JPH11138391A - 表面粗さの計測方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまで事実上実現することができなかっ
た、機械加工中のワークの表面粗さを、連続的に測定す
るための方法及び装置を提供する。 【解決手段】 切削手段を用いて加工用材料を移動させ
ながらその表面を切削加工するに当り、加工後の表面に
空気を吹き付けて測定妨害物を除去し、次いでこの表面
を切削手段とは独立的に設けた、非接触型粗さセンサに
より連続的に測定する方法、及び回転型切削手段
（２）、加工用材料を切削しながら前進させる加工用支
持台（３）、切削後の加工用材料表面から測定妨害物を
除去するためのエアジェット（６）及びエアジェット
（６）の前方に前記切削手段とは独立して、かつ防振手
段（８）を介して設けられた非接触型粗さセンサ（７）
とから構成された表面粗さ計測装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マシニングセンタ
ー、フライス盤など、加工用材料を切削加工して各種機
械部品を製作する際に、加工された材料すなわちワーク
の表面粗さを連続的に測定する方法及びそれに用いる装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工用材料を機械加工して各種機械部品
を製作する際、その精密度を担保するために、しばしば
加工後のワークの表面粗さを測定する必要性を生じる。
従来このようなワークの表面粗さの測定は、機械加工完
了後に仕上ったワークを表面粗さ計のテーブル上に静置
し、接触針を表面に触れさせながら測定する方法で行わ
れていた。

【０００３】しかしながら、数値制御による切削加工に
おいて品質の一定したワークを得るには、切削加工した
直後の表面粗さを連続的にかつ加工しながら測定し、そ
の情報に基づき速やかに切削条件を調整することが必要
であるが、機械加工中に表面粗さを測定するのは、加工
機本体の振動による測定値の変動や切削により生じる切
り屑、切削時に使用される切削液の存在による表面状態
の正確な把握の困難さにより、それを実現することは事
実上不可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これまで事
実上実現することができなかった、機械加工中のワーク
の表面粗さを、連続的に測定するための方法及び装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、切削加工
中のワークについて切削直後の表面粗さを測定する方法
について鋭意研究を重ねた結果、非接触型粗さセンサを
用い、このセンサを切削手段と独立的に設けることによ
り、接触型粗さ計を用いたときに匹敵する精度で、機械
加工中のワークの表面粗さを連続的に測定しうることを
見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。

【０００６】すなわち、本発明は、切削手段を用いて加
工用材料を移動させながらその表面を切削加工するに当
り、加工後の表面に空気を吹き付けて測定妨害物を除去
し、次いでこの表面を切削手段とは独立的に設けた、非
接触型粗さセンサにより連続的に測定することを特徴と
する材料加工面の表面粗さ計測方法、及び回転型切削手
段、加工用材料を切削しながら前進させる加工用支持
台、切削後の加工用材料表面から測定妨害物を除去する
ためのエアジェット及びエアジェットの前方に前記切削
手段とは独立して、かつ防振手段を介して設けられた非
接触型粗さセンサとから構成されていることを特徴とす
る表面粗さ計測装置を提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を添付図
面に従って詳細に説明する。図１は、数値制御フライス
盤のエンドミルによる溝加工を例として、本発明方法及
び装置を説明するための略解図であって、支持台３上に
取り付けられたワーク４は、主軸ヘッド１に取り付けら
れたエンドミル２により溝５を切削されながら矢印方向
に前進する。

【０００８】次いで、このワーク４の表面に付着した切
削屑や切削液のような測定妨害物をエアジェット６の吹
き付けにより除去し、その後で非接触型粗さセンサ７に
より表面粗さを測定する。このセンサ７は、切削部分と
は独立して、例えば床面に防振ゴムや防振具のような防
振手段８を介した適当な支柱９により取り付けられてい
る。このセンサ７は、振動幅すなわち振れの絶対値平均
レベルが０．１μｍ未満好ましくは０．０５μｍ以下に
なるように取り付けるのが好ましく、このように振動幅
を少なくすると表面粗さの測定精度が著しく向上する。

【０００９】本発明装置における非接触型粗さセンサ７
としては、例えばレーザ光をワーク表面に投射し、その
反射角の変化により変位を検出し、表面粗さを求める形
式のものがある。このようなものは、既に知られてお
り、レーザフォーカス変位計ＬＴ８０１０［（株）キー
エンス製］として市販されている。また、切削加工後
に、溝の表面に付着した切削屑や切削液を除去するため
に用いるエアジェット６としては、例えばスネークジェ
ット（扶桑精機社製）などがある。

【００１０】一般に、ワークの表面粗さは、ワークの材
質以外に加工装置の運転条件、例えば送り速度（Ｖ）、
切削具の回転速度（Ｓ）、溝の切り込みの深さ（ｄ）な
どによって左右されるので、数値制御により一定の表面
粗さの製品を得ようとする場合には、図２に示すよう
に、センサ７により得た情報を、あらかじめコンピュー
タ１０に入力してある標準値と対比して演算処理し、そ
れに基づいて制御装置１１により送り速度、切削具の回
転速度を修正し、表面粗さが一定になるように制御する
ことができる。以上フライス盤のエンドミルによる溝加
工を例として説明したが、本発明方法及び装置は、その
他、マシニングセンターなどによる表面加工にも利用す
ることができる。

【００１１】

【実施例】次に実施例により、本発明をさらに詳細に説
明する。

【００１２】参考例 図１に示すセンサが、切削手段（フライス盤本体）と独
立して設けられた構造の装置を用い、送り速度（Ｖ）４
８ｍｍ／分でエンドミルの回転速度（Ｓ）を２００〜３
０００ｒｐｍの範囲で変えて深さ（ｄ）１．０ｍｍの溝
を形成させた。この際のセンサの振れの絶対値平均レベ
ル（Ａ）を図３に○印で示す。また、比較のために、セ
ンサが切削手段と非独立的に設けられた構造すなわち主
軸ヘッド部にアームで連結された構造の装置を用いて行
った場合の結果を●印で併記した。これから分るように
センサを切削手段と独立的に設けない場合には、振動幅
は著しく大きくなる。

【００１３】実施例、比較例 図１に示すセンサが切削手段と独立して設けられた構造
の装置を用い、送り速度（Ｖ）４８ｍｍ／分でエンドミ
ルの回転速度（Ｓ）を２００〜３０００ｒｐｍの範囲で
変えて深さ（ｄ）１．０ｍｍの溝を形成させた。この際
の表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を測定し、この結果を
○印で図４に示す。また、比較のために、参考例に記載
したセンサが切削手段と非独立的に設けられた構造の装
置で測定した結果を●印で併記した。これらの結果を、
従来の接触型表面粗さ計により、それぞれ対応する試料
を直接測定した結果すなわち□印のものと対比すると、
本発明の場合はよく一致するが比較例は、誤差が著しい
ことが分る。

【００１４】

【発明の効果】本発明によると、切削加工したワークの
表面粗さを加工しながら、しかも高い精度で連続的に測
定することができるので、その情報を利用して表面粗さ
の数値制御を簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の説明図。

【図２】 本発明を用いて表面粗さを制御する例を示す
説明図。

【図３】 本発明切削装置における主軸の回転速度とセ
ンサの振動の平均レベルの関係を示すグラフ。

【図４】 本発明の実施例と比較例における測定精度を
示すグラフ。

【符号の説明】

１ 主軸ヘッド ２ エンドミル ３ 支持台 ４ ワーク ５ 溝 ６ エアジェット ７ センサ ８ 防振手段 ９ 支柱 １０ コンピュータ １１ 制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削手段を用いて加工用材料を移動させ
   ながらその表面を切削加工するに当り、加工後の表面に
   空気を吹き付けて測定妨害物を除去し、次いでこの表面
   を切削手段とは独立的に設けた、非接触型粗さセンサに
   より連続的にかつ加工しながら測定することを特徴とす
   る材料加工面の表面粗さ計測方法。
2. 【請求項２】 非接触型粗さセンサの振動幅を０．１μ
   ｍ未満にする請求項１記載の表面粗さ計測方法。
3. 【請求項３】 回転型切削手段、加工用材料を切削しな
   がら前進させる加工用支持台、切削後の加工用材料表面
   から測定妨害物を除去するためのエアジェット、及びエ
   アジェットの前方に前記切削手段とは独立して、かつ防
   振手段を介して設けられた非接触型粗さセンサとから構
   成されていることを特徴とする加工中の表面粗さを計測
   するための計測装置。