JP2019089167A - 切削装置及び切削加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曲率が変化する曲面を有する工作物の切削加工を行うにあたり、工作物の面性状の向上を図ることができる切削装置及び切削加工方法を提供すること。【解決手段】外周面をすくい面５３とする環状の切れ刃５５を有する環状工具５０を第一軸線周りに回転可能に保持する工具保持装置３０と、曲率が変化する曲面を有する工作物Ｗを保持する工作物保持装置１０と、工作物にＷ対する環状工具５０の相対な移動又は相対的な姿勢の変化を行う工具変位装置４０と、を備える。工具変位装置４０は、環状工具５０による工作物Ｗの加工時に、環状工具５０の端面と工作物Ｗとがなす逃げ角θが所定の角度以上となるように、工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う変位制御部１４０を備える、切削装置１。【選択図】図５

Description

本発明は、切削装置及び切削加工方法に関する。

特許文献１には、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する環状工具を回転させながら、円筒状の工作物に対する切削加工を行う技術が知られている。この環状工具を用いた切削加工では、環状工具を回転させながら切削加工を行うことにより、切れ刃に発生する切削熱を外周面全周に分散し、工具寿命の向上を図ることができる。

特開２０１７−７０３３号公報

曲率が変化する曲面を有する工作物の切削加工に上記技術を用いた場合、環状工具と工作物とがなす逃げ角は、環状工具及び工作物の回転に伴って変動する。逃げ角が過度に小さくなると、環状工具の端面が工作物の加工面に干渉するおそれがあるのに対し、逃げ角が過度に大きくなると、環状工具の振動が加工面に転写されやすくなる。これにより、工作物の面性状が悪くなったり、環状工具に加わる負荷が大きくなる等の不具合が生じる。

本発明は、曲率が変化する曲面を有する工作物の切削加工を行うにあたり、工作物の面性状の向上を図ることができる切削装置及び切削加工方法を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する環状工具を第一軸線周りに回転可能に保持する工具保持装置と、曲率が変化する曲面を有する工作物を保持する工作物保持装置と、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う工具変位装置と、を備える。前記工具変位装置は、前記環状工具による前記工作物の加工時に、前記環状工具の端面と前記工作物とがなす逃げ角が所定の角度以上となるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う変位制御部を備える。

本発明の切削装置によれば、変位制御部は、逃げ角が所定の角度以上となるように、工作物に対する環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う。これにより、切削装置は、切削加工を行う際に、環状工具と工作物との干渉を回避することができるので、工作物の面性状の向上を図ることができると共に、環状工具に加わる負荷を軽減できる。

本発明の切削加工方法は、外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する環状工具を用いて、曲率が変化する曲面を有する工作物の切削加工を行う切削加工方法であって、前記環状工具による前記工作物の加工時に、前記環状工具の端面と前記工作物とがなす逃げ角が所定の角度以上となるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う。

本発明の切削加工方法は、逃げ角が所定の角度以上となるように、工作物に対する環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う。これにより、切削加工方法は、切削加工を行う際に、環状工具と工作物との干渉を回避することができるので、工作物の面性状の向上を図ることができると共に、環状工具に加わる負荷を軽減できる。

本発明の第一実施形態における切削装置の全体構成を示す平面図である。 図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における切削装置の断面図である。 工具保持装置に保持された環状工具及び工作物の拡大図であり、環状工具の切れ刃と工作物とが接触した状態を示す。 制御装置のブロック図である。 切削点がＰ０であるときの切削点の位置と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ１であるときの切削点の位置と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ２であるときの切削点の位置と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ３であるときの切削点の位置と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ４であるときの切削点の位置と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 工作物に対する切削加工の経過時間と、工作物のＡｗ軸周りの回転角度及び逃げ角の変化との関係を示すグラフである。 第二実施形態における切削装置の断面図であり、図１Ｂに対応する。 制御装置のブロック図である。 切削点がＰ０であるときの環状工具の傾斜角度と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ１であるときの環状工具の傾斜角度と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ２であるときの環状工具の傾斜角度と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 切削点がＰ３であるときの環状工具の傾斜角度と工作物のＡｗ軸周りの回転角度との関係を示す図である。 工作物のＡｗ軸周りの回転角度と環状工具のＡｔ軸周りの揺動角度との関係を示すグラフである。

＜１．第一実施形態＞
以下、本発明に係る切削装置を適用した各実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１Ａから図３を参照して、本発明の第一実施形態である切削装置１の構成を説明する。なお、第一実施形態では、工作物Ｗが、カムである場合を例に挙げて説明する。

（１．切削装置１の全体構成）
図１に示すように、切削装置１は、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）と、１つの回転軸（Ｃ軸）と、を備えた４軸マシニングセンタである。切削装置１は、工作物保持装置１０と、工作物送り装置２０と、工具保持装置３０と、工具変位装置４０と、制御装置１００と、を主に備える。

工作物保持装置１０は、工作物Ｗを回転可能に保持する。工作物保持装置１０は、主軸台１１と、心押台１２とを備える。主軸台１１は、工作物Ｗの軸線方向一端側（図１Ａ右側）を回転可能に支持する。主軸台１１は、ハウジングとしての主軸台本体１３と、主軸台本体１３に回転可能に支持される回転主軸１４と、回転主軸１４を回転させるための駆動力を付与する回転主軸モータ１５と、を備える。心押台１２は、ハウジングとしての心押台本体１６と、工作物Ｗの軸線方向他端側（図１Ａ左側）を回転可能に支持する心押センタ１７とを備える。

工作物保持装置１０は、工作物Ｗの回転軸線ＡｗをＸ軸方向と平行に向けた状態で、回転軸線Ａｗ方向両端を回転主軸１４と心押センタ１７により支持する。そして、工作物Ｗは、回転主軸モータ１５が駆動することにより、回転軸線Ａｗ周りに回転する。

工作物送り装置２０は、工作物ＷをＸ軸方向へ送る。工作物送り装置２０は、送り台２１と、Ｘ軸駆動装置２２（図３参照）とを備える。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、Ｘ軸駆動装置２２の図示が省略されている。送り台２１は、ベッド２の上面をＸ軸方向へ移動可能に設けられる。具体的に、ベッド２の上面には、Ｘ軸方向へ延びる一対のＸ軸ガイドレール２３が設けられ、送り台２１は、Ｘ軸ガイドレール２３に案内されながらＸ軸方向へ移動可能に設置される。Ｘ軸駆動装置２２は、ベッド２に対して送り台２１をＸ軸方向（工作物Ｗの回転軸線Ａｗ方向）へ送るねじ送り装置である。

送り台２１の上面には、主軸台１１及び心押台１２が設置され、主軸台１１及び心押台１２に支持された工作物Ｗは、Ｘ軸駆動装置２２を駆動し、送り台２１をＸ軸方向へ移動させることにより、工作物Ｗの回転軸線Ａｗ方向へ送られる。

工具保持装置３０は、後述する環状工具５０を回転可能に保持する。工具保持装置３０は、コラム３１と、Ｚ軸駆動装置３２（図３参照）と、サドル３３と、Ｙ軸駆動装置３４（図３参照）と、工具主軸３５と、工具主軸モータ３６（図３参照）とを備える。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、Ｚ軸駆動装置３２、Ｙ軸駆動装置３４及び工具主軸モータ３６の図示を省略している。

コラム３１は、ベッド２の上面をＺ軸方向へ移動可能に設けられる。具体的に、ベッド２の上面には、Ｚ軸方向へ延びる一対のＺ軸ガイドレール３７が設けられ、コラム３１は、Ｚ軸ガイドレール３７に案内されながらＺ軸方向へ移動可能に設置される。Ｚ軸駆動装置３２は、ベッド２に対してコラム３１をＺ軸方向へ送るねじ送り装置である。

サドル３３は、コラム３１の側面をＹ軸方向へ移動可能に設けられる。具体的に、コラム３１の側面には、Ｙ軸方向（鉛直方向）へ延びる一対のＹ軸ガイドレール３８が設けられ、サドル３３は、Ｙ軸ガイドレール３８に案内されながらＹ軸方向へ移動可能に配置される。Ｙ軸駆動装置３４は、サドル３３をＹ軸方向へ送るねじ送り装置である。

工具主軸３５は、サドル３３に対し、Ｚ軸方向に平行なＣ軸周りに回転可能に支持される。工具主軸モータ３６は、工具主軸３５を回転させるための駆動力を付与するモータであり、サドル３３の内部に収容される。工具主軸３５の先端には、工作物Ｗの加工に用いる環状工具５０が着脱可能に装着される。環状工具５０は、工具保持装置３０にＣ軸周りに回転可能に保持され、コラム３１及びサドル３３の移動に伴い、ベッド２に対してＺ軸方向及びＹ軸方向（送り方向に直交する方向）へ平行移動する。

ここで、図２を参照しながら、環状工具５０について説明する。図２に示すように、環状工具５０は、工具本体５１と、工具軸部５２とを備える。工具本体５１は、工作物Ｗに対する切削加工を行う部位である。工具本体５１は、外周面をすくい面５３とする円錐台状に形成される。また、工具本体５１の大径側の端面は、平坦な逃げ面５４として形成され、すくい面５３と逃げ面５４とがなす稜線は、連続した円形状、即ち、途中で分断されていない環状の切れ刃５５として形成される。工具軸部５２は、工具本体５１の小径側の端面から延びる円柱状の部位であり、工具主軸３５に着脱可能に装着される。

図３に示すように、制御装置１００は、工作物回転制御部１１０と、工具回転制御部１２０と、送り制御部１３０と、変位制御部１４０と、切削点算出部１５０とを備える。工作物回転制御部１１０は、回転主軸モータ１５の駆動制御を行い、回転主軸１４と心押センタ１７とにより支持された工作物Ｗを回転させる。工具回転制御部１２０は、工具主軸モータ３６の駆動制御を行い、工具主軸３５に装着された環状工具５０をＣ軸周りに回転させる。送り制御部１３０は、Ｘ軸駆動装置２２の駆動制御を行い、送り台２１をＸ軸方向へ移動させることにより、工作物保持装置１０に保持された工作物ＷをＸ軸方向へ送る。変位制御部１４０は、Ｙ軸駆動装置３４及びＺ軸駆動装置３２の駆動制御を行い、工具保持装置３０に装着された環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ平行移動させる。

切削点算出部１５０は、切削加工時に工作物Ｗと切れ刃５５とを接触させる切削点の位置を決定する。具体的に、切削点算出部１５０は、工作物Ｗ及び工具本体５１の形状や、工作物Ｗの回転速度、環状工具５０のＺ軸方向及びＹ軸方向への移動速度等に基づき、工作物ＷのＡｗ軸周りの回転角度に応じた切削点の位置を算出する。そして、切削点算出部１５０は、工作物Ｗを回転させながら切削加工を行うにあたり、Ｘ軸方向から見た切削点における工作物Ｗの接線Ｔと逃げ面５４とのなす逃げ角θが所定の範囲内に収まるような位置を切削点とする。

ここで、工作物Ｗは、カムであるため、仮に、切削点のＹ軸方向における位置を工作物Ｗの回転中心のＹ軸方向における位置と一致させたまま、工作物Ｗに対する切削加工を行うとした場合に、切削点における接線Ｔの向きは、工作物Ｗの回転に伴って変化する。つまり、逃げ角θは、工作物Ｗの回転に伴って変化するので、工作物Ｗの回転角度によっては、逃げ面５４が工作物Ｗに干渉する。また、工作物Ｗの回転角度によっては、すくい角δ（Ｘ軸方向から見た切削点における工作物Ｗの接線に直交する線とすくい面５３とのなす角度）が大きくなるため、切削加工時における加工負荷が増大し、環状工具５０が早期に摩耗しやすくなる。

これに対し、切削点算出部１５０は、工作物Ｗを回転させながら切削加工を行うにあたり、逃げ角θが常に所定の範囲内に収まる位置で切削加工が行われるような切削点の位置を、工作物Ｗの回転角度に関連づけて算出する。そして、変位制御部１４０は、切削点算出部１５０により算出された切削点で切れ刃５５が工作物Ｗに接触するように、環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ平行移動させる。

これにより、切削装置１は、切削加工時において、逃げ角θを所定の角度以上とすることができるので、逃げ面５４と工作物Ｗとの干渉を回避できる。また、切削装置１は、逃げ角θを所定の角度以上とした状態で切削加工を行うことにより、切りくずを排出しやすくすることができるので、工具本体５１及び工作物Ｗの発熱を抑制できる。

また、切削装置１は、切削加工時において、逃げ角θを所定の角度以下とすることにより、接線Ｔに直交する線に対する環状工具５０の回転軸線であるＣ軸の傾斜角度を小さくすることができる。これにより、切削装置１は、切削加工時に環状工具５０に発生する振れが工作物Ｗに転写されることを抑制できるので、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができると共に、環状工具に加わる負荷を軽減できる。さらに、切削装置１は、切削加工時における逃げ角θを所定の範囲内とすることにより、切削加工時におけるすくい角δを所定の範囲内とすることができる。その結果、切削装置１は、すくい角δが大きくなることに起因して加工負荷が増大することを抑制できるので、環状工具５０の工具寿命を向上させることができると共に、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。

＜１−２．環状工具５０の動作＞
次に、図４Ａから図５を参照して、環状工具５０の動作を説明する。ここで、カムである工作物Ｗは、工作物Ｗの回転軸線Ａｗ（カムの回転中心）を円弧中心とする円弧状の第一円弧部ｗ１と、第一円弧部ｗ１よりも曲率半径が小さな円弧状の第二円弧部ｗ２と、直線状の第一直線部ｗ３及び第二直線部ｗ４とを備える。第一直線部ｗ３は、図４Ａから図４Ｅに示す第一円弧部ｗ１の反時計回り方向側端部と第二円弧部ｗ２の時計回り方向側端部とを接続し、第二直線部ｗ４は、図４Ａから図４Ｅに示す第一円弧部ｗ１の反時計回り方向側端部と第二円弧部ｗ２の時計回り方向側端部とを接続する。

図４Ａから図４Ｅには、第一円弧部ｗ１の中心位置であるＰ０を始点に、図４Ａから図４Ｅに示す時計回り方向へ工作物Ｗを回転させた際の切削点の変化が図示されている。なお、Ｐ０を切削する際の切削点は、工作物Ｗの回転軸線ＡｗからＺ軸方向にオフセットした位置に設定される。また、切削点がＰ０であるときの逃げ角θは、予め設定された逃げ角θの変動範囲の略中心となる角度であって、工作物Ｗの面性状の向上を図る点において逃げ角θ及びすくい角δが理想的となる角度に設定される。

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、切削点がＰ０から第一円弧部ｗ１と第一直線部ｗ３との接続位置であるＰ１まで移動するまでの間、環状工具５０のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置は、一定の位置に固定される。このとき、第一円弧部ｗ１の曲率半径がカムの基礎円半径と同一であることから、切削点における接線Ｔの向きは、一定となり、逃げ角θ及びすくい角δは、変化しない。

図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、切削点が第一直線部ｗ３を移動する間、切削点における接線ＴのＹ軸に対する傾斜角度は、工作物Ｗの回転に伴って大きくなり、逃げ角θ及びすくい角δも大きくなる。そこで、変位制御部１４０は、切削点算出部１５０の算出結果に基づき、切削点が第一直線部ｗ３と第二円弧部ｗ２との接続位置であるＰ２に到達した際の逃げ角θが予め定めた変動範囲の上限値であるθ１となるように、環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ平行移動させる。

具体的に、切削点算出部１５０は、切削点をＰ１からＰ２へ移動させるために必要となる切削点の移動速度、即ち、環状工具５０の移動速度に基づき、工作物Ｗの回転角度に応じた切削点の位置を決定する。例えば、図５に示すように、切削点がＰ１であるときの逃げ角θがθ０、逃げ角θの変動範囲の上限値がθ１であるとする。この場合において、切削点算出部１５０は、切削点がＰ１であるときの逃げ角θがθ０となる工作物Ｗの回転角度α１と、切削点がＰ２であるときの逃げ角θがθ１となる工作物Ｗの回転角度α２とを算出する。続いて、切削点算出部１５０は、工作物Ｗの回転角度α１，α２と、工作物Ｗの回転速度とに基づき、切削点がＰ１に到達する時間ｔ１、及び、切削点がＰ２に到達する時間ｔ２を算出する。そして、切削点算出部１５０は、時間ｔ１での切削点がＰ１である場合に、時間ｔ２までに切削点をＰ１からＰ２へ移動させるために必要とされる環状工具５０の移動速度を算出すると共に、工作物Ｗの回転角度に応じた切削点の位置を決定する。

なお、逃げ角θを大きくするほど、すくい角δが大きくなり、工作物Ｗの面性状が低下する。従って、工作物Ｗの面性状の向上を図る点において、逃げ角θ及びすくい角δの変動範囲は、小さいほうが望ましい。しかしながら、環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動させる際の移動速度には、上限がある。そこで、制御装置１００は、環状工具５０をＺ軸方向及びＹ軸方向へ平行移動させる際の移動速度の上限値に基づき、工作物Ｗの回転速度を設定する。

即ち、制御装置１００は、工作物Ｗの回転速度を低速にすることにより、工作物Ｗの回転角度がα１からα２に到達するまでに要する時間を長くすることができる。また、制御装置１００は、環状工具５０の移動速度に対して、工作物Ｗの回転速度を相対的に低速にすることで、逃げ角θ及びすくい角δの変動範囲を狭く設定することができる。これにより、切削装置１は、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。その一方、制御装置１００は、工作物Ｗの回転速度を高速にすることにより、切削加工に要する時間を短縮することができる。

図４Ｄ及び図５に示すように、切削点算出部１５０は、切削点が第二円弧部ｗ２を移動する間、逃げ角θが小さくなるように環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ平行移動させる。これは、図４Ｅに示すように、切削点が第二直線部ｗ４に移動した後、工作物Ｗの回転に伴い、接線ＴのＹ軸に対する傾斜角度が大きくなり、逃げ角θ及びすくい角δが大きくなることを踏まえて行う処置である。具体的に、切削点算出部１５０は、切削点が第二円弧部ｗ２を移動する際の切削点を決定するにあたり、切削点が第二円弧部ｗ２と第二直線部ｗ４との接続位置であるＰ３に到達した際の逃げ角θが、逃げ角θの変動範囲の下限値であるθ２となるように、各切削点の位置（切削点の軌道）を算出する。

そして、図５に示すように、変位制御部１４０は、切削点が第二直線部ｗ４を移動する際、切削点算出部１５０の算出結果に基づき、切削点がＰ４に到達した際の逃げ角θがθ１となるように環状工具５０をＹ軸方向及びＺ軸方向へ移動させる。なお、切削点算出部１５０は、切削点が第一直線部ｗ３と第二円弧部ｗ２との接続位置であるＰ４に到達した際の逃げ角θがθ１となるように、各切削点の位置（切削点の軌道）を算出する。

そして、切削点がＰ４からＰ０に移動するまでの間、環状工具５０のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置は、一定の位置に固定される。つまり、切削点が第一円弧部ｗ１を移動する間、環状工具５０のＹ軸方向及びＺ軸方向への変位は行われない。この場合、切削装置１は、切削点が第一円弧部ｗ１を移動する際の逃げ角θ及びすくい角δを理想的な角度に設定することにより、第一円弧部ｗ１の面性状を向上させることができる。

このように、切削点算出部１５０は、工作物Ｗの回転角度に応じた切削点の位置を算出し、変位制御部１４０は、切削加工時において常に逃げ角θが所定の角度以上となるように、工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な移動を行う。これにより、切削装置１は、切削加工時において、環状工具５０の逃げ面５４と工作物Ｗとの干渉を回避することができるので、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができると共に、環状工具に加わる負荷を軽減できる。

また、切削装置１は、断面が非真円である工作物Ｗの切削加工に用いたとしても、逃げ角θが所定の角度以上となるように工作物Ｗに対して環状工具５０を相対的に平行移動させることで、逃げ面５４と工作物Ｗとの干渉を回避することができる。よって、切削装置１は、断面が非真円である工作物Ｗの切削加工を行う場合に、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができると共に、環状工具に加わる負荷を軽減できる。

さらに、変位制御部１４０は、逃げ角θが所定の角度以下となるように、工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な移動を行う。これにより、切削装置１は、接線Ｔに直交する線に対する環状工具５０の回転軸線Ａの傾斜角度を小さくすることができるので、切削加工時に環状工具５０に発生する振れが工作物Ｗに転写されることを抑制できる。このように、変位制御部１４０は、逃げ角θが所定の範囲内に収まるように、工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な移動を行うので、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。

また、変位制御部１４０は、すくい角δが所定の範囲内に収まるように、工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な移動を行う。これにより、切削装置１は、すくい角δが大きくなることに起因して加工負荷が増大することを抑制できるので、環状工具５０の工具寿命を向上させることができると共に、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。

＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態を説明する。第一実施形態では、環状工具５０をＺ軸方向及びＹ軸方向へ平行移動させることにより、逃げ角θを所定の角度以上とする場合について説明した。これに対し、第二実施形態では、環状工具５０をＸ軸に平行なＡｔ軸周りに揺動させることにより、逃げ角θを所定の角度以上とする場合について説明する。なお、上記した第一実施形態と同一の部品には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（２−１．切削装置２０１の全体構成）
まず、図６及び図７を参照して、切削装置２０１の全体構成を説明する。図６に示すように、切削装置２０１は、工作物保持装置１０と、工作物送り装置２０と、工具保持装置２３０と、工具変位装置４０と、制御装置３００と、を主に備える。

そして、第二実施形態における工具保持装置２３０は、第一実施形態における工具保持装置３０に加え、揺動装置２３９を備える。揺動装置２３９は、Ｃ軸及び環状工具５０の切削方向に直交する軸線であって、Ｘ軸に平行なＡｔ軸を揺動軸線として、工具主軸２３５をサドル３３に対して揺動可能に保持する。揺動装置２３９は、Ａｔ軸周りに工具主軸２３５を揺動させるための駆動力を付与する揺動モータ２４０（図７参照）を備える。

図７に示すように、制御装置３００は、工作物回転制御部１１０と、工具回転制御部１２０と、送り制御部１３０と、変位制御部１４０と、傾斜角度算出部３５０とを備える。傾斜角度算出部３５０は、揺動モータ２４０の駆動制御を行うことにより、環状工具５０をＡｔ軸周りに揺動させ、環状工具５０の傾斜角度（Ｚ軸に対するＣ軸の傾斜角度）を設定する。

（２−２．環状工具５０の動作）
次に、図８Ａから図９を参照して、環状工具５０の動作を説明する。ここで、第二実施形態における工作物Ｗは、断面が楕円形状の回転体であり、傾斜角度算出部３５０は、工作物Ｗの回転角度に関わらず、逃げ角θが一定となるように環状工具５０を揺動させる。

図８Ａから図８Ｄには、Ｘ軸方向から見て長軸と交わる点Ｐ０を始点として、図８Ａから図８Ｄに示す時計回り方向へ工作物Ｗを回転させたときの切削点の変化が図示されている。Ｐ０を切削する際の切削点は、Ｙ軸方向において工作物Ｗの回転軸線Ａｗと同位置に設定される。傾斜角度算出部３５０は、逃げ角θ及びすくい角δが一定の角度のまま維持されるように、工作物ＷのＡｗ軸まわりの回転角度に応じた環状工具５０の傾斜角度（Ａｔ軸まわりの揺動角度）を算出する。そして、揺動装置２３９は、傾斜角度算出部３５０の算出結果に基づき、逃げ角θ及びすくい角δが一定の角度のまま維持されるように、環状工具５０を工作物Ｗの回転に伴って揺動させる。

即ち、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、図８Ａに示す状態から工作物Ｗを回転軸線Ａｗ周りに４５度回転するまでの間、切削点における接線Ｔは、図８Ｂに示す反時計回り方向へ傾斜する。よってこの場合、揺動装置２３９は、図９に示すように、逃げ角θ及びすくい角δが一定の角度のまま維持されるように、環状工具５０を図８Ｂに示す反時計回り方向へ揺動させる。

また、図８Ｂから図８Ｄに示すように、図８Ｂに示す状態から工作物Ｗを回転軸線Ａｗ周りに９０度回転して図８Ｄに示す状態に移行するまでの間、切削点における接線Ｔは、図８Ｃ及び図８Ｄに示す時計回り方向へ傾斜する。よってこの場合、揺動装置２３９は、図９に示すように、逃げ角θ及びすくい角δが一定の角度のまま維持されるように、環状工具５０を図８Ｃ及び図８Ｄに示す時計回り方向へ揺動させる。

このように、傾斜角度算出部３５０は、工作物Ｗの回転角度に応じた環状工具５０の傾斜角度の算出を行い、揺動装置２３９は、逃げ角θ及びすくい角δの角度が一定のまま維持されるように工作物Ｗに対する環状工具５０の相対的な姿勢変化を行う。これにより、切削装置１は、切削加工を行う際に、環状工具５０と工作物Ｗとの干渉を回避することができるので、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。また、切削装置１は、断面が非真円である工作物Ｗの切削加工を行うにあたり、逃げ角θが所定の角度以上となるように、工作物Ｗに対して環状工具５０の姿勢を相対的に変化させることで、工作物Ｗの面性状の向上を図ることができる。

また、切削装置２０１は、切削加工時において、環状工具５０をＡｔ軸周りに揺動させることにより、逃げ角θ及びすくい角δを一定の角度にする。これにより、切削装置２０１は、工作物Ｗの面性状を向上させることができる。

＜３．その他＞
以上、上記各実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は、上記各形態に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記各実施形態では、断面が非真円の回転体を工作物Ｗとする切削加工に切削装置１，２０１を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。例えば、切削装置１，２０１は、回転軸線が中心から偏心した回転体を工作物とする切削加工を行う用いることができる。また、本発明は、曲率が変化する曲面を有する工作物Ｗ（例えば、自由曲面を含む非球面形状体等）の切削加工に用いることができ、工作物Ｗは、回転体に限定されない。

上記した第一実施形態では、逃げ角θを所定角度の範囲内で変化させながら切削加工を行っているが、これに限られるものではない。即ち、切削装置１は、工作物Ｗの形状によっては、工作物Ｗの回転角度に関わらず逃げ角θが一定の角度のまま維持されるように、環状工具５０をＺ軸方向及びＹ軸方向へ平行移動させてもよい。

同様に、上記した第二実施形態では、工作物Ｗの回転角度に関わらず逃げ角θを一定の角度に維持する場合について説明したが、これに限られるものではない。即ち、切削装置２０１は、工作物Ｗの回転に伴い、逃げ角θを所定角度の範囲内で変化させながら切削加工を行ってもよい。

１，２０１：切削装置、 １０：工作物保持装置、 ３０，２３０：工具保持装置、 ４０：工具変位装置、 ５０：環状工具、 ５３：すくい面、 ５４：逃げ面（環状工具の端面）、 ５５：切れ刃、 １４０：変位制御部、 Ａｔ：環状工具の揺動軸線（第二軸線）、 Ａｗ：工作物の回転軸線、 Ｃ：環状工具の回転軸線（第一軸線）、 Ｗ：工作物、 δ：すくい角、 θ：逃げ角

Claims (8)

1. 外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する環状工具を第一軸線周りに回転可能に保持する工具保持装置と、
   曲率が変化する曲面を有する工作物を保持する工作物保持装置と、
   前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う工具変位装置と、
   を備え、
   前記工具変位装置は、前記環状工具による前記工作物の加工時に、前記環状工具の端面と前記工作物とがなす逃げ角が所定の角度以上となるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う変位制御部を備える、切削装置。
2. 前記変位制御部は、前記逃げ角が予め定めた範囲内に収まるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う、請求項１に記載の切削装置。
3. 前記変位制御部は、前記すくい面と前記工作物とのなすすくい角が予め定めた範囲内に収まるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う、請求項１又は２に記載の切削装置。
4. 前記工作物は、断面が非真円となる回転体、回転軸線が偏心した回転体であり、
   前記切削装置は、前記工作物の回転軸線方向へ前記工作物を送る工作物送り装置を備える、請求項１−３の何れか一項に記載の切削装置。
5. 前記工具変位装置は、前記環状工具による前記工作物の切削加工を行う際に、前記工作物送り装置の送り方向に直交する方向へ前記環状工具を平行移動させる、請求項４に記載の切削装置。
6. 前記工具変位装置は、前記環状工具による前記工作物の切削加工を行う際に、前記第一軸線及び前記環状工具の切削方向に直交する第二軸線周りに前記環状工具を揺動させる、請求項１−４の何れか一項に記載の切削装置。
7. 前記工具変位装置は、前記逃げ角が一定となるように前記環状工具を揺動させる、請求項６に記載の切削装置。
8. 外周面をすくい面とする環状の切れ刃を有する環状工具を用いて、曲率が変化する曲面を有する工作物の切削加工を行う切削加工方法であって、
   前記環状工具による前記工作物の加工時に、前記環状工具の端面と前記工作物とがなす逃げ角が所定の角度以上となるように、前記工作物に対する前記環状工具の相対的な移動又は相対的な姿勢の変化を行う、切削加工方法。

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