加工装置及び加工工具
【課題】 切削加工と研削加工が必要な円筒部分を有する被加工物に対する全工程に掛かる時間を短縮することができる加工装置及びその加工装置に用いられる加工工具を提供する。
【解決手段】 加工装置１０Ａに取り付けられる加工工具２１は、切削加工用の切削刃先部７１と研削加工用の研削砥石部７２を有し、工具軸をワーク軸に対し所定角度傾斜するように配置し、加工工具と被加工物との相対移動を一度のみ行うことにより円筒部分に対する切削加工に続いて研削加工を行う。１つの加工工具を備えた１台の加工装置で切削加工と研削加工に対応できるため、従来必要であった両加工間の被加工物の付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減することができる。
【解決手段】 加工装置１０Ａに取り付けられる加工工具２１は、切削加工用の切削刃先部７１と研削加工用の研削砥石部７２を有し、工具軸をワーク軸に対し所定角度傾斜するように配置し、加工工具と被加工物との相対移動を一度のみ行うことにより円筒部分に対する切削加工に続いて研削加工を行う。１つの加工工具を備えた１台の加工装置で切削加工と研削加工に対応できるため、従来必要であった両加工間の被加工物の付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させて加工する加工装置及びその加工装置に用いられる加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型部品や電子部品等には高い加工精度が要求されるため、ドリルもしくはエンドミル等の加工工具を用いた切削加工の後に、ダイアモンドホイール等の加工工具を用いた研削加工が必要となる。しかし、このような切削加工と研削加工は、旋盤もしくはフライス盤と研削盤という異なる加工装置により行われるため、切削加工と研削加工の加工時間の間に被加工物の付け替え等の非加工時間が必要となって手間が掛かっていた。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載された切削研削両用工具では、先端側に切削部が形成され、後端側のシャンク部と切削部との間に研削部が形成されている。これにより、１つの加工工具及び１台の加工装置で切削加工を行った後、直ちに研削加工を行うことが可能となるため、上記非加工時間が無くなって全工程に掛かる時間を短縮することが可能となる。
【特許文献１】実開平５−８８８１８号公報（段落〔０００２〕、〔００１２〕、図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば自動車のエンジンに組み込まれるシャフト部品も高い加工精度が要求されるため、切削加工の後に研削加工が行われている。ところが、特許文献１に記載された切削研削両用工具では、金型部品や電子部品等にあける穴や該部品の側面の加工には対応できるが、ピストンのような円筒の特に外周面の加工には対応できない。このため、円筒部分を有する被加工物に対しては上記非加工時間が必要となって手間が掛かるものとなっている。
【０００５】
本発明は、切削加工と研削加工が必要な円筒部分を有する被加工物に対する全工程の工数を低減することができる加工装置及びその加工装置に用いられる加工工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、被加工物を取り付けるワーク軸と加工工具を取り付ける工具軸とを備え、円筒部分を有する前記被加工物をワーク軸周りに回転させ、前記加工工具を工具軸周りに回転させつつワーク軸方向に前記被加工物と相対移動させて該被加工物を加工する加工装置において、前記加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記工具軸を前記ワーク軸に対し平行、もしくは所定角度傾斜するように配置し、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記切削刃先部と前記研削砥石先端部の相対位置関係を調整する調整手段を備えていることである。
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記調整手段は、前記切削刃先部を整形する装置及び前記研削砥石部をツルーイングする装置のうち少なくとも前記研削砥石部をツルーイングする装置であることである。
【０００８】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記調整手段は、前記ワーク軸と前記工具軸を含む平面内にて前記ワーク軸に対する前記工具軸の相対角度を変更する機構であることである。
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であることである。
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させ、工具軸周りに回転しつつ前記円筒軸方向に前記被加工物と相対移動して加工する加工工具において、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であり、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部が一体化され、工具軸がワーク軸に対し所定角度傾斜するように配置されており、相対移動により連続した切削加工と研削加工が可能であるので、加工装置は、回転する被加工物の円筒部分に対し回転する加工工具の相対移動を一度行うのみで両加工を完了することができる。よって、１つの加工工具を備えた１台の加工装置で切削加工と研削加工に対応できるため、従来必要であった両加工間の被加工物の付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減することができる。また、研削砥石部の研削量が減るため、研削砥石部の長寿命化を図ることができる。また、１台の加工装置で切削加工と研削加工が行えるので省スペース化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、調整手段は、加工工具の切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できるので、加工後における切削刃先部と研削砥石部の摩耗量が異なるときでも両者の相対位置を再設定することができる。また、両者の相対位置関係を調整して例えば被加工物に対する切削刃先部と研削砥石部の突き出し量を調節することにより、被加工物の加工表面粗さを変化させることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、少なくともツルーイングにより研削砥石部の形状を変化させることができるので、切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できる。また請求項４に係る発明によれば、ワーク軸と工具軸を含む平面内にてワーク軸に対する工具軸の角度を変更しているので、切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、回転される加工工具の円周上に備えられる複数個の切削刃具は支持部が切れ刃部よりも摩耗し易い材質で形成されており、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部の幅及び切れ刃部の幅は常に一定となるため、刃具の切れ味が保たれる。一般に、切削刃具と砥石部が一体化した加工工具は、一方の切れ味が十分でも他方の工具の切れ味が不十分となった段階で工具の修正作業を行う必要があるため、修正作業が頻繁になり、作業効率が低下する。しかし、本発明の加工工具は切削刃具の切れ味低下に起因する修正作業が少なくなり、作業効率が向上する。
【００１４】
請求項６に係る発明によれば、切削刃先部の切削刃具は、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部の幅及び切れ刃部の幅は常に一定となる。よって、研削砥石部と一体化しても加工装置に取り付けたままで切削刃先部と研削砥石部を整形及びツルーイングすることができ、加工装置から取り外して切削刃先部と研削砥石先端部の相対位置関係の調整を行う場合に比べ、整形・ツルーイング作業の工数を低減させることができる。また、被加工物と切削刃具の間の接触面積、特に切れ刃部との間の接触面積が増加することはなく、切削抵抗も一定で増加がないため、切れ刃部に過大な応力が及ぼされて欠損が生じることはなく、切削刃具の長寿命化を図ることができる。また、複数個の切削刃具が回転される加工工具の円周上に備えられた切削刃先部は、各切れ刃部が被加工物に押し当てられて被加工物を断続的に切削加工を行なうため、該切削加工によって各切削刃具と被加工物との間に発生する熱は、連続切削で熱がこもり易い旋盤等にて使用される切削刃具の場合に比べ、大気中に放出され易くなる。よって熱による各切削刃具の劣化が軽減されて、切削刃先部の長寿命化が望める。また、支持部は、所定の強度を有し、切れ刃部と固着されているために、切れ刃部に対して滑り又は剥離が発生せず、よって剛体として強度的に切れ刃部を支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を有する加工工具２１を備えており、切削加工に続いて研削加工を行うことが可能な加工装置である。また、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形・ツルーイング装置３０を備えており、切削刃先部７１の整形に続いて研削砥石部７２のツルーイングを行うことが可能な加工装置である。加工装置１０Ａのベッド１１上には、テーブル１２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持されている。テーブル１２上には、主軸台１３と心押台１４とが対向して配置されている。主軸台１３には、工作物Ｗの一端を把持するチャック１５が設けられ、心押台１４には、工作物Ｗの他端を支持するセンタ１６が設けられている。工作物Ｗは、チャック１５とセンタ１６とによってＺ軸方向と平行な軸線の周りに回転できるように両端を支持され、チャック１５によって回転駆動されるようになっている。
【００１６】
また、ベッド１１上には、工具台２０がＺ軸方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能であってＺ軸及びＸ軸と直角なＢ軸周りで回転可能に案内支持されている。即ち、ベッド１１上にはＸ軸方向に移動可能な移動テーブル２３が配置され、この移動テーブル２３上にはＢ軸周りで回転可能な回転テーブル２４及びＢ軸サーボモータ２５が配置され、この回転テーブル２４上には工具台２０及び工具駆動モータ２２等が配置されている。Ｂ軸サーボモータ２５の回転軸にはウォーム２６が嵌入されている。回転テーブル２４の側縁には、ウォーム２６と噛合するウォームホイール２７が形成されている。
【００１７】
工具台２０には、加工工具２１が工作物Ｗのワーク軸ＷＡと所定の傾斜角度θをなす工具軸Ｔ周りに回転可能に支持されている。加工工具２１は、工具駆動モータ２２によってベルト伝動機構を介して工具軸Ｔ周りに回転駆動されるようになっている。更に、加工工具２１は、Ｂ軸サーボモータ２５によって回転テーブル２４及び工具台２０と共にＢ軸周りに回転駆動され、上記工具軸Ｔの傾斜角度θが調整されるようになっている。回転テーブル２４、Ｂ軸サーボモータ２５、ウォーム２６及びウォームホイール２７が、工具軸Ｔの角度調整機構７０を構成している。加工工具２１は、詳細は後述するが、切削刃先部７１と研削砥石部７２を兼ね備えた構成となっている。即ち、１つの加工工具２１により切削刃先部７１による切削加工に続いて研削砥石部７２による研削加工が可能となっている。また、工具台２０には、加工工具２１と工作物Ｗもしくは切削刃先修正部３４や研削砥石修正部３５との接触によって発生する弾性波を検出するＡＥセンサ３３が備えられている。
【００１８】
主軸台１３には、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングするための整形・ツルーイング装置３０が設けられている。整形・ツルーイング装置３０は、回転可能なツルア軸３１の一端に同軸で取り付けられた切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備えている。ツルア軸３１は、ビルトインモータ等によって回転駆動されるようになっている。切削刃先修正部３４の外周面には、刃先修正面３４ａが設けられており、この刃先修正面３４ａにより切削刃先部７１を整形することができる。研削砥石修正部３５の外周面には、砥石修正面３５ａが設けられており、この砥石修正面３５ａにより研削砥石部７２をツルーイングすることができる。
【００１９】
切削刃先部７１や研削砥石部７２を整形・ツルーイング装置３０により整形及びツルーイングすることで、切削刃先部７１や研削砥石部７２の形状を変化させて両者の相対位置関係を調整できる。また、加工工具２１を角度調整機構７０により回転することで、ワーク軸ＷＡと工具軸Ｔを含む平面内にてワーク軸ＷＡに対する工具軸Ｔの傾斜角度θを変更することによっても切削刃先部７１と研削砥石部７２の相対位置関係を調整できる。これらの調整により、工作物Ｗに対する切削刃先部７１と研削砥石部７２の突き出し量を調節することができるので、切削加工に続いて研削加工を行ったときの工作物Ｗの研削加工取しろ及び加工表面粗さを変化させることができる。また、加工が繰り返されることにより切削刃先部７１と研削砥石部７２の摩耗量の違いから両者の相対位置がずれても両者の相対位置を再設定することができる。尚、ワーク軸ＷＡ側を旋回可能に構成してワーク軸ＷＡに対する工具軸Ｔの傾斜角度θを変更するようにしても良い。
【００２０】
加工装置１０Ａを制御する数値制御装置４０は、中央処理装置４１と、種々の制御値及びプログラムを記憶するメモリ４２と、インターフェィス４３、４４から主に構成されている。メモリ４２には、切削加工プログラム、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム等、切削加工サイクル、研削加工サイクル及びツルーイングサイクルを実行するに必要な種々のデータが記憶されている。数値制御装置４０には、インターフェース４３、４４を介して種々のデータが入出力されるようになっている。入出力装置４５として、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。また、数値制御装置４０には、ＡＥセンサ３３からの検出信号が増幅器４６を介して入力されるようになっている。
【００２１】
数値制御装置４０は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５０を介して工具台２０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ５１に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ５１に取り付けられたエンコーダ５２がＸ軸サーボモータ５１の回転位置、即ち移動テーブル２３の位置をＸ軸モータ駆動ユニット５０及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｚ軸モータ駆動ユニット５４を介してテーブル１２をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ５５に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ５５に取り付けられたエンコーダ５６がＺ軸サーボモータ５５の回転位置、即ちテーブル１２の位置をＺ軸モータ駆動ユニット５４及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｂ軸モータ駆動ユニット２８を介して回転テーブル２４をＢ軸周りに回転させるＢ軸サーボモータ２５に駆動信号を与えるようになっており、Ｂ軸サーボモータ２５に取り付けられたエンコーダ２９がＢ軸サーボモータ２５の回転位置、即ち回転テーブル２４の位置（加工工具２１の工具軸Ｔの傾斜角度θ）をＢ軸モータ駆動ユニット２８及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。
【００２２】
数値制御装置４０は、メモリ４２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５２，５６からの現在位置信号との偏差により、Ｘ軸、Ｚ軸サーボモータ５１，５５をそれぞれ駆動し、テーブル１２及び工具台２０をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。また、目標位置指令とエンコーダ２９から現在位置信号との偏差によりＢ軸サーボモータ２５を駆動し、回転テーブル２４の位置（加工工具２１の工具軸Ｔの傾斜角度θ）を目標位置（目標角度）に位置（角度）決め制御する。数値制御装置４０は、切削刃先部７１や研削砥石部７２による工作物Ｗの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達すると切削刃先部７１や研削砥石部７２のツルーイング動作を指令する。
【００２３】
加工工具２１は、図２に示すように、複数の切削刃具７３を備えた切削刃先部７１及び傾斜した研削面７４を備えた研削砥石部７２が段付き円盤状の金属コア７５に設けられた構成となっている。金属コア７５は、コア軸７５ａの端面に大径コア７５ｂが一体化された構成となっている。切削刃先部７１は、大径コア７５ｂの外周面に等角度間隔で突設された複数の切削刃具７３を備えている。研削砥石部７２は、同一底面を持つような円柱形状と円錐台形状を組み合わせた形状で、大径コア７５ｂの端面に該円錐台周面が傾斜した研削面７４として形成されている。
【００２４】
切削刃具７３は、図３に示すように、シャンク部７６に切れ刃部７７と支持部７８がロー付けされた構成となっている。特に切れ刃部７７と支持部７８は刃先が工作物に押し当られて加工されるとき、滑り、又は剥離がないように、銀ロー材等を主成分とするロー材により固着されている。切れ刃部７７は高硬度、例えば炭化タングステンＷＣにコバルトＣｏ及びニッケルＮｉが添加された高靭性な高硬度材料にて構成される厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの薄板状の焼結体である。支持部７８は切れ刃部７７よりも摩耗し易い脆性材料からなり、例えばセラミック粒子である粉末アルミナＡｌ２Ｏ３と、粉末銀ローを主成分としたロー材が混錬され、焼成された焼結体である。
【００２５】
この場合、支持部７８は切れ刃部７７よりも摩耗され易く、かつ切れ刃部７７が強度的に補強、支持される必要があるため、刃先が工作物Ｗに押し当てられ加工されるとき、支持部７８のセラミック粒子は脱落し易く、しかし切れ刃部７７を支持するための強度も有さなくてはならない。そのためセラミック粒子は脱落し過ぎても問題であるため、該切削条件を満足するためには、支持部７８のセラミック粒子の粒度は＃４００〜＃１２００、気孔率は３０％以下とすることが望ましい。ここで、気孔率とは、
（１−（測定比重（ｇ/ｃｍ３）÷真比重（ｇ/ｃｍ３）））×１００
をいう。尚、粉末アルミナＡｌ２Ｏ３は同じ多気孔質セラミックスのカテゴリにある粉末炭化珪素ＳｉＣ等に置き換えても同様の効果を得られる。
【００２６】
複数の切削刃具７３を備えた切削刃先部７１は以下に示す第１工程〜第４工程により製造される。
第１工程：先ず、プレス成形型の底に焼結体である切れ刃部７７を載置する。本焼結体材質は超硬合金等の高靭性な高硬度材料が望ましい。
第２工程：第１工程にて載置された切れ刃部７７の上部に支持部７８の構成材料である、粉末アルミナＡｌ２Ｏ３と、粉末銀ローを主成分としたロー材を混錬し、充填する。
第３工程：第２工程の状態において所定の圧力でプレスし、切れ刃部７７と支持部７８を一体で成形する。
【００２７】
第４工程：その後、所定の温度及び圧力条件にて焼成が行なわれる。このとき、支持部７８の主な構成材料である粉末銀ローを主成分とするロー材が溶融し載置された切れ刃部７７の上面に流れ、ロー付け接合される。これによって切れ刃部７７は支持部７８の構成材料の主成分である銀ローと結合されるため、接合面での界面剥離等の問題は起き難い。また同時に支持部７８では粉末銀ローが溶融しアルミナＡｌ２Ｏ３と接着し、支持部７８を形成する。そして、一体物となった切れ刃部７７、支持部７８は留め具７９、ボルト８０によってシャンク７６に固定され、これで切削刃具７３は完成される。そして、複数の切削刃具７３は、金属コア７５の大径コア７５ｂの外周面に等角度間隔でロー付けもしくはねじ止め等の手段により固定され、これで切削刃先部７１は完成される。
【００２８】
ここで工作物Ｗの切削屑が排出されてくる切削刃具７３の上面をすくい面７３ａと呼び、加工工具２１の回転により切削刃先７７ａ（ワークＷに最初に接触する角部）が描く軌跡円に対して内側に逃げることによって工作物Ｗとの接触を回避している面を逃げ面７３ｂと呼ぶ。切削刃具７３では支持部７８は工作物Ｗよりも硬度が低い脆性材料で構成されているため、刃先が工作物Ｗに押し当てられて加工を行い切れ刃部７７が摩耗すると、切れ刃部７７の摩耗につれて支持部７８も同時に摩耗され、常に同一高さとなり切れ刃部７７を支持する。
【００２９】
支持部７８は、砥粒が切削抵抗を受けた時、受ける力が所定値を超えると砥粒ごとに脱落する構造となっているため工作物Ｗに対して加工作用を及ぼさない。これにより、図３に示すように切れ刃部７７の逃げ面摩耗幅ＶＢは常に一定となり、工作物Ｗとの接触面から受ける切削抵抗も一定で増加されることはないため、欠損が生じることはなく切削刃具７３（切削刃先部７１）の長寿命化が図られる。更に、複数の切削刃具７３はそれぞれ、工作物Ｗに対し断続的に加工を行なうため、加工によって各切削刃具７３と工作物との間に発生する熱が大気中に放出され易い。よって連続切削によって熱のこもり易いバイトに比べ、熱による劣化が軽減されて、更に切削刃具７３（切削刃先部７１）の長寿命化が望める。
【００３０】
また、複数の切削刃具７３が工作物Ｗの加工面に対して均一な高さで取付けられることは非常に困難であるが、刃先の摩耗が許容される構成となっているため、工作物Ｗに対して初めに接触した切削刃具７３、即ち加工面から一番近い距離で取り付けられた切削刃具７３の切れ刃部７７及び支持部７８から摩耗が始まり、その後、順次接触した切削刃具７３が摩耗していき、最後には全ての切削刃具７３が工作物Ｗに対して同一の高さとなる。このとき、各切削刃具７３の逃げ面摩耗幅ＶＢは全て同じであるため、切削刃具７３は同量の切削抵抗を受けながら、同量づつ摩耗されていくこととなり、常に工作物Ｗに対して同一の高さが得られる。これによって精度の高い加工結果を得ることができる。
研削砥石部７２は、大径コア７５ｂの端面に超硬質のＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合したもので構成されている。そして、砥石外周面が、工具軸Ｔと所定角度θをなす傾斜した研削面７４、即ちワーク軸ＷＡと平行な研削面７４となっており、工作物Ｗの円筒部をトラバース研削するようになっている。
【００３１】
以上のような構成の加工工具２１と工作物Ｗをワーク軸ＷＡに平行に相対移動させることにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。また、切削刃先部７１の切削刃具７３は、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部７８の幅及び切れ刃部７７の幅は常に一定となる。よって、研削砥石部７２と一体化しても加工装置１０Ａに取り付けたままで切削刃先部７１と研削砥石部７２を整形及びツルーイングすることができ、ツルーイング作業の工数を低減させることができる。
【００３２】
また、例えば図２に示す切削刃先部７１の切削刃具７３の切削先端７７ａ（ワークＷに最初に接触する角部）の位置と研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａ（ワークＷに最初に接触する角部）の位置を結ぶ線がワーク軸ＷＡと平行になるように、即ち切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整した場合は、断続切削により工作物Ｗの外周面に残る波状突部を連続研削によりほぼ取り除くことができる。また、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置が研削面７４の研削先端７４ａの位置よりワークＷ側に突き出るように位置調整した場合は、上記波状突部の先端部分のみを取り除くことができる。また、研削面７４の研削先端７４ａの位置が切削刃具７３の切削先端７７ａの位置よりワークＷ側に突き出るように位置調整した場合は、上記波状突部を完全に取り除くことができる。更にこの場合であれば、研削先端７４ａの位置の切削先端７７ａの位置からの突き出し量を最小にすることで、研削砥石部７２の研削量が減るため、複数の加工機で加工を行う場合と比較して研削砥石部７２の長寿命化を図ることができる。即ち、切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの外周面の表面粗さを調整することができる。第１の実施形態の加工装置１０Ａでは、整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整するようになっている。
【００３３】
先ず、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、このフローチャートでは、工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整する場合を説明する。
数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ１００において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２の研削面７４を研削砥石修正部３５の砥石修正面３５ａに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ１０２において、加工工具２１を回転駆動すると共に切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を高速回転駆動し、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。
【００３４】
ステップ１０４において、研削面７４の研削先端７４ａが砥石修正面３５ａと接触したことを検知すると、ステップ１０４における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ１０６において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から所定量後退させる。続いて、ステップ１０８において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２を砥石修正開始位置、すなわち研削砥石修正部３５が研削砥石部７２の砥石幅から外れた位置に位置決めする。次いで、ステップ１１０において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって上記所定量前進させる。そして、ステップ１１２において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって所定の切込量前進させ、ステップ１１４において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４が研削砥石修正部３５に対して上記切込量だけ切込まれてツルーイングされる。
【００３５】
次に、ステップ１１６において、研削面７４のツルーイング終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ０１をメモリ４２に記憶する。そして、ステップ１１８において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させ、ステップ１２０において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、切削刃先部７１の切削刃具７３を切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ１２２において、メモリ４２に予め記憶されている、研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａと切削刃先部７１の切削刃具７３の切削先端７７ａのＸ方向の差分と、研削砥石修正部３５の砥石修正面３５ａと切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａのＸ方向の差分と、上記ツルーイング終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ０１とから、刃先修正終了位置のＸ方向の位置Ｐ０２を算出する。
【００３６】
そして、ステップ１２４において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって上記位置Ｐ０２まで前進させた後、ステップ１２６において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させる。これにより、切削刃先部７１の切削刃具７３が切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａに対して所定量だけ削られて整形される。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００３７】
以上のように整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。
【００３８】
第１の実施形態の加工装置１０Ａは、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングするための２種類の切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備えたものであるが、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングできる１つの整形・ツルーイングロール３２を備えたものとしても良い。この整形・ツルーイングロール３２を備えた整形・ツルーイング装置３０による切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理について図５に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、このフローチャートでは、工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整する場合を説明する。
【００３９】
ここで、整形・ツルーイングロール３２は、図６（Ａ）に示すように工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削刃具７３の切削先端７７ａを挟む先端面及び一側面を同時に整形可能な溝３２ｂが整形・ツルーイング面３２ａに形成された総型砥石とし、切削先端７７ａを整形する溝３２ｂ内の最小径部３２ｃから所定距離ｄだけ離れた最大径円筒部分３２ｄにより研削砥石部７２の研削面７４をツルーイングするものとする。この最小径部３２ｃと最大径円筒部分３２ｄとの距離ｄは、整形・ツルーイング前にＡＥセンサ等により測定されてメモリ４２に記憶されており、今回は整形・ツルーイングによる変動はないものとする。
【００４０】
数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ２００において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、図６（Ａ）に示すように、切削刃先部７１の切削刃具７３を整形・ツルーイングロール３２の整形・ツルーイング面３２ａの溝３２ｂに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ２０２において、加工工具２１を回転駆動すると共に整形・ツルーイングロール３２を高速回転駆動し、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。ステップ２０４において、切削刃具７３がツルーイング面３２ａの溝３２ｂと接触したことを検知すると、ステップ２０４における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ２０６において、工具台２０を上記接触検知位置から所定の切込量だけ前進させて切削刃先部７１の全ての切削刃具７３を整形する。
【００４１】
次に、ステップ２０８において、図６（Ｂ）に示す切削刃具７３の整形終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ１をメモリ４２に記憶する。そして、ステップ２１０において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させ、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａから僅かに離れた位置を整形・ツルーイングロール３２の最大径円筒部分３２ｄに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ２１２において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。そして、ステップ２１４において、メモリ４２に記憶した上記位置Ｐ１からメモリ４２に予め記憶されている最小径部３２ｃと最大径円筒部分３２ｄとの半径差ｄだけ離れたＸ方向の位置Ｐ２を求め、図６（Ｃ）に示すように、加工工具２１を該位置Ｐ２に位置決めする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４はツルーイング開始位置に位置決めされることになる。
【００４２】
次いで、ステップ２１６において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４が整形・ツルーイングロール３２に対して切削先端７７ａとの距離ΔＰだけ切込まれてツルーイングされてトラバースが終了する。尚、上記距離ΔＰがツルーイング可能な切込み量を超えているときは、トラバースを複数回繰り返して距離ΔＰまで切込んでツルーイングする。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００４３】
以上のように整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。
【００４４】
上述した第１の実施形態に係る加工装置１０Ａは、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングするための２種類の切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備え、もしくは１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングできる１つの整形・ツルーイングロール３２を備えているが、第２の実施形態に係る加工装置１０Ｂとして、切削刃先部７１を整形するための切削刃先修正部３４を備えた整形装置３０Ａを主軸台１３に設け、研削砥石部７２をツルーイングするための研削砥石修正部３５を備えたツルーイング装置３０Ｂを心押台１４に設けても同様な作用効果を奏する。
以上説明した第１及び第２の実施形態に係る加工装置１０Ａ，１０Ｂは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングを続けて行うことが可能な整形・ツルーイング装置３０，３０Ａ，３０Ｂを備えているが、以下に説明する第３の実施形態に係る加工装置１０Ｃは、研削砥石部７２のみをツルーイング可能なツルーイング装置を備えた加工装置である。また、第４の実施形態に係る加工装置１０Ｄは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングは外部で行う加工装置である。
【００４５】
第３の実施形態に係る加工装置１０Ｃは、ツルーイング装置３０Ｂのツルア軸３１の一端に薄幅の研削砥石修正部３５が取り付けられており、切削刃先部７１の整形を行うことが不可である点を除いて、図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａと同一構成である。第３の実施形態では、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングする場合、先ず工具台２０から加工工具２１を取り外して外部に設置された切削刃先部用整形装置により切削刃先部７１の切削刃具７３を整形する。次に工具台２０に加工工具２１を取り付け、ＡＥセンサ３３を用いて切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置を測定し、それらの測定結果に基づいて研削先端７４ａが切削先端７７ａの位置より切込み量だけ小径側に位置するようにＢ軸サーボモータ２５を駆動して回転テーブル２４を工具台２０と共にＢ軸周りに回転させる。次いで、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して切削刃具７３の切削先端７７ａの位置をツルーイング装置３０Ｂの研削砥石修正部３５の外周面の位置と一致させる。その後に、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２が所定量トラバースされ、研削砥石部７２の研削面７４が研削砥石修正部３５に対して切込み量だけ切込まれてツルーイングされる。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、ツルーイング工程におけるツルーイング装置３０Ｂ及び角度調整機構７０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００４６】
このような構成の加工装置１０Ｃであっても、１台の加工装置１０Ｃに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。尚、切削刃先部７１の整形は加工装置１０Ｃ上で自動的に行われないため、第１の実施形態で説明した切削刃先部７１を用いずに通常のバイト形状をした切削刃先部を用いても良い。
【００４７】
第４の実施形態に係る加工装置１０Ｄは、図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａと比較して切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングを行うことが不可である点を除いて同一構成である。即ち、主軸台１３には、整形・ツルーイング装置が設けられていないので、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングする場合は、工具台２０から加工工具２１を取り外して外部に設置された切削刃先部用整形装置及び研削砥石部用ツルーイング装置により切削刃先部７１及び研削砥石部７２を夫々整形及びツルーイングする。
即ち、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致するように夫々整形及びツルーイングする。この場合、工具台２０に加工工具２１を取り付けたとき、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置に多少の位置ずれが生じていても、工具台２０に加工工具２１を取り付けた後、切削先端７７ａの位置及び研削先端７４ａの位置をＡＥセンサ３３により測定し、それらの測定結果に基づいて角度調整機構７０により回転テーブル２４を工具台２０と共に回転することにより、切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置をＸ軸方向でほぼ一致する位置に調整することができる。
【００４８】
このような構成の加工装置１０Ｄであっても、１台の加工装置１０Ｄに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。尚、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングは加工装置１０Ｄ上で自動的に行われないため、第１の実施形態で説明した切削刃先部７１を用いずに通常のバイト形状をした切削刃先部を用いても良く、また、第１の実施形態で説明した多層の研削砥石部７２を用いずに電着の研削砥石部を用いても良い。
【００４９】
尚、図４及び図５に示すフローチャートは、本発明を実施する上で好適な一例を示すものに過ぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態に係る加工装置の全体を示す上面図である。
【図２】図１の加工工具を示す斜視図である。
【図３】図２の加工工具の切削刃具を示す斜視図である。
【図４】整形・ツルーイング工程における２種類の切削刃先修正部及び研削砥石修正部を備えた整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】整形・ツルーイング工程における１つの整形・ツルーイングロールを備えた整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・加工装置、２０・・・工具台、２１・・・加工工具、３０・・・整形・ツルーイング装置、３２・・・整形・ツルーイングロール、３４・・・切削刃先修正部、３５・・・研削砥石修正部、７０・・・角度調整機構、７１・・・切削刃先部、７２・・・研削砥石部、７３・・・切削刃具、７４・・・研削面、７５・・・金属コア、７６・・・シャンク部、７７・・・切れ刃部、７８・・・支持部、Ｔ・・・工具軸、Ｗ・・・工作物、ＷＡ・・・ワーク軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させて加工する加工装置及びその加工装置に用いられる加工工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型部品や電子部品等には高い加工精度が要求されるため、ドリルもしくはエンドミル等の加工工具を用いた切削加工の後に、ダイアモンドホイール等の加工工具を用いた研削加工が必要となる。しかし、このような切削加工と研削加工は、旋盤もしくはフライス盤と研削盤という異なる加工装置により行われるため、切削加工と研削加工の加工時間の間に被加工物の付け替え等の非加工時間が必要となって手間が掛かっていた。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載された切削研削両用工具では、先端側に切削部が形成され、後端側のシャンク部と切削部との間に研削部が形成されている。これにより、１つの加工工具及び１台の加工装置で切削加工を行った後、直ちに研削加工を行うことが可能となるため、上記非加工時間が無くなって全工程に掛かる時間を短縮することが可能となる。
【特許文献１】実開平５−８８８１８号公報（段落〔０００２〕、〔００１２〕、図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば自動車のエンジンに組み込まれるシャフト部品も高い加工精度が要求されるため、切削加工の後に研削加工が行われている。ところが、特許文献１に記載された切削研削両用工具では、金型部品や電子部品等にあける穴や該部品の側面の加工には対応できるが、ピストンのような円筒の特に外周面の加工には対応できない。このため、円筒部分を有する被加工物に対しては上記非加工時間が必要となって手間が掛かるものとなっている。
【０００５】
本発明は、切削加工と研削加工が必要な円筒部分を有する被加工物に対する全工程の工数を低減することができる加工装置及びその加工装置に用いられる加工工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、被加工物を取り付けるワーク軸と加工工具を取り付ける工具軸とを備え、円筒部分を有する前記被加工物をワーク軸周りに回転させ、前記加工工具を工具軸周りに回転させつつワーク軸方向に前記被加工物と相対移動させて該被加工物を加工する加工装置において、前記加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記工具軸を前記ワーク軸に対し平行、もしくは所定角度傾斜するように配置し、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記切削刃先部と前記研削砥石先端部の相対位置関係を調整する調整手段を備えていることである。
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記調整手段は、前記切削刃先部を整形する装置及び前記研削砥石部をツルーイングする装置のうち少なくとも前記研削砥石部をツルーイングする装置であることである。
【０００８】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項２において、前記調整手段は、前記ワーク軸と前記工具軸を含む平面内にて前記ワーク軸に対する前記工具軸の相対角度を変更する機構であることである。
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であることである。
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させ、工具軸周りに回転しつつ前記円筒軸方向に前記被加工物と相対移動して加工する加工工具において、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であり、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部が一体化され、工具軸がワーク軸に対し所定角度傾斜するように配置されており、相対移動により連続した切削加工と研削加工が可能であるので、加工装置は、回転する被加工物の円筒部分に対し回転する加工工具の相対移動を一度行うのみで両加工を完了することができる。よって、１つの加工工具を備えた１台の加工装置で切削加工と研削加工に対応できるため、従来必要であった両加工間の被加工物の付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減することができる。また、研削砥石部の研削量が減るため、研削砥石部の長寿命化を図ることができる。また、１台の加工装置で切削加工と研削加工が行えるので省スペース化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、調整手段は、加工工具の切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できるので、加工後における切削刃先部と研削砥石部の摩耗量が異なるときでも両者の相対位置を再設定することができる。また、両者の相対位置関係を調整して例えば被加工物に対する切削刃先部と研削砥石部の突き出し量を調節することにより、被加工物の加工表面粗さを変化させることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、少なくともツルーイングにより研削砥石部の形状を変化させることができるので、切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できる。また請求項４に係る発明によれば、ワーク軸と工具軸を含む平面内にてワーク軸に対する工具軸の角度を変更しているので、切削刃先部と研削砥石部の相対位置関係を調整できる。
【００１３】
請求項５に係る発明によれば、回転される加工工具の円周上に備えられる複数個の切削刃具は支持部が切れ刃部よりも摩耗し易い材質で形成されており、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部の幅及び切れ刃部の幅は常に一定となるため、刃具の切れ味が保たれる。一般に、切削刃具と砥石部が一体化した加工工具は、一方の切れ味が十分でも他方の工具の切れ味が不十分となった段階で工具の修正作業を行う必要があるため、修正作業が頻繁になり、作業効率が低下する。しかし、本発明の加工工具は切削刃具の切れ味低下に起因する修正作業が少なくなり、作業効率が向上する。
【００１４】
請求項６に係る発明によれば、切削刃先部の切削刃具は、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部の幅及び切れ刃部の幅は常に一定となる。よって、研削砥石部と一体化しても加工装置に取り付けたままで切削刃先部と研削砥石部を整形及びツルーイングすることができ、加工装置から取り外して切削刃先部と研削砥石先端部の相対位置関係の調整を行う場合に比べ、整形・ツルーイング作業の工数を低減させることができる。また、被加工物と切削刃具の間の接触面積、特に切れ刃部との間の接触面積が増加することはなく、切削抵抗も一定で増加がないため、切れ刃部に過大な応力が及ぼされて欠損が生じることはなく、切削刃具の長寿命化を図ることができる。また、複数個の切削刃具が回転される加工工具の円周上に備えられた切削刃先部は、各切れ刃部が被加工物に押し当てられて被加工物を断続的に切削加工を行なうため、該切削加工によって各切削刃具と被加工物との間に発生する熱は、連続切削で熱がこもり易い旋盤等にて使用される切削刃具の場合に比べ、大気中に放出され易くなる。よって熱による各切削刃具の劣化が軽減されて、切削刃先部の長寿命化が望める。また、支持部は、所定の強度を有し、切れ刃部と固着されているために、切れ刃部に対して滑り又は剥離が発生せず、よって剛体として強度的に切れ刃部を支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を有する加工工具２１を備えており、切削加工に続いて研削加工を行うことが可能な加工装置である。また、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形・ツルーイング装置３０を備えており、切削刃先部７１の整形に続いて研削砥石部７２のツルーイングを行うことが可能な加工装置である。加工装置１０Ａのベッド１１上には、テーブル１２が水平なＺ軸方向に移動可能に案内支持されている。テーブル１２上には、主軸台１３と心押台１４とが対向して配置されている。主軸台１３には、工作物Ｗの一端を把持するチャック１５が設けられ、心押台１４には、工作物Ｗの他端を支持するセンタ１６が設けられている。工作物Ｗは、チャック１５とセンタ１６とによってＺ軸方向と平行な軸線の周りに回転できるように両端を支持され、チャック１５によって回転駆動されるようになっている。
【００１６】
また、ベッド１１上には、工具台２０がＺ軸方向と直交する水平なＸ軸方向に移動可能であってＺ軸及びＸ軸と直角なＢ軸周りで回転可能に案内支持されている。即ち、ベッド１１上にはＸ軸方向に移動可能な移動テーブル２３が配置され、この移動テーブル２３上にはＢ軸周りで回転可能な回転テーブル２４及びＢ軸サーボモータ２５が配置され、この回転テーブル２４上には工具台２０及び工具駆動モータ２２等が配置されている。Ｂ軸サーボモータ２５の回転軸にはウォーム２６が嵌入されている。回転テーブル２４の側縁には、ウォーム２６と噛合するウォームホイール２７が形成されている。
【００１７】
工具台２０には、加工工具２１が工作物Ｗのワーク軸ＷＡと所定の傾斜角度θをなす工具軸Ｔ周りに回転可能に支持されている。加工工具２１は、工具駆動モータ２２によってベルト伝動機構を介して工具軸Ｔ周りに回転駆動されるようになっている。更に、加工工具２１は、Ｂ軸サーボモータ２５によって回転テーブル２４及び工具台２０と共にＢ軸周りに回転駆動され、上記工具軸Ｔの傾斜角度θが調整されるようになっている。回転テーブル２４、Ｂ軸サーボモータ２５、ウォーム２６及びウォームホイール２７が、工具軸Ｔの角度調整機構７０を構成している。加工工具２１は、詳細は後述するが、切削刃先部７１と研削砥石部７２を兼ね備えた構成となっている。即ち、１つの加工工具２１により切削刃先部７１による切削加工に続いて研削砥石部７２による研削加工が可能となっている。また、工具台２０には、加工工具２１と工作物Ｗもしくは切削刃先修正部３４や研削砥石修正部３５との接触によって発生する弾性波を検出するＡＥセンサ３３が備えられている。
【００１８】
主軸台１３には、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングするための整形・ツルーイング装置３０が設けられている。整形・ツルーイング装置３０は、回転可能なツルア軸３１の一端に同軸で取り付けられた切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備えている。ツルア軸３１は、ビルトインモータ等によって回転駆動されるようになっている。切削刃先修正部３４の外周面には、刃先修正面３４ａが設けられており、この刃先修正面３４ａにより切削刃先部７１を整形することができる。研削砥石修正部３５の外周面には、砥石修正面３５ａが設けられており、この砥石修正面３５ａにより研削砥石部７２をツルーイングすることができる。
【００１９】
切削刃先部７１や研削砥石部７２を整形・ツルーイング装置３０により整形及びツルーイングすることで、切削刃先部７１や研削砥石部７２の形状を変化させて両者の相対位置関係を調整できる。また、加工工具２１を角度調整機構７０により回転することで、ワーク軸ＷＡと工具軸Ｔを含む平面内にてワーク軸ＷＡに対する工具軸Ｔの傾斜角度θを変更することによっても切削刃先部７１と研削砥石部７２の相対位置関係を調整できる。これらの調整により、工作物Ｗに対する切削刃先部７１と研削砥石部７２の突き出し量を調節することができるので、切削加工に続いて研削加工を行ったときの工作物Ｗの研削加工取しろ及び加工表面粗さを変化させることができる。また、加工が繰り返されることにより切削刃先部７１と研削砥石部７２の摩耗量の違いから両者の相対位置がずれても両者の相対位置を再設定することができる。尚、ワーク軸ＷＡ側を旋回可能に構成してワーク軸ＷＡに対する工具軸Ｔの傾斜角度θを変更するようにしても良い。
【００２０】
加工装置１０Ａを制御する数値制御装置４０は、中央処理装置４１と、種々の制御値及びプログラムを記憶するメモリ４２と、インターフェィス４３、４４から主に構成されている。メモリ４２には、切削加工プログラム、研削加工プログラム、ツルーイングプログラム等、切削加工サイクル、研削加工サイクル及びツルーイングサイクルを実行するに必要な種々のデータが記憶されている。数値制御装置４０には、インターフェース４３、４４を介して種々のデータが入出力されるようになっている。入出力装置４５として、データの入力等を行うためのキーボード、データの表示を行うＣＲＴ等の表示装置を備えている。また、数値制御装置４０には、ＡＥセンサ３３からの検出信号が増幅器４６を介して入力されるようになっている。
【００２１】
数値制御装置４０は、Ｘ軸モータ駆動ユニット５０を介して工具台２０をＸ軸方向へ移動させるＸ軸サーボモータ５１に駆動信号を与えるようになっており、Ｘ軸サーボモータ５１に取り付けられたエンコーダ５２がＸ軸サーボモータ５１の回転位置、即ち移動テーブル２３の位置をＸ軸モータ駆動ユニット５０及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｚ軸モータ駆動ユニット５４を介してテーブル１２をＺ軸方向へ移動させるＺ軸サーボモータ５５に駆動信号を与えるようになっており、Ｚ軸サーボモータ５５に取り付けられたエンコーダ５６がＺ軸サーボモータ５５の回転位置、即ちテーブル１２の位置をＺ軸モータ駆動ユニット５４及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。また、数値制御装置４０は、Ｂ軸モータ駆動ユニット２８を介して回転テーブル２４をＢ軸周りに回転させるＢ軸サーボモータ２５に駆動信号を与えるようになっており、Ｂ軸サーボモータ２５に取り付けられたエンコーダ２９がＢ軸サーボモータ２５の回転位置、即ち回転テーブル２４の位置（加工工具２１の工具軸Ｔの傾斜角度θ）をＢ軸モータ駆動ユニット２８及び数値制御装置４０へ送出するように構成されている。
【００２２】
数値制御装置４０は、メモリ４２に記憶されたＮＣプログラムの目標位置指令とエンコーダ５２，５６からの現在位置信号との偏差により、Ｘ軸、Ｚ軸サーボモータ５１，５５をそれぞれ駆動し、テーブル１２及び工具台２０をそれぞれ目標位置に位置決め制御する。また、目標位置指令とエンコーダ２９から現在位置信号との偏差によりＢ軸サーボモータ２５を駆動し、回転テーブル２４の位置（加工工具２１の工具軸Ｔの傾斜角度θ）を目標位置（目標角度）に位置（角度）決め制御する。数値制御装置４０は、切削刃先部７１や研削砥石部７２による工作物Ｗの加工本数をカウントし、加工本数が予め定められた値に達すると切削刃先部７１や研削砥石部７２のツルーイング動作を指令する。
【００２３】
加工工具２１は、図２に示すように、複数の切削刃具７３を備えた切削刃先部７１及び傾斜した研削面７４を備えた研削砥石部７２が段付き円盤状の金属コア７５に設けられた構成となっている。金属コア７５は、コア軸７５ａの端面に大径コア７５ｂが一体化された構成となっている。切削刃先部７１は、大径コア７５ｂの外周面に等角度間隔で突設された複数の切削刃具７３を備えている。研削砥石部７２は、同一底面を持つような円柱形状と円錐台形状を組み合わせた形状で、大径コア７５ｂの端面に該円錐台周面が傾斜した研削面７４として形成されている。
【００２４】
切削刃具７３は、図３に示すように、シャンク部７６に切れ刃部７７と支持部７８がロー付けされた構成となっている。特に切れ刃部７７と支持部７８は刃先が工作物に押し当られて加工されるとき、滑り、又は剥離がないように、銀ロー材等を主成分とするロー材により固着されている。切れ刃部７７は高硬度、例えば炭化タングステンＷＣにコバルトＣｏ及びニッケルＮｉが添加された高靭性な高硬度材料にて構成される厚さ０．２ｍｍ〜２ｍｍの薄板状の焼結体である。支持部７８は切れ刃部７７よりも摩耗し易い脆性材料からなり、例えばセラミック粒子である粉末アルミナＡｌ２Ｏ３と、粉末銀ローを主成分としたロー材が混錬され、焼成された焼結体である。
【００２５】
この場合、支持部７８は切れ刃部７７よりも摩耗され易く、かつ切れ刃部７７が強度的に補強、支持される必要があるため、刃先が工作物Ｗに押し当てられ加工されるとき、支持部７８のセラミック粒子は脱落し易く、しかし切れ刃部７７を支持するための強度も有さなくてはならない。そのためセラミック粒子は脱落し過ぎても問題であるため、該切削条件を満足するためには、支持部７８のセラミック粒子の粒度は＃４００〜＃１２００、気孔率は３０％以下とすることが望ましい。ここで、気孔率とは、
（１−（測定比重（ｇ/ｃｍ３）÷真比重（ｇ/ｃｍ３）））×１００
をいう。尚、粉末アルミナＡｌ２Ｏ３は同じ多気孔質セラミックスのカテゴリにある粉末炭化珪素ＳｉＣ等に置き換えても同様の効果を得られる。
【００２６】
複数の切削刃具７３を備えた切削刃先部７１は以下に示す第１工程〜第４工程により製造される。
第１工程：先ず、プレス成形型の底に焼結体である切れ刃部７７を載置する。本焼結体材質は超硬合金等の高靭性な高硬度材料が望ましい。
第２工程：第１工程にて載置された切れ刃部７７の上部に支持部７８の構成材料である、粉末アルミナＡｌ２Ｏ３と、粉末銀ローを主成分としたロー材を混錬し、充填する。
第３工程：第２工程の状態において所定の圧力でプレスし、切れ刃部７７と支持部７８を一体で成形する。
【００２７】
第４工程：その後、所定の温度及び圧力条件にて焼成が行なわれる。このとき、支持部７８の主な構成材料である粉末銀ローを主成分とするロー材が溶融し載置された切れ刃部７７の上面に流れ、ロー付け接合される。これによって切れ刃部７７は支持部７８の構成材料の主成分である銀ローと結合されるため、接合面での界面剥離等の問題は起き難い。また同時に支持部７８では粉末銀ローが溶融しアルミナＡｌ２Ｏ３と接着し、支持部７８を形成する。そして、一体物となった切れ刃部７７、支持部７８は留め具７９、ボルト８０によってシャンク７６に固定され、これで切削刃具７３は完成される。そして、複数の切削刃具７３は、金属コア７５の大径コア７５ｂの外周面に等角度間隔でロー付けもしくはねじ止め等の手段により固定され、これで切削刃先部７１は完成される。
【００２８】
ここで工作物Ｗの切削屑が排出されてくる切削刃具７３の上面をすくい面７３ａと呼び、加工工具２１の回転により切削刃先７７ａ（ワークＷに最初に接触する角部）が描く軌跡円に対して内側に逃げることによって工作物Ｗとの接触を回避している面を逃げ面７３ｂと呼ぶ。切削刃具７３では支持部７８は工作物Ｗよりも硬度が低い脆性材料で構成されているため、刃先が工作物Ｗに押し当てられて加工を行い切れ刃部７７が摩耗すると、切れ刃部７７の摩耗につれて支持部７８も同時に摩耗され、常に同一高さとなり切れ刃部７７を支持する。
【００２９】
支持部７８は、砥粒が切削抵抗を受けた時、受ける力が所定値を超えると砥粒ごとに脱落する構造となっているため工作物Ｗに対して加工作用を及ぼさない。これにより、図３に示すように切れ刃部７７の逃げ面摩耗幅ＶＢは常に一定となり、工作物Ｗとの接触面から受ける切削抵抗も一定で増加されることはないため、欠損が生じることはなく切削刃具７３（切削刃先部７１）の長寿命化が図られる。更に、複数の切削刃具７３はそれぞれ、工作物Ｗに対し断続的に加工を行なうため、加工によって各切削刃具７３と工作物との間に発生する熱が大気中に放出され易い。よって連続切削によって熱のこもり易いバイトに比べ、熱による劣化が軽減されて、更に切削刃具７３（切削刃先部７１）の長寿命化が望める。
【００３０】
また、複数の切削刃具７３が工作物Ｗの加工面に対して均一な高さで取付けられることは非常に困難であるが、刃先の摩耗が許容される構成となっているため、工作物Ｗに対して初めに接触した切削刃具７３、即ち加工面から一番近い距離で取り付けられた切削刃具７３の切れ刃部７７及び支持部７８から摩耗が始まり、その後、順次接触した切削刃具７３が摩耗していき、最後には全ての切削刃具７３が工作物Ｗに対して同一の高さとなる。このとき、各切削刃具７３の逃げ面摩耗幅ＶＢは全て同じであるため、切削刃具７３は同量の切削抵抗を受けながら、同量づつ摩耗されていくこととなり、常に工作物Ｗに対して同一の高さが得られる。これによって精度の高い加工結果を得ることができる。
研削砥石部７２は、大径コア７５ｂの端面に超硬質のＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合したもので構成されている。そして、砥石外周面が、工具軸Ｔと所定角度θをなす傾斜した研削面７４、即ちワーク軸ＷＡと平行な研削面７４となっており、工作物Ｗの円筒部をトラバース研削するようになっている。
【００３１】
以上のような構成の加工工具２１と工作物Ｗをワーク軸ＷＡに平行に相対移動させることにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。また、切削刃先部７１の切削刃具７３は、摩耗がどれだけ進行しても、摩耗前の逃げ面形状と同じ逃げ面形状が順次表出してくる構成であるため、摩耗後の逃げ面の支持部７８の幅及び切れ刃部７７の幅は常に一定となる。よって、研削砥石部７２と一体化しても加工装置１０Ａに取り付けたままで切削刃先部７１と研削砥石部７２を整形及びツルーイングすることができ、ツルーイング作業の工数を低減させることができる。
【００３２】
また、例えば図２に示す切削刃先部７１の切削刃具７３の切削先端７７ａ（ワークＷに最初に接触する角部）の位置と研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａ（ワークＷに最初に接触する角部）の位置を結ぶ線がワーク軸ＷＡと平行になるように、即ち切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整した場合は、断続切削により工作物Ｗの外周面に残る波状突部を連続研削によりほぼ取り除くことができる。また、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置が研削面７４の研削先端７４ａの位置よりワークＷ側に突き出るように位置調整した場合は、上記波状突部の先端部分のみを取り除くことができる。また、研削面７４の研削先端７４ａの位置が切削刃具７３の切削先端７７ａの位置よりワークＷ側に突き出るように位置調整した場合は、上記波状突部を完全に取り除くことができる。更にこの場合であれば、研削先端７４ａの位置の切削先端７７ａの位置からの突き出し量を最小にすることで、研削砥石部７２の研削量が減るため、複数の加工機で加工を行う場合と比較して研削砥石部７２の長寿命化を図ることができる。即ち、切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの外周面の表面粗さを調整することができる。第１の実施形態の加工装置１０Ａでは、整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整するようになっている。
【００３３】
先ず、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、このフローチャートでは、工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整する場合を説明する。
数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ１００において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２の研削面７４を研削砥石修正部３５の砥石修正面３５ａに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ１０２において、加工工具２１を回転駆動すると共に切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を高速回転駆動し、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。
【００３４】
ステップ１０４において、研削面７４の研削先端７４ａが砥石修正面３５ａと接触したことを検知すると、ステップ１０４における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ１０６において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から所定量後退させる。続いて、ステップ１０８において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２を砥石修正開始位置、すなわち研削砥石修正部３５が研削砥石部７２の砥石幅から外れた位置に位置決めする。次いで、ステップ１１０において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって上記所定量前進させる。そして、ステップ１１２において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって所定の切込量前進させ、ステップ１１４において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４が研削砥石修正部３５に対して上記切込量だけ切込まれてツルーイングされる。
【００３５】
次に、ステップ１１６において、研削面７４のツルーイング終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ０１をメモリ４２に記憶する。そして、ステップ１１８において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させ、ステップ１２０において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、切削刃先部７１の切削刃具７３を切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ１２２において、メモリ４２に予め記憶されている、研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａと切削刃先部７１の切削刃具７３の切削先端７７ａのＸ方向の差分と、研削砥石修正部３５の砥石修正面３５ａと切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａのＸ方向の差分と、上記ツルーイング終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ０１とから、刃先修正終了位置のＸ方向の位置Ｐ０２を算出する。
【００３６】
そして、ステップ１２４において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって上記位置Ｐ０２まで前進させた後、ステップ１２６において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させる。これにより、切削刃先部７１の切削刃具７３が切削刃先修正部３４の刃先修正面３４ａに対して所定量だけ削られて整形される。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００３７】
以上のように整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。
【００３８】
第１の実施形態の加工装置１０Ａは、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングするための２種類の切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備えたものであるが、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングできる１つの整形・ツルーイングロール３２を備えたものとしても良い。この整形・ツルーイングロール３２を備えた整形・ツルーイング装置３０による切削刃具７３の切削先端７７ａと研削面７４の研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理について図５に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、このフローチャートでは、工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置に位置調整する場合を説明する。
【００３９】
ここで、整形・ツルーイングロール３２は、図６（Ａ）に示すように工具軸Ｔが所定角度θで傾斜した加工工具２１の切削刃具７３の切削先端７７ａを挟む先端面及び一側面を同時に整形可能な溝３２ｂが整形・ツルーイング面３２ａに形成された総型砥石とし、切削先端７７ａを整形する溝３２ｂ内の最小径部３２ｃから所定距離ｄだけ離れた最大径円筒部分３２ｄにより研削砥石部７２の研削面７４をツルーイングするものとする。この最小径部３２ｃと最大径円筒部分３２ｄとの距離ｄは、整形・ツルーイング前にＡＥセンサ等により測定されてメモリ４２に記憶されており、今回は整形・ツルーイングによる変動はないものとする。
【００４０】
数値制御装置４０の中央処理装置４１は、ステップ２００において、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、図６（Ａ）に示すように、切削刃先部７１の切削刃具７３を整形・ツルーイングロール３２の整形・ツルーイング面３２ａの溝３２ｂに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ２０２において、加工工具２１を回転駆動すると共に整形・ツルーイングロール３２を高速回転駆動し、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。ステップ２０４において、切削刃具７３がツルーイング面３２ａの溝３２ｂと接触したことを検知すると、ステップ２０４における判断結果がＹＥＳになり、次のステップ２０６において、工具台２０を上記接触検知位置から所定の切込量だけ前進させて切削刃先部７１の全ての切削刃具７３を整形する。
【００４１】
次に、ステップ２０８において、図６（Ｂ）に示す切削刃具７３の整形終了時の加工工具２１のＸ方向の位置Ｐ１をメモリ４２に記憶する。そして、ステップ２１０において、Ｘ軸サーボモータ５１を逆転駆動して工具台２０をテーブル１２から後退させ、Ｚ軸及びＸ軸サーボモータ５５、５１を駆動してテーブル１２及び工具台２０をＺ軸方向及びＸ軸方向に移動制御し、研削砥石部７２の研削面７４の研削先端７４ａから僅かに離れた位置を整形・ツルーイングロール３２の最大径円筒部分３２ｄに対応する位置に位置決めする。次いで、ステップ２１２において、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して工具台２０をテーブル１２側に向かって前進させる。そして、ステップ２１４において、メモリ４２に記憶した上記位置Ｐ１からメモリ４２に予め記憶されている最小径部３２ｃと最大径円筒部分３２ｄとの半径差ｄだけ離れたＸ方向の位置Ｐ２を求め、図６（Ｃ）に示すように、加工工具２１を該位置Ｐ２に位置決めする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４はツルーイング開始位置に位置決めされることになる。
【００４２】
次いで、ステップ２１６において、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２を所定量トラバースする。これにより、研削砥石部７２の研削面７４が整形・ツルーイングロール３２に対して切削先端７７ａとの距離ΔＰだけ切込まれてツルーイングされてトラバースが終了する。尚、上記距離ΔＰがツルーイング可能な切込み量を超えているときは、トラバースを複数回繰り返して距離ΔＰまで切込んでツルーイングする。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置３０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００４３】
以上のように整形・ツルーイング工程において整形・ツルーイング装置３０により上記相対位置関係を調整することにより、工作物Ｗの円筒部を切削刃先部７１により切削加工させ、続いて研削砥石部７２により研削加工させることができる。即ち、１台の加工装置１０Ａに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。
【００４４】
上述した第１の実施形態に係る加工装置１０Ａは、１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングするための２種類の切削刃先修正部３４及び研削砥石修正部３５を備え、もしくは１つの整形・ツルーイング装置３０に切削刃先部７１及び研削砥石部７２の両者を整形及びツルーイングできる１つの整形・ツルーイングロール３２を備えているが、第２の実施形態に係る加工装置１０Ｂとして、切削刃先部７１を整形するための切削刃先修正部３４を備えた整形装置３０Ａを主軸台１３に設け、研削砥石部７２をツルーイングするための研削砥石修正部３５を備えたツルーイング装置３０Ｂを心押台１４に設けても同様な作用効果を奏する。
以上説明した第１及び第２の実施形態に係る加工装置１０Ａ，１０Ｂは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングを続けて行うことが可能な整形・ツルーイング装置３０，３０Ａ，３０Ｂを備えているが、以下に説明する第３の実施形態に係る加工装置１０Ｃは、研削砥石部７２のみをツルーイング可能なツルーイング装置を備えた加工装置である。また、第４の実施形態に係る加工装置１０Ｄは、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングは外部で行う加工装置である。
【００４５】
第３の実施形態に係る加工装置１０Ｃは、ツルーイング装置３０Ｂのツルア軸３１の一端に薄幅の研削砥石修正部３５が取り付けられており、切削刃先部７１の整形を行うことが不可である点を除いて、図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａと同一構成である。第３の実施形態では、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングする場合、先ず工具台２０から加工工具２１を取り外して外部に設置された切削刃先部用整形装置により切削刃先部７１の切削刃具７３を整形する。次に工具台２０に加工工具２１を取り付け、ＡＥセンサ３３を用いて切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置を測定し、それらの測定結果に基づいて研削先端７４ａが切削先端７７ａの位置より切込み量だけ小径側に位置するようにＢ軸サーボモータ２５を駆動して回転テーブル２４を工具台２０と共にＢ軸周りに回転させる。次いで、Ｘ軸サーボモータ５１を駆動して切削刃具７３の切削先端７７ａの位置をツルーイング装置３０Ｂの研削砥石修正部３５の外周面の位置と一致させる。その後に、Ｚ軸サーボモータ５５を駆動してテーブル１２が所定量トラバースされ、研削砥石部７２の研削面７４が研削砥石修正部３５に対して切込み量だけ切込まれてツルーイングされる。以上により、切削刃先部７１の切削刃具７３の整形後の切削先端７７ａの位置と研削砥石部７２の研削面７４のツルーイング後の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致する位置になるので、ツルーイング工程におけるツルーイング装置３０Ｂ及び角度調整機構７０による切削先端７７ａと研削先端７４ａの相対位置関係の調整処理を終了する。
【００４６】
このような構成の加工装置１０Ｃであっても、１台の加工装置１０Ｃに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。尚、切削刃先部７１の整形は加工装置１０Ｃ上で自動的に行われないため、第１の実施形態で説明した切削刃先部７１を用いずに通常のバイト形状をした切削刃先部を用いても良い。
【００４７】
第４の実施形態に係る加工装置１０Ｄは、図１に示す第１の実施形態に係る加工装置１０Ａと比較して切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングを行うことが不可である点を除いて同一構成である。即ち、主軸台１３には、整形・ツルーイング装置が設けられていないので、切削刃先部７１及び研削砥石部７２を整形及びツルーイングする場合は、工具台２０から加工工具２１を取り外して外部に設置された切削刃先部用整形装置及び研削砥石部用ツルーイング装置により切削刃先部７１及び研削砥石部７２を夫々整形及びツルーイングする。
即ち、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置がＸ軸方向で一致するように夫々整形及びツルーイングする。この場合、工具台２０に加工工具２１を取り付けたとき、切削刃具７３の切削先端７７ａの位置と研削面７４の研削先端７４ａの位置に多少の位置ずれが生じていても、工具台２０に加工工具２１を取り付けた後、切削先端７７ａの位置及び研削先端７４ａの位置をＡＥセンサ３３により測定し、それらの測定結果に基づいて角度調整機構７０により回転テーブル２４を工具台２０と共に回転することにより、切削先端７７ａの位置と研削先端７４ａの位置をＸ軸方向でほぼ一致する位置に調整することができる。
【００４８】
このような構成の加工装置１０Ｄであっても、１台の加工装置１０Ｄに取り付けられた１つの加工工具２１を１パスさせるのみで、切削加工に続いて研削加工を完了させることが可能となるため、従来必要であった両加工間の工作物Ｗの付け替え等を無くすことができ、全工程の工数を低減させることができる。尚、切削刃先部７１及び研削砥石部７２の整形及びツルーイングは加工装置１０Ｄ上で自動的に行われないため、第１の実施形態で説明した切削刃先部７１を用いずに通常のバイト形状をした切削刃先部を用いても良く、また、第１の実施形態で説明した多層の研削砥石部７２を用いずに電着の研削砥石部を用いても良い。
【００４９】
尚、図４及び図５に示すフローチャートは、本発明を実施する上で好適な一例を示すものに過ぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１の実施形態に係る加工装置の全体を示す上面図である。
【図２】図１の加工工具を示す斜視図である。
【図３】図２の加工工具の切削刃具を示す斜視図である。
【図４】整形・ツルーイング工程における２種類の切削刃先修正部及び研削砥石修正部を備えた整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】整形・ツルーイング工程における１つの整形・ツルーイングロールを備えた整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】整形・ツルーイング工程における整形・ツルーイング装置による切削刃先部の切削刃具の切削先端と研削砥石部の研削面の研削先端の相対位置関係の調整処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ・・・加工装置、２０・・・工具台、２１・・・加工工具、３０・・・整形・ツルーイング装置、３２・・・整形・ツルーイングロール、３４・・・切削刃先修正部、３５・・・研削砥石修正部、７０・・・角度調整機構、７１・・・切削刃先部、７２・・・研削砥石部、７３・・・切削刃具、７４・・・研削面、７５・・・金属コア、７６・・・シャンク部、７７・・・切れ刃部、７８・・・支持部、Ｔ・・・工具軸、Ｗ・・・工作物、ＷＡ・・・ワーク軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を取り付けるワーク軸と加工工具を取り付ける工具軸とを備え、円筒部分を有する前記被加工物をワーク軸周りに回転させ、前記加工工具を工具軸周りに回転させつつワーク軸方向に前記被加工物と相対移動させて該被加工物を加工する加工装置において、
前記加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記工具軸を前記ワーク軸に対し平行、もしくは所定角度傾斜するように配置し、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１において、前記切削刃先部と前記研削砥石先端部の相対位置関係を調整する調整手段を備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項２において、前記調整手段は、前記切削刃先部を整形する装置及び前記研削砥石部をツルーイングする装置のうち少なくとも前記研削砥石部をツルーイングする装置であることを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項２において、前記調整手段は、前記ワーク軸と前記工具軸を含む平面内にて前記ワーク軸に対する前記工具軸の相対角度を変更する機構であることを特徴とする加工装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させ、工具軸周りに回転しつつ前記円筒軸方向に前記被加工物と相対移動して加工する加工工具において、
切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、
前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であり、
前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことを特徴とする加工工具。
【請求項１】
被加工物を取り付けるワーク軸と加工工具を取り付ける工具軸とを備え、円筒部分を有する前記被加工物をワーク軸周りに回転させ、前記加工工具を工具軸周りに回転させつつワーク軸方向に前記被加工物と相対移動させて該被加工物を加工する加工装置において、
前記加工工具は、切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、前記工具軸を前記ワーク軸に対し平行、もしくは所定角度傾斜するように配置し、前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことを特徴とする加工装置。
【請求項２】
請求項１において、前記切削刃先部と前記研削砥石先端部の相対位置関係を調整する調整手段を備えていることを特徴とする加工装置。
【請求項３】
請求項２において、前記調整手段は、前記切削刃先部を整形する装置及び前記研削砥石部をツルーイングする装置のうち少なくとも前記研削砥石部をツルーイングする装置であることを特徴とする加工装置。
【請求項４】
請求項２において、前記調整手段は、前記ワーク軸と前記工具軸を含む平面内にて前記ワーク軸に対する前記工具軸の相対角度を変更する機構であることを特徴とする加工装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であることを特徴とする加工装置。
【請求項６】
円筒部分を有する被加工物を当該円筒軸周りに回転させ、工具軸周りに回転しつつ前記円筒軸方向に前記被加工物と相対移動して加工する加工工具において、
切削加工用の切削刃先部と研削加工用の研削砥石部を有し、
前記切削刃先部は、高硬度の材料で薄板状に形成された切れ刃部と、前記被加工物との接触による摩耗が前記切れ刃部より多い材質で形成され表面に前記切れ刃部が固着された支持部とを有する切削刃具を、円周上に複数個配置した構成であり、
前記円筒部分に対する一度の前記相対移動により切削加工に続いて研削加工を行うことを特徴とする加工工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１２５５３（Ｐ２０１０−１２５５３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７４５３８（Ｐ２００８−１７４５３８）
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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