JPH06328349A - インライン切削肌粗さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削工具により被加工材表面の切削加工を行
う間に被加工材の表面切削肌粗さをインラインでそして
非接触で連続して測定できるようにする。 【構成】 切削工具２により被加工材表面の切削加工を
行う間に被加工材３の表面切削肌粗さを測定するに際
し、切削加工状態にある被加工材３の側方片側から被加
工材３に対し該被加工材３の直径よりも広い照射幅のレ
ーザ光３２をレーザ発振器３１から照射すると共に被加
工材３の側方反対側でレーザ光３２をレーザ受光器３３
により受光し、受光値の最大値と最小値との差をもとに
して演算器３４において被加工材３の表面切削肌粗さを
インラインで測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削工具（研削工具等
の類似のものをも含む。）によって被加工材表面に対し
旋盤加工，ピーリング加工等の表面切削加工（表面研削
加工等の類似のものをも含む。）を行う間に被加工材の
表面切削（表面研削等の類似のものをも含む。）肌粗さ
をインラインで連続して測定するのに利用されるインラ
イン切削肌粗さ測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、仕上げ表面が美しく、寸法精度
および品質の良い磨棒鋼を製造する場合には、ピーリン
グマシン（無心旋削機）やセンタレスグラインダ（心な
し研削盤）などが使用され、磨棒鋼素材の表面に対して
切削加工ないしは研削加工を行うようにしている。

【０００３】このうち、ピーリングマシンは、バーター
ニングマシンとも称され、カッタヘッドを回転させて、
定尺丸棒等の磨棒鋼素材を無心で皮削りする機械であっ
て、加工精度が高く、さらに矯正機，研削盤を使用する
ことによって、磨棒鋼素材圧延時の硬化層や脱炭層，表
面の亀裂や疵などが除去されていると共に、表面のみの
削り取りによって引抜加工時に生じやすい内部張力およ
び組織の変化がなく、寸法精度の高い品質の優れた磨棒
鋼を得るのに好適な機械であり、引抜きでは一般的に困
難な比較的太いものや高い引張強さの材料にも適用され
うるものであって寸法および品質のすぐれた磨棒鋼を得
るのに適したものである。

【０００４】このようなピーリングマシンでは、カッタ
ヘッドのロールで心を出し、ロール支持で切削する方式
のものや、素材支持を回転に関係なくコレットプッシャ
やロールで行い、バイトを３〜４本取り付けた１組のカ
ッタヘッドを高速で回転させて切削する方式のものなど
がある。

【０００５】このようなピーリングマシンを用いたピー
リング加工においては、ピーリング加工後の磨棒鋼の表
面切削肌粗さを測定し、工具摩耗等によって表面切削肌
粗さが大きくなったときには、ピーリング加工を停止し
て工具を交換する必要があるため、表面肌粗さを随時な
いしは連続して測定するようにしている。

【０００６】従来、このような被加工材の表面切削肌粗
さの測定に際しては、例えば、１０μｍ以下の小さい先
端半径のダイヤモンド触針を用い、このダイヤモンド触
針が磨棒鋼の表面の凹凸を一定速度で移動するときに生
じる上下動の変位を測定するようにした触針式表面粗さ
計を用いることが多かった。また、その他、一般的な表
面粗さの測定方法には、粗面からの反射光の分布を利用
して測定する方法、例えば、光点の反射光の方向，位相
の変化を用いて粗さ曲線を求める方法や、反射光分布の
性質を利用して表面粗さのパラメータを直接求める方法
などがあり、さらには、金属の加工面に極板を接触させ
て両者の間に生じる空げき量に対応する電気容量の変化
を測定する方法などもあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイヤ
モンド触針を磨棒鋼の表面に直接接触させて、ダイヤモ
ンド触針の上下動の変位を測定する方法では、ダイヤモ
ンド触針の摩耗が大きいため、とくに近年のピーリング
加工速度の上昇に対応できがたいという問題点があり、
このような加工速度の大きいラインでは触針式表面粗さ
計を用いるのが適切でないことから、工具摩耗によって
磨棒鋼の表面肌粗さが大きくなる状況を目視によりオフ
ラインで調べ、表面肌粗さが過大となったときには加工
ラインを停止して工具バイトを交換する方法を採用せね
ばならないこととなって、加工効率が低下することにな
るという問題を生じ、このような問題を解消することが
課題となっていた。また、その他粗面からの反射光の分
布を利用する方法や静電容量の変化を測定する方法にあ
っては、例えば、丸棒形状をなす磨棒鋼の表面肌粗さの
測定には適していないという課題があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、切削工具により被加工材
表面の切削加工を行う間に被加工材の表面切削肌粗さを
測定するに際し、被加工材の表面切削肌粗さをインライ
ンでそして非接触で連続して測定することが可能であっ
て、被加工材の表面切削肌粗さが所定値以上となったと
きには切削加工ラインを自動的に停止して切削工具等の
更新を行うことが可能であり、被加工材に対する表面切
削加工の加工能率を著しく向上させることが可能である
と共に、触針式における針摩耗のごとき不具合が生じな
いようにしたインライン切削肌粗さ測定方法を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるインライ
ン切削肌粗さ測定方法は、切削工具（研削工具等の類似
のものをも含む。）により旋盤加工，ピーリング加工等
の被加工材表面の切削加工（研削加工等の類似のものを
も含む。）を行う間に被加工材の表面切削（研削等の類
似のものをも含む。）肌粗さを測定するに際し、切削加
工状態にある被加工材の側方片側から被加工材に対し該
被加工材の直径よりも広い照射幅のレーザ光を照射する
と共に被加工材の側方反対側でレーザ光を受光し、受光
値の最大値と最小値との差をもとにして被加工材の表面
切削肌粗さをインラインでそしてまた非接触で連続して
測定するようにしたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の作用】本発明に係わるインライン切削肌粗さ測
定方法では、切削加工状態にある被加工材の側方片側か
ら被加工材に対し該被加工材の直径よりも広い照射幅の
レーザ光を照射すると共に被加工材の側方反対側で該被
加工材により遮断されなかったレーザ光を受光するよう
にしているので、被加工材の表面切削肌粗さが小さいと
きには、レーザ光の受光値の最大値と最小値との差が小
さいことによって、被加工材の表面肌粗さが小さいこと
が認識され、切削加工の摩耗等によって被加工材の表面
肌粗さが大きくなったときには、レーザ光の受光値の最
大値と最小値との差が大きくなることによって、被加工
材の表面肌粗さが大きくなったことが認識され、このよ
うにして、被加工材表面の切削加工を行う間に被加工材
に遮断されなかったレーザ光を受光して、受光値の最大
値と最小値との差を連続して検出処理することにより、
被加工材の表面肌粗さがインラインでかつまた非接触で
連続して測定されるようになり、被加工材の表面肌粗さ
がインラインで測定されることによって、被加工材の切
削加工効率が向上すると共に、非接触で測定されること
によって、従来の触針の摩耗による不具合も回避される
こととなる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明に係わるインライン切削肌粗
さ測定方法の一実施例を示すものであって、被加工材で
ある丸棒素材１が切削工具であるピーリングマシン２に
よって表面切削加工されることにより丸棒形状の被加工
材である磨棒鋼３となる加工ラインを示している。

【００１２】図に示すピーリングマシン２は、円錐形状
の分割外周面２１ａを有する分割カッタヘッド２１をそ
なえ、このカッタヘッド２１の内側にはカッタヘッドロ
ール２２とカッタヘッドバイト２３をそなえていると共
に、カッタヘッド２１の外周側には円錐形状の内周面２
４ａを有するコニカルスリーブ２４をそなえ、このコニ
カルスリーブ２４はウオーム２５が回転することによっ
て軸方向（すなわち、図示左右方向）に移動し、この結
果、コニカルスリーブ２４の円錐形状の内周面２４ａと
カッタヘッド２１の円錐形状の外周面２１ａとが対偶接
触していることによってカッタヘッドロール２２とカッ
タヘッドバイト２３とによる切込深さが変化するように
してある。

【００１３】また、表面が切削加工された磨棒鋼３の側
方片側（図示上側）にはレーザ発振器３１が設置してあ
り、このレーザ発振器３１からは磨棒鋼３の直径よりも
広い照射幅を有するレーザ光３２が発射される。

【００１４】そして、磨棒鋼３によって遮断されないレ
ーザ光３２はレーザ受光器３３で受光され、このレーザ
受光器３３での受光値が演算器３４で演算される。

【００１５】そして、前記レーザ受光器３３での受光値
によって演算器３４において磨棒鋼３の外径が測定され
てこの外径測定結果がステップ３５において外径出力と
して出力され、磨棒鋼３の直径が規定の上限値よりも大
きいときにはステップ３６において切込指令が出され、
パルスジェネレータ（ＰＧ）３７によってモータ（Ｍ）
３８を回転させてウオーム２５を回転させることにより
コニカルスリーブ２４を図示左方向に移動させ、カッタ
ヘッドロール２２とカッタヘッドバイト２３の径を小さ
くして磨棒鋼用丸棒素材１に対する切込深さを増大す
る。

【００１６】また、磨棒鋼３の直径が規定の下限値より
も小さくなりないしは小さくなりそうなときにはステッ
プ３９において警報を発生する。

【００１７】他方、前記レーザ受光器３３での受光値の
最大値と最小値との差によって磨棒鋼３の表面肌粗さが
演算器３４で演算測定されてこの表面肌粗さの測定結果
がステップ４１において粗さ出力として出力され、磨棒
鋼３の表面肌粗さが所定値よりも大きくなりないしは大
きくなりそうになったときには、ステップ４２において
警報を発生し、ピーリング加工を停止してカッタヘッド
バイト２３の交換を適宜行う。

【００１８】表１および図２は、磨棒鋼用丸棒素材１に
対する表面切削加工速度（ライン速度）と表面肌粗さと
の関係を例示したものであって、切削加工速度が増大し
たときでも、非接触により切削表面肌粗さを測定するよ
うにしているため、測定を良好に行うことが可能であっ
た。

【００１９】

【表１】

【００２０】そして、図３に示すように、本発明法によ
るレーザ光を用いた非接触式表面肌粗さ測定結果（測定
計は○印および△印の２種類，切削加工速度は４ｍ／ｍ
ｉｎ，６ｍ／ｍｉｎおよび１０ｍ／ｍｉｎの３種類）
は、従来の接触子式表面肌粗さ測定結果と良好に対応す
るものとなっており、本発明法によっても十分正確に切
削肌粗さを測定できることが確かめられた。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係わるインライン切削肌粗さ測
定方法では、切削工具により被加工材表面の切削加工を
行う間に被加工材の表面切削肌粗さを測定するに際し、
切削加工状態にある被加工材の側方片側から被加工材に
対し該被加工材の直径よりも広い照射幅のレーザ光を照
射すると共に被加工材の側方反対側でレーザ光を受光
し、受光値の最大値と最小値との差をもとにして被加工
材の表面切削肌粗さをインラインで測定するようにした
から、被加工材に対して表面の切削加工を行うに際して
被加工材の表面切削肌粗さをインラインでそして非接触
で連続して測定することが可能であって、被加工材の表
面切削肌粗さが所定値以上となったときには切削加工ラ
インを自動的に停止して切削工具等の更新を行うことが
可能であり、被加工材に対する表面切削加工の加工能率
を著しく向上させることが可能であると共に、従来の触
針式における針摩耗のごとき不具合が生じないようにし
たインライン切削肌粗さ測定方法を提供することが可能
であるという著しく優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による基本構成を示す説明図
である。

【図２】本発明の一実施例において被加工材の表面肌粗
さを測定した結果を示すグラフである。

【図３】本発明の一実施例において接触式粗さ測定との
対応を調べた結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 被加工材（丸棒素材） ２ 切削工具（ピーリングマシン） ３ 被加工材（磨棒鋼） ３１ レーザ発振器 ３２ レーザ光 ３３ レーザ受光器 ３４ 演算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削工具により被加工材表面の切削加工
   を行う間に被加工材の表面切削肌粗さを測定するに際
   し、切削加工状態にある被加工材の側方片側から被加工
   材に対し該被加工材の直径よりも広い照射幅のレーザ光
   を照射すると共に被加工材の側方反対側でレーザ光を受
   光し、受光値の最大値と最小値との差をもとにして被加
   工材の表面切削肌粗さをインラインで測定することを特
   徴とするインライン切削肌粗さ測定方法。