(57)【要約】【課題】ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことが可能な旋盤を提供する。【解決手段】旋盤１は、ワークＷ０を把持する主軸１１を設けた主軸台１０と、ワークＷ０を切削する工具Ｔ０を保持する刃物台２０と、主軸台１０を所定の向きの駆動方向へ移動させる第一駆動部Ｕ１と、刃物台２０を駆動方向へ移動させる第二駆動部Ｕ２と、駆動方向における主軸台１０と刃物台２０との相対的な切削送り時に駆動方向において主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせる制御部Ｕ３と、を備える。【選択図】図３
2019136852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを把持する主軸を設けた主軸台と、
前記ワークを切削する工具を保持する刃物台と、
前記主軸台を所定の向きの駆動方向へ移動させる第一駆動部と、
前記刃物台を前記駆動方向へ移動させる第二駆動部と、
前記駆動方向における前記主軸台と前記刃物台との相対的な切削送り時に、前記駆動方向において前記主軸台と前記刃物台との相対的な位置関係を振れさせる制御部と、を備える旋盤。
【請求項２】
前記制御部は、前記切削送り時に、前記駆動方向において前記刃物台を振動させながら前記主軸台を移動させる第一の制御と、前記駆動方向において前記主軸台を振動させながら前記刃物台を移動させる第二の制御と、を交互に行う、請求項１に記載の旋盤。
【請求項３】
前記制御部は、前記切削送り時に、前記主軸台と前記刃物台とを前記駆動方向のプラス方向へ移動させる第一の制御と、前記主軸台と前記刃物台とを前記駆動方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御と、を交互に行い、前記駆動方向において前記主軸台と前記刃物台との相対的な位置関係を振れさせる、請求項１に記載の旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸台と刃物台を備えた旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
主軸台や刃物台には、ベアリングやリニアウェイ等といった案内が用いられている。案内には軌道溝に多数の転動体が配置され、これら転動体と軌道溝との間に潤滑油が供給されている。
【０００３】
また、主軸に把持されて回転するワークを刃物台の工具で切削すると、切り屑が生じる。長い切り屑が生じると、ワークの加工に影響する可能性がある。特許文献１には、刃物台を加工送り方向へ送る時に加工送り方向に沿って細かく往復振動させることにより切り屑を分断させる工作機械の制御装置が示されている。前記工作機械の主軸はＺ軸方向にのみ移動可能であり、前記工作機械の刃物台はＺ軸方向に移動せずＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４６９４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転動体を用いた案内は、往復する微動が繰り返されると軌道溝と転動体との間の潤滑油の膜が無くなるという「油膜切れ」が発生し易い。油膜切れが発生すると、フレッチングといった摩耗が軌道溝や転動体に生じ、案内の寿命が短くなることがある。
尚、上述のような問題は、種々の旋盤に存在する。
【０００６】
本発明は、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことが可能な旋盤を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の旋盤は、ワークを把持する主軸を設けた主軸台と、
前記ワークを切削する工具を保持する刃物台と、
前記主軸台を所定の向きの駆動方向へ移動させる第一駆動部と、
前記刃物台を前記駆動方向へ移動させる第二駆動部と、
前記駆動方向における前記主軸台と前記刃物台との相対的な切削送り時に、前記駆動方向において前記主軸台と前記刃物台との相対的な位置関係を振れさせる制御部と、を備える態様を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことが可能な旋盤を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】旋盤の構成例を模式的に示す図である。
【図２】旋盤の電気回路の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図３】ワークを切削する時の主軸台及び刃物台の動作の例を模式的に示す図である。
【図４】揺動切削時の主軸台及び刃物台の位置の例を模式的に示す図である。
【図５】数値制御装置で行われる揺動切削モード処理の例を示すフローチャートである。
【図６】ワークを切削する時の主軸台及び刃物台の動作の別の例を模式的に示す図である。
【図７】揺動切削時の主軸台及び刃物台の位置、並びに、主軸台と刃物台との相対的な位置の例を模式的に示す図である。
【図８】ベアリングの要部を模式的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
【００１１】
（１）本発明に含まれる技術の概要：
まず、図１〜８に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
【００１２】
［態様１］
本技術の一態様に係る旋盤１は、ワークＷ０を把持する主軸１１を設けた主軸台１０、前記ワークＷ０を切削する工具Ｔ０を保持する刃物台２０、前記主軸台１０を所定の向きの駆動方向へ移動させる第一駆動部Ｕ１、前記刃物台２０を前記駆動方向へ移動させる第二駆動部Ｕ２、及び、制御部Ｕ３を備える。該制御部Ｕ３は、前記駆動方向における前記主軸台１０と前記刃物台２０との相対的な切削送り時に、前記駆動方向において前記主軸台１０と前記刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせる。ここで、前記駆動方向は、図３，６に示す例ではＺ１，Ｚ２軸方向であるが、Ｚ１，Ｚ２軸方向に限定されず、Ｘ１，Ｘ２軸方向でもよい。
【００１３】
上記態様１では、主軸台１０と刃物台２０が共に駆動方向へ移動可能であり、駆動方向における相対的な切削送り時に主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係が振れる。これにより、刃物台２０のみ振動する場合において案内に生じ得るような油膜切れが抑制される。従って、本態様は、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことが可能な旋盤を提供することができる。
【００１４】
ここで、主軸は、背面主軸がある場合、正面主軸でもよいし背面主軸でもよい。
刃物台が工具を保持することには、工具を有する工具ユニットを刃物台が保持することが含まれる。
切削送り時の駆動方向には、主軸中心線に沿った方向（例えばＺ軸方向）、主軸中心線と直交する方向（例えばＸ軸方向）、等が含まれる。当該駆動方向は、主軸中心線とのなす角度が０°よりも大きく９０°よりも小さい方向でもよい。尚、後述する例において、Ｚ軸方向はＺ１，Ｚ２軸方向を総称し、Ｘ軸方向はＸ１，Ｘ２軸方向を総称する。
尚、振動とは、所定の方向において一方及び他方に微小量の移動を繰り返すことを意味する。
【００１５】
［態様２］
図３，４に例示するように、前記制御部Ｕ３は、前記切削送り時に、前記駆動方向において前記刃物台２０を振動させながら前記主軸台１０を移動させる第一の制御と、前記駆動方向において前記主軸台１０を振動させながら前記刃物台２０を移動させる第二の制御と、を交互に行ってもよい。この態様では、第一の制御時、駆動方向において刃物台２０が振動する一方で主軸台１０が移動することにより、主軸台１０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。第二の制御時、駆動方向において主軸台１０が振動する一方で刃物台２０が移動することにより、刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。第一の制御と第二の制御が交互に行われるので、油膜切れが抑制される。従って、本態様は、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばす好適な旋盤を提供することができる。
【００１６】
ここで、第一の制御と第二の制御とを交互に行うことには、第一の制御から開始する場合と第二の制御から開始する場合の両方が含まれる。
【００１７】
［態様３］
また、図６，７に例示するように、前記制御部Ｕ３は、前記切削送り時に、前記主軸台１０と前記刃物台２０とを前記駆動方向のプラス方向へ移動させる第一の制御と、前記主軸台１０と前記刃物台２０とを前記駆動方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御と、を交互に行い、前記駆動方向において前記主軸台１０と前記刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせてもよい。この態様では、第一の制御時、駆動方向のプラス方向へ主軸台１０と刃物台２０が共に移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。第二の制御時、駆動方向のマイナス方向へ主軸台１０と刃物台２０が共に移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。いずれの時にも油膜切れが抑制され、駆動方向において主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係が振れる。従って、本態様は、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばす好適な旋盤を提供することができる。
【００１８】
ここでも、第一の制御と第二の制御とを交互に行うことには、第一の制御から開始する場合と第二の制御から開始する場合の両方が含まれる。
【００１９】
（２）旋盤の構成の具体例：
図１は、旋盤の例として主軸移動型のＮＣ（数値制御）旋盤１の構成を模式的に例示している。図１は、本技術を説明するために簡略化した一例を示しているに過ぎず、本技術を限定するものではない。尚、各部の位置関係の説明は、例示に過ぎない。従って、左右方向を上下方向又は前後方向に変更したり、上下方向を左右方向や前後方向に変更したり、前後方向を左右方向や上下方向に変更したり、回転方向を逆方向に変更したり等することも、本技術に含まれる。また、方向や位置等の同一は、厳密な一致に限定されず、誤差により厳密な一致からずれることを含む。
【００２０】
図１に示す旋盤１は、ワークＷ０を把持する主軸１１を設けた主軸台１０、ワークＷ０を切削する工具Ｔ０を保持する刃物台２０、主軸台１０をＸ１軸方向とＺ１軸方向へ駆動する主軸台駆動部、刃物台２０をＸ２軸方向とＺ２軸方向へ駆動する刃物台駆動部、制御部Ｕ３の例であるＮＣ装置７０、等を備えている。ＮＣ装置７０は、主軸台１０、刃物台２０、主軸台駆動部、刃物台駆動部、等の動作を制御する。
【００２１】
主軸台１０は、主軸中心線ＡＸ０に沿ったＺ１軸方向、及び、このＺ１軸方向に直交するＸ１軸方向へ移動可能とされている。ＮＣ装置７０は、第一駆動部Ｕ１を含む主軸台駆動部を介して主軸台１０のＸ１軸方向とＺ１軸方向における位置を制御する。主軸台１０に設けられた主軸１１は、Ｚ１軸方向へ挿入された円柱状（棒状）のワークＷ０をコレット（不図示）で解放可能に把持し、ワークＷ０の長手方向に沿う主軸中心線ＡＸ０を中心としてワークＷ０を回転させる。尚、旋盤には、主軸１１を正面主軸として対向する背面主軸を設けた背面主軸台が設置されてもよい。この場合、背面主軸台を本技術の主軸台として適用可能である。
【００２２】
刃物台２０は、ワークＷ０を切削するための工具Ｔ０を１以上保持し、Ｘ１軸方向に沿ったＸ２軸方向、及び、Ｚ１軸方向に沿ったＺ２軸方向へ移動可能とされている。ＮＣ装置７０は、第二駆動部を含む刃物台駆動部を介して刃物台２０のＸ２軸方向とＺ２軸方向における位置を制御する。図１には、工具Ｔ０を有する工具ユニットＴＵ０が刃物台２０に対して着脱可能に取り付けられ、これにより工具Ｔ０が刃物台２０に保持されていることが示されている。刃物台２０には、２以上の工具ユニットが取り付けられてもよい。また、刃物台２０には、工具ユニットとともに、又は、工具ユニットの代わりに、１以上の着脱不能な工具が固定されてもよい。刃物台には、タレット刃物台、櫛型刃物台、等を用いることができる。尚、旋盤には、複数種類の刃物台が設置されてもよい。
【００２３】
図１に示すＸ１，Ｘ２，Ｚ１，Ｚ２軸方向は水平方向であるが、Ｘ１，Ｘ２，Ｚ１，Ｚ２軸方向は、水平方向に限定されず、鉛直方向や斜め方向でもよい。むろん、Ｚ１，Ｚ２軸方向が水平方向である場合にＸ１，Ｘ２方向が鉛直方向等であってもよいし、Ｘ１，Ｘ２軸方向が水平方向である場合にＺ１，Ｚ２方向が鉛直方向等であってもよい。
【００２４】
主軸台駆動部は、主軸台１０をＸ１軸方向へ駆動するＸ１軸駆動要素（Ｘ１軸モーターＭ１１、送り機構３１ｍ、等）、及び、主軸台１０をＺ１軸方向へ駆動するＺ１軸駆動要素（Ｚ１軸モーターＭ１２、送り機構３２ｍ、等）を備えている。Ｚ軸方向において揺動切削を行う場合、所定の向きの駆動方向はＺ軸方向となり、Ｚ１軸駆動要素が第一駆動部Ｕ１となる。Ｘ軸方向において揺動切削を行う場合、所定の向きの駆動方向はＸ軸方向となり、Ｘ１軸駆動要素が第一駆動部Ｕ１となる。
【００２５】
図１に示すＸ１軸駆動要素は、主軸台１０を設置したＸ１軸方向スライド台３１をＸ１軸方向へ移動させるためのＸ１軸モーターＭ１１を有している。Ｘ１軸方向スライド台３１は、後述するＺ１軸方向スライド台３２に設置された一対のレール３１ｒとＸ１軸方向へスライド可能に嵌合した一対のガイド部材３１ｇ、及び、長手方向をＸ１軸方向に向けたボールねじ３１ｂに螺合しているナット３１ｎを有している。ボールねじ３１ｂとナット３１ｎは、Ｘ１軸方向スライド台３１とともに主軸台１０をＸ１軸方向の双方向へ移動させるための送り機構３１ｍを構成する。サーボモーターであるＸ１軸モーターＭ１１は、Ｚ１軸方向スライド台３２に設置され、ＮＣ装置７０からの指令に従ってボールねじ３１ｂを回転駆動する。前記送り機構３１ｍにより、Ｘ１軸方向スライド台３１とともに主軸台１０がＸ１軸方向へ移動する。
【００２６】
また、図１に示す主軸台駆動部は、Ｘ１軸駆動要素を設置したＺ１軸方向スライド台３２をＺ１軸方向へ移動させるためのＺ１軸モーターＭ１２を有している。Ｚ１軸方向スライド台３２は、基台２に設置された一対のレール３２ｒとＺ１軸方向へスライド可能に嵌合した一対のガイド部材３２ｇ、及び、長手方向をＺ１軸方向に向けたボールねじ３２ｂに螺合しているナット３２ｎを有している。ボールねじ３２ｂとナット３２ｎは、Ｚ１軸方向スライド台３２とともに主軸台１０をＸ１軸方向の双方向へ移動させるための送り機構３２ｍを構成する。サーボモーターであるＺ１軸モーターＭ１２は、基台２に設置され、ＮＣ装置７０からの指令に従ってボールねじ３２ｂを回転駆動する。前記送り機構３２ｍにより、Ｚ１軸方向スライド台３２とともに主軸台１０がＺ１軸方向へ移動する。
むろん、Ｘ１軸駆動要素をＺ１軸駆動要素によりＺ１軸方向へ移動させる代わりに、Ｚ１軸駆動要素をＸ１軸駆動要素によりＸ１軸方向へ移動させてもよい。
【００２７】
刃物台駆動部は、刃物台２０をＸ２軸方向へ駆動するＸ２軸駆動要素（Ｘ２軸モーターＭ２１、送り機構４１ｍ、等）、及び、刃物台２０をＺ２軸方向へ駆動するＺ２軸駆動要素（Ｚ２軸モーターＭ２２、送り機構４２ｍ、等）を備えている。Ｚ軸方向において揺動切削を行う場合、所定の向きの駆動方向はＺ軸方向となり、Ｚ２軸駆動要素が第二駆動部Ｕ２となる。Ｘ軸方向において揺動切削を行う場合、所定の向きの駆動方向はＸ軸方向となり、Ｘ２軸駆動要素が第二駆動部Ｕ２となる。
【００２８】
図１に示すＸ２軸駆動要素は、刃物台２０を設置したＸ２軸方向スライド台４１をＸ２軸方向へ移動させるためのＸ２軸モーターＭ２１を有している。Ｘ２軸方向スライド台４１は、後述するＺ２軸方向スライド台４２に設置された一対のレール４１ｒとＸ２軸方向へスライド可能に嵌合した一対のガイド部材４１ｇ、及び、長手方向をＸ２軸方向に向けたボールねじ４１ｂに螺合しているナット４１ｎを有している。ボールねじ４１ｂとナット４１ｎは、Ｘ２軸方向スライド台４１とともに刃物台２０をＸ２軸方向の双方向へ移動させるための送り機構４１ｍを構成する。サーボモーターであるＸ２軸モーターＭ２１は、Ｚ２軸方向スライド台４２に設置され、ＮＣ装置７０からの指令に従ってボールねじ４１ｂを回転駆動する。前記送り機構４１ｍにより、Ｘ２軸方向スライド台４１とともに刃物台２０がＸ２軸方向へ移動する。
【００２９】
また、図１に示す刃物台駆動部は、Ｘ２軸駆動要素を設置したＺ２軸方向スライド台４２をＺ２軸方向へ移動させるためのＺ２軸モーターＭ２２を有している。Ｚ２軸方向スライド台４２は、基台２に設置された一対のレール４２ｒとＺ２軸方向へスライド可能に嵌合した一対のガイド部材４２ｇ、及び、長手方向をＺ２軸方向に向けたボールねじ４２ｂに螺合しているナット４２ｎを有している。ボールねじ４２ｂとナット４２ｎは、Ｚ２軸方向スライド台４２とともに刃物台２０をＸ２軸方向の双方向へ移動させるための送り機構４２ｍを構成する。サーボモーターであるＺ２軸モーターＭ２２は、基台２に設置され、ＮＣ装置７０からの指令に従ってボールねじ４２ｂを回転駆動する。前記送り機構４２ｍにより、Ｚ２軸方向スライド台４２とともに刃物台２０がＺ２軸方向へ移動する。
むろん、Ｘ２軸駆動要素をＺ２軸駆動要素によりＺ２軸方向へ移動させる代わりに、Ｚ２軸駆動要素をＸ２軸駆動要素によりＸ２軸方向へ移動させてもよい。
【００３０】
主軸台１０と刃物台２０を円滑に移動させるため、主軸台駆動部及び刃物台駆動部にはベアリングやリニアウェイ等といった案内が用いられている。例えば、ボールねじ３１ｂ，３２ｂ，４１ｂ，４２ｂを回転可能に支持するためにベアリングを使用することができる。レール３１ｒ，３２ｒ，４１ｒ，４２ｒとガイド部材３１ｇ，３２ｇ，４１ｇ，４２ｇの組合せには、リニアウェイ等を使用することができる。ベアリングやリニアウェイ等には、ボールやローラーといった転動体が複数用いられている。
【００３１】
図８は、ベアリングＢ０の要部を模式的に例示している。ベアリングＢ０には、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２との間に複数の転動体Ｂ３が配置されている。尚、ボールベアリングには転動体Ｂ３としてボールが用いられ、ローラーベアリングには転動体Ｂ３としてローラーが用いられている。内輪Ｂ１と外輪Ｂ２との相対回転を円滑に行うため、内輪Ｂ１と外輪Ｂ２との間に潤滑油が供給されている。これにより、軌道溝と転動体との間に油膜Ｂ４が形成されている。
図示していないが、リニアウェイには、レールとガイド部材との間に複数の転動体が配置されている。レールとガイド部材との相対移動を円滑に行うため、レールとガイド部材との間に潤滑油が供給されている。これにより、軌道溝と転動体との間に油膜Ｂ４が形成されている。
【００３２】
図２は、ＮＣ旋盤１の電気回路の構成を模式的に例示している。図２に示す旋盤１において、ＮＣ装置７０には、操作パネル８０、Ｘ１軸モーターＭ１１、Ｚ１軸モーターＭ１２、主軸１１を回転駆動する回転モーターＭ１３、Ｘ２軸モーターＭ２１、Ｚ２軸モーターＭ２２、等が接続されている。ＮＣ装置７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１、半導体メモリーであるＲＯＭ（Read Only Memory）７２、半導体メモリーであるＲＡＭ（Random Access Memory）７３、タイマー回路７４、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）７５、等を有している。図２では、操作パネル８０とサーボモーターＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ２１，Ｍ２２のＩ／ＦをまとめてＩ／Ｆ７５と示している。ＲＯＭ７２には、加工プログラムＰ２を解釈して実行するための解釈実行プログラムＰ１が書き込まれている。ＲＡＭ７３には、ユーザーにより作成された加工プログラムＰ２が記憶される。加工プログラムは、ＮＣプログラムとも呼ばれる。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３をワークエリアとして使用し、ＲＯＭ７２に記録されている解釈実行プログラムＰ１を実行することにより、コンピューターをＮＣ装置７０として機能させる。むろん、解釈実行プログラムＰ１により実現される機能の一部又は全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）といった他の手段により実現させてもよい。
【００３３】
操作パネル８０は、入力部８１及び表示部８２を備え、ＮＣ装置７０のユーザーインターフェイスとして機能する。入力部８１は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けるためのボタンやタッチパネルから構成される。表示部８２は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けた各種設定の内容やＮＣ旋盤１に関する各種情報を表示するディスプレイで構成される。オペレーターは、操作パネル８０や外部コンピューターを用いて加工プログラムＰ２をＲＡＭ７３に記憶させることが可能である。
【００３４】
ところで、主軸１１に把持されて回転するワークＷ０を刃物台２０の工具Ｔ０で切削する時、刃物台２０を固定した状態で主軸台１０を一定速度で移動させたり、主軸台１０を固定した状態で刃物台２０を一定速度で移動させたりすると、ワークＷ０から生じる切り屑Ｃ０が長くなり、ワークＷ０の加工に影響する可能性がある。そこで、旋盤１には、主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせて切り屑Ｃ０を分断するための揺動切削モードが設けられている。
【００３５】
ただ、回転するワークをＺ軸方向やＸ軸方向へ一定速度で移動させながら刃物台２０だけを細かく振動させると、切り屑を分断することはできるものの、刃物台２０に用いられている案内において軌道溝と転動体との間の油膜が無くなるという「油膜切れ」が発生し易い。推測ではあるが、図８を参照して説明すると、転動体Ｂ３が軌道溝（例えば外輪Ｂ２）に強く押し当てられ、この押し当てられた箇所が揺動切削時にほとんど変わらず転動体Ｂ３が軌道溝との間に潤滑油が回ってこず、転動体Ｂ３と軌道溝の間にある潤滑油が減っていくためと考えられる。油膜切れになると、フレッチング摩耗が軌道溝や転動体に生じることがある。案内の早期の破損を抑制するためには、油膜切れを回避することが望ましい。
【００３６】
一般に、接触する２固体間に微小な接線方向の振動が与えられた時に、フレッチング磨耗と呼ばれる微動磨耗が生じる事が知られている。フレッチング磨耗は、下記のような一般式で与えられる臨界揺動角２βc以下の微動振動が与えられた場合に顕著に発生する。
【数１】
2019136852.tif 000003
ただし、Ｚは１列にある転動体の数であり、Ｄpwは転動体ＰＣＤ（Pitch Circle Diameter）であり、Ｄwは転動体の直径であり、αは接触角である。外輪揺動の場合、不等式（１）の右辺第２項の分母はＤpw−Ｄw・ｃｏｓαの代わりにＤpw＋Ｄw・ｃｏｓαとなる。
【００３７】
例えば、Ｚ＝２８個、Ｄpw＝１２０ｍｍ、Ｄw＝１２．７ｍｍ、及び、α＝１５°であるアンギュラ軸受けの場合、臨界揺動角２βcは１４．３°となる。この場合、臨界揺動角１４．３°以下の揺動角２βの振動が与えられるとフレッチング摩耗が生じ易くなる。
【００３８】
フレッチング摩耗の原因は、転動体と軌道溝との間に新しい油膜が形成され難く、また、往復する微小運動を繰り返すために摩耗粉が排出されないためと考えられている。従って、刃物台２０だけ細かく振動することを回避することが望ましい。本具体例では、主軸台１０と刃物台２０とを同じ駆動方向へ移動可能として、切削送りを同じ駆動方向における主軸台１０と刃物台２０との相対的な送りにより実現し、主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせることにしている。ここで、同じ駆動方向においてＮＣ装置７０が行う制御を「重畳制御」と呼ぶことにする。
【００３９】
揺動切削モードにおいて行われる重畳制御としては、以下のような制御例が考えられる。
（制御例１）駆動方向において刃物台２０を振動させながら主軸台１０を移動させる第一の制御と、同じ駆動方向において主軸台１０を振動させながら刃物台２０を移動させる第二の制御と、を交互に行う例。
（制御例２）主軸台１０と刃物台２０とを駆動方向のプラス方向へ移動させる第一の制御と、主軸台１０と刃物台２０とを同じ駆動方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御と、を交互に行い、同じ駆動方向において主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせる例。
【００４０】
少なくとも制御例１，２のいずれか一方の重畳制御を実現させる揺動切削モードが旋盤１に搭載されれば、本具体例を実施可能である。むろん、ＮＣ装置７０は制御例１，２を選択的に実行してもよく、この場合、オペレーターは制御例１を実現させる揺動切削モードと制御例２を実現させる揺動切削モードとを選択することができる。
【００４１】
（３）揺動切削モードの制御例１：
図３は、揺動切削モードの制御例１が行われた場合に主軸台１０と刃物台２０とがどのように動作するかを模式的に例示している。図４は、制御例１の揺動切削時において、主軸台１０のＺ１軸方向における位置、及び、刃物台２０のＺ２軸方向における位置を模式的に例示している。図３において、＋Ｘ１方向はＸ１軸方向のプラス方向を示し、−Ｘ１方向はＸ１軸方向のマイナス方向を示し、＋Ｘ２方向はＸ２軸方向のプラス方向を示し、−Ｘ２方向はＸ２軸方向のマイナス方向を示し、＋Ｚ１方向はＺ１軸方向のプラス方向を示し、−Ｚ１方向はＺ１軸方向のマイナス方向を示し、＋Ｚ２方向はＺ２軸方向のプラス方向を示し、−Ｚ２方向はＺ２軸方向のマイナス方向を示している。図４において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は主軸台１０及び刃物台２０のＺ軸方向における位置を示している。
【００４２】
刃物台２０を振動させる第一の制御において、主軸台１０のＺ１軸方向への移動量ｍは刃物台２０のＺ２軸方向における振幅Ａ（Ａ＞０）よりも例えば１オーダー（１０倍）以上大きくされている。これにより、主軸台１０に用いられている案内における揺動角２βは臨界揺動角２βcよりも大きくなっている。主軸台１０を振動させる第二の制御において、刃物台２０のＺ２軸方向への移動量ｍは主軸台１０のＺ１軸方向における振幅Ａよりも例えば１オーダー（１０倍）以上大きくされている。これにより、刃物台２０に用いられている案内における揺動角２βは臨界揺動角２βcよりも大きくなっている。
【００４３】
図３，４に示す例は、ワークＷ０の先端から−Ｚ１方向へワークＷ０を切削する様子を示している。ＮＣ装置７０は、タイミングｔ１１までに回転モーターＭ１３に主軸１１を回転させている。
まず、タイミングｔ１１〜ｔ１２において、第一の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ１１〜ｔ１２を把握し、刃物台２０をＺ２軸方向において振動させながら主軸台１０を＋Ｚ１方向へ一定速度で移動させる。主軸台１０が＋Ｚ１方向へ移動することにより、主軸台１０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングｔ１２〜ｔ１３では、第二の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ１２〜ｔ１３を把握し、主軸台１０をＺ１軸方向において振動させながら刃物台２０を−Ｚ２方向へ一定速度で移動させる。刃物台２０が−Ｚ２方向へ移動することにより、刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングｔ１３〜ｔ１４では、第一の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ１３〜ｔ１４を把握し、刃物台２０をＺ２軸方向において振動させながら主軸台１０を＋Ｚ１方向へ一定速度で移動させる。主軸台１０が＋Ｚ１方向へ移動することにより、主軸台１０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングでは、第二の制御が行われる。
上述した第一の制御と第二の制御が交互に行われることにより、切り屑Ｃ０が分断されながらワークＷ０に対して−Ｚ１方向への切削が行われる。
【００４４】
主軸台１０がＺ１軸方向へ定期的に大きく移動することにより、振動した主軸台１０に用いられているＺ１軸方向への案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が定期的に行き渡る。また、刃物台２０がＺ２軸方向へ定期的に大きく移動することにより、振動した刃物台２０に用いられているＺ２軸方向への案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が定期的に行き渡る。制御例１を行うことにより、油膜切れが抑制されるので、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことができる。
【００４５】
尚、ワークＷ０に対する切削方向は、−Ｚ１方向に限定されず、＋Ｚ１方向、−Ｘ１方向、＋Ｘ１方向、等でもよい。例えば、ワークＷ０に対して−Ｘ１方向への切削を行う場合、ＮＣ装置７０は、Ｘ軸方向を所定の向きの駆動方向として主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせるように主軸台１０と刃物台２０の動作を制御すればよい。第一の制御時に刃物台２０をＸ２軸方向において振動させながら主軸台１０を＋Ｘ１方向へ移動させ、第二の制御時に主軸台１０をＸ１軸方向において振動させながら刃物台２０を−Ｘ２方向へ移動させると、ワークＷ０に対して−Ｘ１方向への切削が行われる。Ｘ軸方向への案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が定期的に行き渡るので、油膜切れが抑制され、ワーク切削用の案内の寿命が延びる。
【００４６】
図５は、解釈実行プログラムＰ１を実行するＮＣ装置７０で行われる揺動切削モード処理を例示している。この処理は、加工プログラムＰ２に記述された揺動切削モードの指令をＮＣ装置７０が読み込んだ時に開始される。図３，４で示した揺動切削動作を実現させる加工プログラムをユーザーが作成するのは、容易ではない。そこで、解釈実行プログラムＰ１を実行するＮＣ装置７０が揺動切削動作を実現させることにして、その例を図５に示している。
【００４７】
揺動切削モード処理が開始されると、ＮＣ装置７０は、加工プログラムＰ２から、揺動切削時における刃物台２０と主軸台１０の移動経路と振動条件を取得する（ステップＳ１０２）。移動経路は、例えば、開始位置、終了位置、及び、主軸１回転当たりの相対移動量を含む。開始位置と終了位置とから、刃物台２０と主軸台１０の移動方向が特定される。移動方向には、−Ｚ１方向、＋Ｚ１方向、−Ｘ１方向、＋Ｘ１方向、等が含まれる。振動条件は、例えば、主軸１回転当たりの振動数（ｆとする。）、及び、振幅Ａを含む。
【００４８】
次に、ＮＣ装置７０は、刃物台２０と主軸台１０の主軸１回転当たりの相対移動量に基づいて、刃物台２０と主軸台１０の単位時間当たりの移動量ｍを算出する（ステップＳ１０４）。単位時間は、交互に行われる第一の制御及び第二の制御の各期間の時間とする。図３，４で示した例では、移動量ｍは、タイミングｔ１１〜ｔ１２の期間の時間、タイミングｔ１２〜ｔ１３の期間の時間、及び、タイミングｔ１３〜ｔ１４の期間の時間である。移動量ｍは、例えば、主軸１回転当たりの相対移動量に正の係数を乗じた値とすることができる。
【００４９】
次に、ＮＣ装置７０は、単位時間当たりの移動量ｍと振動条件から刃物台駆動モーターと主軸台駆動モーターに与える駆動量を算出する（ステップＳ１０６）。例えば、ワークＷ０に対する切削方向が−Ｚ１方向であるとする。第一の制御時、ＮＣ装置７０は、主軸台１０の＋Ｚ１方向への移動量がｍとなるようにＺ１軸モーターＭ１２の駆動量を算出し、刃物台２０のＺ２軸方向への振動条件が振動数ｆ及び振幅ＡとなるようにＺ２軸モーターＭ２２の駆動量を算出すればよい。第二の制御時、ＮＣ装置７０は、刃物台２０の−Ｚ２方向への移動量がｍとなるようにＺ２軸モーターＭ２２の駆動量を算出し、主軸台１０のＺ１軸方向への振動条件が振動数ｆ及び振幅ＡとなるようにＺ１軸モーターＭ１２の駆動量を算出すればよい。
【００５０】
最後に、ＮＣ装置７０は、算出した駆動量を刃物台駆動モーターと主軸台駆動モーターに出力する（ステップＳ１０８）。これにより、刃物台駆動モーターと主軸台駆動モーターは、図３，４で示したように刃物台２０と主軸台１０を移動させ、ワークＷ０に対する揺動切削を実現させる。従って、ワーク切削用の案内の油膜切れが抑制され、ワーク切削用の案内の寿命が延びる。
【００５１】
（４）揺動切削モードの制御例２：
図６は、揺動切削モードの制御例２が行われた場合に主軸台１０と刃物台２０とがどのように動作するかを模式的に例示している。図７は、制御例２の揺動切削時において、主軸台１０のＺ１軸方向における位置、及び、刃物台２０のＺ２軸方向における位置、並びに、主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置を模式的に例示している。図６において、＋Ｘ１，−Ｘ１，＋Ｘ２，−Ｘ２，＋Ｚ１，−Ｚ１，＋Ｚ２，−Ｚ２方向は、図３を用いた説明した通りである。図７において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は主軸台１０及び刃物台２０のＺ軸方向における位置を示し、曲線状の破線は時間ｔに対する主軸台１０のＺ１軸方向における位置を示し、曲線状の実線は時間ｔに対する刃物台２０のＺ２軸方向における位置を示し、丸印付きの実線は−Ｚ１方向におけるワークＷ０の相対的な切削位置、すなわち、Ｚ軸方向における主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置の変化を示している。図７では、主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置は、初期の相対的な位置からの変化として示している。
【００５２】
主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のプラス方向へ移動させる第一の制御において、主軸台１０の＋Ｚ１方向への移動量ｍ１、及び、刃物台２０の＋Ｚ２方向への移動量ｍ２は、Ｚ軸方向における相対的な振幅Ａ（Ａ＞０）よりも例えば１オーダー（１０倍）以上大きくされている。相対的な振幅Ａは、図３，４で示した主軸台１０及び刃物台２０の振動時の振幅Ａに相当する。主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御において、主軸台１０の−Ｚ１方向への移動量ｍ３、及び、刃物台２０の−Ｚ２方向への移動量ｍ４は、Ｚ軸方向における相対的な振幅Ａよりも例えば１オーダー（１０倍）以上大きくされている。移動量ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４が振幅Ａよりも大きいことにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における揺動角２βは臨界揺動角２βcよりも大きくなっている。
【００５３】
図６，７に示す例は、ワークＷ０の先端から−Ｚ１方向へワークＷ０を切削する様子を示している。ＮＣ装置７０は、タイミングｔ２１までに回転モーターＭ１３に主軸１１を回転させている。ここで、Ｚ軸方向における主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせない場合に主軸台１０に対して刃物台２０が−Ｚ２方向へ相対的に移動する単位時間当たりの移動量をｍ０（ｍ０＞０）とする。この場合の単位時間は、主軸台１０と刃物台２０がＺ軸方向のプラス方向へ移動する期間の時間であり、主軸台１０と刃物台２０がＺ軸方向のマイナス方向へ移動する期間の時間である。
【００５４】
まず、タイミングｔ２１〜ｔ２２において、主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のプラス方向へ移動させる第一の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ２１〜ｔ２２を把握し、ｍ０＜ｍ１−ｍ２≦ｍ０＋Ａを満たす初期条件において、主軸台１０を＋Ｚ１方向へ移動量ｍ１となるように移動させ、刃物台２０を＋Ｚ２方向へ移動量ｍ２となるように移動させる。主軸台１０と刃物台２０が共にＺ軸方向へ移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングｔ２２〜ｔ２３では、主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ２２〜ｔ２３を把握し、ｍ３−ｍ４＝ｍ０−Ａを満たす条件において、主軸台１０を−Ｚ１方向へ移動量ｍ３となるように移動させ、刃物台２０を−Ｚ２方向へ移動量ｍ４となるように移動させる。主軸台１０と刃物台２０が共にＺ軸方向へ移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングｔ２３〜ｔ２４では、主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のプラス方向へ移動させる第一の制御が行われる。この時、ＮＣ装置７０は、タイマー回路７４によりタイミングｔ２３〜ｔ２４を把握し、ｍ１−ｍ２＝ｍ０＋Ａを満たす条件において、主軸台１０を＋Ｚ１方向へ移動量ｍ１となるように移動させ、刃物台２０を＋Ｚ２方向へ移動量ｍ２となるように移動させる。主軸台１０と刃物台２０が共にＺ軸方向へ移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられている案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。
次のタイミングでは、主軸台１０と刃物台２０とをＺ軸方向のマイナス方向へ移動させる第二の制御が行われる。
【００５５】
以後、ＮＣ装置７０は、第一の制御時にｍ１−ｍ２＝ｍ０＋Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＺ１軸方向のプラス方向へ移動させ、第二の制御時にｍ３−ｍ４＝ｍ０−Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＺ１軸方向のマイナス方向へ移動させる。第一の制御と第二の制御との交互の繰り返しにより、図７に示すように、主軸台１０と刃物台２０は時間ｔに対してＺ１軸方向における位置が正弦曲線状に変化する。一方、−Ｚ１方向におけるワークＷ０の相対的な切削位置は、単位時間経過する毎に、ｍ０＋Ａ以下、２・ｍ０−Ａ、３・ｍ０＋Ａ、４・ｍ０−Ａ、…と、振幅Ａの変動が加わった位置に変わる。ここで、初期を除く第一の制御直後には相対移動量ｍ０の奇数倍に振幅Ａが加わった位置となっており、第二の制御直後には相対移動量ｍ０の偶数倍から振幅Ａを引いた位置となっている。これにより、−Ｚ１方向におけるワークＷ０の相対的な切削位置に振幅Ａの仮想的な振動が加わり、主軸台１０や刃物台２０を細かく振動させなくても切り屑Ｃ０を分断することができる。
【００５６】
以上説明したように、交互に行われる第一の制御と第二の制御とに同期させてＺ軸方向において主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係をＮＣ装置７０が仮想的に振動させることができる。これにより、切り屑Ｃ０が分断されながらワークＷ０に対して−Ｚ１方向への切削が行われる。
【００５７】
主軸台１０と刃物台２０が往復する微動をしないでＺ軸方向へ大きく移動することにより、主軸台１０と刃物台２０に用いられているＺ軸方向への案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡る。制御例２を行うことにより、油膜切れが抑制されるので、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことができる。
【００５８】
尚、第一の制御においてｍ１−ｍ２＝ｍ０＋Ａの代わりにｍ１−ｍ２＝ｍ０−Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＺ軸方向のプラス方向へ移動させてもよい。この場合、第二の制御においてｍ３−ｍ４＝ｍ０−Ａの代わりにｍ３−ｍ４＝ｍ０＋Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＺ軸方向のプラス方向へ移動させるとよい。これにより、主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係が仮想的に振動し、切り屑Ｃ０が分断され、油膜切れが抑制される。
【００５９】
制御例２の場合も、ワークＷ０に対する切削方向は、−Ｚ１方向に限定されず、＋Ｚ１方向、−Ｘ１方向、＋Ｘ１方向、等でもよい。例えば、ワークＷ０に対して−Ｘ１方向への切削を行う場合、ＮＣ装置７０は、Ｘ軸方向を所定の向きの駆動方向として主軸台１０と刃物台２０との相対的な位置関係を振れさせるように主軸台１０と刃物台２０の動作を制御すればよい。例えば、第一の制御時にｍ１−ｍ２＝ｍ０＋Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＸ軸方向のプラス方向へ移動させ、第二の制御時にｍ３−ｍ４＝ｍ０−Ａを満たす条件において主軸台１０と刃物台２０をＸ軸方向のマイナス方向へ移動させると、ワークＷ０に対して−Ｘ１方向への切削が行われる。Ｘ軸方向への案内における軌道溝と転動体との間に潤滑油が行き渡るので、油膜切れが抑制され、ワーク切削用の案内の寿命が延びる。
【００６０】
制御例２の場合も、図５で示した揺動切削モード処理に従って揺動切削を行うことができる。ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理は、上述した通りである。ステップＳ１０６において算出される駆動量は、第一の制御時に刃物台２０と主軸台１０が駆動方向のプラス方向へ移動するように算出され、第二の制御時に刃物台２０と主軸台１０が駆動方向のマイナス方向へ移動するように算出される。
【００６１】
例えば、ワークＷ０に対する切削方向が−Ｚ１方向であるとする。第一の制御時、ＮＣ装置７０は、ｍ１−ｍ２＝ｍ０＋Ａを満たす条件において、刃物台２０の＋Ｚ２方向への移動量ｍ２となるようにＺ２軸モーターＭ２２の駆動量を算出し、主軸台１０の＋Ｚ１方向への移動量がｍ１となるようにＺ１軸モーターＭ１２の駆動量を算出すればよい。第二の制御時、ＮＣ装置７０は、ｍ３−ｍ４＝ｍ０−Ａを満たす条件において、刃物台２０の−Ｚ２方向への移動量ｍ４となるようにＺ２軸モーターＭ２２の駆動量を算出し、主軸台１０の−Ｚ１方向への移動量がｍ３となるようにＺ１軸モーターＭ１２の駆動量を算出すればよい。
【００６２】
最後に、ＮＣ装置７０は、算出した駆動量を刃物台駆動モーターと主軸台駆動モーターに出力する（ステップＳ１０８）。これにより、刃物台駆動モーターと主軸台駆動モーターは、図６，７で示したように刃物台２０と主軸台１０を移動させ、ワークＷ０に対する揺動切削を実現させる。従って、ワーク切削用の案内の油膜切れが抑制され、ワーク切削用の案内の寿命が延びる。
【００６３】
（５）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、本技術を適用可能な旋盤は、主軸移動型旋盤に限定されず、主軸固定型旋盤等でもよい。
主軸台と刃物台が共にＹ軸方向へ移動可能である場合、Ｙ軸方向を所定の向きの駆動方向として本技術を適用可能である。
【００６４】
（６）結び：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、ワークの切削に用いられる案内の寿命を延ばすことが可能な旋盤等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１…旋盤、２…基台、
１０…主軸台、１１…主軸、２０…刃物台、
７０…ＮＣ装置、
ＡＸ０…主軸中心線、
Ｔ０…工具、ＴＵ０…工具ユニット、
Ｕ１…第一駆動部、Ｕ２…第二駆動部、Ｕ３…制御部、
Ｗ０…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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【図８】
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