JP2016182652A - 工作機械及びこの工作機械の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワークWと切削工具130との相対回転とワークWに対する切削工具130の加工送り方向への往復振動を伴う送り動作とによるワークWの加工によってワークWのワーク加工面に形成される模様線同士の間隔Aが変更されるように、ワークWの加工の条件を設定する振動切削条件設定手段(C1)を設けたことを特徴とする工作機械100とその制御装置C。
【選択図】図5
Description
この工作機械の制御装置は、前記回転手段と、前記送り手段と、前記振動手段とを駆動制御し、前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記往復振動を伴う送り動作とによって前記工作機械に、前記ワークの加工を実行させる。
工作機械100は、回転手段としての主軸110と、刃物台としての切削工具台130Aとを備えている。
主軸110の先端にはワーク保持手段としてのチャック120が設けられている。
チャック120を介して主軸110にワークWが保持される。
主軸110は、図示しない主軸モータの動力によって回転駆動されるように主軸台110Aに支持されている。
主軸110は、主軸台110Aを介してZ軸方向送り機構160によって、前記Z軸方向に移動する。
Z軸方向送り機構160は、主軸110をZ軸方向に移動させる主軸移動機構を構成している。
Z軸方向ガイドレール162に、Z軸方向ガイド164を介してZ軸方向送りテーブル163がスライド自在に支持されている。
Z軸方向送りテーブル163側にリニアサーボモータ165の可動子165aが設けられ、ベース161側にリニアサーボモータ165の固定子165bが設けられている。
Z軸方向送りテーブル163の移動によって主軸台110AがZ軸方向に移動し、主軸110のZ軸方向への移動が行われる。
切削工具台130Aは、工作機械100のベッド側に、X軸方向送り機構150及び図示しないY軸方向送り機構によって、前記Z軸方向に直交するX軸方向と、前記Z軸方向及びX軸方向に直交するY軸方向とに移動自在に設けられている。
X軸方向送り機構150とY軸方向送り機構とによって、切削工具台130Aを主軸110に対して前記X軸方向及びY軸方向に移動させる刃物台移動機構が構成されている。
X軸方向ガイドレール152に、X軸方向ガイド154を介してX軸方向送りテーブル153がスライド自在に支持されている。
リニアサーボモータ155の駆動によってX軸方向送りテーブル153が、X軸方向に移動駆動される。
なおY軸方向送り機構は、X軸方向送り機構150をY軸方向に配置したものであり、X軸方向送り機構150と同様の構造であるため、構造についての詳細な説明は割愛する。
切削工具台130Aは、X軸方向送りテーブル153の移動駆動によってX軸方向に移動し、Y軸方向送り機構が、Y軸方向に対して、X軸方向送り機構150と同様の動作をすることによって、Y軸方向に移動する。
この場合、前記送り手段が、切削工具台130AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動させる刃物台移動機構から構成され、固定的に位置決めされて回転駆動される主軸110に対して、切削工具台130Aを移動させることによって、前記切削工具130をワークWに対して加工送り動作させることができる。
この場合、前記送り手段が、主軸台110AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動させる主軸台移動機構から構成され、固定的に位置決めされる切削工具台130Aに対して、主軸台110Aを移動させることによって、前記切削工具130をワークWに対して加工送り動作させることができる。
また、本実施例では、切削工具130に対してワークWを回転させる構成としたが、ワークWに対して切削工具130を回転させる構成としてもよい。
制御部C1は、各送り機構を振動手段として、各々対応する移動方向に沿って往復振動させながら、主軸台110A又は切削工具台130Aを各々の方向に移動させるように制御する振動制御手段を備えている。
なお正弦曲線状の波形の谷を通過する仮想線(1点鎖線)において、主軸位相0°から360°まで変化したときの位置の変化量が、前記送り量を示す。
図4に示されるように、ワークWの1回転当たりの主軸台110A(主軸110)又は切削工具台130Aの振動数Nが、1.44回(振動数N=1.44)を例に説明する。
切削加工時にワークWから生じる切屑は、前記空振り動作によって順次分断される。
工作機械100は、切削工具130の切削送り方向に沿った前記往復振動によって切屑を分断しながら、ワークWの外形切削加工を円滑に行うことができる。
言い換えると、ワーク周面のn+1回転目(nは1以上の整数)における復動時の切削工具130の軌跡が、ワーク周面のn回転目における切削工具130の軌跡まで到達すればよい。
図4に示されるように、n+1回転目とn回転目のワークWにおける切削工具130の軌跡の位相が一致(同位相)しなければよい。
例えば振動数Nは、1.1や1.25、2.6、3.75等とすることができる。
なお、2本一組線PLの1本ずつが模様線として肉眼で視認される場合もあり得る。
また、制御部C1が、設定手段によって設定されたパラメータを振動切削の所定条件に基づいて変更設定する振動切削条件設定手段を備えている。
ここで、所定値を0.3mmとした理由は、人間工学的にみて視認可能な間隔が0.3mm程度だからである。
模様線間隔Aが0.3mm以上のとき、模様線間隔Aを狭小化するべく、制御部C1が、送り量F又は振動数Nのどちらかのパラメータを変更して模様線間隔Aを所定値未満にするようにしている。
A=F・N/{2Nr(Nr−N)}
と導出される。
また、ワーク加工面の円周をLとすると、幾何学的に主軸回転方向に対する模様線の傾きKは、
K=F・N/{L(Nr−N)}
と導出される。
これにより、主軸回転方向に対する模様線の傾きKが小さくなるとともに加工送り方向における模様線間隔Aが狭くなり一本一本の模様線が人の目で視て視認されにくくなる。
なお、制御部C1は、送り量Fをより小さい値に変更してもよい。
これにより、主軸回転方向に対する模様線の傾きKが小さくなるとともに模様線間隔Aが小さくなってワーク加工面の模様線が目立たなくなる。
言い換えると、往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複するように制御したが、往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが接するように制御してもよい。
これによって、1振動において切削工具130の往動時の切削加工部分に、復動時の切削加工部分が理論上「点」として含まれ、復動中に切削工具130がワークWを切削しない所謂、空振り動作が「点」で生じることにより、切削加工時にワークWから生じる切屑は、前記空振り動作(往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが接する点)によって順次分断される。
110 ・・・ 主軸
110A・・・ 主軸台
120 ・・・ チャック
130 ・・・ 切削工具
130A・・・ 切削工具台
150 ・・・ X軸方向送り機構
151 ・・・ ベース
152 ・・・ X軸方向ガイドレール
153 ・・・ X軸方向送りテーブル
154 ・・・ X軸方向ガイド
155 ・・・ リニアサーボモータ
155a・・・ 可動子
155b・・・ 固定子
160 ・・・ Z軸方向送り機構
161 ・・・ ベース
162 ・・・ Z軸方向ガイドレール
163 ・・・ Z軸方向送りテーブル
164 ・・・ Z軸方向ガイド
165 ・・・ リニアサーボモータ
165a・・・ 可動子
165b・・・ 固定子
A ・・・ 模様線間隔
C ・・・ 制御装置
C1 ・・・ 制御部
C2 ・・・ 数値設定部
K ・・・ 模様線の傾き
PL ・・・ 2本一組線(模様線)
W ・・・ ワーク
Claims (5)
- ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と刃物台との相対移動によってワークに対して前記切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを相対的に振動させ、該振動の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とを重複させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具とを相対的に回転させる回転手段とを備え、
前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークの加工を実行する工作機械であって、
前記ワークのワーク加工面に形成される模様線同士の間隔が変更されるように、前記ワークの加工の条件を設定する振動切削条件設定手段を設けたことを特徴とする工作機械。 - 前記模様線同士の間隔が、予め定められた値より小さくなるように、前記振動切削条件設定手段が、前記ワークの加工を実行する際の前記相対回転1回転当たりの往復振動の振動数又は送り量を変更するように構成された請求項1の工作機械。
- 前記振動切削条件設定手段が、前記模様線を、前記ワークの軸線方向に対して直交する方向に沿って傾斜させることによって、模様線同士の間隔を変更させるように構成された請求項1又は請求項2に記載の工作機械。
- 前記振動切削条件設定手段が、前記模様線同士の間隔を0.3mm未満にする構成とした請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の工作機械。
- ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記ワーク保持手段と刃物台とを相対的に振動させ、該振動の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とを重複させる振動手段と、前記ワークと切削工具とを相対的に回転させる回転手段とを備え、前記ワークと前記切削工具との相対回転と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記往復振動を伴う送り動作とによって、前記ワークの加工を実行する工作機械の制御装置であって、
前記ワークのワーク加工面に形成される模様線同士の間隔が変更されるように、前記ワークの加工の条件を設定する振動切削条件設定手段を設けたことを特徴とする工作機械の制御装置。
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2015
- 2015-03-26 JP JP2015064465A patent/JP6517060B2/ja active Active
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