(57)【要約】  数値制御装置（１）は、ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードと、予め定められたスレッドワーリング工具の基準回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速と、スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数と、ワークの回転速度を表すワーク主軸速度と、に基づいて、スレッドワーリング工具を移動させるモータ（７１）、スレッドワーリング工具を回転させるモータ（７２）およびワークを回転させるモータ（７３）を制御するスレッドワーリング加工用モータ制御部（８０）を備え、スレッドワーリング加工用モータ制御部（８０）は、ねじリードおよび基準差速に基づいて、モータ（７１）を制御し、ねじリード、基準差速、工具刃数およびワーク主軸速度に基づいて、モータ（７２）を制御し、ワーク主軸速度に基づいてモータ（７３）を制御する。
2019171444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードと、予め定められた前記スレッドワーリング工具の基準回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速と、前記スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数と、前記ワークの回転速度を表すワーク主軸速度と、に基づいて、前記スレッドワーリング工具を移動させるモータ、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータ、および前記ワークを回転させるモータを制御するスレッドワーリング加工用モータ制御部、
を備え、
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、
前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、
前記ねじリード、前記基準差速、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、
前記ワーク主軸速度に基づいて前記ワークを回転させるモータを制御する、
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
ねじ切り指令を解析して前記ねじリードを取得するねじ切り指令解析部と、
差速ねじ指令を解析して前記基準差速および前記工具刃数を取得する差速ねじ指令解析部と、
ワーク主軸速度指令を解析して前記ワーク主軸速度を取得するワーク主軸速度指令解析部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
ねじ切り指令を解析して前記ねじリードを取得するねじ切り指令解析部と、
差速ねじ指令を解析して前記工具刃数および前記スレッドワーリング工具の基準回転速度を取得する差速ねじ指令解析部と、
ワーク主軸速度指令を解析して前記ワーク主軸速度を取得するワーク主軸速度指令解析部と、
を備え、
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、前記工具刃数、前記スレッドワーリング工具の基準回転速度および前記ワーク主軸速度に基づいて前記基準差速を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項４】
旋削工具の位置を表す位置指令値を含む移動指令を解析する移動指令解析部と、
前記位置指令値に基づいて前記旋削工具を移動させるモータを制御する旋削加工用モータ制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて前記スレッドワーリング工具の単位時間あたりの移動量を算出し、前記算出した移動量に基づいて前記スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御し、前記算出した移動量、前記ねじリード、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて前記スレッドワーリング工具の回転速度を算出し、前記算出した回転速度に基づいて前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、前記ワーク主軸速度に基づいて前記ワークを回転させるモータを制御する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項６】
数値制御装置がスレッドワーリング工具を備える加工装置を制御してねじ加工を行う加工方法であって、
ワーク１回転あたりの前記スレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードを含むねじ切り指令を解析する第１ステップと、
予め定められた前記スレッドワーリング工具の基準回転速度と前記ワークの回転速度との差を表す基準差速と、前記スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数とを含む差速ねじ指令を解析する第２ステップと、
前記ワークの回転速度を表すワーク主軸速度を含むワーク主軸速度指令を解析する第３ステップと、
前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて、前記スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御する第４のステップと、
前記ねじリード、前記基準差速、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御する第５のステップと、
前記ワーク主軸速度に基づいて、前記ワークを回転させるモータを制御する第６ステップと、
を含むことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ切り加工を行う数値制御装置および加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なねじ切り加工では、１回の切り込みで所望のねじ溝まで切り込みを深くすることが難しいため、被加工物であるワークに対して複数回の切り込みを繰り返し行うことで所望の形状のねじを生成する。【０００３】
また、１回の加工でねじ溝が所望の深さとなるまで切り込むことが可能な加工方法として、スレッドワーリング加工と呼ばれる加工方法が知られている。スレッドワーリング加工では、回転させた状態のワークに対して、複数の刃を備えたスレッドワーリング工具を、ワークの回転速度とは異なる速度で回転させながら接触させることで加工を行う。このような加工方法は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４３１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スレッドワーリング加工を使用する場合、ねじの溝を生成する工程を短縮することができる。一方、ねじを生成する加工には、溝を生成する工程に加えて、ねじの外形を所望の形に加工する工程も存在する。ねじの外形を成形する加工は、旋削加工により行われる。スレッドワーリング加工と旋削加工とを同時に行うことにより、溝を生成しつつ外形を形成することができ、加工時間を短縮して効率化が図れる。【０００６】
ここで、スレッドワーリング加工は、ワークの回転速度とスレッドワーリング工具の回転速度の差を一定に保ちながら、ワークの回転速度に同期させた速度でスレッドワーリング工具をねじリード方向に移動させている。ここでの同期とは、ワークの回転速度によりスレッドワーリング工具の移動速度が決まることを意味し、ワークの回転速度が変化するとスレッドワーリング工具の移動速度も変化する。また、旋削加工を行う場合、ワークの大きさ、形状および材質といった条件、加工に用いる工具の仕様などから決まる回転速度でワークを回転させる必要がある。【０００７】
そのため、スレッドワーリング加工中に旋削加工を行えるよう、旋削加工が可能となるまでワークの回転速度を大きくすると、スレッドワーリング工具の回転速度および移動速度も大きくなる。しかし、スレッドワーリング工具の移動速度が大きくなると、精度の良いねじ溝加工が出来ない。逆に、精度の良いねじ溝加工ができるよう、スレッドワーリング工具の移動速度を下げた場合、ワークの回転速度も下がり、旋削加工が可能な回転速度を下回る可能性がある。すなわち、これまでは、スレッドワーリング加工中に旋削加工を実施することが難しく、ねじを生成する加工を効率的に行うことができなかった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ねじを生成する加工の効率化を実現可能な数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる数値制御装置は、ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードと、予め定められたスレッドワーリング工具の基準回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速と、スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数と、ワークの回転速度を表すワーク主軸速度と、に基づいて、スレッドワーリング工具を移動させるモータ、スレッドワーリング工具を回転させるモータ、およびワークを回転させるモータを制御するスレッドワーリング加工用モータ制御部を備える。スレッドワーリング加工用モータ制御部は、ねじリードおよび基準差速に基づいて、スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、ねじリード、基準差速、工具刃数およびワーク主軸速度に基づいて、スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、ワーク主軸速度に基づいてワークを回転させるモータを制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる数値制御装置は、ねじを生成する加工の効率化を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スレッドワーリング加工によりワークを加工してねじの溝を生成する動作の概要を示す図
【図２】スレッドワーリング工具の一例を示す図
【図３】本実施の形態にかかる数値制御装置が実現する加工方法の模式図
【図４】本実施の形態にかかる数値制御装置の構成例を示す図
【図５】本実施の形態にかかる数値制御装置の動作の一例を示すフローチャート
【図６】本実施の形態にかかる数値制御装置が行うスレッドワーリング加工における、ワークの回転数と、スレッドワーリング工具の回転数および移動速度との関係の一例を示す図
【図７】本実施の形態にかかる数値制御装置を実現するハードウェアの構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置および加工方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
まず、本実施の形態にかかる数値制御装置を適用することにより実現される加工方法について説明する。
【００１４】
図１は、スレッドワーリング加工によりワークを加工してねじの溝を生成する動作の概要を示す図である。図１に示したように、スレッドワーリング加工によるねじの溝の生成では、回転しているワーク２００に対して、スレッドワーリング工具２０１を傾けつつ回転させながら、矢印で示した方向に移動させる。これにより、スレッドワーリング工具２０１が有する刃がワーク２００に接してワーク２００が切削され、溝が生成される。スレッドワーリング工具２０１は、例えば、図２に示した構成である。図２は、スレッドワーリング工具の一例を示す図である。図２に示したスレッドワーリング工具２０１は、円環状の工具本体の内径側に３つの刃を備えた構成である。３つの刃は、等間隔に配置されている。スレッドワーリング工具が複数の刃を備える構成の場合、各刃は等間隔に配置される。
【００１５】
図３は、本実施の形態にかかる数値制御装置が実現する加工方法の模式図である。本実施の形態にかかる数値制御装置は、図３に示したように、ワーク２００ａに対して、スレッドワーリング工具２０１を用いたスレッドワーリング加工を行い、これと同時に、旋削工具２０２を用いた旋削加工を行う。なお、スレッドワーリング工具２０１が加工を実施する範囲と旋削工具２０２が加工を実施する範囲は干渉しない。ワーク２００ａの回転軸は、図示したＺ軸と平行である。スレッドワーリング工具２０１の回転軸は、Ｚ軸に対して傾きを有する。スレッドワーリング工具２０１は、回転しながら、図示した矢印の方向へＺ軸上を移動することで、回転しているワークを加工する。旋削工具２０２は、図示した矢印の方向へ、Ｚ軸と、Ｚ軸に直交しているＸ軸とで定義される平面上を移動することで、回転しているワークを加工する。
【００１６】
以下、本実施の形態にかかる数値制御装置について説明する。上述したように、本実施の形態にかかる数値制御装置は、図３に示したスレッドワーリング工具２０１および旋削工具２０２を制御してワーク２００ａをねじ切り加工する。
【００１７】
図４は、本実施の形態にかかる数値制御装置の構成例を示す図である。図４に示したように、本実施の形態にかかる数値制御装置１は、記憶部１０と、解析部２０と、補間処理部３０と、加減速処理部４０と、差速生成部５０と、リード軸サーボ制御部６１と、工具主軸制御部６２と、ワーク主軸制御部６３と、Ｘ軸サーボ制御部６６と、Ｚ軸サーボ制御部６７と、を備える。モータ７１〜７３、７６および７７は、数値制御装置１の制御対象の加工装置が備えているモータである。数値制御装置１が制御する加工装置は、モータ７１〜７３、７６および７７に加えて、図３に示したスレッドワーリング工具２０１および旋削工具２０２と同様のスレッドワーリング工具および旋削工具を備える。
【００１８】
数値制御装置１の解析部２０は、ねじ切り指令解析部２１、差速ねじ指令解析部２２、ワーク主軸速度指令解析部２３および移動指令解析部２６を備える。補間処理部３０は、基準差速変換部３１、ねじ切り補間部３２、工具主軸同期速度生成部３３、ワーク主軸速度生成部３４および移動速度生成部３６を備える。また、記憶部１０は、加工プログラム１１および旋削加工用加工プログラム１６を保持している。加工プログラム１１および旋削加工用加工プログラム１６は、数値制御装置１を動作させるための数値制御（ＮＣ：Numerical  Control）プログラムである。加工プログラム１１は、数値制御装置１にスレッドワーリング加工を実行させるためのプログラムであり、旋削加工用加工プログラム１６は、数値制御装置１に旋削加工を実行させるためのプログラムである。なお、本実施の形態では、数値制御装置１を動作させるための数値制御プログラムを加工プログラム１１と旋削加工用加工プログラム１６とに分けることとしたが、これらの２つの加工プログラムのそれぞれに記述されている各ブロックを１つの加工プログラムにまとめ、１つの加工プログラムで数値制御装置１を動作させるようにしてもよい。
【００１９】
数値制御装置１の構成要素のうち、ねじ切り指令解析部２１、差速ねじ指令解析部２２、ワーク主軸速度指令解析部２３、基準差速変換部３１、ねじ切り補間部３２、工具主軸同期速度生成部３３、ワーク主軸速度生成部３４、差速生成部５０、リード軸サーボ制御部６１、工具主軸制御部６２およびワーク主軸制御部６３は、図示を省略した加工装置にスレッドワーリング加工を行わせるための構成要素である。基準差速変換部３１、ねじ切り補間部３２、工具主軸同期速度生成部３３、ワーク主軸速度生成部３４、差速生成部５０、リード軸サーボ制御部６１、工具主軸制御部６２およびワーク主軸制御部６３は、スレッドワーリング加工用モータ制御部８０を構成する。また、移動指令解析部２６、移動速度生成部３６、Ｘ軸サーボ制御部６６およびＺ軸サーボ制御部６７は、図示を省略した加工装置に旋削加工を行わせるための構成要素である。移動速度生成部３６、Ｘ軸サーボ制御部６６およびＺ軸サーボ制御部６７は、旋削加工用モータ制御部９０を構成する。
【００２０】
数値制御装置１にスレッドワーリング加工を実行させるための加工プログラム１１は、ねじ切り指令、差速ねじ指令およびワーク主軸速度指令といった各種指令を表すブロックを複数含んで構成される。
【００２１】
ねじ切り指令は、始点および終点と、ねじリードＦとを含む。「始点」は、ねじ切り加工の開始点すなわちスレッドワーリング工具での切削を開始する位置を表す指令値である。「終点」は、ねじ切り加工の終了点すなわちスレッドワーリング工具での切削を終了する位置を表す指令値である。「ねじリードＦ」は、ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表す指令値、すなわち、ワークが１回転する間にスレッドワーリング工具をどれだけ移動させるのかを表す指令値である。
【００２２】
差速ねじ指令は、基準差速Ｓｓおよび工具刃数ｍを含む。「基準差速Ｓｓ」は、ユーザにより予め定められた基準回転速度とワークの回転速度との差を表す指令値である。基準回転速度は、１刃のスレッドワーリング工具を使用してねじ切り加工を行う場合のスレッドワーリング工具の回転速度である。ねじ切り加工を行う場合のスレッドワーリング工具の回転速度は、スレッドワーリング工具が備える刃の数により決まる。具体的には、刃の数が異なるスレッドワーリング工具を使用して加工を行う場合でも、各スレッドワーリング工具の刃がワークに接触して切削を行う周期が同じとなるよう、各スレッドワーリング工具の回転速度が決まる。「工具刃数ｍ」は、スレッドワーリング工具が有する刃の数を表すパラメータである。
【００２３】
ワーク主軸速度指令は、ワーク主軸速度Ｓｗを含む。「ワーク主軸速度Ｓｗ」は、ワーク主軸の回転速度、すなわちワークの回転速度を表す指令値である。
【００２４】
数値制御装置１に旋削加工を実行させるための旋削加工用加工プログラム１６は、移動指令を含む各種指令を表すブロックを複数含んで構成される。移動指令は、旋削工具の位置を指令するものであり、旋削工具の予め定められた１点または旋削工具を移動させる可動部の予め定められた１点がとるべきＺ軸上の位置およびＸ軸上の位置を表す座標である位置指令値を含む。
【００２５】
ねじ切り指令解析部２１は、加工プログラム１１に含まれるねじ切り指令を対象として解析を行い、始点、終点およびねじリードＦを読み出してねじ切り補間部３２へ出力する。また、ねじ切り指令解析部２１は、ねじリードＦを差速生成部５０へ出力する。
【００２６】
差速ねじ指令解析部２２は、加工プログラム１１に含まれる差速ねじ指令を対象として解析を行い、基準差速Ｓｓを読み出して基準差速変換部３１へ出力するとともに、工具刃数ｍを読み出して工具主軸同期速度生成部３３および差速生成部５０へ出力する。
【００２７】
ワーク主軸速度指令解析部２３は、加工プログラム１１に含まれるワーク主軸速度指令を対象として解析を行い、ワーク主軸速度Ｓｗを読み出して工具主軸同期速度生成部３３およびワーク主軸速度生成部３４へ出力する。
【００２８】
移動指令解析部２６は、旋削加工用加工プログラム１６を対象として解析を行い、位置指令値を読み出して移動速度生成部３６へ出力する。
【００２９】
基準差速変換部３１は、差速ねじ指令解析部２２から入力される基準差速Ｓｓに基づいて回転パルスを算出する。回転パルスは、単位時間あたりの回転数である。よって、基準差速変換部３１は、回転速度である基準差速Ｓｓを単位時間あたりの回転数に変換する。例えば、単位時間が１０ｍｓ、基準差速Ｓｓが３０００ｒ／ｍｉｎ、１回転当たりの回転パルス数が２０００パルスである場合、単位時間あたりの回転パルス＝３０００×２０００／６０／１００＝１０００となる。
【００３０】
ねじ切り補間部３２は、ねじ切り指令解析部２１から入力されるねじリードＦと、基準差速変換部３１で算出された、基準差速Ｓｓに対応する回転パルスとに基づいて、スレッドワーリング工具の単位時間あたりのリード方向移動量ｄＦｚを算出する。ねじリードＦに回転パルスを掛け合わせることでリード方向移動量ｄＦｚが求まる。従来のスレッドワーリング加工を行う数値制御装置では、ワークを回転させる主軸モータに取り付けられたエンコーダが検出した主軸モータの回転数を使用して、スレッドワーリング工具の単位時間あたりの移動量を求めていた。そのため、ねじ切り加工が可能な程度にスレッドワーリング工具の移動速度を低くしようとした場合はワークの回転速度も低くなってしまい、旋削加工が可能な回転速度を維持できなくなる可能性がある。これに対して、本実施の形態にかかる数値制御装置１では、差速ねじ指令で与えられる基準差速Ｓｓでスレッドワーリング工具の移動速度が決まる。そのため、数値制御装置１は、ワークの回転速度が低下するのを防止しつつ、スレッドワーリング工具の移動速度を低くすることが可能である。また、ねじ切り補間部３２は、算出した移動量ｄＦｚに基づいてスレッドワーリング工具を移動させるモータ７１の回転速度を算出し、算出した回転速度を示す制御信号をリード軸サーボ制御部６１へ出力する。このとき、ねじ切り補間部３２は、算出した回転速度を示す制御信号を、ねじ切り指令解析部２１から入力される始点および終点に基づいて決まる時間にわたって出力する。すなわち、ねじ切り補間部３２は、ねじ切り指令解析部２１から入力される始点から終点までスレッドワーリング工具が移動するよう、上記の算出した回転速度を示す制御信号を出力する。
【００３１】
工具主軸同期速度生成部３３は、差速ねじ指令解析部２２から入力される工具刃数ｍと、ワーク主軸速度指令解析部２３から入力されるワーク主軸速度Ｓｗとに基づいて、スレッドワーリング工具の基本回転速度を算出し、単位時間あたりのスレッドワーリング工具の基本回転量ｄＳｔを出力する。具体的には、工具主軸同期速度生成部３３は、ワーク主軸速度Ｓｗを工具刃数ｍで除算することで基本回転速度を求める。すなわち、ｄＳｔ＝ｄＳｗ／ｍである。
【００３２】
ワーク主軸速度生成部３４は、ワーク主軸速度指令解析部２３から入力されるワーク主軸速度Ｓｗに基づいて、ワークを回転させるモータ７３の回転速度である単位時間あたりのワーク主軸の回転量ｄＳｗを算出する。
【００３３】
移動速度生成部３６は、移動指令解析部２６から入力される位置指令値に基づいて、旋削工具のＸ軸方向およびＺ軸方向それぞれについての単位時間あたりの移動量を算出する。
【００３４】
加減速処理部４０は、ねじ切り補間部３２、工具主軸同期速度生成部３３、ワーク主軸速度生成部３４および移動速度生成部３６のそれぞれから入力される、対応する各モータの回転速度または工具の移動速度を調整して出力し、各モータが予め定められている運転パターンで加速および減速するようにする。
【００３５】
差速生成部５０は、ねじ切り指令解析部２１から入力されるねじリードＦと、加減速処理部４０で値が調整された後のスレッドワーリング工具の単位時間あたりのリード方向移動量ｄＦｚと、差速ねじ指令解析部２２から入力される工具刃数ｍと、加減速処理部４０で値が調整された後の基本回転速度Ｓｗ／ｍとに基づいて、スレッドワーリング工具の回転速度指令値を生成する。
【００３６】
リード軸サーボ制御部６１は、加減速処理部４０で値が調整された後の単位時間あたりのリード方向移動量ｄＦｚでスレッドワーリング工具が移動するよう、スレッドワーリング工具を移動させるモータ７１を制御する。
【００３７】
工具主軸制御部６２は、差速生成部５０から入力されるスレッドワーリング工具の回転速度指令値に従った回転速度で回転するよう、スレッドワーリング工具を回転させるモータ７２を制御する。
【００３８】
ワーク主軸制御部６３は、加減速処理部４０で値が調整された後のワーク主軸速度で回転するよう、ワークを回転させるモータ７３を制御する。
【００３９】
Ｘ軸サーボ制御部６６は、加減速処理部４０で値が調整された後のＸ軸方向の単位時間あたりの移動量で旋削工具が移動するよう、旋削工具をＸ軸方向に移動させるモータ７６を制御する。
【００４０】
Ｚ軸サーボ制御部６７は、加減速処理部４０で値が調整された後のＺ軸方向の単位時間あたりの移動量で旋削工具が移動するよう、旋削工具をＺ軸方向に移動させるモータ７７を制御する。
【００４１】
つづいて、数値制御装置１がワークを加工する動作について、説明する。なお、数値制御装置１が旋削加工を行う動作は従来の一般的な数値制御装置による旋削加工動作と同様であるため、詳細説明は省略する。数値制御装置１は、公知のどのような方法で旋削加工を行ってもよい。本実施の形態では、数値制御装置１がスレッドワーリング加工を行う動作について説明する。
【００４２】
図５は、本実施の形態にかかる数値制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。図５は、数値制御装置１によるスレッドワーリング加工の動作手順を示している。図５に示した動作は、例えば、加工の開始を指示する操作がユーザにより行われた場合に開始となる。
【００４３】
数値制御装置１は、動作を開始すると、まず、ねじ切り指令解析部２１でねじ切り指令を解析し、ねじ切りの始点および終点と、ねじリードＦとを取得する（ステップＳ１１）。また、数値制御装置１は、差速ねじ指令解析部２２で差速ねじ指令を解析し、基準差速Ｓｓおよび工具刃数ｍを取得する（ステップＳ１２）。また、数値制御装置１は、ワーク主軸速度指令解析部２３でワーク主軸速度指令を解析し、ワーク主軸速度Ｓｗを取得する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３の順序は入れ替わってもよい。
【００４４】
次に、数値制御装置１は、ねじリードＦおよび基準差速Ｓｓに基づいて、スレッドワーリング工具のリード方向速度Ｆｚを計算し、単位時間あたりのスレッドワーリング工具のリード方向移動量ｄＦｚを算出する（ステップＳ１４）。Ｆｚ＝Ｆ×Ｓｓとなる。上述したように、単位時間あたりのスレッドワーリング工具のリード方向移動量ｄＦｚの算出は、ねじ切り補間部３２が行う。
【００４５】
次に、数値制御装置１は、単位時間あたりのスレッドワーリング工具のリード方向移動量ｄＦｚ、ねじリードＦ、工具刃数ｍおよびワーク主軸速度Ｓｗに基づいて工具主軸の回転速度を算出する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５では、まず、工具主軸同期速度生成部３３が、スレッドワーリング工具の基本回転速度を算出する。次に、差速生成部５０が、単位時間あたりのスレッドワーリング工具のリード方向移動量ｄＦｚ、ねじリードＦおよび工具刃数ｍに基づいて、加減速処理部４０で調整された後の単位時間あたりのリード方向移動量ｄＦｚに同期した単位時間あたりの回転量ｄＳｓ’を算出する。そして、差速生成部５０は、算出した単位時間あたりの回転量ｄＳｓ’を、工具主軸同期速度生成部３３で生成され、加減速処理部４０で調整された後の単位時間あたりのスレッドワーリング工具の基本回転量ｄＳｔに重畳する。差速生成部５０が算出する、単位時間あたりの回転量ｄＳｓ’は、ｄＳｓ’＝ｄＦｚ’／(Ｆ×ｍ)で表される。また、加速が完了して一定速度になった後に差速生成部５０が算出する、回転速度Ｓｓ'の算出式は、次式（１）で表される。
Ｓｓ'＝Ｆｚ／(Ｆ×ｍ)＝(Ｓｓ×Ｆ)／(Ｆ×ｍ)＝Ｓｓ／ｍ  …（１）
【００４６】
差速生成部５０は、回転速度Ｓｓ'を基本回転速度（Ｓｗ／ｍ）に重畳して得られた回転速度を表す指令値を工具主軸制御部６２へ出力する。差速生成部５０は、単位時間あたりの回転量ｄＳｓ’を、工具主軸同期速度生成部３３で生成され、加減速処理部４０で調整された後の単位時間あたりのスレッドワーリング工具の基本回転量ｄＳｔに重畳して指令値を生成する。加速が完了して一定速度になった後に差速生成部５０が工具主軸制御部６２へ出力する指令値である工具主軸の回転速度は次式（２）で表される。
（工具主軸の回転速度）＝Ｓｗ／ｍ  ＋  Ｓｓ／ｍ      …（２）
【００４７】
次に、数値制御装置１は、工具主軸の回転速度に従い工具主軸モータであるモータ７２を制御する（ステップＳ１６）。また、数値制御装置１は、単位時間あたりの工具のリード方向移動量ｄＦｚに従いサーボモータであるモータ７１を制御する（ステップＳ１７）。また、数値制御装置１は、ワーク主軸速度Ｓｗに従いワーク主軸モータであるモータ７３を制御する（ステップＳ１８）。
【００４８】
上述したように、数値制御装置１によるスレッドワーリング加工では、差速ねじ指令で与えられる基準差速Ｓｓによりスレッドワーリング工具の単位時間あたりの移動量、すなわち移動速度が決まる。また、スレッドワーリング工具の回転速度は、スレッドワーリング工具の単位時間あたりの移動量、工具刃数およびワークの回転速度によって決まる。そのため、ワークの回転速度と、スレッドワーリング工具の回転速度と、スレッドワーリング工具の移動速度との関係は、図６に示したようになる。図６は、本実施の形態にかかる数値制御装置が行うスレッドワーリング加工における、ワークの回転数と、スレッドワーリング工具の回転数および移動速度との関係の一例を示す図である。スレッドワーリング工具が移動している間はスレッドワーリング工具の回転数がＳｓ／ｍだけ上昇するため、差速ねじ指令が含む基準差速Ｓｓは、ねじ切り加工中（スレッドワーリング工具が一定速度で移動中）の回転数（Ｓｗ／ｍ＋Ｓｓ／ｍ）が適切な回転数となるような値に設定する。なお、スレッドワーリング工具の回転数がＳｗ／ｍに達した後に一旦下がっているのは、ワークの回転の基準位置とスレッドワーリング工具の回転の基準位置とを一致させるための調整を行うためである。
【００４９】
以上のように、本実施の形態にかかる数値制御装置１は、ねじ切り指令を解析し、ねじ切りの始点および終点とワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具のリード方向移動量を表すねじリードＦとを取得するねじ切り指令解析部２１と、差速ねじ指令を解析し、１刃のスレッドワーリング工具を使用してねじ切り加工を行う場合のスレッドワーリング工具の回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速Ｓｓとスレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数ｍとを取得する差速ねじ指令解析部２２と、ワーク主軸速度指令を解析し、ねじ切り加工を行う場合のワークの回転速度を表すワーク主軸速度Ｓｗを取得するワーク主軸速度指令解析部２３と、を備える。また、数値制御装置１は、ねじリードＦおよび基準差速Ｓｓに基づいて、スレッドワーリング工具の単位時間あたりのリード方向移動量ｄＦｚ、すなわち移動速度Ｆｚを算出し、算出した移動速度Ｆｚでスレッドワーリング工具が移動するよう、スレッドワーリング工具を移動させるモータ７１を制御する。また、数値制御装置１は、ねじリードＦ、基準差速Ｓｓ、工具刃数ｍおよびワーク主軸速度Ｓｗに基づいて工具主軸の回転速度を算出し、算出した回転速度でスレッドワーリング工具が回転するよう、スレッドワーリング工具を回転させるモータ７２を制御する。
【００５０】
本実施の形態にかかる数値制御装置１では、スレッドワーリング工具の移動速度がねじリードＦおよび基準差速Ｓｓによって決まり、ワークの回転速度が変化してもスレッドワーリング工具の移動速度は変化しない。そのため、数値制御装置１は、スレッドワーリング工具の移動速度が大きくならないようにしつつ、ワークの回転速度を大きくすることができる。よって、数値制御装置１を適用することで、精度の良いねじ溝加工を行いながら旋削加工を行うことが可能となり、ねじを生成する加工を効率的に行うことが可能となる。
【００５１】
本実施の形態では、差速ねじ指令が工具刃数ｍおよび基準差速Ｓｓを含むものとして説明を行ったが、基準差速Ｓｓは計算により求めることも可能である。この場合、差速ねじ指令は、工具刃数ｍのみを含むことになる。基準差速Ｓｓは以下の式（３）に従って算出可能である。
Ｓｓ＝ｍ×Ｓｔ−Ｓｗ      …（３）
【００５２】
式（３）のＳｔは、スレッドワーリング工具の基本回転速度であり、上述した単位時間あたりのスレッドワーリング工具の基本回転量ｄＳｔから求めればよい。基準差速Ｓｓの計算は、例えば、基準差速変換部３１が行う。この場合、差速ねじ指令解析部２２から基準差速変換部３１に工具刃数ｍが入力され、ワーク主軸速度指令解析部２３から基準差速変換部３１にワーク主軸速度Ｓｗが入力されるようにする。また、スレッドワーリング工具の基本回転速度Ｓｔを差速ねじ指令で与えるようにしてもよい。この場合、差速ねじ指令は、基準差速Ｓｓの代わりにスレッドワーリング工具の基本回転速度Ｓｔを含む構成、すなわち、工具刃数ｍおよびスレッドワーリング工具の基本回転速度Ｓｔを含む構成となる。
【００５３】
なお、本実施の形態にかかる数値制御装置１は、スレッドワーリング加工と旋削加工とを同時に行うことが可能であるが、ワークを加工する際に、スレッドワーリング加工と旋削加工とを同時に行うことは必須ではない。ユーザは、数値制御装置１に入力させるプログラムの構成を変えることにより、スレッドワーリング加工だけを行うようにすることも可能であるし、旋削加工だけを行うようにすることも可能である。
【００５４】
次に、数値制御装置１を実現するハードウェアの構成について説明する。図７は、本実施の形態にかかる数値制御装置を実現するハードウェアの構成例を示す図である。
【００５５】
数値制御装置１は、図７に示したプロセッサ１０１およびメモリ１０２を備えたハードウェアにより実現できる。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）ともいう）、システムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）などである。また、メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  ＲＯＭ）などである。数値制御装置１を実現するハードウェアは、表示装置、入力装置、通信装置などをさらに備えた構成であってもよい。
【００５６】
数値制御装置１の解析部２０、補間処理部３０、加減速処理部４０、差速生成部５０、リード軸サーボ制御部６１、工具主軸制御部６２、ワーク主軸制御部６３、Ｘ軸サーボ制御部６６およびＺ軸サーボ制御部６７は、それぞれに対応するプログラムをプロセッサ１０１がメモリ１０２から読み出して実行することにより実現できる。数値制御装置１の記憶部１０は、メモリ１０２により実現できる。
【００５７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１  数値制御装置、１０  記憶部、１１  加工プログラム、１６  旋削加工用加工プログラム、２０  解析部、２１  ねじ切り指令解析部、２２  差速ねじ指令解析部、２３  ワーク主軸速度指令解析部、２６  移動指令解析部、３０  補間処理部、３１  基準差速変換部、３２  ねじ切り補間部、３３  工具主軸同期速度生成部、３４  ワーク主軸速度生成部、３６  移動速度生成部、４０  加減速処理部、５０  差速生成部、６１  リード軸サーボ制御部、６２  工具主軸制御部、６３  ワーク主軸制御部、６６  Ｘ軸サーボ制御部、６７  Ｚ軸サーボ制御部、７１〜７３，７６，７７  モータ、８０  スレッドワーリング加工用モータ制御部、９０  旋削加工用モータ制御部。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月5日(2018.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードと、予め定められた前記スレッドワーリング工具の基準回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速と、前記スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数と、前記ワークの回転速度を表すワーク主軸速度と、に基づいて、前記スレッドワーリング工具を移動させるモータ、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータ、および前記ワークを回転させるモータを制御するスレッドワーリング加工用モータ制御部、
を備え、
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、
前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて、前記スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御し、
前記ねじリード、前記基準差速、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、
前記ワーク主軸速度に基づいて前記ワークを回転させるモータを制御する、
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
ねじ切り指令を解析して前記ねじリードを取得するねじ切り指令解析部と、
差速ねじ指令を解析して前記基準差速および前記工具刃数を取得する差速ねじ指令解析部と、
ワーク主軸速度指令を解析して前記ワーク主軸速度を取得するワーク主軸速度指令解析部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
ねじ切り指令を解析して前記ねじリードを取得するねじ切り指令解析部と、
差速ねじ指令を解析して前記工具刃数および前記スレッドワーリング工具の基準回転速度を取得する差速ねじ指令解析部と、
ワーク主軸速度指令を解析して前記ワーク主軸速度を取得するワーク主軸速度指令解析部と、
を備え、
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、前記工具刃数、前記スレッドワーリング工具の基準回転速度および前記ワーク主軸速度に基づいて前記基準差速を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項４】
旋削工具の位置を表す位置指令値を含む移動指令を解析する移動指令解析部と、
前記位置指令値に基づいて前記旋削工具を移動させるモータを制御する旋削加工用モータ制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記スレッドワーリング加工用モータ制御部は、前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて前記スレッドワーリング工具の単位時間あたりの移動量を算出し、前記算出した移動量に基づいて前記スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御し、前記算出した移動量、前記ねじリード、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて前記スレッドワーリング工具の回転速度を算出し、前記算出した回転速度に基づいて前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、前記ワーク主軸速度に基づいて前記ワークを回転させるモータを制御する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の数値制御装置。
【請求項６】
数値制御装置がスレッドワーリング工具を備える加工装置を制御してねじ加工を行う加工方法であって、
ワーク１回転あたりの前記スレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードを含むねじ切り指令を解析する第１ステップと、
予め定められた前記スレッドワーリング工具の基準回転速度と前記ワークの回転速度との差を表す基準差速と、前記スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数とを含む差速ねじ指令を解析する第２ステップと、
前記ワークの回転速度を表すワーク主軸速度を含むワーク主軸速度指令を解析する第３ステップと、
前記ねじリードおよび前記基準差速に基づいて、前記スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御する第４のステップと、
前記ねじリード、前記基準差速、前記工具刃数および前記ワーク主軸速度に基づいて、前記スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御する第５のステップと、
前記ワーク主軸速度に基づいて、前記ワークを回転させるモータを制御する第６ステップと、
を含むことを特徴とする加工方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる数値制御装置は、ワーク１回転あたりのスレッドワーリング工具の移動量を表すねじリードと、予め定められたスレッドワーリング工具の基準回転速度とワークの回転速度との差を表す基準差速と、スレッドワーリング工具が有する刃の数を表す工具刃数と、ワークの回転速度を表すワーク主軸速度と、に基づいて、スレッドワーリング工具を移動させるモータ、スレッドワーリング工具を回転させるモータ、およびワークを回転させるモータを制御するスレッドワーリング加工用モータ制御部を備える。スレッドワーリング加工用モータ制御部は、ねじリードおよび基準差速に基づいて、スレッドワーリング工具を移動させるモータを制御し、ねじリード、基準差速、工具刃数およびワーク主軸速度に基づいて、スレッドワーリング工具を回転させるモータを制御し、ワーク主軸速度に基づいてワークを回転させるモータを制御する。
【国際調査報告】
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