JP6599832B2 - 工作機械及びワーク平面加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば平面加工手段を有する工作機械及びワーク平面加工方法に関する。

近時、マシニングセンタを用いてワークの平面加工を行う場合、ワークの上面から見て、ＸＹ寸法のどちらか一辺よりも大きい直径のフライス工具を工作機械の主軸に取り付け、１直線状の１パスで加工することで、平面度の良好な平面加工を行うことが可能である。

しかし、加工するワークが大きい場合、フライス工具の直径を大径化せざるを得なく、使用する工作機械も大型化する傾向があり、コストが掛かる問題があった。

この問題を解決するため、小型の工作機械を用いて小径のフライス工具で平面加工を行う方法がある。但し、加工パスが１直線だけの１パスではワーク上面の面積を網羅することができないため、最低でも２パス以上の加工を行う必要がある。この場合、ＸＹ軸を駆動する送り軸に対し、工作機械に取り付けられた主軸が完全に直交するように取り付けられていない限り、加工平面上の２パス以上のパス間で微小な段差が発生してしまう。

製造段階で、主軸の取り付けが誤差ゼロでＸＹ軸を駆動する送り軸に対して完全に直交するように取り付けるのは事実上不可能であり、また、限りなくゼロに近い静的精度で主軸が取り付けられていたとしても、熱変位によりＸＹ軸を駆動する送り軸に対して主軸の取り付け角度に傾斜が生じてしまうため、ワークよりも小径のフライス工具による平面加工では、必然的に加工面に段差が発生してしまう。

特許文献１によると、加工を開始する前に、加工で用いる回転速度で主軸を回転させ、工具先端位置を求めると共に、主軸の熱変位量を求め、求めた熱変位量に対する先端位置の比である補正係数を求め、加工開始後は、求めた補正係数を用いて、切込み移動手段の制御量を補正しながら加工する方法が開示されている。

特開２００８−２６４８８３号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法は、主軸の傾斜を考慮した補正ではなく、単にＺ軸位置をプログラム指令値に対して補正するものであり、平面加工時の段差を補正することは難しい。

ここで、小径フライス工具による平面加工時に段差が発生する要因について、図２５Ａ〜図２６を参照しながら説明する。

図２５Ａに示すような構成の工作機械１０００の主軸１００２にフライス工具１００４を把持して、ワーク１００６の平面加工を行う場合、図２５Ｂ及び図２５Ｃに示すように、ワーク１００６の短手寸法Ｌｓよりもフライス工具１００４の直径Ｄが小さいと、最低でも２パス以上の加工パス、もしくはフライス工具１００４の接触面積が重なり合うような加工パスが必要になる。

図２５Ａに示すような工作機械１０００の理想として、サドル１００８を駆動するＹ軸及びテーブル１０１０を駆動するＸ軸に対して、主軸１００２が完全に直交する方向に取り付けられている必要があるが、製造段階で、これらの静的精度を誤差ゼロで組み上げるのは非常に難しく、僅かな誤差を持つ工作機械が殆どである。

図２５Ａに示すように、例えば主軸１００２がＹ軸について傾斜していた場合、ワーク１００６に対してＸ方向に直線でフライス加工を行うと、図２６に示すようにワーク１００６に段差１０１２が生じてしまう。図２６に示した例は、あくまで一例であって、ワーク１００６の短手寸法Ｌｓよりも大きなフライス工具１００４であっても、２パス以上の加工パス、もしくはフライス工具１００４の接触面積が重なりあうような加工パスの場合、上述と同様に段差が発生してしまう。

図２６に示すような段差１０１２の発生を回避する手段としては、製造段階で主軸１００２をＹ軸の送り動作と直交するように精度よく取り付ける必要があるが、例えば、量産現場で外気温等の影響で、工作機械１０００のコラム１０１４や主軸頭１０１６に熱変位が生じると、精度良く主軸１００２を組付けたとしても、結局は、送り軸動作に対して微量の傾斜が生じるという問題がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる工作機械及びワーク平面加工方法を提供することを目的とする。

［１］ 第１の本発明に係る工作機械は、ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、前記テーブルに固定された前記ワークを平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工制御部とを有する工作機械であって、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも１つの接触子と、前記接触子を、前記主軸の少なくとも１つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶する接触子位置記憶部と、前記接触子位置記憶部に記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工のＸＹ平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出部と、前記主軸傾斜角算出部により算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記ＸＹ平面を、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させる座標回転部とを有し、前記ワーク平面加工制御部は、前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする。

これにより、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる。

［２］ 第１の本発明において、前記接触子位置記憶部は、１つの前記接触子を、前記主軸の２以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶してもよい。

これにより、例えば１つの接触子を、主軸の２つの異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めした場合は、ＸＹ平面の一方向（例えばＹ方向）と主軸とを直交した位置関係にすることができる。その結果、他方向（例えばＸ方向）に複数回にわたってフライス加工を行っても、ワークに段差がほとんど生じず、ワークに良好な平坦面を形成することができる。

また、１つの接触子を、主軸の３つの異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めした場合は、ＸＹ平面の一方向（例えばＹ方向）及び他方向（Ｘ方向）と主軸とを直交した位置関係にすることができる。その結果、ワークに段差をほとんど生じさせることなく、ワークに良好な平坦面を形成することができる。

１つの接触子を用いたのは、以下の理由による。すなわち、接触子を複数に設定すると、接触子の位置を計測する処理において、複数の接触子の取り付け誤差の影響を受ける場合がある。そこで、計測対象の接触子を同一のものとすることで、接触子の取り付け誤差に左右されず、精度よくＸＹ平面の一方向と主軸とを直交した位置関係にすることが可能となる。

［３］ 第１の本発明において、前記主軸に複数の前記接触子が設置され、前記接触子位置記憶部は、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の１つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、前記主軸傾斜角算出部は、前記複数の計測値に基づいて、前記ＸＹ平面の少なくとも一方向に関する前記主軸の傾斜角を求めてもよい。

これにより、ＸＹ平面の一方向（例えばＹ方向）と主軸とを直交した関係にすることができ、ワークに段差をほとんど生じさせることなく、ワークに良好な平坦面を形成することができる。

特に、主軸が第１位相での位置決めと位置計測だけで、主軸の前記一方向に関する傾斜角を求めることができる。これは、ＸＹ平面の一方向と主軸とを直交にする工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。

［４］ 第１の本発明において、前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、前記接触子位置記憶部は、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶してもよい。

接触子としてチップを使用することで、特別な専用の測定器具を必要としない。これは、コストの低減につながる。また、実際にワークの加工に使用する工具を使用すればよいため、工具の交差を考慮した位置測定を行うことができる。通常、測定器具を使った場合、工具の交差を考慮して計測値を微調整する必要があるが、その必要がなく、測定作業の簡単化を図ることができる。

［５］ この場合、前記刃先位置測定手段として、前記工具の長さを計測する工具長測定機器を使用することが好ましい。これにより、工具に設置されたチップと工具長測定機器のタッチセンサ面との距離を高精度に測定することができる。なお、工具長測定機器は、接触式、非接触式を問わない。

［６］ 第１の本発明において、前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのＸ方向又はＹ方向に偏位していることが好ましい。これにより、テーブル側に特別な測定機器を取り付ける必要がなく、テーブル上面の設置スペースを確保することができる。

［７］ 第１の本発明において、前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を回転させる回転軸をさらに有してもよい。

通常、テーブルの上面にワークを設置する場合、テーブルの上面がワーク設置面となる。この場合、ＸＹ平面とテーブルのワーク設置面とが平行であるとは限らず、微妙な誤差を有する場合がある。そのため、ワークに対する平面加工後のワークに上述の微妙な誤差が反映するおそれがある。すなわち、ワークの側面形状を長方形状に加工することができない場合がある。

しかし、本発明では、座標回転部にて回転されたＸＹ平面とワーク設置面とが平行になるようにワーク設置面を回転させる回転軸を有することから、ＸＹ平面とワーク設置面とが平行となり、座標回転後のＸＹ平面に基づいて、ワークに対して平面加工を行った場合、ワークの側面形状を長方形状に加工することができ、加工品質を向上させることができる。

［８］ 第１の本発明において、前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を位置決めするナチュラルクランプ治具をさらに有してもよい。これにより、ＸＹ平面とワーク設置面とが平行となり、座標回転後のＸＹ平面に基づいて、ワークに対して平面加工を行った場合、ワークの側面形状を長方形状に加工することができ、加工品質を向上させることができる。

［９］ 第１の本発明において、前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であってもよい。

これにより、複数回にわたってフライス加工を行う場合に、工具の加工パスが重複しても、ワークに段差がほとんど生じず、ワークに良好な平坦面を形成することができる。もちろん、工具の加工パスは、直線状のほか、円弧状であってもよい。

［１０］ 第２の本発明に係るワーク平面加工方法は、ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、該テーブルに設置された前記ワークを平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工方法であって、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも１つの接触子を、前記主軸の少なくとも１つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶する計測値記憶ステップと、記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工のＸＹ平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出ステップと、算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記ＸＹ平面を、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させる座標回転ステップと、を有し、前記座標回転ステップにて回転された前記ＸＹ平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする。

［１１］ 第２の本発明において、前記計測値記憶ステップは、１つの前記接触子を、前記主軸の２以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶してもよい。

［１２］ この場合、前記主軸に複数の前記接触子が設置され、前記計測値記憶ステップは、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の１つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、前記主軸傾斜角算出ステップは、前記複数の計測値に基づいて、前記ＸＹ平面の少なくとも一方向に関する前記主軸の傾斜角を求めてもよい。

［１３］ 第２の本発明において、前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、前記計測値記憶ステップは、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶してもよい。

［１４］ 第２の本発明において、前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのＸ方向又はＹ方向に偏位してもよい。

［１５］ 第２の本発明において、前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であってもよい。

本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法によれば、例えば汎用的な小型工作機械を使用して、大型ワークの平面加工を行う際に、段差の発生をできるだけ抑制することができる。

第１の実施の形態に係る工作機械（第１工作機械）を示す構成図である。 図２Ａはワーク設置面上に位置されたフライス工具のチップの例を示す説明図であり、図２Ｂはフライス工具を上面から見て示す外形図であり、図２Ｃはワークを上面から見て示す一部を省略した外形図である。 図３Ａはワーク設置面上に設置された工具長測定機器のタッチセンサ面に特定チップを位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図３Ｂは図３Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 第１工作機械の処理動作を示すフローチャートである。 図５Ａは図３Ａの状態から主軸を上方に移動させた後、主軸を１８０°回転させた状態をＸ方向から見て示す図であり、図５Ｂは図５Ａに示す状態をＺ方向から見て示す平面図であり、一部を省略して示す。 図６Ａは図５Ａの状態から工具長測定機器のタッチセンサ面に特定チップを位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図６Ｂは図６Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 第１工作機械による平面加工を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る工作機械（第２工作機械）を示す構成図である。 第２工作機械の処理動作を示すフローチャートである。 図１０Ａは主軸を第１位相に設定して工具長測定機器のタッチセンサ面に特定チップを位置決めした状態を示す説明図であり、図１０Ｂは主軸を第１位相から第２位相に設定して工具長測定機器に位置決めした状態を示す説明図であり、図１０Ｃは主軸を第２位相から第３位相に設定して工具長測定機器に位置決めした状態を示す説明図である。 第３の実施の形態に係る工作機械（第３工作機械）の特徴点を示す説明図である。 第３工作機械の処理動作を示すフローチャートである。 図１３Ａは主軸を第１位相に設定して工具長測定機器のタッチセンサ面に第１特定チップを位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図１３Ｂは図１３Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 図１４Ａは主軸の位相を変更せずに、工具長測定機器のタッチセンサ面に第２特定チップを位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図１４Ｂは図１４Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 第４の実施の形態に係る工作機械（第４工作機械）を示す構成図である。 第４工作機械の処理動作を示すフローチャートである。 第５の実施の形態に係る工作機械（第５工作機械）を示す構成図である。 図１８Ａはタッチプローブの測定子をワーク設置面の特定位置に位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図１８Ｂは図１８Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 第５工作機械の処理動作を示すフローチャートである。 図２０Ａは図１８Ａの状態から主軸を上方に移動させた後、主軸を１８０°回転させた状態をＸ方向から見て示す図であり、図２０Ｂは図２０Ａに示す状態をＺ方向から見て示す平面図であり、一部を省略して示す。 図２１Ａは図２０Ａの状態からタッチプローブの測定子をワーク設置面の特定位置に位置決めした状態をＸ方向から見て示す図であり、図２１Ｂは図２１Ａに示す状態をＺ方向から見て示す図であり、一部を省略して示す。 タッチプローブの変形例をＸ方向から見て示す図である。 第６の実施の形態に係る工作機械（第６工作機械）を示す構成図である。 第７の実施の形態に係る工作機械（第７工作機械）を示す構成図である。 図２５Ａは従来例に係る工作機械を示す概略構成図であり、図２５Ｂはフライス工具を上面から見て示す外形図であり、図２５Ｃはワークを上面から見て示す一部を省略した外形図である。 従来の問題点（ワークの表面に段差が形成される）を示す説明図である。

以下、本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法の実施の形態例を図１〜図２４を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

＜第１工作機械＞
先ず、第１の実施の形態に係る工作機械（以下、第１工作機械１０Ａと記す）は、図１に示すように、土台となるベッド１２と、ベッド１２上にサドル１４を介して移動自在に取り付けられ、ワーク１６が固定されるワーク設置面１８を有するテーブル２０と、ベッド１２上に固定され、主軸頭２２を上下移動可能に支持するコラム２４と、主軸頭２２のうち、テーブル２０のワーク設置面１８に対向する位置に設置された主軸２６と、主軸２６に取り付けられ、ワーク１６を平面加工するフライス工具２８と、フライス工具２８を用いてワーク１６を平面加工する際に、ワーク１６の平面に対するフライス工具２８の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工制御部３０とを有する。

テーブル２０は、図示しない一方の送り軸（Ｘ軸）によって、サドル１４上をＸ方向に移動し、サドル１４は、図示しない他方の送り軸（Ｙ軸）によって、ベッド１２上をＹ方向に移動する。このテーブル２０及びサドル１４の移動は、ワーク平面加工制御部３０によって、自動あるいは手動にて実施されるようになっている。つまり、テーブル２０は、該テーブル２０を駆動するＸ軸及びＹ軸により成立するＸＹ平面３１に沿ってＸ方向及びＹ方向に移動する。

フライス工具２８は、主軸２６のうち、テーブル２０のワーク設置面１８に対向する位置に設置され、図２Ａに示すように、ワーク設置面１８に向かって突出する複数のチップ３２を有する。図２Ａでは、代表的に１８０°対向で設置された２つのチップ３２を示すが、実際には、３つ以上のチップ３２がフライス工具２８の円周に沿って例えば等間隔に設置されている。また、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、フライス工具２８の直径Ｄは、ワーク１６の短手寸法Ｌｓよりも小さい。

さらに、図１に示すように、第１工作機械１０Ａは、刃先位置測定部３４と、接触子位置記憶部３６としての刃先位置記憶部３８と、主軸傾斜角算出部４０と、座標回転部４２と、を有する。

刃先位置測定部３４は、主軸２６の変位を測定する主軸変位測定部４４と、ワーク設置面１８に載置固定された工具長測定機器４６とを有する。

工具長測定機器４６は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、タッチセンサ面４６ａを上方に向けてテーブル２０のワーク設置面１８に設置される。後述するように、主軸２６を工具長測定機器４６に向けて移動させ、接触子としての特定のチップ３２（以下、特定チップ３２ａと記す）の刃先がタッチセンサ面４６ａに接触したとき、すなわち、特定チップ３２ａの刃先が工具長測定機器４６に位置決めされたとき、工具長測定機器４６は、主軸変位測定部４４に検知信号Ｓａを出力する。

主軸変位測定部４４は、特定チップ３２ａの移動が開始された時点から特定チップ３２ａの移動量を測定し、工具長測定機器４６からの検知信号Ｓａの入力に基づいて、特定チップ３２ａの移動量を含む計測値を刃先位置記憶部３８に記憶する。

つまり、刃先位置記憶部３８には、刃先位置測定部３４を用いて、特定チップ３２ａの刃先を位置決めする処理を２回実施して得られた複数の計測値（第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２）を記憶する。なお、特定チップ３２ａの刃先が工具長測定機器４６に位置決めされたとき、オペレータが第１工作機械１０Ａの制御盤に設置された実行ボタンを操作することによって、特定チップ３２ａの移動量を含む計測値を刃先位置記憶部３８に記憶するようにしてもよい。

主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された複数の計測値に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角、特に、Ｙ方向に関する傾斜角αｙを求める。

座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、主軸傾斜角算出部４０により算出された主軸２６の傾斜角αｙだけＸ軸周りに回転させる。具体的には、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙを打ち消す方向にＹ軸が駆動するように、Ｙ軸駆動時にＺ軸も同時に駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交する。

ここで、第１工作機械１０Ａの処理動作について図３Ａ〜図７も参照しながら説明する。なお、主軸２６は、初期状態において、機械原点に位置しているとする。

先ず、図４のステップＳ１において、上述した図３Ａに示すように、テーブル２０のワーク設置面１８に工具長測定機器４６を、タッチセンサ面４６ａを上方に向けて載置する。

ステップＳ２において、図３Ｂに示すように、フライス工具２８の先端に設けられた複数のチップのうち、１つのチップ（以下、特定チップ３２ａと記す）がＹ方向を指向するように主軸２６の第１位相を定める。

ステップＳ３において、図３Ｂに示すように、特定チップ３２ａの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

ステップＳ４において、図３Ａに示すように、主軸２６を下方に移動して、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に特定チップ３２ａを位置決めする。

ステップＳ５において、主軸変位測定部４４は特定チップ３２ａの変位、すなわち、特定チップ３２ａの移動量を第１計測値Ｍ１として刃先位置記憶部３８に記憶する。このとき、刃先位置記憶部３８には、三次元座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器４６の設置位置を原点としたとき、Ｘ座標及びＹ座標については変位していないため、Ｘ１＝０、Ｙ１＝０であり、Ｚ１については、特定チップ３２ａのＺ方向の移動量が該当する。

ステップＳ６において、主軸２６を上方に移動して、機械原点に戻す。

ステップＳ７において、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、主軸２６を第１位相から１８０°回転させる。

ステップＳ８において、再度、工具長測定機器４６によって特定チップ３２ａを計測できるように、すなわち、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、特定チップ３２ａの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４をＹ方向へ移動させる。

ステップＳ９において、主軸２６を下方に移動させて、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に特定チップ３２ａを位置決めする。

ステップＳ１０において、主軸変位測定部４４は特定チップ３２ａの変位、すなわち、特定チップ３２ａの移動量を第２計測値Ｍ２として刃先位置記憶部３８に記憶する。このとき、刃先位置記憶部３８には、三次元座標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器４６の設置位置を原点としたとき、Ｘ座標については変位していないため、Ｘ２＝０である。Ｙ２については、ＸＹ平面３１のＹ方向への移動変位量が該当し、Ｚ２については、主軸２６のＺ方向への移動変位量が該当する。

ステップＳ１１において、主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角を求める。上述の例では、Ｘ座標は同一のため、記憶された第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２の各Ｙ座標とＺ座標から三角関数を使用して、主軸２６のＹ軸に関する傾斜角αｙを求める。

ステップＳ１２において、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、主軸傾斜角算出部４０により算出された主軸２６の傾斜角αｙだけＸ軸周りに回転する。具体的には、座標回転部４２は、算出された傾斜角αｙを打ち消す方向にＹ軸が駆動するように、Ｙ軸駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交する。このＸＹ平面３１の座標情報Ｄｘｙは、ＸＹ平面テーブルＴＢに登録される。

そして、ステップＳ１３において、ワーク平面加工制御部３０は、ＸＹ平面テーブルＴＢからＸＹ平面３１の座標情報Ｄｘｙを読み出し、ワーク設置面１８に固定されたワーク１６に対し、座標回転部４２によって座標回転された後のＸＹ平面３１に沿って平面加工を実施する。以下、同様である。

フライス工具２８の直径Ｄが、ワーク１６の短手寸法Ｌｓよりも小さいため、ワークに対して平面加工を行う場合、複数回にわたってフライス加工を実施する必要がある。しかし、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交した位置関係になっていることから、Ｘ軸方向に複数回にわたってフライス加工を実施して、フライス工具２８の加工パスが重複しても、図７に示すように、ワーク１６に段差がほとんど生じず、ワーク１６に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク１６の加工面の平面度を良好にすることができる。これは、フライス工具２８の加工パスが、直線状のほか、円弧状であっても同様である。

第１工作機械１０Ａにおいて、主軸２６の位相を１８０°回転させたのは、以下の理由による。すなわち、特定チップ３２ａを複数に設定すると、複数の特定チップ３２ａの取り付け誤差によって１８０°対向とすることができない場合がある。そこで、計測対象の特定チップ３２ａを同一のものとすることで、複数の特定チップ３２ａの取り付け誤差に左右されず、精度よくＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交した位置関係にすることが可能となる。なお、上述の例では、接触式の工具長測定機器４６を用いたが、干渉がなければ、非接触式の工具長測定機器やセンサ等を使用してもよい。これは、後述する各種実施の形態においても同様である。

＜第２工作機械＞
次に、第２の実施の形態に係る工作機械（以下、第２工作機械１０Ｂと記す）について、図８〜図１０Ｃを参照しながら説明する。

第２工作機械１０Ｂは、上述した第１工作機械１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、ＸＹ平面３１のＸ方向と主軸２６とを直交させ、且つ、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交させる点で異なる。

すなわち、第２工作機械１０Ｂは、図８に示すように、主軸２６のそれぞれ異なる３つの位相で、特定チップ３２ａを同一の工具長測定機器４６に位置決めして得られた複数の計測値（第１計測値Ｍ１〜第３計測値）を刃先位置記憶部３８に記憶する。そして、主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された複数の計測値に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角、特に、Ｙ方向に関する傾斜角αｙとＸ方向に関する傾斜角αｘを求める。

座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙ及び傾斜角αｘを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Ｙ軸及びＸ軸の駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向及びＸ方向と主軸２６とがそれぞれ直交する。

ここで、第２工作機械１０Ｂの処理動作について図９〜図１０Ｃを参照しながら説明する。なお、第１工作機械１０Ａと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。

先ず、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０５において、図１０Ａに示すように、上述した第１工作機械１０Ａでの処理（ステップＳ１〜Ｓ５）と同様の処理を行い、特定チップ３２ａの移動量を第１計測値Ｍ１として刃先位置記憶部３８に記憶する。刃先位置記憶部３８に、三次元座標（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を記憶する場合は、Ｘ１＝０、Ｙ１＝０であり、Ｚ１については、特定チップ３２ａのＺ方向の移動量が該当する。この場合、主軸２６の第１位相での移動量が第１計測値Ｍ１として刃先位置記憶部３８に記憶される。なお、第１位相としては、例えば０°でもよいし、異なる位相（例えば３７°等）であってもよい。

その後、ステップＳ１０６において、主軸２６を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。

ステップＳ１０７において、主軸２６を第１位相から別の位相（第２位相）に回転する。第２位相としては、例えば２４１°等が挙げられる。

ステップＳ１０８において、図１０Ｂに示すように、工具長測定機器４６によって特定チップ３２ａを計測できるように、すなわち、特定チップ３２ａの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

ステップＳ１０９において、主軸２６を下方に移動して、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に特定チップ３２ａを位置決めする。

ステップＳ１１０において、主軸変位測定部４４は特定チップ３２ａの変位、すなわち、特定チップ３２ａの移動量を第２計測値Ｍ２として刃先位置記憶部３８に記憶する。このとき、刃先位置記憶部３８には、三次元座標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を記憶するようにしてもよい。この場合、Ｘ２については、ＸＹ平面３１のＸ方向への移動変位量が該当し、Ｙ２については、ＸＹ平面のＹ方向への移動変位量が該当し、Ｚ２については、主軸２６のＺ方向の移動変位量が該当する。

ステップＳ１１１において、主軸２６を上方に移動して、機械原点に戻す。

ステップＳ１１２において、主軸２６を第２位相から別の位相（第３位相）に回転する。第３位相としては、例えば３０９°等が挙げられる。

ステップＳ１１３において、図１０Ｃに示すように、工具長測定機器４６によって特定チップ３２ａを計測できるように、すなわち、特定チップ３２ａの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

ステップＳ１１４において、主軸２６を下方に移動させて、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に特定チップ３２ａを位置決めする。

ステップＳ１１５において、刃先位置測定部３４は特定チップ３２ａの変位、すなわち、特定チップ３２ａの移動量を第３計測値Ｍ３として刃先位置記憶部３８に記憶する。このとき、刃先位置記憶部３８には、三次元座標（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）を記憶するようにしてもよい。この場合、工具長測定機器４６の設置位置を原点としたとき、Ｘ３については、ＸＹ平面３１のＸ方向への移動変位量が該当し、Ｙ３については、ＸＹ平面３１のＹ方向への移動変位量が該当し、Ｚ３については、主軸２６のＺ方向の移動変位量が該当する。

ステップＳ１１６において、主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された複数の計測値に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角を求める。記憶された第１計測値Ｍ１、第２計測値Ｍ２及び第３計測値Ｍ３の各Ｘ座標、Ｙ座標及びＺ座標から三角関数を使用して、主軸２６のＸ方向に関する傾斜角αｘとＹ方向に関する傾斜角αｙを求める。

ステップＳ１１７において、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、主軸傾斜角算出部４０により算出された主軸２６の傾斜角αｘだけＹ軸周りに回転し、主軸２６の傾斜角αｙだけＸ軸周りに回転する。

具体的には、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙ及び傾斜角αｘを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Ｙ軸及びＸ軸の駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向及びＸ方向と主軸２６とがそれぞれ直交する。

そして、ステップＳ１１８において、ワーク平面加工制御部３０は、座標回転部４２によってＸＹ平面３１が座標回転された後のワーク設置面１８に固定されたワーク１６に対して平面加工を実施する。

このとき、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交した関係になっていることから、Ｘ方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、図７に示すように、ワーク１６に段差がほとんど生じず、ワーク１６に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク１６の加工面の平面度を良好にすることができる。

この第２工作機械１０Ｂでは、ＸＹ平面３１のＸ方向と主軸２６とを直交させ、且つ、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交させるようにしたので、第１工作機械１０Ａよりもさらに加工精度を向上させることができる。特に、加工製品の公差次第では、側面形状が多少台形になっても、加工面の平面度が優先される場合があり、その際には極めて有効な手段となる。

＜第３工作機械＞
次に、第３の実施の形態に係る工作機械（以下、第３工作機械１０Ｃと記す）について、図１１〜図１４Ｂを参照しながら説明する。第３工作機械の全体構成は、図１に示す第１工作機械１０Ａとほぼ同じである。

第３工作機械１０Ｃは、上述した第１工作機械１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、図１１に示すように、主軸２６に２つの特定チップ（第１特定チップ３２ａ及び第２特定チップ３２ｂ）が１８０°対向で取り付けられている点で異なる。

ここで、第３工作機械１０Ｃの処理動作について図１２〜図１４Ｂを参照しながら説明する。なお、第１工作機械１０Ａと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。

先ず、図１２のステップＳ２０１〜Ｓ２０５において、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、上述した第１工作機械１０Ａでの処理（ステップＳ１〜Ｓ５）と同様の処理を行い、第１特定チップ３２ａの移動量を第１計測値Ｍ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）として刃先位置記憶部３８に記憶する。この場合、Ｘ１＝０、Ｙ１＝０であり、Ｚ１については、第１特定チップ３２ａのＺ方向の移動量が該当する。

ステップＳ２０６において、主軸２６を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。

ステップＳ２０７において、主軸２６の位相を変更しないまま、工具長測定機器４６によって、今度は、第２特定チップ３２ｂを計測できるように、すなわち、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、第２特定チップ３２ｂの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

その後、ステップＳ２０８において、主軸２６を下方に移動させて、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に第２特定チップ３２ｂを位置決めする。

ステップＳ２０９において、刃先位置測定部３４は第２特定チップ３２ｂの変位、すなわち、第２特定チップ３２ｂの移動量を第２計測値Ｍ２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）として刃先位置記憶部３８に記憶する。このとき、Ｘ座標については、変位していないため、Ｘ２＝０である。Ｙ２については、ＸＹ平面３１のＹ方向への移動変位量が該当し、Ｚ２については、主軸２６の移動変位量が該当する。

ステップＳ２１０において、主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角を求める。第１工作機械１０Ａの場合と同様に、記憶された第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２の各Ｙ座標とＺ座標から三角関数を使用して、主軸２６のＹ軸に関する傾斜角αｙを求める。

ステップＳ２１１において、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、主軸傾斜角算出部４０により算出された主軸２６の傾斜角αｙだけＸ軸周りに回転する。

そして、ステップＳ２１２において、ワーク平面加工制御部３０は、座標回転部４２によってＸＹ平面３１が座標回転された後のワーク設置面１８に固定されたワーク１６に対して平面加工を実施する。

このとき、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交した関係になっていることから、Ｘ軸方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、図７に示すように、ワーク１６に段差がほとんど生じず、ワーク１６に良好な平坦面を形成することができる。すなわち、ワーク１６の加工面の平面度を良好にすることができる。

この第３工作機械１０Ｃは、第１特定チップ３２ａ及び第２特定チップ３２ｂが１８０°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。この第３工作機械１０Ｃによれば、主軸２６の第１位相での位置決め及び計測だけで、主軸２６の傾斜角αｙを求めることができ、ＸＹ平面のＹ方向と主軸２６とを直交にする処理の工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。

＜第４工作機械＞
次に、第４の実施の形態に係る工作機械（以下、第４工作機械１０Ｄと記す）について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。

第４工作機械１０Ｄは、上述した第３工作機械１０Ｃとほぼ同様の構成を有するが、ＸＹ平面３１のＸ方向と主軸２６とを直交させ、且つ、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交させる点で異なる。

すなわち、第４工作機械１０Ｄは、図１５に示すように、主軸２６のそれぞれ異なる２つの位相で、第１特定チップ３２ａ及び第２特定チップ３２ｂ（図１１参照）を同一の工具長測定機器４６に位置決めして得られた複数の計測値（第１計測値Ｍ１〜第４計測値）を刃先位置記憶部３８に記憶する。

主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された複数の計測値に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角、特に、Ｙ方向に関する傾斜角αｙと、Ｘ方向に関する傾斜角αｘを求める。

座標回転部４２は、第２工作機械１０Ｂと同様に、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙ及び傾斜角αｘを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Ｙ軸及びＸ軸駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向及びＸ方向と主軸２６とがそれぞれ直交する。

ここで、第４工作機械１０Ｄの処理動作について図１６を参照しながら説明する。なお、第３工作機械１０Ｃと同様の処理を行うステップについては、その重複説明を省略する。

先ず、図１６のステップＳ３０１〜Ｓ３０９において、上述した第３工作機械１０Ｃでの処理（ステップＳ２０１〜Ｓ２０９）と同様の処理を行い、第１特定チップ３２ａの移動量を第１計測値Ｍ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）として刃先位置記憶部３８に記憶し、第２特定チップ３２ｂの移動量を第２計測値Ｍ２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）として刃先位置記憶部３８に記憶する。

その後、ステップＳ３１０において、主軸２６を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。

ステップＳ３１１において、主軸２６を第１位相から別の位相（第２位相）に回転する。

ステップＳ３１２において、再度、工具長測定機器４６によって第１特定チップ３２ａを計測できるように、すなわち、第１特定チップ３２ａの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

ステップＳ３１３において、主軸２６を下方に移動させて、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に第１特定チップ３２ａを位置決めする。

ステップＳ３１４において、刃先位置測定部３４は、第１特定チップ３２ａの変位、すなわち、第１特定チップ３２ａの移動量を第３計測値Ｍ３（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）として刃先位置記憶部３８に記憶する。

ステップＳ３１５において、主軸２６を上方に移動させて、例えば機械原点に戻す。

ステップＳ３１６において、主軸２６の位相を第２位相にしたまま、工具長測定機器４６によって、今度は、第２特定チップ３２ｂを計測できるように、すなわち、第２特定チップ３２ｂの下方に工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分が位置するように、テーブル２０やサドル１４を移動する。

ステップＳ３１７において、主軸２６を下方に移動させて、工具長測定機器４６のタッチセンサ面４６ａの中央部分に第２特定チップ３２ｂを位置決めする。

ステップＳ３１８において、刃先位置測定部３４は第２特定チップ３２ｂの変位、すなわち、第２特定チップ３２ｂの移動量を第４計測値Ｍ４（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）として刃先位置記憶部３８に記憶する。

ステップＳ３１９において、主軸傾斜角算出部４０は、刃先位置記憶部３８に記憶された第１計測値Ｍ１〜第４計測値Ｍ４に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角αｘ及びαｙを求める。

ステップＳ３２０において、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙ及び傾斜角αｘを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Ｙ軸及びＸ軸の駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向及びＸ方向と主軸２６とがそれぞれ直交する。

そして、ステップＳ３２１において、ワーク平面加工制御部３０は、座標回転部４２によってＸＹ平面３１が座標回転された後のワーク設置面１８に固定されたワーク１６に対して平面加工を実施する。

この第４工作機械においては、ＸＹ平面３１のＸ方向及びＹ方向と主軸２６とが共に直交した位置関係になっていることから、ワーク１６に段差をほとんど生じさせることなく、ワーク１６に良好な平坦面を形成することができる。しかも、第３工作機械１０Ｃよりもさらに加工精度を向上させることができ、加工製品の公差次第では、側面形状が多少台形になっても、平面度が優先される場合があり、その際には極めて有効な手段となる。

この第４工作機械１０Ｄは、第１特定チップ３２ａ及び第２特定チップ３２ｂが１８０°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。この第４工作機械１０Ｄによれば、主軸２６の第１位相での位置決め及び計測と、主軸２６の第２位相での位置決め及び計測だけで、主軸２６の傾斜角αｘ及びαｙを求めることができ、ＸＹ平面３１のＸ方向と主軸２６とを直交にし、且つ、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交にする工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。

＜第５工作機械＞
次に、第５の実施の形態に係る工作機械（以下、第５工作機械１０Ｅと記す）について、図１７〜図２１Ｂを参照しながら説明する。

第５工作機械１０Ｅは、図１７に示すように、上述した第１工作機械１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、工具長測定機器４６の代わりに、タッチプローブ１００を用いた測定子位置測定部１０１を有し、刃先位置記憶部３８の代わりに、該刃先位置記憶部３８と同様の処理動作を行う接触子位置記憶部３６としての測定子位置記憶部１０２を有する点で異なる。

タッチプローブ１００は、図１８Ａに示すように、主軸２６のうち、ワーク設置面１８に対応した部分に装着されるセンサ部１０４と、センサ部１０４の下部から下方に延び、途中で屈曲あるいは湾曲し、先端に接触子としての球状の測定子１０６が固定されたシャンク１０８とを有する。シャンク１０８は、センサ部１０４の下部から下方に延びる第１シャンク部１０８ａと、第１シャンク部１０８ａの下部から横方向に延びる第２シャンク部１０８ｂと、第２シャンク部１０８ｂの先端部から下方に延びる第３シャンク部１０８ｃとを有する。第３シャンク部１０８ｃの先端に、測定子１０６が固定されている。

そして、後述するように、主軸２６をワーク設置面１８に向けて移動させ、測定子１０６がワーク設置面１８に接触したとき、すなわち、タッチプローブ１００の測定子１０６が位置決めされたとき、センサ部１０４は、主軸変位測定部４４に検知信号Ｓａを出力する。

主軸変位測定部４４は、主軸２６の下方への移動が開始された時点から主軸２６の移動量を測定し、タッチプローブ１００のセンサ部１０４からの検知信号Ｓａの入力に基づいて、測定子１０６の移動量を含む計測値を測定子位置記憶部１０２に記憶する。

つまり、測定子位置記憶部１０２には、タッチプローブ１００を用いて、測定子１０６を位置決めする処理を２回実施して得られた複数の計測値（第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２）を記憶する。

ここで、第５工作機械１０Ｅの処理動作について図１９〜図２１Ｂも参照しながら説明する。なお、主軸２６は、初期状態において、機械原点に位置しているとする。

先ず、図１９のステップＳ４０１において、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、主軸２６の下端に設けられたタッチプローブ１００の測定子１０６がＹ方向を指向するように主軸２６の第１位相を定める。

ステップＳ４０２において、主軸２６を下方に移動させて、タッチプローブ１００の測定子１０６をワーク設置面１８の特定位置（図１８Ｂ等において×で示す位置）に接触させて、測定子１０６を位置決めする。

ステップＳ４０３において、主軸変位測定部４４は主軸２６の変位、すなわち、測定子１０６の移動量を第１計測値Ｍ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）として測定子位置記憶部１０２に記憶する。Ｘ座標及びＹ座標については、変位していないため、Ｘ１＝０、Ｙ１＝０であり、Ｚ１については、測定子１０６のＺ方向の移動量が該当する。

ステップＳ４０４において、主軸２６を上方に移動させて、機械原点に戻す。

ステップＳ４０５において、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、主軸２６を第１位相から１８０°回転させる。

ステップＳ４０６において、再度、測定子１０６がワーク設置面１８の上述した特定位置に位置決めできるように、テーブル２０やサドル１４を移動させる。

ステップＳ４０７において、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、主軸２６を下方に移動させて、タッチプローブ１００の測定子１０６を位置決めする。

ステップＳ４０８において、主軸変位測定部４４は主軸２６の変位、すなわち、測定子１０６の移動量を第２計測値Ｍ２（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）として測定子位置記憶部１０２に記憶する。Ｘ座標については、変位していないため、Ｘ２＝０である。Ｙ２については、ＸＹ平面３１のＹ方向への移動変位量が該当し、Ｚ２については、主軸２６の移動変位量が該当する。

ステップＳ４０９において、主軸傾斜角算出部４０は、測定子位置記憶部１０２に記憶された第１計測値Ｍ１及び第２計測値Ｍ２に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角αｙを求める。上述の例では、Ｘ軸座標は同一のため、記憶された第１計測値Ｍ１と第２計測値Ｍ２のＹ軸座標とＺ軸座標から三角関数を使用して、主軸２６の傾斜角αｙを求める。

ステップＳ４１０において、座標回転部４２は、ＸＹ平面３１を、主軸傾斜角算出部４０により算出された主軸２６の傾斜角αｙだけＸ軸周りに回転する。具体的には、座標回転部４２は、算出された傾斜角αｙを打ち消す方向にＹ軸が駆動するように、Ｙ軸駆動時にＺ軸も同時駆動する。これにより、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とが直交する。

そして、ステップＳ４１１において、ワーク平面加工制御部３０は、ワーク設置面１８に固定されたワーク１６に対し、座標回転部４２によって座標回転された後のＸＹ平面３１に沿って平面加工を実施する。

このとき、第１工作機械１０Ａと同様に、Ｘ方向に複数回にわたってフライス加工を行っても、ワーク１６に段差がほとんど生じず、ワーク１６に良好な平坦面を形成することができる。特に、この第５工作機械１０Ｅでは、主軸２６に設置されたタッチプローブ１００を使用したので、テーブル２０側に特別な測定機器を取り付ける必要がなく、テーブル２０の上面の設置スペースを確保することができる。

第５工作機械１０Ｅにおいて、主軸２６の位相を１８０°回転させたのは、以下の理由による。すなわち、測定子１０６を複数に設定すると、複数の測定子１０６の取り付け誤差によって１８０°対向とすることができない場合がある。そこで、計測対象の測定子１０６を同一のものとすることで、複数の測定子１０６の取り付け誤差に左右されず、精度よくＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交した関係にすることが可能となる。

もちろん、上述した第２工作機械１０Ｂと同様に、主軸２６のそれぞれ異なる３つの位相で、測定子１０６を特定位置に位置決めして得られた複数の計測値（第１計測値Ｍ１〜第３計測値Ｍ３）に基づいて、ＸＹ平面３１に対する主軸２６のＹ方向に関する傾斜角αｙとＸ方向に関する傾斜角αｘを求めるようにしてもよい。そして、座標回転部４２によって、ＸＹ平面３１を、算出された傾斜角αｙ及び傾斜角αｘを打ち消す方向にそれぞれの軸が駆動するように、Ｙ軸及びＸ軸駆動時にＺ軸も同時駆動することで、ＸＹ平面３１のＹ方向及びＸ方向と主軸２６とをそれぞれ直交した位置関係にすることができる。

また、第３工作機械１０Ｃで使用した第１特定チップ３２ａ及び第２特定チップ３２ｂと同様に、図２２に示すように、１８０°対向で設置された２つの測定子（第１測定子１０６ａ及び第２測定子１０６ｂ）を有するタッチプローブ１００を使用するようにしてもよい。

この場合、第１測定子１０６ａ及び第２測定子１０６ｂが１８０°対向であって、且つ、取り付け誤差が加工精度に影響を及ぼさないレベルであれば好ましく実施することができる。しかも、主軸２６の第１位相での位置決め及び計測だけで、主軸２６の傾斜角αｙを求めることができ、ＸＹ平面３１のＹ方向と主軸２６とを直交にする処理の工数の削減及び作業時間の短縮化を図ることができる。

＜第６工作機械＞
次に、第６の実施の形態に係る工作機械（以下、第６工作機械１０Ｆと記す）について、図２３を参照しながら説明する。

上述した第２工作機械１０Ｂ、第４工作機械１０Ｄ等では、ＸＹ平面３１に対する主軸２６の傾斜角に基づいて、ＸＹ平面３１と主軸２６とを直交した関係に補正（座標回転）するようにしている。

ところで、テーブル２０の上面にワーク１６を設置する場合、テーブル２０の上面がワーク設置面１８となる。この場合、ＸＹ平面３１とテーブル２０のワーク設置面１８とが平行であるとは限らないため、ワーク１６の側面形状を長方形状に加工することができない場合がある。

そこで、第６工作機械１０Ｆでは、ＸＹ平面３１とワーク設置面１８とを平行にする手段を有する。すなわち、ワーク設置面１８をテーブル２０の上面に設定するのではなく、ＸＹ平面３１と平行とされたワーク設置面１８を新たに設定する。なお、ＸＹ平面３１と主軸２６とを直交した関係にする手段は、上述した第２工作機械１０Ｂ、第４工作機械１０Ｄ等を採用することができる。

そして、第６工作機械１０Ｆは、テーブル２０の上面上に、２つの回転軸（第１回転軸１１０ａ及び第２回転軸１１０ｂ）にて姿勢を自在に変更可能とされた２軸テーブル１１２を有する。

２軸テーブル１１２は、ワーク１６を主軸２６に向けて支持する支持部１１４と、支持部１１４を水平軸周りに回転駆動する第２回転軸１１０ｂと、支持部１１４と第２回転軸１１０ｂとを垂直軸周りに回転駆動する第１回転軸１１０ａとを有する。この場合、支持部１１４の上面が新たなワーク設置面１８となる。

そして、主軸２６のＹ方向に関する傾斜角αｙとＸ方向に関する傾斜角αｘとを使用して、２軸テーブル１１２と主軸２６とが直交するように、第１回転軸１１０ａと第２回転軸１１０ｂを回転させる。これによって、２軸テーブル１１２のワーク設置面１８と主軸２６とが直交した状態となる。

これにより、ＸＹ平面３１とワーク設置面１８とが平行となり、座標回転後のＸＹ平面３１に基づいて、ワーク１６に対して平面加工を行った場合、ワーク１６の加工面の平面度を良好にすることができる。しかも、ワーク１６の側面形状を長方形状に加工することができることから、ワーク１６の加工面とワーク設置面１８も平行となり、加工品質を向上させることができる。

＜第７工作機械＞
次に、第７の実施の形態に係る工作機械（以下、第７工作機械１０Ｇと記す）について、図２４を参照しながら説明する。

この第７工作機械１０Ｇにおいても、ＸＹ平面３１とワーク設置面１８とを平行にする手段を有する。この場合も、ワーク設置面１８をテーブル２０の上面に設定するのではなく、ＸＹ平面３１と平行とされたワーク設置面１８を新たに設定する。なお、ＸＹ平面３１と主軸２６とを直交した位置関係にする手段は、上述した第２工作機械１０Ｂ、第４工作機械１０Ｄ等を採用することができる。

そして、第７工作機械１０Ｇは、テーブル２０の上面に設置され、複数のナチュラルロッド（例えば第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃ）を進退可能に保持したナチュラルクランプ治具１２０と、主軸２６に設置され、複数のナチュラルロッドの位置決めに使用する基準工具１２４とを有する。

ナチュラルクランプ治具１２０は、ベース１２６と、該ベース１２６に対して進退可能に取り付けられた第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃとを有する。これら第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃは、各先端にて１つの平面（ワーク設置面１８）が形成されるように、ベース１２６上の任意の位置に設置される。

ナチュラルクランプ治具１２０は、一般的なものでよく、以下のような構成を採用することができる。

すなわち、第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃは、常に上方に付勢するバネにより支えられている。基準工具１２４の下降に伴って、それぞれの突出量が各々予め設定された突出量となった段階で位置決めされ、位置決めに伴う圧力上昇によって油圧により第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃをクランプさせる。

あるいは、第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃは、初期状態ではベース１２６内に位置されている。基準工具１２４がそれぞれの突出量に対応する高さに到達した段階で、第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃが、ピストン等によって上方に移動し、それぞれの突出量が各々予め設定された突出量となった段階で位置決めされ、位置決めに伴う圧力上昇によって油圧により第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃをクランプさせる。

そして、主軸２６のＹ方向に関する傾斜角αｙとＸ方向に関する傾斜角αｘとを使用して、ワーク設置面１８と主軸２６とが直交するように、第１ナチュラルロッド１２２Ａ〜第３ナチュラルロッド１２２Ｃの突出量を決定し、位置決めする。これによって、ワーク設置面１８と主軸２６とが直交した状態となる。

すなわち、この第７工作機械１０Ｇにおいても、ＸＹ平面３１とワーク設置面１８とが平行となり、座標回転後のＸＹ平面３１に基づいて、ワーク１６に対して平面加工を行った場合、ワーク１６の加工面の平面度を良好にすることができる。しかも、ワーク１６の側面形状を長方形状に加工することができることから、ワーク１６の加工面とワーク設置面１８も平行となり、加工品質を向上させることができる。

なお、本発明に係る工作機械及びワーク平面加工方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０Ａ〜１０Ｇ…第１工作機械〜第７工作機械
１６…ワーク １８…ワーク設置面
２０…テーブル ２６…主軸
２８…フライス工具 ３０…ワーク平面加工制御部
３１…ＸＹ平面 ３２…チップ
３２ａ…特定チップ（第１特定チップ） ３２ｂ…第２特定チップ
３４…刃先位置測定部 ３６…接触子位置記憶部
３８…刃先位置記憶部 ４０…主軸傾斜角算出部
４２…座標回転部 ４４…主軸変位測定部
４６…工具長測定機器 １００…タッチプローブ
１０１…測定子位置測定部 １０２…測定子位置記憶部
１０４…センサ部 １０６…測定子
１０６ａ…第１測定子 １０６ｂ…第２測定子
１０８…シャンク １１０ａ…第１回転軸
１１０ｂ…第２回転軸 １１２…２軸テーブル
１１４…支持部 １２０…ナチュラルクランプ治具
１２２Ａ〜１２２Ｃ…第１ナチュラルロッド〜第３ナチュラルロッド
１２４…基準工具 αｘ…Ｘ方向に関する傾斜角
αｙ…Ｙ方向に関する傾斜角
Ｍ１〜Ｍ４…第１計測値〜第４計測値

Claims (15)

1. ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、前記テーブルに固定された前記ワークを、平面加工のＸＹ平面中、一方向（Ｘ方向）に沿って平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工制御部とを有する工作機械であって、
   前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも１つの接触子と、
   前記接触子を、前記主軸の少なくとも１つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶する接触子位置記憶部と、
   前記接触子位置記憶部に記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工の前記ＸＹ平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出部と、
   前記主軸傾斜角算出部により算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記ＸＹ平面を、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させて、前記ＸＹ平面の少なくとも他方向（Ｙ方向）と前記主軸とを直交させる座標回転部とを有し、
   前記ワーク平面加工制御部は、前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とする工作機械。
2. 請求項１記載の工作機械において、
   前記接触子位置記憶部は、１つの前記接触子を、前記主軸の２以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶することを特徴とする工作機械。
3. 請求項１記載の工作機械において、
   前記主軸に複数の前記接触子が設置され、
   前記接触子位置記憶部は、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の１つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、
   前記主軸傾斜角算出部は、前記複数の計測値に基づいて、前記ＸＹ平面の少なくとも他方向に関する前記主軸の傾斜角を求めることを特徴とする工作機械。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械において、
   前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、
   前記接触子位置記憶部は、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶することを特徴とする工作機械。
5. 請求項４記載の工作機械において、
   前記刃先位置測定手段として、前記工具の長さを計測する工具長測定機器を使用することを特徴とする工作機械。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械において、
   前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、
   前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのＸ方向又はＹ方向に偏位していることを特徴とする工作機械。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械において、
   前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を回転させる回転軸をさらに有することを特徴とする工作機械。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械において、
   前記座標回転部にて回転された前記ＸＹ平面と前記ワーク設置面とが平行になるように前記ワーク設置面を位置決めするナチュラルクランプ治具をさらに有することを特徴とする工作機械。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の工作機械において、
   前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であることを特徴とする工作機械。
10. ワークが固定されるワーク設置面を有するテーブルと、該テーブルに設置された前記ワークを、平面加工のＸＹ平面中、一方向（Ｘ方向）に沿って平面加工する工具が取り付けられた主軸と、前記工具とを用いて前記ワークを平面加工する際に、前記ワークの平面に対する前記工具の投影面積が一部重なり合うように加工を行うワーク平面加工方法であって、
    前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置された少なくとも１つの接触子を、前記主軸の少なくとも１つの位相で同一点に位置決めした上で、前記接触子の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶する計測値記憶ステップと、
    記憶された前記複数の前記計測値に基づいて、平面加工の前記ＸＹ平面に対する前記主軸の傾斜角を算出する主軸傾斜角算出ステップと、
    算出された前記主軸の傾斜角に基づいて、前記ＸＹ平面を、Ｘ軸周り及びＹ軸周りのうち、少なくともいずれか一方の軸周りに回転させて、前記ＸＹ平面の少なくとも他方向（Ｙ方向）と前記主軸とを直交させる座標回転ステップと、を有し、
    前記座標回転ステップにて回転された前記ＸＹ平面上で、前記ワークの平面を加工することを特徴とするワーク平面加工方法。
11. 請求項１０記載のワーク平面加工方法において、
    前記計測値記憶ステップは、１つの前記接触子を、前記主軸の２以上の異なる位相でそれぞれ同一点に位置決めして得られた複数の計測値を記憶することを特徴とするワーク平面加工方法。
12. 請求項１０記載のワーク平面加工方法において、
    前記主軸に複数の前記接触子が設置され、
    前記計測値記憶ステップは、複数の前記接触子を、それぞれ前記主軸の１つの位相で同一点に位置決めした上で、複数の前記接触子の各位置を計測する処理を実施して得られた複数の計測値を記憶し、
    前記主軸傾斜角算出ステップは、前記複数の計測値に基づいて、前記ＸＹ平面の少なくとも他方向に関する前記主軸の傾斜角を求めることを特徴とするワーク平面加工方法。
13. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のワーク平面加工方法において、
    前記接触子は、前記工具のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたチップであり、
    前記計測値記憶ステップは、前記テーブルに固定された刃先位置測定手段を用いて、前記チップの刃先を位置決めした上で、前記刃先の位置を計測する処理を少なくとも２回実施して得られた複数の計測値を記憶することを特徴とするワーク平面加工方法。
14. 請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のワーク平面加工方法において、
    前記接触子は、前記主軸のうち、前記テーブルに対向する位置に設置されたタッチプローブの測定子であり、
    前記測定子は、前記主軸の中心軸から前記テーブルのＸ方向又はＹ方向に偏位していることを特徴とするワーク平面加工方法。
15. 請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のワーク平面加工方法において、
    前記工具の径は、前記ワークの短手寸法よりも小径であることを特徴とするワーク平面加工方法。

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