端面を含む中心部を有し、前記複数の刃部は、前記中心部から径方向外向きに突出し、各刃部の切れ刃が、前記先端面に隣接する主切れ刃を含み、前記主切れ刃は、前記中心軸線を含む断面図における前記中心軸線に対して３０度～１５０度の角度を成す輪郭を含み、
   前記ステップ（ｉｉｉ）は、前記加工面の前記垂線と前記工具の前記中心軸線との間の角度を示すリード角を設定することを含み、
   前記ステップ（ｖｉ）の前記ピックフィードＰが、以下の式：
   

   

   ここで、Ｒ：工具の中心軸線と刃部の最外径部との間の半径、
   Ｈ：カスプ高さ、
   θｔ：チルト角、
   θｌ：リード角、
   によって算出される、請求項１に記載の加工方法。

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