切削工具の形状設計方法及び形状設計システム
【課題】工具の形状を適切に設計することによって背分力を０［Ｎ］とし且つ実際の加工に十分に適応可能とする。
【解決手段】横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計システム１であって、アプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、切削関係から任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、切削関係から別の負のアプローチ角−αの負の背分力で正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、比較部１７の比較結果に基づき正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有することを特徴とする。
【解決手段】横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計システム１であって、アプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、切削関係から任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、切削関係から別の負のアプローチ角−αの負の背分力で正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、比較部１７の比較結果に基づき正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤等に用いられる切削工具の形状を設計するために供される切削工具の形状設計方法及び形状設計システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、旋盤を用いて切削加工（以下、「旋削加工」と呼ぶ。）を行うと切削抵抗が発生し、この切削抵抗は、主分力、送り分力、背分力の３成分によって表現される。
【０００３】
図１８は、一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の概念図である。
【０００４】
図１８のように、前記３成分の内、工具１０１から工作物１０３に働く背分力Ｆは、矢印に示すように切込み方向に作用する。このため、この力Ｆにより工作物１０３は加工中に弾性変形することになる。この弾性変形が加工後に戻ることで、加工形状は図１９のようになり、良好な加工が行われなかった。
【０００５】
すなわち、このような弾性変形が発生すると、通常の旋削加工においては形状誤差の原因となり、また直径の小さな微細軸の加工においては加工を継続することが困難となる。
【０００６】
図２０は、工具のアプローチ角を正（ａ）と負（ｂ）とにセットして旋削加工を行った場合の背分力作用の概念図を示している。
【０００７】
図２０(a)のように、工具１０１のアプローチ角ψを正にセットすると、背分力は切り込みの方向である正の値となり、図２０(b)のように、工具１０１のアプローチ角ψを負にセットすると背分力は逆向きの負となる。したがって、アプローチ角をこの間の適切な角度にセットすると、背分力がゼロとなる。
【０００８】
図２１は、工具の先端部分を詳細に示した図である。
【０００９】
図２１のように、工具１０１の先端には円形状のノーズ部１０５が形成されており、工具１０１は、このノーズ部１０５と隣接した横切れ刃部１０７とで加工を行っている。アプローチ角が負の場合では、ノーズ部１０５で正（上向き）の背分力Ｆ１が発生し、横切れ刃部１０７では負（下向き）の背分力Ｆ２が発生する。これらの合力として背分力の正負が決まると考えられる。
【００１０】
これを確認するためにノーズ部１０５と横切れ刃部１０７のみによる旋削加工を試験的に行った。図２２は、切込み量を小さくし、ノーズ部だけで真ちゅうを旋削加工した場合の背分力を実験的に求めた結果のグラフである。図２３は、真ちゅうを横切れ刃部のみで加工を行った時の背分を実験的に求めた結果のグラフである。横切れ刃部のみでの加工は、図２４に示すような中空の工作物１０９を用い、工具１０１の横切れ刃部１０７のみで旋削加工を行った。
【００１１】
図２２によれば、背分力は正の値となり、アプローチ角によらず一定の値を示している。この結果より、ノーズ部１０５で発生する背分力はアプローチ角とは関係ないことが分かった。
【００１２】
図２３の結果を見ると、背分力はアプローチ角の増加に伴って直線的に増加する傾向があり、アプローチ角ψ＝０で背分力がゼロとなった。これは図２１に示す横切れ刃部１０７で発生する背分力Ｆ２がアプローチ角に依存していることを表している。
【００１３】
以上に示した図２２、図２３の結果から次のことが明らかとなった。
（１）背分力の正負はノーズ部で発生する正の値と横切れ刃部で発生する負の値との大小関係で決まる。
（２）横切れ刃部で発生する背分力の値はアプローチ角によって決定される。
（３）横切れ刃部によって決定される背分力は横切れ刃部が工作物とどのように干渉しているかに依存するため、最終的な背分力はアプローチ角と工具と工作物との間の干渉量を決める切込み量によって決定される。
【００１４】
以上の結果に基づいて旋削加工を行った結果を図２５に示す。
【００１５】
図２５は、アプローチ角を−６°と−８°に設定して切り込み量に対する背分力の変化を実験的に求めた結果のグラフである。
【００１６】
図２５のように、何れのアプローチ角の場合も切込み量が０．１ｍｍ程度までは、切込み量の増大と共に背分力が増加し、切込み量が０．１ｍｍを越えると減少する傾向を示した。これは切込み量が０．１ｍｍ以下の領域では工具のノーズ部１０５のみで加工しているため、背分力が増加傾向となり、切込み量が０．１ｍｍを超えると横切れ刃部１０７が工作物１０３と干渉して図２１に示した負の背分力が発生するため、減少傾向となるもので、図２２、図２３に示した結果を裏付けるものである。
【００１７】
図２５の結果では、アプローチ角が−８°の場合、切込み量が１．３ｍｍの時に背分力がゼロとなり、−６°の場合、切込み量が約１．９ｍｍの時にゼロとなることがわかる。
【００１８】
以上に示した結果に基づいて旋削加工した微細軸の例を図２６に示す。この例ではアプローチ角を−８°にセットして切込み量を１．３ｍｍとして加工しており、この条件で毛髪よりも細い良好な微細軸が加工できることを確認した。
【００１９】
しかしながら、このような工具では、アプローチ角に応じた切込み量はひとつしか存在しない（ψ＝−８°の場合はｔ＝１．３ｍｍ）ため、実際の加工には適応し難いという問題がある。
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−３１５１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
解決しようとする問題点は、アプローチ角及び切り込み量の設定により背分力を０［Ｎ］とし、微細軸の加工等を可能とするが、実際の加工には適応し難い点である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、工具の形状を適切に設計することによって背分力を０［Ｎ］とし且つ実際の加工に十分に適応可能とするために、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを備えたことを切削工具の形状設計方法の最も主要な特徴とする。
【００２３】
また、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、 前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有することを切削工具の形状設計システムの最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の切削工具の形状設計方法は、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを備えた。
【００２５】
このため、形状決定ステップでは、要求される切込み量に基づき、第１、第２の選択ステップで選択したアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【００２６】
また、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、 前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する。
【００２７】
このため、形状決定部では、要求される切込み量に基づき、第１、第２の選択部で選択したアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
工具の形状を適切に設計することによって背分力を０［Ｎ］とし且つ実際の加工に十分に適応可能とするという目的を、第１，第２選択ステップ及び形状決定ステップを備えた方法及び第１，第２選択部及び形状決定部を設けた装置により実現した。
【実施例１】
【００２９】
［形状設計システム］
図１は、本発明実施例に係る切削工具の形状設計システムの機能ブロック図、図２は、同切削工具の形状設計システムの構成図である。
【００３０】
図１のように、切削工具の形状設計システム１は、データベース３と第１，第２のアプローチ角決定部５，７と特性選択部９とを備え、第１，第２のアプローチ角決定部５，７の出力をディスプレイ１１に出力表示できるようになっている。
【００３１】
前記切削工具は、横切れ刃を備え旋盤によって旋削加工を行うバイトである。
【００３２】
前記データベース３には、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータが記録されている。このデータの詳細は、後述する。
【００３３】
前記第１のアプローチ角決定部５は、第１，第２の選択部１３，１５、比較部１７、形状決定部１９、記憶部２１を有し、前記第２の選択部１５は、組合せ部２３及び結合部２５を備えている。
【００３４】
前記第１の選択部１３は、前記切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択し、選択した背分力を、前記第２の選択部１５へ出力し、又第１の切込み量を正のアプローチ角と共に記憶部２１へ出力するものである。
【００３５】
前記第２の選択部１５は、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記第１の選択部１３から入力された正の背分力を相殺できる第２切込み量を選択し、前記負のアプローチ角と共に比較部１７及び記憶部２１へ出力する。
【００３６】
前記記憶部２１は、第１，第２の選択部１３，１５で前記のような選択に基づく正負のアプローチ角、第１，第２の切込み量の関係が記憶される。
【００３７】
前記比較部１７は、前記第１、第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力された第１，第２の切込み量相互を比較する。この比較は、例えば、第１，第２の切込み量の和を最小にするために行うものであり、第１、第２の選択部１３，１５からの出力及び記憶部２１からの読み出しにより行われる。但し、切込み量の範囲をある程度犠牲にして刃の強度アップが要求される場合もあり、必ずしも最小にする必要はない。
【００３８】
前記組合せ部２３は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせるためのものである。この組合せ部２３でのアプローチ角ゼロの組み合わせにより、正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せの形状を用いて前記切込み量の和の比較を行わせることができる。
【００３９】
なお、組合せ部２３を、形状決定ステップ１９に備えることもでき、この場合は、決定された正負のアプローチ角を持つ形状に連続してアプローチ角ゼロを組み合わせて最終形状とすることができる。
【００４０】
前記結合部２５は、正のすくい角を結合するためのものである。この結合部２５でのすくい角の結合により、正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せに正のすくい角を結合した形状を用いて前記切込み量の和の比較を行わせることができる。
【００４１】
結合部２５は、形状決定ステップ１９に備えることもできる。この場合は、決定された正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せを持つ形状にさらに正のすくい角を結合して最終形状とすることができる。
【００４２】
なお、結合部２５は、省略することもできる。この場合は、すくい角を考慮した形状の決定等は行われない。
【００４３】
前記形状決定部１９は、前記比較部１７の比較に基づき前記第１、第２の選択部１３，１５で選択した正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する。この決定により、例えば比較部１７で切込み量の和が最小であると判断されたとき、対応する正負のアプローチ角が、アプローチ角ゼロ及び正のすくい角と共に、工具の形状として出力される。
【００４４】
前記第２のアプローチ角決定部７は、選択部２７、比較部２９、形状決定部３１、記憶部３３を有し、前記選択部２７は、組合せ部３５及び結合部３７を備えている。
【００４５】
前記選択部２７は、前記切削関係のデータから切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択し、比較部２９及び記憶部３３へ出力する。
【００４６】
前記記憶部３３は、選択部２７で前記のような選択に基づく負のアプローチ角、切込み量の関係が記憶される。
【００４７】
前記比較部２９は、前記選択部２７による選択を繰り返して出力された切込み量相互を比較する。この比較は、例えば、切込み量を最小にするために行うものである。但し、切込み量の範囲をある程度犠牲にして刃の強度アップが要求される場合もあり、必ずしも最小の切込み量にする必要はない。
【００４８】
前記組合せ部３５及び結合部３７は、前記第１のアプローチ角決定部５の組合せ部２３及び結合部２５と同機能である。
【００４９】
なお、結合部３７も、省略することもできる。この場合は、すくい角を考慮した形状の決定等は行われない。
【００５０】
前記形状決定部３１は、前記第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９と同機能である。
【００５１】
前記特性選択部９は、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択するものである。例えば、材料には硬軟等の特性があり、材料が硬い場合にはチッピングを起こし難い工具の形状を決定するための第１のアプローチ角決定部５を選択し、材料が軟らかい場合には簡易な形状決定を行うために第２のアプローチ角決定部７を選択する。
【００５２】
従って、特性選択部９で入力する材料特性は、材料の硬度、或いは材質等となる。
【００５３】
選択された第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかの形状決定部１９，３１から決定された工具形状が出力され、ディスプレイ１１に平面的或いは立体的に表示される。
【００５４】
前記切削工具の形状設計システム１は、例えば、図２のようにクライアントコンピュータ３９，４１，・・・及びサーバーコンピュータ４５により構築されている。
【００５５】
前記クライアントコンピュータ３９，４１，・・・は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、サーバーコンピュータ４５に対してＷＡＮ、ＬＡＮ、或いはインターネット等により接続可能となっている。
【００５６】
クライアントコンピュータ３９，４１，・・・は、キーボードで構成される特性選択部９，本体部で構成される第１、第２のアプローチ角決定部５，７，及び液晶のディスプレイ１１を備えている。
【００５７】
サーバーコンピュータ４５は、データベース３を備えている。
［切削関係のデータ］
図３は、加工条件を示す図表であり、図４は、真ちゅう（C3604）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。但し、アプローチ角は−８°から＋８°まで２°ごとに変化させたものである。
【００５８】
図３の加工条件により真ちゅうの工作物を旋削加工すると図４の結果となった。図４の結果より、アプローチ角が一定の条件では背分力は切込み量に比例して直線的に変化することがわかる。また，背分力の切込み量に対する傾きはアプローチ角が０°の時にゼロで，アプローチ角が負の時は負，正の時は正となっている。さらに，全ての曲線は切込み量がほぼ０．３ｍｍの所で同じ点を通っている。
【００５９】
これらのことより，真ちゅうの工作物の場合に発生する背分力Ｆは、アプローチ角ψ、切込み量ｔで整理することができ、下記のような実験式を得ることができる。
【００６０】
F=（0.124ｔ-0.029）ψ+0.860 （１）
ただし，F：背分力
ｔ：切込み量
ψ：アプローチ角
図５〜図７は、アルミニウム（A2011）、銅タングステン（Cu-W）、快削リン青銅（C5441）の工作物を対象とした同様の測定結果を示すグラフである。
いずれの場合も図４の真ちゅうと同様の傾向を示し、これらの結果を実験式にまとめると次のようになる。
【００６１】
＜アルミニウム（A2011）＞
F=（0.099ｔ-0.017）ψ+0.575 （２）
＜銅タングステン（Cu-W）＞
F=（0.254ｔ-0.044）ψ+1.092 （３）
＜快削リン青銅（C5441）＞
F=（0.130ｔ-0.028）ψ+0.764 （４）
式（１）、（２）、（３）、（４）に示した実験式は３つの項によって構成されている。
【００６２】
式（１）、（２）、（３）、（４）はそれぞれの材料に応じて一定であると考え、これらと材料の特性を示すヤング率との関係を図８のグラフとして示した。図８によると，各項ともヤング率の変化と直線的な関係にある。また第一項と三項はヤング率と共に増加する傾向があり、第二項はわずかながら減少する傾向があることがわかった。これらの関係はヤング率のみならず横弾性係数ならびにこれと密接に関係する材料のせん断強さとの関係においても同じことがいえる。
【００６３】
この結果は旋削加工を行う時に発生する背分力は工作物の材料特性によって決まることを示しており、この関係を用いると各材料毎に加工条件を適切にセットすることにより、背分力を制御し得ることを示唆している。
【００６４】
従って、本発明実施例では、図４〜図７の関係を前記切削関係のデータとしてデータベース３に記憶させている。
［すくい角］
図９は、すくい角と背分力Ｆｖとの間形を示すグラフである。
【００６５】
図９のように、すくい角を大きくしていくと背分力は減少する傾向がある。この図９を参考にすると、すくい角を正の角度にセットすれば、背分力はその絶対値が小さくなり、図４に示した値は全体的に下がることになる。その結果図４に基づいて上記システム１にて得られる工具形状は変化し、切込み量をより小さくできると考えられる。
【００６６】
従って、より小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とするため、図９の関係をデータベース３に記憶させている。
【００６７】
但し、結合部２５，３７を設けない例では、図９の関係は不要である。
［システムの動作］
図１０〜図１２は、本システムの動作を示し、図１０は、特性選択、図１１は、第１のアプローチ角決定ステップの実行、図１２は、第２のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。
【００６８】
システムの起動により、図１０のルーチンが実行可能となる。
【００６９】
図１０のステップＳ１，Ｓ２は、特性選択ステップとして機能する。
【００７０】
ステップＳ１では、「材料特性の選択・読み込み」の処理が実行される。この処理では、図２の特性選択部９のキーボード操作により材料の硬さ、或いは種類等が特性として選択入力される。本実施例では、真ちゅう（C3604）、アルミニウム（A2011）、銅タングステン（Cu-W）、快削リン青銅（C5441）の何れかの選択入力となる。この選択によりステップＳ２へ移行する。
【００７１】
ステップＳ２では、「グループの選定」の処理が実行される。この処理では、入力された材料により、グループＡ又はＢが選定され、ステップＳ３又はＳ４へ移行する。
【００７２】
ステップＳ３は、「グループＡの形状決定」の処理を実行し、ステップＳ４は、「グループＢの形状決定」の処理を実行する。
【００７３】
グループＡの形状決定は、チッピングを起こし難い工具形状を決定するための第１のアプローチ角決定部５による処理を選択する。グループＢの形状決定は、材料が軟らかい場合に簡易な形状決定を行うため第２のアプローチ角決定部７による処理を選択する。
【００７４】
ステップＳ３は、第１のアプローチ角決定ステップとして図１１の各ステップにより実行される。図１１の各ステップの実行により、正負のアプローチ角、アプローチ角ゼロ、及びプラスのすくい角により工具の形状が決定される。
【００７５】
ステップＳ４は、第２のアプローチ角決定ステップとして図１２の各ステップにより実行される。図１２の各ステップの実行により、負のアプローチ角、アプローチ角ゼロ、及びプラスのすくい角により工具の形状が決定される。
【００７６】
ここで、図１３は、図１１のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図、図１４は、図４から求めた背分力の値を実験値と共に示すグラフ、図１５は、図１２のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図、図１６は、図４から求めた背分力の値を実験値と共に示すグラフである。
【００７７】
以下、図１１のルーチンでは、図１３を参照し、図１２のルーチンでは、図１５を参照つつ説明する。
【００７８】
図１１のステップＳ３１，Ｓ３２は、第１の選択ステップとして実行される。
ステップＳ３１では、「任意のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、第１の選択部１３がデータベース３から対応する図４〜図７の何れかの切削関係のデータを読み出し、切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角を自動で選択するか、切削関係のデータをディスプレイ１１に表示させ、作業者がキーボード操作等によりデータ上の正のアプローチ角を選択する。例えば、図４のデータにおいてアプローチ角５°（図１３のＡＢ部）を選択した。
【００７９】
ステップＳ３２では、「選択した傾きにおいて任意の切込み量における背分力の値αを求める。」の処理が実行される。この処理では、第１の選択部１３において、選択したアプローチ角５°の任意の第１の切込み量、例えば０．６５ｍｍの正の背分力α＝１．１Ｎが求められる。求められた背分力α＝１．１Ｎを前記第２の選択部１５へ出力する。また、アプローチ角５°及び第１の切込み量０．６５ｍｍを記憶部２１へ出力する。
【００８０】
図１１のステップＳ３３，Ｓ３４は、第２の選択ステップとして実行される。
【００８１】
ステップＳ３３では、「傾きが負となる別のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、第２の選択部１５において、前記読み出された切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角、例えば−１１°（図１３のＢＣ部）が選択される。
【００８２】
ステップＳ３４では、「選択した負のアプローチ角において背分力が−αとなる切込み量を選択する。」の処理が実行される。この処理では、負の背分力−α＝１．１Ｎで前記第１の選択部１３から入力された正の背分力α＝１．１Ｎを相殺できる第２の切込み量が０．８８ｍｍ（＝１．５３−０．６５）として選択され、比較部１７及び記憶部２１へ出力する。
【００８３】
これらの正負のアプローチ角を組み合わせると、第１，第２の切込み量の和として総合的な切込み量１．５３ｍｍで背分力がゼロとなる。
【００８４】
ステップＳ３５は、組合せステップ及び結合ステップとして実行される。
【００８５】
ステップＳ３５では、「引き続いて背分力がゼロとなるアプローチ角ゼロを組み合わせる。又、プラスのすくい角を結合する。」の処理が実行される。この処理では、その後アプローチ角ゼロ（図１３のＣＤ部）を設ける。従って、総合的な切込み量が１．５３ｍｍ以上の範囲では、切込み量を変えても背分力がゼロとなり、変化しない。また、このステップＳ３５では、プラスのすくい角を結合する。
【００８６】
ステップＳ３６，Ｓ３７は、形状決定ステップとして実行される。
【００８７】
ステップＳ３６では、「最適な工具形状であるか？」の判断処理が実行される。本実施例では、広い範囲の切込み量で背分力をゼロとするため、上記処理で得られた切込み量１．５３ｍｍが最小であるか否かの判断が行われる。この判断において、第１，第２の切込み量の和を最小にするアルゴリズムは、種々用いることができる。例えば、複数回のステップの繰り返しによる第１，第２の切込み量の和相互の比較において、後に決定された第１，第２の切込み量の和に対して規定回数続いて小さいと判断されたとき、当該第１，第２の切込み量の和は最小である等とすることができる。また、前記のような第１，第２の切込み量の和の決定処理を予め決められた複数回行わせ、総当たりにより最小値として求めることもできる。
【００８８】
ステップＳ３７では、「工具の幾何学的形状が決定される。」の処理が実行される。この処理では、ステップＳ３６において切込み量が最小である等と判断されたとき、形状決定部１９が、該当する正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロ、すくい角を読み出し、最適な工具形状として決定し、ディスプレイ１１へ出力する。
【００８９】
ディスプレイ１１では、例えば図１３のような横切れ刃４７を備えた切削工具４９の工具形状が出力表示される。
【００９０】
図１４の図４から求めた背分力の値を示すグラフでは、実験値を同時にプロットしている。図１４から明らかなように、この実験結果は、計算したものと非常に良く一致した。
【００９１】
図１２のステップＳ４１は、図１１のステップＳ３１に対応し、図１２のステップＳ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５は、図１１のステップＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７に対応し、ほぼ同様の処理が実行される。
【００９２】
図１２のステップＳ４１，Ｓ４２は、選択ステップとして実行される。
【００９３】
ステップＳ４１では、「傾きが負となる負のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、選択部２７がデータベース３から対応する図４〜図７の何れかの切削関係のデータを読み出し、切り込み方向に対してなす任意の負のアプローチ角を自動で選択するか、切削関係のデータをディスプレイ１１に表示させ、作業者がキーボード操作等によりデータ上の負のアプローチ角を選択する。例えば、図４のデータにおいてアプローチ角９°（図１５のＡＢ部）を選択した。
【００９４】
ステップＳ４２では、「選択した負のアプローチ角において背分力がゼロとなる切込み量を選択する。」の処理が実行される。この処理では、選択したアプローチ角９°の傾きにおいて背分力がゼロとなる切込み量が０．９１ｍｍとして選択され、比較部２９及び記憶部３３へ出力される。
【００９５】
ステップＳ４３は、組合せステップ及び結合ステップとして実行される。
【００９６】
ステップＳ４３では、「引き続いて背分力がゼロとなるアプローチ角ゼロを組み合わせる。又、プラスのすくい角を結合する。」の処理が実行される。この処理では、その後アプローチ角ゼロ（図１５のＢＣ部）を組み合わせる。従って、総合的な切込み量が０．９１ｍｍ以上の範囲では、切込み量を変えても背分力がゼロとなり、変化しない。
【００９７】
ステップＳ４４，Ｓ４５は、図１１のステップＳ３６，Ｓ３７と同様に処理され、比較部２９での比較の結果、形状決定部３１が、該当する負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロ、すくい角を読み出し、最適な工具形状として決定し、ディスプレイ１１へ出力する。
【００９８】
ディスプレイ１１では、例えば図１５のような横切れ刃５１を備えた切削工具５３の工具形状が出力表示される。
【００９９】
図１６の図４から求めた背分力の値を示すグラフでは、実験値を同時にプロットしている。図１６から明らかなように、この実験結果は、計算したものと非常に良く一致した。
［実施例の効果］
本発明実施例は、横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計方法であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角α、−αをパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップＳ３１，Ｓ３２と、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５と、前記第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を繰り返して出力された前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７とを備えた。
【０１００】
このため、形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７では、要求される切り込み量に基づき、第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５で選択したアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１０１】
横切れ刃５１を備え旋削加工を行う切削工具５３の形状設計方法において、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角α、−αをパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３と、前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３を繰り返して出力された切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５とを備えた。
【０１０２】
このため、形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５では、要求される切り込み量に基づき、選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１０３】
横切れ刃４７，５１を備え旋削加工を行う切削工具４９，５３の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップＳ３１，Ｓ３２と、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５と、前記第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を繰り返して出力された前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７とを有する第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７と、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３と、前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３を繰り返して出力された切込み量相互の比較に基づき前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３で選択したアプローチ角の何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５とを有する第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５と、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５の何れかを選択する特性選択ステップＳ１〜Ｓ４とを備えた。
【０１０４】
このため、旋削する材料の硬さなどの特性に応じて特性選択ステップＳ１〜Ｓ４により第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５の何れかを選択することができる。従って、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げる等して実際の加工に十分に適応させることができ、且つ硬い材料に対してはチッピングを起こし難い形状とし、軟らかい材料に対しては、簡易な処理を行わせること等ができる。
【０１０５】
前記第２の選択ステップＳ３３〜Ｓ３５は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップＳ３５を備えた。
【０１０６】
このため、決定したアプローチ角の切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１０７】
なお、組合せステップＳ３５は、第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７の形状決定ステップＳ３７によって実行させ、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１０８】
前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３は、負のアプローチ角−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップＳ４３を備えた。
【０１０９】
このため、決定したアプローチ角−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１１０】
なお、組合せステップＳ４３は、第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５の形状決定ステップＳ４５によって実行させ、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１１１】
前記第２の選択ステップＳ３３〜Ｓ３５は、正のすくい角を結合する結合ステップＳ３５を備えた。
【０１１２】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１１３】
なお、結合ステップＳ３５は、第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７の形状決定ステップＳ３７により実行させ、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１１４】
前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３は、正のすくい角を結合する結合ステップＳ４３を備えた。
【０１１５】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１１６】
なお、結合ステップＳ４３は、第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５の形状決定ステップＳ４５により実行させ、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１１７】
横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、前記第１，第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、前記比較部１７の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有する。
【０１１８】
このため、形状決定部１９では、要求される切り込み量に基づき、第１、第２の選択部１３，１５で選択したアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１１９】
横切れ刃５１を備え旋削加工を行う切削工具５３の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部２７と、前記選択部２７による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部２９と、前記比較部２９の比較結果に基づき前記選択部２７で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定部３１とを有する。
【０１２０】
このため、形状決定部３１では、要求される切り込み量に基づき、選択部２７で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１２１】
横切れ刃４７，５１を備え旋削加工を行う切削工具４９，５３の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、前記第１、第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、前記比較部１７の比較に基づき前記正負のアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有する第１のアプローチ角決定部５と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部２７と、前記選択部２７による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部２９と、前記比較部２９の比較結果に基づき前記負のアプローチ角−αの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部３１とを有する第２のアプローチ角決定部７と、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択する特性選択部９とを備えた。
【０１２２】
このため、旋削する材料の特性に応じて特性選択部９により第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択することができる。従って、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げる等して実際の加工に十分に適応させることができ、且つ硬い材料に対してはチッピングを起こし難い形状とし、軟らかい材料に対しては、簡易な処理を行わせること等ができる。
【０１２３】
前記第２の選択部１５は、正負のアプローチ角α，−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部２３を備えた。
【０１２４】
このため、決定したアプローチ角α，−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１２５】
なお、組合せ部２３を、第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９に設け、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１２６】
前記選択部２７は、負のアプローチ角−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部３５を備えた。
【０１２７】
このため、決定したアプローチ角−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
なお、組合せ部３５を、第２のアプローチ角決定部７の形状決定部３１に設け、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１２８】
前記第２の選択部１５は、正のすくい角を結合する結合部２５を備えた。
【０１２９】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１３０】
なお、結合部２５を、第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９に設け、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１３１】
前記選択部２７は、正のすくい角を結合する結合部３７を備えた。
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１３２】
なお、結合部３７を、第２のアプローチ角決定部５の形状決定部３１に設け、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１３３】
本発明の実施例では，工具の幾何学的形状を適切に設計することにより、切込み量の大小によらず背分力をゼロとすることができた。その結果、図２６に示すような微細軸を旋削加工によって能率的に得ることができる。
【０１３４】
背分力をゼロに制御できれば非常に剛性の低い工作物の加工も行うことができる。
【０１３５】
図１７は、中空の工作物を示す断面図である。軸芯部が穴となっている中空の工作物は剛性が低い。このため、穴径と外径が小さくなると通常の旋削加工では加工ができない。
【０１３６】
しかしながら、本発明実施例の方法、システムによって背分力をゼロに制御し、加工中の工作物の弾性変形を防ぐことができる。
【０１３７】
その結果、細い中空軸の外側の加工が可能となり、医療，通信，ロボット等の分野で必要とされている微細な中空軸の加工にも適応が可能となる。さらに、大径の中空軸を薄肉に旋削加工することもできる。
［その他］
第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５は、それぞれ単独で構成することもできる。
【０１３８】
第１、第２のアプローチ角決定部５，７は、それぞれ単独で構成することもできる。
【０１３９】
切削工具の形状設計システム１は、ネットワーク接続しないスタンドアローンのコンピュータで構成することもできる。
【０１４０】
決定した切削工具の形状をプリントアウトさせることもできる。
【０１４１】
切削工具の形状は、図形でのみならず、数値で出力させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】切削工具の形状設計システムの機能ブロック図である。（実施例１）
【図２】切削工具の形状設計システムの構成図である。（実施例１）
【図３】加工条件を示す図表である。（実施例１）
【図４】真ちゅう（C3604）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図５】アルミニウム（A2011）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図６】銅タングステン（Cu-W）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図７】快削リン青銅（C5441）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図８】材料の特性を示すヤング率との関係を示すグラフである。（実施例１）
【図９】すくい角と背分力Ｆｖとの関係を示すグラフである。（実施例１）
【図１０】特性選択に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１１】第１のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１２】第２のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１３】図１１のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図である。（実施例１）
【図１４】図４から求めた背分力の値を示すグラフである。（実施例１）
【図１５】図１２のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図である。（実施例１）
【図１６】図４から求めた背分力の値を示すグラフである。（実施例１）
【図１７】中空の工作物を示す断面図である。（実施例１）
【図１８】一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の概念図である。（従来例）
【図１９】一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の加工後の概念図である。（従来例）
【図２０】工具のアプローチ角を正（ａ）と負（ｂ）とにセットして旋削加工を行った場合の背分力作用の概念図である。（従来例）
【図２１】工具の先端部分を示した概念図である。（従来例）
【図２２】背分力とアプローチ角との関係のグラフである。（従来例）
【図２３】背分力とアプローチ角との関係のグラフである。（従来例）
【図２４】中空の工作物を負のアプローチ角の横切れ刃のみで切削する状況を示す説明図である。（従来例）
【図２５】背分力と切込み量との関係を示すグラフである。（従来例）
【図２６】旋削加工した微細軸の例を示す写真である。（従来例）
【符号の説明】
【０１４３】
１ 切削工具の形状設計システム
３ データベース
５ 第１のアプローチ角決定部
７ 第２のアプローチ角決定部
９ 特性選択部
１３ 第１の選択部
１５ 第２の選択部
１７，２９ 比較部
１９，３１ 形状決定部
２３，３５ 組合せ部
２５，３７ 結合部
Ｓ１，Ｓ２ 特性選択ステップ
Ｓ３１，Ｓ３２ 第１の選択ステップ
Ｓ３３，Ｓ３４ 第２の選択ステップ
Ｓ３６，Ｓ３７，Ｓ４４，Ｓ４５ 形状決定ステップ
Ｓ４１，Ｓ４２ 選択ステップ
Ｓ３（Ｓ３１〜Ｓ３７） グループＡの形状決定ステップ（第１の形状決定ステップ）
Ｓ４（Ｓ４１〜Ｓ４５） グループＢの形状決定ステップ（第２の形状決定ステップ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤等に用いられる切削工具の形状を設計するために供される切削工具の形状設計方法及び形状設計システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、旋盤を用いて切削加工（以下、「旋削加工」と呼ぶ。）を行うと切削抵抗が発生し、この切削抵抗は、主分力、送り分力、背分力の３成分によって表現される。
【０００３】
図１８は、一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の概念図である。
【０００４】
図１８のように、前記３成分の内、工具１０１から工作物１０３に働く背分力Ｆは、矢印に示すように切込み方向に作用する。このため、この力Ｆにより工作物１０３は加工中に弾性変形することになる。この弾性変形が加工後に戻ることで、加工形状は図１９のようになり、良好な加工が行われなかった。
【０００５】
すなわち、このような弾性変形が発生すると、通常の旋削加工においては形状誤差の原因となり、また直径の小さな微細軸の加工においては加工を継続することが困難となる。
【０００６】
図２０は、工具のアプローチ角を正（ａ）と負（ｂ）とにセットして旋削加工を行った場合の背分力作用の概念図を示している。
【０００７】
図２０(a)のように、工具１０１のアプローチ角ψを正にセットすると、背分力は切り込みの方向である正の値となり、図２０(b)のように、工具１０１のアプローチ角ψを負にセットすると背分力は逆向きの負となる。したがって、アプローチ角をこの間の適切な角度にセットすると、背分力がゼロとなる。
【０００８】
図２１は、工具の先端部分を詳細に示した図である。
【０００９】
図２１のように、工具１０１の先端には円形状のノーズ部１０５が形成されており、工具１０１は、このノーズ部１０５と隣接した横切れ刃部１０７とで加工を行っている。アプローチ角が負の場合では、ノーズ部１０５で正（上向き）の背分力Ｆ１が発生し、横切れ刃部１０７では負（下向き）の背分力Ｆ２が発生する。これらの合力として背分力の正負が決まると考えられる。
【００１０】
これを確認するためにノーズ部１０５と横切れ刃部１０７のみによる旋削加工を試験的に行った。図２２は、切込み量を小さくし、ノーズ部だけで真ちゅうを旋削加工した場合の背分力を実験的に求めた結果のグラフである。図２３は、真ちゅうを横切れ刃部のみで加工を行った時の背分を実験的に求めた結果のグラフである。横切れ刃部のみでの加工は、図２４に示すような中空の工作物１０９を用い、工具１０１の横切れ刃部１０７のみで旋削加工を行った。
【００１１】
図２２によれば、背分力は正の値となり、アプローチ角によらず一定の値を示している。この結果より、ノーズ部１０５で発生する背分力はアプローチ角とは関係ないことが分かった。
【００１２】
図２３の結果を見ると、背分力はアプローチ角の増加に伴って直線的に増加する傾向があり、アプローチ角ψ＝０で背分力がゼロとなった。これは図２１に示す横切れ刃部１０７で発生する背分力Ｆ２がアプローチ角に依存していることを表している。
【００１３】
以上に示した図２２、図２３の結果から次のことが明らかとなった。
（１）背分力の正負はノーズ部で発生する正の値と横切れ刃部で発生する負の値との大小関係で決まる。
（２）横切れ刃部で発生する背分力の値はアプローチ角によって決定される。
（３）横切れ刃部によって決定される背分力は横切れ刃部が工作物とどのように干渉しているかに依存するため、最終的な背分力はアプローチ角と工具と工作物との間の干渉量を決める切込み量によって決定される。
【００１４】
以上の結果に基づいて旋削加工を行った結果を図２５に示す。
【００１５】
図２５は、アプローチ角を−６°と−８°に設定して切り込み量に対する背分力の変化を実験的に求めた結果のグラフである。
【００１６】
図２５のように、何れのアプローチ角の場合も切込み量が０．１ｍｍ程度までは、切込み量の増大と共に背分力が増加し、切込み量が０．１ｍｍを越えると減少する傾向を示した。これは切込み量が０．１ｍｍ以下の領域では工具のノーズ部１０５のみで加工しているため、背分力が増加傾向となり、切込み量が０．１ｍｍを超えると横切れ刃部１０７が工作物１０３と干渉して図２１に示した負の背分力が発生するため、減少傾向となるもので、図２２、図２３に示した結果を裏付けるものである。
【００１７】
図２５の結果では、アプローチ角が−８°の場合、切込み量が１．３ｍｍの時に背分力がゼロとなり、−６°の場合、切込み量が約１．９ｍｍの時にゼロとなることがわかる。
【００１８】
以上に示した結果に基づいて旋削加工した微細軸の例を図２６に示す。この例ではアプローチ角を−８°にセットして切込み量を１．３ｍｍとして加工しており、この条件で毛髪よりも細い良好な微細軸が加工できることを確認した。
【００１９】
しかしながら、このような工具では、アプローチ角に応じた切込み量はひとつしか存在しない（ψ＝−８°の場合はｔ＝１．３ｍｍ）ため、実際の加工には適応し難いという問題がある。
【００２０】
【特許文献１】特開２００６−３１５１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
解決しようとする問題点は、アプローチ角及び切り込み量の設定により背分力を０［Ｎ］とし、微細軸の加工等を可能とするが、実際の加工には適応し難い点である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、工具の形状を適切に設計することによって背分力を０［Ｎ］とし且つ実際の加工に十分に適応可能とするために、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを備えたことを切削工具の形状設計方法の最も主要な特徴とする。
【００２３】
また、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、 前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有することを切削工具の形状設計システムの最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の切削工具の形状設計方法は、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを備えた。
【００２５】
このため、形状決定ステップでは、要求される切込み量に基づき、第１、第２の選択ステップで選択したアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【００２６】
また、横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、 前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する。
【００２７】
このため、形状決定部では、要求される切込み量に基づき、第１、第２の選択部で選択したアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
工具の形状を適切に設計することによって背分力を０［Ｎ］とし且つ実際の加工に十分に適応可能とするという目的を、第１，第２選択ステップ及び形状決定ステップを備えた方法及び第１，第２選択部及び形状決定部を設けた装置により実現した。
【実施例１】
【００２９】
［形状設計システム］
図１は、本発明実施例に係る切削工具の形状設計システムの機能ブロック図、図２は、同切削工具の形状設計システムの構成図である。
【００３０】
図１のように、切削工具の形状設計システム１は、データベース３と第１，第２のアプローチ角決定部５，７と特性選択部９とを備え、第１，第２のアプローチ角決定部５，７の出力をディスプレイ１１に出力表示できるようになっている。
【００３１】
前記切削工具は、横切れ刃を備え旋盤によって旋削加工を行うバイトである。
【００３２】
前記データベース３には、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータが記録されている。このデータの詳細は、後述する。
【００３３】
前記第１のアプローチ角決定部５は、第１，第２の選択部１３，１５、比較部１７、形状決定部１９、記憶部２１を有し、前記第２の選択部１５は、組合せ部２３及び結合部２５を備えている。
【００３４】
前記第１の選択部１３は、前記切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択し、選択した背分力を、前記第２の選択部１５へ出力し、又第１の切込み量を正のアプローチ角と共に記憶部２１へ出力するものである。
【００３５】
前記第２の選択部１５は、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記第１の選択部１３から入力された正の背分力を相殺できる第２切込み量を選択し、前記負のアプローチ角と共に比較部１７及び記憶部２１へ出力する。
【００３６】
前記記憶部２１は、第１，第２の選択部１３，１５で前記のような選択に基づく正負のアプローチ角、第１，第２の切込み量の関係が記憶される。
【００３７】
前記比較部１７は、前記第１、第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力された第１，第２の切込み量相互を比較する。この比較は、例えば、第１，第２の切込み量の和を最小にするために行うものであり、第１、第２の選択部１３，１５からの出力及び記憶部２１からの読み出しにより行われる。但し、切込み量の範囲をある程度犠牲にして刃の強度アップが要求される場合もあり、必ずしも最小にする必要はない。
【００３８】
前記組合せ部２３は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせるためのものである。この組合せ部２３でのアプローチ角ゼロの組み合わせにより、正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せの形状を用いて前記切込み量の和の比較を行わせることができる。
【００３９】
なお、組合せ部２３を、形状決定ステップ１９に備えることもでき、この場合は、決定された正負のアプローチ角を持つ形状に連続してアプローチ角ゼロを組み合わせて最終形状とすることができる。
【００４０】
前記結合部２５は、正のすくい角を結合するためのものである。この結合部２５でのすくい角の結合により、正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せに正のすくい角を結合した形状を用いて前記切込み量の和の比較を行わせることができる。
【００４１】
結合部２５は、形状決定ステップ１９に備えることもできる。この場合は、決定された正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロの組合せを持つ形状にさらに正のすくい角を結合して最終形状とすることができる。
【００４２】
なお、結合部２５は、省略することもできる。この場合は、すくい角を考慮した形状の決定等は行われない。
【００４３】
前記形状決定部１９は、前記比較部１７の比較に基づき前記第１、第２の選択部１３，１５で選択した正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する。この決定により、例えば比較部１７で切込み量の和が最小であると判断されたとき、対応する正負のアプローチ角が、アプローチ角ゼロ及び正のすくい角と共に、工具の形状として出力される。
【００４４】
前記第２のアプローチ角決定部７は、選択部２７、比較部２９、形状決定部３１、記憶部３３を有し、前記選択部２７は、組合せ部３５及び結合部３７を備えている。
【００４５】
前記選択部２７は、前記切削関係のデータから切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択し、比較部２９及び記憶部３３へ出力する。
【００４６】
前記記憶部３３は、選択部２７で前記のような選択に基づく負のアプローチ角、切込み量の関係が記憶される。
【００４７】
前記比較部２９は、前記選択部２７による選択を繰り返して出力された切込み量相互を比較する。この比較は、例えば、切込み量を最小にするために行うものである。但し、切込み量の範囲をある程度犠牲にして刃の強度アップが要求される場合もあり、必ずしも最小の切込み量にする必要はない。
【００４８】
前記組合せ部３５及び結合部３７は、前記第１のアプローチ角決定部５の組合せ部２３及び結合部２５と同機能である。
【００４９】
なお、結合部３７も、省略することもできる。この場合は、すくい角を考慮した形状の決定等は行われない。
【００５０】
前記形状決定部３１は、前記第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９と同機能である。
【００５１】
前記特性選択部９は、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択するものである。例えば、材料には硬軟等の特性があり、材料が硬い場合にはチッピングを起こし難い工具の形状を決定するための第１のアプローチ角決定部５を選択し、材料が軟らかい場合には簡易な形状決定を行うために第２のアプローチ角決定部７を選択する。
【００５２】
従って、特性選択部９で入力する材料特性は、材料の硬度、或いは材質等となる。
【００５３】
選択された第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかの形状決定部１９，３１から決定された工具形状が出力され、ディスプレイ１１に平面的或いは立体的に表示される。
【００５４】
前記切削工具の形状設計システム１は、例えば、図２のようにクライアントコンピュータ３９，４１，・・・及びサーバーコンピュータ４５により構築されている。
【００５５】
前記クライアントコンピュータ３９，４１，・・・は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、サーバーコンピュータ４５に対してＷＡＮ、ＬＡＮ、或いはインターネット等により接続可能となっている。
【００５６】
クライアントコンピュータ３９，４１，・・・は、キーボードで構成される特性選択部９，本体部で構成される第１、第２のアプローチ角決定部５，７，及び液晶のディスプレイ１１を備えている。
【００５７】
サーバーコンピュータ４５は、データベース３を備えている。
［切削関係のデータ］
図３は、加工条件を示す図表であり、図４は、真ちゅう（C3604）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。但し、アプローチ角は−８°から＋８°まで２°ごとに変化させたものである。
【００５８】
図３の加工条件により真ちゅうの工作物を旋削加工すると図４の結果となった。図４の結果より、アプローチ角が一定の条件では背分力は切込み量に比例して直線的に変化することがわかる。また，背分力の切込み量に対する傾きはアプローチ角が０°の時にゼロで，アプローチ角が負の時は負，正の時は正となっている。さらに，全ての曲線は切込み量がほぼ０．３ｍｍの所で同じ点を通っている。
【００５９】
これらのことより，真ちゅうの工作物の場合に発生する背分力Ｆは、アプローチ角ψ、切込み量ｔで整理することができ、下記のような実験式を得ることができる。
【００６０】
F=（0.124ｔ-0.029）ψ+0.860 （１）
ただし，F：背分力
ｔ：切込み量
ψ：アプローチ角
図５〜図７は、アルミニウム（A2011）、銅タングステン（Cu-W）、快削リン青銅（C5441）の工作物を対象とした同様の測定結果を示すグラフである。
いずれの場合も図４の真ちゅうと同様の傾向を示し、これらの結果を実験式にまとめると次のようになる。
【００６１】
＜アルミニウム（A2011）＞
F=（0.099ｔ-0.017）ψ+0.575 （２）
＜銅タングステン（Cu-W）＞
F=（0.254ｔ-0.044）ψ+1.092 （３）
＜快削リン青銅（C5441）＞
F=（0.130ｔ-0.028）ψ+0.764 （４）
式（１）、（２）、（３）、（４）に示した実験式は３つの項によって構成されている。
【００６２】
式（１）、（２）、（３）、（４）はそれぞれの材料に応じて一定であると考え、これらと材料の特性を示すヤング率との関係を図８のグラフとして示した。図８によると，各項ともヤング率の変化と直線的な関係にある。また第一項と三項はヤング率と共に増加する傾向があり、第二項はわずかながら減少する傾向があることがわかった。これらの関係はヤング率のみならず横弾性係数ならびにこれと密接に関係する材料のせん断強さとの関係においても同じことがいえる。
【００６３】
この結果は旋削加工を行う時に発生する背分力は工作物の材料特性によって決まることを示しており、この関係を用いると各材料毎に加工条件を適切にセットすることにより、背分力を制御し得ることを示唆している。
【００６４】
従って、本発明実施例では、図４〜図７の関係を前記切削関係のデータとしてデータベース３に記憶させている。
［すくい角］
図９は、すくい角と背分力Ｆｖとの間形を示すグラフである。
【００６５】
図９のように、すくい角を大きくしていくと背分力は減少する傾向がある。この図９を参考にすると、すくい角を正の角度にセットすれば、背分力はその絶対値が小さくなり、図４に示した値は全体的に下がることになる。その結果図４に基づいて上記システム１にて得られる工具形状は変化し、切込み量をより小さくできると考えられる。
【００６６】
従って、より小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とするため、図９の関係をデータベース３に記憶させている。
【００６７】
但し、結合部２５，３７を設けない例では、図９の関係は不要である。
［システムの動作］
図１０〜図１２は、本システムの動作を示し、図１０は、特性選択、図１１は、第１のアプローチ角決定ステップの実行、図１２は、第２のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。
【００６８】
システムの起動により、図１０のルーチンが実行可能となる。
【００６９】
図１０のステップＳ１，Ｓ２は、特性選択ステップとして機能する。
【００７０】
ステップＳ１では、「材料特性の選択・読み込み」の処理が実行される。この処理では、図２の特性選択部９のキーボード操作により材料の硬さ、或いは種類等が特性として選択入力される。本実施例では、真ちゅう（C3604）、アルミニウム（A2011）、銅タングステン（Cu-W）、快削リン青銅（C5441）の何れかの選択入力となる。この選択によりステップＳ２へ移行する。
【００７１】
ステップＳ２では、「グループの選定」の処理が実行される。この処理では、入力された材料により、グループＡ又はＢが選定され、ステップＳ３又はＳ４へ移行する。
【００７２】
ステップＳ３は、「グループＡの形状決定」の処理を実行し、ステップＳ４は、「グループＢの形状決定」の処理を実行する。
【００７３】
グループＡの形状決定は、チッピングを起こし難い工具形状を決定するための第１のアプローチ角決定部５による処理を選択する。グループＢの形状決定は、材料が軟らかい場合に簡易な形状決定を行うため第２のアプローチ角決定部７による処理を選択する。
【００７４】
ステップＳ３は、第１のアプローチ角決定ステップとして図１１の各ステップにより実行される。図１１の各ステップの実行により、正負のアプローチ角、アプローチ角ゼロ、及びプラスのすくい角により工具の形状が決定される。
【００７５】
ステップＳ４は、第２のアプローチ角決定ステップとして図１２の各ステップにより実行される。図１２の各ステップの実行により、負のアプローチ角、アプローチ角ゼロ、及びプラスのすくい角により工具の形状が決定される。
【００７６】
ここで、図１３は、図１１のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図、図１４は、図４から求めた背分力の値を実験値と共に示すグラフ、図１５は、図１２のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図、図１６は、図４から求めた背分力の値を実験値と共に示すグラフである。
【００７７】
以下、図１１のルーチンでは、図１３を参照し、図１２のルーチンでは、図１５を参照つつ説明する。
【００７８】
図１１のステップＳ３１，Ｓ３２は、第１の選択ステップとして実行される。
ステップＳ３１では、「任意のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、第１の選択部１３がデータベース３から対応する図４〜図７の何れかの切削関係のデータを読み出し、切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角を自動で選択するか、切削関係のデータをディスプレイ１１に表示させ、作業者がキーボード操作等によりデータ上の正のアプローチ角を選択する。例えば、図４のデータにおいてアプローチ角５°（図１３のＡＢ部）を選択した。
【００７９】
ステップＳ３２では、「選択した傾きにおいて任意の切込み量における背分力の値αを求める。」の処理が実行される。この処理では、第１の選択部１３において、選択したアプローチ角５°の任意の第１の切込み量、例えば０．６５ｍｍの正の背分力α＝１．１Ｎが求められる。求められた背分力α＝１．１Ｎを前記第２の選択部１５へ出力する。また、アプローチ角５°及び第１の切込み量０．６５ｍｍを記憶部２１へ出力する。
【００８０】
図１１のステップＳ３３，Ｓ３４は、第２の選択ステップとして実行される。
【００８１】
ステップＳ３３では、「傾きが負となる別のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、第２の選択部１５において、前記読み出された切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角、例えば−１１°（図１３のＢＣ部）が選択される。
【００８２】
ステップＳ３４では、「選択した負のアプローチ角において背分力が−αとなる切込み量を選択する。」の処理が実行される。この処理では、負の背分力−α＝１．１Ｎで前記第１の選択部１３から入力された正の背分力α＝１．１Ｎを相殺できる第２の切込み量が０．８８ｍｍ（＝１．５３−０．６５）として選択され、比較部１７及び記憶部２１へ出力する。
【００８３】
これらの正負のアプローチ角を組み合わせると、第１，第２の切込み量の和として総合的な切込み量１．５３ｍｍで背分力がゼロとなる。
【００８４】
ステップＳ３５は、組合せステップ及び結合ステップとして実行される。
【００８５】
ステップＳ３５では、「引き続いて背分力がゼロとなるアプローチ角ゼロを組み合わせる。又、プラスのすくい角を結合する。」の処理が実行される。この処理では、その後アプローチ角ゼロ（図１３のＣＤ部）を設ける。従って、総合的な切込み量が１．５３ｍｍ以上の範囲では、切込み量を変えても背分力がゼロとなり、変化しない。また、このステップＳ３５では、プラスのすくい角を結合する。
【００８６】
ステップＳ３６，Ｓ３７は、形状決定ステップとして実行される。
【００８７】
ステップＳ３６では、「最適な工具形状であるか？」の判断処理が実行される。本実施例では、広い範囲の切込み量で背分力をゼロとするため、上記処理で得られた切込み量１．５３ｍｍが最小であるか否かの判断が行われる。この判断において、第１，第２の切込み量の和を最小にするアルゴリズムは、種々用いることができる。例えば、複数回のステップの繰り返しによる第１，第２の切込み量の和相互の比較において、後に決定された第１，第２の切込み量の和に対して規定回数続いて小さいと判断されたとき、当該第１，第２の切込み量の和は最小である等とすることができる。また、前記のような第１，第２の切込み量の和の決定処理を予め決められた複数回行わせ、総当たりにより最小値として求めることもできる。
【００８８】
ステップＳ３７では、「工具の幾何学的形状が決定される。」の処理が実行される。この処理では、ステップＳ３６において切込み量が最小である等と判断されたとき、形状決定部１９が、該当する正負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロ、すくい角を読み出し、最適な工具形状として決定し、ディスプレイ１１へ出力する。
【００８９】
ディスプレイ１１では、例えば図１３のような横切れ刃４７を備えた切削工具４９の工具形状が出力表示される。
【００９０】
図１４の図４から求めた背分力の値を示すグラフでは、実験値を同時にプロットしている。図１４から明らかなように、この実験結果は、計算したものと非常に良く一致した。
【００９１】
図１２のステップＳ４１は、図１１のステップＳ３１に対応し、図１２のステップＳ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５は、図１１のステップＳ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７に対応し、ほぼ同様の処理が実行される。
【００９２】
図１２のステップＳ４１，Ｓ４２は、選択ステップとして実行される。
【００９３】
ステップＳ４１では、「傾きが負となる負のアプローチ角を選択する。」の処理が実行される。この処理では、選択部２７がデータベース３から対応する図４〜図７の何れかの切削関係のデータを読み出し、切り込み方向に対してなす任意の負のアプローチ角を自動で選択するか、切削関係のデータをディスプレイ１１に表示させ、作業者がキーボード操作等によりデータ上の負のアプローチ角を選択する。例えば、図４のデータにおいてアプローチ角９°（図１５のＡＢ部）を選択した。
【００９４】
ステップＳ４２では、「選択した負のアプローチ角において背分力がゼロとなる切込み量を選択する。」の処理が実行される。この処理では、選択したアプローチ角９°の傾きにおいて背分力がゼロとなる切込み量が０．９１ｍｍとして選択され、比較部２９及び記憶部３３へ出力される。
【００９５】
ステップＳ４３は、組合せステップ及び結合ステップとして実行される。
【００９６】
ステップＳ４３では、「引き続いて背分力がゼロとなるアプローチ角ゼロを組み合わせる。又、プラスのすくい角を結合する。」の処理が実行される。この処理では、その後アプローチ角ゼロ（図１５のＢＣ部）を組み合わせる。従って、総合的な切込み量が０．９１ｍｍ以上の範囲では、切込み量を変えても背分力がゼロとなり、変化しない。
【００９７】
ステップＳ４４，Ｓ４５は、図１１のステップＳ３６，Ｓ３７と同様に処理され、比較部２９での比較の結果、形状決定部３１が、該当する負のアプローチ角及びアプローチ角ゼロ、すくい角を読み出し、最適な工具形状として決定し、ディスプレイ１１へ出力する。
【００９８】
ディスプレイ１１では、例えば図１５のような横切れ刃５１を備えた切削工具５３の工具形状が出力表示される。
【００９９】
図１６の図４から求めた背分力の値を示すグラフでは、実験値を同時にプロットしている。図１６から明らかなように、この実験結果は、計算したものと非常に良く一致した。
［実施例の効果］
本発明実施例は、横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計方法であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角α、−αをパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップＳ３１，Ｓ３２と、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５と、前記第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を繰り返して出力された前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７とを備えた。
【０１００】
このため、形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７では、要求される切り込み量に基づき、第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５で選択したアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１０１】
横切れ刃５１を備え旋削加工を行う切削工具５３の形状設計方法において、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角α、−αをパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３と、前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３を繰り返して出力された切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５とを備えた。
【０１０２】
このため、形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５では、要求される切り込み量に基づき、選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１０３】
横切れ刃４７，５１を備え旋削加工を行う切削工具４９，５３の形状設計方法であって、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップＳ３１，Ｓ３２と、前記切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５と、前記第１、第２の選択ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を繰り返して出力された前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定ステップＳ３６，Ｓ３７とを有する第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７と、前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係のデータから反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３と、前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３を繰り返して出力された切込み量相互の比較に基づき前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３で選択したアプローチ角の何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定ステップＳ４４，Ｓ４５とを有する第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５と、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５の何れかを選択する特性選択ステップＳ１〜Ｓ４とを備えた。
【０１０４】
このため、旋削する材料の硬さなどの特性に応じて特性選択ステップＳ１〜Ｓ４により第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５の何れかを選択することができる。従って、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げる等して実際の加工に十分に適応させることができ、且つ硬い材料に対してはチッピングを起こし難い形状とし、軟らかい材料に対しては、簡易な処理を行わせること等ができる。
【０１０５】
前記第２の選択ステップＳ３３〜Ｓ３５は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップＳ３５を備えた。
【０１０６】
このため、決定したアプローチ角の切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１０７】
なお、組合せステップＳ３５は、第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７の形状決定ステップＳ３７によって実行させ、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１０８】
前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３は、負のアプローチ角−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップＳ４３を備えた。
【０１０９】
このため、決定したアプローチ角−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１１０】
なお、組合せステップＳ４３は、第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５の形状決定ステップＳ４５によって実行させ、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１１１】
前記第２の選択ステップＳ３３〜Ｓ３５は、正のすくい角を結合する結合ステップＳ３５を備えた。
【０１１２】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１１３】
なお、結合ステップＳ３５は、第１のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７の形状決定ステップＳ３７により実行させ、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１１４】
前記選択ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３は、正のすくい角を結合する結合ステップＳ４３を備えた。
【０１１５】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１１６】
なお、結合ステップＳ４３は、第２のアプローチ角決定ステップＳ４１〜Ｓ４５の形状決定ステップＳ４５により実行させ、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１１７】
横切れ刃４７を備え旋削加工を行う切削工具４９の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、前記第１，第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、前記比較部１７の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角α、−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有する。
【０１１８】
このため、形状決定部１９では、要求される切り込み量に基づき、第１、第２の選択部１３，１５で選択したアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１１９】
横切れ刃５１を備え旋削加工を行う切削工具５３の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部２７と、前記選択部２７による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部２９と、前記比較部２９の比較結果に基づき前記選択部２７で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定する形状決定部３１とを有する。
【０１２０】
このため、形状決定部３１では、要求される切り込み量に基づき、選択部２７で選択したアプローチ角−αの何れかを切削工具５３の形状として決定することができ、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げること等ができ、実際の加工に十分に適応させることができる。
【０１２１】
横切れ刃４７，５１を備え旋削加工を行う切削工具４９，５３の形状設計システム１であって、横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベース３と、前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角αの任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部１３と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角−αの負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部１５と、前記第１、第２の選択部１３，１５による選択を繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部１７と、前記比較部１７の比較に基づき前記正負のアプローチ角α，−αの組み合わせの何れかを切削工具４９の形状として決定する形状決定部１９とを有する第１のアプローチ角決定部５と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角−αの背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部２７と、前記選択部２７による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部２９と、前記比較部２９の比較結果に基づき前記負のアプローチ角−αの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部３１とを有する第２のアプローチ角決定部７と、材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択する特性選択部９とを備えた。
【０１２２】
このため、旋削する材料の特性に応じて特性選択部９により第１、第２のアプローチ角決定部５，７の何れかを選択することができる。従って、背分力をゼロにする切込み量の範囲を拡げる等して実際の加工に十分に適応させることができ、且つ硬い材料に対してはチッピングを起こし難い形状とし、軟らかい材料に対しては、簡易な処理を行わせること等ができる。
【０１２３】
前記第２の選択部１５は、正負のアプローチ角α，−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部２３を備えた。
【０１２４】
このため、決定したアプローチ角α，−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
【０１２５】
なお、組合せ部２３を、第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９に設け、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１２６】
前記選択部２７は、負のアプローチ角−αに続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部３５を備えた。
【０１２７】
このため、決定したアプローチ角−αの切込み量以上の範囲で、切込み量を変えても背分力をゼロにすることができる。
なお、組合せ部３５を、第２のアプローチ角決定部７の形状決定部３１に設け、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にアプローチ角ゼロを組み合わせることもできる。
【０１２８】
前記第２の選択部１５は、正のすくい角を結合する結合部２５を備えた。
【０１２９】
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１３０】
なお、結合部２５を、第１のアプローチ角決定部５の形状決定部１９に設け、最終的に正負のアプローチ角α，−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１３１】
前記選択部２７は、正のすくい角を結合する結合部３７を備えた。
このため、すくい角をも考慮して各ステップを実行させることにより、さらに小さな切込み量で背分力をゼロとすることなどを可能とする。
【０１３２】
なお、結合部３７を、第２のアプローチ角決定部５の形状決定部３１に設け、最終的に負のアプローチ角−αが決定された後にすくい角を結合させることもできる。
【０１３３】
本発明の実施例では，工具の幾何学的形状を適切に設計することにより、切込み量の大小によらず背分力をゼロとすることができた。その結果、図２６に示すような微細軸を旋削加工によって能率的に得ることができる。
【０１３４】
背分力をゼロに制御できれば非常に剛性の低い工作物の加工も行うことができる。
【０１３５】
図１７は、中空の工作物を示す断面図である。軸芯部が穴となっている中空の工作物は剛性が低い。このため、穴径と外径が小さくなると通常の旋削加工では加工ができない。
【０１３６】
しかしながら、本発明実施例の方法、システムによって背分力をゼロに制御し、加工中の工作物の弾性変形を防ぐことができる。
【０１３７】
その結果、細い中空軸の外側の加工が可能となり、医療，通信，ロボット等の分野で必要とされている微細な中空軸の加工にも適応が可能となる。さらに、大径の中空軸を薄肉に旋削加工することもできる。
［その他］
第１、第２のアプローチ角決定ステップＳ３１〜Ｓ３７、Ｓ４１〜Ｓ４５は、それぞれ単独で構成することもできる。
【０１３８】
第１、第２のアプローチ角決定部５，７は、それぞれ単独で構成することもできる。
【０１３９】
切削工具の形状設計システム１は、ネットワーク接続しないスタンドアローンのコンピュータで構成することもできる。
【０１４０】
決定した切削工具の形状をプリントアウトさせることもできる。
【０１４１】
切削工具の形状は、図形でのみならず、数値で出力させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】切削工具の形状設計システムの機能ブロック図である。（実施例１）
【図２】切削工具の形状設計システムの構成図である。（実施例１）
【図３】加工条件を示す図表である。（実施例１）
【図４】真ちゅう（C3604）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図５】アルミニウム（A2011）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図６】銅タングステン（Cu-W）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図７】快削リン青銅（C5441）の工作物を対象とし、アプローチ角をパラメータとして切込み量と背分力との関係を測定した結果を示すグラフである。（実施例１）
【図８】材料の特性を示すヤング率との関係を示すグラフである。（実施例１）
【図９】すくい角と背分力Ｆｖとの関係を示すグラフである。（実施例１）
【図１０】特性選択に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１１】第１のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１２】第２のアプローチ角決定ステップの実行に係るフローチャートである。（実施例１）
【図１３】図１１のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図である。（実施例１）
【図１４】図４から求めた背分力の値を示すグラフである。（実施例１）
【図１５】図１２のルーチンにより決定された工具の形状の要部を示す平面図である。（実施例１）
【図１６】図４から求めた背分力の値を示すグラフである。（実施例１）
【図１７】中空の工作物を示す断面図である。（実施例１）
【図１８】一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の概念図である。（従来例）
【図１９】一般的な工具により工作物を旋削加工した場合の加工後の概念図である。（従来例）
【図２０】工具のアプローチ角を正（ａ）と負（ｂ）とにセットして旋削加工を行った場合の背分力作用の概念図である。（従来例）
【図２１】工具の先端部分を示した概念図である。（従来例）
【図２２】背分力とアプローチ角との関係のグラフである。（従来例）
【図２３】背分力とアプローチ角との関係のグラフである。（従来例）
【図２４】中空の工作物を負のアプローチ角の横切れ刃のみで切削する状況を示す説明図である。（従来例）
【図２５】背分力と切込み量との関係を示すグラフである。（従来例）
【図２６】旋削加工した微細軸の例を示す写真である。（従来例）
【符号の説明】
【０１４３】
１ 切削工具の形状設計システム
３ データベース
５ 第１のアプローチ角決定部
７ 第２のアプローチ角決定部
９ 特性選択部
１３ 第１の選択部
１５ 第２の選択部
１７，２９ 比較部
１９，３１ 形状決定部
２３，３５ 組合せ部
２５，３７ 結合部
Ｓ１，Ｓ２ 特性選択ステップ
Ｓ３１，Ｓ３２ 第１の選択ステップ
Ｓ３３，Ｓ３４ 第２の選択ステップ
Ｓ３６，Ｓ３７，Ｓ４４，Ｓ４５ 形状決定ステップ
Ｓ４１，Ｓ４２ 選択ステップ
Ｓ３（Ｓ３１〜Ｓ３７） グループＡの形状決定ステップ（第１の形状決定ステップ）
Ｓ４（Ｓ４１〜Ｓ４５） グループＢの形状決定ステップ（第２の形状決定ステップ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、
前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項２】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法において、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップと、
前記選択ステップを繰り返して出力される切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項３】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを有する第１のアプローチ角決定ステップと、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップと、前記選択ステップを繰り返して出力される切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを有する第２のアプローチ角決定ステップと、
材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定ステップの何れかを選択する特性選択ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項４】
請求項１又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記第２の選択ステップ又は第１のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項５】
請求項２又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記選択ステップ又は第２のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項６】
請求項１又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記第２の選択ステップ又は第１のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、正のすくい角を結合する結合ステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項７】
請求項２又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記選択ステップ又は第２のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、正のすくい角を結合する結合ステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項８】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、
前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部と、
を有することを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項９】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部と、
前記選択部による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部と、
を有することを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１０】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する第１のアプローチ角決定部と、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部と、前記選択部による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する第２のアプローチ角決定部と、
材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部の何れかを選択する特性選択部と、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１１】
請求項８又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記第２の選択部又は第１のアプローチ角決定部の決定部は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１２】
請求項９又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記選択部又は第２のアプローチ角決定部の形状決定部は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１３】
請求項８又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記第２の選択部又は第１のアプローチ角決定部の形状決定部は、正のすくい角を結合する結合部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１４】
請求項９又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記選択部又は第２のアプローチ角決定部の決定部は、正のすくい角を結合する結合部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択ステップと、
前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項２】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法において、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップと、
前記選択ステップを繰り返して出力される切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項３】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計方法であって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択ステップと、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる切込み量を選択する第２の選択ステップと、前記第１、第２の選択ステップを繰り返して出力される前記第１，第２の切込み量の和相互の比較に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを有する第１のアプローチ角決定ステップと、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択ステップと、前記選択ステップを繰り返して出力される切込み量相互の比較に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定ステップとを有する第２のアプローチ角決定ステップと、
材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定ステップの何れかを選択する特性選択ステップと、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項４】
請求項１又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記第２の選択ステップ又は第１のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項５】
請求項２又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記選択ステップ又は第２のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項６】
請求項１又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記第２の選択ステップ又は第１のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、正のすくい角を結合する結合ステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項７】
請求項２又は３記載の切削工具の形状設計方法であって、
前記選択ステップ又は第２のアプローチ角決定ステップの形状決定ステップは、正のすくい角を結合する結合ステップを備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計方法。
【請求項８】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、
前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部と、
を有することを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項９】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部と、
前記選択部による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部と、
を有することを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１０】
横切れ刃を備え旋削加工を行う切削工具の形状設計システムであって、
前記横切れ刃が切り込み方向及び反切り込み方向に対してなす正負のアプローチ角をパラメータとする切込み量及び背分力の切削関係を記録したデータベースと、
前記切削関係から切り込み方向に対してなす任意の正のアプローチ角の任意の第１の切込み量の正の背分力を選択する第１の選択部と、前記切削関係から反切り込み方向に対してなす別の負のアプローチ角の負の背分力で前記正の背分力を相殺できる第２の切込み量を選択する第２の選択部と、前記第１、第２の選択部による選択を繰り返して出力される第１，第２の切込み量の和相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記正負のアプローチ角の組み合わせの何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する第１のアプローチ角決定部と、
前記切削関係から反切り込み方向に対してなす負のアプローチ角の背分力がゼロとなる切込み量を選択する選択部と、前記選択部による選択を繰り返して出力される切込み量相互を比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき前記負のアプローチ角の何れかを切削工具の形状として決定する形状決定部とを有する第２のアプローチ角決定部と、
材料の特性に応じて前記第１、第２のアプローチ角決定部の何れかを選択する特性選択部と、
を備えたことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１１】
請求項８又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記第２の選択部又は第１のアプローチ角決定部の決定部は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１２】
請求項９又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記選択部又は第２のアプローチ角決定部の形状決定部は、負のアプローチ角に続いてアプローチ角ゼロを組み合わせる組合せ部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１３】
請求項８又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記第２の選択部又は第１のアプローチ角決定部の形状決定部は、正のすくい角を結合する結合部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【請求項１４】
請求項９又は１０記載の切削工具の形状設計システムであって、
前記選択部又は第２のアプローチ角決定部の決定部は、正のすくい角を結合する結合部を備えた、
ことを特徴とする切削工具の形状設計システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１１３１４３（Ｐ２００９−１１３１４３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８７７３０（Ｐ２００７−２８７７３０）
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月５日（２００７．１１．５）
【出願人】（８９９００００５７）学校法人日本大学 (650)
【Ｆターム（参考）】
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