CN106255571A - 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。机床(100)及其控制装置(C)设置有：设定单元(C1、C2)，将执行工件(W)的加工时的相对旋转的转速、相对旋转的每旋转一周的往复振动的振动数、以及基于控制装置(C)能够执行动作指令的周期的振动频率作为参数，对两个参数的值进行设定；以及修正单元(C1)，根据针对两个参数设定的值将未设定的一个参数的值确定为规定的值，根据针对未设定的一个参数确定的值将设定好的两个参数的值修正为规定的值。

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具备保持工件的工件保持单元和保持对上述工件进行切削加工的切削工具的刀架的机床，上述机床的控制装置对进给单元、振动单元以及旋转单元进行驱动控制，上述进给单元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，上述振动单元使上述工件保持单元与上述刀架相对地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，上述旋转单元使上述工件与上述切削工具相对地旋转，上述机床的控制装置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，其中，在上述机床的控制装置设置有：设定单元，将执行上述工件的加工时的上述相对旋转的转速、上述相对旋转的每旋转一周的上述往复振动的振动数、以及基于上述控制装置能够执行动作指令的周期的振动频率作为参数，对两个参数的值进行设定；以及修正单元，根据针对上述两个参数设定的值将未设定的一个参数的值确定为规定的值，根据针对上述未设定的一个参数确定的值将设定好的两个参数的值修正为规定的值，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，上述振动单元构成为使上述工件保持单元与上述刀架相对地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3所涉及的机床的控制装置，在技术方案1或技术方案2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，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基于根据设定好的上述转速与上述振动数算出的值确定振动频率，根据确定出的振动频率将设定好的上述转速或上述振动数修正为规定的值，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4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设定相对于上述振动数的允许值，且构成为根据上述设定好的转速与上述确定出的振动频率算出上述振动数，将算出的上述振动数修正为上述允许值的范围内的值，将设定好的上述振动数修正为该值，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4或5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设定好的上述转速和确定出的上述振动频率算出上述振动数，将设定好的上述振动数修正为将最接近算出的上述振动数的值的整数与0.5相加而得的值，将设定好的上述转速修正为根据上述修正后的振动数与确定出的上述振动频率算出的值，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1～6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，设置有速度控制单元，该速度控制单元将上述切削工具相对于上述工件的往复振动中的往动时的移动速度设定得比复动时的移动速度慢，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1～7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，将上述往复振动的振幅预先设定为能够进行上述工件的加工的规定振动振幅，设置有振幅控制单元，该振幅控制单元对上述往复振动进行控制以使得从小于上述规定振动振幅的振幅逐渐扩大振幅而达到上述规定振动振幅，上述振幅控制单元构成为根据将以时间变量为底的规定的幂数的幂乘作为基于上述规定振动振幅的振幅的缩尺比例的函数来设定上述振幅，上述时间变量基于从切削开始至达到上述规定振动振幅为止的时间，由此进一步解决上述课题。
本技术方案9所涉及的机床具备技术方案1～8中任一技术方案所记载的控制装置，由此解决上述课题。
本技术方案10所涉及的机床，在技术方案9所记载的机床的控制装置的结构的基础上，将保持上述工件的主轴作为上述工件保持单元，上述机床具备：主轴移动机构，使上述主轴沿轴线方向移动；以及刀架移动机构，使上述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11所涉及的机床，在技术方案9所记载的机床的结构的基础上，将保持上述工件的主轴作为上述工件保持单元，上述主轴固定地设置于机床侧，上述机床具备使上述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进给加工方向上被定位的主轴在进给加工方向上移动，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12所涉及的机床，在技术方案9所记载的机床的结构的基础上，上述刀架固定地设置于机床侧，将保持上述工件的主轴作为上述工件保持单元，上述机床具备使上述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进给加工方向上被定位的上述刀架在进给加工方向上移动，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将由设定单元设定的参数的值利用修正单元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，使机床一边使切削工具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，一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。
本发明的机床的控制装置设置有速度控制单元，该速度控制单元将上述切削工具相对于工件的往复振动中的往动时的移动速度设定得比复动时的移动速度慢，由此和往动时的移动速度与复动时的移动速度相同的情况相比，往动时的移动速度变慢，能够抑制切削工具切入工件进行切削时的载荷、冲击，能够防止切削工具的寿命的缩短等。
本发明的机床的控制装置将往复振动的振幅预先设定为能够进行工件的加工的规定振动振幅，设置有振幅控制单元，该振幅控制单元对往复振动进行控制以使得从小于规定振动振幅的振幅逐渐扩大振幅而达到规定振动振幅，振幅控制单元根据将以时间变量为底的规定的幂数的幂乘作为基于规定振动振幅的振幅的缩尺比例的函数来设定振幅，所述时间变量基于从切削开始至达到规定振动振幅为止的时间，从而逐渐扩大切削工具的往复振动的振幅的控制程序成为基于一个参数k的数式：y＝xk，因此能够简化控制程序。
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是表示本发明的第一实施例的控制部判断自变量的流程图的图。
图8是表示本发明的第二实施例的切削工具的往复振动以及位置的图。
图9是表示本发明的第二实施例的主轴第n周旋转、第n+1周旋转、第n+2周旋转的关系的图。
图10A是表示本发明的第三实施例的按照数式：y＝xk确定的缩尺比例的图。
图10B是表示本发明的第三实施例的按照数式：y＝xk确定的缩尺比例的图。
图10C是表示本发明的第三实施例的按照数式：y＝xk确定的缩尺比例的图。
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具备保持工件的工件保持单元和保持对工件进行切削加工的切削工具的刀架的机床，机床的控制装置对进给单元、振动单元以及旋转单元进行驱动控制，进给单元通过工件保持单元与刀架的相对移动使切削工具相对于工件在规定的加工进给方向上进行进给动作，振动单元使工件保持单元与刀架相对地振动以使得切削工具一边沿加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给，旋转单元使工件与切削工具相对地旋转，机床的控制装置通过工件与切削工具的相对旋转、以及伴随切削工具相对于工件的在加工进给方向上的往复振动的进给动作，使机床执行工件的加工，其中，在机床的控制装置设置有：设定单元，将执行工件的加工时的相对旋转的转速、相对旋转的每旋转一周的往复振动的振动数、以及基于控制装置能够执行动作指令的周期的振动频率作为参数，对两个参数的值进行设定；以及修正单元，根据针对两个参数设定的值将未设定的一个参数的值确定为规定的值，根据针对未设定的一个参数确定的值将设定好的两个参数的值修正为规定的值，由此利用修正单元对由设定单元设定的参数的值进行修正，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，使机床一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，一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。
振动次数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或振动频率f向控制部C1的设定除能够作为参数输入至控制部C1之外，例如还能够将转速S、振动数N以及振动频率f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、振动频率f设定为自变量。
若特别地以能够将振动数N、振动频率f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和程序块中的作为自变量而记载的振动数N、振动频率f，从加工程序容易地设定转速S或振动数N或振动频率f中的两个。
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，还能够根据上述周速与工件直径算出转速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根据转速S、振动数N、振动频率f这三个中的设定好的两个条件进行控制，使主轴110按该转速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。
但是，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，该修正单元使设定好的转速S或振动数N或振动频率f与根据上述指令周期的值确定的振动频率f的集合即f群对应，根据针对两个参数设定的值将未设定的一个参数的值确定为规定的值，根据针对上述未设定的一个参数确定的值将设定好的两个参数的值修正为规定的值。
此外，该修正单元在结果上无需设定好的两个参数的值的修正的情况下，也存在不进行修正的情况。
控制部C1在作为上述修正单元发挥功能的情况下，如图7所示，在步骤S1中，对用户经由数值输入部C2等的设定的矛盾进行判定。
例如在转速S、振动数N、振动频率f三个中的两个未被设定、三个被设定、或仅一个被设定的情况下，判断为存在矛盾。
在判定为发生矛盾的情况下，进入步骤S2，未图示的显示部对于用户进行错误显示。
另一方面，在判定为未发生矛盾的情况下，进入步骤S3。
在步骤S3中，控制部C1对上述设定好的条件的组合进行调查。
在振动数N与转速S被设定的情况下，进入步骤S4。
在振动数N与振动频率f被设定的情况下，进入步骤S7。
在转速S与振动频率f被设定的情况下，进入步骤S8。
在步骤S4中，根据上述设定好的振动数N以及转速S计算振动频率f的值，进入步骤S5。
例如，在N＝1.5、S＝3000(r/min)的情况下，得到f＝N×S/60＝75(Hz)。
在步骤S5中，将步骤S4中求出的振动频率f与上述f群进行比较，从f群中选择最接近步骤S4中求出的振动频率f的值(例如，62.5(Hz))，重新将该值确定为振动频率f，进入步骤S6。
在步骤S6中，根据步骤S5中确定出的振动频率f(62.5(Hz))与设定好的振动次数N计算主轴110的转速S，将计算出的值重新作为主轴110的转速S。
也就是说，将设定好的转速S修正为上述计算出的值。
作为一个例子，得到S＝f×60/N＝2500(r/min)。
即，将设定好的转速S＝3000(r/min)修正为2500(r/min)。
在根据设定好的振动数N与转速S被修正单元修正而决定的条件下，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，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，并顺畅地进行工件W的切削加工，根据情况不同，例如也能够延长切削工具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。
在步骤S7中，根据上述设定好的振动数N以及振动频率f计算主轴110的转速S。
作为一个例子作为，在N＝1.5、f＝62.5(Hz)的情况下，得到S＝f/N×60＝2500(r/min)。
在步骤S8中，根据上述设定好的转速S以及振动频率f计算振动数N，进入步骤S9。
作为一个例子，在S＝3000(r/min)、f＝62.5(Hz)的情况下，得到N＝f/S×60＝1.25。
在步骤S9中，对以N＝整数n+0.5的值为基准的作为正侧的振动数N的允许值(PN)的值或作为负侧的振动数N的允许值(MN)的值是否由用户设定于控制部C1侧进行判定。
在设定了PN或MN的情况下进入步骤S10，另一方面，在未设定的情况下进入步骤S12。
此外，如图4所示，N＝整数n+0.5的值是第n+1周旋转的工件W中的被切削工具130车削的工件W周面形状的相位的谷的最低点(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周旋转的工件W中的被切削工具130车削的形状的相位的山的最高点(实线波形曲线图的山的顶点)的位置在周向(曲线图的横轴方向)上相同的时候。
在步骤S10中，对步骤S8中求出的振动数N的值(N＝1.25)是否收敛在正侧的允许值PN或负侧的允许值MN的范围内进行判定。
在未收敛的情况下，在步骤S11中，以步骤S8中求出的振动数N(N＝1.25)收敛在正侧的允许值PN或负侧的允许值MN的范围内的方式将振动数N的值确定为N’。
例如，在步骤S8中算出为振动数N＝1.25、负侧的允许值MN为0.05的情况下，以使得振动数的值收敛在从作为基准的值1.50减去0.05的允许值的范围内的方式将振动数确定为N’＝1.45。
在该情况下，转速S根据振动频率f与振动数N修正为S＝2586.2(r/min)。
在步骤S12中，确定为最接近步骤S8中求出的振动数N的值(N＝1.25)的整数n+0.5的值，进入步骤S13。
例如，在步骤S8中算出为N＝1.25的情况下，将振动数确定为N’＝1.5。
在步骤S13中，根据步骤S12中确定的振动数N(N’)以及上述设定好的振动频率f计算主轴110的转速S的值，将转速S的值修正为S’。
例如，在N’＝1.5、f＝62.5(Hz)的情况下，修正为S＝f/N’×60＝2500(r/min)。
在由修正单元根据上述f群修正后的转速S以及振动数N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，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，并顺畅地进行工件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。
在用户设定振动频率f的值的情况下，选择尽可能高的频率，从而能够在主轴110的转速S高的区域进行加工，除了能够缩短加工时间之外，还能够缩小机械振动对加工精度造成的负面影响。
此外，如图4所示，以第n+1周旋转与第n周旋转的工件W中的被切削工具130车削的形状的相位以与上述180度反转不同的相位偏移的方式设定振动数N，由此能够相位偏移地连续进行加工，能够根据工件W的材质、切削工具130的种类、形状、材质等改善加工面的粗糙度。
因此用户根据需要设定转速S、振动数N、振动频率f三个中的两个，由此能够进行用户所需要的条件下的加工。
[实施例2]
对第二实施例而言，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，可以构成为预先将振动数N固定(不需要输入)，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，对转速S或振动数N进行修正。
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。
因此能够通过尽量减小振动数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，分开的切屑的长度会变得比较长，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。
专利5139591号公报、专利5139592号公报中记载的现有的机床在通过切削工具相对于工件的往复振动切入工件进行切削时，存在对切削工具产生比较大的载荷、冲击等的情况。
存在发生因该载荷、冲击等导致切削工具的寿命变短的情况的问题。
因此，第二实施例的发明的目的在于提供能够抑制切削工具切入工件进行切削时的载荷、冲击等，能够防止切削工具寿命的缩短等的机床的控制装置以及具备该控制装置的机床。
在第二实施例中，从图8以及图9所示的往动时的曲线图的倾斜以及复动时的曲线图的倾斜能够理解，作为速度控制单元的控制部C1以切削工具130的往复振动中的相对于工件W往动时的移动速度比复动时的移动速度慢的方式进行控制。
由此，与图8中虚线所示的往动时的移动速度与复动时的移动速度相同情况相比，往动时的移动速度变慢，切削工具130切入工件W进行切削时的载荷、冲击变小。
此外，图8中虚线所示的是作为参考往动时的移动速度与复动时的移动速度相同的情况。
[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。
专利5139591号公报、专利5139592号公报中记载的现有的机床构成为在开始工件的车削加工的一系列(一个工序)的车削动作时，使切削工具的往复振动的振幅逐渐增大直至达到预先确定的规定的振动振幅。
然而，具体如何增加并未公开，因此存在根据需要变更增加状态并不容易的问题。
因此，第三实施例的发明的目的在于提供简化使开始工件的车削加工的一系列(一个工序)的车削动作时的切削工具的往复振动的振幅逐渐增大直至达到规定振动振幅的控制程序的机床的控制装置以及具备该控制装置的机床。
在第三实施例中，上述往复振动的振幅被预先设定为规定振动振幅，以便在上述振动数N的条件下，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。
控制部C1具备振幅控制单元，该振幅控制单元对切削工具130的往复振动进行控制，以便在相对于工件W开始规定的加工(一个加工工序)时，切削工具130的上述往复振动的振幅从小于上述规定振动振幅的振幅逐渐扩大，在规定时间内达到上述规定振动振幅。
利用上述振幅控制单元，达到规定振动振幅之前的初始的几次往复振动的切削工具130的前进量以及后退量设置得少于规定的量，振幅变小，从而能够缓和切削开始时的冲击。
上述振幅控制单元构成为根据数式1的函数来设定上述振幅，该数式1将以时间变量(x)为底的规定的幂数(k)的幂乘作为以上述规定振动振幅为1的振幅的缩尺比例(y)，所述时间变量(x)将从切削开始至达到上述规定振动振幅为止的时间设为1。
[数式1]
y＝xk
若幂数k为正数，则伴随着时间变量x的值增加，缩尺比例y的值也增加，因此可以为任何值。
时间变量x以及缩尺比例y取0～1的值，规定的时间变量时刻的振幅设定为将规定振动振幅乘以缩尺比例y而得的值。
由此，能够利用一个参数k简单地设定从振动开始(加工开始)至达到规定振动振幅为止的振幅，从而容易地进行振幅控制单元对切削工具130的往复振动的控制。
特别是在由使控制部C1进行从振动开始(加工开始)至达到规定振动振幅为止的切削工具130的往复振动的上述控制的控制程序构成振幅控制单元的情况下，控制程序是基于一个参数k的数式：y＝xk即可，能够简单地编写该控制程序。
若k为1(k＝1.0)，则如图10A所示，成为y＝x，因此沿上述振幅直线增加，达到规定振动振幅。
图10B是k＝1.5的情况，图10C是k＝3.0的情况。
在该情况下，伴随着时间变量x的增加，上述振幅沿缩尺比例y的增加率逐渐变大的曲线增加。
顺带说一下，与k＝1.5的情况相比，k＝3.0的情况的振幅的变化更为显著。
这样，通过利用y＝xk这一数式，从而如图10A～图10C的y＝xk(k＝1.0)的曲线图的下侧所示，规定的时间变量时刻的缩尺比例落在y＝xk的线上，能够容易地控制开始车削动作时的切削工具130的往复运动的振幅。
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 (12)

1.一种机床的控制装置，设置于具备保持工件的工件保持单元和保持对所述工件进行切削加工的切削工具的刀架的机床，
所述机床的控制装置对进给单元、振动单元以及旋转单元进行驱动控制，所述进给单元通过所述工件保持单元与所述刀架的相对移动使所述切削工具相对于所述工件在规定的加工进给方向上进行进给动作，所述振动单元使所述工件保持单元与所述刀架相对振动以使得所述切削工具一边沿所述加工进给方向往复振动一边在加工进给方向上进给，所述旋转单元使所述工件与所述切削工具相对旋转，
所述机床的控制装置通过所述工件与所述切削工具的相对旋转、以及伴随所述切削工具相对于所述工件的在所述加工进给方向上的所述往复振动的进给动作，使所述机床执行所述工件的加工，
所述机床的控制装置的特征在于，
在所述机床的控制装置设置有：
设定单元，将执行所述工件的加工时的所述相对旋转的转速、所述相对旋转的每旋转一周的所述往复振动的振动数、以及基于所述控制装置能够执行动作指令的周期的振动频率作为参数，对两个参数的值进行设定；以及
修正单元，根据针对所述两个参数设定的值将未设定的一个参数的值确定为规定的值，根据针对所述未设定的一个参数确定的值将设定好的两个参数的值修正为规定的值。
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工件保持单元与所述刀架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或2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1～3中任一项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基于根据设定好的所述转速与所述振动数算出的值确定振动频率，根据确定出的振动频率将设定好的所述转速或所述振动数修正为规定的值。
5.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设定相对于所述振动数的允许值，且构成为根据所述设定好的转速与所述确定出的振动频率算出所述振动数，将算出的所述振动数修正为所述允许值的范围内的值，将设定好的所述振动数修正为该值。
6.根据权利要求4或5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设定好的所述转速和确定出的所述振动频率算出所述振动数，将设定好的所述振动数修正为将最接近算出的所述振动数的值的整数与0.5相加而得的值，将设定好的所述转速修正为根据所述修正后的振动数与确定出的所述振动频率算出的值。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的机床的控制装置，其特征在于，
设置有速度控制单元，该速度控制单元将所述切削工具相对于所述工件的往复振动中的往动时的移动速度设定得比复动时的移动速度慢。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的机床的控制装置，其特征在于，
将所述往复振动的振幅预先设定为能够进行所述工件的加工的规定振动振幅，
设置有振幅控制单元，该振幅控制单元对所述往复振动进行控制以使得从小于所述规定振动振幅的振幅逐渐扩大振幅而达到所述规定振动振幅，
所述振幅控制单元构成为根据将以时间变量为底的规定的幂数的幂乘作为基于所述规定振动振幅的振幅的缩尺比例的函数来设定所述振幅，所述时间变量基于从切削开始至达到所述规定振动振幅为止的时间。
9.一种机床，其特征在于，
具备权利要求1～8中任一项所述的控制装置。
10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，
将保持所述工件的主轴作为所述工件保持单元，
所述机床具备：
主轴移动机构，使所述主轴沿轴线方向移动；以及
刀架移动机构，使所述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。
11.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，
将保持所述工件的主轴作为所述工件保持单元，
所述主轴固定地设置于机床侧，
所述机床具备使所述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进给加工方向上被定位的主轴在进给加工方向上移动，使所述切削工具相对于所述工件进行加工进给动作。
12.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，
所述刀架固定地设置于机床侧，
将保持所述工件的主轴作为所述工件保持单元，
所述机床具备使所述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进给加工方向上被定位的所述刀架在进给加工方向上移动，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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