(57)【要約】【課題】切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる切削加工機を提供する。【解決手段】切削加工機１はレーザ発振器１０と加工機本体１００とＮＣ装置２００を備える。ＮＣ装置２００は工具径補正量演算部２０１と加工軌跡演算部２０２と駆動制御部２０３とを有する。加工機本体１００は工具軌跡制御部３００を有する。工具軌跡制御部３００はレーザビームを非円形状の振動パターンＶＰで振動させる。加工条件ＣＰにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部２０２はビームスポットＢＳが振動パターンＶＰで振動するレーザビームの出力が制御されるようにレーザ発振器１０を制御する。加工機本体１００は振動パターンＶＰで振動するビームスポットＢＳにおいてレーザビームがオン状態であるときの軌跡に相当する工具軌跡により加工対象物Ｗを切削加工する。【選択図】図１
2019181543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、
前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するＮＣ装置と、
を備え、
前記ＮＣ装置は、
前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記加工機本体は、
前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、
前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部と、
を有し、
前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、
前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、
前記加工軌跡演算部は、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力が制御されるように前記レーザ発振器を制御するビーム出力制御信号を生成し、
前記レーザ発振器は、前記ビーム出力制御信号に基づいて前記レーザビームの出力を制御し、
前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工機。
【請求項２】
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれていない場合に、前記加工機本体は、前記振動パターンに相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
請求項１に記載の切削加工機。
【請求項３】
前記出力制御情報には、前記振動パターンに対して前記レーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点と、前記振動パターンに対して前記レーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点と前記レーザビームがオン状態となる期間を設定するデューティ比とのうちのいずれか一方が設定されている
請求項１に記載の切削加工機。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号により前記工具軌跡制御部を制御することによって、前記レーザビームの位相を制御する
請求項３に記載の切削加工機。
【請求項５】
前記ＮＣ装置は、前記レーザ発振器と前記工具軌跡制御部とを同期させる同期信号を前記レーザ発振器、及び、前記工具軌跡制御部へ出力する
請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の切削加工機。
【請求項６】
レーザビームを射出するレーザ発振器と、
前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、
前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するＮＣ装置と、
を備え、
前記ＮＣ装置は、
前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記加工機本体は、
前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、
前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部と、
を有し、
前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、
前記加工軌跡演算部は、前記振動方向制御情報に基づいて前記工具径補正制御信号を生成し、
前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、
前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工機。
【請求項７】
加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、
前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成し、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工対象物にレーザビームが照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、
前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力を制御し、
前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工方法。
【請求項８】
前記加工条件に前記出力制御情報が含まれていない場合に、前記振動パターンに相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
請求項７に記載の切削加工方法。
【請求項９】
前記出力制御情報には、前記振動パターンに対して前記レーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点と、前記振動パターンに対して前記レーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点と前記レーザビームがオン状態となる期間を設定するデューティ比とのうちのいずれか一方が設定されている
請求項７または８に記載の切削加工方法。
【請求項１０】
加工対象物をレーザビームにより切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、
前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、
前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、
前記振動方向制御情報に基づいて工具径補正制御信号を生成し、
前記工具径補正制御信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、
前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する
切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビームを照射して加工対象物を加工するレーザ加工機等の切削加工機及び切削加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工機として、レーザビームを照射して加工対象物を加工し、所定の形状を有する製品を製作するレーザ加工機が普及している。レーザ加工機は、製品が所定の形状を有して製作されるように、レーザビームによる切削量を考慮した工具径補正により加工対象物を切削加工する。特許文献１には、工具径補正により加工対象物を切削加工するレーザ加工機の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０８７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ加工機において、レーザビームが照射される位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。複数の種類の回転工具を備えたマシニングセンタにおいても、回転工具の位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。ウォータジェット加工機においても、高圧水が射出される位置座標が固定されている状態では、切削加工跡は通常、円形状を有する。従って、工具径補正は、切削工具の位置座標が固定されている状態における切削加工跡が円形状であることを前提としている。
【０００５】
そのため、レーザ加工機等の切削加工機は、切削工具による切削加工跡の半径分または切削加工跡の半幅分を工具径補正量に設定し、工具径補正量分だけシフトさせて加工対象物を切削加工するときの軌跡を制御する。一般的に、従来の切削加工機では、工具径補正は切削加工跡が非円形状の場合に対応していない。
【０００６】
本発明は、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる切削加工機及び切削加工方法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】
【０００７】
本発明は、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するＮＣ装置とを備え、前記ＮＣ装置は、前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部とを有し、前記加工機本体は、前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部とを有し、前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記加工軌跡演算部は、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力が制御されるように前記レーザ発振器を制御するビーム出力制御信号を生成し、前記レーザ発振器は、前記ビーム出力制御信号に基づいて前記レーザビームの出力を制御し、前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工機を提供する。
【０００８】
また、本発明は、レーザビームを射出するレーザ発振器と、前記レーザビームを加工対象物に照射し、前記加工対象物を切削加工する加工機本体と、前記レーザ発振器、及び、前記加工機本体を制御するＮＣ装置とを備え、前記ＮＣ装置は、前記加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成する工具径補正量演算部と、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成する加工軌跡演算部と、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工機本体を制御する駆動制御部とを有し、前記加工機本体は、前記加工対象物との相対位置を変化させることにより、前記加工対象物を切削加工する加工ユニットと、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる工具軌跡制御部とを有し、前記加工軌跡演算部は、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、前記加工軌跡演算部は、前記振動方向制御情報に基づいて前記工具径補正制御信号を生成し、前記駆動制御部は、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記工具軌跡制御部を制御するビーム駆動制御信号を生成し、前記工具軌跡制御部は、前記ビーム駆動制御信号に基づいて前記ビームスポットが前記振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工機本体は、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工機を提供する。
【０００９】
また、本発明は加工対象物を切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、前記加工プログラムと前記加工条件と前記工具径補正情報とに基づいて、切削加工補正条件を含む工具径補正制御信号を生成し、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記加工対象物にレーザビームが照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターンで振動するように前記レーザビームを制御し、前記加工条件に前記レーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記出力制御情報が含まれている場合に、前記ビームスポットが前記振動パターンで振動する前記レーザビームの出力を制御し、前記切削工具に相当し、かつ、前記レーザビームがオン状態であるときの前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は、加工対象物をレーザビームにより切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定された加工プログラムと加工条件とに基づいて、前記加工対象物を切削加工する切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報を生成し、前記加工条件に前記レーザビームの振動方向を制御する振動方向制御情報が含まれているか否かを認識し、前記加工条件に前記振動方向制御情報が含まれている場合に、前記振動方向制御情報に基づいて工具径補正制御信号を生成し、前記工具径補正制御信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物に照射されることにより形成されるビームスポットが非円形状の振動パターン上を指定された振動方向に振動するように前記レーザビームを制御し、前記切削工具に相当し、かつ、前記振動パターン上を指定された振動方向に振動する前記ビームスポットの軌跡に相当する工具軌跡により、前記加工対象物を切削加工する切削加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の切削加工機の全体的な構成例を示す図である。
【図２】工具軌跡制御部の構成例を示す図である。
【図３Ａ】ビームスポットの振動パターンと工具軌跡との関係を示す図である。
【図３Ｂ】ビームスポットの振動パターンと工具軌跡との関係を示す図である。
【図４Ａ】レーザビームのパルス駆動の周期を示す図である。
【図４Ｂ】レーザビームのパルス駆動の周期を示す図である。
【図５Ａ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図５Ｂ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図５Ｃ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図５Ｄ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図６Ａ】一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図７Ａ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図７Ｂ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図８】加工対象物を切削加工する進行方向と工具軌跡との関係を示す図である。
【図９Ａ】レーザビームがオン状態となる期間と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図９Ｂ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図９Ｃ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図９Ｄ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図９Ｅ】レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターン上のビームスポットの位置との関係を示す図である。
【図１０Ａ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図１０Ｂ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図１１Ａ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図１１Ｂ】ビームスポットの振動パターン及び振動方向と工具軌跡とＧコードとの関係を示す図である。
【図１２】レーザビームのパルス駆動の周期を示す図である。
【図１３Ａ】一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３Ｂ】一実施形態の切削加工方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施形態の切削加工機及び切削加工方法について、添付図面を参照して説明する。切削加工機及び切削加工方法の一例として、レーザ加工機及びレーザ加工方法について説明する。
【００１４】
図１に示すように、切削加工機１は、レーザ発振器１０と、加工機本体１００と、ＮＣ装置（数値制御装置）２００とを備える。ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と加工機本体１００とを制御する。レーザ発振器１０はレーザビームを生成して射出する。レーザ発振器１０から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ１１を介して加工機本体１００へ伝送される。加工機本体１００は、レーザビームを加工対象物Ｗに照射し、かつ、加工対象物Ｗとレーザビームのビームスポットとの相対位置を変化させることにより、加工対象物Ｗを切削加工する。
【００１５】
レーザ発振器１０としては、レーザダイオードより発せられる励起光を増幅して所定の波長のレーザビームを射出するレーザ発振器、または、レーザダイオードより発せられるレーザビームを直接利用するレーザ発振器が好適である。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ発振器、ファイバレーザ発振器、ディスクレーザ発振器、または、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）である。
【００１６】
レーザ発振器１０は、波長９００ｎｍ〜１１００ｎｍの１μｍ帯のレーザビームを射出する。ファイバレーザ発振器及びＤＤＬ発振器を例とすると、ファイバレーザ発振器は、波長１０６０ｎｍ〜１０８０ｎｍのレーザビームを射出し、ＤＤＬ発振器は、波長９１０ｎｍ〜９５０ｎｍのレーザビームを射出する。
【００１７】
加工機本体１００は、加工対象物Ｗを載せる加工テーブル１０１と、門型のＸ軸キャリッジ１０２と、Ｙ軸キャリッジ１０３と、加工ユニット１０４と、工具軌跡制御部３００とを有する。加工対象物Ｗは例えばステンレス鋼よりなる板金である。加工対象物はステンレス鋼以外の鉄系の板金であっても構わないし、アルミニウム、アルミニウム合金、銅鋼などの板金であっても構わない。レーザ発振器１０から射出されたレーザビームは、プロセスファイバ１１を介して加工機本体１００の加工ユニット１０４へ伝送される。工具軌跡制御部３００は加工ユニット１０４の内部に収容されている。
【００１８】
Ｘ軸キャリッジ１０２は、加工テーブル１０１上でＸ軸方向に移動自在に構成されている。Ｙ軸キャリッジ１０３は、Ｘ軸キャリッジ１０２上でＸ軸と直交するＹ軸方向に移動自在に構成されている。Ｘ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３は、加工ユニット１０４を加工対象物Ｗの面に沿って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、または、Ｘ軸とＹ軸との任意の合成方向に移動させる移動機構として機能する。
【００１９】
加工機本体１００は、加工ユニット１０４を加工対象物Ｗの面に沿って移動させる代わりに、加工ユニット１０４は位置が固定されていて、加工対象物Ｗが移動するように構成されていてもよい。加工機本体１００は、加工対象物Ｗの面に対する加工ユニット１０４の相対的な位置を移動させる移動機構を備えていればよい。
【００２０】
加工ユニット１０４にはノズル１０６が取り付けられている。ノズル１０６の先端部には円形の開口部１０５が形成されている。加工ユニット１０４に伝送されたレーザビームは、ノズル１０６の開口部１０５から射出され、加工対象物Ｗに照射される。
【００２１】
加工ユニット１０４には、窒素または空気等のアシストガスが供給される。アシストガスは酸素であってもよく、その目的が酸化抑制なのか、酸化反応熱を利用するのかによって、混合比を任意に設定できるものである。加工機本体１００の加工ユニット１０４は、加工対象物Ｗを切削加工するときに、ノズル１０６の開口部１０５からレーザビームを加工対象物Ｗに照射し、かつ、アシストガスＡＧを加工対象物Ｗに吹き付ける。アシストガスＡＧは、レーザビームによる加工対象物Ｗの溶融物を排出する。
【００２２】
工具軌跡制御部３００は、加工ユニット１０４内を進行して開口部１０５から射出されるレーザビームを、非円形状の振動パターンで振動させるビーム振動機構として機能する。工具軌跡制御部３００がレーザビームを非円形状の振動パターンで振動させることにより、加工ユニット１０４は非円形状の工具軌跡により加工対象物Ｗを切削加工する。工具軌跡制御部３００の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部３００がレーザビームのビームスポットを非円形状の振動パターンで振動させる方法については後述する。
【００２３】
ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置２０は、加工対象物Ｗを切削加工することによって得られる最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データ（ＣＡＤデータ）ＳＤを生成する。ＣＡＤ装置２０は、製品形状データＳＤをＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）装置２１へ出力する。ＣＡＭ装置２１は、製品形状データＳＤに基づいて、切削加工機１が加工対象物Ｗを切削加工するための加工プログラム（ＮＣデータ）ＰＰを生成し、加工条件ＣＰを指定する。即ち、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとは、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて設定される。
【００２４】
加工プログラムＰＰには、切削加工の進行方向の左側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するＧ４１（左工具径補正）、または、切削加工の進行方向の右側に工具径補正量分だけシフトさせて切削工具の軌跡を制御するＧ４２（右工具径補正）で示されるＧコードが含まれている。
【００２５】
ＣＡＭ装置２１は、加工条件ＣＰとして、切削工具に相当する工具軌跡、及び、工具軌跡を形成するためのレーザビームの振動パターンを指定する。レーザビームの振動パターンとは、レーザビームが加工対象物Ｗに照射されることにより形成されるビームスポットを振動させるための振動パターンである。工具軌跡、及び、振動パターンは例えば非円形状を有する。ＣＡＭ装置２１は、レーザ発振器１０を制御することにより、加工対象物Ｗに照射されるレーザビームの出力を制御することができる。例えば、ＣＡＭ装置２１は、レーザビームの振動パターンに対して、レーザビームがオン状態となるタイミングと期間とを設定することができる。
【００２６】
具体的には、ＣＡＭ装置２１は、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とを設定することができる。レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器１０がパルス駆動する場合には、ＣＡＭ装置２１は、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点と、パルス駆動におけるデューティ比とを設定することができる。デューティ比は、レーザビームがオン状態となる期間を設定するためのパラメータである。
【００２７】
加工条件ＣＰには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれている。例えば、加工条件ＣＰには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれている。または、加工条件ＣＰには、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれている。
【００２８】
加工条件ＣＰには、加工対象物Ｗの材質及び厚さ等の材料パラメータが指定された加工対象情報が含まれている。加工条件ＣＰには、レーザビームの出力、加工速度、及び、ノズル１０６の開口部１０５の直径（ノズル径）等の加工パラメータ、及び、アシストガス条件等の切削加工情報が含まれている。即ち、加工条件ＣＰには、出力制御情報と加工対象情報と切削加工情報とが含まれている。
【００２９】
ＣＡＭ装置２１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡制御部３００を制御することにより、ノズル１０６の開口部１０５より射出されるレーザビームのビームスポットの軌跡を制御する。
【００３０】
ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいてレーザ発振器１０を制御する。具体的には、ＮＣ装置２００は、レーザビームが開始時点でオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点でオフ状態となるようにレーザ発振器１０を制御する。ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させる同期信号を生成し、レーザ発振器１０、及び、工具軌跡制御部３００へ出力する。
【００３１】
ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、加工機本体１００を制御してＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させることにより、ノズル１０６を目的の位置へ移動させる。
【００３２】
図２を用いて、工具軌跡制御部３００の具体的な構成例、及び、工具軌跡制御部３００がレーザビームのビームスポットＢＳを非円形状の振動パターンで振動させる方法の一例を説明する。
【００３３】
図２に示すように、工具軌跡制御部３００は加工ユニット１０４の内部に収容されている。工具軌跡制御部３００は、コリメータレンズ３３１と、ガルバノスキャナユニット３４０と、ベンドミラー３３４と、集束レンズ３３５とを有する。コリメータレンズ３３１は、プロセスファイバ１１より射出されたレーザビームを平行光（コリメート光）に変換する。
【００３４】
ガルバノスキャナユニット３４０は、スキャンミラー３４１（第１のスキャンミラー）と、スキャンミラー３４１を回転駆動させる駆動部３４２（第１の駆動部）と、スキャンミラー３４３（第２のスキャンミラー）と、スキャンミラー３４３を回転駆動させる駆動部３４４（第２の駆動部）とを有する。
【００３５】
駆動部３４２は、駆動制御部２０３の制御により、スキャンミラー３４１を所定の方向（例えばＸ方向）に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー３４１は、コリメータレンズ３３１により平行光に変換されたレーザビームをスキャンミラー３４３に向けて反射する。
【００３６】
駆動部３４４は、駆動制御部２０３の制御により、スキャンミラー３４３を、スキャンミラー３４１の駆動方向とは異なる方向（例えばＹ方向）に所定の角度範囲で往復駆動させることができる。スキャンミラー３４３は、スキャンミラー３４１により反射されたレーザビームをベンドミラー３３４に向けて反射する。
【００３７】
ベンドミラー３３４は、スキャンミラー３４３により反射されたレーザビームをＸ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向下方に向けて反射させる。集束レンズ３３５はベンドミラー３３４により反射したレーザビームを集束して、加工対象物Ｗに照射する。
【００３８】
ガルバノスキャナユニット３４０は、スキャンミラー３４１とスキャンミラー３４３とのいずれか一方または双方を高速で例えば１０００Ｈｚ以上で往復振動させることにより、切削加工跡を多種の非円形状にすることができる。即ち、一定の光強度以上のレーザビームを単位時間当たりに複数個所へ集束（集光）させることにより、加工対象物Ｗに接して実質的に加工に寄与する工具形状を、多種の非円形状にすることが任意にできる。
【００３９】
図１に示すように、ＮＣ装置２００は、工具径補正量演算部２０１と、加工軌跡演算部２０２と、駆動制御部２０３とを有する。工具径補正量演算部２０１、及び、加工軌跡演算部２０２には、ＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力される。工具径補正量演算部２０１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、加工対象物Ｗを切削加工するための切削工具の工具径を補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。
【００４０】
図３Ａ、及び、図３Ｂを用いて、ビームスポットの振動パターンと工具軌跡との関係、及び、工具径補正情報ＴＣについて説明する。図３Ａ、及び、図３Ｂは、ノズル１０６の内部から開口部１０５を介して加工対象物Ｗに照射されるレーザビームのビームスポットの軌跡を示している。
【００４１】
図３Ａ、及び、図３Ｂに示す各符号について説明する。符号ＢＳはレーザビームが加工対象物Ｗに照射されることにより形成されるビームスポットを示している。符号ＶＰはビームスポットＢＳの振動パターンを示している。図３Ａ、及び、図３Ｂには、ビームスポットＢＳの振動パターンＶＳの一例として、ビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。ビームスポットＢＳは振動パターンＶＰ上を回転振動する。
【００４２】
図３Ａ、及び、図３Ｂに示す矢印は、ビームスポットＢＳの回転方向を示している。なお、図３Ａ、及び、図３ＢではビームスポットＢＳが右回りに回転振動する状態を示しているが、ビームスポットＢＳが左回りに回転振動するようにしてもよい。なお、ビームスポットＢＳの振動パターンＶＰは非円形状を含む自由形状であればよい。
【００４３】
図３Ａ、及び、図３Ｂでは、レーザビームがＨＩＧＨレベルのオン状態であるときのビームスポットＢＳを実線の円で示し、ＬＯＷレベルのオフ状態であるときのビームスポットＢＳを破線の円で示している。図３Ａは、振動パターンＶＰ上の５０％（デューティ比＝５０％）の範囲でレーザビームがオン状態となる場合を示している。図３Ｂは、振動パターンＶＰ上の７５％（デューティ比＝７５％）の範囲でレーザビームがオン状態となる場合を示している。
【００４４】
符号ＴＰは工具軌跡を示している。レーザ加工機の場合、工具軌跡ＴＰは、振動パターンＶＰで振動するビームスポットＢＳにおいてレーザビームがオン状態であるときのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図３Ａでは、工具軌跡ＴＰは振動パターンＶＰの５０％の範囲でレーザビームがオン状態であるときのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図３Ｂでは、工具軌跡ＴＰは振動パターンＶＰの７５％の範囲でレーザビームがオン状態であるときのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。
【００４５】
工具軌跡ＴＰは加工対象物Ｗを切削加工するための切削工具に相当する。工具軌跡ＴＰの形状は切削工具の形状に相当する。工具軌跡ＴＰは例えば非円形状を有する。図３Ａ、及び、図３Ｂでは、工具軌跡ＴＰの一例として、ビームスポットＢＳがアルファベットのＣを左右反転させた逆Ｃを描く形状を有する工具軌跡を実線で示している。なお、工具軌跡ＴＰは、ビームスポットＢＳがアルファベットのＣを描く形状を有していてもよく、非円形状を含む自由形状であればよい。
【００４６】
符号ＣＮはノズル１０６の中心点（以下、ノズル中心点ＣＮとする）を示している。ノズル中心点ＣＮと開口部１０５の中心点とは一致している。符号ＣＬは振動パターンＶＰ、及び、工具軌跡ＴＰを制御するための基準となる制御中心点を示している。図３Ａ、及び、図３Ｂでは、制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮとが一致する場合を示している。
【００４７】
符号ＤＴは切削加工の進行方向（所定の方向）を示している。工具軌跡ＴＰは、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を移動し、かつ、レーザビームがオン状態であるときのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。従って、加工機本体１００は、加工条件ＣＰに含まれる出力制御情報に基づいてレーザビームのオン状態となる時点と期間とを制御することにより、工具軌跡ＴＰの形状を変更することができる。レーザビームがオン状態であるときのビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を移動し、かつ、工具軌跡ＴＰ、及び、ノズル１０６が進行方向ＤＴに移動することにより、加工対象物Ｗは工具軌跡ＴＰの形状に応じて切削加工される。
【００４８】
符号ＮＰはノズル１０６の軌跡（以下、ノズル軌跡ＮＰとする）を示している。ノズル軌跡ＮＰとは、具体的にはノズル中心点ＣＮの軌跡である。符号ＬＴは工具軌跡ＴＰが移動する軌跡、具体的には制御中心点ＣＬの軌跡（以下、制御中心軌跡ＬＴとする）を示している。図３Ａ、及び、図３Ｂでは、制御中心軌跡ＬＴとノズル軌跡ＮＰとが一致する場合を示している。
【００４９】
符号ＭＰＬ及びＭＰＲは工具軌跡ＴＰが進行方向ＤＴに移動したときに、加工対象物Ｗに加工面が形成される加工面形成位置を示している。符号ＭＶＬ及びＭＶＲは工具径補正値を示している。工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲは、制御中心点ＣＬ（ノズル中心点ＣＮ）から加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲまでの距離に相当する。即ち、加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲは、工具軌跡ＴＰにおいて工具径が最大となる位置である。工具径補正値ＭＶＬは左工具径補正におけるパラメータであり、工具径補正値ＭＶＲは右工具径補正におけるパラメータである。
【００５０】
工具径補正量演算部２０１は、加工条件ＣＰに含まれる工具軌跡ＴＰを認識する。工具径補正量演算部２０１は、認識された工具軌跡ＴＰとノズル軌跡ＮＰまたは制御中心軌跡ＬＴと切削加工の進行方向ＤＴとに基づいて、工具径補正情報ＴＣを生成する。工具径補正情報ＴＣは、工具軌跡ＴＰと制御中心点ＣＬとノズル中心点ＣＮと工具径補正値ＭＶＬ及びＭＶＲとを含む。
【００５１】
工具径補正量演算部２０１は、左工具径補正と右工具径補正の両方の補正情報を含む工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。加工軌跡演算部２０２には、ＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力され、工具径補正量演算部２０１から工具径補正情報ＴＣが入力される。
【００５２】
加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。なお、加工プログラムＰＰはＧコードの代わりにロボット言語等を含んでいてもよい。
【００５３】
加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと工具径補正情報ＴＣと決定された切削加工補正条件とに基づいて工具径補正制御信号ＴＳを生成する。加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。
【００５４】
駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、ノズル１０６のノズル中心点ＣＮがノズル軌跡ＮＰ上を切削加工の進行方向ＤＴに移動するように加工機本体１００のＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させるノズル駆動制御信号ＮＣＳを生成する。
【００５５】
左工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部２０３は、切削加工の進行方向ＤＴとノズル中心点ＣＮと工具径補正値ＭＶＬとに基づいてノズル駆動制御信号ＮＣＳを生成する。右工具径補正にて切削加工する場合、駆動制御部２０３は、切削加工の進行方向ＤＴとノズル中心点ＣＮと工具径補正値ＭＶＲとに基づいてノズル駆動制御信号ＮＣＳを生成する。駆動制御部２０３は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳを加工機本体１００へ出力する。
【００５６】
駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳが所定の振動パターンＶＰで振動するように加工機本体１００の工具軌跡制御部３００を制御するビーム駆動制御信号ＢＣＳを生成する。駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳを加工機本体１００の工具軌跡制御部３００へ出力する。
【００５７】
加工軌跡演算部２０２は、加工条件ＣＰに、レーザビームの振動パターンに対してレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれているか否かを認識する。加工軌跡演算部２０２は、加工条件ＣＰに、例えばレーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部２０２は、加工条件ＣＰに、例えばレーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
【００５８】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームの出力を、例えばオン／オフ制御しない。従って、加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡ＴＰはレーザビームの振動パターンＶＰに相当する。
【００５９】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームの出力を、例えばオン／オフ制御する。加工軌跡演算部２０２は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御するビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。
【００６０】
具体的には、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。
【００６１】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器１０がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。加工軌跡演算部２０２はビーム出力制御信号ＢＯＳをレーザ発振器１０へ出力する。
【００６２】
切削加工機１が加工対象物Ｗを切削加工するときに、ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させる同期信号ＳＳ１及びＳＳ２を、レーザ発振器１０、及び、工具軌跡制御部３００へ出力するようにしてもよい。
【００６３】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００との同期が時間経過によってずれる場合がある。そのため、ＮＣ装置２００は、切削加工中においても定期的に同期信号ＳＳ１及びＳＳ２をレーザ発振器１０、及び、工具軌跡制御部３００へ出力することが望ましい。
【００６４】
加工機本体１００は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳに基づいて、ノズル１０６のノズル中心点ＣＮがノズル軌跡ＮＰ上を切削加工の進行方向ＤＴに移動するようにＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させる。加工機本体１００は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳが所定の振動パターンＶＰで振動するように工具軌跡制御部３００を駆動させる。
【００６５】
レーザ発振器１０は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
【００６６】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び、図５Ｄを用いて、ビームスポットＢＳの振動パターンＶＰと工具軌跡ＴＰとの関係について説明する。図４Ａ、及び、図４Ｂはレーザビームのパルス駆動の周期（Period）を示している。図４Ａ、及び、図４Ｂの縦軸はレーザビームの出力値（相対値）を示し、横軸は時間軸を示している。図４Ａ、及び、図４Ｂに示す符号１ＰＲＤはパルス駆動における１周期を示している。
【００６７】
図４Ａは図３Ａに対応し、パルス駆動におけるデューティ比が５０％である場合を示している。レーザビームがオン状態となる期間は０．５ＰＲＤとなる。図４Ｂは図３Ｂに対応し、パルス駆動におけるデューティ比が７５％である場合を示している。レーザビームがオン状態となる期間は０．７５ＰＲＤとなる。
【００６８】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している状態において、図３Ａまたは図４Ａに示すように、レーザビームは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１に対応する開始時点ＳＴ１にてＨＩＧＨレベルのオン状態となり、振動パターンＶＰ上の終了位置ＥＰ１に対応し、デューティ比が５０％となる終了時点ＥＴ１にてＬＯＷレベルのオフ状態となる。従って、工具軌跡ＴＰは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１から終了位置ＥＰ１までのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図３Ａは、開始位置ＳＰ１が加工面形成位置ＭＰＲに対応し、終了位置ＥＰ１が加工面形成位置ＭＰＬに対応する場合を示している。
【００６９】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している状態において、図３Ｂまたは図４Ｂに示すように、レーザビームは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ２に対応する開始時点ＳＴ２にてＨＩＧＨレベルのオン状態となり、振動パターンＶＰ上の終了位置ＥＰ２に対応し、デューティ比が７５％となる終了時点ＥＴ２にてＬＯＷレベルのオフ状態となる。従って、工具軌跡ＴＰは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ２から終了位置ＥＰ２までのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図３Ｂは、開始位置ＳＰ１が加工面形成位置ＭＰＲに対応する場合を示している。
【００７０】
ＮＣ装置２００からレーザ発振器１０へ入力される同期信号ＳＳ１と、ＮＣ装置２００から加工機本体１００へ入力される同期信号ＳＳ２とにおいて、遅延等により位相差が生じる場合がある。同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ２との位相差は、ＮＣ装置２００と、レーザ発振器１０、及び、加工機本体１００とがネットワークを介して接続されている場合に生じやすい。
【００７１】
同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ２との位相差が生じると、開始位置ＳＰ１またはＳＰ２、及び、終了位置ＥＰ１またはＥＰ２が目的の位置からずれるため、工具軌跡ＴＰは目的の工具軌跡とは異なった形状を有する。同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ２との位相差が生じる場合、ＮＣ装置２００は、同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ２との位相差が生じないように同期信号ＳＳ１と同期信号ＳＳ２とを出力するタイミングを調整する。
【００７２】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させることにより、レーザビームがオン状態となる開始時点ＳＴ１またはＳＴ２に、ビームスポットＢＳを開始位置ＳＰ１またはＳＰ２に位置させることができる。即ち、開始時点ＳＴ１またはＳＴ２と開始位置ＳＰ１またはＳＰ２とを一致させることができる。
【００７３】
図３Ａにおいて、右方向を＋Ｘ方向とし、左方向を−Ｘ方向とし、上方向を＋Ｙ方向とし、下方向を−Ｙ方向とし、左右方向を水平方向とし、上下方向を垂直方向とする。図３Ａは、切削加工の進行方向ＤＴが＋Ｘ方向である場合を示している。図３Ａに示すように、ビームスポットＢＳは振動パターンＶＰ上を回転振動する。従って、図４Ａに示すレーザビームのパルス駆動における１周期（１ＰＲＤ）は、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を１回転、即ち３６０°回転振動することに相当（１ＰＲＤ＝３６０°）する。
【００７４】
切削加工の進行方向ＤＴを基準とした場合、図３Ａに示すように、＋Ｘ方向は、振動パターンＶＰ上の０°の位置に対応する。−Ｙ方向、−Ｘ方向、及び、＋Ｙ方向は、振動パターンＶＰ上の９０°、１８０°、及び、２７０°の位置にそれぞれ対応する。
【００７５】
図４Ａに示すようにレーザビームの出力がオン／オフ制御されている状態において、駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を制御することができる。具体的には、駆動制御部２０３は、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることができる。
【００７６】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び、図５Ｄは、レーザビームのパルス駆動の周期と振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置との関係を示している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び、図５Ｄの縦軸はレーザビームの出力値（相対値）を示し、横軸は振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置を示している。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び、図５Ｄに示す符号１ＰＲＤはパルス駆動における１周期を示している。
【００７７】
図５Ａは図４Ａに対応する。駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することにより、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の２７０°の位置に到達した時点でオン状態となり、９０°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
【００７８】
図５Ｂは、図５Ａと比較して、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットＢＳの回転方向に９０°シフトさせた状態を示している。駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することにより、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の０°の位置に到達した時点でオン状態となり、１８０°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
【００７９】
図５Ｃは、図５Ａと比較して、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットＢＳの回転方向に１８０°シフトさせた状態を示している。駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することにより、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の９０°の位置に到達した時点でオン状態となり、２７０°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
【００８０】
図５Ｄは、図５Ａと比較して、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を、ビームスポットＢＳの回転方向に２７０°シフトさせた状態を示している。駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することにより、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の１８０°の位置に到達した時点でオン状態となり、０°の位置に到達した時点でオフ状態となるように、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を制御することができる。
【００８１】
図５Ａ〜図５Ｄでは図４Ａに対応させてレーザビームのパルス駆動におけるデューティ比が５０％である場合、即ち、レーザビームがオン状態となる期間が０．５ＰＲＤとなる場合について説明した。図４Ｂに示すようにデューティ比が７５％である場合、即ち、レーザビームがオン状態となる期間が０．７５ＰＲＤとなる場合、及びそれ以外の場合においても、駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を制御することができる。
【００８２】
なお、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を回転振動している状態において、加工軌跡演算部２０２がビーム出力制御信号ＢＯＳによりレーザ発振器１０を制御することによって、レーザビームの位相を制御してもよい。従って、駆動制御部２０３による振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置制御、及び、加工軌跡演算部２０２によるレーザビームの出力制御の少なくとも一方の制御により、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることができる。
【００８３】
よって、切削加工機１は、振動パターンＶＰ上においてレーザビームがオン状態となる範囲を任意に設定したり、シフトさせたりすることにより、１つの振動パターンＶＰに対して、切削加工開始時または切削加工中に多種多様な工具軌跡ＴＰを形成したり、変更したりすることができる。
【００８４】
図６Ａ及び図６Ｂに示すフローチャートを用いて、切削加工方法の一例を説明する。ＣＡＤ装置２０は、図６Ａに示すフローチャートのステップＳ１にて、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データＳＤを生成する。さらに、ＣＡＤ装置２０は、製品形状データＳＤをＣＡＭ装置２１へ出力する。
【００８５】
ＣＡＭ装置２１は、ステップＳ２にて、製品形状データＳＤに基づいて、切削加工機１の加工プログラムＰＰ（Ｇコードを含む）を生成し、加工条件ＣＰを指定する。さらに、ＣＡＭ装置２１は加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを、切削加工機１のＮＣ装置２００の工具径補正量演算部２０１、及び、加工軌跡演算部２０２へ出力する。
【００８６】
ＮＣ装置２００において、工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ３にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡ＴＰの工具径を補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。
【００８７】
加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ２にてＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力され、ステップＳ３にて工具径補正量演算部２０１から工具径補正情報ＴＣが入力される。加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ４にて、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。
【００８８】
加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ５にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと工具径補正情報ＴＣと決定された切削加工補正条件とに基づいて、工具径補正制御信号ＴＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。
【００８９】
駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。具体的には、駆動制御部２０３は、ステップＳ６にて、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）の移動を制御するノズル駆動制御信号ＮＣＳを生成する。
【００９０】
駆動制御部２０３は、ステップＳ７にて、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳの軌跡（振動パターンＶＰ）を制御するビーム駆動制御信号ＢＣＳを生成する。さらに、駆動制御部２０３は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳを加工機本体１００へ出力し、ビーム駆動制御信号ＢＣＳを加工機本体１００の工具軌跡制御部３００へ出力する。
【００９１】
加工軌跡演算部２０２は、図６Ｂに示すフローチャートのステップＳ８にて、加工条件ＣＰに、レーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
【００９２】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームをオン／オフ制御しない。従って、加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡ＴＰはレーザビームの振動パターンＶＰに相当する。
【００９３】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームをオン／オフ制御する。加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ９にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御するビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。
【００９４】
具体的には、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。
【００９５】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器１０がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２はビーム出力制御信号ＢＯＳをレーザ発振器１０へ出力する。
【００９６】
ＮＣ装置２００は、ステップＳ１０にて、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させる同期信号ＳＳ１及びＳＳ２を、レーザ発振器１０、及び、工具軌跡制御部３００へ出力する。なお、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している場合、ステップＳ１０を省略してもよい。
【００９７】
レーザ発振器１０は、ステップＳ１１にて、ビーム出力制御信号ＢＯＳに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
【００９８】
加工機本体１００は、ステップＳ１２にて、工具軌跡制御部３００をレーザ発振器１０と同期させ、ビーム駆動制御信号ＢＣＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳが指定された振動パターンＶＰで振動するように工具軌跡制御部３００を駆動させる。切削加工機１は、ビームスポットＢＳを指定された振動パターンＶＰで振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡ＴＰを制御する。
【００９９】
加工機本体１００は、ステップＳ１３にて、ノズル駆動制御信号ＮＣＳに基づいて、ノズル１０６の移動を制御する。具体的には、加工機本体１００は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳに基づいて、ノズル１０６のノズル中心点ＣＮがノズル軌跡ＮＰ上を進行方向ＤＴに移動するようにＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させる。
【０１００】
ステップＳ１１とステップＳ１２とステップＳ１３とのタイミングは加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて制御される。切削加工機１は、ステップＳ１１〜Ｓ１３により、工具軌跡ＴＰを工具径補正値ＭＶＬまたはＭＶＲに基づいて進行方向ＤＴに移動させることにより、加工対象物Ｗを切削加工する。
【０１０１】
加工プログラムＰＰに基づく処理が完了すると、切削加工機１は加工対象物Ｗの切削加工を終了する。具体的には、切削加工機１のＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０を制御してレーザビームの制御及び射出を停止させ、加工機本体１００を制御して工具軌跡制御部３００、Ｘ軸キャリッジ１０２、及び、Ｙ軸キャリッジ１０３の駆動を停止させる。
【０１０２】
ＣＡＭ装置２１では切削工具の回転方向を指定することができる。ＣＡＭ装置２１では切削工具に相当する工具軌跡ＴＰを指定することができる。ＣＡＭ装置２１では指定された工具軌跡ＴＰを形成するためのレーザビームのビームスポットＢＳの振動パターンＶＰを指定することができる。従って、ＣＡＭ装置２１では切削工具の回転方向に相当する、振動パターンＶＰ上を振動するビームスポットＢＳの振動方向を指定することができる。
【０１０３】
ビームスポットＢＳの振動方向を指定することにより、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向、即ち順方向及び逆方向のいずれかの方向を指定することができる。順方向とは、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工するレーザビームの移動速度がノズル１０６の移動速度よりも速くなる方向である。逆方向とは、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工するレーザビームの移動速度がノズル１０６の移動速度よりも遅くなる方向である。
【０１０４】
加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工する場合、加工対象物Ｗを逆方向で切削加工する場合と比較して加工対象物Ｗに対する切削加工速度を相対的に速くすることができる。切削加工速度が遅いと加工対象物Ｗによっては切断面の加工品質を悪化させる要因となる。
【０１０５】
加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを逆方向で切削加工する場合、加工対象物Ｗを順方向で切削加工する場合と比較して加工対象物Ｗに対する切削加工速度を相対的に遅くすることができる。切削加工速度が速いと加工対象物Ｗによっては切断加工するために必要な熱量が不足し、加工対象物Ｗが精度よく切断されなかったり、ドロスと称される加工対象物Ｗの溶融物が切断部に付着したりする。
【０１０６】
従って、加工対象物Ｗまたは切削加工条件等に応じて工具軌跡ＴＰを形成するレーザビームの振動方向を制御することにより、加工対象物Ｗの切断面の加工品質の悪化、及び、加工対象物Ｗを切断加工するために必要な熱量の不足等の課題を解決することができる。
【０１０７】
加工条件ＣＰには、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向を制御する振動方向制御情報が含まれている。具体的には、加工条件ＣＰには、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。即ち、加工条件ＣＰには、振動方向制御情報と加工対象情報と切削加工情報とが含まれている。
【０１０８】
ＣＡＭ装置２１は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて工具軌跡制御部３００を制御することにより、ノズル１０６の開口部１０５より射出されるレーザビームのビームスポットＢＳの軌跡と振動方向とを制御する。
【０１０９】
具体的には、ＮＣ装置２００の加工軌跡演算部２０２は、ＣＡＭ装置２１により生成された加工プログラムＰＰと、ＣＡＭ装置２１により指定された加工条件ＣＰと、工具径補正量演算部２０１により生成された工具径補正情報ＴＣと、加工軌跡演算部２０２により左工具径補正にて切削加工するか右工具径補正にて切削加工するかのいずれかに決定された切削加工補正条件と、加工条件ＣＰに含まれている振動方向制御情報とに基づいて、工具径補正制御信号ＴＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。
【０１１０】
駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。具体的には、駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）の移動を制御するノズル駆動制御信号ＮＣＳと、レーザビームのビームスポットＢＳの軌跡（振動パターンＶＰ）と振動方向とを制御するビーム駆動制御信号ＢＣＳを生成する。さらに、駆動制御部２０３は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳを加工機本体１００へ出力し、ビーム駆動制御信号ＢＣＳを加工機本体１００の工具軌跡制御部３００へ出力する。
【０１１１】
ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいてレーザ発振器１０を制御する。具体的には、ＮＣ装置２００の加工軌跡演算部２０２は、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を指定された方向に振動するレーザビームの出力を例えばオン／オフ制御する出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２はビーム出力制御信号ＢＯＳをレーザ発振器１０へ出力する。
【０１１２】
ＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させる同期信号ＳＳ１及びＳＳ２を生成し、レーザ発振器１０及び工具軌跡制御部３００へ出力する。ＮＣ装置２００において、加工軌跡演算部２０２が同期信号ＳＳ１を生成してレーザ発振器１０へ出力し、駆動制御部２０３が同期信号ＳＳ２を生成して工具軌跡制御部３００へ出力してもよい。
【０１１３】
図７Ａ、及び、図７Ｂを用いて、加工条件ＣＰとして、レーザビームのビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンＶＰが指定され、工具軌跡ＴＰがアルファベットのＣを左右反転させた逆Ｃを描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムＰＰにＧコードとしてＧ４１（左工具径補正）が指定されている場合について説明する。
【０１１４】
図７Ａ、及び、図７Ｂは、ＧコードがＧ４１である場合のビームスポットＢＳの振動パターンＶＰ及び振動方向と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。図７Ａ、及び、図７Ｂには、振動パターンＶＳの一例として、ビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。図７Ａ、及び、図７Ｂは図３Ａに対応する。
【０１１５】
ビームスポットＢＳは振動パターンＶＰ上を回転振動する。図７Ａ、及び、図７Ｂに示す矢印は、ビームスポットＢＳの振動方向（回転方向）を示している。図７Ａ、及び、図７Ｂでは、レーザビームがＨＩＧＨレベルのオン状態であるときのビームスポットＢＳを実線の円で示し、ＬＯＷレベルのオフ状態であるときのビームスポットＢＳを破線の円で示している。
【０１１６】
符号ＴＰは工具軌跡を示している。レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している状態において、図７Ａ、図７Ｂ、または、図４Ａに示すように、レーザビームは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１に対応する開始時点ＳＴ１にてオン状態となり、振動パターンＶＰ上の終了位置ＥＰ１に対応する終了時点ＥＴ１にてオフ状態となる。
【０１１７】
従って、図７Ａ、及び、図７Ｂに示す工具軌跡ＴＰは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１から終了位置ＥＰ１までのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図７Ａは終了位置ＥＰ１が加工面形成位置ＭＰＬに対応する場合を示している。図７Ｂは開始位置ＳＰ１が加工面形成位置ＭＰＬに対応する場合を示している。
【０１１８】
ＣＡＭ装置２１では、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかを指定することができる。加工条件ＣＰには加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。
【０１１９】
ＣＡＭ装置２１は、加工プログラムＰＰ及び加工条件ＣＰを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。ＮＣ装置２００は、Ｇコードを翻訳し、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと翻訳されたＧコードＧ４１とに基づいて、工具軌跡制御部３００を制御する。
【０１２０】
振動方向制御情報として、図７Ａまたは図７Ｂに示すように加工面形成位置ＭＰＬにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、ＮＣ装置２００は、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を右回りまたは左回りに振動するように工具軌跡制御部３００を制御する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御する。
【０１２１】
これにより、加工機本体１００は、逆Ｃ形状を有する工具軌跡ＴＰを工具径補正値ＭＶＬに基づいて進行方向ＤＴに移動させることにより、加工対象物Ｗを加工面形成位置ＭＰＬにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
【０１２２】
図８、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、及び、図９Ｅを用いて、加工面形成位置ＭＰＬにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向が順方向に指定され、かつ、切削加工の進行方向ＤＴが切削加工中に変更される場合について説明する。図８は、図７Ａに示す工具軌跡ＴＰを用いて加工面形成位置ＭＰＬにて加工対象物Ｗを水平方向（＋Ｘ方向）に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向（−Ｙ方向）に切削加工する場合を示している。
【０１２３】
図９Ａは、レーザビームがオン状態となる期間と振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置との関係を示している。図９Ｂ〜図９Ｅは、レーザビームのパルス駆動と振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置との関係を示している。図９Ａ〜図９Ｅの縦軸はレーザビームの出力値（相対値）を示し、横軸は振動パターンＶＰ上のビームスポットＢＳの位置を示している。
【０１２４】
図９Ａは、図８に対応し、図７Ａに示す工具軌跡ＴＰを用いて加工面形成位置ＭＰＬにて加工対象物Ｗを水平方向に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向に切削加工する場合を示している。
【０１２５】
図７Ａに示す工具軌跡ＴＰを用いて加工面形成位置ＭＰＬにて加工対象物Ｗを切削加工する場合、図４Ａに示すようにレーザビームの出力がオン／オフ制御されている状態において、駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を制御する。
【０１２６】
図８に示すように、図７Ａに示す工具軌跡ＴＰを用いて加工対象物Ｗを水平方向（＋Ｘ方向）に切削加工し、さらに円弧状に切削加工し、さらに垂直方向（−Ｙ方向）に切削加工する場合について説明する。
【０１２７】
工具軌跡ＴＰを形成するビームスポットＢＳの移動速度は、ノズル１０６の移動速度と比較して速いため、駆動制御部２０３は、レーザビームの位相を切削加工の進行方向ＤＴに応じて連続的に制御することができる。説明をわかりやすくするために、図８には、切削加工の進行方向ＤＴに応じてレーザビームの位相が連続的に変更されている工具軌跡ＴＰのうちの４つの工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄのみを示している。
【０１２８】
図８に示す工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄは、図７Ａに示す工具軌跡ＴＰに対応する。＋Ｘ方向を基準とした場合、工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄの切削加工の進行方向ＤＴの＋Ｘ方向に対する角度は、例えば０°、３０°、６０°、及び、９０°である。図９Ａは、工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄに相当するレーザビームがオン状態となる期間のみを示している。
【０１２９】
加工対象物Ｗを水平方向（ＤＴ＝０°）に切削する場合、駆動制御部２０３は、工具軌跡制御部３００を制御し、図９Ｂに示すように、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の２７０°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、９０°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡ＴＰａを形成する。図９Ｂは図５Ａに相当する。
【０１３０】
＋Ｘ方向に対して進行方向ＤＴの角度が３０°（ＤＴ＝３０°）である場合、駆動制御部２０３は、工具軌跡制御部３００を制御し、図９Ｃに示すように、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の３００°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、１２０°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡ＴＰｂを形成する。即ち、駆動制御部２０３は、工具軌跡ＴＰａ（θａ＝０°）に対して進行方向ＤＴに応じて３０°（θｂ＝３０°）シフトした工具軌跡ＴＰｂを形成する。
【０１３１】
＋Ｘ方向に対して進行方向ＤＴの角度が６０°（ＤＴ＝６０°）である場合、駆動制御部２０３は、工具軌跡制御部３００を制御し、図９Ｄに示すように、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の３３０°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、１５０°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡ＴＰｃを形成する。即ち、駆動制御部２０３は、工具軌跡ＴＰａに対して進行方向ＤＴに応じて６０°（θｃ＝６０°）シフトした工具軌跡ＴＰｃを形成する。
【０１３２】
加工対象物Ｗを垂直方向（ＤＴ＝９０°）に切削する場合、駆動制御部２０３は、工具軌跡制御部３００を制御し、図９Ｅに示すように、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上の０°の位置に到達した時点でレーザビームがオン状態となり、１８０°の位置に到達した時点でレーザビームがオフ状態となる工具軌跡ＴＰｄを形成する。図９Ｅは図５Ｂに相当する。即ち、駆動制御部２０３は、工具軌跡ＴＰａに対して進行方向ＤＴに応じて９０°（θｄ＝９０°）シフトした工具軌跡ＴＰｄを形成する。
【０１３３】
説明をわかりやすくするために、図８及び図９Ａ〜図９Ｅでは４つの工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄについて説明したが、実際には、駆動制御部２０３は、切削加工の進行方向ＤＴに応じて工具軌跡ＴＰを連続的に変更させる。従って、工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄでは進行方向ＤＴが連続的に変更されているため、実際には、各工具軌跡ＴＰａ、ＴＰｂ、ＴＰｃ、及び、ＴＰｄの開始角度及び終了角度は進行方向ＤＴに応じて経時的に変更される。
【０１３４】
従って、駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Ｗを切削加工する進行方向ＤＴに応じて制御することができる。これにより、切削加工機１は、切削加工中に進行方向ＤＴが変更された場合においても、進行方向ＤＴに対して工具軌跡ＴＰの形状を一定にすることができる。
【０１３５】
図１０Ａ、及び、図１０Ｂを用いて、加工条件ＣＰとして、レーザビームのビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンＶＰが指定され、工具軌跡ＴＰがアルファベットのＣを左右反転させた逆Ｃを描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムＰＰにＧコードとしてＧ４２（右工具径補正）が指定されている場合について説明する。
【０１３６】
図１０Ａ、及び、図１０Ｂは、ＧコードがＧ４２である場合のビームスポットＢＳの振動パターンＶＰ及び振動方向と工具軌跡ＴＰとの関係を示している。図１０Ａ、及び、図１０Ｂには、振動パターンＶＳの一例として、ビームスポットＢＳが回転方向に振動する振動パターンを一点鎖線で示している。図１０Ａ、及び、図１０Ｂは図３Ａに対応する。
【０１３７】
ビームスポットＢＳは振動パターンＶＰ上を回転振動する。図１０Ａ、及び、図１０Ｂに示す矢印は、ビームスポットＢＳの振動方向（回転方向）を示している。図１０Ａ、及び、図１０Ｂでは、レーザビームがＨＩＧＨレベルのオン状態であるときのビームスポットＢＳを実線の円で示し、ＬＯＷレベルのオフ状態であるときのビームスポットＢＳを破線の円で示している。
【０１３８】
符号ＴＰは工具軌跡を示している。レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している状態において、図１０Ａ、図１０Ｂ、または、図４Ａに示すように、レーザビームは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１に対応する開始時点ＳＴ１にてオン状態となり、振動パターンＶＰ上の終了位置ＥＰ１に対応する終了時点ＥＴ１にてオフ状態となる。
【０１３９】
従って、図１０Ａ、及び、図１０Ｂに示す工具軌跡ＴＰは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ１から終了位置ＥＰ１までのビームスポットＢＳの軌跡に相当する。図１０Ａは終了位置ＥＰ１が加工面形成位置ＭＰＲに対応する場合を示している。図１０Ｂは開始位置ＳＰ１が加工面形成位置ＭＰＲに対応する場合を示している。
【０１４０】
ＮＣ装置２００は、Ｇコードを翻訳し、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと翻訳されたＧコードＧ４２とに基づいて、工具軌跡制御部３００を制御する。振動方向制御情報として、図１０Ａまたは図１０Ｂに示すように加工面形成位置ＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、ＮＣ装置２００は、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を左回りまたは右回りに振動するように工具軌跡制御部３００を制御する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御する。
【０１４１】
これにより、加工機本体１００は、逆Ｃ形状を有する工具軌跡ＴＰを工具径補正値ＭＶＲに基づいて進行方向ＤＴに移動させることにより、加工対象物Ｗを加工面形成位置ＭＰＲにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
【０１４２】
ＧコードがＧ４２である場合においても、ＧコードがＧ４１である場合と同様に、駆動制御部２０３は、ビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Ｗを切削加工する進行方向ＤＴに応じて制御することができる。これにより、切削加工中に進行方向ＤＴが変更された場合においても、進行方向ＤＴに対して工具軌跡ＴＰの形状を一定にすることができる。
【０１４３】
図１１Ａ、図１１Ｂ、及び、図１２を用いて、加工条件ＣＰとして、レーザビームのビームスポットＢＳが数字の８を描くように振動する振動パターンＶＰが指定され、工具軌跡ＴＰが逆Ｃを連続して描く形状となるようにレーザビームの出力を制御する出力制御情報が含まれ、かつ、加工プログラムＰＰにＧコードとしてＧ４１またはＧ４２が指定されている場合について説明する。
【０１４４】
図１１Ａ、及び、図１１Ｂは、振動パターンＶＳの一例として、ビームスポットＢＳが数字の８を描く形状を有する振動パターンを示している。なお、ビームスポットＢＳの振動パターンＶＰは非円形状を含む自由形状であればよい。
【０１４５】
図１２は、図４Ａまたは図４Ｂに対応し、レーザビームのパルス駆動の周期を示している。図１２の縦軸はレーザビームの出力値（相対値）を示し、横軸は時間軸を示している。図１２に示す符号１ＰＲＤはパルス駆動における１周期を示している。
【０１４６】
図１１Ａ、図１１Ｂ、または、図１２に示すように、レーザビームは、振動パターンＶＰ上の開始位置ＳＰ３に対応する開始時点ＳＴ３にてオン状態となり、第１の途中位置ＳＰ４に対応する第１の途中時点ＳＴ４にてオフ状態となり、第２の途中位置ＳＰ５に対応する第２の途中時点ＳＴ５にてオン状態となり、第３の途中位置ＳＰ６に対応する第３の途中時点ＳＴ６にてオフ状態となる。
【０１４７】
図１１Ａは、開始位置ＳＰ３及び第２の途中位置ＳＰ５がノズル中心点ＣＮ及び制御中心点ＣＬに対応し、第１の途中位置ＳＰ４が加工面形成位置ＭＰＬに対応し、第３の途中位置ＳＰ６が加工面形成位置ＭＰＲに対応する場合を示している。図１１Ｂは、開始位置ＳＰ３が加工面形成位置ＭＰＲに対応し、第１及び第３の途中位置ＳＰ４及びＳＰ６がノズル中心点ＣＮ及び制御中心点ＣＬに対応し、第２の途中位置ＳＰ５が加工面形成位置ＭＰＬに対応する場合を示している。
【０１４８】
ＣＡＭ装置２１は、加工プログラムＰＰ及び加工条件ＣＰを切削加工機１のＮＣ装置２００へ出力する。加工条件ＣＰには加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。ＮＣ装置２００は、Ｇコードを翻訳し、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰと翻訳されたＧコードＧ４１またはＧ４２とに基づいて、工具軌跡制御部３００を制御する。
【０１４９】
振動方向制御情報として、図１１Ａまたは図１１Ｂに示すように加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向が順方向または逆方向に指定されている場合、ＮＣ装置２００は、ビームスポットＢＳが振動パターンＶＰ上を加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて順方向または逆方向に移動するように工具軌跡制御部３００を制御する。ＮＣ装置２００は、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御する。
【０１５０】
これにより、加工機本体１００は、逆Ｃを連続して描く形状を有する工具軌跡ＴＰを工具径補正値ＭＶＬまたはＭＶＲに基づいて進行方向ＤＴに移動させることにより、加工対象物Ｗを加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて順方向または逆方向にて切削加工する。
【０１５１】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すフローチャートを用いて、加工条件ＣＰとして振動方向制御情報が設定されている場合の切削加工方法の一例を説明する。図１３Ａ及び図１３Ｂは図６Ａ及び図６Ｂに対応する。
【０１５２】
ＣＡＤ装置２０は、図１３Ａに示すフローチャートのステップＳ２１にて、最終加工製品の寸法及び形状を含む製品形状情報に基づいて製品形状データＳＤを生成する。さらに、ＣＡＤ装置２０は、製品形状データＳＤをＣＡＭ装置２１へ出力する。
【０１５３】
ＣＡＭ装置２１は、ステップＳ２２にて、製品形状データＳＤに基づいて、切削加工機１の加工プログラムＰＰ（Ｇコードを含む）を生成し、加工条件ＣＰを指定する。加工条件ＣＰには、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを順方向で切削加工するか逆方向で切削加工するかが指定された振動方向制御情報が含まれている。さらに、ＣＡＭ装置２１は加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとを、切削加工機１のＮＣ装置２００の工具径補正量演算部２０１、及び、加工軌跡演算部２０２へ出力する。
【０１５４】
ＮＣ装置２００において、工具径補正量演算部２０１は、ステップＳ２３にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、工具軌跡ＴＰの工具径を補正するための工具径補正情報ＴＣを生成する。さらに、工具径補正量演算部２０１は、工具径補正情報ＴＣを加工軌跡演算部２０２へ出力する。
【０１５５】
加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ２２にてＣＡＭ装置２１から加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとが入力され、ステップＳ２３にて工具径補正量演算部２０１から工具径補正情報ＴＣが入力される。加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ２４にて、加工プログラムＰＰに含まれているＧコードを翻訳する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、翻訳結果に基づいて、左工具径補正にて切削加工するか、右工具径補正にて切削加工するかのいずれかの切削加工補正条件を決定する。
【０１５６】
加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ２５にて、加工プログラムＰＰと、加工条件ＣＰと、工具径補正情報ＴＣと、ステップＳ２４にて決定された切削加工補正条件と、加工条件ＣＰに含まれている振動方向制御情報とに基づいて、工具径補正制御信号ＴＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２は、工具径補正制御信号ＴＳを駆動制御部２０３へ出力する。
【０１５７】
駆動制御部２０３は、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、加工機本体１００を制御する駆動制御信号ＣＳを生成する。具体的には、駆動制御部２０３は、ステップＳ２６にて、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、ノズル１０６（ノズル中心点ＣＮ）の移動を制御するノズル駆動制御信号ＮＣＳを生成する。
【０１５８】
駆動制御部２０３は、ステップＳ２７にて、工具径補正制御信号ＴＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳの軌跡（振動パターンＶＰ）と振動方向とを制御するビーム駆動制御信号ＢＣＳを生成する。さらに、駆動制御部２０３は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳを加工機本体１００へ出力し、ビーム駆動制御信号ＢＣＳを加工機本体１００の工具軌跡制御部３００へ出力する。
【０１５９】
加工軌跡演算部２０２は、図１３Ｂに示すフローチャートのステップＳ２８にて、加工条件ＣＰに、レーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とオフ状態となる終了位置に対応する終了時点とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。または、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰに対してレーザビームがオン状態となる開始位置に対応する開始時点とパルス駆動におけるデューティ比とが設定された出力制御情報が含まれているか否かを認識する。
【０１６０】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームをオン／オフ制御しない。従って、加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれていない場合には、工具軌跡ＴＰはレーザビームの振動パターンＶＰに相当する。
【０１６１】
加工条件ＣＰに出力制御情報が含まれている場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザ発振器１０から射出されるレーザビームをオン／オフ制御する。加工軌跡演算部２０２は、ステップＳ２９にて、加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて、レーザ発振器１０を制御するビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。具体的には、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、所定の終了位置でレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。
【０１６２】
レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが互いに同期し、かつ、レーザ発振器１０がパルス駆動する場合、加工軌跡演算部２０２は、レーザビームの振動パターンＶＰ上の所定の開始位置でレーザビームがオン状態となり、パルス駆動におけるデューティ比に応じてレーザビームがオフ状態となるように設定された出力制御情報を含むビーム出力制御信号ＢＯＳを生成する。さらに、加工軌跡演算部２０２はビーム出力制御信号ＢＯＳをレーザ発振器１０へ出力する。
【０１６３】
ＮＣ装置２００は、ステップＳ３０にて、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とを同期させる同期信号ＳＳ１及びＳＳ２を、レーザ発振器１０、及び、工具軌跡制御部３００へ出力する。なお、レーザ発振器１０と工具軌跡制御部３００とが同期している場合、ステップＳ１０を省略してもよい。
【０１６４】
レーザ発振器１０は、ステップＳ３１にて、ビーム出力制御信号ＢＯＳに基づいて、レーザビームが開始時点にてオン状態となり、デューティ比に対応する終了時点にてオフ状態となるように、レーザビームの出力を制御する。
【０１６５】
加工機本体１００は、ステップＳ３２にて、工具軌跡制御部３００をレーザ発振器１０と同期させ、ビーム駆動制御信号ＢＣＳに基づいて、レーザビームのビームスポットＢＳが、指定された振動パターンＶＰ上を指定された振動方向で振動するように工具軌跡制御部３００を駆動させる。切削加工機１は、ビームスポットＢＳを、指定された振動パターンＶＰ上を指定された振動方向で振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡ＴＰを制御する。
【０１６６】
加工機本体１００は、ステップＳ３３にて、ノズル駆動制御信号ＮＣＳに基づいて、ノズル１０６の移動を制御する。具体的には、加工機本体１００は、ノズル駆動制御信号ＮＣＳに基づいて、ノズル１０６のノズル中心点ＣＮがノズル軌跡ＮＰ上を進行方向ＤＴに移動するようにＸ軸キャリッジ１０２及びＹ軸キャリッジ１０３を駆動させる。
【０１６７】
ステップＳ３１とステップＳ３２とステップＳ３３とのタイミングは加工プログラムＰＰと加工条件ＣＰとに基づいて制御される。切削加工機１は、ステップＳ３１〜Ｓ３３により、工具軌跡ＴＰを工具径補正値ＭＶＬまたはＭＶＲに基づいて進行方向ＤＴに移動させることにより、加工対象物Ｗを切削加工する。
【０１６８】
加工プログラムＰＰに基づく処理が完了すると、切削加工機１は加工対象物Ｗの切削加工を終了する。具体的には、切削加工機１のＮＣ装置２００は、レーザ発振器１０を制御してレーザビームの制御及び射出を停止させ、加工機本体１００を制御して工具軌跡制御部３００、Ｘ軸キャリッジ１０２、及び、Ｙ軸キャリッジ１０３の駆動を停止させる。
【０１６９】
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具軌跡ＴＰに基づく補正情報とノズル軌跡ＮＰに基づく補正情報とを含む工具径補正情報ＴＣを生成する。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、工具径補正情報ＴＣに基づいて加工ユニット１０４の駆動と工具軌跡制御部３００の駆動とを制御することにより、ノズル軌跡ＮＰと工具軌跡ＴＰとを制御する。従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工跡が非円形状であっても、切削工具の工具径を精度よく補正することができる。
【０１７０】
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、レーザビームのビームスポットＢＳを指定された振動パターンＶＰで振動させ、かつ、レーザビームの出力を制御することにより、工具軌跡ＴＰの形状を制御する。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、指定された振動パターンで振動するビームスポットＢＳに対して、工具軌跡ＴＰに対応する所定の期間だけレーザビームをオン状態とする。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、高出力のレーザビームを所定の期間だけ加工対象物Ｗに照射することができるので、加工対象物Ｗを精度よく切削加工することができる。
【０１７１】
レーザビームの出力を制御しないと、工具軌跡ＴＰの形状によって、工具軌跡制御部３００のガルバノスキャナユニット３４０が駆動するときに負荷が生じる場合がある。例えば、工具軌跡ＴＰがアルファベットのＣまたは逆Ｃを描く形状を有する場合、振動パターンＶＰを円形状とすることにより、振動パターンＶＰをアルファベットのＣまたは逆Ｃを描く形状とする場合と比較して、ガルバノスキャナユニット３４０が駆動するときに生じる負荷を低減することができる。
【０１７２】
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、加工面形成位置ＭＰＬまたはＭＰＲにおいて加工対象物Ｗを切削加工する方向が指定された振動方向制御情報が加工条件ＣＰに含まれている場合、振動方向制御情報に基づいて、ビームスポットＢＳが指定された振動パターンＶＰ上を指定された方向に振動するようにレーザビームを制御する。これにより、加工対象物Ｗを、指定された工具軌跡ＴＰと、加工面形成位置ＭＰＬ及びＭＰＲの少なくともいずれかにおいて順方向または逆方向に指定された切削方向とによって切削加工することができる。
【０１７３】
本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、駆動制御部２０３がビーム駆動制御信号ＢＣＳにより工具軌跡制御部３００を制御することによって、レーザビームの位相を、加工対象物Ｗを切削加工する進行方向ＤＴに応じて制御することができる。従って、本実施形態の切削加工機及び切削加工方法によれば、切削加工中に進行方向ＤＴが変更された場合においても、進行方向ＤＴに対して工具軌跡ＴＰの形状を一定にすることができる。
【０１７４】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態の切削加工機及び切削加工方法では、レーザ加工機及びレーザ加工方法を例に挙げて説明したが、本発明は例えばウォータジェット加工機に対しても適用可能である。
【符号の説明】
【０１７５】
１  切削加工機
１０  レーザ発振器
１００  加工機本体
１０４  加工ユニット
２００  ＮＣ装置
２０１  工具径補正量演算部
２０２  加工軌跡演算部
２０３  駆動制御部
３００  工具軌跡制御部
ＢＣＳ  ビーム駆動制御信号
ＢＯＳ  ビーム出力制御信号
ＣＰ  加工条件
ＰＰ  加工プログラム
ＴＣ  工具径補正情報
ＴＰ  工具軌跡
ＴＳ  工具径補正制御信号
ＶＰ  振動パターン
Ｗ  加工対象物
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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