(57)【要約】【課題】  工具の摩耗を生じる箇所を分散させて、工具寿命を向上させることのできる工作機械および切削加工方法を提供する。【解決手段】  工作機械本体１と制御装置２とを備える。前記制御装置２は、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、各パス毎に互いに異なる切り込み量となるように、各パス毎の切り込み量を設定規則２７に従って演算する切り込み量演算手段２６を備える。この演算された切り込み量で工作機械本体１を制御する演算制御部２４を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを支持するワーク支持手段、切削用の工具を取付ける刃物台、並びに前記ワーク支持手段に対して相対的に前記刃物台を前記ワークに対する切り込み方向および送り方向にそれぞれ移動させる切り込み駆動源および送り駆動源を有する工作機械本体と、この工作機械本体を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、少なくとも２つのパスの切り込み量が異なるように、各パス毎の切り込み量を設定規則に従って演算する切り込み量演算手段、およびこの演算された切り込み量で工作機械本体を制御する演算制御部を有することを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記工具の使用回数をカウントするカウント手段を有し、切り込み量演算手段は、前記カウント手段のカウント値の増大に応じて、前記総切り込み量の入力値分の加工を行うパス回数を増やすパス回数変更部を有する請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
ワークを荒加工と仕上げ加工とで加工し、前記荒加工を複数回のパスで加工する工作機械の切削加工方法において、
前記荒加工における各パスで切り込み量を互いに異ならせることを特徴とする工作機械の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤等の切削加工を行う工作機械およびその切削加工方法に関し、特にその工具摩耗の低減を図る切り込み量の工夫に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤における荒加工において、多くの取代を加工する場合、複数回に分けて加工する。例えば、図４に示すように、ワークＷにバイト等の工具５０で６mmの総取代ａを加工する場合、その総取代ａの１／２である３mmずつ２回加工を行って６mmを加工する。このときの複数回の加工では、取代は同じ量（ａ／２）である。すなわち、この加工は、同じ切り込み量の加工を繰り返す複合固定サイクルで行われる。
【０００３】
なお、従来、複数回の切り込み工程により加工を行う場合に、各切り込み工程の負荷の均一化を図ることで、工具の短寿命化を防止する制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特許第３５０７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４のような加工において、工具５０の摩耗は、刃先５０ａの摩耗よりも、工具５０の送り方向（矢印方向）に向く面５０ｓにおけるワークＷの外周面Ｗａが当たる部位５０ｂの摩耗の方が、工具寿命への影響が大きい。すなわち、工具５０のワークＷに対して接する範囲と接しない範囲との境界部分に、摩耗が大きく生じる。
上記のように同じ切り込み量の加工を繰り返す場合は、工具５０のワーク外周面が当たる部位５０ｂが常に同じ位置となる。このため、工具５０の摩耗の生じる部位が常に同じとなり、局部的に摩耗が進んで工具の短寿命の原因となる。
【０００５】
上記各切り込み工程の負荷の均一化を図る手法（特許文献１）は、負荷均一化の面では優れている。しかし、各切り込み工程における工具のワーク外周面が当たる部位に大きな変りはなくて、局部的に摩耗が進む問題があり、演算が複雑になるという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、工具の摩耗を生じる箇所を分散させて、工具寿命を向上させることのできる工作機械および切削加工方法を提供することである。
この発明の他の目的は、加工効率をできるだけ低下させずに、工具寿命のより一層の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の工作機械は、ワーク（Ｗ）を支持するワーク支持手段（３）、切削用の工具（４）を取付ける刃物台（５）、並びに前記ワーク支持手段（３）に対して相対的に前記刃物台（５）を前記ワーク（Ｗ）に対する切り込み方向（Ｘ）および送り方向（Ｚ）にそれぞれ移動させる切り込み駆動源（７）および送り駆動源（６）を有する工作機械本体（１）と、この工作機械本体（１）を制御する制御装置（２）とを備える。前記制御装置（２）は、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、少なくとも２つのパスの切り込み量が異なるように、各パス毎の切り込み量を設定規則（２７）に従って演算する切り込み量演算手段（２６）、およびこの演算された切り込み量で工作機械本体（１）を制御する演算制御部（２４）を有する。
この構成によると、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、各パス毎に互いに異なる切り込み量となるように制御される。このため、工具（４）の送り方向を向く面（４ｓ）がワーク（Ｗ）の外周面に当たる部位が、各パス毎に異なる。したがって、工具摩耗の生じる部位が分散することになり、深い摩耗箇所が生じることが防止されて、工具寿命が向上する。
【０００８】
この発明において、前記工具（４）の使用回数をカウントするカウント手段（２８）を有し、切り込み量演算手段（２６）は、前記カウント手段（２８）のカウント値の増大に応じて、前記総切り込み量の入力値分の加工を行うパス回数を増やすパス回数変更部（２９）を有するものとしても良い。
同じ総切り込み量の切削を行うにつき、パス回数を多くすると、各パス毎の切り込み量を異ならせることに摩耗部位がより分散することになり、また各パス毎の切削荷重が低減することで、摩耗がより一層緩和され、さらに工具寿命が向上する。しかし、パス回数の増加は、加工効率の低下につながる。これに対して、上記のようにカウント手段（２８）およびパス回数変更部（２９）を設け、カウント値の増大に応じて、つまり工具（４）が使用されて摩耗が進んだ場合に、パス回数を増やす制御を行うことで、加工効率をできるだけ低下させずに、工具寿命のより一層の向上を図ることができる。
【０００９】
この発明の工作機械の切削加工方法は、ワーク（Ｗ）を荒加工と仕上げ加工とで加工し、前記荒加工を複数回のパスで加工する工作機械の切削加工方法において、前記荒加工における各パスで切り込み量を互いに異ならせることを特徴とする。
荒加工は切り込み量が多く、摩耗が生じやすいが、上記のように各パスの間で切り込み量を互いに異ならせることにより、工具（４）の送り方向を向く面（４ｓ）における摩耗の生じる箇所がパス毎に分散し、深い摩耗箇所が生じることが防止されて、工具寿命が向上する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の工作機械は、ワークを支持するワーク支持手段、切削用の工具を取付ける刃物台、並びに前記ワーク支持手段に対して相対的に前記刃物台を前記ワークに対する切り込み方向および送り方向にそれぞれ移動させる切り込み駆動源および送り駆動源を有する工作機械本体と、この工作機械本体を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、少なくとも２つのパスの切り込み量が異なるように、各パス毎の切り込み量を設定規則に従って演算する切り込み量演算手段、およびこの演算された切り込み量で工作機械本体を制御する演算制御部を有するため、工具の摩耗を生じる箇所を分散させて、工具寿命を向上させることができる。  前記工具の使用回数をカウントするカウント手段を有し、切り込み量演算手段は、前記カウント手段のカウント値の増大に応じて、前記総切り込み量の入力値分の加工を行うパス回数を増やすパス回数変更部を有する場合は、加工効率をできるだけ低下させずに、工具寿命のより一層の向上を図ることができる。
この発明の工作機械の切削加工方法は、ワークを荒加工と仕上げ加工とで加工し、前記荒加工を複数回のパスで加工する工作機械の切削加工方法において、前記荒加工における各パスで切り込み量を互いに異ならせるため、工具の摩耗を生じる箇所を分散させて、工具寿命を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の第１の実施形態を図１および図２と共に説明する。この工作機械は、例えば数値制御式の旋盤であり、工作機械本体１と、この工作機械本体１を制御する制御装置２とを備える。工作機械本体１は、工作機械を機械系と制御系とに区分したうちの機械系の部分を言う。
【００１２】
工作機械本体１は、ワークＷを支持するワーク支持手段である主軸３と、バイト等の切削用の工具４を取付ける刃物台５と、この刃物台５をワークＷに対する切り込み方向（Ｘ方向）および送り方向（Ｚ方向）にそれぞれ移動させる切り込み駆動源６および送り駆動源７を有する。なお、「送り方向」とは、切り込み方向に直交する方向であって、ワークＷの加工面に平行であり、旋盤の場合は、Ｚ軸（主軸３の軸方向）と平行である。主軸３は、ベッド８上の主軸台９に支持され、先端に主軸チャック３ａを有していて、主軸モータ１０により回転駆動される。刃物台５は、外周面の複数箇所に工具４が取付けられるタレットからなり、ベッド８上に各軸の送り台１１，１２を介して設置されている。Ｘ軸送り台１１は、ベッド８上にガイド１３を介してＸ軸方向に進退自在に設置され、サーボモータからなる上記切り込み駆動源６により、ボールねじ等の駆動伝達機構を介して進退させられる。Ｚ軸送り台１２は、Ｘ軸送り台１１上にガイド１４を介して進退自在に設置され、上記送り駆動源７により、ボールねじ等の駆動伝達機構を介して進退させられる。タレット刃物台５は、Ｚ軸送り台１２にタレット軸５ａを介して、任意の工具４が主軸３と対向する位置に旋回割出が可能なように搭載され、割出用のモータ（図示せず）により旋回駆動される。なお、切り込み駆動源６および送り駆動源７は、ワーク支持手段である主軸３に対して相対的に切り込み方向（Ｘ方向）および送り方向（Ｚ方向）にそれぞれ移動させるものであれば良く、主軸台３を移動させるものであってもよい。例えば、主軸３を主軸台９と共に、切り込み方向（Ｘ方向）および送り方向（Ｚ方向）のいずれか両方または片方につき移動可能として切り込み駆動源６または送り駆動源７で移動させ、主軸台９の移動可能な方向について、刃物台５は位置固定としても良い。
【００１３】
制御装置２は、コンピュータ式の数値制御装置２１と、この数値制御装置２１と共に制御機能を果たすプログラマブルコントローラ等の共働制御装置２２とで構成される。数値制御装置２１は、加工プログラム記憶手段２５に記憶された加工プログラム２３を演算制御部２４で実行して制御するものである。演算制御部２４は、加工プログラム２３の各命令を順次読み出す機能と、加工プログラム２３における軸駆動命令、例えばＸ軸方向の移動命令（Ｘ軸駆動源７を駆動する命令）、Ｚ軸方向の移動命令（Ｚ軸駆動源６を駆動する命令）、および主軸回転命令等を制御する軸送り制御機能と、加工プログラム２３におけるシーケンス制御命令（例えばチャック開閉命令）を共働制御装置２２に転送する機能とを有する。共働制御装置２２は、コンピュータやスイッチ類等からなり、数値制御装置２１から転送されたシーケンス制御命令を実行する機能を有する。
【００１４】
また、この制御装置２は、加工プログラム２５におけるマクロ命令等の所定の命令については、数値制御装置２１の演算制御部２４が、その命令を共働制御装置２２に転送し、転送された命令に対応する所定の処理を共働制御装置２２が行って数値制御装置２１の演算制御部２４に送り返し、演算制御部２４がその送り返された命令を実行するものとされる。
【００１５】
上記基本構成の制御装置２において、共働制御装置２２に切り込み量演算手段２６が設けられている。切り込み量演算手段２６は、総切り込み量の入力値分の加工を、複数回のパスで切削するにつき、少なくとも２つのパスの切り込み量が異なるように、例えば各パス毎に互いに異なる切り込み量となるように、各パス毎の切り込み量を設定規則２７に従って演算する手段である。ここで言う「パス」は、送り量の指令分だけ、切り込み量を維持しながら、工具４をワークＷに対して送り方向に移動させる動作を言う。また、上記切り込み量の演算は、総切り込み量とパス毎の切り込み量の関係等を設定したテーブルを用意しておいて、そのテーブルに記録された値を用いる処理であっても良い。
【００１６】
設定規則２７は、例えば、総切り込み量とパス回数が与えられると、初回のパスの切り込み量に対して、上下に設定パーセント（例えば４０％）の範囲でランダムに各パスの切り込み量を変え、各パスの総和が総切り込み量となるように、各パスの切り込み量を定める規則とされる。設定規則２７は、初回のパスに対して次第に切り込み量が減るように、各パスの切り込み量を定めて、その総和が総切り込み量となるように、各パスの切り込み量を定める規則であっても良い。
【００１７】
切り込み量演算手段２６の処理の具体例を、図２と共に説明する。この例では、同図（Ａ）のように、加工プログラム２３に、複数回のパスで切削する命令として、命令の種類を示すコードＲ１ａ（例えば補助機能ワードＭ○○）と、総切り込み量の入力値となる切り込み量命令Ｒ１ｂ（例えばＢ○○）、パス回数命令Ｒ１ｃ（例えば△△）を含む切り込み量，パス回数指定命令Ｒ１が記述される。上記○，△は、任意の数字である。また、上記切り込み量，パス回数指定命令Ｒ１は、荒加工等に用いられる。
【００１８】
数値制御装置２１の演算制御部２４は、この切り込み量，パス回数指定命令Ｒ１を読み出すと、その命令種類コードＲ１ａに対応して、上記命令Ｒ１を共働制御装置２２に転送する。共働制御装置２２の切り込み量演算手段２６は、転送された命令Ｒ１に対し、各パスの切り込み量を上記設定基準２７に従って計算し、その計算結果の切り込み量とした各回の個別のパスの命令Ｓ１，Ｓ２，…として数値制御装置２１の演算処理部２４に返す。送り量については、加工プログラム２３の送り量Ｒ２の命令を、切り込み量演算手段２６で個別パスの命令Ｓ１，Ｓ２，…に付加するようにしても、また加工プログラム２３の送り量Ｒ２の命令を、数値制御装置２１による個別パスの命令Ｓ１，Ｓ２，…の実行毎に繰り返して実行するようにしても良い。
【００１９】
この構成の工作機械によると、このように荒加工等において、総切り込み量の入力値分（Ｘ０）（図１（Ｂ））の加工を、複数回のパスで切削するにつき、各パスの間で切り込み量を、Ｘ０１，Ｘ０２のように、互いに異ならせる。このため、工具４の送り方向を向く面４ｓがワークＷの外周面に当たる部位が、各パス毎に異なる。したがって、工具摩耗の生じる部位が分散することになり、深い摩耗箇所が生じることが防止されて、工具寿命が向上する。各パス毎の切り込み量を変えるにつき、上記のように、初回のパスの切り込み量に対して、上下に設定パーセントの範囲でランダムに各パスの切り込み量を変えるようにしたり、あるいは初回のパスに対して次第に切り込み量が減るように、各パスの切り込み量を定める場合は、摩耗箇所の分散化による長寿命化がより一層優れたものとなる。  なお、加工プログラム２３は、荒加工後に仕上げ加工を行う命令（図示せず）を有し、この工作機械は、荒加工後に仕上げ加工が行われるが、仕上げ加工については、説明を省略する。荒加工と仕上げ加工の区別は、加工形態上の概念の区別であり、加工プログラム２３上では、使用工具の種類の違いと、総切り込み量の違いとなる。
【００２０】
図３は、この発明の他の実施形態を示す。この例は、工具４の使用回数をカウントするカウント手段２８と、このカウント手段２８のカウント値の増大に応じて、前記総切り込み量の入力値分の加工を行うパス回数を増やすパス回数変更部２９を設けたものである。カウント手段２８は、例えば、共働制御装置２２に設けられ、数値制御装置２１により、各工具４毎に、その工具が使用されたことをカウントして積算する。パス回数変更部２９は、例えば、上記カウント数が設定回数に達するまでは、加工プログラム２３等に定められたパス回数とし、設定回数に達すると、パス回数を１回増やすように、パス回数を定める。パス回数を増やした後も、各パスで切削する切り込み量の総和は、入力値の総切り込み量である。その他の構成は、図１，図２に示す第１の実施形態と同様である。
【００２１】
同じ総切り込み量の切削を行うにつき、パス回数を多くすると、各パス毎の切り込み量を異ならせることに摩耗部位がより分散することになり、また各パス毎の切削荷重が低減することで、摩耗がより一層緩和され、さらに工具寿命が向上する。しかし、パス回数の増加は、加工効率の低下につながる。これに対して、上記のようにカウント手段２８およびパス回数変更部２９を設け、カウント値の増大に応じて、つまり工具４が使用された摩耗が進んだ場合に、パス回数を増やす制御を行うことで、加工効率をできるだけ低下させずに、工具寿命のより一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）は、この発明の第１の実施形態に係る工作機械の概念構成を示すブロック図、およびその工作機械本体の平面図を組み合わせた説明図、（Ｂ）はそのワークの工具関係を示す平面図である。
【図２】同工作機械の加工プログラムに対するパス毎の切り込み量制御の形態例を示す説明図である。
【図３】他の実施形態に係る工作機械の概念構成を示すブロック図である。
【図４】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…工作機械本体
２…制御装置
３…主軸（ワーク支持手段）
４…工具
４ｓ…面
５…刃物台
６…切り込み駆動源
７…送り駆動源
２１…数値制御装置
２２…共働制御装置
２３…加工プログラム
２４…演算制御部
２６…切り込み量演算手段
２７…設定規則
２８…カウント手段
２９…パス回数変更部
５０…工具
５０ｓ…面
Ｘ０…総切り込み量
Ｘ０１，Ｘ０２…各パスの切り込み量
Ｗ…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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