(57)【要約】【課題】被加工物の厚みや硬度のばらつきに拘らず、加工負荷を高精度に事前予測することができ、加工能率向上と加工精度維持とを両立させることができる工作機械の制御装置およびそれを備えた工作機械を提供することを目的としている。【解決手段】工作機械１００は、被加工物を切削加工する切れ刃１０１と、切れ刃１０１を保持・固定するホルダ１０２と、切れ刃１０１を回転させる主軸モータ１０３と、主軸モータ１０３を移動させる駆動ステージ１０４と、主軸モータ１０３に電力を供給するインバータ１０５と、駆動ステージ１０４に送り速度を指示する加工機ＮＣ１０６と、切れ刃が受ける加工負荷（切削抵抗値）を測定する切削抵抗測定器１０７と、加工機ＮＣ１０６に適正な送り速度を指示する制御装置２００と、被加工物１１０を載置する被加工物載置台１０９と、で構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の切れ刃を有する工具による被加工物の加工時の加工負荷を測定する負荷測定手段と、
加工の開始経過時間後の前記被加工物に同時に接触する前記切れ刃の数を算出する接触切れ刃数演算手段と、
前記負荷測定手段により測定された加工負荷と前記接触切れ刃数演算手段により算出される前記同時に接触する切れ刃の数とに基づいて、前記同時に接触する切れ刃の増加数に応じて加工負荷を予測する負荷予測手段と、
前記予測された加工負荷に応じて加工条件を変更する加工条件変更手段と、を備えたことを特徴とする工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記加工条件変更手段で変更される加工条件が、前記被加工物に対する前記工具の移動速度であ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】
前記負荷測定手段が、前記工具に掛かる加工負荷を測定する切削抵抗測定器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
前記負荷測定手段が、前記工具を回転駆動させるモータに流れる電流を測定する電流測定器であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項５】
前記負荷予測手段は、前記接触切れ刃数演算手段により前記同時に接触する切れ刃の数の増加が予測される前記加工の開始経過時間後に前記電流測定器にて測定される電流値に基づいて、前記同時に接触する切れ刃の数の増加数に応じて電流値を算出し、前記加工負荷を予測することを特徴とする請求項４に記載の工作機械の制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工作機械の制御装置を備えたことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具により被加工物を切削加工する工作機械の制御装置およびそれを備えた工作機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削加工においては、切削工具を被加工物に対して所定の相対速度を持って接触させることにより被加工物の一部を除去し、所要の形状を得ることが要求される。切削工具の中でも、フライスやエンドミルは回転体に複数の切れ刃を持たせることで加工能率を高めている。しかし、加工能率を上げようとすると加工負荷が上昇し、ワーク・切削工具の変形や振動が発生して加工精度を損なう場合がある。この問題に対し、加工負荷が一定範囲に収まるように加工条件を変更する種々の対策がなされている。
【０００３】
このような問題の対策として、特許文献１に示される加工負荷監視方式では、切削条件により加工負荷のばらつきによる誤判定を減少させるために加工負荷の監視を行っている。具体的には、数値制御工作機械の加工負荷を監視する加工負荷の監視は、試切削時の複数回の加工負荷のサンプリングデータから、加工負荷の基準データと分散を求め、その分散の値を用いてサンプリングデータのばらつきに応じたしきい値を設定し、負荷監視手段により、基準データと加工負荷の実測データとを一定時間毎に比較して、その差がしきい値を超えたか否かを検出することによって行っている。すなわち、製品を実際に加工する前に試し加工を多数行い、その際の加工負荷から製品加工時の加工負荷を予測し、加工条件を変更するものである。
【０００４】
また、特許文献２に示されるＮＣ工作機械の送り軸制御方法および装置では、加工負荷による工具の切れ刃部の変位量が目標変位量を越えないようにするＮＣ工作機械の送り速度制御を行っている。負荷演算部１１は、ワーク形状、工具形状等の加工データと、主軸回転速度、送り速度等の加工条件と、送り軸の位置指令とから実加工に先行して逐次工具に作用する負荷を演算する。その結果を受けて変位量演算手段１３は、工具の切れ刃部の予測変位量を算出し、送り速度制御手段１５でその予測変位量と目標加工精度に対応した工具の切れ刃部の目標変位量とを比較し、その比較結果に応じて送り速度制御を行っている。こちらは、実際に製品を加工する際の工具切れ刃の変位量を測定し、その変位量が設定値を越えないように送り速度を制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１３２４４０号公報
【特許文献２】特開平９−４７９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の特許文献１の加工負荷監視方式では、試し加工を行って測定した加工負荷に基づいて実際の加工条件を決定しているため、試し加工時と実際の加工時の被加工物の厚みや硬度のばらつきがあった場合には、加工負荷の予測精度が低下するという問題点があった。
【０００７】
また、従来の特許文献２のＮＣ工作機械の送り軸制御方法および装置では、実際の加工時に測定された加工負荷に基づいて加工条件を変更する場合には、加工条件変更が間に合わずに過大な加工負荷が作用して加工精度を損なう場合があるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、被加工物の厚みや硬度のばらつきに拘らず、加工負荷を高精度に事前予測することができ、加工能率向上と加工精度維持とを両立させることができる工作機械の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る工作機械の制御装置は、複数の切れ刃を有する工具による被加工物の加工時の加工負荷を測定する負荷測定手段と、加工の開始経過時間後の前記被加工物に同時に接触する前記切れ刃の数を算出する接触切れ刃数演算手段と、前記負荷測定手段により測定された加工負荷と前記接触切れ刃数演算手段により算出される前記同時に接触する切れ刃の数とに基づいて、前記同時に接触する切れ刃の増加数に応じて加工負荷を予測する負荷予測手段と、前記予測された加工負荷に応じて加工条件を変更する加工条件変更手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項６に係る工作機械は、前記工作機械の制御装置を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の工作機械の制御装置によれば、実加工時の加工負荷（切削抵抗値）を用いて、高精度の負荷予測に基づいて切削加工を行っているため、被加工物の硬度や厚みのばらつきに拘らず、かつ過大な加工負荷が発生する前に加工条件を変更できるため過負荷が作用することによる加工不良の発生を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る工作機械の制御装置が適用される工作機械の全体概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る工作機械の制御装置の構成を構成する信号処理装置の概略構成図である。
【図３】実施の形態１における加工時の切削工具の動きを示す模式図である。
【図４】実施の形態１における計算により求めた加工の開始経過時間と切削抵抗値との関係を示す図である。
【図５】実施の形態１における計算により求めた切削工具の送り速度と切削抵抗値との関係を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る工作機械の制御装置が適用される工作機械の全体概略構成図である。
【図７】実施の形態２に係る工作機械の制御装置の構成を構成する信号処理装置の概略構成図である。
【図８】実施の形態２における加工の開始経過時間と供給される主軸モータ電流値との関係を示す図である。
【図９】図８の一部を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の工作機械の制御装置では、実加工時の加工負荷を用いて、被加工物の厚みや硬度にばらつきがあっても、高精度の負荷予測に基づいて過大な負荷変動が発生する前に加工条件を変更し、過負荷による加工不良の発生を抑制することができる効果を有するもので、被加工物の厚みや硬度のばらつきに拘らず、加工能率向上と加工精度維持とを両立させることができるものである。以下、本発明の実施の形態に係る工作機械の制御装置について、図１から図８を参照して説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る工作機械の制御装置が適用される工作機械の全体概略構成図であり、図２は、実施の形態１に係る工作機械の制御装置の構成を構成する信号処理装置の概略構成図である。図３は、実施の形態１における加工時の切削工具の動きを示す模式図であり、図４は、計算により求めた加工の開始経過時間と切削抵抗値との関係を示す図である。また、図５は、計算により求めた切削工具の送り速度と切削抵抗値との関係を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、実施の形態１に適用される工作機械１００は、被加工物を切削加工する切れ刃１０１と、切れ刃１０１を保持・固定するホルダ１０２（切れ刃１０１とホルダ１０２を合わせたものを工具と称する。）と、切れ刃１０１を回転させる主軸モータ１０３と、主軸モータ１０３を移動させる駆動ステージ１０４と、主軸モータ１０３に電力を供給するインバータ１０５と、駆動ステージ１０４に送り速度を指示する加工機ＮＣ１０６と、切れ刃が受ける加工負荷（切削抵抗値）を測定する切削抵抗測定器（負荷測定手段）１０７と、加工機ＮＣ１０６に適正な送り速度を指示する制御装置２００と、被加工物１１０を載置する被加工物載置台１０９と、で構成されている。
【００１６】
また、図２に示すように、実施の形態１の工作機械の制御装置２００は、工具情報、被加工物情報、加工条件のデータを受け入れるデータ入力部２０１と、これらの情報を記憶するデータ記憶部２０２と、これらの情報により同時に接触する切れ刃１０１の刃数を算出する接触切れ刃数演算部（接触切れ刃数演算手段）２０３と、切削抵抗測定器１０７で測定された切削抵抗値と接触切れ刃数演算部２０３で算出された同時に接触する切れ刃数とから必要な切削抵抗値を算出する切削抵抗値演算部（負荷予測手段）２０７と、算出された切削抵抗値から駆動ステージ１０４の送り速度を算出する送り速度演算部（加工条件変更手段）２０５と、算出された送り速度に基づいて加工機ＮＣ１０６に送り速度の変更を指示する送り速度の変更指示部２０６と、で構成されている。
【００１７】
次に、実施の形態１に係る工作機械および制御装置の動作について、図１から図５を参照して説明する。
【００１８】
まず、工作機械１００における動作について説明する。インバータ１０５から供給される電力により主軸モータ１０３が回転され、それに連動してホルダ１０２およびホルダ１０２に取り付けられた切れ刃１０１が回転される。切れ刃１０１が回転している状態で加工機ＮＣ１０６からの指示により駆動ステージ１０４が移動され、切れ刃１０１が被加工物１１０に対して所定の送り速度Ｆで接触することで被加工物１１０の一部を切削加工する。このとき、工具が受ける加工負荷（切削抵抗値）を切削抵抗測定器１０７により測定し、測定された切削抵抗値を制御装置２００へ転送する。制御装置２００では、受け取った切削抵抗値と加工条件などの情報から演算処理により適正な送り速度を算出し、加工機ＮＣ１０６にこの送り速度を転送する。これに基づいて、加工機ＮＣ１０６は、駆動ステージ１０４に送り速度を指示する。これにより、被加工物１１０は、切れ刃１０１により所定の切削加工が行われる。
【００１９】
次に、制御装置２００における動作について説明する。データ入力部２０１は、制御装置２００に必要な工具情報、被加工物情報、加工条件などの情報をオペレータが入力する部分である。本実施の形態では、正面フライス加工を例に挙げており、工具情報は工具径Ｄと切れ刃数ｚ、被加工物情報は切削幅Ｗ、加工条件は工具回転数Ｓと工具送り速度Ｆである。なお、加工条件は制御装置２００によって加工中に変更されるため、ここでは工具が被加工物１１０に接触する前のエアカット条件を指す。
【００２０】
データ記憶部２０２は、データ入力部２０１に入力された情報を記憶し、接触切れ刃数
演算部２０３は、データ記憶部２０２で記憶された情報に基づき、工具が被加工物１１０に接触を開始（加工の開始）してからの経過時間ｔと同時に接触する切れ刃数ｎとの関係を算出する。切削抵抗値演算部２０７は、算出された同時に接触する切れ刃数ｎと測定された切削抵抗値Ｒとに基づき、測定時点以降で、同時に接触する切れ刃数ｎが最大となる場合の切削抵抗値Ｒの予測値Ｒｍａｘを算出する。送り速度演算部２０５は、算出された切削抵抗値Ｒｍａｘが所定値（切削不良が発生する切削抵抗値Ｒｆ）以下となるような送り速度Ｆを算出し、送り速度変更指示部２０６は、算出された送り速度Ｆとなるように加工機ＮＣ１０６に指示する。
【００２１】
続いて、加工の進行と同時に接触する切れ刃数ｎとの関係について、図３の模式図を用いて説明する。ここでは、工具の切れ刃１０１の進行方向（Ｘ軸）に対して垂直な断面図（Ｚ軸面）を示す。まず、被加工物１１０に対し、回転しながら図３（ａ）のように被加工物１１０に接近していく。このとき、切れ刃１０１と被加工物１１０は接触しておらず、同時に接触する切れ刃数は、ｎ＝０である。
【００２２】
さらに、工具の切れ刃１０１が、被加工物１１０との接触を開始し、図３（ｂ）のように、接触角θが切れ刃１０１同士の開き角αよりも小さい間は、切れ刃１０１が接触している状態と、していない状態とが交互に現れ、同時に接触する切れ刃数は、ｎ＝０あるいは１となる。また、工具の切れ刃１０１が、被加工物１１０に向かって進むにつれて、同時に接触する切れ刃数が、ｎ＝０の時間に比べてｎ＝１の時間の割合が増加する。なお、切れ刃１０１の開き角αは、刃数ｚを用いて、α＝２π／ｚ（ｒａｄ）で表される。
【００２３】
次に、接触角θが、切れ刃１０１の開き角αを越えると複数の切れ刃１０１が、同時に接触するようになる。図３（ｃ）に示すように、α＜θ＜２αの条件においては、同時に接触する切れ刃数は、ｎ＝１あるいは２であり、図３（ｄ）に示すように、２α＜θ＜３αの条件においては、同時に接触する切れ刃数は、ｎ＝２あるいは３となる。それ以降についても、同様の関係を維持して同時に接触する切れ刃の数ｎは増加していく。ただし、切削幅Ｗが一定値になると接触角θが変化しなくなるため同時に接触する切れ刃数の増加も止まる。そのときの接触角θは、工具直径をＤとするとき、θ＝２ｓｉｎ−１（Ｗ／Ｄ）で求めることができる。
【００２４】
なお、同時に接触する切れ刃の数ｎが変化する加工の開始からの経過時間ｔｎは、次式で表される。
ｔｎ＝３０×Ｄ×（１−ＣＯＳ（ｎπ／ｚ））／Ｆ                    （１）
ここで、ｎは、１，・・，ｍ−１（ｍ：同時に接触する最大の切れ刃数）、Ｄ＞Ｗｄ（Ｗｄ：被加工物の幅）とする。
【００２５】
具体的な実施例として、図４を用いて、同時に接触する切れ刃数ｎと切削抵抗値Ｒとの関係について説明する。このグラフでは、横軸に工具（切れ刃１０１）が、被加工物１１０に接触を開始してからの経過時間ｔ、縦軸に切削抵抗値Ｒの計算結果を示している。加工条件としては、切削幅Ｗ＝７７ｍｍ、工具径Ｄ＝１００ｍｍ、切れ刃数ｚ＝８、工具回転数Ｓ＝３８２ｒｐｍ、工具送り速度Ｆ＝８５６ｍｍ／ｍｉｎ、軸方向切込みｇ＝３ｍｍとした。接触開始（加工開始）直後は、同時に接触する切れ刃数は、ｎ＝０あるいは１であり、切削抵抗が発生している領域では、ｎ＝１となっている。工具の送りが進行するにつれ、切削抵抗が発生している時間が長くなっていき、ｔ１＝０．３ｓｅｃ前後で、ｎ＝１から２に変化する。この領域も同様に工具の送りの進行に伴い、ｎ＝２の時間が長くなっていく。さらに、ｔ２＝１．１ｓｅｃ前後で、ｎ＝２から３に変化する。この領域も同様に、ｎ＝３の時間が長くなっていくが、ｔ＝１．２６ｓｅｃで切削幅７７ｍｍに到達し、その後は定常状態となる。
【００２６】
本実施例では、上記の結果に基づいて、ｎ＝１もしくは２における最大の切削抵抗値Ｒ１もしくはＲ２から同時に接触する最大切れ刃数ｍ（この例では、ｎ＝３）における最大の切削抵抗値Ｒｍａｘ（＝Ｒ３）を予測し、切削びびり不良が発生しない所定の切削抵抗値Ｒｆ以下になるように送り速度Ｆを変更する。切削抵抗値Ｒの計算では、例えば、単位面積あたりの切削抵抗値Ｒである比切削抵抗ｋ（Ｎ／ｍｍ２）と切削断面積Ａの積により算出することができ、切削断面積Ａは、工具進行方向と切れ刃と工具中心を結んだ直線とのなす角をθとすると、Ａ＝ｄ×Ｆ／Ｓ／ｚ×ｃｏｓθで表される。これを同時に接触する切れ刃について足し合わせ、θを変数として、それぞれｎ＝１，ｎ＝２，ｎ＝３における最大の切削抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を計算した結果を図５に示す。なお、ここでは、一般的な炭素鋼を被加工物に選定し、比切削抵抗ｋ＝２，０００（Ｎ／ｍｍ２）を用いた。
【００２７】
例えば、事前の調査にて切削抵抗値Ｒが、３，５００Ｎ以上の場合において、びびり不良が発生することがわかっている加工について、ｎ＝２での最大の切削抵抗値Ｒ２から同時に接触する最大切れ刃数ｍ（この例では、ｎ＝３）での最大の切削抵抗値Ｒｍａｘを予測する方法を説明する。エアカット時の送り速度Ｆを８５６ｍｍ／ｍｉｎとするとき、ｎ＝２における最大の切削抵抗値Ｒは、Ｒ＝３０８３Ｎである。この時点では不良は発生しないが、ｎ＝３へ移行すると最大の切削抵抗値Ｒ３は、Ｒ＝４０４４Ｎ（＞３，５００Ｎ）となるため不良が発生する。そこで、ｎ＝３の直線は、Ｒ＝４．７２３×Ｆで表されることから、Ｒ＞３，５００Ｎを満たすＦ＞７４１ｍｍ／ｍｉｎと計算され、不良に対する裕度１０％を見込むとＦ＝６６７ｍｍ／ｍｉｎへ自動調整される。ただし、不良発生に対する裕度は任意である。
【００２８】
これにより、切削加工時に、被加工物に同時に接触する最大の切れ刃数ｍにおける最大の切削抵抗値Ｒｍａｘが所定の範囲内の値（不良の発生しない切削抵抗値Ｒｆ以下）になるように工具（切れ刃）の送り速度Ｆを算出して、この結果に基づいて送り速度を調整することにより、切削抵抗値の変動を最小限に抑え、加工不良の発生を減らすことができる。
【００２９】
なお、図５では、各ｎにおける最大の切削抵抗値Ｒは、ｄ＝３ｍｍ、ｋ＝２，０００（Ｎ／ｍｍ２）として計算しているが、被加工物の厚みや硬度が変動した場合であっても、切削抵抗値Ｒと送り速度Ｆとの関係は、比例関係でもって変化するため、ｎ＝２の最大の切削抵抗値Ｒから同時に接触する最大の切れ刃数ｍ（この例では、ｎ＝３）における最大の切削抵抗値Ｒｍａｘは、同様に予測演算することが可能である。なお、切込みｄが、大きすぎて切れ刃の軸方向の長さが不足する場合には本発明の制御装置を使用しても加工不良が発生するため、被加工物の厚みの上限を見込んで切込み量を設定することが望ましい。
【００３０】
このように、実施の形態１に係る工作機械の制御装置によれば、実加工時の加工負荷（切削抵抗値）を用いて、高精度の負荷予測に基づいて切削加工を行っているため、被加工物の硬度や厚みのばらつきに拘らず、かつ過大な負荷が発生する前に加工条件を変更できるため過負荷が作用することによる加工不良の発生を抑制することができるという効果がある。
【００３１】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る工作機械の制御装置が適用される工作機械の全体概略構成図であり、図７は、実施の形態２に係る工作機械の制御装置の構成を構成する信号処理装置の概略構成図である。また、図８は、実施の形態２における加工の開始経過時間と供給される主軸モータ電流値との関係を示す図であり、図９は、図８の一部を拡大したものである。
【００３２】
実施の形態１では、同時に接触する切れ刃数に対応した切削抵抗値を使用して以降に発生する切削抵抗値を予測した。この方法は最も高精度に切削抵抗値を予測できるが、切削抵抗値を工作機械上で直接測定することが困難な場合もある。そこで、実施の形態２では、比較的測定することが容易な工作機械の主軸のモータに供給される電流値を加工負荷の指標とし、最大負荷を予測するものである。
【００３３】
図６に示す実施の形態２に係る工作機械の全体概略構成図と図１に示す実施の形態１に係る工作機械の全体概略構成図との相違点は、実施の形態１に設置されている切削抵抗測定器１０７がなく、替わりに電流測定器３０８が設置されている点と、これに伴い、図２に示す実施の形態１に係る制御装置に設けられている切削抵抗値演算部の替わりに図７に示す実施の形態２に係る制御装置に電流値演算部４０８が設けられている点であり、他の構成要素は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３４】
次に、実施の形態２に係る工作機械の制御装置における動作について、図６から図８を参照して説明する。
【００３５】
まず、工作機械３００における動作について説明する。インバータ３０５から供給される電力により主軸モータ３０３が回転され、それに連動してホルダ３０２およびホルダ３０２に取り付けられた切れ刃３０１が回転される。切れ刃３０１が回転している状態で加工機ＮＣ３０６からの指示により駆動ステージ３０４が移動され、切れ刃３０１が被加工物３１０に対して所定の送り速度Ｆで接触されることで被加工物３１０の一部を切削加工する。このとき、工具（切れ刃３０１を取り付けたホルダ３０２を含む）が受ける加工負荷（切削抵抗値）に応じて、主軸モータ３０３の回転を維持するためインバータ３０５からの電力供給が調整される。本実施の形態では、加工負荷に応じて主に主軸モータ３０３の電流を増減させていることから、切削抵抗値の変化量の代替指標として電流の変化量を電流測定器（負荷測定手段）３０８で測定し、測定された主軸モータ３０３の電流値を制御装置４００へ転送する。制御装置４００は、測定された電流値と加工条件などの情報から演算処理により適正な送り速度を算出し、加工機ＮＣ３０６にこの送り速度を転送する。これに基づいて、加工機ＮＣ３０６は、駆動ステージ３０４に送り速度Ｆを指示する。これにより、被加工物３１０は、切れ刃３０１により所定の切削加工が行われる。
【００３６】
次に、制御装置４００における動作について説明する。データ入力部４０１は、制御装置４００に必要な工具情報、被加工物情報、加工条件などの情報をオペレータが入力する部分である。本実施の形態でも、実施の形態１と同様の正面フライス加工を例に挙げており、入力情報も同様である。
【００３７】
データ記憶部４０２は、データ入力部４０１に入力された情報を記憶し、接触切れ刃数演算部４０３は、データ記憶部４０２で記憶された情報に基づき、工具（切れ刃３０１を取り付けたホルダ３０２を含む）が被加工物３１０に接触を開始（加工開始）してからの経過時間ｔと同時に接触する切れ刃数ｎとの関係を算出する。電流値演算部４０８は、算出された同時に接触する切れ刃数ｎが変化する経過時間ｔにおける測定された主軸モータ電流値Ｉとに基づき、測定時点以降で、同時に接触する最大切れ刃数ｍにおける予測される最大電流値Ｉｍａｘを算出する。送り速度演算部４０５は、算出された最大電流値Ｉｍａｘが切削不良の発生する所定電流値Ｉｆ以下となるような送り速度Ｆを算出し、送り速度変更指示部４０６は、算出された送り速度Ｆとなるように加工機ＮＣ３０６に指示する。実施の形態１との違いとしては、切削抵抗値Ｒを測定する代わりにインバータ３０５から主軸モータ３０３に供給される電流値Ｉを使用している点である。
【００３８】
具体的な実施例として、図８に、測定された実加工時における加工の開始経過時間ｔと主軸モータ電流値との関係を示す。これによると、経過時間ｔの経過とともに主軸モータ
電流値Ｉが上昇し、同時に接触する最大切れ刃数ｍ（この例では、ｎ＝３）において、電流は４０〜４５Ａで上昇が停止する。ただし、切削抵抗値Ｒの変動の影響を受け、電流値は４〜５Ａ程度の幅で周期的に振動を続ける。一方、本実施例におけるインバータ３０５から供給される加工負荷に対する主軸モータ電流値Ｉの変化の周期は０．０１７ｓｅｃであり、実施の形態１において計算した切削抵抗値Ｒについて、この周期よりも短い時間ピッチで範囲を移動させながら、この周期ごとの平均を算出した値である移動平均を図８に併記する。これによると、経過時間ｔに対する主軸モータ電流値Ｉと切削抵抗値Ｒとは、同様の上昇傾向を示しており、また、切削抵抗値Ｒの移動平均の変動が小さくなる０．３ｓｅｃと１．１ｓｅｃ近傍においては、主軸モータ電流値Ｉの変動が０．１ｓｅｃ以上に渡って２Ａ以下と電流値Ｉの変動も小さく、ほぼ一定値となる現象を発明者らは見出した。この電流値Ｉ１およびＩ２が、同時に接触する最大切れ刃数がｎ＝１から２およびｎ＝２から３に変化する経過時間おける切削抵抗値Ｒに相当することが明らかになった。
【００３９】
つまり、予測される同時に接触する最大切れ刃数ｎが変化（増加）する経過時間ｔ１（ｎ＝１から２）における主軸モータ電流値Ｉ１あるいは経過時間ｔ２（ｎ＝２から３）における主軸モータ電流値Ｉ２の測定を実施することで、測定する経過時間に多少のずれがあっても電流値の変化が少ないので精度の良く、同時に接触する最大切れ刃数ｍでの最大電流値Ｉｍａｘを算出することができる。本実施の形態では、上記の現象を利用し、この測定された電流値Ｉ１あるいはＩ２を用いて、同時に接触する最大切れ刃数ｍ（この例では、ｎ＝３）における最大の電流値Ｉｍａｘを予測する。この予測された電流値Ｉｍａｘを予測もしくは実測により求めた不良の発生する電流値Ｉｆと比較し、電流値Ｉｍａｘが不良の発生する電流値Ｉｆよりも小さければ送り速度Ｆを変更せず、予測された電流値Ｉｍａｘが不良の発生する電流値Ｉｆよりも大きければ実施の形態１と同様に送り速度Ｆを変更することで不良の発生を減少させることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、経過時間ｔ１の電流値Ｉ１あるいは経過時間ｔ２の電流値Ｉ２を用いて、最大の電流値Ｉｍａｘを予測する場合について説明したが、ｔ１あるいはｔ２付近での電流値Ｉの平均値を用いることで精度を上げることも可能である。次に、図８の一部を拡大した図９を参照して、経過時間ｔ１の場合を例として、この平均値を用いる方法の説明をする。まず、式１を用いて、実施の形態１と同じ条件でｔ１を算出すると、ｔ１＝０．２６７ｓｅｃとなる。また、加工開始時の最初の１刃目については、工具の被加工物の初期位置によっては、所定の切込みにならず予測した切削抵抗よりも小さくなる可能性がある。実際には、最大で１刃分の加工時間ｔｓが上記ｔ１に誤差として加算されるため、実際の経過時間ｔｒは、ｔ１＜ｔｒ＜ｔ１＋ｔｓの範囲にある。ここで、ｔｓ＝６０Ｓ／ｚであることから、数値を代入するとｔｓ＝０．０２となる。よって、ｔ１＝０．２６７からｔ１＋ｔｓ＝０．２８７の範囲の電流値Ｉを平均化することで高精度に電流値を測定することができる。実際の運用では、測定ばらつきを考慮し、ｔ＋０．５ｔｓを中心として２刃分から３刃分の加工時間（−０．５ｔｓ〜２．０ｔｓ）の範囲で平均化することが好ましい。
【００４１】
すなわち、切削加工時に、接触切れ刃数演算部４０３で予測される同時に接触する切れ刃数ｎが変化する経過時間ｔにおいて、電流測定器３０８で主軸モータの電流値Ｉを測定し、電流値演算部４０８は、この電流値Ｉから、同時に接触する最大切れ刃数ｍにおける主軸モータ電流値Ｉｍａｘを求め、送り速度演算部４０５は、この電流値Ｉｍａｘを切削不良が発生する電流値Ｉｆと比較し、不良が発生しない工具（切れ刃）の送り速度Ｆを算出する。この結果に基づいて、送り速度変更指示部４０６は、送り速度を調整するよう加工機ＮＣ３０６に指示を出すことにより、切削抵抗値の変動を最小限に抑え、加工不良の発生を減らすことができる。
【００４２】
このように、実施の形態２に係る工作機械の制御装置によれば、切削抵抗値を直接測定
することが困難な場合であっても、主軸モータ電流値を用いることによって、実加工時の加工負荷を推定することができ、高精度の負荷予測に基づいて切削加工を行っているため、実施の形態１と同様、被加工物の硬度や厚みのばらつきに拘らず、かつ過大な負荷が発生する前に加工条件を変更できるため過負荷が作用することによる加工不良の発生を抑制することができるという効果がある。
【００４３】
なお、上記実施の形態において、切り刃を取り付けた工具側を移動させる場合について説明したが、被加工物を載置する被加工物載置台側を移動させる、あるいは、その両者を移動させる場合であってもよく、同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００４４】
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【００４５】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１００，３００  工作機械
２００，４００  制御装置
１０１，３０１  切れ刃
１０２，３０２  ホルダ
１０３，３０３  主軸モータ
１０４，３０４  駆動ステージ
１０５，３０５  インバータ
１０６，３０６  加工機ＮＣ
１０７  切削抵抗測定器
１０９，３０９  被加工物載置台
１１０，３１０  被加工物
２０１，４０１  切れ刃
２０２，４０２  データ入力部
２０３，４０３  接触切れ刃数演算部
２０５，４０５  送り速度演算部
２０６，４０６  送り速度変更指示部
２０７  切削抵抗値演算部
４０８  電流値演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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