JP5946984B1 - 溝部の加工方法 - Google Patents

Abstract

円板状の工具本体と、前記工具本体の外周面に複数の切れ刃を等間隔に備えた回転工具を用いて、ワークに所定の幅及び深さを有する溝部を形成する溝部の加工方法であって、 前記回転工具の外周面と前記ワークとの接触点における回転方向を、前記溝部の加工進行方向に対して所定角度だけ傾斜させた状態で、前記回転工具を回転させつつその外周面を前記ワークの加工面に所定の切り込み深さだけ切り込み、その後、前記前記回転工具と前記ワークとを前記溝部の加工進行方向に相対移動させることを特徴とする。

Description

本発明は、ワークに所定の幅及び深さを有する溝を形成する方法であって、特に、円板の側面に複数の切削刃を備えた回転工具を用いてワークに溝加工を行う方法に関する。

ワークの表面に溝部を形成する加工、例えば歯車の歯面を構成する溝部の加工を行う場合に、外周面に複数の刃先を等間隔に取り付けたフライス工具（ギアミーリングカッタ）を用いて、当該フライス工具を回転させながら刃先をワークに切り込ませた状態で、フライス工具とワークとを相対移動させることによって加工を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載されているギアミーリングカッタは、円板状の基体の外周近傍に等間隔で配置される複数のルートインサートと、該ルートインサートより上記基体の半径方向内側に等間隔で配置される複数のフランクインサートと、をカッタの両面に備えている。
このとき、上記ルートインサート及びフランクインサートの配置を実際に加工しようとする歯面と略同等とすることにより、ルートインサートにより歯面の底面や側面の深い部分の加工を行い、フランクインサートにより歯面の側面の浅い部分の加工を同時に行うため、カッタの剛性を確保した上で高精度の加工が実現できる。

しかしながら、特許文献１に記載されたギアミーリングカッタは、製造される歯車の歯数やピッチあるいはモジュール等の仕様が異なると、その仕様毎に適合するインサートを配置したカッタが個別に必要となる。
特に、１つの仕様のギアミーリングカッタを構成するために、形状の異なる少なくとも２つのインサート（ルートインサート及びフランクインサート）をカッタに多数配置する必要があるため、個々のインサートの正確な取り付けに多くの時間を要するとともに、インサート毎に摩耗状態を管理しなければ加工不良を生じる原因となるため、インサートの確認頻度が高くなり、コスト高の要因となっていた。
また、ワークへの１度の切り込みで、少なくともルートインサートまでの切り込み深さとなるためギアミーリングカッタへの反力が大きく、カッタを動かす動力も必然的に大きなものとなっていた。

これらの問題点を解決する手法として、円板状の基体の外周面に周面側と側面側の両方に加工部を備えた複数の切れ刃を等間隔に配置したフライス工具（サイドカッタ）を用いて歯車の歯面の加工を行う技術も知られている（特許文献２参照）。
特許文献２に記載されている歯車の加工方法は、上記したサイドカッタとワークとをサイドカッタの回転軸に対して垂直な方向に相対移動させることにより、１回の切り込みによる切削加工を行っている。
そして、上記歯面の形状に合わせて、上記回転軸を当該歯面の長さ方向に垂直な平面内で枢動させることにより、様々な形状の曲面の加工に対応している。

特開２０１２−６６３８０号公報 特表２０１３−５４３４５０号公報

特許文献２に記載されたサイドカッタによる歯面の加工は、特許文献１に記載されたギアミーリングカッタによる加工に対して、１種類の切れ刃を用いて構成できるため、カッタのコストを低減することができる。
しかしながら、当該サイドカッタの周面に取り付けられた刃先が常にワークに垂直に接触する配置とされているため、当該刃先の全面でワークからの切削抵抗（反力）を受けることとなる。
そして、ワークから刃先に負荷される切削抵抗は、サイドカッタの回転により上記円板状の基体の接線方向及び半径方向の両方に作用する。

このとき、刃先に対して上記半径方向に作用する切削抵抗は、サイドカッタの回転軸を曲げようとする力（撓み力）を発生し、この回転軸を曲げようとする撓み力が複数の刃先が切り込みを行う毎にサイドカッタに対して周期的に作用することとなる。
このようなサイドカッタに対する撓み力は、工具の回転が高速になるにつれて刃先の接触周期が短くなって短周期の曲げ応力となるとともに、刃先の位置が微妙に振動して切削くずの量（刃先が除去するワークの体積）が変動してしまうため、この撓み力が所定の閾値を超えてしまうと、サイドカッタに断続的なびびり振動を生じさせてしまうという問題があった。

一方、サイドカッタに取り付けられた１つの刃先が除去する切削くずの量（すなわち、１つの刃先の切り込み量）が大きくなると、刃先に対する切削抵抗が大きくなって上記したびびり振動が生じやすくなる。
このため、サイドカッタのびびり振動を抑制しようとすると、加工時のサイドカッタの切り込み深さや送り量等の加工条件を小さく設定する必要があり、結果として１回の相対移動による加工代が少なくなるため、溝部を形成するための繰り返し数が増加して加工時間の増大を招いていた。

そこで、本発明の目的は、円板の側面に複数の切削刃を備えた回転工具を用いてワークに溝加工を行う際に、回転工具のびびり振動の発生を抑制して加工代を増やすことができる加工方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の溝部の加工方法は、円板状の工具本体と、前記工具本体の外周面に複数の切れ刃を等間隔に備え、前記複数の切れ刃は、少なくとも前記外周面に平行な方向に外面刃を備えた回転工具を用いて、前記外面刃を前記ワークの加工面に接触させるとともに、前記回転工具の外周面と前記ワークとの接触点における回転方向を、前記溝部の加工進行方向に対して所定角度だけ傾斜させた状態で、前記回転工具を回転させつつその外周面を前記ワークの加工面に所定の切り込み深さだけ切り込み、その後、前記前記回転工具と前記ワークとを前記溝部の加工進行方向に相対移動させることを特徴とする。

本発明の溝部の加工方法において、前記所定角度における前記切り込む動作及び前記相対移動する動作を実行し、前記切り込み深さの積算値が前記溝部の深さとなるまで、前記切り込む動作と前記相対移動する動作とを繰り返すように実施してもよい。
このとき、前記所定角度を、前記繰り返す動作毎に改めて算出する、あるいは前記所定角度を、前記繰り返す動作毎に減少させるように加工条件を設定することもできる。

また、前記所定角度は、前記溝部の断面形状と前記切れ刃の前記切り込み深さと前記回転工具の外径とに基づいて算出されるようにしてもよい。
さらに、本発明の溝部の加工方法によって荒加工を行った後、仕上げ加工を行うことにより、歯車形状の製造方法に適用することもできる。

本発明の溝部の加工方法は、円板の側面に複数の切削刃を備えた回転工具を用いてワークに溝加工を行う際に、回転工具のびびり振動の発生を抑制することができる。
また、回転工具の受ける反力を分散できるため、従来の加工方法に比べて加工代を増やすことができる。
さらに、従来の溝部の加工方法に比べて１度に加工できる溝部の幅が大きくなるため、回転工具の工具本体の幅より大きな幅を有する溝部を加工する際に、加工の繰り返し数を削減して総加工時間を短縮することができる。

片面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、ワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図である。 片面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、図１Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。 両面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、ワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図である。 両面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、図２Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。 従来の溝部の加工方法を適用して回転工具の厚みより大きな幅の溝部を形成する際の加工手順の一例を加工進行方向の後方から見た断面図であって、第１の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図である。 従来の溝部の加工方法を適用して回転工具の厚みより大きな幅の溝部を形成する際の加工手順の一例を加工進行方向の後方から見た断面図であって、第２の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図である。 従来の溝部の加工方法を適用して回転工具の厚みより大きな幅の溝部を形成する際の加工手順の一例を加工進行方向の後方から見た断面図であって、第３の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図である。 片面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、ワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図である。 片面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、図４Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。 両面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、ワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図である。 両面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、図５Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。 従来の溝部の加工方法の場合に、工具本体の外周面に設けられた切れ刃がワークに切り込んで加工する様子を示す概略図である。 本発明による溝部の加工方法の場合に、工具本体の外周面に設けられた切れ刃がワークに切り込んで加工する様子を示す概略図である。 本発明による溝部の加工方法の第１実施例において、溝部を第１の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第１実施例において、溝部を第２の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第１実施例において、溝部を目的の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第１実施例において、溝部の側面及び底面を加工するときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第２実施例において、溝部を第１の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第２実施例において、溝部を第２の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第２実施例において、溝部を目的の深さまで加工したときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法の第２実施例において、溝部の側面及び底面を加工するときの要部拡大図である。 本発明による溝部の加工方法を実施するための加工装置の第１の例を示す概略斜視図である。 図９に示す第１の例の加工装置によって、片面切れ刃型の回転工具を用いて溝部の側面の一方を加工する様子を示す概略斜視図である。 図９に示す第１の例の加工装置によって、片面切れ刃型の回転工具を用いて溝部の側面の他方を加工する様子を示す概略斜視図である。 本発明による溝部の加工方法を実施するための加工装置の第２の例を示す概略斜視図である。

図１から図３を参照して、本発明による溝部の加工方法と比較するための従来の溝部の加工方法の概要を説明する。

図１は、片面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、図１Ａはワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図であり、図１Ｂは図１Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。
図２は、両面切れ刃型の回転工具を用いて従来の溝部の加工方法を実施する一例を示す概略図であって、図２Ａはワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図であり、図２Ｂは図２Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。

また、図３は、回転工具の厚みより大きな幅の溝部を形成する際の加工手順の一例を加工進行方向の後方から見た断面図であって、図３Ａは第１の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図であり、図３Ｂは第２の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図であり、図３Ｃは第３の切り込み深さまでの溝部を形成した場合を示す図である。
なお、図１及び図２において、回転工具の回転軸に対して左半分は回転工具の停止状態を示し、右半分は回転工具の回転状態（加工状態）を示している。

図１及び図２に示すように、従来の溝部の加工方法では、円柱状の胴部１１と、当該胴部１１と中心軸が一致するように一体化された円板状の工具本体１２と、からなる回転工具（サイドカッタ）１０を用いる。
工具本体１２の外周面には、複数の切れ刃１３が互いに等間隔となるように取り付けられており、隣り合う２つの切れ刃１３の間には、中間部１４が形成されている。すなわち、工具本体１２の外周面には、複数の切れ刃１３と中間部１４とが交互に配置されている。

従来の溝部の加工方法に適用される回転工具１０として、２つのタイプを用いることができる。
１つ目のタイプの回転工具１０は、図１に示すように、上述の複数の切れ刃１３として、工具本体１２の外周面に平行な方向に位置する外面刃１３ａと、工具本体１２の下面側に位置する側面刃１３ｂと、を備えるものである。
この１つ目のタイプの回転工具１０を、本明細書においては「片面切れ刃型の回転工具」と称する。

一方、２つ目のタイプの回転工具は、図２に示すように、上述の複数の切れ刃１３として、工具本体１２の外周面に平行な方向に位置する外面刃１３ａと、該外面刃１３ａを挟んで工具本体１２の上下面に対向する一対の側面刃１３ｂと、を備えるものである。
この２つ目のタイプの回転工具１０を、本明細書においては「両面切れ刃型の回転工具」と称する。
そして、これらの形状の回転工具１０をＲ方向に回転させつつワークＷに接触させて切り込むと、外面刃１３ａが底面を切削し側面刃１３ｂが側面を切削することとなり、ワークＷの表面に溝部（凹部）Ｇが加工される。

従来の溝部の加工方法においては、図１Ａ及び図２Ａに示すように、回転工具１０の外周面と工具本体１２のワークＷとの接触点における回転方向Ｔ（接線方向）を、加工しようとする溝部の加工進行方向Ｄと一致する（すなわち、回転工具１０の回転軸Ｍと溝部の加工進行方向Ｄとが直交する）状態で、回転工具１０をＲ方向に回転させつつワークＷの表面（加工面）に所定の切り込み深さＬ２´だけ切り込む。
続いて、回転工具１０の切り込み深さＬ２´を維持した状態で、回転工具１０とワークＷとを上記溝部の加工進行方向Ｄに相対移動させる。
これらの動作により、ワークＷの加工面に幅Ｌ１´で最大深さＬ２´の溝部Ｇが形成される。

このとき、片面切れ刃型の回転工具１０を用いた場合は、図１に示すように、溝部Ｇにおいて側面刃１３ｂとワークＷとが接触する片側の側面のみが切削加工される。
一方、両面切れ刃型の回転工具１０を用いた場合は、図２に示すように、溝部Ｇにおいて一対の側面刃１３ｂとワークＷとが接触するため、側面の両方とも切削加工された溝部Ｇが形成される。

図１及び図２に示すように、従来の溝部の加工方法では、１度の切り込みで加工できる溝部Ｇの幅は、回転工具１０の工具本体１２の厚みとほぼ同一となる。
そこで、加工したい溝部Ｇの幅が工具本体１２の厚みよりも大きい場合は、例えば図３に示すように、加工したい溝部Ｇの幅を５分割し、工具本体１２の切り込み位置を溝部Ｇの幅方向に移動させて繰り返し上記の加工方法を実施する。
なお、図３に示す具体例では、図２に示した両面切れ刃型の回転工具１０を用いて溝部を加工した場合を説明する。

図３Ａに示すように、まずワークＷの上面側から加工したい溝部Ｇの一方の側面近傍の工具位置Ｐ１に切り込み深さＬ２１の第１の溝部を形成し、続いて切り込み深さＬ２１を維持しつつ、回転工具１０の工具本体１２を工具位置Ｐ２からＰ５での加工を繰り返して第２の溝部から第５の溝部までを形成することにより、深さＬ２１までの溝部Ｇ１が加工される。
ここで、図３Ａでは、第１の溝部の工具位置Ｐ１を加工したい溝部Ｇの一方の側面近傍に配置したが、例えば溝部Ｇの中央部に配置して加工した後、当該第１の溝部の左右両側に第２の溝部から第５の溝部を側面側に向けて形成してもよい。

続いて、回転工具１０の工具本体１２の切り込み深さをＬ２１より大きいＬ２２とし、図３Ｂに示す工具位置Ｐ６からＰ１０の工具位置での加工を繰り返して深さＬ２２までの溝部Ｇ２を形成する。
このとき、上述の溝部Ｇ１の場合と同様に、加工する工具位置Ｐ６からＰ１０を任意の順序で設定してもよい。

さらに続いて、回転工具１０の工具本体１２の切り込み深さをＬ２２より大きいＬ２３とし、図３Ｃに示す工具位置Ｐ１１からＰ１５の位置での加工を繰り返して深さＬ２３までの溝部Ｇ３を形成する。
このような手順により、例えば図１Ｂ及び図２Ｂに示すような、幅Ｌ１´で深さＬ２´の溝部Ｇを加工することができる。

図１から図３に示す従来の溝部の加工方法によれば、上述のとおり、回転工具１０の工具本体１２の外周に取り付けた切れ刃１３が常にワークＷに垂直に接触する配置となっているため、当該切れ刃１３の外面刃１３ａの全面でワークからの切削抵抗（反力）を受けることとなる。
そして、上記切削抵抗は１つの切れ刃１３が加工する切削くずの量が多くなるほど大きくなるため、切り込み深さや送り速度を大きくすると回転工具１０の回転軸を曲げようとする撓み力を発生し、この撓み力が所定の閾値を超えてしまうと回転工具１０に断続的なびびり振動を生じさせてしまうこととなる。

従来と同様の回転工具（サイドカッタ）１０を用いて上記した断続的なびびり振動を抑制するためは、工具本体１２に対するワークＷからの切削抵抗を小さくして上記撓み力を減らすことが考えられるが、図３に示すように、１つの加工位置で加工できる幅は工具本体１２の厚みとほぼ同一であるため、切削抵抗を減らすためには回転工具１０の送り速度を小さくしなければならず、結果として溝部の総加工時間が長くなる。
そこで、本発明による溝部の加工方法では、工具本体１２の切れ刃１３が受ける切削抵抗を低減する手法を鋭意検討した結果、上記回転工具１０（工具本体１２）の外周面とワークＷとの接触点における回転方向Ｔを、溝部の加工進行方向Ｄに対して所定角度αだけ傾斜させた状態で、回転工具１０を回転させつつその外周面をワークＷの加工面に所定の切り込み深さだけ切り込み、その後、回転工具１０とワークＷとを溝部の加工進行方向Ｄに相対移動させる方法を想起するに至った。
以下、本発明による溝部の加工方法を図面を示すとともに説明する。

＜第１実施例＞
図４は、片面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、図４Ａはワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図であり、図４Ｂは図４Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。
また、図５は、両面切れ刃型の回転工具を用いて本発明による溝部の加工方法を実施した第１実施例を示す概略図であって、図５Ａはワークと回転工具との関係をワークに対して上方からみた図であり、図５Ｂは図５Ａの関係を加工進行方向の後方からみた図である。
なお、図４及び図５においても、図１及び図２の場合と同様に、回転工具の回転軸に対して左半分は回転工具の停止状態を示し、右半分は回転工具の回転状態（加工状態）を示している。

図４及び図５に示すように、本発明の第１実施例による溝部の加工方法では、従来の溝部の加工方法と同様に、円柱状の胴部１１と、当該胴部１１と中心軸が一致するように一体化された円板状の工具本体１２と、からなる回転工具１０を用いる。
工具本体１２の外周面には、複数の切れ刃１３が互いに等間隔となるように着脱自在に取り付けられており、隣り合う２つの切れ刃１３の間には、中間部１４が形成されている。すなわち、工具本体１２の外周面には、複数の切れ刃１３と中間部１４とが交互に配置されている。

本発明の第１実施例による溝部の加工方法においても、従来の溝部の加工方法と同様に、「片面切れ刃型」と「両面切れ刃型」との２つのタイプの回転工具１０を用いることができる。
すなわち、図４に示すように、片面切れ刃型の回転工具１０は、複数の切れ刃１３として、工具本体１２の外周面に平行な方向に位置する外面刃１３ａと、工具本体１２の下面側に位置する側面刃１３ｂと、を備える。

一方、図５に示すように、両面切れ刃型の回転工具１０は、複数の切れ刃１３として、工具本体１２の外周面に平行な方向に位置する外面刃１３ａと、該外面刃１３ａを挟んで工具本体１２の上下面に対向する一対の側面刃１３ｂと、を備える。
また、複数の切れ刃１３の間に形成される中間部１４は、図４Ｂ及び図５Ｂに示すように、回転工具１０の回転方向Ｒと逆方向に切れ刃１３の前面１３ｃが露出することを意図して、回転方向Ｒに沿って滑らかに半径が縮小する形状を有している。

本発明の第１実施例による溝部の加工方法においては、図４Ａ及び図５Ａに示すように、まず回転工具１０の外周面と工具本体１２のワークＷとの接触点における回転方向Ｔ（接線方向）を、加工しようとする溝部の加工進行方向Ｄに対して角度αだけ傾斜させた（迎え角を形成した）状態で、回転工具１０をＲ方向に回転させつつワークＷの表面（加工面）に所定の切り込み深さＬ２だけ切り込む。
続いて、回転工具１０の上記角度α及び切り込み深さＬ２を維持した状態で、回転工具１０とワークＷとを上記溝部の加工進行方向Ｄに相対移動させる。
これらの動作により、ワークＷの加工面に幅Ｌ１で最大深さＬ２の溝部Ｇが形成される。

ここで、図４Ａ及び図５Ａに示した溝部Ｇの加工進行方向Ｄと回転工具１０との傾斜角度αは、例えば、従来の溝部の加工方法（すなわち角度α＝０）の場合における回転工具１０の切り込み深さや送り速度を参考に、予め同一の材質のワークにより予備試験を行うことにより、回転工具１０がびびり振動を起こさない範囲として決定することができる。
また、予め傾斜させる角度αを任意に決定しておき、当該角度αの状態で回転工具１０がびびり振動を起こさない切り込み深さや送り速度等の加工条件の範囲を予備試験によって得るようにしてもよい。

そして、本発明の第１実施例による溝部の加工方法において、上記した１回の加工における切り込み深さＬ２が、加工したい溝部の深さに満たない場合は、当該切り込み深さの積算値が上記加工したい溝部の深さとなるまで、回転工具１０を切り込む動作と当該切り込み深さでワークＷと回転工具１０とを相対移動する動作とを繰り返す。
このとき、上記角度αは、上記繰り返しの加工毎に設定することが好ましい。

次に、上述した本願の第１実施例による溝部の加工方法によって得られる効果について、図６を参照して説明する。
図６は、図１、図２、図４及び図５等に示した回転工具１０の工具本体１２の外周面に設けられた切れ刃１３がワークＷに切り込んで加工する様子を示す概略図であり、図６Ａは従来の溝部の加工方法の場合を示し、図６Ｂは本発明による溝部の加工方法の場合を示す。

なお、図６Ａ及び図６Ｂは、いずれも切れ刃１３を外周面から回転工具１０の中心に向かう方向にみた図であり、実線は現在ワークＷに接触している切れ刃を示し、破線は１つ手前でワークＷに加工を施した切れ刃を示している。
また、以下の図６についての説明においては、従来の溝部の加工方法と本発明による溝部の加工方法とで切り込み深さを同一とする。

図６Ａに示す従来の溝部の加工方法の場合、すなわち工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔを溝部の加工進行方向Ｄと一致するように加工を行う場合、切れ刃１３の外面刃１３ａは回転工具１０のワークＷとの接触点での回転方向Ｔと直交する状態で移動するため、外面刃１３ａはワークＷの加工面と直角に接触して切削加工を行う。
このとき、連続する切れ刃間での送りをＳとして切れ刃１３がワークＷから受ける反力をＦとすると、外面刃１３ａがすべての反力Ｆを受けることとなる。

一方、図６Ｂに示す本発明の第１実施例による溝部の加工方法の場合、すなわち工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔと溝部の加工進行方向Ｄとが角度αだけ傾斜した状態で加工を行う場合、ワークＷから受ける反力Ｆは外面刃１３ａと側面刃１３ｂとに分散される。
このとき、連続する切れ刃間での送りＳを図６Ａのものと同一であると仮定すると、図６Ｂに示すように、外面刃１３ａの受ける反力の成分はＦｃｏｓαとなり、側面刃１３ｂの受ける反力の成分はＦｓｉｎαとなる。

本発明の第１実施例による溝部の加工方法においては、工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔと溝部の加工進行方向Ｄとが角度αだけ傾斜した状態で加工を行うことで、従来の加工方法において切れ刃１３の外面刃１３ａが反力Ｆのすべてを受けていたのに対して、本発明では、切れ刃１３の外面刃１３ａの受ける反力がＦｃｏｓαと小さくなる。
したがって、本発明の第１実施例による溝部の加工方法では、切れ刃１３の外面刃１３ａがワークＷから受ける切削抵抗（反力）を従来に比べて減らすことができるため、図４及び図５に示した工具本体１２から胴部１１に伝わる撓み力を上述の所定の閾値より小さくすることができ、結果として回転工具１０のびびり振動を抑制できる。

また、従来の溝部の加工方法において、切削抵抗がＦの状態で回転工具１０にびびり振動が発生していないと仮定した場合、本発明の第１実施例による溝部の加工方法は、回転工具１０を角度αだけ傾斜させることで切削抵抗をＦｃｏｓαに小さくすることができるため、逆に回転工具１０が角度αだけ傾斜した状態で切削抵抗をＦまで上げるような、例えば切り込み深さを大きくしたりあるいは送り速度を大きくする等の加工条件を選択することが可能となる。
したがって、回転工具１０のワークＷとの接触点での回転方向Ｔを溝部の加工進行方向Ｄに対して角度αだけ傾斜させた状態で加工することにより、従来の溝部の加工方法に比べて加工代を大きくすることができる。

一方、上述した切れ刃１３の側面刃１３ｂが受ける反力Ｆｓｉｎαは、図４及び図５に示す工具本体１２を胴部１１側に曲げる、すなわち回転工具１０の回転軸と平行な方向への力となるため、回転軸を捩ろうとする撓み力と相殺することとなる。
したがって、側面刃１３ｂが受ける反力は、上記撓み力を打ち消す力となり、回転工具１０の回転を安定させる助力となる。

以上のことから、本発明の第１実施例による溝部の加工方法によれば、従来の加工方法に比べて切れ刃の外面刃が受ける反力を小さくできるとともに、切れ刃全体が受ける反力の一部を工具本体を回転工具の回転軸に平行に安定させる分力に転換することができるため、回転工具のびびり振動の発生を抑制することができる。
また、回転工具を角度αだけ傾斜させることにより、回転工具が受ける反力を外面刃と側面刃とに分散することができるため、従来の加工方法に比べて切り込み深さを大きくする、あるいは送り速度を大きくする等により、加工代を大きく設定することも可能となる。
さらに、切れ刃の受ける反力を小さくすることができるため、例えば従来の溝部の加工方法と同一の切り込み深さ及び送り速度で加工を行った場合、切れ刃の負荷が小さくなり、結果として切れ刃の寿命を従来より長くすることができる。

次に、図７を用いて、本発明の第１の実施例による溝部の加工方法の別の効果を説明する。
図７は、本発明の第１実施例による溝部の加工方法を適用して溝部を形成する際の加工手順の一例を示す断面図であり、図７Ａは溝部を第１の深さまで加工したときを示し、図７Ｂは溝部を第２の深さまで加工したときを示し、図７Ｃは溝部を目的の加工深さまで加工したときを示し、図７Ｄは溝部の側面及び底面を加工するときの概略を示している。

なお、図７に示す具体例では、図５に示した両面切れ刃型の回転工具１０を用いて溝部を加工した場合を説明する。
なお、図７に示される溝部は、図３で示した従来の溝部の加工方法で加工した溝部と同一の幅及び深さを有するものとする。
また、図７の各断面図は、溝部の加工進行方向の後方から見た状態を示している。

まず、図７Ａに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して角度α１（すなわち図５Ａにおけるα＝α１の場合）だけ傾斜させた状態で、所定の回転数で回転させつつ深さＬ２１（すなわち図５ＢにおけるＬ２＝Ｌ２１の場合）まで切り込む（工具位置Ｐ１）。
このとき、上記角度α１は、例えば予備試験等において切り込み深さＬ２１とした場合に回転工具１０がびびり振動を発生しない最大の傾斜角度を採用するのが好ましい。また、図７Ａのように、上記最大の傾斜角度の範囲内の角度で加工したい溝部の幅の全体を加工できる場合は、１度の送りで溝部の幅全体を加工できる角度を採用するとよい。

そして、上記角度α１と深さＬ２１とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２１までの一様な幅の溝部Ｇ１が加工される。なお、角度α１だけ傾斜させた状態の最大加工幅が必要な溝部の幅（例えば図３に示すＬ１）に満たない場合は、上記傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行うことにより、所望の幅の溝部を形成する。

続いて、図７Ｂに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して上記α１より小さい角度α２（すなわちα２＜α１）だけ傾斜させた状態で、回転させつつ深さＬ２２まで切り込む（工具位置Ｐ２）。
ここで、角度α２は、図７Ａの場合と同様に、１度の送りで溝部の幅全体を加工できる角度を採用するとよい。この場合、角度α２は角度α１より小さくなるので、工具本体１２の切れ刃１３の外面刃１３ａが受ける切削抵抗（反力）Ｆｃｏｓαが大きくなるため、角度α２は図７Ａの場合に対して回転工具１０のびびり振動が生じない角度とする必要がある（図６Ｂ参照）。

そして、上記角度α２と深さＬ２２とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２２までの一様な幅の溝部Ｇ２が加工される。なお、溝部Ｇ２の加工においても、図７Ａに示す溝部Ｇ１の加工の場合と同様に、角度α２だけ傾斜させた状態の最大加工幅が必要な溝部の幅に満たない場合は、傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行ってもよい。

続いて、図７Ｃに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して上記α２よりさらに小さい角度α３（すなわちα３＜α２）だけ傾斜させた状態で、回転させつつ深さＬ２３（ここではＬ２３を溝部の目的の深さＬ２と同一とする）まで切り込む（工具位置Ｐ３）。
ここでも、角度α３は、図７Ａの場合と同様に、１度の送りで溝部の幅全体を加工できる角度を採用するとよい。なお、この場合も、角度α３は角度α２より小さくなるので、切れ刃１３の外面刃１３ａが受ける切削抵抗（反力）Ｆｃｏｓαがさらに大きくなるため、角度α３は回転工具１０のびびり振動が生じない角度とする必要がある（図６Ｂ参照）。

そして、上記角度α３と深さＬ２３とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２３（すなわち目的の深さＬ２）までの一様な幅の溝部Ｇ３が加工される。なお、溝部Ｇ３の加工においても、図７Ａに示す溝部Ｇ１の加工の場合と同様に、角度α３だけ傾斜させた状態の最大加工幅が必要な溝部の幅に満たない場合は、傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行ってもよい。

ここで、上述した図７Ａから図７Ｃまでの加工は、円板状の回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して傾斜させて相対移動するものであるため、上記溝部の加工進行方向Ｄに直交する断面では、加工面（溝部の内面）が楕円の一部に近似する連続的な曲面となる（例えば図７Ｃ参照）。
そこで、図７Ａから図７Ｃに示した工程に続いて、最終的な溝部の形状となる側面及び底面の加工を追加の工程で実施する。

上記の追加の工程は、その一例として、例えば図７Ｄに示すように、回転工具１０と溝部の加工進行方向Ｄとの傾斜角度αをゼロとし（すなわち図５Ａのα＝０とする）、目的の溝部の側面及び底面形状となるように工具位置Ｐ４からＰ１１の位置に回転工具１０を配置する。
そして、工具位置Ｐ４からＰ１１のそれぞれの位置でワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させることにより、溝部の側面及び底面を加工する。
このような操作により、溝部の側面を工具本体１２の側面形状に倣うようにより直線的に加工できるとともに、溝部の底面を平らに加工することができ、ワークＷに対して所望の幅及び深さを有する溝部Ｇが形成される。

図７に示したとおり、本発明の第１実施例による溝部の加工方法によれば、図３に示した従来の加工方法に比べて、同一形状の溝部を得るための繰り返し数を削減することができる。
すなわち、図３及び図７において、加工しようとする溝部Ｇの幅及び深さを同一とした場合、従来の加工方法では、溝部の加工進行方向Ｄと工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔとが一致するため、１つの工具位置の加工で工具本体１２の厚みに対応する幅でしか切削を行うことができないことから、例えば図３では、工具位置Ｐ１からＰ１５の１５か所の繰り返し加工を実施する必要がある。

これに対して、本発明の第１実施例による溝部の加工方法では、溝部の加工進行方向Ｄと工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔを角度αだけ傾斜させることにより、図７Ａから図７Ｃに示すように、溝部に垂直な断面に投影される工具本体１２の軌跡が楕円の一部を模した形状となるため、従来の加工方法に比べて１つの工具位置の加工でより幅広の切削を行うことができることから、例えば図７では、工具位置Ｐ１からＰ１１の１１か所の繰り返し加工で済むこととなる。
したがって、本発明の第１実施例による溝部の加工方法によれば、加工したい溝部Ｇの中央領域での繰り返し数を削減することができ、結果として従来の溝部の加工方法に比べて溝部の総加工時間を短縮することができる。

また、上述のとおり、回転工具１０のワークＷとの接触点での回転方向Ｔを溝部の加工進行方向Ｄに対して角度αだけ傾斜させた状態で加工することにより、従来の溝部の加工方法に比べて加工代を大きくすることができる。
したがって、本発明の第１実施例による溝部の加工方法において、従来の加工方法に対して切り込み深さを大きくすることができれば、例えば図７において、深さＬ２の溝を形成するために３段階の切り込み深さとしていたところを、２段階の切り込み深さで加工するような加工条件も可能となり、さらに加工の繰り返し数の削減効果を得られる。
なお、加工代を大きくする条件として、回転工具１０の送り速度を大きくしたような場合でも、１つの工具位置での加工時間が短縮されるため、結果として総加工時間の短縮となる。

本発明の第１実施例による溝部の加工方法は、上述の効果以外にも以下のようなさらなる効果を得ることができる。
例えば、切れ刃１３は、回転工具１０の工具本体１２の外周面に着脱自在に取り付けられている。
したがって、長時間の加工や負荷の高い加工等により切れ刃１３が摩耗したり損傷した場合に、当該摩耗あるいは損傷した切れ刃１３のみを速やかに交換することが可能となり、回転工具１０の製造及び維持コストが低減できる。

また、回転工具１０の工具本体１２において、複数の切れ刃１３の間に形成される中間部１４は、回転工具１０の回転方向Ｒと逆方向に切れ刃１３の前面１３ｃが露出することを意図して、回転方向Ｒに沿って滑らかに半径が縮小する形状となっている。
したがって、回転工具１０の回転に伴って、切れ刃１３の前面１３ｃは常にワークと対向するように露出するとともに、上記前面１３ｃと反対側の切れ刃１３の背面（図示せず）は上記中間部１４に支持されることとなり、切れ刃１３の耐荷重を大きくするとともにスムースな加工を行うことができる。

＜第２実施例＞
次に、図８を用いて、本発明の第２の実施例による溝部の加工方法を説明する。ここでは、溝部の加工方法の適用例として、ワークに歯車形状の一部をなす溝部を形成する場合を示す。
図８は、本発明の第２実施例による溝部の加工方法を適用して溝部を形成する際の加工手順の一例を示す断面図であり、図８Ａは溝部を第１の深さまで加工したときを示し、図８Ｂは溝部を第２の深さまで加工したときを示し、図８Ｃは溝部を目的の加工深さまで加工したときを示し、図８Ｄは溝部の側面及び底面を加工するときの概略を示している。

ここで、図８に示す具体例においても、図５に示した両面切れ刃型の回転工具１０を用いて溝部を加工した場合を説明する。
また、図７の場合と同様に、図８の各断面図は、溝部の加工進行方向の後方から見た状態を示している。

なお、本発明の第２実施例における溝部の加工方法において、本発明の技術的特徴点である「溝部の加工進行方向Ｄと工具本体１２のワークＷとの接触点での回転方向Ｔを角度αだけ傾斜させた状態で、ワークＷと回転工具１０とを相対移動して加工を行う」点は第１実施例と共通である。
したがって、第２実施例で用いる回転工具１０の構成等の説明は、図４及び図５のものと共通するため省略する。

歯車の歯型形状は、通常歯先の幅が狭く根元部の幅が広い形状となっている。したがって、ワークに歯車形状を形成する場合、加工される溝部は、表面側の幅が大きく深さが深くなるにつれて幅が狭くなる形状を呈することとなる。
そこで、図８に示す第２実施例では、上記した表面側の幅が大きく深さが深くなるにつれて幅が狭くなる形状を有する略台形断面の溝部を形成する手順を示す。

まず、図８Ａに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して角度α１（すなわち図５Ａにおけるα＝α１の場合）だけ傾斜させた状態で、所定の回転数で回転させつつ深さＬ２１（すなわち図５ＢにおけるＬ２＝Ｌ２１の場合）まで切り込む（工具位置Ｐ１）。
このとき、上記角度α１は、第１実施例の場合と同様に、例えば予備試験等において切り込み深さＬ２１とした場合に回転工具１０がびびり振動を発生しない最大の傾斜角度を採用するのが好ましい。
また、図８Ａのように、上記最大の傾斜角度の範囲内の角度で加工したい溝部の幅の全体を加工できる場合は、１度の送りで溝部の幅全体を加工できる角度を採用するとよい。

そして、上記角度α１と深さＬ２１とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２１までの一様な幅の溝部Ｇ１が加工される。なお、第１実施例の場合と同様に、角度α１だけ傾斜させた状態の最大加工幅が必要な溝部の幅（例えば図５に示すＬ１）に満たない場合は、上記傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行うことにより、所望の幅の溝部を形成する。

続いて、図８Ｂに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して上記α１より小さい角度α２（すなわちα２＜α１）だけ傾斜させた状態で、回転させつつ深さＬ２２まで切り込む（工具位置Ｐ２）。
ここで、上記のとおり、歯車形状の一部をなす溝部は加工深さが深くなるにつれてその幅が小さくなるため、図８Ｂにおける回転工具１０を傾斜させる角度α２は、α１より小さい角度の範囲であって１度の送りで溝部の幅全体を加工できる角度を採用する。
この場合、第１実施例の場合と同様に、角度α２は角度α１より小さくなるので、切れ刃１３の外面刃１３ａが受ける切削抵抗（反力）Ｆｃｏｓαが大きくなるため、角度α２は回転工具１０のびびり振動が生じない角度とする必要がある（図６Ｂ参照）。

そして、上記角度α２と深さＬ２２とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２２までの一様な幅の溝部Ｇ２が加工される。なお、溝部Ｇ２の加工においても、図８Ａに示す溝部Ｇ１の加工の場合と同様に、傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行ってもよい。

続いて、図８Ｃに示すように、回転工具１０を溝部の加工進行方向Ｄに対して上記α２よりさらに小さい角度α３（すなわちα３＜α２）だけ傾斜させた状態で、回転させつつ深さＬ２３（ここではＬ２３を溝部の目的の深さＬ２と同一とする）まで切り込む（工具位置Ｐ３）。
なお、この場合も、角度α３は角度α２より小さくなるので、切れ刃１３の外面刃１３ａが受ける切削抵抗（反力）Ｆｃｏｓαがさらに大きくなるため、角度α３は回転工具１０のびびり振動が生じない角度とする必要がある（図６Ｂ参照）。

そして、上記角度α３と深さＬ２３とを維持しつつ、ワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させる。
このような操作により、ワークＷに対して深さＬ２３（すなわち目的の深さＬ２）までの一様な幅の溝部Ｇ３が加工される。なお、溝部Ｇ３の加工においても、図８Ａに示す溝部Ｇ１の加工の場合と同様に、傾斜させた状態の回転工具１０の位置を幅方向に移動させて繰り返し加工を行ってもよい。

続いて、第１実施例の場合と同様に、図８Ａから図８Ｃまでの加工で形成された楕円の一部に近似する連続的な曲面となる加工面に対して、最終的な歯車形状により近い溝部の側面及び底面とする加工を追加の工程で実施する。
この追加の工程は、その一例として、例えば図８Ｄに示すように、回転工具１０と溝部の加工進行方向Ｄとの傾斜角度αをゼロとし（すなわち図３Ａのα＝０とする）、目的の歯車形状の側面及び底面となるように工具位置Ｐ４からＰ９の位置に回転工具１０を配置する。
そして、工具位置Ｐ４からＰ９のそれぞれの位置でワークＷと回転工具１０とを溝部の加工進行方向Ｄに対して相対移動させることにより、溝部の側面及び底面を加工する。

このような操作により、溝部の側面を工具本体１２の側面形状に倣うようにより直線的に加工できるとともに、溝部の底面を平らに加工することができ、ワークＷに対して所望の幅及び深さを有する略台形断面の溝部Ｇが形成される。
そして、図８に示した本発明の第２実施例による溝部の加工方法についても、１つの工具位置の加工でより幅広の切削を行うことができることから、加工したい溝部Ｇの中央領域での加工幅を大きくすることができるため、結果として同一の幅及び深さを有する溝部を従来の加工方法で実施する場合に比べて、加工の繰り返し数を削減することができる。

なお、図８では歯車形状の一部の溝部として略台形断面のものを例示したが、本発明による溝部の加工方法は、いわゆるインボリュート曲線やサイクロイド曲線等の側面を有する溝部の加工にも適用することができる。
これらの場合でも、上述した加工したい溝部の中央領域で繰り返し数を削減できるとの本発明の加工方法による効果を得ることができる。

＜加工装置の具体例＞
図９は、本発明による溝部の加工方法を実施するための加工装置の第１の例を示す概略斜視図である。
本発明による溝部の加工方法は、例えば複合加工機やマシニングセンタ等の工作機械を用いて実施することができる。

図９に示すように、本発明による溝部の加工方法を実施する工作機械１０１は、背面部１０２と左側面部１０３と右側面部１０４とに囲まれて手前側が開放された加工エリアＥを備えている。
加工エリアＥには、図４又は図５に示した回転工具１０を取り付けて回転及び移動させる主軸装置１２０と、当該主軸装置１２０をＸＹＺの３軸方向に移動させる移動装置１２３と、ワークＷを保持する保持装置１３０と、が設けられている。
ここで、図９において、工作機械１０１の上下方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、左右方向をＺ方向とする。

主軸装置１２０は、先端に回転工具１０を取り付ける回転ヘッド１２１と、該回転ヘッド１２１を回転させるモータ等を内蔵した本体部１２２と、を含む。
回転工具１０は、上記回転ヘッド１２１の先端に取り付けられて図９に示すＭ軸（ミル軸）まわりに回転する。そして、本体部１２２は、上記Ｍ軸をＸＺ平面に垂直なＹ軸まわりにＢ方向に回転することにより、ＸＺ平面のＸ軸からのなす角度αを任意に設定できるように移動装置１２３に対して回動自在に取り付けられる。

一方、ワークＷは保持装置１３０に、例えばチャック機構１３１等によって取り付けられる。このとき、保持装置１３０はワークＷを保持した状態でＺ軸まわりにＣ方向に回動するように構成することもできる。
また、保持装置１３０は、上記Ｚ方向に進退自在に構成してもよい。

このような工作機械１０１を用いて、本発明による溝部Ｇの加工方法を実施する場合には、例えば、保持装置１３０にワークＷを保持した状態で、本体部１２２をＢ方向に回転させ、本体部１２２をＸＺ平面においてＸ軸に対して角度αとなるように設定する。
この状態で、回転工具１０を回転させつつ移動装置１２３を駆動することにより、回転工具１０がワークＷの端面に対して所定の切り込み深さとなるような位置にセッティングし、その後本体部１２２をＺ方向に移動させることにより、ワークＷを回転工具１０とを相対移動させる。

このような手順により、図４及び図５に示すような本発明による溝部Ｇの加工方法を実施することができる。
また、例えばワークＷの外周面に歯車形状をなす複数の隣り合った溝部Ｇを形成しようとする場合は、１つの溝部Ｇを加工した後でワークＷを上記Ｃ方向に所定角度だけ回転させ、新たに回転工具１０を所定の切り込み深さだけ切り込んで本発明による溝部の加工方法を行う動作を繰り返せばよい。

図９に示す工作機械１０１は、ワークＷに溝部Ｇを形成する際に、いったん切り込み深さを設定すれば、移動装置１２３によるＺ方向の送りのみで加工できるため、直線的な溝部の加工を行う場合に特に有効である。
なお、ワークＷと回転工具１０との相対移動は、本体部１２２の移動に代えて保持装置１３０をＺ方向に進退移動させることで実施してもよい。

また、図９に示す工作機械１０１は、図４に示す片面切れ刃型の回転工具１０と、図５に示す両面切れ刃型の回転工具１０と、のいずれを回転ヘッド１２１に取り付けても加工することができる。
しかしながら、片面切れ刃型の回転工具１０を取り付けて溝部Ｇの加工方法を実施する場合、例えば図７Ｄあるいは図８Ｄに示した溝部Ｇの側面の加工を行う際に、切れ刃１３の側面刃１３ｂが工具本体１２の一方の側にしか配置されていないため、同一の回転工具１０を用いて溝部Ｇの側面の両方をそのまま加工することができない。
このような場合の溝部の側面の加工例を図１０を用いて説明する。

図１０は、第１の例の加工装置で片面切れ刃型の回転工具１０を用いて溝部Ｇの側面の加工を行う場合の概略斜視図であって、図１０Ａは側面の一方を加工する様子を示し、図１０Ｂは溝部の側面の他方を加工する様子を示している。
片面切れ刃型の回転工具１０は、図４に示すように、工具本体１２に関して胴部１１と反対側の面に切れ刃１３の側面刃１３ｂを有しているため、回転工具１０を回転ヘッド１２１に取り付けたときに側面刃１３ｂの加工面が回転工具１０の下面側となる。

したがって、片面切れ刃型の回転工具１０を回転ヘッド１２１に取り付けて溝部Ｇの側面の加工を行う場合、図１０Ａに示すように、回転ヘッド１２１のＭ軸をＸＺ平面においてＸ軸とのなす角度がゼロ（すなわち傾斜角度α＝０）となるように本体部１２２をＢ方向に回転させる。
そして、ワークＷを保持している保持装置１３０をＣ方向に回転させて、加工しようとする溝部Ｇの一方の側面Ｇａを、回転工具１０の切れ刃１３の側面刃１３ｂと整合する位置に配置する。

この状態で回転工具１０を回転させつつ、ワークＷと回転工具１０とをＺ方向に相対移動させることにより、側面Ｇａの加工が行われる。
なお、加工しようとする溝部Ｇの側面Ｇａが、例えば歯車形状をなす（すなわち両側面が平行でない）ような場合には、側面Ｇａに合わせて回転工具１０のＸＹＺ方向の位置や保持装置１３０のＣ方向の回転角度を適宜調整した上で、ワークＷと回転工具１０とのＺ方向の相対移動を繰り返すことにより、複雑な形状を有する溝部Ｇの側面Ｇａの加工を行うことができる。

そして、溝部Ｇの他方の側面Ｇｂを加工する場合には、図１０Ｂに示すように、保持装置１３０をＣ方向に回転させて、ワークＷの溝部Ｇの位置を略１８０°移動させるとともに、回転工具１０の位置をＹ方向に移動させることにより、回転工具１０の切れ刃１３の側面刃１３ｂと溝部Ｇの他方の側面Ｇｂとを整合させる。
このとき、回転工具１０の傾斜角度αは変更せずゼロの状態を維持する。

この状態で回転工具１０を回転させつつ、ワークＷと回転工具１０とをＺ方向に相対移動させることにより、側面Ｇｂの加工が行われる。
なお、加工しようとする溝部Ｇの側面Ｇｂが側面Ｇａと平行でない場合には、上述の側面Ｇａの加工の場合と同様に、側面Ｇｂに合わせて回転工具１０のＸＹＺ方向の位置や保持装置１３０のＣ方向の回転角度を適宜調整した上で、ワークＷと回転工具１０とのＺ方向の相対移動を繰り返すことにより、複雑な形状を有する溝部Ｇの側面Ｇｂの加工を行うことができる。

図１１は、本発明による溝部の加工方法を実施するための加工装置の第２の例を示す概略斜視図である。
図１１に示すように、本発明による溝部の加工方法を実施する工作機械２０１は、背面部２０２と左側面部２０３と右側面部２０４とに囲まれて手前側が開放された加工エリアＥを備えている。
加工エリアＥには、図４又は図５に示した回転工具１０を取り付けて回転させる主軸装置２２０と、当該主軸装置２２０をＸＹＺの３軸方向に移動させる移動装置２２３と、ワークＷを保持する保持装置２３０と、が設けられている。
ここで、図１１においては、工作機械２０１の左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。

主軸装置２２０は、先端に回転工具１０を取り付ける回転ヘッド２２１と、該回転ヘッド２２１を回転させるモータ等を内蔵した本体部２２２と、を含む。
回転工具１０は、上記回転ヘッド２２１の先端に取り付けられてＭ軸（ミル軸）まわりに回転する。

保持装置２３０は、左側面部２０３と右側面部２０４との両方より支持され、Ｘ軸まわりにＡ方向に回動する回動ベッド２３１と、回動ベッド２３１の平面部に設けられた回転テーブル２３２と、を含む。
ワークＷは、回転テーブル２３２上に、例えばチャック機構２３３等によって取り付けられ、回動ベッド２３１は、上記チャック機構２３３にワークＷを保持した状態でＡ方向に回動することにより、回転テーブル２３２の回転軸（Ｎ軸）をＹＺ平面のＹ軸からのなす角度αを任意に設定できる。

このような工作機械２０１を用いて、本発明による溝部の加工方法を実施する場合には、例えば、保持装置２３０の回転テーブル２３２にワークＷを保持した状態で、回転ヘッド２２１に取り付けた回転工具１０を回転させ、続いて回動ベッド２３１を上記Ａ方向に回動させてＹＺ平面におけるＹ軸とのなす角度αを設定する。
この状態で、回転工具１０を回転させつつ移動装置２２３を駆動することにより、回転工具１０がワークＷの端面に対して所定の切り込み深さとなるような位置にセッティングし、その後移動装置２２３をＸＹＺ方向に制御して回転工具１０を上記Ｎ軸の方向に移動させることにより、ワークＷを回転工具１０とをＮ軸の方向に相対移動させる。

このような手順により、図４及び図５に示すような本発明による溝部の加工方法を実施することができる。
また、例えばワークＷの外周面に歯車形状をなす複数の隣り合った溝部Ｇを形成しようとする場合は、図９で示した例と同様に、１つの溝部Ｇを加工した後で回転テーブル２３２によりワークＷを上記Ｃ方向に所定角度だけ回転させ、新たに回転工具１０を所定の切り込み深さだけ切り込んで本発明による溝部の加工方法を行う動作を繰り返せばよい。

図９に示した第１の例の工作機械１０１は、回転ヘッド１２１を含む本体部１２２をＢ方向に回転させる機構を備える必要がある。
これに対して、図１１に示す第２の例の工作機械２０１は、上述したＡ方向に回動する回動ベッド２３１を有する保持装置２３０を備えた汎用の複合加工機を適用することができるため、工作機械のコスト増を抑制しつつ本発明の溝部の加工方法を実施することができる。

なお、本発明は、上記した第１実施例及び第２実施例の実施態様に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記第１実施例において、切れ刃が断面四角形であって外面刃及び側面刃を備える場合を例示したが、当該外面刃及び側面刃を互いに対向する面に２組形成したり、あるいは切れ刃の形状として、断面円形や断面楕円形のものを使用したりすることも可能である。
これらの構造の切れ刃を用いることにより、長時間の加工に伴って切れ刃が摩耗したとしても、切れ刃の取り付け部を回転させて切れ刃の加工方向に新たな面を露出することにより、切れ刃の寿命を延ばすことができる。

また、図４Ａ又は図５Ａに示した溝部Ｇの加工進行方向Ｄと回転工具１０との傾斜角度αを、予め同一の材質のワークにより予備試験を行うことにより、回転工具１０がびびり振動を起こさない範囲として決定する場合を例示したが、例えば加工シミュレーションソフト等を用いて、前回の加工代と残りの荒加工の加工代との関係を反映した上で、加工される溝部の断面形状と上記切れ刃の切り込み深さと上記工具本体の外径とに基づいて、次回の繰り返し加工における角度αをシミュレーションにより繰り返しの加工毎に算出することも可能である。
このような変更によれば、事前のシミュレーションにより回転工具の寿命を考慮しつつ最適な加工代や加工条件を設定することも可能となるため、加工精度及び加工効率を向上させることができる。また、事前の予備試験が不要となるため全体としてのコストが低減できる。

また、上記第２実施例において、加工される溝部を歯車形状の一部に適用した場合を例示したが、本発明による溝部の加工方法は、例えばジェットエンジンのケースに対する溝加工や、台形ねじ等のねじ部の加工、あるいは円筒部材の外周に形成されるらせん溝の加工等にも適用することが可能である。
さらに、上記第２実施例において、具体的な歯車形状の加工を例示したが、当該第２実施例に説明した手順による溝部の加工を荒加工とし、その後溝部の側面部あるいは底部を仕上げ加工することにより、歯車の製造方法としてもよい。

１０ 回転工具
１１ 胴部
１２ 工具本体
１３ 切れ刃
１３ａ 外面刃
１３ｂ 側面刃
１４ 中間部
１０１、２０１ 工作機械
１２０、２２０ 主軸装置
１２１、２２１ 回転ヘッド
１２２、２２２ 本体部
１２３、２２３ 移動装置
１３０、２３０ 保持装置
１３１ チャック機構
２３１ 回動ベッド
２３２ 回転テーブル
２３３ チャック機構

Claims (9)

1. 円板状の工具本体と、前記工具本体の外周面に複数の切れ刃を等間隔に備えた回転工具を用いて、ワークに所定の幅及び深さを有する溝部を形成する溝部の加工方法であって、
   前記複数の切れ刃は、少なくとも前記外周面に平行な方向に外面刃を備え、
   前記外面刃を前記ワークの加工面に接触させるとともに、前記回転工具の外周面と前記ワークとの接触点における回転方向を、前記溝部の加工進行方向に対して所定角度だけ傾斜させた状態で、前記回転工具を回転させつつその外周面を前記ワークの加工面に所定の切り込み深さだけ切り込み、
   その後、前記回転工具と前記ワークとを前記溝部の加工進行方向に相対移動させる
   ことを特徴とする溝部の加工方法。
2. 前記所定角度における前記切り込む動作及び前記相対移動する動作を実行し、
   前記切り込み深さの積算値が前記溝部の深さとなるまで、前記切り込む動作と前記相対移動する動作とを繰り返す
   ことを特徴とする請求項１に記載の溝部の加工方法。
3. 前記所定角度を、前記繰り返す動作毎に改めて設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の溝部の加工方法。
4. 前記所定角度を、前記繰り返す動作毎に減少させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の溝部の加工方法。
5. 前記切り込み深さの積算値が前記溝部の深さに達した後、前記所定角度をゼロに設定した状態で、前記溝部の底面及び側面の加工をさらに実施する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の溝部の加工方法。
6. 前記所定角度は、前記溝部の断面形状と前記切れ刃の前記切り込み深さと前記回転工具の外径とに基づいて算出される
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の溝部の加工方法。
7. 前記加工は、荒加工である
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の溝部の加工方法。
8. 前記溝部は、歯車の歯型形状である
   ことを特徴とする請求項７に記載の溝部の加工方法。
9. 請求項７に記載の溝部の加工方法によって荒加工を行った後、仕上げ加工を行うことにより、前記溝部を所定の歯車の歯型形状の一部とする
   ことを特徴とする歯車の製造方法。

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