JP7177744B2 - 切削装置及びその切削制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削装置及びその切削制御方法に関する。

片持ち支持された工具を被加工物の回転軸方向に送りつつ、回転軸方向と直交する方向に切り込んで被加工物を切削加工する切削装置（旋盤）では、片持ち支持された工具の撓みが切削精度に影響することが知られている。これは、長尺状をなす被加工物が片持ち支持され、その被加工物の外周を切削加工する場合も同様である。そのため、被加工物の撓みを許容範囲内に維持すべく、被加工物の剛性に関する理論式を用いて、切削加工中に、逐次、切込み量（取り代）を調整するようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術を、工具の側が片持ち支持された場合に適用し、工具の撓みを許容範囲内に調整することも考え得る。

特開２００６－２３１４２０号公報

ところで、切削加工を繰り返し実施することにより、工具の刃先部先端が摩耗し、切削抵抗が変化する等の経時変化が生じる。ところが、上記技術は、切削加工の繰り返しによる切削抵抗の経時変化が考慮されない。そのため、結局のところ、切削加工ごとに切込み量や送り量等の切削条件の設定を試行錯誤しなければ、切削精度を確保することができないという問題がある。

そこで、本発明は、切削加工の繰り返しによる切削抵抗の経時変化があっても、切削加工ごとに切削条件を試行錯誤することなく、切削精度を確保することができる切削装置及びその切削制御方法を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決すべく、第１の発明では、
刃物台から突出した工具の先端部に刃先部が設けられ、前記刃先部が前記工具の突出方向と交差する方向へ向いており、前記刃先部が被加工物に押し当てられることにより前記被加工物を切削加工する切削装置であって、
前記工具を前記被加工物に押し当てて切削加工する場合における前記先端部の撓み量を、予め設定された目標撓み量とするための目標切削動力を設定する目標切削動力設定手段と、
前記工具を用いて切削加工が行われるごとに測定された切削動力のピーク値と前記目標切削動力とに基づいて、次回の切削動力のピーク値が前記目標切削動力となるように、取り代及び送り量のうち少なくとも一方の設定を調整する調整手段と、
前記調整手段により調整された設定値に基づいて、前記工具による切削加工時の押し当て動作を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

第２の発明の切削装置では、
前記目標切削動力設定手段は、前記目標撓み量を、背分力Ｆ（Ｎ）と撓み量μ（ｍｍ）との関係を前記工具について示す関係式（１）「μ＝ｋＦ」（ｋは係数）に代入して求めた目標背分力を、背分力Ｆと切削動力Ｐ（ＫＷ）との関係を示す関係式（２）「Ｆ＝α×６０，０００×Ｐ／Ｖ」（αは背分力換算係数、Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は切削速度）に代入して目標切削動力を算出することを特徴とする。

第３の発明の切削装置では、
前記関係式（１）の係数ｋは、前記刃物台に設置された前記工具の前記先端部に切削加工時の背分力を想定した力を加え、その時の撓み量を測定することにより求められることを特徴とする。

第４の発明では、
刃物台から突出した工具の先端部に刃先部が設けられ、前記刃先部が前記工具の突出方向と交差する方向へ向いており、前記刃先部が被加工物に押し当てられることにより前記被加工物を切削加工する切削装置の切削制御方法であって、
前記刃物台に設置された前記工具の前記先端部に切削加工時の背分力を想定した力を加え、その時の前記先端部の撓み量を測定することにより、背分力Ｆ（Ｎ）と撓み量μ（ｍｍ）との関係を前記工具について示す関係式（１）「μ＝ｋＦ」（ｋは係数）を求め、
予め設定された目標撓み量を前記関係式（１）に代入して目標背分力を求め、
前記目標背分力を、背分力Ｆと切削動力Ｐ（ＫＷ）との関係を示す関係式（２）「Ｆ＝α×６０，０００×Ｐ／Ｖ」（αは背分力換算係数、Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は切削速度）に代入して目標切削動力を算出し、
前記工具を用いて切削加工が行われるごとに測定された切削動力のピーク値と前記目標切削動力の値とに基づいて、次回の切削動力のピーク値が前記目標切削動力の値となるように、取り代及び送り量のうち少なくとも一方の設定を調整し、
その調整された設定値に基づいて、前記工具による切削加工時の押し当て動作を制御することを特徴とする。

第５の発明の切削制御方法では、
前記目標撓み量は、切削加工が連続切削である場合は、許容される公差からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）に設定し、切削加工が断続切削である場合は、許容される真円度からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）に設定することを特徴とする。

第１の発明によれば、予め設定された目標撓み量となる切削動力が目標切削動力として設定される。工具を用いて切削加工を行うごとに切削動力が測定され、そのピーク値と目標切削動力とに基づいて、次回の切削動力のピーク値が目標切削動力となるように、取り代や送り量が調整される。これにより、切削加工の繰り返しによる切削抵抗の経時変化があっても、切削加工ごとに取り代や送り量の切削条件を試行錯誤することなく、切削精度を確保することができる。

第２の発明によれば、背分力Ｆと撓み量μとの関係を工具について示す関係式（１）や背分力Ｆと切削動力Ｐ（ＫＷ）との関係を示す関係式（２）に基づいて、目標切削動力を好適に算出できる。

第３の発明によれば、関係式（１）における係数ｋは、切削加工に使用する工具が刃物台に設置された状態で、工具の刃先部に切削加工時の背分力Ｆを想定した力を加え、その時の撓み量μを測定することにより求められている。そのため、関係式（１）における係数ｋは、切削加工を実行しようとするその工具を有する工具側部品の固有値として求められている。切削加工時における工具の撓みは、工具を保持する側の剛性の影響も受けるため、それを考慮して目標切削動力が設定される。これにより、切削精度をさらに高めることができる。

第４の発明の制御方法によれば、第１の発明や第２の発明における切削装置によって得られる効果と同様に、切削加工の繰り返しによる切削抵抗の経時変化があっても、切削加工ごとに取り代や送り量の切削条件を試行錯誤することなく、切削精度を確保することができる。

連続切削では、切削加工中、工具の撓みが常時生じ、切削加工が繰り返されるたびに撓みも恒常的なものとなり、被加工物の切削加工部分における公差に影響を与える。また、断続切削では、切削加工時に工具の揺動が生じるため、被加工物を切削する場合に、その真円度に影響を及ぼす。断続切削が繰り返されれば工具の揺動量も変化し、真円度に影響を及ぼす。この点、第５の発明によれば、連続切削の場合は公差を基準に目標撓み量を設定し、断続切削の場合は真円度を基準に目標撓み量を設定することで、撓みによる公差への影響や揺動による真円度への影響を低減できる。

切削装置の制御システムを示すブロック図。 工具に関する撓み量の測定を行う様子を説明する説明図。 撓み量の測定により得られた力‐撓み線図を示すグラフ。 切削装置の切削制御処理を示すフローチャート。 工具が撓む様子を示す概略図であり、（ａ）は連続切削を行う場合を示し、（ｂ）は断続切削を行う場合を示している。

以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、切削装置１０は旋盤装置であり、工具側ユニット１１と、被加工物側ユニット１２と、制御コントローラ１３とを備えている。工具側ユニット１１では、工具２１（バイト）を保持し、切削加工のために当該工具２１を移動させる。被加工物側ユニット１２は被加工物Ｗを保持し、切削加工時に被加工物Ｗを回転させる。制御コントローラ１３は、工具側ユニット１１や被加工物側ユニット１２の動作を制御する。なお、本実施形態では、被加工物Ｗは鋳物により形成された円筒状部品を想定し、その内周面を切削加工する場合を例とする。

工具側ユニット１１は、工具２１（バイト）と、工具ホルダ２２と、刃物台２３とを有している。工具２１は長尺状をなすシャンク２４を備え、シャンク２４の先端部には刃先部２５（チップ）が設けられている。刃先部２５は、シャンク２４の軸方向と交差する方向へ向いている。工具ホルダ２２は、工具２１の基端部を保持し、それにより、工具２１は工具ホルダ２２によって片持ち支持されている。刃物台２３には、工具ホルダ２２が取り付けられている。刃物台２３は、往復台や送り装置等の刃物台駆動部２６と連絡されている。刃物台駆動部２６により、刃物台２３は、被加工物Ｗの回転軸方向（Ｚ軸方向）に往復移動したり、当該回転軸方向と直交する切込み方向（Ｘ軸方向）へ移動したりする。

被加工物側ユニット１２は、主軸３１と、主軸モータ３２とを備えている。主軸３１は回転可能に支持された回転軸を有し、回転軸の先端部にはチャック３３が設けられている。チャック３３により、被加工物Ｗが、その中心軸線を主軸３１と一致させた状態で保持されている。そのため、主軸３１は、被加工物Ｗをその中心軸線を中心として回転可能に保持する。主軸モータ３２は、その回転軸が主軸３１の回転軸とベルト３４で連結されており、主軸モータ３２の回転により、主軸３１に保持された被加工物Ｗは、その中心軸線を中心として回転する。回転する被加工物Ｗの内周面に対し、工具２１の刃先部２５が押し当てられ、それによって被加工物Ｗが切削加工される。

制御コントローラ１３は、主軸モータ３２及び刃物台駆動部２６の各動作を制御する制御部４１を有している。制御部４１は、ＣＰＵ等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成され、記憶部４２を有している。記憶部４２には、切削装置１０の制御プログラムが記憶されている。制御部４１は、主軸モータ３２及び刃物台駆動部２６とそれぞれ接続されており、記憶部４２に記憶された制御プログラムに基づいて、主軸モータ３２や刃物台駆動部２６の動作制御を行う。つまり、制御部４１は、被加工物Ｗの切削速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）が所定の設定値となるように、主軸モータ３２による回転速度を制御したり、工具２１による切削加工時の取り代（切込み量）ａｐ（ｍｍ）や回転軸方向への送り量ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）が所定の設定値となるように、刃物台駆動部２６を制御したりする。制御プログラムを実施するにあたって使用されたり、生成されたりする数値やデータは、逐次、記憶部４２に記憶される。

また、制御部４１には、切削加工を行っている時の切削動力Ｐ（ＫＷ）が逐次入力されるようになっている。制御部４１に入力された切削動力データは、記憶部４２に記憶される。１品の被加工物Ｗに対する切削加工が終了するたびに、制御部４１は、制御プログラムに基づいて、終了した切削加工について取得した切削動力データから、次回の切削加工における取り代ａｐや送り量ｆの設定値を演算し、その設定値を更新する。制御部４１は、次回の切削加工時には、更新された設定値となるように、刃物台駆動部２６の動作を制御する。

記憶部４２には、設定値を更新するために制御部４１が演算するための関係式が記憶されている。関係式は、下記式（１）のとおりであり、刃物台２３に設置された工具２１について、背分力Ｆ（Ｎ）と工具２１の撓み量μ（ｍｍ）との関係を示している。

「μ＝ｋＦ」（ｋは係数）・・・（１）
上記式（１）の係数ｋは、図２に示すように、刃物台２３に設置された工具２１について、最初の切削加工を行う前、つまり、切削加工を一度も実施していない状態で、撓み量μを計測することで求められる。撓み量μの計測作業では、切削加工時の背分力Ｆを想定し、刃先部２５が設けられた先端部に対してその切込み方向（工具２１の突出方向と交差する方向）へ力を付与し、その時の工具２１の撓み量μを測定する。測定点数は任意（例えば、図３のように５点）であり、測定点数ごとに異なる力Ｆ（Ｎ）を付与し、その都度、撓み量μ（ｍｍ）を測定する。作業者は、付与した力Ｆの数値と測定された撓み量μの数値とを、制御部４１に接続された入力部４３を用いて入力する。これらの数値が入力されると、制御部４１は、図３に示す力－撓み線図を作成し、これに基づいて式（１）の係数ｋを求める。

工具２１が新しいものに交換されるなど、従前の工具２１とは別の工具２１が刃物台２３に取り付けられて交換されると、係数ｋも変化する。そのため、工具２１が交換されるたびに、交換後の工具２１について、最初の切削加工を行う前に、所定の力Ｆに対する撓み量μの測定作業や数値入力作業を行う。制御部４１は、力Ｆと撓み量μの新たな数値が入力されると、その都度、係数ｋを求めてそれを記憶部４２に記憶し、係数ｋの値を更新する。そのため、式（１）における係数ｋは、切削加工を実行しようとするその工具２１が使用される場合に、当該工具２１を有する工具側ユニット１１の固有値として求められている。

次に、切削装置１０の制御プログラムにおける切削制御処理について、図４を参照しながら説明する。切削制御処理は、制御部４１により実行される。

ここで、切削加工における取り代ａｐ及び送り量ｆは、予め初期設定値が設定されている。そのうち取り代ａｐの初期設定値については、鋳造後に鋳型から取り出された素形材としての被加工物Ｗと、その製品図面の寸法との差によって定められている。一般に、切削加工工程では、荒加工と仕上げ加工との２段階、又は、荒加工と中間加工と仕上げ加工との３段階を経る。そのため、被加工物Ｗとその製品図面の寸法との差が加工段階ごとに分割され、加工段階ごとの取り代ａｐがそれぞれ設定されている。荒加工や中間加工の段階では、切削加工の精度はそれほど要求されないため、本実施形態における切削制御は、主として仕上げ加工時に行われる。

図４に示すように、最初のステップＳ１１にて、目標背分力Ｆａ（Ｎ）を算出する。目標背分力Ｆａの算出には、記憶部４２に記憶された式（１）が用いられる。目標背分力Ｆａを算出するにあたっては、目標撓み量（許容撓み量）μａ（ｍｍ）がまず設定される。目標撓み量μａは、被加工物Ｗにおける切削加工部位の公差又は真円度の「１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）」として設定される。この場合の「Ｎ」は、入力部４３を用いて作業者によって予め入力されている。

片持ち支持された工具２１は、その先端部に設けられた刃先部２５が、切削加工中に被加工物Ｗから背分力Ｆを受けて撓む。図５（ａ）に示すように、被加工物Ｗの内周面を連続的に切削する連続切削の場合、工具２１の撓みは切削加工中、常時生じる。このような工具２１の撓みが生じると、設定された取り代ａｐで切り込んだとしても、取り代ａｐの精度を確保できず、連続切削の場合には被加工物Ｗの内周面寸法の精度を悪化させる要因となる。なお、図５（ａ）では、工具２１の撓む様子をわかりやすくするため、撓みが強調されている。

工具２１の撓みは、切削加工時だけでなく、切削加工が繰り返されることによっても生じる。工具２１の刃先部２５は、切削加工のたびに背分力Ｆを受けることから、切削加工が繰り返されると、徐々に撓みが恒常的なものとなる。そのため、工具２１は、非加工時においても撓んだ状態で刃物台２３に保持されるようになる。また、切削加工が繰り返されると、刃先部２５が摩耗して切削抵抗が増加するため、その切削抵抗の増加によっても工具２１の撓み量μに影響を与える。したがって、切削加工が繰り返されることによって生じる工具２１の撓みが被加工物Ｗの内周面寸法の精度を悪化させる大きな要因となる。

図５（ｂ）に示すように、溝部Ｗａが形成された被加工物Ｗの内周面を断続的に切削する断続切削の場合でも、内周面の切削中に工具２１の撓みが生じる。その上、刃先部２５が溝部Ｗａに至ると、切削加工中の撓みが解消されて工具２１は元の状態に戻る。溝部Ｗａが複数形成された被加工物Ｗでは、撓みと元の状態への復帰とが繰り返され、工具２１が揺動する。工具２１の揺動が生じると、設定した取り代ａｐで切り込んだとしても、取り代ａｐの精度を確保できず、断続切削の場合には被加工物Ｗの内周面の真円度に影響を及ぼす。そして、断続切削の場合でも、上記連続切削の場合と同様、切削加工が繰り返されるとそれが工具２１の撓み量μ、ひいては工具２１が揺動する量に影響を及ぼし、真円度の精度を悪化させる大きな要因となる。なお、図５（ｂ）でも、工具２１の撓む様子をわかりやすくするため、撓みが強調されている。

そこで、前述したように、連続切削の場合は公差の「１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）」を、断続切削の場合は真円度の「１／Ｎ（Ｎは２以上の自然数）」を、許容できる撓み量（揺動量）μとして設定する。設定された撓み量（揺動量）μを目標撓み量μａとし、これを式（１）に代入し、図３に示すように、目標背分力Ｆａ（Ｎ）を算出する。目標背分力Ｆａとは、許容される撓み量（揺動量）μの上限値以下に撓み量（揺動量）μを収めるには、背分力Ｆが最大どの程度の数値となっていることが好ましいかを示すものである。使用する工具２１が刃物台２３に取り付けられた状態で予め測定された上記式（１）を用いて、当該工具２１が使用される場合の工具側ユニット１１の固有値として算出する。

続くステップＳ１２では、背分力Ｆと切削動力Ｐとの関係を示す次式（２）に基づいて、目標背分力Ｆａとなるための目標切削動力Ｐａを求める。なお、Ｆ（Ｎ）は背分力、αは背分力換算係数、Ｐ（Ｗ）は切削動力、Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は切削速度である。切削背分力換算係数αは、工具２１の種類、刃物台２３や工具ホルダ２２の材質や形状等の各種切削条件によって変わるものであり、所定値が予め設定される。切削速度Ｖや切削背分力換算係数αは所定の数値に設定されているため、式（２）に目標背分力Ｆａを代入すれば、目標切削動力Ｐａを算出できる。なお、ステップＳ１２は、目標切削動力設定手段に相当する。

「Ｆ ＝ α×６０，０００×Ｐ／Ｖ」・・・（２）
次のステップＳ１３では、予め設定された取り代ａｐ及び送り量ｆの初期設定値に基づいて刃物台駆動部２６を制御し、初品の被加工物Ｗに対する切削加工を実施する。

次のステップＳ１４では、次回の切削加工を実施する前に、取り代ａｐや送り量ｆの再設定を行う。ここで、切削加工における所要電力を示す次式（３）より、切削動力Ｐは取り代ａｐや送り量ｆに比例することが知られている。なお、Ｋｓ（ｋｇｆ／ｍｍ２）は比切削抵抗、ηは機械効率である。

「Ｐ ＝ Ｋｓ×Ｖ×ａｐ×ｆ／６．１２０×η」 ・・・（３）
初品の切削加工時に測定された切削動力Ｐのデータからピーク値を抽出し、そのピーク値が目標切削動力Ｐａとなるように、取り代ａｐや送り量ｆの設定値を調整する。なお、目標切削電力Ｐａとの比較対象となる切削動力Ｐの値として、測定された切削動力Ｐのピーク値が用いられる。これは、上記式（２）より、切削動力Ｐと背分力Ｆとは比例関係にあるため、切削動力Ｐのピーク値では、工具２１の刃先部２５が最も大きい背分力Ｆを受けて撓み量（揺動量）μが最も大きくなっているからである。

一般的には、切削動力Ｐは、初品の切削加工時から目標切削動力Ｐａよりも大きくなっていることが多い。そのため、両差の差に基づいて取り代ａｐや送り量ｆを調整する場合は、その数値を小さくするように調整する。なお、ステップＳ１４は、調整手段に相当する。

連続切削の場合には、取り代ａｐ及び送り量ｆのうち少なくとも一方の設定値を調整することが可能である。もっとも、送り量ｆが小さくなるように調整されると、その分、切削加工に要する時間が余分にかかることになり、加工効率が下がる。そのため、加工効率をできるだけ維持するため、送り量ｆよりも取り代ａｐが優先して調整される。

断続切削の場合には取り代ａｐの設定値を調整する。断続切削では、工具２１の揺動が真円度に影響を与えている以上、送り量ｆを調整しても工具２１の揺動に対してほとんど影響しない。その一方で、取り代ａｐを調整することにより工具２１の揺動に影響するため、取り代ａｐのみを調整する。

続くステップＳ１５では、前のステップＳ１４で再設定された取り代ａｐ及び送り量ｆに基づいて、刃物台駆動部２６を制御し、第２品目の切削加工を実施する。これにより、次回の切削加工時の切削動力Ｐが下げられて工具２１の撓みや揺動が少なくなり、切削加工時における工具２１の撓みや揺動の範囲が許容される目標撓み量μａに近づけられる。その結果、工具保持側の剛性の影響や切削加工の繰り返しによる刃先部２５の切削抵抗の経時変化があっても、切削加工ごとに取り代ａｐや送り量ｆの切削条件を試行錯誤することなく、切削精度を確保することができる。なお、ステップＳ１５は、制御手段に相当する。

第２品目の切削加工が終了すると、次のステップＳ１６にて、工具２１の交換が実施されたか否かが判定され、いまだ交換されていない場合は判定を否定して先のステップＳ１４に戻る。そして、第２品目の切削加工時に測定された切削動力Ｐのデータからピーク値を抽出し、そのピーク値が目標切削動力Ｐａとなるように、取り代ａｐや送り量ｆの設定値を再び調整し、再設定する。このような制御を、工具２１が交換されるまで繰り返しながら、被加工物Ｗを繰り返して切削加工する。

工具２１が交換された場合には、ステップＳ１６の判定を肯定して、制御処理をいったん終了する。新たな工具２１が刃物台２３に取り付けられた後には、最初の切削加工を行う前に工具２１の撓み量μの測定作業を行い、改めて数値を入力し直し、図３に示すように力－撓み線図を新たに作成し、記憶部４２に記憶させる。その上で、再度ステップＳ１１からの制御処理を実施する。

なお、鋳型から取り出した状態の素形材としての被加工物Ｗに対し、切削加工する取り代ａｐの全体量は、仕上げ段階での取り代ａｐを調整しても変わらない。そのため、仕上げ加工段階における取り代ａｐの設定値を調整した場合、荒加工段階や中間加工段階における取り代ａｐも、併せて調整されることになる。

以上詳述したように、本実施形態における切削装置１０及びその切削制御処理によれば、次のような作用効果を得ることができる。

（１）予め設定された目標撓み量μａとなる切削動力Ｐが、目標切削動力Ｐａとして設定される。工具２１を用いて切削加工を行うごとに切削動力Ｐが測定され、そのピーク値と目標切削動力Ｐａとに基づいて、次回の切削動力Ｐのピーク値が目標切削動力Ｐａとなるように、取り代ａｐや送り量ｆが調整される。これにより、切削加工の繰り返しによる刃先部２５の経時変化があっても、切削加工ごとに取り代ａｐや送り量ｆの切削条件を試行錯誤することなく、切削精度を確保することができる。

（２）背分力Ｆと撓み量μとの関係を示す式（１）に、予め設定された目標撓み量μａを代入し目標背分力Ｆａを求め、当該目標背分力Ｆａを、背分力Ｆと切削動力Ｐとの関係を示す式（２）に代入することにより、目標切削動力Ｐａを算出している。これにより、目標切削動力Ｐａを好適に算出できる。

（３）上記式（１）における係数ｋは、刃物台２３に設置された工具２１について、最初の切削加工を行う前に、先端部に切削加工時の背分力Ｆを想定した力を加え、その時の撓み量μを測定することにより求められている。そのため、式（１）における係数ｋは、切削加工を実行しようとする工具２１を備えた工具側ユニット１１の固有値として求められている。切削加工時における工具２１の撓みは、工具ホルダ２２やその周辺部位など、工具保持側の剛性の影響を受けるため、これらを考慮して目標背分力Ｆａが設定される。これにより、切削精度をさらに高めることができる。

（４）取り代ａｐや送り量ｆの設定値を再設定する場合に、連続切削する場合は取り代ａｐの調整が優先され、断続切削する場合も取り代ａｐの設定が調整される。連続切削においては、送り量ｆを小さくするように調整する場合、その分、切削加工に要する時間が余分にかかり、加工効率が下がる。そのため、取り代ａｐの設定を調整することで、加工効率を維持することができる。また、断続切削の場合、真円度に影響を与えている工具２１の揺動に対してほとんど影響しない送り量ｆではなく、取り代ａｐを調整することにより、工具２１の揺動を低減して真円度の精度を確保することができる。

（５）連続切削である場合は、許容される公差からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）が目標撓み量μａとして設定され、断続切削である場合は、許容される真円度からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）が目標撓み量μａとして設定される。連続切削では、切削加工中、工具２１の撓みが常時生じ、切削加工が繰り返されるたびに撓みも恒常的なものとなるため、被加工物Ｗの公差に影響を与える。そこで、公差を基準に目標撓み量μａを設定することで、撓みによる公差への影響を低減できる。また、断続切削では、切削加工時に工具２１の揺動が生じるため、円形状をなす被加工物Ｗの内周面を切削する場合に、その真円度に影響を及ぼし、切削加工が繰り返されればその揺動量にも影響する。そこで、真円度を基準に目標撓み量μａを設定することで、揺動による真円度への影響を低減できる。

なお、本発明は、上記実施形態の切削装置１０やその切削制御処理に限らず、例えば次のように実施してもよい。

（ａ）上記実施の形態では、背分力Ｆ（Ｎ）と撓み量μ（ｍｍ）との関係を示す式（１）の係数ｋを、最初の切削加工を行う前に、工具２１の先端部（刃先部２５）に切削加工時の背分力Ｆを想定した力を加え、その時の撓み量μを測定することにより求めている。これに代えて、工具２１の材質や形状、工具ホルダ２２等の工具保持側が有する剛性等を考慮して予測される係数ｋを用いてもよい。

（ｂ）上記実施の形態では、被加工物Ｗを円筒状部材とし、その内周面全体を切削加工する場合を想定したが、円筒状部材の内周面の一部のみ（中ぐり）を切削加工したり、外面を切削加工したりする場合に適用してもよい。

１０…切削装置、２１…工具、２３…刃物台、４１…制御部（目標切削動力設定手段、調整手段、制御手段）。

Claims (5)

1. 刃物台から突出した工具の先端部に刃先部が設けられ、前記刃先部が前記工具の突出方向と交差する方向へ向いており、前記刃先部を被加工物に押し当てることにより、切削加工として前記被加工物の仕上げ加工を行う切削装置であって、
   前記工具を前記被加工物に押し当てて仕上げ加工する場合における前記先端部の撓み量を、予め設定された目標撓み量とするための目標切削動力を設定する目標切削動力設定手段と、
   前記工具を用いて仕上げ加工が行われるごとに測定された切削動力のピーク値と前記目標切削動力とに基づいて、次回の仕上げ加工時における切削動力のピーク値が前記目標切削動力となるように、取り代及び送り量のうち少なくとも一方の設定を調整する調整手段と、
   前記調整手段により調整された設定値に基づいて、前記工具による次回の仕上げ加工時の押し当て動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記測定された切削動力のピーク値及び前記目標切削動力に基づく前記調整手段による調整と、前記調整手段により調整された設定値に基づく前記制御手段による前記押し当て動作の制御とを、前記工具の交換が実施されるまで繰り返し実施することを特徴とする切削装置。
2. 刃物台から突出した工具の先端部に刃先部が設けられ、前記刃先部が前記工具の突出方向と交差する方向へ向いており、前記刃先部が被加工物に押し当てられることにより前記被加工物を切削加工する切削装置であって、
   前記工具を前記被加工物に押し当てて切削加工する場合における前記先端部の撓み量を、予め設定された目標撓み量とするための目標切削動力を設定する目標切削動力設定手段と、
   前記工具を用いて切削加工が行われるごとに測定された切削動力のピーク値と前記目標切削動力とに基づいて、次回の切削動力のピーク値が前記目標切削動力となるように、取り代及び送り量のうち少なくとも一方の設定を調整する調整手段と、
   前記調整手段により調整された設定値に基づいて、前記工具による切削加工時の押し当て動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記目標切削動力設定手段は、前記目標撓み量を、背分力Ｆ（Ｎ）と撓み量μ（ｍｍ）との関係を前記工具について示す関係式（１）「μ＝ｋＦ」（ｋは係数）に代入して求めた目標背分力を、背分力Ｆと切削動力Ｐ（ＫＷ）との関係を示す関係式（２）「Ｆ＝α×６０，０００×Ｐ／Ｖ」（αは背分力換算係数、Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は切削速度）に代入して目標切削動力を算出することを特徴とする切削装置。
3. 前記関係式（１）の係数ｋは、前記刃物台に設置された前記工具の前記先端部に切削加工時の背分力を想定した力を加え、その時の撓み量を測定することにより求められることを特徴とする請求項２に記載の切削装置。
4. 刃物台から突出した工具の先端部に刃先部が設けられ、前記刃先部が前記工具の突出方向と交差する方向へ向いており、前記刃先部が被加工物に押し当てられることにより前記被加工物を切削加工する切削装置の切削制御方法であって、
   前記刃物台に設置された前記工具の前記先端部に切削加工時の背分力を想定した力を加え、その時の前記先端部の撓み量を測定することにより、背分力Ｆ（Ｎ）と撓み量μ（ｍｍ）との関係を前記工具について示す関係式（１）「μ＝ｋＦ」（ｋは係数）を求め、
   予め設定された目標撓み量を前記関係式（１）に代入して目標背分力を求め、
   前記目標背分力を、背分力Ｆと切削動力Ｐ（ＫＷ）との関係を示す関係式（２）「Ｆ＝α×６０，０００×Ｐ／Ｖ」（αは背分力換算係数、Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）は切削速度）に代入して目標切削動力を算出し、
   前記工具を用いて切削加工が行われるごとに測定された切削動力のピーク値と前記目標切削動力の値とに基づいて、次回の切削動力のピーク値が前記目標切削動力の値となるように、取り代及び送り量のうち少なくとも一方の設定を調整し、
   その調整された設定値に基づいて、前記工具による切削加工時の押し当て動作を制御することを特徴とする切削制御方法。
5. 前記目標撓み量は、切削加工が連続切削である場合は、許容される公差からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）に設定し、切削加工が断続切削である場合は、許容される真円度からその「１／Ｎ」（Ｎは２以上の自然数）に設定することを特徴とする請求項４に記載の切削制御方法。

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