JP2018005423A - Control device of machine tool and machine tool - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of a machine tool and the machine tool, which can be driven to vibrate at an arbitrary vibration number with respect to an arbitrary rotation number.SOLUTION: A control device 180 of a machine tool includes: workpiece holding means (illustrated as a chuck 120) for holding a workpiece; a cutting tool 130 for cutting the workpiece; rotation means for relatively rotating the workpiece and the cutting tool; and vibration means (illustrated as a Z-axis direction feed mechanism 160) which vibrates the workpiece and the cutting tool at a prescribed vibration number with respect to relative rotation by successively moving the workpiece holding means or the cutting tool toward a prescribed position. The control device of the machine tool machines the workpiece with vibration by the vibration means. The control device further includes a vibration means control section 191 which sets following responsiveness of the moving of the workpiece holding means or the cutting tool with respect to the prescribed position so that the workpiece holding means or the cutting tool moves with a change in a moving direction from a continuous one prescribed position side to the other prescribed position side.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、工作機械の制御装置および工作機械に関し、詳細には、ワークを所定の振動周波数で切削工具に加工させる工作機械の制御装置および工作機械に関する。   The present invention relates to a machine tool control device and a machine tool, and more particularly to a machine tool control device and a machine tool for machining a workpiece into a cutting tool at a predetermined vibration frequency.

従来、ワークを保持するワーク保持手段と、ワークを切削加工する切削工具と、ワークと切削工具とを相対的に回転させる回転手段と、ワーク保持手段と切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、ワークと切削工具とを、相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、ワーク保持手段と切削工具とを相対的に移動させることによって、振動手段による振動を伴ってワークの加工を行う工作機械が知られている(例えば、特許文献1)。   Conventionally, a work holding means for holding a work, a cutting tool for cutting the work, a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool, and the work holding means and the cutting tool are sequentially moved toward a predetermined position. And a vibration means for vibrating the workpiece and the cutting tool at a predetermined number of times with respect to relative rotation. By moving the workpiece holding means and the cutting tool relative to each other, vibration is caused by the vibration means. A machine tool for machining a workpiece is known (for example, Patent Document 1).

国際公開第2015/146946号International Publication No. 2015/146946

ところで、加工条件によっては回転手段の回転数や振動手段による振動回数を任意に設定できるようにすることが望ましい。
しかし、ワーク保持手段と切削工具とを順次所定位置に向かって移動させるため、移動した位置で移動方向が変更され、移動先が振動方向の変更位置となるため、作業者が所望する任意の回転数に対して任意の振動回数で振動させることができない場合があるという問題がある。
By the way, it is desirable that the number of rotations of the rotating means and the number of vibrations by the vibrating means can be arbitrarily set depending on the processing conditions.
However, since the workpiece holding means and the cutting tool are sequentially moved toward the predetermined position, the movement direction is changed at the moved position, and the movement destination is the change position of the vibration direction. Therefore, any rotation desired by the operator can be obtained. There is a problem that it may not be possible to vibrate at an arbitrary number of vibrations with respect to the number.

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、任意の回転数に対して任意の振動回数で振動するように駆動できる工作機械の制御装置および工作機械を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a machine tool control device and a machine tool that can be driven to vibrate at an arbitrary number of vibrations with respect to an arbitrary number of rotations. To do.

本発明は、第1に、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、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性を設定する振動手段制御部を備えたことを特徴とする。   The present invention includes, firstly, a work holding means for holding a work, a cutting tool for cutting the work, a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool, and the work holding means or the Vibrating means for vibrating the workpiece and the cutting tool at a predetermined number of times with respect to the relative rotation by moving the cutting tool sequentially toward a predetermined position, the workpiece holding means and the cutting tool Is a control device for a machine tool that processes the workpiece with the vibration by the vibration means, wherein the workpiece holding means or the cutting tool is one continuous predetermined position. Movement of the work holding means or the cutting tool with respect to the predetermined position so as to move with a change in the moving direction from the side toward the other predetermined position side. Characterized by comprising a vibrating means control unit for setting the slave response.

第2に、前記振動手段制御部は、サーボ制御のゲインの設定によって、前記移動の追従応答性を設定することを特徴とする。   Secondly, the vibration means control unit sets the follow-up response of the movement by setting a gain of servo control.

第3に、設定された前記ゲインに基づいて、前記振動手段による往動時の加工部分と復動時の加工部分とが重複するように、前記振動の振幅を設定する振幅設定手段を有することを特徴とする。   Third, it has amplitude setting means for setting the amplitude of the vibration based on the set gain so that the machining portion at the time of forward movement and the machining portion at the time of backward movement by the vibration means overlap. It is characterized by.

第4に、設定された前記追従応答性に基づいて、前記振動の位相を設定する位相設定手段を有することを特徴とする。   4thly, it has the phase setting means which sets the phase of the said vibration based on the said following responsiveness set.

第5に、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、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械であって、前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記振動手段は、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性が設定されることを特徴とする。   Fifth, a work holding means for holding a work, a cutting tool for cutting the work, a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool, and the work holding means or the cutting tool are sequentially provided. Vibrating means for causing the workpiece and the cutting tool to vibrate at a predetermined number of vibrations relative to the relative rotation by moving the workpiece and the cutting tool relative to each other, the workpiece holding means and the cutting tool being relatively A machine tool for machining the workpiece with the vibration by the vibration means, wherein the workpiece holding means or the cutting tool is continuously moved from one predetermined position side to the other predetermined position side. The vibration means follows the movement of the work holding means or the cutting tool with respect to the predetermined position so as to move with a change of the moving direction toward Wherein the answers property is set.

本発明は以下の効果を得ることができる。
(1)連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、振動手段の追従応答性が設定されることによって、相対回転の任意の回転数で任意の振動回数を容易に実現することができる。
The present invention can obtain the following effects.
(1) Arbitrary rotation of relative rotation by setting the follow-up response of the vibration means so as to move with a change in the moving direction from one continuous predetermined position side to the other predetermined position side Any number of vibrations can be easily realized with a number.

(2)追従応答性は、サーボ制御のゲインの設定によって容易に行うことができる。 (2) The follow-up response can be easily performed by setting a servo control gain.

(3)追従応答性を変更しても、振幅を設定することで所望の振動による加工を行うことができる。 (3) Even if the follow-up response is changed, processing by desired vibration can be performed by setting the amplitude.

(4)追従応答性の変更に伴う位相の進み又は遅れが発生しても任意の位相に設定することで所望の加工を行うことができる。 (4) Even if a phase advance or delay occurs due to the change in follow-up response, desired processing can be performed by setting to an arbitrary phase.

(5)相対回転の任意の回転数で任意の振動回数を容易に得ることが可能な工作機械を提供することができる。 (5) A machine tool capable of easily obtaining an arbitrary number of vibrations at an arbitrary number of relative rotations can be provided.

本発明の一実施例による工作機械の概略を示す図である。It is a figure showing the outline of the machine tool by one example of the present invention. 切削工具とワークとの関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between a cutting tool and a workpiece | work. 切削工具の往復振動および位置を説明する図である。It is a figure explaining the reciprocating vibration and position of a cutting tool. 主軸のn回転目、n+1回転目、n+2回転目の各回転時の刃先経路の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the blade path | route at the time of each rotation of the nth rotation of a main axis | shaft, n + 1st rotation, and n + 2 rotation. 制御装置の構成図である。It is a block diagram of a control apparatus. 実施例1の制御部による加工工程のフローチャートである。3 is a flowchart of a machining process performed by a control unit according to the first embodiment. 実施例1の制御部による補正処理のフローチャートである。6 is a flowchart of a correction process by a control unit according to the first embodiment. 実施例1の刃先経路を説明する図である。It is a figure explaining the blade edge | path route of Example 1. FIG. 実施例1の刃先経路を説明する図である。It is a figure explaining the blade edge | path route of Example 1. FIG. 実施例2の制御部による補正処理のフローチャートである。10 is a flowchart of correction processing by a control unit according to the second embodiment. 実施例2の刃先経路を説明する図である。It is a figure explaining the blade edge | path route of Example 2. FIG. 実施例3の制御部による補正処理のフローチャートである。10 is a flowchart of correction processing by a control unit according to the third embodiment. 実施例3の刃先経路を説明する図である。It is a figure explaining the blade edge | path route of Example 3. FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の工作機械の制御装置および工作機械について説明する。
図1に示すように、本発明に係る工作機械100は、主軸110と、切削工具台130Aと、制御装置180とを備えている。
A machine tool control device and a machine tool according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the machine tool 100 according to the present invention includes a main shaft 110, a cutting tool base 130 </ b> A, and a control device 180.

主軸110の先端にはチャック120が設けられている。主軸110をワーク保持手段とし、ワークWはチャック120を介して主軸110に保持されている。主軸110は、主軸台110Aに回転自在に支持され、主軸モータの動力によって回転駆動される。前記主軸モータは、例えば主軸台110Aと主軸110との間に設けられる公知のビルトインモータとすることができる。   A chuck 120 is provided at the tip of the main shaft 110. The main shaft 110 is used as a work holding means, and the work W is held on the main shaft 110 via the chuck 120. The spindle 110 is rotatably supported by the spindle stock 110A and is driven to rotate by the power of the spindle motor. The spindle motor may be a known built-in motor provided between the spindle stock 110A and the spindle 110, for example.

Z軸方向送り機構160が工作機械100のベッドに設けられている。
Z軸方向送り機構160は、ベッドと一体的なベース161と、ベース161に固定されたZ軸方向ガイドレール162とを備えている。Z軸方向ガイドレール162には、Z軸方向送りテーブル163がZ軸方向ガイド164を介して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に主軸台110Aが搭載される。主軸台110Aは、主軸110の軸線方向がZ軸方向ガイドレール162の延出方向と一致するように配置されている。
A Z-axis direction feed mechanism 160 is provided on the bed of the machine tool 100.
The Z-axis direction feed mechanism 160 includes a base 161 integrated with the bed, and a Z-axis direction guide rail 162 fixed to the base 161. A Z-axis direction feed table 163 is slidably supported on the Z-axis direction guide rail 162 via a Z-axis direction guide 164. The headstock 110 </ b> A is mounted on the Z-axis direction feed table 163. The headstock 110 </ b> A is arranged so that the axial direction of the main shaft 110 coincides with the extending direction of the Z-axis direction guide rail 162.

リニアサーボモータ165は可動子165aおよび固定子165bを有し、可動子165aはZ軸方向送りテーブル163に設けられ、固定子165bはベース161に設けられている。Z軸方向送りテーブル163が、リニアサーボモータ165の駆動によってZ軸方向ガイドレール162に沿って移動すると、主軸台110Aが主軸110の軸線方向(図示のZ軸方向)に移動し、主軸110が主軸台110Aを介してZ軸方向に沿って移動する。   The linear servo motor 165 includes a mover 165a and a stator 165b. The mover 165a is provided on the Z-axis direction feed table 163, and the stator 165b is provided on the base 161. When the Z-axis direction feed table 163 moves along the Z-axis direction guide rail 162 by driving the linear servo motor 165, the headstock 110A moves in the axial direction (Z-axis direction in the drawing) of the main shaft 110, and the main shaft 110 moves. It moves along the Z-axis direction via the headstock 110A.

切削工具台130Aは、ワークWを加工するバイト等の切削工具130が装着され、切削工具を保持する刃物台を構成している。
X軸方向送り機構150が工作機械100のベッド側に設けられている。
The cutting tool base 130A constitutes a tool post on which a cutting tool 130 such as a cutting tool for processing the workpiece W is mounted and holds the cutting tool.
An X-axis direction feed mechanism 150 is provided on the bed side of the machine tool 100.

X軸方向送り機構150は、前記ベッド側と一体的なベース151と、Z軸方向に対して上下方向で直交するX軸方向に延びるX軸方向ガイドレール152とを備えている。X軸方向ガイドレール152はベース151に固定され、X軸方向ガイドレール152には、X軸方向送りテーブル153がX軸方向ガイド154を介してスライド自在に支持されている。X軸方向送りテーブル153には切削工具台130Aが搭載される。   The X-axis direction feed mechanism 150 includes a base 151 that is integral with the bed side, and an X-axis direction guide rail 152 that extends in the X-axis direction perpendicular to the Z-axis direction in the vertical direction. The X-axis direction guide rail 152 is fixed to the base 151, and an X-axis direction feed table 153 is slidably supported on the X-axis direction guide rail 152 via the X-axis direction guide 154. A cutting tool base 130A is mounted on the X-axis direction feed table 153.

リニアサーボモータ155は可動子155aおよび固定子155bを有し、可動子155aは送りテーブル153に設けられ、固定子155bはベース151に設けられている。X軸方向送りテーブル153がリニアサーボモータ155の駆動によってX軸方向ガイドレール152に沿ってX軸方向に移動すると、切削工具台130AがX軸方向に移動し、切削工具130がX軸方向に移動する。   The linear servo motor 155 includes a mover 155a and a stator 155b. The mover 155a is provided on the feed table 153, and the stator 155b is provided on the base 151. When the X-axis direction feed table 153 is moved in the X-axis direction along the X-axis direction guide rail 152 by driving the linear servo motor 155, the cutting tool base 130A is moved in the X-axis direction, and the cutting tool 130 is moved in the X-axis direction. Moving.

なお、Y軸方向送り機構を設けてもよい。Y軸方向は図示のZ軸方向およびX軸方向に直交する方向である。前記Y軸方向送り機構はX軸方向送り機構150と同様の構造とすることができる。X軸方向送り機構150をY軸方向送り機構を介してベッドに搭載することにより、Y軸方向送りテーブルをリニアサーボモータの駆動によってY軸方向に移動させ、切削工具台130AをX軸方向に加えてY軸方向に移動させ、切削工具130をX軸方向およびY軸方向に移動させることができる。
前記Y軸方向送り機構を、X軸方向送り機構150を介してベッドに搭載し、前記Y軸方向送りテーブルに切削工具台130Aを搭載してもよい。
A Y-axis direction feed mechanism may be provided. The Y-axis direction is a direction orthogonal to the illustrated Z-axis direction and X-axis direction. The Y-axis direction feed mechanism can have the same structure as the X-axis direction feed mechanism 150. By mounting the X-axis direction feed mechanism 150 on the bed via the Y-axis direction feed mechanism, the Y-axis direction feed table is moved in the Y-axis direction by driving the linear servo motor, and the cutting tool base 130A is moved in the X-axis direction. In addition, the cutting tool 130 can be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by moving in the Y-axis direction.
The Y-axis direction feed mechanism may be mounted on the bed via the X-axis direction feed mechanism 150, and the cutting tool table 130A may be mounted on the Y-axis direction feed table.

主軸110の回転、X軸方向送り機構150やZ軸方向送り機構160等の移動は、制御装置180で制御される。
X軸方向送り機構150とZ軸方向送り機構160によって、あるいはY軸方向送り機構を含めて送り手段が構成され、X軸方向送り機構150あるいはY軸方向送り機構とZ軸方向送り機構160との協動により、図2に示すように、主軸台110Aと切削工具台130Aとを所定の位置に移動させることができる。主軸台110Aと切削工具台130Aとを所定の位置に移動させることによって、切削工具130を主軸110に対して相対的に移動させるとともに、主軸110を、ワークWと切削工具130とを相対的に回転させる回転手段として駆動させ、ワークWを切削工具130に対して回転させることによって、ワークWを所望の形状に加工することができる。
The rotation of the main shaft 110 and the movement of the X-axis direction feed mechanism 150, the Z-axis direction feed mechanism 160, and the like are controlled by the control device 180.
The X-axis direction feed mechanism 150 and the Z-axis direction feed mechanism 160 or a feed means including the Y-axis direction feed mechanism constitutes the X-axis direction feed mechanism 150 or the Y-axis direction feed mechanism and the Z-axis direction feed mechanism 160. By this cooperation, as shown in FIG. 2, the headstock 110A and the cutting tool base 130A can be moved to predetermined positions. By moving the headstock 110A and the cutting tool base 130A to predetermined positions, the cutting tool 130 is moved relative to the spindle 110, and the spindle 110 is moved relative to the workpiece W and the cutting tool 130. The workpiece W can be processed into a desired shape by being driven as a rotating means for rotating and rotating the workpiece W with respect to the cutting tool 130.

本実施形態においては、主軸台110Aと切削工具台130Aの両方が移動できる構成としたが、主軸台110Aをベッドに固定し、切削工具台130AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能にしてもよい。この場合、前記送り手段は切削工具台130Aを移動させる送り機構によって構成される。あるいは、切削工具台130Aを固定し、主軸台110AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能にしてもよい。この場合、前記送り手段は前記ベッドに設けた送り機構によって構成される。   In the present embodiment, both the headstock 110A and the cutting tool base 130A are configured to move. However, the headstock 110A is fixed to the bed, and the cutting tool base 130A is moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. It may be movable. In this case, the feeding means is constituted by a feeding mechanism that moves the cutting tool base 130A. Alternatively, the cutting tool base 130A may be fixed, and the head stock 110A may be movable in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction. In this case, the feeding means is constituted by a feeding mechanism provided on the bed.

本実施形態においては、X軸方向送り機構150やZ軸方向送り機構160にリニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いてもよい。
本実施形態においては、切削工具130に対してワークWを回転させているが、切削工具130にドリル等の回転工具を用い、ワークWに対して切削工具130を回転させてもよい。この場合、切削工具130を回転させるモータが本発明の回転手段に相当する。
In this embodiment, an example in which a linear servo motor is used for the X-axis direction feed mechanism 150 and the Z-axis direction feed mechanism 160 has been described. However, a known ball screw and servo motor may be used.
In the present embodiment, the workpiece W is rotated with respect to the cutting tool 130, but a rotary tool such as a drill may be used as the cutting tool 130 and the cutting tool 130 may be rotated with respect to the workpiece W. In this case, the motor that rotates the cutting tool 130 corresponds to the rotating means of the present invention.

制御装置180は、主軸台110Aに対して切削工具台130Aを、送り方向に沿って、図3に示すように所定の前進量だけ前進(往動)移動させた後、所定の後退量だけ後退(復動)移動させることにより、ワークWに対して切削工具130を送り方向に沿った振動を伴って前進量と後退量との差(進行量)だけ送り方向に送ることができる。
X軸方向送り機構150とZ軸方向送り機構160、あるいはY軸方向送り機構を含めた送り手段によって振動手段が構成され、主軸台110Aと切削工具台130Aとを往動移動および復動移動させることにより、ワークWに対して切削工具130を前記振動させることができる。切削工具130は、振動手段を兼用した送り手段によって、ワークWに対して送り方向に沿った振動を伴って送られ、ワークWを加工する。
The control device 180 moves the cutting tool base 130A forward (forward movement) by a predetermined forward amount along the feed direction as shown in FIG. By moving (reciprocating), the cutting tool 130 can be fed to the workpiece W in the feed direction by a difference (advance amount) between the advance amount and the reverse amount with vibration along the feed direction.
The vibrating means is constituted by feeding means including the X-axis direction feeding mechanism 150 and the Z-axis direction feeding mechanism 160 or the Y-axis direction feeding mechanism, and moves the headstock 110A and the cutting tool stage 130A forward and backward. Thus, the cutting tool 130 can be vibrated with respect to the workpiece W. The cutting tool 130 is fed along with the vibration along the feeding direction to the workpiece W by the feeding unit that also serves as the vibrating unit, and processes the workpiece W.

切削工具台130Aは、主軸110の1回転分、すなわち、主軸位相0°から360°まで変化する間に送り方向に沿って送られ、上記進行量の合計がZ軸方向の送り量になる。
切削工具130が送り方向に沿って往動移動と復動移動を繰り返して加工することで、ワークWの周面は、図4に示すように、切削工具130によって正弦曲線状に加工される。図4は、主軸110の1回転当たりにおける主軸台110Aの振動回数Nが3.5回(振動数N=3.5ともいう)の例を示す。
The cutting tool base 130A is sent along the feed direction during one rotation of the spindle 110, that is, while the spindle phase changes from 0 ° to 360 °, and the total of the above-mentioned progress amounts becomes the feed amount in the Z-axis direction.
As the cutting tool 130 processes the forward movement and the backward movement in the feed direction repeatedly, the peripheral surface of the workpiece W is processed into a sinusoidal shape by the cutting tool 130 as shown in FIG. FIG. 4 shows an example in which the number of vibrations N of the headstock 110 </ b> A per rotation of the main shaft 110 is 3.5 times (also referred to as the frequency N = 3.5).

切削工具130で加工された主軸110のn(nは1以上の整数)回転目におけるワークWの周面形状(図4に実線で示す)と、主軸110のn+1回転目におけるワークWの周面形状(図4に破線で示す)とは、主軸位相方向(図4のグラフの横軸方向)でずれている。
図4に破線で示したワークWの周面形状の谷の最低点(切削工具130における山の最高点)の位置が、図4に実線で示したワークWの周面形状の谷の最低点(切削工具130における山の最高点)の位置に対して、主軸位相方向で一致しない。
The peripheral surface shape (indicated by a solid line in FIG. 4) of the workpiece W at the nth rotation (n is an integer of 1 or more) of the main shaft 110 processed by the cutting tool 130, and the peripheral surface of the workpiece W at the n + 1th rotation of the main shaft 110. The shape (indicated by a broken line in FIG. 4) is shifted in the main axis phase direction (the horizontal axis direction of the graph of FIG. 4).
The position of the lowest point of the valley in the circumferential shape of the workpiece W indicated by the broken line in FIG. 4 (the highest point of the peak in the cutting tool 130) is the lowest point of the valley in the circumferential shape of the workpiece W indicated by the solid line in FIG. It does not coincide with the position of the peak point of the cutting tool 130 in the main axis phase direction.

これにより、切削工具130の刃先軌跡は、今回の往動時の切削加工部分と次回の復動時の切削加工部分とが重複し、例えば主軸110のn+1回転目におけるワークWの周面形状に、主軸110のn回転目におけるワークWの周面形状が含まれるので、切削工具130にはワークWを加工しない空振り動作が生じる。この空振り動作時に、ワークWから生じる切屑は分断される。工作機械100は、切屑を分断しながらワークWの外形等を円滑に加工する。   Thereby, the cutting edge portion of the cutting tool 130 overlaps the cutting portion at the time of the forward movement and the cutting portion at the time of the next backward movement. Since the peripheral surface shape of the workpiece W at the n-th rotation of the spindle 110 is included, the cutting tool 130 performs an idling operation that does not process the workpiece W. During this idling operation, chips generated from the workpiece W are divided. The machine tool 100 smoothly processes the outer shape and the like of the workpiece W while cutting the chips.

主軸110(ワークW)の1回転当たりにおける切削工具台130A(切削工具130)の振動回数Nは、例えば1.1や1.25、2.6、3.75回等とすることができ、1回よりも小さな値に設定することもできる。振動回数Nを1回よりも小さな値に設定した場合、切削工具台130Aが1往復するまでに、主軸110は1回転よりも多く回転する。振動回数Nは、1振動当たりの主軸110の回転数として設定することもできる。   The number of vibrations N of the cutting tool base 130A (cutting tool 130) per rotation of the spindle 110 (work W) can be set to 1.1, 1.25, 2.6, 3.75 times, etc., for example. It can also be set to a value smaller than once. When the vibration frequency N is set to a value smaller than one, the spindle 110 rotates more than one rotation before the cutting tool base 130A makes one reciprocation. The number of vibrations N can also be set as the number of rotations of the main shaft 110 per vibration.

図5に示されるように、制御装置180は、例えば制御部181、数値設定部182、表示部183、記憶部184を有し、これらはバスを介して接続される。
制御部181は、CPU等からなり、記憶部184の例えばROMに格納されている各種のプログラムやデータをRAMにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて工作機械100の動作を制御できる。記憶部184は、ゲインG1や、ゲインG2用のテーブル194を備えている。
ゲインG1やゲインG2は、Z軸方向送り機構やX軸方向送り機構を制御するサーボモータのPID制御における制御ゲインを示す。
As illustrated in FIG. 5, the control device 180 includes, for example, a control unit 181, a numerical value setting unit 182, a display unit 183, and a storage unit 184, which are connected via a bus.
The control unit 181 includes a CPU and the like, and loads various programs and data stored in, for example, the ROM of the storage unit 184 into the RAM, and executes the program. Thereby, the operation of the machine tool 100 can be controlled based on the program. The storage unit 184 includes a table 194 for gain G1 and gain G2.
The gain G1 and the gain G2 indicate control gains in PID control of a servo motor that controls the Z-axis direction feed mechanism and the X-axis direction feed mechanism.

振動手段による切削工具130の往復振動は、制御部181により所定の指令周期Tに基づく指令周波数fcで実行される。
制御部181が、例えば1秒間に250回の動作指令を送ることが可能であった場合、動作指令は1÷250=4(ms)周期(基準周期ITともいう)で出力可能である。一般的には、指令周期Tはこの基準周期の整数倍である。
The reciprocating vibration of the cutting tool 130 by the vibration means is executed by the control unit 181 at a command frequency fc based on a predetermined command cycle T.
For example, when the control unit 181 can send an operation command 250 times per second, the operation command can be output in a cycle of 1/250 = 4 (ms) (also referred to as a reference cycle IT). In general, the command cycle T is an integral multiple of this reference cycle.

指令周期Tが例えば基準周期4(ms)の4倍の16(ms)である場合、モータ制御部190は、切削工具130が送り方向に沿って16(ms)毎に往復振動を実行するように、Z軸方向送り機構160やX軸方向送り機構150、あるいはY軸方向送り機構に対して駆動信号を出力する。この場合、切削工具130は指令周期T=16(ms)に起因する指令周波数fc=1/T=1÷(0.004×4)=62.5(Hz)で往復振動を行う。つまり、切削工具台130Aの移動を制御部181によって指令される位置に追従させることによって、切削工具130を、上記基準周期の例えば5倍の20(ms)、6倍の24(ms)、7倍の28(ms)、8倍の32(ms)毎に往復振動を実行させることができる。この場合、切削工具130は、指令周波数fc=1÷(0.004×5)=50(Hz)、1÷(0.004×6)=41.666(Hz)、1÷(0.004×7)=35.714(Hz)、1÷(0.004×8)=31.25(Hz)の複数の限られた周波数で往復振動を行うことができる。   When the command cycle T is 16 (ms), which is four times the reference cycle 4 (ms), for example, the motor control unit 190 causes the cutting tool 130 to perform reciprocating vibration every 16 (ms) along the feed direction. In addition, a drive signal is output to the Z-axis direction feed mechanism 160, the X-axis direction feed mechanism 150, or the Y-axis direction feed mechanism. In this case, the cutting tool 130 performs reciprocal vibration at a command frequency fc = 1 / T = 1 ÷ (0.004 × 4) = 62.5 (Hz) resulting from the command cycle T = 16 (ms). That is, by causing the movement of the cutting tool base 130A to follow the position commanded by the control unit 181, the cutting tool 130 is set to 20 (ms), which is 5 times the reference period, 24 (ms), which is 6 times, 7 The reciprocating vibration can be executed every 28 (ms) double and 32 (ms) eight times. In this case, the cutting tool 130 has a command frequency fc = 1 ÷ (0.004 × 5) = 50 (Hz), 1 ÷ (0.004 × 6) = 41.666 (Hz), 1 ÷ (0.004). Reciprocating vibration can be performed at a plurality of limited frequencies of x7) = 35.714 (Hz), 1 / (0.004 * 8) = 31.25 (Hz).

主軸110の回転数をS(r/min)、ワークWの回転に対する切削工具130の振動数をN(回)、ワークWに対する切削工具130の振動周波数f(回/sec)とすると、振動数Nは、N=f×60/Sとなる。回転数Sと振動数Nとは、振動周波数fを定数として反比例し、主軸110は、振動周波数fを高くとるほど高速回転することができ、また振動数Nを小さくするほど高速回転することができる。   If the rotation speed of the spindle 110 is S (r / min), the vibration frequency of the cutting tool 130 with respect to the rotation of the workpiece W is N (times), and the vibration frequency f (times / sec) of the cutting tool 130 with respect to the workpiece W is N is N = f × 60 / S. The rotation speed S and the vibration frequency N are inversely proportional to each other with the vibration frequency f as a constant, and the main shaft 110 can be rotated at a higher speed as the vibration frequency f is increased, and can be rotated at a higher speed as the vibration frequency N is decreased. it can.

制御部181は、回転数Sで主軸110を回転させるとともに、振動数Nで切削工具130を振動させながら送り方向に加工させる。この際、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致する場合は、必要な指令周波数を目標の指令周波数fcとする。モータ制御部190は、切削工具130が基準周期毎の動作指令によって指令される位置を通過するように、主軸台110Aまたは切削工具台130Aが基準周期毎の動作指令に追従するゲインG1を設定する。このゲインG1は記憶部184から設定される。モータ制御部190は、基準周期毎に、リニアサーボモータ155等に対して動作指令を出力し、主軸台110Aまたは切削工具台130Aが動作指令される座標位置に追従して移動することによって、指令周波数fcで切削工具130を振動させることができる。   The control unit 181 rotates the spindle 110 at the rotation speed S and causes the cutting tool 130 to vibrate at the vibration frequency N while processing it in the feed direction. At this time, if the vibration frequency f at which the vibration frequency N is equal to the rotation speed S matches one of the plurality of limited command frequencies, the necessary command frequency is set as the target command frequency fc. The motor control unit 190 sets a gain G1 at which the head stock 110A or the cutting tool base 130A follows the operation command for each reference period so that the cutting tool 130 passes the position specified by the operation command for each reference period. . The gain G1 is set from the storage unit 184. The motor control unit 190 outputs an operation command to the linear servo motor 155 or the like for each reference period, and the spindle head 110A or the cutting tool table 130A moves following the coordinate position where the operation command is issued, thereby The cutting tool 130 can be vibrated at the frequency fc.

一方、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fが、上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致していない場合、モータ制御部190は、振動周波数fによる振動波形の所定の指令周期に対応する位置を目標の移動位置として、基準周期毎の動作指令を、切削工具130が前記目標の移動位置に移動するように出力する。モータ制御部190は、主軸台110Aまたは切削工具台130Aの移動の追従応答性をゲインG2によって設定する。ゲインG2は、例えば、振動手段制御部191が記憶部184のゲインG2用のテーブル194から呼び出して設定される。ゲインG1に代えてゲインG2を設定することにより、サーボ制御の感度を変えて、前記追従応答性を調整し設定することができる。ゲインG2が設定されることによって、Z軸方向送り機構160やX軸方向送り機構150、Y軸方向送り機構は追従応答性が低下し、追従遅れを生じる。   On the other hand, when the vibration frequency f that becomes the vibration frequency N with respect to the rotation speed S does not coincide with any of the plurality of limited command frequencies, the motor control unit 190 causes the vibration waveform based on the vibration frequency f. An operation command for each reference cycle is output so that the cutting tool 130 moves to the target movement position, with the position corresponding to the predetermined command cycle as a target movement position. The motor control unit 190 sets the follow-up response of movement of the head stock 110A or the cutting tool base 130A by the gain G2. The gain G2 is set by, for example, calling from the table G194 for the gain G2 in the storage unit 184 by the vibration unit control unit 191. By setting the gain G2 in place of the gain G1, the sensitivity of servo control can be changed to adjust and set the follow-up response. By setting the gain G2, the follow-up responsiveness of the Z-axis direction feed mechanism 160, the X-axis direction feed mechanism 150, and the Y-axis direction feed mechanism is lowered and a follow-up delay occurs.

切削工具130の移動は、追従遅れを有して動作指令によって指令された位置に向かって行われ、例えば、指令された位置に到達する前に次の動作指令がなされることにより、切削工具130は、基準周期毎の動作指令によって指令される所定の連続する一方の位置から他方の位置に向かって移動方向の変化を伴って移動する。これにより、基準周期の間に変曲点が位置する振動周波数fの振動波形に沿って、切削工具130を移動させることができる。   The movement of the cutting tool 130 is performed toward the position commanded by the operation command with a follow-up delay. For example, the next operation command is issued before reaching the commanded position, whereby the cutting tool 130 is moved. Moves from one predetermined continuous position commanded by an operation command for each reference cycle toward the other position with a change in the moving direction. Thereby, the cutting tool 130 can be moved along the vibration waveform of the vibration frequency f where the inflection point is located during the reference period.

回転数S、振動回数N、振動周波数fは、加工プログラムよって、あるいは数値設定部182への入力によって設定可能である。これにより、切削工具130の切削経路(開始点、終了点、直線補間や円補間)や、振動条件(主軸110の回転数S、主軸110の回転に対する切削工具130の振動数N)が設定される。
制御部181は、振動周波数fを求め、切削経路に振動条件を重ね合わせて振動波形を求める(図6のステップS1)。
The rotation speed S, the vibration frequency N, and the vibration frequency f can be set by a machining program or input to the numerical value setting unit 182. Thereby, the cutting path (start point, end point, linear interpolation and circular interpolation) of the cutting tool 130 and the vibration conditions (the rotational speed S of the main shaft 110 and the vibration frequency N of the cutting tool 130 with respect to the rotation of the main shaft 110) are set. The
The control unit 181 obtains a vibration frequency f, and obtains a vibration waveform by superimposing vibration conditions on the cutting path (step S1 in FIG. 6).

制御部181は、振動周波数fが基準周期ITの整数倍であるか否かを判断する(ステップS2)。振動周波数fが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致した場合(ステップS2のYES)、サーボ制御のゲインをゲインG1に設定する。モータ制御部190は、動作指令を基準周期毎にリニアサーボモータ155等に出力する(ステップS3)。指令周波数に対応する指令周期T毎に、動作指令が振動周波数fの最前進位置または最後退位置に一致し、この動作指令は指令周期T毎に出力されたことと同じになり、指令周波数による往復振動に伴って、切削工具130がワークWを加工する(ステップS4)ことができる。   The controller 181 determines whether or not the vibration frequency f is an integer multiple of the reference period IT (step S2). When the vibration frequency f matches one of the plurality of limited command frequencies (YES in step S2), the servo control gain is set to the gain G1. The motor control unit 190 outputs an operation command to the linear servo motor 155 or the like for each reference period (step S3). At each command cycle T corresponding to the command frequency, the operation command matches the most forward position or the most backward position of the vibration frequency f, and this operation command is the same as that output every command cycle T, and depends on the command frequency. With the reciprocating vibration, the cutting tool 130 can process the workpiece W (step S4).

振動周波数fが上記複数の限られた指令周波数のいずれかに一致している場合、切削工具130の刃先の経路は、図8に◆印で示すように、72°で目標波形の最前進位置に到達し、144°で最後退位置に到達し、216°で最前進位置に到達し、288°で最後退位置に到達し、360°で最前進位置に到達する。このように、切削工具130の刃先の経路は目標波形の最前進位置と最後退位置とを結んだものになる。   When the vibration frequency f matches one of the plurality of limited command frequencies, the path of the cutting edge of the cutting tool 130 is the most advanced position of the target waveform at 72 °, as shown by the ♦ mark in FIG. , Reaching the most retracted position at 144 °, reaching the most advanced position at 216 °, reaching the most retracted position at 288 °, and reaching the most advanced position at 360 °. Thus, the path of the cutting edge of the cutting tool 130 connects the most advanced position and the most retracted position of the target waveform.

一方、振動周波数fが上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致しない場合(図6のステップS2のNO)、振動波形の補正処理を実行する(ステップS5)。
具体的には、制御部181が目標の指令周波数fc(例えば、上記限られた指令周波数のうち振動周波数fに一番近い値)を選択し、目標の指令周波数fcに対応する指令周期Tを設定する。振動手段制御部191はゲインG2用のテーブル194から呼び出し、ゲインG2をサーボ制御のゲインに設定する(図7のステップS11)。すでに制御部181で選択された指令周波数fc用のゲインG1が設定されている場合は、ゲインG2に変更する。ゲインG2はゲインG1よりも例えば低い値に設定されており、サーボ制御の感度を鈍らせるように、前記追従応答性が低下設定される。そして、モータ制御部190は、振動周波数fによる振動波形の前記指令周期Tに対応する位置を目標の移動位置として動作指令を基準周期毎にリニアサーボモータ155等に出力する(図6のステップS3)。基準周期毎の動作指令に従って、基準周期毎の動作指令によって指令される所定の連続する一方の位置から他方の位置に向かって移動方向の変化を伴って目標の移動位置に向かって移動し、基準周期の間に変曲点が位置する振動周波数fの振動波形に沿った往復振動を伴って、切削工具130がワークWを加工する(ステップS4)。
On the other hand, when the vibration frequency f does not coincide with any of the plurality of limited command frequencies (NO in step S2 in FIG. 6), vibration waveform correction processing is executed (step S5).
Specifically, the control unit 181 selects a target command frequency fc (for example, a value closest to the vibration frequency f among the limited command frequencies), and sets a command cycle T corresponding to the target command frequency fc. Set. The vibration means control unit 191 calls from the gain G2 table 194 and sets the gain G2 to the servo control gain (step S11 in FIG. 7). When the gain G1 for the command frequency fc selected by the control unit 181 has already been set, the gain G2 is changed. The gain G2 is set, for example, to a value lower than the gain G1, and the follow-up response is set to decrease so as to reduce the sensitivity of servo control. Then, the motor control unit 190 outputs an operation command to the linear servo motor 155 or the like for each reference cycle with the position corresponding to the command cycle T of the vibration waveform at the vibration frequency f as a target movement position (step S3 in FIG. 6). ). According to the operation command for each reference cycle, the robot moves toward the target moving position with a change in the moving direction from one predetermined continuous position commanded by the operation command for each reference cycle to the other position, The cutting tool 130 processes the workpiece W with reciprocating vibration along the vibration waveform of the vibration frequency f where the inflection point is located during the period (step S4).

振動周波数fが上記複数の限られた指令周波数のいずれにも一致しない場合の一例を、図9を用いて説明する。図9における実線は、振動周波数fの波形であり、72°、144°、216°、288°、360°とは別のタイミング(別の主軸位相)に変曲点がある。
●印の動作指令に対して上述のゲインG1で動かした場合、隣接する●印間を直線的に移動するために、実線に示す刃先の経路にはならず、破線に示す所望の刃先の経路にもならない。実施例では、サーボ制御のゲインを調整して追従応答性を設定することによって、刃先の経路を所望の振動周波数にすることができる。
An example of the case where the vibration frequency f does not match any of the plurality of limited command frequencies will be described with reference to FIG. The solid line in FIG. 9 is the waveform of the vibration frequency f, and there is an inflection point at a timing (different main axis phase) different from 72 °, 144 °, 216 °, 288 °, and 360 °.
When moving with the above-described gain G1 in response to the operation command of the mark, in order to move linearly between the adjacent marks ●, the path of the desired cutting edge shown by the broken line is not the path of the cutting edge shown by the solid line It will not be. In the embodiment, the path of the blade edge can be set to a desired vibration frequency by adjusting the servo control gain and setting the follow-up response.

サーボ制御のゲインをゲインG2に設定し、●印で動作指令を出したときの切削工具130の刃先の経路を図9に破線で示す。切削工具130の刃先の経路は、72°で目標波形に対応する位置に到達しようとするが、ゲインG1よりも低いゲインG2が設定され、追従遅れが発生しているため、72°では指令された目標位置に到達しない。送り機構には駆動の遅れがあるので、切削工具130の刃先の経路は、72°を過ぎても指令された目標位置に向けて移動する。
72°の●印へ移動するための位置を過ぎるとき、切削工具130の刃先は切削工具位置の正方向に移動しているが、次の動作指令によって144°の●印に向かい、切削工具位置の負方向に移動するため、基準周期の間に変曲点が位置するように移動方向の変更を伴って移動する。同様に、216°、288°、360°の●印に移動する動作指令が出力されると、切削工具130の刃先の経路は破線上を移動する。この破線の波形の周波数は設定された振動周波数fに一致する。同一の指令周期Tにおいて、各々異なるゲインG1,G2を設定することにより、各々異なる所望の振動周波数で切削工具130を移動させることができる。
The path of the cutting edge of the cutting tool 130 when the servo control gain is set to the gain G2 and an operation command is issued with a mark ● is shown by a broken line in FIG. The path of the cutting edge of the cutting tool 130 tries to reach a position corresponding to the target waveform at 72 °, but a gain G2 lower than the gain G1 is set and a follow-up delay occurs. The target position is not reached. Since there is a drive delay in the feed mechanism, the path of the cutting edge of the cutting tool 130 moves toward the commanded target position even after passing through 72 °.
When the position for moving to the 72 ° mark is passed, the cutting edge of the cutting tool 130 has moved in the positive direction of the cutting tool position, but in response to the next operation command, the cutting tool position moves to the 144 ° mark. Therefore, it moves with a change of the moving direction so that the inflection point is located during the reference period. Similarly, when an operation command to move to the marks 216 °, 288 °, and 360 ° is output, the path of the cutting edge of the cutting tool 130 moves on the broken line. The frequency of the dashed waveform coincides with the set vibration frequency f. By setting different gains G1 and G2 in the same command cycle T, the cutting tool 130 can be moved at different desired vibration frequencies.

なお、例えば、ゲインG2は目標の振動周波数fに対応する値を予め実験的に定め、ゲインG2用のテーブルとして記憶部184に記憶しておくことができる。   For example, for the gain G2, a value corresponding to the target vibration frequency f can be experimentally determined in advance and stored in the storage unit 184 as a table for the gain G2.

<実施例2(振動の振幅の補正):図5,10,11>
ゲインG2が設定されることによって、例えば図9の破線の振動波形に示されるように、振幅の減衰が生じる場合があり、図5に示すように、制御部181に、波形補正部192を設け、振幅の減衰を補正し、所望の振動周波数の振動波形で切削工具130が移動するように構成することもできる。
具体的には、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fに基づいて、振動手段制御部191がゲインG2用のテーブル194からゲインG2を呼び出して設定する(図10のステップS21)。次いで、波形補正部192が、ゲインG2による振動波形の振幅を補う値を記憶部184のテーブルから取得する(ステップS22)。このテーブルには、例えば振幅の減衰率の逆数を予め記憶させておくことによって、ゲインG2に前記振幅の減衰率の逆数を乗算し、目標波形の振幅を予め増加させて振幅の減衰量分を補正する(ステップS23)ように波形補正部192を構成することができる。波形補正部192が本発明の振幅設定手段に相当する。
<Example 2 (correction of vibration amplitude): FIGS.
When the gain G2 is set, the amplitude may be attenuated, for example, as shown by the broken-line vibration waveform in FIG. 9, and a waveform correction unit 192 is provided in the control unit 181 as shown in FIG. The cutting tool 130 can also be configured to move with a vibration waveform having a desired vibration frequency by correcting the attenuation of the amplitude.
Specifically, based on the vibration frequency f that becomes the vibration frequency N with respect to the rotation speed S, the vibration means control unit 191 calls and sets the gain G2 from the gain G2 table 194 (step of FIG. 10). S21). Next, the waveform correction unit 192 acquires a value that compensates the amplitude of the vibration waveform by the gain G2 from the table of the storage unit 184 (step S22). In this table, for example, by storing in advance the reciprocal of the amplitude attenuation rate, the gain G2 is multiplied by the reciprocal of the amplitude attenuation rate, and the amplitude of the target waveform is increased in advance to obtain the amount of amplitude attenuation. The waveform correction unit 192 can be configured to correct (step S23). The waveform correction unit 192 corresponds to the amplitude setting means of the present invention.

例えば、上記実施例1の場合、ゲインG2はゲインG1より低い値が設定されているため、図11に実線で示した切削工具130の経路に対して、破線で示すように振幅の小さな刃先の経路になる。ここで、説明を容易にするために振幅遅れはないものとして説明する。
実施例2の場合、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの振動波形の振幅成分に対して、ゲインG2によって生じる振幅の減衰率の逆数を乗算した1点鎖線の振動波形に基づいて動作指令を決定する。つまり、図11に示すように、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの振動波形の振幅を増幅させた振動波形における◇印で示された位置を指令周期T毎の目標の移動位置とすることにより、切削工具130は、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの振動波形である実線で示した刃先経路上を移動することができる。このように、ゲインG2の設定に起因する振幅の減衰量分を補正することによって、往動時の加工部分と復動時の加工部分との重複が維持される。振幅は、復動時の切削工具の刃先軌跡が往動時の切削工具の刃先軌跡に到達するように補正されることが望ましい。ただしワークWから生じる切屑が実際に分断される程度に、復動時の切削工具の刃先軌跡と往動時の切削工具の刃先軌跡とが近接する振幅量であってもよい。
For example, in the case of the first embodiment, since the gain G2 is set to a value lower than the gain G1, a cutting edge having a small amplitude as shown by a broken line is shown with respect to the path of the cutting tool 130 shown by a solid line in FIG. Become a route. Here, for ease of explanation, the description will be made assuming that there is no amplitude delay.
In the case of the second embodiment, the vibration of the one-dot chain line obtained by multiplying the amplitude component of the vibration waveform of the vibration frequency f that becomes the vibration frequency N with respect to the rotation speed S by the reciprocal of the attenuation factor of the amplitude generated by the gain G2. An operation command is determined based on the waveform. That is, as shown in FIG. 11, the position indicated by 振動 in the vibration waveform obtained by amplifying the amplitude of the vibration waveform having the vibration frequency f that becomes the vibration frequency N with respect to the rotation speed S is set for each command period T. By setting the target movement position, the cutting tool 130 can move on the cutting edge path indicated by a solid line, which is a vibration waveform having a vibration frequency f such that the vibration frequency N is equal to the rotation speed S. In this way, by correcting the amount of attenuation of the amplitude due to the setting of the gain G2, the overlap between the machining portion during the forward movement and the machining portion during the backward movement is maintained. The amplitude is preferably corrected so that the cutting edge locus of the cutting tool at the time of backward movement reaches the cutting edge locus of the cutting tool at the time of forward movement. However, the amount of amplitude may be such that the cutting edge locus of the cutting tool at the time of backward movement and the cutting edge locus of the cutting tool at the time of forward movement are close enough that the chips generated from the workpiece W are actually divided.

<実施例3(位相の補正):図12,13>
ゲインG2が設定されることによって、例えば図9に示されるように、位相遅れが発生する場合があり、波形補正部192を位相設定手段として、振幅の減衰量分の補正の他、または振幅の減衰量分の補正に加えて、位相の遅れを補正し、所望の振動周波数の振動波形で切削工具130が移動するように構成することもできる。
具体的には、追従性調整部191がゲインG2用のテーブル194から、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fに対応するゲインG2を呼び出して設定する(図12のステップS31)。次いで、波形補正部192が、ゲインG2による振動波形の振幅の減衰量や位相遅れ量を補う値を記憶部184のテーブルから取得する(ステップS32)。このテーブルには、例えば振幅の減衰率の逆数や、位相の遅れ量を予め記憶させておくことによって、ゲインG2に減衰率の逆数を乗算し、目標波形の振幅を予め増加させて振幅の減衰量分を補正し(ステップS33)、位相の遅れ量分だけ波形を進め、目標波形の位相を予め進めて位相の遅れ分を補正する(ステップS34)ように波形補正部192を構成することができる。
<Example 3 (phase correction): FIGS. 12 and 13>
When the gain G2 is set, for example, as shown in FIG. 9, a phase lag may occur, and the waveform correction unit 192 is used as a phase setting unit in addition to the correction of the amplitude attenuation amount, or the amplitude In addition to correcting the amount of attenuation, it is also possible to correct the phase lag and move the cutting tool 130 with a vibration waveform having a desired vibration frequency.
Specifically, the follow-up adjustment unit 191 calls and sets the gain G2 corresponding to the vibration frequency f that becomes the frequency N with respect to the rotation speed S from the table 194 for the gain G2 (step in FIG. 12). S31). Next, the waveform correction unit 192 acquires values from the table of the storage unit 184 to compensate for the amplitude attenuation amount and phase delay amount of the vibration waveform due to the gain G2 (step S32). In this table, for example, by storing in advance the reciprocal of the attenuation rate of the amplitude and the amount of phase delay, the gain G2 is multiplied by the reciprocal of the attenuation rate, and the amplitude of the target waveform is increased in advance to attenuate the amplitude. The waveform correction unit 192 may be configured to correct the amount (step S33), advance the waveform by the amount of phase delay, and advance the phase of the target waveform in advance to correct the phase delay (step S34). it can.

例えば、上記実施例1の場合、ゲインG2はゲインG1より低い値が設定されているため、図13に実線で示した切削工具130の経路に対して、破線で示すように、振幅が小さく位相遅れが発生した経路になる。
実施例3の場合、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの振動波形の振幅成分に対して、ゲインG2によって生じる振幅の減衰率の逆数を乗算した振動波形が図13の1点鎖線で示され、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの振動波形の位相成分に対して、ゲインG2によって生じる位相の遅れ分を補正した(位相を進めた)振動波形が図13の2点鎖線で示される。この2点鎖線で示した振動波形における□印で示された位置を指令周期T毎の目標の移動位置とすることにより、切削工具130は、回転数Sに対して振動数Nとなるような振動周波数fの経路上を移動することができる。このように、ゲインG2に設定したことに起因する振幅の減衰量分と位相の遅れ分を補えば、サーボ制御の感度を鈍らせても、切削工具130は、所望の振動周波数による所望の刃先経路上を移動することができる。
For example, in the case of the first embodiment, since the gain G2 is set to a value lower than the gain G1, the amplitude of the path of the cutting tool 130 indicated by the solid line in FIG. This is the path where the delay occurred.
In the case of the third embodiment, the vibration waveform obtained by multiplying the amplitude component of the vibration waveform of the vibration frequency f that becomes the vibration frequency N with respect to the rotation speed S by the reciprocal of the attenuation factor of the amplitude generated by the gain G2 is shown in FIG. The phase delay caused by the gain G2 is corrected for the phase component of the vibration waveform at the vibration frequency f that is indicated by the one-dot chain line of FIG. ) The vibration waveform is shown by a two-dot chain line in FIG. By setting the position indicated by □ in the vibration waveform indicated by the two-dot chain line as the target movement position for each command period T, the cutting tool 130 has a vibration frequency N with respect to the rotation speed S. It can move on the path of the vibration frequency f. Thus, if the attenuation amount of the amplitude and the phase delay due to the setting of the gain G2 are compensated for, the cutting tool 130 can achieve the desired cutting edge with the desired vibration frequency even if the servo control sensitivity is dulled. You can move on the route.

なお、本実施形態では、減衰率の逆数を乗算した後に、位相の遅れ分を進めたが、位相の遅れ分を進めた後に、減衰率の逆数を乗算してもよい。
また、振幅の減衰率や位相遅れ量などの値は、ゲインG2用のテーブルに予め記憶し、求めた振動周波数fからゲイン、振幅の減衰率、位相遅れ量を同時に呼び出すようにしてもよい。
また、指令周波数fc用のゲインG1とは異なるゲインを複数設定してもよい。例えば、振動周波数を複数区間に分け、所定の区間はゲインG2、隣の区間はゲインG3のように、振動周波数の全範囲を複数のゲインでカバーすることもできる。
In the present embodiment, the phase delay is advanced after multiplying the reciprocal of the attenuation rate. However, the reciprocal of the attenuation rate may be multiplied after the phase delay is advanced.
Further, values such as the amplitude attenuation rate and the phase delay amount may be stored in advance in a table for the gain G2, and the gain, the amplitude attenuation rate, and the phase delay amount may be simultaneously called from the obtained vibration frequency f.
A plurality of gains different from the gain G1 for the command frequency fc may be set. For example, the vibration frequency can be divided into a plurality of sections, and the entire section of the vibration frequency can be covered with a plurality of gains, such as a gain G2 in a predetermined section and a gain G3 in an adjacent section.

100 ・・・ 工作機械
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
180 ・・・ 制御装置
181 ・・・ 制御部
182 ・・・ 数値設定部
183 ・・・ 表示部
184 ・・・ 記憶部
190 ・・・ モータ制御部
191 ・・・ 振動手段制御部
192 ・・・ 波形補正部
194 ・・・ ゲインG2用テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Machine tool 110 ... Spindle 110A ... Spindle 120 ... Chuck 130 ... Cutting tool 130A ... Cutting tool stand 150 ... X-axis direction feed mechanism 151 ... Base 152 ... X-axis direction guide rail 153 ... X-axis direction feed table 154 ... X-axis direction guide 155 ... Linear servo motor 155a ... Movable element 155b ... Stator 160 ... Z-axis Direction feed mechanism 161 ... Base 162 ... Z-axis direction guide rail 163 ... Z-axis direction feed table 164 ... Z-axis direction guide 165 ... Linear servo motor 165a ... Movable element 165b ...・ Stator 180 ・ ・ ・ Control device 181 ・ ・ ・ Control unit 182 ・ ・ ・ Numerical value setting unit 183 ・ ・ ・ Display unit 184 ・ ・ ・ Storage unit 190・ ・ ・ Motor control unit 191 ・ ・ ・ Vibration means control unit 192 ・ ・ ・ Waveform correction unit 194 ・ ・ ・ Table for gain G2

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、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械の制御装置であって、
前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更を伴って移動するように、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性を設定する振動手段制御部を備えた工作機械の制御装置。
A workpiece holding means for holding a workpiece, a cutting tool for cutting the workpiece, a rotating means for relatively rotating the workpiece and the cutting tool, and the workpiece holding means or the cutting tool sequentially toward a predetermined position. And moving the workpiece and the cutting tool at a predetermined number of times with respect to the relative rotation, and relatively moving the workpiece holding means and the cutting tool. A machine tool control device for machining the workpiece with the vibration by the vibration means,
The work holding means or the cutting tool with respect to the predetermined position so that the work holding means or the cutting tool moves with a change in the moving direction from one continuous predetermined position side to the other predetermined position side. A machine tool control device comprising a vibration means control unit for setting the follow-up response of the movement of the machine tool.
前記振動手段制御部は、サーボ制御のゲインの設定によって、前記移動の追従応答性を設定することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の制御装置。   2. The machine tool control device according to claim 1, wherein the vibration means control unit sets the follow-up response of the movement by setting a servo control gain. 3. 設定された前記ゲインに基づいて、前記振動手段による往動時の加工部分と復動時の加工部分とが重複するように、前記振動の振幅を設定する振幅設定手段を有することを特徴とする請求項2に記載の工作機械の制御装置。   Based on the set gain, it has amplitude setting means for setting the amplitude of the vibration so that the machining part at the time of forward movement and the machining part at the time of backward movement by the vibration means overlap each other. The machine tool control device according to claim 2. 設定された前記追従応答性に基づいて、前記振動の位相を設定する位相設定手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の工作機械の制御装置。   The machine tool control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising phase setting means for setting the phase of the vibration based on the set following response. 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、前記ワーク保持手段又は前記切削工具を順次所定位置に向かって移動させることによって、前記ワークと前記切削工具とを、前記相対回転に対して所定の振動回数で振動させる振動手段とを備え、前記ワーク保持手段と前記切削工具とを相対的に移動させることによって、前記振動手段による前記振動を伴って前記ワークの加工を行う工作機械であって、
前記ワーク保持手段又は前記切削工具が、連続する一方の所定位置側から他方の所定位置側に向かって移動方向の変更に伴って移動するように、前記振動手段は、前記所定位置に対する前記ワーク保持手段又は前記切削工具の移動の追従応答性が設定される工作機械。
A workpiece holding means for holding a workpiece, a cutting tool for cutting the workpiece, a rotating means for relatively rotating the workpiece and the cutting tool, and the workpiece holding means or the cutting tool sequentially toward a predetermined position. And moving the workpiece and the cutting tool at a predetermined number of times with respect to the relative rotation, and relatively moving the workpiece holding means and the cutting tool. A machine tool that processes the workpiece with the vibration by the vibration means,
The oscillating means holds the workpiece with respect to the predetermined position so that the workpiece holding means or the cutting tool moves from one continuous predetermined position side toward the other predetermined position side in accordance with a change in movement direction. A machine tool in which follow-up response of movement of the means or the cutting tool is set.
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