(57)【要約】【課題】振動切削加工を行う際、切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送りながら切削面に対する所定の周速を保ち、ワークを安定して切削加工する工作機械とその制御装置を提供する【解決手段】ワークを切削加工する切削工具１３０と、切削工具１３０とワークＷとを相対的に回転させる回転手段１１０と、切削工具１３０とワークＷとを相対的に往復振動させる振動手段１５０，１６０と、回転手段１１０の回転数Ｓを設定する周速維持手段１８３とを備え、振動手段１５０，１６０に指令可能な周期に基づく振動周波数ｆに応じた相対回転１回転あたりの振動数Ｎの振動を伴ってワークＷの振動切削加工を行わせ、振動数Ｎまたは周速Ｖが所定範囲で維持される回転数Ｎが周速維持手段１８３によって設定されるように振動周波数ｆを設定する振動周波数設定手段１８４を備えた工作機械１００の制御装置１８０。【選択図】図５
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【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、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記切削工具による前記ワークの切削加工時の周速が維持されるように前記回転手段の回転数を設定する周速維持手段とを備え、前記振動手段に指令可能な周期に基づく振動周波数に応じた前記相対的な回転１回転あたりの振動数の振動を伴って前記ワークの振動切削加工を行わせる工作機械の制御装置であって、
前記振動数または前記周速が所定範囲で維持される回転数が前記周速維持手段によって設定されるように前記振動周波数を設定する振動周波数設定手段を備えた工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記周速維持手段は、前記振動切削加工における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範囲に前記振動数が維持されるように、前記回転数を設定する請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
前記周速維持手段は、前記振動数を所定の値に維持し、前記周速を所定範囲の誤差を許容して維持するように、前記回転数を設定する請求項１または２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
前記周速維持手段は、前記周速を所定の値に維持し、前記振動数を所定範囲の誤差を許容して維持するように、前記回転数を設定する請求項１または２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項５】
前記振動数は、前記周速が予め定められた値を上限または下限として維持されるように前記回転数を設定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
【請求項６】
前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を上限として前記周速を維持するように前記回転数を設定する請求項１〜５のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
【請求項７】
前記振動周波数設定手段は、前記振動数が、予め定められた複数の値のいずれかに所定範囲で維持されるように前記振動周波数を設定する請求項１〜６のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項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、工作機械およびその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを切削加工する切削工具と、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相対的に往復振動させる振動手段と、切削工具によるワークの切削加工時の周速が維持されるように回転手段の回転数を設定する周速維持手段を設け、前記振動手段による切削工具とワークとの相対的な往復振動の振動周波数に応じた相対回転１回転あたりの振動数の振動を伴って、ワークの振動切削加工を行う工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、前記振動手段に対して所定の周期でのみ指令が可能な場合、上述のような振動周波数は、振動手段に指令可能な周期に基づいて不連続的な値となることが知られている（例えば特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５０２０１号公報（特に、請求項１、図１参照）
【特許文献２】国際公開第２０１５／１４６９４６号（特に、請求項１、図６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記振動手段に指令可能な周期に基づいて、前記振動周波数が不連続的な値をとる場合に、周速を所定の範囲で維持することができる工作機械の制御装置が望まれており、本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するものであって、所望の振動数と所望の周速とを両立可能な工作機械とその制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明の工作機械の制御装置は、ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記切削工具による前記ワークの切削加工時の周速が維持されるように前記回転手段の回転数を設定する周速維持手段とを備え、前記振動手段に指令可能な周期に基づく振動周波数に応じた前記相対回転１回転あたりの振動数の振動を伴って前記ワークの振動切削加工を行わせる工作機械の制御装置であって、前記振動数または前記周速が所定範囲で維持される回転数が前記周速維持手段によって設定されるように前記振動周波数を設定する振動周波数設定手段を備えたことを第１の特徴とする。
【０００６】
第２に、前記周速維持手段は、前記振動切削加工における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範囲に前記振動数が維持されるように、前記回転数を設定することを特徴とする。
【０００７】
第３に、前記周速維持手段は、前記振動数を所定の値に維持し、前記周速を所定範囲の誤差を許容して維持するように、前記回転数を設定することを特徴とする。
【０００８】
第４に、前記周速維持手段は、前記周速を所定の値に維持し、前記振動数を所定範囲の誤差を許容して維持するように、前記回転数を設定することを特徴とする。
【０００９】
第５に、前記振動数は、前記周速が予め定められた値を上限または下限として維持されるように前記回転数を設定することを特徴とする。
【００１０】
第６に、前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を上限として前記周速を維持するように前記回転数を設定することを特徴とする。
【００１１】
第７に、前記振動周波数設定手段は、前記振動数が、予め定められた複数の値のいずれかに所定範囲で維持されるように前記振動周波数を設定することを特徴とする。
【００１２】
第８に、上述の制御装置を備えた工作機械であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように構成される本発明の工作機械の構造によると、振動数と周速とを各々所定範囲に維持されるように回転数が設定される振動周波数が設定されるため、振動数と周速の両条件を両立した切削加工を行うことができる。
【００１４】
往動時と復動時の切削加工部分が重複可能な振動数を範囲とすることによって、振動切削加工での切屑の分断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例による工作機械の概略を示す図である。
【図２】切削工具とワークとの関係を示す概略図である。
【図３】切削工具の往復振動および位置を説明する図である。
【図４】主軸のｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の周速の設定フローチャートである。
【図６】振動切削加工で仕上げるワークの外形形状の例である。
【図７】本発明の実施例１におけるワーク径に対応する切削条件のテーブルである。
【図８】本発明の実施例２の周速の設定フローチャートである。
【図９】本発明の実施例２の周速の設定フローチャートである。
【図１０】本発明の実施例２におけるワーク径に対応する切削条件のテーブルである。
【図１１】本発明の実施例３の周速の設定フローチャートである。
【図１２】本発明の実施例３におけるワーク径に対応する切削条件のテーブルである。
【図１３】本発明の実施例４の周速の設定フローチャートである。
【図１４】本発明の実施例４におけるワーク径に対応する切削条件のテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の工作機械の制御装置および工作機械について説明する。
図１に示されるように、本発明の一実施例に係る工作機械１００は、主軸１１０と、切削工具台１３０Ａと、制御装置１８０とを備えている。
【００１７】
主軸１１０の先端には、チャック１２０が設けられている。
主軸１１０をワーク保持手段とし、ワークＷは、チャック１２０を介して主軸１１０に保持されている。
主軸１１０は、主軸台１１０Ａに支持されるとともに、主軸モータの動力によって回転駆動される。
主軸モータは、主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に設けられ、例えば、公知のビルトインモータとすることができる。
【００１８】
工作機械１００のベッド側に、Ｚ軸方向送り機構１６０が設けられている。
Ｚ軸方向送り機構１６０は、ベッドと一体的なベース１６１と、ベース１６１に固定された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には、Ｚ軸方向送りテーブル１６３がＺ軸方向ガイド１６４を介して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に、主軸台１１０Ａが搭載される。
主軸台１１０Ａは、主軸１１０の軸線方向がＺ軸方向ガイドレール１６２の延出方向と一致するように配置されている。
主軸台１１０Ａは、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向（図示のＺ軸方向）に移動自在に設けられ、主軸１１０は、主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向に沿って移動できる。
【００１９】
リニアサーボモータ１６５の可動子１６５ａが、Ｚ軸方向送りテーブル１６３に設けられている。
リニアサーボモータ１６５の固定子１６５ｂが、ベース１６１に設けられている。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３がリニアサーボモータ１６５の駆動によってＺ軸方向に移動すると、主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０がＺ軸方向に沿って移動する。
【００２０】
工作機械１００のベッド側に、Ｘ軸方向送り機構１５０が設けられている。
Ｘ軸方向送り機構１５０は、ベッドと一体的なベース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。
【００２１】
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。
切削工具台１３０Ａは、このＸ軸方向送り機構１５０によって、Ｘ軸方向に移動自在に設けられている。
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、切削工具１３０を保持する刃物台を構成している。
【００２２】
リニアサーボモータ１５５の可動子１５５ａが、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に設けられている。
リニアサーボモータ１５５の固定子１５５ｂが、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軸方向に沿って移動する。
【００２３】
なお、図示は省略するが、図示のＺ軸方向およびＸ軸方向に直交するＹ軸方向に対するＹ軸方向送り機構を設けてもよい。
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。
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軸方向に移動して、切削工具台１３０Ａを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。
なお、Ｙ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してベッド側に設け、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。
【００２４】
主軸１１０の回転、Ｘ軸方向送り機構１５０およびＺ軸方向送り機構１６０等の移動は、制御装置１８０が有する制御部１８１によって制御される。
Ｘ軸方向送り機構１５０とＺ軸方向送り機構１６０とによって、あるいはＹ軸方向送り機構を含めて送り手段が構成され、Ｘ軸方向送り機構１５０あるいはＹ軸方向送り機構とＺ軸方向送り機構１６０との協動により、図２に示すように、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを所定の位置に移動させることができる。
主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを所定の位置に移動させることによって、切削工具１３０を主軸１１０に対して相対的に移動させるとともに、主軸１１０を、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として駆動させ、ワークＷを切削工具１３０に対して回転させることによって、ワークＷを所望の形状に加工することができる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとの両方が移動できる構造について説明したが、主軸台１１０Ａをベッドに固定し、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能な構造としてもよい。
この場合、送り手段は、切削工具台１３０Ａを移動させる送り機構によって構成される。
あるいは、切削工具台１３０Ａをベッドに固定し、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動可能な構造としてもよい。
この場合、送り手段は、ベッドに設けた送り機構によって構成される。
【００２６】
なお、本実施形態においては、Ｘ軸方向送り機構１５０やＺ軸方向送り機構１６０にリニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いてもよい。
本実施形態においては、切削工具１３０に対してワークＷを回転させた例で説明するが、切削工具１３０にドリル等の回転工具を用い、ワークＷに対して切削工具１３０を回転させてもよい。
この場合、切削工具１３０を回転させるモータが、本発明の回転手段に相当する。
【００２７】
制御装置１８０の制御部１８１は、図３に示すように、主軸台１１０Ａを所定の前進量だけ前進移動（往動）させた後、所定の後退量だけ後退移動（復動）させることにより、ワークＷに対して切削工具１３０を送り方向に沿った振動を伴って前進量と後退量との差（進行量）だけ送り方向に送ることができる。
Ｘ軸方向送り機構１５０とＺ軸方向送り機構１６０、あるいはＹ軸方向送り機構を含めた送り手段によって振動手段が構成され、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａとを往動移動および復動移動させることにより、ワークＷに対して切削工具１３０を振動させることができる。
切削工具１３０は、振動手段を兼用した送り手段によって、ワークＷに対して送り方向に沿った振動を伴って送られ、ワークＷを加工する。
【００２８】
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、ワーク外周面は、図４に示すように、切削工具１３０によって正弦曲線状に加工される。
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１１０の１回転分、すなわち、主軸位相０°から３６０°まで変化したときの切削工具１３０の位置の変化量である進行量の合計が、切削工具１３０の送り量になる。
図４は、主軸１１０の１回転当たりにおける切削工具台１３０Ａの振動数Ｎが、３．５回（振動数Ｎ＝３．５）の例を示す。
また、図４では、ワーク外周面の状態を分かり易く説明するため、グラフの縦軸を加工送り方向におけるワークＷに対する切削工具１３０の位置、グラフの横軸をワークＷの１回転、すなわち、主軸位相０°から３６０°とし、ワーク外周面を周方向に沿って展開したワーク外周面の切削工具１３０による振動切削加工の切削軌跡を示している。
【００２９】
切削工具１３０で加工された主軸１１０のｎ（ｎは１以上の整数）回転目におけるワーク外周面の切削軌跡（図４に実線で示す）と、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削軌跡（図４に破線で示す）とは、主軸位相方向（図４のグラフの横軸方向）でずれている。
具体的には、図４に破線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点（言い換えると、切削工具１３０から見た山の頂点）の位置が、図４に実線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点（言い換えると、切削工具１３０から見た山の頂点）の位置に対して、主軸位相方向（グラフの横軸方向）で一致せずにずれる。
【００３０】
振動切削加工が往復振動の往動時における切削軌跡と復動時における切削軌跡とが交差する位相および振幅を備えているため、切削工具１３０による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、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済み部分が含まれ、この切削済みとなっている切削軌跡を通過する際に、振動切削中に加工送り方向において切削工具１３０がワークＷを切削しない空振り動作が生じる。
振動切削加工時にワークＷから生じる切削屑は、この空振り動作によって順次分断される。
この結果、工作機械１００は、切削工具１３０による加工送り方向に沿った往復振動によって切削屑を分断しながら、ワークＷの振動切削加工を円滑に行うことができる。
【００３１】
図４では、今回の往動時の切削加工部分と次回の復動時の切削加工部分とが位相の谷の最も浅い点を一部重複する例を示した。
ただし、切削工具１３０の空振り動作は、例えば、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削部分に、主軸１１０のｎ回転目におけるワーク外周面の切削済み部分が含まれていれば発生する。
言い換えると、ワーク外周面のｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）における復動時の切削工具１３０の切削軌跡が、ワーク外周面のｎ回転目における切削工具１３０の切削軌跡まで到達すればよい。
なお、主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワーク外周面の切削部分と、主軸１１０のｎ回転目におけるワーク外周面の切削済み部分とを近接させ、該近接部分で前記切削屑を折れるように分断させてもよい。
【００３２】
図４に示されるように、ｎ＋１回転目とｎ回転目のワークＷにおける切削工具１３０により切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°反転させる必要はない。
例えば、主軸１１０を１回転させる間にワークＷと切削工具１３０とを往復振動させる回数である振動数Ｎは、例えば、１．１や１．２５、２．６、３．７５（回／ｒ）等とすることができる。
また、振動数Ｎを１（回／ｒ）よりも小さな値（０＜振動数Ｎ＜１．０）に設定することもできる。
振動数Ｎを１（回／ｒ）よりも小さな値に設定した場合、切削工具台１３０Ａが１往復するまでに、主軸１１０は１回転よりも多く回転する。
【００３３】
工作機械１００において、制御装置１８０の制御部１８１は、所定の指令周期で動作指令を行う。
この動作指令によって、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動は、制御部１８１の指令周期に基づく所定の振動周波数ｆで動作可能となる。
例えば、制御部１８１によって１秒間に５００回の動作指令を送ることが可能な工作機械１００の場合、制御部１８１の指令周期は、１（秒間）÷５００（回）＝２（ｍｓ／回）が基準周期となる。
【００３４】
指令周期は、基準周期に基づいて定まり、一般的には、基準周期の整数倍の値となる。
例えば、基準周期（２（ｍｓ））の５倍の１０（ｍｓ）を指令周期とすると、１０（ｍｓ）毎に往動と復動を実行させることができ、１÷（０．００２×５）＝１００．０（Ｈｚ）で主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。
【００３５】
その他、基準周期の整数倍の値の逆数となる複数の所定の限られた周波数でのみ、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）を往復振動させることができる。
指令周期に応じた振動周波数ｆの集まりを振動周波数ｆ群とすると、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａの振動周波数は、振動周波数ｆ群から選択される値に定められる。
なお、制御装置１８０（制御部１８１）によっては、基準周期（２（ｍｓ））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場合もある。
【００３６】
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）または切削工具台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とすると、振動数Ｎは、次式によって定まる。
Ｎ＝ｆ×６０／Ｓ
振動数Ｎは、振動周波数ｆに比例し、回転数Ｓに対して反比例する。
主軸１１０は、振動周波数ｆを高くするほど、また、振動数Ｎを小さくするほど高速回転になる。
【００３７】
本実施例の工作機械１００では、回転数Ｓと振動数Ｎと振動周波数ｆとをパラメータとし、ユーザによって、所定のパラメータの値を、数値設定部１８２等を介して制御部１８１に設定することができるように構成されている。
パラメータの制御部１８１への設定は、制御部１８１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、所定の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。
【００３８】
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とをユーザが制御部１８１に設定することができる。
【００３９】
制御部１８１は、設定された回転数Ｓに基づく回転数で主軸１１０を回転させるとともに、設定された振動数Ｎに基づく振動数で切削工具１３０を前記加工送り方向に沿って往復振動させ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の移動を制御する。
【００４０】
制御装置１８０に周速維持部としての周速維持部１８３と振動周波数設定手段としての振動周波数設定部１８４とが設けられている。
周速維持部１８３は、切削工具１３０によるワークＷの切削加工時の周速が維持されるように、ワーク径と前記周速に基づいて、回転数Ｓを自動的に設定するように構成されている。
維持される周速をＶ、ワーク径をＷｄとすると、回転数Ｓは、次式によって定まる。
Ｓ＝Ｖ÷（π×Ｗｄ）
ただし、回転数Ｓは、前述のように振動数Ｎと振動周波数ｆに基づいて定まるため、振動数Ｎが所定範囲に維持されるとともに、周速Ｖが所定範囲の誤差を許容して維持される回転数Ｓを、周速維持部１８３が設定することができる振動周波数fを、振動周波数設定部１８４が設定するように、周速維持部１８３と振動周波数設定部１８４とが連係されている。
【００４１】
振動数Ｎが維持される所定範囲は、例えば、予め許容範囲Ｂを設定し、振動数Ｎ±許容範囲Ｂとすることができる。
なお、本実施形態の周速維持部１８３は、予め定められた最高回転数Ｓｍａｘを越える回転は許容しないように構成されている。
周速維持部１８３によって維持される周速Ｖや最高回転数Ｓｍａｘ、許容範囲Ｂ、ワーク径Ｗｄ等は、数値設定部１８２等を介して制御部１８１に設定することができる。
【００４２】
周速Ｖや最高回転数Ｓｍａｘ、許容範囲Ｂ、ワーク径Ｗｄ等の制御部１８１への設定は、制御部１８１にパラメータ値として入力することができる他、例えば、各値を加工プログラムに記載して設定したり、所定のプログラムブロック（プログラムの１行）において引数として設定したりすることができる。
周速維持部１８３の動作時、制御部１８１は、振動周波数設定部１８４によって設定される振動周波数ｆと、周速維持部１８３によって設定される回転数Ｓおよび振動数Ｎとに応じて、主軸１１０を回転させるとともに、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａの移動を制御する。
【００４３】
＜実施例１＞
加工されるワークＷのワーク径Ｗｄ、周速維持部１８３によって維持される周速Ｖ、最高回転数Ｓｍａｘ、振動数Ｎおよび許容範囲Ｂ等が設定され、周速維持部１８３の動作状態でワークＷの加工が開始されると、図５に示すように、周速維持部１８３は、ワークＷの径方向への切削工具１３０の移動に応じて、ワーク径Ｗｄに基づき、周速Ｖとなる回転数Ｓを算出する（ＳＴＥＰ１０３）。
【００４４】
振動周波数設定部１８４は、算出された回転数Ｓと振動数Ｎとから、振動周波数ｆを算出する（ＳＴＥＰ１０４）。
振動周波数設定部１８４は、振動周波数ｆ群の中から算出された振動周波数ｆに最も近い値（最近似値）を選択し、その値を振動周波数ｆとして制御部１８１に対して設定する（ＳＴＥＰ１０５）。
【００４５】
次に、周速維持部１８３は、算出された回転数Ｓが、指令値として設定された最高回転数Ｓｍａｘ以下であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１０６）。
算出された回転数Ｓが最高回転数Ｓｍａｘ以下である場合（判定ＹＥＳ）、周速維持部１８３は、振動周波数ｆと回転数Ｓとから、実振動数Ｎｒを算出する（ＳＴＥＰ１０７）。
次に、周速維持部１８３は、算出された実振動数Ｎｒが、指令値として設定された振動数Ｎ±許容範囲Ｂの範囲内であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１０８）。
算出された実振動数Ｎｒが、振動数Ｎ±許容範囲Ｂの範囲内である場合（判定ＹＥＳ）、周速維持部１８３は、算出された回転数Ｓを制御部１８１に設定する（ＳＴＥＰ１０９）。
制御部１８１は、設定された振動周波数ｆと回転数Ｓとで主軸１１０および切削工具１３０を動作させ、実振動数Ｎｒの振動による加工を実行させる。
【００４６】
ＳＴＥＰ１０６において、算出された回転数Ｓが最高回転数Ｓｍａｘを超えている場合（判定ＮＯ）、周速維持部１８３は、回転数Ｓを最高回転数Ｓｍａｘとし（ＳＴＥＰ１１０）、ＳＴＥＰ１０９に移行して制御部１８１に設定する。
【００４７】
ＳＴＥＰ１０８において、算出された実振動数Ｎｒが振動数Ｎ±許容範囲Ｂの範囲内でない場合（判定ＮＯ）、上限値を超過している際には実振動数Ｎｒが指令値の範囲の上限値となる振動数Ｎ＋許容範囲Ｂ、下限値未満の際には実振動数Ｎｒが指令値の範囲の下限値となる振動数Ｎ−許容範囲Ｂとなるように回転数Ｓを算出（ＳＴＥＰ１１１）して、ＳＴＥＰ１０９に移行して制御部１８１に設定する。
【００４８】
例えば、振動周波数ｆ群が、３１．３、３３．３、３５．７、３８．５、４１．７、４５．５、５０．０、５５．６、６２．５、７１．４、８３．３、１００．０（Ｈｚ）の工作機械に対して、ワーク径Ｗｄ＝１０．０（ｍｍ）のワークＷを、先端のワーク径Ｗｄ＝３．０（ｍｍ）となる、図６に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）、振動数Ｎの許容範囲Ｂ＝±０．１（回／ｒ）と設定する。
【００４９】
所定のワーク径Ｗｄに対して、設定される周速Ｖに基づいて定まる回転数Ｓ、振動周波数ｆ、設定された回転数Ｓと振動周波数ｆでの実振動数Ｎｒ、実際の周速（実周速Ｖｒ）は図７に示され、ワーク径Ｗｄ＝９．０（ｍｍ）で、回転数Ｓ＝１７６９（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝４４．２（Ｈｚ）と算出されるため、振動周波数ｆは算出された振動周波数に最も近い４５．５（Ｈｚ）に設定される。
【００５０】
回転数Ｓ＝１７６９（ｒ／ｍｉｎ）は、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）以下であるため、実振動数Ｎｒ＝１．５４（回／ｒ）が算出され、実振動数Ｎｒ＝１．５４（回／ｒ）は、許容範囲（１．４〜１．６）内となる。
ワーク径Ｗｄ＝９．０（ｍｍ）の状態では、回転数Ｓ＝１７６９（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝４４．２（Ｈｚ）が設定され、実周速Ｖｒ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、実振動数Ｎｒ＝１．５４（回／ｒ）として加工が行われる。周速Ｖは５０（ｍ／ｍｉｎ）に維持される。
【００５１】
ワーク径Ｗｄ＝３．７（ｍｍ）では、回転数Ｓ＝４３０２（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝１０７．６（Ｈｚ）と算出され、振動周波数ｆは１００．０（Ｈｚ）に設定される。
【００５２】
回転数Ｓ＝４３０２（ｒ／ｍｉｎ）は、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）以下であるため、実振動数Ｎｒ＝１．３９（回／ｒ）が算出されるが、実振動数Ｎｒ＝１．３９（回／ｒ）は、許容範囲（１．４〜１．６）の下限未満であるため、実振動数Ｎｒを許容範囲の下限値１．４となるように回転数Ｓ＝４２８６（ｒ／ｍｉｎ）が設定される。
従って、ワーク径Ｗｄ＝３．７（ｍｍ）の状態では、回転数Ｓ＝４２８６（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝１００．０（Ｈｚ）が設定され、実周速Ｖ≒５０（ｍ／ｍｉｎ）、実振動数Ｎｒ＝１．４（回／ｒ）として加工が行われ、周速Ｖは５０（ｍ／ｍｉｎ）がほぼ維持される。
以降、ワーク径Ｗｄ＝３．０（ｍｍ）まで同様の処理が行われる。
【００５３】
このように、周速Ｖを一定に維持するため、振動数Ｎを所定の範囲内で維持する回転数Ｓを周速維持手段が設定できるように、振動周波数ｆ群の中から振動周波数ｆを算出して周速維持手段に設定する振動周波数設定手段が備えられている。
そして、ワーク径Ｗｄに応じて周速Ｖが一定に維持されているため、安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。
【００５４】
ただし、ワーク径Ｗｄが３．７（ｍｍ）より小さいときは、振動周波数ｆが振動周波数ｆ群の最大値である１００（Ｈｚ）に設定され、実振動数Ｎｒが許容範囲の下限値１．４となるように回転数Ｓが設定されるため、周速Ｖは５０（ｍ／ｍｉｎ）より低下する。
本実施例１の制御のように、回転数Ｓや振動周波数ｆに設定できる値が、最高回転数Ｓｍａｘや振動周波数ｆ群によって制限されるため、振動数Ｎが許容範囲Ｂから外れた場合には、周速Ｖの維持が困難な場合が発生する。
また、本実施例１では、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）を用いて説明したが、回転数Ｓが上限を超えた場合に回転数Ｓを最高回転数Ｓｍａｘとして振動数Ｎを所定の範囲に維持できるように制御することができる。
【００５５】
＜実施例２＞
制御部１８１に対して、２つの振動数Ｎを設定し、振動周波数設定部１８４を、算出される実振動数Ｎｒが、設定された上記振動数Ｎのいずれかに所定範囲で維持されるように振動周波数ｆを設定する構成とすることもできる。
【００５６】
加工されるワークＷのワーク径Ｗｄ、周速維持部１８３によって維持される周速Ｖ、最高回転数Ｓｍａｘ、２つの振動数Ｎおよび許容範囲Ｂ等が設定され、ワークＷの加工が開始されると、図８に示すように、２つの振動数Ｎのうち大きい値を第１の値、小さい値を第２の値とし、第１の値を制御部１８１に設定する（ＳＴＥＰ２０１）。
第２の値は、例えば、数値設定部１８２にメモリを設けて保存しておくことができる。
図８に示すＳＴＥＰ２０３〜２０８およびＳＴＥＰ２０９、２１０は、ＳＴＥＰ１０３〜１０８またはＳＴＥＰ１０９〜１１０のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
ＳＴＥＰ２０８で算出された実振動数Ｎｒが設定された振動数Ｎ±許容範囲Ｂの範囲内でない場合、図９に示すように、周速維持部１８３は、実振動数Ｎｒが上限値を超過しているか否かを判定する（ＳＴＥＰ２１１）。
ＳＴＥＰ２１１で判定がＹＥＳである場合、実振動数Ｎｒが指令値の範囲の上限となるように回転数Ｓを算出（ＳＴＥＰ２１２）し、ＳＴＥＰ２０９に移行して制御部１８１に設定する。
【００５８】
ＳＴＥＰ２１１で判定がＮＯである場合、つまり実振動数Ｎｒが指令値の範囲の下限値未満である場合、周速維持部１８３は、設定された振動数Ｎが第１の値と一致するかを判定する（ＳＴＥＰ２１３）。
振動数Ｎが第１の値である場合（判定ＹＥＳ）、制御部１８１は数値設定部１８２のメモリから第２の値を呼び出して振動数Ｎに設定（ＳＴＥＰ２１４）し、ＳＴＥＰ２０３に移行する。
振動数Ｎが第１の値と一致しない場合、つまり振動数Ｎが第２の値である場合、（判定ＮＯ）、実振動数Ｎｒが指令値の範囲の振動数Ｎの下限（上限）となるように振動周波数ｆと回転数Ｓとを算出して、ＳＴＥＰ２０９に移行して制御部１８１に設定する。
【００５９】
例えば、実施例１と同じ振動周波数ｆ群を有する工作機械に対して、ワークＷを、図６に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎの第１の値＝１．５（回／ｒ）および第２の値＝０．５（回／ｒ）、振動数Ｎの許容範囲Ｂ＝±０．１（回／ｒ）と設定する。
【００６０】
所定のワーク径Ｗｄに対して、設定される周速Ｖに基づいて定まる回転数Ｓ、振動周波数ｆ、設定された回転数Ｓと振動周波数ｆでの実振動数Ｎｒ、実際の周速（実周速Ｖｒ）は、図１０に示される。
制御部１８１は、まず、第１の値を１．５（回／ｒ）と設定して、実施例１と同様に、回転数Ｓ、振動周波数ｆ、実振動数Ｎｒの算出処理を行い、実振動数Ｎｒが振動数Ｎ±許容範囲Ｂ（１．４〜１．６）である場合は、実施例１と同様に、周速Ｖに基づいて振動周波数ｆと回転数Ｓとが設定され、周速Ｖは５０（ｍ／ｍｉｎ）を維持し、実周速Ｖｒ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、所定の実振動数Ｎｒで加工が行われる。
【００６１】
一方、例えば、ワーク径Ｗｄ＝３．７（ｍｍ）では、実振動数Ｎｒ＝１．３９（回／ｒ）が算出され、実振動数Ｎｒ＝１．３９は許容範囲（１．４〜１．６）の下限未満となるため、振動数Ｎが第２の値（０．５）に設定される。
振動数Ｎ＝０．５（回／ｒ）の場合、振動周波数ｆ＝３５．９（Ｈｚ）が算出され、振動周波数ｆ＝３５．７（Ｈｚ）に設定される。
回転数Ｓ＝４３０２（ｒ／ｍｉｎ）と振動周波数ｆ＝３５．７（Ｈｚ）とから、実振動数Ｎｒ＝０．５０が算出され、実振動数Ｎｒ＝０．５０（回／ｒ）は許容範囲（０．４〜０．６）内となる。
【００６２】
従って、ワーク径Ｗｄ＝３．７（ｍｍ）の状態では、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）が維持されるように、回転数Ｓ＝４３０２（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝３５．７（Ｈｚ）が設定され、実周速Ｖｒ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、実振動数Ｎｒ＝０．５０（回／ｒ）として加工が行われる。
以後、振動数Ｎを第２の値として、ワーク径Ｗｄ＝３．０（ｍｍ）まで同様の処理が行われる。
振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）が設定される実施例１と比較して、振動数Ｎに第１の値（１．５）と第２の値（０．５）を設定することにより、ワーク径Ｗｄ＝３．７（ｍｍ）より小さいときにおいても、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）が維持される。
【００６３】
このように、周速Ｖを一定に維持するため、予め定められた複数の振動数Ｎのいずれかに所定の範囲で維持されるように設定され、設定された振動数Ｎの値が所定の範囲内を超えた場合に小さな値の振動数Ｎを呼び出して設定する周速維持手段が備えられている。
【００６４】
これにより、ワーク径Ｗｄに応じて周速Ｖが一定に維持される加工寸法の範囲を広げることができ、より安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。
【００６５】
振動数Ｎの大きい値を第１の値として設定する説明としたが、回転数の設定に際して第１の値と第２の値とを用いて各パラメータを求め、実周速Ｖｒおよび実振動数Ｎｒと指令値として設定された周速Ｖおよび振動数Ｎとの差が小さくなる方の値を振動数Ｎとして選択する制御としてもよい。
指令値として設定される振動数Ｎの数は、３つ以上としてもよい。
許容範囲Ｂは、振動数Ｎの複数の指令値ごとに異なる値に設定してもよい。
【００６６】
＜実施例３＞
振動数Ｎを一定値とし、実振動数Ｎｒが振動数Ｎとなるような回転数Ｓとする振動周波数ｆを設定する構成とすることもできる。
図１１に示すように、ＳＴＥＰ３０３〜３０５およびＳＴＥＰ３１０はＳＴＥＰ１０３〜１０５またはＳＴＥＰ１１０のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
【００６７】
ＳＴＥＰ３０５で振動周波数ｆを設定した後、周速維持部１８３は、振動数Ｎとなるような回転数Ｓを算出する（ＳＴＥＰ３０５−２）。
周速維持部１８３が算出された回転数Ｓが最高回転数Ｓｍａｘ以下であるかを判定し（ＳＴＥＰ３０６）、判定がＹＥＳである場合は、ＳＴＥＰ３０９に移行し、回転数Ｓを制御部１８１に設定する。
判定がＮＯである場合、ＳＴＥＰ３１０に移行する。
【００６８】
例えば、実施例１と同じ振動周波数ｆ群を有する工作機械に対して、ワークＷを、図６に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）と設定する。
【００６９】
所定のワーク径Ｗｄに対して、設定される周速Ｖに基づいて定まる振動周波数ｆ、回転数Ｓ、および設定された回転数Ｓでの実際の周速（実周速Ｖｒ）は、ワーク径Ｗｄ＝９．０（ｍｍ）で、回転数Ｓ＝１７６９（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝４４．２（Ｈｚ）と算出されるため、振動周波数ｆは算出された振動周波数に最も近い４５．５（Ｈｚ）に設定される。
【００７０】
図１２に示されるように、振動周波数ｆ＝４５．５（Ｈｚ）において振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）となる回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）が算出される。回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）は最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）以下であるため、回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）が制御部１８１に設定され、振動数Ｎ＝１．５（回／r）が維持され、実周速Ｖｒ＝５１．４５（ｍ／ｍｉｎ）として加工が行われる。
以後、ワーク径Ｗｄ＝３．０（ｍｍ）まで同様の処理が行われる。
【００７１】
このように、周速Ｖを所定範囲に維持するため、実振動数Ｎｒが振動数Ｎとなるような回転数Ｓを周速維持手段が設定できるように、振動周波数ｆ群の中から振動周波数ｆを算出して周速維持手段に設定する振動周波数設定手段が備えられている。
そして、ワーク径Ｗｄに応じて周速Ｖが所定の範囲内に維持されているため、より安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。
【００７２】
＜実施例４＞
実施例３に示されるように、振動数Ｎを一定値とし、実振動数Ｎｒが振動数Ｎとなるような回転数Ｓとする振動周波数ｆを設定する際、実周速を設定された周速Ｖを下限として周速Ｖ以上の範囲で動作させる構成または実周速を設定された周速Ｖを上限として周速Ｖ以下で動作させる構成とすることもできる。
図１３に示す、ＳＴＥＰ４０３、３０４およびＳＴＥＰ４０５−２、４０６、４０９、４１０の工程は、ＳＴＥＰ１０３、１０４またはＳＴＥＰ３０５−２、３０６、３０９、３１０のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
【００７３】
周速Ｖは、次式によって定まる。
Ｖ＝（ｆ×６０×π×Ｗｄ）÷Ｎ
振動周波数設定部１８４は、ＳＴＥＰ４０３で算出された振動周波数ｆ以上の値で最も近い値を振動周波数ｆ群の中から選択し、その値を振動周波数ｆに設定する。
これより、実周速は、設定された周速Ｖ以上となる。
なお、振動周波数設定部１８４を、ＳＴＥＰ４０３で算出された振動周波数ｆ以下の値で最も近い値を振動周波数ｆ群の中から選択し、その値を振動周波数ｆに設定するように構成することにより、実周速を設定された周速Ｖ以下にすることができる。
【００７４】
例えば、実施例１と同じ振動周波数ｆ群を有する工作機械に対して、ワークＷを、図６に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）以上、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）と設定する。
【００７５】
所定のワーク径Ｗｄに対して、実周速Ｖｒが５０（ｍ／ｍｉｎ）以上となる振動周波数ｆ、回転数Ｓ、および実周速Ｖｒが図１４の「周速Ｖ≧５０」欄に示され、実周速が５０（ｍ／ｍｉｎ）以下となる振動周波数ｆ、回転数Ｓ、および実周速Ｖｒが図１４の「周速Ｖ≦５０」欄に示される。
この場合、ワーク径Ｗｄ＝９．０（ｍｍ）で、回転数Ｓ＝１６９３（ｒ／ｍｉｎ）、振動周波数ｆ＝４４．２（Ｈｚ）と算出され、振動周波数ｆは算出された振動周波数ｆ＝４４．２（Ｈｚ）以上で最も近い４５．５（Ｈｚ）に設定される。
【００７６】
振動周波数ｆ＝４５．５（Ｈｚ）において、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）となる回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）が算出される。
回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）は、最高回転数Ｓｍａｘ＝７０００（ｒ／ｍｉｎ）以下であるため、回転数Ｓ＝１８２０（ｒ／ｍｉｎ）が制御部１８１に設定され、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）が維持され、設定された周速Ｖ以上の実周速Ｖｒ＝５１．４５（ｍ／ｍｉｎ）で加工が行われる。
以後、ワーク径Ｗｄ＝３．０（ｍｍ）まで同様の処理が行われる。
【００７７】
周速の条件が周速Ｖ＝５０（ｍ／ｍｉｎ）以下である場合は、振動周波数ｆ＝４１．７（Ｈｚ）に設定され、回転数Ｓ＝１６６８（ｒ／ｍｉｎ）が算出され制御部１８１に設定され、振動数Ｎ＝１．５（回／ｒ）が維持され、設定された周速Ｖ以下の実周速Ｖｒ＝４７．１５（ｍ／ｍｉｎ）で加工が行われる。
【００７８】
実振動数Ｎｒを所定の振動数Ｎとし、周速Ｖを設定値以上または以下の条件とする場合であっても、振動周波数設定部１８４による振動周波数ｆの設定によって、周速Ｖが所定範囲に維持され、実振動数Ｎｒが所定範囲の誤差を許容して維持される回転数を設定することができる。
実周速Ｖｒを、周速Ｖを下限として周速Ｖ以上とすることによって、ワークＷの加工時間を短縮することができる。
また、実周速Ｖｒを、周速Ｖを上限として周速Ｖ以下とすることによって、切削工具１３０の摩耗を抑制することができる場合もあり得る。
【００７９】
なお、本実施例３、４の制御では、振動周波数ｆに設定できる値が、振動周波数ｆ群によって制限されているため、振動周波数ｆが振動周波数ｆ群の最大値に設定された場合は、ワーク径Ｗｄが小さくなるに連れて周速Ｖが低下し、周速Ｖの維持が困難な場合が発生し得る。
【符号の説明】
【００８０】
１００  ・・・  工作機械
１１０  ・・・  主軸（回転手段）
１１０Ａ・・・  主軸台
１２０  ・・・  チャック（ワーク保持手段）
１３０  ・・・  切削工具
１３０Ａ・・・  切削工具台
１５０  ・・・  Ｘ軸方向送り機構（送り手段、振動手段）
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（送り手段、振動手段）
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
１８０  ・・・  制御装置
１８１  ・・・  制御部（切削制御手段）
１８２  ・・・  数値設定部（再設定手段）
１８３  ・・・  周速維持部（周速維持手段）
１８４  ・・・  振動周波数設定部（振動周波数設定手段）
ｆ      ・・・  振動周波数
Ｎ      ・・・  振動数
Ｎｒ    ・・・  実振動数
Ｓ      ・・・  回転数
Ｗ      ・・・  ワーク
Ｗｄ    ・・・  ワーク径
【図１】
2018043306.tif 000003
【図２】
2018043306.tif 000004
【図３】
2018043306.tif 000005
【図４】
2018043306.tif 000006
【図５】
2018043306.tif 000007
【図６】
2018043306.tif 000008
【図７】
2018043306.tif 000009
【図８】
2018043306.tif 000010
【図９】
2018043306.tif 000011
【図１０】
2018043306.tif 000012
【図１１】
2018043306.tif 000013
【図１２】
2018043306.tif 000014
【図１３】
2018043306.tif 000015
【図１４】
2018043306.tif 000016