切削加工方法及び切削加工装置
【課題】 被加工物の表面に対して高精度で切削加工を施すことができる切削加工方法及び切削加工装置を提供すること。
【解決手段】 切削工具６を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物１６の表面に対して切削加工を施す切削加工方法。切削開始位置より所定の送り方向に送り速度ｆで切削工具６を送り、所定の切込み量ｄでもって被加工物１６に対して一次切削加工を行い、その後に、切削開始位置から所定の送り方向に送りの位相を距離φ１＝ｆ／２だけずらして所定の送り方向に送り速度ｆで切削工具６を送り、所定の切込み量ｄでもって被加工物１６に対して二次切削加工を行う。
【解決手段】 切削工具６を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物１６の表面に対して切削加工を施す切削加工方法。切削開始位置より所定の送り方向に送り速度ｆで切削工具６を送り、所定の切込み量ｄでもって被加工物１６に対して一次切削加工を行い、その後に、切削開始位置から所定の送り方向に送りの位相を距離φ１＝ｆ／２だけずらして所定の送り方向に送り速度ｆで切削工具６を送り、所定の切込み量ｄでもって被加工物１６に対して二次切削加工を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法及び切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工物の表面に対して切削加工を施す際には、例えばＮＣ旋盤などの切削加工装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この切削加工装置は、切削工具を送り方向（すなわち、Ｚ軸方向）に移動自在に支持するための第１支持手段と、切削工具を送り方向と実質上垂直な切込み方向（すなわち、Ｘ軸方向）に移動自在に支持するための第２支持手段と、切削工具を送り方向に往復移動させるための第１駆動モータと、切削工具を切込み方向に往復移動させるための第２駆動モータと、第１及び第２駆動モータをそれぞれ作動制御するためのコントローラと、を備えている。この切削加工装置による切削加工方法では、コントローラによって第１及び第２駆動モータがそれぞれ所要の通りに作動制御されることによって切削工具が送り方向に移動され、これにより所定方向に回転される被加工物の表面に対して例えば鏡面仕上げ加工などの切削加工が施される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６６３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の切削加工装置による切削加工方法では、次のような問題が生じる。すなわち、被加工物の表面に対して切削加工を行うと、切削工具の切削刃部の形状が被加工物の表面に残ることによって被加工物の表面に小さな凹凸が存在するようになり、被加工物の表面を鏡面仕上げに加工することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、被加工物の表面に対して鏡面仕上げ加工を施すことができる切削加工方法及び切削加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の切削加工方法では、切削工具を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法であって、
切削開始位置より前記所定の送り方向に所定の送り速度で前記切削工具を送り、所定の切込み量でもって前記被加工物に対して一次切削加工を行い、その後に、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相をずらして前記所定の送り方向に前記所定の送り速度で前記切削工具を送り、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して二次切削加工を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の切削加工方法では、前記一次切削加工では、前記切削開始位置より前記所定の送り方向に送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行い、また前記二次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に記載の切削加工方法では、前記二次切削加工の後に三次切削加工が更に行われ、前記三次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行い、更に前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４に記載の切削加工装置では、切削工具を所定の送り方向に支持する第１支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に往復移動させるための第１駆動手段と、前記切削工具を前記切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段をそれぞれ作動制御するための作動制御手段と、切削加工条件を演算するための加工条件演算手段と、を備え、前記切削工具を前記送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工装置であって、
一次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は一次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより一次切削加工が行われ、この一次切削加工では、切削開始位置より前記送り方向に送り速度ｆで前記切削工具が送られて所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、
また二次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件及び二次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより二次切削加工が行われ、この二次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項５に記載の切削加工装置では、三次切削加工の設定が可能であり、三次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件、前記二次切削加工条件及び三次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記二次切削加工が行われ、更にその後に、演算された前記三次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより三次切削加工が行われ、この三次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、更に、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の切削加工方法によれば、切削開始位置より所定の送り速度で切削工具を送って所定の切込み量でもって一次切削加工が行われた後に、切削開始位置から所定の送り方向に送りの位相をずらして、所定の送り速度で切削工具を送って所定の切込み量でもって二次切削加工を行うので、一次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による小さな突部が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができ、被加工物の表面に鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。特に、二次切削加工における被加工物に対する切削工具の切込み量は、一次切削加工における被加工物に対する切削工具の切込み量と等しいので、二次切削加工においては切削工具が被加工物の表面の突部を切削し、これによって被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の切削加工方法によれば、一次切削加工では、切削開始位置より送り速度ｆで切削工具を送って被加工物に対して切削加工を行い、また二次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／２だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って被加工物に対して切削加工を行うので、一次切削加工において生成される被加工物の表面の小さな突部の最も大きい部位が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項３に記載の切削加工方法によれば、二次切削加工の後に行われる三次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして切削工具を送り速度ｆで送って切削加工を行うことにより、二次切削加工において生成される被加工物の表面の一対の小さな突部のうち一方の最も大きい部位が切削され、また、切削開始位置から送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして切削工具を送り速度ｆで送って切削加工を行うことにより、被加工物の表面の一対の小さな突部のうち他方の最も大きい部位が切削される。したがって、二次切削加工における一対の小さな突部が三次切削加工によってそれぞれ切削されることにより、被加工物の表面粗さをより小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の切削加工装置によれば、二次切削加工が設定されると、切削開始位置より送り速度ｆで切削工具が送られて一次切削加工が行われ、その後に、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／２だけずらして送り速度ｆで切削工具が送られて二次切削加工が行われるので、一次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による小さな突部が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができ、被加工物の表面に鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。また、二次切削加工が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物に対する鏡面仕上げ加工を行うことが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項５に記載の切削加工装置によれば、三次切削加工が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工の後に三次切削加工が施され、この三次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って切削加工を行うことにより、二次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による一対の小さな突部のうち一方が切削され、更に、切削開始位置から送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って切削加工を行うことにより、上記一対の小さな突部のうち他方が切削される。したがって、二次切削加工により被加工物の表面に残存する一対の小さな突部が三次切削加工によりそれぞれ切削されることによって、被加工物の表面粗さをより小さくして非常にきれいな鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。また、三次切削加工が設定されると、一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物に対する鏡面仕上げ加工を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う切削加工方法及び切削加工装置の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による切削加工装置の概略図であり、図２は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して一次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図３は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して二次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図４は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して三次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図５は、図１の切削加工装置の制御系を簡略的に示すブロック図であり、図６は、図１の切削加工装置による切削加工方法の流れを示すフローチャートであり、図７は、図６のフローチャートにおける切削加工の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
図１〜図５を参照して、図示の切削加工装置２は例えばＮＣ旋盤などから構成され、加工装置本体４と、切削工具６を送り方向に支持する第１支持手段８と、切削工具６を送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段１０と、切削工具６を送り方向に往復移動させるための第１駆動手段１２と、切削工具６を切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段１４と、切削工具６による被加工物１６に対する切削加工を制御するための制御手段１８と、を有している。以下、切削加工装置２の各構成要素について詳細に説明する。
【００１８】
加工装置本体４の一端部には主軸部２０が設けられ、この主軸部２０の内部には軸受（図示せず）を介して主軸（図示せず）が回転自在に支持されている。主軸の一端部には、複数のチャック爪（図示せず）を有するチャック手段２２が設けられており、この複数のチャック爪には、加工すべき例えば丸棒状（又は、円筒状）の被加工物１６が着脱自在にチャッキング保持される。また、主軸の他端部には、例えば電動モータなどから構成される主駆動手段２４（図５参照）が駆動連結されており、主駆動手段２４が回転すると、主駆動手段２４からの回転駆動力が主軸及びチャック手段２２を介して被加工物１６に伝達されて被加工物１６が回転される。
【００１９】
第１支持手段８は、加工装置本体４の上端部に設けられた案内支持レール２６から構成されている。この案内支持レール２６は、送り方向（所謂Ｚ軸方向であって、図１〜図４において左右方向）に延びており、この案内支持レール２６には移動用テーブル２８が移動自在に支持されている。
【００２０】
第２支持手段１０は、移動用テーブル２８の上端部に設けられた支持機構３０から構成されている。この支持機構３０は、切込み方向（所謂Ｘ軸方向であって、図１において紙面に対して垂直方向、図２〜図４において上下方向）に延びており、この支持機構３０には刃物テーブル３２が移動自在に支持されている。刃物テーブル３２の上端部には、被加工物１６を切削加工するための切削工具６が取り付けられており、本実施形態では、切削工具６の切削刃部６ａ（すなわち、被加工物１６の表面に作用して切削加工を施す部分）は三角形状に構成されている（図２〜図４参照）。
【００２１】
第１駆動手段１２は、例えば電動モータなどから構成され、駆動伝達手段（図示せず）を介して移動用テーブル２８と駆動連結されている。第１駆動手段１２が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、移動用テーブル２８が図１中の矢印Ｐで示す方向（又は、矢印Ｑで示す方向）に移動され、これによって切削工具６が送り方向（又は、戻し方向）に往復移動される。
【００２２】
第２駆動手段１４は、例えば電動モータなどから構成され、駆動伝達手段（図示せず）を介して刃物テーブル３２と駆動連結されている。第２駆動手段１４が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、刃物テーブル３２が図１において紙面裏側（又は、紙面表側）、図２〜図４において上方向（又は、下方向）に移動され、これによって切削工具６が切込み方向（又は、戻し方向）に往復移動される。
【００２３】
制御手段１８は、例えばＮＣ制御装置などから構成されており、作動制御手段３４、加工次数設定手段３６、加工条件演算手段３８、記憶手段４０、カウンタ４２及び加工完了判定手段４４を含んでいる。また、この制御手段１８に関連して入力手段４６が設けられており、この入力手段４６は、例えば液晶パネルスイッチや操作キーボードなどから構成され、この入力手段４６を入力操作することにより、例えば被加工物１６の外形寸法データ、送り速度及び切込み量（後述する）などの加工情報や設定すべき切削加工次数Ｎが入力される。
【００２４】
作動制御手段３４は、主駆動手段２４、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ後述するようにして作動制御する。作動制御手段３４により主駆動手段２４の回転速度を制御することによって、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）が制御され、作動制御手段３４により第１駆動手段１２の回転速度を制御することによって、切削工具６が送り方向に移動される際の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）（すなわち、送りのリード）が制御され、また作動制御手段３４により第２駆動手段１４を制御することによって、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）が制御される。ここで、送り速度は、被加工物１６の１ｒｅｖ（回転）当たりの送り方向への切削工具６の移動距離であり、また切込み量は、加工前の被加工物１６の表面より切込み方向に切削工具６を切り込む距離である。
【００２５】
加工次数設定手段３６は、入力手段４６により入力された切削加工次数Ｎに基づき、切削加工次数Ｎ＝１，Ｎ＝２又はＮ＝３を設定する。後述するように、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝１が設定されると、一次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工が行われ、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、二次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工及び二次切削加工がこの順に行われ、また加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、三次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工がこの順に行われる。
【００２６】
加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報（すなわち、被加工物１６の外形寸法データなど）に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、第１切削開始位置（すなわち、一次切削加工の始点）、切削終了位置（すなわち、切削加工の終点）などを演算設定し、また、二次切削加工又は三次切削加工において切削工具６が送り方向に移動される際の送りの位相（すなわち、二次切削加工又は三次切削加工の始点の第１切削開始位置に対するずれ量）などの切削加工条件を演算設定する。また、加工条件演算手段３８は、設定された切削加工次数Ｎに基づき、一次切削加工からＮ次切削加工までの間に行われる切削回数Ｍ＝２Ｎ−１（すなわち、切削工具６の送り方向の往復回数）を演算設定する。ここで、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）及び切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）については、これらが所定の関係を保つように（すなわち、回転速度ｎ及び送り速度ｆが同期するように）して演算設定される。
【００２７】
記憶手段４０には、加工条件演算手段３８により演算設定された切削加工条件が記憶される。カウンタ４２は、切削回数（すなわち、切削工具６の送り方向の往復回数）をカウントし、また加工完了判定手段４４は、加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍとカウンタ４２のカウント値とを対比して、切削加工が設定された切削加工次数Ｎだけ行われたか否かを判定する。
【００２８】
次に、図６及び図７をも参照して、本実施形態の切削加工装置２による切削加工方法の流れについて説明する。まず、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝１（一次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図２、図６及び図７に基づき説明する。被加工物１６に対して切削加工が行われる前の状態においては、切削工具６は、被加工物１６よりも離隔した所定の待機位置に位置付けられている。加工装置本体４のチャック手段２２に加工すべき例えば丸棒状（又は、円筒状）の被加工物１６を取り付け、入力手段４６を入力操作することにより所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝１をそれぞれ入力する（ステップＳ１，Ｓ２）。このように入力手段４６により切削加工次数Ｎ＝１が入力されると、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝１を設定し（ステップＳ３）、これにより一次切削加工が設定され、加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝１（＝２０）、第１切削開始位置及び切削終了位置などの一次切削加工条件などを自動的に演算設定し、このように演算設定された一次切削加工条件は、記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ４）。そして、このように演算設定された一次切削加工条件に基づき、被加工物１６に対する一次切削加工が次のようにして行われる（ステップＳ５）。
【００２９】
作動制御手段３４は、演算設定された一次切削加工条件に基づき、主駆動手段２４、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより被加工物１６が所定方向に回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）で回転され（ステップＳ５−１）、また移動用テーブル２８及び刃物テーブル３２がそれぞれ所要の通りに移動されることにより切削工具６が待機位置から第１切削開始位置（すなわち、被加工物１６の一端部）（図２参照）へ移動される（ステップＳ５−２）。
【００３０】
このように切削工具６が第１切削開始位置に位置付けられると一次切削加工が開始され（ステップＳ５−３）、切削工具６の切削刃部６ａが切込み方向（図２において上方向）に切込み量ｄ（ｍｍ）でもって被加工物１６の表面に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図２中の矢印Ｐで示す方向）に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第１切削開始位置から切削終了位置（すなわち、被加工物１６の他端部）まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが被加工物１６の外面に作用し、被加工物１６の表面に対して切込み量ｄ（ｍｍ）でもって一次切削加工が施される。なお、この一次切削加工において、切削工具６の切削刃部６ａの形状が被加工物１６の周表面に残り、この残存した部分は螺旋状の山状突部４８となり、切削工具６は送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で送られるので、隣接する山状突部４８の送り方向における離間距離は距離ｆ（ｍｍ）となる。
【００３１】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−４からステップＳ５−５へと進み、カウンタ４２のカウント値がカウントアップされて「１」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「１」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝１とを対比し（ステップＳ５−５）、切削加工次数Ｎ＝１が設定されている場合、加工完了判定手段４４は切削加工が設定された切削回数Ｍ＝１行われたと判定してステップＳ５−６からステップＳ６に進んで判定信号を生成する。このようにして加工が終了すると、作動制御手段３４は、加工完了判定手段４４からの判定信号に基づき、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御することにより、切削工具６を切削終了位置から元の位置（すなわち、待機位置）へと移動させ（ステップＳ７）、また主駆動手段２４の回転を停止させることにより被加工物１６の回転を停止させる（ステップＳ８）。また、カウンタ４２のカウンタ値がリセットされて（ステップＳ９）、一次切削加工が完了され、このようにして被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００３２】
なお、このように被加工物１６に対して一次切削加工を施した後に、この被加工物１６と同じ外形寸法を有する未加工の被加工物（図示せず）に対して切削加工を施す場合には、加工済みの被加工物１６をチャック手段２２から取り外した後に、未加工の被加工物をチャック手段２２に取り付けて一次切削加工を行う。この場合には、入力手段４６により加工情報を再度入力することなく、記憶手段４０に記憶された切削加工データに基づき上述したのと同様にして一次切削加工が行われる。
【００３３】
次に、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝２（二次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図３、図６及び図７に基づき説明する。切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、一次切削加工が行われた後に二次切削加工が行われ、この二次切削加工によって一次切削加工において残存する被加工物１６の表面の山状突部４８に対して切削加工が施される。
【００３４】
入力手段４６を入力操作することによって所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝２を入力すると（ステップＳ１，Ｓ２）、ステップＳ３からステップＳ９に進み、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝２（二次切削加工）を設定し、これにより二次切削加工が設定され、加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝２（＝２１）、第１切削開始位置及び切削終了位置などを演算設定するとともに、演算設定された送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）に基づき切削工具６の送りの位相φ１＝ｆ／２（ｍｍ）を自動的に演算設定し、このように自動的に演算設定された一次切削加工条件及び二次切削加工条件は、それぞれ記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ１０）。そして、このように演算設定された一次切削加工条件及び二次切削加工条件を用い、まず一次切削加工条件に基づいて上述したのと同様にして被加工物１６に対して一次切削加工（ステップＳ５−１〜ステップＳ５−４）が行われ、その後に、二次切削加工条件に基づき二次切削加工が次のようにして行われる。
【００３５】
切削工具６が第１切削開始位置から切削終了位置まで移動して一次切削加工が終了すると、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「１」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝２とを対比し（ステップＳ５−５）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝２行われていないと判定してステップＳ５−６からステップＳ５−７に進む。作動制御手段３４は、演算設定された二次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第２切削開始位置（図３参照）へ移動される（ステップＳ５−７）。この第２切削開始位置は、第１切削開始位置より図３中の矢印Ｐで示す方向に距離φ１＝ｆ／２（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第２切削開始位置に位置付けられると、二次切削加工が開始され（ステップＳ５−８）、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み方向（図３において上方向）に切込み量ｄ（ｍｍ）でもって一次切削加工において被加工物１６の表面に残存する山状突部４８の最大部位に作用して切削し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図３中の矢印Ｐで示す方向）に一次切削加工時と等しい送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第２切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、図３に示すように、切削工具６の切削刃部６ａが山状突部４８の最大部位に作用し、被加工物１６の表面に対して一次切削加工時と等しい切込み量ｄ（ｍｍ）でもって二次切削加工が施される。
【００３６】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−９からステップＳ５−１０へ進み、カウンタ４２のカウント値が更にカウントアップされて「２」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「２」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝２とを対比し（ステップＳ５−１０）、被加工物１６に対する切削加工が設定された切削回数Ｍ＝２行われたと判定してステップＳ５−１１からステップＳ６に進んで判定信号を生成する。さらにステップＳ７〜ステップＳ９が遂行されて、一次切削加工及び二次切削加工が完了され、被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００３７】
図３に示すように、この二次切削加工後において被加工物１６の表面には山状突部５０が残るようになり、上述のように切削加工次数Ｎ＝２でもって切削加工を行うと、二次切削加工において一次切削加工後に被加工物１６の表面に存在する山状突部４８の最大部位を切削するので、二次切削加工後の被加工物１６の表面の山状突部５０の高さｄ１（ｍｍ）（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は、一次切削加工における山状突部４８の高さｄ（ｍｍ）よりも小さくなり、被加工物１６の表面に鏡面仕上げ加工を施すことができる。なお、切削工具６は送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で送られるので、隣接する山状突部５０の送り方向における離間距離はそれぞれ距離ｆ／２（ｍｍ）となる。
【００３８】
次に、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝３（三次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図４、図６及び図７に基づき説明する。切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工が行われた後に三次切削加工が行われ、この三次切削加工によって二次切削加工後の被加工物１６の表面の上記山状突部５０に切削加工が施される。入力手段４６を入力操作することによって所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝３を入力すると（ステップＳ１，Ｓ２）、ステップＳ３からステップＳ９を経てステップＳ１１に進み、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝３を設定し、これにより三次切削加工が設定される。加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝４（＝２２）、第１切削開始位置及び切削終了位置などを自動的に演算設定するとともに、演算設定された送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）に基づき、二次切削加工における切削工具６の送りの位相φ１＝ｆ／２（ｍｍ）及び三次切削加工における切削工具６の送りの位相φ２＝ｆ／４（ｍｍ），φ３＝３ｆ／４（ｍｍ）をそれぞれ自動的に演算設定し、このように演算設定された一次切削加工条件、二次切削加工条件及び三次切削加工条件は、それぞれ記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ１２）。そして、このように演算された一次切削加工条件、二次切削加工条件及び三次切削加工条件を用い、一次切削加工条件に基づき一次切削加工（ステップＳ５−１〜ステップＳ５−４）が行われ、その後に、二次切削加工に基づき二次切削加工（ステップＳ５−７〜ステップＳ５−９）が行われ、更にその後に、三次切削加工条件に基づき三次切削加工が次のようにして行われる。
【００３９】
切削工具６が第２切削開始位置から切削終了位置まで移動すると、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「２」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１０）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われていないと判定してステップＳ５−１１からステップＳ５−１２に進む。作動制御手段３４は、演算設定された三次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第３切削開始位置（図４において実線で示す）へ移動される（ステップＳ５−１２）。この第３切削開始位置は、第１切削開始位置より図４中の矢印Ｐで示す方向に距離φ２＝ｆ／４（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第３切削開始位置に位置付けられると、三次切削加工が開始され（ステップＳ５−１３）、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって二次切削加工後の特定の山状突部５０（一次切削加工後の山状突部４８を切削することによって生じる一対の山状突部５０のうち一方）に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図４中の矢印Ｐで示す方向）に一次及び二次切削加工時と等しい送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第３切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが特定の山状突部５０に対してその一端部から他端部まで切削し、被加工物１６の表面に対して一次及び二次切削加工と等しい切込み量ｄ（ｍｍ）でもって切削加工が施される。
【００４０】
切削工具６が第３切削開始位置から切削終了位置まで移動すると（ステップＳ５−１４）、カウンタ４２のカウンタ値が更にカウントアップされて「３」となり、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「３」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１５）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われていないと判定してステップＳ５−１６からステップＳ５−１７に進み、作動制御手段３４は、演算設定された三次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第４切削開始位置（図４において一点鎖線で示す）へ移動される。この第４切削開始位置は、第１切削開始位置より図４中の矢印Ｐで示す方向に距離φ３＝３ｆ／４（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第４切削開始位置に位置付けられると、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって残りの山状突部５０（一次切削加工後の山状突部４８を切削することによって生じる一対の山状突部５０のうち他方）に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図４中の矢印Ｐで示す方向）に上記送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第４切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが残りの山状突部５０に対してその一端部から他端部まで切削し、被加工物１６の表面に対して切込み量ｄ（ｍｍ）でもって切削加工が施される。このように三次切削加工によって、二次切削加工後の被加工物１６の山状突部５０の最大部位を切削するので、三次切削加工後に被加工物１６の表面に残る山状突部５４の高さｄ２（ｍｍ）（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は、二次切削加工における山状突部５０の高さｄ１（ｍｍ）よりも更に小さくなり、被加工物１６に対してよりきれいな鏡面仕上げ加工を施すことができる。
【００４１】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−１７からステップＳ５−１８に進み、カウンタ４２のカウント値が更にカウントアップされて「４」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「４」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１８）、更にステップＳ５−１９からステップＳ６に進み、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われたと判定して判定信号を生成し、被加工物１６に対する三次切削加工が終了する。その後、ステップＳ７からステップＳ９までが遂行されて、一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工が完了され、被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００４２】
本実施形態の切削加工装置２による切削加工方法では、次のような作用効果が達成される。第１に、一次切削加工が行われた後に、二次切削加工（二次切削加工及び三次切削加工）が行われるので、一次切削加工にて生じる被加工物１６の表面の山状突部４８（二次切削加工にて生じる被加工物１６の表面の山状突部５０）を二次切削加工（三次切削加工）により切削することができ、これにより被加工物１６の表面に対して鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。第２に、切削加工次数Ｎ＝２（切削加工次数Ｎ＝３）が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工（一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工）の切削加工条件が自動的に演算されてこれらの加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物１６に対して鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。
【００４３】
以上、本発明に従う切削加工方法及び切削加工装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、加工次数設定手段３６により、切削加工次数Ｎ＝１，Ｎ＝２及びＮ＝３が選択的に設定されるように構成したが、これに限られず、これに加えて切削加工次数Ｎ＝４が設定されるように構成しても良く、あるいは更に切削加工次数Ｎ＝５が設定されるように構成しても良い。
【００４５】
上述した切削加工を一般式で表すと、切削加工次数Ｎが設定された場合には、Ｎ次切削加工が設定され、一次切削加工からＮ次切削加工までの間に２Ｎ−１回の切削加工が行われ、このとき、切削工具６が送り方向に２Ｎ−１回往復される。また、Ｎ次切削加工においては、送りの位相は距離ｆ／２Ｎ−１，３ｆ／２Ｎ−１，・・・，（２Ｎ−１−１）ｆ／２Ｎ−１だけそれぞれずらして、送り方向に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で切削工具６を送ることにより行われる。例えば、切削加工次数Ｎ＝１が設定されると、一次切削加工において切削回数Ｍ＝１でもって切削加工が行われ、切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工において切削回数Ｍ＝２でもって切削加工が行われ、また切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、一次切削加工から三次切削加工までの間に切削回数Ｍ＝４でもって切削加工が行われる。
【００４６】
また、例えば切削加工次数Ｎ＝４が設定された場合には、四次切削加工が設定され、一次切削加工から四次切削加工までの間に切削回数Ｍ＝８（＝２４−１）でもって切削加工が行われる。四次切削加工においては、第１切削開始位置から送り方向に送りの位相を距離ｆ／８（ｍｍ），３ｆ／８（ｍｍ），５ｆ／８（ｍｍ），７ｆ／８（ｍｍ）だけそれぞれずらして、送り方向に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で切削工具６を送り、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって被加工物１６に対して切削加工が行われる。これにより、三次切削加工により被加工物１６の表面に生じた山状突部５４を切削することができ、より一層きれいな鏡面仕上げ加工を施すことができる。例えば、切削工具６のノーズ半径（すなわち、切削工具６の切削刃部６ａの半径）を０．８（ｍｍ）、切削工具６の送り速度を０．２（ｍｍ／ｒｅｖ）として一次切削加工から四次切削加工まで行うと、四次切削加工後に残存する山状突部の高さ（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は０．１（μｍ）以下となる。
【００４７】
また例えば、上記実施形態では、加工次数設定手段３６により切削加工次数を設定することによって、被加工物１６に対する切削加工を設定している（例えば、切削加工次数を「２」に設定すると、二次切削加工が設定される）が、切削加工次数に代えて切削加工モードを設定するようにしても良く、この場合、一次（又は二次、三次、・・・）切削加工モードを設定すると、一次（又は二次、三次、・・・）切削加工が設定されるようになる。
【００４８】
また例えば、上記実施形態では、丸棒状又は円筒状の被加工物１６の外面に対して切削加工を施すように構成したが、これに限られず、円筒状の被加工物の内面に対しても上述したのと同様の切削加工方法により切削加工を施すことができる。あるいは、外面が曲面状に形成された被加工物に対しても切削加工を施すことができ、この場合には、被加工物の外形寸法データを入力手段４６により入力することにより、作動制御手段３４により第１及び第２駆動手段１２，１４をそれぞれ所要の通りに回転させ、被加工物１６の外形状に応じて切削工具６を送り方向及び切込み方向にそれぞれ適宜移動させるようにすればよい。
【００４９】
また例えば、上記実施形態では、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ電動モータから構成したが、これらを例えばリニアモータから構成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、切削工具６の切削刃部６ａを三角状に構成したが、適宜の形状のものを用いるようにしてもよい。
【００５０】
また例えば、上記実施形態では、切削加工後の被加工物１６の山状突部４８（５０，５４）の最大部位を切削するようにしているが、必ずしも最大部位を切削する必要はなく、送りの位相をずらして切削加工を施すことによって上述したのと同様の作用効果を達成することができる。
【００５１】
また例えば、上記実施形態では、移動テーブル２８及び刃物テーブル３２がそれぞれ送り方向及び切込み方向に往復移動するように構成したが、これに限られず、適宜の軸機構から構成するようにしてもよく、例えば次のように構成してもよい。第１支持手段には主軸部２０が送り方向に移動自在に支持され、また第２支持手段には刃物テーブル３２が切込み方向に支持されるように構成し、第１駆動手段が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、主軸部２０、すなわち被加工物１６が送り方向（又は、戻し方向）に往復移動され、また第２駆動手段が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、刃物テーブル３２、すなわち切削工具６が切込み方向（又は、戻し方向）に往復移動される。したがって、切削工具６が被加工物１６に対して相対的に送り方向に移動されるようになり、上述したのと同様に、切削工具６により被加工物１６の表面に対して切削加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態による切削加工装置の概略図である。
【図２】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して一次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図３】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して二次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図４】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して三次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図５】図１の切削加工装置の制御系を簡略的に示すブロック図である。
【図６】図１の切削加工装置による切削加工方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける切削加工の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
２ 切削加工装置
６ 切削工具
８ 第１支持手段
１０ 第２支持手段
１２ 第１駆動手段
１４ 第２駆動手段
１６ 被加工物
３４ 作動制御手段
３８ 加工条件演算手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法及び切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被加工物の表面に対して切削加工を施す際には、例えばＮＣ旋盤などの切削加工装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この切削加工装置は、切削工具を送り方向（すなわち、Ｚ軸方向）に移動自在に支持するための第１支持手段と、切削工具を送り方向と実質上垂直な切込み方向（すなわち、Ｘ軸方向）に移動自在に支持するための第２支持手段と、切削工具を送り方向に往復移動させるための第１駆動モータと、切削工具を切込み方向に往復移動させるための第２駆動モータと、第１及び第２駆動モータをそれぞれ作動制御するためのコントローラと、を備えている。この切削加工装置による切削加工方法では、コントローラによって第１及び第２駆動モータがそれぞれ所要の通りに作動制御されることによって切削工具が送り方向に移動され、これにより所定方向に回転される被加工物の表面に対して例えば鏡面仕上げ加工などの切削加工が施される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６６３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような従来の切削加工装置による切削加工方法では、次のような問題が生じる。すなわち、被加工物の表面に対して切削加工を行うと、切削工具の切削刃部の形状が被加工物の表面に残ることによって被加工物の表面に小さな凹凸が存在するようになり、被加工物の表面を鏡面仕上げに加工することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、被加工物の表面に対して鏡面仕上げ加工を施すことができる切削加工方法及び切削加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の切削加工方法では、切削工具を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法であって、
切削開始位置より前記所定の送り方向に所定の送り速度で前記切削工具を送り、所定の切込み量でもって前記被加工物に対して一次切削加工を行い、その後に、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相をずらして前記所定の送り方向に前記所定の送り速度で前記切削工具を送り、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して二次切削加工を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の切削加工方法では、前記一次切削加工では、前記切削開始位置より前記所定の送り方向に送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行い、また前記二次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の請求項３に記載の切削加工方法では、前記二次切削加工の後に三次切削加工が更に行われ、前記三次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行い、更に前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４に記載の切削加工装置では、切削工具を所定の送り方向に支持する第１支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に往復移動させるための第１駆動手段と、前記切削工具を前記切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段をそれぞれ作動制御するための作動制御手段と、切削加工条件を演算するための加工条件演算手段と、を備え、前記切削工具を前記送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工装置であって、
一次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は一次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより一次切削加工が行われ、この一次切削加工では、切削開始位置より前記送り方向に送り速度ｆで前記切削工具が送られて所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、
また二次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件及び二次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより二次切削加工が行われ、この二次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項５に記載の切削加工装置では、三次切削加工の設定が可能であり、三次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件、前記二次切削加工条件及び三次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記二次切削加工が行われ、更にその後に、演算された前記三次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより三次切削加工が行われ、この三次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、更に、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１に記載の切削加工方法によれば、切削開始位置より所定の送り速度で切削工具を送って所定の切込み量でもって一次切削加工が行われた後に、切削開始位置から所定の送り方向に送りの位相をずらして、所定の送り速度で切削工具を送って所定の切込み量でもって二次切削加工を行うので、一次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による小さな突部が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができ、被加工物の表面に鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。特に、二次切削加工における被加工物に対する切削工具の切込み量は、一次切削加工における被加工物に対する切削工具の切込み量と等しいので、二次切削加工においては切削工具が被加工物の表面の突部を切削し、これによって被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載の切削加工方法によれば、一次切削加工では、切削開始位置より送り速度ｆで切削工具を送って被加工物に対して切削加工を行い、また二次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／２だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って被加工物に対して切削加工を行うので、一次切削加工において生成される被加工物の表面の小さな突部の最も大きい部位が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができる。
【００１３】
さらに、本発明の請求項３に記載の切削加工方法によれば、二次切削加工の後に行われる三次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして切削工具を送り速度ｆで送って切削加工を行うことにより、二次切削加工において生成される被加工物の表面の一対の小さな突部のうち一方の最も大きい部位が切削され、また、切削開始位置から送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして切削工具を送り速度ｆで送って切削加工を行うことにより、被加工物の表面の一対の小さな突部のうち他方の最も大きい部位が切削される。したがって、二次切削加工における一対の小さな突部が三次切削加工によってそれぞれ切削されることにより、被加工物の表面粗さをより小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項４に記載の切削加工装置によれば、二次切削加工が設定されると、切削開始位置より送り速度ｆで切削工具が送られて一次切削加工が行われ、その後に、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／２だけずらして送り速度ｆで切削工具が送られて二次切削加工が行われるので、一次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による小さな突部が二次切削加工によって切削され、これにより被加工物の表面粗さを非常に小さくすることができ、被加工物の表面に鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。また、二次切削加工が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物に対する鏡面仕上げ加工を行うことが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項５に記載の切削加工装置によれば、三次切削加工が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工の後に三次切削加工が施され、この三次切削加工では、切削開始位置から送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って切削加工を行うことにより、二次切削加工において生成される切削工具の切削刃部による一対の小さな突部のうち一方が切削され、更に、切削開始位置から送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして送り速度ｆで切削工具を送って切削加工を行うことにより、上記一対の小さな突部のうち他方が切削される。したがって、二次切削加工により被加工物の表面に残存する一対の小さな突部が三次切削加工によりそれぞれ切削されることによって、被加工物の表面粗さをより小さくして非常にきれいな鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。また、三次切削加工が設定されると、一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物に対する鏡面仕上げ加工を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う切削加工方法及び切削加工装置の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による切削加工装置の概略図であり、図２は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して一次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図３は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して二次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図４は、図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して三次切削加工を施した状態を示す概略断面図であり、図５は、図１の切削加工装置の制御系を簡略的に示すブロック図であり、図６は、図１の切削加工装置による切削加工方法の流れを示すフローチャートであり、図７は、図６のフローチャートにおける切削加工の流れを示すフローチャートである。
【００１７】
図１〜図５を参照して、図示の切削加工装置２は例えばＮＣ旋盤などから構成され、加工装置本体４と、切削工具６を送り方向に支持する第１支持手段８と、切削工具６を送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段１０と、切削工具６を送り方向に往復移動させるための第１駆動手段１２と、切削工具６を切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段１４と、切削工具６による被加工物１６に対する切削加工を制御するための制御手段１８と、を有している。以下、切削加工装置２の各構成要素について詳細に説明する。
【００１８】
加工装置本体４の一端部には主軸部２０が設けられ、この主軸部２０の内部には軸受（図示せず）を介して主軸（図示せず）が回転自在に支持されている。主軸の一端部には、複数のチャック爪（図示せず）を有するチャック手段２２が設けられており、この複数のチャック爪には、加工すべき例えば丸棒状（又は、円筒状）の被加工物１６が着脱自在にチャッキング保持される。また、主軸の他端部には、例えば電動モータなどから構成される主駆動手段２４（図５参照）が駆動連結されており、主駆動手段２４が回転すると、主駆動手段２４からの回転駆動力が主軸及びチャック手段２２を介して被加工物１６に伝達されて被加工物１６が回転される。
【００１９】
第１支持手段８は、加工装置本体４の上端部に設けられた案内支持レール２６から構成されている。この案内支持レール２６は、送り方向（所謂Ｚ軸方向であって、図１〜図４において左右方向）に延びており、この案内支持レール２６には移動用テーブル２８が移動自在に支持されている。
【００２０】
第２支持手段１０は、移動用テーブル２８の上端部に設けられた支持機構３０から構成されている。この支持機構３０は、切込み方向（所謂Ｘ軸方向であって、図１において紙面に対して垂直方向、図２〜図４において上下方向）に延びており、この支持機構３０には刃物テーブル３２が移動自在に支持されている。刃物テーブル３２の上端部には、被加工物１６を切削加工するための切削工具６が取り付けられており、本実施形態では、切削工具６の切削刃部６ａ（すなわち、被加工物１６の表面に作用して切削加工を施す部分）は三角形状に構成されている（図２〜図４参照）。
【００２１】
第１駆動手段１２は、例えば電動モータなどから構成され、駆動伝達手段（図示せず）を介して移動用テーブル２８と駆動連結されている。第１駆動手段１２が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、移動用テーブル２８が図１中の矢印Ｐで示す方向（又は、矢印Ｑで示す方向）に移動され、これによって切削工具６が送り方向（又は、戻し方向）に往復移動される。
【００２２】
第２駆動手段１４は、例えば電動モータなどから構成され、駆動伝達手段（図示せず）を介して刃物テーブル３２と駆動連結されている。第２駆動手段１４が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、刃物テーブル３２が図１において紙面裏側（又は、紙面表側）、図２〜図４において上方向（又は、下方向）に移動され、これによって切削工具６が切込み方向（又は、戻し方向）に往復移動される。
【００２３】
制御手段１８は、例えばＮＣ制御装置などから構成されており、作動制御手段３４、加工次数設定手段３６、加工条件演算手段３８、記憶手段４０、カウンタ４２及び加工完了判定手段４４を含んでいる。また、この制御手段１８に関連して入力手段４６が設けられており、この入力手段４６は、例えば液晶パネルスイッチや操作キーボードなどから構成され、この入力手段４６を入力操作することにより、例えば被加工物１６の外形寸法データ、送り速度及び切込み量（後述する）などの加工情報や設定すべき切削加工次数Ｎが入力される。
【００２４】
作動制御手段３４は、主駆動手段２４、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ後述するようにして作動制御する。作動制御手段３４により主駆動手段２４の回転速度を制御することによって、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）が制御され、作動制御手段３４により第１駆動手段１２の回転速度を制御することによって、切削工具６が送り方向に移動される際の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）（すなわち、送りのリード）が制御され、また作動制御手段３４により第２駆動手段１４を制御することによって、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）が制御される。ここで、送り速度は、被加工物１６の１ｒｅｖ（回転）当たりの送り方向への切削工具６の移動距離であり、また切込み量は、加工前の被加工物１６の表面より切込み方向に切削工具６を切り込む距離である。
【００２５】
加工次数設定手段３６は、入力手段４６により入力された切削加工次数Ｎに基づき、切削加工次数Ｎ＝１，Ｎ＝２又はＮ＝３を設定する。後述するように、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝１が設定されると、一次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工が行われ、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、二次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工及び二次切削加工がこの順に行われ、また加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、三次切削加工が設定され、被加工物１６に対して一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工がこの順に行われる。
【００２６】
加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報（すなわち、被加工物１６の外形寸法データなど）に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、第１切削開始位置（すなわち、一次切削加工の始点）、切削終了位置（すなわち、切削加工の終点）などを演算設定し、また、二次切削加工又は三次切削加工において切削工具６が送り方向に移動される際の送りの位相（すなわち、二次切削加工又は三次切削加工の始点の第１切削開始位置に対するずれ量）などの切削加工条件を演算設定する。また、加工条件演算手段３８は、設定された切削加工次数Ｎに基づき、一次切削加工からＮ次切削加工までの間に行われる切削回数Ｍ＝２Ｎ−１（すなわち、切削工具６の送り方向の往復回数）を演算設定する。ここで、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）及び切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）については、これらが所定の関係を保つように（すなわち、回転速度ｎ及び送り速度ｆが同期するように）して演算設定される。
【００２７】
記憶手段４０には、加工条件演算手段３８により演算設定された切削加工条件が記憶される。カウンタ４２は、切削回数（すなわち、切削工具６の送り方向の往復回数）をカウントし、また加工完了判定手段４４は、加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍとカウンタ４２のカウント値とを対比して、切削加工が設定された切削加工次数Ｎだけ行われたか否かを判定する。
【００２８】
次に、図６及び図７をも参照して、本実施形態の切削加工装置２による切削加工方法の流れについて説明する。まず、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝１（一次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図２、図６及び図７に基づき説明する。被加工物１６に対して切削加工が行われる前の状態においては、切削工具６は、被加工物１６よりも離隔した所定の待機位置に位置付けられている。加工装置本体４のチャック手段２２に加工すべき例えば丸棒状（又は、円筒状）の被加工物１６を取り付け、入力手段４６を入力操作することにより所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝１をそれぞれ入力する（ステップＳ１，Ｓ２）。このように入力手段４６により切削加工次数Ｎ＝１が入力されると、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝１を設定し（ステップＳ３）、これにより一次切削加工が設定され、加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝１（＝２０）、第１切削開始位置及び切削終了位置などの一次切削加工条件などを自動的に演算設定し、このように演算設定された一次切削加工条件は、記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ４）。そして、このように演算設定された一次切削加工条件に基づき、被加工物１６に対する一次切削加工が次のようにして行われる（ステップＳ５）。
【００２９】
作動制御手段３４は、演算設定された一次切削加工条件に基づき、主駆動手段２４、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより被加工物１６が所定方向に回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）で回転され（ステップＳ５−１）、また移動用テーブル２８及び刃物テーブル３２がそれぞれ所要の通りに移動されることにより切削工具６が待機位置から第１切削開始位置（すなわち、被加工物１６の一端部）（図２参照）へ移動される（ステップＳ５−２）。
【００３０】
このように切削工具６が第１切削開始位置に位置付けられると一次切削加工が開始され（ステップＳ５−３）、切削工具６の切削刃部６ａが切込み方向（図２において上方向）に切込み量ｄ（ｍｍ）でもって被加工物１６の表面に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図２中の矢印Ｐで示す方向）に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第１切削開始位置から切削終了位置（すなわち、被加工物１６の他端部）まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが被加工物１６の外面に作用し、被加工物１６の表面に対して切込み量ｄ（ｍｍ）でもって一次切削加工が施される。なお、この一次切削加工において、切削工具６の切削刃部６ａの形状が被加工物１６の周表面に残り、この残存した部分は螺旋状の山状突部４８となり、切削工具６は送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で送られるので、隣接する山状突部４８の送り方向における離間距離は距離ｆ（ｍｍ）となる。
【００３１】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−４からステップＳ５−５へと進み、カウンタ４２のカウント値がカウントアップされて「１」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「１」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝１とを対比し（ステップＳ５−５）、切削加工次数Ｎ＝１が設定されている場合、加工完了判定手段４４は切削加工が設定された切削回数Ｍ＝１行われたと判定してステップＳ５−６からステップＳ６に進んで判定信号を生成する。このようにして加工が終了すると、作動制御手段３４は、加工完了判定手段４４からの判定信号に基づき、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御することにより、切削工具６を切削終了位置から元の位置（すなわち、待機位置）へと移動させ（ステップＳ７）、また主駆動手段２４の回転を停止させることにより被加工物１６の回転を停止させる（ステップＳ８）。また、カウンタ４２のカウンタ値がリセットされて（ステップＳ９）、一次切削加工が完了され、このようにして被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００３２】
なお、このように被加工物１６に対して一次切削加工を施した後に、この被加工物１６と同じ外形寸法を有する未加工の被加工物（図示せず）に対して切削加工を施す場合には、加工済みの被加工物１６をチャック手段２２から取り外した後に、未加工の被加工物をチャック手段２２に取り付けて一次切削加工を行う。この場合には、入力手段４６により加工情報を再度入力することなく、記憶手段４０に記憶された切削加工データに基づき上述したのと同様にして一次切削加工が行われる。
【００３３】
次に、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝２（二次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図３、図６及び図７に基づき説明する。切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、一次切削加工が行われた後に二次切削加工が行われ、この二次切削加工によって一次切削加工において残存する被加工物１６の表面の山状突部４８に対して切削加工が施される。
【００３４】
入力手段４６を入力操作することによって所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝２を入力すると（ステップＳ１，Ｓ２）、ステップＳ３からステップＳ９に進み、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝２（二次切削加工）を設定し、これにより二次切削加工が設定され、加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝２（＝２１）、第１切削開始位置及び切削終了位置などを演算設定するとともに、演算設定された送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）に基づき切削工具６の送りの位相φ１＝ｆ／２（ｍｍ）を自動的に演算設定し、このように自動的に演算設定された一次切削加工条件及び二次切削加工条件は、それぞれ記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ１０）。そして、このように演算設定された一次切削加工条件及び二次切削加工条件を用い、まず一次切削加工条件に基づいて上述したのと同様にして被加工物１６に対して一次切削加工（ステップＳ５−１〜ステップＳ５−４）が行われ、その後に、二次切削加工条件に基づき二次切削加工が次のようにして行われる。
【００３５】
切削工具６が第１切削開始位置から切削終了位置まで移動して一次切削加工が終了すると、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「１」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝２とを対比し（ステップＳ５−５）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝２行われていないと判定してステップＳ５−６からステップＳ５−７に進む。作動制御手段３４は、演算設定された二次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第２切削開始位置（図３参照）へ移動される（ステップＳ５−７）。この第２切削開始位置は、第１切削開始位置より図３中の矢印Ｐで示す方向に距離φ１＝ｆ／２（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第２切削開始位置に位置付けられると、二次切削加工が開始され（ステップＳ５−８）、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み方向（図３において上方向）に切込み量ｄ（ｍｍ）でもって一次切削加工において被加工物１６の表面に残存する山状突部４８の最大部位に作用して切削し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図３中の矢印Ｐで示す方向）に一次切削加工時と等しい送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第２切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、図３に示すように、切削工具６の切削刃部６ａが山状突部４８の最大部位に作用し、被加工物１６の表面に対して一次切削加工時と等しい切込み量ｄ（ｍｍ）でもって二次切削加工が施される。
【００３６】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−９からステップＳ５−１０へ進み、カウンタ４２のカウント値が更にカウントアップされて「２」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「２」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝２とを対比し（ステップＳ５−１０）、被加工物１６に対する切削加工が設定された切削回数Ｍ＝２行われたと判定してステップＳ５−１１からステップＳ６に進んで判定信号を生成する。さらにステップＳ７〜ステップＳ９が遂行されて、一次切削加工及び二次切削加工が完了され、被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００３７】
図３に示すように、この二次切削加工後において被加工物１６の表面には山状突部５０が残るようになり、上述のように切削加工次数Ｎ＝２でもって切削加工を行うと、二次切削加工において一次切削加工後に被加工物１６の表面に存在する山状突部４８の最大部位を切削するので、二次切削加工後の被加工物１６の表面の山状突部５０の高さｄ１（ｍｍ）（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は、一次切削加工における山状突部４８の高さｄ（ｍｍ）よりも小さくなり、被加工物１６の表面に鏡面仕上げ加工を施すことができる。なお、切削工具６は送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で送られるので、隣接する山状突部５０の送り方向における離間距離はそれぞれ距離ｆ／２（ｍｍ）となる。
【００３８】
次に、加工次数設定手段３６により切削加工次数Ｎ＝３（三次切削加工）が設定された場合の切削加工方法の流れについて図４、図６及び図７に基づき説明する。切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工が行われた後に三次切削加工が行われ、この三次切削加工によって二次切削加工後の被加工物１６の表面の上記山状突部５０に切削加工が施される。入力手段４６を入力操作することによって所定の加工情報（被加工物１６の外形寸法データなど）及び切削加工次数Ｎ＝３を入力すると（ステップＳ１，Ｓ２）、ステップＳ３からステップＳ９を経てステップＳ１１に進み、加工次数設定手段３６は切削加工次数Ｎ＝３を設定し、これにより三次切削加工が設定される。加工条件演算手段３８は、入力手段４６により入力された加工情報に基づき、被加工物１６の回転速度ｎ（ｒｅｖ／ｍｉｎ）、切削工具６の送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）、切削工具６の切込み量ｄ（ｍｍ）、切削回数Ｍ＝４（＝２２）、第１切削開始位置及び切削終了位置などを自動的に演算設定するとともに、演算設定された送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）に基づき、二次切削加工における切削工具６の送りの位相φ１＝ｆ／２（ｍｍ）及び三次切削加工における切削工具６の送りの位相φ２＝ｆ／４（ｍｍ），φ３＝３ｆ／４（ｍｍ）をそれぞれ自動的に演算設定し、このように演算設定された一次切削加工条件、二次切削加工条件及び三次切削加工条件は、それぞれ記憶手段４０に切削加工データとして記憶される（ステップＳ１２）。そして、このように演算された一次切削加工条件、二次切削加工条件及び三次切削加工条件を用い、一次切削加工条件に基づき一次切削加工（ステップＳ５−１〜ステップＳ５−４）が行われ、その後に、二次切削加工に基づき二次切削加工（ステップＳ５−７〜ステップＳ５−９）が行われ、更にその後に、三次切削加工条件に基づき三次切削加工が次のようにして行われる。
【００３９】
切削工具６が第２切削開始位置から切削終了位置まで移動すると、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「２」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１０）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われていないと判定してステップＳ５−１１からステップＳ５−１２に進む。作動制御手段３４は、演算設定された三次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第３切削開始位置（図４において実線で示す）へ移動される（ステップＳ５−１２）。この第３切削開始位置は、第１切削開始位置より図４中の矢印Ｐで示す方向に距離φ２＝ｆ／４（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第３切削開始位置に位置付けられると、三次切削加工が開始され（ステップＳ５−１３）、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって二次切削加工後の特定の山状突部５０（一次切削加工後の山状突部４８を切削することによって生じる一対の山状突部５０のうち一方）に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図４中の矢印Ｐで示す方向）に一次及び二次切削加工時と等しい送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第３切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが特定の山状突部５０に対してその一端部から他端部まで切削し、被加工物１６の表面に対して一次及び二次切削加工と等しい切込み量ｄ（ｍｍ）でもって切削加工が施される。
【００４０】
切削工具６が第３切削開始位置から切削終了位置まで移動すると（ステップＳ５−１４）、カウンタ４２のカウンタ値が更にカウントアップされて「３」となり、加工完了判定手段４４は、カウンタ４２のカウント値「３」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１５）、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われていないと判定してステップＳ５−１６からステップＳ５−１７に進み、作動制御手段３４は、演算設定された三次切削加工条件に基づき第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ所要の通りに制御し、これにより切削工具６が切削終了位置から第４切削開始位置（図４において一点鎖線で示す）へ移動される。この第４切削開始位置は、第１切削開始位置より図４中の矢印Ｐで示す方向に距離φ３＝３ｆ／４（ｍｍ）だけずれた位置である。このように切削工具６が第４切削開始位置に位置付けられると、切削工具６の切削刃部６ａが、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって残りの山状突部５０（一次切削加工後の山状突部４８を切削することによって生じる一対の山状突部５０のうち他方）に作用し、さらに作動制御手段３４によって第１駆動手段１２が所定方向に回転されることにより、切削工具６が送り方向（図４中の矢印Ｐで示す方向）に上記送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で第４切削開始位置から切削終了位置まで移動される。このように切削工具６が移動されることによって、切削工具６の切削刃部６ａが残りの山状突部５０に対してその一端部から他端部まで切削し、被加工物１６の表面に対して切込み量ｄ（ｍｍ）でもって切削加工が施される。このように三次切削加工によって、二次切削加工後の被加工物１６の山状突部５０の最大部位を切削するので、三次切削加工後に被加工物１６の表面に残る山状突部５４の高さｄ２（ｍｍ）（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は、二次切削加工における山状突部５０の高さｄ１（ｍｍ）よりも更に小さくなり、被加工物１６に対してよりきれいな鏡面仕上げ加工を施すことができる。
【００４１】
切削工具６が切削終了位置まで移動すると、ステップＳ５−１７からステップＳ５−１８に進み、カウンタ４２のカウント値が更にカウントアップされて「４」となり、加工完了判定手段４４は、このカウント値「４」と加工条件演算手段３８により演算設定された切削回数Ｍ＝４とを対比し（ステップＳ５−１８）、更にステップＳ５−１９からステップＳ６に進み、切削加工が設定された切削回数Ｍ＝４行われたと判定して判定信号を生成し、被加工物１６に対する三次切削加工が終了する。その後、ステップＳ７からステップＳ９までが遂行されて、一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工が完了され、被加工物１６に対する切削加工が終了する。
【００４２】
本実施形態の切削加工装置２による切削加工方法では、次のような作用効果が達成される。第１に、一次切削加工が行われた後に、二次切削加工（二次切削加工及び三次切削加工）が行われるので、一次切削加工にて生じる被加工物１６の表面の山状突部４８（二次切削加工にて生じる被加工物１６の表面の山状突部５０）を二次切削加工（三次切削加工）により切削することができ、これにより被加工物１６の表面に対して鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。第２に、切削加工次数Ｎ＝２（切削加工次数Ｎ＝３）が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工（一次切削加工、二次切削加工及び三次切削加工）の切削加工条件が自動的に演算されてこれらの加工がこの順に自動的に行われるので、比較的短時間で且つ効率的に被加工物１６に対して鏡面仕上げ加工を施すことが可能となる。
【００４３】
以上、本発明に従う切削加工方法及び切削加工装置の一実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、加工次数設定手段３６により、切削加工次数Ｎ＝１，Ｎ＝２及びＮ＝３が選択的に設定されるように構成したが、これに限られず、これに加えて切削加工次数Ｎ＝４が設定されるように構成しても良く、あるいは更に切削加工次数Ｎ＝５が設定されるように構成しても良い。
【００４５】
上述した切削加工を一般式で表すと、切削加工次数Ｎが設定された場合には、Ｎ次切削加工が設定され、一次切削加工からＮ次切削加工までの間に２Ｎ−１回の切削加工が行われ、このとき、切削工具６が送り方向に２Ｎ−１回往復される。また、Ｎ次切削加工においては、送りの位相は距離ｆ／２Ｎ−１，３ｆ／２Ｎ−１，・・・，（２Ｎ−１−１）ｆ／２Ｎ−１だけそれぞれずらして、送り方向に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で切削工具６を送ることにより行われる。例えば、切削加工次数Ｎ＝１が設定されると、一次切削加工において切削回数Ｍ＝１でもって切削加工が行われ、切削加工次数Ｎ＝２が設定されると、一次切削加工及び二次切削加工において切削回数Ｍ＝２でもって切削加工が行われ、また切削加工次数Ｎ＝３が設定されると、一次切削加工から三次切削加工までの間に切削回数Ｍ＝４でもって切削加工が行われる。
【００４６】
また、例えば切削加工次数Ｎ＝４が設定された場合には、四次切削加工が設定され、一次切削加工から四次切削加工までの間に切削回数Ｍ＝８（＝２４−１）でもって切削加工が行われる。四次切削加工においては、第１切削開始位置から送り方向に送りの位相を距離ｆ／８（ｍｍ），３ｆ／８（ｍｍ），５ｆ／８（ｍｍ），７ｆ／８（ｍｍ）だけそれぞれずらして、送り方向に送り速度ｆ（ｍｍ／ｒｅｖ）で切削工具６を送り、切込み量ｄ（ｍｍ）でもって被加工物１６に対して切削加工が行われる。これにより、三次切削加工により被加工物１６の表面に生じた山状突部５４を切削することができ、より一層きれいな鏡面仕上げ加工を施すことができる。例えば、切削工具６のノーズ半径（すなわち、切削工具６の切削刃部６ａの半径）を０．８（ｍｍ）、切削工具６の送り速度を０．２（ｍｍ／ｒｅｖ）として一次切削加工から四次切削加工まで行うと、四次切削加工後に残存する山状突部の高さ（すなわち、被加工物１６の表面粗さ）は０．１（μｍ）以下となる。
【００４７】
また例えば、上記実施形態では、加工次数設定手段３６により切削加工次数を設定することによって、被加工物１６に対する切削加工を設定している（例えば、切削加工次数を「２」に設定すると、二次切削加工が設定される）が、切削加工次数に代えて切削加工モードを設定するようにしても良く、この場合、一次（又は二次、三次、・・・）切削加工モードを設定すると、一次（又は二次、三次、・・・）切削加工が設定されるようになる。
【００４８】
また例えば、上記実施形態では、丸棒状又は円筒状の被加工物１６の外面に対して切削加工を施すように構成したが、これに限られず、円筒状の被加工物の内面に対しても上述したのと同様の切削加工方法により切削加工を施すことができる。あるいは、外面が曲面状に形成された被加工物に対しても切削加工を施すことができ、この場合には、被加工物の外形寸法データを入力手段４６により入力することにより、作動制御手段３４により第１及び第２駆動手段１２，１４をそれぞれ所要の通りに回転させ、被加工物１６の外形状に応じて切削工具６を送り方向及び切込み方向にそれぞれ適宜移動させるようにすればよい。
【００４９】
また例えば、上記実施形態では、第１駆動手段１２及び第２駆動手段１４をそれぞれ電動モータから構成したが、これらを例えばリニアモータから構成するようにしてもよい。また、上記実施形態では、切削工具６の切削刃部６ａを三角状に構成したが、適宜の形状のものを用いるようにしてもよい。
【００５０】
また例えば、上記実施形態では、切削加工後の被加工物１６の山状突部４８（５０，５４）の最大部位を切削するようにしているが、必ずしも最大部位を切削する必要はなく、送りの位相をずらして切削加工を施すことによって上述したのと同様の作用効果を達成することができる。
【００５１】
また例えば、上記実施形態では、移動テーブル２８及び刃物テーブル３２がそれぞれ送り方向及び切込み方向に往復移動するように構成したが、これに限られず、適宜の軸機構から構成するようにしてもよく、例えば次のように構成してもよい。第１支持手段には主軸部２０が送り方向に移動自在に支持され、また第２支持手段には刃物テーブル３２が切込み方向に支持されるように構成し、第１駆動手段が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、主軸部２０、すなわち被加工物１６が送り方向（又は、戻し方向）に往復移動され、また第２駆動手段が所定方向（又は、所定方向と反対方向）に回転することにより、刃物テーブル３２、すなわち切削工具６が切込み方向（又は、戻し方向）に往復移動される。したがって、切削工具６が被加工物１６に対して相対的に送り方向に移動されるようになり、上述したのと同様に、切削工具６により被加工物１６の表面に対して切削加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態による切削加工装置の概略図である。
【図２】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して一次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図３】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して二次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図４】図１の切削加工装置を用いて、被加工物に対して三次切削加工を施した状態を示す概略断面図である。
【図５】図１の切削加工装置の制御系を簡略的に示すブロック図である。
【図６】図１の切削加工装置による切削加工方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおける切削加工の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
２ 切削加工装置
６ 切削工具
８ 第１支持手段
１０ 第２支持手段
１２ 第１駆動手段
１４ 第２駆動手段
１６ 被加工物
３４ 作動制御手段
３８ 加工条件演算手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法であって、
切削開始位置より前記所定の送り方向に所定の送り速度で前記切削工具を送り、所定の切込み量でもって前記被加工物に対して一次切削加工を行い、その後に、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相をずらして前記所定の送り方向に前記所定の送り速度で前記切削工具を送り、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して二次切削加工を行うことを特徴とする切削加工方法。
【請求項２】
前記一次切削加工では、前記切削開始位置より前記所定の送り方向に送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行い、また前記二次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
【請求項３】
前記二次切削加工の後に三次切削加工が更に行われ、前記三次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行い、更に前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする請求項２に記載の切削加工方法。
【請求項４】
切削工具を所定の送り方向に支持する第１支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に往復移動させるための第１駆動手段と、前記切削工具を前記切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段をそれぞれ作動制御するための作動制御手段と、切削加工条件を演算するための加工条件演算手段と、を備え、前記切削工具を前記送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工装置であって、
一次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は一次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより一次切削加工が行われ、この一次切削加工では、切削開始位置より前記送り方向に送り速度ｆで前記切削工具が送られて所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、
また二次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件及び二次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより二次切削加工が行われ、この二次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする切削加工装置。
【請求項５】
三次切削加工の設定が可能であり、三次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件、前記二次切削加工条件及び三次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記二次切削加工が行われ、更にその後に、演算された前記三次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより三次切削加工が行われ、この三次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、更に、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする請求項４に記載の切削加工装置。
【請求項１】
切削工具を所定の送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工方法であって、
切削開始位置より前記所定の送り方向に所定の送り速度で前記切削工具を送り、所定の切込み量でもって前記被加工物に対して一次切削加工を行い、その後に、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相をずらして前記所定の送り方向に前記所定の送り速度で前記切削工具を送り、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して二次切削加工を行うことを特徴とする切削加工方法。
【請求項２】
前記一次切削加工では、前記切削開始位置より前記所定の送り方向に送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行い、また前記二次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
【請求項３】
前記二次切削加工の後に三次切削加工が更に行われ、前記三次切削加工では、前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行い、更に前記切削開始位置から前記所定の送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして、前記所定の送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具を送って前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工を行うことを特徴とする請求項２に記載の切削加工方法。
【請求項４】
切削工具を所定の送り方向に支持する第１支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に対して実質上垂直な切込み方向に支持する第２支持手段と、前記切削工具を前記送り方向に往復移動させるための第１駆動手段と、前記切削工具を前記切込み方向に往復移動させるための第２駆動手段と、前記第１及び第２駆動手段をそれぞれ作動制御するための作動制御手段と、切削加工条件を演算するための加工条件演算手段と、を備え、前記切削工具を前記送り方向に送ることにより、回転される被加工物の表面に対して切削加工を施す切削加工装置であって、
一次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は一次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより一次切削加工が行われ、この一次切削加工では、切削開始位置より前記送り方向に送り速度ｆで前記切削工具が送られて所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、
また二次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件及び二次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより二次切削加工が行われ、この二次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／２だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする切削加工装置。
【請求項５】
三次切削加工の設定が可能であり、三次切削加工が設定されると、前記加工条件演算手段は前記一次切削加工条件、前記二次切削加工条件及び三次切削加工条件を演算し、この演算された前記一次切削加工条件に基づき前記一次切削加工が行われ、その後に、演算された前記二次切削加工条件に基づき前記二次切削加工が行われ、更にその後に、演算された前記三次切削加工条件に基づき前記作動制御手段が前記第１及び第２駆動手段を作動制御することにより三次切削加工が行われ、この三次切削加工では、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離ｆ／４又は３ｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われ、更に、前記切削開始位置から前記送り方向に送りの位相を距離３ｆ／４又はｆ／４だけずらして前記送り方向に前記送り速度ｆで前記切削工具が送られて、前記所定の切込み量でもって前記被加工物に対して切削加工が行われることを特徴とする請求項４に記載の切削加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１７５７９６（Ｐ２００７−１７５７９６Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７４７５１（Ｐ２００５−３７４７５１）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（５９１０１４８３５）高松機械工業株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（５９１０１４８３５）高松機械工業株式会社 (15)
【Ｆターム（参考）】
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