JP7466037B1 - 加工方法および加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】小径穴を加工する際に、工具折損や加工点におけるトルク変動を検出する。【解決手段】ワーク３を加工しない状態で、加工送り開始点Ｚ１から加工終了点Ｚ３まで主軸１７を加工条件で送ったときの、主軸１７の参照推力Ｔｒ０を測定し、参照推力Ｔｒ０に基づいて、送り座標Ｚに対応する閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を決定し、ワーク３を加工しながら、送り座標Ｚに対応する主軸１７の加工推力Ｔｒ１を測定し、送り座標Ｚに対して、加工推力Ｔｒ１と閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２とを比較する、加工方法。【選択図】図３

Description

本発明は、加工方法および加工機に関する。

サーボアンプで制御されるサーボモータにより穴あけ工具の送りを行なうＮＣ穴あけ装置の工具折損検出方法が知られている（例えば、特開平０５－３２９７５０号公報）。この工具折損検出方法では、入力したトルク信号電圧が閾値電圧を超えた状態の継続時間が、予め設定した時間を超えた時に、工具の折損を検出する。

小径穴を加工する場合には、加工抵抗や工具折損時に生ずる送り軸への負荷が小さい。また、送り座標によって、送り軸の推力が変動する場合がある。
本発明は、小径穴を加工する際に、工具折損や加工点における推力変動を検出することを目的とする。

本発明の第１の観点は、
ワークを加工しない状態で、加工送り開始点から加工終了点まで主軸を加工条件で送ったときの、前記主軸の参照推力を測定し、
前記参照推力に基づいて、送り座標に対応する閾値を決定し、
前記ワークを加工しながら、前記送り座標に対応する前記主軸の加工推力を測定し、
前記送り座標に対して、前記加工推力と前記閾値とを比較する、
加工方法である。

本発明の第２の観点は、
主軸を送る送り装置と、
前記主軸の推力を計測する推力計測装置と、
記憶装置であって、
ワークを加工しない状態で、加工送り開始点から加工終了点まで前記主軸を加工条件で送ったときに測定される、前記主軸の参照推力と、
送り座標に対応する閾値と、
を格納する記憶装置と、
前記参照推力に基づいて、前記閾値を決定する閾値決定手段と、
前記ワークを加工しながら計測される、前記送り座標に対応する前記主軸の加工推力と、前記閾値とを比較する判定手段と、
を有する、加工機である。

閾値は、折損閾値や戻し閾値を含む。
加工条件は、例えば、加工送り開始点や、加工終了点や、送り速度や、主軸回転速度や、工具番号によって規定される。

送り装置が回転軸やモータを有する場合、参照推力は、参照トルクに置き換えて良い。この場合、加工推力は、加工トルクに置き換えて良い。

フィルタは、例えば、ローパスフィルタである。
遅れ時間は、元の信号波形が立ち上がる時から、フィルタ処理した信号波形が立ち上がるまでの時間である。ここで、元の信号波形は、参照推力や、加工推力を含む。

加工推力と閾値との比較は、工具がワークに接触する時から、遅れ時間が経過した時に開始しても良い。

工具がワークに近づいていくときに、工具とワークが接触するときの工具や主軸の位置を加工開始点とする。工具がワークに近づいていくときに、工具とワークが接触する時を加工開始時とする。
遅れ時間は、フィルタによって決定される時定数によって定まる。遅れ時間に対応する送り座標の増加分を、遅れ座標とする。遅れ座標は、遅れ時間と、送り速度や加速度によって定まる。工具がワークに接触する位置である加工開始点の送り座標から遅れ座標を加算された座標から、加工推力と閾値との比較を開始しても良い。
環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質に基づいて、折損閾値や戻し閾値を決定しても良い。また、環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質に基づいて、折損オフセット量や戻しオフセット量を決定しても良い。環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質を引数とする関数に基づいて、折損閾値や戻し閾値や、折損オフセット量や戻しオフセット量を決定しても良い。

加工方法は、例えば、穴あけ加工、タップ加工、フライス加工、エンドミル加工である。加工方法は、穴あけ加工やタップ加工に特に好適に適用できる。

加工機は、例えば、マシニングセンタ、穴あけ機である。穴あけ機は、例えば、タップ加工機である。
主軸は、主軸頭やラムに回転可能に支持される。主軸は、主軸頭やラムを介して、送り装置によって送られる。送り装置は、例えば、ボールねじ・モータ機構、シリンダ、リニアモータである。モータや、リニアモータは、サーボ式でも良い。シリンダは、例えば、エアシリンダや電動シリンダである。
推力計測装置は、例えば、トルクセンサ、モータアンプ、ひずみゲージである。モータアンプは、例えば、サーボアンプである。推力計測装置は、トルク計測装置でもよい。例えば、ひずみゲージは、ラムや送りテーブルに装着される。

本発明によれば、小径穴を加工する際に、工具折損や加工点における推力変動を検出できる。

本実施形態の加工機の概略構成図 本実施形態の送り座標に対する送り座標、参照トルク及び閾値 本実施形態の加工方法を示すフローチャート 本実施形態の加工時間に対する送り座標、参照トルク及び閾値 本実施形態の順調加工時における加工時間に対する送り座標、加工トルク及び閾値 本実施形態の工具折損時における加工時間に対する送り座標、加工トルク及び閾値 本実施形態のステップフィード時における加工時間に対する送り座標、加工トルク及び閾値

以下、実施形態の穴あけ機について説明する。
図１に示すように、本実施形態の穴あけ機１０は、送り装置１１と、ラム１６と、主軸１７と、主軸モータ１８と、ラムガイド１９と、制御装置３０と、を有する。主軸１７が延びる方向（主軸方向）をＺ方向とする。Ｚ方向は、ワーク３から主軸１７が離れる方向を正とする。
送り装置１１は、送りモータ１２と、送りねじ１３と、送りテーブル１５と、を有する。
送りモータ１２は、送りねじ１３に接続される。送りモータ１２は、送りねじ１３を介して、送りテーブル１５をＺ方向に往復する。送りモータ１２は、例えば、サーボモータである。

ラム１６は、送りテーブル１５に接続される。ラム１６は、主軸１７を回転可能に支持する。ラム１６は、ラムガイド１９に案内される。主軸１７には、工具１が装着される。主軸１７は、主軸モータ１８と接続される。

制御装置３０は、記憶装置３１と、送り制御手段３５と、判定手段３７と、閾値決定手段３９と、を有する。制御装置３０は、例えば、サーボアンプや、プログラマブルコントローラで構成される。プログラマブルコントローラは、数値制御装置である。プログラマブルコントローラは、シーケンス制御装置を有する。

記憶装置３１は、参照トルク（参照推力）Ｔｒ０と、加工トルク（加工推力）Ｔｒ１と、加工プログラム３１ｃと、折損閾値Ｔｈ１と、戻し閾値Ｔｈ２と、折損判定時間ｔｍ０と、戻し判定時間ｔｍ２と、折損オフセット量ｏ１と、戻しオフセット量ｏ２と、を格納する。記憶装置３１は、原点Ｚ０や加工開始点Ｚ２や加工開始時ｔ２を格納しても良い。

図１に示すように、加工プログラム３１ｃは、加工送り開始点Ｚ１や、加工終了点Ｚ３を含む。加工プログラム３１ｃは、送り速度（不図示）や、主軸回転速度（不図示）や、工具番号（不図示）を含んでも良い。加工条件は、例えば、加工送り開始点Ｚ１や、加工終了点Ｚ３や、送り速度（不図示）や、主軸回転速度（不図示）や、工具番号（不図示）によって規定される。
加工プログラム３１ｃは、例えば、以下の４つのステップを有する。第１ステップにおいて、加工プログラム３１ｃは、主軸１７を主軸回転速度で回転させる。第２ステップにおいて、加工プログラム３１ｃは、工具１の先端が原点５０（Ｚ＝Ｚ０）から加工送り開始点５１（Ｚ＝Ｚ１）に到達するまで、主軸１７を早送りする。第３ステップにおいて、加工プログラム３１ｃは、工具１の先端が加工終了点５３（Ｚ＝Ｚ３）に到達するまで、主軸１７を送り速度で加工送りする。第４ステップにおいて、加工プログラム３１ｃは、主軸１７を原点５０まで早送りする。

参照トルクＴｒ０は、工具１がワーク３を加工しないときにおける、座標（送り座標）Ｚに関連する送りモータ１２のトルク（推力）Ｔｒである。ここで、トルクＴｒは、例えば、実際の測定値（単位：Ｎｍ）や、定格トルクに対する割合（単位：％）である。
図２の上半分に示すように、参照トルクＴｒ０は、実参照トルクＴｒ０ａと、処理後参照トルクＴｒ０ｂと、を有して良い。実参照トルクＴｒ０ａは、座標Ｚに対する実際のトルク値である。処理後参照トルクＴｒ０ｂは、実参照トルクＴｒ０ａをフィルタ処理した値である。

図４に示すように、参照トルクＴｒ０は、実参照トルクＴｒ０ｃと、処理後参照トルクＴｒ０ｄと、座標Ｚａと、を有しても良い。実参照トルクＴｒ０ｃは、時間（加工時間）ｔに対する実際のトルクＴｒである。処理後参照トルクＴｒ０ｄは、実参照トルクＴｒ０ｃをフィルタ処理した値である。参照トルクＴｒ０は、早送りトルクＴｒ０ｊを含んでも良い。早送りトルクＴｒ０ｊは、送りテーブル１５が早送りされるときのトルクＴｒである。座標Ｚａは、時間ｔに対する座標Ｚである。
なお、記憶装置３１は、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を演算するために、参照トルクＴｒ０を一時的に格納しても良い。

加工トルクＴｒ１は、工具１がワーク３を加工したときの、座標Ｚに対する送りモータ１２のトルクＴｒの値である。
図２の下半分に示すように、加工トルクＴｒ１は、実加工トルクＴｒ１ａと、処理後加工トルクＴｒ１ｂと、を有しても良い。実加工トルクＴｒ１ａは、座標Ｚに対する実際のトルク値である。処理後加工トルクＴｒ１ｂは、実加工トルクＴｒ１ａをフィルタ処理した値である。

図５～図７に示すように、加工トルクＴｒ１は、実加工トルクＴｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇと、処理後加工トルクＴｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈと、座標Ｚａと、を有しても良い。実加工トルクＴｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇは、時間ｔに対する実際のトルクＴｒの値である。処理後加工トルクＴｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈは、実加工トルクＴｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇをそれぞれフィルタ処理した値である。加工トルクＴｒ１は、早送りトルクＴｒ１ｊを含んでも良い。早送りトルクＴｒ１ｊは、送りテーブル１５が早送りされるときのトルクＴｒである。
なお、記憶装置３１は、実加工トルクＴｒ１ａ，Ｔｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇや早送りトルクＴｒ１ｊを格納しなくても良い。また、記憶装置３１は、加工トルクＴｒ１を一時的に格納しても良い。

図２の上半分に示すように、折損閾値Ｔｈ１は、座標Ｚに対するトルクＴｒの閾値である。加工送り幅（Ｚ３－Ｚ１）は、複数の区間５５に等間隔に分割される。各区間５５に対して、折損閾値Ｔｈ１が設定される。ここで、加工送り幅とは、加工プログラム３１ｃで定められた、主軸１７が加工送りされる距離である。区間５５の幅は、非常に小さくてもよい。極端な場合、区間５５の幅は、送り座標Ｚの最小単位でも良い。
折損閾値Ｔｈ１は、参照トルクＴｒ０と、工具１がワーク３を順調に加工している時の加工トルクＴｒ１との間に設定される。ここで、工具１が折損したり、加工中に生成された切りくずによって工具１が送られなくなったりせず、加工が進むことを、工具１がワーク３を順調に加工する状態とする。

戻し閾値Ｔｈ２は、座標Ｚに対するトルクＴｒの閾値である。戻し閾値Ｔｈ２は、折損閾値Ｔｈ１よりも大きい。戻し閾値Ｔｈ２は、工具１がワーク３を順調に加工している時の加工トルクＴｒ１と、工具１が折損する時の加工トルクＴｒ１との間に設定される。その他の点については、戻し閾値Ｔｈ２は、折損閾値Ｔｈ１と実質的に同一である。

折損判定時間ｔｍ０と、戻し判定時間ｔｍ２と、折損オフセット量ｏ１と、戻しオフセット量ｏ２は、外部から予め入力される。
なお、折損閾値Ｔｈ１と戻し閾値Ｔｈ２のいずれか一方と、折損判定時間ｔｍ０と、戻し判定時間ｔｍ２とは、省いても良い。また、折損オフセット量ｏ１と戻しオフセット量ｏ２のいずれか一方は、省いても良い。

送り制御手段３５は、フィルタ処理手段３５ａと、トルク計測手段（推力計測装置）３５ｂと、送り手段３５ｃとを有する。
フィルタ処理手段３５ａは、実参照トルクＴｒ０ａ，Ｔｒ０ｃにフィルタ処理を行い、処理後参照トルクＴｒ０ｂ、Ｔｒ０ｄを得る。フィルタ処理手段３５ａは、実加工トルクＴｒ１ａ、Ｔｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇにフィルタ処理を行い、処理後加工トルクＴｒ１ｂ、Ｔｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈを得る。フィルタは、例えば、ローパスフィルタである。

ここで、実参照トルクＴｒ０ａ，Ｔｒ０ｃや、実加工トルクＴｒ１ａ、Ｔｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇは、工具１の刃先とワーク３との断続的な接触や、構成刃先の成長および切断や、切りくずの生成や、切りくずとワーク３や工具１との摩擦抵抗や、送り装置１１やラム１６の送り抵抗や、ラム１６のたわみにより変動する。実参照トルクＴｒ０ａ，Ｔｒ０ｃや、実加工トルクＴｒ１ａ、Ｔｒ１ｃ、Ｔｒ１ｅ、Ｔｒ１ｇは、高い周波数を含んで振動する。処理後参照トルクＴｒ０ｂ、Ｔｒ０ｄや、処理後加工トルクＴｒ１ｂ、Ｔｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈは、高周波部分が除かれたなだらかな波形を有する。

フィルタ処理手段３５ａは、処理後参照トルクＴｒ０ｂ、Ｔｒ０ｄや、処理後加工トルクＴｒ１ｂ、Ｔｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈを記憶装置３１に格納する。
トルク計測手段３５ｂは、時間ｔに対する座標ＺやトルクＴｒを計測し、記憶装置３１に格納する。
送り手段３５ｃは、送りモータ１２に電力を供給し、回転させる。送り手段３５ｃは、送りモータ１２をフィードバック制御する。送り手段３５ｃは、加工プログラム３１ｃに従って、送りモータ１２や主軸モータ１８を制御する。

判定手段３７は、処理後加工トルクＴｒ１ｂ、Ｔｒ１ｄ、Ｔｒ１ｆ、Ｔｒ１ｈを折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２と比較する。判定手段３７は、タイマー３７ａを有して良い。タイマー３７ａは、折損閾値Ｔｈ１以下の加工トルクＴｒ１が継続するトルク未達時間（推力未達時間）ｔｍ１を計測する。また、タイマー３７ａは、戻し閾値Ｔｈ２以上の加工トルクＴｒ１が継続するトルク超過時間（推力超過時間）ｔｍ３を計測する。

閾値決定手段３９は、処理後参照トルクＴｒ０ｂ、Ｔｒ０ｄと、折損オフセット量ｏ１と、戻しオフセット量ｏ２に基づいて、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を決定する。具体的には、図２に示すように、閾値決定手段３９は、加工送り幅（Ｚ３－Ｚ１）を予め定めた分割数又は区間幅で複数の区間５５に分割する。そして、閾値決定手段３９は、処理後参照トルクＴｒ０ｂの各区間５５の代表値に折損オフセット量ｏ１を加算して、折損閾値Ｔｈ１を得る。閾値決定手段３９は、処理後参照トルクＴｒ０ｂの各区間５５の代表値に戻しオフセット量ｏ２を加算して、戻し閾値Ｔｈ２を得る。ここで、代表値は、例えば、平均値や、最大値や、最小値や、区間５５の初期値である。

なお、閾値決定手段３９は、環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質を引数とする関数に基づいて、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を決定しても良い。この場合、記憶装置３１は、環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質を格納しても良い。また、閾値決定手段３９は、環境温度や、加工機の温度や、累積運転時間や、ワークの材質に基づいて、折損オフセット量ｏ１や戻しオフセット量ｏ２を決定しても良い。

図１及び図３に従って、本実施形態の加工方法を説明する。ステップＳ１において、ワーク３が設置されない状態で、穴あけ機１０を加工プログラム３１ｃに従って運転させる。トルク計測手段３５ｂは、座標Ｚに対する参照トルクＴｒ０を取得する。閾値決定手段３９は、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を決定し、記憶装置３１に格納する。

次いで、ワーク３を設置し、穴あけ機１０を加工プログラム３１ｃに従って運転させる。ここで、主軸モータ１８は、主軸１７を回転させる。ステップＳ２において、工具１が加工送り開始点５１に到達するまで、主軸１７を早送りする。ステップＳ３において、工具１が加工終了点５３に到達するまで、主軸１７を加工送りする。主軸１７が加工送りされている間、ステップＳ４～Ｓ１０の監視プロセスが常時、繰り返して実行される。この間、トルク計測手段３５ｂは、加工トルクＴｒ１と座標Ｚを常時取得する。また、この間、判定手段３７は、加工トルクＴｒ１を常時監視する。

ステップＳ４において、加工トルクＴｒ１が折損閾値Ｔｈ１以下になると、ステップＳ５に進む。それ以外の場合、ステップＳ７へ進む。ステップＳ５において、タイマー３７ａは、トルク未達時間ｔｍ１（図６参照）を計測する。トルク未達時間ｔｍ１が折損判定時間ｔｍ０以上となると、ステップＳ６へ進む。それ以外の場合、ステップＳ７へ進む。ステップＳ６において、判定手段３７は、アラームを発信する。その後、ステップＳ１１へ進む。

ステップＳ７において、加工トルクＴｒ１が戻し閾値Ｔｈ２以上となると、ステップＳ８へ進む。それ以外の場合、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ８において、トルク超過時間ｔｍ３が戻し判定時間ｔｍ２以上になると、ステップＳ９へ進む。それ以外の場合、ステップＳ１０へ進む。
ステップＳ９において、送り手段３５ｃは、加工送り開始点５１まで主軸１７を一旦早送りで引き戻す。次いで、引戻し位置Ｚ５（図７参照）よりわずかに高い座標（Ｚ＝Ｚ６、図７参照）まで早送りする。ここで、引戻し位置Ｚ５は、主軸１７を引戻した位置である。その後、ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ１０において、工具１が加工終了点５３に到達すると、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１において、主軸１７は、原点５０まで早送りで戻る。

ステップＳ１は、定期的に実行されて良い。例えば、ステップＳ２～Ｓ１１の実加工を指定回数（例えば、５０００回）実行する毎に、ステップＳ１が実行されて良い。また、指定時間（例えば、３０分）毎に、ステップＳ１が実行されても良い。
なお、ステップＳ７～Ｓ９を省いても良い。ステップＳ４～Ｓ６を省いても良い。折損判定時間ｔｍ０が省かれた場合、ステップＳ５は省かれる。戻し判定時間ｔｍ２が省かれた場合、ステップＳ８は省かれる。

図１及び図４を参照して、ステップＳ１を詳しく説明する。ステップＳ１では、ワーク３が設置されない他、実際の加工と同じ条件で、穴あけ機１０を駆動する。つまり、穴あけ機１０は、加工プログラム３１ｃに従って動作する。トルク計測手段３５ｂは、加工開始（ｔ＝ｔ０）から、加工終了（ｔ＝ｔ３）まで、時間ｔに対する座標Ｚと参照トルクＴｒ０を記録する。図４において、ｔ０≦ｔ≦ｔ１において、工具１が原点５０から加工送り開始点５１に到達するまでの早送りを示す。この間、早送りトルクＴｒ０ｊは、高いピークを示す。ｔ１≦ｔ≦ｔ３において、主軸１７が加工送り開始点５１から加工終了点５３まで加工送りされる。フィルタ処理手段３５ａは、実参照トルクＴｒ０ｃをフィルタ処理して、処理後参照トルクＴｒ０ｄを得る。フィルタ処理手段３５ａは、実参照トルクＴｒ０ｃや処理後参照トルクＴｒ０ｄや座標Ｚａを、記憶装置３１に格納する。

閾値決定手段３９は、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を決定するに際し、早送りトルクＴｒ０ｊを除去する。言い換えると、Ｚ０≦Ｚ≦Ｚ１において、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２は与えられない。

図５～図７を参照して、実際の加工プロセスについて説明する。実際の加工は、ステップＳ２～ステップＳ１１に対応する。
図５は、順調に加工が進んだときの加工トルクＴｒ１と座標Ｚａを示す。ｔ０≦ｔ≦ｔ１において、ステップＳ２が実行される。主軸１７は、原点５０（Ｚ＝Ｚ０）から、加工送り開始点５１（Ｚ＝Ｚ１）まで早送りされる。
次いで、ステップＳ３が実行される。すると、主軸１７は、加工終了点５３を終点として加工送りされる。

ｔ＝ｔ２において、工具１がワーク３に接触し、実加工トルクＴｒ１ｃが急激に上昇する。このときの位置を加工開始点５２（図１参照）という。加工開始点５２の座標Ｚは、Ｚ２である。処理後加工トルクＴｒ１ｄは、実加工トルクＴｒ１ｃから遅れて上昇する。加工開始時（ｔ＝ｔ２）から処理後加工トルクＴｒ１ｄが上昇するまでの時間を、遅れ時間ｔｄという。ここで、加工開始時ｔ２は、工具１が加工開始点５２に到達した時である。遅れ時間ｔｄは、フィルタによって決定される時定数によって定まる。遅れ時間ｔｄに対応する送り座標の増加分を、遅れ座標Ｚｄという。遅れ座標Ｚｄは、遅れ時間ｔｄと、送り速度（不図示）や加速度（不図示）によって定まる。

判定手段３７は、加工開始点（Ｚ＝Ｚ２）から遅れ座標Ｚｄだけ進むまでの間、ステップＳ４を実行しない。なお、判定手段３７は、加工開始時ｔ２から遅れ時間ｔｄを経過するまでの間、ステップＳ４の実行を止めても良い。
加工開始時ｔ２は、座標Ｚ１と、加工開始点５２の座標Ｚ２と、送り速度（不図示）と、加速度（不図示）によって定まる。

判定手段３７は、処理後加工トルクＴｒ１ｄが上昇した時（ｔ＝ｔ２＋ｔｄ）から、ステップＳ４～Ｓ１０を実行する。図５に示すように、加工中の処理後加工トルクＴｒ１ｄが、折損閾値Ｔｈ１以上（ステップＳ４でＮ）であり、かつ、戻し閾値Ｔｈ２以下である（ステップＳ７でＮ）場合、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ１０を繰り返し実行する。主軸１７が加工終了点５３に到達すると（ステップＳ１０でＹ）、ステップＳ１１が実行される。そして、加工が完了する。

図６は、加工開始から工具１が折損しているときにおける、時間ｔに対する加工トルクＴｒ１と座標Ｚａを示す。工具１が折損しているため、時間ｔ２において主軸１７が本来の加工開始点５２に到達しても、工具１はワーク３に接触しない。そのため、実加工トルクＴｒ１ｅや処理後加工トルクＴｒ１ｆは、参照トルクＴｒ０と実質的に同一である。そして、処理後加工トルクＴｒ１ｆは、加工開始（ｔ＝ｔ２）から遅れ時間ｔｄを経過しても、折損閾値Ｔｈ１まで上昇しない（ステップＳ４でＹ）。ここで、タイマー３７ａは、トルク未達時間ｔｍ１の計測を開始する。トルク未達時間ｔｍ１が折損判定時間ｔｍ０以上になったとき（ステップＳ５でＹ）、判定手段３７は、工具１が折損したと判断する（ステップＳ６）。

なお、加工トルクＴｒ１の折損閾値Ｔｈ１への到達が遅れた場合（ステップＳ４でＹ）であっても、比較的短時間で加工トルクＴｒ１が上昇する場合がある。ステップＳ５において、トルク未達時間ｔｍ１が折損判定時間ｔｍ０未満となると（ステップＳ５でＮ）、ステップＳ７へ進み、引き続き加工を続ける。

図７は、工具１が折損しておらず（ステップＳ４でＮ）、かつ、ステップフィードが実行された（ステップＳ７でＹ）ときにおける、時間ｔに対する加工トルクＴｒ１と座標Ｚａを示す。ステップＳ２～Ｓ３は、前述のとおり実行される。加工が進むにつれて、実加工トルクＴｒ１ｇや処理後加工トルクＴｒ１ｈが緩やかに上昇する。処理後加工トルクＴｒ１ｈが戻し閾値Ｔｈ２未満の間、加工送りを継続する（ステップＳ４でＮ，ステップＳ７でＮ）。

処理後加工トルクＴｒ１ｈが戻し閾値Ｔｈ２を超えると、タイマー３７ａは、トルク超過時間ｔｍ３を計測する。トルク超過時間ｔｍ３が戻し判定時間ｔｍ２以上になると、ステップＳ９が実行される。このとき、時間ｔ＝ｔ５において、座標Ｚが引戻し位置（Ｚ＝Ｚ５）である。送り手段３５ｃは、主軸１７を加工送り開始点５１（Ｚ＝Ｚ１）まで早送りする。ここで、切りくずが排出される。次いで、送り手段３５ｃは、Ｚ＝Ｚ６まで主軸１７を早送りする。この時、Ｚ６はＺ５よりわずかに大きいため、工具１は、ワーク３に接触しない。その後、送り手段３５ｃは、加工終了点５３に向けて、再び主軸１７を加工送りする（ステップＳ３）。主軸１７は、順調に加工終了点５３に到達する（Ｚ＝Ｚ３）と、ステップＳ１１が実行される。

なお、加工トルクＴｒ１が一旦戻し閾値Ｔｈ２を超えた場合であっても、ごく短時間で戻し閾値Ｔｈ２を下回る場合がある。ステップＳ８において、トルク超過時間ｔｍ３が戻し判定時間ｔｍ２以上とならない場合（ステップＳ８のＮ）と、ステップＳ１０へ進む。この場合、ステップＳ９のステップフィードを実行せずに、引き続き加工送りを継続する。

本実施形態の穴あけ機１０によって、小径ドリルや小径タップによる穴あけ加工を行うときは、切削抵抗が非常に小さい。そして、加工時における送りモータ１２の加工トルクＴｒ１と、非加工時における送りモータ１２の参照トルクＴｒ０との差は、非常に小さい。また、参照トルクＴｒ０は、加工点の変化や、ラム１６のたわみ、送りテーブル１５の送り抵抗によって変動する。ラム１６は、ラム１６や主軸１７に作用する重力によってたわむ。ラム１６のたわみは、経時変化により増大する場合がある。ラム１６がたわむと、ラム１６とラムガイド１９との摺動抵抗が増加する。また、参照トルクＴｒ０や加工トルクＴｒ１は、加工条件やラム１６の送り出し量によって変動する。
参照トルクＴｒ０や加工トルクＴｒ１の変動量と経時変化量が切削抵抗に対して大きいときには、加工トルクＴｒ１と閾値との比較により、工具折損やステップフィードのタイミングを制御することは困難である。

本実施形態の加工方法によれば、制御装置３０が、加工条件や座標Ｚに応じて参照トルクＴｒ０を取得し、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２を決定する。すると、折損閾値Ｔｈ１や戻し閾値Ｔｈ２には、加工条件や、経時変化や、ラム１６の送り出し量に対する摺動抵抗や、送りねじ１３の抵抗の位置に対する変動などが盛り込まれている。そのため、本実施形態の加工方法によれば、切削抵抗が非常に小さく、加工トルクＴｒ１や参照トルクＴｒ０の変動が大きい場合であっても、工具１の折損や加工点の変化を適切に検出できる。

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

３ ワーク
１７ 主軸
５１、Ｚ１ 加工送り開始点
５３、Ｚ３ 加工終了点
Ｔｈ１ 折損閾値
Ｔｈ２ 戻し閾値
Ｔｒ０ 参照トルク（参照推力）
Ｔｒ１ 加工トルク（加工推力）
Ｚ 送り座標

Claims (13)

1. ワークを加工しない状態で、加工送り開始点から加工終了点まで主軸が延びる方向に前記主軸を加工条件で送ったときの、前記主軸の参照推力を測定し、
   前記加工送り開始点から前記加工終了点までを分割した複数の区間のそれぞれに対して、前記参照推力に基づいて、送り座標に対応する閾値を決定し、
   前記ワークをドリル加工又はタップ加工しながら、前記送り座標に対応する前記主軸の加工推力を測定し、
   前記送り座標に対して、前記加工推力と前記閾値とを比較し、
   前記閾値は、折損閾値、及び／又は、戻し閾値を含む、
   加工方法。
2. 前記参照推力に、フィルタ処理を実行し、
   前記主軸の先端に取り付けた工具が前記ワークに接触する加工開始点をあらかじめ記憶し、
   前記加工開始点から、前記フィルタ処理に対応する遅れ時間に相当する遅れ距離だけ前記主軸が進んだ後に、前記加工推力と前記閾値とを比較する、
   請求項１に記載の加工方法。
3. 前記参照推力に、フィルタ処理を実行し、
   前記主軸の先端に取り付けた工具が前記ワークに接触する加工開始時を予め記憶し、
   前記加工開始時から、前記フィルタ処理に対応する遅れ時間だけ経過後に、前記加工推力と前記閾値とを比較する、
   請求項１又は２に記載の加工方法。
4. 前記閾値は、前記参照推力に予め定められた閾値オフセット量を加算して決定される、
   請求項１又は２に記載の加工方法。
5. 前記参照推力は、前記ワークを加工しない状態における、前記主軸の送り軸の参照トルクであり、
   前記加工推力は、前記送り軸の加工トルクである、
   請求項１又は２に記載の加工方法。
6. 前記閾値は、折損閾値であり、
   前記送り座標に対応する前記加工推力が前記折損閾値以下である推力未達時間が、予め定められた折損判定時間以上になったときに、加工開始時から工具が折損していたと判定する、
   請求項１又は２に記載の加工方法。
7. 前記閾値は、戻し閾値であり、
   前記送り座標に対応する前記加工推力が前記戻し閾値以上になったときに、前記主軸を前記加工送り開始点まで引き戻し、その後に再び前記主軸を送り加工する、
   請求項１又は２に記載の加工方法。
8. 前記送り座標に対応する前記加工推力が前記戻し閾値以上となる推力超過時間が、予め定められた戻し判定時間以上になったときに、前記主軸を前記加工送り開始点まで引き戻す、
   請求項７に記載の加工方法。
9. 主軸を送る送り装置と、
   前記主軸の推力を計測する推力計測装置と、
   記憶装置であって、
   ワークを加工しない状態で、加工送り開始点から加工終了点まで前記主軸が延びる方向に前記主軸を加工条件で送ったときに測定される、前記主軸の参照推力と、
   送り座標に対応する閾値と、
   を格納する記憶装置と、
   前記加工送り開始点から前記加工終了点までを分割した複数の区間のそれぞれに対して、前記参照推力に基づいて、前記閾値を決定する閾値決定手段と、
   前記ワークを加工しながら計測される、前記送り座標に対応する前記主軸の加工推力と、前記閾値とを比較する判定手段と、
   を有する、加工機。
10. 前記閾値は、折損閾値であり、
    前記判定手段は、前記送り座標に対応する前記加工推力が、前記折損閾値以下であるか否かを判別する、
    請求項９に記載の加工機。
11. 前記記憶装置は、折損判定時間を格納し、
    前記判定手段は、前記加工推力が前記折損閾値以下である推力未達時間を計測するタイマーを有し、前記推力未達時間が前記折損判定時間以上となったときに、加工開始時から工具が折損していたと判定し、
    前記閾値は、折損閾値、及び／又は、戻し閾値を含む、
    請求項１０に記載の加工機。
12. 前記閾値は、戻り閾値であり、
    前記判定手段は、前記加工推力が、前記戻り閾値以上であるか否かを判別し、
    前記加工推力が前記戻り閾値以上となったときに、前記主軸を前記加工送り開始点まで引き戻し、その後に再び前記主軸を送り加工する送り制御手段を更に有する、
    請求項９～１１のいずれかに記載の加工機。
13. 前記記憶装置は、戻し判定時間を格納し、
    前記判定手段は、前記加工推力が前記戻り閾値以上となる推力超過時間を計測するタイマーを有し、前記推力超過時間が前記戻し判定時間以上となったときに、前記主軸を前記加工送り開始点まで引き戻す、
    請求項１２に記載の加工機。

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