(57)【要約】  ユーザの設定した条件に基づいて、切削工具を往復振動させながら加工送り方向に送り、ワークの切削加工を円滑に行うとともにワーク加工面の外観を向上させることが可能な工作機械とその制御装置を提供すること。  制御手段（Ｃ１）を、動作指令が可能な周期に起因する振動周波数に応じて相対的な回転の回転数と、相対的な回転の１回転当たりの往復振動の振動数とを定めるように構成し、制御手段によって定められた回転数または振動数を調整する調整手段を設けた工作機械（１００）とその制御装置（Ｃ）。
2017051745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械に設けられ、
前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、前記工作機械に前記ワークの加工を実行させる制御手段を有する工作機械の制御装置において、
前記制御手段を、動作指令が可能な周期に起因する振動周波数に応じて前記相対的な回転の回転数と、前記相対的な回転の１回転当たりの前記往復振動の振動数とを定めるように構成し、前記制御手段によって定められた前記回転数または前記振動数を調整する調整手段を設けた工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記振動手段を、前記加工送り方向に沿って、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる構成とした請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
前記振動手段を、往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる構成とした請求項１または請求項２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記相対的な回転の回転数と前記往復振動の振動数と前記振動周波数とをそれぞれパラメータとし、該パラメータの少なくとも１つの値を前記制御手段に対して設定する設定手段と、
前記パラメータのうち未設定の値を所定の値に設定し、該設定した値に基づいて前記設定手段によって設定されたパラメータの値を補正する補正手段とを設け、
前記調整手段が、前記補正手段による補正後の前記相対的な回転の回転数または前記振動数を調整している請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の工作機械の制御装置。
【請求項５】
前記相対的な回転の回転数または前記振動数を調整するための調整値が前記設定手段により設定され、前記調整手段を、前記調整値に基づいて前記調整させる構成とした請求項４に記載の工作機械の制御装置。
【請求項６】
前記補正手段が、前記振動周波数に基づいた定数で、前記回転数と前記振動数とが反比例するように、前記パラメータのうち未設定の値を所定の値に定めるとともに、前記設定手段によって設定されたパラメータの値を補正するように構成された請求項４または請求項５に記載の工作機械の制御装置。
【請求項７】
前記設定手段により設定されるパラメータを前記回転数とし、
前記補正手段が、前記振動数を予め定められた複数の所定の値に定め、前記振動周波数を、前記制御装置が固有に備える所定の値に定め、前記設定手段によって設定された前記回転数の値を、各振動数の値と定められた振動周波数とに基づき補正するように構成された請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の工作機械の制御装置。
【請求項８】
前記設定手段により設定されるパラメータを、前記回転数と前記振動数とし、
前記補正手段が、設定された前記回転数と前記振動数を、前記振動周波数に基づいて定まる前記回転数と前記振動数の値に補正するように構成された請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の工作機械の制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の制御装置を備えた工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工時の切屑を順次分断しながらワークの加工を行う工作機械の制御装置及びこの制御装置を備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを切削加工する切削工具と、この切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この工作機械の制御装置は、切削工具とワークとの相対的な回転と、ワークに対する切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、工作機械にワークの加工を実行させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許５０３３９２９号公報（段落００４９参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の工作機械において、制御装置による動作指令は、所定の周期で行われる。
このため、切削工具とワークとを相対的に振動させる振動周波数は、前記制御装置による動作指令が可能な周期に起因する限られた値となる。
しかしながら、従来の工作機械は、前記振動周波数が考慮されないため、前記相対的な回転の任意の回転数に対して、ワーク１回転当たりのワークに対する切削工具の任意の振動数の条件で前記往復振動させることができない場合があるという問題があった。
さらに、切削工具を往復振動させて切削加工を行うことに起因して発生するワーク加工面の筋状の模様線により、ワーク加工面の外観が低下する場合があるという問題がある。【０００５】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、切削工具を往復振動させながら加工送り方向に送り、ワークの切削加工を円滑に行うとともに、ワーク加工面の外観を向上させることができる工作機械の制御装置及びこの制御装置を備えた工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本請求項１に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械に設けられ、前記切削工具とワークとの相対的な回転と、前記ワークに対する前記切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、前記工作機械に前記ワークの加工を実行させる制御手段を有する工作機械の制御装置において、前記制御手段を、動作指令が可能な周期に起因する振動周波数に応じて前記相対的な回転の回転数と、前記相対的な回転の１回転当たりの前記往復振動の振動数とを定めるように構成し、前記制御手段によって定められた前記回転数または前記振動数を調整する調整手段を設けたことにより、前述した課題を解決するものである。【０００７】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記振動手段を、前記加工送り方向に沿って、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる構成としたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。【０００８】
本請求項３に係る工作機械の制御装置は、請求項１または請求項２に記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記振動手段を、往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが重複するように、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる構成としたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。【０００９】
本請求項４に係る工作機械の制御装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記制御手段が、前記相対的な回転の回転数と前記往復振動の振動数と前記振動周波数とをそれぞれパラメータとし、該パラメータの少なくとも１つの値を前記制御手段に対して設定する設定手段と、前記パラメータのうち未設定の値を所定の値に設定し、該設定した値に基づいて前記設定手段によって設定されたパラメータの値を補正する補正手段とを設け、前記調整手段が、前記補正手段による補正後の前記相対的な回転の回転数または前記振動数を調整していることにより、前述した課題を解決するものである。【００１０】
本請求項５に係る工作機械の制御装置は、請求項４に記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記相対的な回転の回転数または前記振動数を調整するための調整値が前記設定手段により設定され、前記調整手段を、前記調整値に基づいて前記調整させる構成としたことにより、前述した課題を解決するものである。【００１１】
本請求項６に係る工作機械の制御装置は、請求項４または請求項５に記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記補正手段が、前記振動周波数に基づいた定数で、前記回転数と前記振動数とが反比例するように、前記パラメータのうち未設定の値を所定の値に定めるとともに、前記設定手段によって設定されたパラメータの値を補正するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。【００１２】
本請求項７に係る工作機械の制御装置は、請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記設定手段により設定されるパラメータを前記回転数とし、前記補正手段が、前記振動数を予め定められた複数の所定の値に定め、前記振動周波数を、前記制御装置が固有に備える所定の値に定め、前記設定手段によって設定された前記回転数の値を、各振動数の値と定められた振動周波数とに基づき補正するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。【００１３】
本請求項８に係る工作機械の制御装置は、請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載された工作機械の制御装置の構成に加えて、前記設定手段により設定されるパラメータを、前記回転数と前記振動数とし、前記補正手段が、設定された前記回転数と前記振動数を、前記振動周波数に基づいて定まる前記回転数と前記振動数の値に補正するように構成されたことにより、前述した課題をさらに解決するものである。【００１４】
本請求項９に係る工作機械は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の制御装置を備えたことによって、前述した課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における工作機械の制御装置によれば、制御手段が、振動周波数に応じて回転数と振動数との条件を定めることによって、ワークの切削加工を円滑に行わせることができる。
更に、制御手段によって定められた回転数または振動数は、調整手段により、例えば、ユーザによる調整が可能となり、調整手段による調節可能な範囲において、回転数または振動数を調整して、ワーク加工面の外観を向上させることが可能となる。【００１６】
また、本発明の工作機械は、上記工作機械の制御装置によって、ワークの切削加工を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例の工作機械の概略を示す図。
【図２】本発明の実施例の切削工具とワークとの関係を示す概略図。
【図３】本発明の実施例の切削工具の往復振動および位置を示す図。
【図４】本発明の実施例の主軸ｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の関係を示す図。
【図５】本発明の実施例の指令周期と振動周波数との関係を示す図。
【図６】本発明の実施例の振動数と回転数と振動周波数との関係を示す図。
【図７】本発明の実施例の補正手段による補正の変形例として示す振動数と振動周波数とに対応する回転数のテーブル。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、ワークを切削加工する切削工具と、この切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備えた工作機械に設けられ、切削工具とワークとの相対的な回転と、ワークに対する切削工具の往復振動を伴う送り動作とによって、工作機械にワークの加工を実行させる制御手段を有する工作機械の制御装置において、制御手段を、動作指令が可能な周期に起因する振動周波数に応じて相対的な回転の回転数と、相対的な回転の１回転当たりの往復振動の振動数とを定めるように構成し、制御手段によって定められた回転数または振動数を調整する調整手段を設けたことにより、切削工具を往復振動させながら加工送り方向に送り、ワークの切削加工を円滑に行うとともに、ワーク加工面の外観を向上させるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の実施例の制御装置Ｃを備えた工作機械１００の概略を示す図である。
工作機械１００は、主軸１１０と、切削工具台１３０Ａとを備えている。
主軸１１０は、ワーク保持手段としてチャック１２０を介してワークＷを保持する。
主軸１１０は、図示しない主軸モータの動力によって回転駆動されるように主軸台１１０Ａに支持されている。
前記主軸モータとして主軸台１１０Ａ内において、主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に形成される従来公知のビルトインモータ等が考えられる。【００２０】
主軸台１１０Ａは、工作機械１００のベッド側に、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向となるＺ軸方向に移動自在に搭載されている。
主軸１１０は、主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向送り機構１６０によって、前記Ｚ軸方向に移動する。
Ｚ軸方向送り機構１６０は、主軸１１０をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構を構成している。【００２１】
Ｚ軸方向送り機構１６０は、前記ベッド等のＺ軸方向送り機構１６０の固定側と一体的なベース１６１と、ベース１６１に設けられたＺ軸方向に延びるＺ軸方向ガイドレール１６２とを備えている。
Ｚ軸方向ガイドレール１６２に、Ｚ軸方向ガイド１６４を介してＺ軸方向送りテーブル１６３がスライド自在に支持されている。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３側にリニアサーボモータ１６５の可動子１６５ａが設けられ、ベース１６１側にリニアサーボモータ１６５の固定子１６５ｂが設けられている。【００２２】
Ｚ軸方向送りテーブル１６３に主軸台１１０Ａが搭載され、リニアサーボモータ１６５の駆動によってＺ軸方向送りテーブル１６３が、Ｚ軸方向に移動駆動される。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３の移動によって主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０のＺ軸方向への移動が行われる。【００２３】
切削工具台１３０Ａは、ワークＷを加工するバイト等の切削工具１３０が装着されて、切削工具１３０を保持する刃物台を構成している。
Ｘ軸方向送り機構１５０が、工作機械１００のベッド側に設けられている。【００２４】
Ｘ軸方向送り機構１５０は、前記ベッド側と一体的なベース１５１と、Ｚ軸方向に対して上下方向で直交するＸ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１５２とを備えている。
Ｘ軸方向ガイドレール１５２はベース１５１に固定され、Ｘ軸方向ガイドレール１５２には、Ｘ軸方向送りテーブル１５３がＸ軸方向ガイド１５４を介してスライド自在に支持されている。
Ｘ軸方向送りテーブル１５３には、切削工具台１３０Ａが搭載される。【００２５】
リニアサーボモータ１５５は可動子１５５ａおよび固定子１５５ｂを有し、可動子１５５ａはＸ軸方向送りテーブル１５３に設けられ、固定子１５５ｂはベース１５１に設けられている。
Ｘ軸方向送りテーブル１５３がリニアサーボモータ１５５の駆動によってＸ軸方向ガイドレール１５２に沿ってＸ軸方向に移動すると、切削工具台１３０ＡがＸ軸方向に移動し、切削工具１３０がＸ軸方向に移動する。
なお、Ｙ軸方向送り機構を設けてもよい。
Ｙ軸方向は、図示のＺ軸方向およびＸ軸方向に直交する方向である。
前記Ｙ軸方向送り機構は、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の構造とすることができる。【００２６】
Ｘ軸方向送り機構１５０をＹ軸方向送り機構を介してベッドに搭載することにより、Ｙ軸方向送りテーブルをリニアサーボモータの駆動によってＹ軸方向に移動させ、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向に加えてＹ軸方向に移動させ、切削工具１３０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることができる。【００２７】
前記Ｙ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してベッドに搭載し、前記Ｙ軸方向送りテーブルに切削工具台１３０Ａを搭載してもよい。【００２８】
刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構）と前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）とが協動し、Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構によるＸ軸方向とＹ軸方向への切削工具台１３０Ａの移動と、Ｚ軸方向送り機構１６０による主軸台１１０Ａ（主軸１１０）のＺ軸方向への移動によって、切削工具台１３０Ａに装着されている切削工具１３０は、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に送られる。
主軸１１０の回転、Ｘ軸方向送り機構１５０やＺ軸方向送り機構１６０等の移動は、制御装置Ｃで制御される。【００２９】
前記主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）と前記刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構）とから構成される送り手段により、主軸１１０と切削工具台１３０Ａとを相対的に移動させ、切削工具１３０を、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に送ることによって、図２に示すように、ワークＷは、前記切削工具１３０により任意の形状に切削加工される。【００３０】
なお、本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａの両方を移動するように構成しているが、主軸台１１０Ａを工作機械１００のベッド側に移動しないように固定し、刃物台移動機構を、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
この場合、前記送り手段が、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる刃物台移動機構から構成され、固定的に位置決めされて回転駆動される主軸１１０に対して、切削工具台１３０Ａを移動させることによって、前記切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。【００３１】
また、切削工具台１３０Ａを工作機械１００のベッド側に移動しないように固定し、主軸移動機構を、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
この場合、前記送り手段が、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる主軸台移動機構から構成され、固定的に位置決めされる切削工具台１３０Ａに対して、主軸台１１０Ａを移動させることによって、前記切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。【００３２】
なお、本実施形態においては、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構、Ｚ軸方向送り機構１６０は、リニアサーボモータによって駆動されるように構成されているが、従来公知のボールネジとサーボモータとによる駆動等とすることもできる。【００３３】
本実施形態においては、ワークＷと切削工具１３０とを相対的に回転させる回転手段が、前記ビルトインモータ等の前記主軸モータによって構成され、ワークＷと切削工具１３０との相対的な回転は、主軸１１０の回転駆動によって行われる。
本実施例では、切削工具１３０に対してワークＷを回転させる構成としたが、ワークＷに対して切削工具１３０を回転させる構成としてもよい。
この場合、切削工具１３０としてドリル等の回転工具が考えられる。
主軸１１０の回転、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構は、制御装置Ｃが有する制御部Ｃ１を制御手段として、制御部Ｃ１によって駆動制御される。
制御部Ｃ１は、各送り機構を振動手段として、各々対応する移動方向に沿って往復振動させながら、主軸台１１０Ａ又は切削工具台１３０Ａを各々の方向に移動させるように制御するように予め設定されている。【００３４】
各送り機構は、制御部Ｃ１の制御により、図３に示すように、主軸１１０又は切削工具台１３０Ａを、１回の往復振動において、所定の前進量だけ前進（往動）移動してから所定の後退量だけ後退（復動）移動し、その差の進行量だけ各移動方向に移動させ、協動してワークＷに対して前記切削工具１３０を前記加工送り方向に送る。【００３５】
工作機械１００は、図４に示すように、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構により、切削工具１３０が前記加工送り方向に沿った往復振動しながら、主軸１回転分、すなわち、主軸位相０度から３６０度まで変化したときの前記進行量の合計を送り量として、加工送り方向に送られることによって、ワークＷの加工を行う。【００３６】
ワークＷが回転した状態で、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）が、往復振動しながら移動し、切削工具１３０によって、ワークＷを所定の形状に外形切削加工する場合、ワークＷの周面は、正弦曲線状に切削される。
なお、正弦曲線状の波形の谷を通過する仮想線（１点鎖線）において、主軸位相０度から３６０度まで変化したときの位置の変化量が、前記送り量を示す。
図４に示されるように、ワークＷの１回転当たりの主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａの振動数Ｎが、３．５回（振動数Ｎ＝３．５）を例に説明する。【００３７】
この場合、主軸１１０のｎ回転目（ｎは１以上の整数）とｎ＋１回転目の切削工具１３０により旋削されるワークＷ周面形状の位相が、主軸位相方向（グラフの横軸方向）でずれる。
このため、ｎ＋１回転目の前記位相の谷の最低点（切削工具１３０によって送り方向に最も切削された点となる点線波形グラフの山の頂点）の位置が、ｎ回転目の前記位相の谷の最低点（実線波形グラフの山の頂点）の位置に対して、主軸位相方向でずれる。【００３８】
これにより、切削工具１３０の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが一部重複し、ワークＷ周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれ、この部分では、切削中に切削工具１３０が、ワークＷに対して何ら切削を行わずに空削りする、空振り動作が生じる。
切削加工時にワークＷから生じる切屑は、前記空振り動作によって順次分断される。
工作機械１００は、切削工具１３０の切削送り方向に沿った前記往復振動によって切屑を分断しながら、ワークＷの外形切削加工等を円滑に行うことができる。【００３９】
切削工具１３０の前記往復振動によって切屑を順次分断する場合、ワークＷ周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれていればよい。
言い換えると、ワーク周面のｎ＋１回転目における復動時の切削工具１３０の軌跡が、ワーク周面のｎ回転目における切削工具１３０の軌跡まで到達すればよい。
ｎ＋１回転目とｎ回転目のワークＷにおける切削工具１３０により旋削される形状の位相が一致（同位相）とならなければよく、必ずしも１８０度反転させる必要はない。【００４０】
例えば、振動数Ｎは、１．１や１．２５、２．６、３．７５等とすることができる。
ワークＷの１回転で１回より少ない振動（０＜振動数Ｎ＜１．０）を行うように設定することもできる。
この場合、１振動に対して１回転以上主軸１１０が回転する。
振動数Ｎは、１振動当たりの主軸１１０の回転数として設定することもできる。【００４１】
工作機械１００において、制御部Ｃ１による動作指令は、所定の指令周期で行われる。
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動は、前記指令周期に基づく所定の周波数で動作が可能となる。
例えば、制御部Ｃ１によって１秒間に２５０回の指令を送ることが可能な工作機械１００の場合、制御部Ｃ１による動作指令は、１÷２５０＝４（ｍｓ）周期（基準周期）で行われる。【００４２】
前記指令周期は前記基準周期に基づいて定まり、一般的には前記基準周期の整数倍となる。
前記指令周期の値に応じた周波数で往復振動を実行させることが可能となる。
図５に示されるように、例えば前記基準周期（４（ｍｓ））の４倍の１６（ｍｓ）を指令周期とすると、１６（ｍｓ）毎に往動と復動を実行させることになり、１÷（０．００４×４）＝６２．５（Ｈｚ）で主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。【００４３】
その他、１÷（０．００４×５）＝５０（Ｈｚ），１÷（０．００４×６）＝４１．６６６（Ｈｚ），１÷（０．００４×７）＝３５．７１４（Ｈｚ），１÷（０．００４×８）＝３１．２５（Ｈｚ）等の複数の所定の飛び飛びの周波数でのみ、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。【００４４】
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動の周波数（振動周波数）ｆ（Ｈｚ）は、上記周波数から選択される値に定まる。
なお、制御装置Ｃ（制御部Ｃ１）によっては、前記基準周期（４ｍｓ）の整数倍以外の倍数で指令周期を設定することができる。
この場合、この指令周期に応じた周波数を振動周波数とすることができる。【００４５】
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させる場合、主軸１１０の回転数をＳ（ｒ／ｍｉｎ）とすると、振動数Ｎは、Ｎ＝ｆ×６０／Ｓと定まる。
図６に示すように、回転数Ｓと振動数Ｎとは、振動周波数ｆを定数として反比例する。
主軸１１０は、振動周波数ｆを高くとるほど、また振動数Ｎを小さくするほど高速回転することができる。【００４６】
本実施例の工作機械１００では、振動周波数ｆは、複数の所定の飛び飛びの周波数となり、回転数Ｓと振動数Ｎと振動周波数ｆとをそれぞれパラメータとし、ユーザによって、これら３つのパラメータうちの回転数Ｓと振動数Ｎとの２つを、数値設定部Ｃ２等を介して制御部Ｃ１に設定することができるように構成されている。
回転数Ｓ又は振動数Ｎの制御部Ｃ１への設定は、回転数Ｓ又は振動数Ｎの値を、制御部Ｃ１にパラメータ値として入力することができる他、例えば回転数Ｓや振動数Ｎの値を加工プログラムに記載して設定したり、プログラムブロック（プログラムの１行）において振動数Ｎを引数として設定したりすることができる。【００４７】
特に、振動数Ｎを加工プログラムのプログラムブロックにおいて引数として設定することができるように、設定手段を構成すると、一般的に加工プログラム上に記載される主軸１１０の回転数Ｓと、プログラムブロックでの引数として記載される振動数Ｎとによって、加工プログラムから容易に回転数Ｓと振動数Ｎとをユーザが設定することができる。
なお、前記設定手段による設定は、プログラムによるものでもよいし、ユーザが数値設定部Ｃ２を介して設定するものでもよい。【００４８】
また、周速とワーク径を、加工プログラム等を介して設定入力することができるように構成し、前記周速とワーク径に基づき回転数Ｓを算出させて設定することもできる。
加工プログラム等を介して設定入力される周速とワーク径とに基づき回転数Ｓを算出するように、前記設定手段を構成することで、ワークＷの材質や切削工具１３０の種類や形状、材質等に応じて定められる周速に応じて、ユーザが意識することなく容易に回転数Ｓを設定することができる。【００４９】
制御部Ｃ１は、設定された回転数Ｓと振動数Ｎとに基づき、この回転数Ｓで主軸１１０を回転させ、この振動数Ｎで切削工具１３０が前記加工送り方向に沿って往復振動しながら加工送り方向に送られるように、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａを往復振動しながら移動させるように制御する。【００５０】
ただし回転数Ｓと振動数Ｎは前述のように振動周波数ｆに起因して定まるため、制御部Ｃ１は、設定された回転数Ｓと振動数Ｎとを振動周波数ｆに基づいて補正する補正手段を備える。
補正手段は、振動周波数ｆを、Ｎ＝６０ｆ／Ｓに基づいて、設定された振動数Ｎと回転数Ｓから算出される値に近い値を持つものに設定し、設定された振動周波数ｆによって、振動数Ｎと回転数Ｓとをそれぞれ設定された値に近い値に補正するように構成することができる。【００５１】
例えば、ユーザによって、Ｓ＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）、Ｎ＝１．５と設定されたとする。
この場合、Ｓ＝３０００（ｒ／ｍｉｎ）、Ｎ＝１．５から振動周波数の値が７５（Ｈｚ）となるため、補正手段は、例えば、振動周波数ｆ＝６２．５（Ｈｚ）に設定する。
補正手段は、設定された振動周波数（６２．５Ｈｚ）に基づき、例えば、回転数Ｓ（３０００（ｒ／ｍｉｎ））を維持して振動数Ｎ＝１．２５と補正したり、振動数Ｎ（１．５）を維持して回転数Ｓ＝２５００（ｒ／ｍｉｎ）と補正したりする。
また、振動周波数ｆ＝５０（Ｈｚ）に設定し、回転数Ｓ＝２４００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝１．２５と両方を補正することもできる。【００５２】
補正手段による回転数Ｓと振動数Ｎとの補正によって、設定手段により設定された振動数Ｎと回転数Ｓとに基づいた条件で、工作機械１００は、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構により、切削工具１３０を前記加工送り方向に沿った往復振動させながら加工送り方向に送り、切屑を分断しながら、ワークＷの切削加工を円滑に行うことができ、場合によっては、例えば切削工具１３０の寿命を延長させることも可能となる。
これにより、ユーザが意図した回転数Ｓおよび振動数Ｎに比較的近い条件でワークＷの加工を行うことができる。【００５３】
この際、加工条件等に応じて、回転数Ｓや振動数Ｎのいずれかを優先して補正したり、両方を補正したりして、補正条件を変更することもできる。
なお、前記設定手段によって使用する振動周波数ｆを予めユーザ側において設定し、設定された振動周波数ｆに応じて、振動数Ｎや回転数Ｓを補正するように構成することもできる。【００５４】
この場合も、制御部Ｃ１を安定した制御状態として、切削工具１３０を前記加工送り方向に沿った往復振動させながら加工送り方向に送り、切屑を分断しながら、ワークＷの外形切削加工を円滑に且つ安定的に行わせることができる。【００５５】
一方加工のサイクルタイムを縮めるためには、主軸１１０の回転をできるだけ高速に設定することが望ましい。
このためには、振動周波数ｆをできる限り高くする必要があるが、安定制御等の観点から必要以上に高く設定することは容易ではない。
このため振動数Ｎをできる限り小さくすることで、回転数Ｓを可能な限り大きくすることが可能となる。【００５６】
この際、１振動当たりの主軸１１０の回転数で振動数Ｎを設定するように前記設定手段を構成することによって、容易に回転数Ｓを上昇させる設定を行うことができる。
１振動当たりの主軸１１０の回転数が１回以上に設定され、振動数Ｎが０より大きい１未満の数に設定されることによって、主軸１１０を高速回転させることが可能となる。
ただし、分断される切屑の長さは比較的長くなるため、振動数Ｎは、前記加工に悪影響が出ない程度に設定する必要がある。【００５７】
なお、本実施例では、３つのパラメータうち振動数Ｎや回転数Ｓを、数値設定部Ｃ２等を介して制御部Ｃ１に設定するように構成したが、例えば、予め振動数Ｎを所定の値に固定して、入力不要にしておき、３つのパラメータうち１つとして回転数Ｓのみをユーザが設定して、この回転数Ｓと振動数Ｎとに応じて振動周波数ｆを設定し、回転数Ｓ又は振動数Ｎを補正するようにしてもよい。【００５８】
さらに、３つのパラメータうち１つとして回転数Ｓのみをユーザが設定する場合、制御部Ｃ１を、設定された回転数Ｓに対して各振動周波数に対応する振動数を各振動周波数毎に算出し、設定された回転数Ｓを補正することなく、切削工具１３０の前記往復振動によって切屑が分断されるような振動数Ｎを設定するように構成することもできる。
この場合、制御部Ｃ１は、ユーザによって設定された回転数Ｓに対して、制御部Ｃ１が設定した振動数Ｎとなる振動周波数ｆで、切削工具１３０の前記往復振動を実行する。ただし、ユーザによって設定された回転数Ｓや動作可能な振動周波数によって、前記のように切屑が分断されるような振動数Ｎの設定が困難な場合は、制御部Ｃ１によって、前記往復振動の振幅を、切屑が分断されるような値に調節設定するように構成することもできる。【００５９】
また、制御部Ｃ１の補正手段を、設定された回転数Ｓを振動周波数ｆに基づいて補正するように構成し、図７に示すように、制御部Ｃ１が、主軸１回転当たりの往復移動の振動数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３…と、動作指令が可能な周期に起因する振動周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３…とに対応する主軸１１０の回転数Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３…、Ｓ２１…、Ｓ３１…のテーブルを有して、補正手段が、ユーザによって設定された回転数Ｓの値を、前記テーブル内の回転数Ｓの値に補正するようにしてもよい。【００６０】
上述したように、切削工具１３０を前記加工送り方向に沿った往復振動させながら加工送り方向に送り、切屑を分断しながら、ワークＷの外形切削加工を行ったとき、ワークＷ周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれ、前記往復振動の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複することによって、振動切削加工されたワーク周面であるワーク加工面に筋状の模様線が形成され、ワーク加工面の見た目である外観に悪影響がでる場合がある。
そこで、本実施例では、制御部Ｃ１は、前記補正手段による補正後に主軸１１０の回転数Ｓを調整する調整手段を備えている。
本実施例における前記調整手段は、補正手段による補正によって定まる振動周波数fを変更することなく、予め制御部Ｃ１に対して設定される調整値に応じて、主軸１１０の回転数Ｓを調整するように構成されている。
前記調整値の制御部Ｃ１への設定は、上述した回転数Ｓ、振動数Ｎ、振動周波数ｆの設定と同様、前記調整値を、制御部Ｃ１にパラメータ値として入力することができる他、例えば前記調整値を加工プログラムに記載して設定したり、プログラムブロックにおいて前記調整値を引数として設定したりすることができる。
特に前記調整値を、振動数Ｎと同様に、加工プログラムのプログラムブロックにおいて引数として設定することができるように、設定手段を構成すると、一般的に加工プログラム上に記載される主軸１１０の回転数Ｓと、プログラムブロックでの引数として記載される振動数Ｎ及び調整値とによって、加工プログラムから容易に回転数Ｓと振動数Ｎと調整値とをユーザが設定することができる。
なお、前記設定手段による設定は、プログラムによるものでもよいし、ユーザが数値設定部Ｃ２を介して設定するものでもよい。【００６１】
例えば、切削工具１３０をワークＷに対して、前記加工送り方向に沿って相対的に往復振動しながら加工送り方向に送る振動切削加工の開始を、加工プログラムにおいてＧ△△△  ＰＯの命令で指令するように制御部Ｃ１を構成する場合、Ｇ△△△  ＰＯの命令に続くＤの値（引数Ｄ）で、制御部Ｃ１に対して設定される振動数Ｎの値を設定することができ、さらにＱの値（引数Ｑ）で、制御部Ｃ１に対して設定される振幅送り比率（送り量と振動手段による往復振動の振幅との比率であり、前記振幅を前記送り量で割った値）を設定することができ、またさらにＪの値（引数Ｊ）で、前記調整値を設定することができる。【００６２】
調整値を０．７７とすると、Ｊ０．７７と指令することで、前記補正手段による補正後に振動周波数ｆを変更することなく主軸１１０の回転数Ｓ（例えば上述したように２４００（ｒ／ｍｉｎ）に補正した場合）に前記調整値を加算（負の値の場合は減算）して前記回転数Ｓとして例えば２４００（ｒ／ｍｉｎ）を２４００．７７（ｒ／ｍｉｎ）に調整することができる。
なお、調整手段による回転数Ｓの調整は、前記補正手段による補正後のタイミングであればよく、前記補正手段によって振動数Ｎのみが補正されている場合、回転数Ｓのみが補正されている場合、および振動数Ｎと回転数Ｓの両方が補正されている場合のいずれであってもよい。
前記調整の程度は、補正手段による補正量より小さければよく、必ずしも調整値の絶対値が１未満である必要はない。【００６３】
前記回転数Ｓ＝２４００（ｒ／ｍｉｎ）をＳ＝２４００．７７（ｒ／ｍｉｎ）に調整することにより、上述した振動周波数ｆ＝５０（Ｈｚ）のとき、Ｎ＝６０ｆ／Ｓの関係が保たれるため、振動数Ｎも、振動数Ｎ＝１．２５がＮ＝１．２４９５５９に調整されることになる。
本実施例では、調整手段が、前記補正手段による補正後に主軸１１０の回転数Ｓを調整する構成としたが、前記補正手段による補正後に前記振動数Ｎを調整する構成としてもよい。
この場合、前記設定手段により前記振動数Ｎを調整するための調整値が設定され、この調整値を引数で前記調整手段に渡せるように構成される。【００６４】
上述したように、Ｊの値（引数Ｊ）で、前記調整値を設定して、主軸１１０の回転数Ｓを調整することにより、ワーク加工面の目立つ模様線の発生を抑制してワーク加工面の外観を向上させることが可能である。【００６５】
以上の実施例においては、振動手段によって、移動方向に沿った往復振動として、所定の前進量だけ前進（往動）移動してから所定の後退量だけ後退（復動）移動する場合について説明したが、往復振動として、所定の第１速度での相対移動として前記往動移動と、前記第１速度より遅い第２速度での相対移動として前記復動移動に代えて加工送り方向への速度ゼロで停止とを繰り返す振動とすることもできる。【００６６】
また、第２速度での相対移動として前記復動に代えて加工送り方向において第１速度での前記往動移動方向と同じ方向へ第１速度より遅い速度での移動とを繰り返してもよい。
上記いずれの場合も、ワークＷから生じる切屑の幅が狭くなる箇所で、切粉が折れるように分断されやすくなる。
【符号の説明】
【００６７】
１００  ・・・  工作機械
１１０  ・・・  主軸
１１０Ａ・・・  主軸台
１２０  ・・・  チャック
１３０  ・・・  切削工具
１３０Ａ・・・  切削工具台
１５０  ・・・  Ｘ軸方向送り機構
１５１  ・・・  ベース
１５２  ・・・  Ｘ軸方向ガイドレール
１５３  ・・・  Ｘ軸方向送りテーブル
１５４  ・・・  Ｘ軸方向ガイド
１５５  ・・・  リニアサーボモータ
１５５ａ・・・  可動子
１５５ｂ・・・  固定子
１６０  ・・・  Ｚ軸方向送り機構
１６１  ・・・  ベース
１６２  ・・・  Ｚ軸方向ガイドレール
１６３  ・・・  Ｚ軸方向送りテーブル
１６４  ・・・  Ｚ軸方向ガイド
１６５  ・・・  リニアサーボモータ
１６５ａ・・・  可動子
１６５ｂ・・・  固定子
Ｃ      ・・・  制御装置
Ｃ１    ・・・  制御部
Ｃ２    ・・・  数値設定部
Ｗ      ・・・  ワーク
【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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【国際調査報告】
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2017051745.tif 000011
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