JP2008149398A - 切削工具研削方法及び切削工具研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能な切削工具研削方法及び切削工具研削装置を提供する。
【解決手段】分割角度測定ステップと、分割角度測定結果に基く補正ステップ（ステップ４）と、研削砥石測定ステップと、研削砥石測定結果に基く補正ステップ（ステップ６）と、研削ステップと、喰付き振れ量測定ステップと、判定ステップ（ステップ９）と、が切削工具の喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで順次繰返し実施される。これにより、熟練者の研削作業を自働運転を以って行うことが可能になり、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸の回りに複数の切刃を具備する切削工具の研削方法及び研削装置に関するもので、特に、自動運転により切削工具を研削する方法及びＮＣ制御装置を具備する切削工具研削装置に関する。

リーマの再研削は、熟練の作業者によって実施される極めて高い技能を要する作業であり、工具研削盤を手動操作して研削砥石の磨耗状態を目視で確認しながら切刃に研削砥石を当て、補正研削を繰返すことにより当該リーマを規格（喰付き振れ量１０μｍ未満）に合わせていた。近年、このような高い技能を有する熟練の作業者の数が減少傾向にあり、経験が浅い作業者であっても、リーマの再研削を容易に且つ高い精度で実施することが可能な切削工具研削方法並びに切削工具研削装置が要望されていた。そこで、例えば、特許文献１に開示された工具研削装置等が開発されているが、ベースとなる工具研削装置を大幅に改造する必要があり、設備コストが増大する。また、従来の切削工具研削方法並びに切削工具研削装置では、研削精度を安定させることが難しく、リーマの喰付き振れ精度を規格（１０μｍ未満）に確実に合わせることがことができない。
特開昭６３−２５６３４３号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能な切削工具研削方法及び切削工具研削装置を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の切削工具研削方法は、刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する方法であって、刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定ステップと、分割角度測定ステップの測定結果に基き制御装置に格納された研削プログラムの軸送りデータを補正する補正ステップと、補正ステップによって補正された研削プログラムを実行して切削工具を研削する研削ステップと、研削ステップによって研削された切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定ステップと、喰付き振れ量測定ステップによって測定された喰付き振れ量が規格内であるか規格外であるかを判定する判定ステップと、が順次実施され、判定ステップにおいて、喰付き振れ量が規格外であると判定された場合に、喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、分割角度測定ステップから判定ステップまでの各ステップを順次繰返すことを特徴とする。
本発明の切削工具研削方法によれば、切削工具の喰付き振れ量が規格に合うまで、各ステップを順次実施することにより、高い技能を有する熟練者による研削作業を切削工具研削装置の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能になる。

上記課題を解決するために、本発明の切削工具研削装置は、刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する装置であって、刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定手段と、分割角度測定手段の測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正する補正手段と、研削プログラムに基き研削砥石によって研削された切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定手段と、喰付き振れ量測定手段によって測定された喰付き振れ量が規格内であるか否かを判定する判定手段と、判定手段によって喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、分割角度測定手段による測定、補正手段による補正、喰付き振れ量測定手段による測定、及び判定手段による判定を、順次繰返し実施する制御手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の切削工具研削装置によれば、制御手段が、分割角度測定手段による測定、補正手段による補正、喰付き振れ量測定手段による測定、及び判定手段による判定を、切削工具の喰付き振れ量が規格に合うまで順次繰返し実施することにより、高い技能を有する熟練者による研削作業を当該切削工具研削装置の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能になる。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）、（２）、（４）、（５）、（７）項の各々が、請求項１〜５の各々に相当する。

（１）刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する方法であって、刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定ステップと、分割角度測定ステップの測定結果に基き制御装置に格納された研削プログラムの軸送りデータを補正する補正ステップと、補正ステップによって補正された研削プログラムを実行して切削工具を研削する研削ステップと、研削ステップによって研削された切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定ステップと、喰付き振れ量測定ステップによって測定された喰付き振れ量が規格内であるか規格外であるかを判定する判定ステップと、が順次実施され、判定ステップにおいて、喰付き振れ量が規格外であると判定された場合に、喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、分割角度測定ステップから判定ステップまでの各ステップを順次繰返すことを特徴とする切削工具研削方法。
本項に記載の切削工具研削方法では、分割角度測定ステップ、補正ステップ、研削ステップ、喰付き振れ量測定ステップ、並びに判定ステップを、切削工具の喰付き振れ量が規格に合うまで順次繰返すことにより、高い技能を有する熟練者による研削作業を工具研削盤の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能になる。
本項の態様において、使用される切削工具研削盤は、例えば、ＮＣ制御万能工具研削盤である。また、分割角度測定ステップによる分割角度の測定及び喰付き振れ量測定ステップによる喰付き振れ量の測定は、当該切削工具研削盤に既設の切削工具測定用センサによって実施される。

（２）研削砥石の幅寸法及び外径寸法を測定する研削砥石測定ステップを具備し、補正ステップは、分割角度測定ステップと研削砥石測定ステップとの両測定結果に基き制御装置に格納された研削プログラムの軸送りデータを補正することを特徴とする（１）の切削工具研削方法。
本項の態様において、研削砥石測定ステップによる研削砥石の測定は、切削工具研削装置に既設の砥石測定用センサによって実施される。また、研削砥石の測定は、当該研削砥石が軸頭に装着された状態で実施される。これにより、砥石測定ステップを自動化することができる。なお、研削砥石測定ステップによる研削砥石の測定は、例えば、補正ステップの直前に実施される。これにより、摩耗による研削砥石の形状の変化を研削プログラムに反映させることができる。

（３）研削砥石を軸頭に装着された状態で成形する成形ステップを含むことを特徴とする（１）又は（２）の切削工具研削方法。
本項に記載の切削工具研削方法によれば、研削砥石を高い精度（寸法精度並びに振れ精度、例えば、振れ量３μｍ以下）に仕上げることが可能になり、当該研削砥石によって研削される切削工具を規格に合わせることができる。なお、成形ステップによる研削砥石の成形は、例えば、砥石測定ステップの直前に実施される。

（４）刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する装置であって、刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定手段と、分割角度測定手段の測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正する補正手段と、研削プログラムに基き研削砥石によって研削された切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定手段と、喰付き振れ量測定手段によって測定された喰付き振れ量が規格内であるか否かを判定する判定手段と、判定手段によって喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、分割角度測定手段による測定、補正手段による補正、喰付き振れ量測定手段による測定、及び判定手段による判定を、順次繰返し実施する制御手段と、を具備することを特徴とする。
本項に記載の切削工具研削装置では、制御手段が、分割角度測定手段による測定、補正手段による補正、喰付き振れ量測定手段による測定、及び判定手段による判定を、切削工具の喰付き振れ量が規格に合うまで順次繰返し実施することにより、高い技能を有する熟練者による研削作業を工具研削盤の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能になる。
本項の態様において、制御手段は、例えば、ＮＣ制御装置である。また、本項の態様では、分割角度の測定及び喰付き振れ量の測定は、当該切削工具研削装置に既設の切削工具測定用センサによって実施される。また、切削工具測定用センサの測定子は、超硬合金製で先端部の直径が１ｍｍのものが好適である。

（５）研削砥石の幅寸法及び外径寸法を測定する研削砥石測定手段を具備し、補正手段は、分割角度測定手段と研削砥石測定手段との両測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正することを特徴とする（４）の切削工具研削装置。
本項の態様において、研削砥石測定手段による研削砥石の測定は、当該切削工具研削装置に既設の砥石測定用センサによって実施される。また、研削砥石測定用センサの測定子は、ルビー製で先端部の直径が５〜１０ｍｍのものが好適である。さらに、研削砥石の測定は、当該研削砥石が軸頭に装着された状態で実施される。これにより、研削砥石の測定を自動化することができる。

（６）研削砥石を軸頭に装着された状態で成形する成形手段を具備することを特徴とする（４）又は（５）の切削工具研削装置。
本項に記載の切削工具研削装置によれば、研削砥石を高い精度（寸法精度並びに振れ精度、例えば、振れ量３μｍ以下）に仕上げることが可能になり、当該研削砥石によって研削される切削工具を規格に合わせることができる。

（７）切削工具がリーマであることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載の切削工具研削装置。
本項に記載の態様では、高い技能を有する熟練者によるリーマの研削作業を当該切削工具研削装置の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、リーマを容易に且つ高い精度（例えば、喰付き振れ量１０μｍ未満）で研削することが可能になる。

経験が浅い作業者であっても、切削工具を容易に且つ高い精度で研削することが可能な切削工具研削方法及び切削工具研削装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を図１〜図７に基き説明する。なお、本実施形態では、ＮＣ制御万能工具研削盤１（以下、切削工具研削装置１と称する）を用いてリーマ２（切削工具）を研削する場合を説明する。図２に示されるように、切削工具研削装置１は、リーマ２を保持する主軸３と研削砥石４を保持する砥石軸頭５とを備える。主軸３は、主軸台６の移動によって図２におけるＸ方向への移動が可能であると共に図２におけるＣ方向への旋回が可能である。また、主軸３は、軸回り（図２におけるＡ方向）の角度割出しが可能である。砥石軸頭５は、図２におけるＺ方向への移動が可能であると共に軸頭コラム７の移動により図２におけるＹ方向への移動が可能である。そして、切削工具研削装置１は、砥石軸頭５に装着された研削砥石４を所定の回転数で回転させ、該研削砥石４をリーマ２に対してＮＣ制御装置（制御手段）の制御に基く経路で移動させることにより、主軸３に装着されたリーマ２が研削される構造になっている。

切削工具研削装置１は、主軸台６に砥石測定用センサ８が設けられると共に、砥石軸頭５にリーマ測定用センサ９が設けられる。図７に示されるように、砥石測定用センサ８（研削砥石測定手段）は、先端部が球形（外径寸法５〜１０ｍｍ）に形成されたルビー製の測定子８ａを備え、該測定子８ａを研削砥石４に接触させることにより、砥石軸頭５に装着された研削砥石４の幅寸法及び外径寸法が測定される。また、リーマ測定用センサ９（分割角度測定手段、並びに喰付き振れ量測定手段）は、先端部が球形（外径寸法１ｍｍ）に形成された超硬合金製の測定子９ａを備え、該測定子９ａを主軸３に装着されたリーマ２に接触させることにより、当該リーマ２の、突出し長さ（図３参照）、外周振れ量（喰付き振れ量、図４参照）、分割角度（図５参照）、並びにリード（図６参照）が、選択的に測定される構造になっている。

次に、切削工具研削装置１を用いてリーマ２を研削する方法を、図１に示されるフローチャートに基き説明する。まず、ＮＣ制御装置（制御手段）に格納されたメインプログラムを呼び出し（ステップ１）、該メインプログラムを起動させる（ステップ２）。これにより、リーマ測定用サブプログラムが実行され、主軸３に装着されたリーマ２の分割角度がリーマ測定用センサ９によって測定される（ステップ３）。なお、リーマ２は、分割角度が測定されるのに先立ち、リーマ測定用センサ９によって突出し長さが測定される。そして、リーマ２の分割角度の測定結果に基き、ＮＣ制御装置は、サブプログラムである研削プログラムの軸送りデータ（軸送り位置及び軸送り量）を補正する（ステップ４）。次に、砥石軸頭５に装着された研削砥石４の幅寸法及び外径寸法が砥石測定用センサ８によって測定される（ステップ５）。そして、研削砥石４の幅寸法及び外径寸法の測定結果に基き、ＮＣ制御装置は、サブプログラムである研削プログラムの軸送りデータを補正する（ステップ６）。

次に、軸送りデータが補正された研削プログラムが実施され、主軸３に装着されたリーマ２が砥石軸頭５に装着された回転する研削砥石４によって研削される（ステップ７）。研削完了後、主軸３に装着されたリーマ２の喰付き振れ量がリーマ測定用センサ９によって測定される（ステップ８）。次に、ＮＣ制御装置は、測定されたリーマ２の喰付き振れ量が、規格内（１０μｍ未満）であるか、規格外（１０μｍ以上）であるかを判定する演算処理を実施する（ステップ９）。そして、ＮＣ制御装置は、リーマ２の喰付き振れ量が規格内（１０μｍ未満）である場合（ステップ９のＹ）、メインプログラムを終了する。また、ＮＣ制御装置は、リーマ２の喰付き振れ量が規格外（１０μｍ以上）である場合（ステップ９のＮ）、ステップ３に戻り、主軸３に装着されたリーマ２の分割角度の測定（ステップ３）以降のステップ（ステップ３〜８）が順次実施され、このステップ３〜８が、ステップ９においてリーマ２の喰付き振れ量が規格内（１０μｍ未満）であると判定されるまで順次繰返し実施される。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、主軸３に装着されたリーマ２（切削工具）の分割角度を測定する分割角度測定ステップ（図１におけるステップ３）と、該分割角度測定ステップの測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータ（軸送り位置及び軸送り量）を補正する補正ステップ（ステップ４）と、砥石軸頭５に装着された研削砥石４の幅寸法及び外径寸法を測定する研削砥石測定ステップ（ステップ５）と、該研削砥石測定ステップの測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正する補正ステップ（ステップ６）と、主軸３に装着されたリーマ２を砥石軸頭５に装着された研削砥石４によって研削する研削ステップ（ステップ７）と、研削完了後、主軸３に装着されたリーマ２の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定ステップ（ステップ８）と、該喰付き振れ量測定ステップによって測定されたリーマ２の喰付き振れ量が、規格内（１０μｍ未満）であるか、規格外（１０μｍ以上）であるかを判定する判定ステップ（ステップ９）と、が順次実施され、判定ステップにおいてリーマ２の喰付き振れ量が規格内（１０μｍ未満）であると判定されるまで、分割角度測定ステップから判定ステップまでの各ステップが順次繰返し実施される。

したがって、本実施形態によれば、高い技能を有する熟練者による研削作業、即ち、研削砥石４の摩耗状態をノギス等を使って確認しながら卓越した技で研削砥石４をリーマ２に当接させて補正研削を何度も繰返しながら当該リーマ２の喰付き振れ量を規格に合わせていく作業を、切削工具研削盤１の自動運転を以って行うことができ、経験が浅い作業者であっても、リーマ２を容易に且つ高い精度（喰付き振れ量１０μｍ未満）で研削することが可能になる。また、砥石測定用センサ８並びにリーマ測定用センサ９は、当該切削工具研削装置１に既設されているので、装置を大幅に改造する必要がなく、設備コストの増大を防ぐことができる。

なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
ＮＣ制御装置に格納されたメインプログラムに、研削砥石４を成形するサブプログラム（成形ステップ）を組込み、研削砥石４の幅寸法及び外径寸法を測定するステップよりも前のステップで、図８に示されるように、砥石軸頭５に装着された研削砥石４をＮＣ制御装置の制御に基き駆動されるドレッサ１０によって成形するように構成してもよい。この場合、研削砥石４を砥石軸頭５に装着したままの状態で、切削工具研削装置１の自動運転中に、研削砥石４を高い精度（砥石振れ量３μｍ以下）に仕上げることが可能になる。これにより、高い精度の研削砥石４によってリーマ２（切削工具）を研削することで、リーマ２の喰付き振れ精度を確保することができる。
本実施形態では、図３〜図６に示されるように、研削対象物を、刃部の軸回りに４つの切刃が等配されるリーマ２としたが、切刃の数は例えば２つや６つであってもよい。この場合、研削対象物となるリーマ２に応じて選択されたリーマ測定用サブプログラムが実行される。さらに、研削対象物は、例えば、エンドミル等の切削工具であってもよい。
砥石測定用センサ８による研削砥石４の測定は、当該研削砥石４の幅寸法と外径寸法とが予め把握されて、これらの寸法が研削プログラムの軸送りデータに反映されていれば、特に、メインプログラム中に研削砥石測定ステップを組込まなくてもよい。
主軸３に装着されたリーマ２の分割角度を測定するステップにおいて、必要に応じて、外周振れ量測定、並びにリード測定（リーマ２がねじれ刃である場合）を、リーマ測定用センサ９によって測定してもよい。
リーマ２を研削するステップにおいて、研削パターンを選択可能に研削プログラムを構成してもよい。例えば、円筒研削及びマージン残し加工、レーキ研削、ギャッシュ研削を必要に応じて選択又は組合せて研削ステップを構成する。
本実施形態では、砥石測定用センサ８の測定子８ａを外径寸法５〜１０ｍｍの球形のルビーで形成すると共にリーマ測定用センサ９の測定子９ａを外径寸法１ｍｍの球形の超硬合金で形成したが、これら測定子８ａ、９ａの形状及び材料は、研削砥石４並びに切削工具（リーマ２）に応じて適宜選択すればよい。

本実施形態の切削工具研削方法のフローチャート図である。 本実施形態の切削工具研削装置の斜視図である。 本実施形態の説明図であって、特に、リーマ測定用センサによってリーマの突出し長さが測定される態様を示す図である。 本実施形態の説明図であって、特に、リーマ測定用センサによってリーマの外周振れ量が測定される態様を示す図である。 本実施形態の説明図であって、特に、リーマ測定用センサによってリーマの分割角度が測定される態様を示す図である。 本実施形態の説明図であって、特に、リーマ測定用センサによってリーマのリードが測定される態様を示す図である。 本実施形態の説明図であって、特に、砥石測定用センサによって研削砥石の幅寸法と外径寸法とが測定される態様を示す図である。 他の実施形態の説明図であって、特に、ドレッサによって研削砥石が成形される態様を示す図である。

符号の説明

１ 切削工具研削装置、２ リーマ（切削工具）、４ 研削砥石、８ 砥石測定用センサ（研削砥石測定手段）、９ リーマ測定用センサ（分割角度測定手段、並びに喰付き振れ量測定手段）

Claims (5)

1. 刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する方法であって、
   前記刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定ステップと、
   前記分割角度測定ステップの測定結果に基き制御装置に格納された研削プログラムの軸送りデータを補正する補正ステップと、
   前記補正ステップによって補正された前記研削プログラムを実行して前記切削工具を研削する研削ステップと、
   前記研削ステップによって研削された前記切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定ステップと、
   前記喰付き振れ量測定ステップによって測定された前記喰付き振れ量が規格内であるか規格外であるかを判定する判定ステップと、
   が順次実施され、
   前記判定ステップにおいて、前記喰付き振れ量が規格外であると判定された場合に、前記喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、前記分割角度測定ステップから前記判定ステップまでの各ステップを順次繰返すことを特徴とする切削工具研削方法。
2. 前記研削砥石の幅寸法及び外径寸法を測定する研削砥石測定ステップを具備し、前記補正ステップは、前記分割角度測定ステップと前記研削砥石測定ステップとの両測定結果に基き制御装置に格納された研削プログラムの軸送りデータを補正することを特徴とする請求項１に記載の切削工具研削方法。
3. 刃部の軸回りに複数の切刃を有する切削工具を研削砥石によって研削する装置であって、
   前記刃部の隣接する切刃間の分割角度を測定する分割角度測定手段と、
   前記分割角度測定手段の測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正する補正手段と、
   前記研削プログラムに基き前記研削砥石によって研削された前記切削工具の刃部の喰付き振れ量を測定する喰付き振れ量測定手段と、
   前記喰付き振れ量測定手段によって測定された前記喰付き振れ量が規格内であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記喰付き振れ量が規格内であると判定されるまで、前記分割角度測定手段による測定、前記補正手段による補正、前記喰付き振れ量測定手段による測定、及び前記判定手段による判定を、順次繰返し実施する制御手段と、
   を具備することを特徴とする切削工具研削装置。
4. 前記研削砥石の幅寸法及び外径寸法を測定する研削砥石測定手段を具備し、前記補正手段は、前記分割角度測定手段と前記研削砥石測定手段との両測定結果に基き研削プログラムの軸送りデータを補正することを特徴とする請求項３に記載の切削工具研削装置。
5. 前記切削工具がリーマであることを特徴とする請求項３又は４に記載の切削工具研削装置。

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