(57)【要約】【課題】任意の回転数に対して任意の振動回数で振動するように駆動できる工作機械の制御装置及び工作機械を提供する。【解決手段】ワークを保持するワーク保持手段（チャック１２０で例示）と、ワークを切削加工する切削工具１３０と、ワークと切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、ワーク保持手段又は切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、ワークと切削工具とを、相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段（Ｚ軸方向送り機構１６０で例示）とを備え、振動手段による振動を伴ってワークの加工を行う工作機械の制御装置１８０である。ワーク保持手段又は切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、所定位置に対するワーク保持手段又は切削工具の移動の追従応答性を設定する振動手段制御部１９１を備えた。【選択図】図５
2018005423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具と、前記ワークと前記切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、
前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性を設定する振動手段制御部を備えた工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記振動手段制御部は、サーボ制御のゲインの設定によって、前記移動の追従応答性を設定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
設定された前記ゲインに基づいて、前記振動手段による往動時の加工部分と復動時の加工部分とが重複するように、前記振動の振幅を設定する振幅設定手段を有することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
設定された前記追従応答性に基づいて、前記振動の位相を設定する位相設定手段を有することを特徴とする請求項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５】
ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具と、前記ワークと前記切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械であって、
前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更に伴って移動するように、前記振動手段は、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性が設定される工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の制御装置および工作機械に関し、詳細には、ワークを所定の振動周波数で切削工具に加工させる工作機械の制御装置および工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを保持するワーク保持手段と、ワークを切削加工する切削工具と、ワークと切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、ワーク保持手段と切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、ワークと切削工具とを、相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、ワーク保持手段と切削工具とを相対的に移動させることによって、振動手段による振動を伴ってワークの加工を行う工作機械が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４６９４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加工条件によっては回転手段の回転数や振動手段による振動回数を任意に設定できるようにすることが望ましい。
しかし、ワーク保持手段と切削工具とを順次所定位置に向かって移動させるため、移動した位置で移動方向が変更され、移動先が振動方向の変更位置となるため、作業者が所望する任意の回転数に対して任意の振動回数で振動させることができない場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、任意の回転数に対して任意の振動回数で振動するように駆動できる工作機械の制御装置および工作機械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】
【０００６】
本発明は、第１に、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具と、前記ワークと前記切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性を設定する振動手段制御部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２に、前記振動手段制御部は、サーボ制御のゲインの設定によって、前記移動の追従応答性を設定することを特徴とする。
【０００８】
第３に、設定された前記ゲインに基づいて、前記振動手段による往動時の加工部分と復動時の加工部分とが重複するように、前記振動の振幅を設定する振幅設定手段を有することを特徴とする。
【０００９】
第４に、設定された前記追従応答性に基づいて、前記振動の位相を設定する位相設定手段を有することを特徴とする。
【００１０】
第５に、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具と、前記ワークと前記切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械であって、前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記振動手段は、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性が設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以下の効果を得ることができる。
（１）連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、振動手段の追従応答性が設定されることによって、相対回転の任意の回転数で任意の振動回数を容易に実現することができる。
【００１２】
（２）追従応答性は、サーボ制御のゲインの設定によって容易に行うことができる。
【００１３】
（３）追従応答性を変更しても、振幅を設定することで所望の振動による加工を行うことができる。
【００１４】
（４）追従応答性の変更に伴う位相の進み又は遅れが発生しても任意の位相に設定することで所望の加工を行うことができる。
【００１５】
（５）相対回転の任意の回転数で任意の振動回数を容易に得ることが可能な工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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回転目の各回転時の刃先経路の関係を示す図である。
【図５】制御装置の構成図である。
【図６】実施例１の制御部による加工工程のフローチャートである。
【図７】実施例１の制御部による補正処理のフローチャートである。
【図８】実施例１の刃先経路を説明する図である。
【図９】実施例１の刃先経路を説明する図である。
【図１０】実施例２の制御部による補正処理のフローチャートである。
【図１１】実施例２の刃先経路を説明する図である。
【図１２】実施例３の制御部による補正処理のフローチャートである。
【図１３】実施例３の刃先経路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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に示すように、本発明に係る工作機械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。
【００１８】
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に回転自在に支持され、主軸モータの動力によって回転駆動される。前記主軸モータは、例えば主軸台１１０Ａと主軸１１０との間に設けられる公知のビルトインモータとすることができる。
【００１９】
Ｚ軸方向送り機構１６０が工作機械１００のベッドに設けられている。
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。
【００２０】
リニアサーボモータ１６５は可動子１６５ａおよび固定子１６５ｂを有し、可動子１６５ａはＺ軸方向送りテーブル１６３に設けられ、固定子１６５ｂはベース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軸方向ガイドレール１６２に沿って移動すると、主軸台１１０Ａが主軸１１０の軸線方向（図示のＺ軸方向）に移動し、主軸１１０が主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向に沿って移動する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。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。
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。
【００２５】
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１８０で制御される。
Ｘ軸方向送り機構１５０とＺ軸方向送り機構１６０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。
【００２６】
本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａの両方が移動できる構成としたが、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軸方向に移動可能にしてもよい。この場合、前記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軸方向に移動可能にしてもよい。この場合、前記送り手段は前記ベッドに設けた送り機構によって構成される。
【００２７】
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を回転させているが、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。
【００２８】
制御装置１８０は、主軸台１１０Ａに対して切削工具台１３０Ａを、送り方向に沿って、図３に示すように所定の前進量だけ前進（往動）移動させた後、所定の後退量だけ後退（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を前記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。
【００２９】
切削工具台１３０Ａは、主軸１１０の１回転分、すなわち、主軸位相０°から３６０°まで変化する間に送り方向に沿って送られ、上記進行量の合計がＺ軸方向の送り量になる。
切削工具１３０が送り方向に沿って往動移動と復動移動を繰り返して加工することで、ワークＷの周面は、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。図４は、主軸１１０の１回転当たりにおける主軸台１１０Ａの振動回数Ｎが３．５回（振動数Ｎ＝３．５ともいう）の例を示す。
【００３０】
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Ｗの周面形状（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Ｗの周面形状（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。
図４に破線で示したワークＷの周面形状の谷の最低点（切削工具１３０における山の最高点）の位置が、図４に実線で示したワークＷの周面形状の谷の最低点（切削工具１３０における山の最高点）の位置に対して、主軸位相方向で一致しない。
【００３１】
これにより、切削工具１３０の刃先軌跡は、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重複し、例えば主軸１１０のｎ＋１回転目におけるワークＷの周面形状に、主軸１１０のｎ回転目におけるワークＷの周面形状が含まれるので、切削工具１３０にはワークＷを加工しない空振り動作が生じる。この空振り動作時に、ワークＷから生じる切屑は分断される。工作機械１００は、切屑を分断しながらワークＷの外形等を円滑に加工する。
【００３２】
主軸１１０（ワークＷ）の１回転当たりにおける切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の振動回数Ｎは、例えば１．１や１．２５、２．６、３．７５回等とすることができ、１回よりも小さな値に設定することもできる。振動回数Ｎを１回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。振動回数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。
【００３３】
図５に示されるように、制御装置１８０は、例えば制御部１８１、数値設定部１８２、表示部１８３、記憶部１８４を有し、これらはバスを介して接続される。
制御部１８１は、ＣＰＵ等からなり、記憶部１８４の例えばＲＯＭに格納されている各種のプログラムやデータをＲＡＭにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて工作機械１００の動作を制御できる。記憶部１８４は、ゲインＧ１や、ゲインＧ２用のテーブル１９４を備えている。
ゲインＧ１やゲインＧ２は、Ｚ軸方向送り機構やＸ軸方向送り機構を制御するサーボモータのＰＩＤ制御における制御ゲインを示す。
【００３４】
振動手段による切削工具１３０の往復振動は、制御部１８１により所定の指令周期Ｔに基づく指令周波数ｆｃで実行される。
制御部１８１が、例えば１秒間に２５０回の動作指令を送ることが可能であった場合、動作指令は１÷２５０＝４（ｍｓ）周期（基準周期ＩＴともいう）で出力可能である。一般的には、指令周期Ｔはこの基準周期の整数倍である。
【００３５】
指令周期Ｔが例えば基準周期４（ｍｓ）の４倍の１６（ｍｓ）である場合、モータ制御部１９０は、切削工具１３０が送り方向に沿って１６（ｍｓ）毎に往復振動を実行するように、Ｚ軸方向送り機構１６０やＸ軸方向送り機構１５０、あるいはＹ軸方向送り機構に対して駆動信号を出力する。この場合、切削工具１３０は指令周期Ｔ＝１６（ｍｓ）に起因する指令周波数ｆｃ＝１／Ｔ＝１÷（０．００４×４）＝６２．５（Ｈｚ）で往復振動を行う。つまり、切削工具台１３０Ａの移動を制御部１８１によって指令される位置に追従させることによって、切削工具１３０を、上記基準周期の例えば５倍の２０（ｍｓ）、６倍の２４（ｍｓ）、７倍の２８（ｍｓ）、８倍の３２（ｍｓ）毎に往復振動を実行させることができる。この場合、切削工具１３０は、指令周波数ｆｃ＝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）の複数の限られた周波数で往復振動を行うことができる。
【００３６】
主軸１１０の回転数をＳ（ｒ／ｍｉｎ）、ワークＷの回転に対する切削工具１３０の振動数をＮ（回）、ワークＷに対する切削工具１３０の振動周波数ｆ（回／ｓｅｃ）とすると、振動数Ｎは、Ｎ＝ｆ×６０／Ｓとなる。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し、主軸１１０は、振動周波数ｆを高くとるほど高速回転することができ、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。
【００３７】
制御部１８１は、回転数Ｓで主軸１１０を回転させるとともに、振動数Ｎで切削工具１３０を振動させながら送り方向に加工させる。この際、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致する場合は、必要な指令周波数を目標の指令周波数ｆｃとする。モータ制御部１９０は、切削工具１３０が基準周期毎の動作指令によって指令される位置を通過するように、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａが基準周期毎の動作指令に追従するゲインＧ１を設定する。このゲインＧ１は記憶部１８４から設定される。モータ制御部１９０は、基準周期毎に、リニアサーボモータ１５５等に対して動作指令を出力し、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａが動作指令される座標位置に追従して移動することによって、指令周波数ｆｃで切削工具１３０を振動させることができる。
【００３８】
一方、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆが、上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致していない場合、モータ制御部１９０は、振動周波数ｆによる振動波形の所定の指令周期に対応する位置を目標の移動位置として、基準周期毎の動作指令を、切削工具１３０が前記目標の移動位置に移動するように出力する。モータ制御部１９０は、主軸台１１０Ａまたは切削工具台１３０Ａの移動の追従応答性をゲインＧ２によって設定する。ゲインＧ２は、例えば、振動手段制御部１９１が記憶部１８４のゲインＧ２用のテーブル１９４から呼び出して設定される。ゲインＧ１に代えてゲインＧ２を設定することにより、サーボ制御の感度を変えて、前記追従応答性を調整し設定することができる。ゲインＧ２が設定されることによって、Ｚ軸方向送り機構１６０やＸ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構は追従応答性が低下し、追従遅れを生じる。
【００３９】
切削工具１３０の移動は、追従遅れを有して動作指令によって指令された位置に向かって行われ、例えば、指令された位置に到達する前に次の動作指令がなされることにより、切削工具１３０は、基準周期毎の動作指令によって指令される所定の連続する一方の位置から他方の位置に向かって移動方向の変化を伴って移動する。これにより、基準周期の間に変曲点が位置する振動周波数ｆの振動波形に沿って、切削工具１３０を移動させることができる。
【００４０】
回転数Ｓ、振動回数Ｎ、振動周波数ｆは、加工プログラムよって、あるいは数値設定部１８２への入力によって設定可能である。これにより、切削工具１３０の切削経路（開始点、終了点、直線補間や円補間）や、振動条件（主軸１１０の回転数Ｓ、主軸１１０の回転に対する切削工具１３０の振動数Ｎ）が設定される。
制御部１８１は、振動周波数ｆを求め、切削経路に振動条件を重ね合わせて振動波形を求める（図６のステップＳ１）。
【００４１】
制御部１８１は、振動周波数ｆが基準周期ＩＴの整数倍であるか否かを判断する（ステップＳ２）。振動周波数ｆが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、サーボ制御のゲインをゲインＧ１に設定する。モータ制御部１９０は、動作指令を基準周期毎にリニアサーボモータ１５５等に出力する（ステップＳ３）。指令周波数に対応する指令周期Ｔ毎に、動作指令が振動周波数ｆの最前進位置または最後退位置に一致し、この動作指令は指令周期Ｔ毎に出力されたことと同じになり、指令周波数による往復振動に伴って、切削工具１３０がワークＷを加工する（ステップＳ４）ことができる。
【００４２】
振動周波数ｆが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致している場合、切削工具１３０の刃先の経路は、図８に◆印で示すように、７２°で目標波形の最前進位置に到達し、１４４°で最後退位置に到達し、２１６°で最前進位置に到達し、２８８°で最後退位置に到達し、３６０°で最前進位置に到達する。このように、切削工具１３０の刃先の経路は目標波形の最前進位置と最後退位置とを結んだものになる。
【００４３】
一方、振動周波数ｆが上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致しない場合（図６のステップＳ２のＮＯ）、振動波形の補正処理を実行する（ステップＳ５）。
具体的には、制御部１８１が目標の指令周波数ｆｃ（例えば、上記限られた指令周波数のうち振動周波数ｆに一番近い値）を選択し、目標の指令周波数ｆｃに対応する指令周期Ｔを設定する。振動手段制御部１９１はゲインＧ２用のテーブル１９４から呼び出し、ゲインＧ２をサーボ制御のゲインに設定する（図７のステップＳ１１）。すでに制御部１８１で選択された指令周波数ｆｃ用のゲインＧ１が設定されている場合は、ゲインＧ２に変更する。ゲインＧ２はゲインＧ１よりも例えば低い値に設定されており、サーボ制御の感度を鈍らせるように、前記追従応答性が低下設定される。そして、モータ制御部１９０は、振動周波数ｆによる振動波形の前記指令周期Ｔに対応する位置を目標の移動位置として動作指令を基準周期毎にリニアサーボモータ１５５等に出力する（図６のステップＳ３）。基準周期毎の動作指令に従って、基準周期毎の動作指令によって指令される所定の連続する一方の位置から他方の位置に向かって移動方向の変化を伴って目標の移動位置に向かって移動し、基準周期の間に変曲点が位置する振動周波数ｆの振動波形に沿った往復振動を伴って、切削工具１３０がワークＷを加工する（ステップＳ４）。
【００４４】
振動周波数ｆが上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致しない場合の一例を、図９を用いて説明する。図９における実線は、振動周波数ｆの波形であり、７２°、１４４°、２１６°、２８８°、３６０°とは別のタイミング（別の主軸位相）に変曲点がある。
●印の動作指令に対して上述のゲインＧ１で動かした場合、隣接する●印間を直線的に移動するために、実線に示す刃先の経路にはならず、破線に示す所望の刃先の経路にもならない。実施例では、サーボ制御のゲインを調整して追従応答性を設定することによって、刃先の経路を所望の振動周波数にすることができる。
【００４５】
サーボ制御のゲインをゲインＧ２に設定し、●印で動作指令を出したときの切削工具１３０の刃先の経路を図９に破線で示す。切削工具１３０の刃先の経路は、７２°で目標波形に対応する位置に到達しようとするが、ゲインＧ１よりも低いゲインＧ２が設定され、追従遅れが発生しているため、７２°では指令された目標位置に到達しない。送り機構には駆動の遅れがあるので、切削工具１３０の刃先の経路は、７２°を過ぎても指令された目標位置に向けて移動する。
７２°の●印へ移動するための位置を過ぎるとき、切削工具１３０の刃先は切削工具位置の正方向に移動しているが、次の動作指令によって１４４°の●印に向かい、切削工具位置の負方向に移動するため、基準周期の間に変曲点が位置するように移動方向の変更を伴って移動する。同様に、２１６°、２８８°、３６０°の●印に移動する動作指令が出力されると、切削工具１３０の刃先の経路は破線上を移動する。この破線の波形の周波数は設定された振動周波数ｆに一致する。同一の指令周期Ｔにおいて、各々異なるゲインＧ１，Ｇ２を設定することにより、各々異なる所望の振動周波数で切削工具１３０を移動させることができる。
【００４６】
なお、例えば、ゲインＧ２は目標の振動周波数ｆに対応する値を予め実験的に定め、ゲインＧ２用のテーブルとして記憶部１８４に記憶しておくことができる。
【００４７】
＜実施例２（振動の振幅の補正）：図５，１０，１１＞
ゲインＧ２が設定されることによって、例えば図９の破線の振動波形に示されるように、振幅の減衰が生じる場合があり、図５に示すように、制御部１８１に、波形補正部１９２を設け、振幅の減衰を補正し、所望の振動周波数の振動波形で切削工具１３０が移動するように構成することもできる。
具体的には、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆに基づいて、振動手段制御部１９１がゲインＧ２用のテーブル１９４からゲインＧ２を呼び出して設定する（図１０のステップＳ２１）。次いで、波形補正部１９２が、ゲインＧ２による振動波形の振幅を補う値を記憶部１８４のテーブルから取得する（ステップＳ２２）。このテーブルには、例えば振幅の減衰率の逆数を予め記憶させておくことによって、ゲインＧ２に前記振幅の減衰率の逆数を乗算し、目標波形の振幅を予め増加させて振幅の減衰量分を補正する（ステップＳ２３）ように波形補正部１９２を構成することができる。波形補正部１９２が本発明の振幅設定手段に相当する。
【００４８】
例えば、上記実施例１の場合、ゲインＧ２はゲインＧ１より低い値が設定されているため、図１１に実線で示した切削工具１３０の経路に対して、破線で示すように振幅の小さな刃先の経路になる。ここで、説明を容易にするために振幅遅れはないものとして説明する。
実施例２の場合、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの振動波形の振幅成分に対して、ゲインＧ２によって生じる振幅の減衰率の逆数を乗算した１点鎖線の振動波形に基づいて動作指令を決定する。つまり、図１１に示すように、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの振動波形の振幅を増幅させた振動波形における◇印で示された位置を指令周期Ｔ毎の目標の移動位置とすることにより、切削工具１３０は、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの振動波形である実線で示した刃先経路上を移動することができる。このように、ゲインＧ２の設定に起因する振幅の減衰量分を補正することによって、往動時の加工部分と復動時の加工部分との重複が維持される。振幅は、復動時の切削工具の刃先軌跡が往動時の切削工具の刃先軌跡に到達するように補正されることが望ましい。ただしワークＷから生じる切屑が実際に分断される程度に、復動時の切削工具の刃先軌跡と往動時の切削工具の刃先軌跡とが近接する振幅量であってもよい。
【００４９】
＜実施例３（位相の補正）：図１２，１３＞
ゲインＧ２が設定されることによって、例えば図９に示されるように、位相遅れが発生する場合があり、波形補正部１９２を位相設定手段として、振幅の減衰量分の補正の他、または振幅の減衰量分の補正に加えて、位相の遅れを補正し、所望の振動周波数の振動波形で切削工具１３０が移動するように構成することもできる。
具体的には、追従性調整部１９１がゲインＧ２用のテーブル１９４から、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆに対応するゲインＧ２を呼び出して設定する（図１２のステップＳ３１）。次いで、波形補正部１９２が、ゲインＧ２による振動波形の振幅の減衰量や位相遅れ量を補う値を記憶部１８４のテーブルから取得する（ステップＳ３２）。このテーブルには、例えば振幅の減衰率の逆数や、位相の遅れ量を予め記憶させておくことによって、ゲインＧ２に減衰率の逆数を乗算し、目標波形の振幅を予め増加させて振幅の減衰量分を補正し（ステップＳ３３）、位相の遅れ量分だけ波形を進め、目標波形の位相を予め進めて位相の遅れ分を補正する（ステップＳ３４）ように波形補正部１９２を構成することができる。
【００５０】
例えば、上記実施例１の場合、ゲインＧ２はゲインＧ１より低い値が設定されているため、図１３に実線で示した切削工具１３０の経路に対して、破線で示すように、振幅が小さく位相遅れが発生した経路になる。
実施例３の場合、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの振動波形の振幅成分に対して、ゲインＧ２によって生じる振幅の減衰率の逆数を乗算した振動波形が図１３の１点鎖線で示され、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの振動波形の位相成分に対して、ゲインＧ２によって生じる位相の遅れ分を補正した（位相を進めた）振動波形が図１３の２点鎖線で示される。この２点鎖線で示した振動波形における□印で示された位置を指令周期Ｔ毎の目標の移動位置とすることにより、切削工具１３０は、回転数Ｓに対して振動数Ｎとなるような振動周波数ｆの経路上を移動することができる。このように、ゲインＧ２に設定したことに起因する振幅の減衰量分と位相の遅れ分を補えば、サーボ制御の感度を鈍らせても、切削工具１３０は、所望の振動周波数による所望の刃先経路上を移動することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、減衰率の逆数を乗算した後に、位相の遅れ分を進めたが、位相の遅れ分を進めた後に、減衰率の逆数を乗算してもよい。
また、振幅の減衰率や位相遅れ量などの値は、ゲインＧ２用のテーブルに予め記憶し、求めた振動周波数ｆからゲイン、振幅の減衰率、位相遅れ量を同時に呼び出すようにしてもよい。
また、指令周波数ｆｃ用のゲインＧ１とは異なるゲインを複数設定してもよい。例えば、振動周波数を複数区間に分け、所定の区間はゲインＧ２、隣の区間はゲインＧ３のように、振動周波数の全範囲を複数のゲインでカバーすることもできる。
【符号の説明】
【００５２】
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
１８０  ・・・  制御装置
１８１  ・・・  制御部
１８２  ・・・  数値設定部
１８３  ・・・  表示部
１８４  ・・・  記憶部
１９０  ・・・  モータ制御部
１９１  ・・・  振動手段制御部
１９２  ・・・  波形補正部
１９４  ・・・  ゲインＧ２用テーブル
【図１】
2018005423.tif 000003
【図２】
2018005423.tif 000004
【図３】
2018005423.tif 000005
【図４】
2018005423.tif 000006
【図５】
2018005423.tif 000007
【図６】
2018005423.tif 000008
【図７】
2018005423.tif 000009
【図８】
2018005423.tif 000010
【図９】
2018005423.tif 000011
【図１０】
2018005423.tif 000012
【図１１】
2018005423.tif 000013
【図１２】
2018005423.tif 000014
【図１３】
2018005423.tif 000015