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WO2025110065A1 - 切りくず分断性予測装置、制御装置及び切りくず分断性予測方法 - Google Patents

切りくず分断性予測装置、制御装置及び切りくず分断性予測方法 Download PDF

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Publication number
WO2025110065A1
WO2025110065A1 PCT/JP2024/040204 JP2024040204W WO2025110065A1 WO 2025110065 A1 WO2025110065 A1 WO 2025110065A1 JP 2024040204 W JP2024040204 W JP 2024040204W WO 2025110065 A1 WO2025110065 A1 WO 2025110065A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chip
information
cutting
unit
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/040204
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄也 山本
大也 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Publication of WO2025110065A1 publication Critical patent/WO2025110065A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B25/00—Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B25/00—Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
    • B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/08—Control or regulation of cutting velocity
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4063—Monitoring general control system

Definitions

  • the present invention relates to a chip breakability prediction device, a control device, and a chip breakability prediction method.
  • the optimum range of a breaker can be referred to in the tool manufacturer's catalogue to determine whether or not chips can be broken.
  • the optimum range varies greatly depending on the material, so the optimum range is often not correct. For this reason, it is common to carry out many experiments by changing the conditions and tools to narrow down the optimum conditions.
  • Non-Patent Document 1 states that by analyzing the chip breaking process using the thermo-elastic-plastic finite element method, it was confirmed that the results matched experimental results.
  • FEM analysis requires a long analysis time per condition, so it is not suitable for predicting whether or not chips will break for many tools or a wide range of conditions.
  • Non-Patent Document 2 the conditions when the chip breaks can be obtained by using the chip breakage strain determined by the chip material and the tensile strain generated in the chip, which is calculated from the chip thickness and the initial curl radius of the chip.
  • Non-Patent Document 1 presents a theoretical consideration using the thermo-elasto-plastic finite element method
  • Non-Patent Document 2 shows a theoretical understanding of chip breakage.
  • these non-patent documents only present general theoretical considerations. For this reason, it is not necessarily possible to use these theoretical considerations as they are when setting cutting conditions for specific workpiece materials at the site where cutting processing is performed.
  • the object of the present invention is to make it easier to determine the conditions for cutting when performing cutting.
  • a chip breakability prediction device includes a storage unit that stores information about the workpiece and tools used in cutting processing, a reception unit configured to receive information about the workpiece and tools to be used in cutting processing selected from the workpiece and tools indicated in the information stored in the storage unit, and to receive information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting processing, a calculation unit configured to use the information received by the reception unit to derive information for predicting whether the chip can be broken, and a display unit configured to display the information derived by the calculation unit for predicting whether the chip can be broken.
  • a control device in a prediction system for predicting the breakability of chips in cutting processing, and is communicatively connected to an input/output device.
  • the control device includes: a storage unit that stores information about the workpiece and tools in cutting processing; a reception unit configured to receive from the input/output device information about the workpiece and tools to be used that are selected by the input/output device from among the workpiece and tools indicated in the information stored in the storage unit, and to receive from the input/output device information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting processing; a calculation unit configured to use the information received by the reception unit to derive information for predicting whether the chips can be broken; and a communication unit configured to communicate with the input/output device so that the information for predicting whether the chips can be broken, derived by the calculation unit, is displayed on a display unit of the input/output device.
  • the chip breakability prediction method receives, by a reception unit, information on the workpiece to be cut and the tool to be used, selected from the workpiece and tool in the cutting process indicated in the information stored in the storage unit, and also receives information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting process by the reception unit.
  • a calculation unit uses the information received by the reception unit, a calculation unit derives information for predicting whether the chip will break, and displays the information derived by the calculation unit on a display unit.
  • a chip breakability prediction method receives from an input/output device information on a workpiece to be cut and a tool to be used, selected from the workpiece and tools in the cutting process indicated in the information stored in a storage unit, and also receives information indicating a feed rate and depth of cut in the cutting process from the input/output device, derives information for predicting whether chips will break for the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut indicated in the received information by a calculation unit, and communicates with the input/output device by a communication unit so that the information derived by the calculation unit is displayed on a display unit of the input/output device.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a chip breakability prediction device according to a first embodiment
  • 5 is a diagram showing an example of a display screen provided on a display unit of an input/output unit included in the chip breakability prediction device.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining a chamfer width b.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a chip thickness h.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a chip outflow direction ⁇ d.
  • 1 is a diagram for explaining a cutting thickness t when a cutting depth d is larger than a nose radius R.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining the cutting thickness t when a obtained by the formula (6) is negative.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the cutting thickness t when formula (8) is used.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a method of calculating a rake angle ⁇ in a chip outflow direction ⁇ d and a breaker shape ⁇ (initial chip curl radius r 0 ).
  • FIG. FIG. 13 is a diagram for explaining a method of deriving a rake face and a breaker slant surface.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a parallel chip.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a clamp-type tip.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method for determining a fracture strain ⁇ c of a chip.
  • FIG. 13 is a diagram showing a case where the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge to the breaker apex.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining a method for predicting the breakability of cutting chips.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a prediction result obtained by a chip breakability prediction device.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a prediction result when tensile strain is replaced by a corrected tensile strain.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a prediction result when tensile strain is replaced by a corrected tensile strain.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a prediction result when tensile strain is replaced by a corrected tensile strain.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a prediction result when tensile strain is replaced by a corrected tensile strain.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a prediction result when the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge to the apex of the breaker.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a prediction result when the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge to the apex of the breaker.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a prediction system including a control device according to a second embodiment.
  • a chip breakability prediction device 10 includes a control unit 12 for performing calculation processing, a storage unit 14 for storing processing programs and data, and an input/output unit 16 used for inputting and outputting information.
  • the control unit 12 has a central processing unit (CPU) and is configured to execute various calculations using this CPU. When performing the calculations, the control unit 12 appropriately uses information input from the input/output unit 16 and information stored in the storage unit 14.
  • the storage unit 14 stores information about the workpiece used in cutting (workpiece information 14a) and information about the tool (tool information 14b).
  • the workpiece information 14a includes information about the name of the workpiece, the value of the fracture strain, the shear angle, etc.
  • the tool information 14b includes information about the name of the holder, information about the name of the tip, data representing the cross-sectional shape of the tip in a specified direction, etc.
  • the storage unit 14 may also temporarily store information input through the input/output unit 16, as well as data and information used in calculations by the calculation unit 12b, which will be described later.
  • the input/output unit 16 has a display unit 16a configured to display cutting conditions and calculation results. As shown in FIG. 2, the display screen 20 of the display unit 16a includes an input area 21 and a result output area 22. Information corresponding to operations on the input unit 16b, such as a keyboard, is input into the input area 21.
  • the input unit 16b may be configured integrally with the display unit 16a.
  • the input area 21 includes a workpiece material column 21a, a holder shape column 21b, a tip shape column 21c, a cutting conditions column 21d, and a coolant conditions column 21e.
  • various workpiece materials are displayed in a pull-down format.
  • the workpiece material to be cut can be selected from this list.
  • the workpiece materials displayed in the workpiece material column 21a are obtained from information related to the workpiece materials stored in the storage unit 14. Information indicating the workpiece material selected through the input/output unit 16 is input to the reception unit 12a, which will be described later.
  • various holders are displayed in a pull-down format.
  • the holder to be used can be selected from this list.
  • the side cutting edge angle and cutting edge inclination angle can also be manually input. Information indicating the side cutting edge angle and cutting edge inclination angle is input to the reception unit 12a, which will be described later.
  • the tip shape column 21c various tips are displayed in a pull-down format.
  • the tip to be used can be selected from this list.
  • the tips displayed in the tip shape column 21c are obtained from information indicating the tool stored in the storage unit 14. It is also possible to specify the tip tip radius and tip angle.
  • Information indicating the tip selected in this column 21c and information indicating the tip tip radius and tip angle of the tip specified in this column 21c are input to the reception unit 12a, which will be described later.
  • the cutting conditions field 21d includes an input box 21d1 in which the cutting speed, feed rate, and cutting depth can be input, and an adjustment field 21d2 located next to it.
  • the feed rate is the feed rate per rotation
  • the cutting depth is the cutting depth in the radial direction.
  • the numerical values of the cutting speed, feed rate, and cutting depth are input into input box 21d1. However, for the feed rate and cutting depth, it is possible to fine-tune the numerical values input into input box 21d1 by moving the slider displayed in adjustment field 21d2. Note that the cutting speed is not used in the calculation of tensile strain that occurs in the chips, which will be described later. Therefore, the cutting speed input box 21d1 can be omitted. Information regarding the feed rate and cutting depth input into field 21d is input into reception unit 12a, which will be described later.
  • coolant conditions column 21e input is made as to whether or not coolant will be used. Note that this input information does not have to be used to predict chip breakage. For this reason, the coolant conditions column 21e can be omitted.
  • the result output area 22 includes a contour map column 22a, a breakability column 22b, a break prediction value column 22c, a fracture boundary column 22d, and a tool candidate column 22e.
  • the contour map displayed as an image in the contour map column 22a is a contour map shown in a coordinate system whose axes are the cutting conditions. In the contour map, the distribution of tensile strain generated in the chips is shown by contour lines, and the fracture boundary 22f of the chips is also shown.
  • the horizontal axis represents the feed speed and the vertical axis represents the cutting depth. Note that the horizontal axis may also represent the cutting depth and the vertical axis the feed amount.
  • the range of the feed speed and cutting depth to be displayed is set so that the feed speed and cutting depth indicated by the information input in the input area 21 and received by the reception unit 12a (described below) are located at the center of the contour map.
  • the range of the feed speed and cutting depth to be displayed is determined so that it includes at least the range that is predicted to be actually adjustable, and a range that is not too large compared to that range is displayed. Therefore, the contour map makes it easy to determine the amount of adjustment when adjusting the feed speed or cutting depth.
  • These display controls are performed by a display control function included in the control unit 12, and the control unit 12 provides the control information obtained by the display control function to the input/output unit 16 via the communication unit 12c.
  • the contour map displays marks (in FIG. 2, "+” marks) indicating the feed rate and the cutting depth input in the input area 21 and accepted by the accepting unit 12a described later, and also displays the fracture boundary 22f by a broken line.
  • the fracture boundary 22f indicates the condition under which the tensile strain generated in the chip when the feed rate and the cutting depth are changed becomes the fracture strain ⁇ c .
  • the contour map also shows the contour lines of the ratio of the tensile strain to the fracture strain. The distribution of the tensile strain is displayed such that the magnitude of the ratio is divided into predetermined values by one or more methods selected from color, hue shading, and brightness. Note that a difference value may be used instead of the ratio.
  • breakability column 22b a mark is displayed indicating whether the chip is predicted to break, whether it is predicted not to break, or an intermediate value based on information derived by the calculation unit 12b described below. This allows the user to visually grasp whether the chip will break.
  • the fracture prediction value field 22c displays the value of the tensile strain ⁇ in the case of the feed rate and the cutting depth input in the input area 21 and accepted by the accepting unit 12a described later
  • the fracture boundary field 22d displays the value of the fracture strain ⁇ c in the case of the feed rate and the cutting depth input in the input area 21 and accepted by the accepting unit 12a described later.
  • the tool candidate column 22e displays a list of tools that are predicted to break off chips based on information derived by the calculation unit 12b, which will be described later. That is, for the workpiece selected in the input area 21, the calculation unit 12b calculates whether or not the chips will break off for all tools included in the information stored in the storage unit 14. For this reason, all tools are displayed in the tool candidate column 22e so that tools predicted to have high chip breakability through this calculation are placed at the top. That is, the chip breakability is displayed in a list for each tool.
  • These display controls are also performed by a display control function included in the control unit 12, but the control unit 12 provides the control information obtained by the display control function to the input/output unit 16 through the communication unit 12c.
  • the functions executed by the control unit 12 include a reception unit 12a, a calculation unit 12b, and a communication unit 12c.
  • the reception unit 12a receives information on factors that affect whether or not chips break, such as cutting conditions. Specifically, information on the workpiece and tool selected in the input area 21 of the input/output unit 16 is input from the input/output unit 16 to the reception unit 12a. Information indicating the feed rate and the cutting depth input in the input area 21 of the input/output unit 16 is also input from the input/output unit 16 to the reception unit 12a.
  • the reception unit 12a receives information on the workpiece to be cut and the tool to be used, selected from the tools indicated in the workpiece and tool information 14b included in the workpiece information 14a stored in the storage unit 14, and also receives information indicating the feed rate and cutting depth input in the input/output unit 16.
  • the calculation unit 12b uses the information received by the reception unit 12a to derive information for predicting whether the cutting chips can be broken.
  • the communication unit 12c communicates with the input/output unit 16 so that the information for predicting whether the chip can be broken, derived by the calculation unit 12b, is displayed in the result output area 22 on the display screen 20 of the display unit 16a included in the input/output unit 16.
  • the information for predicting whether the chip can be broken includes the information displayed in the contour map column 22a, the mark displayed in the breakability column 22b, the tensile strain value displayed in the breakage prediction value column 22c, and the fracture strain value displayed in the fracture boundary column 22d.
  • calculation unit 12b derives information for predicting whether the chip can be broken, and how it predicts whether the chip can be broken.
  • Whether or not the chip 30 (FIG. 3) can be broken can be predicted by comparing the tensile strain ⁇ generated in the chip 30 during cutting with the fracture strain ⁇ c of the material used in the cutting, and determining how much the tensile strain ⁇ is larger than the fracture strain ⁇ c .
  • the tensile strain ⁇ may be replaced by a corrected tensile strain ⁇ ' corrected by the following formula (2) or (3).
  • t is the cutting thickness
  • b is the chamfer width or the cutting edge radius.
  • the tensile strain ⁇ may be corrected to the corrected tensile strain ⁇ ' by a relational expression that indicates the ratio of the cutting thickness t to the chamfer width or the cutting edge radius b.
  • the chamfer width b is the width of the chamfered flat surface at the edge of the cutting edge, as shown in Figure 3.
  • the cutting edge roundness radius b is the roundness radius at the edge of the cutting edge.
  • the chip thickness h is determined by the geometric relationship shown in Figure 4, and is calculated by the following formula (4).
  • t is the chip thickness
  • ⁇ is the shear angle
  • ⁇ is the rake angle
  • the cutting thickness t is geometrically calculated from the cutting conditions and the tool position.
  • the cutting thickness t is calculated by formula (5) using the feed rate f and the side cutting edge angle ⁇ .
  • the cutting thickness t is the same as the cutting depth d, so formula (7) is used.
  • the value of a calculated by formula (6) is negative, this is the case shown in FIG. 7.
  • the cutting thickness t is calculated by formula (8).
  • formula (8) is used, this is the case shown in FIG. 8, where the side cutting edge angle ⁇ is irrelevant, and the cutting thickness t is determined by the nose radius R, the cutting depth d, and the feed rate f.
  • the rake angle ⁇ is obtained from the cross-sectional shape data of the chip in a specified direction stored in the storage unit 14.
  • the rake angle ⁇ is not constant at any part of the rake face. For this reason, the rake angle ⁇ in the cross section along the outflow direction ⁇ d of the chips 30 (see FIG. 5) is used as the rake angle ⁇ . For this reason, the rake angle ⁇ in the cross section along this direction ⁇ d is derived by the calculation unit 12b and temporarily stored in the storage unit 14.
  • the outflow direction ⁇ d of the chips 30 can be calculated using Colwell's approximation, assuming that the chips 30 flow in a direction perpendicular to the line connecting both ends of the tip that contact the workpiece (both ends in the circumferential direction of the nose). In other words, once the cutting depth d, feed rate f, and tip nose radius R are determined, the outflow direction ⁇ d of the chips 30 can be calculated from the geometric relationship between these, as shown in Figure 5.
  • the storage unit 14 stores the rake angle ⁇ 1 in the cross section in the direction ⁇ 1 perpendicular to the side cutting edge, and the rake angle ⁇ 2 in the cross section in the direction ⁇ 2 along the bisector of the tip angle of the insert. Therefore, the calculation unit 12b uses these rake angles ⁇ 1 and ⁇ 2 to determine the rake angle ⁇ in the outflow direction ⁇ d according to the cutting processing conditions by interpolation or extrapolation (see Figure 9).
  • ⁇ 2 on the horizontal axis corresponds to the direction along the bisector of the tip angle of the insert
  • ⁇ 1 corresponds to the direction perpendicular to the side cutting edge.
  • the breaker shape is also derived in a similar manner. That is, data indicating the breaker shape in a predetermined direction is stored in the storage unit 14.
  • the predetermined directions are the direction ⁇ 1 perpendicular to the side cutting edge and the direction ⁇ 2 along the bisector of the tip angle of the insert.
  • the calculation unit 12b determines the breaker shape ⁇ (or the initial chip curl radius r 0 ) in the chip outflow direction ⁇ d according to the cutting processing conditions by interpolation or extrapolation from the data of the breaker shapes ⁇ 1, ⁇ 2 (or the initial chip curl radius r 0 ) in the two directions ⁇ 1, ⁇ 2 stored in the storage unit 14.
  • the rake angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are determined by the gradient (or the gradient of the flat portion) of the rake face 27 of the chip when it is approximated as a straight line in a cross section in the corresponding direction on the rake face 27 of the chip, and the distance from the cutting edge position (i.e., the intercept value when the cutting edge position is the origin position).
  • the breaker shapes ⁇ 1 and ⁇ 2 are determined by the gradient (or the gradient of the flat portion) of the breaker slope 28 of the chip when it is approximated as a straight line in a cross section in the corresponding direction on the breaker slope 28 of the chip.
  • the shear angle ⁇ is obtained by performing a cutting test and is stored in the storage unit 14.
  • An example of the cutting speed, cutting thickness t, and rake angle ⁇ used in this cutting test is shown in Table 1.
  • the storage unit 14 also stores information indicating the shear angle ⁇ , including data on the shear angle ⁇ obtained from cutting tests performed under other conditions.
  • the thickness of the resulting chip 30 is measured.
  • the shear angle ⁇ is calculated by substituting this measured chip thickness for the chip thickness h in equation (4).
  • Table 2 shows an example of the chip thickness and calculated shear angle obtained in a cutting test of the workpiece S45C.
  • the initial curl radius r 0 of the chip 30 is calculated differently depending on whether the chip is in the parallel type or clamp type pattern shown in FIG. 11A or FIG. 11B.
  • the parallel type shown in FIG. 11A the breaker slope 28 is small, so the chip 30 is in contact with the cutting edge 32 on the rake face 27 and the apex 29 of the breaker. Therefore, the initial curl radius r 0 is geometrically calculated as the radius of the arc in contact with the cutting edge 32 and the apex 29 of the breaker.
  • the clamp type shown in FIG. 11B the chip 30 is in contact with the cutting edge 32 on the rake face 27 and the breaker slope 28.
  • the initial curl radius r 0 is geometrically calculated as the radius of the arc in contact with the cutting edge 32 and the breaker slope 28. Note that the shape of the breaker derived by the calculation unit 12b is used to determine whether the chip is in the parallel type or the clamp type.
  • an initial curl radius r0 in the chip outflow direction ⁇ d according to the cutting conditions is used, similar to the rake angle ⁇ . That is, the storage unit 14 stores an initial curl radius r1 (see FIG. 9) in a cross section in a direction ⁇ 1 perpendicular to the side cutting edge and an initial curl radius r2 (see FIG. 9) in a cross section in a direction ⁇ 2 along the bisector of the tip angle of the tip.
  • the calculation unit 12b uses these initial curl radii r1 and r2 to obtain the initial curl radius r0 in the outflow direction ⁇ d according to the cutting conditions by interpolation or extrapolation.
  • the tensile strain ⁇ is derived from formula (1).
  • the chip fracture strain ⁇ c can be obtained by a cutting test in which the conditions are changed little by little.
  • the storage unit 14 stores the fracture strain ⁇ c values obtained for each workpiece by the cutting test. That is, the storage unit 14 stores the fracture strain ⁇ c values obtained by cutting tests in which the cutting conditions (cutting depth d and feed rate f) are changed, in association with the workpiece.
  • Figure 12 shows an example of whether the cutting chip 30 is broken or not. This example is an example of the results when S45C is used as the workpiece material. If the cutting chip 30 is not broken, it is marked as "X”, if the cutting chip 30 is partially broken but has 10 or more connected turns, it is marked as " ⁇ ”, and if it is broken within 10 turns or less, it is marked as "O".
  • the value of the chip fracture strain ⁇ c for each workpiece is stored in the storage unit 14 in association with the name of the workpiece.
  • the tensile strain ⁇ is calculated according to formula (1) and compared with the fracture strain ⁇ c , thereby predicting the breakability.
  • the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge 32 to the breaker apex 29, that is, h>L ... formula (9)
  • the calculation unit 12b outputs information indicating that the chip 30 is predicted not to break.
  • the prediction of breakability based on the comparison of the tensile strain ⁇ and the fracture strain ⁇ c , it is determined that the smaller the distance L from the cutting edge 32 to the apex 29 of the breaker, the easier it is to break.
  • the user selects the target workpiece material in the workpiece material column 21a of the input area 21 in the input/output unit 16, and selects the holder and tip to be used in the holder shape column 21b and tip shape column 21c (step ST11).
  • This causes information on the selected workpiece material and tool to be extracted from the information on the workpiece material and tool stored in the storage unit 14 and input to the reception unit 12a.
  • the user inputs values for the side cutting edge angle, cutting edge inclination angle, nose radius R, and tip angle, this information is also input to the reception unit 12a.
  • the user also inputs the cutting speed, feed rate f, and depth of cut d in the cutting conditions column 21d (step ST12). This information is also input to the reception unit 12a. Note that these cutting condition values are provisional, and if it is predicted that the chips 30 will not break, the cutting conditions will be re-entered. The holder and tip may also need to be changed based on the prediction results.
  • the calculation unit 12b uses the information received by the reception unit 12a to derive information for predicting whether the chip 30 can be broken. Specifically, the calculation unit 12b first calculates the cutting thickness t using one of formulas (5), (7), and (8) depending on the magnitude relationship between the cutting depth d and the nose radius R (step ST13).
  • the calculation unit 12b also obtains a chip outflow direction ⁇ d using the cutting depth d, the feed rate f, and the nose radius R of the tip (step ST14).
  • the chip outflow direction ⁇ d is calculated using, for example, the Colwell approximation equation stored in the storage unit 14.
  • the calculation unit 12b uses the calculated chip outflow direction ⁇ d, the rake angles ⁇ 1, ⁇ 2, and the initial curl radii r1, r2 of the chip stored in the storage unit 14, the calculation unit 12b calculates the rake angle ⁇ and the initial curl radius r0 of the chip in the direction ⁇ d (steps ST15 and ST16).
  • the calculation unit 12b calculates the chip thickness h by substituting the chip thickness t obtained in step ST13, the rake angle ⁇ obtained in step ST15, and the shear angle ⁇ stored in the storage unit 14 into equation (4) (step ST17).
  • the calculation unit 12b also derives the tensile strain ⁇ by substituting the initial curl radius r0 obtained in step ST16 and the chip thickness h obtained in step ST17 into equation (1) (step ST18).
  • the corrected tensile strain ⁇ ' calculated by formula (2) is used instead of the tensile strain ⁇ in formula (1) (step ST19).
  • the derived value of the tensile strain ⁇ (or the corrected tensile strain ⁇ ') is displayed in the fracture prediction value field 22c in the result output area 22 of the input/output unit 16.
  • the fracture strain ⁇ c is displayed in the fracture boundary field 22d in the result output area 22 of the input/output unit 16 (step ST20).
  • the calculation unit 12b compares the tensile strain ⁇ (or the corrected tensile strain ⁇ ′) derived in step ST18 with the fracture strain ⁇ c stored in the storage unit 14 to determine the breakability of the chip 30 (step ST21).
  • the communication unit 12c communicates with the input/output unit 16.
  • a mark indicating the breakability such as ⁇ , ⁇ , ⁇ , etc. is displayed in the breakability column 22b in the result output area 22 of the input/output unit 16 (step ST22).
  • " ⁇ " is displayed. That is, in this case, the result that the chip is predicted to break is displayed.
  • the calculation unit 12b also derives the tensile strain ⁇ (or the corrected tensile strain ⁇ ') not only for the selected cutting depth d and feed rate f, but also for the cutting depth d and feed rate f in a predetermined range including these values. That is, the calculation unit 12b derives information for predicting whether or not chips can be broken for each case when cutting conditions are changed within the range of feed rate and cutting depth displayed on the contour map. The calculation unit 12b also extracts the fracture strain ⁇ c for the cutting depth d and feed rate f in these ranges.
  • the communication unit 12c outputs information for creating a contour map of the tensile strain ⁇ (or the corrected tensile strain ⁇ ') for the predetermined range of the cutting depth d and feed rate f.
  • the communication unit 12c also communicates with the input/output unit 16 to output information for displaying an image of the contour map on the display screen 20 of the display unit 16a in the input/output unit 16 (step ST23).
  • the contour map is displayed on the display screen 20 of the display unit 16a.
  • the image of the contour map also displays the fracture strain ⁇ c for each cutting depth d and feed rate f. That is, the communication unit 12c communicates with the input/output unit 16 based on the information derived by the calculation unit 12b.
  • the display unit 16a of the input/output unit 16 displays the distribution of the tensile strain ⁇ generated in the chip by contour lines in a coordinate system with the cutting conditions as the coordinate axes, and displays an image showing the fracture boundary 22f of the chip.
  • the calculation unit 12b compares the tensile strain ⁇ (or the corrected tensile strain ⁇ ') with the fracture strain ⁇ c for all tools included in the tool information 14b stored in the storage unit 14 for the selected workpiece. This allows calculation of whether the chip 30 breaks for each tool. As a result, all registered tools are displayed in a list in the tool candidate column 22e in the order in which they are judged to be likely to break into chips (step ST24).
  • the user can perform cutting of the workpiece under the input cutting conditions.
  • the user can refer to the displayed contour map and change to cutting conditions that are predicted to break the chips.
  • the cutting conditions can be changed and chip breakability prediction device 10 can be used again to predict chip breakability.
  • the user can change to a tool displayed in the tool candidates and perform cutting of the workpiece.
  • FIG. 15 shows a contour map obtained by the chip breakability prediction device 10, with symbols ( ⁇ ) indicating the breakability of the chips shown in FIG. 12 placed on it.
  • the prediction result roughly matches the experimental result. Note that as the cutting depth decreases from about 1.2 mm, the part determined to be broken curves smoothly. This is because the chip outflow angle changes suddenly when the cutting depth d is equal to or less than the nose radius R (1.2 mm) of the tool. However, it can be seen that the breakability of the chips can be predicted because the method using the breaker shape (initial curl radius r 0 ) and the rake angle ⁇ in the chip outflow direction ⁇ d is adopted.
  • 16A to 16C show the prediction results when the tensile strain ⁇ is replaced by the corrected tensile strain ⁇ '.
  • the prediction result regarding whether or not the specimen can be broken is deviated.
  • the prediction accuracy is improved by replacing the tensile strain ⁇ with the corrected tensile strain ⁇ '.
  • the prediction accuracy is improved in the case of the correction value using A2 compared to the case of the correction value using A or A3 .
  • Figure 17 also shows the prediction results when the tensile strain ⁇ is replaced by the corrected tensile strain ⁇ '.
  • Figure 17 shows a photograph of the actual chip, a contour map based on the tensile strain ⁇ , and a contour map based on the corrected tensile strain ⁇ '.
  • the prediction accuracy is improved by replacing the tensile strain ⁇ with the corrected tensile strain ⁇ '.
  • Figure 18 shows an example of the results when the calculation unit 12b outputs information indicating that the chip 30 is predicted not to break when the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge 32 to the apex 29 of the breaker.
  • the upper right part of the figure is an area indicating that the chip will not break. Meanwhile, the ⁇ symbols obtained from the experimental results are displayed as ⁇ within that area. For this reason, it can be said that it is possible to predict that the chip 30 will become too thick and will not break.
  • Figure 19 also shows an example of the results when the chip thickness h is greater than the distance L from the cutting edge 32 to the breaker apex 29. This example shows the results when changing tools, and also shows a photograph of the chips. It can be seen that the photograph of the chips matches the predicted results.
  • the reception unit 12a receives information on the workpiece and the tool, and information indicating the feed rate and the depth of cut.
  • the calculation unit 12b then derives information for predicting whether the chip 30 will break for the workpiece, tool, feed rate f, and depth of cut d indicated by the information received by the reception unit 12a.
  • This derived information is displayed on the display unit 16a. Therefore, the tester can determine whether the chip 30 will break from the information displayed on the display unit 16a. Even if it is predicted that the chip 30 will not break, information on the breakage prediction can be obtained again by changing at least one of the feed rate f and the depth of cut d. Therefore, it is easy to determine the conditions for cutting.
  • the tensile strain ⁇ is replaced with the corrected tensile strain ⁇ '.
  • the effect of the chamfer width or cutting edge radius b of the tool on the tensile strain ⁇ of the chip 30 is taken into account. This makes it possible to further improve the predictability of the breakage of the chip 30.
  • the result output area 22 of the display unit 16a displays a contour map, whether the determination is possible, the predicted breakage value, and the fracture boundary 22f, but is not limited to this.
  • the display unit 16a may display, for example, only the contour map, or only the whether the determination is possible, or only the predicted breakage value and the fracture boundary 22f. Also, the display of tool candidates may be omitted.
  • the tensile strain ⁇ is replaced with the corrected tensile strain ⁇ ', but if it is known that the cutting thickness t is equal to or smaller than the chamfer width or the cutting edge radius b, this process may be omitted.
  • the calculation unit 12b calculates the initial curl radius r0 and the rake angle ⁇ in the chip flow direction ⁇ d due to cutting, and performs calculation of the separability prediction using the calculated initial curl radius r0 and the rake angle ⁇ .
  • this is not limited to this. That is, although the prediction accuracy is reduced, the initial curl radius r0 and the rake angle ⁇ in the chip flow direction ⁇ d may not be derived.
  • the initial curl radius r0 and the rake angle ⁇ in the direction ⁇ 1 perpendicular to the side cutting edge may be used, or the initial curl radius r0 and the rake angle ⁇ in the direction ⁇ 2 along the bisector of the tip angle of the tip may be used.
  • the second embodiment is a control device 41 provided in a prediction system 40 for predicting the breakability of chips in cutting work, as shown in Fig. 20. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the control device 41 is communicatively connected to the input/output device 42, for example, via a computer network NW.
  • the control device 41 includes a control unit 12 for performing arithmetic processing, and a storage unit 14 for storing processing programs, data, etc.
  • the input/output device 42 has a display unit 16a having a display screen 20, and an input unit 16b such as a keyboard.
  • the display unit 16a is configured to display cutting processing conditions and calculation results.
  • the display screen 20 of the display unit 16a includes an input area 21 and a result output area 22, similar to the display screen 20 of the first embodiment (see FIG. 2).
  • the input area 21 displays information input by operating the input unit 16b. This input information is temporarily stored in the storage unit 14 of the control device 41, for example, via the computer network NW.
  • the input unit 16b may be configured integrally with the display unit 16a.
  • the storage unit 14 stores information about the workpiece in the cutting process (workpiece information 14a) and information about the tool (tool information 14b).
  • the storage unit 14 may also temporarily store information sent from the input/output device 42, and data and information used in calculations by the calculation unit 12b.
  • the functions executed by the control unit 12 include a reception unit 12a, a calculation unit 12b, and a communication unit 12c.
  • the communication unit 12c transmits necessary control information to the input/output device 42 so that the workpiece and tool indicated by the information stored in the storage unit 14 are displayed on the display screen 20 of the input/output device 42.
  • control unit 12 uses information stored in the storage unit 14 and information output from the input/output device 42 and temporarily stored in the storage unit 14 via the computer network NW.
  • the reception unit 12a receives information on factors that affect whether or not chips break, such as cutting conditions, from the input/output device 42. Specifically, information on the workpiece and tool that match the workpiece and tool selected in the input area 21 of the input/output device 42 is input from the storage unit 14 to the reception unit 12a. In addition, information indicating the feed rate f and the cutting depth d input in the input area 21 of the input/output device 42 is input from the input/output device 42 to the reception unit 12a.
  • the reception unit 12a receives information on the workpiece and tool to be cut that are selected in the input/output device 42 from the workpiece and tools indicated by the information stored in the storage unit 14, as well as information indicating the feed rate f and cutting depth d in the cutting.
  • the calculation unit 12b uses the information received by the reception unit 12a to derive information for predicting whether the cutting chips can be broken.
  • the communication unit 12c communicates with the input/output device 42 so that the information for predicting whether or not the chips can be broken, which is derived by the calculation unit 12b, is displayed in the result output area 22 on the display screen 20 of the display unit 16a of the input/output device 42.
  • control device 41 In the control device 41 according to the second embodiment, steps ST13 to ST19 and ST21 of the control steps shown in FIG. 14 are performed. In addition, the control device 41 communicates with the input/output device 42 so that steps ST20 and ST22 to ST24 are performed in the input/output device 42.
  • the chip breakability prediction device includes a storage unit that stores information about the workpiece and tools used in cutting processing, a reception unit configured to receive information about the workpiece and tools to be used in cutting processing selected from the workpiece and tools indicated in the information stored in the storage unit, and to receive information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting processing, a calculation unit configured to use the information received by the reception unit to derive information for predicting whether the chip can be broken, and a display unit configured to display the information derived by the calculation unit for predicting whether the chip can be broken.
  • the reception unit receives information on the workpiece to be cut and the tool to be used, as well as information indicating the feed rate and the depth of cut.
  • the calculation unit then derives information for predicting whether the chip will break for the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut indicated by the information received by the reception unit. This derived information is displayed on the display unit, making it possible to determine whether the chip will break from the information displayed on the display unit. Even if it is predicted that the chip will not break, information on the breakage prediction can be obtained again by changing at least one of the feed rate and the depth of cut. This makes it easy to determine the conditions for cutting.
  • the calculation unit may be configured to calculate the tensile strain generated in the chips due to the cutting process based on the initial curl radius and thickness of the chips, and may be configured to correct the tensile strain using the chamfer width or cutting edge roundness radius of the tool indicated by the information received by the reception unit, and the cutting thickness obtained from the nose radius of the tool, the side cutting edge angle of the tool, the feed rate, and the cutting depth indicated by the information received by the reception unit.
  • the effect of the tool's chamfer width or cutting edge radius and cutting thickness on the tensile strain of the chip is taken into account, which can further improve the predictability of chip breakage.
  • the chip shape is determined by the chamfer or cutting edge roundness regardless of the chip breaker behind it. Therefore, contrary to the initial assumption (that the chip breaker geometrically determines the initial curl radius of the chip), there is a risk of a decrease in the accuracy of prediction of whether or not the chip will break. In contrast, in this embodiment, the tensile strain is corrected, so it is possible to avoid a situation in which the accuracy of prediction decreases.
  • the calculation unit may be configured to obtain an initial curl radius and a rake angle at each cross section from a cross section perpendicular to the side cutting edge of the tool indicated by the information received by the reception unit and a cross section of the bisector of the tip angle of the tool, and may be configured to calculate, by interpolation or extrapolation, an initial curl radius and a rake angle in the chip outflow direction due to the cutting process from the initial curl radius and the rake angle at each of the obtained cross sections.
  • the initial curl radius and rake angle are used taking into account the chip flow direction, which improves the predictability of chip breakage.
  • the chip outflow direction changes depending on the cutting conditions and workpiece material.
  • the cross section of the tool in the chip outflow direction changes, and the chip breaker cross-sectional shape that affects the chip breakability changes.
  • the initial curl radius and rake angle in the chip outflow direction due to cutting are calculated by interpolation or extrapolation from the initial curl radius and rake angle at each cross section that have been acquired. This makes it possible to eliminate the need for complicated procedures.
  • the analysis time per condition does not become long, as in the method using FEM analysis.
  • the display unit may be configured to display the distribution of tensile strain occurring in the chips using contour lines in a coordinate system whose coordinate axes are the cutting conditions, and to display an image showing the fracture boundary of the chips as the information for predicting the breakability of the chips.
  • the cutting conditions under which the chip will break can be easily inferred by referring to the image displayed on the display unit.
  • the display unit may be configured to display the distribution of tensile strain occurring in the chips in one or more ways selected from color, hue shading, and brightness.
  • the distribution of tensile strain can be easily identified in the image displayed on the display unit.
  • the calculation unit may be configured to compare the distance from the cutting edge of the tool to the apex of the breaker with the chip thickness, and predict that the chip will not break if the chip thickness is greater.
  • breakability is predicted by comparing the distance from the cutting tool's cutting edge to the breaker apex with the chip thickness during cutting. This can prevent a decrease in prediction accuracy.
  • the calculation unit may be configured to calculate the chip breakability for all of the tools indicated by the information stored in the storage unit.
  • the display unit may be configured to display a list of the chip breakability for each tool based on the information derived by the calculation unit.
  • the chip breakability of each tool is displayed in a list on the display unit. Therefore, even if the information derived by the calculation unit predicts that the chips will not break, it is possible to determine which tools are likely to be improved based on the list of tool breakability displayed on the display unit. Therefore, it is expected that the chip breakability will improve.
  • the control device is provided in a prediction system for predicting the breakability of chips in cutting processing, and is communicatively connected to an input/output device.
  • the control device includes: a storage unit that stores information about the workpiece and tools in cutting processing; a reception unit configured to receive from the input/output device information about the workpiece and tools to be used that are selected by the input/output device from among the workpiece and tools indicated in the information stored in the storage unit, and to receive from the input/output device information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting processing; a calculation unit configured to use the information received by the reception unit to derive information for predicting whether the chips can be broken; and a communication unit configured to communicate with the input/output device so that the information for predicting whether the chips can be broken, derived by the calculation unit, is displayed on a display unit of the input/output device.
  • the reception unit receives information on the workpiece to be cut and the tool to be used, as well as information indicating the feed rate and the depth of cut.
  • the calculation unit then derives information for predicting whether the chips will break for the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut indicated in the information received by the reception unit.
  • This derived information is output from the communication unit, and this information is input to the input/output device. It is possible to determine whether the chips will break based on the information displayed on the display unit of the input/output device. Even if it is predicted that the chips will not break, information on the breakage prediction can be obtained again by changing at least one of the feed rate and the depth of cut. This makes it easy to determine the conditions for cutting.
  • the calculation unit may be configured to calculate the tensile strain generated in the chips due to the cutting process based on the initial curl radius and thickness of the chips, and may be configured to correct the tensile strain using the chamfer width or cutting edge roundness radius of the tool indicated by the information received by the reception unit, and the cutting thickness obtained from the nose radius of the tool, the side cutting edge angle of the tool, the feed rate, and the cutting depth indicated by the information received by the reception unit.
  • the calculation unit may be configured to obtain an initial curl radius and a rake angle at each cross section from a cross section perpendicular to the side cutting edge of the tool indicated by the information received by the reception unit and a cross section of the bisector of the tip angle of the tool, and may be configured to calculate, by interpolation or extrapolation, an initial curl radius and a rake angle in the chip outflow direction due to the cutting process from the initial curl radius and the rake angle at each of the obtained cross sections.
  • the communication unit may be configured to communicate with the input/output device so that an image showing the distribution of tensile strain occurring in the chips by contour lines and the fracture boundary of the chips is displayed on the display unit in a coordinate system whose coordinate axes are the cutting conditions.
  • the communication unit may be configured to communicate with the input/output device so that the distribution of tensile strain occurring in the chips is displayed on the display unit in one or more ways selected from color, hue shading, and brightness.
  • the calculation unit may be configured to compare the distance from the cutting edge of the tool to the apex of the breaker with the chip thickness, and predict that the chip will not break if the chip thickness is greater.
  • breakability is predicted by comparing the distance from the cutting tool's cutting edge to the breaker apex with the chip thickness during cutting, so this can prevent the prediction accuracy from decreasing.
  • the calculation unit may be configured to calculate the chip breakability for all of the tools indicated by the information stored in the storage unit.
  • the communication unit may also communicate with the input/output device so that a list of the chip breakability for each tool is displayed on the display unit based on the calculation results by the calculation unit.
  • a reception unit receives information on a workpiece to be cut and a tool to be used, selected from the workpiece and tool in the cutting process indicated in the information stored in the storage unit, and the reception unit receives information indicating a feed rate and a depth of cut in the cutting process.
  • a calculation unit uses the information received by the reception unit, a calculation unit derives information for predicting whether or not the chip can be broken, and the information derived by the calculation unit is displayed on a display unit.
  • the reception unit receives information on the workpiece and tool, and information indicating the feed rate and the depth of cut, and the calculation unit uses the information received by the reception unit to derive information for predicting whether the chip will break.
  • This derived information is displayed on the display unit. Therefore, it is possible to determine whether the chip will break from the information displayed on the display unit. Even if it is predicted that the chip will not break, information on the breakage prediction can be obtained again by changing at least one of the feed rate and the depth of cut. Therefore, it is easy to determine the conditions for cutting.
  • the calculation unit may calculate the tensile strain generated in the chip due to the cutting process based on the initial curl radius and chip thickness of the chip. In this case, the calculation unit may correct the tensile strain using the chamfer width or cutting edge roundness radius of the tool indicated by the information received by the reception unit, and the cutting thickness obtained from the nose radius of the tool, the side cutting edge angle of the tool, the feed rate, and the cutting depth indicated by the information received by the reception unit.
  • the calculation unit may obtain an initial curl radius and a rake angle for each cross section from a cross section perpendicular to the side cutting edge of the tool and a cross section of the bisector of the tip angle of the tool, which are indicated by the information received by the reception unit, and the calculation unit may calculate, by interpolation or extrapolation, an initial curl radius and a rake angle in the chip outflow direction due to the cutting process from the initial curl radius and the rake angle for each of the obtained cross sections.
  • the calculation unit may compare the distance from the cutting edge of the cutting tool to the apex of the breaker with the chip thickness, and predict that the chip will not break if the chip thickness is greater.
  • breakability is predicted by comparing the distance from the cutting tool's cutting edge to the breaker apex with the chip thickness during cutting, so this can prevent the prediction accuracy from decreasing.
  • the chip breakability prediction method receives from an input/output device information on the workpiece to be cut and the tool to be used, selected from the workpiece and tool in the cutting process indicated in the information stored in the storage unit, and also receives from the input/output device information indicating the feed rate and depth of cut in the cutting process.
  • the calculation unit derives information for predicting whether chips will be breakable for the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut indicated in the information received from the input/output device, and communicates with the input/output device via a communication unit so that the information derived by the calculation unit is displayed on the display unit of the input/output device.
  • the chip breakability prediction method receives information indicating the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut, and derives information for predicting whether the chip will break for the workpiece, tool, feed rate, and depth of cut indicated by this information.
  • This derived information is displayed on the display unit of the input/output device through communication with the display unit. This displayed information makes it possible to determine whether the chip will break. Even if it is predicted that the chip will not break, information regarding breakage prediction can be obtained again by changing at least one of the feed rate and the depth of cut. This makes it easy to determine the conditions for cutting.

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Abstract

切りくず分断性予測装置は、切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、格納部に格納された情報中に示された被削材及び工具から選択される切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を受け取る受付部と、受付部が受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する演算部と、演算部によって導出された、切りくずの分断可否を予測するための情報を表示する表示部と、を備える。

Description

切りくず分断性予測装置、制御装置及び切りくず分断性予測方法
　本発明は、切りくず分断性予測装置、制御装置及び切りくず分断性予測方法に関する。
　一般に、切りくずの分断可否は工具メーカーのカタログにブレーカの適正範囲として書かれているものを参考にすることができる。しかし、材料によって適正範囲は大きく変化するため、適正範囲が合わないことも多い。そのため、条件、工具を変えて多くの実験を実施して適正な条件を絞り込むことが一般的である。
　また、研究レベルでは、下記非特許文献１のようにＦＥＭ解析ソフトを用いて切りくずの分断可否を予測する取り組みがある。この非特許文献１では、切りくず分断過程を熱弾塑性有限要素法を用いて解析することで、実験結果と一致することが認められたと述べられている。しかし、ＦＥＭ解析は一条件当たりの解析時間が長く必要なため、多くの工具や幅広い条件範囲における切りくずの分断可否の予測には適さない。
　また、切りくずの分断を理論的に捉える取り組みもされている（例えば下記非特許文献２参照）。非特許文献２に開示されているように、切りくずが破断するときの条件は、切りくず材質により決定される切りくず破断ひずみと、切りくず厚さ及び切りくずの初期カール半径から求められる切りくずに生じる引張ひずみと、を用いることにより取得することができる。
　非特許文献１においては、熱弾塑性有限要素法を用いた理論的な考察が示され、また非特許文献２には、切りくずの分断を理論的に捉えることが示されている。しかし、これら非特許文献には一般的な理論的考察が示されているに過ぎない。このため、切削加工を行う現場において具体的な被削材に対する切削条件を設定する際に、この理論的な考察をそのまま用いることができるとは限らない。
チップブレーカによる切りくず破断過程の熱弾塑性有限要素法シミュレーション、篠塚ら、精密工学会誌ＶＯＬ．６２、ＮＯ８、ｐ１１６１－１１６６、１９９６ チップブレーカの研究、中山一雄、日本機械学会論文集（第３部）２７巻１７８号、ｐ８３３－８４３、１９６１．６
　本発明の目的は、切削加工を行うに際して、切削加工の条件出しを容易に行えるようにすることにある。
　本発明の一局面に係る切りくず分断性予測装置は、切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具から選択される切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を受け取るように構成された受付部と、前記受付部が受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報を表示するように構成された表示部と、を備える。
　本発明の一局面に係る制御装置は、切削加工における切りくずの分断性を予測するための予測システムに設けられ、入出力装置と通信可能に接続される制御装置であって、切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具のうち、前記入出力装置において選択された切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を前記入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取るように構成された受付部と、前記受付部が受け取った前記情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成された通信部と、を備える。
　本発明の一局面に係る切りくず分断性予測方法は、格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択された、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受付部によって受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記受付部によって受け取り、前記受付部が受け取った前記情報を使用して、演算部により、切りくずの分断可否を予測するための情報を導出し、前記演算部によって導出された前記情報を表示部に表示する。
　本発明の一局面に係る切りくず分断性予測方法は、格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択される切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取り、受け取った前記情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合の切りくずの分断可否を予測するための情報を演算部により導出し、前記演算部によって導出された前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、通信部により、前記入出力装置と通信する。
第１実施形態に係る切りくず分断性予測装置を概略的に示す図である。 前記切りくず分断性予測装置に含まれる入出力部の表示部に設けられた表示画面の一例を示す図である。 チャンファ幅ｂを説明するための図である。 切りくず厚さｈを説明するための図である。 切りくず流出方向θｄを説明するための図である。 切込み量ｄがノーズ半径Ｒよりも大きい場合の切取り厚さｔを説明するための図である。 式（６）で求められるａが負のときの切取り厚さｔを説明するための図である。 式（８）を用いる場合の切取り厚さｔを説明するための図である。 切りくず流出方向θｄのすくい角α及びブレーカ形状β（切りくず初期カール半径ｒ０）の算出方法を説明するための図である。 すくい面及びブレーカ斜面の導出方法を説明するための図である。 平行型のチップを説明するための図である。 クランプ型のチップを説明するための図である。 切りくずの破断ひずみεｃの決定方法を説明するための図である。 切りくず厚さｈが、刃先からブレーカ頂点までの距離Ｌよりも大きい場合を示す図である。 きりくずの分断性を予測する方法を説明するための図である。 切りくず分断性予測装置により得られた予測結果の一例を示す図である。 引張ひずみを補正引張ひずみによって代替した場合の予測結果の一例を示す図である。 引張ひずみを補正引張ひずみによって代替した場合の予測結果の一例を示す図である。 引張ひずみを補正引張ひずみによって代替した場合の予測結果の一例を示す図である。 引張ひずみを補正引張ひずみによって代替した場合の予測結果の一例を示す図である。 切りくず厚さｈが、刃先からブレーカの頂点までの距離Ｌよりも大きい場合の予測結果の一例を示す図である。 切りくず厚さｈが、刃先からブレーカの頂点までの距離Ｌよりも大きい場合の予測結果の一例を示す図である。 第２実施形態に係る制御装置を含む予測システムを概略的に示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
　（第１実施形態）
　図１に示すように、第１実施形態に係る切りくず分断性予測装置１０は、演算処理を行うための制御部１２と、処理プログラムやデータなどを格納する格納部１４と、情報を入出力するために用いられる入出力部１６と、を備えている。制御部１２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を有しており、このＣＰＵにより、各種演算を実行するように構成されている。演算を行うに際して、制御部１２は、入出力部１６から入力された情報及び格納部１４に格納された情報を適宜用いる。
　格納部１４には、切削加工における被削材に関する情報（被削材情報１４ａ）及び工具に関する情報（工具情報１４ｂ）が格納されている。被削材情報１４ａには、被削材の名称に関する情報、破断ひずみの値、せん断角等の情報が含まれる。工具情報１４ｂには、ホルダの名称に関する情報、チップの名称に関する情報、チップにおける所定方向における断面の形状を表すデータ等の情報が含まれる。
　また、格納部１４には、入出力部１６を通して入力された情報や、後述の演算部１２ｂによる演算で用いられるデータや情報が一時的に記憶されることもある。
　入出力部１６は、切削加工条件や演算結果を表示するように構成された表示部１６ａを有する。図２に示すように、表示部１６ａの表示画面２０には、入力領域２１と結果出力領域２２とが含まれている。入力領域２１には、キーボード等の入力部１６ｂでの操作に応じた情報が入力される。なお、入力部１６ｂは、表示部１６ａと一体的に構成されていてもよい。
　入力領域２１には、被削材の欄２１ａ、ホルダ形状の欄２１ｂ、チップ形状の欄２１ｃ、切削条件の欄２１ｄ及びクーラント条件の欄２１ｅが含まれている。被削材の欄２１ａにおいては、プルダウン形式で各種被削材が表示されるようになっている。このリストの中から切削加工の対象となる被削材を選択可能である。被削材の欄２１ａで一覧表示される被削材は、格納部１４に格納された被削材に関する情報から取得される。入出力部１６を通して選択された被削材を示す情報は、後述する受付部１２ａに入力される。
　ホルダ形状の欄２１ｂにおいては、プルダウン形式で各種ホルダが表示されるようになっている。このリストの中から、使用するホルダを選択可能である。また、横切れ刃角及び切れ刃傾き角を手動で入力することもできる。横切れ刃角、切れ刃傾き角を示す情報は、後述する受付部１２ａに入力される。
　チップ形状の欄２１ｃにおいては、プルダウン形式で各種チップが表示されるようになっている。このリストの中から、使用するチップを選択可能である。チップ形状の欄２１ｃで一覧表示されるチップは、格納部１４に格納された工具を示す情報から取得される。また、チップの先端半径及び先端角を指定することも可能である。この欄２１ｃで選択されたチップを示す情報、及びこの欄２１ｃで指定されたチップの先端半径及び先端角を示す情報は、後述する受付部１２ａに入力される。
　切削条件の欄２１ｄにおいては、切削速度、送り速度及び切込み量を入力可能な入力ボックス２１ｄ１と、その隣に配置された調整欄２１ｄ２とが含まれている。送り速度は、一回転当たりの送り量であり、切込み量は半径方向の切込み量である。
　切削速度、送り速度及び切込み量の数値は入力ボックス２１ｄ１に入力される。ただし、送り速度及び切込み量については、調整欄２１ｄ２に表示されたスライダを動かすことにより、入力ボックス２１ｄ１に入力された数値を微調整することが可能となっている。なお、切削速度については、後述する切りくずに生ずる引張ひずみの算出には使用されない。したがって、切削速度の入力ボックス２１ｄ１については省略可能である。この欄２１ｄで入力された送り速度及び切込み量に関する情報は、後述する受付部１２ａに入力される。
　クーラント条件の欄２１ｅにおいては、クーラントを使用するか否かの入力が行なわれる。なお、この入力された情報は、切りくず分断の予測には使用されなくてもよい。このため、クーラント条件の欄２１ｅを省略可能である。
　結果出力領域２２においては、等高線図の欄２２ａ、分断可否の欄２２ｂ、分断予測値の欄２２ｃ、破断境界の欄２２ｄ、工具候補の欄２２ｅが含まれている。等高線図の欄２２ａに画像表示される等高線図は、切削加工の条件を座標軸とした座標系にて示す等高線図である。等高線図では、切りくずに生じる引張ひずみの分布が等高線により表されるとともに、切りくずの破断境界２２ｆが表されている。
　図２に示す等高線図は、横軸を送り速度、縦軸を切込み量としている。なお、横軸を切込み量、縦軸を送り量としてもよい。
　等高線図では、入力領域２１において入力されて後述の受付部１２ａが受け取った情報が示す送り速度及び切込み量が等高線図の中心に位置するように、表示される送り速度及び切込み量の範囲が設定されている。また、表示される送り速度及び切込み量の範囲には、実際に調整され得ると予測される範囲が少なくとも含まれ、かつ、その範囲に対して大きくなり過ぎない範囲が表示されるように決定される。したがって、送り速度又は切込み量を調整する場合に調整量を判断しやすい等高線図となっている。これらの表示制御は、制御部１２に含まれる表示制御機能によってなされるが、制御部１２は、表示制御機能によって得られた制御情報を通信部１２ｃを通して入出力部１６に提供する。
　等高線図には、入力領域２１において入力されて後述の受付部１２ａによって受け付けられた送り速度及び切込み量を示す印（図２では、「＋」印）が表示されるとともに、破断境界２２ｆが破線によって表示される。破断境界２２ｆは、送り速度及び切込み量を変えたときの切りくずに生じる引張ひずみが破断ひずみεｃとなる条件を示している。また、等高線図には、破断ひずみに対する引張ひずみの比率の等高線が示されている。そして、引張ひずみの分布は、比率の大小が、色彩、色相の濃淡、及び輝度から選択される１つ以上の方法で所定値ごとに区分けされるように表示される。なお、比率に代えて、差分値が用いられてもよい。
　分断可否の欄２２ｂには、後述する演算部１２ｂにより導出された情報に基づいて、切りくずが分断すると予測されるのか、分断しないと予測されるのか、その中間的な値なのかを示す印が表示される。これにより、分断の可否を視覚的に捉えることができる。
　分断予測値の欄２２ｃには、入力領域２１において入力されて後述の受付部１２ａによって受け付けられた送り速度及び切込み量の場合における引張ひずみεの値が数値で表示され、また、破断境界の欄２２ｄには、破断ひずみεｃの値が数値で表示される。
　工具候補の欄２２ｅには、後述する演算部１２ｂにより導出された情報に基づいて、切りくずが分断すると予測される工具の一覧が表示される。すなわち、入力領域２１において選択された被削材について、演算部１２ｂは、格納部１４に格納された情報に含まれる全ての工具に対して、切りくずが分断するかどうかを演算する。このため、この演算によって、切りくずの分断性が高いと予測された工具が上位に配置されるように、すべての工具が工具候補の欄２２ｅに表示される。すなわち、各工具について、切りくずの分断性が一覧表示される。これらの表示制御も、制御部１２に含まれる表示制御機能によってなされるが、制御部１２は、表示制御機能によって得られた制御情報を通信部１２ｃを通して入出力部１６に提供する。
　図１に示すように、制御部１２により実行される機能には、受付部１２ａと演算部１２ｂと通信部１２ｃとが含まれている。受付部１２ａは、切削加工条件等の、切りくずが分断するかどうかについて影響を与える因子についての情報を受け取る。具体的に、受付部１２ａには、入出力部１６の入力領域２１において選択された被削材及び工具に関する情報が入出力部１６から入力される。また、受付部１２ａには、入出力部１６の入力領域２１において入力された送り速度及び切込み量を示す情報が入出力部１６から入力される。すなわち、受付部１２ａは、格納部１４に格納された被削材情報１４ａに含まれる被削材及び工具情報１４ｂの中に示された工具から選択される、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、入出力部１６において入力された送り速度及び切込み量を示す情報を受け取る。
　演算部１２ｂは、受付部１２ａが受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する。
　通信部１２ｃは、演算部１２ｂによって導出された切りくずの分断可否を予測するための情報が、入出力部１６に含まれる表示部１６ａの表示画面２０における結果出力領域２２に表示されるように、入出力部１６と通信する。分断可否を予測するための情報には、等高線図の欄２２ａに表示される情報、分断可否の欄２２ｂに表示される印、分断予測値の欄２２ｃに表示される引張ひずみの値、破断境界の欄２２ｄに表示される破断ひずみの値が含まれる。
　ここで、演算部１２ｂによって行われる、切りくずの分断可否を予測するための情報の導出、及び分断可否の予測判断について詳細に説明する。
　切りくず３０（図３）の分断可否は、切削加工時の切りくず３０に生じる引張ひずみεと、切削加工に使用される材料の破断ひずみεｃとを比較し、引張ひずみεが破断ひずみεｃよりもどの程度大きいか否かにより、予測され得る。
　切りくず３０に生じる引張ひずみεは下記の式（１）で求められる。ここで、ｈは切りくず厚さであり、ｒ０は、切りくず初期カール半径である。つまり、引張ひずみεは、切りくず３０の初期カール半径ｒ０及び切りくず厚さｈに基づいて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　引張ひずみεは、下記の式（２）、式（３）によって補正される補正引張ひずみε’によって代替されてもよい。ここで、ｔは切取り厚さであり、ｂはチャンファ幅又は刃先丸み半径である。すなわち、チャンファ幅又は刃先丸み半径ｂに対する切取り厚さｔの比率を示す関係式によって引張ひずみεが補正引張ひずみε’に補正されてもよい。ただし、Ａは上限を１とするため、チャンファ幅又は刃先丸み半径ｂよりも切取り厚さｔの方が大きい場合には、Ａ＝１とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、式（２）では、Ａの２乗を用いているが、これに代え、Ａの１乗又はＡの３乗を用いてもよい。チャンファ幅ｂは、図３に示すように、刃先の縁部において面取りされた平坦な面の部分の幅である。刃先丸み半径ｂは、刃先の縁部における丸み半径である。
　切りくず厚さｈは、図４に示すような幾何学的関係により決定されるため、下記の式（４）によって算出される。ここで、ｔは切取り厚さであり、Φはせん断角であり、αはすくい角である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　切取り厚さｔは、切削加工条件および工具姿勢から幾何学的に求められる。まず、図６に示すように、切込み量ｄがノーズ半径Ｒ（図５参照）よりも大きい場合には、切取り厚さｔは、送り速度ｆ、横切れ刃角θを用いて式（５）により求められる。また、切込み量ｄとノーズ半径Ｒを用いて式（６）で求められるａの値が負のときは、切取り厚さｔは、切込み量ｄと同じ値になるため、式（７）が用いられる。なお、式（６）で求められるａの値が負のときは、図７に示す場合である。それ以外の場合、すなわち、切込み量ｄがノーズ半径Ｒよりも小さく、しかも式（６）で求められるａの値が正のときは、式（８）で切取り厚さｔが求められる。なお、式（８）を用いる場合は、図８に示す場合であり、横切れ刃角θは関係なくなり、ノーズ半径Ｒ、切込み量ｄ及び送り速度ｆによって切取り厚さｔが決まる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　すくい角αは、格納部１４に記憶されたチップの所定方向における断面形状データから取得される。すくい角αは、すくい面のどの部位においても一定というわけではない。このため、すくい角αとしては、切りくず３０の流出方向θｄ（図５参照）に沿う断面におけるすくい角αが採用される。このため、この方向θｄに沿う断面でのすくい角αが演算部１２ｂによって導出されて、一時的に格納部１４に格納される。
　切りくず３０の流出方向θｄは、被削材に接触するチップの両端（ノーズの周方向における両端）を結んだ直線に垂直な方向に切りくず３０が流出するものとして、Ｃｏｌｗｅｌｌの近似式を用いて算出され得る。すなわち、切込み量ｄ、送り速度ｆ、チップのノーズ半径Ｒが決まれば、図５に示すように、これらの幾何学的関係から切りくず３０の流出方向θｄを算出することができる。
　格納部１４には、横切れ刃に垂直な方向θ１における断面でのすくい角α１と、チップの先端角の二等分線に沿う方向θ２における断面でのすくい角α２とが記憶されている。このため、演算部１２ｂは、これらのすくい角α１、α２を用い、切削加工条件に応じた流出方向θｄでのすくい角αを、内挿あるいは外挿により求める（図９参照）。なお、図９において、横軸のθ２は、チップの先端角の二等分線に沿う方向に相当し、θ１は、横切れ刃に垂直な方向に相当する。
　また、ブレーカ形状についても同様に導出される。すなわち、格納部１４には、所定方向におけるブレーカ形状を示すデータが格納されている。この所定方向とは、横切れ刃に垂直な方向θ１と、チップの先端角の二等分線に沿う方向θ２である。そして、演算部１２ｂは、格納部１４に格納された２つの方向θ１，θ２におけるブレーカ形状β１、β２（又は切りくず初期カール半径ｒ０）のデータから、切削加工条件に応じた切りくず流出方向θｄでのブレーカ形状β（又は切りくず初期カール半径ｒ０）を、内挿あるいは外挿により求める。
　図１０に示すように、すくい角α１、α２は、チップのすくい面２７における対応する方向での断面において、すくい面２７を直線近似した場合の勾配（又は平坦な部分の勾配）及び刃先位置からの距離（すなわち、刃先位置を原点位置とした場合の切片の値）によって求められる。また、ブレーカ形状β１，β２は、チップのブレーカ斜面２８における対応する方向の断面において、ブレーカ斜面２８を直線近似した場合の勾配（又は平坦な部分の勾配）によって求められる。
　せん断角Φは、切削試験を行うことによって得られたものであり、格納部１４に格納されている。この切削試験に用いられた切削速度、切取り厚さｔ及びすくい角αの一例を表１に示す。格納部１４には、これ以外の条件で行われた切削試験から得られたせん断角Φのデータも含めて、せん断角Φを示す情報も格納されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　切削試験では、得られた切りくず３０の厚さを実測する。この実測された切りくず厚さを式（４）の切りくず厚さｈに代入することにより、せん断角Φが求まる。被削材であるＳ４５Ｃの切削試験で得られた切りくず厚さ及び算出されたせん断角の一例を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　切りくず３０の初期カール半径ｒ０は、チップが図１１Ａ及び図１１Ｂに示す平行型及びクランプ型のいずれのパターンに当てはまるかにより、算出の仕方が異なる。図１１Ａに示す平行型では、ブレーカ斜面２８が小さいため、切りくず３０は、すくい面２７における刃先３２の部分とブレーカの頂点２９とに接する。このため、初期カール半径ｒ０は、刃先３２及びブレーカの頂点２９と接する円弧の半径として幾何学的に算出される。一方、図１１Ｂに示すクランプ型においては、切りくず３０がすくい面２７における刃先３２の部分と、ブレーカ斜面２８とに接する。このため、初期カール半径ｒ０は、刃先３２及びブレーカ斜面２８と接する円弧の半径として幾何学的に算出される。なお、平行型かクランプ型かを判断するには、演算部１２ｂによって導出されたブレーカの形状が用いられる。
　また、初期カール半径としては、すくい角αと同様に、切削加工条件に応じた切りくず流出方向θｄでの初期カール半径ｒ０が用いられる。すなわち、格納部１４には、横切れ刃に垂直な方向θ１における断面での初期カール半径ｒ１（図９参照）とチップの先端角の二等分線に沿う方向θ２における断面での初期カール半径ｒ２（図９参照）とが記憶されている。そして、演算部１２ｂは、これらの初期カール半径ｒ１、ｒ２を用い、切削加工条件に応じた流出方向θｄでの初期カール半径ｒ０を、内挿あるいは外挿により求める。
　以上のようにして式（１）により、引張ひずみεが導出される。一方、切りくず破断ひずみεｃについては、条件を少しずつ変えて行った切削試験により得ることができる。格納部１４には、切削試験によって各被削材に対して得られた破断ひずみεｃの値が格納されている。すなわち、格納部１４には、切削加工条件（切込み量ｄ及び送り速度ｆ）を変えて行った切削試験によって得られた破断ひずみεｃの値が被削材と関連付けられて格納されている。
　図１２は、切りくず３０が分断しているかどうかを判定したときの一例を示している。この例は、被削材としてＳ４５Ｃを用いた場合の結果の一例である。切りくず３０が分断しなかった場合には「×」とし、一部分断したが、１０巻き以上繋がった切りくず３０が生じた場合には「△」とし、１０巻き以内で分断した場合には「〇」としている。
　各切削試験において算出された切りくず３０の引張ひずみεについて、切りくず３０が分断していると判断されたとき（「○」とされたとき）のうち、最も引張ひずみεが小さいときの値を切りくず破断ひずみεｃとした。各被削材に対する切りくず破断ひずみεｃの値が、被削材の名称と関連付けられて格納部１４に格納されている。
　上述したように、引張ひずみεは、式（１）にしたがって算出されて、破断ひずみεｃと比較され、それにより、分断性の予測がなされる。ただし、図１３に示すように、切りくず厚さｈが、刃先３２からブレーカ頂点２９までの距離Ｌよりも大きい場合、すなわち
　　　ｈ＞Ｌ　　・・・式（９）
が成立する場合には、演算部１２ｂは、切りくず３０が分断しないと予測することを示す情報を出力する。つまり、引張ひずみεと破断ひずみεｃとの比較による分断性予測では、刃先３２からブレーカの頂点２９までの距離Ｌが小さければ小さいほど、分断しやすい、という判定になる。しかし、実際はブレーカが小さすぎると、図１３に示すように、切りくず３０がブレーカによって曲げられることなく、ブレーカを通り抜けてしまい、切りくず３０が分断しなくなる。このような現象が生ずる場合の分断性予測性を向上できるようにすべく、式（９）が成立する場合の分断性予測も追加されている。
　次に、第１実施形態に係る切りくず分断性予測装置１０を用いて、きりくず３０の分断性を予測する方法について、図１４を参照しつつ説明する。
　被削材について切削加工を行うには、切削加工条件を設定する必要がある。切削加工条件を設定するために、切りくず分断性予測装置１０が用いられる。使用者は、切りくず分断性予測装置１０を用いて、必要な情報を入出力部１６に入力し、切りくずの分断性予測結果を出力させ、この予測結果に応じて、切削加工条件を決定する。
　まず、使用者は、入出力部１６において、入力領域２１の被削材の欄２１ａにおいて、対象となる被削材を選択し、ホルダ形状の欄２１ｂ及びチップ形状の欄２１ｃにおいて、使用するホルダ及びチップを選択する（ステップＳＴ１１）。これにより、格納部１４に格納された被削材及び工具に関する情報から、選択された被削材及び工具に関する情報が抽出されて受付部１２ａに入力される。このとき、使用者が、横切れ刃角、切れ刃傾き角、ノーズ半径Ｒ、先端角の値を入力した場合には、これらの情報も受付部１２ａに入力される。
　また、使用者は、切削条件の欄２１ｄにおいて、切削速度、送り速度ｆ、切込み量ｄを入力する（ステップＳＴ１２）。これらの情報も受付部１２ａに入力される。なお、これの切削条件の値は暫定値であり、切りくず３０が分断しないと予測された場合には、再度切削条件を入れ直すことになる。また、ホルダ及びチップについても、予測結果にしたがって変更することになるかもしれない。
　切削加工に必要な情報が受付部１２ａに入力されると、演算部１２ｂは、受付部１２ａが受け取った情報を使用して、切りくず３０の分断可否を予測するための情報を導出する。具体的に、演算部１２ｂは、まず、切込み量ｄとノーズ半径Ｒとの大小関係に応じて、式（５）、式（７）及び式（８）の何れかを用いて切取り厚さｔを算出する（ステップＳＴ１３）。
　また、演算部１２ｂは、切込み量ｄ、送り速度ｆ及びチップのノーズ半径Ｒを用いて、切りくず流出方向θｄを求める（ステップＳＴ１４）。切りくず流出方向θｄは、格納部１４に格納された例えばＣｏｌｗｅｌｌの近似式を用いて算出される。この算出された切りくず流出方向θｄ、格納部１４に格納されているすくい角α１、α２及び切りくずの初期カール半径ｒ１、ｒ２を用いて、演算部１２ｂは、当該方向θｄにおけるすくい角α及び切りくずの初期カール半径ｒ０を算出する（ステップＳＴ１５，ＳＴ１６）。
　続いて、演算部１２ｂは、ステップＳＴ１３で得られた切取り厚さｔ、ステップＳＴ１５で得られたすくい角α、格納部１４に格納されているせん断角Φを式（４）に代入することにより、切りくず厚さｈを算出する（ステップＳＴ１７）。また、演算部１２ｂは、ステップＳＴ１６で得られた初期カール半径ｒ０と、ステップＳＴ１７で得られた切りくず厚さｈとを、式（１）に代入することにより、引張ひずみεを導出する（ステップＳＴ１８）。
　このとき、選択されたチップのチャンファ幅又は刃先丸み半径ｂが切取り厚さｔに対し、比較的大きいと判定された場合には、式（１）の引張ひずみεとして、式（２）によって算出される補正引張ひずみε’が代替的に用いられる（ステップＳＴ１９）。
　導出された引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）の値は、入出力部１６の結果出力領域２２における分断予測値の欄２２ｃに表示される。また、破断ひずみεｃの値は、入出力部１６の結果出力領域２２における破断境界の欄２２ｄに表示される（ステップＳＴ２０）。
　そして、演算部１２ｂは、ステップＳＴ１８において導出された引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）と格納部１４に格納されている破断ひずみεｃとを比較することにより、切りくず３０の分断性を判定する（ステップＳＴ２１）。
　通信部１２ｃは入出力部１６と通信する。これにより、導出された引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）と破断ひずみεｃとの比較結果に基づいて、入出力部１６の結果出力領域２２における分断可否の欄２２ｂに、○△×等の分断性を示す印が表示される（ステップＳＴ２２）。例えば、引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）の値が破断ひずみεｃと比べて所定値以上大きな場合に、「○」の表示がなされる。つまり、この場合には、切りくずが分断すると予測されるとの結果が表示される。
　また、演算部１２ｂは、選択された切込み量ｄ及び送り速度ｆだけでなく、これらの値を含む所定範囲にある切込み量ｄ及び送り速度ｆの場合についても、同様に、引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）を導出する。すなわち、演算部１２ｂは、等高線図に表示される範囲の送り速度及び切込み量の範囲で切削加工の条件を変えたときのそれぞれの場合に対する切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する。また、演算部１２ｂは、これらの範囲における切込み量ｄ及び送り速度ｆの場合の破断ひずみεｃを抽出する。
　そして、通信部１２ｃは、この所定範囲の切込み量ｄ及び送り速度ｆの場合の引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）についての等高線図を作成するための情報を出力する。また、通信部１２ｃは、等高線図の画像が入出力部１６における表示部１６ａの表示画面２０に表示されるようにするための情報を出力するように、入出力部１６と通信する（ステップＳＴ２３）。そして、表示部１６ａの表示画面２０に等高線図が表示される。この等高線図の画像には、各切込み量ｄ及び送り速度ｆのときの破断ひずみεｃも表示される。すなわち、通信部１２ｃは、演算部１２ｂによって導出された情報に基づき、入出力部１６と通信する。これにより、入出力部１６の表示部１６ａには、切削加工の条件を座標軸とした座標系において、切りくずに生じる引張ひずみεの分布が等高線により表示されるとともに切りくずの破断境界２２ｆを表す画像が表示される。
　また、演算部１２ｂは、選択された被削材について、格納部１４に格納された工具情報１４ｂに含まれる全ての工具について、引張ひずみε（又は補正引張ひずみε’）と破断ひずみεｃとを比較する。これにより、各工具に対して、切りくず３０が分断するかどうかが演算される。その結果、切りくずが分断しやすいと判定された順に、登録されているすべての工具が工具候補の欄２２ｅに一覧表示される（ステップＳＴ２４）。
　入力された切削加工条件で切りくず３０が分断すると判定された場合には、使用者は、入力された切削加工条件にて被削材の切削加工を行えばよい。一方、入力された切削加工条件では切りくず３０が分断しないと判定された場合には、表示された等高線図を参照し、分断すると予測される切削条件に変更すればよい。あるいは切削加工条件を変更して再度、切りくず分断性予測装置１０を用いて、きりくず分断性の予測を行ってもよい。あるいは、工具候補に表示された工具に変更して被削材の切削加工を行ってもよい。
　次に、切込み量ｄ、送り速度ｆを変えて行った切削試験で得られた分断性予測結果の一例を紹介する。図１５は、切りくず分断性予測装置１０により得られた等高線図に、図１２に示す切りくずの分断状態を示す記号（○△×）を載せたものである。このように、予測結果は実験結果におおよそ一致している。なお、切込み量１．２ｍｍ辺りから切込み量が小さくなるにつれて、分断と判定された箇所が滑らかに曲がっている。これは、工具のノーズ半径Ｒ（１．２ｍｍ）以下の切込み量ｄでは切りくず流出角度が急激に変化するためである。しかし、切りくず流出方向θｄにおけるブレーカ形状（初期カール半径ｒ０）及びすくい角αを用いる手法を採用しているため、きりくずの分断性を予測することができていることが分かる。
　図１６Ａ～図１６Ｃは、引張ひずみεを補正引張ひずみε’によって代替した場合の予測結果を示している。チャンファ幅ｂが比較的大きな場合には、分断可否についての予測結果がずれる。しかし、引張ひずみεを補正引張ひずみε’で代替することにより、予測精度が向上することが分かる。また、Ａ２を用いた補正値の場合が、Ａ又はＡ３を用いた補正値の場合よりも予測精度が向上していることが分かる。
　また、図１７にも、引張ひずみεを補正引張ひずみε’によって代替した場合の予測結果を示している。図１７は、実際の切りくず写真と、引張ひずみεによる等高線図と、補正引張ひずみε’による等高線図と、を示している。例えば、切りくず３０が分断していないＮｏ．４の試験例では、引張ひずみεによる分断性予測では分断すると予測される一方で、補正引張ひずみε’による分断性予測では分断しない、と予測された結果となっている。したがって、引張ひずみεを補正引張ひずみε’によって代替することにより、予測精度が向上することが分かる。
　図１８は、切りくず厚さｈが、刃先３２からブレーカの頂点２９までの距離Ｌよりも大きい場合に、演算部１２ｂが、切りくず３０が分断しないと予測することを示す情報を出力する場合の結果の一例を示す。図中の右上の部分では、分断しないことを示す領域となっている。一方、実験結果で得られている○△×については、当該領域内において△表示となっている。このため、切りくず３０が厚くなり過ぎて分断しなくなることを予測できていると言える。
　また、図１９も、切りくず厚さｈが、刃先３２からブレーカ頂点２９までの距離Ｌよりも大きい場合の結果の一例である。この例は、工具を変えて行った場合の結果であり、切りくず写真も合わせて示している。切りくずの写真と、予測結果とが一致していることが分かる。
　以上説明したように、本実施形態に係る切りくず分断性予測装置１０では、受付部１２ａが、被削材及び工具に関する情報と、送り速度及び切込み量を示す情報とを受け取る。そして、演算部１２ｂにより、受付部１２ａが受け取った情報が示す被削材、工具、送り速度ｆ及び切込み量ｄの場合での切りくず３０の分断可否を予測するための情報が導出される。この導出された情報は表示部１６ａに表示される。このため、試験者は、表示部１６ａに表示された情報から、切りくず３０が分断するか否かを判断することが可能である。また、切りくず３０が分断しないと予測された場合でも、送り速度ｆ及び切込み量ｄの少なくとも一方を変更することにより、分断予測に関する情報が再度得られる。したがって、切削加工を行う場合の条件出しを容易に行うことができる。
　また本実施形態では、工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径ｂが切取り厚さｔに対して比較的大きな場合には、引張ひずみεが補正引張ひずみε’で代替される。つまり、工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径ｂの大きさによって切りくず３０の引張ひずみεが受ける影響が考慮される。このため、切りくず３０の分断予測性をより向上できる。
　なお、本実施形態では、表示部１６ａの結果出力領域２２において、等高線図と、判断可否と、分断予測値と、破断境界２２ｆと、が表示されるが、これに限られない。表示部１６ａは、例えば、等高線図のみを表示してもよく、あるいは、判断可否のみを表示してもよく、あるいは、分断予測値及び破断境界２２ｆのみを表示してもよい。また、工具候補の表示を省略してもよい。
　また、本実施形態では、引張ひずみεを補正引張ひずみε’で代替する処理を行っているが、切取り厚さｔがチャンファ幅又は刃先丸み半径ｂ以下であることが分かっている場合には、この処理を省略してもよい。
　また、本実施形態では、演算部１２ｂが、切削加工による切りくず流出方向θｄにおける初期カール半径ｒ０及びすくい角αを算出するとともに、この算出された初期カール半径ｒ０及びすくい角αを用いて分断性予測の演算を行っている。しかし、これに限られない。すなわち、予測精度が低下するものの、切りくず流出方向θｄにおける初期カール半径ｒ０及びすくい角αを導出しないようにしてもよい。この場合、例えば、横切れ刃に垂直な方向θ１における初期カール半径ｒ０及びすくい角αが用いられてもよく、あるいは、チップの先端角の二等分線に沿う方向θ２における初期カール半径ｒ０及びすくい角αが用いられてもよい。
　（第２実施形態）
　第２実施形態は、図２０に示すように、切削加工における切りくずの分断性を予測するための予測システム４０に設けられる制御装置４１である。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
　制御装置４１は、例えばコンピュータネットワークＮＷを介して、入出力装置４２と通信可能に接続される。制御装置４１は、演算処理を行うための制御部１２と、処理プログラムやデータなどを格納する格納部１４と、を備えている。
　入出力装置４２は、表示画面２０を有する表示部１６ａと、キーボード等の入力部１６ｂとを有する。表示部１６ａは、切削加工条件や演算結果を表示するように構成されている。表示部１６ａの表示画面２０には、第１実施形態の表示画面２０（図２参照）と同様に、入力領域２１と結果出力領域２２とが含まれている。入力領域２１には、入力部１６ｂによる操作によって入力された情報が表示される。この入力された情報は、例えばコンピュータネットワークＮＷを介して、制御装置４１の格納部１４に一時的に記憶される。なお、入力部１６ｂは、表示部１６ａと一体的に構成されていてもよい。
　格納部１４には、切削加工における被削材に関する情報（被削材情報１４ａ）及び工具に関する情報（工具情報１４ｂ）が格納されている。また、格納部１４には、入出力装置４２から送信された情報や、演算部１２ｂによる演算で用いられるデータや情報が一時的に記憶されることもある。
　制御部１２により実行される機能には、受付部１２ａと演算部１２ｂと通信部１２ｃとが含まれている。通信部１２ｃは、格納部１４に格納された情報が示す被削材及び工具が入出力装置４２の表示画面２０に表示されるように、必要な制御情報を入出力装置４２に対して送信する。
　制御部１２は、演算を行うに際して、格納部１４に格納されている情報、及び、入出力装置４２から出力されてコンピュータネットワークＮＷを介して格納部１４に一時的に記憶された情報を用いる。
　受付部１２ａは、切削加工条件等の、切りくずが分断するかどうかについて影響を与える因子についての情報を入出力装置４２から受け取る。具体的に、受付部１２ａには、入出力装置４２の入力領域２１において選択された被削材及び工具と一致する被削材及び工具に関する情報が格納部１４から入力される。また、受付部１２ａには、入出力装置４２の入力領域２１において入力された送り速度ｆ及び切込み量ｄを示す情報が入出力装置４２から入力される。すなわち、受付部１２ａは、格納部１４に格納された情報が示す被削材及び工具のうち、入出力装置４２において選択された切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、切削加工での送り速度ｆ及び切込み量ｄを示す情報を受け取る。
　演算部１２ｂは、受付部１２ａが受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する。
　通信部１２ｃは、演算部１２ｂによって導出された切りくずの分断可否を予測するための情報が、入出力装置４２の表示部１６ａの表示画面２０における結果出力領域２２に表示されるように、入出力装置４２と通信する。
　第２実施形態に係る制御装置４１では、図１４に示す制御ステップのうち、ステップＳＴ１３～ＳＴ１９、ＳＴ２１が行われる。また、入出力装置４２において、ステップＳＴ２０、ＳＴ２２～２４が行われるように、制御装置４１は入出力装置４２と通信する。
　その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、第１実施形態の説明を第２実施形態に援用することができる。
　（その他の実施形態）
　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
　ここで、前記実施形態について概説する。
　（１）前記実施形態に係る切りくず分断性予測装置は、切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具から選択される切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を受け取るように構成された受付部と、前記受付部が受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報を表示するように構成された表示部と、を備える。
　前記切りくず分断性予測装置では、受付部が、切削対象の被削材及び使用する工具に関する情報と、送り速度及び切込み量を示す情報とを受け取る。そして、演算部により、受付部が受け付けた情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合での切りくずの分断可否を予測するための情報が導出される。この導出された情報は表示部に表示されるため、表示部に表示された情報から、切りくずが分断するか否かを判断することが可能となる。また、切りくずが分断しないと予測された場合でも、送り速度及び切込み量の少なくとも一方が変更されることにより、分断予測に関する情報が再度得られる。したがって、切削加工を行う場合の条件出しを容易に行うことができる。
　（２）前記演算部は、前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出するように構成されるとともに、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて前記引張ひずみを補正するように構成されていてもよい。
　この態様では、工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径及び切取り厚さにより切りくずの引張ひずみに与えられる影響が考慮されるため、切りくずの分断予測性をより向上できる。
　すなわち、切削条件により決定される切取り厚さに比べて比較的大きなチャンファや刃先丸みがある場合には、その後方に控えるチップブレーカに関係なくチャンファや刃先丸みによって切りくず形状が決定される。このため、当初の想定（チップブレーカにより幾何学的に切りくず初期カール半径が決定されること）とは異なり、切りくず分断可否の予測精度が低下する虞がある。これに対し、本態様では、引張ひずみを補正するようにしているため、予測精度が低下するような事態が生ずることを回避できる。
　（３）前記演算部は、前記受付部が受け取った前記情報が示す工具における横切れ刃に垂直な方向の断面と前記工具の先端角の二等分線の断面とから、各々の断面での初期カール半径及びすくい角を取得するように構成されるとともに、前記取得した各々の断面での前記初期カール半径及び前記すくい角から、前記切削加工による切りくず流出方向における初期カール半径及びすくい角を、内挿又は外挿により算出するように構成されていてもよい。
　この態様では、切りくずの流出方向を加味した初期カール半径及びすくい角が用いられるため、切りくずの分断予測性をより向上できる。
　すなわち、同じ工具が用いられる場合であっても、切削条件や被削材により切りくず流出方向が変化する。このため、切りくず流出方向での工具の断面が変化するため、切りくずの分断性に影響を与えるチップブレーカ断面形状は変化する。このため実際には工具形状を三次元的に捉える必要があるが、その場合には、３Ｄデータの保管と、切削加工の条件ごとにデータ処理が必要となり、複雑な手順を要することになる。これに対し、本態様では、切削加工による切りくず流出方向における初期カール半径及びすくい角を、取得されている各々の断面での初期カール半径及びすくい角から内挿又は外挿により算出する。このため、複雑な手順を不要にすることができる。また、ＦＥＭ解析を用いた手法のように、一条件あたりの解析時間が長くなることもない。
　（４）前記表示部は、前記切削加工の条件を座標軸とした座標系において、切りくずに生じる引張ひずみの分布を等高線により表すとともに切りくずの破断境界を表す画像を、前記切りくずの分断性を予測するための前記情報として表示するように構成されてもよい。
　この態様では、演算部によって導出された情報が、切りくずが分断しないと予測するものであった場合に、表示部に表示された画像を参考にすることにより、切りくずが分断する切削加工の条件を容易に推測することができる。
　（５）前記表示部は、切りくずに生じる引張ひずみの分布を色彩、色相の濃淡、及び輝度から選択される１つ以上の方法で表示するように構成されてもよい。
　この態様では、表示部に表示される画像において、引張ひずみの分布を識別しやすくすることができる。
　（６）前記演算部は、前記工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切りくず厚さとを比較し、前記切りくず厚さの方が大きい場合には切りくずが分断しないと予測するように構成されてもよい。
　ブレーカ形状に対して切りくず厚さが大きい場合には、切りくずの剛性が高すぎてブレーカの谷に切りくずが入り込まない。このため、切りくずがブレーカに沿った想定の形状にならないことが生じて、分断性の予測精度が低下する虞がある。これに対し、本態様では、切削工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切削加工時の切りくず厚さとを比較して分断性を予測する。このため、予測精度が低下することを防止できる。
　（７）前記演算部は、前記格納部に格納された情報が示す工具の全てについて、切りくずの分断性を演算するように構成されていてもよい。また、前記表示部は、前記演算部によって導出された前記情報に基づいて、各工具の切りくずの分断性を一覧表示するように構成されていてもよい。
　この態様では、表示部に、各工具の切りくずの分断性が一覧表示される。このため、演算部によって導出された情報が、切りくずが分断しないと予測するものであったとしても、表示部に表示された工具の分断性についての一覧を元に改善の見込まれる工具を判断できる。したがって、切りくずの分断性の改善が期待される。
　（８）前記実施形態に係る制御装置は、切削加工における切りくずの分断性を予測するための予測システムに設けられ、入出力装置と通信可能に接続される制御装置であって、切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具のうち、前記入出力装置において選択された切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を前記入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取るように構成された受付部と、前記受付部が受け取った前記情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成された通信部と、を備える。
　前記制御装置では、受付部が、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報と、送り速度及び切込み量を示す情報とを受け取る。そして、演算部により、受付部が受け取った情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合での切りくずの分断可否を予測するための情報が導出される。この導出された情報は通信部から出力され、この情報は入出力装置に入力される。入出力装置の表示部に表示された情報により、切りくずが分断するか否かを判断することが可能となる。また、切りくずが分断しないと予測された場合でも、送り速度及び切込み量の少なくとも一方が変更されることにより、分断予測に関する情報が再度得られる。したがって、切削加工を行う場合の条件出しを容易に行うことができる。
　（９）前記演算部は、前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出するように構成されるとともに、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて前記引張ひずみを補正するように構成されていてもよい。
　（１０）前記演算部は、前記受付部が受け取った前記情報が示す工具における横切れ刃に垂直な方向の断面と前記工具の先端角の二等分線の断面とから、各々の断面での初期カール半径及びすくい角を取得するように構成されるとともに、前記取得した各々の断面での前記初期カール半径及び前記すくい角から、前記切削加工による切りくず流出方向における初期カール半径及びすくい角を、内挿又は外挿により算出するように構成されていてもよい。
　（１１）前記通信部は、前記切削加工の条件を座標軸とした座標系において、切りくずに生じる引張ひずみの分布を等高線により表すとともに切りくずの破断境界を表す画像が、前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信ように構成されてもよい。
　（１２）前記通信部は、切りくずに生じる引張ひずみの分布が、色彩、色相の濃淡、及び輝度から選択される１つ以上の方法で前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信ように構成されてもよい。
　（１３）前記演算部は、前記工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切りくず厚さとを比較し、前記切りくず厚さの方が大きい場合には切りくずが分断しないと予測ように構成されてもよい。
　ブレーカ形状に対して切りくず厚さが大きい場合には、切りくずの剛性が高すぎてブレーカの谷に切りくずが入り込まない。このため、切りくずがブレーカに沿った想定の形状にならないことが生じて、分断性の予測精度が低下する虞がある。これに対し、本態様では、切削工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切削加工時の切りくず厚さとを比較して分断性を予測するため、予測精度が低下することを防止できる。
　（１４）前記演算部は、前記格納部に格納された情報が示す工具の全てについて、きりくずの分断性を演算するように構成されてもよい。また、前記通信部は、前記演算部による演算結果に基づいて、各工具の切りくずの分断性の一覧が前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信してもよい。
　（１５）前記実施形態に係る切りくず分断性予測方法は、格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択された切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受付部によって受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記受付部によって受け取り、前記受付部が受け取った前記情報を使用して、演算部により、切りくずの分断可否を予測するための情報を導出し、前記演算部によって導出された前記情報を表示部に表示する。
　前記切りくず分断性予測方法では、受付部が、被削材及び工具に関する情報と、送り速度及び切込み量を示す情報とを受け取り、演算部は、この受付部が受け取った情報を使用して、切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する。この導出された情報は表示部に表示される。このため、表示部に表示された情報から、切りくずが分断するか否かを判断することが可能となる。また、切りくずが分断しないと予測された場合でも、送り速度及び切込み量の少なくとも一方が変更されることにより、分断予測に関する情報が再度得られる。したがって、切削加工を行う場合の条件出しを容易に行うことができる。
　（１６）前記切りくず分断性予測方法において、前記演算部により、前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出してもよい。この場合、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて、前記演算部により前記引張ひずみを補正してもよい。
　（１７）前記切りくず分断性予測方法において、前記受付部が受け取った前記情報が示す工具における横切れ刃に垂直な方向の断面と前記工具の先端角の二等分線の断面とから、前記演算部により、各々の断面での初期カール半径及びすくい角を取得し、前記取得した各々の断面での前記初期カール半径及び前記すくい角から、前記演算部により、前記切削加工による切りくず流出方向における初期カール半径及びすくい角を、内挿又は外挿により算出してもよい。
　（１８）前記切りくず分断性の予測方法において、前記演算部により、切削工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切りくず厚さとを比較し、前記切りくず厚さの方が大きい場合には切りくずが分断しないと予測してもよい。
　ブレーカ形状に対して切りくず厚さが大きい場合には、切りくずの剛性が高すぎてブレーカの谷に切りくずが入り込まない。このため、切りくずがブレーカに沿った想定の形状にならないことが生じて、分断性の予測精度が低下する虞がある。これに対し、本態様では、切削工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切削加工時の切りくず厚さとを比較して分断性を予測するため、予測精度が低下することを防止できる。
　（１９）前記実施形態に係る切りくず分断性予測方法は、格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択される、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取り、前記入出力装置から受け取った前記情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合の切りくずの分断可否を予測するための情報を前記演算部により導出し、前記前記演算部によって導出された前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、通信部により、前記入出力装置と通信する。
　前記切りくず分断性予測方法では、被削材、工具、送り速度及び切込み量を示す情報を受け取り、この情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合での切りくずの分断可否を予測するための情報を導出する。この導出された情報は、入出力装置の表示部との通信により、表示部に表示される。この表示された情報により、切りくずが分断するか否かを判断することが可能となる。また、切りくずが分断しないと予測された場合でも、送り速度及び切込み量の少なくとも一方を変更することにより、分断予測に関する情報が再度得られる。したがって、切削加工を行う場合の条件出しを容易に行うことができる。
　以上説明したように、前記実施形態によれば、切削加工を行うに際して、切削加工の条件出しを容易に行うことができるようになる。
　この出願は、２０２３年１１月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０２３－１９８３８９号を基礎とするものであり、その内容は参照により本願に組み込まれる。

Claims (15)

  1. 　切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、
    　前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具から選択される切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を受け取るように構成された受付部と、
    　前記受付部が受け取った情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、
    　前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報を表示するように構成された表示部と、を備える
    切りくず分断性予測装置。
  2. 　前記演算部は、
    　　前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出するように構成されるとともに、
    　　前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて前記引張ひずみを補正するように構成されている
    請求項１に記載の切りくず分断性予測装置。
  3. 　前記演算部は、
    　　前記受付部が受け取った前記情報が示す工具における横切れ刃に垂直な方向の断面と前記工具の先端角の二等分線の断面とから、各々の断面での初期カール半径及びすくい角を取得するように構成されるとともに、
    　　前記取得した各々の断面での前記初期カール半径及び前記すくい角から、前記切削加工による切りくず流出方向における初期カール半径及びすくい角を、内挿又は外挿により算出するように構成されている
    請求項１に記載の切りくず分断性予測装置。
  4. 　前記表示部は、前記切削加工の条件を座標軸とした座標系において、切りくずに生じる引張ひずみの分布を等高線により表すとともに切りくずの破断境界を表す画像を、前記切りくずの分断性を予測するための前記情報として表示するように構成されている
    請求項１に記載の切りくず分断性予測装置。
  5. 　前記表示部は、切りくずに生じる引張ひずみの分布を色彩、色相の濃淡、及び輝度から選択される１つ以上の方法で表示するように構成されている
    請求項４に記載の切りくず分断性予測装置。
  6. 　前記演算部は、前記工具の刃先からブレーカ頂点までの距離と切りくず厚さとを比較し、前記切りくず厚さの方が大きい場合には切りくずが分断しないと予測するように構成されている
    請求項１に記載の切りくず分断性予測装置。
  7. 　前記演算部は、前記格納部に格納された情報が示す工具の全てについて、切りくずの分断性を演算するように構成され、
    　前記表示部は、前記演算部によって導出された前記情報に基づいて、各工具の切りくずの分断性を一覧表示するように構成されている
    請求項１に記載の切りくず分断性予測装置。
  8. 　切削加工における切りくずの分断性を予測するための予測システムに設けられ、入出力装置と通信可能に接続される制御装置であって、
    　切削加工における被削材及び工具に関する情報が格納された格納部と、
    　前記格納部に格納された前記情報中に示された被削材及び工具のうち、前記入出力装置において選択された切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を前記入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取るように構成された受付部と、
    　前記受付部が受け取った前記情報を使用して切りくずの分断可否を予測するための情報を導出するように構成された演算部と、
    　前記演算部によって導出された、前記切りくずの分断可否を予測するための前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成された通信部と、を備える
    制御装置。
  9. 　前記演算部は、
    　　前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出するように構成されるとともに、
    　　前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて前記引張ひずみを補正するように構成されている
    請求項８に記載の制御装置。
  10. 　前記通信部は、前記切削加工の条件を座標軸とした座標系において、切りくずに生じる引張ひずみの分布を等高線により表すとともに切りくずの破断境界を表す画像が、前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成されている
    請求項８に記載の制御装置。
  11. 　前記通信部は、切りくずに生じる引張ひずみの分布が、色彩、色相の濃淡、及び輝度から選択される１つ以上の方法で前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成されている
    請求項１０に記載の制御装置。
  12. 　前記演算部は、前記格納部に格納された情報が示す工具の全てについて、きりくずの分断性を演算するように構成され、
    　前記通信部は、前記演算部による演算結果に基づいて、各工具の切りくずの分断性の一覧が前記表示部に表示されるように、前記入出力装置と通信するように構成されている
    請求項８に記載の制御装置。
  13. 　格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択された、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を受付部によって受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記受付部によって受け取り、
    　前記受付部が受け取った前記情報を使用して、演算部により、切りくずの分断可否を予測するための情報を導出し、
    　前記演算部によって導出された前記情報を表示部に表示する
    切りくず分断性予測方法。
  14. 　前記演算部により、前記切削加工による切りくずに生じる引張ひずみを、切りくずの初期カール半径及び切りくず厚さに基づいて算出し、
    　前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のチャンファ幅又は刃先丸み半径、及び、前記受付部が受け取った前記情報が示す前記工具のノーズ半径と前記工具の横切れ刃角と前記送り速度と前記切込み量とから得られる切取り厚さ、を用いて、前記演算部により前記引張ひずみを補正する
    請求項１３に記載の切りくず分断性予測方法。
  15. 　格納部に格納された情報中に示された切削加工における被削材及び工具から選択される、切削加工の対象となる被削材及び使用する工具に関する情報を入出力装置から受け取るとともに、前記切削加工での送り速度及び切込み量を示す情報を前記入出力装置から受け取り、
    　前記入出力装置から受け取った前記情報が示す被削材、工具、送り速度及び切込み量の場合の切りくずの分断可否を予測するための情報を演算部により導出し、
    　前記演算部によって導出された前記情報が前記入出力装置の表示部に表示されるように、通信部により、前記入出力装置と通信する
    切りくず分断性予測方法。
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