JP2021186938A - 工作機械における加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の稼働効率を向上させつつ、加工精度が良好な合格品を連続的に得る。【解決手段】工作機械の工具マガジンには、複数種類の加工具が保管される。加工具の中の少なくとも１種類については、複数個が保管されている。該複数個の加工具の全個体が未使用であるとき、全種類の加工具を１個ずつ用いてワークに加工を施す第１試験加工工程Ｓ２を実施する。加工製品が合格品であれば、工具マガジンに複数個が保管された加工具を未使用の個体に交換し、全種類の加工具を１個ずつ用いて新たなワークに加工を施す第２試験加工工程Ｓ４を実施する。第２試験加工工程Ｓ４は、加工具の全個体が使用済品となるまで行われる。【選択図】図４

Description

本発明は、複数種類の加工具を保管した工具マガジンと、前記加工具が取り付けられた加工主軸と、工具マガジン内の加工具と加工主軸の加工具を交換する工具交換装置とを備える工作機械における加工方法に関する。

ドリルやエンドミル、リーマ等の加工具が取り付けられる加工主軸を備える工作機械は、周知の通り、ワークに機械加工を施して所定の構造部材を得るとき等に用いられる。加工主軸の個数に対して加工具の種類数が多いときには、ある種類の第１加工具による加工が終了した後、別種類の第２加工具に交換される。なお、第２加工具は工具マガジンに予め収納されており、工具交換装置が工具マガジンから第２加工具を取り出すとともに加工主軸から第１加工具を取り外し、さらに、第１加工具と第２加工具を入れ替える。加工主軸から取り外された第１加工具は、工具交換装置の作用下に、工具マガジンに収納される。すなわち、工具交換装置により、第１加工具と第２加工具が交換される。

特許文献１には、加工具の交換を行う都度、工具マガジン内のどの加工具を交換対象とするかを指定する交換方向が示されている。一方、特許文献２には、各加工具の加工時間（使用時間ないし使用回数）に基づいて加工具の位置を並び換え、これにより加工具の交換に要する時間の短縮を図る手法が提案されている。

特公昭６２−４０１３４号公報 特開平５−２７７８６６号公報

上述の例の場合、第１加工具と第２加工具で交換加工回数が相違することが多々ある。ここで、交換加工回数は、ワークに対する加工を所定の精度で施すことが限界となる加工回数よりも少ない回数に設定され、予備試験によって求められる。

例えば、第１加工具、第２加工具の各々の交換加工回数が５００回、７００回である場合、５００個目のワークを加工した後、第１加工具を新品に交換する必要がある。その後、７００個目のワークを加工した後に第２加工具、１０００個目のワークを加工した後に第１加工具、１４００個目のワークを加工した後に第２加工具、１５００個目、２０００個目のワークを加工した後に第１加工具、２１００個目のワークを加工した後に第２加工具を新品に交換することになる。この交換は、作業者の手作業によってなされるが、この間、ワークに対する加工を一旦停止しなければならない。このように、第１加工具又は第２加工具のいずれを新品に交換する場合であっても、工作機械によるワークへの加工を停止することを余儀なくされる。このため、工作機械の稼働効率が低くなる。

しかも、第１加工具又は第２加工具を新品に交換する毎、ワークに対する加工が所定の精度を満足しているか否かにつき評価を行う必要がある。すなわち、第１加工具又は第２加工具を新品に交換した後、量産のための連続加工を直ちに再開することはできない。以上のような理由から、１個目のワークへの加工を開始してから最終個のワークへの加工が終了するまでの時間が長期化するという不具合が顕在化している。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、工作機械の稼働効率を向上させ得るとともに、複数個のワークに対する連続加工を実施することが可能な、工作機械における加工方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、複数種類の加工具を保管した工具マガジンと、前記加工具が取り付けられる加工主軸と、前記工具マガジン内の前記加工具と前記加工主軸の前記加工具とを交換する工具交換装置とを備えるとともに、前記工具マガジンが、複数種類の前記加工具の中の少なくとも１種類を複数個保管した工作機械における加工方法であって、
前記少なくとも１種類の加工具の全個体が未使用であるとき、全種類の前記加工具を１個ずつ用いてワークに対する加工を行う第１試験加工工程と、
前記少なくとも１種類の加工具を、前記工具マガジン内の未使用の個体に交換し、全種類の前記加工具を１個ずつ用いて、新たなワークに対する加工を行う第２試験加工工程と、
を有し、
前記第２試験加工工程を、前記少なくとも１種類の加工具の全個体が使用済品となるまで行うとともに、全ての加工済ワークに対して品質検査を行い、
全ての前記加工済ワークが合格品と判定されたとき、使用済品となった全種類の前記加工具を１個ずつ用いるとともに、ワークを交換しながら連続加工を実施する本加工工程に移行する、工作機械における加工方法が提供される。

本発明によれば、第１試験加工工程及び第２試験加工工程にて全種類の加工具の全個体につき一括して評価を行い、「合格品（加工精度が良好な加工製品）が得られる」との評価が得られた個体を用いて本加工工程を行うようにしている。このため、いずれかの加工具を別の個体に交換する毎に「合格品が得られる個体であるか否か」の評価を行うことが不要となる。換言すれば、評価を行うために連続加工を中断する必要がない。

また、各種類の加工具を必要な個体数で工具マガジンに保管することにより、いずれかの加工具が交換加工回数に達した際の別の個体への交換を、工具交換装置によって自動的に行うことが可能となる。すなわち、加工具を別の個体に交換する際に工作機械を停止する必要がない。

以上のことが相俟って、工作機械を継続して稼働することができる。すなわち、工作機械の稼働効率を向上させることができる。

しかも、ワークを交換しながら連続加工を行う本加工工程では、第１試験加工工程及び第２試験加工工程を経て「合格品が得られる」との評価が得られた個体が用いられる。このため、不合格品が作製される懸念が払拭された状況下で、連続加工によって合格品を量産することができる。

本発明の実施の形態に係る加工方法を実行するための工作機械の要部概略正面図である。 工作機械を構成する加工主軸に取り付けられる加工具及び取付具の概略分解図である。 工具マガジンに５種類の加工具を保持した場合の交換加工回数を示したタイムチャートである。 本発明の実施の形態に係る加工方法の概略フローである。

以下、本発明に係る工作機械における加工方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

はじめに、加工方法を実施する工作機械につき、図１を参照して説明する。この工作機械１０は、加工ヘッド１２と、工具マガジン１４と、工具交換装置１６とを備える。この中の加工ヘッド１２は図示しないモータの作用下に回転する加工主軸１８を有し、該加工主軸１８の先端には加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが取り付けられる。加工主軸１８が回転付勢されることにより一体的に回転する加工具Ｔ１〜Ｔ５が、ワーク２０に対して所定の加工を行う。

工具マガジン１４には、１２個のスロット２２、２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃ、３０ａ〜３０ｄが設けられる。スロット２２には加工具Ｔ１が収納され、スロット２４ａ、２４ｂには加工具Ｔ２が収納される。また、スロット２６ａ、２６ｂには加工具Ｔ３、スロット２８ａ〜２８ｃには加工具Ｔ４、スロット３０ａ〜３０ｄには加工具Ｔ５がそれぞれ収納される。すなわち、工具マガジン１４に保管された工具は５種類であり、各々の個体数は、交換用の工具を含め、加工具Ｔ１が１個、加工具Ｔ２、Ｔ３がそれぞれ２個、加工具Ｔ４が３個、加工具Ｔ５が４個である。結局、本実施の形態において、複数個が工具マガジン１４に収納される加工具は、加工具Ｔ２〜Ｔ４の４種類である。

加工具Ｔ１〜Ｔ５は、それぞれ、異なる加工を実施するための別種の加工具であり、典型的には刃具である。加工具Ｔ１〜Ｔ５の具体例としては、例えば、ドリルやエンドミル、リーマ等が挙げられる。なお、加工具Ｔ１〜Ｔ５の全てが、例えば、ドリルであってもよい。この場合、例えば、加工具Ｔ１、Ｔ２として段付ドリル、クロスドリルをそれぞれ選定する等、ドリルであっても異なる加工を実施するものを選定すればよい。

図２に示すように、加工具Ｔ１〜Ｔ５の各シャンク部には、側周壁にスリット４０が形成されたコレット４２が外嵌される。加工具Ｔ１〜Ｔ５のシャンク部は、コレット４２を弾性変形域内で拡開しながら該コレット４２内に挿入される。挿入後、コレット４２が弾性作用によって元の形状に縮小しようとすることにより、シャンク部がコレット４２に拘束される。

コレット４２の一端は、ホルダ４４の先端に形成された挿入孔４６に挿入される。さらに、ホルダ４４の先端にはネジ部４８が刻設されており、該ネジ部４８にはナット５０が螺合される。コレット４２の、挿入孔４６から露呈した部位がナット５０内に収容されることで、加工具Ｔ１〜Ｔ５の各シャンク部にホルダ４４が装着される。

加工ヘッド１２を構成する加工主軸１８には、特に図示はしないが、ホルダ４４を着脱可能なホルダ嵌合孔が形成される。ホルダ嵌合孔にホルダ４４が嵌合されることで、加工具Ｔ１〜Ｔ５が加工主軸１８に取り付けられる。

工具交換装置１６は、加工主軸１８に取り付けられた加工具Ｔ１を、加工具Ｔ２〜Ｔ５のいずれかに交換する。上記したように、この交換によって、加工具Ｔ１による加工とは異なる加工を実施することが可能となる。なお、工具交換装置１６は当業者に周知であることから、その詳細な図示及び説明は省略する。

工作機械１０は、制御部６０をさらに備える。制御部６０には、加工具Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれの交換加工回数が記憶される。ここで、交換加工回数は、限界加工回数のおよそ１／２程度に設定される。なお、限界加工回数は、ワーク２０に対する加工を所定の精度で施すことが限界となる加工回数をいう。本実施の形態では、理解を容易にするべく、加工具Ｔ１〜Ｔ５のそれぞれの交換加工回数を２０００回、１０００回、１０００回、７００回、４５０回とする。

制御部６０は、加工主軸１８に保管された加工具Ｔ１〜Ｔ５における負荷電流値を検出する電流測定部６２と、前記負荷電流値に基づいて異常が生じているか否かを判定する異常判定部６４とを含む。これら電流測定部６２及び異常判定部６４により、加工具Ｔ１〜Ｔ５に折れや欠損等の異常が発生したことを検出することができる。

次に、上記の工作機械１０において実施される、本実施の形態に係る加工方法につき説明する。

工具マガジン１４に加工具Ｔ１〜Ｔ５を１個ずつ収納した場合、１８００個のワーク２０に対する加工が終了する（加工回数が１８００回に達する）に至るまでになされる加工具Ｔ１〜Ｔ５の交換回数は、それぞれ、０回、１回、１回、２回、３回である。すなわち、この場合、図３に示すように、１８００個のワーク２０に対して加工を行う間に７回の交換を行う必要がある。工具マガジン１４に交換用の加工具Ｔ１〜Ｔ５が収納されていないときには、工作機械１０による加工を一旦停止し、作業者が、交換加工回数に到達した加工具を交換しなければならない。この間は加工を行うことができないので、その分、工作機械１０の稼働効率が低くなる。従って、１個目（最初）のワーク２０への加工を開始してから１８００個目（最後）のワーク２０への加工が終了するまでの時間が長期化する。

しかも、加工具Ｔ２〜Ｔ４のいずれかを新品に交換する都度、ワーク２０に加工を施した後、加工製品の品質を確認する必要がある。このために連続加工を中断しなければならない。品質を確認しないまま連続加工を行うと、品質が所定基準を満たしていない不合格品が連続生産される懸念があるからである。このことも、全てのワーク２０への加工が終了するまでの時間が長期化する一因となる。

そこで、本実施の形態に係る加工方法では、ワーク２０に対する連続加工を行う前に加工具Ｔ１〜Ｔ５の全個体を用いて試験加工を行い、品質を評価するようにしている。なお、品質の良否は、例えば、加工によって形成される穴の直径や深さ、形成位置の、設計値からのズレが許容範囲内であるか否かによって判断される。具体的には、許容範囲内であるワーク２０は合格品、許容範囲外であるワーク２０は不合格品と判定される。判定結果は、制御信号として制御部６０に送信される。

以下、本実施の形態に係る加工方法につき、図４に示す概略フローを参照して詳述する。なお、理解を容易にするべく、加工具Ｔ１〜Ｔ５の全個体を未使用品（新品）とした場合を例示する。すなわち、この加工方法は、未使用品収納工程Ｓ１、第１試験加工工程Ｓ２、第１評価工程Ｓ３、第２試験加工工程Ｓ４、第２評価工程Ｓ５、判断工程Ｓ６を有する。

先ず、未使用品収納工程Ｓ１において、工具マガジン１４に新品の加工具Ｔ１〜Ｔ５を収納する。加工具Ｔ１〜Ｔ５の個体数は、それぞれ、１個、２個、２個、３個、４個である。上記したように、加工具Ｔ１はスロット２２に収納され、２個の加工具Ｔ２はスロット２４ａ、２４ｂに個別に収納される。また、２個の加工具Ｔ３はスロット２６ａ、２６ｂ、３個の加工具Ｔ４はスロット２８ａ〜２８ｃ、４個の加工具Ｔ５はスロット３０ａ〜３０ｄに個別に収納される。

次に、工具交換装置１６の作用下に加工具Ｔ１がスロット２２から取り出され、加工主軸１８に取り付けられる。これに伴い、加工主軸１８に設けられたセンサから検出信号が制御部６０に送信される。この検出信号を受けた制御部６０は、ワーク２０又は加工主軸１８のいずれかを移動させ、互いに接近させる。制御部６０は、さらに、前記モータを回転付勢し、加工主軸１８と加工具Ｔ１を一体的に回転させる。ワーク２０が加工主軸１８に対して一層接近することにより、回転する加工具Ｔ１によってワーク２０に所定の加工が施される。これにより、第１試験加工工程Ｓ２が開始される。

加工具Ｔ１による加工が終了し、該加工具Ｔ１がワーク２０から離脱した後、工具交換装置１６は、制御部６０の制御作用下に加工具Ｔ１を加工主軸１８から取り外し、スロット２２に戻す。工具交換装置１６は、さらに、スロット２４ａから加工具Ｔ２を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。以降は上記と同様に、回転する加工具Ｔ２によってワーク２０に所定の加工が施される。

加工具Ｔ２による加工が終了し、該加工具Ｔ２がワーク２０から離脱した後、工具交換装置１６は、制御部６０の制御作用下に加工具Ｔ２を加工主軸１８から取り外し、スロット２４ａに戻す。工具交換装置１６は、さらに、スロット２６ａから加工具Ｔ３を取り出し、加工主軸１８に取り付ける。その後は上記と同様に、回転する加工具Ｔ３によってワーク２０に所定の加工が施される。

以降は上記と同様にして、加工主軸１８に取り付けられる工具が、スロット２８ａ内の加工具Ｔ４、スロット３０ａ内の加工具Ｔ５に順次交換され、ワーク２０に対する加工が施される。加工具Ｔ５を用いた加工が終了することに伴い、第１試験加工工程Ｓ２が終了するとともに、ワーク２０が加工されて加工製品（加工済ワーク）が得られる。

次に、第１評価工程Ｓ３を行う。すなわち、例えば、加工製品に形成された加工具Ｔ１〜Ｔ５による各穴の直径、深さ、形成位置等の、設計値からのズレが許容範囲内であるか否か、換言すれば、加工精度が良好であるか否かを判断する。許容範囲内であるワーク２０は合格品であり、許容範囲外であるワーク２０は不合格品である。制御部６０は、この判定結果を制御信号として受ける。

不合格品が作製された場合、制御部６０は、例えば、警告音や警告灯等によってそのことを報知する。この時点で、例えば、加工具Ｔ３で形成された穴の加工精度が不良である場合、加工具Ｔ３のシャンク部に対するコレット４２又はホルダ４４の取付精度が不良であることが考えられる。この場合、作業者は、第１対応工程Ｓ７に進み、加工具Ｔ３に装着したコレット４２やホルダ４４を一旦取り外し、再取付を行う。

その後、新たなワーク２０を用いて第１試験加工工程Ｓ２を実施し、得られた加工製品につき第１評価工程Ｓ３を実施する。加工製品における加工精度が良好であれば、制御部６０の制御作用下に第２試験加工工程Ｓ４に進む。一方、この際においても加工具Ｔ３で形成された穴の加工精度が不良である場合、加工具Ｔ３が不良品である可能性がある。そこで、第１対応工程Ｓ７において加工具Ｔ３を新品に交換し、新たなワーク２０を用いて第１試験加工工程Ｓ２、第１評価工程Ｓ３を実施する。なお、コレット４２やホルダ４４の取り外し、再取付を行うことなく、加工具Ｔ３を新品に交換するようにしてもよい。

第１試験加工工程Ｓ２、第１評価工程Ｓ３では、スロット２４ｂ、２６ｂ、２８ｂ、２８ｃ、３０ｂ〜３０ｄに収納された加工具Ｔ２〜Ｔ５を用いて得られた加工製品の加工精度について評価されていない。そこで、次に、残余の加工具Ｔ２〜Ｔ５を用いて加工製品を得る。

具体的には、新たなワーク２０を用いて初回の第２試験加工工程Ｓ４を実施する。この場合、スロット２２に収納された加工具Ｔ１、スロット２４ｂに収納された加工具Ｔ２、スロット２６ｂに収納された加工具Ｔ３、スロット２８ｂに収納された加工具Ｔ４、スロット３０ｂに収納された加工具Ｔ５が順次用いられ、ワーク２０に加工が施される。

次に、第２評価工程Ｓ５を行う。すなわち、第１評価工程Ｓ３と同様に、例えば、加工製品に形成された加工具Ｔ１〜Ｔ５による各穴の直径、深さ、形成位置等の、設計値からのズレが許容範囲内であるか否か（加工精度が良好であるか否か）を判断する。そして、例えば、加工具Ｔ３で形成された穴の加工精度が不良である場合、作業者は、第２対応工程Ｓ８に進み、加工具Ｔ３に装着したコレット４２やホルダ４４を一旦取り外し、再取付を行う。

その後、新たなワーク２０を用いて第２試験加工工程Ｓ４を実施し、得られた加工製品につき第２評価工程Ｓ５を実施する。この際においても加工具Ｔ３で形成された穴の加工精度が不良である場合、第２対応工程Ｓ８にて加工具Ｔ３を新品に交換し、新たなワーク２０を用いて第２試験加工工程Ｓ４、第２評価工程Ｓ５を実施する。なお、上記と同様に、コレット４２やホルダ４４の取り外し、再取付を行うことなく、加工具Ｔ３を新品に交換するようにしてもよい。

加工製品における加工精度が良好であれば、制御部６０の制御作用下に判断工程Ｓ６に進む。判断工程Ｓ６では、制御部６０は、同一種類の加工具の中で、加工に供されていない未使用品が存在するか否かを判断する。この判断は、例えば、工具交換装置１６に対する制御部６０の制御実績から、「工具交換装置１６がスロット２２、２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃ、３０ａ〜３０ｄから取り出していない加工具（個体）が存在するか否か」を割り出すことによりなされる。

本実施の形態では、第１試験加工工程Ｓ２、初回の第２試験加工工程Ｓ４が終了した時点で、スロット２８ｃに収納された加工具Ｔ４、スロット３０ｃ、３０ｄに収納された加工具Ｔ５を用いた加工が実施されていない。このことを認識した制御部６０は、判断工程Ｓ６から第２試験加工工程Ｓ４に戻る制御を行う。これにより、スロット２８ｃに収納された加工具Ｔ４、スロット３０ｃに収納された加工具Ｔ５を用いる２回目の第２試験加工工程Ｓ４が実施される。

具体的には、スロット２２に収納された加工具Ｔ１、スロット２４ａに収納された加工具Ｔ２、スロット２６ａに収納された加工具Ｔ３、スロット２８ｃに収納された加工具Ｔ４、スロット３０ｃに収納された加工具Ｔ５が順次用いられ、新たなワーク２０に加工が施される。なお、上記から諒解されるように、本実施の形態では、この時点で未使用の個体が存在しない加工具Ｔ１〜Ｔ３は、初回の第２試験加工工程Ｓ４において加工に供された使用済品が再使用される。

次に、加工製品に対して第２評価工程Ｓ５を行う。加工精度が不良である場合には、第２対応工程Ｓ８に進んで上記と同様に工具の取り外し・再取付を行うか、又は、工具を交換すればよい。

加工製品における加工精度が良好であれば、制御部６０の制御作用下に判断工程Ｓ６に進む。すなわち、制御部６０は、同一種類の工具の中で、加工に供されていない未使用の個体が存在するか否かを判断する。この時点では、スロット３０ｄに収納された加工具Ｔ５を用いた加工が実施されていない。このことを認識した制御部６０は、判断工程Ｓ６から第２試験加工工程Ｓ４に戻る制御を行う。その結果、スロット３０ｄに収納された加工具Ｔ５を用いる３回目の第２試験加工工程Ｓ４が実施される。

３回目の第２試験加工工程Ｓ４において、未使用の個体が存在しない加工具Ｔ１〜Ｔ４は、初回の第２試験加工工程Ｓ４において加工に供された使用済品が再使用される。すなわち、新たなワーク２０に対し、スロット２２に収納された加工具Ｔ１、スロット２４ａに収納された加工具Ｔ２、スロット２６ａに収納された加工具Ｔ３、スロット２８ａに収納された加工具Ｔ４が順次用いられ、最後にスロット３０ｄに収納された加工具Ｔ５を用いた加工が施される。

次に、加工製品に対して第２評価工程Ｓ５を行う。加工精度が不良である場合には、第２対応工程Ｓ８に進んで上記と同様に加工具の取り外し・再取付を行うか、又は、加工具を交換すればよい。

加工製品における加工精度が良好であれば、判断工程Ｓ６に進む。この時点で、加工に供されていない未使用の個体は存在しない。このことを認識した制御部６０は、試験加工を終了する。その後、工作機械１０は、制御部６０の制御作用下に、ワーク２０を新たなものに交換しながら加工具Ｔ１〜Ｔ５を用いて連続加工を行う、本加工工程に移行する。

本加工工程における初回の加工では、加工具Ｔ１〜Ｔ５として、第１試験加工工程Ｓ２で使用されたものが用いられる。これら加工具Ｔ１〜Ｔ５の各個体は、第１評価工程Ｓ３において、「合格品（加工精度が良好な加工製品）が得られる加工具である」との評価が得られたものである。従って、初回以降の加工において、第１試験加工工程Ｓ２で使用された加工具Ｔ１〜Ｔ５を継続して用いた場合であっても、合格品が得られる。すなわち、不合格品が作製される懸念が払拭された状況下で、連続加工によって合格品を量産することができる。

連続加工が継続される最中、制御部６０は、加工具Ｔ１〜Ｔ５の加工回数を計測する。加工回数が４５０回に達すると、制御部６０は、「加工具Ｔ５の交換加工回数に達した」と判断する。従って、４５１回目以降の加工では、加工具Ｔ５を用いる加工の際、スロット３０ｂに収納されていたものが工具交換装置１６によって取り出され、加工主軸１８に取り付けられる。

連続加工がさらに継続され、加工回数が７００回に達すると、制御部６０は、「加工具Ｔ４の交換加工回数に達した」と判断する。従って、７０１回目以降の加工では、加工具Ｔ４を用いる加工の際、スロット２８ｂに収納されていたものが工具交換装置１６によって取り出され、加工主軸１８に取り付けられる。

次に、加工回数が９００回に達すると、制御部６０は、「加工具Ｔ５の交換加工回数に達した」と判断する。従って、９０１回目以降の加工では、加工具Ｔ５を用いる加工の際、スロット３０ｃに収納されていたものが工具交換装置１６によって取り出され、加工主軸１８に取り付けられる。

同様に、１００１回目以降の加工では、加工具Ｔ２、Ｔ３を用いる加工の際、スロット２４ｂ、２６ｂに収納されていたものが加工主軸１８に取り付けられる。さらに、１３５１回目以降の加工では、スロット３０ｃに収納されていた加工具Ｔ５が用いられ、１４０１回目以降の加工では、スロット２８ｃに収納されていた加工具Ｔ４が用いられる。そして、１８０１回目以降の加工では、スロット３０ｄに収納されていた加工具Ｔ５が用いられる。すなわち、本加工工程で１８００回の加工を行う場合であれば、加工具Ｔ２〜Ｔ５の未使用の個体への交換が、延べ回数にして７回行われる。

スロット２４ｂ、２６ｂ、２８ｂ、２８ｃ、３０ｂ〜３０ｄに収納された加工具Ｔ２〜Ｔ５は、第２評価工程Ｓ５において、「合格品が得られる加工具である」との評価が得られた個体である。従って、交換を行った後の加工においても合格品が得られる。すなわち、加工具Ｔ２〜Ｔ５の交換後においても、不合格品が作製される懸念が払拭された状況下で、連続加工によって合格品を量産することができる。

このように、本実施の形態では、第１試験加工工程Ｓ２、第２試験加工工程Ｓ４にて加工具Ｔ１〜Ｔ５の全個体につき一括して評価を行い、「合格品が得られる」との評価を得た個体を用いて本加工工程を行うようにしている。このため、加工具Ｔ２〜Ｔ５のいずれかを別の個体に交換する毎に「合格品が得られる個体であるか否か」の評価を行うことが不要となる。すなわち、評価を行うために連続加工を中断する必要がない。

しかも、本実施の形態では、加工具Ｔ１〜Ｔ５を総加工回数に必要な個体数で工具マガジン１４に保管するようにしている。この場合、加工具Ｔ２〜Ｔ５が交換加工回数に達した際の別の個体への交換は、制御部６０の制御作用下に、工具交換装置１６によって自動的に行われる。すなわち、加工具Ｔ２〜Ｔ５を別の個体に交換する際に工作機械１０を停止する必要がない。以上のことが相俟って、工作機械１０を継続して稼働することができる。この分、工作機械１０の稼働効率が向上するので、加工製品の生産効率を向上させることができる。

しかも、第１試験加工工程Ｓ２、第２試験加工工程Ｓ４で得られた合格品も、本加工工程で得られた合格品と同様に取り扱うことができる。従って、全ての合格品を無駄なく活用することができる。

本加工工程で２０００回を超える加工を行う場合、２００１回目の加工を行う前に、少なくとも加工具Ｔ１〜Ｔ３の全てを新品に交換する必要がある。この場合には工作機械１０を停止する。その後、上記と同様に、図４に示す概略フローに従って第１試験加工工程Ｓ２〜判断工程Ｓ６を行うようにしてもよい。このように、本実施の形態に係る加工方法は、加工具Ｔ１〜Ｔ５の一部のみが未使用の個体である場合であっても実施することが可能である。

第１試験加工工程Ｓ２、第２試験加工工程Ｓ４及び本加工工程が実施される最中、電流測定部６２によって加工具Ｔ１〜Ｔ５の負荷電流値が測定される。ここで、加工具Ｔ１〜Ｔ５のいずれかに異常負荷が作用して該加工具Ｔ１〜Ｔ５に欠損や折れ等の異常が発生することが想定される。例えば、加工具Ｔ３に異常が発生した場合、加工具Ｔ３の負荷電流値が、正常値に比して大きくなる。異常が発生した加工具Ｔ３とワーク２０との間の摩擦抵抗が大きくなるので、加工具Ｔ３を回転させるべく該加工具Ｔ３に供給される電流値が大きくなるからである。

異常判定部６４は、電流測定部６２が発した検出信号に基づき、負荷電流値が所定値を上回ったことを認識する。これにより、異常判定部６４は、「加工具Ｔ３に異常が発生した（加工継続は不可である）」と判定する。この場合には、例えば、工作機械１０を一旦停止し、加工具Ｔ３を新品に交換する。又は、スロット２６ａに収納していた加工具Ｔ３に異常が発生した場合であれば、以降の加工の際、スロット２６ｂに収納していた加工具Ｔ３を用いるようにしてもよい。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、この実施の形態では、２回目以降の第２試験加工工程Ｓ４において、未使用の個体以外の加工具を、第１試験加工工程Ｓ２にて用いた個体に戻すようにしているが、このようにする必要は特にない。例えば、２回目の第２試験加工工程Ｓ４において用いたスロット２４ｂ、２６ｂの加工具Ｔ２、Ｔ３を、３回目以降の第２試験加工工程Ｓ４で加工に供するようにしてもよい。

また、多くの場合、加工具Ｔ１〜Ｔ５の加工箇所は互いに相違するが、加工具Ｔ１〜Ｔ５の中の２個以上で同一箇所を加工するようにしてもよい。さらに、上記では、加工具Ｔ１（〜Ｔ４）による１回の加工を施した後に該加工具Ｔ１を加工具Ｔ２（〜Ｔ５）に取り替える場合を例示しているが、１個のワーク２０の姿勢を変更しながら加工具Ｔ１（〜Ｔ４）によって複数回の加工を施した後、加工具Ｔ２（〜Ｔ５）に取り替えるようにしてもよい。又は、加工具Ｔ１〜Ｔ５による一連の加工後、同一のワーク２０の別箇所に対し、加工具Ｔ１〜Ｔ５による加工を行うようにしてもよい。

さらに、加工具の種類数や、各加工具の個体数は上記の例に限定されるものではなく、任意の種類数ないし個体数に設定することが可能である。

１０…工作機械 １２…加工ヘッド
１４…工具マガジン １６…工具交換装置
１８…加工主軸 ２０…ワーク
２２、２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃ、３０ａ〜３０ｄ…スロット
４２…コレット ４４…ホルダ
６０…制御部 Ｔ１〜Ｔ５…加工具

Claims (4)

1. 複数種類の加工具を保管した工具マガジンと、前記加工具が取り付けられる加工主軸と、前記工具マガジン内の前記加工具と前記加工主軸の前記加工具とを交換する工具交換装置とを備えるとともに、前記工具マガジンが、複数種類の前記加工具の中の少なくとも１種類を複数個保管した工作機械における加工方法であって、
   前記少なくとも１種類の加工具の全個体が未使用であるとき、全種類の前記加工具を１個ずつ用いてワークに対する加工を行う第１試験加工工程と、
   前記少なくとも１種類の加工具を、前記工具マガジン内の未使用の個体に交換し、全種類の前記加工具を１個ずつ用いて、新たなワークに対する加工を行う第２試験加工工程と、
   を有し、
   前記第２試験加工工程を、前記少なくとも１種類の加工具の全個体が使用済品となるまで行うとともに、全ての加工済ワークに対して品質検査を行い、
   全ての前記加工済ワークが合格品と判定されたとき、使用済品となった全種類の前記加工具を１個ずつ用いるとともに、ワークを交換しながら連続加工を実施する本加工工程に移行する、工作機械における加工方法。
2. 請求項１記載の加工方法において、全ての前記加工具として未使用の個体を用いて前記第１試験加工工程を行う、工作機械における加工方法。
3. 請求項１又は２記載の加工方法において、前記工具マガジンに複数個が保管される前記加工具が２種類以上であり且つ互いの個体数が相違するとともに、前記第２試験加工工程で、一方の種類の全個体が使用済となり且つ残余の種類の前記加工具に未使用の個体があるとき、前記未使用の個体を用いて前記第２試験加工工程を行う際、前記一方の種類の前記加工具として、前記第１試験加工工程に使用した使用済品を用いる、工作機械における加工方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の加工方法において、前記本加工工程の初回を、前記第１試験加工工程で使用した全種類の前記加工具を用いて実施する、工作機械における加工方法。

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