CN106232293B - 机床的控制装置以及具备该控制装置的机床 - Google Patents

机床的控制装置以及具备该控制装置的机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够根据用户设定的条件边使切削工具一边进行沿着加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，边顺畅地进行工件的切削加工的机床及其控制装置。在机床(100)及其控制装置(C)中，控制部(C1)根据基于能够执行动作指令的周期的振动频率，确定执行工件(W)的加工时的相对旋转的转速、以及相对旋转的每旋转一周的往复运动的振动数。

Description

机床的控制装置以及具备该控制装置的机床
技术领域
本发明涉及一边逐渐分开切削加工时的切屑一边进行工件的加工的机床的控制装置以及具备该控制装置的机床。
背景技术
以往，公知有如下机床，该机床具备：工件保持单元，其保持工件；刀架，其保持对上述工件进行切削加工的切削工具；进给单元，其通过上述工件保持单元与上述刀架的相对移动，使上述切削工具相对于上述工件在规定的加工进给方向上进行进给动作；振动单元，其使上述工件保持单元与上述刀架相对振动，以使得上述切削工具一边沿上述加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给；以及旋转单元，其使上述工件与上述切削工具相对地旋转(例如，参照专利文献1)。
该机床的控制装置对上述旋转单元、上述进给单元以及上述振动单元进行驱动控制，通过上述工件与上述切削工具的相对旋转、以及伴随上述切削工具相对于上述工件的在上述加工进给方向上的上述往复振动的进给动作使上述机床执行上述工件的加工。
专利文献1：专利5033929号公报(参照第0049段)
在现有的机床中，控制装置只能在规定周期执行动作指令。
因此使上述工件保持单元与上述刀架相对地振动的振动频率成为基于上述控制装置能够执行动作指令的周期的被限定的值。
然而，现有的机床未考虑上述振动频率，因此存在发生无法在用户所希望的上述相对旋转的转速与工件每旋转一周的切削工具相对于工件的振动数的条件下进行上述往复振动的情况之类的问题。
发明内容
因此，本发明解决上述那样的现有技术的问题，即，本发明的目的在于提供能够根据用户设定的条件使切削工具一边进行沿着加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，并顺畅地进行工件的切削加工的机床的控制装置以及具备该控制装置的机床。
本技术方案1所涉及的机床的控制装置设置于机床，该机床具备对工件进行切削加工的切削工具、使该切削工具与工件相对旋转的旋转单元、使上述切削工具与工件在规定的加工进给方向上进行进给动作的进给单元、以及使上述切削工具与工件相对往复振动的振动单元，上述机床的控制装置具有控制部，该控制部通过上述切削工具与工件的相对旋转、以及伴随切削工具相对于上述工件的往复振动的进给动作，使上述机床执行工件的加工，其中，上述控制部根据基于能够执行动作指令的周期的振动频率，确定执行上述工件的加工时的上述相对旋转的转速、以及上述相对旋转的每旋转一周的上述往复运动的振动数，由此解决上述课题。
本技术方案2所涉及的机床的控制装置，在技术方案1所记载的机床的控制装置的结构的基础上，在该机床的控制装置设置有：设定单元，将上述转速、上述振动数以及上述振动频率作为参数，相对于上述控制部设定上述参数中的至少一个的值；以及修正单元，将在该设定单元中未设定的参数确定为规定的值，根据该规定的值修正由上述设定单元设定好的参数的值，由此解决上述课题。
本技术方案3所涉及的机床的控制装置，在技术方案1或2所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述振动单元构成为使上述切削工具与工件沿上述加工进给方向相对往复振动，由此解决上述课题。
本技术方案4所涉及的机床的控制装置，在技术方案1～3中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述振动单元构成为使上述切削工具与工件相对往复振动以使得往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复，由此进一步解决上述课题。
本技术方案5所涉及的机床的控制装置，在技术方案1～4中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述修正单元构成为将未设定的参数确定为规定的值并且修正设定好的参数的值，以使得上述转速与上述振动数以基于上述振动频率的常数成反比例，由此进一步解决上述课题。
本技术方案6所涉及的机床的控制装置，在技术方案1～5中任一技术方案记载的机床的控制装置的结构的基础上，将由上述设定单元设定的参数设为上述转速，上述修正单元构成为将上述振动数确定为预先决定的多个规定的值，将上述振动频率确定为上述控制装置所固有地具备的规定的值，根据各振动数的值与确定出的振动频率修正由上述设定单元设定好的上述转速的值，由此进一步解决上述课题。
本技术方案7所涉及的机床的控制装置，在技术方案1～5中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，将由上述设定单元设定的参数设为上述转速与上述振动数，上述修正单元构成为将设定好的上述转速与上述振动数修正为根据上述振动频率确定的上述转速与上述振动数的值，由此进一步解决上述课题。
本技术方案8所涉及的机床的控制装置，在技术方案6所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述设定单元构成为将上述振动数设定为每振动一次的上述转速，由此进一步解决上述课题。
本技术方案9所涉及的机床的控制装置，在技术方案6或7所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述设定单元读入上述机床的加工程序中作为自变量而记载于程序块的振动数，设定为上述振动数，由此进一步解决上述课题。
本技术方案10所涉及的机床的控制装置，在技术方案6～9中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述设定单元构成为根据预先确定的周速与上述工件的直径算出上述转速来进行设定，由此进一步解决上述课题。
本技术方案11所涉及的机床的控制装置，在技术方案6～10中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述修正单元构成为根据上述振动数、上述振动频率以及上述转速对应的表格，将设定好的上述转速修正为上述表格内的转速的值，根据修正后的上述转速、与该转速对应的上述表格内的上述振动数及上述振动频率，使机床执行上述工件的加工，由此进一步解决上述课题。
本技术方案12所涉及的机床的控制装置，在技术方案11所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述修正单元构成为按照上述表格内的上述振动数从高到底的顺序以及上述振动频率从高到底的顺序确定修正的转速，由此进一步解决上述课题。
本技术方案13所涉及的机床的控制装置，在技术方案1～12中任一技术方案所记载的机床的控制装置的结构的基础上，设置有振幅设定单元，该振幅设定单元以与上述切削工具相对于上述工件的进给量成比例的方式设定上述往复振动的振幅，上述机床的控制装置使上述振幅设定单元与上述振动单元相互协作以使得往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复，由此进一步解决上述课题。
本技术方案14所涉及的机床的控制装置，在技术方案13所记载的机床的控制装置的结构的基础上，上述振幅设定单元构成为读入作为自变量记载于上述机床的加工程序的程序块的上述振幅相对于上述进给量的比例，算出上述振幅来进行设定，由此进一步解决上述课题。
本技术方案15所涉及的机床具备技术方案1～14中任一技术方案所记载的控制装置，由此进一步解决上述课题。
本技术方案16所涉及的机床，在技术方案15所记载的机床的结构的基础上，上述机床具备：主轴移动机构，使保持上述工件的主轴沿轴线方向移动；以及刀架移动机构，使保持上述切削工具的刀架相对于主轴移动，上述进给单元由上述主轴移动机构与上述刀架移动机构构成，通过上述主轴移动机构与上述刀架移动机构的协作，使上述切削工具相对于上述工件进行加工进给动作，由此进一步解决上述课题。
本技术方案17所涉及的机床，在技术方案15所记载的机床的结构的基础上，保持上述工件的主轴固定地设置于机床侧，上述机床具备使保持上述切削工具的刀架沿多个方向移动的刀架移动机构，上述进给单元由上述刀架移动机构构成，通过使上述刀架相对于在加工进给方向上被定位的主轴在加工进给方向上移动，使上述切削工具相对于上述工件进行加工进给动作，由此进一步解决上述课题。
本技术方案18所涉及的机床，在技术方案15所记载的机床的结构的基础上，保持上述切削工具的刀架固定地设置于机床侧，上述具备使保持上述工件的主轴沿多个方向移动的主轴移动机构，上述进给单元由上述主轴移动机构构成，通过使上述主轴相对于在加工进给方向上被定位的上述刀架在加工进给方向上移动，使上述切削工具相对于上述工件进行加工进给动作，由此进一步解决上述课题。
本发明的机床的控制装置能够根据振动频率确定转速和振动数，一边分开切屑一边进行工件的切削加工，例如，能够利用修正单元将由设定单元设定好的参数的值修正为该参数的值的近似值，使机床执行工件的加工，由此，能够在比较接近由设定单元设定好的条件的条件下，使机床边分开切屑，边顺畅地进行工件的切削加工。
由此能够在比较接近用户所预期的参数的值的条件下执行工件的加工。
并且，振幅设定单元与振动单元相互协作，使往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复，因此即便在进给量增大的情况下，也能够增大振幅而成为适当的振幅，从而可靠地分开切屑。
另外，本发明的机床能够利用上述机床的控制装置一边分开切屑一边顺畅地进行工件的切削加工。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的机床的概要的图。
图2是表示本发明的第一实施例的切削工具与工件的关系的概要图。
图3是表示本发明的第一实施例的切削工具的往复振动以及位置的图。
图4是表示本发明的第一实施例的主轴第n周旋转、第n+1周旋转、第n+2周旋转的关系的图。
图5是表示本发明的第一实施例的指令周期与振动频率的关系的图。
图6是表示本发明的第一实施例的振动数、转速以及振动频率的关系的图。
图7是与本发明的第二实施例的振动数及振动频率对应的转速的表格。
图8A是对本发明的第三实施例的适当的进给量与振幅的关系进行说明的图。
图8B是对本发明的第三实施例的适当的进给量与振幅的关系进行说明的图。
图8C是对本发明的第三实施例的适当的进给量与振幅的关系进行说明的图。
图9是表示本发明的第三实施例的加工程序的一部分的图。
具体实施方式
本发明只要是如下的机床的控制装置，其具体的实施方式可以是任何结构，该机床的控制装置设置于机床，该机床具备对工件进行切削加工的切削工具、使该切削工具与工件相对旋转的旋转单元、使切削工具与工件在规定的加工进给方向上进行进给动作的进给单元、以及使切削工具与工件相对往复振动的振动单元，机床的控制装置具有控制部，该控制部通过切削工具与工件的相对旋转、以及伴随切削工具相对于工件的往复振动的进给动作，使机床执行工件的加工，其中，控制部根据基于能够执行动作指令的周期的振动频率，确定执行工件的加工时的相对旋转的转速、以及相对旋转的每旋转一周的往复运动的振动数，由此能够根据振动频率确定转速和振动数，一边分开切屑一边进行工件的切削加工，例如，能够利用修正单元将由设定单元设定的参数的值修正为该参数的值的近似值，使机床执行工件的加工，从而在比较接近由设定单元设定的条件的条件下，使机床边分开切屑，边顺畅地进行工件的切削加工。
[实施例1]
图1是表示具备本发明的第一实施例的控制装置C的机床100的概要的图。
机床100具备主轴110和切削工具台130A。
在主轴110的前端设置有卡盘120。
经由卡盘120而在主轴110保持工件W，主轴110构成为保持工件的工件保持单元。
主轴110以被未图示的主轴马达的动力旋转驱动的方式支承于主轴台110A。
作为上述主轴马达，考虑在主轴台110A内形成于主轴台110A与主轴110之间的以往公知的内置马达等。
主轴台110A以利用Z轴方向进给机构160而沿成为主轴110的轴线方向的Z轴方向移动自如的方式搭载于机床100的床身侧。
主轴110经由主轴台110A而利用Z轴方向进给机构160沿上述Z轴方向移动。
Z轴方向进给机构160构成使主轴110沿Z轴方向移动的主轴移动机构。
Z轴方向进给机构160具备与上述床身等的Z轴方向进给机构160的固定侧一体的基座161和设置于基座161且沿Z轴方向延伸的Z轴方向导轨162。
在Z轴方向导轨162，经由Z轴方向引导件164滑动自如地支承有Z轴方向进给工作台163。
在Z轴方向进给工作台163侧设置有直线伺服马达165的可动件165a，在基座161侧设置有直线伺服马达165的固定件165b。
在Z轴方向进给工作台163搭载有主轴台110A，通过直线伺服马达165的驱动，Z轴方向进给工作台163被沿Z轴方向移动驱动。
通过Z轴方向进给工作台163的移动，主轴台110A沿Z轴方向移动，进行主轴110沿Z轴方向的移动。
在切削工具台130A安装有车削加工工件W的车刀等切削工具130。
切削工具台130A构成保持切削工具的刀架(tool post)。
切削工具台130A以利用X轴方向进给机构150以及未图示的Y轴方向进给机构沿与上述Z轴方向正交的X轴方向和与上述Z轴方向以及X轴方向正交的Y轴方向移动自如的方式设置于机床100的床身侧。
利用X轴方向进给机构150与Y轴方向进给机构构成使切削工具台130A相对于主轴110沿上述X轴方向以及Y轴方向移动的刀架移动机构。
X轴方向进给机构150具备与X轴方向进给机构150的固定侧一体的基座151和设置于基座151且沿X轴方向延伸的X轴方向导轨152。
在X轴方向导轨152经由X轴方向引导件154滑动自如地支承有X轴方向进给工作台153。
在X轴方向进给工作台153侧设置有直线伺服马达155的可动件155a，在基座151侧设置有直线伺服马达155的固定件155b。
通过直线伺服马达155的驱动，X轴方向进给工作台153被沿X轴方向移动驱动。
此外，Y轴方向进给机构沿Y轴方向配置X轴方向进给机构150，是与X轴方向进给机构150同样的构造，因此省略图示以及对构造的详细说明。
在图1中，经由未图示的Y轴方向进给机构将X轴方向进给机构150搭载于上述床身侧，在X轴方向进给工作台153搭载有切削工具台130A。
切削工具台130A通过X轴方向进给工作台153的移动驱动而沿X轴方向移动，通过Y轴方向进给机构相对于Y轴方向进行与X轴方向进给机构150同样的动作而沿Y轴方向移动。
此外，也可以将未图示的Y轴方向进给机构经由X轴方向进给机构150搭载于上述床身侧，在Y轴方向进给机构侧搭载切削工具台130A，利用Y轴方向进给机构与X轴方向进给机构150使切削工具台130A沿X轴方向以及Y轴方向移动的构造是以往公知的，因此省略详细说明以及图示。
上述刀架移动机构(X轴方向进给机构150与Y轴方向进给机构)与上述主轴移动机构(Z轴方向进给机构160)协作，通过基于X轴方向进给机构150与Y轴方向进给机构的沿X轴方向与Y轴方向的切削工具台130A的移动、以及基于Z轴方向进给机构160的主轴台110A(主轴110)的沿Z轴方向的移动，安装于切削工具台130A的切削工具130相对于工件W相对地朝任意的加工进给方向进给。
利用由上述主轴移动机构(Z轴方向进给机构160)与上述刀架移动机构(X轴方向进给机构150与Y轴方向进给机构)构成的进给单元，将切削工具130相对于工件W相对地朝任意的加工进给方向进给，由此，如图2所示，工件W被上述切削工具130切削加工为任意的形状。
此外，在本实施方式中，构成为主轴台110A与切削工具台130A的双方移动，但也可以构成为主轴台110A不移动而固定于机床100的床身侧，通过刀架移动机构使切削工具台130A沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动。
在该情况下，上述进给单元由使切削工具台130A沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动的刀架移动机构构成，通过使切削工具台130A相对于被固定地定位且被旋转驱动的主轴110移动，能够使上述切削工具130相对于工件W进行加工进给动作。
另外，也可以构成为切削工具台130A不移动而固定于机床100的床身侧，通过主轴移动机构使主轴台110A沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动。
在该情况下，上述进给单元由使主轴台110A沿X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向移动的主轴台移动机构构成，通过使主轴台110A相对于固定地定位的切削工具台130A移动，能够使上述切削工具130相对于工件W进行加工进给动作。
此外，在本实施方式中，X轴方向进给机构150、Y轴方向进给机构、Z轴方向进给机构160构成为由直线伺服马达驱动，但也可以由以往公知的滚珠丝杠与伺服马达驱动等。
在本实施方式中，使工件W与切削工具130相对地旋转的旋转单元由上述内置马达等的上述主轴马达构成，工件W与切削工具130的相对旋转通过主轴110的旋转驱动进行。
在本实施例中，构成为相对于切削工具130使工件W旋转，但也可以构成为相对于工件W使切削工具130旋转。
在该情况下，作为切削工具130，考虑钻头等的旋转工具。
主轴110的旋转、Z轴方向进给机构160、X轴方向进给机构150以及Y轴方向进给机构由控制装置C所具有的控制部C1驱动控制。
控制部C1被预先设定为进行控制以便将各进给机构一边作为振动单元使主轴台110A或切削工具台130A沿各自对应的移动方向往复振动并且使主轴台110A或切削工具台130A沿各自的方向移动。
各进给机构通过控制部C1的控制，如图3所示，使主轴110或切削工具台130A在一次往复振动中前进(往动)移动规定的前进量之后后退(复动)移动规定的后退量，沿各移动方向移动前进量与后退量的差的行进量，各进给机构进行协作而相对于工件W将上述切削工具130沿上述加工进给方向进给。
机床100利用Z轴方向进给机构160、X轴方向进给机构150以及Y轴方向进给机构，使切削工具130一边进行沿着上述加工进给方向的往复振动、一边将主轴旋转一周即主轴相位从0度变化至360度时的上述行进量的合计作为进给量而在加工进给方向上进给，由此进行工件W的加工。
在工件W旋转的状态下、主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)一边往复振动一边移动，从而利用切削工具130将工件W外形切削加工为规定形状的情况下，工件W的周面如图4所示那样被切削为正弦曲线状。
此外，在通过正弦曲线状的波形的谷的假想线(单点划线)中，主轴相位从0度变化至360度时的位置的变化量表示上述进给量。
如图4所示，以工件W每旋转一周的主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A的振动数N为3.5次(振动数N＝3.5)为例进行说明。
在该情况下，主轴110的第n周旋转(n为1以上的整数)与第n+1周旋转的被切削工具130车削的工件W的周面形状的相位在主轴相位方向(曲线图的横轴方向)上偏移。
因此第n+1周旋转的上述相位的谷的最低点(成为被切削工具130在进给方向上切削最多的点的虚线波形曲线图的山的顶点)的位置相对于第n周旋转的上述相位的谷的最低点(实线波形曲线图的山的顶点)的位置在主轴相位方向上偏移。
由此，切削工具130的往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分一部分重复，在工件W周面的第n+1周旋转的切削部分包括第n周旋转切削完毕的部分，在该部分中，在切削中产生切削工具130相对于工件W不进行任何切削而空削的所谓的空振动作。
切削加工时从工件W产生的切屑利用上述空振动作而逐渐分开。
机床100能够一边通过切削工具130的沿切削进给方向的上述往复振动分开切屑、一边顺畅地进行工件W的外形切削加工等。
在通过切削工具130的上述往复振动逐渐分开切屑的情况下，只要在工件W周面的第n+1周旋转的切削部分包括第n周旋转的切削完毕的部分即可。
换言之，只要工件周面的第n+1周旋转中的复动时的切削工具的轨迹到达工件周面的第n周旋转中的切削工具的轨迹即可。
只要第n+1周旋转与第n周旋转的工件W中的被切削工具130车削的形状的相位不一致(不为同相位)即可，不需要必须是180度反转。
例如可以将振动数N设为1.1、1.25、2.6、3.75等。
也可以设定为在工件W的一周旋转中进行少于一次的振动(0＜振动数N＜1.0)。
在该情况下，相对于一次振动，主轴110旋转1周以上。
振动数N也可以设定为每振动一次的主轴110的转速。
在机床100中，控制部C1在规定的指令周期内进行动作指令。
主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)的往复振动能够以基于上述指令周期的规定的频率进行动作。
例如，在能够利用控制部C1在1秒钟输送250次指令的机床100的情况下，控制部C1在1÷250＝4(ms)的周期(基准周期)内执行动作指令。
上述指令周期根据上述基准周期确定，一般为上述基准周期的整数倍。
能够以与上述指令周期的值对应的频率执行往复振动。
如图5所示，例如若将上述基准周期(4(ms))的4倍的16(ms)作为指令周期，则每隔16(ms)执行往动与复动，能够以1÷(0.004×4)＝62.5(Hz)使主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)往复振动。
除此之外，能够仅以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)等多个规定的离散的频率使主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)往复振动。
主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)的往复振动的频率(振动频率)f(Hz)被确定为从上述频率选择的值。
此外，能够利用控制装置C(控制部C1)以上述基准周期(4ms)的整数倍以外的倍数设定指令周期。
在该情况下，能够将与该指令周期对应的频率设为振动频率。
在使主轴台110A(主轴110)或切削工具台130A(切削工具130)往复振动的情况下，若设主轴110的转速为S(r/min)，则振动数N确定为N＝f×60/S。
如图6所示，当将振动频率f设为常数时，转速S与振动数N成反比例。
振动频率f越高，另外振动数N越小，则主轴110能够越高速旋转。
在本实施例的机床100中，构成为将转速S、振动数N以及振动频率f作为参数，能够由用户将三个参数中的转速S与振动数N这两个，经由数值设定部C2等设定至控制部C1。
转速S或振动数N向控制部C1的设定除能够将转速S或振动数N的值作为参数值输入至控制部C1之外，例如还能够将转速S、振动数N的值记载于加工程序来进行设定，在程序块(程序的一行)中将振动数N设定为自变量。
若特别地以能够将振动数N在加工程序的程序块中设定为自变量的方式构成设定单元，则用户能够根据一般记载于加工程序上的主轴110的转速S以及程序块中的作为自变量而记载的振动数N，从加工程序容易地设定转速S和振动数N。
此外，上述设定单元所进行的设定可以基于程序，也可以是用户经由数值设定部C2进行设定。
另外，构成为能够经由加工程序等设定输入周速与工件直径(工件的直径)，还能够根据上述周速与工件直径算出根据转速S来进行设定。
以根据经由加工程序等设定输入的周速与工件直径算出转速S的方式构成上述设定单元，从而能够根据与工件W的材质、切削工具130的种类、形状、材质等对应地确定的周速，无需用户关注而容易地设定转速S。
控制部C1根据设定好的转速S与振动数N进行控制，使主轴110以该转速S旋转，并使主轴台110A或切削工具台130A一边往复振动一边移动以使得切削工具130一边以该振动数N沿上述加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给。
但转速S与振动数N如上所述地基于振动频率f而确定，因此控制部C1具备修正单元，该修正单元根据振动频率f来修正设定好的转速S与振动数N。
修正单元构成为将振动频率f设定为具有接近基于N＝60f/S并根据设定好的振动数N与转速S算出的值的值的振动频率，根据设定好的振动频率f将振动数N与转速S分别修正为接近设定好的值的值。
例如，由用户设定为S＝3000(r/min)、N＝1.5。
在该情况下，根据S＝3000(r/min)、N＝1.5，振动频率的值成为75(Hz)，因此修正单元例如设定为振动频率f＝62.5(Hz)。
修正单元根据设定好的振动频率(62.5Hz)，例如维持转速S(3000(r/min))而修正为振动数N＝1.25，或维持振动数N(1.5)而修正为转速S＝2500(r/min)。
另外，还可以设定为振动频率f＝50(Hz)，将双方修正为转速S＝2400(r/min)、振动数N＝1.25。
通过修正单元对转速S与振动数N的修正，在基于由设定单元设定好的振动数N与转速S的条件下，机床100能够利用Z轴方向进给机构160、X轴方向进给机构150以及Y轴方向进给机构，边使切削工具130一边进行沿着上述加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，边顺畅地进行工件W的切削加工，根据情况不同，例如还能够延长切削工具130的寿命。
由此能够在比较接近用户所预期的转速S以及振动数N的条件下进行工件W的加工。
此时，根据加工条件等，还能够优先修正转速S、振动数N中的任一方或修正双方，并变更修正条件。
此外，还能够构成为利用上述设定单元预先在用户侧设定所使用的振动频率f，根据设定好的振动频率f来修正振动数N、转速S。
在该情况下，能够使控制部C1处于特别稳定的控制状态，边使切削工具130一边进行沿着上述加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，边顺畅且稳定地进行工件W的外形切削加工。
另一方面，为了缩短加工周期，优选将主轴110的旋转设定得尽量高速。
为此，需要尽量提高振动频率f，但从稳定控制等观点出发，设定得过高不容易。
因此能够通过尽量缩小振动数N来尽可能地增大转速S。
此时，以按照每振动一次的主轴110的转速设定振动数N的方式构成上述设定单元，由此能够容易地进行使转速S上升的设定。
每振动一次的主轴110的转速设定为1次以上，振动数N设定为大于0且小于1的数，由此能够使主轴110高速旋转。
但是，分开的切屑的长度变得比较长，因此振动数N需要设定为在上述加工中不出现负面影响的程度。
此外，在本实施例中，构成为将三个参数中的振动数N、转速S经由数值设定部C2等设定至控制部C1，但例如也可以预先将振动数N固定(不需要输入)，作为三个参数中的一个，用户仅设定转速S，根据该转速S与振动数N设定振动频率f，并修正转速S或振动数N。
[实施例2]
第二实施例对第一实施例的参数的条件等进行了变更，大多要素与第一实施例共通，因此对共通的事项省略详细说明，以下对不同点进行说明。
在第二实施例的机床100中，构成为由用户将转速S经由数值设定部C2等设定至控制部C1。
转速S向控制部C1的设定除能够将转速S的值作为参数值而输入至控制部C1之外，例如还能够将转速S的值记载于加工程序来进行设定。
控制部C1进行控制，使主轴110基于设定好的转速S旋转，使主轴台110A或切削工具台130A一边往复振动一边移动以使得切削工具130一边沿上述加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给。
但转速S与振动数N如上所述地基于振动频率f而确定，因此本实施例的控制部C1的修正单元构成为根据振动频率f来修正设定好的转速S。
如图7所示，本实施例的修正单元具有与主轴每旋转一周的往复振动的振动数N1、N2、N3……及基于能够执行动作指令的周期的振动频率f1、f2、f3……对应的主轴110的转速S11、S12、S13……、S21……、S31……的表格。
上述修正单元构成为将由用户设定好的转速S的值修正为上述表格内的转速S的值。
控制装置C构成为以与该修正后的转速对应的振动数以及振动频率使机床执行工件的加工。
图7所示的表格是将振动数N设为N1＝3.5、N2＝2.5、N3＝1.5、N4＝0.5、将振动频率f设为f1＝62.5(Hz)、f2＝50(Hz)、f3＝41.666(Hz)、将与各振动数N及各振动频率f对应的主轴110的转速S设为S11＝1071.429(r/min)、S12＝857.1429(r/min)、S13＝714.2743(r/min)、S21＝1500(r/min)、S31＝2500(r/min)等而设定的例子。
上述修正单元构成为对由用户设定好的转速S的值与表格内的转速的值进行比较，修正为与用户设定好的转速S的值的差在规定范围内(例如±50r/min范围内)的表格内的转速的值。
在本实施例中，构成为上述修正单元对转速S的修正按照上述表格内的振动数的值的从高到底的顺序以及振动频率的值的从高到底的顺序来确定修正的转速。
例如，由用户将主轴110的转速S设定为S＝2500(r/min)。
在该情况下，从与表格内的振动数最高的值(N1＝3.5)对应的行(S11、S12、S13……)的振动频率高的值(f1＝62.5(Hz))所对应的转速的值(S11＝1071.429(r/min))朝向振动频率低的值(f2＝50(Hz)、f3＝41.666(Hz))所对应的转速的值(S12＝857.1429(r/min)、S13＝714.2743(r/min))依次与S＝2500(r/min)进行比较。
接着，从与其次高的值的振动数(N2＝2.5)对应的行(S21、S22、S23……)中的振动频率高的值(f1＝62.5(Hz))所对应的转速的值(S21＝1500(r/min))朝向振动频率低的值(f2＝50(Hz)、f3＝41.666(Hz))所对应的转速的值(S22＝1200(r/min)、S23＝999.984(r/min))依次与S＝2500(r/min)进行比较。
再接着，欲从与其次高的值的振动数(N3＝1.5)对应的行(S31、S32、S33……)中的振动频率高的值(f1＝62.5(Hz))所对应的转速的值(S31＝2500(r/min))朝向振动频率低的值(f2＝50(Hz)、f3＝41.666(Hz))所对应的转速的值(S32＝2000(r/min)、S33＝1666.64(r/min))依次与S＝2500(r/min)进行比较，但表格内的S31＝2500(r/min)与由用户设定好的值相同(差在规定范围内)，因此上述修正单元将主轴110的转速S设定为与用户所设定的S＝2500(r/min)相同的转速S(在该例中，结果上未修正)。
控制部C1按照与该转速S31＝2500(r/min)的值在上述表格中对应的振动数N＝1.5以及振动频率f＝62.5(Hz)使机床执行工件W的加工。
通过修正单元对转速S的修正，在基于由设定单元设定好的转速S的条件下，机床100能够利用Z轴方向进给机构160、X轴方向进给机构150以及Y轴方向进给机构，边使切削工具130一边进行沿着上述加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，边顺畅地进行工件W的切削加工。
此时，由于振动数N与振动频率f采用尽量大的值，所以尽可能在主轴210的转速S高的区域进行加工，因此能够缩短切屑的长度并缩短加工时间而实现最优化。
另外，由于采用尽可能高的振动频率f，所以还能够缩小机械振动对加工精度造成的负面影响。
此外，在表格内的规定转速S11、S12、S13……的值相对于由用户设定好的转速S的值的差均不在规定范围内(例如，±50r/min范围内)时，上述修正单元构成为将由用户设定好的转速S的值修正为差最小的表格内的规定转速S11、S12、S13……的值。
由此，能够采用尽可能接近用户所指定的转速S的转速S11、S12、S13……，尽可能反映用户的设定。
[实施例3]
对第三实施例而言，大多要素与第一实施例以及第二实施例共通，因此对共通的事项省略详细说明，以下对不同点进行说明。
在第三实施例的机床100中，与第一实施例或第二实施例同样，构成为若由用户将三个参数中的两个(转速S与振动数N)或一个(转速S)设定至控制部C1，则能够在比较接近用户所预期的转速S以及振动数N的条件下或基于设定好的转速S的条件下，边使切削工具130一边进行沿着上述加工进给方向的往复振动一边在加工进给方向上进给而分开切屑，边顺畅地进行工件W的切削加工。
如图8A所示，与图4同样，主轴旋转一周而切削工具130振动3.5次，切削工具130的往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分一部分重复，在工件W周面的第n+1周旋转的切削部分包括第n周旋转切削完毕的部分，若如图8B所示，从切削中产生切削工具130的上述空振动作的状态仅增大进给量，则第二周旋转中的复动时的切削工具130的轨迹不到达第一周旋转中的切削工具130的轨迹，因此上述空振动作无法形成，存在切屑不被分开的情况。
此外，在图8A～图8C中，为了易于理解说明，将切削工具130的振动形成为直线状来表现。
换言之，若仅逐渐增加进给量，则上述的切削工具130的往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分的重复部分逐渐变小，往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分变得不重复，因此上述空振动作无法形成，产生切屑不被分开的情况。
因此，在本实施例中，控制部C1具备振幅设定单元，该振幅设定单元以与切削工具130相对于工件W的进给量成比例的方式设定上述往复振动的振幅。
振幅设定单元构成为若由用户经由数值设定部C2等将上述振幅相对于上述进给量的比例即上述进给量与基于振动单元的往复振动的振幅的比例、且是上述振幅除以上述进给量而得的值作为振幅进给比例而设定至控制部C1，则切削加工时将设定的上述进给量乘以上述振幅进给比例来进行上述振幅的设定。
上述振幅设定单元与上述振动单元相互协作，如图8C所示，对与基于通过修正单元对转速S与振动数N的修正而由设定单元设定好的振动数N与转速S的条件下的、切削工具130的沿着上述加工进给方向的往复振动和切削加工中设定的进给量对应的振幅进行设定，由此控制部C1对上述振动单元进行控制以使得工件W的第n+1周旋转(n为1以上的整数)中的复动时的切削工具130的轨迹到达工件W的第n周旋转中的切削工具130的轨迹。
换言之，进行控制以使得往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复。
由此，能够相对于由修正单元修正后的振动的条件，根据进给量设定振幅，通过控制部C1的控制，振动单元使切削工具130以产生上述空振动作的方式振动，分开切屑。
在本实施例的机床100中，转速S、振动数N以及振幅进给比例向控制部C1的设定除能够将转速S的值、振动数N的值以及振幅进给比例的值经由数值设定部C2而由用户作为参数值输入至控制部C1之外，例如还能够将转速S的值、振动数N的值以及振幅进给比例的值记载于加工程序来进行设定、或在程序块(程序的一行)中将振动数N的值、振幅进给比例设定为自变量。
在像本发明那样以在加工程序中利用G△△△P○命令来指示使切削工具130一边沿上述加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给的振动切削加工的开始的方式构成控制部C1的情况下，例如，如图9所示，能够使G△△△命令利用接着Q的值(自变量Q)指定相对于控制部C1设定的振幅进给比例的值，并利用接着D的值(自变量D)指定相对于控制部C1设定的振动数的值。
在将振幅进给比例设定为“1.5”的情况下，接着G△△△记载为“Q1.5”，在将振动数设定为“3.5”的情况下，接着G△△△而在加工程序中记载为“D3.5”，由此能够相对于控制部C1设定振动数N与振幅进给比例。
此外，在图9的例子中，以在加工程序中利用G△△△P0命令指示振动切削加工的结束的方式构成控制部C1。
由此，若利用记载于G△△△P○命令与G△△△P0命令之间的例如使切削工具130直线移动的G1命令，作为接着F的值(自变量F)而将进给量设定为“0.015”，则振幅设定单元读入振幅进给比例1.5，将振幅算出为0.015×1.5来进行设定。
此外，也可以构成为在控制装置C侧设置有显示器等显示单元，使该显示单元显示切削条件检索画面，用户作为切削加工的条件而输入材质、真圆度、表面粗糙度等，由此从预先设定好的表格(振动切削条件的数据库)等选择进给量、转速S、振动数N、振幅进给比例以及振动频率等条件来进行设定。
在本实施例中，如上述的图4、图8A～图8C所示，控制部C1进行控制以使得工件W的第n+1周旋转(n为1以上的整数)中的复动时的切削工具130的轨迹与工件W的第n周旋转中的切削工具130的轨迹交叉，但也可以使工件W的第n+1周旋转(n为1以上的整数)中的复动时的切削工具130的轨迹与工件W的第n周旋转中的切削工具130的轨迹不交叉地到达。
换言之，往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分的重复也包括往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分相接的情况。
在往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分相接的情况下，在一次振动中，切削工具130的往动时的切削加工部分理论上作为“点”而包括复动时的切削加工部分，复动中切削工具130远离工件W的所谓空振动作以“点”产生，由此切削加工时从工件W产生的切屑利用上述空振动作(往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分相接的点)而逐渐分开。
其中，附图标记说明如下：
100：机床；110：主轴；110A：主轴台；120：卡盘；130：切削工具；130A：切削工具台；150：X轴方向进给机构；151：基座；152：X轴方向导轨；153：X轴方向进给工作台；154：X轴方向引导件；155：直线伺服马达；155a：可动件；155b：固定件；160：Z轴方向进给机构；161：基座；162：Z轴方向导轨；163：Z轴方向进给工作台；164：Z轴方向引导件；165：直线伺服马达；165a：可动件；165b：固定件；C：控制装置；C1：控制部；C2：数值设定部；W：工件。

Claims (16)

1.一种机床的控制装置，设置于机床，该机床具备对工件进行切削加工的切削工具、使该切削工具与工件相对旋转的旋转单元、使所述切削工具与工件在规定的加工进给方向上进行进给动作的进给单元、以及使所述切削工具与工件沿着所述加工进给方向相对往复振动的振动单元，
所述机床的控制装置具有控制部，该控制部通过所述切削工具与工件的相对旋转、以及伴随所述往复振动的切削工具相对于工件的进给动作，使所述机床执行工件的加工，
所述机床的控制装置的特征在于，
所述进给单元通过使所述切削工具和工件相对地往动以及复动的进给动作来使它们边振动边进给，
所述控制部将所述进给单元作为所述振动单元进行控制，从而执行使所述切削工具或者工件往动移动规定的移动量之后复动移动规定的移动量的动作指令，并且根据基于能够执行所述动作指令的周期的振动频率，确定执行所述工件的加工时的所述相对旋转的转速、以及所述相对旋转的每旋转一周的所述往复振动的振动数，其中该能够执行所述动作指令的周期是基于能够通过所述控制部输送的指令的周期确定的，
在所述机床的控制装置设置有：
设定单元，将所述转速、所述振动数以及所述振动频率作为参数，相对于所述控制部设定所述参数中的至少一个的值；以及
修正单元，将在该设定单元中未设定的参数确定为规定的值，根据该规定的值修正由所述设定单元设定好的参数的值。
2.根据权利要求1所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述振动单元构成为使所述切削工具与工件相对往复振动以使得往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复。
3.根据权利要求1所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述修正单元构成为将未设定的参数确定为规定的值并且修正设定好的参数的值，以使得所述转速与所述振动数以基于所述振动频率的常数成反比例。
4.根据权利要求3所述机床的控制装置，其特征在于，
将由所述设定单元设定的参数设为所述转速，
所述修正单元构成为将所述振动数确定为预先决定的多个规定的值，将所述振动频率确定为所述控制装置所固有地具备的规定的值，根据各振动数的值与确定出的振动频率修正由所述设定单元设定好的所述转速的值。
5.根据权利要求3所述的机床的控制装置，其特征在于，
将由所述设定单元设定的参数设为所述转速与所述振动数，
所述修正单元构成为将设定好的所述转速与所述振动数修正为根据所述振动频率确定的所述转速与所述振动数的值。
6.根据权利要求5所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述设定单元构成为将所述振动数设定为每振动一次的所述转速。
7.根据权利要求5所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述设定单元构成为读入作为自变量记载于所述机床的加工程序的程序块的振动数，设定为所述振动数。
8.根据权利要求4所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述设定单元构成为根据预先确定的周速与所述工件的直径算出所述转速来进行设定。
9.根据权利要求4所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述修正单元构成为根据所述振动数、所述振动频率以及所述转速对应的表格，将设定好的所述转速修正为所述表格内的转速的值，根据修正后的所述转速、与该转速对应的所述表格内的所述振动数及所述振动频率，使机床执行所述工件的加工。
10.根据权利要求9所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述修正单元构成为按照所述表格内的所述振动数从高到底的顺序以及所述振动频率从高到底的顺序来确定修正的转速。
11.根据权利要求1所述的机床的控制装置，其特征在于，
设置有振幅设定单元，该振幅设定单元以与所述切削工具相对于所述工件的进给量成比例的方式设定所述往复振动的振幅，
所述机床的控制装置使所述振幅设定单元与所述振动单元相互协作以使得往动时的切削加工部分与复动时的切削加工部分重复。
12.根据权利要求11所述的机床的控制装置，其特征在于，
所述振幅设定单元构成为读入作为自变量记载于所述机床的加工程序的程序块的所述振幅相对于所述进给量的比例，算出所述振幅来进行设定。
13.一种机床，其特征在于，
具备权利要求1所述的控制装置。
14.根据权利要求13所述的机床，其特征在于，
所述机床具备：
主轴移动机构，使保持所述工件的主轴沿轴线方向移动；以及
刀架移动机构，使保持所述切削工具的刀架相对于主轴移动，
所述进给单元由所述主轴移动机构与所述刀架移动机构构成，通过所述主轴移动机构与所述刀架移动机构的协作，使所述切削工具相对于所述工件进行加工进给动作。
15.根据权利要求13所述的机床，其特征在于，
保持所述工件的主轴固定地设置于机床侧，
所述机床具备使保持所述切削工具的刀架沿多个方向移动的刀架移动机构，
所述进给单元由所述刀架移动机构构成，通过使所述刀架相对于在加工进给方向上被定位的主轴在加工进给方向上移动，使所述切削工具相对于所述工件进行加工进给动作。
16.根据权利要求13所述的机床，其特征在于，
保持所述切削工具的刀架固定地设置于机床侧，
所述机床具备使保持所述工件的主轴沿多个方向移动的主轴移动机构，
所述进给单元由所述主轴移动机构构成，通过使所述主轴相对于在加工进给方向上被定位的所述刀架在加工进给方向上移动，使所述切削工具相对于所述工件进行加工进给动作。
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