JP2014054689A - Machine tool - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool that can stabilize machining quality of a workpiece mainly made of a difficult-to-machine material at a level of high quality and suppress the occurrence of fire, and that is practical and has no limit to the shape of the workpiece, and that can execute low frequency vibration cutting with optimum vibration allowing fine cutting of chip for rotation speed of the workpiece or rotation speed of a cutting tool, can execute the low frequency vibration cutting with a waveform made closer to a smooth and fine sine wave, and can suppress damage of the cutting tool.SOLUTION: A machine tool includes a cutting tool feeding mechanism 7 holding a cutting tool 4 for machining a workpiece and causing the cutting tool 4 to perform a feeding operation to a workpiece 2, and a control device 8 causing the cutting tool 4 to perform low frequency vibration by gradually increasing amplitude by controlling a cutting tool feeding driving motor 7a serving as a driving source of the cutting tool feeding mechanism 7.

Description

本発明は、切削工具又はワークを回転させてワークの切削加工を行う工作機械に関する。より詳しくは、切削工具及び／又はワークを低周波振動させてワークを切削加工する工作機械に関する。   The present invention relates to a machine tool for cutting a workpiece by rotating a cutting tool or a workpiece. More specifically, the present invention relates to a machine tool that cuts a workpiece by vibrating the cutting tool and / or the workpiece at a low frequency.

従来の工作機械として、ワークに対してバイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工する、いわゆる慣用切削加工を行う工作機械が知られている。また一方、切削工具の刃先に圧電素子を用いて超音波領域の振動を与えながらワークを切削加工する、いわゆる超音波振動切削加工を行う工作機械も知られている（例えば、特許文献１）。そしてさらには、特許文献２に記載のように、切削工具に加振機を取付ける工作機械も知られている。   As a conventional machine tool, there is known a machine tool that performs so-called conventional cutting, in which a cutting tool such as a cutting tool is advanced in a certain direction relative to the workpiece to cut the workpiece. On the other hand, a machine tool that performs so-called ultrasonic vibration cutting, in which a workpiece is cut while applying a vibration in an ultrasonic region to a cutting edge of a cutting tool using a piezoelectric element is also known (for example, Patent Document 1). Further, as described in Patent Document 2, a machine tool for attaching a vibration exciter to a cutting tool is also known.

この特許文献２に記載の工作機械を、図１３を参照して説明すれば、当該工作機械１００は、第１案内路１０１を有し、この第１案内路１０１は、油圧シリンダ１０２のピストンロッド１０３と連結した刃物台１０４をワークＷの軸心Ｏと直角の向きに移動させるように案内している。また工作機械１００は、加振機１０５を有し、この加振機１０５はワークＷの軸心Ｏと平行な送り方向の向きに振動を発生させる振動機構と、切削工具１０６を着脱自在に固定する装置とを有し、そしてさらに、送りシリンダ１０７のピストンロッド１０８と連結して上記刃物台１０４に固着された第２案内路１０９にて送り方向の向きに移動可能となっている。そして、このように構成される工作機械１００を振動させることによって、軸心Ｏ周りに回転しているワークＷの切削加工が行われるというものである。   The machine tool described in Patent Document 2 will be described with reference to FIG. 13. The machine tool 100 has a first guide path 101, which is a piston rod of a hydraulic cylinder 102. The tool post 104 connected to the guide 103 is guided to move in a direction perpendicular to the axis O of the workpiece W. Further, the machine tool 100 has a vibration exciter 105, and the vibration exciter 105 detachably fixes a vibration mechanism that generates vibration in a feed direction parallel to the axis O of the workpiece W and the cutting tool 106. Furthermore, it is connected to the piston rod 108 of the feed cylinder 107 and can be moved in the feed direction by a second guide path 109 fixed to the tool post 104. Then, the workpiece W rotating around the axis O is cut by vibrating the machine tool 100 configured as described above.

特開２０００−０５２１０１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-052101 特公昭４９−１７７９０号公報Japanese Patent Publication No.49-17790 特開平６−２８５７０１号公報JP-A-6-285701

しかしながら、従来の工作機械には以下のような問題があった。すなわち、慣用切削加工を行う工作機械は、バイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工するのであるが、その際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができず、それが原因で切削工具の刃先を著しく摩耗させてしまい、ワークの加工品質にばらつきを生じさせてしまうという問題があった。さらに、切削加工する際発生する切屑が上記切削工具に絡まり、それが原因で品質にばらつきが生じるばかりか火災が発生するという問題もあった。   However, the conventional machine tools have the following problems. In other words, a machine tool that performs conventional cutting processes cuts the workpiece by moving a cutting tool such as a cutting tool in a relatively fixed direction, and effectively generates cutting heat and frictional heat generated at that time. There was a problem that cooling and lubrication could not be performed, which caused the cutting edge of the cutting tool to be remarkably worn, resulting in variations in work quality of the workpiece. Furthermore, there is a problem that chips generated when cutting are entangled with the cutting tool, resulting in a variation in quality and a fire.

一方、超音波振動切削加工を行う工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの加工時間が大幅に掛かるばかりか、非常に高価であり、さらには、圧電素子を用いているため切削工具を工作機械に取り付けるためのアダプターの役割を持つツーリングの設置箇所に制約が生じる等の問題があった。そのため、上記超音波振動切削加工を行う工作機械は、実用性に欠けるという問題があった。   On the other hand, machine tools that perform ultrasonic vibration cutting have the advantage of enabling cutting of difficult-to-cut materials, but they are not only very time consuming but also very expensive. As a result, there are problems such as restrictions on the installation location of the tooling that serves as an adapter for attaching the cutting tool to the machine tool. Therefore, the machine tool that performs the ultrasonic vibration cutting has a problem of lack of practicality.

また一方、切削工具に加振機を取付けた工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。すなわち、工作機械１００は、加振機１０５を取り付けているため、切削工具１０６を垂直方向と水平方向にしか移動させることができず、ワークを図１３に示すワークＷの加工形状にしようとすれば、ワークＷの円弧部ＷＲを切削加工する際、矢印Ｐ１０の向きに工作機械１００を回転させて切削加工しなければならない。しかしながら、実際のところ、工作機械１００を矢印Ｐ１０方向に回転させようとすれば、ワークＷや、図１３には図示していない他の機械に干渉してしまい、矢印Ｐ１０方向に回転させることは物理的に不可能であった。それゆえ、切削工具に加振機を取付けた工作機械では、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。   On the other hand, a machine tool with a vibration exciter attached to the cutting tool has the advantage of enabling cutting of difficult-to-cut materials, but has a problem that the work shape of the workpiece is limited. That is, since the machine tool 100 has the vibration exciter 105 attached, the cutting tool 106 can be moved only in the vertical direction and the horizontal direction, and the workpiece is intended to have the processed shape of the workpiece W shown in FIG. For example, when the arc portion WR of the workpiece W is cut, the machine tool 100 must be rotated in the direction of the arrow P10 for cutting. However, in reality, if the machine tool 100 is rotated in the direction of the arrow P10, it will interfere with the workpiece W and other machines not shown in FIG. It was physically impossible. Therefore, in the machine tool in which the vibration exciter is attached to the cutting tool, there is a problem that the processing shape of the workpiece is limited.

そこで、上記のような問題を解決すべく、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削をさせるように設計変更することも考えられる。すなわち、このＮＣ旋削加工装置は、サーボモータによって、工具を所定距離だけ移動させて一旦停止させ、さらに所定距離だけリバースさせるという動作を繰り返すことによって、ある程度長い切屑に分断し、ワークを切削加工するというものである。そこで、この動作を応用し、工具の動作を停止させずに前進後退を繰り返し、上記工具を低周波振動切削させることも考えられる。   Therefore, in order to solve the above-described problems, it is conceivable to change the design so as to perform low-frequency vibration cutting using an NC turning apparatus as described in Patent Document 3. In other words, this NC turning apparatus cuts a workpiece by cutting it into a somewhat long chip by repeating the operation of moving the tool by a predetermined distance, temporarily stopping it, and then reversing it by a predetermined distance by a servo motor. That's it. Therefore, it is conceivable to apply this operation and repeat the forward and backward movements without stopping the operation of the tool to cause the tool to be subjected to low-frequency vibration cutting.

しかしながら、周波数は、理論上、振幅とその補間速度によって決定するが、実際は、振幅やその補間速度と周波数の関係は工作機械の機械特性（例えばテーブル上の質量やモータ特性等）によって種々様々に変化し、比例関係のような一定の関係になっておらず、机上の計算では所望の振動（最適な周波数及び振幅）を作成することができないという問題があった。また、切屑を分断することを目的として、低周波振動切削を実行させようとすれば、ワークの回転数又は切削工具の回転数と低周波振動切削する際の周期とを同期させないように設定しなければならないが、そのような周期を計算で算出するのは非常に困難であった。   However, the frequency is theoretically determined by the amplitude and the interpolation speed, but in reality, the relationship between the amplitude and the interpolation speed and the frequency varies depending on the machine characteristics of the machine tool (for example, mass on the table, motor characteristics, etc.). There is a problem that the relationship does not change and does not become a fixed relationship such as a proportional relationship, and a desired vibration (optimum frequency and amplitude) cannot be created by calculation on a desk. Also, if low-frequency vibration cutting is performed for the purpose of dividing chips, the rotation speed of the workpiece or the cutting tool is set so as not to synchronize with the low-frequency vibration cutting cycle. However, it is very difficult to calculate such a period by calculation.

それゆえ、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できるような最適な振動で低周波振動切削を実行させることは非常に困難であるという問題があった。   Therefore, there has been a problem that it is very difficult to perform low-frequency vibration cutting with an optimum vibration that can sever the chips finely with respect to the rotation speed of the workpiece or the rotation speed of the cutting tool.

さらには、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削を行う際、滑らかで微細な正弦波に近付けるためゲイン調整を行い、感度を調整することが考えられる。しかしながら、上記のようなＮＣ旋削加工装置は、滑らかで微細な正弦波に近付ようとゲイン値をハイゲインに調整してしまうと、発振してしまい、切削加工自体ができなくなるという問題があった。そのため、滑らかで微細な正弦波に近付けた波形にて低周波振動切削を実行することができないという問題もあった。   Furthermore, when performing low-frequency vibration cutting using an NC turning apparatus as described in Patent Document 3, it is conceivable to adjust the gain and adjust the sensitivity so as to approach a smooth and fine sine wave. However, the NC turning apparatus as described above has a problem that if the gain value is adjusted to a high gain so as to approach a smooth and fine sine wave, it oscillates and the cutting process itself cannot be performed. . Therefore, there is a problem that low-frequency vibration cutting cannot be executed with a waveform close to a smooth and fine sine wave.

一方、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削を行う際、ワークと切削工具との間に隙間がない状況で低周波振動切削を実行することも考えられる。しかしながら、上記のような状況で単に低周波振動切削を実行してしまうと、ワークに切削工具が食いついてしまい、切削工具が破損してしまうという問題もあった。   On the other hand, when performing low frequency vibration cutting using an NC turning apparatus as described in Patent Document 3, it is also conceivable to perform low frequency vibration cutting in a state where there is no gap between the workpiece and the cutting tool. However, if the low-frequency vibration cutting is simply executed in the above situation, there is a problem that the cutting tool bites into the workpiece and the cutting tool is damaged.

そこで本発明は、上記問題に鑑み、主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、さらに、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができ、しかも、滑らかで微細な正弦波に近付けた波形にて低周波振動切削を実行することができると共に、切削工具の破損を抑制することができる工作機械を提供することを目的としている。   Therefore, in view of the above problems, the present invention can stabilize the work quality of a work mainly made of difficult-to-cut materials with high quality, suppress the occurrence of fire, and is practical and has a work shape of the work. Further, the low frequency vibration cutting can be performed with an optimum vibration capable of finely dividing the chips with respect to the number of rotations of the workpiece or the number of rotations of the cutting tool, and close to a smooth and fine sine wave. An object of the present invention is to provide a machine tool capable of performing low-frequency vibration cutting with a waveform and suppressing breakage of a cutting tool.

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。   The object of the present invention is achieved by the following means. In addition, although the code | symbol in a parenthesis attaches the referential mark of embodiment mentioned later, this invention is not limited to this.

請求項１に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、
前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）を制御することで前記切削工具（４）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数、及び、該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりの切削工具（４）の送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記切削工具送り機構（７）の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）を、振幅が徐々に拡大するように制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。 The machine tool according to claim 1 includes a cutting tool feed mechanism (7, 34) that holds a cutting tool (4) for machining a workpiece and feeds the cutting tool (4) to the workpiece (2).
A control mechanism (control device 8) configured to vibrate the cutting tool (4) at a low frequency by controlling a cutting tool feed drive motor (7a) which is a drive source of the cutting tool feed mechanism (7, 34); Have
The control mechanism (control device 8) includes an operation unit (input unit 81) for performing various settings, and the rotation speed of the workpiece (2) set by the operation unit (input unit 81) or the cutting tool (4). Oscillates, and the workpiece (2) or the cutting tool (4) feed amount of the cutting tool (4) per rotation and the interpolation method does not oscillate even if the gain value is set to a high gain. As data that can be actually operated, at least the advance amount, the retract amount, the advance speed, the retract speed, and the gain of the cutting tool feed mechanism (7) according to the mechanical characteristics such as the mass on the table and the motor characteristics are stored in a table in advance. Vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 83), and the cutting tool feed drive motor based on the data stored in the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 83) The 7a), is characterized by comprising a motor control means comprising control so that the amplitude gradually expanded (motor control section 84).

一方、請求項２に係る工作機械は、ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、
前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を制御することで前記ワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数、及び、該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりのワーク（２）の送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記ワーク送り機構（１１）の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータ（１１ａ）を、振幅が徐々に拡大するように制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。 On the other hand, the machine tool according to claim 2 holds a workpiece (2) and feeds the workpiece (2) to a cutting tool (4) for machining the workpiece,
A control mechanism (control device 8) configured to vibrate the work (2) at a low frequency by controlling a work feed drive motor (11a) that is a drive source of the work feed mechanism (11);
The control mechanism (control device 8) includes an operation unit (input unit 81) for performing various settings, and the rotation speed of the workpiece (2) set by the operation unit (input unit 81) or the cutting tool (4). , And the workpiece (2) or the cutting tool (4), the feed amount of the workpiece (2) per rotation, and the interpolation method. As possible data, at least the advance amount, the reverse amount, the forward speed, the reverse speed, and the gain of the work feed mechanism (11) corresponding to the mechanical characteristics such as the mass on the table and the motor characteristics are stored in a table in advance. Vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 83), and the workpiece feed drive motor (1) based on the data stored in the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 83) The a), the characterized by comprising a motor control means comprising control so that the amplitude gradually expanded (motor control section 84).

他方、請求項３に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、
ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、
前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）及び前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御することで前記切削工具（４）及びワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記切削工具（４）の回転数又は前記ワーク（２）の回転数、及び、該切削工具（４）又はワーク（２）１回転当たりの切削工具（４）及びワーク（２）の送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記切削工具送り機構（７，３４）の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲイン及び前記ワーク送り機構の前進量，後退量，前進速度，後退速度、ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）及びワーク送り駆動モータ（１１ａ）を、振幅が徐々に拡大するように夫々制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。 On the other hand, the machine tool according to claim 3 holds the cutting tool (4) for machining the workpiece and feeds the cutting tool (4) to the workpiece (2). When,
A workpiece feed mechanism (11) that holds the workpiece (2) and feeds the workpiece (2) to a cutting tool (4) for workpiece machining;
By controlling the cutting tool feed drive motor (7a) which is a drive source of the cutting tool feed mechanism (7, 34) and the work feed drive motor (11a) which is a drive source of the work feed mechanism (11), respectively. A control mechanism (control device 8) that vibrates the cutting tool (4) and the workpiece (2) at low frequency,
The control mechanism (control device 8) includes an operation unit (input unit 81) for performing various settings, and the rotational speed of the cutting tool (4) set by the operation unit (input unit 81) or the workpiece (2). , And the cutting tool (4) or workpiece (2) with a gain value set to high gain in accordance with the feed amount of the cutting tool (4) and workpiece (2) per rotation and the interpolation method. As actual data that does not oscillate even if it exists, the amount of advance, retreat, advance, retreat, gain, and gain of the cutting tool feed mechanism (7, 34) according to the mechanical characteristics such as the mass on the table and motor characteristics Vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage unit 83) in which the advance amount, reverse amount, advance speed, reverse speed, and gain of the workpiece feeding mechanism are stored in a table in advance, and the vibration cutting information storage means Motors that control the cutting tool feed drive motor (7a) and the workpiece feed drive motor (11a) based on the data stored in the vibration cutting information storage unit 83) so that the amplitude gradually increases. It has a control means (motor control part 84).

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる工作機械では、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御機構（制御装置８）によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御する。これにより、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋ（図１参照）にキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本発明によればワークの加工品質を安定させることができる。   Next, effects of the present invention will be described with reference numerals in the drawings. First, in the machine tool according to the first aspect of the present invention, the cutting tool feed drive motor 7a that is the drive source of the cutting tool feed mechanism (7, 34) that feeds the cutting tool 4 that cuts the workpiece 2 is controlled by the control mechanism. The control tool 8 controls the cutting tool 4 to vibrate at a low frequency. As a result, cavitation occurs in the space K (see FIG. 1) generated in the workpiece 2 and the cutting tool 4, and coolant or the like used when cutting is sucked into the space K, which occurs when the workpiece 2 is processed. Cutting heat and frictional heat can be effectively cooled and lubricated. Therefore, according to the present invention, the machining quality of the workpiece can be stabilized.

また、本発明によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、さらには、火災の発生を抑制することができる。   Moreover, according to this invention, since the cutting tool 4 cuts the workpiece 2 while vibrating at low frequency, the chips of the workpiece 2 are powdered by the low frequency vibration, and the cutting tools are less likely to get tangled. Therefore, the quality is stabilized, and furthermore, the occurrence of fire can be suppressed.

さらに、本発明によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御機構（制御装置８）を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的であり、なお且つ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。   Furthermore, according to the present invention, when the cutting tool 4 is vibrated at a low frequency, the cutting tool feed drive motor 7a is only controlled using the control mechanism (control device 8), and thus the structure is simple. There is an effect that it is practical and the working shape of the workpiece is not limited.

そしてさらに、本発明によれば、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に、ワーク２の回転数又は切削工具４の回転数、及び、該ワーク２又は切削工具４の１回転当たり切削工具４の送り量に応じて、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構（７，３４）の前進量，後退量，前進速度，後退速度が予めテーブル化されて格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。   Furthermore, according to the present invention, the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage unit 83) includes the number of rotations of the workpiece 2 or the number of rotations of the cutting tool 4, and the number of rotations of the workpiece 2 or the cutting tool 4 per rotation. According to the feed amount of the cutting tool 4, at least the advance amount, the retract amount, the advance speed, and the retract speed of the cutting tool feed mechanism (7, 34) according to the mechanical characteristics such as the mass on the table and the motor characteristics are preliminarily tabulated. Therefore, the low frequency vibration cutting can be executed with the optimum vibration capable of finely dividing the chips.

また、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）には、切削工具送り機構（７，３４）のゲインの値としてハイゲインの値が格納されていても発振しないような切削工具送り機構（７，３４）の前進量，後退量，前進速度，後退速度が格納されているから、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができる。そのため、より高品質な切削加工を実現することができる。   Further, the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage unit 83) has a cutting tool feed mechanism that does not oscillate even if a high gain value is stored as the gain value of the cutting tool feed mechanism (7, 34). 7, 34), the advance amount, the retract amount, the advance speed, and the retract speed are stored, so that the waveform at the time of low-frequency vibration cutting can be brought close to a smooth and fine sine wave. Therefore, higher quality cutting can be realized.

さらに、本発明によれば、モータ制御手段（モータ制御部８４）は、前記振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ７ａを、振幅が徐々に拡大するように制御しているから、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。これにより、当該切削工具にてワークを滑らかに切削加工することができる。   Further, according to the present invention, the motor control means (motor control section 84) is configured to use the cutting tool feed drive motor 7a based on the data stored in the vibration cutting information storage means (vibration cutting information storage section 83). Since the amplitude is controlled to gradually increase, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. Thereby, a workpiece | work can be smoothly cut with the said cutting tool.

一方、請求項２及び３の発明にかかる工作機械では、請求項１の発明にかかる工作機械と相違する点は、低周波振動させる対象が異なる（請求項２にかかる工作機械では低周波振動の対象がワーク２であって、請求項３にかかる工作機械では切削工具４及びワーク２である）だけであるから、請求項１と同様の効果を奏する。   On the other hand, the machine tool according to the second and third aspects of the invention differs from the machine tool according to the first aspect of the invention in that the object to be vibrated at a low frequency is different (the machine tool according to the second aspect of the present invention is Since the object is only the workpiece 2 (the cutting tool 4 and the workpiece 2 in the machine tool according to the third aspect), the same effect as the first aspect can be obtained.

なお、本明細書における低周波とは、０Ｈｚより大きく１０００Ｈｚ以下の範囲をいうものである。   In addition, the low frequency in this specification means the range larger than 0 Hz and 1000 Hz or less.

本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a machine tool according to a first embodiment of the present invention. 同実施形態の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control device of the embodiment. 同実施形態の振動切削情報格納部に格納されているテーブル図である。It is a table figure stored in the vibration cutting information storage part of the embodiment. （ａ）は ワークの面Ａを切削工具にて切削加工している状態、（ｂ）は、ワークの面Ｂを切削工具にて切削加工している状態を示す図である。(A) is the state which is cutting the surface A of a workpiece | work with a cutting tool, (b) is a figure which shows the state which is cutting the surface B of a workpiece | work with a cutting tool. 切削工具にてワークの面Ａの切削加工が完了し、面Ｂの切削加工を実施する際の切削工具及びワークの振動波形を示す図である。It is a figure which shows the vibration waveform of the cutting tool and workpiece | work at the time of cutting the surface A of a workpiece | work completed with the cutting tool, and implementing the cutting process of the surface B. FIG. 同実施形態に係る切削工具をＡ点からＢ点まで直線補間等によって移動させる場合を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the case where the cutting tool which concerns on the same embodiment is moved from A point to B point by linear interpolation etc. 同実施形態に係る工作機械の一使用例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the usage example of the machine tool which concerns on the same embodiment. 本発明の第２実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the machine tool which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the machine tool which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 同実施形態に係る工作機械の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the machine tool which concerns on the same embodiment. 本発明の第４実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the machine tool which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the machine tool which concerns on 5th Embodiment of this invention. 従来の工作機械の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the conventional machine tool.

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る第１実施形態について、図１〜図７を参照して具体的に説明する。 <First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

本実施形態に係る工作機械１は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図１に示すように、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、ベース６上に設けられ、なお且つ、上記ワーク２を切削加工する切削工具（図示ではバイト）４を保持する切削工具台５が載置されてなる切削工具送り機構７と、その切削工具送り機構７の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図１では、Ｚ軸上の切削工具送り機構７しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。   A machine tool 1 according to the present embodiment is formed of a CNC lathe, and is provided on a rotation mechanism 3 that rotatably supports a workpiece 2 as a workpiece and a base 6 as shown in FIG. In addition, the cutting tool feed mechanism 7 on which a cutting tool base 5 for holding a cutting tool (a cutting tool in the drawing) 4 for cutting the workpiece 2 is placed, and the operation of the cutting tool feed mechanism 7 are represented by a servo amplifier 9. And a control device 8 for controlling through the control. In FIG. 1, only the cutting tool feed mechanism 7 on the Z axis is shown, but a cutting tool feed mechanism on the orthogonal X axis is also provided.

上記回転機構３は、スピンドルモータ３ａを有し、そのスピンドルモータ３ａの主軸３ｂにはチャック機構３ｃが回転可能に取り付けられている。そして、そのチャック機構３ｃには被加工物であるワーク２が掴時されており、この掴持されたワーク２は、スピンドルモータ３ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。   The rotation mechanism 3 has a spindle motor 3a, and a chuck mechanism 3c is rotatably attached to a main shaft 3b of the spindle motor 3a. The workpiece 2 as a workpiece is gripped by the chuck mechanism 3c, and the gripped workpiece 2 is driven to rotate around the rotation axis R by the rotational drive of the spindle motor 3a. Yes.

一方、上記切削工具送り機構７は、ワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に切削工具４の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなる切削工具送り駆動モータ７ａを有している。この切削工具送り駆動モータ７ａは、可動子７ａ１と固定子７ａ２とで構成されており、この可動子７ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子７ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。   On the other hand, the cutting tool feed mechanism 7 has a cutting tool feed drive motor 7a composed of a linear servo motor that is a drive source for feeding the cutting tool 4 so as to be movable back and forth with respect to the workpiece 2 (see arrow P1). Yes. The cutting tool feed drive motor 7a is composed of a mover 7a1 and a stator 7a2. The mover 7a1 is formed by winding an exciting coil around a magnetic structure, and the stator 7a2 A large number of magnets are arranged in the longitudinal direction.

そしてこの可動子７ａ１は、上記切削工具台５が載置されているテーブル７ｂの下部に設けられ、固定子７ａ２は、上記ベース６上に設けられているガイドレール７ｃの上部に設けられている。また、上記テーブル７ｂの下部には、そのテーブル７ｂが上記ガイドレール７ｃに沿うように移動するのを案内する一対のガイド７ｄが設けられている。   The movable element 7a1 is provided at the lower part of the table 7b on which the cutting tool table 5 is placed, and the stator 7a2 is provided at the upper part of the guide rail 7c provided on the base 6. . A pair of guides 7d for guiding the table 7b to move along the guide rails 7c is provided at the lower part of the table 7b.

このように構成される切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子７ａ１に送出する。これにより、可動子７ａ１と固定子７ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ１参照）の推力が発生し、その推力に伴ってテーブル７ｂが前後方向（矢印Ｐ１参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うテーブル７ｂの移動にあたっては、一対のガイド７ｄが設けられているから、その一対のガイド７ｄによって、テーブル７ｂは、ガイドレール７ｃに沿うように移動することとなる。それゆえ、切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、切削工具送り駆動モータ７ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなる。そのため、切削工具送り機構７の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。   In order to move the cutting tool feed mechanism 7 configured in this manner so as to be movable forward and backward (see arrow P1), first, the servo amplifier 9 moves the current based on the command sent from the control device 8. It is sent to the child 7a1. As a result, the magnetic poles of the mover 7a1 and the stator 7b1 are attracted and repelled, so that thrust in the front-rear direction (see arrow P1) is generated, and the table 7b moves in the front-rear direction (see arrow P1) along with the thrust. Will be moved to. Then, since the pair of guides 7d are provided for the movement of the table 7b accompanying the thrust, the table 7b moves along the guide rails 7c by the pair of guides 7d. Therefore, the cutting tool feed mechanism 7 can be moved with respect to the workpiece 2 so as to freely advance and retract (see arrow P1). In this embodiment, a linear servo motor is used as the cutting tool feed drive motor 7a. However, the present invention is not limited to this, and any linear motor may be used. In addition to the linear motor, a servo motor may be used. However, when using the servo motor, a ball screw is used. For this reason, when backlash occurs when the cutting tool feed mechanism 7 is moving back and forth, vibration is absorbed, and therefore a linear motor capable of direct control that does not require a ball screw or the like is used. Is preferred.

ここで、制御装置８について図２及び図３を用いてより詳しく説明する。制御装置８は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部８０と、タッチパネル等からなる入力部８１と、その入力部８１を用いて使用者がプログラムしたプログラム情報を格納するプログラム情報格納部８２と、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータで、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた切削工具４を低周波振動させるためのデータが格納されている振動切削情報格納部８３と、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するモータ制御部８４と、液晶モニタ等からなる表示部８５とで構成されている。   Here, the control device 8 will be described in more detail with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the control device 8 includes a central control unit 80 composed of a CPU and the like, an input unit 81 composed of a touch panel and the like, and program information for storing program information programmed by the user using the input unit 81. The storage unit 82 stores data that allows the cutting tool 4 to vibrate at low frequency according to mechanical characteristics such as mass and motor characteristics on the table, and is data that can be oscillated even if the gain value is set to high gain. The vibration cutting information storage unit 83, a motor control unit 84 for controlling the operation of the cutting tool feed drive motor 7a via the servo amplifier 9, and a display unit 85 including a liquid crystal monitor or the like.

振動切削情報格納部８３は、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬが格納されている。すなわち、プログラム設定値（ワーク２の回転数（ｒｐｍ），ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ），補間方法）に対応したデータ（切削工具４の振動周波数（Ｈｚ），切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ（Ｓｍｏｏｔｈ Ｈｉｇｈ Ｇａｉｎ）制御ゲイン）が格納されている。これにより、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．００５（ｍｍ）、補間方法を直線補間（Ｇ１）にプログラムしたとすると、切削工具送り機構７の前進量０．０３５（ｍｍ），後退量０．０３（ｍｍ），前進速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度１５（ベクトル角／ｖｉｂ），Ｘ軸方向の切削工具送り機構７の位置ループゲイン１００，Ｚ軸方向の切削工具送り機構７の位置ループゲイン１００，Ｘ軸方向の切削工具送り機構７の速度ループゲイン４００，Ｚ軸方向の切削工具送り機構７の速度ループゲイン３００，Ｘ軸方向の切削工具送り機構７のＳＨＧ制御ゲイン３５０，Ｚ軸方向の切削工具送り機構７のＳＨＧ制御ゲイン４００が選定される。そして、この選定されたデータに基づいてモータ制御部８４がサーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御し、切削工具４を、図１に示す実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御することで、切削工具４が低周波振動することとなる。なお、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている切削工具４の振動周波数２５（Ｈｚ）は、表示部８５に表示されるもので、切削工具４の低周波振動には何ら関与していない。そのため、特に必要なければ、振動周波数（Ｈｚ）を振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納する必要はないが、振動周波数（Ｈｚ）を簡単容易に確認できるため格納するのが好ましい。   The vibration cutting information storage unit 83 stores a vibration cutting information table VC_TBL shown in FIG. That is, data (vibration frequency (Hz) of the cutting tool 4) corresponding to the program set values (the rotation speed (rpm) of the work 2, the feed amount (mm) of the cutting tool 4 per rotation of the work 2, and the interpolation method), Cutting tool feed mechanism 7 advance amount (mm), retract amount (mm), advance speed (mm / min), retract speed (mm / min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, speed loop gain , SHG (Smooth High Gain) control gain) is stored. Thereby, for example, the user uses the input unit 81 to set the rotation speed of the workpiece 2 to 1000 (rpm), the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 to 0.005 (mm), and an interpolation method. Assuming that the linear interpolation (G1) is programmed, the cutting tool feed mechanism 7 advances 0.035 (mm), retracts 0.03 (mm), advance 290 (mm / min), retract 290 (mm / min), interpolation angle 15 (vector angle / vib), position loop gain 100 of the cutting tool feed mechanism 7 in the X-axis direction, position loop gain 100 of the cutting tool feed mechanism 7 in the Z-axis direction, cutting tool feed in the X-axis direction Speed loop gain 400 of mechanism 7, speed loop gain 300 of cutting tool feed mechanism 7 in Z-axis direction, SHG control gain 350 of cutting tool feed mechanism 7 in X-axis direction, cutting tool feed in Z-axis direction SHG control gain 400 of structure 7 is selected. Based on the selected data, the motor control unit 84 controls the operation of the cutting tool feed drive motor 7a via the servo amplifier 9, and the cutting tool 4 is alternately placed at the solid line position and the broken line position shown in FIG. By controlling to move, the cutting tool 4 vibrates at a low frequency. Note that the vibration frequency 25 (Hz) of the cutting tool 4 stored in the vibration cutting information table VC_TBL is displayed on the display unit 85 and is not involved in the low-frequency vibration of the cutting tool 4 at all. Therefore, if it is not particularly necessary, it is not necessary to store the vibration frequency (Hz) in the vibration cutting information table VC_TBL, but it is preferable to store the vibration frequency (Hz) because it can be easily confirmed.

ところで、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の切削工具送り機構７の位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ制御ゲインは、感度を調整するもので、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けるために、ハイゲインに設定している。   By the way, the position loop gain, speed loop gain, and SHG control gain of the cutting tool feed mechanism 7 in the X-axis direction and the Z-axis direction are for adjusting the sensitivity, and the waveform at the time of low-frequency vibration cutting is smooth and fine sine. High gain is set to get closer to the waves.

しかしながら、一般的に、位置ループゲイン等をハイゲインに設定すると、発振してしまい、切削加工自体ができなくなる。そのため、ゲインの値をハイゲインにしないように調整するのが通常であるが、それでは、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができない。そこで、本実施形態においては、位置ループゲイン等の値としてハイゲインの値を振動切削情報格納部８３に格納しても発振しないように、他の格納データの値（切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度）を調整して、振動切削情報格納部８３に格納している。これにより、低周波振動切削する際の波形を滑らかで微細な正弦波に近付けることができる。そのため、より高品質な切削加工を実現することができる。   However, generally, when the position loop gain or the like is set to a high gain, the oscillation occurs and the cutting process itself cannot be performed. For this reason, the gain value is usually adjusted so as not to be a high gain, but in that case, the waveform at the time of low-frequency vibration cutting cannot be brought close to a smooth and fine sine wave. Therefore, in the present embodiment, other stored data values (advancing amount of the cutting tool feed mechanism 7) are set so that oscillation does not occur even when a high gain value such as a position loop gain is stored in the vibration cutting information storage unit 83. (Mm), retraction amount (mm), forward speed (mm / min), reverse speed (mm / min), and interpolation angle) are adjusted and stored in the vibration cutting information storage unit 83. Thereby, the waveform at the time of low frequency vibration cutting can be brought close to a smooth and fine sine wave. Therefore, higher quality cutting can be realized.

なお、本実施形態において説示した振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている値はあくまで例示であり、工作機械の機械特性に応じた種々様々な値を予め格納することができる。さらに、例示した位置ループゲイン等はあくまで一例であり、これに限定されることはなく、例えば、位置ループゲインを複数格納しても良いし、他のゲインを格納しても良い。   The values stored in the vibration cutting information table VC_TBL described in the present embodiment are merely examples, and various values corresponding to the machine characteristics of the machine tool can be stored in advance. Furthermore, the illustrated position loop gain and the like are merely examples, and the present invention is not limited to this. For example, a plurality of position loop gains may be stored, or other gains may be stored.

一方、モータ制御部８４は、上述したように、上記選定されたデータに基づいて、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御し、切削工具４を、図１に示す実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。より詳しくは、モータ制御部８４は、切削工具４を低周波振動させるにあたって、切削工具送り駆動モータ７ａを、振幅が徐々に拡大するように制御する。この点、図４及び図５を用いて詳しく説明する。   On the other hand, as described above, the motor control unit 84 controls the operation of the cutting tool feed drive motor 7a via the servo amplifier 9 based on the selected data, and the cutting tool 4 is shown by a solid line in FIG. Control is performed so that the position is alternately moved to the position of the broken line. More specifically, the motor control unit 84 controls the cutting tool feed drive motor 7a so that the amplitude gradually increases when the cutting tool 4 is vibrated at low frequency. This point will be described in detail with reference to FIGS.

図４（ａ）に示すように、ワーク２は、回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっており、面Ａが切削工具４にて切削加工されると、その後、切削工具４が矢印Ｐ２方向に移動し、図４（ｂ）に示すように、面Ｂを切削加工する。この際、切削工具４は低周波振動しているが、その振動波形を図５に示す。なお、この図５に示す振動波形は、切削工具４にて面Ａの切削加工が完了し、面Ｂの切削加工をする際の振動波形を示している。   As shown in FIG. 4A, the workpiece 2 is driven to rotate about the rotation axis R. When the surface A is cut by the cutting tool 4, the cutting tool 4 is then moved to the arrow P2. It moves to a direction and cuts the surface B as shown in FIG.4 (b). At this time, the cutting tool 4 vibrates at a low frequency, and the vibration waveform thereof is shown in FIG. The vibration waveform shown in FIG. 5 shows the vibration waveform when the cutting of the surface A is completed with the cutting tool 4 and the cutting of the surface B is performed.

図５に示すように、点ａ，ｃ，ｅの位置に切削工具４が位置している時は、振幅は０であるため、切削工具４にて面Ｂの切削加工は行われていない。この状態で、点ａから点ｂに振幅を拡大、点ｃから点ｄに振幅を拡大、点ｅから点ｆに振幅を拡大させると、切削工具４にて面Ｂの切削加工が行われる。この際、図５に示すように、点ａから点ｂの振幅より点ｃから点ｄの振幅を拡大し、さらに、その点ｃから点ｄの振幅より点ｅから点ｆの振幅を拡大させている。すなわち、振幅が徐々に拡大するように、切削工具４を低周波振動させている。このように、振幅が徐々に拡大するように低周波振動させれば、図４（ａ）に示すように、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況で面Ｂを切削加工するような場合であっても、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。すなわち、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況で面Ｂを切削加工するような場合、上記選定されたデータに基づいて、単に低周波振動させれば、ワーク２に切削工具４が食いついてしまい切削工具４に過大な負荷がかかり、当該切削工具が破損してしまう。   As shown in FIG. 5, when the cutting tool 4 is located at the positions of points a, c, e, the amplitude is 0, so that the cutting of the surface B is not performed by the cutting tool 4. In this state, when the amplitude is increased from the point a to the point b, the amplitude is increased from the point c to the point d, and the amplitude is increased from the point e to the point f, the cutting of the surface B is performed by the cutting tool 4. At this time, as shown in FIG. 5, the amplitude from the point c to the point d is enlarged from the amplitude from the point a to the point b, and the amplitude from the point e to the point f is further enlarged from the amplitude from the point c to the point d. ing. That is, the cutting tool 4 is vibrated at a low frequency so that the amplitude gradually increases. In this way, if the low-frequency vibration is performed so that the amplitude gradually increases, the surface B is cut in a state where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4 as shown in FIG. Even in such a case, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. That is, when the surface B is cut in a state where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4, if the workpiece 2 is simply vibrated at a low frequency based on the selected data, the cutting tool 4 is moved to the workpiece 2. As a result, an excessive load is applied to the cutting tool 4 and the cutting tool is damaged.

しかしながら、このように、振幅が徐々に拡大するように低周波振動させれば、切削工具４に過大な負荷がかかる事態を防止することができる。これにより、ワーク２の面Ｂを切削工具４にて滑らかに切削加工することができる。なお、点ａ，ｃ，ｅの位置よりマイナス側に切削工具４が位置しているときは、切削工具４が面Ａに干渉していることを示す。   However, if the low-frequency vibration is performed so that the amplitude gradually increases in this way, it is possible to prevent a situation in which an excessive load is applied to the cutting tool 4. Thereby, the surface B of the workpiece 2 can be smoothly cut with the cutting tool 4. In addition, when the cutting tool 4 is located on the minus side from the positions of the points a, c, e, it indicates that the cutting tool 4 interferes with the surface A.

次に、本実施形態に係る工作機械１の一使用例として、切削工具４を、図６に示すＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる方法について図７を用いて説明する。なおここで、Ａ点とは切削工具４の現在位置を示すものである。   Next, as one example of use of the machine tool 1 according to the present embodiment, a method of moving the cutting tool 4 from point A (u0, w0) to point B (U, W) shown in FIG. I will explain. Here, the point A indicates the current position of the cutting tool 4.

まず、使用者は入力部８１を用いて、ＮＣ言語を用いたプログラムを作成する。具体的には、ワーク２の回転数を入力し、通常の切削（慣用切削）から低周波振動切削を行う場合の振動切削指令コードの入力を行う。なお、当然のことながら、低周波振動切削を行わない場合は、振動切削指令コードの入力は行われない。   First, the user uses the input unit 81 to create a program using the NC language. Specifically, the rotational speed of the workpiece 2 is input, and a vibration cutting command code for performing low frequency vibration cutting from normal cutting (conventional cutting) is input. As a matter of course, when the low frequency vibration cutting is not performed, the vibration cutting command code is not input.

さらに、使用者は、入力部８１を用いて、切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）の入力をし、そして、そのＢ点までの移動に際して、直補補間しながら切削工具４を移動させるのか、又は、時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのか、あるいは、反時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのかの補間方法の入力と、円弧補間するのであれば半径の入力と、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量の入力を、ＮＣ言語を用いてプログラム作成する。このプログラムを具体的に示せば、例えば、次のように記述することができる。   Further, the user inputs the point B (U, W) that is the moving point of the cutting tool 4 using the input unit 81, and the cutting tool while performing direct interpolation when moving to the point B. 4 is moved, or the cutting tool 4 is moved while performing circular interpolation in the clockwise direction, or the cutting tool 4 is moved while performing circular interpolation in the counterclockwise direction, and circular interpolation is performed. In the case of, the input of the radius and the input of the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 are created by using NC language. If this program is specifically shown, it can be described as follows, for example.

＜ＮＣプログラム＞
Ｓ１０００（ワーク２の回転数）；
Ｍ１２３（振動切削ＯＮコード）；
Ｇ１（直線補間） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ２（円弧補間（時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ３（円弧補間（反時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
Ｍ４５６（振動切削ＯＦＦコード）； <NC program>
S1000 (number of rotations of work 2);
M123 (vibration cutting ON code);
G1 (linear interpolation) XU ZW (coordinate value to the moving point)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2);
Or G2 (circular interpolation (clockwise)) XU ZW (coordinate value to the moving point)
R10.0 (arc radius)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2);
Or G3 (circular interpolation (counterclockwise)) XU ZW (coordinate value to the moving point)
R10.0 (arc radius)
F0.01 (feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2);
M456 (vibration cutting OFF code);

上記ＮＣプログラムは、まず、「Ｓ１０００」と記述することで、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラム設定している。そして、「Ｍ１２３」と記述することで、振動切削をＯＮに設定し、切削工具４をＢ点まで直線補間させるのであれば、「Ｇ１ ＸＵ ＺＷ」と記述し、さらに「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。   In the NC program, first, “S1000” is described to set the number of rotations of the work 2 to 1000 (rpm). Then, by describing “M123”, if vibration cutting is set to ON and the cutting tool 4 is linearly interpolated to the point B, “G1 XU ZW” is described, and further “F0.01” is described. Thus, the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the work 2 is set to 0.01 (mm).

一方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（時計方向）させるのであれば、「Ｇ２ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。   On the other hand, if the cutting tool 4 is to be circularly interpolated (clockwise) up to point B, “G2 XU ZW” is described, and “R10.0” is described so that the circular arc radius for circular interpolation is 10 The program is set to 0.0 (mm), and further, “F0.01” is described to set the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 to 0.01 (mm).

他方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（反時計方向）させるのであれば、「Ｇ３ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。   On the other hand, if the cutting tool 4 is circularly interpolated (counterclockwise) up to point B, it is described as “G3 XU ZW” and “R10.0” so that the circular arc radius when performing circular interpolation is set. The program is set to 10.0 (mm), and further, the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 is set to 0.01 (mm) by describing “F0.01”. .

そして、このようなプログラムを記述した後、「Ｍ４５６」と記述することで、振動切削をＯＦＦに設定する。なお、振動切削させず、通常の切削（慣用切削）をさせる場合は、「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」の振動切削指令コードを記述しなければ良い。   Then, after describing such a program, “M456” is described to set vibration cutting to OFF. When normal cutting (conventional cutting) is performed without vibration cutting, the vibration cutting command codes “M123” and “M456” may not be described.

かくして、上記のようなプログラムが作成されると、中央制御部８０は、その作成したプログラムをプログラム情報格納部８２に格納する（ステップＳ１）。なお、上記ＮＣプログラムにおける「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」は、あくまで例示であり、これに限らず、どのようなコードであっても良い。   Thus, when the program as described above is created, the central control unit 80 stores the created program in the program information storage unit 82 (step S1). Note that “M123” and “M456” in the NC program are merely examples, and the present invention is not limited to this, and any code may be used.

上記プログラム作成後、使用者は入力部８１を用いて上記作成したプログラムの実行指令を行う（ステップＳ２）。これにより、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているプログラムを読み出し、切削モードの確認を行う（ステップＳ３）。   After creating the program, the user issues an execution command for the created program using the input unit 81 (step S2). Thereby, the central control part 80 reads the program stored in the program information storage part 82, and confirms cutting mode (step S3).

切削モードが、通常の切削（慣用切削）を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされていない）であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、中央制御部８０は、上記プログラムされた切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）までの補間方法に基づいた補間軌道の演算処理を行い、その演算結果をモータ制御部８４に出力する。そして、その情報を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づき切削工具４をＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを制御することで、上記補間軌道に沿って移動させる（ステップＳ４）。その後、中央制御部８０は、その情報処理を終了する。   If the cutting mode is a mode for performing normal cutting (conventional cutting) (the vibration cutting command code of “M123” is not programmed) (step S3: NO), the central control unit 80 performs the programmed cutting. An interpolation trajectory calculation process is performed based on an interpolation method up to point B (U, W), which is the moving point of the tool 4, and the calculation result is output to the motor control unit 84. Then, the motor control unit 84 that has received the information moves the cutting tool 4 from the point A (u0, w0) to the point B (U, W) based on the information via the servo amplifier 9 through the cutting tool feed drive motor 7a. Is controlled to move along the interpolation trajectory (step S4). Thereafter, the central control unit 80 ends the information processing.

一方、切削モードが、低周波振動切削を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされている）であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するような、ワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量がプログラムされたか否かを確認する（ステップＳ５）。振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させ（ステップＳ６）、処理を終了する。すなわち、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０２０（ｍｍ）にプログラムしたとすると、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬを見れば明らかなように、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量０．０２０（ｍｍ）は、ワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に対する適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））のプログラム設定値と一致しない。そのため、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させることとなる。これより、使用者は、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の適切な送り量を確実にプログラムすることができる。   On the other hand, if the cutting mode is a mode for performing low-frequency vibration cutting (the vibration cutting command code of “M123” is programmed) (step S3: YES), the central control unit 80 performs the vibration cutting information storage unit 83. It is confirmed whether or not the number of rotations of the workpiece 2 and the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 are programmed so as to coincide with the program set value of the vibration cutting information table VC_TBL stored in (Step). S5). If the program setting that matches the program setting value of the vibration cutting information table VC_TBL is not made (step S5: NO), the central control unit 80 gives a warning that the appropriate value is not set in the display unit 85. Display (step S6), and the process ends. That is, for example, if the user programmed the rotation speed of the workpiece 2 to 1000 (rpm) and the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 to 0.020 (mm) using the input unit 81, As apparent from the vibration cutting information table VC_TBL shown in FIG. 3, the feed amount 0.020 (mm) of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2 is appropriate for the rotation speed 1000 (rpm) of the workpiece 2. It does not agree with the program set value of the feed amount (0.005 (mm), 0.01 (mm), 0.015 (mm)) of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2. Therefore, the central control unit 80 displays a warning on the display unit 85 that an appropriate value is not programmed. Thus, the user can reliably program an appropriate feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2.

また一方、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬより、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量並びに補間方法（直線補間（Ｇ１），時計方向の円弧補間（Ｇ２），反時計方向の円弧補間（Ｇ３））に対応した切削工具４の振動周波数（Ｈｚ），切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ制御ゲインを選定する。これにより、中央制御部８０は、切削工具４の移動地点であるＢ点までの補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４の振動周波数を表示部８５に出力する（ステップＳ７）。   On the other hand, if the program setting is made to match the program setting value of the vibration cutting information table VC_TBL (step S5: YES), the central control unit 80 will perform the vibration cutting stored in the vibration cutting information storage unit 83. From the information table VC_TBL, the rotation number of the workpiece 2 programmed by the user using the input unit 81, the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2, and the interpolation method (linear interpolation (G1), clockwise circular interpolation) (G2), vibration frequency (Hz) of the cutting tool 4 corresponding to the counterclockwise circular interpolation (G3)), the advance amount (mm), the retract amount (mm) of the cutting tool feed mechanism 7, and the advance speed (mm / min), reverse speed (mm / min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, speed loop gain, and SHG control gain. Thereby, the central control unit 80 performs forward and backward motion calculation processing along the interpolation trajectory up to point B, which is the moving point of the cutting tool 4. Then, the central control unit 80 outputs the calculation result to the motor control unit 84, and simultaneously outputs the vibration frequency of the selected cutting tool 4 to the display unit 85 (step S7).

このような演算結果を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づいて、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを、振幅が徐々に拡大するように制御し、切削工具４を低周波振動させる。すなわち、モータ制御部８４は、切削工具送り機構７を上記演算結果に基づいて前進、後退させるという動作を繰り返す処理を行う。これにより、切削工具４は、図１に示すように実線位置、破線位置に交互に移動し、低周波振動することとなる。このように、モータ制御部８４は、切削工具４を上記補間軌道に沿って、前進後退の動作を繰り返して振動させながら、Ａ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる（ステップＳ８）。これにより、ワーク２を切削工具４にて加工することができる。なお、表示部８５に出力された切削工具４の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。   The motor control unit 84 that has received such a calculation result controls the cutting tool feed drive motor 7a via the servo amplifier 9 based on the information so that the amplitude gradually increases, and reduces the cutting tool 4 to a low level. Vibrates at high frequency. That is, the motor control unit 84 performs a process of repeating the operation of moving the cutting tool feed mechanism 7 forward and backward based on the calculation result. As a result, the cutting tool 4 is alternately moved to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. 1 and vibrates at a low frequency. As described above, the motor control unit 84 moves the cutting tool 4 from the point A (u0, w0) to the point B (U, W) while oscillating by repeating the forward and backward movement along the interpolation trajectory. (Step S8). Thereby, the workpiece 2 can be processed by the cutting tool 4. Note that the vibration frequency of the cutting tool 4 output to the display unit 85 is displayed on the display unit 85.

以上説明した本実施形態によれば、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御装置８によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御している。これにより、図１に示すように、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋにキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際に発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本実施形態によればワークの加工品質を安定させることができる。   According to this embodiment described above, the cutting tool feed drive motor 7a, which is the drive source of the cutting tool feed mechanism 7 that feeds the cutting tool 4 that cuts the workpiece 2, is controlled by the control device 8 with the cutting tool 4 described above. Is controlled to vibrate at low frequency. As a result, as shown in FIG. 1, cavitation occurs in the space K generated in the workpiece 2 and the cutting tool 4, and coolant or the like used when cutting is sucked there. It is possible to effectively cool and lubricate the cutting heat and frictional heat generated in the heat. Therefore, according to this embodiment, the processing quality of the workpiece can be stabilized.

また、本実施形態によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、火災の発生を抑制することができる。   Moreover, according to this embodiment, since the cutting tool 4 cuts the workpiece 2 while vibrating at a low frequency, the chips of the workpiece 2 are powdered by the low-frequency vibration, and the cutting tools are less likely to get tangled. Therefore, quality is stabilized and the occurrence of fire can be suppressed.

さらに、本実施形態によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的である。しかも、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを補間方向に制御することができるため、ワークを自由自在に加工することができる。それゆえ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。   Furthermore, according to this embodiment, since the cutting tool feed drive motor 7a is only controlled using the control device 8 when the cutting tool 4 is vibrated at low frequency, it is practical because it has a simple structure. is there. In addition, since the cutting tool feed drive motor 7a can be controlled in the interpolation direction using the control device 8, the workpiece can be machined freely. Therefore, there is an effect that the processing shape of the workpiece is not limited.

一方、本実施形態によれば、振動切削情報格納部８３に、ワーク２の回転数と該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量に応じて、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構７の前進量，後退量，前進速度，後退速度が予めテーブル化されて格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the vibration cutting information storage 83 stores the mass on the table, motor characteristics, etc. according to the rotation speed of the work 2 and the feed amount of the cutting tool 4 per rotation of the work 2. Since at least the advance amount, retract amount, advance speed, and retract speed of the cutting tool feed mechanism 7 corresponding to the mechanical characteristics are stored in a table in advance, low-frequency vibration cutting is performed with the optimum vibration that can finely divide the chips. Can be made.

そしてさらには、本実施形態によれば、使用者は、ＮＣプログラムを作成する際、通常の慣用切削を実行させるプログラムに加え、振動切削指令コード（振動切削ＯＮコード、振動切削ＯＦＦコード）を付加したプログラムを作成するだけで、最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。   Further, according to the present embodiment, when creating the NC program, the user adds a vibration cutting command code (vibration cutting ON code, vibration cutting OFF code) in addition to a program for executing normal conventional cutting. The low frequency vibration cutting can be executed with the optimum vibration only by creating the program.

なお、本実施形態においては、補間方法として、直線補間と円弧補間を例示したが、勿論、それに限らず、テーパ補間等、どのような補間方法でもよいことは言うまでもない。   In this embodiment, linear interpolation and circular interpolation are exemplified as the interpolation method, but it is needless to say that any interpolation method such as taper interpolation may be used.

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る第２実施形態について、図８を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係る工作機械１０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図８に示すように、被加工物であるワーク２を切削加工する切削工具４を保持する切削工具台５と、上記ワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられているワーク２を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ３参照）に送り動作させるワーク送り機構１１と、そのワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図８では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。   A machine tool 10 according to the present embodiment is composed of a CNC lathe. As shown in FIG. 8, a cutting tool base 5 that holds a cutting tool 4 that cuts a workpiece 2 that is a workpiece, and the workpiece 2 described above. A rotating mechanism 3 that rotatably supports the workpiece, a workpiece feeding mechanism 11 that feeds and moves the workpiece 2 provided below the rotating mechanism 3 with respect to the cutting tool 4 (see arrow P3), and the workpiece And a control device 8 that controls the operation of the feed mechanism 11 via a servo amplifier 9. In FIG. 8, only the workpiece feeding mechanism 11 on the Z axis is shown, but a workpiece feeding mechanism on the orthogonal X axis is also provided.

ワーク送り機構１１は、切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ３参照）にワーク２の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなるワーク送り駆動モータ１１ａを有している。このワーク送り駆動モータ１１ａは、可動子１１ａ１と固定子１１ａ２とで構成されており、この可動子１１ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子１１ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。   The workpiece feed mechanism 11 has a workpiece feed drive motor 11a composed of a linear servo motor that is a drive source for feeding the workpiece 2 so as to freely move back and forth with respect to the cutting tool 4 (see arrow P3). The workpiece feed drive motor 11a is composed of a mover 11a1 and a stator 11a2. The mover 11a1 is formed by winding an exciting coil around a magnetic structure, and the stator 11a2 includes a large number of stators 11a2. The magnets are arranged in the longitudinal direction.

そしてこの可動子１１ａ１は、上記回転機構３のスピンドルモータ３ａの下部に設けられ、固定子１１ａ２は、ベース１２の上端部に設けられているガイドレール１１ｂの上部に設けられている。また、上記スピンドルモータ３ａの下部には、そのスピンドルモータ３ａが上記ガイドレール１１ｂに沿うように移動するのを案内する一対のガイド１１ｃが設けられている。なお、ベース１２の上他端部には、上記切削工具台５が設けられている。   The mover 11 a 1 is provided at the lower part of the spindle motor 3 a of the rotating mechanism 3, and the stator 11 a 2 is provided at the upper part of the guide rail 11 b provided at the upper end of the base 12. A pair of guides 11c for guiding the spindle motor 3a to move along the guide rail 11b is provided below the spindle motor 3a. Note that the cutting tool base 5 is provided at the upper other end of the base 12.

このように構成されるワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ３参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子１１ａ１に送出する。これにより、可動子１１ａ１と固定子１１ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ３参照）の推力が発生し、その推力に伴ってスピンドルモータ３ａが前後方向（矢印Ｐ３参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うスピンドルモータ３ａの移動にあたっては、一対のガイド１１ｃが設けられているから、その一対のガイド１１ｃによって、上記スピンドルモータ３ａは、ガイドレール１１ｂに沿うように移動することとなる。それゆえ、ワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ３参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、ワーク送り駆動モータ１１ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなるため、ワーク送り機構の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。   In order to move the workpiece feeding mechanism 11 configured in this manner so as to be movable forward and backward (see arrow P3) with respect to the cutting tool 4, first, the servo amplifier 9 moves a current based on a command sent from the control device 8. Send to child 11a1. As a result, the magnetic poles of the mover 11a1 and the stator 11b1 are attracted and repelled, so that a thrust in the front-rear direction (see arrow P3) is generated, and the spindle motor 3a moves in the front-rear direction (see arrow P3) along with the thrust. ) Will be moved. When the spindle motor 3a is moved in accordance with the thrust, a pair of guides 11c are provided. Therefore, the spindle motor 3a is moved along the guide rail 11b by the pair of guides 11c. . Therefore, the workpiece feeding mechanism 11 can be moved with respect to the cutting tool 4 so as to freely advance and retract (see arrow P3). In this embodiment, a linear servo motor is used as the workpiece feed drive motor 11a. However, the present invention is not limited to this, and any linear motor may be used. In addition, a servo motor may be used in addition to the linear motor, but when using the servo motor, a ball screw is used, so backlash occurs when the workpiece feeding mechanism is moving back and forth. Therefore, it is preferable to use a linear motor capable of direct control that does not require a ball screw or the like.

次に、このように構成される工作機械１０のワーク２を、図８に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、切削工具４にて切削加工させる方法について説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。   Next, a method of cutting the workpiece 2 of the machine tool 10 configured as described above with the cutting tool 4 while alternately moving the workpiece 2 to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. 8 will be described. To do. Since this method is almost the same as that of the first embodiment, only differences from the first embodiment will be described.

振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータで、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じたワーク２を低周波振動させるためのデータが格納されている。すなわち、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）並びに補間方法（直線補間（Ｇ１），時計方向の円弧補間（Ｇ２），反時計方向の円弧補間（Ｇ３））に対応したワーク２の振動周波数（Ｈｚ），ワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ制御ゲインが格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量並びに補間方法に対応したワーク２の振動周波数，ワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度，補間角度，Ｘ軸方向のワーク送り機構１１の位置ループゲイン及びＺ軸方向のワーク送り機構１１の位置ループゲイン，Ｘ軸方向のワーク送り機構１１の速度ループゲイン及びＺ軸方向のワーク送り機構１１の速度ループゲイン，Ｘ軸方向のワーク送り機構１１のＳＨＧ制御ゲイン及びＺ軸方向のワーク送り機構１１のＳＨＧ制御ゲインを選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているワーク２の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（ワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度，補間角度，Ｘ軸方向及びＺ軸方向のワーク送り機構１１の位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ制御ゲイン）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定したワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。   The vibration cutting information table VC_TBL (see FIG. 3) stored in the vibration cutting information storage unit 83 is operable data that does not oscillate even if the gain value is set to a high gain. Data for vibrating the work 2 at low frequency according to the mechanical characteristics is stored. That is, the rotation speed (rpm) of the workpiece 2 programmed by the user using the input unit 81, the feed amount (mm) of the workpiece 2 per rotation of the workpiece 2, and the interpolation method (linear interpolation (G1), clockwise direction Vibration frequency (Hz) of workpiece 2 corresponding to circular interpolation (G2), counterclockwise circular interpolation (G3), advance amount (mm), reverse amount (mm) of workpiece feed mechanism 11, advance speed (mm / min), reverse speed (mm / min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, speed loop gain, and SHG control gain. Thereby, the central control unit 80 allows the user to program the rotation number of the workpiece 2 programmed by using the input unit 81, the feed amount of the workpiece 2 per rotation of the workpiece 2, and the vibration frequency of the workpiece 2 corresponding to the interpolation method. Advance amount, reverse amount, forward speed, reverse speed, interpolation angle, position loop gain of workpiece feed mechanism 11 in X-axis direction, position loop gain of workpiece feed mechanism 11 in Z-axis direction, X-axis direction The speed loop gain of the workpiece feeding mechanism 11, the velocity loop gain of the workpiece feeding mechanism 11 in the Z-axis direction, the SHG control gain of the workpiece feeding mechanism 11 in the X-axis direction, and the SHG control gain of the workpiece feeding mechanism 11 in the Z-axis direction are selected. . Then, the central control unit 80 stores the program information of the interpolation method up to the point B, which is the moving point of the workpiece 2, stored in the program information storage unit 82 and the selected information (the advance amount and the retract amount of the workpiece feed mechanism 11). , Forward speed, backward speed, interpolation angle, position loop gain, speed loop gain, SHG control gain of the workpiece feed mechanism 11 in the X-axis direction and Z-axis direction). Do. The central control unit 80 outputs the calculation result to the motor control unit 84 and outputs the vibration frequency of the selected workpiece 2 to the display unit 85 together with the calculation result.

モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、ワーク２を、図８に示すような実線位置、破線位置に交互に移動させるように、ワーク送り駆動モータ１１ａを制御する。その際、モータ制御部８４は、振幅が徐々に拡大するようにワーク送り駆動モータ１１ａを制御する。これにより、ワーク２が低周波振動し、切削工具４にて切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力されたワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。   Based on the calculation result, the motor control unit 84 controls the workpiece feed drive motor 11a so as to alternately move the workpiece 2 to a solid line position and a broken line position as shown in FIG. At that time, the motor control unit 84 controls the workpiece feed driving motor 11a so that the amplitude gradually increases. As a result, the workpiece 2 vibrates at a low frequency and is cut by the cutting tool 4. Note that the vibration frequency of the work 2 output to the display unit 85 is displayed on the display unit 85.

ところで、モータ制御部８４は、ワーク２を低周波振動させるにあたって、ワーク送り送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するように制御しているが、それは、第１実施形態にて説明した理由と同様である。すなわち、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況でワーク２の面Ｂ（図４（ｂ）参照）を切削加工するような場合、上記選定されたデータに基づいて、単にワーク２を低周波振動させれば、ワーク２に切削工具４が食いついてしまい切削工具４に過大な負荷がかかり、当該切削工具が破損してしまう。そのため、それを防止するため、ワーク２を低周波振動させるにあたって、ワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するように制御している。   By the way, when the motor control unit 84 vibrates the workpiece 2 at low frequency, it controls the workpiece feed driving motor 11a so that the amplitude gradually increases. This is the reason described in the first embodiment. It is the same. That is, when cutting the surface B of the workpiece 2 (see FIG. 4B) in a situation where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4, the workpiece 2 is simply based on the selected data. If the cutting tool 4 is vibrated at a low frequency, the cutting tool 4 bites into the workpiece 2 and an excessive load is applied to the cutting tool 4, and the cutting tool is damaged. Therefore, in order to prevent this, when the workpiece 2 is vibrated at a low frequency, the workpiece feed drive motor 11a is controlled so that the amplitude gradually increases.

しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。   Therefore, since the present embodiment and the first embodiment are different only in the object to be vibrated at low frequency, the present embodiment has the same effect as the first embodiment.

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る第３実施形態について、図９を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. In addition, about the same structure as 1st Embodiment and 2nd Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本実施形態に係る工作機械２０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図９に示すように、Ｚ軸上には、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられ、且つ、ベース２１上に設けられている上記ワーク２を進退自在（矢印Ｐ４参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、Ｚ軸に垂直なＸ軸上には、ベース２２上に設けられ、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を進退自在（矢印Ｐ５参照）に送り動作させる切削工具送り機構７が設けられている。そしてさらに、工作機械２０には、その切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して夫々制御する制御装置８が備えられている。   The machine tool 20 according to the present embodiment is composed of a CNC lathe. As shown in FIG. 9, on the Z-axis, a rotating mechanism 3 that rotatably supports a workpiece 2 that is a workpiece, and its rotation. A workpiece feeding mechanism 11 is provided that is provided at the lower part of the mechanism 3 and that feeds and moves the workpiece 2 that is provided on the base 21 so as to freely advance and retract (see arrow P4). On the X axis perpendicular to the Z axis, a cutting tool feed mechanism 7 is provided on the base 22 and feeds the cutting tool 4 for cutting the workpiece 2 so as to freely advance and retract (see arrow P5). ing. Further, the machine tool 20 is provided with a control device 8 for controlling the operations of the cutting tool feeding mechanism 7 and the workpiece feeding mechanism 11 via the servo amplifier 9 respectively.

次に、このように構成される工作機械２０の切削工具４及びワーク２を、図９に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、上記ワーク２を上記切削工具４にて切削加工させる方法について、図１０も用いて説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。   Next, the cutting tool 4 and the workpiece 2 of the machine tool 20 configured as described above are alternately moved to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. The method of cutting at 4 will be described with reference to FIG. Since this method is almost the same as that of the first embodiment, only differences from the first embodiment will be described.

振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータで、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた切削工具４及びワーク２を低周波振動させるためのデータが格納されている。すなわち、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及びワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量（ｍｍ）並びに補間方法（直線補間（Ｇ１），時計方向の円弧補間（Ｇ２），反時計方向の円弧補間（Ｇ３））に対応した切削工具４及びワーク２の振動周波数（Ｈｚ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），後退量（ｍｍ），前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），補間角度（ベクトル角／ｖｉｂ），位置ループゲイン，速度ループゲイン，ＳＨＧ制御ゲインが格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量並びに補間方法に対応した切削工具４及びワーク２の振動周波数，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度，補間角度，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）の位置ループゲイン及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の位置ループゲイン，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）の速度ループゲイン及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の速度ループゲイン，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）のＳＨＧ制御及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）のＳＨＧ制御ゲインを選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されている切削工具４及びワーク２の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，後退量，前進速度，後退速度，補間角度，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）の位置ループゲイン及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の位置ループゲイン，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）の速度ループゲイン及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）の速度ループゲイン，切削工具送り機構７（Ｘ軸方向）のＳＨＧ制御及びワーク送り機構１１（Ｚ軸方向）のＳＨＧ制御ゲイン）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４及びワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。   The vibration cutting information table VC_TBL (see FIG. 3) stored in the vibration cutting information storage unit 83 is operable data that does not oscillate even if the gain value is set to a high gain. The data for making the cutting tool 4 and the workpiece | work 2 according to the mechanical characteristic of this low frequency vibration are stored. That is, the rotation speed (rpm) of the workpiece 2 programmed by the user using the input unit 81, the cutting tool 4 and the feed amount (mm) of the workpiece 2 per rotation of the workpiece 2, and the interpolation method (linear interpolation (G1)). , Vibration frequency (Hz) of the cutting tool 4 and workpiece 2 corresponding to clockwise circular interpolation (G2), counterclockwise circular interpolation (G3), and advance amounts of the cutting tool feed mechanism 7 and the workpiece feed mechanism 11 ( mm), reverse amount (mm), forward speed (mm / min), reverse speed (mm / min), interpolation angle (vector angle / vib), position loop gain, speed loop gain, SHG control gain are stored. . As a result, the central control unit 80 uses the input unit 81 to program the rotation number of the workpiece 2, the cutting tool 4 per rotation of the workpiece 2, the feed amount of the workpiece 2, and the cutting tool corresponding to the interpolation method. 4 and workpiece 2 vibration frequency, cutting tool feed mechanism 7 and workpiece feed mechanism 11 forward, backward, forward speed, reverse speed, interpolation angle, cutting tool feed mechanism 7 (X-axis direction) position loop gain and workpiece Position loop gain of the feed mechanism 11 (Z-axis direction), speed loop gain of the cutting tool feed mechanism 7 (X-axis direction), speed loop gain of the workpiece feed mechanism 11 (Z-axis direction), cutting tool feed mechanism 7 (X-axis) Direction) SHG control and the SHG control gain of the workpiece feed mechanism 11 (Z-axis direction) are selected. Then, the central control unit 80 stores the program information of the interpolation method up to the point B which is the moving point of the cutting tool 4 and the workpiece 2 stored in the program information storage unit 82 and the selected information (the cutting tool feed mechanism 7 and Advance amount, retract amount, advance speed, retract speed, interpolation angle of work feed mechanism 11, position loop gain of cutting tool feed mechanism 7 (X-axis direction), position loop gain of work feed mechanism 11 (Z-axis direction), cutting Speed loop gain of tool feed mechanism 7 (X-axis direction) and speed loop gain of work feed mechanism 11 (Z-axis direction), SHG control of cutting tool feed mechanism 7 (X-axis direction) and work feed mechanism 11 (Z-axis direction) ) SHG control gain)), forward and backward motion calculation processing along the interpolation trajectory is performed. Then, the central control unit 80 outputs the calculation result to the motor control unit 84 and outputs the vibration frequency of the selected cutting tool 4 and workpiece 2 to the display unit 85 together with the calculation result.

モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、切削工具４及びワーク２を、図９に示すような実線位置、破線位置に交互に移動させるように、切削工具送り駆動モータ７ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａをそれぞれ制御する。その際、モータ制御部８４は、振幅が徐々に拡大するように切削工具送り駆動モータ７ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａをそれぞれ制御する。これにより、切削工具４及びワーク２が低周波振動し、その切削工具４にて当該ワーク２が切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力された切削工具４及びワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。   Based on the calculation result, the motor control unit 84 moves the cutting tool 4 and the workpiece 2 alternately to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. Each motor 11a is controlled. At that time, the motor control unit 84 controls the cutting tool feed drive motor 7a and the workpiece feed drive motor 11a so that the amplitude gradually increases. Thereby, the cutting tool 4 and the workpiece 2 vibrate at a low frequency, and the workpiece 2 is cut by the cutting tool 4. Note that the vibration frequencies of the cutting tool 4 and the workpiece 2 output to the display unit 85 are displayed on the display unit 85.

ところで、このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、互いに協働で同期しながら動作することとなる。この点、図１０を用いて説明する。   By the way, the cutting tool 4 and the workpiece 2 that vibrate at low frequency do not operate individually, but operate in synchronization with each other. This point will be described with reference to FIG.

図１０は、Ｘ軸とＺ軸の２軸が協働で同期しながら、切削工具４を用いてワーク２を切削加工する手順を説明するための図である。ここでは、ワーク２をＺ軸に沿って点ＴＰ１Ｚから点ＴＰ１０ＺまでのＴＬ１Ｚの距離だけ移動させ、さらに、切削工具４をＸ軸に沿って点ＴＰ１Ｘから点ＴＰ１０ＸまでのＴＬ１Ｘの距離だけ移動させる場合を示す。   FIG. 10 is a diagram for explaining a procedure of cutting the workpiece 2 using the cutting tool 4 while the two axes of the X axis and the Z axis are synchronized in cooperation. Here, the workpiece 2 is moved along the Z axis by a distance of TL1Z from the point TP1Z to the point TP10Z, and the cutting tool 4 is further moved along the X axis by a distance of TL1X from the point TP1X to the point TP10X. Indicates.

まず、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）までのＴＬ２の距離だけ、切削工具４及びワーク２を前進移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸が協働で同期してＴＬ２の距離だけ、切削工具４及びワークを前進移動させることができる。   First, if the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved forward by the distance of TL2 from the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP2X, TP2Z), the workpiece 2 is advanced by the distance of TL2Z along the Z axis. The cutting tool 4 is moved forward by a distance of TL2X along the X axis. Accordingly, the cutting tool 4 and the workpiece can be moved forward by the distance of TL2 in synchronization with the XZ2 axis.

そして、点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）に到達後、点（ＴＰ３Ｘ，ＴＰ３Ｚ）までのＴＬ３の距離だけ、切削工具４及びワーク２を後退移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸が協働で同期してＴＬ３の距離だけ、切削工具４及びワーク２を後退移動させることができる。   Then, after reaching the point (TP2X, TP2Z), if the cutting tool 4 and the work 2 are moved backward by the distance of TL3 to the point (TP3X, TP3Z), the work 2 is moved along the Z axis to the TL3Z. The cutting tool 4 is moved backward by the distance, and the cutting tool 4 is moved backward by the distance of TL3X along the X axis. Thus, the cutting tool 4 and the workpiece 2 can be moved backward by the distance of TL3 in synchronization with the XZ2 axis.

このように、ＴＬ２の距離だけ、切削工具４及びワーク２を前進移動、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させる。そして、ＴＬ３の距離だけ、切削工具４及びワーク２を後退移動、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させるという動作を繰り返す。これにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までのＴＬ１の距離だけ切削工具４及びワーク２が移動することとなる。   Thus, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved forward by a distance of TL2, that is, the workpiece 2 is moved forward by a distance of TL2Z along the Z axis, and the cutting tool 4 is moved by a distance of TL2X along the X axis. Move forward. Then, the cutting tool 4 and the workpiece 2 are moved backward by the distance of TL3, that is, the workpiece 2 is moved backward by the distance of TL3Z along the Z axis, and the cutting tool 4 is moved backward by the distance of TL3X along the X axis. Repeat the action. As a result, the cutting tool 4 and the workpiece 2 move by the distance of TL1 from the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP10X, TP10Z).

しかして、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）の位置から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までを結んだ直線（テーパ）に沿って、切削工具４によりワーク２を切削加工することができる。   Thus, the workpiece 2 can be cut by the cutting tool 4 along a straight line (taper) connecting the point (TP1X, TP1Z) to the point (TP10X, TP10Z).

このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、Ｘ軸とＺ軸の２軸が協働で同期しながら動作することとなる。それゆえ、切削工具４及びワーク２の動作は、切削工具４の側から見れば、ワーク２は停止しているように見え、ワーク２の側から見れば、切削工具４は停止しているように見える。そのため、本実施形態における動作は、第１実施形態にて示した切削工具４の動作又は第２実施形態にて示したワーク２の動作と実質的に同様である。なお、ＸＺ軸に直交するＹ軸を含めた３軸の場合は、３軸が同期しながら動作することとなる。さらに、言うまでもないが、第１実施形態及び第２実施形態にて示したＸＺ軸上の切削工具送り機構７又はワーク送り機構１１も協働で同期しながら動作している。   As described above, the cutting tool 4 and the workpiece 2 that vibrate at low frequency do not operate individually but operate while the two axes of the X axis and the Z axis cooperate and synchronize. Therefore, the operations of the cutting tool 4 and the workpiece 2 appear to be stopped when viewed from the cutting tool 4 side, and the cutting tool 4 appears to be stopped when viewed from the workpiece 2 side. Looks like. Therefore, the operation in this embodiment is substantially the same as the operation of the cutting tool 4 shown in the first embodiment or the operation of the workpiece 2 shown in the second embodiment. In the case of three axes including the Y axis orthogonal to the XZ axis, the three axes operate while being synchronized. Furthermore, it goes without saying that the cutting tool feed mechanism 7 or the work feed mechanism 11 on the XZ axis shown in the first and second embodiments is also operated in synchronism in cooperation.

一方、モータ制御部８４は、切削工具４及びワーク２を低周波振動させるにあたって、モータ送り駆動モータ７ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するようにそれぞれ制御しているが、それは、第１実施形態にて説明した理由と同様である。すなわち、ワーク２と切削工具４との間に隙間がない状況でワーク２の面Ｂ（図４（ｂ）参照）を切削加工するような場合、上記選定されたデータに基づいて、単に切削工具４及びワーク２を低周波振動させれば、ワーク２に切削工具４が食いついてしまい切削工具４に過大な負荷がかかり、当該切削工具が破損してしまう。そのため、それを防止するため、切削工具４及びワーク２を低周波振動させるにあたって、切削工具送り駆動モータ７ａ及びワーク送り駆動モータ１１ａを、振幅が徐々に拡大するようにそれぞれ制御している。   On the other hand, the motor control unit 84 controls the motor feed drive motor 7a and the work feed drive motor 11a so that the amplitude gradually increases when the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at low frequency. This is the same as the reason described in the first embodiment. That is, when cutting the surface B of the workpiece 2 (see FIG. 4B) in a situation where there is no gap between the workpiece 2 and the cutting tool 4, the cutting tool is simply based on the selected data. If the 4 and the workpiece 2 are vibrated at a low frequency, the cutting tool 4 is bitten by the workpiece 2, and an excessive load is applied to the cutting tool 4, and the cutting tool is damaged. Therefore, in order to prevent this, when the cutting tool 4 and the workpiece 2 are vibrated at low frequency, the cutting tool feed drive motor 7a and the workpiece feed drive motor 11a are controlled so that the amplitude gradually increases.

しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。   Therefore, since the present embodiment and the first embodiment are different only in the object to be vibrated at low frequency, the present embodiment has the same effect as the first embodiment.

なお、第１〜第３実施形態においては、ワーク２を回転させて切削工具４にてワーク２を切削加工させる例を示したが、例えば、図１１及び図１２に示すように、切削工具４を回転させてワーク２を切削工具４にて切削加工する第４実施形態及び第５実施形態に係る工作機械にも適用可能である。   In the first to third embodiments, an example in which the workpiece 2 is rotated and the workpiece 2 is cut by the cutting tool 4 has been described. For example, as shown in FIGS. 11 and 12, the cutting tool 4 It is applicable also to the machine tool which concerns on 4th Embodiment and 5th Embodiment which rotate workpiece | work 2 with the cutting tool 4, and rotate.

＜第４実施形態＞
すなわち、図１１に示す、第４実施形態に係る工作機械３０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、その回転機構３１の下部に設けられると共に、ベース３３上に設けられた切削工具４を進退自在（矢印Ｐ６参照）に送り動作させる切削工具送り機構３４とが設けられている。そして、この工作機械３０には、上記切削工具送り機構３４の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図１１では、Ｚ軸上の切削工具送り機構３４しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。また、切削工具送り機構３４の構成は、ワーク送り機構１１とほぼ同様の構成であり、ワーク送り駆動モータ１１ａを切削工具送り駆動モータ７ａに代えただけである。そのため、同一の符号を付し説明は省略することとする。 <Fourth embodiment>
That is, the machine tool 30 according to the fourth embodiment shown in FIG. 11 includes a CNC lathe, a work chuck mechanism 32 that supports a work 2 that is a workpiece, and a cutting tool that cuts the work 2. And a cutting tool feed mechanism 34 that is provided below the rotation mechanism 31 and feeds the cutting tool 4 provided on the base 33 so as to freely move forward and backward (see arrow P6). And are provided. The machine tool 30 includes a control device 8 that controls the operation of the cutting tool feed mechanism 34 via a servo amplifier 9. In FIG. 11, only the cutting tool feed mechanism 34 on the Z axis is shown, but a cutting tool feed mechanism on the orthogonal X axis is also provided. The configuration of the cutting tool feed mechanism 34 is substantially the same as that of the workpiece feed mechanism 11, and only the workpiece feed drive motor 11a is replaced with the cutting tool feed drive motor 7a. For this reason, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

一方、上記回転機構３１は、スピンドルモータ３１ａを有し、そのスピンドルモータ３１ａの主軸３１ｂには切削工具チャック機構３１ｃが回転可能に取り付けられている。そして、その切削工具チャック機構３１ｃには切削工具４が掴時されており、この掴持された切削工具４は、スピンドルモータ３１ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。なお、このように構成される工作機械３０の切削工具４を、図１１に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、ワーク２を切削加工させる方法は、第１実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。   On the other hand, the rotation mechanism 31 has a spindle motor 31a, and a cutting tool chuck mechanism 31c is rotatably attached to a main shaft 31b of the spindle motor 31a. The cutting tool chuck mechanism 31c grips the cutting tool 4, and the gripped cutting tool 4 is driven to rotate about the rotation axis R by the rotational drive of the spindle motor 31a. . The cutting tool 4 of the machine tool 30 configured as described above is alternately moved to a solid line position and a broken line position as shown in FIG. The program setting value corresponding to the data stored in the vibration cutting information table VC_TBL (see FIG. 3) stored in the vibration cutting information storage unit 83 is almost the same as that of the embodiment, and the user inputs the input unit 81. The only difference is that the number of revolutions (rpm) of the cutting tool 4 programmed using and the feed amount (mm) of the cutting tool 4 per revolution of the cutting tool 4 are different.

＜第５実施形態＞
他方、図１２に示す、第５実施形態に係る工作機械４０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、上記ワークチャック機構３２の下部に設けられると共にベース４１上に設けられたワーク２を進退自在（矢印Ｐ７参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、この工作機械４０には、上記ワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図１２では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。また、第２実施形態の工作機械２０及び図１１に示す工作機械３０と同一構成については、同一の符号を付し説明は省略することとする。 <Fifth Embodiment>
On the other hand, a machine tool 40 according to the fifth embodiment shown in FIG. 12 includes a CNC lathe, a work chuck mechanism 32 that supports a work 2 that is a workpiece, and a cutting tool that cuts the work 2. A rotating mechanism 31 that rotatably supports the workpiece 4, and a workpiece feeding mechanism 11 that is provided below the workpiece chuck mechanism 32 and that allows the workpiece 2 provided on the base 41 to move forward and backward (see arrow P7). Is provided. The machine tool 40 is provided with a control device 8 that controls the operation of the workpiece feeding mechanism 11 via a servo amplifier 9. In FIG. 12, only the workpiece feeding mechanism 11 on the Z axis is shown, but a workpiece feeding mechanism on the orthogonal X axis is also provided. Moreover, about the same structure as the machine tool 20 of 2nd Embodiment and the machine tool 30 shown in FIG. 11, the same code | symbol is attached | subjected and description shall be abbreviate | omitted.

このように構成される工作機械４０のワーク２を、図１２に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させる方法は、第２実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。   The work 2 of the machine tool 40 configured in this way is vibrated by moving it alternately to the solid line position and the broken line position as shown in FIG. The program set value corresponding to the data stored in the vibration cutting information table VC_TBL (see FIG. 3) stored in the storage unit 83 is the rotational speed of the cutting tool 4 programmed by the user using the input unit 81 ( rpm) and the feed amount (mm) of the workpiece 2 per rotation of the cutting tool 4 are the same except for the difference.

なお、本実施形態においては、上記第１〜第５実施形態に係る工作機械として、２軸のＣＮＣ旋盤を用いた例を示したが、これに限らず１軸又は３軸以上の種々様々な工作機械に用いることが可能である。   In the present embodiment, an example in which a 2-axis CNC lathe is used as the machine tool according to the first to fifth embodiments has been shown. It can be used for machine tools.

１，１０，２０，３０，４０ 工作機械
２ ワーク
４ 切削工具
７，３４ 切削工具送り機構
７ａ 切削工具送り駆動モータ
８ 制御装置（制御機構）
１１ ワーク送り機構
１１ａ ワーク送り駆動モータ
８１ 入力部（操作手段）
８３ 振動切削情報格納部（振動切削情報格納手段）
８４ モータ制御部（モータ制御手段）
ＶＣ_ＴＢＬ 振動切削情報テーブル
Ｋ 空間 1, 10, 20, 30, 40 Machine tool 2 Work piece 4 Cutting tool 7, 34 Cutting tool feed mechanism 7a Cutting tool feed drive motor 8 Control device (control mechanism)
11 Work Feed Mechanism 11a Work Feed Drive Motor 81 Input Unit (Operation Unit)
83 Vibration cutting information storage unit (vibration cutting information storage means)
84 Motor control unit (motor control means)
VC_TBL Vibration cutting information table K space

Claims (3)

ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータを制御することで前記切削工具を低周波振動させる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数、及び、該ワーク又は切削工具１回転当たりの切削工具の送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記切削工具送り機構の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータを、振幅が徐々に拡大するように制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。 A cutting tool feed mechanism that holds a cutting tool for workpiece machining and feeds the cutting tool to the workpiece;
A control mechanism that vibrates the cutting tool at a low frequency by controlling a cutting tool feed drive motor that is a drive source of the cutting tool feed mechanism;
The control mechanism includes operation means for performing various settings, the rotation speed of the workpiece or the rotation speed of the cutting tool set by the operation means, and the feed amount of the cutting tool per rotation of the workpiece or the cutting tool, In addition, depending on the interpolation method, the amount of advancement and retraction of the cutting tool feed mechanism according to the mechanical characteristics such as the mass and motor characteristics on the table are obtained as operable data that does not oscillate even if the gain value is set to a high gain. Vibration cutting information storage means in which at least a quantity, a forward speed, a reverse speed, and a gain are stored in advance as a table, and the cutting tool feed drive motor is controlled based on the data stored in the vibration cutting information storage means. And a motor control means for controlling the amplitude so as to gradually increase. ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを制御することで前記ワークを低周波振動させる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数、及び、該ワーク又は切削工具１回転当たりのワークの送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記ワーク送り機構の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータを、振幅が徐々に拡大するように制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。 A workpiece feed mechanism for holding a workpiece and feeding the workpiece to a cutting tool for machining the workpiece;
A control mechanism that vibrates the work at low frequency by controlling a work feed drive motor that is a drive source of the work feed mechanism;
The control mechanism includes operating means for performing various settings, the rotational speed of the workpiece or the rotational speed of the cutting tool set by the operating means, the work feed amount per rotation of the work or the cutting tool, and Depending on the interpolation method, the work feed mechanism advance amount, retreat amount, etc. according to the mechanical characteristics such as the mass and motor characteristics on the table, etc., as the data that can be operated without oscillating even with the gain value set to high gain, The vibration cutting information storage means in which at least the advance speed, the reverse speed, and the gain are preliminarily tabulated and stored, and the workpiece feed drive motor is controlled in amplitude based on the data stored in the vibration cutting information storage means. A machine tool comprising motor control means that is controlled to gradually expand. ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータ及び前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを夫々制御することで前記切削工具及びワークを低周波振動させる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記切削工具の回転数又は前記ワークの回転数、及び、該切削工具又はワーク１回転当たりの切削工具及びワークの送り量、並びに、補間方法に応じて、ハイゲインに設定したゲイン値であっても発振しない実働可能なデータとして、テーブル上の質量やモータ特性等の機械特性に応じた前記切削工具送り機構の前進量，後退量，前進速度，後退速度，ゲイン及び前記ワーク送り機構の前進量，後退量，前進速度，後退速度、ゲインが少なくとも予めテーブル化されて格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ及びワーク送り駆動モータを、振幅が徐々に拡大するように夫々制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。 A cutting tool feed mechanism that holds a cutting tool for workpiece machining and feeds the cutting tool to the workpiece;
A workpiece feed mechanism for holding a workpiece and feeding the workpiece to a cutting tool for machining the workpiece;
A control mechanism that vibrates the cutting tool and the workpiece at low frequency by controlling a cutting tool feed driving motor that is a driving source of the cutting tool feeding mechanism and a workpiece feeding drive motor that is a driving source of the workpiece feeding mechanism, respectively. And
The control mechanism includes operating means for performing various settings, the rotational speed of the cutting tool or the rotational speed of the workpiece set by the operating means, and the cutting tool and workpiece feed per one rotation of the cutting tool or the workpiece. The amount of advance of the cutting tool feed mechanism according to mechanical characteristics such as mass and motor characteristics on the table as operable data that does not oscillate even if the gain value is set to high gain according to the amount and interpolation method , Reciprocation amount, forward speed, reverse speed, gain and forward amount, reverse amount, forward speed, reverse speed, and gain of the work feed mechanism are stored at least in a table in advance, and the vibration cutting information storage means stores the vibration. Based on the data stored in the cutting information storage means, the cutting tool feed drive motor and the work feed drive motor are gradually expanded in amplitude. Machine characterized by comprising a motor control unit comprising s control to.
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