(57)【要約】【課題】高速切削領域において有効な振動切削が可能な振動切削装置およびその方法を提供すること。【解決手段】振動切削装置１の制御装置１０は、切削工具７４および被切削物Ｗの一方を振動させる基本振動の切削逃げ方向の振動速度と補助振動の切削逃げ方向の振動速度とを同期させることにより、切削逃げ方向の振動速度を倍増させることができる。これにより、倍増させた振動速度より小さい速度まで切削速度を高めても、切削工具と被切削物とを微小時間離脱させることが可能となる。また、切削工具７４および被切削物Ｗの一方を振動させる基本振動の切削逃げ方向の振動速度と、切削工具７４および被切削物Ｗの他方を振動させる補助振動の切削方向の振動速度とを同期させることにより、切削工具と被切削物との隙間を広げることができる。よって、高速切削領域において切削抵抗力や切削熱を低減させることができるという有効な振動切削を行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具と被切削物とを相対移動させて前記切削工具で前記被切削物を切削する移動手段と、
前記切削工具および前記被切削物の一方を前記切削工具に掛かる切削抵抗における前記被切削物の接線方向の成分の方向（切削逃げ方向という）および前記切削逃げ方向とは逆方向（切削方向という）の基本振動で振動させる基本振動手段と、
前記切削工具および前記被切削物の一方又は他方を前記切削逃げ方向および前記切削方向の補助振動で振動させる補助振動手段と、を備える振動切削装置。
【請求項２】
前記基本振動手段は、前記切削工具の工具支持体に設けられ、前記工具支持体に対して前記切削工具を振動させる加振装置を含み、
前記補助振動手段は、前記工具支持体又は前記被切削物の被切削物支持体をベッドに対して振動させる、請求項１の振動切削装置。
【請求項３】
前記補助振動手段は、前記基本振動により前記切削工具と前記被切削物とが離間しているときに、前記切削逃げ方向の速度を有する前記補助振動を前記基本振動に重畳する、請求項１又は２の振動切削装置。
【請求項４】
前記補助振動手段は、前記移動手段に過駆動電流を加えることを指令することにより、前記切削逃げ方向の速度を有する補助振動を前記基本振動に重畳する、請求項３の振動切削装置。
【請求項５】
前記補助振動手段は、前記基本振動により前記切削工具と前記被切削物とが離間しているときに、前記相対移動と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する前記補助振動で前記切削工具および前記被切削物の一方又は他方を振動させる、請求項１から４の何れか一項の振動切削装置。
【請求項６】
前記補助振動手段は、前記移動手段に駆動電流を瞬断することを指令することにより、前記相対移動と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動で前記切削工具および前記被切削物の他方を振動させる、請求項５の振動切削装置。
【請求項７】
前記補助振動の周期は、前記基本振動の周期より長い、請求項１から６の何れか一項の振動切削装置。
【請求項８】
前記補助振動の周期は、前記基本振動の周期の整数倍である、請求項７の振動切削装置。
【請求項９】
前記補助振動は、パルス状の振動速度を有する、請求項１から８の何れか一項の振動切削装置。
【請求項１０】
切削工具と被切削物とを相対移動させて前記切削工具で前記被切削物を切削する移動工程と、
前記切削工具および前記被切削物の一方を前記切削工具に掛かる切削抵抗における前記被切削物の接線方向の成分の方向（切削逃げ方向という）および前記切削逃げ方向とは逆方向（切削方向という）の基本振動で振動させる基本振動工程と、
前記切削工具および前記被切削物の一方又は他方を前記切削逃げ方向および前記切削方向の補助振動で振動させる補助振動工程と、を備える振動切削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具と被切削物とを相対振動させて切削工具で被切削物を切削する振動切削装置および振動切削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、切削工具に切削方向と直角な方向の超音波振動および超音波振動より低周波の振動を重畳して与え、切り屑を微細化して被切削物を切削する装置が記載されている。また、特許文献２には、切削工具に切削方向および切屑流出方向の振動を重畳して与え、切削工具の切削抵抗力を低減させて被切削物を切削する装置が記載されている。
【０００３】
また、特許文献３には、加工ホーンに基本共振周波数および複数の高次共振周波数の振動を加えて加工する超音波振動加工装置が記載されており、この技術を振動切削装置に適用することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１４０７０１号公報
【特許文献２】特開平７−６８４０１号公報
【特許文献３】特開２００１−２７６７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の振動切削装置では、切削方向と直角な方向の振動を利用しているため、切削中に切削工具と被切削物とが周期的に微小時間離脱しない場合があり、その場合は切削工具と被切削物との隙間に切削液が十分に供給されないので、切削抵抗力や切削熱を低減させることができない。
【０００６】
また、特許文献２に記載の振動切削装置では、切削方向の振動を利用しているため、現有の振動素子の最高振動速度よりも高速の切削速度での高速切削領域では、切削中に切削工具と被切削物とが周期的に微小時間離脱せず、上述の装置と同様に振動切削の効果を得ることができない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の技術を適用した振動切削装置では、共振を利用しているため、大幅な振動速度の向上は困難であり、高速の切削速度での高速切削領域では、切削中に切削工具と被切削物とが周期的に微小時間離脱せず、上述の装置と同様に振動切削の効果を得ることができない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高速切削領域において有効な振動切削を行うことができる振動切削装置および振動切削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（請求項１）本発明の振動切削装置は、切削工具と被切削物とを相対移動させて前記切削工具で前記被切削物を切削する移動手段と、前記切削工具および前記被切削物の一方を前記切削工具に掛かる切削抵抗における前記被切削物の接線方向の成分の方向（切削逃げ方向という）および前記切削逃げ方向とは逆方向（切削方向という）の基本振動で振動させる基本振動手段と、前記切削工具および前記被切削物の一方又は他方を前記切削逃げ方向および前記切削方向の補助振動で振動させる補助振動手段と、を備える。
【００１０】
本発明によると、切削工具および被切削物の一方を振動させる基本振動の切削逃げ方向の振動速度と補助振動の切削逃げ方向の振動速度とを同期させることにより、切削逃げ方向の振動速度を倍増させることができる。これにより、倍増させた振動速度より小さい速度まで切削速度を高めても、切削工具と被切削物とを周期的に微小時間離脱させることが可能となる。また、切削工具および被切削物の一方を振動させる基本振動の切削逃げ方向の振動速度と、切削工具および被切削物の他方を振動させる補助振動の切削方向の振動速度とを同期させることにより、切削工具と被切削物との隙間を広げることができる。よって、高速切削領域において切削工具と被切削物との隙間に切削液が十分に供給されるので、切削抵抗力や切削熱を低減させることができるという有効な振動切削を行うことができる。そして、切削工具の長寿命化および高速切削等の加工条件の向上等を図ることができる。
【００１１】
（請求項２）また、前記基本振動手段は、前記切削工具の工具支持体に設けられ、前記工具支持体に対して前記切削工具を振動させる加振装置を含み、前記補助振動手段は、前記工具支持体又は前記被切削物の被切削物支持体をベッドに対して振動させるとよい。これにより、振動対象が明確であるので、基本振動および補助振動を容易に発生させることができる。
【００１２】
（請求項３）また、前記補助振動手段は、前記基本振動により前記切削工具と前記被切削物とが離間しているときに、前記切削逃げ方向の速度を有する前記補助振動を前記基本振動に重畳するとよい。これにより、切削工具と被切削物との隙間を確実に広げることができる。
【００１３】
（請求項４）また、前記補助振動手段は、前記移動手段に過駆動電流を加えることを指令することにより、前記前記切削逃げ方向の速度を有する補助振動を前記基本振動に重畳するとよい。これにより、離間方向の速度を有する補助振動を確実に発生させることができる。
【００１４】
（請求項５）また、前記補助振動手段は、前記基本振動により前記切削工具と前記被切削物とが離間しているときに、前記相対移動と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する前記補助振動で前記切削工具および前記被切削物の他方を振動させるとよい。これにより、切削工具と被切削物との基本振動を除く相対移動を一時停止させることができるので、切削工具と被切削物との隙間を確実に広げることができる。また、上述の相対移動と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動および前述の切削逃げ方向の速度を有する補助振動を組み合わせることにより、切削工具と被切削物との隙間をさらに広げることができる。
【００１５】
（請求項６）また、前記補助振動手段は、前記移動手段に駆動電流を瞬断することを指令することにより、前記相対移動と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動で前記切削工具および前記被切削物の他方を振動させるとよい。これにより、切削工具と被切削物との基本振動を除く相対移動を確実に一時停止させることができる。
【００１６】
（請求項７）また、前記補助振動の周期は、前記基本振動の周期より長いとよい。これにより、補助振動の加振対象の重量が増しても補助振動に確実に発生させることができる。
（請求項８）また、前記補助振動の周期は、前記基本振動の周期の整数倍であるとよい。これにより、基本振動の切削逃げ方向の振動速度と補助振動の切削逃げ方向の振動速度とを確実に同期させることができる。
（請求項９）また、前記補助振動は、パルス状の振動速度を有するとよい。これにより、補助振動の周波数を高めることが可能となる。
【００１７】
（請求項１０）本発明の振動切削方法は、切削工具と被切削物とを相対移動させて前記切削工具で前記被切削物を切削する移動工程と、前記切削工具および前記被切削物の一方を前記切削工具に掛かる切削抵抗における前記被切削物の接線方向の成分の方向（切削逃げ方向という）および前記切削逃げ方向とは逆方向（切削方向という）の基本振動で振動させる基本振動工程と、前記切削工具および前記被切削物の一方又は他方を前記切削逃げ方向および前記切削方向の補助振動で振動させる補助振動工程と、を備える。本発明の振動切削方法によれば、上述した振動切削装置における効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る振動切削装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図１の振動切削装置の制御装置の詳細構成を示す図である。
【図３】図１の振動切削装置の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】基本振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図５】離間方向の速度を有する補助振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図６】基本振動と補助振動とを重畳した振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図７】切削工具と被切削物とが離間しているときに離間方向の速度を有する補助振動を基本振動に重畳した場合の切削工具および被切削物の状態を示す図であり、（ａ）は、切削工具が切削方向側に最も移動して瞬停している状態を示す図、（ｂ）は、切削工具が切削逃げ方向側に最大振動速度Ｖａで距離ｅｂ移動している状態を示す図、（ｃ）は、切削工具が（ｂ）の位置から切削方向側に距離ｅｂ移動して瞬停している状態を示す図である。
【図８】基本振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図９】テーブルの移動速度の経時変化を示す図である。
【図１０】テーブルに付与する補助振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図１１】テーブルに補助振動を付与したときの移動速度の経時変化を示す図である。
【図１２】切削工具と被切削物とが離間しているときに切削工具と被切削物との相対移動を一時停止させる補助振動を基本振動に重畳した場合の切削工具および被切削物の状態を示す図であり、（ａ）は、切削工具が切削方向側に最も移動して瞬停している状態を示す図、（ｂ）は、切削工具が切削逃げ方向側に距離ｆ移動している状態を示す図、（ｃ）は、切削工具が（ｂ）の位置から切削方向側に距離ｇ移動して瞬停している状態を示す図である。
【図１３】基本振動、数値制御プログラムにより指令した補助振動および基本振動と補助振動とを重畳した振動の振動速度の経時変化を示す図である。
【図１４】振動切削装置としてＮＣ旋盤を用いたときの切削工具の振動方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１．振動切削装置の機械構成）
振動切削装置１の一例として、ヘール加工が可能な４軸立形マシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。つまり、当該振動切削装置１は駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）および１つの回転軸（Ｃ軸）を有する機械である。
図１に示すように、振動切削装置１は、ベッド２と、テーブル３（被切削物支持体）と、コラム４と、スライダ５と、主軸ヘッド６（工具支持体）と、主軸７と、加振装置８と、自動工具交換装置９と、制御装置１０等とから概略構成される。
【００２０】
ベッド２は、ほぼ矩形状からなり、床上に配置される。ただし、ベッド２の形状は矩形状に限定されるものではない。ベッド２上には、テーブル３および自動工具交換装置９が備えられている。また、ベッド２の後方側には、コラム４が立設されている。
テーブル３は、矩形状からなり、ベッド２上に備えられた前後方向（Ｙ軸線方向）に延びるガイド部材３１にＹ軸線方向にスライド可能に設けられている。そして、ガイド部材３１には、テーブル３をＹ軸方向にスライドさせるボールネジ機構３２を有するテーブル用モータ３３が備えられている。テーブル３上には、被切削物Ｗが載置固定される。
【００２１】
コラム４は、ほぼ門形状からなり、ベッド２の後方側に立設されている。コラム４の脚部材４１には、制御装置１０が備えられ、コラム４の上部材４２には、スライダ５が備えられている。
スライダ５は、コラム４の上部材４２の前面に形成された案内面４２ａに沿って左右方向（Ｘ軸線方向）に移動可能に設けられている。そして、スライダ５をＸ軸線方向に移動させるボールネジ機構５１を有するスライダ用モータ５２が、コラム４の上部材４２に備えられている。
【００２２】
主軸ヘッド６は、スライダ５の前面に形成された案内面５ａに沿って上下方向（Ｚ軸線方向）に移動可能に設けられている。そして、主軸ヘッド６をＺ軸線方向に移動させるボールネジ機構６１を有する主軸ヘッド用モータ６２が、スライダ５に備えられている。
主軸７は、主軸ヘッド６にＣ軸線方向に延在し、かつＣ軸線回りで回転可能に支持されている。そして、主軸７をＣ軸線回りで回転させるギヤ機構７１を有する主軸用モータ７２が、主軸ヘッド６に内蔵されている。主軸７の下端には、工具ホルダ７３が取り付けられ、工具ホルダ７３には、被切削物Ｗを切削するバイト等の切削工具７４が着脱可能に装着されている。つまり、切削工具７４は、主軸ヘッド６に対して、Ｃ軸線回りに回転可能に取り付けられている。
【００２３】
加振装置８は、例えば圧電素子等の振動素子を備え、工具ホルダ７３に取り付けられ、切削工具７４を負の切削速度の方向（以下、切削逃げ方向という）および正の切削速度の方向（以下、切削方向という）の基本振動で振動可能に構成されている。なお、切削逃げ方向および切削方向についての詳細は後述する。
自動工具交換装置９には、図略の複数種の切削工具７４が備えられている。そして、自動工具交換装置９は、主軸７との間で切削工具７４を自動的に交換可能に構成されている。
制御装置１０は、詳細は後述するが、テーブル用モータ３３、スライダ用モータ５２、主軸ヘッド用モータ６２、主軸用モータ７２および加振装置８を駆動制御して工作物Ｗの加工の制御を行う。
【００２４】
（２．制御装置の構成）
図２に示すように、制御装置１０は、テーブル移動制御部１１と、スライダ移動制御部１２と、ヘッド移動制御部１３と、主軸回転制御部１４と、基本振動制御部１５と、補助振動制御部１６等とを備えて構成される。ここで、各部１１〜１６は、それぞれ個別のハードウエアにより構成することもできるし、ソフトウエアによりそれぞれ実現する構成とすることもできる。
【００２５】
テーブル移動制御部１１は、テーブル用モータ３３の回転駆動を制御してテーブル３をガイド部材３１に沿ってＹ軸線方向に往復移動させる。
スライダ移動制御部１２は、スライダ用モータ５２の回転駆動を制御してスライダ５を案内面４２ａに沿ってＸ軸線方向に往復移動させる。
ヘッド移動制御部１３は、主軸ヘッド用モータ６２の回転駆動を制御して主軸ヘッド６を案内面５ａに沿ってＺ軸線方向に往復移動させる。
主軸回転制御部１４は、主軸用モータ７２の回転駆動を制御して主軸７を所定の回転角度で回転駆動させる。
【００２６】
基本振動制御部１５は、加振装置８の駆動を制御して工具ホルダ７３に装着された切削工具７４を所定の基本振動の振動速度で切削逃げ方向および切削方向に振動させる。切削逃げ方向とは、切削工具７４に掛かる切削抵抗における被切削物Ｗの接線方向の成分の方向、すなわち主分力方向であり、切削方向とは、切削逃げ方向とは逆方向である。具体的には、図２に示すように、被切削物Ｗをテーブル３のＹ軸線方向の移動により図示矢印ａ方向にのみ移動させ、切削工具７４を移動させずにＹ軸線方向と平行な図示矢印ｂ方向およびｃ方向に振動させ、被切削物Ｗの上面に溝をヘール加工する場合を考えると、図示矢印ｂ方向が切削逃げ方向であり、図示矢印ｃ方向が切削方向である。
補助振動制御部１６は、詳細は後述するが、上述の基本振動に基本振動と同一方向の補助振動を重畳させるために、基本振動制御部１５からの同期タイミング信号に合わせてテーブル移動制御部１１、スライダ移動制御部１２および主軸回転制御部１４に制御指令を送出する。
【００２７】
なお、テーブル３、ガイド部材３１、ボールネジ機構３２、テーブル用モータ３３、スライダ５、案内面４２ａ、ボールネジ機構５１、スライダ用モータ５２、主軸ヘッド６、案内面５ａ、ボールネジ機構６１、主軸ヘッド用モータ６２、主軸７、ギヤ機構７１、主軸用モータ７２、テーブル移動制御部１１、スライダ移動制御部１２、ヘッド移動制御部１３および主軸回転制御部１４等が、本発明の「移動手段」に相当し、加振装置８および基本振動制御部１５等が、本発明の「基本振動手段」に相当し、補助振動制御部１６等が、本発明の「補助振動手段」に相当する。
【００２８】
（３．振動切削の動作）
次に、制御装置１０による振動切削の動作を被切削物Ｗの上面に溝をヘール加工する場合で説明する。先ず、図３に示すように、加工開始準備を行う（ステップＳ１）。すなわち、テーブル移動制御部１１、スライダ移動制御部１２および主軸回転制御部１４は、テーブル用モータ３３、スライダ用モータ５２および主軸用モータ７２の回転駆動を制御して、テーブル３およびスライダ５を移動させるとともに主軸７を回転させ、切削工具７４を被切削物Ｗの上面の加工開始点に位置決めする。
【００２９】
次に、切削工具７４を基本振動で振動させる（ステップＳ２）。すなわち、基本振動制御部１５は、加振装置８の駆動を制御して工具ホルダ７３に装着された切削工具７４を所定の基本振動の振動速度で切削逃げ方向および切削方向に振動させる。具体的には、図４に示すように、切削工具７４を周期Ｔａ、最大振動速度Ｖａ（切削逃げ方向を−、切削方向を＋とする）の正弦波の基本振動で切削逃げ方向および切削方向に振動させる。
【００３０】
これにより、例えば、切削逃げ方向の振動速度Ｖが、０からＶａに上昇して再び０に低下する時点ｔａ、ｔｂ、ｔｃ間では、被切削物Ｗおよび切削工具７４は、図７に示すように動作する。なお、図７では、便宜上、図２と同様に、被切削物Ｗはテーブル３のＹ軸線方向の移動により図示矢印ａ方向にのみ移動し、切削工具７４は移動せずにＹ軸線方向と平行な図示矢印ｂ方向（切削逃げ方向）およびｃ方向（切削方向）に振動しているものとする。
【００３１】
図７（ａ）に示すように、時点ｔａにおいては、被切削物Ｗは、切削工具７４に向かって所定の等速度で移動しており、切削工具７４は、切削方向側に最も振動して瞬停している。そして、図７（ｂ）に示すように、時点ｔｂにおいては、被切削物Ｗは、切削工具７４に向かって図７（ａ）の位置から距離ｄｂ移動しており、切削工具７４は、図７（ｂ）の破線で示すように、切削逃げ方向側に最大振動速度Ｖａで距離ｅｂ振動している。そして、図７（ｃ）に示すように、時点ｔｃにおいては、被切削物Ｗは、切削工具７４に向かって図７（ｂ）の位置から距離ｄｂ移動しており、切削工具７４は、図７（ｂ）の位置から切削方向側に距離ｅｂ振動して瞬停している。
【００３２】
ここで、振動切削においては、切削工具７４と被切削物Ｗとが周期的に微小時間離脱することにより、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間に切削液が十分に供給され、切削抵抗力や切削温度を低減することができる。仮に、図７（ｂ）のとき、被切削物Ｗの移動距離ｄｂが、切削工具７４の振動距離ｅｂ以上のときは、被切削物Ｗと切削工具７４との隙間は、図７（ａ）の状態以上に狭まることになるので、上記振動切削の効果を得ることができない。
【００３３】
そこで、図３に示すように、上記基本振動に補助振動を重畳させる（ステップＳ３）。すなわち、補助振動制御部１６は、基本振動により切削工具７４と被切削物Ｗとが離間しているとき、基本振動制御部１５から出力される同期タイミング信号を入力したら、切削逃げ方向の速度を有する補助振動を基本振動に同期させて重畳させるために、テーブル移動制御部１１に制御指令を送出する。これにより、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間を確実に広げることができる。
【００３４】
具体的には、切削工具７４が切削逃げ方向側に移動しているとき、テーブル用モータ３３に対し過駆動電流を加える動作を基本振動に同期させて行う。これにより、切削逃げ方向の速度を有する補助振動を確実に発生させることができる。すなわち、図５に示すように、例えば時点ｔａ〜ｔｂの間に同期タイミング信号を入力したら、切削逃げ方向の瞬間的なパルス状の振動速度Ｖｂを有する補助振動を発生させ、以降は基本振動の周期Ｔａより長く且つ基本振動の周期Ｔａの整数倍（本例では、４倍）である周期Ｔｂで上記補助振動を発生させる。すると、図６に示すように、補助振動が基本振動に重畳され、切削逃げ方向の最大振動速度Ｖｃ（＞Ｖａ）を有する重畳信号となる。
【００３５】
そして、補助振動の周期Ｔｂは、基本振動の周期Ｔａより長いので、補助振動の加振対象の重量が増しても補助振動を確実に発生させることができる。また、補助振動の周期Ｔｂは、基本振動の周期Ｔａの整数倍（本例では、４倍）であるので、基本振動の切削逃げ方向の振動速度と補助振動の切削逃げ方向の振動速度とを確実に同期させることができる。また、補助振動の振動速度はパルス状であるので、補助振動の周波数を高めることが可能となる。
【００３６】
これにより、図７（ｂ）の実線で示すように、時点ｔｂにおいては、切削工具７４は、切削逃げ方向側に最大振動速度Ｖｃ（＞Ｖａ）で距離ｅｃ（＞ｅｂ）振動することになる。よって、被切削物Ｗの移動距離ｄｂを切削工具７４の振動距離ｅｃより小さくすることにより、被切削物Ｗと切削工具７４との隙間を図７（ａ）の状態以上に広げることができるので、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間に切削液が十分に供給され、切削抵抗力や切削温度を低減することができる。そして、切削工具７４の長寿命化および高速切削等の加工条件の向上等を図ることができる。
【００３７】
そして、図３に示すように、加工を開始し（ステップＳ４）、その後に加工が完了したか否かを判断し（ステップＳ５）、加工が完了していない場合は加工を継続し（ステップＳ６）、加工が完了した場合は処理を終了する。
【００３８】
（４．補助振動の別形態）
上述の実施形態では、補助振動制御部１６は、基本振動により切削工具７４と被切削物Ｗとが離間しているときに、切削逃げ方向の速度を有する補助振動を基本振動に重畳させるようにしたが、テーブル３の移動方向と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動でテーブル３を振動させるために、テーブル移動制御部１１に制御指令を送出するようにしてもよい。
【００３９】
具体的には、切削工具７４が切削逃げ方向側に振動しているとき、テーブル用モータ３３に対し駆動電流を瞬断させる動作を基本振動に同期させて行う。これにより、テーブル３の移動方向と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動を確実に発生させることができる。すなわち、切削工具７４は、図８に示すように、周期Ｔａ、最大振動速度Ｖａ（切削逃げ方向を−、切削方向を＋とする）の正弦波の基本振動で切削逃げ方向および切削方向に振動している。テーブル３は、図９に示すように、一定の移動速度Ｕｔで切削逃げ方向に移動している。
【００４０】
そして、図１０に示すように、例えば時点ｔａ〜ｔｂの間の時点ｔｄに同期タイミング信号を入力したら、切削方向の瞬間的なパルス状の振動速度Ｕｔを有する補助振動を発生させ、以降は基本振動の周期Ｔａより長く且つ基本振動の周期Ｔａの整数倍（本例では、４倍）である周期Ｔｂで上記補助振動を発生させる。すると、図１１に示すように、テーブル３の移動速度は０となりテーブル３が一時停止する。
【００４１】
このときの切削工具７４および被切削物Ｗの状態を図１２を参照して説明する。なお、図１２では、便宜上、図２と同様に、被切削物Ｗはテーブル３のＹ軸線方向の移動により図示矢印ａ方向にのみ移動し、切削工具７４は移動せずにＹ軸線方向と平行な図示矢印ｂ方向（切削逃げ方向）およびｃ方向（切削方向）に振動しているものとする。
【００４２】
例えば切削工具７４が図１２（ａ）の時点ｔａの状態から切削逃げ方向側にｆだけ振動した図１２（ｂ）の時点ｔｄで、テーブル用モータ３３の駆動電流が瞬断されるので、テーブル３の移動は一時停止される。これにより、切削工具７４と被切削物Ｗとの基本振動を除く相対移動を確実に一時停止させることができる。
【００４３】
そして、図１２（ｃ）の時点ｔｂで、被切削物Ｗと切削工具７４との隙間を図１２（ｂ）の時点ｔｄの状態から切削逃げ方向側の移動分ｇだけ広げることができるので、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間に切削液が十分に供給され、切削抵抗力や切削温度を低減することができる。なお、上述のテーブル３の移動方向と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動を基本振動に重畳させる場合、図１の振動切削装置１では、切削方向がＹ軸線方向のときのみにしか対応できないので、Ｘ軸線方向の切削にも対応させるためには、テーブル３をＸ軸線方向に往復移動させる機構が別途必要となる。
【００４４】
上述の実施形態では、補助振動制御部１６は、基本振動により切削工具７４と被切削物Ｗとが離間しているときに、切削逃げ方向の速度を有する補助振動を基本振動に重畳させ、上述の別形態では、テーブル３の移動方向と逆方向且つ大きさ同一の速度成分を有する補助振動をテーブル３の移動に付与する構成としたが、両者を組み合わせた構成としてもよい。これにより、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間をさらに広げることができる。
【００４５】
また、上述の実施形態では、補助振動制御部１６により補助振動を基本振動に重畳させる構成としたが、振動切削装置１の動作を制御する数値制御プログラム上で記述、例えば切削工具７４の位置指令に補助振動の指令を記述して基本振動に重畳させる構成としてもよい。具体的に、図１３を参照して説明する。なお、図４に示す基本振動は図１３においても同一である。
【００４６】
すなわち、図１３の一点鎖線で示すように、基本振動の周期Ｔａより長く且つ基本振動の周期Ｔａの整数倍（本例では、４倍）である周期Ｔｃ、最大振動速度Ｖａ（切削逃げ方向を−、切削方向を＋とする）の正弦波の補助振動の指令を切削工具７４の位置指令に記述する。すると、図１３に示すように、一点鎖線で示す補助振動が、破線で示す基本振動に重畳され、実線で示す切削逃げ方向の最大振動速度２・Ｖａを有する重畳信号となる。
【００４７】
よって、時点ｔａにおいては、被切削物Ｗは、切削工具７４に向かって所定の等速度で移動しているのに対し、切削工具７４は、切削逃げ方向側に最大振動速度２・Ｖａで移動しているので、被切削物Ｗと切削工具７４との隙間を広げることができ、切削工具７４と被切削物Ｗとの隙間に切削液が十分に供給され、切削抵抗力や切削温度を低減することができる。なお、数値制御プログラム上で記述する代わりに、テーブル移動制御部１１のＰＩＤ制御等のパラメータを変更することにより、テーブル用モータ３３をサーボ発振させるようにしても同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
また、切削工具７４、工具ホルダ７３および加振装置８等を一体で加振させる補助加振装置を設け、補助振動制御部１６により補助振動を基本振動に重畳させるように構成してもよい。この補助加振装置としては、例えば圧電素子等の振動素子を備えたものや油圧を利用したもの等がある。切削工具７４、工具ホルダ７３および加振装置８等の加振対象の重量がある場合は、補助加振装置を複数搭載するように構成してもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、ヘール加工が可能な４軸立形マシニングセンタを例に説明したが、ＮＣ旋盤等の工作機械であっても同様に適用可能である。図１４に示すように、ＮＣ旋盤で円筒状の被切削物Ｗａの外周面を切削工具Ｔで溝加工する場合を考えると、このときの切削工具Ｔの振動方向である切削逃げ方向は、切削工具Ｔに掛かる切削抵抗における被切削物Ｗａの接線方向の成分の方向、すなわち主分力方向ｍであり、切削方向は、切削逃げ方向ｍとは逆方向ｎである。
【符号の説明】
【００５０】
１：振動切削装置、  ３：テーブル、  ５：スライダ、  ５ａ：案内面、  ６：主軸ヘッド、  ７：主軸、  ８：加振装置、  １１：テーブル移動制御部、  １２：スライダ移動制御部、  １３：ヘッド移動制御部、  １４：主軸回転制御部、  １５：基本振動制御部、  １６：補助振動制御部、  ３１：ガイド部材、  ３２：ボールネジ機構、  ３３：テーブル用モータ、  ４２ａ：案内面、  ５１：ボールネジ機構、  ５２：スライダ用モータ、  ６１：ボールネジ機構、  ６２：主軸ヘッド用モータ、  ７１：ギヤ機構、  ７２：主軸用モータ、  ７４：切削工具、  Ｗ：被切削物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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